JP2006336710A - 車両制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】 電動モータと回転角度検出装置とシフトレンジ検出装置のいずれの装置が異常であるかの判定が可能であり、異常装置に応じた車両走行制御を選択できる車両制御システムを提供する。
【解決手段】 シフトバイワイヤ用ＥＣＵ８０は、車両搭乗者が選択した指示シフトレンジに応じて、アクチュエータ２０の電動モータの回転角度をアクチュエータ２０内に設置したエンコーダのカウント数を参照しながら制御する。電動モータの駆動力によりディテントプレート５２が回転することにより、自動変速機制御装置１２のマニュアルバルブ６０は指示シフトレンジに応じた位置に移動する。ＥＣＵ８０は、指示シフトレンジに応じて電動モータに指示する回転角度指示と、エンコーダのカウント数と、ディテントプレート５２の回転位置を検出したシフトレンジ検出信号とを照合することにより、アクチュエータ２０の異常箇所を判定し、異常箇所に応じた車両走行制御を選択する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、シフトバイワイヤシステムに異常があるかを判定して車両走行制御を選択する車両制御システムに関する。

近年、車両搭乗者が選択した指示シフトレンジを検出し、検出した指示シフトレンジに応じて、自動変速機のシフトレンジを切り替えるシフトレンジ切替弁を電動モータ等のアクチュエータで駆動するシフトバイワイヤシステムが用いられるようになってきている（例えば、特許文献１参照）。このようなシフトバイワイヤシステムを使用する場合、シフトバイワイヤシステムに異常があればフェイルセーフを実施することが望まれる。

特許文献１では、レンジセレクタスイッチの操作に伴う接点信号と、電動モータにより駆動されたシフトレンジ切替弁の切替位置を検出したレンジポジション信号との２個の信号が示すシフトレンジが一致しているかを判定し、フェイルセーフを実施している。
しかしながら、特許文献１では、接点信号とレンジポジション信号との２個の信号を照合するだけであるから、２個の信号のどちらが異常であるかの判定ができない。したがって、異常装置に応じたフェイルセーフを実施できない。

特許第２９７６６８８５号公報

本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、電動モータと回転角度検出装置とシフトレンジ検出装置のいずれの装置が異常であるかの判定が可能であり、異常装置に応じた車両走行制御を選択できる車両制御システムを提供することにある。

シフトバイワイヤシステムにおいて、自動変速機のシフトレンジを切り替えるシフトレンジ切替弁を駆動する電動モータと、電動モータの回転角度を検出する角度検出装置と、自動変速機のシフトレンジ位置を検出するシフトレンジ検出装置とのうち、同時に２個以上の装置が故障し異常になる可能性は極めて低い。つまり、異常判定時において、少なくとも２個の装置が正常である場合が多い。

そこで請求項１記載の発明では、車両搭乗者が選択した指示シフトレンジに応じてモータ制御装置が電動モータに指示する回転指示と、角度検出装置が検出する角度検出信号と、シフトレンジ検出装置が検出するシフトレンジ検出信号とを照合することにより、例えば、回転指示と角度検出信号とシフトレンジ検出信号とがそれぞれ示すシフトレンジが一致すれば３個の装置は正常であり、回転指示と角度検出信号とシフトレンジ検出信号とがそれぞれ示すシフトレンジのうち一つだけが他と違うシフトレンジを示している場合は、異なるシフトレンジを示している装置が異常であると判定できる。このように異常装置を特定することにより、異常装置に応じた車両走行制御を選択できる。

また請求項１記載の発明では、電動モータと角度検出装置とシフトレンジ検出装置のうち１個の装置に異常が発生し、その後にさらに残った２個の装置の一方に異常が発生する場合も、残った２個の装置が示すシフトレンジを照合することにより、残った装置のどちらかが異常であり、合わせて２個の装置が異常であると判定できる。したがって、電動モータと角度検出装置とシフトレンジ検出装置のうち２個の装置に異常が発生した場合の車両走行制御を選択できる。

請求項２記載の発明によると、電動モータと角度検出装置とシフトレンジ検出装置のうち少なくとも１個の装置が異常である場合に、自動変速機の出力トルクを低減する、または出力トルクを発生させない車両走行制御を選択することにより、車両の走行速度を低減しフェイルセーフを実施することができる。例えば、自動変速機の状態をエンジンによって発生した動力を伝達しない非伝達状態（以下、「エンジンによって発生した動力を伝達しない非伝達状態」を単に非伝達状態と表現する）にしたり、エンジンの出力トルクを低減または停止することにより、自動変速機の出力トルクを低減する、または出力トルクを発生させない車両走行制御を選択してもよい。

