WO2020075765A1 - シフトレンジ制御装置 - Google Patents

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WO2020075765A1
WO2020075765A1 PCT/JP2019/039852 JP2019039852W WO2020075765A1 WO 2020075765 A1 WO2020075765 A1 WO 2020075765A1 JP 2019039852 W JP2019039852 W JP 2019039852W WO 2020075765 A1 WO2020075765 A1 WO 2020075765A1
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WO
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phase
encoder
motor
failure
shift range
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/039852
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English (en)
French (fr)
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博光 永田
坂口　浩二
山田　純
Original Assignee
株式会社デンソー
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Publication date
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    • 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.
  • An object of the present disclosure is to provide a shift range control device that can appropriately switch a shift range even when an error occurs in a signal from an encoder.
  • the shift range control device of the present disclosure controls switching of a shift range by controlling driving of a motor having three-phase motor windings, and includes a signal acquisition unit, an abnormality monitoring unit, and a drive control unit.
  • the signal acquisition unit acquires encoder signals from encoders that can output encoder signals of three or more phases with different phases.
  • the abnormality monitoring unit monitors the encoder for abnormality.
  • the drive control unit controls the drive of the motor by switching the energization phase of the motor winding so that the rotation position of the motor becomes the target rotation position according to the target shift range.
  • the motor is driven by the failure phase identification control to identify the failure phase in which the encoder signal is abnormal and the normal phase in which the encoder signal is normal. With this, the abnormality of the encoder is appropriately specified, and the encoder signal of the normal phase can be continuously used, so that the shift range can be appropriately switched.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a shift-by-wire system according to a first embodiment
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing the shift-by-wire system according to the first embodiment
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating the layout of Hall ICs of the encoder according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating an encoder pattern according to the first embodiment and a current-carrying phase corresponding to the encoder pattern.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating the failure phase identification processing according to the first embodiment
  • FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating a failure phase identification process when a C-phase Hi fixation abnormality occurs in the first embodiment.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating feedback control during failure at the time of C-phase Hi fixation abnormality according to the first embodiment.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating the mode selection process according to the first embodiment.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating the energization correction execution determination process according to the first embodiment.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating a feedback process at the time of failure according to the first embodiment,
  • FIG. 11 is a time chart for explaining the motor drive processing according to the first embodiment, FIG.
  • FIG. 12 is a time chart for explaining the motor drive process when the shift range is switched in the state where the failure phase is specified according to the first embodiment.
  • FIG. 13 is a flowchart illustrating the mode selection process according to the second embodiment,
  • FIG. 14 is a time chart explaining the motor drive processing according to the second embodiment.
  • the shift-by-wire system 1 includes a motor 10, a shift range switching mechanism 20, a parking lock mechanism 30, a shift range control device 40, and the like.
  • the motor 10 rotates by being supplied with 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 having three-phase motor windings 11, but any type such as a DC motor may be used.
  • the encoder 13 detects the rotation position of a rotor (not shown) of the motor 10 and outputs an encoder signal which is a rotation 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, 133 for magnetic detection.
  • Each of the Hall ICs 131 to 133 has a Hall element that outputs a voltage according to the direction and magnitude of the magnetic field, and outputs a signal obtained by digitally converting the analog signal of the Hall element to the shift range control device 40 as an encoder signal.
  • the Hall ICs 131 to 133 are arranged so that the signal phases are shifted by 120 ° in electrical angle.
  • the signal output from the Hall IC 131 is referred to as an A-phase signal
  • the signal output from the Hall IC 132 is referred to as a B-phase signal
  • the signal output from the Hall IC 133 is referred to as a C-phase signal, as appropriate.
  • the speed reducer 14 is provided between the motor shaft of the motor 10 and the output shaft 15, and decelerates the rotation of the motor 10 and outputs it to the output shaft 15. As a result, the rotation of the motor 10 is transmitted to the shift range switching mechanism 20.
  • the output shaft 15 is provided with an output shaft sensor 16 that detects the angle of the output shaft 15.
  • the output shaft sensor 16 is, for example, a potentiometer.
  • the shift range switching mechanism 20 includes a detent plate 21, a detent spring 25, and the like, and applies the rotational driving force output from the speed reducer 14 to the manual valve 28 and the parking lock mechanism 30. Communicate 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 moves away from the base of the detent spring 25 is the forward rotation direction, and the direction in which it approaches the base is the reverse rotation direction.
  • the detent plate 21 is provided with a pin 24 protruding 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 in the valve body 29.
  • 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 the recess 22, and the far side is the recess 23.
  • the concave portion 22 corresponds to the NotP range other than the P range
  • the concave portion 23 corresponds to the P range.
  • the detent spring 25 is a plate-shaped member that is elastically deformable, and has a detent roller 26 at its tip.
  • the detent spring 25 biases the detent roller 26 toward the center of rotation of the detent plate 21.
  • a torque greater than a predetermined value is applied to the detent plate 21
  • the detent spring 25 elastically deforms and the detent roller 26 moves in the recesses 22 and 23.
  • the detent roller 26 is fitted into either of the recesses 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 in the recess 22 when the shift range is the NotP range, and fits in 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 portion 34, and a parking gear 35.
  • the parking rod 31 is formed in a substantially L shape, and one end 311 side is fixed to the detent plate 21.
  • a cone 32 is provided on the other end 312 side of the parking rod 31.
  • the cone 32 is formed so that the diameter thereof decreases toward the other end 312 side.
  • the parking gear 35 is provided on an axle (not shown) so as to be able to mesh with the convex portion 331 of the parking lock pole 33.
  • rotation of the axle is restricted.
  • the shift range is the NotP range
  • the parking gear 35 is not locked by the parking lock pole 33, and the rotation of the axle is not hindered by the parking lock mechanism 30.
  • the shift range is the P range
  • the parking gear 35 is locked by the parking lock pole 33 and the rotation of the axle is restricted.
  • the shift range control device 40 includes a motor driver 41, an ECU 50 that is a control unit, 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 a vehicle start switch such as an ignition switch is turned on, and electric power is supplied to the motor 10 side. Further, the motor relay 46 is turned off when the start switch is turned off, etc., and the supply of electric power to the motor 10 side is cut off.
  • the ECU 50 is mainly composed of a microcomputer and the like, and internally has a CPU, a ROM, a RAM, an I / O (not shown), a bus line connecting these components, and the like.
  • Each processing in the ECU 50 may be software processing by executing a program previously stored in a substantial memory device such as a ROM (that is, a readable non-transitory tangible recording medium) by the CPU, or a dedicated processing. 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-requested shift range, the signal from the brake switch, the vehicle speed, and the like. Further, the ECU 50 controls driving of the shift hydraulic control solenoid 6 based on the vehicle speed, the accelerator opening degree, the driver-requested shift range, and the like. By controlling the shift hydraulic control solenoid 6, the shift stage is controlled. The number of shift hydraulic control solenoids 6 is set according to the number of shift stages. In the present embodiment, one ECU 50 controls the drive of the motor 10 and the solenoid 6, but the motor control motor ECU for controlling the motor 10 and the solenoid control AT-ECU may be separated. Hereinafter, the 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 encoder signal from the encoder 13 and the signal from the output shaft sensor 16.
  • the signal acquisition unit 51 reads the encoder pattern for each pulse edge interrupt of the encoder signal from the encoder 13. Moreover, 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 abnormality monitoring unit 52 monitors the encoder signal for abnormality.
  • the drive control unit 55 controls the drive of the motor 10 so that the encoder count value ⁇ en is stopped at a rotational position where the encoder count value ⁇ en becomes a target count value ⁇ cmd corresponding to a target shift range acquired from a host ECU (not shown). To do.
  • the motor 10 is rotated by switching the energized phase based on the encoder signal.
  • the encoder count value ⁇ en corresponds to the “motor rotation position” and the target count value ⁇ cmd corresponds to the “target rotation position”.
  • the numbers P0 to P7 are pattern numbers indicating the signal pattern and the energized phase pattern corresponding to the signal pattern.
  • the state in which the encoder signal is Lo is described as “0 (Lo)”
  • the state in which it is Hi is described as “1 (Hi)”. The same applies to FIG.
  • Pattern P0 A signal pattern in which the A-phase signal and the B-phase signal are Lo and the C-phase signal is Hi is the pattern P0, and the energized phase at this time is the V phase.
  • Pattern P1 The signal pattern in which the A-phase signal is Lo and the B-phase signal and the C-phase signal are Hi is defined as pattern P1, and the energized phases at this time are the U phase and V phase.
  • Pattern P2 A signal pattern in which the A-phase signal and the C-phase signal are Lo and the B-phase signal is Hi is defined as pattern P2, and the energized phase at this time is defined as the U phase.
  • Pattern P3 A signal pattern in which the A-phase signal and the B-phase signal are Hi and the C-phase signal is Lo is defined as the pattern P3, and the energized phases at this time are the W phase and the U phase.
  • Pattern P4 A signal pattern in which the A-phase signal is Hi and the B-phase signal and the C-phase signal are Lo is pattern P4, and the energized phase at this time is the W phase.
  • Pattern P5 A signal pattern in which the A-phase signal and the C-phase signal are Hi and the B-phase signal is Lo is defined as the pattern P5, and the energized phases at this time are the V phase and the W phase.
  • the patterns P0 to P5 are normal patterns, and when the motor 10 is rotated, the energized phase is changed from V ⁇ UV ⁇ U ⁇ WU ⁇ W ⁇ according to the signal pattern at each edge interruption of the encoder signal from the encoder 13. Switching in the order of WV ⁇ VW ⁇ V ⁇ UV ⁇ ... When rotating in the reverse direction, the energized phases are switched in the reverse order.
  • Patterns P6 and P7 A signal pattern in which the A-phase signal, the B-phase signal, and the C-phase signal are all Hi is a pattern P6, and a signal pattern in which the A-phase signal, the B-phase signal, and the C-phase signal are all Lo is a pattern P7. .
