モータ制御装置
【課題】単相のエンコーダ信号によって三相スイッチング制御を実行する。
【解決手段】エンコーダ８は、二相のエンコーダ信号ＰＡ、ＰＢを出力する。二相制御手段１７は、両方のエンコーダ信号ＰＡ、ＰＢに同期して励磁相を切換える。ひとつのエンコーダ信号だけが失われると、単相制御手段１８によってモータ７が制御される。単相制御手段１８は、失われたエンコーダ信号に代わって切換時期を推定する推定手段２３を備える。単相制御手段１８は、初期にオープン制御手段２５によるオープン制御を実行する。オープン制御によってモータ７の回転が安定すると、単相フィードバック制御手段２４による制御へ移行する。単相フィードバック制御手段２４は、正常なエンコーダ信号と、推定された切換時期との両方に応答して励磁相を切換える。この結果、単相だけでもモータ７の制御が実行される。
【解決手段】エンコーダ８は、二相のエンコーダ信号ＰＡ、ＰＢを出力する。二相制御手段１７は、両方のエンコーダ信号ＰＡ、ＰＢに同期して励磁相を切換える。ひとつのエンコーダ信号だけが失われると、単相制御手段１８によってモータ７が制御される。単相制御手段１８は、失われたエンコーダ信号に代わって切換時期を推定する推定手段２３を備える。単相制御手段１８は、初期にオープン制御手段２５によるオープン制御を実行する。オープン制御によってモータ７の回転が安定すると、単相フィードバック制御手段２４による制御へ移行する。単相フィードバック制御手段２４は、正常なエンコーダ信号と、推定された切換時期との両方に応答して励磁相を切換える。この結果、単相だけでもモータ７の制御が実行される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンコーダによってモータ（ロータ）の回転位置を検出し、モータへの通電を制御するモータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンコーダによってモータ（ロータ）の回転位置を検出し、モータへの通電を制御するモータ制御装置が知られている。例えば、特許文献１は、ＳＲ（Switched Reluctance）モータを用いる装置を開示している。この装置では、モータをフィードバック制御するように、モータの励磁相を決定している。この装置では、制御開始時にロータ位置と励磁相との対応関係を学習する処理を実行する。このような処理は、例えば、励磁相学習処理と呼ばれる。この処理では、所定のタイムスケジュールで励磁相を一巡させるとともに、その期間におけるエンコーダ出力を観測する。そして、この観測結果に基づいて、その後の通常駆動における励磁相が決められる。
【０００３】
この装置では、励磁相を切換えるために、インクリメンタル型のエンコーダが用いられる。インクリメンタル型のエンコーダは、回転方向を特定するために、２相の信号を出力する。エンコーダの出力信号は、Ａ相およびＢ相と呼ばれる。エンコーダの出力信号は、励磁相を切換えるための位置において反転する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１５８４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来技術の構成では、モータの三相の励磁相を切換えるためのタイミングを検出するために、二相の信号を出力するエンコーダが必要であった。しかし、例えば、Ａ相信号の伝達経路、またはＢ相信号の伝達経路に断線、または短絡が発生すると、Ａ相またはＢ相のいずれか一方が失われるおそれがある。Ａ相またはＢ相のいずれか一方が失われると、モータを制御できなくなるおそれがあった。
【０００６】
また、別の観点では、部品点数の削減、価格の抑制、故障確率の低下の少なくともひとつを図るために、単相の信号だけを出力するエンコーダによってモータを制御できることが望ましい。しかし、単相のエンコーダを用いる場合、高い分解能をもつエンコーダを採用する必要があった。
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、エンコーダからの単相の信号だけでもモータを制御できるモータ制御装置を提供することである。
【０００８】
本発明の他の目的は、二相の信号を出力するエンコーダを備えるモータ制御装置において、１相の信号が失われた場合でも残る１相の信号によりモータ制御を継続できるモータ制御装置を提供することである。
【０００９】
本発明のさらに他の目的は、単相の信号だけを出力するエンコーダを用いてモータを制御することができるモータ制御装置を提供することである。
【００１０】
本発明のさらに他の目的は、低分解能の単相エンコーダを用いてモータを制御することができるモータ制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。
【００１２】
請求項１に記載の発明は、所定の回転角度ごとに設定された複数の切換時期において励磁相が切換えられることにより回転し、制御対象物を少なくとも２位置の間で移動させる多相のモータ（７）と、複数の切換時期の一部においてのみ反転する少なくとも１相のエンコーダ信号を出力するエンコーダ（８、２０８）と、エンコーダ信号に基づいて、複数の切換時期の残部を推定する推定手段（２３）と、エンコーダ信号の反転により示される切換時期と、推定手段によって推定された切換時期とに応答して、モータの励磁相を切換える単相制御手段（１８、２４）とを備えることを特徴とする。
【００１３】
この構成によると、複数の切換時期のうちの一部だけが１相のエンコーダ信号によって示される場合であっても、複数の切換時期の残部が推定される。この結果、単相制御手段によって、モータを制御することができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、単相制御手段は、エンコーダ信号の反転により示される切換時期にも、推定手段によって推定された切換時期にも応答することなくモータの励磁相を切換えるオープン制御手段（２５）と、エンコーダ信号の反転により示される切換時期と、推定手段によって推定された切換時期とに応答して、モータの励磁相を切換える単相フィードバック制御手段（２４）と、オープン制御手段によってモータが回転したことを判定し、オープン制御手段による制御から、単相フィードバック制御手段による制御へ移行させる回転判定手段（２６）とを備えることを特徴とする。この構成によると、エンコーダ信号に同期しないオープン制御の後に、単相フィードバック制御が実行される。このため、モータを速く回転させることができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、推定手段（２３）は、時間を計測するタイマ（１９０、１９３）と、タイマの計測時間（ＴＭＲ）と、エンコーダ信号の反転の後の所定時間（Ｔｆｂ）とを比較し、所定時間の経過によって切換時期の到来を推定する比較手段（１８１）とを備えることを特徴とする。この構成によると、タイマによって推定手段を構成することができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、推定手段（２３）は、さらに、エンコーダ信号の反転の間隔（Ｐｎ）を計測する計測手段（１７１、１８５）と、間隔に基づいて、反転の間における切換時期を推定するための所定時間（Ｔｆｂ）を設定する設定手段（１８６、１８７、１８８、１８９）とを備えることを特徴とする。この構成によると、エンコーダ信号の反転と反転との間における切換時期が推定される。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、設定手段（１８６、１８７、１８８、１８９）は、モータの加速および減速を判定する判定手段（１８６）と、モータが加速しているとき、所定時間（Ｔｆｂ）を短く補正する加速補正手段（１８８）と、モータが減速しているとき、所定時間（Ｔｆｂ）を長く補正する減速補正手段（１８９）とを備えることを特徴とする。この構成によると、１相のエンコーダ信号だけに基づいて励磁相を切り替えているときであっても、モータの加速と減速とに追従して励磁相の切換時期を適切に設定することができる。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、エンコーダは、複数の切換時期のすべてにおいて交互に反転する二相のエンコーダ信号を出力するように構成されており、さらに、二相のエンコーダ信号の両方に応答して、モータの励磁相を切換える二相制御手段（１７、２１）と、エンコーダ信号が正常か否かを判定し、二相のエンコーダ信号の両方が正常であるとき二相制御手段によってモータを制御し、二相のエンコーダ信号の一方だけが正常であるとき単相制御手段によってモータを制御する信号判定手段（１９）とを備えることを特徴とする。この構成によると、二相のエンコーダ信号の一方だけに異常が発生しても、単相制御手段によってモータの制御が可能である。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、エンコーダは、複数の切換時期の一部においてのみ反転する単相のエンコーダ信号を出力するように構成されていることを特徴とする。この構成によると、単相のエンコーダを用いることができる。
【００２０】
請求項８に記載の発明は、オープン制御手段（２５、１６６）は、タイマによる計測時間（ＴＭＲ）と所定のオープン制御周期（Ｔｏｐｎ）とを比較することにより、オープン制御周期ごとにモータの励磁相を切換えるように構成され、単相フィードバック制御手段（２４）は、回転判定手段（２６）によってオープン制御手段による制御から、単相フィードバック制御手段による制御へ移行した直後に、エンコーダ信号の反転により示される切換時期、または推定手段によって推定された切換時期のいずれか早いほうに応答して、モータの励磁相を切換えることを特徴とする。この構成では、オープン制御手段においても、単相フィードバック制御手段の比較手段においても、タイマが利用される。オープン制御手段においては、タイマだけを利用して励磁相が切換えられる。単相フィードバック制御手段においては、タイマとエンコーダ信号とに応答して励磁相が切換えられる。オープン制御から単相フィードバック制御に移行した直後は、エンコーダ信号の反転により示される切換時期、または推定手段によって推定された切換時期のいずれか早いほうに応答して、モータの励磁相が切換えられる。このため、モータが想定より速く回転して、エンコーダ信号の反転が生じても、モータの回転速度に過剰な変動を生じさせることがない。
【００２１】
請求項９に記載の発明は、推定手段によって推定された切換時期（１８２）に応答して、モータの励磁相を切換えた後に、タイマによる計測時間をキャンセルする手段（１９０）を備えることを特徴とする。この構成によると、オープン制御手段と単相フィードバック制御手段とが同じタイマを利用する。しかも、オープン制御から単相フィードバック制御への移行がスムーズに行われる。
【００２２】
なお、特許請求の範囲および上記手段の項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明を適用した第１実施形態に係るシフトバイワイヤ装置を示すブロック図である。
【図２】第１実施形態の制御を示すフローチャートである。
【図３】第１実施形態の制御を示すフローチャートである。
【図４】第１実施形態の制御を示すフローチャートである。
【図５】第１実施形態の制御を示すフローチャートである。
【図６】第１実施形態の制御を示すフローチャートである。
【図７】第１実施形態の作動の一例を示すタイムチャートであって、図７Ａはモータの制御モードＭＴＭＤを示し、図７ＢはエンコーダのＡ相信号ＰＡを示し、図７ＣはエンコーダのＢ相信号ＰＢを示し、図７Ｄはタイマの計測値ＴＭＲを示し、図７ＥはモータのＵ相への通電状態を示し、図７ＦはモータのＶ相への通電状態を示し、図７ＧはモータのＷ相への通電状態を示し、図７Ｈはモータの位置を示すカウント値ＣＴｔ、ＣＴｒを示し、図７Ｉはモータの速度ＳＰＤに相当するパルス間隔Ｐｎを示す。
【図８】第１実施形態の作動の一例を示すタイムチャートであって、図８Ａはモータの制御モードＭＴＭＤを示し、図８ＢはエンコーダのＡ相信号ＰＡを示し、図８ＣはエンコーダのＢ相信号ＰＢを示し、図８Ｄはタイマの計測値ＴＭＲを示し、図８ＥはモータのＵ相への通電状態を示し、図８ＦはモータのＶ相への通電状態を示し、図８ＧはモータのＷ相への通電状態を示し、図８Ｈはモータの位置を示すカウント値ＣＴｔ、ＣＴｒを示し、図８Ｉはモータの速度ＳＰＤに相当するパルス間隔Ｐｎを示す。
【図９】本発明を適用した第２実施形態に係るシフトバイワイヤ装置を示すブロック図である。
【図１０】第２実施形態の制御を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。また、後続の実施形態においては、先行する実施形態で説明した事項に対応する部分に百以上の位だけが異なる参照符号を付することにより対応関係を示し、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
【００２５】
（第１実施形態）
図１は、本発明を適用した第１実施形態に係るシフトバイワイヤ装置１を示すブロック図である。シフトバイワイヤ装置（以下、ＳＢＷ装置という）１は、車両に搭載されている。ＳＢＷ装置１は、車両の動力源（ＰＷＳ）２と、伝達機構（ＤＲＴ）３とを備える。動力源２は、内燃機関と電動機との両方を含む。この車両は、内燃機関と電動機との両方、またはいずれか一方の動力によって走行することができるいわゆるハイブリッド車両である。
