CN110382927A - 换挡挡位控制装置 - Google Patents

Abstract

换挡挡位控制装置，在作为马达(10)的旋转轴的马达轴(105)与被传递马达(10)的旋转的输出轴(15)之间存在游隙的换挡挡位切换系统(1)中，通过对马达(10)的驱动进行控制来切换换挡挡位。参数运算部(51)，基于从对马达(10)的旋转位置进行检测的旋转角传感器(13)取得的马达旋转角信号，对马达角度、马达速度以及马达加速度进行运算。空转判断部(52)，基于马达速度以及马达加速度，对马达(10)在游隙的范围内进行旋转的空转状态的结束进行判断。目标设定部(55)，利用与空转结束时的马达角度对应的值即角度修正值，设定与马达(10)的驱动控制有关的马达角度目标值。驱动控制部(56)对马达(10)的驱动进行控制，以使得马达角度成为马达角度目标值。

Description

换挡挡位控制装置

关连申请的相互参照

本申请基于2017年7月21日申请的日本专利申请第2017－141606号，这里引用其记载内容。

技术领域

本发明涉及换挡挡位控制装置。

背景技术

以往，已知对应于来自驾驶员的换挡挡位切换要求对马达进行控制从而将换挡挡位切换的换挡挡位切换装置。例如在专利文献1中，在启动时执行碰撞控制，对游隙量进行学习。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本专利第3849864号

发明内容

在专利文献1那样的碰撞控制中，以比较大的转矩使马达旋转到可动范围的限界位置。因此，例如对止动辊、止动板等部件作用压力。本发明的目的在于，提供不进行碰撞控制就能够实现高精度的定位控制的换挡挡位控制装置。

本发明的换挡挡位控制装置，在作为马达的旋转轴的马达轴与被传递马达的旋转的输出轴之间存在游隙的换挡挡位切换系统中，通过对马达的驱动进行控制来切换换挡挡位，具备参数运算部、空转判断部、目标设定部和驱动控制部。参数运算部，基于从对马达的旋转位置进行检测的马达旋转角传感器取得的马达旋转角信号，对马达角度、马达速度以及马达加速度进行运算。空转判断部，基于马达速度以及马达加速度，对马达在游隙的范围内进行旋转的空转状态的结束进行判断。目标设定部，利用与空转结束时的马达角度对应的值即角度修正值，设定与马达的驱动控制有关的马达角度目标值。驱动控制部对马达的驱动进行控制，以使得马达角度成为马达角度目标值。

基于马达速度以及马达加速度对空转状态的结束进行判断，基于空转结束时的马达角度设定马达角度目标值。由此，不进行基于碰撞控制的游隙量的学习处理就能够适当地设定马达角度目标值，能够实现高精度的定位控制。

附图说明

本发明的上述目的及其他目的、特征及优点通过参照附图的下述详细记载会更加明确。

图1是表示第1实施方式的线控换挡系统的立体图。

图2是表示第1实施方式的线控换挡系统的概略结构图。

图3是说明第1实施方式的马达与输出轴之间的游隙的示意图。

图4是说明第1实施方式的目标设定处理的流程图。

图5是说明第1实施方式的区间判断处理的流程图。

图6是说明第1实施方式的马达控制处理的时序图。

图7是说明第2实施方式的马达转矩的运算中使用的图的说明图。

图8是说明第2实施方式的目标设定处理的流程图。

图9是说明第2实施方式的马达控制处理的时序图。

具体实施方式

(第1实施方式)

基于附图说明换挡挡位控制装置。以下，在多个实施方式中，对实质相同的结构附加同一符号而省略说明。如图1及图2所示，作为换挡挡位切换系统的线控换挡系统1具备马达10、换挡挡位切换机构20、驻车锁定机构30以及换挡挡位控制装置40等。马达10通过被从搭载在未图示的车辆中的电池供给电力而旋转，作为换挡挡位切换机构20的驱动源发挥功能。本实施方式的马达10是永磁体式的DC无刷马达。

如图2所示，作为马达旋转角传感器的编码器13对马达10的未图示的转子的旋转位置进行检测。编码器13例如是磁式的旋转编码器，包含与转子一体旋转的磁铁和磁检测用的霍尔IC等。编码器13与转子的旋转同步地按每规定角度输出A相及B相的脉冲信号。以下，将来自编码器13的信号设为马达旋转角信号SgE。

