KR102610009B1 - 모터 제어 장치 - Google Patents

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Abstract

모터 제어 장치(40)는 통전 제어부(52)와, 과도 복귀 판정부(55)를 구비한다. 통전 제어부(52)는 모터(10)로의 통전을 제어한다. 과도 복귀 판정부(55)는 가동 한계 위치까지 모터(10)를 구동시킨 후, 모터(10)로의 통전을 오프로 함으로써 회전 전달계(20)에 발생하는 외력에 의해 모터(10)를 가동 한계 위치로부터 이격되는 방향으로 되돌리는 비통전 리턴 제어를 실시했을 때, 비통전 리턴 제어에서 복귀 허용 위치를 넘는 과도 복귀의 가능성의 유무를 판정한다. 과도 복귀의 가능성이 없다고 판정된 경우, 통전 오프를 계속하고, 과도 복귀의 가능성이 있다고 판정된 경우, 통전에 의해 모터(10)를 정지시키는 정지 제어를 실시한다.

Description

모터 제어 장치
본 출원은 2019년 10월 15일에 출원된 특허 출원 번호 2019―188428에 기초하는 것으로, 여기에 그 기재 내용을 원용한다.
본 개시는 모터 제어 장치에 관한 것이다.
종래, 제어 대상의 구동원으로 되는 모터를 제어하는 모터 제어 장치가 알려져 있다. 예를 들면, 특허문헌 1의 모터 제어 장치는 레인지 전환 기구의 구동원으로 되는 모터를 제어하는 것으로서, 레인지 전환 기구의 가동 범위의 한계 위치까지 모터를 회전시키는 충돌 제어 후, 비통전 리턴 제어를 실행하여 모터의 회전 위치가 목표 회전 위치에 도달했을 때에 모터의 2상에 동시 통전하여 모터를 정지시킨다.
특허문헌 1: 일본국 특개2016―100930호 공보
그런데 특허문헌 1에서는 비통전 리턴 제어 후, 항상 모터를 정지시키기 위한 통전을 실시하고 있기 때문에 통전에 동반하는 전력 소비 및 발열이 발생한다. 본 개시의 목적은 모터를 가동 한계 위치까지 구동시킨 후의 제어를 적절히 실시 가능한 모터 제어 장치를 제공하는 것에 있다.
본 개시의 모터 제어 장치는 모터와, 회전 전달계를 구비하는 모터 구동 시스템에 있어서, 모터의 구동을 제어하는 것이다. 회전 전달계는 모터의 회전이 전달되어 구동되고, 또한 구동을 제한하는 구동 제한부가 설치되어 있다.
모터 제어 장치는 통전 제어부와, 과도 복귀 판정부를 구비한다. 통전 제어부는 모터로의 통전을 제어한다. 과도 복귀 판정부는 구동 제한부에서 구동이 제한되는 가동 한계 위치까지 모터를 구동시킨 후, 모터로의 통전을 오프(off)로 함으로써 회전 전달계에 발생하는 외력에 의해 모터를 가동 한계 위치로부터 이격되는 방향으로 되돌리는 리턴 제어를 실시했을 때, 비통전 리턴 제어에서 걸어맞춤 부재가 복귀 허용 위치를 넘는 과도 복귀일 가능성의 유무를 판정한다. 모터 제어 장치는 과도 복귀의 가능성이 없다고 판단된 경우, 통전 오프를 계속하고, 과도 복귀의 가능성이 있다고 판단된 경우, 통전에 의해 모터를 정지시키는 정지 제어를 실시한다. 이에 따라, 모터를 가동 한계 위치까지 구동시킨 후의 제어를 적절히 실시할 수 있다.
본 개시에 대해서의 상기 목적 및 그 밖의 목적, 특징이나 잇점은 첨부의 도면을 참조하면서 하기의 상세한 기술에 의해 보다 명확해진다. 그 도면은,
도 1은 제 1 실시 형태에 의한 시프트 바이 와이어(shift by wire) 시스템을 도시한 사시도이고,
도 2는 제 1 실시 형태에 의한 시프트 바이 와이어 시스템을 도시한 개략 구성도이고,
도 3은 제 1 실시 형태에 의한 디텐트(detent) 플레이트를 도시한 모식도이고,
도 4는 제 1 실시 형태에 의한 모터 구동 처리를 설명하는 흐름도이고,
도 5는 제 1 실시 형태에 의한 과도 복귀 판정 처리를 설명하는 흐름도이고,
도 6은 제 1 실시 형태에 의한 모터 구동 처리를 설명하는 타임 차트이고,
도 7은 제 1 실시 형태에 의한 모터 구동 처리를 설명하는 타임 차트이고,
도 8은 제 2 실시 형태에 의한 과도 복귀 판정 처리를 설명하는 흐름도이다.
이하, 본 개시에 의한 모터 제어 장치를 도면에 기초하여 설명한다. 이하, 복수의 실시 형태에 있어서, 실질적으로 동일한 구성에는 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략한다. 본 실시 형태의 모터 제어 장치를 도 1 내지 도 7에 도시한다. 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 시프트 바이 와이어 시스템(1)은 모터(10), 시프트 레인지 전환 기구(20), 파킹 록 기구(30) 및 모터 제어 장치로서의 시프트 레인지 제어 장치(40) 등을 구비한다.
모터(10)는 도시하지 않는 차량에 탑재되는 배터리로부터 전력이 공급됨으로써 회전하고, 시프트 레인지 전환 기구(20)의 구동원으로서 기능한다. 본 실시 형태의 모터(10)는 스위치드 릴럭턴스 모터(switched reluctance motor)로서, 도시하지 않는 스테이터에 감기는 U상, V상 및 W상의 모터 권선을 가진다.
