(57)【要約】【課題】回転角センサからの信号に異常が生じた場合であっても、シフトレンジを適切に切替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の信号取得部５１は、位相が異なる３相以上の回転角信号を出力可能なエンコーダ１３から回転角信号を取得する。駆動制御部５５は、モータ１０の回転位置が目標シフトレンジに応じた目標回転位置となるように、モータ１０の駆動を制御する。駆動制御部５５は、シフトレンジの切替中に回転角信号の異常が検出された場合、正常時とは異なる通電パターンに変更し、モータ１０の駆動を継続する。エンコーダ１３に異常が生じた場合、正常時とは通電パターンを変え、イナーシャを利用することで、モータ１０の駆動を適切に継続することができ、シフトレンジを適切に切り替えることができる。【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、シフトレンジの切り替えを制御するシフトレンジ制御装置であって、
位相が異なる３相以上の回転角信号を出力可能な回転角センサ（１３）から前記回転角信号を取得する信号取得部（５１）と、
前記モータの回転位置が目標シフトレンジに応じた目標回転位置となるように前記モータの駆動を制御する駆動制御部（５５）と、
を備え、
前記駆動制御部は、シフトレンジ切替中に前記回転角信号の異常が検出された場合、正常時とは通電パターンを変更し、前記モータの駆動を継続するシフトレンジ制御装置。
【請求項２】
前記駆動制御部は、シフトレンジ切替中に前記回転角信号の異常が検出された場合であっても、前記回転角信号を用いたフィードバック制御を継続する請求項１に記載のシフトレンジ制御装置。
【請求項３】
前記駆動制御部は、
前記回転角信号が正常パターンのとき、正常時と同様の通電相に通電し、
前記回転角信号が異常パターンのとき、通電をオフにする請求項２に記載のシフトレンジ制御装置。
【請求項４】
前記駆動制御部は、
前記回転角信号が正常パターンのとき、正常時と同様の通電相に通電し、
前記回転角信号が異常パターンのとき、直前の通電相への通電を保持する請求項２に記載のシフトレンジ制御装置。
【請求項５】
前記駆動制御部は、前記回転角信号の異常が検出された場合、前記モータへの通電をオフにする請求項１に記載のシフトレンジ制御装置。
【請求項６】
前記駆動制御部は、前記モータの回転位置が前記目標回転位置に到達した場合、前記モータの回転位置に応じた通電相への通電を継続する固定相通電により前記モータを停止させる請求項１〜５のいずれか一項に記載のシフトレンジ制御装置。
【請求項７】
前記駆動制御部は、前記モータの回転位置が前記目標回転位置に到達する前に停止した場合、前記回転角信号を用いずに通電相を切り替えるオープン制御にて、前記モータを前記目標回転位置まで回転させる請求項１〜６のいずれか一項に記載のシフトレンジ制御装置。
【請求項８】
前記駆動制御部は、前記回転角信号の異常検出後、異常が確定されなかった場合、次のレンジ切替時における駆動モードを、正常復帰させる請求項１〜７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、モータを駆動源として用いて車両のシフトレンジを切り替え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、モータのＦ／Ｂ制御系の故障が検出された場合、エンコーダカウント値の情報をフィードバックせずにモータの駆動を制御するオープンループ制御に切り替えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３８４９９３０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば特許文献１のように、Ａ相およびＢ相の２相のエンコーダシステムでは、Ａ相信号またはＢ相信号の一方に一時的な欠けやノイズ重畳が生じると、エンコーダカウント値とロータの回転位置との同期が取れなくなるため、モータが停止する。
【０００５】
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、回転角センサからの信号に異常が生じた場合であっても、シフトレンジを適切に切替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】
【０００６】
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、シフトレンジの切り替えを制御するものであって、信号取得部（５１）と、駆動制御部（５５）と、を備える。信号取得部は、位相が異なる３相以上の回転角信号を出力可能な回転角センサ（１３）から回転角信号を取得する。駆動制御部は、モータの回転位置が目標シフトレンジに応じた目標回転位置となるようにモータの駆動を制御する。駆動制御部は、シフトレンジ切替中に回転角信号の異常が検出された場合、正常時とは通電パターンを変更し、モータの駆動を継続する。
【０００７】
