JP4150623B2 - 回転体制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転体を制御する技術に関し、とくに、回転体の回転状態を検出するためのエンコーダを較正する技術、およびエンコーダの異常を検出する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転体の回転変位を検出するために、回転体の回転軸に、外周部に複数のスリットを有する円盤状のスケールを設け、そのスケールを挟んで、９０度位相の異なるＡ相及びＢ相並びに１回転する毎に１回出力される原点信号としてのＺ相に対応する発光素子と受光素子とを配置してなる光学式ロータリエンコーダが提案されている。このエンコーダのＡ、ＢおよびＺ相信号を利用して、回転体の回転角および回転方向を取得することができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、特許文献１には、エンコーダを同一方向に連続して回転させているにもかかわらず、Ａ相およびＢ相信号に基づいて判断される回転体の回転方向が切り替わった場合に、エンコーダに異常があることを検出する技術が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−６４０４０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載されているエンコーダは、回転体の絶対角を検出することができないので、何らかの方法で出力信号と回転体の回転角との間の相関を知る必要がある。原点信号であるＺ相信号を用いて較正を行う場合は、Ｚ相信号に異常が発生した時には較正ができず、回転体を制御することができない。
【０００６】
特許文献１で提案されている方法では、Ａ相信号およびＢ相信号の位相関係の異常を検出することができるが、その他の異常を検出することができない。
【０００７】
回転体を適切に制御するためには、エンコーダの状態をより正確に把握し、エンコーダから出力される信号に基づいて回転体の状態を的確に把握する技術が求められる。
【０００８】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、回転体を適切に制御する技術の提供にある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のある態様は、複数の相に通電して励磁することにより駆動される回転体の各相に順次通電して前記回転体を回転させ、前記回転体の回転角を検知するエンコーダのＺ相出力がオンになった時点で、前記エンコーダから出力される信号から算出されるカウント値と通電相の対応関係を取得するＺ相検出型の第１の位相合わせ手段を備える回転体制御装置において、前記第１の位相合わせ手段による制御時のエンコーダ出力に異常が検出されたときには、前記回転体が通電相の変化に追従可能な時間で各相に順次通電し、最後に通電した時点で前記エンコーダから出力される信号から算出されるカウント値と通電相の対応関係を取得するＺ相非検出型の第２の位相合わせ手段をさらに備えることを特徴とする回転体制御装置を提供する。
【００１０】
この態様の回転体制御装置によると、Ｚ相検出型の位相合わせ手段による位相合わせを実施することが不可能な異常を検出したときに、Ｚ相非検出型の位相合わせ手段により別の方法で再試行することができるので、別にエンコーダを備えることなく位相合わせを行うことができる。
【００１１】
前記第１の位相合わせ手段および前記第２の位相合わせ手段は、前記回転体を回転させたときの前記カウント値の変化量が所定のしきい値未満であった場合に、前記回転体または前記エンコーダに前記異常が発生したと判断してもよい。
【００１２】
回転体制御装置は、回転体を回転させたとき、前記回転体の回転角を検知するエンコーダから出力される信号から算出されるカウント値の変化量が所定のしきい値未満であった場合に、前記回転体または前記エンコーダに前記異常が発生したと判断する異常検出手段を更に備えてもよい。
【００１３】
この態様の回転制御体によると、エンコーダの出力信号の異常、またはエンコーダの回転不良を的確に検出することができる。
【００１４】
前記変化量は、前記回転体の回転の開始時のカウント値と終了時のカウント値の差であってもよい。これにより、回転開始時から終了時までの回転量を示すカウント値が所定のしきい値に達しているか否かを適切に判定することができる。前記変化量は、前記回転体の回転時のカウント値の最大値と最小値の差であってもよい。これにより、回転中の最大変位量を示すカウント値が所定のしきい値に達しているか否かを適切に判定することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、実施の形態に係るシフト制御システム１０の構成を示す。本実施の形態のシフト制御システム１０は、車両のシフトレンジを切り替えるために用いられる。シフト制御システム１０は、Ｐスイッチ２０、シフトスイッチ２６、車両電源スイッチ２８、車両制御装置（以下、「Ｖ−ＥＣＵ」と表記する）３０、パーキング制御装置（以下、「Ｐ−ＥＣＵ」と表記する）４０、アクチュエータ４２、エンコーダ４６、シフト制御機構４８、表示部５０、メータ５２および駆動機構６０を含む。シフト制御システム１０は、電気制御によりシフトレンジを切り替えるシフトバイワイヤシステムとして機能する。具体的には、シフト制御機構４８がアクチュエータ４２により駆動されてシフトレンジの切り替えを行う。
【００１６】
車両電源スイッチ２８は、車両電源のオンオフを切り替えるためのスイッチである。車両電源スイッチ２８がドライバなどのユーザから受け付けた指示はＶ−ＥＣＵ３０に伝達される。例えば、車両電源スイッチ２８がオンされることにより、図示しないバッテリから電力が供給されて、シフト制御システム１０が起動される。
【００１７】
Ｐスイッチ２０は、シフトレンジをパーキングレンジ（以下、「Ｐレンジ」と呼ぶ）とパーキング以外のレンジ（以下、「非Ｐレンジ」と呼ぶ）との間で切り替えるためのスイッチであり、スイッチの状態をドライバに示すためのインジケータ２２、およびドライバからの指示を受け付ける入力部２４を含む。ドライバは、入力部２４を通じて、シフトレンジをＰレンジに入れる指示を入力する。入力部２４はモーメンタリスイッチなどであってもよい。入力部２４が受け付けたドライバからの指示は、Ｖ−ＥＣＵ３０、およびＶ−ＥＣＵ３０を通じてＰ−ＥＣＵ４０に伝達される。
【００１８】
回転体制御装置の一例であるＰ−ＥＣＵ４０は、シフトレンジをＰレンジと非Ｐレンジとの間で切り替えるために、シフト制御機構４８を駆動するアクチュエータ４２の動作を制御し、現在のシフトレンジの状態をインジケータ２２に提示する。シフトレンジが非Ｐレンジであるときにドライバが入力部２４を押下すると、Ｐ−ＥＣＵ４０はシフトレンジをＰレンジに切り替えて、インジケータ２２に現在のシフトレンジがＰレンジである旨を提示する。
