JP2019158002A - シフトレンジ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】多重化されている検出信号の誤差による制御の不整合を回避可能なシフトレンジ制御装置を提供する。【解決手段】制御部６０、７０は、信号処理部６２、７２と、駆動制御部６３、７３と、を備える。信号処理部６２、７２は、複数の出力軸センサ１６１、１６２から出力軸信号ＳＧＮ＿ｓ１、ＳＧＮ＿ｓ２を取得し、取得された複数の出力軸信号ＳＧＮ＿ｓ１、ＳＧＮ＿ｓ２に基づいて、複数の制御部６０、７０にて同じ値となる演算用出力軸信号ＳＧＮ＿ｓｃ１、ＳＧＮ＿ｓｃ２を決定する。駆動制御部６３、７３は、目標シフトレンジおよび演算用出力軸信号ＳＧＮ＿ｓｃ１、ＳＧＮ＿ｓｃ２に基づき、対応して設けられる巻線組１１、１２の通電を制御する。これにより、複数の出力軸信号ＳＧＮ＿ｓ１、ＳＧＮ＿ｓ２の誤差による制御の不整合を回避可能である。【選択図】 図４

Description

本発明は、シフトレンジ制御装置に関する。

従来、モータを制御することでシフトレンジを切り替えるシフトレンジ切替装置が知られている。例えば特許文献１では、目標モータ回転角の演算に、出力軸センサの値を用いている。

特許第４３８５７６８号

特許文献１では、ＥＣＵ、エンコーダおよび出力軸センサが、それぞれ１つずつ設けられている。そのため、ＥＣＵ、エンコーダまたは出力軸センサに異常が生じた場合、モータを駆動できず、シフトレンジの切り替えを継続できない虞がある。ここで、異常発生時の退避走行性能を確保すべく、２重系設計にすることが考えられる。例えば出力軸センサ等のモータの駆動制御に用いる値を検出するセンサを２重化した場合、センサ誤差に起因する制御の不整合が生じる虞がある。

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、多重化されている検出信号の誤差による制御の不整合を回避可能なシフトレンジ制御装置を提供することにある。

本発明のシフトレンジ制御装置は、複数の巻線組（１１、１２）を有するモータ（１０）と、モータの回転に応じて変化する物理量を検出する複数の検出部（１６１、１６２）と、を備えるシフトレンジ切替システム（１）において、巻線組ごとに対応して設けられ、モータ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複数の制御部（６０、７０）を備える。

制御部は、信号処理部（６２、７２）と、駆動制御部（６３、７３）と、を備える。信号処理部は、複数の検出部から検出信号を取得し、取得された複数の検出信号に基づいて複数の制御部にて同じ値となる演算用信号を決定する。駆動制御部は、目標シフトレンジおよび演算用信号に基づき、対応して設けられる巻線組の通電を制御する。

モータの駆動制御に係る構成が多重化されているので、一部に異常が生じた場合であっても、モータの駆動制御を継続し、シフトレンジを切り替え可能であるので、退避走行性能を確保することができる。また、全ての制御部にて同じ値となる演算用信号を通電制御に用いるので、複数の検出信号の誤差による制御の不整合を回避可能である。したがって、制御の不整合による制御性の悪化を防ぐことができ、制御損失を低減できるので、高効率にモータを駆動することができる。

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。 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。 一実施形態によるモータおよびモータドライバを示す回路図である。 一実施形態による制御部を示すブロック図である。 一実施形態によるエンコーダパターンを示す図である。 一実施形態による通電切替処理を説明するフローチャートである。 一実施形態による出力軸信号を示す説明図である。 目標カウント値のずれによる制御の不整合を説明するタイムチャートである。 一実施形態による目標角度演算処理を説明するフローチャートである。

（一実施形態）
以下、本発明によるシフトレンジ制御装置を図面に基づいて説明する。図１〜図４に示すように、シフトレンジ切替システムとしてのシフトバイワイヤシステム１は、アクチュエータとしてのモータ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、シフトレンジ制御装置４０等を備える。

モータ１０は、図示しない車両に搭載されるバッテリ４５から巻線組１１、１２に電力が供給されることでロータ１０３が回転し、シフトレンジ切替機構２０の駆動源として機能する。本実施形態のモータ１０は、永久磁石式のＤＣブラシレスモータである。図３に示すように、モータ１０は、２組の巻線組１１、１２を有する。第１巻線組１１は、Ｕ１コイル１１１、Ｖ１コイル１１２、および、Ｗ１コイル１１３を有する。第２巻線組１２は、Ｕ２コイル１２１、Ｖ２コイル１２２、および、Ｗ２コイル１２３を有する。

