CN111356867B - 换挡挡位切换系统 - Google Patents

Abstract

在马达轴(105)与输出轴(15)之间形成有游隙，能够利用游隙使卡合部件(26)下落到谷部(221～24)。以驱动电路(41、42)、马达绕组(11、12)、将驱动电路(41、42)和马达绕组(11、12)连接的连接配线(71、72)、以及运算部(51、52)作为马达驱动系统。将马达驱动控制系统设有多个系统，以使得当在卡合部件(26)从谷部(221～24)向峰部(226～228)的移动中即爬升中马达驱动控制系统发生异常时，避免由于包含被向输出轴(14)传递的齿槽转矩即输出轴齿槽转矩以及基于施力部件(25)的负荷转矩的转矩的平衡从而输出轴(15)停止的中间挡位停止异常的发生。

Description

换挡挡位切换系统

关联申请的相互参照

本申请基于2017年11月20日申请的日本专利申请第2017－222865号，这里引用其记载内容。

技术领域

本发明涉及换挡挡位切换系统。

背景技术

以往，已知根据来自驾驶员的换挡挡位切换要求对马达进行控制从而切换换挡挡位的换挡装置。例如在专利文献1中，通过利用在2个中间齿轮之间设置的规定量的空隙而对谷底的位置进行学习。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2016-75364号公报

在专利文献1中，止动弹簧的施力是使辊部落入谷部而作用的力。在换挡挡位切换系统中，当切换挡位时，随着辊部在峰谷间的移动，反复发生弹簧载荷在促进马达转矩的方向上起作用的状态和在妨碍马达转矩的方向上起作用的状态。

作为驱动源，在使用产生齿槽转矩的马达的情况下，产生弹簧载荷所引起的负荷转矩、与齿槽转矩及马达摩擦等所引起的转矩相平衡的转矩平衡点。这里，发现了以下新课题，即：在换挡挡位的切换中发生了无法驱动马达的马达关闭(off)故障的情况下，根据马达关闭故障发生时的马达位置，转矩平衡，输出轴停止在中间挡位。如果输出轴停止在中间挡位，则无法在自动变速机中产生适当的液压，可能会导致自动变速机的故障。本发明的目的在于，提供即使在马达驱动控制系统的一部分产生异常的情况下也能够使马达的驱动继续的换挡挡位切换系统。

发明内容

本发明的换挡挡位切换系统具备马达、驱动电路、输出轴、换挡挡位切换机构和控制部。马达具有马达绕组，产生基于永磁体的齿槽转矩。驱动电路切换向马达绕组的通电。输出轴被传递马达的旋转轴即马达轴的旋转。换挡挡位切换机构具有谷部形成部件、卡合部件以及施力部件。谷部形成部件形成多个谷部以及隔着谷部的峰部，与输出轴一体旋转。卡合部件嵌合于与换挡挡位对应的谷部。施力部件将卡合部件向与谷部嵌合的方向施力。控制部具有进行与马达的驱动控制有关的运算的运算部。

在马达轴与输出轴之间形成有游隙，能够利用游隙使卡合部件下落到谷部。以驱动电路、马达绕组、将驱动电路和马达绕组进行连接的连接配线、以及运算部作为马达驱动控制系统。马达驱动控制系统被设有多个系统，以使得当在卡合部件从谷部向峰部的移动中即爬升中马达驱动控制系统发生了异常时，避免由于包含向输出轴传递的齿槽转矩即输出轴齿槽转矩以及基于施力部件的负荷转矩的转矩的平衡从而输出轴停止的中间挡位停止异常的发生。

