JP2019015376A - シフトレンジ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高精度の位置決め制御を実現可能であるシフトレンジ制御装置を提供する。
【解決手段】角度演算部５１は、エンコーダカウント値θｅｎを演算する。信号取得部５２は、モータ１０の回転が伝達される出力軸１５の回転位置を検出する出力軸センサ１６から出力され、出力軸１５の回転位置に応じて値がステップ的に変化する出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２を取得する。目標設定部５５は、補正前モータ角度目標値（θｅ＋Ｋｚ）を、取得された出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２が変化したタイミングにおけるモータ１０の回転速度Ｍｓｐに応じて補正し、目標カウント値θｃｍｄを設定する。駆動制御部５６は、エンコーダカウント値θｅｎが目標カウント値θｃｍｄとなるように、モータ１０の駆動を制御する。これにより、検出遅れや通信遅れによる誤差を補正可能であり、高精度の位置決め制御を実現可能である。
【選択図】 図２

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替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シフトレンジ切替装置が知られている。例えば特許文献１では、モータの回転を減速して伝達する減速機構の回転軸に嵌合連結された出力軸の回転角を検出する出力軸センサが設けられる。

特許第４３８５７６８号

特許文献１では、モータの駆動制御に、エンコーダおよび出力軸センサの検出値を用いている。ここで、出力軸センサの検出値を取得する際、検出遅れや通信遅れ等が発生すると、モータの制御精度が低下する虞がある。
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、高精度の位置決め制御を実現可能である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ものであって、角度演算部（５１）と、信号取得部（５２）と、目標設定部（５５）と、駆動制御部（５６）と、を備える。
角度演算部は、モータの回転位置を検出するモータ回転角センサ（１３）から出力されるモータ回転角信号を取得し、モータ角度を演算する。信号取得部は、モータの回転が伝達される出力軸（１５）の回転位置を検出する出力軸センサ（１６）から出力され、出力軸の回転位置に応じて値がステップ的に変化する出力軸信号を取得する。目標設定部は、出力軸信号が変化する変化ポイントおよび目標シフトレンジに基づいて設定される補正前モータ角度目標値を、取得された出力軸信号が変化したタイミングにおけるモータの回転速度に応じて補正し、モータ角度目標値を設定する。駆動制御部は、モータ角度がモータ角度目標値となるように、モータの駆動を制御する。

出力軸信号が変化したタイミングのモータ速度に基づく補正値を用いて補正された値をモータ角度目標値とすることで、検出遅れや通信遅れによる誤差を補正可能であり、高精度の位置決め制御を実現可能である。

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。 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。 一実施形態による出力軸信号を説明する説明図である。 一実施形態による目標設定処理を説明するフローチャートである。 一実施形態による補正値を演算するマップを説明する説明図である。 一実施形態によるモータ駆動処理を説明するタイムチャートである。

以下、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）
図１および図２に示すように、一実施形態によるシフトレンジ切替システムである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。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２に示すように、モータ回転角センサとしてのエンコーダ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。以下、エンコーダ１３からの信号をモータ回転角信号ＳｇＥとする。本実施形態では、エンコーダ１３は、Ａ相、Ｂ相について、各１つの信号を出力する１重系にて構成されている。本実施形態では、エンコーダ１３は、出力軸センサ１６より角度検出精度が高い。

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。

出力軸センサ１６は、第１センサ部１６１、および、第２センサ部１６２を有し、出力軸１５の回転位置を検出する。本実施形態の出力軸センサ１６は、後述する回転部材としてのディテントプレート２１に設けられるターゲット２１５（図１参照）の磁界の変化を検出する磁気センサであり、ターゲット２１５の磁界を検出可能な箇所に取り付けられる。図中、第１センサ部１６１を「センサ１」、第２センサ部１６２を「センサ２」と記載する。

センサ部１６１、１６２は、ターゲット２１５の磁界の変化を検出する磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）を有する、いわゆるＭＲセンサである。第１センサ部１６１は、ターゲット２１５の回転位置に応じた磁界を検出し、出力軸信号Ｓｇ１を後述するＴＭ−ＥＣＵ６０に出力する。第２センサ部１６２は、ターゲット２１５の回転位置に応じた磁界を検出し、出力軸信号Ｓｇ２をＴＭ−ＥＣＵ６０に出力する。本実施形態の出力軸センサ１６は、２つのセンサ部１６１、１６２を有しており、それぞれ独立に出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２をＴＭ−ＥＣＵ６０に送信している。すなわち、出力軸センサ１６は、２重系となっている。