図２および図４に示すように、第１エンコーダ１３１および第２エンコーダ１３２は、モータ１０のロータ１０３の回転位置を検出する。エンコーダ１３１、１３２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１０３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。磁石は、エンコーダ１３１、１３２にて共用してもよい。エンコーダ１３１、１３２は、３相エンコーダであって、ロータ１０３の回転に同期して、それぞれ所定角度ごとにＡ相、Ｂ相およびＣ相のパルス信号を出力する。３相信号に加え、別途、基準信号であるＺ相信号が出力されるようにしてもよい。第１エンコーダ１３１から出力される信号を第１エンコーダ信号ＳＧＮ＿ｅｎ１、第２エンコーダ１３２から出力される信号を第２エンコーダ信号ＳＧＮ＿ｅｎ２とする。

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ユニット１６が設けられる。

出力軸センサユニット１６は、検出部としての第１出力軸センサ１６１および第２出力軸センサ１６２を有する。第１出力軸センサ１６１は、出力軸１５の回転位置を検出し、第１出力軸信号ＳＧＮ＿ｓ１を出力する。第２出力軸センサ１６２は、出力軸１５の回転位置を検出し、第２出力軸信号ＳＧＮ＿ｓ２を出力する。出力軸センサ１６１、１６２は、例えばポテンショメータである。

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。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。本実施形態では、ディテントプレート２１がディテントスプリング２５の基部から離れる方向を正回転方向、基部に近づく方向を逆回転方向とする。

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。

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、マニュアルバルブ２８を各レンジに対応する位置に保持するための４つの凹部２２が設けられる。凹部２２は、ディテントスプリング２５の基部側から、Ｄ（ドライブ）、Ｎ（ニュートラル）、Ｒ（リバース）、Ｐ（パーキング）の各レンジに対応している。

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。ディテントローラ２６は、凹部２２のいずれかに嵌まり込む。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が凹部２２を移動する。ディテントローラ２６が凹部２２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。

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。ディテントプレート２１が逆回転方向に揺動すると、円錐体３２が矢印Ｐの方向に移動する。

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が逆回転方向に回転し、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、ディテントプレート２１が正回転方向に回転し、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。

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。

図２〜図４に示すように、シフトレンジ制御装置４０は、モータドライバ４１、４２、および、ＥＣＵ５０等を有する。モータドライバ４１は、第１巻線組１１の通電を切り替える３相インバータであって、スイッチング素子４１１〜４１６がブリッジ接続される。対になるＵ相のスイッチング素子４１１、４１４の接続点には、Ｕ１コイル１１１の一端が接続される。対になるＶ相のスイッチング素子４１２、４１５の接続点には、Ｖ１コイル１１２の一端が接続される。対になるＷ相のスイッチング素子４１３、４１６の接続点には、Ｗ１コイル１１３の一端が接続される。コイル１１１〜１１３の他端は、結線部１１５で結線される。

モータドライバ４２は、第２巻線組１２の通電を切り替える３相インバータであって、スイッチング素子４２１〜４２６がブリッジ接続される。対になるＵ相のスイッチング素子４２１、４２４の接続点には、Ｕ２コイル１２１の一端が接続される。対になるＶ相のスイッチング素子４２２、４２５の接続点には、Ｖ２コイル１２２の一端が接続される。対になるＷ相のスイッチング素子４２３、４２６の接続点には、Ｗ２コイル１２３の一端が接続される。コイル１２１〜１２３の他端は、結線部１２５で結線される。本実施形態のスイッチング素子４１１〜４１６、４２１〜４２６は、ＭＯＳＦＥＴであるが、ＩＧＢＴ等の他の素子を用いてもよい。

モータドライバ４１とバッテリ４５との間には、モータリレー４６が設けられる。モータドライバ４２とバッテリ４５との間には、モータリレー４７が設けられる。モータリレー４６、４７は、イグニッションスイッチ等である始動スイッチがオンされているときにオンされ、モータ１０側へ電力が供給される。また、モータリレー４６、４７を遮断することで、モータ１０側への電力供給が遮断される。バッテリ４５の高電位側には、バッテリ電圧を検出する電圧センサ４８が設けられる。

ＥＣＵ５０は、第１制御部６０および第２制御部７０を有する。第１制御部６０および第２制御部７０は、いずれもマイコン等を主体として構成され、内部には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。

ＥＣＵ５０は、シフタ８０から取得される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。

図４に示すように、第１制御部６０は、第１エンコーダ１３１から出力される第１エンコーダ信号ＳＧＮ＿ｅｎ１を取得する。第２制御部７０は、第２エンコーダ１３２から出力される第２エンコーダ信号ＳＧＮ＿ｅｎ２を取得する。また、制御部６０、７０は、出力軸センサユニット１６から出力軸信号ＳＧＮ＿ｓ１、ＳＧＮ＿ｓ２を取得する。すなわち本実施形態では、エンコーダ信号ＳＧＮ＿ｅｎ１、ＳＧＮ＿ｅｎ２は、系統ごとに取得され、クロス入力されていない。一方、出力軸信号ＳＧＮ＿ｓ１、ＳＧＮ＿ｓ２は、各系統にクロス入力されている。

