CN104702192B - 控制设备和具有该控制设备的线控换档系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了控制设备和具有该控制设备的线控换档系统，控制设备控制电机(20)，电机用于驱动对象(32)以切换变速器(3)的换挡档位，控制设备包括：开关装置(61‑63)，用于激励电机的绕组；用于开关装置的控制器(72、80)；用于绕组和开关装置中的电流的电流检测电路(74)；限流电路(75)，用于将电流的平均值保持在预定范围内；电机的标准位置学习装置(80)，在学习档位以使得限流电路限制电流，电机旋转直至对象停止在可动范围的极限位置；换挡档位确定装置(80)；异常确定装置(80)，当对象未达到极限位置、换挡档位处于非学习档位，并且标准位置学习装置开始学习标准位置时，异常确定装置确定电流检测电路或限流电路发生故障。

Description

控制设备和具有该控制设备的线控换档系统

技术领域

本公开涉及一种用于控制电机的操作的控制设备和具有该控制设备的线控换档系统。

背景技术

常规上，在车辆控制技术中，根据车辆驾驶员的指示利用线控电路电控制对车辆状态的致动器进行电控制的线控系统是已知的。例如，专利文献1教导了根据驾驶员的指示切换变速换挡杆的线控换档系统。在该系统中，控制具有无刷电机的致动器的操作，以通过可旋转地驱动换挡档位切换装置中的制动板改变换挡档位。

在根据专利文献1的线控换档系统中，基于与电机的旋转同步地在每预定角从用于编码器输出的脉冲信号的计数值，通过使电机旋转达到对应于目标档位的目标旋转位置，换挡档位切换为目标档位。此外，在根据专利文献1的线控换档系统中，在开始切换换挡档位的控制之前，即，在开始电机的正常驱动控制之前，系统使电机旋转直至制动板停止在可动范围内的极限位置为止，从而执行用于学习电机的标准位置的标准位置学习控制。当系统学习标准位置时，极限位置与电机的标准位置一致。因此，在这之后，系统可执行用于将电机朝着目标旋转位置旋转的正常驱动控制。

这里，当在根据对应于电压的占空比控制流经电机的绕组的各个相的电流的系统中执行标准位置学习控制时，即使电压相等，流经电机的绕组的各个相的电流也可根据由于温度变化和/或时间变化(chronological change)导致的绕组阻抗的变化而改变，从而电机的转矩改变。因此，可降低标准位置学习控制的精度。在根据专利文献1的系统中未考虑该观点。因此，在根据专利文献1的系统中，标准位置学习控制的精度可根据诸如温度变化或时间变化的条件变化而降低。

当执行标准位置学习控制时，流经绕组的电流受到限制以使得流经电机的绕组的各个相的电流之和达到预定电流限制范围。因此，由温度变化或时间变化导致的各个相中的电流的变化受到限制，从而即使条件改变，标准位置学习控制的精度也提高。然而，当系统包括用于检测流经电机的绕组的各个相的电流之和的物理电路，和/或当系统包括用于限制流经绕组的电流的物理电路时，如果电路损坏，则可不能正确地学习标准位置。

(专利文献1)对应于US 2006/0207373A1的JP-2004-308752-A

发明内容

本公开的一个目的是提供一种检测关于标准位置学习并具有高精度的标准位置学习控制的电路的操作异常的控制设备。本公开的另一目的是提供一种具有控制设备的线控换档系统。

根据本公开的第一方面，一种控制电机的控制设备，所述电机具有分别对应于多个相的多个绕组，并且旋转和驱动对象以切换变速器的换挡档位，所述控制设备包括：多个开关装置，它们的每一个对应于多个相中的一个，当开关装置接通时允许对对应的绕组激励，并且当开关装置关断时中断对对应的绕组的激励；控制器，其控制开关装置导通和截止，以使得控制器控制电机的操作；电流检测电路，其检测流经各个绕组和各个开关装置的电流；限流电路，其限制流经各个绕组和各个开关装置的电流以将电流的平均值保持在预定范围内；标准位置学习装置，其按照限流电路限制流经各个绕组和各个开关装置的电流的方式学习电机的标准位置，并且控制器控制电机旋转直至对象停止在可动范围的极限位置为止；换挡档位确定装置，其确定变速器的换挡档位；以及异常确定装置，其确定电流检测电路和限流电路中的至少一个是否发生故障。标准位置学习装置在定义为学习档位的换挡档位学习电机的标准位置。除学习档位以外的换挡档位定义为非学习档位。当换挡档位确定装置确定变速器的换挡档位处于非学习档位，并且标准位置学习装置开始学习标准位置时，在对象未达到可动范围的极限位置的条件下，异常确定装置确定电流检测电路和限流电路中的至少一个发生故障。

在以上设备中，当学习电机的标准位置时，基于通过电流检测电路检测到的电流通过限流电路限制流经绕组和开关装置的电流，并且电机被旋转和驱动。因此，限制了通过温度变化和/或时间变化导致的各个相中的电流的变化，并且限制了电机的转矩的变化。因此，提高了标准位置的学习精度，而不管诸如温度变化和时间变化的条件的变化如何。

