JP4968178B2 - レンジ切換機構の制御装置 - 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機構の制御装置に関する発明である。

近年の車両は、電子制御化が進み、特許文献１（特開２００４−３０８８４７号公報）に示すように、運転者のレンジ切換操作（シフトレバーの操作）をスイッチ等で検出して、その検出信号に基づいてモータを駆動制御してレンジ切換機構のシフトレンジを目標のレンジに切り換える、いわゆるシフトバイワイヤ方式のレンジ切換制御システムが開発されている。

更に、特許文献１のシステムでは、モータの停止中でも、モータの回転位置をエンコーダのカウント値に基づいて監視し、モータの回転位置検出値（エンコーダのカウント値）が目標シフトレンジに相当するＦ／Ｂ目標範囲から外れたときに、モータの回転位置検出値をＦ／Ｂ目標範囲内の中央値（目標値）に一致させるようにモータをフィードバック制御（以下「Ｆ／Ｂ制御」と表記）するようにしている。
特開２００４−３０８８４７号公報

しかし、上記特許文献１の構成では、運転者がレンジ切換操作（シフトレバーの操作）を行わない場合でも、エンコーダからノイズ等の異常なパルスが出力されると、モータの回転位置検出値がＦ／Ｂ目標範囲から外れる場合があり、この場合でも、モータの回転位置検出値がＦ／Ｂ目標範囲内に収まるようにモータがＦ／Ｂ制御されるため、実シフトレンジが運転者の意図するシフトレンジと異なるシフトレンジに間違って切り換えられてしまう可能性がある。

このような課題を解決するために、本発明者らは、図７に示すように、回転位置検出手段の検出結果が異常な状態が所定の仮異常判定期間続いた時点ｔ1 で、異常の可能性あり（以下これを「仮異常」という）と判定して、モータのＦ／Ｂ制御を禁止（ＯＦＦ）し且つレンジ切換機構をニュートラル状態に制御し、その後、仮異常と判定された後も、回転位置検出手段の検出結果が異常な状態が所定の本異常判定期間続いた時点ｔ2 で、本当の異常（以下これを「本異常」という）と判定して所定のフェイルセーフ処理（オープンループ制御等）を実行するシステムを研究開発している。

しかし、この構成では、運転者がレンジ切換操作を行わない場合（例えばＤレンジで走行し続けている場合）でも、仮異常と判定されてから本異常と判定されるまでの期間は、ニュートラル状態に制御されるため、エンジン動力を駆動輪に伝達できなくなり、車両を駆動できなくなる事態が発生する。

本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、運転者がシフトレンジを一定に維持して走行しているときに、回転位置検出手段の検出結果が異常な状態になった場合でも、実シフトレンジが運転者の意図するシフトレンジと異なるシフトレンジに間違って切り換えられてしまうことを防止できると共に、車両を駆動できなくなる事態を回避できて、レンジ切換制御システムの信頼性を向上できるレンジ切換機構の制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、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機構と、前記モータの回転位置又は該モータにより回転駆動される回転部材の回転位置を検出する回転位置検出手段と、前記回転位置検出手段の検出結果に基づいて実シフトレンジを目標シフトレンジに切り換えるように前記モータをフィードバック制御（以下「Ｆ／Ｂ制御」と表記）するＦ／Ｂ制御手段とを備えたレンジ切換機構の制御装置において、前記目標シフトレンジが切り換えられてから所定のＦ／Ｂ制御許可期間が経過した後は前記Ｆ／Ｂ制御手段による前記モータのＦ／Ｂ制御を禁止するＦ／Ｂ制御禁止手段を備え、前記Ｆ／Ｂ制御許可期間を、実シフトレンジを目標シフトレンジに切り換えるのに必要なモータ駆動時間よりも長い時間に設定したことを第１の特徴とし、更に、回転位置検出手段の検出結果が異常な状態が所定の仮異常判定期間続いたときに異常の可能性あり（以下これを「仮異常」という）と判定する仮異常時制御手段と、前記仮異常と判定された後も前記回転位置検出手段の検出結果が異常な状態が所定の本異常判定期間続いたときに本当の異常（以下これを「本異常」という）と判定して所定のフェイルセーフ処理を実行する本異常時制御手段とを備え、前記仮異常時制御手段は、前記目標シフトレンジの切換後のＦ／Ｂ制御許可期間内に仮異常と判定された場合には、前記モータのＦ／Ｂ制御を禁止し且つ前記レンジ切換機構をニュートラル状態に制御し、一方、前記Ｆ／Ｂ制御禁止手段により前記モータのＦ／Ｂ制御が禁止されている期間に仮異常と判定された場合には、当該仮異常と判定する前と同じ制御を継続することを第２の特徴とするものである。

