WO2019017288A1 - シフトレンジ制御装置 - Google Patents

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WO2019017288A1
WO2019017288A1 PCT/JP2018/026479 JP2018026479W WO2019017288A1 WO 2019017288 A1 WO2019017288 A1 WO 2019017288A1 JP 2018026479 W JP2018026479 W JP 2018026479W WO 2019017288 A1 WO2019017288 A1 WO 2019017288A1
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motor
output shaft
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range
angle
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PCT/JP2018/026479
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神尾　茂
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株式会社デンソー
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    • F16H59/08—Range selector apparatus
    • F16H59/10—Range selector apparatus comprising levers
    • F16H59/105—Range selector apparatus comprising levers consisting of electrical switches or sensors

Definitions

  • the present disclosure relates to a shift range control device.
  • a shift range switching device that switches a shift range by controlling a motor according to a shift range switching request from a driver.
  • an output shaft sensor for detecting a rotation angle of an output shaft fitted and coupled to a rotation shaft of a reduction mechanism that decelerates and transmits rotation of a motor is provided, and a detected value of the output shaft sensor And the drive of a motor is controlled based on the detection value of the encoder which detects rotation of a rotor.
  • Patent Document 1 the drive of a motor is controlled using the detected value of an output axis sensor and an encoder.
  • an abnormality occurs in the output shaft sensor
  • Patent Document 1 does not mention at all the case where an abnormality occurs in the output shaft sensor.
  • An object of the present disclosure is to provide a shift range control device capable of appropriately controlling driving of a motor even when an abnormality occurs in a signal from an output shaft sensor.
  • the shift range control device of the present disclosure switches a shift range by controlling the drive of a motor, and includes an angle calculation unit, a signal acquisition unit, a learning unit, a storage unit, and a target setting unit.
  • a drive control unit and an abnormality determination unit are provided.
  • the angle calculation unit obtains a motor rotation angle signal output from a motor rotation angle sensor that detects a rotation position of the motor, and calculates a motor angle.
  • the signal acquisition unit is output from an output shaft sensor that detects the rotational position of the output shaft to which the rotation of the motor is transmitted, and acquires an output shaft signal whose value changes stepwise according to the rotational position of the output shaft.
  • the learning unit learns a position correction value used to calculate the motor angle target value.
  • the storage unit stores the position correction value.
  • the target setting unit sets the motor angle target value using the position correction value according to the target shift range.
  • the drive control unit controls the drive of the motor such that the motor angle becomes the target motor angle value.
  • the abnormality determination unit determines the availability of the output axis signal.
  • the learning unit is a motor angle at a timing when the output shaft signal changes when the motor is rotated in the first direction when at least one output shaft signal is available when the start switch is turned on. Calculated based on at least one of a reference angle and a second reference angle that is a motor angle at which the output shaft signal changes when the motor is rotated in a second direction opposite to the first direction.
  • the normal correction value is learned as a position correction value.
  • the target setting unit sets the motor angle target value using the normal time correction value stored in the storage unit until all the output shaft signals are determined to be unavailable and the start switch is turned off.
  • the motor angle target value is set using the correction value at normal time, and the driving of the motor is continued.
  • the driving of the motor can be properly continued.
  • FIG. 1 is a perspective view of a shift-by-wire system according to one embodiment
  • Figure 2 is a schematic block diagram illustrating a shift-by-wire system according to one embodiment
  • FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining learning of rattle width based on an output axis signal according to an embodiment
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating motor control processing according to an embodiment
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating normal state learning processing according to one embodiment.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating an abnormality determination process according to an embodiment
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating the normal motor control process according to one embodiment.
  • the shift-by-wire system 1 as a shift range switching system includes a motor 10, a shift range switching mechanism 20, a parking lock mechanism 30, and a shift range control device 40.
  • the motor 10 is rotated by being supplied with electric power from a battery mounted on a vehicle (not shown), and functions as a drive source of the shift range switching mechanism 20.
  • the motor 10 of the present embodiment is a permanent magnet type DC brushless motor.
  • an encoder 13 as a motor rotation angle sensor 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, and a Hall IC for magnetic detection.
  • the encoder 13 outputs A-phase and B-phase pulse signals at predetermined angles in synchronization with the rotation of the rotor.
  • the signal from the encoder 13 is referred to as a motor rotation angle signal SgE.
  • the encoder 13 is configured as a single system that outputs one signal each for the A phase and the B phase.
  • the encoder 13 has a higher angle detection accuracy than the output shaft sensor 16.
  • the reduction gear 14 is provided between the motor shaft 105 (see FIG. 3) of the motor 10 and the output shaft 15, and decelerates the rotation of the motor 10 and outputs the same to the output shaft 15. Thus, the rotation of the motor 10 is transmitted to the shift range switching mechanism 20.
  • the output shaft sensor 16 has a first sensor unit 161 and a second sensor unit 162, and detects the rotational position of the output shaft 15.
  • the output shaft sensor 16 according to the present embodiment is a magnetic sensor that detects a change in the magnetic field of a target 215 (see FIG. 1) provided on a detent plate 21 as a rotating member described later. Attached to In the drawing, the first sensor unit 161 is referred to as “sensor 1”, and the second sensor unit 162 is referred to as “sensor 2”.
  • the sensor units 161 and 162 are so-called MR sensors having magnetoresistive elements (MR elements) for detecting changes in the magnetic field of the target 215.
  • the first sensor unit 161 detects a magnetic field corresponding to the rotational position of the target 215, and outputs a first output axis signal Sg1 to the ECU 50.
  • the second sensor unit 162 detects a magnetic field corresponding to the rotational position of the target 215, and outputs a second output axis signal Sg2 to the ECU 50.
  • the output shaft sensor 16 of the present embodiment includes two sensor units 161 and 162, and independently transmits the output shaft signals Sg1 and Sg2 to the ECU 50. That is, the output shaft sensor 16 is a double system.
  • the output axis sensor 16 is a magnetic sensor that detects a change in the magnetic field of the target 215 without contact.
  • the output shaft signals Sg1 and Sg2 can be easily multiplexed without largely changing the configuration on the actuator side.
  • the output axis signals Sg1 and Sg2 can be set, for example, in the shift-by-wire system 1 because the output axis signals Sg1 and Sg2 can be satisfied by multiplexing (in the present embodiment, doubling) the output axis signals Sg1 and Sg2. It is suitably used for abnormality monitoring such as diagnosis and fail safe.
  • the shift range switching mechanism 20 has a detent plate 21 and a detent spring 25 and the like, and the rotational driving force output from the reduction gear 14 is a manual valve 28 and a parking lock mechanism 30. Transmit to
  • the detent plate 21 is fixed to the output shaft 15 and rotates integrally with the output shaft 15 by driving of the motor 10.
  • the detent plate 21 is provided with a pin 24 projecting 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 movement of the motor 10 into a linear movement and transmits it to the manual valve 28.
  • the manual valve 28 is provided on the valve body 29. The manual valve 28 reciprocates in the axial direction, thereby switching the hydraulic pressure supply path to the hydraulic clutch (not shown), and switching the engagement state of the hydraulic clutch changes the shift range.
  • the first valley portion 221 corresponds to the P range
  • the second valley portion 222 corresponds to the R range
  • the third valley portion 223 corresponds to the N range
  • the fourth valley portion 224 corresponds to the D range.
  • a first peak 226 is provided between the first valley 221 and the second valley 222
  • a second peak 227 is provided between the second valley 222 and the third valley 223.
  • a third peak 228 is provided between the third valley 223 and the fourth valley 224.
  • the alternate long and short dash line indicates the central position of the valleys 221 to 224.
  • a wall portion 231 is formed on the side opposite to the first peak portion 226 of the first valley portion 221.
  • a wall portion 232 is formed on the opposite side of the fourth valley portion 224 to the third peak portion 228.
  • the walls 231 and 232 are formed to be higher in height than the peaks 226 to 228.
  • the detent plate 21 is provided with a target 215 whose magnetic field changes according to the rotation of the output shaft 15.
  • the target 215 is formed of a magnetic material.
  • the target 215 may be a separate member from the detent plate 21, or if the detent plate 21 is a magnetic material, the detent plate 21 may be formed by pressing, for example.
  • the target 215 is formed such that the output voltage which is the output shaft signals Sg1 and Sg2 of the output shaft sensor 16 changes in a step-like manner according to the rotational position of the output shaft 15. The details of the output axis signals Sg1 and Sg2 will be described later.
  • the detent spring 25 is an elastically deformable plate-like member, and a detent roller 26 as an engagement member is provided at the tip.
  • the detent roller 26 fits into any of the valleys 221-224. In the present embodiment, since the number of valleys 221 to 224 formed in the detent plate 21 is four, the number of engagement positions in which the detent roller 26 engages is four.
  • the detent spring 25 biases the detent roller 26 toward the rotation center of the detent plate 21.
  • the detent spring 25 elastically deforms and the detent roller 26 moves in the valleys 221 to 224.
  • the detent roller 26 By the detent roller 26 being fitted in any of the valleys 221 to 224, 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 The shift range of the transmission 5 is fixed.
  • the parking lock mechanism 30 has a parking rod 31, a cone 32, a parking lock pole 33, a shaft 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 conical body 32 is formed to decrease in diameter toward the other end 312 side.
  • the parking lock pole 33 abuts on the conical surface of the conical body 32 and is provided so as to be able to pivot about the shaft 34.
  • a protrusion capable of meshing with the parking gear 35 on the parking gear 35 side of the parking lock pole 33 331 are provided.
  • 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.
  • the engagement of the parking gear 35 and the convex portion 331 restricts the rotation of the axle.
  • the shift range is the not P range which 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 blocked 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 has a motor driver 41, an ECU 50, and the like.
  • the motor driver 41 outputs a drive signal related to energization of each phase (U phase, V phase, W phase) of the motor 10.
  • a motor relay 46 is provided between the motor driver 41 and the battery. The motor relay 46 is turned on when the start switch of the vehicle such as an ignition switch is turned on, and power is supplied to the motor 10 side. Further, the motor relay 46 is turned off when the start switch is turned off, and the power supply to the motor 10 side is cut off.
  • the ECU 50 is mainly composed of a microcomputer or the like, and internally includes a CPU, a ROM, an I / O, and a bus line connecting these components, which are not shown.
  • Each process in the ECU 50 may be a software process by executing a program stored in advance in a tangible memory device (that is, a readable non-transitory tangible recording medium) such as a ROM by a CPU, or may be dedicated It may be hardware processing by an electronic circuit.
  • the ECU 50 controls the switching of the shift range by controlling the drive of the motor 10 based on the driver request shift range, the signal from the brake switch, the vehicle speed, and the like. Further, the ECU 50 controls the driving of the shift hydraulic control solenoid 6 based on the vehicle speed, the accelerator opening degree, the driver's requested shift range, and the like. By controlling the shift hydraulic control solenoid 6, the gear is controlled.
  • the transmission hydraulic control solenoid 6 is provided in a number corresponding to the number of shift stages and the like. In the present embodiment, one ECU 50 controls the drive of the motor 10 and the solenoid 6, but the motor control ECU for controlling the motor 10 may be divided into an AT-ECU for solenoid control. Hereinafter, drive control of the motor 10 will be mainly described.
  • the ECU 50 includes an angle calculation unit 51, a signal acquisition unit 52, a learning unit 53, a target setting unit 55, a drive control unit 56, an abnormality determination unit 58, a notification unit 59, a first storage unit 61, a second storage unit 62, and the like. .
  • the angle calculation unit 51 calculates an encoder count value ⁇ en which is a count value of the encoder 13 based on the motor rotation angle signal SgE output from the encoder 13.
  • the encoder count value ⁇ en is a value corresponding to the actual mechanical angle and electrical angle of the motor 10. In the present embodiment, the encoder count value ⁇ en corresponds to the “motor angle”.
  • the signal acquisition unit 52 acquires the output axis signals Sg1 and Sg2 output from the output axis sensor 16.
  • the output shaft signals Sg1 and Sg2 are directly obtained from the output shaft sensor 16, but may be obtained from another ECU or the like via a vehicle communication network such as CAN (Controller Area Network).
  • the learning unit 53 learns a rattling width ⁇ g which is a total of the play between the motor shaft 105 (see FIG. 3) and the output shaft 15.
  • the target setting unit 55 sets a target shift range based on a driver request shift range based on a shift switch or the like, a vehicle speed, a signal from a brake switch, and the like. Further, the target setting unit 55 sets a target count value ⁇ cmd, which is a motor angle target value, according to the target shift range. Details of learning of the rattle width ⁇ g, setting of the target count value ⁇ cmd, and the like will be described later.
  • the drive control unit 56 controls the drive of the motor 10 by feedback control or the like so that the motor 10 is stopped at the rotational position where the encoder count value ⁇ en becomes the target count value ⁇ cmd.
  • the details of the drive control of the motor 10 may be arbitrary.
  • the abnormality determination unit 58 monitors an abnormality of the output axis signals Sg1 and Sg2. If the first output shaft signal Sg1 is abnormal, the first abnormality flag X_err1 is set. If the second output axis signal Sg2 is abnormal, the second abnormality flag X_err2 is set. The abnormality flags X_err1 and X_err2 are stored in a second storage unit 62 described later. Thus, the abnormality flags X_err1 and X_err2 are held even if the start switch is turned off.
  • the first output shaft signal Sg1 When the first output shaft signal Sg1 is equal to or less than the normal lower limit value TH1 (for example, 0.5 [V]) or more than the normal upper limit value TH2 (for example, 4.5 [V]) It is determined that the 1 output axis signal Sg1 is abnormal, and the first abnormality flag X_err1 is set.