减速机14设于马达10的马达轴与输出轴15之间，将马达10的旋转减速而向输出轴15输出。由此，马达10的旋转被传递至换挡挡位切换机构20。本实施方式中，省略了对输出轴15的旋转位置进行检测的输出轴传感器。

如图1所示，换挡挡位切换机构20具有止动板21以及止动弹簧25等，将从减速机14输出的旋转驱动力向手动阀28以及驻车锁定机构30传递。止动板21被固定于输出轴15，由马达10驱动。本实施方式中，将止动板21从止动弹簧25的基部离开的方向作为正旋转方向，将向基部靠近的方向作为逆旋转方向。

在止动板21，设有与输出轴15平行地突出的销24。销24与手动阀28连接。止动板21被马达10驱动，从而手动阀28在轴向上往复移动。即，换挡挡位切换机构20将马达10的旋转运动变换为直线运动而向手动阀28传递。手动阀28设于阀主体29。手动阀28在轴向上往复移动，从而向未图示的液压离合器的液压供给路径被切换，液压离合器的卡合状态被切换从而换挡挡位变更。在止动板21的止动弹簧25侧，设有2个凹部22、23。本实施方式中，将与止动弹簧25的基部接近的一侧设为凹部22，将较远侧设为凹部23。本实施方式中，凹部22对应于P挡位以外的NotP挡位，凹部23对应于P挡位。

止动弹簧25是能够弹性变形的板状部件，在前端设有止动辊26。止动弹簧25将止动辊26向止动板21的转动中心侧施力。当对止动板21施加规定以上的旋转力，则止动弹簧25弹性变形，止动辊26在凹部22、23间移动。止动辊26嵌入到凹部22、23的某一个中，从而止动板21的摆动被限制，手动阀28的轴向位置、以及驻车锁定机构30的状态被确定，自动变速机5的换挡挡位被固定。止动辊26当换挡挡位为NotP挡位时嵌入到凹部22中，当P挡位时嵌入到凹部23中。

驻车锁定机构30具有驻车杆31、圆锥体32、驻车锁定杆33、轴部34以及驻车齿轮35。驻车杆31形成为大致L字形状，一端311侧固定于止动板21。在驻车杆31的另一端312侧，设有圆锥体32。圆锥体32越向另一端312侧越缩径。当止动板21向逆旋转方向摆动，则圆锥体32向P方向移动。

驻车锁定杆33与圆锥体32的圆锥面抵接，能够以轴部34为中心摆动，在驻车锁定杆33的驻车齿轮35侧，设有能够与驻车齿轮35啮合的凸部331。当止动板21向逆旋转方向旋转而圆锥体32向P方向移动，则驻车锁定杆33被上推，凸部331与驻车齿轮35啮合。另一方面，当止动板21向正旋转方向旋转而圆锥体32向NotP方向移动，则凸部331与驻车齿轮35的啮合解除。

驻车齿轮35设于未图示的车轴，能够与驻车锁定杆33的凸部331啮合。当驻车齿轮35与凸部331啮合，则车轴的旋转被限制。当换挡挡位为NotP挡位时，驻车齿轮35不被驻车锁定杆33锁定，车轴的旋转不被驻车锁定机构30阻碍。此外，当换挡挡位为P挡位时，驻车齿轮35被驻车锁定杆33锁定，车轴的旋转被限制。

如图2所示，换挡挡位控制装置40具有马达驱动器41以及ECU50等。马达驱动器41输出与向马达10的各相(U相、V相、W相)的通电有关的驱动信号。在马达驱动器41与电池之间，设有马达继电器46。马达继电器46在作为点火开关等的车辆的启动开关被接通时接通，向马达10侧供给电力。此外，马达继电器46在启动开关断开时断开，向马达10侧的电力的供给被切断。

ECU50以微型计算机等为主体而构成，在内部具备均未图示的CPU、ROM、I/O以及将这些结构连接的总线等。ECU50的各处理可以是利用CPU执行预先存储在ROM等实体存储装置(即，可读出非暂时性有形记录介质)中的程序而实现的软件处理，也可以是由专用电子电路实现的硬件处理。

ECU50基于驾驶员要求换挡挡位、来自制动开关的信号以及车速等对马达10的驱动进行控制，从而对换挡挡位的切换进行控制。此外，ECU50基于车速、加速器开度、以及驾驶员要求换挡挡位等，对变速用液压控制螺线管6的驱动进行控制。通过对变速用液压控制螺线管6进行控制，使得变速级被控制。变速用液压控制螺线管6设有与变速级数等对应的个数。本实施方式中，1个ECU50对马达10及螺线管6的驱动进行控制，但也可以分为对马达10进行控制的马达控制用的马达ECU和螺线管控制用的AT－ECU。以下，以马达10的驱动控制为中心进行说明。

