(57)【要約】【課題】安全性に対する比較的高い要求を満足させることができるシフトレンジ制御装置を提供する。【解決手段】エンコーダ１３は、モータ１０の回転位置に応じたモータ回転角信号ＳｇＥを出力する。出力軸センサ１６は、モータ１０の回転が伝達される出力軸１５と一体に回転するターゲットの磁界の変化を検出し、出力軸１５の回転位置に応じた出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２を出力する。角度演算部５１は、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２に基づく第１出力軸角度θｓ、および、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２とモータ回転角信号ＳｇＥとに基づく第２出力軸角度θｔｍを演算する。異常監視部５５は、第１出力軸角度θｓに基づいて、シフトバイワイヤシステム１の異常を監視する。ＳＢＷ−ＥＣＵ５０は、自動変速機５の変速段を制御するＴＭ−ＥＣＵ６０に、第２出力軸角度θｔｍを出力する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ（１０）の駆動を制御することで車両のシフトレンジを切り替えるシフトレンジ切替システム（１）を制御するシフトレンジ制御装置であって、
前記モータの回転位置を検出し、前記モータの回転位置に応じたモータ回転角信号を出力するモータ回転角センサ（１３）と、
前記モータの回転が伝達される出力軸（１５）と一体に回転するターゲット（２１５）の磁界の変化を検出し、前記出力軸の回転位置に応じた出力軸信号を出力する出力軸センサ（１６）と、
前記モータ回転角信号に基づき前記モータの駆動を制御するモータ制御部（５２）、前記出力軸信号に基づく第１出力軸角度、および、前記出力軸信号と前記モータ回転角信号とに基づく第２出力軸角度を演算する角度演算部（５１）、ならびに、前記第１出力軸角度に基づいて前記シフトレンジ切替システムの異常を監視する異常監視部（５５）、を有するシフトレンジ制御部（５０）と、
を備え、
前記シフトレンジ制御部は、自動変速機（５）の変速段を制御するトランスミッション制御部（６０）に、前記第２出力軸角度を出力するシフトレンジ制御装置。
【請求項２】
前記ターゲットは、シフトレンジに応じて係合部材（２６）が係合する複数の谷部（２２１〜２２４）が形成され前記出力軸と一体に回転する回転部材（２１）に設けられ、
前記出力軸信号は、前記係合部材が隣接する前記谷部に移動するとき、移動の前後で異なる値となるようにステップ的に変化する請求項１に記載のシフトレンジ制御装置。
【請求項３】
前記第２出力軸角度は、前記出力軸信号が変化するタイミングにおける前記出力軸の回転位置、および、前記モータ回転角信号に基づく前記出力軸の回転位置の変化量に基づいて演算される請求項２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、運転者からのシフトレンジ切替要求に応じて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、モータの回転を原則して伝達する減速機構の回転軸に嵌合連結された出力軸の回転角を検出する出力軸センサが設けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４３８５７６８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、出力軸センサとして、回転角に応じた出力電圧がリニアに変化するポテンショメータ、または、各レンジに対応する回転角範囲でオンするスイッチが例示されている。特許文献１のポテンショメータやスイッチは、接触式のものである。そのため、例えば安全性に対する比較的高い要求を満たすべく、特許文献１の出力軸センサを多重化する場合、レンジ切替機構の構造を変更する必要がある。
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、出力軸センサの信号を容易に多重化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。
【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）の駆動を制御することで車両のシフトレンジを切り替えるシフトレンジ切替システム（１）を制御するものであって、モータ回転角センサ（１３）と、出力軸センサ（１６）と、シフトレンジ制御部（５０）と、を備える。
モータ回転角センサは、モータの回転位置を検出し、モータの回転位置に応じたモータ回転角信号を出力する。出力軸センサは、モータの回転が伝達される出力軸（１５）と一体に回転するターゲット（２１５）の磁界の変化を検出し、出力軸の回転位置に応じた出力軸信号を出力する。
【０００６】
シフトレンジ制御部は、モータ制御部（５２）、角度演算部（５１）、および、異常監視部（５５）を有する。モータ制御部は、モータ回転角信号に基づき、モータの駆動を制御する。角度演算部は、出力軸信号に基づく第１出力軸角度、および、出力軸信号とモータ回転角信号とに基づく第２出力軸角度を演算する。異常監視部は、第１出力軸角度に基づいてシフトレンジ切替システムの異常を監視する。シフトレンジ制御部は、自動変速機（５）の変速段を制御するトランスミッション制御部（６０）に、第２出力軸角度を出力する。
【０００７】
