JP5862648B2 - 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。

特開２００４−３０８７５２号公報

特許文献１のシフトバイワイヤシステムでは、シフトレンジを切り替えるとき、モータの回転に同期して所定角度毎にパルス信号を出力するエンコーダの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。

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等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等、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範囲内となるよう、巻線に流れる電流を制限すれば、温度変化や経時変化等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、および、巻線に流れる電流を制限する手段を物理的な回路等で構成する場合、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機能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、リレーと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電圧検出回路と異常検出手段とを備えている。

リレーは、電源とモータとの間に設けられ、オン作動することにより電源からモータへの電力の供給を許容し、オフ作動することにより電源からモータへの電力の供給を遮断する。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、リレーおよび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が合流する箇所である合流箇所に接続するよう設けられ、合流箇所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の平均値が所定の範囲内となるよう、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、電流制限回路により巻線およびスイッチング手段を流れる電流を制限しつつ、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。電圧検出回路は、スイッチング手段に印加されている電圧の値である電圧値を検出する。異常検出手段は、リレーをオン作動させ、かつ、全てのスイッチング手段をオフ作動させたとき、電圧検出回路により検出した電圧値と電流検出回路により検出した電流値とに基づき、電流検出回路の異常を検出可能である。

本発明では、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する電流値に基づき、電流制限回路により巻線およびスイッチング手段を流れる電流を制限しつつ、モータを回転させるため、温度変化や経時変化等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を抑制することができる。これにより、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、本発明では、異常検出手段によって、電圧検出回路により検出した電圧値と電流検出回路により検出した電流値とに基づき、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示す模式図。 本発明の一実施形態による制御装置を適用したシフトレンジ切替装置、および、その近傍を示す斜視図。 本発明の一実施形態の制御装置によるモータの制御に関する処理を示すフロー図。 本発明の一実施形態の制御装置による異常検出処理における検出値と診断結果との対応を示す図。

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、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、制御装置としての電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という。）６０等を備えている。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等を有している。
モータ２０は、本実施形態では、例えばスイッチトリラクタンス（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等を有している。

ステータ２１は、例えば複数の鉄板を積層することにより円環状に形成され、ハウジング１１の内側に固定されるようにして収容されている。ステータ２１は、径方向内側へ突出する突極を周方向に等間隔で複数有している。本実施形態では、ステータ２１は、突極を１２個有している。

巻線２２は、ステータ２１の各突極に巻き回されるようにして複数設けられている。ここで、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。本実施形態では、１２個の巻線２２のうち、４つずつがそれぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対応している。

ロータ２３は、例えば複数の鉄板を積層することにより円柱状に形成され、ステータ２１の内側において回転可能に設けられている。ロータ２３は、径方向外側へ突出する突極を周方向に等間隔で複数有している。本実施形態では、ロータ２３は、突極を８個有している。

モータ軸２４は、ロータ２３の中心にロータ２３と一体に設けられ、ロータ２３とともに回転可能である。モータ軸２４は、ハウジング１１により回転可能に支持されている。これにより、ロータ２３は、モータ軸２４とともにステータ２１の内側において回転可能である。

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、アクチュエータ１０のハウジング１１内に設けられている。エンコーダ１２は、ロータ２３と一体に回転する磁石と、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等により構成されている。エンコーダ１２は、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）。

シフトレンジ切替装置３０は、図２に示すように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に接続し、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から径方向外側に伸びてマニュアルシャフト３１と一体に構成されている。これにより、ディテントプレート３２は、マニュアルシャフト３１と一体にアクチュエータ１０によって回転駆動される。ここで、ディテントプレート３２は、特許請求の範囲における「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と平行に突出するピン３３が設置されている。ピン３３は、マニュアルバルブ４と接続している。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とともに回転することにより、マニュアルバルブ４は軸方向へ往復移動する。すなわち、シフトレンジ切替装置３０は、アクチュエータ１０の回転駆動力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、マニュアルシャフト３１の径方向外側に凹部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のシフトレンジである「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、弾性変形可能に形成されており、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の中心（マニュアルシャフト３１）方向に付勢している。マニュアルシャフト３１を経由してディテントプレート３２に回転方向の所定の力が加わると、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を回転させることにより、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。なお、ディテントローラ３５が各凹部４１〜４４間の凸部を乗り越えるとき、ディテントスプリング３４は撓むようにして弾性変形する。また、このとき、ディテントローラ３５は、回転しながら各凹部４１〜４４および凸部を移動する。

