JP2010223355A

JP2010223355A - シフトバイワイヤ装置

Info

Publication number: JP2010223355A
Application number: JP2009072065A
Authority: JP
Inventors: Yoshinobu Ito; 悦申伊藤; Tomohiro Aritake; 智広有竹
Original assignee: Aisin AW Co Ltd
Current assignee: Aisin AW Co Ltd
Priority date: 2009-03-24
Filing date: 2009-03-24
Publication date: 2010-10-07
Also published as: US20100250055A1; US8340859B2; CN102265061A; WO2010109955A1; DE112010000065T5

Abstract

【課題】マニュアルシャフトを駆動する電動機の回転角度を検出する回転角度センサに故障が生じてもこれにより適切に対処する。
【解決手段】マニュアルバルブ５６を作動させる電気モータ６６のモータ角度センサに故障が生じているか否かを判定し、故障が生じていないときにはマニュアルバルブ５６がシフトレバーからのシフトポジションＳＰに応じた位置に移動するようモータ角度センサからのモータ回転角θｍに基づいて電気モータ６６を制御し、モータ角度センサに故障が生じているときにはマニュアルバルブ５６がシフトレバーからのシフトポジションＳＰに応じた位置に移動するようシャフトポジションセンサからのシャフトポジションＰＯＳの時間変化量に基づいてマニュアルシャフト６０の回転方向を確認しながら強制転流により電気モータ６６を強制駆動する。
【選択図】図４

Description

本発明は、車両に搭載され、シフト操作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関する。

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）ポジションのうちのいずれかが選択されたとき、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モータを制御するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、ポジション切り換えの両端をそれぞれＤポジションとＰポジションとに対応させると共にモータの回転をポジション切り換えの両端で規制する規制部（ストッパ）を設け、位置センサに異常が生じたときには、セレクタスイッチがＤポジションのときにはＤポジション方向に移動が規制されるまでモータを駆動し、セレクタスイッチがＤポジションでないときにはＰポジション方向（Ｄポジション方向とは逆回転方向）に移動が規制されるまでモータを駆動することにより、スプール位置センサの異常に対処している。

特開２００７−１３９１０２号公報

上述したシフトバイワイヤ装置では、スプール位置センサに異常が生じたときの対処については記載されているものの、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ときについては言及されていない。モータ角度センサに異常が生じたときには、モータの駆動を停止することも考えられるが、シフトバイワイヤ装置を車両に搭載することを考えると、モータ角度センサに異常が生じても退避走行を可能とするなど適切に対処することが望ましい。

本発明のシフトバイワイヤ装置は、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より適切に対処することを主目的とする。

本発明のシフトバイワイヤ装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明のシフトバイワイヤ装置は、
車両に搭載され、シフト操作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であって、
回転軸を有し、該回転軸を回転駆動することにより前記マニュアルシャフトを回転駆動する電動機と、
前記電動機を制御するために前記回転軸の回転角度を検出する回転角度センサと、
前記マニュアルシャフトの回転位置を検出するシャフトポジションセンサと、
前記回転角度センサが正常に機能し得る通常時には前記シフトポジション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該回転角度センサからの回転軸の回転角度に基づいて前記電動機を制御する通常時制御を行ない、前記回転角度センサが正常に機能し得ない非通常時には前記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前記電動機の回転軸の回転方向を推定しながら前記電動機を制御するセンサレス制御を開始し前記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前記センサレス制御を停止する非通常時制御を行なう制御手段と
を備えることを要旨とする。

この本発明のシフトバイワイヤ装置では、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。これにより、回転角度センサが正常に機能し得ない非通常時でもマニュアルシャフトの回転位置を目標回転位置に対して所定の範囲内で一致させて作動対象を作動させることができる。この結果、回転角度センサの異常に対してより適切に対処することができる。

こうした本発明のシフトバイワイヤ装置において、前記電動機は、３相同期電動機であり、前記回転角度センサは、前記電動機の回転子の回転角度を検出するために各相に対応する３つの素子を備え、前記制御手段は、前記回転角度センサに異常が生じたとき、該異常が前記３つの素子のうちいずれか１つだけの場合には前記通常時として前記シャ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前記電動機の回転方向を推定し該推定した回転方向と正常な他の２つからの信号とに基づいて前記通常時制御を行ない、前記異常が前記３つの素子のうち２つ以上の場合には前記非通常時として前記非通常時制御を行なう手段であるものとすることもできる。こうすれば、回転角度センサがもつ３つの素子の１つに異常が生じても通常時と同様の制御を行なうことができる。

また、本発明のシフトバイワイヤ装置において、前記制御手段は、前記非通常時には前記通常時に比して低い回転速度をもって前記シャフトの回転位置が前記目標回転位置に向けて移動するよう前記電動機を制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、非通常時により確実にシャフトの回転位置を目標回転位置に移動させることができる。

