JP2019071726A - シフトレンジ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】断線異常を適切に検出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の駆動回路部４１は、スイッチング素子を有し、複数系統の巻線組にて共用される。電圧検出部４３は、各相の端子電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを検出する。通電制御部５１は、スイッチング素子４１１〜４１３のオンオフ作動を制御する。リレー制御部５２は、バッテリからの電力の導通および遮断を巻線組１１、１２ごとに切替可能に設けられるリレー部を制御する。異常監視部５３は、１つのリレー部を導通可能、他のリレー部を導通不能となるように制御した状態にて、巻線組１１、１２に通電したときの端子電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに基づいて断線診断を行う。これにより、構成を簡素化すべく、駆動回路部４１を複数系統の巻線組１１、１２にて共用している場合であっても、断線異常を適切に検出することができる。【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、モータ等のアクチュエータを駆動することでシフトレンジを切り替えるシフトレンジ切換装置が知られている。例えば特許文献１では、２つの巻線部、および、各巻線部に対応した２組の駆動回路が設けられている。

特開２００１−２７１９１７号公報

特許文献１では、巻線部ごとに駆動回路が設けられているため、駆動回路から巻線部の各相に至る通電経路に設けられる電流検出回路の検出信号に基づき、断線等の異常を検出可能である。しかしながら、例えば複数の巻線組にて駆動回路が共用されている場合、特許文献１の方法では断線異常を検出することができない。

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、断線異常を適切に検出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、複数の巻線組（１１、１２）を有するアクチュエータ（１０）の駆動を制御することでシフトレンジ切替システム（１）を制御するものであって、駆動回路部（４１）と、電圧検出部（４３）と、制御部（５０）と、を備える。駆動回路部は、スイッチング素子（４１１〜４１３）を有し、複数の巻線組にて共用される。電圧検出部は、各相の端子電圧を検出する。制御部は、通電制御部（５１）、遮断部制御部（５２）、および、異常監視部（５３）を有する。通電制御部は、スイッチング素子のオンオフ作動を制御することで巻線組への通電を制御する。遮断部制御部は、電源（９０）からの電力の導通および遮断を巻線組ごとに切替可能に設けられる遮断部（９１、９２）を制御する。異常監視部は、シフトレンジ切替システムの異常を監視する。

異常監視部は、１つの遮断部を導通可能、他の遮断部を導通不能となるように制御した状態にて、巻線組に通電したときの端子電圧に基づいて断線診断を行う。これにより、構成を簡素化すべく、駆動回路部を複数系統の巻線組にて共用している場合であっても、断線異常を適切に検出することができる。

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。 一実施形態によるシフトバイワイヤシステムのモータ回路構成を説明する回路図である。 一実施形態による２相通電による異常診断処理を説明する説明図である。 一実施形態による２相通電によるＵ相断線時の端子電圧を説明する説明図である。 一実施形態による１相通電による異常診断処理を説明する説明図である。 一実施形態による１相通電によるＵ相断線時の端子電圧を説明する説明図である。 一実施形態によるＩＧオフ後の断線診断タイミングを説明するタイムチャートである。 一実施形態によるＩＧオン後の断線診断タイミングを説明するタイムチャートである。 一実施形態によるＩＧオフ後の断線診断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ＩＧオフ後の断線診断実施後のＩＧオン後の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ＩＧオン中の断線診断処理を説明するフローチャートである。 一実施形態によるレンジ切替時の異常判定処理を説明するタイムチャートである。

（一実施形態）
以下、シフトレンジ制御装置を図面に基づいて説明する。一実施形態によるシフトレンジ制御装置を図１〜図１３に示す。図１〜図３に示すように、シフトレンジ切替システムとしてのシフトバイワイヤシステム１は、アクチュエータとしてのモータ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電源としてのバッテリ９０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、ＳＲ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、Ｕ相巻線１１１、Ｖ相巻線１１２、および、Ｗ相巻線１１３を有する。第２巻線組１２は、Ｕ相巻線１２１、Ｖ相巻線１２２、および、Ｗ相巻線１２３を有する。

