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技術 変速制御装置

出願人 株式会社デンソー
発明者 青井裕
出願日 2015年5月27日 (5年6ヶ月経過) 出願番号 2015-107458
公開日 2016年12月28日 (3年11ヶ月経過) 公開番号 2016-223465
状態 特許登録済
技術分野 伝動装置(歯車、巻掛け、摩擦)の制御 車両用電気・流体回路 変速操作機構
主要キーワード 電源接続線 簡易電源 CAN回路 断線情報 電源保持 ロウレベル信号 電源オフ動作 レンジ切替
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (7)

課題

シフトECUに電源供給ライン断線等によって電源が供給されなくなったときにおいても、変速機を所定のレンジ切り替えられるようにする。

解決手段

変速制御装置2は、シフトバイワイヤ方式で変速機のシフトレンジを切り替えるものであって、変速機のシフトレンジの切り替えを行う駆動源8以外の負荷9を通断電するスイッチ14を備え、スイッチ14の上流側端子2cを、変速制御装置2の電源端子2aに接続する電源接続線31を備え、電源接続線31に設けられ、上流側端子2cを電源端子2aに接続する状態と、上流側端子2cを電源端子2aに接続しない状態と、切り替える切替スイッチ15を備えた。

概要

背景

シフトバイワイヤ方式変速制御装置においては、ユーザーシフト操作装置を操作すると、電気的な操作信号がシフトECU(SBW−ECU)に出力され、シフトECUはシフト駆動用のモータを駆動して変速機のシフトのレンジを上記操作信号により指示されたレンジに切り替えるように構成されている。

概要

シフトECUに電源供給ライン断線等によって電源が供給されなくなったときにおいても、変速機を所定のレンジに切り替えられるようにする。変速制御装置2は、シフトバイワイヤ方式で変速機のシフトレンジを切り替えるものであって、変速機のシフトレンジの切り替えを行う駆動源8以外の負荷9を通断電するスイッチ14を備え、スイッチ14の上流側端子2cを、変速制御装置2の電源端子2aに接続する電源接続線31を備え、電源接続線31に設けられ、上流側端子2cを電源端子2aに接続する状態と、上流側端子2cを電源端子2aに接続しない状態と、切り替える切替スイッチ15を備えた。

目的

本発明の目的は、シフトECUに電源供給ラインの断線等によって電源が供給されなくなったときにおいても、変速機を所定のレンジに切り替えることができる変速制御装置を提供する

効果

実績

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請求項1

シフトバイワイヤ方式変速機シフトレンジ切り替え変速制御装置(2)であって、前記変速機のシフトレンジの切り替えを行う駆動源(8)以外の負荷(9)を通断電するスイッチ(14)と、前記スイッチ(14)の上流側端子(2c)を、前記変速制御装置(2)の電源端子(2a)に接続する電源接続線(31)と、前記電源接続線(31)に設けられ、前記上流側端子(2c)を前記電源端子(2a)に接続する状態と前記上流側端子(2c)を前記電源端子(2a)に接続しない状態とを切り替える切替スイッチ(15)と、を備えた変速制御装置。

請求項2

前記切替スイッチ(15)は、前記変速制御装置(2)以外の電子制御装置(3)によってオンオフ制御されるように構成されていることを特徴とする請求項1記載の変速制御装置。

請求項3

前記切替スイッチ(15)がオンされているときには、前記変速機のシフトレンジの切り替えに関係しない機能を停止するように構成されていることを特徴とする請求項1または2記載の変速制御装置。

技術分野

0001

本発明は、電源が供給されなくなった場合においても、シフトECUの安全性を向上させることができる変速制御装置に関する。

背景技術

0002

シフトバイワイヤ方式の変速制御装置においては、ユーザーシフト操作装置を操作すると、電気的な操作信号がシフトECU(SBW−ECU)に出力され、シフトECUはシフト駆動用のモータを駆動して変速機のシフトのレンジを上記操作信号により指示されたレンジに切り替えるように構成されている。

