CN111051744A - 换挡挡位控制装置 - Google Patents

Abstract

角度运算部(51)取得从检测电机(10)的旋转位置的电机旋转角传感器(13)输出的电机旋转角信号，运算电机角度。信号取得部(52)取得从对被传递电机10的旋转的输出轴(15)的旋转位置进行检测的输出轴传感器(16)输出、且值根据输出轴的旋转位置阶跃式地变化的输出轴信号。驱动控制部(55)控制电机(10)的驱动，以使电机角度成为与目标换挡挡位相应的电机角度目标值。挡位判定部(53)基于输出轴信号以及电机旋转角信号，判定实际挡位。挡位判定部(53)在换挡挡位切换中基于输出轴信号以及电机旋转角信号判定实际挡位，在换挡挡位切换完成后基于输出轴信号判定实际挡位。

Description

换挡挡位控制装置

关联申请的相互参照

本申请基于2017年9月5日申请的日本专利申请2017－170342号，在此引用其记载内容。

技术领域

本申请涉及换挡挡位控制装置。

背景技术

以往，已知有根据来自驾驶员的换挡挡位切换要求来控制电机，从而对换挡挡位进行切换的电机控制装置。例如在专利文献1中，设置有检测输出轴的旋转角的输出轴传感器，该输出轴与将电机的旋转减速并传递的减速机构的旋转轴嵌合连结。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005－198449号公报

发明内容

专利文献1中，作为输出轴传感器，例示了与旋转角相应的输出电压线性变化的电位计、或者在与各挡位对应的旋转角范围内接通的开关。专利文献1的电位计、开关为接触式。因此，例如在为了满足对安全性的较高要求而将专利文献1的输出轴传感器多路复用的情况下，需要变更挡位切换机构的构造。另外，在为了将输出轴传感器多路复用而做成比较简单的结构的情况下，存在不能适当地判定换挡挡位的隐患。本申请的目的在于提供能够适当地判定换挡挡位的换挡挡位控制装置。

本申请的换挡挡位控制装置，控制换挡挡位切换系统，该换挡挡位切换系统通过控制电机的驱动而切换车辆的换挡挡位，换挡挡位控制装置具备角度运算部、信号取得部、驱动控制部以及挡位判定部。角度运算部取得从检测电机的旋转位置的电机旋转角传感器输出的电机旋转角信号，对电机角度进行运算。信号取得部，取得从对被传递电机的旋转的输出轴的旋转位置进行检测的输出轴传感器输出、且值根据输出轴的旋转位置阶跃式地变化的输出轴信号。驱动控制部控制电机的驱动，以使电机角度成为与目标换挡挡位相应的电机角度目标值。

实际挡位判定部基于输出轴信号以及电机旋转角信号，判定作为实际的换挡挡位的实际挡位。实际挡位判定部在换挡挡位切换中基于输出轴信号以及电机旋转角信号而判定实际挡位，在换挡挡位切换完成后，基于输出轴信号判定实际挡位。由此，即使在例如为了将输出轴传感器多路复用而构成为输出轴信号阶跃式变化的情况下，也能够通过组合使用电机旋转角信号而适当地判定换挡挡位。

附图说明

本申请的上述目的以及其他目的、特征及优点通过参照附图及下述的详细记叙而更加明确。

图1是表示一实施方式的线控换挡系统的立体图。

图2是表示一实施方式的线控换挡系统的概略结构图。

图3是说明一实施方式的输出轴信号的说明图。

图4是说明一实施方式的实际挡位判定处理的流程图。

图5是说明一实施方式的编码器判定处理的流程图。

图6是在一实施方式中将换挡挡位从P挡位切换为D挡位的情况下的时序图。

图7是在一实施方式中将换挡挡位从P挡位切换为N挡位的情况下的时序图。

图8是说明在一实施方式中将换挡挡位从P挡位切换为R挡位的情况下的逆行判定的说明图。

图9是说明在一实施方式中将换挡挡位从N挡位切换为R挡位的情况下的逆行判定的说明图。

图10是说明在一实施方式中将换挡挡位从P挡位切换为D挡位的情况下的逆行判定的说明图。

图11是说明在一实施方式中将换挡挡位从N挡位切换为D挡位的情况下的逆行判定的说明图。

图12是说明一实施方式的P进入异常判定的说明图。

具体实施方式

(一实施方式)

以下，基于附图对换挡挡位控制装置进行说明。在图1～图12中示出一实施方式的换挡挡位控制装置。如图1以及图2所示，作为换挡挡位切换系统的线控换挡系统1具备电机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。电机10通过由搭载于未图示的车辆的电池供电而旋转，作为换挡挡位切换机构20的驱动源发挥功能。本实施方式的电机10是开关磁阻型电机。以下，适当地将开关磁阻型电机称作“SR电机”。电机10并不局限于SR电机，也可以是DC无刷电机等。

如图2所示，作为电机旋转角传感器的编码器13检测电机10的未图示的转子的旋转位置。编码器13例如是磁式的旋转编码器，包括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照每规定角度输出A相以及B相的脉冲信号。以下，将来自编码器13的信号设为电机旋转角信号SgE。在本实施方式中，编码器13利用对A相、B相各输出一个信号的单路系统构成。在本实施方式中，编码器13与输出轴传感器16相比角度检测精度更高。

