(57)【要約】【課題】例えば車両に搭載され、ドライバのシフト操作等に基づいてマニュアルシャフトを駆動することにより作動対象を作動させるシフトバイワイヤ装置に実装されたセンサ類の異常を精緻に診断することのできる異常診断装置及びそれを用いたシフトバイワイヤ装置を提供する。【解決手段】モータ位置センサ７によって検出されるロータの回転位置に基づき算出される出力軸の回転角度Ｄ７と出力軸角度センサ８、９によって検出される出力軸の回転角度Ｄ８、Ｄ９とに基づいて、モータ位置センサ７もしくは出力軸角度センサ８、９の異常を診断する。【選択図】図１
2015087118.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータの回転位置を検出するモータ位置センサと、前記ロータに連結された出力軸の回転角度を検出する出力軸角度センサと、を有する電動機の異常を診断する異常診断装置であって、
前記モータ位置センサにより検出される前記ロータの回転位置に基づき算出される前記出力軸の回転角度と前記出力軸角度センサにより検出される前記出力軸の回転角度とに基づいて、前記モータ位置センサもしくは前記出力軸角度センサの異常を診断することを特徴とする異常診断装置。
【請求項２】
前記出力軸は、減速機を介して前記ロータに連結され、
前記異常診断装置は、前記モータ位置センサから得られる前記ロータの回転位置と前記ロータの回転速度と前記減速機の減速比とを乗じて前記出力軸の回転角度を算出することを特徴とする、請求項１に記載の異常診断装置。
【請求項３】
前記出力軸角度センサは複数設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の異常診断装置。
【請求項４】
前記異常診断装置は、複数の出力軸角度センサの異常を診断し、前記複数の出力軸角度センサのうちの少なくとも一つが異常であると診断した場合に、前記複数の出力軸角度センサにより検出される複数の出力軸の回転角度と前記モータ位置センサにより検出される前記ロータの回転位置に基づき算出される前記出力軸の回転角度とに基づいて、前記複数の出力軸角度センサのうち異常であると診断された出力軸角度センサを特定することを特徴とする、請求項３に記載の異常診断装置。
【請求項５】
前記異常診断装置は、前記電動機が駆動された際に前記モータ位置センサもしくは前記出力軸角度センサの異常を診断することを特徴とする、請求項１に記載の異常診断装置。
【請求項６】
前記異常診断装置は、前記電動機が駆動された際に前記モータ位置センサにより検出される前記ロータの回転位置に基づき算出される前記出力軸の回転角度を記憶することを特徴とする、請求項１に記載の異常診断装置。
【請求項７】
前記モータ位置センサは、前記ロータの回転位置の各相に対応した複数のホール素子から構成され、
前記異常診断装置は、前記ロータが回転した際に前記複数のホール素子により検出される出力値の組み合わせが予め設定された各相に対応した複数のホール素子の出力値の組み合わせと異なる際に、前記モータ位置センサが異常であると診断することを特徴とする、請求項１に記載の異常診断装置。
【請求項８】
請求項１に記載の異常診断装置と、前記ロータの回転位置を検出するモータ位置センサと前記ロータに連結された出力軸の回転角度を検出する出力軸角度センサとを有し、シフト操作に基づいて前記出力軸を回転駆動させてギアポジションを切り替える電動機と、を備えていることを特徴とするシフトバイワイヤ装置。
【請求項９】
前記シフトバイワイヤ装置は、前記ロータと前記出力軸との間に介在された減速機の減速比を記憶する記憶媒体を備えていることを特徴とする、請求項８に記載のシフトバイワイヤ装置。
【請求項１０】
前記シフトバイワイヤ装置は、前記モータ位置センサにより検出される前記ロータの回転位置に基づき算出される前記出力軸の回転角度を記憶する記憶媒体を備えていることを特徴とする、請求項８に記載のシフトバイワイヤ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異常診断装置及びそれを用いたシフトバイワイヤ装置に係り、例えば車両に搭載され、ドライバのシフト操作等に基づいてマニュアルシャフトを駆動することにより作動対象を作動させるシフトバイワイヤ装置に実装されたセンサ類の異常を診断する異常診断装置及びそれを用いたシフトバイワイヤ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のシフトバイワイヤ装置としては、シフトポジションを切り換えるためのスプールの位置を検出するスプール位置センサを備え、セレクタスイッチ（シフトスイッチ）によりＰ（パーキング）ポジション、Ｒ（リバース）ポジション、Ｎ（ニュートラル）ポジション、Ｄ（ドライブ）ポジション等のうちのいずれかが選択されたときに、スプール位置センサからの信号に基づいてスプールが選択されたポジションに対応する位置となるようにモータ（電動機）を制御する装置が知られている。