先行技術

0003

特開2008−220039号公報

発明が解決しようとする課題

0004

シフトECUには、バッテリから電源供給ラインを介して電源が供給されているが、電源供給ラインの断線等によって電源が供給されなくなると、シフトECUは制御不能となる。このような状態になると、変速機のシフトレンジを切り替えることができないため、車両を停止させたときに、変速機を所定のレンジ例えばP(パーキング)レンジに切り替えることができなくなるおそれがあった。

0005

本発明の目的は、シフトECUに電源供給ラインの断線等によって電源が供給されなくなったときにおいても、変速機を所定のレンジに切り替えることができる変速制御装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0006

請求項1の発明は、シフトバイワイヤ方式で変速機のシフトレンジを切り替える変速制御装置であって、前記変速機のシフトレンジの切り替えを行う駆動源以外の負荷を通断電するスイッチと、前記スイッチの上流側端子を、前記変速制御装置の電源端子に接続する電源接続線と、前記電源接続線に設けられ、前記上流側端子を前記電源端子に接続する状態と前記上流側端子を前記電源端子に接続しない状態とを切り替える切替スイッチと、を備えたものである。

図面の簡単な説明

0007

本発明の第1実施形態を示す変速制御装置の電気的構成
電源回路電気回路
シフトECUの制御のフローチャート(その1)
シフトECUの制御のフローチャート(その2)
他のECUの制御のフローチャート
タイムチャート

実施例

0008

以下、本発明の第1実施形態について、図1ないし図6を参照して説明する。まず、図1は、本実施形態の変速制御システム1の全体構成を概略的に示す電気的構成図である。この図1に示すように、変速制御システム1は、変速制御装置である例えばシフトECU(SBW−ECU)2と、車両に搭載された他の電子制御装置であるECU(Other−ECU)3とを備えている。シフトECU2の電源端子2a及びECU3の電源端子3aは、バッテリ4から導出された電源ライン5に電源供給ライン6及び7を介して接続されている。

0009

電源ライン5とシフトECU2の第1の端子2bとの間には、変速機のシフト切替装置駆動モータ(駆動源)8が接続されている。シフトECU2は、駆動モータ8を通電制御することにより、変速機のシフト位置を所望の位置に切替ることが可能なように構成されている。また、電源ライン5とシフトECU2の第2の端子2cとの間には、駆動モータ8の駆動に関係のない負荷として例えばLED9が接続されている。尚、LED9の代わりに、図示しないリレー等の負荷を用いても良い。

0010

シフトECU2の第3の端子2dは、ECU3の第1の端子3bに接続されている。シフトECU2の車載LAN例えばCAN通信用の端子2e、2fは、ECU3のCAN通信用の端子3c、3dに接続されている。

0011

シフトECU2は、マイコン10、CAN回路11、電源回路12、第1のMOS−FET13、NPNトランジスタ(スイッチ)14、第2のMOS−FET(切替スイッチ)15を備えている。第1のMOS−FET13は、ドレインが第1の端子2bに接続され、ソースグランドに接続され、ゲートがマイコン10の端子10aに接続されている。マイコン10は、第1のMOS−FET13のゲートに制御信号を与えて第1のMOS−FET13をオンオフすることにより、駆動モータ8を通断電制御できる構成となっている。

0012

NPNトランジスタ14は、コレクタが第2の端子2cに接続され、エミッタがグランドに接続され、ベースがマイコン10の端子10bに接続されている。マイコン10は、NPNトランジスタ14のベースに制御信号を与えてNPNトランジスタ14をオンオフすることにより、LED9を通断電制御できる構成となっている。

0013

第2のMOS−FET15は、ドレインが第2の端子2cに接続され、ソースが電源端子2aに接続され、ゲートが第3の端子2dに接続されており、更に、第3の端子2dとグランドとの間に抵抗16が接続されている。この構成の場合、NPNトランジスタ14の上流側端子である第2の端子2cと、シフトECU2の電源端子2aとが、電源接続線31を介して接続されており、この電源接続線31に第2のMOS−FET15が設けられている。そして、第2のMOS−FET15がオンされると、第2の端子2cをシフトECU2の電源端子2aに接続する状態となり、第2のMOS−FET15がオフされると、第2の端子2cをシフトECU2の電源端子2aに接続しない状態となる。

