WO2019088245A1 - シフトレンジ制御装置 - Google Patents

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WO2019088245A1
WO2019088245A1 PCT/JP2018/040802 JP2018040802W WO2019088245A1 WO 2019088245 A1 WO2019088245 A1 WO 2019088245A1 JP 2018040802 W JP2018040802 W JP 2018040802W WO 2019088245 A1 WO2019088245 A1 WO 2019088245A1
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rotation angle
drive
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坂口　浩二
Original Assignee
株式会社デンソー
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • 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
    • H02P29/032—Preventing damage to the motor, e.g. setting individual current limits for different drive conditions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
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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
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • F16H2061/1224—Adapting to failures or work around with other constraints, e.g. circumvention by avoiding use of failed parts

Definitions

  • the present disclosure relates to a shift range control device.
  • An object of the present disclosure is to provide a shift range control device capable of appropriately switching a shift range even when an abnormality occurs in a signal from a rotation angle sensor.
  • the shift range control device of the present disclosure is a shift range control device that controls switching of the shift range by controlling driving of a motor, and includes a signal acquisition unit and a drive control unit.
  • the signal acquisition unit acquires a rotation angle signal from a rotation angle sensor capable of outputting rotation angle signals of three or more phases different in phase.
  • the drive control unit controls the drive of the motor such that the rotational position of the motor becomes the target rotational position according to the target shift range.
  • the drive control unit performs stationary phase energization to continue energization to the same energization phase, and stops rotation of the motor.
  • a rotation angle sensor one capable of outputting a rotation angle signal of three or more phases is used, and even if an abnormality occurs in one phase, if it jumps over the phase with momentum, it is correctly energized. There is a risk that the motor may rotate. Therefore, when an abnormality occurs in the rotation angle sensor, the motor is reliably stopped by performing fixed phase energization. As a result, after the motor is stopped, the shift range can be appropriately switched by rotating the motor by open control or the like that does not use the detection value of the rotation angle sensor, for example.
  • FIG. 1 is a perspective view of a shift-by-wire system according to a first embodiment
  • FIG. 2 is a schematic block diagram showing a shift-by-wire system according to the first embodiment
  • FIG. 3 is a schematic view for explaining the arrangement of Hall ICs of the encoder according to the first embodiment
  • FIG. 4A is an explanatory view for explaining an encoder pattern and an energization phase according to an electrical angle according to the first embodiment
  • FIG. 4B is an explanatory view for explaining a conducting phase according to the encoder pattern according to the first embodiment
  • FIG. 1 is a perspective view of a shift-by-wire system according to a first embodiment
  • FIG. 2 is a schematic block diagram showing a shift-by-wire system according to the first embodiment
  • FIG. 3 is a schematic view for explaining the arrangement of Hall ICs of the encoder according to the first embodiment
  • FIG. 4A is an explanatory view for explaining an encoder pattern and an energization phase according to an electrical angle according to the first
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating encoder interrupt processing according to the first embodiment
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating drive control processing according to the first embodiment
  • FIG. 7 is a time chart explaining the motor drive processing according to the first embodiment
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating encoder interrupt processing according to the second embodiment
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating drive control processing according to the second embodiment
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating drive control processing according to the second embodiment
  • FIG. 11 is a time chart explaining the motor drive processing according to the second embodiment
  • FIG. 12 is a time chart explaining the motor drive processing according to the second embodiment.
  • FIGS. 1 and 2 A shift range control device according to a first embodiment is shown in FIGS.
  • the shift-by-wire system 1 includes a motor 10, a shift range switching mechanism 20, a parking lock mechanism 30, a shift range control device 40, and the like.
  • the motor 10 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 switched reluctance motor, any type of motor such as a DC motor may be used.
  • the encoder 13 detects the rotational position of a not-shown rotor of the motor 10 and outputs a rotational angle signal according to the electrical angle.
  • the encoder 13 is, for example, a magnetic rotary encoder, and is a three-phase encoder having a magnet plate 135 that rotates integrally with the rotor, and Hall ICs 131, 132, and 133 for detecting magnetism.
  • the Hall ICs 131 to 133 have Hall elements that output a voltage according to the direction and magnitude of the magnetic field, and output to the shift range control device 40 a signal obtained by converting the analog signal of the Hall element into a digital signal. . As shown in FIG.
  • the Hall ICs 131 to 133 are arranged such that the phase of the rotation angle signal is shifted by 120 ° in electrical angle.
  • the rotation angle signal output from the Hall IC 131 is referred to as an A phase signal
  • the rotation angle signal output from the Hall IC 132 as a B phase signal
  • the rotation angle signal output from the Hall IC 133 as a C phase signal.
  • the reduction gear 14 is provided between the motor shaft 105 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. Thus, the rotation of the motor 10 is transmitted to the shift range switching mechanism 20.
  • the output shaft 15 is provided with an output shaft sensor 16 that detects the angle of the output shaft 15.
  • the output shaft sensor 16 is, for example, a potentiometer.
  • the shift range switching mechanism 20 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.
  • Two recesses 22 and 23 are provided on the detent spring 25 side of the detent plate 21.
  • the side closer to the base of the detent spring 25 is referred to as the recess 22, and the side farther from the base is referred to as the recess 23.
  • the recess 22 corresponds to the NotP range other than the P range
  • the recess 23 corresponds to the P range.
  • the detent spring 25 is an elastically deformable plate-like member, and the detent roller 26 is provided at the tip.
  • 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 recessed portions 22 and 23.
  • the detent roller 26 By the detent roller 26 being fitted in either of the recessed portions 22 and 23, 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 automatic shifting is performed.
  • the shift range of machine 5 is fixed.
  • the detent roller 26 fits into the recess 22 when the shift range is the NotP range, and fits into the recess 23 when the shift range is the P range.
  • 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 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 rotation of the axle is restricted.
  • the shift range is the NotP range
  • 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 switches energization to 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 and the like, and includes a CPU, a ROM, a RAM, 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 shift signal corresponding to 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 has a signal acquisition unit 51, an abnormality monitoring unit 52, and a drive control unit 55.
  • the signal acquisition unit 51 acquires the rotation angle signal from the encoder 13 and the signal from the output shaft sensor 16.
  • the signal acquisition unit 51 reads an encoder pattern for each pulse edge interruption of the rotation angle signal from the encoder 13.
  • the signal acquisition unit 51 counts up or down the encoder count value ⁇ en according to the signal pattern for each encoder pulse edge.
  • the encoder count value ⁇ en is a value corresponding to the rotational position of the motor 10, and corresponds to “the rotational position of the motor” in the present embodiment.
  • the abnormality monitoring unit 52 monitors an abnormality of the rotation angle signal of the encoder 13.
  • the drive control unit 55 drives the motor 10 so that the motor 10 stops at a rotational position where the encoder count value ⁇ en based on the rotation angle signal from the encoder 13 becomes the target count value ⁇ cmd according to the target shift range. Control.
  • the encoder count value ⁇ en corresponds to the “rotation position of the motor”
  • the target count value ⁇ cmd corresponds to the “target rotation position”.