此外，异常确定装置检测异常，从而由于电流检测电路和限流电路中的至少一个发生故障而不产生用于使对象运动至极限位置的转矩。因此，在电流检测电路或限流电路发生故障的条件下，不学习标准位置。因此，设备避免了通过错误地学习的标准位置导致的故障和/或失去对电机的控制。

根据本公开的第二方面，一种线控换档系统，其包括：控制设备；通过控制设备控制的电机；以及通过电机旋转和驱动的对象。电机具有分别对应于多个相的多个绕组，并且旋转和驱动对象以切换变速器的换挡档位。控制设备包括：多个开关装置，它们的每一个对应于多个相中的一个，当开关装置接通时允许对对应的绕组激励，并且当开关装置关断时中断对对应的绕组的激励；控制器，其控制开关装置导通和截止，以使得控制器控制电机的操作；电流检测电路，其检测流经各个绕组和各个开关装置的电流；限流电路，其限制流经各个绕组和各个开关装置的电流以将电流的平均值保持在预定范围内；标准位置学习装置，其按照限流电路限制流经各个绕组和各个开关装置的电流的方式学习电机的标准位置，并且控制器控制电机旋转直至对象停止在可动范围的极限位置为止；换挡档位确定装置，其确定变速器的换挡档位；以及异常确定装置，其确定电流检测电路和限流电路中的至少一个是否发生故障。标准位置学习装置在定义为学习档位的换挡档位学习电机的标准位置。除学习档位以外的换挡档位定义为非学习档位。当换挡档位确定装置确定变速器的换挡档位处于非学习档位，并且标准位置学习装置开始学习标准位置时，在对象未达到可动范围的极限位置的条件下，异常确定装置确定电流检测电路和限流电路中的至少一个发生故障。

在以上系统中，限制了由温度变化和/或时间变化导致的各个相中的电流的变化，并且限制了电机的转矩的变化。因此，提高了标准位置的学习精度，而不管诸如温度变化和时间变化的条件的变化如何。此外，异常确定装置检测异常，从而由于电流检测电路和限流电路中的至少一个发生故障而不产生用于使对象运动至极限位置的转矩。因此，在电流检测电路或限流电路发生故障的条件下，不学习标准位置。因此，设备避免了通过错误地学习的标准位置导致的故障和/或失去对电机的控制。

附图说明

从以下结合附图进行的详细描述中，本公开的以上和其它目的、特征和优点将变得更加清楚。在附图中：

图1是示出根据本公开的示例实施例的具有电控制单元的线控换档系统的图；

图2是示出图1中的换挡档位切换装置的透视图的图；

图3是示出涉及利用电子控制单元的MPU的电机控制的处理的流程图；

图4是示出利用图1中的电子控制单元的MPU检测电流检测电路和限流电路中的异常的处理的流程图；以及

图5是示出利用图1中的电子控制单元的MPU检测电流检测电路和限流电路中的异常的处理的时间图的图。

具体实施方式

将参照附图解释本公开的实施例。

(实施例)

图1示出了根据当前示例实施例的作为控制设备的电子控制单元(即，ECU)60和具有该ECU的线控换档系统1。线控换档系统1包括致动器10、换挡档位切换装置30、ECU 60等。例如系统1与自动变速器3一起安装在车辆上。系统1根据车辆驾驶员的指示驱动致动器10和换挡档位切换装置30，从而通过线控控制切换自动变速器3的换挡档位。

致动器10包括壳体11、电机20、编码器12、减速器13和输出轴14。

在当前示例实施例中，电机20例如为开关磁阻电机(即，SR电机)，其为不用永磁体产生驱动力的三相驱动式无刷电机。电机20包括定子21、绕组22、转子23和电机轴24。

定子21固定在壳体11中。多个绕组22布置为缠绕围绕定子21的突出柱(protrusion pole)缠绕。各个绕组22对应于电机20的三个相之一(即，U相、V相和W相之一)。转子23以可旋转的方式布置在定子21中。转子23包括多个突起，所述多个突起朝着径向向外的方向突出并沿着圆周以等间隔布置。电机轴24与转子23形成一体，并且轴24被壳体11以可旋转的方式支承。

当按顺序切换对电机20中的各个相的绕组22的激励时，在定子21处产生旋转磁场，从而转子23旋转。

因此，当从作为车辆的电源的电池2供电时，电机20旋转。ECU 60通过切换从电池2供应的对各个相的绕组22的激励来控制电机20的驱动操作。

编码器12包括可与转子23一体地旋转的磁体和安装在固定至壳体11的基底上的磁场检测Hall IC。Hall IC与磁体相对，并且检测磁通量产生单元通过Hall IC。在当前实施例中，编码器12是增量型元件，从而编码器12根据电机20(即，转子23)的旋转角的变化输出A相脉冲信号和B相脉冲信号。

减速器13减慢旋转运动，即，减慢电机20中的电机轴24的旋转速度，然后，经输出轴14输出减慢的旋转运动。因此，减速器13将旋转运动传递至换挡档位切换装置30。换挡档位切换装置30将从减速器13传递的旋转驱动力传递至手控阀4和驻车锁定机构50，如图2所示。

