(57)【要約】【課題】エンコーダの異常を適切に検出可能な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、エンコーダカウント部５１と、通電制御部５２と、学習部５３と、通電相カウント部５４と、異常判定部５５と、を備える。エンコーダカウント部５１は、エンコーダ信号に基づいてエンコーダカウント値Ｅｃｎｔを演算する。通電制御部５２は、モータ１０への通電を制御する。学習部５３は、ディテントローラが壁部に当接するときのエンコーダカウント値Ｅｃｎｔである壁位置Ｗｃｎｔを学習する。通電相カウント部５４は、通電相の切り替えに応じてカウントされる通電相カウント値Ｐｃｎｔを演算する。異常判定部５５は、壁位置の学習前後における、通電相カウント値Ｐｃｎｔおよびエンコーダカウント値Ｅｃｎｔに基づいて、エンコーダ１３の異常を判定する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ（１０）と、
前記モータの回転位置に応じた検出信号であるエンコーダ信号を出力するエンコーダ（１３）と、
複数の谷部（２１１、２１２）および複数の前記谷部の両端に設けられる壁部（２１３、２１４）が形成され、前記モータの回転が伝達される出力軸（１５）と一体に回転する回転部材（２１）、ならびに、シフトレンジに応じた前記谷部に係合可能である係合部材（２６）を有するシフトレンジ切替機構（２０）と、
を備えるシフトレンジ切替システム（１）において、前記モータの駆動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制御装置であって、
前記エンコーダ信号に基づいてエンコーダカウント値を演算するエンコーダカウント部（５１）と、
前記モータへの通電を制御する通電制御部（５２）と、
前記係合部材が前記壁部に当接するときの前記エンコーダカウント値である壁位置を学習する学習部（５３）と、
通電相の切り替えに応じてカウントされる通電相カウント値を演算する通電相カウント部（５４）と、
前記壁位置の学習前後における、前記通電相カウント値および前記エンコーダカウント値に基づいて、前記エンコーダの異常を判定する異常判定部（５５）と、
を備えるシフトレンジ制御装置。
【請求項２】
前記モータは、３相モータであって、
前記エンコーダの異常判定には、２相通電時の前記通電相カウント値および前記エンコーダカウント値が用いられる請求項１に記載のシフトレンジ制御装置。
【請求項３】
前記通電制御部は、
前記エンコーダカウント値を用いずに前記モータを回転させる初期駆動制御、
前記係合部材が前記壁部と当接する位置まで前記モータを回転させる壁当て制御、
前記壁当て制御の後、前記係合部材が前記壁部から離間する方向に前記モータを回転させる戻し制御を、この順で行い、
前記異常判定部は、前記初期駆動制御が完了したときの前記通電相カウント値と前記エンコーダカウント値との差である初期偏差と、前記戻し制御が開始された後の前記通電相カウント値と前記エンコーダカウント値との差である診断用初期偏差とが異なっていた場合、前記エンコーダ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。
【請求項４】
前記シフトレンジ切替機構は、前記谷部に嵌まり込む方向に前記係合部材を付勢する付勢部材（２５）を備え、
前記初期偏差および前記診断用初期偏差は、前記付勢部材の付勢力にて前記シフトレンジ切替機構が駆動されない位置に前記係合部材が嵌まり合っている状態である係合状態にて演算される請求項３に記載のシフトレンジ制御装置。
【請求項５】
前記通電制御部は、前記戻し制御により、前記係合部材が前記係合状態となる位置まで前記モータを駆動した後、固定相通電により前記モータを停止させる停止制御を行い、
前記診断用初期偏差は、前記停止制御の後に演算される請求項４に記載のシフトレンジ制御装置。
【請求項６】
前記診断用初期偏差は、前記停止制御後、診断用通電を行い、前記エンコーダカウント値が前記初期偏差を演算したときと同じ値となるときの前記エンコーダカウント値および前記通電相カウント値を用いて演算される請求項５に記載のシフトレンジ制御装置。
【請求項７】
前記診断用通電は、前記停止制御後、前記モータへの通電をオフした後に実施される請求項６に記載のシフトレンジ制御装置。
【請求項８】
前記診断用初期偏差は、前記停止制御にて通電されている相とは異なる相に通電されているときの前記エンコーダカウント値および前記通電相カウント値を用いて演算される請求項５〜７のいずれか一項に記載のシフトレンジ制御装置。
【請求項９】
前記学習部は、前記異常判定部により前記エンコーダが異常であると判定された場合、前記壁位置の学習を再度行う請求項１〜８のいずれか一項に記載のシフトレンジ制御装置。
【請求項１０】
