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WO2019131331A1 - シフトレンジ制御装置 - Google Patents

シフトレンジ制御装置 Download PDF

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Publication number
WO2019131331A1
WO2019131331A1 PCT/JP2018/046576 JP2018046576W WO2019131331A1 WO 2019131331 A1 WO2019131331 A1 WO 2019131331A1 JP 2018046576 W JP2018046576 W JP 2018046576W WO 2019131331 A1 WO2019131331 A1 WO 2019131331A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
motor
phase
shift range
energization
rotation
Prior art date
Application number
PCT/JP2018/046576
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
遥 宮野
坂口　浩二
Original Assignee
株式会社デンソー
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社デンソー filed Critical 株式会社デンソー
Priority to CN201880083459.9A priority Critical patent/CN111512074B/zh
Publication of WO2019131331A1 publication Critical patent/WO2019131331A1/ja
Priority to US16/910,390 priority patent/US11606048B2/en

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14—Electronic commutators
    • H02P6/15—Controlling commutation time
    • H02P6/153—Controlling commutation time wherein the commutation is advanced from position signals phase in function of the speed
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14—Electronic commutators
    • H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/24—Arrangements for stopping
    • 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
    • F16H2061/326—Actuators for range selection, i.e. actuators for controlling the range selector or the manual range valve in the transmission
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2203/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the means for detecting the position of the rotor
    • H02P2203/03—Determination of the rotor position, e.g. initial rotor position, during standstill or low speed operation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2209/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the waveform of the supplied voltage or current
    • H02P2209/01—Motors with neutral point connected to the power supply

Definitions

  • the present disclosure relates to a shift range control device.
  • a motor control device that switches a shift range by controlling a motor in response to a shift range switching request from a driver.
  • target position stop holding processing for stopping the motor at a target position is performed.
  • An object of the present disclosure is to provide a shift range control device capable of accurately stopping a motor.
  • the shift range control device of the present disclosure switches the shift range by controlling the drive of the motor, and includes an angle calculation unit, a speed calculation unit, and a drive control unit.
  • the angle calculation unit calculates a motor angle that is a rotation angle of the motor based on a detection value of a rotation angle sensor that detects a rotation position of the motor.
  • the speed calculation unit calculates a motor rotational speed, which is a rotational speed of the motor, based on the detection value of the rotation angle sensor.
  • the drive control unit starts driving the motor when the target shift range is switched.
  • the drive control unit stops the motor by stationary phase energization control that continues energization in the same phase.
  • the drive control unit sets the stationary electrification phase, which is the electrification phase in the stationary phase electrification control, according to the motor rotational speed when the motor angle reaches the stationary phase electrification start position. Thereby, the motor can be accurately stopped at the target position.
  • FIG. 1 is a perspective view of a shift-by-wire system according to one embodiment
  • Figure 2 is a schematic block diagram illustrating a shift-by-wire system according to one embodiment
  • FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a motor and a motor driver according to one embodiment
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating motor control processing according to an embodiment
  • FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining an offset amount setting map according to one embodiment
  • FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining an offset amount reset map according to an embodiment
  • FIG. 7 is a time chart explaining the setting of the stationary electrification phase according to one embodiment
  • FIG. 8 is an explanatory view for explaining a specific example of setting of the fixed electrification phase according to one embodiment
  • FIG. 9 is an explanatory view for explaining a specific example of setting of the fixed energization phase according to the embodiment.
  • the shift-by-wire system 1 as a shift range switching system 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 is rotated by being supplied with electric power from a battery 45 (see FIG. 3) mounted on a vehicle (not shown), and functions as a drive source of the shift range switching mechanism 20.
  • the motor 10 is, for example, an SR motor and has a winding set 11.
  • the winding set 11 includes a U-phase coil 111, a V-phase coil 112, and a W-phase coil 113.
  • the motor 10 is not limited to the SR motor, and any motor such as a DC brushless motor may be used.
  • an encoder 13 as a rotation angle sensor detects the rotational position of a rotor (not shown) of the motor 10.
  • the encoder 13 is, for example, a magnetic rotary encoder, and includes a magnet that rotates integrally with the rotor, and a Hall IC for magnetic detection.
  • the encoder 13 outputs A-phase and B-phase pulse signals at predetermined angles in synchronization with the rotation of the rotor.
  • the reduction gear 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. Thus, 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 has a detent plate 21 and a detent spring 25 and the like, and the rotational driving force output from the reduction gear 14 is a manual valve 28 and a parking lock mechanism 30. Transmit 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 separates from the base of the detent spring 25 is the forward rotation direction
  • the direction in which the detent plate 21 approaches the base is the reverse rotation direction.
  • the detent plate 21 is provided with a pin 24 projecting 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 on the valve body 29. The manual valve 28 reciprocates in the axial direction, thereby switching the hydraulic pressure supply path to the hydraulic clutch (not shown), and switching the engagement state of the hydraulic clutch changes the shift range.
  • the recess 22 corresponds to each range of D (drive), N (neutral), R (reverse), and P (parking) from the base side of the detent spring 25.
  • the detent spring 25 is an elastically deformable plate-like member, and the detent roller 26 is provided at the tip.
  • the detent roller 26 fits into any of the recesses 22.
  • the detent spring 25 biases the detent roller 26 toward the rotation center of the detent plate 21.
  • the detent spring 25 elastically deforms and the detent roller 26 moves in the recess 22.
  • the parking lock mechanism 30 has a parking rod 31, a cone 32, a parking lock pole 33, a shaft 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 conical body 32 is provided on the other end 312 side of the parking rod 31.
  • the conical body 32 is formed to decrease in diameter toward the other end 312 side.
