JP2016161111A - レンジ切換制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータを駆動源としてシフトレンジを切り換えるシステムにおいて、シフトレンジの切換完了が通常よりも遅くなる場合の安全性を確保できるレンジ切換制御装置を提供する。
【解決手段】ＳＢＷ−ＥＣＵで、シフトレンジの切換中（例えばＰレンジからＮｏｔＰレンジへの切換中）に、レンジ切換遅延状態（シフトレンジの切換完了が通常よりも遅くなる状態）か否かを判定し、レンジ切換遅延状態と判定された場合には、目標レンジを安全側（例えばＰレンジ）に変更すべき状態か否かを判定する。その結果、目標レンジを安全側に変更すべき状態（例えば運転者が降車した状態）と判定された場合には、目標レンジを安全側に変更する。
【選択図】図３

Description

本発明は、モータを駆動源としてシフトレンジを切り換えるレンジ切換制御装置に関する発明である。

近年、自動車においても、省スペース化、組立性向上、制御性向上等の要求を満たすために、機械的な駆動システムを、モータによって電気的に駆動するシステムに変更する事例が増加する傾向にある。その一例として、例えば、特許文献１（特開２００４−５６８５５号公報）に記載されているように、車両の自動変速機のレンジ切換機構をモータで駆動するようにしたものがある。このものは、モータの回転に同期して所定角度毎にパルス信号を出力するエンコーダを搭載し、このエンコーダの出力信号のカウント値に基づいてモータの通電相を順次切り換えてモータを目標レンジに相当する目標回転位置（目標カウント値）まで回転駆動するフィードバック制御を実行して、シフトレンジを目標レンジに切り換えるようにしている。

また、上記特許文献１では、モータ制御（レンジ切換制御）の信頼性を向上させるために、モータのフィードバック制御系の故障を検出した場合には、オープンループ制御でモータの通電相を順次切り換えてモータを目標回転位置まで回転駆動して、シフトレンジを目標レンジに切り換えるようにしている。

特開２００４−５６８５５号公報

上記特許文献１では、モータのフィードバック制御系の故障を検出した場合に、オープンループ制御でモータを回転駆動して、シフトレンジを目標レンジに切り換えるようにしている。しかし、このような場合、シフトレンジの切換完了が通常よりも遅くなる（つまり切換完了までの時間が通常よりも長くなる）可能性がある。シフトレンジの切換完了が通常よりも遅いと、シフトレンジの切換完了前に、シフトレンジが切り換わらないと運転者が判断（勘違い）して、運転者が車両から降りてしまう可能性もあるため、このような事態に備えて安全性を確保する必要がある。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、シフトレンジの切換完了が通常よりも遅くなる場合の安全性を確保することができるレンジ切換制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、モータ（１２）を駆動源としてシフトレンジを切り換えるレンジ切換機構（１１）と、モータ（１２）の回転に同期してパルス信号を出力するエンコーダ（４６）と、このエンコーダ（４６）の出力信号のカウント値に基づいてモータ（１２）を目標レンジに相当する目標回転位置まで回転させることでシフトレンジを目標レンジに切り換えるレンジ切換制御手段（４２）とを備えたレンジ切換制御装置において、シフトレンジの切換中に該シフトレンジの切換完了が通常よりも遅くなる状態か否かを判定する遅延判定手段（４２）と、この遅延判定手段（４２）によりシフトレンジの切換完了が通常よりも遅くなる状態と判定された場合に、目標レンジを安全側に変更すべき状態か否かを判定する変更判定手段（４２，５３）と、この変更判定手段（４２，５３）により目標レンジを安全側に変更すべき状態と判定された場合に、目標レンジを安全側に変更する目標レンジ変更手段（４２）とを備えた構成としたものである。

この構成では、まず、シフトレンジの切換中にシフトレンジの切換完了が通常よりも遅くなる状態（つまり切換完了までの時間が通常よりも長くなる状態）か否かを判定する。これにより、何等かの原因によりシフトレンジの切換完了が通常（システム正常時）よりも遅くなる状態になったときに、それを検出することができる。

そして、シフトレンジの切換完了が通常よりも遅くなる状態と判定された場合には、目標レンジを安全側に変更すべき状態か否かを判定する。これにより、シフトレンジの切換完了が通常よりも遅くなる状況において、目標レンジを安全側に変更して安全性を確保した方が良い状態なのか、或は、目標レンジを変更せずに現状維持したままで安全性を確保できる状態なのかを判定することができる。

その結果、目標レンジを安全側に変更すべき状態と判定された場合には、目標レンジを安全側に変更して安全性を確保した方が良い状態であると判断して、目標レンジを安全側に変更する。これにより、シフトレンジを安全側に切り換えることができ、シフトレンジの切換完了が通常よりも遅くなる場合の安全性を確保することができる。