减速机14设置于电机10的电机轴与输出轴15之间，将电机10的旋转减速而向输出轴15输出。由此，电机10的旋转被传递至换挡挡位切换机构20。

输出轴传感器16具有第一传感器部161以及第二传感器部162，对输出轴15的旋转位置进行检测。本实施方式的输出轴传感器16是通过非接触方式检测后述的设置于作为旋转部件的止动板21的靶(target)215(参照图1)的磁场的变化的磁传感器，安装于能够检测靶215的磁场的位置。在图中，将第一传感器部161记载为“传感器1”，将第二传感器部162记载为“传感器2”。

传感器部161、162是具有对靶215的磁场的变化进行检测的磁阻效应元件(MR元件)的所谓的MR传感器。第一传感器部161检测与靶215的旋转位置对应的磁场，将输出轴信号Sg1向后述的ECU50输出。第二传感器部162检测与靶215的旋转位置对应的磁场，将输出轴信号Sg2向ECU50输出。本实施方式的输出轴传感器16具有2个传感器部161、162，分别独立地向ECU50发送输出轴信号Sg1、Sg2。即，输出轴传感器16为双路系统。

在本实施方式中，将输出轴传感器16设为通过非接触方式检测靶215的磁场的变化的磁传感器。由此，与触点式的传感器比较，无需大幅变更促动器侧的结构，就能够容易地将输出轴信号Sg1、Sg2多路复用。通过将输出轴信号Sg1、Sg2多路复用(在本实施方式中双路复用)，能够满足相对较高的对于安全性的要求，因此输出轴信号Sg1、Sg2适合用于例如线控换挡系统1的诊断、故障安全(fail safe)等的异常监视等。

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输出的旋转驱动力传递至手动阀28以及驻车锁定机构30。

止动板21固定于输出轴15，通过电机10的驱动，与输出轴15一体地旋转。在本实施方式中，将止动板21从止动弹簧25的基部离开的方向设为正转方向，将向基部接近的方向设为反转方向。

在止动板21设置有与输出轴15平行突出的销24。销24与手动阀28连接。通过由电机10将止动板21驱动，从而手动阀28沿轴向往返移动。即，换挡挡位切换机构20将电机10的旋转运动转换为直线运动并向手动阀28传递。手动阀28设置于阀身29。通过手动阀28沿轴向的往返移动，向未图示的液压离合器的液压供给路被切换，液压离合器的卡合状态切换，由此换挡挡位被变更。

如图3示意所示，在止动板21的止动弹簧25侧设置有四个谷部221～224。谷部221～224与P、R、N、D的各挡位对应。另外，在P挡位所对应的谷部221与R挡位所对应的谷部222之间设有峰部226。在R挡位所对应的谷部222与N挡位所对应的谷部223之间设有峰部227。在N挡位所对应的谷部223与D挡位所对应的谷部224之间设有峰部228。

如图1所示，在止动板21设置由磁性体形成的靶215。由此，由输出轴传感器16检测的磁场通过止动板21的旋转而变化。靶215还可以是止动板21以外的部件，若止动板21为磁性体，则例如也可以通过对止动板21实施冲压加工等而形成。靶215形成为，根据输出轴15的旋转位置，作为输出轴传感器16的输出轴信号Sg1、Sg2的输出电压呈阶跃(step)状变化。在后详细叙述输出轴信号Sg1、Sg2。

止动弹簧25是能够弹性变形的板状部件，在前端设置作为卡合部件的止动辊26。止动辊26嵌入谷部221～224的某一个中。在本实施方式中，在止动板21形成的谷部221～224为4个，因此止动辊26卡合的卡合位置数为4。

止动弹簧25将止动辊26向止动板21的转动中心侧施力。若对止动板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在谷部221～224间移动。通过使止动辊26嵌入谷部221～224的某一个，从而限制止动板21的摆动，手动阀28的轴向位置以及驻车锁定机构30的状态被决定，自动变速器5的换挡挡位被固定。

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侧设置圆锥体32。圆锥体32形成为越朝向另一端312侧而越缩径。若止动板21向反转方向摆动，则圆锥体32向箭头P的方向移动。

驻车锁定杆33与圆锥体32的圆锥面抵接，设置成能够以轴部34为中心摆动。在驻车锁定杆33的驻车齿轮35侧设置能够与驻车齿轮35啮合的凸部331。若止动板21向反转方向旋转，圆锥体32向箭头P方向移动，则驻车锁定杆33被抬起，凸部331与驻车齿轮35啮合。另一方面，若止动板21向正转方向旋转，圆锥体32向箭头Not P方向移动，则凸部331与驻车齿轮35的啮合被解除。

驻车齿轮35设置于未图示的车轴，能够与驻车锁定杆33的凸部331啮合地设置。通过驻车齿轮35与凸部331的啮合，车轴的旋转被限制。在换挡挡位为P以外的挡位即Not P(非P)挡位时，驻车齿轮35不被驻车锁定杆33锁定，车轴的旋转不受驻车锁定机构30妨碍。此外，在换挡挡位为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具有电机驱动器41以及ECU50等。电机驱动器41具有未图示的开关元件，基于来自ECU50的指令将开关元件接通断开，从而切换向电机10的各相(U相、V相、W相)的通电。由此，电机10被驱动。在电机驱动器41与电池之间设置电机继电器46。电机继电器46在作为点火开关等的车辆的启动开关被接通时接通，向电机10侧供电。另外，电机继电器46在启动开关被断开时断开，切断向电机10侧的供电。