  • FIG. 4A is a diagram showing an encoder pattern and an energization phase according to an electrical angle
  • FIG. 4B is a map for explaining an energization phase according to the encoder pattern.
  • numbers (0) to (7) are pattern numbers indicating signal patterns and energization phase patterns according to the signal patterns.
  • the state where the rotation angle signal is Lo is described as "0 (Lo)"
  • the state where it is Hi is described as "1 (Hi)”. The same applies to the embodiments described later.
  • Pattern (0) A signal pattern in which the A-phase signal and the B-phase signal are Lo and the C-phase signal is Hi is pattern 0, and the energized phase at this time is V phase.
  • Pattern (1) A signal pattern in which the A-phase signal is Lo and the B-phase signal and the C-phase signal are Hi is Pattern 1, and the energized phases at this time are U and V phases.
  • Pattern (2) A signal pattern in which the A-phase signal and the C-phase signal are Lo and the B-phase signal is Hi is a pattern 2, and the current-carrying phase at this time is a U-phase.
  • Pattern (3) A signal pattern in which the A-phase signal and the B-phase signal are Hi and the C-phase signal is Lo is taken as pattern 3, and the energized phase at this time is taken as the W phase and U phase.
  • Pattern (4) A signal pattern in which the A-phase signal is Hi and the B-phase signal and the C-phase signal are Lo is taken as pattern 4, and the current-carrying phase at this time is taken as the W phase.
  • Pattern (5) A signal pattern in which the A-phase signal and the C-phase signal are Hi and the B-phase signal is Lo is a pattern 5, and the current-carrying phases at this time are V and W phases.
  • the patterns (0) to (5) are normal patterns, and when rotating the motor 10, for each edge interruption of the rotation angle signal from the encoder 13, according to the signal pattern, according to the signal pattern, V ⁇ UV ⁇ U ⁇ Switch in the order of WU ⁇ W ⁇ WV ⁇ VW ⁇ V ⁇ UV ⁇ ....
  • the energized phase is switched in the reverse order.
  • Pattern (6), (7) A signal pattern in which the A-phase signal, B-phase signal and C-phase signal are all Hi
  • the pattern (6) is a signal in which the A-phase signal, B-phase signal and C-phase signal are all Lo
  • the patterns (6) and (7) in which the A-phase signal, the B-phase signal, and the C-phase signal all become Hi or Lo are abnormal patterns that do not occur at normal times. For example, as shown by an alternate long and short dash line in FIG. 4A, when the A-phase signal is fixed to Hi due to the A-phase disconnection of the encoder 13, the pattern (6) is generated at the timing to become the pattern (1). For the sake of explanation, the Hi sticking signal generated at the time of A phase disconnection is described as being shifted from the Hi signal at the normal time.
  • the motor can not be properly controlled, and the motor immediately stops.
  • the Z-phase pulse is a reference signal and not a "rotational angle signal", it can not be used for motor control.
  • the encoder 13 is an A-phase, B-phase and C-phase three-phase encoder system.
  • the three-phase encoder system as described in FIG. 4B, since the current-carrying phase is uniquely determined with respect to the signal pattern, even if one of the three phases is broken, After passing, the rotation of the motor 10 is continued in a matter of course.
  • the motor 10 is stopped when it can not pass through the range which becomes the abnormal pattern with force. That is, when control is continued in a state where an abnormal pattern is generated in the rotation angle signal of encoder 13, whether the motor 10 continues to rotate or to stop is the number of rotations of the motor 10, temperature, voltage, etc. It depends on the environment.
  • the control is switched according to the behavior of the motor 10 when an abnormality occurs in the rotation angle signal of the encoder 13, the control configuration becomes complicated.
  • the rotation angle of the motor 10 is erroneously detected.
  • the motor 10 when abnormality of the rotation angle signal of the encoder 13 is detected, the motor 10 is reliably stopped by stationary phase energization, and the encoder count value ⁇ en is not used, and energization is performed every energization phase switching time. By performing open control to switch the phase, the motor 10 is rotated to the target position.
  • the stationary phase energization may be two phase energization or one phase energization in any of the fail stop mode and the stop mode described later.
  • step S101 is omitted and simply referred to as the symbol “S”.
  • step S101 is omitted and simply referred to as the symbol “S”.
  • the other steps are similar.
  • the signal acquisition unit 51 reads an encoder pattern based on the rotation angle signal from the encoder 13.
  • the signal acquisition unit 51 counts up or down the encoder count value ⁇ en based on the encoder pattern.
  • the counting process may use, for example, the method of Japanese Patent No. 539 4443.
  • the abnormality monitoring unit 52 determines whether the encoder pattern is normal. If it is determined that the encoder pattern is normal (S103: YES), the process proceeds to S105. If it is determined that the encoder pattern is not normal (S103: NO), the process proceeds to S104, and an open drive request flag is set.
  • the drive control unit 55 determines whether the drive mode is a feedback mode.
  • feedback is appropriately described as "F / B”. The process relating to mode selection will be described later. If it is determined that the drive mode is not the F / B mode (S105: NO), the process of S106 is not performed, and this routine is ended. If it is determined that the drive mode is the F / B mode (S105: YES), the process proceeds to S106, and as shown in FIG. 4B, an energization process is performed to energize the energized phase according to the encoder pattern.
  • the drive control process will be described based on the flowchart of FIG. This process is executed by the ECU 50 at a predetermined cycle (for example, 1 ms) when the start switch of the vehicle such as the ignition switch is turned on. After initialization of the microcomputer, the standby mode is set.
  • a predetermined cycle for example, 1 ms
  • the drive control unit 55 determines whether the drive mode is the standby mode. If it is determined that the standby mode is not set (S201: NO), the process proceeds to S205. If it is determined that the drive mode is the standby mode (S201: YES), the process proceeds to S202.
  • the drive control unit 55 determines whether the target shift range has been switched. If it is determined that the target shift range has not switched (S202: NO), this routine is ended. If it is determined that the target shift range has been switched (S202: YES), the process proceeds to S203.
  • the drive control unit 55 determines whether the open drive request flag is set. If it is determined that the open drive request flag is set (S203: YES), the process proceeds to S212 and sets the drive mode to the open drive mode. If it is determined that the open drive request flag is not set (S203: NO), the process proceeds to S204 and sets the drive mode to the F / B mode.
  • the drive control unit 55 determines whether the drive mode is the F / B mode. If it is determined that the drive mode is not the F / B mode (S205: NO), the process proceeds to S209. If it is determined that the drive mode is the F / B mode (S205: YES), the process proceeds to S206.
  • the drive control unit 55 determines whether the open drive request flag is set. If it is determined that the open drive request flag is set (S206: YES), the process proceeds to S208 and sets the drive mode to the fail stop mode. If it is determined that the open drive request flag is not set (S206: NO), the process proceeds to S207. If a negative determination is made in S206, the drive mode is the F / B mode, so the motor 10 is driven by F / B control. In the F / B mode, as described in FIG. 4A, FIG. 4B and FIG. 5, the drive phase of the motor 10 is controlled by switching the energized phase according to the signal pattern for each encoder interrupt.
  • the drive control unit 55 determines whether the rotational position of the motor 10 has reached the target position.