【０００３】
ところで、上記した従来のシフトバイワイヤ装置においては、スプールを駆動するブラシレスモータの制御に用いられるモータ角度センサに異常が生じた際に、前記モータの駆動を停止することや、シフトバイワイヤ装置の車両への搭載を考慮して例えば退避走行等の対処をすることが検討されている。
【０００４】
特許文献１には、作動対象を作動させる電動機の制御に用いられる回転角度センサの異常に対して対処し得るシフトバイワイヤ装置が開示されている。
【０００５】
特許文献１に開示されているシフトバイワイヤ装置は、マニュアルシャフトを回転駆動する電動機の回転軸の回転角度を検出する回転角度センサ（モータ位置センサ）が正常に機能し得る通常時には、マニュアルシャフトの回転位置を検出するシフトポジションセンサ（出力軸角度センサ）からのシャフトの回転位置が目標回転位置に対して所定の範囲内で一致するよう回転角度センサからの回転軸の回転角度に基づいて電動機を制御する通常時制御を行ない、回転角度センサが正常に機能し得ない非通常時には、シフトポジションセンサからのシャフトの回転位置に基づいて電動機の回転軸の回転方向を推定しながら電動機を制御するセンサレス制御を開始し、シフトポジションセンサからの回転位置が目標回転位置に対して所定の範囲内で一致したときにセンサレス制御を停止する非通常時制御を行なう装置である。
【０００６】
ここで、特許文献１に開示されているシフトバイワイヤ装置では、シャフトポジションセンサにより検出されるシャフトポジションの時間変化量に基づいてマニュアルシャフトの回転方向が正転か逆転かを判定して電動機の回転方向を判定することにより、モータ角度センサの各ホールＩＣの故障を判定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−２２３３５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、実際には、上記した回転角度センサと同様、該回転角度センサの故障判定に使用されるシフトポジションセンサ（出力軸角度センサ）に異常が生じることも考えられ、このようにシフトポジションセンサに異常が生じた場合には、回転角度センサ（モータ位置センサ）の異常もしくは故障を精緻に判定することができないといった課題が生じ得る。また、回転角度センサの状態を誤って判定する結果、当該シフトバイワイヤ装置が搭載された車両を適正に制御することができないといった課題が生じ得る。例えば、当該シフトバイワイヤ装置が駐車時に車両をロックする電制パーキングロックシステムに適用される場合、例えばＩＷＭ（In−Wheel−Motor）のような車両では左右の車輪で独立してシフトバイワイヤ装置を実装する必要があるが、一方もしくは双方の車輪に実装されたシフトバイワイヤ装置のセンサ類の状態を誤って判定すると、左右の車輪でロック状態が変化してしまうといった課題が生じ得る。
【０００９】
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、例えば車両に搭載され、ドライバのシフト操作等に基づいてマニュアルシャフトを駆動することにより作動対象を作動させるシフトバイワイヤ装置に実装されたセンサ類の異常を精緻に診断することのできる異常診断装置及びそれを用いたシフトバイワイヤ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記する課題を解決するために、本発明に係る異常診断装置は、ロータの回転位置を検出するモータ位置センサと、前記ロータに連結された出力軸の回転角度を検出する出力軸角度センサと、を有する電動機の異常を診断する異常診断装置であって、前記モータ位置センサにより検出される前記ロータの回転位置に基づき算出される前記出力軸の回転角度と前記出力軸角度センサにより検出される前記出力軸の回転角度とに基づいて、前記モータ位置センサもしくは前記出力軸角度センサの異常を診断することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係るシフトバイワイヤ装置は、前記異常診断装置と、前記ロータの回転位置を検出するモータ位置センサと前記ロータに連結された出力軸の回転角度を検出する出力軸角度センサとを有し、シフト操作に基づいて前記出力軸を回転駆動させてギアポジションを切り替える電動機と、を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
異常診断装置及びそれを用いたシフトバイワイヤ装置によれば、モータ位置センサにより検出されるロータの回転位置に基づき算出される出力軸の回転角度と出力軸角度センサにより検出される出力軸の回転角度とに基づいてモータ位置センサもしくは出力軸角度センサの異常を診断することにより、モータ位置センサや出力軸角度センサに異常が生じた場合であっても、当該センサ類の異常を精緻に診断することができる。また、このようにシフトバイワイヤ装置に実装されたセンサ類の異常を診断し、正常であると診断されたセンサ類から得られる出力信号（情報）を利用して電動機の駆動を制御することにより、例えば当該異常診断装置を用いたシフトバイワイヤ装置が搭載された車両を適正に制御することができる。
【００１３】
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る異常診断装置を用いたシフトバイワイヤ装置の実施形態の主要構成を示すシステム構成図。
【図２】図１に示すモータ位置センサの各相への出力パターン及び出力順序の一例を示す図。
【図３】図１に示す各出力軸角度センサの出力特性の一例を示す図。
【図４】図１に示す異常診断装置による異常診断フローを説明するフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る異常診断装置及びそれを用いたシフトバイワイヤ装置の実施形態を図面を参照して説明する。なお、以下では、主に、駐車時に車両をロックするための電制パーキングロックシステムにシフトバイワイヤ装置が適用される場合について説明するが、例えばオートマチックトランスミッションシステム等に当該シフトバイワイヤ装置を適用し得ることは勿論である。
【００１６】
図１は、本発明に係る異常診断装置を用いたシフトバイワイヤ装置の実施形態の主要構成を示したものである。
【００１７】
シフトバイワイヤ装置２０は、主に、パーキングロック要求又はパーキングロック解除要求等を出力するデバイスである電制シフター１０と、電動モータ６を有するアクチュエータ５と、アクチュエータ５内の電動モータ６の駆動状態を制御する電子制御装置（ＥＣＵ）１と、を備えている。
【００１８】
アクチュエータ５は、ＥＣＵ１のドライバ回路４からの通電により駆動する電動モータ６と、電動モータ６を構成するロータの回転位置（角度）を検出するモータ位置センサ７と、前記ロータに連結された出力軸（例えば、マニュアルシャフト）（不図示）の回転角度を検出する二つの出力軸角度センサ８、９とから構成される。ここで、電動モータ６のロータは、減速機（不図示）を介して出力軸に伝達されており、その回転出力（トルク）が増幅されるようになっている。モータ位置センサ７により検出される位置情報や出力軸角センサ８、９により検出される角度情報は、ＥＣＵ１のマイコン２に送信される。
【００１９】
なお、モータ位置センサ７は、例えば、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相に設置されたホール素子である（図２参照）。また、出力軸角度センサ８、９としては、例えば、リニアな特性を有するインダクティブセンサ（誘導形センサ）が挙げられ、各出力軸角度センサ８、９は、出力軸の回転角度に対して逆の特性（クロス特性）を有している（図３参照）。
【００２０】
ＥＣＵ１は、モータ駆動電流を検出する電流検出回路３と、電制シフター１０からの出力信号、電流検出回路３からの検出値、出力軸角度センサ８、９からの角度情報、モータ位置センサ７からの位置情報等から電動モータ６の駆動信号（例えば、通電モードを切替える信号）を生成するマイコン２と、マイコン２からの駆動信号に基づいてアクチュエータ５内の電動モータ６へ電流を通電させるドライバ回路４とから構成されている。電動モータ６は、ドライバ回路４から送信された駆動信号に基づき各相に設けられたコイルが順次通電されることで回転駆動するようになっている。
