JP2021139474A - Shift-by-wire system - Google Patents
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Abstract
Description
この明細書における開示は、シフトバイワイヤシステムに関する。 The disclosure herein relates to a shift-by-wire system.
特許文献１は、電動モータの故障時に断線、短絡を判定することが可能なシフトバイワイヤ方式のシフト切り替え装置を開示している。また、一相の断線故障時に、断線していない相の巻線を用いてモータを回転させる構成を開示している。先行技術文献の記載内容は、この明細書における技術的要素の説明として、参照により援用される。 Patent Document 1 discloses a shift-by-wire shift switching device capable of determining disconnection or short circuit when an electric motor fails. Further, the present invention discloses a configuration in which a motor is rotated by using windings of a phase that is not broken in the event of a one-phase disconnection failure. The contents of the prior art document are incorporated by reference as an explanation of the technical elements herein.
先行技術文献の構成では、１つのモータに対してＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対応するスイッチングトランジスタが１つずつ設けられている。このため、１つでもスイッチングトランジスタにショート故障が発生した場合に、モータを作動させることができない。あるいは、２つ以上のスイッチングトランジスタにオープン故障が発生した場合に、モータを作動させることができない。しかしながら、シフトバイワイヤシステムにおいては、故障が発生した場合においても、できる限りモータを駆動可能な状態に維持する必要がある。上述の観点において、または言及されていない他の観点において、シフトバイワイヤシステムにはさらなる改良が求められている。 In the configuration of the prior art document, one switching transistor corresponding to the U phase, one V phase, and one W phase is provided for one motor. Therefore, if even one switching transistor has a short-circuit failure, the motor cannot be operated. Alternatively, the motor cannot be operated when two or more switching transistors have an open failure. However, in a shift-by-wire system, it is necessary to maintain the motor in a driveable state as much as possible even in the event of a failure. Further improvements are needed in shift-by-wire systems in the above aspects, or in other aspects not mentioned.
開示される１つの目的は、冗長性の高いシフトバイワイヤシステムを提供することにある。 One object disclosed is to provide a highly redundant shift-by-wire system.
ここに開示されたシフトバイワイヤシステムは、車両のシフトレンジを電気的な制御を用いて切り替えるシフトバイワイヤシステムであって、三相分のコイル部材（５５ｕ、５５ｖ、５５ｗ）がスター結線された三相交流モータ（５０）と、電源（４）と三相交流モータの中性点（５１）とを接続している高圧側中性点配線（１１）と、高圧側中性点配線に設けられている高圧側リレー（１２）と、グランドと中性点とを接続している低圧側中性点配線（４１）と、低圧側中性点配線に設けられている低圧側リレー（４２）と、電源と三相交流モータの中性点とは反対側とを接続し、三相交流モータの各相に対応した複数の高圧側配線部材（２１ｕ、２１ｖ、２１ｗ）を有する高圧側配線（２１）と、高圧側配線に設けられ、三相交流モータの各相に対応した複数の高圧側スイッチング素子（２２ｕ、２２ｖ、２２ｗ）を有する高圧側スイッチ（２２）と、三相交流モータの中性点とは反対側とグランドとを接続し、三相交流モータの各相に対応した複数の低圧側配線部材（３１ｕ、３１ｖ、３１ｗ）を有する低圧側配線（３１）と、低圧側配線に設けられ、三相交流モータの各相に対応した複数の低圧側スイッチング素子（３２ｕ、３２ｖ、３２ｗ）を有する低圧側スイッチ（３２）と、高圧側リレーと低圧側リレーと高圧側スイッチと低圧側スイッチとの制御を行う制御部（９０）とを備え、制御部は、高圧側スイッチと低圧側スイッチとにおける故障の有無を判定する故障判定を実行可能であって、故障判定の結果に基づいて、高圧側リレーと低圧側リレーと高圧側スイッチと低圧側スイッチとを制御する。 The shift-by-wire system disclosed here is a shift-by-wire system that switches the shift range of a vehicle by using electrical control, and is a three-phase wiring in which three-phase coil members (55u, 55v, 55w) are star-connected. It is provided in the high-pressure side neutral point wiring (11) connecting the AC motor (50), the power supply (4), and the neutral point (51) of the three-phase AC motor, and the high-pressure side neutral point wiring. The high pressure side relay (12), the low pressure side neutral point wiring (41) connecting the ground and the neutral point, and the low pressure side relay (42) provided in the low pressure side neutral point wiring. High-pressure side wiring (21) that connects the power supply and the side opposite to the neutral point of the three-phase AC motor and has a plurality of high-pressure side wiring members (21u, 21v, 21w) corresponding to each phase of the three-phase AC motor. And the high-pressure side switch (22) provided in the high-voltage side wiring and having a plurality of high-pressure side switching elements (22u, 22v, 22w) corresponding to each phase of the three-phase AC motor, and the neutral point of the three-phase AC motor. The low-pressure side wiring (31) which connects the opposite side and the ground and has a plurality of low-pressure side wiring members (31u, 31v, 31w) corresponding to each phase of the three-phase AC motor, and the low-pressure side wiring are provided. A low-pressure side switch (32) having a plurality of low-pressure side switching elements (32u, 32v, 32w) corresponding to each phase of the three-phase AC motor, a high-pressure side relay, a low-pressure side relay, a high-pressure side switch, and a low-pressure side switch. The control unit (90) is provided, and the control unit can execute a failure determination for determining the presence or absence of a failure in the high-pressure side switch and the low-pressure side switch, and the high pressure is based on the result of the failure determination. It controls the side relay, the low pressure side relay, the high pressure side switch, and the low pressure side switch.
開示されたシフトバイワイヤシステムによると、高圧側スイッチと低圧側スイッチとにおける故障の有無を判定する故障判定を実行可能であって、故障判定の結果に基づいて、高圧側リレーと低圧側リレーと高圧側スイッチと低圧側スイッチとを制御する制御部を備えている。このため、故障判定の結果に応じて使用するスイッチやリレーを適切に切り替えることで、三相交流モータを駆動可能な状態を長く維持できる。したがって、冗長性の高いシフトバイワイヤシステムを提供できる。 According to the disclosed shift-by-wire system, it is possible to perform a failure determination to determine the presence or absence of a failure in the high-voltage side switch and the low-voltage side switch, and based on the result of the failure determination, the high-voltage side relay, the low-voltage side relay, and the high voltage It is equipped with a control unit that controls a side switch and a low-voltage side switch. Therefore, the state in which the three-phase AC motor can be driven can be maintained for a long time by appropriately switching the switch or relay to be used according to the result of the failure determination. Therefore, it is possible to provide a shift-by-wire system with high redundancy.
この明細書における開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態の部分との対応関係を例示的に示すものであって、技術的範囲を限定することを意図するものではない。この明細書に開示される目的、特徴、および効果は、後続の詳細な説明、および添付の図面を参照することによってより明確になる。 The disclosed aspects herein employ different technical means to achieve their respective objectives. The claims and the reference numerals in parentheses described in this section exemplify the correspondence with the parts of the embodiments described later, and are not intended to limit the technical scope. The objectives, features, and effects disclosed herein will be made clearer by reference to the subsequent detailed description and accompanying drawings.
図面を参照しながら、複数の実施形態を説明する。複数の実施形態において、機能的におよび／または構造的に対応する部分および／または関連付けられる部分には同一の参照符号、または百以上の位が異なる参照符号が付される場合がある。対応する部分および／または関連付けられる部分については、他の実施形態の説明を参照することができる。 A plurality of embodiments will be described with reference to the drawings. In a plurality of embodiments, functionally and / or structurally corresponding parts and / or related parts may be designated with the same reference code or reference codes having a hundreds or more different digits. References can be made to the description of other embodiments for the corresponding and / or associated parts.