特に、電動モータ、角度検出装置およびシフトレンジ検出装置のうち、電動モータに異常があり正常に作動しないと、車両搭乗者が選択した指示シフトレンジに応じてシフトレンジ切替弁を駆動することができない。このような状態では、指示シフトレンジと、電動モータがシフトレンジ切替弁を駆動して選択された自動変速機の実際のシフトレンジ（以下、「電動モータがシフトレンジ切替弁を駆動して選択された自動変速機の実際のシフトレンジ」を実シフトレンジと表現する）とが一致しない場合がある。例えば、車両搭乗者がＤレンジを選択しているにも関わらず自動変速機でＲレンジが選択され、車両の走行方向が車両搭乗者の指示と反対になることがある。

そこで、請求項４記載の発明のように、電動モータが異常であり、角度検出装置およびシフトレンジ検出装置が正常である場合、自動変速機の出力トルクを低減する、または出力トルクを発生させない車両走行制御を選択することにより、指示シフトレンジと実シフトレンジとが一致しない場合にも、車両の走行速度を低減しフェイルセーフを実施することができる。
また請求項３記載の発明によると、電動モータと角度検出装置とシフトレンジ検出装置のうち少なくとも１個の装置が異常である場合に、自動変速機の状態を非伝達状態にすることにより、車両の発進を禁止、または車両走行速度を低減することができる。また、自動変速機の状態を非伝達状態にする車両走行制御状況下であってもエンジンは作動しているので、エンジンの駆動力を利用したパワーステアリング、ブレーキアシスト等の機能を継続して利用できる。

また、前述したように、電動モータ、角度検出装置およびシフトレンジ検出装置のうち、電動モータに異常があり正常に作動しないと、指示シフトレンジと実シフトレンジとが一致しない場合がある。そこで、請求項５記載の発明のように電動モータが異常であり、角度検出装置およびシフトレンジ検出装置が正常である場合、自動変速機の状態を非伝達状態にすることにより、指示シフトレンジと実シフトレンジとが異なっていても、車両の発進を禁止、または車両走行速度の減速を行うフェイルセーフを実施できる。また、上記状況下であってもエンジンは作動しているので、エンジンの駆動力を利用したパワーステアリング、ブレーキアシスト等の機能を継続して利用できる。

ところで、モータ制御装置の指示に応じて電動モータが正常に作動するのであれば、指示シフトレンジに応じて電動モータの回転角度を制御することにより、指示シフトレンジと実シフトレンジとを一致させることは可能である。例えば、電動モータ、角度検出装置およびシフトレンジ検出装置の３装置が正常である場合に、モータ制御装置が電動モータの回転角度を制御する制御信号と、角度検出装置が検出する角度検出信号との対応テーブルを電動モータを制御しながら作成したり、あるいはモータ制御装置が電動モータの回転角度を制御する制御信号と電動モータの回転角度との対応テーブルを予め作成しておくことにより、角度検出装置の角度検出信号を参照せずに電動モータの回転角度を制御する所謂モータオープン制御を実施できる。

また、シフトレンジ検出装置が検出するシフトレンジ検出信号を参照しながら電動モータを制御し、指示シフトレンジと実シフトレンジとを一致させてもよい。
そこで請求項６記載の発明のように、角度検出装置が異常であり、電動モータおよびシフトレンジ検出装置が正常である場合、モータ制御装置に、角度検出信号を参照せず指示シフトレンジに応じた回転角度に電動モータを回転させることにより、指示シフトレンジと実シフトレンジとが一致した車両走行制御を選択できる。

ところで、請求項６記載の発明のように、角度検出装置が異常であっても、角度検出信号を参照せず指示シフトレンジに応じた回転角度に電動モータを回転させる制御を行い、指示シフトレンジと実シフトレンジとが一致した車両走行制御を継続している場合に、電動モータまたはシフトレンジ検出装置に異常が発生することがある。このような場合に請求項７記載の発明では、電動モータの回転制御によりシフトレンジ検出信号が切り替わるかを判定し、判定結果に応じた車両走行制御を選択しフェイルセーフを実施できる。

また、シフトレンジ検出装置が異常であっても、電動モータと角度検出装置とが正常であれば、角度検出装置の角度検出信号を参照しながら電動モータの回転角度を正確に制御できる。そこで請求項８記載の発明では、シフトレンジ検出装置が異常であり、電動モータおよび角度検出装置が正常である場合、モータ制御装置に、角度検出信号を参照しながら、指示シフトレンジに応じた回転角度に電動モータを回転させることにより、指示シフトレンジと実シフトレンジとが一致した車両走行制御を選択できる。

尚、本発明に備わる複数の装置の各機能は、構成自体で機能が特定されるハードウェア資源、プログラムにより機能が特定されるハードウェア資源、またはそれらの組み合わせにより実現される。また、各々が物理的に互いに独立したハードウェア資源が複数の装置の各機能を実現してもよいし、共通のハードウェア資源が複数の機能を実現してもよいし、複数のハードウェア資源が各機能を実現してもよい。

