JP2017190847A - シフトレンジ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シフトレンジを適切に判定可能なシフトレンジ制御装置を提供する。【解決手段】シフトレンジ制御装置４０は、モータ１０の駆動を制御することでシフトレンジを切り替えるものであって、モータ駆動制御部５１と、実レンジ判定部７１と、を備える。モータ駆動制御部５１は、モータ１０の制御状態であるモータ制御状態として、少なくとも２つの制御状態を切り替え可能である。実レンジ判定部７１は、要求シフトレンジ、および、モータ制御状態に基づき、実レンジを判定する。これにより、モータ制御状態に基づいて、実レンジを適切に判定することができる。【選択図】 図４

Description

本発明は、シフトレンジ制御装置に関する。

従来、運転者からのシフトレンジ切り替え要求に応じてモータを制御することでシフトレンジを切り替える位置切換制御装置が知られている。例えば特許文献１では、ロータ回転角に基づき、ＰレンジかｎｏｔＰレンジかを判定し、判定されたシフトレンジを自動変速機の制御等に用いている。

特許第４１８９９５３号

特許文献１のように、モータ軸と出力軸との間に変速機が設けられている場合、遊びの分、ロータ回転角と出力軸の角度とがずれる場合があるため、ロータ回転角に基づいてシフトレンジを判定するためには、例えば特許文献１に記載のように、ロータ回転角と出力軸の角度とを対応させるための補正を行う必要がある。また、例えば出力軸センサの検出値に基づいてシフトレンジを判定する場合、出力軸センサの検出精度を高める必要がある。
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、シフトレンジを適切に判定可能なシフトレンジ制御装置を提供することにある。

本発明のシフトレンジ制御装置は、モータ（１０）の駆動を制御することでシフトレンジを切り替えるシフトレンジ制御装置であって、モータ駆動制御部（５１）と、実レンジ判定部（７１）と、を備える。
モータ制御部は、モータの制御状態であるモータ制御状態として、少なくとも２つの制御状態を切り替え可能である。
実レンジ判定部は、要求シフトレンジ、および、モータ制御状態に基づき、実レンジを判定する。
これにより、モータ制御状態に基づき、シフトレンジを適切に判定することができる。

本発明の一実施形態によるシフトバイワイヤシステムを示す斜視図である。 本発明の一実施形態によるシフトバイワイヤシステムを示す概略構成図である。 本発明の一実施形態によるモータおよびモータドライバを示す回路図である。 本発明の一実施形態によるシフトレンジ制御装置を示すブロック図である。 本発明の一実施形態による実レンジ判定処理を説明するフローチャートである。 本発明の一実施形態による実レンジ判定処理を説明するタイムチャートである。

以下、本発明によるシフトレンジ制御装置を図面に基づいて説明する。
（一実施形態）
本発明の一実施形態によるシフトレンジ制御装置を図１〜図６に示す。
図１および図２に示すように、シフトバイワイヤシステム１は、モータ１０、シフトレンジ切替機構２０、パーキングロック機構３０、および、シフトレンジ制御装置４０等を備える。
モータ１０は、図示しない車両に搭載されるバッテリ４５（図３参照。）から電力が供給されることで回転し、シフトレンジ切替機構２０の駆動源として機能する。モータ１０は、フィードバック制御により電流の大きさを変更可能であって、かつ、相ごとに指令を変更可能なものが用いられる。本実施形態のモータ１０は、永久磁石式のＤＣブラシレスモータである。図３に示すように、モータ１０は、２組の巻線組１１、１２を有する。第１巻線組１１は、Ｕ１コイル１１１、Ｖ１コイル１１２、および、Ｗ１コイル１１３を有する。第２巻線組１２は、Ｕ２コイル１２１、Ｖ２コイル１２２、および、Ｗ２コイル１２３を有する。

図２に示すように、エンコーダ１３は、モータ１０の図示しないロータの回転位置を検出する。エンコーダ１３は、例えば磁気式のロータリーエンコーダであって、ロータと一体に回転する磁石と、磁気検出用のホールＩＣ等により構成される。エンコーダ１３は、ロータの回転に同期して、所定角度ごとにＡ相およびＢ相のパルス信号を出力する。
減速機１４は、モータ１０のモータ軸と出力軸１５との間に設けられ、モータ１０の回転を減速して出力軸１５に出力する。これにより、モータ１０の回転がシフトレンジ切替機構２０に伝達される。出力軸１５には、出力軸１５の角度を検出する出力軸センサ１６が設けられる。出力軸センサ１６は、例えばポテンショメータである。

