JP6583124B2 - シフトレンジ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、シフトレンジ制御装置に関する。

従来、運転者からのシフトレンジ切り替え要求に応じ、シフトレンジ切替装置のモータを制御することでシフトレンジを切り替えるシフトレンジ制御装置が知られている。例えば特許文献１のシフトレンジ切替装置では、駆動源のモータとして、スイッチトリラクタンスモータ（以下、「ＳＲモータ」という。）を用いている。

特開２００４−１２９４５２号公報

特許文献１のシフトレンジ制御装置では、ＳＲモータの回転速度を位相進みにより制御している。具体的には、ＳＲモータの回転速度と、ＳＲモータの目標角度と現在の角度との差分との関係を示すマップに基づき位相進み補正量を演算し、目標角度に近付くに従い減速するようＳＲモータを制御している。この方法では、位相進み補正量に関するマップを予め設定する際、ＳＲモータの回転を規制可能な節度機構としてのディテントプレートの形状に応じて最適な設定をするため、適合が煩雑になり、最適な適合値の設定が困難になるおそれがある。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、位相進み補正量に関する適合を簡略化可能なシフトレンジ制御装置を提供することにある。

本発明は、モータを有するシフトレンジ切替装置を制御しシフトレンジを切り替えるシフトレンジ制御装置であって、制御部と目標回転速度設定部と回転速度検出部と回転速度差分演算部と要求トルク演算部と位相進み補正量演算部とを備えている。
制御部は、モータの駆動を制御しシフトレンジを切り替え可能である。
目標回転速度設定部は、モータの目標回転速度を設定する。
回転速度検出部は、モータの現在の回転速度である現在回転速度を検出する。
回転速度差分演算部は、前記目標回転速度と前記現在回転速度との差分である回転速度差分を演算する。
要求トルク演算部は、前記回転速度差分に基づき、モータへの要求トルクを演算する。
位相進み補正量演算部は、前記要求トルクに基づき、モータのロータの回転位相に対する通電相の位相進み補正量を演算する。

本発明では、位相進み補正量演算部が、モータの目標回転速度と現在速度との差分である回転速度差分に基づき演算した要求トルクに基づき、位相進み補正量を演算する。そのため、例えばモータの回転を規制するディテントプレートの形状に応じて、最適な設定をするための適合を検討する必要がない。また、モータの特性を変更する場合においても、モータ固有の、トルク−ロータの回転位相に対する通電相の位相進み補正量に関する特性部分の定数変更を実施すれば、回転速度のフィードバック制御により回転速度の制御が可能となる。したがって、位相進み補正量に関する適合を簡略化することができる。
また、本発明では、位相進み補正量演算部は、要求トルクおよび現在回転速度と位相進み補正量との対応関係を示すマップに基づき、位相進み補正量を演算する。

本発明の一実施形態によるシフトレンジ制御装置、および、これを用いたシフトバイワイヤシステムを示す模式図。 本発明の一実施形態によるシフトレンジ制御装置を適用したシフトレンジ切替装置を示す斜視図。 モータの駆動対象を示す模式図。 本発明の一実施形態によるシフトレンジ制御装置の制御部による処理に関するブロック図。 （Ａ）は目標シフトカウントまでのカウント数に対応するパラメータ、および、設定する目標回転速度に対応するパラメータを示す図、（Ｂ）は目標回転速度を設定するときの一例を示す図。 （Ａ）は基本トルクを決定するためのパラメータを示す図、（Ｂ）は基本トルクを決定するときの一例を示す図。 （Ａ）は位相進み補正量に関するマップを示す図、（Ｂ）はモータのトルクおよび位相進みに関する特性を示す図。 本発明の一実施形態によるシフトレンジ制御装置によりモータを制御するときの一例を示す図。

以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
（一実施形態）
本発明の一実施形態によるシフトレンジ制御装置、および、これを用いたシフトバイワイヤシステムを図１に示す。

シフトバイワイヤシステム１は、シフトレンジ切替装置３０、シフトレンジ制御装置としての電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という。）６０等を備えている。シフトバイワイヤシステム１は、例えば自動変速機３とともに車両に搭載され、車両の運転者の指令に基づきシフトレンジ切替装置３０のアクチュエータ１０を駆動させることにより、バイワイヤ制御で自動変速機３のシフトレンジを切り替える。
アクチュエータ１０は、ハウジング１１、モータ２０、エンコーダ１２、減速機１３、および、出力軸１４等を有している。

モータ２０は、本実施形態では、例えばスイッチトリラクタンス（ＳＲ）モータであり、永久磁石を用いることなく駆動力を発生する３相駆動型のブラシレスモータである。モータ２０は、ステータ２１、巻線２２、ロータ２３、および、モータ軸２４等を有している。

ステータ２１は、例えば複数の鉄板を積層することにより円環状に形成され、ハウジング１１の内側に固定されるようにして収容されている。ステータ２１は、径方向内側へ突出する突極を周方向に等間隔で複数有している。本実施形態では、ステータ２１は、突極を１２個有している。

巻線２２は、ステータ２１の各突極に巻き回されるようにして複数設けられている。ここで、各巻線２２は、モータ２０の複数の相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）に対応している。本実施形態では、１２個の巻線２２のうち、４つずつがそれぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対応している。

ロータ２３は、例えば複数の鉄板を積層することにより円柱状に形成され、ステータ２１の内側において回転可能に設けられている。ロータ２３は、径方向外側へ突出する突極を周方向に等間隔で複数有している。本実施形態では、ロータ２３は、突極を８個有している。

モータ軸２４は、ロータ２３の中心にロータ２３と一体に設けられ、ロータ２３とともに回転可能である。モータ軸２４は、ハウジング１１により回転可能に支持されている。これにより、ロータ２３は、モータ軸２４とともにステータ２１の内側において回転可能である。
各相の巻線２２への通電が順次切り替えられると、ステータ２１に回転磁界が生じ、ロータ２３が回転する。
モータ２０は、車両の電源としてのバッテリ２から電力を供給されることにより回転する。ＥＣＵ６０は、バッテリ２から各相の巻線２２への通電を切り替えることにより、モータ２０の駆動を制御する。

