CN104819283B - 换档档位切换装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种使向目标旋转角度位置的收敛性更为稳定，且能够以低廉的价格实现的换档档位切换装置。本发明具有：在电动机旋转位置传感器的脉冲信号每次切换时对电动机的通电相进行切换的第一控制模式；及在即使因电动机旋转位置传感器的脉冲信号的切换而存在电动机的通电相切换定时的情况下，在规定周期的期间内也不实施通电相的切换的第二控制模式，在使锁定板的实际旋转角度位置向目标旋转角度位置动作的途中，在到电动机的旋转稳定为止的加速区间即到特定位置为止，设定第一控制模式来切换电动机的通电相，在从电动机的旋转稳定的状态到与目标旋转角度位置基本一致为止的减速区间即在特定位置以后，设定第二控制模式来切换电动机的通电相。

Description

换档档位切换装置

技术领域

本发明涉及换档档位切换装置，尤其涉及通过驱动致动器来切换自动变速器的换档档位的电子控制式换档档位切换装置。

背景技术

近年来，通过驱动内置有电动机的致动器来切换自动变速器的换档档位的电子控制式换档档位切换装置日益实用化。在这种换档档位切换装置中，若驾驶员通过操作作为变速指示构件的换挡杆，来选择P(停车)档位、R(倒档)档位、N(空档)档位、以及D(前进)档位的各档位中规定的档位，则利用换档档位切换机构(使得用于进行自动变速器内的液压电路的切换的手动滑阀根据驾驶员所选择的换档档位机械地进行滑动移位的机构)，来对自动变速器的实际换档档位进行切换。在此情况下，提供以下线控换档(shift-by-wire)系统，在该系统中，将由驾驶员选择的换档档位的信息转换成电信号，利用转换后的电信号来驱动电动机，由此对所述换档档位切换机构进行切换。

在该线控换档系统中，在电动机与换档档位切换机构之间配置有锁定机构，若电动机被驱动，则转轴旋转，从而使得与该转轴相连结而构成所述锁定机构的锁定板旋转。此时，通过使锁定弹簧位于以与各从而进而进行所述换档档位切换机构的定位。

在此情况下，为了检测换档档位切换机构的位置，预先利用锁定位置传感器检测出锁定板的旋转位置，基于由锁定位置传感器检测得到的实际旋转位置与预先设定的目标旋转位置之间的偏差，利用致动器控制装置来进行反馈控制。

例如在日本专利特开2002-357268号公报(专利文献1)所公开的方法中，在基于所述实际旋转位置与目标旋转位置的偏差来驱动致动器之后，在致动器到达特定位置之前以最大输出来驱动，然后切换至伺服控制来进行驱动直至目标位置，从最大输出驱动切换至伺服控制后立即通过反转控制来进行急减速，之后通过微调整控制向目标位置收敛。

此外，在日本专利特开2003-148608号公报(专利文献2)所公开的方法中，根据由转矩传感器检测得到的电动机负载转矩的变化来检测电动机控制的切换定时，并根据所述负载转矩来对基于实际旋转位置与目标旋转位置的偏差得到的控制信号进行修正。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2002-357268号公报

专利文献2：日本专利特开2003-148608号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

根据上述专利文献1所公开的方法，在利用反转驱动实施减速控制的情况下，在电动机的驱动方向从正转切换为反转时，用于防止电动机驱动电流的贯通电流的禁止处理的增加、过电流保护电路的搭载是必不可少的。并且，由于负载转矩因锁定机构而呈非线性变化，且负载转矩也会在换档模式的组合变化或环境变化时发生变化，因此，与致动器的动作特性和负载的大小等相适应的反馈控制参数的匹配工作量、反馈控制增益的设定工作量会变得非常大。

此外，根据上述专利文献2所公开的方法，即使在因锁定结构而出现非线性的负载转矩变化的情况下也能实现最优控制，但需要增加转矩传感器，从而导致成本增加。

本发明是鉴于上述问题点而完成的，其目的在于提供一种能够在用于使锁定板的实际旋转角度位置旋转至目标旋转角度位置的电动机驱动控制中，使得向目标旋转角度位置的收敛性更为稳定，且能够以低廉的价格来实现的换档档位切换装置。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明所涉及的换档档位切换装置包括：致动器，该致动器输出三相电动机的旋转；锁定板，该锁定板根据所述致动器的旋转输出来转动；锁定弹簧，该锁定弹簧与设置于所述锁定板的多个卡合部中的某一个卡合部相卡合，从而固定所述锁定板的旋转位置；换档档位切换机构，该换档档位切换机构对应于利用所述卡合部与所述锁定弹簧的卡合来固定时的所述锁定板的旋转位置即实际旋转角度位置，来切换自动变速器的实际换档档位；锁定位置传感器，该锁定位置传感器检测所述锁定板的实际旋转角度位置；实际换档档位判定单元，该实际换档档位判定单元基于所述锁定位置传感器检测到的所述实际旋转角度位置，判定所述自动变速器的实际换档档位；换档档位设定单元，该换档档位设定单元输出与驾驶员的操作相对应的请求换档档位；目标旋转角度位置运算单元，该目标旋转角度位置运算单元根据从所述换档档位设定单元输出的请求换档档位，运算所述锁定板的目标旋转角度位置；致动器控制单元，该致动器控制单元在所述实际换档档位判定单元判定得到的实际换档档位与所述请求换档档位为不同档位的情况下，驱动所述致动器以使得所述锁定板的实际旋转角度位置与所述目标旋转角度位置基本一致，在所述换档档位切换装置中，

