JP2022047765A - 制御装置、および電動アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】出力シャフトの回転角度を検出する回転センサが故障した場合でも、出力シャフトの回転角度の制御精度の低下を抑制できる制御装置、およびその制御装置を備えた電動アクチュエータを提供する。
【解決手段】モータ部とモータ部の回転を出力シャフトに伝える伝達機構部とモータ部の回転を検出する第１回転センサと出力シャフトの回転を検出する第２回転センサとを備える電動アクチュエータに設けられ、出力シャフトの回転角度に基づきモータ部を制御する制御装置であって、第２回転センサの検出結果に基づき出力シャフトの回転角度を算出する回転角度計算部と、出力シャフトの回転角度に関する情報を記憶する記憶部と、を備える。回転角度計算部は、第２回転センサが故障した場合、第１回転センサの検出結果と、第２回転センサが故障する前に記憶部に記憶された出力シャフトの回転角度に関する情報と、に基づき出力シャフトの回転角度を算出する。
【選択図】図５

Description

本発明は、制御装置、および電動アクチュエータに関する。

モータ部と、モータ部の回転を出力シャフトに伝える伝達機構部と、を備える電動アクチュエータが知られている。例えば、特許文献１には、そのような電動アクチュエータとして、車両の自動変速機のシフトを切り替えるシフトバイワイヤシステムの駆動部として適用される回転式アクチュエータが記載されている。

特開２０１３－２４７７９８号公報

上記のような電動アクチュエータにおいては、出力シャフトの回転角度を検出可能な回転センサの検出結果に基づいてモータ部が制御され、出力シャフトの回転角度が制御される場合がある。しかし、この場合、出力シャフトの回転角度を検出可能な回転センサが故障した場合には、出力シャフトの回転角度の制御精度が低下する虞がある。

本発明は、上記事情に鑑みて、出力シャフトの回転角度を検出可能な回転センサが故障した場合であっても、出力シャフトの回転角度の制御精度が低下することを抑制できる制御装置、およびそのような制御装置を備えた電動アクチュエータを提供することを目的の一つとする。

本発明の制御装置の一つの態様は、モータ部と前記モータ部の回転を出力シャフトに伝える伝達機構部と前記モータ部の回転を検出可能な第１回転センサと前記出力シャフトの回転を検出可能な第２回転センサとを備える電動アクチュエータに設けられ、前記出力シャフトの回転角度に基づいて前記モータ部を制御する制御装置であって、前記第２回転センサの検出結果に基づいて前記出力シャフトの回転角度を算出可能な回転角度計算部と、前記出力シャフトの回転角度に関する情報を記憶可能な記憶部と、を備える。前記回転角度計算部は、前記第２回転センサが故障した場合、前記第１回転センサの検出結果と、前記第２回転センサが故障するよりも前に前記記憶部に記憶された前記出力シャフトの回転角度に関する情報と、に基づいて、前記出力シャフトの回転角度を算出する。

本発明の電動アクチュエータの一つの態様は、モータ部と、前記モータ部の回転を出力シャフトに伝える伝達機構部と、前記モータ部の回転を検出可能な第１回転センサと、前記出力シャフトの回転を検出可能な第２回転センサと、上記の制御装置と、を備える。

本発明の一つの態様によれば、電動アクチュエータにおいて、出力シャフトの回転角度を検出可能な回転センサが故障した場合であっても、出力シャフトの回転角度の制御精度が低下することを抑制できる。

図１は、本実施形態の電動アクチュエータが搭載されるアクチュエータ装置を示す図であって、ロックギヤがアンロック状態である場合を示す図である。 図２は、本実施形態の電動アクチュエータが搭載されるアクチュエータ装置を示す図であって、ロックギヤがロック状態である場合を示す図である。 図３は、本実施形態の電動アクチュエータが搭載されるアクチュエータ装置の一部を上側から見た図である。 図４は、本実施形態の電動アクチュエータの機能構成を示すブロック図である。 図５は、本実施形態の電動アクチュエータの制御手順の一例を示すフローチャートである。

各図においてＺ軸方向は、正の側を上側とし、負の側を下側とする上下方向である。各図に適宜示す仮想軸である中心軸Ｊの軸方向は、例えば、Ｚ軸方向、すなわち上下方向と平行である。以下の説明においては、中心軸Ｊの軸方向と平行な方向を単に「軸方向Ｚ」と呼ぶ。また、特に断りのない限り、中心軸Ｊを中心とする径方向を単に「径方向」と呼ぶ。また、上側から見て中心軸Ｊを中心として反時計回りに回転する方向を「第１回転方向θ１」と呼び、上側から見て中心軸Ｊを中心として時計回りに回転する方向を「第２回転方向θ２」と呼ぶ。

また、各図においてＸ軸方向は、Ｚ軸方向と直交する方向であり、Ｙ軸方向は、Ｘ軸方向およびＺ軸方向の両方と直交する方向である。Ｘ軸方向と平行な方向を「前後方向Ｘ」と呼び、Ｙ軸方向と平行な方向を「左右方向Ｙ」と呼ぶ。前後方向Ｘにおいては、Ｘ軸方向の正の側（＋Ｘ側）を前側とし、Ｘ軸方向の負の側（－Ｘ側）を後側とする。左右方向Ｙにおいては、Ｙ軸方向の正の側（＋Ｙ側）を左側とし、Ｙ軸方向の負の側（－Ｙ側）を右側とする。