エンコーダ１２は、アクチュエータ１０のハウジング１１内に設けられている。エンコーダ１２は、ロータ２３と一体に回転する磁石と、ハウジング１１に固定された基板に実装され、磁石と対向配置されて磁石における磁束発生部の通過を検出する、磁気検出用のホールＩＣ等により構成されている。エンコーダ１２は、モータ２０（ロータ２３）の回転角の変化分に応じてＡ相、Ｂ相のパルス信号を出力する。エンコーダ１２は、インクリメンタル型のエンコーダである。

減速機１３は、モータ２０のモータ軸２４の回転運動を減速して出力軸１４から出力し、シフトレンジ切替装置３０に伝達する。シフトレンジ切替装置３０は、減速機１３から出力された回転駆動力をマニュアルバルブ４、および、パーキングロック機構５０へ伝達する（図２参照）。

シフトレンジ切替装置３０は、図２に示すように、アクチュエータ１０、マニュアルシャフト３１、駆動対象としてのディテントプレート３２およびディテントスプリング３４などを有している。マニュアルシャフト３１は、アクチュエータ１０の出力軸１４に接続し、モータ２０からのトルクによって回転駆動される。
ディテントプレート３２は、ディテント軸３２１、板部３２２、凹部４１、４２、４３、４４、凸部４５、４６、４７を有している（図２、３参照）。

ディテント軸３２１は、マニュアルシャフト３１と同軸かつ一体に形成されている。そのため、ディテント軸３２１には、マニュアルシャフト３１を経由してアクチュエータ１０、すなわち、モータ２０からのトルクが入力される。そのため、ディテント軸３２１は、マニュアルシャフト３１とともに、モータ２０からのトルクによって回転駆動される。

板部３２２は、ディテント軸３２１から径方向外側に板状の略扇形に延びるよう、ディテント軸３２１と一体に形成されている。そのため、板部３２２は、マニュアルシャフト３１、ディテント軸３２１とともに、モータ２０により回転駆動される。

板部３２２には、マニュアルシャフト３１と略平行に突出するピン３３が設けられている。ピン３３は、マニュアルバルブ４と接続している。そのため、ディテントプレート３２がマニュアルシャフト３１とともに回転することにより、マニュアルバルブ４は軸方向へ往復移動する。すなわち、シフトレンジ切替装置３０は、アクチュエータ１０の回転駆動力を直線運動に変換してマニュアルバルブ４に伝達する。

凹部４１、４２、４３、４４は、板部３２２の外縁部からディテント軸３２１側に凹むようにして形成されている。凹部４１は、ディテントプレート３２の回転方向の一方側に形成されている。凹部４４は、ディテントプレート３２の回転方向の他方側に形成されている。凹部４２、４３は、凹部４１と凹部４４との間に形成されている。
凸部４５は、凹部４１と凹部４２との間に形成されている。凸部４６は、凹部４２と凹部４３との間に形成されている。凸部４７は、凹部４３と凹部４４との間に形成されている。

本実施形態では、凹部４１は、自動変速機３のシフトレンジである「Ｐレンジ」に対応して形成されている。凹部４２は、「Ｒレンジ」に対応して形成されている。凹部４３は、「Ｎレンジ」に対応して形成されている。凹部４４は、「Ｄレンジ」に対応して形成されている。

ディテントスプリング３４は、弾性変形可能に形成されており、先端に規制部としてのローラ３５を有している。ディテントスプリング３４は、ローラ３５をディテント軸３２１側に付勢している。そのため、ローラ３５は、板部３２２の外縁部に押し付けられる。

モータ２０からマニュアルシャフト３１を経由してディテントプレート３２に回転方向の所定の力が加わると、ローラ３５は凹部４１、４２、４３、４４間に形成された凸部４５、４６、４７を乗り越えて、隣接する他の凹部４１、４２、４３、４４へ移動する。そのため、アクチュエータ１０によってマニュアルシャフト３１を回転させることにより、マニュアルバルブ４の軸方向の位置、および、パーキングロック機構５０の状態が変化し、自動変速機３のシフトレンジが切り替えられる。なお、ローラ３５が凸部４５、４６、４７を乗り越えるとき、ディテントスプリング３４は撓むようにして弾性変形する。また、このとき、ローラ３５は、回転しながら凹部４１、４２、４３、４４および凸部４５、４６、４７を移動する。

ローラ３５が凹部４１、４２、４３、４４のいずれかに嵌り込むことでディテントプレート３２の回転を規制することにより、マニュアルバルブ４の軸方向の位置、および、パーキングロック機構５０の状態が決定される。これにより、自動変速機３のシフトレンジ、すなわち、レンジ位置が固定される。このように、ディテントプレート３２およびローラ３５は、所謂「節度機構」として機能する。

本実施形態では、図２に示すようにシフトレンジが「Ｐレンジ」側から「Ｒレンジ」、「Ｎレンジ」および「Ｄレンジ」側へ切り替わるときにアクチュエータ１０の出力軸１４が回転する方向を、正回転方向と定義する。一方、シフトレンジが「Ｄレンジ」側から「Ｎレンジ」、「Ｒレンジ」および「Ｐレンジ」側へ切り替わるときにアクチュエータ１０の出力軸１４が回転する方向を、逆回転方向と定義する。

なお、本実施形態では、図３に示すように、Ｐレンジに対応する凹部４１は、凸部４５とは反対側の壁であるＰ壁４１１を有している。また、Ｄレンジに対応する凹部４４は、凸部４７とは反対側の壁であるＤ壁４４１を有している。Ｐ壁４１１とＤ壁４４１とは、互いに概ね平行となるよう、かつ、高さが凸部４５、４６、４７の高さより高くなるよう形成されている。そのため、ディテントプレート３２が逆回転方向に回転しても、ローラ３５がＰ壁４１１を乗り越えることはなく、ローラ３５とＰ壁４１１とが当接した状態でディテントプレート３２の逆回転方向の回転が規制される。また、ディテントプレート３２が正回転方向に回転しても、ローラ３５がＤ壁４４１を乗り越えることはなく、ローラ３５とＤ壁４４１とが当接した状態でディテントプレート３２の正回転方向の回転が規制される。このように、ディテントプレート３２の可動範囲は、「Ｐ壁４１１とＤ壁４４１との間においてローラ３５が移動可能な範囲」に対応している。

