JP7363648B2 - motor control device - Google Patents

Description

本発明は、モータ制御装置に関する。 The present invention relates to a motor control device.

従来、自動変速機のレンジ切替機構をモータで駆動するものが知られている。例えば特許文献１では、レンジ切替機構の可動範囲の限界位置に突き当たるまで回転させる突き当て制御を実行して基準位置を学習する。 Conventionally, automatic transmissions in which the range switching mechanism is driven by a motor are known. For example, in Patent Document 1, a reference position is learned by executing a hitting control in which the range switching mechanism is rotated until it hits the limit position of the movable range.

特開２０１４－１０００４１号公報Japanese Patent Application Publication No. 2014-100041

特許文献１では、電流センサの出力に基づいてモータの集合部電流が一定となるように制御している。また、１相に通電するときの制御電流値を、２相に通電するときの制御電流値の１／２となるように制御することで、モータトルクが一定となるようにしている。ここで、低速回転時には、ロータとステータの位置関係により、モータトルクが変動する虞がある。本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、モータトルクの変動を抑制可能なモータ制御装置を提供することにある。 In Patent Document 1, the current at the collecting portion of the motor is controlled to be constant based on the output of the current sensor. Furthermore, the motor torque is kept constant by controlling the control current value when energizing one phase to be 1/2 of the control current value when energizing two phases. Here, during low speed rotation, there is a possibility that the motor torque may vary depending on the positional relationship between the rotor and the stator. The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object thereof is to provide a motor control device that can suppress fluctuations in motor torque.

本発明のモータ制御装置は、巻線（１１１～１１３）を有するモータ（１０）の駆動を制御するものであって、駆動回路部（４１）と、電流検出部（４５）と、回転検出部（１３）と、制御部（５０）と、を備える。駆動回路部は、巻線の各相に対応して設けられるスイッチング素子（４１１～４１３）を有する。電流検出部は、巻線の電流を検出する。回転検出部は、モータの回転位置であるモータ回転位置を検出する。 The motor control device of the present invention controls the drive of a motor (10) having windings (111 to 113), and includes a drive circuit section (41), a current detection section (45), and a rotation detection section. (13) and a control section (50). The drive circuit section has switching elements (411 to 413) provided corresponding to each phase of the winding. The current detection section detects the current in the winding. The rotation detection section detects a motor rotation position, which is a rotation position of the motor.

制御部は、回転速度演算部（５２）、目標電流演算部（５３）、通電指令部（５４）、および、スイッチ制御部（５５）を有する。回転速度演算部は、モータの回転速度であるモータ回転速度を演算する。目標電流演算部は、電流制御目標値を演算する。通電指令部は、回転検出部の検出値に応じた通電相を指令する。スイッチ制御部は、巻線に通電される電流が電流制御目標値となるように、スイッチング素子のオンオフ作動を制御する。モータ回転速度が低速回転領域である場合、モータ回転位置に応じて電流制御目標値を可変にする。これによりモータ回転位置によって生じるトルク変動を抑制することができる。 The control section includes a rotation speed calculation section (52), a target current calculation section (53), an energization command section (54), and a switch control section (55). The rotational speed calculation section calculates a motor rotational speed that is the rotational speed of the motor. The target current calculation section calculates a current control target value. The energization command section commands the energization phase according to the detected value of the rotation detection section. The switch control section controls the on/off operation of the switching element so that the current applied to the winding reaches a current control target value. When the motor rotational speed is in a low rotational speed region, the current control target value is made variable according to the motor rotational position. This makes it possible to suppress torque fluctuations caused by motor rotational position.

一実施形態によるシフトバイワイヤシステムを示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of a shift-by-wire system according to one embodiment. 一実施形態によるシフトバイワイヤシステムを示す概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a shift-by-wire system according to one embodiment. 一実施形態によるシフトレンジ制御装置を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram illustrating a shift range control device according to an embodiment. 一実施形態による通電相番号と通電相との対応関係を説明する説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating the correspondence between energized phase numbers and energized phases according to one embodiment. 一実施形態による電流制御を説明するタイムチャートである。5 is a time chart illustrating current control according to an embodiment. 一実施形態による電流制御処理を説明するフローチャートである。5 is a flowchart illustrating current control processing according to an embodiment. 一実施形態による電流制御処理を説明するタイムチャートである。5 is a time chart illustrating current control processing according to an embodiment. 参考例による電流制御処理を説明するタイムチャートである。7 is a time chart illustrating current control processing according to a reference example.

（一実施形態）
以下、本発明によるモータ制御装置を図面に基づいて説明する。一実施形態を図１～図７に示す。図１および図２に示すように、モータ駆動システムであるシフトバイワイヤシステム１は、モータ１０、シフトレンジ切替機構２０、パーキングロック機構３０、および、モータ制御装置としてのシフトレンジ制御装置４０等を備える。 (One embodiment)
Hereinafter, a motor control device according to the present invention will be explained based on the drawings. One embodiment is shown in FIGS. 1-7. As shown in FIGS. 1 and 2, a shift-by-wire system 1 that is a motor drive system includes a motor 10, a shift range switching mechanism 20, a parking lock mechanism 30, a shift range control device 40 as a motor control device, and the like. .

モータ１０は、図示しない車両に搭載されるバッテリ９０から電力が供給されることで回転し、シフトレンジ切替機構２０の駆動源として機能する。モータ１０は、例えばスイッチトリラクタンスモータである。図３に示すように、モータ１０は、図示しないステータの突極に巻回されるモータ巻線１１を有する。モータ巻線１１は、Ｕ相巻線１１１、Ｖ相巻線１１２およびＷ相巻線１１３を有する。モータ巻線１１への通電を制御することで、図示しないロータを回転させる。例えば、ステータの突極数は１２、ロータの突極数は８である。 The motor 10 rotates when electric power is supplied from a battery 90 mounted on a vehicle (not shown), and functions as a drive source for the shift range switching mechanism 20. The motor 10 is, for example, a switched reluctance motor. As shown in FIG. 3, the motor 10 has motor windings 11 wound around salient poles of a stator (not shown). Motor winding 11 has U-phase winding 111, V-phase winding 112, and W-phase winding 113. By controlling the energization to the motor winding 11, a rotor (not shown) is rotated. For example, the number of salient poles of the stator is 12, and the number of salient poles of the rotor is 8.