本発明では、回転角センサとして３相以上の回転角信号を出力可能なものを用いており、１相に異常が生じたとしても、その相を勢いで飛び越えれば、正しく通電される。そこで、回転角センサに異常が生じた場合、正常時時とは通電パターンを変え、イナーシャを利用することで、モータの駆動を適切に継続することができるので、シフトレンジを適切に切り替えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１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】第１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】第１実施形態によるエンコーダのホールＩＣの配置を説明する模式図である。
【図４】第１実施形態による（ａ）が電気角に応じたエンコーダパターンおよび通電相を説明する説明図であり、（ｂ）がエンコーダパターンに応じた通電相を説明する説明図である。
【図５】第１実施形態によるエンコーダ割込処理を説明するフローチャートである。
【図６】第１実施形態による駆動制御処理を説明するフローチャートである。
【図７】第１実施形態によるオープン駆動要求判定処理を説明するフローチャートである。
【図８】第１実施形態によるモータ駆動処理を説明するタイムチャートである。
【図９】第１実施形態によるモータ駆動処理を説明するタイムチャートである。
【図１０】第２実施形態による（ａ）が電気角に応じたエンコーダパターンおよび通電相を説明する説明図であり、（ｂ）がエンコーダパターンに応じた通電相を説明する説明図である。
【図１１】第３実施形態による（ａ）が電気角に応じたエンコーダパターンおよび通電相を説明する説明図であり、（ｂ）がエンコーダパターンに応じた通電相を説明する説明図である。
【図１２】第３実施形態によるエンコーダ割込処理を説明するフローチャートである。
【図１３】第４実施形態によるエンコーダ割込処理を説明するフローチャートである。
【図１４】第４実施形態による駆動制御処理を説明するフローチャートである。
【図１５】第４実施形態によるモータ駆動処理を説明するタイムチャートである。
【図１６】第４実施形態によるモータ駆動処理を説明するタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（第１実施形態）
シフトレンジ制御装置を図面に基づいて説明する。以下、複数の実施形態において、実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
【００１０】
第１実施形態によるシフトレンジ制御装置を図１〜図９に示す。図１および図２に示すように、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。
【００１１】
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が、ＤＣモータ等、どのような種類のものを用いてもよい。
【００１２】
図２および図３に示すように、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し、電気角に応じた回転角信号を出力する。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マグネットプレート１３５、および、磁気検出用のホールＩＣ１３１、１３２、１３３を有する３相エンコーダである。ホールＩＣ１３１〜１３３は、磁界の向きおよび大きさに応じた電圧を出力するホール素子を有しており、ホール素子のアナログ信号をデジタル変換した信号を回転角信号としてシフトレンジ制御装置４０に出力する。図３に示すように、ホールＩＣ１３１〜１３３は、回転角信号の位相が電気角で１２０°ずれるように配置される。以下適宜、ホールＩＣ１３１から出力される回転角信号をＡ相信号、ホールＩＣ１３２から出力される回転角信号をＢ相信号、ホールＩＣ１３３から出力される回転角信号をＣ相信号とする。
【００１３】
減速機１４は、モータ１０のモータ軸１０５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。
【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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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つの凹部２２、２３が設けられる。本実施形態では、ディテントスプリング２５の基部に近い側を凹部２２、遠い側を凹部２３とする。本実施形態では、凹部２２がＰレンジ以外のＮｏｔＰレンジに対応し、凹部２３がＰレンジに対応する。
【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が凹部２２、２３を移動する。ディテントローラ２６が凹部２２、２３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。ディテントローラ２６は、シフトレンジがＮｏｔＰレンジのとき、凹部２２に嵌まり込み、Ｐレンジのとき、凹部２３に嵌まり込む。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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、ＥＣＵ５０等を有する。モータドライバ４１は、モータ１０の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）への通電を切り替える。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車両の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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
