JP2016145601A - シフトバイワイヤ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の自動変速機のシフトレンジの切替えを、アクチュエータに対する通電制御により行うものにおいて、消費電力の低減を図る。【解決手段】制御装置５のＥＣＵ１９は、シフトレバーの操作（目標レンジ）に応じて、モータドライバ２０を介してモータ４を通電制御し、シフトレンジを切替える。ＥＣＵ１９は、シフトレンジ切替の際に、エンコーダ２１から取得したモータ４の位置情報から、目標レンジにディテント停止させるために必要なモータ４に対するブレーキ通電の通電量を調整する。ＥＣＵ１９は、ピッチ角センサ２３の検出した車両のピッチ角情報に基づき、シフトレンジの切替えに必要なトルクに応じてモータ４に対する通電量を調整する。【選択図】図１

Description

本発明は、車両の自動変速機のシフトレンジの切替えを、アクチュエータに対する通電制御により行うシフトバイワイヤ制御装置に関する。

車両（自動車）における自動変速機（ＡＴ）の制御技術として、シフトバイワイヤと称されるシステムが知られている。このシフトバイワイヤシステムは、ユーザのシフトレバーの切替操作に基づき、制御装置によりアクチュエータ（モータ）を通電制御してシフトレンジ（Ｐ、Ｒ、Ｎ、Ｄレンジ）の切替えを行うように構成されている（例えば特許文献１参照）。

特許第４４９６７７９号公報

ところで、従来のシフトバイワイヤシステムにおいては、シフトレンジの切替え時におけるアクチュエータ（モータ）に対する通電量が予め所定値に設定されている。その通電量は、トルク不足でレンジ切替ができなくなることを防止するため、十分に大きな値に設定されている。しかし、アクチュエータの状態や車両の外部環境によっては、シフトレンジの切替えのために、アクチュエータ（モータ）に対する通電量をそれほど必要としない場合もある。

具体例をあげると、シフトレンジをＰレンジからＲレンジに切替える際には、ロックを解除するために比較的大きなトルクが必要となるが、他のレンジにおける切替えには、そのような大きなトルクを必要としない。また、シフトバイワイヤシステムのメカ的な構造（車両に対する組込み状態）によっては、車両が登り坂に位置しているときには、シフトレンジの切替えに比較的大きなトルクが必要になるが、下り坂に位置しているときには、小さなトルクで済む場合がある。このように、従来では、必要以上の通電により無駄な電力を消費しているケースがあり、シフトバイワイヤシステムにおける消費電力の低減を図ることが要望されるのである。

本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的は、消費電力の低減を図ることができるシフトバイワイヤ制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明のシフトバイワイヤ制御装置（５）は、車両の自動変速機（２）のシフトレンジの切替えを、アクチュエータ（４）に対する通電制御により行うものにおいて、前記アクチュエータ（４）の制御状態情報、及び／又は、車両の外部環境情報を取得する情報取得手段（１９）と、前記情報取得手段（１９）の取得した情報に基づいて、前記アクチュエータ（４）に対する駆動電流を調整する通電量調整手段（１９）とを備えるところに特徴を有する。

上記構成によれば、シフトレンジの切替えを行うにあたり、通電量調整手段（１９）は、情報取得手段（１９）の取得したアクチュエータ（４）の制御状態情報、及び／又は、車両の外部環境情報に基づいて、アクチュエータ（４）に対する駆動電流を調整する。従って、アクチュエータ（４）の制御状態及び／又は車両の外部環境に応じて、通電量調整手段（１９）により、大きな通電量が必要な場合には、通電量を大きくし、小さな通電量で済む場合には、通電量を小さくすることができる。この結果、全体としての消費電力の低減を図ることができる。

本発明の一実施形態を示すもので、シフトバイワイヤシステムの電気的構成を示すブロック図 シフトバイワイヤシステムの要部のメカ的な構成を示す概略的斜視図 ＥＣＵが実行する通電制御の処理手順を示すフローチャート ディテントレバーのシフトレンジ切替時の様子を模式的に示す図 車両が登り坂（ａ）、及び、下り坂（ｂ）に位置している様子を模式的に示す図

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、自動車からなる車両Ａ（図５参照）に搭載されるシフトバイワイヤシステム１の全体構成を概略的に示している。このシフトバイワイヤシステム１は、自動変速機（ＡＴ）２のレンジ切替機構（ディテント機構）３の駆動を、アクチュエータとしてのモータ４により行うように構成されている。前記モータ４は、図示しないバッテリを電源として駆動されるようになっており、本実施形態に係るシフトバイワイヤ制御装置５（以下、単に制御装置５という）は、前記モータ４の通電制御を行う。