図２に示すように、回転角センサであるエンコーダ１３は、モータ１０のロータの回転位置を検出する。エンコーダ１３は、例えば磁気式のロータリーエンコーダであって、ロータと一体に回転する磁石と、磁気検出用のホールＩＣ等により構成される。エンコーダ１３は、ロータの回転に同期して、所定角度ごとにＡ相およびＢ相のパルス信号であるエンコーダ信号を出力する。 As shown in FIG. 2, the encoder 13, which is a rotation angle sensor, detects the rotational position of the rotor of the motor 10. The encoder 13 is, for example, a magnetic rotary encoder, and includes a magnet that rotates together with a rotor, a Hall IC for magnetic detection, and the like. The encoder 13 outputs encoder signals, which are A-phase and B-phase pulse signals, at predetermined angle intervals in synchronization with the rotation of the rotor.

減速機１４は、モータ１０のモータ軸と出力軸１５との間に設けられ、モータ１０の回転を減速して出力軸１５に出力する。これにより、モータ１０の回転がシフトレンジ切替機構２０に伝達される。出力軸１５には、出力軸１５の角度を検出する出力軸センサ１６が設けられる。出力軸センサ１６は、例えばポテンショメータである。 The speed reducer 14 is provided between the motor shaft of the motor 10 and the output shaft 15 , and reduces the rotation speed of the motor 10 and outputs the speed to the output shaft 15 . Thereby, the rotation of the motor 10 is transmitted to the shift range switching mechanism 20. The output shaft 15 is provided with an output shaft sensor 16 that detects the angle of the output shaft 15 . The output shaft sensor 16 is, for example, a potentiometer.

図１に示すように、シフトレンジ切替機構２０は、ディテントプレート２１、および、ディテントスプリング２５等を有し、減速機１４から出力された回転駆動力を、マニュアルバルブ２８、および、パーキングロック機構３０へ伝達する。 As shown in FIG. 1, the shift range switching mechanism 20 includes a detent plate 21, a detent spring 25, etc., and transfers the rotational driving force output from the reducer 14 to the manual valve 28 and the parking lock mechanism 30. Communicate to.

ディテントプレート２１は、出力軸１５に固定され、モータ１０により駆動される。ディテントプレート２１には、出力軸１５と平行に突出するピン２４が設けられる。ピン２４は、マニュアルバルブ２８と接続される。ディテントプレート２１がモータ１０によって駆動されることで、マニュアルバルブ２８は軸方向に往復移動する。すなわち、シフトレンジ切替機構２０は、モータ１０の回転運動を直線運動に変換してマニュアルバルブ２８に伝達する。マニュアルバルブ２８は、バルブボディ２９に設けられる。マニュアルバルブ２８が軸方向に往復移動することで、図示しない油圧クラッチへの油圧供給路が切り替えられ、油圧クラッチの係合状態が切り替わることでシフトレンジが変更される。 The detent plate 21 is fixed to the output shaft 15 and driven by the motor 10. The detent plate 21 is provided with a pin 24 that protrudes parallel to the output shaft 15. Pin 24 is connected to manual valve 28 . As the detent plate 21 is driven by the motor 10, the manual valve 28 reciprocates in the axial direction. That is, the shift range switching mechanism 20 converts the rotational motion of the motor 10 into linear motion and transmits the linear motion to the manual valve 28 . Manual valve 28 is provided in valve body 29. By reciprocating the manual valve 28 in the axial direction, a hydraulic pressure supply path to a hydraulic clutch (not shown) is switched, and the engagement state of the hydraulic clutch is switched, thereby changing the shift range.

ディテントプレート２１のディテントスプリング２５側には、２つの谷部が設けられる。ディテントスプリング２５は、弾性変形可能な板状部材であり、先端にディテントローラ２６が設けられる。ディテントスプリング２５は、ディテントローラ２６をディテントプレート２１の回動中心側に付勢する。ディテントプレート２１に所定以上の回転力が加わると、ディテントスプリング２５が弾性変形し、ディテントローラ２６が谷部間を移動する。ディテントローラ２６が谷部のいずれかに嵌まり込むことで、ディテントプレート２１の揺動が規制され、マニュアルバルブ２８の軸方向位置、および、パーキングロック機構３０の状態が決定され、自動変速機５のシフトレンジが固定される。 Two valleys are provided on the detent spring 25 side of the detent plate 21. The detent spring 25 is an elastically deformable plate member, and a detent roller 26 is provided at the tip. The detent spring 25 urges the detent roller 26 toward the center of rotation of the detent plate 21. When a predetermined rotational force or more is applied to the detent plate 21, the detent spring 25 is elastically deformed, and the detent roller 26 moves between the valleys. When the detent roller 26 fits into one of the valleys, the swinging of the detent plate 21 is restricted, the axial position of the manual valve 28 and the state of the parking lock mechanism 30 are determined, and the automatic transmission 5 The shift range is fixed.

パーキングロック機構３０は、パーキングロッド３１、円錐体３２、パーキングロックポール３３、軸部３４、および、パーキングギア３５を有する。パーキングロッド３１は、略Ｌ字形状に形成され、一端３１１側がディテントプレート２１に固定される。パーキングロッド３１の他端３１２側には、円錐体３２が設けられる。円錐体３２は、他端３１２側にいくほど縮径するように形成される。ディテントローラ２６がＰレンジに対応する谷部に嵌まり込む方向にディテントプレート２１が回転すると、円錐体３２が矢印Ｐの方向に移動する。 The parking lock mechanism 30 includes a parking rod 31, a cone 32, a parking lock pole 33, a shaft portion 34, and a parking gear 35. The parking rod 31 is formed in a substantially L-shape, and one end 311 side is fixed to the detent plate 21. A cone body 32 is provided on the other end 312 side of the parking rod 31 . The conical body 32 is formed so that its diameter decreases toward the other end 312 side. When the detent plate 21 rotates in the direction in which the detent roller 26 fits into the valley corresponding to the P range, the cone 32 moves in the direction of arrow P.