由此，在卡合部件的爬升中一部分马达驱动控制系统发生异常的情况下也能够使马达的驱动继续，并且避免中间挡位停止异常，所以能够防止自动变速机的故障。

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是表示第1实施方式的马达以及马达驱动器的电路图。

图4是说明第1实施方式的止动机构的动作的说明图。

图5是说明第1实施方式的施加于止动机构的转矩的说明图。

图6是表示第1实施方式的通电时间与输出轴停止位置的关系的说明图。

图7是表示在第1实施方式中在通电规定时间后将通电断开的情况的实验结果的时序图。

图8是表示第1实施方式的发生了中间挡位停止异常的状态的示意图。

图9是表示第1实施方式的马达驱动控制系统的示意图。

图10是说明第1实施方式的马达控制处理的流程图。

图11是表示第2实施方式的马达驱动控制系统的示意图。

图12是说明第3实施方式的马达控制处理的流程图。

图13是说明第4实施方式的马达控制处理的流程图。

图14是说明第5实施方式的马达控制处理的流程图。

具体实施方式

以下，根据附图说明换挡挡位切换系统。以下，在多个实施方式中，对实质相同的结构附加相同的标记而省略说明。

(第1实施方式)

第1实施方式的换挡挡位控制装置在图1～图10中表示。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被从未图示的车辆中搭载的电池45(参照图3)供电从而旋转，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，产生齿槽转矩。本说明书中，将在通电断开时也产生的齿槽转矩以及马达摩擦等所引起的转矩适当记载为“马达齿槽转矩”。

如图3所示，马达10具有2组马达绕组11、12。第1马达绕组11具有U1线圈111、V1线圈112以及W1线圈113。第2马达绕组12具有U2线圈121、V2线圈122以及W2线圈123。

如图2所示，编码器13检测马达10的未图示的转子的旋转位置即马达角度θm。编码器13例如是磁式旋转编码器，具有与转子一体旋转的磁铁、和磁检测用的霍尔IC等。编码器13同步于转子的旋转而按每规定角度输出A相及B相的脉冲信号。

减速机14设置在马达10的旋转轴即马达轴105(参照图4)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的旋转被向换挡挡位切换机构20传递。在输出轴15，设有检测输出轴15的角度即输出轴角度θs的输出轴传感器16。输出轴传感器16例如是电位器。实施方式中，在马达轴105与输出轴15之间，存在齿轮齿隙等游隙。以下适当将马达轴105与输出轴15之间的游隙的合计称为“空隙”。

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，被马达10驱动。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。通过用马达10将止动板21驱动，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被切换，液压离合器的卡合状态切换从而换挡挡位被变更。

如图1以及图5所示，在作为谷部形成部件的止动板21的止动弹簧25侧，设有用于将手动阀28保持在与各挡位对应的位置的4个谷部221～224。谷部221～224从止动弹簧25的前端侧起，依次排列有与P(驻车)挡位对应的P谷部221、与R(倒挡)挡位对应的R谷部222、与N(空挡)挡位对应的N谷部223、与D(前进挡)挡位对应的D谷部224。

作为施力部件的止动弹簧25是能够弹性变形的板状部件，在前端设有作为卡合部件的止动辊26。止动弹簧25将止动辊26向止动板21的转动中心侧施力。如果对止动板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。例如，当从P挡位向D挡位切换时，止动板21向正旋转方向旋转，从而止动辊26从P谷部221向D谷部224移动，与D谷部224嵌合。通过使止动辊26嵌入到谷部221～224的某一个中，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。

如图6所示，区域Rp是比从P谷部221的中心靠R谷部222侧的规定位置靠R谷部222相反侧的区域，并且是当止动辊26位于区域Rp的输出轴角度时驻车锁定机构30的驻车锁定得以保证的P锁定保证范围。区域Rr是包含R谷部222的中心的规定范围，并且是当止动辊26位于区域Rr的输出轴角度时由自动变速机5保证R挡位的液压的R液压发生范围。区域Rd是包含D谷部224的中心的规定范围，并且是当止动辊26位于区域Rd的输出轴角度时由自动变速机5保证D挡位的液压的D液压发生范围。区域Rn是包含N谷部223的中心的规定范围，并且是当止动辊26位于区域Rn的输出轴角度时在自动变速机5的油路中保证未图示的摩擦卡合要素不被卡合、不产生液压的范围。以下适当将区域Rp、Rr、Rn、Rd作为挡位保证区域，将挡位保证区域以外作为中间挡位区域。

