JP2019168030A - シフトレンジ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】退避走行性能を確保可能であるとともに、駆動損失を低減可能であるシフトレンジ制御装置を提供する。【解決手段】シフトレンジ制御装置４０は、複数の巻線組を有するモータ１０と、モータ１０の回転を検出する１つのエンコーダ１３とを備えるシフトバイワイヤシステムにおいて、巻線組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。モータ角度演算部６１、７１は、エンコーダ１３からエンコーダ信号ＳＧＮ＿ｅｎを取得し、エンコーダカウント値θｅｎ１、θｅｎ２を演算する。エンコーダ信号ＳＧＮ＿ｅｎが異常となった場合、複数の制御部６０、７０における駆動制御部６３、７３は、エンコーダ信号ＳＧＮ＿ｅｎを用いず、所定期間ごとに通電相を順次切り替えることでモータ１０を駆動させる。【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、エンコーダの検出値および出力軸センサの検出値を用いてモータの駆動を制御する。

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。例えばエンコーダを２重系にし、異なる検出値に基づいて制御を行った場合、検出誤差に起因して駆動損失が生じる虞がある。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、退避走行性能を確保可能であるとともに、駆動損失を低減可能である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（１０）の回転を検出する１つのモータ回転角センサ（１３）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、モータ角度演算部（６１、７１）と、駆動制御部（６３、７３）と、を備える。モータ角度演算部は、モータ回転角センサからモータ回転角信号を取得し、モータ角度を演算する。駆動制御部は、モータ角度が目標シフトレンジに応じた目標回転角度となるように、当該制御部と対応して設けられる巻線組への通電を制御することでモータの駆動を制御する。モータ回転角信号が異常となった場合、複数の制御部における駆動制御部は、モータ回転角信号を用いず、所定期間ごとに通電相を順次切り替えることでモータを駆動させる。

巻線組および制御部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。

本発明では、１つのモータ回転角信号を複数の制御部にて共用しているので、モータ回転角センサを制御部ごとに別途に設ける場合と比較し、部品点数を低減可能であるとともに、検出誤差に起因する駆動損失を低減することができる。また、モータ回転角信号に異常が生じた場合、モータ回転角信号を用いない制御に切り替えることで、モータ回転角信号に異常が生じた場合であっても、モータの駆動を継続可能であり、退避走行性能を確保することができる。

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。 一実施形態によるモータ駆動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、アクチュエータであるモータ１０、モータ回転角センサとしてのエンコーダ１３、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、エンコーダ１３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１３は、例えば磁気式のロータリーエンコーダであって、ロータ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。エンコーダ１３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。エンコーダ１３から出力される信号をエンコーダ信号ＳＧＮ＿ｅｎとする。本実施形態では、エンコーダ信号ＳＧＮ＿ｅｎが「モータ回転角信号」に対応する。

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、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。図３に示すように、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。

図２および図４に示すように、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および第２制御部７０は、エンコーダ１３から出力されるエンコーダ信号ＳＧＮ＿ｅｎを取得する。また、第１制御部６０および第２制御部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、制御部６０、７０は、１つのエンコーダ１３からのエンコーダ信号ＳＧＮ＿ｅｎを取得し、２つの出力軸センサ１６１、１６２からの出力軸信号ＳＧＮ＿ｓ１、ＳＧＮ＿ｓ２を取得する。

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、第１制御部６０と同様であるので、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、エンコーダ１３からエンコーダ信号ＳＧＮ＿ｅｎを取得し、エンコーダカウント値θｅｎ１を演算する。モータ角度演算部７１は、エンコーダ１３からエンコーダ信号ＳＧＮ＿ｅｎを取得し、エンコーダカウント値θｅｎ２を演算する。詳細には、モータ角度演算部６１、７１は、エンコーダ信号ＳＧＮ＿ｅｎ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、θｅｎ２をカウントアップまたはカウントダウンする。本実施形態では、モータ角度演算部６１、７１は、同じ信号であるエンコーダ信号ＳＧＮ＿ｅｎを用いているので、演算されるエンコーダカウント値θｅｎ１、θｅｎ２は、同じ値となる。本実施形態では、エンコーダカウント値θｅｎ１、θｅｎ２が「モータ角度」に対応する。