如图2所示，换挡档位切换装置30包括手控轴(manual shaft)31、制动板32和制动弹簧34。

手控轴31连接至致动器10的输出轴14。轴31通过电机20的旋转驱动力被驱动和旋转。制动板32从手控轴31朝着径向向外的方向突出。制动板32从手控轴31朝着径向向外的方向突出。制动板32固定至手控轴31。制动板32对应于驱动对象。

销33形成在制动板32上，并且销33朝着与手控轴31平行的方向突出。销33可沿着手控阀4的轴向与手控阀4的端部接合。因此，当制动板32与手控轴31一起旋转时，手控阀4沿着轴向运动。具体地说，换挡档位切换装置30将致动器10的旋转运动转换为直线运动，然后将直线运动传递至手控阀4。

制动板32包括位于其外周边上的凹部41-44。凹部41沿着旋转方向形成在制动板32上的一端。凹部44沿着旋转方向形成在制动板32上的另一端。凹部42、43形成在凹部41、44之间。在当前实施例中，凹部41对应于自动变速器3中的换挡档位的P档(即，驻车档位)。凹部42对应于R档(即，倒车档位)。凹部43对应于自动变速器3中的换挡档位的N档(即，空档档位)。凹部44对应于D档(即，驱动档位)。

制动弹簧34具有弹性可变形的板状。制动弹簧34具有在所述弹簧34的顶端上的制动辊35作为限制器。制动弹簧34将制动辊35朝着制动板32的旋转中心(对应于手控轴31的中心)推压。当等于或大于预定值的旋转力施加至制动板32时，制动弹簧34弹性变形以弯曲，并且制动辊35跃过凹部41-44中形成的凸部之一，并运动至邻近于当前凹部41-44的下一凹部41-44。因此，当致动器10旋转手控轴31时，手控阀4沿着轴向的位置和驻车锁定机构50的状态改变，从而自动变速器3的换挡档位改变。

当制动辊35与凹部41-44中的一个接合时，制动板32的旋转受到限制。因此，手控阀4沿着轴向的位置和驻车锁定机构50的状态被限定。此外，自动变速器3的换挡档位被固定。因此，制动板32和制动辊35用作制动机构。

在当前实施例中，当换挡档位从P档切换为R档、N档或D档时，致动器10中的输出轴14的旋转方向定义为正旋转方向。另一方面，当换挡档位从D档切换为N档、R档或P档时，致动器10中的输出轴14的旋转方向定义为逆旋转方向。

图2示出了当换挡档位为D档时(即，当换挡档位非P档时)的驻车锁定机构50的状态。在这种情况下，驻车齿轮54未通过驻车锁定柱53锁定。因此，自动变速器3的旋转未被防止。当致动器10的输出轴14沿着逆旋转方向从该状态旋转时，杆51通过制动板32被推向图2中的X方向。此外，布置在杆51的顶端上的锥形部分52沿着图2中的Y方向向上推。因此，驻车锁定柱53与驻车齿轮54接合，从而驻车齿轮54被锁定。结果，自动变速器3的旋转被限制。在这种情况下，制动弹簧34的制动辊35与制动板32的凹部41接合(即，制动辊35设置在凹部41的中心)。自动变速器3的实际档位(定义为实际档位)是P档。

接着，以下将解释ECU 60的细节。

如图1所示，ECU 60是一种具有作为计算装置的MPU 80、作为存储器装置的RAM和ROM、各种电路和输入/输出装置的小计算机。ECU 60基于存储在RAM和ROM中的数据和从安装在车辆上的各个传感器输入的信号根据存储在ROM中的各个程序来控制各个装置和元件。ECU 60与作为车辆的电源的电池2电结合。ECU 60通过从电池2供应的电被激励。

具体地说，ECU 60包括继电器65、MOS晶体管61-63、继电器驱动电路71、MOS驱动电路72、编码器检测电路73、电流检测电路74、限流电路75和MPU 80。

继电器65布置在电池2与电机20之间。当继电器65导通时，继电器65允许电从电池2供应至电机20。当继电器65截止时，从电池2供应至电机20的电力中断。

继电器驱动电路71与继电器65结合。继电器驱动电路71将导通状态信号输出至继电器65，从而所述电路71控制继电器65导通。所述电路71停止输出导通状态信号，从而所述电路71控制继电器65截止。

MOS晶体管61-63是诸如MOS-FET的切换元件。布置三个MOS晶体管61-63以对应于电机20中的绕组22的三个相。MOS晶体管61的漏极端子连接至U相绕组22，MOS晶体管62的漏极端子连接至V相绕组22，并且MOS晶体管63的漏极端子连接至W相绕组22。各个MOS晶体管61-63的源极端子在汇合点P1彼此连接。汇合点P1经电阻器76连接至地，即，电池2的低电势侧。

MOS驱动电路72连接至各个MOS晶体管61-63的栅极端子。MOS驱动电路72将导通状态信号(即，驱动信号)输出至各个MOS晶体管61-63的栅极端子，从而所述电路72将MOS晶体管61-63导通。此外，所述电路72停止输出导通状态信号，从而所述电路72将晶体管61-63截止。