図２に示すように、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。

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。本実施形態の出力軸センサ１６は、Ｐ、Ｒ、Ｎ、Ｄの各レンジに対応する回転角範囲でオンされる４つのスイッチを有する。出力軸センサ１６のいずれのスイッチがオンであるかを判別することで、現在のレンジを検出可能であるので、トランスミッションのレンジセンサと捉えることもできる。なお、出力軸センサ１６は、各レンジに対応するスイッチに替えて、ポテンショメータ等であってもよい。

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と噛合可能に設けられる。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、駆動回路部４１、電圧検出部４３、および、制御部５０等を備える。駆動回路部４１は、３つのスイッチング素子４１１、４１２、４１２を有する。本実施形態のスイッチング素子４１１〜４１３は、ＭＯＳＦＥＴであるが、ＩＧＢＴ等であってもよい。

Ｕ相スイッチング素子４１１は、Ｕ相巻線１１１、１２１が接続される接続部４２１とグランドとの間に設けられる。Ｖ相スイッチング素子４１２は、Ｖ相巻線１１２、１２２が接続される接続部４２２とグランドとの間に設けられる。Ｗ相スイッチング素子４１３は、Ｗ相巻線１１３、１２３が接続される接続部４２３とグランドとの間に設けられる。

第１巻線組１１の巻線１１１〜１１３は、結線部１１５で結線される。結線部１１５には、第１電源ライン９０１を経由して、バッテリ９０から電力が供給される。第１電源ライン９０１には、第１リレー部９１が設けられる。第１リレー部９１がオンされているとき、結線部１１５に電力が供給される。

第２巻線組１２の巻線１２１〜１２３は、結線部１２５で結線される。結線部１２５には、第２電源ライン９０２を経由して、バッテリ９０から電力が供給される。第２電源ライン９０２には、第２リレー部９２が設けられる。第２リレー部９２がオンされているとき、結線部２１５に電力が供給される。

本実施形態では、リレー部９１、９２が「遮断部」に対応する。また、以下適宜、第１電源ライン９０１、第１リレー部９１および第１巻線組１１を第１系統、第２電源ライン９０２、第２リレー部９２および第２巻線組１２を第２系統とする。

電圧検出部４３は、Ｕ相端子電圧検出部４３１、Ｖ相端子電圧検出部４３２およびＷ相端子電圧検出部４３３を有する。Ｕ相端子電圧検出部４３１は、Ｕ相巻線１１１、１２１の接続部４２１とＵ相スイッチング素子４１１との間に設けられる。Ｖ相端子電圧検出部４３２は、Ｖ相巻線１１２、１２２の接続部４２２とＶ相スイッチング素子４１２との間に設けられる。Ｗ相端子電圧検出部４３３は、Ｗ相巻線１１３、１２３の接続部４２３とＷ相スイッチング素子４１３との間に設けられる。以下、Ｕ相端子電圧検出部４３１にて検出される値をＵ相端子電圧Ｖｕ、Ｖ相端子電圧検出部４３２にて検出される値をＶ相端子電圧Ｖｖ、Ｗ相端子電圧検出部４３３にて検出される値をＷ相端子電圧Ｖｗとする。

制御部５０は、通電制御部５１、遮断部制御部としてのリレー制御部５２および異常監視部５３を有する。通電制御部５１は、駆動回路部４１のスイッチング素子４１１〜４１３のオンオフ作動を制御することで、巻線組１１、１２への通電を制御する。これにより、モータ１０の駆動が制御される。リレー制御部５２は、第１リレー制御部５２１および第２リレー制御部５２２を有し、リレー部９１、９２のオンオフ作動を制御する。詳細には、第１リレー制御部５２１からの信号に基づいて第１リレー部９１のオンオフ作動が制御され、第２リレー制御部５２２からの信号に基づいて第２リレー部９２のオンオフ作動が制御される。異常監視部５３は、シフトバイワイヤシステム１の異常を検出する。

異常監視部５３における断線診断について説明する。本実施形態では、巻線組１１、１２が２系統で構成され、駆動回路部４１が１系統で構成されている。すなわち、１系統の駆動回路部４１に対して、複数系統の巻線組１１、１２が接続されている。換言すると、複数系統の巻線組１１、１２にて、１つの駆動回路部４１を共用している。そのため、一方の系統のある相が断線していたとしても、接続部４２１〜４２３を経由して、他方の系統側から電力が供給されるため、この状態にて端子電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに基づいて断線異常を検出することができない。