なお、上下方向、前後方向、左右方向、上側、下側、前側、後側、左側、および右側とは、単に各部の相対位置関係を説明するための名称であり、実際の配置関係等は、これらの名称で示される配置関係等以外の配置関係等であってもよい。

図１および図２に示すように、本実施形態の電動アクチュエータ１０は、アクチュエータ装置１に搭載される。アクチュエータ装置１は、例えば、車両に設けられ、運転者のシフト操作に基づいて駆動されるシフト・バイ・ワイヤ方式のアクチュエータ装置である。アクチュエータ装置１は、運転者のシフト操作に基づいてマニュアルバルブ７２を移動させ、油路ボディ８０内の油圧回路を切り換える。これにより、アクチュエータ装置１は、車両のギヤを、例えば、パーキング、リバース、ニュートラル、ドライブの間で切り換え可能である。

また、アクチュエータ装置１は、運転者のシフト操作に基づいてロックギヤＧをロック状態とアンロック状態との間で切り換える。アクチュエータ装置１は、車両のギヤがパーキングである場合に、ロックギヤＧをロック状態とし、車両のギヤがパーキング以外の場合に、ロックギヤＧをアンロック状態とする。ロックギヤＧは、車軸に連結されたギヤである。ロックギヤＧは、外周面に複数の歯部Ｇａを有し、左右方向Ｙに延びる回転軸Ｇｊ回りに回転する。

アクチュエータ装置１は、電動アクチュエータ１０と、出力シャフト６０と、油路ボディ８０と、アーム操作部６１と、バルブ操作部６２と、ロックアーム７１と、マニュアルバルブ７２と、を備える。出力シャフト６０は、例えば、中心軸Ｊを中心として軸方向Ｚに延びる円柱状である。出力シャフト６０は、電動アクチュエータ１０によって中心軸Ｊ回りに回転させられる。

油路ボディ８０は、複数の油路で構成される油圧回路を内部に有する。図３に示すように、油路ボディ８０は、左右方向Ｙに窪む挿入穴８１を有する。図示は省略するが、挿入穴８１は、油路ボディ８０内の油路と繋がっている。挿入穴８１内には、マニュアルバルブ７２が左右方向Ｙに移動可能に配置されている。マニュアルバルブ７２は、例えば、左右方向Ｙに延びる棒状である。マニュアルバルブ７２が左右方向Ｙに移動することで、油路ボディ８０内の油路同士の接続が変化し、油圧回路が切り換えられる。

図１および図２に示すように、アーム操作部６１は、連結部６１ａと、ロッド６１ｂと、支持部６１ｃと、フランジ部６１ｅと、コイルバネ６１ｆと、を有する。連結部６１ａは、出力シャフト６０に固定されている。連結部６１ａは、例えば、出力シャフト６０から径方向外側に突出している。ロッド６１ｂは、前後方向Ｘに沿って移動可能に配置されている。ロッド６１ｂは、例えば、後側の端部が連結部６１ａに連結されている。

支持部６１ｃは、前後方向Ｘに延びる軸を中心とする円錐台状である。支持部６１ｃの外径は、前側から後側に向かうに従って大きくなっている。支持部６１ｃは、支持部６１ｃを前後方向Ｘに貫通する貫通孔６１ｄを有する。貫通孔６１ｄには、ロッド６１ｂの前側の端部が通されている。支持部６１ｃは、ロッド６１ｂに対して前後方向Ｘに移動可能である。支持部６１ｃとロッド６１ｂとは、例えば、同心に配置されている。フランジ部６１ｅは、支持部６１ｃよりも後側において、ロッド６１ｂに固定されている。

コイルバネ６１ｆは、前後方向Ｘに延びている。コイルバネ６１ｆは、支持部６１ｃとフランジ部６１ｅとの前後方向Ｘの間に配置されている。コイルバネ６１ｆの内側にはロッド６１ｂが通されている。コイルバネ６１ｆの後端は、フランジ部６１ｅに接触している。コイルバネ６１ｆの前端は、支持部６１ｃに接触している。コイルバネ６１ｆは、支持部６１ｃがロッド６１ｂに対して前後方向Ｘに相対移動することで伸縮し、支持部６１ｃに対して前後方向Ｘの弾性力を加える。

バルブ操作部６２は、例えば、出力シャフト６０の下端部に固定されている。図３に示すように、バルブ操作部６２は、例えば、出力シャフト６０から径方向外側に突出している。バルブ操作部６２の先端部は、マニュアルバルブ７２と連結されている。

アーム操作部６１およびバルブ操作部６２は、電動アクチュエータ１０によって駆動される。具体的には、電動アクチュエータ１０によって出力シャフト６０が中心軸Ｊ回りに回転させられると、出力シャフト６０の回転に伴って、連結部６１ａおよびバルブ操作部６２も中心軸Ｊ回りに回転する。ロッド６１ｂは、連結部６１ａが中心軸Ｊ回りに回転することで、前後方向Ｘに移動する。ロッド６１ｂは、例えば、連結部６１ａが第１回転方向θ１に回転することで、後側に移動する。ロッド６１ｂは、例えば、連結部６１ａが第２回転方向θ２に回転することで、前側に移動する。ロッド６１ｂの前後方向Ｘの移動に伴って、支持部６１ｃ、フランジ部６１ｅ、およびコイルバネ６１ｆも前後方向Ｘに移動する。

