WO2019073915A1 - シフトレンジ制御装置 - Google Patents

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WO2019073915A1
WO2019073915A1 PCT/JP2018/037313 JP2018037313W WO2019073915A1 WO 2019073915 A1 WO2019073915 A1 WO 2019073915A1 JP 2018037313 W JP2018037313 W JP 2018037313W WO 2019073915 A1 WO2019073915 A1 WO 2019073915A1
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WO
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unit
phase
abnormality
disconnection
shift range
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PCT/JP2018/037313
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English (en)
French (fr)
Inventor
大祐 山本
坂口　浩二
Original Assignee
株式会社デンソー
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Publication date
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    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/12—Detecting malfunction or potential malfunction, e.g. fail safe; Circumventing or fixing failures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16H61/28—Generation or transmission of movements for final actuating mechanisms with at least one movement of the final actuating mechanism being caused by a non-mechanical force, e.g. power-assisted
    • F16H61/32—Electric motors actuators or related electrical control means therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/024—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load
    • H—ELECTRICITY
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    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/12—Monitoring commutation; Providing indication of commutation failure
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    • F16H2061/1288—Detecting malfunction or potential malfunction, e.g. fail safe; Circumventing or fixing failures characterised by the parts or units where malfunctioning was assumed or detected the failing part is an actuator
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    • F16H61/32—Electric motors actuators or related electrical control means therefor
    • F16H2061/326—Actuators for range selection, i.e. actuators for controlling the range selector or the manual range valve in the transmission

Definitions

  • the present disclosure relates to a shift range control device.
  • Patent Document 1 since a drive circuit is provided for each winding part, an abnormality such as disconnection is detected based on a detection signal of a current detection circuit provided in the conduction path from the drive circuit to each phase of the winding part. It is possible. However, when the drive circuit is shared by a plurality of winding sets, for example, the method of Patent Document 1 can not detect the disconnection abnormality.
  • An object of the present disclosure is to provide a shift range control device capable of appropriately detecting a disconnection abnormality.
  • a shift range control device controls a shift range switching system by controlling driving of an actuator having a plurality of winding sets, and includes a drive circuit unit, a voltage detection unit, and a control unit. Equipped with The drive circuit unit has a switching element and is shared by a plurality of winding sets.
  • the voltage detection unit detects the terminal voltage of each phase.
  • the control unit includes an energization control unit, a blocking unit control unit, and an abnormality monitoring unit.
  • the energization control unit controls energization of the winding set by controlling the on / off operation of the switching element.
  • the cut-off unit control unit controls a cut-off unit that can switch between conduction and interruption of power from the power supply for each winding set.
  • the abnormality monitoring unit monitors an abnormality in the shift range switching system.
  • the abnormality monitoring unit diagnoses the disconnection based on the terminal voltage when the winding set is energized in a state in which one blocking unit is conductive and the other blocking unit is controlled to be nonconductive.
  • 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 a circuit diagram illustrating a motor circuit configuration of a shift-by-wire system according to one embodiment
  • FIG. 4 is an explanatory view for explaining an abnormality diagnosis process by two-phase energization according to one embodiment
  • FIG. 5 is an explanatory view for explaining a terminal voltage at the time of U-phase disconnection by two-phase energization according to one embodiment
  • 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 a circuit diagram illustrating a motor circuit configuration of a shift-by-wire system according to one embodiment
  • FIG. 4 is an explanatory view for explaining an abnormality diagnosis process by two-phase energization according to one embodiment
  • FIG. 6 is an explanatory view for explaining an abnormality diagnosis process by one-phase energization according to one embodiment
  • FIG. 7 is an explanatory view for explaining a terminal voltage at the time of U-phase disconnection due to one-phase energization according to one embodiment
  • FIG. 8 is a time chart explaining the disconnection diagnosis timing after IG off according to one embodiment
  • FIG. 9 is a time chart explaining the disconnection diagnosis timing after IG on according to an embodiment
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating a disconnection diagnosis process after IG off according to an embodiment
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating processing after IG on after the disconnection diagnosis is performed according to an embodiment
  • FIG. 12 is a flowchart illustrating a disconnection diagnosis process during IG on according to an embodiment
  • FIG. 13 is a time chart explaining the abnormality determination processing at the time of range switching according to one embodiment.
  • the shift-by-wire system 1 as a shift range switching system includes a motor 10 as an actuator, a shift range switching mechanism 20, a parking lock mechanism 30, a shift range control device 40, and the like.
  • the motor 10 is rotated by being supplied with power from a battery 90 as a power source mounted on a vehicle (not shown), and functions as a drive source of the shift range switching mechanism 20.
  • the motor 10 is capable of changing the magnitude of the current by feedback control, and is capable of changing the command for each phase.
  • the motor 10 of the present embodiment is an SR motor. As shown in FIG. 3, the motor 10 has two winding sets 11 and 12.
  • the first winding set 11 has a U-phase winding 111, a V-phase winding 112, and a W-phase winding 113.
  • the second winding set 12 has a U-phase winding 121, a V-phase winding 122, and a W-phase winding 123.
  • an encoder 13 as a 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 reduction gear 14 is provided between the motor shaft of the motor 10 and the output shaft 15, and decelerates the rotation of the motor 10 and outputs it to the output shaft 15.
  • the output shaft 15 is provided with an output shaft sensor 16 that detects the angle of the output shaft 15.
  • the output shaft sensor 16 of this embodiment has four switches turned on in the rotation angle range corresponding to each range of P, R, N, D. Since the present range can be detected by determining which switch of the output shaft sensor 16 is on, it can be regarded as a transmission range sensor.
  • the output shaft sensor 16 may be a potentiometer or the like instead of the switch corresponding to each range.
  • 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 driven by the motor 10.
  • the direction in which the detent plate 21 separates from the base of the detent spring 25 is the forward rotation direction
  • the direction in which the detent plate 21 approaches the base is the reverse rotation direction.
  • 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 recess 22 corresponds to each range of D, N, R, and P from the base side of the detent spring 25.
  • the detent spring 25 is an elastically deformable plate-like member, and the detent roller 26 is provided at the tip.
  • the detent roller 26 fits into any of the recesses 22.
  • 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 recess 22.
  • 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 can be engaged with the convex portion 331 of the parking lock pole 33.
  • the rotation of the axle is restricted.
  • 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 includes a drive circuit unit 41, a voltage detection unit 43, a control unit 50, and the like.
  • the drive circuit unit 41 includes three switching elements 411, 412, and 412.
  • the switching elements 411 to 413 in the present embodiment are MOSFETs, but may be IGBTs or the like.
  • U-phase switching element 411 is provided between connection portion 421 to which U-phase windings 111 and 121 are connected and the ground.
  • V-phase switching element 412 is provided between connection 422 to which V-phase windings 112 and 122 are connected and the ground.
  • W-phase switching element 413 is provided between connection portion 423 to which W-phase windings 113 and 123 are connected and the ground.
  • the windings 111 to 113 of the first winding set 11 are connected by the connection portion 115.
  • the connection portion 115 is supplied with power from the battery 90 via the first power supply line 901.
  • the first power supply line 901 is provided with a first relay unit 91. When the first relay unit 91 is turned on, power is supplied to the connection unit 115.
  • the windings 121 to 123 of the second winding set 12 are connected by the connecting portion 125.
