JP2015145711A - シフトレンジ切り替え装置 - Google Patents

Abstract

【課題】目標回転角度位置への収束性をより安定させ、且つ安価に実現できるシフトレンジ切り替え装置を提供する。
【解決手段】モータ回転位置センサ９のパルス信号Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３の切替わり毎にモータ１４の通電相を切替える第１の制御パターンと、モータ回転位置センサ９のパルス信号Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３の切替わりによるモータ１４の通電相切替えタイミングがあった場合でも所定周期間は通電相の切替えを実施しない第２の制御パターンを有し、ディテントプレートの実回転角度位置を目標回転角度位置に向って動作させている途中にあってモータ１４の回転が安定するまでの加速区間である特定位置までは、第１の制御パターンを設定してモータ１４の通電相を切替え、モータ１４の回転が安定した状態から前記目標回転角度位置に略一致するまでの減速区間である前記特定位置以降では、第２の制御パターンを設定してモータ１４の通電相を切替える。
【選択図】図３

Description

この発明は、シフトレンジ切り替え装置に係り、特には、アクチュエータを駆動して自動変速機のシフトレンジを切り替える電子制御式のシフトレンジ切り替え装置に関するものである。

近年、電動モータを内蔵したアクチュエータを駆動して自動変速機のシフトレンジを切り替える電子制御式のシフトレンジ切り替え装置が実用化されている。このようなシフトレンジ切り替え装置においては、運転者が変速指示部材としてのシフトレバーを操作することによって、Ｐ（パーキング）レンジ、Ｒ（リバース）レンジ、Ｎ（ニュートラル）レンジ、及びＤ（ドライブ）レンジの各レンジのうちの所定のレンジを選択すると、シフトレンジ切り替え機構（自動変速機内の油圧回路の切り替えを行うマニュアルスプール弁を、運転者が選択したシフトレンジに応じて機械的にスライド変位させる機構）によって自動変速機の実シフトレンジが切り替えられる。この場合、運転者によって選択されたシフトレンジの情報を電気信号に変換し、変換された電気信号によってモータを駆動し、前記シフトレンジ切り替え機構を切り替えるようにしたシフトバイワイヤシステムが提供されている。

このシフトバイワイヤシステムにおいては、モータとシフトレンジ切り替え機構との間に、ディテント機構が配設され、モータが駆動されると、回転軸が回動させられ、該回転軸と連結されて前記ディテント機構を構成するディテントプレートが回動させられる。このとき、ディテントプレートに各レンジと対応させて形成された係合部である凹部にディテントスプリングを位置させることによって、ディテントプレートの位置決めが行われ、前記シフトレンジ切り替え機構の位置決めが行われる。

その場合、シフトレンジ切り替え機構の位置を検出するために、ディテントプレートの回転位置をディテント位置センサによって検出するようにしており、ディテント位置センサによって検出された実回転位置と予め設定された目標回転位置との偏差に基づいて、アクチュエータ制御装置でフィードバック制御が行われるようになっている。

例えば特開２００２−３５７２６８号公報（特許文献１）に開示された方法では、前記実回転位置と目標回転位置との偏差に基づいてアクチュエータが駆動された後、アクチュエータが特定の位置に達するまでは最大出力で駆動し、その後サーボ制御に切り替えて目標位置まで駆動しており、最大出力駆動からサーボ制御への切り替え直後には逆転制御による急減速を行い、その後に微調整制御で目標位置へ収束させている。

また、特開２００３−１４８６０８号公報（特許文献２）に開示された方法では、モータ制御の切り替えタイミングをトルクセンサによって検出したモータの負荷トルクの変化に応じて検出し、実回転位置と目標回転位置との偏差に応じた制御信号を前記負荷トルクに応じて補正している。

特開２００２−３５７２６８号公報 特開２００３−１４８６０８号公報

前記特許文献１に開示された方法によれば、逆転駆動による減速制御を実施する場合は、モータの駆動方向を正転から逆転に切替える際に、モータ駆動回路の貫通電流を防止するための禁止処理の盛込みや過電流保護回路の搭載が必要不可欠である。更に、ディテント機構によって負荷トルクが非線形に変化し、且つ、シフトパターンの組合せや環境変化でも負荷トルクが変化するために、アクチュエータの動作特性や負荷の大きさなどに合わせたフィードバック制御パラメータの適合工数やフィードバック制御ゲインの設定工数が多大となる。

また、前記特許文献２に開示された方法によれば、ディテント機構による非線形な負荷トルク変化があっても最適な制御が可能となるが、トルクセンサを追加する必要があってコストアップとなる。

この発明は、前記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ディテントプレートの実回転角度位置を目標回転角度位置に回転させるためのモータ駆動制御において、目標回転角度位置への収束性をより安定させ、且つ安価に実現できるシフトレンジ切り替え装置を提供することにある。

この発明に係るシフトレンジ切り替え装置は、３相モータの回転を出力するアクチュエータと、前記アクチュエータの回転出力により回動するディテントプレートと、前記ディテントプレートに設けられた複数の係合部のうちの何れかの係合部と係合して前記ディテントプレートの回転位置を固定するディテントスプリングと、前記係合部と前記ディテントスプリングとの係合により固定されたときの前記ディテントプレートの回転位置である実回転角度位置に対応して自動変速機の実シフトレンジを切り替えるシフトレンジ切り替え機構と、前記ディテントプレートの実回転角度位置を検出するディテント位置センサと、前記ディテント位置センサにより検出された前記実回転角度位置に基づいて前記自動変速機の実シフトレンジを判定する実シフトレンジ判定手段と、運転者の操作に応じた要求シフトレンジを出力するシフトレンジ設定手段と、前記シフトレンジ設定手段から出力される要求シフトレンジに応じた前記ディテントプレートの目標回転角度位置を演算する目標回転角度位置演算手段と、前記実シフトレンジ判定手段により判定された実シフトレンジと前記要求シフトレンジとが異なるレンジの場合に、前記ディテントプレートの実回転角度位置と前記目標回転角度位置が略一致するように前記アクチュエータを駆動するアクチュエータ制御手段と、を有するシフトレンジ切り替え装置において、
前記３相モータの回転位置に同期したパルス信号を出力するモータ回転位置センサを備え、前記アクチュエータ制御手段は、前記モータ回転位置センサのパルス信号に基づき前記３相モータの通電相を切替え制御すると共に、前記通電相の切替え制御パターンとして、前記モータ回転位置センサのパルス信号の切替わり毎に前記通電相を切替える第１の制御パターンと、前記モータ回転位置センサのパルス信号の切替わりによる前記通電相の切替えタイミングがあった場合でも、少なくとも前記モータ回転位置センサのパルス信号の切替わりより長い所定周期の間は前記通電相の切替えを実施しない第２の制御パターンと、を有し、
前記ディテントプレートの実回転角度位置を前記目標回転角度位置に向って動作させている途中にあって前記３相モータの回転が安定するまでの加速区間である特定位置までは、前記第１の制御パターンを設定して前記通電相を切替え、前記３相モータの回転が安定した状態から前記目標回転角度位置に略一致するまでの減速区間である前記特定位置以降では、前記第２の制御パターンを設定して前記通電相を切替えるようにする。

この発明に係るシフトレンジ切り替え装置によれば、減速のために逆転駆動を行っておらず３相モータの駆動方向は一方向だけであるため、３相モータの駆動方向を正転から逆転に切替える際に、モータ駆動回路の貫通電流を防止するための禁止処理の盛込みや過電流保護回路の搭載が不要となり、コストを削減できる。また、減速のためにモータ電流を低下させずにモータ駆動力を維持したまま減速させ、減速しながらも一定回転角度ずつ確実に目標回転角度位置へ向かって動作させることによって、モータ駆動電流フィードバック制御を簡素化でき適合工数の削減が可能となると共に、オーバーシュートやアンダーシュートせずに目標位置への収束が可能となる。

この発明の実施の形態１に係るシフトレンジ切り替え装置の概要を説明するための全体構成図である。 この発明の実施の形態１に係るシフトレンジ切り替え装置におけるディテントプレートの動作を説明する図である。 この発明の実施の形態１に係るシフトレンジ切り替え装置の概要を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１に係るモータ駆動回路図である。 この発明の実施の形態１に係るモータ回転位置検出センサ出力パターンとモータ駆動回路通電パターンの関係を示した図である。 この発明の実施の形態１に係るモータ通電相切替えタイミングと通電相のパターンを示す図である。 この発明の実施の形態１に係るモータ通電相切替えタイミングと通電相のパターンを示す図である。 この発明の実施の形態１に係るモータ通電相切替えタイミングと通電相のパターンを示す図である。 この発明の実施の形態１に係るシフトレンジ切り替え装置の通電相切替え判定周期とモータ回転速度との関係を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る目標回転角度位置と実回転角度位置の動作例を示す図である。 この発明の実施の形態１に係るシフトレンジ切り替え装置の制御方法を説明するためのフローチャートである。 この発明の実施の形態１に係るシフトレンジ切り替え装置の制御方法を説明するためのフローチャートである。

以下、この発明に係るシフトレンジ切り替え装置の好適な実施の形態について図面を参照して説明する。

実施の形態１．
電子制御式のシフトレンジ切り替え装置は、運転者の選択したシフトレンジ（要求シフトレンジ）を目標シフトレンジとして決定し、アクチュエータを駆動して、自動変速機に搭載されたシフトレンジ切り替え機構及びパーキング切り替え機構の作動位置を変更することにより、自動変速機内の油圧コントローラを目標シフトレンジに対応した油路に切り替え、自動変速機のシフトレンジを切り替える装置である。

図１は、この発明の実施の形態１に係るシフトレンジ切り替え装置の概要を説明するための全体構成図である。
図１において、アクチュエータ１は、３相モータ（図示せず）及び３相モータの回転を減速して出力する減速機（図示せず）とから構成されており、アクチュエータ１の回転出力は、アクチュエータ１の出力軸を延長するように接合されている回転軸２によりアクチュエータ１の外部へ取り出される。

回転軸２には、略扇形状を呈したディテントプレート３が取り付けられており、アクチュエータ１を駆動することにより回転軸２が所定角度だけ回転すると、回転軸２とディテントプレート３の接合部を軸中心としてディテントプレート３も所定角度だけ回転位置が変わるようになっている。
ディテントプレート３の円弧部には、図３に拡大して図示するように、複数の係合部である凹部が設けられており、油圧コントローラ４に固定されているディテントスプリング５の先端に設けられた係合部５ａが、ディテントプレート３の回転位置に応じて、前記複数の凹部のうちの何れか１箇所に嵌まり合うことで、ディテントプレート３の回転位置が保持されるようになっている。

次に、このように構成されたディテントプレート３の動作について、図２に基づいて詳しく説明する。
図２は、ディテントプレート３の動作を説明する拡大図である。略扇形状をしたディテントプレート３の円弧部には、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの４つの凹部が設けられており、ディテントスプリング５の先端にある係合部５ａが、ディテントプレート３の回転位置に応じて、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの４つの凹部のうちの何れか１箇所に嵌まり合うことにより、ディテントプレート３の回転位置が保持される。

ディテントプレート３に設けられている４つの凹部３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは、一般的には、３ａはＰレンジ（非走行レンジかつパーキングロック作動）、３ｂはＲレンジ（後退走行レンジ）、３ｃはＮレンジ（非走行レンジ）、３ｄはＤレンジ（前進走行レンジ）の各シフトレンジを自動変速機が実現するための回転位置として予め設計されている。