本実施形態では、出力軸センサ１６を、非接触にてターゲット２１５の磁界の変化を検出する磁気センサとしている。これにより、接点式のセンサと比較し、アクチュエータ側の構成を大幅に変更することなく、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２を容易に多重化することができる。出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２を多重化（本実施形態では２重化）することで、比較的高い安全性に対する要求を満たすことができるので、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２は、例えばシフトバイワイヤシステム１のダイアグやフェイルセーフ等の異常監視等に好適に用いられる。

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の駆動により、出力軸１５と一体に回転する。
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。

図３に模式的に示すように、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、４つの谷部２２１〜２２４が設けられる。第１谷部２２１がＰレンジ、第２谷部２２２がＲレンジ、第３谷部２２３がＮレンジ、第４谷部２２４がＤレンジに対応する。また、第１谷部２２１と第２谷部２２２との間には第１山部２２６が設けられ、第２谷部２２２と第３谷部２２３との間には第２山部２２７が設けられ、第３谷部２２３と第４谷部２２４との間には第３山部２２８が設けられる。図３において、一点鎖線は、谷部２２１〜２２４の中心位置を示している。

図１に示すように、ディテントプレート２１には、出力軸１５の回転に応じて磁界が変化するターゲット２１５が設けられる。ターゲット２１５は、磁性体にて形成される。ターゲット２１５は、ディテントプレート２１と別部材であってもよいし、ディテントプレート２１が磁性体であれば、例えばディテントプレート２１にプレス加工等を施すことで形成してもよい。ターゲット２１５は、出力軸１５の回転位置に応じて、出力軸センサ１６の出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２である出力電圧が、ステップ状に変化するように形成される。出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２の詳細は、後述する。

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、先端に係合部材としてのディテントローラ２６が設けられる。ディテントローラ２６は、谷部２２１〜２２４のいずれかに嵌まり込む。本実施形態では、ディテントプレート２１に形成される谷部２２１〜２２４は４つであるので、ディテントローラ２６が係合する係合ポジション数は、４である。

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が谷部２２１〜２２４を移動する。ディテントローラ２６が谷部２２１〜２２４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とが噛み合うことで、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、および、シフトバイワイヤＥＣＵ５０等を有する。シフトバイワイヤＥＣＵを、適宜「ＳＢＷ−ＥＣＵ」とする
モータドライバ４１は、モータ１０の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）への通電に係る駆動信号を出力する。モータドライバ４１とバッテリとの間には、モータリレー４６が設けられる。モータリレー４６は、イグニッションスイッチ等である車両の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。

ＳＢＷ−ＥＣＵ５０は、ドライバ要求シフトレンジ、ブレーキスイッチからの信号および車速等に基づいてモータ１０の駆動を制御することで、シフトレンジの切り替えを制御する。
トランスミッション制御部としてのトランスミッションＥＣＵ６０は、アクセル開度、車速、エンジン回転数、および、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２等に基づき、変速用油圧制御ソレノイド６の駆動を制御する。変速用油圧制御ソレノイド６を制御することで、変速段が制御される。変速用油圧制御ソレノイド６は、変速段数等に応じた本数が設けられる。トランスミッションＥＣＵを、適宜、「ＴＭ−ＥＣＵ」とする。

ＥＣＵ５０、６０は、マイコン等を主体として構成され、内部にはいずれも図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、Ｉ／Ｏ、及び、これらの構成を接続するバスライン等を備えている。ＥＣＵ５０、６０における各処理は、ＲＯＭ等の実体的なメモリ装置（すなわち、読み出し可能非一時的有形記録媒体）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。

ＥＣＵ５０、６０は、例えばＣＡＮ（Controller Area Network）等を経由して、相互に情報を送受信可能に構成される。本実施形態では、出力軸センサ１６からの出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２は、ＴＭ−ＥＣＵ６０に出力され、ＣＡＮ通信等により、ＴＭ−ＥＣＵ６０からＳＢＷ−ＥＣＵ５０に送信される。