ＥＣＵ５０は、信号取得部５１、異常監視部５２、および、駆動制御部５５を有する。信号取得部５１は、エンコーダ１３からの回転角信号、および、出力軸センサ１６からの信号を取得する。信号取得部５１は、エンコーダ１３からの回転角信号のパルスエッジ割り込みごとに、エンコーダパターンを読み込む。また、信号取得部５１は、エンコーダパルスエッジごとに、信号パターンに応じて、エンコーダカウント値θｅｎをカウントアップまたはカウントダウンする。エンコーダカウント値θｅｎは、モータ１０の回転位置に応じた値であって、本実施形態では「モータの回転位置」に対応する。異常監視部５２は、エンコーダ１３の回転角信号の異常を監視する。
【００２５】
駆動制御部５５は、エンコーダ１３からの回転角信号に基づくエンコーダカウント値θｅｎが、目標シフトレンジに応じた目標カウント値θｃｍｄとなる回転位置にてモータ１０が停止するように、モータ１０の駆動を制御する。本実施形態では、エンコーダカウント値θｅｎが「モータの回転位置」、目標カウント値θｃｍｄが「目標回転位置」に対応する。
【００２６】
エンコーダ１３の回転角信号、および、回転角信号に応じた通電相を図４に基づいて説明する。図４では、番号（０）〜（７）は、信号パターン、および、信号パターンに応じた通電相パターンを示すパターン番号とする。図中、回転角信号がＬｏである状態を「０（Ｌｏ）」、Ｈｉである状態を「１（Ｈｉ）」と記載した。後述の実施形態についても同様である。
【００２７】
パターン（０）：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とし、このときの通電相をＶ相とする。
【００２８】
パターン（１）：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とし、このときの通電相をＵ相およびＶ相とする。
【００２９】
パターン（２）：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とし、このときの通電相をＵ相とする。
【００３０】
パターン（３）：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とし、このときの通電相をＷ相およびＵ相とする。
【００３１】
パターン（４）：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とし、このときの通電相をＷ相とする。
【００３２】
パターン（５）：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とし、このときの通電相をＶ相およびＷ相とする。
【００３３】
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からの回転角信号のエッジ割り込み毎に、信号パターンに応じ、通電相を、Ｖ→ＵＶ→Ｕ→ＷＵ→Ｗ→ＷＶ→ＶＷ→Ｖ→ＵＶ→・・・の順に切り替える。逆方向に回転させる場合は、逆順にて通電相を切り替える。
【００３４】
パターン（６）、（７）：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。例えば図４（ａ）に一点鎖線で示すように、エンコーダ１３のＡ相断線により、Ａ相信号がＨｉ固着すると、パターン（１）となるべきタイミングにて、パターン（６）が発生する。なお説明のため、Ａ相断線時に発生するＨｉ固着信号を、正常時のＨｉ信号とずらして記載した。
【００３５】
ところで、参考例として、Ａ相およびＢ相の２相のエンコーダシステムでは、例えば断線等により１相の信号が異常になると、モータの通電制御を正しく行うことができないため、モータが即時停止となる。なお補足として、Ｚ相パルスは基準信号であって、「回転角信号」ではないため、モータ制御には用いることができない。
【００３６】
一方、本実施形態では、エンコーダ１３は、Ａ相、Ｂ相およびＣ相の３相のエンコーダシステムである。３相エンコーダシステムの場合、図４にて説明したように、信号パターンに対して通電相が一意に決まるため、３相のうちの１相が断線したとしても、異常パターンとなる範囲を勢いで通過できれば、モータ制御を継続可能である。
【００３７】
そこで本実施形態では、異常パターンが検出された場合、正常時とは通電パターンを変え、モータのイナーシャを利用して、モータ１０の駆動を継続する。詳細には、図４に示すように、異常パターンであるパターン（６）、（７）のとき、通電をオフにする。
【００３８】
例えばＡ相のＨｉ固着異常が生じている場合、正常時にパターン（０）となる範囲では、パターン（５）となるので、パターン（５）のときの通電相であるＶＷ相通電が継続される。正常時にパターン（１）となる範囲では、パターン（６）となるので、通電をオフにする。正常時にパターン（２）となる範囲では、パターン（３）となり、正常時よりもＷＵ相通電が先行して開始される。パターン（３）〜（５）は、Ａ相のＨｉ固着が生じていても、正常時と信号パターンが変わらないため、パターン（３）〜（５）の範囲では、正常時と同様に制御可能である。なお、図４の＜通電パターン＞では、正常時と異なるパターンとなる箇所に下線を付した。図１０および図１１も同様である。