図１に示すように、シフトレンジ切替機構２０は、ディテントプレート２１、および、ディテントスプリング２５等を有し、減速機１４から出力された回転駆動力を、マニュアルバルブ２８、および、パーキングロック機構３０へ伝達する。
ディテントプレート２１は、出力軸１５に固定され、モータ１０により駆動される。本実施形態では、ディテントプレート２１がディテントスプリング２５の基部から離れる方向を正回転方向、基部に近づく方向を逆回転方向とする。

ディテントプレート２１には、出力軸１５と平行に突出するピン２４が設けられる。ピン２４は、マニュアルバルブ２８と接続される。ディテントプレート２１がモータ１０によって駆動されることで、マニュアルバルブ２８は軸方向に往復移動する。すなわち、シフトレンジ切替機構２０は、モータ１０の回転運動を直線運動に変換してマニュアルバルブ２８に伝達する。マニュアルバルブ２８は、バルブボディ２９に設けられる。マニュアルバルブ２８が軸方向に往復移動することで、図示しない油圧クラッチへの油圧供給路が切り替えられ、油圧クラッチの係合状態が切り替わることでシフトレンジが変更される。
ディテントプレート２１のディテントスプリング２５側には、マニュアルバルブ２８を各レンジに対応する位置に保持するための４つの凹部２２が設けられる。凹部２２は、ディテントスプリング２５の基部側から、Ｄ、Ｎ、Ｒ、Ｐの各レンジに対応している。

ディテントスプリング２５は、弾性変形可能な板状部材であり、先端にディテントローラ２６が設けられる。ディテントローラ２６は、凹部２２のいずれかに嵌まり込む。
ディテントスプリング２５は、ディテントローラ２６をディテントプレート２１の回動中心側に付勢する。ディテントプレート２１に所定以上の回転力が加わると、ディテントスプリング２５が弾性変形し、ディテントローラ２６が凹部２２を移動する。ディテントローラ２６が凹部２２のいずれかに嵌まり込むことで、ディテントプレート２１の揺動が規制され、マニュアルバルブ２８の軸方向位置、および、パーキングロック機構３０の状態が決定され、自動変速機５のシフトレンジが固定される。

パーキングロック機構３０は、パーキングロッド３１、円錐体３２、パーキングロックポール３３、軸部３４、および、パーキングギア３５を有する。
パーキングロッド３１は、略Ｌ字形状に形成され、一端３１１側がディテントプレート２１に固定される。パーキングロッド３１の他端３１２側には、円錐体３２が設けられる。円錐体３２は、他端３１２側にいくほど縮径するように形成される。ディテントプレート２１が逆回転方向に揺動すると、円錐体３２が矢印Ｐの方向に移動する。

パーキングロックポール３３は、円錐体３２の円錐面と当接し、軸部３４を中心に揺動可能に設けられる、パーキングロックポール３３のパーキングギア３５側には、パーキングギア３５と噛み合い可能な凸部３３１が設けられる。ディテントプレート２１が逆回転方向に回転し、円錐体３２が矢印Ｐ方向に移動すると、パーキングロックポール３３が押し上げられ、凸部３３１とパーキングギア３５とが噛み合う。一方、ディテントプレート２１が正回転方向に回転し、円錐体３２が矢印ｎｏｔＰ方向に移動すると、凸部３３１とパーキングギア３５との噛み合いが解除される。

パーキングギア３５は、図示しない車軸に設けられ、パーキングロックポール３３の凸部３３１と噛み合い可能に設けられる。パーキングギア３５と凸部３３１とが噛み合うと、車軸の回転が規制される。シフトレンジがＰ以外のレンジであるｎｏｔＰレンジのとき、パーキングギア３５はパーキングロックポール３３によりロックされず、車軸の回転は、パーキングロック機構３０により妨げられない。また、シフトレンジがＰレンジのとき、パーキングギア３５はパーキングロックポール３３によってロックされ、車軸の回転が規制される。

図２および図３に示すように、シフトレンジ制御装置４０は、モータドライバ４１、４２、および、ＥＣＵ５０等を有する。
モータドライバ４１は、第１巻線組１１の通電を切り替える３相インバータであって、スイッチング素子４１１〜４１６がブリッジ接続される。対になるＵ相のスイッチング素子４１１、４１４の接続点には、Ｕ１コイル１１１の一端が接続される。対になるＶ相のスイッチング素子４１２、４１５の接続点には、Ｖ１コイル１１２の一端が接続される。対になるＷ相のスイッチング素子４１３、４１６の接続点には、Ｗ１コイル１１３の一端が接続される。コイル１１１〜１１３の他端は、結線部１１５で結線される。