図１は本発明の実施例１におけるレンジ切換機構の斜視図である。 図２はレンジ切換制御システムの概略構成を示す図である。 図３は実施例１のレンジ切換制御ルーチンの前半部の処理の流れを示すフローチャートである。 図４は実施例１，２のレンジ切換制御ルーチンの後半部の処理の流れを示すフローチャートである。 図５は実施例２のレンジ切換制御ルーチンの前半部の処理の流れを示すフローチャートである。 図６は実施例２の変更判定ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態を具体化した幾つかの実施例を説明する。

本発明の実施例１を図１乃至図４に基づいて説明する。
まず、図１及び図２に基づいてレンジ切換制御システムの構成を説明する。

図１に示すように、レンジ切換機構１１は、車両に搭載された自動変速機２７（図２参照）のシフトレンジをＰレンジ（パーキングレンジ）とＲレンジ（リバースレンジ）とＮレンジ（ニュートラルレンジ）とＤレンジ（ドライブレンジ）との間で切り換える４ポジション式のレンジ切換機構である。このレンジ切換機構１１の駆動源となるモータ１２は、例えばスイッチトリラクタンスモータにより構成されている。このモータ１２には、減速機構２６（図２参照）が内蔵され、その出力軸１２ａ（図２参照）に、レンジ切換機構１１のマニュアルシャフト１３が接続されている。このマニュアルシャフト１３に、ディテントレバー１５が固定されている。

このディテントレバー１５には、ディテントレバー１５の回転に応じて直線運動するマニュアルバルブ３２が連結され、このマニュアルバルブ３２によって自動変速機２７の内部の油圧回路（図示せず）を切り換えることで、シフトレンジを切り換えるようになっている。

また、ディテントレバー１５にはＬ字形のパーキングロッド１８が固定され、このパーキングロッド１８の先端部に設けられた円錐体１９がロックレバー２１に当接している。このロックレバー２１は、円錐体１９の位置に応じて軸２２を中心にして上下動してパーキングギヤ２０をロック／ロック解除するようになっている。パーキングギヤ２０は、自動変速機２７の出力軸に設けられ、このパーキングギヤ２０がロックレバー２１によってロックされると、車両の駆動輪が回り止めされた状態（パーキング状態）に保持される。

一方、ディテントレバー１５をＰ、Ｒ、Ｎ、Ｄの各レンジに保持するためのディテントバネ２３が支持ベース１７に固定され、ディテントレバー１５には、Ｐ、Ｒ、Ｎ、Ｄの各レンジ保持凹部２４が形成されている。ディテントバネ２３の先端に設けられた係合部２３ａがディテントレバー１５の各レンジ保持凹部２４に嵌まり込んだときに、ディテントレバー１５が各レンジの位置に保持されるようになっている。これらディテントレバー１５とディテントバネ２３等からディテントレバー１５の回転位置を各レンジの位置に係合保持する（つまりレンジ切換機構１１を各レンジの位置に保持する）ためのディテント機構１４（節度機構）が構成されている。

Ｐレンジでは、パーキングロッド１８がロックレバー２１に接近する方向に移動して、円錐体１９の太い部分がロックレバー２１を押し上げてロックレバー２１の凸部２１ａがパーキングギヤ２０に嵌まり込んでパーキングギヤ２０をロックした状態となる。それによって、自動変速機２７の出力軸（駆動輪）がロックされた状態（パーキング状態）に保持される。

一方、Ｐレンジ以外のレンジでは、パーキングロッド１８がロックレバー２１から離れる方向に移動して、円錐体１９の太い部分がロックレバー２１から抜け出てロックレバー２１が下降する。それによって、ロックレバー２１の凸部２１ａがパーキングギヤ２０から外れてパーキングギヤ２０のロックが解除され、自動変速機２７の出力軸が回転可能な状態（走行可能な状態）に保持される。

図２に示すように、レンジ切換機構１１のマニュアルシャフト１３には、マニュアルシャフト１３の回転角（回転位置）を検出する回転センサ１６が設けられている。この回転センサ１６は、マニュアルシャフト１３の回転角度に応じた電圧を出力するセンサ（例えばポテンショメータ）によって構成され、その出力電圧によって実際のシフトレンジが、Ｐレンジ、Ｒレンジ、Ｎレンジ、Ｄレンジのいずれであるかを確認できるようになっている。

図２に示すように、モータ１２には、ロータの回転角（回転位置）を検出するためのエンコーダ４６が設けられている。このエンコーダ４６は、例えば磁気式のロータリエンコーダにより構成されており、モータ１２のロータの回転に同期して所定角度毎にＡ相、Ｂ相のパルス信号を出力するように構成されている。ＳＢＷ−ＥＣＵ４２（レンジ切換制御手段）のマイコン４１は、エンコーダ４６から出力されるＡ相信号とＢ相信号の立ち上がり／立ち下がりの両方のエッジをカウントして、そのカウント値（以下「エンコーダカウント値」という）に応じてモータドライバ３７によってモータ１２の通電相を所定の順序で切り換えることでモータ１２を回転駆動する。尚、モータ１２の３相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の巻線とモータドライバ３７の組み合わせを２系統設けて、一方の系統が故障しても、他方の系統でモータ１２を回転駆動できる構成にしても良い。

