JP6665812B2 - シフトレンジ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用シフトバイワイヤシステムの駆動源としてのモータを制御するシフトレンジ制御装置に関する。

従来、シフトバイワイヤシステムの回転式アクチュエータ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。特許文献１には、回転式アクチュエータのモータ軸から出力軸までの回転伝達系の遊び幅を学習するシフトレンジ制御装置が開示されている。このシフトレンジ制御装置では、シフトレンジ切り替え時と同じようにモータを回転させる際に出力軸センサの検出値が変化し始めた時点のエンコーダカウント値を遊び詰まり角度として検出する。

特開２０１５−１０６４０号公報

特許文献１では、遊び詰まり角度を検出するとき、シフトレンジ切り替え時と変わらぬやり方でモータを回転させる。これによると、出力軸センサの検出値が変化したと判断したときのエンコーダカウント値は、回転伝達系の振動やねじれ等に起因して、実際に遊びが詰まる位置とは異なる可能性がある。そのため、遊び詰まり角度の検出精度が低くなるおそれがある。
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、遊び詰まり角度の検出精度が高められたシフトレンジ制御装置を提供することである。

本発明のシフトレンジ制御装置は、シフトレンジ切替機構（１２）に接続される回転式アクチュエータ（３１）、回転式アクチュエータのモータ（４１）のモータ軸（４５）の角度を検出するモータ軸センサ（３２）、および、回転式アクチュエータの出力軸の角度を検出する出力軸センサ（３３）を備える車両用シフトバイワイヤシステム（１０）に適用され、ステップ通電部（５１）、遊び詰まり判定部（５２）および遊び学習部（５３、６２）を備えている。

ステップ通電部は、モータ軸から出力軸までの回転伝達系の遊びが詰まるときの角度である遊び詰まり角度を学習する制御において、モータの回転方向の一方または他方に向けて、モータの通電相を所定の通電パターンの１ステップ分だけ切り替える。
遊び詰まり判定部は、ステップ通電部による通電相の切り替え後、所定時間経過したとき、若しくは、モータ軸センサまたは出力軸センサの検出値の振動が収束したとき、通電相の切り替え前後で出力軸センサの検出値が所定値以上変化したか否かを判定する。
遊び学習部は、通電相の切り替え前後で出力軸センサの検出値が所定値以上変化したと遊び詰まり判定部により判定された場合、その時点のモータ軸の角度を遊び詰まり角度として学習する。

このようにモータの通電相を通電パターンの１ステップ分だけ切り替えた後、回転伝達系の振動が収束するのを待ってから出力軸センサの検出値の変化を確認することで、通電パターンの１ステップ単位で精度良く遊び詰まり角度を検出することができる。通電パターンの１ステップがモータ分解能である場合には、モータ分解能の精度で遊び詰まり角度を検出することができる。したがって、遊び詰まり角度の検出精度を高めることができる。

第１実施形態のシフトレンジ制御装置が適用されたシフトバイワイヤシステムを説明する図である。 図１のシフトレンジ切替機構の斜視図である。 図１のシフトレンジ制御装置のＥＣＵが有する機能部を説明する図である。 図１の回転式アクチュエータのモータ軸から出力軸までの回転伝達系の遊びについて説明する模式図である。 図３のＥＣＵが実行する処理を説明するメインのフローチャートである。 図３のＥＣＵが実行する処理を説明する第１のサブのフローチャートである。 図３のＥＣＵが実行する処理を説明する第２のサブのフローチャートである。 図３のＥＣＵが実行する処理を説明する第３のサブのフローチャートである。 図３のＥＣＵによる遊び学習制御の実行時における通電位置カウンタ、実際のモータ挙動および出力軸センサの検出値の推移を示すタイムチャートである。 図３のＥＣＵによる終了制御の実行時における通電位置カウンタ、実際のモータ挙動および出力軸センサの検出値の推移を示すタイムチャートである。 第２実施形態のシフトレンジ制御装置のＥＣＵが有する機能部を説明する図である。 第３実施形態のシフトレンジ制御装置のＥＣＵが有する機能部を説明する図である。 第４実施形態のシフトレンジ制御装置のＥＣＵが有する機能部を説明する図である。

以下、複数の実施形態を図面に基づき説明する。実施形態同士で実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
［第１実施形態］
第１実施形態によるシフトレンジ制御装置は、車両のシフトバイワイヤシステムに適用されている。図１に示すように、シフトバイワイヤシステム１０は、自動変速機１１に搭載されたシフトレンジ切替機構１２を作動させるシステムである。

（シフトレンジ切替機構）
先ず、シフトレンジ切替機構１２について図２を参照して説明する。
シフトレンジ切替機構１２は、自動変速機１１の油圧制御回路に設けられたレンジ切替弁１４の作動位置を変更してシフトレンジを切り替えるものであり、ディテントプレート１６およびディテントスプリング１７等を備えている。