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。

本実施形態では、出力軸信号処理部６２、７２は、出力軸信号ＳＧＮ＿ｓ１が正常であれば、第１出力軸信号ＳＧＮ＿ｓ１を優先して用い、演算用出力軸信号ＳＧＮ＿ｓｃ１、ＳＧＮ＿ｓｃ２を第１出力軸信号ＳＧＮ＿ｓ１とする。第１出力軸信号ＳＧＮ＿ｓ１が異常であって、第２出力軸信号ＳＧＮ＿ｓ２が正常である場合、演算用出力軸信号ＳＧＮ＿ｓｃ１、ＳＧＮ＿ｓｃ１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。なお、演算用出力軸信号ＳＧＮ＿ｓｃ１、ＳＧＮ＿ｓｃ２が同じ値であればよいので、例えば平均値等、出力軸信号ＳＧＮ＿ｓ１、ＳＧＮ＿ｓ２を用いた演算値としてもよい。

なお、出力軸信号ＳＧＮ＿ｓ１、ＳＧＮ＿ｓ２が共に正常範囲外である場合、および、出力軸信号ＳＧＮ＿ｓ１、ＳＧＮ＿ｓ２の誤差が誤差判定閾値より大きく、どちらが正常であるか特定不能である場合、モータ１０の駆動を停止する。

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。演算用出力軸信号ＳＧＮ＿ｓｃ１、ＳＧＮ＿ｓｃ２が同じ値であるので、演算される目標カウント値θｃｍｄ１、θｃｍｄ２は、同じ値となる。本実施形態では、目標カウント値θｃｍｄ１、θｃｍｄ２が「目標回転角度」に対応する。

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、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＿ｅｎ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１３からのエンコーダ信号ＳＧＮ＿ｅｎ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。

本実施形態では、エンコーダ信号ＳＧＮ＿ｅｎに基づいて通電相を切り替える。そのため、例えば、エンコーダを２つ設け、第１制御部６０にて一方のエンコーダからの信号を用い、第２制御部７０にて他方のエンコーダからの信号を用いると、検出値のばらつき等により、第１系統と第２系統とで、通電相の切り替えタイミングがずれ、駆動損失が生じる虞がある。

そこで本実施形態では、エンコーダ１３については多重化せず、制御部６０、７０にて、１つのエンコーダ１３からのエンコーダ信号ＳＧＮ＿ｅｎを共通に用いることで、通電相の切り替えタイミングのずれが発生しないようにする。また、エンコーダ信号ＳＧＮ＿ｅｎが異常になった場合、エンコーダ信号ＳＧＮ＿ｅｎを用いずにモータ１０を駆動するオープン制御によりモータ１０の駆動を継続することで、退避走行性能を確保する。オープン制御では、所定時間ごとに通電相を順次切り替えることで、エンコーダカウント値θｅｎ１、θｅｎ２を用いずに、モータ１０を回転させる。

本実施形態のモータ制御処理を図６のフローチャートに基づいて説明する。この処理は、制御部６０、７０にて所定の周期で実行される。ここでは、第１制御部６０での制御として説明する。第２制御部７０での処理は、エンコーダカウント値θｅｎ１、演算用出力軸信号ＳＧＮ＿ｓｃ１および目標カウント値θｃｍｄ１に替えて、エンコーダカウント値θｅｎ２、演算用出力軸信号ＳＧＮ＿ｓｃ２および目標カウント値θｃｍｄ２を用いればよい。以下、ステップＳ１０１の「ステップ」を省略し、単に記号「Ｓ」と記す。他のステップも同様である。

Ｓ１０１では、第１制御部６０は、通電フラグがオンされているか否かを判断する。本実施形態では、目標シフトレンジが切り替わったときにオンされ、レンジ切替が完了するとオフされる。通電フラグがオフであると判断された場合（Ｓ１０１：ＮＯ）、Ｓ１０２以降の処理を行わず、本ルーチンを終了する。通電フラグがオンであると判断された場合（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、Ｓ１０２へ移行する。

Ｓ１０２では、第１制御部６０は、オープン制御中か否かを判断する。オープン制御中であると判断された場合（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、Ｓ１０７へ移行し、オープン制御を継続する。オープン制御中でないと判断された場合（Ｓ１０２：ＮＯ）、Ｓ１０３へ移行する。