  • the parking lock pole 33 abuts on the conical surface of the conical body 32 and is provided so as to be able to pivot about the shaft 34.
  • a protrusion capable of meshing with the parking gear 35 on the parking gear 35 side of the parking lock pole 33 331 are provided.
  • the parking gear 35 is provided on an axle (not shown), and is provided so as to be able to mesh with the convex portion 331 of the parking lock pole 33.
  • the rotation of the axle is restricted.
  • the shift range is the NotP range, which is a range other than P
  • the parking gear 35 is not locked by the parking lock pole 33, and the rotation of the axle is not blocked 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 has a motor driver 41, an ECU 50, and the like.
  • the motor driver 41 has switching elements 411 to 413.
  • U-phase switching element 411 is connected to one end of U-phase coil 111.
  • V-phase switching element 412 is connected to one end of V-phase coil 112.
  • W-phase switching element 413 is connected to one end of W-phase coil 113.
  • the other ends of the coils 111 to 113 are connected by a connecting portion 115.
  • the connection portion 115 is connected to the ground.
  • the switching elements 411 to 413 are MOSFETs, but other elements such as IGBTs may be used.
  • a motor relay 42 is provided between the motor driver 41 and the battery 45. By controlling the on / off operation of the motor relay 42, supply and shutoff of power from the battery 45 are switched.
  • the ECU 50 is mainly composed of a microcomputer and the like, and includes a CPU, a ROM, a RAM, an I / O, and a bus line connecting these components, all not shown.
  • Each process in the ECU 50 may be a software process by executing a program stored in advance in a tangible memory device (that is, a readable non-transitory tangible recording medium) such as a ROM by a CPU, or may be dedicated It may be hardware processing by an electronic circuit.
  • the ECU 50 controls the on / off operation of the switching elements 411 to 413 to control the drive of the motor 10 so that the target shift range matches the shift range in the shift range switching mechanism 20. Further, the ECU 50 controls the driving of the shift hydraulic control solenoid 6 based on the vehicle speed, the accelerator opening degree, the driver's requested shift range, and the like. By controlling the shift hydraulic control solenoid 6, the gear is controlled.
  • the transmission hydraulic control solenoid 6 is provided in a number corresponding to the number of shift stages and the like. In the present embodiment, one ECU 50 controls the drive of the motor 10 and the solenoid 6, but the motor control ECU for controlling the motor 10 may be divided into an AT-ECU for solenoid control. Hereinafter, drive control of the motor 10 will be mainly described.
  • the angle calculation unit 51 calculates an encoder count value ⁇ en which is a count value of the encoder 13 based on the A-phase and B-phase pulses output from the encoder 13.
  • the encoder count value ⁇ en is a value corresponding to the rotational position of the motor 10, and corresponds to the “motor angle”.
  • the speed calculation unit 52 calculates the motor rotation number N, which is the rotation speed of the motor 10, based on the encoder count value ⁇ en.
  • the motor rotational speed is set to the motor rotational speed N, but for example, a rotational angular velocity or the like may be used.
  • the drive control unit 55 switches the energized phase by feedback control or the like so that the encoder count value ⁇ en falls within a control range including the target count value ⁇ cmd set according to the required shift range. Drive.
  • the target count value ⁇ cmd corresponds to the “motor angle target value”.
  • the control range is a range not less than the control lower limit value ⁇ cmd_L and not more than the control upper limit value ⁇ cmd_H (see FIG. 7).
  • the control lower limit value ⁇ cmd_L and the control upper limit value ⁇ cmd_H are expressed by Equations (1) and (2).
  • ⁇ cmd_L ⁇ cmd-X1 (1)
  • ⁇ cmd_H ⁇ cmd + X2 (2)
  • the values X1 and X2 in the equation are appropriately set according to the spring force of the detent spring 25 and the shape of the detent plate 21, or the parking lock guarantee range, the hydraulic guarantee range of each range, and the like.
  • the values X1 and X2 may be the same value or may be different. Also, the values may be different for each range.
  • the control lower limit value ⁇ cmd_L corresponds to the “fixed phase energization start position”
  • the control upper limit value ⁇ cmd_H indicates “fixed phase energization start Corresponds to "position”.
  • the motor 10 in order to balance the responsiveness and stability of the motor 10, the motor 10 is reliably stopped within the control range by holding the energization to the same phase for a certain period.
  • the fixed electrification phase is set uniquely according to the target count value ⁇ cmd regardless of the motor rotational speed N, overshooting occurs when the motor rotational speed N is large or the target when the motor rotational speed N is small.
  • the stop position may vary in such a manner that the vehicle can not reach the position.
  • the motor rotational speed N is large and passes the target count value ⁇ cmd, the motor 10 may rotate to the next stable point in the current-carrying phase.
  • step S101 the drive mode after microcomputer initialization is the standby mode.
  • the drive control unit 55 determines whether the drive mode is the standby mode. If it is determined that the drive mode is not the standby mode (S101: NO), the process proceeds to S104. If it is determined that the drive mode is the standby mode (S101: YES), the process proceeds to S102.
  • the drive control unit 55 determines whether the target shift range has been switched. If it is determined that the target shift range has not been switched (S102: NO), this routine ends. If it is determined that the target shift range has been switched (S102: YES), the process proceeds to S103.
  • the drive control unit 55 switches the drive mode to the feedback mode.
  • the feedback is described as "F / B" in the figure.
  • the drive of the motor 10 is controlled by feedback control or the like so that the encoder count value ⁇ en falls within the control range including the target count value ⁇ cmd.