如图2所示，ECU50具有参数运算部51、空转判断部52、目标设定部55以及驱动控制部56等。参数运算部51基于从编码器13输出的马达旋转角信号SgE，对编码器13的计数值即编码器计数值θen进行运算。编码器计数值θen是与马达10的实际的机械角及电角对应的值。本实施方式中，编码器计数值θen与“马达角度”对应。编码器计数值θen每当马达旋转角信号SgE的边缘中断则被运算。

参数运算部51每当马达旋转角信号SgE的边缘中断则对马达速度SPm[deg/s]进行运算(参照式(1))。式中的常数k是相当于编码器计数值θen的1次计数的马达旋转角度，t_(n)是本次中断时刻，t_(n-1)是上次中断时刻。马达速度SPm也能够理解为每单位时间的马达角度的变化量。

SPm＝k/(t_(n)－t_(n-1))···(1)

参数运算部51以规定的周期对马达加速度Am[deg/s²]进行运算(参照式(2))。式中的Pc是运算1周期的时间，SPm_(n)是本次运算时的马达速度，SPm_(n-1)是上次运算时的马达速度。另外，马达速度SPm及马达加速度Am例如也可以是马达角度的微分等，怎样运算都可以。此外，运算周期等能够适当设定。由参数运算部51运算出的值被用于各种控制运算等。

Am＝(SPm_(n)－SPm_(n-1))/Pc···(2)

空转判断部52基于编码器计数值θen、马达速度SPm、马达加速度Am，判断是否是马达10在马达轴105与输出轴15之间的游隙的范围内旋转的空转状态。特别是，空转判断部52通过空转判断，检测空转状态结束的定时。目标设定部55根据基于换挡开关等的驾驶员要求换挡挡位、车速以及来自制动开关的信号等，设定目标换挡挡位。此外，目标设定部55根据目标换挡挡位，设定作为马达角度目标值的目标计数值θcmd。驱动控制部56通过反馈控制等对马达10的驱动进行控制，以使得马达10停止在编码器计数值θen成为目标计数值θcmd的旋转位置。马达10的驱动控制的详情是怎样的都可以。另外，图2中，为避免复杂而省略了一部分控制线。

这里，在图3中表示作为马达10的旋转轴的马达轴105、输出轴15以及止动板21的关系。图3中示意性地表示了马达10从实线所示的状态向双点划线所示的状态旋转从而止动辊26越过止动板21的凹部22、23间的峰部210并嵌入到与驾驶员要求换挡挡位对应的凹部22、23中的状态。这里，以从P挡位向notP挡位的切换为例进行说明。图3中，将马达10及输出轴15的旋转方向设为纸面左右方向进行说明。此外，图3是概念性地表示“游隙”的示意图，记载了输出轴15和减速机14成为一体、马达轴105能够在减速机14的游隙的范围内移动，但是马达轴105和减速机14成为一体并且在减速机14与输出轴15之间存在“游隙”也可以。

如图3所示，在马达轴105与输出轴15之间设有减速机14，存在包含马达轴105与输出轴15之间的齿轮侧隙(gear backlash)的“游隙”。本实施方式中，马达10是DC无刷马达，当向马达10的通电停止时，由于齿槽转矩等的影响，存在马达轴105在游隙的范围内旋转、马达轴105与减速机14分开的情况。

此外，如箭头Yg所示，马达10以马达轴105和减速机14在旋转方向上分开了的状态进行旋转的情况下，在到马达轴105和减速机14抵接为止的期间，马达10成为空转状态，马达10的旋转不向输出轴15侧传递。以下，将在游隙的范围内马达10的旋转不被向输出轴15传递的状态设为“间隙空转”，将成为间隙空转状态的区间设为“空转区间”。此外，将间隙空转状态的结束设为“间隙阻塞”。

当间隙空转结束，则马达10与输出轴15以及止动板21成为一体地旋转。由此，止动辊26越过凹部22、23间的峰部210，向凹部22移动。将间隙空转状态结束后止动辊26在凹部22、23间移动的区间设为“谷谷间旋转区间”。此外，将从间隙空转状态结束开始到越过峰部210的顶点前为止的区间设为“一体旋转区间”。