図２は、シフトレンジが「Ｄレンジ」であるとき、すなわち、「Ｐレンジ」以外のレンジであるときのパーキングロック機構５０の状態を示している。この状態では、パーキングギア５４は、パーキングロックポール５３によってロックされていない。そのため、車両の車輪の回転は妨げられない。この状態から、アクチュエータ１０の出力軸１４が逆回転方向に回転すると、ディテントプレート３２を介してロッド５１が図２に示す矢印Ｘの方向に押され、ロッド５１の先端に設けられたテーパ部５２がパーキングロックポール５３を図２に示す矢印Ｙの方向に押し上げる。その結果、パーキングロックポール５３がパーキングギア５４に噛み合い、パーキングギア５４がロックされる。これにより、車輪の回転が規制された状態となる。このとき、ディテントスプリング３４のローラ３５はディテントプレート３２の凹部４１に嵌り込んだ状態（ローラ３５が凹部４１の中心に位置する状態）であり、自動変速機３の実際のレンジ（以下、「実レンジ」という。）は「Ｐレンジ」である。

次に、ＥＣＵ６０について説明する。
ＥＣＵ６０は、演算手段としてのＣＰＵ、記憶手段としてのＲＡＭおよびＲＯＭ、その他回路、ならびに、入出力手段等を有する小型のコンピュータである。ＥＣＵ６０は、車両に搭載された各種センサからの信号、ならびに、ＲＯＭおよびＲＡＭに格納されたデータ等に基づき、ＲＯＭ等に格納された各種プログラムに従って、各種装置および機器類を制御するよう作動する。ＥＣＵ６０は、車両の電源であるバッテリ２に電気的に接続されており、このバッテリ２から供給される電力によって作動する。ＥＣＵ６０における各処理は、ＲＯＭ等の実体的なメモリ装置に予め記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することによるソフトウェア処理であってもよいし、専用の電子回路によるハードウェア処理であってもよい。

図１に示すように、ＥＣＵ６０は、電力変換部７１、ドライバ７２、エンコーダ検出部７３、制御部８０等を備えている。
電力変換部７１は、例えばＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子を複数有している。本実施形態では、スイッチング素子は、モータ２０の巻線２２の各相に対応するよう計３つ設けられている。３つのスイッチング素子は、それぞれ、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の巻線２２に接続されている。

ドライバ７２は、電力変換部７１の各スイッチング素子に接続している。ドライバ７２は、各スイッチング素子のゲート端子にオン信号（駆動信号）を出力することにより、各スイッチング素子をオン作動させる。これにより、各スイッチング素子がオン状態になる。本実施形態では、各スイッチング素子にオン信号が出力されていないとき、各スイッチング素子はオフ状態である。

制御部８０は、例えばマイコン等の集積回路である。
制御部８０は、電力変換部７１の各スイッチング素子に対する駆動信号を算出し、算出した駆動信号がドライバ７２から出力されるようドライバ７２を制御することにより、各スイッチング素子のオンオフ状態を制御可能である。
制御部８０は、ドライバ７２を経由して各スイッチング素子のオンオフ作動を制御することにより、モータ２０の駆動を制御する。

エンコーダ検出部７３は、エンコーダ１２に接続するよう設けられている。エンコーダ１２は、モータ２０（ロータ２３）の回転角の変化分に応じてＡ相、Ｂ相のパルス信号をエンコーダ検出部７３に対し出力する。制御部８０は、エンコーダ検出部７３が検出したエンコーダ１２のパルス信号を検出可能である。

上述のように、本実施形態でのエンコーダ１２は、モータ２０の回転に応じてパルス信号を出力するインクリメンタル型のエンコーダである。制御部８０は、エンコーダ１２から出力されたパルス信号に応じてカウント用の値（パルス信号カウント値）を減少（カウントダウン）または増大（カウントアップ）させる。これにより、制御部８０は、モータ２０（ロータ２３）の回転状態を検出可能である。制御部８０は、エンコーダ１２によってモータ２０の回転状態を検出することにより、モータ２０を脱調させることなく高速回転させることができる。なお、車両電源のオン毎（シフトバイワイヤシステム１の起動毎）に、モータ２０の励磁通電相学習（エンコーダ１２から出力されたパルス信号に応じたカウント値と通電相の同期）のための初期駆動制御が行われる。この初期駆動制御により、アクチュエータ１０の回転を適切に制御できるようになる。
ＥＣＵ６０は、シフト選択手段としてのレンジセレクタ５のセレクタセンサ６に電気的に接続している（図１参照）。

セレクタセンサ６は、車両の運転者がレンジセレクタ５を操作することにより指令したレンジ（以下、「指令レンジ」という。）を検出する。セレクタセンサ６は、検出した信号をＥＣＵ６０の制御部８０へ出力する。

制御部８０は、セレクタセンサ６から出力された指令レンジに関する信号に基づき、目標レンジを決定する。より具体的には、本実施形態では、セレクタセンサ６の信号、ブレーキの信号、および、車速センサの信号等に基づき目標レンジを決定する。ＥＣＵ６０は、自動変速機３のシフトレンジが、決定された目標レンジとなるようアクチュエータ１０の回転を制御する。すなわち、モータ２０を目標レンジに対応する目標回転位置に回転させることにより、シフトレンジを目標レンジに切り替える。これにより、自動変速機３の実レンジが、運転者の意図するレンジに切り替わる。

本実施形態のエンコーダ１２は、インクリメンタル型のエンコーダのため、モータ２０（ロータ２３）の相対的な回転位置しか検出することができない。そのため、モータ２０を回転させることでシフトレンジを所望のレンジに切り替えるにあたっては、モータ２０の絶対位置に対応する基準位置を学習し、ディテントプレート３２の可動範囲（回転可能範囲）の限界位置と基準位置とを一致させておく必要がある。モータ２０の基準位置を学習した後は、学習した基準位置と所定回転量（制御定数）とに基づき各シフトレンジに対応するモータ２０の回転位置を演算により求め、当該演算により求めた回転位置となるようモータ２０を回転させることで、実レンジを所望のシフトレンジに切り替えることができる。本実施形態では、ＥＣＵ６０の制御部８０は、ディテントプレート３２の可動範囲の端部（ＰレンジまたはＤレンジ）に対応するモータ２０の基準位置を学習する。