  • the drive control unit 55 determines whether the drive mode is a feedback mode. When it is determined that the drive mode is not the feedback mode, that is, the stop mode (S104: NO), the process proceeds to S107. If it is determined that the drive mode is the feedback mode (S104: YES), the process proceeds to S105.
  • the drive control unit 55 determines whether the encoder count value ⁇ en has reached a control range including the target count value ⁇ cmd. In the present embodiment, when the absolute value of the difference between the encoder count value ⁇ en and the target count value ⁇ cmd becomes 9 or less, it is determined that the control range is reached. If it is determined that the encoder count value ⁇ en has not reached the control range (S105: NO), the feedback mode is continued. If it is determined that the encoder count value ⁇ en has reached the control range (S105: YES), the process proceeds to S106, and the drive mode is switched to the stop mode.
  • the drive control unit 55 determines whether the encoder count value ⁇ en has reached the target count value ⁇ cmd. If it is determined that the encoder count value ⁇ en has reached the target count value ⁇ cmd (S107: YES), the process proceeds to S111. If it is determined that the encoder count value ⁇ en has not reached the target count value ⁇ cmd (S107: NO), the process proceeds to S108.
  • the drive control unit 55 determines whether or not the fixed energization phase has been set. If it is determined that the stationary electrification phase is set (S108: YES), the process proceeds to S114. If it is determined that the stationary electrification phase is not set (S108: NO), the process proceeds to S109.
  • the drive control unit 55 refers to the offset amount setting map shown in FIG. 6, and determines the offset amount based on the motor rotation speed N at the time of entering the stop mode.
  • the motor rotational speed N is divided into five stages, and Hi, MidHi, Mid, MidLo, Lo are set from the high speed side.
  • the offset amount when switching the shift range from the P range to the D range is +4 counts when the motor rotation speed N is Hi, +2 counts when MidHi, 0 counts when Mid, -2 counts when MidLo, Lo When -4 count.
  • the offset amount when switching the shift range from the D range to the P range is -4 counts when the motor rotational speed N is Hi, -2 counts when MidHi, 0 counts when Mid, +2 counts when MidLo, Lo If it is +4 count.
  • the number of steps of the motor rotational speed N, the threshold value, the offset amount and the like can be set arbitrarily. Also, the offset amount may be different depending on the target shift range. The same applies to the offset amount reset map described later. Further, the number of stages and the threshold may be different between the offset amount setting map of FIG. 5 and the offset amount reset map of FIG.
  • the drive control unit 55 sets the stationary electrification phase based on the target count value ⁇ cmd and the offset amount. A specific example of setting of the stationary electrification phase will be described later.
  • the drive control unit 55 determines whether or not the fixed electrification phase is reset. If it is determined that the stationary electrification phase has been reset (S111: YES), the process proceeds to S114. If it is determined that the stationary electrification phase is not reset (S111: NO), the process proceeds to S112.
  • the drive control unit 55 corrects the offset amount based on the motor rotation speed N when the target count value ⁇ cmd is reached, with reference to the offset amount reset map shown in FIG.
  • the offset amount when switching the shift range from the P range side to the D range side is +8 when the motor rotational speed N is Hi, +6 when MidHi, +4 when Mid, +4 when MidLo, When Lo, it is 0.
  • the offset amount when switching the shift range from the D range to the P range is -8 when the motor rotational speed N is Hi, -6 when MidHi, -4 when Mid, -2 when MidLo, -2 when Lo It is assumed that 0.
  • the drive control unit 55 resets the stationary electrification phase based on the target count value ⁇ cmd and the offset amount.
  • a specific example of resetting of the stationary electrification phase will be described later.
  • the drive control unit 55 determines whether the elapsed time T after the drive mode has been switched to the stop mode has exceeded the energization continuation time Tth.
  • the energization continuation time Tth is set in accordance with the time required to reliably stop the motor 10. If it is determined that the elapsed time T after the drive mode is switched to the stop mode does not exceed the energization continuation time Tth (S114: NO), the stop mode is continued. When it is determined that the elapsed time T after the drive mode is switched to the stop mode exceeds the energization continuation time Tth (S114: YES), the process proceeds to S115. In S115, the drive control unit 55 sets the drive mode to the standby mode, turns off the switching elements 411 to 413, and turns off the energization of the motor 10.
  • FIG. 7 shows the case where the motor speed SP is Lo, Mid and Hi.
  • the count number of the encoder 13 is "cp".
  • FIG. 7 for simplification, it is described that the motor 10 is rotating at a constant speed from the start of motor drive to the entry into the control range and from the entry into the control range to the stop.
  • the target shift range is switched at time t10, the target count value ⁇ cmd according to the target shift range is set, and the driving of the motor 10 is started.
  • the motor rotational speed N is Mid
  • the control range is entered at time t12, and the fixed energized phase is set to the energized phase according to the target count value ⁇ cmd.
  • the control range is entered at time t13, and the fixed electrification phase is set to a phase on the retardation side by -4 counts than the electrification phase according to the target count value ⁇ cmd.
  • the control range is entered at time t11, and the fixed electrification phase is set to a phase on the advance side by +4 counts more than the electrification phase according to the target count value ⁇ cmd.
  • the motor rotational speed N at the time of reaching the target count value ⁇ cmd is Mid, and the fixed electrification phase after resetting is shown to be the same as the phase before resetting.
  • FIGS. 8 and 9 schematically show a state in which the rotational position of the motor 10 changes, and one square corresponds to one count of the encoder count value ⁇ en, and shows the corresponding energized phase.
  • the transition of the encoder count value ⁇ en accompanying the rotation of the motor 10 is indicated by a dashed dotted arrow.