モータ１２の回転中は、Ａ相信号とＢ相信号の発生順序によってモータ１２の回転方向を判定し、正回転（Ｐレンジ→Ｄレンジの回転方向）ではエンコーダカウント値をカウントアップし、逆回転（Ｄレンジ→Ｐレンジの回転方向）ではエンコーダカウント値をカウントダウンする。これにより、モータ１２が正回転／逆回転のいずれの方向に回転しても、エンコーダカウント値とモータ１２の回転角との対応関係が維持されるため、正回転／逆回転のいずれの回転方向でも、エンコーダカウント値によってモータ１２の回転位置を検出して、その回転位置に対応した相の巻線に通電してモータ１２を回転駆動できるようになっている。

ＳＢＷ−ＥＣＵ４２には、シフトスイッチ４４で検出したシフトレバー操作位置の信号が入力される。これにより、ＳＢＷ−ＥＣＵ４２のマイコン４１は、運転者のシフトレバー操作等に応じて目標レンジ（目標のシフトレンジ）を切り換え、その目標レンジに応じてモータ１２を回転駆動してシフトレンジを切り換え、切り換え後の実際のシフトレンジをインストルメントパネル（図示せず）に設けられたレンジ表示部４５に表示する。

ＳＢＷ−ＥＣＵ４２には、車両に搭載されたバッテリ５０（電源）から電源リレー５１を介して電源電圧が供給される。電源リレー５１のオン／オフは、電源スイッチであるＩＧスイッチ５２（イグニッションスイッチ）のオン／オフを手動操作することで切り換えられる。ＩＧスイッチ５２がオンされると、電源リレー５１がオンされてＳＢＷ−ＥＣＵ４２に電源電圧が供給され、ＩＧスイッチ５２がオフされると、電源リレー５１がオフされてＳＢＷ−ＥＣＵ４２への電源供給が遮断（オフ）される。

自動変速機２７のレンジ切換動作を制御するＳＢＷ−ＥＣＵ４２と、自動変速機２７の変速動作を制御するＡＴ−ＥＣＵ５３（別の制御手段）と、他の図示しないＥＣＵ（例えばエンジンＥＣＵ）等は、通信ライン（例えば車内ＬＡＮ回線等）を介して接続され、ＣＡＮ通信等により必要な情報を相互に送受信する。

ＳＢＷ−ＥＣＵ４２のマイコン４１は、運転者のシフトレバー操作等により目標レンジが切り換えられると、それに応じて目標回転位置（目標カウント値）を変更する。そして、エンコーダカウント値に基づいてモータ１２の通電相を順次切り換えることでモータ１２を目標レンジに相当する目標回転位置まで回転駆動するフィードバック制御を実行して、シフトレンジを目標レンジに切り換える（レンジ切換機構１１の切換位置を目標レンジの位置に切り換える）。

ところで、何等かの原因によりシフトレンジの切換完了が通常よりも遅くなる（つまり切換完了までの時間が通常よりも長くなる）可能性がある。シフトレンジの切換完了が通常よりも遅いと、シフトレンジの切換完了前に、シフトレンジが切り換わらないと運転者が判断（勘違い）して、運転者が車両から降りてしまう可能性もあるため、このような事態に備えて安全性を確保する必要がある。

そこで、本実施例１では、ＳＢＷ−ＥＣＵ４２により後述する図３及び図４のレンジ切換制御ルーチンを実行することで、次のような制御を行う。

例えば、目標レンジがＰレンジからＮｏｔＰレンジ（Ｐレンジ以外のレンジ）に切り換えられたときに、エンコーダカウント値に基づいてモータ１２の通電相を順次切り換えることでモータ１２を目標レンジ（ＮｏｔＰレンジ）に相当する目標回転位置まで回転駆動するフィードバック制御を実行する。

このシフトレンジの切換中に、例えばエンコーダ４６の異常の有無に基づいて、シフトレンジの切換完了が通常よりも遅くなる状態（つまり切換完了までの時間が通常よりも長くなる状態）であるか否かを判定する。これにより、シフトレンジの切換完了が通常（システム正常時）よりも遅くなる状態になったときに、それを検出することができる。

そして、シフトレンジの切換完了が通常よりも遅くなる状態であると判定された場合には、例えば運転者の降車状態に基づいて、目標レンジを安全側（例えばＰレンジ）に変更すべき状態であるか否かを判定する。これにより、シフトレンジの切換完了が通常よりも遅くなる状況において、目標レンジを安全側に変更して安全性を確保した方が良い状態なのか、或は、目標レンジを変更せずに現状維持したままで安全性を確保できる状態なのかを判定することができる。

その結果、目標レンジを安全側に変更すべき状態であると判定された場合には、目標レンジを安全側に変更して安全性を確保した方が良い状態であると判断して、目標レンジを安全側に変更する。これにより、シフトレンジを安全側（Ｐレンジ）に切り換えることができる。

一方、目標レンジを安全側に変更すべき状態ではないと判定された場合には、目標レンジを変更せずに現状維持したままで安全性を確保できる状態であると判断して、目標レンジを変更せずに現状維持する。これにより、シフトレンジを当初の要求通りの目標レンジ（ＮｏｔＰレンジ）に切り換えることができる。