そこで本実施形態では、各系統の巻線組１１、１２の結線部１１５、１２５に電源ライン９０１、９０２が接続される回路構成とし、電源ライン９０１、９０２に設けられるリレー部９１、９２を制御して系統毎に給電することで、断線異常を検出するとともに、断線箇所を特定可能である。ここで、断線異常とは、ハーネスや巻線そのものの断線に限らず、例えばコネクタ外れ等の導通不能になる異常を含むものとする。

断線診断方法を図４〜図７に基づいて説明する。図４〜図７では、オンされているスイッチング素子４１１〜４１３を梨地で示し、電流経路を一点鎖線の矢印にて示す。また、図５および図７にて、断線が生じている箇所を「×」印で示す。図４および図５では２相通電による断線診断を説明し、図６および図７では１相通電による断線診断を説明する。

２相通電による断線診断では、図４の上段に示すように、まず第１リレー部９１をオン、第２リレー部９２をオフとし、所定時間ごとに通電相を切り替える。次に、図４の下段に示すように、第１リレー部９１をオフ、第２リレー部９２をオンとし、所定時間ごとに通電相を切り替える。所定時間は、スイッチング素子４１１〜４１３のオンオフ切り替え後の電圧を検出可能な程度の時間に設定される。図４の例では、一方のリレー部９１、９２がオンの状態にて、ＷＵ相、ＵＶ相、ＶＷ相の順に通電相を切り替える。オンするリレー部９１、９２の順、および、通電相の切り替え順は異なっていてもよい。１相通電による断線診断についても同様である。スイッチング素子４１１〜４１３は、グランド側に設けられており、オンされると端子電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗは略グランド電位となる。本実施形態では、端子電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗが、グランド電位であることを判定する電圧判定閾値Ｖｔｈ以下の状態をＬｏ、電圧判定閾値Ｖｔｈより大きい状態をＨｉとする。

断線異常が生じていない場合、スイッチング素子４１１、４１３をオンにすると、Ｕ相およびＷ相の端子電圧Ｖｕ、ＶｗがＬｏ、Ｖ相端子電圧ＶｖがＨｉとなる。スイッチング素子４１１、４１２をオンにすると、Ｕ相およびＶ相の端子電圧Ｖｕ、ＶｖがＬｏ、Ｗ相端子電圧ＶｗがＨｉとなる。スイッチング素子４１２、４１３をオンにすると、Ｖ相およびＷ相の端子電圧Ｖｖ、ＶｗがＬｏ、Ｕ相端子電圧ＶｕがＨｉとなる。

図５の上段に示すように、第１系統側にてＵ相が断線していると、第１リレー部９１をオンにしてＶＷ相に通電したとき、Ｕ相端子電圧ＶｕがＬｏとなり、全系統の端子電圧Ｖｕ、Ｖｖ、ＶｗがＬｏとなるので、断線異常を検出することができる。なお、図５の下段に示すように、第２リレー部９２をオンにしてＶＷ相に通電した場合、第１系統にてＵ相が断線していても、第２リレー部９２側から電圧が供給されるので、Ｕ相端子電圧ＶｕはＨｉとなり、異常を検出することができない。すなわち、第１リレー部９１をオン、第２リレー部９２をオフにして通電相を切り替えたとき、端子電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗの全相Ｌｏが生じる場合、第１系統側にて断線異常が生じていると判定可能である。また、第１リレー部９１をオフ、第２リレー部９２をオンにして通電相を切り替えたとき、端子電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗの全相Ｌｏが生じる場合、第２系統側にて断線異常が生じていると判定可能である。

１相通電による断線診断では、図６の上段に示すように、まず第１リレー部９１をオン、第２リレー部９２をオフとし、所定時間ごとに通電相を切り替え、図６の下段に示すように、第１リレー部９１をオフ、第２リレー部９２をオンとし、所定時間ごとに通電相を切り替える。図６の例では、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の順に通電相を切り替える。

断線異常が生じていない場合、スイッチング素子４１１をオンにすると、Ｕ相端子電圧ＶｕがＬｏ、Ｖ相およびＷ相の端子電圧Ｖｖ、ＶｗがＨｉとなる。スイッチング素子４１２をオンにすると、Ｖ相端子電圧ＶｖがＬｏ、Ｕ相およびＷ相の端子電圧Ｖｕ、ＶｗがＨｉとなる。スイッチング素子４１３をオンにすると、Ｗ相端子電圧ＶｗがＬｏ、Ｕ相およびＶ相の端子電圧Ｖｕ、ＶｗがＨｉとなる。

