WO2017179336A1 - シフトレンジ制御装置 - Google Patents

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WO2017179336A1
WO2017179336A1 PCT/JP2017/008696 JP2017008696W WO2017179336A1 WO 2017179336 A1 WO2017179336 A1 WO 2017179336A1 JP 2017008696 W JP2017008696 W JP 2017008696W WO 2017179336 A1 WO2017179336 A1 WO 2017179336A1
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motor
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shift range
actual
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PCT/JP2017/008696
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神尾　茂
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株式会社デンソー
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/0004—Control strategies in general, e.g. linear type, e.g. P, PI, PID, using robust control
    • H02P23/0027—Control strategies in general, e.g. linear type, e.g. P, PI, PID, using robust control using different modes of control depending on a parameter, e.g. the speed
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/24—Arrangements for stopping
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16H61/28—Generation or transmission of movements for final actuating mechanisms with at least one movement of the final actuating mechanism being caused by a non-mechanical force, e.g. power-assisted
    • F16H61/32—Electric motors actuators or related electrical control means therefor
    • F16H2061/326—Actuators for range selection, i.e. actuators for controlling the range selector or the manual range valve in the transmission

Definitions

  • This disclosure relates to a shift range control device.
  • a position switching control device that switches a shift range by controlling a motor in response to a shift range switching request from a driver is known.
  • a position switching control device that switches a shift range by controlling a motor in response to a shift range switching request from a driver.
  • the P range or the notP range is determined based on the rotor rotation angle, and the determined shift range is used for controlling an automatic transmission or the like.
  • the rotor rotation angle and the output shaft angle may deviate from each other due to play.
  • the purpose of the present disclosure is to provide a shift range control device capable of appropriately determining the shift range.
  • the shift range control device switches the shift range by controlling the driving of the motor.
  • the shift range control device includes a motor drive control unit and an actual range determination unit.
  • the motor control unit can switch at least two control states as a motor control state which is a motor control state.
  • the actual range determination unit determines the actual range based on the requested shift range and the motor control state.
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating a shift-by-wire system according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating a shift-by-wire system according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a motor and a motor driver according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating a shift range control apparatus according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating an actual range determination process according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 6 is a time chart illustrating the actual range determination process according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIGS. 1-10 A shift range control device according to an embodiment of the present disclosure is shown in FIGS.
  • the shift-by-wire system 1 includes a motor 10, a shift range switching mechanism 20, a parking lock mechanism 30, a shift range control device 40, and the like.
  • the motor 10 rotates when power is supplied from a battery 45 (see FIG. 3) mounted on a vehicle (not shown), and functions as a drive source for the shift range switching mechanism 20.
  • a motor that can change the magnitude of the current by feedback control and can change the command for each phase is used.
  • the motor 10 of this embodiment is a permanent magnet type DC brushless motor.
  • the motor 10 has two winding sets 11 and 12.
  • the first winding set 11 includes a U1 coil 111, a V1 coil 112, and a W1 coil 113.
  • the second winding set 12 includes a U2 coil 121, a V2 coil 122, and a W2 coil 123.
  • the encoder 13 detects the rotational position of a rotor (not shown) of the motor 10.
  • the encoder 13 is, for example, a magnetic rotary encoder, and includes a magnet that rotates integrally with the rotor, a Hall IC for magnetic detection, and the like.
  • the encoder 13 outputs A-phase and B-phase pulse signals at every predetermined angle in synchronization with the rotation of the rotor.
  • the speed reducer 14 is provided between the motor shaft of the motor 10 and the output shaft 15, and decelerates the rotation of the motor 10 and outputs it to the output shaft 15. Thereby, the rotation of the motor 10 is transmitted to the shift range switching mechanism 20.
  • the output shaft 15 is provided with an output shaft sensor 16 that detects the angle of the output shaft 15.
  • the output shaft sensor 16 is, for example, a potentiometer.
  • the shift range switching mechanism 20 includes a detent plate 21, a detent spring 25, and the like.
  • the rotational driving force output from the speed reducer 14 is converted into a manual valve 28 and a parking lock mechanism 30. To communicate.
  • the detent plate 21 is fixed to the output shaft 15 and driven by the motor 10.
  • the direction in which the detent plate 21 moves away from the base portion of the detent spring 25 is defined as the forward rotation direction, and the direction approaching the base portion is defined as the reverse rotation direction.
  • the detent plate 21 is provided with pins 24 that protrude in parallel with the output shaft 15.
  • the pin 24 is connected to the manual valve 28.
  • the shift range switching mechanism 20 converts the rotational motion of the motor 10 into a linear motion and transmits it to the manual valve 28.
  • the manual valve 28 is provided on the valve body 29.
  • the four recesses 22 for holding the manual valve 28 at positions corresponding to the respective ranges are provided on the detent spring 25 side of the detent plate 21.
  • the recess 22 corresponds to each range of D (drive), N (neutral), R (reverse), and P (park) from the base side of the detent spring 25.
  • the detent spring 25 is an elastically deformable plate-like member, and a detent roller 26 is provided at the tip.
  • the detent roller 26 is fitted into one of the recesses 22.
  • the detent spring 25 urges the detent roller 26 toward the rotation center side of the detent plate 21.
  • the detent spring 25 is elastically deformed and the detent roller 26 moves in the recess 22.
  • the swing of the detent plate 21 is restricted, the axial position of the manual valve 28 and the state of the parking lock mechanism 30 are determined, and the automatic transmission 5 The shift range is fixed.
  • the parking lock mechanism 30 includes a parking rod 31, a cone 32, a parking lock pole 33, a shaft portion 34, and a parking gear 35.
  • the parking rod 31 is formed in a substantially L shape, and one end 311 side is fixed to the detent plate 21.
  • a conical body 32 is provided on the other end 312 side of the parking rod 31.
  • the cone 32 is formed so as to decrease in diameter toward the other end 312 side.
  • the parking lock pole 33 is in contact with the conical surface of the cone 32 and is provided so as to be able to swing around the shaft portion 34.
  • a convex portion that can mesh with the parking gear 35. 331 is provided on the parking gear 35 side of the parking lock pole 33.
  • the parking gear 35 is provided on an axle (not shown) and is provided so as to be able to mesh with the convex portion 331 of the parking lock pole 33.
  • rotation of the axle is restricted.
  • the shift range is a notP range that is a range other than P
  • the parking gear 35 is not locked by the parking lock pole 33, and the rotation of the axle is not hindered by the parking lock mechanism 30.
  • the shift range is the P range
  • the parking gear 35 is locked by the parking lock pole 33 and the rotation of the axle is restricted.
  • the shift range control device 40 includes motor drivers 41 and 42, an ECU 50, and the like.
  • the motor driver 41 is a three-phase inverter that switches energization of the first winding set 11, and switching elements 411 to 416 are bridge-connected.
  • One end of the U1 coil 111 is connected to a connection point between the U-phase switching elements 411 and 414 that form a pair.
  • One end of the V1 coil 112 is connected to a connection point between the paired V-phase switching elements 412 and 415.
  • One end of the W1 coil 113 is connected to a connection point between the paired W-phase switching elements 413 and 416.
  • the other ends of the coils 111 to 113 are connected by a connection part 115.
  • the motor driver 42 is a three-phase inverter that switches energization of the second winding set 12, and switching elements 421 to 426 are bridge-connected.
  • One end of the U2 coil 121 is connected to a connection point between the U-phase switching elements 421 and 424 that form a pair.
  • One end of the V2 coil 122 is connected to a connection point between the paired V-phase switching elements 422 and 425.
  • One end of the W2 coil 123 is connected to a connection point between the paired W-phase switching elements 423 and 426.
  • the other ends of the coils 121 to 123 are connected by a connection part 125.