【００２６】
伝達機構３は、動力源２が供給する動力を車両の駆動輪に伝達する。伝達機構３は、その動力伝達状態を複数の状態に切り替え可能である。例えば、伝達機構３は、車両用の自動変速装置によって提供される。伝達機構３が提供する動力伝達状態は、シフト位置、シフトレンジ、変速位置などとも呼ばれる。伝達機構３が提供する動力伝達状態には、第１位置としての非パーキング位置と、第２位置としてのパーキング位置とを含むことができる。非パーキング位置は、この明細書、および図面において、Ｎｏｎ−Ｐと表記される。非パーキング位置では、伝達機構３は動力を伝達し、動力源２による車両の移動を許容する。パーキング位置は、この明細書、および図面において、Ｐと表記される。パーキング位置では、伝達機構３は動力の伝達を遮断し、駆動輪を拘束して車両の移動を禁止する。伝達機構３は、動力の伝達状態を上記のように切換えるためのマニュアルレバー４を有する。マニュアルレバー４は、少なくともＰ位置とＮｏｎ−Ｐ位置との２位置の間で移動可能である。マニュアルレバー４は、モータ制御装置における制御対象物である。伝達機構３は、マニュアルレバー４の作動可能範囲の両端に、マニュアルレバー４の移動を機械的に拘束する壁５、６を有している。壁５、６は、マニュアルレバー４を駆動するための減速機構に設けることができる。マニュアルレバー４の作動可能範囲の中央からＰ位置を越えてさらにマニュアルレバー４を移動させた位置にＰ壁５が設けられている。マニュアルレバー４の作動可能範囲の中央からＮｏｎ−Ｐ位置を越えてさらにマニュアルレバー４を移動させた位置にＮｏｎ−Ｐ壁６が設けられている。
【００２７】
制御装置９は、車両の運転者によって操作されるレバーの位置に応じて、マニュアルレバー４を移動させる。レバーは、Ｐ位置、またはＮｏｎ−Ｐ位置に選択的に操作可能である。
【００２８】
ＳＢＷ装置１は、マニュアルレバー４の位置を移動させる電動機（以下、モータ（ＭＴ）という）７を備える。モータ７は、三相のスイッチトリラクタンス型（ＳＲ型）（Switched Reluctance）のモータである。モータ７は、Ｕ相巻線、Ｖ相巻線、およびＷ相巻線を備える。モータ７は、所定の回転角度ごとに設定された複数の切換時期において励磁相が切換えられることにより回転する。モータ７は、マニュアルレバー４を少なくとも２位置の間で移動させる多相のモータである。
【００２９】
ＳＢＷ装置１は、エンコーダ（ＥＮＣ）８を備える。エンコーダ８は、インクリメンタル型の二相のエンコーダである。エンコーダ８は、モータ７の回転軸に連結されている。エンコーダ８は、モータ７の所定の回転角度ごとに信号を出力する。エンコーダ８は、モータ７が回転すると、位相がずれた多相信号を出力する。多相信号は、所定の回転角度間隔で反転する。エンコーダ８は、少なくともＡ相信号ＰＡとＢ相信号ＰＢとを出力する。Ａ相信号ＰＡは、所定の回転角度ごとにレベルが反転する。Ｂ相信号ＰＢは、Ａ相信号ＰＡから位相がずれており、かつ所定の回転角度ごとにレベルが反転する。エンコーダ８は、モータ７の励磁相を順に切換えるためのすべての切換時期をＡ相信号ＰＡとＢ相信号ＰＢとの反転によって検出する。すなわち、エンコーダ８は、二相出力によって、モータ７の励磁相切換時期のすべてを検出できる分解能を実現している。よって、エンコーダ８は、Ａ相信号ＰＡだけ、またはＢ相信号ＰＢだけでは、モータ７の励磁相切換時期のすべてを検出できない。エンコーダ８のＡ相信号ＰＡだけ、またはＢ相信号ＰＢだけは、そのような低い分解能を提供する。よって、エンコーダ８は、複数の切換時期の一部においてのみ反転する少なくとも１相のエンコーダ信号を出力する。ひとつのエンコーダ信号は、奇数番目、または偶数番目の切換時期においてのみ反転する。エンコーダ８は、複数の切換時期のすべてにおいて交互に反転する二相のエンコーダ信号ＰＡ、ＰＢを出力するように構成されている。
【００３０】
ＳＢＷ装置１は、制御装置（ＥＣＵ）９を備える。 制御装置９は、モータ制御装置を構成している。制御装置９は、マイクロコンピュータ（ＣＯＭ）１１、入力回路（ＩＴＦ）１２、三相ドライバ回路（ＴＰＤ）１３、およびメモリ（ＭＭＲ）１４を備える。入力回路１２は、エンコーダ８から供給されるエンコーダ信号を波形整形し、マイクロコンピュータ１１に入力する。マイクロコンピュータ１１は、入力回路１２から供給されるエンコーダ信号を割込み信号として入力する。三相ドライバ回路１３は、マイクロコンピュータ１１の指令に応じてモータ７の三相の巻線への通電を制御する。メモリ１４は半導体メモリであって、マイクロコンピュータ１１が実行するモータ制御のためのプログラムを記憶している。マイクロコンピュータ１１は、エンコーダ８から出力される信号に基づいてモータ７を制御する制御手段を提供する。マイクロコンピュータ１１は、入力回路１２を経由して入力されるＡ相信号とＢ相信号とからモータ７の回転位置を認識する。さらに、マイクロコンピュータ１１は、三相ドライバ１３を制御することによってモータ７の位置、すなわちマニュアルレバー４の位置をフィードバック制御する制御手段を提供する。
【００３１】
制御装置９は、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体を備えるマイクロコンピュータによって提供される。記憶媒体は、コンピュータによって読み取り可能なプログラムを非一時的に格納している。記憶媒体は、半導体メモリ１４または磁気ディスクによって提供されうる。プログラムは、制御装置９によって実行されることによって、制御装置９をこの明細書に記載される装置として機能させ、この明細書に記載される制御方法を実行するように制御装置９を機能させる。制御装置９が提供する手段は、所定の機能を達成する機能的ブロック、またはモジュールとも呼ぶことができる。
【００３２】
マイクロコンピュータ１１は、モータ制御手段（ＭＴＣＭ）１５と、切換制御手段（ＳＷＣＭ）１６とを備える。モータ制御手段１５は、マニュアルレバー４の現在位置ＣＴｒを目標位置ＣＴｔに移動させるようにモータ７を制御する。切換制御手段１６は、モータ制御手段１５に含まれる複数の制御機能を切換える。
【００３３】
モータ制御手段１５は、二相制御手段（ＤＰＣＭ）１７と、単相制御手段（ＳＰＣＭ）１８とを備える。二相制御手段１７は、エンコーダ８から供給されるＡ相信号ＰＡとＢ相信号ＰＢとの両方に応答して、モータ７の励磁相を切換えることによりモータ７を制御する。単相制御手段１８は、Ａ相信号ＰＡとＢ相信号ＰＢとのいずれか一方だけに基づいてモータ７を制御する。切換制御手段１６は、信号判定手段（ＳＧＮＤ）１９を備える。信号判定手段１９は、二相制御手段１７と単相制御手段１８とを選択的に活性化する選択手段でもある。信号判定手段１９は、Ａ相信号ＰＡとＢ相信号ＰＢとが異常か否かを判定する異常判定手段でもある。信号判定手段１９は、Ａ相信号ＰＡとＢ相信号ＰＢとの両方が正常であるか、またはＡ相信号ＰＡとＢ相信号ＰＢとのいずれか一方だけが異常であるかを判定する。
【００３４】
信号判定手段１９は、Ａ相信号ＰＡとＢ相信号ＰＢとの両方が正常であるとき、二相制御手段１７によるモータ制御を有効にし、単相制御手段１８によるモータ制御を無効にさせる。この結果、Ａ相信号ＰＡとＢ相信号ＰＢとの両方が正常であるとき、二相制御手段１７によってモータ７が制御される。信号判定手段１９は、Ａ相信号ＰＡとＢ相信号ＰＢとのいずれか一方だけが正常であるとき、二相制御手段１７によるモータ制御を無効にし、単相制御手段１８によるモータ制御を有効にさせる。このとき、信号判定手段１９は、Ａ相信号ＰＡとＢ相信号ＰＢとのうち、正常なエンコーダ信号だけに応答して単相制御手段１８が機能するように単相制御手段１８を制御する。この結果、Ａ相信号ＰＡとＢ相信号ＰＢとのいずれか一方だけが異常であるとき、単相制御手段１８によってモータ７が制御される。
【００３５】
二相制御手段１７は、Ａ相信号ＰＡとＢ相信号ＰＢとの両方に応答してモータ７を制御する二相フィードバック制御手段（ＤＦＢＭ）２１を備える。二相フィードバック制御手段２１は、Ａ相信号ＰＡとＢ相信号ＰＢとの両方に基づいてモータ７の位置を検出し、Ａ相信号ＰＡとＢ相信号ＰＢとの両方に応答して三相スイッチングを実行することによりモータ７の励磁相を切換える。二相フィードバック制御手段２１は、Ａ相信号ＰＡとＢ相信号ＰＢとの両方に同期して三相スイッチングを実行するから、完全に同期したモータ制御を提供する。
【００３６】
単相制御手段１８は、選択手段（ＳＬＣＴ）２２、推定手段（ＥＳＴＭ）２３、単相フィードバック制御手段（ＳＦＢＭ）２４、およびオープン制御手段（ＯＰＣＭ）２５を備える。選択手段２２は、Ａ相信号ＰＡとＢ相信号ＰＢとのうち、正常な信号だけを選択し、通過させる。選択手段２２は、信号判定手段１９による異常判定結果に応じて、正常なエンコーダ信号だけを通過させる。
【００３７】
推定手段２３は、選択手段２２を通過したエンコーダ信号に基づいて、励磁相を切換えるべき切換時期を推定し、推定された切換時期を示す代替信号を発生し、出力する。代替信号は、Ａ相信号とＢ相信号とのうち、異常となった信号の代わりに利用することができる信号である。代替信号は、正常なエンコーダ信号に基づいて生成される。代替信号は、Ａ相信号ＰＡが正常であるときには、Ａ相信号ＰＡに基づいて生成される。このとき、代替信号は、Ｂ相信号ＰＢに代わる信号として生成される。代替信号は、Ｂ相信号ＰＢが正常であるときには、Ｂ相信号ＰＢに基づいて生成される。このとき、代替信号は、Ａ相信号ＰＡに代わる信号として生成される。このように、推定手段２３は、正常な１相のエンコーダ信号によって複数の切換時期の一部だけが示される場合に、１相のエンコーダ信号に基づいて、複数の切換時期の残部を推定し、それらを示す信号を出力する。推定手段２３は、例えばタイマ手段（ＴＭＲＭ）を含むことができる。タイマ手段は、正常なエンコーダ信号に基づいて、切換時期を推定し、代替信号を発生させるために利用される。
【００３８】
以下では、Ａ相信号ＰＡが正常であり、Ｂ相信号ＰＢが異常である場合について説明する。Ａ相信号ＰＡが異常であり、Ｂ相信号ＰＢが正常である場合は、以下の説明から理解される。推定手段２３は、正常なエンコーダ信号であるＡ相信号ＰＡの反転周期Ｐｎを計測する。さらに、推定手段２３は、反転周期Ｐｎに基づいて、Ａ相信号ＰＡの反転時期Ｔｐ（ｎ）と、次の反転時期Ｔｐ（ｎ＋１）との間の中間時期Ｐｎ／２を設定する。そして、推定手段２３は、その中間時期Ｐｎ／２に到達したときに反転する代替信号を生成する。タイマは、中間時期Ｐｎ／２への到達を検出するために用いることができる。また、推定手段２３は、Ａ相信号ＰＡ、すなわち正常なエンコーダ信号の反転周期Ｐｎの変化に基づいて、中間時期Ｐｎ／２を補正する。補正の一例では、反転周期Ｐｎが減少するとき、すなわちモータ７が加速しているときには、中間時期Ｐｎ／２を速めに設定するために、中間時期Ｐｎ／２から所定値Ｃ１を減らす。補正の一例では、反転周期Ｐｎが増加するとき、すなわちモータ７が減速しているときには、中間時期Ｐｎ／２を遅めに設定するために、中間時期Ｐｎ／２に所定値Ｃ１を加える。この結果、推定手段２３は、異常となったエンコーダ信号、すなわちＢ相信号ＰＢに代替しうる代替信号を生成することができる。
【００３９】
単相フィードバック制御手段２４は、正常なエンコーダ信号と代替信号とに応答して三相スイッチングを実行することによりモータ７の励磁相を切換える。言い換えると、単相フィードバック制御手段２４は、１相のエンコーダ信号の反転により示される切換時期と、推定手段２３によって推定された切換時期とに応答して、モータ７の励磁相を切換える。単相フィードバック制御手段２４は、Ａ相信号ＰＡだけに同期して三相スイッチングを実行するから、不完全に同期したモータ制御、または半分だけ同期したモータ制御を提供する。
【００４０】
オープン制御手段２５は、エンコーダ信号ＰＡ、ＰＢに依存することなく、すなわちフィードバック情報を用いることなく、三相スイッチングを実行することによりモータ７の励磁相を切換える。オープン制御手段２５は、エンコーダ信号の反転により示される切換時期にも、推定手段２３によって推定された切換時期にも応答することなくモータ７の励磁相を切換える。オープン制御手段２５は、予め定められた周期でモータ７の励磁相を順に切換える。オープン制御手段２５は、推定手段２３のタイマを利用して所定のオープン制御周期Ｔｏｐｎを計測する。よって、オープン制御手段２５と単相フィードバック制御手段２４とが同じタイマを利用する。オープン制御手段２５は、タイマによる計測時間ＴＭＲと所定のオープン制御周期Ｔｏｐｎとを比較することにより、オープン制御周期ごとにモータの励磁相を切換えるように構成されている。オープン制御手段２５は、単相制御手段１８によるモータ制御が開始された初期にだけモータ７を制御する。
【００４１】
切換制御手段１６は、回転判定手段（ＲＴＴＤ）２６を備える。回転判定手段２６は、オープン制御手段２５によってモータ７が制御されているときのモータ７の挙動を監視する。回転判定手段２６は、モータ７が安定的に回転しているか否かを判定する。回転判定手段２６は、オープン制御手段２５によってモータ７が回転したことを判定し、オープン制御手段２５による制御から、単相フィードバック制御手段２４による制御へ移行させる。回転判定手段２６は、モータ７が安定的に回転していることを検出すると、上記の移行を実行する。回転判定手段２６は、単相制御手段１８によるモータ制御の初期において、オープン制御手段２５によるモータ７の制御を有効とし、単相フィードバック制御手段２４によるモータ７の制御を無効とする。やがて、オープン制御手段２５によってモータ７が安定的に回転すると、回転判定手段２６は、オープン制御手段２５によるモータ７の制御を無効とし、単相フィードバック制御手段２４によるモータ７の制御を有効とする。この結果、モータ７は、単相制御手段１８によるモータ制御の初期においてだけオープン制御によって制御され、中期と後期とにおいては、フィードバック制御によって制御される。この結果、エンコーダ信号ＰＡ、ＰＢのひとつが失われていても、モータ７を起動することができる。しかも、オープン制御からフィードバック制御へ切換えられるため、位置制御の遅れを抑制することができる。