如图1所示，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侧被固定于止动板21。在驻车杆31的另一端312侧，设有圆锥体32。圆锥体32形成为，随着朝向另一端312侧而缩径。如果止动板21向反旋转方向摆动，则圆锥体32向箭头P的方向移动。

驻车锁定杆33设置为，与圆锥体32的圆锥面抵接，能够以轴部34为中心进行摆动，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。如果止动板21向反旋转方向旋转，圆锥体32向箭头P方向移动，则驻车锁定杆33被上推，凸部331与驻车齿轮35啮合。另一方面，如果止动板21向正旋转方向旋转，圆锥体32向箭头notP方向移动，则凸部331和驻车齿轮35的啮合得以解除。

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。如果驻车齿轮35与凸部331啮合，则车轴的旋转被限制。当换挡挡位是作为P以外的挡位的notP(非P)挡位时，驻车齿轮35不被驻车锁定杆33锁定，车轴的旋转不被驻车锁定机构30妨碍。此外，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及图3所示，换挡挡位控制装置40具有作为驱动电路的马达驱动器41、42以及作为控制部的ECU50等。马达驱动器41是对第1马达绕组11的通电进行切换的3相逆变器(inverter)，开关元件411～416被桥接。成对的U相的开关元件411、414的连接点与U1线圈111的一端连接。成对的V相的开关元件412、415的连接点与V1线圈112的一端连接。成对的W相的开关元件413、416的连接点与W1线圈113的一端连接。线圈111～113的另一端在连线部115被连线。

马达驱动器42是对第2马达绕组12的通电进行切换的3相逆变器，开关元件421～426被桥接。成对的U相的开关元件421、424的连接点与U2线圈121的一端连接。成对的V相的开关元件422、425的连接点与V2线圈122的一端连接。成对的W相的开关元件423、426的连接点与W2线圈123的一端连接。线圈121～123的另一端在连线部125被连线。本实施方式的开关元件411～416、421～426是MOSFET，但也可以使用IGBT等其他元件。

在第1马达驱动器41与电池45之间设有马达继电器46。在第2马达驱动器42与电池45之间设有马达继电器47。马达继电器46、47当作为点火开关等的起动开关接通时接通，电力被向马达10侧供给。此外，马达继电器46、47当起动开关断开时断开，向马达10侧的电力的供给被切断。在电池45的高电位侧，设有对电池电压Vb进行检测的电压传感器48。

ECU50对开关元件411～416、421～426的通断动作进行控制，对马达10的驱动进行控制，从而控制换挡挡位的切换。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，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，由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。

ECU50具有微机51、52等，在内部具备均未图示的CPU、ROM、RAM、I/O以及将这些结构进行连接的总线等。ECU50中的各处理可以是由CPU执行在ROM等实体存储装置(即，可读出非暂时有形记录介质)中预先存储的程序而实现的软件处理，也可以是基于专用电子电路的硬件处理。

如图2及图9所示，第1微机51与第1马达驱动器41连接，对第1马达绕组11的通电进行控制。第2微机52与第2马达驱动器42连接，对第2马达绕组12的通电进行控制。微机51、52进行与马达10的驱动控制有关的运算，对应于“运算部”。

微机51、52基于马达角度θm以及输出轴角度θs等，利用反馈控制等，对马达10的驱动进行控制，以使马达角度θm停止于与要求换挡挡位对应地设定的马达角度目标值θcmd。马达10的驱动控制的详细情况任意。此外，微机51、52对线控换挡系统1的异常进行监视。特别是，本实施方式中，检测由于在挡位切换中马达10停止的马达关闭故障的发生从而止动辊26在中间挡位区域停止的中间挡位停止异常。