  • the connection portion 125 is supplied with power from the battery 90 via the second power supply line 902.
  • the second power supply line 902 is provided with a second relay unit 92. When the second relay unit 92 is turned on, power is supplied to the connection unit 215.
  • the relay units 91 and 92 correspond to the "blocking unit”. Also, hereinafter, as appropriate, the first power supply line 901, the first relay unit 91, and the first winding set 11 are used as a first system, the second power supply line 902, the second relay unit 92, and the second winding set 12 are used as a second system. I assume.
  • the voltage detection unit 43 includes a U-phase terminal voltage detection unit 431, a V-phase terminal voltage detection unit 432, and a W-phase terminal voltage detection unit 433.
  • U-phase terminal voltage detection unit 431 is provided between connection portion 421 of U-phase windings 111 and 121 and U-phase switching element 411.
  • V-phase terminal voltage detection unit 432 is provided between connection portion 422 of V-phase windings 112 and 122 and V-phase switching element 412.
  • W-phase terminal voltage detection unit 433 is provided between connection portion 423 of W-phase windings 113 and 123 and W-phase switching element 413.
  • U-phase terminal voltage detection unit 431 a value detected by U-phase terminal voltage detection unit 431 is referred to as U-phase terminal voltage Vu
  • V-phase terminal voltage Vv a value detected by V-phase terminal voltage detection unit 432 is referred to as V-phase terminal voltage Vv
  • the control unit 50 includes an energization control unit 51, a relay control unit 52 as a cutoff unit control unit, and an abnormality monitoring unit 53.
  • the energization control unit 51 controls the energization of the winding sets 11 and 12 by controlling the on / off operation of the switching elements 411 to 413 of the drive circuit unit 41. Thereby, the drive of the motor 10 is controlled.
  • the relay control unit 52 includes a first relay control unit 521 and a second relay control unit 522, and controls the on / off operation of the relay units 91 and 92.
  • the on / off operation of the first relay unit 91 is controlled based on the signal from the first relay control unit 521
  • the on / off operation of the second relay unit 92 is controlled based on the signal from the second relay control unit 522. Be done.
  • the abnormality monitoring unit 53 detects an abnormality of the shift by wire system 1.
  • the winding sets 11 and 12 are configured in two systems, and the drive circuit unit 41 is configured in one system. That is, the winding sets 11 and 12 of a plurality of systems are connected to the drive circuit unit 41 of one system. In other words, one drive circuit unit 41 is shared by the winding sets 11 and 12 of a plurality of systems. Therefore, even if a phase in one system is disconnected, power is supplied from the other system side via connection parts 421 to 423. In this state, terminal voltages Vu, Vv, and Vw are set. It is not possible to detect a disconnection abnormality based on the above.
  • the power supply lines 901 and 902 are connected to the connection parts 115 and 125 of the winding sets 11 and 12 of each system, and the relay parts 91 and 92 provided on the power supply lines 901 and 902 are controlled. Then, by feeding power to each system, it is possible to detect a disconnection abnormality and to identify a disconnection point.
  • the disconnection abnormality is not limited to the disconnection of the harness or the winding itself, but includes, for example, an abnormality such as disconnection of the connector that can not be conducted.
  • FIGS. 4 to 7 The disconnection diagnosis method will be described based on FIGS. 4 to 7.
  • the switching elements 411 to 413 which are turned on are indicated by satin, and the current paths are indicated by arrows of a dashed dotted line.
  • FIG. 5 and FIG. 7 the part which the disconnection has produced is shown by "x" mark.
  • FIGS. 4 and 5 disconnection diagnosis by two-phase energization will be described, and in FIGS. 6 and 7, disconnection diagnosis by one-phase energization will be described.
  • the first relay unit 91 is turned on, the second relay unit 92 is turned off, and the energized phase is switched every predetermined time.
  • the first relay unit 91 is turned off and the second relay unit 92 is turned on to switch the energized phase every predetermined time.
  • the predetermined time is set to a time that can detect the voltage after switching on and off the switching elements 411 to 413.
  • the conduction phase is switched in the order of the WU phase, the UV phase, and the VW phase.
  • the order of the relays 91 and 92 to be turned on and the switching order of the energized phases may be different. The same applies to disconnection diagnosis by one-phase energization.
  • the switching elements 411 to 413 are provided on the ground side, and when turned on, the terminal voltages Vu, Vv and Vw become substantially the ground potential.
  • a state where the terminal voltages Vu, Vv, and Vw are equal to or less than the voltage determination threshold Vth for determining that the ground potential is present is Lo
  • a state where the terminal voltages Vu, Vv, and Vw are greater than the voltage determination threshold Vth is Hi.
  • the first relay unit 91 is turned on and the second relay unit 92 is turned off, and the energized phase is switched at predetermined time intervals.
  • the first relay unit 91 is turned off, the second relay unit 92 is turned on, and the energized phase is switched every predetermined time.
  • the energized phase is switched in the order of the U phase, the V phase, and the W phase.
  • the terminal voltage is Lo when the switching element is off, so the disconnection location Can be identified.
  • U-phase terminal voltage Vu when first relay unit 91 is on, second relay unit 92 is off, switching element 411 is off, and at least one of switching elements 412 and 413 is on is the voltage determination threshold Vth.
  • disconnection of V-phase and W-phase can be detected at U-phase energization, and disconnection of U-phase and W-phase can be detected at V-phase energization.
  • a break in the V phase can be detected. Therefore, in the disconnection detection with the first relay unit 91 turned on, it is sufficient to energize any two of the three phases, and energization to the remaining one phase can be omitted.
  • the detection time can be shortened by performing the disconnection detection by one-phase energization.
  • the execution timing of the disconnection diagnosis is shown in FIG. 8 and FIG. As shown in FIG. 8, the disconnection diagnosis is not performed during the current trip until the ignition switch (hereinafter, “IG”) of the vehicle is turned on at time x1 and the IG is turned off at time x2. In addition, when the IG is turned off at time x2, disconnection diagnosis is performed until the system is shut down. If a disconnection abnormality is detected, failsafe measures can be performed immediately after time x3 when the next IG is turned on. By performing the disconnection diagnosis while the IG is off, it is possible to quickly shift to a state in which the shift range can be switched at the next trip.
  • IG ignition switch
  • disconnection diagnosis is performed in an initial check before shift range switching is performed. If a disconnection abnormality is detected, fail safe measures can be performed from the current trip after time x6 after the completion of the disconnection diagnosis.
  • the disconnection diagnosis can be performed at an arbitrary timing at which the shift range is not switched.
  • the start switch of the vehicle is described as IG, it may be, for example, a power switch in a hybrid vehicle.
  • disconnection diagnosis after IG off and disconnection diagnosis during IG on may be performed.
  • FIGS. 8 and 9 illustrate the case where the disconnection abnormality is detected, and the fail safe measure is described as “FS”.
  • step S101 The disconnection diagnosis processing after IG off will be described based on the flowchart of FIG. This process is a process performed when the IG is turned off.
  • step S101 the “step” of step S101 is omitted and simply referred to as the symbol “S”.
  • S the symbol
  • disconnection diagnosis is performed in S102.
  • one of the relay units 91 and 92 is turned on, and the current supply phase is switched by two-phase current supply or one-phase current supply.