また、本発明のシフトバイワイヤ装置において、前記車両は、原動機からの動力を車軸に伝達するクラッチを有する自動変速機を搭載し、前記制御手段は、前記非通常時制御を開始してから所定時間が経過したときには前記電動機の制御を停止して原動機が車軸から切り離されるよう前記クラッチを制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、非通常時制御が正常に行なわれなかったときでも予期しない動力が車軸に出力されるのを抑制することができる。

さらに、本発明のシフトバイワイヤ装置において、前記車両は、マニュアルシャフトに連動するマニュアルバルブを介して供給される流体圧により作動するクラッチを有する自動変速機を搭載し、前記作動対象は、前記マニュアルバルブであるものとすることもできるし、前記作動対象は、前記マニュアルシャフトの駆動に伴って作動するパーキングロック機構であるものとすることもできる。

本発明の一実施例としてのシフトバイワイヤ装置を搭載する自動車１０の構成の概略を示す構成図である。オートマチックトランスミッション２０の作動表を示す説明図である。油圧回路５０の構成の概略を示す構成図である。マニュアルバルブ５６の駆動系の構成の概略を示す構成図である。ＳＢＷＥＣＵ８０の構成の概略を示す構成図である。ＳＢＷＥＣＵ８０により実行される制御モード設定処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。通常時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。シャフトポジションＰＯＳとバルブ位置ＶＰとモータ回転回数との関係を示す説明図である。故障時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。モータ回転速度と駆動時間との関係を示す説明図である。パーキングロック機構１８０の駆動系の構成の概略を示す構成図である。

次に、本発明の実施の形態を実施例を用いて説明する。

図１は本発明の一実施例としてのシフトバイワイヤ装置を搭載する自動車１０の構成の概略を示す構成図であり、図２はオートマチックトランスミッション２０の作動表を示し、図３は油圧回路５０の構成の概略を示す構成図であり、図４はマニュアルバルブ５６の駆動系の構成の概略を示す構成図である。実施例の自動車１０は、図１に示すように、ガソリンや軽油などの炭化水素系の燃料の爆発燃焼により動力を出力する内燃機関としてのエンジン１２と、エンジン１２を運転制御するエンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）１６と、エンジン１２のクランクシャフト１４に取り付けられたロックアップクラッチ付きのトルクコンバータ２４と、このトルクコンバータ２４の出力側に入力軸２１が接続されると共にギヤ機構２６およびデファレンシャルギヤ２８を介して駆動輪１８ａ，１８ｂに出力軸２２が接続され入力軸２１に入力された動力を変速して出力軸２２に伝達する有段のオートマチックトランスミッション２０と、オートマチックトランスミッション２０を制御するオートマチックトランスミッション用電子制御ユニット（以下、ＡＴＥＣＵという）２９およびシフトバイワイヤシステム用電子制御ユニット（以下、ＳＢＷＥＣＵという）８０と、車両全体をコントロールするメイン電子制御ユニット（以下、メインＥＣＵという）９０とを備える。

オートマチックトランスミッション２０は、図１に示すように、６段変速の有段変速機として構成されており、シングルピニオン式の遊星歯車機構３０とラビニヨ式の遊星歯車機構４０と三つのクラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３と二つのブレーキＢ１，Ｂ２とワンウェイクラッチＦ１とを備える。シングルピニオン式の遊星歯車機構３０は、外歯歯車としてのサンギヤ３１と、このサンギヤ３１と同心円上に配置された内歯歯車としてのリングギヤ３２と、サンギヤ３１に噛合すると共にリングギヤ３２に噛合する複数のピニオンギヤ３３と、複数のピニオンギヤ３３を自転かつ公転自在に保持するキャリア３４とを備え、サンギヤ３１はケースに固定されており、リングギヤ３２は入力軸２１に接続されている。ラビニヨ式の遊星歯車機構４０は、外歯歯車の二つのサンギヤ４１ａ，４１ｂと、内歯歯車のリングギヤ４２と、サンギヤ４１ａに噛合する複数のショートピニオンギヤ４３ａと、サンギヤ４１ｂおよび複数のショートピニオンギヤ４３ａに噛合すると共にリングギヤ４２に噛合する複数のロングピニオンギヤ４３ｂと、複数のショートピニオンギヤ４３ａおよび複数のロングピニオンギヤ４３ｂとを連結して自転かつ公転自在に保持するキャリア４４とを備え、サンギヤ４１ａはクラッチＣ１を介してシングルピニオン式の遊星歯車機構３０のキャリア３４に接続され、サンギヤ４１ｂはクラッチＣ３を介してキャリア３４に接続されると共にブレーキＢ１を介してケースに接続され、リングギヤ４２は出力軸２２に接続され、キャリア４４はクラッチＣ２を介して入力軸２１に接続されている。また、キャリア４４はブレーキＢ２のオンオフによりその回転を自由にまたは固定できると共にワンウェイクラッチＦ１によりその回転が一方向に規制されるようになっている。