  • the encoder count value ⁇ en changes from the left side to the right side in the drawing, the right side in the drawing is the advance side, and the left side in the drawing is the retard side.
  • the energized phase corresponding to the target count value ⁇ cmd is the WU phase.
  • the current-carrying phase corresponding to the target count value ⁇ cmd is one phase
  • the current-carrying phase may be adjusted to be two-phase current-carrying by shifting it by +1 or -1.
  • the WU phase corresponding to the target count value ⁇ cmd is a fixed energized phase
  • the motor may stop six counts before the target count value ⁇ cmd if the motor rotational speed N is slow when entering the control range. is there.
  • the present embodiment by setting the energized phase according to the motor rotational speed N at the time of entry into the control range, it is possible to stop at a position closer to the target count value ⁇ cmd.
  • the WU phase corresponding to the target count value ⁇ cmd is a fixed energized phase
  • if it passes without being able to stop at the target count value ⁇ cmd there is a risk that it will rotate six counts beyond the target count value ⁇ cmd.
  • the motor 10 can be more appropriately stopped by resetting the energized phase in accordance with the motor rotational speed N when the target count value ⁇ cmd is reached.
  • the shift range control device 40 switches the shift range by controlling the drive of the motor 10, and includes the angle calculation unit 51, the speed calculation unit 52, and the drive control unit 55.
  • the angle calculation unit 51 calculates an encoder count value ⁇ en as a motor angle that is a rotation angle of the motor 10 based on a detection value of the encoder 13 that detects the rotation position of the motor 10.
  • the speed calculation unit 52 calculates a motor rotation number N which is the rotation speed of the motor 10 based on the detection value of the encoder 13.
  • the drive control unit 55 starts driving the motor 10 when the target shift range is switched, and when the encoder count value ⁇ en reaches the stationary phase energization start position, the stationary phase energization control continues the energization to the same phase.
  • the motor 10 is stopped.
  • the drive control unit 55 sets the stationary electrification phase, which is the electrification phase in the stationary phase electrification control, according to the motor rotation number N when the encoder count value ⁇ en reaches the stationary phase electrification start position. Thereby, the motor 10 can be accurately stopped at the target position.
  • the drive control unit 55 sets the fixed energization phase to the advance side as compared with the case where the motor rotation number N is relatively small. Thereby, control can be performed with high responsiveness without exceeding the control range.
  • Drive control unit 55 resets the fixed energized phase in accordance with motor rotation number N when encoder count value ⁇ en reaches target count value ⁇ cmd set according to the target shift range. Thereby, the motor 10 can be stopped more accurately with respect to the target position.
  • the stationary electrification phase when the rotational speed of the motor is low, the stationary electrification phase is set to be retarded relative to the electrification phase corresponding to the target count value.
  • the fixed electrification phase is not changed to the retard side, and the advance side is advanced with respect to the electrification phase corresponding to the target count value when the rotation speed of the motor at the time of entry into the control range is faster than a predetermined speed.
  • the fixed electrification phase may be set to.
  • the predetermined speed is a speed at which the target count value may pass without being able to stop even if the current-carrying phase according to the target count value is energized.
  • an encoder is used as a rotation angle sensor that detects the rotation angle of the motor.
  • the rotation angle sensor is not limited to the encoder, and any one such as a resolver may be used.
  • a potentiometer is illustrated as an output axis sensor. In other embodiments, the output axis sensor may be anything. Also, the output shaft sensor may be omitted.
  • the detent plate is provided with four valleys.
  • the number of valleys is not limited to four, but may be any number.
  • two valleys corresponding to the P range and the not P range which is a range other than the P range may be provided.
  • the shift range switching mechanism, the parking lock mechanism, etc. may be different from the above embodiment.
  • a reduction gear is provided between the motor shaft and the output shaft.
  • the details of the reduction gear are not mentioned in the above embodiment, for example, a cycloid gear, a planetary gear, a spur gear that transmits torque from the reduction mechanism substantially coaxial with the motor shaft to the drive shaft, or these Any configuration may be used, such as one using a combination of
  • the reduction gear between the motor shaft and the output shaft may be omitted, or a mechanism other than the reduction gear may be provided.
  • this indication is not limited at all to the above-mentioned embodiment, and can be carried out in various forms in the range which does not deviate from the meaning.
  • control unit described in the present disclosure and the method thereof 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. It may be done.
  • control unit described in the present disclosure and the method thereof 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 described in the present disclosure may be a combination of a processor and a memory programmed to perform one or more functions and a processor configured by one or more hardware logic circuits. It may be realized by one or more configured dedicated computers.
  • the computer program may also be stored in a computer readable non-transition tangible storage medium as computer-executable instructions.

