WO2023008226A1 - アクチュエータ制御装置 - Google Patents

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WO2023008226A1
WO2023008226A1 PCT/JP2022/027828 JP2022027828W WO2023008226A1 WO 2023008226 A1 WO2023008226 A1 WO 2023008226A1 JP 2022027828 W JP2022027828 W JP 2022027828W WO 2023008226 A1 WO2023008226 A1 WO 2023008226A1
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WO
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actuator
control unit
angle
unit
range
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Application number
PCT/JP2022/027828
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English (en)
French (fr)
Inventor
彰洋 原田
誠二 中山
優作 川口
Original Assignee
株式会社デンソー
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    • 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
    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/26—Generation or transmission of movements for final actuating mechanisms
    • F16H61/28—Generation or transmission of movements for final actuating mechanisms with at least one movement of the final actuating mechanism being caused by a non-mechanical force, e.g. power-assisted
    • F16H61/32—Electric motors actuators or related electrical control means therefor

Definitions

  • the present disclosure relates to an actuator control device.
  • the shift control system disclosed in Patent Document 1 includes a vehicle control device that centrally manages the operation of the shift control system, and a parking control device that controls the operation of an actuator that drives the shift control mechanism.
  • An object of the present disclosure is to provide an actuator control device capable of simplifying the configuration related to actuator control.
  • the actuator control device of the present disclosure controls driving of a rotary actuator associated with switching of shift ranges, and includes a first control section and a second control section.
  • the first control unit has an energization control unit that controls energization of the actuator, and an angle calculation unit that calculates the rotation angle of the actuator based on the detected value of the angle sensor.
  • the second control unit has a target range setting unit that sets the target range and a target angle calculation unit that calculates the target angle of the actuator according to the target range, and is provided separately from the first control unit. .
  • the energization control unit controls energization of the actuator based on the target angle acquired from the second control unit and the rotation angle of the actuator calculated within the first control unit. Thereby, the configuration related to the control of the actuator can be simplified.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a shift-by-wire system according to one embodiment
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a shift range control device according to one embodiment
  • FIG. 3 is a block diagram showing a shift range control device according to a reference example.
  • FIGS. 1 and 2 A shift range control device as an actuator control device according to one embodiment is shown in FIGS. 1 and 2.
  • FIG. 1 a shift-by-wire system 1, which is a shift range switching system, includes an actuator 10, a detent mechanism 20, a parking lock mechanism 30, and the like.
  • the actuator 10 is of a rotary type and is composed of, for example, a brushed DC motor and a reduction gear mechanism.
  • the actuator 10 functions as a drive source for the detent mechanism 20 by rotating the output shaft 15 .
  • the actuator 10 is provided with an angle sensor 16 that detects the rotational position.
  • the angle sensor 16 is a Hall sensor that detects the rotation of the magnet provided in the gear one step before the final reduction gear in the reduction gear mechanism, and is an absolute sensor that can be converted to the rotational position of the output shaft 15 .
  • the angle sensor 16 may be a motor angle sensor such as an encoder or resolver that detects rotation of the motor.
  • the detent mechanism 20 has a detent plate 21 , a detent spring 25 and the like, and transmits rotational driving force output from the actuator 10 to the parking lock mechanism 30 .
  • the detent plate 21 is fixed to the output shaft 15 and driven by the actuator 10 .
  • the detent spring 25 is an elastically deformable plate-like member, and a detent roller 26 is provided at its tip.
  • the detent spring 25 urges the detent roller 26 toward the rotation center of the detent plate 21 .
  • the positions where the detent rollers 26 are dropped by the spring force of the detent springs 25 in the no-load state are the bottommost portions of the valleys 211 and 212 .
  • the detent spring 25 When a rotational force greater than or equal to a predetermined amount is applied to the detent plate 21 , the detent spring 25 is elastically deformed, and the detent roller 26 moves between the troughs 211 and 212 . By fitting the detent roller 26 into one of the troughs 211 and 212, the swinging of the detent plate 21 is restricted, the state of the parking lock mechanism 30 is determined, and the shift range is fixed.
  • the parking lock mechanism 30 has a parking rod 31 , a cone 32 , a parking lever 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 conical body 32 is formed so as to decrease in diameter toward the other end 312 side.
  • the parking lever 33 abuts on the conical surface of the conical body 32 and is provided so as to be able to swing about the shaft portion 34 .
  • a convex portion 331 that can mesh with the parking gear 35 is provided on the parking gear 35 side of the parking lever 33 .
  • the parking gear 35 is connected to a drive shaft (not shown) via a reduction gear 96 and is provided so as to be able to mesh with the projection 331 of the parking lever 33 .