ディテントプレート１６は、シフトバイワイヤシステム１０の回転式アクチュエータ３１の出力軸３５に固定されている。レンジ切替弁１４のスプール１８には、ディテントプレート１６の回転運動のうち、スプールの軸方向の成分がピン１９を介して伝達される。ディテントプレート１６の外縁部には、回転方向において順番に凹部２１、凹部２２、凹部２３および凹部２４が形成されている。

ディテントスプリング１７の一端部は、自動変速機１１の固定部材に固定されている。ディテントスプリング１７の他端部には係合部２５が設けられている。係合部２５は、ディテントスプリング１７の付勢力によりディテントプレート１６の外縁部に押し付けられている。ディテントプレート１６に所定以上の回転力が加わると、ディテントスプリング１７が弾性変形し、係合部２５が凹部２１〜２４の間を移動する。レンジ切替弁１４の作動位置は、係合部２５が凹部２１〜２４に嵌まることにより保持される。凹部２１はパーキングレンジに対応する。凹部２２はリバースレンジに対応する。凹部２３はニュートラルレンジに対応する。凹部２４はドライブレンジに対応する。

シフトレンジ切替機構１２は、パーキングロックのための機構を構成するものとして、パークギヤ２６、パークポール２７およびパークロッド２８をさらに備えている。パークギヤ２６は、自動変速機１１の出力軸と一体に回転する。パークポール２７は、パークギヤ２６に対して接近および離間可能に設けられており、パークギヤ２６に接近して係合したときパークギヤ２６および自動変速機１１の回転軸をロックする。パークロッド２８は、パーキングレンジにおいてパークポール２７をパークギヤ２６に係合させ、また、非パーキングレンジにおいてパークポール２７とパークギヤ２６とを非係合にする。

（シフトバイワイヤシステム）
次に、シフトバイワイヤシステム１０について図１を参照して説明する。
図１に示すように、シフトバイワイヤシステム１０は、回転式アクチュエータ３１、エンコーダ３２、出力軸センサ３３およびシフトレンジ制御装置３４を備えている。

回転式アクチュエータ３１は、例えばＤＣブラシレスモータまたはスイッチトリラクタンスモータ等から構成されているモータ４１と、モータ４１の回転を減速して出力軸３５から出力する減速機４３とを備えている。モータ４１は、複数相（すなわちＵ相、Ｖ相およびＷ相）の巻線を有するステータと、モータ軸４５と一体に回転するロータとを有している。ロータは、巻線に通電することで生じる回転磁界に吸引されて回転する。

エンコーダ３２は、例えば磁気式のロータリーエンコーダから構成されており、モータ軸４５の回転角を検出する。エンコーダ３２は、モータ軸４５の回転に同期してＡ相、Ｂ相のパルス信号をシフトレンジ制御装置３４に出力する。

出力軸センサ３３は、例えばポテンショメータから構成されており、出力軸３５の回転角を検出する。出力軸センサ３３は、出力軸３５の回転角に応じた信号をシフトレンジ制御装置３４に出力する。出力軸センサ３３の出力信号は、現状のシフトレンジを確認するために用いられる。

シフトレンジ制御装置３４は、マイクロコンピュータを主体として構成されているＥＣＵ４７と、モータ４１の巻線の通電を制御するインバータを含む駆動回路４８とを備えている。ＥＣＵ４７は、エンコーダ３２から出力されるＡ相、Ｂ相のパルス信号をカウントし、そのカウント値（以下、エンコーダカウント値）に応じて駆動回路４８の駆動信号を生成して出力する。駆動回路４８は、駆動信号に従いインバータのスイッチング素子が動作することでモータ４１の巻線の通電状態を適宜変化させる。エンコーダカウント値は、モータ軸４５の実際の角度に対応する。

（シフトレンジ制御装置）
次に、シフトレンジ制御装置３４のＥＣＵ４７の詳細な構成について図３および図４を参照して説明する。
図３に示すように、ＥＣＵ４７は、遊び学習制御、通常制御および終了制御を実行する。
遊び学習制御は、シフトレンジ制御装置３４の電源がオンされると実行する制御であって、モータ軸４５から出力軸３５までの回転伝達系の遊びに関する学習を行う制御である。以降、上記回転伝達系の遊びについては単に「遊び」と記載する。遊び学習制御では、遊びが詰まるときの角度である遊び詰まり角度、および遊びの幅（以下、遊び幅）の学習が行われる。

通常制御は、シフトレンジ制御装置３４の電源がオンされて且つ遊び学習制御が実行済みである場合に実行される制御であって、要求シフトレンジに応じてモータ４１を回転させて、シフトレンジを切り替える制御である。
終了制御は、シフトレンジ制御装置３４の電源がオフされるときに実行する制御であって、次回起動時における遊び学習制御の準備を行う制御である。