ＳＢＷ−ＥＣＵ５０は、角度演算部５１、信号取得部５２、目標設定部５５、および、駆動制御部５６等を有する。
角度演算部５１は、エンコーダ１３からモータ回転角信号ＳｇＥを取得し、エンコーダ１３のカウント値であるエンコーダカウント値θｅｎを演算する。エンコーダカウント値θｅｎ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、エンコーダカウント値θｅｎが「モータ角度」に対応する。エンコーダカウント値θｅｎの演算は、モータ回転角信号ＳｇＥのエッジが検出される毎に、割り込みにて実施される。

信号取得部５２は、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２をＴＭ−ＥＣＵ６０から取得する。出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２は、所定周期（例えば１０ｍｓ周期）にて取得される。出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２の取得周期は、例えば、ＣＡＮの通信周期である。

目標設定部５５は、シフトスイッチ等に基づくドライバ要求シフトレンジ、車速、および、ブレーキスイッチからの信号等に基づき、目標シフトレンジを設定する。また、目標設定部５５は、目標シフトレンジに応じ、モータ角度目標値である目標カウント値θｃｍｄを設定する。目標カウント値θｃｍｄの設定の詳細は、後述する。

駆動制御部５６は、エンコーダカウント値θｅｎが目標カウント値θｃｍｄとなる回転位置にてモータ１０が停止するように、フィードバック制御等により、モータ１０の駆動を制御する。モータ１０の駆動制御の詳細は、どのようであってもよい。

図３は、上段にディテントプレート２１を模式的に示しており、下段に出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２を示している。
出力軸角度θｓは、出力軸１５の回転位置に応じた角度であって、ディテントローラ２６が、第１谷部２２１の中心に位置するときの角度を０、第１山部２２６の頂点に位置するときの角度をθ１、第２山部２２７の頂点に位置するときの角度をθ２、第３山部２２８の頂点に位置するときの角度をθ３とする。

出力軸角度θｓが角度θ１より小さいとき、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２は、値Ｖ１にて一定である。出力軸角度θｓが角度θ１になると、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２は、値Ｖ１から値Ｖ２に変化する。出力軸角度θｓが角度θ１以上、角度θ２未満の範囲において、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２は、値Ｖ２で一定である。出力軸角度θｓが角度θ２になると、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２は、値Ｖ２から値Ｖ３に変化する。出力軸角度θｓが角度θ２以上、角度θ３未満の範囲において、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２は、値Ｖ３で一定である。出力軸角度θｓが角度θ３になると、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２は、値Ｖ４に変化する。出力軸角度θｓが角度θ３以上のとき、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２は、値Ｖ４にて一定である。

出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２の取り得る値Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４は、離散しており、各値の中間値は取らない。また、値Ｖ１と値Ｖ２、値Ｖ２と値Ｖ３、値Ｖ３と値Ｖ４との差は、分解能やセンサ誤差等と比較して、十分に大きい値となるように設定される。すなわち本実施形態では、ディテントローラ２６の谷部２２１〜２２４間の移動に伴い、連続値と見なせない程度に異なっている第１の値から第２の値に値が切り替わることを、「値がステップ的に変化する」と定義している。なお、値Ｖ１と値Ｖ２、値Ｖ２と値Ｖ３、値Ｖ３と値Ｖ４との差は、等しくてもよいし、異なっていてもよい。また、本実施形態では、Ｖ１＜Ｖ２＜Ｖ３＜Ｖ４として説明するが、値Ｖ１〜Ｖ４の大小関係は、異なっていてもよい。

本実施形態では、ディテントローラ２６の係合ポジション数が４つであり、ディテントローラ２６の係合位置に応じ、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２が４段階に変化するように、出力軸センサ１６およびターゲット２１５を設ける。すなわち本実施形態では、係合ポジション数と、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２が取り得る出力電圧の段階数とが一致している。
例えば、参考例として、出力軸信号が、出力軸１５の回転位置に応じて連続的に変化するアナログ信号の場合、ＡＤ変換等の処理が必要となる。本実施形態では、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２は、レンジに応じてステップ的に変化する。出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２が４段階程度であれば、出力軸センサ１６内におけるＡＤ変換等の処理が不要となるため、出力軸センサ１６の構成を簡素化することができる。