0014

他のECU3は、第1の端子3b、即ち、第3の端子2d(第2のMOS−FET15のゲート)に制御信号を与えることにより、第2のMOS−FET15をオンオフできるように構成されている。ここで、電源端子2aは、シフトECU2内の+B電源に接続されていると共に、電源回路12の入力端子12aに接続されている。電源回路12の断線検出端子12bは、マイコン10の端子10cに接続されている。

0015

また、マイコン10の端子10dは、第2のMOS−FET15のゲート(シフトECU2の第3の端子2d)に接続されており、これにより、マイコン10は、第2のMOS−FET15がオンしているか否か、即ち、第3の端子2d(第1の端子3b)がハイレベルであるか否かをモニタできるように構成されている。また、マイコン10の端子10f、10gは、CAN回路11の端子11a、11bに接続されている。CAN回路11の端子11c、11dは、CAN通信用の端子2e、2fに接続されている。

0016

次に、電源回路12の具体的構成を、図2を参照して説明する。電源回路12は、図2に示すように、電源生成回路17と、断線検出回路18とを備える。電源生成回路17は、PNPトランジスタ19、抵抗20、21、コンデンサ22、23、電圧コントロール部24を備えている。PNPトランジスタ19は、エミッタが抵抗20を介して入力端子12aに接続され、コレクタが電源出力端子12cに接続され、ベースが電圧コントロール部24に接続されている。ベースとエミッタとの間に抵抗21が接続されている。入力端子12aとグランドとの間にコンデンサ22が接続され、電源出力端子12cとグランドとの間にコンデンサ23が接続されている。電圧コントロール部24によりPNPトランジスタ19をオンオフ制御することにより、電源出力端子12bからシフトECU2の内部電源として例えば5Vの定電圧を出力するように構成されている。

0017

断線検出回路18は、PNPトランジスタ25、抵抗26、ダイオード27、28、電圧コントロール部29、コンパレータ30を備えている。PNPトランジスタ25は、エミッタがダイオード27を介して入力端子12aに接続され、コレクタが例えば5Vの簡易電源端子31とコンパレータ30の「+」入力端子に接続され、ベースが電圧コントロール部29に接続されている。ベースとエミッタとの間に抵抗26が接続されている。コンパレータ30の「−」入力端子には、閾値電圧Vthが入力される構成となっている。コンパレータ30の出力端子30aは、断線検出端子12bに接続されている。また、IGSW(イグニッションスイッチ)信号がダイオード28を介してPNPトランジスタ25のエミッタに入力される構成となっている。

0018

この構成の場合、電圧コントロール部29によりPNPトランジスタ25をオンオフ制御することにより、コンパレータ30の「+」入力端子に閾値電圧Vthよりも高い電圧を与える、即ち、コンパレータ30の出力端子30a(断線検出端子12b)からハイレベル信号を出力させるように構成されている。そして、上記構成で、例えば電源供給ライン6が断線すると、コンパレータ30の「+」入力端子に入力する電圧が閾値電圧Vthよりも低くなることから、コンパレータ30の出力端子30a(断線検出端子12b)からロウレベル信号が出力されるように構成されている。

0019

次に、上記構成の動作について、図3ないし図6を参照して説明する。まず、図3は、シフトECU2の制御の中の電源供給ライン6の断線検出時の第1制御の内容を示すフローチャートである。図3のステップS10では、シフトECU2のマイコン10は、電源回路12の断線検出端子12bの信号レベルに基づいて、シフトECU2の電源供給ライン6が断線したか否かを判断する。ここで、電源供給ライン6が断線していない(断線検出端子12bがハイレベル)ときには(ステップS10にて「NO」)、ステップS10の判断処理を続ける。尚、図3の制御は、所定時間毎に繰り返し実行されるように構成されている。