具备电动机旋转位置传感器，该电动机旋转位置传感器输出与所述三相电动机的旋转位置同步的脉冲信号，所述致动器控制单元基于所述电动机旋转位置传感器的脉冲信号，对所述三相电动机的通电相进行切换控制，并且具有第一控制模式和第二控制模式来作为所述通电相的切换控制模式，其中，在所述第一控制模式下，在所述电动机旋转位置传感器的脉冲信号每次切换时对所述通电相进行切换，在所述第二控制模式下，在即使因所述电动机旋转位置传感器的脉冲信号的切换而存在所述通电相的切换定时的情况下，在至少比所述电动机旋转位置传感器的脉冲信号的切换周期要长的规定周期的期间内也不实施所述通电相的切换，

在使所述锁定板的实际旋转角度位置向所述目标旋转角度位置动作的途中，在到所述三相电动机的旋转稳定为止的加速区间即到特定位置为止，设定所述第一控制模式来切换所述通电相，在从所述三相电动机的旋转稳定的状态到与所述目标旋转角度位置基本一致为止的减速区间即在所述特定位置以后，设定所述第二控制模式来切换所述通电相。

发明效果

根据本发明所涉及的换档档位切换装置，由于三相电动机的驱动方向仅朝一个方向，而不会为减速进行反转驱动，因此，不需要增加在将三相电动机的驱动方向从正转切换为反转时用于防止电动机驱动电路的贯通电流的禁止处理、以及搭载过电流保护电路，从而能够削减成本。此外，能够在维持电动机驱动力的状态下进行减速，而无需为减速降低电动机电流，在减速的同时还能使电动机每次以固定旋转角度可靠地向目标旋转角度位置进行动作，因此，能够简化电动机驱动电流反馈控制，削减匹配工作量，并且能够在不发生上冲或下冲的情况下向目标位置收敛。

附图说明

图1是用于说明本发明实施方式1所涉及的换档档位切换装置的概要的整体结构图。

图2是用于说明本发明实施方式1所涉及的换档档位切换装置中的锁定板的动作的图。

图3是用于说明本发明实施方式1所涉及的换档档位切换装置的概要的框图。

图4是本发明实施方式1所涉及的电动机驱动电路图。

图5是表示本发明实施方式1所涉及的电动机旋转位置检测传感器输出模式与电动机驱动电路通电模式之间关系的图。

图6A是表示本发明实施方式1所涉及的电动机通电相切换定时与通电相的模式的图。

图6B是表示本发明实施方式1所涉及的电动机通电相切换定时与通电相的模式的图。

图6C是表示本发明实施方式1所涉及的电动机通电相切换定时与通电相的模式的图。

图7是表示本发明实施方式1所涉及的换档档位切换装置的通电相切换判定周期与电动机转速之间关系的图。

图8是表示本发明的实施方式1所涉及的目标旋转角度位置与实际旋转角度位置的动作例的图。

图9是用于说明本发明实施方式1所涉及的换档档位切换装置的控制方法的流程图。

图10是用于说明本发明实施方式1所涉及的换档档位切换装置的控制方法的流程图。

具体实施方式

下面，参照附图，对本发明所涉及的换档档位切换装置的优选实施方式进行说明。

实施方式1.

电子控制式的换档档位切换装置将驾驶员选择的换档档位(请求换档档位)确定为目标换档档位，通过驱动致动器，改变搭载于自动变速器的换档档位切换机构和停车切换机构的动作位置，将自动变速器内的液压控制器切换为与目标换档档位相对应的油路，由此来对自动变速器的换档档位进行切换。

图1是用于说明本发明实施方式1所涉及的换档档位切换装置的概要的整体结构图。

图1中，致动器1由三相电动机(未图示)以及对三相电动机的旋转进行减速输出的减速器(未图示)构成，致动器1的旋转输出通过转轴2被取出至致动器1的外部，该转轴2以延长致动器1的输出轴的方式与其相接合。

转轴2上安装有大致呈扇形的锁定板3，若通过驱动致动器1以使转轴2转动规定角度，则以转轴2与锁定板3的接合部为轴中心，锁定板3也将其旋转位置改变规定角度。

如图3中放大来进行图示的那样，锁定板3的圆弧部设置有作为多个卡合部的凹部，固定于液压控制器4的锁定弹簧5的前端所设置的卡合部5a根据锁定板3的旋转位置，与所述多个凹部中的某一个部位相嵌合，由此来保持锁定板3的旋转位置。

接着，基于图2对具有上述结构的锁定板3的动作进行详细说明。

图2是用于说明锁定板3的动作的放大图。在大致呈扇形的锁定板3的圆弧部设置有3a、3b、3c、3d四个凹部，位于锁定弹簧5的前端的卡合部5a根据锁定板3的旋转位置，与3a、3b、3c、3d四个凹部中的某一个部位相嵌合，由此来保持锁定板3的旋转位置。

设置于锁定板3的四个凹部3a、3b、3c、3d预先设计作为用于使自动变速器实现以下各换档档位的旋转位置，通常，3a为P档位(非行驶档位且停车锁定动作)、3b为R档位(后退行驶档位)、3c为N档位(非行驶档位)、3d为D档位(前进行驶档位)。

此外，在锁定板3的侧面安装有用于使换档档位切换机构6移动的销7。该销7与换档档位切换机构6的前端部、即图2中的左端部相卡合，若通过使转轴2旋转来使锁定板3旋转，则销7被圆弧驱动，从而使得与销7相卡合的换档档位切换机构6在液压控制器4的内部进行直线运动(向图2中的两个箭头C的方向移动)。