  • the abnormality monitoring unit 53 obtains the terminal voltages Vu, Vv, and Vw, detects a disconnection abnormality, and identifies a disconnection point.
  • the abnormality monitoring unit 53 determines whether a disconnection abnormality has been detected. If it is determined that the disconnection abnormality is not detected (S103: NO), the process proceeds to S104. If it is determined that the disconnection abnormality is detected (S103: YES), the process proceeds to S105.
  • the abnormality monitoring unit 53 resets the disconnection flag.
  • the abnormality monitoring unit 53 sets the disconnection flag and stores the abnormality information including the identified disconnection point.
  • the disconnection flag is a flag indicating that a disconnection abnormality has occurred, and hereinafter, the state in which the flag is set is “1”, and the state in which the flag is not set is “0”. Further, the presence or absence of the disconnection abnormality may be held by the information other than the flag.
  • the disconnection flag and the abnormality information are stored in a storage unit such as an SRAM (not shown) whose storage is held even during the IG off.
  • the abnormality monitoring unit 53 determines whether the disconnection flag is set in S152. If it is determined that the disconnection flag is not set (S152: NO), the process proceeds to S153. If it is determined that the disconnection flag is set (S152: YES), the process proceeds to S154.
  • control unit 50 energizes the winding sets 11 and 12 to drive the motor 10 using two systems.
  • the control unit 50 performs a failsafe process.
  • the motor 10 is driven using the system in which the disconnection abnormality does not occur.
  • the relay units 91 and 92 of the system where the abnormality has occurred are turned off.
  • the relays 91 and 92 on the system side where the disconnection abnormality has occurred are turned off for safety reasons, but even if the relays 91 and 92 are turned on, the motor 10 can be driven only by the normal system is there.
  • a warning lamp indicating that a disconnection abnormality has occurred is turned on to warn the user that the shift by wire system 1 has an abnormality.
  • the warning method to the user is not limited to the lighting of the warning light, and may be any method such as guidance by voice.
  • Disconnection diagnosis processing during IG on will be described based on the flowchart of FIG. This process can be performed at any timing during IG on.
  • the microcomputer is initialized after the IG is turned on, the standby state is set.
  • S203 the abnormality monitoring unit 53 determines whether a disconnection abnormality has been detected. When it is determined that the disconnection abnormality is detected (S203: YES), the process proceeds to S204, and the abnormality monitoring unit 53 determines that the occurring abnormality is the disconnection abnormality. Further, in S205, the control unit 50 implements the same failsafe procedure as S154 in FIG. When it is determined that the disconnection abnormality is not detected (S203: NO), the process proceeds to S206.
  • the abnormality monitoring unit 53 determines whether shift range switching is in progress. If it is determined that shift range switching is not in progress (S206: NO), this routine ends. If it is determined that the shift range is being switched (S206: YES), the process proceeds to S207.
  • the abnormality monitoring unit 53 determines whether the encoder temporary abnormality flag is set.
  • the encoder temporary abnormality flag is described as "FlgE”. If it is determined that the encoder temporary abnormality flag is set (S207: YES), the process proceeds to S212. If it is determined that the encoder temporary abnormality flag is not set (S207: NO), the process proceeds to S208.
  • the abnormality monitoring unit 53 determines whether the actual range and the target shift range coincide with each other. If it is determined that the actual range and the target shift range match (S208: YES), shift range switching is completed, and this routine ends. If it is determined that the actual range and the target shift range do not match (S208: NO), the process proceeds to S209.
  • the abnormality monitoring unit 53 determines whether the count value of the encoder 13 is stagnant. Here, when there is no change in the encoder count value for the stagnation determination time or more, it is determined that the encoder count value is stagnant. If it is determined that the encoder count value has not stagnated (S209: NO), this routine ends. If it is determined that the encoder count value is stagnant (S209: YES), the process proceeds to S210, and an encoder temporary abnormality flag is set. Further, at S211, the control unit 50 switches the drive mode of the motor 10 to the open control mode in which the detection value of the encoder 13 is not used.
  • the abnormality monitoring unit 53 transitions to the open control mode, and then whether or not the switching completion determination time Xd has elapsed. To judge.
  • the switching completion determination time Xd is set to a time longer than the time required to switch the shift range when the motor 10 is driven by open drive. If it is determined that the switching completion determination time Xd has not elapsed (S212: NO), the open control is continued and this routine is ended. If it is determined that the switching completion determination time Xd has elapsed (S212: YES), the process proceeds to S213.
  • the abnormality monitoring unit 53 determines, based on the detection value of the output shaft sensor 16, whether the actual range and the target shift range coincide with each other. If it is determined that the actual range and the target shift range match (S213: YES), the process proceeds to S214 to determine an encoder abnormality. If it is determined that the actual range and the target shift range do not match (S213: NO), the process proceeds to S215, and the mechanical lock abnormality is determined. At S216, the control unit 50 performs failsafe processing according to the abnormal situation.
  • target rotational position ⁇ * corresponding to the range is set, and drive of motor 10 is started by feedback control or the like based on the detection value of encoder 13. Be done.
  • driving of the motor 10 is started, the motor angle approaches the target rotational position ⁇ * when normal. Further, as the motor 10 rotates, on / off of switches constituting the output shaft sensor 16 is switched.
  • the abnormality monitoring unit 53 determines that the encoder is temporarily abnormal at time x12 when the stagnation determination time Xs has elapsed from the start of the stagnation. Further, when the encoder temporary abnormality is determined, the control of the motor 10 is switched to control not using the detection value of the encoder 13, such as open drive control for switching the energized phase at predetermined time intervals, for example.
  • the alternate long and short dash line even if the signal from the output shaft sensor 16 does not change even if the motor 10 is controlled without using the detection value of the encoder 13, the motor 10 is not rotating. 53 is not an abnormality of the encoder 13 and it is determined that an abnormality that can not rotate the motor 10 has occurred.
  • the disconnection abnormality determination is performed before the start of shift range switching, and it is assumed that there is no disconnection during range switching, and mechanical lock is performed at time x15 after switching completion determination time Xd elapses after transition to open drive. An anomaly is confirmed.
  • the above-described disconnection diagnosis may be performed to determine whether the disconnection abnormality is a mechanical lock abnormality.
  • the disconnection diagnosis may be performed when a negative determination is made in S213 in FIG. Further, as shown by the two-dot chain line, if the abnormality of the encoder 13 is temporary, it may be returned to normal.
  • the shift range control device 40 of the present embodiment controls the shift by wire system 1 by controlling the drive of the motor 10 having the plurality of winding sets 11 and 12, and the drive circuit A unit 41, a voltage detection unit 43, and a control unit 50 are provided.
  • the drive circuit unit 41 includes switching elements 411 to 413 and is shared by the plurality of winding sets 11 and 12.
  • the voltage detection unit 43 detects terminal voltages Vu, Vv, and Vw of each phase.
  • the control unit 50 includes an energization control unit 51, a relay control unit 52, and an abnormality monitoring unit 53.
  • the energization control unit 51 controls the energization of the winding sets 11 and 12 by controlling the on / off operation of the switching elements 411 to 413.
  • Relay control unit 52 controls relay units 91 and 92 provided to be able to switch between conduction and interruption of power from battery 90 for each of winding sets 11 and 12.
  • the abnormality monitoring unit 53 monitors an abnormality of the shift by wire system 1.