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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を切り替えるものである。角度演算部（５１）は、モータ（１０）の回転位置を検出する回転角センサ（１３）の検出値に基づき、モータ（１０）の回転角度であるモータ角度を演算する。速度演算部（５２）は、回転角センサ（１３）の検出値に基づき、モータ（１０）の回転速度であるモータ回転速度を演算する。駆動制御部（５５）は、目標シフトレンジが切り替わったとき、モータ（１０）の駆動を開始し、モータ角度が固定相通電開始位置となったとき、同一相への通電を継続する固定相通電制御にてモータ（１０）を停止させる。駆動制御部（５５）は、固定相通電制御における通電相である固定通電相を、モータ角度が固定相通電開始位置となったときのモータ回転速度に応じて設定する。

Description

シフトレンジ制御装置 関連出願の相互参照
　本出願は、２０１７年１２月２７日に出願された特許出願番号２０１７－２５０５６７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、運転者からのシフトレンジ切替要求に応じてモータを制御することで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、目標位置にてモータを停止させる目標位置停止保持処理を行っている。
特開２００４－２３８９０号公報
　特許文献１のように目標位置停止保持処理を行う場合、目標位置停止保持処理開始時のモータ回転速度が速い場合、オーバーシュートし、目標位置を通りすぎてしまう虞がある。本開示の目的は、モータを精度よく停止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、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ものであって、角度演算部と、速度演算部と、駆動制御部と、を備える。角度演算部は、モータの回転位置を検出する回転角センサの検出値に基づき、モータの回転角度であるモータ角度を演算する。速度演算部は、回転角センサの検出値に基づき、モータの回転速度であるモータ回転速度を演算する。
　駆動制御部は、目標シフトレンジが切り替わったとき、モータの駆動を開始する。また、駆動制御部は、モータ角度が固定相通電開始位置となったとき、同一相での通電を継続する固定相通電制御にてモータを停止させる。駆動制御部は、固定相通電制御おける通電相である固定通電相を、モータ角度が固定相通電開始位置となったときのモータ回転速度に応じて設定する。これにより、目標位置に対して精度よくモータを停止させることができる。
　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バイワイヤシステムを示す概略構成図であり、 図３は、一実施形態によるモータおよびモータドライバを示す回路図であり、 図４は、一実施形態によるモータ制御処理を説明するフローチャートであり、 図５は、一実施形態によるオフセット量設定マップを説明する説明図であり、 図６は、一実施形態によるオフセット量再設定マップを説明する説明図であり、 図７は、一実施形態による固定通電相の設定を説明するタイムチャートであり、 図８は、一実施形態による固定通電相設定の具体例を説明する説明図であり、 図９は、一実施形態による固定通電相設定の具体例を説明する説明図である。
　　　（一実施形態）
　以下、本開示によるシフトレンジ制御装置を図面に基づいて説明する。図１および図２に示すように、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４５（図３参照）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。モータ１０は、例えばＳＲモータであって、巻線組１１を有する。巻線組１１は、Ｕ相コイル１１１、Ｖ相コイル１１２、および、Ｗ相コイル１１３を有する。なお、モータ１０は、ＳＲモータに限らず、ＤＣブラシレスモータ等、どのようなモータを用いてもよい。
　図２に示すように、回転角センサとしてのエンコーダ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磁石と、磁気検出用のホールＩＣ等により構成される。エンコーダ１３は、ロータの回転に同期して、所定角度ごとにＡ相およびＢ相のパルス信号を出力する。
　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、マニュアルバルブ２８を各レンジに対応する位置に保持するための４つの凹部２２が設けられる。凹部２２は、ディテントスプリング２５の基部側から、Ｄ（ドライブ）、Ｎ（ニュートラル）、Ｒ（リバース）、Ｐ（パーキング）の各レンジに対応している。
　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。ディテントローラ２６は、凹部２２のいずれかに嵌まり込む。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を移動する。ディテントローラ２６が凹部２２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。
　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が矢印Ｐの方向に移動する。
　パーキングロックポール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、パーキングロックポール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が逆回転方向に回転し、円錐体３２が矢印Ｐ方向に移動すると、パーキングロックポール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、ディテントプレート２１が正回転方向に回転し、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、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および図３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、ＥＣＵ５０等を有する。図３に示すように、モータドライバ４１は、スイッチング素子４１１～４１３を有する。Ｕ相のスイッチング素子４１１は、Ｕ相コイル１１１の一端に接続される。Ｖ相のスイッチング素子４１２は、Ｖ相コイル１１２の一端に接続される。Ｗ相のスイッチング素子４１３は、Ｗ相コイル１１３の一端に接続される。コイル１１１～１１３の他端は、結線部１１５で接続される。結線部１１５は、グランドと接続される。スイッチング素子４１１～４１３は、ＭＯＳＦＥＴであるが、ＩＧＢＴ等の他の素子を用いてもよい。