  • the motor 10 is driven by F / B control, when the difference between the encoder count value ⁇ en and the target count value ⁇ cmd becomes equal to or less than a predetermined count (for example, 2 counts), the rotational position of the motor 10 becomes the target position. Determine that it has arrived. If it is determined that the rotational position of the motor 10 has not reached the target position (S207: NO), this routine is ended. If it is determined that the rotational position of the motor 10 has reached the target position (S207: YES), the process proceeds to S216 to set the drive mode to the stop mode.
  • a predetermined count for example, 2 counts
  • the drive control unit 55 determines whether the drive mode is the fail stop mode. If it is determined that the drive mode is not the fail stop mode (S209: NO), the process proceeds to S213. If it is determined that the drive mode is the fail stop mode (S209: YES), the process proceeds to S210, and stop control is performed to stop the motor 10 by energizing the stationary phase.
  • the drive control unit 55 determines whether or not the elapsed time from the start of fixed phase energization in the fail stop mode has exceeded the first determination time Xth1.
  • the first determination time Xth1 is set to a time sufficient to reliably stop the motor 10 in the fail stop mode. If it is determined that the elapsed time since the start of stationary phase energization in fail stop mode has not exceeded the first determination time Xth1 (S211: NO), stationary phase energization in fail stop mode is continued, and the main phase is continued. End the routine If it is determined that the first determination time Xth1 has elapsed since the start of the fixed phase energization in the fail stop mode (S211: YES), the process proceeds to S212 and sets the drive mode to the open drive mode.
  • the drive control unit 55 determines whether the drive mode is the open drive mode. If it is determined that the drive mode is not the open drive mode (S213: NO), that is, if the drive mode is the stop mode, the process proceeds to S217. If it is determined that the drive mode is the open drive mode (S213: YES), the process proceeds to S214.
  • the drive control unit 55 drives the motor 10 by open control.
  • the motor 10 is driven by switching the energized phase every predetermined time without using the encoder count value ⁇ en.
  • the switching pattern of the energized phase is the same as the switching pattern in the normal state described in FIGS. 4A and 4B.
  • the drive control unit 55 determines whether the rotational position of the motor 10 has reached the target position.
  • the energized phase switching counter is incremented or decremented each time the energized phase is switched according to the rotation direction of the motor 10, and based on the count number set according to the required shift range. And make an arrival judgment.
  • the open control is continued and this routine is ended. If it is determined that the rotational position of the motor 10 has reached the target position (S215: YES), the process proceeds to S216 to set the drive mode to the stop mode.
  • the drive control unit 55 performs stop control for stopping the motor 10 by energizing the stationary phase.
  • the drive control unit 55 determines whether or not the second determination time Xth2 has elapsed since the start of fixed phase energization in the stop mode.
  • the second determination time Xth2 is set to a time sufficient to reliably stop the motor 10 in the stop mode.
  • the second determination time Xth2 may be the same as or different from the first determination time Xth1, which is the determination time in the fail stop mode.
  • the motor drive processing will be described based on the time chart of FIG. In FIG. 7, from the top, the required shift range, the open drive request flag, and the motor angle are shown.
  • the motor angle is indicated by an encoder count value.
  • the time scale has been changed as appropriate for the sake of explanation, and does not necessarily match the actual time scale. The same applies to the time chart of the embodiment described later.
  • an open drive request flag is set.
  • the stationary phase energization is performed in the fail stop mode to reliably stop the motor 10.
  • the drive mode is switched to the open drive mode at time x12 when the first determination time Xth1 has elapsed from the start of stationary phase energization in the fail stop mode, and the drive of the motor 10 is restarted with the open control.
  • the open drive mode is shifted to the stop mode, and the motor 10 is stopped by the fixed phase energization. Then, at time x14 when the second determination time Xth2 has elapsed from time x13, the stationary phase energization is ended, and the mode is shifted to the standby mode.
  • the shift range control device of the present embodiment is a shift range control device that controls switching of the shift range by controlling the drive of the motor 10, and includes the signal acquisition unit 51 and the drive control unit 55. And.
  • the signal acquisition unit 51 acquires rotation angle signals from the encoder 13 that can output rotation angle signals of three or more phases different in phase.
  • the drive control unit 55 controls the drive of the motor 10 such that the rotational position of the motor 10 becomes a target rotational position according to the target shift range.
  • the drive control unit 55 performs fixed phase energization to continue energization to the same phase, and stops the rotation of the motor 10.
  • a three-phase encoder is used, and even if an abnormality occurs in one phase, the motor 10 may rotate as a matter of course because it will be correctly energized if it jumps with momentum. Therefore, regardless of the situation at the time of abnormality occurrence, the environment, etc., when an abnormality occurs in the encoder 13, the motor 10 is reliably stopped by performing the stationary phase energization. After that, for example, the motor 10 is rotated by open control or the like. Thereby, the shift range can be switched appropriately.
  • the drive control unit 55 detects an abnormality in the rotation angle signal during shift range switching, stops the motor 10 by fixed phase energization for the first determination time Xth1, and then switches the energized phase without using the rotation angle signal. It transfers to open control which rotates motor 10 by this. As a result, the shift range can be appropriately switched with simple control without being affected by the abnormal encoder pattern.
  • Second Embodiment A second embodiment will be described based on FIGS. 8 to 10.
  • monitoring of the encoder 13 is continued even during open control, and recovery control when the encoder pattern returns to normal is incorporated.
  • the encoder interrupt process will be described based on the flowchart of FIG.
  • S151 to S156 are the same as the processes of S101 to S106 in FIG. If it is determined in S105 that the drive mode is the F / B mode (S155: YES), the process proceeds to S156, and as shown in FIG. 4B, an energization process is performed to energize the energized phase according to the encoder pattern. If it is determined that the drive mode is not the F / B mode (S155: YES), the process proceeds to S157.
  • the drive control unit 55 determines whether the drive mode is the open drive mode. If it is determined that the drive mode is not the open drive mode (S157: NO), this routine ends. If it is determined that the drive mode is the open drive mode (S157: YES), the process proceeds to S158.
  • the abnormality monitoring unit 52 determines whether the encoder pattern is normal. If it is determined that the encoder pattern is normal (S158: YES), this routine ends. If it is determined that the encoder pattern is not normal (S158: NO), the process proceeds to S159, and the abnormality determination counter is incremented.
  • the abnormality monitoring unit 52 determines whether an encoder abnormality has been determined. In the present embodiment, when the count value of the abnormality determination counter becomes larger than the abnormality determination threshold value, the encoder abnormality is determined. If it is determined that the encoder abnormality is not determined (S160: NO), this routine is ended. If it is determined that the encoder abnormality is determined (S160: YES), the process proceeds to S161, and the abnormality determination flag is turned on.
  • S220 to S222 are added after S219 of FIG.
  • the abnormality monitoring unit 52 determines whether the abnormality determination flag is on. If it is determined that the abnormality determination flag is turned on (S220: YES), the process proceeds to S221. If it is determined that the abnormality determination flag is not turned on (S220: NO), the process proceeds to S222.
  • the ECU 50 continues the state in which the open drive request flag is turned on, and turns off the determination flag.
