JP6711324B2 - シフトレンジ制御装置 - Google Patents
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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。
角度演算部は、モータの回転位置を検出するモータ回転角センサ(13)から出力されるモータ回転角信号を取得し、モータ角度を演算する。信号取得部は、モータの回転が伝達される出力軸(15)の回転位置を検出する出力軸センサ(16)から出力され、出力軸の回転位置に応じて値がステップ的に変化する出力軸信号を取得する。目標設定部は、出力軸信号が変化する変化ポイントおよび目標シフトレンジに基づいて設定される補正前モータ角度目標値を、取得された出力軸信号が変化したタイミングにおけるモータの回転速度に応じて補正し、モータ角度目標値を設定する。駆動制御部は、モータ角度がモータ角度目標値となるように、モータの駆動を制御する。
(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である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。
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。
トランスミッション制御部としてのトランスミッションECU60は、アクセル開度、車速、エンジン回転数、および、出力軸信号Sg1、Sg2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。トランスミッションECUを、適宜、「TM−ECU」とする。
角度演算部51は、エンコーダ13からモータ回転角信号SgEを取得し、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。エンコーダカウント値θenの演算は、モータ回転角信号SgEのエッジが検出される毎に、割り込みにて実施される。
出力軸角度θsは、出力軸15の回転位置に応じた角度であって、ディテントローラ26が、第1谷部221の中心に位置するときの角度を0、第1山部226の頂点に位置するときの角度をθ1、第2山部227の頂点に位置するときの角度をθ2、第3山部228の頂点に位置するときの角度をθ3とする。
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、角度設計値K11〜K13、K21〜K23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としてもよい。また、制御構成等に応じ、予め記憶しておく設計値は適宜変更可能である。
最初のS101では、目標設定部55は、目標シフトレンジが変化したか否かを判断する。目標シフトレンジが変化していないと判断された場合(S101:NO)、S103へ移行する。目標シフトレンジが変化したと判断された場合(S101:YES)、S102へ移行する。
θcmd=θen+Kz−C ・・・(1)
図3に示すように、例えば、シフトレンジをPレンジからRレンジに切り替える際、ディテントローラ26は、第1谷部221から第2谷部222まで移動する。出力軸信号Sg1、Sg2が値V1から値V2に変化するタイミングにおいて、ディテントローラ26は、第1山部226の頂点に位置しているので、第2谷部222の中心までの残りカウントは、角度設計値K21である。したがって、残りカウント設計値Kzを角度設計値K21とする。
このように、残りカウント設計値Kzは、角度設計値K11〜K13、K21〜K23の少なくとも1つに基づいて演算可能である。本実施形態では、θen+Kzが「補正前モータ角度目標値」に対応する。
補正前モータ角度目標値(θen+Kz)を、モータ速度Mspに応じた補正値Cで補正することで、目標カウント値θcmdが適切に設定される。
S107では、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となる位置にて、モータ10が停止したか否かを判断する。停止判定は、どのような方法であってもよいが、例えば、エンコーダカウント値θenが制御範囲内となった後、ロータ位置に応じた所定の2相に通電する固定相通電制御を行い、固定相通電制御の継続時間が所定時間を超えた場合、モータ10が停止したと判定する。モータ10が停止していないと判断された場合(S107:NO)、S108の処理を行わず、本ルーチンを終了する。モータ10が停止したと判断された場合(S107:YES)、S108へ移行し、通電フラグをオフにする。
モータ10が目標カウント値θcmdにて停止したと判定される時刻x4にて、通電フラグがオフされる。
角度演算部51は、モータ10の回転位置を検出するエンコーダ13から出力されるモータ回転角信号SgEを取得し、エンコーダカウント値θenを演算する。
信号取得部52は、モータ10の回転が伝達される出力軸15の回転位置を検出する出力軸センサ16から出力され、出力軸15の回転位置に応じて値がステップ的に変化する出力軸信号Sg1、Sg2を取得する。
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となるように、モータ10の駆動を制御する。
これにより、シフトレンジの切り替えに応じ、目標カウント値θcmdを適切に設定することができる。
信号取得部52を構成するSBW−ECU60とは別の制御部であるTM−ECU60を経由して出力軸信号Sg1、Sg2を取得する場合、出力軸センサ16から直接的に出力軸信号Sg1、Sg2を取得する場合と比較し、遅れ幅Δtが大きくなり、補正を行わない場合、位置制御精度が悪化する虞がある。本実施形態では、出力軸信号Sg1、Sg2が変化したタイミングのモータ速度Mspに応じて目標カウント値θcmdを補正しているので、遅れ幅Δtが比較的大きい場合であっても、高精度の位置決め制御を実現可能である。
上記実施形態では、モータは、DCブラシレスモータである。他の実施形態では、モータは、例えばスイッチトリラクタンスモータ等、どのようなモータであってもよい。上記実施形態では、モータの巻線組数については言及していないが、巻線組は1組でもよいし、複数組でもよい。
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。
13・・・エンコーダ(回転角センサ)
15・・・出力軸
16・・・出力軸センサ
40・・・シフトレンジ制御装置
50・・・SBW−ECU
51・・・角度演算部
52・・・信号取得部
55・・・目標設定部
56・・・駆動制御部
Claims (3)
- モータ(10)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、
前記モータの回転位置を検出するモータ回転角センサ(13)から出力されるモータ回転角信号を取得し、モータ角度を演算する角度演算部(51)と、
前記モータの回転が伝達される出力軸(15)の回転位置を検出する出力軸センサ(16)から出力され、前記出力軸の回転位置に応じて値がステップ的に変化する出力軸信号を取得する信号取得部(52)と、
前記出力軸信号が変化する変化ポイントおよび目標シフトレンジに基づいて設定される補正前モータ角度目標値を、取得された前記出力軸信号が変化したタイミングにおける前記モータの回転速度に応じて補正し、モータ角度目標値を設定する目標設定部(55)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、前記モータの駆動を制御する駆動制御部(56)と、
を備えるシフトレンジ制御装置。 - 前記出力軸は、シフトレンジに応じて係合部材(26)が係合する複数の谷部(221〜224)が形成される回転部材(21)と一体に回転し、
前記出力軸信号は、前記係合部材が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請求項1に記載のシフトレンジ制御装置。 - 前記出力軸信号は、前記出力軸センサから、自動変速機(5)の変速段を制御するトランスミッション制御部(60)に出力され、
前記信号取得部は、前記トランスミッション制御部から前記出力軸信号を取得する請求項1または2に記載のシフトレンジ制御装置。
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