  • the abnormality monitoring unit 53 controls the terminal voltages Vu, Vv, and Vw when the winding sets 11 and 12 are energized in a state in which one relay unit can be conductive and the other relay units are controlled to be nonconductive. Based on the diagnosis of disconnection. As a result, in order to simplify the configuration, even in the case where the drive circuit unit 41 is shared by the winding sets 11 and 12 of a plurality of systems, the disconnection abnormality can be appropriately detected.
  • connection portion 115 One end of each of the windings 111 to 113 constituting the first winding set 11 is connected by the connection portion 115.
  • One end of each of the windings 121 to 123 constituting the second winding set 12 is connected by the connection portion 125.
  • the other ends of the windings 111 to 113 and 121 to 123 are connected to windings of the corresponding phases of the other winding sets 11 and 12 at connection portions 421 to 423.
  • the relay units 91 and 92 are provided on power supply lines 901 and 902 that connect the connection units 115 and 125 and the battery 90.
  • the switching elements 411 to 413 are provided between the connection portions 421 to 423 and the ground.
  • the winding sets 11 and 12 have three-phase windings 111 to 113 and 121 to 123, respectively.
  • the terminal voltages Vu, Vv, and Vw of the conduction off phase in which the switching elements are off are voltage judgment threshold Vth.
  • Vth it is specified that a disconnection abnormality has occurred in the current-carrying off phase. For example, when the U-phase terminal voltage Vu when the switching element 411 is off is lower than the voltage determination threshold Vth, it is determined that the U-phase of the first winding set 11 has a disconnection abnormality. From this, the disconnection point can be appropriately identified.
  • the abnormality monitoring unit 53 performs the disconnection diagnosis when the ignition switch IG which is the vehicle is turned off. As a result, at the start of the next trip, shift range switching can be performed promptly after startup.
  • the abnormality monitoring unit 53 performs disconnection diagnosis when the switching of the shift range is not performed while the IG is on. As a result, after abnormality detection, it is possible to shift to a failsafe action immediately.
  • the abnormality monitoring unit 53 can drive the motor 10 without using the detection value of the encoder 13 when an abnormality occurs in which the detection value of the encoder 13 for detecting the rotational position of the motor 10 stagnates during shift range switching. In this case, it is determined that the encoder 13 is abnormal. If the motor 10 can not be driven even if it is controlled to drive the motor 10 without using the detection value of the encoder 13, it is determined whether the disconnection abnormality or the mechanical lock abnormality other than the disconnection abnormality according to the result of the disconnection diagnosis. . Thereby, the type of abnormality can be appropriately identified.
  • the actuator is an SR motor.
  • the actuator may use any device capable of driving a member involved in switching the shift range, such as a DC brushless motor.
  • two sets of winding sets and a blocking unit are provided.
  • the number of winding sets and the number of blocking units may be three or more.
  • in the winding set three-phase windings are Y-connected.
  • the wire connection method may be any connection method, such as ⁇ connection.
  • the winding group is comprised from a three-phase winding, four or more phases may be sufficient.
  • the rotation angle sensor of the above embodiment is an encoder. In another embodiment, the rotation angle sensor is not limited to the encoder, and any one such as a resolver may be used.