また、ＥＣＵ６０の制御部８０は、基準位置を学習した後においては、当該基準位置と、所定回転量と、エンコーダ１２からのパルス信号カウント値（モータ２０の回転位置）とに基づく演算により、そのときの実レンジを間接的に検出することができる。本実施形態では、ＥＣＵ６０は、検出した実レンジの情報を、例えば、車両の運転席前方に設けられた表示装置７に表示する。これにより、運転者は、その時点の実レンジを確認することができる。本実施形態では、ディテントプレート３２の各シフトレンジ（Ｐ、Ｒ、Ｎ、Ｄ）に対応する凹部４１、４２、４３、４４のそれぞれの範囲内にローラ３５の中心が位置するときのモータ２０の回転位置に基づき、対応する実レンジを検出可能である。

制御部８０は、基準位置の学習を行うとき、ディテントプレート３２が可動範囲の限界位置（ＰレンジまたはＤレンジに対応する位置）で停止するまでモータ２０を回転させる。制御部８０は、例えば、モータ２０の回転が停止し所定時間が経過したときのエンコーダ１２からのパルス信号のカウント値に基づき、基準位置を学習する。

このように、本実施形態では、制御部８０は、ディテントプレート３２が可動範囲の限界位置で停止するまでモータ２０を回転させ、モータ２０の基準位置を学習する。ここで、制御部８０による基準位置の学習に関する制御を「基準位置学習制御」という。また、基準位置学習制御を行うとき、ローラ３５がＰレンジに対応する凹部４１のＰ壁４１１、または、Ｄレンジに対応する凹部４４のＤ壁４４１に突き当たるようモータ２０を回転させることから、基準位置学習制御を「壁当て学習制御」または「突き当て学習制御」等ということがある。

制御部８０は、通常、エンコーダ１２からのパルス信号カウント値に基づきステータ２１に対するロータ２３の回転位置を検出しつつモータ２０の巻線２２の通電相を順次切り替えることでロータ２３を目標回転位置まで回転駆動する。すなわち、制御部８０は、ロータ２３（モータ２０）の回転状態をフィードバックしながらモータ２０を回転駆動することでシフトレンジを目標レンジに切り替える。以下、制御部８０による上記制御を「通常駆動制御」という。

図１に示すように、制御部８０は、概念的な機能部として、目標回転速度設定部８１、回転速度検出部８２、回転速度差分演算部８３、要求トルク演算部８４、目標角度演算部９１、回転角検出部９２、要求トルク制限部９０、位相進み補正量演算部８５を有している。
本実施形態では、制御部８０は、電力変換部７１に接続している。これにより、制御部８０は、モータ２０に印加される電圧を検出することができる。
また、本実施形態では、モータ２０に温度センサ１５が取り付けられている。温度センサ１５は、モータ２０の温度に関する信号を制御部８０に出力する。これにより、制御部８０は、モータ２０の温度を検出することができる。

図４に、制御部８０による通常駆動制御における各種処理に関するブロック図を示す。
制御部８０は、通常駆動制御において、図４に示す各種処理を繰り返し実行することにより、モータ２０を制御する。
目標回転速度設定部８１は、モータ２０の目標回転速度ｎｒｏｔｔｇｔを設定する。
具体的には、目標回転速度設定部８１は、モータ２０に印加される電圧およびモータ２０の温度に応じて予め設定されているパラメータに基づき、目標回転速度ｎｒｏｔｔｇｔを設定する。

上記パラメータとしては、目標シフトカウントまでのカウント数に対応するパラメータ、および、設定する目標回転速度に対応するパラメータが設定されている。ここで、「目標シフトカウント」とは、目標レンジに対応するパルス信号カウント値のことであり、「目標シフトカウントまでのカウント数」は、目標シフトカウントと現在のシフトカウント（パルス信号カウント値）との差分に対応する。

図５（Ａ）に示すように、目標シフトカウントまでのカウント数に対応するパラメータとして、ｓｌｏｗｄｏｗｎ１、ｓｌｏｗｄｏｗｎ２、ｎｒｏｔｓｔｏｐの３種類のパラメータが設定されている。ｓｌｏｗｄｏｗｎ１、ｓｌｏｗｄｏｗｎ２としては、それぞれ、モータ２０に印加される電圧（ｖｂ１、ｖｂ２、ｖｂ３：ｖｂ１＜ｖｂ２＜ｖｂ３）とモータ２０の温度（ｔｅｍｐ１、ｔｅｍｐ２：ｔｅｍｐ１＜ｔｅｍｐ２）との組み合わせに基づき決定した６つのパラメータが設定されている。なお、ｓｌｏｗｄｏｗｎ１、ｓｌｏｗｄｏｗｎ２それぞれの６つのパラメータに関し、同じ電圧においてはｔｅｍｐ１よりもｔｅｍｐ２のほうが大きく、同じ温度においてはｖｂ３よりもｖｂ２のほうが大きく、ｖｂ２よりもｖｂ１のほうが大きい。また、ｓｌｏｗｄｏｗｎ２は、ｓｌｏｗｄｏｗｎ１よりも小さい値が設定されている。ｎｒｏｔｓｔｏｐとしては、モータ２０に印加される電圧およびモータ２０の温度にかかわらず、ｓｌｏｗｄｏｗｎ２より小さい所定の値が設定されている。

また、図５（Ａ）に示すように、設定する目標回転速度に対応するパラメータとして、ｎｏｒｔｔｇｔｈｉ、ｎｒｏｔｔｇｔｍｉｄ、ｎｒｏｔｔｇｔｌｏの３種類のパラメータが設定されている。ｎｏｒｔｔｇｔｈｉ、ｎｒｏｔｔｇｔｍｉｄ、ｎｒｏｔｔｇｔｌｏとしては、それぞれ、電圧（ｖｂ１、ｖｂ２、ｖｂ３：ｖｂ１＜ｖｂ２＜ｖｂ３）と温度（ｔｅｍｐ１、ｔｅｍｐ２：ｔｅｍｐ１＜ｔｅｍｐ２）との組み合わせに基づき決定した６つのパラメータが設定されている。なお、ｎｏｒｔｔｇｔｈｉ、ｎｒｏｔｔｇｔｍｉｄ、ｎｒｏｔｔｇｔｌｏそれぞれの６つのパラメータに関し、同じ電圧においてはｔｅｍｐ１よりもｔｅｍｐ２のほうが小さく、同じ温度においてはｖｂ３よりもｖｂ２のほうが小さく、ｖｂ２よりもｖｂ１のほうが小さい。また、ｎｒｏｔｔｇｔｌｏはｎｒｏｔｔｇｔｍｉｄよりも小さい値が設定されており、ｎｒｏｔｔｇｔｍｉｄはｎｏｒｔｔｇｔｈｉよりも小さい値が設定されている。