こうして構成されたオートマチックトランスミッション２０では、図２の作動表に示すように、クラッチＣ１〜Ｃ３のオンオフ（オンが係合でオフが係合解除とも呼ぶ、以下同じ）とブレーキＢ１，Ｂ２のオンオフとの組み合わせにより前進１速〜６速と後進とニュートラルとを切り換えることができるようになっている。図２に示すように、前進１速の状態は、クラッチＣ１をオンとすると共にクラッチＣ２，Ｃ３とブレーキＢ１，Ｂ２とをオフとする（エンジンブレーキ時にはブレーキＢ２をオンする）ことにより形成することができ、前進２速の状態は、クラッチＣ１とブレーキＢ１とをオンとすると共にクラッチＣ２，Ｃ３とブレーキＢ２とをオフとすることにより形成することができ、前進３速の状態は、クラッチＣ１，Ｃ３をオンとすると共にクラッチＣ２とブレーキＢ１，Ｂ２とをオフとすることにより形成することができ、前進４速の状態は、クラッチＣ１，Ｃ２をオンとすると共にクラッチＣ３とブレーキＢ１，Ｂ２とをオフとすることにより形成することができ、前進５速の状態は、クラッチＣ２，Ｃ３をオンとすると共にクラッチＣ１とブレーキＢ１，Ｂ２とをオフとすることにより形成することができ、前進６速の状態は、クラッチＣ２とブレーキＢ１とをオンとすると共にクラッチＣ１，Ｃ３とブレーキＢ２とをオフとすることにより形成することができる。また、後進の状態は、クラッチＣ３とブレーキＢ２とをオンとすると共にクラッチＣ１，Ｃ２とブレーキＢ１とをオフとすることにより形成することができる。ニュートラルの状態は、すべてのクラッチＣ１〜Ｃ３とブレーキＢ１，Ｂ２とをオフとすることにより形成することができる。

オートマチックトランスミッション２０のクラッチＣ１〜Ｃ３やブレーキＢ１，Ｂ２は、油圧回路５０により駆動される。この油圧回路５０は、図３に示すように、エンジン１２からの動力を用いてストレーナ５１から作動油を吸引して圧送する機械式オイルポンプ５２と、機械式オイルポンプ５２により圧送された作動油の圧力（ライン圧ＰＬ）を調節するレギュレータバルブ５４と、ライン圧ＰＬから図示しないモジュレータバルブを介して入力されたモジュレータ圧ＰＭＯＤを用いてレギュレータバルブ５４を駆動するリニアソレノイドＳＬＴと、ライン圧ＰＬを入力する入力ポート５６ａとＤポジション用出力ポート５６ｂとＲポジション用出力ポート５６ｃとを有するマニュアルバルブ５６と、マニュアルバルブ５６のＤポジション用出力ポート５６ｂからのドライブ圧ＰＤを入力すると共に調圧してクラッチＣ１に出力するリニアソレノイドＳＬＣ１などにより構成されている。なお、実施例では、クラッチＣ１以外のクラッチＣ２，Ｃ３やブレーキＢ１，Ｂ２の油圧系については省略しているが、これらの油圧系についても周知のリニアソレノイドなどを用いて構成することができる。

マニュアルバルブ５６は、図４に示すように、マニュアルシャフト６０に取り付けられたマニュアルプレート６２と、このマニュアルプレート６２におけるマニュアルシャフト６０の回転軸に対して偏心した位置（端部）に形成された長孔６２ａに引っ掛けられたＬ字状のフック６４ａが先端に形成されたスプール６４と、スプール６４に形成されたランド５７と、を備え、マニュアルシャフト６０に減速ギヤ６８を介して回転軸６６ａが接続された電気モータ６６を駆動してマニュアルシャフト６０の回転運動をスプール６４の直線運動に変換することにより、スプール６４のストローク量に応じて、入力ポート５６ａと両出力ポート５６ｂ、５６ｃとの連通を遮断する状態と、入力ポート５６ａとＤポジション用出力ポート５６ｂとを連通すると共に入力ポート５６ａとＲポジション用出力ポート５６ｃとの連通を遮断する状態と、入力ポート５６ａとＤポジション用出力ポート５６ｂとの連通を遮断すると共に入力ポート５６ａとＲポジション用出力ポート５６ｃとを連通する状態とを切り替える。マニュアルプレート６２には、基端がボルトによりオートマチックトランスミッション２０のケースに固定された板状のディテントスプリング７４と、ディテントスプリング７４の先端に回転自在に取り付けられマニュアルプレート６２の端部に山部および谷部が交互に形成されたカム面７２に圧接されたローラ７６とからなるディテント機構７０が設けられている。

ＡＴＥＣＵ２９は、詳細に図示しないが、ＣＰＵを中心としたマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に処理プログラムを記憶するＲＯＭと、データを一時的に記憶するＲＡＭと、入出力ポートと、通信ポートとを備える。ＡＴＥＣＵ２９には、入力軸２１に取り付けられた回転数センサからの入力軸回転数Ｎｉｎや出力軸２２に取り付けられた回転数センサからの出力軸回転数Ｎｏｕｔなどが入力ポートを介して入力されており、ＡＴＥＣＵ２９からは、リニアソレノイドＳＬＴ，ＳＬＣ１などのソレノイドへの駆動信号などが出力ポートを介して出力されている。ＡＴＥＣＵ２９は、メインＥＣＵ９０と通信しており、メインＥＣＵ９０からの制御信号によってオートマチックトランスミッション２０（油圧回路５０）を制御したり、必要に応じてオートマチックトランスミッション２０の状態に関するデータをメインＥＣＵ９０に出力する。