図３に示すように、谷部２２１、２２２の中心間の角度設計値Ｋ１１、谷部２２２、２２３の中心間の角度設計値Ｋ１２、および、谷部２２３、２２４の中心間の角度設計値Ｋ１３は、設計値として図示しないＲＯＭ等の記憶部に予め記憶されている。また、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２の変化ポイントと、隣接する谷部の中心間の角度設計値が、設計値としてＲＯＭ等の記憶部に予め記憶されている。本実施形態では、山部２２６〜２２８の頂点にて、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２が変化するので、第１山部２２６の頂点と第２谷部２２２の中心間の角度設計値Ｋ２１、第２山部２２７の頂点と第３谷部２２３の中心間の角度設計値Ｋ２２、および、第３山部２２８と第４谷部２２４の中心間の角度設計値Ｋ２３が記憶されている。

本実施形態では、以下にて、ＰレンジからＰレンジ以外のレンジへの切り替えを中心に説明するため、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２の変化ポイントと、正回転方向側にて隣接する谷部との間の角度設計値が記憶されているものとした。なお、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２の変化ポイントと、逆回転方向側にて隣接する谷部との間の角度設計値についても予め記憶しておいてもよいし、角度設計値Ｋ１１〜Ｋ１３、Ｋ２１〜２３から演算するようにしてもよい。
また、角度設計値Ｋ１１〜Ｋ１３、Ｋ２１〜Ｋ２３は、いずれもエンコーダ１３のカウント値に対応する値とするが、角度換算可能などのような値としてもよい。また、制御構成等に応じ、予め記憶しておく設計値は適宜変更可能である。

本実施形態では、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２は、ステップ的に変化するので、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２が変化する変化タイミングのエンコーダカウント値θｅｎに基づいて目標カウント値θｃｍｄを設定している。また、本実施形態では、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２をＴＭ−ＥＣＵ６０から取得してるので、検出遅れや通信遅れの影響により、ＳＢＷ−ＥＣＵ５０において、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２の変化が実際よりも遅れて検出される。そこで本実施形態では、目標カウント値θｃｍｄを、モータ１０の回転速度であるモータ速度Ｍｓｐを用いて補正している。モータ速度Ｍｓｐは、エンコーダカウント値θｅｎに基づき、例えば微分等にて演算される。

本実施形態の目標設定処理を図４のフローチャートに基づいて説明する。この処理は、ＳＢＷ−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。
最初のＳ１０１では、目標設定部５５は、目標シフトレンジが変化したか否かを判断する。目標シフトレンジが変化していないと判断された場合（Ｓ１０１：ＮＯ）、Ｓ１０３へ移行する。目標シフトレンジが変化したと判断された場合（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、Ｓ１０２へ移行する。

Ｓ１０２では、ＳＢＷ−ＥＣＵ５０は、通電フラグをオンにする。また、目標設定部５５は、目標カウント値θｃｍｄを仮目標値θａとする。仮目標値θａは、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２が最初に変化する変化ポイントよりも先までモータ１０を回転可能な任意の値に設定される。

Ｓ１０３では、目標設定部５５は、通電フラグがオンされているか否かを判断する。通電フラグがオフであると判断された場合（Ｓ１０３：ＮＯ）、Ｓ１０４以降の処理を行わず、本ルーチンを終了する。通電フラグがオンされていると判断された場合（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、Ｓ１０４へ移行する。

Ｓ１０４では、目標設定部５５は、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２の変化ポイントか否かを判断する。ここでは、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２が、前回値と比較して判定閾値以上変化した場合、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２の変化ポイントであると判定する。判定閾値は、ノイズやセンサ誤差等と比較して、十分に大きい値に設定される。出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２の変化ポイントではないと判断された場合（Ｓ１０４：ＮＯ）、Ｓ１０６へ移行する。出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２の変化ポイントであると判断された場合（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、Ｓ１０５へ移行する。

Ｓ１０５では、目標設定部５５は、目標カウント値θｃｍｄを設定する（式（１）参照）。
θｃｍｄ＝θｅｎ＋Ｋｚ−Ｃ ・・・（１）

式中の残りカウント設計値Ｋｚは、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２の変化ポイントと、目標シフトレンジに対応する谷部との間の角度に基づく値である。
図３に示すように、例えば、シフトレンジをＰレンジからＲレンジに切り替える際、ディテントローラ２６は、第１谷部２２１から第２谷部２２２まで移動する。出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２が値Ｖ１から値Ｖ２に変化するタイミングにおいて、ディテントローラ２６は、第１山部２２６の頂点に位置しているので、第２谷部２２２の中心までの残りカウントは、角度設計値Ｋ２１である。したがって、残りカウント設計値Ｋｚを角度設計値Ｋ２１とする。