電動アクチュエータ１０は、運転者のシフト操作に基づいてバルブ操作部６２の位置をパーキング位置ＰＰと非パーキング位置との間で切り換え可能である。非パーキング位置は、パーキング位置ＰＰ以外の位置であり、本実施形態では、図３に示すように、ドライブ位置ＤＰと、ニュートラル位置ＮＰと、リバース位置ＲＰと、を含む。すなわち、本実施形態では、電動アクチュエータ１０は、運転者のシフト操作に基づいてバルブ操作部６２の位置を、ドライブ位置ＤＰと、ニュートラル位置ＮＰと、リバース位置ＲＰと、パーキング位置ＰＰとの間で切り換える。本実施形態において、パーキング位置ＰＰは、ロックギヤＧがロック状態となるロック位置であり、非パーキング位置は、ロックギヤＧがアンロック状態となる非ロック位置である。

ドライブ位置ＤＰは、車両のギヤがドライブである場合のバルブ操作部６２の位置である。ニュートラル位置ＮＰは、車両のギヤがニュートラルである場合のバルブ操作部６２の位置である。リバース位置ＲＰは、車両のギヤがリバースである場合のバルブ操作部６２の位置である。パーキング位置ＰＰは、車両のギヤがパーキングである場合のバルブ操作部６２の位置である。図１は、例えば、バルブ操作部６２が非パーキング位置のうちリバース位置ＲＰにある場合を示している。図２は、例えば、バルブ操作部６２がパーキング位置ＰＰにある場合を示している。

図３に示すように、パーキング位置ＰＰにおいてバルブ操作部６２は、上側から見て前後方向Ｘに対して第２回転方向θ２側に傾く仮想線ＬＰに沿って配置される。図示は省略するが、リバース位置ＲＰにおいてバルブ操作部６２は、上側から見て前後方向Ｘに延びる仮想線ＬＲに沿って配置される。ニュートラル位置ＮＰにおいてバルブ操作部６２は、上側から見て前後方向Ｘに対して第１回転方向θ１側に傾く仮想線ＬＮに沿って配置される。ドライブ位置ＤＰにおいてバルブ操作部６２は、上側から見て前後方向Ｘに対して仮想線ＬＮよりも第１回転方向θ１側に傾く仮想線ＬＤに沿って配置される。

バルブ操作部６２における先端部の左右方向Ｙの位置は、例えば、パーキング位置ＰＰ、リバース位置ＲＰ、ニュートラル位置ＮＰ、ドライブ位置ＤＰの順に、左側から右側になる。バルブ操作部６２における先端部の左右方向Ｙの位置が変化するとともに、バルブ操作部６２における先端部が連結されたマニュアルバルブ７２の左右方向Ｙの位置が変化する。つまり、マニュアルバルブ７２の左右方向Ｙの位置は、パーキング位置ＰＰ、リバース位置ＲＰ、ニュートラル位置ＮＰ、ドライブ位置ＤＰの順に、左側から右側になる。このようにして、バルブ操作部６２は、マニュアルバルブ７２を移動させる。

図１および図２に示すように、ロックアーム７１は、例えば、アーム操作部６１の前側に配置されている。ロックアーム７１は、回転軸７１ｄを中心として回転可能に配置されている。回転軸７１ｄは、左右方向Ｙに延びる軸である。ロックアーム７１は、第１部分７１ａと、第２部分７１ｂと、を有する。第１部分７１ａは、回転軸７１ｄから後側に延びている。第１部分７１ａの後端は、支持部６１ｃの外周面に接触している。第２部分７１ｂは、回転軸７１ｄから上側に向かって前側に僅かに傾いて延びている。第２部分７１ｂは、上端部に前側に突出する噛合部７１ｃを有する。

ロックアーム７１は、ロッド６１ｂおよび支持部６１ｃの前後方向Ｘへの移動に伴って、回転軸７１ｄ回りに回転する。例えば、出力シャフト６０が図１に示す状態から第２回転方向θ２に回転すると、ロッド６１ｂおよび支持部６１ｃが前側に移動する。支持部６１ｃの外径は、前側から後側に向かうに従って大きくなるため、支持部６１ｃが前側に移動すると、支持部６１ｃに接触する第１部分７１ａが上側に持ち上げられ、ロックアーム７１が回転軸７１ｄを中心として左側から見て反時計回りに回転する。これにより、噛合部７１ｃがロックギヤＧに近づき、図２に示すように、歯部Ｇａ同士の間に噛み合う。

このとき、歯部Ｇａの位置によっては、噛合部７１ｃが歯部Ｇａに接触し、ロックアーム７１は、噛合部７１ｃが歯部Ｇａ同士の間に噛み合う位置まで回転できない場合がある。このような場合であっても、本実施形態では、支持部６１ｃがロッド６１ｂに対して前後方向Ｘに移動可能であるため、ロッド６１ｂはパーキング位置ＰＰに移動しつつ、支持部６１ｃがパーキング位置ＰＰよりも後側に位置する状態を許容できる。これにより、出力シャフト６０の回転が阻害されることを抑制でき、電動アクチュエータ１０に負荷が掛かることを抑制できる。