另外，图1和图2所示的状态如下：位于锁定弹簧5的前端的卡合部5a与在锁定板3的约为扇形的圆弧部的最右端设置的凹部3d相嵌合，由此来保持锁定板3的旋转位置，在该状态下，换档档位切换机构6以最浅的深度被按压向液压控制器4，从而在液压控制器4内构成用于实现D档位的油路，由此自动变速器被控制成D档位。

若从自动变速器可被控制为D档位的上述状态开始，使转轴2按照图2中的两个箭头D中的顺时针(向右旋转)方向旋转规定角度，则锁定板3的旋转位置与其同步地发生变化，由此，位于锁定弹簧5的前端的卡合部5a从D档位用的凹部3d拔出，移动至设置于左侧相邻位置的N档位用的凹部3c，并保持旋转位置。在该状态下，换档档位切换机构6以比之前D档位时的深度要深规定量的深度被按压至液压控制器4的内部，从而在液压控制器4内构成用于实现N档位的油路，由此自动变速器可被控制为N档位。

若从自动变速器可被控制为N档位的上述状态开始，使转轴2按照图2中的两个箭头D中的顺时针(向右旋转)方向进一步旋转规定角度，则锁定板3的旋转位置与其同步地发生变化，由此，位于锁定弹簧5的前端的卡合部5a从N档位用的凹部3c拔出，移动至设置于左侧相邻位置的R档位用的凹部3b，并保持旋转位置。在该状态下，换档档位切换机构6以进一步比之前N档位时的深度要深规定量的深度被按压至液压控制器4的内部，从而在液压控制器4内构成用于实现R档位的油路，由此自动变速器可被控制为R档位。

若从自动变速器可被控制为R档位的上述状态开始，使转轴2按照图2中的两个箭头D中的顺时针(向右旋转)方向进一步旋转规定角度，则锁定板3的旋转位置与其同步地发生变化，由此，位于锁定弹簧5的前端的卡合部5a从R档位用的凹部3b拔出，移动至设置于左侧相邻位置的P档位用的凹部3a，并保持旋转位置。在该状态下，换档档位切换机构6以进一步比之前R档位时的深度要深规定量的深度被按压至液压控制器4的内部，从而在液压控制器4内构成用于实现P档位的油路，由此自动变速器可被控制为P档位。

由此，经由锁定板3，通过依次将换档档位切换机构6按压至液压控制器4的内部，使得液压控制器4内的油路以D→N→R→P档位的顺序切换，其结果是，能够按D→N→R→P档位的顺序控制自动变速器的换档档位。

另外，若使转轴2按与上述相反的方向、即图2中的两个箭头D中的逆时针(向左旋转)方向旋转，则这次经由锁定板3，通过将换档档位切换机构6从液压控制器4的内部拉出，使得液压控制器4内的油路以P→R→N→D档位的顺序切换，其结果是，能够按P→R→N→D档位的顺序控制自动变速器的换档档位。

如上所述，换档档位切换机构6是由致动器1的旋转输出所驱动，从而对自动变速器的换档档位进行切换的机构，自动变速器的各换档档位(P、R、N、D档位)的切换通过以下方式来实现，即，使设置于液压控制器4的换档档位切换机构6滑动移位至与各换档档位相对应的位置，由此来切换自动变速器内的油路。

接着，根据图1的整体结构图和图3的框图，对换档档位切换装置中的电子控制系统的结构和功能进行说明。

作为换档档位切换装置的电子控制系统的构成要素，除了上述致动器1以外，还可以举出锁定位置传感器8、电动机旋转位置传感器9、换档档位设定单元10、实际换档档位判定单元11、目标旋转角度位置运算单元12、致动器控制单元13。致动器1如上所述由三相无刷电动机(以下称为电动机。)14和减速器15构成。通过使与减速器15相连的转轴2旋转，使得与转轴2相连结的锁定板3旋转。

锁定位置传感器8是输出与锁定板3的实际旋转角度位置Rang相对应的信号的检测单元。电动机旋转位置传感器9是输出与电动机14的旋转位置相对应的信号的检测单元，通常采用利用霍尔效应的检测元件。实际换档档位判定单元11中输入由锁定位置传感器8检测得到的锁定板3的实际旋转角度位置Rang，基于该实际旋转角度位置Rang来判定实际换档档位Rsft是P、R、N、D档位中的哪一个，并进行输出。

换档档位设定单元10是采用了按钮、摇杆等的输入装置，在驾驶员操作时输出请求换档档位Tsft。换档档位设定单元10输出的请求换档档位Tsft输入到目标旋转角度位置运算单元12，目标旋转角度位置运算单元12运算出与请求换档档位Tsft相对应的锁定板3的目标旋转角度位置Tang并进行输出。

由锁定位置传感器8检测得到的锁定板3的实际旋转角度位置Rang、由实际换档档位判定单元11判定的实际换档档位Rsft、由换档档位设定单元10输出的请求换档档位Tsft、由目标旋转角度位置运算单元12运算得到的目标旋转角度位置Tang、以及与电动机旋转位置传感器9输出的电动机旋转位置同步的脉冲信号H1、H2、H3被输入到致动器控制单元13。

在致动器控制单元13的内部，利用偏差运算部16运算目标旋转角度位置Tang与实际旋转角度位置Rang的偏差，并输出至控制模式判定部17。在控制模式判定部17中，根据请求换档档位Tsft和实际换档档位Rsft的输入、以及由偏差运算部16运算得到的偏差，来判定电动机14的驱动或制动、驱动方向、反馈控制的实施等控制模式。

接着，在电动机控制条件设定部18中，设定与控制模式判定部17判定得到的控制模式相对应的电动机驱动占空比(电动机电流量)、旋转方向、全相接地的制动控制的动作等，并输出至电动机驱动电路控制部19。在电动机驱动电路控制部19中，根据电动机旋转位置判定部20判定得到的电动机14的位置，向电动机驱动电路21输出控制信号，以使得按电动机控制条件设定部18所设定的条件驱动电动机14，由此利用电动机驱动电路21驱动电动机14。