パーキングロックポール３３は、円錐体３２の円錐面と当接し、軸部３４を中心に揺動可能に設けられる。パーキングロックポール３３のパーキングギア３５側には、パーキングギア３５と噛み合い可能な凸部３３１が設けられる。ディテントプレート２１の回転により、円錐体３２が矢印Ｐ方向に移動すると、パーキングロックポール３３が押し上げられ、凸部３３１とパーキングギア３５とが噛み合う。一方、円錐体３２が矢印ＮｏｔＰ方向に移動すると、凸部３３１とパーキングギア３５との噛み合いが解除される。 The parking lock pawl 33 is provided in contact with the conical surface of the conical body 32 and is swingable about the shaft portion 34 . A convex portion 331 that can mesh with the parking gear 35 is provided on the parking gear 35 side of the parking lock pole 33. When the cone 32 moves in the direction of arrow P due to the rotation of the detent plate 21, the parking lock pole 33 is pushed up, and the convex portion 331 and the parking gear 35 are engaged with each other. On the other hand, when the cone 32 moves in the direction of the arrow NotP, the engagement between the convex portion 331 and the parking gear 35 is released.

パーキングギア３５は、図示しない車軸に設けられ、パーキングロックポール３３の凸部３３１と噛み合い可能に設けられる。パーキングギア３５と凸部３３１とが噛み合うと、車軸の回転が規制される。シフトレンジがＰ以外のレンジであるＮｏｔＰレンジのとき、パーキングギア３５はパーキングロックポール３３によりロックされず、車軸の回転は、パーキングロック機構３０により妨げられない。また、シフトレンジがＰレンジのとき、パーキングギア３５はパーキングロックポール３３によってロックされ、車軸の回転が規制される。 The parking gear 35 is provided on an axle (not shown), and is provided so as to be able to mesh with the convex portion 331 of the parking lock pole 33. When the parking gear 35 and the convex portion 331 mesh with each other, rotation of the axle is restricted. When the shift range is a NotP range, which is a range other than P, the parking gear 35 is not locked by the parking lock pole 33, and the rotation of the axle is not prevented by the parking lock mechanism 30. Further, when the shift range is in the P range, the parking gear 35 is locked by the parking lock pole 33, and rotation of the axle is regulated.

図２および図３に示すように、シフトレンジ制御装置４０は、駆動回路部４１、電流検出部４５、および、ＥＣＵ５０等を備える。図３に示すように、駆動回路部４１は、３つのスイッチング素子４１１、４１２、４１３を有する。本実施形態では、駆動回路部４１は、各相の巻線１１１～１１３とグランドとの間に設けられる。スイッチング素子４１１～４１３は、各相の巻線１１１～１１３と対応して設けられ、対応する相の通電を切り替える。本実施形態のスイッチング素子４１１～４１３は、ＭＯＳＦＥＴであるが、ＩＧＢＴ等であってもよい。 As shown in FIGS. 2 and 3, the shift range control device 40 includes a drive circuit section 41, a current detection section 45, an ECU 50, and the like. As shown in FIG. 3, the drive circuit section 41 includes three switching elements 411, 412, and 413. In this embodiment, the drive circuit section 41 is provided between the windings 111 to 113 of each phase and the ground. The switching elements 411 to 413 are provided corresponding to the windings 111 to 113 of each phase, and switch the energization of the corresponding phase. The switching elements 411 to 413 in this embodiment are MOSFETs, but may also be IGBTs or the like.

モータ巻線１１の巻線１１１～１１３は、結線部１１５で結線される。結線部１１５には、電源ライン９０１を経由して、バッテリ９０から電力が供給される。電源ライン９０１には、リレー部９１が設けられ、リレー部９１がオンされているとき、結線部１１５に電力が供給される。 The windings 111 to 113 of the motor winding 11 are connected at a connection section 115. Electric power is supplied to the connection unit 115 from the battery 90 via the power line 901. The power supply line 901 is provided with a relay section 91, and when the relay section 91 is turned on, power is supplied to the connection section 115.

電流検出部４５は、電流検出素子４５１～４５３を有し、巻線１１１～１１３の電流を相毎に検出する。本実施形態の電流検出素子４５１～４５３は、シャント抵抗であるが、ホール素子等、シャント抵抗以外のものを用いてもよい。電流検出素子４５１は、スイッチング素子４１１とＵ相巻線１１１との間に設けられ、Ｕ相電流Ｉｕを検出する。電流検出素子４５２は、スイッチング素子４１２とＶ相巻線１１２との間に設けられ、Ｖ相電流Ｉｖを検出する。電流検出素子４５３は、スイッチング素子４１３とＷ相巻線１１３との間に設けられ、Ｗ相電流Ｉｗを検出する。電流検出素子４５１～４５３の検出値は、電流制限回路５５に出力される。以下、電流検出素子４５１の検出値をＵ相電流検出値Ｉｕ＿ｄｅｔ、電流検出素子４５２の検出値をＶ相電流検出値Ｉｖ＿ｄｅｔ、電流検出素子４５３の検出値をＷ相電流検出値Ｉｗ＿ｄｅｔとする。 The current detection section 45 has current detection elements 451 to 453, and detects the current of the windings 111 to 113 for each phase. The current detection elements 451 to 453 of this embodiment are shunt resistors, but other than shunt resistors such as Hall elements may be used. Current detection element 451 is provided between switching element 411 and U-phase winding 111, and detects U-phase current Iu. Current detection element 452 is provided between switching element 412 and V-phase winding 112, and detects V-phase current Iv. Current detection element 453 is provided between switching element 413 and W-phase winding 113, and detects W-phase current Iw. The detected values of the current detection elements 451 to 453 are output to the current limiting circuit 55. Hereinafter, the detection value of the current detection element 451 will be referred to as the U-phase current detection value Iu_det, the detection value of the current detection element 452 will be referred to as the V-phase current detection value Iv_det, and the detection value of the current detection element 453 will be referred to as the W-phase current detection value Iw_det.