また、ロッド６１ｂがパーキング位置ＰＰに位置し、支持部６１ｃがパーキング位置ＰＰよりも後側に位置する状態では、コイルバネ６１ｆが圧縮変形した状態となる。そのため、コイルバネ６１ｆによって支持部６１ｃに前向きの弾性力が加えられる。これにより、支持部６１ｃを介して、コイルバネ６１ｆからロックアーム７１に、回転軸７１ｄを中心として左側から見て反時計回りに回転する向きの回転モーメントが加えられる。したがって、ロックギヤＧが回転して歯部Ｇａの位置がずれると、ロックアーム７１が回転して、噛合部７１ｃが歯部Ｇａ同士の間に噛み合う。

一方、例えば、出力シャフト６０が図２に示す状態から第１回転方向θ１に回転すると、ロッド６１ｂおよび支持部６１ｃが後側に移動する。支持部６１ｃが後側に移動すると、支持部６１ｃによって持ち上げられていた第１部分７１ａが自重で、あるいはロックギヤＧから力を受けて下側に移動し、ロックアーム７１が回転軸７１ｄを中心として左側から見て時計回りに回転する。これにより、噛合部７１ｃがロックギヤＧから離れ、図１に示すように、歯部Ｇａ同士の間から外れる。

図４に示すように、電動アクチュエータ１０は、モータ部２０と、伝達機構部３０と、第１回転センサ５１と、第２回転センサ５２と、制御装置４０と、を備える。伝達機構部３０は、モータ部２０の回転を出力シャフト６０に伝える。伝達機構部３０には、例えば、モータ部２０における図示しないロータのシャフトが連結されている。本実施形態において伝達機構部３０は、減速機である。

なお、本明細書においてモータ部２０の回転とは、モータ部２０における図示しないロータの回転である。また、本明細書において、モータ部２０の回転角度とは、モータ部２０における図示しないロータの回転角度であり、モータ部２０の回転角速度とは、モータ部２０における図示しないロータの回転角速度である。

第１回転センサ５１は、モータ部２０の回転を検出可能なセンサである。より詳細には、第１回転センサ５１は、例えば、モータ部２０における図示しないシャフトの回転を検出可能である。第１回転センサ５１は、所定の間隔でモータ部２０の回転を検出する。第１回転センサ５１は、例えば、磁気センサである。第１回転センサ５１は、例えば、ホールＩＣなどのホール素子である。

第２回転センサ５２は、出力シャフト６０の回転を検出可能なセンサである。第２回転センサ５２は、所定の間隔で出力シャフト６０の回転を検出する。第２回転センサ５２が出力シャフト６０の回転を検出する間隔は、例えば、第１回転センサ５１がモータ部２０の回転を検出する間隔よりも大きい。第２回転センサ５２は、例えば、磁気センサである。第２回転センサ５２は、例えば、ホールＩＣなどのホール素子である。

制御装置４０は、電動アクチュエータ１０に設けられ、出力シャフト６０の回転角度に基づいてモータ部２０を制御する制御装置である。本実施形態において制御装置４０は、車両に搭載され、車両のシフト操作に基づいてモータ部２０を制御する。制御装置４０は、回転角度指令部４１と、回転角度制御部４２と、回転角速度制御部４３と、電流制御部４４と、インバータ部４５と、電流検出部４６と、回転角速度計算部４７と、回転角度計算部４８と、故障検出部４９と、記憶部５０と、を備える。なお、図４において機能ブロックで示される制御装置４０の各部は、制御装置４０が各部の機能を有しているならば、制御装置４０においてどのように構成されていてもよい。

回転角度指令部４１には、移動指令ＣＳが入力される。移動指令ＣＳは、車両のシフト操作が行われることで、電動アクチュエータ１０に送られる信号である。移動指令ＣＳは、例えば、車両のエンジンコントロールユニットから送られる。移動指令ＣＳには、車両のギヤをいずれのギヤに切り替えるについての情報が含まれている。回転角度指令部４１は、移動指令ＣＳに基づいて、目標角度指令４１ａを回転角度制御部４２に出力する。目標角度指令４１ａは、出力シャフト６０の目標回転角度を含む。

回転角度制御部４２は、入力された目標角度指令４１ａに基づいて、角速度指令４２ａを回転角速度制御部４３に出力する。回転角速度制御部４３は、入力された角速度指令４２ａに基づいて、電流指令４３ａを電流制御部４４に出力する。電流制御部４４は、電流指令４３ａに基づいてインバータ部４５に信号を送る。インバータ部４５には、電動アクチュエータ１０の外部から電流が供給される。インバータ部４５は、電流指令４３ａからの信号に基づいて、外部から供給された電流の周波数を変換する。インバータ部４５は、周波数を変換した電流をモータ部２０に供給する。電流検出部４６は、インバータ部４５からモータ部２０に出力される電流を検出する。電流検出部４６の検出結果は、電流制御部４４に入力される。

回転角速度計算部４７には、第１回転センサ５１からの信号が入力される。回転角速度計算部４７は、第１回転センサ５１の検出結果に基づいてモータ部２０の回転角速度を算出可能である。回転角速度計算部４７は、第１タイミングにおいて検出された第１回転センサ５１の検出結果と第１タイミングの次の第２タイミングにおいて検出された第１回転センサ５１の検出結果との差分に基づいて、モータ部２０の回転角速度を算出する。このようにして算出されたモータ部２０の回転角速度を用いることで、モータ部２０の回転を好適に制御できる。回転角速度計算部４７において算出されたモータ部２０の回転角速度は、回転角速度制御部４３に入力される。