  • the rotation of the drive shaft is restricted.
  • the shift range is the not P range, which is a range other than P
  • the parking gear 35 is not locked by the parking lever 33 and the rotation of the drive shaft is not hindered by the parking lock mechanism 30 .
  • the shift range is in the P range, the parking gear 35 is locked by the parking lever 33 and the rotation of the drive shaft is restricted.
  • the shift range control device 40 has an actuator control section 41 and a host control section 50 .
  • the actuator control section 41 and the upper control section 50 are provided so as to be able to transmit and receive information to each other.
  • Communication between the actuator control unit 41 and the upper control unit 50 may be CAN (Controller Area Network) communication or LIN (Local Interconnect Network) communication. 1, which is a so-called Zika line, may be used.
  • the actuator control section 41 has a motor drive circuit 42, an integrated circuit section 45, peripheral circuits (not shown), and the like.
  • the motor drive circuit 42 has a switching element such as a MOSFET for switching energization to the motor windings.
  • the integrated circuit unit 45 is a rewritable hardware circuit such as an ASIC, and has an angle calculation unit 451, an energization control unit 452, an abnormality detection unit 453, a drive mode determination unit 454, and the like. By consolidating the functions of the angle calculation unit 451 and the energization control unit 452 into the integrated circuit unit 45, the actuator control unit 41 can be miniaturized.
  • the angle calculator 451 calculates the output shaft angle ⁇ s, which is the absolute angle of the output shaft 15, based on the detected value of the angle sensor 16.
  • FIG. The energization control unit 452 controls driving of the actuator 10 by feedback control so that the output shaft angle ⁇ s matches the target angle ⁇ * . Specifically, the energization control unit 452 controls the driving of the actuator 10 by controlling the ON/OFF operation of the switching elements that constitute the motor drive circuit 42 .
  • the abnormality detection unit 453 detects abnormality of the actuator 10 . In particular, detection of drive abnormality that prohibits range switching will be described here.
  • the abnormality detection unit 453 monitors the motor current, and if the continuous energization time to the motor is equal to or longer than the determination time, determines that the continuation of energization abnormality, which is a drive abnormality, has occurred.
  • the determination time is set to a time sufficiently longer than the time required for range switching.
  • the abnormality detection unit 453 determines that an overcurrent abnormality, which is a drive abnormality, has occurred when the current value of the motor winding exceeds the upper limit value. When the detected value of the angle sensor 16 exceeds the normal range, the abnormality detection unit 453 determines that an angle sensor abnormality, which is a driving abnormality, has occurred.
  • the abnormality detection unit 453 monitors the voltage applied from the battery 90 to the motor drive circuit 42 in addition to the motor current, and determines the current of the motor windings while a predetermined voltage is applied to the motor drive circuit 42 . If it is smaller than the value, it is determined that a disconnection abnormality, which is a drive abnormality, or an open abnormality, which is an abnormality in which the switching element is stuck in the off state, has occurred. Abnormality detection processing other than the one illustrated here may be performed, or part of it may be omitted.
  • the actuator control unit 41 When a drive abnormality is detected, the actuator control unit 41 notifies the host control unit 50 of a switch prohibition request to prohibit range switching. Further, the actuator control unit 41 transmits abnormality information related to drive abnormality to the host control unit 50 .
  • the abnormality information is stored in the storage unit 65 .
  • the drive mode determination section 454 determines the drive mode of the actuator 10 based on the detection value of the angle sensor 16 .
  • Drive modes include standby mode, feedback mode, and stop mode. In this embodiment, when the target angle ⁇ * is changed, the standby mode is shifted to the feedback mode to perform feedback control.
  • the feedback mode is switched to the stop mode.
  • stop control is performed to stop the actuator 10
  • the state in which the output shaft angle ⁇ s is within the stop range continues for the stop determination time or longer, the power supply to the motor is turned off, and the stop mode shifts to the standby mode.
  • the drive mode determination unit 454 transmits a switching prohibition request to the upper control unit 50 when the drive mode is the feedback mode or the stop mode.
  • the feedback mode and the stop mode can also be regarded as drive modes in which the actuator 10 is energized.
  • the host control unit 50 is mainly composed of a microcomputer or the like, and is equipped with a CPU, ROM, RAM, and I/O (none of which are shown), bus lines connecting these components, and the like.
  • Each process in the ECU may be a software process by executing a program pre-stored in a substantial memory device such as a ROM (that is, a readable non-temporary tangible recording medium) by the CPU, or may be a dedicated program. It may be hardware processing by an electronic circuit.