接着，以使得锁定板3的实际旋转角度位置Rang与目标旋转角度位置Tang相一致的方式，利用电动机控制输出U、V、W控制电动机14，由此来驱动致动器1。接着，在实际旋转角度位置Rang相对于目标旋转角度位置Tang达到规定的范围内，且实际换档档位Rsft与请求换档档位Tsft相一致时，对电动机14进行制动控制，由此来停止致动器1的驱动。

通过这种方式，将自动变速器的实际换档档位切换至驾驶员所选择的请求换档档位。另外，标号22表示电动机旋转位置传感器切换周期运算部，标号23表示电动机通电相切换周期设定部，标号24表示电动机通电相控制模式设定部，电动机旋转位置传感器切换周期运算部22对电动机旋转位置传感器9检测得到的切换周期进行运算，由电动机通电相切换周期设定部23、电动机通电相控制模式设定部24得到的设定值被输出至电动机驱动电路控制部19。该电动机旋转位置传感器切换周期运算部22、电动机通电相切换周期设定部23、电动机通电相控制模式设定部24是实施方式1所涉及的换档档位切换装置的特征部分，详细内容将在后文中阐述。

接着，根据图4和图5对电动机14的驱动部进行说明。

图4是表示电动机驱动电路21的具体电路的图。来自电动机驱动电路控制部19的控制信号被输入至驱动器25，电动机14(U相、V相、W相)、直流电源26、以及接地(GND)27连接至外部。UH、UL、VH、VL、WH、WL表示FET，利用这六个FET来构成逆变器。利用驱动器25，UH、VH、WH对直流电源26与电动机14的各相(U相、V相、W相)间的通电进行切换，UL、VL、WL对接地27与电动机14的各相间的通电进行切换。于是，利用UH、UL、VH、VL、WH、WL这六个FET的组合来切换对电动机14的各相进行通电的通电模式。

图5是表示实施方式1中电动机旋转位置传感器9的输出模式与电动机驱动电路21的通电模式之间关系的图。

图5中，对于电动机旋转位置传感器模式501，示出使电动机14向右旋转时的传感器H1、H2、H3的输出模式例。传感器H1、H2、H3的输出是高电平H或低电平L，根据电动机14的旋转角度，按照a～f的顺序反复输出六种模式。输出相同模式的期间对应于电动机14的电角度为60度。电动机输出通电模式A502、电动机输出通电模式B503、电动机输出通电模式C504表示电动机驱动电路21的相对于电动机旋转位置传感器模式501的通电模式，示出各相的FET的驱动状态。

在电动机输出通电模式A502中，例如在a的情况下，电动机旋转位置传感器模式501的H1、H2、H3＝H、H、L时，电动机驱动电路21的WH和VL导通。在b的情况下，电动机旋转位置传感器模式501的H1、H2、H3＝H、L、L时，电动机驱动电路21的WH和UL导通。

由此，对于电动机旋转位置传感器模式501，通过预先切换电动机驱动电路21的FET通电模式，使得在传感器输出模式切换时以向120度目标旋转的方式产生磁力，从而对电动机14产生驱动力。

在电动机输出通电模式B503中，相对于电动机输出通电模式A502中的FET通电模式存在60度的延迟，传感器输出模式切换时的通电模式从120度目标设为60度目标。在电动机输出通电模式C504中，电动机旋转位置传感器9的各模式中的通电相从2相设为3相，各相的通电角设为180度，从而传感器输出模式切换时的通电模式为90度目标。

所述电动机输出通电模式A502是通常的三相无刷电动机驱动时的通电模式，减速时降低电动机驱动占空比，减小电动机电流量，进而减小电动机转矩。在将实际旋转角度位置Rang反馈控制为目标旋转角度位置Tang时，通过调整电动机驱动占空比、或切换为反转驱动的通电模式进行减速来实施。至此，所阐述的是基于现有控制方法的致动器控制。

接着，对实施方式1中作为特征的电动机旋转位置传感器切换周期运算部22、电动机通电相切换周期设定部23、电动机通电相控制模式设定部24的结构和控制内容进行说明。

图3中，电动机旋转位置传感器切换周期运算部22对与电动机旋转位置传感器9输出的电动机旋转位置同步的脉冲信号H1、H2、H3的切换周期进行运算。电动机通电相切换周期设定部23基于电动机旋转位置传感器切换周期运算部22运算得到的周期、以及控制模式判定部17判定得到的控制模式，来设定电动机通电相的切换周期，并输出至电动机驱动电路控制部19。并且，在电动机通电相控制模式设定部24中，基于由控制模式判定部17判定得到的控制模式，将电动机通电相控制模式从所述电动机输出通电模式A502的第一控制模式切换设定为所述电动机输出通电模式B503的第二控制模式、所述电动机输出通电模式C504的第三控制模式，并输出至电动机驱动电路控制部19。

图6A、图6B、图6C是表示电动机通电相切换定时和通电相的模式的图。在图6A至图6C中，从标号601到标号612的电动机旋转位置传感器模式和电动机输出通电模式A、B、C与图5所示的内容相同，标号602、606、610是电动机旋转位置传感器9的切换定时。标号604、标号608、标号612是电动机输出通电模式A、B、C、即第一、第二、第三控制模式中电动机输出通电相的切换定时。

