JP6323304B2 - レンジ切換制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、モータを駆動源としてシフトレンジを切り換えるレンジ切換制御装置に関する発明である。

近年、自動車においても、省スペース化、組立性向上、制御性向上等の要求を満たすために、機械的な駆動システムを、モータによって電気的に駆動するシステムに変更する事例が増加する傾向にある。その一例として、車両の自動変速機のレンジ切換機構をモータで駆動するようにしたものがある。

このようなシステムにおいては、例えば、特許文献１（特開２００８−３２１７６号公報）に記載されているように、運転者のレンジ切換操作（シフトレバー操作等）に応じて目標レンジ（目標のシフトレンジ）を切り換え、モータを目標レンジに相当する回転位置まで回転させて、シフトレンジを目標レンジに切り換えるようにしたものがある。

また、この特許文献１では、レンジ切換操作の操作頻度が所定頻度を越えたとき（レンジ切換操作が短い操作間隔で連続して行われる回数が所定値に達したとき）に、モータの発熱による温度上昇が許容レベルを越える可能性があると判断して、モータの通電を禁止するようにしている。

特開２００８−３２１７６号公報

ところで、モータは、電源電圧が低下したり、或は、コイル（巻線）の温度が上昇して抵抗が増大したりすると、コイルに流れる電流が低下してトルクが低下するという特性がある。このような電源電圧の低下やコイルの温度上昇（抵抗増大）による電流低下によって、モータの発生可能なトルクが許容下限値よりも低くなるトルク不足の状態になると、シフトレンジを正常に切り換えることができない可能性があり、例えば、シフトレンジを目標レンジに切り換える途中でモータが止まってしまう等の切換異常が発生する可能性がある。

また、上記特許文献１の技術では、このようなモータの電流低下によるトルク不足が全く考慮されておらず、単にレンジ切換操作の操作頻度が所定頻度を越えたときにモータの通電を禁止するだけである。このため、実際にはシフトレンジを正常に切り換え可能なトルクを発生できる状態であるにも拘らず、モータの通電を禁止してしまう可能性があり、必要以上にシフトレンジの切り換えを禁止してしまう可能性がある。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、モータのトルク不足によるシフトレンジの切換異常の発生を未然に防止しながら、必要以上にシフトレンジの切り換えを禁止してしまうことを回避することができるレンジ切換制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、モータ（１２）を駆動源としてシフトレンジをＰレンジを含む複数のレンジ間で切り換えるレンジ切換機構（１１）と、運転者の切換操作に応じてモータ（１２）を回転駆動してシフトレンジを切り換える制御手段（４１）とを備えたレンジ切換制御装置において、モータ（１２）の電源電圧を検出する電圧検出手段（３３）と、モータ（１２）に流れる電流を検出する電流検出手段（３４）と、電圧検出手段（３３）で検出した電源電圧が所定電圧値よりも低いときにシフトレンジの切り換えを禁止する切換禁止手段（４１）と、電圧検出手段（３３）で検出した電源電圧が所定電圧値以上で且つ電流検出手段（３４）で検出した電流が所定電流値よりも小さいときにシフトレンジの切り換えを一時的に禁止する切換制限を行う切換制限手段（４１）とを備えた構成としたものである。

この構成では、電源電圧が所定電圧値よりも低いときには、電源電圧の低下による電流低下によって、モータの発生可能なトルクが許容下限値（例えばシフトレンジを正常に切り換え可能なトルクの下限値又はそれよりも少し高い値）よりも低くなるトルク不足の状態であると判断して、シフトレンジの切り換えを禁止することができる。また、電源電圧が所定電圧値以上で且つモータ電流（モータに流れる電流）が所定電流値よりも小さいときには、コイルの温度上昇（抵抗増大）による電流低下によって、モータの発生可能なトルクが許容下限値よりも低くなるトルク不足の状態であると判断して、シフトレンジの切り換えを一時的に禁止する切換制限を行うことができる。これにより、モータのトルク不足によるシフトレンジの切換異常（例えばシフトレンジを目標レンジに切り換える途中でモータが止まってしまう異常等）の発生を未然に防止することができる。また、電源電圧が所定電圧値以上で且つモータ電流が所定電流値よりも小さいときに、コイルの温度上昇による電流低下と判断して、シフトレンジの切り換え（モータの通電）を一時的に禁止する切換制限を行うことで、モータ（コイル）の過熱を未然に防止することができると共に、モータ（コイル）を冷却してトルク不足を解消することができる。

一方、上記以外のとき（つまり電源電圧が所定電圧値以上で且つモータ電流が所定電流値以上のとき）には、シフトレンジを正常に切り換え可能なトルクを発生できる状態であると判断して、シフトレンジの切り換えを禁止しない（許可する）ようにできる。これにより、必要以上にシフトレンジの切り換えを禁止してしまう（シフトレンジを正常に切り換え可能なトルクを発生できる状態であるにも拘らずシフトレンジの切り換えを禁止してしまう）ことを回避することができる。