また例えば、シフトレンジをＰレンジからＤレンジに切り替える際、ディテントローラ２６は、第１谷部２２１から第４谷部２２４まで移動する。出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２が値Ｖ１から値Ｖ２に変化するタイミングにおいて、ディテントローラ２６は、第１山部２２６の頂点に位置しているので、第４谷部２２４までの残りカウントは、（Ｋ２１＋Ｋ１２＋Ｋ１３）である。
このように、残りカウント設計値Ｋｚは、角度設計値Ｋ１１〜Ｋ１３、Ｋ２１〜Ｋ２３の少なくとも１つに基づいて演算可能である。本実施形態では、θｅｎ＋Ｋｚが「補正前モータ角度目標値」に対応する。

式中の補正値Ｃは、モータ速度Ｍｓｐに基づく値であって、図５に示すマップに基づいて演算される。図５に示すように、補正値Ｃは、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２の検出遅れや通信遅れに応じた値であって、モータ速度Ｍｓｐが大きくなるほど、大きい値とする。図５に示すマップは、センサ特性や信号取得経路等に起因する信号取得部５２における取得遅れに応じて設定される。
補正前モータ角度目標値（θｅｎ＋Ｋｚ）を、モータ速度Ｍｓｐに応じた補正値Ｃで補正することで、目標カウント値θｃｍｄが適切に設定される。

目標カウント値θｃｍｄに替えて、残りカウント補正値（Ｋｚ−Ｃ）に基づいてモータ１０を制御してもよい。この場合、残りカウント設計値Ｋｚが「補正前モータ角度目標値」に対応し、残りカウント補正値（Ｋｚ−Ｃ）が「モータ角度目標値」に対応する。また、残りカウントは、モータ１０を停止させるまでの「残り回転角度」と捉えることもできる。

図４に戻り、Ｓ１０６では、駆動制御部５６は、エンコーダカウント値θｅｎが目標カウント値θｃｍｄとなるように、モータ１０の駆動を制御する。
Ｓ１０７では、駆動制御部５６は、エンコーダカウント値θｅｎが目標カウント値θｃｍｄとなる位置にて、モータ１０が停止したか否かを判断する。停止判定は、どのような方法であってもよいが、例えば、エンコーダカウント値θｅｎが制御範囲内となった後、ロータ位置に応じた所定の２相に通電する固定相通電制御を行い、固定相通電制御の継続時間が所定時間を超えた場合、モータ１０が停止したと判定する。モータ１０が停止していないと判断された場合（Ｓ１０７：ＮＯ）、Ｓ１０８の処理を行わず、本ルーチンを終了する。モータ１０が停止したと判断された場合（Ｓ１０７：ＹＥＳ）、Ｓ１０８へ移行し、通電フラグをオフにする。

本実施形態のモータ駆動処理を、図６の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、上段から、目標シフトレンジ、通電フラグ、モータ角度、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２の実値、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２の取得値を示す。ここでは、シフトレンジをＰレンジからＲレンジに切り替える場合を例に説明する。なお、説明のため、タイムスケール等は適宜変更している。

時刻ｘ１にて目標シフトレンジがＰレンジからＲレンジに切り替わると、通電フラグがオンされ、目標カウント値θｃｍｄとして仮目標値θａが設定され、モータ１０の駆動が開始される。図６では、仮目標値θａが、最終的な目標カウント値θｃｍｄより大きい値であるが、小さい値であってもよい。

出力軸角度θｓが角度θ１（図３参照）となる時刻ｘ２において、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２は、値Ｖ１から値Ｖ２に変化する。図２にて説明したように、本実施形態では、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２は、ＴＭ−ＥＣＵ６０に出力され、ＳＢＷ−ＥＣＵ５０は、ＴＭ−ＥＣＵ６０から出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２を取得する。そのため、ＳＢＷ−ＥＣＵ５０にて取得される出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２の変化タイミングは、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２が実際に変化した時刻ｘ２より遅れ幅Δｔの分遅れた時刻ｘ３となる。