【００４２】
図２は、第１実施形態におけるレンジ切換え制御１３０を示すフローチャートである。ステップ１３１では、シフトレンジの切換えが必要か否かを判定する。ここでは、車両の利用者によってシフトレバー、またはパーキングスイッチが操作されたか否かを判定する。ステップ１３１において肯定判定されると、シフトレンジの切換えが必要である場合、ステップ１３２に進む。ステップ１３２では、目標位置ＣＴｔを計算する。ステップ１３３では、現在位置ＣＴｒを計算する。ステップ１３４では、現在位置ＣＴｒと目標位置ＣＴｔとがほぼ一致しているか否かを判定する。ここでは、現在位置ＣＴｒが目標位置ＣＴｔの許容誤差範囲±ｋ内にあるか否かを判定する。ステップ１３４において肯定判定されるとステップ１３５に進む。この場合、モータ７を回転させる必要はない。ステップ１３５では、モータ７を停止させる。ここでは、モータ７を二相励磁状態に維持する。ステップ１３６では、タイマによる計測を開始する。ステップ１３７では、タイマの計測時間ＴＭＲが所定の停止時間Ｔｓｔｐを上回ったか否かを判定する。計測時間ＴＭＲが停止時間Ｔｓｔｐを上回ると、ステップ１３８へ進む。ステップ１３８では、モータ７の制御モードＭＴＭＤをスタンバイ状態（ＳＴＢ）に制御する。ステップ１３１において否定判定されると、ステップ１３８へ進む。ステップ１３４において否定判定されるとステップ１３９へ進む。ステップ１３９では、エンコーダ８が出力するすべてのエンコーダ信号ＰＡ、ＰＢが正常か否かを判定する。ここでは、Ａ相信号ＰＡとＢ相信号ＰＢとの両方が正常か否かを判定する。例えば、信号伝達経路の断線、または短絡を検出する。ステップ１３９により、信号判定手段１９が提供される。すべてのエンコーダ信号ＰＡ、ＰＢが正常である場合、ステップ１４０に進む。ステップ１４０では、すべてのエンコーダ信号ＰＡ、ＰＢを利用する二相制御が実行される。ステップ１４０により二相制御手段１７が提供される。少なくともひとつのエンコーダ信号ＰＡ、ＰＢが異常である場合、ステップ１５０に進む。ステップ１５０では、正常なエンコーダ信号ＰＡ、ＰＢだけを利用する単相制御が実行される。ステップ１５０により単相制御手段１８が提供される。
【００４３】
図３は、第１実施形態の二相制御１４０を示すフローチャートである。ステップ１４１では、エンコーダ信号ＰＡ、ＰＢによる割込み要求があるか否かを判定する。エンコーダ割込みがない場合、以下の処理をスキップする。ステップ１４１においてエンコーダ割込みがあると、ステップ１４２に進む。ステップ１４２では、三相スイッチング処理が実行される。三相スイッチング処理は、励磁相を切換える処理である。三相スイッチング処理では、要求に応答して、励磁相を順に切換える処理が実行される。例えば、励磁される相は、Ｕ相のみ、Ｕ相とＶ相の二相、Ｖ相のみ、Ｖ相とＷ相の二相、Ｗ相のみ、そしてＷ相とＵ相の二相、の順序で繰り返して切換えられる。この結果、エンコーダ８によって検出される切換タイミングに同期して励磁相が切換えられる。ステップ１４３では、割込み要求に応答して、モータ７の回転位置を示すカウント値、すなわち現在位置ＣＴｒが計数される。二相制御１４０は、いわゆる完全な同期制御を提供する。
【００４４】
図４は、第１実施形態の単相制御１５０を示すフローチャートである。ステップ１５１では、オープン制御を実行すべきか否かを判定する。ここでは、正常なエンコーダ信号の反転周期Ｐｎが所定値Ｐｔｈを上回るか否かを判定する。この判定は、モータ７の回転速度が所定値を下回るか否かの判定に相当する。反転周期Ｐｎが所定値Ｐｔｈを上回る場合、すなわちモータ７の回転速度が所定値を下回る場合、ステップ１６０に進む。ステップ１６０では、オープン制御が実行される。ステップ１６０により、オープン制御手段２５が提供される。反転周期Ｐｎが所定値Ｐｔｈを上回らない場合、すなわち、モータ７の回転速度が所定値を上回ると、ステップ１８０に進む。ステップ１８０では、単相フィードバック制御が実行される。ステップ１８０により、単相フィードバック制御手段２４が提供される。
【００４５】
図５は、第１実施形態のオープン制御１６０を示すフローチャートである。ステップ１６１では、現在のモータ７の制御モードがスタンバイか否かを判定する。ステップ１６１において肯定判定される場合、すなわちスタンバイ状態からの単相制御１５０の開始直後である場合には、ステップ１６２へ進む。ステップ１６２では、オープン制御を開始する。ステップ１６３では、所定の周期信号に応答して三相スイッチング処理を実行する。ステップ１６４では、モータ７の回転位置を示すカウント値が計数される。ステップ１６５では、タイマによる計測が開始される。ここでは、タイマは、オープン制御のための固定周期を計測するための計測手段を提供する。
【００４６】
ステップ１６１において否定判定される場合、すなわちステップ１６２においてオープン制御が開始された後である場合、ステップ１６６へ進む。ステップ１６６では、タイマの計測時間ＴＭＲが所定のオープン制御周期Ｔｏｐｎを上回ったか否かを判定する。ステップ１６６で肯定判定されると、ステップ１６７へ進む。ステップ１６７では、タイマの計測時間ＴＭＲが所定値Ｔｏｐｎに到達したこと、すなわちタイマ割込みに応答して、三相スイッチング処理が実行される。ステップ１６８では、モータ７の回転位置を示すカウント値が計数される。ステップ１６９では、タイマによる計測を再び開始する。この結果、次のオープン制御周期が計測される。この後、ステップ１７０へ進む。ステップ１６６において否定判定された場合、すなわちタイマ割込みがない場合にも、ステップ１７０へ進む。
【００４７】
ステップ１７０では、正常なエンコーダ信号による割込み要求があるか否かを判定する。エンコーダ割込みがない場合、以下の処理をスキップする。ステップ１７０においてエンコーダ割込みがあると、ステップ１７１に進む。ステップ１７１では、反転周期Ｐｎが計測される。反転周期Ｐｎは、今回のエンコーダ割込み時刻Ｔｐ（ｎ）と、前回のエンコーダ割込み時刻Ｔｐ（ｎ−１）との差である。ステップ１７１は、エンコーダ信号の反転間隔Ｐｎを計測する計測手段を提供する。ステップ１７２では、単相フィードバック制御に移行した後に使用されるフィードバック周期Ｔｆｂを設定する。フィードバック周期Ｔｆｂは、Ｔｆｂ←Ｐｎ／２によって設定される。ステップ１７３では、オープン制御が実行されている間における正常なエンコーダ信号に基づいて、励磁すべき相を特定し、学習するための学習処理が実行される。オープン制御の期間中に、モータ７の回転位置と励磁相との対応関係が学習されるから、単相フィードバック制御が開始された後に、モータ７を正しく駆動することができる。オープン制御が実行されている間中は、正常なエンコーダ信号が反転しても、三相スイッチング処理は実行されない。すなわち、オープン制御の間中、モータ７の励磁相は完全に非同期的に切換えられるから、オープン制御は、完全な非同期制御を提供する。
【００４８】
オープン制御１６０は、ステップ１５０によって単相制御が開始されてから、ステップ１５１において否定判定されるまで継続される。この結果、モータ７はオープン制御によって回転を開始する。さらに、モータ７はオープン制御によって回転速度を増加させ、安定的な回転状態に到達する。この後、単相フィードバック制御１８０が実行される。
【００４９】
図６は、第１実施形態の単相フィードバック制御１８０を示すフローチャートである。ステップ１８１では、タイマの計測時間ＴＭＲが、励磁相を切換える時期を示すか否かを判定する。ステップ１８１は、タイマの計測時間ＴＭＲと、エンコーダ信号の反転の後の所定時間Ｔｆｂとを比較し、所定時間の経過によって切換時期の到来を推定する比較手段を提供する。オープン制御１６０から単相フィードバック制御１８０に移行した直後は、前述のステップ１７２で設定されたフィードバック周期Ｔｆｂが利用される。ステップ１８１では、タイマの計測時間ＴＭＲがフィードバック周期Ｔｆｂを上回ったか否かを判定する。計測時間ＴＭＲがフィードバック周期Ｔｆｂを上回っていない場合、ステップ１８１では否定判定され、ステップ１８２へ進む。ステップ１８２では、正常なエンコーダ信号による割込み要求があるか否かを判定する。エンコーダ割込みがない場合、以下の処理をスキップする。ステップ１８２においてエンコーダ割込みがあると、ステップ１８３に進む。ステップ１８３では、三相スイッチング処理を実行する。すなわち、正常なエンコーダ信号に応答して、三相スイッチング処理が実行される。ステップ１８４では、モータ７の回転位置を示すカウント値が計数される。
【００５０】
ステップ１８５では、反転周期Ｐｎが計測される。反転周期Ｐｎは、今回のエンコーダ割込み時刻Ｔｐ（ｎ）と、前回のエンコーダ割込み時刻Ｔｐ（ｎ−１）との差である。ステップ１８５は、エンコーダ信号の反転間隔Ｐｎを計測する計測手段を提供する。ステップ１８６では、反転周期Ｐｎの変化が評価される。ここでは、反転周期Ｐｎの変化に基づいて、モータ７が加速しているか否かを判定する。また、ここでは、反転周期Ｐｎの変化に基づいて、モータ７が減速しているか否かを判定する。さらに、ここでは、反転周期Ｐｎの変化に基づいて、モータ７が等速回転しているか否かを判定する。ステップ１８６では、現在の反転周期Ｐｎと、前回の反転周期Ｐｎ−１とを比較する。ステップ１８６は、モータ７の加速および減速を判定する判定手段を提供する。Ｐｎ＝Ｐｎ−１である場合、すなわち、モータ７の回転が等速である場合、ステップ１８７に進む。ステップ１８７では、フィードバック周期Ｔｆｂが設定される。ここでは、反転周期Ｐｎに基づいてフィードバック周期Ｔｆｂが設定される。フィードバック周期Ｔｆｂは、反転周期Ｐｎから設定される中間時期Ｐｎ／２を示すように設定される。Ｐｎ＜Ｐｎ−１である場合、すなわち、モータ７の回転が減速している場合、ステップ１８８に進む。ステップ１８８では、フィードバック周期Ｔｆｂが設定される。ここでは、フィードバック周期Ｔｆｂは、中間時期Ｐｎ／２より所定値Ｃ１だけ前を示すように設定される。ステップ１８８は、モータ７が加速しているとき、所定時間Ｔｆｂを短く補正する加速補正手段を提供する。Ｐｎ＞Ｐｎ−１である場合、すなわち、モータ７の回転が加速している場合、ステップ１８９に進む。ステップ１８９では、フィードバック周期Ｔｆｂが設定される。ここでは、フィードバック周期Ｔｆｂは、中間時期Ｐｎ／２より所定値Ｃ１だけ後を示すように設定される。ステップ１８９は、モータ７が減速しているとき、所定時間Ｔｆｂを長く補正する減速補正手段を提供する。ステップ１８６−１８９は、反転間隔Ｐｎに基づいて、反転の間における切換時期を推定するための所定時間Ｔｆｂを設定する設定手段を提供する。さらに、ステップ１８６−１８９は、フィードバック周期Ｔｆｂをモータ７の速度変化に応じて補正する補正手段を提供する。この構成によると、１相のエンコーダ信号だけに基づいて励磁相を切り替えているときであっても、モータの加速と減速とに追従して励磁相の切換時期を適切に設定することができる。ステップ１９０では、タイマによる計時を開始する。ステップ１９０は、時間の計測を開始するから、タイマを提供する。
【００５１】
ステップ１８１において肯定判定された場合、ステップ１９１へ進む。ステップ１９１では、三相スイッチング処理を実行する。すなわち、タイマに応答して、三相スイッチング処理が実行される。すなわちステップ１９１では、タイマに応答する三相スイッチング処理が実行される。ここで、タイマの計測時間ＴＭＲとフィードバック周期Ｔｆｂとを比較するステップ１８１の処理は、推定手段２３を提供している。よって、ステップ１９１における三相スイッチング処理は、代替信号に応答する三相スイッチング処理とも呼ぶことができる。ステップ１９２では、モータ７の回転位置を示すカウント値が計数される。ステップ１９３では、タイマが停止される。この後、再びステップ１８１に到達すると、タイマが停止されているため、否定判定され、ステップ１８２へ進む。この結果、単相フィードバック制御１８０によると、ステップ１８３におけるエンコーダ割込みに応答する三相スイッチング処理と、ステップ１９１におけるタイマに応答する三相スイッチング処理とが交互に実行される。
【００５２】
上述の単相フィードバック制御１８０では、オープン制御１６０から単相フィードバック制御１８０に移行した直後は、オープン制御中に設定されたフィードバック周期Ｔｆｂが利用されている。上記移行の後に、ステップ１８２の肯定判定より前に、ステップ１８１において肯定判定された場合、タイマに応答して励磁相が切換えられた後は、必ずエンコーダ割込みに応答して励磁相が切換えられる。しかし、上記移行後に、計測時間ＴＭＲがフィードバック周期Ｔｆｂに到達する前に、エンコーダ割込みが発生する場合がある。この場合、ステップ１８１の肯定判定より前に、ステップ１８２において肯定判定され、エンコーダ割込みに応答して励磁相が切換えられた後は、必ずタイマに応答して励磁相が切換えられる。したがって、ステップ１８１およびステップ１８２を備える単相フィードバック制御手段２４は、回転判定手段２６によってオープン制御手段２５による制御から、単相フィードバック制御手段２４による制御へ移行した直後に、エンコーダ信号の反転により示される切換時期、または推定手段２３によって推定された切換時期のいずれか早いほうに応答して、モータ７の励磁相を切換える。このため、モータが想定より速く回転して、エンコーダ信号の反転が生じても、モータの回転速度に過剰な変動を生じさせることがない。