  • the switching elements 411 to 416 and 421 to 426 of the present embodiment are MOSFETs, but other elements such as IGBTs may be used.
  • a motor relay 46 is provided between the motor driver 41 and the battery 45.
  • a motor relay 47 is provided between the motor driver 42 and the battery 45. The motor relays 46 and 47 are turned on when a start switch such as an ignition switch is turned on, and power is supplied to the motor 10 side. Further, the motor relays 46 and 47 are turned off when the start switch is turned off, and the supply of electric power to the motor 10 side is cut off.
  • the ECU 50 includes a motor drive control unit 51 that controls the drive of the motor 10, an actual range determination unit 71, and a hydraulic control unit 75 that controls the shift hydraulic control solenoid 6 as a hydraulic actuator.
  • the “shift hydraulic control solenoid” is simply referred to as “solenoid”.
  • the ECU 50 is configured mainly with a microcomputer or the like. Each process in the ECU 50 may be a software process by a CPU executing a program stored in advance in a substantial memory device such as a ROM, or may be a hardware process by a dedicated electronic circuit.
  • the motor drive control unit 51 and the hydraulic control unit 75 are provided in one ECU 50.
  • the ECU 50 is a separate ECU, for example, the motor drive control unit 51 is provided in the motor ECU, and the hydraulic control unit 75 is -It may be provided in the ECU.
  • the motor drive control unit 51 includes an angle calculation unit 59, a feedback control unit 52, a stationary phase energization control unit 61, a switching control unit 65, a signal generation unit 66, and the like.
  • the angle calculation unit 59 calculates the actual count value Cen that is the count value of the encoder 13 based on the A-phase and B-phase pulses output from the encoder 13.
  • the actual count value Cen is a value corresponding to the actual mechanical angle and electrical angle of the motor 10. In the present embodiment, the actual count value Cen is set to “actual angle”.
  • the speed reducer 14 is provided between the motor shaft of the motor 10 and the output shaft 15. Therefore, if the motor shaft rotates within the range of gear play of the speed reducer 14 when the start switch is off, the relative position between the motor shaft and the output shaft 15 is different when the start switch is off and on. There is a risk of deviation. Therefore, in the angle calculation unit 59, when the start switch is turned on, the count value of the encoder 13 is controlled by wall contact control in which the motor 10 is rotated in both directions so as to contact the walls on both sides of the gear with which the motor shaft is engaged. And an initial learning for associating the position of the output shaft 15 with each other, and a correction value is calculated.
  • the actual count value Cen is a value after correction with the correction value.
  • the feedback control unit 52 includes a phase advance filter 53, a subtractor 54, and a controller 55, and performs position feedback control.
  • the phase advance filter 53 performs phase advance compensation for advancing the phase of the actual count value Cen, and calculates the phase advance value Cen_pl.
  • the phase lead value Cen_pl subjected to the phase lead filter process is also included in the concept of “real angle”.
  • the subtractor 54 calculates a deviation ⁇ Cen between the target count value Cen * and the phase advance value Cen_pl corresponding to the driver requested shift range input by operating a shift lever or the like (not shown).
  • the controller 55 calculates the duty by PI control or the like so that the deviation ⁇ Cen becomes 0 so that the target count value Cen * and the actual count value phase advance value Cen_pl coincide with each other.
  • the magnitude of the current and torque flowing in the coils 111 to 113 and 121 to 123 can be changed by changing the duty by PWM control or the like.
  • the drive of the motor 10 is controlled by rectangular wave control by 120 ° energization.
  • the rectangular wave control by 120 ° energization the first-phase high-potential side switching element and the second-phase low-potential side switching element are turned on.
  • an energized phase switches by changing the combination of a 1st phase and a 2nd phase for every electrical angle of 60 degrees.
  • a rotating magnetic field is generated in the winding sets 11 and 12, and the motor 10 rotates.
  • the rotation direction of the motor 10 when the output shaft 15 is rotated in the positive rotation direction is the positive direction.
  • the duty when the motor 10 outputs a positive torque is positive
  • the duty when the negative torque is output is negative
  • a possible duty range is ⁇ 100 [%] to 100 [%]. That is, when the motor 10 is rotated forward, the duty is positive, and when the motor 10 is rotated reversely, the duty is negative.
  • brake torque that is, negative torque
  • the rotation direction of the motor 10 is the positive rotation direction, but the duty is negative.
  • the brake torque is generated to stop the motor 10 that is rotating in the reverse direction, the duty is positive.
  • the stationary phase energization control unit 61 performs stationary phase energization control.
  • the stationary phase energization control is a control for stopping the rotation of the motor 10, and selects a stationary phase according to the electrical angle, so that the current flows in a predetermined direction of the selected stationary phase. 416 and 421 to 426 are controlled. Thereby, the excitation phase is fixed. When the excitation phase is fixed, the motor 10 stops at a predetermined electrical angle corresponding to the excitation phase.
  • the stationary phase energization control unit 61 selects the stationary phase and the energization direction based on the actual count value Cen so as to stop the motor 10 at the electrical angle closest to the current rotor position.
  • the stationary phase energization control is performed when the difference between the actual count value Cen and the target count value Cen * is equal to or less than the angle determination threshold value ENth. Therefore, when the stationary phase energization control is being performed, it can be considered that the actual count value Cen and the target count value Cen * are approximately the same. For this reason, the motor 10 can be stopped at a location that substantially matches the target count value Cen * by stopping at the stopable electrical angle closest to the current rotor position.
  • the electrical angle corresponding to the target count value Cen * and the electrical angle at which the motor 10 is stopped by the fixed-phase energization control cause a deviation of the motor resolution at the maximum, but the reduction ratio of the reduction gear 14 Is large, the shift of the stop position of the output shaft 15 is small, so that it does not matter.
  • the switching control unit 65 switches the control state of the motor 10.
  • the control state selected by the switching control unit 65 is output to the signal generation unit 66, the actual range determination unit 71, and the hydraulic pressure control unit 75.
  • the switching control unit 65 switches between position feedback control and stationary phase energization control based on the target count value Cen * and the actual count value Cen.
  • the switching control unit 65 sets the control state of the motor 10 to position feedback control when the driver requested shift range changes.
  • the switching control unit 65 switches to fixed phase energization control.
  • the switching control unit 65 continues the fixed phase energization control for a period from when switching to the fixed phase energization control to when the energization continuation time Ta elapses, and performs energization off control after the energization continuation time Ta elapses.
  • the absolute value of the difference between the target count value Cen * and the actual count value Cen corresponds to the “difference value between the target angle and the actual angle”.
  • the signal generation unit 66 generates a drive signal for switching on and off the switching elements 411 to 416 and 421 to 426 according to the control state selected by the switching control unit 65 and outputs the drive signal to the motor drivers 41 and 42. Thereby, the drive of the motor 10 is controlled.
  • the actual range determination unit 71 determines the actual range based on the driver requested shift range and the control state of the motor 10.
  • the actual range determination value is output to the hydraulic control unit 75 and the display device 7.
  • the display device 7 is provided on, for example, an instrument panel and displays the actual range determined by the actual range determination unit 71.
  • the hydraulic control unit 75 controls the driving of the solenoid 6 based on the vehicle speed, the accelerator opening, the actual range determination value, and the like.
  • the number of solenoids 6 is provided according to the number of gears.
  • controlling the solenoid 6 the hydraulic pressure applied to the hydraulic clutch is controlled, and the gear position can be switched.
  • controlling the solenoid 6 so as to be in a neutral state in which no hydraulic pressure is applied to the hydraulic pressure supply path is referred to as neutral control.
  • neutral control of the solenoid 6 will be referred to as “N control” as appropriate.
  • Real range determination processing will be described based on the flowchart shown in FIG. This process is executed by the ECU 50 at a predetermined cycle while the start switch is on.
  • the ECU 50 determines whether or not the energization flag is turned on.