  • the ECU 50 turns the open drive request flag off and continues the off state of the determination flag.
  • the motor drive processing will be described based on time charts of FIGS. 11 and 12.
  • FIG. 11 and FIG. 12 the required shift range, the open drive request flag, the abnormality determination flag, and the motor angle are shown from the top.
  • time x20 to time x21 is the same as that of time x10 to time x11 of FIG.
  • the motor 10 is stopped by performing fixed phase energization in the fail stop mode, and then transition to the open drive mode is performed at time x22.
  • Hi-fixation of one phase occurs due to the disconnection of the encoder 13
  • an abnormal pattern is generated each time the phase passes through the region where the phase should be Lo, and the abnormality determination counter is incremented.
  • an abnormality determination flag is turned on.
  • the mode is shifted to the stop mode, the motor 10 is stopped by stationary phase energization, and then the mode is shifted to the standby mode at time x25.
  • the abnormality confirmation flag is reset, but the open drive request flag is kept set.
  • the process of time x30 to time x32 is the same as that of time x20 to x22 of FIG.
  • the encoder pattern returns to normal, so the abnormality is not determined and the abnormality determination flag is not set.
  • the open drive mode is shifted to the stop mode, and the motor 10 is stopped by fixed phase energization. Then, at time x34 when the second determination time Xth2 has elapsed from time x33, the fixed phase energization is ended, and the mode is shifted to the standby mode. At time x34 when the standby mode is entered, the abnormality determination flag is not set, so the open drive request flag is reset.
  • the drive control unit 55 After the abnormality detection of the rotation angle signal, if the abnormality is not determined, the drive control unit 55 normally restores the drive mode at the time of the next range switching. Thereby, it is possible to prevent a temporary abnormality such as noise from being erroneously determined as a failure. In addition, it is possible to avoid a decrease in responsiveness due to an erroneous determination of a failure. In addition, the same effect as that of the above embodiment can be obtained.
  • an encoder is used as a rotation angle sensor that detects the rotation angle of the motor.
  • the rotation angle sensor is not limited to the encoder, but may be anything such as a resolver as long as it can output rotation angle signals having three or more phases different in phase. Further, the number of phases of the rotation angle signal may be four or more.
  • the detent plate is provided with two recesses.
  • the number of recesses is not limited to two, and for example, recesses may be provided for each range.
  • 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、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ものであって、信号取得部（５１）と、駆動制御部（５５）と、を備える。信号取得部（５１）は、位相が異なる３相以上の回転角信号を出力可能な回転角センサ（１３）から回転角信号を取得する。駆動制御部（５５）は、モータ（１０）の回転位置が目標シフトレンジに応じた目標回転位置となるように、モータ（１０）の駆動を制御する。駆動制御部（５５）は、シフトレンジ切替中に回転角信号の異常が検出された場合、同一相への通電を継続する固定相通電を行い、モータ（１０）の回転を停止させる。

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１１月６日に出願された特許出願番号２０１７－２１３８６３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、モータを駆動源として用いて車両のシフトレンジを切り替えるモータ制御装置が知られている。例えば特許文献１では、モータのＦ／Ｂ制御系の故障が検出された場合、エンコーダカウント値の情報をフィードバックせずにモータの駆動を制御するオープンループ制御に切り替えている。
特許第３８４９９３０号