【００５３】
また、ステップ１９３の処理は、タイマをリセットすることによってオープン制御１６０の最後の計時をキャンセルする処理を提供する。また、ステップ１９０の処理は、タイマをリセットすることによってオープン制御１６０の最後の計時をキャンセルする処理を提供する。言い換えると、ステップ１９０は、推定手段２３によって推定された切換時期に応答して、モータ７の励磁相を切換えた後に、タイマによる計測時間をキャンセルする手段を提供する。この結果、オープン制御１６０から単相フィードバック制御１８０への移行時に、モータ７の回転速度がスムーズに変化する。
【００５４】
図７Ａ−図７Ｉは、第１実施形態の二相制御手段１７によってモータ７が制御されているときの作動の一例を示すタイムチャートである。図示の作動においては、両方のエンコーダ信号ＰＡ、ＰＢが正常である。モータ７の制御モードＭＴＭＤは、スタンバイ状態（ＳＴＢ）、二相フィードバック制御状態（ＤＦＢ）、および停止状態（ＳＴＰ）に切換えられている。
【００５５】
時刻ｔ１１において、目標位置ＣＴｔが現在位置ＣＴｒから離れると、二相制御が開始される。モータ７のＵ相、Ｖ相、Ｗ相は、エンコーダ信号ＰＡ、ＰＢに同期して切換えられる。やがて時刻ｔ１２において現在位置ＣＴｒが目標位置ＣＴｔに到達すると、励磁相の切換が停止され、モータ７の回転位置を維持するように励磁相が固定される。停止状態は、タイマの計測時間ＴＭＲが所定値Ｔｓｔｐに到達するまで継続される。時刻ｔ１３において停止状態が解除され、スタンバイ状態に戻る。
【００５６】
図８Ａ−図８Ｉは、第１実施形態の単相制御手段１８によってモータ７が制御されているときの作動の一例を示すタイムチャートである。モータ７の制御モードＭＴＭＤは、スタンバイ状態（ＳＴＢ）、オープン制御状態（ＯＰ）、単相フィードバック制御状態（ＳＦＢ）、および停止状態（ＳＴＰ）に切換えられている。
【００５７】
時刻ｔ２１において、目標位置ＣＴｔが現在位置ＣＴｒから離れると、単相制御が開始される。単相制御の初期においては、オープン制御が実行される。オープン制御の期間においては、モータ７のＵ相、Ｖ相、Ｗ相は、タイマの計測時間ＴＭＲだけに応答して切換えられる。ここでは、計測時間ＴＭＲが所定値Ｔｏｐｎに到達するごとに、励磁相が切換えられる。オープン制御の間は、励磁相の切換がモータ７の回転に同期していない。オープン制御においては、モータ７を回転させるために、励磁相の切換周期Ｔｏｐｎは比較的長く設定されている。よって、オープン制御の間は、モータ７は低速で回転する。オープン制御の間に、モータ７は回転を開始し、さらに回転速度（ＳＰＤ）を徐々に上昇させてゆくから、パルス間隔Ｐｎが低下する。やがて、時刻ｔ２２において、パルス間隔Ｐｎが所定値Ｐｔｈを下回る。時刻ｔ２２においてオープン制御が停止され、単相フィードバック制御が開始される。まず、時刻ｔ２２の後の最初のエンコーダ割込みに応答してモータ７の励磁相が切換えられる。次に、タイマの計測時間ＴＭＲがフィードバック周期Ｔｆｂに到達すると、モータ７の励磁相が切換えられる。この後、エンコーダ割込みによる励磁相切換えと、タイマによる励磁相切換えとが交互に繰り返えされる。単相フィードバック制御の間、フィードバック周期Ｔｆｂは、モータ７の回転速度の変化量が正方向に大きいほど短くなるように、モータ７の回転速度の変化量に応じて反比例的に補正される。この結果、フィードバック周期Ｔｆｂは、単相フィードバック制御の開始初期において徐々に短くなるように設定され、単相フィードバック周期の周期において徐々に長くなるように設定される。やがて時刻ｔ２３において現在位置ＣＴｒが目標位置ＣＴｔに到達すると、励磁相の切換が停止され、モータ７の回転位置を維持するように励磁相が固定される。停止状態は、タイマの計測時間ＴＭＲが所定値Ｔｓｔｐに到達するまで継続される。時刻ｔ２４において停止状態が解除され、スタンバイ状態に戻る。
【００５８】
この実施形態の単相制御によると、単相のエンコーダ信号だけでモータ７の制御を継続することができる。しかも、単相制御の初期にオープン制御を実行し、その後、正常なエンコーダ信号と、代替信号とに基づいて単相フィードバック制御が実行される。このため、オープン制御だけを実行する場合に比べて、現在位置ＣＴｒが速く目標位置ＣＴｔに到達するようにモータ７を制御することができる。
【００５９】
この実施形態のエンコーダ８は、モータ７の制御のために必要な分解能を二相によって提供する。よって、Ａ相信号ＰＡまたはＢ相信号ＰＢだけの一相だけでは、モータ７を制御するための分解能を提供できない。しかし、この実施形態の単相制御は、タイマによって代替信号を発生するから、一相のエンコーダ信号が失われた場合でも、残る一相のエンコーダ信号によりモータ７を制御することができる。
【００６０】
（第２実施形態）
図９は、本発明を適用した第２実施形態に係るシフトバイワイヤ装置２０１を示すブロック図である。上記実施形態では、二相のエンコーダ８を採用した。これに代えて、この実施形態では、単相のエンコーダ２０８を採用する。また、上記実施形態では、エンコーダ８が正常なときには二相制御を実行し、エンコーダ８が異常なときにだけ単相制御を実行した。これに代えて、この実施形態では、単相制御のみを実行する。
【００６１】
エンコーダ２０８は、上記実施形態のＡ相信号ＰＡに相当するエンコーダ信号だけを出力する。よって、Ａ相信号ＰＡだけでは、モータ７の三相巻線への通電を三相スイッチング制御するための分解能を提供できない。言い換えると、エンコーダ２０８は、複数の切換時期の一部においてのみ反転する単相のエンコーダ信号を出力するように構成されている。
【００６２】
マイクロコンピュータ１１は、モータ制御手段２１５と、切換制御手段２１６とを備える。モータ制御手段２１５は、単相制御手段２１８だけを備える。単相制御手段２１８は、推定手段２３、単相フィードバック制御手段２４、およびオープン制御手段２５を備える。切換制御手段２１６は、回転判定手段２６だけを備える。
【００６３】
図１０は、第２実施形態におけるレンジ切換え制御２３０を示すフローチャートである。この実施形態では、レンジ切換え制御２３０は、上述のステップ１３１−１３８、およびステップ１５０を備える。したがって、この実施形態では、単相制御１５０だけが実行される。単相制御１５０の詳細は、上記実施形態の説明を参照することができる。
【００６４】
この実施形態の単相制御によると、エンコーダ２０８だけでは、モータ７の制御に必要な分解能を提供できないが、代替信号を発生することによって、低分解能の一相のエンコーダ信号だけでモータ７を制御することができる。
【００６５】
（他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。上記実施形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。
【００６６】
例えば、制御装置が提供する手段と機能は、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの組合せによって提供することができる。例えば、制御装置をアナログ回路によって構成してもよい。また、上記実施形態では、推定手段２３をソフトウェアによって構成した。これに代えて、推定手段２３の一部、または全部をハイドウェアによって構成してもよい。
【００６７】
また、上記実施形態では、制御装置９は、Ｐ位置とＮｏｎ−Ｐ位置との２位置間での切換を提供した。これに代えて、制御装置９は、３つ以上の複数の位置間での切換えを提供するように構成することができる。例えば、Ｐ位置、Ｒ（後退）位置、Ｎ（ニュートラル）位置、Ｄ（ドライブ）位置といった４位置間の切換を提供することができる。
【００６８】
また、上記実施形態では、ハイブリッド車両に本発明を適用したが、本発明は内燃機関のみを動力源とする車両、または電動機のみを動力源とする車両にも適用することができる。
【００６９】
また、上記実施形態では、回転判定手段２６は、モータ７の回転数が所定値を上回るとオープン制御から単相フィードバック制御への切換えを実行した。これに代えて、オープン制御の継続時間が所定時間を越えるとオープン制御から単相フィードバック制御への切換えを実行するように構成してもよい。また、回転判定手段２６は、モータ７の回転量が所定量を上回ると、オープン制御から単相フィードバック制御への切換えを実行するように構成してもよい。
【符号の説明】
【００７０】
１ シフトバイワイヤ装置、 ２ 動力源、 ３ 伝達機構、 ７ モータ、 ８ エンコーダ、 ９ 制御装置、 １１ マイクロコンピュータ、 １５ モータ制御手段、 １６ 切換制御手段、 １７ 二相制御手段、 １８ 単相制御手段、 １９ 信号判定手段、 ２１ 二相フィードバック制御手段、 ２２ 選択手段、 ２３ 推定手段、 ２４ 単相フィードバック制御手段、 ２５ オープン制御手段、 ２６ 回転判定手段、２０１ シフトバイワイヤ装置、２０８ エンコーダ、 ２１５ モータ制御手段、 ２１６ 切換制御手段、 ２１８ 単相制御手段。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンコーダによってモータ（ロータ）の回転位置を検出し、モータへの通電を制御するモータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンコーダによってモータ（ロータ）の回転位置を検出し、モータへの通電を制御するモータ制御装置が知られている。例えば、特許文献１は、ＳＲ（Switched Reluctance）モータを用いる装置を開示している。この装置では、モータをフィードバック制御するように、モータの励磁相を決定している。この装置では、制御開始時にロータ位置と励磁相との対応関係を学習する処理を実行する。このような処理は、例えば、励磁相学習処理と呼ばれる。この処理では、所定のタイムスケジュールで励磁相を一巡させるとともに、その期間におけるエンコーダ出力を観測する。そして、この観測結果に基づいて、その後の通常駆動における励磁相が決められる。
【０００３】
この装置では、励磁相を切換えるために、インクリメンタル型のエンコーダが用いられる。インクリメンタル型のエンコーダは、回転方向を特定するために、２相の信号を出力する。エンコーダの出力信号は、Ａ相およびＢ相と呼ばれる。エンコーダの出力信号は、励磁相を切換えるための位置において反転する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１５８４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来技術の構成では、モータの三相の励磁相を切換えるためのタイミングを検出するために、二相の信号を出力するエンコーダが必要であった。しかし、例えば、Ａ相信号の伝達経路、またはＢ相信号の伝達経路に断線、または短絡が発生すると、Ａ相またはＢ相のいずれか一方が失われるおそれがある。Ａ相またはＢ相のいずれか一方が失われると、モータを制御できなくなるおそれがあった。
【０００６】
また、別の観点では、部品点数の削減、価格の抑制、故障確率の低下の少なくともひとつを図るために、単相の信号だけを出力するエンコーダによってモータを制御できることが望ましい。しかし、単相のエンコーダを用いる場合、高い分解能をもつエンコーダを採用する必要があった。
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、エンコーダからの単相の信号だけでもモータを制御できるモータ制御装置を提供することである。
【０００８】
本発明の他の目的は、二相の信号を出力するエンコーダを備えるモータ制御装置において、１相の信号が失われた場合でも残る１相の信号によりモータ制御を継続できるモータ制御装置を提供することである。
【０００９】
本発明のさらに他の目的は、単相の信号だけを出力するエンコーダを用いてモータを制御することができるモータ制御装置を提供することである。
【００１０】
本発明のさらに他の目的は、低分解能の単相エンコーダを用いてモータを制御することができるモータ制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。
【００１２】
請求項１に記載の発明は、所定の回転角度ごとに設定された複数の切換時期において励磁相が切換えられることにより回転し、制御対象物を少なくとも２位置の間で移動させる多相のモータ（７）と、複数の切換時期の一部においてのみ反転する少なくとも１相のエンコーダ信号を出力するエンコーダ（８、２０８）と、エンコーダ信号に基づいて、複数の切換時期の残部を推定する推定手段（２３）と、エンコーダ信号の反転により示される切換時期と、推定手段によって推定された切換時期とに応答して、モータの励磁相を切換える単相制御手段（１８、２４）とを備えることを特徴とする。
【００１３】
