WO2017179337A1

WO2017179337A1 - シフトレンジ制御装置

Info

Publication number: WO2017179337A1
Application number: PCT/JP2017/008697
Authority: WO
Inventors: 神尾　茂
Original assignee: 株式会社デンソー
Priority date: 2016-04-15
Filing date: 2017-03-06
Publication date: 2017-10-19
Also published as: CN109075728B; CN109075728A

Abstract

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、モータの実角度と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、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、モータの制御状態を切り替える切替制御部（６５）と、を備える。切替制御部は、要求シフトレンジが切り替わったとき、制御状態を位置フィードバック制御とする。切替制御部は、目標角度と実角度との差分値が角度判定閾値以下となった場合、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。

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２０１６－８１９１９号、２０１６年９月９日に出願された日本国特許出願２０１６－１７６２７５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シフトレンジ切替装置が知られている。例えば特許文献１では、シフトレンジ切替機構の駆動源として、スイッチトリラクタンスモータを用いている。以下、スイッチトリラクタンスモータを「ＳＲモータ」という。

　本開示の発明者は以下を見出した。永久磁石を用いないＳＲモータは、構成が簡素である。また、例えばＤＣブラシレスモータのような永久磁石を用いるモータは、ＳＲモータと比較し、応答性がよい反面、応答性を高めるべく、フィードバックゲインを大きくすると、モータを停止させるときに、コギングトルク等の影響により、ハンチングが生じる虞がある。

ＪＰ　４３８５７６８　Ｂ２

　本開示の目的は、シフトレンジの切り替えに係るモータの駆動を適切に制御可能である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ものであって、フィードバック制御部と、固定相通電制御部と、切替制御部と、を備える。

　フィードバック制御部は、モータの実角度と、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。固定相通電制御部は、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。

　切替制御部は、モータの制御状態を切り替える。切替制御部は、要求シフトレンジが切り替わったとき、位置フィードバック制御とする。また、切替制御部は、目標角度と実角度との差分値が角度判定閾値以下となった場合、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。

　以上の構成によれば、要求シフトレンジが切り替わったとき、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の駆動を適切に制御することができる。

　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、本開示の第１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、第１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、第１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、第１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、第１実施形態による切替制御処理を説明するフローチャートであり、図６は、第１実施形態による切替制御処理を説明するタイムチャートであり、図７は、本開示の第２実施形態による切替制御処理を説明するフローチャートであり、図８Ａは、第２実施形態によるオーバーシュート量を説明する説明図であり、図８Ｂは、第２実施形態によるオーバーシュート量を説明する説明図である。

　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。以下、複数の実施形態において、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）
　本開示の第１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。

　ＥＣＵ５０は、スイッチング素子４１１～４１６、４２１～４２６のオンオフ作動を制御することで、モータ１０の駆動を制御する。また、ＥＣＵ５０は、車速、アクセル開度、および、ドライバ要求シフトレンジ等に基づき、変速用油圧制御ソレノイド６の駆動を制御する。変速用油圧制御ソレノイド６を制御することで、変速段が制御される。変速用油圧制御ソレノイド６は、変速段数等に応じた本数が設けられる。本実施形態では、１つのＥＣＵ５０がモータ１０およびソレノイド６の駆動を制御するが、モータ１０を制御するモータ制御用のモータＥＣＵと、ソレノイド制御用のＡＴ－ＥＣＵとを分けてもよい。以下、モータ１０の駆動制御を中心に説明する。

　図４に示すように、ＥＣＵ５０は、角度演算部５１、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、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。

　角度演算部５１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５１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。すなわち本実施形態では、位相進み値Ｃｅｎ＿ｐｌをフィードバックしている。

　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。特に、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。

　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。

　切替制御処理を図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。

　Ｓ１０１では、ＥＣＵ５０は、ドライバにより図示しないシフトレバーが操作され、ドライバ要求シフトレンジが変化したか否かを判断する。ドライバ要求シフトレンジが変化していないと判断された場合（Ｓ１０１：ＮＯ）、Ｓ１０３へ移行する。ドライバ要求シフトレンジが変化したと判断された場合（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、Ｓ１０２へ移行する。

　Ｓ１０２では、ＥＣＵ５０は、モータ１０への通電フラグをオンにする。通電フラグのオンオフ処理は、切替制御部６５にて行ってもよいし、切替制御部６５とは別途に行ってもよい。

　Ｓ１０３では、切替制御部６５は、通電フラグがオンされているか否かを判断する。通電フラグがオンされていると判断された場合（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、Ｓ１０５へ移行する。