第１制御部６０は、モータ角度演算部６１、出力軸信号処理部６２、および、駆動制御部６３等を有する。第２制御部７０は、モータ角度演算部７１、出力軸信号処理部７２、および、駆動制御部７３等を有する。第２制御部７０での制御は、エンコーダ信号ＳＧＮ＿ｅｎ１に替えてエンコーダ信号ＳＧＮ＿ｅｎ２を用いれば、制御詳細は同様であるので、以下、第１制御部６０での処理を中心に説明し、第２制御部７０についての説明を適宜省略する。

モータ角度演算部６１は、第１エンコーダ１３１から第１エンコーダ信号ＳＧＮ＿ｅｎ１を取得し、エンコーダカウント値θｅｎ１を演算する。詳細には、モータ角度演算部６１は、エンコーダ信号ＳＧＮ＿ｅｎ１に含まれるＡ相、Ｂ相およびＣ相信号のパルスエッジ毎に、信号パターンに応じて、エンコーダカウント値θｅｎ１をカウントアップまたはカウントダウンする。モータ角度演算部７１は、第２エンコーダ１３２からの第２エンコーダ信号ＳＧＮ＿ｅｎ２に基づいてエンコーダカウント値θｅｎ２を演算する。

出力軸信号処理部６２は、出力軸センサユニット１６から出力軸信号ＳＧＮ＿ｓ１、ＳＧＮ＿ｓ２を取得し、演算用出力軸信号ＳＧＮ＿ｓｃ１を決定する。出力軸信号処理部７２は、出力軸センサユニット１６から出力軸信号ＳＧＮ＿ｓ１、ＳＧＮ＿ｓ２を取得し、演算用出力軸信号ＳＧＮ＿ｓｃ２を決定する。演算用出力軸信号ＳＧＮ＿ｓｃ１、ＳＧＮ＿ｓｃ２の決定の詳細は、後述する。

駆動制御部６３は、目標角度演算部６４および駆動信号生成部６５を有する。駆動制御部７３は、目標角度演算部７４および駆動信号生成部７５を有する。目標角度演算部６４は、目標シフトレンジおよび演算用出力軸信号ＳＧＮ＿ｓｃ１に基づき、モータ１０を停止させる目標カウント値θｃｍｄ１を演算する。目標角度演算部７４は、目標シフトレンジおよび演算用出力軸信号ＳＧＮ＿ｓｃ２に基づき、モータ１０を停止させる目標カウント値θｃｍｄ２を演算する。

駆動信号生成部６５は、エンコーダカウント値θｅｎ１が目標カウント値θｃｍｄ１となるように、フィードバック制御等によりスイッチング素子４１１〜４１６のオンオフ作動する駆動信号を生成する。これにより、第１巻線組１１への通電が制御される。駆動信号生成部７５は、エンコーダカウント値θｅｎ２が目標カウント値θｃｍｄ２となるように、フィードバック制御等によりスイッチング素子４２１〜４２６のオンオフ作動を制御する駆動信号を生成する。これにより、第２巻線組１２への通電が制御される。駆動制御部６３、７３は、巻線組１１、１２への通電を制御することで、モータ１０の駆動を制御する。すなわち本実施形態では、２つの制御部６０、７０にて１つのアクチュエータであるモータ１０の駆動を制御している。モータ１０の駆動制御の詳細は、どのようであってもよい。

本実施形態では、第１巻線組１１、ならびに、第１巻線組１１の通電制御に係る第１エンコーダ１３１、ドライバ４１および第１制御部６０の組み合わせを第１系統とする。また、第２巻線組１２、ならびに、第２巻線組１２の通電制御に係る第２エンコーダ１３２、ドライバ４２および第２制御部７０の組み合わせを第２系統とする。また、本実施形態では、モータ１０の通電制御に係る構成が、それぞれ２つずつ設けられており、完全２重系並列制御にて、モータ１０の駆動を制御している。図中等適宜、第１系統に係る構成や値に添え字の「１」を付し、第２系統に係る構成や値に添え字の「２」を付す。

エンコーダ信号ＳＧＮ＿ｅｎ１、ＳＧＮ＿ｅｎ２の信号パターンを図５に示す。図５では、番号（０）〜（７）は、信号パターンを示すパターン番号とする。図中、各相の信号がＬｏである状態を「０（Ｌｏ）」、Ｈｉである状態を「１（Ｈｉ）」と記載した。