図７の上段に示すように、第１系統にてＵ相が断線していると、第１リレー部９１をオンにしてＶ相に通電したとき、Ｕ相端子電圧がＬｏとなり、異常を検出することができる。なお、図７の下段に示すように、第２リレー部９２をオンにしてＶ相に通電した場合、第１系統にてＵ相が断線していても、第２リレー部９２側から電圧が供給されるので、Ｕ相端子電圧ＶｕはＨｉとなり、異常を検出することができない。

すなわち、一方のリレー部９１、９２がオンの状態にて、リレー部９１、９２がオンである系統の断線相では、スイッチング素子がオフの状態にて、端子電圧がＬｏとなるため、断線箇所を特定可能である。具体的には、第１リレー部９１がオン、第２リレー部９２がオフ、スイッチング素子４１１がオフ、スイッチング素子４１２、４１３の少なくとも一方がオンのときのＵ相端子電圧Ｖｕが電圧判定閾値Ｖｔｈ以下の場合、第１系統側のＵ相、すなわち結線部１１５から接続部４２１に至る経路にて断線異常が生じていると特定する。

また、第１リレー部９１がオフ、第２リレー部９２がオン、スイッチング素子４１１がオフ、スイッチング素子４１２、４１３の少なくとも一方がオンのときのＵ相端子電圧Ｖｕが電圧判定閾値Ｖｔｈ以下の場合、第２系統側のＵ相、すなわち結線部１２５から接続部４２１に至る経路にて断線異常が生じていると特定する。Ｖ相、Ｗ相についても同様に断線異常を特定可能である。

１相通電での断線検出において、Ｕ相通電時にはＶ相およびＷ相の断線を検出可能であり、Ｖ相通電時にはＵ相およびＷ相の断線を検出可能であり、Ｗ相通電時にはＵ相およびＶ相の断線を検出可能である。したがって、第１リレー部９１をオンにしての断線検出では、３相のうちのいずれか２相に通電すればよく、残りの１相への通電は省略可能である。第２リレー部９２をオンにしての断線検出についても同様である。１相通電にて断線検出を行うことで、検出時間を短縮可能である。一方、２相通電にて断線検出を行うことで、ノイズなどによる誤判定をしにくい。

断線診断の実施タイミングを図８および図９に示す。
図８に示すように、時刻ｘ１にて車両のイグニッションスイッチ（以下、「ＩＧ」）がオンされ、時刻ｘ２にてＩＧがオフされるまでの今回トリップ中には、断線診断を行わない。また、時刻ｘ２にてＩＧがオフされると、システムがシャットダウンされるまでの間に、断線診断が行われる。断線異常が検出された場合、次のＩＧがオンされる時刻ｘ３の直後からフェイルセーフ処置を実施可能である。ＩＧオフ中に断線診断を行うことで、次回トリップにて、シフトレンジを切り替え可能な状態に速やかに移行することができる。

また、図９に示すように、時刻ｘ５にてＩＧがオンされたとき、シフトレンジ切替実施前のイニシャルチェックにて断線診断を行う。断線異常が検出された場合、断線診断終了後の時刻ｘ６以降、今回トリップからフェイルセーフ処置を実施可能である。また、ＩＧがオンされているとき、シフトレンジの切り替えを行っていない任意のタイミングにて断線診断を実施可能である。なお、ここでは、車両の始動スイッチをＩＧとして説明しているが、例えばハイブリッド車両におけるパワースイッチ等であってもよい。また、ＩＧオフ後の断線診断、および、ＩＧオン中の断線診断をともに行ってもよい。なお、図８および図９では、断線異常が検出された場合を例示しており、フェイルセーフ処置を「ＦＳ」と記載した。

ＩＧオフ後の断線診断処理を図１０のフローチャートに基づいて説明する。この処理は、ＩＧがオフされたときに実行される処理である。以下、ステップＳ１０１の「ステップ」を省略し、単に記号「Ｓ」と記す。他のステップも同様である。

Ｓ１０１にてＩＧがオフされると、Ｓ１０２にて断線診断が行われる。断線診断では、リレー部９１、９２の一方をオンにし、２相通電または１相通電にて通電相を切り替える。異常監視部５３は、端子電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを取得し、断線異常を検出するとともに、断線箇所を特定する。