モータドライバ４２は、第２巻線組１２の通電を切り替える３相インバータであって、スイッチング素子４２１〜４２６がブリッジ接続される。対になるＵ相のスイッチング素子４２１、４２４の接続点には、Ｕ２コイル１２１の一端が接続される。対になるＶ相のスイッチング素子４２２、４２５の接続点には、Ｖ２コイル１２２の一端が接続される。対になるＷ相のスイッチング素子４２３、４２６の接続点には、Ｗ２コイル１２３の一端が接続される。コイル１２１〜１２３の他端は、結線部１２５で結線される。
本実施形態のスイッチング素子４１１〜４１６、４２１〜４２６は、ＭＯＳＦＥＴであるが、ＩＧＢＴ等の他の素子を用いてもよい。

モータドライバ４１とバッテリ４５との間には、モータリレー４６が設けられる。モータドライバ４２とバッテリ４５との間には、モータリレー４７が設けられる。モータリレー４６、４７は、イグニッションスイッチ等である始動スイッチがオンされているときにオンされ、モータ１０側へ電力が供給される。また、モータリレー４６、４７は、始動スイッチがオフされているときにオフされ、モータ１０側への電力の供給が遮断される。

図４に示すように、ＥＣＵ５０は、モータ１０の駆動を制御するモータ駆動制御部５１、実レンジ判定部７１、および、油圧アクチュエータとしての変速用油圧制御ソレノイド６を制御する油圧制御部７５を備える。以下、「変速用油圧制御ソレノイド」を単に「ソレノイド」と記載する。ＥＣＵ５０は、マイコン等を主体として構成される。ＥＣＵ５０における各処理は、ＲＯＭ等の実体的なメモリ装置に予め記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することによるソフトウェア処理であってもよいし、専用の電子回路によるハードウェア処理であってもよい。
本実施形態では、モータ駆動制御部５１および油圧制御部７５が１つのＥＣＵ５０に設けられているが、それぞれ別途のＥＣＵとし、例えばモータ駆動制御部５１をモータＥＣＵに設け、油圧制御部７５がＡＴ−ＥＣＵに設けてもよい。

モータ駆動制御部５１は、角度演算部５９、フィードバック制御部５２、固定相通電制御部６１、切替制御部６５、および、信号生成部６６等を備える。
角度演算部５９は、エンコーダ１３から出力されるＡ相およびＢ相のパルスに基づき、エンコーダ１３のカウント値である実カウント値Ｃｅｎを演算する。実カウント値Ｃｅｎは、モータ１０の実際の機械角および電気角に応じた値である。本実施形態では、実カウント値Ｃｅｎを「実角度」とする。

上述の通り、モータ１０のモータ軸と出力軸１５との間には、減速機１４が設けられる。そのため、始動スイッチがオフされているときに減速機１４のギアの遊びの範囲内にてモータ軸が回転すると、始動スイッチオフ時とオン時とで、モータ軸と出力軸１５との相対位置がずれる虞がある。そのため、角度演算部５９では、始動スイッチがオンされたとき、モータ１０を両方向に回転させて、モータ軸が噛み合っているギアの両側の壁に当接させる壁当て制御により、エンコーダ１３のカウント値と出力軸１５の位置とを対応させる初期学習を行い、補正値を演算する。以下、実カウント値Ｃｅｎは、補正値での補正後の値とする。

フィードバック制御部５２は、位相進みフィルタ５３、減算器５４、および、制御器５５を有し、位置フィードバック制御を行う。
位相進みフィルタ５３は、実カウント値Ｃｅｎの位相を進ませる位相進み補償を行い、位相進み値Ｃｅｎ＿ｐｌを演算する。位相進みフィルタ処理を行った位相進み値Ｃｅｎ＿ｐｌについても、「実角度」の概念に含まれるものとする。
減算器５４は、図示しないシフトレバー等の操作により入力されるドライバ要求シフトレンジに応じた目標カウント値Ｃｅｎ^*と位相進み値Ｃｅｎ＿ｐｌとの偏差ΔＣｅｎを演算する。

制御器５５は、目標カウント値Ｃｅｎ^*と実カウント値位相進み値Ｃｅｎ＿ｐｌとを一致させるべく、偏差ΔＣｅｎが０となるように、ＰＩ制御等により、デューティを演算する。位置フィードバック制御では、ＰＷＭ制御等によりデューティを変更することで、コイル１１１〜１１３、１２１〜１２３に流れる電流およびトルクの大きさを変更可能である。