编码器检测电路73连接至编码器12。编码器检测电路73根据电机20(即，转子23)的旋转角的改变量检测从编码器12输出的A相的脉冲信号和B相的脉冲信号。脉冲信号输出至MPU 80。电流检测电路74连接至流经绕组22和MOS晶体管61-63的电流在此汇合的汇合点P1。因此，所述电路74检测流经汇合点P1的电流。指示流经汇合点P1的电流的信号输出至限流电路75和MPU 80。

限流电路75连接至电流检测电路74和MOS驱动电路72。限流电路75控制MOS驱动电路72以将通过电流检测电路74检测到的电流的平均值保持在预定范围内。因此，所述电路75限制流经绕组22和MOS晶体管61-63的电流。

MPU 80是一种用于执行各种计算的半导体芯片。MPU 80包括继电器控制元件、MOS控制元件、旋转检测元件、初始驱动元件、目标档位设置元件、正常驱动元件、标准位置学习元件、实际档位检测元件、旋转角改变量检测元件和异常确定元件，上述元件是功能性装置。

继电器控制元件控制继电器驱动电路71，从而继电器控制元件控制继电器65以使其导通和截止。

MOS控制元件计算关于MOS晶体管61-63的驱动信号。MOS控制元件控制MOS驱动电路72以将计算的信号从MOS驱动电路72输出，从而MOS控制元件控制MOS晶体管61-63以使其导通和截止。当继电器65处于导通状态，并且MOS晶体管61被控制为导通时，电流流经U相的绕组。当MOS晶体管62被控制为处于导通状态时，电流流经V相的绕组22。当MOS晶体管63被控制为处于导通状态时，电流流经W相的绕组22。

MPU 80和MOS驱动电路72控制MOS晶体管61-63以使其导通和截止，从而MPU 80和所述电路72控制电机20的驱动操作。MPU 80和MOS驱动电路72对应于控制设备。

旋转检测元件根据从编码器12输出的脉冲信号使计数值(即，脉冲信号的计数值)减小(即，向下计数)或增大(即，向上计数)。因此，旋转检测元件检测电机20(即，转子23)的旋转状态。因此，在不偏离正确操作的情况下以高旋转速度驱动电机20。

每当车辆的电源接通时，初始驱动元件执行用于学习电机20的磁化和激励相的初始驱动控制操作。具体地说，每当激活线控换档系统1时，初始驱动元件执行用于使根据从编码器12输出的脉冲信号的计数值与激励相同步的初始驱动控制操作。在初始驱动控制操作中，合适地控制致动器10的旋转。

选择器传感器6检测车辆驾驶员利用选择器5指示的换挡档位，该换档档位限定为指示的换挡档位。表示指示的换挡档位的信号输出至MPU80。

目标档位设置元件基于指明从选择器传感器6输出的指示的换挡档位的信号设置目标档位。在实施例中，根据选择器传感器6的信号、刹车的信号和车速传感器的信号等设置目标档位。

正常驱动元件根据脉冲信号的计数值检测转子23相对于定子21的旋转位置。正常驱动元件将指令输出至MOS控制元件，从而按顺序切换电机20中的绕组22的激励相。因此，正常驱动元件朝着目标旋转位置旋转和驱动转子23，并且自动变速器3的换挡档位切换为目标档位。正常驱动元件执行该正常驱动控制操作，从而自动变速器3的实际档位切换为驾驶员所需的指示的换挡档位。

这里，由于当前实施例中的编码器12是增量式编码器，因此编码器12仅检测电机20(即，转子23)的相对旋转位置。因此，当电机20旋转并且换挡档位切换至所需的换挡档位时，有必要学习对应于电机20的绝对位置的标准位置，并且将制动板32的可动范围(即，可旋转范围)的极限位置与标准位置匹配。在学习了电机20的标准位置之后，根据标准位置和预定旋转量(即，控制常量)计算对应于所需的换挡档位的电机20的旋转位置。电机20旋转以处于计算的旋转位置，从而实际档位切换至所需的换挡档位。

标准位置学习元件通过旋转电机直至制动板32停止在可动范围的极限位置为止执行用于学习电机20的标准位置的标准位置学习控制操作。在当前实施例中，可动范围的极限位置设置在对应于P档或D档的位置。此外，标准位置学习元件将指令输出至MOS控制元件，以通过使得绕组22的三相中的两相被激励的两相激励法使电机20(即，转子23)旋转，并且轮流切换激励相。此外，自电机20停止旋转开始过去预定等待时间之后，标准位置学习元件基于来自编码器12的脉冲信号的计数值学习标准位置。当执行标准位置学习控制操作时，电机20旋转直至制动辊35碰撞到对应于P档的凹部41的壁或对应于D档的凹部44的壁为止。因此，标准位置学习控制操作定义为壁挡(hitting-wall)学习控制操作或接触学习控制操作。对应于极限位置的换挡档位(即，执行标准位置学习操作的换挡档位)定义为学习档位。诸如当前实施例中的除学习档位以外的N档和R档的换挡档位被定义为非学习档位。