前記異常判定部は、前記壁位置の学習回数が判定閾値以上となった場合、前記エンコーダの異常を確定させる請求項１〜９のいずれか一項に記載のシフトレンジ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シフトレンジ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両のレンジ切換装置に適用されるモータ制御装置が知られている。例えば特許文献１では、電源投入後にオープンループ制御にて通電相を切り換える初期駆動を実行する。初期駆動中の通電相を切り換える毎に、エンコーダのＡ相、Ｂ相の信号値の組み合わせがそのときの通電相に対応する組み合わせになった瞬間を検出して、その時点のエンコーダカウント値に基づいて基準位置の学習値を演算している。また、初期駆動後は、エンコーダカウント値を基準位置の学習値で補正し、補正後のエンコーダカウント値に基づいて通電相を決定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４０８２１６４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、初期駆動後にエンコーダ信号の欠落等の異常が生じた場合を考慮しておらず、エンコーダ信号に異常が生じた場合、基準位置の学習を誤る虞がある。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、エンコーダの異常を適切に検出可能なシフトレンジ制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のシフトレンジ制御装置は、モータ（１０）と、エンコーダ（１３）と、シフトレンジ切替機構（２０）と、を備えるシフトレンジ切替システム（１）において、モータの駆動を制御することでシフトレンジを切り替えるものである。エンコーダは、モータの回転位置に応じた検出信号であるエンコーダ信号を出力する。シフトレンジ切替機構は、回転部材（２１）、および、係合部材（２６）を有する。回転部材は、複数の谷部（２１１、２１２）および複数の谷部の両端に設けられる壁部（２１３、２１４）が形成され、モータの回転が伝達される出力軸（１５）と一体に回転する。係合部材は、シフトレンジに応じた谷部に係合可能である。
【０００６】
シフトレンジ制御装置は、エンコーダカウント部（５１）と、通電制御部（５２）と、学習部（５３）と、通電相カウント部（５４）と、異常判定部（５５）と、を備える。エンコーダカウント部は、エンコーダ信号に基づいて、エンコーダカウント値を演算する。通電制御部は、モータへの通電を制御する。学習部は、係合部材が壁部に当接するときのエンコーダカウント値である壁位置を学習する。通電相カウント部は、通電相の切り替えに応じたカウントされる通電相カウント値を演算する。異常判定部は、壁位置の学習前後における通電相カウント値およびエンコーダカウント値に基づいて、エンコーダの異常を判定する。これにより、エンコーダの異常を適切に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】一実施形態によるモータを示す模式図である。
【図４】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。
【図５】一実施形態によるディテント機構を示す模式図である。
【図６】一実施形態による初期駆動制御を説明するタイムチャートである。
【図７】一実施形態による初期駆動制御時のステータとロータとの位置関係を説明する説明図である。
【図８】一実施形態による２相通電時のステータとロータとの位置関係を説明する説明図である。
【図９】一実施形態による初期駆動制御失敗時のステータとロータとの位置関係を説明する説明図である。
【図１０】一実施形態による診断処理を説明するタイムチャートである。
【図１１】一実施形態による診断処理を説明するタイムチャートである。
【図１２】一実施形態による診断処理を説明するフローチャートである。
【図１３】一実施形態による壁位置学習処理を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（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。本発明の一実施形態によるシフトレンジ制御装置を図１〜図１３に示す。図１および図２に示すように、シフトレンジ切替システムであるのシフトバイワイヤシステム１は、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。
【０００９】
モータ１０は、図示しない車両に搭載されるバッテリ４５から電力が供給されることで回転し、シフトレンジ切替機構２０の駆動源として機能する。モータ１０は、例えばスイッチトリラクタンスモータである。
【００１０】
図３および図４に示すように、モータ１０は、ステータ１０１、ロータ１０３、および、モータ巻線１１を有する。モータ巻線１１は、Ｕ相コイル１１１、Ｖ相コイル１１２およびＷ相コイル１１３を有し、ステータ１０１の突極１０２に巻回される。コイル１１１〜１１３は、結線部１１５で結線される。結線部１１５は、グランドに接続される。ロータ１０３は、突極１０４を有し、ステータ１０１に相対回転可能に設けられ、コイル１１１〜１１３の通電相を切り替えることで回転駆動される。本実施形態では、ステータ１０１の突極数が１２、ロータ１０３の突極数が８である。
【００１１】