【００１９】
アクチュエータ４２は、スイッチトリラクタンスモータ（以下、「ＳＲモータ」と表記する）により構成され、Ｐ−ＥＣＵ４０からの指示を受けてシフト制御機構４８を駆動する。エンコーダ４６は、アクチュエータ４２と一体的に回転し、ＳＲモータの回転状況を検知する。本実施の形態のエンコーダ４６は、Ａ相、Ｂ相およびＺ相の信号を出力するロータリエンコーダである。Ｐ−ＥＣＵ４０は、エンコーダ４６から出力される信号を取得してＳＲモータの回転状況を把握し、ＳＲモータを駆動するための通電の制御を行う。
【００２０】
シフトスイッチ２６は、シフトレンジをドライブレンジ（Ｄ）、リバースレンジ（Ｒ）、ニュートラルレンジ（Ｎ）、ブレーキレンジ（Ｂ）などのレンジに切り替えたり、また、Ｐレンジに入れられているときには、Ｐレンジを解除したりするためのスイッチである。シフトスイッチ２６が受け付けたドライバからの指示はＶ−ＥＣＵ３０に伝達される。Ｖ−ＥＣＵ３０は、ドライバからの指示に基づき、駆動機構６０におけるシフトレンジを切り替える制御を行うとともに、現在のシフトレンジの状態をメータ５２に提示する。駆動機構６０は、無段変速機から構成されているが、有段変速機から構成されてもよい。
【００２１】
Ｖ−ＥＣＵ３０は、シフト制御システム１０の動作を統括的に管理する。表示部５０は、Ｖ−ＥＣＵ３０またはＰ−ＥＣＵ４０が発したドライバに対する指示や警告などを表示する。メータ５２は、車両の機器の状態やシフトレンジの状態などを提示する。
【００２２】
図２は、シフト制御機構４８の構成を示す。シフト制御機構４８は、アクチュエータ４２により回転されるシャフト１０２、シャフト１０２の回転に伴って回転するディテントプレート１００、ディテントプレート１００の回転に伴って摺動するロッド１０４、図示しない変速機の出力軸に固定されたパーキングギヤ１０８、パーキングギヤ１０８をロックするためのパーキングロックポール１０６、ディテントプレート１００の回転を制限してシフトレンジを固定するディテントスプリング１１０およびころ１１２を含む。
【００２３】
図２は、シフトレンジが非Ｐレンジであるときの状態を示している。この状態では、パーキングロックポール１０６がパーキングギヤ１０８をロックしていないので、車両の駆動軸の回転は妨げられない。この状態から、アクチュエータ４２によりシャフト１０２を同図において時計回りに回転させると、ディテントプレート１００を介してロッド１０４が図２に示す矢印Ａの方向に押され、ロッド１０４の先端に設けられたテーパー部によりパーキングロックポール１０６が図２に示す矢印Ｂの方向に押し上げられる。ディテントプレート１００の回転に伴って、ディテントプレート１００の頂部に設けられた２つの谷のうち一方、すなわち非Ｐレンジ位置１２０にあったディテントスプリング１１０のころ１１２は、山１２２を乗り越えて他方の谷、すなわちＰレンジ位置１２４へ移る。ころ１１２がＰレンジ位置１２４に来るまでディテントプレート１００が回転したとき、パーキングロックポール１０６は、パーキングギヤ１０８と嵌合する位置まで押し上げられる。これにより、車両の駆動軸が機械的に固定されてＰレンジに切り替わる。
【００２４】
図３は、アクチュエータ４２の断面を示す。アクチュエータ４２を構成するＳＲモータは、ともに突極構造を有するステータ４３およびロータ４４を備える。ＳＲモータは、固定的に設けられた外側のステータ４３の突極に巻かれた巻線に通電して励磁することにより内側のロータ４４を回転させる。図３に示したＳＲモータは、１２個の突極を有する３相式のステータ４３と、８個の突極を有するロータ４４を備える。図３の状態でステータ４３のＵ相に通電すると、ロータ４４の突極Ａ、Ｃ、ＥおよびＧがステータ４３の突極Ｕに吸引されるが、このとき、磁気抵抗は最小になり吸引力は径方向のみとなるからトルクは生じない。すなわち、ロータ４４はステータ４３により停止された状態になる。
【００２５】
ここで、ステータ４３のＵ相およびＶ相に通電を切り替えると、ロータ４４の突極Ａ、Ｃ、ＥおよびＧはステータ４３の突極Ｖの方向に吸引され、ロータ４４は時計回りに回転する。さらに、ロータ４４の突極Ａ、Ｃ、ＥおよびＧがステータ４３の突極ＵおよびＶの中間に来るまで回転した時に、ステータ４３のＶ相に通電を切り替えると、ロータ４４の突極Ａ、Ｃ、ＥおよびＧはステータ４３の突極Ｖに吸引されて時計回りに回転していく。このように、ＳＲモータは、ロータ４４の突極が近づいてきたステータ４３の突極のコイルに順次切り替えて通電することにより、ロータ４４を回転させる。例えば、図３に示した状態を基準位置とすると、基準位置から時計回りにロータ４４を回転させる場合は、Ｕ相およびＶ相、Ｖ相、Ｖ相およびＷ相、Ｗ相、Ｗ相およびＵ相、Ｕ相、の順に通電相を切り替えればよく、基準位置から反時計回りにロータ４４を回転させる場合は、Ｕ相およびＷ相、Ｗ相、Ｗ相およびＶ相、Ｖ相、Ｖ相およびＵ相、Ｕ相、の順に通電相を切り替えればよい。
【００２６】
アクチュエータ４２の各通電相への通電の制御は、図１に示したＰ−ＥＣＵ４０により行われる。Ｐ−ＥＣＵ４０がアクチュエータ４２を適切に制御するには、ロータ４４の回転角を把握する必要があるが、絶対角を検知可能なセンサは高価であるため、本実施の形態では、製造コストを考慮して、ロータ４４と一体的に回転するように設けられたインクリメント型ロータリエンコーダ４６を用いてロータ４４の回転角を取得する。Ｐ−ＥＣＵ４０は、エンコーダ４６から出力される信号を取得し、その信号に基づいてロータ４４の回転角を把握する。この場合、シフト制御システム１０の起動時におけるエンコーダ４６の回転角が不明であるため、Ｐ−ＥＣＵ４０は、エンコーダ４６の出力信号から算出されるカウント値と、アクチュエータ４２を駆動する通電相との間の対応関係を予め把握する必要がある。従って、シフト制御システム１０の起動直後に、Ｐ−ＥＣＵ４０は、エンコーダ４６の出力信号から算出されるカウント値と、アクチュエータ４２を駆動する通電相との間の対応関係を取得し、ロータ４４の回転と通電相の位相を合わせるための初期駆動制御を行う。
【００２７】
シフト制御システム１０の起動時に、前回の制御時における対応関係がメモリなどに保持されている場合であっても、電源オフの間にディテントプレート１００が安定位置まで回転したり、アクチュエータ４２内部やアクチュエータ４２とシフト制御機構４８との嵌合部におけるずれなどによりロータ４４が回転したりして、エンコーダ４６およびロータ４４の回転角が前回制御終了時の回転角から変わっている可能性がある。従って、本実施の形態では、シフト制御システム１０が起動される毎に初期駆動制御を行う。
【００２８】
図４は、Ｐ−ＥＣＵ４０の内部構成を示す。Ｐ−ＥＣＵ４０は、エンコーダ信号取得部２００、カウンタ２０２、初期駆動制御部２０４、通電制御部２０６および記憶部２０８を含む。初期駆動制御部２０４は、Ｚ相検出型の位相合わせ手段の一例である第１の位相合わせ手段２１０およびＺ相非検出型の位相合わせ手段の一例である第２の位相合わせ手段２１２を含む。これらの構成は、ＣＰＵ、メモリ、ＬＳＩなどのハードウェアにより実現されてもよいし、メモリにロードされたプログラムなどのソフトウェアにより実現されてもよい。