ここで、図２を参照して、前記レンジ切替機構３の構成について述べる。このレンジ切替機構３は、自動変速機２のレンジを、例えばパーキングレンジ（Ｐ）、リバースレンジ（Ｒ）、ニュートラルレンジ（Ｎ）、ドライブレンジ（Ｄ）の間で切替えるものである。前記自動変速機２は、シフトレンジを切替えるための油圧回路を備えており、油圧回路はマニュアルバルブ６により切替駆動される。前記マニュアルバルブ６には、スプール弁７が連結されており、このスプール弁７の移動（位置切替）により、シフトレンジが切替えられるようになっている。また、マニュアルバルブ６には、ディテントバネ８の基端部が取付けられている。

前記モータ４は、例えばスイッチドリラクタンスモータ（ＳＲモータ）等の同期モータから構成される。このモータ４は減速機構９を内蔵しており、モータ４の回転駆動力は減速機構９を介して出力軸１０に出力される。この出力軸１０には、前記マニュアルバルブ６を切替えるためのディテントレバー１１の下端部が固定されている。このディテントレバー１１は、ほぼ扇形形状をなし、図４にも示すように、その上端部には、４個の凹部１２が波形をなすように並んで設けられている。

このディテントレバー１１には、Ｌ字形のパーキングロッド１３が固定され、このパーキングロッド１３の先端に設けられた円錐体１４がロックレバー１５の下縁部に当接している。このロックレバー１５は、円錐体１４の位置に応じて軸１６を中心にして上下動し、パーキングギヤ１７をロック及びロック解除するように構成されている。前記パーキングギヤ１７は、自動変速機２の出力軸に設けられ、ロックレバー１５の凸部１５ａが嵌合してロックされることにより、車両Ａの駆動輪が回り止め状態（パーキング状態）に保持されるようになっている。

そして、前記ディテントレバー１１には、前記マニュアルバルブ６のスプール弁７が連結されている。これにて、モータ４により出力軸１０と一体にディテントレバー１１を回動させることにより、マニュアルバルブ６のスプール弁７の位置が切替えられる。これにより、自動変速機２のシフトレンジが、Ｐレンジ、Ｒレンジ、Ｎレンジ、Ｄレンジのいずれかに選択的に切替えられる。このとき、図４にも示すように、前記ディテントバネ１７の先端に設けられた係合ピン１８が、ディテントレバー１１の上縁部に沿って相対的に移動し、４個の凹部１２のうちいずれかに選択的に嵌り込むように構成されている。

これにて、凹部１２に対する係合ピン１８の係合により、ディテントレバー１１がいずれかの回動位置に保持される。この場合、４個の凹部１２は、夫々、スプール弁７を上記Ｐレンジ、Ｒレンジ、Ｎレンジ、Ｄレンジに対応する位置に保持する（ディテント停止する）位置に設けられている。これにより、マニュアルバルブ６のスプール弁７の位置が目標レンジの位置に保持されるのである。尚、係合ピン１８を複数の凹部１２間を相対的に移動させる際には、必要に応じてモータ４に対するブレーキ通電が行われる。

また、上記構成においては、自動変速機２のＰレンジでは、パーキングロッド１３がロックレバー１５に接近する方向に移動し、円錐体１４の太い部分がロックレバー１５を押し上げてロックレバー１５の凸部１５ａがパーキングギヤ１７に嵌り込んでパーキングギヤ１７をロックする。これに対し、Ｐレンジ以外のレンジでは、パーキングロッド１３がロックレバー１５から離れる方向に移動し、円錐体１４の太い部分がロックレバー１５から抜け出し、ロックレバー１５が下降する。これにより、ロックレバー１５の凸部１５ａがパーキングギヤ１７から外れてロックを解除し、自動変速機２の出力軸が回転可能な状態（走行可能な状態）とされる。

次に、本実施形態に係る制御装置５について、図１を参照して述べる。この制御装置５は、コンピュータを主体としたＥＣＵ（electronic control unit）１９を備えると共に、前記モータ４を駆動するモータドライバ２０を備えている。このとき、制御装置５には、ユーザ（運転者）が操作するシフトレバーの位置を検出するシフトポジションセンサ２１が接続され、ユーザにより選択（指定）されたシフトレンジの信号が入力されるようになっている。これにて、制御装置５のＥＣＵ１９は、ユーザのシフトレバーの操作（目標レンジ）に応じて、モータドライバ２０を介してモータ４を通電制御し、シフトレンジを切替える。