　モータドライバ４１とバッテリ４５との間には、モータリレー４２が設けられる。モータリレー４２のオンオフ作動を制御することで、バッテリ４５からの電力の供給および遮断が切り替えられる。
　図２に示すように、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、スイッチング素子４１１～４１３のオンオフ作動を制御することで、目標シフトレンジと、シフトレンジ切替機構２０におけるシフトレンジとが一致するように、モータ１０の駆動を制御する。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。
　角度演算部５１は、エンコーダ１３から出力されるＡ相およびＢ相のパルスに基づき、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の回転位置に応じた値であって、「モータ角度」に対応する。速度演算部５２は、エンコーダカウント値θｅｎに基づき、モータ１０の回転速度であるモータ回転数Ｎを演算する。本実施形態では、モータ回転速度をモータ回転数Ｎとするが、例えば回転角速度等を用いてもよい。
　駆動制御部５５は、エンコーダカウント値θｅｎが、要求シフトレンジに応じて設定される目標カウント値θｃｍｄを含む制御範囲内となるように、フィードバック制御等により通電相を切り替えていくことで、モータ１０を駆動する。本実施形態では、目標カウント値θｃｍｄが「モータ角度目標値」に対応する。制御範囲は、制御下限値θｃｍｄ＿Ｌ以上、制御上限値θｃｍｄ＿Ｈ以下の範囲とする（図７参照）。制御下限値θｃｍｄ＿Ｌおよび制御上限値θｃｍｄ＿Ｈは、式（１）、（２）で表される。
　　θｃｍｄ＿Ｌ＝θｃｍｄ－Ｘ１　　・・・（１）
　　θｃｍｄ＿Ｈ＝θｃｍｄ＋Ｘ２　　・・・（２）
　式中の値Ｘ１、Ｘ２は、ディテントスプリング２５のスプリング力やディテントプレート２１の形状、或いは、パーキングロック保証範囲や各レンジの油圧保証範囲等に応じて、適宜設定される。本実施形態では、Ｘ１＝Ｘ２＝９とする。値Ｘ１、Ｘ２は同じ値であってもよいし、異なっていてもよい。また、レンジ毎に異なる値であってもよい。
　シフトレンジをＤレンジ方向に切り替える場合、エンコーダカウント値θｅｎが制御下限値θｃｍｄ＿Ｌ以上になった場合、同一相への通電を継続する固定相通電制御を行い、モータ１０を停止させる。以下、固定相通電制御における通電相を、固定通電相とする。シフトレンジをＰレンジ方向に切り替える場合、エンコーダカウント値θｅｎが制御上限値θｃｍｄ＿Ｈ以下になった場合、固定相通電制御を行う。すなわち本実施形態では、シフトレンジをＤ方向に切り替える場合、制御下限値θｃｍｄ＿Ｌが「固定相通電開始位置」に対応し、シフトレンジをＰ方向に切り替える場合、制御上限値θｃｍｄ＿Ｈが「固定相通電開始位置」に対応する。以下、シフトレンジをＤレンジ方向に切り替える場合を中心に説明する。
　本実施形態では、モータ１０の応答性と安定性を両立させるべく、一定期間、同一相への通電を保持することで、モータ１０を制御範囲内にて確実に停止させる。ここで、モータ回転数Ｎによらず、目標カウント値θｃｍｄに応じて一意に固定通電相を設定すると、モータ回転数Ｎが大きい場合、オーバーシュートしたり、モータ回転数Ｎが小さい場合、目標まで到達できなかったりする、といった具合に、モータ回転数Ｎに応じ、停止位置がばらつく虞がある。特に、モータ回転数Ｎが大きく、目標カウント値θｃｍｄを通過してしまった場合、当該通電相での次の安定点までモータ１０が回転してしまう虞がある。
　そこで本実施形態では、モータ回転数Ｎに応じ、固定通電相を設定する。本実施形態のモータ制御処理を図４のフローチャートに基づいて説明する。この処理は、駆動制御部５５にて所定の周期（例えば１［ｍｓ］ごと）に実行される。以下、ステップＳ１０１の「ステップ」を省略し、単に記号「Ｓ」と記載する。本実施形態では、マイコン初期化後の駆動モードはスタンバイモードとする。
　Ｓ１０１では、駆動制御部５５は、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）、Ｓ１０４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、駆動制御部５５は、目標シフトレンジが切り替わったか否かを判断する。目標シフトレンジが切り替わっていないと判断された場合（Ｓ１０２：ＮＯ）、本ルーチンを終了する。目標シフトレンジが切り替わったと判断された場合（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、Ｓ１０３へ移行する。
　Ｓ１０３では、駆動制御部５５は、駆動モードをフィードバックモードに切り替える。図中、フィードバックを「Ｆ／Ｂ」と記載する。フィードバックモードでは、フィードバック制御等により、エンコーダカウント値θｅｎが目標カウント値θｃｍｄを含む制御範囲内となるように、モータ１０の駆動を制御する。
　Ｓ１０４では、駆動制御部５５は、駆動モードがフィードバックモードか否かを判断する。駆動モードがフィードバックモードではない、すなわち停止モードであると判断された場合（Ｓ１０４：ＮＯ）、Ｓ１０７へ移行する。駆動モードがフィードバックモードであると判断された場合（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、Ｓ１０５へ移行する。