また、ディテントプレート３の側面には、シフトレンジ切り替え機構６を動かすためのピン７が取り付けられている。このピン７は、シフトレンジ切り替え機構６の先端部、即ち、図２において左端部と係合しており、回転軸２が回転することでディテントプレート３が回動されると、ピン７が円弧駆動され、ピン７に係合するシフトレンジ切り替え機構６が油圧コントローラ４の内部で直線運動（図２中の両矢印Ｃの方向への移動）を行う。

なお、図１及び図２に示す状態は、ディテントスプリング５の先端にある係合部５ａは、ディテントプレート３の略扇形状の円弧部の最も右端に設けられた凹部３ｄに嵌まり合ってディテントプレート３の回転位置を保持しており、この状態においては、シフトレンジ切り替え機構６は油圧コントローラ４に対して一番浅く押し込まれており、油圧コントローラ４内では、Ｄレンジを実現するための油路が構成されて自動変速機はＤレンジに制御される。

自動変速機がＤレンジに制御可能となっている前記状態から、回転軸２を、図２中の両矢印Ｄのうち時計回り（右回り）に所定角度だけ回転させると、これに同期してディテントプレート３の回転位置が変化することにより、ディテントスプリング５の先端にある係合部５ａは、Ｄレンジ用の凹部３ｄから抜け出して、左隣に設けられたＮレンジ用の凹部３ｃに移動して回転位置を保持する。この状態においては、シフトレンジ切り替え機構６は、先ほどのＤレンジの時よりも所定量だけ深く、油圧コントローラ４の内部に押し込まれ、油圧コントローラ４内では、Ｎレンジを実現するための油路が構成されて自動変速機はＮレンジに制御可能となる。

自動変速機がＮレンジに制御可能となっている前記状態から、回転軸２を、図２の両矢印Ｄのうち時計回り（右回り）に更に所定角度だけ回転させると、これに同期してディテントプレート３の回転位置が変化することにより、ディテントスプリング５の先端にある係合部５ａは、Ｎレンジ用の凹部３ｃから抜け出して、左隣に設けられたＲレンジ用の凹
部３ｂに移動して回転位置が保持する。この状態においては、シフトレンジ切り替え機構６は、先ほどのＮレンジの時よりも更に所定量だけ深く、油圧コントローラ４の内部に押し込まれ、油圧コントローラ４内では、Ｒレンジを実現するための油路が構成されて自動変速機はＲレンジに制御可能となる。

自動変速機がＲレンジに制御可能となっている前記状態から、回転軸２を、図２の両矢印Ｄのうち時計回り（右回り）に更に所定角度だけ回転させると、これに同期してディテントプレート３の回転位置が変化することにより、ディテントスプリング５の先端にある係合部５ａは、Ｒレンジ用の凹部３ｂから抜け出して、左隣に設けられたＰレンジ用の凹部３ａに移動して回転位置が保持する。この状態においては、シフトレンジ切り替え機構６は、先ほどのＲレンジの時よりも更に所定量だけ深く、油圧コントローラ４の内部に押し込まれ、油圧コントローラ４内では、Ｐレンジを実現するための油路が構成され、自動変速機はＰレンジに制御可能となる。

このようにして、ディテントプレート３を介してシフトレンジ切り替え機構６が油圧コントローラ４の内部に、順次、押し込まれていくことにより、油圧コントローラ４内の油路がＤ→Ｎ→Ｒ→Ｐレンジの順に切り替えられ、その結果、自動変速機のシフトレンジはＤ→Ｎ→Ｒ→Ｐレンジの順に制御可能となる。

なお、回転軸２を上記とは逆方向、すなわち、図２の両矢印Ｄのうち反時計回り（左回り）に回転させると、今度は、ディテントプレート３を介してシフトレンジ切り替え機構６が油圧コントローラ４の内部から引き出されていくことにより、油圧コントローラ４内の油路がＰ→Ｒ→Ｎ→Ｄレンジの順に切り替えられ、その結果、自動変速機のシフトレンジはＰ→Ｒ→Ｎ→Ｄレンジの順に制御可能となる。

上述した通り、シフトレンジ切り替え機構６は、アクチュエータ１の回転出力によって駆動されて、自動変速機のシフトレンジを切り替えるものであり、自動変速機の各シフトレンジ（Ｐ、Ｒ、Ｎ、Ｄレンジ）の切り替えは、油圧コントローラ４に設けられたシフトレンジ切り替え機構６を、各シフトレンジに対応した位置にスライド変位させ、自動変速機内の油路を切り替えることによって実現される。

次に、図１の全体構成図と図３のブロック図に従って、シフトレンジ切り替え装置における電子制御系の構成及び機能について説明する。
シフトレンジ切り替え装置の電子制御系の構成要素として、前記したアクチュエータ１のほか、ディテント位置センサ８、モータ回転位置センサ９、シフトレンジ設定手段１０、実シフトレンジ判定手段１１、目標回転角度位置演算手段１２、アクチュエータ制御手段１３が挙げられる。アクチュエータ１は前記のように、３相ブラシレスモータ（以下、モータという。）１４と減速機１５で構成されている。減速機１５と繋がった回転軸２が回転することで、回転軸２に連結したディテントプレート３が回転する。

ディテント位置センサ８は、ディテントプレート３の実回転角度位置Ｒａｎｇに対応した信号を出力する検出手段である。また、モータ回転位置センサ９は、モータ１４の回転位置に対応した信号を出力する検出手段であり、一般的には、ホール効果を利用した検出素子が採用される。実シフトレンジ判定手段１１には、ディテント位置センサ８により検出されたディテントプレート３の実回転角度位置Ｒａｎｇが入力され、該実回転角度位置Ｒａｎｇに基づいて実シフトレンジＲｓｆｔが、Ｐ、Ｒ、Ｎ、Ｄレンジの何れであるかを判定して出力する。

シフトレンジ設定手段１０は、プッシュボタンやジョグレバー等を採用した入力装置であり、運転者が操作したときに要求シフトレンジＴｓｆｔを出力する。目標回転角度位置
演算手段１２には、シフトレンジ設定手段１０が出力した要求シフトレンジＴｓｆｔが入力され、要求シフトレンジＴｓｆｔに対応したディテントプレート３の目標回転角度位置Ｔａｎｇを演算して出力する。

アクチュエータ制御手段１３には、ディテント位置センサ８により検出されたディテントプレート３の実回転角度位置Ｒａｎｇと、実シフトレンジ判定手段１１により判定された実シフトレンジＲｓｆｔと、シフトレンジ設定手段１０により出力された要求シフトレンジＴｓｆｔと、目標回転角度位置演算手段１２により演算された目標回転角度位置Ｔａｎｇと、モータ回転位置センサ９により出力されたモータ回転位置に同期したパルス信号Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３と、が入力される。

アクチュエータ制御手段１３の内部では、偏差演算部１６によって目標回転角度位置Ｔａｎｇと実回転角度位置Ｒａｎｇの偏差を演算し、制御モード判定部１７へ出力する。制御モード判定部１７では、要求シフトレンジＴｓｆｔと実シフトレンジＲｓｆｔの入力及び偏差演算部１６によって演算された偏差からモータ１４の駆動または制動、駆動方向、フィードバック制御の実施などの制御モードを判定する。

次に、モータ制御条件設定部１８において、制御モード判定部１７で判定した制御モードに応じたモータ駆動Ｄｕｔｙ（モータ電流量）、回転方向、全相を接地する制動制御の作動などを設定し、モータ駆動回路制御部１９へ出力する。モータ駆動回路制御部１９では、モータ回転位置判定部２０により判定されたモータ１４の位置に対応して、モータ制御条件設定部１８で設定された条件でモータ１４を駆動するようにモータ駆動回路２１へ制御信号を出力し、モータ駆動回路２１によってモータ１４が駆動される。

そして、ディテントプレート３の実回転角度位置Ｒａｎｇと目標回転角度位置Ｔａｎｇとが一致するようにモータ制御出力Ｕ、Ｖ、Ｗによってモータ１４を制御してアクチュエータ１を駆動する。そして、実回転角度位置Ｒａｎｇが目標回転角度位置Ｔａｎｇに対して所定の範囲内となり実シフトレンジＲｓｆｔが要求シフトレンジＴｓｆｔと一致したことをもってモータ１４を制動制御し、アクチュエータ１の駆動を停止する。

このようにして、自動変速機の実シフトレンジが、運転者が選択した要求シフトレンジに切替えられる。なお、符号２２はモータ回転位置センサ切替わり周期演算部、符号２３はモータ通電相切替え周期設定部、符号２４はモータ通電相制御パターン設定部を示し、モータ回転位置センサ切替わり周期演算部２２はモータ回転位置センサ９で検出される切替わり周期を演算し、モータ通電相切替え周期設定部２３、モータ通電相制御パターン設定部２４による設定値はモータ駆動回路制御部１９に出力される。このモータ回転位置センサ切替わり周期演算部２２、モータ通電相切替え周期設定部２３、モータ通電相制御パターン設定部２４は、実施の形態１に係るシフトレンジ切り替え装置の特徴となる部分であり、詳細は後述する。

次に、モータ１４の駆動部について図４と図５により説明する。
図４はモータ駆動回路２１の詳細を示す図である。モータ駆動回路制御部１９からの制御信号がドライバ２５へ入力され、外部にはモータ１４（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）、直流電源２６、及びＧＮＤ２７が接続されている。ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬはＦＥＴを示し、６個でインバータを構成する。ドライバ２５によって、ＵＨ、ＶＨ、ＷＨは直流電源２６とモータ１４の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）間の通電を切替え、ＵＬ、ＶＬ、ＷＬはＧＮＤ２７とモータ１４の各相間の通電を切替える。そして、ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬの６個のＦＥＴの組み合わせによりモータ１４の各相への通電パターンを切替える。

図５は実施の形態１におけるモータ回転位置センサ９の出力パターンと、モータ駆動回路２１の通電パターンの関係を示す図である。
図５において、モータ回転位置センサパターン５０１は、モータ１４を右回転させたときのセンサＨ１、Ｈ２、Ｈ３の出力パターン例を示している。センサＨ１、Ｈ２、Ｈ３の出力はハイレベルＨかローレベルＬであり、モータ１４の回転角度に応じてａ〜ｆの順序で６通りのパターンを繰り返し出力する。同じパターンを出力している期間はモータ１４の電気角で６０度となる。モータ出力通電パターンＡ５０２、モータ出力通電パターンＢ５０３、モータ出力通電パターンＣ５０４は、モータ回転位置センサパターン５０１に対するモータ駆動回路２１の通電パターンを示したものであり、各相のＦＥＴの駆動状態を示している。

モータ出力通電パターンＡ５０２において、例えばａの場合では、モータ回転位置センサパターン５０１がＨ１、Ｈ２、Ｈ３＝Ｈ、Ｈ、Ｌの時、モータ駆動回路２１のＷＨとＶＬをオンにする。また、ｂの場合では、モータ回転位置センサパターン５０１がＨ１、Ｈ２、Ｈ３＝Ｈ、Ｌ、Ｌの時、モータ駆動回路２１のＷＨとＵＬをオンにする。
このように、モータ回転位置センサパターン５０１に対して、センサ出力パターンの切替わり時に１２０度先へ回転するように磁力を発生させるようにモータ駆動回路２１のＦＥＴ通電パターンを切替えていくことで、モータ１４に駆動力を発生させる。

モータ出力通電パターンＢ５０３では、モータ出力通電パターンＡ５０２でのＦＥＴ通電パターンを６０度遅れさせており、センサ出力パターンの切替わり時の通電パターンを１２０度先から６０度先としている。また、モータ出力通電パターンＣ５０４では、モータ回転位置センサ９の各パターンでの通電相を２相から３相として各相の通電角を１８０度としており、センサ出力パターン切り替わり時の通電パターンは９０度先としている。