具体的には、ＥＣＵ４７は、遊び学習制御を実行するための機能部としてステップ通電部５１、遊び詰まり判定部５２、遊び学習部５３、中央角度算出部５４および高速通電部５５を有している。

ステップ通電部５１は、遊び学習制御において、モータ４１の回転方向の一方または他方に向けて、エンコーダカウント値に応じてモータ４１の通電相を所定の通電パターンの１ステップ分だけ切り替える。１ステップ分の通電相の切り替えが行われる度に、通電が所定時間保持される。以降、上記所定時間のことを、適宜「通電保持時間」と記載する。

図４に示すように回転方向の一方は、パーキングレンジから非パーキングレンジに切り替えるときのモータ４１の回転方向と一致する。また、回転方向の他方は、非パーキングレンジからパーキングレンジに切り替えるときのモータ４１の回転方向と一致する。本実施形態では、先ず回転方向の一方に向けてモータにステップ的に通電してモータ軸を断続的に回転させたあと、回転方向の他方に向けてモータにステップ的に通電してモータ軸を断続的に回転させる。通電パターンの１ステップはモータ分解能に相当する。

図３に戻って、遊び詰まり判定部５２は、ステップ通電部５１による１ステップ分の通電相の切り替え後、所定時間経過したとき、通電相の切り替え前後で出力軸センサ３３の検出値が所定値以上変化したか否かを判定する。以降、上記所定値のことを、適宜「詰まり判定値」と記載する。遊び詰まり判定部５２は、通電相の切り替え前後で出力軸センサ３３の検出値が詰まり判定値以上変化した場合、遊びが詰まったと判断する。

遊び学習部５３は、通電相の切り替え前後で出力軸センサ３３の検出値が詰まり判定値以上変化したと遊び詰まり判定部５２により判定された場合、その時点のモータ軸４５の角度を遊び詰まり角度として学習する。

図４に示すように、回転方向の一方に向けてステップ回転しているときに遊びが詰まったと判断された場合、その時点のモータ軸４５の角度が第１遊び詰まり角度θupとして学習される。つまり、遊びが回転方向の一方に詰まるときのモータ軸４５の角度が第１遊び詰まり角度θupである。

また、回転方向の他方に向けてステップ回転しているときに遊びが詰まったと判断された場合、その時点のモータ軸４５の角度が第２遊び詰まり角度θdwnとして学習される。つまり、遊びが回転方向の他方に詰まるときのモータ軸４５の角度が第２遊び詰まり角度θdwnである。

図３に戻って、第１遊び詰まり角度θupおよび第２遊び詰まり角度θdwnは、記憶部５６に記憶される。記憶部５６は、シフトレンジ制御装置３４の電源がオフされても記憶内容を保持するものである。
中央角度算出部５４は、第１遊び詰まり角度θupおよび第２遊び詰まり角度θdwnに基づき、モータ軸４５が遊びの中央に位置するときの角度θmid（以下、遊び中央角度θmid）を算出する。遊び中央角度θmidは式（１）で表される。
θmid＝（θup＋θdwn）／２ ・・・（１）

高速通電部５５は、遊び学習部５３が第１遊び詰まり角度θupを学習したあと、ステップ通電部５１による回転方向の他方に向けた通電相切り替えに先立ち、第２遊び詰まり角度θdwnの付近まで、ステップ通電部５１による通電相切り替え時と比べて高速で回転方向の他方にモータ４１を回転させる。このときのモータ回転量は、遊びの最小設計値である。モータ４１は、エンコーダカウント値に応じて通電相を逐次切り替える通電切替制御により回転駆動される。

また、ＥＣＵ４７は、通常制御を実行するための機能部として、目標角度設定部５７およびフィードバック制御部５８を有している。目標角度設定部５７は、要求シフトレンジに応じて遊び中央角度θmidを基準としてモータ軸４５の目標角度を設定する。目標角度θ*は式（２）で表される。式（２）中のDvvは、ディテントプレート１６の凹部のうち、現在のシフトレンジに対応する凹部と要求シフトレンジに対応する凹部との間の設計値（以下、谷谷間設計値）である。
θ*＝θmid＋Dvv ・・・（２）
フィードバック制御部５８は、エンコーダカウント値およびモータ回転速度に基づくフィードバック制御によりモータ４１を回転させ、モータ軸４５を目標角度に位置させる。

また、ＥＣＵ４７は、終了制御を実行するための機能部として終了制御部５９を有している。終了制御部５９は、モータ軸４５の角度が第１遊び詰まり角度θupの付近となるように、モータ４１を回転させる。このときの目標角度は、例えば第１遊び詰まり角度θupに対して回転方向の他方に数ステップ分戻る位置に設定される。