ＥＣＵ５０は、マイコン５１、および、電流制限回路５５を有する。ＥＣＵ５０は、内部にいずれも図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ、及び、これらの構成を接続するバスライン等を備えている。ＥＣＵ５０における各処理は、ＲＯＭ等の実体的なメモリ装置（すなわち、読み出し可能非一時的有形記録媒体）に予め記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することによるソフトウェア処理であってもよいし、専用の電子回路によるハードウェア処理であってもよい。 ECU 50 includes a microcomputer 51 and a current limiting circuit 55. The ECU 50 internally includes a CPU, ROM, RAM, I/O, and a bus line connecting these components, all of which are not shown. Each process in the ECU 50 may be a software process in which the CPU executes a program stored in a physical memory device such as a ROM (i.e., a readable non-temporary tangible recording medium), or a dedicated It may also be hardware processing using an electronic circuit.

図２に示すように、ＥＣＵ５０は、ドライバ要求シフトレンジに応じたシフト信号、ブレーキスイッチからの信号および車速等に基づいてモータ１０の駆動を制御することで、シフトレンジの切り替えを制御する。また、ＥＣＵ５０は、車速、アクセル開度、および、ドライバ要求シフトレンジ等に基づき、変速用油圧制御ソレノイド６の駆動を制御する。変速用油圧制御ソレノイド６を制御することで、変速段が制御される。変速用油圧制御ソレノイド６は、変速段数等に応じた本数が設けられる。本実施形態では、１つのＥＣＵ５０がモータ１０およびソレノイド６の駆動を制御するが、モータ１０を制御するモータ制御用のモータＥＣＵと、ソレノイド制御用のＡＴ－ＥＣＵとを分けてもよい。以下、モータ１０の駆動制御を中心に説明する。 As shown in FIG. 2, the ECU 50 controls switching of shift ranges by controlling driving of the motor 10 based on a shift signal according to a driver-requested shift range, a signal from a brake switch, vehicle speed, and the like. Further, the ECU 50 controls the drive of the shift hydraulic control solenoid 6 based on the vehicle speed, the accelerator opening, the shift range requested by the driver, and the like. The gear position is controlled by controlling the gear shift hydraulic control solenoid 6. The number of shift hydraulic control solenoids 6 is provided in accordance with the number of gears and the like. In this embodiment, one ECU 50 controls the driving of the motor 10 and the solenoid 6, but a motor ECU for motor control that controls the motor 10 and an AT-ECU for solenoid control may be separated. The drive control of the motor 10 will be mainly described below.

マイコン５１は、機能ブロックとして、回転速度演算部５２、目標電流演算部５３、および、通電指令部５４を有する。回転速度演算部５２は、エンコーダ１３からのエンコーダ信号に基づき、モータ回転速度を演算する。目標電流演算部５３は、電流制御目標値Ｘを演算する。通電指令部５４は、エンコーダ１３からのエンコーダ信号に基づき、通電相を指令する。本実施形態では、エンコーダ信号のパルスエッジ検出に応じた割込演算により、通電相を指令する。 The microcomputer 51 includes a rotation speed calculation section 52, a target current calculation section 53, and an energization command section 54 as functional blocks. The rotational speed calculating section 52 calculates the motor rotational speed based on the encoder signal from the encoder 13. The target current calculation section 53 calculates the current control target value X. The energization command section 54 commands the energization phase based on the encoder signal from the encoder 13. In this embodiment, the energization phase is commanded by interrupt calculation in response to pulse edge detection of the encoder signal.

通電相の切り替えを図４に基づいて説明する。図４に示すように、通電相番号と通電相とが対応付けられており、エンコーダ信号のパルスエッジが検出されるごとに、通電相番号を１ずらし、通電相を切り替えることでモータ１０を回転させる。図４の例では、通電相番号は、０～１１が１サイクルとして定義されており、各通電相番号のときに通電する相を丸印で示している。本実施形態では、モータ１０の正回転時、エンコーダパルスエッジ毎に通電相番号を１増やし、通電相番号が１１になると、次は０に戻る、といった具合である。また、モータ１０の逆回転時、エンコーダパルスエッジ毎に通電相番号を１減らし、通電相番号が０になると、次は１１に戻る、といった具合である。以下、通電相番号が２、３、６、７、１０、１１のときのように、通電相が１相である場合を１相通電、通電相番号が０、１、４、５、８、９のときのように、通電相が２相である場合を２相通電とする。 Switching of the energized phase will be explained based on FIG. 4. As shown in FIG. 4, the energized phase number and the energized phase are associated with each other, and each time a pulse edge of the encoder signal is detected, the energized phase number is shifted by 1 and the energized phase is switched to rotate the motor 10. let In the example of FIG. 4, the energized phase numbers 0 to 11 are defined as one cycle, and the phases that are energized at each energized phase number are indicated by circles. In this embodiment, when the motor 10 rotates forward, the energized phase number is incremented by 1 at every encoder pulse edge, and when the energized phase number reaches 11, it returns to 0. Further, when the motor 10 rotates in reverse, the energized phase number is decremented by 1 at every encoder pulse edge, and when the energized phase number reaches 0, it returns to 11. Hereinafter, when the energized phase number is 2, 3, 6, 7, 10, 11, when the energized phase is 1 phase, 1 phase is energized, and when the energized phase number is 0, 1, 4, 5, 8, 9, the case where there are two energized phases is defined as two-phase energization.