在第一控制模式下，在电动机旋转位置传感器9的每个切换定时602，会在电动机输出通电模式A603的模式下切换电动机14的通电相，以加速的方式对电动机14进行驱动。

在第二控制模式下，在电动机通电相切换定时608的规定周期的期间内，即使存在电动机旋转位置传感器切换定时606，也仍然保持通电相不进行切换，而是在每个所述规定周期，在所述电动机输出通电模式B503的模式下对通电相进行切换。通过这种方式，虽然在切换电动机输出通电模式后，到下一个电动机旋转位置传感器切换定时之前向正旋转方向产生了驱动力，但在之后的180度的期间内，处于保持通电相的状态，因此向减速侧产生了驱动力。对于所述规定周期的设定，将所述规定周期设定得比电动机旋转位置传感器切换定时长，以使得其包含向减速侧产生驱动力的期间，从而以减速的方式进行驱动。

在第三控制模式下，在电动机通电相切换定时612的规定周期的期间内，即使存在电动机旋转位置传感器切换定时610，也不切换通电相，而是在每个所述规定周期，在所述电动机输出通电模式C504的模式下切换通电相，利用磁体的引力来驱动电动机14。此时电动机驱动占空比不会下降，而保持在能够维持引力的水平，因此，在对电动机14进行驱动的同时，使得在每次切换电动机输出通电相时，可在所述规定周期内所保持的驱动模式下使电动机14停止在稳定的位置。

此外，在所述第二控制模式下，减速处于在每进行一次通电相切换就旋转60度的状态，若在紧接着电动机旋转位置传感器信号的切换之前停止，则由于不产生电动机旋转位置传感器信号脉冲，在规定周期后不进行电动机通电相的切换，从而有可能导致电动机14保持停止的状态。因此，通过根据所述实际旋转角度位置与所述目标旋转角度位置的偏差，从所述第二控制模式切换为第三控制模式，由此在所述实际旋转角度位置收敛于所述目标旋转角度位置的附近，在只要使其旋转60度就必定会产生电动机旋转位置传感器信号脉冲的通电模式下对电动机14的通电相进行切换。由此，电动机14不会如上述那样保持停止，即使在停止附近之前处于减速的状态，也能够以每次60度可靠地对电动机14进行驱动。

图7是表示通电相切换判定周期与电动机转速之间关系的图，示出若通电相切换周期变长则电动机转速降低的趋势，但在通电相切换周期短于电动机旋转位置传感器切换周期的设定下，相比于与电动机旋转位置传感器9的切换同步地切换通电相时，电动机转速不变。因此，所述规定周期设定为至少比判定为特定位置的时刻的电动机旋转位置传感器9的脉冲信号切换周期要长的周期。

此外，在所述第二控制模式下，若所述实际旋转角度位置与所述目标旋转角度位置的偏差变小，则将所述规定周期设定得较长，由此使减速度增加，通过这种方式能够进一步提高向所述目标旋转角度位置的收敛性。此外，此时电动机驱动占空比越是增大，通电相保持期间中的引力增大，从而减速效果变大，因此，为得到所需的减速效果，设定为最恰当的电动机驱动占空比。

所述第二控制模式中，若在所述规定周期的期间内保持通电相，则在惯性旋转中的180度期间通过变为减速侧的通电模式来得到减速效果，通过设为相对于电动机输出通电模式A502存在60度延迟的电动机输出通电模式B503，使得惯性旋转中变为减速侧的通电模式的定时提前60度，从而能够得到更好的减速效果。然而，在保持通电相的期间内惯性旋转在一周以上的情况下，通过设为所述存在60度延迟的通电模式而得到的效果变差，因此，根据电动机旋转位置传感器切换定时606，将保持通电相的期间设定为最优值(例如，从60度之后到180度的期间为减速，因而设定为到240度的期间的周期左右)，由此来设定所述规定周期，以获得更好的减速效果。

在现有控制中，在加速区域和减速区域均在所述第一控制模式下驱动电动机14，在减速时通过降低电动机驱动占空比，或切换为反转驱动的通电模式来实施紧急制动，但如上述专利文献1那样，在通过反转驱动来实施减速控制的情况下，在将电动机14的驱动方向从正转切换为反转时，用于防止电动机驱动电路21的贯通电流的禁止处理的增加、过电流保护电路的搭载是必不可少的，或者负载转矩因锁定机构而呈非线性变化，且负载转矩也会在换档模式的组合变化或环境变化时发生变化，因此，与致动器1的动作特性和负载的大小等相适应的反馈控制参数的匹配工作量、反馈控制增益的设定工作量会变得非常大。

与此相对地，在本实施方式中，在使电动机14减速时以不实施反转驱动的方式来使其动作。图8是表示实施方式1所涉及的目标旋转角度位置与实际旋转角度位置的动作例的图。

图8中，在因向目标换档的控制开始而使得电动机驱动开始之后到电动机14的旋转稳定为止的加速区间即到特定位置A为止，设定所述第一控制模式，来切换电动机14的通电相，从而以可加速到最大限度的控制方式对电动机14进行驱动，在从所述特定位置A到特定位置B为止的减速区间，设定所述第二控制模式，来切换电动机14的通电相，从而不切换为反转驱动的通电模式，在进行减速的同时使电动机14向所述目标旋转角度位置进行动作。所述特定位置A是根据实际换档档位和请求换档档位的每个组合而预先设定的值。所述特定位置A也可以根据所述实际旋转角度位置与所述目标旋转角度位置的偏差而改变。并且，在从特定位置B开始到所述实际旋转角度位置达到所述目标旋转角度位置的规定范围内为止，设定第三控制模式，来切换电动机14的通电相，从而即使在电动机停止的附近也能使其可靠地向目标旋转角度位置动作，能够进一步提高向目标位置的收敛性。所述特定位置B根据所述实际旋转角度位置与所述目标旋转角度位置的偏差来设定。