図１は本発明の実施例１におけるレンジ切換機構の斜視図である。 図２はレンジ切換制御システムの概略構成を示す図である。 図３はトルク不足判定ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 図４は切換判定ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 図５は実施例１の切換制限処理ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 図６はモータ電流の挙動を示すタイムチャートである。 図７は所定時間のマップの一例を概念的に示す図である。 図８は実施例２の切換制限処理ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態を具体化した幾つかの実施例を説明する。

本発明の実施例１を図１乃至図７に基づいて説明する。
まず、図１及び図２に基づいてレンジ切換制御システムの構成を説明する。
図１に示すように、レンジ切換機構１１は、車両に搭載された自動変速機２７（図２参照）のシフトレンジをＰレンジ（パーキングレンジ）とＲレンジ（リバースレンジ）とＮレンジ（ニュートラルレンジ）とＤレンジ（ドライブレンジ）との間で切り換える４ポジション式のレンジ切換機構である。このレンジ切換機構１１の駆動源となるモータ１２は、例えばスイッチトリラクタンスモータにより構成されている。このモータ１２には、減速機構２６（図２参照）が内蔵され、その出力軸１２ａ（図２参照）に、レンジ切換機構１１のマニュアルシャフト１３が接続されている。このマニュアルシャフト１３に、ディテントレバー１５が固定されている。

このディテントレバー１５には、ディテントレバー１５の回転に応じて直線運動するマニュアルバルブ３２が連結され、このマニュアルバルブ３２によって自動変速機２７の内部の油圧回路（図示せず）を切り換えることで、シフトレンジを切り換えるようになっている。

また、ディテントレバー１５にはＬ字形のパーキングロッド１８が固定され、このパーキングロッド１８の先端部に設けられた円錐体１９がロックレバー２１に当接している。このロックレバー２１は、円錐体１９の位置に応じて軸２２を中心にして上下動してパーキングギヤ２０をロック／ロック解除するようになっている。パーキングギヤ２０は、自動変速機２７の出力軸に設けられ、このパーキングギヤ２０がロックレバー２１によってロックされると、車両の駆動輪が回り止めされた状態（パーキング状態）に保持される。

一方、ディテントレバー１５をＰ、Ｒ、Ｎ、Ｄの各レンジに保持するためのディテントバネ２３が支持ベース１７に固定され、ディテントレバー１５には、Ｐ、Ｒ、Ｎ、Ｄの各レンジ保持凹部２４が形成されている。ディテントバネ２３の先端に設けられた係合部２３ａがディテントレバー１５の各レンジ保持凹部２４に嵌まり込んだときに、ディテントレバー１５が各レンジの位置に保持されるようになっている。これらディテントレバー１５とディテントバネ２３等からディテントレバー１５の回転位置を各レンジの位置に係合保持する（つまりレンジ切換機構１１を各レンジの位置に保持する）ためのディテント機構１４（節度機構）が構成されている。

Ｐレンジでは、パーキングロッド１８がロックレバー２１に接近する方向に移動して、円錐体１９の太い部分がロックレバー２１を押し上げてロックレバー２１の凸部２１ａがパーキングギヤ２０に嵌まり込んでパーキングギヤ２０をロックした状態となる。それによって、自動変速機２７の出力軸（駆動輪）がロックされた状態（パーキング状態）に保持される。

一方、Ｐレンジ以外のレンジでは、パーキングロッド１８がロックレバー２１から離れる方向に移動して、円錐体１９の太い部分がロックレバー２１から抜け出てロックレバー２１が下降する。それによって、ロックレバー２１の凸部２１ａがパーキングギヤ２０から外れてパーキングギヤ２０のロックが解除され、自動変速機２７の出力軸が回転可能な状態（走行可能な状態）に保持される。

図２に示すように、レンジ切換機構１１のマニュアルシャフト１３には、マニュアルシャフト１３の回転角（回転位置）を検出する回転センサ１６が設けられている。この回転センサ１６は、マニュアルシャフト１３の回転角度に応じた電圧を出力するセンサ（例えばポテンショメータ）によって構成され、その出力電圧によって実際のシフトレンジが、Ｐレンジ、Ｒレンジ、Ｎレンジ、Ｄレンジのいずれであるかを確認できるようになっている。