  • the first output axis signal Sg1 can not be used if the first abnormality flag X_err1 is set, and can be used if it is not set.
  • the abnormality determination unit 58 determines that the second output axis signal Sg2 is abnormal, and the second The abnormal flag X_err2 is set.
  • the second output axis signal Sg2 can not be used if the second abnormality flag X_err2 is set, and can be used if it is not set.
  • the normal lower limit value TH1 and the normal upper limit value TH2 can be set as appropriate.
  • the value relating to the determination of the first output shaft signal Sg1 and the value relating to the determination of the second output shaft signal Sg2 are the same but may be different.
  • a range larger than the normal lower limit value TH1 and smaller than the normal upper limit value TH2 is taken as a normal range.
  • the abnormality determination unit 58 determines the output shaft. It is determined that an abnormality has occurred in one of the signals Sg1 and Sg2. If the difference between the output axis signals Sg1 and Sg2 is larger than the difference determination threshold THd, it is not possible to specify which one is abnormal. Therefore, both abnormal flags X_err1 and X_err2 are set, and both output axis signals Sg1 and Sg2 are used. It is impossible.
  • the output shaft signals Sg1 and Sg2 within the normal range are regarded as normal.
  • the motor rotation angle signal SgE it is assumed that an abnormality is separately monitored, and hereinafter, the motor rotation angle signal SgE is assumed to be normal.
  • the notification unit 59 warns the driver that the shift by wire system 1 has an abnormality.
  • the notification unit 59 turns on, for example, the warning lamp of the instrumental panel to warn that the shift by wire system 1 is abnormal.
  • a warning method to the user is not limited to lighting of the warning lamp, and may be any method such as guidance by voice. This will encourage them to bring in a repair shop etc.
  • the first storage unit 61 is, for example, a volatile memory such as a RAM. Electric power is supplied to the first storage unit 61 via the start switch. Therefore, the information stored in the first storage unit 61 is erased when the start switch is turned off.
  • the second storage unit 62 is, for example, a volatile memory such as an SRAM. Power is directly supplied to the second storage unit 62 from the battery without passing through the start switch. Therefore, the information stored in the second storage unit 62 is not erased but held even if the start switch is turned off. Further, as the second storage unit 62, for example, a non-volatile memory such as an EEPROM may be used. In addition, in FIG. 2, in order to avoid becoming complicated, some control lines were abbreviate
  • FIG. 3 schematically shows the detent plate 21 and the like in the upper part, and the output shaft signals Sg1 and Sg2 in the lower part.
  • an angle design value Kr between centers of valleys 221 and 222 an angle design value Kn between centers of valleys 222 and 223, and an angle design value Kd between centers of valleys 223 and 224. Is stored in advance in a ROM (not shown) or the like.
  • an angle design value K1 between angles ⁇ 1 and ⁇ 3 described later at which output axis signals Sg1 and Sg2 change, and an angle between angle ⁇ 1 at which output axis signals Sg1 and Sg2 change and the center of the first valley portion 221 The design value K2 is stored in advance in the ROM or the like. Furthermore, the angle design value K3 between the wall portions 231 and 232 is stored in advance in the ROM or the like. The angle design value K3 can also be regarded as a design value of the movable range of the detent roller 26. In the present embodiment, the angle design values Kn, Kr, Kd, K1, K2, and K3 are all values corresponding to the count value of the encoder 13, but may be any value that can be converted into an angle.
  • the output shaft angle ⁇ s is an angle corresponding to the rotational position of the output shaft 15, and the detent roller 26 is at a predetermined position between the center of the first valley portion 221 and the vertex of the first peak portion 226.
  • the angle ⁇ 1 is set in the same manner as the boundary value of the P lock guarantee range that guarantees the parking lock by the parking lock mechanism 30.
  • the angle ⁇ 3 is set in the same manner as the boundary value of the D hydraulic pressure guarantee range which guarantees the hydraulic pressure of the drive range in the automatic transmission 5.
  • the output shaft signals Sg1 and Sg2 are constant at the value V1.
  • the output shaft signals Sg1 and Sg2 change from the value V1 to the value V2.
  • the output shaft signals Sg1 and Sg2 are constant at a value V2 in the range where the output shaft angle ⁇ s is not less than the angle ⁇ 1 and less than the angle ⁇ 2.
  • the output shaft signals Sg1 and Sg2 change from the value V2 to the value V3.
  • the output shaft signals Sg1 and Sg2 are constant at a value V3 in the range where the output shaft angle ⁇ s is not less than the angle ⁇ 2 and less than the angle ⁇ 3.
  • the output shaft signals Sg1 and Sg2 change to the value V4.
  • the output shaft signals Sg1 and Sg2 are constant at the value V4.
  • Possible values V1, V2, V3 and V4 of the output axis signals Sg1 and Sg2 are discrete, and an intermediate value of each value is not taken. Further, the difference between the value V1 and the value V2, the value V2 and the value V3, and the difference between the value V3 and the value V4 is set to be a sufficiently large value as compared with the resolution and the sensor error. That is, in the present embodiment, as the movement between the valley portions 221 to 224 of the detent roller 26, the value is switched from the first value to the second value which differs to such an extent that it can not be regarded as a continuous value. Is defined as "stepwise change".
  • V1 and the value V2, the value V2 and the value V3, and the value V3 and the value V4 may be equal to or different from each other.
  • V1 ⁇ V2 ⁇ V3 ⁇ V4 is described, but the magnitude relationship of the values V1 to V4 may be different.
  • the number of engagement positions of the detent roller 26 is four, and the output shaft sensor 16 and the target are changed so that the output shaft signals Sg1 and Sg2 change in four steps according to the engagement position of the detent roller 26. 215 is provided. That is, in the present embodiment, the number of engagement positions and the number of steps of output voltage that can be taken by the output shaft signals Sg1 and Sg2 coincide with each other.
  • the output axis signal is an analog signal that changes continuously according to the rotational position of the output axis 15, processing such as AD conversion is required.
  • the output axis signals Sg1 and Sg2 change stepwise according to the range. If the output shaft signals Sg1 and Sg2 have about four steps, processing such as AD conversion in the output shaft sensor 16 becomes unnecessary, so the configuration of the output shaft sensor 16 can be simplified.
  • the illustration shown at the top of FIG. 3 conceptually shows “play” between the motor shaft 105 and the output shaft 15.
  • the output shaft 15 and the reduction gear 14 are integrated and the motor shaft 105 is movable within the range of the reduction gear 14, the motor shaft 105 and the reduction gear 14 and Are integrated, and it may be configured such that "play” exists between the reduction gear 14 and the output shaft 15.
  • the “play” between the motor shaft 105 and the output shaft 15 will be described centering on what exists between the gear of the reduction gear 14 and the motor shaft 105, but “play” means the motor shaft 105.
  • the output shaft 15 can be regarded as the sum of play and play.
  • the total of the play between the motor shaft 105 and the output shaft 15 will be referred to as a rattle width ⁇ g.
  • the detent roller 26 moves between the valleys 221 to 224 by rotating the detent plate 21 integrally with the output shaft 15, but in FIG. 3, the detent roller 26 moves with the output shaft 15. It is illustrated as a thing.
  • the rotation direction for rotating the detent plate 21 so that the detent roller 26 moves in the direction of arrow A1 is the first direction
  • the rotation direction for rotating the detent plate 21 in the direction of arrow A2 is the second direction.
  • a reducer 14 is provided between the motor shaft 105 and the output shaft 15, and "play" including gear backlash is present.
  • the motor 10 is a DC brushless motor, and when energization of the motor 10 is stopped, the motor shaft 105 rotates within the range of play due to the influence of cogging torque or the like. And the output shaft 15 may be separated.
  • the detent roller 26 is deenergized at a position where the detent roller 26 deviates from the center of the valleys 221 to 224, the spring force of the detent spring 25 causes the valleys 221 to 224 to move under the influence of the cogging torque. There is a risk that it can not be dropped properly at the center.
  • the rattle width ⁇ g is learned based on the output axis signals Sg1 and Sg2 and the encoder count value ⁇ en, and the target count value ⁇ cmd is set using the rattle width ⁇ g to accurately stop the motor 10 at a stopping position. Control.
  • the shift range is the P range
  • the detent roller 26 is located at the center of the first valley portion 221.
  • the motor 10 may rotate within the range of the rattle width ⁇ g due to the cogging torque, and it is difficult to specify at which position within the rattle width ⁇ g the motor 10 is immediately after the start.
  • the detent roller 26 moves from the first valley portion 221 to the first peak portion 226 by the rotation of the detent plate 21. Do. When the detent roller 26 passes through the center of the first valley portion 221 and is in a so-called "hill climbing state", the motor shaft 105 and the output shaft 15 are integrally rotated.
  • an angle ⁇ 1 which is a change point at which the output axis signals Sg1 and Sg2 change is set between the center of the first valley portion 221 and the vertex of the first peak portion 226. That is, when the detent plate 21 is rotated in the first direction from the state in which the detent roller 26 is fitted in the first valley portion 221 corresponding to the P range, at the point where the output shaft signals Sg1 and Sg2 first change.
  • the motor shaft 105 is in contact with the reduction gear 14 at one end side of the rattle width ⁇ g.
  • the encoder count value ⁇ en at this time is stored in the first storage unit 61 as the first reference angle ⁇ enL.
  • the detent roller 26 rotates from the fourth valley portion 224 to the third peak portion 228 by the rotation of the detent plate 21. Moving. When the detent roller 26 passes through the center of the fourth valley portion 224 and is in a so-called "hill climbing state", the motor shaft 105 and the output shaft 15 are integrally rotated.
  • an angle ⁇ 3 which is a change point at which the output axis signals Sg1 and Sg2 change is set between the top of the third peak 228 and the center of the fourth valley 224. That is, when the detent plate 21 is rotated in the second direction from the state where the detent roller 26 is fitted to the fourth valley portion 224, the motor shaft 105 is at the point where the output shaft signals Sg1 and Sg2 first change. The other end side of the rattle width ⁇ g is in contact with the reduction gear 14. The encoder count value ⁇ en at this time is stored in the first storage unit 61 as the second reference angle ⁇ enR.
  • the angle between the angle ⁇ 1 and the angle ⁇ 3 is stored in the second storage unit 62 as the angle design value K1. Therefore, based on the first reference angle ⁇ enL, the second reference angle ⁇ enR, and the designed angle value K1, it is possible to calculate the normal time rattle width learning value ⁇ ga as the normal time correction value (see equation (1)).
  • the calculated normal-time rattle width learning value ⁇ ga is stored in the second storage unit 62.
  • ⁇ ga ⁇ K1 ⁇ ( ⁇ enR ⁇ enL) ⁇ (1)
  • an angle design value K2 between the angle ⁇ 1 which is the first change point and the center of the first valley portion 221 is stored in advance. Therefore, based on the first reference angle ⁇ enL, the angle design value K2, and the normal-time rattle width learning value ⁇ ga, the detent roller 26 fits in the first valley portion 221, and the motor shaft 105 is the center of the rattle width ⁇ g.
  • the P-range center count value ⁇ p which is an encoder count value at the time of being positioned at, can be calculated (see equation (2)).
  • the motor 10 is positioned at the center of the valleys 221 to 224 with the motor shaft 105 positioned at the center of the rattle width ⁇ g when the detent roller 26 is fitted to the centers of the valleys 221 to 224. It is assumed that it is located.
  • the encoder count value when the motor 10 is positioned at the center of the valleys 222, 223, and 224 can be calculated (see Equations (3) to (5)).
  • the central count values ⁇ p, ⁇ r, ⁇ n, and ⁇ d corresponding to the target shift range are set as the target count value ⁇ cmd, and the motor 10 is controlled so that the encoder count value ⁇ en becomes the target count value ⁇ cmd. It can be stopped at the center of the parts 221-224. If the motor 10 is stopped at the center of the valleys 221 to 224, the valley force 221 to the detent roller 26 according to the target shift range can be obtained by the spring force of the detent spring 25 without being affected by the cogging torque. It can be fitted properly to 224.
  • the rattle width ⁇ g is learned by the abnormal state learning process.
  • the encoder counter value ⁇ en_Llim when the motor 10 is rotated until the detent roller 26 abuts the wall portion 231, and the encoder count value when the motor 10 is rotated until the detent roller 26 abuts the wall portion 232 Based on ⁇ en_Rlim and the designed angle value K3, an abnormal state rattle width learning value ⁇ gb as an abnormal time correction value is calculated (see equation (6)). Rotating the motor 10 until the detent roller 26 abuts the wall portions 231, 232 corresponds to "rotating the motor to the limit position of the movable range".
  • ⁇ gb ⁇ en_Rlim- ⁇ en_Llim-K3 (6)
  • the abnormal state learning process of the present embodiment is a so-called learning process referred to as “butt control” or “wall control”.
  • the details of the wall contact control in the abnormal state learning process and the motor control process when the output axis signals Sg1 and Sg2 are abnormal may be any method. Note that although the value stored in the first storage unit 61 or the second storage unit 62 is used by the target setting unit 55 as the abnormal rattle width learning value ⁇ gb, in FIG. 2, for the sake of simplification, the target setting unit It is described by a broken line so as to be directly input to 55.
  • the motor 10 is rotated with a relatively large torque to bring the detent roller 26 into contact with the wall portions 231 and 232, so stress is applied to the detent plate 21 and the detent roller 26 etc. It takes. Therefore, in the present embodiment, when the output axis signals Sg1 and Sg2 are normal, the rattle width ⁇ g is learned without performing the wall contact control. Thereby, the stress applied to the detent plate 21 and the detent roller 26 can be reduced.
  • step S101 The motor control process of the present embodiment will be described based on the flowchart of FIG.
  • step S101 the “step” of step S101 is omitted and simply referred to as the symbol “S”.