第１実施形態
シフトバイワイヤシステム１は、車両の運転手の操作に基づいて、変速機のシフトレンジを電気的な制御を用いて切り替えるシステムである。図１において、シフトバイワイヤシステム１は、三相交流モータ５０、シフトレンジ切り替え機構６０、パーキングロック機構７０を備えている。ここで、三相交流モータ５０は、スイッチトリラクタンスモータである。
The first embodiment shift-by-wire system 1 is a system that switches the shift range of a transmission by using electrical control based on the operation of a driver of a vehicle. In FIG. 1, the shift-by-wire system 1 includes a three-
シフトレンジ切り替え機構６０は、マニュアルシャフト６１、ディテントプレート６２、ディテントスプリング６５、マニュアルバルブ６８、バルブボディ６９を備えている。シフトレンジ切り替え機構６０で切り替えるシフトレンジには、パーキングレンジとパーキングレンジ以外のシフトレンジである非パーキングレンジとが含まれる。非パーキングレンジは、例えばドライブレンジやニュートラルレンジなどのシフトレンジである。この明細書および図面において、パーキングをＰと表記し、非パーキングをＮｏｔＰと表記することがある。
The shift
マニュアルシャフト６１は、三相交流モータ５０の出力軸を構成している。このため、三相交流モータ５０が回転することで、マニュアルシャフト６１も回転することとなる。ディテントプレート６２は、マニュアルシャフト６１に取り付けられている。ディテントプレート６２は、マニュアルシャフト６１から径方向外側に延びている。ディテントプレート６２は、マニュアルシャフト６１の回転に応じて回動する。ディテントプレート６２がディテントスプリング６５の基部から離れる方向を正回転方向とし、基部に近づく方向を逆回転方向としている。
The
マニュアルバルブ６８は、ディテントプレート６２にピンを介して取り付けられている。マニュアルバルブ６８は、三相交流モータ５０の回転運動を直線運動に変換している。マニュアルバルブ６８は、バルブボディ６９に接続されている。マニュアルバルブ６８が直線的な往復運動を行うことで、油圧クラッチへの油圧供給経路が切り替えられ、シフトレンジが切り替えられることとなる。
The
ディテントプレート６２のディテントスプリング６５側には、複数の凹部６３が設けられている。凹部６３は、Ｐレンジに対応した位置と、ＮｏｔＰレンジに対応した位置とのそれぞれに設けられている。
A plurality of recesses 63 are provided on the
ディテントスプリング６５は、弾性変形可能な板状部材である。ディテントスプリング６５の先端には、ストッパ６６が設けられている。ディテントスプリング６５は、ストッパ６６をディテントプレート６２の回動中心方向に付勢している。ディテントプレート６２に所定以上の回転力が加わると、ディテントスプリング６５が弾性変形して、ストッパ６６の位置が複数の凹部６３間を移動することとなる。
The
ストッパ６６は、凹部６３に嵌まり込むことでディテントプレート６２の揺動を規制している。これにより、マニュアルバルブ６８の位置やパーキングロック機構７０の状態が安定して維持される。言い換えると、シフトレンジの位置が安定して固定される。ストッパ６６は、Ｐレンジの場合とＮｏｔＰレンジの場合とで、異なる凹部６３に嵌まり込むこととなる。
The
パーキングロック機構７０は、パーキングロッド７１、テーパカム７２、パーキングポール７３、パーキングギア７５を備えている。パーキングロッド７１は、略Ｌ字形状に形成されている。パーキングロッド７１の一端は、ディテントプレート６２に固定されている。パーキングロッド７１の他端には、円錐状のテーパカム７２が設けられている。ディテントプレート６２が回動することで、テーパカム７２が軸方向に移動する。テーパカム７２の側面には、パーキングポール７３が接触している。このため、パーキングロッド７１が往復運動することで、テーパカム７２を介してパーキングポール７３がポール軸部７４を中心に回動することとなる。
The
パーキングポール７３には、凸部７３ａが設けられている。Ｐレンジが選択されている状態では、凸部７３ａがパーキングギア７５の歯車にかみ合い、パーキングギア７５の回転が規制される。これにより、自動変速機の出力軸の回転をロックするパーキングロックが行われる。一方、ＮｏｔＰレンジが選択されている状態では、凸部７３ａがパーキングギア７５の歯車から外れ、パーキングギア７５が回転可能となる。これにより、パーキングロックが解除される。このようにして、パーキングロック機構７０は、ロック状態と非ロック状態とを切り替える。
The
三相交流モータ５０の駆動制御について、以下に説明する。図２において、モータシステム５は、三相交流モータ５０と、三相交流モータ５０に電力を供給するための配線とを備えている。モータシステム５は、配線に設けられたスイッチやリレーの切り替え制御を行う制御部９０を備えている。制御部９０は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）とも呼ばれる。
The drive control of the three-
三相交流モータ５０は、Ｕ相コイル部材５５ｕとＶ相コイル部材５５ｖとＷ相コイル部材５５ｗとを備えている。言い換えると、三相交流モータ５０は、三相分のコイル部材を備えている。Ｕ相コイル部材５５ｕとＶ相コイル部材５５ｖとＷ相コイル部材５５ｗとは、スター結線されている。Ｕ相コイル部材５５ｕは、コイル部材の一例を提供する。Ｖ相コイル部材５５ｖは、コイル部材の一例を提供する。Ｗ相コイル部材５５ｗは、コイル部材の一例を提供する。
The three-
電源４と三相交流モータ５０の中性点５１とは、高圧側中性点配線１１によって電気的に接続されている。高圧側中性点配線１１には、高圧側リレー１２が設けられている。高圧側リレー１２がオンであれば、高圧側中性点配線１１を介して三相交流モータ５０に電力供給可能な状態となり、中性点５１が電源４に等しい高電圧となる。一方、高圧側リレー１２がオフであれば、少なくとも高圧側中性点配線１１を介した三相交流モータ５０への電力供給が不可能な状態となる。
The
グランドと三相交流モータ５０の中性点５１とは、低圧側中性点配線４１によって電気的に接続されている。低圧側中性点配線４１には、低圧側リレー４２が設けられている。低圧側リレー４２がオンであれば、低圧側中性点配線４１が通電可能な状態となり、中性点５１がグランドに等しい低電圧となる。一方、低圧側リレー４２がオフであれば、少なくとも低圧側中性点配線４１が通電不可能な状態となる。
The ground and the neutral point 51 of the three-
三相交流モータ５０の中性点５１とは反対側には、電源４に接続するための高圧側配線２１と、グランドに接続するための低圧側配線３１とが設けられている。高圧側配線２１は、Ｕ相高圧側配線部材２１ｕとＶ相高圧側配線部材２１ｖとＷ相高圧側配線部材２１ｗとを備えている。Ｕ相高圧側配線部材２１ｕは、電源４とＵ相コイル部材５５ｕとを電気的に接続している。Ｖ相高圧側配線部材２１ｖは、電源４とＶ相コイル部材５５ｖとを電気的に接続している。Ｗ相高圧側配線部材２１ｗは、電源４とＷ相コイル部材５５ｗとを電気的に接続している。Ｕ相高圧側配線部材２１ｕは、高圧側配線部材の一例を提供する。Ｖ相高圧側配線部材２１ｖは、高圧側配線部材の一例を提供する。Ｗ相高圧側配線部材２１ｗは、高圧側配線部材の一例を提供する。
On the side opposite to the neutral point 51 of the three-
高圧側配線２１には、高圧側スイッチ２２が設けられている。高圧側スイッチ２２は、Ｕ相高圧側スイッチング素子２２ｕとＶ相高圧側スイッチング素子２２ｖとＷ相高圧側スイッチング素子２２ｗとを備えている。Ｕ相高圧側スイッチング素子２２ｕとＶ相高圧側スイッチング素子２２ｖとＷ相高圧側スイッチング素子２２ｗとは、半導体を用いたスイッチング素子であり、例えばＭＯＳＦＥＴを採用可能である。ただし、ＩＧＢＴなどの半導体スイッチング素子などを採用してもよい。
The high-voltage side wiring 21 is provided with a high-
Ｕ相高圧側スイッチング素子２２ｕは、Ｕ相高圧側配線部材２１ｕに設けられている。Ｖ相高圧側スイッチング素子２２ｖは、Ｖ相高圧側配線部材２１ｖに設けられている。Ｗ相高圧側スイッチング素子２２ｗは、Ｗ相高圧側配線部材２１ｗに設けられている。Ｕ相高圧側スイッチング素子２２ｕは、高圧側スイッチング素子の一例を提供する。Ｖ相高圧側スイッチング素子２２ｖは、高圧側スイッチング素子の一例を提供する。Ｗ相高圧側スイッチング素子２２ｗは、高圧側スイッチング素子の一例を提供する。
The U-phase high-voltage
Ｕ相高圧側スイッチング素子２２ｕがオンの場合、Ｕ相高圧側配線部材２１ｕが通電可能な状態となる。一方、Ｕ相高圧側スイッチング素子２２ｕがオフの場合、Ｕ相高圧側配線部材２１ｕが通電不可能な状態となる。Ｖ相高圧側スイッチング素子２２ｖがオンの場合、Ｖ相高圧側配線部材２１ｖが通電可能な状態となる。一方、Ｖ相高圧側スイッチング素子２２ｖがオフの場合、Ｖ相高圧側配線部材２１ｖが通電不可能な状態となる。Ｗ相高圧側スイッチング素子２２ｗがオンの場合、Ｗ相高圧側配線部材２１ｗが通電可能な状態となる。一方、Ｗ相高圧側スイッチング素子２２ｗがオフの場合、Ｗ相高圧側配線部材２１ｗが通電不可能な状態となる。
When the U-phase high-voltage
低圧側配線３１は、Ｕ相低圧側配線部材３１ｕとＶ相低圧側配線部材３１ｖとＷ相低圧側配線部材３１ｗとを備えている。Ｕ相低圧側配線部材３１ｕは、グランドとＵ相コイル部材５５ｕとを電気的に接続している。Ｖ相低圧側配線部材３１ｖは、グランドとＶ相コイル部材５５ｖとを電気的に接続している。Ｗ相低圧側配線部材３１ｗは、グランドとＷ相コイル部材５５ｗとを電気的に接続している。Ｕ相低圧側配線部材３１ｕは、低圧側配線部材の一例を提供する。Ｖ相低圧側配線部材３１ｖは、低圧側配線部材の一例を提供する。Ｗ相低圧側配線部材３１ｗは、低圧側配線部材の一例を提供する。
The low-
低圧側配線３１には、低圧側スイッチ３２が設けられている。低圧側スイッチ３２は、Ｕ相低圧側スイッチング素子３２ｕとＶ相低圧側スイッチング素子３２ｖとＷ相低圧側スイッチング素子３２ｗとを備えている。Ｕ相低圧側スイッチング素子３２ｕとＶ相低圧側スイッチング素子３２ｖとＷ相低圧側スイッチング素子３２ｗとは、半導体を用いたスイッチング素子であり、例えばＭＯＳＦＥＴを採用可能である。ただし、ＩＧＢＴなどの半導体スイッチング素子なども採用可能である。
The low-
Ｕ相低圧側スイッチング素子３２ｕは、Ｕ相低圧側配線部材３１ｕに設けられている。Ｖ相低圧側スイッチング素子３２ｖは、Ｖ相低圧側配線部材３１ｖに設けられている。Ｗ相低圧側スイッチング素子３２ｗは、Ｗ相低圧側配線部材３１ｗに設けられている。Ｕ相低圧側スイッチング素子３２ｕは、低圧側スイッチング素子の一例を提供する。Ｖ相低圧側スイッチング素子３２ｖは、低圧側スイッチング素子の一例を提供する。Ｗ相低圧側スイッチング素子３２ｗは、低圧側スイッチング素子の一例を提供する。
The U-phase low-voltage
Ｕ相低圧側スイッチング素子３２ｕがオンの場合、Ｕ相低圧側配線部材３１ｕが通電可能な状態となる。一方、Ｕ相低圧側スイッチング素子３２ｕがオフの場合、Ｕ相低圧側配線部材３１ｕが通電不可能な状態となる。Ｖ相低圧側スイッチング素子３２ｖがオンの場合、Ｖ相低圧側配線部材３１ｖが通電可能な状態となる。一方、Ｖ相低圧側スイッチング素子３２ｖがオフの場合、Ｖ相低圧側配線部材３１ｖが通電不可能な状態となる。Ｗ相低圧側スイッチング素子３２ｗがオンの場合、Ｗ相低圧側配線部材３１ｗが通電可能な状態となる。一方、Ｗ相低圧側スイッチング素子３２ｗがオフの場合、Ｗ相低圧側配線部材３１ｗが通電不可能な状態となる。
When the U-phase low-voltage
Ｕ相コイル部材５５ｕとＶ相コイル部材５５ｖとＷ相コイル部材５５ｗとは、三相交流モータ５０の固定子として機能する。三相交流モータ５０の回転子は、複数の突極を有する鉄心を備えている。三相交流モータ５０は、固定子で発生した磁界に対して磁気抵抗が最も小さくなるように回転子が回転するスイッチトリラクタンスモータである。
The
低圧側配線３１における低圧側スイッチ３２とグランドとの間には、シャント抵抗３３が設けられている。このシャント抵抗３３は、低圧側中性点配線４１における低圧側リレー４２とグランドとの間に位置している。シャント抵抗３３の両端電圧を計測することで、低圧側配線３１または低圧側中性点配線４１を通電してグランドに流れ込む電流の大きさを算出することができる。
A
制御部９０は、高圧側リレー１２と低圧側リレー４２と高圧側スイッチ２２と低圧側スイッチ３２とに対してオンオフの切り替えを制御するための信号を出力する。制御部９０は、Ｕ相高圧側スイッチング素子２２ｕとＶ相高圧側スイッチング素子２２ｖとＷ相高圧側スイッチング素子２２ｗとのそれぞれに個別に信号を出力する。制御部９０は、Ｕ相低圧側スイッチング素子３２ｕとＶ相低圧側スイッチング素子３２ｖとＷ相低圧側スイッチング素子３２ｗとのそれぞれに個別に信号を出力する。
The
図３において、制御部９０は、電流センサ３４とキースイッチ３５とに接続している。電流センサ３４は、低圧側配線３１または低圧側中性点配線４１を流れる電流の大きさを計測するためのセンサである。電流センサ３４としては、シャント抵抗３３の両端電圧を計測する電圧計を採用可能である。電流センサ３４は、シャント抵抗３３の両端電圧を計測する電圧計に限られない。例えば、ホール素子や磁気抵抗効果素子を用いて配線部材を流れる電流の大きさを計測してもよい。この場合、非接触で電流の大きさを計測することができる。制御部９０は、電流センサ３４で計測した電流の大きさを取得する。
In FIG. 3, the
キースイッチ３５は、車両の状態をイグニッション状態とアクセサリ状態とオフ状態とに切り替えるためのスイッチである。キースイッチ３５は、イグニッションスイッチとも呼ばれる。制御部９０は、キースイッチ３５で切り替えた車両の状態を取得する。