【００３９】
本実施形態では、異常パターンであるパターン（６）、（７）の通電相として、「通電オフ」が設定されているので、パターン（６）、（７）が発生した場合であっても、正常時と同様にマップを参照することで通電オフが選択され、正常時とは通電パターンが変更される。すなわち本実施形態における通電パターンは、通電相の切り替え順と捉えることもでき、異常パターンにて通電オフとし、通電相の切り替え順を正常時とは異ならせている、ともいえる。
【００４０】
エンコーダ割込処理を図５のフローチャートに基づいて説明する。この処理は、エンコーダ１３からの回転角信号のパルスエッジが検出されたタイミングにて、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。
【００４１】
Ｓ１０１では、信号取得部５１は、エンコーダ１３からの回転角信号に基づき、エンコーダパターンを読み込む。Ｓ１０２では、信号取得部５１は、エンコーダパターンに基づき、エンコーダカウント値θｅｎを、カウントアップまたはカウントダウンする。カウント処理は、例えば特許第５３９７４４３号の方法を用いてもよい。
【００４２】
Ｓ１０３では、駆動制御部５５は、駆動モードがフィードバックモードか否かを判断する。以下適宜、フィードバックを、「Ｆ／Ｂ」と記載する。モード選択に係る処理は、後述する。駆動モードがＦ／Ｂモードではないと判断された場合（Ｓ１０３：ＮＯ）、Ｓ１０４の処理を行わず、本ルーチンを終了する。駆動モードがＦ／Ｂモードであると判断された場合（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、Ｓ１０４へ移行し、図４に示す如く、エンコーダパターンに応じた通電相に通電する通電処理を行う。
【００４３】
駆動制御処理を図６のフローチャートに基づいて説明する。この処理は、ＥＣＵ５０にて、イグニッションスイッチ等である車両の始動スイッチがオンされているときに、所定の周期（例えば１ｍｓ）にて実行される。なお、マイコン初期化後、スタンバイモードとする。
【００４４】
Ｓ２０１では、駆動制御部５５は、駆動モードがスタンバイモードか否かを判断する。スタンバイモードではないと判断された場合（Ｓ２０１：ＮＯ）、Ｓ２０５へ移行する。駆動モードがスタンバイモードであると判断された場合（Ｓ２０１：ＹＥＳ）、Ｓ２０２へ移行する。
【００４５】
Ｓ２０２では、駆動制御部５５は、目標シフトレンジが切り替わったか否かを判断する。目標シフトレンジが切り替わっていないと判断された場合（Ｓ２０２：ＮＯ）、本ルーチンを終了する。目標シフトレンジが切り替わったと判断された場合（Ｓ２０２：ＹＥＳ）、Ｓ２０３へ移行する。
【００４６】
Ｓ２０３では、駆動制御部５５は、オープン駆動要求フラグがセットされているか否かを判断する。オープン駆動要求フラグのセットに係る処理は、後述する。オープン駆動要求フラグがセットされていると判断された場合（Ｓ２０３：ＹＥＳ）、Ｓ２０８へ移行し、駆動モードをオープン駆動モードとする。オープン駆動要求フラグがセットされていないと判断された場合（Ｓ２０３：ＮＯ）、Ｓ２０４へ移行し、駆動モードをＦ／Ｂモードとする。
【００４７】
駆動モードがスタンバイモードではないと判断された場合（Ｓ２０１：ＮＯ）に移行するＳ２０５では、駆動制御部５５は、駆動モードがＦ／Ｂモードか否かを判断する。駆動モードがＦ／Ｂモードではないと判断された場合（Ｓ２０５：ＮＯ）、Ｓ２０９へ移行する。駆動モードがＦ／Ｂモードであると判断された場合（Ｓ２０５：ＹＥＳ）、Ｓ２０６へ移行する。
【００４８】
Ｓ２０６では、駆動制御部５５は、オープン駆動要求フラグがセットされているか否かを判断する。オープン駆動要求フラグがセットされていると判断された場合（Ｓ２０６：ＹＥＳ）、Ｓ２０８へ移行し、駆動モードをオープン駆動モードとする。オープン駆動要求フラグがセットされていないと判断された場合（Ｓ２０６：ＮＯ）、Ｓ２０７へ移行する。Ｓ２０６にて否定判断された場合、駆動モードはＦ／Ｂモードであるので、Ｆ／Ｂ制御にてモータ１０を駆動する。Ｆ／Ｂモードでは、図４および図５にて説明した通り、エンコーダ割り込みごとに、信号パターンに応じて通電相を切り替えていくことで、モータ１０の駆動を制御する。
【００４９】
Ｓ２０７では、駆動制御部５５は、モータ１０の回転位置が目標位置に到達したか否かを判断する。Ｆ／Ｂ制御にてモータ１０を駆動している場合、エンコーダカウント値θｅｎと目標カウント値θｃｍｄとの差が所定カウント（例えば２カウント）以下になった場合、モータ１０の回転位置が目標位置に到達したと判定する。モータ１０の回転位置が目標位置に到達していないと判断された場合（Ｓ２０７：ＮＯ）、本ルーチンを終了する。モータ１０の回転位置が目標位置に到達したと判断された場合（Ｓ２０７：ＹＥＳ）、Ｓ２１２へ移行し、駆動モードを停止モードとする。
【００５０】
