JP2007336611A - 同期モータの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】同期モータの複数相の巻線のうち、いずれか１相が何等かの原因で通電不能になった場合でも、確実に同期モータを始動できるようにする。
【解決手段】ＣＰＵ３８は、同期モータ１３を駆動するモータ駆動回路３５の各相のスイッチング素子３５の巻線３３側の検出電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗとバッテリ３４の電圧Ｖｂを常時監視して、同期モータ１３の始動時に最初の通電相が通電不能になっている否かを判定する。その結果、同期モータ１３の始動時に最初の通電相が通電不能になっていることが検出されたときに、同期モータ１３を本来の回転方向とは逆方向に少しだけ回転させるように通電相を本来の切り換え順序とは逆の順序で切り換える逆転制御を一時的に行った後に、通電相の切り換え順序を本来の切り換え順序に戻して同期モータ１３を本来の回転方向に始動する。
【選択図】図４

Description

本発明は、同期モータのロータの回転角を検出しながら通電相を順次切り換える同期モータの制御装置に関する発明である。

同期モータを制御する技術として、特許文献１（特開２００４−２３８９０号公報）に示すように、同期モータのロータの回転に同期してパルス信号を出力するエンコーダ（回転角検出手段）を搭載し、このエンコーダのパルス信号のカウント値に基づいてロータの回転角を検出して同期モータの通電相（励磁相）を順次切り換えることでロータを目標位置まで回転駆動するフィードバック制御を行うようにしたものがある。
特開２００４−２３８９０号公報（第１頁等）

しかし、上記特許文献１の技術では、同期モータの３相の巻線のうち、いずれか１相が何等かの原因で通電不能になった場合、最初の通電相が通電不能であると、同期モータを始動できなくなるという問題があった。

本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、同期モータの複数相の巻線のうち、いずれか１相が何等かの原因で通電不能になった場合でも、確実に同期モータを始動することができる同期モータの制御装置を提供することにある。

同期モータは、一旦、回転し始めると、いずれか１相が通電不能になっていても、ロータに慣性エネルギーを蓄積しており、通電不能な相があることにより瞬間的にトルクを発生しない状態があったとしても、ロータに蓄積した慣性エネルギーによりモータの回転を継続させることが可能であるため、同期モータの始動時に最初の通電相が通電不能でなければ、同期モータを始動することが可能である。また、同期モータにおいて、ロータの回転位置が同じであれば、正回転方向始動時と逆回転方向始動時では最初の通電相が必ず違う通電相になると言う特長を有している。すなわち、いずれかの１相が通電不能であることにより正（逆）回転方向へ始動することができない場合であっても、逆（正）回転方向には必ず始動することができると言う特長を有していることになる。

この特性に着目し、請求項１に係る発明は、同期モータの始動時に最初の通電相の通電状態を検出する通電状態検出手段を備え、前記通電状態検出手段により同期モータの始動時に最初の通電相が通電不能になっていることが検出されたときに前記同期モータを本来の回転方向とは逆方向（以下「逆転方向」という）に少しだけ回転させるように通電相を本来の切り換え順序とは逆の順序で切り換える逆転制御を一時的に行った後に通電相の切り換え順序を本来の切り換え順序に戻して前記同期モータを本来の回転方向に始動するようにしたものである。

前述したように、本来の回転方向に始動する場合の最初の通電相と逆転方向に始動する場合の最初の通電相とは異なるため、本来の回転方向に始動する場合の最初の通電相が通電不能になっている場合でも、逆転方向には回転させることが物理的に可能である。従って、一旦逆転方向に始動すれば、その最初の通電相に正常に通電することができ、同期モータを逆転させることができる。これにより、同期モータを少しだけ逆転させた後、同期モータを本来の回転方向に始動するように通電相を切り換えれば、その最初の通電相に正常に通電することができ、同期モータを本来の回転方向に始動することができる。これにより、同期モータの複数相の巻線のうち、いずれか１相が何等かの原因で通電不能になった場合でも、確実に同期モータを始動することができる。

この場合、請求項２のように、逆転制御時に、前記始動不能検出手段により通電不能が検出された相以外の相に通電し、逆転制御の最後の通電相が通電不能が検出された相とならないように逆転制御を終了するようにすると良い。要するに、逆転制御の最後の通電相が通電不能であると、逆転制御終了後もロータが慣性により本来の逆転停止位置で止まらないため、逆転制御終了後に同期モータを本来の回転方向に始動する際に、その最初の通電相と同期モータの回転角との関係がずれて正常に始動できなくなる可能性がある。この対策として、請求項２のように、逆転制御の最後の通電相が通電不能が検出された相とならないように逆転制御を終了すれば、逆転制御終了時に本来の逆転停止位置で停止させることができ、逆転制御終了後に同期モータを本来の回転方向に始動する際に、その最初の通電相と同期モータの回転角との関係がずれて正常に始動できなくなることを防止することができる。