并且，在实际换档档位与请求换档档位为特定的组合时，即在不设定第一控制模式下的加速期间而仅以第二控制模式和第三控制模式进行驱动的情况下，若是能够满足对于所述目标旋转角度位置到达时间的要求的、动作旋转角度较小的换档切换条件(从N档位到D档位、从R档位到N档位等向相邻档位的换档)，则不实施设定了所述一次控制模式的电动机通电相的切换，而从设定了所述第二控制模式的电动机通电相的切换开始实施。通过这种方式，能够进一步提高向目标旋转角度位置的收敛性。

接着，利用图9及图10的流程图来对上述所说明的实施方式1所涉及的换档档位切换装置的控制方法进行说明。

图9及图10中，在步骤S101中，在控制模式判定部17中判定实际换档档位判定单元11判定得到的实际换档档位与换档档位设定单元10输出的请求换档档位是否一致，在一致的情况下重复步骤S101的判定，在不一致的情况下判断为产生档位切换的请求，从而前进至步骤S102。

在步骤S102中，在偏差运算部16中对目标旋转角度位置运算单元12运算得到的目标旋转角度位置与锁定位置传感器8得到的实际旋转角度位置之间的偏差进行运算，然后前进至步骤S103。

接着，在步骤S103中，利用控制模式判定部17，根据实际换档档位和请求换档档位来判定电动机14的旋转方向，并根据步骤S102中运算得到的目标旋转角度位置与实际旋转角度位置之间的偏差来设定电动机驱动占空比。接着，在图5的电动机输出通电模式A502所示的第一控制模式的设定下，根据电动机旋转位置传感器9的信号模式开始对电动机14进行通电。

在步骤S104中，进行所述特定位置A的设定，即对使用所述第一控制模式还是使用所述第二控制模式的切换定时进行设定。特定位置A对实际换档档位和请求换档档位的每个组合预先设定数据。

在步骤S105中，为了判定实际换档档位和请求换档档位是否是特定的组合，对实际旋转角度位置与目标旋转角度位置之间的偏差是否在规定值以上进行判定，在规定值以上的情况下前进至步骤S106，在不到规定值的情况下前进至步骤S111。所述规定值预先设定为能够进行以下判断的值，即：由于动作旋转角度较小，即使以低速进行动作也能满足对于目标旋转角度位置到达时间的要求。

接着，在步骤S106中，判定实际旋转角度位置是否到达步骤S104中所设定的特定位置A，在到达的情况下，为了将电动机14的通电相切换设为切换到图5的电动机输出通电模式B503所示的第二控制模式下的设定而前进至步骤S111，在未到达的情况下，前进至步骤S107。另外，上述S103到S106在电动机通电相控制模式设定部24中执行。

步骤S107中，根据实际旋转角度位置与目标旋转角度位置之间的偏差，在电动机控制条件设定部18中对电动机14的驱动占空比进行设定。

接着在步骤S108中，在电动机旋转位置判定部20中判定电动机旋转位置传感器9的脉冲信号是否发生了切换，若发生了切换，则前进至步骤S109，并在图6A的电动机输出通电模式A603的设定下切换电动机14的通电相。在电动机旋转位置传感器9的脉冲信号没有发生切换的情况下，不切换电动机14的通电相而前进至步骤S110。

在步骤S110中，判定实际旋转角度位置是否进入目标旋转角度位置的规定范围内，在处于规定范围内时，前进至步骤S121，在未处于规定范围内时，返回至步骤S106继续进行电动机驱动。规定范围设定为对判定为实际换档档位与请求换档档位一致的实际旋转角度位置范围设定了余量的值。

在步骤S111中，根据实际旋转角度位置与目标旋转角度位置之间的偏差，在电动机控制条件设定部18中设定电动机14的驱动占空比，在步骤S112中判定实际旋转角度位置与目标旋转角度位置的偏差是否在规定值2以上，若在规定值2以上，则前进至步骤S113，即前进至将电动机14的通电相切换设为所述第二控制模式下的设定一侧的处理，在不到规定值2的情况下，前进至步骤S117，即前进至将电动机14的通电相切换设为所述第三控制模式下的设定一侧的处理。

步骤S113中，在电动机旋转位置传感器切换周期运算部22中，对与电动机旋转位置传感器9输出的电动机旋转位置同步的脉冲信号H1、H2、H3的切换周期进行运算。

接着，步骤S114中，在电动机通电相切换周期设定部23中，对第二控制模式下的电动机通电相切换周期即规定周期进行设定。所述规定周期设定为比判定为所述特定位置A时的电动机旋转位置传感器切换周期要长的时间，以获得减速效果。并且，如上述那样根据电动机旋转位置传感器9的切换周期、实际旋转角度位置与目标旋转角度位置之间的偏差，将所述规定周期改变为最优值，由此来进一步提高减速效果。

步骤S115中，判定从上一次切换通电相开始的经过时间是否在所述步骤S114中所设定的规定周期以上，在规定周期以上时，前进至步骤S116，从而在图9的电动机输出模式2的设定下切换电动机的通电相。若未达到规定周期，则不切换电动机的通电相，并前进至步骤S117。

在步骤S117中，判定实际旋转角度位置是否进入目标旋转角度位置的规定范围内，在处于规定范围内时，前进至步骤S123，在未处于规定范围内时，返回至步骤S111继续进行电动机驱动。