在执行标准位置学习控制操作之后，实际档位检测元件通过基于标准位置、预定旋转量和来自编码器12的脉冲信号的计数值(等于电机20的旋转位置)计算实际档位来间接地检测实际档位。在当前实施例中，当制动辊35的中心布置在对应于制动板32的P档、R档、N档和D档的凹部41-44之一中时，实际档位检测元件基于电机20的旋转位置检测实际档位。

这里，当执行标准位置学习控制操作，并且利用对应于电压的占空比控制流经电机20的绕组22的各个相的电流时，标准位置学习控制的精度会降低，这是由于即使电压相等，电机20的转矩根据流经电机20中的绕组22的各个相的电流的变化而变化，其中由诸如温度变化或时间变化导致的绕组阻抗的变化而导致所述电流的变化。

因此，标准位置学习元件利用限流电路75限制流经绕组22和MOS晶体管61-63的电流，从而当电机20旋转时流经汇合点P1的电流设置在预定范围内。因此，限制了由温度变化和/或时间变化导致的流经各个相的电流的变化，因此，提高了标准位置的学习精度，而不管条件如何。在当前实施例中，在预定范围的下限的电流流经绕组22的情况下产生的转矩设为使自动变速器3的换挡档位从非学习档位达到学习档位。

输出轴传感器8是一种用于输出对应于致动器10中的减速器13的输出轴14的旋转位置的信号的旋转位置传感器。MPU 80基于从输出轴传感器8输出的信号确认实际档位是否为P档、R档、N档和D档。

换挡档位确定装置基于在线控换档系统1刚被激活之后从输出轴传感器8输出的信号确定实际档位。

在换挡档位确定装置确定实际档位是学习档位并且制动板32未到达可动范围的极限位置的条件下，当标准位置学习装置开始学习标准位置时，异常确定装置确定电流检测电路74和限流电路75中的至少一个发生故障。在当前实施例中，在标准位置学习装置开始学习标准位置直至过去预定时间之后，当从输出轴传感器8输出的信号没有改变为对应于学习档位的信号时，异常确定装置确定电流检测电路74和限流电路75中的至少一个发生故障。预定时间设为预定允许时间与时间间隔之和，在该时间间隔内，当限流电路75将流经汇合点P1的电流的平均值限制在预定范围内并且电流的平均值是预定范围的下限时，自动变速器3的换挡档位从非学习档位达到学习档位。当异常确定装置确定异常时，例如，显示装置7的警告灯开启。因此，向驾驶员通知线控换档系统1的故障，并且限制或抑制利用正常驱动元件的正常驱动控制操作。

异常确定装置用作当制动板32在预定时间间隔内到达可动范围的极限位置时用于确定电流检测电路74和限流电路75正常工作的正常操作确定装置。

接着，将参照图3解释利用MPU 80的电机20的控制操作。

图3所示的处理S100始于点火开关接通(即，车辆的电源接通)以使得线控换档系统1激活时。

在步骤S120，MPU 80执行初始异常诊断。具体地说，MPU 80诊断在线控换档系统1的诸如继电器65的各个部分是否发生异常。当检测到异常时，向驾驶员通知线控换挡系统1的异常，从而将显示装置7的警告灯打开。在步骤S120完成之后，前进至步骤S140。

在步骤S140，MPU 80执行初始驱动控制操作。因此，合适地控制致动器10(即，电机20)的旋转。在步骤S140之后，前进至步骤S160。

在步骤S160，MPU 80执行标准位置学习控制操作。因此，制动板32的可动范围的极限位置与标准位置一致，因此，可按照正常驱动控制操作来操作电机。这里，当MPU 80执行标准位置学习控制操作时，MPU 80利用限流电路75限制流经绕组22和MOS晶体管61-63的电流，并使电机20旋转。在步骤S160之后，前进至步骤S180。

在步骤S180，MPU 80开始执行正常驱动控制操作。因此，自动变速器3的换挡档位切换至驾驶员的所需换挡档位。

当点火开关关断时，处理终止。

接着，将参照图4解释通过MPU 80执行的用于检测电流检测电路74和限流电路75中的异常的处理。

当点火开关接通(即，车辆的电源接通)并且线控换档系统1激活时，MPU 80开始执行图4所示的处理S200。

在步骤S201，MPU 80基于从输出轴传感器8输出的信号确定实际档位是否是非学习档位。当在步骤S201的确定为肯定的时，即，当在步骤S201确定为“是”时，前进至步骤S202。当在步骤S201的确定为否定的时，即，当在步骤S201的确定为“否”时，MPU 80结束处理S200。

在步骤S202，MPU 80确定标准位置学习控制操作是否开始。在当前实施例中，当激活线控换档系统1并且实际档位处于诸如N档或R档的非学习档位时，在这种条件下，即，在系统1被激活之后，指示档位与诸如P档或D档的学习档位一致的条件下，MPU 80执行标准位置学习控制操作。当在步骤S202的确定为肯定的时，即，当在步骤S202的确定为“是”时，前进至步骤S203。当在步骤S202的确定为否定的时，即，当在步骤S202的确定为“否”时，MPU80重复步骤S202。