Ｓ１０３では、目標角度演算部６４は、演算用出力軸信号ＳＧＮ＿ｓｃ１を用い、目標カウント値θｃｍｄ１を演算する。Ｓ１０４では、駆動信号生成部６５は、位置フィードバック制御により、エンコーダカウント値θｅｎ１が目標カウント値θｃｍｄ１に一致するように、モータ１０の駆動に係る駆動信号を生成する。

Ｓ１０５では、第１制御部６０は、エンコーダカウント値θｅｎ１が目標カウント値θｃｍｄ１と一致するか否かを判断する。ここでは、エンコーダカウント値θｅｎ１が目標カウント値θｃｍｄ１を含む制御範囲内（例えば±２カウント）である場合、エンコーダカウント値θｅｎ１が目標カウント値θｃｍｄ１と一致するとみなす。エンコーダカウント値θｅｎ１が目標カウント値θｃｍｄ１と一致すると判断された場合（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、固定相に通電することでモータ１０を停止させる固定相通電制御に移行する。また、固定相通電制御開始から所定時間が経過した場合、モータ１０への通電を終了し、通電フラグをオフにする。エンコーダカウント値θｅｎ１と目標カウント値θｃｍｄ１とが一致していないと判断された場合（Ｓ１０５：ＮＯ）、Ｓ１０６へ移行する。

Ｓ１０６では、第１制御部６０は、エンコーダカウント値θｅｎ１が停止してから、異常判定時間ＴＨｔが経過したか否かを判断する。エンコーダカウント値θｅｎ１が停止していない、または、エンコーダカウント値θｅｎ１が停止してから異常判定時間ＴＨｔ以内であると判断された場合（Ｓ１０６：ＮＯ）、Ｓ１０７の処理を行わず、本ルーチンを終了する。エンコーダカウント値θｅｎ１が停止してから、異常判定時間ＴＨｔが経過したと判断された場合（Ｓ１０６：ＹＥＳ）、エンコーダ信号ＳＧＮ＿ｅｎの異常を確定し、Ｓ１０７へ移行する。Ｓ１０７では、駆動信号生成部６５は、エンコーダカウント値θｅｎ１を用いずにモータ１０を駆動するオープン制御に切り替える。

本実施形態では、巻線組１１、１２、出力軸センサ１６１、１６２、および、制御部６０、７０を２重化しているので、巻線組１１、１２、出力軸センサ１６１、１６２、および、制御部６０、７０の一部に異常が生じた場合であっても、シフトレンジの切り替えを継続可能である。また、エンコーダ信号ＳＧＮ＿ｅｎが異常時には、エンコーダ信号ＳＧＮ＿ｅｎを用いないオープン制御にてモータ１０の駆動を継続することで、シフトレンジを切り替え可能であり、退避走行性能を確保可能である。

本実施形態では、制御部６０、７０にて、１つのエンコーダ１３から共通にエンコーダ信号ＳＧＮ＿ｅｎを取得しているので、モータ角度演算部６１、７１にて演算されるエンコーダカウント値θｅｎ１、θｅｎ２は、同じ値となる。したがって、エンコーダカウント値θｅｎ１、θｅｎ２は、同じロータ角度にて出力が変化するため、第１系統と第２系統とで、通電切替タイミングにずれが生じず、駆動損失を低減することができる。また、制御部６０、７０ごとにエンコーダを設ける場合と比較し、部品点数を低減することができる。

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の回転を検出する１つのエンコーダ１３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。

第１制御部６０は、モータ角度演算部６１と、駆動制御部６３と、を備える。第２制御部７０は、モータ角度演算部７１と、駆動制御部７３と、を備える。モータ角度演算部６１、７１は、エンコーダ１３からエンコーダ信号ＳＧＮ＿ｅｎを取得し、エンコーダカウント値θｅｎ１、θｅｎ２を演算する。駆動制御部６３は、エンコーダカウント値θｅｎ１が目標シフトレンジに応じた目標カウント値θｃｍｄ１となるように、第１制御部６０と対応して設けられる第１巻線組１１への通電を制御することで、モータ１０の駆動を制御する。駆動制御部７３は、エンコーダカウント値θｅｎ２が目標シフトレンジに応じた目標カウント値θｃｍｄ２となるように、第２制御部７０と対応して設けられる第２巻線組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。

エンコーダ信号ＳＧＮ＿ｅｎが異常となった場合、複数の制御部６０、７０における駆動制御部６３、７３は、エンコーダ信号ＳＧＮ＿ｅｎを用いず、所定期間ごとに通電相を順次切り替えることでモータ１０を駆動させる。