図２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、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、ロータ１０３の回転に同期して、所定角度ごとにＡ相およびＢ相のパルス信号であるエンコーダ信号を出力する。
【００１２】
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１６が設けられる。出力軸センサ１６は、例えばポテンショメータである。
【００１３】
図１に示すように、ディテント機構であるシフトレンジ切替機構２０は、ディテントプレート２１、ディテントスプリング２５、および、ディテントローラ２６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。
【００１４】
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。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。
【００１５】
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、２つの谷部２１１、２１２が設けられる。本実施形態では、ディテントスプリング２５の基部から遠い側を谷部２１１、近い側を谷部２１２とする。本実施形態では、谷部２１１がＰレンジに対応し、谷部２１２がＰレンジ以外のＮｏｔＰレンジに対応する。
【００１６】
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が谷部２１１、２１２間を移動する。ディテントローラ２６が谷部２１１、２１２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。
【００１７】
図５では、モータ１０の回転軸であるモータ軸１０５、出力軸１５、および、ディテントプレート２１の関係を模式的に示している。図５に示すように、ディテントプレート２１には、Ｐレンジに対応する谷部２１１とｎｏｔＰレンジに対応する谷部２１２との間に山部２１５が形成されている。ディテントローラ２６は、シフトレンジがＰレンジのとき谷部２１１に位置し、シフトレンジがｎｏｔＰレンジのとき谷部２１２に位置する。また、ディテントローラ２６が谷部２１１、２１２の底部に位置しており、ディテントスプリングのスプリング力にてディテントプレート２１が回転しない状態を、「係合状態」とする。
【００１８】
また、谷部２１１の山部２１５の反対側にはディテントローラ２６の移動を規制する壁部２１３が形成され、谷部２１２の山部２１５の反対側にはディテントローラ２６の移動を規制する壁部２１４が形成される。以下適宜、Ｐレンジ側の壁部２１３を「Ｐ壁」、ｎｏｔＰレンジ側の壁部２１４を「ｎｏｔＰ壁」とする。
【００１９】
モータ軸１０５と出力軸１５との間には、遊びが形成されている。図５では、減速機１４と出力軸１５とが一体となっており、モータ軸１０５と減速機１４との間に「遊び」が形成されているが、モータ軸１０５と減速機１４とが一体となっており、減速機１４と出力軸１５との間に「遊び」が形成されていてもよい。「遊び」とはモータ軸１０５と出力軸１５との間に存在する遊びやガタ等の合計と捉えることができ、以下適宜、「ガタＧ」という。
【００２０】
図１に示すように、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Ｐ方向に移動する。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
図２および図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、および、制御部であるＥＣＵ５０等を有する。モータドライバ４１は、スイッチング素子４１１〜４１３を有し、モータ１０の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）への通電を切り替える。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。モータリレー４６は、オンされることでモータ１０側へ電力の供給が許容され、オフされることでモータ１０側への電力の供給が遮断される。
【００２４】
ＥＣＵ５０は、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。
【００２５】
図２に示すように、ＥＣＵ５０は、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。
【００２６】
ＥＣＵ５０は、エンコーダカウント部５１、通電制御部５２、学習部５３、通電相カウント部５４、および、異常判定部５５等を有する。エンコーダカウント部５１は、エンコーダ１３から出力されるエンコーダ信号の各相のパルスエッジをカウントし、エンコーダカウント値Ｅｃｎｔを演算する。エンコーダカウント値Ｅｃｎｔは、モータ１０の回転位置に応じた値であって、「モータ角度」に対応する。
【００２７】