前記モータ出力通電パターンＡ５０２が一般的な３相ブラシレスモータ駆動時の通電パターンであり、減速時はモータ駆動Ｄｕｔｙを低下させてモータ電流量を減らし、モータトルクを減少させている。また、実回転角度位置Ｒａｎｇを目標回転角度位置Ｔａｎｇにフィードバック制御するときには、モータ駆動Ｄｕｔｙを調整したり、逆転駆動の通電パターンに切替えて減速することで実施している。ここまでが、従来の制御方法によるアクチュエータ制御である。

次に、実施の形態１での特徴であるモータ回転位置センサ切替わり周期演算部２２、モータ通電相切替え周期設定部２３、モータ通電相制御パターン設定部２４の構成と制御の内容について説明する。
図３において、モータ回転位置センサ切替わり周期演算部２２は、モータ回転位置センサ９により出力されたモータ回転位置に同期したパルス信号Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３の切替わり周期を演算する。モータ通電相切替え周期設定部２３はモータ回転位置センサ切替わり周期演算部２２によって演算された周期、及び制御モード判定部１７によって判定された制御モードに基づいてモータ通電相の切替え周期を設定し、モータ駆動回路制御部１９へ出力する。また、モータ通電相制御パターン設定部２４では制御モード判定部１７で判定された制御モードに基づいてモータ通電相制御パターンを、前記モータ出力通電パターンＡ５０２の第１の制御パターンから前記モータ出力通電パターンＢ５０３の第２の制御パターン、前記モータ出力通電パターンＣ５０４の第３の制御パターンへ切替え設定し、モータ駆動回路制御部１９へ出力する。

図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃは、モータ通電相切替えタイミングと通電相のパターンを示した図である。図６Ａから図６Ｃにおいて、符号６０１から符号６１２のモータ回転位置センサパターンとモータ出力通電パターンＡ、Ｂ、Ｃは、図５で示した内容と同様であり、符号６０２、６０６、６１０はモータ回転位置センサ９の切替わりタイミングである。符号６０４、符号６０８、符号６１２は、モータ出力通電パターンＡ、Ｂ、Ｃ、即ち第１、第２、第３の制御パターンにおけるモータ出力通電相の切替えタイミングである。

第１の制御パターンでは、モータ回転位置センサ９の切替わりタイミング６０２毎に、モータ出力通電パターンＡ６０３のパターンでモータ１４の通電相を切替えてモータ１４が加速するように駆動する。
第２の制御パターンでは、モータ通電相切替えタイミング６０８の所定周期間はモータ回転位置センサ切替わりタイミング６０６があっても通電相を切替えずに保持し、前記所定周期毎に前記モータ出力通電パターンＢ５０３のパターンで通電相を切替える。そうすることで、モータ出力通電パターンを切替え後、次のモータ回転位置センサ切替わりタイミングまでは正回転方向に駆動力が発生しているが、その後の１８０度間は通電相が保持されたままであるので減速側に駆動力が発生する。前記所定周期の設定を減速側に駆動力が発生する期間を含むようにモータ回転位置センサ切替わりタイミングよりも長く設定して、減速するように駆動する。

第３の制御パターンでは、モータ通電相切替えタイミング６１２の所定周期間はモータ回転位置センサ切替わりタイミング６１０があっても通電相を切替えず、前記所定周期毎に前記モータ出力通電パターンＣ５０４のパターンで通電相を切替え、磁石の吸引力を用いてモータ１４を駆動する。このときモータ駆動Ｄｕｔｙは低下させず吸引力を維持できるレベルに保持しておくことで、モータ出力通電相を切替える毎に、前記所定周期で保持した駆動パターンで安定する位置に停止させながらモータ１４を駆動する。

また、前記第２の制御パターンでは減速が進み１回の通電相切替えで６０度ずつ回転する状態となり、モータ回転位置センサ信号の切替わり直前で停止した場合にはモータ回転位置センサ信号パルスが発生しなくなるために、所定周期後にモータ通電相の切替えがされずモータ１４が停止したままとなる可能性がある。そのため、前記実回転角度位置と前記目標回転角度位置の偏差に応じて前記第２の制御パターンから第３の制御パターンに切替えることで、前記実回転角度位置が前記目標回転角度位置に収束する付近では、６０度回転させれば必ずモータ回転位置センサ信号パルスが発生する通電パターンでモータ１４の通電相を切替えるようにする。これにより、前記のようにモータ１４が停止したままとなることはなくなり、停止付近まで減速した状態であっても６０度ずつ確実に駆動することが可能となる。

図７は、通電相切替え判定周期とモータ回転速度との関係を示す図で、通電相切替え周期を長くするとモータ回転速度は低下する傾向を示すが、モータ回転位置センサ切替わり周期よりも短い設定では、モータ回転位置センサ９の切替わりに同期して通電相を切替えたときとモータ回転速度は変わらない。そのため、前記所定周期は、少なくとも特定位置と判定した時点のモータ回転位置センサ９のパルス信号切替わり周期よりも長い周期に設定する。

また、前記第２の制御パターンにおいて、前記実回転角度位置と前記目標回転角度位置の偏差が小さくなるに従って前記所定周期を長く設定することにより減速度を増加させることで、前記目標回転角度位置への収束性をより向上させることが可能となる。また、このときモータ駆動Ｄｕｔｙを増加するほど通電相保持期間中の吸引力が増加し減速効果は大きくなるため、必要な減速効果を得るために最適なモータ駆動Ｄｕｔｙに設定する。

前記第２の制御パターンでは、前記所定周期間で通電相を保持すると、惰性回転中の１８０度間は減速側の通電パターンとなることで減速効果を得ており、モータ出力通電パターンＡ５０２に対して６０度遅れたモータ出力通電パターンＢ５０３とすることで、惰性回転中に減速側の通電パターンとなるタイミングが６０度早まった分だけ、更に減速効果を得ることができる。但し、通電相を保持している期間に惰性回転が１回転以上ある場合は、前記６０度遅れた通電パターンとすることによる効果は少なくなるので、モータ回転位置センサ切替わりタイミング６０６に応じて、前記所定周期を、通電相を保持している期間を最適値（例えば、６０度後から１８０度間が減速であるので２４０度間の周期程度）に設定し、さらに減速効果を得られるように設定にする。

従来の制御では、加速域及び減速域共に前記第１の制御パターンでモータ１４を駆動しており、減速時にはモータ駆動Ｄｕｔｙを低下させたり、逆転駆動の通電パターンに切替えることで急制動を実施していたが、前記特許文献１のように、逆転駆動による減速制御を実施する場合は、モータ１４の駆動方向を正転から逆転に切替える際に、モータ駆動回路２１の貫通電流を防止するための禁止処理の盛込みや過電流保護回路の搭載が必要不可欠であったり、ディテント機構によって負荷トルクが非線形に変化し、且つシフトパターンの組合せや環境変化でも負荷トルクが変化するために、アクチュエータ１の動作特性や負荷の大きさなどに合わせたフィードバック制御パラメータの適合工数や、フィードバック制御ゲインの設定工数が多大となることが課題となる。

これに対し、本実施の形態では、モータ１４を減速させる際に逆転駆動を実施せずに動作させるようにしている。図８は実施の形態１に係る目標回転角度位置と実回転角度位置の動作例を示す図である。
図８において、目標シフトへの制御開始によるモータ駆動開始直後からモータ１４の回転が安定するまでの加速区間である特定位置Ａまでは、前記第１の制御パターンを設定してモータ１４の通電相を切替えることで最大限に加速可能な制御でモータ１４を駆動し、前記特定位置Ａから特定位置Ｂまでの減速区間は、前記第２の制御パターンを設定してモータ１４の通電相を切替えることにより、逆転駆動の通電パターンに切替えることなく、減速しながらも前記目標回転角度位置へ向かって動作させる。前記特定位置Ａは実シフトレンジと要求シフトレンジの組み合わせ毎に予め設定した値とする。前記特定位置Ａは、前記実回転角度位置と前記目標回転角度位置の偏差に応じて変更しても良い。更に、特定位置Ｂから前記実回転角度位置が前記目標回転角度位置の所定範囲内となるまでは、第３の制御パターンを設定してモータ１４の通電相を切替えることで、モータ停止付近においても確実に目標回転角度位置へ向かって動作し、より目標位置への収束性を向上できる。前記特定位置Ｂは前記実回転角度位置と前記目標回転角度位置の偏差に応じて設定する。

更に、実シフトレンジと要求シフトレンジが特定の組み合わせである場合、即ち、第１の制御パターンでの加速期間を設定せず第２の制御パターン及び第３の制御パターンのみで駆動した場合でも、前記目標回転角度位置到達時間に対する要求を満足できるような動作回転角度の小さいレンジ切替条件（ＮレンジからＤレンジ、ＲレンジからＮレンジなど隣のレンジへのシフト）の場合は、前記第１の制御パターンを設定したモータ通電相の切替えは実施せず、前記第２の制御パターンを設定したモータ通電相の切替えから実施する。そうすることで目標回転角度位置への収束性をより向上させることができる。

続いて、前記において説明した実施の形態１に係るシフトレンジ切り替え装置の制御方法を図９及び図１０のフローチャートで説明する。
図９及び図１０において、ステップＳ１０１では、制御モード判定部１７で実シフトレンジ判定手段１１によって判定された実シフトレンジとシフトレンジ設定手段１０によって出力された要求シフトレンジが一致しているかを判定し、一致している場合はステップＳ１０１の判断が繰り返され、一致していない場合はレンジ切替えの要求が発生したと判断してステップＳ１０２に進む。

ステップＳ１０２では、目標回転角度位置演算手段１２によって演算された目標回転角度位置とディテント位置センサ８による実回転角度位置との偏差を偏差演算部１６で演算し、ステップＳ１０３に進む。

次に、ステップＳ１０３では、制御モード判定部１７で実シフトレンジと要求シフトレンジからモータ１４の回転方向を判定し、ステップＳ１０２で演算された目標回転角度位置と実回転角度位置の偏差に応じたモータ駆動Ｄｕｔｙを設定する。そして、図５のモータ出力通電パターンＡ５０２で示す第１の制御パターンの設定で、モータ回転位置センサ９の信号パターンに対応させモータ１４に通電を開始する。

ステップＳ１０４では、前記第１の制御パターンと前記第２の制御パターンの使用を切替えるタイミングである前記特定位置Ａの設定を行う。特定位置Ａは実シフトレンジと要求シフトレンジの組み合わせ毎に予めデータを定めておく。

ステップＳ１０５では、実シフトレンジと要求シフトレンジが特定の組み合わせであるかを判定するために、実回転角度位置と目標回転角度位置の偏差が所定値以上であるかを判定し、所定値以上である場合はステップＳ１０６へ進み、所定値未満である場合はステップＳ１１１に進む。前記所定値は、動作回転角度が小さいために低速で動作させても目標回転角度位置到達時間に対する要求を満足できると判断できる値を予め定めておく。

次に、ステップＳ１０６では、実回転角度位置がステップＳ１０４で設定した特定位置Ａに到達しているかを判定し、到達している場合は、モータ１４の通電相切替えを図５のモータ出力通電パターンＢ５０３で示す第２の制御パターンでの設定に切替えるためにステップＳ１１１へ進み、到達していない場合は、ステップＳ１０７へ進む。なお、前記Ｓ１０３からＳ１０６は、モータ通電相制御パターン設定部２４において実行される。

