JP4923695B2 - シフトポジションセンサの異常検出装置 - Google Patents

Description

この発明は、シフトポジションセンサの異常検出装置に関し、より特定的には、複数のポジション用接点からの接点信号の組合せにより運転者のシフトポジション選択を検出するシフトポジションセンサの異常検出装置に関する。

自動変速機が搭載された車両では、シフトポジション検出装置への運転者操作により選択されたシフトポジションに応じて、自動変速機の動作が制御される。具体的には、自動変速機は、シフトポジションに応じてギア段の範囲を制限した上で、車速とスロットル開度とに応じてギア段の切換えを行なう。

一般的には、駐停車状態時に選択されるパーキングポジション（以下、「Ｐポジション」と称する）、車両後進時に選択されるリバースポジション（以下、「Ｒポジション」と称する）、ニュートラルポジション（以下、「Ｎポジション」と称する）および車両前進時に選択されるドライブポジション（以下、「Ｄポジション」と称する）等の複数のシフトポジションのうちから、運転者によるシフトレバー操作によって１つのシフトポジションが選択される。

このような複数のシフトポジション間の選択を行なうため、シフトレバー操作に伴って移動するアームの位置を検出するために複数のポジション用接点を配置したシフトポジションセンサが開示されている（たとえば、特許文献１）。このようなシフトポジションセンサでは、各ポジション用接点とアームとの接触有無を示す接点信号に基づいて、シフトポジションが検出される。
特開平１１−８６６８０号公報

上記のようなシフトポジションセンサでは、ポジション用接点の故障時には、シフトポジションの検出を正しく行なうことができないため、異常検出を行なう必要がある。たとえば、シフトポジションセンサに設けられた複数のポジション用接点からの接点信号の組合せの妥当性をチェックして、接点信号の組合せが本来存在し得る組合せ以外となったときに異常を検出できる。

具体的には、上記接点信号の組合せである信号パターンが、本来存在し得る接点信号の
組合せである正常パターンであるかどうかをチェックして、正常パターンでなければ、言い換えれば異常パターンであれば異常を検出できる。

しかしながら、ハード構成や異常検出のためのソフト処理において、各接点信号を完全に同一のタイミングで認識することができないため、このような異常検出構成では異常を誤検出する可能性がある。たとえば、シフトレバーの操作速度によっては、全ての接点信号を認識するまでの間の時間遅れにより、正常な場合であっても認識された信号パターンが異常パターンとなる場合があり、このような場合に、シフトポジションセンサの異常が誤検出されるおそれがある。

この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、複数のポジション用接点からの接点信号の組合せにより運転者のシフトポジション選択を検出する構成において、ポジション用接点の異常誤検出を防止することである。

この発明によるシフトポジションセンサの異常検出装置は、運転者のシフトポジション選択操作に応じて移動可能な摺動接点と、該摺動接点との接触により所定の接点信号を出力する複数のポジション用接点とを備えたシフトポジションセンサの異常検出装置であって、認識手段と、異常判定手段と、無効化手段とを備える。認識手段は、複数のポジション用接点からの接点信号の組合せである信号パターンを認識する。異常判定手段は、認識された信号パターンが正常パターンであるかどうかの異常判定を行ない、認識された信号パターンが正常パターンでない場合に異常であると判定する。無効化手段は、摺動接点が遷移中である場合の異常判定を無効化するように構成される。

上記シフトポジションセンサの異常検出装置によれば、摺動接点の遷移中に全接点信号を認識するまでの時間遅れに起因して、認識された信号パターンが異常パターンとなる場合には異常判定が無効化される。したがって、摺動接点の遷移中に上記時間遅れに起因して、ポジション用接点の異常が誤検出されることを防止できる。

好ましくは、無効化手段は、前回の異常判定の際に認識された信号パターンに対して、認識手段により現在認識されている信号パターンが変化している場合に、摺動接点が遷移中であるとして異常判定を無効化する。

また好ましくは、無効化手段は、前回の異常判定の際の各接点信号に対して、いずれかの接点信号について遷移エッジを検出した場合に、摺動接点が遷移中であるとして異常判定を無効化する。