要するに、運転者がシフトレンジを一定に維持して走行している場合は、回転位置検出手段の検出結果がＦ／Ｂ目標範囲から外れることがあったとしても、その原因は、回転位置検出手段の検出結果が異常になっただけと考えられ、実シフトレンジは一定に維持されているものと考えられるため、回転位置検出手段の検出結果がＦ／Ｂ目標範囲から外れても、これを無視するという制御が可能となり、モータをＦ／Ｂ制御する必要がない（シフトレンジを切り換える必要がない）。

この点に着目して、請求項１に係る発明は、目標シフトレンジが切り換えられてから、実シフトレンジを目標シフトレンジに切り換えるのに必要なモータ駆動時間よりも長い時間に設定されたＦ／Ｂ制御許可期間が経過するまでモータのＦ／Ｂ制御を許可し、当該Ｆ／Ｂ制御許可期間が経過した後は、モータのＦ／Ｂ制御を禁止するようにしたものである。このようにすれば、目標シフトレンジが切り換えられてからＦ／Ｂ制御許可期間が経過した後は、運転者がシフトレンジを一定に維持して走行している状態であると見なして、回転位置検出手段の検出結果がＦ／Ｂ目標範囲から外れることがあったとしても、その原因は、回転位置検出手段の検出結果が異常なっただけと判断して、これを無視して、モータのＦ／Ｂ制御を禁止するという制御が可能となる。これにより、運転者がシフトレンジを一定に維持して走行しているときに、回転位置検出手段の検出結果が異常な状態になった場合でも、実シフトレンジが運転者の意図するシフトレンジと異なるシフトレンジに間違って切り換えられてしまうことを防止できると共に、レンジ切換機構をニュートラル状態に制御する必要がなく、車両を駆動できなくなる事態を回避できて、レンジ切換制御システムの信頼性を向上することができる。

更に、本発明は、回転位置検出手段の検出結果が異常な状態が所定の仮異常判定期間続いたときに異常の可能性あり（以下これを「仮異常」という）と判定する仮異常時制御手段と、前記仮異常と判定された後も前記回転位置検出手段の検出結果が異常な状態が所定の本異常判定期間続いたときに本当の異常（以下これを「本異常」という）と判定して所定のフェイルセーフ処理を実行する本異常時制御手段とを備え、前記仮異常時制御手段は、前記目標シフトレンジの切換後のＦ／Ｂ制御許可期間内に仮異常と判定された場合には、前記モータのＦ／Ｂ制御を禁止し且つ前記レンジ切換機構をニュートラル状態に制御し、一方、前記Ｆ／Ｂ制御禁止手段により前記モータのＦ／Ｂ制御が禁止されている期間に仮異常と判定された場合には、当該仮異常と判定する前と同じ制御を継続するようにしているため、次のような効果が得られる。