  • the host control unit 50 includes a request range determination unit 51, a target range setting unit 52, a target angle calculation unit 53, a motor position determination unit 54, a current range determination unit 55, a switching prohibition request determination unit 56, and a reference position learning necessity determination unit. 57, a main motor control unit 60, a storage unit 65, and the like.
  • the requested range determination unit 51 determines the requested range based on the shifter signal input from the shifter operation unit 81 .
  • the target range setting unit 52 sets the P range or the notP range as the target range based on the requested range, the switching prohibition request, and the like. Moreover, the target range setting unit 52 sets the wall contact position as the target range when wall position learning is required.
  • the target angle calculator 53 calculates a target angle ⁇ * , which is the rotation angle of the actuator 10 according to the target range, and transmits it to the actuator controller 41 .
  • the motor position determination unit 54 acquires angle information related to the output shaft angle ⁇ s from the actuator control unit 41 and determines the current motor position.
  • the current range determination unit 55 determines the current shift range (P/R/N/D) based on the motor position determination result, the drive status of the main motor (not shown) from the main motor control unit 60, and the like. .
  • the determined shift range is displayed on meter indicator 83 .
  • the switching prohibition request determination unit 56 determines whether or not to prohibit switching of the shift range based on the switching prohibition request transmitted from the actuator control unit 41 . Further, the switching prohibition request determination unit 56 determines whether or not to prohibit switching of the shift range based on the estimated temperatures of the actuator control unit 41 and the host control unit 50 read from the storage unit 65 . Information on whether or not the shift range can be switched is notified to the target range setting unit 52 by, for example, a flag.
  • the reference position learning necessity determination unit 57 determines that learning of the reference position is necessary when information related to the reference position is not stored in the storage unit 65, such as when the actuator 10 is assembled or data is lost. Also, reference position learning may be performed periodically.
  • the reference position is, for example, a value when the detent roller 26 comes into contact with the wall on the P range side or the not P range side.
  • the main motor control unit 60 controls driving of the main motor (not shown).
  • the storage unit 65 is a non-volatile memory and stores reference position learning values of the angle sensor 16 and abnormality information. The reference position learning value is used for target angle calculation and motor position determination. Further, when a switch prohibition request is stored in the storage unit 65 as the abnormality information, the target range setting unit 52 is notified of the switch prohibition request. In the drawing, the names of the functional blocks are appropriately omitted.
  • the shift range control device 400 includes an actuator control section 410 and a host control section 500.
  • the actuator control unit 410 includes the target range setting unit 52, the target angle calculation unit 53, A motor position determination unit 54, a switching prohibition request determination unit 56, a reference position learning necessity determination unit 57, and a storage unit 65 are provided.
  • the host control unit 500 has a requested range determination unit 51 , a current range determination unit 55 and a main motor control unit 60 .
  • the design of the detent mechanism 20 is changed for each vehicle type, it is necessary to change the target angle calculation and the like in the target angle calculation section 53 .
  • the target angle calculation section 53 and the like are provided in the actuator control section 410, the software variations of the actuator control section 410 increase.
  • the shift range control device 40 controls driving of the rotary actuator 10 for switching the shift range, and includes the actuator control section 41 and the host control section 50 .
  • the actuator control unit 41 has an energization control unit 452 that controls energization of the actuator 10 and an angle calculation unit 451 that calculates the rotation angle of the actuator 10 based on the detection value of the angle sensor 16 .
  • the "rotational angle of the actuator” is the rotational position from the motor to the output shaft 15, and may be, for example, the motor rotation angle or the output shaft angle ⁇ s. In this embodiment, the output shaft angle ⁇ s corresponds to the "actuator rotation angle".
  • the host control unit 50 has a target range setting unit 52 that sets a target range, and a target angle calculation unit 53 that calculates a target angle ⁇ * of the actuator 10 according to the target range, and is separate from the actuator control unit 41. is provided in
  • the energization control unit 452 controls energization of the actuator 10 based on the target angle ⁇ * acquired from the host control unit 50 and the output shaft angle ⁇ s calculated within the actuator control unit 41 .
  • the actuator control section 41 which is the configuration related to the control of the actuator 10.
  • the target angle calculator 53 is provided in the host controller 50, so even if the target angle ⁇ * needs to be changed depending on the vehicle, for example, due to a different shape of the detent plate 21, , can be dealt with by changing the arithmetic control of the host control unit 50, and the configuration change of the actuator control unit 41 becomes unnecessary. Accordingly, the actuator control section 41 can be shared in systems having different configurations of the detent mechanisms 20 .
  • the actuator control unit 41 has an abnormality detection unit 453 that detects a drive abnormality of the actuator 10, and notifies the host control unit 50 of a range switching prohibition request when a drive abnormality is detected.