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、図２に示すようにシフトレンジが「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、車両の車輪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。その結果、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、車輪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。
ＥＣＵ６０は、演算手段としてのＭＰＵ、記憶手段としてのＲＡＭおよびＲＯＭ、その他回路、ならびに、入出力手段等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等に基づき、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よう作動する。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。

図１に示すように、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、電圧検出回路７６、ＭＰＵ８０等を備えている。
リレー６５は、バッテリ２とモータ２０との間に設けられ、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。

ＭＯＳ６１、６２、６３は、例えばＭＯＳＦＥＴ等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。ここで、Ｕ相の巻線２２は、導線によりＭＯＳ６１のドレイン端子に接続される。また、Ｖ相の巻線２２は、導線によりＭＯＳ６２のドレイン端子に接続される。さらに、Ｗ相の巻線２２は、導線によりＭＯＳ６３のドレイン端子に接続される。

ＭＯＳ６１、６２、６３の各ソース端子には導線の一端が接続されている。当該導線の他端は、互いに接続されて合流箇所Ｐ１を形成している。合流箇所Ｐ１は、抵抗を経由してバッテリ２の低電位側、すなわち、グランドに接続されている。
ＭＰＵ８０は、種々の演算を行う半導体チップである。

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をオン作動させる。これにより、リレー６５がオン状態になる。本実施形態では、リレー６５にオン信号が出力されていないときは、リレー６５はオフ状態である。

ＭＰＵ８０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。リレー６５がオン状態のとき、バッテリ２からモータ２０への電力の供給が許容されるため、モータ２０は回転可能である。

ＭＯＳ駆動回路７２は、ＭＯＳ６１、６２、６３の各ゲート端子に接続している。ＭＯＳ駆動回路７２は、ＭＯＳ６１、６２、６３の各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をオン作動させる。これにより、ＭＯＳ６１、６２、６３がオン状態になる。本実施形態では、ＭＯＳ６１、６２、６３にオン信号が出力されていないときは、ＭＯＳ６１、６２、６３はオフ状態である。

ＭＰＵ８０は、概念的な機能部として駆動信号算出部８１を有している。ＭＰＵ８０は、駆動信号算出部８１で各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。例えばリレー６５がオン状態で、かつ、ＭＯＳ６１がオン状態のとき、Ｕ相の巻線２２に電流が流れる。また、リレー６５がオン状態で、かつ、ＭＯＳ６２がオン状態のとき、Ｖ相の巻線２２に電流が流れる。また、リレー６５がオン状態で、かつ、ＭＯＳ６３がオン状態のとき、Ｗ相の巻線２２に電流が流れる。一方、ＭＯＳ６１、６２、６３がオフ状態のときは、対応する相の巻線２２に電流は流れない。ここで、ＭＯＳ６１、６２、６３は、特許請求の範囲における「スイッチング手段」に対応している。

ＭＰＵ８０は、ＭＯＳ駆動回路７２を経由して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。ここで、ＭＰＵ８０（駆動信号算出部８１）およびＭＯＳ駆動回路７２は、特許請求の範囲における「制御部」に対応している。

エンコーダ検出回路７３は、エンコーダ１２に接続するよう設けられている。エンコーダ１２は、モータ２０（ロータ２３）の回転角の変化分に応じてＡ相、Ｂ相のパルス信号をエンコーダ検出回路７３に対し出力する。ＥＣＵ６０は、エンコーダ検出回路７３が検出したエンコーダ１２のパルス信号を検出可能である。

