JP2019002510A - シフトレンジ制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】シフトレンジ制御装置の学習部は、エンコーダカウント値θenおよび出力軸信号Sg1、Sg2に基づき、目標カウント値の演算に用いられるガタ幅θgを学習する。学習部は、ディテントローラが第1谷部の中心にある状態からディテントプレートが第1方向に回転するときに出力軸信号Sg1、Sg2が変化するタイミングにおけるエンコーダカウント値θenである第1変化ポイント値θenL、および、ディテントローラが第4谷部の中心にある状態からディテントプレートが第2方向に回転するときに出力軸信号Sg1、Sg2が変化するタイミングにおけるエンコーダカウント値θenである第2変化ポイント値θenRの少なくとも一方に基づき、ガタ幅θgを学習する。
【選択図】図4
Description
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、高精度の位置決め制御を実現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。
係合部材をPレンジに対応する谷部からPレンジ以外に対応する谷部に移動させる回転部材の回転方向を第1方向、第1方向と反対向きの回転方向を第2方向とする。
学習部は、係合部材が谷部の中心にある状態から回転部材が第1方向に回転するときに出力軸信号が変化するタイミングにおけるモータ角度である第1変化ポイント値、および、係合部材が谷部の中心にある状態から回転部材が第2方向に回転するときに出力軸信号が変化するタイミングにおけるモータ角度である第2変化ポイント値の少なくとも一方に基づき、補正値を学習する。
(一実施形態)
図1および図2に示すように、一実施形態によるシフトレンジ切替システムとしてのシフトバイワイヤシステム1は、モータ10、シフトレンジ切替機構20、パーキングロック機構30、および、シフトレンジ制御装置40等を備える。
モータ10は、図示しない車両に搭載されるバッテリから電力が供給されることで回転し、シフトレンジ切替機構20の駆動源として機能する。本実施形態のモータ10は、永久磁石式のDCブラシレスモータである。
ディテントプレート21は、出力軸15に固定され、モータ10の駆動により、出力軸15と一体に回転する。
パーキングロッド31は、略L字形状に形成され、一端311側がディテントプレート21に固定される。パーキングロッド31の他端312側には、円錐体32が設けられる。円錐体32は、他端312側にいくほど縮径するように形成される。ディテントプレート21が逆回転方向に揺動すると、円錐体32が矢印Pの方向に移動する。
モータドライバ41は、モータ10の各相(U相、V相、W相)への通電に係る駆動信号を出力する。モータドライバ41とバッテリとの間には、モータリレー46が設けられる。モータリレー46は、イグニッションスイッチ等である車両の始動スイッチがオンされているときにオンされ、モータ10側へ電力が供給される。また、モータリレー46は、始動スイッチがオフされているときにオフされ、モータ10側への電力の供給が遮断される。
角度演算部51は、エンコーダ13から出力されるモータ回転角信号SgEに基づき、エンコーダ13のカウント値であるエンコーダカウント値θenを演算する。エンコーダカウント値θenは、モータ10の実際の機械角および電気角に応じた値である。本実施形態では、エンコーダカウント値θenが「モータ角度」に対応する。
目標角度設定部55は、シフトスイッチ等に基づくドライバ要求シフトレンジ、車速、および、ブレーキスイッチからの信号等に基づき、目標シフトレンジを設定する。また、目標角度設定部55は、目標シフトレンジに応じ、モータ角度目標値である目標カウント値θcmdを設定する。
駆動制御部56は、エンコーダカウント値θenが目標カウント値θcmdとなる回転位置にてモータ10が停止するように、フィードバック制御等により、モータ10の駆動を制御する。モータ10の駆動制御の詳細は、どのようであってもよい。
第2記憶部62は、例えばSRAM等の揮発性メモリである。第2記憶部62には、始動スイッチを経由せず、バッテリから直接的に電力が供給される。そのため、第2記憶部62に記憶された情報は、始動スイッチがオフされても消去されず、バッテリが取り外されると消去される。なお、第2記憶部62として、例えばEEPROM等の不揮発性メモリを用いてもよい。
図3に示すように、谷部221、222の中心間の角度設計値Kr、谷部222、223の中心間の角度設計値Kn、および、谷部223、224の中心間の角度設計値Kdは、図示しないROM等に予め記憶されている。また、出力軸信号Sg1、Sg2が変化する後述の角度θ1、θ3間の角度設計値K1、および、出力軸信号Sg1、Sg2が変化する角度θ1と第1谷部221の中心との間の角度設計値K2についても、ROM等に予め記憶されている。本実施形態では、角度設計値Kn、Kr、Kd、K1、K2は、いずれもエンコーダ13のカウント値に対応する値とするが、角度換算可能などのような値であってもよい。
なお、本実施形態では、V1<V2<V3<V4として説明するが、値V1〜V4の大小関係は、異なっていてもよい。