ＳＢＷＥＣＵ８０は、図５に示すように、中央演算処理回路としてのＣＰＵ８２を中心として構成されており、ＣＰＵ８２の他に、各部に給電するための５Ｖ電源回路８１と、メインＥＣＵ９０とＣＡＮ通信を行なうためのＣＡＮ回路８４と、回転軸６６ａの回転駆動に伴ってマニュアルシャフト６０を駆動する３相ブラシレスモータとしての電気モータ６６と、電気モータ６６を駆動するための駆動回路８５と、マニュアルバルブ５６のマニュアルシャフト６０の回転角を検出するシャフトポジションセンサ８６と、電気モータ６６の回転角を検出するブラシレスモータ制御用のモータ角度センサ８８と、を備える。モータ角度センサ８８は、電気モータ６６の各相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）に対応する３つのホールＩＣにより構成されており、電気角６０°毎に切り替わる各ホールＩＣの出力電圧を検出することにより、ロータの磁極位置を検出する。

メインＥＣＵ９０は、詳細には図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に処理プログラムを記憶するＲＯＭと、データを一時的に記憶するＲＡＭと、入出力ポートと、通信ポートとを備える。メインＥＣＵ９０には、シフトレバー９１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ９２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル９３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ９４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル９５の踏み込みを検出するブレーキスイッチ９６からのブレーキスイッチ信号ＢＳＷ，車速センサ９８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されており、メインＥＣＵ９０からは、警告灯９９への点灯信号などが出力ポートを介して出力されている。メインＥＣＵ９０は、前述したように、エンジンＥＣＵ１６やＡＴＥＣＵ２９とＳＢＷＥＣＵ８０と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ１６やＡＴＥＣＵ２９とＳＢＷＥＣＵ８０と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。

こうして構成された実施例の自動車１０は、通常時では、メインＥＣＵ９０がシフトレバー９１のポジションに応じたシフト指令信号をＳＢＷＥＣＵ８０とＡＴＥＣＵ２９とに送信することにより、シフト指令信号（シフトポジションＳＰ）を受信したＳＢＷＥＣＵ８０はシャフトポジションセンサ８６からのシャフトポジションＰＯＳに基づいてマニュアルバルブ５６がシフトポジションＳＰに対応するバルブ位置に移動するよう駆動回路８５により電気モータ６６を駆動制御し、シフト指令信号を受信したＡＴＥＣＵ２９はシフトポジションＳＰに基づいて対応するクラッチＣ１〜Ｃ３やブレーキＢ１，Ｂ２がオンオフされるよう各リニアソレノイドを制御する。なお、シフトレバー９１がドライブ（Ｄ）ポジションにシフト操作されたときには、アクセルペダルポジションセンサ９４からのアクセル開度Ａｃｃと車速センサ９８からの車速ＶとをＡＴＥＣＵ２９に送信することにより、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとを受信したＡＴＥＣＵ２９がアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて変速マップを用いて前進１速〜前進６速のいずれかを設定すると共にクラッチＣ１〜Ｃ３とブレーキＢ１，Ｂ２のうち設定した変速段に応じて必要なクラッチやブレーキがオンされるよう対応するリニアソレノイドを駆動制御する。

次に、こうして構成された自動車１０の動作、特に、モータ角度センサ８８に故障が生じたときのＳＢＷＥＣＵ８０の動作について説明する。図６は、ＳＢＷＥＣＵ８０により実行される制御モード設定処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎（例えば数十ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。

制御モード設定処理ルーチンが実行されると、ＳＢＷＥＣＵ８０のＣＰＵ８２は、まず、シャフトポジションセンサ８６からのシャフトポジションＰＯＳやモータ角度センサ８８の３つのホールＩＣからのホールＩＣ信号ＨＵ，ＨＶ，ＨＷなどのデータを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。

続いて、ホールＩＣの故障を判定する（ステップＳ１１０）。ここで、ホールＩＣの故障は、例えば、シャフトポジションセンサ８６により検出されるシャフトポジションＰＯＳの時間変化量に基づいてマニュアルシャフト６０の回転方向が正転か逆転かを判定することにより電気モータ６６の回転方向を判定し、電気モータ６６の回転方向と前回モータ角度センサ８８により検出された各ホールＩＣ信号と図５に示す信号パターンとから次回にモータ角度センサ８８により検出される信号を推定し、推定した信号と実際に今回モータ角度センサ８８により検出された各ホールＩＣ信号ＨＵ，ＨＶ，ＨＷとを比較することにより行なうことができる。この比較は、各信号ＨＵ，ＨＶ，ＨＷ毎に行なわれ、各ホールＩＣ毎に個別に故障の判定が行なわれる。

