JP5831766B2 - 制御装置、および、これを用いたシフトバイワイヤシステム - Google Patents

Description

本発明は、モータの駆動を制御する制御装置、および、これを用いたシフトバイワイヤシステムに関する。

従来、車両制御の分野において、車両状態を変化させるアクチュエータを車両の運転者の指令によってバイワイヤ制御回路により電気制御するバイワイヤシステムが知られている。例えば特許文献１には、運転者の指令によってシフトレンジを切り替えるシフトバイワイヤシステムが開示されている。このシステムでは、ブラシレスモータを有するアクチュエータの駆動を制御することにより、シフトレンジ切替装置内のディテントプレートを回転駆動し、シフトレンジを切り替えている。

特許文献１のシフトバイワイヤシステムでは、モータの回転に同期して所定角度毎にエンコーダが出力するパルス信号のカウント値に基づき、モータを目標レンジに対応する目標回転位置に回転させることにより、シフトレンジを目標レンジに切り替えている。また、特許文献１のシフトバイワイヤシステムでは、シフトレンジの切り替え制御を開始する前、すなわち、モータの通常の駆動制御を開始する前、ディテントプレートが可動範囲の限界位置で停止するまでモータを回転させることによりモータの基準位置を学習する基準位置学習制御を行っている。基準位置を学習することにより前記限界位置とモータの基準位置とが一致し、以後、モータを目標回転位置に回転させる通常の駆動制御が可能になる。

特開２００４−３０８７５２号公報

ところで、基準位置学習制御を行うとき、モータの各相に流れる電流を電圧に応じたデューティー比で制御するシステムでは、電圧が同じであっても温度変化や経時変化などによる巻線抵抗の変化によってモータの巻線の各相に流れる電流の値が変化してモータのトルクが変化し、基準位置の学習精度が低下する場合がある。この点に関し、特許文献１のシステムでは何ら考慮されていない。よって、特許文献１のシステムでは、温度変化や経時変化など、条件の変化により基準位置の学習精度が低下するおそれがある。

そこで、基準位置学習制御を行うとき、モータの巻線の各相に流れる電流の和の値が所定の電流制限値となるよう巻線に流れる電流を制限すれば、温度変化や経時変化などによる各相の電流値の変化が抑制され、条件の変化にかかわらず基準位置の学習精度が向上すると考えられる。しかしながら、モータの巻線の各相に流れる電流の和の値を検出する手段を物理的な回路などで構成する場合、当該回路が故障すると、基準位置を正しく学習できなくなるおそれがある。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、基準位置の学習精度が高く、基準位置学習に関する回路の異常を検出可能な制御装置、および、これを用いたシフトバイワイヤシステムを提供することにある。

本発明は、複数の相の巻線を有し電源から供給される電力により回転することで駆動対象を回転駆動するモータを制御する制御装置であって、スイッチング手段と、制御部と、電流検出回路と、電流制限回路と、基準位置学習手段と、回転角変化量検出手段と、異常判定手段とを備えている。
スイッチング手段は、巻線の各相に対応するよう複数設けられ、オン作動することにより対応する巻線への通電を許容し、オフ作動することにより対応する巻線への通電を遮断する。制御部は、スイッチング手段のオンオフ作動を制御することにより、モータの駆動を制御する。

電流検出回路は、巻線およびスイッチング手段を流れる電流の値である電流値を検出する。電流制限回路は、電流検出回路により検出される電流値が２つ以上の電流制限値のうちいずれか１つに選択的に一致するよう、巻線およびスイッチング手段を流れる電流を制限する。基準位置学習手段は、巻線およびスイッチング手段を流れる電流を電流制限回路により制限しつつ、駆動対象が可動範囲の限界位置で停止するまでモータを回転させ、モータの基準位置を学習する。

回転角変化量検出手段は、駆動対象の回転角の変化量を検出可能である。ここで、電流検出回路により検出される電流値が第１電流制限値に一致するよう巻線およびスイッチング手段を流れる電流が制限されつつ、駆動対象が可動範囲の限界位置で停止した状態を第１状態とする。また、電流検出回路により検出される電流値が第２電流制限値に一致するよう巻線およびスイッチング手段を流れる電流が制限されつつ、駆動対象が可動範囲の限界位置で停止した状態を第２状態とする。異常判定手段は、駆動対象が第１状態および第２状態の一方から他方へ変化したとき回転角変化量検出手段が検出する回転角の変化量が所定範囲外である場合、電流検出回路が異常であると判定する。

このように構成することで、モータの基準位置を学習するとき、電流検出回路により検出される電流値に基づき、巻線およびスイッチング手段を流れる電流が電流制限回路により制限されつつ、モータが回転駆動されるため、温度変化や経時変化などによる各相の電流値の変化、および、モータのトルクの変化が抑制される。そのため、本発明によれば、温度変化や経時変化など、条件の変化にかかわらず基準位置の学習精度を向上させることができる。

また、本発明によれば、モータの出力軸またはそれに連結された軸のねじれ量が第１状態と第２状態とで異なり、第１状態から第２状態まで変化したとき駆動対象の回転角に変化が生じることを利用して、電流検出回路の異常を検出可能である。これにより、電流検出回路に異常が発生している状態で基準位置の学習が行われるのを回避することができる。したがって、基準位置の学習が正しく行われなかったことによりモータが誤作動したり、制御不能になったりするのを防ぐことができる。