電流制限回路５５は、ハードウェアにて構成され、電流検出値Ｉｕ＿ｄｅｔ、Ｉｖ＿ｄｔ、Ｉｗ＿ｄｅｔに基づいてスイッチング素子４１１～４１３のオンオフ作動を制御する。Ｕ相電流検出値Ｉｕ＿ｄｅｔに基づくスイッチング素子４１１のオンオフ作動を図５に基づいて説明する。 The current limiting circuit 55 is configured by hardware, and controls the on/off operation of the switching elements 411 to 413 based on the detected current values Iu_det, Iv_dt, and Iw_det. The on/off operation of the switching element 411 based on the U-phase current detection value Iu_det will be explained based on FIG. 5.

Ｕ相電流検出値Ｉｕ＿ｄｅｔが上限値Ｘ＿ｈｉに到達するとスイッチング素子４１１をオフにし、下限値Ｘ＿ｌｏまで低下するとスイッチング素子４１１をオンにする。上限値Ｘ＿ｈｉおよび下限値Ｘ＿ｌｏは、電流制御目標値Ｘが中心となるように設定される。Ｕ相電流Ｉｕの制御幅をαとすると、上限値Ｘ＿ｈｉ＝Ｘ＋（１／２）×α、下限値Ｘ＿ｌｏ＝Ｘ－（１／２）×αである。これにより、Ｕ相電流Ｉｕは、平均として電流制御目標値Ｘに制御される。Ｖ相およびＷ相については、Ｕ相と同様であるので、説明を省略する。また、電流制御手法は、例えばフィードバック制御によるデューティ変更等であってもよい。 When the U-phase current detection value Iu_det reaches the upper limit value X_hi, the switching element 411 is turned off, and when it decreases to the lower limit value X_lo, the switching element 411 is turned on. The upper limit value X_hi and the lower limit value X_lo are set so that the current control target value X is centered. When the control width of the U-phase current Iu is α, the upper limit value X_hi=X+(1/2)×α, and the lower limit value X_lo=X−(1/2)×α. Thereby, the U-phase current Iu is controlled to the current control target value X as an average. Since the V phase and W phase are the same as the U phase, their explanation will be omitted. Further, the current control method may be, for example, changing the duty by feedback control.

ところで、ディテントローラ２６がディテントプレート２１の壁部に当接するまでモータ１０を駆動することで、モータ１０の駆動限界位置を学習する場合、耐久性等の面から、低速にて行うことが好ましい。ここで、図８に示す参考例のように、低速回転領域（例えば３００［ｒｐｍ］以下）にてモータ１０を駆動する場合、矩形波となるように電流を制御しても、ロータとステータの位置関係によるインダクタンス変化に起因するトルクリップルが発生する虞がある。具体的には、２相通電時と比較し、１相通電時のトルクが相対的に大きくなる。 By the way, when learning the drive limit position of the motor 10 by driving the motor 10 until the detent roller 26 comes into contact with the wall of the detent plate 21, it is preferable to do it at a low speed from the viewpoint of durability and the like. Here, as in the reference example shown in FIG. 8, when driving the motor 10 in a low-speed rotation region (for example, 300 [rpm] or less), even if the current is controlled to have a rectangular wave, the rotor and stator There is a possibility that torque ripples may occur due to changes in inductance due to positional relationships. Specifically, the torque during one-phase energization becomes relatively large compared to when two-phase energization occurs.

そこで本実施形態では、低速回転領域において、電流制御目標値Ｘを可変とすることで、トルクリップルを低減する。本実施形態の電流制御処理を図６のフローチャートに基づいて説明する。この処理は、マイコン５１において、電流制御中に所定の周期で実行される。以下、ステップＳ１０１の「ステップ」を省略し、単に記号「Ｓ」と記す。 Therefore, in this embodiment, torque ripple is reduced by making the current control target value X variable in the low speed rotation region. The current control process of this embodiment will be explained based on the flowchart of FIG. This process is executed by the microcomputer 51 at predetermined intervals during current control. Hereinafter, the "step" in step S101 will be omitted and simply referred to as the symbol "S".

Ｓ１０１では、マイコン５１は、モータ回転速度を演算する。Ｓ１０２では、マイコン５１は、低速回転領域か否か判断する。ここでは、モータ回転速度が、低速判定値（例えば３００［ｒｐｍ］）以下の場合、低速回転領域であると判定する。低速回転領域ではないと判断された場合（Ｓ１０２：ＮＯ）、Ｓ１０４へ移行し、電流制御目標値Ｘを初期値Ｘａとする。低速回転領域であると判断された場合（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、Ｓ１０３へ移行する。 In S101, the microcomputer 51 calculates the motor rotation speed. In S102, the microcomputer 51 determines whether or not the rotation speed is in the low speed rotation region. Here, if the motor rotation speed is less than or equal to a low speed determination value (for example, 300 [rpm]), it is determined that the motor is in the low speed rotation region. If it is determined that the rotation speed is not in the low speed rotation region (S102: NO), the process moves to S104, and the current control target value X is set to the initial value Xa. If it is determined that the rotation speed is in the low speed rotation region (S102: YES), the process moves to S103.

Ｓ１０３では、マイコン５１は、通電パターンが１相通電か否か判断する。通電パターンが１相通電ではないと判断された場合（Ｓ１０３：ＮＯ）、すなわち通電パターンが２相通電の場合、Ｓ１０４へ移行し、電流制御目標値Ｘを初期値Ｘａとする。通電パターンが１相通電であると判断された場合（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、Ｓ１０５へ移行する。 In S103, the microcomputer 51 determines whether the energization pattern is one-phase energization. If it is determined that the energization pattern is not one-phase energization (S103: NO), that is, if the energization pattern is two-phase energization, the process moves to S104, and the current control target value X is set to the initial value Xa. If it is determined that the energization pattern is one-phase energization (S103: YES), the process moves to S105.