以下、本実施例１でＳＢＷ−ＥＣＵ４２が実行する図３及び図４のレンジ切換制御ルーチンの処理内容を説明する。本実施例１では、ＳＢＷ−ＥＣＵ４２が図３及び図４に示すレンジ切換制御ルーチンを実行することで特許請求の範囲でいう遅延判定手段及び変更判定手段及び目標レンジ変更手段として機能する。

図３及び図４に示すレンジ切換制御ルーチンは、ＳＢＷ−ＥＣＵ４２の電源オン期間中に所定周期で繰り返し実行される。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ１０１で、ＮｏｔＰ切換指令が発生しているか否かを、例えば、目標レンジがＰレンジからＮｏｔＰレンジ（Ｒレンジ、Ｎレンジ、Ｄレンジのうちのいずれかのレンジ）に切り換えられたか否かによって判定する。

このステップ１０１で、ＮｏｔＰ切換指令が発生していないと判定された場合には、ステップ１０２以降の処理を実行することなく、本ルーチンを終了する。

一方、上記ステップ１０２で、ＮｏｔＰ切換指令が発生していると判定された場合には、ステップ１０２に進み、エンコーダカウント値に基づいてモータ１２の通電相を順次切り換えることでモータ１２を目標レンジ（ＮｏｔＰレンジ）に相当する目標回転位置まで回転駆動するフィードバック制御を実行する。

この後、ステップ１０３に進み、エンコーダ４６の異常の有無に基づいて、シフトレンジの切換完了が通常よりも遅くなる状態（以下「レンジ切換遅延状態」という）であるか否かを判定する。

エンコーダ４６が異常の場合には、エンコーダカウント値に基づいたフィードバック制御を正常に実行できないため、シフトレンジの切換完了が通常（システム正常時）よりも遅くなる可能性が高い。従って、エンコーダ４６の異常の有無を監視すれば、レンジ切換遅延状態（シフトレンジの切換完了が通常よりも遅くなる状態）であるか否かを判定することができる。

具体的には、エンコーダカウント値が停滞状態（所定時間以上変化しない状態）であるか否かによってエンコーダ４６の異常の有無を判定する。その結果、エンコーダ４６の異常有りの場合にはレンジ切換遅延状態であると判定する。一方、エンコーダ４６の異常無しの場合にはレンジ切換遅延状態ではないと判定する。

このステップ１０３で、レンジ切換遅延状態ではないと判定された場合には、ステップ１０４以降の処理を実行することなく、本ルーチンを終了する。

一方、上記ステップ１０３で、レンジ切換遅延状態であると判定された場合には、次のステップ１０４〜１０６で、運転者の降車状態に基づいて、目標レンジを安全側（例えばＰレンジ）に変更すべき状態であるか否かを判定する。

シフトレンジの切換完了が通常よりも遅いと、シフトレンジの切換完了前に、シフトレンジが切り換わらないと運転者が判断（勘違い）して、運転者が車両から降りてしまう可能性もある。もし、運転者が車両から降りた場合には、目標レンジを安全側に変更して安全性を確保した方が良い。従って、運転者の降車状態を監視すれば、目標レンジを安全側に変更すべき状態か否かを判定することができる。

具体的には、まず、ステップ１０４で、運転席のシートベルトが着用されている（例えばシートベルトスイッチがＯＮである）か否かを判定する。
次のステップ１０５では、運転席の着座センサがＯＮであるか否かを判定する。
次のステップ１０６では、ブレーキペダルが踏まれている（例えばブレーキスイッチがＯＮである）か否かを判定する。

上記ステップ１０４〜１０６のうちのいずれか一つで「Ｙｅｓ」と判定された場合には、運転者が車両から降りていない（運転席に座っている）と判断して、目標レンジを安全側に変更すべき状態ではないと判定する。一方、上記ステップ１０４〜１０６で全て「Ｎｏ」と判定された場合には、運転者が車両から降りたと判断して、目標レンジを安全側に変更すべき状態であると判定する。

上記ステップ１０４〜１０６で、目標レンジを安全側に変更すべき状態ではないと判定された場合には、目標レンジを変更せずに現状維持したままで安全性を確保できる状態であると判断する。この場合、ステップ１０７に進み、目標レンジを変更せずに現状維持（ＮｏｔＰレンジに維持）したまま、オープンループ制御でモータ１２の通電相を順次切り換えてモータ１２を目標回転位置の方向へ回転駆動する。

この後、ステップ１０８に進み、シフトレンジの切換が完了した（モータ１２が目標回転位置まで回転した）か否かを判定する。この際、エンコーダ４６が異常の場合には、例えば、回転センサ１６の出力信号やモータ１２の通電相の切換回数等に基づいて、モータ１２が目標回転位置まで回転したか否かを判定する。このステップ１０８で、シフトレンジの切換が完了していないと判定された場合には、上記ステップ１０４に戻る。その後、上記ステップ１０８で、シフトレンジの切換が完了したと判定された時点で、本ルーチンを終了する。