  • the energization flag is turned on when the driver request shift range is changed, and is turned off when the stationary phase energization control is finished.
  • the process proceeds to S106.
  • the process proceeds to S102.
  • the actual range determination unit 71 determines whether or not the control state of the motor 10 is in position feedback control. When it is determined that the control state of the motor 10 is not in the position feedback control (S102: NO), the process proceeds to S105. When it is determined that the control state of the motor 10 is in position feedback control (S102: YES), the process proceeds to S103.
  • the actual range determination unit 71 does not change the actual range determination value and maintains the value before the driver requested shift range is changed.
  • the hydraulic control unit 75 sets the control state of the solenoid 6 to N control. If the solenoid 6 is already N-controlled, the N control is continued.
  • the actual range determination is made in S105.
  • the unit 71 changes the actual range determination value so that the driver requested shift range matches the actual range. If the driver requested shift range and the actual range already match, the actual range determination value is maintained.
  • the hydraulic control unit 75 sets the control state of the solenoid 6 to normal control according to the actual range determination value. If the control state is already in accordance with the actual range determination value, the control state is continued. For example, if the driver requested shift range is the P range or the N range, the hydraulic control unit 75 continues the N control.
  • the horizontal axis is the common time axis, the driver requested shift range, the energization flag, the angle of the motor 10 (described as motor angle in FIG. 6), the control state of the motor 10 (described as motor control state in FIG. 6), The actual range judgment value and the control state of the solenoid 6 (shown as T / M control state in FIG. 6) are shown.
  • the angle of the motor 10 is represented by a count value of the encoder 13.
  • the alternate long and short dash line of the motor angle in FIG. 6 represents the range of gear play of the speed reducer 14, and the motor 10 can rotate within this range during the energization-off control.
  • the control state of the motor 10 is set to the energization off control.
  • the switching elements 411 to 416 and 421 to 426 are all turned off, so that power is not supplied to the motor 10 side. Since the motor relays 46 and 47 are kept on while the start switch is on, the motor relays 46 and 47 are on even during the energization off control.
  • the energization flag is switched from OFF to ON.
  • the target count value Cen * corresponding to the driver request shift range is set.
  • the difference between the target count value Cen * and the actual count value Cen is larger than the angle determination threshold value ENth, so the motor 10 is controlled by position feedback control.
  • the actual count value Cen approaches the target count value Cen *.
  • the responsiveness can be further improved by feeding back the phase lead value Cen_pl subjected to the phase lead filter processing.
  • the control state of the motor 10 is switched from position feedback control to fixed phase energization control.
  • the motor 10 can be quickly stopped by using the stationary phase energization.
  • the stationary phase energization control is continued for a period from time x2 to time x3 when the energization duration time Ta elapses.
  • the switching control unit 65 sets the control state to energization off control. Also, the energization flag is turned off. Until the driver request shift range is changed again, the energization flag is kept off, and the energization off control is continued as the control state of the motor 10. Thereby, since the motor 10 is not energized except when the shift range is switched, the power consumption can be reduced as compared with the case where the energization is continued.
  • the actual range determination unit 71 performs the driver requested shift range.
  • the P range which is the range before the change is made, is maintained as the actual range determination value.
  • the hydraulic control unit 75 sets the control state of the solenoid 6 to N control. If the control state of the solenoid 6 before the driver request shift range is changed is N control, the N control is continued.
  • the actual range determination unit 71 changes the actual range determination value to a value that matches the driver requested shift range. Specifically, the actual range determination unit 71 changes the actual range from the P range to the D range.
  • the hydraulic control unit 75 switches the control state of the solenoid 6 to normal control according to the actual range determination value.
  • the hydraulic control unit 75 sets the control state of the solenoid 6 to N control, and the driver requested shift range and the actual range match.
  • the control state of the solenoid 6 is normal control corresponding to the actual range.
  • the energization off control is continued as the control state of the motor 10, and the normal control corresponding to the actual range is continued as the control state of the solenoid 6.
  • the processing from time x4 to time x6 is substantially the same as the processing from time x1 to time x3 except that the rotation direction of the motor 10 changes.
  • the switching control unit 65 sets the control state of the motor 10 to position feedback control. Further, the actual range determination unit 71 maintains the D range before the driver requested shift range change as the actual range determination value, and the hydraulic control unit 75 sets the control state of the solenoid 6 to N control.
  • the switching control unit 65 switches the control state of the motor 10 from position feedback control to fixed phase energization control, The stationary phase energization control is continued over the energization duration time Ta. Further, when the control state of the motor 10 is switched to the fixed phase energization control, the actual range determination unit 71 changes the actual range determination value from the D range to the P range so as to coincide with the driver request shift range. The hydraulic control unit 75 switches the control state of the solenoid 6 from N control to normal control corresponding to the actual range.
  • the switching control unit 65 switches the control state of the motor 10 to off control and turns off the energization flag.
  • the actual range determination unit 71 determines the actual range according to the control state of the motor 10, so that the actual range can be appropriately determined without using, for example, the detection value of the output shaft sensor 16. it can. Therefore, compared to the case where the actual range is determined based on the output value of the output shaft sensor 16, the accuracy requirement of the output shaft sensor 16 can be relaxed.
  • control state before switching to the normal control corresponding to the actual range is set to N control, so that the hydraulic pressure can be switched smoothly during the normal control.
  • the shift range control device 40 of the present embodiment switches the shift range by controlling the driving of the motor 10, and includes the motor drive control unit 51 and the actual range determination unit 71. Prepare.
  • the motor drive control unit 51 can switch at least two control states as a motor control state that is a control state of the motor 10.
  • the motor control state here can also be regarded as a motor control method.
  • the actual range determination unit 71 determines the actual range based on the requested shift range and the motor control state.
  • the motor drive control unit 51 includes a feedback control unit 52, a stationary phase energization control unit 61, and a switching control unit 65.
  • the feedback control unit 52 performs position feedback control based on the actual angle of the motor 10 (actual count value Cen in the present embodiment) and a target angle (target count value Cen * in the present embodiment) corresponding to the required shift range. .
  • the stationary phase energization control unit 61 performs stationary phase energization control for energizing the stationary phase selected according to the actual angle.
  • the switching control unit 65 sets the motor control state to position feedback control when the required shift range is changed. Further, the switching control unit 65 changes the motor control state from position feedback control to fixed phase energization control when the difference value between the target angle and the actual angle is equal to or smaller than the angle determination threshold ENth. Switch.
  • the actual range determination unit 71 maintains the range before the required shift range is changed as the actual range when the position feedback control is performed. In addition, the actual range determination unit 71 sets the actual range as the requested shift range when the motor control state is switched from the position feedback control to the fixed phase energization control.
  • the responsiveness when the required shift range is changed, the responsiveness can be improved by performing the position feedback control. Further, when the actual angle approaches the target angle, the motor 10 can be appropriately stopped by switching from position feedback control to stationary phase energization control. Thereby, the drive of the motor 10 which concerns on switching of a shift range can be controlled appropriately.
  • the stationary phase energization control is control for stopping the motor 10, and it can be considered that the shift range change in the shift-by-wire system 1 is completed, and the range can be guaranteed. Therefore, the actual range can be appropriately changed according to the motor control state by using the switch from the position feedback control to the fixed phase energization control as a trigger.
  • the shift range control device 40 further includes a hydraulic control unit 75 that controls the solenoid 6 that controls the hydraulic pressure related to switching of the gear position according to the motor control state.
  • the hydraulic control unit 75 sets the control state of the solenoid 6 to neutral control. Further, when the motor control state is switched from the position feedback control to the fixed phase energization control, the hydraulic control unit 75 starts the control of the solenoid 6 so that the hydraulic pressure corresponds to the actual range.
  • the solenoid 6 can be appropriately controlled according to the motor control state.