この構成によると、複数の切換時期のうちの一部だけが１相のエンコーダ信号によって示される場合であっても、複数の切換時期の残部が推定される。この結果、単相制御手段によって、モータを制御することができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、単相制御手段は、エンコーダ信号の反転により示される切換時期にも、推定手段によって推定された切換時期にも応答することなくモータの励磁相を切換えるオープン制御手段（２５）と、エンコーダ信号の反転により示される切換時期と、推定手段によって推定された切換時期とに応答して、モータの励磁相を切換える単相フィードバック制御手段（２４）と、オープン制御手段によってモータが回転したことを判定し、オープン制御手段による制御から、単相フィードバック制御手段による制御へ移行させる回転判定手段（２６）とを備えることを特徴とする。この構成によると、エンコーダ信号に同期しないオープン制御の後に、単相フィードバック制御が実行される。このため、モータを速く回転させることができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、推定手段（２３）は、時間を計測するタイマ（１９０、１９３）と、タイマの計測時間（ＴＭＲ）と、エンコーダ信号の反転の後の所定時間（Ｔｆｂ）とを比較し、所定時間の経過によって切換時期の到来を推定する比較手段（１８１）とを備えることを特徴とする。この構成によると、タイマによって推定手段を構成することができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、推定手段（２３）は、さらに、エンコーダ信号の反転の間隔（Ｐｎ）を計測する計測手段（１７１、１８５）と、間隔に基づいて、反転の間における切換時期を推定するための所定時間（Ｔｆｂ）を設定する設定手段（１８６、１８７、１８８、１８９）とを備えることを特徴とする。この構成によると、エンコーダ信号の反転と反転との間における切換時期が推定される。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、設定手段（１８６、１８７、１８８、１８９）は、モータの加速および減速を判定する判定手段（１８６）と、モータが加速しているとき、所定時間（Ｔｆｂ）を短く補正する加速補正手段（１８８）と、モータが減速しているとき、所定時間（Ｔｆｂ）を長く補正する減速補正手段（１８９）とを備えることを特徴とする。この構成によると、１相のエンコーダ信号だけに基づいて励磁相を切り替えているときであっても、モータの加速と減速とに追従して励磁相の切換時期を適切に設定することができる。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、エンコーダは、複数の切換時期のすべてにおいて交互に反転する二相のエンコーダ信号を出力するように構成されており、さらに、二相のエンコーダ信号の両方に応答して、モータの励磁相を切換える二相制御手段（１７、２１）と、エンコーダ信号が正常か否かを判定し、二相のエンコーダ信号の両方が正常であるとき二相制御手段によってモータを制御し、二相のエンコーダ信号の一方だけが正常であるとき単相制御手段によってモータを制御する信号判定手段（１９）とを備えることを特徴とする。この構成によると、二相のエンコーダ信号の一方だけに異常が発生しても、単相制御手段によってモータの制御が可能である。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、エンコーダは、複数の切換時期の一部においてのみ反転する単相のエンコーダ信号を出力するように構成されていることを特徴とする。この構成によると、単相のエンコーダを用いることができる。
【００２０】
請求項８に記載の発明は、オープン制御手段（２５、１６６）は、タイマによる計測時間（ＴＭＲ）と所定のオープン制御周期（Ｔｏｐｎ）とを比較することにより、オープン制御周期ごとにモータの励磁相を切換えるように構成され、単相フィードバック制御手段（２４）は、回転判定手段（２６）によってオープン制御手段による制御から、単相フィードバック制御手段による制御へ移行した直後に、エンコーダ信号の反転により示される切換時期、または推定手段によって推定された切換時期のいずれか早いほうに応答して、モータの励磁相を切換えることを特徴とする。この構成では、オープン制御手段においても、単相フィードバック制御手段の比較手段においても、タイマが利用される。オープン制御手段においては、タイマだけを利用して励磁相が切換えられる。単相フィードバック制御手段においては、タイマとエンコーダ信号とに応答して励磁相が切換えられる。オープン制御から単相フィードバック制御に移行した直後は、エンコーダ信号の反転により示される切換時期、または推定手段によって推定された切換時期のいずれか早いほうに応答して、モータの励磁相が切換えられる。このため、モータが想定より速く回転して、エンコーダ信号の反転が生じても、モータの回転速度に過剰な変動を生じさせることがない。
【００２１】
請求項９に記載の発明は、推定手段によって推定された切換時期（１８２）に応答して、モータの励磁相を切換えた後に、タイマによる計測時間をキャンセルする手段（１９０）を備えることを特徴とする。この構成によると、オープン制御手段と単相フィードバック制御手段とが同じタイマを利用する。しかも、オープン制御から単相フィードバック制御への移行がスムーズに行われる。
【００２２】
なお、特許請求の範囲および上記手段の項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明を適用した第１実施形態に係るシフトバイワイヤ装置を示すブロック図である。
【図２】第１実施形態の制御を示すフローチャートである。
【図３】第１実施形態の制御を示すフローチャートである。
【図４】第１実施形態の制御を示すフローチャートである。
【図５】第１実施形態の制御を示すフローチャートである。
【図６】第１実施形態の制御を示すフローチャートである。
【図７】第１実施形態の作動の一例を示すタイムチャートであって、図７Ａはモータの制御モードＭＴＭＤを示し、図７ＢはエンコーダのＡ相信号ＰＡを示し、図７ＣはエンコーダのＢ相信号ＰＢを示し、図７Ｄはタイマの計測値ＴＭＲを示し、図７ＥはモータのＵ相への通電状態を示し、図７ＦはモータのＶ相への通電状態を示し、図７ＧはモータのＷ相への通電状態を示し、図７Ｈはモータの位置を示すカウント値ＣＴｔ、ＣＴｒを示し、図７Ｉはモータの速度ＳＰＤに相当するパルス間隔Ｐｎを示す。
【図８】第１実施形態の作動の一例を示すタイムチャートであって、図８Ａはモータの制御モードＭＴＭＤを示し、図８ＢはエンコーダのＡ相信号ＰＡを示し、図８ＣはエンコーダのＢ相信号ＰＢを示し、図８Ｄはタイマの計測値ＴＭＲを示し、図８ＥはモータのＵ相への通電状態を示し、図８ＦはモータのＶ相への通電状態を示し、図８ＧはモータのＷ相への通電状態を示し、図８Ｈはモータの位置を示すカウント値ＣＴｔ、ＣＴｒを示し、図８Ｉはモータの速度ＳＰＤに相当するパルス間隔Ｐｎを示す。
【図９】本発明を適用した第２実施形態に係るシフトバイワイヤ装置を示すブロック図である。
【図１０】第２実施形態の制御を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。また、後続の実施形態においては、先行する実施形態で説明した事項に対応する部分に百以上の位だけが異なる参照符号を付することにより対応関係を示し、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
【００２５】
（第１実施形態）
図１は、本発明を適用した第１実施形態に係るシフトバイワイヤ装置１を示すブロック図である。シフトバイワイヤ装置（以下、ＳＢＷ装置という）１は、車両に搭載されている。ＳＢＷ装置１は、車両の動力源（ＰＷＳ）２と、伝達機構（ＤＲＴ）３とを備える。動力源２は、内燃機関と電動機との両方を含む。この車両は、内燃機関と電動機との両方、またはいずれか一方の動力によって走行することができるいわゆるハイブリッド車両である。
【００２６】
伝達機構３は、動力源２が供給する動力を車両の駆動輪に伝達する。伝達機構３は、その動力伝達状態を複数の状態に切り替え可能である。例えば、伝達機構３は、車両用の自動変速装置によって提供される。伝達機構３が提供する動力伝達状態は、シフト位置、シフトレンジ、変速位置などとも呼ばれる。伝達機構３が提供する動力伝達状態には、第１位置としての非パーキング位置と、第２位置としてのパーキング位置とを含むことができる。非パーキング位置は、この明細書、および図面において、Ｎｏｎ−Ｐと表記される。非パーキング位置では、伝達機構３は動力を伝達し、動力源２による車両の移動を許容する。パーキング位置は、この明細書、および図面において、Ｐと表記される。パーキング位置では、伝達機構３は動力の伝達を遮断し、駆動輪を拘束して車両の移動を禁止する。伝達機構３は、動力の伝達状態を上記のように切換えるためのマニュアルレバー４を有する。マニュアルレバー４は、少なくともＰ位置とＮｏｎ−Ｐ位置との２位置の間で移動可能である。マニュアルレバー４は、モータ制御装置における制御対象物である。伝達機構３は、マニュアルレバー４の作動可能範囲の両端に、マニュアルレバー４の移動を機械的に拘束する壁５、６を有している。壁５、６は、マニュアルレバー４を駆動するための減速機構に設けることができる。マニュアルレバー４の作動可能範囲の中央からＰ位置を越えてさらにマニュアルレバー４を移動させた位置にＰ壁５が設けられている。マニュアルレバー４の作動可能範囲の中央からＮｏｎ−Ｐ位置を越えてさらにマニュアルレバー４を移動させた位置にＮｏｎ−Ｐ壁６が設けられている。
【００２７】
制御装置９は、車両の運転者によって操作されるレバーの位置に応じて、マニュアルレバー４を移動させる。レバーは、Ｐ位置、またはＮｏｎ−Ｐ位置に選択的に操作可能である。
【００２８】
ＳＢＷ装置１は、マニュアルレバー４の位置を移動させる電動機（以下、モータ（ＭＴ）という）７を備える。モータ７は、三相のスイッチトリラクタンス型（ＳＲ型）（Switched Reluctance）のモータである。モータ７は、Ｕ相巻線、Ｖ相巻線、およびＷ相巻線を備える。モータ７は、所定の回転角度ごとに設定された複数の切換時期において励磁相が切換えられることにより回転する。モータ７は、マニュアルレバー４を少なくとも２位置の間で移動させる多相のモータである。
【００２９】
ＳＢＷ装置１は、エンコーダ（ＥＮＣ）８を備える。エンコーダ８は、インクリメンタル型の二相のエンコーダである。エンコーダ８は、モータ７の回転軸に連結されている。エンコーダ８は、モータ７の所定の回転角度ごとに信号を出力する。エンコーダ８は、モータ７が回転すると、位相がずれた多相信号を出力する。多相信号は、所定の回転角度間隔で反転する。エンコーダ８は、少なくともＡ相信号ＰＡとＢ相信号ＰＢとを出力する。Ａ相信号ＰＡは、所定の回転角度ごとにレベルが反転する。Ｂ相信号ＰＢは、Ａ相信号ＰＡから位相がずれており、かつ所定の回転角度ごとにレベルが反転する。エンコーダ８は、モータ７の励磁相を順に切換えるためのすべての切換時期をＡ相信号ＰＡとＢ相信号ＰＢとの反転によって検出する。すなわち、エンコーダ８は、二相出力によって、モータ７の励磁相切換時期のすべてを検出できる分解能を実現している。よって、エンコーダ８は、Ａ相信号ＰＡだけ、またはＢ相信号ＰＢだけでは、モータ７の励磁相切換時期のすべてを検出できない。エンコーダ８のＡ相信号ＰＡだけ、またはＢ相信号ＰＢだけは、そのような低い分解能を提供する。よって、エンコーダ８は、複数の切換時期の一部においてのみ反転する少なくとも１相のエンコーダ信号を出力する。ひとつのエンコーダ信号は、奇数番目、または偶数番目の切換時期においてのみ反転する。エンコーダ８は、複数の切換時期のすべてにおいて交互に反転する二相のエンコーダ信号ＰＡ、ＰＢを出力するように構成されている。
【００３０】
ＳＢＷ装置１は、制御装置（ＥＣＵ）９を備える。 制御装置９は、モータ制御装置を構成している。制御装置９は、マイクロコンピュータ（ＣＯＭ）１１、入力回路（ＩＴＦ）１２、三相ドライバ回路（ＴＰＤ）１３、およびメモリ（ＭＭＲ）１４を備える。入力回路１２は、エンコーダ８から供給されるエンコーダ信号を波形整形し、マイクロコンピュータ１１に入力する。マイクロコンピュータ１１は、入力回路１２から供給されるエンコーダ信号を割込み信号として入力する。三相ドライバ回路１３は、マイクロコンピュータ１１の指令に応じてモータ７の三相の巻線への通電を制御する。メモリ１４は半導体メモリであって、マイクロコンピュータ１１が実行するモータ制御のためのプログラムを記憶している。マイクロコンピュータ１１は、エンコーダ８から出力される信号に基づいてモータ７を制御する制御手段を提供する。マイクロコンピュータ１１は、入力回路１２を経由して入力されるＡ相信号とＢ相信号とからモータ７の回転位置を認識する。さらに、マイクロコンピュータ１１は、三相ドライバ１３を制御することによってモータ７の位置、すなわちマニュアルレバー４の位置をフィードバック制御する制御手段を提供する。
【００３１】
制御装置９は、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体を備えるマイクロコンピュータによって提供される。記憶媒体は、コンピュータによって読み取り可能なプログラムを非一時的に格納している。記憶媒体は、半導体メモリ１４または磁気ディスクによって提供されうる。プログラムは、制御装置９によって実行されることによって、制御装置９をこの明細書に記載される装置として機能させ、この明細書に記載される制御方法を実行するように制御装置９を機能させる。制御装置９が提供する手段は、所定の機能を達成する機能的ブロック、またはモジュールとも呼ぶことができる。
【００３２】
マイクロコンピュータ１１は、モータ制御手段（ＭＴＣＭ）１５と、切換制御手段（ＳＷＣＭ）１６とを備える。モータ制御手段１５は、マニュアルレバー４の現在位置ＣＴｒを目標位置ＣＴｔに移動させるようにモータ７を制御する。切換制御手段１６は、モータ制御手段１５に含まれる複数の制御機能を切換える。