目標回転速度設定部８１は、制御部８０により検出した「モータ２０に印加される電圧」および「モータ２０の温度」に基づき、ｓｌｏｗｄｏｗｎ１、ｓｌｏｗｄｏｗｎ２、ｎｏｒｔｔｇｔｈｉ、ｎｒｏｔｔｇｔｍｉｄ、ｎｒｏｔｔｇｔｌｏの値を決定する。
目標回転速度設定部８１が、図５（Ａ）に示すパラメータに基づき目標回転速度ｎｒｏｔｔｇｔを設定するときの一例を図５（Ｂ）に示す。

図５（Ｂ）に示すように、時刻ｔ１でモータ２０の駆動が開始されると、目標シフトカウントまでのカウント数がｓｌｏｗｄｏｗｎ１より大きいため、目標回転速度設定部８１は、ｎｏｒｔｔｇｔｈｉに対応する値を目標回転速度ｎｒｏｔｔｇｔとして設定する。
時刻ｔ２で目標シフトカウントまでのカウント数がｓｌｏｗｄｏｗｎ１になると、目標回転速度設定部８１は、ｎｏｒｔｔｇｔｈｉに対応する値より小さい値を目標回転速度ｎｒｏｔｔｇｔとして設定する。これにより、モータ２０の減速が開始される。
時刻ｔ２以降時刻ｔ３までは、目標回転速度設定部８１は、ｎｏｒｔｔｇｔｈｉとｎｒｏｔｔｇｔｍｉｄとの間の値を補完により求め、対応する値を目標回転速度ｎｒｏｔｔｇｔとして設定する。
時刻ｔ３で目標シフトカウントまでのカウント数がｓｌｏｗｄｏｗｎ２になると、目標回転速度設定部８１は、ｎｏｒｔｔｇｔｍｉｄに対応する値より小さい値を目標回転速度ｎｒｏｔｔｇｔとして設定する。
時刻ｔ４で目標シフトカウントまでのカウント数がｎｒｏｔｓｔｏｐになると、目標回転速度設定部８１は、０を目標回転速度ｎｒｏｔｔｇｔとして設定する。
このように、目標回転速度設定部８１は、モータ２０に印加される電圧およびモータ２０の温度に応じて予め設定されているパラメータに基づき、目標回転速度ｎｒｏｔｔｇｔを設定する。本実施形態では、目標シフトカウントまでのカウント数が小さくなるに従い、目標回転速度ｎｒｏｔｔｇｔも小さくなるよう設定される。

回転速度検出部８２は、モータ２０の現在の回転速度である現在回転速度ｎｒｏｔを検出する。
具体的には、回転速度検出部８２は、エンコーダ検出部７３が検出したエンコーダ１２のパルス信号に基づき、現在回転速度ｎｒｏｔを検出する。
回転速度差分演算部８３は、目標回転速度ｎｒｏｔｔｇｔと現在回転速度ｎｒｏｔとの差分である回転速度差分ｎｒｏｔｅｒｒを演算する。
具体的には、回転速度差分演算部８３は、目標回転速度設定部８１により設定された目標回転速度ｎｒｏｔｔｇｔから、回転速度検出部８２により検出された現在回転速度ｎｒｏｔを減算することにより回転速度差分ｎｒｏｔｅｒｒを求める。
要求トルク演算部８４は、回転速度差分ｎｒｏｔｅｒｒに基づき、モータ２０への要求トルクｔｒｑｒｅｑ＿ｔｍｐを演算する。
具体的には、要求トルク演算部８４は、要求トルクｔｒｑｒｅｑ＿ｔｍｐを演算するにあたり、下記の演算等を行う。
要求トルク演算部８４は、比例ゲインｋｐ、および、回転速度差分演算部８３により演算した回転速度差分ｎｒｏｔｅｒｒに基づき、下記式１により、フィードバック制御における比例項ｔｒｑｆｂｐを求める。
ｔｒｑｆｂｐ＝ｋｐ×ｎｒｏｔｅｒｒ ・・・式１

また、要求トルク演算部８４は、積分ゲインｋｉ、回転速度差分演算部８３により演算した回転速度差分ｎｒｏｔｅｒｒ、および、前回値ｔｒｑｆｂｉ_i-1に基づき、下記式２により、フィードバック制御における積分項ｔｒｑｆｂｉを求める。
ｔｒｑｆｂｉ＝ｋｉ×ｎｒｏｔｅｒｒ＋ｔｒｑｆｂｉ_i-1 ・・・式２
このように、要求トルク演算部８４は、比例項ｔｒｑｆｂｐおよび積分項ｔｒｑｆｂｉを求めることにより、モータ２０をＰＩ制御する。

なお、本実施形態では、要求トルク演算部８４は、「シフトレンジの切り替え制御の開始、すなわち、モータ２０の駆動を開始してからｎｒｏｔｔｇｔ≦ｎｒｏｔとなるまで」、または、「目標シフトカウントまでのカウント値の絶対値がｓｌｏｗｄｏｗｎ１になるまで」は、ｔｒｑｆｂｉ＝０とする。これにより、シフトレンジの切り替え開始後、モータ２０の減速開始までは、目標回転速度を最大の速度に設定し、目標回転速度に達するまでは最大のトルクで制御するため、積分値が無意味に溜まるのを防ぐことができる。また、「目標シフトカウントまでのカウント値の絶対値がｓｌｏｗｄｏｗｎ１になるまで」、ｔｒｑｆｂｉ＝０とすることにより、目標回転速度に達する前に減速のタイミングとなった場合にも積分制御を開始することができる。
続いて、要求トルク演算部８４は、式１により求めた比例項ｔｒｑｆｂｐと、式２により求めた積分項ｔｒｑｆｂｉとの和からトルク補正量ｎｒｏｔｔｒｑｆｂを求める。
また、要求トルク演算部８４は、基本トルクｂａｓｅｔｒｑを決定する。
具体的には、要求トルク演算部８４は、モータ２０の回転速度ｎｒｏｔに応じて予め設定されているパラメータに基づき、基本トルクｂａｓｅｔｒｑを決定する。