The
制御部９０は、高圧側リレー１２と低圧側リレー４２と高圧側スイッチ２２と低圧側スイッチ３２とに接続している。制御部９０は、高圧側リレー１２のオンオフを制御する。制御部９０は、低圧側リレー４２のオンオフを制御する。制御部９０は、高圧側スイッチ２２のオンオフを制御する。制御部９０は、低圧側スイッチ３２のオンオフを制御する。
The
制御部９０は、信号出力部９１と電流取得部９２と判定部９３と記憶部９４とを備えている。信号出力部９１は、高圧側リレー１２や低圧側リレー４２や高圧側スイッチ２２や低圧側スイッチ３２のオンオフを切り替えるための信号を出力する。電流取得部９２は、電流センサ３４で計測した電流値を取得する。判定部９３は、高圧側スイッチ２２と低圧側スイッチ３２とにおけるオープン故障やショート故障といった故障の有無を判定する。記憶部９４は、判定部９３で判定した故障の有無の判定結果などを記憶する。
The
シフトバイワイヤシステム１におけるモータシステム５の駆動制御を、低圧側三相駆動モードを例に以下に説明する。低圧側三相駆動モードでは、高圧側リレー１２がオン、かつ、低圧側リレー４２がオフの状態を維持して、図４に示すように高圧側スイッチ２２と低圧側スイッチ３２とを切り替える。これにより、三相交流モータ５０を回転駆動することができる。モータシステム５の駆動モードは、低圧側三相駆動モード以外にも様々な駆動モードを採用可能である。
The drive control of the
三相交流モータ５０の駆動を開始するタイミングであるＴ０では、Ｕ相低圧側スイッチング素子３２ｕをオフからオンに切り替える。また、残りのスイッチング素子については、オフの状態を維持する。
At T0, which is the timing to start driving the three-
図５は、低圧側三相駆動モードにおけるＴ０の完了後の電流の流れを示している。低圧側三相駆動モードでは、高圧側リレー１２がオンであり、かつ高圧側スイッチ２２がオフである。このため、電流は、高圧側中性点配線１１を流れている。また、低圧側リレー４２とＶ相低圧側スイッチング素子３２ｖとＷ相低圧側スイッチング素子３２ｗとがオフであり、Ｕ相低圧側スイッチング素子３２ｕがオンである。このため、中性点５１側からグランドに向かって、Ｕ相コイル部材５５ｕを電流が流れることとなる。言い換えると、三相交流モータ５０のＵ相に一相通電している状態である。
FIG. 5 shows the current flow after the completion of T0 in the low voltage side three-phase drive mode. In the low-voltage side three-phase drive mode, the high-
図４において、次のタイミングであるＴ１では、Ｗ相低圧側スイッチング素子３２ｗをオフからオンに切り替える。この状態では、中性点５１側からグランドに向かって、Ｕ相コイル部材５５ｕとＷ相コイル部材５５ｗとを電流が流れることとなる。言い換えると、三相交流モータ５０のＵ相とＷ相とに二相通電している状態である。
In FIG. 4, at the next timing, T1, the W-phase low-voltage
次のタイミングであるＴ２では、Ｕ相低圧側スイッチング素子３２ｕをオンからオフに切り替える。この状態では、中性点５１側からグランドに向かって、Ｗ相コイル部材５５ｗを電流が流れることとなる。言い換えると、三相交流モータ５０のＷ相に一相通電している状態である。
At the next timing, T2, the U-phase low-voltage
次のタイミングであるＴ３では、Ｖ相低圧側スイッチング素子３２ｖをオフからオンに切り替える。この状態では、中性点５１側からグランドに向かって、Ｖ相コイル部材５５ｖとＷ相コイル部材５５ｗとを電流が流れることとなる。言い換えると、三相交流モータ５０のＶ相とＷ相とに二相通電している状態である。
At the next timing, T3, the V-phase low-voltage
次のタイミングであるＴ４では、Ｗ相低圧側スイッチング素子３２ｗをオンからオフに切り替える。この状態では、中性点５１側からグランドに向かって、Ｖ相コイル部材５５ｖを電流が流れることとなる。言い換えると、三相交流モータ５０のＶ相に一相通電している状態である。
At the next timing, T4, the W-phase low-voltage
次のタイミングであるＴ５では、Ｕ相低圧側スイッチング素子３２ｕをオフからオンに切り替える。この状態では、中性点５１側からグランドに向かって、Ｕ相コイル部材５５ｕとＶ相コイル部材５５ｖとを電流が流れることとなる。言い換えると、三相交流モータ５０のＵ相とＶ相とに二相通電している状態である。
At the next timing, T5, the U-phase low-voltage
次のタイミングであるＴ６では、Ｖ相低圧側スイッチング素子３２ｖをオンからオフに切り替える。この状態では、中性点５１側からグランドに向かって、Ｕ相コイル部材５５ｕを電流が流れることとなる。言い換えると、三相交流モータ５０のＵ相に一相通電している状態である。
At the next timing, T6, the V-phase low-voltage
低圧側三相駆動モードにおいて、Ｔ６の完了後における各スイッチのオンオフと、Ｔ０の完了後における各スイッチのオンオフとは、同じ状態である。このため、Ｔ６の完了後は、Ｔ１のように各スイッチング素子のオンオフを切り替えることで低圧側三相駆動モードにおける三相交流モータ５０の回転駆動を維持できる。言い換えると、低圧側三相駆動モードにおいて、三相交流モータ５０の回転駆動を維持する間は、Ｔ１からＴ６までの一連のサイクルを繰り返すこととなる。
In the low-voltage side three-phase drive mode, the on / off of each switch after the completion of T6 and the on / off of each switch after the completion of T0 are in the same state. Therefore, after the completion of T6, the rotational drive of the three-
低圧側三相駆動モードにおけるＴ０からＴ６までの各スイッチング素子のオンオフ切り替えによって、三相交流モータ５０の回転子の位置をＵ相コイル部材５５ｕに突極が正対する位置に移動させることができる。したがって、三相交流モータ５０の回転子と固定子との相対的な位置関係を把握することができる。
By switching the switching elements from T0 to T6 on and off in the low-voltage side three-phase drive mode, the position of the rotor of the three-
シフトバイワイヤシステム１においては、三相交流モータ５０を後述する通常駆動モードなどの駆動モードで駆動することでＰ壁位置検出やＰ壁戻しといった制御を行う。ここで、Ｐ壁位置検出とは、Ｐレンジを維持可能な三相交流モータ５０の回転数を決めるための制御である。Ｐ壁位置検出では、Ｐレンジに対応した凹部６３にストッパ６６が位置している状態で、三相交流モータ５０の回転数を上昇させ、ディテントプレート６２を正回転方向に回動させる。これにより、Ｐレンジを維持できる三相交流モータ５０の回転数の上限を検出する。ＮｏｔＰレンジからＰレンジにシフトレンジを変更する際には、Ｐレンジの状態でこの回転数の上限を超えないように三相交流モータ５０を制御することとなる。
In the shift-by-wire system 1, the three-
Ｐ壁戻しとは、ストッパ６６の位置がＰレンジに対応した凹部６３の中心位置に合うように調整する制御である。Ｐ壁戻しは、Ｐ壁位置検出を完了した後に行う制御である。Ｐ壁戻しでは、三相交流モータ５０を回転させ、ディテントプレート６２を逆回転方向に回動させる。シフトバイワイヤシステム１は、Ｐ壁位置検出とＰ壁戻しとの２つの制御を経て、実際にシフトレンジを変更可能な状態に遷移することとなる。
The P wall return is a control for adjusting the position of the
モータシステム５の故障判定を含む駆動制御について、以下に説明する。以下では、高圧側スイッチ２２と低圧側スイッチ３２として、ノーマリオフ型の半導体スイッチング素子を採用した場合を例に説明する。この場合、高圧側スイッチ２２と低圧側スイッチ３２とは、オン信号が入力されている間のみオン状態となり、オン信号が入力されていない間はオフ状態となる。
The drive control including the failure determination of the
図６において、キースイッチ３５が押されるなどして、モータシステム５の駆動制御が開始されると、ステップＳ１１０で高圧側スイッチ２２のショート故障判定を行う。ショート故障とは、制御部９０の制御によらずスイッチング素子が常にオンされた状態となる故障のことである。
In FIG. 6, when the drive control of the
モータシステム５の駆動制御を開始する条件として、キースイッチ３５のオン以外の条件を設定してもよい。例えば、電源４に蓄えられている電力が閾値未満である場合には、各スイッチング素子に対して後述する故障判定を行わないように設定してもよい。この場合、故障判定が行われていないことを示すメッセージと、電源４への充電を促すメッセージを乗員に対して報知することが好ましい。
As a condition for starting the drive control of the
図７において、高圧側スイッチ２２のショート故障判定を開始すると、ステップＳ１１１で高圧側リレー１２をオフの状態とする。これにより、高圧側中性点配線１１を通電不可能な状態とする。高圧側リレー１２をオフした後、ステップＳ１１２に進む。
In FIG. 7, when the short-circuit failure determination of the high-
ステップＳ１１２では、低圧側リレー４２をオフの状態とする。これにより、低圧側中性点配線４１を通電不可能な状態とする。低圧側リレー４２をオフした後、ステップＳ１１４に進む。
In step S112, the low-
ステップＳ１１４では、各スイッチング素子をオフの状態とする。言い換えると、高圧側スイッチ２２と低圧側スイッチ３２とをオフの状態とする。各スイッチング素子をオフの状態とした後、ステップＳ１１５に進む。
In step S114, each switching element is turned off. In other words, the high-
ステップＳ１１５では、判定対象と同相の低圧側スイッチ３２にスイッチをオンするためのパルス信号を出力する。低圧側スイッチ３２にパルス信号が入力され、低圧側スイッチ３２が短時間オンの状態となる。判定対象がＵ相高圧側スイッチング素子２２ｕであれば、パルス信号は、Ｕ相低圧側スイッチング素子３２ｕに出力される。このため、Ｕ相低圧側スイッチング素子３２ｕのみがオンの状態となる。判定対象と同相の低圧側スイッチ３２にパルス信号を出力した後、ステップＳ１１６に進む。
In step S115, a pulse signal for turning on the low-
ステップＳ１１６では、モータシステム５に流れる電流値を取得する。より詳細には、シャント抵抗３３の両端電圧を計測して、電流値を算出する。判定対象と同相の低圧側スイッチング素子がオンの状態での電流値を取得することとなる。判定対象がＵ相高圧側スイッチング素子２２ｕであれば、Ｕ相低圧側スイッチング素子３２ｕがオンの状態での電流値を取得することとなる。電流値を取得した後、ステップＳ１１７に進む。
In step S116, the value of the current flowing through the
ステップＳ１１７では、取得した電流値が閾値以上であるか否かを判定する。閾値は、三相交流モータ５０を適切に駆動している際に計測される電流値よりも大きな電流値に設定可能である。
In step S117, it is determined whether or not the acquired current value is equal to or greater than the threshold value. The threshold value can be set to a current value larger than the current value measured when the three-
仮に判定対象の高圧側スイッチング素子がショート故障している場合、判定対象のスイッチング素子と同相の低圧側スイッチング素子をオンにすることで、高圧側スイッチ２２と低圧側スイッチ３２との両方が通電可能な状態となる。このため、各コイル部材を介さずに、電源４がグランドにつながることとなる。したがって、シャント抵抗３３において、閾値を超える大きな電流が計測されることとなる。判定対象のスイッチング素子と同相の低圧側スイッチング素子をオンにする時間は、電流値の判定が適切に可能な範囲においてできる限り短い時間とすることが好ましい。これにより、短絡による大電流が流れる時間を短くすることができる。
If the high-voltage side switching element to be judged has a short-circuit failure, both the high-
電流値が閾値以上である場合には、判定対象の高圧側スイッチング素子をオフにできていないと判断して、ステップＳ１１８に進む。一方、電流値が閾値未満である場合には、判定対象の高圧側スイッチング素子をオフにできていると判断して、ステップＳ１１９に進む。 If the current value is equal to or greater than the threshold value, it is determined that the high-voltage side switching element to be determined has not been turned off, and the process proceeds to step S118. On the other hand, when the current value is less than the threshold value, it is determined that the high-voltage side switching element to be determined has been turned off, and the process proceeds to step S119.