ＥＣＵ１４が有する各機能部５１〜５９は、専用の電子回路によるハードウェア処理により実現されてもよいし、ＲＯＭ等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により実現されてもよいし、あるいは、両者の組み合わせで実現されてもよい。各機能部５１〜５９のうちどの部分をハードウェア処理により実現し、どの部分をソフトウェア処理により実現するかは、適宜選択可能である。

（ＥＣＵが実行する処理）
次に、ＥＣＵ４７が実行する一連の処理について図５〜図１０を参照して説明する。ＥＣＵ４７は、図５に示すメインルーチンの実行時において、適宜、図６〜図８に示すサブルーチンを呼び出して実行する。図５に示すメインルーチンは、ＥＣＵ４７の起動後に繰り返し実行される。以降、「Ｓ」はステップを意味する。

図５のメインルーチンが開始されると、Ｓ１において、現在設定されている制御モードが学習制御モード、通常制御モードおよび終了制御モードのうちのどれであるかが判定される。
制御モードが学習制御モードである場合、処理はＳ２に移行する。
制御モードが通常制御モードである場合、処理はＳ５に移行する。
制御モードが終了制御モードである場合、処理はＳ８に移行する。

Ｓ２では、図６〜図８に示す遊び学習制御のためのサブルーチンが実行される。
図６のサブルーチンが開始される（図９のｔ１時点に対応）と、Ｓ１１において、現在設定されている学習モードlrnmodeが０〜３のいずれであるかが判定される。
学習モードlrnmodeが０である場合、処理はＳ１２に移行する。
学習モードlrnmodeが１である場合、処理はＳ１７に移行する。
学習モードlrnmodeが２である場合、処理はＳ２４に移行する。
学習モードlrnmodeが３である場合、処理はＳ３１に移行する。

Ｓ１２〜Ｓ１５は、初期設定のための処理である。
Ｓ１２では、比較基準角度angrefにモータ軸４５の実角度angnowがセットされる。Ｓ１２の後、処理はＳ１３に移行する。
Ｓ１３では、ステップ通電部５１による１ステップ分の通電相切り替え後の経過時間を計測するための第１カウンタcounter1が０にリセットされる。Ｓ１３の後、処理はＳ１４に移行する。

Ｓ１４では、高速通電部５５による１ステップ分の通電相の切り替え後の経過時間を計測するための第２カウンタcounter2が０にリセットされる。Ｓ１４の後、処理はＳ１５に移行する。
Ｓ１５では、高速通電部５５によるモータ反転時の回転量angrevが０にリセットされる。Ｓ１５の後、処理はＳ１６に移行する。
Ｓ１６では、学習モードlrnmodeが１に設定される。Ｓ１６の後、処理は図６のサブルーチンを抜けて図５のメインルーチンに戻る。

Ｓ１７では、第１カウンタcounter1が保持判定値以上であるか否かが判定される。保持判定値は、通電保持時間に対応した値である。
第１カウンタcounter1が保持判定値以上である場合（Ｓ１７：ＹＥＳ）、処理はＳ１８に移行する。
第１カウンタcounter1が保持判定値より小さい場合（Ｓ１７：ＮＯ）、処理はＳ２３に移行する。

Ｓ１８では、実角度angnowと比較基準角度angrefとの差が詰まり判定値以上であるか否かが判定される。
実角度angnowと比較基準角度angrefとの差が詰まり判定値以上である場合（Ｓ１８：ＹＥＳ、図９のｔ２時点に対応）、処理はＳ１９に移行する。図９のｔ１時点からｔ２時点までがステップ通電部５１により第１遊び詰まり角度θup側の遊び詰めが実施される期間である。
実角度angnowと比較基準角度angrefとの差が詰まり判定値よりも小さい場合（Ｓ１８：ＮＯ）、処理はＳ２１に移行する。

Ｓ１９では、実角度angnowが第１遊び詰まり角度θupとして学習される。Ｓ１９の後、処理はＳ２０に移行する。
Ｓ２０では、学習モードlrnmodeが２に設定される。Ｓ２０の後、処理はＳ２２に移行する。

Ｓ２１では、通電位置カウンタcsftdrvがカウントアップされる。通電位置カウンタcsftdrvがカウントアップされると、回転方向の一方に向けて１ステップ分の通電相の切り替えが行われる。Ｓ２１の後、処理はＳ２２に移行する。
Ｓ２２では、第１カウンタcounter1が０にリセットされる。Ｓ２２の後、処理は図６のサブルーチンを抜けて図５のメインルーチンに戻る。