図２に示すように、モータ１２には、ロータの回転角（回転位置）を検出するためのエンコーダ４６が設けられている。このエンコーダ４６は、例えば磁気式のロータリエンコーダにより構成されており、モータ１２のロータの回転に同期して所定角度毎にＡ相、Ｂ相のパルス信号を出力するように構成されている。レンジ切換制御回路４２のマイコン４１（制御手段）は、エンコーダ４６から出力されるＡ相信号とＢ相信号の立ち上がり／立ち下がりの両方のエッジをカウントして、そのカウント値（以下「エンコーダカウント値」という）に応じてモータドライバ３７によってモータ１２の通電相を所定の順序で切り換えることでモータ１２を回転駆動する。尚、モータ１２の３相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の巻線とモータドライバ３７の組み合わせを２系統設けて、一方の系統が故障しても、他方の系統でモータ１２を回転駆動できる構成にしても良い。

モータ１２の回転中は、Ａ相信号とＢ相信号の発生順序によってモータ１２の回転方向を判定し、正回転（Ｐレンジ→Ｄレンジの回転方向）ではエンコーダカウント値をカウントアップし、逆回転（Ｄレンジ→Ｐレンジの回転方向）ではエンコーダカウント値をカウントダウンする。これにより、モータ１２が正回転／逆回転のいずれの方向に回転しても、エンコーダカウント値とモータ１２の回転角との対応関係が維持されるため、正回転／逆回転のいずれの回転方向でも、エンコーダカウント値によってモータ１２の回転位置を検出して、その回転位置に対応した相の巻線に通電してモータ１２を回転駆動できるようになっている。

レンジ切換制御回路４２には、シフトスイッチ４４で検出したシフトレバー操作位置の信号が入力される。これにより、レンジ切換制御回路４２のマイコン４１は、運転者のシフトレバー操作等に応じて目標レンジ（目標のシフトレンジ）を切り換え、その目標レンジに応じてモータ１２を回転駆動してシフトレンジを切り換え、切り換え後の実際のシフトレンジをインストルメントパネル（図示せず）に設けられたレンジ表示部４５に表示する。

レンジ切換制御回路４２には、車両に搭載されたバッテリ５０（電源）から電源リレー５１を介して電源電圧が供給される。電源リレー５１のオン／オフは、電源スイッチであるＩＧスイッチ５２（イグニッションスイッチ）のオン／オフを手動操作することで切り換えられる。ＩＧスイッチ５２がオンされると、電源リレー５１がオンされてレンジ切換制御回路４２に電源電圧が供給され、ＩＧスイッチ５２がオフされると、電源リレー５１がオフされてレンジ切換制御回路４２への電源供給が遮断（オフ）される。

また、レンジ切換制御回路４２には、電源電圧を検出する電圧センサ３３（電圧検出手段）と、モータ電流（モータ１２に流れる電流）を検出する電流センサ３４（電流検出手段）が設けられている。この電流センサ３４は、モータ電流として、例えば、各相のコイルを接続した集合部に流れる電流又はモータドライバ３７に供給される電流等を検出する。尚、電圧センサ３３や電流センサ３４は、レンジ切換制御回路４２とは別に設けるようにしても良い。

レンジ切換制御回路４２のマイコン４１は、運転者のシフトレバー操作等により目標レンジが切り換えられると、それに応じて目標回転位置（目標カウント値）を変更する。そして、エンコーダカウント値に基づいてモータ１２の通電相を順次切り換えることでモータ１２を目標レンジに相当する目標回転位置まで回転駆動するフィードバック制御を実行して、シフトレンジを目標レンジに切り換える（レンジ切換機構１１の切換位置を目標レンジの位置に切り換える）。

ところで、モータ１２は、電源電圧が低下したり、或は、コイル（巻線）の温度が上昇して抵抗が増大したりすると、コイルに流れる電流が低下してトルクが低下するという特性がある。このような電源電圧の低下やコイルの温度上昇（抵抗増大）による電流低下によって、モータ１２の発生可能なトルクが許容下限値よりも低くなるトルク不足の状態になると、シフトレンジを正常に切り換えることができない可能性があり、シフトレンジを目標レンジに切り換える途中でモータ１２が止まってしまう等の切換異常が発生する可能性がある。

そこで、本実施例１では、レンジ切換制御回路４２のマイコン４１により後述する図３乃至図５の各ルーチンを実行することで、次のような制御を行う。
電圧センサ３３で検出した電源電圧が所定電圧値よりも低いときには、電源電圧の低下による電流低下によって、モータ１２の発生可能なトルクが許容下限値（例えばシフトレンジを正常に切り換え可能なトルクの下限値又はそれよりも少し高い値）よりも低くなるトルク不足の状態であると判断して、シフトレンジの切り換えを禁止する。

また、電圧センサ３３で検出した電源電圧が所定電圧値以上で且つ電流センサ３４で検出したモータ電流が所定電流値よりも小さいときには、コイルの温度上昇による電流低下によって、モータ１２の発生可能なトルクが許容下限値よりも低くなるトルク不足の状態であると判断して、シフトレンジの切り換えを一時的に禁止する切換制限を行う。