以下、本発明の一実施形態による車両制御システムについて説明する。尚、以下の説明では、電子制御装置をＥＣＵと略記する。
本発明の一実施形態によるシフトバイワイヤシステム１０を用いた車両システムを図１に示す。本実施形態では、シフトバイワイヤシステム１０が特許請求の範囲に記載した車両制御システムを構成している。シフトバイワイヤシステム１０は、二輪駆動式または四輪駆動式の車両の走行を制御するシステムであり、アクチュエータ２０およびシフトバイワイヤ（ＳＢＷ）用のＥＣＵ８０等から構成されている。ＥＣＵ８０は、特許請求の範囲に記載したモータ制御装置および走行制御選択装置を兼ねている。

ＳＢＷ用のＥＣＵ８０、エンジン（Ｅ／Ｇ）２用のＥＣＵ８６、自動変速機（Ａ／Ｔ）６用のＥＣＵ８８は、いずれもマイクロコンピュータを主体に構成された電気回路であり、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等から構成されている。ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭには、ＥＣＵ８０、８６、８８で実行される制御プログラムが記憶されている。ＥＣＵ８０、８６、８８は、車両の主電源であるバッテリ９０から電力を供給されて作動する。また、ＥＣＵ８０、８６、８８は、車内ＬＡＮ回線９２を介して電気的または光学的に相互接続されており、互いに信号の送受信を行うことができる。

ＳＢＷ用のＥＣＵ８０は、車両搭乗者がシフトレンジ切替装置としてのシフトレバー８４を操作して選択した指示シフトレンジを検出し、この指示シフトレンジに応じてアクチュエータ２０を作動させてマニュアルバルブ６０（図２参照）の往復移動位置を制御する。指示シフトレンジに応じてシフトレンジ切替弁としてのマニュアルバルブ６０が往復移動することにより、自動変速機制御装置１２内の油路に加わる油圧が切り替わり、自動変速機６のシフトレンジが切り替わる。車両搭乗者がシフトレンジを選択する装置は、シフトレバー８４に代え、ボタン式のシフトスイッチでも、車両搭乗者が音声でシフトレンジを指示する音声認識装置のようなものであってもよい。また、シフトレバー８４のシフトレンジ位置は、シフトレバー８４と連動して接点位置が変化する接点スイッチ等により検出される。

Ｅ／Ｇ用のＥＣＵ８６は、回転数センサ３、吸気量センサ４等の検出信号を元にエンジン２の運転状態を検出し、図示しないインジェクタの噴射量、スロットル装置の開度等を制御する。
Ａ／Ｔ用のＥＣＵ８８は、自動変速機制御装置１２の電磁弁１４等を制御することにより自動変速機６のクラッチ、ブレーキ等の摩擦係合要素に加わる駆動油圧を増減し、摩擦係合要素の係合および解放を切り替える。自動変速機６の摩擦係合要素の係合および解放が切り替わることにより、自動変速機６の変速段は切り替わる。ＥＣＵ８８は、自動変速機制御装置１２から自動変速機６の摩擦係合要素に加わる駆動油圧を検出する油圧センサ１６、自動変速機６の出力軸の回転数等から車速を検出する車速センサ１８、ならびにシフトレバー８４で選択された指示シフトレンジの検出信号を元に各電磁弁１４を制御し、自動変速機６の摩擦係合要素の係合、解放状態を切り替えることにより変速段の切り替えを実現している。指示シフトレンジの検出位置は、ＥＣＵ８０からＥＣＵ８８に通知されてもよいし、ＥＣＵ８８が直接検出してもよい。図１では油圧センサ１６は自動変速機制御装置１２に設置されているが、自動変速機６側に設置されてもよい。

（シフトバイワイヤシステム）
図２にシフトバイワイヤシステム１０を示す。ＥＣＵ８０は、車両搭乗者が選択したシフトレバー８４の指示シフトレンジ位置を接点スイッチ等で検出し、検出した指示シフトレンジに応じた回転をアクチュエータ２０の電動モータ２２に指示し、指示シフトレンジに応じた回転角度量を回転するように電動モータ２２を制御する。コントロールロッド５０は、電動モータ２２の出力軸３８（図３参照）と結合しており、電動モータ２２の駆動力を後述する減速機３０を介して伝達される。コントロールロッド５０には、ディテントプレート５２が一体となって回転するように固定されている。ディテントプレート５２が図２の矢印Ａ、Ｂ方向に回転することによりマニュアルバルブ６０の往復移動位置が決定される。

まず、シフトバイワイヤシステム１０のアクチュエータ２０、ディテントプレート５２およびシフトレンジ検出装置５８（図５参照）について詳細に説明する。
（アクチュエータ２０）
図３に示すように、アクチュエータ２０は、電動モータ２２、減速機３０およびエンコーダ４０等からなる。