回転角度計算部４８には、第２回転センサ５２からの信号が入力される。回転角度計算部４８は、第２回転センサ５２の検出結果に基づいて出力シャフト６０の回転角度を算出可能である。回転角度計算部４８において算出された出力シャフト６０の回転角度は、回転角度制御部４２に入力される。本実施形態において回転角度計算部４８には、第１回転センサ５１からの信号も入力される。本実施形態において回転角度計算部４８は、第１回転センサ５１の検出結果に基づいてモータ部２０の回転角度を算出可能である。

故障検出部４９には、第２回転センサ５２からの信号が入力される。故障検出部４９は、第２回転センサ５２の検出結果に基づいて第２回転センサ５２が故障したか否かを検出可能である。故障検出部４９は、例えば、第２回転センサ５２からエラー信号が入力された場合、および第２回転センサ５２から入力された信号の値が不正な場合などに第２回転センサ５２が故障していると判断する。第２回転センサ５２から入力された信号の値が不正な場合とは、例えば、第２回転センサ５２から入力された信号の値が、第２回転センサ５２から前回入力された信号の値に対して所定値以上離れているような場合を含む。故障検出部４９の検出結果は、回転角度計算部４８に入力される。

記憶部５０は、出力シャフト６０の回転角度に関する情報を記憶可能である。出力シャフト６０の回転角度に関する情報は、例えば、出力シャフト６０の回転角度、および出力シャフト６０の回転角度に応じた第２回転センサ５２の検出結果などを含む。本実施形態において、記憶部５０には、回転角度計算部４８において算出された出力シャフト６０の回転角度が記憶される。

本実施形態において記憶部５０は、揮発性メモリ５０ａと、不揮発性メモリ５０ｂと、を有する。揮発性メモリ５０ａには、例えば、回転角度計算部４８によって出力シャフト６０の回転角度が算出される度に、出力シャフト６０の回転角度が書き込まれる。つまり、本実施形態において制御装置４０は、第２回転センサ５２によって出力シャフト６０の回転が検出される度に、現在の出力シャフト６０の回転角度に関する情報を揮発性メモリ５０ａに書き込む。揮発性メモリ５０ａに記憶された出力シャフト６０の回転角度は、例えば、次に出力シャフト６０の回転角度が書き込まれた際に上書きされる。

不揮発性メモリ５０ｂには、例えば、電動アクチュエータ１０の電源がＯＦＦされる際に、回転角度計算部４８によって算出された出力シャフト６０の回転角度が書き込まれる。つまり、本実施形態において制御装置４０は、電動アクチュエータ１０の電源がＯＦＦにされる際に、現在の出力シャフト６０の回転角度に関する情報を不揮発性メモリ５０ｂに書き込む。不揮発性メモリ５０ｂに記憶された出力シャフト６０の回転角度は、例えば、次に出力シャフト６０の回転角度が書き込まれた際に上書きされる。

電動アクチュエータ１０の電源がＯＦＦされる際とは、電動アクチュエータ１０が処理を終了した後に正常に電動アクチュエータ１０の電源がＯＦＦされる際と、事故などにより電動アクチュエータ１０への外部からの電力供給が意図せず遮断されて電動アクチュエータ１０の電源がＯＦＦされる際と、を含む。事故などにより電動アクチュエータ１０への外部からの電力供給が意図せず遮断された場合には、例えば、電動アクチュエータ１０に搭載された図示しないコンデンサに蓄えられた電力が電動アクチュエータ１０に供給される。これにより、電動アクチュエータ１０の電源が突然ＯＦＦになることを抑制でき、電動アクチュエータ１０の電源を正常時と同様に緩やかに電圧を降下させつつＯＦＦにすることができる。このような場合、不揮発性メモリ５０ｂへの書き込みは、図示しないコンデンサに蓄えられた電力を利用して行われる。

制御装置４０は、例えば、図５に示すフローチャートに沿ってモータ部２０の制御を行う。電動アクチュエータ１０の電源がＯＮにされると制御装置４０は、第２回転センサ５２が正常に動作しているか否かを判断する（ステップＳ１）。本実施形態において制御装置４０は、故障検出部４９によって第２回転センサ５２が故障しているか否かを判断し、第２回転センサ５２が正常に動作しているか否かを判断する。制御装置４０は、故障検出部４９によって第２回転センサ５２が故障していないと判断された場合、第２回転センサ５２が正常に動作していると判断する。一方、制御装置４０は、故障検出部４９によって第２回転センサ５２が故障していると判断された場合、第２回転センサ５２が正常に動作していないと判断する。

第２回転センサ５２が正常に動作していると判断した場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）、制御装置４０は、第２回転センサ５２の検出結果に基づいて、出力シャフト６０の初期回転角度を取得する（ステップＳ２ａ）。具体的に制御装置４０は、回転角度計算部４８によって、出力シャフト６０の初期回転角度を取得する。

一方、第２回転センサ５２が正常に動作していないと判断した場合（ステップＳ１：ＮＯ）、制御装置４０は、前回電源がＯＦＦにされた際に、不揮発性メモリ５０ｂに保存された出力シャフト６０の回転角度を読み出して、出力シャフト６０の初期回転角度を取得する（ステップＳ２ｂ）。