この切換制限中に運転者の切換操作の回数が所定回数に達したときには、そのときだけシフトレンジの切り換えを許可し、その後、再びシフトレンジの切り換えを禁止する。但し、切換制限中にシフトレンジの切り換えを許可した回数が所定の上限回数に達した場合には、それ以上はシフトレンジの切り換えを許可しない。

その後、切換制限中にモータ１２に通電しない状態（シフトレンジの切り換え無しの状態）がモータ１２の冷却に必要な所定時間継続したときに、モータ１２が冷却されてトルク不足が解消された状態（シフトレンジを正常に切り換え可能なトルクを発生できる状態）になったと判断して、切換制限を終了する。

以下、本実施例１でレンジ切換制御回路４２のマイコン４１が実行する図３乃至図５の各ルーチンの処理内容を説明する。これらのルーチンが特許請求の範囲でいう切換禁止手段及び切換制限手段としての役割を果たす。

［トルク不足判定ルーチン］
図３に示すトルク不足判定ルーチンは、レンジ切換制御回路４２の電源オン期間中にマイコン４１により所定周期で繰り返し実行される。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ１０１で、電圧センサ３３で検出した電源電圧が所定電圧値以上であるか否かを判定する。ここで、所定電圧値は、例えば、モータ１２の発生可能なトルクが許容下限値となるような電圧値に設定されている。

このステップ１０１で、電源電圧が所定電圧値よりも低いと判定された場合には、電源電圧の低下による電流低下によって、モータ１２の発生可能なトルクが許容下限値よりも低くなるトルク不足の状態であると判断する。この場合、ステップ１０２に進み、切換禁止フラグをＯＮ（オン）にセットして、シフトレンジの切り換え（モータ１２の通電）を禁止する。この後、ステップ１０３に進み、切換制限フラグをＯＦＦ（オフ）にリセットする。

一方、上記ステップ１０１で、電源電圧が所定電圧値以上であると判定された場合には、ステップ１０４に進み、切換禁止フラグをＯＦＦにリセットした後、ステップ１０５に進み、停止制御中であるか否かを判定する。図６に示すように、シフトレンジを切り換える際には、まず、モータ１２の通電相を順次切り換えてモータ１２を目標レンジに相当する目標回転位置に向かって回転させる回転制御を実行した後、モータ１２の通電相を固定（通電相の切り換えを停止）してモータ１２を目標回転位置で停止させる停止制御を実行する。この停止制御中は、回転制御中よりもモータ電流が安定するため、本実施例では、停止制御中に電流センサ３４でモータ電流を検出する。

このステップ１０５で、停止制御中であると判定された場合には、ステップ１０６に進み、電流センサ３４で検出したモータ電流が所定電流値よりも小さいか否かを判定する。ここで、所定電流値は、例えば、モータ１２の発生可能なトルクが許容下限値となるような電流値に設定されている。また、ＰレンジからＮｏｔＰレンジ（Ｐレンジ以外のレンジ）に切り換える場合（パーキングギヤ２０のロックを解除する場合）には、ＮｏｔＰレンジからＰレンジに切り換える場合（パーキングギヤ２０をロックする場合）よりも、大きなトルクが必要になる。そこで、本実施例では、現在のシフトレンジがＰレンジの場合には、現在のシフトレンジがＮｏｔＰレンジの場合よりも所定電流値（トルク不足を判定するための閾値）を大きい値に設定する。

上記ステップ１０１で電源電圧が所定電圧値以上であると判定され、且つ、上記ステップ１０６でモータ電流が所定電流値よりも小さいと判定された場合には、コイルの温度上昇（抵抗増大）による電流低下によって、モータ１２の発生可能なトルクが許容下限値よりも低くなるトルク不足の状態であると判断する。この場合、ステップ１０７に進み、切換制限フラグをＯＮにセットして、シフトレンジの切り換え（モータ１２の通電）を一時的に禁止する切換制限を行う。更に、警告ランプ（図示せず）を点灯又は点滅したり、或は、警告表示部（図示せず）に警告表示したりして、或は、警告音又は音声で、運転者に警告するようにしても良い。

一方、上記ステップ１０１で電源電圧が所定電圧値以上であると判定され、且つ、上記ステップ１０６でモータ電流が所定電流値以上であると判定された場合には、シフトレンジを正常に切り換え可能なトルクを発生できる状態であると判断する。この場合、ステップ１０８に進み、切換制限フラグをＯＦＦにリセットして、シフトレンジの切り換えを禁止しない（許可する）。

その後、上記ステップ１０５で、停止制御中ではないと判定された場合には、ステップ１０９に進み、切換制限フラグがＯＮであるか否かを判定し、切換制限フラグがＯＦＦであると判定された場合には、切換制限フラグをＯＦＦに維持したまま、本ルーチンを終了する。