Ｓ１０５では、マイコン５１は、電流制御目標値Ｘを、初期値Ｘａから変更し、Ｘａ×ｋとする。係数ｋは、低速回転領域でのトルクリップルが抑制されるように、適合等により、０＜ｋ＜１の任意の値（例えば０．７５）に設定される。また、低速回転領域において、制御幅αについても、係数ｊを乗じることで、可変としてもよい。係数ｋ、ｊは、同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。 In S105, the microcomputer 51 changes the current control target value X from the initial value Xa to Xa×k. The coefficient k is set to an arbitrary value of 0<k<1 (for example, 0.75) by adaptation or the like so that torque ripple in a low-speed rotation region is suppressed. Further, in the low speed rotation region, the control width α may also be made variable by multiplying by a coefficient j. The coefficients k and j may be the same value or may be different values.

本実施形態の電流制御を図７のタイムチャートに基づいて説明する。図７では、上段から、通電パターン、Ｕ相電流、Ｖ相電流、Ｗ相電流、モータトルクとする。図８も同様である。本実施形態では、ロータとステータとの位置関係より、相対的にトルクが出やすい１相通電時の電流が２相通電時よりも小さくなるように電流制御目標値Ｘを設定し、電流波形を変動させることで、インダクタンス変化分を吸収する。これにより、トルクリップルを低減することができる。また、モータ回転位置による電流制御目標値Ｘの変更処理を低速回転領域にて行い、低速回転領域以外では行わない。これにより、マイコン負荷の増大を抑制することができる。 The current control of this embodiment will be explained based on the time chart of FIG. In FIG. 7, from the top, the current pattern, U-phase current, V-phase current, W-phase current, and motor torque are shown. The same applies to FIG. In this embodiment, due to the positional relationship between the rotor and stator, the current control target value By varying it, the inductance change is absorbed. Thereby, torque ripple can be reduced. Further, the process of changing the current control target value X based on the motor rotational position is performed in the low-speed rotation region, and is not performed in other than the low-speed rotation region. This makes it possible to suppress an increase in the microcomputer load.

以上説明したように、シフトレンジ制御装置４０は、３相の巻線１１１～１１３を有するモータ１０の駆動を制御するものであって、駆動回路部４１と、電流検出部４５と、エンコーダ１３と、ＥＣＵ５０と、を備える。駆動回路部４１は、巻線１１１～１１３の各相に対応して設けられるスイッチング素子４１１～４１３を有する。電流検出部４５は、巻線１１１～１１３の電流を検出する。エンコーダ１３は、モータ１０の回転位置であるモータ回転位置を検出する。 As explained above, the shift range control device 40 controls the drive of the motor 10 having the three-phase windings 111 to 113, and includes the drive circuit section 41, the current detection section 45, and the encoder 13. , and an ECU 50. The drive circuit section 41 has switching elements 411 to 413 provided corresponding to each phase of the windings 111 to 113. The current detection unit 45 detects the currents in the windings 111 to 113. Encoder 13 detects a motor rotational position, which is the rotational position of motor 10 .

ＥＣＵ５０は、回転速度演算部５２、目標電流演算部５３、通電指令部５４、および、電流制限回路５５を有する。回転速度演算部５２は、モータ１０の回転速度であるモータ回転速度を演算する。目標電流演算部５３は、電流制御目標値Ｘを演算する。通電指令部５４は、エンコーダ１３の検出値であるエンコーダカウント値に応じた通電相を指令する。電流制限回路５５は、巻線１１１～１１３に通電される電流が電流制御目標値Ｘとなるようにスイッチング素子４１１～４１３のオンオフ作動を制御する。 The ECU 50 includes a rotation speed calculation section 52, a target current calculation section 53, an energization command section 54, and a current limiting circuit 55. The rotational speed calculation unit 52 calculates the motor rotational speed, which is the rotational speed of the motor 10. The target current calculation section 53 calculates the current control target value X. The energization command unit 54 commands the energization phase according to the encoder count value, which is the detected value of the encoder 13 . The current limiting circuit 55 controls the on/off operation of the switching elements 411 to 413 so that the current flowing through the windings 111 to 113 reaches the current control target value X.

モータ回転速度が低速回転領域である場合、モータ回転位置に応じて電流制御目標値Ｘを可変にする。本実施形態では、エンコーダカウント値に応じて電流制御目標値Ｘを可変にすることで、ロータとステータのティース位置関係によって生じるトルクリップルを低減することができ、モータ１０の駆動トルクを安定させることができる。また、エンコーダカウント値に応じた電流制御目標値Ｘを可変とするのを低速回転領域に限定し、高速回転領域では電流制御目標値Ｘを可変させないことで、高速回転時におけるマイコン５１の演算負荷を低減することができる。 When the motor rotational speed is in a low rotational speed region, the current control target value X is made variable according to the motor rotational position. In this embodiment, by making the current control target value X variable according to the encoder count value, it is possible to reduce the torque ripple caused by the tooth positional relationship between the rotor and the stator, and to stabilize the driving torque of the motor 10. Can be done. In addition, by limiting the variable current control target value X according to the encoder count value to the low-speed rotation region and not varying the current control target value X in the high-speed rotation region, the calculation load on the microcomputer 51 during high-speed rotation is reduced. can be reduced.

ＥＣＵ５０は、モータ回転位置に応じ、巻線１１１～１１３の１相に通電する１相通電と、巻線１１１～１１３の２相に通電する２相通電とを切り替えることで、モータ１０を回転させる。目標電流演算部５３は、低速回転領域において、１相通電時の電流が２相通電時より小さくなるように電流制御目標値Ｘを設定する。これにより、通電状態やロータ位置によるモータ１０のトルク変動を抑制することができる。 The ECU 50 rotates the motor 10 by switching between 1-phase energization, in which one phase of the windings 111 to 113 is energized, and 2-phase energization, in which two phases of the windings 111 to 113 are energized, depending on the motor rotational position. . The target current calculation unit 53 sets the current control target value X so that the current during one-phase energization is smaller than that during two-phase energization in the low-speed rotation region. This makes it possible to suppress fluctuations in the torque of the motor 10 due to the energization state and rotor position.