【００２９】
エンコーダ信号取得部２００は、エンコーダ４６から出力されるＡ相、Ｂ相およびＺ相信号を取得する。カウンタ２０２は、エンコーダ信号取得部２００が取得したエンコーダ４６のＡ相およびＢ相信号のパルス数をカウントする。カウンタ２０２は、Ａ相およびＢ相信号の位相からエンコーダ４６の回転方向を判断し、Ａ相およびＢ相信号の立ち上がりおよび立ち下がりを検知すると、エンコーダ４６が正方向に回転している場合はカウント値をインクリメントし、エンコーダ４６が逆方向に回転している場合はカウント値をデクリメントする。
【００３０】
初期駆動制御部２０４は、カウンタ２０２が算出したカウント値と、アクチュエータ４２を駆動する通電相との間の対応関係を取得するための初期駆動制御を行う。第１の位相合わせ手段２１０は、エンコーダ４６から出力されるＺ相信号を基準に位相合わせを行う第１の初期駆動制御を実施し、第２の位相合わせ手段２１２は、エンコーダ４６のＺ相信号を用いずに位相合わせを行う第２の初期駆動制御を実施する。それぞれの初期駆動制御の方法については後述する。第１の位相合わせ手段２１０および第２の位相合わせ手段２１２は、初期駆動制御時にエンコーダ４６の異常検出を行う。すなわち、第１の位相合わせ手段２１０および第２の位相合わせ手段２１２は、異常検出手段の機能を有する。初期駆動制御部２０４は、シフト制御システム１０の起動時に、第１の初期駆動を行うか第２の初期駆動を行うかを判断し、第１の位相合わせ手段２１０または第２の位相合わせ手段２１２に初期駆動制御の実施を指示する。通電制御部２０６は、アクチュエータ４２の各通電相への通電を制御する。記憶部２０８は、Ｐ−ＥＣＵ４０における制御に必要な情報を保持する。
【００３１】
図５は、第１の位相合わせ手段２１０による第１の初期駆動制御の方法を説明するための図である。初期駆動制御開始時には、Ｐ−ＥＣＵ４０は、ロータ４４の回転角を把握できていないため、どの通電相に通電すればロータ４４を回転させることができるのかを判断することができない。従って、第１の位相合わせ手段２１０は、所定の時間毎に順次通電相を切り替えて通電するよう通電制御部２０６に指示する。例えば、図５の例では、Ｕ相およびＶ相、Ｖ相、Ｖ相およびＷ相、Ｗ相、Ｗ相およびＵ相、の順に通電を行う。ロータ４４が固着していなければ、ある時点からロータ４４が通電相の変化に追従して回転し始める。第１の位相合わせ手段２１０は、エンコーダ信号取得部２００がエンコーダ４６の原点信号であるＺ相信号を取得すると、その時点におけるカウンタ２０２によるカウント値と通電相との対応関係を記憶部２０８に記憶する。以降、Ｐ−ＥＣＵ４０は、この対応関係を用いることにより、ロータ４４を回転させるための最適な通電制御を行うことができる。
【００３２】
第１の初期駆動制御において、第１の位相合わせ手段２１０は、エンコーダ４６からＺ相信号が１回出力される角度の分だけエンコーダ４６を回転させるべく通電制御を行う。例えば、Ｚ相信号が１回転につき１回出力されるエンコーダ４６であれば、エンコーダ４６を１回転させれば十分であり、Ｚ相信号が１回転につき８回、すなわち４５度につき１回出力されるエンコーダ４６であれば、エンコーダ４６を４５度回転させれば十分である。この間にエンコーダ信号取得部２００がＺ相信号を取得できなかった場合、初期駆動制御部２０４は、エンコーダ４６のＺ相信号出力に異常があると仮に判定して、記憶部２０８にＺ相仮フェールフラグをたて、後述する第２の初期駆動制御に移る。
【００３３】
第１の初期駆動制御におけるカウント値の変化量が所定のしきい値未満であった場合、エンコーダ４６のＡ相またはＢ相信号出力に何らかの異常があるか、若しくは、エンコーダ４６が回転不良を起こしている可能性がある。この時、初期駆動制御部２０４は、記憶部２０８にＡＢ相仮フェールフラグをたて、後述する第２の初期駆動制御に移る。ここで、ＡＢ相仮フェールとは、エンコーダ４６の回転不良の場合も含むものとする。カウント値の変化量として、第１の初期駆動制御中におけるカウント値の最大値と最小値の差を採用してもよいし、第１の初期駆動制御の開始時のカウント値と終了時のカウント値の差を採用してもよい。第１の初期駆動制御の開始時に、第１の位相合わせ手段２１０が駆動しようとする回転方向と逆方向にエンコーダ４６が回転してしまうことがあるので、前者の方が実際の回転量をより正しく反映していると考えられる。他方、処理の簡便さの観点からは、後者の方がより有利である。しきい値は、第１の初期駆動制御におけるエンコーダ４６の回転に伴って観測されると期待される変化量に基づいて設定される。しきい値は、第１の初期駆動制御開始直後にエンコーダ４６が通電相に追従できない、または逆方向に回転する可能性があることを考慮して、期待される変化量よりも低く設定されてもよい。
【００３４】
本実施の形態では、アクチュエータ４２はシフト制御機構４８におけるシフトレンジの変更を行うために設けられているので、回転不良または回転不能な状態を的確に検出することがより重要である。そのため、上述のように、カウント値の変化量が所定のしきい値を超えない状態を異常と判定する。また、カウント値の変化量を所定時間監視し続けるのではなく、初期駆動制御における定められた時間内でのカウント値の変化量を、カウント値の変化量の期待値に基づいて設定されるしきい値と比較することにより異常を検出するので、迅速かつ的確に異常を検出することができる。
【００３５】
図６は、第２の位相合わせ手段２１２による第２の初期駆動制御の方法を説明するための図である。第２の初期駆動制御では、確実にロータ４４を追従させるべく、第１の初期駆動制御よりも長い時間通電を行う。通電時間は、例えば、第１の初期駆動制御においては、１ステップにつき２４ミリ秒程度、第２の初期駆動制御においては、１相通電時が１ステップにつき２０ミリ秒程度、２相通電時が１ステップにつき１００ミリ秒程度とする。通電相を順次切り替えて一巡する間に、いずれかのタイミングでロータ４４が通電相の変化に追従すると考えられるので、一巡した時点におけるカウンタ２０２によるカウント値と通電相との対応関係を記憶部２０８に記憶する。これにより、エンコーダ４６のＺ相信号を利用せずに位相合わせを行うことができる。
【００３６】
第２の初期駆動制御においても、第１の初期駆動制御と同様に、初期駆動制御中のカウント値の変化量に基づいて異常検出を行う。第２の初期駆動制御においてはエンコーダ４６のＺ相信号を利用しないが、第２の初期駆動制御においてもＺ相信号の異常検出を行ってもよい。記憶部２０８に、Ｚ相仮フェールフラグまたはＡＢ相仮フェールフラグがたっていて、さらに第２の初期駆動制御においても同じ異常が検出されたときは、異常があるとの判断を確定して、表示部５０などを介してドライバに警告を与える。