本発明の一実施形態による電子制御ユニットが適用されたシフトバイワイヤシステムを示す模式図である。 図１のシフトレンジ切替装置を示す斜視図である。 図２のディテントプレートを回転軸心方向から見た図であって、ディテントプレートが基準位置、第１状態、第２状態であるときの回転位置を示す模式図である。 図１の巻線およびＭＯＳを流れる電流が合流する箇所の電流値と、図２のディテントプレートの回転角との関係を示す図である。 図１の電子制御ユニットのＭＰＵによるモータの制御に関する処理を示すフローチャートである。 図１の電子制御ユニットのＭＰＵによる基準位置学習制御および回路異常判定制御に関する処理を説明するフローチャートである。 図１の電子制御ユニットのＭＰＵによる基準位置学習制御および回路異常判定制御に関する処理を説明するタイムチャートである。 本発明の他の第１の実施形態の電子制御ユニットのＭＰＵによる基準位置学習制御および回路異常判定制御に関する処理を説明するタイムチャートである。 本発明の他の第２の実施形態の電子制御ユニットのＭＰＵによる基準位置学習制御および回路異常判定制御に関する処理を説明するタイムチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
（一実施形態）
本発明の一実施形態による制御装置としての電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という。）、および、これを用いたシフトバイワイヤシステムを図１に示す。シフトバイワイヤシステム１は、アクチュエータ１０、シフトレンジ切替装置３０、ＥＣＵ６０などを備えている。シフトバイワイヤシステム１は、例えば自動変速機３とともに車両に搭載され、車両の運転者の指令に基づきアクチュエータ１０およびシフトレンジ切替装置３０を駆動させることにより、バイワイヤ制御で自動変速機３のシフトレンジを切り替える。

アクチュエータ１０は、ハウジング１１、モータ２０、エンコーダ１２、減速機１３、および、出力軸１４などを有している。
本実施形態では、モータ２０は、例えばスイッチトリラクタンスモータ（ＳＲモータ）であり、永久磁石を用いることなく駆動力を発生する３相駆動型のブラシレスモータである。モータ２０は、ステータ２１、巻線２２、ロータ２３、および、モータ軸２４などを有している。

ステータ２１は、ハウジング１１内で固定されている。巻線２２は、ステータ２１の突極に巻き回されるようにして複数設けられている。各巻線２２は、モータ２０の複数の相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）に対応している。ロータ２３は、ステータ２１の内側で回転可能に設けられており、径方向外側に突き出す突極を周方向で等間隔に複数形成している。モータ軸２４は、ロータ２３と一体に設けられ、ハウジング１１により回転可能に支持されている。

このように構成されたモータ２０では、各相の巻線２２への通電が順次切り替えられると、ステータ２１に回転磁界が生じ、ロータ２３が回転する。
モータ２０は、車両の電源としてのバッテリ２から電力を供給されることにより回転する。ＥＣＵ６０は、バッテリ２から各相の巻線２２への通電を切り替えることにより、モータ２０の駆動を制御する。

エンコーダ１２は、ロータ２３と一体に回転する磁石、および、ハウジング１１に固定された基板に実装され、磁石と対向配置されて磁石における磁束発生部の通過を検出する磁気検出用のホールＩＣなどにより構成されている。本実施形態では、エンコーダ１２は、インクリメンタル型であり、モータ２０（ロータ２３）の回転角の変化分に応じてＡ相、Ｂ相のパルス信号を出力する。

減速機１３は、モータ２０のモータ軸２４の回転運動を減速して出力軸１４から出力し、シフトレンジ切替装置３０に伝達する。シフトレンジ切替装置３０は、減速機１３から出力された回転駆動力をマニュアルバルブ４、および、パーキングロック機構５０へ伝達する（図２参照）。

図２に示すように、シフトレンジ切替装置３０は、マニュアルシャフト３１、ディテントプレート３２およびディテントスプリング３４などを有している。
マニュアルシャフト３１は、アクチュエータ１０の出力軸１４に接続され、モータ２０の回転駆動力によって回転駆動される。ディテントプレート３２は、マニュアルシャフト３１から径方向外側に突き出すように設けられ、マニュアルシャフト３１に固定されている。ディテントプレート３２は、特許請求の範囲に記載の「駆動対象」に対応している。

ディテントプレート３２には、マニュアルシャフト３１と平行な方向へ突出するピン３３が設けられている。ピン３３は、マニュアルバルブ４の軸方向において当該マニュアルバルブ４の端部と係合可能である。そのため、ディテントプレート３２がマニュアルシャフト３１とともに回転すると、マニュアルバルブ４は軸方向へ移動する。すなわち、シフトレンジ切替装置３０は、アクチュエータ１０の回転運動を直線運動に変換してマニュアルバルブ４に伝達する。

ディテントプレート３２は、外縁部に凹部４１、４２、４３、４４を有している。凹部４１は、ディテントプレート３２の回転方向の一方側に形成されている。凹部４４は、ディテントプレート３２の回転方向の他方側に形成されている。凹部４２、４３は、凹部４１と凹部４４との間に形成されている。本実施形態では、凹部４１は、自動変速機３のシフトレンジのうち「Ｐレンジ」に対応して形成されている。凹部４２は、「Ｒレンジ」に対応して形成されている。凹部４３は、「Ｎレンジ」に対応して形成されている。凹部４４は、「Ｄレンジ」に対応して形成されている。