図６（Ａ）に示すように、基本トルクｂａｓｅｔｒｑを決定するためのパラメータとして、ｔｒｑｌｏ、ｔｒｑｍｉｄ、ｔｒｑｈｉの３種類のパラメータが設定されている。ｔｒｑｌｏ、ｔｒｑｍｉｄ、ｔｒｑｈｉとしては、それぞれ、モータ２０の回転速度ｎｒｏｔ（≦２００ｒｐｍ、≦５００ｒｐｍ、≦１０００ｒｐｍ、≦１５００ｒｐｍ、≦２０００ｒｐｍ、≦２５００ｒｐｍ、＞２５００ｒｐｍ）に応じて７つのパラメータが設定されている。なお、ｔｒｑｌｏ、ｔｒｑｍｉｄ、ｔｒｑｈｉそれぞれの７つのパラメータは、モータ２０の回転速度ｎｒｏｔが大きくなるに従い小さくなるよう設定されている。また、ｔｒｑｌｏはｔｒｑｍｉｄよりも小さい値が設定されており、ｔｒｑｍｉｄはｔｒｑｈｉよりも小さい値が設定されている。
要求トルク演算部８４は、回転速度検出部８２により検出したモータ２０の回転速度ｎｒｏｔに基づき、ｔｒｑｌｏ、ｔｒｑｍｉｄ、ｔｒｑｈｉの値を決定する。
要求トルク演算部８４が、図６（Ａ）に示すパラメータに基づき基本トルクｂａｓｅｔｒｑを決定するときの一例を図６（Ｂ）に示す。

図６（Ｂ）に示すように、時刻ｔ１でシフトレンジの切り替え制御が開始、すなわち、モータ２０の駆動が開始されると、要求トルク演算部８４は、ｔｒｑｈｉを基本トルクｂａｓｅｔｒｑとして設定する。時刻ｔ２でモータ２０の回転速度ｎｒｏｔが目標回転速度ｎｒｏｔｔｇｔ以上になると、要求トルク演算部８４は、ｔｒｑｍｉｄを基本トルクｂａｓｅｔｒｑとして設定する。時刻ｔ３で目標シフトカウントまでのカウント数がｓｌｏｗｄｏｗｎ１になると、要求トルク演算部８４は、ｔｒｑｌｏを基本トルクｂａｓｅｔｒｑとして設定する。
そして、要求トルク演算部８４は、上述のようにして求めたトルク補正量ｎｒｏｔｔｒｑｆｂと基本トルクｂａｓｅｔｒｑとの和から要求トルクｔｒｑｒｅｑ＿ｔｍｐを演算する。
目標角度演算部９１は、シフトレンジを目標レンジ位置に切り替えるためのモータ２０の回転角である目標角度を演算する。
具体的には、目標角度演算部９１は、セレクタセンサ６から出力された指令レンジに関する信号に基づき目標レンジを決定し、決定した目標レンジに対応するモータ２０の回転角を目標角度とする。
回転角検出部９２は、モータ２０の現在の回転角である現在回転角を検出する。
具体的には、回転角検出部９２は、エンコーダ１２からのパルス信号カウント値に基づき、モータ２０の現在回転角を検出する。

要求トルク制限部９０は、目標角度と現在回転角との差分が所定値以下になったとき、要求トルクが所定の上限値以下になるよう制限する。
具体的には、要求トルク制限部９０は、目標角度演算部９１により演算した目標角度と回転角検出部９２により検出した現在回転角との差分が所定値以下になったとき、すなわち、目標シフトカウントまでのカウント数の絶対値が例えばｓｌｏｗｄｏｗｎ２以下になったとき、かつ、モータ２０の回転速度ｎｒｏｔが所定値（例えば５００ｒｐｍ）以上のとき、要求トルクｔｒｑｒｅｑが所定の上限値（例えば１０Ｎｍ）以下になるよう制限する。
また、要求トルク制限部９０は、モータ２０の現在回転速度が所定の回転速度以下になったとき、要求トルクが所定の下限値以上になるよう制限する。
具体的には、要求トルク制限部９０は、回転速度検出部８２により検出したモータ２０の現在回転速度ｎｒｏｔが所定値（例えば１０００ｒｐｍ）以下になったとき、要求トルクｔｒｑｒｅｑが所定の下限値（例えば５Ｎｍ）以上になるよう制限する。

位相進み補正量演算部８５は、要求トルクｔｒｑｒｅｑに基づき、モータ２０のロータ２３の回転位相に対する通電相の位相進み補正量ｃｓｆｔｆｗｄを演算する。
具体的には、位相進み補正量演算部８５は、要求トルク演算部８４が演算し要求トルク制限部９０が制限した要求トルクｔｒｑｒｅｑ、回転速度検出部８２により検出した現在回転速度ｎｒｏｔ、および、位相進み補正量に関するマップに基づき、位相進み補正量ｃｓｆｔｆｗｄを演算する。
図７（Ａ）に示す位相進み補正量に関するマップは、要求トルクｔｒｑｒｅｑおよび現在回転速度ｎｒｏｔと位相進み補正量との対応関係を示すデータであり、図７（Ｂ）に示すモータ２０のトルクおよび位相進みに関する特性に基づき設定されている。なお、図７（Ａ）に示す位相進み補正量に関するマップでは、要求トルクｔｒｑｒｅｑが−３０Ｎｍ、−２０Ｎｍ、２０Ｎｍ、３０Ｎｍの位相進み補正量の図示を省略しているが、実際には、図７（Ｂ）に示すモータ２０の特性に基づき、位相進み補正量が設定されている。
制御部８０は、位相進み補正量演算部８５が演算した位相進み補正量ｃｓｆｔｆｗｄに基づき、モータ２０の駆動を制御する。