  • the patterns P6 and P7 in which the A-phase signal, the B-phase signal, and the C-phase signal are all Hi or Lo are abnormal patterns that do not occur under normal conditions. For example, as shown by the alternate long and short dash line in FIG. 7, when the C-phase signal is stuck to Hi due to the C-phase disconnection of the encoder 13, a pattern P6 is generated at a timing that should become the pattern P3.
  • the Hi fixation signal generated when the C-phase is disconnected is described as being shifted from the normal Hi signal.
  • the encoder 13 is a three-phase encoder system of A phase, B phase and C phase.
  • the energized phase is uniquely determined for the signal pattern, as described with reference to FIG. Therefore, in the present embodiment, when the abnormality of the encoder signal is detected, the motor 10 is driven by the failure phase identification control to identify the failure phase, and after the failure phase identification, the feedback control using the encoder signal of the normal phase is performed. The motor 10 is driven by the feedback control at the time of failure.
  • step S501 The failure phase identification processing of this embodiment will be described based on the flowchart of FIG. This process is executed when an abnormality in the encoder signal is detected.
  • step S501 the “step” of step S501 will be omitted and simply referred to as the symbol “S”.
  • the ECU 50 determines the energization phase sequence based on the rotation direction of the motor 10.
  • the processing of S502 to S508 is processing that is repeatedly executed for all energization patterns. Note that when the failure phase is identified in S507 or S508, the remaining processing may be canceled.
  • the abnormality monitoring unit 52 determines whether or not the current energization pattern is a detection execution pattern.
  • the two-phase current that is, the patterns P1, P3, and P5 are used as the detection execution patterns
  • the one-phase current that is, the patterns P0, P2, and P4
  • the failure phase is not specified.
  • the process of S503 to S508 is not performed, and the process returns to the loop start point.
  • the process proceeds to S503.
  • the abnormality monitoring unit 52 determines the encoder detection value after a lapse of a predetermined time from the start of energization of the energized phase. In S504, the abnormality monitoring unit 52 determines whether the current encoder detection value matches the expected encoder value expected from the energized phase. When it is determined that the encoder detection value and the encoder expected value match (S504: YES), the process proceeds to S505, and it is determined that the encoder detection value is normal. When it is determined that the encoder detection value and the encoder expected value do not match (S504: NO), the process proceeds to S506.
  • the abnormality monitoring unit 52 determines whether or not the expected value is Hi and the detected value is Lo for the X phase having a different detected value and expected value.
  • the process proceeds to S507, it is determined that the Lo sticking abnormality has occurred in the X phase, and the fault phase identification is completed.
  • the process proceeds to S508, it is determined that the Hi fixation abnormality has occurred in the X phase, and the failure phase identification is completed.
  • the processes of S507 and S508 may be omitted and the Hi fixation abnormality or the Lo fixation abnormality may not be specified.
  • Figure 6 shows a concrete example of the failure phase identification process.
  • the rotation direction when the encoder abnormality occurs is the forward direction (“Rotation direction A” in the figure)
  • failure phase identification control U ⁇ WU ⁇ W ⁇ VW ⁇ V ⁇ UV in that order.
  • Energize, and if it is in the reverse direction (“rotational direction B” in the figure) energize in the order of U ⁇ UV ⁇ V ⁇ VW ⁇ W ⁇ WU.
  • the failure phase is identified when the UV phase is energized, which is the two-phase energization, the WU phase is energized, and the VW phase is energized, the energization time is secured to the extent that the encoder pattern is stable.
  • the failure phase is not identified during the U-phase energization, the V-phase energization, and the W-phase energization, which are one-phase energization. It suffices to energize to such an extent that switching can be performed.
  • FIG. 6 shows an example of the case where the Hi fixation abnormality of the C phase occurs. If the C-phase encoder signal is normal, it will be Lo when the U-phase, WU-phase, and W-phase are energized, but will be Hi if Hi fixation abnormality has occurred. In the present embodiment, since the failure phase is identified when the two-phase current is applied, it is possible to determine that the expected value and the detected value do not match when the WU-phase current is applied, and the Hi fixation abnormality occurs in the C-phase. Further, since no abnormalities have occurred in the A phase and the B phase, they are specified as the normal phase.
  • the failure phase can be identified by the failure phase identification processing. If the failure phase is specified, the information on the pulse edge of the normal phase in which no failure has occurred can be used, and thus the motor 10 can be driven by feedback control using the encoder signal of the normal phase.
  • the feedback control using the encoder signals of all the phases will be referred to as normal time feedback control
  • the feedback signal using the encoder signals of the normal phase without using the failure phase signal will be referred to as failure feedback control.
  • the switching of the energized phase under normal-time feedback control will be explained.
  • the encoder pattern is P5
  • the A phase signal and the C phase signal are Hi
  • the B phase signal is Lo.
  • the energized phase is switched from the VW phase to the V phase.
  • the energized phase is switched from the V phase to the UV phase, and the energized phase is switched each time the pulse edge of the encoder signal is detected.
  • the energized phase is switched from the V phase to the UV phase based on the normal rising edge of the B phase signal.
  • the energization phase is switched at the C-phase edge generation location after the energization switching time Tc from the start of the energization pattern immediately before the C-phase edge generation. That is, the energized phase is switched from the UV phase to the U phase at the timing when the energization switching time Tc has elapsed from the start timing t1 of the pattern P1.
  • the energization is performed based on the edge of the encoder signal at the switching timing t3 from the U-phase energization to the WU-phase energization and the switching timing t4 from the WU-phase energization to the W-phase energization. Switch phases.
  • the timing t5 In a normal state, at the timing t5 when the C-phase signal switches from Lo to Hi, the rising edge of the C-phase signal cannot be detected. Therefore, the timing t5 at which the energization switching time Tc has elapsed from the timing t4 when the pattern P4 is the immediately preceding energization pattern. At, the energized phase is switched from the W phase to the VW phase.
  • step S101 The mode selection processing of this embodiment will be described based on the flowchart of FIG. This process is executed by the ECU 50 at a predetermined cycle.
  • the control cycle of each control process may be the same or different.
  • step S101 the “step” of step S101 will be omitted and simply referred to as the symbol “S”.
  • the other steps are similar.
  • the ECU 50 determines whether the current drive mode is the standby mode. When it is determined that the drive mode is not the standby mode (S101: NO), the process proceeds to S103. When it is determined that the drive mode is the standby mode (S101: YES), the process proceeds to S102.
  • the ECU 50 determines whether the actual range and the target shift range match.
  • the actual range is detected based on the detection value of the output shaft sensor 16, for example.
  • the process after S103 is not performed and the standby mode is maintained.
  • the process proceeds to S103.
  • S103 it is determined whether the rotational position of the motor 10 has reached the target position.
  • the encoder count value ⁇ en falls within a predetermined range (for example, ⁇ 2 counts) including the target count value ⁇ cmd, it is determined that the target position has been reached. If the feedback control during failure is in progress, the value estimated based on the pulse edge of the normal phase is used as the encoder count value.
  • the process proceeds to S109.
  • the process proceeds to S104.
  • the ECU 50 determines whether the encoder 13 is normal. When it is determined that the encoder 13 is normal (S104: YES), the process proceeds to S105, and the control mode is set to the normal time feedback control mode. Feedback is described as “FB” as appropriate in the figure. When it is determined that the encoder 13 is not normal (S104: NO), the process proceeds to S106.
  • the ECU 50 determines whether the failure phase has been identified. When it is determined that the failure phase has been specified (S106: YES), the process proceeds to S107, and the control mode is set to the failure feedback control mode. The control mode is the normal FB control mode. When it is determined that the failure phase is not specified (S106: NO), the process proceeds to S108.
  • the ECU 50 sets the control mode to the failure phase identification mode. Further, the user is notified of information indicating that the shift-by-wire system 1 has an abnormality, for example, by turning on a warning lamp of an instrument panel.
  • the failure notification method may be any method such as notification by voice.
  • S109 it is determined whether the stop control time has elapsed from the start of the stop control.
  • the stop control time is set according to the time during which the motor 10 can be reliably stopped by the stop control.
  • the stop control is, for example, fixed phase energization control, but may be other than the fixed phase energization control.
  • S109: NO the process proceeds to S110 and the control mode is set to the stop control mode.
  • the process proceeds to S111 and the control mode is set to the standby mode.
  • FIG. 9 is a flowchart for explaining the correction execution determination process during energization. This process is a process that is executed in a predetermined cycle when the control mode is the normal feedback control mode or the failure feedback control mode.
  • control mode it is determined whether the control mode is the failure feedback control mode.
  • the process proceeds to S202, the phase correction control is not performed, and the energized phase according to the encoder pattern is energized.
  • the control mode is not the failure feedback control mode (S201: NO)
  • the energized phase whose phase is corrected is energized with respect to the energized phase corresponding to the current encoder pattern.
  • the phase correction amount which is the amount of phase lead or the amount of phase delay, is determined by, for example, map calculation according to the motor rotation speed that is the motor speed.
  • the ECU 50 determines whether or not the first-time completion flag Flg_f is turned on. When it is determined that the first-time completion flag Flg_f is turned on (S301: YES), the process proceeds to S306. When it is determined that the initial completion flag Flg_f is not turned on (S301: YES), the process proceeds to S302.
  • the ECU 50 determines whether or not the first energization duration time T1 has elapsed since the energization of the specific phase (for example, the UV phase) was started.
  • the initial energization duration T1 is set according to the time required for the rotor to rotate to an appropriate position for the energized phase.
  • the two teeth of the rotor face the two phases of the stator. As a result, even when the rotor rotates while the motor is stopped, the feedback control process at the time of failure can be appropriately performed.