通電制御部５２は、モータ巻線１１への通電を制御する。学習部５３は、ディテントローラ２６が壁部２１３に当接する位置までモータ１０を駆動する壁当て制御により、Ｐ壁位置Ｗｃｎｔを基準位置として学習する。Ｐ壁位置Ｗｃｎｔは、Ｐレンジ側のディテントローラ２６の駆動限界位置、と捉えることもできる。本実施形態では、Ｐ壁位置の学習を中心に説明するが、ｎｏｔＰ壁位置の学習についても同様の制御を行ってもよい。
【００２８】
通電相カウント部５４は、通電相の切り替えに応じた通電相カウント値Ｐｃｎｔを演算する。異常判定部５５は、エンコーダカウント値Ｅｃｎｔおよび通電相カウント値Ｐｃｎｔに基づき、エンコーダ１３の異常を判定する。本実施形態では、通電相カウント値Ｐｃｎｔからエンコーダカウント値Ｅｃｎｔを減算した値であるカウント偏差Δｃｎｔに基づいてエンコーダ１３の異常を判定する（式（１）参照）。
【００２９】
Δｃｎｔ＝Ｐｃｎｔ−Ｅｃｎｔ    ・・・（１）
【００３０】
本実施形態では、ディテントローラ２６が谷部２１１から谷部２１２へ向かうときのモータ１０の回転方向を正方向とする。また、モータ１０が正方向に回転することで、エンコーダカウント値Ｅｃｎｔが増加し、逆方向に回転することで、エンコーダカウント値Ｅｃｎｔが減少する。さらにまた、通電相カウント値Ｐｃｎｔについても同様、モータ１０を正方向に回転させるときに増加し、逆方向に回転させるときに減少する。回転方向の定義等は、異なっていてもよい。
【００３１】
本実施形態では、エンコーダカウント値Ｅｃｎｔを用いたフィードバック制御を行うべく、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たときに、エンコーダ１３とロータ１０３との相対位置関係を学習する初期駆動制御を行う。以下、始動スイッチを「ＩＧ」とする。
【００３２】
初期駆動制御を図６〜図８に基づいて説明する。図６は、初期駆動制御を説明するタイムチャートであって、上段から、ＩＧオンオフ、制御モード、モータ角度、Ａ相およびＢ相のエンコーダ信号を示す。モータ角度は、ディテントローラ２６がＰレンジに対応する谷部２１１の底部にあるときを（Ｐ）、ディテントローラ２６が壁部２１３に当接しているときを（Ｐ壁）とし、通電相を併記した。また、指令値を一点鎖線、実際のロータ位置を実線で記す。
【００３３】
時刻ｘ１０にてＩＧがオンされると、初期待機後の時刻ｘ１０にて、初期駆動制御が開始される。初期駆動制御では、エンコーダカウント値Ｅｃｎｔを用いず、所定時間ごとに通電相を切り替えるオープン制御により、ガタの範囲内にて、モータ１０を正方向に回転させる。ここで、ガタとは、モータ１０のモータ軸と出力軸１５との間に形成された遊びの合計であり、ガタの範囲内では、モータ軸はディテントスプリング２５のスプリング力を受けない。
【００３４】
図６の例では、時刻ｘ１１から時刻ｘ１２にてＵＶ相に２相通電し、時刻ｘ１２から時刻ｘ１３にてＶ相に１相通電し、時刻ｘ１３から時刻ｘ１４にてＶＷ相に２相通電し、時刻ｘ１４からＷ相に１相通電し、時刻ｘ１４から時刻ｘ１５にてＷＵ相に２相通電する。これにより、図７に示す如く、ロータ１０３が回転する。図７では、通電相を梨地で示す。また図７では、回転状態を説明すべく、ロータ１０３の１つの突極１０４に三角印を付した。図８および図９も同様である。
【００３５】
本実施形態では、ロータ位置が安定する程度、２相通電の時間を確保する。一方、１相通電は、通電相が安定して切り替えられる程度の通電時間があればよいので、１相通電の時間を２相通電の時間よりも短くしている。これにより、初期駆動制御に要する時間を短縮可能である。
【００３６】
図８に示すように、例えば、ＶＷ相に２相通電すると、正常であれば、Ｖ相コイル１１２またはＷ相コイル１１３が巻回されたステータ１０１の突極１０２と、ロータ１０３の２つの突極１０４とが対向する「２相２歯」の状態にて安定する。このとき、図６に示すように、エンコーダ１３からの出力は、Ａ相信号、Ｂ相信号がともにＨｉとなる。一方、例えば、シフトバイワイヤシステム１の初期駆動制御と、図示しないエンジンのクランキングとのタイミングの重複等により、初期駆動に失敗すると、図９に示すように、通電相のコイルが巻回されたステータ１０１の２つの突極１０２と、ロータ１０３の１つの突極１０４とが対向する「２相１歯」の状態となる。このとき、エンコーダ１３からの出力は、Ａ相信号、Ｂ相信号がともにＬｏとなる。
【００３７】
そこで本実施形態では、２相通電時にＡ相信号およびＢ相信号が共にＨｉであれば初期駆動完了とし、Ｐ壁位置Ｗｃｎｔを学習する壁当て制御に移行する。また、２相通電時にＡ相信号およびＢ相信号がＬｏであれば、初期駆動制御をリトライする。図６の例では、３回目の２相通電時に初期駆動完了としているが、初期駆動制御における通電相の切り替え回数や、リトライ数等は任意に設定可能である。
【００３８】
本実施形態の診断処理を図１０および図１１のタイムチャートに基づいて説明する。図１０および図１１では、上段にエンコーダおよび通電相のカウント数、下段にエンコーダ信号を示す。カウント数については、エンコーダカウント値Ｅｃｎｔを実線、通電相カウント値Ｐｃｎｔを一点鎖線で示し、通電相の一例を併記した。
【００３９】
図１０に示すように、ＩＧオン時のステータ１０１とロータ１０３との相対位置に応じ、初期駆動制御中に、エンコーダカウント値Ｅｃｎｔと通電相カウント値Ｐｃｎｔとにズレが生じる。ＷＵ相通電時、エンコーダ信号は、Ａ相およびＢ相がともにＨｉであるので、初期駆動成功と判定する。図１０の例では、初期駆動完了時のカウント偏差Δｃｎｔは、−２である。