【００３７】
図７は、本実施の形態に係るシフト制御方法の手順を示すフローチャートである。まず、シフト制御システム１０の電源がオンになると、初期駆動制御部２０４は、現在のシフトレンジに基づいて、初期駆動制御時のエンコーダ４６およびロータ４４の回転方向を決定する（Ｓ１０）。シフトレンジがＰレンジであるときに、シフトレンジを非Ｐレンジに入れる方向と逆の方向に回転させると、ディテントプレート１００の回転が制限されて、初期駆動制御を正常に実施できない恐れがある。そのため、現在のシフトレンジがＰレンジであるときは、Ｐレンジから非Ｐレンジに入れる方向に、現在のシフトレンジが非Ｐレンジであるときは、非ＰレンジからＰレンジに入れる方向に回転させる。
【００３８】
現在のシフトレンジは、記憶部２０８に保持されてもよいし、Ｖ−ＥＣＵ３０から通知されてもよい。現在のシフトレンジが記憶されていない場合は、Ｖ−ＥＣＵ３０が車速に基づいて現在のシフトレンジを定める。例えば、車速が３ｋｍ／ｈ以下の低車速にある場合には、Ｖ−ＥＣＵ３０は現在のシフトレンジをＰレンジと定め、また３ｋｍ／ｈよりも速い中高車速にある場合には、現在のシフトレンジを非Ｐレンジと定める。なお、現在のシフトレンジを記憶していない状態で車速が中高車速である場合とは、例えば車両の走行中に電源が瞬断されて、現在のシフトレンジのデータを消失したような状況に相当する。そのため、殆どの場合は、シフト制御システム１０の起動時、車速が低車速であることが判定され、現在のシフトレンジがＰレンジと定められることになる。
【００３９】
つづいて、記憶部２０８にＺ相信号のフェールを示す記憶があるか否かを判定する（Ｓ１２）。Ｚ相信号の異常を示す記録がなければ（Ｓ１２のＮ）、第１の位相合わせ手段２１０に第１の初期駆動制御を実施させ（Ｓ１４）、Ｚ相信号の異常を示す記録があれば（Ｓ１２のＹ）、第２の位相合わせ手段２１２に第２の初期駆動制御を実施させる（Ｓ１８）。第２の初期駆動制御よりも第１の初期駆動制御の方が実施に要する時間が短いので、Ｚ相信号の異常がない限り、第１の初期駆動制御を優先的に実施する。これにより、シフト制御システム１０が起動してから車両走行可能な状態になるまでの時間を短縮することができる。
【００４０】
第１の位相合わせ手段２１０が第１の初期駆動制御を実施したとき（Ｓ１４）、エンコーダ４６のＡ相、Ｂ相またはＺ相信号の異常、若しくは回転不良が検出されなければ（Ｓ１６のＮ）、初期駆動制御を終了し（Ｓ２６）、次の制御に移る。第１の初期駆動制御において異常が検出された場合は（Ｓ１６のＹ）、続いて第２の初期駆動制御を実施する（Ｓ１８）。
【００４１】
第２の位相合わせ手段が第２の初期駆動制御を実施したとき（Ｓ１８）、異常が検出されなければ（Ｓ２０のＮ）、初期駆動制御を終了し（Ｓ２６）、次の制御に移る。第２の初期駆動制御において異常が検出された場合は（Ｓ２０のＹ）、エンコーダ４６に異常があるとの判断を確定し（Ｓ２２）、必要であれば表示部５０などを介してドライバに注意を促す。ここで、検出された異常が、エンコーダ４６のＺ相信号の異常であれば（Ｓ２４のＹ）、以降の制御はエンコーダ４６のＡ相およびＢ相信号を用いて正常に行うことができるので、初期駆動制御を終了し（Ｓ２６）、次の制御に移る。検出された異常が、エンコーダ４６のＺ相信号の異常でなければ（Ｓ２４のＮ）、エンコーダ４６のＡ相およびＢ相信号に異常があるか、エンコーダ４６が回転不良を起こしているため、以降の制御を正常に行うことができない。従って、フェール時制御に移行する。
【００４２】
本実施の形態のシフト制御方法によれば、１回異常が検出された場合であっても、別の方法で再度初期駆動制御を実施するので、誤って異常が検出されて処理を終了してしまう可能性を抑えることができる。また、異常を検出した記録が残っているときに、第１の初期駆動制御を行わず、第２の初期駆動制御を行うことで、無駄な処理を省き、時間を短縮することができる。
【００４３】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、ロータリエンコーダとして、磁気式、光学式等、種々の方式のものに適用できるように、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００４４】
本実施の形態では、シフト制御機構はシフトレンジをＰレンジと非Ｐレンジとの間で切り替えたが、変形例において、シフト制御機構はシフトレンジをＰ、Ｒ、Ｎ、Ｄ、Ｂなどのレンジに切り替えてもよい。このとき、切り替え可能なレンジの数に応じてディテントプレート１００の頂部に谷を設ければよい。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によれば、回転体を適切に制御する技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に係るシフト制御システムの構成を示す図である。
【図２】シフト制御機構の構成を示す図である。
【図３】アクチュエータの断面を示す。
【図４】Ｐ−ＥＣＵの内部構成を示す図である。
【図５】第１の位相合わせ手段による第１の初期駆動制御の方法を説明するための図である。
【図６】第２の位相合わせ手段による第２の初期駆動制御の方法を説明するための図である。
【図７】実施の形態に係るシフト制御方法の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０・・・シフト制御システム、
２０・・・Ｐスイッチ、
２６・・・シフトスイッチ、
２８・・・車両電源スイッチ、
４０・・・Ｐ−ＥＣＵ、
４２・・・アクチュエータ、
４６・・・エンコーダ、
４８・・・シフト制御機構、
５０・・・表示部、
５２・・・メータ、
６０・・・駆動機構、
２００・・・エンコーダ信号取得部、
２０２・・・カウンタ、
２０４・・・初期駆動制御部、
２０６・・・通電制御部、
２０８・・・記憶部、
２１０・・・第１の位相合わせ手段、
２１２・・・第２の位相合わせ手段。
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転体を制御する技術に関し、とくに、回転体の回転状態を検出するためのエンコーダを較正する技術、およびエンコーダの異常を検出する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転体の回転変位を検出するために、回転体の回転軸に、外周部に複数のスリットを有する円盤状のスケールを設け、そのスケールを挟んで、９０度位相の異なるＡ相及びＢ相並びに１回転する毎に１回出力される原点信号としてのＺ相に対応する発光素子と受光素子とを配置してなる光学式ロータリエンコーダが提案されている。このエンコーダのＡ、ＢおよびＺ相信号を利用して、回転体の回転角および回転方向を取得することができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、特許文献１には、エンコーダを同一方向に連続して回転させているにもかかわらず、Ａ相およびＢ相信号に基づいて判断される回転体の回転方向が切り替わった場合に、エンコーダに異常があることを検出する技術が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−６４０４０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載されているエンコーダは、回転体の絶対角を検出することができないので、何らかの方法で出力信号と回転体の回転角との間の相関を知る必要がある。原点信号であるＺ相信号を用いて較正を行う場合は、Ｚ相信号に異常が発生した時には較正ができず、回転体を制御することができない。