0020

また、上記ステップS10において、電源供給ライン6が断線している(断線検出端子12bがロウレベル)ときには(「YES」)、ステップS20へ進み、マイコン10は、シフトECU2(電源供給ライン6)の断線情報を、CAN回路11(CAN通信)を介して他のECU3へ送信する。更に、上記ステップS20においては、マイコン10は、LED9の通断電制御用のNPNトランジスタ14をオフすると共に、第1のMOS−FET13をオフして駆動モータ8を断電する。加えて、ステップS20では、マイコン10は、LED9及び駆動モータ8以外にも負荷がある場合には、それら負荷も断電する。これにより、図3の制御を終了する。

0021

図4は、シフトECU2の制御の中の断線検出時の第2制御の内容を示すフローチャートである。まず、図4のステップS110では、マイコン10の端子10cの信号レベルに基づいて、第2のMOS−FET15がオン(第3の端子2d及び端子10cがハイレベル)しているか否かを判断する。ここで、第2のMOS−FET15がオフしているときには(ステップS110にて「NO」)、ステップS110の判断を繰り返す。尚、図4の制御は、所定時間毎に繰り返し実行されるように構成されている。

0022

上記ステップS110において、第2のMOS−FET15がオンしているときには(「YES」)、ステップS120へ進み、マイコン10は、LED9の通断電制御用のNPNトランジスタ14のオフ状態を継続する。続いて、ステップS130へ進み、マイコン10は、駆動モータ8の駆動に関係しない機能(図示しない各種の負荷(LIN、その他負荷制御等))を停止する。

0023

次いで、ステップS140へ進み、マイコン10は、第1のMOS−FET13をオンして駆動モータ8を通電制御することにより、変速機のシフト位置をPレンジへ移動させる。そして、ステップS150へ進み、変速機のシフト位置がPレンジになったか否かを判断する。尚、図示はしないが、シフトECU2は、変速機からシフト位置を示す情報を受信するように構成されている。上記ステップS150において、変速機のシフト位置がPレンジになっていないときには(「NO」)、ステップS140へ戻り、駆動モータ8の通電制御を続ける。

0024

この後、ステップS150において、変速機のシフト位置がPレンジになったときには(「YES」)、ステップS160へ進み、第1のMOS−FET13をオフして駆動モータ8を断電停止させる。続いて、ステップS170へ進み、Pレンジ切替完了を示す情報を、CAN回路11(CAN通信)を介してECU3へ送信する。これにより、図4の制御を終了する。

0025

次に、図5は、他のECU3の制御の中のシフトECU2断線検出時の制御の内容を示すフローチャートである。まず、図5のステップS210では、ECU3は、CAN通信ありか否か、即ち、シフトECU2から電源供給ライン6の断線情報(図3のステップS20参照)を受信したか否かを判断する。ここで、断線情報を受信しなかったときには(ステップS210にて「NO」)、ステップS210の判断を繰り返す。尚、図5の制御は、所定時間毎に繰り返し実行されるように構成されている。

0026

上記ステップS210において、断線情報を受信したときには(「YES」)、ステップS220へ進み、ECU3は、内部に設けられた断線検出回路(図示しない)によりECU3の電源供給ライン7が断線したか否かを判断する。ここで、自身の電源供給ライン7が断線しているとき、即ち、車両のバッテリ4が駄目になったようなときには(ステップS220にて「YES」)、ステップS260へ進み、通常の電源オフ動作を実行して、制御を終了する。

0027

上記ステップS220において、自身の電源供給ライン7が断線していないときには(「NO」)、ステップS230へ進み、ECU3は、第1の端子3bからシフトECU2内の第2のMOS−FET15をオンするハイレベル信号を出力(送信)する。これにより、シフトECU2内の第2のMOS−FET15がオンされる。

0028

続いて、ステップS240へ進み、CAN通信ありか否か、即ち、シフトECU2からPレンジ切替完了を示す情報(図4のステップS170参照)を受信したか否かを判断する。ここで、Pレンジ切替完了を示す情報を受信しなかったときには(ステップS240にて「NO」)、ステップS240の判断を繰り返す。

0029

上記ステップS240において、Pレンジ切替完了を示す情報を受信したときには(「YES」)、ステップS250へ進み、ECU3は、第1の端子3bからシフトECU2内の第2のMOS−FET15をオフするロウレベル信号を出力(送信)する。この結果、シフトECU2内の第2のMOS−FET15がオフされる。これにより、図5の制御が終了する。