  • the other steps are similar.
  • the start switch is described as "IG”. Further, the state in which various flags are set is "1", and the state in which the various flags are not set is "0".
  • the learning unit 53 determines whether or not both the abnormality flags X_err1 and X_err2 are set. If it is determined that at least one of the abnormal flags X_err1 and X_err2 is not set (S102: NO), the process proceeds to S200. If it is determined that the abnormality flags X_err1 and X_err2 are both set (S102: YES), the process proceeds to S103.
  • the learning unit 53 learns the abnormal state rattle width learning value ⁇ gb in the abnormal state learning process.
  • the target setting unit 55 sets the target count value ⁇ cmd using the abnormal condition rattle width learning value ⁇ gb.
  • the drive control unit 56 controls the drive of the motor 10 such that the encoder count value ⁇ en becomes the target count value ⁇ cmd.
  • the ECU 50 determines whether the start switch has been turned off. If it is determined that the start switch is not turned off (S105: NO), the process returns to S104, and the drive control of the motor 10 is continued. When it is determined that the start switch has been turned off (S105: YES), this control is ended.
  • the learning unit 53 performs normal-time learning processing.
  • a flowchart for explaining the normal state learning process is shown in FIG.
  • the abnormality flags X_err1 and X_err2 are referred to, and the output axis signals Sg1 and Sg2 in which no abnormality occurs are used.
  • the output shaft signals Sg1 and Sg2 may be used, but in the present embodiment, the output shaft If the signal Sg1 is normal, the output shaft signal Sg1 is preferentially used.
  • the learning unit 53 determines whether the first learned flag X_LN1 is set.
  • the first learned flag X_LN1 is set when the first reference angle ⁇ enL is stored in the first storage unit 61.
  • the first storage unit 61 is a volatile memory, and when the start switch is turned off, the first reference angle ⁇ enL is erased, and the first learned flag X_LN1 is reset. If it is determined that the first learned flag X_LN1 is set (S201: YES), the process proceeds to S208. If it is determined that the first learned flag X_LN1 is not set (S201: NO), the process proceeds to S202.
  • the learning unit 53 determines whether the target shift range has been switched from the P range to a range other than the P range.
  • the target shift range in the previous processing is the P range and the target shift range in the present processing is other than the P range, an affirmative determination is made, and in other cases, the negative determination is made.
  • the process proceeds to S203, and a first learning flag X_EX1 is set.
  • the first learning flag X_EX1 indicates that learning of the first reference angle ⁇ enL is in progress. If it is determined that the target shift range is not switched (S202: NO), the process proceeds to S204.
  • the learning unit 53 determines whether the first learning flag X_EX1 is set. If it is determined that the first learning flag X_EX1 is not set (S204: NO), the process proceeds to S208. If it is determined that the first learning flag X_EX1 is set (S204: YES), the process proceeds to S205.
  • the learning unit 53 determines whether the output axis signals Sg1 and Sg2 have changed from the value V1 to the value V2. If it is determined that the output axis signals Sg1 and Sg2 have not changed from the value V1 (S205: NO), the process proceeds to S208. If it is determined that the output axis signals Sg1 and Sg2 have changed from the value V1 to the value V2 (S205: YES), the process proceeds to S206.
  • the learning unit 53 stores the current encoder count value ⁇ en in the first storage unit 61 as the first reference angle ⁇ enL.
  • the learning unit 53 sets the first learned flag X_LN1 and resets the first learning flag X_EX1.
  • the learning unit 53 determines whether the second learned flag X_LN2 is set.
  • the second learned flag X_LN2 is set when the normal rattle width learning value ⁇ ga is stored in the second storage unit 62.
  • the second learned flag X_LN2 is not reset even if the start switch is turned off, once the learning of the rattle width learning value ⁇ ga in the normal state is completed.
  • the second learned flag X_LN2 is reset when the normal state rattle width learning value ⁇ ga is erased by removing the battery or causing battery run-out or the like.
  • the second learned flag X_LN2 is reset when the start switch has been switched off and on a predetermined number of times (for example, several thousand times) since the previous learning of the rattle width learning value ⁇ ga in the normal state. Re-learning of the time rattle width learning value ⁇ ga is performed. If it is determined that the second learned flag X_LN2 is set (S208: YES), the process after S209 is not performed, and this routine is ended, and the process proceeds to S107 in FIG. If it is determined that the second learned flag X_LN2 is not set (S208: NO), the process proceeds to S209.
  • the learning unit 53 determines whether the target shift range has been switched from the D range to a range other than the D range.
  • the target shift range in the previous process is the D range and the target shift range in the current process is other than the D range, an affirmative determination is made, and in other cases, a negative determination is made, and the process proceeds to S211.
  • the process proceeds to S210, and the second learning flag X_EX2 is set.
  • the second learning flag X_EX2 is a flag indicating that learning of the second reference angle ⁇ enR is in progress.
  • the learning unit 53 determines whether the second learning in-progress flag X_EX2 is set. If it is determined that the second learning in-progress flag X_EX2 is not set (S211: NO), this routine is ended, and the process proceeds to S107 in FIG. If it is determined that the second learning flag X_EX2 is set (S211: YES), the process proceeds to S212.
  • the learning unit 53 determines whether the output axis signals Sg1 and Sg2 have changed from the value V4 to the value V3. If it is determined that the output axis signals Sg1 and Sg2 have the value V4 (S212: NO), this routine is ended, and the process proceeds to S107 in FIG. If it is determined that the output shaft signals Sg1 and Sg2 have changed from the value V4 to the value V3 (S212: YES), the process proceeds to S213.
  • the learning unit 53 sets the current encoder count value ⁇ en as the second reference angle ⁇ enR.
  • the learning unit 53 sets the second learned flag X_LN2 and resets the second learning flag X_EX2.
  • the learning unit 53 calculates the normal-time rattle width learning value ⁇ ga according to Expression (1), and stores the calculated value in the second storage unit 62.
  • the ECU 50 determines whether the learning of the normal state rattling width learning value ⁇ ga is completed. If it is determined that the learning of the normal rattle width learning value ⁇ ga is not completed (S107: NO), the process returns to S200, and the normal time learning process is continued.
  • the target count value ⁇ cmd is set based on, for example, the angle design values Kr, Kn, Kd and the like until the learning of the normal rattle width learning value ⁇ ga is completed, and the drive of the motor 10 is controlled.
  • the process proceeds to S300.
  • the abnormality determination unit 58 performs abnormality determination processing of the output shaft signals Sg1 and Sg2.
  • a flowchart for explaining the abnormality determination process is shown in FIG.
  • the abnormality determination unit 58 determines whether the first output shaft signal Sg1 is within the normal range. In detail, the abnormality determination unit 58 determines whether the first output shaft signal Sg1 is larger than the normal lower limit value TH1 and smaller than the normal upper limit value TH2. If it is determined that the first output shaft signal Sg1 is out of the normal range (S301: NO), the process proceeds to S304. If it is determined that the first output shaft signal Sg1 is within the normal range (S301: YES), the process proceeds to S302.
  • the abnormality determination unit 58 determines whether the absolute value of the difference between the first output shaft signal Sg1 and the second output shaft signal Sg2 is smaller than the difference determination threshold THd. When it is determined that the absolute value of the difference between the first output shaft signal Sg1 and the second output shaft signal Sg2 is equal to or greater than the difference determination threshold THd (S302: NO), deviation error occurs in the output shaft signals Sg1, Sg2 It is determined that there is, and the process proceeds to S305. If it is determined that the absolute value of the difference between the first output shaft signal Sg1 and the second output shaft signal Sg2 is smaller than the difference determination threshold THd (S302: YES), the process proceeds to S303. In S303, the abnormality determination unit 58 resets both the abnormality flags X_err1 and X_err2.
  • the abnormality determination unit 58 determines whether the second output shaft signal Sg2 is in the normal range . Specifically, the abnormality determination unit 58 determines whether the second output shaft signal Sg2 is larger than the normal lower limit value TH1 and smaller than the normal upper limit value TH2. If it is determined that the second output shaft signal Sg2 is within the normal range (S304: YES), the process proceeds to S306. If it is determined that the second output shaft signal Sg2 is out of the normal range (S304: NO), the process proceeds to S305.
  • the abnormality determination unit 58 sets both the abnormality flags X_err1 and X_err2. In S306, the abnormality determination unit 58 sets the first abnormality flag X_err1 and resets the second abnormality flag X_err2.
  • the notification unit 59 determines whether at least one of the abnormality flags X_err1 and X_err2 is set. If it is determined that the abnormality flags X_err1 and X_err2 are not both set (S109: NO), the process proceeds to S400. If it is determined that at least one of the abnormal flags X_err1 and X_err2 is set (S109: YES), the process proceeds to S110. In S110, the notification unit 59 warns the user that an abnormality has occurred in the shift by wire system 1.
  • S400 motor control at normal time is performed.
  • a flow chart of the normal motor control process is shown in FIG.
  • the target setting unit 55 acquires the driver request shift range, the vehicle speed, the brake signal, and the like input from the shift switch and the like.
  • the target setting unit 55 sets a target shift range based on the driver request shift range, the vehicle speed, the brake signal, and the like.
  • the target setting unit 55 sets the target count value ⁇ cmd by the equations (2) to (5) according to the target shift range.
  • the central count values ⁇ p, ⁇ r, ⁇ n, ⁇ d are calculated in advance and stored in the first storage unit 61 or the like, and the stored values are read.
  • the drive control unit 56 controls the drive of the motor 10 such that the encoder count value ⁇ en stops at the target count value ⁇ cmd.
  • the ECU 50 determines whether the start switch has been turned off. If it is determined that the start switch is not turned off (S112: NO), the process returns to S300. When it is determined that the start switch has been turned off (S112: YES), this control is ended.
  • the normal learning process and the abnormal learning process are executed as initial learning when the start switch is turned on.
  • the reference angles ⁇ enL and ⁇ enR learned in the normal time learning process are stored in the first storage unit 61, and the normal time rattle width learning value ⁇ ga is stored in the second storage unit 62.
  • the driving of the motor 10 is controlled based on the first reference angle ⁇ enL and the normal-time rattle width learning value ⁇ ga.
  • the first reference angle ⁇ enL stored in the first storage unit 61 is maintained while the start switch is turned on.
  • the encoder 13 is reset and the first reference angle ⁇ enL is erased, so that even when the rattle width learning value ⁇ ga is held in the second storage unit 62 in the normal state, it is used. I can not Therefore, in the present embodiment, when the start switch is turned on, both the abnormal flags X_err1 and X_err2 are set, and if the output axis signals Sg1 and Sg2 are not available, the abnormal time rattle width is set in the abnormal case learning process. The learning value ⁇ gb is learned. As a result, even if both of the output shaft signals Sg1 and Sg2 can not be used due to, for example, a failure of the output shaft sensor 16, the switching control of the shift range can be continued, and the vehicle can be retreated.
  • the shift range control device 40 of the present embodiment switches the shift range by controlling the drive of the motor 10, and the angle calculation unit 51, the signal acquisition unit 52, and the learning unit 53. , Storage units 61 and 62, a target setting unit 55, a drive control unit 56, and an abnormality determination unit 58.
  • the angle calculation unit 51 obtains a motor rotation angle signal SgE output from the encoder 13 that detects the rotation position of the motor 10, and calculates an encoder count value ⁇ en.
  • the signal acquisition unit 52 is output from an output shaft sensor 16 that detects the rotational position of the output shaft 15 to which the rotation of the motor 10 is transmitted, and an output shaft signal whose value changes stepwise according to the rotational position of the output shaft 15 Get Sg1 and Sg2.
  • the learning unit 53 learns a position correction value used to calculate the motor angle target value.
  • the normal rattle width learning value ⁇ ga and the abnormal rattle width learning value ⁇ gb correspond to the “position correction value”.
  • the first reference angle ⁇ enL is also used to calculate the target count value ⁇ cmd, and in this sense, the first reference angle ⁇ enL itself may be considered to be included in the concept of the position correction value.
  • the storage units 61 and 62 store a normal rattle width learning value ⁇ ga and an abnormal rattle width learning value ⁇ gb.
  • the target setting unit 55 sets the target count value ⁇ cmd using the normal rattle width learning value ⁇ ga or the abnormal rattle width learning value ⁇ gb according to the target shift range.
  • the drive control unit 56 controls the drive of the motor 10 such that the encoder count value ⁇ en becomes the target count value ⁇ cmd.
  • the abnormality determination unit 58 determines whether the output axis signals Sg1 and Sg2 can be used.
  • the learning unit 53 changes the timing at which the output shaft signals Sg1 and Sg2 change when the motor 10 is rotated in the first direction.
  • Encoder reference value ⁇ enL which is the encoder count value ⁇ en of the encoder, and the encoder count value ⁇ en at the timing when the output shaft signals Sg1 and Sg2 change when the motor 10 is rotated in the second direction opposite to the first direction.
  • the normal-time rattle width learning value ⁇ ga is learned as a position correction value.
  • the target setting unit 55 stores the normal time rattle width learning value stored in the second storage unit 62 from when all the output shaft signals Sg1 and Sg2 are determined to be unavailable until the start switch is turned off.
  • the target count value ⁇ cmd is set using ⁇ ga.
  • the output shaft signals Sg1 and Sg2 are signals that change in steps according to the rotational position of the output shaft 15, and are at least one of the reference angles ⁇ enL and ⁇ enR that are encoder count values ⁇ en at the timings at which the output shaft signals Sg1 and Sg2 change.