这里，根据图4说明换挡挡位切换时的止动机构的动作。图4中，示意地表示了“游隙”的概念，假设输出轴15与减速机14成为一体并且马达轴105能够在减速机14的游隙的范围内移动而进行记载。另外，马达轴105与减速机14成为一体、在减速机14与输出轴15之间存在“游隙”也可以。这里，马达轴105与输出轴15之间的“游隙”以存在于减速机14的齿轮与马达轴105之间的游隙为中心进行说明，但“游隙”能够理解为存在于马达轴105与输出轴15之间的游隙、空隙等的合计。

以下，以从P挡位以外的挡位向P挡位切换换挡挡位的情况的例子为中心进行说明。图4中，示意地表示马达10旋转从而止动辊26从R谷部222向P谷部221移动的状态。图4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，从上段到下段表示伴随马达10的旋转而止动辊26移动的情形。实际上，止动板21与输出轴15一体旋转，从而止动辊26在谷部221～224间移动，但在图4中，为了说明，图示为止动辊26与输出轴15一起移动。

在说明止动机构的动作前，利用图5对施加于止动机构的转矩进行说明。如图5的上段所示，当使止动板21旋转时，由止动弹簧25的弹簧载荷SL产生的负荷转矩TL作为促进马达10的驱动转矩的正转矩起作用的状态、和作为妨碍马达10的驱动转矩的负转矩起作用的状态被反复。在将换挡挡位向P挡位方向切换的情况下，对于止动辊26，将作用于P方向的转矩定义为正转矩，将作用于D方向的转矩定义为负转矩。正转矩主要由马达10的驱动转矩、以及在止动辊26的下降中的弹簧载荷SL产生。负转矩主要在止动辊26的爬升中由弹簧载荷SL产生。

如图4所示，在线控换挡系统1中，在换挡挡位切换机构20中，通过止动板21的旋转，止动辊26在谷部221～224间移动，从而换挡挡位被切换。本实施方式中，利用在马达轴105与输出轴15之间设置的空隙，通过弹簧载荷SL，使止动辊26下落到与要求换挡挡位对应的谷部221～224。

当使止动辊26从R谷部222向P谷部221移动时，如状态a所示，马达10在空隙内旋转，从而马达轴105与减速机14抵接，空隙被填塞。如果成为空隙填塞状态，则马达轴105与输出轴15成为一体地旋转，止动辊26开始爬升。

如状态b所示，在止动辊26从R谷部222向峰部226移动的爬升状态时，马达10牵拉输出轴15。此时，弹簧载荷SL作为负转矩起作用。

如状态c所示，在止动辊26从峰部226的顶点向P谷部221移动的下降状态时，弹簧载荷SL作为正转矩起作用，输出轴15先于马达10而在空隙内被向P谷部221吸入。然后，如状态d所示，止动辊26下落到P谷部221。

本实施方式中，对马达10使用具有永磁体的DC马达，如图5的下段所示，马达齿槽转矩TC_M周期性地产生。齿槽转矩的产生周期根据马达10的磁极数等而不同。此外，马达齿槽转矩TC_M对应于减速机14的齿轮比而被放大并被向输出轴15传递。以下，将被减速机14放大了的齿槽转矩设为输出轴齿槽转矩TC_S。

如图5中“×”所示，在爬升侧，产生负荷转矩TL与输出轴齿槽转矩TC_S相平衡的转矩平衡点。特别是，在减速机14的齿轮比大、输出轴齿槽转矩TC_S的最大值大于止动弹簧25所引起的负转矩的最大值的情况下，与输出轴齿槽转矩TC_S的最大值小于负转矩最大值的情况相比，转矩平衡点变多。另外，为避免复杂，表示平衡点的“×”标记对一部分进行了记载。

这里，说明在挡位切换中发生了由于断线等从而无法对马达10进行驱动的异常即马达关闭故障的情况。在止动辊26的下降中发生马达关闭故障的情况下，弹簧载荷SL作为正转矩起作用，所以如果将空隙设置得较大，则能够利用弹簧载荷SL使止动辊26下落到谷中。