本実施形態では、１２０°通電による矩形波制御により、モータ１０の駆動を制御する。１２０°通電による矩形波制御では、第１相の高電位側のスイッチング素子と、第２相の低電位側のスイッチング素子をオンする。また、第１相および第２相の組み合わせを電気角６０°ごとに入れ替えていくことで、通電相が切り替わる。これにより、巻線組１１、１２に回転磁界が発生し、モータ１０が回転する。本実施形態では、出力軸１５を正回転方向に回転させるときのモータ１０の回転方向を正方向とする。また、モータ１０が正のトルクを出力するときのデューティを正、負のトルクを出力するときのデューティを負とし、取り得るデューティ範囲を−１００［％］〜１００［％］とする。すなわち、モータ１０を正回転させるとき、デューティを正とし、逆回転させるとき、デューティを負とする。なお、正回転しているモータ１０を停止させるべく、ブレーキトルク（すなわち負トルク）を発生させるとき、モータ１０の回転方向は正回転方向であるが、デューティは負となる。同様に、逆回転しているモータ１０を停止させるべく、ブレーキトルクを発生させるとき、デューティは正となる。

固定相通電制御部６１は、固定相通電制御を行う。固定相通電制御は、モータ１０の回転を停止させるための制御であって、電気角に応じた固定相を選択し、選択された固定相の所定方向に電流が流れるように、スイッチング素子４１１〜４１６、４２１〜４２６を制御する。これにより、励磁相が固定される。励磁相が固定されると、モータ１０は、励磁相に応じた所定の電気角にて停止する。固定相通電制御部６１は、現在のロータ位置から最も近い電気角でモータ１０を停止させるように、実カウント値Ｃｅｎに基づいて固定相および通電方向を選択する。

固定相通電制御は、実カウント値Ｃｅｎと目標カウント値Ｃｅｎ^*との差は角度判定閾値ＥＮｔｈ以下となったときに行われる制御である。したがって、固定相通電制御が行われているとき、実カウント値Ｃｅｎと目標カウント値Ｃｅｎ^*とが概ね一致しているとみなせる。そのため、現在のロータ位置から最も近い停止可能な電気角で停止させることで、目標カウント値Ｃｅｎ^*と略一致する箇所でモータ１０を停止させることができる。厳密にいえば、目標カウント値Ｃｅｎ^*に対応する電気角と、固定相通電制御にてモータ１０を停止させる電気角とでは、最大でモータ分解能分のずれが生じるが、減速機１４の減速比が大きければ、出力軸１５の停止位置のずれは小さいため、差し支えない。

切替制御部６５は、モータ１０の制御状態を切り替える。切替制御部６５にて選択された制御状態は、信号生成部６６、実レンジ判定部７１、および、油圧制御部７５に出力される。本実施形態では、切替制御部６５は、目標カウント値Ｃｅｎ^*と実カウント値Ｃｅｎとに基づき、位置フィードバック制御とするか、固定相通電制御とするかを切り替える。

切替制御部６５は、ドライバ要求シフトレンジが変化した場合、モータ１０の制御状態を位置フィードバック制御とする。切替制御部６５は、目標カウント値Ｃｅｎ^*と実カウント値Ｃｅｎとの差の絶対値が角度判定閾値ＥＮｔｈ以下となった場合、固定相通電制御に切り替える。切替制御部６５は、固定相通電制御に切り替わってから、通電継続時間Ｔａが経過するまでの期間は、固定相通電制御を継続し、通電継続時間Ｔａ経過後、通電オフ制御とする。通電オフ制御では、スイッチング素子４１１〜４１６、４２１〜４２６を全てオフにする。本実施形態では、目標カウント値Ｃｅｎ^*と実カウント値Ｃｅｎとの差の絶対値が、「目標角度と実角度との差分値」に対応する。
信号生成部６６は、切替制御部６５にて選択された制御状態に応じ、スイッチング素子４１１〜４１６、４２１〜４２６のオンオフを切り替える駆動信号を生成し、モータドライバ４１、４２に出力する。これにより、モータ１０の駆動が制御される。

実レンジ判定部７１は、ドライバ要求シフトレンジおよびモータ１０の制御状態に基づき、実レンジを判定する。実レンジ判定値は、油圧制御部７５および表示装置７に出力される。表示装置７は、例えばインスツルメントパネル等に設けられ、実レンジ判定部７１にて決定された実レンジを表示する。

油圧制御部７５は、車速、アクセル開度、および、実レンジ判定値等に基づき、ソレノイド６の駆動を制御する。ソレノイド６は、変速段数等に応じた本数が設けられる。ソレノイド６を制御することで、油圧クラッチに作用させる油圧が制御され、変速段を切り替え可能である。本実施形態では、油圧供給路に油圧がかかっていない状態であるニュートラル状態となるようにソレノイド６を制御することを、ニュートラル制御という。以下適宜、ソレノイド６のニュートラル制御を「Ｎ制御」と記載する。