駆動モードがＦ／Ｂモードではないと判断された場合（Ｓ２０５：ＮＯ）に移行するＳ２０９では、駆動制御部５５は、駆動モードがオープン駆動モードか否かを判断する。駆動モードがオープン駆動モードではないと判断された場合（Ｓ２０９：ＮＯ）、すなわち駆動モードが停止モードである場合、Ｓ２１３へ移行する。駆動モードがオープン駆動モードであると判断された場合（Ｓ２０９：ＹＥＳ）、Ｓ２１０へ移行する。
【００５１】
Ｓ２１０では、駆動制御部５５は、オープン制御にてモータ１０を駆動する。オープン制御では、エンコーダカウント値θｅｎを用いず、所定時間ごとに通電相を切り替えることで、モータ１０を駆動させる。通電パターンは、図４で説明した正常時の通電パターンと同様である。
【００５２】
Ｓ２１１では、駆動制御部５５は、モータ１０の回転位置が目標位置に到達したか否かを判断する。オープン制御にてモータ１０を駆動している場合、モータ１０の回転方向に応じ、通電相を切り替えるごとに通電相切替カウンタをインクリメントまたはデクリメントし、要求シフトレンジに応じて設定されるカウント数に基づいて到達判定を行う。モータ１０の回転位置が目標位置に到達していないと判断された場合（Ｓ２１１：ＮＯ）、オープン制御を継続し、本ルーチンを終了する。モータ１０の回転位置が目標位置に到達したと判断された場合（Ｓ２１１：ＹＥＳ）、Ｓ２１２へ移行し、駆動モードを停止モードとする。
【００５３】
駆動モードが停止モードであるときに移行するＳ２１３では、駆動制御部５５は、固定相に通電を行うことでモータ１０を停止させる停止制御を行う。固定相通電は、２相通電でもよいし、１相通電でもよい。Ｓ２１４では、駆動制御部５５は、固定相通電を開始してから通電継続時間が経過したか否かを判断する。通電継続時間は、モータ１０を確実に停止させることができる程度の時間に設定される。通電継続時間が経過していないと判断された場合（Ｓ２１４：ＮＯ）、固定相通電を継続し、本ルーチンを終了する。通電継続時間が経過したと判断された場合（Ｓ２１４：ＹＥＳ）、Ｓ２１５へ移行し、駆動モードをスタンバイとする。
【００５４】
オープン駆動要求判定処理を図７のフローチャートに基づいて説明する。この処理は、モータ１０の駆動モードがＦ／Ｂ制御であるときに、ＥＣＵ５０にて所定の周期（例えば１ｍｓ）にて実行される。Ｓ３０１では、信号取得部５１は、図５中のＳ１０１と同様、エンコーダパターンを読み込む。
【００５５】
Ｓ３０２では、信号取得部５１は、同一信号パターンの継続時間が停滞判定時間Ｘｔｈ以上か否かを判断する。同一信号パターンの継続時間が停滞判定時間Ｘｔｈ未満であると判断された場合（Ｓ３０２：ＮＯ）、本ルーチンを終了する。同一信号パターンの継続時間が停滞判定時間以上であると判断された場合（Ｓ３０２：ＹＥＳ）、Ｓ３０３へ移行し、オープン駆動要求フラグをセットする。
【００５６】
モータ駆動処理を、図８および図９のタイムチャートに基づいて説明する。図８および図９では、上段から、要求シフトレンジ、エンコーダパターン異常フラグ、モータ角度を示している。モータ角度は、エンコーダカウント値で示す。説明のため、タイムスケールは適宜変更しており、実際のタイムスケールとは必ずしも一致しない。後述の実施形態のタイムチャートも同様である。
【００５７】
図８に示すように、時刻ｘ１０にて、要求シフトレンジがＰレンジからＰレンジ以外のＮｏｔＰレンジに切り替えられると、エンコーダ１３の回転角信号に基づき、正常時の通電パターンである通電パターンＮにて通電相が切り替えられ、Ｆ／Ｂ制御によりモータ１０の駆動が制御される。
【００５８】
時刻ｘ１１にて、エンコーダ１３の異常パターンが検出されると、エンコーダパターン異常フラグがセットされる。本実施形態では、正常時とは異なる通電パターンである通電パターンＥにてＦ／Ｂ制御を継続する。詳細には、エンコーダパターンが異常パターン（６）、（７）となったときに通電をオフすることで、変更された通電パターンＥとなる。一時的に通電をオフにしても、モータ１０のイナーシャにて異常パターン（６）、（７）となる領域を通過すれば、正常時と同様のマップを用いたＦ／Ｂ制御を継続可能であるので、モータ１０を停止させることなくモータ１０の駆動を継続することができる。これにより、異常発生と同時にオープン制御に移行する場合と比較し、応答性を確保することができる。
【００５９】
時刻ｘ１２にて、モータ１０の回転位置が目標位置に到達すると、Ｆ／Ｂ制御から停止制御に移行し、固定相通電によりモータ１０を停止させる。そして、時刻ｘ１２から通電継続時間が経過した時刻ｘ１３にて固定相通電を終了し、スタンバイモードに移行する。
【００６０】
図９において、時刻ｘ２０〜時刻ｘ２１、時刻ｘ２４〜時刻ｘ２５の処理は、図８の時刻ｘ１０〜時刻ｘ１１、時刻ｘ１２〜時刻ｘ１３と同様である。時刻ｘ２１以降、異常パターン（６）、（７）にて通電をオフにすることで、正常時とは異なる通電パターンＥにてＦ／Ｂ制御を継続する。時刻ｘ２２にてモータ１０が停止し、モータ停止から停滞判定時間Ｘｔｈが経過した時刻ｘ２３にて、Ｆ／Ｂ制御からオープン制御に移行する。これにより異常発生時に応答性を確保しつつ、通電パターンＥにてモータ１０の駆動が継続できなくなった場合、オープン制御に移行してモータ１０の駆動することで、適切にシフトレンジを切り替えることができる。
【００６１】