出力軸センサは、ターゲットの磁界の変化を検出することで出力軸の回転位置を検出する、いわゆる磁気センサである。出力軸センサを磁気センサとすることで、アクチュエータ側の構成を変更することなく、出力軸信号を容易に多重化することができ、安全性に対する比較的高い要求を満足させることができる。
また、角度演算部は、第１出力軸信号および第２出力軸信号の２種類の信号を演算する。各種演算に求められる安全性要求や角度精度要求等に応じて第１出力軸角度と第２出力軸角度とを使い分けることで、シフトレンジ切替システムを適切に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【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】一実施形態による出力軸信号を説明する説明図である。
【図４】参考例による出力軸センサが接点式スイッチの場合のセンサ信号を説明する説明図である。
【図５】一実施形態による出力軸角度設計値を説明する説明図である。
【図６】一実施形態による第２出力軸角度の演算を説明する説明図である。
【図７】一実施形態による第２出力軸角度推定処理を説明するフローチャートである。
【図８】一実施形態による油圧制御処理を説明するフローチャートである。
【図９】一実施形態による異常監視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】
【０００９】
以下、制御装置を図面に基づいて説明する。
（一実施形態）
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として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。
【００１０】
モータ１０は、図示しない車両に搭載されるバッテリ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。本実施形態のモータ１０は、スイッチトリラクタンスモータである。以下適宜、スイッチトリラクタンスモータを「ＳＲモータ」という。
【００１１】
図２に示すように、モータ回転角センサとしてのエンコーダ１３は、モータ１０の図示しないロータ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相のパルス信号を出力する。以下、エンコーダ１３からの信号をモータ回転角信号ＳｇＥとする。本実施形態では、エンコーダ１３は、Ａ相、Ｂ相について、各１つの信号を出力する１重系にて構成されている。本実施形態では、エンコーダ１３は、出力軸センサ１６より角度検出精度が高い。
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。
【００１２】
出力軸センサ１６は、第１センサ部１６１、および、第２センサ部１６２を有し、出力軸１５の回転位置を検出する。本実施形態の出力軸センサ１６は、後述する回転部材としてのディテントプレート２１に設けられるターゲット２１５（図１参照）の磁界の変化を検出する磁気センサであり、ターゲット２１５の磁界を検出可能な箇所に取り付けられる。図中、第１センサ部１６１を「センサ１」、第２センサ部１６２を「センサ２」と記載する。
【００１３】
センサ部１６１、１６２は、ターゲット２１５の磁界の変化を検出する磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）を有する、いわゆるＭＲセンサである。第１センサ部１６１は、ターゲット２１５の回転位置に応じた磁界を検出し、出力軸信号Ｓｇ１を後述のＳＢＷ−ＥＣＵ５０に出力する。第２センサ部１６２は、ターゲット２１５の回転位置に応じた磁界を検出し、出力軸信号Ｓｇ２をＳＢＷ−ＥＣＵ５０に出力する。本実施形態の出力軸センサ１６は、２つのセンサ部１６１、１６２を有しており、それぞれ独立に出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２をＳＢＷ−ＥＣＵ５０に送信している。すなわち、出力軸センサ１６は、２重系となっている。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
図３に模式的に示すように、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、４つの谷部２２１〜２２４が設けられる。谷部２２１〜２２４は、Ｐ、Ｒ、Ｎ、Ｄの各レンジに対応している。また、Ｐレンジに対応する谷部２２１とＲレンジに対応する谷部２２２との間には、山部２２６が設けられる。Ｒレンジに対応する谷部２２２とＮレンジに対応する谷部２２３との間には、山部２２７が設けられる。Ｎレンジに対応する谷部２２３とＤレンジに対応する谷部２２４との間には、山部２２８が設けられる。
【００１７】
図１に示すように、ディテントプレート２１には、出力軸１５の回転に応じて磁界が変化するように、ターゲット２１５が設けられる。ターゲット２１５は、磁性体にて形成される。ターゲット２１５は、ディテントプレート２１と別部材であってもよいし、ディテントプレート２１が磁性体であれば、例えばディテントプレート２１にプレス加工等を施すことで形成してもよい。ターゲット２１５は、出力軸１５の回転位置に応じて、出力軸センサ１６の出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２である出力電圧が、ステップ状に変化するように形成される。出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２の詳細は、後述する。