在步骤S203，MPU 80开始利用作为用于测量时间的定时器的异常确定定时器来执行时间测量，直至MPU 80确定异常为止。在步骤S203之后，前进至步骤S204。

在步骤S204，MPU 80确定制动板32是否达到可动范围的极限位置。在当前实施例中，当从输出轴传感器8输出的信号改变为对应于学习档位的信号时，MPU 80确定制动板32达到可动范围的极限位置。当从输出轴传感器8输出的信号未改变为对应于学习档位的信号时，MPU 80确定制动板32未达到可动范围的极限位置。当在步骤S204的确定为肯定的时，即，当在步骤S204的确定为“是”时，MPU 80完成图4中的处理。当在步骤S204的确定为否定的时，即，当在步骤S204的确定为“否”时，前进至步骤S205。

在步骤S205，MPU 80确定异常确定定时器的定时器值是否等于或大于预定时间间隔T1。当在步骤S205的确定为肯定的时，即，当在步骤S205的确定为“是”时，前进至步骤S206。当在步骤S205的确定为否定的时，即，当在步骤S205的确定为“否”时，返回至步骤S204。

在步骤S206，MPU 80确定电流检测电路74和限流电路75中的至少一个发生故障。例如，显示装置7的警告灯开启。因此，向驾驶员通知线控换档系统1的故障，并且限制或抑制利用正常驱动元件的正常驱动控制操作。在步骤S206之后，MPU 80结束处理S200。

接着，将参照图5解释通过MPU 80执行的用于检测电流检测电路74和限流电路75中的异常的处理。

图5中的时间t0表示线控换档系统1的激活时间。在时间t0，指示档位和实际档位通常为N档。在时间t0，MPU 80开始执行图4中的处理S200。刚好在MPU 80开始执行该处理之后，MPU 80在图4中的步骤S201确定所述确定为肯定的。

在图5中的时间t1，指示档位改变为P档。在刚好在时间t1之后的时间t2，MPU 80开始执行标准位置学习控制操作。当MPU 80开始执行标准位置学习控制操作时，MPU 80在图4中的步骤S202确定所述确定为肯定的。

在正常操作的情况下，在从时间t2过去预定时间间隔T1之前，实际档位如图5中的实线所示在时间t3切换为P档。当实际档位切换为P档时，MPU 80在图4中的步骤S204确定所述确定为肯定的。

另一方面，当电流检测电路74和限流电路75中的一个或二者发生故障时，即使从时间t2过去预定时间间隔T1，也不产生用于旋转制动板32的转矩，并且实际档位不切换为P档，如双点划线所示。因此，在当过去预定时间间隔T1时的时间t4，MPU 80在图4中的步骤S205确定所述确定为肯定的。MPU 80确定电流检测电路74和限流电路75中的至少一个发生故障。

如上所述，在当前实施例中，ECU 60通过旋转和驱动制动板32控制电机20以切换自动变速器3的换挡档位。ECU 60包括MOS晶体管61-63、MPU 80、MOS驱动电路72、电流检测电路74和限流电路75。

MOS晶体管61-63布置为对应于绕组22的三个相。当MOS晶体管61-63导通时，对应的绕组22被激励。当MOS晶体管61-63截止时，对应的绕组22的激励停止。MPU 80和MOS驱动电路72控制MOS晶体管61-63以使其导通和截止，从而它们控制电机20的驱动操作。电流检测电路74连接至流经绕组22和MOS晶体管61-63的电流在此汇合的汇合点P1。因此，电路74检测在汇合点P1流动的电流。限流电路75控制流经绕组22和MOS晶体管61-63的电流，以使得通过电流检测电路74检测到的电流的平均值设置在预定范围内。

MPU 80包括作为理想功能部分的标准位置学习元件、换挡档位确定元件和异常检测元件。标准位置学习元件利用限流电路75限制流经绕组22和MOS晶体管61-63的电流，并使电机20旋转直至制动板32停止在可动范围的极限位置为止。因此，学习元件学习了电机20的标准位置。

换挡档位确定元件确定自动变速器3的换挡档位。在换挡档位确定装置确定换挡档位处于非学习档位并且制动板32未达到可动范围的极限位置的条件下，当标准位置学习装置执行标准位置学习处理时，异常检测元件确定电流检测电路74和限流电路75中的至少一个发生故障。

在以上ECU 60中，当MPU 80学习电机20的标准位置时，限流电路75基于通过电流检测电路74检测到的电流限制流经绕组22和MOS晶体管61-63的电流，并且电机20被旋转和驱动。因此，限制了由于温度变化和时间变化导致的各个相中的电流的变化和电机20的转矩的变化。因此，在当前实施例中，提高了标准位置的学习精度，而不管条件如何。

在当前实施例中，MPU 80可检测电流检测电路74和限流电路75中的一个或二者发生故障的异常，从而不产生用于将制动板32移动至对应于学习档位的位置的转矩。因此，在电流检测电路74和/或限流电路75发生故障的条件下，MPU 80避免标准位置学习操作。因此，MPU 80避免由于错误地学习标准位置导致的故障和/或失去对电机20的控制。