Ｓ１０３では、異常監視部５３は、断線異常が検出されたか否かを判断する。断線異常が検出されていないと判断された場合（Ｓ１０３：ＮＯ）、Ｓ１０４へ移行する。断線異常が検出されたと判断された場合（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、Ｓ１０５へ移行する。

Ｓ１０４では、異常監視部５３は、断線フラグをリセットする。

Ｓ１０５では、異常監視部５３は、断線フラグをセットするとともに、特定された断線箇所を含む異常情報を記憶させる。断線フラグは、断線異常が生じていることを示すフラグであって、以下適宜、フラグがセットされている状態を「１」、セットされていない状態を「０」とする。また、フラグ以外の情報にて、断線異常の有無を保持するようにしてもよい。断線フラグおよび異常情報は、ＩＧオフ中にも記憶が保持される図示しないＳＲＡＭ等の記憶部に記憶される。

ＩＧオフ後に断線診断処理が行われる場合のＩＧオン後の処理を図１１のフローチャートに基づいて説明する。Ｓ１５１にてＩＧがオンされると、Ｓ１５２では、異常監視部５３は、断線フラグがセットされているか否かを判断する。断線フラグがセットされていないと判断された場合（Ｓ１５２：ＮＯ）、Ｓ１５３へ移行する。断線フラグがセットされていると判断された場合（Ｓ１５２：ＹＥＳ）、Ｓ１５４へ移行する。

Ｓ１５３では、制御部５０は、巻線組１１、１２へ通電し、２系統を用いてモータ１０を駆動する。

Ｓ１５４では、制御部５０は、フェイルセーフ処置を行う。本実施形態では、断線異常が生じていない方の系統を用いて、モータ１０を駆動する。このとき、異常が生じている系統のリレー部９１、９２をオフにする。本実施形態では、安全上、断線異常が生じている系統側のリレー部９１、９２をオフしているが、リレー部９１、９２をオンにしても、正常系統のみでモータ１０を駆動可能である。また、断線異常が生じている旨を示す警告灯を点灯し、シフトバイワイヤシステム１に異常が生じていることをユーザに警告する。ユーザへの警告方法は、警告灯の点灯に限らず、音声での案内等、どのような方法であってもよい。

ＩＧオン中の断線診断処理を図１２のフローチャートに基づいて説明する。この処理は、ＩＧオン中の任意のタイミングにて実施可能である。本実施形態では、ＩＧオン後にマイコンが初期化されると、スタンバイ状態とする。

Ｓ２０１のスタンバイ状態からＳ２０２に移行すると、断線診断が実施される。Ｓ２０３では、異常監視部５３は、断線異常が検出されたか否かを判断する。断線異常が検出されたと判断された場合（Ｓ２０３：ＹＥＳ）、Ｓ２０４へ移行し、異常監視部５３は、生じている異常が断線異常であると特定する。また、Ｓ２０５にて、制御部５０は、図１１中のＳ１５４と同様のフェイルセーフ処置を実施する。断線異常が検出されていないと判断された場合（Ｓ２０３：ＮＯ）、Ｓ２０６へ移行する。

Ｓ２０６では、異常監視部５３は、シフトレンジ切替中か否かを判断する。シフトレンジ切替中ではないと判断された場合（Ｓ２０６：ＮＯ）、本ルーチンを終了する。シフトレンジ切替中であると判断された場合（Ｓ２０６：ＹＥＳ）、Ｓ２０７へ移行する。

Ｓ２０７では、異常監視部５３は、エンコーダ仮異常フラグがセットされているか否かを判断する。図中、エンコーダ仮異常フラグを「ＦｌｇＥ」と記載する。エンコーダ仮異常フラグがセットされていると判断された場合（Ｓ２０７：ＹＥＳ）、Ｓ２１２へ移行する。エンコーダ仮異常フラグがセットされていないと判断された場合（Ｓ２０７：ＮＯ）、Ｓ２０８へ移行する。

Ｓ２０８では、異常監視部５３は、実レンジと目標シフトレンジとが一致したか否かを判断する。実レンジと目標シフトレンジとが一致していると判断された場合（Ｓ２０８：ＹＥＳ）、シフトレンジ切替完了とし、本ルーチンを終了する。実レンジと目標シフトレンジとが一致していないと判断された場合（Ｓ２０８：ＮＯ）、Ｓ２０９へ移行する。