  • the ECU 50 determines whether the edge of the normal phase of the encoder 13 has been detected. When it is determined that the edge of the normal phase is detected (S303: YES), the process proceeds to S305. When it is determined that the normal phase edge is not detected (S303: NO), the process proceeds to S304. In S304, the drive control unit 55 initially energizes the specific phase. If the specific phase is energized, the specific phase is continuously energized.
  • the ECU 50 determines whether the energized phase has been switched. When it is determined that the energized phase has not been switched (S306: NO), the process of S307 is not performed and the process proceeds to S308. When it is determined that the energization phase has been switched (S306: YES), the process proceeds to S307 and the energization switching time Tc is calculated.
  • the energization switching time Tc is set according to the edge generation interval when the encoder 13 is normal. Specifically, the energization switching time Tc is set to be longer than the estimated edge generation interval and shorter than the period until the next edge occurs. In the present embodiment, the energization switching time Tc is variable according to the rotation speed of the motor 10.
  • the ECU 50 determines whether the encoder pattern has changed. When it is determined that the encoder pattern has not changed (S308: NO), the process proceeds to S313. When it is determined that the encoder pattern has changed (S308: YES), the process proceeds to S309.
  • the ECU 50 determines whether the detected edge of the encoder signal is a normal phase edge. When it is determined that the detected edge of the encoder signal is the edge of the normal phase (S309: YES), the process proceeds to S312. When it is determined that the detected edge is not the edge of the normal phase (S309: NO), the process proceeds to S310.
  • the ECU 50 determines whether or not the detected edge of the encoder signal is the proper edge of the failure phase to be detected next in the current energized phase. When it is determined that the edge is not the proper edge (S310: NO), the edge is skipped, the process proceeds to S315, and the current energized phase is retained. When it is determined that the detected edge is a proper edge (S310: YES), the process proceeds to S311 and the failure phase is restored to normal. A counter or the like may be provided so that the normal phase is restored by detecting the proper edges a plurality of times, and the fault phase edge may be skipped until the normal phase is restored. In S312, the energized phase is switched according to the encoder pattern.
  • the ECU 50 determines whether or not the edge to be detected next in the current energized phase is the failure phase. When it is determined that the edge of the encoder signal to be detected next is not the failure phase (S313: NO), the process proceeds to S315, and the current energized phase is held. When it is determined that the edge of the encoder signal to be detected next is the failure phase (S313: YES), the process proceeds to S314.
  • S314 it is determined whether or not the energization switching time Tc has elapsed since the energization of the current energized phase was started. When it is determined that the energization switching time Tc has not elapsed (S314: NO), the process proceeds to S315, and the current energization phase is held. When it is determined that the energization switching time Tc has elapsed (S314: YES), the process proceeds to S316 and switches to the next energization phase.
  • FIG. 11 is an example of a case where an encoder abnormality occurs during motor driving, and shows the target shift range, encoder abnormality flag, and motor angle from the top.
  • the motor angle the actual motor rotation position is shown by a solid line, and the target count value ⁇ cmd is shown by a one-dot chain line.
  • the actual motor rotation position is a value corresponding to the encoder count value ⁇ en, and includes the estimated value when the encoder is abnormal.
  • the angle corresponding to the P range is described as (P)
  • the angle corresponding to the notP range is described as (notP). Note that the time scale and the like are appropriately changed for the sake of explanation.
  • a case where the shift range is switched from the P range to the notP range will be described as an example. The same applies to FIGS. 12 and 14.
  • the energization pattern during normal-time feedback control using encoder signals of all phases is energization pattern A
  • the energization pattern during failure phase identification processing is energization pattern B
  • feedback control during failure using normal-phase encoder signals is energization pattern C
  • the energization pattern D is the first energization when the shift range is switched from the state where the failure phase is specified when the encoder is abnormal.
  • the control mode is switched from the standby mode to the normal time feedback control mode. Further, the target count value ⁇ cmd corresponding to the target shift range is set, and the motor 10 is driven in the normal time feedback control mode. In the normal time feedback control mode, the energized phase is switched according to the encoder count value ⁇ en. In addition, phase correction control is performed according to the motor rotation speed and the like.
  • the encoder error flag is turned on. Further, the drive of the motor 10 is continued in the failure phase identification mode. When the failure phase is identified by time x12 and the failure phase identification process is completed at time x12, the motor 10 is driven in the failure feedback control mode after time x12. Details of the failure feedback control mode will be described with reference to FIG. If an encoder abnormality occurs during motor driving and the failure phase identification mode is switched to the failure feedback control mode, the first energization in S301 to S305 is not performed.
  • the motor 10 When the motor 10 reaches the target position at time x13, it shifts to the stop control mode. In the stop control mode, the motor 10 is surely stopped by, for example, fixed phase energization. After the stop control is performed for the stop control time, the standby mode is switched at time x14 to turn off the power supply to the motor 10.
  • FIG. 12 is a time chart for explaining a case where the shift range is switched in a state where the encoder abnormality has been determined and the failure phase has been specified. From the top, the target shift range, encoder abnormality flag, angle, and energization are shown. The phase, the actual encoder pattern, and the estimated encoder pattern are shown.
  • FIG. 12 it is assumed that a Hi fixation abnormality occurs in the C-phase signal.
  • the patterns P2, P3, and P4 do not occur, but the pattern P6 occurs (see FIGS. 4, 6, and 7). More specifically, the pattern P1 is continued where the pattern P2 should be, the pattern P6 is reached where the pattern P3 is to be performed, and the pattern P5 is where the pattern P4 is intended.
  • the encoder error flag is turned on, so the control mode is switched from the standby mode to the feedback control mode at failure.
  • the specific phase is first energized by the first energization.
  • the UV phase is energized as the specific phase, and the encoder pattern becomes P1.
  • the energization phase is switched from the UV phase to the U phase.
  • the encoder pattern continues to be the pattern P1.
  • the energized phase is switched at the edge detection timing.
  • the rising edge of the phase A signal is detected and the encoder pattern becomes P6.
  • the pattern P6 is an abnormal pattern, but since Hi fixation of the C phase is specified, it is treated as the pattern P3 from the order of energization. Since the A-phase signal is normal, the energized phase is switched from the U-phase to the WU-phase at time x32 which is the edge detection timing of the A-phase signal.
  • the energization switching time Tc is variable according to the motor rotation speed, and since the motor rotation speed is larger at the time x32 than the time x31, the energization switching time Tc set at the time x32 is the time x31. It is smaller than the value set in.
  • the motor rotation speeds from time x32 to time x38 are the same and the set energization switching times Tc are the same.
  • the energized phase is switched from the W phase to the VW phase at time x34 when the energization switching time Tc has elapsed from time x33. At this time, even if the energized phase is switched, P5 of the encoder pattern is continued.
  • the encoder pattern switches from P5 to P0, and the energized phase switches from the VW phase to the V phase.
  • the encoder pattern is switched from P0 to P1 and the energized phase is switched from the V phase to the UV phase.
  • the energized phase is switched from the UV phase to the U phase at time x37 when the energization switching time Tc has elapsed from time x36. At this time, P1 of the encoder pattern continues even if the energized phase is switched, but it is treated as a pattern P2 in the energized order.
  • the energized phase is switched from the U phase to the WU phase based on the rising edge of the A phase, as at time x32. After that, the motor 10 is rotated to the target position by similarly switching the energized phases. When the motor 10 reaches the target position at time x39, the stop control mode is entered. Since the subsequent processing is the same as the processing after the time x13 in FIG. 11, description thereof will be omitted.
  • a three-phase encoder is used as the encoder 13, and the energized phase is uniquely determined for the encoder pattern. Therefore, the failure phase identification control is performed to identify the failure phase. Further, after the faulty phase is specified, the feedback control using the encoder signal of the normal phase is continued. Specifically, the energized phase is switched at the edge detection timing of the normal phase as in the normal-time feedback control. Further, since the edge of the failed phase cannot be detected, the energized phase is switched at the timing when the energization switching time Tc has passed from the edge detection timing of the normal phase. Thereby, the responsiveness can be improved as compared with the case where the motor 10 is driven by the open control.
  • the shift range control device 40 of the present embodiment controls the switching of the shift range by controlling the driving of the motor 10, and includes the signal acquisition unit 51, the abnormality monitoring unit 52, and And a drive control unit 55.
  • the signal acquisition unit 51 acquires encoder signals from the encoder 13 that can output encoder signals of three or more phases having different phases.
  • the abnormality monitoring unit 52 monitors the encoder 13 for abnormality.
  • the drive control unit 55 controls the drive of the motor 10 by switching the energization phase of the motor winding 11 so that the rotation position of the motor 10 becomes the target rotation position according to the target shift range.
  • the shift range control device 40 drives the motor 10 by the failure phase identification control so that the encoder 13 has a normal phase, that is, a failure phase in which the abnormality occurs. To identify the normal phase.
  • the abnormality of the encoder 13 is appropriately specified, and the encoder signal in the normal phase can be continuously used. Therefore, the influence of the encoder abnormality can be minimized and the shift range can be appropriately switched.
  • the drive control unit 55 controls the drive of the motor 10 by normal-time feedback control that switches the energized phases based on the encoder signals of all phases, and when the failure phase is specified, the normal phase is controlled.
  • the drive of the motor 10 is controlled by the feedback control at the time of failure that switches the energized phase based on the encoder signal.
  • the drive control unit 55 switches the energized phase at the timing when the pulse edge of the encoder signal of the normal phase is detected (S312 in FIG. 10), and the pulse edge to be detected next is the failure phase. If the pulse edge of the normal phase is detected, the energized phase is switched when the energization switching time Tc elapses after the pulse edge of the normal phase is detected (S316). Thereby, the energized phase can be appropriately switched using the encoder signal of the normal phase.
  • the energization switching time Tc is variable according to the rotation speed of the motor 10. As a result, during the feedback control at the time of failure, the motor 10 can be driven in a state closer to that at the time of the feedback control at the normal time, so that it is possible to suppress deterioration of responsiveness.