実レンジ判定処理を図５に示すフローチャートに基づいて説明する。この処理は、始動スイッチがオンされている期間に、ＥＣＵ５０にて所定の周期で実行される。以下、ステップＳ１０１の「ステップ」を省略し、単に記号「Ｓ」と記す。他のステップについても同様である。

最初のＳ１０１では、ＥＣＵ５０は、通電フラグがオンされているか否かを判断する。通電フラグは、ドライバ要求シフトレンジが変化したときにオンされ、固定相通電制御が終了したときにオフされる。通電フラグがオフであると判断された場合（Ｓ１０１：ＮＯ）、Ｓ１０６へ移行する。通電フラグがオンであると判断された場合（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、Ｓ１０２へ移行する。

Ｓ１０２では、実レンジ判定部７１は、モータ１０の制御状態が位置フィードバック制御中であるか否かを判断する。モータ１０の制御状態が位置フィードバック制御中ではないと判断された場合（Ｓ１０２：ＮＯ）、Ｓ１０５へ移行する。モータ１０の制御状態が位置フィードバック制御中であると判断された場合（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、Ｓ１０３へ移行する。

Ｓ１０３では、実レンジ判定部７１は、実レンジ判定値の変更を行わず、ドライバ要求シフトレンジが変更される前の値を維持する。
Ｓ１０４では、油圧制御部７５は、ソレノイド６の制御状態をＮ制御とする。すでにソレノイド６がＮ制御されている場合は、Ｎ制御を継続する。

通電フラグがオンであり（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、かつ、モータ１０の制御状態が位置フィードバック制御ではない場合（Ｓ１０２：ＮＯ）、すなわち固定相通電制御状態である場合に移行するＳ１０５では、実レンジ判定部７１は、ドライバ要求シフトレンジと実レンジとが一致するように、実レンジ判定値を変更する。すでにドライバ要求シフトレンジと実レンジとが一致している場合は、当該実レンジ判定値を維持する。
Ｓ１０６では、油圧制御部７５は、ソレノイド６の制御状態を、実レンジ判定値に応じた通常制御とする。すでに実レンジ判定値に応じた制御状態である場合は、当該制御状態を継続する。例えばドライバ要求シフトレンジがＰレンジやＮレンジであれば、油圧制御部７５は、Ｎ制御を継続する。

実レンジ判定処理を、図６に示すタイムチャートに基づいて説明する。図６は、共通時間軸を横軸とし、（ａ）がドライバ要求シフトレンジ、（ｂ）が通電フラグ、（ｃ）がモータ１０の角度、（ｄ）がモータ１０の制御状態、（ｅ）が実レンジ判定値、（ｆ）がソレノイド６の制御状態を示す。図中、ソレノイド６の制御状態を「Ｔ／Ｍ制御状態」と記載する。図６（ｃ）では、モータ１０の角度をエンコーダ１３のカウント値で表す。また、図６（ｃ）中の一点鎖線は、減速機１４のギアの遊びの範囲を表しており、通電オフ制御中、この範囲内でモータ１０は回転可能である。時刻ｘ１以前および時刻ｘ６以降については、逆回転方向側の遊びの範囲の記載を省略した。以下、実線で示すように、通電オフ制御中もモータ１０が回転しないものとして説明する。

図６に示すように、時刻ｘ１以前において、ドライバ要求シフトレンジがＰレンジである場合、モータ１０の制御状態を通電オフ制御とする。通電オフ制御時には、スイッチング素子４１１〜４１６、４２１〜４２６が全てオフされるので、モータ１０側へ電力が供給されない。なお、モータリレー４６、４７は、始動スイッチがオンされている間は、オンが継続されるので、通電オフ制御中もモータリレー４６、４７はオンされている。

時刻ｘ１にて、ドライバ要求シフトレンジがＰレンジからＤレンジに変更されると、通電フラグがオフからオンに切り替わる。
図６（ｃ）に破線で示すように、ドライバ要求シフトレンジが変更されると、ドライバ要求シフトレンジに応じた目標カウント値Ｃｅｎ^*が設定される。ドライバ要求シフトレンジが変更された時刻ｘ１の直後は、目標カウント値Ｃｅｎ^*と実カウント値Ｃｅｎとの差が角度判定閾値ＥＮｔｈより大きいので、位置フィードバック制御によりモータ１０を制御する。これにより、実カウント値Ｃｅｎが目標カウント値Ｃｅｎ^*に近づく。ここで、位相進みフィルタ処理を行った位相進み値Ｃｅｎ＿ｐｌをフィードバックすることで、応答性をより高めることができる。