要するに、目標シフトレンジの切換後のＦ／Ｂ制御許可期間内に仮異常と判定された場合には、回転位置検出手段の異常な検出結果に基づいてモータがＦ／Ｂ制御されてシフトレンジが間違ったシフトレンジに切り換えられている可能性があるため、モータのＦ／Ｂ制御を禁止し且つレンジ切換機構をニュートラル状態に制御することで、間違ったシフトレンジで車両が駆動されることを未然に防止することができる。一方、Ｆ／Ｂ制御禁止手段によりモータのＦ／Ｂ制御が禁止されている期間（Ｆ／Ｂ制御許可期間以外の期間）に仮異常と判定された場合には、仮異常と判定される前からモータのＦ／Ｂ制御が禁止されているため、回転位置検出手段の検出結果が異常な状態になっても、シフトレンジが間違ったシフトレンジに切り換えられることはない。従って、この場合は、回転位置検出手段の検出結果が異常な状態になっても、これを無視して、当該仮異常と判定する前と同じ制御を継続するという制御が可能となり、レンジ切換機構をニュートラル状態に制御する必要がなく、車両を駆動できなくなる事態を回避することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を具体化した一実施例を説明する。
まず、図１及び図２に基づいてレンジ切換機構１１の構成を説明する。
レンジ切換機構１１は、自動変速機１２のレンジを、例えば、パーキングレンジ（Ｐ）、リバースレンジ（Ｒ）、ニュートラルレンジ（Ｎ）、ドライブレンジ（Ｄ）に切り換えるためのものである。このレンジ切換機構１１の駆動源となるモータ１３は、例えばスイッチトリラクタンスモータ（ＳＲモータ）等の同期モータにより構成され、減速機構１４（図２参照）を内蔵し、この減速機構１４の出力軸１４ａ（図２参照）の回転位置（回転角）を検出する出力軸センサ１６（回転位置検出手段）が設けられている。

減速機構１４の出力軸１４ａには、遊びのある嵌合連結部（図示せず）によりレンジ切換機構１１のマニュアル軸１５（操作軸）が嵌合連結され、このマニュアル軸１５には、自動変速機１２の油圧回路のマニュアルバルブ１７を切り換えるためのディテントレバー１８が固定されている。このディテントレバー１８にはＬ字形のパーキングロッド１９が固定され、このパーキングロッド１９の先端部に設けられた円錐体２０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２０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２３をロック／ロック解除するようになっている。このパーキングギヤ２３は、自動変速機１２の出力軸に設けられ、このパーキングギヤ２３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。

また、ディテントレバー１８には、マニュアルバルブ１７のスプール弁２４が連結され、モータ１３によって出力軸１４ａを回動させてディテントレバー１８を回動させることで、マニュアルバルブ１７の操作量（スプール弁２４の位置）を切り換えて、自動変速機１２のレンジを、Ｐレンジ、Ｒレンジ、Ｎレンジ、Ｄレンジのいずれかに切り換える。ディテントレバー１８には、スプール弁２４を上記各レンジに対応する位置に保持するための４個の凹部２５が形成されている。

一方、ディテントレバー１８を各レンジに対応する位置に保持するためのディテントバネ２６がマニュアルバルブ１７に固定され、このディテントバネ２６の先端に設けられたローラ２７（係合部）がディテントレバー１８の目標シフトレンジの凹部２５に嵌まり込むことで、ディテントレバー１８が目標シフトレンジに対応する回転位置で保持されて、マニュアルバルブ１７のスプール弁２４の位置が目標シフトレンジの位置で保持されるようになっている。

Ｐレンジでは、パーキングロッド１９がロックレバー２１に接近する方向に移動して、円錐体２０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２３に嵌まり込んでパーキングギヤ２３をロックした状態となり、それによって、自動変速機１２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１９がロックレバー２１から離れる方向に移動して、円錐体２０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が下降し、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１２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。

本実施例では、出力軸センサ１６は、モータ１３の減速機構１４の出力軸１４ａの回転位置に応じて出力電圧がリニアに変化する回転位置センサ（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現在の出力軸１４ａの回転位置、ひいては現在のレンジが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。この出力軸センサ１６は、フェイルセーフのために２個設けられ、通常は、いずれか一方の出力軸センサ１６を使用し、後述する本異常と判定されたときには、２個の出力軸センサ１６のうちの正常な方を使用するようになっている。

モータ１３には、ロータの回転位置を検出するためのエンコーダ３１（回転位置検出手段）が設けられている。このエンコーダ３１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１３のロータの回転に同期してＡ相とＢ相のパルス信号をレンジ切換制御装置３２に出力するように構成されている。レンジ切換制御装置３２のＥＣＵ３３は、エンコーダ３１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、そのエンコーダカウント値に応じてモータドライバ３４，３５によってモータ１３の通電相を所定の順序で切り換えることでモータ１３を回転駆動する。