0030

次に、上記構成のシフトECU2及び他のECU3の動作について、図6タイムチャートを参照して説明する。図6(a)に示すように、時刻t1で、シフトECU2の電源供給ライン6の断線が発生すると、シフトECU2の電源回路12の断線検出回路18において、コンパレータ30の「+」入力端子に入力する電圧(断線検出電圧)Vaが時刻t2で閾値電圧Vthよりも低くなる(図6(b)参照)ことから、コンパレータ30の出力端子30a(断線検出端子12b)からロウレベル信号が出力される。このロウレベル信号を受けて、マイコン10は、時刻t2で電源供給ライン6(シフトECU2)の断線情報を、CAN通信を介して他のECU3へ送信する(図6(d)参照)。

0031

この場合、シフトECU2の内部電源電圧Vb(電源回路12の電源出力端子12cの電圧)は、電源回路12のコンデンサ22、23の容量によって、電源供給ライン6の断線発生(時刻t1)からマイコン10による断線情報のCAN通信が完了するまでの間、マイコン10が動作できるように電源保持される構成となっている。即ち、CAN通信が完了した後の時刻t3で、シフトECU2の内部電源電圧Vbは0Vとなる。

0032

更に、シフトECU2のマイコン10は、上記時刻t2で、NPNトランジスタ14をオフしてLED9を断電する。これにより、NPNトランジスタ14のコレクタ(マイコン10の第1の端子2b)の電圧Vcは、時刻t2で、ハイレベル(例えば14V)となる(図6(f)参照)。また同時に、マイコン10は、上記時刻t2で、第1のMOS−FET13をオフして駆動モータ8を断電する。これにより、駆動モータ8の接続端子(マイコン10の第2の端子2c)の電圧Vdは、時刻t2で、ハイレベル(例えば14V)となる(図6(g)参照)。

0033

この後、時刻t4で、他のECU3は、第1の端子3bからシフトECU2内の第2のMOS−FET15をオンするためのハイレベル信号を出力することにより、シフトECU2内の第2のMOS−FET15がオンされる(図6(e)参照)。この結果、電源ライン5がLED9を通る電源供給路を経由して電源回路12の入力端子12aに接続されることから、電源回路12の電源出力端子12cの電圧Vbが上昇し始める(図6(c)参照)。また、シフトECU2の電源端子2aの電圧、及び、コンパレータ30の「+」入力端子に入力する電圧Vaも、上昇し始める(図6(a)、(b)参照)。

0034

この場合、図6(f)に示すように、NPNトランジスタ14のコレクタ(マイコン10の第1の端子2b)の電圧Vcは、時刻t4以降、通常のハイレベル(例えば14V)よりも少し低下した電圧(負荷であるLED9によりドロップした電圧)となる。そして、電源回路12の電源出力端子12cの電圧Vbも、通常のハイレベル(例えば5V)よりも少し低下した電圧(LED9による電流不足よってドロップした電圧)までしか上昇しない(図6(c)参照)。また、シフトECU2の電源端子2aの電圧も、通常のハイレベル(例えば14V)よりも少し低下した電圧(負荷であるLED9によりドロップした電圧)となり(図6(a)参照)、コンパレータ30の「+」入力端子に入力する電圧Vaも、通常のハイレベル(例えば5V)よりも少し低下した電圧(LED9による電流不足よってドロップした電圧)となる(図6(b)参照)。

0035

次いで、シフトECU2のマイコン10は、時刻t5(電源出力端子12bの電圧が通常のハイレベルよりも少し低下した電圧まで上昇した時点)で、第1のMOS−FET13をオンして駆動モータ8を通電制御することにより(図6(g)参照)、変速機のシフト位置をPレンジへ移動させる。この後、時刻t6で、変速機のシフト位置がPレンジに切替完了したときに、マイコン10は、第1のMOS−FET13をオフして駆動モータ8を断電停止させる(図6(g)参照)と共に、レンジ切替完了を示す情報を、CAN通信を介して他のECU3へ送信する(図6(d)参照)。