なお、例えば、電動アクチュエータ１０の電源が初めてＯＮにされる場合において第２回転センサ５２が正常に動作していないと判断した場合には、制御装置４０は、予め不揮発性メモリ５０ｂに保存されていた出力シャフト６０の回転角度を読み出して、出力シャフト６０の初期回転角度を取得する。

出力シャフト６０の初期回転角度を取得した後、制御装置４０は、モータ部２０の制御を開始する（ステップＳ３）。モータ部２０の制御を開始した後、制御装置４０は、再び第２回転センサ５２が正常に動作しているか否かを判断する（ステップＳ４）。ステップＳ４における判断は、例えば、ステップＳ１における判断と同様にできる。

第２回転センサ５２が正常に動作していると判断した場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、制御装置４０は、回転角度計算部４８において、第２回転センサ５２の検出結果に基づいて、出力シャフト６０の回転角度を算出し、モータ部２０を制御する（ステップＳ５ａ）。

一方、第２回転センサ５２が正常に動作していないと判断した場合（ステップＳ４：ＮＯ）、制御装置４０は、回転角度計算部４８において、第１回転センサ５１の検出結果と、記憶部５０に記憶された出力シャフト６０の回転角度と、に基づいて、出力シャフト６０の回転角度を算出し、モータ部２０を制御する（ステップＳ５ｂ）。つまり、回転角度計算部４８は、第２回転センサ５２が故障した場合、第１回転センサ５１の検出結果と、第２回転センサ５２が故障するよりも前に記憶部５０に記憶された出力シャフト６０の回転角度に関する情報と、に基づいて、出力シャフト６０の回転角度を算出する。

本実施形態において回転角度計算部４８は、第２回転センサ５２が故障した場合、第２回転センサ５２が故障する前に最後に記憶部５０に記憶された出力シャフト６０の回転角度と、モータ部２０の回転角度と、減速機である伝達機構部３０の減速比と、に基づいて、出力シャフト６０の回転角度を算出する。回転角度計算部４８は、例えば、第２回転センサ５２が故障する前に最後に記憶部５０に記憶された出力シャフト６０の回転角度に対して、当該記憶された出力シャフト６０の回転角度が記憶部５０に記憶された時点から現在までに回転したモータ部２０の回転角度を減速比で割った値を足し合わせることで、現在の出力シャフト６０の回転角度を算出する。

なお、ステップＳ１において第２回転センサ５２が正常に動作していないと判断していた場合、制御装置４０は、ステップＳ４において、故障検出部４９の検出結果などによらず、第２回転センサ５２が正常に動作していないと判断してもよい。

本実施形態では、モータ部２０の制御中において制御装置４０は、回転角度計算部４８によって算出された出力シャフト６０の回転角度を揮発性メモリ５０ａに書き込む（ステップＳ６）。制御装置４０は、出力シャフト６０の回転角度が目標回転角度に到達したか否かを判断する（ステップＳ７）。ステップＳ６およびステップＳ７は、例えば、第２回転センサ５２が故障しているか否かによらず、モータ部２０を制御している最中において、回転角度計算部４８において出力シャフト６０の回転角度が算出される度に行われる。

出力シャフト６０の回転角度が目標回転角度に到達していないと判断した場合（ステップＳ７：ＮＯ）、制御装置４０は、ステップＳ４からステップＳ６までを繰り返し、モータ部２０の制御を継続する。一方、出力シャフト６０の回転角度が目標回転角度に到達したと判断した場合（ステップＳ７：ＹＥＳ）、制御装置４０は、モータ部２０の制御を停止する（ステップＳ８）。モータ部２０の制御を停止した後において、制御装置４０は、電動アクチュエータ１０の電源がＯＦＦにされる際に、現在の出力シャフト６０の回転角度を不揮発性メモリ５０ｂに書き込む（ステップＳ９）。なお、ステップＳ９は、例えば、第２回転センサ５２が故障しているか否かによらず、電動アクチュエータ１０の電源がＯＦＦにされる度に行われる。その後、電動アクチュエータ１０の電源がＯＦＦにされる。

例えば、モータ部２０と伝達機構部３０との連結にはガタがあり、モータ部２０の回転と出力シャフト６０の回転との間にはズレが生じる場合がある。そのため、例えば、第１回転センサ５１に基づいて検出されたモータ部２０の回転角度のみから出力シャフト６０の回転角度を算出する場合、算出される出力シャフト６０の回転角度は、実際の出力シャフト６０の回転角度に対して大きくずれる虞がある。

これに対して、本実施形態によれば、回転角度計算部４８は、第２回転センサ５２が故障した場合、第１回転センサ５１の検出結果と、第２回転センサ５２が故障するよりも前に記憶部５０に記憶された出力シャフト６０の回転角度に関する情報と、に基づいて、出力シャフト６０の回転角度を算出する。そのため、第１回転センサ５１の検出結果のみから出力シャフト６０の回転角度を算出する場合に比べて、出力シャフト６０の回転角度を精度よく算出できる。つまり、故障する前の第２回転センサ５２の検出結果に基づいて精度よく得られた出力シャフト６０の回転角度に関する情報を用いることで、第１回転センサ５１の検出結果に基づいて算出される出力シャフト６０の回転角度の精度を向上させることができる。したがって、出力シャフト６０の回転角度を検出可能な第２回転センサ５２が故障した場合であっても、出力シャフト６０の回転角度の制御精度が低下することを抑制できる。そのため、第２回転センサ５２が故障した場合であっても、制御装置４０は、車両のシフト操作に基づいて好適にモータ部２０を制御できる。これにより、第２回転センサ５２が故障した場合であっても、電動アクチュエータ１０によって、車両のギヤを、パーキング、リバース、ニュートラル、ドライブの間で好適に切り換えることができる。