この場合、逆転制御の最後の通電相の通電時間が短すぎると、ロータが慣性により本来の逆転停止位置で止まらない可能性があるため、請求項３のように、逆転制御の最後の通電相の通電時間は、同期モータの逆転停止位置を保持するのに必要な時間に設定することが望ましい。これにより、逆転制御終了時にロータを本来の逆転停止位置でより確実に停止させることができる。

以上説明した請求項１〜３に係る発明は、スイッチトリラクタンスモータ等の同期モータを駆動源とする各種の位置切換装置に適用でき、例えば、請求項４のように、車両の自動変速機のレンジを切り換えるレンジ切換機構を駆動する同期モータの制御装置に適用しても良い。これにより、モータそのものやモータドライバを多重化してコストアップすることなく信頼性の高いモータ駆動式のレンジ切換装置を構成することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態をモータ駆動式のレンジ切換装置に適用して具体化した一実施例を説明する。

まず、図１及び図２に基づいてレンジ切換機構１１の構成を説明する。レンジ切換機構１１は、自動変速機１２のレンジを、パーキングレンジ（Ｐ）、リバースレンジ（Ｒ）、ニュートラルレンジ（Ｎ）、ドライブレンジ（Ｄ）に切り換えるためのものである。このレンジ切換機構１１の駆動源となるモータ１３は、例えばスイッチトリラクタンスモータ（ＳＲモータ）等の同期モータにより構成され、減速機構１４（図２参照）を内蔵し、この減速機構１４の回転軸に出力軸１５が嵌合連結されている。

この出力軸１５には、自動変速機１２の油圧回路のマニュアルバルブ１７を切り換えるためのディテントレバー１８が固定されている。このディテントレバー１８にはＬ字形のパーキングロッド１９が固定され、このパーキングロッド１９の先端部に設けられた円錐体２０がロックレバー２１に当接している。このロックレバー２１は、円錐体２０の位置に応じて軸２２を中心にして上下動してパーキングギヤ２３をロック／ロック解除するようになっている。このパーキングギヤ２３は、自動変速機１２の出力軸に設けられ、このパーキングギヤ２３がロックレバー２１によってロックされると、車両の駆動輪が回り止めされた状態（パーキング状態）に保持される。

また、ディテントレバー１８には、マニュアルバルブ１７のスプール弁２４が連結され、モータ１３によって出力軸１５と一体にディテントレバー１８を回動させることで、マニュアルバルブ１７のスプール弁２４の位置を切り換えて自動変速機１２に内蔵された油圧クラッチを、Ｐレンジ、Ｒレンジ、Ｎレンジ、Ｄレンジのいずれかの状態に切り換える。

ディテントレバー１８には、スプール弁２４を上記各レンジに対応する位置に保持するための４個の凹部２５が形成され、ディテントレバー１８を各レンジに対応する位置に保持するためのディテントバネ２６がマニュアルバルブ１７に固定されている。このディテントバネ２６の先端に設けられた係合部２７がディテントレバー１８の目標レンジの凹部２５に嵌まり込むことで、ディテントレバー１５が目標レンジの回転角で保持されて、マニュアルバルブ１７のスプール弁２４の位置が目標レンジの位置で保持されるようになっている。

Ｐレンジでは、パーキングロッド１９がロックレバー２１に接近する方向に移動して、円錐体２０の太い部分がロックレバー２１を押し上げてロックレバー２１の凸部２１ａがパーキングギヤ２３に嵌まり込んでパーキングギヤ２３をロックした状態となり、それによって、自動変速機１２の出力軸（駆動輪）がロックされた状態（パーキング状態）に保持される。

一方、Ｐレンジ以外のレンジでは、パーキングロッド１９がロックレバー２１から離れる方向に移動して、円錐体２０の太い部分がロックレバー２１から抜け出てロックレバー２１が下降し、それによって、ロックレバー２１の凸部２１ａがパーキングギヤ２０から外れてパーキングギヤ２０のロックが解除され、自動変速機１２の出力軸が回転可能な状態（走行可能な状態）に保持される。

