JP6033172B2 - 駆動切替用制御装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、駆動切替用制御装置に関する。

従来から、悪路等で走行を安定させるために４輪駆動とし、普通の走行で燃費を向上させるために２輪駆動とする、２輪駆動と４輪駆動とを切り替えられる駆動切替装置が車両に搭載されている。

ところで、車両においては、車がカーブを曲がる時、内輪差（内側と外側の車輪の速度差）が生じるが、これを吸収しつつ動力源から同じトルクを振り分け伝えるためにディファレンシャルギア(differential gear、以下デフとも称す)が搭載される。デフは駆動輪と共に、前後輪のトルク配分を変更しているために用いる中央の合計３つ設けられているものがある。

上述した駆動切替装置が搭載された車両において、デフを切り離すための機構や、デフをロックするための機構を備えている場合も多い。そして、当該車両において、これら機構が搭載されているならば、当該機構を駆動させるためのアクチュエータが接続されている。

特開２００２−１０１５０３号公報

しかしながら、従来技術においては、当該機構に内蔵されているはずのアクチュエータのハーネスが、不測の事態等により切断等される可能性がある。

実施形態の駆動切替用制御装置は、車両の駆動力を伝達させるか否かの切り替え動作を行うアクチュエータの動作位置を、当該車両に設けられた検出部が検出した結果を示した検出信号を入力処理する位置入力部と、前記位置入力部が入力処理した、前記アクチュエータの前記検出信号に基づいて、前記アクチュエータが前記車両内で使用可能に接続されているか否かを判別する判別部と、前記車両に搭載された電源と、前記電源から前記アクチュエータを介した通電経路上の電圧値を検出する電圧値検出部と、を備え、前記判別部は、さらに、前記検出信号が、前記アクチュエータが前記車両内で使用可能に接続されていない場合に前記検出部から出力される所定の信号の場合に、前記電圧値検出部により検出された前記電圧値に基づいて、前記アクチュエータが前記車両内で使用可能に接続されているか否かを判定する。当該構成により一例として、検出信号と、電圧値との組み合わせに基づいて、アクチュエータが車両内で使用可能に接続されているか否かを判別できるため、運転する際の安全性を向上できるという効果を奏する。

また、実施形態にかかる駆動切替用制御装置において、前記検出信号が前記所定の信号の場合に、前記電源から前記アクチュエータを介して前記電圧値検出部までの前記通電経路を形成するようリレーを用いて切り替える経路切替部を、さらに備え、前記判別部は、前記通電経路が形成された後に、前記電圧値検出部により検出された前記電圧値に基づいて、前記アクチュエータが前記車両内で使用可能に接続されているか否かを判定すると好適である。当該構成により一例として、検出信号が所定の信号の場合に限り、リレーの切替が行われるため、リレーの利用期間を向上できるという効果を奏する。

また、実施形態にかかる駆動切替用制御装置において、前記通電経路が形成された後に、前記通電経路において前記アクチュエータの出力電流を制御する電流制御部をさらに備え、前記判別部は、前記電流制御部により、出力電流を０に設定された後に、前記電圧値検出部により検出された前記電圧値に基づいて、前記アクチュエータが前記車両内で使用可能に接続されているか否かを判定すると好適である。当該構成により一例として、電流を制御してからアクチュエータが車両内で使用可能に接続されているか否かを判定するため、信頼性を向上できるという効果を奏する。

また、実施形態にかかる駆動切替用制御装置において、前記判別部は、前記車両を起動させた際に、前記検出部から出力される前記検出信号に基づいて、前記アクチュエータが前記車両で使用可能に接続されているか否かを判別すると好適である。当該構成により一例として、起動する毎にアクチュエータが使用可能か否かを確認できるので、運転する際の安全性を向上できるという効果を奏する。

また、実施形態にかかる駆動切替用制御装置において、前記アクチュエータは、前記車両のデフロックユニットに含まれた後輪側ディファレンシャルギアをロックするためのアクチュエータであり、前記判別部は、前記車両を起動させた際に、前記検出部から出力される前記検出信号で示された前記アクチュエータの動作位置が、前記車両を起動させた時に、前記後輪側ディファレンシャルギアをフリーにする所定の位置であるか否かに基づいて、前記アクチュエータが前記車両内で使用可能に接続されているか否かを判別すると好適である。当該構成により一例として、起動時のアクチュエータの動作位置が所定の位置か否に基づいて判別するため、検出部から出力される検出信号がオン／オフの２通りしかない場合でも、アクチュエータが使用可能か否かを確認できるという効果を奏する。

図１は、実施形態にかかる車両の車両駆動力伝達系統の構成例を示した図である。 図２は、実施形態にかかるＥＣＵと、ＥＣＵで制御される各ユニットと、の構成を示したブロック図である。 図３は、実施形態にかかるアクチュエータの構造を模式的に表す構成図である。 図４は、実施形態にかかる通電経路切替回路の構成を示した図である。 図５は、実施形態にかかるスイッチ管理テーブルの構成を示した図である。 図６は、実施形態にかかるＥＣＵで行う、デフ切離しユニットのアクチュエータが接続されているか否かの判定のロジックを示した概念図である。 図７は、実施形態にかかるＥＣＵで行う、デフロックユニットのアクチュエータが接続されているか否かの判定のロジックを示した概念図である。 図８は、実施形態にかかるＥＣＵにおける、車両にデフ切離しユニットのアクチュエータが接続されているか否かの判別処理の手順を示すフローチャートである。 図９は、実施形態にかかるＥＣＵにおける、車両にデフロックユニットのアクチュエータが接続されているか否かの判別処理の手順を示すフローチャートである。

本実施形態では、車両は、例えば、内燃機関（エンジン、図示されず）を駆動源とする自動車（内燃機関自動車）であってもよいし、電動機（モータ、図示されず）を駆動源とする自動車（電気自動車、燃料電池自動車等）であってもよいし、それらの双方を駆動源とする自動車（ハイブリッド自動車）であってもよい。