  • the drive abnormality of the actuator 10 is an abnormality in which range switching is not properly performed, and includes not only an abnormality of the actuator 10 itself, but also an abnormality of the motor drive circuit 42 and wiring, for example.
  • the host control unit 50 acquires information from the actuator control unit 41 indicating that the actuator 10 has a drive abnormality, the host control unit 50 prohibits range switching. As a result, the driving and range switching of the actuator 10 can be appropriately controlled.
  • the actuator control section 41 has a drive mode determination section 454 that determines the drive mode of the actuator 10 .
  • the drive mode includes a feedback mode in which the actuator 10 is being driven, a stop mode in which the actuator 10 is stopped, and a standby mode.
  • the actuator control unit 41 notifies the host control unit 50 of a range switching prohibition request. Thereby, the drive of the actuator 10 can be appropriately controlled.
  • the actuator control section 41 has a motor drive circuit 42 for driving the actuator 10 and an integrated circuit section 45 .
  • the energization control section 452 and the angle calculation section 451 are configured by hardware circuits, and the actuator control section 41 does not have a microcomputer. Thereby, the actuator control section 41 can be miniaturized.
  • the shift range control device 40 is the "actuator control device"
  • the actuator control section 41 is the “first control section”
  • the motor drive circuit 42 is the “drive circuit”
  • the host control section 50 is the “second control section”. handle.
  • the output shaft angle ⁇ s corresponds to the "actuator rotation angle”
  • the feedback mode corresponds to the "driving mode”.
  • the second control unit is a host ECU that controls the main motor.
  • the second control section may be configured by something other than the host ECU.
  • each function of the first control section is configured by a hardware circuit.
  • at least part of the functions of the first control section may be configured by a software circuit.
  • at least part of the functions of the second control unit may be configured by a hardware circuit.
  • the actuator is feedback-controlled, and the feedback mode corresponds to the "driving mode".
  • actuator drive control is not limited to feedback control, and other control methods may be used, and a drive mode other than the feedback mode may be used as the driving mode.
  • the actuator motor is a brushed DC motor. In other embodiments, the actuator motor may be other than a brushed DC motor.