此外，从将向马达10的通电断开了的状态，为了对换挡挡位进行切换而开始了通电时，难以确定马达轴105位于“游隙”的范围内的什么位置。此外，在马达轴105和减速机14在旋转方向侧分开了的情况下，与从马达轴105和减速机14抵接的状态使马达10旋转的情况相比，需要与间隙空转的量对应地，使马达10额外旋转。

因此，本实施方式中，基于编码器计数值θen、马达速度SPm以及马达加速度Am检测间隙空转结束，对目标计数值θcmd进行修正，从而确保了位置控制精度。基于图4所示的流程图说明本实施方式的目标设定处理。以下，省略步骤S101的“步骤”，简单记作记号“S”。其他步骤也同样。在最初的S101中，空转判断部52取得由参数运算部51运算的编码器计数值θen、马达速度SPm以及马达加速度Am。

在S102中，空转判断部52判断是否设置了通电标志。通电标志当目标换挡挡位变更了时被设置，在判断为马达10已停止后被重置。若设置了通电标志，则将目标计数值θcmd设为临时值θt，开始马达10的驱动。图中，将设置了标志的状态设为“1”，将没有设置的状态设为“0”。在判断为设置了通电标志的情况下(S102：是)，向S105转移。在判断为没有设置通电标志的情况下(S102：否)，向S103转移。

S103中，空转判断部52将当前的编码器计数值θen设为驱动初始值θinit，并存储在未图示的RAM等中。S104中，空转判断部52对表示是空转区间的空转标志Xgata_A、表示是一体旋转区间的一体旋转标志Xgata_B、以及计时计数器的计数值Ct进行重置。以下，适当地将空转标志设为“标志A”，将一体旋转标志设为“标志B”。

在判断为设置了通电标志的情况下(S102：是)转移到的S105中，空转判断部52判断编码器计数值θen与驱动初始值θinit之差的绝对值是否小于驱动初始判断值θf。S105是对止动辊26在与换挡挡位切换前相同的凹部内这一情况进行判断的步骤。所谓止动辊26在与换挡挡位切换前相同的凹部内，是指越过峰部210之前，并且还能够理解为挡位切换初始状态。驱动初始判断值θf被设定为与切换前的挡位、以及止动板21的形状对应的值。在判断为编码器计数值θen与驱动初始值θinit之差的绝对值不到驱动初始判断值θf的情况下(S105：是)，判断为止动辊26在与换挡挡位切换前相同的凹部内，向S106转移。在判断为编码器计数值θen与驱动初始值θinit之差的绝对值在驱动初始判断值θf以上的情况下(S105：否)，向S113转移。

在判断为编码器计数值θen与驱动初始值θinit之差的绝对值不到驱动初始判断值θf的情况下(S105：是)、即在止动辊26在与挡位切换前相同的凹部内的情况下转移到的S106中，空转判断部52进行区间判断处理。基于图5所示的流程图说明区间判断处理。

S161中，空转判断部52判断马达速度SPm是否大于速度判断阈值SPth。速度判断阈值SPth是用于对马达10处于旋转中进行判断的值，被设定为接近0的比较小的值。在判断为马达速度SPm在速度判断阈值SPth以下的情况下(S161：否)，向S162转移，将标志A、B重置。在判断为马达速度SPm大于速度判断阈值SPth的情况下(S161：是)，向S163转移。

S163中，空转判断部52判断马达加速度Am是否是第1判断阈值Ath1以上。第1判断阈值Ath1是对马达10处于空转状态进行判断的值，根据马达10的性能等适当设定。在判断为马达加速度Am在第1判断阈值Ath1以上的情况下(S163：是)，判断为是空转区间，向S165转移。在判断为马达加速度Am小于第1判断阈值Ath1的情况下(S163：否)，向S164转移。

S164中，空转判断部52判断马达加速度Am是否是第2判断阈值Ath2以下。第2判断阈值Ath2是对马达10处于一体旋转状态进行判断的值，根据马达10的性能等适当设定。第2判断阈值Ath2被设定为比第1判断阈值Ath1小的值。即，Ath1＞Ath2。在判断为马达加速度Am在第2判断阈值Ath2以下的情况下(S164：是)，判断为是一体旋转区间，向S166转移。在判断为马达加速度Am大于第2判断阈值Ath2的情况下(S164：否)，向S167转移。