  • the rattle width ⁇ g is learned based on Further, by setting the target count value ⁇ cmd based on the learned values ⁇ ga and ⁇ gb that have been learned, when the motor 10 is started to be driven, the motor shaft 105 is located anywhere in the rattle, Positioning can be controlled with high accuracy so that the motor 10 is at the center of the valleys 221-224. Thereby, the detent roller 26 can be reliably fitted in the valleys 221 to 224 according to the target shift range.
  • the learning unit 53 is operated based on the encoder count value ⁇ en when the motor 10 is rotated to the limit position of the movable range when all the output shaft signals Sg1 and Sg2 are not available when the start switch is turned on.
  • An abnormal time rattle width learning value ⁇ gb is learned as a position correction value.
  • the output shaft 15 has a plurality of valleys 221 to 224 with which the detent roller 26 is engaged according to the shift range, and a detent plate 21 on which peaks 226 to 228 provided between the valleys 221 to 224 are formed. Rotate together.
  • the output shaft signals Sg1 and Sg2 change stepwise so that the detent roller 26 has different values before and after movement when moving to the adjacent valleys 221 to 224. Thereby, the rotational position of the output shaft 15 according to the shift range can be detected appropriately.
  • the first direction is the rotational direction of the rotating member when switching from the P range to a range other than the P range.
  • the valleys on the P range side of the peaks 226 to 228 be P range valleys
  • the valleys on the opposite side of the P range be anti-P range valleys.
  • the values of the output axis signals Sg1 and Sg2 change when the detent roller 26 is at a predetermined position between the center of the P range valley and the top of the peak at at least one location.
  • the output shaft signals Sg1 and Sg2 are generated between the center of the first valley 221 which is the P range valley of the first peak 226 and the peak of the first peak 226. Value changes.
  • the first reference angle ⁇ enL is an encoder count at a timing when the values of the output axis signals Sg1 and Sg2 change when the detent roller 26 moves from the center of the first valley portion 221 toward the top of the first peak portion 226. It is the value ⁇ en.
  • the values of the output axis signals Sg1 and Sg2 change when the detent roller 26 is at a predetermined position between the center of the anti-P range valley and the top of the peak at at least one location.
  • the output shaft signals Sg1 and Sg2 indicate that the detent roller 26 is between the center of the fourth valley 224 which is the anti-P range valley of the third peak 228 and the apex of the third peak 228.
  • the value changes at.
  • the second reference angle ⁇ enR is an encoder count at a timing at which the values of the output axis signals Sg1 and Sg2 change when the detent roller 26 moves from the center of the fourth valley portion 224 toward the top of the third peak portion 228. It is the value ⁇ en.
  • the rotation direction of the detent plate 21 is the first direction and the detent roller 26 is between the center of the first valley portion 221 and the apex of the first peak portion 226, the state in which the movement direction is rattled At this time, the motor shaft 105 and the output shaft 15 are integrally rotated.
  • the rotation direction of the detent plate 21 is the second direction and the detent roller 26 is between the center of the fourth valley portion 224 and the apex of the third peak portion 228, the movement direction is rattling In this state, the motor shaft 105 and the output shaft 15 rotate integrally. Therefore, by using the encoder count value ⁇ en when the motor shaft 105 and the output shaft 15 rotate integrally, it is possible to learn the rattle width ⁇ g appropriately.
  • the shift range control device 40 has a notification unit 59 that warns that the shift by wire system 1 is abnormal when it is determined that at least one of the output shaft signals Sg1 and Sg2 is not available. As a result, it is possible to appropriately notify the user that the shift-by-wire system 1 is abnormal, and to prompt the user to perform an early repair.
  • the learning unit learns the rattle width based on the first reference angle and the second reference angle in the normal state learning process.
  • learning of the first reference angle or the second reference angle may be omitted, for example, by using a design value.
  • the first reference angle is learned when switching from the P range to a range other than the P range.
  • the value of the output axis signal is changed when the detent roller 26 is between the center of the second valley 222 and the top of the second peak 227, and the R range to the N range or D range When switching to the range, the motor angle at the change timing may be set as the first reference angle.
  • the change The motor angle at the timing may be the first reference angle.
  • the second reference angle is learned when switching from the D range to a range other than the D range.
  • the value of the output axis signal is changed when the detent roller 26 is between the third valley 223 and the top of the second peak 227, so that N range to R range or P range
  • the motor angle at the change timing may be set as the second reference angle.
  • the change timing is The motor angle may be the second reference angle.
  • the output axis signal may be changed between the centers of a plurality of P range side valleys and the peaks of the peaks.
  • the output axis signal may be changed between the center of the anti-P range side valley portions at a plurality of locations and the top of the peak portion.
  • the angle ⁇ 1 at which the output axis signal changes is set in the same manner as the P lock guaranteed range. In another embodiment, the angle ⁇ 1 at which the output axis signal changes may be different from the P lock guaranteed range. Further, the angle ⁇ 1 at which the output shaft signal changes is set in the same manner as the D hydraulic pressure guarantee range. In another embodiment, the angle ⁇ 3 at which the output axis signal changes may be different from the D hydraulic pressure guarantee range.
  • the learning of the second reference angle and the normal rattle width learning value is performed when the normal rattle width learning value is not stored in the storage unit and the number of times the start switch is turned on or off from the previous learning. Executed when done.
  • the learning frequency of the second reference angle and the learning value of the rattle width learning value at normal time is not limited to this, and may be executed every time the start switch is turned on, as in the first reference angle. Good.
  • the position correction value is a normal rattle width learning value, which is a value corresponding to a rattling width corresponding to the total of the play between the motor shaft and the output shaft, and an abnormal rattling width learning value.
  • the correction value may be any value capable of computing the rattle width, for example, a value corresponding to the center of the rattle to the rattle position, that is, ( ⁇ ga / 2), ( ⁇ gb) / 2) etc.
  • the position correction value may be the first reference angle and the second reference angle itself.
  • the first reference angle is used as the position correction value, and the first reference angle and the angle between the change point where the output axis signal changes and the valley according to the target shift range
  • the motor angle target value may be set on the basis of this.
  • the motor angle target value may be calculated by an arithmetic expression corresponding to the position correction value.
  • the motor is a DC brushless motor. In other embodiments, the motor may be any motor, such as, for example, a switched reluctance motor. In the above embodiment, although the number of winding sets of the motor is not mentioned, the number of winding sets may be one or plural.