【００３３】
モータ制御手段１５は、二相制御手段（ＤＰＣＭ）１７と、単相制御手段（ＳＰＣＭ）１８とを備える。二相制御手段１７は、エンコーダ８から供給されるＡ相信号ＰＡとＢ相信号ＰＢとの両方に応答して、モータ７の励磁相を切換えることによりモータ７を制御する。単相制御手段１８は、Ａ相信号ＰＡとＢ相信号ＰＢとのいずれか一方だけに基づいてモータ７を制御する。切換制御手段１６は、信号判定手段（ＳＧＮＤ）１９を備える。信号判定手段１９は、二相制御手段１７と単相制御手段１８とを選択的に活性化する選択手段でもある。信号判定手段１９は、Ａ相信号ＰＡとＢ相信号ＰＢとが異常か否かを判定する異常判定手段でもある。信号判定手段１９は、Ａ相信号ＰＡとＢ相信号ＰＢとの両方が正常であるか、またはＡ相信号ＰＡとＢ相信号ＰＢとのいずれか一方だけが異常であるかを判定する。
【００３４】
信号判定手段１９は、Ａ相信号ＰＡとＢ相信号ＰＢとの両方が正常であるとき、二相制御手段１７によるモータ制御を有効にし、単相制御手段１８によるモータ制御を無効にさせる。この結果、Ａ相信号ＰＡとＢ相信号ＰＢとの両方が正常であるとき、二相制御手段１７によってモータ７が制御される。信号判定手段１９は、Ａ相信号ＰＡとＢ相信号ＰＢとのいずれか一方だけが正常であるとき、二相制御手段１７によるモータ制御を無効にし、単相制御手段１８によるモータ制御を有効にさせる。このとき、信号判定手段１９は、Ａ相信号ＰＡとＢ相信号ＰＢとのうち、正常なエンコーダ信号だけに応答して単相制御手段１８が機能するように単相制御手段１８を制御する。この結果、Ａ相信号ＰＡとＢ相信号ＰＢとのいずれか一方だけが異常であるとき、単相制御手段１８によってモータ７が制御される。
【００３５】
二相制御手段１７は、Ａ相信号ＰＡとＢ相信号ＰＢとの両方に応答してモータ７を制御する二相フィードバック制御手段（ＤＦＢＭ）２１を備える。二相フィードバック制御手段２１は、Ａ相信号ＰＡとＢ相信号ＰＢとの両方に基づいてモータ７の位置を検出し、Ａ相信号ＰＡとＢ相信号ＰＢとの両方に応答して三相スイッチングを実行することによりモータ７の励磁相を切換える。二相フィードバック制御手段２１は、Ａ相信号ＰＡとＢ相信号ＰＢとの両方に同期して三相スイッチングを実行するから、完全に同期したモータ制御を提供する。
【００３６】
単相制御手段１８は、選択手段（ＳＬＣＴ）２２、推定手段（ＥＳＴＭ）２３、単相フィードバック制御手段（ＳＦＢＭ）２４、およびオープン制御手段（ＯＰＣＭ）２５を備える。選択手段２２は、Ａ相信号ＰＡとＢ相信号ＰＢとのうち、正常な信号だけを選択し、通過させる。選択手段２２は、信号判定手段１９による異常判定結果に応じて、正常なエンコーダ信号だけを通過させる。
【００３７】
推定手段２３は、選択手段２２を通過したエンコーダ信号に基づいて、励磁相を切換えるべき切換時期を推定し、推定された切換時期を示す代替信号を発生し、出力する。代替信号は、Ａ相信号とＢ相信号とのうち、異常となった信号の代わりに利用することができる信号である。代替信号は、正常なエンコーダ信号に基づいて生成される。代替信号は、Ａ相信号ＰＡが正常であるときには、Ａ相信号ＰＡに基づいて生成される。このとき、代替信号は、Ｂ相信号ＰＢに代わる信号として生成される。代替信号は、Ｂ相信号ＰＢが正常であるときには、Ｂ相信号ＰＢに基づいて生成される。このとき、代替信号は、Ａ相信号ＰＡに代わる信号として生成される。このように、推定手段２３は、正常な１相のエンコーダ信号によって複数の切換時期の一部だけが示される場合に、１相のエンコーダ信号に基づいて、複数の切換時期の残部を推定し、それらを示す信号を出力する。推定手段２３は、例えばタイマ手段（ＴＭＲＭ）を含むことができる。タイマ手段は、正常なエンコーダ信号に基づいて、切換時期を推定し、代替信号を発生させるために利用される。
【００３８】
以下では、Ａ相信号ＰＡが正常であり、Ｂ相信号ＰＢが異常である場合について説明する。Ａ相信号ＰＡが異常であり、Ｂ相信号ＰＢが正常である場合は、以下の説明から理解される。推定手段２３は、正常なエンコーダ信号であるＡ相信号ＰＡの反転周期Ｐｎを計測する。さらに、推定手段２３は、反転周期Ｐｎに基づいて、Ａ相信号ＰＡの反転時期Ｔｐ（ｎ）と、次の反転時期Ｔｐ（ｎ＋１）との間の中間時期Ｐｎ／２を設定する。そして、推定手段２３は、その中間時期Ｐｎ／２に到達したときに反転する代替信号を生成する。タイマは、中間時期Ｐｎ／２への到達を検出するために用いることができる。また、推定手段２３は、Ａ相信号ＰＡ、すなわち正常なエンコーダ信号の反転周期Ｐｎの変化に基づいて、中間時期Ｐｎ／２を補正する。補正の一例では、反転周期Ｐｎが減少するとき、すなわちモータ７が加速しているときには、中間時期Ｐｎ／２を速めに設定するために、中間時期Ｐｎ／２から所定値Ｃ１を減らす。補正の一例では、反転周期Ｐｎが増加するとき、すなわちモータ７が減速しているときには、中間時期Ｐｎ／２を遅めに設定するために、中間時期Ｐｎ／２に所定値Ｃ１を加える。この結果、推定手段２３は、異常となったエンコーダ信号、すなわちＢ相信号ＰＢに代替しうる代替信号を生成することができる。
【００３９】
単相フィードバック制御手段２４は、正常なエンコーダ信号と代替信号とに応答して三相スイッチングを実行することによりモータ７の励磁相を切換える。言い換えると、単相フィードバック制御手段２４は、１相のエンコーダ信号の反転により示される切換時期と、推定手段２３によって推定された切換時期とに応答して、モータ７の励磁相を切換える。単相フィードバック制御手段２４は、Ａ相信号ＰＡだけに同期して三相スイッチングを実行するから、不完全に同期したモータ制御、または半分だけ同期したモータ制御を提供する。
【００４０】
オープン制御手段２５は、エンコーダ信号ＰＡ、ＰＢに依存することなく、すなわちフィードバック情報を用いることなく、三相スイッチングを実行することによりモータ７の励磁相を切換える。オープン制御手段２５は、エンコーダ信号の反転により示される切換時期にも、推定手段２３によって推定された切換時期にも応答することなくモータ７の励磁相を切換える。オープン制御手段２５は、予め定められた周期でモータ７の励磁相を順に切換える。オープン制御手段２５は、推定手段２３のタイマを利用して所定のオープン制御周期Ｔｏｐｎを計測する。よって、オープン制御手段２５と単相フィードバック制御手段２４とが同じタイマを利用する。オープン制御手段２５は、タイマによる計測時間ＴＭＲと所定のオープン制御周期Ｔｏｐｎとを比較することにより、オープン制御周期ごとにモータの励磁相を切換えるように構成されている。オープン制御手段２５は、単相制御手段１８によるモータ制御が開始された初期にだけモータ７を制御する。
【００４１】
切換制御手段１６は、回転判定手段（ＲＴＴＤ）２６を備える。回転判定手段２６は、オープン制御手段２５によってモータ７が制御されているときのモータ７の挙動を監視する。回転判定手段２６は、モータ７が安定的に回転しているか否かを判定する。回転判定手段２６は、オープン制御手段２５によってモータ７が回転したことを判定し、オープン制御手段２５による制御から、単相フィードバック制御手段２４による制御へ移行させる。回転判定手段２６は、モータ７が安定的に回転していることを検出すると、上記の移行を実行する。回転判定手段２６は、単相制御手段１８によるモータ制御の初期において、オープン制御手段２５によるモータ７の制御を有効とし、単相フィードバック制御手段２４によるモータ７の制御を無効とする。やがて、オープン制御手段２５によってモータ７が安定的に回転すると、回転判定手段２６は、オープン制御手段２５によるモータ７の制御を無効とし、単相フィードバック制御手段２４によるモータ７の制御を有効とする。この結果、モータ７は、単相制御手段１８によるモータ制御の初期においてだけオープン制御によって制御され、中期と後期とにおいては、フィードバック制御によって制御される。この結果、エンコーダ信号ＰＡ、ＰＢのひとつが失われていても、モータ７を起動することができる。しかも、オープン制御からフィードバック制御へ切換えられるため、位置制御の遅れを抑制することができる。
【００４２】
図２は、第１実施形態におけるレンジ切換え制御１３０を示すフローチャートである。ステップ１３１では、シフトレンジの切換えが必要か否かを判定する。ここでは、車両の利用者によってシフトレバー、またはパーキングスイッチが操作されたか否かを判定する。ステップ１３１において肯定判定されると、シフトレンジの切換えが必要である場合、ステップ１３２に進む。ステップ１３２では、目標位置ＣＴｔを計算する。ステップ１３３では、現在位置ＣＴｒを計算する。ステップ１３４では、現在位置ＣＴｒと目標位置ＣＴｔとがほぼ一致しているか否かを判定する。ここでは、現在位置ＣＴｒが目標位置ＣＴｔの許容誤差範囲±ｋ内にあるか否かを判定する。ステップ１３４において肯定判定されるとステップ１３５に進む。この場合、モータ７を回転させる必要はない。ステップ１３５では、モータ７を停止させる。ここでは、モータ７を二相励磁状態に維持する。ステップ１３６では、タイマによる計測を開始する。ステップ１３７では、タイマの計測時間ＴＭＲが所定の停止時間Ｔｓｔｐを上回ったか否かを判定する。計測時間ＴＭＲが停止時間Ｔｓｔｐを上回ると、ステップ１３８へ進む。ステップ１３８では、モータ７の制御モードＭＴＭＤをスタンバイ状態（ＳＴＢ）に制御する。ステップ１３１において否定判定されると、ステップ１３８へ進む。ステップ１３４において否定判定されるとステップ１３９へ進む。ステップ１３９では、エンコーダ８が出力するすべてのエンコーダ信号ＰＡ、ＰＢが正常か否かを判定する。ここでは、Ａ相信号ＰＡとＢ相信号ＰＢとの両方が正常か否かを判定する。例えば、信号伝達経路の断線、または短絡を検出する。ステップ１３９により、信号判定手段１９が提供される。すべてのエンコーダ信号ＰＡ、ＰＢが正常である場合、ステップ１４０に進む。ステップ１４０では、すべてのエンコーダ信号ＰＡ、ＰＢを利用する二相制御が実行される。ステップ１４０により二相制御手段１７が提供される。少なくともひとつのエンコーダ信号ＰＡ、ＰＢが異常である場合、ステップ１５０に進む。ステップ１５０では、正常なエンコーダ信号ＰＡ、ＰＢだけを利用する単相制御が実行される。ステップ１５０により単相制御手段１８が提供される。
【００４３】
図３は、第１実施形態の二相制御１４０を示すフローチャートである。ステップ１４１では、エンコーダ信号ＰＡ、ＰＢによる割込み要求があるか否かを判定する。エンコーダ割込みがない場合、以下の処理をスキップする。ステップ１４１においてエンコーダ割込みがあると、ステップ１４２に進む。ステップ１４２では、三相スイッチング処理が実行される。三相スイッチング処理は、励磁相を切換える処理である。三相スイッチング処理では、要求に応答して、励磁相を順に切換える処理が実行される。例えば、励磁される相は、Ｕ相のみ、Ｕ相とＶ相の二相、Ｖ相のみ、Ｖ相とＷ相の二相、Ｗ相のみ、そしてＷ相とＵ相の二相、の順序で繰り返して切換えられる。この結果、エンコーダ８によって検出される切換タイミングに同期して励磁相が切換えられる。ステップ１４３では、割込み要求に応答して、モータ７の回転位置を示すカウント値、すなわち現在位置ＣＴｒが計数される。二相制御１４０は、いわゆる完全な同期制御を提供する。
【００４４】
図４は、第１実施形態の単相制御１５０を示すフローチャートである。ステップ１５１では、オープン制御を実行すべきか否かを判定する。ここでは、正常なエンコーダ信号の反転周期Ｐｎが所定値Ｐｔｈを上回るか否かを判定する。この判定は、モータ７の回転速度が所定値を下回るか否かの判定に相当する。反転周期Ｐｎが所定値Ｐｔｈを上回る場合、すなわちモータ７の回転速度が所定値を下回る場合、ステップ１６０に進む。ステップ１６０では、オープン制御が実行される。ステップ１６０により、オープン制御手段２５が提供される。反転周期Ｐｎが所定値Ｐｔｈを上回らない場合、すなわち、モータ７の回転速度が所定値を上回ると、ステップ１８０に進む。ステップ１８０では、単相フィードバック制御が実行される。ステップ１８０により、単相フィードバック制御手段２４が提供される。
【００４５】
図５は、第１実施形態のオープン制御１６０を示すフローチャートである。ステップ１６１では、現在のモータ７の制御モードがスタンバイか否かを判定する。ステップ１６１において肯定判定される場合、すなわちスタンバイ状態からの単相制御１５０の開始直後である場合には、ステップ１６２へ進む。ステップ１６２では、オープン制御を開始する。ステップ１６３では、所定の周期信号に応答して三相スイッチング処理を実行する。ステップ１６４では、モータ７の回転位置を示すカウント値が計数される。ステップ１６５では、タイマによる計測が開始される。ここでは、タイマは、オープン制御のための固定周期を計測するための計測手段を提供する。
【００４６】
ステップ１６１において否定判定される場合、すなわちステップ１６２においてオープン制御が開始された後である場合、ステップ１６６へ進む。ステップ１６６では、タイマの計測時間ＴＭＲが所定のオープン制御周期Ｔｏｐｎを上回ったか否かを判定する。ステップ１６６で肯定判定されると、ステップ１６７へ進む。ステップ１６７では、タイマの計測時間ＴＭＲが所定値Ｔｏｐｎに到達したこと、すなわちタイマ割込みに応答して、三相スイッチング処理が実行される。ステップ１６８では、モータ７の回転位置を示すカウント値が計数される。ステップ１６９では、タイマによる計測を再び開始する。この結果、次のオープン制御周期が計測される。この後、ステップ１７０へ進む。ステップ１６６において否定判定された場合、すなわちタイマ割込みがない場合にも、ステップ１７０へ進む。