S165中，空转判断部52设置空转标志Xgata_A，并重置一体旋转标志Xgata_B。S166中，空转判断部52重置空转标志Xgata_A，并设置一体旋转标志Xgata_B。S167中，空转判断部52重置空转标志Xgata_A。在S165～S167之后，向图4中的S107转移。

在后续于区间判断处理而转移到的S107中，空转判断部52判断是否设置了空转标志Xgata_A。在判断为没有设置空转标志Xgata_A的情况下(S107：否)，向S109转移。在判断为设置了空转标志Xgata_A的情况下(S107：是)，向S108转移。

S108中，空转判断部52将计时计数器的计数值Ct作为x坐标，将马达速度SPm作为y坐标，导出空转区间中的马达速度SPm的近似直线。将空转区间中的马达速度SPm的近似直线设为式(3)。

y＝ax+b···(3)

S109中，空转判断部52判断是否设置了一体旋转标志Xgata_B。在判断为没有设置一体旋转标志Xgata_B的情况下(S109：否)，向S112转移。在判断为设置了一体旋转标志Xgata_B的情况下(S109：是)，向S110转移。

S110中，空转判断部52将计时计数器的计数值Ct作为x坐标，将马达速度SPm作为y坐标，导出一体旋转区间中的马达速度SPm的近似直线。将一体旋转区间中的马达速度SPm的近似直线设为式(4)。

y＝cx+d···(4)

以下，将空转区间中的马达速度SPm的近似直线称为“近似直线LA”，将一体旋转区间中的马达速度SPm的近似直线称为“近似直线LB”。本实施方式中，近似直线LA对应于“第1近似线”，近似直线LB对应于“第2近似线”。

S111中，空转判断部52将当前的计时计数器的计数值Ct以及马达速度SPm与标志A、B的状态建立关联并存储到未图示的RAM等存储器中。S112中，使计时计数器的计数值Ct增加。

在判断为编码器计数值θen与驱动初始值θinit之差的绝对值在驱动初始判断值θf以上的情况下(S105：否)转移到的S113中，空转判断部52将标志A、B都重置。S114中，空转判断部52对近似直线LA、LB的交点进行运算。本实施方式中，判断为在马达速度SPm成为拐点的定时、空转状态结束。马达速度SPm的拐点设为近似直线LA、LB的交点。如果将近似直线LA、LB的交点的X坐标设为“间隙阻塞点XX”，则间隙阻塞点XX用式(5)表示。在XX成为负值的情况下，设为XX＝0。

XX＝(d－b)/(a－c)···(5)

S115中，目标设定部55将与和间隙阻塞点XX最接近的计数值Ct建立关联而存储的编码器计数值θen设为角度修正值θp。由于计数值Ct是离散值，所以将与通过(5)运算出的间隙阻塞点XX最接近的计数值Ct视为“空转结束时”，基于该计数值Ct时的编码器计数值θen设定角度修正值θp。

S116中，目标设定部55利用角度修正值θp对目标计数值θcmd进行运算(参照式(6))。式中的θdet是谷谷间角度设计值，是根据与切换前的换挡挡位和目标换挡挡位对应的谷谷间旋转区间的角度设定的设计值。

θcmd＝θinit+θp+θdet···(6)

这里，对近似直线LA、LB的导出进行说明。本实施方式中，通过S111，将计时计数器的计数值Ct与马达速度SPm建立关联地存储。本实施方式中，利用与空转标志Xgata_A建立了关联的多个(Ct，SPm)，例如通过最小二乘法等进行线性近似，导出近似直线LA。此外，利用与一体旋转标志Xgata_B建立了关联的多个(Ct，SPm)，例如通过最小二乘法进行线性近似，导出近似直线LB。另外，也可以通过最小二乘法以外的方法导出近似直线LA、LB。此外，不限于线性近似，也可以导出二次以上的函数等的近似线，利用该近似线判断空转结束。

基于图6的时序图说明本实施方式的马达驱动控制。图6中，将共通时间轴设为横轴，从上段起表示马达角度、马达速度、马达加速度、空转标志Xgata_A、一体旋转标志Xgata_B。在图6及后述的图9中，时间比例等适当变更。当在时刻x10目标换挡挡位被变更，则通电标志被设置，目标计数值θcmd被设定，马达10的驱动开始。这里所设定的目标计数值θcmd是临时值θt。这里，设马达10正向旋转来进行说明。当马达10的驱动开始，则编码器计数值θen、马达速度SPm以及马达加速度Am增加。在时刻x11，若马达加速度Am成为第1判断阈值Ath1以上，则空转标志Xgata_A被设置。在从设置了空转标志Xgata_A的时刻x11到时刻x13的期间，基于(Ct，SPm)，将近似直线LA更新。在时刻x13，若空转标志Xgata_A被重置，在近似直线LA被确定。