例えば、参考例として、出力軸信号が、出力軸15の回転位置に応じて連続的に変化するアナログ信号の場合、AD変換等の処理が必要となる。本実施形態では、出力軸信号Sg1、Sg2は、レンジに応じてステップ的に変化する。出力軸信号Sg1、Sg2が4段階程度であれば、出力軸センサ16内におけるAD変換等の処理が不要となるため、出力軸センサ16の構成を簡素化することができる。
また、実際には、ディテントプレート21が出力軸15と一体に回転することで、ディテントローラ26が谷部221〜224間を移動するが、図3では、ディテントローラ26が出力軸15とともに移動するものとして図示した。
そこで本実施形態では、出力軸信号Sg1、Sg2およびエンコーダカウント値θenに基づき、ガタ幅θgを学習し、ガタ幅θgを用いて目標カウント値θcmdを設定することで、精度よくモータ10の停止位置を制御している。
矢印A1で示すように、目標シフトレンジがPレンジからPレンジ以外のレンジに切り替えられると、ディテントローラ26は、ディテントプレート21の回転により、第1谷部221から第1山部226側へ移動する。ディテントローラ26が第1谷部221の中心を抜けて、いわゆる「山登り状態」となっているとき、モータ軸105と出力軸15とが一体となって回転している。
θg={K1−(θenR−θenL)} ・・・(1)
θr=θenL−K2−(θg/2)+Kr ・・・(3)
θn=θenL−K2−(θg/2)+Kr+Kn ・・・(4)
θd=θenL−K2−(θg/2)+Kr+Kn+Kd ・・・(5)
最初のステップS101では、学習部52は、第1学習済みフラグX_LN1がセットされているか否かを判断する。図中、フラグがセットされている状態を「1」、セットされていない状態を「0」とする。第1学習済みフラグX_LN1は、第1変化ポイント値θenLが第1記憶部61に記憶されているときにセットされる。なお、第1記憶部61は揮発性メモリであって、始動スイッチがオフされると、第1変化ポイント値θenLは消去され、第1学習済みフラグX_LN1はリセットされる。第1学習済みフラグX_LN1がセットされていると判断された場合(S101:YES)、S108へ移行する。第1学習済みフラグX_LN1がセットされていないと判断された場合(S101:NO)、S102へ移行する。
S107では、学習部52は、第1学習済みフラグX_LN1をセットし、第1学習中フラグX_EX1をリセットする。
S114では、学習部52は、第2学習済みフラグX_LN2をセットし、第2学習中フラグX_EX2をリセットする。
S115では、学習部52は、式(1)により、ガタ幅θgを演算し、演算されたガタ幅θgを第2記憶部62に記憶させる。
S201では、目標角度設定部55は、シフトスイッチ等から入力されるドライバ要求シフトレンジ、車速、および、ブレーキ信号等を取得する。
S202では、目標角度設定部55は、ドライバ要求シフトレンジ、車速、および、ブレーキ信号等に基づき、目標シフトレンジを設定する。
シフトバイワイヤシステム1は、モータ10と、ディテントプレート21と、ディテントローラ26と、エンコーダ13と、出力軸センサ16と、を備える。ディテントプレート21は、複数の谷部221〜224および谷部221〜224の間の山部226〜228が形成され、モータ10の回転が伝達される出力軸15と一体に回転する。ディテントローラ26は、シフトレンジに応じた谷部221〜224に係合可能である。エンコーダ13は、モータ10の回転位置に応じたモータ回転角信号SgEを出力する。出力軸センサ16は、出力軸15の回転位置に応じた出力軸信号Sg1、Sg2を出力する。
ここで、PレンジからPレンジ以外のレンジに切り替えるときのディテントプレート21の回転方向を第1方向、第1方向と反対向きの回転方向を第2方向とする。なお、第1方向および第2方向は、単に回転方向を定義しており、例えばRレンジからDレンジに切り替えるといったように、Pレンジ以外からディテントプレート21を回転させる場合についても、ディテントプレート21が第1方向に回転しているものとする。
また、出力軸信号Sg1、Sg2は、ディテントローラ26が、第3山部228の反Pレンジ側谷部である第4谷部224の中心と第3山部228との間となるときに値が変化する。第2変化ポイント値θenRは、ディテントローラ26が第4谷部224から第3山部228に向かって移動しているときに出力軸信号Sg1、Sg2の値が変化するタイミングにおけるエンコーダカウント値θenである。
また、ディテントプレート21の回転方向が第2方向であって、ディテントローラ26が、第4谷部224の中心と第3山部228の頂点との間にあるとき、進行方向側にガタ寄せされた状態にて、モータ軸105と出力軸15とが一体に回転している。
したがって、モータ軸105と出力軸15とが一体に回転しているときのエンコーダカウント値θenを用いることで、ガタ幅θgを適切に学習することができる。
学習部52は、始動スイッチがオンされるごとに、第1変化ポイント値θenLを学習する。また、学習部52は、第2記憶部62にガタ幅θgに係る情報が記憶されていない場合、第2変化ポイント値θenRを学習する。
学習部52は、第2変化ポイント値θenRの学習から、始動スイッチのオンオフの切り替えが所定回数行われたとき、第2変化ポイント値θenRを再学習する。これにより、経時変化に応じ、ガタ幅θgを適切に設定し直すことができる。