【００４０】
初期駆動が完了した時刻ｘ１６から、エンコーダカウント値Ｅｃｎｔに応じて通電相を切り替えることで、モータ１０を逆方向に回転させ、壁当て制御によりＰ壁位置Ｗｃｎｔの学習を行う。時刻ｘ１７にて、ディテントローラ２６がディテントプレート２１のＰレンジ側の壁に当接すると、このときのエンコーダカウント値ＥｃｎｔをＰ壁位置Ｗｃｎｔとして学習する。
【００４１】
Ｐ壁位置Ｗｃｎｔの学習が完了すると、時刻ｘ１８から戻し制御を行う。戻し制御では、ディテントローラ２６が谷部２１１の底部に戻るように、目標カウント値Ｔｃｎｔが設定され、エンコーダカウント値Ｅｃｎｔが目標カウント値Ｔｃｎｔとなるように、モータ１０を正方向に回転させる。
【００４２】
時刻ｘ１９にて、エンコーダカウント値Ｅｃｎｔが目標カウント値Ｔｃｎｔを含む制御範囲内（例えば±２カウント）に到達すると、停止制御によりモータ１０を停止させる。停止制御は、エンコーダカウント値Ｅｃｎｔに応じた２相への固定相通電であって、図１０の例では、ＶＷ相に通電される。停止制御時は、イナーシャの影響により、ステータ１０１とロータ１０３との相対位置関係は、２相２歯にならない虞がある。また、停止制御後、モータ１０への通電を一旦オフにする。図１０および図１１では、固定相通電を行っている期間に加え、通電オフ期間も「停止制御」に含めて記載した。
【００４３】
固定相通電および通電オフ後の時刻ｘ２０から、エンコーダカウント値Ｅｃｎｔが初期駆動完了時と同じ値となるように、通電相を切り替える診断用通電を行う。診断用通電でのモータ１０の回転方向は、初期駆動時と同じ方向である。時刻ｘ２１にてエンコーダカウント値Ｅｃｎｔが初期駆動完了時と一致したときの通電相は、ＷＵ相であって、停止制御時とは通電相が異なっている。このとき、エンコーダ１３が正常であれば、カウント偏差Δｃｎｔは、−２であり、初期駆動完了時と一致する。
【００４４】
一方、図１１において二点鎖線で囲んだように、壁当て制御中に、エンコーダ信号のパルス抜けが発生すると、ディテントローラ２６がＰレンジ側の壁に当接したときのエンコーダカウント値Ｅｃｎｔが正常時と異なる値となり、Ｐ壁位置Ｗｃｎｔの学習を誤る虞がある。また、エンコーダ信号のパルス抜けが発生すると、壁当て完了後、時刻ｘ１８以降のカウント偏差Δｃｎｔは、初期駆動完了時の値と一致しない。例えば、図１１の例では、初期駆動完了時のカウント偏差Δｃｎｔが−２であるのに対し、時刻ｘ１８以降のカウント偏差Δｃｎｔは＋２であり、初期駆動完了時と異なっている。
【００４５】
そこで本実施形態では、初期駆動完了時のカウント偏差Δｃｎｔである初期偏差Ｇｃｎｔ１と、Ｐ壁位置Ｗｃｎｔ学習後のカウント偏差Δｃｎｔである診断用初期偏差Ｇｃｎｔ２とを比較することで、エンコーダ信号の異常を検出する。本実施形態では、エンコーダカウント値Ｅｃｎｔが初期駆動完了時と同じ値となるところまでモータ１０を戻したときのカウント偏差Δｃｎｔと、初期駆動完了時のカウント偏差Δｃｎｔに基づいて、エンコーダ異常を判定する。なお、図１１では、Ａ相信号にパルス抜けが発生する例を示しているが、Ｂ相信号にパルス抜けが発生した場合についても同様である。
【００４６】
本実施形態の診断処理を図１２のフローチャートに基づいて説明する。この処理は、ＩＧがオンされたときにＥＣＵ５０にて実行される。以下、ステップＳ１０１の「ステップ」を省略し、単に記号「Ｓ」と記す。他のステップも同様である。
【００４７】
ＩＧがオンされると、Ｓ１０１にて、初期駆動を行う。初期駆動は、図６等で説明した通り、オープン制御により、ガタの範囲内にてモータ１０を正方向に回転させる。Ｓ１０２では、異常判定部５５は、初期駆動が成功したか否かを判断する。ここでは、２相通電時のエンコーダ信号が、Ａ相およびＢ相が共にＨｉである場合、初期駆動成功と判定する。初期駆動が成功したと判断された場合（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、Ｓ１０５へ移行する。初期駆動が失敗したと判断された場合（Ｓ１０２：ＮＯ）、Ｓ１０３へ移行する。
【００４８】
Ｓ１０３では、異常判定部５５は、初期駆動リトライ回数Ｎｉをインクリメントする。Ｓ１０４では、異常判定部５５は、初期駆動リトライ回数Ｎｉが判定閾値Ｎｉ＿ｔｈ以上か否かを判断する。判定閾値Ｎｉ＿ｔｈは、異常確定までのリトライ回数であって、任意に設定される。後述の判定閾値Ｎｄ＿ｔｈ、Ｎｐ＿ｔｈも同様である。各リトライ回数は同じであってもよいし、異なっていてもよい。初期駆動リトライ回数Ｎｉが判定閾値Ｎｉ＿ｔｈ未満であると判断された場合（Ｓ１０４：ＮＯ）、Ｓ１０１へ戻り、初期駆動のリトライを行う。初期駆動リトライ回数Ｎｉが判定閾値Ｎｉ＿ｔｈ以上であると判断された場合（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、Ｓ１１８へ移行し、異常を確定する。
【００４９】