次に、本実施形態のＥＣＵ６０によるモータ２０の制御の一例について、図８に基づき説明する。
時刻ｔ１でモータ２０の駆動制御が開始されると、目標シフトカウントおよびモータ２０の目標回転速度が所定値に設定される。
時刻ｔ１以降、要求トルクｔｒｑｒｅｑ、現在回転速度ｎｒｏｔ、および、位相進み補正量に関するマップに基づき、位相進み補正量ｃｓｆｔｆｗｄが演算され、演算された位相進み補正量ｃｓｆｔｆｗｄに基づき、モータ２０が制御される。
時刻ｔ２までは、回転速度が上昇するようモータ２０が制御される。
時刻ｔ２でモータ２０の回転速度は、略目標回転速度となる。
時刻ｔ３で目標シフトカウントまでのカウント数がｓｌｏｗｄｏｗｎ１になると、モータ２０の減速が開始される。
時刻ｔ４で目標シフトカウントまでのカウント数がｓｌｏｗｄｏｗｎ２になると、モータ２０がさらに減速される。
時刻５で現在のシフトカウントが目標シフトカウントに達し、モータ２０が停止する。

以上説明したように、（１）本実施形態は、モータ２０を有するシフトレンジ切替装置３０を制御しシフトレンジを切り替えるＥＣＵ６０であって、制御部８０と目標回転速度設定部８１と回転速度検出部８２と回転速度差分演算部８３と要求トルク演算部８４と位相進み補正量演算部８５とを備えている。
制御部８０は、モータ２０の駆動を制御しシフトレンジを切り替え可能である。
目標回転速度設定部８１は、モータ２０の目標回転速度ｎｒｏｔｔｇｔを設定する。
回転速度検出部８２は、モータ２０の現在の回転速度である現在回転速度ｎｒｏｔを検出する。
回転速度差分演算部８３は、目標回転速度ｎｒｏｔｔｇｔと現在回転速度ｎｒｏｔとの差分である回転速度差分ｎｒｏｔｅｒｒを演算する。
要求トルク演算部８４は、回転速度差分ｎｒｏｔｅｒｒに基づき、モータ２０への要求トルクｔｒｑｒｅｑ＿ｔｍｐを演算する。
位相進み補正量演算部８５は、要求トルクｔｒｑｒｅｑ＿ｔｍｐに基づき、モータ２０のロータ２３の回転位相に対する通電相の位相進み補正量を演算する。

本実施形態では、位相進み補正量演算部８５が、モータ２０の目標回転速度と現在速度との差分である回転速度差分に基づき演算した要求トルクに基づき、位相進み補正量を演算する。そのため、例えばモータ２０の回転を規制するディテントプレート３２の形状に応じて、最適な設定をするための適合を検討する必要がない。また、モータ２０の特性を変更する場合においても、モータ固有の、トルク−ロータの回転位相に対する通電相の位相進み補正量に関する特性部分の定数変更を実施すれば、回転速度のフィードバック制御により回転速度の制御が可能となる。したがって、位相進み補正量に関する適合を簡略化することができる。

また、（２）本実施形態では、目標回転速度設定部８１は、モータ２０に印加される電圧、および、モータ２０の温度に基づき、目標回転速度ｎｒｏｔｔｇｔを設定する。そのため、モータ２０の回転速度をフィードバック制御により、電圧、温度に応じて設定した目標回転速度に収束させることによって、適合を簡略化することができる。
また、（３）本実施形態は、目標角度演算部９１、回転角検出部９２、要求トルク制限部９０をさらに備えている。
目標角度演算部９１は、シフトレンジを目標レンジ位置に切り替えるためのモータ２０の回転角である目標角度を演算する。
回転角検出部９２は、モータ２０の現在の回転角である現在回転角を検出する。
要求トルク制限部９０は、前記目標角度と前記現在回転角との差分が所定値以下になったとき、要求トルクｔｒｑｒｅｑが所定の上限値以下になるよう制限する。

そして、位相進み補正量演算部８５は、要求トルク制限部９０により制限された要求トルクｔｒｑｒｅｑに基づき、モータ２０の位相進み補正量を演算する。これにより、モータ２０の現在回転角が目標角度に近付いたとき、すなわち、カウント数が目標シフトカウントに近付いたとき、要求トルクを所定の上限値以下とすることで、切り替え制御停止の時点（例えば目標カウント＋／−９）で、回転速度が目標回転速度（例えば１０００ｒｐｍ）に対し大きくオーバー（例えば１００ｒｐｍ以上）しないよう、かつ、トルクが大きくなり過ぎないようにすることができる。

また、（４）本実施形態では、要求トルク制限部９０は、モータ２０の現在回転速度が所定の回転速度以下になったとき、要求トルクｔｒｑｒｅｑが所定の下限値以上になるよう制限する。
そして、位相進み補正量演算部８５は、要求トルク制限部９０により制限された要求トルクｔｒｑｒｅｑに基づき、モータ２０の位相進み補正量を演算する。これにより、モータ２０の回転速度が所定の回転速度になったとき、要求トルクを所定の下限値以上とすることで、過補正による回転速度の落ち込みを抑制することができる。

また、（５）本実施形態では、位相進み補正量演算部８５は、要求トルク、および、現在回転速度に基づき、位相進み補正量を演算する。具体的には、位相進み補正量演算部８５は、要求トルク演算部８４が演算し要求トルク制限部９０が制限した要求トルクｔｒｑｒｅｑ、回転速度検出部８２により検出した現在回転速度ｎｒｏｔ、および、位相進み補正量に関するマップに基づき、位相進み補正量ｃｓｆｔｆｗｄを演算する。これは、発明の具体的な構成を例示するものである。

また、（６）本実施形態では、モータ２０は、スイッチトリラクタンスモータである。そのため、モータ２０の構成を簡単にでき、耐久性および信頼性を高めることができる。また、本実施形態は、位相進み補正量に関する適合を簡略化することができるため、モータ２０としてスイッチトリラクタンスモータを用いた場合に好適である。