  • the drive control unit 55 performs the phase correction control for advancing or retarding the phase of the energized phase in the normal time feedback control, and does not perform the phase correction control in the failure feedback control. Thereby, the motor 10 can be rotated at a stable speed.
  • the failure phase is returned to normal.
  • the monitoring of the pulse edge of the failure phase is continued even during the feedback control during failure. This makes it possible to properly restore normality from a temporary abnormality such as noise.
  • the UV phase is energized as any two phases by the initial energization control, but it may be VW phase energization or WU phase energization.
  • Two-phase energization is preferable because it is easier to stabilize the rotor position, but one-phase energization may be used. As a result, the motor drive can be smoothly started regardless of the rotor position at the start of energization.
  • the motor 10 When it is determined that the rotation position of the motor 10 has reached the target rotation position, the motor 10 is stopped by the fixed phase energization control. As a result, the motor 10 can be stopped at an appropriate rotation position according to the target shift range.
  • the second embodiment is shown in FIGS. 13 and 14.
  • the present embodiment is different from the above-described embodiments in that when an encoder abnormality occurs, the power supply is temporarily turned off before the failure phase identification processing is performed. Therefore, this point will be mainly described.
  • the upper ECU is notified of the information indicating that the abnormality has occurred, and the target shift range is undefined. Then, when the target shift range is set again from the host ECU and the target shift range and the actual range do not match, the failure phase identification mode is performed, and then the motor 10 is controlled by the feedback control at the time of failure. Drive and switch the shift range.
  • the mode selection process of FIG. 13 differs from that of FIG. 8 in that S121 to S123 are added.
  • S104: NO When it is determined that the encoder 13 is not normal (S104: NO), the process proceeds to S106, where it is determined whether the failure phase has been identified. When it is determined that the failure phase has been specified (S106: YES), the process proceeds to S107, and the control mode is set to the failure feedback control mode. The control mode is the normal FB control mode. When it is determined that the failure phase is not specified (S106: NO), the process proceeds to S121.
  • the ECU 50 determines whether or not the target shift range has changed from indefinite. When it is determined that the target shift range has changed from indefinite (S121: YES), the process proceeds to S108 and the control mode is set to the failure phase identification mode. When it is determined that the target shift range is the same as the previous processing (S121: NO), the process proceeds to S122 and the control mode is set to the standby mode. If it is already in the standby mode, the standby mode is continued. In S123, the ECU 50 switches the target shift range indefinitely and notifies the upper ECU of the information that the target shift range is indefinite. If the target shift range is already undefined, undefined continues.
  • the encoder error flag is turned on, the control mode is once set to the standby mode, and the power supply to the motor 10 is turned off. Also, the target shift range is undefined. In the example of FIG. 14, when the motor 10 is turned off, the detent roller 26 returns to the recess 23 corresponding to the P range by the spring force of the detent spring 25 (see FIG. 2).
  • the detent roller 26 returns to the concave portion 23 when the energization is turned off at time x21, but depending on the position where the encoder abnormality occurs, the detent roller 26 may be turned off when the energization is turned off.
  • the detent roller 26 may be dropped to the concave portion 22 side corresponding to the notP range due to the spring force.
  • the target shift range and the actual range match, and an affirmative determination is made in S102 in FIG. Since the process of No. is not performed, the failure phase identification process will be performed next time when switching to the P range.
  • the power supply to the motor 10 is turned off, and then the fault phase power supply control is performed.
  • the fault phase energization control can be appropriately performed regardless of the driving state of the motor 10 and the like. Further, the same effect as that of the above-described embodiment is obtained.
  • the energization switching time is variable according to the motor rotation speed.
  • the energization switching time may be a predetermined time regardless of the motor rotation speed. In this case, the processes of S306 and S307 in FIG. 10 may be omitted.
  • the phase correction control that makes the phase correction amount which is the phase advance amount and the phase delay amount, variable is performed during the normal feedback control, and the phase correction control is not performed during the failure feedback control.
  • the phase correction control may be performed even during the failure feedback control. As a result, the motor driving state in the feedback control during failure can be brought closer to the feedback control during normal operation.
  • the pulse edge of the failure phase is monitored even during the feedback control at the time of failure, and the normal phase of the failure phase is restored when the edge becomes a proper edge.