図７のＳ２４では、第２カウンタcounter2が所定の待ち判定値以上であるか否かが判定される。上記待ち判定値は、高速通電部５５による通電相切り替え間の待ち時間に対応した値である。
第２カウンタcounter2が待ち判定値以上である場合（Ｓ２４：ＹＥＳ）、処理はＳ２５に移行する。
第２カウンタcounter2が待ち判定値よりも小さい場合（Ｓ２４：ＮＯ）、処理はＳ３０に移行する。

Ｓ２５では、モータ反転時の回転量angrevが遊び幅の最小設計値以上であるか否かが判定される。
回転量angrevが遊び幅の最小設計値以上である場合（Ｓ２５：ＹＥＳ、図９のｔ３時点に対応）、処理はＳ２６に移行する。図９のｔ２時点からｔ３時点までが高速通電部５５によるモータ回転、すなわちモータ反転が実施される期間である。
回転量angrevが遊び幅の最小設計値よりも小さい場合（Ｓ２５：ＮＯ）、処理はＳ２７に移行する。

Ｓ２６では、学習モードlrnmodeが３に設定される。Ｓ２６の後、処理はＳ２９に移行する。
Ｓ２７では、通電位置カウンタcsftdrvがカウントダウンされる。通電位置カウンタcsftdrvがカウントダウンされると、回転方向の他方に向けて１ステップ分の通電相の切り替えが行われる。Ｓ２７の後、処理はＳ２８に移行する。

Ｓ２８では、モータ反転時の回転量angrevがカウントアップされる。Ｓ２８の後、処理はＳ２９に移行する。
Ｓ２９では、第２カウンタcounter2が０にリセットされる。Ｓ２９の後、処理は図７のサブルーチンを抜けて図５のメインルーチンに戻る。
Ｓ３０では、第２カウンタcounter2がカウントアップされる。Ｓ３０の後、処理は図７のサブルーチンを抜けて図５のメインルーチンに戻る。

図８のＳ３１では、第１カウンタcounter1が保持判定値以上であるか否かが判定される。
第１カウンタcounter1が保持判定値以上である場合（Ｓ３１：ＹＥＳ）、処理はＳ３２に移行する。
第１カウンタcounter1が保持判定値より小さい場合（Ｓ３１：ＮＯ）、処理はＳ３７に移行する。

Ｓ３２では、比較基準角度angrefと実角度angnowとの差が詰まり判定値以上であるか否かが判定される。
比較基準角度angrefと実角度angnowとの差が詰まり判定値以上である場合（Ｓ３２：ＹＥＳ、図９のｔ４時点に対応）、処理はＳ３３に移行する。図９のｔ３時点からｔ４時点までがステップ通電部５１により第２遊び詰まり角度θdwn側の遊び詰めが実施される期間である。
比較基準角度angrefと実角度angnowとの差が詰まり判定値よりも小さい場合（Ｓ３２：ＮＯ）、処理はＳ３５に移行する。

Ｓ３３では、実角度angnowが第２遊び詰まり角度θdwnとして学習される。Ｓ３３の後、処理はＳ３４に移行する。
Ｓ３４では、前記式（１）にしたがって遊び中央角度θmidが算出される。Ｓ３４の後、処理はＳ３６に移行する。

Ｓ３５では、通電位置カウンタcsftdrvがカウントダウンされる。Ｓ３５の後、処理はＳ３６に移行する。
Ｓ３６では、第１カウンタcounter1が０にリセットされる。Ｓ３６の後、処理は図８のサブルーチンを抜けて図５のメインルーチンに戻る。
Ｓ３７では、第１カウンタcounter1がカウントアップされる。Ｓ３７の後、処理は図７のサブルーチンを抜けて図５のメインルーチンに戻る。

図５に戻って、Ｓ３では、遊び学習が完了したか、すなわち第１遊び詰まり角度θupおよび第２遊び詰まり角度θdwnを学習したか否かが判定される。
遊び学習が完了した場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、処理はＳ４に移行する。
遊び学習が完了していない場合（Ｓ３：ＮＯ）、処理は図５のメインルーチンを終える。
Ｓ４では、制御モードが通常制御モードに設定される。Ｓ４の後、処理は図５のメインルーチンを終える。

Ｓ５では、通常制御が実行される。つまり、要求シフトレンジに応じて遊び中央角度θmidを基準としてモータ軸４５の目標角度が設定される。そして、エンコーダカウント値およびモータ回転速度に基づくフィードバック制御によりモータ４１が回転駆動され、モータ軸４５が目標角度に位置させられる。Ｓ５の後、処理はＳ６に移行する。

Ｓ６では、終了制御への移行が許されるか否かが判定される。終了制御への移行が許されるのは、ＥＣＵ４７の電源オフ指令があり且つシフトレンジ切り替え中ではない場合である。
終了制御への移行が許される場合（Ｓ６：ＹＥＳ）、処理はＳ７に移行する。
終了制御への移行が許されない場合（Ｓ６：ＮＯ）、処理は図５のメインルーチンを終える。
Ｓ７では、制御モードが終了制御モードに設定される。Ｓ７の後、処理は図５のメインルーチンを終える。