  • the control of the hydraulic control can be made smooth by performing the N control. Even if an abnormality occurs in the motor 10 during the position feedback control, safety can be ensured.
  • the motor is a permanent magnet type three-phase brushless motor. In other embodiments, any motor may be used as long as it can switch between position feedback control and stationary phase energization control. In the above embodiment, the motor is provided with two winding sets. In another embodiment, the number of winding sets of the motor may be one or more than three.
  • rectangular wave control by 120 ° energization is performed in the position feedback control.
  • the position feedback control may be rectangular wave control by 180 ° energization.
  • PWM control using a triangular wave comparison method or an instantaneous vector selection method may be used.
  • the position feedback control and the stationary phase energization control are switched as the motor control state.
  • the motor drive control unit may set at least one of position feedback control and stationary phase energization control to different control states.
  • an encoder is used as a rotation angle sensor for detecting the rotation angle of the motor.
  • the rotation angle sensor is not limited to an encoder, and any other device such as a resolver may be used.
  • the count value of the encoder is subjected to phase advance filter processing and used for position feedback control.
  • the position feedback control may be performed using the rotation angle of the motor itself or a value other than the encoder count value that can be converted into the rotation angle of the motor. The same applies to the selection of the stationary phase in the stationary phase energization control.
  • the phase advance filter process may be omitted.
  • the detent plate is provided with four recesses.
  • the number of recesses is not limited to four and may be any number.
  • the shift range switching mechanism, the parking lock mechanism, and the like may be different from those in the above embodiment.
  • the hydraulic actuator is a shift hydraulic control solenoid. In other embodiments, a hydraulic actuator other than the solenoid may be used.
  • the actual range determination unit determines the actual range based on the required shift range and the motor control state. In another embodiment, the actual range determination unit determines the actual range using parameters other than the required shift range and the motor control state, such as the detected value of the output shaft sensor, in addition to the required shift range and the motor control state. It may be.
  • each step is expressed as S101, for example. Further, each step can be divided into a plurality of sub-steps, while a plurality of steps can be combined into one step.

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Abstract

シフトレンジ制御装置は、モータ（１０）の駆動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は、モータ駆動制御部（５１）と実レンジ判定部（７１）と、を備える。モータ駆動制御部は、モータの制御状態であるモータ制御状態として、少なくとも２つの制御状態を切り替え可能である。実レンジ判定部は、要求シフトレンジ、および、モータ制御状態に基づき、実レンジを判定する。

Description

シフトレンジ制御装置 関連出願の相互参照
　本出願は、２０１６年４月１５日に出願された日本国特許出願２０１６－８１９２０号に基づくものであり、ここにその記載内容を参照により援用する。
　本開示は、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てモータを制御することでシフトレンジを切り替える位置切換制御装置が知られている。例えば特許文献１では、ロータ回転角に基づき、ＰレンジかｎｏｔＰレンジかを判定し、判定されたシフトレンジを自動変速機の制御等に用いている。
ＪＰ　４１８９９５３　Ｂ２
　特許文献１のように、モータ軸と出力軸との間に変速機が設けられている場合、遊びの分、ロータ回転角と出力軸の角度とがずれる場合があるため、ロータ回転角に基づいてシフトレンジを判定するためには、例えば特許文献１に記載のように、ロータ回転角と出力軸の角度とを対応させるための補正を行う必要がある。また、例えば出力軸センサの検出値に基づいてシフトレンジを判定する場合、出力軸センサの検出精度を高める必要がある。
　本開示は、の目的は、シフトレンジを適切に判定可能なシフトレンジ制御装置を提供することにある。
　本開示の一態様によるシフトレンジ制御装置は、モータの駆動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は、モータ駆動制御部と、実レンジ判定部と、を備える。