【００１８】
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、先端に係合部材としてのディテントローラ２６が設けられる。ディテントローラ２６は、谷部２２１〜２２４のいずれかに嵌まり込む。本実施形態では、ディテントプレート２１に形成される谷部は４つであるので、ディテントローラ２６が係合する係合ポジション数は、４である。
【００１９】
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２２１〜２２４を移動する。ディテントローラ２６が谷部２２１〜２２４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。
【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が矢印Ｐの方向に移動する。
【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。
【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とが噛み合うことで、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。
【００２３】
図２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、シフトレンジ制御部としてのシフトバイワイヤＥＣＵ５０等を有する。シフトバイワイヤＥＣＵを、適宜、「ＳＢＷ−ＥＣＵ」とする。
モータドライバ４１は、モータ１０の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）への通電に係る駆動信号を出力する。モータドライバ４１とバッテリとの間には、モータリレー４６が設けられる。モータリレー４６は、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は、始動スイッチがオフされているときにオフされ、モータ１０側への電力の供給が遮断される。
【００２４】
ＳＢＷ−ＥＣＵ５０は、ドライバ要求シフトレンジ、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。
トランスミッション制御部としてのトランスミッションＥＣＵ６０は、アクセル開度、車速、エンジン回転数、および、後述する第２出力軸角度θｔｍ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。以下、トランスミッションＥＣＵを、適宜、「ＴＭ−ＥＣＵ」とする。
【００２５】
ＥＣＵ５０、６０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（読み出し可能非一時的有形記録媒体）、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、６０における各処理は、ＲＯＭ等の実体的なメモリ装置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、６０は、例えばＣＡＮ（Controller Area Network）等を経由して、相互に情報を送受信可能に構成される。
【００２６】
ＳＢＷ−ＥＣＵ５０は、角度演算部５１、モータ制御部５２および異常監視部５５を有する。
角度演算部５１は、エンコーダ１３から取得されるＡ相およびＢ相の信号に基づき、モータ角度θｅを演算する。また、角度演算部５１は、出力軸１５の回転位置に応じた第１出力軸角度θｓおよび第２出力軸角度θｔｍを演算する。第１出力軸角度θｓは、出力軸センサ１６から取得される出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２に基づいて演算される。なお、第１出力軸角度θｓの演算には、エンコーダ１３から取得されるモータ回転角信号ＳｇＥは用いられない。第２出力軸角度θｔｍは、エンコーダ１３から取得されるモータ回転角信号ＳｇＥ、および、出力軸センサ１６から取得される出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２に基づいて演算される。ＳＢＷ−ＥＣＵ５０は、演算された第２出力軸角度θｔｍを、ＴＭ−ＥＣＵ６０に送信する。
【００２７】
モータ制御部５２は、エンコーダ１３の検出値に基づくモータ角度θｅ、および、第１出力軸角度θｓに基づき、モータ１０の駆動を制御する。なお、第１出力軸角度θｓに替えて、第２出力軸角度θｔｍを用いてもよい。モータ制御部５２は、例えば特許文献１に記載のように、モータ角度θｅが要求シフトレンジに応じた目標モータ回転角に一致するように、フィードバック制御等により、モータ１０の駆動を制御する。モータ１０の駆動制御の詳細は、どのようであってもよい。
異常監視部５５は、第１出力軸角度θｓに基づき、シフトバイワイヤシステム１の異常を監視する。
【００２８】
本実施形態では、係合ポジション数が４つであり、ディテントローラ２６の係合位置に応じ、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２が４段階に変化するように、出力軸センサ１６およびターゲット２１５を設ける。すなわち本実施形態では、係合ポジション数と、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２が取り得る出力電圧の段階数とが一致している。