この際、Ａ相信号とＢ相信号の発生順序によってロータ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１３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１３の回転位置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１３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１３を回転駆動する。

本実施例では、ＥＣＵ３３は、エンコーダ３１の検出モータ回転位置（エンコーダカウント値）に基づいてモータ１３の通電相を順次切り換えることで、モータ１３を目標シフトレンジに相当する目標モータ回転位置（目標値）まで駆動するフィードバック制御（以下「Ｆ／Ｂ制御」と表記する）を実行する。この際、出力軸センサ１６の検出出力軸回転位置と、目標シフトレンジに相当する目標出力軸回転位置との偏差に基づいて、目標シフトレンジに相当する目標モータ回転位置（目標値）を補正するようにしても良い。

更に、ＥＣＵ３３は、回転位置検出手段であるエンコーダ３１と出力軸センサ１６の異常の有無を監視する異常監視機能を搭載している。この異常監視機能は、例えば、(1) Ｆ／Ｂ制御中にエンコーダ３１の検出モータ回転位置（エンコーダカウント値）と出力軸センサ１６の検出出力軸回転位置との関係を監視したり、(2) Ｆ／Ｂ制御中にエンコーダ３１の出力パルス間隔（又はロータ回転速度）を監視したり、(3) エンコーダ３１の出力や出力軸センサ１６の出力が正常な電圧範囲内であるか否かを監視する。

また、ＥＣＵ３３は、後述する図４のダイアグ・フェイルセーフルーチンを実行することで、エンコーダ３１又は出力軸センサ１６の検出結果が異常な状態が所定の仮異常判定期間続いたときに異常の可能性あり（以下これを「仮異常」という）と判定する仮異常時制御手段として機能すると共に、仮異常と判定された後もエンコーダ３１又は出力軸センサ１６の検出結果が異常な状態が所定の本異常判定期間続いたときに本当の異常（以下これを「本異常」という）と判定して本異常時フェイルセーフ処理（退避走行）を実行する本異常時制御手段として機能する。

更に、ＥＣＵ３３は、後述する図３のモータＦ／Ｂ制御ルーチンを実行することで、運転者のレンジ切換操作（シフトレバーの操作）により目標シフトレンジが切り換えられてから所定のＦ／Ｂ制御許可期間が経過した後はモータ１３のＦ／Ｂ制御を禁止するＦ／Ｂ制御禁止手段として機能する。ここで、Ｆ／Ｂ制御許可期間は、実シフトレンジを目標シフトレンジに切り換えるのに必要なモータ駆動時間よりも長い時間に設定されている。

この場合、ＥＣＵ３３は、後述する図４のダイアグ・フェイルセーフルーチンによって目標シフトレンジの切換後のＦ／Ｂ制御許可期間内に仮異常と判定された場合には、モータ１３のＦ／Ｂ制御を禁止し且つレンジ切換機構１１をニュートラル状態に制御し、一方、モータ１３のＦ／Ｂ制御が禁止されている期間に仮異常と判定された場合には、当該仮異常と判定する前と同じ制御を継続する。

更に、ＥＣＵ３３は、本異常と判定された場合には、本異常時フェイルセーフ処理として、２個の出力軸センサ１６のうちの正常な方を使用すると共に、モータ１３をオープンループ制御して本異常時の目標シフトレンジに相当する目標モータ回転位置（目標値）に制御して、シフトレンジを本異常時の目標シフトレンジに切り換える。このオープンループ制御中は、エンコーダ３１のカウント値の情報をフィードバックせずに、モータ１３の通電相を所定タイミングで順次切り換えると共に、その通電相の切換回数をカウントしてそのカウント値に基づいてモータ１３を本異常時の目標シフトレンジに相当する目標モータ回転位置（目標値）まで回転駆動すると共に、出力軸センサ１６の検出出力軸回転位置に基づいて、オープンループ制御によりシフトレンジが本異常時の目標シフトレンジに切り換えられたことが確認されるまでオープンループ制御によるモータ１３の駆動を繰り返す。