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シフトレンジの切り替えを制御するものであって、信号取得部５１と、駆動制御部５５と、を備える。信号取得部５１は、位相が異なる３相以上の回転角信号を出力可能なエンコーダ１３から回転角信号を取得する。駆動制御部５５は、モータ１０の回転位置が目標シフトレンジに応じた目標回転位置となるように、モータ１０の駆動を制御する。
【００６２】
駆動制御部５５は、シフトレンジの切替中に回転角信号の異常が検出された場合、正常時とは異なる通電パターンに変更し、モータ１０の駆動を継続する。換言すると、本実施形態では、回転角信号の異常が検出された場合であっても、通電パターンを変更することで、モータ１０を停止させることなく、モータ１０の駆動を継続する。本実施形態では、３相以上の回転角信号を出力可能な３相エンコーダを用いており、１相に異常が生じたとしても、その相を勢いで飛び越えれば、正しく通電される。そこで、エンコーダ１３に異常が生じた場合、正常時とは通電パターンを変え、イナーシャを利用することで、モータ１０を停止させることなく、モータ１０の駆動を適切に継続することができる。これにより、エンコーダ１３の異常による影響を最小限に抑えることができ、シフトレンジを適切に切り替えることができる。
【００６３】
駆動制御部５５は、シフトレンジ切替中に回転角信号の異常が検出された場合であっても、回転角信号を用いたフィードバック制御を継続する。詳細には、駆動制御部５５は、回転角信号が正常パターンのとき、正常時と同様の通電相に通電し、回転角信号が異常パターンのとき、通電をオフにする。これにより、モータ１０のイナーシャを利用し、フィードバック制御によるモータ１０の駆動を適切に継続することができる。
【００６４】
駆動制御部５５は、モータ１０の回転位置が目標回転位置に到達した場合、モータ１０の回転位置に応じた通電相への通電を継続する固定相通電により、モータ１０を停止させる。これにより、目標回転位置にてモータ１０を適切に停止させることができる。
【００６５】
駆動制御部５５は、モータ１０の回転位置が目標回転位置に到達する前に停止した場合、エンコーダ１３の回転角信号を用いずに通電相を切り替えるオープン制御にて、モータ１０を目標位置まで回転させる。これにより、イナーシャにてモータ１０を目標回転位置まで回転させられずに停止した場合においても、モータ１０を適切に目標回転位置まで回転させることができる。
【００６６】
（第２実施形態）
第２実施形態を図１０に基づいて説明する。図１０に示すように、本実施形態は、異常時の通電パターンが上記実施形態と異なっており、異常パターンであるパターン（６）、（７）のとき、「通電オフ」に替えて、「前回値保持」が設定されている。
【００６７】
例えば、Ａ相のＨｉ固着異常が生じている場合、正常時にパターン（０）となる範囲では、パターン（５）となるので、パターン（５）のときの通電相であるＶＷ相通電が継続される。正常時にパターン（１）となる範囲では、パターン（６）となるので、前回値であるＶＷ相通電が保持される。正常時にパターン（２）となるとなる範囲では、パターン（３）となり、正常時よりもＷＵ相通電が先行して開始される。パターン（３）〜（５）の範囲では、正常時と同様に制御可能である。
【００６８】
本実施形態では、異常パターンである（６）、（７）の通電相として「前回値保持」が設定されているので、パターン（６）、（７）が発生した場合、正常時と同様にマップを参照することで前回の通電相が保持され、正常時とは通電パターンが変更される。
【００６９】
エンコーダ割込処理、駆動制御処理、および、オープン駆動要求判定処理等は、上記実施形態と同様である。本実施形態では、駆動制御部５５は、回転角信号が正常パターンのとき、正常時と同様の通電相に通電し、回転角信号が異常パターンのとき、直前の通電相への通電を保持する。このように構成しても、上記実施形態と同様の効果を奏する。
【００７０】
（第３実施形態）
第３実施形態を図１１および図１２に基づいて説明する。図１１に示すように、本実施形態では、異常時の通電パターンが上記実施形態と異なっており、異常パターンが検出された場合、以降の通電をオフにする。モータ回転中に通電をオフにしても、すぐにモータ１０が停止することはなく、イナーシャにて回転が継続される。換言すると、モータ１０のイナーシャでの回転を阻害しない通電パターンとして、通電オフを選択する、と捉えることもできる。
【００７１】
本実施形態のエンコーダ割込処理を図１２のフローチャートに基づいて説明する。この処理は、図５の処理と同様、エンコーダ１３からの回転角信号のパルスエッジが検出されたタイミングにて、ＥＣＵ５０にて実行される。なお、駆動制御処理、および、オープン駆動要求判定処理等は、上記実施形態と同様である。
【００７２】
Ｓ１３１、Ｓ１３２の処理は、図５中のＳ１０１、Ｓ１０２の処理と同様である。Ｓ１３３では、異常監視部５２は、エンコーダパターンが正常か否かを判断する。エンコーダパターンが正常であると判断された場合（Ｓ１３３：ＹＥＳ）、Ｓ１３５へ移行する。エンコーダパターンが正常ではないと断された場合（Ｓ１３３：ＮＯ）、Ｓ１３４へ移行し、エンコーダパターン異常フラグをセットする。
【００７３】
Ｓ１３５では、駆動制御部５５は、駆動モードがＦ／Ｂモードか否かを判断する。駆動モードの選択に係る処理は、上記実施形態と同様である（図６参照）。駆動モードがＦ／Ｂモードではないと判断された場合（Ｓ１３５：ＮＯ）、本ルーチンを終了する。駆動モードがＦ／Ｂモードであると判断された場合、Ｓ１３６へ移行する。