在当前实施例中，在预定时间过去之前在标准位置学习装置开始学习标准位置之后，当制动板32未达到可动范围的极限位置时，MPU 80的异常确定元件确定电流检测电路74和限流电路75中的至少一个发生故障。因此，由于通过简单处理检测到电流检测电路74和限流电路75中的异常，因此处理时间缩短。此外，MPU 80的处理工作量受到限制。此外，当制动板32在预定时间间隔内达到可动范围的极限位置时，异常确定元件确定电流检测电路74和限流电路75正常工作。

在当前实施例中，MPU 80的异常确定元件基于从输出轴传感器8输出的用于检测制动板32的旋转位置的信号确定制动板32是否达到可动范围的极限位置。因此，MPU 80可高精度地确定制动板32是否达到可动范围的极限位置。此外，由于安装在车辆上的输出轴传感器8用于执行异常确定处理，因此以相对低的成本和简单的结构制造系统。

在当前实施例中，使预定范围的下限的电流流经绕组22产生的转矩设为使自动变速器3的换挡档位从非学习档位达到学习档位。因此，提高了通过MPU 80的异常确定元件执行的异常确定处理的精度。

在当前实施例中，线控换档系统1包括ECU 60、通过ECU 60控制的电机20和用于通过旋转和驱动电机20切换自动变速器3的换挡档位的制动板32。在当前实施例中，ECU 60提高了学习标准位置的精度，而不管诸如温度变化和时间变化的条件如何。系统1检测电流检测电路74和限流电路75的异常，从而可避免电机20的故障和失去对电机20的控制。因此，ECU 60有效地控制线控换档系统1。

(其它实施例)

在以上实施例中，刚好在激活线控换档系统1之后，基于刚好在激活线控换挡系统之后从输出轴传感器输出的信号确定实际档位。在其它实施例中，例如，在车辆电源关断的情况下的实际档位存储在存储器中，这样，甚至在车辆电源关断的情况下也保持存储器中的内容。基于存储器中的数据，在激活线控换档系统之后确定实际档位。

在以上实施例中，基于从输出轴传感器输出的信号，确定制动板是否达到可动范围的极限位置。在其它实施例中，基于检测电机的旋转的编码器的输出信号，可确定制动板是否达到可动范围的极限位置。具体地说，例如，当实际档位从N档改变为P档时，初始获得脉冲信号的计数值的改变量。基于脉冲信号的计数值是否改变了初始获得的改变量的特征，确定制动板是否达到可动范围的极限位置。即使在这种情况下，由于利用用于电机控制的常规编码器执行异常确定处理，因此系统具有简单的构造并且系统的制造成本低。

在先前的实施例中，当ECU执行标准位置学习控制操作时，可动范围的极限位置是对应于P档和D档的位置。另一方面，在另一实施例中，当ECU执行标准位置学习控制操作时，可动范围的极限位置可为对应于除P档以外的档位的位置，或为对应于仅一个档位的位置。例如，当制动板的外周的多个凹部沿着旋转方向按顺序对应于P档、R档、N档和D档时，可动范围的极限位置可为对应于仅D档或仅P档的位置。

在先前的实施例中，当系统1执行标准位置学习控制操作时，电机通过使得绕组22的三相中的两相被激励的两相激励法旋转，并且轮流切换激励相。另一方面，在另一实施例中，当系统1执行标准位置学习控制操作时，可通过使得用于激励三相中的绕组的一个相的单相激励步骤和用于激励绕组的三相中的两相的两相激励步骤交替地切换的单相-两相激励法旋转电机。

在另一实施例中，控制对象可具有对应于四个或更多个相的四个或更多个绕组的电机。另选地，只要根据编码器的输出信号(即，脉冲信号)检测电机的旋转位置，作为控制对象的电机就可为除开关磁阻电机以外的另一无刷同步电机，并且切换激励相。

在先前实施例中，用于检测电机的相对旋转位置的编码器是磁力式编码器。另选地，在另一实施例中，例如，编码器可为光学式或刷式编码器。在先前实施例中，编码器输出A相或B相的脉冲信号。另选地，，或除A相或B相的脉冲信号以外，编码器还可输出Z相信号作为修改或者指数。

在另一实施例中，控制设备可不包括用于允许和中断电功率从电源供应至电机的继电器。

在另一实施例中，制动板的凹部的数量可不为四个。具体地说，自动变速器的档位数量可为三个或更少，或者为五个或更多。

根据本公开的线控换档系统可应用于用于切换P档、R档、N档和D档的无级变速器(即，CVT)、用于混合动力车的自动变速器(即，A/T)、具有用于切换电动车辆或混合动力车中的P档和非P档的驻车机构的切换档位装置。

在先前实施例中，通过形成在与手控轴和制动辊一体形成的制动板上的多个凹部设置制动机构。在另一实施例中，包括多个凹部和制动辊的制动机构可布置在致动器中的减速器附近。另选地，如果在预定位置保持驱动对象的旋转位置，则制动机构可为除包括多个凹部和制动辊的制动机构以外的另一构造。