ディテントスプリング３４は、弾性変形可能な板状部材であり、先端に規制部としてのディテントローラ３５を有している。ディテントスプリング３４は、ディテントローラ３５をディテントプレート３２の回動中心（マニュアルシャフト３１）に付勢している。ディテントプレート３２に所定以上の回転力が加わると、ディテントスプリング３４は撓むようにして弾性変形し、ディテントローラ３５は各凹部４１〜４４間に形成される凸部を乗り越えて隣接する他の凹部４１〜４４へ移動する。そのため、アクチュエータ１０によってマニュアルシャフト３１が回転されることにより、マニュアルバルブ４の軸方向の位置、および、パーキングロック機構５０の状態が変化し、自動変速機３のシフトレンジが変更される。

ディテントローラ３５が凹部４１、４２、４３、４４のいずれかに嵌り込むことでディテントプレート３２の回転を規制することにより、マニュアルバルブ４の軸方向の位置、および、パーキングロック機構５０の状態が決定される。これにより、自動変速機３のシフトレンジが固定される。このように、ディテントプレート３２およびディテントローラ３５は、所謂「節度機構」として機能する。

本実施形態では、シフトレンジが「Ｐレンジ」側から「Ｒレンジ」、「Ｎレンジ」および「Ｄレンジ」側へ切り替わるときにアクチュエータ１０の出力軸１４が回転する方向を、正回転方向と定義する。一方、シフトレンジが「Ｄレンジ」側から「Ｎレンジ」、「Ｒレンジ」および「Ｐレンジ」側へ切り替わるときにアクチュエータ１０の出力軸１４が回転する方向を、逆回転方向と定義する。

図２は、シフトレンジが「Ｄレンジ」であるとき、すなわち、「Ｐレンジ」以外のレンジであるときのパーキングロック機構５０の状態を示している。この状態では、パーキングギア５４は、パーキングロックポール５３によってロックされていない。そのため、自動変速機３の回転は妨げられない。この状態から、アクチュエータ１０の出力軸１４が逆回転方向に回転すると、ディテントプレート３２を介してロッド５１が図２に示す矢印Ｘの方向に押され、ロッド５１の先端に設けられたテーパ部５２がパーキングロックポール５３を図２に示す矢印Ｙの方向に押し上げる。これにより、パーキングロックポール５３がパーキングギア５４に噛み合い、パーキングギア５４がロックされる。その結果、自動変速機３の回転が規制された状態となる。このとき、ディテントスプリング３４のディテントローラ３５はディテントプレート３２の凹部４１に嵌り込んだ状態（ディテントローラ３５が凹部４１の中心に位置する状態）であり、自動変速機３の実際のレンジ（以下、「実レンジ」という。）は「Ｐレンジ」である。

次に、ＥＣＵ６０について詳細に説明する。
図１に示すように、ＥＣＵ６０は、演算手段としてのＭＰＵ８０、記憶手段としてのＲＡＭおよびＲＯＭ、各種回路、ならびに、入出力手段などを有する小型のコンピュータである。ＥＣＵ６０は、車両に搭載された各種センサからの信号、ならびに、ＲＯＭおよびＲＡＭに格納されたデータなどに基づき、ＲＯＭに格納された各種プログラムに従って各種装置および機器類を制御する。ＥＣＵ６０は、車両の電源であるバッテリ２に電気的に接続されており、このバッテリ２から供給される電力によって作動する。

具体的には、ＥＣＵ６０は、リレー６５、ＭＯＳ６１、６２、６３、リレー駆動回路７１、ＭＯＳ駆動回路７２、エンコーダ検出回路７３、電流検出回路７４、電流制限回路７５、ＭＰＵ８０などを備えている。

リレー６５は、バッテリ２とモータ２０との間に設けられている。リレー６５は、オン作動することによりバッテリ２からモータ２０への電力の供給を許容し、オフ作動することによりバッテリ２からモータ２０への電力の供給を遮断する。
リレー駆動回路７１は、リレー６５に接続している。リレー駆動回路７１は、リレー６５に対しオン信号を出力することによりリレー６５をオン作動させ、オン信号の出力を止めることによりリレー６５をオフ作動させる。

ＭＯＳ６１、６２、６３は、例えばＭＯＳＦＥＴなどのスイッチング素子であり、モータ２０の巻線２２の各相に対応するよう計３つ設けられている。ＭＯＳ６１のドレイン端子には、Ｕ相の巻線２２が接続されている。ＭＯＳ６２のドレイン端子には、Ｖ相の巻線２２が接続されている。ＭＯＳ６３のドレイン端子には、Ｗ相の巻線２２が接続されている。ＭＯＳ６１、６２、６３の各ソース端子は、合流箇所Ｐ１で互いに接続されている。合流箇所Ｐ１は、抵抗７６を介してバッテリ２の低電位側、すなわちグランドに接続されている。

ＭＯＳ駆動回路７２は、ＭＯＳ６１、６２、６３のゲート端子に接続している。ＭＯＳ駆動回路７２は、ＭＯＳ６１、６２、６３のゲート端子にオン信号（駆動信号）を出力することによりＭＯＳ６１、６２、６３をオン作動させ、オン信号の出力を止めることによりＭＯＳ６１、６２、６３をオフ作動させる。

エンコーダ検出回路７３は、エンコーダ１２に接続している。エンコーダ検出回路７３は、モータ２０（ロータ２３）の回転角の変化分に応じてエンコーダ１２が出力するＡ相、Ｂ相のパルス信号を検出可能である。当該パルス信号は、ＭＰＵ８０へ出力される。
電流検出回路７４は、巻線２２およびＭＯＳ６１、６２、６３を流れる電流が合流する箇所である合流箇所Ｐ１に接続しており、合流箇所Ｐ１を流れる電流の値である電流値を検出可能である。当該電流値を表す信号は、電流制限回路７５およびＭＰＵ８０へ出力される。