また、車両は、内燃機関や電動機を駆動するのに必要な種々の装置（システム、部品等）を搭載することができる。また、車両における車輪の駆動に関わる装置の方式や、数、レイアウト等は、種々に設定することができる。

図１は、実施形態にかかる車両１の駆動切替用制御装置を含む車両駆動力伝達系統の構成例を示した図である。図１に示すように、車両駆動力伝達系統は、前輪４Ｆ及び後輪４Ｒのいずれか一つ以上を駆動させるための動力源であるエンジン２０と、エンジン２０の回転を前進又は後進の回転方向に切り替えて減速する変速機２１と、エンジン２０の出力をドライブシャフト（プロペラシャフト）１３を介して前後軸に分配するトランスファー３と、前輪側デファレンシャルギア（以下、Ｆデフとも称す）５と、後輪側ディファレンシャルギア（以下、Ｒデフとも称す）６と、を備える。

さらに、車両１の車両駆動力伝達系統は、デフ切離しユニット４１として、デフ切離し機構９と、デフ切離し機構９を動作させてＦデフ５を切り離すためのアクチュエータ７と、アクチュエータ７のシフトフォーク及びスプラインの位置を検出するための位置検出ＳＷ群８とを備える。さらには、車両１の車両駆動力伝達系統は、デフロックユニット４２として、デフロック機構１２と、デフロック機構１２を動作させてＲデフ６をロックするためのアクチュエータ１０と、アクチュエータ１０のシフトフォーク及びスプラインの位置を検出するための位置検出ＳＷ群１１、とを備える。さらには、駆動切替用制御装置として備えられた各構成を制御するためのＥＣＵ（electronic control unit））２を備えている。

エンジン２０の駆動力は、変速機２１を経由してトランスファー３に伝わり、トランスファー３からＲデフ６に伝わり、後車軸１４Ｒを経由して後輪４Ｒを回転させる。さらに、４輪で駆動させる場合、トランスファー３からＦデフ５に駆動力が伝わり、前車軸１４Ｆを経由して前輪４Ｆを回転させる。

トランスファー３は、エンジン２０からの駆動力をドライブシャフト１３（プロペラシャフト）を介して前後軸に分配する。トランスファー３は、アクチュエータ３１と、アクチュエータ３１のシフトフォーク及びスプラインの位置を検出するための位置検出ＳＷ群３２と、副変速機３３と、２駆―４駆切替機構３４と、デフロック機構３５と、センターデフ３６と、を備える。

副変速機３３は、４輪駆動時における終減速比をハイギヤとローギヤに切替可能な構成とする。車内からのスイッチ操作により、アクチュエータ３１がハイ＆ローシフトレバー（図示せず）を動作させることでハイギヤとローギヤとを切り替える。２駆―４駆切替機構３４は、二輪駆動（２ＷＤ）と、四輪駆動（４ＷＤ）とを、切替えるための切り替え機構とする。

センターデフ３６は、回転トルクを前輪４Ｆと後輪４Ｒとの間で振り分けるための差動動作を行う。デフロック機構３５は、アクチュエータ３１の動作により、センターデフ３６による前輪４Ｆと後輪４Ｒとの間の差動動作を行うか否かの切り替えを行う。なお、本実施形態のデフロック機構３５は、センターデフ３６を必要に応じてロックすることで、前輪４Ｆ又は後輪４Ｆが空転しているときに回転の差が生じるのを抑止する。

２輪駆動の場合、車両駆動力伝達系統では、後輪４Ｒを駆動させ、前輪４Ｆを従動輪とし、前輪４Ｆの差動動作を行わない。このため、デフ切離し機構９が、Ｆデフ５を、前車軸４Ｆから切り離す。当該切り離し動作を行うために、デフ切離し機構９をアクチュエータ７が動作させる。つまり、２駆―４駆切替機構３４が車両１の２輪駆動と４輪駆動との間の切り替えを行うと同時に、デフ切離し機構９は、Ｆデフ５の切断と伝達とを切り替える。

ところで、現在様々な種類の車両が製造、販売されている。そして、これら車両においては、後輪側ディファレンシャルギア６のフリーとロック状態とを切り替え可能な車種と、切り替えできない車種とが存在する。本実施形態にかかる車両１は、後輪側ディファレンシャルギア６のフリーとロック状態とを切り替えるためのデフロック機構１２を備えた車種とするが、当然にこのようなデフロック機構１２を備えていない車種もある。このデフロック機構１２が備えられている場合、当該デフロック機構１２を動作させるためのアクチュエータ１０を制御する必要がある。つまり、アクチュエータ１０が搭載されている車種と、当該アクチュエータ１０が搭載されていない車種とがあり、これらの違いに応じて制御を異ならせる必要がある。さらには、車両１にアクチュエータ１０のハーネスが不測の事態等で切断され、当該アクチュエータ１０が使用できなくなることも考えられる。そこで、本実施形態では、車両１でアクチュエータ１０が使用可能に接続されているか否かを検出することとした。

また、使用可能に接続されているか否かに応じて制御を異ならせる必要があるのは、アクチュエータ１０に限らず、アクチュエータ７及びアクチュエータ３１も同様である。このため、アクチュエータ７及びアクチュエータ３１の接続の有無を検出しても良い。そこで、本実施形態ではアクチュエータ１０及びアクチュエータ７の接続の有無について検出する例について説明する。アクチュエータ３１の接続の有無の検出は、アクチュエータ１０及びアクチュエータ７の接続の有無の検出と同様の手法で実現できるため、説明を省略する。さらには、本実施形態は、接続の有無の検出対象をアクチュエータ７、１０、３１に制限するものではなく、車両の駆動力を伝達させるか否かの切り替え動作を行うアクチュエータであれば同様の手法で適用可能である。

デフロック機構１２は、Ｒデフ６のフリー状態とロック状態とを切り替えるための機構とする。Ｒデフ６がフリーの状態では、後輪４Ｒの左輪と右輪との間で差動が生じ、異なる回転数で回転駆動する。Ｒデフ６がロック状態では、後輪４Ｒの左輪と右輪とが直結状態となり、同じ回転数で回転駆動する。