도 2에 도시한 바와 같이, 회전각 센서인 인코더(13)는 모터(10)의 도시하지 않는 로터의 회전 위치를 검출한다. 인코더(13)는 예를 들면, 자기식의 로터리 인코더로서, 로터와 일체로 회전하는 자석과, 자기 검출용의 홀 IC 등에 의해 구성된다. 인코더(13)는 로터의 회전에 동기하여 사전에 결정된 각도마다 펄스 신호인 인코더 신호를 출력한다.
감속기(14)는 모터(10)의 모터축과 출력축(15)의 사이에 설치되고, 모터(10)의 회전을 감속하여 출력축(15)으로 출력한다. 이에 따라, 모터(10)의 회전이 시트프 레인지 전환 기구(20)로 전달된다. 출력축(15)에는 출력축(15)의 각도를 검출하는 출력축 센서(16)가 설치된다. 출력축 센서(16)는 예를 들면, 포텐셔미터(potentiometer)이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 시프트 레인지 전환 기구(20)는 디텐트 플레이트(21), 디텐트 스프링(25) 및 디텐트 롤러(26) 등을 가지고, 감속기(14)로부터 출력된 회전 구동력을 매뉴얼 밸브(28) 및 파킹 록 기구(30)로 전달한다.
디텐트 플레이트(21)는 출력축(15)에 고정되고, 모터(10)에 의해 구동된다. 디텐트 플레이트(21)에는 출력축(15)과 평행하게 돌출하는 핀(24)이 설치된다. 핀(24)은 매뉴얼 밸브(28)와 접속된다. 디텐트 플레이트(21)가 모터(10)에 의하여 구동됨으로써 매뉴얼 밸브(28)는 축방향으로 왕복 이동한다. 즉, 시프트 레인지 전환 기구(20)는 모터(10)의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하여 매뉴얼 밸브(28)로 전달한다. 매뉴얼 밸브(28)는 밸브 보디(29)에 설치된다. 매뉴얼 밸브(28)가 축방향으로 왕복 이동함으로써 도시하지 않는 유압 클러치로의 유압 공급로가 전환되고, 유압 클러치의 걸어맞춤 상태가 전환됨으로써 시프트 레인지가 변경된다.
도 3에 도시한 바와 같이, 디텐트 플레이트(21)의 디텐트 스프링(25)측에는 P(파킹), R(리버스), N(뉴트럴), D(드라이브)의 각 레인지에 대응하는 4개의 골부(221∼224)가 형성된다. 또한, P레인지에 대응하는 골부(221)와 R레인지에 대응하는 골부(222)의 사이에는 산부(226)가 설치된다. R레인지에 대응하는 골부(222)와 N레인지에 대응하는 골부(223)의 사이에는 산부(227)가 설치된다. N레인지에 대응하는 골부(223)와 D레인지에 대응하는 골부(224)의 사이에는 산부(228)가 설치된다. P레인지에 대응하는 골부(221)의 산부(226)와 반대측에는 디텐트 롤러(26)의 이동을 제한하는 제 1 벽부(231)가 형성된다. D레인지에 대응하는 골부(224)의 산부(228)와 반대측에는 디텐트 롤러(26)의 이동을 제한하는 제 2 벽부(232)가 형성된다.
도 1에 도시한 바와 같이, 디텐트 스프링(25)은 탄성 변형 가능한 판형상 부재이고, 선단에 걸어맞춤 부재로서의 디텐트 롤러(26)가 설치된다. 디텐트 스프링(25)은 디텐트 롤러(26)를 디텐트 플레이트(21)의 회전 이동 중심측으로 가압한다. 디텐트 플레이트(21)에 소정 이상의 회전력이 가해지면, 디텐트 스프링(25)이 탄성 변형하고, 디텐트 롤러(26)가 골부(221∼224) 사이를 이동한다. 디텐트 롤러(26)가 골부(221∼224)의 어느 쪽인가에 끼워짐으로써 디텐트 플레이트(21)의 요동이 규제되어, 매뉴얼 밸브(28)의 축방향 위치 및 파킹 록 기구(30)의 상태가 결정되고, 자동 변속기(5)의 시프트 레인지가 고정된다. 디텐트 롤러(26)는 시프트 레인지에 따른 골부(221∼224)에 끼워진다. 본 실시 형태에서는 시프트 레인지에 따라 디텐트 스프링(25)의 스프링력으로 디텐트 롤러(26)가 끼워지는 부분을 골부(221∼224)의 최저부로 한다.
파킹 록 기구(30)는 파킹 로드(31), 원추체(32), 파킹 록 폴(33), 축부(34) 및 파킹 기어(35)를 가진다. 파킹 로드(31)는 대략 L자 형상으로 형성되고, 일단(311)측이 디텐트 플레이트(21)에 고정된다. 파킹 로드(31)의 타단(312)측에는 원추체(32)가 설치된다. 원추체(32)는 타단(312)측으로 갈수록 직경이 축소되도록 형성된다.
파킹 록 폴(33)은 원추체(32)의 원추면과 맞닿고, 축부(34)를 중심으로 요동 가능하게 설치된다. 파킹 록 폴(33)의 파킹 기어(35)측에는 파킹 기어(35)와 맞물림 가능한 볼록부(331)가 설치된다. 디텐트 플레이트(21)의 회전에 의해 원추체(32)가 P방향으로 이동하면, 파킹 록 폴(33)이 밀어 올려지고, 볼록부(331)와 파킹 기어(35)가 맞물린다. 한편, 원추체(32)가 NotP방향으로 이동하면, 볼록부(331)와 파킹 기어(35)의 맞물림이 해제된다.