　例えば特許文献１のように、Ａ相およびＢ相の２相のエンコーダシステムでは、Ａ相信号またはＢ相信号の一方に一時的な欠けやノイズ重畳が生じると、エンコーダカウント値とロータの回転位置との同期が取れなくなるため、モータが停止する。本開示の目的は、回転角センサからの信号に異常が生じた場合であっても、シフトレンジを適切に切替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、シフトレンジの切り替えを制御するシフトレンジ制御装置であって、信号取得部と、駆動制御部と、を備える。信号取得部は、位相が異なる３相以上の回転角信号を出力可能な回転角センサから回転角信号を取得する。駆動制御部は、モータの回転位置が目標シフトレンジに応じた目標回転位置となるようにモータの駆動を制御する。駆動制御部は、シフトレンジの切替中に回転角信号の異常が検出された場合、同一の通電相への通電を継続する固定相通電を行い、モータの回転を停止させる。
　本開示では、回転角センサとして３相以上の回転角信号を出力可能なものを用いており、１相に異常が生じたとしても、その相を勢いで飛び越えれば正しく通電されるため、成り行きでモータが回転してしまう虞がある。そこで、回転角センサに異常が生じた場合、固定相通電を行うことで、モータを確実に停止させる。これにより、モータを停止させた後に、例えば回転角センサの検出値を用いないオープン制御等にてモータを回転させることで、シフトレンジを適切に切り替えることができる。
　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、第１実施形態によるシフトバイワイヤシステムを示す斜視図であり、 図２は、第１実施形態によるシフトバイワイヤシステムを示す概略構成図であり、 図３は、第１実施形態によるエンコーダのホールＩＣの配置を説明する模式図であり、 図４Ａは、第１実施形態による電気角に応じたエンコーダパターンおよび通電相を説明する説明図であり、 図４Ｂは、第１実施形態によるエンコーダパターンに応じた通電相を説明する説明図であり、 図５は、第１実施形態によるエンコーダ割込処理を説明するフローチャートであり、 図６は、第１実施形態による駆動制御処理を説明するフローチャートであり、 図７は、第１実施形態によるモータ駆動処理を説明するタイムチャートであり、 図８は、第２実施形態によるエンコーダ割込処理を説明するフローチャートであり、 図９は、第２実施形態による駆動制御処理を説明するフローチャートであり、 図１０は、第２実施形態による駆動制御処理を説明するフローチャートであり、 図１１は、第２実施形態によるモータ駆動処理を説明するタイムチャートであり、 図１２は、第２実施形態によるモータ駆動処理を説明するタイムチャートである。
　　　（第１実施形態）
　シフトレンジ制御装置を図面に基づいて説明する。以下、複数の実施形態において、実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
　第１実施形態によるシフトレンジ制御装置を図１～図７に示す。図１および図２に示すように、シフトバイワイヤシステム１は、モータ１０、シフトレンジ切替機構２０、パーキングロック機構３０、および、シフトレンジ制御装置４０等を備える。
　モータ１０は、図示しない車両に搭載されるバッテリ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、スイッチトリラクタンスモータであるが、ＤＣモータ等、どのような種類のものを用いてもよい。
　図２および図３に示すように、エンコーダ１３は、モータ１０の図示しないロータの回転位置を検出し、電気角に応じた回転角信号を出力する。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マグネットプレート１３５、および、磁気検出用のホールＩＣ１３１、１３２、１３３を有する３相エンコーダである。ホールＩＣ１３１～１３３は、磁界の向きおよび大きさに応じた電圧を出力するホール素子を有しており、ホール素子のアナログ信号をデジタル変換した信号を回転角信号としてシフトレンジ制御装置４０に出力する。図３に示すように、ホールＩＣ１３１～１３３は、回転角信号の位相が電気角で１２０°ずれるように配置される。以下適宜、ホールＩＣ１３１から出力される回転角信号をＡ相信号、ホールＩＣ１３２から出力される回転角信号をＢ相信号、ホールＩＣ１３３から出力される回転角信号をＣ相信号とする。
　減速機１４は、モータ１０のモータ軸１０５と出力軸１５との間に設けられ、モータ１０の回転を減速して出力軸１５に出力する。これにより、モータ１０の回転がシフトレンジ切替機構２０に伝達される。出力軸１５には、出力軸１５の角度を検出する出力軸センサ１６が設けられる。出力軸センサ１６は、例えばポテンショメータである。
　図１に示すように、シフトレンジ切替機構２０は、ディテントプレート２１、および、ディテントスプリング２５等を有し、減速機１４から出力された回転駆動力を、マニュアルバルブ２８、および、パーキングロック機構３０へ伝達する。
　ディテントプレート２１は、出力軸１５に固定され、モータ１０により駆動される。本実施形態では、ディテントプレート２１がディテントスプリング２５の基部から離れる方向を正回転方向、基部に近づく方向を逆回転方向とする。
　ディテントプレート２１には、出力軸１５と平行に突出するピン２４が設けられる。ピン２４は、マニュアルバルブ２８と接続される。ディテントプレート２１がモータ１０によって駆動されることで、マニュアルバルブ２８は軸方向に往復移動する。すなわち、シフトレンジ切替機構２０は、モータ１０の回転運動を直線運動に変換してマニュアルバルブ２８に伝達する。マニュアルバルブ２８は、バルブボディ２９に設けられる。マニュアルバルブ２８が軸方向に往復移動することで、図示しない油圧クラッチへの油圧供給路が切り替えられ、油圧クラッチの係合状態が切り替わることでシフトレンジが変更される。
　ディテントプレート２１のディテントスプリング２５側には、２つの凹部２２、２３が設けられる。本実施形態では、ディテントスプリング２５の基部に近い側を凹部２２、遠い側を凹部２３とする。本実施形態では、凹部２２がＰレンジ以外のＮｏｔＰレンジに対応し、凹部２３がＰレンジに対応する。
　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、先端にディテントローラ２６が設けられる。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が凹部２２、２３を移動する。ディテントローラ２６が凹部２２、２３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。ディテントローラ２６は、シフトレンジがＮｏｔＰレンジのとき、凹部２２に嵌まり込み、Ｐレンジのとき、凹部２３に嵌まり込む。
　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Ｐ方向に移動する。
　パーキングギア３５は、図示しない車軸に設けられ、パーキングロックポール３３の凸部３３１と噛み合い可能に設けられる。パーキングギア３５と凸部３３１とが噛み合うと、車軸の回転が規制される。シフトレンジが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）への通電を切り替える。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、ＲＡＭ、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に応じたシフト信号、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、信号取得部５１、異常監視部５２、および、駆動制御部５５を有する。信号取得部５１は、エンコーダ１３からの回転角信号、および、出力軸センサ１６からの信号を取得する。信号取得部５１は、エンコーダ１３からの回転角信号のパルスエッジ割り込みごとに、エンコーダパターンを読み込む。また、信号取得部５１は、エンコーダパルスエッジごとに、信号パターンに応じて、エンコーダカウント値θｅｎをカウントアップまたはカウントダウンする。エンコーダカウント値θｅｎは、モータ１０の回転位置に応じた値であって、本実施形態では「モータの回転位置」に対応する。異常監視部５２は、エンコーダ１３の回転角信号の異常を監視する。