  • 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 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（４０）は、駆動回路部（４１）と、電圧検出部（４３）と、制御部（５０）と、を備える。駆動回路部（４１）は、スイッチング素子（４１１～４１３）を有し、複数の巻線組（１１、１２）にて共用される。電圧検出部（４３）は、各相の端子電圧を検出する。制御部（５０）は、通電制御部（５１）、遮断部制御部（５２）、および、異常監視部（５３）を有する。通電制御部（５１）は、スイッチング素子（４１１～４１３）のオンオフ作動を制御することで巻線組への通電を制御する。遮断部制御部（５２）は、電源（９０）からの電力の導通および遮断を巻線組（１１、１２）ごとに切替可能に設けられる遮断部（９１、９２）を制御する。異常監視部（５３）は、１つの遮断部を導通可能、他の遮断部を導通不能となるように制御した状態にて、巻線組（１１、１２）に通電したときの端子電圧に基づいて断線診断を行う。

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１０月１０日に出願された特許出願番号２０１７－１９６８１７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、モータ等のアクチュエータを駆動することでシフトレンジを切り替えるシフトレンジ切換装置が知られている。例えば特許文献１では、２つの巻線部、および、各巻線部に対応した２組の駆動回路が設けられている。
特開２００１－２７１９１７号公報
　特許文献１では、巻線部ごとに駆動回路が設けられているため、駆動回路から巻線部の各相に至る通電経路に設けられる電流検出回路の検出信号に基づき、断線等の異常を検出可能である。しかしながら、例えば複数の巻線組にて駆動回路が共用されている場合、特許文献１の方法では断線異常を検出することができない。本開示の目的は、断線異常を適切に検出可能なシフトレンジ制御装置を提供することにある。
　本開示のシフトレンジ制御装置は、複数の巻線組を有するアクチュエータの駆動を制御することでシフトレンジ切替システムを制御するものであって、駆動回路部と、電圧検出部と、制御部と、を備える。駆動回路部は、スイッチング素子を有し、複数の巻線組にて共用される。電圧検出部は、各相の端子電圧を検出する。制御部は、通電制御部、遮断部制御部、および、異常監視部を有する。通電制御部は、スイッチング素子のオンオフ作動を制御することで巻線組への通電を制御する。遮断部制御部は、電源からの電力の導通および遮断を巻線組ごとに切替可能に設けられる遮断部を制御する。異常監視部は、シフトレンジ切替システムの異常を監視する。
　異常監視部は、１つの遮断部を導通可能、他の遮断部を導通不能となるように制御した状態にて、巻線組に通電したときの端子電圧に基づいて断線診断を行う。これにより、構成を簡素化すべく、駆動回路部を複数系統の巻線組にて共用している場合であっても、断線異常を適切に検出することができる。
　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、一実施形態によるシフトバイワイヤシステムのモータ回路構成を説明する回路図であり、 図４は、一実施形態による２相通電による異常診断処理を説明する説明図であり、 図５は、一実施形態による２相通電によるＵ相断線時の端子電圧を説明する説明図であり、 図６は、一実施形態による１相通電による異常診断処理を説明する説明図であり、 図７は、一実施形態による１相通電によるＵ相断線時の端子電圧を説明する説明図であり、 図８は、一実施形態によるＩＧオフ後の断線診断タイミングを説明するタイムチャートであり、 図９は、一実施形態によるＩＧオン後の断線診断タイミングを説明するタイムチャートであり、 図１０は、一実施形態によるＩＧオフ後の断線診断処理を説明するフローチャートであり、 図１１は、一実施形態によるＩＧオフ後の断線診断実施後のＩＧオン後の処理を説明するフローチャートであり、 図１２は、一実施形態によるＩＧオン中の断線診断処理を説明するフローチャートであり、 図１３は、一実施形態によるレンジ切替時の異常判定処理を説明するタイムチャートである。
　　　（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。一実施形態によるシフトレンジ制御装置を図１～図１３に示す。図１～図３に示すように、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、アクチュエータとしてのモータ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電源としてのバッテリ９０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、ＳＲ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、Ｕ相巻線１１１、Ｖ相巻線１１２、および、Ｗ相巻線１１３を有する。第２巻線組１２は、Ｕ相巻線１２１、Ｖ相巻線１２２、および、Ｗ相巻線１２３を有する。
　図２に示すように、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。
　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。本実施形態の出力軸センサ１６は、Ｐ、Ｒ、Ｎ、Ｄの各レンジに対応する回転角範囲でオンされる４つのスイッチを有する。出力軸センサ１６のいずれのスイッチがオンであるかを判別することで、現在のレンジを検出可能であるので、トランスミッションのレンジセンサと捉えることもできる。なお、出力軸センサ１６は、各レンジに対応するスイッチに替えて、ポテンショメータ等であってもよい。
　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、Ｎ、Ｒ、Ｐ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と噛合可能に設けられる。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、駆動回路部４１、電圧検出部４３、および、制御部５０等を備える。駆動回路部４１は、３つのスイッチング素子４１１、４１２、４１２を有する。本実施形態のスイッチング素子４１１～４１３は、ＭＯＳＦＥＴであるが、ＩＧＢＴ等であってもよい。
　Ｕ相スイッチング素子４１１は、Ｕ相巻線１１１、１２１が接続される接続部４２１とグランドとの間に設けられる。Ｖ相スイッチング素子４１２は、Ｖ相巻線１１２、１２２が接続される接続部４２２とグランドとの間に設けられる。Ｗ相スイッチング素子４１３は、Ｗ相巻線１１３、１２３が接続される接続部４２３とグランドとの間に設けられる。
　第１巻線組１１の巻線１１１～１１３は、結線部１１５で結線される。結線部１１５には、第１電源ライン９０１を経由して、バッテリ９０から電力が供給される。第１電源ライン９０１には、第１リレー部９１が設けられる。第１リレー部９１がオンされているとき、結線部１１５に電力が供給される。
　第２巻線組１２の巻線１２１～１２３は、結線部１２５で結線される。結線部１２５には、第２電源ライン９０２を経由して、バッテリ９０から電力が供給される。第２電源ライン９０２には、第２リレー部９２が設けられる。第２リレー部９２がオンされているとき、結線部２１５に電力が供給される。
　本実施形態では、リレー部９１、９２が「遮断部」に対応する。また、以下適宜、第１電源ライン９０１、第１リレー部９１および第１巻線組１１を第１系統、第２電源ライン９０２、第２リレー部９２および第２巻線組１２を第２系統とする。
　電圧検出部４３は、Ｕ相端子電圧検出部４３１、Ｖ相端子電圧検出部４３２およびＷ相端子電圧検出部４３３を有する。Ｕ相端子電圧検出部４３１は、Ｕ相巻線１１１、１２１の接続部４２１とＵ相スイッチング素子４１１との間に設けられる。Ｖ相端子電圧検出部４３２は、Ｖ相巻線１１２、１２２の接続部４２２とＶ相スイッチング素子４１２との間に設けられる。Ｗ相端子電圧検出部４３３は、Ｗ相巻線１１３、１２３の接続部４２３とＷ相スイッチング素子４１３との間に設けられる。以下、Ｕ相端子電圧検出部４３１にて検出される値をＵ相端子電圧Ｖｕ、Ｖ相端子電圧検出部４３２にて検出される値をＶ相端子電圧Ｖｖ、Ｗ相端子電圧検出部４３３にて検出される値をＷ相端子電圧Ｖｗとする。