具体的に本実施形態では、回転角度計算部４８は、第２回転センサ５２が故障した場合、第２回転センサ５２が故障する前に最後に記憶部５０に記憶された出力シャフト６０の回転角度と、モータ部２０の回転角度と、減速機である伝達機構部３０の減速比と、に基づいて、出力シャフト６０の回転角度を算出する。そのため、例えば、モータ部２０の回転角度を伝達機構部３０の減速比で割って得られる角度を、第２回転センサ５２が故障する前に最後に記憶部５０に記憶された出力シャフト６０の回転角度に足し合わせるなどすることで、好適に出力シャフト６０の回転角度を算出できる。

また、本実施形態によれば、記憶部５０は、不揮発性メモリ５０ｂを有する。そのため、電動アクチュエータ１０の電源がＯＦＦにされて電動アクチュエータ１０に電力が供給されていない状態でも、不揮発性メモリ５０ｂに、出力シャフト６０の回転角度に関する情報を保存しておくことができる。これにより、例えば、電動アクチュエータ１０の電源がＯＦＦとなっている間に第２回転センサ５２が故障した場合であっても、電動アクチュエータ１０の電源がＯＮにされた直後から、第２回転センサ５２が故障する前に不揮発性メモリ５０ｂに保存された出力シャフト６０の回転角度に関する情報に基づいて、出力シャフト６０の回転角度を算出できる。したがって、電動アクチュエータ１０の電源がＯＦＦとなっている間に第２回転センサ５２が故障した場合であっても、電動アクチュエータ１０の電源がＯＮにされた直後から、出力シャフト６０の回転角度を精度よく算出できる。具体的には、例えば、制御装置４０は、上述したステップＳ２ｂのように、モータ部２０を制御し始める際の出力シャフト６０の初期回転角度を不揮発性メモリ５０ｂから精度よく取得することができる。

ここで、一般的に、不揮発性メモリ５０ｂは、揮発性メモリ５０ａに比べて情報を書き込める回数が少ない。そのため、例えば、モータ部２０を制御している最中に第２回転センサ５２に基づいて所定の間隔で算出される出力シャフト６０の回転角度を不揮発性メモリ５０ｂにその都度書き込んでいると、書き込みができる上限回数をすぐに超えてしまい、不揮発性メモリ５０ｂに情報を書き込めなくなる虞がある。

これに対して、本実施形態によれば、記憶部５０は、不揮発性メモリ５０ｂとは別に、揮発性メモリ５０ａも有する。そのため、モータ部２０を制御している最中に取得される出力シャフト６０の回転角度に関する情報を揮発性メモリ５０ａに書き込むことで、不揮発性メモリ５０ｂの書き込み回数が上限を超えることを抑制できる。また、モータ部２０を制御している最中において揮発性メモリ５０ａに出力シャフト６０の回転角度に関する情報を記憶させておくことができるため、モータ部２０を制御している最中に第２回転センサ５２が故障した場合であっても、揮発性メモリ５０ａに保存された情報を参照することで、上述したように出力シャフト６０の回転角度を精度よく算出することができる。

本実施形態によれば、制御装置４０は、第２回転センサ５２によって出力シャフト６０の回転が検出される度に、現在の出力シャフト６０の回転角度に関する情報を揮発性メモリ５０ａに書き込み、かつ、電動アクチュエータ１０の電源がＯＦＦにされる際に、現在の出力シャフト６０の回転角度に関する情報を不揮発性メモリ５０ｂに書き込む。このように揮発性メモリ５０ａと不揮発性メモリ５０ｂとを使い分けることで、電動アクチュエータ１０の電源をＯＮにした際に第２回転センサ５２が故障していた場合であっても、モータ部２０を制御している最中に第２回転センサ５２が故障した場合であっても、各メモリに保存された情報を適宜参照することで、出力シャフト６０の回転角度を精度よく算出できる。したがって、出力シャフト６０の回転角度の制御精度が低下することをより好適に抑制できる。

本発明は上述の実施形態に限られず、本発明の技術的思想の範囲内において、他の構成および他の方法を採用することもできる。制御装置は、揮発性メモリと不揮発性メモリとに対して、どのように出力シャフトの回転角度に関する情報を書き込んでもよい。記憶部は、揮発性メモリのみを有していてもよいし、不揮発性メモリのみを有していてもよい。記憶部は、複数の揮発性メモリを有してもよいし、複数の不揮発性メモリを有してもよい。記憶部には、出力シャフトの回転角度に関する情報が上書きされずに蓄積されていってもよいし、出力シャフトの回転角度に関する情報が所定の個数蓄積された後に、古い情報から順に上書きされていってもよい。