一方、上記ステップ１０９で、切換制限フラグがＯＮであると判定された場合には、ステップ１１０に進み、モータ１２に通電しない状態（シフトレンジの切り換え無しの状態）がモータ１２の冷却に必要な所定時間継続したか否かを判定する。

この場合、図７に示す所定時間のマップを参照して、電源電圧とモータ電流とに応じた所定時間を設定する。一般に、電源電圧が低いほど、コイルの発熱量が少なく、モータ１２の温度（コイルの温度）と周辺温度との温度差が少なくなって、モータ１２の冷却が遅くなる。また、モータ電流が小さいほど、モータ１２の温度（コイルの温度）が高く、モータ１２が冷却されるまでに要する期間が長くなる。このような特性を考慮して、図７に示す所定時間のマップは、モータ電流が同じであれば、電源電圧が低いほど所定時間が長くなり、また、電源電圧が同じであれば、モータ電流が小さいほど所定時間が長くなるように設定されている。この所定時間のマップは、予め試験データや設計データ等に基づいて作成され、マイコン４１のＲＯＭに記憶されている。

このステップ１１０で、モータ１２に通電しない状態がモータ１２の冷却に必要な所定時間継続していないと判定された場合には、切換制限フラグをＯＮに維持したまま、本ルーチンを終了する。

その後、上記ステップ１１０で、モータ１２に通電しない状態がモータ１２の冷却に必要な所定時間継続したと判定された場合には、モータ１２が冷却されてトルク不足が解消された状態（シフトレンジを正常に切り換え可能なトルクを発生できる状態）になったと判断する。この場合、ステップ１１１に進み、切換制限フラグをＯＦＦにリセットして、切換制限を終了する。

［切換判定ルーチン］
図４に示す切換判定ルーチンは、レンジ切換制御回路４２の電源オン期間中にマイコン４１により所定周期で繰り返し実行される。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ２０１で、後述する図５の切換制限処理ルーチンを実行することで、切換一時禁止フラグをＯＮにセットするか又はＯＦＦにリセットする。

この後、ステップ２０２に進み、切換一時禁止フラグがＯＮであるか否かを判定し、このステップ２０２で、切換一時禁止フラグがＯＦＦであると判定された場合には、ステップ２０３に進み、切換禁止フラグがＯＮであるか否かを判定する。

上記ステップ２０２で切換一時禁止フラグがＯＦＦであると判定され、且つ、上記ステップ２０３で切換禁止フラグがＯＦＦであると判定された場合には、ステップ２０４に進み、運転者により切換操作（シフトレバー操作等）が行われたか否かを判定する。

このステップ２０４で、切換操作が行われたと判定された場合には、ステップ２０５に進み、目標レンジを要求レンジ（切換操作で選択されたシフトレンジ）に切り換える。これにより、モータ１２を目標レンジに相当する目標回転位置まで回転駆動してシフトレンジを目標レンジに切り換える。

一方、上記ステップ２０４で、切換操作が行われていないと判定された場合には、ステップ２０６に進み、目標レンジを現在レンジ（現在のシフトレンジ）に保持する。

これに対して、上記ステップ２０２で切換一時禁止フラグがＯＮであると判定された場合、又は、上記ステップ２０３で切換禁止フラグがＯＮであると判定された場合には、運転者により切換操作が行われたか否かに拘らず、ステップ２０６に進み、目標レンジを現在レンジに保持する。これにより、シフトレンジの切り換えを禁止する。

［切換制限処理ルーチン］
図５に示す切換制限処理ルーチンは、前記図４の切換判定ルーチンのステップ２０１で実行されるサブルーチンである。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ３０１で、切換制限フラグがＯＮであるか否かを判定する。

このステップ３０１で、切換制限フラグがＯＦＦであると判定された場合には、ステップ３０２に進み、運転者の切換操作の回数をカウントする切換操作カウンタのカウント値を「０」にリセットした後、ステップ３０３に進み、シフトレンジの切り換えを許可した回数をカウントする切換許可カウンタのカウント値を「０」にリセットする。この後、ステップ３１０に進み、切換一時禁止フラグをＯＦＦにリセットする。

一方、上記ステップ３０１で、切換制限フラグがＯＮであると判定された場合には、ステップ３０４に進み、運転者により切換操作（シフトレバー操作等）が行われたか否かを判定し、切換操作が行われていないと判定された場合には、そのまま本ルーチンを終了する。

その後、上記ステップ３０４で、切換操作が行われたと判定された場合には、ステップ３０５に進み、運転者の切換操作の回数をカウントする切換操作カウンタのカウント値が所定回数（例えば３〜５回）以上であるか否かを判定する。