Ｓ２０９では、異常監視部５３は、エンコーダ１３のカウント値が停滞しているか否かを判断する。ここでは、停滞判定時間以上、エンコーダカウント値に変化がない場合、エンコーダカウント値が停滞していると判定する。エンコーダカウント値が停滞していないと判断された場合（Ｓ２０９：ＮＯ）、本ルーチンを終了する。エンコーダカウント値が停滞していると判断された場合（Ｓ２０９：ＹＥＳ）、Ｓ２１０へ移行し、エンコーダ仮異常フラグをセットする。また、Ｓ２１１にて、制御部５０は、モータ１０の駆動モードを、エンコーダ１３の検出値を用いないオープン制御モードに切り替える。

エンコーダ仮異常フラグがセットされていると判断された場合（Ｓ２０７：ＹＥＳ）に移行するＳ２１２では、異常監視部５３は、オープン制御モードに移行してから、切替完了判定時間Ｘｄが経過したか否かを判断する。切替完了判定時間Ｘｄは、オープン駆動にてモータ１０を駆動した場合にシフトレンジの切り替えに要する時間よりも長い時間に設定される。切替完了判定時間Ｘｄが経過していないと判断された場合（Ｓ２１２：ＮＯ）、オープン制御を継続し、本ルーチンを終了する。切替完了判定時間Ｘｄが経過したと判断された場合（Ｓ２１２：ＹＥＳ）、Ｓ２１３へ移行する。

Ｓ２１３では、異常監視部５３は、出力軸センサ１６の検出値に基づき、実レンジと目標シフトレンジとが一致したか否かを判断する。実レンジと目標シフトレンジとが一致している判断された場合（Ｓ２１３：ＹＥＳ）、Ｓ２１４へ移行し、エンコーダ異常を確定する。実レンジと目標シフトレンジとが一致していないと判断された場合（Ｓ２１３：ＮＯ）、Ｓ２１５へ移行し、メカロック異常を確定する。Ｓ２１６では、制御部５０は、異常状況に応じたフェイルセーフ処置を行う。

レンジ切替時の異常判定処理を図１３のタイムチャートに基づいて説明する。図１３では、上段から、モータ制御、モータ角度、出力軸センサ１６のスイッチオンオフ信号、シフトバイワイヤシステム１の異常判定状態、断線検出を示している。図１６では、正常時における出力軸センサ１６のオンオフ信号については、記載を省略した。

時刻ｘ１０にて、目標シフトレンジがＰレンジからＤレンジに切り替わると、レンジに応じた目標回転位置θ^*が設定され、エンコーダ１３の検出値に基づくフィードバック制御等にて、モータ１０の駆動が開始される。モータ１０の駆動が開始されると、正常時、モータ角度が目標回転位置θ^*に近づいていく。また、モータ１０の回転に伴って、出力軸センサ１６を構成するスイッチのオンオフが切り替わる。

時刻ｘ１１にてエンコーダ１３の値が停滞すると、異常監視部５３は、停滞開始から停滞判定時間Ｘｓを経過した時刻ｘ１２にて、エンコーダ仮異常と判定する。また、エンコーダ仮異常が判定されると、モータ１０の制御は、例えば所定時間ごとに通電相を切り替えるオープン駆動制御等、エンコーダ１３の検出値を用いない制御に切り替えられる。

エンコーダ１３の検出値を用いずにモータ１０を制御したとき、実線で示すように、出力軸センサ１６からの信号が変化すれば、モータ１０は、回転可能な状態であることがわかる。オープン駆動によりモータ１０を回転させ、出力軸センサ１６において、Ｄレンジに対応するスイッチがオンされると、時刻ｘ１３から時刻ｘ１４までの間（例えば１００［ｍｓ］）、モータ１０をブレーキ制御した後、スタンバイ状態に戻る。また、オープン駆動に移行してから切替完了判定時間Ｘｄ経過後の時刻ｘ１５にて、エンコーダ本異常が確定される。