本実施形態の電動モータ２２は、永久磁石を用いないブラシレスのＳＲモータ（スイッチドリラクタンスモータ）である。電動モータ２２は、中央部に設置されたロータコア２４、ロータコア２４の外周を囲むステータコア２６、ステータコア２６に巻回されたコイル２８等からなる。ロータコア２４には、外周側のステータコア２６に向けて突出するロータティース２５が回転方向に複数設けられている。ステータコア２６には、内周側のロータコア２４に向けて突出するステータコアティース２７が回転方向に複数設けられている。コイル２８は各ステータコアティース２７に巻回されている。図４に示されるように、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に対応するコイル２８はスター結線されている。図４では３個のコイル２８だけを図示しているが、実際には１２個のステータコアティース２７にＵ相、Ｖ相、Ｗ相のコイル２８が回転方向に順次巻回されている。コイル２８への通電は、ＥＣＵ８０がトランジスタ８２をオン、オフすることにより制御される。ＥＣＵ８０がＵ相、Ｖ相、Ｗ相のコイル２８への通電を順次スイッチングすることにより、ステータコアティース２７のロータコア２４側の各磁極の磁化状態が順次切り替わる。これにより、ステータコアティース２７と向き合うロータティース２５が一方の回転方向に向けてステータコアティース２７に吸引され、ロータコア２４が回転する。ロータコア２４の回転方向は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のコイル２８への通電順序によって決まり、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の順に通電を切り替えた場合を正転とすると、Ｗ相、Ｖ相、Ｕ相の順に通電を切り替えた場合は反転となる。

減速機３０は内接式遊星歯車機構を利用した減速機である。減速機３０のサンギヤ３２の回転軸はロータコア２４の回転軸に対して偏心している。サンギヤ３２の外周にサンギヤ３２が内接噛合するリングギヤ３４が設置されている。円板３６は、サンギヤ３２対してロータコア２４と反対側の端面側に取り付けられている。円板３６に回転方向に複数形成された貫通孔３７は、円板３６側に突出しているサンギヤ３２の突部３３に緩く嵌合している。ロータコア２４が回転すると、リングギヤ３４に内接噛合しているサンギヤ３２は自転しながら公転する。そして、サンギヤ３２の突部３３と円板３６の貫通孔３７との緩い嵌合により、自転しながら公転するサンギヤ３２の自転成分だけが円板３６から出力軸３８に伝達される。出力軸３８には、コントロールロッド５０が結合されている。このような減速機３０の構成により、ロータコア２４に対して偏心しながら減速回転するサンギヤ３２の回転が出力軸３８からコントロールロッド５０およびディテントプレート５２に伝達される。

角度検出装置としてのエンコーダ４０は、ロータコア２４の回転方向に複数取り付けられた磁石４２と、アクチュエータ２０のハジング内に磁石４２と向き合って回路基板上に設置されている磁気検出用のホールＩＣ４４等からなる。本実施形態では、エンコーダ４０は、ロータコア２４の回転角度量に応じたパルス数を加算、減算して出力するインクリメンタル型のデジタルエンコーダである。ＥＣＵ８０は、エンコーダ４０が出力するロータコア２４の回転角度量であるカウント数を参照しながら、目標のカウント数になるまで電動モータ２２を回転制御することにより、指示シフトレンジに相当する回転位置にディテントプレート５２を回転させる。ＥＣＵ８０は、目標カウント数を含む所定のカウント数の範囲内に電動モータ２２が回転すると、指示シフトレンジに相当する回転位置にディテントプレート５２が達したと判断し、電動モータ２２の回転制御を終了する。

図６に、アクチュエータ２０のエンコーダ４０の角度検出信号であるカウント数と、後述するシフトレンジ検出装置５８のシフトレンジ検出信号との関係を示す。エンコーダ４０が出力するカウント数は、ＰレンジからＤレンジにシフトレンジが切り替わるにしたがって増加し、ＰレンジからＤレンジにシフトレンジが切り替わるにしたがって減少する。

（ディテントプレート５２）
図２に示すように、ディテントプレート５２はほぼ扇形をなす板状の部材であって、その円弧状の外周部に複数の凹部５３が形成されている。ディテントスプリング６２は板バネであり、自動変速機制御装置１２に片持ち状に固定されている。ディテントスプリング６２の先端部にはディテントプレート５２の凹部５３に係合するローラ６３が取り付けられており、ローラ６３はディテントスプリング６２の弾性力によりディテントプレート５２の凹部５３のいずれかに係合する。ディテントプレート５２にはマニュアルバルブ６０に嵌合しているピン５４が設けられている。ディテントプレート５２がコントロールロッド５０とともに回転すると、ピン５４と嵌合しているマニュアルバルブ６０がディテントプレート５２の回転位置に応じて往復移動する。凹部５３とローラ６３とはマニュアルバルブ６０における各シフトレンジの設定位置に対応させて配置されており、ローラ６３がいずれかの凹部５３に完全に係合することによりその凹部５３に対応するシフトレンジ位置にマニュアルバルブ６０が設定される。アクチュエータ２０の電動モータ２２が回転しシフトレバー８４で選択された指示シフトレンジに対応するシフトレンジ位置にマニュアルバルブ６０が移動することにより、自動変速機６の変速段は、マニュアルバルブ６０の往復移動位置で特定された実シフトレンジに対応する変速段となるように自動変速機制御装置１２により制御される。