このステップ３０５で、切換操作カウンタのカウント値が所定回数よりも小さいと判定された場合（切換操作の回数が所定回数に達していない場合）には、ステップ３０６に進み、切換操作カウンタのカウント値を「１」だけカウントアップした後、ステップ３１１に進み、切換一時禁止フラグをＯＮにセットする。

その後、上記ステップ３０５で、切換操作カウンタのカウント値が所定回数以上であると判定された時点（切換操作の回数が所定回数に達した時点）で、ステップ３０７に進み、シフトレンジの切り換えを許可した回数をカウントする切換許可カウンタのカウント値が上限回数以上であるか否かを判定する。

このステップ３０７で、切換許可カウンタのカウント値が上限回数よりも小さいと判定された場合（シフトレンジの切り換えを許可した回数が上限回数に達していない場合）には、ステップ３０８に進み、切換操作カウンタのカウント値を「０」にリセットした後、ステップ３０９に進み、切換許可カウンタのカウント値を「１」だけカウントアップする。この後、ステップ３１０に進み、切換一時禁止フラグをＯＦＦにリセットする。これにより、運転者の切換操作の回数が所定回数に達したときに（所定回数に達する毎に）、そのときだけシフトレンジの切り換えを許可する。

その後、上記ステップ３０７で、切換許可カウンタのカウント値が上限回数以上であると判定された場合（シフトレンジの切り換えを許可した回数が上限回数に達した場合）には、ステップ３１１に進み、切換一時禁止フラグをＯＮにセットする。これにより、シフトレンジの切り換えを許可した回数が上限回数に達した場合に、それ以上はシフトレンジの切り換えを許可しない。

以上説明した本実施例１では、電圧センサ３３で検出した電源電圧が所定電圧値よりも低いときには、電源電圧の低下による電流低下によって、モータ１２の発生可能なトルクが許容下限値よりも低くなるトルク不足の状態であると判断して、シフトレンジの切り換えを禁止するようにしている。また、電圧センサ３３で検出した電源電圧が所定電圧値以上で且つ電流センサ３４で検出したモータ電流が所定電流値よりも小さいときには、コイルの温度上昇による電流低下によって、モータ１２の発生可能なトルクが許容下限値よりも低くなるトルク不足の状態であると判断して、シフトレンジの切り換えを一時的に禁止する切換制限を行うようにしている。これにより、モータ１２のトルク不足によるシフトレンジの切換異常（例えばシフトレンジを目標レンジに切り換える途中でモータ１２が止まってしまう異常等）の発生を未然に防止することができる。また、電源電圧が所定電圧値以上で且つモータ電流が所定電流値よりも小さいときに、コイルの温度上昇（抵抗増大）による電流低下と判断して、シフトレンジの切り換えを一時的に禁止する切換制限を行うことで、モータ１２（コイル）の過熱を未然に防止することができると共に、モータ１２（コイル）を冷却してトルク不足を解消することができる。

一方、電源電圧が所定電圧値以上で且つモータ電流が所定電流値以上のときには、シフトレンジを正常に切り換え可能なトルクを発生できる状態であると判断して、シフトレンジの切り換えを禁止しない（許可する）ようにしている。これにより、必要以上にシフトレンジの切り換えを禁止してしまう（シフトレンジを正常に切り換え可能なトルクを発生できる状態であるにも拘らずシフトレンジの切り換えを禁止してしまう）ことを回避することができる。

また、本実施例１では、切換制限中に運転者の切換操作の回数が所定回数に達したときには、そのときだけシフトレンジの切り換えを許可し、その後、再びシフトレンジの切り換えを禁止するようにしている。これにより、運転者の切換操作の回数が所定回数に達する前までは、シフトレンジの切り換えを禁止して、モータ１２のトルク不足によりシフトレンジの切り換えを制限していることを運転者に認識させることができる。一方、運転者の切換操作の回数が所定回数に達した場合（つまり運転者が切換操作を何回も繰り返した場合）には、緊急性が高いと判断して、シフトレンジの切り換えを許可して、シフトレンジの切り換えを可能にすることができる。

但し、本実施例１では、切換制限中にシフトレンジの切り換えを許可した回数が所定の上限回数に達した場合には、それ以上はシフトレンジの切り換えを許可しないようにしている。このようにすれば、運転者の意地悪操作（繰り返し操作）により切換制限中に何回もシフトレンジの切り換えを許可してしまうことを防止して、モータ１２の冷却（トルク不足の解消）が遅れてしまうことを防止することができる。

また、本実施例１では、切換制限中にモータ１２に通電しない状態（シフトレンジの切り換え無しの状態）がモータ１２の冷却に必要な所定時間継続したときに、モータ１２が冷却されてトルク不足が解消された状態（シフトレンジを正常に切り換え可能なトルクを発生できる状態）になったと判断して、切換制限を終了するようにしている。これにより、モータが冷却されてトルク不足が解消された状態（シフトレンジを正常に切り換え可能なトルクを発生できる状態）になったときに、シフトレンジの切り換えを許可するようにできる。