ECU50将微机等作为主体而构成，在内部具备均未图示的CPU、ROM、I/O以及连接这些结构的总线等。ECU50中的各处理既可以是由CPU执行预先存储于ROM等实体存储器装置(即，可读出的非暂时性有形记录介质)的程序而实现的软件处理，也可以是由专用的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控制电机10的驱动，从而控制换挡挡位的切换。另外，ECU50基于车速、加速器开度以及驾驶员要求换挡挡位等，控制变速用液压控制螺线管6的驱动。通过控制变速用液压控制螺线管6，控制变速级。变速用液压控制螺线管6设置有与变速级数等相应的根数。在本实施方式中，由一个ECU50控制电机10以及螺线管6的驱动，但也可以分为控制电机10的电机控制用的电机ECU和螺线管控制用的AT－ECU。

ECU50具有角度运算部51、信号取得部52、挡位判定部53、以及驱动控制部55等。角度运算部51基于从编码器13输出的电机旋转角信号SgE，对作为编码器13的计数值的编码器计数值θen进行运算。编码器计数值θen是与电机10的实际的机械角以及电角相应的值。在本实施方式中，编码器计数值θen与“电机角度”对应。在本实施方式中，将换挡挡位从P挡位切换为其他挡位时的电机10的旋转方向设为正，将从D挡位切换为其他挡位时的电机10的旋转方向设为负，编码器计数值θen通过电机10的正向旋转而被增加计数(count up)，通过电机10的负向旋转而被递减计数(count down)。

信号取得部52取得从输出轴传感器16输出的输出轴信号Sg1、Sg2。在本实施方式中，从输出轴传感器16直接取得输出轴信号Sg1、Sg2，但也可以从其他ECU等经由CAN(Controller Area Network)等车辆通信网络而取得。挡位判定部53基于编码器计数值θen以及输出轴信号Sg1、Sg2，判定作为实际的换挡挡位的实际挡位。

驱动控制部55通过反馈控制等控制电机10的驱动，以使得在编码器计数值θen成为与目标换挡挡位相应的目标计数值θcmd的旋转位置使电机10停止。在本实施方式中，目标计数值θcmd与“电机角度目标值”对应。电机10的驱动控制的详细情况可以是任意的。

这里，基于图3对输出轴信号Sg1、Sg2进行说明。在图3中，上半部分示意地示出了止动板21，下半部分示出了输出轴信号Sg1、Sg2。图3中的区域Rp示出了在止动辊26(在图3中未图示)处于该范围的输出轴角度时确保驻车锁定机构30的驻车锁定的P锁定范围。区域Rr是在止动辊26处于该范围的输出轴角度时由自动变速器5确保R挡位的液压的R液压产生范围。区域Rd是在止动辊26处于该范围的输出轴角度时确保D挡位的液压的D液压产生范围。区域Rn是在止动辊26处于该范围的输出轴角度时、在自动变速器5的液路中未图示的摩擦卡合要素未卡合而确保没有产生液压的范围。为了方便，对与N挡位对应而确保未产生液压的范围称作“N液压产生范围”。区域Rp、Rr、Rn、Rd相分离，在各区域之间切换状态。在本实施方式中，P锁定范围即区域Rp是应判定为P挡位的范围。另外，R、N、D的各液压产生范围即区域Rr、Rn、Rd是应判定为所对应的各挡位的范围。

输出轴角度是与输出轴15的旋转位置相应的角度。在本实施方式中，将止动辊26处于区域Rp的边界位置时的输出轴角度设为θ1，将止动辊26处于区域Rn的R挡位侧的边界位置时的输出轴角度设为θ2，将止动辊26处于区域Rn的D挡位侧的边界位置时的输出轴角度设为θ3。

在输出轴角度比角度θ1小时，从输出轴传感器16的传感器部161、162输出的输出电压即输出轴信号Sg1、Sg2固定为值V1。若输出轴角度成为角度θ1，则输出轴信号Sg1、Sg2从值V1变化为值V2。在输出轴角度为角度θ1以上、小于角度θ2的范围内，输出轴信号Sg1、Sg2固定为值V2。若输出轴角度成为角度θ2，则输出轴信号Sg1、Sg2从值V2变化为值V3。在输出轴角度为角度θ2以上、小于角度θ3的范围内，输出轴信号Sg1、Sg2固定为值V3。若输出轴角度成为角度θ3，则输出轴信号Sg1、Sg2变化为值V4。在输出轴角度为角度θ3以上时，输出轴信号Sg1、Sg2固定为值V4。

挡位判定部53，将输出轴信号Sg1、Sg2为值V1时的输出轴传感器判定挡位作为P挡位，将输出轴信号Sg1、Sg2为值V2时的输出轴传感器判定挡位作为R挡位，将输出轴信号Sg1、Sg2为值V3时的输出轴传感器判定挡位作为N挡位，将输出轴信号Sg1、Sg2为值V4时的输出轴传感器判定挡位作为D挡位。

在本实施方式中，输出轴传感器判定挡位为P挡位的范围和应判定为P挡位的区域Rp一致。另外，输出轴传感器判定挡位为N挡位的范围和应判定为N挡位的区域Rn一致。另一方面，输出轴传感器判定挡位为R挡位的范围比应判定为R挡位的区域Rr宽。另外，输出轴传感器判定挡位为D挡位的范围比应判定为D挡位的区域Rd宽。

另外，输出轴信号Sg1、Sg2从值V1切换为值V2的位置与区域Rn的P挡位侧的端部之间的角度设计值K1被预先存储于未图示的ROM等。同样，区域Rn的N挡位侧的端部和输出轴信号Sg1、Sg2从值V2切换为值V3的位置之间的角度设计值K2被预先存储于ROM等。另外，输出轴信号Sg1、Sg2从值V3切换为值V4的位置与区域Rd的端部之间的角度设计值K3被预先存储于ROM等。角度设计值K1例如设为相当于10°的输出轴角度的编码器计数值。角度设计值K2、K3例如设为相当于2°的输出轴角度的编码器计数值。角度设计值K1、K2、K3都能够根据输出轴信号Sg1、Sg2的值切换位置以及止动板21的形状等而任意地设定。