（シフトレンジ検出装置５８）
図５に示すように、ディテントプレート５２の板厚方向の一方の端面には、ディテントプレート５２の回転方向に沿って複数のシフトレンジ端子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、２個のアース端子Ｔ６が設置されている。ディテントプレート５２とともにこれら端子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６が回転し、２個の接触端子５６と順次接触する構成により、シフトレンジ検出装置５８が構成されている。

シフトレンジ端子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４は、同一円弧上に互いに電気的に接続しないように形成され、かつ回転軸であるコントロールロッド５０から見て、Ｐレンジ、Ｒレンジ、Ｎレンジ、Ｄレンジに対応する凹部５３ｐ、５３ｒ、５３ｎ、５３ｄと同一半径上に設置されている。シフトレンジ端子Ｔ５は、シフトレンジ端子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４よりもコントロールロッド５０側に端子Ｔ１と同一半径上に設置されている。２個のアース端子Ｔ６は、それぞれシフトレンジ端子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４とシフトレンジ端子Ｔ５との間、ならびにシフトレンジ端子Ｔ５よりもコントロールロッド５０側に、凹部５３ｐと凹部５３ｄとの間に円弧状に連続して形成されている。シフトレンジ端子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、アース端子Ｔ６および接触端子５６により、シフトレンジ検出装置５８が構成されている。

２個の接触端子５６は半径方向に延びており、支持部材５７に取り付けられている。支持部材５７は図示しない固定部材に取り付けられているので、接触端子５６はディテントプレート５２とともに回転しない。接触端子５６は、シフトレンジ端子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４と一方のアース端子Ｔ６、ならびにシフトレンジ端子Ｔ５と他方のアース端子Ｔ６とをそれぞれ電気的に接続する。ディテントプレート５２が電動モータ２２の回転により図５の矢印Ａ、Ｂの両方向に回転すると、ディテントプレート５２の回転位置によって接触端子５６がシフトレンジ端子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５とアース端子Ｔ６とを導通させる組み合わせが図６に示すように変化する。この導通状態から、ディテントプレート５２の回転位置、すなわちマニュアルバルブ６０の往復移動位置が分かるので、自動変速機６で選択されている実シフトレンジを検出できる。

（パーキングロック機構）
図２に示すように、パーキングロック機構は、パーキングギヤ７０の外周部に形成されている凹部にパーキングロックポール７２の爪７３を係合させて自動変速機６の出力軸の回転を止めるように構成されている。パークロッド７４の一端はディテントプレート５２に固定されており、他端にはテーパーコーン状のカム７６が嵌合している。カム７６はスプリング７８により他端側に押圧された状態でパークロッド７４に嵌合しており、パークロッド７４に沿って往復移動自在である。ディテントプレート５２の回転に伴いパークロッド７４が往復移動することにより、カム７６がパーキングロックポール７２を上下動させ、パーキングロックポール７２の爪７３がパーキングギヤ７０に係合、またはパーキングギヤ７０から外れる。パーキングロックポール７２の爪７３がパーキングギヤ７０に係合すると、自動変速機６の出力軸の回転が機械的に禁止される。

次に、シフトバイワイヤシステムの異常判定、異常判定結果に基づいた車両走行制御選択について説明する。本実施形態では、以下に説明するフローチャートの各ステップが示す機能をシフトバイワイヤシステム１０が実施している。これに対し、シフトバイワイヤシステム１０、自動変速機制御装置１２、ＥＣＵ８６、８８で機能を分担してもよい。

（シフトバイワイヤシステムの異常判定）
シフトバイワイヤシステムの異常判定について図７に基づいて説明する。図７に示すルーチンは定期的に実行される。図８は、図７に示す異常判定をテーブルにしたものである。
ステップ２００において、ＥＣＵ８０は、車両搭乗者がシフトレバー８４を切替操作したかを検出し、シフトレンジの切替指示がない場合は本ルーチンを終了する。ＥＣＵ８０は、シフトレンジの切替指示がある場合、トランジスタ８２をスイッチングして電動モータ２２のＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対応するコイル２８への通電を順次切り替えて電動モータ２２を回転させる。そして、電動モータ２２が回転し、エンコーダ４０のカウント数が指示シフトレンジに該当する所定のカウント数の範囲内になるかを参照しながら、指示シフトレンジに該当する回転角度まで電動モータ２２を回転させる回転制御を行う。

ステップ２０２において、ＥＣＵ８０は、電動モータ２２の回転に応じてエンコーダ４０のカウント数が指示シフトレンジに対応する回転方向に増減するかを判定する。ＥＣＵ８０は、エンコーダ４０のカウント数が変化した場合は処理をステップ２０４に移行し、エンコーダ４０のカウント数が変化しない場合はステップ２１０に処理を移行する。