　モータ制御部は、モータの制御状態であるモータ制御状態として、少なくとも２つの制御状態を切り替え可能である。
　実レンジ判定部は、要求シフトレンジ、および、モータ制御状態に基づき、実レンジを判定する。
　これにより、モータ制御状態に基づき、シフトレンジを適切に判定することができる。
　本開示についての上記および他の目的、特徴や利点は、添付図面を参照した下記詳細な説明から、より明確になる。添付図面において、
図１は、本開示の一実施形態によるシフトバイワイヤシステムを示す斜視図であり、 図２は、本開示の一実施形態によるシフトバイワイヤシステムを示す概略構成図であり、 図３は、本開示の一実施形態によるモータおよびモータドライバを示す回路図であり、 図４は、本開示の一実施形態によるシフトレンジ制御装置を示すブロック図であり、 図５は、本開示の一実施形態による実レンジ判定処理を説明するフローチャートであり、 図６は、本開示の一実施形態による実レンジ判定処理を説明するタイムチャートである。
　以下、本開示によるシフトレンジ制御装置を図面に基づいて説明する。
（第一実施形態）
　本開示の一実施形態によるシフトレンジ制御装置を図１～図６に示す。
　図１および図２に示すように、シフトバイワイヤシステム１は、モータ１０、シフトレンジ切替機構２０、パーキングロック機構３０、および、シフトレンジ制御装置４０等を備える。
　モータ１０は、図示しない車両に搭載されるバッテリ４５（図３参照。）から電力が供給されることで回転し、シフトレンジ切替機構２０の駆動源として機能する。モータ１０は、フィードバック制御により電流の大きさを変更可能であって、かつ、相ごとに指令を変更可能なものが用いられる。本実施形態のモータ１０は、永久磁石式のＤＣブラシレスモータである。図３に示すように、モータ１０は、２組の巻線組１１、１２を有する。第１巻線組１１は、Ｕ１コイル１１１、Ｖ１コイル１１２、および、Ｗ１コイル１１３を有する。第２巻線組１２は、Ｕ２コイル１２１、Ｖ２コイル１２２、および、Ｗ２コイル１２３を有する。
　図２に示すように、エンコーダ１３は、モータ１０の図示しないロータの回転位置を検出する。エンコーダ１３は、例えば磁気式のロータリーエンコーダであって、ロータと一体に回転する磁石と、磁気検出用のホールＩＣ等により構成される。エンコーダ１３は、ロータの回転に同期して、所定角度ごとにＡ相およびＢ相のパルス信号を出力する。
　減速機１４は、モータ１０のモータ軸と出力軸１５との間に設けられ、モータ１０の回転を減速して出力軸１５に出力する。これにより、モータ１０の回転がシフトレンジ切替機構２０に伝達される。出力軸１５には、出力軸１５の角度を検出する出力軸センサ１６が設けられる。出力軸センサ１６は、例えばポテンショメータである。
　図１に示すように、シフトレンジ切替機構２０は、ディテントプレート２１、および、ディテントスプリング２５等を有し、減速機１４から出力された回転駆動力を、マニュアルバルブ２８、および、パーキングロック機構３０へ伝達する。
　ディテントプレート２１は、出力軸１５に固定され、モータ１０により駆動される。本実施形態では、ディテントプレート２１がディテントスプリング２５の基部から離れる方向を正回転方向、基部に近づく方向を逆回転方向とする。
　ディテントプレート２１には、出力軸１５と平行に突出するピン２４が設けられる。ピン２４は、マニュアルバルブ２８と接続される。ディテントプレート２１がモータ１０によって駆動されることで、マニュアルバルブ２８は軸方向に往復移動する。すなわち、シフトレンジ切替機構２０は、モータ１０の回転運動を直線運動に変換してマニュアルバルブ２８に伝達する。マニュアルバルブ２８は、バルブボディ２９に設けられる。マニュアルバルブ２８が軸方向に往復移動することで、図示しない油圧クラッチへの油圧供給路が切り替えられ、油圧クラッチの係合状態が切り替わることでシフトレンジが変更される。
　ディテントプレート２１のディテントスプリング２５側には、マニュアルバルブ２８を各レンジに対応する位置に保持するための４つの凹部２２が設けられる。凹部２２は、ディテントスプリング２５の基部側から、Ｄ　（ｄｒｉｖｅ）、Ｎ（ｎｅｕｔｒａｌ）、Ｒ（ｒｅｖｅｒｓｅ）、Ｐ（ｐａｒｋ）の各レンジに対応している。
　ディテントスプリング２５は、弾性変形可能な板状部材であり、先端にディテントローラ２６が設けられる。ディテントローラ２６は、凹部２２のいずれかに嵌まり込む。
　ディテントスプリング２５は、ディテントローラ２６をディテントプレート２１の回動中心側に付勢する。ディテントプレート２１に所定以上の回転力が加わると、ディテントスプリング２５が弾性変形し、ディテントローラ２６が凹部２２を移動する。ディテントローラ２６が凹部２２のいずれかに嵌まり込むことで、ディテントプレート２１の揺動が規制され、マニュアルバルブ２８の軸方向位置、および、パーキングロック機構３０の状態が決定され、自動変速機５のシフトレンジが固定される。
　パーキングロック機構３０は、パーキングロッド３１、円錐体３２、パーキングロックポール３３、軸部３４、および、パーキングギア３５を有する。
　パーキングロッド３１は、略Ｌ字形状に形成され、一端３１１側がディテントプレート２１に固定される。パーキングロッド３１の他端３１２側には、円錐体３２が設けられる。円錐体３２は、他端３１２側にいくほど縮径するように形成される。ディテントプレート２１が逆回転方向に揺動すると、円錐体３２が矢印Ｐの方向に移動する。
　パーキングロックポール３３は、円錐体３２の円錐面と当接し、軸部３４を中心に揺動可能に設けられる、パーキングロックポール３３のパーキングギア３５側には、パーキングギア３５と噛み合い可能な凸部３３１が設けられる。ディテントプレート２１が逆回転方向に回転し、円錐体３２が矢印Ｐ方向に移動すると、パーキングロックポール３３が押し上げられ、凸部３３１とパーキングギア３５とが噛み合う。一方、ディテントプレート２１が正回転方向に回転し、円錐体３２が矢印ｎｏｔＰ方向に移動すると、凸部３３１とパーキングギア３５との噛み合いが解除される。
　パーキングギア３５は、図示しない車軸に設けられ、パーキングロックポール３３の凸部３３１と噛み合い可能に設けられる。パーキングギア３５と凸部３３１とが噛み合うと、車軸の回転が規制される。シフトレンジがＰ以外のレンジであるｎｏｔＰレンジのとき、パーキングギア３５はパーキングロックポール３３によりロックされず、車軸の回転は、パーキングロック機構３０により妨げられない。また、シフトレンジがＰレンジのとき、パーキングギア３５はパーキングロックポール３３によってロックされ、車軸の回転が規制される。
　図２および図３に示すように、シフトレンジ制御装置４０は、モータドライバ４１、４２、および、ＥＣＵ５０等を有する。
　モータドライバ４１は、第１巻線組１１の通電を切り替える３相インバータであって、スイッチング素子４１１～４１６がブリッジ接続される。対になるＵ相のスイッチング素子４１１、４１４の接続点には、Ｕ１コイル１１１の一端が接続される。対になるＶ相のスイッチング素子４１２、４１５の接続点には、Ｖ１コイル１１２の一端が接続される。対になるＷ相のスイッチング素子４１３、４１６の接続点には、Ｗ１コイル１１３の一端が接続される。コイル１１１～１１３の他端は、結線部１１５で結線される。
　モータドライバ４２は、第２巻線組１２の通電を切り替える３相インバータであって、スイッチング素子４２１～４２６がブリッジ接続される。対になるＵ相のスイッチング素子４２１、４２４の接続点には、Ｕ２コイル１２１の一端が接続される。対になるＶ相のスイッチング素子４２２、４２５の接続点には、Ｖ２コイル１２２の一端が接続される。対になるＷ相のスイッチング素子４２３、４２６の接続点には、Ｗ２コイル１２３の一端が接続される。コイル１２１～１２３の他端は、結線部１２５で結線される。
　本実施形態のスイッチング素子４１１～４１６、４２１～４２６は、ＭＯＳＦＥＴであるが、ＩＧＢＴ等の他の素子を用いてもよい。
　モータドライバ４１とバッテリ４５との間には、モータリレー４６が設けられる。モータドライバ４２とバッテリ４５との間には、モータリレー４７が設けられる。モータリレー４６、４７は、イグニッションスイッチ等である始動スイッチがオンされているときにオンされ、モータ１０側へ電力が供給される。また、モータリレー４６、４７は、始動スイッチがオフされているときにオフされ、モータ１０側への電力の供給が遮断される。