  • the processes of S310 and S311 in FIG. 10 may be omitted, and if a negative determination is made in S309, the process may proceed to S315, and the failure phase may not be normally restored. This can prevent erroneous recovery.
  • the first energization control is performed (S301 to S305 in FIG. 10).
  • the processes of S301 to S305 may be omitted and the initial energization control may not be performed.
  • 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 those in the above embodiment.
  • the speed reducer is provided between the motor shaft and the output shaft.
  • the speed reducer may be omitted, or a mechanism other than the reducer may be provided.
  • the present disclosure is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented in various forms without departing from the spirit of the present disclosure.
  • control unit and the method described in the present disclosure are realized by a dedicated computer provided by configuring a processor and a memory programmed to execute one or more functions embodied by a computer program. May be done.
  • control unit and the method described in the present disclosure may be realized by a dedicated computer provided by configuring a processor with one or more dedicated hardware logic circuits.
  • control unit and the method thereof described in the present disclosure are based on a combination of a processor and a memory programmed to execute one or a plurality of functions and a processor configured by one or more hardware logic circuits. It may be realized by one or more dedicated computers configured.
  • the computer program may be stored in a computer-readable non-transitional tangible recording medium as instructions to be executed by a computer.

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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る。信号取得部（５１）は、位相が異なる３相以上のエンコーダ信号を出力可能なエンコーダ（１３）からエンコーダ信号を取得する。異常監視部（５２）は、エンコーダ（１３）の異常を監視する。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、モータ巻線（１１）の通電相を切り替えることでモータ（１０）の駆動を制御する。シフトレンジ制御装置（４０）は、エンコーダ（１３）の異常が検出された場合、故障相特定制御にてモータ（１０）を駆動し、エンコーダ信号の異常が生じている相である故障相、および、エンコーダ信号が正常である正常相を特定する。

Description

シフトレンジ制御装置 関連出願の相互参照
　本出願は、２０１８年１０月１０日に出願された特許出願番号２０１８－１９１８２１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２相エンコーダの場合、一方のエンコーダ信号が異常になると、モータの通電制御を行うことができず、モータが停止する。本開示の目的は、エンコーダ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、３相のモータ巻線を有する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ものであって、信号取得部と、異常監視部と、駆動制御部と、を備える。
　信号取得部は、位相が異なる３相以上のエンコーダ信号を出力可能なエンコーダからエンコーダ信号を取得する。異常監視部は、エンコーダの異常を監視する。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、モータ巻線の通電相を切り替えることでモータの駆動を制御する。エンコーダの異常が検出された場合、故障相特定制御にてモータを駆動し、エンコーダ信号の異常が生じている相である故障相、および、エンコーダ信号が正常である正常相を特定する。これにより、エンコーダの異常が適切に特定され、正常相のエンコーダ信号の利用を継続可能であるので、シフトレンジを適切に切り替え可能である。
　本開示についての上記目的及びその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図１は、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４は、第１実施形態によるエンコーダパターンおよび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実施形態による故障相特定処理を説明するフローチャートであり、 図６は、第１実施形態において、Ｃ相Ｈｉ固着異常が生じた場合の故障相特定処理を説明する説明図であり、 図７は、第１実施形態によるＣ相Ｈｉ固着異常時の故障時フィードバック制御を説明する説明図であり、 図８は、第１実施形態によるモード選択処理を説明するフローチャートであり、 図９は、第１実施形態による通電時補正実施判定処理を説明するフローチャートであり、 図１０は、第１実施形態による故障時フィードバック処理を説明するフローチャートであり、 図１１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１２は、第１実施形態による故障相が特定されている状態にてシフトレンジ切替を行う場合のモータ駆動処理を説明するタイムチャートであり、 図１３は、第２実施形態によるモード選択処理を説明するフローチャートであり、 図１４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。
　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）
　第１実施形態によるシフトレンジ制御装置を図１～図１２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、３相のモータ巻線１１を有する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であるエンコーダ信号を出力する。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エンコーダ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、信号位相が電気角で１２０°ずれるように配置される。以下適宜、ホールＩＣ１３１から出力される信号をＡ相信号、ホールＩＣ１３２から出力される信号をＢ相信号、ホールＩＣ１３３から出力される信号をＣ相信号とする。
　減速機１４は、モータ１０のモータ軸と出力軸１５との間に設けられ、モータ１０の回転を減速して出力軸１５に出力する。これにより、モータ１０の回転がシフトレンジ切替機構２０に伝達される。出力軸１５には、出力軸１５の角度を検出する出力軸センサ１６が設けられる。出力軸センサ１６は、例えばポテンショメータである。
　図１に示すように、シフトレンジ切替機構２０は、ディテントプレート２１、および、ディテントスプリング２５等を有し、減速機１４から出力された回転駆動力を、マニュアルバルブ２８、および、パーキングロック機構３０へ伝達する。
　ディテントプレート２１は、出力軸１５に固定され、モータ１０により駆動される。本実施形態では、ディテントプレート２１がディテントスプリング２５の基部から離れる方向を正回転方向、基部に近づく方向を逆回転方向とする。
　ディテントプレート２１には、出力軸１５と平行に突出するピン２４が設けられる。ピン２４は、マニュアルバルブ２８と接続される。ディテントプレート２１がモータ１０によって駆動されることで、マニュアルバルブ２８は軸方向に往復移動する。すなわち、シフトレンジ切替機構２０は、モータ１０の回転運動を直線運動に変換してマニュアルバルブ２８に伝達する。マニュアルバルブ２８は、バルブボディ２９に設けられる。マニュアルバルブ２８が軸方向に往復移動することで、図示しない油圧クラッチへの油圧供給路が切り替えられ、油圧クラッチの係合状態が切り替わることでシフトレンジが変更される。
　ディテントプレート２１のディテントスプリング２５側には、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、制御部である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等にオフされ、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からのエンコーダ信号、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からのエンコーダ信号のパルスエッジ割り込み毎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。異常監視部５２は、エンコーダ信号の異常を監視する。
　駆動制御部５５は、エンコーダカウント値θｅｎが、図示しない上位ＥＣＵから取得される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、エンコーダ信号に基づいて通電相を切り替えていくことで、モータ１０を回転させる。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。
　エンコーダ信号、および、エンコーダ信号に応じた通電相を図４に基づいて説明する。図４では、番号Ｐ０～Ｐ７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である。図中、エンコーダ信号がＬｏである状態を「０（Ｌｏ）」、Ｈｉである状態を「１（Ｈｉ）」と記載した。図６も同様である。
　パターンＰ０：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Ｐ０とし、このときの通電相をＶ相とする。
　パターンＰ１：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Ｐ１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Ｐ２：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Ｐ２とし、このときの通電相をＵ相とする。