  • the motor rotation angle sensor is an encoder. In another embodiment, the motor rotation angle sensor is not limited to the encoder, and any sensor such as a resolver may be used. That is, the motor angle is not limited to the encoder count value, and may be any value that can be converted to the motor angle.
  • an MR sensor is used as the output axis sensor.
  • Other embodiments may use magnetic sensors other than MR sensors.
  • it is a double system with which two independent output axis signals are output from an output axis sensor.
  • the number of output axis signals output from the output axis sensor may be one or three or more.
  • the output shaft sensor may be a single system or a triple or more multiplex system.
  • the motor rotation angle sensor may be a multiple system.
  • the rotating member is a detent plate
  • the engaging member is a detent roller.
  • the rotation member and the engagement member are not limited to the detent plate and the detent roller, but may be any shape such as a shape.
  • the detent plate is provided with four valleys.
  • the number of valleys is not limited to four, but may be any number.
  • the number of valleys of the detent plate may be two, and the P range and the not P range may be switched.
  • the number of engagement positions matches the number of steps of the output shaft signal.
  • the number of engagement positions and the number of steps of the output shaft signal may be different, for example, in the same peak, on the P range side valley side and the anti-P range valley side,
  • the values of the output axis signals may be switched respectively.
  • the shift range switching mechanism, the parking lock mechanism, and the like may be different from the above embodiment.
  • a reduction gear is provided between the motor shaft and the output shaft.
  • the details of the reduction gear are not mentioned in the above embodiment, for example, a cycloid gear, a planetary gear, a spur gear that transmits torque from the reduction mechanism substantially coaxial with the motor shaft to the drive shaft, or these Any configuration may be used, such as one using a combination of
  • the reduction gear between the motor shaft and the output shaft may be omitted, or a mechanism other than the reduction gear may be provided.
  • this indication is not limited at all to the above-mentioned embodiment, and can be carried out in various forms in the range which does not deviate from the meaning.

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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ものである。学習部（５３）は、始動スイッチがオンされたとき、少なくとも１つの出力軸信号が利用可能である場合、モータ（１０）を第１方向に回転させたときに出力軸信号が変化するタイミングのモータ角度である第１基準角度、および、モータ（１０）を第１方向と反対方向である第２方向に回転させたときに出力軸信号が変化するタイミングのモータ角度である第２基準角度の少なくとも一方に基づいて演算される正常時補正値を位置補正値として学習する。全ての出力軸信号が利用不可と判定されてから始動スイッチがオフされるまでの間、目標設定部（５５）は、記憶部（６２）に記憶されている正常時補正値を用いてモータ角度目標値を設定する。

Description

シフトレンジ制御装置 関連出願の相互参照
　本出願は、２０１７年７月１８日に出願された特許出願番号２０１７－１３８９０１号に基づくものであり、ここにその記載内容を援用する。
　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替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、モータの回転を減速して伝達する減速機構の回転軸に嵌合連結された出力軸の回転角を検出する出力軸センサが設けられており、出力軸センサの検出値、および、ロータの回転を検出するエンコーダの検出値に基づいてモータの駆動を制御している。
特許第４３８５７６８号
　特許文献１では、出力軸センサおよびエンコーダの検出値を用いてモータの駆動を制御している。ここで、出力軸センサに異常が生じた場合、モータの駆動を適切に制御できない虞がある。また、特許文献１には、出力軸センサに異常が生じた場合について、何ら言及されていない。本開示の目的は、出力軸センサからの信号に異常が生じた場合であっても、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、角度演算部と、信号取得部と、学習部と、記憶部と、目標設定部と、駆動制御部と、異常判定部と、を備える。
　角度演算部は、モータの回転位置を検出するモータ回転角センサから出力されるモータ回転角信号を取得し、モータ角度を演算する。信号取得部は、モータの回転が伝達される出力軸の回転位置を検出する出力軸センサから出力され、出力軸の回転位置に応じて値がステップ的に変化する出力軸信号を取得する。学習部は、モータ角度目標値の演算に用いられる位置補正値を学習する。記憶部は、位置補正値を記憶する。目標設定部は、目標シフトレンジに応じ、位置補正値を用いてモータ角度目標値を設定する。駆動制御部は、モータ角度がモータ角度目標値となるように、モータの駆動を制御する。異常判定部は、出力軸信号の利用可否を判定する。学習部は、始動スイッチがオンされたとき、少なくとも１つの出力軸信号が利用可能である場合、モータを第１方向に回転させたときに出力軸信号が変化するタイミングのモータ角度である第１基準角度、および、モータを第１方向とは反対方向である第２方向に回転させたときに出力軸信号が変化するタイミングのモータ角度である第２基準角度の少なくとも一方に基づいて演算される正常時補正値を、位置補正値として学習する。全ての出力軸信号が利用不可と判定されてから始動スイッチがオフされるまでの間、目標設定部は、記憶部に記憶されている正常時補正値を用いてモータ角度目標値を設定する。
　位置補正値を用いてモータ角度を設定することで、高精度の位置決め制御が可能である。また、出力軸信号が利用不可になった場合であっても、始動スイッチがオンされている間は、正常時補正値を用いてモータ角度目標値を設定し、モータの駆動を継続する。これにより、出力軸信号に異常が生じた場合であっても、モータの駆動を適切に継続可能である。
　本開示についての上記目的及びその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図１は、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、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、一実施形態による出力軸信号に基づくガタ幅の学習を説明する説明図であり、 図４は、一実施形態によるモータ制御処理を説明するフローチャートであり、 図５は、一実施形態による正常時学習処理を説明するフローチャートであり、 図６は、一実施形態による異常判定処理を説明するフローチャートであり、 図７は、一実施形態による通常時モータ制御処理を説明するフローチャートである。
　　　（一実施形態）
　以下、シフトレンジ制御装置を図面に基づいて説明する。図１および図２に示すように、一実施形態によるシフトレンジ切替システムとしての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。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２に示すように、モータ回転角センサとしてのエンコーダ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。以下、エンコーダ１３からの信号をモータ回転角信号ＳｇＥとする。本実施形態では、エンコーダ１３は、Ａ相、Ｂ相について、各１つの信号を出力する１重系にて構成されている。本実施形態では、エンコーダ１３は、出力軸センサ１６より角度検出精度が高い。
　減速機１４は、モータ１０のモータ軸１０５（図３参照）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。
　出力軸センサ１６は、第１センサ部１６１、および、第２センサ部１６２を有し、出力軸１５の回転位置を検出する。本実施形態の出力軸センサ１６は、後述する回転部材としてのディテントプレート２１に設けられるターゲット２１５（図１参照）の磁界の変化を検出する磁気センサであり、ターゲット２１５の磁界を検出可能な箇所に取り付けられる。図中、第１センサ部１６１を「センサ１」、第２センサ部１６２を「センサ２」と記載する。
　センサ部１６１、１６２は、ターゲット２１５の磁界の変化を検出する磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）を有する、いわゆるＭＲセンサである。第１センサ部１６１は、ターゲット２１５の回転位置に応じた磁界を検出し、第１出力軸信号Ｓｇ１をＥＣＵ５０に出力する。第２センサ部１６２は、ターゲット２１５の回転位置に応じた磁界を検出し、第２出力軸信号Ｓｇ２をＥＣＵ５０に出力する。本実施形態の出力軸センサ１６は、２つのセンサ部１６１、１６２を有しており、それぞれ独立に出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２をＥＣＵ５０に送信している。すなわち、出力軸センサ１６は、２重系となっている。
　本実施形態では、出力軸センサ１６を、非接触にてターゲット２１５の磁界の変化を検出する磁気センサとしている。これにより、接点式のセンサと比較し、アクチュエータ側の構成を大幅に変更することなく、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２を容易に多重化することができる。出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２を多重化（本実施形態では２重化）することで、比較的高い安全性に対する要求を満たすことができるので、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２は、例えばシフトバイワイヤシステム１のダイアグやフェイルセーフ等の異常監視等に好適に用いられる。
　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の駆動により、出力軸１５と一体に回転する。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。
　図３に模式的に示すように、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、４つの谷部２２１～２２４が設けられる。第１谷部２２１がＰレンジ、第２谷部２２２がＲレンジ、第３谷部２２３がＮレンジ、第４谷部２２４がＤレンジに対応する。また、第１谷部２２１と第２谷部２２２との間には第１山部２２６が設けられ、第２谷部２２２と第３谷部２２３との間には第２山部２２７が設けられ、第３谷部２２３と第４谷部２２４との間には第３山部２２８が設けられる。図３において、一点鎖線は、谷部２２１～２２４の中心位置を示している。
　第１谷部２２１の第１山部２２６と反対側には、壁部２３１が形成されている。第４谷部２２４の第３山部２２８と反対側には、壁部２３２が形成されている。壁部２３１、２３２は、高さが山部２２６～２２８よりも高く形成されている。ディテントローラ２６が第１谷部２２１にある状態にてディテントプレート２１が逆方向に回転した場合、壁部２３１によりディテントローラ２６の移動が規制されるので、ディテントローラ２６が壁部２３１を乗り越えるのを防ぐことができる。また、ディテントローラ２６が第４谷部２２４にある状態にてディテントプレート２１が正方向に回転した場合、壁部２３２によりディテントローラ２６の移動が規制されるので、ディテントローラ２６が壁部２３２を乗り越えるのを防ぐことができる。
　図１に示すように、ディテントプレート２１には、出力軸１５の回転に応じて磁界が変化するターゲット２１５が設けられる。ターゲット２１５は、磁性体にて形成される。ターゲット２１５は、ディテントプレート２１と別部材であってもよいし、ディテントプレート２１が磁性体であれば、例えばディテントプレート２１にプレス加工等を施すことで形成してもよい。ターゲット２１５は、出力軸１５の回転位置に応じて、出力軸センサ１６の出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２である出力電圧が、ステップ状に変化するように形成される。出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２の詳細は、後述する。
　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、先端に係合部材としてのディテントローラ２６が設けられる。ディテントローラ２６は、谷部２２１～２２４のいずれかに嵌まり込む。本実施形態では、ディテントプレート２１に形成される谷部２２１～２２４は４つであるので、ディテントローラ２６が係合する係合ポジション数は、４である。
　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が谷部２２１～２２４を移動する。ディテントローラ２６が谷部２２１～２２４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とが噛み合うことで、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、および、ＥＣＵ５０等を有する。モータドライバ４１は、モータ１０の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）への通電に係る駆動信号を出力する。モータドライバ４１とバッテリとの間には、モータリレー４６が設けられる。モータリレー４６は、イグニッションスイッチ等である車両の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、マイコン等を主体として構成され、内部にはいずれも図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、Ｉ／Ｏ、及び、これらの構成を接続するバスライン等を備えている。ＥＣＵ５０における各処理は、ＲＯＭ等の実体的なメモリ装置（すなわち、読み出し可能非一時的有形記録媒体）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。
　ＥＣＵ５０は、ドライバ要求シフトレンジ、ブレーキスイッチからの信号および車速等に基づいてモータ１０の駆動を制御することで、シフトレンジの切り替えを制御する。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。