一方、上記ステップ１０４〜１０６で、目標レンジを安全側に変更すべき状態であると判定された場合には、目標レンジを安全側に変更して安全性を確保した方が良い状態であると判断して、図４のステップ１０９に進み、目標レンジを安全側（Ｐレンジ）に変更する。この目標レンジの安全側への変更によってモータ１２の回転駆動方向がそれまでと反対方向になる。

この後、ステップ１１０に進み、目標レンジを安全側（Ｐレンジ）に変更したことを運転者に報知する。この場合、例えば、運転席のインストルメントパネルに設けられた警告ランプ（図示せず）を点灯又は点滅したり、或は、運転席のインストルメントパネルの警告表示部（図示せず）に警告表示して、或は、警告音又は音声で、目標レンジの変更を報知する。

この後、ステップ１１１に進み、シフトレンジの切換開始後のモータ１２の回転量Ｋ（フィードバック制御を開始してからのモータ１２の回転量）が所定値Ａ以下であるか否かを判定する。ここで、所定値Ａは、モータ１２の回転伝達系の遊び（ガタ）に相当する値に設定されている。

このステップ１１１で、モータ１２の回転量Ｋが所定値Ａ以下であると判定された場合には、モータ１２の回転量Ｋがモータ１２の回転伝達系の遊びの範囲内であると判断して、ステップ１１２に進み、変更後の目標レンジ（Ｐレンジ）までの目標回転量を、モータ１２の回転量Ｋと同じ値に設定する。
目標回転量＝Ｋ

一方、上記ステップ１１１で、モータ１２の回転量Ｋが所定値Ａよりも大きいと判定された場合には、モータ１２の回転量Ｋがモータ１２の回転伝達系の遊びの範囲を越えていると判断して、ステップ１１３に進み、変更後の目標レンジ（Ｐレンジ）までの目標回転量を、モータ１２の回転量Ｋに所定値Ａ（遊び分）を加算した値（Ｋ＋Ａ）に設定する。
目標回転量＝Ｋ＋Ａ

この後、ステップ１１４に進み、オープンループ制御でモータ１２の通電相を順次切り換えてモータ１２を変更後の目標レンジ（Ｐレンジ）の方向（それまでと反対方向）へ目標回転量だけ回転駆動する。

この後、ステップ１１５に進み、シフトレンジの切換が完了した（モータ１２が目標回転位置まで回転した）か否かを判定する。この際、エンコーダ４６が異常の場合には、例えば、回転センサ１６の出力信号やモータ１２の通電相の切換回数等に基づいて、モータ１２が目標回転位置まで回転したか否かを判定する。このステップ１１５で、シフトレンジの切換が完了していないと判定された場合には、上記ステップ１１４に戻る。その後、上記ステップ１１５で、シフトレンジの切換が完了したと判定された時点で、ステップ１１６に進み、パーキングブレーキの使用を運転者に要求する。この場合、例えば、運転席のインストルメントパネルに設けられた警告ランプ（図示せず）を点灯又は点滅したり、或は、運転席のインストルメントパネルの警告表示部（図示せず）に警告表示して、或は、警告音又は音声で、パーキングブレーキの使用を要求する。

以上説明した本実施例１では、シフトレンジの切換中（例えばＰレンジからＮｏｔＰレンジへの切換中）に、レンジ切換遅延状態（シフトレンジの切換完了が通常よりも遅くなる状態）であるか否かを判定し、レンジ切換遅延状態であると判定された場合には、目標レンジを安全側（例えばＰレンジ）に変更すべき状態であるか否かを判定する。その結果、目標レンジを安全側に変更すべき状態であると判定された場合には、目標レンジを安全側に変更して安全性を確保した方が良い状態であると判断して、目標レンジを安全側に変更する。これにより、シフトレンジの切換完了が通常よりも遅くなる場合に、もし、シフトレンジの切換完了前に、シフトレンジが切り換わらないと運転者が判断して車両から降りてしまった場合でも、シフトレンジを安全側（Ｐレンジ）に切り換えることができ、シフトレンジの切換完了が通常よりも遅くなる場合の安全性を確保することができる。

また、本実施例１では、エンコーダ４６の異常の有無に基づいて、レンジ切換遅延状態（シフトレンジの切換完了が通常よりも遅くなる状態）であるか否かを判定するようにしている。エンコーダ４６が異常の場合には、エンコーダカウント値に基づいたフィードバック制御を正常に実行できないため、シフトレンジの切換完了が通常（システム正常時）よりも遅くなる可能性が高い。従って、エンコーダ４６の異常の有無を監視すれば、レンジ切換遅延状態であるか否かを判定することができる。

更に、本実施例１では、運転者の降車状態に基づいて、目標レンジを安全側（例えばＰレンジ）に変更すべき状態であるか否かを判定するようにしている。シフトレンジの切換完了が通常よりも遅いと、シフトレンジの切換完了前に、シフトレンジが切り換わらないと運転者が判断（勘違い）して、運転者が車両から降りてしまう可能性もある。もし、運転者が車両から降りた場合には、目標レンジを安全側に変更して安全性を確保した方が良い。従って、運転者の降車状態を監視すれば、目標レンジを安全側に変更すべき状態か否かを判定することができる。