また、前記モータ４には、該モータ４の回転角度に応じた信号を出力するエンコーダ２２が設けられており、制御装置５には、エンコーダ２２から、制御状態情報としてのモータ４の位置情報信号が入力される。更に、制御装置５には、例えば図示しない車内ＬＡＮ（ＣＡＮ）を介して、車両Ａの各種の外部環境情報が入力されるようになっている。即ち、制御装置５には、水平軸に対する車両Ａの前後方向の傾き角度を検出するピッチ角センサ２３の検出信号、外気温を検出する外気温センサ２４の検出信号、バッテリ電圧２５の検出信号が入力される。

さて、本実施形態では、前記制御装置５のＥＣＵ１９は、そのソフトウエア構成（制御プログラムの実行）により、モータ４の制御状態情報（位置情報）、及び、車両Ａの外部環境情報を取得する情報取得手段としての機能を備える。そして、ＥＣＵ１９は、取得したそれらモータ４の制御状態情報（位置情報）及び車両Ａの外部環境情報に基づいて、レンジ切替時における前記モータ４に対する駆動電流の大きさを調整する通電量調整手段としても機能するようになっている。

具体的には、次の作用説明（フローチャート説明）でも述べるように、本実施形態では、ＥＣＵ１９は、エンコーダ２１から取得したモータ４の位置情報から、目標レンジにディテント停止させるために必要な当該モータ４に対するブレーキ通電の通電量を調整する。このとき、図４に示すように、例えばＲレンジの凹部１２からＮレンジの凹部１２に係合ピン１８を相対的に移動させる場合、オーバーシュート防止のため、途中でモータ４に対するブレーキ通電が行われる。

その際に、ＥＣＵ１９は、目標レンジ及びエンコーダ２１からの位置信号に基づいて、モータ４に対するブレーキ通電の通電量を制御（調整）するようになっている。この通電量の調整は、例えば、予め設定されている基本通電量に対し、通電量の補正（増減）を行って制御通電量を求めることによりなされる。この際の補正通電量の決定は、モータ４の現在位置と目標レンジの目標位置とに応じた、最適な通電補正量を示す適合マップを予め作成しておき、この適合マップから通電補正量（補正量が０の場合も含む）を選択することにより行われる。

更に本実施形態では、ＥＣＵ１９は、ピッチ角センサ２３の検出した車両Ａのピッチ角の情報に基づいて、シフトレンジの切替えに必要なトルクに応じてモータ４に対する通電量を調整する。このとき、レンジ切替機構３のメカ的な構造（車両Ａに対する組込み形態）によって、例えば図５（ａ）に示すように、車両Ａが登り坂に停止している場合には、車両Ａの重量によって、シフトレンジの切替えのために、平地や下り坂の場合に比べて、モータ４により大きなトルクが必要になる。これに対し、図５（ｂ）に示すように、車両Ａが下り坂に停止している場合には、シフトレンジの切替えのために、より小さなトルクで済むようになる。

従って、ＥＣＵ１９は、シフトレンジの切替えの際に、ピッチ角センサ２３の検出したピッチ角の情報に基づいて、モータ４に対する通電量を制御（調整）するようになっている。これと併せて、シフトレンジをＰレンジから別のレンジに切替える（いわゆるＰ抜き）場合には、他の場合よりも大きなトルクが必要になるので、モータ４への通電量をより多くするように調整される。この場合の通電量の調整も、例えば基本通電量に対し、通電量の補正を行って制御通電量を求めることによりなされる。その際、ピッチ角（及び目標レンジ）に応じた適切な補正通電量を示す適合マップを予め作成しておき、その適合マップから通電補正量（補正量が０の場合も含む）が選択されるようになっている。

次に、上記構成の作用について、図３も参照して説明する。図３のフローチャートは、ユーザによりシフトレバーが切替えられた際に、ＥＣＵ１９が実行する、モータ４に対する通電制御の処理手順を示している。まずステップＳ１では、ブレーキ通電処理に応じた補正通電量が求められる。この処理は、上記したように、エンコーダ２２から取得したモータ４の現在位置と目標位置との関係から、適合マップに基づいて補正通電量を選択することにより行われる。尚、エンコーダ２２の異常発生等により、現在のモータ４の位置の判定ができない場合には、最大補正通電量（ＦＳ値）を設定するようにしても良い。