【００２９】
図３に示すように、出力軸角度は、ディテントローラ２６（図３中では不図示）が谷部２２１にあるときを０とし、山部２２６の頂点に位置するときの出力軸角度を角度θｐｒ、山部２２７に位置するときの出力軸角度を角度θｒｎ、山部２２８に位置するときの出力軸角度を角度θｎｄとする。ここでは、θｐｒ＜θｒｎ＜θｎｄとし、Ｐレンジ側からＤレンジ側に回転することで大きくなるように設定するが、Ｄレンジ側からＰレンジ側に回転することで大きくなるように、逆向きに設定してもよい。
【００３０】
例えばシフトレンジをＰレンジからＤレンジに切り替えるべく、出力軸１５が回転するとき、出力軸角度が角度θｐｒより小さい場合、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２は、値Ｖ１にて一定である。出力軸角度が角度θｐｒになると、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２は、値Ｖ１から値Ｖ２に変化する。出力軸角度が角度θｐｒ以上、角度θｒｎより小さい範囲において、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２は、値Ｖ２で一定となる。出力軸角度が角度θｒｎになると、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２は、値Ｖ２から値Ｖ３に変化する。出力軸角度が角度θｒｎ以上、角度θｎｄより小さい範囲において、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２は、値Ｖ３で一定となる。出力軸信号が角度θｎｄになると、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２は、値Ｖ３から値Ｖ４に変化する。出力軸角度が角度θｎｄ以上のとき、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２は、値Ｖ４にて一定である。
【００３１】
換言すると、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２は、Ｐレンジのとき値Ｖ１、Ｒレンジのとき値Ｖ２、Ｎレンジのとき値Ｎ３、Ｄレンジのとき値Ｖ４である。出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２の取り得る値Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４は、離散しており、各値の中間値は取らない。また、値Ｖ１と値Ｖ２、値Ｖ２と値Ｖ３、値Ｖ３と値Ｖ４との差は、分解能やセンサ誤差等と比較して、十分に大きい値となるように設定される。すなわち本実施形態では、ディテントローラ２６の谷部２２１〜２２４間の移動に伴い、連続値と見なせない程度に異なっている第１の値から第２の値に値が切り替わることを、「値がステップ的に変化する」と定義している。なお、値Ｖ１と値Ｖ２、値Ｖ２と値Ｖ３、値Ｖ３と値Ｖ４との差は、等しくてもよいし、異なっていてもよい。
【００３２】
角度演算部５１は、出力軸センサ１６から出力される出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２に基づき、出力軸１５が、どの角度範囲にあるかを演算可能である。本実施形態では、第１出力軸角度θｓは、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２が値Ｖ１のとき、ディテントローラ２６が谷部２２１の中心にあるときの値、値Ｖ２のとき、ディテントローラ２６が谷部２２２の中心にあるときの値、値Ｖ３のとき、ディテントローラ２６が谷部２２３の中心にあるときの値、値Ｖ４のとき、ディテントローラ２６が谷部２２４の中心にあるときの値とする。
【００３３】
図４は、出力軸センサに接点式のポジションセンサを用いた場合の参考例である。接点式のポジションセンサは、Ｐレンジスイッチ（図中、「Ｐ−ｓｗ」）、Ｒレンジスイッチ（図中、「Ｒ−ｓｗ」）、Ｎレンジスイッチ（図中、「Ｎ−ｓｗ」）およびＤレンジスイッチ（図中、「Ｄ−ｓｗ」）の４つのスイッチから構成され、それぞれのレンジに対応し、自動変速機５にてレンジに応じた油圧を発生させる領域にてオンされる。また、全てのスイッチがオフされる不定領域Ｒｎが存在する。
【００３４】
図４にて説明した接点式のポジションセンサは、４つのスイッチを有しているが、１つのレンジに対応するスイッチは１つであり、１重系と捉えられる。接点式のポジションセンサを多重化する場合、スイッチ数が多くなる。また、接点式のセンサを多重化する場合、アクチュエータ側の構成の変更を要する虞がある。さらにまた、接点式のセンサでは、機能安全に係る要求を満たせない虞がある。
【００３５】
そこで本実施形態では、出力軸センサ１６を、非接触にてターゲット２１５の磁界の変化を検出する磁気センサとしている。これにより、出力軸センサ１６から出力される出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２を容易に多重化することができる。本実施形態では、出力軸センサ１６は、２重化されており、比較的高い安全性に対する要求を満たしている。本実施形態では、出力軸センサ１６の検出値を用いて、シフトバイワイヤシステム１の異常監視を行っている。