　Ｓ１０４では、切替制御部６５は、後述するタイマ値Ｔｃをリセットし、本処理を終了する。

　Ｓ１０５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との差の絶対値が、角度判定閾値ＥＮｔｈより大きいか否かを判断する。以下、目標カウント値Ｃｅｎ*と実カウント値Ｃｅｎとの差の絶対値を、角度偏差ｅという。本実施形態では、角度偏差ｅが、「目標角度と実角度との差分値」に対応する。角度判定閾値ＥＮｔｈは、０に近い所定値（例えば機械角で０．５°）に応じたカウント数に設定される。角度偏差ｅが角度判定閾値ＥＮｔｈ以下であると判断された場合（Ｓ１０５：ＮＯ）、Ｓ１０７へ移行する。角度偏差ｅが角度判定閾値ＥＮｔｈより大きいと判断された場合（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、Ｓ１０６へ移行する。

　Ｓ１０６では、切替制御部６５は、モータ１０の制御状態として、位置フィードバック制御を選択する。

　角度偏差ｅが角度判定閾値ＥＮｔｈ以下であると判断された場合（Ｓ１０６：ＮＯ）に移行するＳ１０７では、切替制御部６５は固定相通電制御の継続時間を計時するタイマのカウント値であるタイマ値Ｔｃをインクリメントする。

　Ｓ１０８では、切替制御部６５は、タイマ値Ｔｃが継続時間判定閾値Ｔｔｈより小さいか否かを判断する。継続時間判定閾値Ｔｔｈは、固定相通電制御を継続する通電継続時間Ｔａ（例えば１００ｍｓ）に応じて設定される値である。タイマ値Ｔｃが継続時間判定閾値Ｔｔｈより小さいと判断された場合（Ｓ１０８：ＹＥＳ）、Ｓ１０９へ移行する。タイマ値Ｔｃが継続時間判定閾値Ｔｔｈ以上であると判断された場合、Ｓ１１０へ移行する。

　固定相通電制御を開始してから通電継続時間Ｔａが経過していない場合に移行するＳ１０９では、切替制御部６５は、モータ１０の制御状態として、固定相通電制御を選択する。

　固定相通電制御を開始してから通電継続時間が経過した場合に移行するＳ１１０では、切替制御部６５は、モータ１０の制御状態を通電オフ制御とする。通電オフ制御では、信号生成部６６は、モータドライバ４１、４２の全てのスイッチング素子４１１～４１６、４２１～４２６をオフする信号をモータドライバ４１、４２に出力し、スイッチング素子４１１～４１６、４２１～４２６をオフにする。これにより、通電オフ制御時には、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。

　また、ＥＣＵ５０は、通電フラグをオフにする。

　切替制御処理を、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の角度を示すモータ角度、モータ１０の制御状態を示す制御状態を示している。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。

　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レンジで維持されている場合、モータ１０の制御状態を通電オフ制御とする。

　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レンジに変化すると、通電フラグがオフからオンに切り替わる。切替制御部６５は、モータ１０の制御状態を、通電オフ制御から位置フィードバック制御に切り替える。

　また、図６のモータ角度に示すように、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。要求シフトレンジが切り替わった時刻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、制御状態を通電オフ制御とし、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。

　なお、図６では、ドライバ要求シフトレンジがＰレンジからＤレンジに切り替えられる例を説明したが、他のレンジ切替時の制御についても同様である。

　本実施形態では、シフトバイワイヤシステム１のアクチュエータであるモータ１０として、ＤＣブラシレスモータを用いている。ＤＣブラシレスモータを用いることで、例えばＳＲモータを用いる場合と比較し、応答性および効率を向上することができる。特に、目標カウント値Ｃｅｎ*と実カウント値Ｃｅｎとの差が大きいとき、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。

　一方、応答性を高めるべく、例えばフィードバックゲインを大きくすると、モータ１０の所定の位置で停止させるとき、ハンチングが生じる虞がある。そこで本実施形態では、実カウント値Ｃｅｎが目標カウント値Ｃｅｎ*に近づいたら、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、ハンチングを抑制し、モータ１０を適切に停止させている。

　すなわち本実施形態では、シフトバイワイヤシステム１のアクチュエータとしてＤＣブラシレスモータを用い、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ことで、シフト切替初期における応答性の向上と、シフト切替完了時における安定性とを両立させることができる。

　以上説明したように、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、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、を備える。

　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て決定される目標角度（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、モータ１０の制御状態を切り替える。詳細には、切替制御部６５は、要求シフトレンジが切り替わったとき、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分値が角度判定閾値ＥＮｔｈ以下となった場合、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。