上述のように、本実施形態でのエンコーダ１２は、モータ２０の回転に応じてパルス信号を出力するインクリメンタル型のエンコーダである。ＥＣＵ６０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）させる。これにより、ＥＣＵ６０は、モータ２０（ロータ２３）の回転状態を検出可能である。ＥＣＵ６０は、エンコーダ１２によってモータ２０の回転状態を検出することにより、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。なお、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が行われる。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。

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ている。これにより、電流検出回路７４は、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。ＭＰＵ８０は、電流検出回路７４を経由して、合流箇所Ｐ１を流れる電流の電流値を検出可能である。

電流制限回路７５は、電流検出回路７４およびＭＯＳ駆動回路７２に接続するよう設けられている。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の平均値が所定の範囲内となるよう、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。

電圧検出回路７６は、各ＭＯＳ６１、６２、６３のドレイン端子に接続するよう設けられている。これにより、電圧検出回路７６は、各ＭＯＳ６１、６２、６３のドレイン端子に印加されている電圧の値である電圧値（Ｖ_i）を検出可能である。ここで、Ｖ_iのｉは、Ｕ、Ｖ、Ｗであり、Ｖ_UはＭＯＳ６１（Ｕ相）に印加されている電圧値、Ｖ_VはＭＯＳ６２（Ｖ相）に印加されている電圧値、Ｖ_WはＭＯＳ６３（Ｗ相）に印加されている電圧値である。ＭＰＵ８０は、電圧検出回路７６を経由して、各ＭＯＳ６１、６２、６３のドレイン端子に印加されている電圧の電圧値を検出可能である。

ＥＣＵ６０は、シフト選択手段としてのレンジセレクタ５のセレクタセンサ６に電気的に接続している（図１参照）。
セレクタセンサ６は、車両の運転者がレンジセレクタ５を操作することにより指令したレンジ（以下、「指令レンジ」という。）を検出する。セレクタセンサ６は、検出した信号をＥＣＵ６０のＭＰＵ８０へ出力する。

ＥＣＵ６０のＭＰＵ８０は、セレクタセンサ６から出力された指令レンジに関する信号に基づき、目標レンジを決定する。より具体的には、本実施形態では、セレクタセンサ６の信号、ブレーキの信号、および、車速センサの信号等に基づき目標レンジを決定する。ＥＣＵ６０は、自動変速機３のシフトレンジが、決定された目標レンジとなるようアクチュエータ１０の回転を制御する。すなわち、モータ２０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る。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。

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のため、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、学習した基準位置と所定回転量（制御定数）とに基づき各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。本実施形態では、ＥＣＵ６０のＭＰＵ８０は、ディテントプレート３２の可動範囲の端部（ＰレンジまたはＤレンジ）に対応するモータ２０の基準位置を学習する。

また、ＥＣＵ６０のＭＰＵ８０は、基準位置を学習した後においては、当該基準位置と、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、そのときの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、ＥＣＵ６０は、検出した実レンジの情報を、例えば、車両の運転席前方に設けられた表示装置７に表示する。これにより、運転者は、その時点の実レンジを確認することができる。本実施形態では、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、ＭＰＵ８０が基準位置学習制御を行うとき、モータ２０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等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、本実施形態では、基準位置学習制御を行うとき、電流検出回路７４および電流制限回路７５により、合流箇所Ｐ１を流れる電流の電流値の平均値が所定の範囲内となるよう、巻線２２およびＭＯＳ６１、６２、６３を流れる電流を制限する。これにより、温度変化や経時変化等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、ＭＰＵ８０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（ＰレンジまたはＤレンジに対応する位置）で停止するまでモータ２０を回転させる。このとき、ＭＰＵ８０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」によりモータ２０（ロータ２３）を回転させる。ＭＰＵ８０は、モータ２０の回転が停止し所定時間が経過したときのエンコーダ１２からのパルス信号のカウント値に基づき、基準位置を学習する。