目標電流演算部５３は、モータ回転速度が低速判定値以下の場合、１相通電時の電流制御目標値を、２相通電時の電流制御目標値に換算係数ｋ（ただし０＜ｋ＜１）を乗じた値とする。これにより、１相通電時と２相通電時とでのトルク変動を適切に抑制することができる。 When the motor rotational speed is less than or equal to the low speed determination value, the target current calculation unit 53 converts the current control target value for one-phase energization into the current control target value for two-phase energization by a conversion coefficient k (0<k<1). The value multiplied by This makes it possible to appropriately suppress torque fluctuations between one-phase energization and two-phase energization.

電流制限回路５５は、巻線１１１～１１３に通電される電流が電流制御目標値Ｘより大きい値である上限値Ｘ＿ｈｉに到達するとスイッチング素子４１１～４１３をオフし、電流制御目標値Ｘより小さい値である下限値Ｘ＿ｌｏまで低下するとスイッチング素子４１１～４１３をオンにする。低速回転領域において、上限値Ｘ＿ｈｉと下限値Ｘ＿ｌｏとの幅である制御幅αは、１相通電時と２相通電時とで異なっている。これにより、巻線１１１～１１３に流れる電流を適切に制御することができる。 The current limiting circuit 55 turns off the switching elements 411 to 413 when the current flowing through the windings 111 to 113 reaches an upper limit value X_hi which is a value larger than the current control target value When the voltage decreases to a lower limit value X_lo, the switching elements 411 to 413 are turned on. In the low speed rotation region, the control width α, which is the width between the upper limit value X_hi and the lower limit value X_lo, is different between when one phase is energized and when two phases are energized. Thereby, the current flowing through the windings 111 to 113 can be appropriately controlled.

本実施形態では、シフトレンジ制御装置４０が「モータ制御装置」、エンコーダ１３が「回転検出部」、ＥＣＵ５０が「制御部」、電流制限回路５５が「スイッチ制御部」に対応する。 In this embodiment, the shift range control device 40 corresponds to a "motor control device," the encoder 13 corresponds to a "rotation detection section," the ECU 50 corresponds to a "control section," and the current limiting circuit 55 corresponds to a "switch control section."

（他の実施形態）
上記実施形態では、モータ回転速度が低速判定値以下の場合を低速回転領域とし、所定の係数ｋを乗じることで、１相通電時の電流制御目標値を設定する。他の実施形態では、低速回転領域において、回転速度に応じて電流制御目標値を漸減させてもよいし、ステップ的に減少させるようにしてもよい。また、上記実施形態では、１相通電時と２相通電時とで電流制御目標値を可変にしている。他の実施形態では、通電相数によらず、ロータとステータとの関係によるインダクタンス変化分を吸収できるように、モータ回転位置に応じて電流制御目標値を可変にしてもよい。 (Other embodiments)
In the embodiment described above, the case where the motor rotation speed is less than or equal to the low speed determination value is defined as the low speed rotation region, and the current control target value during one-phase energization is set by multiplying by a predetermined coefficient k. In other embodiments, the current control target value may be decreased gradually or in steps in accordance with the rotation speed in the low speed rotation region. Furthermore, in the embodiment described above, the current control target value is made variable between when one phase is energized and when two phases are energized. In another embodiment, the current control target value may be made variable in accordance with the motor rotational position so that inductance changes due to the relationship between the rotor and the stator can be absorbed regardless of the number of energized phases.

上記実施形態では、回転速度演算部、目標電流演算部および通電指令部がマイコンにて構成され、スイッチ制御部がハード回路で構成される。他の実施形態では、制御部における各処理をソフトウェアで構成するか、ハードウェアで構成するかは問わない。 In the embodiment described above, the rotational speed calculation section, the target current calculation section, and the energization command section are configured by a microcomputer, and the switch control section is configured by a hardware circuit. In other embodiments, it does not matter whether each process in the control unit is configured by software or hardware.

上記実施形態では、エンコーダによりモータの回転位置を検出する。他の実施形態では、エンコーダに限らず、レゾルバ等、どのようなものを用いてもよい。上記実施形態では、出力軸センサとしてポテンショメータを例示した。他の実施形態では、出力軸センサは、どのようなものであってもよい。また、出力軸センサを省略してもよい。 In the embodiment described above, the rotational position of the motor is detected by the encoder. In other embodiments, not only the encoder but also any other device such as a resolver may be used. In the embodiment described above, a potentiometer is used as an example of the output shaft sensor. In other embodiments, the output shaft sensor may be of any type. Further, the output shaft sensor may be omitted.

上記実施形態では、ディテントプレートには２つの凹部が設けられる。他の実施形態では、凹部の数は２つに限らず、例えばレンジ毎に凹部が設けられていてもよい。また、シフトレンジ切替機構やパーキングロック機構等は、上記実施形態と異なっていてもよい。 In the embodiment described above, the detent plate is provided with two recesses. In other embodiments, the number of recesses is not limited to two, and for example, a recess may be provided for each range. Further, the shift range switching mechanism, parking lock mechanism, etc. may be different from those in the above embodiment.

上記実施形態では、モータ軸と出力軸との間に減速機が設けられる。減速機の詳細について、上記実施形態では言及していないが、例えば、サイクロイド歯車、遊星歯車、モータ軸と略同軸の減速機構から駆動軸へトルクを伝達する平歯歯車を用いたものや、これらを組み合わせて用いたもの等、どのような構成であってもよい。また、他の実施形態では、モータ軸と出力軸との間の減速機を省略してもよいし、減速機以外の機構を設けてもよい。 In the above embodiment, a speed reducer is provided between the motor shaft and the output shaft. Although the details of the reducer are not mentioned in the above embodiments, for example, there may be a cycloid gear, a planetary gear, a spur gear that transmits torque from a reduction mechanism approximately coaxial with the motor shaft to the drive shaft, or Any configuration may be used, such as a combination of the following. In other embodiments, the reduction gear between the motor shaft and the output shaft may be omitted, or a mechanism other than the reduction gear may be provided.