【００４７】
ステップ１７０では、正常なエンコーダ信号による割込み要求があるか否かを判定する。エンコーダ割込みがない場合、以下の処理をスキップする。ステップ１７０においてエンコーダ割込みがあると、ステップ１７１に進む。ステップ１７１では、反転周期Ｐｎが計測される。反転周期Ｐｎは、今回のエンコーダ割込み時刻Ｔｐ（ｎ）と、前回のエンコーダ割込み時刻Ｔｐ（ｎ−１）との差である。ステップ１７１は、エンコーダ信号の反転間隔Ｐｎを計測する計測手段を提供する。ステップ１７２では、単相フィードバック制御に移行した後に使用されるフィードバック周期Ｔｆｂを設定する。フィードバック周期Ｔｆｂは、Ｔｆｂ←Ｐｎ／２によって設定される。ステップ１７３では、オープン制御が実行されている間における正常なエンコーダ信号に基づいて、励磁すべき相を特定し、学習するための学習処理が実行される。オープン制御の期間中に、モータ７の回転位置と励磁相との対応関係が学習されるから、単相フィードバック制御が開始された後に、モータ７を正しく駆動することができる。オープン制御が実行されている間中は、正常なエンコーダ信号が反転しても、三相スイッチング処理は実行されない。すなわち、オープン制御の間中、モータ７の励磁相は完全に非同期的に切換えられるから、オープン制御は、完全な非同期制御を提供する。
【００４８】
オープン制御１６０は、ステップ１５０によって単相制御が開始されてから、ステップ１５１において否定判定されるまで継続される。この結果、モータ７はオープン制御によって回転を開始する。さらに、モータ７はオープン制御によって回転速度を増加させ、安定的な回転状態に到達する。この後、単相フィードバック制御１８０が実行される。
【００４９】
図６は、第１実施形態の単相フィードバック制御１８０を示すフローチャートである。ステップ１８１では、タイマの計測時間ＴＭＲが、励磁相を切換える時期を示すか否かを判定する。ステップ１８１は、タイマの計測時間ＴＭＲと、エンコーダ信号の反転の後の所定時間Ｔｆｂとを比較し、所定時間の経過によって切換時期の到来を推定する比較手段を提供する。オープン制御１６０から単相フィードバック制御１８０に移行した直後は、前述のステップ１７２で設定されたフィードバック周期Ｔｆｂが利用される。ステップ１８１では、タイマの計測時間ＴＭＲがフィードバック周期Ｔｆｂを上回ったか否かを判定する。計測時間ＴＭＲがフィードバック周期Ｔｆｂを上回っていない場合、ステップ１８１では否定判定され、ステップ１８２へ進む。ステップ１８２では、正常なエンコーダ信号による割込み要求があるか否かを判定する。エンコーダ割込みがない場合、以下の処理をスキップする。ステップ１８２においてエンコーダ割込みがあると、ステップ１８３に進む。ステップ１８３では、三相スイッチング処理を実行する。すなわち、正常なエンコーダ信号に応答して、三相スイッチング処理が実行される。ステップ１８４では、モータ７の回転位置を示すカウント値が計数される。
【００５０】
ステップ１８５では、反転周期Ｐｎが計測される。反転周期Ｐｎは、今回のエンコーダ割込み時刻Ｔｐ（ｎ）と、前回のエンコーダ割込み時刻Ｔｐ（ｎ−１）との差である。ステップ１８５は、エンコーダ信号の反転間隔Ｐｎを計測する計測手段を提供する。ステップ１８６では、反転周期Ｐｎの変化が評価される。ここでは、反転周期Ｐｎの変化に基づいて、モータ７が加速しているか否かを判定する。また、ここでは、反転周期Ｐｎの変化に基づいて、モータ７が減速しているか否かを判定する。さらに、ここでは、反転周期Ｐｎの変化に基づいて、モータ７が等速回転しているか否かを判定する。ステップ１８６では、現在の反転周期Ｐｎと、前回の反転周期Ｐｎ−１とを比較する。ステップ１８６は、モータ７の加速および減速を判定する判定手段を提供する。Ｐｎ＝Ｐｎ−１である場合、すなわち、モータ７の回転が等速である場合、ステップ１８７に進む。ステップ１８７では、フィードバック周期Ｔｆｂが設定される。ここでは、反転周期Ｐｎに基づいてフィードバック周期Ｔｆｂが設定される。フィードバック周期Ｔｆｂは、反転周期Ｐｎから設定される中間時期Ｐｎ／２を示すように設定される。Ｐｎ＜Ｐｎ−１である場合、すなわち、モータ７の回転が減速している場合、ステップ１８８に進む。ステップ１８８では、フィードバック周期Ｔｆｂが設定される。ここでは、フィードバック周期Ｔｆｂは、中間時期Ｐｎ／２より所定値Ｃ１だけ前を示すように設定される。ステップ１８８は、モータ７が加速しているとき、所定時間Ｔｆｂを短く補正する加速補正手段を提供する。Ｐｎ＞Ｐｎ−１である場合、すなわち、モータ７の回転が加速している場合、ステップ１８９に進む。ステップ１８９では、フィードバック周期Ｔｆｂが設定される。ここでは、フィードバック周期Ｔｆｂは、中間時期Ｐｎ／２より所定値Ｃ１だけ後を示すように設定される。ステップ１８９は、モータ７が減速しているとき、所定時間Ｔｆｂを長く補正する減速補正手段を提供する。ステップ１８６−１８９は、反転間隔Ｐｎに基づいて、反転の間における切換時期を推定するための所定時間Ｔｆｂを設定する設定手段を提供する。さらに、ステップ１８６−１８９は、フィードバック周期Ｔｆｂをモータ７の速度変化に応じて補正する補正手段を提供する。この構成によると、１相のエンコーダ信号だけに基づいて励磁相を切り替えているときであっても、モータの加速と減速とに追従して励磁相の切換時期を適切に設定することができる。ステップ１９０では、タイマによる計時を開始する。ステップ１９０は、時間の計測を開始するから、タイマを提供する。
【００５１】
ステップ１８１において肯定判定された場合、ステップ１９１へ進む。ステップ１９１では、三相スイッチング処理を実行する。すなわち、タイマに応答して、三相スイッチング処理が実行される。すなわちステップ１９１では、タイマに応答する三相スイッチング処理が実行される。ここで、タイマの計測時間ＴＭＲとフィードバック周期Ｔｆｂとを比較するステップ１８１の処理は、推定手段２３を提供している。よって、ステップ１９１における三相スイッチング処理は、代替信号に応答する三相スイッチング処理とも呼ぶことができる。ステップ１９２では、モータ７の回転位置を示すカウント値が計数される。ステップ１９３では、タイマが停止される。この後、再びステップ１８１に到達すると、タイマが停止されているため、否定判定され、ステップ１８２へ進む。この結果、単相フィードバック制御１８０によると、ステップ１８３におけるエンコーダ割込みに応答する三相スイッチング処理と、ステップ１９１におけるタイマに応答する三相スイッチング処理とが交互に実行される。
【００５２】
上述の単相フィードバック制御１８０では、オープン制御１６０から単相フィードバック制御１８０に移行した直後は、オープン制御中に設定されたフィードバック周期Ｔｆｂが利用されている。上記移行の後に、ステップ１８２の肯定判定より前に、ステップ１８１において肯定判定された場合、タイマに応答して励磁相が切換えられた後は、必ずエンコーダ割込みに応答して励磁相が切換えられる。しかし、上記移行後に、計測時間ＴＭＲがフィードバック周期Ｔｆｂに到達する前に、エンコーダ割込みが発生する場合がある。この場合、ステップ１８１の肯定判定より前に、ステップ１８２において肯定判定され、エンコーダ割込みに応答して励磁相が切換えられた後は、必ずタイマに応答して励磁相が切換えられる。したがって、ステップ１８１およびステップ１８２を備える単相フィードバック制御手段２４は、回転判定手段２６によってオープン制御手段２５による制御から、単相フィードバック制御手段２４による制御へ移行した直後に、エンコーダ信号の反転により示される切換時期、または推定手段２３によって推定された切換時期のいずれか早いほうに応答して、モータ７の励磁相を切換える。このため、モータが想定より速く回転して、エンコーダ信号の反転が生じても、モータの回転速度に過剰な変動を生じさせることがない。
【００５３】
また、ステップ１９３の処理は、タイマをリセットすることによってオープン制御１６０の最後の計時をキャンセルする処理を提供する。また、ステップ１９０の処理は、タイマをリセットすることによってオープン制御１６０の最後の計時をキャンセルする処理を提供する。言い換えると、ステップ１９０は、推定手段２３によって推定された切換時期に応答して、モータ７の励磁相を切換えた後に、タイマによる計測時間をキャンセルする手段を提供する。この結果、オープン制御１６０から単相フィードバック制御１８０への移行時に、モータ７の回転速度がスムーズに変化する。
【００５４】
図７Ａ−図７Ｉは、第１実施形態の二相制御手段１７によってモータ７が制御されているときの作動の一例を示すタイムチャートである。図示の作動においては、両方のエンコーダ信号ＰＡ、ＰＢが正常である。モータ７の制御モードＭＴＭＤは、スタンバイ状態（ＳＴＢ）、二相フィードバック制御状態（ＤＦＢ）、および停止状態（ＳＴＰ）に切換えられている。
【００５５】
時刻ｔ１１において、目標位置ＣＴｔが現在位置ＣＴｒから離れると、二相制御が開始される。モータ７のＵ相、Ｖ相、Ｗ相は、エンコーダ信号ＰＡ、ＰＢに同期して切換えられる。やがて時刻ｔ１２において現在位置ＣＴｒが目標位置ＣＴｔに到達すると、励磁相の切換が停止され、モータ７の回転位置を維持するように励磁相が固定される。停止状態は、タイマの計測時間ＴＭＲが所定値Ｔｓｔｐに到達するまで継続される。時刻ｔ１３において停止状態が解除され、スタンバイ状態に戻る。
【００５６】
図８Ａ−図８Ｉは、第１実施形態の単相制御手段１８によってモータ７が制御されているときの作動の一例を示すタイムチャートである。モータ７の制御モードＭＴＭＤは、スタンバイ状態（ＳＴＢ）、オープン制御状態（ＯＰ）、単相フィードバック制御状態（ＳＦＢ）、および停止状態（ＳＴＰ）に切換えられている。
【００５７】
時刻ｔ２１において、目標位置ＣＴｔが現在位置ＣＴｒから離れると、単相制御が開始される。単相制御の初期においては、オープン制御が実行される。オープン制御の期間においては、モータ７のＵ相、Ｖ相、Ｗ相は、タイマの計測時間ＴＭＲだけに応答して切換えられる。ここでは、計測時間ＴＭＲが所定値Ｔｏｐｎに到達するごとに、励磁相が切換えられる。オープン制御の間は、励磁相の切換がモータ７の回転に同期していない。オープン制御においては、モータ７を回転させるために、励磁相の切換周期Ｔｏｐｎは比較的長く設定されている。よって、オープン制御の間は、モータ７は低速で回転する。オープン制御の間に、モータ７は回転を開始し、さらに回転速度（ＳＰＤ）を徐々に上昇させてゆくから、パルス間隔Ｐｎが低下する。やがて、時刻ｔ２２において、パルス間隔Ｐｎが所定値Ｐｔｈを下回る。時刻ｔ２２においてオープン制御が停止され、単相フィードバック制御が開始される。まず、時刻ｔ２２の後の最初のエンコーダ割込みに応答してモータ７の励磁相が切換えられる。次に、タイマの計測時間ＴＭＲがフィードバック周期Ｔｆｂに到達すると、モータ７の励磁相が切換えられる。この後、エンコーダ割込みによる励磁相切換えと、タイマによる励磁相切換えとが交互に繰り返えされる。単相フィードバック制御の間、フィードバック周期Ｔｆｂは、モータ７の回転速度の変化量が正方向に大きいほど短くなるように、モータ７の回転速度の変化量に応じて反比例的に補正される。この結果、フィードバック周期Ｔｆｂは、単相フィードバック制御の開始初期において徐々に短くなるように設定され、単相フィードバック周期の周期において徐々に長くなるように設定される。やがて時刻ｔ２３において現在位置ＣＴｒが目標位置ＣＴｔに到達すると、励磁相の切換が停止され、モータ７の回転位置を維持するように励磁相が固定される。停止状態は、タイマの計測時間ＴＭＲが所定値Ｔｓｔｐに到達するまで継続される。時刻ｔ２４において停止状態が解除され、スタンバイ状態に戻る。
【００５８】
この実施形態の単相制御によると、単相のエンコーダ信号だけでモータ７の制御を継続することができる。しかも、単相制御の初期にオープン制御を実行し、その後、正常なエンコーダ信号と、代替信号とに基づいて単相フィードバック制御が実行される。このため、オープン制御だけを実行する場合に比べて、現在位置ＣＴｒが速く目標位置ＣＴｔに到達するようにモータ７を制御することができる。
【００５９】
この実施形態のエンコーダ８は、モータ７の制御のために必要な分解能を二相によって提供する。よって、Ａ相信号ＰＡまたはＢ相信号ＰＢだけの一相だけでは、モータ７を制御するための分解能を提供できない。しかし、この実施形態の単相制御は、タイマによって代替信号を発生するから、一相のエンコーダ信号が失われた場合でも、残る一相のエンコーダ信号によりモータ７を制御することができる。
【００６０】
（第２実施形態）
図９は、本発明を適用した第２実施形態に係るシフトバイワイヤ装置２０１を示すブロック図である。上記実施形態では、二相のエンコーダ８を採用した。これに代えて、この実施形態では、単相のエンコーダ２０８を採用する。また、上記実施形態では、エンコーダ８が正常なときには二相制御を実行し、エンコーダ８が異常なときにだけ単相制御を実行した。これに代えて、この実施形態では、単相制御のみを実行する。
【００６１】
エンコーダ２０８は、上記実施形態のＡ相信号ＰＡに相当するエンコーダ信号だけを出力する。よって、Ａ相信号ＰＡだけでは、モータ７の三相巻線への通電を三相スイッチング制御するための分解能を提供できない。言い換えると、エンコーダ２０８は、複数の切換時期の一部においてのみ反転する単相のエンコーダ信号を出力するように構成されている。
【００６２】