参考例として、ＳＢＷ−ＥＣＵ５０にて出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２の変化が検出される時刻ｘ３のエンコーダカウント値θｅｎに角度設計値Ｋ２１を加算した値を目標カウント値θｃｍｄとする。この場合、目標カウント値θｃｍｄは、時刻ｘ２から時刻ｘ３の間にモータ１０が回転した分、第２谷部２２２の中心よりも進んだ位置に設定される。そのため、モータ１０が永久磁石式ＤＣブラシレスモータのように、コギングトルクが発生するものである場合、コギングトルクの影響により、ディテントローラ２６を第２谷部２２２の中心に落とし込めない虞がある。

そこで本実施形態では、モータ速度Ｍｓｐに応じた補正値Ｃを用いて、目標カウント値θｃｍｄを補正している。ＰレンジからＲレンジに切り替える図６の例では、残りカウント設計値ＫｚがＫ２１であるので、時刻ｘ３におけるエンコーダカウント値θｅｎに（Ｋ２１−Ｃ）を加算した値を目標カウント値θｃｍｄとしている。これにより、目標カウント値θｃｍｄを適切に設定することができる。
モータ１０が目標カウント値θｃｍｄにて停止したと判定される時刻ｘ４にて、通電フラグがオフされる。

図６では、ＰレンジからＲレンジへの切り替えについて説明したが、例えばＰレンジからＤレンジへシフトレンジを切り替える場合、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２は、３回変化する。この場合、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２が変化するごとに、目標カウント値θｃｍｄを設定することで、ロバスト性を高めることができる。なお、シフトレンジの切り替えに伴い、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２が複数回変化する場合であっても、いずれか１回の変化タイミングにて目標カウント値θｃｍｄを設定するようにしてもよい。

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、角度演算部５１と、信号取得部５２と、目標設定部５５と、駆動制御部５６と、を備える。
角度演算部５１は、モータ１０の回転位置を検出するエンコーダ１３から出力されるモータ回転角信号ＳｇＥを取得し、エンコーダカウント値θｅｎを演算する。
信号取得部５２は、モータ１０の回転が伝達される出力軸１５の回転位置を検出する出力軸センサ１６から出力され、出力軸１５の回転位置に応じて値がステップ的に変化する出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２を取得する。

目標設定部５５は、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２が変化する変化ポイントおよび目標シフトレンジに基づいて設定される補正前モータ角度目標値（θｅ＋Ｋｚ）を、取得された出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２が変化したタイミングにおけるモータ速度Ｍｓｐに応じて補正し、目標カウント値θｃｍｄを設定する。
駆動制御部５６は、エンコーダカウント値θｅｎが目標カウント値θｃｍｄとなるように、モータ１０の駆動を制御する。

本実施形態では、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２が変化したタイミングのモータ速度Ｍｓｐに基づく補正値Ｃを用いて補正された値を目標カウント値θｃｍｄとしているので、検出遅れや通信遅れによる誤差を補正可能であり、高精度の位置決め制御を実現可能である。

出力軸１５は、シフトレンジに応じたディテントローラ２６が係合する複数の谷部２２１〜２２４が形成されるディテントプレート２１と一体に回転する。出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２は、ディテントローラ２６が隣接する谷部２２１〜２２４に移動するとき、移動の前後で異なる値となるように、ステップ的に変化する。
これにより、シフトレンジの切り替えに応じ、目標カウント値θｃｍｄを適切に設定することができる。

出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２は、出力軸センサ１６から、自動変速機５の変速段を制御するＴＭ−ＥＣＵ６０に出力される。信号取得部５２は、ＴＭ−ＥＣＵ６０から出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２を取得する。
信号取得部５２を構成するＳＢＷ−ＥＣＵ６０とは別の制御部であるＴＭ−ＥＣＵ６０を経由して出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２を取得する場合、出力軸センサ１６から直接的に出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２を取得する場合と比較し、遅れ幅Δｔが大きくなり、補正を行わない場合、位置制御精度が悪化する虞がある。本実施形態では、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２が変化したタイミングのモータ速度Ｍｓｐに応じて目標カウント値θｃｍｄを補正しているので、遅れ幅Δｔが比較的大きい場合であっても、高精度の位置決め制御を実現可能である。

（他の実施形態）
上記実施形態では、モータは、ＤＣブラシレスモータである。他の実施形態では、モータは、例えばスイッチトリラクタンスモータ等、どのようなモータであってもよい。上記実施形態では、モータの巻線組数については言及していないが、巻線組は１組でもよいし、複数組でもよい。

上記実施形態では、モータ回転角センサは、エンコーダである。他の実施形態では、モータ回転角センサは、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。すなわち、モータ角度は、エンコーダカウント値に限らず、モータ角度に換算可能などのような値であってもよい。