　パターンＰ３：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Ｐ３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Ｐ４：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Ｐ４とし、このときの通電相をＷ相とする。
　パターンＰ５：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Ｐ５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Ｐ０～Ｐ５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からのエンコーダ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Ｐ６、Ｐ７：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Ｐ６、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Ｐ７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Ｐ６およびパターンＰ７は、正常時には発生しない異常パターンである。例えば図７に一点鎖線で示すように、エンコーダ１３のＣ相断線により、Ｃ相信号がＨｉ固着すると、パターンＰ３となるべきタイミングにて、パターンＰ６が発生する。なお説明のため、Ｃ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、モータが即時停止となる。なお補足として、Ｚ相パルスのような基準信号は、「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４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。そこで本実施形態では、エンコーダ信号の異常が検出された場合、故障相特定制御にてモータ１０を駆動して故障相を特定し、故障相特定後は、正常相のエンコーダ信号を用いたフィードバック制御である故障時フィードバック制御によりモータ１０を駆動する。
　本実施形態の故障相特定処理を図５のフローチャートに基づいて説明する。この処理は、エンコーダ信号の異常が検出されたときに実行される。以下、ステップＳ５０１の「ステップ」を省略し、単に記号「Ｓ」と記す。
　Ｓ５０１では、ＥＣＵ５０は、モータ１０の回転方向に基づき、通電相順を決定する。Ｓ５０２～Ｓ５０８の処理は、全通電パターンについて繰り返し実行される処理である。なお、Ｓ５０７またはＳ５０８にて故障相が特定された場合には、残りの処理をキャンセルするようにしてもよい。
　Ｓ５０２では、異常監視部５２は、現在の通電パターンが検出実施パターンか否かを判断する。本実施形態では、２相通電のとき、すなわちパターンＰ１、Ｐ３、Ｐ５を検出実施パターンとし、１相通電のとき、すなわちパターンＰ０、Ｐ２、Ｐ４のとき、故障相の特定を行わない。現在の通電パターンが検出実施パターンではないと判断された場合（Ｓ５０２：ＮＯ）、すなわち現在の通電パターンがＰ０、Ｐ２、Ｐ４のとき、Ｓ５０３～Ｓ５０８の処理を行わず、ループ始端に戻る。現在の通電パターンが検出実施パターンであると判断された場合（Ｓ５０２：ＹＥＳ）、Ｓ５０３へ移行する。
　Ｓ５０３では、異常監視部５２は、当該通電相への通電開始から所定時間経過後、エンコーダ検出値を確定する。Ｓ５０４では、異常監視部５２は、現在のエンコーダ検出値が、通電相から期待されるエンコーダ期待値と一致するか否かを判断する。エンコーダ検出値とエンコーダ期待値とが一致すると判断された場合（Ｓ５０４：ＹＥＳ）、Ｓ５０５へ移行し、当該エンコーダ検出値が正常であると判定する。エンコーダ検出値とエンコーダ期待値とが一致しないと判断された場合（Ｓ５０４：ＮＯ）、Ｓ５０６へ移行する。
　Ｓ５０６では、異常監視部５２は、検出値と期待値とが異なるＸ相について、期待値がＨｉであり、検出値がＬｏか否かを判断する。Ｘ相の期待値がＨｉ、検出値がＬｏであると判断された場合（Ｓ５０６：ＹＥＳ）、Ｓ５０７へ移行し、Ｘ相にＬｏ固着異常が生じていると特定し、故障相特定を完了する。Ｘ相の期待値がＬｏ、検出値がＨｉであると判断された場合（Ｓ５０６：ＮＯ）、Ｓ５０８へ移行し、Ｘ相にＨｉ固着異常が生じていると特定し、故障相特定を完了する。なお、Ｓ５０７およびＳ５０８の処理を省略し、Ｈｉ固着異常またはＬｏ固着異常の特定を行わなくてもよい。
　故障相特定処理の具体例を図６に示す。図６に示すように、エンコーダ異常発生時の回転方向が正方向（図中、「回転方向Ａ」）であれば、故障相特定制御において、Ｕ→ＷＵ→Ｗ→ＶＷ→Ｖ→ＵＶの順に通電し、逆方向（図中、「回転方向Ｂ」）であれば、Ｕ→ＵＶ→Ｖ→ＶＷ→Ｗ→ＷＵの順に通電する。上述のように、２相通電であるＵＶ相通電時、ＷＵ相通電時およびＶＷ相通電時に故障相特定を行うため、エンコーダパターンが安定する程度、通電時間を確保する。一方、１相通電であるＵ相通電時、Ｖ相通電時およびＷ相通電時は故障相特定を行わないため、２相通電時よりも通電時間を短くしてもよく、安定して通電相を切り替え可能な程度の通電を行えばよい。
　図６は、Ｃ相のＨｉ固着異常が生じた場合の例である。Ｃ相のエンコーダ信号が正常であれば、Ｕ相、ＷＵ相およびＷ相通電時にＬｏとなるが、Ｈｉ固着異常が生じている場合、Ｈｉとなる。本実施形態では、２相通電時に故障相特定を行うので、ＷＵ相通電時に、期待値と検出値とが不一致となり、Ｃ相にＨｉ固着異常が生じていることを特定可能である。また、Ａ相およびＢ相には異常が生じていないので、正常相として特定する。
　本実施形態では、エンコーダ１３として３相エンコーダを用いているので、故障相特定処理により、故障相を特定可能である。故障相が特定されれば、故障が生じていない正常相のパルスエッジの情報を用いることができるので、正常相のエンコーダ信号を用いて、フィードバック制御によりモータ１０を駆動することができる。以下、全相のエンコーダ信号を用いたフィードバック制御を正常時フィードバック制御、故障相の信号を用いず、正常相のエンコーダ信号を用いたフィードバック信号を故障時フィードバック制御とする。
　通電相の切り替えについて、図７に基づいて説明する。図７では、説明の簡略化のため、エンコーダ正常時と異常時とで、同じタイミングにて通電相が切り替わるものとして図示している。
　まず、正常時フィードバック制御での通電相の切り替えを説明する。通電相がＶＷ相のとき、エンコーダパターンがＰ５であって、Ａ相信号およびＣ相信号がＨｉ、Ｂ相信号がＬｏとなる。Ａ相信号がＨｉからＬｏに切り替わると、通電相をＶＷ相からＶ相に切り替える。次に、Ｂ相信号がＬｏからＨｉに切り替わると、通電相をＶ相からＵＶ相に切り替える、といった具合に、エンコーダ信号のパルスエッジが検出されるごとに、通電相を切り替えていく。
　次に、Ｃ相Ｈｉ固着時の故障時フィードバック制御での通電相の切り替えを説明する。タイミングｔ１では、正常であるＢ相信号の立ち上がりエッジに基づいて通電相をＶ相からＵＶ相に切り替える。Ｃ相信号正常時においてＣ相信号がＨｉからＬｏに切り替わるタイミングｔ２において、Ｃ相信号の立ち下がりエッジを検出することができない。本実施形態では、Ｃ相故障が確定しているので、Ｃ相のエッジ発生箇所については、Ｃ相エッジ発生直前の通電パターンの開始から通電切替時間Ｔｃ後、通電相の切り替えを行う。すなわち、パターンＰ１の開始タイミングｔ１から通電切替時間Ｔｃが経過したタイミングにて、通電相をＵＶ相からＵ相に切り替える。
　Ａ相信号およびＢ相信号は正常であるので、Ｕ相通電からＷＵ相通電への切り替えタイミングｔ３、および、ＷＵ相通電からＷ相通電への切り替えタイミングｔ４では、エンコーダ信号のエッジに基づいて通電相を切り替える。
　正常時、Ｃ相信号がＬｏからＨｉに切り替わるタイミングｔ５では、Ｃ相信号の立ち上がりエッジを検出できないので、直前の通電パターンであるパターンＰ４となったタイミングｔ４から通電切替時間Ｔｃが経過したタイミングｔ５にて、通電相をＷ相からＶＷ相に切り替える。
　このように、故障相のパルスエッジ発生タイミングでは、時間で通電相の切り替えを行うことで、エンコーダ異常が生じた後も、正常相のエンコーダ信号を用いたフィードバック制御を継続可能である。図７の例では、断線時の通電相に下線を付したＵ相通電への切り替え、および、ＶＷ相通電への切り替えを、正常相のパルスエッジ検出タイミングからの経過時間にて行っている。
　本実施形態のモード選択処理を図８のフローチャートに基づいて説明する。この処理は、ＥＣＵ５０にて所定の周期で実行される。なお、各制御処理の制御周期は等しくてもよいし、異なっていてもよい。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、ＥＣＵ５０は、現在の駆動モードがスタンバイモードか否かを判断する。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（Ｓ１０１：ＮＯ）、Ｓ１０３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（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、Ｓ１０２へ移行する。
　Ｓ１０２では、ＥＣＵ５０は、実レンジと目標シフトレンジとが一致しているか否かを判断する。実レンジは、例えば出力軸センサ１６の検出値に基づいて検出する。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（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、Ｓ１０３以降の処理を行わず、スタンバイモードを維持する。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（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、Ｓ１０３へ移行する。
　Ｓ１０３では、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。本実施形態では、エンコーダカウント値θｅｎが、目標カウント値θｃｍｄを含む所定範囲内（例えば±２カウント）となった場合、目標位置に到達したと判断する。なお、故障時フィードバック制御中であれば、エンコーダカウント値として、正常相のパルスエッジに基づいて推定された値を用いる。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（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、Ｓ１０９へ移行する。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（Ｓ１０３：ＮＯ）、Ｓ１０４へ移行する。
　Ｓ１０４では、ＥＣＵ５０は、エンコーダ１３が正常か否かを判断する。エンコーダ１３が正常であると判断された場合（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、Ｓ１０５へ移行し、制御モードを正常時フィードバック制御モードとする。図中等適宜、フィードバックを「ＦＢ」と記載する。エンコーダ１３が正常ではないと判断された場合（Ｓ１０４：ＮＯ）、Ｓ１０６へ移行する。
　Ｓ１０６では、ＥＣＵ５０は、故障相が特定済みか否かを判断する。故障相が特定済みであると判断された場合（Ｓ１０６：ＹＥＳ）、Ｓ１０７へ移行し、制御モードを故障時フィードバック制御モードとする。制御モードを正常時ＦＢ制御モードとする。故障相が特定されていないと判断された場合（Ｓ１０６：ＮＯ）、Ｓ１０８へ移行する。
　Ｓ１０８では、ＥＣＵ５０は、制御モードを故障相特定モードとする。また、シフトバイワイヤシステム１に異常が生じている旨の情報を、例えばインスツルメントパネルのウォーニングランプを点灯させることでユーザに通知する。故障通知方法は、例えば音声での通知等、どのようであってもよい。
　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（Ｓ１０３：ＹＥＳ）に移行するＳ１０９では、停止制御開始から停止制御時間が経過したか否かを判断する。停止制御時間は、停止制御によりモータ１０を確実に停止させられる時間に応じて設定される。停止制御は、例えば固定相通電制御であるが、固定相通電制御以外であってもよい。停止制御時間が経過していないと判断された場合（Ｓ１０９：ＮＯ）、Ｓ１１０へ移行し、制御モードを停止制御モードとする。停止制御時間が経過したと判断された場合（Ｓ１０９：ＹＥＳ）、Ｓ１１１へ移行し、制御モードをスタンバイモードとする。