このように、本実施形態では、ＭＰＵ８０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。ここで、ＭＰＵ８０は、特許請求の範囲における「基準位置学習手段」に対応している。また、ＭＰＵ８０による基準位置の学習に関する制御を「基準位置学習制御」という。また、基準位置学習制御を行うとき、ディテントローラ３５がＰレンジまたはＤレンジに対応する凹部４１または凹部４４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」等ということがある。

ＭＰＵ８０は、通常、エンコーダ１２からの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の通電相を順次切り替えることでロータ２３を目標回転位置まで回転駆動する。すなわち、ＭＰＵ８０は、ロータ２３（モータ２０）の回転状態をフィードバックしながらモータ２０を回転駆動することでシフトレンジを目標レンジに切り替える。以下、ＭＰＵ８０による上記制御を「通常駆動制御」という。

次に、ＭＰＵ８０によるモータ２０の制御について、図３に基づき説明する。
図３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。

Ｓ１０１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等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。Ｓ１０１における、より具体的な異常診断の仕方については、後述する。ここで、異常を検出した場合、例えば表示装置７に警告灯を表示する等して、シフトバイワイヤシステム１に異常が生じていることを運転者に通知する。例えばＳ１０１で異常が検出されなかった場合、処理はＳ１０２へ移行する。
Ｓ１０２では、ＭＰＵ８０は、上述の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。Ｓ１０２の後、処理はＳ１０３へ移行する。

Ｓ１０３では、ＭＰＵ８０は、上述の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、ＭＰＵ８０は、Ｓ１０３で基準位置の学習を行うとき、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モータ２０を回転させる。Ｓ１０３の後、処理はＳ１０４へ移行する。
Ｓ１０４では、ＭＰＵ８０は、上述の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。

ＭＰＵ８０は、概念的な機能部として異常検出部８２を有している。次に、ＭＰＵ８０の異常検出部８２による電流検出回路７４の異常検出に関する処理について、図４に基づき説明する。
異常検出部８２による電流検出回路７４の異常検出に関する処理は、上述のＳ１０１の初期異常診断時に行われる。すなわち、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。

ＭＰＵ８０（異常検出部８２）は、リレー６５をオン作動させ、かつ、全てのＭＯＳ（６１、６２、６３）をオフ作動させたとき、電圧検出回路７６により検出した電圧値と電流検出回路７４により検出した電流値とに基づき、電流検出回路７４の異常を検出する。

具体的には、図４に示すように、異常検出部８２は、電圧検出回路７６により検出した電圧値が所定値以上（Ｈｉ）で、かつ、電流検出回路７４により検出した電流値が所定値以下（Ｌｏ）のとき、「電流検出回路７４は正常である」と判断する。一方、異常検出部８２は、電圧検出回路７６により検出した電圧値が所定値以上（Ｈｉ）で、かつ、電流検出回路７４により検出した電流値が所定値以上（Ｈｉ）のとき、「出力される値が正側にオフセットされるオフセット故障が電流検出回路７４に生じている」と判断する。

また、異常検出部８２は、電圧検出回路７６により検出した電圧値が所定値以下（Ｌｏ）で、かつ、電流検出回路７４により検出した電流値が所定値以下（Ｌｏ）のとき、「バッテリ２からＭＯＳ６１、６２、６３までの通電経路に断線故障が生じている」、または、「常時オフ状態となるオフ故障がリレー６５に生じている」と判断する。

また、異常検出部８２は、電圧検出回路７６により検出した電圧値が所定値以下（Ｌｏ）で、かつ、電流検出回路７４により検出した電流値が所定値以上（Ｈｉ）のとき、「常時オン状態となるオン故障がＭＯＳ６１、６２、６３のいずれかに生じている」と判断する。
このように、異常検出部８２は、１回の診断で、電流検出回路７４の異常に加え、通電経路の断線故障、リレー６５の異常、および、ＭＯＳ６１、６２、６３の異常についても検出可能である。