ステップＳ１１８では、判定対象の高圧側スイッチング素子がショート故障していることを記憶する。判定対象がＵ相高圧側スイッチング素子２２ｕであれば、Ｕ相高圧側スイッチング素子２２ｕがショート故障していると記憶することとなる。判定対象の高圧側スイッチング素子がショート故障していることを記憶した後、ステップＳ１１９に進む。
In step S118, it is stored that the high-voltage side switching element to be determined has a short-circuit failure. If the determination target is the U-phase high-voltage
ステップＳ１１９では、故障判定が全相について完了しているか否かを判定する。故障判定が全相について完了していれば、高圧側スイッチ２２のショート故障判定を終了する。一方、故障判定が全相について完了していなければ、ステップＳ１１４に戻って異なる相を判定対象として、ショート故障判定を繰り返す。仮に故障判定がＵ相高圧側スイッチング素子２２ｕのみについて完了している状態では、Ｖ相高圧側スイッチング素子２２ｖまたはＷ相高圧側スイッチング素子２２ｗを判定対象として、再びショート故障判定を行うこととなる。高圧側スイッチ２２のショート故障判定を行った後、ステップＳ１２０に進む。
In step S119, it is determined whether or not the failure determination is completed for all phases. If the failure determination is completed for all phases, the short-circuit failure determination of the high-
図６のステップＳ１２０では、低圧側スイッチ３２のショート故障判定を行う。図８において、低圧側スイッチ３２のショート故障判定を開始すると、ステップＳ１２１で高圧側リレー１２をオフの状態とする。これによって、高圧側中性点配線１１を通電不可能な状態とする。高圧側リレー１２をオフした後、ステップＳ１２２に進む。
In step S120 of FIG. 6, a short-circuit failure determination of the low-
ステップＳ１２２では、低圧側リレー４２をオフの状態とする。これによって、低圧側中性点配線４１を通電不可能な状態とする。低圧側リレー４２をオフした後、ステップＳ１２４に進む。
In step S122, the low-
ステップＳ１２４では、各スイッチング素子をオフの状態とする。言い換えると、高圧側スイッチ２２と低圧側スイッチ３２との両方をオフの状態とする。各スイッチング素子をオフの状態とした後、ステップＳ１２５に進む。
In step S124, each switching element is turned off. In other words, both the high-
ステップＳ１２５では、判定対象と同相の高圧側スイッチ２２にスイッチをオンするためのパルス信号を出力する。高圧側スイッチ２２にパルス信号が入力され、高圧側スイッチ２２が短時間オンの状態となる。判定対象がＵ相低圧側スイッチング素子３２ｕであれば、パルス信号は、Ｕ相高圧側スイッチング素子２２ｕに出力される。このため、Ｕ相高圧側スイッチング素子２２ｕのみがオンの状態となる。判定対象と同相の高圧側スイッチ２２にパルス信号を出力した後、ステップＳ１２６に進む。
In step S125, a pulse signal for turning on the high-
ステップＳ１２６では、モータシステム５に流れる電流値を取得する。仮に判定対象がＵ相低圧側スイッチング素子３２ｕであれば、Ｕ相高圧側スイッチング素子２２ｕがオンの状態での電流値を取得することとなる。電流値を取得した後、ステップＳ１２７に進む。
In step S126, the value of the current flowing through the
ステップＳ１２７では、取得した電流値が閾値以上であるか否かを判定する。ここで、閾値は、三相交流モータ５０を適切に駆動している際に計測される電流値よりも大きな電流値に設定可能である。
In step S127, it is determined whether or not the acquired current value is equal to or greater than the threshold value. Here, the threshold value can be set to a current value larger than the current value measured when the three-
仮に判定対象の低圧側スイッチング素子がショート故障している場合、判定対象のスイッチング素子と同相の高圧側スイッチング素子をオンにすることで、高圧側スイッチ２２と低圧側スイッチ３２との両方が通電可能な状態となる。このため、各コイル部材を介することなく、電源４がグランドにつながることとなる。したがって、シャント抵抗３３において、閾値を超える大きな電流が計測される。判定対象のスイッチング素子と同相の高圧側スイッチング素子をオンにする時間は、電流値の判定が適切に可能な範囲においてできる限り短い時間とすることが好ましい。これにより、短絡による大電流が流れる時間を短くできる。
If the low-voltage side switching element to be judged has a short-circuit failure, both the high-
電流値が閾値以上である場合には、判定対象の低圧側スイッチング素子をオフにできていないと判断して、ステップＳ１２８に進む。一方、電流値が閾値未満である場合には、判定対象の低圧側スイッチング素子をオフにできていると判断して、ステップＳ１２９に進む。 If the current value is equal to or greater than the threshold value, it is determined that the low-voltage side switching element to be determined has not been turned off, and the process proceeds to step S128. On the other hand, when the current value is less than the threshold value, it is determined that the low-voltage side switching element to be determined can be turned off, and the process proceeds to step S129.
ステップＳ１２８では、判定対象の低圧側スイッチング素子がショート故障していることを記憶する。判定対象がＵ相低圧側スイッチング素子３２ｕであれば、Ｕ相低圧側スイッチング素子３２ｕがショート故障していると記憶することとなる。判定対象の低圧側スイッチング素子がショート故障していることを記憶した後、ステップＳ１２９に進む。
In step S128, it is stored that the low-voltage side switching element to be determined has a short-circuit failure. If the determination target is the U-phase low-voltage
ステップＳ１２９では、故障判定が全相について完了しているか否かを判定する。故障判定が全相について完了していれば、低圧側スイッチ３２のショート故障判定を終了する。一方、故障判定が全相について完了していなければ、ステップＳ１２４に戻って異なる相を判定対象として、ショート故障判定を繰り返す。仮に故障判定がＵ相低圧側スイッチング素子３２ｕのみについて完了している状態では、Ｖ相低圧側スイッチング素子３２ｖまたはＷ相低圧側スイッチング素子３２ｗを判定対象として、再びショート故障判定を行うこととなる。低圧側スイッチ３２のショート故障判定を行った後、ステップＳ１３０に進む。
In step S129, it is determined whether or not the failure determination is completed for all phases. If the failure determination is completed for all phases, the short-circuit failure determination of the low-
図６のステップＳ１３０では、高圧側スイッチ２２のオープン故障判定を行う。オープン故障とは、制御部９０の制御によらずスイッチング素子が常にオフされた状態となる故障のことである。
In step S130 of FIG. 6, an open failure determination of the high-
図９において、高圧側スイッチ２２のオープン故障判定を開始すると、ステップＳ１３１で高圧側リレー１２をオフの状態とする。これにより、高圧側中性点配線１１を通電不可能な状態にする。高圧側リレー１２をオフした後、ステップＳ１３２に進む。
In FIG. 9, when the open failure determination of the high-
ステップＳ１３２では、低圧側リレー４２をオンの状態とする。これにより、低圧側中性点配線４１を通電可能な状態にする。低圧側リレー４２をオンした後、ステップＳ１３３に進む。
In step S132, the low-
ステップＳ１３３では、ショート故障中の相を判定対象から除外する。仮にＵ相高圧側スイッチング素子２２ｕがショート故障している場合には、Ｕ相高圧側スイッチング素子２２ｕをオープン故障の判定対象から除外する。これにより、Ｖ相高圧側スイッチング素子２２ｖとＷ相高圧側スイッチング素子２２ｗとの２つのスイッチング素子を判定対象とする。ショート故障中の相を判定対象から除外した後、ステップＳ１３４に進む。
In step S133, the phase during the short failure is excluded from the determination target. If the U-phase high-voltage
ステップＳ１３４では、各スイッチング素子をオフの状態とする。言い換えると、高圧側スイッチ２２と低圧側スイッチ３２との両方をオフの状態とする。各スイッチング素子をオフの状態とした後、ステップＳ１３５に進む。
In step S134, each switching element is turned off. In other words, both the high-
ステップＳ１３５では、判定対象の高圧側スイッチ２２にスイッチをオンするためのパルス信号を出力する。高圧側スイッチ２２にパルス信号が入力され、高圧側スイッチ２２が短時間オンの状態となる。ここで、パルス信号によって高圧側スイッチ２２をオンする時間は、三相交流モータ５０の回転子がほとんど動かない程度の短い時間であることが好ましい。判定対象がＵ相高圧側スイッチング素子２２ｕであれば、パルス信号は、Ｕ相高圧側スイッチング素子２２ｕに出力される。このため、低圧側リレー４２とＵ相高圧側スイッチング素子２２ｕのみがオンの状態となる。判定対象の高圧側スイッチ２２にパルス信号を出力した後、ステップＳ１３６に進む。
In step S135, a pulse signal for turning on the high-
ステップＳ１３６では、モータシステム５に流れる電流値を取得する。仮に判定対象がＵ相高圧側スイッチング素子２２ｕであれば、Ｕ相高圧側スイッチング素子２２ｕがオンの状態での電流値を取得することとなる。Ｕ相高圧側スイッチング素子２２ｕがオンの状態になることで、Ｕ相高圧側配線部材２１ｕと低圧側中性点配線４１とを経由して電流が流れることとなる。電流値を取得した後、ステップＳ１３７に進む。
In step S136, the value of the current flowing through the
ステップＳ１３７では、取得した電流値が閾値未満であるか否かを判定する。閾値は、三相交流モータ５０を適切に駆動している際に計測される電流値よりも小さな電流値に設定可能である。
In step S137, it is determined whether or not the acquired current value is less than the threshold value. The threshold value can be set to a current value smaller than the current value measured when the three-
仮に判定対象の高圧側スイッチング素子がオープン故障している場合、判定対象のスイッチング素子がオンされず、Ｕ相高圧側配線部材２１ｕが通電不可能な状態が維持される。このため、電源４からグランドに向かって電流が流れることができず、閾値を超える電流が計測されないこととなる。
If the high-voltage side switching element to be determined is open-failed, the switching element to be determined is not turned on, and the state in which the U-phase high-voltage
電流値が閾値未満である場合には、判定対象の高圧側スイッチング素子をオンにできていないと判断して、ステップＳ１３８に進む。一方、電流値が閾値以上である場合には、判定対象の高圧側スイッチング素子をオンにできていると判断して、ステップＳ１３９に進む。 If the current value is less than the threshold value, it is determined that the high-voltage side switching element to be determined has not been turned on, and the process proceeds to step S138. On the other hand, when the current value is equal to or higher than the threshold value, it is determined that the high-voltage side switching element to be determined has been turned on, and the process proceeds to step S139.