파킹 기어(35)는 도시하지 않는 차축에 설치되고, 파킹 록 폴(33)의 볼록부(331)와 맞물림 가능하게 설치된다. 파킹 기어(35)와 볼록부(331)가 맞물리면, 차축의 회전이 규제된다. 시프트 레인지가 P레인지 이외의 레인지인 NotP레인지인 때, 파킹 기어(35)는 파킹 록 폴(33)에 의해 잠기지 않게 되어, 차축의 회전은 파킹 록 기구(30)에 의해 방해되지 않는다. 또한, 시프트 레인지가 P레인지인 때, 파킹 기어(35)는 파킹 록 폴(33)에 의하여 잠겨져서, 차축의 회전이 규제된다.
도 2에 도시한 바와 같이, 시프트 레인지 제어 장치(40)는 구동 회로(41) 및 ECU(50) 등을 구비한다. 구동 회로(41)는 도시하지 않는 스위칭 소자를 가지고, 모터(10)의 각 상으로의 통전을 전환한다. 구동 회로(41)와 배터리의 사이에는 모터 릴레이(46)가 설치된다. 모터 릴레이(46)는 이그니션 스위치 등인 차량의 시동 스위치가 온(on)되어 있을 때에 온되고, 모터(10)측으로 전력이 공급된다. 또한, 모터 릴레이(46)를 오프함으로써 모터(10)측으로의 전력의 공급이 차단된다.
ECU(50)는 마이크로컴퓨터 등을 주체로 하여 구성되고, 내부에는 어느 것도 도시하지 않는 CPU, ROM, RAM, I／O 및 이들의 구성을 접속하는 버스 라인 등을 구비하고 있다. ECU(50)에서의 각 처리는 ROM 등의 실체적인 메모리 장치(즉, 독출 가능 비일시적 유형 기록 매체)에 미리 기억된 프로그램을 CPU에서 실행하는 것에 의한 소프트웨어 처리이어도 좋고, 전용의 전자 회로에 의한 하드웨어 처리이어도 좋다.
ECU(50)는 드라이버 요구 시프트 레인지, 브레이크 스위치로부터의 신호 및 차속 등에 기초하여 모터(10)의 구동을 제어함으로써 시프트 레인지의 전환을 제어한다. 또한, ECU(50)는 차속, 액셀 개도 및 드라이버 요구 시프트 레인지 등에 기초하여 변속용 유압 제어 솔레노이드(6)의 구동을 제어한다. 변속용 유압 제어 솔레노이드(6)를 제어함으로써 변속단이 제어된다. 변속용 유압 제어 솔레노이드(6)는 변속단수 등에 따른 갯수가 설치된다. 본 실시 형태에서는 1개의 ECU(50)가 모터(10) 및 솔레노이드(6)의 구동을 제어하지만, 모터(10)를 제어하는 모터 제어용의 모터 ECU와, 솔레노이드 제어용의 AT―ECU를 나누어도 좋다. 이하, 모터(10)의 구동 제어를 중심으로 설명한다.
ECU(50)는 각도 연산부(51), 통전 제어부(52) 및 과도 복귀 판정부(55) 등을 가진다. 각도 연산부(51)는 인코더(13)로부터 취득되는 인코더 신호의 펄스 에지를 카운트하고, 인코더 카운트값(θen)을 연산한다. 인코더 카운트값(θen)은 모터(10)의 회전 위치에 따른 값으로서, “모터 각도”에 대응한다.
통전 제어부(52)는 구동 모드에 따라 모터(10)로의 통전을 제어한다. 본 실시 형태의 구동 모드에는 벽 접촉 모드, 벽 리턴 모드 및 통상 제어 모드가 포함된다. 벽 접촉 모드는 모터(10)의 가동 한계 위치를 기준 위치로서 학습하기 위해, 디텐트 롤러(26)가 벽부(231, 232)를 향하는 방향으로 구동하는 제어 모드이다. 이하, 디텐트 롤러(26)를 제 1 벽부(231)에 맞닿게 함으로써 제 1 벽부(231)측의 기준 위치를 학습하는 “P벽 접촉”을 중심으로 설명한다.
벽 리턴 모드는 디텐트 롤러(26)를 벽부(231, 232)에 맞닿게 한 후, 골부(221, 224)로 되돌리는 제어이다. 통상 제어 모드는 기준 위치 학습 후, 통상의 시프트 레인지 전환을 실시하는 모드이다. 기준 위치 학습 시의 구동 모드는 벽 접촉 모드 또는 벽 리턴 모드로 한다.
P벽 접촉에 있어서, 구동 모드가 벽 접촉 모드로부터 벽 리턴 모드로 전환되면, 모터(10)로의 통전을 오프로 함으로써 회전 전달계에서의 복원력 및 디텐트 스프링(25)의 가압력에 의해 디텐트 롤러(26)는 벽부(231)측으로부터 골부(221)측으로 되돌려진다.
과도 복귀 판정부(55)는 벽 리턴 모드에 있어서, 디텐트 롤러(26)가 파킹 록 범위를 넘는 과도 복귀일 가능성이 있는지의 여부를 판정한다. 여기에서, 벽 접촉 제어 후, 디텐트 롤러(26)를 골부(221)로 되돌릴 때, 예를 들면, 인코더 카운트값(θen)이 목표 카운트값(θcmd)을 포함하는 제어 범위 내(예를 들면, ±2카운트)로 되었을 때, 모터(10)로의 통전이 동반하는 정지 제어를 실시하면, 전력 소비 및 발열이 발생한다. 정지 제어는 예를 들면, 2상으로의 통전을 계속하는 고정상 통전 제어이다.