次に、レンジ切換機構１１の駆動源となる同期モータ１３の構成を図３及び図４に基づいて説明する。本実施例では、同期モータ１３として、スイッチトリラクタンスモータ（ＳＲモータ）が用いられている。この同期モータ１３は、ステータ３１とロータ３２が共に突極構造を持つモータで、永久磁石が不要で構造が簡単であるという利点がある。円筒状のステータ３１の内周部には、例えば１２個の突極３１ａが等間隔に形成され、これに対して、ロータ３２の外周部には、例えば８個の突極３２ａが等間隔に形成され、ロータ３２の回転に伴い、ロータ３２の各突極３２ａがステータ３１の各突極３１ａと微小ギャップを介して順番に対向するようになっている。ステータ３１の１２個の突極３１ａには、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の合計１２個の巻線３３が順番に巻回されている。

図３に示すように、ステータ３１の突極３１ａの幅θ1 とその凹部幅θ2 との関係は、θ1 ＝θ2 に設定され、突極３１ａの総数が１２個の場合は、突極３１ａの幅θ1 とその凹部幅θ2 はそれぞれ１５°となる。
θ1 ＝θ2 ＝３６０°／（１２×２）＝１５°

また、ロータ３２の突極３２ａの幅θ3 とその凹部幅θ4 との関係は、θ3 ＝θ4 に設定され、突極３２ａの総数が８個の場合は、突極３２ａの幅θ3 とその凹部幅θ4 はそれぞれ２２．５°となる。
θ3 ＝θ4 ＝３６０°／（８×２）＝２２．５°
尚、ステータ３１とロータ３２の突極３１ａ，３２ａの数は適宜変更しても良いことは言うまでもない。

図３に示すように、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の合計１２個の巻線３３の巻回順序は、ステータ３１の１２個の突極３１ａに対して、例えば、Ｖ相→Ｗ相→Ｕ相→Ｖ相→Ｗ相→Ｕ相→Ｖ相→Ｗ相→Ｕ相→Ｖ相→Ｗ相→Ｕ相の順序で巻回されている。図４に示すように、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の合計１２個の巻線３３がＹ結線され、各相の４個の巻線３３はそれぞれ並列に接続されている。尚、各相の４個の巻線３３を直列に接続しても良い。

図４に示すように、この同期モータ１３は、車両に搭載されたバッテリ３４を電源としてモータ駆動回路３５によって駆動される。このモータ駆動回路３５は、各相毎にＭＯＳ−ＦＥＴ等のスイッチング素子３６を１個ずつ設けたユニポーラ駆動方式の回路構成となっているが、各相毎にスイッチング素子を２個ずつ設けたバイポーラ駆動方式の回路構成を採用しても良い。本実施例では、Ｙ結線された巻線３３の中性点を、バッテリ３４の正極側に接続し、各相の巻線３３の一端をモータ駆動回路３５の各相のスイッチング素子３６に接続した構成となっている。このモータ駆動回路３５の各相のスイッチング素子３５のオン／オフは、レンジ切換制御装置３７のＣＰＵ３８によって制御される。

また、同期モータ１３には、ロータ３２の回転角を検出する回転角検出手段としてエンコーダ３０（図２参照）が設けられている。このエンコーダ３０は、例えば磁気式のロータリエンコーダにより構成されており、同期モータ１３のロータ３２の回転に同期してＡ相、Ｂ相、Ｚ相のパルス信号をレンジ切換制御装置３７に出力するように構成されている。このレンジ切換制御装置３７のＣＰＵ３８は、エンコーダ３０から出力されるＡ相信号とＢ相信号の立ち上がり／立ち下がりの両方のエッジをカウントして、そのエンコーダカウント値に応じてモータ駆動回路３５によって同期モータ１３の通電相を所定の順序で切り換えることで同期モータ１３を回転駆動する。

この際、Ａ相信号とＢ相信号の発生順序によって同期モータ１３の回転方向を判定し、正回転（Ｐレンジ→Ｄレンジの回転方向）ではエンコーダカウント値をカウントアップし、逆回転（Ｄレンジ→Ｐレンジの回転方向）ではエンコーダカウント値をカウントダウンする。これにより、同期モータ１３が正回転／逆回転のいずれの方向に回転しても、エンコーダカウント値と同期モータ１３の回転角との対応関係が維持されるため、正回転／逆回転のいずれの回転方向でも、エンコーダカウント値によって同期モータ１３の回転角を検出して、その回転角に対応した相の巻線に通電して同期モータ１３を回転駆動できるようになっている。尚、エンコーダ３０のＺ相信号は、ロータ３２の基準回転角を検出するのに用いられる。