除换挡档位切换装置以外，根据本公开的控制设备可应用于用于作为驱动电源的同步无刷电机的各种开关装置。

注意到，本申请中的流程或流程处理包括多个部分(还称作步骤)，例如，每一个部分表示为S100。此外，各个部分可分为多个子部分，同时多个部分可组合成单个部分。此外，这样构造的部分的每一个也可称作装置、模块或设备。

虽然已经参照本公开的实施例描述了本公开，但是应该理解，本公开不限于所述实施例和构造。本公开旨在覆盖各种修改和等同布置。另外，虽然公开了各种组合和构造，但是包括更多、更少或仅一个元件的其它组合和构造，也在本公开的精神和范围内。

Claims (8)

1.一种控制电机(20)的控制设备，所述电机具有分别对应于多个相的多个绕组(22)，并且旋转和驱动对象(32)以切换变速器(3)的换挡档位，所述控制设备包括：

多个开关装置(61-63)，它们的每一个对应于多个相中的一个，当开关装置接通时允许对对应的绕组激励，并且当开关装置关断时中断对对应的绕组的激励；

控制器(72、80)，控制开关装置导通和截止，以使得控制器控制电机的操作；

电流检测电路(74)，检测流经各个绕组和各个开关装置的电流；

限流电路(75)，限制流经各个绕组和各个开关装置的电流以将电流的平均值保持在预定范围内；

标准位置学习装置，按照限流电路限制流经各个绕组和各个开关装置的电流并且控制器控制电机旋转直至对象停止在可动范围的极限位置为止的方式学习电机的标准位置；

换挡档位确定装置，其确定变速器的换挡档位；以及

异常确定装置，确定电流检测电路和限流电路中的至少一个是否发生故障，

其中当所述对象布置在所述极限位置时，标准位置学习装置在定义为学习档位的换挡档位学习电机的标准位置，

其中除学习档位以外的换挡档位定义为非学习档位，并且

其中当换挡档位确定装置确定变速器的换挡档位处于非学习档位并且标准位置学习装置开始学习标准位置时，在变速器的换挡档位没有从非学习档位切换到学习档位和对象未达到可动范围的极限位置的条件下，异常确定装置确定电流检测电路和限流电路中的至少一个发生故障。

2.根据权利要求1所述的控制设备，其特征在于，

其中在标准位置学习装置开始学习标准位置之后在过去预定时间之前，在对象未达到可动范围的极限位置的条件下，异常确定装置确定电流检测电路和限流电路中的至少一个发生故障。

3.根据权利要求1所述的控制设备，其特征在于，

其中异常确定装置基于用于检测对象的旋转位置或电机的旋转角的从旋转检测器输出的信号确定对象是否达到可动范围的极限位置。

4.根据权利要求1-3中的任一项所述的控制设备，其特征在于，

其中由预定范围下限的电流流经绕组而产生的转矩设定为使得变速器的换挡档位从非学习档位达到对应于极限位置的换挡档位。

5.一种线控换档系统，其包括：

控制设备(60)；

通过控制设备控制的电机(20)；以及

通过电机旋转和驱动的对象(32)，

其中电机具有分别对应于多个相的多个绕组(22)，并且旋转和驱动对象以切换变速器(3)的换挡档位，

其中控制设备包括：

多个开关装置(61-63)，它们的每一个对应于多个相中的一个，当开关装置接通时允许对对应的绕组激励，并且当开关装置关断时中断对对应的绕组的激励；

控制器(72、80)，控制开关装置导通和截止，以使得控制器控制电机的操作；

电流检测电路(74)，检测流经各个绕组和各个开关装置的电流；

限流电路(75)，其限制流经各个绕组和各个开关装置的电流以将电流的平均值保持在预定范围内；

标准位置学习装置，按照限流电路限制流经各个绕组和各个开关装置的电流并且控制器控制电机旋转直至对象停止在可动范围的极限位置为止的方式学习电机的标准位置；

换挡档位确定装置，确定变速器的换挡档位；以及

异常确定装置，确定电流检测电路和限流电路中的至少一个是否发生故障，

其中当所述对象布置在所述极限位置时，标准位置学习装置在定义为学习档位的换挡档位学习电机的标准位置，

其中除学习档位以外的换挡档位定义为非学习档位，并且

其中当换挡档位确定装置确定变速器的换挡档位处于非学习档位并且标准位置学习装置开始学习标准位置时，在变速器的换挡档位没有从非学习档位切换到学习档位和对象未达到可动范围的极限位置的条件下，异常确定装置确定电流检测电路和限流电路中的至少一个发生故障。

6.根据权利要求5所述的线控换档系统，其特征在于，

其中在标准位置学习装置开始学习标准位置之后在过去预定时间之前，在对象未达到可动范围的极限位置的条件下，异常确定装置确定电流检测电路和限流电路中的至少一个发生故障。

7.根据权利要求5所述的线控换档系统，其特征在于，

其中异常确定装置基于用于检测对象的旋转位置或电机的旋转角的从旋转检测器输出的信号确定对象是否达到可动范围的极限位置。

8.根据权利要求5-7中的任一项所述的线控换档系统，其特征在于，

其中由预定范围下限的电流流经绕组而产生的转矩设定为使得变速器的换挡档位从非学习档位达到对应于极限位置的换挡档位。