输出轴信号Sg1、Sg2的可取的值V1、V2、V3、V4是离散的，不取各值的中间值。另外，值V1与值V2、值V2与值V3、值V3与值V4之差被设定为与分辨率、传感器误差等相比足够大的值。即，在本实施方式中，将随着止动辊26在谷部221～224间的移动、值从无法视为连续值的不同的第一值向第二值切换这一情况，定义为“值阶跃式地变化”。另外，值V1与值V2、值V2与值V3、值V3与值V4之差既可以相等也可以不同。另外，在本实施方式中，设为V1＜V2＜V3＜V4而进行说明，但值V1～V4的大小关系也可以不同

在本实施方式中，止动辊26的卡合位置数为四个，以使输出轴信号Sg1、Sg2根据止动辊26的卡合位置而4阶段地变化的方式，设置输出轴传感器16以及靶215。即，在本实施方式中，卡合位置数和输出轴信号Sg1、Sg2可取的输出电压的阶段数一致。例如，作为参考例，在输出轴信号是根据输出轴15的旋转位置而连续地变化的模拟信号的情况下，需要AD转换等处理。在本实施方式中，输出轴信号Sg1、Sg2根据挡位而阶跃式地变化。如果输出轴信号Sg1、Sg2为4阶段左右，则不需要输出轴传感器16内的AD转换等处理，因此能够简化输出轴传感器16的结构。在以下的控制等中，输出轴信号Sg1、Sg2也可以使用某一方，也可以使用利用了两个值的平均值等运算值。以下，设为使用输出轴信号Sg1来进行说明。

挡位判定部53根据基于电机旋转角信号SgE的检测值的值即编码器计数值θen、以及输出轴信号Sg1，判定实际挡位。基于图4的流程图对实际挡位判定处理的详细情况进行说明。实际挡位判定处理由挡位判定部53以规定的周期执行。以下，省略步骤S101的“步骤”，简称为符号“S”。其他步骤也相同。

在S200中，进行使用了编码器计数值θen的挡位判定即编码器判定处理。编码器判定处理的详细情况见后述。在S101中，挡位判定部53判断是否处于换挡挡位的切换中。是否处于换挡挡位的切换中例如根据进行向电机10的通电的通电标志等来判定。在判断为是换挡挡位的切换中的情况下(S101：是)，移至S103。在判断为不是换挡挡位的切换中的情况下(S101：否)，移至S102。在S102中，挡位判定部53在不是换挡挡位的切换中时，即从换挡挡位的切换完成后到开始接下来的挡位切换为止的期间，基于从输出轴传感器16输出的输出轴信号Sg1，将输出轴传感器判定挡位设为实际挡位。

在S103中，挡位判定部53判断是否目标换挡挡位是P挡位而正在向P挡位切换的过程中。在判断为是向P挡位切换的过程中的情况下(S103：是)，移至S104。在判断为不是向P挡位切换的过程中的情况下(S103：否)，移至S106。

在S104中，挡位判定部53基于从输出轴传感器16输出的输出轴信号Sg1，判断输出轴传感器判定挡位是否是P挡位。判断为输出轴传感器判定挡位是P挡位的情况下(S104：是)，移至S105。在判断为输出轴传感器判定挡位不是P挡位的情况下(S104：否)，移至S114。在S105中，挡位判定部53将实际挡位判定为P挡位。

在判断为是挡位切换中(S101：是)并且不是向P挡位切换的过程中的情况下(S103：否)所移至的S106中，挡位判定部53判断是否目标换挡挡位为N挡位而正在向N挡位切换的过程中。在判断为是向N挡位切换的过程中的情况下(S106：是)，移至S107。在判断为不是向N挡位切换的过程中的情况下(S106：否)，移至S109。

在S107中，挡位判定部53基于从输出轴传感器16输出的输出轴信号Sg1，判定输出轴传感器判定挡位是否为N挡位。在判断为输出轴传感器判定挡位是N挡位的情况下(S107：是)，移至S108。在判断为输出轴传感器判定挡位不是N挡位的情况下(S107：否)，移至S114。在S108中，挡位判定部53将实际挡位判定为N挡位。

在判断为是挡位切换中(S101：是)并且不是向P挡位或N挡位切换的过程中的情况下(S103：否，并且S106：否)所移至的S109中，挡位判定部53判断是否目标换挡挡位为R挡位而正在向R挡位切换的过程中。在判断为是向R挡位切换的过程中的情况下(S109：是)，移至S110。在判断为不是向R挡位切换的过程中的情况下(S109：否)、即目标换挡挡位是D挡位而正在向D挡位切换的过程中的情况下，移至S112。

在S110中，挡位判定部53判断编码器判定挡位是否为R挡位。在判断为编码器判定挡位是R挡位的情况下(S110：是)，移至S111。在判断为编码器判定挡位不是R挡位的情况下(S110：否)，移至S114。在S111中，挡位判定部53将实际挡位判定为R挡位。