【００３６】
また、例えば、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２が、出力軸１５の回転位置に応じて、連続的に変化するアナログ信号の場合、ＡＤ変換等の処理が必要となる。本実施形態では、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２がレンジに応じてステップ的に変化するように、出力軸センサ１６およびターゲット２１５が設けられる。出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２が４段階程度であれば、出力軸センサ１６内におけるＡＤ変換等の処理が不要であるため、出力軸センサ１６の構成を簡素化することができる。
【００３７】
ところで、図４にて説明したように、自動変速機５では、出力軸１５の回転位置に応じた所定の領域にて、シフトレンジに応じた油圧を発生させる。そこで角度演算部５１では、エンコーダ１３の検出値を用いて、出力軸センサ１６の検出値を補完し、出力軸１５の回転に応じて概ね連続的に変化する第２出力軸角度θｔｍを演算している。
【００３８】
第２出力軸角度θｔｍの演算を図５〜図７に基づいて説明する。
図５は、出力軸１５の回転位置に係る設計値Ｋ１〜Ｋ３を説明する図である。図３に基づいて説明したように、本実施形態では、ディテントローラ２６が山部２２６〜２２８を乗り越えるタイミングにて出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２が変化するように構成されている。そこで本実施形態では、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２が変化するポイントと、設計値Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３とを関連付けて図示しないＲＯＭ等に予め記憶しておく。
【００３９】
ＰレンジとＲレンジとの間で出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２が変化するときの設計値Ｋ１は、Ｐレンジに対応する谷部２２１と山部２２６との間の角度に応じた値である。ＲレンジとＮレンジとの間で出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２が変化するときの設計値Ｋ２は、谷部２２１と山部２２７との間の角度に応じた値である。ＮレンジとＤレンジとの間で出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２が変化するときの設計値Ｋ３は、谷部２２１と山部２２８との間の角度に応じた値である。
なお、図中、ＰレンジとＲレンジとの間で出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２が変化するポイントを「Ｐ／Ｒ」、ＲレンジとＮレンジとの間で出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２が変化するポイントを「Ｒ／Ｎ」、ＮレンジとＤレンジとの間で出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２が変化するポイントを「Ｎ／Ｄ」と記載した。
【００４０】
図６は、シフトレンジをＰレンジからＤレンジに切り替える場合を説明するタイムチャートであって、横軸を時間とし、上から、要求シフトレンジ、出力軸角度、モータ通電を示す。図６では、図６中のθｅｓは、モータ角度θｅを、減速機１４のギア比にて出力軸１５の回転角度に換算した値であり、以下、モータ角度換算値とする。また、出力軸角度に対応するレンジを、括弧を付して記載した。なお、図６では、説明のため、モータ角度換算値θｅｓと第２出力軸角度θｔｍとの差がわかるように記載した。
【００４１】
時刻ｘ１にて、要求シフトレンジがＰレンジからＤレンジに切り替わると、モータ１０への通電が開始され、モータ１０の回転に伴い、モータ角度換算値θｅｓが変化する。第１出力軸角度θｓは、ディテントローラ２６が山部２２６を乗り越える時刻ｘ２まで変化しない。そこで、角度演算部５１は、シフトレンジがＰレンジのときの第２出力軸角度θｔｍを０とし、時刻ｘ１から時刻ｘ２までの間、モータ角度換算値θｅｓの変化量である角度変化量Δθを前回値に積算していき、第２出力軸角度θｔｍとする。
【００４２】
時刻ｘ２にて、ディテントローラ２６が山部２２６を乗り越えると、第１出力軸角度θｓは、ステップ的に変化する。また、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２が変化したタイミングにて、第２出力軸角度θｔｍを設計値Ｋ１とする。時刻ｘ２から時刻ｘ３までの間の第２出力軸角度θｔｍは、角度変化量Δθを前回値に積算することで演算される。
【００４３】
時刻ｘ３にて、ディテントローラ２６が山部２２７を乗り越えると、第１出力軸角度θｓは、ステップ的に変化する。また、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２が変化したタイミングにて、第２出力軸角度θｔｍを設計値Ｋ２とする。時刻ｘ３から時刻ｘ４までの間の第２出力軸角度θｔｍは、角度変化量Δθを前回値に積算することで演算される。
【００４４】