0036

続いて、レンジ切替完了を示す情報を受信したECU3は、時刻t7で、第1の端子3bからシフトECU2内の第2のMOS−FET15をオフするためのロウレベル信号を出力することにより、シフトECU2内の第2のMOS−FET15をオフする(図6(e)参照)。この結果、NPNトランジスタ14のコレクタ(マイコン10の第1の端子2b)の電圧Vcは、時刻t5以降、通常のハイレベル(例えば14V)に上昇する。そして、電源回路12の電源出力端子12cの電圧Vbは、時刻t7以降、低下して0Vに下降する(図6(c)参照)。また、シフトECU2の電源端子2aの電圧、及び、コンパレータ30の「+」入力端子に入力する電圧Vaも、時刻t7以降、低下して0Vに下降する(図6(a)、(b)参照)。

0037

このような構成の本実施形態においては、シフトECU2に、変速機のシフトレンジの切り替えを行う駆動モータ8以外の負荷であるLED9を通断電するNPNトランジスタ14と、NPNトランジスタ14の上流側端子である第2の端子2cを、シフトECU2の電源端子2aに接続する電源接続線31とを設けた。そして、電源接続線31に第2のMOS−FET15を設け、第2のMOS−FET15をオンしたときに第2の端子2cを電源端子2aに接続する状態とし、第2のMOS−FET15をオフしたときに第2の端子2cを電源端子2aに接続しない状態とするように構成した。この構成によれば、通常の電源供給ライン6が断線した場合には、その断線を検出した時点で、NPNトランジスタ14をオフすると共に、第2のMOS−FET15をオンすることにより、電源接続線31を介して電源をシフトECU2に供給することができる。従って、駆動モータ8を通電制御することにより、変速機のシフトレンジを所定の位置であるPレンジに切り替えることができるから、安全性を向上させることができる。そして、本実施形態では、バックアップ電源用ハーネスを準備する必要がないから、製造コストを抑制できる。

0038

また、本実施形態では、第2のMOS−FET15を、シフトECU2以外のECU3によってオンオフ制御するように構成したので、シフトECU2の電源が失陥して制御不能となった場合に、他のECU3によって第2のMOS−FET15をオンすることで、シフトECU2に電源を供給することができ、必要な処置を実施することができる。そして、必要な処置の実施が終了した後、他のECU3によって第2のMOS−FET15をオフすることで、シフトECU2への電源供給を停止できる。

0039

また、本実施形態では、通常の電源供給ライン6が断線した場合に、電源接続線31を介して電源をシフトECU2に供給することができるが、負荷(LED9)を通して供給するため供給できる電流量に制限がある。そこで、本実施形態では、第2のMOS−FET15がオンされているときには、変速機のシフトレンジの切り替えに関係しない機能を停止するように構成して、シフトレンジの切り替えに不必要な機能をカットして電流量を抑えることで、シフトレンジの切り替えが十分実施可能なように構成できる。

0040

尚、上記実施形態では、第2のMOS−FET15を、シフトECU2以外のECU3によってオンオフ制御するように構成したが、これに限られるものではなく、第2のMOS−FET15をシフトECU2(のマイコン10)によってオンオフ制御するように構成しても良い。このように構成する場合、CAN通信は不要になるが、電源供給ライン6の断線発生からマイコン10による第2のMOS−FET15のオンが完了するまでの間、マイコン10が動作可能なように電源保持する必要があり、電源回路12のコンデンサ22、23の容量を上記電源保持に必要な大きさに設定すれば良い。

0041

図面中、1は変速制御システム、2はシフトECU(変速制御装置)、3はECU、4はバッテリ、5は電源ライン、6は電源供給ライン、7は電源供給ライン、8は駆動モータ(駆動源)、9はLED(負荷)、10はマイコン、11はCAN回路、12は電源回路、13は第1のMOS−FET、14はNPNトランジスタ(スイッチ)、15は第2のMOS−FET(切替スイッチ)、17は電源生成回路、18は断線検出回路、30はコンパレータである。

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