【０００６】
特許文献１で提案されている方法では、Ａ相信号およびＢ相信号の位相関係の異常を検出することができるが、その他の異常を検出することができない。
【０００７】
回転体を適切に制御するためには、エンコーダの状態をより正確に把握し、エンコーダから出力される信号に基づいて回転体の状態を的確に把握する技術が求められる。
【０００８】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、回転体を適切に制御する技術の提供にある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のある態様は、複数の相に通電して励磁することにより駆動される回転体の各相に順次通電して前記回転体を回転させ、前記回転体の回転角を検知するエンコーダのＺ相出力がオンになった時点で、前記エンコーダから出力される信号から算出されるカウント値と通電相の対応関係を取得するＺ相検出型の第１の位相合わせ手段を備える回転体制御装置において、前記第１の位相合わせ手段による制御時のエンコーダ出力に異常が検出されたときには、前記回転体が通電相の変化に追従可能な時間で各相に順次通電し、最後に通電した時点で前記エンコーダから出力される信号から算出されるカウント値と通電相の対応関係を取得するＺ相非検出型の第２の位相合わせ手段をさらに備えることを特徴とする回転体制御装置を提供する。
【００１０】
この態様の回転体制御装置によると、Ｚ相検出型の位相合わせ手段による位相合わせを実施することが不可能な異常を検出したときに、Ｚ相非検出型の位相合わせ手段により別の方法で再試行することができるので、別にエンコーダを備えることなく位相合わせを行うことができる。
【００１１】
前記第１の位相合わせ手段および前記第２の位相合わせ手段は、前記回転体を回転させたときの前記カウント値の変化量が所定のしきい値未満であった場合に、前記回転体または前記エンコーダに前記異常が発生したと判断してもよい。
【００１２】
回転体制御装置は、回転体を回転させたとき、前記回転体の回転角を検知するエンコーダから出力される信号から算出されるカウント値の変化量が所定のしきい値未満であった場合に、前記回転体または前記エンコーダに前記異常が発生したと判断する異常検出手段を更に備えてもよい。
【００１３】
この態様の回転制御体によると、エンコーダの出力信号の異常、またはエンコーダの回転不良を的確に検出することができる。
【００１４】
前記変化量は、前記回転体の回転の開始時のカウント値と終了時のカウント値の差であってもよい。これにより、回転開始時から終了時までの回転量を示すカウント値が所定のしきい値に達しているか否かを適切に判定することができる。前記変化量は、前記回転体の回転時のカウント値の最大値と最小値の差であってもよい。これにより、回転中の最大変位量を示すカウント値が所定のしきい値に達しているか否かを適切に判定することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、実施の形態に係るシフト制御システム１０の構成を示す。本実施の形態のシフト制御システム１０は、車両のシフトレンジを切り替えるために用いられる。シフト制御システム１０は、Ｐスイッチ２０、シフトスイッチ２６、車両電源スイッチ２８、車両制御装置（以下、「Ｖ−ＥＣＵ」と表記する）３０、パーキング制御装置（以下、「Ｐ−ＥＣＵ」と表記する）４０、アクチュエータ４２、エンコーダ４６、シフト制御機構４８、表示部５０、メータ５２および駆動機構６０を含む。シフト制御システム１０は、電気制御によりシフトレンジを切り替えるシフトバイワイヤシステムとして機能する。具体的には、シフト制御機構４８がアクチュエータ４２により駆動されてシフトレンジの切り替えを行う。
【００１６】
車両電源スイッチ２８は、車両電源のオンオフを切り替えるためのスイッチである。車両電源スイッチ２８がドライバなどのユーザから受け付けた指示はＶ−ＥＣＵ３０に伝達される。例えば、車両電源スイッチ２８がオンされることにより、図示しないバッテリから電力が供給されて、シフト制御システム１０が起動される。
【００１７】
Ｐスイッチ２０は、シフトレンジをパーキングレンジ（以下、「Ｐレンジ」と呼ぶ）とパーキング以外のレンジ（以下、「非Ｐレンジ」と呼ぶ）との間で切り替えるためのスイッチであり、スイッチの状態をドライバに示すためのインジケータ２２、およびドライバからの指示を受け付ける入力部２４を含む。ドライバは、入力部２４を通じて、シフトレンジをＰレンジに入れる指示を入力する。入力部２４はモーメンタリスイッチなどであってもよい。入力部２４が受け付けたドライバからの指示は、Ｖ−ＥＣＵ３０、およびＶ−ＥＣＵ３０を通じてＰ−ＥＣＵ４０に伝達される。
【００１８】
回転体制御装置の一例であるＰ−ＥＣＵ４０は、シフトレンジをＰレンジと非Ｐレンジとの間で切り替えるために、シフト制御機構４８を駆動するアクチュエータ４２の動作を制御し、現在のシフトレンジの状態をインジケータ２２に提示する。シフトレンジが非Ｐレンジであるときにドライバが入力部２４を押下すると、Ｐ−ＥＣＵ４０はシフトレンジをＰレンジに切り替えて、インジケータ２２に現在のシフトレンジがＰレンジである旨を提示する。
【００１９】
アクチュエータ４２は、スイッチトリラクタンスモータ（以下、「ＳＲモータ」と表記する）により構成され、Ｐ−ＥＣＵ４０からの指示を受けてシフト制御機構４８を駆動する。エンコーダ４６は、アクチュエータ４２と一体的に回転し、ＳＲモータの回転状況を検知する。本実施の形態のエンコーダ４６は、Ａ相、Ｂ相およびＺ相の信号を出力するロータリエンコーダである。Ｐ−ＥＣＵ４０は、エンコーダ４６から出力される信号を取得してＳＲモータの回転状況を把握し、ＳＲモータを駆動するための通電の制御を行う。
【００２０】
シフトスイッチ２６は、シフトレンジをドライブレンジ（Ｄ）、リバースレンジ（Ｒ）、ニュートラルレンジ（Ｎ）、ブレーキレンジ（Ｂ）などのレンジに切り替えたり、また、Ｐレンジに入れられているときには、Ｐレンジを解除したりするためのスイッチである。シフトスイッチ２６が受け付けたドライバからの指示はＶ−ＥＣＵ３０に伝達される。Ｖ−ＥＣＵ３０は、ドライバからの指示に基づき、駆動機構６０におけるシフトレンジを切り替える制御を行うとともに、現在のシフトレンジの状態をメータ５２に提示する。駆動機構６０は、無段変速機から構成されているが、有段変速機から構成されてもよい。