여기에서, 벽 리턴 모드에 있어서, 제어 대상이 의도하는 기능을 만족하는 범위 내에서 모터(10)가 정지하는 것이면, 반드시 모터(10)로의 통전을 동반하는 정지 제어는 필요 없다. 본 실시 형태에서는 제어 대상이 의도하는 기능을 만족하는 범위는 파킹 록 폴(33)과 파킹 기어(35)의 맞물림이 보증되는 파킹 록 범위이다. 즉, 본 실시 형태에서는 벽 리턴 모드에 있어서, 디텐트 롤러(26)가 파킹 록 범위를 넘을 가능성이 있는 경우를 “과도 복귀 가능성 있음”으로 하여 정지 제어를 실시하고, 디텐트 롤러(26)가 파킹 록 범위를 넘을 가능성이 없는 경우를 “과도 복귀 가능성 없음”으로 하여 정지 제어를 실시하지 않는다.
본 실시 형태의 모터 구동 처리를 도 4의 흐름도에 기초하여 설명한다. 이 처리는 기준 위치 학습 시에 사전에 결정된 주기(예를 들면, 1[ms])로 ECU(5)에서 실행되는 처리이다. 이하, 단계 S101의 “단계”를 생략하고, 단순히 기호 “S”로 기재한다.
S101에서 ECU(50)는 구동 모드가 벽 접촉 모드인지의 여부를 판단한다. 구동 모드가 벽 접촉 모드는 아니라고 판단된 경우(S101: NO), 즉, 구동 모드가 벽 리턴 모드인 경우, S106으로 이행한다. 구동 모드가 벽 접촉 모드라고 판단된 경우(S101: YES), S102로 이행한다.
S102에서 ECU(50)는 디텐트 롤러(26)가 벽부(231)에 도달하고, 모터(10)가 가동 한계 위치에 있는지의 여부를 판단한다. 여기에서는 인코더 카운트값(θen)이 갱신되지 않는 상태가 정체 판정 시간(Tth1)에 걸쳐서 계속된 경우, 모터(10)가 가동 한계 위치에 도달했다고 판정한다. 모터(10)가 가동 한계 위치에 도달해 있지 않다고 판단된 경우(S102: NO), S103으로 이행한다. S103에서 ECU(50)는 통전 제어 모드를 피드백 제어 모드로 하고, 디텐트 롤러(26)가 벽부(231)를 향하도록 모터(10)를 구동한다. 모터(10)가 가동 한계 위치에 도달했다고 판단된 경우(S102: YES), 현재의 인코더 카운트값(θen)을 기준 위치(θb)로 하여 학습하고, S104로 이행한다.
S104에서 ECU(50)는 구동 모드를 벽 리턴 모드로 한다. S105에서 ECU(50)는 통전 제어 모드를 통전 오프로 한다. 모터(10)로의 통전을 오프로 함으로써 회전 전달계에서의 복원력 및 디텐트 스프링(25)의 가압력에 의해 디텐트 롤러(26)가 벽부(231)로부터 이격되는 방향으로 구동되고, 이에 동반하여 모터(10)도 가동 한계 위치로부터 이격되는 방향으로 구동된다.
S106에서 ECU(50)는 통전 제어 모드가 통전 오프인지의 여부를 판단한다. 통전 제어 모드가 통전 오프는 아니라고 판단된 경우(S106: NO), 즉, 통전 제어 모드가 정지 제어 모드인 경우, S111로 이행한다. 통전 제어 모드가 통전 오프라고 판단된 경우(S106: YES), S107로 이행하고, 과도 복귀 판정을 실시한다.
과도 복귀 판정 처리를 도 5의 흐름도에 기초하여 설명한다. S171에서 과도 복귀 판정부(55)는 S103에서 긍정 판단되어 학습된 기준 위치(θb)에서 현재의 인코더 카운트값(θen)까지의 변화량(Δθ)을 산출한다. 변화량(Δθ)은 현재의 인코더 카운트값(θen)에서 기준 위치(θb)를 감산한 값의 절대값이다.
S172에서 과도 복귀 판정부(55)는 변화량(Δθ)이 과도 복귀 판정값(θth) 이상인지의 여부를 판단한다. 과도 복귀 판정값(θth)은 벽부(231)와 과도 복귀 판정 위치의 사이의 카운트수에 따라서 설정된다. 과도 복귀 판정 위치는 디텐트 플레이트(21)의 형상 등에 따라 골부(221)의 최저부와 산부(226)의 정점의 사이로서, 파킹 록 해제 위치보다도 골부(221)측에 설정된다. 변화량(Δθ)이 과도 복귀 판정값(θth) 이상이라고 판단된 경우(S172: YES), S173으로 이행하고, 과도 복귀 가능성 “있음”으로 판정한다. 변화량(Δθ)이 과도 복귀 판정값(θth) 미만이라고 판단된 경우(S172: NO), S174로 이행한다.
S174에서 과도 복귀 판정부(55)는 벽 접촉 후, 통전 오프로 하고나서, 과도 복귀 판정 시간(Tth2)이 경과했는지의 여부를 판정한다. 과도 복귀 판정 시간(Tth2)은 모터 특성이나 회전 전달계의 복원력 등에 따라 과도 복귀가 발생하지 않는다고 간주할 수 있는 시간에 따라서 설정된다. 통전 오프로부터 과도 복귀 판정 시간(Tth2)이 경과해 있지 않다고 판단된 경우(S174: NO), S175로 이행하고, 과도 복귀 가능성 “미정”으로 판정한다. 통전 오프로부터 과도 복귀 판정 시간(Tth2)이 경과했다고 판단된 경우(S174: YES), S176으로 이행하고, 과도 복귀 가능성 “없음”으로 판정한다.