ステップＳ１３８では、判定対象の高圧側スイッチング素子がオープン故障していることを記憶する。判定対象がＵ相高圧側スイッチング素子２２ｕであれば、Ｕ相高圧側スイッチング素子２２ｕがオープン故障していると記憶することとなる。判定対象の高圧側スイッチング素子がオープン故障していることを記憶した後、ステップＳ１３９に進む。
In step S138, it is stored that the high-voltage side switching element to be determined has an open failure. If the determination target is the U-phase high-voltage
ステップＳ１３９では、故障判定が全相について完了しているか否かを判定する。故障判定が全相について完了していれば、高圧側スイッチ２２のオープン故障判定を終了する。一方、故障判定が全相について完了していなければ、ステップＳ１３４に戻って異なる相を判定対象として、オープン故障判定を繰り返す。ここで、全相には、ショート故障中と判定された相は含まれない。仮に故障判定がＵ相高圧側スイッチング素子２２ｕのみについて完了し、Ｖ相低圧側スイッチング素子３２ｖがショート故障中の状態では、Ｗ相高圧側スイッチング素子２２ｗを判定対象として、再びオープン故障判定を行うこととなる。高圧側スイッチ２２のオープン故障判定を行った後、ステップＳ１４０に進む。
In step S139, it is determined whether or not the failure determination is completed for all phases. If the failure determination is completed for all phases, the open failure determination of the high-
図６のステップＳ１４０では、低圧側スイッチ３２のオープン故障判定を行う。図１０において、低圧側スイッチ３２のオープン故障判定を開始すると、ステップＳ１４１で高圧側リレー１２をオンの状態とする。これにより、高圧側中性点配線１１を通電可能な状態にする。高圧側リレー１２をオンした後、ステップＳ１４２に進む。
In step S140 of FIG. 6, an open failure determination of the low-
ステップＳ１４２では、低圧側リレー４２をオフの状態とする。これにより、低圧側中性点配線４１を通電不可能な状態にする。低圧側リレー４２をオフした後、ステップＳ１４３に進む。
In step S142, the low-
ステップＳ１４３では、ショート故障中の相を判定対象から除外する。仮にＵ相高圧側スイッチング素子２２ｕがショート故障している場合には、Ｕ相低圧側スイッチング素子３２ｕをオープン故障の判定対象から除外する。これにより、Ｖ相低圧側スイッチング素子３２ｖとＷ相低圧側スイッチング素子３２ｗとの２つのスイッチング素子を判定対象とする。ショート故障中の相を判定対象から除外した後、ステップＳ１４４に進む。
In step S143, the phase during the short failure is excluded from the determination target. If the U-phase high-voltage
ステップＳ１４４では、各スイッチング素子をオフの状態とする。言い換えると、高圧側スイッチ２２と低圧側スイッチ３２との両方のスイッチをオフの状態とする。各スイッチング素子をオフの状態とした後、ステップＳ１４５に進む。
In step S144, each switching element is turned off. In other words, both the high-
ステップＳ１４５では、判定対象の低圧側スイッチ３２にスイッチをオンするためのパルス信号を出力する。低圧側スイッチ３２にパルス信号が入力され、低圧側スイッチ３２が短時間オンの状態となる。ここで、パルス信号によって低圧側スイッチ３２をオンする時間は、三相交流モータ５０の回転子がほとんど動かない程度に短い時間であることが好ましい。判定対象がＵ相低圧側スイッチング素子３２ｕであれば、パルス信号は、Ｕ相低圧側スイッチング素子３２ｕに出力される。このため、高圧側リレー１２とＵ相低圧側スイッチング素子３２ｕのみがオンの状態となる。判定対象の低圧側スイッチ３２にパルス信号を出力した後、ステップＳ１４６に進む。
In step S145, a pulse signal for turning on the low-
ステップＳ１４６では、モータシステム５に流れる電流値を取得する。仮に判定対象がＵ相低圧側スイッチング素子３２ｕであれば、Ｕ相低圧側スイッチング素子３２ｕがオンの状態での電流値を取得することとなる。Ｕ相低圧側スイッチング素子３２ｕがオンの状態になることで、高圧側中性点配線１１とＵ相低圧側配線部材３１ｕとを経由して電流が流れることとなる。電流値を取得した後、ステップＳ１４７に進む。
In step S146, the value of the current flowing through the
ステップＳ１４７では、取得した電流値が閾値未満であるか否かを判定する。閾値は、三相交流モータ５０を適切に駆動している際に計測される電流値よりも小さな電流値に設定することができる。
In step S147, it is determined whether or not the acquired current value is less than the threshold value. The threshold value can be set to a current value smaller than the current value measured when the three-
仮に判定対象の高圧側スイッチング素子がオープン故障している場合、判定対象のスイッチング素子がオンされず、Ｕ相低圧側配線部材３１ｕが通電不可能な状態が維持される。このため、電源４からグランドに向かって電流が流れることができず、閾値を超える電流が計測されない。
If the high-voltage side switching element to be determined is open-failed, the switching element to be determined is not turned on, and the state in which the U-phase low-voltage
電流値が閾値未満である場合には、判定対象の低圧側スイッチング素子をオンにできていないと判断して、ステップＳ１４８に進む。一方、電流値が閾値以上である場合には、判定対象の低圧側スイッチング素子をオンにできていると判断して、ステップＳ１４９に進む。 If the current value is less than the threshold value, it is determined that the low-voltage side switching element to be determined has not been turned on, and the process proceeds to step S148. On the other hand, when the current value is equal to or higher than the threshold value, it is determined that the low-voltage side switching element to be determined has been turned on, and the process proceeds to step S149.
ステップＳ１４８では、判定対象の低圧側スイッチング素子がオープン故障していることを記憶する。判定対象がＵ相低圧側スイッチング素子３２ｕであれば、Ｕ相低圧側スイッチング素子３２ｕがオープン故障していると記憶することとなる。判定対象の低圧側スイッチング素子がオープン故障していることを記憶した後、ステップＳ１４９に進む。
In step S148, it is stored that the low-voltage side switching element to be determined has an open failure. If the determination target is the U-phase low-voltage
ステップＳ１４９では、故障判定が全相について完了しているか否かを判定する。故障判定が全相について完了していれば、低圧側スイッチ３２のオープン故障判定を終了する。一方、故障判定が全相について完了していなければ、ステップＳ１４４に戻って異なる相を判定対象として、オープン故障判定を繰り返す。ここで、ショート故障中と判定されている相は、全相に含まれない。仮に故障判定がＵ相低圧側スイッチング素子３２ｕのみについて完了し、Ｖ相低圧側スイッチング素子３２ｖがショート故障中の状態では、Ｗ相低圧側スイッチング素子３２ｗを判定対象として、再びオープン故障判定を行うこととなる。低圧側スイッチ３２のオープン故障判定を行った後、ステップＳ１５１に進む。
In step S149, it is determined whether or not the failure determination is completed for all phases. If the failure determination is completed for all phases, the open failure determination of the low-
図６のステップＳ１５１では、各スイッチング素子が正常であるか否かを判定する。スイッチング素子について、オープン故障もショート故障もしていない場合には正常であると判断する。一方、スイッチング素子について、オープン故障中あるいはショート故障中である場合には正常でないと判断する。すべてのスイッチング素子が正常である場合には、ステップＳ１７１に進む。一方、１つでも正常でないスイッチング素子が存在する場合には、ステップＳ１５２に進む。 In step S151 of FIG. 6, it is determined whether or not each switching element is normal. If the switching element has neither an open failure nor a short failure, it is judged to be normal. On the other hand, if the switching element is in an open failure or a short failure, it is judged to be abnormal. If all the switching elements are normal, the process proceeds to step S171. On the other hand, if even one switching element is not normal, the process proceeds to step S152.
ステップＳ１５２では、スイッチング素子の故障状態について判定する。スイッチング素子の故障が、高圧側スイッチ２２におけるオープン故障のみである場合には、ステップＳ１６１に進む。スイッチング素子の故障が、高圧側スイッチ２２における一相分のショート故障のみである場合には、ステップＳ１６２に進む。スイッチング素子の故障が、低圧側スイッチ３２におけるオープン故障のみである場合には、ステップＳ１６３に進む。スイッチング素子の故障が、低圧側スイッチ３２における一相分のショート故障のみである場合には、ステップＳ１６４に進む。スイッチング素子の故障が、上述の故障以外である場合すなわち、その他の故障である場合には、ステップＳ１６５に進む。
In step S152, the failure state of the switching element is determined. If the failure of the switching element is only the open failure of the high-
仮にＵ相高圧側スイッチング素子２２ｕがショート故障しており、それ以外のスイッチング素子が正常である場合、ステップＳ１６２に進むこととなる。仮にＵ相高圧側スイッチング素子２２ｕとＶ相高圧側スイッチング素子２２ｖとがオープン故障している場合には、ステップＳ１６１に進むこととなる。仮にＵ相高圧側スイッチング素子２２ｕがショート故障しており、Ｖ相高圧側スイッチング素子２２ｖがオープン故障している場合には、ステップＳ１６５に進むこととなる。
If the U-phase high-voltage
ステップＳ１６１では、低圧側三相駆動モードで三相交流モータ５０を駆動する。言い換えると、高圧側スイッチ２２が常にオフ状態となる駆動モードで三相交流モータ５０を駆動する。低圧側三相駆動モードを維持した状態で、モータシステム５の駆動制御を終了する。
In step S161, the three-
ステップＳ１６２では、低圧側二相駆動モードで三相交流モータ５０を駆動する。低圧側二相駆動モードの詳細について、Ｖ相を用いない場合を例に以下に説明する。低圧側二相駆動モードでは、高圧側リレー１２がオン、かつ、低圧側リレー４２がオフの状態を維持して、図１１に示すように高圧側スイッチ２２と低圧側スイッチ３２とを切り替えて、三相交流モータ５０を回転駆動する。
In step S162, the three-
三相交流モータ５０の駆動を開始するタイミングであるＴ０では、Ｕ相低圧側スイッチング素子３２ｕをオフからオンに切り替える。また、残りのスイッチング素子については、オフの状態を維持する。この状態は、三相交流モータ５０のＵ相に一相通電している状態である。
At T0, which is the timing to start driving the three-
次のタイミングであるＴ１では、Ｕ相低圧側スイッチング素子３２ｕをオンからオフに切り替えるとともに、Ｗ相低圧側スイッチング素子３２ｗをオフからオンに切り替える。この状態は、三相交流モータ５０のＷ相に一相通電している状態である。次のタイミングであるＴ２では、スイッチング素子の切り替えを行わず、Ｔ１の完了後の状態を維持している。次のタイミングであるＴ３では、Ｕ相低圧側スイッチング素子３２ｕをオフからオンに切り替える。この状態は、三相交流モータ５０のＵ相とＷ相とに二相通電している状態である。
At the next timing, T1, the U-phase low-voltage
次のタイミングであるＴ４では、Ｗ相低圧側スイッチング素子３２ｗをオンからオフに切り替える。この状態は、三相交流モータ５０のＵ相に一相通電している状態である。次のタイミングであるＴ５では、スイッチング素子の切り替えを行わず、Ｔ４の完了後の状態を維持している。
At the next timing, T4, the W-phase low-voltage
低圧側二相駆動モードにおいて、Ｔ５の完了後における各スイッチのオンオフと、Ｔ０の完了後における各スイッチのオンオフとは、同じ状態である。このため、Ｔ５の完了後は、Ｔ１のように各スイッチング素子のオンオフを切り替えることで低圧側二相駆動モードによる三相交流モータ５０の回転駆動を維持できる。言い換えると、低圧側二相駆動モードで三相交流モータ５０の回転駆動を維持する間は、Ｔ１からＴ５までの一連のサイクルを繰り返すこととなる。低圧側二相駆動モードを維持した状態で、モータシステム５の駆動制御を終了する。
In the low-voltage side two-phase drive mode, the on / off of each switch after the completion of T5 and the on / off of each switch after the completion of T0 are in the same state. Therefore, after the completion of T5, the rotational drive of the three-
図６のステップＳ１６３では、高圧側三相駆動モードで三相交流モータ５０を駆動する。高圧側三相駆動モードは、低圧側スイッチ３２が常にオフ状態となる駆動モードである。高圧側三相駆動モードの詳細について、以下に説明する。高圧側三相駆動モードでは、高圧側リレー１２がオフ、かつ、低圧側リレー４２がオンの状態を維持して、図１２に示すように高圧側スイッチ２２と低圧側スイッチ３２とを切り替えて、三相交流モータ５０を回転駆動する。