【００２１】
Ｖ−ＥＣＵ３０は、シフト制御システム１０の動作を統括的に管理する。表示部５０は、Ｖ−ＥＣＵ３０またはＰ−ＥＣＵ４０が発したドライバに対する指示や警告などを表示する。メータ５２は、車両の機器の状態やシフトレンジの状態などを提示する。
【００２２】
図２は、シフト制御機構４８の構成を示す。シフト制御機構４８は、アクチュエータ４２により回転されるシャフト１０２、シャフト１０２の回転に伴って回転するディテントプレート１００、ディテントプレート１００の回転に伴って摺動するロッド１０４、図示しない変速機の出力軸に固定されたパーキングギヤ１０８、パーキングギヤ１０８をロックするためのパーキングロックポール１０６、ディテントプレート１００の回転を制限してシフトレンジを固定するディテントスプリング１１０およびころ１１２を含む。
【００２３】
図２は、シフトレンジが非Ｐレンジであるときの状態を示している。この状態では、パーキングロックポール１０６がパーキングギヤ１０８をロックしていないので、車両の駆動軸の回転は妨げられない。この状態から、アクチュエータ４２によりシャフト１０２を同図において時計回りに回転させると、ディテントプレート１００を介してロッド１０４が図２に示す矢印Ａの方向に押され、ロッド１０４の先端に設けられたテーパー部によりパーキングロックポール１０６が図２に示す矢印Ｂの方向に押し上げられる。ディテントプレート１００の回転に伴って、ディテントプレート１００の頂部に設けられた２つの谷のうち一方、すなわち非Ｐレンジ位置１２０にあったディテントスプリング１１０のころ１１２は、山１２２を乗り越えて他方の谷、すなわちＰレンジ位置１２４へ移る。ころ１１２がＰレンジ位置１２４に来るまでディテントプレート１００が回転したとき、パーキングロックポール１０６は、パーキングギヤ１０８と嵌合する位置まで押し上げられる。これにより、車両の駆動軸が機械的に固定されてＰレンジに切り替わる。
【００２４】
図３は、アクチュエータ４２の断面を示す。アクチュエータ４２を構成するＳＲモータは、ともに突極構造を有するステータ４３およびロータ４４を備える。ＳＲモータは、固定的に設けられた外側のステータ４３の突極に巻かれた巻線に通電して励磁することにより内側のロータ４４を回転させる。図３に示したＳＲモータは、１２個の突極を有する３相式のステータ４３と、８個の突極を有するロータ４４を備える。図３の状態でステータ４３のＵ相に通電すると、ロータ４４の突極Ａ、Ｃ、ＥおよびＧがステータ４３の突極Ｕに吸引されるが、このとき、磁気抵抗は最小になり吸引力は径方向のみとなるからトルクは生じない。すなわち、ロータ４４はステータ４３により停止された状態になる。
【００２５】
ここで、ステータ４３のＵ相およびＶ相に通電を切り替えると、ロータ４４の突極Ａ、Ｃ、ＥおよびＧはステータ４３の突極Ｖの方向に吸引され、ロータ４４は時計回りに回転する。さらに、ロータ４４の突極Ａ、Ｃ、ＥおよびＧがステータ４３の突極ＵおよびＶの中間に来るまで回転した時に、ステータ４３のＶ相に通電を切り替えると、ロータ４４の突極Ａ、Ｃ、ＥおよびＧはステータ４３の突極Ｖに吸引されて時計回りに回転していく。このように、ＳＲモータは、ロータ４４の突極が近づいてきたステータ４３の突極のコイルに順次切り替えて通電することにより、ロータ４４を回転させる。例えば、図３に示した状態を基準位置とすると、基準位置から時計回りにロータ４４を回転させる場合は、Ｕ相およびＶ相、Ｖ相、Ｖ相およびＷ相、Ｗ相、Ｗ相およびＵ相、Ｕ相、の順に通電相を切り替えればよく、基準位置から反時計回りにロータ４４を回転させる場合は、Ｕ相およびＷ相、Ｗ相、Ｗ相およびＶ相、Ｖ相、Ｖ相およびＵ相、Ｕ相、の順に通電相を切り替えればよい。
【００２６】
アクチュエータ４２の各通電相への通電の制御は、図１に示したＰ−ＥＣＵ４０により行われる。Ｐ−ＥＣＵ４０がアクチュエータ４２を適切に制御するには、ロータ４４の回転角を把握する必要があるが、絶対角を検知可能なセンサは高価であるため、本実施の形態では、製造コストを考慮して、ロータ４４と一体的に回転するように設けられたインクリメント型ロータリエンコーダ４６を用いてロータ４４の回転角を取得する。Ｐ−ＥＣＵ４０は、エンコーダ４６から出力される信号を取得し、その信号に基づいてロータ４４の回転角を把握する。この場合、シフト制御システム１０の起動時におけるエンコーダ４６の回転角が不明であるため、Ｐ−ＥＣＵ４０は、エンコーダ４６の出力信号から算出されるカウント値と、アクチュエータ４２を駆動する通電相との間の対応関係を予め把握する必要がある。従って、シフト制御システム１０の起動直後に、Ｐ−ＥＣＵ４０は、エンコーダ４６の出力信号から算出されるカウント値と、アクチュエータ４２を駆動する通電相との間の対応関係を取得し、ロータ４４の回転と通電相の位相を合わせるための初期駆動制御を行う。
【００２７】
シフト制御システム１０の起動時に、前回の制御時における対応関係がメモリなどに保持されている場合であっても、電源オフの間にディテントプレート１００が安定位置まで回転したり、アクチュエータ４２内部やアクチュエータ４２とシフト制御機構４８との嵌合部におけるずれなどによりロータ４４が回転したりして、エンコーダ４６およびロータ４４の回転角が前回制御終了時の回転角から変わっている可能性がある。従って、本実施の形態では、シフト制御システム１０が起動される毎に初期駆動制御を行う。
【００２８】
図４は、Ｐ−ＥＣＵ４０の内部構成を示す。Ｐ−ＥＣＵ４０は、エンコーダ信号取得部２００、カウンタ２０２、初期駆動制御部２０４、通電制御部２０６および記憶部２０８を含む。初期駆動制御部２０４は、Ｚ相検出型の位相合わせ手段の一例である第１の位相合わせ手段２１０およびＺ相非検出型の位相合わせ手段の一例である第２の位相合わせ手段２１２を含む。これらの構成は、ＣＰＵ、メモリ、ＬＳＩなどのハードウェアにより実現されてもよいし、メモリにロードされたプログラムなどのソフトウェアにより実現されてもよい。
【００２９】
エンコーダ信号取得部２００は、エンコーダ４６から出力されるＡ相、Ｂ相およびＺ相信号を取得する。カウンタ２０２は、エンコーダ信号取得部２００が取得したエンコーダ４６のＡ相およびＢ相信号のパルス数をカウントする。カウンタ２０２は、Ａ相およびＢ相信号の位相からエンコーダ４６の回転方向を判断し、Ａ相およびＢ相信号の立ち上がりおよび立ち下がりを検知すると、エンコーダ４６が正方向に回転している場合はカウント値をインクリメントし、エンコーダ４６が逆方向に回転している場合はカウント値をデクリメントする。
【００３０】