これらの構成では、摺動接点が遷移中であることを簡易な制御処理によって検知して、ポジション用接点異常の誤検出防止を実現できる。

この発明によるシフトポジションセンサの異常検出装置によれば、複数のポジション用接点からの接点信号の組合せにより運転者のシフトポジション選択を検出する構成において、ポジション用接点の異常を誤って検出することを防止できる。

以下において、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下では図中の同一または相当部分には同一符号を付してその詳細な説明は原則として繰返さないものとする。

図１は、本発明の実施の形態によるシフトポジションセンサの異常検出装置の構成を示す概略ブロック図である。

図１を参照して、本発明の実施の形態によるシフトポジションセンサの異常検出装置１０は、複数のポジション用接点１１０〜１８０と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）
３００とを備える。

ＥＣＵ３００は、デジタルコンピュータから構成され、内部のメモリ（図示せず）に記憶された所定プログラムに従った演算処理により、複数のポジション用接点１１０〜１８０からの接点信号ＳＰ，ＳＲ，ＳＮ，ＳＤ，ＳＢ，ＳＲＶ，ＳＦＤ，ＳＭＪの組合せに基づき、運転者のレバー操作に対応したシフトポジションの選択およびポジション用接点１１０〜１８０の異常検出を行なう。

図２は、図１に示したポジション用接点の配置を説明する図である。
図２を参照して、シフトポジションセンサ２０には、運転者により操作されるシフトレバー（図示せず）の操作に応じて円周方向に可動に構成されたロータ１００が設けられる。ロータ１００は、ポジション用接点との摺動接点５０を含む。複数のポジション用接点１１０〜１８０（図１）は、運転者によるシフトレバー操作に伴う摺動接点５０の可動範囲１００♯上に順次配置される。

ポジション用接点１１０は、領域１０１に対応して設けられ、摺動接点５０が領域１０１内に存在するときにこの摺動接点５０と接触してオンする。一方で、摺動接点５０が領域１０１外に存在するときは、ポジション用接点１１０は、摺動接点５０と非接触となりオフされる。

同様に、ポジション用接点１２０は、領域１０２に設けられ、摺動接点５０が領域１０２内に存在するときにこの摺動接点５０と接触してオンする。一方で、摺動接点５０が領域１０２外に存在するときは、ポジション用接点１２０は、摺動接点５０と非接触となりオフされる。同様にして、ポジション用接点１３０〜１５０は、領域１０３〜１０５に設けられ、摺動接点５０との接触時にオンする一方で、摺動接点５０との非接触時にはオフする。

ポジション用接点１８０は、領域１０８Ｐ，１０８Ｒ，１０８Ｎ，１０８ＤＢに対応して設けられ、摺動接点５０が領域１０８Ｐ，１０８Ｒ，１０８Ｎ，１０８ＤＢのいずれかに存在するときにこの摺動接点５０と接触してオンする。一方、摺動接点５０が領域１０８Ｐ，１０８Ｒ，１０８Ｎ，１０８ＤＢのいずれかにも存在しないときに、ポジション用接点１８０は、摺動接点５０と非接触となりオフされる。

領域１０８Ｐ，１０８Ｒ、１０８Ｎ，１０８ＤＢは、図示しないシフトレバーにおけるシフトポジション選択位置に対応して設けられる。すなわち、領域１０８Ｐは、シフトレバーによるＰポジション選択位置に対応した摺動接点位置１００Ｐをカバーするように定められ、領域１０８Ｒは、シフトレバーによるＲポジション選択位置に対応した摺動接点位置１００Ｒをカバーするように定められ、領域１０８Ｎは、シフトレバーによるＮポジション選択位置に対応した摺動接点位置１００Ｎをカバーするように定められる。

同様に、領域１０８ＤＢは、シフトレバーによるＤポジション選択位置に対応した摺動接点位置１００Ｄ、およびブレーキポジション（以下、「Ｂポジション」と称する）の選択位置に対応した摺動接点位置１００Ｂをカバーするように定められる。

なお、Ｂポジションは、ハイブリッド自動車に設けられ、降坂走行時等にモータによる回生制動力を増大させたい場合に選択されるシフトポジションである。車両の前進走行時に選択されるＤポジションおよびＢポジションについては、領域１０８ＤＢが広く共通に設けられている。