上記実施形態では、モータ制御装置は、シフトレンジ切替システムに適用される。他の実施形態では、モータ制御装置をシフトレンジ切替システム以外の装置に適用してもよい。特に、低速回転領域にてモータから一定トルクの出力が要求される装置に好適に適用される。 In the above embodiment, the motor control device is applied to a shift range switching system. In other embodiments, the motor control device may be applied to devices other than the shift range switching system. In particular, it is suitably applied to devices that require a constant torque output from the motor in a low-speed rotation region.

本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。 The control unit and the method described in the present disclosure are implemented by a dedicated computer provided by configuring a processor and memory programmed to perform one or more functions embodied by a computer program. may be done. Alternatively, the controller and techniques described in this disclosure may be implemented by a dedicated computer provided by a processor configured with one or more dedicated hardware logic circuits. Alternatively, the control unit and the method described in the present disclosure may be implemented using a combination of a processor and memory programmed to perform one or more functions and a processor configured by one or more hardware logic circuits. It may be implemented by one or more dedicated computers configured. The computer program may also be stored as instructions executed by a computer on a computer-readable non-transitory tangible storage medium. As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented in various forms without departing from the spirit of the invention.

１０・・・モータ
１１・・・モータ巻線 １１１～１１３・・・各相巻線
１３・・・エンコーダ（回転検出部）
４０・・・シフトレンジ制御装置（モータ制御装置）
４１・・・駆動回路部 ４１１～４１３・・・スイッチング素子
４５・・・電流検出部
５０・・・ＥＣＵ（制御部）
５１・・・マイコン ５２・・・回転速度演算部
５３・・・目標電流演算部 ５４・・・通電指令部
５５・・・電流制限回路（スイッチ制御部） 10...Motor 11...Motor winding 111-113...Each phase winding 13...Encoder (rotation detection section)
40...Shift range control device (motor control device)
41... Drive circuit section 411-413... Switching element 45... Current detection section 50... ECU (control section)
51...Microcomputer 52...Rotation speed calculation section 53...Target current calculation section 54...Electrification command section 55...Current limiting circuit (switch control section)

Claims (4)

巻線（１１１～１１３）を有するモータ（１０）の駆動を制御するモータ制御装置であって、
前記巻線の各相に対応して設けられるスイッチング素子（４１１～４１３）を有する駆動回路部（４１）と、
前記巻線の電流を検出する電流検出部（４５）と、
前記モータの回転位置であるモータ回転位置を検出する回転検出部（１３）と、
前記モータの回転速度であるモータ回転速度を演算する回転速度演算部（５２）、電流制御目標値を演算する目標電流演算部（５３）、および、前記回転検出部の検出値に応じた通電相を指令する通電指令部（５４）、および、前記巻線に通電される電流が前記電流制御目標値となるように前記スイッチング素子のオンオフ作動を制御するスイッチ制御部（５５）を有する制御部（５０）と、
を備え、
前記モータ回転速度が低速回転領域である場合、前記モータ回転位置に応じて前記電流制御目標値を可変にするモータ制御装置。 A motor control device that controls driving of a motor (10) having windings (111 to 113),
a drive circuit section (41) having switching elements (411 to 413) provided corresponding to each phase of the winding;
a current detection unit (45) that detects the current in the winding;
a rotation detection unit (13) that detects a motor rotation position that is a rotation position of the motor;
A rotation speed calculation section (52) that calculates a motor rotation speed that is the rotation speed of the motor, a target current calculation section (53) that calculates a current control target value, and an energization phase according to a detected value of the rotation detection section. and a switch control unit (55) that controls the on/off operation of the switching element so that the current applied to the winding reaches the current control target value. 50) and
Equipped with
A motor control device that makes the current control target value variable according to the motor rotational position when the motor rotational speed is in a low rotational speed region. 前記制御部は、前記モータ回転位置に応じ、前記巻線の１相に通電する１相通電と、前記巻線の２相に通電する２相通電とを切り替えることで、前記モータを回転させ、
前記目標電流演算部は、低速回転領域において、前記１相通電時の電流が前記２相通電時より小さくなるように前記電流制御目標値を設定する請求項１に記載のモータ制御装置。 The control unit rotates the motor by switching between one-phase energization in which one phase of the winding is energized and two-phase energization in which two phases of the winding are energized, according to the motor rotation position,
The motor control device according to claim 1, wherein the target current calculation unit sets the current control target value such that the current during the one-phase energization is smaller than the current during the two-phase energization in a low-speed rotation region. 前記目標電流演算部は、前記モータ回転速度が低速判定値以下の場合、前記１相通電時の前記電流制御目標値を、前記２相通電時の前記電流制御目標値に換算係数ｋ（ただし０＜ｋ＜１）を乗じた値とする請求項２に記載のモータ制御装置。 The target current calculation unit converts the current control target value during the one-phase energization to the current control target value during the two-phase energization by a conversion coefficient k (however, 0 The motor control device according to claim 2, wherein the value is multiplied by <k<1). 前記スイッチ制御部は、前記巻線に通電される電流が前記電流制御目標値より大きい値である上限値に到達すると前記スイッチング素子をオフし、前記電流制御目標値より小さい値である下限値まで低下すると前記スイッチング素子をオンするものであって、
前記上限値と前記下限値との幅である制御幅は、前記低速回転領域において、前記１相通電時と前記２相通電時とで異なっている請求項２または３に記載のモータ制御装置。 The switch control section turns off the switching element when the current flowing through the winding reaches an upper limit value that is larger than the current control target value, and the current flows to the lower limit value that is smaller than the current control target value. When the voltage decreases, the switching element is turned on,
4. The motor control device according to claim 2, wherein a control width, which is a width between the upper limit value and the lower limit value, is different between the one-phase energization and the two-phase energization in the low-speed rotation region.

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