時刻ｘ２にて、目標カウント値Ｃｅｎ^*と実カウント値Ｃｅｎとの差が角度判定閾値ＥＮｔｈ以下になると、モータ１０の制御状態を、位置フィードバック制御から固定相通電制御に切り替える。固定相通電とすることでモータ１０を速やかに停止させることができる。

時刻ｘ２から通電継続時間Ｔａが経過する時刻ｘ３までの期間は、固定相通電制御を継続する。これにより、ハンチング等が抑制され、モータ１０を確実に停止させることができるので、ディテントローラ２６を所望の凹部に確実に嵌め込むことができる。
固定相通電制御の開始から通電継続時間Ｔａが経過した時刻ｘ３では、切替制御部６５は、制御状態を通電オフ制御とする。また、通電フラグをオフにする。ドライバ要求シフトレンジが再度変更されるまでの間は、通電フラグのオフ状態が継続され、モータ１０の制御状態として通電オフ制御が継続される。これにより、シフトレンジ切り替え時以外はモータ１０に通電されないので、通電が継続される場合と比較して消費電力を低減することができる。

本実施形態では、図６（ｅ）に示すように、モータ１０の制御状態が位置フィードバック制御である時刻ｘ１から時刻ｘ２までの期間は、実レンジ判定部７１は、ドライバ要求シフトレンジが変更される前のレンジであるＰレンジを実レンジ判定値として維持する。また、図６（ｆ）に示すように、時刻ｘ１から時刻ｘ２までの期間は、油圧制御部７５は、ソレノイド６の制御状態をＮ制御とする。ドライバ要求シフトレンジが変更される前のソレノイド６の制御状態がＮ制御であれば、Ｎ制御を継続する。

また、モータ１０の制御状態が位置フィードバック制御から固定相通電制御に切り替わる時刻ｘ２において、実レンジ判定部７１は、実レンジ判定値を、ドライバ要求シフトレンジと一致する値に変更する。具体的には、実レンジ判定部７１は、実レンジをＰレンジからＤレンジに変更する。

また、時刻ｘ２にて、油圧制御部７５は、ソレノイド６の制御状態を、実レンジ判定値に応じた通常制御に切り替える。
換言すると、本実施形態では、油圧制御部７５は、ドライバ要求シフトレンジと実レンジとが一致していないとき、ソレノイド６の制御状態をＮ制御とし、ドライバ要求シフトレンジと実レンジとが一致しているとき、ソレノイド６の制御状態を、実レンジに応じた通常制御としている。

時刻ｘ３から、次にドライバ要求シフトレンジが変更される時刻ｘ４までの期間は、モータ１０の制御状態として通電オフ制御、ソレノイド６の制御状態として実レンジに応じた通常制御を継続する。

時刻ｘ４〜時刻ｘ６の処理は、モータ１０の回転方向が変わる以外は、時刻ｘ１〜時刻ｘ３の処理と概ね同様である。
すなわち、時刻ｘ４にてドライバ要求シフトレンジが変更されると、通電フラグがオンとなり、ドライバ要求シフトレンジに応じた目標カウント値Ｃｅｎ^*が設定される。時刻ｘ４から時刻ｘ５までの期間は、目標カウント値Ｃｅｎ^*と実カウント値Ｃｅｎとの差が角度判定閾値ＥＮｔｈより大きいので、切替制御部６５は、モータ１０の制御状態を位置フィードバック制御とする。また、実レンジ判定部７１は実レンジ判定値としてドライバ要求シフトレンジ変更前のＤレンジを維持し、油圧制御部７５はソレノイド６の制御状態をＮ制御とする。

時刻ｘ５にて、目標カウント値Ｃｅｎ^*と実カウント値Ｃｅｎとの差が角度判定閾値ＥＮｔｈ以下になると、切替制御部６５は、モータ１０の制御状態を位置フィードバック制御から固定相通電制御に切り替え、固定相通電制御を通電継続時間Ｔａに亘って継続する。また、モータ１０の制御状態が固定相通電制御に切り替わると、実レンジ判定部７１は、実レンジ判定値をドライバ要求シフトレンジと一致するように、ＤレンジからＰレンジに変更する。油圧制御部７５は、ソレノイド６の制御状態を、Ｎ制御から、実レンジに応じた通常制御に切り替える。
モータ１０の制御状態を固定相通電制御に切り替えてから通電継続時間Ｔａが経過した時刻ｘ６では、切替制御部６５は、モータ１０の制御状態をオフ制御に切り替え、通電フラグをオフにする。