【００７４】
Ｓ１３６では、駆動制御部５５は、エンコーダパターン異常フラグがセットされているか否かを判断する。エンコーダ異常フラグがセットされていないと判断された場合（Ｓ１３６：ＮＯ）、Ｓ１３７へ移行し、図５中のＳ１０４と同様、エンコーダパターンに応じた通電相に通電する通電処理を行う。エンコーダ異常フラグがセットされていると判断された場合（Ｓ１３６：ＹＥＳ）、Ｓ１３８へ移行し、通電をオフにする。
【００７５】
本実施形態では、駆動制御部５５は、回転角信号の異常が検出された場合、モータ１０への通電をオフにする。これにより、モータ１０のイナーシャを利用し、モータ１０の駆動を適切に継続することができる。また、上記実施形態と同様の効果を奏する。
【００７６】
（第４実施形態）
第４実施形態を図１３〜図１６に基づいて説明する。本実施形態では、第３実施形態のように、異常パターンが検出された場合、以降の通電をオフにする。また、エンコーダ１３の監視を継続し、エンコーダパターンが正常に戻った際の復帰制御を織り込んでいる。なお、第１実施形態および第２実施形態では、異常パターンが生じた場合であっても、正常時と同じマップを用いた通電処理を行っているため、エンコーダパターンが正常に戻れば、正常パターンに応じた通電相がマップから選択される。
【００７７】
本実施形態のエンコーダ割込処理を図１３のフローチャートに基づいて説明する。この処理は、図５等の処理と同様、エンコーダ１３からの回転角信号のパルスエッジが検出されたタイミングにて、ＥＣＵ５０にて実行される。なお、オープン駆動要求判定処理等は、上記実施形態と同様である。
【００７８】
Ｓ１５１〜Ｓ１５５の処理は、図７中のＳ１３１〜Ｓ１３５の処理と同様である。Ｓ１５５にて、駆動モードがＦ／Ｂモードではないと判断された場合（Ｓ１５５：ＮＯ）、本ルーチンを終了し、駆動モードがＦ／Ｂモードであると判断された場合（Ｓ１５５：ＹＥＳ）、Ｓ１５６へ移行する。
【００７９】
Ｓ１５６では、駆動制御部５５は、復帰判定実施フラグがセットされているか否かを判断する。復帰判定実施フラグは、後述のＳ１６４でセットされるものである。すなわち、復帰判定実施フラグは、エンコーダパターン異常フラグがセットされていない場合、および、エンコーダパターン異常フラグがオフからオンに切り替わったルーチン中にはセットされておらず、エンコーダパターン異常フラグがセットされた２回目以降のルーチンでセットされている。復帰判定実施フラグがセットされていないと判断された場合（Ｓ１５６：ＮＯ）、Ｓ１６１へ移行する。復帰判定実施フラグがセットされていると判断された場合（Ｓ１５６：ＹＥＳ）、Ｓ１５７へ移行する。
【００８０】
Ｓ１５７では、異常監視部５２は、エンコーダパターンが正常か否かを判断する。エンコーダパターンが正常であると判断された場合（Ｓ１５７：ＹＥＳ）、Ｓ１６１へ移行する。エンコーダパターンが正常ではないと判断された場合（Ｓ１５７：ＮＯ）、Ｓ１５８へ移行し、異常確定カウンタをインクリメントする。
【００８１】
Ｓ１５９では、異常監視部５２は、エンコーダ異常が確定したか否かを判断する。本実施形態では、異常確定カウンタのカウント値が異常確定閾値より大きくなった場合に、エンコーダ異常を確定する。エンコーダ異常が確定していないと判断された場合（Ｓ１５９：ＮＯ）、Ｓ１６１へ移行する。エンコーダ異常が確定したと判断された場合（Ｓ１５９：ＹＥＳ）、Ｓ１６０へ移行し、異常確定フラグをオンにする。
【００８２】
Ｓ１６１〜Ｓ１６３の処理は、Ｓ１３６〜Ｓ１３８の処理と同様である。Ｓ１６３に続いて移行するＳ１６４では、異常監視部５２は、復帰判定実施フラグをセットする。
【００８３】
駆動制御処理を図１４のフローチャートに基づいて説明する。図１４では、図６のＳ２０１とＳ２０２との間に、Ｓ２２１〜Ｓ２２４の処理が追加されている。Ｓ２０１にて、駆動モードがスタンバイモードであると判断された場合（Ｓ２０１：ＹＥＳ）に移行するＳ２２１では、異常監視部５２は、エンコーダパターン異常フラグおよび復帰判定実施フラグをリセットする。
【００８４】
Ｓ２２２では、異常監視部５２は、異常確定フラグがセットされているか否かを判断する。異常確定フラグがセットされていると判断されていないと判断された場合（Ｓ２２２：ＮＯ）、Ｓ２２３へ移行し、オープン駆動要求フラグをリセットし、Ｓ２０２へ移行する。異常確定フラグがセットされていると判断された場合（Ｓ２２２：ＹＥＳ）、Ｓ２２４へ移行し、オープン駆動要求フラグをセットし、Ｓ２０２へ移行する。
【００８５】
モータ駆動処理を図１５および図１６のタイムチャートに基づいて説明する。図１５および図１６では、上段から、要求シフトレンジ、エンコーダパターン異常フラグ、復帰判定実施フラグ、異常確定フラグ、オープン駆動要求フラグ、モータ角度を示している。図１５および図１６では、オープン駆動に移行せず、イナーシャにて目標位置までモータ１０を回転可能であった場合を例に説明する。
【００８６】
図１５に示すように、時刻ｘ３０にて、シフトレンジがＰレンジからＰレンジ以外のＮｏｔＰレンジに切り替えられると、モータ１０の駆動が開始される。このとき、エンコーダ１３が正常であるので、エンコーダ１３の回転角信号に基づき、正常時の通電パターンである通電パターンＮにて通電相が切り替えられ、Ｆ／Ｂ制御によりモータ１０の駆動が制御される。
【００８７】