すなわち、摺動接点５０の可動範囲１００♯上において、領域１０８Ｐ，１０８Ｒ，１０８Ｎ，１０８ＤＢは、シフトポジション選択時に摺動接点５０が位置する「シフトポジション位置」に対応する。

図２に示されるように、領域１０１〜１０３は、領域１０８Ｐ，１０８Ｒ，１０８Ｎをそれぞれ含み、かつ、領域１０８Ｐ，１０８Ｒ，１０８Ｎよりもそれぞれ広く設けられる。また、領域１０４および１０５によってカバーされる領域は、領域１０８ＤＢを含み、かつ、隣接部分において互いに重なり合うように設けられている。

車両前進時および車両後進時に対応するシフトポジション検出については、さらに多重的にポジション用接点１６０および１７０が設けられている。ポジション用接点１６０は、領域１０８Ｒをカバーするように設けられた領域１０６内に摺動接点５０が存在するときにこの摺動接点５０と接触する。一方、摺動接点５０が領域１０６外に存在するときは、ポジション用接点１６０は、摺動接点５０と非接触となる。

同様に、ポジション用接点１７０は、領域１０８ＤＢをカバーするように設けられた領域１０７内に摺動接点５０が存在するときにこの摺動接点５０と接触する。一方、摺動接点５０が領域１０７外に存在するときは、ポジション用接点１７０は、摺動接点５０と非接触となる。

再び図１を参照して、各ポジション用接点１１０〜１８０は、摺動接点５０と接触するオン時に電源１０５とＥＣＵ３００とを接続する一方で、摺動接点５０との非接触であるオフ時には、電源１０５とＥＣＵ３００とを切り離す。この結果、ＥＣＵ３００に入力される各接点信号ＳＰ，ＳＲ，ＳＮ，ＳＤ，ＳＢ，ＳＲＶ，ＳＦＤ，ＳＭＪは、対応のポジション用接点のオン時に“オン”される一方で、対応のポジション用接点のオフ時には“オフ”される。

図３は、図１に示したポジション用接点からの接点信号の組合せとシフトポジションとの対応を説明する図である。

図３を参照して、各ポジション用接点１１０〜１８０の正常時には、摺動接点５０が可動範囲１００♯の始点（Ｐポジション側：図２での最左側）から終点（Ｂポジション側：図２での最右側）まで移動するのに伴い、図１に示した各ポジション用接点１１０〜１８０の配置に従って、接点信号の組合せに対応して定義されるシフトパターンＳＰ１〜ＳＰ１７が順次得られる。

ＥＣＵ３００は、摺動接点５０がシフトポジション位置に存在して、ポジション用接点１８０からの接点信号ＳＭＪが“オン”であるとき（すなわちシフトパターンＳＰ１，ＳＰ６，ＳＰ１０，ＳＰ１５〜ＳＰ１７のとき）に、他のポジション用接点１１０〜１７０からの接点信号の組合せに応じて、複数のシフトポジションから運転者の操作によって選択された選択ポジションを検出する。

具体的には、接点信号ＳＭＪに加えて接点信号ＳＰが“オン”であり、他の接点信号が“オフ”であるシフトパターンＳＰ１のときにはＰポジションを選択ポジションとして検知する。また、接点信号ＳＭＪに加えて接点信号ＳＲおよびＳＲＶが“オン”であり、他の接点信号が“オフ”であるシフトパターンＳＰ６のときにはＲポジションを選択ポジションとして検知する。さらに、接点信号ＳＭＪに加えて接点信号ＳＮが“オン”であり、他の接点信号が“オフ”であるシフトパターンＳＰ１０のときにはＰポジションを選択ポジションとして検知する。

同様に、接点信号ＳＭＪに加えて接点信号ＳＤおよびＳＦＤが“オン”であり、他の接点信号が“オフ”であるシフトパターンＳＰ１５のときにはＤポジションを選択ポジションとして検知する。また、接点信号ＳＭＪに加えて接点信号ＳＢおよびＳＦＤが“オン”であるシフトパターンＳＰ１６，ＳＰ１７のときにはＢポジションを選択ポジションとして検知する。