尚、本異常時フェイルセーフ処理は、オープンループ制御に限定されず、例えば、エンコーダ３１を２個設け、通常は、いずれか一方のエンコーダ３１を使用してモータ回転位置を検出しながらモータ１３をＦ／Ｂ制御し、本異常と判定されたときに、２個のエンコーダ３１のうちの正常な方を使用して、正常な方のエンコーダ３１でモータ回転位置を検出しながらモータ１３をＦ／Ｂ制御してシフトレンジを目標シフトレンジに切り換えるようにしても良い。

以上説明した本実施例のモータ制御（レンジ切換制御）は、ＥＣＵ３３によって図３及び図４の各ルーチンに従って実行される。以下、図３及び図４の各ルーチンの処理内容を説明する。

［モータＦ／Ｂ制御ルーチン］
図３のモータＦ／Ｂ制御ルーチンは、ＥＣＵ３３の電源オン期間中に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、目標シフトレンジの切換後のＦ／Ｂ制御許可期間内であるか否かを判定し、Ｆ／Ｂ制御許可期間内でないと判定されれば、ステップ１０５に進み、モータ１３のＦ／Ｂ制御を禁止する。これらステップ１０１、１０５の処理が特許請求の範囲でいうＦ／Ｂ制御禁止手段としての役割を果たす。

これに対して、上記ステップ１０１で、目標シフトレンジの切換後のＦ／Ｂ制御許可期間内であると判定されれば、ステップ１０２に進み、出力軸センサ１６又はエンコーダ３１の検出結果がＦ／Ｂ目標範囲外であるか否かを判定し、出力軸センサ１６又はエンコーダ３１の検出結果がＦ／Ｂ目標範囲外でない場合（つまりＦ／Ｂ目標範囲内である場合）には、実シフトレンジが目標シフトレンジに維持されていると判断できるため、ステップ１０５に進み、モータ１３のＦ／Ｂ制御を禁止する。

一方、上記ステップ１０２で、出力軸センサ１６又はエンコーダ３１の検出結果がＦ／Ｂ目標範囲外であると判定されれば、ステップ１０３に進み、仮異常時Ｆ／Ｂ制御禁止中（仮異常と判定されたときのＦ／Ｂ制御禁止中）であるか否かを判定し、仮異常時Ｆ／Ｂ制御禁止中であると判定されれば、ステップ１０５に進み、Ｆ／Ｂ制御禁止状態を継続する。

これに対して、上記ステップ１０３で、仮異常時Ｆ／Ｂ制御禁止中でないと判定されれば、ステップ１０４に進み、モータ１３のＦ／Ｂ制御を実施して、エンコーダ３１の検出モータ回転位置（エンコーダカウント値）に基づいてモータ１３の通電相を順次切り換えることで、モータ１３を目標シフトレンジに相当する目標モータ回転位置まで駆動してシフトレンジを目標シフトレンジに切り換える。

［ダイアグ・フェイルセーフルーチン］
図４のダイアグ・フェイルセーフルーチンは、ＥＣＵ３３の電源オン期間中に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、エンコーダ３１と出力軸センサ１６の異常の有無を監視する異常監視ルーチン（図示せず）の処理結果に基づいて、出力軸センサ１６又はエンコーダ３１が異常であるか否かを判定し、出力軸センサ１６又はエンコーダ３１が異常でないと判定されれば、ステップ２０９に進み、正常と判定して本ルーチンを終了する。

また、上記ステップ２０１で、出力軸センサ１６又はエンコーダ３１が異常であると判定されれば、ステップ２０２に進み、出力軸センサ１６又はエンコーダ３１の異常状態が所定の仮異常判定期間継続したか否かを判定し、まだ異常状態が仮異常判定期間継続していなければ、何もせずに本ルーチンを終了する。