另一方面，在止动辊的爬升中发生马达关闭故障的情况下，弹簧载荷SL作为负转矩起作用。因此，发现了如果在转矩平衡点发生马达关闭故障则止动辊26在爬升中途停止而成为中间挡位停止异常的新课题(参照图8)。另外，在转矩平衡点止动辊26停止的情况下，即使将空隙设置得较大，中间挡位停止异常也不消除。此外，例如在如开关磁阻马达等那样不使用永磁体的马达的情况下，由于不产生齿槽转矩，所以不产生转矩平衡点，止动辊26由于止动弹簧25的弹簧载荷SL而落入到某个谷部221～224中，所以不发生中间挡位停止异常。

图6中，表示了从止动辊26位于D谷部224的状态开始通电、并在止动辊26到达P谷部221之前的经过了某时间时使通电断开的情况的输出轴15的停止位置。即使在挡位切换中将通电断开，也根据通电断开时机，由于弹簧载荷SL而使止动辊26落入某个谷部221～224。但是，如双点划线所包围而表示的那样，如果在止动辊26的爬升中通电被断开，则有在中间挡位区域停止的情况。

图7以及图8是将向马达10的通电时间设为xa时的实验结果，对应于图6中的点A。图7中，以共通时间轴为横轴，从上段起，示出了驱动模式以及角度。图中的P、R、N、D对应于止动辊26位于谷部221～224的中心时的输出轴角度。此外，利用输出轴换算，记载了马达角度θm以及马达角度目标值θcmd。

可知，如果从止动辊26位于D谷部224的状态起、在时间xa的期间进行了通电后断开通电，则马达角度θm不到达马达角度目标值θcmd，输出轴角度θs停止在R谷部222与P谷部221之间的中间挡位区域。

如果发生输出轴15在中间挡位区域停止的异常，则手动阀28在中途的位置停止，所以无法产生适当的液压，有可能导致自动变速机5的故障。

因此，在本实施方式中，将马达驱动控制系统多系统化，以使得在马达驱动控制系统的一部分发生断线等的情况下，也不产生中间挡位停止异常。马达驱动控制系统中，包括马达绕组11、12、马达驱动器41、42、微机51、52以及将它们连接的连接配线。将第1马达绕组11、第1马达驱动器41及第1微机51、以及将它们连接的连接配线61、71的组合作为第1系统，将第2马达绕组12、第2马达驱动器42及第2微机52、以及将它们连接的连接配线62、72的组合作为第2系统。

如图9所示，第1马达驱动器41利用第1微机侧连接配线61而与第1微机51连接，利用第1马达侧连接配线71而与第1马达绕组11连接。第1微机51对第1马达驱动器41的开关元件411～416(图9中未图示)的通断动作进行控制，从而对第1马达绕组11的通电进行控制。

第2马达驱动器42利用第2微机侧连接配线62而与第2微机52连接，利用第2马达侧连接配线72而与第2马达绕组12连接。第2微机52对第2马达驱动器42的开关元件421～426(图9中未图示)的通断动作进行控制，从而对第2马达绕组12的通电进行控制。挡位切换要求等分别被输入微机51、52，基于被输入的信息，进行各种控制。图9以及图11中，将马达绕组11、12用记号“M”标记。

基于图10的流程图对本实施方式的马达控制处理进行说明。该处理由微机51、52分别以规定的周期执行。这里，说明第1微机51的处理，第2微机52的处理是同样的所以省略说明。以下，省略步骤S101的“步骤”，简单记作记号“S”。其他步骤也是同样的。第3实施方式～第5实施方式也同样。

S101中，第1微机51判断自身系统是否正常。在判断为自身系统正常的情况下(S101：是)，向S102转移，许可挡位切换。具体而言，为了与要求换挡挡位对应地将马达10进行驱动，对向第1马达绕组11的通电进行控制。在判断为自身系统不正常的情况下(S101：否)，向S103转移，禁止通过自身系统的挡位切换。具体而言，不进行向第1马达绕组11的通电。此时，如果其他系统正常，则利用其他系统使马达10的驱动继续。此外，S104中，第1微机51向第2微机52以及线控换挡系统1的外部、例如负责车辆整体的控制的上位ECU等未图示的其他ECU，通知表示第1系统中发生了故障的信息。微机51、52间的信息传递可以利用微机间通信直接进行，也可以经由CAN(Controller Area Network)等车辆通信网进行。