本実施形態では、Ｒデフ６が備えている、（図示しない）デフケースとサイドギアとが係合された状態と、デフケースとサイドギアとが離間された状態と、を切り替えるためにデフロック機構１２を動作させるためのアクチュエータ１０が備えられている。

デフロック機構１２内には、デフケースに支持されて、移動可能に設けられた（図示しない）可動部が存在する。さらに、可動部は、アクチュエータ１０と図示しないバネとにより、第１の位置と第２の位置との間を移動する。つまりアクチュエータ１０が駆動している場合に可動部は第２の位置まで移動させられ、アクチュエータ１０が駆動していない場合にバネにより可動部は第１の位置まで移動する。

可動部が第１の位置に存在する場合に、デフケースとサイドギアとが離間することで（換言すればデフが動作することで）、後輪４Ｒの左輪と右輪との間の差動が可能となる。可動部が第２の位置に存在する場合に、デフケースとサイドギアとが係合し、デフケースとサイドギアとが一体的に回転することで（換言すればデフがロックされることで）、後輪４Ｒの左輪及び右輪の間で差動せずに一体的に回転する。

つまり、本実施形態では、車両１でアクチュエータ１０が使用可能に接続されているか否かを判定することで、デフロックが可能であるか否かを検出できる。そして、ＥＣＵ２では、当該検出結果に応じた制御が可能となる。

ＥＣＵ２は、３つのアクチュエータ７、１０、３１を制御して、車両１の駆動切替を行う。本実施形態にかかるＥＣＵ２は、アクチュエータ７、１０、３１の動作位置を表す検出信号を位置検出ＳＷ群８、１１、３２から入力するとともに、それぞれのアクチュエータ７、１０、３１を駆動させる信号を出力する。

図２は、本実施形態にかかるＥＣＵ２と、ＥＣＵ２で制御される各ユニットと、の構成を示したブロック図である。

図２に示すように、ＥＣＵ２は、電源２０１から供給される電力により動作する。そして、ＥＣＵ２は、マイコン電源回路２０２と、通電経路切替回路２０３と、電圧検出回路２０４と、電流制御回路２０５と、ＳＷ信号監視回路２０６と、電流制御回路２０７と、電圧検知回路２０８と、ＯＮ-ＯＦＦ制御回路２０９と、ＳＷ信号監視回路２１０と、を備える。さらに、ＥＣＵ２は、上述した構成を制御するために、マイコン２５１と、ＲＯＭ２５２と、ＲＡＭ２５３と、を備える。

ＥＣＵ２は、デフ切離しユニット４１に含まれている位置検出ＳＷ群８から入力される信号に基づいて、デフ切離しユニット４１に含まれているアクチュエータ７を制御する。さらに、ＥＣＵ２は、デフロックユニット４２に含まれている位置検出ＳＷ群１１から入力される検出信号に基づいて、デフロックユニット４２に含まれているアクチュエータ１０を制御する。

図３は、アクチュエータ７の構造を模式的に表す構成図である。図３は、Ｆデフ５の切り離しを行うアクチュエータ７の例を示した図である。図３に示されるように、アクチュエータ７はモータ３０１の回転によって、ウォームギア３０２が回転する。なお、実施形態では、アクチュエータ７の動力としてモータ３０１を適用するがそれ以外の構成でも良い。

そして、ウォームギア３０２とウォームホイール３０３はかみ合っていて、ウォームギア３０２の回転を減速してウォームホイール３０３が回転する。ウォームホイール３０３の回転によって、シフトフォーク３０６が軸方向に移動し、シフトフォーク３０６の動きによって、前述のスプライン（図示せず）が動力軸と嵌合又は離脱する。

図３では省略しているが、動力軸が回転してスプラインの嵌合位置に合ったときにスプラインを嵌合させるように、シフトフォーク３０６とウォームホイール３０３の間にバネ機構がある。

また、ウォームホイール３０３には、ポジションスイッチ３０４が係合している。ポジションスイッチ３０４は、例えば、ウォームホイール３０３の回転に伴って移動する電極と、固定された電極との接点で構成される。例えば、ウォームホイール３０３に連動する回転体の側面に、円弧状の帯電極を設けて、アクチュエータ７のハウジングに固定された電極と摺動させ、移動する電極と固定された電極との接触と非接触によってウォームホイール３０３の回転位置を検出するように構成する。円弧状の帯電極の中心角と方位座標を変えた複数の帯電極と、その複数の帯電極それぞれと接触する複数の固定電極を設けて、それぞれが異なる角度で接触又は非接触するように構成する。これら帯電極と固定電極との間の接触、非接触により第１ＳＷ２２１、第２ＳＷ２２２、及び第３ＳＷ２２３のオン／オフが切り替わる。

そして、本実施形態では、第１ＳＷ２２１、第２ＳＷ２２２、及び第３ＳＷ２２３から出力される検出信号により、ウォームホイール３０３の複数の角度位置を識別することができる。なお、本実施形態は、角度位置を検出する手法を上述した手法に制限するものではなく、例えば、移動する電極をウォームホイール３０３の側面に設けてもよい。

シフトフォーク３０６の位置は、ウォームホイール３０３の回転に応じて移動する関係にある。そこで、本実施形態では、ウォームホイール３０３の角度位置に基づいて、シフトフォーク３０６の位置を導出可能にしている。換言すれば、第１ＳＷ２２１、第２ＳＷ２２２、及び第３ＳＷ２２３から出力される信号に基づいて、シフトフォーク３０６の位置を導き出せる。

また、アクチュエータ７にはそれぞれ、シフトフォーク３０６又はスプラインの位置を検出するリミットスイッチ３０５が設けられている。リミットスイッチ３０５は、シフトフォーク３０６又はスプラインの位置がある範囲にあるときにオンになり、その他の範囲でオフになるように設けられている。そして、第４ＳＷ２２４及び第５ＳＷ２２５は、リミットスイッチ３０５のオン／オフに対応した検出信号を出力する。