　図４に示すように、ＥＣＵ５０は、モータ１０の駆動を制御するモータ駆動制御部５１、実レンジ判定部７１、および、油圧アクチュエータとしての変速用油圧制御ソレノイド６を制御する油圧制御部７５を備える。以下、「変速用油圧制御ソレノイド」を単に「ソレノイド」と記載する。ＥＣＵ５０は、マイコン等を主体として構成される。ＥＣＵ５０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。
　本実施形態では、モータ駆動制御部５１および油圧制御部７５が１つのＥＣＵ５０に設けられているが、それぞれ別途のＥＣＵとし、例えばモータ駆動制御部５１をモータＥＣＵに設け、油圧制御部７５がＡＴ－ＥＣＵに設けてもよい。
　モータ駆動制御部５１は、角度演算部５９、フィードバック制御部５２、固定相通電制御部６１、切替制御部６５、および、信号生成部６６等を備える。
　角度演算部５９は、エンコーダ１３から出力されるＡ相およびＢ相のパルスに基づき、エンコーダ１３のカウント値である実カウント値Ｃｅｎを演算する。実カウント値Ｃｅｎは、モータ１０の実際の機械角および電気角に応じた値である。本実施形態では、実カウント値Ｃｅｎを「実角度」とする。
　上述の通り、モータ１０のモータ軸と出力軸１５との間には、減速機１４が設けられる。そのため、始動スイッチがオフされているときに減速機１４のギアの遊びの範囲内にてモータ軸が回転すると、始動スイッチオフ時とオン時とで、モータ軸と出力軸１５との相対位置がずれる虞がある。そのため、角度演算部５９では、始動スイッチがオンされたとき、モータ１０を両方向に回転させて、モータ軸が噛み合っているギアの両側の壁に当接させる壁当て制御により、エンコーダ１３のカウント値と出力軸１５の位置とを対応させる初期学習を行い、補正値を演算する。以下、実カウント値Ｃｅｎは、補正値での補正後の値とする。
　フィードバック制御部５２は、位相進みフィルタ５３、減算器５４、および、制御器５５を有し、位置フィードバック制御を行う。
　位相進みフィルタ５３は、実カウント値Ｃｅｎの位相を進ませる位相進み補償を行い、位相進み値Ｃｅｎ＿ｐｌを演算する。位相進みフィルタ処理を行った位相進み値Ｃｅｎ＿ｐｌについても、「実角度」の概念に含まれるものとする。
　減算器５４は、図示しないシフトレバー等の操作により入力されるドライバ要求シフトレンジに応じた目標カウント値Ｃｅｎ*と位相進み値Ｃｅｎ＿ｐｌとの偏差ΔＣｅｎを演算する。
　制御器５５は、目標カウント値Ｃｅｎ*と実カウント値位相進み値Ｃｅｎ＿ｐｌとを一致させるべく、偏差ΔＣｅｎが０となるように、ＰＩ制御等により、デューティを演算する。位置フィードバック制御では、ＰＷＭ制御等によりデューティを変更することで、コイル１１１～１１３、１２１～１２３に流れる電流およびトルクの大きさを変更可能である。
　本実施形態では、１２０°通電による矩形波制御により、モータ１０の駆動を制御する。１２０°通電による矩形波制御では、第１相の高電位側のスイッチング素子と、第２相の低電位側のスイッチング素子をオンする。また、第１相および第２相の組み合わせを電気角６０°ごとに入れ替えていくことで、通電相が切り替わる。これにより、巻線組１１、１２に回転磁界が発生し、モータ１０が回転する。本実施形態では、出力軸１５を正回転方向に回転させるときのモータ１０の回転方向を正方向とする。また、モータ１０が正のトルクを出力するときのデューティを正、負のトルクを出力するときのデューティを負とし、取り得るデューティ範囲を－１００［％］～１００［％］とする。すなわち、モータ１０を正回転させるとき、デューティを正とし、逆回転させるとき、デューティを負とする。なお、正回転しているモータ１０を停止させるべく、ブレーキトルク（すなわち負トルク）を発生させるとき、モータ１０の回転方向は正回転方向であるが、デューティは負となる。同様に、逆回転しているモータ１０を停止させるべく、ブレーキトルクを発生させるとき、デューティは正となる。
　固定相通電制御部６１は、固定相通電制御を行う。固定相通電制御は、モータ１０の回転を停止させるための制御であって、電気角に応じた固定相を選択し、選択された固定相の所定方向に電流が流れるように、スイッチング素子４１１～４１６、４２１～４２６を制御する。これにより、励磁相が固定される。励磁相が固定されると、モータ１０は、励磁相に応じた所定の電気角にて停止する。固定相通電制御部６１は、現在のロータ位置から最も近い電気角でモータ１０を停止させるように、実カウント値Ｃｅｎに基づいて固定相および通電方向を選択する。
　固定相通電制御は、実カウント値Ｃｅｎと目標カウント値Ｃｅｎ*との差は角度判定閾値ＥＮｔｈ以下となったときに行われる制御である。したがって、固定相通電制御が行われているとき、実カウント値Ｃｅｎと目標カウント値Ｃｅｎ*とが概ね一致しているとみなせる。そのため、現在のロータ位置から最も近い停止可能な電気角で停止させることで、目標カウント値Ｃｅｎ*と略一致する箇所でモータ１０を停止させることができる。厳密にいえば、目標カウント値Ｃｅｎ*に対応する電気角と、固定相通電制御にてモータ１０を停止させる電気角とでは、最大でモータ分解能分のずれが生じるが、減速機１４の減速比が大きければ、出力軸１５の停止位置のずれは小さいため、差し支えない。
　切替制御部６５は、モータ１０の制御状態を切り替える。切替制御部６５にて選択された制御状態は、信号生成部６６、実レンジ判定部７１、および、油圧制御部７５に出力される。本実施形態では、切替制御部６５は、目標カウント値Ｃｅｎ*と実カウント値Ｃｅｎとに基づき、位置フィードバック制御とするか、固定相通電制御とするかを切り替える。
　切替制御部６５は、ドライバ要求シフトレンジが変化した場合、モータ１０の制御状態を位置フィードバック制御とする。切替制御部６５は、目標カウント値Ｃｅｎ*と実カウント値Ｃｅｎとの差の絶対値が角度判定閾値ＥＮｔｈ以下となった場合、固定相通電制御に切り替える。切替制御部６５は、固定相通電制御に切り替わってから、通電継続時間Ｔａが経過するまでの期間は、固定相通電制御を継続し、通電継続時間Ｔａ経過後、通電オフ制御とする。通電オフ制御では、スイッチング素子４１１～４１６、４２１～４２６を全てオフにする。本実施形態では、目標カウント値Ｃｅｎ*と実カウント値Ｃｅｎとの差の絶対値が、「目標角度と実角度との差分値」に対応する。
　信号生成部６６は、切替制御部６５にて選択された制御状態に応じ、スイッチング素子４１１～４１６、４２１～４２６のオンオフを切り替える駆動信号を生成し、モータドライバ４１、４２に出力する。これにより、モータ１０の駆動が制御される。
　実レンジ判定部７１は、ドライバ要求シフトレンジおよびモータ１０の制御状態に基づき、実レンジを判定する。実レンジ判定値は、油圧制御部７５および表示装置７に出力される。表示装置７は、例えばインスツルメントパネル等に設けられ、実レンジ判定部７１にて決定された実レンジを表示する。
　油圧制御部７５は、車速、アクセル開度、および、実レンジ判定値等に基づき、ソレノイド６の駆動を制御する。ソレノイド６は、変速段数等に応じた本数が設けられる。ソレノイド６を制御することで、油圧クラッチに作用させる油圧が制御され、変速段を切り替え可能である。本実施形態では、油圧供給路に油圧がかかっていない状態であるニュートラル状態となるようにソレノイド６を制御することを、ニュートラル制御という。以下適宜、ソレノイド６のニュートラル制御を「Ｎ制御」と記載する。
　実レンジ判定処理を図５に示すフローチャートに基づいて説明する。この処理は、始動スイッチがオンされている期間に、ＥＣＵ５０にて所定の周期で実行される。
　最初のＳ１０１では、ＥＣＵ５０は、通電フラグがオンされているか否かを判断する。通電フラグは、ドライバ要求シフトレンジが変化したときにオンされ、固定相通電制御が終了したときにオフされる。通電フラグがオフであると判断された場合（Ｓ１０１：ＮＯ）、Ｓ１０６へ移行する。通電フラグがオンであると判断された場合（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、Ｓ１０２へ移行する。
　Ｓ１０２では、実レンジ判定部７１は、モータ１０の制御状態が位置フィードバック制御中であるか否かを判断する。モータ１０の制御状態が位置フィードバック制御中ではないと判断された場合（Ｓ１０２：ＮＯ）、Ｓ１０５へ移行する。モータ１０の制御状態が位置フィードバック制御中であると判断された場合（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、Ｓ１０３へ移行する。
　Ｓ１０３では、実レンジ判定部７１は、実レンジ判定値の変更を行わず、ドライバ要求シフトレンジが変更される前の値を維持する。