　本実施形態では、要求シフトレンジが切り替わったとき、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。

　切替制御部６５は、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てから通電継続時間Ｔａが経過するまでの間、固定相通電制御を継続する。また、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が経過した場合、モータ１０への通電を遮断する通電オフ制御に切り替える。

　通電継続時間Ｔａに亘って固定相通電制御を継続することで、モータ１０を確実に停止させることができる。また、通電継続時間Ｔａ経過後は、通電オフ制御とすることで、消費電力を低減することができる。

　フィードバック制御部５２には、実角度の位相を進ませる位相進みフィルタ５３が設けられる。そして、位相進みフィルタ処理を行った位相進み値Ｃｅｎ＿ｐｌをフィードバックしている。これにより、位置フィードバック制御時における応答性をより高めることができる。

　（第２実施形態）
　本開示の第２実施形態を図７、図８Ａおよび図８Ｂに示す。本実施形態では、切替制御処理が上記実施形態と異なっているので、この点を中心に説明する。

　本実施形態の切替制御処理を図７に示すフローチャートに基づいて説明する。

　Ｓ２０１～Ｓ２０４の処理は、図５中のＳ１０１～Ｓ１０４の処理と同様である。

　Ｓ２０５では、切替制御部６５は、角度偏差ｅが、第１角度判定閾値ｅ＿ｔｈ１より大きいか否かを判断する。第１角度判定閾値ｅ＿ｔｈ１は、モータ速度Ｍｓｐが大きいとき、すなわちモータ１０が高速回転している状態からモータ１０を停止させるときに、オーバーシュートが生じない程度の値（例えば機械角で１°）に応じたカウント数に設定される。第１角度判定閾値ｅ＿ｔｈ１は、後述の第２角度判定閾値ｅ＿ｔｈ２より大きい値に設定される。すなわちｅ＿ｔｈ１＞ｅ＿ｔｈ２である。

　角度偏差ｅが第１角度判定閾値ｅ＿ｔｈ１より大きいと判断された場合（Ｓ２０５：ＹＥＳ）、Ｓ２１０へ移行する。角度偏差ｅが第１角度判定閾値ｅ＿ｔｈ１以下であると判断された場合（Ｓ２０５：ＮＯ）、Ｓ２０６へ移行する。

　Ｓ２０６では、切替制御部６５は、モータ速度Ｍｓｐが速度判定閾値Ｍｓｐ＿ｔｈより小さいか否かを判断する。モータ速度Ｍｓｐは、実カウント値Ｃｅｎに基づいて演算される。速度判定閾値Ｍｓｐ＿ｔｈは、モータ１０が高速回転しているか否かを判断する値であり、例えば８００［ｒｐｍ］に設定される。なお、速度判定閾値Ｍｓｐ＿ｔｈは、任意の値に設定可能である。モータ速度Ｍｓｐが速度判定閾値Ｍｓｐ＿ｔｈ以上であると判断された場合（Ｓ２０６：ＮＯ）、Ｓ２０８へ移行する。モータ速度Ｍｓｐが速度判定閾値Ｍｓｐ＿ｔｈより小さいと判断された場合（Ｓ２０６：ＹＥＳ）、Ｓ２０７へ移行する。

　Ｓ２０７では、切替制御部６５は、角度偏差ｅが第２角度判定閾値ｅ＿ｔｈ２より大きいか否かを判断する。第２角度判定閾値ｅ＿ｔｈ２は、例えば第１実施形態の角度判定閾値ＥＮｔｈと同程度の任意の値に設定される。角度偏差ｅが第２角度判定閾値ｅ＿ｔｈ２より大きいと判断された場合（Ｓ２０７：ＹＥＳ）、Ｓ２１０へ移行する。角度偏差ｅが第２角度判定閾値ｅ＿ｔｈ２以下であると判断された場合（Ｓ２０７：ＮＯ）、Ｓ２０８へ移行する。

　Ｓ２０８、Ｓ２０９の処理は、図５中のＳ１０７、Ｓ１０８の処理と同様である。

　また、Ｓ２１０の処理はＳ１０６の処理と同様であり、Ｓ２１１、Ｓ２１２の処理はＳ１０９、Ｓ１１０の処理と同様である。

　本実施形態では、モータ速度Ｍｓｐが速度判定閾値Ｍｓｐ＿ｔｈ以上である場合、すなわちモータ１０の回転速度が比較的速い場合、角度偏差ｅが、第２角度判定閾値ｅ＿ｔｈ２より大きい値に設定される第１角度判定閾値ｅ＿ｔｈ１より小さくなった段階で、位置ＦＢ制御から固定相通電制御に移行して、モータ１０を停止させるように制御している。