３つのホールＩＣすべてが正常と判定されたときには（ステップＳ１２０）、モータ角度センサ８８からのホールＩＣ信号ＨＵ，ＨＶ，ＨＷを用いて電気モータ６６を制御する通常時制御モードを設定し（ステップＳ１３０）、３つのホールＩＣのいずれかに故障が生じていると判定されたときにはその故障が１つか否かを判定し（ステップＳ１４０）、ホールＩＣの故障が１つのときには正常な２つの信号を用いて電気モータ６６を制御する上述した通常時制御モードを設定し（ステップＳ１３０）、故障が２つ以上のときにはモータ角度センサ８８からのホールＩＣ信号ＨＵ，ＨＶ，ＨＷを用いずにセンサレスで電気モータ６６を制御する故障時制御モードを設定して（ステップＳ１５０）、本ルーチンを終了する。

次に、通常時制御モード時の動作について説明する。図７は、通常時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンでは、シフトポジションセンサ９２により検出されメインＥＣＵ９０から通信により送信されたシフトポジションＳＰや、シャフトポジションセンサ８６からのシャフトポジションＰＯＳなどのデータを入力し（ステップＳ２００）、入力したシフトポジションＳＰに基づいてマニュアルバルブ５６の目標とする位置である目標バルブ位置ＶＰ＊を設定すると共に入力したシャフトポジションＰＯＳに基づいて現在のマニュアルバルブ５６の位置であるバルブ位置ＶＰを設定し（ステップＳ２１０）、目標バルブ位置ＶＰ＊と現在のバルブ位置ＶＰとを比較する（ステップＳ２２０）。ここで、バルブ位置ＶＰは、シャフトポジションＰＯＳとバルブ位置ＶＰとの関係を予め求めてマップとしてＲＯＭに記憶しておき、シャフトポジションＰＯＳが与えられるとマップから対応するバルブ位置ＶＰを導出するものとした。このマップの一例を図８に示す。目標バルブ位置ＶＰ＊と現在のバルブ位置ＶＰとが一致するときには、マニュアルバルブ５６を移動させる必要はないから、そのまま本ルーチンを終了し、目標バルブ位置ＶＰ＊と現在のバルブ位置ＶＰとが一致しないときには、さらに、モータ角度センサ８８からの各ホールＩＣ信号ＨＵ，ＨＶ，ＨＷを入力し（ステップＳ２３０）、制御モード設定処理ルーチンによりモータ角度センサ８８の３つのホールＩＣすべてが正常と判定されたときには、入力された各ホールＩＣ信号ＨＵ，ＨＶ，ＨＷに基づいてモータ回転角θｍを設定し（ステップＳ２５０）、目標バルブ位置ＶＰ＊と現在のバルブ位置ＶＰとモータ回転角θｍとに基づいて電気モータ６６を駆動するためのＰＷＭ（パルス幅変調）信号を生成し（ステップＳ２８０）、生成したＰＷＭ信号を駆動回路８５に出力することにより電気モータ６６を駆動制御する（ステップＳ２９０）。そして、シャフトポジションＰＯＳを入力すると共に（ステップＳ３００）、入力したシャフトポジションＰＯＳに基づいて現在のバルブ位置ＶＰを設定し（ステップＳ３１０）、目標バルブ位置ＶＰ＊と現在のバルブ位置ＶＰとが一致しないときには（ステップＳ３２０）、ステップＳ２３０に戻ってステップＳ２３０〜Ｓ３２０の処理を繰り返し、目標バルブ位置ＶＰ＊と現在のバルブ位置ＶＰとが一致したときにはこれで本ルーチンを終了する。

ステップＳ２４０でモータ角度センサ８８の３つのホールＩＣのいずれか１つに故障が生じていると判定されたときには、警告灯９９を点灯させるための制御信号をメインＥＣＵ９０に送信し（ステップＳ２６０）、３つのホールＩＣのうち２つの信号とシャフトポジションセンサ８６からのシャフトポジションＰＯＳとに基づいてモータ回転角θｍを設定し（ステップＳ２７０）、ステップＳ２８０以降の処理を行なう。３つのホールＩＣ信号ＨＵ，ＨＶ，ＨＷは、電気角として６０°ずつ位相がずれていることから、シャフトポジションＰＯＳの時間変化量に基づいて電気モータ６６の回転方向を特定することにより、電気モータ６６の回転方向と２つのホールＩＣ信号とホールＩＣ信号の周期とにより残りの１つの信号を推定することができる。したがって、モータ角度センサ８８の３つのホールＩＣのうちいずれか１つに故障が生じてもモータ回転角θｍを設定することができ、このモータ回転角θｍに基づいて電気モータ６６を制御することができる。