　Ｓ１０４では、油圧制御部７５は、ソレノイド６の制御状態をＮ制御とする。すでにソレノイド６がＮ制御されている場合は、Ｎ制御を継続する。
　通電フラグがオンであり（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、かつ、モータ１０の制御状態が位置フィードバック制御ではない場合（Ｓ１０２：ＮＯ）、すなわち固定相通電制御状態である場合に移行するＳ１０５では、実レンジ判定部７１は、ドライバ要求シフトレンジと実レンジとが一致するように、実レンジ判定値を変更する。すでにドライバ要求シフトレンジと実レンジとが一致している場合は、当該実レンジ判定値を維持する。
　Ｓ１０６では、油圧制御部７５は、ソレノイド６の制御状態を、実レンジ判定値に応じた通常制御とする。すでに実レンジ判定値に応じた制御状態である場合は、当該制御状態を継続する。例えばドライバ要求シフトレンジがＰレンジやＮレンジであれば、油圧制御部７５は、Ｎ制御を継続する。
　実レンジ判定処理を、図６に示すタイムチャートに基づいて説明する。図６は、共通時間軸を横軸とし、ドライバ要求シフトレンジ、通電フラグ、モータ１０の角度（図６ではモータ角度と記載）、モータ１０の制御状態（図６ではモータ制御状態と記載）、実レンジ判定値、ソレノイド６の制御状態（図６ではＴ／Ｍ制御状態と記載）を示す。図６のモータ角度では、モータ１０の角度をエンコーダ１３のカウント値で表す。また、図６のモータ角度の一点鎖線は、減速機１４のギアの遊びの範囲を表しており、通電オフ制御中、この範囲内でモータ１０は回転可能である。時刻ｘ１以前および時刻ｘ６以降については、逆回転方向側の遊びの範囲の記載を省略した。以下、実線で示すように、通電オフ制御中もモータ１０が回転しないものとして説明する。
　図６に示すように、時刻ｘ１以前において、ドライバ要求シフトレンジがＰレンジである場合、モータ１０の制御状態を通電オフ制御とする。通電オフ制御時には、スイッチング素子４１１～４１６、４２１～４２６が全てオフされるので、モータ１０側へ電力が供給されない。なお、モータリレー４６、４７は、始動スイッチがオンされている間は、オンが継続されるので、通電オフ制御中もモータリレー４６、４７はオンされている。
　時刻ｘ１にて、ドライバ要求シフトレンジがＰレンジからＤレンジに変更されると、通電フラグがオフからオンに切り替わる。
　図６のモータ角度にて破線で示すように、ドライバ要求シフトレンジが変更されると、ドライバ要求シフトレンジに応じた目標カウント値Ｃｅｎ*が設定される。ドライバ要求シフトレンジが変更された時刻ｘ１の直後は、目標カウント値Ｃｅｎ*と実カウント値Ｃｅｎとの差が角度判定閾値ＥＮｔｈより大きいので、位置フィードバック制御によりモータ１０を制御する。これにより、実カウント値Ｃｅｎが目標カウント値Ｃｅｎ*に近づく。ここで、位相進みフィルタ処理を行った位相進み値Ｃｅｎ＿ｐｌをフィードバックすることで、応答性をより高めることができる。
　時刻ｘ２にて、目標カウント値Ｃｅｎ*と実カウント値Ｃｅｎとの差が角度判定閾値ＥＮｔｈ以下になると、モータ１０の制御状態を、位置フィードバック制御から固定相通電制御に切り替える。固定相通電とすることでモータ１０を速やかに停止させることができる。
　時刻ｘ２から通電継続時間Ｔａが経過する時刻ｘ３までの期間は、固定相通電制御を継続する。これにより、ハンチング等が抑制され、モータ１０を確実に停止させることができるので、ディテントローラ２６を所望の凹部に確実に嵌め込むことができる。
　固定相通電制御の開始から通電継続時間Ｔａが経過した時刻ｘ３では、切替制御部６５は、制御状態を通電オフ制御とする。また、通電フラグをオフにする。ドライバ要求シフトレンジが再度変更されるまでの間は、通電フラグのオフ状態が継続され、モータ１０の制御状態として通電オフ制御が継続される。これにより、シフトレンジ切り替え時以外はモータ１０に通電されないので、通電が継続される場合と比較して消費電力を低減することができる。
　本実施形態では、図６の実レンジ判定地値に示すように、モータ１０の制御状態が位置フィードバック制御である時刻ｘ１から時刻ｘ２までの期間は、実レンジ判定部７１は、ドライバ要求シフトレンジが変更される前のレンジであるＰレンジを実レンジ判定値として維持する。また、図６のＴ／Ｍ制御状態に示すように、時刻ｘ１から時刻ｘ２までの期間は、油圧制御部７５は、ソレノイド６の制御状態をＮ制御とする。ドライバ要求シフトレンジが変更される前のソレノイド６の制御状態がＮ制御であれば、Ｎ制御を継続する。
　また、モータ１０の制御状態が位置フィードバック制御から固定相通電制御に切り替わる時刻ｘ２において、実レンジ判定部７１は、実レンジ判定値を、ドライバ要求シフトレンジと一致する値に変更する。具体的には、実レンジ判定部７１は、実レンジをＰレンジからＤレンジに変更する。
　また、時刻ｘ２にて、油圧制御部７５は、ソレノイド６の制御状態を、実レンジ判定値に応じた通常制御に切り替える。
　換言すると、本実施形態では、油圧制御部７５は、ドライバ要求シフトレンジと実レンジとが一致していないとき、ソレノイド６の制御状態をＮ制御とし、ドライバ要求シフトレンジと実レンジとが一致しているとき、ソレノイド６の制御状態を、実レンジに応じた通常制御としている。
　時刻ｘ３から、次にドライバ要求シフトレンジが変更される時刻ｘ４までの期間は、モータ１０の制御状態として通電オフ制御、ソレノイド６の制御状態として実レンジに応じた通常制御を継続する。
　時刻ｘ４～時刻ｘ６の処理は、モータ１０の回転方向が変わる以外は、時刻ｘ１～時刻ｘ３の処理と概ね同様である。
　すなわち、時刻ｘ４にてドライバ要求シフトレンジが変更されると、通電フラグがオンとなり、ドライバ要求シフトレンジに応じた目標カウント値Ｃｅｎ*が設定される。時刻ｘ４から時刻ｘ５までの期間は、目標カウント値Ｃｅｎ*と実カウント値Ｃｅｎとの差が角度判定閾値ＥＮｔｈより大きいので、切替制御部６５は、モータ１０の制御状態を位置フィードバック制御とする。また、実レンジ判定部７１は実レンジ判定値としてドライバ要求シフトレンジ変更前のＤレンジを維持し、油圧制御部７５はソレノイド６の制御状態をＮ制御とする。
　時刻ｘ５にて、目標カウント値Ｃｅｎ*と実カウント値Ｃｅｎとの差が角度判定閾値ＥＮｔｈ以下になると、切替制御部６５は、モータ１０の制御状態を位置フィードバック制御から固定相通電制御に切り替え、固定相通電制御を通電継続時間Ｔａに亘って継続する。また、モータ１０の制御状態が固定相通電制御に切り替わると、実レンジ判定部７１は、実レンジ判定値をドライバ要求シフトレンジと一致するように、ＤレンジからＰレンジに変更する。油圧制御部７５は、ソレノイド６の制御状態を、Ｎ制御から、実レンジに応じた通常制御に切り替える。
　モータ１０の制御状態を固定相通電制御に切り替えてから通電継続時間Ｔａが経過した時刻ｘ６では、切替制御部６５は、モータ１０の制御状態をオフ制御に切り替え、通電フラグをオフにする。
　本実施形態では、実レンジ判定部７１がモータ１０の制御状態に応じて実レンジを判定することで、例えば出力軸センサ１６の検出値等を用いることなく、適切に実レンジを判定することができる。したがって、出力軸センサ１６の出力値に基づいて実レンジを判定する場合と比較し、出力軸センサ１６の精度要求を緩和することができる。
　また、ソレノイド６の制御において、実レンジに応じた通常制御に切り替える前の制御状態をＮ制御とすることで、通常制御実施時において、スムーズに油圧を切り替え可能である。
　さらにまた、位置フィードバック制御中のソレノイド６の制御状態をＮ制御とすることで、位置フィードバック制御中にモータ１０に異常が生じた場合であっても、別途のフェールセーフ処置を実施することなく逆走等を防ぐことができ、安全性が向上する。
　以上説明したように、本実施形態のシフトレンジ制御装置４０は、モータ１０の駆動を制御することでシフトレンジを切り替えるものであって、モータ駆動制御部５１と、実レンジ判定部７１と、を備える。
　モータ駆動制御部５１は、モータ１０の制御状態であるモータ制御状態として、少なくとも２つの制御状態を切り替え可能である。ここでいうモータ制御状態とは、モータ制御手法と捉えることもできる。
　実レンジ判定部７１は、要求シフトレンジ、および、モータ制御状態に基づき、実レンジを判定する。
　これにより、モータ制御状態に基づいて、実レンジを適切に判定することができる。
　モータ駆動制御部５１は、フィードバック制御部５２と、固定相通電制御部６１と、切替制御部６５と、を有する。