Ｓ８では、終了制御が実行される（図１０のｔ５時点に対応）。つまり、モータ軸４５の角度が第１遊び詰まり角度θupの付近となるように、モータ４１が回転駆動される。Ｓ８の後、処理はＳ９に移行する。
Ｓ９では、終了制御が完了したか、すなわちモータ軸４５の角度が第１遊び詰まり角度θupの付近となったか否かが判定される。
終了制御が完了した場合（Ｓ９：ＹＥＳ、図１０のｔ６時点に対応）、処理はＳ４に移行する。
終了制御が完了していない場合（Ｓ９：ＮＯ）、処理は図５のメインルーチンを終える。
Ｓ１０では、ＥＣＵ４７がシャットダウンされる。Ｓ７の後、処理は図５のメインルーチンを終える。

（効果）
以上説明したように、第１実施形態では、シフトレンジ制御装置３４は、ステップ通電部５１、遊び詰まり判定部５２および遊び学習部５３を備えている。

ステップ通電部５１は、モータ軸４５から出力軸３５までの回転伝達系の遊びが詰まるときの角度である遊び詰まり角度を学習する制御において、モータ４１の回転方向の一方または他方に向けて、モータ４１の通電相を所定の通電パターンの１ステップ分だけ切り替える。
遊び詰まり判定部５２は、ステップ通電部５１による通電相の切り替え後、所定時間経過したとき、通電相の切り替え前後で出力軸センサ３３の検出値が所定値以上変化したか否かを判定する。
遊び学習部５３は、通電相の切り替え前後で出力軸センサ３３の検出値が所定値以上変化したと遊び詰まり判定部５２により判定された場合、その時点のモータ軸４５の角度を遊び詰まり角度として学習する。

このようにモータ４１の通電相を通電パターンの１ステップ分だけ切り替えた後、回転伝達系の振動が収束するのを待ってから出力軸センサ３３の検出値の変化を確認することで、通電パターンの１ステップ単位で精度良く遊び詰まり角度を検出することができる。通電パターンの１ステップがモータ分解能であるため、モータ分解能の精度で遊び詰まり角度を検出することができる。したがって、遊び詰まり角度の検出精度を高めることができる。

また、第１実施形態では、遊び学習部５３は、第１遊び詰まり角度θupおよび第２遊び詰まり角度θdwnを学習する。シフトレンジ制御装置３４は、中央角度算出部５４をさらに備えている。中央角度算出部５４は、第１遊び詰まり角度θupおよび第２遊び詰まり角度θdwn度に基づき遊び中央角度θmidを算出する。
したがって、遊び中央角度θmidの学習精度が向上する。

また、第１実施形態では、シフトレンジ制御装置３４は、高速通電部５５をさらに備えている。高速通電部５５は、遊び学習部５３が第１遊び詰まり角度θupを学習したあと、ステップ通電部５１による回転方向の他方に向けた通電相切り替えに先立ち、第２遊び詰まり角度θdwnの付近まで、ステップ通電部５１による通電相切り替え時と比べて高速で回転方向の他方にモータ４１を回転させる。
したがって、学習制御にかかる時間を短縮することができる。

また、第１実施形態では、シフトレンジ制御装置３４は、目標角度設定部５７をさらに備えている。目標角度設定部５７は、要求シフトレンジに応じてモータ４１を回転させる制御において、遊び中央角度θmidを基準としてモータ軸４５の目標角度を設定する。
したがって、出力軸３５の位置決め精度が向上するとともに、モータ制御のロジックをシンプルにすることができる。

また、第１実施形態では、シフトレンジ制御装置３４は、終了制御部５９をさらに備えている。終了制御部５９は、シフトレンジ制御装置３４の電源がオフされるとき実行する制御において、モータ軸４５の角度が第１遊び詰まり角度θupの付近となるように、モータ４１を回転させる。
このようにして予めモータ軸４５を第１遊び詰まり角度θup側に寄せておくことで、次回起動時における遊び学習制御にかかる時間を短縮することができる。

［第２実施形態］
第２実施形態では、図１１に示すように、ＥＣＵ６１の遊び学習部６２は、第２遊び詰まり角度θdwnを学習することなく、第１遊び詰まり角度θupを学習する。ＥＣＵ６１は、中央角度推定部６３を備えている。中央角度推定部６３は、第１遊び詰まり角度θupおよび遊び幅の設計値（以下、遊び幅設計値）に基づき遊び中央角度θmidを推定する。の推定には、次の式（３）を用いる。
θmid＝θup−（遊び幅設計値／２） ・・・（３）