初期駆動が成功した場合（Ｓ１０２：ＹＥＳ）に移行するＳ１０５では、異常判定部５５は、初期駆動リトライ回数Ｎｉを初期化し、Ｎｉ＝０とする。Ｓ１０６では、異常判定部５５は、初期駆動が成功したと判定されたときのエンコーダカウント値Ｅｃｎｔと通電相カウント値Ｐｃｎｔとカウント偏差Δｃｎｔを算出し、算出された値を初期偏差Ｇｃｎｔ１とし、そのときのエンコーダカウント値Ｅｃｎｔと関連づけて、図示しない記憶部等に保持する。
【００５０】
続いて移行するＳ１０７では、壁位置学習処理を行う。壁位置学習処理を、図１３に示すサブフローに基づいて説明する。Ｓ１７１では、通電制御部５２は、エンコーダカウント値Ｅｃｎｔに応じて通電相を切り替えることで、モータ１０を逆方向に回転させる。
【００５１】
Ｓ１７２では、学習部５３は、ディテントローラ２６が壁部２１３に到達したか否かを判断する。ここでは、エンコーダカウント値Ｅｃｎｔの最小値が継続判定時間以上に亘って更新されなかった場合、ディテントローラ２６が壁部２１３に到達したと判定する。継続判定時間は、ディテントローラ２６が駆動されている状態を壁位置到達と誤判定しない程度の時間に設定される。ディテントローラ２６が壁部２１３に到達していないと判断された場合（Ｓ１７２：ＮＯ）Ｓ１７１へ戻り、モータ１０の駆動を継続する。ディテントローラ２６が壁部２１３に到達したと判断された場合（Ｓ１７２：ＹＥＳ）、Ｓ１７３へ移行する。
【００５２】
Ｓ１７３では、学習部５３は、Ｐ壁到達と判定されたときのエンコーダカウント値Ｅｃｎｔを、Ｐ壁位置Ｗｃｎｔとして学習し、図示しない記憶部等に保持する。
【００５３】
Ｓ１７４では、通電制御部５２は、ディテントローラ２６を谷部２１１の底部に戻すべく、目標カウント値Ｔｃｎｔを設定し、エンコーダカウント値Ｅｃｎｔに基づいてモータ１０を正方向に回転させる。目標カウント値Ｔｃｎｔは、適宜変更可能である。
【００５４】
Ｓ１７５では、通電制御部５２は、ディテントローラ２６を谷部２１１の底部に戻す戻し制御が完了したか否かを判断する。ここでは、エンコーダカウント値Ｅｃｎｔが目標カウント値Ｔｃｎｔを含む制御範囲内となった場合、戻し制御が完了したと判定する。戻し制御が完了していないと判断された場合（Ｓ１７５：ＮＯ）、Ｓ１７４へ戻り、モータ１０の駆動を継続する。戻し制御が完了したと判断された場合（Ｓ１７５：ＹＥＳ）、Ｓ１７６へ移行し、固定相通電により停止制御を行い、モータ１０を停止させる。停止制御が完了すると、壁位置学習処理を終了し、図１２中のＳ１０８へ移行する。
【００５５】
図１２に戻り、壁位置学習処理が終了した後に移行するＳ１０８では、通電制御部５２は、モータ１０への通電をオフにする。Ｓ１０９では、通電制御部５２は、診断用通電を行う。診断用通電では、エンコーダカウント値Ｅｃｎｔが、初期偏差Ｇｃｎｔ１と関連づけて記憶されている値となるように、通電相を切り替える。
【００５６】
Ｓ１１０では、異常判定部５５は、診断用通電が成功したか否かを判断する。ここでは、Ｓ１０２と同様、２相通電時のエンコーダ信号が、Ａ相およびＢ相が共にＨｉである場合、診断用通電成功と判定する。診断用通電が成功したと判断された場合（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、Ｓ１１３へ移行する。診断用通電が失敗したと判断された場合（Ｓ１１０：ＮＯ）、Ｓ１１１へ移行する。
【００５７】
Ｓ１１１では、異常判定部５５は、診断用通電リトライ回数Ｎｄをインクリメントする。Ｓ１１２では、異常判定部５５は、診断用通電リトライ回数Ｎｄが判定閾値Ｎｄ＿ｔｈ以上か否かを判断する。診断用通電リトライ回数Ｎｄが判定閾値Ｎｄ＿ｔｈ未満であると判断された場合（Ｓ１１２：ＮＯ）、Ｓ１０９へ戻り、診断用通電のリトライを行う。診断用通電リトライ回数Ｎｄが判定閾値Ｎｄ＿ｔｈ以上であると判断された場合（Ｓ１１２：ＹＥＳ）、Ｓ１１８へ移行し、異常を確定する。
【００５８】
診断用通電が成功した場合（Ｓ１１０：ＹＥＳ）に移行するＳ１１３では、異常判定部５５は、診断用通電リトライ回数Ｎｄを初期化し、Ｎｄ＝０とする。Ｓ１１４では、異常判定部５５は、診断用通電が成功したと判定されたときのエンコーダカウント値Ｅｃｎｔおよび通電相カウント値Ｐｃｎｔを用いてカウント偏差Δｃｎｔを算出し、算出された値を診断用初期偏差Ｇｃｎｔ２とする。
【００５９】
Ｓ１１５では、異常判定部５５は、初期偏差Ｇｃｎｔ１と診断用初期偏差Ｇｃｎｔ２とが一致するか否かを判断する。初期偏差Ｇｃｎｔ１と診断用初期偏差Ｇｃｎｔ２とが一致すると判断された場合（Ｓ１１５：ＹＥＳ）、Ｓ１１９へ移行する。初期偏差Ｇｃｎｔ１と診断用初期偏差Ｇｃｎｔ２とが一致しないと判断された場合（Ｓ１１５：ＮＯ）、Ｓ１１６へ移行する。このとき、Ｓ１７３で学習されたＰ壁位置Ｗｃｎｔは、誤学習されている虞があるため、破棄する。
【００６０】
Ｓ１１６では、異常判定部５５は、パルス異常診断回数Ｎｐをインクリメントする。Ｓ１１７では、異常判定部５５は、パルス異常診断回数Ｎｐが判定閾値Ｎｐ＿ｔｈ以上か否かを判断する。パルス異常診断回数Ｎｐが判定閾値Ｎｐ＿ｔｈ未満であると判断された場合（Ｓ１１７：ＮＯ）、Ｓ１０１へ戻り、初期学習からのリトライを行う。パルス異常診断回数Ｎｐが判定閾値Ｎｐ＿ｔｈ異常であると判断された場合（Ｓ１１７：ＹＥＳ）、Ｓ１１８へ移行し、異常を確定する。
【００６１】