本実施形態では、実レンジ判定部７１がモータ１０の制御状態に応じて実レンジを判定することで、例えば出力軸センサ１６の検出値等を用いることなく、適切に実レンジを判定することができる。したがって、出力軸センサ１６の出力値に基づいて実レンジを判定する場合と比較し、出力軸センサ１６の精度要求を緩和することができる。
また、ソレノイド６の制御において、実レンジに応じた通常制御に切り替える前の制御状態をＮ制御とすることで、通常制御実施時において、スムーズに油圧を切り替え可能である。
さらにまた、位置フィードバック制御中のソレノイド６の制御状態をＮ制御とすることで、位置フィードバック制御中にモータ１０に異常が生じた場合であっても、別途のフェールセーフ処置を実施することなく逆走等を防ぐことができ、安全性が向上する。

以上説明したように、本実施形態のシフトレンジ制御装置４０は、モータ１０の駆動を制御することでシフトレンジを切り替えるものであって、モータ駆動制御部５１と、実レンジ判定部７１と、を備える。
モータ駆動制御部５１は、モータ１０の制御状態であるモータ制御状態として、少なくとも２つの制御状態を切り替え可能である。ここでいうモータ制御状態とは、モータ制御手法と捉えることもできる。
実レンジ判定部７１は、要求シフトレンジ、および、モータ制御状態に基づき、実レンジを判定する。
これにより、モータ制御状態に基づいて、実レンジを適切に判定することができる。

モータ駆動制御部５１は、フィードバック制御部５２と、固定相通電制御部６１と、切替制御部６５と、を有する。
フィードバック制御部５２は、モータ１０の実角度（本実施形態では実カウント値Ｃｅｎ）と、要求シフトレンジに応じた目標角度（本実施形態では目標カウント値Ｃｅｎ^*）とに基づく位置フィードバック制御を行う。
固定相通電制御部６１は、実角度に応じて選択される固定相に通電させる固定相通電制御を行う。

切替制御部６５は、要求シフトレンジが変更されたとき、モータ制御状態を位置フィードバック制御とする。また、切替制御部６５は、目標角度と実角度との差が角度判定閾値ＥＮｔｈ以下との差分値が角度判定閾値ＥＮｔｈ以下となったとき、モータ制御状態を位置フィードバック制御から固定相通電制御に切り替える。

実レンジ判定部７１は、位置フィードバック制御が行われている場合、要求シフトレンジが変更される前のレンジを実レンジとして維持する。また、実レンジ判定部７１は、モータ制御状態が位置フィードバック制御から固定相通電制御に切り替わった場合、実レンジを要求シフトレンジとする。

本実施形態では、要求シフトレンジが変更されたとき、位置フィードバック制御とすることで、応答性を高めることができる。また、実角度が目標角度に近づいたとき、位置フィードバック制御から固定相通電制御に切り替えることで、モータ１０を適切に停止させることができる。これにより、シフトレンジの切り替えに係るモータ１０の駆動を適切に制御することができる。

また、固定相通電制御は、モータ１０を停止させるための制御であり、シフトバイワイヤシステム１におけるシフトレンジ変更が完了しているとみなすことができ、レンジ保証ができる、といえる。したがって、位置フィードバック制御から固定相通電制御に切り替わったことをトリガとすることで、モータ制御状態に応じ、実レンジを適切に変更することができる。

シフトレンジ制御装置４０は、変速段の切り替えに係る油圧を制御するソレノイド６をモータ制御状態に応じて制御する油圧制御部７５をさらに備える。
油圧制御部７５は、モータ制御状態が位置フィードバック制御である場合、ソレノイド６の制御状態をニュートラル制御とする。また、油圧制御部７５は、モータ制御状態が位置フィードバック制御から固定相通電制御に切り替わった場合、実レンジに応じた油圧にとなるようにソレノイド６の制御を開始する。
これにより、モータ制御状態に応じて、ソレノイド６を適切に制御することができる。また、位置フィードバック制御中は、Ｎ制御とすることで、油圧制御のつながりをスムーズにすることができる。また、位置フィードバック制御中にモータ１０に異常が生じたとしても、安全を確保することができる。

（他の実施形態）
上記実施形態では、モータは、永久磁石式の３相ブラシレスモータである。他の実施形態では、モータは、位置フィードバック制御と固定相通電制御とを切り替え可能なものであれば、どのようなモータを用いてもよい。また、上記実施形態では、モータに２組の巻線組が設けられる。他の実施形態では、モータの巻線組は、１組でもよいし３組以上であってもよい。