次に、故障時制御モード時の動作について説明する。図９は、故障時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンでは、シフトポジションＳＰやシャフトポジションＰＯＳなどのデータを入力し（ステップＳ４００）、入力したシフトポジションＳＰに基づいて目標バルブ位置ＶＰ＊を設定すると共に入力したシャフトポジションＰＯＳに基づいて現在のバルブ位置ＶＰを設定し（ステップＳ４１０）、目標バルブ位置ＶＰ＊と現在のバルブ位置ＶＰとを比較する（ステップＳ４２０）。目標バルブ位置ＶＰ＊と現在のバルブ位置ＶＰとが一致するときには、マニュアルバルブ５６を移動させる必要はないから、そのまま本ルーチンを終了し、目標バルブ位置ＶＰ＊と現在のバルブ位置ＶＰとが一致しないときには、タイマＴをスタートし（ステップＳ４３０）、強制転流（電気モータ６６のロータ位置と無関係に転流）を行なってセンサレスにより電気モータ６６を強制駆動する（ステップＳ４４０）。図１０にモータ回転速度と駆動時間との関係を示す。図示するように、通常時制御ルーチンでは、電気モータ６６を高電流で且つ高周波数で駆動することにより回転速度を高くしてマニュアルバルブ５６を目的の位置まで素早く移動させるが、故障時制御ルーチンでは、マニュアルバルブ５６を目的の位置まで確実に移動させるために通常時よりも低電流で且つ低周波数で電気モータ６６を駆動することによりその回転速度を低くした。そして、タイマＴをスタートしてから所定時間が経過したか否か（タイムアップか否か）を判定し（ステップＳ４５０）、タイムアップでないと判定されたときには、上述したように、シャフトポジションセンサ８６により検出されるシャフトポジションＰＯＳの時間変化量に基づいてマニュアルシャフト６０の回転方向を判定し（ステップＳ４６０）、判定したマニュアルシャフト６０の回転方向がマニュアルバルブ５６が目標バルブ位置ＶＰ＊に近づく方向と一致するか否かを判定し（ステップＳ４７０）、一致するときには、シャフトポジションＰＯＳを入力し（ステップＳ４８０）、入力したシャフトポジションＰＯＳに基づいて現在のバルブ位置ＶＰを設定し（ステップＳ４９０）、目標バルブ位置ＶＰ＊と現在のバルブ位置ＶＰとが一致しないときには（ステップＳ５００）、ステップＳ４４０に戻ってステップＳ４４０〜Ｓ５００の処理を繰り返し、目標バルブ位置ＶＰ＊と現在のバルブ位置ＶＰとが一致したときにはこれで本ルーチンを終了する。

ステップＳ４７０でマニュアルシャフト６０の回転方向がマニュアルバルブ５６が目標バルブ位置ＶＰ＊に近づく方向と一致しないときには、電気モータ６６の駆動を停止した上で（ステップＳ５１０）、再度、ステップＳ４４０に戻って強制転流により電気モータ６６を強制駆動する。こうした電気モータ６６の駆動制御が所定時間内に終了せずにタイムアップしたときには（ステップＳ４５０）、エンジン１２のクランクシャフト１４が車軸から切り離されるようクラッチＣ１〜Ｃ３とブレーキＢ１，Ｂ２とをオフする制御指令をＡＴＥＣＵ２９に送信して（ステップＳ５２０）、本ルーチンを終了する。

以上説明した実施例のシフトバイワイヤ装置によれば、マニュアルバルブ５６を作動させる電気モータ６６の回転軸６６ａ（ロータ）の回転角度を検出するモータ角度センサ８８に故障が生じているか否かを判定し、故障が生じていないときにはマニュアルバルブ５６がシフトレバー９１からのシフトポジションＳＰに応じたバルブ位置に移動するようモータ角度センサ８８からのモータ回転角θｍに基づいて電気モータ６６を制御し（通常時制御モード）、モータ角度センサ８８に故障が生じているときにはマニュアルバルブ５６がシフトレバー９１からのシフトポジションＳＰに応じたバルブ位置に移動するようシャフトポジションセンサ８６からのシャフトポジションＰＯＳの時間変化量に基づいてマニュアルシャフト６０の回転方向（電気モータ６６の回転方向）を確認しながら強制転流により電気モータ６６を強制駆動する（故障時制御モード）から、モータ角度センサ８８に故障が生じてもこれにより適切に対処することができる。しかも、故障時制御モード時には、通常時制御モード時に比して、電気モータ６６を低電流で且つ低周波数で駆動してその回転速度を抑えるから、マニュアルバルブ５６をより確実にシフトポジションＳＰに応じた位置に移動させることができる。

また、実施例のシフトバイワイヤ装置によれば、モータ角度センサ８８の３つのホールＩＣのうち１つだけが故障しているときには、残りの２つとマニュアルシャフト６０の回転方向（電気モータ６６の回転方向）とホールＩＣ信号の周期とに基づいてモータ回転角θｍを推定すると共に推定したモータ回転角θｍに基づいて電気モータ６６を制御するから、通常時と同様の制御によりマニュアルバルブ５６を作動させることができる。