　ＥＣＵ５０は、角度演算部５１、信号取得部５２、学習部５３、目標設定部５５、駆動制御部５６、異常判定部５８、報知部５９、第１記憶部６１および第２記憶部６２等を有する。角度演算部５１は、エンコーダ１３から出力されるモータ回転角信号ＳｇＥに基づき、エンコーダ１３のカウント値であるエンコーダカウント値θｅｎを演算する。エンコーダカウント値θｅｎ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、エンコーダカウント値θｅｎが「モータ角度」に対応する。信号取得部５２は、出力軸センサ１６から出力される出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２を取得する。本実施形態では、出力軸センサ１６から直接的に出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２を取得するが、他のＥＣＵ等からＣＡＮ（Controller Area Network）等の車両通信網を経由して取得してもよい。
　学習部５３は、モータ軸１０５（図３参照）と出力軸１５との間の遊びの合計であるガタ幅θｇを学習する。目標設定部５５は、シフトスイッチ等に基づくドライバ要求シフトレンジ、車速、および、ブレーキスイッチからの信号等に基づき、目標シフトレンジを設定する。また、目標設定部５５は、目標シフトレンジに応じ、モータ角度目標値である目標カウント値θｃｍｄを設定する。ガタ幅θｇの学習、および、目標カウント値θｃｍｄの設定等の詳細は、後述する。
　駆動制御部５６は、エンコーダカウント値θｅｎが目標カウント値θｃｍｄとなる回転位置にてモータ１０が停止するように、フィードバック制御等により、モータ１０の駆動を制御する。モータ１０の駆動制御の詳細は、どのようであってもよい。
　異常判定部５８は、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２の異常を監視する。第１出力軸信号Ｓｇ１が異常である場合、第１異常フラグＸ＿ｅｒｒ１をセットする。第２出力軸信号Ｓｇ２が異常である場合、第２異常フラグＸ＿ｅｒｒ２をセットする。異常フラグＸ＿ｅｒｒ１、Ｘ＿ｅｒｒ２は、後述の第２記憶部６２に記憶される。これにより、異常フラグＸ＿ｅｒｒ１、Ｘ＿ｅｒｒ２は、始動スイッチがオフされても保持される。
　異常判定部５８は、第１出力軸信号Ｓｇ１が正常下限値ＴＨ１（例えば０．５［Ｖ］）以下の場合、または、正常上限値ＴＨ２（例えば４．５［Ｖ］）以上の場合、第１出力軸信号Ｓｇ１が異常であると判定し、第１異常フラグＸ＿ｅｒｒ１をセットする。第１出力軸信号Ｓｇ１は、第１異常フラグＸ＿ｅｒｒ１がセットされていれば利用不可であり、セットされていなければ利用可能である。
　同様に、異常判定部５８は、第２出力軸信号Ｓｇ２が正常下限値ＴＨ１以下の場合、または、正常上限値ＴＨ２以上の場合、第２出力軸信号Ｓｇ２が異常であると判定し、第２異常フラグＸ＿ｅｒｒ２をセットする。第２出力軸信号Ｓｇ２は、第２異常フラグＸ＿ｅｒｒ２がセットされていれば利用不可であり、セットされていなければ利用可能である。
　正常下限値ＴＨ１および正常上限値ＴＨ２は、適宜設定可能である。本実施形態では、第１出力軸信号Ｓｇ１の判定に係る値と第２出力軸信号Ｓｇ２の判定に係る値とは同じとするが、異なっていてもよい。正常下限値ＴＨ１より大きく、正常上限値ＴＨ２未満の範囲を、正常範囲とする。
　また、異常判定部５８は、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２が共に正常範囲内であって、第１出力軸信号Ｓｇ１と第２出力軸信号Ｓｇ２との差が差分判定閾値ＴＨｄより大きい場合、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２の一方に異常が生じていると判定する。出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２の差が差分判定閾値ＴＨｄより大きい場合、どちらに異常が生じているかの特定ができないため、異常フラグＸ＿ｅｒｒ１、Ｘ＿ｅｒｒ２を共にセットし、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２を、共に利用不可とする。
　出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２の一方が正常範囲内であって、他方が正常範囲外である場合、正常範囲内である方の出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２が正常であるとみなす。なお、モータ回転角信号ＳｇＥについては、別途異常が監視されているものとし、以下、モータ回転角信号ＳｇＥは正常であるものとする。
　報知部５９は、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２の少なくとも一方に異常が生じた場合、シフトバイワイヤシステム１に異常が生じている旨を、運転者に警告する。報知部５９は、例えばインスツルメンタルパネルのウォーニングランプを点灯させ、シフトバイワイヤシステム１に異常が生じていることを警告する。ユーザへの警告方法は、ウォーニングランプの点灯に限らず、音声での案内等、どのような方法でもよい。これにより、修理工場等への持ち込みを促す。
　第１記憶部６１は、例えばＲＡＭ等の揮発性メモリである。第１記憶部６１には、始動スイッチを経由して電力が供給される。そのため、第１記憶部６１に記憶された情報は、始動スイッチがオフされると消去される。第２記憶部６２は、例えばＳＲＡＭ等の揮発性メモリである。第２記憶部６２には、始動スイッチを経由せず、バッテリから直接的に電力が供給される。そのため、第２記憶部６２に記憶された情報は、始動スイッチがオフされても消去されず、保持される。また、第２記憶部６２として、例えばＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリを用いてもよい。なお、図２では、煩雑になることを避けるため、制御線の一部を省略した。
　図３は、上段にディテントプレート２１等を模式的に示しており、下段に出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２を示している。図３に示すように、谷部２２１、２２２の中心間の角度設計値Ｋｒ、谷部２２２、２２３の中心間の角度設計値Ｋｎ、および、谷部２２３、２２４の中心間の角度設計値Ｋｄは、図示しないＲＯＭ等に予め記憶されている。また、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２が変化する後述の角度θ１、θ３間の角度設計値Ｋ１、および、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２が変化する角度θ１と第１谷部２２１の中心との間の角度設計値Ｋ２が、ＲＯＭ等に予め記憶されている。さらにまた、壁部２３１、２３２間の角度設計値Ｋ３が、ＲＯＭ等に予め記憶されている。角度設計値Ｋ３は、ディテントローラ２６の可動範囲の設計値と捉えることもできる。本実施形態では、角度設計値Ｋｎ、Ｋｒ、Ｋｄ、Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３は、いずれもエンコーダ１３のカウント値に対応する値とするが、角度換算可能などのような値であってもよい。
　出力軸角度θｓは、出力軸１５の回転位置に応じた角度であって、ディテントローラ２６が、第１谷部２２１の中心と第１山部２２６の頂点との間の所定の位置にあるときの角度をθ１、第２山部２２７の頂点に位置するときの角度をθ２、第３山部２２８の頂点と第４谷部２２４の中心との間の所定の位置にあるときの角度をθ３とする。本実施形態では、角度θ１は、パーキングロック機構３０によるパーキングロックを保証するＰロック保証範囲の境界値と同様に設定される。また、角度θ３は、自動変速機５にてドライブレンジの油圧を保証するＤ油圧保証範囲の境界値と同様に設定される。
　出力軸角度θｓが角度θ１より小さいとき、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２は、値Ｖ１にて一定である。出力軸角度θｓが角度θ１になると、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２は、値Ｖ１から値Ｖ２に変化する。出力軸角度θｓが角度θ１以上、角度θ２未満の範囲において、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２は、値Ｖ２で一定である。出力軸角度θｓが角度θ２になると、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２は、値Ｖ２から値Ｖ３に変化する。出力軸角度θｓが角度θ２以上、角度θ３未満の範囲において、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２は、値Ｖ３で一定である。出力軸角度θｓが角度θ３になると、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２は、値Ｖ４に変化する。出力軸角度θｓが角度θ３以上のとき、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２は、値Ｖ４にて一定である。
　出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２の取り得る値Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４は、離散しており、各値の中間値は取らない。また、値Ｖ１と値Ｖ２、値Ｖ２と値Ｖ３、値Ｖ３と値Ｖ４との差は、分解能やセンサ誤差等と比較して、十分に大きい値となるように設定される。すなわち本実施形態では、ディテントローラ２６の谷部２２１～２２４間の移動に伴い、連続値と見なせない程度に異なっている第１の値から第２の値に値が切り替わることを、「値がステップ的に変化する」と定義している。なお、値Ｖ１と値Ｖ２、値Ｖ２と値Ｖ３、値Ｖ３と値Ｖ４との差は、等しくてもよいし、異なっていてもよい。なお、本実施形態では、Ｖ１＜Ｖ２＜Ｖ３＜Ｖ４として説明するが、値Ｖ１～Ｖ４の大小関係は、異なっていてもよい。
　本実施形態では、ディテントローラ２６の係合ポジション数が４つであり、ディテントローラ２６の係合位置に応じ、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２が４段階に変化するように、出力軸センサ１６およびターゲット２１５を設ける。すなわち本実施形態では、係合ポジション数と、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２が取り得る出力電圧の段階数とが一致している。例えば、参考例として、出力軸信号が、出力軸１５の回転位置に応じて連続的に変化するアナログ信号の場合、ＡＤ変換等の処理が必要となる。本実施形態では、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２は、レンジに応じてステップ的に変化する。出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２が４段階程度であれば、出力軸センサ１６内におけるＡＤ変換等の処理が不要となるため、出力軸センサ１６の構成を簡素化することができる。
　図３の上段に記載の図では、モータ軸１０５と出力軸１５との間の「遊び」を概念的に示している。ここでは、出力軸１５と減速機１４とが一体となっており、モータ軸１０５が減速機１４の遊びの範囲で移動可能であるものとして記載しているが、モータ軸１０５と減速機１４とが一体となっており、減速機１４と出力軸１５との間に「遊び」が存在しているように構成しても差し支えない。ここでは、モータ軸１０５と出力軸１５との間の「遊び」は、減速機１４のギアとモータ軸１０５との間に存在するものを中心に説明するが、「遊び」とはモータ軸１０５と出力軸１５との間に存在する遊びやガタ等の合計と捉えることができる。以下適宜、モータ軸１０５と出力軸１５との間の遊びの合計を、ガタ幅θｇとする。
　また、実際には、ディテントプレート２１が出力軸１５と一体に回転することで、ディテントローラ２６が谷部２２１～２２４間を移動するが、図３では、ディテントローラ２６が出力軸１５とともに移動するものとして図示した。図３において、ディテントローラ２６が矢印Ａ１方向に移動するようにディテントプレート２１を回転させる回転方向を第１方向、矢印Ａ２方向に移動するようにディテントプレート２１を回転させる回転方向を第２方向とする。
　モータ軸１０５と出力軸１５との間には、減速機１４が設けられており、ギアバックラッシュを含む「遊び」が存在している。本実施形態では、モータ１０はＤＣブラシレスモータであって、モータ１０への通電が停止されているとき、コギングトルク等の影響により、遊びの範囲内にてモータ軸１０５が回転し、モータ軸１０５と出力軸１５とが離間することがある。また、ディテントローラ２６が、谷部２２１～２２４の中心からずれた位置にてモータ１０の通電がオフされた場合、コギングトルクの影響により、ディテントスプリング２５のスプリング力にて谷部２２１～２２４の中心に適切に落とし込めない虞がある。そこで本実施形態では、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２およびエンコーダカウント値θｅｎに基づき、ガタ幅θｇを学習し、ガタ幅θｇを用いて目標カウント値θｃｍｄを設定することで、精度よくモータ１０の停止位置を制御している。
　出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２の少なくとも一方が利用可能である場合の正常時学習処理を説明する。始動スイッチがオフされているとき、シフトレンジはＰレンジであって、ディテントローラ２６は、第１谷部２２１の中心に位置している。このとき、モータ１０はコギングトルクによりガタ幅θｇの範囲内にて回転する虞があり、始動直後において、モータ１０がガタ幅θｇ内のどの位置にあるかの特定は困難である。
　矢印Ａ１で示すように、目標シフトレンジがＰレンジからＰレンジ以外のレンジに切り替えられると、ディテントローラ２６は、ディテントプレート２１の回転により、第１谷部２２１から第１山部２２６側へ移動する。ディテントローラ２６が第１谷部２２１の中心を抜けて、いわゆる「山登り状態」となっているとき、モータ軸１０５と出力軸１５とが一体となって回転している。
　本実施形態では、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２が変化する変化ポイントである角度θ１は、第１谷部２２１の中心と第１山部２２６の頂点との間に設定されている。すなわち、ディテントローラ２６がＰレンジに対応する第１谷部２２１に嵌まり合っている状態から、ディテントプレート２１を第１方向に回転させるとき、最初に出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２が変化するポイントにおいて、モータ軸１０５は、ガタ幅θｇの一端側にて、減速機１４に当接している状態である。このときのエンコーダカウント値θｅｎを、第１基準角度θｅｎＬとして、第１記憶部６１に記憶しておく。
　また、矢印Ａ２で示すように、目標シフトレンジがＤレンジからＤレンジ以外のレンジに切り替えられると、ディテントローラ２６は、ディテントプレート２１の回転により、第４谷部２２４から第３山部２２８へ移動する。ディテントローラ２６が第４谷部２２４の中心を抜けて、いわゆる「山登り状態」となっているとき、モータ軸１０５と出力軸１５とが一体となって回転している。
　本実施形態では、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２が変化する変化ポイントである角度θ３は、第３山部２２８の頂点と第４谷部２２４の中心との間に設定されている。すなわち、ディテントローラ２６が第４谷部２２４に嵌まり合っている状態から、ディテントプレート２１を第２方向に回転させるとき、最初に出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２が変化するポイントにおいて、モータ軸１０５は、ガタ幅θｇの他端側にて、減速機１４に当接している。このときのエンコーダカウント値θｅｎを、第２基準角度θｅｎＲとして、第１記憶部６１に記憶しておく。
　正常時学習処理では、角度θ１と角度θ３との間の角度は、角度設計値Ｋ１として、第２記憶部６２に記憶されている。したがって、第１基準角度θｅｎＬ、第２基準角度θｅｎＲ、および、角度設計値Ｋ１に基づき、正常時補正値としての正常時ガタ幅学習値θｇａを演算可能である（式（１）参照）。演算された正常時ガタ幅学習値θｇａは、第２記憶部６２に記憶される。
　　θｇａ＝｛Ｋ１－（θｅｎＲ－θｅｎＬ）｝　　・・・（１）
　また、第１変化ポイントである角度θ１と第１谷部２２１の中心との間の角度設計値Ｋ２が予め記憶されている。したがって、第１基準角度θｅｎＬ、角度設計値Ｋ２、および、正常時ガタ幅学習値θｇａに基づき、ディテントローラ２６が第１谷部２２１に嵌まり合っており、モータ軸１０５がガタ幅θｇの中心に位置するときのエンコーダカウント値であるＰレンジ中心カウント値θｐを演算可能である（式（２）参照）。以下適宜、ディテントローラ２６が谷部２２１～２２４の中心に嵌まり合っているときのガタ幅θｇの中心にモータ軸１０５が位置している状態を、モータ１０が谷部２２１～２２４の中心に位置している、とする。
　また、各谷部２２１～２２４の中心間の角度は、角度設計値Ｋｒ、Ｋｎ、Ｋｄとして記憶されているので、モータ１０が谷部２２２、２２３、２２４の中心に位置するときのエンコーダカウント値であるＲレンジ中心カウント値θｒ、Ｎレンジ中心カウント値θｎおよびＤレンジ中心カウント値θｄも演算可能である（式（３）～（５）参照）。
　　θｐ＝θｅｎＬ－Ｋ２－（θｇａ／２）　　・・・（２）
　　θｒ＝θｅｎＬ－Ｋ２－（θｇａ／２）＋Ｋｒ　　・・・（３）
　　θｎ＝θｅｎＬ－Ｋ２－（θｇａ／２）＋Ｋｒ＋Ｋｎ　　・・・（４）
　　θｄ＝θｅｎＬ－Ｋ２－（θｇａ／２）＋Ｋｒ＋Ｋｎ＋Ｋｄ　　・・・（５）