当空转区间结束而马达轴105与输出轴15一体地旋转，则马达加速度Am变小。在时刻x14，若马达加速度Am成为第2判断阈值Ath2以下，则一体旋转标志Xgata_B被设置。在从时刻x14到编码器计数值θen与驱动初始值θinit之差成为驱动初始判断值θf的时刻x15的期间，基于(Ct，SPm)，将近似直线LB更新。在时刻x15，若一体旋转标志Xgata_B被重置，则近似直线LB被确定。

空转判断部52利用得到的近似直线LA、LB对间隙阻塞点XX进行运算。图6中，设间隙阻塞点XX为时刻x12。空转判断部52将间隙阻塞点XX的编码器计数值θen设为角度修正值θp。目标设定部55基于角度修正值θp以及谷谷间角度设计值θdet对目标计数值θcmd进行运算，将目标计数值θcmd从临时值θt进行变更。实际上，从在时刻x15近似直线LB被确定起，到目标计数值θcmd被变更为止有运算延迟，但这里为了简化，记载为在时刻x15目标计数值θcmd被变更。此外，目标计数值θcmd的变更可以是时刻x15以后且止动辊26越过止动板21的峰部210之前的某定时。

如以上说明的那样，本实施方式的换挡挡位控制装置40，在作为马达10的旋转轴的马达轴105与被传递马达10的旋转的输出轴15之间存在游隙的线控换挡系统1中，通过对马达10的驱动进行控制而切换换挡挡位。换挡挡位控制装置40具备参数运算部51、空转判断部52、目标设定部55和驱动控制部56。

参数运算部51基于从对马达10的旋转位置进行检测的编码器13取得的马达旋转角信号SgE，对编码器计数值θen、马达速度SPm以及马达加速度Am进行运算。空转判断部52基于马达速度SPm以及马达加速度Am，对在游隙的范围内马达10进行旋转的空转状态的结束进行判断。目标设定部55利用与空转结束时的编码器计数值θen对应的值即角度修正值θp，设定与马达10的驱动控制有关的目标计数值θcmd。驱动控制部56对马达10的驱动进行控制，以使得编码器计数值θen成为目标计数值θcmd。

本实施方式中，基于编码器计数值θen、马达速度SPm以及马达加速度Am对空转状态的结束进行判断，基于空转结束时的编码器计数值θen对目标计数值θcmd进行设定。由此，不进行基于碰撞控制的游隙量的学习处理就能够适当地设定目标计数值θcmd，能够实现高精度的定位控制。此外，在进行碰撞控制的情况下，由于以比较大的转矩将止动辊26碰撞于止动板21，所以对止动机构作用压力。因此，在进行碰撞控制的情况下，需要进行设计以避免止动机构等损坏。本实施方式中，由于不需要碰撞控制，所以能够简化换挡挡位切换机构20。此外，在目标计数值θcmd的设定中，由于不使用作为输出轴15的旋转位置的输出轴角度θs，所以能够省略对输出轴15的旋转位置进行检测的输出轴传感器，缓和检测精度。

空转判断部52基于马达速度SPm以及马达加速度Am，对作为空转状态的空转区间、以及马达轴105和输出轴15一体地旋转的一体旋转区间进行判断。空转判断部52导出表示空转区间的马达速度SPm的经时变化的近似线即近似直线LA、以及表示一体旋转区间的马达速度SPm的经时变化的近似线即近似直线LB，在成为近似直线LA、LB的交点的定时即间隙阻塞点XX，判断为空转状态结束。

本实施方式中，利用多个时点的马达速度SPm求出近似直线LA、LB，基于其交点进行空转结束判断，对角度修正值θp进行运算。由此，不易产生编码器13中的噪声的影响所导致的空转结束的误判断，空转结束判断以及角度修正值θp的精度提高。

空转判断部52将马达速度SPm大于速度判断阈值SPth、马达加速度Am在第1判断阈值Ath1以上时设为空转区间，将马达速度SPm大于速度判断阈值SPth、马达加速度Am在小于第1判断阈值Ath1的第2判断阈值Ath2以下时设为一体旋转区间。由此，能够基于马达速度SPm以及马达加速度Am，适当地设定空转区间以及一体旋转区间。马达速度SPm每当马达旋转角信号SgE的脉冲边缘中断则被运算。由此，能够适当地对马达速度SPm进行运算。