上記実施形態では、学習部は、第1変化ポイント値および第2変化ポイント値に基づき、補正値であるガタ幅を学習している。他の実施形態では、学習部は、例えば設計値を用いることで、第1変化ポイント値または第2変化ポイント値の学習の一方を省略してもよい。
他の実施形態では、複数箇所のPレンジ側谷部の中心と山部の頂点との間にて出力軸信号が変化するように構成してもよい。また、複数箇所の反Pレンジ側谷部の中心と山部の頂点との間にて出力軸信号が変化するように構成してもよい。
上記実施形態では、モータ回転角センサは、エンコーダである。他の実施形態では、モータ回転角センサは、エンコーダに限らず、レゾルバ等、どのようなものを用いてもよい。すなわち、モータ角度は、エンコーダカウント値に限らず、モータ角度に換算可能などのような値であってもよい。
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。
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明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。
10・・・モータ
13・・・エンコーダ(モータ回転角センサ)
15・・・出力軸 16・・・出力軸センサ
21・・・ディテントプレート(回転部材)
221〜224・・・谷部
26・・・ディテントローラ(係合部材)
40・・・シフトレンジ制御装置
51・・・角度演算部 52・・・学習部
55・・・目標角度設定部 56・・・駆動制御部
Claims (5)
- モータ(10)と、
複数の谷部(221〜224)および前記谷部の間の山部(226〜228)が形成され、前記モータの回転が伝達される出力軸(15)と一体に回転する回転部材(21)と、
シフトレンジに応じた前記谷部に係合可能である係合部材(26)と、
前記モータの回転位置に応じたモータ回転角信号を出力するモータ回転角センサ(13)と、
前記出力軸の回転位置に応じた出力軸信号を出力する出力軸センサ(16)と、
を備えるシフトレンジ切替システム(1)において、前記モータの駆動を制御することで、シフトレンジを切り替えるシフトレンジ制御装置であって、
前記モータ回転角信号に基づき、モータ角度を演算する角度演算部(51)と、
目標シフトレンジに応じたモータ角度目標値を設定する目標角度設定部(55)と、
前記モータ角度および前記出力軸信号に基づき、前記モータ角度目標値の演算に用いられる補正値を学習する学習部(52)と、
前記モータ角度が前記モータ角度目標値となるように、前記モータ角度に基づいて前記モータの駆動を制御する駆動制御部(56)と、
を備え、
前記出力軸信号は、前記係合部材が前記谷部に嵌まり合っている状態から隣接する前記谷部に移動するとき、移動の前後で異なる値となるようにステップ的に変化するものであって、
PレンジからPレンジ以外のレンジに切り替えるときの前記回転部材の回転方向を第1方向、前記第1方向と反対向きの回転方向を第2方向とすると、
前記学習部は、前記係合部材が前記谷部の中心にある状態から前記回転部材が前記第1方向に回転するときに前記出力軸信号が変化するタイミングにおける前記モータ角度である第1変化ポイント値、および、前記係合部材が前記谷部の中心にある状態から前記回転部材が前記第2方向に回転するときに前記出力軸信号が変化するタイミングにおける前記モータ角度である第2変化ポイント値の少なくとも一方に基づき、前記補正値を学習するシフトレンジ制御装置。 - 前記山部のPレンジ側の前記谷部をPレンジ側谷部とすると、
前記出力軸信号は、少なくとも1箇所において、前記係合部材が前記Pレンジ側谷部の中心と前記山部の頂点との間となるときに値が変化し、
前記第1変化ポイント値は、前記係合部材が前記Pレンジ側谷部から前記山部の頂点に向かって移動しているときに前記出力軸信号の値が変化するタイミングにおける前記モータ角度である請求項1に記載のシフトレンジ制御装置。 - 前記山部のPレンジと反対側の前記谷部を反Pレンジ側谷部とすると、
前記出力軸信号は、少なくとも1箇所において、前記係合部材が前記反Pレンジ側谷部の中心と前記山部の頂点との間となるときに値が変化し、
前記第2変化ポイント値は、前記係合部材が前記反Pレンジ側谷部から前記山部の頂点に向かって移動しているときに前記出力軸信号の値が変化するタイミングにおける前記モータ角度である請求項1または2に記載のシフトレンジ制御装置。 - 前記補正値は、車両の始動スイッチがオフされても情報が保持される記憶部(62)に記憶されており、
前記学習部は、
前記始動スイッチがオンされるごとに、前記第1変化ポイント値を学習し、
前記記憶部に前記補正値に係る情報が記憶されていない場合、前記第2変化ポイント値を学習する請求項1〜3のいずれか一項に記載のシフトレンジ制御装置。 - 前記学習部は、前記第2変化ポイント値の前回の学習から、前記始動スイッチのオンオフの切り替えが所定回数行われたとき、前記第2変化ポイント値を再学習する請求項4に記載のシフトレンジ制御装置。
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