　そして、目標シフトレンジに応じた中心カウント値θｐ、θｒ、θｎ、θｄを目標カウント値θｃｍｄとし、エンコーダカウント値θｅｎが目標カウント値θｃｍｄとなるようにモータ１０を制御することで、モータ１０を谷部２２１～２２４の中心にて停止させることができる。モータ１０が谷部２２１～２２４の中心にて停止していれば、コギングトルクの影響を受けることなく、ディテントスプリング２５のスプリング力にて、ディテントローラ２６を目標シフトレンジに応じた谷部２２１～２２４に適切にはめ込むことができる。
　出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２が共に利用不可である場合、異常時学習処理により、ガタ幅θｇを学習する。異常時学習処理では、ディテントローラ２６が壁部２３１に突き当たるまでモータ１０を回転させたときのエンコーダカウンタ値θｅｎ＿Ｌｌｉｍ、ディテントローラ２６が壁部２３２に突き当たるまでモータ１０を回転させたときのエンコーダカウント値θｅｎ＿Ｒｌｉｍ、および、角度設計値Ｋ３に基づき、異常時補正値としての異常時ガタ幅学習値θｇｂを演算する（式（６）参照）。ディテントローラ２６が壁部２３１、２３２に突き当たるまでモータ１０を回転させることが、「モータを可動範囲の限界位置まで回転させる」ことに対応する。
　　θｇｂ＝θｅｎ＿Ｒｌｉｍ－θｅｎ＿Ｌｌｉｍ－Ｋ３　　・・・（６）
　また例えば、｛θｅｎ＿Ｌｉｍ＋（１／２）×θｇｂ｝をＰレンジ中心カウント値とすれば、設計値Ｋｒ、Ｋｎ、Ｋｄを用い、各レンジの中心カウント値θｒ、θｎ、θｄを演算可能である。本実施形態の異常時学習処理は、いわゆる「突き当て制御」あるいは「壁当て制御」といわれる学習処理である。異常時学習処理における壁当て制御、および、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２が異常である場合のモータ制御処理の詳細は、どのようであってもよい。なお、異常時ガタ幅学習値θｇｂは、第１記憶部６１または第２記憶部６２に記憶された値が目標設定部５５にて用いられるが、図２では、簡略化のため、目標設定部５５に直接的に入力されるように、破線にて記載している。
　壁当て制御によるガタ幅θｇの学習処理では、比較的大きなトルクでモータ１０を回転させて、ディテントローラ２６を壁部２３１、２３２に当接させるため、ディテントプレート２１やディテントローラ２６等にストレスがかかる。そこで本実施形態では、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２が正常である場合、壁当て制御を行うことなく、ガタ幅θｇを学習している。これにより、ディテントプレート２１やディテントローラ２６等にかかるストレスを低減することができる。
　本実施形態のモータ制御処理を図４のフローチャートに基づいて説明する。以下、ステップＳ１０１の「ステップ」を省略し、単に記号「Ｓ」と記す。他のステップも同様である。図中、始動スイッチを「ＩＧ」と記載する。また、各種フラグがセットされている状態を「１」、セットされていない状態を「０」とする。
　Ｓ１０１にて、始動スイッチがオフからオンに切り替わると、Ｓ１０２では、学習部５３は、異常フラグＸ＿ｅｒｒ１、Ｘ＿ｅｒｒ２が共にセットされているか否かを判断する。異常フラグＸ＿ｅｒｒ１、Ｘ＿ｅｒｒ２の少なくとも一方がセットされていないと判断された場合（Ｓ１０２：ＮＯ）、Ｓ２００へ移行する。異常フラグＸ＿ｅｒｒ１、Ｘ＿ｅｒｒ２が共にセットされていると判断された場合（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、Ｓ１０３へ移行する。
　Ｓ１０３では、学習部５３は、異常時学習処理にて、異常時ガタ幅学習値θｇｂを学習する。Ｓ１０４では、目標設定部５５は、異常時ガタ幅学習値θｇｂを用いて目標カウント値θｃｍｄを設定する。駆動制御部５６は、エンコーダカウント値θｅｎが目標カウント値θｃｍｄとなるように、モータ１０の駆動を制御する。
　Ｓ１０５では、ＥＣＵ５０は、始動スイッチがオフされたか否かを判断する。始動スイッチがオフされていないと判断された場合（Ｓ１０５：ＮＯ）、Ｓ１０４へ戻り、モータ１０の駆動制御を継続する。始動スイッチがオフされたと判断された場合（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、本制御を終了する。
　Ｓ２００では、学習部５３は、正常時学習処理を行う。正常時学習処理を説明するフローチャートを図５に示す。正常時学習処理では、異常フラグＸ＿ｅｒｒ１、Ｘ＿ｅｒｒ２を参照し、異常が生じていない出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２を用いる。また、異常フラグＸ＿ｅｒｒ１、Ｘ＿ｅｒｒ２が共にセットされておらず、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２が共に正常である場合、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２のいずれを用いてもよいが、本実施形態では、出力軸信号Ｓｇ１が正常であれば、出力軸信号Ｓｇ１を優先的に用いる。
　Ｓ２０１では、学習部５３は、第１学習済みフラグＸ＿ＬＮ１がセットされているか否かを判断する。第１学習済みフラグＸ＿ＬＮ１は、第１基準角度θｅｎＬが第１記憶部６１に記憶されているときにセットされる。なお、第１記憶部６１は揮発性メモリであって、始動スイッチがオフされると、第１基準角度θｅｎＬは消去され、第１学習済みフラグＸ＿ＬＮ１はリセットされる。第１学習済みフラグＸ＿ＬＮ１がセットされていると判断された場合（Ｓ２０１：ＹＥＳ）、Ｓ２０８へ移行する。第１学習済みフラグＸ＿ＬＮ１がセットされていないと判断された場合（Ｓ２０１：ＮＯ）、Ｓ２０２へ移行する。
　Ｓ２０２では、学習部５３は、目標シフトレンジがＰレンジからＰレンジ以外のレンジに切り替わったか否かを判断する。ここでは、前回処理における目標シフトレンジがＰレンジであって、今回処理における目標シフトレンジがＰレンジ以外である場合、肯定判断し、それ以外の場合、否定判断する。目標シフトレンジがＰレンジからＰレンジ以外のレンジに切り替わったと判断された場合（Ｓ２０２：ＹＥＳ）、Ｓ２０３へ移行し、第１学習中フラグＸ＿ＥＸ１をセットする。第１学習中フラグＸ＿ＥＸ１は、第１基準角度θｅｎＬの学習中であることを示すフラグである。目標シフトレンジが切り替わっていないと判断された場合（Ｓ２０２：ＮＯ）、Ｓ２０４へ移行する。
　Ｓ２０４では、学習部５３は、第１学習中フラグＸ＿ＥＸ１がセットされているか否かを判断する。第１学習中フラグＸ＿ＥＸ１がセットされていないと判断された場合（Ｓ２０４：ＮＯ）、Ｓ２０８へ移行する。第１学習中フラグＸ＿ＥＸ１がセットされていると判断された場合（Ｓ２０４：ＹＥＳ）、Ｓ２０５へ移行する。
　Ｓ２０５では、学習部５３は、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２が、値Ｖ１から値Ｖ２に変化したか否かを判断する。出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２が値Ｖ１から変化していないと判断された場合（Ｓ２０５：ＮＯ）、Ｓ２０８へ移行する。出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２が値Ｖ１から値Ｖ２に変化したと判断された場合（Ｓ２０５：ＹＥＳ）、Ｓ２０６へ移行する。
　Ｓ２０６では、学習部５３は、現在のエンコーダカウント値θｅｎを、第１基準角度θｅｎＬとして、第１記憶部６１に記憶させる。Ｓ２０７では、学習部５３は、第１学習済みフラグＸ＿ＬＮ１をセットし、第１学習中フラグＸ＿ＥＸ１をリセットする。
　Ｓ２０８では、学習部５３は、第２学習済みフラグＸ＿ＬＮ２がセットされているか否かを判断する。第２学習済みフラグＸ＿ＬＮ２は、正常時ガタ幅学習値θｇａが第２記憶部６２に記憶されているときにセットされる。第２学習済みフラグＸ＿ＬＮ２は、一旦、正常時ガタ幅学習値θｇａの学習が完了した後は、始動スイッチがオフされてもリセットされない。また、第２学習済みフラグＸ＿ＬＮ２は、バッテリが取り外されたり、バッテリ上がり等が生じたりすることで、正常時ガタ幅学習値θｇａが消去された場合はリセットされる。さらにまた、第２学習済みフラグＸ＿ＬＮ２は、正常時ガタ幅学習値θｇａの前回の学習から、始動スイッチのオフオンの切り替えが、所定回数（例えば、数千回）行われたときにリセットされ、正常時ガタ幅学習値θｇａの再学習が行われる。第２学習済みフラグＸ＿ＬＮ２がセットされていると判断された場合（Ｓ２０８：ＹＥＳ）、Ｓ２０９以降の処理を行わず、本ルーチンを終了し、図４中のＳ１０７へ移行する。第２学習済みフラグＸ＿ＬＮ２がセットされていないと判断された場合（Ｓ２０８：ＮＯ）、Ｓ２０９へ移行する。
　Ｓ２０９では、学習部５３は、目標シフトレンジがＤレンジからＤレンジ以外のレンジに切り替わったか否かを判断する。ここでは、前回処理における目標シフトレンジがＤレンジであって、今回処理における目標シフトレンジがＤレンジ以外である場合、肯定判断し、それ以外の場合、否定判断し、Ｓ２１１へ移行する。目標シフトレンジがＤレンジからＤレンジ以外のレンジに切り替わったと判断された場合（Ｓ２０９：ＹＥＳ）、Ｓ２１０へ移行し、第２学習中フラグＸ＿ＥＸ２をセットする。第２学習中フラグＸ＿ＥＸ２は、第２基準角度θｅｎＲの学習中であることを示すフラグである。
　Ｓ２１１では、学習部５３は、第２学習中フラグＸ＿ＥＸ２がセットされているか否かを判断する。第２学習中フラグＸ＿ＥＸ２がセットされていないと判断された場合（Ｓ２１１：ＮＯ）、本ルーチンを終了し、図４中のＳ１０７へ移行する。第２学習中フラグＸ＿ＥＸ２がセットされていると判断された場合（Ｓ２１１：ＹＥＳ）、Ｓ２１２へ移行する。
　Ｓ２１２では、学習部５３は、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２が値Ｖ４から値Ｖ３に変化したか否かを判断する。出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２が値Ｖ４であると判断された場合（Ｓ２１２：ＮＯ）、本ルーチンを終了し、図４中のＳ１０７へ移行する。出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２が値Ｖ４から値Ｖ３に変化したと判断された場合（Ｓ２１２：ＹＥＳ）、Ｓ２１３へ移行する。
　Ｓ２１３では、学習部５３は、現在のエンコーダカウント値θｅｎを、第２基準角度θｅｎＲとする。Ｓ２１４では、学習部５３は、第２学習済みフラグＸ＿ＬＮ２をセットし、第２学習中フラグＸ＿ＥＸ２をリセットする。Ｓ２１５では、学習部５３は、式（１）により正常時ガタ幅学習値θｇａを演算し、演算された値を第２記憶部６２に記憶させる。
　図４に戻り、Ｓ２００における正常時学習処理に続いて移行するＳ１０７では、ＥＣＵ５０は、正常時ガタ幅学習値θｇａの学習が完了したか否かを判断する。正常時ガタ幅学習値θｇａの学習が完了していないと判断された場合（Ｓ１０７：ＮＯ）、Ｓ２００へ戻り、正常時学習処理を継続する。なお、正常時ガタ幅学習値θｇａの学習が完了するまでの間は、例えば角度設計値Ｋｒ、Ｋｎ、Ｋｄ等に基づいて目標カウント値θｃｍｄを設定し、モータ１０の駆動を制御する。正常時ガタ幅学習値θｇａの学習が完了したと判断された場合（Ｓ１０７：ＹＥＳ）、Ｓ３００へ移行する。
　Ｓ３００では、異常判定部５８は、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２の異常判定処理を行う。異常判定処理を説明するフローチャートを図６に示す。Ｓ３０１では、異常判定部５８は、第１出力軸信号Ｓｇ１が正常範囲内か否かを判断する。詳細には、異常判定部５８は、第１出力軸信号Ｓｇ１が正常下限値ＴＨ１より大きく、正常上限値ＴＨ２より小さいか否かを判断する。第１出力軸信号Ｓｇ１が正常範囲外であると判断された場合（Ｓ３０１：ＮＯ）、Ｓ３０４へ移行する。第１出力軸信号Ｓｇ１が正常範囲内であると判断された場合（Ｓ３０１：ＹＥＳ）、Ｓ３０２へ移行する。
　Ｓ３０２では、異常判定部５８は、第１出力軸信号Ｓｇ１と第２出力軸信号Ｓｇ２との差の絶対値が差分判定閾値ＴＨｄより小さいか否かを判断する。第１出力軸信号Ｓｇ１と第２出力軸信号Ｓｇ２との差の絶対値が差分判定閾値ＴＨｄ以上であると判断された場合（Ｓ３０２：ＮＯ）、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２に偏差異常が生じていると判定し、Ｓ３０５へ移行する。第１出力軸信号Ｓｇ１と第２出力軸信号Ｓｇ２との差の絶対値が差分判定閾値ＴＨｄより小さいと判断された場合（Ｓ３０２：ＹＥＳ）、Ｓ３０３へ移行する。Ｓ３０３では、異常判定部５８は、異常フラグＸ＿ｅｒｒ１、Ｘ＿ｅｒｒ２を共にリセットする。
　第１出力軸信号Ｓｇ１が正常範囲外であると判断された場合（Ｓ３０１：ＮＯ）に移行するＳ３０４では、異常判定部５８は、第２出力軸信号Ｓｇ２が正常範囲内か否かを判断する。詳細には、異常判定部５８は、第２出力軸信号Ｓｇ２が正常下限値ＴＨ１より大きく、正常上限値ＴＨ２より小さいか否かを判断する。第２出力軸信号Ｓｇ２が正常範囲内であると判断された場合（Ｓ３０４：ＹＥＳ）、Ｓ３０６へ移行する。第２出力軸信号Ｓｇ２が正常範囲外であると判断された場合（Ｓ３０４：ＮＯ）、Ｓ３０５へ移行する。Ｓ３０５では、異常判定部５８は、異常フラグＸ＿ｅｒｒ１、Ｘ＿ｅｒｒ２を共にセットする。Ｓ３０６では、異常判定部５８は、第１異常フラグＸ＿ｅｒｒ１をセットし、第２異常フラグＸ＿ｅｒｒ２をリセットする。
　図４に戻り、Ｓ３００の異常判定処理に続いて移行するＳ１０９では、報知部５９は、異常フラグＸ＿ｅｒｒ１、Ｘ＿ｅｒｒ２の少なくとも一方がセットされているか否かを判断する。異常フラグＸ＿ｅｒｒ１、Ｘ＿ｅｒｒ２が共にセットされていないと判断された場合（Ｓ１０９：ＮＯ）、Ｓ４００へ移行する。異常フラグＸ＿ｅｒｒ１、Ｘ＿ｅｒｒ２の少なくとも一方がセットされていると判断された場合（Ｓ１０９：ＹＥＳ）、Ｓ１１０へ移行する。Ｓ１１０では、報知部５９は、シフトバイワイヤシステム１に異常が生じている旨を、ユーザに警告する。
　Ｓ４００では、通常時のモータ制御を行う。通常時モータ制御処理のフローチャートを図７に示す。Ｓ４０１では、目標設定部５５は、シフトスイッチ等から入力されるドライバ要求シフトレンジ、車速、および、ブレーキ信号等を取得する。Ｓ４０２では、目標設定部５５は、ドライバ要求シフトレンジ、車速、および、ブレーキ信号等に基づき、目標シフトレンジを設定する。
　Ｓ４０３では、目標設定部５５は、目標シフトレンジに応じ、式（２）～（５）にて、目標カウント値θｃｍｄを設定する。なお、正常時ガタ幅学習値θｇａが演算された後、予め中心カウント値θｐ、θｒ、θｎ、θｄを演算して第１記憶部６１等に記憶しておき、記憶されている値を読み込むようにしてもよい。Ｓ４０４では、駆動制御部５６は、エンコーダカウント値θｅｎが目標カウント値θｃｍｄにて停止するように、モータ１０の駆動を制御する。
　図４に戻り、Ｓ１１２では、ＥＣＵ５０は、始動スイッチがオフされたか否かを判断する。始動スイッチがオフされていないと判断された場合（Ｓ１１２：ＮＯ）、Ｓ３００に戻る。始動スイッチがオフされたと判断された場合（Ｓ１１２：ＹＥＳ）、本制御を終了する。
　本実施形態では、正常時学習処理および異常時学習処理は、始動スイッチがオンされたとき、初期学習として実行される。正常時学習処理にて学習された基準角度θｅｎＬ、θｅｎＲは第１記憶部６１に記憶され、正常時ガタ幅学習値θｇａは第２記憶部６２に記憶される。モータ１０は、第１基準角度θｅｎＬおよび正常時ガタ幅学習値θｇａに基づいて駆動が制御される。第１記憶部６１に記憶される第１基準角度θｅｎＬは、始動スイッチがオンされている期間は保持される。そのため、始動スイッチのオン中に出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２が利用不可になる異常が生じたとしても、既に学習されている第１基準角度θｅｎＬおよび正常時ガタ幅学習値θｇａを用いてモータ１０の駆動制御を継続することができる。したがって、本実施形態では、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２が共に異常になったとしても、始動スイッチのオンが継続されている間は、壁当て制御には切り替えない。
　また、始動スイッチがオフされると、エンコーダ１３がリセットされ、第１基準角度θｅｎＬが消去されるので、正常時ガタ幅学習値θｇａが第２記憶部６２に保持されていたとしても利用することができない。そこで本実施形態では、始動スイッチがオンされたとき、異常フラグＸ＿ｅｒｒ１、Ｘ＿ｅｒｒ２が共にセットされており、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２が利用不可であれば、異常時学習処理にて、異常時ガタ幅学習値θｇｂを学習する。これにより、例えば出力軸センサ１６の故障等により、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２が共に利用できない場合であっても、シフトレンジの切替制御を継続可能であって、退避走行可能である。
　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、角度演算部５１と、信号取得部５２と、学習部５３と、記憶部６１、６２と、目標設定部５５と、駆動制御部５６と、異常判定部５８と、を備える。
　角度演算部５１は、モータ１０の回転位置を検出するエンコーダ１３から出力されるモータ回転角信号ＳｇＥを取得し、エンコーダカウント値θｅｎを演算する。信号取得部５２は、モータ１０の回転が伝達される出力軸１５の回転位置を検出する出力軸センサ１６から出力され、出力軸１５の回転位置に応じて値がステップ的に変化する出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２を取得する。
　学習部５３は、モータ角度目標値の演算に用いられる位置補正値を学習する。本実施形態では、正常時ガタ幅学習値θｇａおよび異常時ガタ幅学習値θｇｂが「位置補正値」に対応する。なお、第１基準角度θｅｎＬも目標カウント値θｃｍｄの演算に用いており、この意味で、第１基準角度θｅｎＬそのものについても、位置補正値の概念に含まれると見なしてもよい。記憶部６１、６２は、正常時ガタ幅学習値θｇａおよび異常時ガタ幅学習値θｇｂを記憶する。