そのため、第２遊び詰まり角度θdwnを学習するための処理、すなわち、第１実施形態における図７のＳ２４〜Ｓ３０および図８のＳ３１〜Ｓ３７の処理が不要となる。したがって、第１実施形態における図９のｔ２時点で学習制御が完了するため、遊び学習にかかる時間を短縮することができる。

［第３実施形態］
第３実施形態では、図１２に示すように、ＥＣＵ７１は、遊び幅算出部７２および中央角度算出部７３を備えている。遊び幅算出部７２は、第１遊び詰まり角度θupおよび第２遊び詰まり角度θdwnに基づき遊び幅（以下、算出遊び幅）を算出する。記憶部５６は、算出遊び幅を記憶する。

中央角度算出部７３は、記憶部５６に算出遊び幅が記憶されていない場合（すなわち、初回学習時）には、第１遊び詰まり角度θupおよび第２遊び詰まり角度θdwnに基づき遊び中央角度θmidを算出する。この算出には前記（１）を用いる。
また、中央角度算出部７３は、記憶部５６に算出遊び幅が記憶されている場合（すなわち、２回目以降の学習時）には、第１遊び詰まり角度θupおよび算出遊び幅に基づき遊び中央角度θmidを算出する。この算出には、次の式（４）を用いる。
θmid＝θup−（算出遊び幅／２） ・・・（４）

このようにして遊び中央角度θmidを算出することで、遊び中央角度θmidの学習精度を向上させつつも、２回目以降の遊び学習にかかる時間を短縮することができる。

［第４実施形態］
第４実施形態では、図１３に示すように、ＥＣＵ８１の記憶部８２は、シフトレンジ制御装置３４の電源がオフされるとき実行する制御において現在のモータ軸４５の角度と第１遊び詰まり角度θupとの差分を記憶する。
これにより、次回起動時にモータ軸４５を第１遊び詰まり角度θup側に素早く寄せてから遊び学習制御を開始することができる。したがって、次回起動時における遊び学習制御にかかる時間を短縮することができる。

［他の実施形態］
他の実施形態では、ステップ通電部が実施する通電パターンの１ステップは、モータ分解能よりも大きくてもよい。例えば通電パターンの１ステップはモータ分解能の例えば２倍等であってもよい。
他の実施形態では、高速通電部は、フィードバック制御によりモータを回転駆動してもよい。
他の実施形態では、終了制御部は、通電切替制御によりモータを回転駆動してもよい。また、終了制御部は、モータを回転させる際、目標角度を第１遊び詰まり角度としてもよい。

第１実施形態では、遊び詰まり判定部５２は、ステップ通電部５１による１ステップ分の通電相の切り替え後、所定時間経過したとき、出力軸センサ３３の検出値の変化を確認していた。これに対して、他の実施形態では、遊び詰まり判定部は、ステップ通電部による通電相の切り替え後、モータ軸センサまたは出力軸センサの検出値の振動が収束したとき、出力軸センサの検出値の変化を確認してもよい。

他の実施形態では、モータは、複数相の巻線が複数系統設けられてもよい。また、モータは、ＤＣブラシレスモータまたはスイッチトリラクタンスモータに限らず、他の形式のモータであってもよい。要するに、通電相を所定の通電パターンに従って切り替えることでロータを回転させるものであればよい。
他の実施形態では、エンコーダは、磁気式以外の形式のものであってもよい。また、エンコーダは、３つ以上の信号を出力するものであってもよい。
他の実施形態では、出力軸センサは、ポテンショメータに限らず、他の形式のセンサであってもよい。要するに、出力軸の回転角に応じて連続的に変化する信号を出力するものであればよい。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。

１０・・・シフトバイワイヤシステム
１２・・・シフトレンジ切替機構
３１・・・回転式アクチュエータ
３２・・・モータ軸センサ
３４・・・シフトレンジ制御装置
４１・・・モータ
４５・・・モータ軸
５１・・・ステップ通電部
５２・・・遊び詰まり判定部
５３、６２・・・遊び学習部

Claims (8)