도 4로 되돌아가서, S107의 과도 복귀 판정에 이어서 이행하는 S108에서 ECU(50)는 과도 복귀 가능성 “있음”으로 판정되어 있는지의 여부를 판단한다. 과도 복귀 가능성 “있음”으로 판정되어 있다고 판단된 경우(S108: YES), S109로 이행하고, 통전 제어 모드를 정지 제어로 한다. 과도 복귀 가능성 “있음”으로 판정되어 있지 않다고 판단된 경우(S108;NO), S110으로 이행한다.
S110에서 ECU(50)는 과도 복귀 가능성 “없음”으로 판정되어 있는지의 여부를 판단한다. 과도 복귀 가능성 “없음”으로 판정되어 있지 않다고 판단된 경우(S110: NO), 즉, 과도 복귀 가능성이 미정인 경우, 통전 오프를 계속한다. 과도 복귀 가능성 “없음”으로 판정되어 있다고 판단된 경우(S110: YES), S113으로 이행하고, 구동 모드를 통상 제어 모드로 한다. 이때, 통전 오프는 계속된다.
통전 제어 모드가 정지 제어 모드인 경우에 이행하는 S111에서 ECU(50)는 정지 제어 모드를 개시하고나서, 정지 제어 계속 시간(Tth3)이 경과했는지의 여부를 판단한다. 정지 제어 계속 시간(Tth3)은 모터 특성 등에 따라 모터(10)를 정지시키는 데 요하는 시간에 따라서 설정된다. 정지 제어 모드를 개시하고나서, 정지 제어 계속 시간(Tth3)이 경과해 있지 않다고 판단된 경우(S111: NO), 정지 제어 모드를 계속한다. 정지 제어 모드를 개시하고나서, 정지 제어 계속 시간(Tth3)이 경과했다고 판단된 경우(S111: YES), S112로 이행한다.
S112에서 ECU(50)는 통전 제어 모드를 정지 제어 모드로부터 통전 오프로 전환하고, 모터(10)로의 통전을 오프로 한다. S113에서 ECU(50)는 구동 모드를 통상 제어 모드로 한다.
본 실시 형태의 모터 구동 처리를 도 6 및 도 7의 타임 차트에 기초하여 설명한다. 도 6 및 도 7에서는 공통 시간축을 횡축으로 하고, 상단으로부터 구동 모드, 통전 제어 모드, 인코더 카운트값(θen)으로 한다. 인코더 카운트값(θen)에 대하여, 디텐트 롤러(26)가 제 1 벽부(231)에 맞닿아 있을 때의 값을 (P벽), 디텐트 롤러(26)가 골부(221)의 최저부에 위치해 있을 때의 값을 (P골)로 했다.
과도 복귀 가능성이 있는 경우를 도 6에서 설명한다. 시각(x10)에서 구동 모드가 벽 접촉 모드로 되면, 통전 제어 모드를 피드백 제어 모드로 하고, 디텐트 롤러(26)가 제 1 벽부(231)를 향하는 방향으로 모터(10)를 구동한다. 시각(x11)에서 디텐트 롤러(26)가 제 1 벽부(231)에 맞닿으면, 인코더 카운트값(θen)이 갱신되지 않게 된다.
시각(x11)으로부터 인코더 카운트값(θen)이 갱신되지 않는 상태가 정체 판정 시간(Tth1)에 걸쳐서 계속된 시각(x12)에 있어서, 이때의 인코더 카운트값(θen)을 기준 위치(θb)로 하여 학습한다. 또한, 구동 모드를 벽 접촉 모드로부터 벽 리턴 모드로 전환하고, 통전 제어 모드를 피드백 모드로부터 통전 오프로 전환한다. 디텐트 롤러(26)를 제 1 벽부(231)에 맞닿게 하고 있는 상태로부터 모터(10)의 통전을 오프로 하면, 회전 전달계의 복원력 및 디텐트 스프링(25)의 가압력에 의해 디텐트 롤러(26)가 제 1 벽부(231)로부터 이격되는 방향으로 구동되고, 모터(10)는 피드백 제어 시와 역방향으로 회전한다.
모터(10)로의 통전을 오프로 한 시각(x12)으로부터 과도 복귀 판정 시간(Tth2)이 경과하기 전의 타이밍인 시각(x13)에서 기준 위치(θb)로부터의 변화량(Δθ)이 과도 복귀 판정값(θth)으로 되면, 과도 복귀 가능성 “있음”으로 판정하고, 통전 제어 모드를 통전 오프로부터 정지 제어 모드로 전환하고, 고정상 통전 제어를 실시한다.
정지 제어를 정지 제어 계속 시간(Tth3)에 걸쳐서 계속한 시각(x14)에서는 구동 모드를 벽 리턴 모드로부터 통상 모드로 전환하고, 통전 제어 모드를 정지 제어 모드로부터 통전 오프로 전환한다. 모터(10)로의 통전을 오프로 하면, 디텐트 스프링(25)의 가압력에 의해 디텐트 롤러(26)는 골부(221)의 최저부로 되돌려진다.
과도 복귀 가능성이 없는 경우를 도 7에서 설명한다. 시각(x21)∼시각(x22)의 처리는 도 6 중의 시각(x11)∼시각(x12)의 처리와 동일하다. 시각(x22)에서 통전을 오프로 하면, 회전 전달계의 복원력 및 디텐트 스프링(25)의 가압력에 의해 시각(x23)에서 디텐트 롤러(26)가 골부(221)의 최저부로 되돌아간다. 이와 같은 경우, 정지 제어를 실시하지 않아도 파킹 록 범위로부터 벗어나는 일이 없다.