ＭＰＵ８０（異常検出部８２）は、上述のＳ１０１の初期異常診断において「電流検出回路７４は正常である」と判断した場合、Ｓ１０２の初期駆動制御を開始する。
一方、ＭＰＵ８０（異常検出部８２）は、上述のＳ１０１の初期異常診断において「出力される値が正側にオフセットされるオフセット故障が電流検出回路７４に生じている」、「バッテリ２からＭＯＳ６１、６２、６３までの通電経路に断線故障が生じている」、「常時オフ状態となるオフ故障がリレー６５に生じている」、または、「常時オン状態となるオン故障がＭＯＳ６１、６２、６３のいずれかに生じている」と判断した場合、例えば表示装置７に警告灯を表示する等して、シフトバイワイヤシステム１に異常が生じていることを運転者に通知する。この場合、本実施形態では、ＭＰＵ８０は、後に続くＳ１０２の初期駆動制御、Ｓ１０３の基準位置学習制御、および、Ｓ１０４の通常駆動制御を行わない。なお、電流検出回路７４に異常が生じている場合、Ｓ１０３において基準位置学習制御を正しく行うことができないおそれがある。
このように、Ｓ１０１において、ＭＰＵ８０の異常検出部８２は、特許請求の範囲における「異常検出手段」として機能する。

なお、本実施形態では、例えばＳ１０４の通常駆動制御において、リレー６５をオン作動させ（通常駆動制御時、リレー６５はオン作動されている）、かつ、全てのＭＯＳ（６１、６２、６３）をオフ作動させたタイミングで、電圧検出回路７６により電圧値を検出し、電流検出回路７４により電流値を検出すれば、検出した電圧値と電流値とに基づき、通電経路の断線故障、リレー６５の異常、および、ＭＯＳ６１、６２、６３の異常を検出可能である。

以上説明したように、（１）本実施形態は、複数の相の巻線２２を有しバッテリ２から供給される電力により回転することでディテントプレート３２を回転駆動するモータ２０を制御するＥＣＵ６０であって、リレー６５とＭＯＳ６１、６２、６３とＭＰＵ８０と電流検出回路７４と電流制限回路７５と基準位置学習手段と電圧検出回路７６と異常検出手段とを備えている。

リレー６５は、バッテリ２とモータ２０との間に設けられ、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。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は、リレー６５および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の平均値が所定の範囲内となるよう、巻線２２およびＭＯＳ６１、６２、６３を流れる電流を制限する。ＭＰＵ８０は、基準位置学習手段として機能し、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。電圧検出回路７６は、ＭＯＳ６１、６２、６３に印加されている電圧の値である電圧値を検出する。ＭＰＵ８０の異常検出部８２は、異常検出手段として機能し、リレー６５をオン作動させ、かつ、全てのＭＯＳ（６１、６２、６３）をオフ作動させたとき、電圧検出回路７６により検出した電圧値と電流検出回路７４により検出した電流値とに基づき、電流検出回路７４の異常を検出可能である。

本実施形態では、モータ２０の基準位置を学習するとき、電流検出回路７４により検出する電流値に基づき、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、モータ２０を回転させるため、温度変化や経時変化等による各相の電流値の変化、および、モータ２０のトルクの変化を抑制することができる。これにより、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、本実施形態では、異常検出部８２によって、電圧検出回路７６により検出した電圧値と電流検出回路７４により検出した電流値とに基づき、電流検出回路７４の異常を検出可能である。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、（２）本実施形態では、異常検出部８２は、電圧検出回路７６により検出した電圧値が所定値以上で、かつ、電流検出回路７４により検出した電流値が所定値以下のとき、「電流検出回路７４は正常である」と判断し、電圧検出回路７６により検出した電圧値が所定値以上で、かつ、電流検出回路７４により検出した電流値が所定値以上のとき、「出力される値が正側にオフセットされるオフセット故障が電流検出回路７４に生じている」と判断する。このように、比較的簡単な処理により電流検出回路７４の異常検出を行うため、処理に要する時間を短縮することができるとともに、異常検出部８２の処理負荷を抑制することができる。