また、本実施例１では、目標レンジの安全側への変更によってモータ１２の回転駆動方向がそれまでと反対方向になる場合には、モータ１２の回転伝達系の遊び（ガタ）を考慮して目標回転量を設定してモータ１２をオープンループ制御で回転駆動するようにしている。これにより、モータ１２の回転伝達系に遊びがあっても、モータ１２を変更後の目標レンジに相当する目標回転位置まで回転駆動することができ、シフトレンジを確実に変更後の目標レンジ（安全側のレンジ）に切り換える（又は戻す）ことができる。

次に、図４乃至図６を用いて本発明の実施例２を説明する。但し、前記実施例１と実質的に同一部分については説明を省略又は簡略化し、主として前記実施例１と異なる部分について説明する。

本実施例２では、ＳＢＷ−ＥＣＵ４２が図５及び図４に示すレンジ切換制御ルーチンを実行することで特許請求の範囲でいう遅延判定手段及び目標レンジ変更手段として機能し、ＡＴ−ＥＣＵ５３が図６に示す変更判定ルーチンを実行することで特許請求の範囲でいう変更判定手段として機能する。

本実施例２で実行する図５のルーチンは、前記実施例１で説明した図３のルーチンのステップ１０４〜１０６の処理を、ステップ１０４ａ，１０５ａの処理に変更したものであり、それ以外の各ステップの処理は図３と同じである。

以下、本実施例２でＳＢＷ−ＥＣＵ４２が実行する図５及び図４のレンジ切換制御ルーチンの処理内容とＡＴ−ＥＣＵ５３が実行する図６の変更判定ルーチンの処理内容を説明する。

図５及び図４に示すレンジ切換制御ルーチンは、ＳＢＷ−ＥＣＵ４２の電源オン期間中に所定周期で繰り返し実行される。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ１０１で、ＮｏｔＰ切換指令が発生しているか否かを判定する。ＮｏｔＰ切換指令が発生していると判定された場合には、ステップ１０２に進み、エンコーダカウント値に基づいてモータ１２の通電相を順次切り換えることでモータ１２を目標レンジ（ＮｏｔＰレンジ）に相当する目標回転位置まで回転駆動するフィードバック制御を実行する。

この後、ステップ１０３に進み、エンコーダ４６の異常の有無に基づいて、レンジ切換遅延状態（シフトレンジの切換完了が通常よりも遅くなる状態）であるか否かを判定し、レンジ切換遅延状態ではないと判定された場合には、遅延フラグを「０」にリセットしたまま、本ルーチンを終了する。

一方、上記ステップ１０３で、レンジ切換遅延状態であると判定された場合には、ステップ１０４ａに進み、遅延フラグを「１」にセットする。この場合、後述する図６の変更判定ルーチンで、目標レンジを安全側に変更すべき状態であるか否かを判定して、変更フラグを「１」にセット又は「０」にリセットする。

この後、ステップ１０５ａに進み、変更フラグが「１」であるか否かを判定する。このステップ１０５ａで、変更フラグが「０」であると判定された場合には、目標レンジを変更せずに現状維持したままで安全性を確保できる状態であると判断する。この場合、ステップ１０７に進み、目標レンジを変更せずに現状維持（ＮｏｔＰレンジに維持）したまま、オープンループ制御でモータ１２の通電相を順次切り換えてモータ１２を目標回転位置の方向へ回転駆動する。この後、ステップ１０８に進み、シフトレンジの切換が完了したか否かを判定し、シフトレンジの切換が完了したと判定された時点で、本ルーチンを終了する。

一方、上記ステップ１０５ａで、変更フラグが「１」であると判定された場合には、目標レンジを安全側に変更して安全性を確保した方が良い状態であると判断して、図４のステップ１０９に進み、目標レンジを安全側（Ｐレンジ）に変更する。この後、ステップ１１０に進み、目標レンジを安全側（Ｐレンジ）に変更したことを運転者に報知する。

この後、ステップ１１１に進み、シフトレンジの切換開始後のモータ１２の回転量Ｋが所定値Ａ以下であるか否かを判定する。このステップ１１１で、モータ１２の回転量Ｋが所定値Ａ以下であると判定された場合には、ステップ１１２に進み、変更後の目標レンジ（Ｐレンジ）までの目標回転量を、モータ１２の回転量Ｋと同じ値に設定する。一方、上記ステップ１１１で、モータ１２の回転量Ｋが所定値Ａよりも大きいと判定された場合には、ステップ１１３に進み、変更後の目標レンジ（Ｐレンジ）までの目標回転量を、モータ１２の回転量Ｋに所定値Ａ（遊び分）を加算した値（Ｋ＋Ａ）に設定する。