Ａ相信号およびＢ相信号がＬｏ、Ｃ相信号がＨｉである信号パターンをパターン（０）とする。Ａ相信号がＬｏ、Ｂ相信号およびＣ相信号がＨｉである信号パターンをパターン（１）とする。Ａ相信号およびＣ相信号がＬｏ、Ｂ相信号がＨｉである信号パターンをパターン（２）とする。Ａ相信号およびＢ相信号がＨｉ、Ｃ相信号がＬｏである信号パターンをパターン（３）とする。Ａ相信号がＨｉ、Ｂ相信号およびＣ相信号がＬｏである信号パターンをパターン（４）とする。Ａ相信号およびＣ相信号がＨｉ、Ｂ相信号がＬｏである信号パターンをパターン（５）とする。

パターン（０）〜（５）は、正常パターンであって、モータ１０を回転させるとき、エンコーダ１３１、１３２からの回転角信号のエッジ割り込み毎に、信号パターンに応じて通電相を切り替える。３相エンコーダシステムの場合、信号パターンに対して通電相が一意に決まる。

Ａ相信号、Ｂ相信号およびＣ相信号が全てＨｉとなる信号パターンをパターン（６）、Ａ相信号、Ｂ相信号およびＣ相信号が全てＬｏとなる信号パターンをパターン（７）とする。Ａ相信号、Ｂ相信号およびＣ相信号が全てＨｉまたはＬｏとなるパターン（６）およびパターン（７）は、正常時には発生しない異常パターンである。

駆動信号生成部６５、７５での通電切替処理を図６に示すフローチャートに基づいて説明する。この処理は、制御部６０、７０にて、エンコーダ信号ＳＧＮ＿ｅｎ１、ＳＧＮ＿ｅｎ２のエッジ検出時の割り込み処理にて実行される。ここでは、第１制御部６０での処理について説明する。以下、ステップＳ１０１の「ステップ」を省略し、単に記号「Ｓ」と記す。図９も同様とする。

Ｓ１０１では、モータ角度演算部６１は、エンコーダ信号ＳＧＮ＿ｅｎ１が正常か否かを判断する。ここでは、信号パターンがパターン（１）〜（５）のとき正常であると判定し、パターン（６）、（７）のとき異常であると判定する。エンコーダ信号ＳＧＮ＿ｅｎ１が正常であると判断された場合（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、Ｓ１０２へ移行する。エンコーダ信号ＳＧＮ＿ｅｎ１が異常であると判断された場合（Ｓ１０１：ＮＯ）、Ｓ１０３へ移行する。

Ｓ１０２では、駆動信号生成部６５は、エンコーダ信号ＳＧＮ＿ｅｎ１の信号パターンに応じて通電相を切り替え、エンコーダカウント値θｅｎ１が目標カウント値θｃｍｄ１となるように、第１巻線組１１への通電を制御する。Ｓ１０３では、モータリレー４６およびスイッチング素子４１１〜４１６をオフにし、第１巻線組１１への通電をオフにする。このとき、エンコーダ信号ＳＧＮ＿ｅｎ２が正常であれば、第２系統を用いて、モータ１０の駆動制御が継続される。

本実施形態では、モータ１０の駆動に係る構成を二重化しているので、エンコーダ信号ＳＧＮ＿ｅｎ１、ＳＧＮ＿ｅｎ２に限らず、一方の系統にて異常が生じた場合であっても、他方の系統を用いてモータ１０の駆動を継続できるため、シフトレンジの切り替えを継続可能となる。

図７は、横軸を出力軸角度、縦軸を出力軸センサ１６１、１６２からのセンサ出力とする。図７に示すように、出力軸信号ＳＧＮ＿ｓ１、ＳＧＮ＿ｓ２には、電気的なノイズや、センサの取り付けずれ等による検出誤差が生じる虞がある。本実施形態では、目標角度演算部６４、７４にて、出力軸センサユニット１６から取得される値を用いて目標カウント値θｃｍｄ１、θｃｍｄ２を設定している。

ここで、目標角度演算部６４にて出力軸信号ＳＧＮ＿ｓ１を用いて目標カウント値θｃｍｄ＿１を設定し、目標角度演算部７４にて出力軸信号ＳＧＮ＿ｓ２を用いて目標カウント値θｃｍｄ＿２を設定する参考例を図８に示す。

図８では、横軸を時間、縦軸をモータ角度とする。モータ角度は、エンコーダ１３１、１３２のカウント数にて示す。図８に示すように、時刻ｔ１にて目標シフトレンジが切り替わり、目標カウント値θｃｍｄを仮目標値θｃｍｄ＿ｔとしてモータ１０の駆動が開始される。時刻ｔ２にて、目標角度演算部６４にて出力軸信号ＳＧＮ＿ｓ１に基づく目標カウント値θｃｍｄ１が設定され、目標角度演算部７４にて出力軸信号ＳＧＮ＿ｓ２に基づく目標カウント値θｃｍｄ２が設定される場合、出力軸信号ＳＧＮ＿ｓ１、ＳＧＮ＿ｓ２の値が異なると、目標カウント値θｃｍｄ１、θｃｍｄ２が異なる値となる。