初期駆動制御部２０４は、カウンタ２０２が算出したカウント値と、アクチュエータ４２を駆動する通電相との間の対応関係を取得するための初期駆動制御を行う。第１の位相合わせ手段２１０は、エンコーダ４６から出力されるＺ相信号を基準に位相合わせを行う第１の初期駆動制御を実施し、第２の位相合わせ手段２１２は、エンコーダ４６のＺ相信号を用いずに位相合わせを行う第２の初期駆動制御を実施する。それぞれの初期駆動制御の方法については後述する。第１の位相合わせ手段２１０および第２の位相合わせ手段２１２は、初期駆動制御時にエンコーダ４６の異常検出を行う。すなわち、第１の位相合わせ手段２１０および第２の位相合わせ手段２１２は、異常検出手段の機能を有する。初期駆動制御部２０４は、シフト制御システム１０の起動時に、第１の初期駆動を行うか第２の初期駆動を行うかを判断し、第１の位相合わせ手段２１０または第２の位相合わせ手段２１２に初期駆動制御の実施を指示する。通電制御部２０６は、アクチュエータ４２の各通電相への通電を制御する。記憶部２０８は、Ｐ−ＥＣＵ４０における制御に必要な情報を保持する。
【００３１】
図５は、第１の位相合わせ手段２１０による第１の初期駆動制御の方法を説明するための図である。初期駆動制御開始時には、Ｐ−ＥＣＵ４０は、ロータ４４の回転角を把握できていないため、どの通電相に通電すればロータ４４を回転させることができるのかを判断することができない。従って、第１の位相合わせ手段２１０は、所定の時間毎に順次通電相を切り替えて通電するよう通電制御部２０６に指示する。例えば、図５の例では、Ｕ相およびＶ相、Ｖ相、Ｖ相およびＷ相、Ｗ相、Ｗ相およびＵ相、の順に通電を行う。ロータ４４が固着していなければ、ある時点からロータ４４が通電相の変化に追従して回転し始める。第１の位相合わせ手段２１０は、エンコーダ信号取得部２００がエンコーダ４６の原点信号であるＺ相信号を取得すると、その時点におけるカウンタ２０２によるカウント値と通電相との対応関係を記憶部２０８に記憶する。以降、Ｐ−ＥＣＵ４０は、この対応関係を用いることにより、ロータ４４を回転させるための最適な通電制御を行うことができる。
【００３２】
第１の初期駆動制御において、第１の位相合わせ手段２１０は、エンコーダ４６からＺ相信号が１回出力される角度の分だけエンコーダ４６を回転させるべく通電制御を行う。例えば、Ｚ相信号が１回転につき１回出力されるエンコーダ４６であれば、エンコーダ４６を１回転させれば十分であり、Ｚ相信号が１回転につき８回、すなわち４５度につき１回出力されるエンコーダ４６であれば、エンコーダ４６を４５度回転させれば十分である。この間にエンコーダ信号取得部２００がＺ相信号を取得できなかった場合、初期駆動制御部２０４は、エンコーダ４６のＺ相信号出力に異常があると仮に判定して、記憶部２０８にＺ相仮フェールフラグをたて、後述する第２の初期駆動制御に移る。
【００３３】
第１の初期駆動制御におけるカウント値の変化量が所定のしきい値未満であった場合、エンコーダ４６のＡ相またはＢ相信号出力に何らかの異常があるか、若しくは、エンコーダ４６が回転不良を起こしている可能性がある。この時、初期駆動制御部２０４は、記憶部２０８にＡＢ相仮フェールフラグをたて、後述する第２の初期駆動制御に移る。ここで、ＡＢ相仮フェールとは、エンコーダ４６の回転不良の場合も含むものとする。カウント値の変化量として、第１の初期駆動制御中におけるカウント値の最大値と最小値の差を採用してもよいし、第１の初期駆動制御の開始時のカウント値と終了時のカウント値の差を採用してもよい。第１の初期駆動制御の開始時に、第１の位相合わせ手段２１０が駆動しようとする回転方向と逆方向にエンコーダ４６が回転してしまうことがあるので、前者の方が実際の回転量をより正しく反映していると考えられる。他方、処理の簡便さの観点からは、後者の方がより有利である。しきい値は、第１の初期駆動制御におけるエンコーダ４６の回転に伴って観測されると期待される変化量に基づいて設定される。しきい値は、第１の初期駆動制御開始直後にエンコーダ４６が通電相に追従できない、または逆方向に回転する可能性があることを考慮して、期待される変化量よりも低く設定されてもよい。
【００３４】
本実施の形態では、アクチュエータ４２はシフト制御機構４８におけるシフトレンジの変更を行うために設けられているので、回転不良または回転不能な状態を的確に検出することがより重要である。そのため、上述のように、カウント値の変化量が所定のしきい値を超えない状態を異常と判定する。また、カウント値の変化量を所定時間監視し続けるのではなく、初期駆動制御における定められた時間内でのカウント値の変化量を、カウント値の変化量の期待値に基づいて設定されるしきい値と比較することにより異常を検出するので、迅速かつ的確に異常を検出することができる。
【００３５】
図６は、第２の位相合わせ手段２１２による第２の初期駆動制御の方法を説明するための図である。第２の初期駆動制御では、確実にロータ４４を追従させるべく、第１の初期駆動制御よりも長い時間通電を行う。通電時間は、例えば、第１の初期駆動制御においては、１ステップにつき２４ミリ秒程度、第２の初期駆動制御においては、１相通電時が１ステップにつき２０ミリ秒程度、２相通電時が１ステップにつき１００ミリ秒程度とする。通電相を順次切り替えて一巡する間に、いずれかのタイミングでロータ４４が通電相の変化に追従すると考えられるので、一巡した時点におけるカウンタ２０２によるカウント値と通電相との対応関係を記憶部２０８に記憶する。これにより、エンコーダ４６のＺ相信号を利用せずに位相合わせを行うことができる。
【００３６】
第２の初期駆動制御においても、第１の初期駆動制御と同様に、初期駆動制御中のカウント値の変化量に基づいて異常検出を行う。第２の初期駆動制御においてはエンコーダ４６のＺ相信号を利用しないが、第２の初期駆動制御においてもＺ相信号の異常検出を行ってもよい。記憶部２０８に、Ｚ相仮フェールフラグまたはＡＢ相仮フェールフラグがたっていて、さらに第２の初期駆動制御においても同じ異常が検出されたときは、異常があるとの判断を確定して、表示部５０などを介してドライバに警告を与える。
【００３７】
図７は、本実施の形態に係るシフト制御方法の手順を示すフローチャートである。まず、シフト制御システム１０の電源がオンになると、初期駆動制御部２０４は、現在のシフトレンジに基づいて、初期駆動制御時のエンコーダ４６およびロータ４４の回転方向を決定する（Ｓ１０）。シフトレンジがＰレンジであるときに、シフトレンジを非Ｐレンジに入れる方向と逆の方向に回転させると、ディテントプレート１００の回転が制限されて、初期駆動制御を正常に実施できない恐れがある。そのため、現在のシフトレンジがＰレンジであるときは、Ｐレンジから非Ｐレンジに入れる方向に、現在のシフトレンジが非Ｐレンジであるときは、非ＰレンジからＰレンジに入れる方向に回転させる。
【００３８】