運転者が自動変速機１２のシフトレバーを操作すると、ＥＣＵ３７は、シフトレバーの操作で選択されたレンジに対応する目標回転角（エンコーダカウント値の目標値）を設定して、同期モータ１３への通電を開始し、エンコーダカウント値が目標値と一致する位置で停止するように同期モータ１３をフィードバック制御する。このフィードバック制御中は、エンコーダ３０のＡ相・Ｂ相信号出力タイミングに同期して、同期モータ１３の回転方向に応じて、Ｕ相通電→ＵＶ相通電→Ｖ相通電→ＶＷ相通電→Ｗ相通電→ＵＷ相通電の順序又はその反対の順序で通電相を切り換える。ちなみに、図５は、同期モータ１３を逆回転方向（Ｄレンジ→Ｐレンジの回転方向）に回転させる場合の通電相の切り換え順序を示している。図３の構成の同期モータ１３では、ロータ３２が７．５°回転する毎に通電相が切り換えられる。

一旦、同期モータ１３が回転し始めると、いずれか１相の巻線３３が断線していても、ロータ３２は慣性エネルギーにより回り続けるため、フィードバック制御が可能である。
しかし、同期モータ１３の始動時に最初の通電相が通電不能であると、同期モータ１３を始動できなくなる。

そこで、レンジ切換制御装置３７のＣＰＵ３８は、同期モータ１３の始動時に最初の通電相が通電不能になっていることが検出されたときに、同期モータ１３を本来の回転方向とは逆方向（以下「逆転方向」という）に少しだけ回転させるように通電相を本来の切り換え順序とは逆の順序で切り換える逆転制御を一時的に行った後に通電相の切り換え順序を本来の切り換え順序に戻して同期モータ１３を本来の回転方向に始動するようにしている。要するに、本来の回転方向に始動する場合の最初の通電相と逆転方向に始動する場合の最初の通電相とは異なるため、本来の回転方向に始動する場合の最初の通電相が通電不能になっている場合でも、逆転方向に始動すれば、その最初の通電相に正常に通電することができ、同期モータ１３を逆転させることができる。これにより、同期モータ１３を少しだけ逆転させた後、同期モータ１３を本来の回転方向に始動するように通電相を切り換えれば、その最初の通電相に正常に通電することができ、同期モータ１３を本来の回転方向に始動することができる。

本実施例では、レンジ切換制御装置３７のＣＰＵ３８は、同期モータ１３の始動時に最初の通電相が通電不能になっていることを早期に検出するために、モータ駆動回路３５の各相のスイッチング素子３５の巻線３３側の検出電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗとバッテリ３４の電圧Ｖｂを常時監視して、同期モータ１３の始動時に最初の通電相が通電不能になっている否かを次のようにして判定する。

例えば、Ｕ相のスイッチング素子３５が正常にオン・オフ可能でＵ相の巻線３３に正常に通電・非通電を制御できる場合、Ｕ相のスイッチング素子３５をオン状態に制御すればＵ相のスイッチング素子３５の巻線３３側の検出電圧Ｖｕがほぼ０Ｖになり、Ｕ相のスイッチング素子３５をオフ状態に制御すればＵ相のスイッチング素子３５の巻線３３側の検出電圧Ｖｕがほぼバッテリ３４の電圧Ｖｂと等しくなる。ところがＵ相のスイッチング素子３５がオンしない故障が発生した場合、Ｕ相のスイッチング素子３５をオン状態に制御してもＵ相のスイッチング素子３５の巻線３３側の検出電圧Ｖｕがほぼバッテリ３４の電圧Ｖｂと等しくなり、異常であることが検出できる。また、Ｕ相の巻線３３又はその電源線が断線したりして、Ｕ相の巻線３３が通電不能な状態になると、Ｕ相のスイッチング素子３５をオフ状態に制御してもＵ相のスイッチング素子３５の巻線３３側の検出電圧Ｖｕがほぼ０Ｖとなり、異常であることが検出できる。従って、同期モータ１３の始動時に最初の通電相のスイッチング素子３５の巻線３３側の検出電圧とスイッチング素子３５のオン・オフの状態とを比較することで、最初の通電相が通電不能になっている否かを判定できる。

前述したように、レンジ切換制御装置３７のＣＰＵ３８は、同期モータ１３の始動時に最初の通電相が通電不能になっていることが検出されたときに、図６及び図７に示すように、通電相を本来の切り換え順序とは逆の順序で切り換える逆転制御を一時的に実行する。