그래서 본 실시 형태에서는 통전을 오프 후, 과도 복귀 판정 시간(Tth2)이 경과할 때까지의 변화량(Δθ)이 과도 복귀 판정값(θth) 이상으로 되지 않은 경우, 과도 복귀 가능성 없음으로 간주하고, 정지 제어를 실시하지 않는다. 통전을 오프로 한 시각(x22)으로부터 과도 복귀 판정 시간(Tth2)이 경과한 시각(x24)에서 구동 모드를 벽 리턴 모드로부터 통상 모드로 전환하고, 통전 제어 모드로서 통전 오프를 계속한다. 이에 따라, 과도 복귀 가능성이 없는 경우에도 정지 제어를 실시하는 경우와 비교하여 전력 소비 및 발열을 저감할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태의 시프트 레인지 제어 장치(40)는 모터(10)와, 시프트 레인지 전환 기구(20)를 구비하는 시프트 바이 와이어 시스템(1)에 있어서, 모터(10)의 구동을 제어하는 것이다. 시프트 레인지 전환 기구(20)는 모터(10)의 회전이 전달되어 구동되고, 또한 구동을 제한하는 벽부(231, 232)가 설치되어 있다.
시프트 레인지 제어 장치(40)는 통전 제어부(52)와, 과도 복귀 판정부(55)를 구비한다. 통전 제어부(52)는 모터(10)로의 통전을 제어한다. 과도 복귀 판정부(55)는 벽부(231)에서 구동이 제한되는 가동 한계 위치까지 모터(10)를 구동시킨 후, 모터(10)로의 통전을 오프로 함으로써 시프트 레인지 전환 기구(20)에 발생하는 외력에 의해 모터(10)를 가동 한계 위치로부터 이격되는 방향으로 되돌리는 비통전 리턴 제어를 실시했을 때, 비통전 리턴 제어에서 복귀 허용 위치를 넘는 과도 복귀의 가능성의 유무를 판정한다. “회전 전달계에 발생하는 외력”이란, 시프트 레인지 전환 기구(20)의 복원력 및 디텐트 스프링(25)의 가압력 등이다.
시프트 레인지 제어 장치(40)는 과도 복귀의 가능성이 없다고 판정된 경우, 통전 오프를 계속하고, 과도 복귀의 가능성이 있다고 판정된 경우, 통전에 의해 모터(10)를 정지시키는 정지 제어를 실시한다. 이에 따라, 모터(10)를 가동 한계 위치까지 구동시킨 후의 제어를 적절히 실시할 수 있다. 상세하게는, 과도 복귀의 가능성이 있는 경우, 정지 제어에서 모터(10)를 정지시키기 때문에 디텐트 롤러(26)를 허용 범위 내에서 적절히 정지시킬 수 있다. 또한, 과도 복귀의 가능성이 없는 경우, 정지 제어를 실시하지 않아도 디텐트 롤러(26)가 허용 범위 내로부터 벗어나는 일이 없기 때문에 과도 복귀 판정을 실시하지 않고, 항상 정지 제어를 실시하는 경우와 비교하여 전력 소비 및 발열을 저감할 수 있다.
과도 복귀 판정부(55)는 비통전 리턴 제어를 개시하고나서 과도 복귀 판정 시간(Tth2)이 경과할 때까지의 사이에 복귀 허용 위치보다 벽부(231)측에 설정되는 과도 복귀 판정 위치에 도달한 경우, 과도 복귀의 가능성이 있다고 판정한다. 바꾸어 말하면, 과도 복귀 판정 시간(Tth2)이 경과할 때까지 과도 복귀 판정 위치에 도달하지 않은 경우, 과도 복귀의 가능성이 없다고 판정한다. 이에 따라, 과도 복귀의 가능성의 유무를 적절히 판정할 수 있다.
시프트 레인지 전환 기구(20)는 디텐트 플레이트(21), 디텐트 롤러(26) 및 디텐트 스프링(25)을 가진다. 디텐트 플레이트(21)는 복수의 골부(221∼224), 골부(221∼224)를 사이에 둔 산부(226∼228) 및 배열되는 복수의 골부(221, 224)의 양단에 설치되는 벽부(231, 232)가 형성된다. 디텐트 롤러(26)는 모터(10)의 구동에 의해 골부(221∼224)를 이동 가능하고, 벽부(231, 232)로 이동이 규제된다. 디텐트 스프링(25)은 디텐트 롤러(26)를 골부(221∼224)에 끼워넣는 방향으로 가압한다.
과도 복귀 판정 위치는 벽부(231)에 인접하는 골부(221)의 최저부와, 골부(221)를 사이에 두고 벽부(231)와 반대측에 형성되는 산부(226)의 정점의 사이에 설정된다. 본 실시 형태에서는 인코더 카운트값(θen)의 기준 위치(θb)로부터의 변화량(Δθ)이 과도 복귀 판정값(θth)으로 되는 것이 “복귀 허용 위치보다 벽부측에 설정되는 과도 복귀 판정 위치에 도달한” 것에 대응한다. 이에 따라, 과도 복귀의 가능성의 유무를 적절히 판정할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서 복귀 허용 위치는 시프트 레인지 보증 범위에 따라서 설정된다. P벽 접촉의 경우, 복귀 허용 위치에 관련되는 시프트 레인지 보증 범위는 파킹 록 범위이다. 이에 따라, 과도 복귀에 의해 시프트 레인지 보증 범위를 벗어나는 것을 방지할 수 있다.