In step S163 of FIG. 6, the three-
三相交流モータ５０の駆動を開始するタイミングであるＴ０では、Ｕ相高圧側スイッチング素子２２ｕをオフからオンに切り替える。また、残りのスイッチング素子については、オフの状態を維持する。
At T0, which is the timing to start driving the three-
図１３は、高圧側三相駆動モードにおけるＴ０の完了後の電流の流れを示している。高圧側三相駆動モードでは、高圧側リレー１２とＶ相高圧側スイッチング素子２２ｖとＷ相高圧側スイッチング素子２２ｗとがオフであり、Ｕ相高圧側スイッチング素子２２ｕがオンである。言い換えると、高圧側三相駆動モードにおけるＴ０の完了後の状態である。電源４から中性点５１側に向かって、Ｕ相コイル部材５５ｕを電流が流れることとなる。また、低圧側リレー４２がオンであり、かつ、低圧側スイッチ３２がオフである。このため、電流は、低圧側中性点配線４１を流れている。まとめると、三相交流モータ５０のＵ相に一相通電している状態である。
FIG. 13 shows the current flow after the completion of T0 in the high-voltage side three-phase drive mode. In the high-voltage side three-phase drive mode, the high-
図１２において、次のタイミングであるＴ１では、Ｗ相高圧側スイッチング素子２２ｗをオフからオンに切り替える。この状態は、三相交流モータ５０のＵ相とＷ相とに二相通電している状態である。次のタイミングであるＴ２では、Ｕ相高圧側スイッチング素子２２ｕをオンからオフに切り替える。この状態は、三相交流モータ５０のＷ相に一相通電している状態である。次のタイミングであるＴ３では、Ｖ相高圧側スイッチング素子２２ｖをオフからオンに切り替える。この状態は、三相交流モータ５０のＶ相とＷ相とに二相通電している状態である。
In FIG. 12, at the next timing, T1, the W-phase high-voltage
次のタイミングであるＴ４では、Ｗ相高圧側スイッチング素子２２ｗをオンからオフに切り替える。この状態は、三相交流モータ５０のＶ相に一相通電している状態である。次のタイミングであるＴ５では、Ｕ相高圧側スイッチング素子２２ｕをオフからオンに切り替える。この状態は、三相交流モータ５０のＵ相とＶ相とに二相通電している状態である。次のタイミングであるＴ６では、Ｖ相高圧側スイッチング素子２２ｖをオンからオフに切り替える。この状態は、三相交流モータ５０のＵ相に一相通電している状態である。
At the next timing, T4, the W-phase high-voltage
高圧側三相駆動モードにおいて、Ｔ６の完了後における各スイッチのオンオフと、Ｔ０の完了後における各スイッチのオンオフとは、同じ状態である。このため、Ｔ６の完了後は、Ｔ１のように各スイッチング素子のオンオフを切り替えることで高圧側三相駆動モードでの三相交流モータ５０の回転駆動を維持できる。言い換えると、高圧側三相駆動モードにおいて、三相交流モータ５０の回転駆動を維持する間は、Ｔ１からＴ６までの一連のサイクルを繰り返すこととなる。高圧側三相駆動モードを維持した状態で、モータシステム５の駆動制御を終了する。
In the high-voltage side three-phase drive mode, the on / off of each switch after the completion of T6 and the on / off of each switch after the completion of T0 are in the same state. Therefore, after the completion of T6, the rotational drive of the three-
図６のステップＳ１６４では、高圧側二相駆動モードで三相交流モータ５０を駆動する。高圧側二相駆動モードの詳細について、Ｖ相を用いない場合を例に以下に説明する。高圧側二相駆動モードでは、高圧側リレー１２がオフ、かつ、低圧側リレー４２がオンの状態を維持して、図１４に示すように高圧側スイッチ２２と低圧側スイッチ３２とを切り替えて、三相交流モータ５０を回転駆動する。
In step S164 of FIG. 6, the three-
三相交流モータ５０の駆動を開始するタイミングであるＴ０では、Ｕ相高圧側スイッチング素子２２ｕをオフからオンに切り替える。また、残りのスイッチング素子については、オフの状態を維持する。この状態は、三相交流モータ５０のＵ相に一相通電している状態である。
At T0, which is the timing to start driving the three-
次のタイミングであるＴ１では、Ｕ相高圧側スイッチング素子２２ｕをオンからオフに切り替えるとともに、Ｗ相高圧側スイッチング素子２２ｗをオフからオンに切り替える。この状態は、三相交流モータ５０のＷ相に一相通電している状態である。次のタイミングであるＴ２では、スイッチング素子の切り替えを行わず、Ｔ１の完了した後の状態を維持している。次のタイミングであるＴ３では、Ｕ相高圧側スイッチング素子２２ｕをオフからオンに切り替える。この状態は、三相交流モータ５０のＵ相とＷ相とに二相通電している状態である。
At the next timing, T1, the U-phase high-voltage
次のタイミングであるＴ４では、Ｗ相高圧側スイッチング素子２２ｗをオンからオフに切り替える。この状態は、三相交流モータ５０のＵ相に一相通電している状態である。次のタイミングであるＴ５では、スイッチング素子の切り替えを行わず、Ｔ４の完了後の状態を維持している。
At the next timing, T4, the W-phase high-voltage
高圧側二相駆動モードにおいて、Ｔ５の完了後における各スイッチのオンオフと、Ｔ０の完了後における各スイッチのオンオフとは、同じ状態である。このため、Ｔ５の完了後は、Ｔ１のように各スイッチング素子のオンオフを切り替えることで高圧側二相駆動モードによる三相交流モータ５０の回転駆動を維持できる。言い換えると、高圧側二相駆動モードによる三相交流モータ５０の回転駆動を維持する間は、Ｔ１からＴ５までの一連のサイクルを繰り返すこととなる。高圧側二相駆動モードを維持した状態で、モータシステム５の駆動制御を終了する。
In the high-voltage side two-phase drive mode, the on / off of each switch after the completion of T5 and the on / off of each switch after the completion of T0 are in the same state. Therefore, after the completion of T5, the rotational drive of the three-
図６のステップＳ１６５では、三相交流モータ５０の駆動を停止する。これにより、三相交流モータ５０を駆動するために、電流が流れ続けることを防止できる。三相交流モータ５０の駆動を停止するとともに、三相交流モータ５０に異常が発生しており、駆動できない状態であることを報知することが好ましい。三相交流モータ５０の駆動を停止した状態を維持してモータシステム５の駆動制御を終了する。
In step S165 of FIG. 6, the drive of the three-
ステップＳ１７１では、通常駆動モードで三相交流モータ５０を駆動する。通常駆動モードとしては、低圧側三相駆動モードを採用できる。また、通常駆動モードとしては、高圧側三相駆動モードを採用できる。ただし、通常駆動モードとしては、低圧側三相駆動モードと高圧側三相駆動モードとに限られず、様々な駆動モードを採用可能である。
In step S171, the three-
通常駆動モードとして、低圧側三相駆動モードと高圧側三相駆動モードとを交互に実行してもよい。より詳細には、車両のキースイッチ３５がオフからオンに切り替わるたびに、低圧側三相駆動モードと高圧側三相駆動モードとを交互に繰り返し実行する。これによると、全てのスイッチング素子が正常な場合に、低圧側三相駆動モードのみを実行する場合に比べて、低圧側スイッチ３２を使用する回数を削減できる。言い換えると、高圧側スイッチ２２と低圧側スイッチ３２との２つのスイッチをバランスよく使用できる。このため、高圧側スイッチ２２と低圧側スイッチ３２とが製品寿命を迎えるまでの期間を長く確保しやすい。通常駆動モードを維持した状態で、モータシステム５の駆動制御を終了する。
As the normal drive mode, the low-voltage side three-phase drive mode and the high-voltage side three-phase drive mode may be alternately executed. More specifically, each time the
上述した実施形態によると、制御部９０は、高圧側スイッチ２２と低圧側スイッチ３２とにおける故障の有無を判定する故障判定を実行可能である。さらに、制御部９０は、故障判定の結果に基づいて、高圧側リレー１２と低圧側リレー４２と高圧側スイッチ２２と低圧側スイッチ３２とを制御する。このため、故障判定の結果に応じて使用するスイッチやリレーを適切に切り替えることで、三相交流モータ５０を駆動可能な状態を長く維持できる。したがって、冗長性の高いシフトバイワイヤシステム１を提供できる。
According to the above-described embodiment, the
制御部９０は、高圧側スイッチ２２と低圧側スイッチ３２とにおけるショート故障またはオープン故障の有無を判定する。このため、ショート故障が引き起こされている場合の駆動制御と、オープン故障が引き起こされている場合の駆動制御とを使い分けることができる。したがって、ショート故障とオープン故障とを区別せずに三相交流モータ５０の駆動制御を行う場合に比べて、適切な駆動モードを選択しやすい。また、高圧側スイッチ２２が故障している場合の駆動制御と、低圧側スイッチ３２が故障している場合の駆動制御とを使い分けることができる。したがって、高圧側スイッチ２２の故障と低圧側スイッチ３２の故障とを区別せずに三相交流モータ５０の駆動制御を行う場合に比べて、適切な駆動モードを選択しやすい。以上により、故障が発生した場合であっても、三相交流モータ５０の駆動可能な状態を維持して、シフトバイワイヤシステム１を作動させやすい。
The
制御部９０は、発生している故障が低圧側スイッチ３２における一相分のショート故障のみであると判定した場合に、高圧側二相駆動モードで三相交流モータ５０を駆動する。さらに、制御部９０は、発生している故障が高圧側スイッチ２２における一相分のショート故障のみであると判定した場合に、低圧側二相駆動モードで三相交流モータ５０を駆動する。このため、ショート故障している相を用いることなく、三相交流モータ５０を駆動することができる。したがって、スイッチング素子が１つでもショート故障していると判定した場合に、三相交流モータ５０の駆動を停止する場合に比べて、シフトバイワイヤシステム１を駆動可能な時間を長く確保できる。
The
制御部９０は、発生している故障が低圧側スイッチ３２におけるオープン故障のみであると判定した場合に、高圧側三相駆動モードで三相交流モータ５０を駆動する。さらに、制御部９０は、発生している故障が高圧側スイッチ２２におけるオープン故障のみであると判定した場合に、低圧側三相駆動モードで三相交流モータ５０を駆動する。このため、オープン故障しているスイッチング素子を用いることなく、三相交流モータ５０を適切に駆動することができる。したがって、スイッチング素子が１つでもオープン故障していると判定した場合に、三相交流モータ５０の駆動を停止する場合に比べて、シフトバイワイヤシステム１を駆動可能な時間を長く確保できる。
When the
制御部９０は、ショート故障の有無を判定した後に、オープン故障の有無を判定する。このため、過大な電流が流れる可能性のあるショート故障の有無をオープン故障よりも早く判定して発見することができる。したがって、ショート故障しているスイッチング素子を流れる電流によって、正常なスイッチング素子や配線や電気部品などに故障が発生することを抑制しやすい。
The
制御部９０は、オープン故障の有無を判定する場合に、ショート故障していると判定されている相と同相の高圧側スイッチング素子または低圧側スイッチング素子のオープン故障を判定しない。言い換えると、制御部９０は、オープン故障の判定を行う際にショート故障しているスイッチング素子と同相のスイッチング素子を判定対象から除外する。このため、オープン故障の判定を行う際に、電源４がグランドに短絡して大電流が流れるといった事態を抑制しやすい。したがって、オープン故障判定時にショート故障しているスイッチング素子を流れる電流によって、正常なスイッチング素子などに故障が発生することを抑制しやすい。
When determining the presence or absence of an open failure, the
制御部９０は、車両の駆動状態を切り替えるキースイッチ３５によって車両が駆動可能な状態に切り替えられてからシフトレンジを切り替えるまでの間に、故障判定を実行する。このため、実際にシフトレンジを切り替える直前に故障判定を実行し、最新の故障判定結果に基づいて三相交流モータ５０の駆動を制御できる。したがって、故障箇所を適切に修理した場合に、修理前の故障判定結果に基づいて駆動モードを選択した結果、走行を開始できないといった事態を抑制できる。また、キースイッチ３５がオフの間に故障が発生した場合であっても、走行を開始する前に故障を発見することができる。特に、高圧側スイッチ２２や低圧側スイッチ３２がショート故障している場合、三相交流モータ５０を通常駆動モードなどで駆動してしまうと、短絡などで生じた電流によって正常なスイッチング素子などに大きな熱負荷が加えられる場合がある。よって、三相交流モータ５０を通常駆動する前に高圧側スイッチ２２と低圧側スイッチ３２の故障の有無を判定することは非常に重要である。
The
制御部９０は、高圧側スイッチ２２のオープン故障、高圧側スイッチ２２の一相分のショート故障、低圧側スイッチ３２のオープン故障、低圧側スイッチ３２の一相分のショート故障以外の故障であると判定した場合にその他の故障であると判定する。さらに、制御部９０は、その他の故障が発生している判定した場合には、三相交流モータ５０を強制的に停止させる。このため、故障しているスイッチング素子の影響で正常なスイッチング素子を故障させてしまうことを防止しやすい。
The
三相交流モータ５０は、スイッチトリラクタンスモータである。このため、永久磁石を用いることなく駆動可能な構成であり、磁石の割れや磁力の低下などによってモータとしての性能が低下することがない。したがって、モータとしての所定の性能を安定して発揮しやすい。
The three-
故障検知において、信号出力部９１は、各スイッチング素子に対してオフからオンに切り替えるパルス信号を出力している。このため、高圧側スイッチ２２や低圧側スイッチ３２がショート故障している場合であっても、ショート故障判定の際に短絡する時間を短くすることができる。したがって、高圧側スイッチ２２や低圧側スイッチ３２に加えられる熱負荷の量を低減しやすい。
In failure detection, the
高圧側スイッチ２２のショート故障判定において、高圧側スイッチ２２のすべてのスイッチング素子がショート故障していると判定された場合に、高圧側リレー１２がショート故障している可能性があると判定してもよい。これは、Ｕ相高圧側スイッチング素子２２ｕとＶ相高圧側スイッチング素子２２ｖとＷ相高圧側スイッチング素子２２ｗとが同時にショート故障する可能性が低いためである。高圧側リレー１２のショート故障時には、高圧側スイッチ２２の三相分のショート故障時と同様、その他の故障と判定して、三相交流モータ５０を停止する。
In the short-circuit failure determination of the high-
低圧側スイッチ３２のショート故障判定において、低圧側スイッチ３２のすべてのスイッチング素子がショート故障していると判定された場合に、低圧側リレー４２がショート故障している可能性があると判定してもよい。これは、Ｕ相低圧側スイッチング素子３２ｕとＶ相低圧側スイッチング素子３２ｖとＷ相低圧側スイッチング素子３２ｗとが同時にショート故障する可能性が低いためである。低圧側リレー４２のショート故障時には、低圧側スイッチ３２の三相分のショート故障時と同様、その他の故障と判定して、三相交流モータ５０を停止する。