ポジションスイッチ３０４とリミットスイッチ３０５は、それぞれ係合している部位が異なるが、いずれもアクチュエータ７の動作位置を検出するスイッチである。本実施形態では、ポジションスイッチ３０４、リミットスイッチ３０５、及び第１ＳＷ２２１〜第５ＳＷ２２５を含めて、位置検出ＳＷ群８と称する。ただし、本実施形態では、第１ＳＷ２２１〜第５ＳＷ２２５のうち、第１ＳＷ２２１〜第３ＳＷ２２３からの検出信号に基づいて、アクチュエータ７が接続されるか否かを判定する。

また、デフロックユニット４２に含まれているアクチュエータ１０は、図３のアクチュエータ７とは、シフトフォークが“ＯＮ（デフがＯＮとなる位置）”と“ＯＦＦ（デフがＯＦＦとなる位置）”の２つの位置の間を移動可能である点を除いて同様の構成として説明を省略する。

そして、デフロックユニット４２に含まれている位置検出ＳＷ群１１に含まれている第１１ＳＷ２３１は、アクチュエータ１０のシフトフォークが“ＯＮ”と“ＯＦＦ”のどちらの位置にあるのかを示す検出信号を出力する。

通電経路切替回路２０３は、アクチュエータ７を介する通電経路を切り替えるための回路とする。本実施形態では、位置検出ＳＷ群８からの信号により、アクチュエータ７が接続されてない可能性があると判別された場合に、通電経路切替回路２０３は、アクチュエータ７の接続の有無を検出するための通電経路を形成する。

図４は、本実施形態にかかる通電経路切替回路２０３の構成を示した図である。図４に示すように、通電経路切替回路２０３は、通電経路切替回路２０３を制御するＣＰＵ５０１と、ＦＥＴ５０２と、リレー５０３と、リレー５０４と、抵抗Ｒ１、Ｒ２とを備える。

ＣＰＵ５０１は、マイコン２５１からの制御信号を受信するためのポートを備えている。例えば、ＣＰＵ５０１は、アクチュエータ７の有無の検出が必要な場合に、マイコン２５１から通電経路を切り替える旨の制御信号を受信する。

ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）５０２は、図示しない回路によりＣＰＵ５０１からの制御信号に従って、アクチュエータ７への給電を切り換えて、アクチュエータ７を駆動させる。本実施形態では、ＰｃｈＦＥＴを用いた例とするが、他のＦＥＴでもよい。リレー５０３、リレー５０４は、ＣＰＵ５０１からの制御信号に従って、アクチュエータ７への通電のＯＮ／ＯＦＦを切換える。

そして、リレー５０４のＯＮ側には、図２に示した電圧検知回路２０８及び電流制御回路２０５が接続されている。

本実施形態にかかる通電経路切替回路２０３は、さらに、ＦＥＴ５０２の間に並列に接続される抵抗Ｒ１、Ｒ２を備える。抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２とは直列に接続されており、抵抗Ｒ１、Ｒ２の上流には、電源２０１によるバッテリー電圧が印加される。

車両１をイグニッション・オンした、即ちＥＣＵ２に電源が投入された直後の状態では、リレー５０３、５０４をＯＦＦ状態とする。その後、位置検出ＳＷ群８を用いたアクチュエータ７が接続する否かの判定が行われる。そして、位置検出ＳＷ群８を用いたアクチュエータ７が接続する否かの判定で、アクチュエータ７が接続されていないと判定された場合に、ＣＰＵ５０１は、マイコン２５１からの制御信号に従って、アクチュエータ７が接続されているか否かを判定するための通電経路を、リレー５０３、５０４を用いて形成する。

本実施形態では、アクチュエータ７が接続されているか否かの判定用の通電経路を形成するために、ＣＰＵ５０１は、リレー５０３、５０４に対して制御信号を出力し、オン／オフを切り替えさせる。例えば、リレー５０３をオフ状態、リレー５０４をオン状態とすることで、電源２０１からアクチュエータ７を介して、電圧検出回路２０４及び電流制御回路２０５までの通電経路が形成される。これにより、電源２０１からバッテリー電圧を印加した後、電圧検出回路２０４で電圧を検出することで、アクチュエータ７が接続されているか否かを判定できる。換言すれば、電源２０１からグランド２１１までアクチュエータ７を介した通電があるか否か等により、アクチュエータ７が接続されているか否かの判定が可能となる。

なお、本実施形態は、リレー５０３、５０４を切り替えて通電経路を確保する例について説明したが、このような手法に制限するものではない。電源２０１からアクチュエータ７を介した通電経路が確保できれば、どのような手法でも良い。

電流制御回路２０５は、電源２０１からアクチュエータ７を介してグランド２１１までの通電経路上の電流を制御する。本実施形態では、電流制御回路２０５は、通電経路切替回路２０３により、電源２０１からアクチュエータ７を介して、電圧検出回路２０４及び電流制御回路２０５までの通電経路が形成された後に、当該通電経路において、アクチュエータ７の下流側の出力電流値が‘０’になるように制御する。なお、本実施形態では、‘０’になるように制限する例について説明するが、‘０’に制限するものではなく、おおよそ‘０’であればよい。

電圧検出回路２０４は、電源２０１からアクチュエータ７を介してグランド２１１までの通電経路上の出力電圧を検出する。本実施形態では、電流制御回路２０５により電流値の制御が行われた後に、出力電圧値を検出する。検出された出力電圧値は、マイコン２５１に出力する。

ＳＷ信号監視回路２０６は、第１ＳＷ２２１、第２ＳＷ２２２、及び第３ＳＷ２２３から入力される検出信号を監視する回路とする。本実施形態にかかるＳＷ信号監視回路２０６は、第１ＳＷ２２１、第２ＳＷ２２２、及び第３ＳＷ２２３から入力される検出信号を、マイコン２５１のポートに入力可能な電流、電圧の信号に変換する処理も行う。