ステップＳ１０７では、実回転角度位置と目標回転角度位置の偏差に応じてモータ１４の駆動Ｄｕｔｙをモータ制御条件設定部１８で設定する。

次にステップＳ１０８では、モータ回転位置センサ９のパルス信号の切替わりが発生したかをモータ回転位置判定部２０で判定し、切替わりが発生している場合は、ステップＳ１０９へ進み、図６Ａのモータ出力通電パターンＡ６０３の設定でモータ１４の通電相を切替える。モータ回転位置センサ９のパルス信号の切替わりが発生していない場合は、モータ１４の通電相は切替えずにステップＳ１１０に進む。

ステップＳ１１０では、実回転角度位置が目標回転角度位置の所定範囲内に入ったかを判定し、所定範囲内である場合は、ステップＳ１２１に進み、所定範囲内でない場合は、ステップＳ１０６に戻りモータ駆動を継続する。所定範囲は実シフトレンジが要求シフトレンジと一致したと判定する実回転角度位置範囲に余裕を設定した値を定める。

ステップＳ１１１では、実回転角度位置と目標回転角度位置の偏差に応じてモータ１４の駆動Ｄｕｔｙをモータ制御条件設定部１８で設定し、ステップＳ１１２において実回転角度位置と目標回転角度位置の偏差が所定値２以上であるかを判定し、所定値２以上である場合は、モータ１４の通電相切替えを前記第２の制御パターンでの設定とする側の処理であるステップＳ１１３へ進み、所定値２未満である場合には、モータ１４の通電相切替えを前記第３の制御パターンでの設定とする側の処理であるステップＳ１１７に進む。

ステップＳ１１３では、モータ回転位置センサ切替わり周期演算部２２で、モータ回転位置センサ９により出力されたモータ回転位置に同期したパルス信号Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３の切替わり周期を演算する。

次に、ステップＳ１１４では、モータ通電相切替え周期設定部２３で、第２の制御パターンでのモータ通電相の切替え周期である所定周期を設定する。前記所定周期は、前記特定位置Ａと判定されたときのモータ回転位置センサ切替わり周期よりも長い時間に設定し減速効果を得られるようにする。また、前述のようにモータ回転位置センサ９の切替わり周期、実回転角度位置と目標回転角度位置の偏差に応じて前記所定周期を最適値に変更することでさらに減速効果を上げることができる。

ステップＳ１１５では、前回通電相を切替えてからの経過時間が、前記ステップＳ１１４で設定した所定周期以上であるかを判定し、所定周期以上であれば、ステップＳ１１６へ進み、図９のモータ出力パターン２の設定でモータの通電相を切替える。所定周期未満であれば、モータの通電相は切替えず、ステップＳ１１７に進む。

ステップＳ１１７では、実回転角度位置が目標回転角度位置の所定範囲内に入ったかを判定し、所定範囲内である場合は、ステップＳ１２３に進み、所定範囲内でない場合は、ステップＳ１１１に戻りモータ駆動を継続する。

ステップＳ１１８では、モータ回転位置センサ切替わり周期演算部２２で、モータ回転位置センサ９により出力されたモータ回転位置に同期したパルス信号Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３の切替わり周期を演算する。

次に、ステップＳ１１９では、第３の制御パターンでのモータ通電相の切替え周期である第２の所定周期を設定する。そして、ステップＳ１２０では、前回通電相を切替えてからの経過時間が、前記ステップＳ１１９で設定した第２の所定周期以上であるかを判定し、第２の所定周期以上であれば、ステップＳ１２１へ進み、図９のモータ出力パターン３の設定でモータの通電相を切替える。第２の所定周期未満であれば、モータ１４の通電相は切替えず、ステップＳ１２２に進む。

ステップＳ１２２では、実回転角度位置が目標回転角度位置の所定範囲内に入ったかを判定し、所定範囲内である場合は、ステップＳ１２３に進み、所定範囲内でない場合は、ステップＳ１１８に戻りモータ駆動を継続する。ステップＳ１２３では、モータ１４への通電を停止し、モータ制動のためにモータ駆動回路のＵＬとＶＬとＷＬをオンした後、処理を終了する。

以上詳説したように、実施の形態１に係るシフトレンジ切り替え装置は、モータ１４の回転を出力するアクチュエータ１と、アクチュエータ１の回転出力により回動するディテントプレート３と、ディテントプレート３に設けられた複数の凹部３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄのうちの何れかの凹部と係合してディテントプレート３の回転位置を固定するディテントスプリング５と、前記凹部とディテントスプリング５との係合により固定されたときのディテントプレート３の回転位置である実回転角度位置に対応して自動変速機の実シフトレンジを切り替えるシフトレンジ切り替え機構６と、ディテントプレート３の実回転角度位置を検出するディテント位置センサ８と、ディテント位置センサ８により検出された前記実回転角度位置に基づいて前記自動変速機の実シフトレンジを判定する実シフトレンジ判定手段１１と、運転者の操作に応じた要求シフトレンジを出力するシフトレンジ設定手段１０と、シフトレンジ設定手段１０から出力される要求シフトレンジに応じたディテントプレート３の目標回転角度位置を演算する目標回転角度位置演算手段１２と、実シフトレンジ判定手段１１により判定された実シフトレンジと前記要求シフトレンジとが異なるレンジの場合に、ディテントプレート３の実回転角度位置と前記目標回転角度位置が略一致するようにアクチュエータ１を駆動するアクチュエータ制御手段１３と、を有するシフトレンジ切り替え装置において、モータ１４の回転位置に同期したパルス信号を出力するモータ回転位置センサ９を備え、
アクチュエータ制御手段１３は、モータ回転位置センサ９のパルス信号Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３に基づきモータ１４の通電相を切替え制御すると共に、前記通電相の切替え制御パターンとして、モータ回転位置センサ９のパルス信号Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３の切替わり毎に前記通電相を切替える第１の制御パターンと、モータ回転位置センサ９のパルス信号Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３の切替わりによる前記通電相の切替えタイミングがあった場合でも、少なくともモータ回転位置センサ９のパルス信号Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３の切替わりより長い所定周期の間は前記通電相の切替えを実施しない第２の制御パターンと、を有し、
ディテントプレート３の実回転角度位置を前記目標回転角度位置に向って動作させている途中にあってモータ１４の回転が安定するまでの加速区間である特定位置までは、前記第１の制御パターンを設定して前記通電相を切替え、モータ１４の回転が安定した状態から前記目標回転角度位置に略一致するまでの減速区間である前記特定位置以降では、前記第２の制御パターンを設定して前記通電相を切替えるようにすることを特徴とする。

この構成によれば、減速のために逆転駆動を行っておらずモータ１４の駆動方向は一方向だけであるため、モータ１４の駆動方向を正転から逆転に切替える際に、モータ駆動回路２１の貫通電流を防止するための禁止処理の盛込みや過電流保護回路の搭載が不要となり、コストを削減できる。また、減速のためにモータ電流を低下させずにモータ駆動力を維持したまま減速させ、減速しながらも一定回転角度ずつ確実に目標回転角度位置へ向かって動作させることによって、モータ駆動電流フィードバック制御を簡素化でき適合工数の削減が可能となると共に、オーバーシュートやアンダーシュートせずに目標位置への収束が可能となる。

また、前記第２の制御パターンにおいて、前記所定周期は、モータ回転位置センサ９の切替わり周期に基づいて、最も減速効果が得られる周期を算出して設定することを特徴とする。
この構成によれば、モータ回転位置センサ９の切替わり周期に基づいて、前記所定周期を、通電相の保持によって減速効果を得られている期間が最も有効に利用できる長さに最適設定することによって、前記第２の制御パターンでの減速効果を更に高めることが可能となる。

また、前記第２の制御パターンにおいて、前記所定周期は、前記実回転角度位置と前記目標回転角度位置の偏差に応じて変更することを特徴とする。
この構成によれば、前記実回転角度位置と前記目標回転角度位置の偏差が小さくなるに従って前記所定周期を長く設定することにより減速度を増加させることができるので、前記目標回転角度位置への収束性をより向上させることが可能となる。

また、１８０度通電駆動する第３の制御パターンを有し、前記実回転角度位置と前記目標回転角度位置の偏差に応じて、前記第２の制御パターンから前記第３の制御パターンへ切替えることを特徴とする。
この構成によれば、前記目標回転角度位置収束付近で停止直前まで速度が低下した状態であっても、１８０度通電駆動する第３の制御パターンでの通電相切替えによって、前記所定周期毎に６０度ずつ駆動することが可能となり、前記目標回転角度位置への収束性をより向上させることが可能となる。

また、前記実シフトレンジと前記要求シフトレンジが特定の組み合わせである場合は、前記第１の制御パターンを設定した前記通電相の切替えは実施せず、前記第２の制御パターンを設定した前記通電相の切替えから実施することを特徴とする。
この構成によれば、ディテントプレートの動作回転角度が小さいシフト操作であって、前記第１の制御パターンでの加速期間を設定せずに前記第２の制御パターンだけで定速駆動した場合でも前記目標回転角度位置への到達時間に対する要求を満足できるような場合には、モータ駆動開始時から前記第２の制御パターンで駆動することで、前記目標回転角度位置への動作安定性をより向上させることができる。

以上、この発明の実施の形態１に係るシフトレンジ切り替え装置について説明したが、この発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１ アクチュエータ、２ 回転軸、３ ディテントプレート、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ 凹部、４ 油圧コントローラ、５ ディテントスプリング、５ａ 係合部、６ シフトレンジ切り替え機構、７ ピン、８ ディテント位置センサ、９ モータ回転位置センサ、１０ シフトレンジ設定手段、１１ 実シフトレンジ判定手段、１２ 目標回転角度位置演算手段、１３ アクチュエータ制御手段、１４ ３相ブラシレスモータ、１５ 減速機、１６ 偏差演算部、１７ 制御モード判定部、１８ モータ制御条件設定部、１９ モータ駆動回路制御部、２０ モータ回転位置判定部、２１ モータ駆動回路、２２ モータ回転位置センサ切替わり周期演算部、２３ モータ通電相切替え周期設定部、２４ モータ通電相制御パターン設定部、２５ ドライバ、２６ 直流電源、２７ ＧＮＤ、Ｒａｎｇ 実回転角度位置、Ｔａｎｇ 目標回転角度位置、Ｒｓｆｔ 実シフトレンジ、Ｔｓｆｔ 要求シフトレンジ、Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３ パルス信号、ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬ ＦＥＴ。

この発明は、シフトレンジ切り替え装置に係り、特には、アクチュエータを駆動して自動変速機のシフトレンジを切り替える電子制御式のシフトレンジ切り替え装置に関するものである。

近年、電動モータを内蔵したアクチュエータを駆動して自動変速機のシフトレンジを切り替える電子制御式のシフトレンジ切り替え装置が実用化されている。このようなシフトレンジ切り替え装置においては、運転者が変速指示部材としてのシフトレバーを操作することによって、Ｐ（パーキング）レンジ、Ｒ（リバース）レンジ、Ｎ（ニュートラル）レンジ、及びＤ（ドライブ）レンジの各レンジのうちの所定のレンジを選択すると、シフトレンジ切り替え機構（自動変速機内の油圧回路の切り替えを行うマニュアルスプール弁を、運転者が選択したシフトレンジに応じて機械的にスライド変位させる機構）によって自動変速機の実シフトレンジが切り替えられる。この場合、運転者によって選択されたシフトレンジの情報を電気信号に変換し、変換された電気信号によってモータを駆動し、前記シフトレンジ切り替え機構を切り替えるようにしたシフトバイワイヤシステムが提供されている。