電流制限回路７５は、電流検出回路７４およびＭＯＳ駆動回路７２に接続している。電流制限回路７５は、電流検出回路７４により検出される電流値が所定の第１電流制限値および第２電流制限値のどちらかに選択的に一致するようＭＯＳ駆動回路７２を制御することにより、巻線２２およびＭＯＳ６１、６２、６３を流れる電流を制限することができる。

ＭＰＵ８０は、種々の演算を行う半導体チップであり、概念的な機能部としてリレー制御手段、ＭＯＳ制御手段、回転検出手段、初期駆動手段、目標レンジ設定手段、通常駆動手段、基準位置学習手段、実レンジ検出手段、回転角変化量検出手段、および異常判定手段を有している。
リレー制御手段は、リレー駆動回路７１を制御することによりリレー６５のオンオフ状態を制御可能である。

ＭＯＳ制御手段は、ＭＯＳ６１、６２、６３に対する駆動信号を算出し、算出した駆動信号がＭＯＳ駆動回路７２から出力されるようＭＯＳ駆動回路７２を制御することにより、ＭＯＳ６１、６２、６３のオンオフ状態を制御可能である。リレー６５がオン状態であるとき、ＭＯＳ６１がオン状態に制御されると、Ｕ相の巻線２２に電流が流れる。また、ＭＯＳ６２がオン状態に制御されると、Ｖ相の巻線２２に電流が流れる。また、ＭＯＳ６３がオン状態に制御されると、Ｗ相の巻線２２に電流が流れる。

ＭＰＵ８０およびＭＯＳ駆動回路７２は、ＭＯＳ６１、６２、６３のオンオフ作動を制御することによりモータ２０の駆動を制御可能であり、特許請求の範囲に記載の「制御部」に対応している。
回転検出手段は、エンコーダ１２から出力されたパルス信号に応じてカウント用の値（パルス信号カウント値）を減少（カウントダウン）または増大（カウントアップ）させ、モータ２０（ロータ２３）の回転状態を検出可能である。これにより、モータ２０を脱調させることなく高速回転させることができる。

初期駆動手段は、車両電源のオン毎（シフトバイワイヤシステム１の起動毎）に、モータ２０の励磁通電相学習（エンコーダ１２から出力されたパルス信号に応じたカウント値と通電相の同期）のための初期駆動制御を行う。この初期駆動制御により、アクチュエータ１０の回転を適切に制御できるようになる。

セレクタセンサ６は、車両の運転者がセレクタ５を操作することにより指令したシフトレンジ（以下、「指令レンジ」という。）を検出する。当該指令レンジを表す信号は、ＭＰＵ８０へ出力される。
目標レンジ設定手段は、セレクタセンサ６から出力された指令レンジを表す信号に基づき、目標レンジを設定する。本実施形態では、目標レンジは、セレクタセンサ６の信号、ブレーキの信号、および、車速センサの信号などに基づき設定される。

通常駆動手段は、パルス信号カウント値に基づきステータ２１に対するロータ２３の回転位置を検出しつつ、モータ２０の巻線２２の通電相が順次切り替わるようにＭＯＳ制御手段に指令することによって、ロータ２３を目標回転位置まで回転駆動し、自動変速機３のシフトレンジを目標レンジに切り替える通常駆動制御を行う。これにより、自動変速機３の実レンジが、運転者の意図するレンジに切り替わる。

ここで、本実施形態のエンコーダ１２は、インクリメンタル型のエンコーダであるため、モータ２０（ロータ２３）の相対的な回転位置しか検出することができない。そのため、モータ２０を回転させることでシフトレンジを所望のシフトレンジに切り替えるにあたっては、モータ２０の絶対位置に対応する基準位置を学習し、ディテントプレート３２の可動範囲（回転可能範囲）の限界位置と基準位置とを一致させておく必要がある。モータ２０の基準位置を学習した後は、基準位置と所定回転量（制御定数）とに基づき所望のシフトレンジに対応するモータ２０の回転位置を演算により求め、当該演算により求めた回転位置となるようモータ２０を回転させることで、実レンジを所望のシフトレンジに切り替えることができる。

基準位置学習手段は、ディテントプレート３２が可動範囲の限界位置で停止するまでモータ２０を回転させてモータ２０の基準位置を学習する基準位置学習制御を行う。本実施形態では、上記可動範囲の限界位置は、Ｐレンジに対応する位置である。また、基準位置学習手段は、３相の巻線２２のうち２相に通電しつつ通電相を順次切り替える「２相通電方式」によってモータ２０（ロータ２３）が回転するようＭＯＳ制御手段に指令する。また、基準位置学習手段は、モータ２０の回転が停止して所定の待機時間が経過したときのエンコーダ１２からのパルス信号カウント値に基づき、基準位置を学習する。基準位置学習制御を行うとき、ディテントローラ３５がＰレンジに対応する凹部４１の壁部に突き当たるようモータ２０を回転させることから、基準位置学習制御を「壁当て学習制御」または「突き当て学習制御」などということがある。

実レンジ検出手段は、基準位置学習制御が行われた後において、基準位置と、所定回転量と、エンコーダ１２からのパルス信号カウント値（モータ２０の回転位置）とに基づく演算により、実レンジを間接的に検出することができる。本実施形態では、実レンジ検出手段は、ディテントプレート３２の各シフトレンジ（Ｐ、Ｒ、Ｎ、Ｄ）に対応する凹部４１、４２、４３、４４のそれぞれの範囲内にディテントローラ３５の中心が位置するときのモータ２０の回転位置に基づき、対応する実レンジを検出可能である。