電流制御回路２０７は、電源２０１とアクチュエータ１０との間（アクチュエータ１０から上流側）に配置され、電源２０１からアクチュエータ１０に供給する電流を制御する。

ＯＮ-ＯＦＦ制御回路２０９は、アクチュエータ１０とグランド２１２との間（アクチュエータ１０から下流側）に配置され、アクチュエータ１０を介して通電経路を流れる電流のＯＮ／ＯＦＦを制御する。

電圧検知回路２０８は、電源２０１からアクチュエータ１０を介してグランド２１２までの通電経路上の出力電圧値を検出する。

ＳＷ信号監視回路２１０は、第１１ＳＷ２３１から入力される検出信号を監視する回路とする。本実施形態にかかるＳＷ信号監視回路２１０は、第１１ＳＷ２３１から入力される検出信号を、マイコン２５１のポートに入力可能な電流、電圧の信号に変換する処理も行う。

マイコン電源回路２０２は、電源２０１からマイコン２５１に対して電力を供給するための回路とする。ＲＡＭ２５３は、読み書き可能な記憶領域であり、例えば、マイコン２５１の作業領域として用いられる。

ＲＯＭ２５２は、制御プログラム２５４と、スイッチ管理テーブル２５５とを記憶した、読出のみ可能なメモリとする。

図５は、本実施形態にかかるスイッチ管理テーブル２５５の構成を示した図である。図５に示すように、スイッチ管理テーブル２５５は、シフトフォーク３０６の位置と、第１ＳＷ２２１、第２ＳＷ２２２、及び第３ＳＷ２２３から出力される検出信号と、の対応関係を保持している。

図５に示すように、シフトフォーク３０６の位置が第１の位置、第１の位置と第２の位置との間を示す“←→”、第２の位置、第２の位置と第３の位置との間を示す“←→”、第３の位置のいずれの位置であっても、第１ＳＷ２２１〜第３ＳＷ２２３から出力される検出信号のいずれか一つ以上が“ＯＮ”であることが確認できる。

換言すれば、第１ＳＷ２２１〜第３ＳＷ２２３から出力される検出信号のいずれか一つ以上が“ＯＮ”である場合、シフトフォーク３０６が正常の位置に存在する、つまりアクチュエータ７が適切に接続されていると考えられる。一方、第１ＳＷ２２１〜第３ＳＷ２２３から出力される検出信号の全てが“ＯＦＦ”であれば、アクチュエータ７が使用可能に接続されていない、もしくはアクチュエータ７に関して異常が生じていると考えられる。そこで、本実施形態では、第１ＳＷ２２１〜第３ＳＷ２２３から出力される検出信号全てが“ＯＦＦ”の場合に、アクチュエータ７が未接続である可能性があるものとして処理を行う。しかしながら、アクチュエータ７は適切に接続されているが、検出信号を通知するためのハーネス等の断線も考えられるため、本実施形態では、検出信号によるアクチュエータ７の接続の有無の判定に加えて、通電経路上の出力電圧値によるアクチュエータ７の接続の有無の判別を行うこととした。

ところで、デフロックユニット４２のアクチュエータ１０の動作位置は、第１１ＳＷ２３１から出力される検出信号で特定できる。この第１１ＳＷ２３１が出力する検出信号は、“ＯＮ”又は“ＯＦＦ”である。このため、第１１ＳＷ２３１から出力される検出信号を用いてアクチュエータ１０の接続を判別しようとしても、上述したアクチュエータ７の接続の有無と同様の判別手法を用いることはできない。しかしながら、本実施形態にかかる車両１において、イグニッション・オンした、即ちＥＣＵ２に電源が投入された直後の状態では、第１ＳＷ２３１から出力される検出信号は“ＯＮ”である。そこで、本実施形態では、イグニッション・オンした、即ちＥＣＵ２に電源が投入された直後、第１１ＳＷ２３１から出力される信号が“ＯＦＦ”であれば、アクチュエータ１０が未接続である可能性があるものとして処理を行う。

図２に戻り、マイコン２５１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等から構成され、ＲＯＭ２５２に記憶されている制御プログラム２５４を読み出し、当該制御プログラム２５４の内部に構成されている位置入力部２６１と、経路切替部２６２と、電圧検出部２６３と、判別部２６４と、をＲＡＭ２５３上に実現する。これら構成は、アクチュエータ７、１０、３１が接続されているか否かの判別を行うための処理を行う。なお、本実施形態においては、車両１が起動された際に、判別部２６４がアクチュエータ７、１０、３１が接続されているか否かを行うこととする。

まずは、アクチュエータ７が接続されているか否かの判別手法について説明する。図６は、本実施形態にかかるＥＣＵ２で行うアクチュエータ７が接続されているか否かの判定のロジックを示した概念図である。図６に示すように、アクチュエータ７が車両１内に使用可能に接続されているか否かは、２つの条件の論理和により判別される。

２つの条件のうち一方は、第１ＳＷ２２１＝“ＯＮ”、第２ＳＷ２２２＝“ＯＮ”、及び第３ＳＷ２２３＝“ＯＮ”の論理和、換言すれば第１ＳＷ２２１〜第３ＳＷ２２３から出力される検出信号のうち、いずれか一つ以上が“ＯＮ”であることを条件としている。

２つの条件のうち他方は、“アクチュエータ７の通電経路の確保”、“アクチュエータ７の下流側の出力電流値を‘０’に制御”、及び“アクチュエータ７の下流側の電圧値＞接続判定用電圧値”の論理積となる。換言すれば電源２０１からアクチュエータ７を介して電流制御回路２０５及び電圧検出回路２０４までの通電経路が確保されている場合に、電流制御回路２０５によりアクチュエータ７の下流側の出力電流値を‘０’に制御された後、“アクチュエータ７の下流側の電圧値＞接続判定用電圧値”を満たすことが条件として設定されている。なお、接続判定用電圧値は、アクチュエータ７が接続されているか否かの判別の基準となる電圧値とし、電源２０１の電圧値等に基づいて定められればよい。