例えば、要求された始動時の回転方向が正回転方向（Ｕ相通電→ＵＶ相通電→Ｖ相通電→ＶＷ相通電→Ｗ相通電→ＵＷ相通電の切り換え順序）の場合は、図６に示すように、最初の通電相となるＵ相が通電不能であれば、Ｗ相通電→ＶＷ相通電→Ｖ相通電の順序で切り換え、最初の通電相となるＶ相が通電不能であれば、Ｕ相通電→ＵＷ相通電→Ｗ相通電の順序で切り換え、最初の通電相となるＷ相が通電不能であれば、Ｖ相通電→ＵＶ相通電→Ｕ相通電の順序で切り換える。この際、各通電相の切り替えはタイマによって制御し、所定時間毎（例えば１００ｍｓｅｃ毎）に通電相を切り替える。

一方、要求された始動時の回転方向が逆回転方向（Ｗ相通電→ＶＷ相通電→Ｖ相通電→ＵＶ相通電→Ｕ相通電→ＵＷ相通電の切り換え順序）の場合は、図７に示すように、最初の通電相となるＵ相が通電不能であれば、Ｖ相通電→ＶＷ相通電→Ｗ相通電の順序で切り換え、最初の通電相となるＶ相が通電不能であれば、Ｗ相通電→ＵＷ相通電→Ｕ相通電の順序で切り換え、最初の通電相となるＷ相が通電不能であれば、Ｕ相通電→ＵＶ相通電→Ｖ相通電の順序で切り換える。この場合も、各通電相の切り替えはタイマによって制御し、所定時間毎（例えば１００ｍｓｅｃ毎）に通電相を切り替える。

ところで、逆転制御の最後の通電相が通電不能であると、逆転制御終了後もロータ３２が慣性により本来の逆転停止位置で止まらないため、逆転制御終了後に同期モータ１３を本来の回転方向に始動する際に、その最初の通電相と同期モータ１３の回転角との関係がずれて正常に始動できなくなる可能性がある。

この対策として、本実施例では、図６及び図７に示すように、逆転制御時に、通電不能が検出された相以外の相のみに通電し、逆転制御の最後の通電相が通電不能が検出された相とならないように逆転制御を終了する。

また、逆転制御の最後の通電相の通電時間が短すぎると、ロータ３２が慣性エネルギーにより本来の逆転停止位置で止まらない可能性があるため、本実施例では、逆転制御の少なくとも最後の通電相の通電時間を、同期モータ１３の逆転停止位置を保持するのに必要な時間（例えば１００ｍｓ）以上に設定している。これにより、逆転制御終了時にロータ３２を本来の逆転停止位置でより確実に停止させることができる。

尚、通電相の適正な通電時間の長さは、実際に同期モータ１３の回転が止まる時間（実験値）に対して余裕度をもって定数として設定するが、当然のことながら、適用する個々の同期モータの特性によって定数で定義する適正な通電時間の長さは異なってくることは言うまでもない。

また、逆転制御終了時の同期モータ１３の回転停止の確認をエンコーダ３０のパルス信号に基づいて確認しても良いが、この場合も、エンコーダ３０の分解能に左右されるため、エンコーダ３０のパルス信号の変化が止まってから所定時間が経過するのを待つ必要がある。従って、逆転制御の少なくとも最後の通電相の通電時間が長ければ、同期モータ１３の回転停止の確認をエンコーダ３０のパルス信号に基づいて確認しなくても良い。

前述したように、逆転制御時の通電制御はタイマによって各通電相への通電の継続時間を定義し、制御を実行するのに対して、通常始動制御では、エンコーダ３０のパルス信号を割込信号として通電相を再計算してフィードバック制御する。従って、逆転制御時の通電制御は、同期モータ１３の通電相に対して１−２相励磁方式で通電処理を行うことは通常始動制御と同一であるが、通電相を切り替えるタイミングの制御をタイマで行う点が、これをエンコーダ３０のパルス信号に基づいて制御する通常始動制御とは異なる。

以上説明した本実施例の同期モータ１３の始動制御は、レンジ切換制御装置３７のＣＰＵ３８によって図８乃至図１０の各ルーチンに従って実行される。以下、これら各ルーチンの処理内容を説明する。