時刻ｔ３にて、エンコーダカウント値θｅｎ１が目標カウント値θｃｍｄ１に到達し、エンコーダカウント値θｅｎ２が目標カウント値θｃｍｄ＿２に到達していないと、第１系統側ではモータ１０を停止させようとし、第２系統側ではモータ１０を回転させようとするといった具合に制御の不整合が発生し、ハンチング等の制御性の悪化や、駆動損失が発生する虞がある。なお、図８では、簡略化のため、目標カウント値θｃｍｄ１、θｃｍｄ２の補正が１回であるものとして説明したが、補正回数が複数回であってもよいし、出力軸信号ＳＧＮ＿ｓ１、ＳＧＮ＿ｓ２の変化に応じて連続的に補正されるようにしても、同様である。

そこで本実施形態では、目標角度演算部６４、７４では、いずれか一方の出力軸信号ＳＧＮ＿ｓ１、ＳＧＮ＿ｓ２を用いて目標カウント値θｃｍｄを演算する。本実施形態では、第１出力軸信号ＳＧＮ＿ｓ１が正常であれば、第１出力軸信号ＳＧＮ＿ｓ１を優先的に用いる。

目標角度演算処理を図９のフローチャートに基づいて説明する。この処理は、制御部６０、７０にて所定の周期で実行される。Ｓ２０１では、出力軸信号処理部６２は、第１出力軸信号ＳＧＮ＿ｓ１が正常範囲内か否かを判断する。第１出力軸信号ＳＧＮ＿ｓ１が下限判定閾値ＴＨ＿Ｌ以上、上限判定閾値ＴＨ＿Ｈ以下、の場合、正常範囲内であると判定される。第１出力軸信号ＳＧＮ＿ｓ１が正常範囲内であると判断された場合（Ｓ２０１：ＹＥＳ）、Ｓ２０４へ移行する。第１出力軸信号ＳＧＮ＿ｓ１が正常範囲外であると判断された場合（Ｓ２０１：ＮＯ）、Ｓ２０２へ移行する。

Ｓ２０２では、出力軸信号処理部６２は、第２出力軸信号ＳＧＮ＿ｓ２が正常範囲内か否かを判断する。判定詳細は、第１出力軸信号ＳＧＮ＿ｓ１に係る判定と同様である。第２出力軸信号ＳＧＮ＿ｓ２が正常範囲内であると判断された場合（Ｓ２０２：ＹＥＳ）、Ｓ２０３へ移行し、演算用出力軸信号ＳＧＮ＿ｓｃ１を第２出力軸信号ＳＧＮ＿ｓ２とする。第２出力軸信号ＳＧＮ＿ｓ２が正常範囲外であると判断された場合（Ｓ２０１：ＮＯ）、Ｓ２０９へ移行する。

第１出力軸信号ＳＧＮ＿ｓ１が正常範囲内であると判断された場合（Ｓ２０１：ＹＥＳ）に移行するＳ２０４では、出力軸信号処理部６２は、Ｓ２０２と同様、第２出力軸信号ＳＧＮ＿ｓ２が正常範囲内か否かを判断する。第２出力軸信号ＳＧＮ＿ｓ２が正常範囲内であると判断された場合（Ｓ２０４：ＹＥＳ）、Ｓ２０５へ移行する。第２出力軸信号ＳＧＮ＿ｓ２が正常範囲外であると判断された場合（Ｓ２０４：ＮＯ）、Ｓ２０６へ移行し、演算用出力軸信号ＳＧＮ＿ｓｃ１を第１出力軸信号ＳＧＮ＿ｓ１とする。

Ｓ２０５では、出力軸信号処理部６２は、第１出力軸信号ＳＧＮ＿ｓ１と第２出力軸信号ＳＧＮ＿ｓ２の差の絶対値である出力軸信号偏差ΔＳＧＮ＿ｓが、誤差判定閾値ＴＨ＿ｓ以下か否かを判断する。出力軸信号偏差ΔＳＧＮ＿ｓが誤差判定閾値ＴＨ＿ｓより大きいと判断された場合（Ｓ２０５：ＮＯ）、Ｓ２０９へ移行する。出力軸信号偏差ΔＳＧＮ＿ｓが誤差判定閾値ＴＨ＿ｓ以下であると判断された場合（Ｓ２０５：ＹＥＳ）、Ｓ２０６へ移行し、演算用出力軸信号ＳＧＮ＿ｓｃ１を第１出力軸信号ＳＧＮ＿ｓ１とする。