初期偏差Ｇｃｎｔ１と診断用初期偏差Ｇｃｎｔ２とが一致した場合（Ｓ１１５：ＹＥＳ）に移行するＳ１１９では、異常判定部５５は、エンコーダ信号と、ステータ１０１とロータ１０３との相対位置との関係が正常であると確定する。また、パルス異常診断回数Ｎｐを初期化し、Ｎｐ＝０とする。以降、Ｓ１７３で学習されたＰ壁位置Ｗｃｎｔを用いて、シフトレンジ切り替えに係る処理を行う。
【００６２】
エンコーダ信号にパルス抜け等の異常が生じていない場合、初期駆動時とＰ壁当て後とで、エンコーダカウント値Ｅｃｎｔと通電相カウント値Ｐｃｎｔとの関係が維持される。一方、壁位置学習中にエンコーダ信号の異常が生じると、初期駆動時とＰ壁当て後とで、エンコーダカウント値Ｅｃｎｔと通電相カウント値Ｐｃｎｔとの関係がずれる。
【００６３】
そこで本実施形態では、初期駆動完了時のカウント偏差Δｃｎｔである初期偏差Ｇｃｎｔ１と、壁当て後のカウント偏差Δｃｎｔである診断用初期偏差Ｇｃｎｔ２とを比較することで、エンコーダ信号の異常を検出している。具体的には、初期偏差Ｇｃｎｔ１と診断用初期偏差Ｇｃｎｔ２とが不一致の場合、壁当て学習中にエンコーダ信号の異常が発生したと判定し、Ｐ壁位置Ｗｃｎｔの学習をやり直す。これにより、誤って学習されたＰ壁位置Ｗｃｎｔに基づいたレンジ切替制御が行われるのを防ぐことができる。
【００６４】
また、本実施形態では、診断用初期偏差Ｇｃｎｔ２の学習を、初期駆動完了と同じ場所で行っている。初期駆動が完了したときのディテントローラ２６の位置は、ディテントスプリング２５のスプリング力にてディテントローラ２６が動かない位置である。このように、ディテントローラ２６が動かない位置での値を用いることで、誤判定を防ぐことができる。
【００６５】
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、シフトバイワイヤシステム１において、モータ１０の駆動を制御することでシフトレンジを切り替える。シフトバイワイヤシステム１は、モータ１０と、エンコーダ１３と、シフトレンジ切替機構２０と、を備える。エンコーダ１３は、モータ１０の回転位置に応じた検出信号であるエンコーダ信号を出力する。
【００６６】
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、ディテントローラ２６を有する。ディテントプレート２１は、複数の谷部２１１、２１２、および、複数の谷部２１１、２１２の両端に設けられる壁部２１３、２１４が形成され、モータ１０の回転が伝達される出力軸１５と一体に回転する。ディテントローラ２６は、シフトレンジに応じた谷部２１１、２１２に係合可能である。
【００６７】
シフトレンジ制御装置４０は、エンコーダカウント部５１と、通電制御部５２と、学習部５３と、通電相カウント部５４と、異常判定部５５と、を備える。エンコーダカウント部５１は、エンコーダ信号に基づいてエンコーダカウント値Ｅｃｎｔを演算する。通電制御部５２は、モータ１０への通電を制御する。学習部５３は、ディテントローラ２６が壁部２１３に当接するときのエンコーダカウント値Ｅｃｎｔである壁位置Ｗｃｎｔを学習する。通電相カウント部５４は、通電相の切り替えに応じてカウントされる通電相カウント値Ｐｃｎｔを演算する。異常判定部５５は、壁位置の学習前後における、通電相カウント値Ｐｃｎｔおよびエンコーダカウント値Ｅｃｎｔに基づいて、エンコーダ１３の異常を判定する。これにより、壁当て学習時のエンコーダ１３の異常を適切に検出することができる。
【００６８】
モータ１０は、３相モータであって、エンコーダ１３の異常判定には、２相通電時の通電相カウント値Ｐｃｎｔおよびエンコーダカウント値Ｅｃｎｔが用いられる。２相通電時は、１相通電時よりも保持力が高いため、より適切に異常判定を行うことができる。
【００６９】
通電制御部５２は、エンコーダカウント値Ｅｃｎｔを用いずにモータ１０をガタＧの範囲内で回転させる初期駆動制御、ディテントローラ２６が壁部２１３と当接する位置までモータ１０を回転させる壁当て制御、壁当て制御の後、ディテントローラ２６が壁部２１３から離間する方向にモータ１０を回転させる戻し制御を、この順で行う。異常判定部５５は、初期駆動制御が完了したときの通電相カウント値Ｐｃｎｔとエンコーダカウント値Ｅｃｎｔとの差である初期偏差Ｇｃｎｔ１と、戻し制御が開始された後の通電相カウント値Ｐｃｎｔとエンコーダカウント値Ｅｃｎｔとの差である診断用初期偏差Ｇｃｎｔ２とが異なっていた場合、エンコーダ１３が異常であると判定する。これにより、エンコーダ１３の異常を適切に判定することができる。
【００７０】
シフトレンジ切替機構２０は、谷部２１１、２１２に嵌まり込む方向にディテントローラ２６を付勢するディテントスプリング２５を備える。初期偏差Ｇｃｎｔ１および診断用初期偏差Ｇｃｎｔ２は、ディテントスプリング２５の付勢力にてシフトレンジ切替機構２０が駆動されない位置にディテントローラ２６が嵌まり合っている状態である係合状態にて演算される。これにより、ディテントスプリング２５のスプリング力によりモータ１０が駆動されない状態にて、エンコーダ１３の異常をより適切に判定することができる。
【００７１】