一方、上記ステップ２０２で、出力軸センサ１６又はエンコーダ３１の異常状態が所定の仮異常判定期間継続したと判定されれば、ステップ２０３に進み、仮異常と判定し、次のステップ２０４で、目標シフトレンジの切換後のＦ／Ｂ制御許可期間内であるか否かを判定し、その結果、Ｆ／Ｂ制御許可期間内であると判定されれば、ステップ２０５に進み、仮異常時フェイルセーフ処理を実行する。この仮異常時フェイルセーフ処理では、レンジ切換機構１１をニュートラル状態に制御すると共に、モータ１３のＦ／Ｂ制御を禁止する。これらステップ２０１〜２０５の処理が特許請求の範囲でいう仮異常時制御手段としての役割を果たす。

これに対して、上記ステップ２０４で、Ｆ／Ｂ制御許可期間内ではないと判定されれば、ステップ２０５の仮異常時フェイルセーフ処理（ニュートラル制御とＦ／Ｂ制御禁止）を行わず、仮異常と判定する前と同じ制御を継続する。上記ステップ２０４の処理が特許請求の範囲でいうＦ／Ｂ制御禁止手段としての役割を果たす。

この後、ステップ２０６に進み、出力軸センサ１６又はエンコーダ３１の異常状態が仮異常判定時から所定の本異常判定期間継続したか否かを判定し、まだ異常状態が本異常判定期間継続していなければ、何もせずに本ルーチンを終了する。

一方、上記ステップ２０６で、出力軸センサ１６又はエンコーダ３１の異常状態が仮異常判定時から本異常判定期間継続したと判定されれば、ステップ２０７に進み、本異常と判定し、次のステップ２０８で、本異常時フェイルセーフ処理を実行する。この本異常時フェイルセーフ処理では、２個の出力軸センサ１６のうちの正常な方を使用すると共に、モータ１３をオープンループ制御して本異常時の目標シフトレンジに相当する目標モータ回転位置（目標値）に制御して、シフトレンジを本異常時の目標シフトレンジに切り換える。

尚、本異常時フェイルセーフ処理は、オープンループ制御に限定されず、例えば、エンコーダ３１を２個設け、通常は、いずれか一方のエンコーダ３１を使用してモータ回転位置を検出しながらモータ１３をＦ／Ｂ制御し、本異常と判定されたときに、２個のエンコーダ３１のうちの正常な方を使用して、正常な方のエンコーダ３１でモータ回転位置を検出しながらモータ１３をＦ／Ｂ制御してシフトレンジを目標シフトレンジに切り換えるようにしても良い。

次に、図５乃至図７のタイムチャートを用いて、本実施例のモータ１３のＦ／Ｂ制御について、比較例と対比して説明する。
図５（ａ）に示すように、正常時のＦ／Ｂ制御では、運転者のレンジ切換操作により目標シフトレンジが例えばＰレンジからＤレンジに切り換えられると、モータ１３のＦ／Ｂ制御を開始して、エンコーダ３１の検出モータ回転位置（エンコーダカウント値）に基づいてモータ１３の通電相を順次切り換えることでモータ１３を目標シフトレンジに相当する目標モータ回転位置（目標値）まで駆動して、エンコーダ３１の検出モータ回転位置（エンコーダカウント値）又は出力軸センサ１６の検出出力軸回転位置が目標シフトレンジに相当するＦ／Ｂ目標範囲の中央値（目標値）に一致した時点で、モータ１３のＦ／Ｂ制御を停止する。これにより、シフトレンジが目標シフトレンジに切り換えられる。

また、図５（ｂ）に示すように、運転者がシフトレンジを例えばＤレンジに一定に維持して走行している場合、エンコーダ３１と出力軸センサ１６が正常に機能していれば、エンコーダ３１と出力軸センサ１６の検出結果がＦ／Ｂ目標範囲内に収まった状態に維持されるため、モータ１３のＦ／Ｂ制御は実行されず、停止状態に維持される。