　Ｓ１０５では、駆動制御部５５は、エンコーダカウント値θｅｎが目標カウント値θｃｍｄを含む制御範囲内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と目標カウント値θｃｍｄとの差の絶対値が９以下になった場合、制御範囲内に到達したと判定する。エンコーダカウント値θｅｎが制御範囲内に到達していないと判断された場合（Ｓ１０５：ＮＯ）、フィードバックモードを継続する。エンコーダカウント値θｅｎが制御範囲内に到達したと判断された場合（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、Ｓ１０６へ移行し、駆動モードを停止モードに切り替える。
　制御モードが停止モードである場合に移行するＳ１０７では、駆動制御部５５は、エンコーダカウント値θｅｎが目標カウント値θｃｍｄに到達したか否かを判断する。エンコーダカウント値θｅｎが目標カウント値θｃｍｄに到達したと判断された場合（Ｓ１０７：ＹＥＳ）、Ｓ１１１へ移行する。エンコーダカウント値θｅｎが目標カウント値θｃｍｄに到達していないと判断された場合（Ｓ１０７：ＮＯ）、Ｓ１０８へ移行する。
　Ｓ１０８では、駆動制御部５５は、固定通電相が設定済みか否かを判断する。固定通電相が設定されていると判断された場合（Ｓ１０８：ＹＥＳ）、Ｓ１１４へ移行する。固定通電相が設定されていないと判断された場合（Ｓ１０８：ＮＯ）、Ｓ１０９へ移行する。
　Ｓ１０９では、駆動制御部５５は、図６に示すオフセット量設定マップを参照し、停止モード突入時のモータ回転数Ｎに基づき、オフセット量を決定する。図６に示すように、本実施形態では、モータ回転数Ｎを５段階に区分し、高速側から、Ｈｉ、ＭｉｄＨｉ、Ｍｉｄ、ＭｉｄＬｏ、Ｌｏとする。シフトレンジをＰレンジ側からＤレンジ側へ切り替えるときのオフセット量を、モータ回転数ＮがＨｉのとき＋４カウント、ＭｉｄＨｉのとき＋２カウント、Ｍｉｄのとき０カウント、ＭｉｄＬｏのとき－２カウント、Ｌｏのとき－４カウントとする。シフトレンジをＤレンジ側からＰレンジ側へ切り替えるときのオフセット量を、モータ回転数ＮがＨｉのとき－４カウント、ＭｉｄＨｉのとき－２カウント、Ｍｉｄのとき０カウント、ＭｉｄＬｏのとき＋２カウント、Ｌｏのとき＋４カウントとする。モータ回転数Ｎの段階数、閾値、オフセット量等は、任意に設定可能である。また、オフセット量は、目標シフトレンジに応じて異なっていてもよい。後述するオフセット量再設定マップについても同様である。また、段階数や閾値は、図５のオフセット量設定マップと図６のオフセット量再設定マップとで異なっていてもよい。
　Ｓ１１０では、駆動制御部５５は、目標カウント値θｃｍｄおよびオフセット量に基づき、固定通電相を設定する。固定通電相の設定の具体例は後述する。
　目標カウント値θｃｍｄに到達したと判断された場合（Ｓ１０７：ＹＥＳ）に移行するＳ１１１では、駆動制御部５５は、固定通電相が再設定されたか否かを判断する。固定通電相が再設定されたと判断された場合（Ｓ１１１：ＹＥＳ）、Ｓ１１４へ移行する。固定通電相が再設定されていないと判断された場合（Ｓ１１１：ＮＯ）、Ｓ１１２へ移行する。
　Ｓ１１２では、駆動制御部５５は、図６に示すオフセット量再設定マップを参照し、目標カウント値θｃｍｄ到達時のモータ回転数Ｎに基づき、オフセット量を補正する。図６に示すように、シフトレンジをＰレンジ側からＤレンジ側へ切り替えるときのオフセット量を、モータ回転数ＮがＨｉのとき＋８、ＭｉｄＨｉのとき＋６、Ｍｉｄのとき＋４、ＭｉｄＬｏのとき＋２、Ｌｏのとき０とする。シフトレンジをＤレンジ側からＰレンジ側へ切り替えるときのオフセット量を、モータ回転数ＮがＨｉのとき－８、ＭｉｄＨｉのとき－６、Ｍｉｄのとき－４、ＭｉｄＬｏのとき－２、Ｌｏのとき０とする。
　Ｓ１３３では、駆動制御部５５は、目標カウント値θｃｍｄおよびオフセット量に基づき、固定通電相を再設定する。固定通電相の再設定の具体例は後述する。
　Ｓ１１４では、駆動制御部５５は、駆動モードが停止モードに切り替わってからの経過時間Ｔが通電継続時間Ｔｔｈを超えたか否かを判断する。通電継続時間Ｔｔｈは、モータ１０を確実に停止させるのに要する時間に応じて設定される。駆動モードが停止モードに切り替わってからの経過時間Ｔが通電継続時間Ｔｔｈを超えていないと判断された場合（Ｓ１１４：ＮＯ）、停止モードを継続する。駆動モードが停止モードに切り替わってからの経過時間Ｔが通電継続時間Ｔｔｈを超えたと判断された場合（Ｓ１１４：ＹＥＳ）、Ｓ１１５へ移行する。Ｓ１１５では、駆動制御部５５は、駆動モードをスタンバイモードとし、スイッチング素子４１１～４１３をオフにし、モータ１０への通電をオフにする。
　本実施形態のモータ制御を図７のタイムチャートに基づいて説明する。図７では、モータ速度ＳＰがＬｏ、Ｍｉｄ、Ｈｉの場合を示す。図中、エンコーダ１３のカウント数を「ｃｐ」とする。なお、図７では、簡略化のため、モータ駆動開始から制御範囲突入時まで、および、制御範囲突入時から停止まで、一定の速度でモータ１０が回転しているものとして記載した。
　図７に示すように、時刻ｔ１０にて、目標シフトレンジが切り替わると、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、モータ１０の駆動が開始される。モータ回転数ＮがＭｉｄのとき、時刻ｔ１２にて制御範囲に突入し、固定通電相は目標カウント値θｃｍｄに応じた通電相に設定される。モータ回転数ＮがＬｏのとき、時刻ｔ１３にて制御範囲に突入し、固定通電相は目標カウント値θｃｍｄに応じた通電相よりも－４カウント分、遅角側の相に設定される。モータ速度ＳＰがＨｉのとき、時刻ｔ１１にて制御範囲に突入し、固定通電相は目標カウント値θｃｍｄに応じた通電相よりも＋４カウント分、進角側の相に設定される。なお、図７の例では、目標カウント値θｃｍｄ到達時のモータ回転数ＮがＭｉｄであるものとし、再設定後の固定通電相が再設定前の相と同一であるものとして示した。
　固定通電相設定の具体例を図８および図９に基づいて説明する。図８および図９では、モータ１０の回転位置が変わっていく状態を模式的に示しており、１マスがエンコーダカウント値θｅｎの１カウントに相当し、対応する通電相を示した。本実施形態では、モータ１０の回転に伴うエンコーダカウント値θｅｎの推移を一点鎖線の矢印で示す。ここでは、エンコーダカウント値θｅｎが紙面左側から右側に変化ものとし、紙面右側が進角側、紙面左側が遅角側である。また、目標カウント値θｃｍｄに対応する通電相がＷＵ相であるものとする。なお、目標カウント値θｃｍｄに対応する通電相が１相である場合、通電相を＋１または－１シフトすることで、２相通電となるように調整してもよい。