この後、ステップ１１４に進み、オープンループ制御でモータ１２の通電相を順次切り換えてモータ１２を変更後の目標レンジ（Ｐレンジ）の方向（それまでと反対方向）へ目標回転量だけ回転駆動する。この後、ステップ１１５に進み、シフトレンジの切換が完了したか否かを判定し、シフトレンジの切換が完了したと判定された時点で、ステップ１１６に進み、パーキングブレーキの使用を運転者に要求する。

図６に示す変更判定ルーチンは、ＡＴ−ＥＣＵ５３の電源オン期間中に所定周期で繰り返し実行される。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ２０１で、遅延フラグが「１」であるか否かを判定する。

このステップ２０１で、遅延フラグが「０」であると判定された場合（レンジ切換遅延状態ではないと判定された場合）には、ステップ２０２以降の処理を実行することなく、本ルーチンを終了する。

一方、上記ステップ２０１で、遅延フラグが「１」であると判定された場合（レンジ切換遅延状態であると判定された場合）には、次のステップ２０２〜２０４で、運転者の降車状態に基づいて、目標レンジを安全側（例えばＰレンジ）に変更すべき状態であるか否かを判定する。

具体的には、まず、ステップ２０２で、運転席のシートベルトが着用されている（例えばシートベルトスイッチがＯＮである）か否かを判定する。
次のステップ２０３では、運転席の着座センサがＯＮであるか否かを判定する。
次のステップ２０４では、ブレーキペダルが踏まれている（例えばブレーキスイッチがＯＮである）か否かを判定する。

上記ステップ２０２〜２０４のうちのいずれか一つで「Ｙｅｓ」と判定された場合には、運転者が車両から降りていない（運転席に座っている）と判断して、目標レンジを安全側に変更すべき状態ではないと判定する。この場合、変更フラグを「０」にリセットしたまま、本ルーチンを終了する。

一方、上記ステップ２０２〜２０４で全て「Ｎｏ」と判定された場合には、運転者が車両から降りたと判断して、目標レンジを安全側に変更すべき状態であると判定する。この場合、ステップ２０５に進み、変更フラグを「１」にセットして、本ルーチンを終了する。

以上説明した本実施例２においても前記実施例１と同様の効果を得ることができる。
また、本実施例２では、ＳＢＷ−ＥＣＵ４２が図５及び図４に示すレンジ切換制御ルーチンを実行することで遅延判定手段及び目標レンジ変更手段として機能し、ＡＴ−ＥＣＵ５３が図６に示す変更判定ルーチンを実行することで変更判定手段として機能するようにしている。このようにすれば、ＳＢＷ−ＥＣＵ４２による判定結果とＡＴ−ＥＣＵ５３による判定結果の両方に基づいて目標レンジを安全側に変更するか否かを決定することができ、信頼性を向上させることができる。また、ＡＴ−ＥＣＵ５３で目標レンジを安全側に変更すべき状態か否かを判定する際に、ＳＢＷ−ＥＣＵ４２には入力されない情報を用いることもでき、目標レンジを安全側に変更すべき状態か否かをより正確に判定することが可能となる。

尚、上記実施例２では、ＡＴ−ＥＣＵ５３が図６に示す変更判定ルーチンを実行することで変更判定手段として機能するようにしているが、これに限定されず、他のＥＣＵ（例えばエンジンＥＣＵ等）が図６に示す変更判定ルーチンを実行することで変更判定手段として機能するようにしても良い。

また、上記各実施例１，２では、シフトレンジをＰレンジからＮｏｔＰレンジへ切換中の場合に本発明を適用したが、これに限定されず、例えば、シフトレンジをＮｏｔＰレンジ間（ＲレンジとＮレンジとＤレンジのうちの二つのレンジ間）で切換中の場合に本発明を適用しても良い。或は、シフトレンジをＮｏｔＰレンジからＰレンジへ切換中の場合に本発明を適用しても良い。

また、上記各実施例１，２では、エンコーダ４６の異常の有無に基づいて、レンジ切換遅延状態（シフトレンジの切換完了が通常よりも遅くなる状態）であるか否かを判定するようにしている。しかし、これに限定されず、例えば、モータ１２の駆動開始後の回転量、モータ１２の駆動開始後の経過時間、モータ１２の目標回転位置までの回転量、モータ１２の負荷トルク等に基づいて、レンジ切換遅延状態であるか否かを判定するようにしても良い。

モータ１２の駆動開始後の回転量が異常に少ない場合や、モータ１２の駆動開始後の経過時間が異常に長い場合や、モータ１２の目標回転位置までの回転量が異常に多い場合や、モータ１２の負荷トルクが異常に大きい場合には、モータ１２が正常に回転駆動されていないため、シフトレンジの切換完了が通常よりも遅くなる可能性が高い。従って、モータ１２の駆動開始後の回転量、モータ１２の駆動開始後の経過時間、モータ１２の目標回転位置までの回転量、モータ１２の負荷トルク等を監視すれば、レンジ切換遅延状態であるか否かを判定することができる。