次に、エンコーダ３１又は出力軸センサ１６が異常になった場合の制御について説明する。
図７に示す比較例において、図７（ｂ）に示すように、運転者がシフトレンジを例えばＤレンジに一定に維持して走行している場合に、エンコーダ３１又は出力軸センサ１６が異常になってエンコーダ３１又は出力軸センサ１６の検出結果がＦ／Ｂ目標範囲から外れると、その時点で、モータ１３のＦ／Ｂ制御が開始される。この後、エンコーダ３１又は出力軸センサ１６の検出結果が異常な状態が所定の仮異常判定期間続いた時点で、仮異常と判定して、仮異常時フェイルセーフ処理（ニュートラル制御とモータ１３のＦ／Ｂ制御禁止）を実行する。そして、仮異常と判定された後も、エンコーダ３１又は出力軸センサ１６の検出結果が異常な状態が所定の本異常判定期間続いた時点で、本異常と判定して、本異常時フェイルセーフ処理（モータ１３のオープンループ制御等）を実行する。

この比較例のように、運転者がレンジ切換操作を行わない場合（例えばＤレンジで走行し続けている場合）でも、仮異常と判定されてから本異常と判定されるまでの期間に、レンジ切換機構１１をニュートラル状態に制御すると、エンジン動力を駆動輪に伝達できなくなり、車両を駆動できなくなる事態が発生する。

この対策として、本実施例では、運転者のレンジ切換操作により目標シフトレンジが切り換えられてから所定のＦ／Ｂ制御許可期間が経過した後はモータ１３のＦ／Ｂ制御を禁止するようにしている。従って、図６（ａ）に示すように、目標シフトレンジの切換後のＦ／Ｂ制御許可期間内に仮異常と判定された場合には、図７（ａ）の比較例と同様に、モータ１３のＦ／Ｂ制御を禁止し且つレンジ切換機構１１をニュートラル状態に制御する。

しかし、Ｆ／Ｂ制御許可期間経過後に仮異常と判定された場合は、図７（ｂ）の比較例とは異なり、仮異常と判定されても、仮異常時フェイルセーフ処理（ニュートラル制御とモータ１３のＦ／Ｂ制御禁止）を行わず、当該仮異常と判定する前と同じ制御を継続する。例えば、図６（ｂ）に示すように、運転者がシフトレンジを例えばＤレンジに一定に維持して走行している場合に、エンコーダ３１又は出力軸センサ１６が異常になって仮異常と判定されても、既にＦ／Ｂ制御許可期間を経過しているため、仮異常時フェイルセーフ処理（ニュートラル制御とモータ１３のＦ／Ｂ制御禁止）を行わず、当該仮異常と判定する前と同じ制御を継続する。そして、仮異常と判定された後も、エンコーダ３１又は出力軸センサ１６の検出結果が異常な状態が所定の本異常判定期間続いた時点で、本異常と判定して、本異常時フェイルセーフ処理（モータ１３のオープンループ制御等）を実行する。

要するに、運転者がシフトレンジを一定に維持して走行している場合は、エンコーダ３１又は出力軸センサ１６の検出結果がＦ／Ｂ目標範囲から外れることがあったとしても、その原因は、エンコーダ３１又は出力軸センサ１６の検出結果が異常になっただけと考えられ、実シフトレンジは一定に維持されているものと考えられるため、エンコーダ３１又は出力軸センサ１６の検出結果がＦ／Ｂ目標範囲から外れても、これを無視するという制御が可能となり、モータ１３をＦ／Ｂ制御する必要がない（シフトレンジを切り換える必要がない）。

この点に着目して、本実施例は、目標シフトレンジが切り換えられてから、実シフトレンジを目標シフトレンジに切り換えるのに必要なモータ駆動時間よりも長い時間に設定されたＦ／Ｂ制御許可期間が経過するまでモータのＦ／Ｂ制御を許可し、当該Ｆ／Ｂ制御許可期間が経過した後は、モータ１３のＦ／Ｂ制御を禁止するようにしたものであり、これにより、目標シフトレンジが切り換えられてからＦ／Ｂ制御許可期間が経過した後は、運転者がシフトレンジを一定に維持して走行している状態であると見なして、エンコーダ３１又は出力軸センサ１６の検出結果がＦ／Ｂ目標範囲から外れることがあったとしても、その原因は、エンコーダ３１又は出力軸センサ１６の検出結果が異常なっただけと判断して、これを無視して、モータ１３のＦ／Ｂ制御を禁止するという制御が可能となる。これにより、運転者がシフトレンジを一定に維持して走行しているときに、エンコーダ３１又は出力軸センサ１６の検出結果が異常な状態になった場合でも、実シフトレンジが運転者の意図するシフトレンジと異なるシフトレンジに間違って切り換えられてしまうことを防止できると共に、レンジ切換機構１１をニュートラル状態に制御する必要がなく、車両を駆動できなくなる事態を回避できて、レンジ切換制御システムの信頼性を向上することができる。