In the short-circuit failure determination of the low-
高圧側スイッチ２２のオープン故障判定において、高圧側スイッチ２２のすべてのスイッチング素子がオープン故障していると判定された場合に、低圧側リレー４２がオープン故障している可能性があると判定してもよい。これは、Ｕ相高圧側スイッチング素子２２ｕとＶ相高圧側スイッチング素子２２ｖとＷ相高圧側スイッチング素子２２ｗとが同時にオープン故障する可能性が低いためである。低圧側リレー４２のオープン故障時には、高圧側スイッチ２２のオープン故障時と同様、低圧側三相駆動モードで三相交流モータ５０を駆動可能である。
In the open failure determination of the high-
低圧側スイッチ３２のオープン故障判定において、低圧側スイッチ３２のすべてのスイッチング素子がオープン故障していると判定された場合に、高圧側リレー１２がオープン故障している可能性があると判定してもよい。これは、Ｕ相低圧側スイッチング素子３２ｕとＶ相低圧側スイッチング素子３２ｖとＷ相低圧側スイッチング素子３２ｗとが同時にオープン故障する可能性が低いためである。高圧側リレー１２のオープン故障時には、低圧側スイッチ３２のオープン故障時と同様、高圧側三相駆動モードで三相交流モータ５０を駆動可能である。
In the open failure determination of the low-
第２実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。この実施形態では、通常駆動モードにおいて、三相交流モータ５０で発生する逆起電力を電源４に還流させる制御を含む還流駆動モードを実行する。
Second Embodiment This embodiment is a modification based on the preceding embodiment. In this embodiment, in the normal drive mode, a reflux drive mode including a control for returning the counter electromotive force generated by the three-
モータシステム５において、三相交流モータ５０を駆動した場合、高圧側スイッチ２２や低圧側スイッチ３２のオンからオフへの切り替え時にコイル部材に逆起電力が生じることになる。例えば、Ｕ相低圧側スイッチング素子３２ｕをオンしている間は、Ｕ相コイル部材５５ｕにおいて、中性点５１からＵ相低圧側スイッチング素子３２ｕに向かう電流が流れる。ここで、Ｕ相低圧側スイッチング素子３２ｕをオフに切り替えると、Ｕ相低圧側スイッチング素子３２ｕを電流が流れることができなくなる。それと同時に、Ｕ相コイル部材５５ｕにおいては、現在の電流を維持しようと逆起電力が発生する。ここで、Ｕ相高圧側スイッチング素子２２ｕがオフの状態であると、Ｕ相コイル部材５５ｕで発生した逆起電力はどこにも流れることができず、Ｕ相低圧側スイッチング素子３２ｕで熱としてエネルギーが消費されることとなる。言い換えると、Ｕ相低圧側スイッチング素子３２ｕに対して大きな熱負荷が加えられてしまう。
When the three-
半導体のスイッチング素子には、許容熱容量が設定されており、許容熱容量の範囲内で使用する必要がある。このため、大きな熱負荷が加えられるスイッチング素子には、許容熱容量の高い比較的高価なスイッチング素子を採用するなど、熱負荷への対策が求められる。 An allowable heat capacity is set for the semiconductor switching element, and it is necessary to use the semiconductor switching element within the allowable heat capacity. Therefore, it is required to take measures against the heat load, such as adopting a relatively expensive switching element having a high allowable heat capacity for the switching element to which a large heat load is applied.
還流駆動モードにおける高圧側スイッチ２２を用いた逆起電力への対策について、以下に説明する。高圧側リレー１２がオン、低圧側リレー４２がオフの状態を維持して、図１５に示すように高圧側スイッチ２２と低圧側スイッチ３２とを切り替える。これにより、還流駆動モードで三相交流モータ５０を回転駆動することができる。
Countermeasures against counter electromotive force using the high-
三相交流モータ５０の駆動を開始するタイミングであるＴ０では、Ｖ相高圧側スイッチング素子２２ｖとＷ相高圧側スイッチング素子２２ｗとＵ相低圧側スイッチング素子３２ｕとをオフからオンに切り替える。また、残りのスイッチング素子については、オフの状態を維持する。この状態では、中性点５１側からグランドに向かって、Ｕ相コイル部材５５ｕを電流が流れることとなる。言い換えると、三相交流モータ５０のＵ相に一相通電している状態である。
At T0, which is the timing to start driving the three-
次のタイミングであるＴ１では、Ｗ相低圧側スイッチング素子３２ｗをオフからオンに切り替える。それと同時にＷ相高圧側スイッチング素子２２ｗをオンからオフに切り替える。この状態では、中性点５１側からグランドに向かって、Ｕ相コイル部材５５ｕとＷ相コイル部材５５ｗとを電流が流れることとなる。言い換えると、三相交流モータ５０のＵ相とＷ相とに二相通電している状態である。
At the next timing, T1, the W-phase low-voltage
次のタイミングであるＴ２では、Ｕ相低圧側スイッチング素子３２ｕをオンからオフに切り替える。それと同時にＵ相高圧側スイッチング素子２２ｕをオフからオンに切り替える。この状態では、中性点５１側からグランドに向かって、Ｗ相コイル部材５５ｗを電流が流れることとなる。言い換えると、三相交流モータ５０のＷ相に一相通電している状態である。
At the next timing, T2, the U-phase low-voltage
さらに、Ｕ相コイル部材５５ｕでは、逆起電力が発生している。この逆起電力は、Ｕ相高圧側スイッチング素子２２ｕを通過して電源４側に戻る。電源４が充電可能なバッテリであれば、逆起電力が電源４に充電される。一方、電源４が充電不可能であれば、逆起電力が電源４において熱として処理されることとなる。まとめると、発生した逆起電力は、電源４において電気エネルギーまたは熱エネルギーとして処理されることとなる。
Further, the
逆起電力によってＵ相高圧側スイッチング素子２２ｕに電流が流れている。しかし、オン状態のＵ相高圧側スイッチング素子２２ｕの電気抵抗は、非常に小さい。このため、逆起電力に起因して流れる電流の大部分は、Ｕ相高圧側スイッチング素子２２ｕではなく、電源４で処理されることとなる。これにより、Ｕ相コイル部材５５ｕで発生した逆起電力を電源４に戻すことによって処理することができる。
A current is flowing through the U-phase high-voltage
次のタイミングであるＴ３では、Ｖ相低圧側スイッチング素子３２ｖをオフからオンに切り替える。それと同時にＶ相高圧側スイッチング素子２２ｖをオンからオフに切り替える。この状態では、中性点５１側からグランドに向かって、Ｖ相コイル部材５５ｖとＷ相コイル部材５５ｗとを電流が流れることとなる。言い換えると、三相交流モータ５０のＶ相とＷ相とに二相通電している状態である。
At the next timing, T3, the V-phase low-voltage
次のタイミングであるＴ４では、Ｗ相低圧側スイッチング素子３２ｗをオンからオフに切り替える。それと同時にＷ相高圧側スイッチング素子２２ｗをオフからオンに切り替える。この状態では、中性点５１側からグランドに向かって、Ｖ相コイル部材５５ｖを電流が流れることとなる。言い換えると、三相交流モータ５０のＶ相に一相通電している状態である。
At the next timing, T4, the W-phase low-voltage
さらに、Ｗ相コイル部材５５ｗでは、逆起電力が発生している。この逆起電力は、Ｗ相高圧側スイッチング素子２２ｗを通過して電源４側に戻り、電源４で処理される。ここで、オン状態のＷ相高圧側スイッチング素子２２ｗの電気抵抗は、非常に小さい。このため、逆起電力に起因して流れる電流の大部分は、Ｗ相高圧側スイッチング素子２２ｗではなく、電源４で処理されることとなる。これにより、Ｗ相コイル部材５５ｗで発生した逆起電力を電源４に戻すことによって処理することができる。
Further, a counter electromotive force is generated in the W-
次のタイミングであるＴ５では、Ｕ相低圧側スイッチング素子３２ｕをオフからオンに切り替える。それと同時にＵ相高圧側スイッチング素子２２ｕをオンからオフに切り替える。この状態では、中性点５１側からグランドに向かって、Ｕ相コイル部材５５ｕとＶ相コイル部材５５ｖとを電流が流れることとなる。言い換えると、三相交流モータ５０のＵ相とＶ相とに二相通電している状態である。
At the next timing, T5, the U-phase low-voltage
次のタイミングであるＴ６では、Ｖ相低圧側スイッチング素子３２ｖをオンからオフに切り替える。それと同時にＶ相高圧側スイッチング素子２２ｖをオフからオンに切り替える。この状態では、中性点５１側からグランドに向かって、Ｕ相コイル部材５５ｕを電流が流れることとなる。言い換えると、三相交流モータ５０のＵ相に一相通電している状態である。
At the next timing, T6, the V-phase low-voltage
さらに、Ｖ相コイル部材５５ｖでは、逆起電力が発生している。この逆起電力は、Ｖ相高圧側スイッチング素子２２ｖを通過して電源４側に戻り、電源４で処理される。ここで、オン状態のＶ相高圧側スイッチング素子２２ｖの電気抵抗は、非常に小さい。このため、逆起電力に起因して流れる電流の大部分は、Ｖ相高圧側スイッチング素子２２ｖではなく、電源４で処理されることとなる。これにより、Ｖ相コイル部材５５ｖで発生した逆起電力を電源４に戻すことによって処理することができる。
Further, in the V-
このように、低圧側スイッチ３２のオンオフを切り替えるタイミングで、同相の高圧側スイッチ２２を低圧側スイッチ３２とはオンオフが逆になるように制御している。例えば、Ｕ相高圧側スイッチング素子２２ｕとＵ相低圧側スイッチング素子３２ｕとは、Ｔ０からＴ６までのすべてのタイミングにおいて、一方がオンであれば他方がオフとなっている。言い換えると、Ｕ相高圧側スイッチング素子２２ｕとＵ相低圧側スイッチング素子３２ｕとが同時にオンになるタイミングが存在しない。また、Ｕ相高圧側スイッチング素子２２ｕとＵ相低圧側スイッチング素子３２ｕとが同時にオフになるタイミングが存在しない。ただし、逆起電力の処理が完了していれば、高圧側スイッチ２２をオフにしてもよい。したがって、Ｕ相高圧側スイッチング素子２２ｕとＵ相低圧側スイッチング素子３２ｕとが同時にオフになるタイミングが存在するように制御してもよい。
In this way, at the timing of switching the low-
還流駆動モードにおいて、Ｔ６の完了後における各スイッチのオンオフと、Ｔ０の完了後における各スイッチのオンオフとは、同じ状態である。このため、Ｔ６の完了後はＴ１のように各スイッチング素子のオンオフを切り替えることで還流駆動モードによる三相交流モータ５０の回転駆動を維持することができる。言い換えると、還流駆動モードで三相交流モータ５０の回転駆動を維持する間は、Ｔ１からＴ６までの一連のサイクルを繰り返すこととなる。
In the reflux drive mode, the on / off of each switch after the completion of T6 and the on / off of each switch after the completion of T0 are in the same state. Therefore, after the completion of T6, the rotational drive of the three-
上述した実施形態によると、制御部９０は、低圧側スイッチング素子をオンからオフに切り替えた際に、オンからオフに切り替えた低圧側スイッチング素子と同相の高圧側スイッチング素子をオフからオンに切り替える。このため、コイル部材で発生した逆起電力をオンに切り替えられた高圧側スイッチング素子を流れる電流として電源４側に戻すことができる。したがって、逆起電力の影響で低圧側スイッチ３２に大きな熱負荷が加えられてしまうことを抑制できる。よって、三相交流モータ５０で発生した逆起電力を安定して処理可能なモータシステム５を用いたシフトバイワイヤシステム１を提供できる。
According to the above-described embodiment, when the low-voltage side switching element is switched from on to off, the
他の実施形態
この明細書および図面等における開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品および／または要素の組み合わせに限定されない。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品および／または要素が省略されたものを包含する。開示は、１つの実施形態と他の実施形態との間における部品および／または要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、請求の範囲の記載によって示され、さらに請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。
Other Embodiments The disclosure in this specification, drawings and the like is not limited to the exemplified embodiments. The disclosure includes exemplary embodiments and modifications by those skilled in the art based on them. For example, disclosure is not limited to the parts and / or element combinations shown in the embodiments. Disclosure can be carried out in various combinations. The disclosure can have additional parts that can be added to the embodiment. Disclosures include those in which the parts and / or elements of the embodiment are omitted. Disclosures include replacements or combinations of parts and / or elements between one embodiment and the other. The technical scope disclosed is not limited to the description of the embodiments. Some technical scopes disclosed are indicated by the claims description and should be understood to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the claims statement.