ステップ２０４においてＥＣＵ８０は、シフトレンジ検出装置５８が検出するシフトレンジ検出信号が指示シフトレンジに向かう回転方向側の信号に変化するかを判定する。ＥＣＵ８０は、ステップ２０４においてシフトレンジ検出信号が変化する場合は、指示シフトレンジに応じて電動モータ２２を回転制御した結果、エンコーダ４０のカウント数およびシフトレンジ検出装置５８のシフトレンジ検出信号が正常に変化していると判定し、ステップ２０６において、シフトバイワイヤシステム１０が正常であると判定する。この正常状態において、ＥＣＵ８０は、エンコーダ４０のカウント数とシフトレンジ検出装置５８が検出するシフトレンジ検出信号とを対応させシフトレンジ対応テーブルを順次作成する。

ＥＣＵ８０は、ステップ２０４においてシフトレンジ検出信号が変化しない場合、ステップ２０８においてシフトレンジ検出装置５８が異常であると判定する。
ステップ２０２においてエンコーダ４０のカウント数が正常に変化しない場合、ＥＣＵ８０は、ステップ２１０においてシフトレンジ検出信号が変化するかを判定する。

ＥＣＵ８０は、エンコーダ４０のカウント数は正常に変化しないがシフトレンジ検出信号が正常に変化する場合、ステップ２１２においてエンコーダ４０が異常であると判定する。
ＥＣＵ８０は、エンコーダ４０のカウント数、およびシフトレンジ検出信号が正常に変化しない場合、ステップ２１４において電動モータ２２が異常であると判定する。

ＥＣＵ８０は、電動モータ２２、エンコーダ４０、シフトレンジ検出装置５８のいずれかに異常がある場合、ステップ２１６において警告装置として警告灯９４を点灯させ、異常発生を車両搭乗者に通知する。警告灯９４に代え、図示しないナビゲーションシステム等によるディスプレイ表示または音声出力により異常発生を車両搭乗者に通知してもよい。ＥＣＵ８０は、電動モータ２２、エンコーダ４０、シフトレンジ検出装置５８のいずれに異常があるかを示す異常フラグをステップ２０８、２１２、２１４において設定しておく。

（車両走行制御選択）
シフトバイワイヤシステム１０の異常装置に対応した車両走行制御選択ルーチンを図９に示す。ステップ２２０、２２４、２２８における異常判定は、図７に示すルーチンで設定された異常フラグにより行う。
シフトレンジ検出装置５８に異常がある場合（ステップ２２０）、ＥＣＵ８０は、ステップ２２２において、シフトレンジ検出装置５８が検出するシフトレンジ検出信号を無視し、シフトレンジ検出装置５８の正常時に作成しておいたシフトレンジ検出信号とエンコーダ４０のカウント数とを対応させたシフトレンジ対応テーブルに基づいて指示シフトレンジに対応するエンコーダ４０のカウント数に回転角度量がなるように電動モータ２２を回転制御する車両走行制御を選択する。

シフトレンジ検出装置５８が正常でありエンコーダ４０が異常である場合（ステップ２２４）、ＥＣＵ８０は、ステップ２２６において、エンコーダ４０のカウント数を無視し、電動モータ２２のＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対応するコイル２８への通電切替回数により電動モータ２２の回転角度を推定し、指示シフトレンジに対応した回転角度に電動モータ２２を回転させて自動変速機６のシフトレンジを切り替えるモータオープン制御を車両走行制御として選択する。

シフトレンジ検出装置５８およびエンコーダ４０が正常であり電動モータ２２が異常である場合（ステップ２２８）、ＥＣＵ８０は、ステップ２３０において、電動モータ２２の回転制御を停止する。そして、自動変速機制御装置１２の電磁弁１４を制御し、自動変速機６の摩擦係合要素を全て解放してマニュアルバルブ６０の往復移動位置に関わらず自動変速機６の状態を非伝達状態にする強制ニュートラル制御を実施するようにＡ／Ｔ用のＥＣＵ８８に通知する。強制ニュートラル制御を実施して自動変速機６の出力軸に伝わるトルクを０にすることにより、車両走行速度の減速、または発信禁止等のフェイルセーフを実施できる。
電動モータ２２、エンコーダ４０およびシフトレンジ検出装置５８が正常であれば、ＥＣＵ８０は、エンコーダ４０のカウント数を参照しながら電動モータ２２の回転角度を制御する車両走行制御を選択する。

（モータオープン制御中の異常判定）
図９の車両走行制御選択ルーチンでモータオープン制御が選択されているときの異常判定ルーチンを図１０、１１に示す。
ＥＣＵ８０はモータオープン制御が選択されていない場合（ステップ２４０）、本ルーチンを終了する。
ＥＣＵ８０は、モータオープン制御が選択されている場合、車両搭乗者がシフトレバー８４を切り替え操作したかを接点スイッチからの検出信号により検出し、シフトレンジの切替指示がない場合は本ルーチンを終了する。ＥＣＵ８０は、シフトレンジの切替指示がある場合、トランジスタ８２をスイッチングして電動モータ２２のＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対応するコイル２８への通電を順次切り替えることにより、エンコーダ４０のカウント数が指示シフトレンジに該当する所定のカウント数の範囲内になるかを参照しながら、指示シフトレンジに該当する回転角度まで電動モータ２２を回転させる回転制御を行う（ステップ２４２）。