時刻ｘ４にて、ディテントローラ２６が山部２２８を乗り越えると、第１出力軸角度θｓは、ステップ的に変化する。また、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２が変化したタイミングにて、第２出力軸角度θｔｍを設計値Ｋ３とする。時刻ｘ４から時刻ｘ５までの間の第２出力軸角度θｔｍは、角度変化量Δθを前回値に積算することで演算される。
ディテントローラ２６が谷部２２４に嵌まり合うと、モータ１０は停止し、時刻ｘ５にて、出力軸角度θｓ、θｔｍが一致する。そして、ディテントローラ２６が谷部２２４に嵌まり合った後の所定のタイミングである時刻ｘ６にて、モータ１０への通電がオフされる。
【００４５】
第２出力軸角度θｔｍの推定処理を図７のフローチャートに基づいて説明する。この処理は、角度演算部５１にて、所定の周期（例えば１ｍｓ）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。他のステップについても同様である。以下適宜、今回値に（ｎ）、前回値に（ｎ−１）を付す。
最初のＳ１０１では、角度演算部５１は、モータ角度換算値θｅｓの今回値から前回値を減算し、角度変化量Δθを演算する（式（１）参照）。
Δθ＝θｅｓ（ｎ）−θｅｓ（ｎ−１）    ・・・（１）
【００４６】
Ｓ１０２では、角度演算部５１は、モータ１０への通電がオフされているか否かを判断する。モータ１０への通電がオンされていると判断された場合（Ｓ１０２：ＮＯ）、Ｓ１０４へ移行する。モータ１０への通電がオフされていると判断された場合（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、Ｓ１０３へ移行する。
【００４７】
Ｓ１０３では、第２出力軸角度θｔｍの今回値を、第１出力軸角度θｓとする。モータ１０への通電が行われていないとき、ディテントローラ２６は谷部２２１〜２２４のいずれかに嵌まり合っており、出力軸１５は回転していないので、出力軸センサ１６に基づく第１出力軸角度θｓを、そのまま第２出力軸角度θｔｍとすればよい。
【００４８】
モータ１０への通電がオンされている場合（Ｓ１０２：ＮＯ）に移行するＳ１０４では、角度演算部５１は、第１出力軸角度θｓの変化ポイントか否かを判断する。ここでは、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２が、前回値と比較して、判定閾値以上変化した場合、第１出力軸角度θｓの変化ポイントであると判定する。判定閾値は、ノイズやセンサ誤差等と比較して、十分に大きい値に設定される。第１出力軸角度θｓの変化ポイントであると判断された場合（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、Ｓ１０５へ移行する。第１出力軸角度θｓの変化ポイントではないと判断された場合（Ｓ１０４：ＮＯ）、Ｓ１０６へ移行する。
【００４９】
Ｓ１０５では、角度演算部５１は、第２出力軸角度θｔｍの今回値を、設計値Ｋｚとする。ここで、「ｚ」は、１、２、３のいずれかの値であって、ＰレンジとＲレンジとの間の変化ポイントであれば設計値Ｋ１、ＲレンジとＮレンジとの間の変化ポイントであれば設計値Ｋ２、ＮレンジとＤレンジとの間の変化ポイントであれば設計値Ｋ３とする。
【００５０】
Ｓ１０６では、角度演算部５１は、第２出力軸角度θｔｍの前回値に、Ｓ１０１にて演算された角度変化量Δθを加算した値を、第２出力軸角度θｔｍの今回値とする（式（２）参照）。
θｔｍ（ｎ）＝θｔｍ（ｎ−１）＋Δθ    ・・・（２）
Ｓ１０３、Ｓ１０５またはＳ１０７に続いて移行するＳ１０７では、角度演算部５１は、演算された第２出力軸角度θｔｍの今回値を、次回演算時の前回値として、記憶しないＲＡＭ等の記憶部に記憶させる。
演算された第２出力軸角度θｔｍは、ＣＡＮ通信等にて、ＴＭ−ＥＣＵ６０に出力される。
【００５１】
ＴＭ−ＥＣＵ６０における油圧制御処理を図８のフローチャートに基づいて説明する。この処理は、ＴＭ−ＥＣＵ６０にて、所定の周期で実行される。油圧制御処理の制御周期は、ＳＢＷ−ＥＣＵ５０における各種演算周期と同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００５２】
Ｓ２０１では、ＴＭ−ＥＣＵ６０は、油圧制御に必要な各種情報を取得する。ＴＭ−ＥＣＵ６０は、油圧制御に必要な情報の１つとして、ＳＢＷ−ＥＣＵ５０から、第２出力軸角度θｔｍを取得する。その他、ＴＭ−ＥＣＵ６０は、車速、エンジン回転数およびアクセル開度等の情報を取得する。
【００５３】
Ｓ２０２では、ＴＭ−ＥＣＵ６０は、取得された第２出力軸角度θｔｍ、車速、エンジン回転数、および、アクセル開度等に基づき、変速用油圧制御ソレノイド６を制御する。なお、マニュアルバルブ２８は、ディテントプレート２１の回転位置に応じて軸方向位置が決まるものであるので、第２出力軸角度θｔｍは、マニュアルバルブ軸角度と捉えることもできる。
【００５４】
ＳＢＷ−ＥＣＵ５０の異常監視部５５における異常監視処理を図９のフローチャートに基づいて説明する。この処理は、異常監視部５５にて、所定の周期で実行される。異常監視処理の制御周期は、他の処理と同じであってもよいし、異なっていてもよい。