また、（３）本実施形態では、異常検出部８２は、電圧検出回路７６により検出した電圧値が所定値以下で、かつ、電流検出回路７４により検出した電流値が所定値以下のとき、「バッテリ２からＭＯＳ６１、６２、６３までの通電経路に断線故障が生じている」、または、「常時オフ状態となるオフ故障がリレー６５に生じている」と判断する。

また、（４）本実施形態では、異常検出部８２は、電圧検出回路７６により検出した電圧値が所定値以下で、かつ、電流検出回路７４により検出した電流値が所定値以上のとき、「常時オン状態となるオン故障がＭＯＳ６１、６２、６３に生じている」と判断する。
このように、本実施形態では、電流検出回路７４の異常に加え、通電経路の断線故障、リレー６５の異常、および、ＭＯＳ６１、６２、６３の異常についても検出可能である。

また、（５）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）
上述の実施形態では、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、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ＨＶ（ハイブリッド車）の自動変速機（Ａ／Ｔ）の他、「Ｐ」または「ｎｏｔＰ」の２ポジションを切り替えるＥＶ（電気自動車）もしくはＨＶ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に設けられたディテントプレート（駆動対象）に形成し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。

２ ・・・・バッテリ（電源）
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）
６５ ・・・リレー
７２ ・・・ＭＯＳ駆動回路（制御部）
７４ ・・・電流検出回路
７５ ・・・電流制限回路
７６ ・・・電圧検出回路
８０ ・・・ＭＰＵ（制御部、基準位置学習手段、異常検出手段）
８１ ・・・駆動信号算出部（制御部）
８２ ・・・異常検出部（異常検出手段）
Ｐ１ ・・・合流箇所

Claims (5)

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、
   前記電源と前記モータとの間に設けられ、オン作動することにより前記電源から前記モータへの電力の供給を許容し、オフ作動することにより前記電源から前記モータへの電力の供給を遮断するリレー（６５）と、
   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、
   前記リレーおよび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、８１）と、
   前記巻線および前記スイッチング手段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、前記合流箇所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、
   前記電流検出回路により検出される電流値の平均値が所定の範囲内となるよう、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、
   前記電流制限回路により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、
   前記スイッチング手段に印加されている電圧の値である電圧値を検出する電圧検出回路（７６）と、
   前記リレーをオン作動させ、かつ、全ての前記スイッチング手段をオフ作動させたとき、前記電圧検出回路により検出した電圧値と前記電流検出回路により検出した電流値とに基づき、前記電流検出回路の異常を検出可能な異常検出手段（８０、８２）と、
   を備える制御装置。
2. 前記異常検出手段は、
   前記電圧検出回路により検出した電圧値が所定値以上で、かつ、前記電流検出回路により検出した電流値が所定値以下のとき、「前記電流検出回路は正常である」と判断し、
   前記電圧検出回路により検出した電圧値が所定値以上で、かつ、前記電流検出回路により検出した電流値が所定値以上のとき、「出力される値が正側にオフセットされるオフセット故障が前記電流検出回路に生じている」と判断することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
3. 前記異常検出手段は、前記電圧検出回路により検出した電圧値が所定値以下で、かつ、前記電流検出回路により検出した電流値が所定値以下のとき、「前記電源から前記スイッチング手段までの通電経路に断線故障が生じている」、または、「常時オフ状態となるオフ故障が前記リレーに生じている」と判断することを特徴とする請求項１または２に記載の制御装置。
4. 前記異常検出手段は、前記電圧検出回路により検出した電圧値が所定値以下で、かつ、前記電流検出回路により検出した電流値が所定値以上のとき、「常時オン状態となるオン故障が前記スイッチング手段に生じている」と判断することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の制御装置。
5. 請求項１〜４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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