　一方、モータ速度Ｍｓｐが速度判定閾値Ｍｓｐ＿ｔｈ未満の場合、すなわちモータ１０の回転速度が比較的遅い場合、角度偏差ｅが第２角度判定閾値ｅ＿ｔｈ２となるまでは、ＦＢ制御を継続し、角度偏差ｅが第２角度判定閾値ｅ＿ｔｈ２より小さくなった場合、固定相通電制御に移行する。

　図８Ａの例では、角度偏差ｅが第２角度判定閾値ｅ＿ｔｈ２より小さくなったとき、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、モータ１０を停止させている。本実施形態では、制御範囲を目標カウント値Ｃｅｎ*±ｅ＿ｔｈ２としている。換言すると、本実施形態では、第２角度判定閾値ｅ＿ｔｈ２を制御範囲に応じて設定している、ということである。

　また、モータ１０が実際に停止した位置が目標カウント値Ｃｅｎ*を超えた量をオーバーシュート量θｏｖｅｒとする。

　図８Ｂに示すように、制御下限値Ｌへの突入速度が大きいほど、オーバーシュート量θｏｖｅｒが大きくなる。そのため、モータ１０の回転速度が大きい場合、角度判定閾値が比較的小さく、目標位置の直前にて固定相通電制御に切り替えると、モータ１０の停止位置が制御上限値Ｈを超える虞がある。一方、モータ１０の回転速度が大きい場合にオーバーシュートしないように角度判定閾値を比較的大きい値に設定すると、モータ１０の回転速度が小さい場合に、制御下限値Ｌよりも手前側にてモータ１０が停止する虞がある。

　そこで本実施形態では、切替制御部６５は、モータ１０の回転速度であるモータ速度Ｍｓｐに応じ、角度判定閾値を変更している。詳細には、モータ速度Ｍｓｐが速度判定閾値Ｍｓｐ＿ｔｈ未満の場合、角度判定閾値を第２角度判定閾値ｅ＿ｔｈ２とし、角度偏差ｅが第２角度判定閾値ｅ＿ｔｈ２以下となった場合、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。また、モータ速度Ｍｓｐが速度判定閾値Ｍｓｐ＿ｔｈ以上の場合、角度判定閾値を第１角度判定閾値ｅ＿ｔｈ１とし、角度偏差が第１角度判定閾値ｅ＿ｔｈ１以下となった場合、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。

　すなわち本実施形態では、モータ速度Ｍｓｐが大きいほど、目標位置より手前側にて固定相通電制御に切り替えている。

　モータ速度Ｍｓｐに応じて、位置フィードバック制御から固定相通電制御に切り替えるタイミングを可変とすることで、モータ１０が停止したとき停止位置と目標位置との誤差を小さくすることが可能であり、モータ１０を制御範囲内にて、確実に停止させることができる。

　また、上記実施形態と同様の効果を奏する。

　（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、フィードバック制御部は、位相進みフィルタを有し、実カウント値を位相進みフィルタ処理を行った値である位相進み値を位置フィードバック制御に用いる。他の実施形態では、位相進みフィルタを省略し、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、エンコーダカウント値以外の値を用いてもよい。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。

　第２実施形態では、１つの速度判定閾値を用い、第１角度判定閾値と第２角度判定閾値とを切り替える。他の実施形態では、複数の速度判定閾値を用い、モータ速度が大きくなるほど角度判定閾値が大きくなるように、段階的に角度判定閾値を切り替えるようにしてもよい。また、モータ速度に応じた関数やマップ等により、角度判定閾値が設定されるようにしてもよい。

　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。

　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

　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、
　前記モータの実角度と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、
　前記モータの制御状態を切り替える切替制御部（６５）と、
　を備え、
　前記切替制御部は、
　前記要求シフトレンジが切り替わったとき、前記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場合、前記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シフトレンジ制御装置。
　前記切替制御部は、
　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てから通電継続時間が経過するまでの間、前記固定相通電制御を継続し、
　前記固定相通電制御に切り替わってから前記通電継続時間が経過した場合、前記制御状態を前記モータへの通電を遮断する通電オフ制御に切り替える請求項１に記載のシフトレンジ制御装置。
　前記フィードバック制御部には、前記実角度の位相を進ませる位相進みフィルタ（５３）が設けられる請求項１または２に記載のシフトレンジ制御装置。
　前記切替制御部は、前記モータの回転速度に応じ、前記角度判定閾値を変更する請求項１～３のいずれか一項に記載のシフトレンジ制御装置。