明細書および図面等における開示は、請求の範囲の記載によって限定されない。明細書および図面等における開示は、請求の範囲に記載された技術的思想を包含し、さらに請求の範囲に記載された技術的思想より多様で広範な技術的思想に及んでいる。よって、請求の範囲の記載に拘束されることなく、明細書および図面等の開示から、多様な技術的思想を抽出することができる。 Disclosure in the description, drawings, etc. is not limited by the description of the scope of claims. The disclosure in the description, drawings, etc. includes the technical ideas described in the claims, and further covers a wider variety of technical ideas than the technical ideas described in the claims. Therefore, various technical ideas can be extracted from the disclosure of the description, drawings, etc. without being bound by the description of the claims.
本開示に記載の制御部およびその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された１つないしは複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサを構成する専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の装置およびその手法は、専用ハードウェア論理回路により、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の装置およびその手法は、コンピュータプログラムを実行するプロセッサと１つ以上のハードウェア論理回路との組み合わせにより構成された１つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。 The control unit and its method described in the present disclosure may be realized by a dedicated computer constituting a processor programmed to perform one or more functions embodied by a computer program. Alternatively, the apparatus and method thereof described in the present disclosure may be realized by a dedicated hardware logic circuit. Alternatively, the apparatus and method thereof described in the present disclosure may be realized by one or more dedicated computers configured by a combination of a processor that executes a computer program and one or more hardware logic circuits. Further, the computer program may be stored in a computer-readable non-transitional tangible recording medium as an instruction executed by the computer.
１ シフトバイワイヤシステム、 ４ 電源、 ５ モータシステム、 １１ 高圧側中性点配線、 １２ 高圧側リレー、 ２１ 高圧側配線、 ２１ｕ Ｕ相高圧側配線部材（高圧側配線部材）、 ２１ｖ Ｖ相高圧側配線部材（高圧側配線部材）、 ２１ｗ Ｗ相高圧側配線部材（高圧側配線部材）、 ２２ 高圧側スイッチ、 ２２ｕ Ｕ相高圧側スイッチング素子（高圧側スイッチング素子）、 ２２ｖ Ｖ相高圧側スイッチング素子（高圧側スイッチング素子）、 ２２ｗ Ｗ相高圧側スイッチング素子（高圧側スイッチング素子）、 ３１ 低圧側配線、 ３１ｕ Ｕ相低圧側配線部材（低圧側配線部材）、 ３１ｖ Ｖ相低圧側配線部材（低圧側配線部材）、 ３１ｗ Ｗ相低圧側配線部材（低圧側配線部材）、 ３２ 低圧側スイッチ、 ３２ｕ Ｕ相低圧側スイッチング素子（低圧側スイッチング素子）、 ３２ｖ Ｖ相低圧側スイッチング素子（低圧側スイッチング素子）、 ３２ｗ Ｗ相低圧側スイッチング素子（低圧側スイッチング素子）、 ３５ キースイッチ、 ４１ 低圧側中性点配線、 ４２ 低圧側リレー、 ５０三相交流モータ、 ５１ 中性点、 ５５ｕ Ｕ相コイル部材（コイル部材）、 ５５ｖ Ｖ相コイル部材（コイル部材）、 ５５ｗ Ｗ相コイル部材（コイル部材）、 ９０ 制御部 1 shift-by-wire system, 4 power supply, 5 motor system, 11 high-pressure side neutral point wiring, 12 high-pressure side relay, 21 high-pressure side wiring, 21u U-phase high-pressure side wiring member (high-pressure side wiring member), 21v V-phase high-pressure side wiring Member (high pressure side wiring member), 21w W phase high pressure side wiring member (high pressure side wiring member), 22 high pressure side switch, 22u U phase high pressure side switching element (high pressure side switching element), 22v V phase high pressure side switching element (high pressure) Side switching element), 22w W phase high pressure side switching element (high pressure side switching element), 31 low pressure side wiring, 31u U phase low pressure side wiring member (low pressure side wiring member), 31v V phase low pressure side wiring member (low pressure side wiring member) ), 31w W phase low pressure side wiring member (low pressure side wiring member), 32 low pressure side switch, 32u U phase low pressure side switching element (low pressure side switching element), 32v V phase low pressure side switching element (low pressure side switching element), 32w W phase low pressure side switching element (low pressure side switching element), 35 key switch, 41 low pressure side neutral point wiring, 42 low pressure side relay, 50 three-phase AC motor, 51 neutral point, 55u U phase coil member (coil member) , 55v V-phase coil member (coil member), 55w W-phase coil member (coil member), 90 Control unit
Claims (8)
三相分のコイル部材（５５ｕ、５５ｖ、５５ｗ）がスター結線された三相交流モータ（５０）と、
電源（４）と前記三相交流モータの中性点（５１）とを接続している高圧側中性点配線（１１）と、
前記高圧側中性点配線に設けられている高圧側リレー（１２）と、
グランドと前記中性点とを接続している低圧側中性点配線（４１）と、
前記低圧側中性点配線に設けられている低圧側リレー（４２）と、
前記電源と前記三相交流モータの前記中性点とは反対側とを接続し、前記三相交流モータの各相に対応した複数の高圧側配線部材（２１ｕ、２１ｖ、２１ｗ）を有する高圧側配線（２１）と、
前記高圧側配線に設けられ、前記三相交流モータの各相に対応した複数の高圧側スイッチング素子（２２ｕ、２２ｖ、２２ｗ）を有する高圧側スイッチ（２２）と、
前記三相交流モータの前記中性点とは反対側とグランドとを接続し、前記三相交流モータの各相に対応した複数の低圧側配線部材（３１ｕ、３１ｖ、３１ｗ）を有する低圧側配線（３１）と、
前記低圧側配線に設けられ、前記三相交流モータの各相に対応した複数の低圧側スイッチング素子（３２ｕ、３２ｖ、３２ｗ）を有する低圧側スイッチ（３２）と、
前記高圧側リレーと前記低圧側リレーと前記高圧側スイッチと前記低圧側スイッチとの制御を行う制御部（９０）とを備え、
前記制御部は、前記高圧側スイッチと前記低圧側スイッチとにおける故障の有無を判定する故障判定を実行可能であって、前記故障判定の結果に基づいて、前記高圧側リレーと前記低圧側リレーと前記高圧側スイッチと前記低圧側スイッチとを制御するシフトバイワイヤシステム。 A shift-by-wire system that switches the shift range of a vehicle using electrical control.
A three-phase AC motor (50) in which three-phase coil members (55u, 55v, 55w) are star-connected, and
The high-voltage side neutral point wiring (11) connecting the power supply (4) and the neutral point (51) of the three-phase AC motor, and
The high-voltage side relay (12) provided in the high-voltage side neutral point wiring and
The low-voltage side neutral point wiring (41) connecting the ground and the neutral point,
The low-voltage side relay (42) provided in the low-voltage side neutral point wiring and
A high-voltage side that connects the power supply and the side of the three-phase AC motor opposite to the neutral point and has a plurality of high-voltage side wiring members (21u, 21v, 21w) corresponding to each phase of the three-phase AC motor. Wiring (21) and
A high-voltage side switch (22) provided on the high-voltage side wiring and having a plurality of high-voltage side switching elements (22u, 22v, 22w) corresponding to each phase of the three-phase AC motor.
Low-voltage side wiring that connects the ground opposite to the neutral point of the three-phase AC motor and has a plurality of low-pressure side wiring members (31u, 31v, 31w) corresponding to each phase of the three-phase AC motor. (31) and
A low-voltage side switch (32) provided on the low-voltage side wiring and having a plurality of low-voltage side switching elements (32u, 32v, 32w) corresponding to each phase of the three-phase AC motor.
A control unit (90) that controls the high-voltage side relay, the low-voltage side relay, the high-voltage side switch, and the low-voltage side switch is provided.
The control unit can execute a failure determination for determining the presence or absence of a failure in the high-voltage side switch and the low-voltage side switch, and based on the result of the failure determination, the high-voltage side relay and the low-voltage side relay A shift-by-wire system that controls the high-voltage side switch and the low-voltage side switch.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020039334A JP2021139474A (en) | 2020-03-06 | 2020-03-06 | Shift-by-wire system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020039334A JP2021139474A (en) | 2020-03-06 | 2020-03-06 | Shift-by-wire system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| JP2021139474A true JP2021139474A (en) | 2021-09-16 |
Family
ID=77669486
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2020039334A Pending JP2021139474A (en) | 2020-03-06 | 2020-03-06 | Shift-by-wire system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2021139474A (en) |
-
2020
- 2020-03-06 JP JP2020039334A patent/JP2021139474A/en active Pending
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