通電制御部５２は、戻し制御により、ディテントローラ２６が係合状態となる位置までモータ１０を駆動した後、固定相通電によりモータ１０を停止させる停止制御を行う。診断用初期偏差Ｇｃｎｔ２は、停止制御の後に演算される。これにより、エンコーダ１３の異常を、より適切に判定することができる。
【００７２】
診断用初期偏差Ｇｃｎｔ２は、停止制御後、診断用通電を行い、エンコーダカウント値Ｅｃｎｔが初期偏差Ｇｃｎｔ１を演算したときと同じ値となるときのエンコーダカウント値Ｅｃｎｔおよび通電相カウント値Ｐｃｎｔを用いて演算される。すなわち、診断用初期偏差Ｇｃｎｔは、初期駆動制御が完了時と同じ位置にて演算される。これにより、ディテントローラ２６が確実に係合状態であって、ディテントスプリング２５によりモータ１０が駆動されない状態にて診断用初期偏差Ｇｃｎｔが演算されるので、エンコーダ１３の異常をより適切に判定することができる。
【００７３】
診断用通電は、停止制御後、モータ１０への通電をオフした後に実施される。これにより、戻し制御によるモータ１０のイナーシャの影響を受けることなく、エンコーダ１３の異常をより適切に判定することができる。
【００７４】
診断用初期偏差Ｇｃｎｔ２は、停止制御にて通電される相と、異なる相に通電されているときのエンコーダカウント値Ｅｃｎｔおよび通電相カウント値Ｐｃｎｔを用いて演算される。停止制御では、イナーシャの影響により２相１歯になることがあるため、停止制御とは通電相を替えることで、誤判定を防止することができる。
【００７５】
学習部５３は、異常判定部５５によりエンコーダ１３が異常であると判定された場合、壁位置Ｗｃｎｔの学習を再度行う。これにより、壁位置Ｗｃｎｔが誤学習を防ぐことができる。
【００７６】
異常判定部５５は、壁位置Ｗｃｎｔの学習回数が判定閾値以上となった場合、エンコーダ１３の異常を確定させる。具体的には、初期偏差Ｇｃｎｔ１と診断用初期偏差Ｇｃｎｔ２が一致しなかった回数であるパルス異常診断回数Ｎｐが判定閾値Ｎｐ＿ｔｈ異常となった場合（Ｓ１１５：ＮＯ、Ｓ１１６、Ｓ１１７：ＹＥＳ）、エンコーダ１３の異常を確定させる。これにより、適切にエンコーダ１３の異常を確定させることができる。
【００７７】
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」、ディテントプレート２１が「回転部材」、ディテントローラ２６が「係合部材」、ディテントスプリング２５が「付勢部材」、ディテントスプリング２５のスプリング力が「付勢力」に対応する。また、パルス異常診断回数Ｎｐが「学習回数」、判定閾値Ｎｐ＿ｔｈが「判定閾値」に対応する。
【００７８】
（他の実施形態）
上記実施形態では、診断用初期値は、戻し制御、停止制御、および、通電オフ後の診断用通電時のエンコーダカウント値および通電相カウント値に基づいて演算される。他の実施形態では、診断用初期値は、戻し制御開始後（図１０中の時刻ｘ１８以降）であって、シフトレンジ切替開始前の任意のタイミングにて演算可能である。また、停止制御後の通電オフの処理は省略してもよい。上記実施形態では、２相通電時のカウント偏差に基づいてエンコーダの異常を判定している。他の実施形態では、１相通電時のカウント偏差に基づいてエンコーダの異常を判定してもよい。なお、１相通電時には、正常時、１相１歯の状態でステータとロータとが対向し、Ａ相信号およびＢ相信号が共にＬｏとなる。
【００７９】
上記実施形態では、ディテントプレートには２つの凹部が設けられる。他の実施形態では、凹部の数は２つに限らず、例えばレンジ毎に凹部が設けられていてもよい。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、出力軸センサとしてポテンショメータを例示した。他の実施形態では、出力軸センサは、どのようなものであってもよい。また、出力軸センサを省略してもよい。
【００８０】
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。
【符号の説明】
【００８１】
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
２０・・・シフトレンジ切替機構
２１・・・ディテントプレート（回転部材）
２５・・・ディテントスプリング（付勢部材）
２６・・・ディテントローラ（係合部材）
４０・・・シフトレンジ制御装置
５１・・・エンコーダカウント部
５２・・・通電制御部              ５３・・・学習部
５４・・・通電相カウント部        ５５・・・異常判定部
【図１】
2020084997.tif 000003
【図２】
2020084997.tif 000004
【図３】
2020084997.tif 000005
【図４】
2020084997.tif 000006
【図５】
2020084997.tif 000007
【図６】
2020084997.tif 000008
【図７】
2020084997.tif 000009
【図８】
2020084997.tif 000010
【図９】
2020084997.tif 000011
【図１０】
2020084997.tif 000012
【図１１】
2020084997.tif 000013
【図１２】
2020084997.tif 000014
【図１３】
2020084997.tif 000015