　制御部５０は、通電制御部５１、遮断部制御部としてのリレー制御部５２および異常監視部５３を有する。通電制御部５１は、駆動回路部４１のスイッチング素子４１１～４１３のオンオフ作動を制御することで、巻線組１１、１２への通電を制御する。これにより、モータ１０の駆動が制御される。リレー制御部５２は、第１リレー制御部５２１および第２リレー制御部５２２を有し、リレー部９１、９２のオンオフ作動を制御する。詳細には、第１リレー制御部５２１からの信号に基づいて第１リレー部９１のオンオフ作動が制御され、第２リレー制御部５２２からの信号に基づいて第２リレー部９２のオンオフ作動が制御される。異常監視部５３は、シフトバイワイヤシステム１の異常を検出する。
　異常監視部５３における断線診断について説明する。本実施形態では、巻線組１１、１２が２系統で構成され、駆動回路部４１が１系統で構成されている。すなわち、１系統の駆動回路部４１に対して、複数系統の巻線組１１、１２が接続されている。換言すると、複数系統の巻線組１１、１２にて、１つの駆動回路部４１を共用している。そのため、一方の系統のある相が断線していたとしても、接続部４２１～４２３を経由して、他方の系統側から電力が供給されるため、この状態にて端子電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに基づいて断線異常を検出することができない。
　そこで本実施形態では、各系統の巻線組１１、１２の結線部１１５、１２５に電源ライン９０１、９０２が接続される回路構成とし、電源ライン９０１、９０２に設けられるリレー部９１、９２を制御して系統毎に給電することで、断線異常を検出するとともに、断線箇所を特定可能である。ここで、断線異常とは、ハーネスや巻線そのものの断線に限らず、例えばコネクタ外れ等の導通不能になる異常を含むものとする。
　断線診断方法を図４～図７に基づいて説明する。図４～図７では、オンされているスイッチング素子４１１～４１３を梨地で示し、電流経路を一点鎖線の矢印にて示す。また、図５および図７にて、断線が生じている箇所を「×」印で示す。図４および図５では２相通電による断線診断を説明し、図６および図７では１相通電による断線診断を説明する。
　２相通電による断線診断では、図４の上段に示すように、まず第１リレー部９１をオン、第２リレー部９２をオフとし、所定時間ごとに通電相を切り替える。次に、図４の下段に示すように、第１リレー部９１をオフ、第２リレー部９２をオンとし、所定時間ごとに通電相を切り替える。所定時間は、スイッチング素子４１１～４１３のオンオフ切り替え後の電圧を検出可能な程度の時間に設定される。図４の例では、一方のリレー部９１、９２がオンの状態にて、ＷＵ相、ＵＶ相、ＶＷ相の順に通電相を切り替える。オンするリレー部９１、９２の順、および、通電相の切り替え順は異なっていてもよい。１相通電による断線診断についても同様である。スイッチング素子４１１～４１３は、グランド側に設けられており、オンされると端子電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗは略グランド電位となる。本実施形態では、端子電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗが、グランド電位であることを判定する電圧判定閾値Ｖｔｈ以下の状態をＬｏ、電圧判定閾値Ｖｔｈより大きい状態をＨｉとする。
　断線異常が生じていない場合、スイッチング素子４１１、４１３をオンにすると、Ｕ相およびＷ相の端子電圧Ｖｕ、ＶｗがＬｏ、Ｖ相端子電圧ＶｖがＨｉとなる。スイッチング素子４１１、４１２をオンにすると、Ｕ相およびＶ相の端子電圧Ｖｕ、ＶｖがＬｏ、Ｗ相端子電圧ＶｗがＨｉとなる。スイッチング素子４１２、４１３をオンにすると、Ｖ相およびＷ相の端子電圧Ｖｖ、ＶｗがＬｏ、Ｕ相端子電圧ＶｕがＨｉとなる。
　図５の上段に示すように、第１系統側にてＵ相が断線していると、第１リレー部９１をオンにしてＶＷ相に通電したとき、Ｕ相端子電圧ＶｕがＬｏとなり、全系統の端子電圧Ｖｕ、Ｖｖ、ＶｗがＬｏとなるので、断線異常を検出することができる。なお、図５の下段に示すように、第２リレー部９２をオンにしてＶＷ相に通電した場合、第１系統にてＵ相が断線していても、第２リレー部９２側から電圧が供給されるので、Ｕ相端子電圧ＶｕはＨｉとなり、異常を検出することができない。すなわち、第１リレー部９１をオン、第２リレー部９２をオフにして通電相を切り替えたとき、端子電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗの全相Ｌｏが生じる場合、第１系統側にて断線異常が生じていると判定可能である。また、第１リレー部９１をオフ、第２リレー部９２をオンにして通電相を切り替えたとき、端子電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗの全相Ｌｏが生じる場合、第２系統側にて断線異常が生じていると判定可能である。
　１相通電による断線診断では、図６の上段に示すように、まず第１リレー部９１をオン、第２リレー部９２をオフとし、所定時間ごとに通電相を切り替え、図６の下段に示すように、第１リレー部９１をオフ、第２リレー部９２をオンとし、所定時間ごとに通電相を切り替える。図６の例では、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の順に通電相を切り替える。
　断線異常が生じていない場合、スイッチング素子４１１をオンにすると、Ｕ相端子電圧ＶｕがＬｏ、Ｖ相およびＷ相の端子電圧Ｖｖ、ＶｗがＨｉとなる。スイッチング素子４１２をオンにすると、Ｖ相端子電圧ＶｖがＬｏ、Ｕ相およびＷ相の端子電圧Ｖｕ、ＶｗがＨｉとなる。スイッチング素子４１３をオンにすると、Ｗ相端子電圧ＶｗがＬｏ、Ｕ相およびＶ相の端子電圧Ｖｕ、ＶｗがＨｉとなる。
　図７の上段に示すように、第１系統にてＵ相が断線していると、第１リレー部９１をオンにしてＶ相に通電したとき、Ｕ相端子電圧がＬｏとなり、異常を検出することができる。なお、図７の下段に示すように、第２リレー部９２をオンにしてＶ相に通電した場合、第１系統にてＵ相が断線していても、第２リレー部９２側から電圧が供給されるので、Ｕ相端子電圧ＶｕはＨｉとなり、異常を検出することができない。
　すなわち、一方のリレー部９１、９２がオンの状態にて、リレー部９１、９２がオンである系統の断線相では、スイッチング素子がオフの状態にて、端子電圧がＬｏとなるため、断線箇所を特定可能である。具体的には、第１リレー部９１がオン、第２リレー部９２がオフ、スイッチング素子４１１がオフ、スイッチング素子４１２、４１３の少なくとも一方がオンのときのＵ相端子電圧Ｖｕが電圧判定閾値Ｖｔｈ以下の場合、第１系統側のＵ相、すなわち結線部１１５から接続部４２１に至る経路にて断線異常が生じていると特定する。
　また、第１リレー部９１がオフ、第２リレー部９２がオン、スイッチング素子４１１がオフ、スイッチング素子４１２、４１３の少なくとも一方がオンのときのＵ相端子電圧Ｖｕが電圧判定閾値Ｖｔｈ以下の場合、第２系統側のＵ相、すなわち結線部１２５から接続部４２１に至る経路にて断線異常が生じていると特定する。Ｖ相、Ｗ相についても同様に断線異常を特定可能である。
　１相通電での断線検出において、Ｕ相通電時にはＶ相およびＷ相の断線を検出可能であり、Ｖ相通電時にはＵ相およびＷ相の断線を検出可能であり、Ｗ相通電時にはＵ相およびＶ相の断線を検出可能である。したがって、第１リレー部９１をオンにしての断線検出では、３相のうちのいずれか２相に通電すればよく、残りの１相への通電は省略可能である。第２リレー部９２をオンにしての断線検出についても同様である。１相通電にて断線検出を行うことで、検出時間を短縮可能である。一方、２相通電にて断線検出を行うことで、ノイズなどによる誤判定をしにくい。
　断線診断の実施タイミングを図８および図９に示す。図８に示すように、時刻ｘ１にて車両のイグニッションスイッチ（以下、「ＩＧ」）がオンされ、時刻ｘ２にてＩＧがオフされるまでの今回トリップ中には、断線診断を行わない。また、時刻ｘ２にてＩＧがオフされると、システムがシャットダウンされるまでの間に、断線診断が行われる。断線異常が検出された場合、次のＩＧがオンされる時刻ｘ３の直後からフェイルセーフ処置を実施可能である。ＩＧオフ中に断線診断を行うことで、次回トリップにて、シフトレンジを切り替え可能な状態に速やかに移行することができる。