ところで、基準位置学習制御が行われるとき、モータ２０の巻線２２の各相に流れる電流を電圧に応じたデューティー比で制御する場合、電圧が同じであっても温度変化や経時変化などによる巻線抵抗の変化によってモータ２０の巻線２２の各相に流れる電流の値が変化してモータ２０のトルクが変化し、基準位置の学習精度が低下するおそれがある。

そこで、基準位置学習手段は、モータ２０を回転させるとき、合流箇所Ｐ１を流れる電流の電流値が所定の電流制限値となるよう、巻線２２およびＭＯＳ６１、６２、６３を流れる電流を電流制限回路７５により制限する。これにより、温度変化や経時変化などによる各相の電流値の変化が抑制され、条件にかかわらず基準位置の学習精度が向上する。本実施形態では、上記所定の電流制限値は前記第１電流制限値である。

回転角変化量検出手段は、エンコーダ１２からのパルス信号カウント値に基づき、基準位置学習制御の完了を問わずディテントプレート３２の回転角の変化量を検出可能である。つまり、回転角変化量検出手段は、ディテントプレート３２が、ある回転位置から別の回転位置に回転したときの回転角の変化量を検出可能である。

ここで、電流検出回路７４により検出される電流値が前記第１電流制限値に一致するよう巻線２２およびＭＯＳ６１、６２、６３を流れる電流が制限されつつ、ディテントプレート３２が可動範囲の限界位置で停止した状態を第１状態とする。また、電流検出回路７４により検出される電流値が前記第２電流制限値に一致するよう巻線２２およびＭＯＳ６１、６２、６３を流れる電流が制限されつつ、ディテントプレート３２が可動範囲の限界位置で停止した状態を第２状態とする。

本実施形態では、第１電流制限値は、第２電流制限値よりも小さく設定されている。これにより、電流検出回路７４が正常であるとき、図３に示すように、マニュアルシャフト３１のねじれ量およびディテントスプリング３４の撓み量は、実線で示す第１状態よりも二点鎖線で示す第２状態の方が大きくなる。図３に一点鎖線で示す、ディテントプレート３２の凹部４１の中央にディテントローラ３５が位置する状態を非壁当て状態とすると、非壁当て状態から第２状態まで変化するときのディテントプレート３２の回転角の変化量θ２は、非壁当て状態から第１状態まで変化するときのディテントプレート３２の回転角の変化量θ１よりも大きくなる。そのため、第１状態から第２状態まで変化したときディテントプレート３２の回転角は、図３、図４に示すように変化量θだけ変化する。

図１に戻って、ＭＰＵ８０の異常判定手段は、ディテントプレート３２が第１状態とされた後、ディテントプレート３２を第２状態とする。そして、異常判定手段は、ディテントプレート３２が第１状態から第２状態まで変化したとき回転角変化量検出手段が検出する回転角の変化量θに基づき、電流検出回路７４が異常であるか否かを判定する回路異常判定制御を行う。具体的には、異常判定手段は、変化量θが所定範囲外である場合、電流検出回路７４が異常であると判定する。上記所定範囲は、予め設定されている。電流検出回路７４の異常が判定されると、例えば表示装置７の警告灯の表示などによって、シフトバイワイヤシステム１に異常が生じていることが運転者に通知され、また通常駆動手段による通常駆動制御が禁止される。

次に、ＭＰＵ８０によるモータ２０の制御について、図５に基づき説明する。
図５に示す一連の処理Ｓ１００は、イグニッションスイッチがオン、すなわち、車両電源がオンされ、シフトバイワイヤシステム１が起動すると開始される。

Ｓ１２０では、ＭＰＵ８０は、初期異常診断を行う。具体的には、ＭＰＵ８０は、例えばリレー６５などのシフトバイワイヤシステム１の各部に異常が発生していないか否かを診断する。異常が検出された場合、例えば表示装置７の警告灯の表示などによって、シフトバイワイヤシステム１に異常が生じていることが運転者に通知される。Ｓ１２０の後、処理はＳ１４０へ移行する。

Ｓ１４０では、ＭＰＵ８０は、初期駆動制御を行う。これにより、アクチュエータ１０（モータ２０）の回転を適切に制御できるようになる。Ｓ１４０の後、処理はＳ１６０へ移行する。
Ｓ１６０では、ＭＰＵ８０は、基準位置学習制御を行う。これにより、ディテントプレート３２の可動範囲の限界位置と基準位置とが一致し、以後、モータ２０の通常駆動制御が可能な状態となる。なお、基準位置学習制御の詳細については後述する。Ｓ１６０の後、処理はＳ１８０へ移行する。

Ｓ１８０では、ＭＰＵ８０は、通常駆動制御を開始する。これにより、自動変速機３のシフトレンジが、運転者の意図するシフトレンジに変更される。
イグニッションスイッチがオフされると、処理は一連の処理Ｓ１００を抜ける。

次に、ＭＰＵ８０による基準位置学習制御について説明する。本実施形態では、回路異常判定制御は、基準位置学習制御と同時に行われる。
図６は、基準位置学習制御および回路異常判定制御に関する処理を示すサブフローチャートである。図６の処理が開始すると、Ｓ１６１では、ＭＰＵ８０は、電流検出回路７４により検出される電流値が第１電流制限値に一致するよう巻線２２およびＭＯＳ６１、６２、６３を流れる電流を電流制限回路７５により制限しつつ、モータ２０によりディテントプレート３２を回転させる。Ｓ１６１の後、処理はＳ１６２へ移行する。