  • the detent plate which is the detent member, is provided with two valleys. In other embodiments, the number of valleys is not limited to two, and may be three or more. Also, the configurations of the detent mechanism, the parking lock mechanism, and the like may be different from those of the above embodiments.
  • the controller and techniques described in this disclosure may be implemented by a dedicated computer provided by configuring a processor and memory programmed to perform one or more functions embodied by the computer program.
  • the controls and techniques described in this disclosure may be implemented by a dedicated computer provided by configuring the processor with one or more dedicated hardware logic circuits.
  • the control units and techniques described in this disclosure can be implemented by a combination of a processor and memory programmed to perform one or more functions and a processor configured by one or more hardware logic circuits. It may also be implemented by one or more dedicated computers configured.
  • the computer program may also be stored as computer-executable instructions on a computer-readable non-transitional tangible recording medium.

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Abstract

アクチュエータ制御装置（４０）は、第１制御部（４１）と、第２制御部（５０）と、を備える。第１制御部（４１）は、アクチュエータ（１０）の通電を制御する通電制御部（４５２）、および、角度センサ（１６）の検出値に基づいてアクチュエータ（１０）の回転角を演算する角度演算部（４５１）を有する。第２制御部（５０）は、目標レンジを設定する目標レンジ設定部（５２）、および、目標レンジに応じたアクチュエータ（１０）の目標角度を演算する目標角度演算部（５３）を有し、第１制御部（４１）とは別途に設けられている。通電制御部（４５２）は、第２制御部（５０）から取得される目標角度と、第１制御部（４１）内にて演算されるアクチュエータ（１０）の角度とに基づき、アクチュエータ（１０）の通電を制御する。

Description

アクチュエータ制御装置 関連出願の相互参照
　本出願は、２０２１年７月２６日に出願された特許出願番号２０２１－１２１６５９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、アクチュエータ制御装置に関する。
　従来、自動変速機のシフトレンジを切り替えるシフト制御システムが知られている。例えば特許文献１のシフト制御システムは、シフト制御システムの動作を統括的に管理する車両制御装置、および、シフト制御機構を駆動するアクチュエータの動作を制御するパーキング制御装置を備えている。
特許第４３７６５７６号公報
　特許文献１のように、車両制御装置からの切替指令に基づき、パーキング制御装置にて目標回転位置を算出してアクチュエータの駆動を制御する場合、例えば車種等により、アクチュエータにより駆動されるディテント機構等の装置が変更になる場合、パーキング制御装置の制御構成を変更する必要がある。本開示の目的は、アクチュエータの制御に係る構成を簡素化可能なアクチュエータ制御装置を提供することにある。
　本開示のアクチュエータ制御装置は、シフトレンジの切り替えに係る回転式のアクチュエータの駆動を制御するものであって、第１制御部と、第２制御部と、を備える。
　第１制御部は、アクチュエータの通電を制御する通電制御部、および、角度センサの検出値に基づいてアクチュエータの回転角を演算する角度演算部を有する。第２制御部は、目標レンジを設定する目標レンジ設定部、および、目標レンジに応じたアクチュエータの目標角度を演算する目標角度演算部を有し、第１制御部とは別途に設けられている。
　通電制御部は、第２制御部から取得される目標角度と、第１制御部内にて演算されるアクチュエータの回転角とに基づき、アクチュエータの通電を制御する。これにより、アクチュエータの制御に係る構成を簡素化可能である。
　本開示についての上記目的及びその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図１は、一実施形態によるシフトバイワイヤシステムを示す斜視図であり、 図２は、一実施形態によるシフトレンジ制御装置を示すブロック図であり、 図３は、参考例によるシフトレンジ制御装置を示すブロック図である。
　　　（一実施形態）
　以下、本開示によるアクチュエータ制御装置を図面に基づいて説明する。一実施形態によるアクチュエータ制御装置としてのシフトレンジ制御装置を図１および図２に示す。図１に示すように、シフトレンジ切替システムであるシフトバイワイヤシステム１は、アクチュエータ１０、ディテント機構２０、および、パーキングロック機構３０等を備える。