シフトポジションの異常検出は、接点信号ＳＰ，ＳＲ，ＳＮ，ＳＤ，ＳＢ，ＳＲＶ，ＳＦＤ，ＳＭＪの組合せが、図３のシフトパターンＳＰ１〜ＳＰ１７のいずれにも該当しない場合に、各ポジション用接点１１０〜１８０の異常を検出する。すなわち、シフトパターンＳＰ１〜ＳＰ１７に対応する各接点信号の組合せは、「正常パターン」に対応し、これら以外の各接点信号の組合せは、「異常パターン」に対応する。

しかしながら、上述のように、各接点信号をＥＣＵ３００へ伝達するハード構成上で発生する時間遅れや、ＥＣＵ３００でのソフト処理での時間遅れにより、各接点信号を完全に同一のタイミングで認識することは実際上困難である。したがって、シフトレバーが高速に操作されて摺動接点５０の位置が高速に遷移する場合には、各接点信号についての、実際の信号レベルと、ＥＣＵ３００によって認識される信号レベルとの間にずれが生じることに起因して、シフトポジションセンサに異常が発生していなくても、ＥＣＵ３００により認識される信号パターンが異常パターンに該当してしまう可能性がある。このため、シフトポジションセンサの異常が誤検出されてしまうおそれがある。

異常検出処理を高速化して、その実行周期を短くすることによって、上記のような誤検出の防止を図ることも可能であるが、ＥＣＵ３００の処理能力から実行周期には制約が存在する。また、ＥＣＵ３００について、処理能力向上のためのスペックを採用することはコストの上昇を招く。

本発明の実施の形態に係るシフトポジションセンサの異常検出装置では、以下に説明するようなシフトポジションセンサ異常検出制御により、上記のような問題に対応した故障検出を行なう。このシフトポジションセンサ異常検出制御ルーチンは、ＥＣＵ３００により予め記憶されたプログラムに従って、所定周期ごとに実行される。

図４は、本発明の実施の形態に係るシフトポジションセンサの異常検出装置によるシフトポジションセンサの異常検出制御ルーチンの第１の例を説明するフローチャートである。

図４を参照して、ＥＣＵ３００は、ステップＳ１００において、ポジション用接点１１０〜１８０からの接点信号ＳＰ，ＳＲ，ＳＮ，ＳＤ，ＳＢ，ＳＲＶ，ＳＦＤ，ＳＭＪより、これらの接点信号の組合せであるシフトパターンの現在値を、「現在シフトパターン」として認識する。

ＥＣＵ３００は、Ｓ１１０では、Ｓ１００で認識された現在シフトパターンが、これまでに経験した「認識済シフトパターン」のうちに含まれるか否かを判定する。この認識済シフトパターンは、以下に詳細に説明するように、基本的には前回の異常判定の対象となった異常シフトパターンを示す。

そして、ＥＣＵ３００は、現在シフトパターンが未経験のものである場合（ステップＳ１１０のＹＥＳ判定時）には、Ｓ１００で認識された現在シフトパターンを、認識済シフトパターンの現在値とする。また、この認識済シフトパターン（すなわち、現在シフトパターンの現在値）は新たに経験済と認識され、次回に、同一の現在シフトパターンがステップＳ１００により認識された場合には、ステップＳ１１０がＮＯ判定となる。

現在シフトパターンが過去に経験されたものである場合（ステップＳ１１０のＮＯ判定時）には、ステップＳ１１５の処理はスキップされる。

続いてＥＣＵ３００は、ステップＳ１２０により、Ｓ１００で認識された現在シフトパターンが、現在の認識済シフトパターンと一致するか否かを判定する。両者が一致する場合（ステップＳ１２０のＹＥＳ判定時）には、ＥＣＵ３００は、ステップＳ１３０による異常判定処理を行なう。ステップＳ１３０では、ステップＳ１００で認識された現在シフトパターンが、上記正常シフトパターンのうちの１つと一致するか否かが判定される。

両者が一致するとき、すなわち、現在シフトパターンが正常シフトパターンのうちの１つと一致するとき（ステップＳ１３０のＹＥＳ判定時）には、ＥＣＵ３００は、シフトポジションセンサに故障が発生していない、すなわち「正常」と判定する。さらに、ＥＣＵ３００は、ステップＳ１４０により、異常判定回数のカウント値を０とする。