Ｓ２０７では、目標角度演算部６４は、演算用出力軸信号ＳＧＮ＿ｓｃ１を用いて目標カウント値θｃｍｄ１を演算する。Ｓ２０８では、駆動信号生成部６５は、目標カウント値θｃｍｄ１を用いてモータ１０の駆動を制御する。

出力軸信号ＳＧＮ＿ｓ１、ＳＧＮ＿ｓ２が共に正常範囲外である場合（Ｓ２０１：ＮＯ、かつ、Ｓ２０２：ＮＯ）、または、出力軸信号偏差ΔＳＧＮ＿ｓが誤差判定閾値ＴＨ＿ｓより大きいと判断された場合（Ｓ２０５：ＮＯ）に移行するＳ２０９では、制御部６０は、モータ１０の駆動制御を停止する。

第２制御部７０においても、同様の処理が行われ、出力軸信号ＳＧＮ＿ｓ１、ＳＧＮ＿ｓ２が共に正常範囲内であって、出力軸信号偏差ΔＳＧＮ＿ｓが誤差判定閾値ＴＨ＿ｓ以下の場合、演算用出力軸信号ＳＧＮ＿ｓｃ２を第１出力軸信号ＳＧＮ＿ｓ１とする。第１出力軸信号ＳＧＮ＿ｓ１が正常範囲内であって、第２出力軸信号ＳＧＮ＿ｓ２が正常範囲外である場合、演算用出力軸信号ＳＧＮ＿ｓｃ２を第１出力軸信号ＳＧＮ＿ｓ１とする。第１出力軸信号ＳＧＮ＿ｓ１が正常範囲外であって、第２出力軸信号ＳＧＮ＿ｓ２が正常範囲内である場合、演算用出力軸信号ＳＧＮ＿ｓｃ２を第２出力軸信号ＳＧＮ＿ｓ２とする。これにより、演算用出力軸信号ＳＧＮ＿ｓｃ１、ＳＧＮ＿ｓｃ２は、同じ値となる。目標角度演算部６４、７４では、目標カウント値θｃｍｄ１、θｃｍｄ２が同じ値を用いて演算される。したがって、目標カウント値θｃｍｄ１、θｃｍｄ２が同じ値となるので、目標カウント値θｃｍｄ１、θｃｍｄ２の系統間誤差に起因する制御の不整合を防ぐことができる。

以上説明したように、本実施形態のシフトレンジ制御装置４０は、複数の巻線組１１、１２を有するモータ１０と、モータ１０の回転に応じて変化する物理量を検出する複数の検出部と、を備えるシフトバイワイヤシステム１において、巻線組１１、１２ごとに対応して設けられ、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複数の制御部６０、７０を備える。本実施形態の検出部は、モータ１０の駆動が伝達される出力軸１５の回転位置を検出し、検出信号として出力軸信号ＳＧＮ＿ｓ１、ＳＧＮ＿ｓ２を出力する出力軸センサ１６１、１６２である。

制御部６０、７０は、信号処理部６２、７２と、駆動制御部６３、７３と、を備える。信号処理部６２、７２は、複数の出力軸センサ１６１、１６２から出力軸信号ＳＧＮ＿ｓ１、ＳＧＮ＿ｓ２を取得し、取得された複数の出力軸信号ＳＧＮ＿ｓ１、ＳＧＮ＿ｓ２に基づいて、複数の制御部６０、７０にて同じ値となる演算用出力軸信号ＳＧＮ＿ｓｃ１、ＳＧＮ＿ｓｃ２を決定する。駆動制御部６３、７３は、目標シフトレンジおよび演算用出力軸信号ＳＧＮ＿ｓｃ１、ＳＧＮ＿ｓｃ２に基づき、対応して設けられる巻線組１１、１２の通電を制御する。

本実施形態では、モータ１０の駆動制御に係る構成が多重化されているので、一部に異常が生じた場合であっても、モータ１０の駆動制御を継続し、シフトレンジを切り替え可能であるので、退避走行性能を確保することができる。また、全ての制御部６０、７０にて同じ値となる演算用出力軸信号ＳＧＮ＿ｓｃ１、ＳＧＮ＿ｓｃ２を通電制御に用いるので、複数の出力軸信号ＳＧＮ＿ｓ１、ＳＧＮ＿ｓ２の誤差による制御の不整合を回避可能である。したがって、制御の不整合よる制御性の悪化を防ぐことができ、制御損失を低減できるので、高効率にモータ１０を駆動することができる。