一方、一点鎖線で示すように、エンコーダ１３の検出値を用いずにモータ１０を制御しても、出力軸センサ１６からの信号が変化しない場合、モータ１０が回転しておらず、異常監視部５３は、エンコーダ１３の異常ではなく、モータ１０を回転させることができない異常が生じていると判定する。図１３では、シフトレンジ切替開始前に断線異常判定が行われており、レンジ切り替え中の断線はないものとして、オープン駆動に移行してから切替完了判定時間Ｘｄ経過後の時刻ｘ１５にて、メカロック異常が確定される。また、エンコーダ仮異常が判定されており、かつ、モータ１０が回転していないときに、断線異常がメカロック異常かを切り分けるべく、上述の断線診断を行ってもよい。例えば、図１２中のＳ２１３にて否定判断されたときに、断線診断を行ってもよい。また、二点鎖線で示すように、エンコーダ１３の異常が一時的なものであれば、正常復帰させてもよい。

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、複数の巻線組１１、１２を有するモータ１０の駆動を制御することでシフトバイワイヤシステム１を制御するものであって、駆動回路部４１と、電圧検出部４３と、制御部５０と、を備える。駆動回路部４１は、スイッチング素子４１１〜４１３を有し、複数の巻線組１１、１２にて共用される。電圧検出部４３は、各相の端子電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを検出する。

制御部５０は、通電制御部５１、リレー制御部５２、および、異常監視部５３を有する。通電制御部５１は、スイッチング素子４１１〜４１３のオンオフ作動を制御することで、巻線組１１、１２への通電を制御する。リレー制御部５２は、バッテリ９０からの電力の導通および遮断を巻線組１１、１２ごとに切替可能に設けられるリレー部９１、９２を制御する。異常監視部５３は、シフトバイワイヤシステム１の異常を監視する。異常監視部５３は、１つのリレー部を導通可能、他のリレー部を導通不能となるように制御した状態にて、巻線組１１、１２に通電したときの端子電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに基づいて断線診断を行う。これにより、構成を簡素化すべく、駆動回路部４１を複数系統の巻線組１１、１２にて共用している場合であっても、断線異常を適切に検出することができる。

第１巻線組１１を構成する巻線１１１〜１１３は、一端が結線部１１５で結線される。第２巻線組１２を構成する巻線１２１〜１２３は、一端が結線部１２５で結線される。巻線１１１〜１１３、１２１〜１２３の他端側は、他の巻線組１１、１２の対応する相の巻線と接続部４２１〜４２３にて接続される。リレー部９１、９２は、結線部１１５、１２５とバッテリ９０とを接続する電源ライン９０１、９０２に設けられる。スイッチング素子４１１〜４１３は、接続部４２１〜４２３とグランドとの間に設けられる。これにより、リレー部９１、９２を１系統ずつオンにすることで巻線組毎に通電可能であり、断線異常を適切に検出することができる。

巻線組１１、１２は、それぞれ３相の巻線１１１〜１１３、１２１〜１２３を有する。異常監視部５３は、断線診断にて、１相または２相のスイッチング素子４１１〜４１３をオンにしたとき、スイッチング素子がオフである通電オフ相の端子電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗが電圧判定閾値Ｖｔｈ以下である場合、当該通電オフ相に断線異常が生じていると特定する。例えば、スイッチング素子４１１がオフのときのＵ相端子電圧Ｖｕが電圧判定閾値Ｖｔｈより低い場合、第１巻線組１１のＵ相に断線異常が生じていると特定する。これより、断線箇所を適切に特定することができる。

異常監視部５３は、車両の始動スイッチであるＩＧがオフされたときに断線診断を実施する。これにより、次のトリップ開始時において、起動後、速やかにシフトレンジ切り替えを実行することができる。

異常監視部５３は、ＩＧオン中であって、シフトレンジの切り替えが行われていないときに断線診断を実施する。これにより、異常検出後、速やかにフェイルセーフアクションに移行することができる。

異常監視部５３は、シフトレンジ切替中に、モータ１０の回転位置を検出するエンコーダ１３の検出値が停滞する異常が生じた場合、エンコーダ１３の検出値を用いずにモータ１０を駆動可能である場合、エンコーダ１３の異常であると特定する。エンコーダ１３の検出値を用いずにモータ１０を駆動するように制御してもモータ１０を駆動不能である場合、断線診断の結果に応じ、断線異常か、断線異常以外のメカロック異常かを判別する。これにより、異常の種類を適切に特定することができる。