　アクチュエータ１０は、回転式であって、例えばブラシ付きＤＣモータおよび減速ギア機構等から構成される。アクチュエータ１０は、出力軸１５を回転させることで、ディテント機構２０の駆動源として機能する。アクチュエータ１０には、回転位置を検出する角度センサ１６が設けられる。本実施形態では、角度センサ１６は、減速ギア機構において、最終減速段の１段手前のギアに設けられるマグネットの回転を検出するホールセンサであって、出力軸１５の回転位置に換算可能な絶対角センサである。角度センサ１６は、モータの回転を検出するエンコーダやレゾルバ等のモータ角度センサであってもよい。
　ディテント機構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、アクチュエータ１０から出力された回転駆動力を、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、アクチュエータ１０により駆動される。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つの谷部２１１、２１２、および、谷部２１１、２１２を隔てる山部２１５が設けられる。
　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。無負荷状態において、ディテントスプリング２５のスプリング力にてディテントローラ２６が落とし込まれる位置を、谷部２１１、２１２の最底部とする。
　ディテントプレート２１に所定以上の回転力が加わると、ディテントスプリング２５が弾性変形し、ディテントローラ２６が谷部２１１、２１２間を移動する。ディテントローラ２６が谷部２１１、２１２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、パーキングロック機構３０の状態が決定され、シフトレンジが固定される。
　パーキングロック機構３０は、パーキングロッド３１、円錐体３２、パーキングレバー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。ディテントローラ２６がＰレンジに対応する谷部２１１に嵌まり込む方向にディテントプレート２１が回転すると、円錐体３２が矢印Ｐの方向に移動する。
　パーキングレバー３３は、円錐体３２の円錐面と当接し、軸部３４を中心に揺動可能に設けられる。パーキングレバー３３のパーキングギア３５側には、パーキングギア３５と噛み合い可能な凸部３３１が設けられる。ディテントプレート２１の回転により、円錐体３２が矢印Ｐ方向に移動すると、パーキングレバー３３が押し上げられ、凸部３３１とパーキングギア３５とが噛み合う。一方、円錐体３２が矢印ｎｏｔＰ方向に移動すると、凸部３３１とパーキングギア３５との噛み合いが解除される。
　パーキングギア３５は、減速ギア９６を経由して図示しないドライブシャフトと接続しており、パーキングレバー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、ドライブシャフトの回転が規制される。シフトレンジがＰ以外のレンジであるｎｏｔＰレンジのとき、パーキングギア３５はパーキングレバー３３によりロックされず、ドライブシャフトの回転は、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はパーキングレバー３３によってロックされ、ドライブシャフト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、アクチュエータ制御部４１、および、上位制御部５０を有する。アクチュエータ制御部４１と上位制御部５０とは、相互に情報を送受信可能に設けられている。アクチュエータ制御部４１と上位制御部５０との通信は、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信またはＬＩＮ（Local Interconnect Network）通信等であってもよいし、アクチュエータ制御部４１と上位制御部５０とを１：１で接続する、所謂ジカ線での通信であってもよい。
　アクチュエータ制御部４１は、モータ駆動回路４２、集積回路部４５、および、図示しない周辺回路等を有する。モータ駆動回路４２は、モータ巻線への通電切替に係るＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子を有する。集積回路部４５は、例えばＡＳＩＣ等の書き換え可能なハード回路であって、角度演算部４５１、通電制御部４５２、異常検出部４５３、および、駆動モード判定部４５４等を有する。集積回路部４５に角度演算部４５１および通電制御部４５２等の機能を集約することで、アクチュエータ制御部４１を小型化可能である。
　角度演算部４５１は、角度センサ１６の検出値に基づき、出力軸１５の絶対角である出力軸角度θｓを演算する。通電制御部４５２は、出力軸角度θｓが、目標角度θ*と一致するように、フィードバック制御によりアクチュエータ１０の駆動を制御する。詳細には、通電制御部４５２は、モータ駆動回路４２を構成するスイッチング素子のオンオフ作動を制御することで、アクチュエータ１０の駆動を制御する。
　異常検出部４５３は、アクチュエータ１０の異常検出を行う。ここでは特に、レンジ切替を禁止する駆動異常の検出について説明する。異常検出部４５３は、モータ電流をモニタし、モータへの連続通電時間が判定時間以上である場合、駆動異常である通電継続異常が生じていると判定する。判定時間は、レンジ切替に要する時間よりも十分に長い時間に設定される。
　異常検出部４５３は、モータ巻線の電流値が上限値を超えている場合、駆動異常である過電流異常が生じていると判定する。異常検出部４５３は、角度センサ１６の検出値が正常範囲を超えている場合、駆動異常である角度センサ異常が生じていると判定する。
　異常検出部４５３は、モータ電流に加え、バッテリ９０からモータ駆動回路４２に印加される電圧をモニタし、モータ駆動回路４２に所定電圧が印加されている状態にて、モータ巻線の電流が判定値より小さい場合、駆動異常である断線異常またはスイッチング素子のオフ固着異常であるオープン異常が生じていると判定する。ここで例示した以外の異常検出処理を行ってもよいし、一部を省略してもよい。