例えば、モータ１２の駆動開始から所定時間が経過した時点で駆動開始後の回転量が所定値以下であるか否かによって、レンジ切換遅延状態であるか否かを判定するようにしても良い。或は、シフトレンジの切換完了前にモータ１２の駆動開始後の経過時間が所定値を越えたか否かによって、レンジ切換遅延状態であるか否かを判定するようにしても良い。或は、モータ１２の駆動開始から所定時間が経過した時点で目標回転位置までの回転量が所定値以上であるか否かによって、レンジ切換遅延状態であるか否かを判定するようにしても良い。或は、モータ１２の負荷トルクが所定値以上であるか否かによって、レンジ切換遅延状態であるか否かを判定するようにしても良い。

また、上記各実施例１，２では、運転者の降車状態に基づいて、目標レンジを安全側に変更すべき状態であるか否かを判定するようにしている。しかし、これに限定されず、レンジ切換機構１１の動作状態（例えばシフトレンジの現在位置や何レンジに切換中なのか等）や車両側からの要求（例えばＰレンジの要求やＮレンジの要求等）によっても、目標レンジを安全側に変更すべきか否かが変わってくるため、レンジ切換機構１１の動作状態や車両側からの要求に基づいて、目標レンジを安全側に変更すべき状態か否かを判定するようにしても良い。

また、上記各実施例１，２では、目標レンジを安全側に変更する際の安全側を、Ｐレンジとしたが、これにに限定されず、車両の状態等によってＰレンジ以外のレンジ（例えばＮレンジ）としても良い。

また、上記各実施例１，２では、シフトレンジをＰレンジとＲレンジとＮレンジとＤレンジの四つのレンジ間で切り換えるレンジ切換機構を備えたシステムに本発明を適用したが、これに限定されず、例えば、シフトレンジをＰレンジとＮｏｔＰレンジの二つのレンジ間で切り換えるレンジ切換機構を備えたシステムに本発明を適用しても良い。或は、シフトレンジを三つのレンジ間又は五つ以上のレンジ間で切り換えるレンジ切換機構を備えたシステムに本発明を適用しても良い。

その他、本発明は、自動変速機（ＡＴ、ＣＶＴ、ＤＣＴ等）に限定されず、電気自動車用の変速機（減速機）のシフトレンジを切り換えるレンジ切換機構を備えたシステムに適用しても良い等、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。

１１…レンジ切換機構、１２…モータ、４２…ＳＢＷ−ＥＣＵ（レンジ切換制御手段，遅延判定手段，変更判定手段，目標レンジ変更手段）、４６…エンコーダ、５３…ＡＴ−ＥＣＵ（別の制御手段，変更判定手段）

Claims (5)

1. モータ（１２）を駆動源としてシフトレンジを切り換えるレンジ切換機構（１１）と、前記モータ（１２）の回転に同期してパルス信号を出力するエンコーダ（４６）と、前記エンコーダ（４６）の出力信号のカウント値に基づいて前記モータ（１２）を目標レンジに相当する目標回転位置まで回転させることで前記シフトレンジを前記目標レンジに切り換えるレンジ切換制御手段（４２）とを備えたレンジ切換制御装置において、
   前記シフトレンジの切換中に該シフトレンジの切換完了が通常よりも遅くなる状態か否かを判定する遅延判定手段（４２）と、
   前記遅延判定手段（４２）により前記シフトレンジの切換完了が通常よりも遅くなる状態と判定された場合に、前記目標レンジを安全側に変更すべき状態か否かを判定する変更判定手段（４２，５３）と、
   前記変更判定手段（４２，５３）により前記目標レンジを安全側に変更すべき状態と判定された場合に、前記目標レンジを安全側に変更する目標レンジ変更手段（４２）と
   を備えていることを特徴とするレンジ切換制御装置。
2. 前記遅延判定手段（４２）は、前記エンコーダ（４６）の異常の有無、前記モータ（１２）の駆動開始後の回転量、前記モータ（１２）の駆動開始後の経過時間、前記モータ（１２）の前記目標回転位置までの回転量、前記モータ（１２）の負荷トルクのうちの少なくとも一つに基づいて、前記シフトレンジの切換完了が通常よりも遅くなる状態か否かを判定することを特徴とする請求項１に記載のレンジ切換制御装置。
3. 前記変更判定手段（４２，５３）は、運転者の降車状態、前記レンジ切換機構（１１）の動作状態、車両側からの要求のうちの少なくとも一つに基づいて、前記目標レンジを安全側に変更すべき状態か否かを判定することを特徴とする請求項１又は２に記載のレンジ切換制御装置。
4. 前記レンジ切換制御手段（４２）は、前記目標レンジの安全側への変更によって前記モータ（１２）の回転駆動方向がそれまでと反対方向になる場合には、前記モータ（１２）の回転伝達系の遊びを考慮して目標回転量を設定して前記モータ（１２）をオープンループ制御で回転駆動することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のレンジ切換制御装置。
5. 前記レンジ切換制御手段（４２）が前記遅延判定手段及び前記目標レンジ変更手段として機能し、
   前記レンジ切換制御手段（４２）とは別の制御手段（５３）が前記変更判定手段として機能することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のレンジ切換制御装置。

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