シフトバイワイヤシステム１は、複数のエンコーダ１３１、１３２を備える。エンコーダ１３１、１３２は、制御部６０、７０ごとに設けられる。第１エンコーダ１３１は、モータ１０のロータ１０３の回転位置を検出し、対応して設けられる第１制御部６０にエンコーダ信号ＳＧＮ＿ｅｎ１を出力する。第２エンコーダ１３２は、モータ１０のロータ１０３の回転位置を検出し、対応して設けられる第２制御部７０にエンコーダ信号ＳＧＮ＿ｅｎ２を出力する。

駆動制御部６３、７３は、複数の制御部６０、７０にて同じ値となる演算用信号である演算用出力軸信号ＳＧＮ＿ｓｃ１、ＳＧＮ＿ｓｃ２に基づいて目標カウント値θｃｍｄ１、θｃｍｄ２を演算し、制御部６０、７０ごとに個別に取得されるエンコーダ信号ＳＧＮ＿ｅｎ１、ＳＧＮ＿ｅｎ２に基づくエンコーダカウント値θｅｎ１、θｅｎ２が目標カウント値θｃｍｄ１、θｃｍｄ２となるように、モータ１０の駆動を制御する。これにより、制御部６０、７０にて、目標カウント値θｃｍｄ１、θｃｍｄ２が一致するので、制御の不整合を防ぐことができる。

本実施形態では、出力軸信号ＳＧＮ＿ｓ１、ＳＧＮ＿ｓ２は、数ｍｓのオーダーにて更新されるのに対し、エンコーダ信号ＳＧＮ＿ｅｎ１、ＳＧＮ＿ｅｎ２は、割り込みにて演算されるため、数百μｓのオーダーで更新される。すなわち、エンコーダ信号ＳＧＮ＿ｅｎ１、ＳＧＮ＿ｅｎ２は、出力軸信号ＳＧＮ＿ｓ１、ＳＧＮ＿ｓ２より更新頻度が高い。そのため、エンコーダ信号ＳＧＮ＿ｅｎ１、ＳＧＮ＿ｅｎ２の誤差は小さく、系統ごとに個別の値を用いても制御性に与える影響は小さい。これにより、エンコーダ信号ＳＧＮ＿ｅｎ１、ＳＧＮ＿ｅｎ２を、クロス入力できない場合であっても、モータ１０の駆動を適切に制御することができる。

第１エンコーダ信号ＳＧＮ＿ｅｎ１が異常である場合、異常である第１エンコーダ信号ＳＧＮ＿ｅｎ１を取得している第１制御部６０は、対応する第１巻線組１１への通電をオフにし、他の制御部である第２制御部７０にてモータ１０の駆動制御を継続する。また、第２エンコーダ信号ＳＧＮ＿ｅｎ２が異常である場合、異常である第２エンコーダ信号ＳＧＮ＿ｅｎ２を取得している第２制御部７０は、対応する第２巻線組１２への通電をオフにし、他の制御部である第１制御部６０にてモータ１０の駆動制御を継続する。

異常系統の巻線組への通電をオフにすることで、異常系統による停滞トルクの発生を抑制し、正常系統にてモータ１０を適切に回転させることができる。したがって、一部のエンコーダ信号ＳＧ＿ｅｎ１、ＳＧＮ＿ｅｎ２に異常が生じたとしても、レンジ切り替えを継続可能であるので、退避走行性能を確保することができる。

本実施形態では、シフトバイワイヤシステム１が「シフトレンジ切替システム」、出力軸センサ１６１、１６２が「検出部」、出力軸信号ＳＧＮ＿ｓ１、ＳＧＮ＿ｓ２が「検出信号」、演算用出力軸信号ＳＧＮ＿ｓｃ１、ＳＧＮ＿ｓｃ２が「演算用信号」に対応する。本実施形態の出力軸センサ１６１、１６２は、ポテンショメータであるので、モータ１０の回転に応じて変化する可変抵抗の抵抗値が「モータの回転に応じて変化する物理量」に対応する。なお、用いる出力軸センサ１６１、１６２が磁気センサであれば、「モータの回転に応じて変化する物理量」は、磁界の大きさや方向である、といった具合に、出力軸センサ１６１、１６２の種類による。

また、エンコーダ１３１、１３２が「モータ回転角センサ」、エンコーダ信号ＳＧＮ＿ｅｎ１、ＳＧＮ＿ｅｎ２が「モータ回転角信号」、エンコーダカウント値θｅｎ１、θｅｎ２が「モータ回転角度」に対応し、目標カウント値θｃｍｄ１、θｃｍｄ２が「目標回転角度」に対応する。