在向D挡位切换的过程中的情况下(S109：否)所移至的S112中，挡位判定部53判断编码器判定挡位是否是D挡位。在判断为编码器判定挡位是D挡位的情况下(S112：是)，移至S113。在判断为编码器判定挡位不是D挡位的情况下(S112：否)，移至S114。在S113中，挡位判定部53将实际挡位判定为D挡位。在S114中，挡位判定部53将实际挡位判定为不确定。

基于图5的流程图对编码器判定处理进行说明。在S201中，挡位判定部53判断是否为换挡挡位的切换中。在判断为是换挡挡位的切换中的情况下(S201：是)，移至S202。在判断为不是换挡挡位的切换中的情况下(S201：否)，移至S211。

在S202中，挡位判定部53判断是否是向P挡位或N挡位切换的过程中。在判断为是向P挡位或N挡位切换的过程中的情况下(S202：是)，移至S211。即，在本实施方式中，在不是挡位切换中的情况下以及向P挡位或N挡位切换时，不使用编码器判定挡位，因此移至S211，将编码器判定挡位设为不确定。在判断为不是向P挡位或N挡位切换的过程中的情况下(S202：否)，即是向R挡位或D挡位切换的过程中的情况下，移至S203。

在S203中，挡位判定部53判断是否是从P挡位向R挡位切换的过程中。在判断为是从P挡位向R挡位切换的过程中的情况下(S203：是)，移至S204，在判断为不是从P挡位向R挡位切换的过程中的情况下(S203：否)，移至S206。

在S204中，挡位判定部53判断是否在输出轴信号Sg1从值V1变化为值V2后编码器计数值θen变化了角度设计值K1以上。这里，若将输出轴信号Sg1从值V1变化为值V2时的编码器计数值设为θen_v12，则例如在式(1)成立时做出肯定判断，不成立时做出否定判断。式中的θen设为当前的编码器计数值。另外，在输出轴信号Sg1的值为V1的情况下做出否定判断。

θen－θen_v12≥K1···(1)

在判断为在输出轴信号Sg1从值V1变化为值V2后编码器计数值θen变化了角度设计值K1以上的情况下(S204：是)，移至S205。在判断为输出轴信号Sg1从值V1变化为值V2之后的编码器计数值θen的变化小于角度设计值K1的情况下(S204：否)，移至S211。在S205中，挡位判定部53将编码器判定挡位设为R挡位。

在S206中，挡位判定部53判断是否是从D挡位或N挡位向R挡位切换的过程中。在判断为是从D挡位或N挡位向R挡位切换的过程中的情况下(S206：是)，移至S207。在判断为不是从D挡位或N挡位向R挡位切换的过程中的情况下(S206：否)，即是向D挡位切换的过程中的情况下，移至S209。

在S207中，挡位判定部53判断是否在输出轴信号Sg1从值V3变化为值V2后编码器计数值θen变化了角度设计值K2以上。这里，若将输出轴信号Sg1从值V3变化为值V2时的编码器计数值设为θen_v32，则例如在式(2)成立时做出肯定判断，不成立时做出否定判断。另外，在输出轴信号Sg1的值为V3或者V4的情况下做出否定判断。

θen_v32－θen≥K2···(2)

在判断为在输出轴信号Sg1从值V3变化为值V2后编码器计数值θen变化了角度设计值K2以上的情况下(S207：是)，移至S208。在判断为在输出轴信号Sg1从值V3变化为值V2之后的编码器计数值θen的变化小于角度设计值K2的情况下(S207：否)，移至S211。在S208中，挡位判定部53将编码器判定挡位设为R挡位。

在向D挡位切换的过程中的情况下所移至的S209中，判断是否在输出轴信号Sg1从值V3变化为值V4后编码器计数值θen变化了角度设计值K3以上。这里，若将输出轴信号Sg1从值V3变化为值V4时的编码器计数值设为θen_v34，则例如在式(3)成立时做出肯定判断，不成立时做出否定判断。另外，在输出轴信号Sg1的值为V1、V2、V3的情况下做出否定判断。

θen－θen_v34≥K3···(3)

在判断为在输出轴信号Sg1从值V3变化为值V4后编码器计数值θen变化了角度设计值K3以上的情况下(S209：是)，移至S210。在判断为在输出轴信号Sg1从值V3变化为值V4之后的编码器计数值θen的变化小于角度设计值K3的情况下(S209：否)，移至S211。在S210中，挡位判定部53将编码器判定挡位设为D挡位。在S211中，挡位判定部53将编码器判定挡位设为不确定。

基于图6以及图7的时序图，对实际挡位判定的具体例进行说明。如图3中所说明，输出轴传感器判定挡位为R挡位的范围与R液压产生范围不一致，输出轴传感器判定挡位为R挡位的范围比R液压产生范围宽。另外，输出轴传感器判定挡位为D挡位的范围与D液压产生范围不一致，输出轴传感器判定挡位为D挡位的范围比D液压产生范围宽。因此，在本实施方式中，在将换挡挡位切换为R挡位或者D挡位时，使用编码器判定挡位判定实际挡位。

图6是将换挡挡位从P挡位切换为D挡位的情况下的时序图，将共通时间轴设为横轴，从上起示出电机角度、输出轴信号、编码器判定挡位、变速器液压以及实际挡位判定。对输出轴信号一并标注了输出轴传感器判定挡位。

在时刻x10，若目标换挡挡位从P挡位向D挡位切换，则产生挡位切换要求，设定与目标换挡挡位相应的目标计数值θcmd，电机10被驱动，以使编码器计数值θen成为目标计数值θcmd。在时刻x10，若换挡挡位的切换开始，则将实际挡位判定从P挡位设为不确定。另外，编码器判定挡位在未进行换挡挡位的切换时不确定，即使在时刻x10开始换挡挡位的切换也维持不确定。