　図９は通電時補正実施判定処理を説明するフローチャートである。この処理は、制御モードが正常時フィードバック制御モード、または、故障時フィードバック制御モードのときに所定の周期で実行される処理である。
　Ｓ２０１では、制御モードが故障時フィードバック制御モードか否かを判断する。制御モードが故障時フィードバック制御モードであると判断された場合（Ｓ２０１：ＹＥＳ）、Ｓ２０２へ移行し、位相補正制御を行わず、エンコーダパターンに応じた通電相に通電する。制御モードが故障時フィードバック制御モードではないと判断された場合（Ｓ２０１：ＮＯ）、すなわち正常時フィードバック制御モードの場合、現在のエンコーダパターンに対応する通電相に対し、位相を補正した通電相に通電する。位相進み量または位相遅れ量である位相補正量は、例えばモータ速度であるモータ回転数に応じたマップ演算等により決定される。
　故障時フィードバック制御処理を図１０のフローチャートに基づいて説明する。Ｓ３０１では、ＥＣＵ５０は、初回完了フラグＦｌｇ＿ｆがオンされているか否かを判断する。
初回完了フラグＦｌｇ＿ｆがオンされていると判断された場合（Ｓ３０１：ＹＥＳ）、Ｓ３０６へ移行する。初回完了フラグＦｌｇ＿ｆがオンされていないと判断された場合（Ｓ３０１：ＹＥＳ）、Ｓ３０２へ移行する。
　Ｓ３０２では、ＥＣＵ５０は、特定相（例えばＵＶ相）への通電を開始してから初回通電継続時間Ｔ１が経過したか否かを判断する。初回通電継続時間Ｔ１は、通電相に対し、ロータが適切な位置に回転するのに要する時間に応じて設定される。本実施形態では、初回通電として特定の２相に通電することで、ステータの２相にロータの２歯が対向した状態にする。これにより、モータ停止中にロータが回転してしまった場合であっても、故障時フィードバック制御処理を適切に行うことができる。初回通電継続時間Ｔ１が経過したと判断された場合（Ｓ３０２：ＹＥＳ）、Ｓ３０５へ移行する。初回通電継続時間Ｔ１が経過していないと判断された場合（Ｓ３０２：ＹＥＳ）、Ｓ３０３へ移行する。
　Ｓ３０３では、ＥＣＵ５０は、エンコーダ１３の正常相のエッジが検出されたか否かを判断する。正常相のエッジが検出されたと判断された場合（Ｓ３０３：ＹＥＳ）、Ｓ３０５へ移行する。正常相のエッジが検出されていないと判断された場合（Ｓ３０３：ＮＯ）、Ｓ３０４へ移行する。Ｓ３０４では、駆動制御部５５は、特定相への初回通電を行う。特定相への通電が行われている状態であれば、特定相への通電を継続する。
　初回通電継続時間Ｔ１が経過した場合（Ｓ３０２：ＹＥＳ）または正常相のエッジが検出された場合（Ｓ３０３：ＹＥＳ）に移行するＳ３０５では、通電相を次の通電相に切り替え、初回完了フラグＦｌｇ＿ｆをオンにする。
　初回完了フラグＦｌｇ＿ｆがオンされている場合に移行するＳ３０６では、ＥＣＵ５０は、通電相が切り替わったか否かを判断する。通電相が切り替わっていないと判断された場合（Ｓ３０６：ＮＯ）、Ｓ３０７の処理を行わず、Ｓ３０８へ移行する。通電相が切り替わったと判断された場（Ｓ３０６：ＹＥＳ）、Ｓ３０７へ移行し、通電切替時間Ｔｃを演算する。通電切替時間Ｔｃは、エンコーダ１３が正常であるときのエッジ発生間隔に応じて設定される。詳細には、通電切替時間Ｔｃは、推定されるエッジ発生間隔よりも長く、その次のエッジが発生するまでの期間よりも短い時間に設定される。本実施形態では、通電切替時間Ｔｃをモータ１０の回転速度に応じて可変とする。
　Ｓ３０８では、ＥＣＵ５０は、エンコーダパターンが変化したか否かを判断する。エンコーダパターンが変化していないと判断された場合（Ｓ３０８：ＮＯ）、Ｓ３１３へ移行する。エンコーダパターンが変化したと判断された場合（Ｓ３０８：ＹＥＳ）、Ｓ３０９へ移行する。
　Ｓ３０９では、ＥＣＵ５０は、検出されたエンコーダ信号のエッジが正常相のエッジか否かを判断する。検出されたエンコーダ信号のエッジが正常相のエッジであると判断された場合（Ｓ３０９：ＹＥＳ）、Ｓ３１２へ移行する。検出されたエッジが正常相のエッジではないと判断された場合（Ｓ３０９：ＮＯ）、Ｓ３１０へ移行する。
　Ｓ３１０では、ＥＣＵ５０は、検出されたエンコーダ信号のエッジが、現在の通電相で次に検出されるべき故障相の適正エッジか否かを判断する。適正エッジではないと判断された場合（Ｓ３１０：ＮＯ）、当該エッジを読み飛ばし、Ｓ３１５へ移行し、現在の通電相を保持する。検出されたエッジが適正エッジであると判断された場合（Ｓ３１０：ＹＥＳ）、Ｓ３１１へ移行し、故障相を正常復帰させる。なお、カウンタ等を設け、複数回の適正エッジ検出により正常復帰させるようにし、正常復帰までは故障相エッジを読み飛ばすようにしてもよい。Ｓ３１２では、エンコーダパターンに応じて通電相を切り替える。
　エンコーダパターンが変化していないと判断された場合（Ｓ３０８：ＮＯ）に移行するＳ３１３では、ＥＣＵ５０は、現在の通電相で次に検出されるべきエッジが故障相か否かを判断する。次に検出されるべきエンコーダ信号のエッジが故障相ではないと判断された場合（Ｓ３１３：ＮＯ）、Ｓ３１５へ移行し、現在の通電相を保持する。次に検出されるべきエンコーダ信号のエッジが故障相であると判断された場合（Ｓ３１３：ＹＥＳ）、Ｓ３１４へ移行する。
　Ｓ３１４では、現在の通電相への通電を開始してから、通電切替時間Ｔｃが経過したか否かを判断する。通電切替時間Ｔｃが経過していないと判断された場合（Ｓ３１４：ＮＯ）、Ｓ３１５へ移行し、現在の通電相を保持する。通電切替時間Ｔｃが経過したと判断された場合（Ｓ３１４：ＹＥＳ）、Ｓ３１６へ移行し、次の通電相に切り替える。
　本実施形態のモータ駆動処理を図１１のタイムチャートに基づいて説明する。図１１は、モータ駆動中にエンコーダ異常が生じた場合の例であり、上段から、目標シフトレンジ、エンコーダ異常フラグ、モータ角度を示す。モータ角度は、実際のモータ回転位置を実線、目標カウント値θｃｍｄを一点鎖線で示す。なお、実際のモータ回転位置については、エンコーダカウント値θｅｎに応じた値であって、エンコーダ異常時の推定値を含む。また、Ｐレンジに対応する角度を（Ｐ）、ｎｏｔＰレンジに対応する角度を（ｎｏｔＰ）と記載した。なお、説明のため、タイムスケール等は適宜変更している。ここでは、シフトレンジをＰレンジからｎｏｔＰレンジに切り替える場合を例に説明する。図１２および図１４も同様である。
　タイムチャートにおいて、全相のエンコーダ信号を用いた正常時フィードバック制御時の通電パターンを通電パターンＡ、故障相特定処理時の通電パターンを通電パターンＢ、正常相のエンコーダ信号を用いた故障時フィードバック制御時の通電パターンを通電パターンＣ、エンコーダ異常時であって故障相が特定されている状態からシフトレンジを切り替える場合の初回通電を通電パターンＤとする。
　時刻ｘ１０にて、目標シフトレンジがＰレンジからｎｏｔＰレンジに切り替わると、制御モードをスタンバイモードから正常時フィードバック制御モードに切り替える。また、目標シフトレンジに応じた目標カウント値θｃｍｄが設定され、正常時フィードバック制御モードによりモータ１０を駆動する。正常時フィードバック制御モードでは、エンコーダカウント値θｅｎに応じて通電相を切り替える。また、モータ回転数等に応じた位相補正制御を行う。
　時刻ｘ１１にてエンコーダ異常が生じると、エンコーダ異常フラグがオンされる。また、故障相特定モードにてモータ１０の駆動を継続する。時刻ｘ１２までの間に故障相が特定され、時刻ｘ１２にて故障相特定処理が完了すると、時刻ｘ１２以降、故障時フィードバック制御モードによりモータ１０を駆動する。故障時フィードバック制御モードの詳細は、図１２にて詳述する。なお、モータ駆動中にエンコーダ異常が発生し、故障相特定モードから故障時フィードバック制御モードに移行する場合、Ｓ３０１～Ｓ３０５の初回通電は行わない。
　時刻ｘ１３にて、モータ１０が目標位置に到達すると、停止制御モードに移行する。停止制御モードでは、例えば固定相通電によりモータ１０を確実に停止させる。停止制御時間に亘って停止制御を行った後、時刻ｘ１４にてスタンバイモードに切り替え、モータ１０への通電をオフにする。
　図１２は、エンコーダ異常が確定しており、故障相が特定されている状態にてシフトレンジを切り替える場合を説明するタイムチャートであって、上段から、目標シフトレンジ、エンコーダ異常フラグ、角度、通電相、実際のエンコーダパターン、推定エンコーダパターンを示す。
　図１２では、Ｃ相信号にＨｉ固着異常が生じているものとする。この場合、パターンＰ２、Ｐ３、Ｐ４が発生せず、パターンＰ６が発生する（図４、図６および図７参照）。詳細には、パターンＰ２となるべきところでパターンＰ１が継続され、パターンＰ３となるべきところでパターンＰ６となり、パターンＰ４となるべきところがパターンＰ５となる。
　時刻ｘ３０にて、目標シフトレンジがＰレンジからｎｏｔＰレンジに切り替わったとき、エンコーダ異常フラグがオンされているので、制御モードをスタンバイモードから故障時フィードバック制御モードに切り替える。故障時フィードバック制御モードでは、まず初回通電にて特定相に通電する。ここでは、初回通電継続時間Ｔ１の間、特定相としてＵＶ相に通電し、エンコーダパターンがＰ１となる。
　初回通電継続時間Ｔ１が経過した時刻ｘ３１では、通電相をＵＶ相からＵ相に切り替える。この例では、Ｃ相Ｈｉ固着異常が生じているので、エンコーダパターンはパターンＰ１が継続される。なお、初回通電継続時間Ｔ１が経過する前に正常相のパルスエッジが検出された場合、エッジ検出タイミングにて通電相を切り替える。
　時刻ｘ３１から通電切替時間Ｔｃ経過前のタイミングである時刻ｘ３２では、Ａ相信号の立ち上がりエッジが検出され、エンコーダパターンがＰ６となる。パターンＰ６は異常パターンであるが、Ｃ相のＨｉ固着が特定されているため、通電順からパターンＰ３として扱う。また、Ａ相信号は正常であるので、Ａ相信号のエッジ検出タイミングである時刻ｘ３２にて、通電相をＵ相からＷＵ相に切り替える。
　時刻ｘ３２から通電切替時間Ｔｃ経過前のタイミングである時刻ｘ３３では、Ｂ相信号の立ち下がりエッジが検出され、エンコーダパターンがＰ５となるが、Ｃ相のＨｉ固着が特定されているため、通電順からパターンＰ４として扱う。また、Ｂ相信号は正常であるので、Ｂ相信号のエッジ検出タイミングである時刻ｘ３３にて、通電相をＷＵ相からＷ相に切り替える。なお、本実施形態では、通電切替時間Ｔｃをモータ回転数に応じて可変としており、時刻ｘ３１より時刻ｘ３２においてモータ回転数が大きいため、時刻ｘ３２にて設定される通電切替時間Ｔｃは、時刻ｘ３１にて設定される値より小さい。また、時刻ｘ３２～時刻ｘ３８におけるモータ回転数が等しく、設定される通電切替時間Ｔｃの値が等しいものとする。
　エンコーダ１３が正常であれば、次にＣ相の立ち上がりエッジが検出されるはずであるが、Ｃ相のＨｉ固着異常が生じている状態では、このエッジを検出することができない。そこで、時刻ｘ３３から通電切替時間Ｔｃが経過した時刻ｘ３４にて、通電相をＷ相からＶＷ相に切り替える。このとき、通電相を切り替えても、エンコーダパターンはＰ５が継続される。
　時刻ｘ３５では、正常であるＡ相の立ち下がりエッジが検出されるので、エンコーダパターンがＰ５からＰ０に切り替わり、通電相をＶＷ相からＶ相に切り替える。時刻ｘ３６では、正常であるＢ相の立ち上がりエッジが検出されるので、エンコーダパターンがＰ０からＰ１に切り替わり、通電相をＶ相からＵＶ相に切り替える。
　エンコーダ１３が正常であれば、次にＣ相の立ち下がりエッジが検出されるはずであるが、Ｃ相のＨｉ固着異常が生じている状態では、このエッジを検出することができない。そこで、時刻ｘ３６から通電切替時間Ｔｃが経過した時刻ｘ３７にて、通電相をＵＶ相からＵ相に切り替える。このとき、通電相を切り替えても、エンコーダパターンはＰ１が継続されるが、通電順よりパターンＰ２として扱う。
　時刻ｘ３８では、時刻ｘ３２と同様、Ａ相の立ち上がりエッジに基づいて、通電相をＵ相からＷＵ相に切り替える。以降、同様に通電相を切り替えていくことで、モータ１０を目標位置まで回転させる。時刻ｘ３９にてモータ１０が目標位置に到達すると、停止制御モードに移行する。以降の処理は、図１１の時刻ｘ１３以降の処理と同様であるので、説明を省略する。
　本実施形態では、エンコーダ１３として３相エンコーダを用いており、エンコーダパターンに対して通電相が一意に決まる。そこで、故障相特定制御を行うことで、故障相を特定する。また、故障相を特定した後、正常相のエンコーダ信号を用いたフィードバック制御を継続する。詳細には、正常相のエッジ検出タイミングにて、正常時フィードバック制御と同様に通電相を切り替える。また、故障相のエッジが検出できないので、正常相のエッジ検出タイミングから通電切替時間Ｔｃが経過したタイミングにて、通電相を切り替える。これにより、オープン制御によりモータ１０を駆動する場合と比較し、応答性を向上することができる。