(第2实施方式)

将第2实施方式在图7～图9中表示。本实施方式中，由参数运算部51，除了马达速度SPm以及马达加速度Am以外，还对推定载荷转矩TL[Nm]进行运算。推定载荷转矩TL用式(7)运算。

TL＝TM_(SPm)－k×Am···(7)

式中的TM_(SPm)是马达转矩，意味着是基于马达速度SPm的函数。本实施方式中，马达转矩TM利用图7所示的图而运算。如图7所示，马达速度SPm越小，则马达转矩TM成为越大的值。此外，式中的常数k是与惯性对应的值。所运算出的推定载荷转矩TL的滤波处理后的值被用于空转判断。以下，推定载荷转矩TL设为滤波处理后的值。

基于图8的流程图说明本实施方式的目标设定处理。S201中，空转判断部52取得由参数运算部51运算的参数。特别是，本实施方式中，取得推定载荷转矩TL。S202中，与图4中的S102同样，空转判断部52判断是否设置了通电标志。在判断为没有设置通电标志的情况下(S202：否)，向S203转移，将学习标志Xgata重置。在判断为设置了通电标志的情况下(S202：是)，向S204转移。

S204中，空转判断部52判断是否设置了学习标志Xgata。在判断为设置了学习标志Xgata的情况下(S204：是)，结束本程序。在判断为没有设置学习标志Xgata的情况下(S204：否)，向S205转移。

S205中，空转判断部52判断推定载荷转矩TL是否大于载荷判断阈值TLth。在判断为推定载荷转矩TL在载荷判断阈值TLth以下的情况下(S205：否)，结束本程序。在判断为推定载荷转矩TL大于载荷判断阈值TLth的情况下(S205：是)，判断为空转状态结束，向S206转移。

S206中，空转判断部52将当前的编码器计数值θen作为角度修正值θp，存储在未图示的RAM等存储部中。S207中，目标设定部55基于角度修正值θp以及谷谷间角度设计值θdet，对目标计数值θcmd进行运算(参照式(6))。S208中，空转判断部52设置学习标志Xgata。

基于图9的时序图说明本实施方式的马达驱动控制。图9中，将共通时间轴设为横轴，从上段起，表示马达角度、马达转矩TM、马达速度SPm、马达加速度Am、推定载荷转矩TL。若在时刻x20目标换挡挡位被变更，则通电标志被设置，目标计数值θcmd被设定为临时值θt，马达10的驱动开始。这里，设为马达10正向旋转来说明。若马达10的驱动开始，则编码器计数值θen、马达速度SPm以及马达加速度Am增加。此外，伴随马达速度的增加，马达转矩TM从驱动初始转矩减少。此外，在时刻x21，若间隙空转状态结束而马达10与输出轴15一体地旋转，则马达速度SPm以及马达转矩TM的变化量变小。此外，马达加速度Am变小，推定载荷转矩TL变大。

这里，对推定载荷转矩TL进行说明。当马达10在游隙的范围内旋转时，马达摩擦成为载荷。当马达10与输出轴15一体地旋转时，除了马达摩擦以外，输出轴摩擦以及止动弹簧25的弹簧力成为载荷。因此，一体旋转区间中的载荷转矩T2大于空转区间中的载荷转矩T1。即，T1＜T2。

因此，本实施方式中，设定成为载荷转矩T1、T2之间的载荷判断阈值TLth，在推定载荷转矩TL变得大于载荷判断阈值TLth的时刻x21，判断为空转状态结束。并且，将此时的编码器计数值θen作为角度修正值θp，基于角度修正值θp对目标计数值θcmd进行运算。图9中，记载为，无视运算延迟等，与在时刻x21运算目标计数值θcmd同时地变更目标计数值θcmd。另外，将目标计数值θcmd从临时值θt切换的定时可以设为止动辊26越过止动板21的峰部210之前的某定时。

本实施方式中，空转判断部52，在判断为基于马达速度SPm以及马达加速度Am运算的推定载荷转矩TL大于载荷判断阈值TLth的情况下，判断为空转状态结束。通过利用推定载荷转矩TL，能够以比较简单的处理，精度良好地判断空转状态的结束。此外，实现与上述实施方式相同的效果。

(其他实施方式)