Ｓ３０１では、異常監視部５５は、シフトバイワイヤシステム１にシステム異常が生じているか否かを判断する。本実施形態では、ドライバ要求シフトレンジと実レンジとが異なっている状態が、継続判定時間以上継続した場合、シフトバイワイヤシステム１に異常が生じているとみなす。ここで、実レンジの検出には、第１出力軸角度θｓを用いる。換言すると、シフトバイワイヤシステム１の異常監視において、出力軸１５の角度に係る情報として、２重系になっている出力軸センサ１６の検出値に基づく第１出力軸角度θｓを用い、１重系であるエンコーダ１３の情報を含む第２出力軸角度θｔｍは用いない。
また、継続判定時間は、シフトレンジの切り替えに要する時間（例えば０．１〜０．２ｓ程度）よりも十分に長い時間（例えば１ｓ）に設定される。
【００５５】
シフトバイワイヤシステム１に異常が生じていないと判断された場合（Ｓ３０１：ＮＯ）、Ｓ３０２の処理を行わずにルーチンを終了する。シフトバイワイヤシステム１に異常が生じていると判断された場合（Ｓ３０１：ＹＥＳ）、Ｓ３０２に移行する。
Ｓ３０２では、ＳＢＷ−ＥＣＵ５０は、モータ１０への通電をオフにする。また、ＳＢＷ−ＥＣＵ５０は、シフトバイワイヤシステム１に異常が生じていることをユーザに警告する。ユーザへの警告方法は、例えば、インスツルメンタルパネルのウォーニングランプを点灯させる。警告方法は、ウォーニングランプの点灯に限らず、音声での案内等、どのような方法でもよい。これにより、修理工場等への持ち込みを促す。
【００５６】
本実施形態では、出力軸センサ１６を、ディテントプレート２１と一体に回転するターゲット２１５の磁界の変化を検出する非接触式の磁気センサとしている。これにより、アクチュエータ側の構成を大幅に変更することなく、出力軸センサ１６を多重系（本実施形態では２重系）とすることができる。また、シフトバイワイヤシステム１の異常監視には、出力軸センサ１６の検出値に基づく第１出力軸角度θｓを用いている。これにより、シフトバイワイヤシステム１の異常監視について、機能安全に対する比較的高い要求を満足することができる。
【００５７】
一方、ＴＭ−ＥＣＵ６０における油圧制御には、機能安全性より角度精度が要求される。そこで、ステップ状に信号が変化する出力軸センサ１６の検出値に加え、１重系であるが角度精度の高いエンコーダ１３の検出値を用いて第２出力軸角度θｔｍを生成し、ＴＭ−ＥＣＵ６０における油圧制御に用いる。第２出力軸角度θｔｍは、出力軸センサ１６の検出値、および、エンコーダ１３の検出値に基づく、合成信号と捉えることができる。ＴＭ−ＥＣＵ６０における油圧制御において、出力軸センサ１６およびエンコーダ１３の検出値に基づく第２出力軸角度θｔｍを用いることで、変速用油圧制御ソレノイド６を適切に制御することができる。
【００５８】
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、モータ１０の駆動を制御することで車両の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を制御するものであって、エンコーダ１３と、出力軸センサ１６と、ＳＢＷ−ＥＣＵ５０と、を備える。
エンコーダ１３は、モータ１０の回転位置を検出し、モータ１０の回転位置に応じたモータ回転角信号ＳｇＥを出力する。出力軸センサ１６は、モータ１０の回転が伝達される出力軸１５と一体に回転するターゲット２１５の磁界の変化を検出し、出力軸１５の回転位置に応じた出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２を出力する。
【００５９】
ＳＢＷ−ＥＣＵ５０は、モータ制御部５２、角度演算部５１、および、異常監視部５５を有する。モータ制御部５２は、モータ回転角信号ＳｇＥに基づき、モータ１０の駆動を制御する。角度演算部５１は、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２に基づく第１出力軸角度θｓ、および、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２とモータ回転角信号ＳｇＥとに基づく第２出力軸角度θｔｍを演算する。モータ制御部５２は、モータ回転角信号ＳｇＥに基づき、モータ１０の駆動を制御する。異常監視部５５は、第１出力軸角度θｓに基づいて、シフトバイワイヤシステム１の異常を監視する。ＳＢＷ−ＥＣＵ５０は、自動変速機５の変速段を制御するＴＭ−ＥＣＵ６０に、第２出力軸角度θｔｍを出力する。
【００６０】
本実施形態の出力軸センサ１６は、ターゲット２１５の磁界の変化を検出することで出力軸１５の回転位置を検出する、いわゆる磁気センサである。出力軸センサ１６を磁気センサとすることで、アクチュエータ側の構成を変更することなく、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２を容易に多重化することができ、安全性に対する比較的高い要求を満足させることができる。
【００６１】
また角度演算部は、第１出力軸角度θｓおよび第２出力軸角度θｔｍの２種類の信号を演算する。ここで、例えば出力軸センサ１６が多重化されており、エンコーダ１３が多重化されておらず、かつ、エンコーダ１３の検出精度が出力軸センサ１６より高いものとする。この場合、第１出力軸角度θｓは比較的高い安全性要求を満たすものであり、第２出力軸角度θｔｍは比較的高い角度精度要求を満たすものである、といえる。本実施形態では、シフトバイワイヤシステム１のダイアグやフェイルセーフ等の異常監視には、比較的高い安全性要求を満たしている第１出力軸角度θｓを用い、自動変速機５の制御には、比較的角度精度の高い第２出力軸角度θｔｍを用いている。各種演算に求められる安全性要求や角度精度要求等に応じ、第１出力軸角度θｓと第２出力軸角度θｔｍとを使い分けることで、シフトバイワイヤシステム１を適切に制御することができる。