このシフトバイワイヤシステムにおいては、モータとシフトレンジ切り替え機構との間に、ディテント機構が配設され、モータが駆動されると、回転軸が回動させられ、該回転軸と連結されて前記ディテント機構を構成するディテントプレートが回動させられる。このとき、ディテントプレートに各レンジと対応させて形成された係合部である凹部にディテントスプリングを位置させることによって、ディテントプレートの位置決めが行われ、前記シフトレンジ切り替え機構の位置決めが行われる。

その場合、シフトレンジ切り替え機構の位置を検出するために、ディテントプレートの回転位置をディテント位置センサによって検出するようにしており、ディテント位置センサによって検出された実回転位置と予め設定された目標回転位置との偏差に基づいて、アクチュエータ制御装置でフィードバック制御が行われるようになっている。

例えば特開２００２−３５７２６８号公報（特許文献１）に開示された方法では、前記実回転位置と目標回転位置との偏差に基づいてアクチュエータが駆動された後、アクチュエータが特定の位置に達するまでは最大出力で駆動し、その後サーボ制御に切り替えて目標位置まで駆動しており、最大出力駆動からサーボ制御への切り替え直後には逆転制御による急減速を行い、その後に微調整制御で目標位置へ収束させている。

また、特開２００３−１４８６０８号公報（特許文献２）に開示された方法では、モータ制御の切り替えタイミングをトルクセンサによって検出したモータの負荷トルクの変化に応じて検出し、実回転位置と目標回転位置との偏差に応じた制御信号を前記負荷トルクに応じて補正している。

特開２００２−３５７２６８号公報 特開２００３−１４８６０８号公報

前記特許文献１に開示された方法によれば、逆転駆動による減速制御を実施する場合は、モータの駆動方向を正転から逆転に切替える際に、モータ駆動回路の貫通電流を防止するための禁止処理の盛込みや過電流保護回路の搭載が必要不可欠である。更に、ディテント機構によって負荷トルクが非線形に変化し、且つ、シフトパターンの組合せや環境変化でも負荷トルクが変化するために、アクチュエータの動作特性や負荷の大きさなどに合わせたフィードバック制御パラメータの適合工数やフィードバック制御ゲインの設定工数が多大となる。

また、前記特許文献２に開示された方法によれば、ディテント機構による非線形な負荷トルク変化があっても最適な制御が可能となるが、トルクセンサを追加する必要があってコストアップとなる。

この発明は、前記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ディテントプレートの実回転角度位置を目標回転角度位置に回転させるためのモータ駆動制御において、目標回転角度位置への収束性をより安定させ、且つ安価に実現できるシフトレンジ切り替え装置を提供することにある。

この発明に係るシフトレンジ切り替え装置は、３相モータの回転を出力するアクチュエータと、前記アクチュエータの回転出力により回動するディテントプレートと、前記ディテントプレートに設けられた複数の係合部のうちの何れかの係合部と係合して前記ディテントプレートの回転位置を固定するディテントスプリングと、前記係合部と前記ディテントスプリングとの係合により固定されたときの前記ディテントプレートの回転位置である実回転角度位置に対応して自動変速機の実シフトレンジを切り替えるシフトレンジ切り替え機構と、前記ディテントプレートの実回転角度位置を検出するディテント位置センサと、前記ディテント位置センサにより検出された前記実回転角度位置に基づいて前記自動変速機の実シフトレンジを判定する実シフトレンジ判定手段と、運転者の操作に応じた要求シフトレンジを出力するシフトレンジ設定手段と、前記シフトレンジ設定手段から出力される要求シフトレンジに応じた前記ディテントプレートの目標回転角度位置を演算する目標回転角度位置演算手段と、前記実シフトレンジ判定手段により判定された実シフトレンジと前記要求シフトレンジとが異なるレンジの場合に、前記ディテントプレートの実回転角度位置と前記目標回転角度位置が略一致するように前記アクチュエータを駆動するアクチュエータ制御手段と、を有するシフトレンジ切り替え装置において、
前記３相モータの回転位置に同期したパルス信号を出力するモータ回転位置センサを備え、前記アクチュエータ制御手段は、前記モータ回転位置センサのパルス信号に基づき前記３相モータの通電相を切替え制御すると共に、前記通電相の切替え制御パターンとして、前記モータ回転位置センサのパルス信号の切替わり毎に前記通電相を切替える第１の制御パターンと、前記モータ回転位置センサのパルス信号の切替わりによる前記通電相の切替えタイミングがあった場合でも、少なくとも前記モータ回転位置センサのパルス信号の切替わりよりも長い所定周期の間は前記通電相の切替えを実施しない第２の制御パターンと、
１８０度通電駆動する第３の制御パターンと、を有し、
前記ディテントプレートの実回転角度位置を前記目標回転角度位置に向って動作させている途中にあって前記３相モータの回転が安定するまでの加速区間である特定位置までは、前記第１の制御パターンを設定して前記通電相を切替え、前記３相モータの回転が安定した状態から前記目標回転角度位置に略一致するまでの減速区間である前記特定位置以降では、前記第２の制御パターンを設定して前記通電相を切替えると共に、前記実回転角度位置と前記目標回転角度位置の偏差に応じて、前記第２の制御パターンから前記第３の制御パターンへ切替えるようにする。

この発明に係るシフトレンジ切り替え装置によれば、減速のために逆転駆動を行っておらず３相モータの駆動方向は一方向だけであるため、３相モータの駆動方向を正転から逆転に切替える際に、モータ駆動回路の貫通電流を防止するための禁止処理の盛込みや過電流保護回路の搭載が不要となり、コストを削減できる。また、減速のためにモータ電流を低下させずにモータ駆動力を維持したまま減速させ、減速しながらも一定回転角度ずつ確実に目標回転角度位置へ向かって動作させることによって、モータ駆動電流フィードバック制御を簡素化でき適合工数の削減が可能となると共に、オーバーシュートやアンダーシュートせずに目標位置への収束が可能となる。

この発明の実施の形態１に係るシフトレンジ切り替え装置の概要を説明するための全体構成図である。 この発明の実施の形態１に係るシフトレンジ切り替え装置におけるディテントプレートの動作を説明する図である。 この発明の実施の形態１に係るシフトレンジ切り替え装置の概要を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１に係るモータ駆動回路図である。 この発明の実施の形態１に係るモータ回転位置検出センサ出力パターンとモータ駆動回路通電パターンの関係を示した図である。 この発明の実施の形態１に係るモータ通電相切替えタイミングと通電相のパターンを示す図である。 この発明の実施の形態１に係るモータ通電相切替えタイミングと通電相のパターンを示す図である。 この発明の実施の形態１に係るモータ通電相切替えタイミングと通電相のパターンを示す図である。 この発明の実施の形態１に係るシフトレンジ切り替え装置の通電相切替え判定周期とモータ回転速度との関係を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る目標回転角度位置と実回転角度位置の動作例を示す図である。 この発明の実施の形態１に係るシフトレンジ切り替え装置の制御方法を説明するためのフローチャートである。 この発明の実施の形態１に係るシフトレンジ切り替え装置の制御方法を説明するためのフローチャートである。

以下、この発明に係るシフトレンジ切り替え装置の好適な実施の形態について図面を参照して説明する。

実施の形態１．
電子制御式のシフトレンジ切り替え装置は、運転者の選択したシフトレンジ（要求シフトレンジ）を目標シフトレンジとして決定し、アクチュエータを駆動して、自動変速機に搭載されたシフトレンジ切り替え機構及びパーキング切り替え機構の作動位置を変更することにより、自動変速機内の油圧コントローラを目標シフトレンジに対応した油路に切り替え、自動変速機のシフトレンジを切り替える装置である。

図１は、この発明の実施の形態１に係るシフトレンジ切り替え装置の概要を説明するための全体構成図である。
図１において、アクチュエータ１は、３相モータ（図示せず）及び３相モータの回転を減速して出力する減速機（図示せず）とから構成されており、アクチュエータ１の回転出力は、アクチュエータ１の出力軸を延長するように接合されている回転軸２によりアクチュエータ１の外部へ取り出される。

回転軸２には、略扇形状を呈したディテントプレート３が取り付けられており、アクチュエータ１を駆動することにより回転軸２が所定角度だけ回転すると、回転軸２とディテントプレート３の接合部を軸中心としてディテントプレート３も所定角度だけ回転位置が変わるようになっている。
ディテントプレート３の円弧部には、図２に拡大して図示するように、複数の係合部である凹部が設けられており、油圧コントローラ４に固定されているディテントスプリング５の先端に設けられた係合部５ａが、ディテントプレート３の回転位置に応じて、前記複数の凹部のうちの何れか１箇所に嵌まり合うことで、ディテントプレート３の回転位置が保持されるようになっている。

次に、このように構成されたディテントプレート３の動作について、図２に基づいて詳しく説明する。
図２は、ディテントプレート３の動作を説明する拡大図である。略扇形状をしたディテントプレート３の円弧部には、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの４つの凹部が設けられており、ディテントスプリング５の先端にある係合部５ａが、ディテントプレート３の回転位置に応じて、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの４つの凹部のうちの何れか１箇所に嵌まり合うことにより、ディテントプレート３の回転位置が保持される。

ディテントプレート３に設けられている４つの凹部３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは、一般的には、３ａはＰレンジ（非走行レンジかつパーキングロック作動）、３ｂはＲレンジ（後退走行レンジ）、３ｃはＮレンジ（非走行レンジ）、３ｄはＤレンジ（前進走行レンジ）の各シフトレンジを自動変速機が実現するための回転位置として予め設計されている。

また、ディテントプレート３の側面には、シフトレンジ切り替え機構６を動かすためのピン７が取り付けられている。このピン７は、シフトレンジ切り替え機構６の先端部、即ち、図２において左端部と係合しており、回転軸２が回転することでディテントプレート３が回動されると、ピン７が円弧駆動され、ピン７に係合するシフトレンジ切り替え機構６が油圧コントローラ４の内部で直線運動（図２中の両矢印Ｃの方向への移動）を行う。

なお、図１及び図２に示す状態は、ディテントスプリング５の先端にある係合部５ａは、ディテントプレート３の略扇形状の円弧部の最も右端に設けられた凹部３ｄに嵌まり合ってディテントプレート３の回転位置を保持しており、この状態においては、シフトレンジ切り替え機構６は油圧コントローラ４に対して一番浅く押し込まれており、油圧コントローラ４内では、Ｄレンジを実現するための油路が構成されて自動変速機はＤレンジに制御される。

自動変速機がＤレンジに制御可能となっている前記状態から、回転軸２を、図２中の両矢印Ｄのうち時計回り（右回り）に所定角度だけ回転させると、これに同期してディテントプレート３の回転位置が変化することにより、ディテントスプリング５の先端にある係合部５ａは、Ｄレンジ用の凹部３ｄから抜け出して、左隣に設けられたＮレンジ用の凹部３ｃに移動して回転位置を保持する。この状態においては、シフトレンジ切り替え機構６は、先ほどのＤレンジの時よりも所定量だけ深く、油圧コントローラ４の内部に押し込まれ、油圧コントローラ４内では、Ｎレンジを実現するための油路が構成されて自動変速機はＮレンジに制御可能となる。

自動変速機がＮレンジに制御可能となっている前記状態から、回転軸２を、図２の両矢印Ｄのうち時計回り（右回り）に更に所定角度だけ回転させると、これに同期してディテントプレート３の回転位置が変化することにより、ディテントスプリング５の先端にある係合部５ａは、Ｎレンジ用の凹部３ｃから抜け出して、左隣に設けられたＲレンジ用の凹部３ｂに移動して回転位置を保持する。この状態においては、シフトレンジ切り替え機構６は、先ほどのＮレンジの時よりも更に所定量だけ深く、油圧コントローラ４の内部に押し込まれ、油圧コントローラ４内では、Ｒレンジを実現するための油路が構成されて自動変速機はＲレンジに制御可能となる。