当伴随着电机10的旋转而输出轴15旋转，则对应于输出轴15的旋转位置，输出轴信号Sg1的值依次阶跃式地变化为V1、V2、V3。在时刻x11，输出轴信号Sg1的值从V3变化为V4，输出轴传感器判定挡位成为D挡位。如上述那样，将值V4输出的范围比应判定为D挡位的区域Rd宽，因此在该阶段不将实际挡位判定切换为D挡位，维持不确定。

另外，在从在时刻x11输出轴信号Sg1的值从V3变成V4时的编码器计数值θen_v34起、编码器计数值θen变化了角度设计值K3的时刻x12，将编码器判定挡位从不确定切换为D挡位。当编码器判定挡位成为D挡位，则将实际挡位判定从不确定切换为D挡位。换言之，在将换挡挡位切换为D挡位时，基于来自输出轴传感器16的输出轴信号Sg1以及来自编码器13的电机旋转角信号SgE，进行D挡位判定。在向R挡位切换时也相同，基于来自输出轴传感器16的输出轴信号Sg1以及来自编码器13的电机旋转角信号SgE，进行R挡位判定。在时刻x11到时刻x12期间，变速器液压从N液压变化为D液压。

若在时刻x13挡位切换完成，则编码器判定挡位成为不确定。之后，在换挡挡位切换完成后、未进行挡位切换的期间，基于输出轴信号Sg1进行挡位判定。即，将输出轴传感器判定挡位设为实际挡位。

另一方面，如图3中所说明，输出轴传感器判定挡位为P挡位的范围与P锁定范围一致。另外，输出轴传感器判定挡位为N挡位的范围与N液压产生范围一致。因此，在本实施方式中，在将换挡挡位切换为P挡位或者N挡位时，不使用编码器判定挡位，基于输出轴传感器判定挡位判定实际挡位。

图7是将换挡挡位从P挡位切换为N挡位的情况下的时序图，将共通时间轴设为横轴，从上起示出电机角度、输出轴信号、编码器判定挡位以及实际挡位判定。在时刻x20，若目标换挡挡位从P挡位向N挡位切换，则产生挡位切换要求，设定与目标挡位相应的目标计数值θcmd，电机10被驱动，以使编码器计数值θen成为目标计数值θcmd。若在时刻x20换挡挡位的切换开始，则将实际挡位判定从P挡位设为不确定。

若伴随着电机10的旋转而输出轴15旋转，则对应于输出轴15的旋转位置，输出轴信号Sg1的值依次阶跃式地变化为V1、V2。若在时刻x21，输出轴信号Sg1的值从V2变化为V3，则输出轴传感器判定挡位从R挡位切换为N挡位，因此将实际挡位判定从不确定切换为N挡位。换言之，在将换挡挡位向N挡位切换时，不使用编码器13的检测值，而是基于来自输出轴传感器16的输出轴信号Sg1进行N挡位判定。在向P挡位切换时也相同，基于来自输出轴传感器16的输出轴信号Sg1，进行P挡位判定。

另外，在挡位切换完成的时刻x22之后，基于输出轴信号Sg1进行挡位判定。即，将输出轴传感器判定挡位设为实际挡位。另外，在目标换挡挡位为N挡位或者P挡位的情况下，不使用编码器13的检测值，基于输出轴传感器16的检测值进行挡位判定，因此编码器判定挡位在挡位切换中维持不确定。

以下，基于图8～图12对使用了输出轴传感器判定挡位的功能安全判定进行说明。实际上，通过止动板21的旋转而止动辊26移动，但这里为了简化说明，设为止动辊26在止动板21上移动来进行说明。在本实施方式中，输出轴传感器判定挡位为P挡位的范围与P锁定范围一致，输出轴传感器判定挡位为N挡位的范围与N液压产生范围一致。因此，在未进行换挡挡位的切换时，能够使用输出轴传感器判定挡位适当地进行功能安全的判定。这里，作为功能安全的判定，对逆行判定以及P进入异常判定进行说明。

基于图8～图11对逆行判定进行说明。在图8～图12中，用实线示出挡位切换前的止动辊26，用双点划线示出适当地切换为目标换挡挡位的情况下的止动辊26。另外，在图8～图12中，为了避免繁琐，省略了谷部221～224以及峰部226～228的编号。

如图8所示，在将换挡挡位从P挡位向R挡位切换的情况下，若输出轴15超过N液压产生范围而旋转，则有产生D液压的隐患，并有车辆被向与驾驶员的意图相反的方向驱动的隐患。因此，在本实施方式中，在从P挡位向R挡位的切换要求时，在输出轴传感器判定挡位成为D挡位的情况下，判定为逆行。另外，如图9所示，在从N挡位向R挡位的切换要求时，在输出轴传感器判定挡位成为D挡位的情况下，判定为逆行。

如图10所示，在将换挡挡位从P挡位向D挡位切换的情况下，若输出轴15脱离P锁定范围并且在比N液压产生范围靠跟前处停滞，则有产生R液压的隐患，并有车辆被向与驾驶员的意图相反的方向驱动的隐患。因此，在本实施方式中，在切换要求为从P挡位到D挡位、且在经过了通过R挡位所需的延迟时间之后输出轴传感器判定挡位为R挡位的情况下，判定为逆行。另外，如图11所示，在从N挡位向D挡位的切换要求时，输出轴传感器判定挡位为R挡位的情况下，判定为逆行。在判定为逆行的情况下，将车辆转矩断开，并且通过警报灯等向用户警告。由此，能够基于输出轴传感器16的检测值，适当地进行逆行判定。