(제 2 실시 형태)
제 2 실시 형태를 도 8에 도시한다. 본 실시 형태는 과도 복귀 판정이 상기 실시 형태와 다르기 때문에 이 점을 중심으로 설명한다. 본 실시 형태의 과도 복귀 판정 처리를 도 8의 흐름도에 기초하여 설명한다.
S271에서 과도 복귀 판정부(55)는 통전 오프 시에서의 인코더 카운트값(θen)의 단위 시간당의 변화 비율(a)을 산출한다(식(1) 참조). 식 중의 Δt는 통전 오프 개시로부터의 경과 시간이다.
a＝Δθ／Δt ㆍㆍㆍ(1)
S272에서 과도 복귀 판정부(55)는 변화 비율(a)이 과도 복귀 판정값(ath) 이상인지의 여부를 판정한다. 과도 복귀 판정값(ath)은 디텐트 플레이트(21)의 형상이나 모터 특성 등에 따라서 설정된다. 변화 비율(a)이 과도 복귀 판정값(ath) 이상이라고 판단된 경우(S272: YES), S273으로 이행하고, 과도 복귀 가능성 “있음”으로 판정한다. 변화 비율(a)이 과도 복귀 판정값(ath) 미만이라고 판단된 경우(S272: NO), S274로 이행한다. S274∼S276의 처리는 도 5 중의 S174∼S176의 처리와 동일하다.
본 실시 형태에서 과도 복귀 판정부(55)는 비통전 리턴 제어에서의 인코더 카운트값(θen)의 변화 비율에 기초하여 과도 복귀의 가능성의 유무를 판정한다. 이와 같이 구성해도, 상기 실시 형태와 동일한 효과를 이룬다.
실시 형태에 있어서, 시트프 레인지 제어 장치(40)가 “모터 제어 장치”에 대응하고, 시프트 바이 와이어 시스템(1)이 “모터 구동 시스템” 및 “시프트 레인지 전환 시스템”에 대응한다. 시프트 레인지 전환 기구(20)가 “회전 전달계”에 대응하고, 디텐트 플레이트(21)가 “디텐트 부재”에 대응하고, 벽부(231, 232)가 “구동 제한부”에 대응하고, 디텐트 스프링(25)이 “가압 부재”에 대응하고, 디텐트 롤러(26)가 “걸어맞춤 부재”에 대응한다. 또한, 인코더 카운트값(θen)이 “모터의 회전 각도”에 대응한다.
상기 실시 형태에 있어서, 디텐트 롤러(26)를 제 1 벽부(231)에 맞닿게 하는 P벽 접촉을 중심으로 설명했다. P벽 접촉에 있어서, 제 1 벽부(231)가 “맞닿음 벽부”에 대응한다. 또한, 디텐트 롤러(26)를 제 2 벽부(232)에 맞닿게 하는 D벽 접촉의 경우, 제 2 벽부(232)가 “맞닿음 벽부”에 대응한다. D벽 접촉의 경우, 과도 복귀 판정 위치는 골부(224)의 최저부와 산부(228)의 정점의 사이에 설정된다. 또한, 이 경우의 복귀 허용 위치는 해당 골부(224)에 대응하는 레인지를 보증하는 레인지 보증 범위에 따라서 설정된다. 즉, D벽 접촉의 경우, 복귀 허용 범위는 D레인지 보증 범위에 따라서 설정된다.
(다른 실시 형태)
상기 실시 형태에서는 벽 접촉 모드에 있어서, 통전 제어 모드를 피드백 모드로 했다. 다른 실시 형태에서 벽 접촉 모드 시의 모터(10)의 구동 제어 방법은 피드 포워드 제어 등, 어떠한 제어 방법을 이용해도 좋다.
상기 실시 형태에서는 회전각 센서로서 인코더를 이용한다. 다른 실시 형태에서 회전각 센서는 로터의 회전 위치를 검출 가능한 것이면 좋고, 예를 들면, 리졸버 등의 리니어 센서이어도 좋다. 상기 실시 형태에서는 출력축 센서로서 포텐셔미터를 예시했다. 다른 실시 형태에서는 출력축 센서로서, 포텐셔미터 이외의 것을 이용해도 좋고, 출력축 센서를 생략해도 좋다.
상기 실시 형태에서 모터는 스위치드 릴럭턴스 모터이다. 다른 실시 형태에서는 스위치드 릴럭턴스 모터 이외의 것, 예를 들면, DC브러시리스 모터 등이어도 좋다. 상기 실시 형태에서 디텐트 플레이트에는 4개의 골부가 설치된다. 다른 실시 형태에서 골부의 수는 4개에 한정되지 않고, 몇 개이어도 좋다. 예를 들면, 디텐트 플레이트의 골부를 2개로 하고, P레인지와 NotP레인지를 전환하는 것으로 해도 좋다. 또한, 시프트 레인지 전환 기구나 파킹 록 기구 등은 상기 실시 형태와 달라도 좋다. 또한, 상기 실시 형태에서 모터 제어 장치는 시프트 레인지 전환 시스템에 적용된다. 다른 실시 형태에서는 모터 제어 장치를 시프트 레인지 전환 시스템 이외의 차량 탑재 시스템, 또는 차량 탑재 이외의 모터 구동 시스템에 적용해도 좋다.