自動変速機がＲレンジに制御可能となっている前記状態から、回転軸２を、図２の両矢印Ｄのうち時計回り（右回り）に更に所定角度だけ回転させると、これに同期してディテントプレート３の回転位置が変化することにより、ディテントスプリング５の先端にある係合部５ａは、Ｒレンジ用の凹部３ｂから抜け出して、左隣に設けられたＰレンジ用の凹部３ａに移動して回転位置を保持する。この状態においては、シフトレンジ切り替え機構６は、先ほどのＲレンジの時よりも更に所定量だけ深く、油圧コントローラ４の内部に押し込まれ、油圧コントローラ４内では、Ｐレンジを実現するための油路が構成され、自動変速機はＰレンジに制御可能となる。

このようにして、ディテントプレート３を介してシフトレンジ切り替え機構６が油圧コントローラ４の内部に、順次、押し込まれていくことにより、油圧コントローラ４内の油路がＤ→Ｎ→Ｒ→Ｐレンジの順に切り替えられ、その結果、自動変速機のシフトレンジはＤ→Ｎ→Ｒ→Ｐレンジの順に制御可能となる。

なお、回転軸２を上記とは逆方向、すなわち、図２の両矢印Ｄのうち反時計回り（左回り）に回転させると、今度は、ディテントプレート３を介してシフトレンジ切り替え機構６が油圧コントローラ４の内部から引き出されていくことにより、油圧コントローラ４内の油路がＰ→Ｒ→Ｎ→Ｄレンジの順に切り替えられ、その結果、自動変速機のシフトレンジはＰ→Ｒ→Ｎ→Ｄレンジの順に制御可能となる。

上述した通り、シフトレンジ切り替え機構６は、アクチュエータ１の回転出力によって駆動されて、自動変速機のシフトレンジを切り替えるものであり、自動変速機の各シフトレンジ（Ｐ、Ｒ、Ｎ、Ｄレンジ）の切り替えは、油圧コントローラ４に設けられたシフトレンジ切り替え機構６を、各シフトレンジに対応した位置にスライド変位させ、自動変速機内の油路を切り替えることによって実現される。

次に、図１の全体構成図と図３のブロック図に従って、シフトレンジ切り替え装置における電子制御系の構成及び機能について説明する。
シフトレンジ切り替え装置の電子制御系の構成要素として、前記したアクチュエータ１のほか、ディテント位置センサ８、モータ回転位置センサ９、シフトレンジ設定手段１０、実シフトレンジ判定手段１１、目標回転角度位置演算手段１２、アクチュエータ制御手段１３が挙げられる。アクチュエータ１は前記のように、３相ブラシレスモータ（以下、モータという。）１４と減速機１５で構成されている。減速機１５と繋がった回転軸２が回転することで、回転軸２に連結したディテントプレート３が回転する。

ディテント位置センサ８は、ディテントプレート３の実回転角度位置Ｒａｎｇに対応した信号を出力する検出手段である。また、モータ回転位置センサ９は、モータ１４の回転位置に対応した信号を出力する検出手段であり、一般的には、ホール効果を利用した検出素子が採用される。実シフトレンジ判定手段１１には、ディテント位置センサ８により検出されたディテントプレート３の実回転角度位置Ｒａｎｇが入力され、該実回転角度位置Ｒａｎｇに基づいて実シフトレンジＲｓｆｔが、Ｐ、Ｒ、Ｎ、Ｄレンジの何れであるかを判定して出力する。

シフトレンジ設定手段１０は、プッシュボタンやジョグレバー等を採用した入力装置であり、運転者が操作したときに要求シフトレンジＴｓｆｔを出力する。目標回転角度位置演算手段１２には、シフトレンジ設定手段１０が出力した要求シフトレンジＴｓｆｔが入力され、要求シフトレンジＴｓｆｔに対応したディテントプレート３の目標回転角度位置Ｔａｎｇを演算して出力する。

アクチュエータ制御手段１３には、ディテント位置センサ８により検出されたディテントプレート３の実回転角度位置Ｒａｎｇと、実シフトレンジ判定手段１１により判定された実シフトレンジＲｓｆｔと、シフトレンジ設定手段１０により出力された要求シフトレンジＴｓｆｔと、目標回転角度位置演算手段１２により演算された目標回転角度位置Ｔａｎｇと、モータ回転位置センサ９により出力されたモータ回転位置に同期したパルス信号Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３と、が入力される。

アクチュエータ制御手段１３の内部では、偏差演算部１６によって目標回転角度位置Ｔａｎｇと実回転角度位置Ｒａｎｇの偏差を演算し、制御モード判定部１７へ出力する。制御モード判定部１７では、要求シフトレンジＴｓｆｔと実シフトレンジＲｓｆｔの入力及び偏差演算部１６によって演算された偏差からモータ１４の駆動または制動、駆動方向、フィードバック制御の実施などの制御モードを判定する。

次に、モータ制御条件設定部１８において、制御モード判定部１７で判定した制御モードに応じたモータ駆動Ｄｕｔｙ（モータ電流量）、回転方向、全相を接地する制動制御の作動などを設定し、モータ駆動回路制御部１９へ出力する。モータ駆動回路制御部１９では、モータ回転位置判定部２０により判定されたモータ１４の位置に対応して、モータ制御条件設定部１８で設定された条件でモータ１４を駆動するようにモータ駆動回路２１へ制御信号を出力し、モータ駆動回路２１によってモータ１４が駆動される。

そして、ディテントプレート３の実回転角度位置Ｒａｎｇと目標回転角度位置Ｔａｎｇとが一致するようにモータ制御出力Ｕ、Ｖ、Ｗによってモータ１４を制御してアクチュエータ１を駆動する。そして、実回転角度位置Ｒａｎｇが目標回転角度位置Ｔａｎｇに対して所定の範囲内となり実シフトレンジＲｓｆｔが要求シフトレンジＴｓｆｔと一致したことをもってモータ１４を制動制御し、アクチュエータ１の駆動を停止する。

このようにして、自動変速機の実シフトレンジが、運転者が選択した要求シフトレンジに切替えられる。なお、符号２２はモータ回転位置センサ切替わり周期演算部、符号２３はモータ通電相切替え周期設定部、符号２４はモータ通電相制御パターン設定部を示し、モータ回転位置センサ切替わり周期演算部２２はモータ回転位置センサ９で検出される切替わり周期を演算し、モータ通電相切替え周期設定部２３、モータ通電相制御パターン設定部２４による設定値はモータ駆動回路制御部１９に出力される。このモータ回転位置センサ切替わり周期演算部２２、モータ通電相切替え周期設定部２３、モータ通電相制御パターン設定部２４は、実施の形態１に係るシフトレンジ切り替え装置の特徴となる部分であり、詳細は後述する。

次に、モータ１４の駆動部について図４と図５により説明する。
図４はモータ駆動回路２１の詳細を示す図である。モータ駆動回路制御部１９からの制御信号がドライバ２５へ入力され、外部にはモータ１４（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）、直流電源２６、及びＧＮＤ２７が接続されている。ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬはＦＥＴを示し、６個でインバータを構成する。ドライバ２５によって、ＵＨ、ＶＨ、ＷＨは直流電源２６とモータ１４の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）間の通電を切替え、ＵＬ、ＶＬ、ＷＬはＧＮＤ２７とモータ１４の各相間の通電を切替える。そして、ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬの６個のＦＥＴの組み合わせによりモータ１４の各相への通電パターンを切替える。

図５は実施の形態１におけるモータ回転位置センサ９の出力パターンと、モータ駆動回路２１の通電パターンの関係を示す図である。
図５において、モータ回転位置センサパターン５０１は、モータ１４を右回転させたときのセンサＨ１、Ｈ２、Ｈ３の出力パターン例を示している。センサＨ１、Ｈ２、Ｈ３の出力はハイレベルＨかローレベルＬであり、モータ１４の回転角度に応じてａ〜ｆの順序で６通りのパターンを繰り返し出力する。同じパターンを出力している期間はモータ１４の電気角で６０度となる。モータ出力通電パターンＡ５０２、モータ出力通電パターンＢ５０３、モータ出力通電パターンＣ５０４は、モータ回転位置センサパターン５０１に対するモータ駆動回路２１の通電パターンを示したものであり、各相のＦＥＴの駆動状態を示している。

モータ出力通電パターンＡ５０２において、例えばａの場合では、モータ回転位置センサパターン５０１がＨ１、Ｈ２、Ｈ３＝Ｈ、Ｈ、Ｌの時、モータ駆動回路２１のＷＨとＶＬをオンにする。また、ｂの場合では、モータ回転位置センサパターン５０１がＨ１、Ｈ２、Ｈ３＝Ｈ、Ｌ、Ｌの時、モータ駆動回路２１のＷＨとＵＬをオンにする。
このように、モータ回転位置センサパターン５０１に対して、センサ出力パターンの切替わり時に１２０度先へ回転するように磁力を発生させるようにモータ駆動回路２１のＦＥＴ通電パターンを切替えていくことで、モータ１４に駆動力を発生させる。

モータ出力通電パターンＢ５０３では、モータ出力通電パターンＡ５０２でのＦＥＴ通電パターンを６０度遅れさせており、センサ出力パターンの切替わり時の通電パターンを１２０度先から６０度先としている。また、モータ出力通電パターンＣ５０４では、モータ回転位置センサ９の各パターンでの通電相を２相から３相として各相の通電角を１８０度としており、センサ出力パターン切り替わり時の通電パターンは９０度先としている。

前記モータ出力通電パターンＡ５０２が一般的な３相ブラシレスモータ駆動時の通電パターンであり、減速時はモータ駆動Ｄｕｔｙを低下させてモータ電流量を減らし、モータトルクを減少させている。また、実回転角度位置Ｒａｎｇを目標回転角度位置Ｔａｎｇにフィードバック制御するときには、モータ駆動Ｄｕｔｙを調整したり、逆転駆動の通電パターンに切替えて減速することで実施している。ここまでが、従来の制御方法によるアクチュエータ制御である。

次に、実施の形態１での特徴であるモータ回転位置センサ切替わり周期演算部２２、モータ通電相切替え周期設定部２３、モータ通電相制御パターン設定部２４の構成と制御の内容について説明する。
図３において、モータ回転位置センサ切替わり周期演算部２２は、モータ回転位置センサ９により出力されたモータ回転位置に同期したパルス信号Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３の切替わり周期を演算する。モータ通電相切替え周期設定部２３はモータ回転位置センサ切替わり周期演算部２２によって演算された周期、及び制御モード判定部１７によって判定された制御モードに基づいてモータ通電相の切替え周期を設定し、モータ駆動回路制御部１９へ出力する。また、モータ通電相制御パターン設定部２４では制御モード判定部１７で判定された制御モードに基づいてモータ通電相制御パターンを、前記モータ出力通電パターンＡ５０２の第１の制御パターンから前記モータ出力通電パターンＢ５０３の第２の制御パターン、前記モータ出力通電パターンＣ５０４の第３の制御パターンへ切替え設定し、モータ駆動回路制御部１９へ出力する。

図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃは、モータ通電相切替えタイミングと通電相のパターンを示した図である。図６Ａから図６Ｃにおいて、符号６０１から符号６１２のモータ回転位置センサパターンとモータ出力通電パターンＡ、Ｂ、Ｃは、図５で示した内容と同様であり、符号６０２、６０６、６１０はモータ回転位置センサ９の切替わりタイミングである。符号６０４、符号６０８、符号６１２は、モータ出力通電パターンＡ、Ｂ、Ｃ、即ち第１、第２、第３の制御パターンにおけるモータ出力通電相の切替えタイミングである。