Ｓ１６２では、ＭＰＵ８０は、パルス信号カウント値に基づき、モータ２０の停止状態すなわち第１状態が所定の待機時間以上継続したか否かを判定する。Ｓ１６２の判定が肯定された場合（Ｓ１６２：Ｙｅｓ）、処理はＳ１６３へ移行する。一方、Ｓ１６２の判定が否定された場合（Ｓ１６２：Ｎｏ）、処理はＳ１６１へ戻る。

Ｓ１６３では、ＭＰＵ８０は、パルス信号カウント値を第１カウント値として記憶する。Ｓ１６３の後、処理はＳ１６４へ移行する。
Ｓ１６４では、ＭＰＵ８０は、第１カウント値に基づきモータ２０の基準位置を学習する。Ｓ１６４の後、処理はＳ１６５へ移行する。

Ｓ１６５では、ＭＰＵ８０は、電流検出回路７４により検出される電流値が第２電流制限値に一致するよう巻線２２およびＭＯＳ６１、６２、６３を流れる電流を電流制限回路７５により制限しつつ、モータ２０によりディテントプレート３２を回転させる。Ｓ１６５の後、処理はＳ１６６へ移行する。

Ｓ１６６では、ＭＰＵ８０は、パルス信号カウント値に基づき、モータ２０の停止状態すなわち第２状態が所定の待機時間以上継続したか否かを判定する。Ｓ１６６の判定が肯定された場合（Ｓ１６６：Ｙｅｓ）、処理はＳ１６７へ移行する。一方、Ｓ１６６の判定が否定された場合（Ｓ１６６：Ｎｏ）、処理はＳ１６５へ戻る。

Ｓ１６７では、ＭＰＵ８０は、パルス信号カウント値を第２カウント値として記憶する。Ｓ１６７の後、処理はＳ１６８へ移行する。
Ｓ１６８では、ＭＰＵ８０は、第１カウント値と第２カウント値とに基づき、ディテントプレート３２が第１状態から第２状態まで変化したときの回転角の変化量θを算出する。Ｓ１６８の後、処理はＳ１６９へ移行する。

Ｓ１６９では、ＭＰＵ８０は、Ｓ１６８で算出された変化量θが予め設定された所定範囲外か否かが判定される。Ｓ１６９の判定が肯定された場合（Ｓ１６９：Ｙｅｓ）、処理はＳ１７０へ移行する。一方、Ｓ１６９の判定が否定された場合（Ｓ１６９：Ｎｏ）、処理は一連の処理Ｓ１６０を抜ける。
Ｓ１７０では、ＭＰＵ８０は、電流検出回路７４が異常であると判定する。Ｓ１７０の後、処理は一連の処理Ｓ１６０を抜ける。

次に、ＭＰＵ８０による基準位置学習制御および回路異常判定制御に関する処理について、図７のタイムチャートに基づき説明する。
図７の時間ｔ０は、基準位置学習制御および回路異常判定制御の開始時である。時間ｔ０の直後に図６のＳ１６１の処理が行われ、ディテントプレート３２が回転させられる。なお、時間ｔ０において、ディテントプレート３２は非壁当て状態にあるものとする。

図７の時間ｔ１には、ディテントプレート３２が第１状態となっている。この時間ｔ１から所定の待機時間Ｔ１が経過した時間ｔ２において、図６のＳ１６２の判定が肯定される。また、時間ｔ２の直後に図６のＳ１６３、Ｓ１６４の処理が行われ、モータ２０の基準位置が学習される。

基準位置の学習を終えた図７の時間ｔ３には、図６のＳ１６５の処理が行われ、ディテントプレート３２が回転させられる。
図７の時間ｔ４には、ディテントプレート３２が第２状態となっている。この時間ｔ４から所定の待機時間Ｔ１が経過した時間ｔ５において、図６のＳ１６６の判定が肯定される。また、時間ｔ５の直後に図６のＳ１６７、Ｓ１６８の処理が行われ、ディテントプレート３２が第１状態から第２状態まで変化したときの回転角の変化量θが算出される。

変化量θの算出を終えると、図６のＳ１６９の処理が行われ、変化量θが所定範囲外か否かが判定される。変化量θが所定範囲外である場合、電流検出回路７４が異常であると判定される。また、変化量θが所定範囲外でない場合、電流検出回路７４が正常であると判定される。
異常判定を終えた図７の時間ｔ６において、ディテントプレート３２の回転位置は基準位置に戻される。

以上説明したように、本実施形態は、ディテントプレート３２を回転駆動することによって自動変速機３のシフトレンジを切り替え可能なモータ２０を制御するＥＣＵ６０であって、ＭＯＳ６１、６２、６３、ＭＰＵ８０、ＭＯＳ駆動回路７２、電流検出回路７４および電流制限回路７５を備えている。

ＭＯＳ６１、６２、６３は、巻線２２の各相に対応するよう設けられ、オン作動することにより対応する巻線２２への通電を許容し、オフ作動することにより対応する巻線２２への通電を遮断する。ＭＰＵ８０およびＭＯＳ駆動回路７２は、ＭＯＳ６１、６２、６３のオンオフ作動を制御することにより、モータ２０の駆動を制御する。電流検出回路７４は、巻線２２およびＭＯＳ６１、６２、６３を流れる電流が合流する箇所である合流箇所Ｐ１に接続するよう設けられ、合流箇所Ｐ１を流れる電流の値である電流値を検出する。電流制限回路７５は、電流検出回路７４により検出される電流値が所定の第１電流制限値および第２電流制限値のどちらかに選択的に一致するよう、巻線２２およびＭＯＳ６１、６２、６３を流れる電流を制限する。