実施例のシフトバイワイヤ装置では、マニュアルバルブ５６を作動させる電気モータ６６のモータ角度センサ８８に故障が生じた場合の処理に適用して説明したが、これに限られず、図１１に例示するように、パーキングロック機構１８０を作動させる電気モータ１６６のモータ角度センサに故障が生じた場合の処理に適用するものとしてもよい。パーキングロック機構１８０は、オートマチックトランスミッション２０のギヤ機構２６に取り付けられたパーキングギヤ１８２と、パーキングギヤ１８２と噛み合ってその回転を停止した状態でロックするパーキングポール１８４と、パーキングロッド１８６と、パーキングロッド１８６の先端に設けられパーキングロッド１８６がスライドすることによりパーキングポール１８４をパーキングギヤ１８２側に押し付けたり押し付けを解除したりするパーキングカム１８８とにより構成されている。パーキングロッド１８６の基端はＬ字状のフック１８６ａが形成されており、マニュアルプレート１６２におけるマニュアルシャフト１６０の回転軸に対して偏心した位置に形成された孔にフック１８６ａが引っ掛けられている。したがって、電気モータ１６６によりマニュアルシャフト１６０を正転させることによりパーキングギヤ１８２をロックし（図１１（ａ）参照）、マニュアルシャフト１６０を逆転させることによりパーキングギヤ１８２のロックを解除することができる（図１１（ｂ）参照）。なお、マニュアルプレート１６２には、実施例と同様に、ディテントスプリング１７４と、マニュアルプレート１６２の端部に形成されたカム面７２に圧接されたローラ１７６とからなるディテント機構１７０が設けられている。

いま、エンジンと、第１のモータと、エンジンのクランクシャフトとモータＭＧ１の回転軸と車軸に連結された駆動軸とがそれぞれ接続された３つの回転要素を有する遊星歯車機構と、駆動軸に接続された第２のモータと、が搭載されたハイブリッド自動車を考えると、油圧回路を備えることなく、エンジンからの動力を自由に変速して駆動軸に出力して走行することができるから、上述したように、シフトレバーがＰ（パーキング）ポジションに操作されたときにパーキングロック機構１８０を作動しＰポジション以外のポジション（例えば、Ｄ（ドライブ）ポジションやニュートラル（Ｎ）ポジション）に操作されたときにパーキングロック機構１８０の作動を解除するシフトバイワイヤシステムを考えることができる。このシフトバイワイヤシステムでは、マニュアルプレート１６２のポジションを２ポジション間で切り替えるだけでよいから、ディテント機構１７０のカム面１７２の移動端に壁を設けローラ１７６が壁に押し当てられるよう電気モータ１６６を駆動するものとすれば、マニュアルシャフト１６０にシャフトポジションセンサを取り付ける必要はないが、ポジションの変更に機械的衝撃を伴うことから、耐久性を考えると、強度を上げるためにマニュアルプレート１６２を厚くするなど大型化する必要があり、スペースの確保が厳しい車両では搭載上不利となる。また、ＳＢＷＥＣＵ１００のＣＰＵ１０２に故障が生じると、マニュアルシャフト１６０のポジションが不明となるから、ＡＴＥＣＵ２９としてはすべてのクラッチをオフとしてニュートラル（Ｎ）ポジションを形成せざるを得なくなり、退避走行ができなくなる。変形例では、こうした不都合を回避するためにマニュアルシャフト１６０にシャフトポジションセンサ１０８を取り付けるものとした。したがって、変形例でも、実施例と同様の処理を適用することができる。

実施例のシフトバイワイヤ装置では、モータ角度センサ８８の３つのホールＩＣのうち１だけに故障が生じたときには正常な残りの２つによりモータ回転角θｍを推定して通常時制御モードで電気モータ６６を駆動制御するものとしたが、故障時制御モードでセンサレスにより電気モータ６６を駆動制御するものとしてもよい。

実施例のシフトバイワイヤ装置では、６段変速の有段変速機に適用するものとしたが、これに限定されるものではなく、２〜５段変速の有段変速機に適用するものとしてもよいし、７段以上の有段変速機に適用するものとしてもよい。

実施例のシフトバイワイヤ装置では、メインＥＣＵ９０とＡＴＥＣＵ２９を二つの電子制御ユニットにより構成するものとしたが、三つ以上の電子制御ユニットにより構成するものとしてもよいし、単一の電子制御ユニットにより構成するものとしても構わない。

実施例のシフトバイワイヤ装置では、内燃機関としてのエンジン１２を搭載する自動車１０に適用するものとしたが、内燃機関と電動機とを備えるハイブリッド車に適用するものとしてもよい。また、走行用の電動機だけを搭載する電気自動車に適用するものとしてもよい。

ここで、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、ブラシレスモータとしての電気モータ６６が「電動機」に相当し、電気モータ６６の回転軸６６ａの回転角を検出するモータ回転角センサ１１４が「回転角度センサ」に相当し、シャフトポジションセンサ８６が「シャフトポジションセンサ」に相当し、ＳＢＷＥＣＵ８０が「制御手段」に相当する。ここで、「電動機」としては、ブラスレスモータに限定されるものではなく、ＤＣブラシレスモータやＳＲモータ（スイッチトリラクタンスモータ）などの同期電動機など、回転軸の回転位置を検出すると共に検出した回転位置を用いて制御するタイプの電動機であれば如何なるものであっても構わない。なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、自動車産業に利用可能である。