　駆動制御部５５は、エンコーダ１３からの回転角信号に基づくエンコーダカウント値θｅｎが、目標シフトレンジに応じた目標カウント値θｃｍｄとなる回転位置にてモータ１０が停止するように、モータ１０の駆動を制御する。本実施形態では、エンコーダカウント値θｅｎが「モータの回転位置」、目標カウント値θｃｍｄが「目標回転位置」に対応する。
　エンコーダ１３の回転角信号、および、回転角信号に応じた通電相を図４Ａおよび図４Ｂに基づいて説明する。図４Ａが電気角に応じたエンコーダパターンおよび通電相を示す図であり、図４Ｂがエンコーダパターンに応じた通電相を説明するマップである。図４Ａおよび図４Ｂでは、番号（０）～（７）は、信号パターン、および、信号パターンに応じた通電相パターンを示すパターン番号とする。図中、回転角信号がＬｏである状態を「０（Ｌｏ）」、Ｈｉである状態を「１（Ｈｉ）」と記載した。後述の実施形態についても同様である。
　パターン（０）：Ａ相信号およびＢ相信号がＬｏ、Ｃ相信号がＨｉである信号パターンをパターン０とし、このときの通電相をＶ相とする。
　パターン（１）：Ａ相信号がＬｏ、Ｂ相信号およびＣ相信号がＨｉである信号パターンをパターン１とし、このときの通電相をＵ相およびＶ相とする。
　パターン（２）：Ａ相信号およびＣ相信号がＬｏ、Ｂ相信号がＨｉである信号パターンをパターン２とし、このときの通電相をＵ相とする。
　パターン（３）：Ａ相信号およびＢ相信号がＨｉ、Ｃ相信号がＬｏである信号パターンをパターン３とし、このときの通電相をＷ相およびＵ相とする。
　パターン（４）：Ａ相信号がＨｉ、Ｂ相信号およびＣ相信号がＬｏである信号パターンをパターン４とし、このときの通電相をＷ相とする。
　パターン（５）：Ａ相信号およびＣ相信号がＨｉ、Ｂ相信号がＬｏである信号パターンをパターン５とし、このときの通電相をＶ相およびＷ相とする。
　パターン（０）～（５）は、正常パターンであって、モータ１０を回転させるとき、エンコーダ１３からの回転角信号のエッジ割り込み毎に、信号パターンに応じ、通電相を、Ｖ→ＵＶ→Ｕ→ＷＵ→Ｗ→ＷＶ→ＶＷ→Ｖ→ＵＶ→・・・の順に切り替える。逆方向に回転させる場合は、逆順にて通電相を切り替える。
　パターン（６）、（７）：Ａ相信号、Ｂ相信号およびＣ相信号が全てＨｉとなる信号パターンをパターン（６）、Ａ相信号、Ｂ相信号およびＣ相信号が全てＬｏとなる信号パターンをパターン（７）とする。Ａ相信号、Ｂ相信号およびＣ相信号が全てＨｉまたはＬｏとなるパターン（６）およびパターン（７）は、正常時には発生しない異常パターンである。例えば図４Ａに一点鎖線で示すように、エンコーダ１３のＡ相断線により、Ａ相信号がＨｉ固着すると、パターン（１）となるべきタイミングにて、パターン（６）が発生する。なお説明のため、Ａ相断線時に発生するＨｉ固着信号を、正常時のＨｉ信号とずらして記載した。
　ところで、参考例として、Ａ相およびＢ相の２相のエンコーダシステムでは、例えば断線等により１相の信号が異常になると、モータの通電制御を正しく行うことができないため、モータが即停止する。なお補足として、Ｚ相パルスは基準信号であって、「回転角信号」ではないため、モータ制御には用いることができない。
　一方、本実施形態では、エンコーダ１３は、Ａ相、Ｂ相およびＣ相の３相のエンコーダシステムである。３相エンコーダシステムの場合、図４Ｂにて説明したように、信号パターンに対して通電相が一意に決まるため、３相のうちの１相が断線したとしても、異常パターンとなる範囲を勢いで通過すると、成り行きでモータ１０の回転が継続される。また、異常パターンとなる範囲を勢いで通過できない場合、モータ１０は停止する。すなわち、エンコーダ１３の回転角信号に異常パターンが発生した状態にて制御を継続した場合、モータ１０が回転しつづけるか、停止するかは、そのときのモータ１０の回転数、温度および電圧等、環境次第である。
　例えば、エンコーダ１３の回転角信号に異常が生じたときのモータ１０の挙動に応じ、制御を切り替えるようにすると、制御構成が複雑になる。また、回転角信号が異常な状態にてモータ１０が回転すると、モータ１０の回転角を誤検出してしまう。
　そこで本実施形態では、エンコーダ１３の回転角信号の異常が検出された場合、固定相通電にてモータ１０を確実に停止させた後、エンコーダカウント値θｅｎを用いず、通電相切替時間ごとに通電相を切り替えるオープン制御を行うことで、モータ１０を目標位置まで回転させる。固定相通電は、後述のフェイル停止モードおよび停止モードのいずれにおいても、２相通電でもよいし、１相通電でもよい。
　エンコーダ割込処理を図５のフローチャートに基づいて説明する。この処理は、エンコーダ１３からの回転角信号のパルスエッジが検出されたタイミングにて、ＥＣＵ５０にて実行される。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では、信号取得部５１は、エンコーダ１３からの回転角信号に基づき、エンコーダパターンを読み込む。Ｓ１０２では、信号取得部５１は、エンコーダパターンに基づき、エンコーダカウント値θｅｎを、カウントアップまたはカウントダウンする。カウント処理は、例えば特許第５３９７４４３号の方法を用いてもよい。
　Ｓ１０３では、異常監視部５２は、エンコーダパターンが正常か否かを判断する。エンコーダパターンが正常であると判断された場合（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、Ｓ１０５へ移行する。エンコーダパターンが正常ではないと判断された場合（Ｓ１０３：ＮＯ）、Ｓ１０４へ移行し、オープン駆動要求フラグをセットする。
　Ｓ１０５では、駆動制御部５５は、駆動モードがフィードバックモードか否かを判断する。以下適宜、フィードバックを、「Ｆ／Ｂ」と記載する。モード選択に係る処理は、後述する。駆動モードがＦ／Ｂモードではないと判断された場合（Ｓ１０５：ＮＯ）、Ｓ１０６の処理を行わず、本ルーチンを終了する。駆動モードがＦ／Ｂモードであると判断された場合（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、Ｓ１０６へ移行し、図４Ｂに示す如く、エンコーダパターンに応じた通電相に通電する通電処理を行う。
　駆動制御処理を図６のフローチャートに基づいて説明する。この処理は、ＥＣＵ５０にて、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、所定の周期（例えば１ｍｓ）にて実行される。なお、マイコン初期化後、スタンバイモードとする。
　Ｓ２０１では、駆動制御部５５は、駆動モードがスタンバイモードか否かを判断する。スタンバイモードではないと判断された場合（Ｓ２０１：ＮＯ）、Ｓ２０５へ移行する。駆動モードがスタンバイモードであると判断された場合（Ｓ２０１：ＹＥＳ）、Ｓ２０２へ移行する。
　Ｓ２０２では、駆動制御部５５は、目標シフトレンジが切り替わったか否かを判断する。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）、本ルーチンを終了する。目標シフトレンジが切り替わったと判断された場合（Ｓ２０２：ＹＥＳ）、Ｓ２０３へ移行する。
　Ｓ２０３では、駆動制御部５５は、オープン駆動要求フラグがセットされているか否かを判断する。オープン駆動要求フラグがセットされていると判断された場合（Ｓ２０３：ＹＥＳ）、Ｓ２１２へ移行し、駆動モードをオープン駆動モードとする。オープン駆動要求フラグがセットされていないと判断された場合（Ｓ２０３：ＮＯ）、Ｓ２０４へ移行し、駆動モードをＦ／Ｂモードとする。