【００２１】
例えば、当該シフトバイワイヤ装置２０が自動車等の車両に搭載された場合、ドライバのシフト操作等に基づいて電制シフター１０からマイコン２へシフト切替え要求（出力信号）が送信され、その出力信号に基づいてマイコン２からドライバ回路４へ所定の出力パターン及び出力順序を有する駆動信号が送信され、電動モータ６は、その駆動信号に基づいて出力軸（例えば、マニュアルシャフト）を回転駆動させてギアポジションを切り替えるようになっている。
【００２２】
また、ＥＣＵ１のマイコン２には、電制シフター１０からのシフト切替え要求（すなわち、電動モータ６の駆動要求）に基づいて、出力軸角度センサ８、９からの角度情報とモータ位置センサ７からの位置情報等から各センサの異常もしくは故障を診断する異常診断装置２ａが内蔵されている。
【００２３】
以下、図４を参照して、図１に示す異常診断装置２ａによる異常診断フローを具体的に説明する。なお、後述するように、本実施形態では、電動モータ６は、基本的に出力軸（例えば、マニュアルシャフト）の回転角度を検出する出力軸角度センサ８、９からの角度情報に基づいて制御されるようになっている。
【００２４】
まず、マイコン２の異常診断装置２ａは、電制シフター１０からのシフト切替え要求を受信すると、二つの出力軸角度センサ８、９の異常を判定するために、各出力軸角度センサ８、９の出力値（角度情報）Ｄ８、Ｄ９を読み込み（Ｓ１）、各出力軸角度センサ８、９の出力値Ｄ８、Ｄ９を比較する（Ｓ２）。
【００２５】
出力軸角度センサ８、９の出力値Ｄ８、Ｄ９の差が所定値（判定閾値）よりも小さい場合、すなわち、出力軸角度センサ８、９の出力値Ｄ８、Ｄ９が略一致している場合には、異常診断装置２ａは、各出力軸センサ８、９が正常であると判定し、マイコン２は、その判定結果に基づき、各出力軸角度センサ８、９の出力値Ｄ８、Ｄ９を用いて出力軸の角度制御（通常制御）を実施する（Ｓ３）。なお、出力軸角度センサ８、９は、例えば、一方が制御時のマスター、他方が制御時のスレーブに設定されている。一方で、出力軸角度センサ８、９の出力値Ｄ８、Ｄ９の差が所定値（判定閾値）以上である場合、すなわち、出力軸角度センサ８、９の出力値Ｄ８、Ｄ９が乖離している場合には、異常診断装置２ａは、出力軸角度センサ８、９のいずれかもしくは双方が異常であると判定してＳ４へ進む。
【００２６】
次いで、異常診断装置２ａは、モータ位置センサ７の各相への出力パターン及び出力順序を確認することにより、モータ位置センサ７の異常を判定する（Ｓ４）。具体的には、電動モータ６のロータの回転位置に対応した各相のホール素子のセンサ出力値の組み合わせが予めＥＣＵ１内の記憶媒体（例えばマイコン２内の記憶部や別途設けられた不揮発性メモリであるＥＥＰＲＯ）に記憶されており、異常診断装置２ａは、電動モータ６が駆動してロータが回転した際に各相のホール素子により検出されるセンサ出力値の組み合わせが、予めＥＣＵ１内の記憶媒体に記憶されたセンサ出力値の組み合わせと合致しない（異なる）場合に、モータ位置センサ７が異常であると判定する。
【００２７】
異常診断装置２ａは、モータ位置センサ７が異常であると判定した場合、上記した出力軸角度センサ８、９及びモータ位置センサ７の双方の出力値が異常であり（信頼性が低い）、出力軸角度センサ８、９のいずれが異常もしくは正常であるかを判断し得ないため、マイコン２は、電動モータ６の駆動制御を停止する（Ｓ５）。一方で、異常診断装置２ａが、モータ位置センサ７が正常であると判定した場合、上記した出力軸角度センサ８、９のうちのいずれかもしくは双方が異常であるかを判定するために、Ｓ６へ進む。
【００２８】
異常診断装置２ａは、正常であると判定されたモータ位置センサ７の出力値（ロータの回転位置）に基づいて出力軸の回転角度Ｄ７を算出する（Ｓ６）。具体的には、異常診断装置２ａは、モータ位置センサ７の出力値からロータの回転位置（角度）及び回転速度（回転数）を検出し（図２参照）、それらの回転位置と回転速度と減速機の減速比とを乗じて出力軸の回転角度Ｄ７を算出する。
【００２９】