步骤S118中，在电动机旋转位置传感器切换周期运算部22中，对与电动机旋转位置传感器9输出的电动机旋转位置同步的脉冲信号H1、H2、H3的切换周期进行运算。

接着，步骤S119中，对第三控制模式下的电动机通电相切换周期即第二规定周期进行设定。接着，在步骤S120中，判定从上一次切换通电相开始的经过时间是否在所述步骤S119中所设定的第二规定周期以上，在第二规定周期以上时，前进至步骤S121，从而在图9的电动机输出模式3的设定下切换电动机的通电相。若未达到第二规定周期，则不切换电动机14的通电相，并前进至步骤S122。

在步骤S122中，判定实际旋转角度位置是否进入目标旋转角度位置的规定范围内，在处于规定范围内时，前进至步骤S123，在未处于规定范围内时，返回至步骤S118继续进行电动机驱动。步骤S123中，停止对电动机14的通电，为了进行电动机制动而使电动机驱动电路的UL、VL、以及WL导通，然后结束处理。

如上述详细说明的那样，实施方式1所涉及的换档档位切换装置包括：致动器1，该致动器1输出电动机14的旋转；锁定板3，该锁定板3根据致动器1的旋转输出来转动；锁定弹簧5，该锁定弹簧5与设置于锁定板3的多个凹部3a、3b、3c、3d中的某一个凹部卡合，从而固定锁定板3的旋转位置；换档档位切换机构6，该换档档位切换机构6对应于利用所述凹部与锁定弹簧5的卡合来固定时的锁定板3的旋转位置即实际旋转角度位置，来切换自动变速器的实际换档档位；锁定位置传感器8，该锁定位置传感器8检测锁定板3的实际旋转角度位置；实际换档档位判定单元11，该实际换档档位判定单元11基于锁定位置传感器8检测到的所述实际旋转角度位置，判定所述自动变速器的实际换档档位；换档档位设定单元10，该换档档位设定单元10输出与驾驶员的操作相对应的请求换档档位；目标旋转角度位置运算单元12，该目标旋转角度位置运算单元12根据从换档档位设定单元10输出的请求换档档位，运算锁定板3的目标旋转角度位置；致动器控制单元13，该致动器控制单元13在实际换档档位判定单元11判定得到的实际换档档位与所述请求换档档位为不同档位的情况下，驱动致动器1以使得锁定板3的实际旋转角度位置与所述目标旋转角度位置基本一致，所述换档档位切换装置的特征在于，具备电动机旋转位置传感器9，该电动机旋转位置传感器9输出与电动机14的旋转位置同步的脉冲信号，

致动器控制单元13基于电动机旋转位置传感器9的脉冲信号H1、H2、H3，对电动机14的通电相进行切换控制，并且具有第一控制模式和第二控制模式来作为所述通电相的切换控制模式，其中，在所述第一控制模式下，在电动机旋转位置传感器9的脉冲信号H1、H2、H3每次切换时对所述通电相进行切换，在所述第二控制模式下，在即使因电动机旋转位置传感器9的脉冲信号H1、H2、H3的切换而存在所述通电相的切换定时的情况下，在至少比电动机旋转位置传感器9的脉冲信号H1、H2、H3的切换周期要长的规定周期的期间内也不实施所述通电相的切换，

在使锁定板3的实际旋转角度位置向所述目标旋转角度位置动作的途中，在到电动机14的旋转稳定为止的加速区间即到特定位置为止，设定所述第一控制模式来切换所述通电相，在从电动机14的旋转稳定的状态到与所述目标旋转角度位置基本一致为止的减速区间即在所述特定位置以后，设定所述第二控制模式来切换所述通电相。

根据这种结构，由于电动机14的驱动方向仅朝一个方向，而不会为了减速来进行反转驱动，因此，不需要增加在将电动机14的驱动方向从正转切换为反转时用于防止电动机驱动电路21的贯通电流的禁止处理、以及搭载过电流保护电路，从而能够削减成本。此外，能够在维持电动机驱动力的状态下进行减速，而无需为减速降低电动机电流，在减速的同时还能使电动机每次以固定旋转角度可靠地向目标旋转角度位置进行动作，因此，能够简化电动机驱动电流反馈控制，削减匹配工作量，并且能够在不发生上冲或下冲的情况下向目标位置收敛。

本发明的特征在于，在所述第二控制模式下，所述规定周期通过以下方式来设定，即：基于电动机旋转位置传感器9的切换周期，计算可得到最佳减速效果的周期。

根据这种结构，基于电动机旋转位置传感器9的切换周期，将所述规定周期最优设定为能够最有效地利用通过通电相的保持而得到减速效果的期间，由此能够进一步提高所述第二控制模式下的减速效果。

此外，本发明的特征在于，在所述第二控制模式下，所述规定周期根据所述实际旋转角度位置与所述目标旋转角度位置之间的偏差而发生改变。

根据这种结构，若所述实际旋转角度位置与所述目标旋转角度位置的偏差变小，则将所述规定周期设定得较长，由此能够使减速度增加，因此，能够进一步提高向所述目标旋转角度位置的收敛性。

此外，本发明的特征还在于，具有180度通电驱动的第三控制模式，根据所述实际旋转角度位置与所述目标旋转角度位置之间的偏差，从所述第二控制模式切换为所述第三控制模式。

根据这种结构，即使在向所述目标旋转角度位置收敛的附近，在紧接着电动机停止之前速度下降的状态下，通过在进行180度通电驱动的第三控制模式下切换通电相，能够按每个所述规定周期转动60度的方式进行驱动，从而能够进一步提高向所述目标旋转角度位置的收敛性。

本发明的特征还在于，在所述实际换档档位与所述请求换档档位为特定的组合的情况下，不实施设定了所述第一控制模式的所述通电相的切换，而从设定了所述第二控制模式的所述通电相的切换开始实施。