　また、図９に示すように、時刻ｘ５にてＩＧがオンされたとき、シフトレンジ切替実施前のイニシャルチェックにて断線診断を行う。断線異常が検出された場合、断線診断終了後の時刻ｘ６以降、今回トリップからフェイルセーフ処置を実施可能である。また、ＩＧがオンされているとき、シフトレンジの切り替えを行っていない任意のタイミングにて断線診断を実施可能である。なお、ここでは、車両の始動スイッチをＩＧとして説明しているが、例えばハイブリッド車両におけるパワースイッチ等であってもよい。また、ＩＧオフ後の断線診断、および、ＩＧオン中の断線診断をともに行ってもよい。なお、図８および図９では、断線異常が検出された場合を例示しており、フェイルセーフ処置を「ＦＳ」と記載した。
　ＩＧオフ後の断線診断処理を図１０のフローチャートに基づいて説明する。この処理は、ＩＧがオフされたときに実行される処理である。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。
　Ｓ１０１にてＩＧがオフされると、Ｓ１０２にて断線診断が行われる。断線診断では、リレー部９１、９２の一方をオンにし、２相通電または１相通電にて通電相を切り替える。異常監視部５３は、端子電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを取得し、断線異常を検出するとともに、断線箇所を特定する。
　Ｓ１０３では、異常監視部５３は、断線異常が検出されたか否かを判断する。断線異常が検出されていないと判断された場合（Ｓ１０３：ＮＯ）、Ｓ１０４へ移行する。断線異常が検出されたと判断された場合（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、Ｓ１０５へ移行する。
　Ｓ１０４では、異常監視部５３は、断線フラグをリセットする。
　Ｓ１０５では、異常監視部５３は、断線フラグをセットするとともに、特定された断線箇所を含む異常情報を記憶させる。断線フラグは、断線異常が生じていることを示すフラグであって、以下適宜、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。また、フラグ以外の情報にて、断線異常の有無を保持するようにしてもよい。断線フラグおよび異常情報は、ＩＧオフ中にも記憶が保持される図示しないＳＲＡＭ等の記憶部に記憶される。
　ＩＧオフ後に断線診断処理が行われる場合のＩＧオン後の処理を図１１のフローチャートに基づいて説明する。Ｓ１５１にてＩＧがオンされると、Ｓ１５２では、異常監視部５３は、断線フラグがセットされているか否かを判断する。断線フラグがセットされていないと判断された場合（Ｓ１５２：ＮＯ）、Ｓ１５３へ移行する。断線フラグがセットされていると判断された場合（Ｓ１５２：ＹＥＳ）、Ｓ１５４へ移行する。
　Ｓ１５３では、制御部５０は、巻線組１１、１２へ通電し、２系統を用いてモータ１０を駆動する。
　Ｓ１５４では、制御部５０は、フェイルセーフ処置を行う。本実施形態では、断線異常が生じていない方の系統を用いて、モータ１０を駆動する。このとき、異常が生じている系統のリレー部９１、９２をオフにする。本実施形態では、安全上、断線異常が生じている系統側のリレー部９１、９２をオフしているが、リレー部９１、９２をオンにしても、正常系統のみでモータ１０を駆動可能である。また、断線異常が生じている旨を示す警告灯を点灯し、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ユーザに警告する。ユーザへの警告方法は、警告灯の点灯に限らず、音声での案内等、どのような方法であってもよい。
　ＩＧオン中の断線診断処理を図１２のフローチャートに基づいて説明する。この処理は、ＩＧオン中の任意のタイミングにて実施可能である。本実施形態では、ＩＧオン後にマイコンが初期化されると、スタンバイ状態とする。
　Ｓ２０１のスタンバイ状態からＳ２０２に移行すると、断線診断が実施される。Ｓ２０３では、異常監視部５３は、断線異常が検出されたか否かを判断する。断線異常が検出されたと判断された場合（Ｓ２０３：ＹＥＳ）、Ｓ２０４へ移行し、異常監視部５３は、生じている異常が断線異常であると特定する。また、Ｓ２０５にて、制御部５０は、図１１中のＳ１５４と同様のフェイルセーフ処置を実施する。断線異常が検出されていないと判断された場合（Ｓ２０３：ＮＯ）、Ｓ２０６へ移行する。
　Ｓ２０６では、異常監視部５３は、シフトレンジ切替中か否かを判断する。シフトレンジ切替中ではないと判断された場合（Ｓ２０６：ＮＯ）、本ルーチンを終了する。シフトレンジ切替中であると判断された場合（Ｓ２０６：ＹＥＳ）、Ｓ２０７へ移行する。
　Ｓ２０７では、異常監視部５３は、エンコーダ仮異常フラグがセットされているか否かを判断する。図中、エンコーダ仮異常フラグを「ＦｌｇＥ」と記載する。エンコーダ仮異常フラグがセットされていると判断された場合（Ｓ２０７：ＹＥＳ）、Ｓ２１２へ移行する。エンコーダ仮異常フラグがセットされていないと判断された場合（Ｓ２０７：ＮＯ）、Ｓ２０８へ移行する。
Ｓ２０８では、異常監視部５３は、実レンジと目標シフトレンジとが一致したか否かを判断する。実レンジと目標シフトレンジとが一致していると判断された場合（Ｓ２０８：ＹＥＳ）、シフトレンジ切替完了とし、本ルーチンを終了する。実レンジと目標シフトレンジとが一致していないと判断された場合（Ｓ２０８：ＮＯ）、Ｓ２０９へ移行する。
　Ｓ２０９では、異常監視部５３は、エンコーダ１３のカウント値が停滞しているか否かを判断する。ここでは、停滞判定時間以上、エンコーダカウント値に変化がない場合、エンコーダカウント値が停滞していると判定する。エンコーダカウント値が停滞していないと判断された場合（Ｓ２０９：ＮＯ）、本ルーチンを終了する。エンコーダカウント値が停滞していると判断された場合（Ｓ２０９：ＹＥＳ）、Ｓ２１０へ移行し、エンコーダ仮異常フラグをセットする。また、Ｓ２１１にて、制御部５０は、モータ１０の駆動モードを、エンコーダ１３の検出値を用いないオープン制御モードに切り替える。
　エンコーダ仮異常フラグがセットされていると判断された場合（Ｓ２０７：ＹＥＳ）に移行するＳ２１２では、異常監視部５３は、オープン制御モードに移行してから、切替完了判定時間Ｘｄが経過したか否かを判断する。切替完了判定時間Ｘｄは、オープン駆動にてモータ１０を駆動した場合にシフトレンジの切り替えに要する時間よりも長い時間に設定される。切替完了判定時間Ｘｄが経過していないと判断された場合（Ｓ２１２：ＮＯ）、オープン制御を継続し、本ルーチンを終了する。切替完了判定時間Ｘｄが経過したと判断された場合（Ｓ２１２：ＹＥＳ）、Ｓ２１３へ移行する。
　Ｓ２１３では、異常監視部５３は、出力軸センサ１６の検出値に基づき、実レンジと目標シフトレンジとが一致したか否かを判断する。実レンジと目標シフトレンジとが一致している判断された場合（Ｓ２１３：ＹＥＳ）、Ｓ２１４へ移行し、エンコーダ異常を確定する。実レンジと目標シフトレンジとが一致していないと判断された場合（Ｓ２１３：ＮＯ）、Ｓ２１５へ移行し、メカロック異常を確定する。Ｓ２１６では、制御部５０は、異常状況に応じたフェイルセーフ処置を行う。
　レンジ切替時の異常判定処理を図１３のタイムチャートに基づいて説明する。図１３では、上段から、モータ制御、モータ角度、出力軸センサ１６のスイッチオンオフ信号、シフトバイワイヤシステム１の異常判定状態、断線検出を示している。図１３では、正常時における出力軸センサ１６のオンオフ信号については、記載を省略した。
　時刻ｘ１０にて、目標シフトレンジがＰレンジからＤレンジに切り替わると、レンジに応じた目標回転位置θ*が設定され、エンコーダ１３の検出値に基づくフィードバック制御等にて、モータ１０の駆動が開始される。モータ１０の駆動が開始されると、正常時、モータ角度が目標回転位置θ*に近づいていく。また、モータ１０の回転に伴って、出力軸センサ１６を構成するスイッチのオンオフが切り替わる。
　時刻ｘ１１にてエンコーダ１３の値が停滞すると、異常監視部５３は、停滞開始から停滞判定時間Ｘｓを経過した時刻ｘ１２にて、エンコーダ仮異常と判定する。また、エンコーダ仮異常が判定されると、モータ１０の制御は、例えば所定時間ごとに通電相を切り替えるオープン駆動制御等、エンコーダ１３の検出値を用いない制御に切り替えられる。
　エンコーダ１３の検出値を用いずにモータ１０を制御したとき、実線で示すように、出力軸センサ１６からの信号が変化すれば、モータ１０は、回転可能な状態であることがわかる。オープン駆動によりモータ１０を回転させ、出力軸センサ１６において、Ｄレンジに対応するスイッチがオンされると、時刻ｘ１３から時刻ｘ１４までの間（例えば１００［ｍｓ］）、モータ１０をブレーキ制御した後、スタンバイ状態に戻る。また、オープン駆動に移行してから切替完了判定時間Ｘｄ経過後の時刻ｘ１５にて、エンコーダ本異常が確定される。