1. シフトレンジ切替機構（１２）に接続される回転式アクチュエータ（３１）、前記回転式アクチュエータのモータ（４１）のモータ軸（４５）の角度を検出するモータ軸センサ（３２）、および、前記回転式アクチュエータの出力軸の角度を検出する出力軸センサ（３３）を備える車両用シフトバイワイヤシステム（１０）に適用され、前記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であって、
   前記モータ軸から前記出力軸までの回転伝達系の遊びが詰まるときの角度である遊び詰まり角度を学習する制御において、前記モータの回転方向の一方または他方に向けて、前記モータの通電相を所定の通電パターンの１ステップ分だけ切り替えるステップ通電部（５１）と、
   前記ステップ通電部による通電相の１ステップ分の切り替え後、所定時間経過したとき、若しくは、前記モータ軸センサまたは前記出力軸センサの検出値の振動が収束したとき、通電相の切り替え前後で前記出力軸センサの検出値が所定値以上変化したか否かを判定する遊び詰まり判定部（５２）と、
   通電相の切り替え前後で前記出力軸センサの検出値が前記所定値以上変化したと前記遊び詰まり判定部により判定された場合、その時点の前記モータ軸の角度を前記遊び詰まり角度として学習する遊び学習部（５３、６２）と、
   を備えるシフトレンジ制御装置。
2. 前記遊びが回転方向の一方に詰まるときの前記モータ軸の角度を第１遊び詰まり角度（θup）とし、前記遊びが回転方向の他方に詰まるときの前記モータ軸の角度を第２遊び詰まり角度（θdwn）とし、前記モータ軸が前記遊びの中央に位置するときの角度を遊び中央角度（θmid）とすると、
   前記遊び学習部は、前記第１遊び詰まり角度および前記第２遊び詰まり角度を学習し、
   前記第１遊び詰まり角度および前記第２遊び詰まり角度に基づき前記遊び中央角度を算出する中央角度算出部（５４）、をさらに備える請求項１に記載のシフトレンジ制御装置。
3. 前記遊びが回転方向の一方に詰まるときの前記モータ軸の角度を第１遊び詰まり角度とし、前記遊びが回転方向の他方に詰まるときの前記モータ軸の角度を第２遊び詰まり角度とし、前記モータ軸が前記遊びの中央に位置するときの角度を遊び中央角度とし、前記遊びの幅を遊び幅とすると、
   前記遊び学習部は、前記第１遊び詰まり角度および前記第２遊び詰まり角度を学習し、
   前記第１遊び詰まり角度および前記第２遊び詰まり角度に基づき前記遊び幅を算出する遊び幅算出部（７２）と、
   前記シフトレンジ制御装置の電源がオフされても記憶内容を保持するものであって、前記遊び幅を記憶する遊び幅記憶部（５６）と、
   前記遊び幅記憶部に前記遊び幅が記憶されていない場合には、前記第１遊び詰まり角度および前記第２遊び詰まり角度に基づき前記遊び中央角度を算出し、前記遊び幅記憶部に前記遊び幅が記憶されている場合には、前記第１遊び詰まり角度および前記遊び幅に基づき前記遊び中央角度を算出する中央角度算出部（７３）と、
   をさらに備える請求項１に記載のシフトレンジ制御装置。
4. 前記遊び学習部が前記第１遊び詰まり角度を学習したあと、前記ステップ通電部による回転方向の他方に向けた通電相切り替えに先立ち、前記第２遊び詰まり角度の付近まで、前記ステップ通電部による通電相切り替え時と比べて高速で回転方向の他方に前記モータを回転させる高速通電部（５５）、をさらに備える請求項２または３に記載のシフトレンジ制御装置。
5. 前記遊びが回転方向の一方に詰まるときの前記モータ軸の角度を第１遊び詰まり角度とし、前記遊びが回転方向の他方に詰まるときの前記モータ軸の角度を第２遊び詰まり角度とし、前記モータ軸が前記遊びの中央に位置するときの角度を遊び中央角度とし、前記遊びの幅を遊び幅とすると、
   前記遊び学習部（６２）は、前記第２遊び詰まり角度を学習することなく、前記第１遊び詰まり角度を学習し、
   前記第１遊び詰まり角度および前記遊び幅の設計値に基づき前記遊び中央角度を推定する中央角度推定部（６３）、をさらに備える請求項１に記載のシフトレンジ制御装置。
6. 要求シフトレンジに応じて前記モータを回転させる制御において、前記遊び中央角度を基準として前記モータ軸の目標角度を設定する目標角度設定部（５７）、をさらに備える請求項２〜５のいずれか一項に記載のシフトレンジ制御装置。
7. パーキングレンジから非パーキングレンジに切り替えるときの前記モータの回転方向を、回転方向の一方とすると、
   前記シフトレンジ制御装置の電源がオフされるとき実行する制御において、前記モータ軸の角度が、前記遊びが回転方向の一方に詰まるときの前記遊び詰まり角度またはその付近となるように、前記モータを回転させる終了制御部（５９）、をさらに備える請求項１〜６のいずれか一項に記載のシフトレンジ制御装置。
8. 前記シフトレンジ制御装置の電源がオフされても記憶内容を保持するものであって、前記シフトレンジ制御装置の電源がオフされるとき実行する制御において現在の前記モータ軸の角度と前記遊び詰まり角度との差分を記憶する差分記憶部（８２）、をさらに備える請求項１〜６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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