（他の実施形態）
上記実施形態では、複数の出力軸信号ＳＧＮ＿ｓ１、ＳＧＮ＿ｓ２が、共に制御部６０、７０のそれぞれに入力される。一方、第１エンコーダ信号ＳＧＮ＿ｅｎ１が第１制御部６０に入力され、第２エンコーダ信号ＳＧＮ＿ｅｎ２が第２制御部７０に入力されており、第１エンコーダ信号ＳＧＮ＿ｅｎ１は第２制御部７０には入力されず、第２エンコーダ信号ＳＮＧ＿ｅｎ２は第１制御部６０には入力されない。他の実施形態では、出力軸信号ＳＧＮ＿ｓ１、ＳＧＮ＿ｓ２と同様、エンコーダ信号ＳＧＮ＿ｅｎ１、ＳＧＮ＿ｅｎ２についても、共に制御部６０、７０のそれぞれに入力されるようにしてもよい。また、制御の不整合をより低減すべく、モータ回転角信号についても、全ての制御部にて同じ値が用いられるようにしてもよい。すなわち、モータ回転角センサであるエンコーダ１３１、１３２を「検出部」、モータ回転角信号であるエンコーダ信号ＳＧＮ＿ｅｎ１、ＳＧＮ＿ｅｎ２を「検出信号」とみなしてもよい。また、モータの回転に応じて検出値が変化する他のセンサ等を検出部としてもよい。

上記実施形態では、演算用信号として、検出信号のうちの１つを選択する。他の実施形態では、正常である検出信号を用いて演算される平均値等の演算値を演算用信号としてもちいてもよい。

上記実施形態では、制御部、エンコーダ、出力軸センサおよび巻線組が２つずつ設けられており、モータの駆動制御に係る構成が２重化されている。他の実施形態では、制御部、エンコーダ、出力軸センサおよび巻線組を３組以上設けることで多重化してもよい。

上記実施形態では、モータ回転角センサは３相エンコーダである。他の実施形態では、モータ回転角センサは、２相エンコーダであってもよいし、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、出力軸センサは、ポテンショメータである。他の実施形態では、磁気センサであってもよく、値が連続的に変化するものに限らず、ステップ変化するものであってもよい。また、各レンジに対応する角度範囲にてオンオフされるスイッチにより出力軸センサを構成してもよい。

上記実施形態では、モータは、永久磁石式の３相ブラシレスモータである。他の実施形態では、モータは、ＳＲモータ等、どのようなものを用いてもよい。上記実施形態では、ディテントプレートには４つの凹部が設けられる。他の実施形態では、凹部の数は４つに限らず、いくつであってもよい。例えば、ディテントプレートの凹部を２つとし、ＰレンジとｎｏｔＰレンジとを切り替えるものとしてもよい。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。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。

１・・・シフトバイワイヤシステム（シフトレンジ切替システム）
１０・・・モータ １１、１２・・・巻線組
１５・・・出力軸
４０・・・シフトレンジ制御装置
６０、７０・・・制御部
６２、７２・・・信号処理部
６３、７３・・・駆動制御部
１３１、１３２・・・エンコーダ（モータ回転角センサ）
１６１、１６２・・・出力軸センサ（検出部）

Claims (3)

1. 複数の巻線組（１１、１２）を有するモータ（１０）と、前記モータの回転に応じて変化する物理量を検出する複数の検出部（１６１、１６２）と、を備えるシフトレンジ切替システム（１）において、前記巻線組ごとに対応して設けられ前記モータ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複数の制御部（６０、７０）を備えるシフトレンジ制御装置であって、
   前記制御部は、
   複数の前記検出部から検出信号を取得し、取得された複数の検出信号に基づいて複数の前記制御部にて同じ値となる演算用信号を決定する信号処理部（６２、７２）と、
   目標シフトレンジおよび前記演算用信号に基づき、対応して設けられる前記巻線組の通電を制御する駆動制御部（６３、７３）と、
   を備えるシフトレンジ制御装置。
2. 前記シフトレンジ切替システムは、前記モータのロータ（１０３）の回転位置を検出し、対応して設けられる前記制御部にモータ回転角信号を出力する複数のモータ回転角センサ（１３１、１３２）を備え、
   前記検出部は、前記モータの駆動が伝達される出力軸（１５）の回転位置を検出し、前記検出信号として出力軸信号を出力する出力軸センサであって、
   前記駆動制御部は、複数の前記制御部にて同じ値となる前記演算用信号である演算用出力軸信号に基づいて目標回転角度を演算し、前記制御部ごとに個別に取得される前記モータ回転角信号に基づくモータ回転角度が前記目標回転角度となるように、前記モータの駆動を制御する請求項１に記載のシフトレンジ制御装置。
3. 一部の前記モータ回転角信号が異常である場合、異常である前記モータ回転角信号を取得している前記制御部は、対応する前記巻線組への通電をオフにし、他の前記制御部にて前記モータの駆動制御を継続する請求項２に記載のシフトレンジ制御装置。

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