［始動制御ルーチン］
図８の始動制御ルーチンは、同期モータ１３の始動時に実行され、特許請求の範囲でいう制御手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まずステップ１０１で、最初の通電相がＵ相、Ｖ相、Ｗ相のいずれであるか判定し、次のステップ１０２で、最初の通電相のスイッチング素子３６をオンして最初の通電相に通電する処理を実行する。

この後、ステップ１０３に進み、後述する図９の通電状態検出ルーチンを実行して、最初の通電相の通電状態を検出する。そして、次のステップ１０４で、図９の通電状態検出ルーチンの検出結果に基づいて最初の通電相が通電不能であるか否かを判定し、最初の通電相への通電が正常に行われていると判定されれば、ステップ１０５に進み、通常始動制御を行い、要求された始動時の回転方向への通電相の切り換えをエンコーダカウント値に応じて順次実行して同期モータ１３を始動する。

これに対して、上記ステップ１０４で、最初の通電相が通電不能と判定されれば、ステップ１０６に進み、後述する図１０の逆転制御ルーチンを実行して、逆転制御を行い、同期モータ１３を本来の回転方向とは逆方向に少しだけ回転させるように通電相を本来の切り換え順序とは逆の順序で切り換える。そして、次のステップ１０７で、逆転制御終了時の逆転停止位置から通電相の切り換え順序を本来の切り換え順序に戻して同期モータ１３を本来の回転方向に始動する。

このステップ１０７における逆転停止位置からの始動制御は、上記ステップ１０５の通常始動制御と同じ制御が行われる。この場合、エンコーダ３０のパルス信号に基づいてフィードバック制御を行うことになるので、通電不能な相に対して通電指令を出すことになるが、単に通電不能な相に通電できていないだけであり、それまでにロータ３２の回転が立ち上がってロータ３２に慣性エネルギーが蓄積されているため、この蓄積されたエネルギーが負荷より大きければ、何の問題もなくロータ３２が回転を継続する。

この始動制御の終了後は、モータフィードバック制御ルーチン（図示せず）を実行して、エンコーダカウント値が目標値（シフトレバーの操作で選択されたレンジに対応する目標回転角）と一致する位置で停止するように同期モータ１３をフィードバック制御する。

［通電状態検出ルーチン］
図９の通電状態検出ルーチンは、上記図８の始動制御ルーチンのステップ１０３で起動されるサブルーチンであり、特許請求の範囲でいう通電状態検出手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まずステップ２０１で、最初の通電相がＵ相であるか否かを判定し、最初の通電相がＵ相であれば、ステップ２０２に進み、Ｕ相のスイッチング素子３５の巻線３３側の検出電圧Ｖｕがほぼバッテリ電圧Ｖｂと等しいか否かを判定する。その結果、Ｕ相の検出電圧Ｖｕがほぼバッテリ電圧Ｖｂと等しいと判定されれば、Ｕ相が通電不能であると判定し（ステップ２０３）、Ｕ相の検出電圧Ｖｕがほぼ０Ｖであると判定されれば、Ｕ相通電が正常であると判定する（ステップ２０４）。

上記ステップ２０１で、最初の通電相がＵ相でないと判定されれば、ステップ２０５に進み、最初の通電相がＶ相であるか否かを判定し、最初の通電相がＶ相であれば、ステップ２０６に進み、Ｖ相のスイッチング素子３５の巻線３３側の検出電圧Ｖｖがほぼバッテリ電圧Ｖｂと等しいか否かを判定する。その結果、Ｖ相の検出電圧Ｖｖがほぼバッテリ電圧Ｖｂと等しいと判定されれば、Ｖ相が通電不能であると判定し（ステップ２０７）、Ｖ相の検出電圧Ｖｖがほぼ０Ｖであると判定されれば、Ｖ相通電が正常であると判定する（ステップ２０８）。

また、上記ステップ２０１とステップ２０５で、いずれも「Ｎｏ」と判定されれば、最初の通電相がＷ相であると判断して、ステップ２０９に進み、Ｗ相のスイッチング素子３５の巻線３３側の検出電圧Ｖｗがほぼバッテリ電圧Ｖｂと等しいか否かを判定する。その結果、Ｗ相の検出電圧Ｖｗがほぼバッテリ電圧Ｖｂと等しいと判定されれば、Ｗ相が通電不能であると判定し（ステップ２１０）、Ｗ相の検出電圧Ｖｗがほぼ０Ｖであると判定されれば、Ｗ相通電が正常であると判定する（ステップ２１１）。