　図８は、制御範囲に突入したときのモータ回転数Ｎ＝Ｌｏの場合の例である。制御範囲突入時のモータ回転数ＮがＬｏであるので、オフセット量が－４に設定される。したがって、目標カウント値θｃｍｄに対応するＷＵ相から４カウント分、固定通電相を遅角側にずらし、固定通電相をＵＶ相とする。参考例として、目標カウント値θｃｍｄに対応するＷＵ相を固定通電相とした場合、制御範囲に突入したときのモータ回転数Ｎが遅いと、目標カウント値θｃｍｄより６カウント手前にて停止する虞がある。本実施形態では、制御範囲突入時のモータ回転数Ｎに応じて通電相を設定することで、より目標カウント値θｃｍｄに近い位置で停止させることができる。
　図９は、制御範囲に突入したときのモータ回転数Ｎ＝Ｈｉの場合の例である。制御範囲突入時のモータ回転数ＮがＨｉであるので、オフセット量が＋４に設定される。したがって、目標カウント値θｃｍｄに対応するＷＵ相から４カウント分、固定通電相を進角側にずらし、固定通電相をＶＷ相とする。
　また、エンコーダカウント値θｅｎが目標カウント値θｃｍｄとなったときのモータ回転数Ｎ＝ＭｉｄＬｏであれば、オフセット量が＋２に再設定される。したがって、破線矢印で示すように、固定通電相をＶＷ相からＵＶ相に変更する。
　参考例として、目標カウント値θｃｍｄに対応するＷＵ相を固定通電相とした場合、目標カウント値θｃｍｄで停止できずに通過してしまうと、目標カウント値θｃｍｄより６カウント先まで回転してしまう虞がある。本実施形態では、制御範囲突入時のモータ回転数Ｎに応じて通電相を設定することで、より目標カウント値θｃｍｄに近い位置で停止させることができる。また、目標カウント値θｃｍｄ到達時のモータ回転数Ｎに応じて通電相を設定し直すことで、より適切にモータ１０を停止させることができる。
　以上説明したように、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を切り替えるものであって、角度演算部５１と、速度演算部５２と、駆動制御部５５と、を備える。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の検出値に基づき、モータ１０の回転角度であるモータ角度としてエンコーダカウント値θｅｎを演算する。速度演算部５２は、エンコーダ１３の検出値に基づき、モータ１０の回転速度であるモータ回転数Ｎを演算する。
　駆動制御部５５は、目標シフトレンジが切り替わったとき、モータ１０の駆動を開始し、エンコーダカウント値θｅｎが固定相通電開始位置となったとき、同一相への通電を継続する固定相通電制御にてモータ１０を停止させる。駆動制御部５５は、固定相通電制御における通電相である固定通電相を、エンコーダカウント値θｅｎが固定相通電開始位置となったときのモータ回転数Ｎに応じて設定する。これにより、目標位置に対して精度よくモータ１０を停止させることができる。
　駆動制御部５５は、固定相通電制御において、相対的にモータ回転数Ｎが大きい場合、相対的にモータ回転数Ｎが小さい場合と比較し、固定通電相を進角側に設定する。これにより、制御範囲を超えることなく、応答性よく制御することができる。
　駆動制御部５５は、エンコーダカウント値θｅｎが目標シフトレンジに応じて設定される目標カウント値θｃｍｄに到達したときのモータ回転数Ｎに応じ、固定通電相を再設定する。これにより、目標位置に対して、より精度よくモータ１０を停止させることができる。
　　　（他の実施形態）
　上記実施形態では、モータの回転速度が遅いとき、固定通電相を目標カウント値に対応する通電相よりも遅角側に設定している。他の実施形態では、固定通電相を遅角側への変更を行わず、制御範囲突入時のモータの回転速度が所定速度よりも速い場合に目標カウント値に対応する通電相よりも進角側に固定通電相を設定するようにしてもよい。所定速度は、目標カウント値に応じた通電相に通電しても、目標カウント値で停止できずに通過する可能性のある程度の速度である。
　上記実施形態では、モータの回転角を検出する回転角センサとして、エンコーダを用いる。他の実施形態では、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。上記実施形態では、出力軸センサとしてポテンショメータを例示した。他の実施形態では、出力軸センサは、どのようなものであってもよい。また、出力軸センサを省略してもよい。
　上記実施形態では、ディテントプレートには４つの谷部が設けられる。他の実施形態では、谷部の数は４つに限らず、いくつであってもよい。例えば、Ｐレンジと、Ｐレンジ以外のレンジであるｎｏｔＰレンジに対応する２つの谷部が設けられていてもよい。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 (3)

  1. 　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回転角センサ（１３）の検出値に基づき、前記モータの回転角度であるモータ角度を演算する角度演算部（５１）と、
    　前記回転角センサの検出値に基づき、前記モータの回転速度であるモータ回転速度を演算する速度演算部（５２）と、
    　目標シフトレンジが切り替わったとき、前記モータの駆動を開始し、前記モータ角度が固定相通電開始位置となったとき、同一相への通電を継続する固定相通電制御にて前記モータを停止させる駆動制御部（５５）と、
    　を備え、
    　前記駆動制御部は、前記固定相通電制御における通電相である固定通電相を、前記モータ角度が前記固定相通電開始位置となったときの前記モータ回転速度に応じて設定するシフトレンジ制御装置。
  2. 　前記駆動制御部は、相対的に前記回転速度が大きい場合、相対的に前記回転速度が小さい場合と比較し、前記固定通電相を進角側に設定する請求項１に記載のシフトレンジ制御装置。
  3. 　前記駆動制御部は、前記モータ角度が前記目標シフトレンジに応じて設定されるモータ角度目標値に到達したときの前記モータ回転速度に応じ、前記固定通電相を再設定する請求項１または２に記載のシフトレンジ制御装置。
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