そして、本実施形態では、２つの条件のうちどちらか一方でも満たした場合に、アクチュエータ７が車両１内で接続されているとみなす。

上述した例では、アクチュエータ一つに対して、複数のＳＷからの検出信号で動作位置を検出する例について説明した。しかしながら、アクチュエータの動作位置がＯＮ／ＯＦＦしかない場合、当該動作位置を検出するためのＳＷは一つとなる（例えば第１１ＳＷ２３１）。第１１ＳＷ２３１が“ＯＮ”の時にＲデフがフリーとなり、第１１ＳＷ２３１が“ＯＦＦ”の時にＲデフがロックされる。このような場合にアクチュエータ（例えばアクチュエータ１０）が車両１内で使用可能に接続されているか否かを判別する例について説明する。図７は、本実施形態にかかるＥＣＵ２で行うアクチュエータ１０が接続されているか否かの判定のロジックを示した概念図である。図７に示すように、アクチュエータ１０が接続されているか否かは、２つの条件の論理和により判別される。

２つの条件のうち一方は、第１１ＳＷ２３１＝“ＯＮ”であることを条件としている。換言すれば、車両１の起動時に、フリー状態のＲデフ６が検出されたことを示す検出信号“ＯＮ”が入力処理された場合は、アクチュエータ１０が車両１内で使用可能に接続されているものとみなす。

２つの条件のうち他方は、第１１ＳＷ２３１＝“ＯＦＦ”、及び以下に示す３つの条件の論理積となる。３つの条件とは、“アクチュエータ１０の出力電流１００％指示”、“アクチュエータ１０の出力電流値が‘０’になるようにスイッチの“ＯＦＦ”、及び“アクチュエータ１０の下流側の電圧値＞接続判定用電圧値”とする。換言すれば、第１１ＳＷ２３１が“ＯＦＦ”の場合、電源２０１からアクチュエータ１０に続く通電経路を形成し、アクチュエータ１０の下流側の出力電流値を‘０’とする制御を行った後、“アクチュエータ１０の下流側の電圧値＞接続判定用電圧値”であることが、アクチュエータ１０が車両１内で接続されている条件として判別される。

図２に戻り、各構成について説明する。位置入力部２６１は、アクチュエータ毎に対応付けられた位置検出ＳＷ群から、当該アクチュエータの動作位置の検出結果が示された検出信号を入力処理する。例えば、位置入力部２６１は、アクチュエータ７の動作位置の検出結果を示した検出信号を、位置検出ＳＷ群８から入力処理する。さらに、位置入力部２６１は、アクチュエータ１０の動作位置の検出結果を示した検出信号を、位置検出ＳＷ群１１から入力処理する。

また、本実施形態にかかる位置入力部２６１は、アクチュエータ７が車両１内で接続されている場合、当該アクチュエータ７の動作位置を検出した結果として、位置検出ＳＷ群８に含まれる第１ＳＷ２２１、第２ＳＷ２２２、第３ＳＷ２２３のうちいずれか一つ以上がオンであることが示された検出信号を入力処理する。

判別部２６４は、位置入力部２６１が入力処理した検出信号に基づいて、アクチュエータ７、１０、３１が車両１内で適切に接続されているか否かを判別する。

位置入力部２６１が入力処理した検出信号に基づいたアクチュエータ７、１０が車両１内で接続されているか否かの判別手法は上述した判定のロジック通りとする。また、アクチュエータ３１も、アクチュエータ７と同様の手法を用いるものとして説明を省略する。

そして、判別部２６４は、位置入力部２６１が入力処理した複数の検出信号（第１ＳＷ２２１、第２ＳＷ２２２、第３ＳＷ２２３）全てが“オフ”の場合に、通電経路を形成して、アクチュエータ７が車両１内で適切に接続されているか否かを判定する必要がある。この通電経路を形成する際に、経路切替部２６２を用いる。

経路切替部２６２は、第１ＳＷ２２１、第２ＳＷ２２２、第３ＳＷ２２３からの検出信号が全て“ＯＦＦ”の場合に、電源２０１からアクチュエータ７を介して電圧検出回路２０４までの通電経路を形成するよう、通電経路切替回路２０３に指示する。そして、通電経路切替回路２０３は、内部のリレー５０３、５０４を切り替えて、当該通電経路を形成する。

電圧検出部２６３は、電源２０１からアクチュエータ７、１０、３１を介した通電経路上の電圧値を検出する。

例えば、電圧検出部２６３は、第１ＳＷ２２１、第２ＳＷ２２２、第３ＳＷ２２３からの検出信号が全て“ＯＦＦ”の場合に、通電経路切替回路２０３により切り替えられ且つ電流制御回路２０５により出力電流値が‘０’に制御された後、通電経路上に配置された電圧検出回路２０４から入力される信号から、電圧値を検出する。

他の例としては、電圧検出部２６３は、第１１ＳＷ２３１からの検出信号が“ＯＦＦ”の場合に、電流制御回路２０７及びＯＮ-ＯＦＦ制御回路２０９により切り替えられた後、通電経路上に配置された電圧検知回路２０８から入力される信号により、電圧値を検出する。

そして、判別部２６４は、電圧検出部２６３により検出された電圧値が、接続判定用電圧値より大きいか否かにより、アクチュエータ７、１０、３１が車両１内で接続されているか否かを判定する。

次に、本実施形態にかかるＥＣＵ２における、車両１にデフ切離しユニット４１のアクチュエータ７が接続されているか否かの判別処理について説明する。図８は、本実施形態にかかるＥＣＵ２における上述した処理の手順を示すフローチャートである。図８で示す処理は、車両１をイグニッション・オンした、即ちＥＣＵ２に電源が投入された直後に行う処理とする。