　駆動異常が検出された場合、アクチュエータ制御部４１は、レンジ切り替えを禁止する旨の切替禁止要求を上位制御部５０に通知する。また、アクチュエータ制御部４１は、駆動異常に係る異常情報を上位制御部５０に送信する。異常情報は、記憶部６５に記憶される。
　駆動モード判定部４５４は、角度センサ１６の検出値に基づき、アクチュエータ１０の駆動モードを判定する。駆動モードには、スタンバイモード、フィードバックモード、および、停止モードが含まれる。本実施形態では、目標角度θ*が変更されると、スタンバイモードからフィードバックモードに移行してフィードバック制御を行う。
　出力軸角度θｓが目標角度θ*を含む停止範囲内になると、フィードバックモードから停止モードに移行する。停止モードでは、アクチュエータ１０を停止させる停止制御を行い、出力軸角度θｓが停止範囲内である状態が停止判定時間以上継続すると、モータへの通電をオフにし、停止モードからスタンバイモードに移行する。駆動モード判定部４５４は、駆動モードがフィードバックモードまたは停止モードである場合、切替禁止要求を上位制御部５０に送信する。ここで、フィードバックモードおよび停止モードは、アクチュエータ１０への通電を行っている駆動モードと捉えることもできる。
　上位制御部５０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。ＥＣＵ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。
　上位制御部５０は、要求レンジ判定部５１、目標レンジ設定部５２、目標角度演算部５３、モータ位置判定部５４、現在レンジ判定部５５、切替禁止要求判定部５６、基準位置学習要否判定部５７、主機モータ制御部６０および記憶部６５等を有する。
　要求レンジ判定部５１は、シフタ操作部８１から入力されるシフタ信号に基づき、要求レンジを判定する。目標レンジ設定部５２は、要求レンジ、切替禁止要求等に基づき、ＰレンジまたはｎｏｔＰレンジを目標レンジとして設定する。また、目標レンジ設定部５２は、壁位置学習が必要である場合、壁当て位置を目標レンジとして設定する。目標角度演算部５３は、目標レンジに応じたアクチュエータ１０の回転角度である目標角度θ*を演算し、アクチュエータ制御部４１に送信する。
　モータ位置判定部５４は、アクチュエータ制御部４１から出力軸角度θｓに係る角度情報を取得し、現在のモータ位置を判定する。現在レンジ判定部５５は、モータ位置判定結果、および、主機モータ制御部６０からの主機モータ（不図示）の駆動状況等に基づき、現在のシフトレンジ（Ｐ／Ｒ／Ｎ／Ｄ）を判定する。判定されたシフトレンジは、メータインジケータ８３に表示される。
　切替禁止要求判定部５６は、アクチュエータ制御部４１から送信される切替禁止要求に基づき、シフトレンジの切り替えを禁止するか否かを判定する。また、切替禁止要求判定部５６は、記憶部６５から読み出されるアクチュエータ制御部４１および上位制御部５０の推定温度に基づき、シフトレンジの切り替えを禁止するか否かを判定する。シフトレンジの切替可否に係る情報は、例えばフラグ等にて目標レンジ設定部５２に通知される。
　基準位置学習要否判定部５７は、アクチュエータ１０の組み付け時やデータ消失時等、記憶部６５に基準位置に係る情報が記憶されていない場合、基準位置の学習が必要と判定する。また、定期的に基準位置学習を行うようにしてもよい。基準位置は、例えば、ディテントローラ２６がＰレンジ側またはｎｏｔＰレンジ側の壁部に当接するときの値とする。
　主機モータ制御部６０は、図示しない主機モータの駆動を制御する。記憶部６５は、不揮発性メモリであって、角度センサ１６の基準位置学習値や異常情報を記憶する。基準位置学習値は、目標角度演算やモータ位置判定に用いられる。また、異常情報として切替禁止要求が記憶部６５に記憶されている場合、切替禁止要求が目標レンジ設定部５２に通知される。なお図中では、各機能ブロックの名称を適宜省略して記載した。
　図３に示す参考例では、シフトレンジ制御装置４００は、アクチュエータ制御部４１０および上位制御部５００を備える。アクチュエータ制御部４１０には、モータ駆動回路４２、角度演算部４５１、通電制御部４５２、異常検出部４５３および駆動モード判定部４５４の機能ブロックに加え、目標レンジ設定部５２、目標角度演算部５３、モータ位置判定部５４、切替禁止要求判定部５６、基準位置学習要否判定部５７、および、記憶部６５が設けられている。上位制御部５００は、要求レンジ判定部５１、現在レンジ判定部５５および主機モータ制御部６０を有する。
　ここで、車種毎にディテント機構２０の設計が変更になる場合、目標角度演算部５３における目標角度演算等を変更する必要がある。参考例のように、目標角度演算部５３等がアクチュエータ制御部４１０に設けられている場合、アクチュエータ制御部４１０のソフトバリエーションが増加する。
　そこで本実施形態では、車種等に応じて変更される機能ブロックを上位制御部５０に配置し、車種等によって変わらない機能をアクチュエータ制御部４１に配置することで、車種等によらずアクチュエータ制御部４１を共通化可能であるので、アクチュエータ制御部４１の制御仕様の増加を抑制可能である。
　以上説明したように、シフトレンジ制御装置４０は、シフトレンジの切り替えに係る回転式のアクチュエータ１０の駆動を制御するものであって、アクチュエータ制御部４１と、上位制御部５０と、を備える。
　アクチュエータ制御部４１は、アクチュエータ１０の通電を制御する通電制御部４５２、および、角度センサ１６の検出値に基づいてアクチュエータ１０の回転角を演算する角度演算部４５１を有する。なお、「アクチュエータの回転角」は、モータから出力軸１５に至る箇所の回転位置であって、例えばモータ回転角であってもよいし、出力軸角度θｓであってもよい。本実施形態では、出力軸角度θｓが「アクチュエータの回転角」に対応する。
　上位制御部５０は、目標レンジを設定する目標レンジ設定部５２、および、目標レンジに応じたアクチュエータ１０の目標角度θ*を演算する目標角度演算部５３を有し、アクチュエータ制御部４１とは別途に設けられている。