本実施形態では、巻線組１１、１２および制御部６０、７０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。

本実施形態では、１つのエンコーダ信号ＳＧＮ＿ｅｎを複数の制御部６０、７０にて共用しているので、エンコーダ１３を系統ごとに別途に設ける場合と比較し、部品点数を低減可能であるとともに、検出誤差に起因する駆動損失を低減することができる。また、エンコーダ信号ＳＧＮ＿ｅｎに異常が生じた場合、エンコーダ信号ＳＧＮ＿ｅｎを用いない制御に切り替えることで、エンコーダ信号ＳＧＮ＿ｅｎに異常が生じた場合であっても、モータ１０の駆動を継続可能である。

シフトバイワイヤシステム１は、モータ１０の回転が伝達される出力軸１５の回転を検出する複数の出力軸センサ１６１、１６２を備える。制御部６０、７０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を決定する出力軸信号処理部６２、７２を備える。目標カウント値θｃｍｄ１、θｃｍｄ２は、演算用出力軸信号ＳＧＮ＿ｓｃ１、ＳＧＮ＿ｓｃ２に基づいて決定される。これにより、一部の出力軸センサ１６１、１６２に異常が生じた場合であっても、目標カウント値θｃｍｄ１、θｃｍｄ２を適切に設定できるので、退避走行時においてもモータ１０の駆動を精度よく制御することができる。

制御部６０、７０は、シフトレンジ切替中であって、エンコーダカウント値θｅｎ１、θｅｎ２と目標カウント値θｃｍｄ１、θｃｍｄ２とが一致しておらず、かつ、エンコーダカウント値θｅｎ１、θｅｎ２が、異常判定時間ＴＨｔに亘って変化しない場合、エンコーダ信号ＳＧＮ＿ｅｎが異常であると判定する。これにより、エンコーダ信号ＳＧＮ＿ｅｎの異常を適切に検出することができる。

（他の実施形態）
上記実施形態では、制御部、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、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。

上記実施形態では、モータ軸と出力軸との間に減速機が設けられる。減速機の詳細について、上記実施形態では言及していないが、例えば、サイクロイド歯車、遊星歯車、モータ軸と略同軸の減速機構から駆動軸へトルクを伝達する平歯歯車を用いたものや、これらを組み合わせて用いたもの等、どのような構成であってもよい。また、他の実施形態では、モータ軸と出力軸との間の減速機を省略してもよいし、減速機以外の機構を設けてもよい。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
１３・・・エンコーダ（モータ回転角センサ）
１５・・・出力軸
１６１、１６２・・・出力軸センサ
６０、７０・・・制御部
６１、７１・・・モータ角度演算部
６１、７２・・・出力軸信号処理部
６３、７３・・・駆動制御部

Claims (3)

1. 複数の巻線組（１１、１２）を有するモータ（１０）と、前記モータの回転を検出する１つのモータ回転角センサ（１３）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、
   前記モータ回転角センサからモータ回転角信号を取得し、モータ角度を演算するモータ角度演算部（６１、７１）と、
   前記モータ角度が目標シフトレンジに応じた目標回転角度となるように、当該制御部と対応して設けられる前記巻線組への通電を制御することで前記モータの駆動を制御する駆動制御部（６３、７３）と、
   を備え、
   前記モータ回転角信号が異常となった場合、複数の前記制御部における前記駆動制御部は、前記モータ回転角信号を用いず、所定期間ごとに通電相を順次切り替えることで前記モータを駆動させ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、前記モータの回転が伝達される出力軸（１５）の回転位置を検出する複数の出力軸センサ（１６１、１６２）を備え、
   前記制御部は、複数の前記出力軸センサから出力軸信号を取得し、取得された複数の前記出力軸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出力軸信号を決定する出力軸信号処理部（６２、７２）を備え、
   前記目標回転角度は、前記演算用出力軸信号を用いて決定される請求項１に記載のシフトレンジ制御装置。
3. 前記制御部は、シフトレンジ切替中であって、前記モータ角度と前記目標回転角度とが一致しておらず、かつ、前記モータ角度が異常判定時間に亘って変化しない場合、前記モータ回転角信号が異常であると判定する請求項１または２に記載のシフトレンジ制御装置。

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