基于图12对P进入异常判定进行说明。在本实施方式中，在向P挡位的切换要求时，在经过了通过D、N、R挡位所需的延迟时间之后输出轴传感器判定挡位为R挡位、N挡位或者D挡位的情况下，判定为产生了无法适当地切换为P挡位的P进入异常。在判定为产生了P进入异常的情况下，将车辆转矩断开，并且通过警报灯等向用户警告。对用户的警告方法并不局限于警报灯的点亮，也可以是语音的警告等任意形式。在逆行判定时也相同。

在本实施方式中，输出轴传感器16的检测值阶跃式变化，相比于P锁定范围以及各挡位液压产生范围的边界数(在本实施方式中是6)，能够输出的检测值数(在本实施方式中是4)较少。因此，在本实施方式中，构成为，使P锁定范围与P挡位判定的区域、以及N液压产生范围与N挡位判定的区域一致，R挡位判定的区域以及D挡位判定的区域分别比R液压产生范围以及D液压产生范围宽。通过使P锁定范围与P挡位判定的区域、以及N液压产生范围与N挡位判定的区域一致，即使在检测值数少的情况下，也能够不使用编码器13的检测值，而是基于输出轴传感器16的检测值适当地判定逆行以及P进入异常。由此，能够确保线控换挡系统1的功能安全。

如以上说明那样，本实施方式的换挡挡位控制装置40对换挡挡位切换系统进行控制，该换挡挡位切换系统通过对电机10控制驱动而切换车辆的换挡挡位，换挡挡位控制装置40具备角度运算部51、信号取得部52、驱动控制部55、以及挡位判定部53。角度运算部51取得从检测电机10的旋转位置的编码器13输出的电机旋转角信号SgE，运算作为电机角度的编码器计数值θen。信号取得部52取得从检测被传递电机10的旋转的输出轴15的旋转位置的输出轴传感器16输出、且值根据输出轴的旋转位置阶跃式地变化的输出轴信号Sg1、Sg2。驱动控制部55以使编码器计数值θen成为与目标换挡挡位相应的目标计数值θcmd的方式控制电机10的驱动。

挡位判定部53基于输出轴信号Sg1、Sg2以及电机旋转角信号SgE，判定作为实际的换挡挡位的实际挡位。挡位判定部53在换挡挡位切换中基于输出轴信号Sg1、Sg2以及电机旋转角信号SgE判定实际挡位，在换挡挡位切换完成后，基于输出轴信号Sg1、Sg2判定实际挡位。换言之，挡位判定部53在换挡挡位切换中基于输出轴传感器判定挡位以及编码器判定挡位进行挡位判定，在换挡挡位切换完成后，不使用编码器判定挡位，而是基于输出轴传感器判定挡位进行挡位判定。

由此，例如在如本实施方式那样为了将输出轴传感器16多路复用而构成为使输出轴信号Sg1、Sg2阶跃式变化、并且例如至少对于一部分挡位、基于输出轴信号Sg1、Sg2判定的挡位检测范围比应进行挡位判定的范围宽的情况下，也能够通过与电机旋转角信号SgE组合使用来适当地判定换挡挡位。

作为输出轴信号Sg1、Sg2而输出表示是P挡位的值V1的范围是应判定为P挡位的范围以下。另外，作为输出轴信号Sg1、Sg2而输出表示是N挡位的值V3的范围是应判定为N挡位的范围以下。作为输出轴信号Sg1、Sg2而输出表示是R挡位的值V2的范围比应判定为R挡位的范围宽。另外，作为输出轴信号Sg1、Sg2而输出表示是D挡位的值V4的范围比应判定为D挡位的范围宽。

挡位判定部53，在挡位切换中，基于输出轴信号Sg1、Sg2进行是P挡位及N挡位的判定。换言之，即使在挡位切换中，P挡位以及N挡位判定也不使用电机旋转角信号SgE。另外，挡位判定部53，在挡位切换中，基于输出轴信号Sg1、Sg2以及电机旋转角信号SgE进行是R挡位以及D挡位的判定。

输出轴15与形成有止动辊26对应于P挡位、R挡位、N挡位以及D挡位的各挡位而卡合的四个谷部(221～224)的止动板21一体地旋转。在本实施方式中，第一挡位是P挡位以及N挡位，第二挡位是R挡位以及D挡位。另外，表示是P挡位的值V1以及表示是N挡位的值V3与“第一信号值”对应。表示是R挡位的值V2以及表示是D挡位的值V4与“第二信号值”对应。

在本实施方式中，对于第一挡位，即使在换挡挡位切换中，也能够不使用来自编码器13的信号地进行挡位判定，因此即使在编码器13产生异常时，也能够继续进行适当的挡位判定。另外，通过将第一挡位设为P挡位以及N挡位，从而即使输出轴信号Sg1、Sg2阶跃式变化，也能够基于输出轴信号Sg1、Sg2适当地判定逆行、P进入异常等，能够确保线控换挡系统1的功能安全。另外，由于能够不使用编码器13的信息地判定P挡位以及N挡位，从而在IG接通等系统起动时，能够不等待编码器13的初期学习地迅速判定P挡位以及N挡位。由此，能够迅速地开始在P挡位或者N挡位判定后能够执行的处理、例如发动机的起动(cranking)等，能够防止驾驶员的操作性的变差。

(其他实施方式)