尚、本実施例のレンジ切換装置は、Ｐ，Ｒ，Ｎ，Ｄの各レンジに切り換えるようにしたが、これに加えて、セカンドレンジ（２）やローレンジ（Ｌ）を追加しても良く、或は、ＰレンジとＮｏｔＰレンジの２つのレンジのみを切り換えるレンジ切換装置にも本発明を適用して実施できる。

また、本発明は、回転位置検出手段として、エンコーダ３１のみを設けて、出力軸センサ１６を省略した構成のものにも適用して実施できる。
その他、本発明は、本異常時フェイルセーフ処理の内容を適宜変更したり、モータ１３のＦ／Ｂ制御方法を適宜変更しても良い等、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。

本発明の一実施例のレンジ切換装置を示す斜視図である。 レンジ切換装置の制御システム全体の構成を概略的に示す図である。 モータＦ／Ｂ制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 ダイアグ・フェイルセーフルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 本実施例の正常時のＦ／Ｂ制御を説明するタイムチャートである。 本実施例の異常時のＦ／Ｂ制御を説明するタイムチャートである。 比較例の異常時のＦ／Ｂ制御を説明するタイムチャートである。

符号の説明

１１…レンジ切換機構、１２…自動変速機、１３…モータ、１４…減速機構、１４ａ…出力軸、１５…マニュアル軸、１６…出力軸センサ（回転位置検出手段）、１７…マニュアルバルブ、１８…ディテントレバー、１９…パーキングロッド、２１…ロックレバー、２３…パーキングギヤ、２５…凹部、２６…ディテントバネ、２７…ローラ、３１…エンコーダ（回転位置検出手段）、３３…ＥＣＵ（Ｆ／Ｂ制御手段，Ｆ／Ｂ制御禁止手段，仮異常時制御手段，本異常時制御手段）

Claims (1)

1. 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機構と、前記モータの回転位置又は該モータにより回転駆動される回転部材の回転位置を検出する回転位置検出手段と、前記回転位置検出手段の検出結果に基づいて実シフトレンジを目標シフトレンジに切り換えるように前記モータをフィードバック制御（以下「Ｆ／Ｂ制御」と表記）するＦ／Ｂ制御手段と、前記目標シフトレンジが切り換えられてから所定のＦ／Ｂ制御許可期間が経過した後は前記Ｆ／Ｂ制御手段による前記モータのＦ／Ｂ制御を禁止するＦ／Ｂ制御禁止手段とを備え、前記Ｆ／Ｂ制御許可期間を、実シフトレンジを目標シフトレンジに切り換えるのに必要なモータ駆動時間よりも長い時間に設定したレンジ切換機構の制御装置において、
   前記回転位置検出手段の検出結果が異常な状態が所定の仮異常判定期間続いたときに異常の可能性あり（以下これを「仮異常」という）と判定する仮異常時制御手段と、
   前記仮異常と判定された後も前記回転位置検出手段の検出結果が異常な状態が所定の本異常判定期間続いたときに本当の異常（以下これを「本異常」という）と判定して所定のフェイルセーフ処理を実行する本異常時制御手段とを備え、
   前記仮異常時制御手段は、前記目標シフトレンジの切換後のＦ／Ｂ制御許可期間内に仮異常と判定された場合には、前記モータのＦ／Ｂ制御を禁止し且つ前記レンジ切換機構をニュートラル状態に制御し、一方、前記Ｆ／Ｂ制御禁止手段により前記モータのＦ／Ｂ制御が禁止されている期間に仮異常と判定された場合には、当該仮異常と判定する前と同じ制御を継続することを特徴とするレンジ切換機構の制御装置。

Images