上記実施形態では、位置フィードバック制御において、１２０°通電による矩形波制御を行う。他の実施形態では、位置フィードバック制御において、１８０°通電による矩形波制御としてもよい。また矩形波制御に限らず、三角波比較方式や瞬時ベクトル選択方式によるＰＷＭ制御としてもよい。
上記実施形態では、モータ制御状態として、位置フィードバック制御と固定相通電制御とを切り替える。他の実施形態では、モータ駆動制御部は、位置フィードバック制御および固定相通電制御の少なくとも一方を異なる制御状態としてもよい。

上記実施形態では、モータの回転角を検出する回転角センサとして、エンコーダを用いる。他の実施形態では、回転角センサは、エンコーダに限らず、レゾルバ等、どのようなものを用いてもよい。上記実施形態では、エンコーダのカウント値を位相進みフィルタ処理を行い、位置フィードバック制御に用いる。他の実施形態では、モータの回転角そのもの、または、モータの回転角に換算可能なエンコーダカウント値以外の値を用いて位置フィードバック制御を行ってもよい。固定相通電制御における固定相の選択についても同様である。また他の実施形態では、位相進みフィルタ処理を省略してもよい。

上記実施形態では、ディテントプレートには４つの凹部が設けられる。他の実施形態では、凹部の数は４つに限らず、いくつであってもよい。例えば、ディテントプレートの凹部を２つとし、ＰレンジとｎｏｔＰレンジとを切り替えるものとしてもよい。また、シフトレンジ切替機構やパーキングロック機構等は、上記実施形態と異なっていてもよい。
上記実施形態では、油圧アクチュエータは、変速用油圧制御ソレノイドである。他の実施形態は、油圧アクチュエータとしてソレノイド以外のものを用いてもよい。

上記実施形態では、実レンジ判定部は、要求シフトレンジおよびモータ制御状態に基づき、実レンジを判定する。他の実施形態では、実レンジ判定部は、要求シフトレンジおよびモータ制御状態に加え、出力軸センサの検出値等、要求シフトレンジおよびモータ制御状態以外のパラメータを併用して実レンジを判定するようにしてもよい。
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。

１・・・シフトバイワイヤシステム
１０・・・モータ
４０・・・シフトレンジ制御装置
５０・・・ＥＣＵ
５１・・・モータ駆動制御部
５２・・・フィードバック制御部
６１・・・固定相通電制御部
６５・・・切替制御部
７１・・・実レンジ判定部
７５・・・油圧制御部

Claims (4)

1. モータ（１０）の駆動を制御することでシフトレンジを切り替えるシフトレンジ制御装置であって、
   前記モータの制御状態であるモータ制御状態として、少なくとも２つの制御状態を切り替え可能であるモータ駆動制御部（５１）と、
   要求シフトレンジ、および、前記モータ制御状態に基づき、実レンジを判定する実レンジ判定部（７１）と、
   を備えるシフトレンジ制御装置。
2. 前記モータ駆動制御部は、
   前記モータの実角度と前記要求シフトレンジに応じて決定される目標角度とに基づく位置フィードバック制御を行うフィードバック制御部（５２）と、
   前記実角度に応じて選択される固定相に通電させる固定相通電制御を行う固定相通電制御部（６１）と、
   前記要求シフトレンジが変更されたとき、前記モータ制御状態を前記位置フィードバック制御とし、前記目標角度と前記実角度との差分値が角度判定閾値以下となったとき、前記モータ制御状態を前記位置フィードバック制御から前記固定相通電制御に切り替える切替制御部（６５）と、
   を有し、
   前記実レンジ判定部は、
   前記モータ制御状態が前記位置フィードバック制御である場合、前記要求シフトレンジが変更される前のレンジを前記実レンジとして維持し、
   前記モータ制御状態が前記位置フィードバック制御から前記固定相通電制御に切り替わった場合、前記実レンジを前記要求シフトレンジとする請求項１に記載のシフトレンジ制御装置。
3. 変速段の切り替えに係る油圧を制御する油圧アクチュエータ（６）を前記モータ制御状態に応じて制御する油圧制御部（７５）をさらに備える請求項１または２に記載のシフトレンジ制御装置。
4. 変速段の切り替えに係る油圧を制御する油圧アクチュエータ（６）を前記モータ制御状態に応じて制御する油圧制御部（７５）をさらに備え、
   前記油圧制御部は、
   前記モータ制御状態が前記位置フィードバック制御である場合、前記油圧アクチュエータの制御状態をニュートラル制御とし、
   前記モータ制御状態が前記位置フィードバック制御から前記固定相通電制御に切り替わった場合、前記実レンジに応じた油圧となるように前記油圧アクチュエータの制御を開始する請求項２に記載のシフトレンジ制御装置。

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