現在のシフトレンジは、記憶部２０８に保持されてもよいし、Ｖ−ＥＣＵ３０から通知されてもよい。現在のシフトレンジが記憶されていない場合は、Ｖ−ＥＣＵ３０が車速に基づいて現在のシフトレンジを定める。例えば、車速が３ｋｍ／ｈ以下の低車速にある場合には、Ｖ−ＥＣＵ３０は現在のシフトレンジをＰレンジと定め、また３ｋｍ／ｈよりも速い中高車速にある場合には、現在のシフトレンジを非Ｐレンジと定める。なお、現在のシフトレンジを記憶していない状態で車速が中高車速である場合とは、例えば車両の走行中に電源が瞬断されて、現在のシフトレンジのデータを消失したような状況に相当する。そのため、殆どの場合は、シフト制御システム１０の起動時、車速が低車速であることが判定され、現在のシフトレンジがＰレンジと定められることになる。
【００３９】
つづいて、記憶部２０８にＺ相信号のフェールを示す記憶があるか否かを判定する（Ｓ１２）。Ｚ相信号の異常を示す記録がなければ（Ｓ１２のＮ）、第１の位相合わせ手段２１０に第１の初期駆動制御を実施させ（Ｓ１４）、Ｚ相信号の異常を示す記録があれば（Ｓ１２のＹ）、第２の位相合わせ手段２１２に第２の初期駆動制御を実施させる（Ｓ１８）。第２の初期駆動制御よりも第１の初期駆動制御の方が実施に要する時間が短いので、Ｚ相信号の異常がない限り、第１の初期駆動制御を優先的に実施する。これにより、シフト制御システム１０が起動してから車両走行可能な状態になるまでの時間を短縮することができる。
【００４０】
第１の位相合わせ手段２１０が第１の初期駆動制御を実施したとき（Ｓ１４）、エンコーダ４６のＡ相、Ｂ相またはＺ相信号の異常、若しくは回転不良が検出されなければ（Ｓ１６のＮ）、初期駆動制御を終了し（Ｓ２６）、次の制御に移る。第１の初期駆動制御において異常が検出された場合は（Ｓ１６のＹ）、続いて第２の初期駆動制御を実施する（Ｓ１８）。
【００４１】
第２の位相合わせ手段が第２の初期駆動制御を実施したとき（Ｓ１８）、異常が検出されなければ（Ｓ２０のＮ）、初期駆動制御を終了し（Ｓ２６）、次の制御に移る。第２の初期駆動制御において異常が検出された場合は（Ｓ２０のＹ）、エンコーダ４６に異常があるとの判断を確定し（Ｓ２２）、必要であれば表示部５０などを介してドライバに注意を促す。ここで、検出された異常が、エンコーダ４６のＺ相信号の異常であれば（Ｓ２４のＹ）、以降の制御はエンコーダ４６のＡ相およびＢ相信号を用いて正常に行うことができるので、初期駆動制御を終了し（Ｓ２６）、次の制御に移る。検出された異常が、エンコーダ４６のＺ相信号の異常でなければ（Ｓ２４のＮ）、エンコーダ４６のＡ相およびＢ相信号に異常があるか、エンコーダ４６が回転不良を起こしているため、以降の制御を正常に行うことができない。従って、フェール時制御に移行する。
【００４２】
本実施の形態のシフト制御方法によれば、１回異常が検出された場合であっても、別の方法で再度初期駆動制御を実施するので、誤って異常が検出されて処理を終了してしまう可能性を抑えることができる。また、異常を検出した記録が残っているときに、第１の初期駆動制御を行わず、第２の初期駆動制御を行うことで、無駄な処理を省き、時間を短縮することができる。
【００４３】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、ロータリエンコーダとして、磁気式、光学式等、種々の方式のものに適用できるように、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００４４】
本実施の形態では、シフト制御機構はシフトレンジをＰレンジと非Ｐレンジとの間で切り替えたが、変形例において、シフト制御機構はシフトレンジをＰ、Ｒ、Ｎ、Ｄ、Ｂなどのレンジに切り替えてもよい。このとき、切り替え可能なレンジの数に応じてディテントプレート１００の頂部に谷を設ければよい。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によれば、回転体を適切に制御する技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に係るシフト制御システムの構成を示す図である。
【図２】シフト制御機構の構成を示す図である。
【図３】アクチュエータの断面を示す。
【図４】Ｐ−ＥＣＵの内部構成を示す図である。
【図５】第１の位相合わせ手段による第１の初期駆動制御の方法を説明するための図である。
【図６】第２の位相合わせ手段による第２の初期駆動制御の方法を説明するための図である。
【図７】実施の形態に係るシフト制御方法の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０・・・シフト制御システム、
２０・・・Ｐスイッチ、
２６・・・シフトスイッチ、
２８・・・車両電源スイッチ、
４０・・・Ｐ−ＥＣＵ、
４２・・・アクチュエータ、
４６・・・エンコーダ、
４８・・・シフト制御機構、
５０・・・表示部、
５２・・・メータ、
６０・・・駆動機構、
２００・・・エンコーダ信号取得部、
２０２・・・カウンタ、
２０４・・・初期駆動制御部、
２０６・・・通電制御部、
２０８・・・記憶部、
２１０・・・第１の位相合わせ手段、
２１２・・・第２の位相合わせ手段。
Claims (5)
- 複数の相に通電して励磁することにより駆動される回転体の各相に順次通電して前記回転体を回転させ、前記回転体の回転角を検知するエンコーダのＺ相出力がオンになった時点で、前記エンコーダから出力される信号から算出されるカウント値と通電相の対応関係を取得するＺ相検出型の第１の位相合わせ手段を備える回転体制御装置において、
前記第１の位相合わせ手段による制御時のエンコーダ出力に異常が検出されたときには、前記回転体が通電相の変化に追従可能な時間で各相に順次通電し、最後に通電した時点で前記エンコーダから出力される信号から算出されるカウント値と通電相の対応関係を取得するＺ相非検出型の第２の位相合わせ手段をさらに備えることを特徴とする回転体制御装置。 - 回転体を回転させたとき、前記回転体の回転角を検知するエンコーダから出力される信号から算出されるカウント値の変化量が所定のしきい値未満であった場合に、前記回転体または前記エンコーダに前記異常が発生したと判断する異常検出手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の回転体制御装置。
- 前記第１の位相合わせ手段および前記第２の位相合わせ手段は、前記回転体を回転させたときの前記カウント値の変化量が所定のしきい値未満であった場合に、前記回転体または前記エンコーダに前記異常が発生したと判断することを特徴とする請求項１に記載の回転体制御装置。
- 前記変化量は、前記回転体の回転の開始時のカウント値と終了時のカウント値の差であることを特徴とする請求項２または３に記載の回転体制御装置。
- 前記変化量は、前記回転体の回転時のカウント値の最大値と最小値の差であることを特徴とする請求項２または３に記載の回転体制御装置。
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