１０自動車、１２エンジン、１４クランクシャフト、１６エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、１８ａ，１８ｂ駆動輪、２０オートマチックトランスミッション、２１入力軸、２２出力軸、２４トルクコンバータ、２６ギヤ機構、２８デファレンシャルギヤ、２９オートマチックトランスミッション用電子制御ユニット（ＡＴＥＣＵ）、３０シングルピニオン式の遊星歯車機構、３１サンギヤ、３２リングギヤ、３３ピニオンギヤ、３４キャリア、４０ラビニヨ式の遊星歯車機構、４１ａ，４１ｂサンギヤ、４２リングギヤ、４３ａショートピニオンギヤ、４３ｂロングピニオンギヤ、４４キャリア、５０油圧回路、５１ストレーナ、５２機械式オイルポンプ、５４レギュレータバルブ、５６マニュアルバルブ、５６ａ入力ポート、５６ｂＤポジション用出力ポート、５６ｃＲポジション用出力ポート、６０，１６０マニュアルシャフト、６２，１６２マニュアルプレート、６４，１６４スプール、６４ａ，１６４ａフック、６６，１６６電気モータ、６６ａ，１６６ａ回転軸、６８，１６８減速ギヤ、７０，１７０ディテント機構、７２，１７２カム面、７４，１７４ディテントスプリング、７６，１７６ローラ、８０シフトバイワイヤシステム用電子制御ユニット（ＳＢＷＥＣＵ）、８１５Ｖ電源回路、８２ＣＰＵ、８４ＣＡＮ回路、８５モータ駆動回路、８６シフトポジションセンサ、８８モータ角度センサ、９０メイン電子制御ユニット（メインＥＣＵ）、９１シフトレバー、９２シフトポジションセンサ、９３アクセルペダル、９４アクセルペダルポジションセンサ、９５ブレーキペダル、９６ブレーキスイッチ、９８車速センサ、９９警告灯、１８０パーキングロック機構、１８２パーキングギヤ、１８４パーキングポール、１８６パーキングロッド、１８６ａフック、１８８パーキングカム、ＳＬＴ，ＳＬＣ１リニアソレノイド。

Claims

車両に搭載され、シフト操作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であって、
回転軸を有し、該回転軸を回転駆動することにより前記マニュアルシャフトを回転駆動する電動機と、
前記電動機を制御するために前記回転軸の回転角度を検出する回転角度センサと、
前記マニュアルシャフトの回転位置を検出するシャフトポジションセンサと、
前記回転角度センサが正常に機能し得る通常時には前記シフトポジション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該回転角度センサからの回転軸の回転角度に基づいて前記電動機を制御する通常時制御を行ない、前記回転角度センサが正常に機能し得ない非通常時には前記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前記電動機の回転軸の回転方向を推定しながら前記電動機を制御するセンサレス制御を開始し前記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前記センサレス制御を停止する非通常時制御を行なう制御手段と
を備えるシフトバイワイヤ装置。
請求項１記載のシフトバイワイヤ装置であって、
前記電動機は、３相同期電動機であり、
前記回転角度センサは、前記電動機の回転子の回転角度を検出するために各相に対応する３つの素子を備え、
前記制御手段は、前記回転角度センサに異常が生じたとき、該異常が前記３つの素子のうちいずれか１つだけの場合には前記通常時として前記シャ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前記電動機の回転方向を推定し該推定した回転方向と正常な他の２つからの信号とに基づいて前記通常時制御を行ない、前記異常が前記３つの素子のうち２つ以上の場合には前記非通常時として前記非通常時制御を行なう手段である
シフトバイワイヤ装置。
前記制御手段は、前記非通常時には前記通常時に比して低い回転速度をもって前記シャフトの回転位置が前記目標回転位置に向けて移動するよう前記電動機を制御する手段である請求項１または２記載のシフトバイワイヤ装置。
請求項１ないし３いずれか１項に記載のシフトバイワイヤ装置であって、
前記車両は、原動機からの動力を車軸に伝達するクラッチを有する自動変速機を搭載し、
前記制御手段は、前記非通常時制御を開始してから所定時間が経過したときには前記電動機の制御を停止して原動機が車軸から切り離されるよう前記クラッチを制御する手段である
シフトバイワイヤ装置。
請求項１ないし４いずれか１項に記載のシフトバイワイヤ装置であって、
前記車両は、マニュアルシャフトに連動するマニュアルバルブを介して供給される流体圧により作動するクラッチを有する自動変速機を搭載し、
前記作動対象は、前記マニュアルバルブである
シフトバイワイヤ装置。
前記作動対象は、前記マニュアルシャフトの駆動に伴って作動するパーキングロック機構である請求項１ないし４いずれか１項に記載のシフトバイワイヤ装置。