【００６２】
ターゲット２１５は、シフトレンジに応じてディテントローラ２６が係合する複数の谷部２２１〜２２４が形成され出力軸１５と一体に回転するディテントプレート２１に設けられる。出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２は、ディテントローラ２６が隣接する谷部２２１〜２２４に移動するとき、移動の前後で異なる値となるようにステップ的に変化する。これにより、出力軸１５の回転位置を適切に検出することができる。また、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２の出力が４段階程度であれば、出力軸センサ１６にてＡＤ変換処理等が不要になるため、例えば、出力軸１５の回転に応じて連続的に出力が変化するものと比較し、出力軸センサ１６の構成を簡素化することができる。
【００６３】
第２出力軸角度θｔｍは、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２が変化するタイミングにおける出力軸１５の回転位置、および、モータ回転角信号ＳｇＥに基づく出力軸１５の回転位置の変化量である角度変化量Δθに基づいて演算される。これにより、出力軸センサ１６およびエンコーダ１３の検出値に基づき、第２出力軸角度θｔｍを適切に演算することができる。
【００６４】
（他の実施形態）
上記実施形態では、モータは、ＳＲモータである。他の実施形態では、モータは、例えばＤＣブラシレスモータ等、どのようなモータであってもよい。上記実施形態では、モータの巻線組数については言及していないが、巻線組は１組でもよいし、複数組でもよい。
上記実施形態では、モータ回転角センサは、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、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。
【００６５】
上記実施形態では、出力軸センサとしてＭＲセンサが用いられる。他の実施形態では、ＭＲセンサ以外の磁気センサを用いてもよい。また、上記実施形態では、出力軸センサから、２つの独立した出力軸信号が出力される２重系となっている。他の実施形態では、出力軸センサから出力される出力軸信号数は、１でもよいし、３以上でもよい。換言すると、出力軸センサは、１重系であってもよいし、３重系以上の多重系であってもよい。また、モータ回転角センサが多重系であってもよい。
【００６６】
上記実施形態では、回転部材がディテントプレートであり、係合部材がディテントローラである。他の実施形態では、回転部材および係合部材は、ディテントプレートおよびディテントローラに限らず、形状等、どのようなものであってもよい。また、上記実施形態では、ディテントプレートには４つの谷部が設けられる。他の実施形態では、谷部の数は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谷部の数が２つであって、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。
【００６７】
上記実施形態では、係合ポジション数と出力軸信号の段階数とが一致している。他の実施形態では、係合ポジション数と出力軸信号の段階数とが異なっていてもよい。また、出力軸信号は、ステップ状に変化する信号に限らず、どのような信号であってもよい。
上記実施形態では、ＰレンジからＤレンジ方向にディテントプレートが回転するとき、出力軸信号が大きくなる。他の実施形態では、ＰレンジからＤレンジ方向にディテントプレートが回転するとき、出力軸信号が小さくなるように構成してもよい。
【００６８】
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。
【００６９】
上記実施形態では、シフトレンジ制御部とトランスミッション制御部とが別々のＥＣＵにより構成される。他の実施形態では、シフトレンジ制御部とトランスミッション制御部とが１つのＥＣＵで構成され、第２出力軸角度が内部的に出力されるようにしてもよい。
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】
【００７０】
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）
５・・・自動変速機
１０・・・モータ          １３・・・エンコーダ（モータ回転角センサ）
１５・・・出力軸          １６・・・出力軸センサ
４０・・・シフトレンジ制御装置
５０・・・ＳＢＷ−ＥＣＵ（シフトレンジ制御部）
５１・・・角度演算部
５２・・・モータ制御部
５５・・・異常監視部
２１５・・・ターゲット
【図１】
2018200079.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2018200079.tif 000006
【図５】
2018200079.tif 000007
【図６】
2018200079.tif 000008
【図７】
2018200079.tif 000009
【図８】
2018200079.tif 000010
【図９】
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