ここで、出力軸の回転角度Ｄ７の算出に用いられる減速機の減速比は、予めＥＣＵ１内の記憶媒体（例えばマイコン２内の記憶部や別途設けられた不揮発性メモリであるＥＥＰＲＯ）に記憶されている。また、異常診断装置２ａは、このように算出された出力軸の回転角度Ｄ７、すなわち電制シフター１０からのシフト切替え要求を受信して電動モータ６を駆動する際に算出された出力軸の回転角度Ｄ７を前記ＥＣＵ１内の記憶媒体に記憶し、前記ＥＣＵ１内の記憶媒体に記憶された最新の出力軸の回転角度Ｄ７を現在の出力軸の回転角度と認識してもよい。これにより、例えば出力軸角度センサ８、９に異常もしくは故障が生じた場合であっても、出力軸の回転角度（絶対角度）を認識することができるため、例えば出力軸とストッパ等との衝接を確実に回避することができる。
【００３０】
そして、異常診断装置２ａは、二つの出力軸角度センサ８、９の出力値Ｄ８、Ｄ９とモータ位置センサ７の出力値に基づいて算出された出力軸の回転角度Ｄ７を比較する（Ｓ７）。
【００３１】
出力軸角度センサ８の出力値Ｄ８とモータ位置センサ７の出力値に基づいて算出された出力軸の回転角度Ｄ７の差が所定値以上、かつ、出力軸角度センサ９の出力値Ｄ９とモータ位置センサ７の出力値に基づいて算出された出力軸の回転角度Ｄ７の差が所定値以上である場合には、異常診断装置２ａは、出力軸角度センサ８、９の双方が異常であると判定し、マイコン２は、電動モータ６の駆動制御を停止する（Ｓ５）。一方で、出力軸角度センサ８の出力値Ｄ８とモータ位置センサ７の出力値に基づいて算出された出力軸の回転角度Ｄ７の差が所定値よりも小さい、あるいは、出力軸角度センサ９の出力値Ｄ９とモータ位置センサ７の出力値に基づいて算出された出力軸の回転角度Ｄ７の差が所定値よりも小さい場合には、異常診断装置２ａは、出力軸角度センサ８、９のうちのいずれか（所定値よりも小さいと判定した方のセンサ）が正常であると判定し、マイコン２は、その判定結果に基づき、出力軸角度センサ８、９の出力値Ｄ８、Ｄ９のいずれかに基づいて出力軸の角度フィードバック制御を実施する（Ｓ８）。
【００３２】
このように、本実施形態によれば、モータ位置センサ７の出力値（ロータの回転位置）に基づいて出力軸の回転角度Ｄ７を算出し、出力軸角度センサ８、９の出力値Ｄ８、Ｄ９とモータ位置センサ７の出力値に基づいて算出された出力軸の回転角度Ｄ７を比較することにより、シフトバイワイヤ装置２０に実装されたセンサ類の異常、特に電動モータ６の角度制御に使用する出力軸角度センサ８、９の異常を精緻に診断することができる。
【００３３】
特に、出力軸角度センサ８、９が複数設けられ、複数の出力軸角度センサ８、９の出力値Ｄ８、Ｄ９とモータ位置センサ７の出力値に基づいて算出された出力軸の回転角度Ｄ７を比較することにより、正常な出力軸角度センサあるいは異常や故障が生じた出力軸角度センサを精緻に特定することができる。また、出力軸角度センサ８、９が複数設けられていることにより、例えば一方の出力軸角度センサに異常もしくは故障が生じた場合であっても、出力軸の回転角度を確実に検出することができるといった利点もある。
【００３４】
また、電制シフター１０からのシフト切替え要求後の電動モータ６の駆動初期段階において、異常診断装置２ａによる異常判定を実施すること（初期診断）により、シフトバイワイヤ装置２０に実装されたセンサ類に異常が生じた場合であっても、電動モータ６を適正に制御することができる。例えば、出力軸角度センサ８、９やモータ位置センサ７の双方に異常が生じた場合には、マニュアルプレートに設けられた吸い込み領域で電動モータ６の駆動を停止させることができ、シフトポジションの切替えの誤作動を回避することができる。
【００３５】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形形態が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【００３６】
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１  電子制御装置（ＥＣＵ）
２  マイコン
２ａ  異常診断装置
３  電流検出回路
４  ドライバ回路
５  アクチュエータ
６  電動モータ
７  モータ位置センサ（ホール素子）
８、９  出力軸角度センサ
１０  電制シフター
【図１】
2015087118.tif 000003
【図２】
2015087118.tif 000004
【図３】
2015087118.tif 000005
【図４】
2015087118.tif 000006