　駆動モードがスタンバイモードではないと判断された場合（Ｓ２０１：ＮＯ）に移行するＳ２０５では、駆動制御部５５は、駆動モードがＦ／Ｂモードか否かを判断する。駆動モードがＦ／Ｂモードではないと判断された場合（Ｓ２０５：ＮＯ）、Ｓ２０９へ移行する。駆動モードがＦ／Ｂモードであると判断された場合（Ｓ２０５：ＹＥＳ）、Ｓ２０６へ移行する。
　Ｓ２０６では、駆動制御部５５は、オープン駆動要求フラグがセットされているか否かを判断する。オープン駆動要求フラグがセットされていると判断された場合（Ｓ２０６：ＹＥＳ）、Ｓ２０８へ移行し、駆動モードをフェイル停止モードとする。オープン駆動要求フラグがセットされていないと判断された場合（Ｓ２０６：ＮＯ）、Ｓ２０７へ移行する。Ｓ２０６にて否定判断された場合、駆動モードはＦ／Ｂモードであるので、Ｆ／Ｂ制御にてモータ１０を駆動する。Ｆ／Ｂモードでは、図４Ａ、図４Ｂおよび図５にて説明した通り、エンコーダ割り込みごとに、信号パターンに応じて通電相を切り替えていくことで、モータ１０の駆動を制御する。
　Ｓ２０７では、駆動制御部５５は、モータ１０の回転位置が目標位置に到達したか否かを判断する。Ｆ／Ｂ制御にてモータ１０を駆動している場合、エンコーダカウント値θｅｎと目標カウント値θｃｍｄとの差が所定カウント（例えば２カウント）以下になった場合、モータ１０の回転位置が目標位置に到達したと判定する。モータ１０の回転位置が目標位置に到達していないと判断された場合（Ｓ２０７：ＮＯ）、本ルーチンを終了する。モータ１０の回転位置が目標位置に到達したと判断された場合（Ｓ２０７：ＹＥＳ）、Ｓ２１６へ移行し、駆動モードを停止モードとする。
　駆動モードがＦ／Ｂモードではないと判断された場合（Ｓ２０５：ＮＯ）に移行するＳ２０９では、駆動制御部５５は、駆動モードがフェイル停止モードか否かを判断する。駆動モードがフェイル停止モードではないと判断された場合（Ｓ２０９：ＮＯ）、Ｓ２１３へ移行する。駆動モードがフェイル停止モードであると判断された場合（Ｓ２０９：ＹＥＳ）、Ｓ２１０へ移行し、固定相に通電を行うことでモータ１０を停止させる停止制御を行う。
　Ｓ２１１では、駆動制御部５５は、フェイル停止モードにて固定相通電を開始してからの経過時間が第１判定時間Ｘｔｈ１を経過したか否かを判断する。第１判定時間Ｘｔｈ１は、フェイル停止モードにて、モータ１０を確実に停止させることができる程度の時間に設定される。フェイル停止モードにて固定相通電を開始してからの経過時間が第１判定時間Ｘｔｈ１を経過していないと判断された場合（Ｓ２１１：ＮＯ）、フェイル停止モードによる固定相通電を継続し、本ルーチンを終了する。フェイル停止モードにて固定相通電を開始してからの経過時間が第１判定時間Ｘｔｈ１を経過したと判断された場合（Ｓ２１１：ＹＥＳ）、Ｓ２１２へ移行し、駆動モードをオープン駆動モードとする。
　駆動モードがフェイル停止モードではないと判断された場合（Ｓ２０９：ＮＯ）に移行するＳ２１３では、駆動制御部５５は、駆動モードがオープン駆動モードか否かを判断する。駆動モードがオープン駆動モードではないと判断された場合（Ｓ２１３：ＮＯ）、すなわち駆動モードが停止モードである場合、Ｓ２１７へ移行する。駆動モードがオープン駆動モードであると判断された場合（Ｓ２１３：ＹＥＳ）、Ｓ２１４へ移行する。
　Ｓ２１４では、駆動制御部５５は、オープン制御にてモータ１０を駆動する。オープン制御では、エンコーダカウント値θｅｎを用いず、所定時間ごとに通電相を切り替えることで、モータ１０を駆動させる。通電相の切り替えパターンは、図４Ａおよび図４Ｂで説明した正常時の切り替えパターンと同様である。
　Ｓ２１５では、駆動制御部５５は、モータ１０の回転位置が目標位置に到達したか否かを判断する。オープン制御にてモータ１０を駆動している場合、モータ１０の回転方向に応じ、通電相を切り替えるごとに通電相切替カウンタをインクリメントまたはデクリメントし、要求シフトレンジに応じて設定されるカウント数に基づいて到達判定を行う。モータ１０の回転位置が目標位置に到達していないと判断された場合（Ｓ２１５：ＮＯ）、オープン制御を継続し、本ルーチンを終了する。モータ１０の回転位置が目標位置に到達したと判断された場合（Ｓ２１５：ＹＥＳ）、Ｓ２１６へ移行し、駆動モードを停止モードとする。
　駆動モードが停止モードであるときに移行するＳ２１７では、駆動制御部５５は、固定相に通電を行うことでモータ１０を停止させる停止制御を行う。Ｓ２１８では、駆動制御部５５は、停止モードにて固定相通電を開始してから第２判定時間Ｘｔｈ２が経過したか否かを判断する。第２判定時間Ｘｔｈ２は、停止モードにて、モータ１０を確実に停止させることができる程度の時間に設定される。第２判定時間Ｘｔｈ２は、フェイル停止モードにおける判定時間である第１判定時間Ｘｔｈ１と同じあってもよいし、異なっていてもよい。第２判定時間Ｘｔｈ２が経過していないと判断された場合（Ｓ２１８：ＮＯ）、停止モードによる固定相通電を継続し、本ルーチンを終了する。第２判定時間Ｘｔｈ２が経過したと判断された場合（Ｓ２１８：ＹＥＳ）、Ｓ２１９へ移行し、駆動モードをスタンバイモードとする。
　モータ駆動処理を、図７のタイムチャートに基づいて説明する。図７では、上段から、要求シフトレンジ、オープン駆動要求フラグ、モータ角度を示している。モータ角度は、エンコーダカウント値で示す。説明のため、タイムスケールは適宜変更しており、実際のタイムスケールとは必ずしも一致しない。後述の実施形態のタイムチャートも同様である。
　時刻ｘ１０にて、要求シフトレンジがＰレンジからＰレンジ以外のＮｏｔＰレンジに切り替えられると、モータ１０の駆動が開始される。このとき、エンコーダ１３が正常であるので、エンコーダ１３の回転角信号に基づき、正常時の通電パターンである通電パターンＮにて通電相が切り替えられ、Ｆ／Ｂ制御によりモータ１０の駆動が制御される。
　時刻ｘ１１にて、エンコーダ１３の異常パターンが検出されると、オープン駆動要求フラグがセットされる。オープン駆動要求フラグがセットされると、フェイル停止モードにて、固定相通電を行い、モータ１０を確実に停止させる。フェイル停止モードによる固定相通電開始から第１判定時間Ｘｔｈ１が経過した時刻ｘ１２にて、駆動モードをオープン駆動モードに切り替え、オープン制御にて、モータ１０の駆動を再開する。
　時刻ｘ１３にて、モータ１０の回転位置が目標位置に到達すると、オープン駆動モードから停止モードに移行し、固定相通電によりモータ１０を停止させる。そして、時刻ｘ１３から第２判定時間Ｘｔｈ２が経過した時刻ｘ１４にて固定相通電を終了し、スタンバイモードに移行する。
　以上説明したように、本実施形態のシフトレンジ制御装置は、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シフトレンジ制御装置であって、信号取得部５１と、駆動制御部５５と、を備える。信号取得部５１は、位相が異なる３相以上の回転角信号を出力可能なエンコーダ１３から回転角信号を取得する。駆動制御部５５は、モータ１０の回転位置が目標シフトレンジに応じた目標回転位置となるように、モータ１０の駆動を制御する。駆動制御部５５は、シフトレンジ切替中に回転角信号の異常が検出された場合、同一相への通電を継続する固定相通電を行い、モータ１０の回転を停止させる。
　本実施形態では、３相エンコーダを用いており、１相に異常が生じたとしても、その相を勢いで飛び越えれば正しく通電されるため、成り行きでモータ１０が回転してしまう虞がある。そこで、異常発生時の状況や環境等によらず、エンコーダ１３に異常が生じた場合、固定相通電を行うことで、モータ１０を確実に停止させる。また、その後、例えばオープン制御等にてモータ１０を回転させる。これにより、シフトレンジを適切に切り替えることができる。