［逆転制御ルーチン］
図１０の逆転制御ルーチンは、上記図８の始動制御ルーチンのステップ１０６で起動されるサブルーチンであり、特許請求の範囲でいう制御手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まずステップ３０１で、要求回転方向が正回転方向であるか否かを判定し、要求回転方向が正回転方向であれば、ステップ３０２に進み、前記図９の通電状態検出ルーチンの処理結果に基づいてＵ相が通電不能であるか否かを判定する。

その結果、Ｕ相が通電不能であると判定された場合は、ステップ３０３に進み、まずＷ相の通電をタイマによって所定時間（例えば１００ｍｓｅｃ）だけ実行し、その後、ステップ３０４に進み、Ｖ相とＷ相の通電をタイマによって所定時間（例えば１００ｍｓｅｃ）だけ実行し、その後、ステップ３０５に進み、Ｖ相の通電をタイマによって所定時間（例えば１００ｍｓｅｃ）だけ実行して逆転制御を終了する。

一方、上記ステップ３０２で、Ｕ相が通電不能でないと判定されれば、ステップ３０６に進み、前記図９の通電状態検出ルーチンの処理結果に基づいてＶ相が通電不能であるか否かを判定する。その結果、Ｖ相が通電不能であると判定されれば、ステップ３０７に進み、まずＵ相の通電をタイマによって所定時間（例えば１００ｍｓｅｃ）だけ実行し、その後、ステップ３０８に進み、Ｕ相とＷ相の通電をタイマによって所定時間（例えば１００ｍｓｅｃ）だけ実行し、その後、ステップ３０９に進み、Ｗ相の通電をタイマによって所定時間（例えば１００ｍｓｅｃ）だけ実行して逆転制御を終了する。

また、上記ステップ３０２とステップ３０６でいずれも「Ｎｏ」と判定されれば、Ｗ相が通電不能であると判断して、ステップ３１０に進み、まずＶ相の通電をタイマによって所定時間（例えば１００ｍｓｅｃ）だけ実行し、その後、ステップ３１１に進み、Ｕ相とＶ相の通電をタイマによって所定時間（例えば１００ｍｓｅｃ）だけ実行し、その後、ステップ３１２に進み、Ｕ相の通電をタイマによって所定時間（例えば１００ｍｓｅｃ）だけ実行して逆転制御を終了する。

一方、上記ステップ３０１の判定結果が「Ｎｏ」の場合、つまり要求回転方向が逆回転方向である場合は、ステップ３１３に進み、前記図９の通電状態検出ルーチンの処理結果に基づいてＵ相が通電不能であるか否かを判定する。

その結果、Ｕ相が通電不能であると判定された場合は、ステップ３１４に進み、まずＶ相の通電をタイマによって所定時間（例えば１００ｍｓｅｃ）だけ実行し、その後、ステップ３１５に進み、Ｖ相とＷ相の通電をタイマによって所定時間（例えば１００ｍｓｅｃ）だけ実行し、その後、ステップ３１６に進み、Ｗ相の通電をタイマによって所定時間（例えば１００ｍｓｅｃ）だけ実行して逆転制御を終了する。

一方、上記ステップ３１３で、Ｕ相が通電不能でないと判定されれば、ステップ３１７に進み、前記図９の通電状態検出ルーチンの処理結果に基づいてＶ相が通電不能であるか否かを判定する。その結果、Ｖ相が通電不能であると判定されれば、ステップ３１８に進み、まずＷ相の通電をタイマによって所定時間（例えば１００ｍｓｅｃ）だけ実行し、その後、ステップ３１９に進み、Ｕ相とＷ相の通電をタイマによって所定時間（例えば１００ｍｓｅｃ）だけ実行し、その後、ステップ３２０に進み、Ｕ相の通電をタイマによって所定時間（例えば１００ｍｓｅｃ）だけ実行して逆転制御を終了する。

また、上記ステップ３１３とステップ３１７でいずれも「Ｎｏ」と判定されれば、Ｗ相が通電不能であると判断して、ステップ３２１に進み、まずＵ相の通電をタイマによって所定時間（例えば１００ｍｓｅｃ）だけ実行し、その後、ステップ３２２に進み、Ｕ相とＶ相の通電をタイマによって所定時間（例えば１００ｍｓｅｃ）だけ実行し、その後、ステップ３２３に進み、Ｖ相の通電をタイマによって所定時間（例えば１００ｍｓｅｃ）だけ実行して逆転制御を終了する。