次のステップＳ２では、車両Ａの外部環境この場合ピッチ角センサ２３の検出したピッチ角の情報に基づいて、補正通電量が求められる。この処理も、上記したように、ピッチ角センサ２３から取得したピッチ角情報及び切替えるレンジの種類から、適合マップに基づいて補正通電量を選択することにより行われる。尚、ピッチ角センサ２３の異常により正しいピッチ角の判定ができない場合には、やはり最大補正通電量（ＦＳ値）を設定するようにしても良い。

ステップＳ３では、モータ４に対する通電制御量の算出が行われる。この場合、通電制御量は、基本通電量プラス補正通電量となる。そして、ステップＳ４では、ステップＳ３で計算された制御通電量に基づいて、モータ４に対する通電制御が実行される。これにて、モータ４に対する通電により、レンジ切替機構３によるシフトレンジの切替の動作を実行する際に、モータ４への通電量が過剰となったり、過少となったりすることなく、必要な通電量で通電され、シフトレンジの切替えが確実に行われるのである。

このように本実施形態によれば、自動変速機２のシフトレンジの切替えをモータ４に対する通電制御により行うものにおいて、シフト切替時において、ＥＣＵ１９が、モータ４に対するブレーキ通電時に、エンコーダ２２から取得したモータ４の現在位置と目標位置との関係からモータ４に対する通電量を適切に調整し、また、ピッチ角センサ２３の検出した車両Ａのピッチ角の情報に基づいて、モータ４に対する通電量を適切に調整するように構成した。

これにより、モータ４に対し大きな通電量が必要な場合には、通電量を大きくし、小さな通電量で済む場合には、通電量を小さくすることができる。この結果、どのような環境でも確実に切替えができるように通電量を十分に大きく設定していた従来と異なり、適切な通電量でモータ４を制御でき、全体としての消費電力の低減を図ることができ、ひいてはシフトバイワイヤシステム１の構成部品の耐久性の向上を図ることができる。

尚、上記実施形態では、モータ４の制御状態情報（位置情報）及び車両Ａの外部環境情報（ピッチ角）双方に基づいてモータ４に対する通電量を調整するようにしたが、いずれか一方に基づいて、モータ４に対する通電量を調整するように構成しても良い。また、上記実施形態では詳しく説明しなかったが、バッテリ電圧や外気温によっても、シフトレンジ切替時に必要となるモータ４のトルクが変動する事情がある。従って、外部環境情報として、バッテリ電圧２５や、外気温センサ２４の情報を取得し、それらに基づいて、通電量を調整することも可能であり、やはりモータ４を適切な通電量で制御でき、消費電力の低減を図ることができるといった効果を得ることができる。

その他、レンジ切替機構のメカ的な構成等についても種々の変形が可能である等、本発明は上述した一実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で適宜変更して実施し得るものである。

図面中、１はシフトバイワイヤシステム、２は自動変速機、３はレンジ切替機構、４はモータ（アクチュエータ）、５はシフトバイワイヤ制御装置、６はマニュアルバルブ、１１はディテントレバー、１２は凹部、１８は係合ピン、１９はＥＣＵ（情報取得手段、通電量調整手段）、２０はモータドライバ、２２はエンコーダ、２３はピッチ角センサを示す。

Claims (3)

1. 車両の自動変速機（２）のシフトレンジの切替えを、アクチュエータ（４）に対する通電制御により行うシフトバイワイヤ制御装置（５）において、
   前記アクチュエータ（４）の制御状態情報、及び／又は、車両の外部環境情報を取得する情報取得手段（１９）と、
   前記情報取得手段（１９）の取得した情報に基づいて、前記アクチュエータ（４）に対する駆動電流を調整する通電量調整手段（１９）とを備えることを特徴とするシフトバイワイヤ制御装置。
2. 前記情報取得手段（１９）が取得する前記アクチュエータ（４）の制御状態情報は、エンコーダ（２２）により検出される当該アクチュエータの位置情報であり、
   前記通電量調整手段（１９）は、前記位置情報から、目標レンジにディテント停止させるために必要な当該アクチュエータ（４）に対するブレーキ通電の通電量を調整することを特徴とする請求項１記載のシフトバイワイヤ制御装置。
3. 前記情報取得手段（１９）が取得する車両の外部環境情報は、車両のピッチ角の情報であり、
   前記通電量調整手段（１９）は、前記ピッチ角から、シフトレンジの切替えに必要なトルクに応じて当該アクチュエータに対する通電量を調整することを特徴とする請求項１記載のシフトバイワイヤ制御装置。

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