これに対して、両者が不一致のとき、すなわち、現在シフトパターンが異常シフトパターンに該当するとき（ステップＳ１３０のＮＯ判定時）には、ＥＣＵ３００は、シフトポジションセンサに異常が発生していると判定する。そして、ＥＣＵ３００は、ステップＳ１５０により、異常判定回数のカウント値をインクリメントして、現在値より１だけ増加させる。さらに、現在のシフトパターンを現在の認識済シフトパターンとする。これにより、次回の異常検出制御ルーチン実行時において、ステップＳ１２０で比較される認識済シフトパターンを、今回、異常判定の対象となったシフトパターン（すなわち、異常シフトパターン）とすることができる。

一方、ステップＳ１２０がＮＯ判定のとき、すなわち、Ｓ１００で認識された現在シフトパターンが、現在の認識済シフトパターン（すなわち、前回の異常検出制御ルーチンで異常判定の対象となったシフトパターン）と不一致のときには、ＥＣＵ３００は、ステップＳ１３０を実行することなく、ステップＳ１４０を実行して異常判定回数のカウント値を０とする。

これにより、シフトレバー操作により摺動接点５０の位置が遷移中である場合には、ステップＳ１２０がＮＯ判定とされることにより、ステップＳ１３０を非実行とされる。この場合にステップＳ１３０を実行すると、現在シフトパターンは正常シフトパターンとは一致しない（すなわち、判定結果はＮＯとなる）ので、ステップＳ１２０をＮＯ判定とすることにより、異常判定が無効化される。

さらに、ＥＣＵ３００は、ステップＳ１６０では、異常判定回数のカウント値が所定の判定値Ｎｊ以上であるかどうかを判定し、判定値Ｎｊ以上となった場合には、ステップＳ１７０により、ポジション用接点１１０〜１８０の故障について異常検出を確定する。検出結果は、図示しない操作パネルやダイアグモニタ等への出力により、運転者等に通知される。また、故障したポジション用接点を特定するための情報やコードを所定の記憶装置に記憶させてもよい。

このような制御構成とすることにより、シフトレバー操作による摺動接点５０の位置の遷移中にはステップＳ１３０での異常判定を無効化できるので、このような際に発生する、実際の各接点信号とＥＣＵ３００により認識される各接点信号との間の時間遅れに起因したシフトポジションセンサの異常誤検出を防止することができる。また、上記制御構成によれば、ＥＣＵ３００の処理能力を高めて、異常検出制御ルーチンの実行周期を無理に短くすることなく、上記のような異常誤検出を防止できる。

また、ステップＳ１１５の処理を行なうことにより、現在シフトパターンが未経験のものである場合に、当該回の異常検出制御ルーチンにおいて、ステップＳ１３０の異常判定処理を無効化させることなく、異常をより早期に検出できる。

なお、図４に示したフローチャートでは、ステップＳ１００が本発明の「認識手段」に対応し、ステップＳ１２０が本発明の「無効化手段」に対応し、ステップＳ１３０が本発明での「異常判定手段」に対応する。

図５は、本発明の実施の形態に係るシフトポジションセンサの異常検出装置によるシフトポジションセンサの異常検出制御ルーチンの第２の例を説明するフローチャートである

図５を参照して、異常検出制御ルーチンの第２の例では、ＥＣＵ３００は、図４に示したフローチャートと比較して、ステップＳ１１０〜Ｓ１２０に代えて、ステップＳ２００を実行する。

ＥＣＵ３００は、ステップＳ２００では、いずれかの接点信号において、エッジ、すなわち、前回および今回の異常検出制御ルーチン実行間で、“オフ”から“オン”への遷移、または“オン”から“オフ”への遷移が発生したかどうかを判定する。