　フィードバック制御部５２は、モータ１０の実角度（本実施形態では実カウント値Ｃｅｎ）と、要求シフトレンジに応じた目標角度（本実施形態では目標カウント値Ｃｅｎ*）とに基づく位置フィードバック制御を行う。
　固定相通電制御部６１は、実角度に応じて選択される固定相に通電させる固定相通電制御を行う。
　切替制御部６５は、要求シフトレンジが変更されたとき、モータ制御状態を位置フィードバック制御とする。また、切替制御部６５は、目標角度と実角度との差が角度判定閾値ＥＮｔｈ以下との差分値が角度判定閾値ＥＮｔｈ以下となったとき、モータ制御状態を位置フィードバック制御から固定相通電制御に切り替える。
　実レンジ判定部７１は、位置フィードバック制御が行われている場合、要求シフトレンジが変更される前のレンジを実レンジとして維持する。また、実レンジ判定部７１は、モータ制御状態が位置フィードバック制御から固定相通電制御に切り替わった場合、実レンジを要求シフトレンジとする。
　本実施形態では、要求シフトレンジが変更されたとき、位置フィードバック制御とすることで、応答性を高めることができる。また、実角度が目標角度に近づいたとき、位置フィードバック制御から固定相通電制御に切り替えることで、モータ１０を適切に停止させることができる。これにより、シフトレンジの切り替えに係るモータ１０の駆動を適切に制御することができる。
　また、固定相通電制御は、モータ１０を停止させるための制御であり、シフトバイワイヤシステム１におけるシフトレンジ変更が完了しているとみなすことができ、レンジ保証ができる、といえる。したがって、位置フィードバック制御から固定相通電制御に切り替わったことをトリガとすることで、モータ制御状態に応じ、実レンジを適切に変更することができる。
　シフトレンジ制御装置４０は、変速段の切り替えに係る油圧を制御するソレノイド６をモータ制御状態に応じて制御する油圧制御部７５をさらに備える。
　油圧制御部７５は、モータ制御状態が位置フィードバック制御である場合、ソレノイド６の制御状態をニュートラル制御とする。また、油圧制御部７５は、モータ制御状態が位置フィードバック制御から固定相通電制御に切り替わった場合、実レンジに応じた油圧にとなるようにソレノイド６の制御を開始する。
　これにより、モータ制御状態に応じて、ソレノイド６を適切に制御することができる。また、位置フィードバック制御中は、Ｎ制御とすることで、油圧制御のつながりをスムーズにすることができる。また、位置フィードバック制御中にモータ１０に異常が生じたとしても、安全を確保することができる。
（他の実施形態）
　上記実施形態では、モータは、永久磁石式の３相ブラシレスモータである。他の実施形態では、モータは、位置フィードバック制御と固定相通電制御とを切り替え可能なものであれば、どのようなモータを用いてもよい。また、上記実施形態では、モータに２組の巻線組が設けられる。他の実施形態では、モータの巻線組は、１組でもよいし３組以上であってもよい。
　上記実施形態では、位置フィードバック制御において、１２０°通電による矩形波制御を行う。他の実施形態では、位置フィードバック制御において、１８０°通電による矩形波制御としてもよい。また矩形波制御に限らず、三角波比較方式や瞬時ベクトル選択方式によるＰＷＭ制御としてもよい。
　上記実施形態では、モータ制御状態として、位置フィードバック制御と固定相通電制御とを切り替える。他の実施形態では、モータ駆動制御部は、位置フィードバック制御および固定相通電制御の少なくとも一方を異なる制御状態としてもよい。
　上記実施形態では、モータの回転角を検出する回転角センサとして、エンコーダを用いる。他の実施形態では、回転角センサは、エンコーダに限らず、レゾルバ等、どのようなものを用いてもよい。上記実施形態では、エンコーダのカウント値を位相進みフィルタ処理を行い、位置フィードバック制御に用いる。他の実施形態では、モータの回転角そのもの、または、モータの回転角に換算可能なエンコーダカウント値以外の値を用いて位置フィードバック制御を行ってもよい。固定相通電制御における固定相の選択についても同様である。また他の実施形態では、位相進みフィルタ処理を省略してもよい。
　上記実施形態では、ディテントプレートには４つの凹部が設けられる。他の実施形態では、凹部の数は４つに限らず、いくつであってもよい。例えば、ディテントプレートの凹部を２つとし、ＰレンジとｎｏｔＰレンジとを切り替えるものとしてもよい。また、シフトレンジ切替機構やパーキングロック機構等は、上記実施形態と異なっていてもよい。
　上記実施形態では、油圧アクチュエータは、変速用油圧制御ソレノイドである。他の実施形態は、油圧アクチュエータとしてソレノイド以外のものを用いてもよい。
　上記実施形態では、実レンジ判定部は、要求シフトレンジおよびモータ制御状態に基づき、実レンジを判定する。他の実施形態では、実レンジ判定部は、要求シフトレンジおよびモータ制御状態に加え、出力軸センサの検出値等、要求シフトレンジおよびモータ制御状態以外のパラメータを併用して実レンジを判定するようにしてもよい。
　以上、本開示は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、開示の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。
　ここで、この出願に記載されるフローチャート、あるいは、フローチャートの処理は、複数のステップ（あるいはセクションと言及される）から構成され、各ステップは、たとえば、Ｓ１０１と表現される。さらに、各ステップは、複数のサブステップに分割されることができる、一方、複数のステップが合わさって一つのステップにすることも可能である。
　以上、本開示の一態様に係るシフトレンジ制御装置の実施形態、構成、態様を例示したが、本開示に係る実施形態、構成、態様は、上述した各実施形態、各構成、各態様に限定されるものではない。例えば、異なる実施形態、構成、態様にそれぞれ開示された技術的部を適宜組み合わせて得られる実施形態、構成、態様についても本開示に係る実施形態、構成、態様の範囲に含まれる。

 

Claims (4)

  1. 　モータ（１０）の駆動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、
    　前記モータの制御状態であるモータ制御状態として、少なくとも２つの制御状態を切り替え可能であるモータ駆動制御部（５１）と、
    　要求シフトレンジ、および、前記モータ制御状態に基づき、実レンジを判定する実レンジ判定部（７１）と、
    　を備えるシフトレンジ制御装置。
  2. 　前記モータ駆動制御部は、
    　前記モータの実角度と前記要求シフトレンジに応じて決定される目標角度とに基づく位置フィードバック制御を行うフィードバック制御部（５２）と、
    　前記実角度に応じて選択される固定相に通電させる固定相通電制御を行う固定相通電制御部（６１）と、
    　前記要求シフトレンジが変更されたとき、前記モータ制御状態を前記位置フィードバック制御とし、前記目標角度と前記実角度との差分値が角度判定閾値以下となったとき、前記モータ制御状態を前記位置フィードバック制御から前記固定相通電制御に切り替える切替制御部（６５）と、
    　を有し、
    　前記実レンジ判定部は、
    　前記モータ制御状態が前記位置フィードバック制御である場合、前記要求シフトレンジが変更される前のレンジを前記実レンジとして維持し、
    　前記モータ制御状態が前記位置フィードバック制御から前記固定相通電制御に切り替わった場合、前記実レンジを前記要求シフトレンジとする請求項１に記載のシフトレンジ制御装置。
  3. 　変速段の切り替えに係る油圧を制御する油圧アクチュエータ（６）を前記モータ制御状態に応じて制御する油圧制御部（７５）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. 　変速段の切り替えに係る油圧を制御する油圧アクチュエータ（６）を前記モータ制御状態に応じて制御する油圧制御部（７５）をさらに備え、
    　前記油圧制御部は、
    　前記モータ制御状態が前記位置フィードバック制御である場合、前記油圧アクチュエータの制御状態をニュートラル制御とし、
    　前記モータ制御状態が前記位置フィードバック制御から前記固定相通電制御に切り替わった場合、前記実レンジに応じた油圧となるように前記油圧アクチュエータの制御を開始する請求項２に記載のシフトレンジ制御装置。

     
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