　通電制御部４５２は、上位制御部５０から取得される目標角度θ*と、アクチュエータ制御部４１内にて演算される出力軸角度θｓとに基づき、アクチュエータ１０の通電を制御する。
　これにより、アクチュエータ１０の制御に係る構成であるアクチュエータ制御部４１の構成を簡素化可能である。本実施形態では、目標角度演算部５３が上位制御部５０に設けられているので、例えばディテントプレート２１の形状が異なることで、目標角度θ*が車両によって変更する必要がある場合であっても、上位制御部５０の演算制御を変更することで対応可能であり、アクチュエータ制御部４１の構成変更が不要となる。これにより、ディテント機構２０の構成が異なるシステムにおいて、アクチュエータ制御部４１を共通化可能である。
　アクチュエータ制御部４１は、アクチュエータ１０の駆動異常を検出する異常検出部４５３を有し、駆動異常が検出された場合、レンジ切替禁止要求を上位制御部５０に通知する。アクチュエータ１０の駆動異常は、レンジ切り替えが適切になされない異常であって、アクチュエータ１０そのもの異常に限らず、例えば、モータ駆動回路４２や配線異常等を含む。上位制御部５０は、アクチュエータ制御部４１からアクチュエータ１０に駆動異常が生じている旨の情報を取得した場合、レンジ切り替えを禁止する。これにより、アクチュエータ１０の駆動およびレンジ切り替えを適切に制御することができる。
　アクチュエータ制御部４１は、アクチュエータ１０の駆動モードを判定する駆動モード判定部４５４を有する。駆動モードには、アクチュエータ１０を駆動中であるフィードバックモード、アクチュエータ１０を停止させる停止モード、および、スタンバイモードを含む。アクチュエータ制御部４１は、駆動モードがフィードバックモードまたは停止モードである場合、レンジ切替禁止要求を上位制御部５０に通知する。これにより、アクチュエータ１０の駆動を適切に制御することができる。
　アクチュエータ制御部４１は、アクチュエータ１０の駆動に係るモータ駆動回路４２、および、集積回路部４５を有し、通電制御部４５２および角度演算部４５１は、集積回路部４５により構成されている。換言すると、通電制御部４５２および角度演算部４５１は、ハード回路により構成されており、アクチュエータ制御部４１はマイコンを有していない。これにより、アクチュエータ制御部４１を小型化することができる。
　実施形態では、シフトレンジ制御装置４０が「アクチュエータ制御装置」、アクチュエータ制御部４１が「第１制御部」、モータ駆動回路４２が「駆動回路」、上位制御部５０が「第２制御部」に対応する。また、出力軸角度θｓが「アクチュエータの回転角」に対応し、フィードバックモードが「駆動中モード」に対応する。
　　　（他の実施形態）
　上記実施形態では、第２制御部が、主機モータの制御を司る上位ＥＣＵである。他の実施形態では、第２制御部が上位ＥＣＵ以外で構成されていてもよい。上記実施形態では、第１制御部の各機能はハード回路により構成されている。他の実施形態では、第１制御部の少なくとも一部の機能をソフト回路により構成してもよい。また、第２制御部の少なくとも一部の機能をハード回路により構成してもよい。
　上記実施形態では、アクチュエータをフィードバック制御しており、フィードバックモードが「駆動中モード」に対応する。他の実施形態では、アクチュエータの駆動制御はフィードバック制御に限らず、他の制御手法を用いてもよく、フィードバックモード以外の駆動モードを駆動中モードとしてもよい。
　上記実施形態では、アクチュエータのモータはブラシ付きＤＣモータである。他の実施形態では、アクチュエータのモータは、ブラシ付きＤＣモータ以外のものであってもよい。上記実施形態では、ディテント部材であるディテントプレートには２つの谷部が設けられている。他の実施形態では、谷部の数は２つに限らず、３以上であってもよい。また、ディテント機構やパーキングロック機構等の構成は、上記実施形態と異なっていてもよい。
　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。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 (4)

  1. 　シフトレンジの切り替えに係る回転式のアクチュエータ（１０）の駆動を制御するアクチュエータ制御装置であって、
    　前記アクチュエータの通電を制御する通電制御部（４５２）、および、角度センサ（１６）の検出値に基づいて前記アクチュエータの回転角を演算する角度演算部（４５１）を有する第１制御部（４１）と、
    　目標レンジを設定する目標レンジ設定部（５２）、および、前記目標レンジに応じた前記アクチュエータの目標角度を演算する目標角度演算部（５３）を有し、前記第１制御部とは別途に設けられている第２制御部（５０）と、
    　を備え、
    　前記通電制御部は、前記第２制御部から取得される前記目標角度と、前記第１制御部内にて演算される前記アクチュエータの回転角とに基づき、前記アクチュエータの通電を制御するアクチュエータ制御装置。
  2. 　前記第１制御部は、前記アクチュエータの駆動異常を検出する異常検出部（４５３）を有し、前記駆動異常が検出された場合、レンジ切替禁止要求を前記第２制御部に通知する請求項１に記載のアクチュエータ制御装置。
  3. 　前記第１制御部は、
    　前記アクチュエータを駆動中である駆動中モード、前記アクチュエータを停止させる停止モード、および、スタンバイモードを含む前記アクチュエータの駆動モードを判定する駆動モード判定部（４５４）を有し、
    　前記駆動モードが前記駆動中モードまたは前記停止モードである場合、レンジ切替禁止要求を前記第２制御部に通知する請求項１または２に記載のアクチュエータ制御装置。
  4. 　前記第１制御部は、前記アクチュエータの駆動に係る駆動回路（４２）、および、集積回路部（４５）を有し、
    　前記通電制御部および前記角度演算部は、前記集積回路部により構成されている請求項１～３のいずれか一項に記載のアクチュエータ制御装置。
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