　一方、一点鎖線で示すように、エンコーダ１３の検出値を用いずにモータ１０を制御しても、出力軸センサ１６からの信号が変化しない場合、モータ１０が回転しておらず、異常監視部５３は、エンコーダ１３の異常ではなく、モータ１０を回転させることができない異常が生じていると判定する。図１３では、シフトレンジ切替開始前に断線異常判定が行われており、レンジ切り替え中の断線はないものとして、オープン駆動に移行してから切替完了判定時間Ｘｄ経過後の時刻ｘ１５にて、メカロック異常が確定される。また、エンコーダ仮異常が判定されており、かつ、モータ１０が回転していないときに、断線異常がメカロック異常かを切り分けるべく、上述の断線診断を行ってもよい。例えば、図１２中のＳ２１３にて否定判断されたときに、断線診断を行ってもよい。また、二点鎖線で示すように、エンコーダ１３の異常が一時的なものであれば、正常復帰させてもよい。
　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、複数の巻線組１１、１２を有するモータ１０の駆動を制御することでシフトバイワイヤシステム１を制御するものであって、駆動回路部４１と、電圧検出部４３と、制御部５０と、を備える。駆動回路部４１は、スイッチング素子４１１～４１３を有し、複数の巻線組１１、１２にて共用される。電圧検出部４３は、各相の端子電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを検出する。
　制御部５０は、通電制御部５１、リレー制御部５２、および、異常監視部５３を有する。通電制御部５１は、スイッチング素子４１１～４１３のオンオフ作動を制御することで、巻線組１１、１２への通電を制御する。リレー制御部５２は、バッテリ９０からの電力の導通および遮断を巻線組１１、１２ごとに切替可能に設けられるリレー部９１、９２を制御する。異常監視部５３は、シフトバイワイヤシステム１の異常を監視する。異常監視部５３は、１つのリレー部を導通可能、他のリレー部を導通不能となるように制御した状態にて、巻線組１１、１２に通電したときの端子電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに基づいて断線診断を行う。これにより、構成を簡素化すべく、駆動回路部４１を複数系統の巻線組１１、１２にて共用している場合であっても、断線異常を適切に検出することができる。
　第１巻線組１１を構成する巻線１１１～１１３は、一端が結線部１１５で結線される。第２巻線組１２を構成する巻線１２１～１２３は、一端が結線部１２５で結線される。巻線１１１～１１３、１２１～１２３の他端側は、他の巻線組１１、１２の対応する相の巻線と接続部４２１～４２３にて接続される。リレー部９１、９２は、結線部１１５、１２５とバッテリ９０とを接続する電源ライン９０１、９０２に設けられる。スイッチング素子４１１～４１３は、接続部４２１～４２３とグランドとの間に設けられる。これにより、リレー部９１、９２を１系統ずつオンにすることで巻線組毎に通電可能であり、断線異常を適切に検出することができる。
　巻線組１１、１２は、それぞれ３相の巻線１１１～１１３、１２１～１２３を有する。異常監視部５３は、断線診断にて、１相または２相のスイッチング素子４１１～４１３をオンにしたとき、スイッチング素子がオフである通電オフ相の端子電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗが電圧判定閾値Ｖｔｈ以下である場合、当該通電オフ相に断線異常が生じていると特定する。例えば、スイッチング素子４１１がオフのときのＵ相端子電圧Ｖｕが電圧判定閾値Ｖｔｈより低い場合、第１巻線組１１のＵ相に断線異常が生じていると特定する。これより、断線箇所を適切に特定することができる。
　異常監視部５３は、車両の始動スイッチであるＩＧがオフされたときに断線診断を実施する。これにより、次のトリップ開始時において、起動後、速やかにシフトレンジ切り替えを実行することができる。
　異常監視部５３は、ＩＧオン中であって、シフトレンジの切り替えが行われていないときに断線診断を実施する。これにより、異常検出後、速やかにフェイルセーフアクションに移行することができる。
　異常監視部５３は、シフトレンジ切替中に、モータ１０の回転位置を検出するエンコーダ１３の検出値が停滞する異常が生じた場合、エンコーダ１３の検出値を用いずにモータ１０を駆動可能である場合、エンコーダ１３の異常であると特定する。エンコーダ１３の検出値を用いずにモータ１０を駆動するように制御してもモータ１０を駆動不能である場合、断線診断の結果に応じ、断線異常か、断線異常以外のメカロック異常かを判別する。これにより、異常の種類を適切に特定することができる。
　　　（他の実施形態）
　上記実施形態では、アクチュエータは、ＳＲモータである。他の実施形態では、アクチュエータは、例えばＤＣブラシレスモータ等、シフトレンジの切り替えに係る部材を駆動可能などのような装置を用いてもよい。上記実施形態では、２系統の巻線組および遮断部が設けられている。他の実施形態では、巻線組および遮断部の系統数は、３系統以上であってもよい。上記実施形態では、巻線組は、３相の巻線がＹ結線されている。他の実施形態では、巻線の結線方法は、例えばΔ結線等、どのような結線方法としてもよい。また、上記実施形態では、巻線組は３相巻線から構成されるが、４相以上であってもよい。上記実施形態の回転角センサは、エンコーダである。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、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。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. 　複数の巻線組（１１、１２）を有するアクチュエータ（１０）の駆動を制御することでシフトレンジ切替システム（１）を制御するシフトレンジ制御装置であって、
    　スイッチング素子（４１１～４１３）を有し、複数の前記巻線組にて共用される駆動回路部（４１）と、
    　各相の端子電圧を検出する電圧検出部（４３）と、
    　前記スイッチング素子のオンオフ作動を制御することで前記巻線組への通電を制御する通電制御部（５１）、電源（９０）からの電力の導通および遮断を前記巻線組ごとに切替可能に設けられる遮断部（９１、９２）を制御する遮断部制御部（５２）、および、前記シフトレンジ切替システムの異常を監視する異常監視部（５３）を有する制御部（５０）と、
    　を備え、
    　前記異常監視部は、１つの前記遮断部を導通可能、他の前記遮断部を導通不能となるように制御した状態にて、前記巻線組に通電したときの前記端子電圧に基づいて断線診断を行うシフトレンジ制御装置。
  2. 　前記巻線組を構成する巻線（１１１～１１３、１２１～１２３）は、一端が結線部（１１５、１２５）にて結線され、他端側が他の前記巻線組の対応する相の前記巻線と接続部（４２１～４２３）にて接続され、
    　前記遮断部は、前記結線部と前記電源とを接続する電源ライン（９０１、９０２）に設けられ、
    　前記スイッチング素子は、前記接続部とグランドとの間に設けられる請求項１に記載のシフトレンジ制御装置。
  3. 　前記巻線組は、３相の前記巻線を有し、
    　前記異常監視部は、前記断線診断にて、１相または２相の前記スイッチング素子をオンにしたとき、前記スイッチング素子がオフである通電オフ相の前記端子電圧が電圧判定閾値以下である場合、当該通電オフ相に断線異常が生じていると特定する請求項２に記載のシフトレンジ制御装置。
  4. 　前記異常監視部は、車両の始動スイッチがオフされたときに前記断線診断を実施する請求項１～３のいずれか一項に記載のシフトレンジ制御装置。
  5. 　前記異常監視部は、車両の始動スイッチがオン中であって、シフトレンジの切り替えが行われてないときに前記断線診断を実施する請求項１～４のいずれか一項に記載のシフトレンジ制御装置。
  6. 　前記異常監視部は、
    　シフトレンジ切替中に、前記アクチュエータの回転位置を検出する回転角センサ（１３）の検出値が停滞する異常が生じた場合、
    　前記回転角センサの検出値を用いずに前記アクチュエータを駆動可能である場合、前記回転角センサの異常であると特定し、
    　前記回転角センサの検出値を用いずに前記アクチュエータを駆動するように制御しても前記アクチュエータを駆動不能である場合、前記断線診断の結果に応じ、断線異常か、断線異常以外のメカロック異常かを判別する請求項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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