　以上説明したように、本実施形態のシフトレンジ制御装置４０は、モータ１０の駆動を制御することでシフトレンジの切り替えを制御するものであって、信号取得部５１と、異常監視部５２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相以上のエンコーダ信号を出力可能なエンコーダ１３からエンコーダ信号を取得する。異常監視部５２は、エンコーダ１３の異常を監視する。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、モータ巻線１１の通電相を切り替えることでモータ１０の駆動を制御する。シフトレンジ制御装置４０は、エンコーダ１３の異常が検出された場合、故障相特定制御にてモータ１０を駆動し、エンコーダ１３にて異常が生じている相である故障相、および、エンコーダ信号が正常である正常相を特定する。これにより、エンコーダ１３の異常が適切に特定され、正常相のエンコーダ信号の利用を継続可能であるので、エンコーダ異常時の影響を最小限に抑え、シフトレンジを適切に切り替え可能である。
　駆動制御部５５は、エンコーダ１３が正常である場合、全相のエンコーダ信号に基づいて通電相を切り替える正常時フィードバック制御によりモータ１０の駆動を制御し、故障相が特定された場合、正常相のエンコーダ信号に基づいて通電相を切り替える故障時フィードバック制御によりモータ１０の駆動を制御する。これにより、エンコーダ異常が生じた場合であっても、正常相のエンコーダ信号に基づき、エンコーダ信号を全く用いないオープン制御と比較し、正確かつ速やかにモータ１０を回転させることができる。
　駆動制御部５５は、故障時フィードバック制御において、正常相のエンコーダ信号のパルスエッジが検出されたタイミングにて通電相を切り替え（図１０中のＳ３１２）、次に検出されるべきパルスエッジが故障相のパルスエッジである場合、正常相のパルスエッジが検出されてから通電切替時間Ｔｃが経過したときに通電相を切り替える（Ｓ３１６）。これにより、正常相のエンコーダ信号を用い、通電相を適切に切り替えることができる。
　通電切替時間Ｔｃは、モータ１０の回転数に応じて可変である。これにより、故障時フィードバック制御時において、正常時フィードバック制御時とより近い状態にてモータ１０を駆動可能であるので、応答性の低下を抑制可能である。
　駆動制御部５５は、正常時フィードバック制御において、通電相の位相を進角または遅角させる位相補正制御を行い、故障時フィードバック制御において、位相補正制御を行わない。これにより、安定した速度でモータ１０を回転させることができる。
　故障時フィードバック制御中、故障相のパルスエッジが適正タイミングで発生していると判定された場合（Ｓ３１０：ＹＥＳ）、故障相を正常復帰させる。換言すると、本実施形態では、故障時フィードバック制御中においても、故障相のパルスエッジの監視を継続している。これにより、ノイズ等の一時的な異常から適切に正常復帰させることができる。
　故障フィードバック制御中であって、故障相の正常復帰前に故障相のパルスエッジが検出された場合、故障相のパルスエッジを読み飛ばし、通電相を保持する。これにより、ノイズ等による誤動作を防ぐことができる。
　シフトレンジ切替開始時から故障時フィードバック制御を行う場合、任意の２相または１相への通電を保持する初回通電制御を行う。本実施形態では、初回通電制御により任意の２相としてＵＶ相に通電するが、ＶＷ相通電またはＷＵ相通電としてもよい。２相通電の方がロータ位置を安定させやすいので好ましいが、１相通電としてもよい。これにより、通電開始時のロータ位置によらず、円滑にモータ駆動を開始することができる。
　モータ１０の回転位置が目標回転位置に到達したと判定された場合、固定相通電制御によりモータ１０を停止させる。これにより、目標シフトレンジに応じた適切な回転位置にてモータ１０を停止させることができる。
　　　（第２実施形態）
　第２実施形態を図１３および図１４に示す。本実施形態では、エンコーダ異常が生じた場合、故障相特定処理を行う前に、一旦通電オフする点が上記実施形態と異なるので、この点を中心に説明する。詳細には、エンコーダ異常が生じた場合、異常が生じている旨の情報を上位ＥＣＵに通知するとともに、目標シフトレンジを不定とする。そして、上位ＥＣＵから、再度、目標シフトレンジが設定され、かつ、目標シフトレンジと実レンジとが一致していなかった場合、故障相特定モードを行った後、故障時フィードバック制御にてモータ１０を駆動し、シフトレンジを切り替える。
　図１３のモード選択処理は、Ｓ１２１～Ｓ１２３が追加されている点が図８と異なる。エンコーダ１３が正常ではないと判断された場合（Ｓ１０４：ＮＯ）に移行するＳ１０６では、故障相が特定済みか否かを判断する。故障相が特定済みであると判断された場合（Ｓ１０６：ＹＥＳ）、Ｓ１０７へ移行し、制御モードを故障時フィードバック制御モードとする。制御モードを正常時ＦＢ制御モードとする。故障相が特定されていないと判断された場合（Ｓ１０６：ＮＯ）、Ｓ１２１へ移行する。
　Ｓ１２１では、ＥＣＵ５０は、目標シフトレンジが不定から変化したか否かを判断する。目標シフトレンジが不定から変化したと判断された場合（Ｓ１２１：ＹＥＳ）、Ｓ１０８へ移行し、制御モードを故障相特定モードとする。目標シフトレンジが前回処理時と同じであると判断された場合（Ｓ１２１：ＮＯ）、Ｓ１２２へ移行し、制御モードをスタンバイモードとする。すでにスタンバイモードであれば、スタンバイモードを継続する。Ｓ１２３では、ＥＣＵ５０は、目標シフトレンジを不定に切り替えるとともに、目標シフトレンジを不定とした旨の情報を上位ＥＣＵに通知する。すでに目標シフトレンジが不定である場合は、不定を継続する。
　本実施形態のモータ駆動処理を図１４のタイムチャートに基づいて説明する。時刻ｘ２０にて目標シフトレンジがＰレンジからｎｏｔＰレンジに切り替わると、図１１の時刻ｘ１０と同様、正常フィードバック制御モードにてモータ１０の駆動を開始する。
　時刻ｘ２１にてエンコーダ異常が生じると、エンコーダ異常フラグがオンされ、制御モードを一旦スタンバイモードとし、モータ１０への通電をオフにする。また、目標シフトレンジを不定とする。図１４の例では、モータ１０への通電オフにより、ディテントスプリング２５のスプリング力により、ディテントローラ２６がＰレンジに対応する凹部２３に戻る（図２参照）。
　時刻ｘ２２にて、目標シフトレンジをｎｏｔＰレンジとする旨の指令が上位ＥＣＵから取得されると、故障相特定モードにてモータ１０の駆動を開始する。故障相特定処理が完了した時刻ｘ２３以降の処理は、図１１中のｘ１２以降の処理と同様であって、故障時フィードバック制御モードによりモータ１０を駆動し、時刻ｘ２４にて目標位置に到達すると、停止制御モードにてモータ１０を停止させる。そして、停止制御を行った後、時刻ｘ２５にてスタンバイモードに切り替え、モータ１０への通電をオフにする。
　図１４の例では、時刻ｘ２１にて通電をオフした際、ディテントローラ２６が凹部２３に戻る例を示しているが、エンコーダ異常が発生した位置等によっては、通電オフしたときに、ディテントローラ２６のスプリング力により、ディテントローラ２６がｎｏｔＰレンジに対応する凹部２２側に落とし込まれることもある。この場合、時刻ｘ２２にて、目標シフトレンジをｎｏｔＰとする旨の指令が上位ＥＣＵから取得されると、目標シフトレンジと実レンジとが一致し、図１３中のＳ１０２にて肯定判断され、以降の処理が行われないので、次回、Ｐレンジへの切替時に、故障相特定処理を行うことになる。
　本実施形態では、モータ１０の駆動中にエンコーダ１３の異常が検出された場合、モータ１０への通電をオフにした後、故障相通電制御を行う。これにより、モータ１０の駆動状態等によらず、適切に故障相通電制御を行うことができる。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、故障時フィードバック制御において、通電切替時間をモータ回転数に応じて可変としている。他の実施形態では、通電切替時間をモータ回転数によらず所定時間としてもよい。この場合、図１０中のＳ３０６およびＳ３０７の処理を省略してもよい。
　上記実施形態では、正常時フィードバック制御時において、位相進み量および位相遅れ量である位相補正量を可変とする位相補正制御を行い、故障時フィードバック制御時において、位相補正制御を行わない。他の実施形態では、特に、通電切替時間をモータ回転数に応じて可変としている場合、故障時フィードバック制御時においても位相補正制御を行ってもよい。これにより、故障時フィードバック制御でのモータ駆動状態を、正常時フィードバック制御により近づけることができる。
　上記実施形態では、故障時フィードバック制御中においても故障相のパルスエッジを監視し、適正エッジとなった場合、故障相を正常復帰させる。他の実施形態では、図１０中のＳ３１０およびＳ３１１の処理を省略し、Ｓ３０９にて否定判断された場合はＳ３１５へ移行するようにし、故障相を正常復帰させなくてもよい。これにより、誤復帰を防ぐことができる。
　上記実施形態では、シフトレンジ切替開始時から故障時フィードバック制御を行う場合、初回通電制御を行う（図１０中のＳ３０１～Ｓ３０５）。他の実施形態では、Ｓ３０１～Ｓ３０５の処理を省略し、初回通電制御を行わなくてもよい。
　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。
　本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。
　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 (10)

  1. 　３相のモータ巻線（１１）を有するモータ（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相以上のエンコーダ信号を出力可能なエンコーダ（１３）から前記エンコーダ信号を取得する信号取得部（５１）と、
    　前記エンコーダの異常を監視する異常監視部（５２）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、前記モータ巻線の通電相を切り替えることで前記モータの駆動を制御する駆動制御部（５５）と、
    　を備え、
    　前記エンコーダの異常が検出された場合、故障相特定制御にて前記モータを駆動し、前記エンコーダ信号の異常が生じている相である故障相、および、前記エンコーダ信号が正常である正常相を特定するシフトレンジ制御装置。
  2. 　前記モータの駆動中に前記エンコーダの異常が検出された場合、前記モータへの通電をオフにした後、前記故障相特定制御を行う請求項１に記載のシフトレンジ制御装置。
  3. 　前記駆動制御部は、
    　前記エンコーダが正常である場合、全相の前記エンコーダ信号に基づいて前記通電相を切り替える正常時フィードバック制御により前記モータの駆動を制御し、
    　前記故障相が特定された場合、前記正常相の前記エンコーダ信号に基づいて前記通電相を切り替える故障時フィードバック制御により前記モータの駆動を制御する請求項１または２に記載のシフトレンジ制御装置。
  4. 　前記駆動制御部は、
    　前記故障時フィードバック制御において、
    　前記正常相の前記エンコーダ信号のパルスエッジが検出されたタイミングにて前記通電相を切り替え、
    　次に検出されるべきパルスエッジが前記故障相のパルスエッジである場合、前記正常相のパルスエッジが検出されてから通電切替時間が経過したときに前記通電相を切り替える請求項３に記載のシフトレンジ制御装置。
  5. 　前記通電切替時間は、前記モータの回転数に応じて可変である請求項４に記載のシフトレンジ制御装置。
  6. 　前記駆動制御部は、
    　前記正常時フィードバック制御において、前記通電相の位相を進角または遅角させる位相補正制御を行い、
    　前記故障時フィードバック制御において、前記位相補正制御を行わない請求項３～５のいずれか一項に記載のシフトレンジ制御装置。
  7. 　前記故障時フィードバック制御中、前記故障相のパルスエッジが適正タイミングで発生していると判定された場合、前記故障相を正常復帰させる請求項３～６のいずれか一項に記載のシフトレンジ制御装置。
  8. 　前記故障時フィードバック制御中であって、前記故障相の正常復帰前に前記故障相のパルスエッジが検出された場合、前記故障相のパルスエッジを読み飛ばし、前記通電相を保持する請求項７に記載のシフトレンジ制御装置。
  9. 　シフトレンジ切替開始時から前記故障時フィードバック制御を行う場合、任意の２相または１相への通電を保持する初回通電制御を行う請求項３～８のいずれか一項に記載のシフトレンジ制御装置。
  10. 　前記モータの回転位置が前記目標回転位置に到達したと判定された場合、固定相通電制御により前記モータを停止させる請求項１～９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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