（他の実施形態）
上述の実施形態では、目標回転速度設定部８１が、モータ２０に印加される電圧、および、モータ２０の温度に基づき、目標回転速度を設定する例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、目標回転速度設定部８１は、モータ２０に印加される電圧、および、モータ２０の温度にかかわらず、所定の値に基づき、目標回転速度を設定することとしてもよい。

また、上述の実施形態では、要求トルク制限部９０が、所定の条件のとき、要求トルクが所定の上限値以下、および、所定の下限値以上になるよう制御する例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、要求トルク制限部９０は、所定の条件のとき、要求トルクが上限値以下、または、下限値以上のいずれかになるよう制御することとしてもよい。また、本発明の他の実施形態では、要求トルク制限部９０による要求トルクの制限を行わないこととしてもよい。
また、上述の実施形態では、目標回転速度設定部８１、回転速度検出部８２、回転速度差分演算部８３、要求トルク演算部８４、位相進み補正量演算部８５を、いずれも制御部８０における機能部として構成する例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、目標回転速度設定部８１、回転速度検出部８２、回転速度差分演算部８３、要求トルク演算部８４、位相進み補正量演算部８５のうち少なくとも１つを専用回路等のハードウェアにより構成することとしてもよい。

また、上述の実施形態では、凹部４１のＰ壁４１１および凹部４４のＤ壁４４１が、ディテントプレート３２が回転してもローラ３５が乗り越えることのないような形状に形成される例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、Ｐ壁４１１およびＤ壁４４１は、ディテントプレート３２の回転によりローラ３５が乗り越え可能な形状に形成されていてもよい。この場合、例えば、ディテントプレート３２の回転方向の両端部に当接しディテントプレート３２の回転を規制可能な２つの壁等を設ければ、ディテントプレート３２の可動範囲を、当該２つの壁の間の範囲とすることができる。なお、この場合の基準位置学習制御では、ディテントプレート３２の回転方向の両端部を前記２つの壁の少なくとも一方に突き当て、基準位置を学習する。

また、上述の実施形態では、マニュアルシャフトに設けられたディテントプレート（駆動対象）に形成した複数の凹部とディテントスプリングのローラとにより「節度機構」を構成する例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、複数の凹部とローラとからなる「節度機構」を例えばアクチュエータ内の減速機近傍等に設けることとしてもよい。また、駆動対象の回転位置を所定の位置に保持可能であれば、凹部とローラとからなる「節度機構」に限らず、他の構成による「節度機構」を備えることとしてもよい。

また、本発明の他の実施形態では、ディテントプレートの凹部は、いくつ形成されていてもよい。すなわち、本発明を適用可能な自動変速機のレンジの数は４つに限らない。
また、本発明の他の実施形態では、シフトレンジ制御装置を、上述の実施形態と同様に「Ｐ」、「Ｒ」、「Ｎ」、「Ｄ」の４ポジションを切り替える無段変速機（ＣＶＴ）やＨＶ（ハイブリッド車）の自動変速機（Ａ／Ｔ）の他、「Ｐ」または「ｎｏｔＰ」の２ポジションを切り替えるＥＶ（電気自動車）もしくはＨＶのパーキング機構等のレンジ切替に用いてもよい。

また、本発明の他の実施形態では、例えば４相以上の巻線を有するモータを制御対象としてもよい。また、制御対象のモータとしては、スイッチトリラクタンスモータに限らず、他のブラシレスの同期モータであってもよい。

また、上述の実施形態では、モータの相対的な回転位置を検出するエンコーダとして、磁気式のエンコーダを用いる例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、例えば、光学式またはブラシ式のエンコーダを用いることとしてもよい。また、エンコーダは、Ａ相、Ｂ相のパルス信号を出力するものに限らず、例えば、Ａ相、Ｂ相に加え、補正用（インデックス用）のＺ相信号を出力するものを用いてもよい。
また、モータの回転位置を検出できるのであれば、エンコーダに限らず、他の検出装置を用いることとしてもよい。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。

２０ モータ、３０ シフトレンジ切替装置、６０ ＥＣＵ（シフトレンジ制御装置）、８０ 制御部、８１ 目標回転速度設定部、８２ 回転速度検出部、８３ 回転速度差分演算部、８４ 要求トルク演算部、８５ 位相進み補正量演算部

Claims (5)

1. モータ（２０）を有するシフトレンジ切替装置（３０）を制御しシフトレンジを切り替えるシフトレンジ制御装置（６０）であって、
   前記モータの駆動を制御しシフトレンジを切り替え可能な制御部（８０）と、
   前記モータの目標回転速度を設定する目標回転速度設定部（８１）と、
   前記モータの現在の回転速度である現在回転速度を検出する回転速度検出部（８２）と、
   前記目標回転速度と前記現在回転速度との差分である回転速度差分を演算する回転速度差分演算部（８３）と、
   前記回転速度差分に基づき、前記モータへの要求トルクを演算する要求トルク演算部（８４）と、
   前記要求トルクに基づき、前記モータのロータの回転位相に対する通電相の位相進み補正量を演算する位相進み補正量演算部（８５）と、
   を備え、
   前記位相進み補正量演算部は、前記要求トルクおよび前記現在回転速度と前記位相進み補正量との対応関係を示すマップに基づき、前記位相進み補正量を演算するシフトレンジ制御装置。
2. 前記目標回転速度設定部は、前記モータに印加される電圧、および、前記モータの温度に基づき、前記目標回転速度を設定する請求項１に記載のシフトレンジ制御装置。
3. シフトレンジを目標レンジ位置に切り替えるための前記モータの回転角である目標角度を演算する目標角度演算部（９１）と、
   前記モータの現在の回転角である現在回転角を検出する回転角検出部（９２）と、
   前記目標角度と前記現在回転角との差分が所定値以下になったとき、前記要求トルクが所定の上限値以下になるよう制限する要求トルク制限部（９０）と、
   をさらに備える請求項１または２に記載のシフトレンジ制御装置。
4. 前記現在回転速度が所定の回転速度以下になったとき、前記要求トルクが所定の下限値以上になるよう制限する要求トルク制限部（９０）をさらに備える請求項１〜３のいずれか一項に記載のシフトレンジ制御装置。
5. 前記モータは、スイッチトリラクタンスモータである請求項１〜４のいずれか一項に記載のシフトレンジ制御装置。

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