接点信号でエッジ発生が検知される場合（ステップＳ２００のＹＥＳ判定時）には、ＥＣＵ３００は、図４のフローチャートにおけるステップＳ１２０のＹＥＳ判定時と同様に、ステップＳ１３０以降の処理を実行する。一方、接点信号でエッジ発生が検知されない場合（ステップＳ２００のＮＯ判定時）には、ＥＣＵ３００は、ステップＳ１２０のＹＥＳ判定時と同様に、ステップＳ１３０を非実行として、ステップＳ１４０を実行する。すなわち、ステップＳ２００は、本発明の「無効化手段」に対応する。なお、ステップＳ１３０〜Ｓ１７０での処理は、図４と同様であるので、詳細な説明は繰り返さない。

図５に示した制御構成によっても、シフトレバー操作による摺動接点５０の位置の遷移中にはステップＳ１３０での異常判定を無効化できるので、図４で説明したのと同様に、シフトポジションセンサの異常誤検出を防止することができる。

なお、ステップＳ２００において、各接点信号についてエッジ発生を発生する構成とすることが異常検出精度の面からは好ましいが、ＥＣＵ３００の処理負荷を軽減するために、エッジが発生し易い検出信号（たとえば、接点信号ＳＭＪ）に限定してエッジ発生を検出する構成とすることも可能である。

以上、本実施の形態では、Ｐポジション、Ｒポジション、Ｎポジション、ＤポジションおよびＢポジションを選択可能なシフトポジションとして有するシフトポジションセンサの異常検出装置について例示した。しかしながら、本発明の適用はこのような構成に限定されるものではなく、選択可能な複数のシフトポジションが存在し、これらのシフトポジションに対応してポジション用接点が同様に設けられたシフトポジションに対して、本発明によるシフトポジションの異常検出装置を適用可能である。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態によるシフトポジションセンサの異常検出装置の構成を示す概略ブロック図である。 図１に示したポジション用接点の配置を説明する図である。 図１に示したポジション用接点からの接点信号の組合せとシフトポジションとの対応を説明する図である。 本発明の実施の形態に係るシフトポジションセンサの異常検出装置によるシフトポジションセンサの異常検出制御ルーチンの第１の例を説明するフローチャートである。 本発明の実施の形態に係るシフトポジションセンサの異常検出装置によるシフトポジションセンサの異常検出制御ルーチンの第２の例を説明するフローチャートである。

符号の説明

１０ 異常検出装置、２０ シフトポジションセンサ、５０ 摺動接点、１１０〜１８０ ポジション用接点、１００ ロータ、１００♯ 摺動接点可動範囲、１００Ｐ，１００Ｒ，１００Ｎ，１００Ｄ，１００Ｂ 摺動接点位置、１０１〜１０７，１０８Ｐ，１０８Ｒ，１０８Ｎ，１０８ＤＢ ポジション用接点オン領域、１０５ 電源、１１０〜１８０ 各ポジション用接点、Ｎｊ 判定値、ＳＰ，ＳＲ，ＳＮ，ＳＤ，ＳＢ，ＳＲＶ，ＳＦＤ，ＳＭＪ 接点信号、ＳＰ１〜ＳＰ１７ シフトパターン。

Claims (3)

1. 運転者のシフトポジション選択操作に応じて移動可能な摺動接点と、該摺動接点との接触により所定の接点信号を出力する複数のポジション用接点とを備えたシフトポジションセンサの異常検出装置であって、
   前記複数のポジション用接点からの接点信号の組合せである信号パターンを認識する認識手段と、
   前記認識された信号パターンが正常パターンであるかどうかの異常判定を行ない、前記認識された信号パターンが正常パターンでない場合に異常であると判定する異常判定手段と、
   前記摺動接点が遷移中である場合の前記異常判定を無効化するための無効化手段とを備える、シフトポジションセンサの異常検出装置。
2. 前記無効化手段は、前回の前記異常判定の際に認識された信号パターンに対して、前記認識手段により現在認識されている信号パターンが変化している場合に、前記摺動接点が遷移中であるとして前記異常判定を無効化する、請求項１記載のシフトポジションセンサの異常検出装置。
3. 前記無効化手段は、前回の前記異常判定の際の各前記接点信号に対して、いずれかの前記接点信号について遷移エッジを検出した場合に、前記摺動接点が遷移中であるとして前記異常判定を無効化する、請求項１記載のシフトポジションセンサの異常検出装置。

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