上記実施形態では、出力軸センサとしてＭＲセンサが用いられる。他の実施形態では、ＭＲセンサ以外のものを用いてもよい。また、上記実施形態では、出力軸センサから、２つの独立した出力軸信号が出力される２重系となっている。他の実施形態では、出力軸センサから出力される出力軸信号数は、１でもよいし、３以上でもよい。換言すると、出力軸センサは、１重系であってもよいし、３重系以上の多重系であってもよい。また、モータ回転角センサが多重系であってもよい。

上記実施形態では、出力軸センサは、出力軸信号をトランスミッション制御部に出力する。他の実施形態は、出力軸センサは、出力軸信号をシフトレンジ制御装置に直接的に出力するようにしてもよいし、シフトレンジ制御装置に出力軸信号を送信可能な、トランスミッション制御部以外の制御部に出力するようにしてもよい。

上記実施形態では、出力軸信号は、係合部材が山部の頂点に位置するときに値がステップ変化し、係合ポジション数と出力軸信号の段階数とが一致している。他の実施形態では、出力軸信号は、係合部材が谷部間のいずれの箇所に位置するときにステップ変化するようにしてもよい。また、他の実施形態では、係合ポジション数と出力軸信号の段階数とが異なっていてもよく、例えば、山部の頂点のＰレンジ側および反Ｐレンジ側で、出力軸信号の値がステップ変化するようにしてもよい。

上記実施形態では、回転部材がディテントプレートであり、係合部材がディテントローラである。他の実施形態では、回転部材および係合部材は、ディテントプレートおよびディテントローラに限らず、形状等、どのようなものであってもよい。また、上記実施形態では、ディテントプレートに４つの谷部が設けられる。他の実施形態では、谷部の数は、４つに限らず、２つ以上であればいくつであってもよい。例えば、谷部の数が２つであって、ＰレンジとｎｏｔＰレンジとを切り替えるものであってもよい。
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、モータ軸と出力軸との間に減速機が設けられる。減速機の詳細について、上記実施形態では言及していないが、例えば、サイクロイド歯車、遊星歯車、モータ軸と略同軸の減速機構から駆動軸へトルクを伝達する平歯歯車を用いたものや、これらを組み合わせて用いたもの等、どのような構成であってもよい。また、他の実施形態では、モータ軸と出力軸との間の減速機を省略してもよいし、減速機以外の機構を設けてもよい。
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。

１０・・・モータ
１３・・・エンコーダ（回転角センサ）
１５・・・出力軸
１６・・・出力軸センサ
４０・・・シフトレンジ制御装置
５０・・・ＳＢＷ−ＥＣＵ
５１・・・角度演算部
５２・・・信号取得部
５５・・・目標設定部
５６・・・駆動制御部

Claims (3)

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、
   前記モータの回転位置を検出するモータ回転角センサ（１３）から出力されるモータ回転角信号を取得し、モータ角度を演算する角度演算部（５１）と、
   前記モータの回転が伝達される出力軸（１５）の回転位置を検出する出力軸センサ（１６）から出力され、前記出力軸の回転位置に応じて値がステップ的に変化する出力軸信号を取得する信号取得部（５２）と、
   前記出力軸信号が変化する変化ポイントおよび目標シフトレンジに基づいて設定される補正前モータ角度目標値を、取得された前記出力軸信号が変化したタイミングにおける前記モータの回転速度に応じて補正し、モータ角度目標値を設定する目標設定部（５５）と、
   前記モータ角度が前記モータ角度目標値となるように、前記モータの駆動を制御する駆動制御部（５６）と、
   を備えるシフトレンジ制御装置。
2. 前記出力軸は、シフトレンジに応じて係合部材（２６）が係合する複数の谷部（２２１〜２２４）が形成される回転部材（２１）と一体に回転し、
   前記出力軸信号は、前記係合部材が隣接する前記谷部に移動するとき、移動の前後で異なる値となるように、ステップ的に変化する請求項１に記載のシフトレンジ制御装置。
3. 前記出力軸信号は、前記出力軸センサから、自動変速機（５）の変速段を制御するトランスミッション制御部（６０）に出力され、
   前記信号取得部は、前記トランスミッション制御部から前記出力軸信号を取得する請求項１または２に記載のシフトレンジ制御装置。

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