ステップ２４４において、ＥＣＵ８０は、電動モータ２２に対する回転制御に応じてシフトレンジ検出装置５８のシフトレンジ検出信号が指示シフトレンジに対応する回転方向に変化するかを判定する。ＥＣＵ８０は、シフトレンジ検出信号が正常に変化する場合は、次のステップ２４６において、モータオープン制御の継続を選択する。
ＥＣＵ８０は、電動モータ２２を回転制御しているにも関わらずシフトレンジ検出信号が正常に変化しない場合、電動モータ２２またはシフトレンジ検出装置５８のいずれかに異常があると判定し、ステップ２４８において、電動モータ２２の回転制御を停止する。そして、自動変速機制御装置１２の電磁弁１４を制御し、自動変速機６の摩擦係合要素を全て解放してマニュアルバルブ６０の往復移動位置に関わらず自動変速機６の状態を非伝達状態にする強制ニュートラル制御を実施するようにＡ／Ｔ用のＥＣＵ８８に通知する。

（モータオープン制御）
図１１に、図１０のステップ２４６で実行されるモータオープン制御ルーチンの一例を示す。図１１は、ＰレンジからＲレンジに指示シフトレンジが切り替えられた場合のモータオープン制御ルーチンである。本実施形態では、Ｐレンジ側からＤレンジ側にシフトレンジが切り替わる場合、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の順にコイル２８に通電する。Ｄレンジ側からＰレンジ側にシフトレンジが切り替わる場合は、Ｗ相、Ｖ相、Ｕ相の順にコイル２８に通電する。

ステップ２５０において、ＥＣＵ８０はＵ相、Ｖ相、Ｗ相の順にコイル２８に通電する。ＥＣＵ８０は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の順にコイル２８を切り替えた回数が指示シフトレンジに相当する回数以内であれば（ステップ２５２）、ステップ２５４においてシフトレンジ検出装置５８のシフトレンジ検出信号がＲレンジに相当する状態に変化したかを判定する。ＥＣＵ８０は、シフトレンジ検出信号がＲレンジに相当する状態に変化していなければ、ステップ２５０に処理を戻す。

ＥＣＵ８０は、シフトレンジ検出信号がＲレンジに相当する状態に変化すれば、電動モータ２２が指示シフトレンジに該当する回転角度に回転し、自動変速機６のシフトレンジが指示シフトレンジに対応するシフトレンジに切り替わったと判断して電動モータ２２への通電を停止する。
ＥＣＵ８０は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の順にコイル２８を切り替えた回数が指示シフトレンジに相当する回数を越えると（ステップ２５２）、電動モータ２２またはシフトレンジ検出装置５８のいずれかが異常であると判断し、ステップ２５８において、電動モータ２２の回転制御を停止する。そして、自動変速機制御装置１２の電磁弁１４を制御し、自動変速機６の摩擦係合要素を全て解放してマニュアルバルブ６０の往復移動位置に関わらず自動変速機６の状態を非伝達状態にする強制ニュートラル制御を実施するようにＡ／Ｔ用のＥＣＵ８８に通知する。

以上説明したように、本実施形態では、指示シフトレンジに応じて電動モータ２２を回転制御したときに、エンコーダ４０およびシフトレンジ検出装置５８が正常に作動しているかを判定することにより、電動モータ２２、エンコーダ４０およびシフトレンジ検出装置５８のうち、どの装置が異常であるかを判定している。そして、異常装置に応じて最適な車両走行制御を選択しフェイルセーフを実施している。

（他の実施形態）
上記実施形態では、電動モータとしてＳＲモータを使用し、電動モータの回転角度を検出する角度検出装置としてエンコーダ４０を使用したが、電動モータとしてＤＣモータを使用し、角度検出装置として磁気抵抗素子またはホール素子等を用い回転角度に応じて変化する出力レベルを元に回転角度を検出する回転角度センサを使用してもよい。

上記実施形態では、電動モータ２２、エンコーダ４０、シフトレンジ検出装置５８の中で異常になった装置に応じて車両走行制御を選択したが、これら３装置のいずれかが異常になれば、自動変速機６の出力トルクを低減する等の同じ車両走行制御を選択してもよい。
また、自動変速機６の状態を非伝達状態にする強制ニュートラルにより自動変速機６の出力トルクを低減させる車両走行制御に代えて、スロットル装置の開度を絞る、またはインジェクタの噴射量を減少することによりエンジン２の出力を低減し、自動変速機６の出力トルクを低減してもよい。また、エンジン２を停止させてもよい。

上記実施形態では、シフトレンジ検出装置５８によりディテントプレート５２の回転位置を検出したが、マニュアルバルブ６０の往復移動位置を検出するシフトレンジ検出装置を用いてもよい。
また、シフトレンジ検出装置５８はディテントプレート５２の回転位置を検出したが、マニュアルバルブ６０の往復移動位置を検出するシフトレンジ検出装置を用いてもよい。