時刻ｘ３１にて、エンコーダ１３の異常パターンが検出されると、通電をオフにしてイナーシャにてモータ１０の回転を継続させる。また、エンコーダパターン異常フラグおよび復帰判定実施フラグがセットされる（図１３中のＳ１５４、Ｓ１６４参照）。また、復帰判定実施フラグがセットされると、図１３中のＳ１５６にて肯定判断され、Ｓ１５７〜Ｓ１６０の復帰判定処理を行う。エンコーダ１３の断線により１相のＨｉ固着が生じている場合、当該相がＬｏになるべき領域を通過するごとに異常パターンが発生し、異常確定カウンタがインクリメントされる。そして、時刻ｘ３２にて、異常確定カウンタのカウント値が異常確定閾値より大きくなり、異常が確定されると、異常確定フラグがオンされる。
【００８８】
時刻ｘ３３にて、モータ１０の回転位置が目標位置に到達すると、Ｆ／Ｂ制御から停止制御に移行し、固定相通電によりモータ１０を停止させる。そして、時刻ｘ３３から通電継続時間が経過した時刻ｘ３４にて固定相通電を終了し、スタンバイモードに移行し、エンコーダパターン異常フラグおよび復帰判定実施フラグがオフされる。また、スタンバイモードに移行したとき、異常確定フラグがセットされているので、オープン駆動要求フラグをセットする。
【００８９】
時刻ｘ３５にて、シフトレンジがＮｏｔＰレンジからＰレンジに切り替えられると、再度、モータ１０の駆動が開始される。このとき、オープン駆動要求フラグがセットされているので、時刻ｘ３５からオープン制御にてモータ１０を駆動する。
【００９０】
図１６に示すように、時刻ｘ４０〜時刻ｘ４１の処理は、図１５の時刻ｘ３０〜時刻ｘ３１と同様であり、時刻ｘ４０にてＦ／Ｂ制御によりモータ１０の駆動が開始され、時刻ｘ４１にてエンコーダ１３の異常パターンが検出されると、通電をオフにしてイナーシャにてモータ１０の回転を継続される。時刻ｘ４１にて検出された異常が、ノイズ等による一時的なものである場合、エンコーダパターンが正常に戻るので、異常が確定されず、異常確定フラグがセットされない。
【００９１】
時刻ｘ４２にて、モータ１０の回転位置が目標位置に到達すると、Ｆ／Ｂモードから停止モードに移行し、固定相通電にてモータ１０を停止させる。そして、時刻ｘ４２から通電継続時間が経過した時刻ｘ４３にて固定相通電を終了し、スタンバイモードに移行し、エンコーダパターン異常フラグおよび復帰判定実施フラグがオフされる。また、スタンバイモードに移行したとき、異常確定フラグがセットされていないので、オープン駆動要求フラグのオフ状態を維持する。
【００９２】
時刻ｘ４４にて、シフトレンジがＮｏｔＰレンジからＰレンジに切り替えられると、再度、モータ１０の駆動が開始される。このとき、オープン駆動要求フラグがセットされていないので、Ｆ／Ｂ制御にてモータ１０を駆動する。すなわち、図１６の例では、エンコーダ１３にて一時的な異常が発生したとしても、異常が確定されなければ、次のレンジ切替時には正常復帰するので、Ｆ／Ｂ制御にて応答性よくレンジ切替を行うことができる。
【００９３】
本実施形態では、駆動制御部５５は、回転角信号の異常検出後、異常が確定されなかった場合、次のレンジ切替時における駆動モードを正常復帰させる。これにより、ノイズ等の一時的な異常を、故障と誤判定するのを防ぐことできる。また、故障の誤判定による応答性の低下を回避することができる。また、上記実施形態と同様の効果を奏する。
【００９４】
（他の実施形態）
上記実施形態では、モータの回転角を検出する回転角センサとして、エンコーダを用いる。他の実施形態では、回転角センサは、３相以上の位相の異なる回転角信号を出力可能であれば、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。また、回転角信号の相数は、４相以上であってもよい。
【００９５】
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。
【００９６】
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】
【００９７】
１０・・・モータ
１３・・・エンコーダ（回転角センサ）
４０・・・シフトレンジ制御装置
５０・・・ＥＣＵ
５１・・・信号取得部
５５・・・駆動制御部
【図１】
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【図２】
2019088074.tif 000004
【図３】
2019088074.tif 000005
【図４】
2019088074.tif 000006
【図５】
2019088074.tif 000007
【図６】
2019088074.tif 000008
【図７】
2019088074.tif 000009
【図８】
2019088074.tif 000010
【図９】
2019088074.tif 000011
【図１０】
2019088074.tif 000012
【図１１】
2019088074.tif 000013
【図１２】
2019088074.tif 000014
【図１３】
2019088074.tif 000015
【図１４】
2019088074.tif 000016
【図１５】
2019088074.tif 000017
【図１６】
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