　目標設定部５５は、目標シフトレンジに応じ、正常時ガタ幅学習値θｇａまたは異常時ガタ幅学習値θｇｂを用いて目標カウント値θｃｍｄを設定する。駆動制御部５６は、エンコーダカウント値θｅｎが目標カウント値θｃｍｄとなるように、モータ１０の駆動を制御する。異常判定部５８は、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２の利用可否を判定する。
　学習部５３は、始動スイッチをオンしたとき、少なくとも１つの出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２が利用可能である場合、モータ１０を第１方向に回転させたときに出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２が変化するタイミングのエンコーダカウント値θｅｎである第１基準角度θｅｎＬ、および、モータ１０を第１方向と反対方向である第２方向に回転させたときに出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２が変化するタイミングのエンコーダカウント値θｅｎである第２基準角度θｅｎＲの少なくとも一方に基づき、正常時ガタ幅学習値θｇａを位置補正値として学習する。また、全ての出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２が利用不可と判定されてから始動スイッチがオフされるまでの間、目標設定部５５は、第２記憶部６２に記憶されている正常時ガタ幅学習値θｇａを用いて目標カウント値θｃｍｄを設定する。
　出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２は、出力軸１５の回転位置に応じてステップ変化する信号であって、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２が変化するタイミングのエンコーダカウント値θｅｎである基準角度θｅｎＬ、θｅｎＲの少なくとも一方に基づいてガタ幅θｇを学習している。また、学習された学習値θｇａ、θｇｂに基づいて目標カウント値θｃｍｄを設定することで、モータ１０を駆動し始めたときに、モータ軸１０５がガタ内のいずれの位置ある場合であっても、モータ１０を谷部２２１～２２４の中心となるように、高精度の位置決め制御可能である。これにより、ディテントローラ２６を目標シフトレンジに応じた谷部２２１～２２４に確実に嵌め込むことができる。
　また、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２が利用不可になった場合であっても、始動スイッチがオンされている間は、壁当て制御に移行せず、正常時ガタ幅学習値θｇａを用いた目標カウント値θｃｍｄの設定を継続し、モータ１０の駆動を制御する。これにより、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２に異常が生じた場合であっても、モータ１０の駆動を適切に継続可能である。また、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２が利用不可になった場合に、速やかに壁当て制御に移行する場合と比較し、シフトレンジ切替機構２０にかかるストレスを低減することができる。
　学習部５３は、始動スイッチをオンしたとき、全ての出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２が利用不可である場合、モータ１０を可動範囲の限界位置まで回転させたときのエンコーダカウント値θｅｎに基づいて演算される異常時ガタ幅学習値θｇｂを位置補正値として学習する。これにより、全ての出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２が利用不可となった場合であっても、壁当て制御にてガタ幅θｇを学習することで、シフトレンジの切替制御を継続可能であるので、退避走行を確保可能である。
　出力軸１５は、シフトレンジに応じてディテントローラ２６が係合する複数の谷部２２１～２２４、および、谷部２２１～２２４の間に設けられる山部２２６～２２８が形成されるディテントプレート２１と一体に回転する。出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２は、ディテントローラ２６が隣接する谷部２２１～２２４に移動するとき、移動の前後で異なる値となるように、ステップ的に変化する。これにより、シフトレンジに応じた出力軸１５の回転位置を適切に検出することができる。
　第１方向は、ＰレンジからＰレンジ以外のレンジに切り替えるときの回転部材の回転方向である。山部２２６～２２８のＰレンジ側の谷部をＰレンジ側谷部とし、Ｐレンジと反対側の谷部を反Ｐレンジ側谷部とする。出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２は、少なくとも１箇所において、ディテントローラ２６がＰレンジ側谷部の中心と山部の頂点との間の所定位置にあるときに値が変化する。本実施形態では、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２は、ディテントローラ２６が、第１山部２２６のＰレンジ側谷部である第１谷部２２１の中心と第１山部２２６の頂点との間にて値が変化する。第１基準角度θｅｎＬは、ディテントローラ２６が第１谷部２２１の中心から第１山部２２６の頂点に向かって移動しているときに出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２の値が変化するタイミングにおけるエンコーダカウント値θｅｎである。
　出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２は、少なくとも１箇所において、ディテントローラ２６が反Ｐレンジ側谷部の中心と山部の頂点との間の所定位置にあるときに値が変化する。本実施形態では、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２は、ディテントローラ２６が、第３山部２２８の反Ｐレンジ側谷部である第４谷部２２４の中心と第３山部２２８の頂点との間にて値が変化する。第２基準角度θｅｎＲは、ディテントローラ２６が第４谷部２２４の中心から第３山部２２８の頂点に向かって移動しているときに出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２の値が変化するタイミングにおけるエンコーダカウント値θｅｎである。
　ディテントプレート２１の回転方向が第１方向であって、ディテントローラ２６が、第１谷部２２１の中心と第１山部２２６の頂点との間にあるとき、進行方向側にガタ寄せされた状態にて、モータ軸１０５と出力軸１５とが一体に回転している。また、ディテントプレート２１の回転方向が第２方向であって、ディテントローラ２６が、第４谷部２２４の中心と第３山部２２８の頂点との間にあるとき、進行方向側にガタ寄せされた状態にて、モータ軸１０５と出力軸１５とが一体に回転している。したがって、モータ軸１０５と出力軸１５とが一体に回転しているときのエンコーダカウント値θｅｎを用いることで、ガタ幅θｇを適切に学習することができる。
　シフトレンジ制御装置４０は、出力軸信号Ｓｇ１、Ｓｇ２の少なくとも一方が利用不可であると判定された場合、シフトバイワイヤシステム１に異常が生じていることを警告する報知部５９を有する。これにより、シフトバイワイヤシステム１に異常が生じていることを適切にユーザに報知可能であって、ユーザに早期の修理を促すことができる。
　　　（他の実施形態）
　上記実施形態では、学習部は、正常時学習処理において、第１基準角度および第２基準角度に基づき、ガタ幅を学習している。他の実施形態では、例えば設計値を用いることで、第１基準角度または第２基準角度の学習を省略してもよい。上記実施形態では、第１基準角度は、ＰレンジからＰレンジ以外のレンジに切り替えるときに学習される。他の実施形態では、ディテントローラ２６が第２谷部２２２の中心と第２山部２２７の頂点との間となるときに出力軸信号の値が変化するようにし、ＲレンジからＮレンジまたはＤレンジに切り替える際、当該変化タイミングにおけるモータ角度を第１基準角度としてもよい。また、ディテントローラ２６が第３谷部２２３の中心と第３山部２２８の頂点との間となるときに出力軸信号の値が変化するようにし、ＮレンジからＤレンジに切り替える際、当該変化タイミングにおけるモータ角度を第１基準角度としてもよい。
　上記実施形態では、第２基準角度は、ＤレンジからＤレンジ以外のレンジに切り替えるときに学習される。他の実施形態では、ディテントローラ２６が第３谷部２２３と第２山部２２７の頂点との間となるときに出力軸信号の値が変化するようにし、ＮレンジからＲレンジまたはＰレンジに切り替える際、当該変化タイミングにおけるモータ角度を第２基準角度としてもよい。また、ディテントローラ２６が第２谷部２２２と第１山部２２６の頂点との間となるときに出力軸信号の値が変化するようにし、ＲレンジからＰレンジに切り替える際、当該変化タイミングにおけるモータ角度を第２基準角度としてもよい。他の実施形態では、複数箇所のＰレンジ側谷部の中心と山部の頂点との間にて出力軸信号が変化するように構成してもよい。また、複数箇所の反Ｐレンジ側谷部の中心と山部の頂点との間にて出力軸信号が変化するように構成してもよい。
　上記実施形態では、出力軸信号が変化する角度θ１は、Ｐロック保証範囲と同様に設定される。他の実施形態では、出力軸信号が変化する角度θ１は、Ｐロック保証範囲とは異なっていてもよい。また、出力軸信号が変化する角度θ１は、Ｄ油圧保証範囲と同様に設定される。他の実施形態では、出力軸信号が変化する角度θ３は、Ｄ油圧保証範囲とは異なっていてもよい。
　上記実施形態では、第２基準角度および正常時ガタ幅学習値の学習は、正常時ガタ幅学習値が記憶部に記憶されていないとき、および、前回の学習から始動スイッチのオンオフ切り替えが所定回数行われたときに実行される。他の実施形態では、第２基準角度および正常時ガタ幅学習値の学習頻度は、これに限らず、例えば第１基準角度と同様、始動スイッチがオンされるごとに実行されるようにしてもよい。
　上記実施形態では、位置補正値は、モータ軸と出力軸との間の遊びの合計に相当するガタ幅に応じた値である正常時ガタ幅学習値、および、異常時ガタ幅学習値である。他の実施形態では、補正値は、ガタ幅を演算可能などのような値であってもよく、例えば、ガタの中心からガタ寄せ位置までに対応する値、すなわち（θｇａ／２）、（θｇｂ／２）等としてもよい。また位置補正値は、第１基準角度および第２基準角度そのものであってもよい。例えば、出力軸信号が正常であれば、第１基準角度を位置補正値とし、第１基準角度および、出力軸信号が変化する変化ポイントと目標シフトレンジに応じた谷部との間の角度に基づいてモータ角度目標値を設定するようにしてもよい。モータ角度目標値は、位置補正値に応じた演算式にて演算すればよい。
　上記実施形態では、モータは、ＤＣブラシレスモータである。他の実施形態では、モータは、例えばスイッチトリラクタンスモータ等、どのようなモータであってもよい。上記実施形態では、モータの巻線組数については言及していないが、巻線組は１組でもよいし、複数組でもよい。上記実施形態では、モータ回転角センサは、エンコーダである。他の実施形態では、モータ回転角センサは、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。すなわち、モータ角度は、エンコーダカウント値に限らず、モータ角度に換算可能などのような値であってもよい。
　上記実施形態では、出力軸センサとしてＭＲセンサが用いられる。他の実施形態では、ＭＲセンサ以外の磁気センサを用いてもよい。また、上記実施形態では、出力軸センサから、２つの独立した出力軸信号が出力される２重系となっている。他の実施形態では、出力軸センサから出力される出力軸信号数は、１でもよいし、３以上でもよい。換言すると、出力軸センサは、１重系であってもよいし、３重系以上の多重系であってもよい。また、モータ回転角センサが多重系であってもよい。
　上記実施形態では、回転部材がディテントプレートであり、係合部材がディテントローラである。他の実施形態では、回転部材および係合部材は、ディテントプレートおよびディテントローラに限らず、形状等、どのようなものであってもよい。また、上記実施形態では、ディテントプレートには４つの谷部が設けられる。他の実施形態では、谷部の数は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谷部の数が２つであって、ＰレンジとｎｏｔＰレンジとを切り替えるものとしてもよい。上記実施形態では、係合ポジション数と出力軸信号の段階数とが一致している。他の実施形態では、係合ポジション数と出力軸信号の段階数とが異なっていてもよく、例えば、同一の山部について、Ｐレンジ側谷部側、および、反Ｐレンジ谷部側で、それぞれ出力軸信号の値が切り替わるようにしてもよい。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、モータ軸と出力軸との間に減速機が設けられる。減速機の詳細について、上記実施形態では言及していないが、例えば、サイクロイド歯車、遊星歯車、モータ軸と略同軸の減速機構から駆動軸へトルクを伝達する平歯歯車を用いたものや、これらを組み合わせて用いたもの等、どのような構成であってもよい。また、他の実施形態では、モータ軸と出力軸との間の減速機を省略してもよいし、減速機以外の機構を設けてもよい。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、そ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。
　本開示は、実施形態に準拠して記述された。しかしながら、本開示は当該実施形態および構造に限定されるものではない。本開示は、様々な変形例および均等の範囲内の変形をも包含する。また、様々な組み合わせおよび形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせおよび形態も、本開示の範疇および思想範囲に入るものである。

Claims (6)

  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、
    　前記モータの回転位置を検出するモータ回転角センサ（１３）から出力されるモータ回転角信号を取得し、モータ角度を演算する角度演算部（５１）と、
    　前記モータの回転が伝達される出力軸（１５）の回転位置を検出する出力軸センサ（１６）から出力され、前記出力軸の回転位置に応じて値がステップ的に変化する出力軸信号を取得する信号取得部（５２）と、
    　モータ角度目標値の演算に用いられる位置補正値を学習する学習部（５３）と、
    　前記位置補正値を記憶する記憶部（６１、６２）と、
    　目標シフトレンジに応じ、前記位置補正値を用いて前記モータ角度目標値を設定する目標設定部（５５）と、
    　前記モータ角度が前記モータ角度目標値となるように、前記モータの駆動を制御する駆動制御部（５６）と、
    　前記出力軸信号の利用可否を判定する異常判定部（５８）と、
    　を備え、
    　前記学習部は、始動スイッチがオンされたとき、少なくとも１つの前記出力軸信号が利用可能である場合、前記モータを第１方向に回転させたときに前記出力軸信号が変化するタイミングの前記モータ角度である第１基準角度、および、前記モータを前記第１方向と反対方向である第２方向に回転させたときに前記出力軸信号が変化するタイミングの前記モータ角度である第２基準角度の少なくとも一方に基づいて演算される正常時補正値を前記位置補正値として学習し、
    　全ての前記出力軸信号が利用不可と判定されてから前記始動スイッチがオフされるまでの間、前記目標設定部は、前記記憶部に記憶されている前記正常時補正値を用いて前記モータ角度目標値を設定するシフトレンジ制御装置。
  2. 　前記学習部は、前記始動スイッチをオンしたとき、全ての前記出力軸信号が利用不可である場合、前記モータを可動範囲の限界位置まで回転させたときの前記モータ角度に基づいて演算される異常時補正値を前記位置補正値として学習する請求項１に記載のシフトレンジ制御装置。
  3. 　前記出力軸は、シフトレンジに応じて係合部材（２６）が係合する複数の谷部（２２１～２２４）、および、前記谷部の間に設けられる山部（２２６～２２８）が形成される回転部材（２１）と一体に回転し、
    　前記出力軸信号は、前記係合部材が隣接する前記谷部に移動するとき、移動の前後で異なる値となるように、ステップ的に変化する請求項１または２に記載のシフトレンジ制御装置。
  4. 　前記第１方向は、ＰレンジからＰレンジ以外のレンジに切り替えるときの前記回転部材の回転方向であって、
    　前記山部のＰレンジ側の前記谷部をＰレンジ側谷部とすると、
    　前記出力軸信号は、少なくとも１箇所において、前記係合部材が前記Ｐレンジ側谷部の中心と前記山部の頂点との間の所定位置にあるときに値が変化し、
    　前記第１基準角度は、前記係合部材が前記Ｐレンジ側谷部の中心から前記山部の頂点に向かって移動しているときに前記出力軸信号の値が変化するタイミングにおける前記モータ角度である請求項３に記載のシフトレンジ制御装置。
  5. 　前記山部のＰレンジと反対側の前記谷部を反Ｐレンジ側谷部とすると、
    　前記出力軸信号は、少なくとも１箇所において、前記係合部材が前記反Ｐレンジ側谷部の中心と前記山部の頂点との間の所定位置にあるときに値が変化し、
    　前記第２基準角度は、前記係合部材が前記反Ｐレンジ側谷部の中心から前記山部の頂点に向かって移動しているときに前記出力軸信号の値が変化するタイミングにおける前記モータ角度である請求項３または４に記載のシフトレンジ制御装置。
  6. 　前記出力軸信号の少なくとも一部が利用不可であると判定された場合、シフトレンジ切替システム（１）に異常が生じていることを警告する報知部（５９）を有する請求項１～５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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