根据这种结构，在锁定板的动作旋转角度较小的换档操作下，即使不设定所述第一控制模式下的加速期间而仅以所述第二控制模式进行定速驱动的情况下，在能够满足对于到达所述目标旋转角度位置的到达时间的要求时，通过从电动机驱动开始时以所述第二控制模式进行驱动，能够进一步提高向所述目标旋转角度位置动作的动作稳定性。

上文对本发明实施方式1所涉及的换档档位切换装置进行了说明，但本发明可在该发明的范围内对实施方式进行适当的变形、省略。

标号说明

1致动器、2转轴、3锁定板、3a、3b、3c、3d凹部、4液压控制器、5锁定弹簧、5a卡合部、6换档档位切换机构、7销、8锁定位置传感器、9电动机旋转位置传感器、10换档档位设定单元、11实际换档档位判定单元、12目标旋转角度位置运算单元、13致动器控制单元、14三相无刷电动机、15减速器、16偏差运算部、17控制模式判定部、18电动机控制条件设定部、19电动机驱动电路控制部、20电动机旋转位置判定部、21电动机驱动电路、22电动机旋转位置传感器切换周期运算部、23电动机通电相切换周期设定部、24电动机通电相控制模式设定部、25驱动器、26直流电源、27接地、Rang实际旋转角度位置、Tang目标旋转角度位置、Rsft实际换档档位、Tsft请求换档档位、H1、H2、H3脉冲信号、UH、UL、VH、VL、WH、WL FET。

Claims (4)

1.一种换档档位切换装置，包括：致动器(1)，该致动器(1)输出三相电动机(14)的旋转；锁定板(3)，该锁定板(3)根据所述致动器(1)的旋转输出来转动；锁定弹簧(5)，该锁定弹簧(5)与设置于所述锁定板(3)的多个卡合部(3a～3d)中的某一个卡合部相卡合，从而固定所述锁定板(3)的旋转位置；换档档位切换机构(6)，该换档档位切换机构(6)对应于利用所述卡合部与所述锁定弹簧(5)的卡合来固定时的所述锁定板(3)的旋转位置即实际旋转角度位置(Rang)，来切换自动变速器的实际换档档位(Rsft)；锁定位置传感器(8)，该锁定位置传感器(8)检测所述锁定板(3)的实际旋转角度位置(Rang)；实际换档档位判定单元(11)，该实际换档档位判定单元(11)基于所述锁定位置传感器(8)检测到的所述实际旋转角度位置(Rang)，判定所述自动变速器的实际换档档位(Rsft)；换档档位设定单元(10)，该换档档位设定单元(10)输出与驾驶员的操作相对应的请求换档档位(Tsft)；目标旋转角度位置运算单元(12)，该目标旋转角度位置运算单元(12)根据从所述换档档位设定单元(10)输出的请求换档档位(Tsft)，运算所述锁定板(3)的目标旋转角度位置(Tang)；致动器控制单元(13)，该致动器控制单元(13)在所述实际换档档位判定单元(11)判定得到的实际换档档位(Rsft)与所述请求换档档位(Tsft)为不同档位的情况下，驱动所述致动器(1)以使得所述锁定板(3)的实际旋转角度位置(Rang)与所述目标旋转角度位置(Tang)一致，所述换档档位切换装置的特征在于，

具备电动机旋转位置传感器(9)，该电动机旋转位置传感器(9)输出与所述三相电动机(14)的旋转位置同步的脉冲信号，

所述致动器控制单元(13)基于所述电动机旋转位置传感器(9)的脉冲信号(H1、H2、H3)，对所述三相电动机(14)的通电相进行切换控制，并且具有第一控制模式、第二控制模式和第三控制模式来作为所述通电相的切换控制模式，其中，在所述第一控制模式下，在所述电动机旋转位置传感器(9)的脉冲信号(H1、H2、H3)每次切换时对所述通电相进行切换，在所述第二控制模式下，在即使因所述电动机旋转位置传感器(9)的脉冲信号(H1、H2、H3)的切换而存在所述通电相的切换定时的情况下，在至少比所述电动机旋转位置传感器(9)的脉冲信号(H1、H2、H3)的切换周期要长的规定周期的期间内也不实施所述通电相的切换，在所述第三控制模式下，进行180度通电驱动，

在使所述锁定板(3)的实际旋转角度位置(Rang)向所述目标旋转角度位置(Tang)动作的途中，在到所述三相电动机的旋转稳定为止的加速区间即到特定位置为止，设定所述第一控制模式来切换所述通电相，在从所述三相电动机(14)的旋转稳定的状态到与所述目标旋转角度位置(Tang)一致为止的减速区间即在所述特定位置以后，设定所述第二控制模式来切换所述通电相，并且根据所述实际旋转角度位置(Rang)与所述目标旋转角度位置(Tang)之间的偏差，从所述第二控制模式切换为所述第三控制模式。

2.如权利要求1所述的换档档位切换装置，其特征在于，

在所述第二控制模式下，所述规定周期通过以下方式设定，即基于所述电动机旋转位置传感器(9)的切换周期，计算可得到最佳减速效果的周期。

3.如权利要求1或2所述的换档档位切换装置，其特征在于，

在所述第二控制模式下，所述规定周期根据所述实际旋转角度位置(Rang)与所述目标旋转角度位置(Tang)之间的偏差来进行改变。

4.如权利要求1或2所述的换档档位切换装置，其特征在于，

在所述实际换档档位(Rsft)与所述请求换档档位(Tsft)为特定的组合的情况下，不实施设定了所述第一控制模式的所述通电相的切换，而从设定了所述第二控制模式的所述通电相的切换开始实施。