上述实施方式中，马达是DC无刷马达。其他实施方式中，马达可以是例如开关磁阻马达(switched reluctance motor)等任意的马达。上述实施方式中，没有言及马达的绕线组数，但绕线组可以是1组，也可以是多个组。上述实施方式中，马达旋转角传感器是编码器。其他实施方式中，马达旋转角传感器不限于编码器，也可以利用旋转变压器(resolver)等任意的部件。即，马达角度不限于编码器计数值，也可以是能够换算成马达角度等的任意值。

上述实施方式中，省略了输出轴传感器。其他实施方式中，也可以设置对输出轴的旋转位置进行检测的输出轴传感器。例如，可以是，在输出轴传感器正常的情况下，利用马达旋转角传感器以及输出轴传感器的检测值对空转状态的结束进行判断，在输出轴传感器因故障等而无法使用时，如上述实施方式那样，基于马达角度、马达速度以及马达加速度对空转状态的结束进行判断。

上述实施方式中，在止动板设有2个凹部。其他实施方式中，凹部的数量不限于2个，是几个都可以。例如，也可以对应于P、R、N、D各挡位而设有4个凹部。此外，换挡挡位切换机构、驻车锁定机构等也可以与上述实施方式不同。

上述实施方式中，在马达轴与输出轴之间设有减速机。减速机的详细情况在上述实施方式中没有言及，例如可以是利用了摆线齿轮、行星齿轮、从与马达轴大致同轴的减速机构向驱动轴传递转矩的正齿轮的减速机、或将它们组合的减速机等，是怎样的结构都可以。此外，其他实施方式中，可以省略马达轴与输出轴之间的减速机，也可以设置减速机以外的机构。即，上述实施方式中，以马达轴与输出轴之间的“游隙”存在于减速机的齿轮与马达轴之间的情况为中心进行了说明，但“游隙”能够理解为存在于马达轴与输出轴之间的游隙、间隙等的合计。以上，本发明不限于上述实施方式，在不脱离其主旨的范围内能够以各种形态实施。

本发明基于实施例进行了记载，但应理解的是本发明不限于该实施例及构造。本发明还包括各种各样的变形例及均等范围内的变形。此外，各种各样的组合及形态、进而在它们中仅包含一要素、其以上或其以下的其他组合及形态也落入本发明的范畴及思想范围。

Claims (5)

1.一种换挡挡位控制装置，在作为马达(10)的旋转轴的马达轴(105)与被传递上述马达的旋转的输出轴(15)之间存在游隙的换挡挡位切换系统(1)中，通过控制上述马达的驱动从而对换挡挡位进行切换，其特征在于，具备：

参数运算部(51)，基于从对上述马达的旋转位置进行检测的马达旋转角传感器(13)取得的马达旋转角信号，对马达角度、马达速度以及马达加速度进行运算；

空转判断部(52)，基于上述马达速度以及上述马达加速度，对上述马达在上述游隙的范围内进行旋转的空转状态的结束进行判断；

目标设定部(55)，利用与空转结束时的上述马达角度对应的值即角度修正值，设定与上述马达的驱动控制有关的马达角度目标值；以及

驱动控制部(56)，对上述马达的驱动进行控制，以使得上述马达角度成为上述马达角度目标值。

2.如权利要求1所述的换挡挡位控制装置，其特征在于，

上述空转判断部，

基于上述马达速度以及上述马达加速度，对处于上述空转状态的空转区间、以及上述马达轴与上述输出轴一体地旋转的一体旋转区间进行判断，

导出表示上述空转区间中的上述马达速度的经时变化的近似线即第1近似线、以及表示上述一体旋转区间中的上述马达速度的经时变化的近似线即第2近似线，在成为上述第1近似线与上述第2近似线的交点的定时，判断为上述空转状态已结束。

3.如权利要求2所述的换挡挡位控制装置，其特征在于，

上述空转判断部，

将上述马达速度大于速度判断阈值且上述马达加速度在第1判断阈值以上时设为上述空转区间，

将上述马达速度大于上述速度判断阈值且上述马达加速度在比上述第1判断阈值小的第2判断阈值以下时设为上述一体旋转区间。

4.如权利要求1所述的换挡挡位控制装置，其特征在于，

上述空转判断部，在判断为基于上述马达速度及上述马达加速度而运算的推定载荷转矩大于载荷判断阈值的情况下，判断为上述空转状态已结束。

5.如权利要求1～4中任一项所述的换挡挡位控制装置，其特征在于，

上述马达速度每当上述马达旋转角信号的脉冲边缘中断而被运算。