回転角度計算部は、第２回転センサが故障した場合、記憶部に記憶された出力シャフトの回転角度に関する情報のうち出力シャフトの回転角度以外の情報に基づいて、出力シャフトの回転角度を算出してもよい。回転角度計算部は、第２回転センサが故障した場合、記憶部に記憶された第２回転センサの検出結果に基づいて、出力シャフトの回転角度を算出してもよい。

第２回転センサが故障した場合に回転角度計算部が用いる記憶部に記憶された出力シャフトの回転角度に関する情報は、第２回転センサが故障するよりも前に記憶された情報であれば、特に限定されない。例えば、回転角度計算部は、第２回転センサが故障した場合、第２回転センサが故障する前に最後に記憶部に記憶された出力シャフトの回転角度と、当該最後に記憶された情報の１つ前に記憶された出力シャフトの回転角度と、を用いて出力シャフトの回転角度を算出してもよい。

伝達機構部は、モータ部の回転を出力シャフトに伝えることができるならば、どのような構造であってもよい。伝達機構部は、増速機であってもよいし、モータ部の回転を変速しない機構であってもよい。

第１回転センサは、モータ部の回転を検出可能であれば、どのようなセンサであってもよい。第２回転センサは、出力シャフトの回転を検出可能であれば、どのようなセンサであってもよい。第１回転センサおよび第２回転センサは、磁気抵抗素子であってもよいし、光学式のセンサであってもよい。第１回転センサは、複数設けられてもよい。第２回転センサは、複数設けられてもよい。

本発明が適用される制御装置および電動アクチュエータの用途は、特に限定されない。制御装置および電動アクチュエータは、車両に搭載される機器のうち、運転者のシフト操作に基づいて駆動されるシフト・バイ・ワイヤ方式のアクチュエータ装置以外の機器に搭載されてもよい。制御装置および電動アクチュエータは、車両以外の機器に搭載されてもよい。以上に本明細書において説明した各構成および各方法は、相互に矛盾しない範囲内において、適宜組み合わせることができる。

１０…電動アクチュエータ、２０…モータ部、３０…伝達機構部、４０…制御装置、４７…回転角速度計算部、４８…回転角度計算部、５０…記憶部、５０ａ…揮発性メモリ、５０ｂ…不揮発性メモリ、５１…第１回転センサ、５２…第２回転センサ、６０…出力シャフト

Claims (7)

1. モータ部と前記モータ部の回転を出力シャフトに伝える伝達機構部と前記モータ部の回転を検出可能な第１回転センサと前記出力シャフトの回転を検出可能な第２回転センサとを備える電動アクチュエータに設けられ、前記出力シャフトの回転角度に基づいて前記モータ部を制御する制御装置であって、
   前記第２回転センサの検出結果に基づいて前記出力シャフトの回転角度を算出可能な回転角度計算部と、
   前記出力シャフトの回転角度に関する情報を記憶可能な記憶部と、
   を備え、
   前記回転角度計算部は、前記第２回転センサが故障した場合、前記第１回転センサの検出結果と、前記第２回転センサが故障するよりも前に前記記憶部に記憶された前記出力シャフトの回転角度に関する情報と、に基づいて、前記出力シャフトの回転角度を算出する、制御装置。
2. 前記記憶部は、
   揮発性メモリと、
   不揮発性メモリと、
   を有する、請求項１に記載の制御装置。
3. 前記第２回転センサによって前記出力シャフトの回転が検出される度に、現在の前記出力シャフトの回転角度に関する情報を前記揮発性メモリに書き込み、かつ、
   前記電動アクチュエータの電源がＯＦＦにされる際に、現在の前記出力シャフトの回転角度に関する情報を前記不揮発性メモリに書き込む、請求項２に記載の制御装置。
4. 前記伝達機構部は、減速機であり、
   前記記憶部には、前記回転角度計算部において算出された前記出力シャフトの回転角度が記憶され、
   前記回転角度計算部は、
   前記第１回転センサの検出結果に基づいて前記モータ部の回転角度を算出可能であり、かつ、
   前記第２回転センサが故障した場合、前記第２回転センサが故障する前に最後に前記記憶部に記憶された前記出力シャフトの回転角度と、前記モータ部の回転角度と、前記減速機の減速比と、に基づいて、前記出力シャフトの回転角度を算出する、請求項１から３のいずれか一項に記載の制御装置。
5. 前記第１回転センサの検出結果に基づいて前記モータ部の回転角速度を算出可能な回転角速度計算部をさらに備え、
   前記第１回転センサは、所定の間隔で前記モータ部の回転を検出し、
   前記回転角速度計算部は、第１タイミングにおいて検出された前記第１回転センサの検出結果と前記第１タイミングの次の第２タイミングにおいて検出された前記第１回転センサの検出結果との差分に基づいて、前記モータ部の回転角速度を算出する、請求項１から４のいずれか一項に記載の制御装置。
6. 車両に搭載され、前記車両のシフト操作に基づいて前記モータ部を制御する、請求項１から５のいずれか一項に記載の制御装置。
7. モータ部と、
   前記モータ部の回転を出力シャフトに伝える伝達機構部と、
   前記モータ部の回転を検出可能な第１回転センサと、
   前記出力シャフトの回転を検出可能な第２回転センサと、
   請求項１から６のいずれか一項に記載の制御装置と、
   を備える、電動アクチュエータ。

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