　駆動制御部５５は、シフトレンジ切替中に回転角信号の異常が検出され、第１判定時間Ｘｔｈ１の固定相通電にてモータ１０を停止させた後、回転角信号を用いずに通電相を切り替えることでモータ１０を回転させるオープン制御に移行する。これにより、異常なエンコーダパターンに影響されず、シンプルな制御にてシフトレンジを適切に切り替えることができる。
　　　（第２実施形態）
　第２実施形態を図８～図１０に基づいて説明する。本実施形態では、異常パターンが検出された後、オープン制御中もエンコーダ１３の監視を継続し、エンコーダパターンが正常に戻った際の復帰制御を織り込んでいる。エンコーダ割込処理を図８のフローチャートに基づいて説明する。
　Ｓ１５１～Ｓ１５６の処理は、図５中のＳ１０１～Ｓ１０６の処理と同様である。Ｓ１０５にて、駆動モードがＦ／Ｂモードであると判断された場合（Ｓ１５５：ＹＥＳ）、Ｓ１５６へ移行し、図４Ｂに示す如く、エンコーダパターンに応じた通電相に通電する通電処理を行う。駆動モードがＦ／Ｂモードではないと判断された場合（Ｓ１５５：ＹＥＳ）、Ｓ１５７へ移行する。
　Ｓ１５７では、駆動制御部５５は、駆動モードがオープン駆動モードか否かを判断する。駆動モードがオープン駆動モードではないと判断された場合（Ｓ１５７：ＮＯ）、本ルーチンを終了する。駆動モードがオープン駆動モードであると判断された場合（Ｓ１５７：ＹＥＳ）、Ｓ１５８へ移行する。
　Ｓ１５８では、Ｓ１５３と同様、異常監視部５２は、エンコーダパターンが正常か否かを判断する。エンコーダパターンが正常であると判断された場合（Ｓ１５８：ＹＥＳ）、本ルーチンを終了する。エンコーダパターンが正常ではないと判断された場合（Ｓ１５８：ＮＯ）、Ｓ１５９へ移行し、異常確定カウンタをインクリメントする。
　Ｓ１６０では、異常監視部５２は、エンコーダ異常が確定したか否かを判断する。本実施形態では、異常確定カウンタのカウント値が異常確定閾値より大きくなった場合に、エンコーダ異常を確定する。エンコーダ異常が確定していないと判断された場合（Ｓ１６０：ＮＯ）、本ルーチンを終了する。エンコーダ異常が確定したと判断された場合（Ｓ１６０：ＹＥＳ）、Ｓ１６１へ移行し、異常確定フラグをオンにする。
　駆動制御処理を図９および図１０のフローチャートに基づいて説明する。図９および図１０に示すように、本実施形態では、図６のＳ２１９の後に、Ｓ２２０～Ｓ２２２が追加されている。停止制御の後、Ｓ２１９にて駆動モードをスタンバイモードとした後に移行するＳ２２０では、異常監視部５２は、異常確定フラグがオンされているか否かを判断する。異常確定フラグがオンされていると判断された場合（Ｓ２２０：ＹＥＳ）、Ｓ２２１へ移行する。異常確定フラグがオンされていないと判断された場合（Ｓ２２０：ＮＯ）、Ｓ２２２へ移行する。
　Ｓ２２１では、ＥＣＵ５０は、オープン駆動要求フラグがオンされている状態を継続するとともに、確定フラグをオフにする。Ｓ２２２では、ＥＣＵ５０は、オープン駆動要求フラグがセットされている場合、オープン駆動要求フラグをオフにするとともに、確定フラグのオフ状態を継続する。
　モータ駆動処理を図１１および図１２のタイムチャートに基づいて説明する。図１１および図１２では、上段から、要求シフトレンジ、オープン駆動要求フラグ、異常確定フラグ、モータ角度を示している。
　時刻ｘ２０～時刻ｘ２１の処理は、図７の時刻ｘ１０～時刻ｘ１１と同様である。時刻ｘ２１にて、エンコーダ１３の異常パターンが検出されると、フェイル停止モードにて固定相通電を行うことでモータ１０を停止させた後、時刻ｘ２２にてオープン駆動モードに移行する。エンコーダ１３の断線により１相のＨｉ固着が生じている場合、当該相がＬｏになるべき領域を通過するごとに異常パターンが発生し、異常確定カウンタがインクリメントされる。そして、時刻ｘ２３にて、異常が確定されると、異常確定フラグがオンされる。
　オープン制御にてモータ１０を回転させ、時刻ｘ２４にて目標位置に到達すると、停止モードに移行して固定相通電にてモータ１０を停止させた後、時刻ｘ２５にてスタンバイモードに移行する。スタンバイモードに移行した時刻ｘ２５にて、異常確定フラグはリセットするが、オープン駆動要求フラグはセットされている状態を保持する。
　時刻ｘ２６にて、シフトレンジがＮｏｔＰレンジからＰレンジに切り替えられると、再度、モータ１０の駆動が開始される。このとき、オープン駆動要求フラグがセットされているので、時刻ｘ２６からオープン制御にてモータ１０を駆動する。また、時刻ｘ２７では、時刻ｘ２３と同様、異常が確定されると、異常確定フラグがオンされる。
　図１２に示すように、時刻ｘ３０～時刻ｘ３２の処理は、図１１の時刻ｘ２０～ｘ２２と同様である。ここで、時刻ｘ３１にて検出された異常が、ノイズ等による一時的な異常である場合、エンコーダパターンが正常に戻るので、異常が確定されず、異常確定フラグがセットされない。
　時刻ｘ３３にて、モータ１０の回転位置が目標位置に到達すると、オープン駆動モードから停止モードに移行し、固定相通電にてモータ１０を停止させる。そして、時刻ｘ３３から第２判定時間Ｘｔｈ２が経過した時刻ｘ３４にて固定相通電を終了し、スタンバイモードに移行する。スタンバイモードに移行した時刻ｘ３４にて、異常確定フラグがセットされていないので、オープン駆動要求フラグをリセットする。
　時刻ｘ３５にて、シフトレンジがＮｏｔＰレンジからＰレンジに切り替えられると、再度、モータ１０の駆動が開始される。このとき、オープン駆動要求フラグがセットされていないので、Ｆ／Ｂ制御にてモータ１０を駆動する。すなわち、図１２の例では、エンコーダ１３にて一時的な異常が発生したとしても、異常が確定されなければ、次のレンジ切替時には正常復帰するので、Ｆ／Ｂ制御にて応答性よくレンジ切替を行うことができる。
　本実施形態では、駆動制御部５５は、回転角信号の異常検出後、異常が確定されなかった場合、次のレンジ切替時における駆動モードを正常復帰させる。これにより、ノイズ等の一時的な異常を、故障と誤判定するのを防ぐことができる。また、故障の誤判定による応答性の低下を回避することができる。また、上記実施形態と同様の効果を奏する。
　　　（他の実施形態）
　上記実施形態では、モータの回転角を検出する回転角センサとして、エンコーダを用いる。他の実施形態では、回転角センサは、３相以上の位相の異なる回転角信号を出力可能であれば、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。また、回転角信号の相数は、４相以上であってもよい。
　上記実施形態では、ディテントプレートには２つの凹部が設けられる。他の実施形態では、凹部の数は２つに限らず、例えばレンジ毎に凹部が設けられていてもよい。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 (3)

  1. 　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シフトレンジ制御装置であって、
    　位相が異なる３相以上の回転角信号を出力可能な回転角センサ（１３）から前記回転角信号を取得する信号取得部（５１）と、
    　前記モータの回転位置が目標シフトレンジに応じた目標回転位置となるように前記モータの駆動を制御する駆動制御部（５５）と、
    　を備え、
    　前記駆動制御部は、シフトレンジ切替中に前記回転角信号の異常が検出された場合、同一の通電相への通電を継続する固定相通電を行い、前記モータの回転を停止させるシフトレンジ制御装置。
  2. 　前記駆動制御部は、シフトレンジ切替中に前記回転角信号の異常が検出され、前記固定相通電にて前記モータを停止させた後、前記回転角信号を用いずに通電相を切り替えることで前記モータを回転させるオープン制御に移行する請求項１に記載のシフトレンジ制御装置。
  3. 　前記駆動制御部は、前記回転角信号の異常検出後、異常が確定されなかった場合、次のレンジ切替時における駆動モードを正常復帰させる請求項１または２に記載のシフトレンジ制御装置。
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