まず、位置入力部２６１が、デフ切離しユニット４１のアクチュエータ７の位置検出ＳＷ群８からの検出信号を入力処理する（ステップＳ８０１）。

次に、判別部２６４が、第１ＳＷ２２１＝“ＯＮ”、第２ＳＷ２２２＝“ＯＮ”、又は第３ＳＷ２２３＝“ＯＮ”であるかを判別する（ステップＳ８０２）。第１ＳＷ２２１＝“ＯＮ、第２ＳＷ２２２＝“ＯＮ”、又は第３ＳＷ２２３＝“ＯＮ”である場合（ステップＳ８０２：Ｙｅｓ）、判別部２６４は、アクチュエータ７が接続されているものと判別し（ステップＳ８０３）、処理を終了する。

一方、判別部２６４が、第１ＳＷ２２１＝“ＯＮ”、第２ＳＷ２２２＝“ＯＮ”、又は第３ＳＷ２２３＝“ＯＮ”ではないと判別された場合（ステップＳ８０２：Ｎｏ）、経路切替部２６２が、通電経路切替回路に対して、電源２０１からアクチュエータ７を介してグランド２１１までの通電経路を確保するように指示する（ステップＳ８０４）。つまり、本実施形態では、第１ＳＷ２２１＝“ＯＮ”、第２ＳＷ２２２＝“ＯＮ”、又は第３ＳＷ２２３＝“ＯＮ”ではない場合に、アクチュエータ７を介しているはずの通電経路の電圧値により、アクチュエータ７が接続されているか否かを判別する。

電源２０１から当該通電経路に電圧を印加した際、アクチュエータ７が車両１内で接続されていないのであれば、当該アクチュエータ７を介した通電が行われずに、出力電圧値は‘０’になると考えられる。そこで、本実施形態は、第１ＳＷ２２１＝“ＯＮ”、第２ＳＷ２２２＝“ＯＮ”、又は第３ＳＷ２２３＝“ＯＮ”ではない場合に、当該通電経路上の出力電圧値によりアクチュエータ７が接続されているか否かを判別する。これにより、アクチュエータ７が接続されているか否かの判別精度を向上させることができる。

次に、経路切替部２６２が、電流制御回路２０５に対して、アクチュエータ１０の出力電流値が“０％”になるように指示する（ステップＳ８０５）。当該指示に従って、電流制御回路２０５が、出力電流値を制御する。

その後、電圧検出部２６３が、電圧検知回路２０８からの信号から、アクチュエータ７の下流側の出力電圧値を検出する（ステップＳ８０６）。

その後、判別部２６４が、検出されたアクチュエータ７の下流側の出力電圧値が、接続判定用電圧値より高いか否かを判定する（ステップＳ８０７）。出力電圧値が、接続判定用電圧値より高いと判定した場合（ステップＳ８０７：Ｙｅｓ）、判別部２６４は、アクチュエータ７が接続されているものと判別し（ステップＳ８０３）、処理を終了する。

一方、判別部２６４が、検出されたアクチュエータ７の下流側の出力電圧値が、接続判定用電圧値以下と判定した場合（ステップＳ８０７：Ｎｏ）、判別部２６４は、アクチュエータ７が接続されていないものと判別し（ステップＳ８０８）、処理を終了する。

次に、本実施形態にかかるＥＣＵ２における、車両１にデフロックユニット４２のアクチュエータ１０が接続されているか否かの判別処理について説明する。図９は、本実施形態にかかるＥＣＵ２における上述した処理の手順を示すフローチャートである。図１０で示す処理は、車両１をイグニッション・オンした、即ちＥＣＵ２に電源が投入された直後に行う処理とする。

まず、位置入力部２６１が、デフロックユニット４２のアクチュエータ１０の位置検出ＳＷ群１１からの検出信号を入力処理する（ステップＳ９０１）。

次に、判別部２６４が、第１１ＳＷ２３１＝“ＯＮ”であるかを判別する（ステップＳ９０２）。第１１ＳＷ２３１＝“ＯＮ”である場合（ステップＳ９０２：Ｙｅｓ）、判別部２６４は、アクチュエータ１０が接続されているものと判別し（ステップＳ９０３）、処理を終了する。

一方、判別部２６４が、第１１ＳＷ２３１＝“ＯＮ”ではないと判別された場合（ステップＳ９０２：Ｎｏ）、経路切替部２６２が、電圧検知回路２０８に対して、アクチュエータ１０とグランド２１２の間で（アクチュエータ１０の下流側）で下流側ＯＮ−ＯＦＦ ＳＷを“ＯＦＦ”（電流値が‘０’になるよう）にする制御を行う（ステップＳ９０４）。経路切替部２６２が、電流制御回路２０７に対して、電源２０１（アクチュエータ１０の上流側）からアクチュエータ１０の出力電流を１００％とする指示を行う（ステップＳ９０５）。

その後、電圧検出部２６３が、電圧検知回路２０８からの信号から、アクチュエータ１０の下流側の出力電圧値を検出する（ステップＳ９０６）。

その後、判別部２６４が、検出されたアクチュエータ１０の下流側の出力電圧値が、接続判定用電圧値より高いか否かを判定する（ステップＳ９０７）。出力電圧値が、接続判定用電圧値より高いと判定した場合（ステップＳ９０７：Ｙｅｓ）、判別部２６４は、アクチュエータ１０が接続されているものと判別し（ステップＳ９０３）、処理を終了する。

一方、判別部２６４が、検出されたアクチュエータ１０の下流側の出力電圧値が、接続判定用電圧値以下と判定した場合（ステップＳ９０７：Ｎｏ）、判別部２６４は、アクチュエータ７が接続されていないものと判別し（ステップＳ９０８）、処理を終了する。

上述した処理を行うことで、アクチュエータ７、１０の接続の有無を判別できる。また、アクチュエータ３１についても上述した処理により接続されているか否かを判別できるものとして説明を省略する。

本実施形態においては、位置検出ＳＷ群８、１１、３２からの検出信号や、電源２０１からアクチュエータ７、１０、３１を介した通電経路上の電圧値に基づいて、アクチュエータ７、１０、３１が車両１に接続されているか否かを判別することとした。