상기 실시 형태에서는 모터축과 출력축의 사이에 감속기가 설치된다. 감속기의 상세에 대하여, 상기 실시 형태에서는 언급하지 않고 있지만, 예를 들면, 사이클로이드 기어, 유성 기어, 모터축과 대략 동축의 감속 기구로부터 구동축으로 토크를 전달하는 평 기어를 이용한 것이나 이들을 조합하여 이용한 것 등, 어떠한 구성이어도 좋다. 또한, 다른 실시 형태에서는 모터축과 출력축의 사이의 감속기를 생략해도 좋고, 감속기 이외의 기구를 설치해도 좋다.
본 개시에 기재된 제어부 및 그 방법은 컴퓨터 프로그램에 의해 구체화된 하나 또는 복수의 기능을 실행하도록 프로그램된 프로세서 및 메모리를 구성함으로써 제공된 전용 컴퓨터에 의해 실현되어도 좋다. 또는, 본 개시에 기재된 제어부 및 그 방법은 하나 이상의 전용 하드웨어 논리 회로에 의하여 프로세서를 구성함으로써 제공된 전용 컴퓨터에 의해 실현되어도 좋다. 또는, 본 개시에 기재된 제어부 및 그 방법은 하나 내지는 복수의 기능을 실행하도록 프로그램된 프로세서 및 메모리와 하나 이상의 하드웨어 논리 회로에 의하여 구성된 프로세서의 조합에 의해 구성된 하나 이상의 전용 컴퓨터에 의해 실현되어도 좋다. 또한, 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터에 의해 실행되는 인스트럭션으로서, 컴퓨터 판독 가능한 비천이 유형 기록 매체에 기억되어 있어도 좋다. 이상, 본 개시는 상기 실시 형태에 전혀 한정되는 것은 아니고, 그 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 형태로 실시 가능하다.
본 개시는 실시 형태에 준거하여 기술되었다. 그러나 본 개시는 해당 실시 형태 및 구조에 한정되는 것은 아니다. 본 개시는 여러 가지 변형예 및 균등한 범위 내의 변형도 포함한다. 또한, 여러 가지 조합 및 형태, 나아가서는 그들에 일 요소만, 그 이상 또는 그 이하를 포함하는 다른 조합 및 형태도 본 개시의 범주 및 사상 범위에 들어가는 것이다.

Claims (6)

  1. 모터(10)와, 상기 모터의 회전이 전달되어 구동되고, 또한 구동을 제한하는 구동 제한부(231, 232)가 설치되어 있는 회전 전달계(20)를 구비하는 모터 구동 시스템(1)에 있어서, 상기 모터의 구동을 제어하는 모터 제어 장치로서,
    상기 모터로의 통전을 제어하는 통전 제어부(52)와,
    상기 구동 제한부에서 구동이 제한되는 가동 한계 위치까지 상기 모터를 구동시킨 후, 상기 모터로의 통전을 오프로 함으로써 상기 회전 전달계에 발생하는 외력에 의해 상기 모터를 상기 가동 한계 위치로부터 이격되는 방향으로 되돌리는 비통전 리턴 제어를 실시했을 때, 상기 비통전 리턴 제어에서 복귀 허용 위치를 넘는 과도 복귀의 가능성의 유무를 판정하는 과도 복귀 판정부(55)를 구비하고,
    상기 과도 복귀의 가능성이 없다고 판정된 경우, 통전 오프를 계속하고,
    상기 과도 복귀의 가능성이 있다고 판정된 경우, 통전에 의해 상기 모터를 정지시키는 정지 제어를 실시하는
    모터 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 과도 복귀 판정부는 상기 비통전 리턴 제어를 개시하고나서 과도 복귀 판정 시간이 경과할 때까지의 사이에 상기 복귀 허용 위치보다 상기 가동 한계 위치측에 설정되는 과도 복귀 판정 위치에 도달한 경우, 상기 과도 복귀의 가능성이 있다고 판정하는
    모터 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 회전 전달계는,
    복수의 골부(221∼224), 상기 골부를 사이에 둔 산부(226∼228) 및 배열되는 상기 골부의 양단에 설치되는 상기 구동 제한부인 벽부(231, 232)가 형성되는 디텐트 부재(21),
    상기 모터의 구동에 의해 상기 골부를 이동 시킬 수 있고, 상기 벽부에 맞닿음으로써 상기 모터의 구동이 제한되는 걸어맞춤 부재(26) 및,
    상기 걸어맞춤 부재를 상기 골부에 끼워지는 방향으로 가압하는 가압 부재(25)를 가지고,
    상기 걸어맞춤 부재를 한쪽의 상기 벽부(231)에 맞닿게 할 때, 상기 벽부를 맞닿음 벽부로 하면,
    상기 과도 복귀 판정 위치는 상기 맞닿음 벽부에 인접하는 상기 골부(221)의 최저부와, 상기 골부를 사이에 두고 상기 맞닿음 벽부와 반대측에 형성되는 상기 산부(226)의 정점의 사이에 설정되는
    모터 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 과도 복귀 판정부는 상기 비통전 리턴 제어에서의 상기 모터의 회전 각도의 변화 비율에 기초하여 상기 과도 복귀의 가능성의 유무를 판정하는
    모터 제어 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 모터 구동 시스템은 시프트 레인지 전환 시스템에 적용되고,
    상기 복귀 허용 위치는 레인지 보증 범위에 따라서 설정되는
    모터 제어 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    모터의 회전 위치를 검출하는 센서(13)에 의하여 모터가 가동 한계 위치에 도달한 위치를 기준 위치(θb)로 하면,
    상기 과도 복귀 판정부는,
    기준 위치에서 현재의 위치(θen)까지의 변화량(Δθ)을 산출하고, 변화량(Δθ)이 과도 복귀 판정값(θth) 이상인 경우에, 과도 복귀 가능성 있음으로 판단하는
    모터 제어 장치.
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