ＭＰＵ８０は、概念的な機能部として基準位置学習手段、回転角変化量検出手段および異常判定手段を備えている。基準位置学習手段は、電流制限回路７５により巻線２２およびＭＯＳ６１、６２、６３を流れる電流を制限しつつ、ディテントプレート３２が可動範囲の限界位置で停止するまでモータ２０を回転させ、モータ２０の基準位置を学習する。回転角変化量検出手段は、ディテントプレート３２の回転角の変化量θを検出可能である。異常判定手段は、ディテントプレート３２が第１状態から第２状態へ変化したとき回転角変化量検出手段が検出する回転角の変化量θが所定範囲外である場合、電流検出回路７４が異常であると判定する。

このように構成することで、モータ２０の基準位置を学習するとき、電流検出回路７４により検出される電流値に基づき、巻線２２およびＭＯＳ６１、６２、６３を流れる電流が電流制限回路７５により制限されつつ、モータ２０が回転駆動されるため、温度変化や経時変化などによる各相の電流値の変化、および、モータ２０のトルクの変化が抑制される。そのため、本実施形態によれば、温度変化や経時変化など、条件の変化にかかわらず基準位置の学習精度を向上させることができる。

また、本実施形態によれば、マニュアルシャフト３１のねじれ量およびディテントスプリング３４の撓み量が第１状態と第２状態とで異なり、第１状態から第２状態まで変化したときディテントプレート３２の回転角に変化が生じることを利用して、電流検出回路７４の異常をＭＰＵ８０により検出可能である。これにより、電流検出回路７４に異常が発生している状態で基準位置の学習が行われるのを回避することができる。したがって、基準位置の学習が正しく行われなかったことによりモータ２０が誤作動したり、制御不能になったりするのを防ぐことができる。

また、本実施形態では、ＭＰＵ８０の基準位置学習手段は、ディテントプレート３２が第１状態であるときモータ２０の基準位置を学習する。これにより、基準位置学習制御と回路異常判定制御とを同時に行うことができるので、ＭＰＵ８０が行う処理に要する時間を短縮することができる。

また、本実施形態では、第１電流制限値は、第２電流制限値よりも小さく設定されている。これにより、マニュアルシャフト３１のねじれ量およびディテントスプリング３４の撓み量が比較的小さいときにＭＰＵ８０の基準位置学習手段による基準位置の学習が行われる。そのため、ＭＰＵ８０の基準位置学習手段による基準位置の学習の精度を向上させることができる。

また、本実施形態では、シフトバイワイヤシステム１は、上述のＥＣＵ６０と、ＥＣＵ６０により制御されるモータ２０と、モータ２０により回転駆動されることによって自動変速機３のシフトレンジを切り替え可能なディテントプレート３２とを備えている。本実施形態では、上述のＥＣＵ６０により、温度変化や経時変化等、条件の変化にかかわらず基準位置の学習精度を向上させることができる。また、電流検出回路７４および電流制限回路７５の異常を検出することにより、モータ２０が誤作動すること、および、モータ２０が制御不能になることを回避できる。よって、本実施形態のＥＣＵ６０は、シフトバイワイヤシステム１の制御に用いるのに好適である。

（他の実施形態）
前述の実施形態では、第１電流制限値は、第２電流制限値よりも小さく設定されていた。これにより、図７に示すように、先ずディテントプレートに比較的小さなトルクが加えられ、ディテントプレートの非壁当て状態からの回転角θ１が比較的小さくなる第１状態とされた後、ディテントプレートに比較的大きなトルクが加えられ、ディテントプレートの非壁当て状態からの回転角θ２が比較的大きくなる第２状態とされていた。これに対し、本発明の他の実施形態では、第１電流制限値は、第２電流制限値よりも大きく設定されてもよい。これにより、図８に示すように、先ずディテントプレートに比較的大きなトルクが加えられ、ディテントプレートの非壁当て状態からの回転角θ１が比較的大きくなる第１状態とされた後、ディテントプレートに比較的小さなトルクが加えられ、ディテントプレートの非壁当て状態からの回転角θ２が比較的小さくなる第２状態とされてもよい。

本発明の他の実施形態では、図９に示すように、基準位置の学習を終えた時間ｔ３からすぐに第２状態へ切り替えず、一旦非壁当て状態付近に戻してから、時間ｔ１１より第２状態への切り替えを行うこととしてもよい。言い換えれば、前述の実施形態では、第１状態から第２状態への切り替えを連続的に行っていたが、本発明の他の実施形態では、第１状態から第２状態への切り替えを断続的に行ってもよい。
本発明の他の実施形態では、ＭＰＵの基準位置学習手段は、ディテントプレートが第２状態であるときモータの基準位置を学習してもよい。

また、前述の実施形態では、ＥＣＵが基準位置学習制御を実施するとき用いる「可動範囲の限界位置」は、Ｐレンジに対応する位置であった。これに対し、本発明の他の実施形態では、「可動範囲の限界位置」は、他のレンジに対応する位置であってもよい。例えば、ディテントプレートの外縁部の複数の凹部が、回転方向において順に「Ｐレンジ」、「Ｒレンジ」、「Ｎレンジ」、「Ｄレンジ」に対応して形成される場合、「可動範囲の限界位置」は、「Ｄレンジ」に対応する位置であってもよい。