つまり、本実施形態においては、位置検出ＳＷ群８、１１、３２からの検出信号と、電源２０１からアクチュエータ７、１０、３１を介した通電経路上の電圧値との２つの条件の論理和で、アクチュエータ７、１０、３１が車両１に接続されているか否かを判別することで、アクチュエータ７、１０、３１が車両１に接続されているか否かを高い精度で検出できる。

換言すれば、２つの条件のうち、いずれか一方のみでは、ハーネス等の断線により誤検出が生じるため、本実施形態では、上述した条件の論理和で、アクチュエータ７、１０、３１が車両１に接続されているか否かを検出することとした。

さらに、上述した判別を行うことで、アクチュエータ７、１０、３１が車両１に接続されているか否かを検出するための新たな機構、及び検出結果を示した信号を送受信するための信号線等を備える必要がなくなった。これにより、車両１の信頼性を向上させたにも拘わらず、車両１の組み立て工数を抑えると共に、車両１のコストを抑えることが可能となった。

さらに、上述した実施形態では、第１ＳＷ２２１＝“ＯＮ”、第２ＳＷ２２２＝“ＯＮ”、又は第３ＳＷ２２３＝“ＯＮ”ではないと判別された場合に限り、リレー５０３、５０４を切り替えて通電経路を形成することとした。このため、車両１を起動させる毎に、アクチュエータ７が存在するために通電経路を形成する必要がないため、リレー５０３、５０４の切替回数を低減できる。これにより、通電経路切替回路２０３内のリレー５０３、５０４の利用可能な期間を延ばすことができる。

本実施形態では、車両１をイグニッション・オンした、即ちＥＣＵ２に電源が投入された直後に、アクチュエータ７、１０、３１が車両１に接続されているか否かを検出することとした。これにより、車両１が停止している時にアクチュエータ７、１０、３１が外される等の不測の事態が生じた際に、当該アクチュエータ７、１０、３１が接続されているか否かを検出できる。これにより、当該不測の事態が生じたことを運転者等に通知できるほかに、必要に応じてアクチュエータ７、１０、３１を用いない制御に切り替える等が可能となる。

本実施形態では、車両駆動力伝達系統にデフロックユニット４２及びデフ切離しユニット４１を接続した例について説明した。しかしながら、本実施形態で示した制御プログラム２５４は、イグニッション・オンした、即ちＥＣＵ２に電源が投入された直後に、アクチュエータ７、１０、３１の有無を確認することで、デフロックユニット４２又はデフ切離しユニット４１を利用可能か否か判別できる。つまり、本実施形態にかかる車両１は、上述した構成を備えることで、デフロックユニット４２又はデフ切離しユニット４１が接続されていない車両との間で、制御プログラム２５４を共通化することができる。これにより、車両開発時の負担を軽減できる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

２０１…電源、２０２…マイコン電源回路、２０３…通電経路切替回路、２０４…電圧検出回路、２０５…電流制御回路、２０６…ＳＷ信号監視回路、２０７…電流制御回路、２０８…電圧検知回路、２０９…ＯＮ−ＯＦＦ制御回路、２１０…ＳＷ信号監視回路、２１１…グランド、２１２…グランド、２５１…マイコン、２５４…制御プログラム、２５４…制御プログラム、２５５…スイッチ管理テーブル、２６１…位置入力部、２６２…経路切替部、２６３…電圧検出部、２６４…判別部。

Claims (5)

1. 車両の駆動力を伝達させるか否かの切り替え動作を行うアクチュエータの動作位置を、当該車両に設けられた検出部が検出した結果を示した検出信号を入力処理する位置入力部と、
   前記位置入力部が入力処理した、前記アクチュエータの前記検出信号に基づいて、前記アクチュエータが前記車両内で使用可能に接続されているか否かを判別する判別部と、
   前記車両に搭載された電源と、
   前記電源から前記アクチュエータを介した通電経路上の電圧値を検出する電圧値検出部と、を備え、
   前記判別部は、さらに、前記検出信号が、前記アクチュエータが前記車両内で使用可能に接続されていない場合に前記検出部から出力される所定の信号の場合に、前記電圧値検出部により検出された前記電圧値に基づいて、前記アクチュエータが前記車両内で使用可能に接続されているか否かを判定する、
   駆動切替用制御装置。
2. 前記検出信号が前記所定の信号の場合に、前記電源から前記アクチュエータを介して前記電圧値検出部までの前記通電経路を形成するようリレーを用いて切り替える経路切替部を、さらに備え、
   前記判別部は、前記通電経路が形成された後に、前記電圧値検出部により検出された前記電圧値に基づいて、前記アクチュエータが前記車両内で使用可能に接続されているか否かを判定する、
   請求項１に記載の駆動切替用制御装置。
3. 前記通電経路が形成された後に、前記通電経路において前記アクチュエータの出力電流を制御する電流制御部をさらに備え、
   前記判別部は、前記電流制御部により、出力電流を０に設定された後に、前記電圧値検出部により検出された前記電圧値に基づいて、前記アクチュエータが前記車両内で使用可能に接続されているか否かを判定する、
   請求項２に記載の駆動切替用制御装置。
4. 前記判別部は、前記車両を起動させた際に、前記検出部から出力される前記検出信号に基づいて、前記アクチュエータが前記車両内で使用可能に接続されているか否かを判別する、
   請求項１に記載の駆動切替用制御装置。
5. 前記アクチュエータは、前記車両のデフロックユニットに含まれた後輪側ディファレンシャルギアをロックするためのアクチュエータであり、
   前記判別部は、前記車両を起動させた際に、前記検出部から出力される前記検出信号で示された前記アクチュエータの動作位置が、前記車両を起動させた時に、前記後輪側ディファレンシャルギアをフリーにする所定の位置であるか否かに基づいて、前記アクチュエータが前記車両内で使用可能に接続されているか否かを判別する、
   請求項４に記載の駆動切替用制御装置。

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