更に、本実施例１では、電源電圧とモータ電流とに応じて所定時間を設定し、その際、電源電圧が低いほど所定時間を長くすると共に、モータ電流が小さいほど所定時間を長くするようにしている。これにより、電源電圧が低いほど、コイルの発熱量が少なく、モータ１２の温度（コイルの温度）と周辺温度との温度差が少なくなって、モータ１２の冷却が遅くなるのに対応して、所定時間を長くすることができる。また、モータ電流が小さいほど、モータ１２の温度（コイルの温度）が高く、モータ１２が冷却されるまでに要する時間が長くなるのに対応して、所定時間を長くすることができる。その結果、モータ１２の冷却に必要な所定時間を適正に設定することができると共に、所定時間が必要以上に長くなることを防止して、切換制限を行う期間が過度に長くなることを防止することができる。

また、本実施例１では、現在のシフトレンジがＰレンジの場合には、現在のシフトレンジがＮｏｔＰレンジ（Ｐレンジ以外のレンジ）の場合よりも所定電流値（トルク不足を判定するための閾値）を大きい値に設定するようにしている。これにより、ＰレンジからＮｏｔＰレンジに切り換える場合には、ＮｏｔＰレンジからＰレンジに切り換える場合よりも、大きなトルクが必要になるのに対応して、所定電流値（トルク不足を判定するための閾値）を大きくすることができる。

次に、図８を用いて本発明の実施例２を説明する。但し、前記実施例１と実質的に同一部分については説明を省略又は簡略化し、主として前記実施例１と異なる部分について説明する。

本実施例２では、レンジ切換制御回路４２のマイコン４１により後述する図８の切換制限処理ルーチンを実行することで、切換制限中に運転者の切換操作の継続時間が所定時間に達したときには、そのときだけシフトレンジの切り換えを許可し、その後、再びシフトレンジの切り換えを禁止する。但し、切換制限中にシフトレンジの切り換えを許可した回数が所定の上限回数に達した場合には、それ以上はシフトレンジの切り換えを許可しない。

以下、本実施例２でレンジ切換制御回路４２のマイコン４１が実行する図８の切換制限処理ルーチンの処理内容を説明する。
図８に示す切換制限処理ルーチンでは、まず、ステップ４０１で、切換制限フラグがＯＮであるか否かを判定する。このステップ４０１で、切換制限フラグがＯＦＦであると判定された場合には、ステップ４０２に進み、切換許可カウンタのカウント値を「０」にリセットした後、ステップ４０７に進み、切換一時禁止フラグをＯＦＦにリセットする。

一方、上記ステップ４０１で、切換制限フラグがＯＮであると判定された場合には、ステップ４０３に進み、運転者により切換操作（シフトレバー操作等）が行われたか否かを判定し、切換操作が行われていないと判定された場合には、そのまま本ルーチンを終了する。

その後、上記ステップ４０３で、切換操作が行われたと判定された場合には、ステップ４０４に進み、運転者の切換操作の継続時間（例えばシフトレバーを操作した状態に保持している時間）が所定時間（例えば３ｓｅｃ）以上であるか否かを判定する。
このステップ４０５で、切換操作の継続時間が所定時間よりも短いと判定された場合には、ステップ４０８に進み、切換一時禁止フラグをＯＮにセットする。

その後、上記ステップ４０４で、切換操作の継続時間が所定時間以上であると判定された時点（切換操作の継続時間が所定時間に達した時点）で、ステップ４０５に進み、切換許可カウンタのカウント値が上限回数以上であるか否かを判定する。

このステップ４０５で、切換許可カウンタのカウント値が上限回数よりも小さいと判定された場合（シフトレンジの切り換えを許可した回数が上限回数に達していない場合）には、ステップ４０６に進み、切換許可カウンタのカウント値を「１」だけカウントアップした後、ステップ４０７に進み、切換一時禁止フラグをＯＦＦにリセットする。これにより、運転者の切換操作の継続時間が所定時間に達したときに（所定時間に達する毎に）、そのときだけシフトレンジの切り換えを許可する。

その後、上記ステップ４０５で、切換許可カウンタのカウント値が上限回数以上であると判定された場合（シフトレンジの切り換えを許可した回数が上限回数に達した場合）には、ステップ４０８に進み、切換一時禁止フラグをＯＮにセットする。これにより、シフトレンジの切り換えを許可した回数が上限回数に達した場合に、それ以上はシフトレンジの切り換えを許可しない。