また、前述の実施形態では、基準位置学習制御を行うとき、３相の巻線のうち２相に通電しつつ通電相を順次切り替える「２相通電方式」によりモータを回転させる例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、基準位置学習制御を行うとき、例えば、３相の巻線のうち１相に通電する１相通電と２相に通電する２相通電とを交互に切り替える「１−２相通電方式」によりモータを回転させることとしてもよい。

また、本発明の他の実施形態では、例えば４相以上の巻線を有するモータを制御対象としてもよい。また、制御対象のモータとしては、エンコーダの出力信号（パルス信号）に基づきモータの回転位置を検出し通電相を切り替えるのであれば、スイッチトリラクタンスモータに限らず、他のブラシレスの同期モータであってもよい。

また、上述の実施形態では、モータの相対的な回転位置を検出するエンコーダとして、磁気式のエンコーダを用いる例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、例えば、光学式またはブラシ式のエンコーダを用いることとしてもよい。また、エンコーダは、Ａ相、Ｂ相のパルス信号を出力するものに限らず、例えば、Ａ相、Ｂ相に加え、補正用（インデックス用）のＺ相信号を出力するものを用いてもよい。

また、本発明の他の実施形態では、制御装置は、電源からモータへの電力の供給を許容または遮断するリレーを備えていなくてもよい。
また、本発明の他の実施形態では、ディテントプレートの凹部は、いくつ形成されていてもよい。すなわち、本発明を適用可能な自動変速機のレンジの数は４つに限らない。

本発明によるシフトバイワイヤシステムは、上述の実施形態と同様に「Ｐ」、「Ｒ」、「Ｎ」、「Ｄ」の４ポジションを切り替える無段変速機（ＣＶＴ）やハイブリッド車の自動変速機の他、「Ｐ」または「ｎｏｔＰ」の２ポジションを切り替える、電気自動車もしくはハイブリッド車のパーキング機構等のレンジ切替に用いることもできる。

また、上述の実施形態では、マニュアルシャフトと一体のディテントプレートに形成された複数の凹部とディテントローラとにより「節度機構」を構成する例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、複数の凹部とディテントローラとからなる「節度機構」を例えばアクチュエータ内の減速機近傍等に設けることとしてもよい。また、駆動対象の回転位置を所定の位置に保持可能であれば、凹部とディテントローラとからなる「節度機構」に限らず、他の構成による「節度機構」を備えることとしてもよい。

また、本発明の制御装置は、シフトレンジ切替装置に限らず、ブラシレスの同期モータを駆動源とする各種切替装置に適用することができる。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態に適用可能である。

２０・・・モータ
２２・・・巻線
３２・・・ディテントプレート（駆動対象）
６０・・・ＥＣＵ（電子制御ユニット、制御装置）
６１、６２、６３・・・ＭＯＳ（スイッチング手段）
７２・・・ＭＯＳ駆動回路（制御部）
７４・・・電流検出回路
７５・・・電流制限回路
８０・・・ＭＰＵ（制御部、基準位置学習手段、回転角変化量検出手段、異常判定手段）

Claims (4)

1. 複数の相の巻線（２２）を有し電源（２）から供給される電力により回転することで駆動対象（３２）を回転駆動するモータ（２０）を制御する制御装置（６０）であって、
   前記巻線の各相に対応するよう複数設けられ、オン作動することにより対応する前記巻線への通電を許容し、オフ作動することにより対応する前記巻線への通電を遮断するスイッチング手段（６１、６２、６３）と、
   前記スイッチング手段のオンオフ作動を制御することにより、前記モータの駆動を制御する制御部（７２、８０）と、
   前記巻線および前記スイッチング手段を流れる電流の値である電流値を検出する電流検出回路（７４）と、
   前記電流値が２つ以上の電流制限値のうちのいずれか１つに選択的に一致するよう、前記巻線および前記スイッチング手段を流れる電流を制限する電流制限回路（７５）と、
   前記巻線および前記スイッチング手段を流れる電流を前記電流制限回路により制限しつつ、前記駆動対象が可動範囲の限界位置で停止するまで前記モータを回転させ、前記モータの基準位置を学習する基準位置学習手段（８０）と、
   前記駆動対象の回転角の変化量を検出可能な回転角変化量検出手段（８０）と、
   前記電流値が第１電流制限値に一致するよう前記巻線および前記スイッチング手段を流れる電流が制限されつつ、前記駆動対象が可動範囲の限界位置で停止した状態を第１状態とし、前記電流値が第２電流制限値に一致するよう前記巻線および前記スイッチング手段を流れる電流が制限されつつ、前記駆動対象が可動範囲の限界位置で停止した状態を第２状態とすると、前記駆動対象が前記第１状態および前記第２状態の一方から他方へ変化したとき前記回転角変化量検出手段が検出する前記変化量が所定範囲外である場合、前記電流検出回路が異常であると判定する異常判定手段（８０）と、
   を備える制御装置。
2. 前記基準位置学習手段は、前記駆動対象が前記第１状態であるとき前記モータの基準位置を学習することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
3. 前記第１電流制限値は、前記第２電流制限値よりも小さく設定されていることを特徴とする請求項２に記載の制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の制御装置（６０）と、
   前記制御装置により制御される前記モータ（２０）と、
   前記モータにより回転駆動されることによってシフトレンジを切り替え可能な前記駆動対象（３２）と、
   を備えるシフトバイワイヤシステム（１）。

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