マイクロコンピュータ１１は、モータ制御手段２１５と、切換制御手段２１６とを備える。モータ制御手段２１５は、単相制御手段２１８だけを備える。単相制御手段２１８は、推定手段２３、単相フィードバック制御手段２４、およびオープン制御手段２５を備える。切換制御手段２１６は、回転判定手段２６だけを備える。
【００６３】
図１０は、第２実施形態におけるレンジ切換え制御２３０を示すフローチャートである。この実施形態では、レンジ切換え制御２３０は、上述のステップ１３１−１３８、およびステップ１５０を備える。したがって、この実施形態では、単相制御１５０だけが実行される。単相制御１５０の詳細は、上記実施形態の説明を参照することができる。
【００６４】
この実施形態の単相制御によると、エンコーダ２０８だけでは、モータ７の制御に必要な分解能を提供できないが、代替信号を発生することによって、低分解能の一相のエンコーダ信号だけでモータ７を制御することができる。
【００６５】
（他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。上記実施形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。
【００６６】
例えば、制御装置が提供する手段と機能は、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの組合せによって提供することができる。例えば、制御装置をアナログ回路によって構成してもよい。また、上記実施形態では、推定手段２３をソフトウェアによって構成した。これに代えて、推定手段２３の一部、または全部をハイドウェアによって構成してもよい。
【００６７】
また、上記実施形態では、制御装置９は、Ｐ位置とＮｏｎ−Ｐ位置との２位置間での切換を提供した。これに代えて、制御装置９は、３つ以上の複数の位置間での切換えを提供するように構成することができる。例えば、Ｐ位置、Ｒ（後退）位置、Ｎ（ニュートラル）位置、Ｄ（ドライブ）位置といった４位置間の切換を提供することができる。
【００６８】
また、上記実施形態では、ハイブリッド車両に本発明を適用したが、本発明は内燃機関のみを動力源とする車両、または電動機のみを動力源とする車両にも適用することができる。
【００６９】
また、上記実施形態では、回転判定手段２６は、モータ７の回転数が所定値を上回るとオープン制御から単相フィードバック制御への切換えを実行した。これに代えて、オープン制御の継続時間が所定時間を越えるとオープン制御から単相フィードバック制御への切換えを実行するように構成してもよい。また、回転判定手段２６は、モータ７の回転量が所定量を上回ると、オープン制御から単相フィードバック制御への切換えを実行するように構成してもよい。
【符号の説明】
【００７０】
１ シフトバイワイヤ装置、 ２ 動力源、 ３ 伝達機構、 ７ モータ、 ８ エンコーダ、 ９ 制御装置、 １１ マイクロコンピュータ、 １５ モータ制御手段、 １６ 切換制御手段、 １７ 二相制御手段、 １８ 単相制御手段、 １９ 信号判定手段、 ２１ 二相フィードバック制御手段、 ２２ 選択手段、 ２３ 推定手段、 ２４ 単相フィードバック制御手段、 ２５ オープン制御手段、 ２６ 回転判定手段、２０１ シフトバイワイヤ装置、２０８ エンコーダ、 ２１５ モータ制御手段、 ２１６ 切換制御手段、 ２１８ 単相制御手段。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の回転角度ごとに設定された複数の切換時期において励磁相が切換えられることにより回転し、制御対象物を少なくとも２位置の間で移動させる多相のモータ（７）と、
複数の前記切換時期の一部においてのみ反転する少なくとも１相のエンコーダ信号を出力するエンコーダ（８、２０８）と、
前記エンコーダ信号に基づいて、複数の前記切換時期の残部を推定する推定手段（２３）と、
前記エンコーダ信号の反転により示される切換時期と、前記推定手段によって推定された切換時期とに応答して、前記モータの励磁相を切換える単相制御手段（１８、２４）とを備えることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記単相制御手段は、
前記エンコーダ信号の反転により示される切換時期にも、前記推定手段によって推定された切換時期にも応答することなく前記モータの励磁相を切換えるオープン制御手段（２５）と、
前記エンコーダ信号の反転により示される切換時期と、前記推定手段によって推定された切換時期とに応答して、前記モータの励磁相を切換える単相フィードバック制御手段（２４）と、
前記オープン制御手段によって前記モータが回転したことを判定し、前記オープン制御手段による制御から、前記単相フィードバック制御手段による制御へ移行させる回転判定手段（２６）とを備えることを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記推定手段（２３）は、
時間を計測するタイマ（１９０、１９３）と、
前記タイマの計測時間（ＴＭＲ）と、前記エンコーダ信号の反転の後の所定時間（Ｔｆｂ）とを比較し、前記所定時間の経過によって前記切換時期の到来を推定する比較手段（１８１）とを備えることを特徴とする請求項２に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記推定手段（２３）は、さらに、
前記エンコーダ信号の反転の間隔（Ｐｎ）を計測する計測手段（１７１、１８５）と、
前記間隔に基づいて、前記反転の間における前記切換時期を推定するための前記所定時間（Ｔｆｂ）を設定する設定手段（１８６、１８７、１８８、１８９）とを備えることを特徴とする請求項３に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記設定手段（１８６、１８７、１８８、１８９）は、
前記モータの加速および減速を判定する判定手段（１８６）と、
前記モータが加速しているとき、前記所定時間（Ｔｆｂ）を短く補正する加速補正手段（１８８）と、
前記モータが減速しているとき、前記所定時間（Ｔｆｂ）を長く補正する減速補正手段（１８９）とを備えることを特徴とする請求項４に記載のモータ制御装置。
【請求項６】
前記エンコーダは、複数の前記切換時期のすべてにおいて交互に反転する二相のエンコーダ信号を出力するように構成されており、
さらに、
二相の前記エンコーダ信号の両方に応答して、前記モータの励磁相を切換える二相制御手段（１７、２１）と、
前記エンコーダ信号が正常か否かを判定し、二相の前記エンコーダ信号の両方が正常であるとき前記二相制御手段によって前記モータを制御し、二相の前記エンコーダ信号の一方だけが正常であるとき前記単相制御手段によって前記モータを制御する信号判定手段（１９）とを備えることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載のモータ制御装置。
【請求項７】
前記エンコーダは、複数の前記切換時期の一部においてのみ反転する単相のエンコーダ信号を出力するように構成されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載のモータ制御装置。
【請求項８】
前記オープン制御手段（２５、１６６）は、前記タイマによる計測時間（ＴＭＲ）と所定のオープン制御周期（Ｔｏｐｎ）とを比較することにより、前記オープン制御周期ごとに前記モータの励磁相を切換えるように構成され、
前記単相フィードバック制御手段（２４）は、前記回転判定手段（２６）によって前記オープン制御手段による制御から、前記単相フィードバック制御手段による制御へ移行した直後に、前記エンコーダ信号の反転により示される切換時期（１８１）、または前記推定手段によって推定された切換時期（１８２）のいずれか早いほうに応答して、前記モータの励磁相を切換えることを特徴とする請求項３に記載のモータ制御装置。
【請求項９】
前記推定手段によって推定された切換時期（１８２）に応答して、前記モータの励磁相を切換えた後に、前記タイマによる計測時間をキャンセルする手段（１９０）を備えることを特徴とする請求項８に記載のモータ制御装置。
【請求項１】
所定の回転角度ごとに設定された複数の切換時期において励磁相が切換えられることにより回転し、制御対象物を少なくとも２位置の間で移動させる多相のモータ（７）と、
複数の前記切換時期の一部においてのみ反転する少なくとも１相のエンコーダ信号を出力するエンコーダ（８、２０８）と、
前記エンコーダ信号に基づいて、複数の前記切換時期の残部を推定する推定手段（２３）と、
前記エンコーダ信号の反転により示される切換時期と、前記推定手段によって推定された切換時期とに応答して、前記モータの励磁相を切換える単相制御手段（１８、２４）とを備えることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記単相制御手段は、
前記エンコーダ信号の反転により示される切換時期にも、前記推定手段によって推定された切換時期にも応答することなく前記モータの励磁相を切換えるオープン制御手段（２５）と、
前記エンコーダ信号の反転により示される切換時期と、前記推定手段によって推定された切換時期とに応答して、前記モータの励磁相を切換える単相フィードバック制御手段（２４）と、
前記オープン制御手段によって前記モータが回転したことを判定し、前記オープン制御手段による制御から、前記単相フィードバック制御手段による制御へ移行させる回転判定手段（２６）とを備えることを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記推定手段（２３）は、
時間を計測するタイマ（１９０、１９３）と、
前記タイマの計測時間（ＴＭＲ）と、前記エンコーダ信号の反転の後の所定時間（Ｔｆｂ）とを比較し、前記所定時間の経過によって前記切換時期の到来を推定する比較手段（１８１）とを備えることを特徴とする請求項２に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記推定手段（２３）は、さらに、
前記エンコーダ信号の反転の間隔（Ｐｎ）を計測する計測手段（１７１、１８５）と、
前記間隔に基づいて、前記反転の間における前記切換時期を推定するための前記所定時間（Ｔｆｂ）を設定する設定手段（１８６、１８７、１８８、１８９）とを備えることを特徴とする請求項３に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記設定手段（１８６、１８７、１８８、１８９）は、
前記モータの加速および減速を判定する判定手段（１８６）と、
前記モータが加速しているとき、前記所定時間（Ｔｆｂ）を短く補正する加速補正手段（１８８）と、
前記モータが減速しているとき、前記所定時間（Ｔｆｂ）を長く補正する減速補正手段（１８９）とを備えることを特徴とする請求項４に記載のモータ制御装置。
【請求項６】
前記エンコーダは、複数の前記切換時期のすべてにおいて交互に反転する二相のエンコーダ信号を出力するように構成されており、
さらに、
二相の前記エンコーダ信号の両方に応答して、前記モータの励磁相を切換える二相制御手段（１７、２１）と、
前記エンコーダ信号が正常か否かを判定し、二相の前記エンコーダ信号の両方が正常であるとき前記二相制御手段によって前記モータを制御し、二相の前記エンコーダ信号の一方だけが正常であるとき前記単相制御手段によって前記モータを制御する信号判定手段（１９）とを備えることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載のモータ制御装置。
【請求項７】
前記エンコーダは、複数の前記切換時期の一部においてのみ反転する単相のエンコーダ信号を出力するように構成されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載のモータ制御装置。
【請求項８】
前記オープン制御手段（２５、１６６）は、前記タイマによる計測時間（ＴＭＲ）と所定のオープン制御周期（Ｔｏｐｎ）とを比較することにより、前記オープン制御周期ごとに前記モータの励磁相を切換えるように構成され、
前記単相フィードバック制御手段（２４）は、前記回転判定手段（２６）によって前記オープン制御手段による制御から、前記単相フィードバック制御手段による制御へ移行した直後に、前記エンコーダ信号の反転により示される切換時期（１８１）、または前記推定手段によって推定された切換時期（１８２）のいずれか早いほうに応答して、前記モータの励磁相を切換えることを特徴とする請求項３に記載のモータ制御装置。
【請求項９】
前記推定手段によって推定された切換時期（１８２）に応答して、前記モータの励磁相を切換えた後に、前記タイマによる計測時間をキャンセルする手段（１９０）を備えることを特徴とする請求項８に記載のモータ制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−５５８５５（Ｐ２０１３−５５８５５Ａ）
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９４０３４（Ｐ２０１１−１９４０３４）
【出願日】平成２３年９月６日（２０１１．９．６）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月６日（２０１１．９．６）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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