尚、本実施例では、逆転制御時の各通電相の通電時間を同一に設定したが、各通電相の通電時間をそれぞれ異なる時間に設定しても良い。例えば、逆転制御時の最初と最後の通電相の通電時間を中間の通電相の通電時間よりも長い時間に設定したり、最後の通電相の通電時間のみを長い時間に設定しても良い。

以上説明した本実施例によれば、同期モータ１３の始動時に最初の通電相が通電不能になっていることが検出されたときに、同期モータ１３を本来の回転方向とは逆方向に少しだけ回転させるように通電相を本来の切り換え順序とは逆の順序で切り換える逆転制御を一時的に行った後に通電相の切り換え順序を本来の切り換え順序に戻して同期モータ１３を本来の回転方向に始動するようにしたので、同期モータ１３の３相の巻線３３のうち、いずれか１相が何等かの原因で通電不能になった場合でも、確実に同期モータ１３を始動することができる。

尚、本実施例では、同期モータ１３の始動制御中に、１相通電と２相通電とを交互に切り換える１−２相励磁方式で駆動するようにしたが、１相通電のみで駆動する１相励磁方式、又は２相通電のみで駆動する２相励磁方式を採用しても良い。

また、本発明に用いるエンコーダ（回転角検出手段）は、磁気式のエンコーダ３０に限定されず、例えば、光学式のエンコーダやブラシ式のエンコーダを用いても良い。
また、本発明に用いる同期モータは、ＳＲモータに限定されず、エンコーダカウント値に基づいてロータの回転角を検出して通電相を順次切り換えるものであれば、ＳＲモータ以外の同期モータを用いても良い。

その他、本発明は、レンジ切換装置に限定されず、ＳＲモータ等の同期モータを駆動源とする各種の装置に適用して実施できることは言うまでもない。

本発明の一実施例を示すレンジ切換装置の斜視図である。 レンジ切換装置の制御システム全体の構成を概略的に示す図である。 同期モータの構成を説明する図である。 同期モータを駆動する回路構成を示す回路図である。 同期モータの通電相の切り換え順序とロータの回転角との関係を示すタイムチャートである。 要求された始動時の回転方向が正回転方向の場合に、最初の通電相が通電不能のときに実行する逆転制御における通電相の切り換え順序を説明する図である。 要求された始動時の回転方向が逆回転方向の場合に、最初の通電相が通電不能のときに実行する逆転制御における通電相の切り換え順序を説明する図である。 始動制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 通電状態検出ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 逆転制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１１…レンジ切換機構、１２…自動変速機、１３…同期モータ、１４…減速機構、１５…出力軸、１７…マニュアルバルブ、１８…ディテントレバー、１９…パーキングロッド、２１…ロックレバー、２３…パーキングギヤ、２４…スプール弁、２５…凹部、２６…ディテントバネ、２７…係合部、３０…エンコーダ（回転角検出手段）、３１…ステータ、３２…ロータ、３３…巻線、３４…バッテリ、３５…モータ駆動回路、３６…スイッチング素子、３７…レンジ切換制御装置、３８…ＣＰＵ（制御手段，通電状態検出手段）

Claims (4)

1. 同期モータと、この同期モータのロータの回転角を検出する回転角検出手段と、この回転角検出手段の検出結果に基づいて前記同期モータの通電相を順次切り換えることで前記ロータを目標位置まで回転駆動する制御手段とを備えた同期モータの制御装置において、 前記同期モータの始動時に最初の通電相の通電状態を検出する通電状態検出手段を備え、
   前記制御手段は、前記通電状態検出手段により前記同期モータの始動時に最初の通電相が通電不能になっていることが検出されたときに前記同期モータを本来の回転方向とは逆方向に少しだけ回転させるように通電相を本来の切り換え順序とは逆の順序で切り換える逆転制御を一時的に行った後に通電相の切り換え順序を本来の切り換え順序に戻して前記同期モータを本来の回転方向に始動することを特徴とする同期モータの制御装置。
2. 前記制御手段は、前記逆転制御時に、前記始動不能検出手段により前記通電不能が検出された相以外の相に通電し、前記逆転制御の最後の通電相が前記通電不能が検出された相とならないように前記逆転制御を終了することを特徴とする請求項１に記載の同期モータの制御装置。
3. 前記逆転制御の最後の通電相の通電時間は、前記同期モータの逆転停止位置を保持するのに必要な時間に設定されていることを特徴とする請求項２に記載の同期モータの制御装置。
4. 前記同期モータは、車両の自動変速機のレンジを切り換えるレンジ切換機構を駆動することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の同期モータの制御装置。

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