第１の制御パターンでは、モータ回転位置センサ９の切替わりタイミング６０２毎に、モータ出力通電パターンＡ６０３のパターンでモータ１４の通電相を切替えてモータ１４が加速するように駆動する。
第２の制御パターンでは、モータ通電相切替えタイミング６０８の所定周期間はモータ回転位置センサ切替わりタイミング６０６があっても通電相を切替えずに保持し、前記所定周期毎に前記モータ出力通電パターンＢ６０７のパターンで通電相を切替える。そうすることで、モータ出力通電パターンを切替え後、次のモータ回転位置センサ切替わりタイミングまでは正回転方向に駆動力が発生しているが、その後の１８０度間は通電相が保持されたままであるので減速側に駆動力が発生する。前記所定周期の設定を減速側に駆動力が発生する期間を含むようにモータ回転位置センサ切替わりタイミングよりも長く設定して、減速するように駆動する。

第３の制御パターンでは、モータ通電相切替えタイミング６１２の所定周期間はモータ回転位置センサ切替わりタイミング６１０があっても通電相を切替えず、前記所定周期毎に前記モータ出力通電パターンＣ６１１のパターンで通電相を切替え、磁石の吸引力を用いてモータ１４を駆動する。このときモータ駆動Ｄｕｔｙは低下させず吸引力を維持できるレベルに保持しておくことで、モータ出力通電相を切替える毎に、前記所定周期で保持した駆動パターンで安定する位置に停止させながらモータ１４を駆動する。

また、前記第２の制御パターンでは減速が進み１回の通電相切替えで６０度ずつ回転する状態となり、モータ回転位置センサ信号の切替わり直前で停止した場合にはモータ回転位置センサ信号パルスが発生しなくなるために、所定周期後にモータ通電相の切替えがされずモータ１４が停止したままとなる可能性がある。そのため、前記実回転角度位置と前記目標回転角度位置の偏差に応じて前記第２の制御パターンから第３の制御パターンに切替えることで、前記実回転角度位置が前記目標回転角度位置に収束する付近では、６０度回転させれば必ずモータ回転位置センサ信号パルスが発生する通電パターンでモータ１４の通電相を切替えるようにする。これにより、前記のようにモータ１４が停止したままとなることはなくなり、停止付近まで減速した状態であっても６０度ずつ確実に駆動することが可能となる。

図７は、通電相切替え判定周期とモータ回転速度との関係を示す図で、通電相切替え判定周期を長くするとモータ回転速度は低下する傾向を示すが、モータ回転位置センサ切替わり周期よりも短い設定では、モータ回転位置センサ９の切替わりに同期して通電相を切替えたときとモータ回転速度は変わらない。そのため、前記所定周期は、少なくとも特定位置と判定した時点のモータ回転位置センサ９のパルス信号切替わり周期よりも長い周期に設定する。

また、前記第２の制御パターンにおいて、前記実回転角度位置と前記目標回転角度位置の偏差が小さくなるに従って前記所定周期を長く設定することにより減速度を増加させることで、前記目標回転角度位置への収束性をより向上させることが可能となる。また、このときモータ駆動Ｄｕｔｙを増加するほど通電相保持期間中の吸引力が増加し減速効果は大きくなるため、必要な減速効果を得るために最適なモータ駆動Ｄｕｔｙに設定する。

前記第２の制御パターンでは、前記所定周期間で通電相を保持すると、惰性回転中の１８０度間は減速側の通電パターンとなることで減速効果を得ており、モータ出力通電パターンＡ５０２に対して６０度遅れたモータ出力通電パターンＢ５０３とすることで、惰性回転中に減速側の通電パターンとなるタイミングが６０度早まった分だけ、更に減速効果を得ることができる。但し、通電相を保持している期間に惰性回転が１回転以上ある場合は、前記６０度遅れた通電パターンとすることによる効果は少なくなるので、モータ回転位置センサ切替わりタイミング６０６に応じて、前記所定周期を、通電相を保持している期間を最適値（例えば、６０度後から１８０度間が減速であるので２４０度間の周期程度）に設定し、さらに減速効果を得られるように設定にする。

従来の制御では、加速域及び減速域共に前記第１の制御パターンでモータ１４を駆動しており、減速時にはモータ駆動Ｄｕｔｙを低下させたり、逆転駆動の通電パターンに切替えることで急制動を実施していたが、前記特許文献１のように、逆転駆動による減速制御を実施する場合は、モータ１４の駆動方向を正転から逆転に切替える際に、モータ駆動回路２１の貫通電流を防止するための禁止処理の盛込みや過電流保護回路の搭載が必要不可欠であったり、ディテント機構によって負荷トルクが非線形に変化し、且つシフトパターンの組合せや環境変化でも負荷トルクが変化するために、アクチュエータ１の動作特性や負荷の大きさなどに合わせたフィードバック制御パラメータの適合工数や、フィードバック制御ゲインの設定工数が多大となることが課題となる。

これに対し、本実施の形態では、モータ１４を減速させる際に逆転駆動を実施せずに動作させるようにしている。図８は実施の形態１に係る目標回転角度位置と実回転角度位置の動作例を示す図である。
図８において、目標シフトへの制御開始によるモータ駆動開始直後からモータ１４の回転が安定するまでの加速区間である特定位置Ａまでは、前記第１の制御パターンを設定してモータ１４の通電相を切替えることで最大限に加速可能な制御でモータ１４を駆動し、前記特定位置Ａから特定位置Ｂまでの減速区間は、前記第２の制御パターンを設定してモータ１４の通電相を切替えることにより、逆転駆動の通電パターンに切替えることなく、減速しながらも前記目標回転角度位置へ向かって動作させる。前記特定位置Ａは実シフトレンジと要求シフトレンジの組み合わせ毎に予め設定した値とする。前記特定位置Ａは、前記実回転角度位置と前記目標回転角度位置の偏差に応じて変更しても良い。更に、特定位置Ｂから前記実回転角度位置が前記目標回転角度位置の所定範囲内となるまでは、第３の制御パターンを設定してモータ１４の通電相を切替えることで、モータ停止付近においても確実に目標回転角度位置へ向かって動作し、より目標位置への収束性を向上できる。前記特定位置Ｂは前記実回転角度位置と前記目標回転角度位置の偏差に応じて設定する。

更に、実シフトレンジと要求シフトレンジが特定の組み合わせである場合、即ち、第１の制御パターンでの加速期間を設定せず第２の制御パターン及び第３の制御パターンのみで駆動した場合でも、前記目標回転角度位置到達時間に対する要求を満足できるような動作回転角度の小さいレンジ切替条件（ＮレンジからＤレンジ、ＲレンジからＮレンジなど隣のレンジへのシフト）の場合は、前記第１の制御パターンを設定したモータ通電相の切替えは実施せず、前記第２の制御パターンを設定したモータ通電相の切替えから実施する。そうすることで目標回転角度位置への収束性をより向上させることができる。

続いて、前記において説明した実施の形態１に係るシフトレンジ切り替え装置の制御方法を図９及び図１０のフローチャートで説明する。
図９及び図１０において、ステップＳ１０１では、制御モード判定部１７で実シフトレンジ判定手段１１によって判定された実シフトレンジとシフトレンジ設定手段１０によって出力された要求シフトレンジが一致しているかを判定し、一致している場合はステップＳ１０１の判断が繰り返され、一致していない場合はレンジ切替えの要求が発生したと判断してステップＳ１０２に進む。

ステップＳ１０２では、目標回転角度位置演算手段１２によって演算された目標回転角度位置とディテント位置センサ８による実回転角度位置との偏差を偏差演算部１６で演算し、ステップＳ１０３に進む。

次に、ステップＳ１０３では、制御モード判定部１７で実シフトレンジと要求シフトレンジからモータ１４の回転方向を判定し、ステップＳ１０２で演算された目標回転角度位置と実回転角度位置の偏差に応じたモータ駆動Ｄｕｔｙを設定する。そして、図５のモータ出力通電パターンＡ５０２で示す第１の制御パターンの設定で、モータ回転位置センサ９の信号パターンに対応させモータ１４に通電を開始する。

ステップＳ１０４では、前記第１の制御パターンと前記第２の制御パターンの使用を切替えるタイミングである前記特定位置Ａの設定を行う。特定位置Ａは実シフトレンジと要求シフトレンジの組み合わせ毎に予めデータを定めておく。

ステップＳ１０５では、実シフトレンジと要求シフトレンジが特定の組み合わせであるかを判定するために、実回転角度位置と目標回転角度位置の偏差が第１所定値以上であるかを判定し、第１所定値以上である場合はステップＳ１０６へ進み、第１所定値未満である場合はステップＳ１１１に進む。前記第１所定値は、動作回転角度が小さいために低速で動作させても目標回転角度位置到達時間に対する要求を満足できると判断できる値を予め定めておく。

次に、ステップＳ１０６では、実回転角度位置がステップＳ１０４で設定した特定位置Ａに到達しているかを判定し、到達している場合は、モータ１４の通電相切替えを図５のモータ出力通電パターンＢ５０３で示す第２の制御パターンでの設定に切替えるためにステップＳ１１１へ進み、到達していない場合は、ステップＳ１０７へ進む。なお、前記Ｓ１０３からＳ１０６は、モータ通電相制御パターン設定部２４において実行される。

ステップＳ１０７では、実回転角度位置と目標回転角度位置の偏差に応じてモータ１４の駆動Ｄｕｔｙをモータ制御条件設定部１８で設定する。

次にステップＳ１０８では、モータ回転位置センサ９のパルス信号の切替わりが発生したかをモータ回転位置判定部２０で判定し、切替わりが発生している場合は、ステップＳ１０９へ進み、図６Ａのモータ出力通電パターンＡ６０３の設定でモータ１４の通電相を切替える。モータ回転位置センサ９のパルス信号の切替わりが発生していない場合は、モータ１４の通電相は切替えずにステップＳ１１０に進む。

ステップＳ１１０では、実回転角度位置が目標回転角度位置の所定範囲内に入ったかを判定し、所定範囲内である場合は、ステップＳ１２３に進み、所定範囲内でない場合は、ステップＳ１０６に戻りモータ駆動を継続する。所定範囲は実シフトレンジが要求シフトレンジと一致したと判定する実回転角度位置範囲に余裕を設定した値を定める。

ステップＳ１１１では、実回転角度位置と目標回転角度位置の偏差に応じてモータ１４の駆動Ｄｕｔｙをモータ制御条件設定部１８で設定し、ステップＳ１１２において実回転角度位置と目標回転角度位置の偏差が第２所定値以上であるかを判定し、第２所定値以上である場合は、モータ１４の通電相切替えを前記第２の制御パターンでの設定とする側の処理であるステップＳ１１３へ進み、第２所定値未満である場合には、モータ１４の通電相切替えを前記第３の制御パターンでの設定とする側の処理であるステップＳ１１８に進む。

ステップＳ１１３では、モータ回転位置センサ切替わり周期演算部２２で、モータ回転位置センサ９により出力されたモータ回転位置に同期したパルス信号Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３の切替わり周期を演算する。

次に、ステップＳ１１４では、モータ通電相切替え周期設定部２３で、第２の制御パターンでのモータ通電相の切替え周期である所定周期を設定する。前記所定周期は、前記特定位置Ａと判定されたときのモータ回転位置センサ切替わり周期よりも長い時間に設定し減速効果を得られるようにする。また、前述のようにモータ回転位置センサ９の切替わり周期、実回転角度位置と目標回転角度位置の偏差に応じて前記所定周期を最適値に変更することでさらに減速効果を上げることができる。