在上述实施方式中，电机是SR电机。在其他实施方式中，电机例如也可以是DC无刷电机等任意的电机。在上述实施方式中，未提及电机的绕组组数，但绕组既可以是1组，也可以是多组。在上述实施方式中，电机旋转角传感器是编码器。在其他实施方式中，电机旋转角传感器并不局限于编码器，也可以使用旋转变压器(Resolver)等任意的装置。

在上述实施方式中，使用MR传感器作为输出轴传感器。在其他实施方式中，也可以使用MR传感器以外的磁传感器。此外，在上述实施方式中，成为从输出轴传感器输出2个独立的输出轴信号的双路系统。在其他实施方式中，从输出轴传感器输出的输出轴信号数既可以是1个也可以是3个以上。换言之，输出轴传感器既可以是单路系统，也可以是3路系统以上的多路系统。此外，电机旋转角传感器也可以是多路系统。

在上述实施方式中，卡合位置数与输出轴信号的阶段数一致。在其他实施方式中，卡合位置数与输出轴信号的阶段数也可以不同。另外，在其他实施方式中，只要构成为止动辊卡合于各换挡挡位所对应的凹部时的值不同，则输出轴信号的值切换的位置也可以是谷部间的任意的位置。

在上述实施方式中，输出轴信号的值在P锁定范围的边界位置被变更。在其他实施方式中，输出轴信号的值被变更的位置只要是P锁定范围内，则也可以比边界位置靠内侧。即，输出轴信号的值从V1切换为V2的位置也可以比图3所图示的位置靠纸面左侧。此外，在上述实施方式中，输出轴信号的值在N液压产生范围的边界位置被变更。在其他实施方式中，只要输出轴信号的值被变更的位置为N液压产生范围内，则也可以比边界位置靠内侧。即，输出轴信号的值从V2切换为V3的位置也可以在区域Rn内比图3所图示的位置靠纸面右侧。另外，输出轴信号的值从V3切换为V4的位置也可以在区域Rn内比图3所图示的位置靠纸面左侧。即使如此构成，也起到与上述实施方式相同的效果。

在上述实施方式中，旋转部件为止动板，卡合部件为止动辊。在其他实施方式中，旋转部件以及卡合部件不限于止动板以及止动辊，形状等可以是任意的。此外，在上述实施方式中，在止动板设置有4个谷部。在其他实施方式中，谷部的数量不限于4个，可以是任意个数。例如，也可以设为，止动板的谷部的数量为2个，对P挡位与Not P挡位进行切换。在换挡挡位切换机构是切换P挡位与Not P挡位的结构的情况下，优选将P挡位设为“第一挡位”，将Not P挡位设为“第二挡位”。另外，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。

在上述实施方式中，在电机轴与输出轴之间设置减速机。减速机的详细内容在上述实施方式中未提及，但例如可以是使用摆线齿轮、行星齿轮、从与电机轴大致同轴的减速机构向驱动轴传递转矩的正齿轮的结构，或将这些组合使用的结构等任意的结构。此外，在其他实施方式中，既可以省略电机轴与输出轴之间的减速机，也可以设置减速机以外的机构。以上，本申请不被上述实施方式做任何限定，在不脱离其主旨的范围内能够以各种方式实施。

本申请以实施方式为基准进行了记叙。然而，本申请不限于该实施方式以及构造。本申请也包括各种变形例以及均等范围内的变形。此外，各种组合以及形态、进而包含仅其一要素、其以上或以下的其他组合以及形态也落入本申请的范畴以及思想范围内。

Claims (3)

1.一种换挡挡位控制装置，对换挡挡位切换系统(1)进行控制，该换挡挡位切换系统(1)通过对电机(10)的驱动进行控制而切换车辆的换挡挡位，所述换挡挡位控制装置的特征在于，具备：

角度运算部(51)，取得从检测所述电机的旋转位置的电机旋转角传感器(13)输出的电机旋转角信号，对电机角度进行运算；

信号取得部(52)，取得从输出轴传感器(16)输出的、值根据所述输出轴的旋转位置而阶跃式地变化的输出轴信号，所述输出轴传感器(16)检测被传递所述电机的旋转的输出轴(15)的旋转位置；

驱动控制部(55)，控制所述电机的驱动，以使所述电机角度成为与目标换挡挡位相应的电机角度目标值；以及

挡位判定部(53)，基于所述输出轴信号以及所述电机旋转角信号，判定作为实际的换挡挡位的实际挡位，

所述挡位判定部，在换挡挡位切换中，基于所述输出轴信号以及所述电机旋转角信号而判定所述实际挡位，在换挡挡位切换完成后，基于所述输出轴信号而判定所述实际挡位。

2.如权利要求1所述的换挡挡位控制装置，其特征在于，

作为所述输出轴信号而输出表示是第一挡位的第一信号值的范围在应判定为是所述第一挡位的范围以下，

作为所述输出轴信号而输出表示是第二挡位的第二信号值的范围大于应判定为是所述第二挡位的范围，

所述挡位判定部，在挡位切换中，基于所述输出轴信号进行是所述第一挡位的判定，基于所述输出轴信号以及所述电机旋转角信号进行是所述第二挡位的判定。

3.如权利要求2所述的换挡挡位控制装置，其特征在于，

所述输出轴与旋转部件(21)一体地旋转，该旋转部件(21)形成有供卡合部件(26)对应于P挡位、R挡位、N挡位以及D挡位的各挡位而卡合的四个谷部(221～224)，

所述第一挡位是P挡位以及N挡位，

所述第二挡位是R挡位以及D挡位。

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