以上説明した本実施例２では、切換制限中に運転者の切換操作の継続時間が所定時間に達したときには、そのときだけシフトレンジの切り換えを許可し、その後、再びシフトレンジの切り換えを禁止するようにしている。これにより、運転者の切換操作の継続時間が所定時間に達しない場合には、シフトレンジの切り換えを禁止して、モータ１２のトルク不足によりシフトレンジの切り換えを制限していることを運転者に認識させることができる。一方、運転者の切換操作の継続時間が所定時間に達した場合（つまり運転者が切換操作を長く継続した場合）には、緊急性が高いと判断して、シフトレンジの切り換えを許可して、シフトレンジの切り換えを可能にすることができる。

尚、上記実施例１と上記実施例２を組み合わせて、切換制限中に運転者の切換操作の回数が所定回数に達したとき又は切換制限中に運転者の切換操作の継続時間が所定時間に達したときに、シフトレンジの切り換えを許可するようにしても良い。この場合も、切換制限中にシフトレンジの切り換えを許可した回数が所定の上限回数に達した場合には、それ以上はシフトレンジの切り換えを許可しないようにすると良い。

また、上記各実施例１，２では、シフトレンジをＰレンジとＲレンジとＮレンジとＤレンジの四つのレンジ間で切り換えるレンジ切換機構を備えたシステムに本発明を適用したが、これに限定されず、例えば、シフトレンジをＰレンジとＮｏｔＰレンジの二つのレンジ間で切り換えるレンジ切換機構を備えたシステムに本発明を適用しても良い。或は、シフトレンジを三つのレンジ間又は五つ以上のレンジ間で切り換えるレンジ切換機構を備えたシステムに本発明を適用しても良い。

その他、本発明は、自動変速機（ＡＴ、ＣＶＴ、ＤＣＴ等）に限定されず、電気自動車用の変速機（減速機）のシフトレンジを切り換えるレンジ切換機構を備えたシステムに適用しても良い等、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。

１１…レンジ切換機構、１２…モータ、３３…電圧センサ（電圧検出手段）、３４…電流センサ（電流検出手段）、４１…マイコン（制御手段，切換禁止手段，切換制限手段）

Claims (8)

1. モータ（１２）を駆動源としてシフトレンジをＰレンジを含む複数のレンジ間で切り換えるレンジ切換機構（１１）と、運転者の切換操作に応じて前記モータ（１２）を回転駆動して前記シフトレンジを切り換える制御手段（４１）とを備えたレンジ切換制御装置において、
   前記モータ（１２）の電源電圧を検出する電圧検出手段（３３）と、
   前記モータ（１２）に流れる電流を検出する電流検出手段（３４）と、
   前記電圧検出手段（３３）で検出した電源電圧が所定電圧値よりも低いときに前記シフトレンジの切り換えを禁止する切換禁止手段（４１）と、
   前記電圧検出手段（３３）で検出した電源電圧が前記所定電圧値以上で且つ前記電流検出手段（３４）で検出した電流が所定電流値よりも小さいときに前記シフトレンジの切り換えを一時的に禁止する切換制限を行う切換制限手段（４１）と
   を備えていることを特徴とするレンジ切換制御装置。
2. 前記切換制限手段（４１）は、前記切換制限中に前記運転者の切換操作の回数が所定回数に達したときに前記シフトレンジの切り換えを許可し、その後、再び前記シフトレンジの切り換えを禁止することを特徴とする請求項１に記載のレンジ切換制御装置。
3. 前記切換制限手段（４１）は、前記切換制限中に前記運転者の切換操作の継続時間が所定時間に達したときに前記シフトレンジの切り換えを許可し、その後、再び前記シフトレンジの切り換えを禁止することを特徴とする請求項１又は２に記載のレンジ切換制御装置。
4. 前記切換制限手段（４１）は、前記切換制限中に前記シフトレンジの切り換えを許可した回数が所定の上限回数に達した場合に、それ以上は前記シフトレンジの切り換えを許可しないことを特徴とする請求項２又は３に記載のレンジ切換制御装置。
5. 前記切換制限手段（４１）は、前記切換制限中に前記モータ（１２）に通電しない状態が該モータ（１２）の冷却に必要な所定の冷却時間継続したときに前記切換制限を終了することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のレンジ切換制御装置。
6. 前記切換制限手段（４１）は、前記電圧検出手段（３３）で検出した電源電圧が低いほど前記所定の冷却時間を長くすることを特徴とする請求項５に記載のレンジ切換制御装置。
7. 前記切換制限手段（４１）は、前記電流検出手段（３４）で検出した電流が小さいほど前記所定の冷却時間を長くすることを特徴とする請求項５又は６に記載のレンジ切換制御装置。
8. 前記切換制限手段（４１）は、現在のシフトレンジが前記Ｐレンジの場合には、現在のシフトレンジが前記Ｐレンジ以外のレンジの場合よりも前記所定電流値を大きくすることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のレンジ切換制御装置。

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