ステップＳ１１５では、前回通電相を切替えてからの経過時間が、前記ステップＳ１１４で設定した所定周期以上であるかを判定し、所定周期以上であれば、ステップＳ１１６へ進み、図９のモータ出力パターン２の設定でモータの通電相を切替える。所定周期未満であれば、モータの通電相は切替えず、ステップＳ１１７に進む。

ステップＳ１１７では、実回転角度位置が目標回転角度位置の所定範囲内に入ったかを判定し、所定範囲内である場合は、ステップＳ１２３に進み、所定範囲内でない場合は、ステップＳ１１１に戻りモータ駆動を継続する。

ステップＳ１１８では、モータ回転位置センサ切替わり周期演算部２２で、モータ回転位置センサ９により出力されたモータ回転位置に同期したパルス信号Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３の切替わり周期を演算する。

次に、ステップＳ１１９では、第３の制御パターンでのモータ通電相の切替え周期である第２の所定周期を設定する。そして、ステップＳ１２０では、前回通電相を切替えてからの経過時間が、前記ステップＳ１１９で設定した第２の所定周期以上であるかを判定し、第２の所定周期以上であれば、ステップＳ１２１へ進み、図９のモータ出力パターン３の設定でモータの通電相を切替える。第２の所定周期未満であれば、モータ１４の通電相は切替えず、ステップＳ１２２に進む。

ステップＳ１２２では、実回転角度位置が目標回転角度位置の所定範囲内に入ったかを判定し、所定範囲内である場合は、ステップＳ１２３に進み、所定範囲内でない場合は、ステップＳ１１８に戻りモータ駆動を継続する。ステップＳ１２３では、モータ１４への通電を停止し、モータ制動のためにモータ駆動回路のＵＬとＶＬとＷＬをオンした後、処理を終了する。

以上詳説したように、実施の形態１に係るシフトレンジ切り替え装置は、モータ１４の回転を出力するアクチュエータ１と、アクチュエータ１の回転出力により回動するディテントプレート３と、ディテントプレート３に設けられた複数の凹部３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄのうちの何れかの凹部と係合してディテントプレート３の回転位置を固定するディテントスプリング５と、前記凹部とディテントスプリング５との係合により固定されたときのディテントプレート３の回転位置である実回転角度位置に対応して自動変速機の実シフトレンジを切り替えるシフトレンジ切り替え機構６と、ディテントプレート３の実回転角度位置を検出するディテント位置センサ８と、ディテント位置センサ８により検出された前記実回転角度位置に基づいて前記自動変速機の実シフトレンジを判定する実シフトレンジ判定手段１１と、運転者の操作に応じた要求シフトレンジを出力するシフトレンジ設定手段１０と、シフトレンジ設定手段１０から出力される要求シフトレンジに応じたディテントプレート３の目標回転角度位置を演算する目標回転角度位置演算手段１２と、実シフトレンジ判定手段１１により判定された実シフトレンジと前記要求シフトレンジとが異なるレンジの場合に、ディテントプレート３の実回転角度位置と前記目標回転角度位置が略一致するようにアクチュエータ１を駆動するアクチュエータ制御手段１３と、を有するシフトレンジ切り替え装置において、モータ１４の回転位置に同期したパルス信号を出力するモータ回転位置センサ９を備え、
アクチュエータ制御手段１３は、モータ回転位置センサ９のパルス信号Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３に基づきモータ１４の通電相を切替え制御すると共に、前記通電相の切替え制御パターンとして、モータ回転位置センサ９のパルス信号Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３の切替わり毎に前記通電相を切替える第１の制御パターンと、モータ回転位置センサ９のパルス信号Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３の切替わりによる前記通電相の切替えタイミングがあった場合でも、少なくともモータ回転位置センサ９のパルス信号Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３の切替わりより長い所定周期の間は前記通電相の切替えを実施しない第２の制御パターンと、を有し、
ディテントプレート３の実回転角度位置を前記目標回転角度位置に向って動作させている途中にあってモータ１４の回転が安定するまでの加速区間である特定位置までは、前記第１の制御パターンを設定して前記通電相を切替え、モータ１４の回転が安定した状態から前記目標回転角度位置に略一致するまでの減速区間である前記特定位置以降では、前記第２の制御パターンを設定して前記通電相を切替えるようにすることを特徴とする。

この構成によれば、減速のために逆転駆動を行っておらずモータ１４の駆動方向は一方向だけであるため、モータ１４の駆動方向を正転から逆転に切替える際に、モータ駆動回路２１の貫通電流を防止するための禁止処理の盛込みや過電流保護回路の搭載が不要となり、コストを削減できる。また、減速のためにモータ電流を低下させずにモータ駆動力を維持したまま減速させ、減速しながらも一定回転角度ずつ確実に目標回転角度位置へ向かって動作させることによって、モータ駆動電流フィードバック制御を簡素化でき適合工数の削減が可能となると共に、オーバーシュートやアンダーシュートせずに目標位置への収束が可能となる。

また、前記第２の制御パターンにおいて、前記所定周期は、モータ回転位置センサ９の切替わり周期に基づいて、最も減速効果が得られる周期を算出して設定することを特徴とする。
この構成によれば、モータ回転位置センサ９の切替わり周期に基づいて、前記所定周期を、通電相の保持によって減速効果を得られている期間が最も有効に利用できる長さに最適設定することによって、前記第２の制御パターンでの減速効果を更に高めることが可能となる。

また、前記第２の制御パターンにおいて、前記所定周期は、前記実回転角度位置と前記目標回転角度位置の偏差に応じて変更することを特徴とする。
この構成によれば、前記実回転角度位置と前記目標回転角度位置の偏差が小さくなるに従って前記所定周期を長く設定することにより減速度を増加させることができるので、前記目標回転角度位置への収束性をより向上させることが可能となる。

また、１８０度通電駆動する第３の制御パターンを有し、前記実回転角度位置と前記目標回転角度位置の偏差に応じて、前記第２の制御パターンから前記第３の制御パターンへ切替えることを特徴とする。
この構成によれば、前記目標回転角度位置収束付近で停止直前まで速度が低下した状態であっても、１８０度通電駆動する第３の制御パターンでの通電相切替えによって、前記所定周期毎に６０度ずつ駆動することが可能となり、前記目標回転角度位置への収束性をより向上させることが可能となる。

また、前記実シフトレンジと前記要求シフトレンジが特定の組み合わせである場合は、前記第１の制御パターンを設定した前記通電相の切替えは実施せず、前記第２の制御パターンを設定した前記通電相の切替えから実施することを特徴とする。
この構成によれば、ディテントプレートの動作回転角度が小さいシフト操作であって、前記第１の制御パターンでの加速期間を設定せずに前記第２の制御パターンだけで定速駆動した場合でも前記目標回転角度位置への到達時間に対する要求を満足できるような場合には、モータ駆動開始時から前記第２の制御パターンで駆動することで、前記目標回転角度位置への動作安定性をより向上させることができる。

以上、この発明の実施の形態１に係るシフトレンジ切り替え装置について説明したが、この発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１ アクチュエータ、２ 回転軸、３ ディテントプレート、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ 凹部、４ 油圧コントローラ、５ ディテントスプリング、５ａ 係合部、６ シフトレンジ切り替え機構、７ ピン、８ ディテント位置センサ、９ モータ回転位置センサ、１０ シフトレンジ設定手段、１１ 実シフトレンジ判定手段、１２ 目標回転角度位置演算手段、１３ アクチュエータ制御手段、１４ ３相ブラシレスモータ、１５ 減速機、１６ 偏差演算部、１７ 制御モード判定部、１８ モータ制御条件設定部、１９ モータ駆動回路制御部、２０ モータ回転位置判定部、２１ モータ駆動回路、２２ モータ回転位置センサ切替わり周期演算部、２３ モータ通電相切替え周期設定部、２４ モータ通電相制御パターン設定部、２５ ドライバ、２６ 直流電源、２７ ＧＮＤ、Ｒａｎｇ 実回転角度位置、Ｔａｎｇ 目標回転角度位置、Ｒｓｆｔ 実シフトレンジ、Ｔｓｆｔ 要求シフトレンジ、Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３ パルス信号、ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬ ＦＥＴ。

Claims (5)

1. ３相モータの回転を出力するアクチュエータと、前記アクチュエータの回転出力により回動するディテントプレートと、前記ディテントプレートに設けられた複数の係合部のうちの何れかの係合部と係合して前記ディテントプレートの回転位置を固定するディテントスプリングと、前記係合部と前記ディテントスプリングとの係合により固定されたときの前記ディテントプレートの回転位置である実回転角度位置に対応して自動変速機の実シフトレンジを切り替えるシフトレンジ切り替え機構と、前記ディテントプレートの実回転角度位置を検出するディテント位置センサと、前記ディテント位置センサにより検出された前記実回転角度位置に基づいて前記自動変速機の実シフトレンジを判定する実シフトレンジ判定手段と、運転者の操作に応じた要求シフトレンジを出力するシフトレンジ設定手段と、前記シフトレンジ設定手段から出力される要求シフトレンジに応じた前記ディテントプレートの目標回転角度位置を演算する目標回転角度位置演算手段と、前記実シフトレンジ判定手段により判定された実シフトレンジと前記要求シフトレンジとが異なるレンジの場合に、前記ディテントプレートの実回転角度位置と前記目標回転角度位置が略一致するように前記アクチュエータを駆動するアクチュエータ制御手段と、を有するシフトレンジ切り替え装置において、
   前記３相モータの回転位置に同期したパルス信号を出力するモータ回転位置センサを備え、
   前記アクチュエータ制御手段は、前記モータ回転位置センサのパルス信号に基づき前記３相モータの通電相を切替え制御すると共に、前記通電相の切替え制御パターンとして、前記モータ回転位置センサのパルス信号の切替わり毎に前記通電相を切替える第１の制御パターンと、前記モータ回転位置センサのパルス信号の切替わりによる前記通電相の切替えタイミングがあった場合でも、少なくとも前記モータ回転位置センサのパルス信号の切替わりよりも長い所定周期の間は前記通電相の切替えを実施しない第２の制御パターンと、を有し、
   前記ディテントプレートの実回転角度位置を前記目標回転角度位置に向って動作させている途中にあって前記３相モータの回転が安定するまでの加速区間である特定位置までは、前記第１の制御パターンを設定して前記通電相を切替え、前記３相モータの回転が安定した状態から前記目標回転角度位置に略一致するまでの減速区間である前記特定位置以降では、前記第２の制御パターンを設定して前記通電相を切替えることを特徴とするシフトレンジ切り替え装置。
2. 前記第２の制御パターンにおいて、前記所定周期は、前記モータ回転位置センサの切替わり周期に基づいて、最も減速効果が得られる周期を算出して設定することを特徴とする請求項１に記載のシフトレンジ切り替え装置。
3. 前記第２の制御パターンにおいて、前記所定周期は、前記実回転角度位置と前記目標回転角度位置の偏差に応じて変更することを特徴とする請求項１または２に記載のシフトレンジ切り替え装置。
4. １８０度通電駆動する第３の制御パターンを有し、前記実回転角度位置と前記目標回転角度位置の偏差に応じて、前記第２の制御パターンから前記第３の制御パターンへ切替えることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載のシフトレンジ切り替え装置。
5. 前記実シフトレンジと前記要求シフトレンジが特定の組み合わせである場合は、前記第１の制御パターンを設定した前記通電相の切替えは実施せず、前記第２の制御パターンを設定した前記通電相の切替えから実施することを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載のシフトレンジ切り替え装置。