上記実施形態では、ＳＢＷ用のＥＣＵ８０が異常判定装置および走行制御選択装置を構成したが、異常判定装置および走行制御選択装置の機能をそれぞれ別の装置で実現してもよいし、異常判定装置および走行制御選択装置の機能の一部を、ＥＣＵ８０だけではなく、例えば、Ｅ／Ｇ用のＥＣＵ８６またはＡ／Ｔ用のＥＣＵ８８が実現してもよい。

本実施形態による車両システムのブロック図。 本実施形態によるシフトバイワイヤシステムの構成図。 本実施形態のアクチュエータの断面図。 本実施形態による電動モータへの通電制御回路を簡略に示す回路図。 本実施形態によるディテントプレートおよびシフトレンジ検出装置の模式図。 シフトレンジ検出装置によるシフトレンジ検出信号とエンコーダのカウント数との対応を示す説明図。 シフトバイワイヤシステムの異常装置を判定するルーチン。 シフトバイワイヤシステムの異常装置を判定するテーブル。 異常装置に応じた車両走行制御を選択する車両走行制御選択ルーチン。 モータのオープン制御中における異常判定ルーチン。 モータオープン制御ルーチン。

符号の説明

２：エンジン、１０：シフトバイワイヤシステム（車両制御システム）、１２：自動変速機制御装置、２０：アクチュエータ、２２：電動モータ、３０：減速機、４０：エンコーダ（角度検出装置）、５８：シフトレンジ検出装置、６０：マニュアル弁（シフトレンジ切替弁）、８０：ＳＢＷ用ＥＣＵ（モータ制御装置、走行制御選択装置）、８６：Ａ／Ｔ用ＥＣＵ、８８：Ｅ／Ｇ用ＥＣＵ、９４：警告灯（警告装置）

Claims (8)

1. 自動変速機のシフトレンジを切り替えるシフトレンジ切替弁を駆動する電動モータと、
   前記電動モータの回転角度を検出する角度検出装置と、
   前記自動変速機のシフトレンジ位置を検出するシフトレンジ検出装置と、
   前記角度検出装置が検出する角度検出信号を参照しながら、車両の搭乗者が選択したシフトレンジである指示シフトレンジに応じた回転角度に前記電動モータを回転させるモータ制御装置と、
   前記指示シフトレンジに応じて前記モータ制御装置が前記電動モータに指示する回転指示と、前記角度検出信号と、前記シフトレンジ検出装置が検出するシフトレンジ検出信号とを照合して前記電動モータと前記シフトレンジ検出措置と前記角度検出装置のうち少なくとも１個の装置に異常があるかを判定し、判定結果に応じた車両走行制御を選択する走行制御選択装置と、
   を備える車両制御システム。
2. 前記走行制御選択装置は、前記電動モータと前記角度検出装置と前記シフトレンジ検出装置のうち少なくとも一つ以上の装置が異常である場合、前記自動変速機の出力トルクを低減する、または出力トルクを発生させない車両走行制御を選択する請求項１記載の車両制御システム。
3. 前記走行制御選択装置は、前記電動モータと前記角度検出装置と前記シフトレンジ検出装置のうち少なくとも一つ以上の装置が異常である場合、前記自動変速機の状態をエンジンによって発生した動力を伝達しない非伝達状態にする車両走行制御を選択する請求項２記載の車両制御システム。
4. 前記走行制御選択装置は、前記電動モータが異常であり、前記角度検出装置および前記シフトレンジ検出装置が正常である場合、前記自動変速機の出力トルクを低減する、または出力トルクを発生させない車両走行制御を選択する請求項２記載の車両制御システム。
5. 前記走行制御選択装置は、前記電動モータが異常であり、前記角度検出装置および前記シフトレンジ検出装置が正常である場合、前記自動変速機の状態をエンジンによって発生した動力を伝達しない非伝達状態にする車両走行制御を選択する請求項４記載の車両制御システム。
6. 前記走行制御選択装置は、前記角度検出装置が異常であり、前記電動モータおよび前記シフトレンジ検出装置が正常である場合、前記モータ制御装置が前記角度検出信号を参照せず、前記指示シフトレンジに応じた回転角度に前記電動モータを回転させる車両走行制御を選択する請求項１記載の車両制御システム。
7. 前記走行制御選択装置は、前記モータ制御装置が前記角度検出信号を参照せず、前記指示シフトレンジに応じた回転角度に前記電動モータを回転させる制御を行うときに前記シフトレンジ検出信号が切り替わるかを判定し、判定結果に応じた車両走行制御を選択する請求項６記載の車両制御システム。
8. 前記走行制御選択装置は、前記シフトレンジ検出装置が異常であり、前記電動モータおよび前記角度検出装置が正常である場合、前記モータ制御装置が前記角度検出信号を参照しながら、検出したシフトレンジに応じた回転角度に前記電動モータを回転させる車両走行制御を選択する請求項１記載の車両制御システム。

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