（他の実施形態）
上記実施形態では、アクチュエータは、ＳＲモータである。他の実施形態では、アクチュエータは、例えばＤＣブラシレスモータ等、シフトレンジの切り替えに係る部材を駆動可能などのような装置を用いてもよい。上記実施形態では、２系統の巻線組および遮断部が設けられている。他の実施形態では、巻線組および遮断部の系統数は、３系統以上であってもよい。上記実施形態では、巻線組は、３相の巻線がＹ結線されている。他の実施形態では、巻線の結線方法は、例えばΔ結線等、どのような結線方法としてもよい。また、上記実施形態では、巻線組は３相巻線から構成されるが、４相以上であってもよい。上記実施形態の回転角センサは、エンコーダである。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、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は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、いくつであってもよい。例えば、ディテントプレートの谷部の数が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、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。

１・・・シフトバイワイヤシステム（シフトレンジ切替システム）
１０・・・モータ（アクチュエータ） １１、１２・・・巻線組
１１１〜１１３、１２１〜１２３・・・巻線
４０・・・シフトレンジ制御装置００４８００６６
４１・・・駆動回路部 ４３・・・電圧検出部
５０・・・制御部 ５１・・・通電制御部
５２・・・リレー制御部（遮断部制御部）
５３・・・異常監視部
９０・・・バッテリ（電源） ９１、９２・・・リレー部（遮断部）

Claims (6)

1. 複数の巻線組（１１、１２）を有するアクチュエータ（１０）の駆動を制御することでシフトレンジ切替システム（１）を制御するシフトレンジ制御装置であって、
   スイッチング素子（４１１〜４１３）を有し、複数の前記巻線組にて共用される駆動回路部（４１）と、
   各相の端子電圧を検出する電圧検出部（４３）と、
   前記スイッチング素子のオンオフ作動を制御することで前記巻線組への通電を制御する通電制御部（５１）、電源（９０）からの電力の導通および遮断を前記巻線組ごとに切替可能に設けられる遮断部（９１、９２）を制御する遮断部制御部（５２）、および、前記シフトレンジ切替システムの異常を監視する異常監視部（５３）と、
   を備え、
   前記異常監視部は、１つの前記遮断部を導通可能、他の前記遮断部を導通不能となるように制御した状態にて、前記巻線組に通電したときの前記端子電圧に基づいて断線診断を行うシフトレンジ制御装置。
2. 前記巻線組を構成する巻線（１１１〜１１３、１２１〜１２３）は、一端が結線部（１１５、１２５）にて結線され、他端側が他の前記巻線組の対応する相の前記巻線と接続部（４２１〜４２３）にて接続され、
   前記遮断部は、前記結線部と前記電源とを接続する電源ライン（９０１、９０２）に設けられ、
   前記スイッチング素子は、前記接続部とグランドとの間に設けられる請求項１に記載のシフトレンジ制御装置。
3. 前記巻線組は、３相の前記巻線を有し、
   前記異常監視部は、前記断線診断にて、１相または２相の前記スイッチング素子をオンにしたとき、前記スイッチング素子がオフである通電オフ相の前記端子電圧が電圧判定閾値以下である場合、当該通電オフ相に断線異常が生じていると特定する請求項２に記載のシフトレンジ制御装置。
4. 前記異常監視部は、車両の始動スイッチがオフされたときに前記断線診断を実施する請求項１〜３のいずれか一項に記載のシフトレンジ制御装置。
5. 前記異常監視部は、車両の始動スイッチがオン中であって、シフトレンジの切り替えが行われてないときに前記断線診断を実施する請求項１〜４のいずれか一項に記載のシフトレンジ制御装置。
6. 前記異常監視部は、
   シフトレンジ切替中に、前記アクチュエータの回転位置を検出する回転角センサ（１３）の検出値が停滞する異常が生じた場合、
   前記回転角センサの検出値を用いずに前記アクチュエータを駆動可能である場合、前記回転角センサの異常であると特定し、
   前記回転角センサの検出値を用いずに前記アクチュエータを駆動するように制御しても前記アクチュエータを駆動不能である場合、前記断線診断の結果に応じ、断線異常か、断線異常以外のメカロック異常かを判別する請求項１〜５のいずれか一項に記載のシフトレンジ制御装置。

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