如以上说明的那样，本实施方式的线控换挡系统1具备马达10、马达驱动器41、42、输出轴15、换挡挡位切换机构20和ECU50。马达10具有马达绕组11、12，产生由永磁体引起的齿槽转矩。马达驱动器41、42切换向马达绕组11、12的通电。输出轴15被传递马达10的旋转轴即马达轴105的旋转。

换挡挡位切换机构20具有止动板21、止动辊26以及止动弹簧25。止动板21形成有多个谷部221～224以及隔着谷部221～224的峰部226～228，与输出轴15一体旋转。止动辊26嵌合于与换挡挡位对应的谷部221～224。止动弹簧25将止动辊26向与谷部221～224嵌合的方向施力。ECU50具有进行与马达10的驱动控制有关的运算的微机51、52。

在马达轴105与输出轴15之间形成有游隙，能够利用游隙使止动辊26下落到谷部221～224。将马达驱动器41、42、马达绕组11、12、将马达驱动器41、42和马达绕组11、12进行连接的连接配线71、72、以及微机51、52作为马达驱动控制系统。马达驱动控制系统设有多个系统，以使得当在止动辊26从谷部221～224向山部226～228的移动中即爬升中马达驱动控制系统发生了异常时，避免由于包含被向输出轴15传递的齿槽转矩即输出轴齿槽转矩以及止动弹簧25所引起的负荷转矩的转矩的平衡从而输出轴15停止的中间挡位停止异常的发生。由此，在止动辊26的爬升中马达驱动控制系统发生异常的情况下，也能够使马达10的驱动继续，避免中间挡位停止异常，所以能够防止自动变速机5的故障。

各个微机51、52根据共通的挡位切换要求，独立地控制对应地设置的马达绕组11、12的通电。由此，能够同时利用多个系统将马达10驱动，能够确保输出。此外，在一部分系统发生异常的情况下，也能够利用正常系统原样地将马达10驱动，使挡位切换继续。

在一部分马达驱动控制系统发生了异常的情况下，利用正常的马达驱动控制系统使马达10的驱动继续。由此，在一部分系统发生异常的情况下，也能够使挡位切换继续。

第1微机51在马达驱动控制系统发生异常的情况下，将表示发生了异常的信息向作为“其他运算部”的第2微机52、以及系统外部的至少一方进行通知。由此，能够采取与异常状态对应的处理。此外，例如通过向驾驶员通知异常，能够促使早期的修理。

(第2实施方式)

第2实施方式在图11中表示。如图11所示，本实施方式中，利用微机51、52，进行用于使控制定时一致的同步控制。本实施方式中，使各个微机51、52具有的时钟信号同步。同步控制可以使微机51、52共用同步信息从而实现同步，也可以利用来自微机51、52的外部的外部时钟等信息。

本实施方式中，微机51、52进行使与其他微机52、51的通电指示定时同步的同步处理。由此，能够降低向马达绕组11、12的通电定时的偏差。由此，能够防止由于通电定时的偏差引起的转矩降低。此外，实现与上述实施方式同样的效果。

(第3实施方式)

第3实施方式在图12中表示。第3实施方式～第5实施方式中，马达控制处理与第1实施方式进行，所以以该点为中心进行说明。也可以如第2实施方式那样进行同步控制。

S201中，与图10的S101同样，第1微机51判断自身系统是否正常。在判断为自身系统不正常的情况下(S201：否)，向S206转移。S206以及S207的处理与图10中的S103以及S104的处理是同样的。在判断为自身系统正常的情况下(S201：是)，向S202转移。

S202中，第1微机51判断其他系统是否正常。在判断为其他系统正常的情况下(S202：是)，向S204转移，许可挡位切换。在判断为其他系统不正常的情况下(S202：否)，向S203转移。

S203中，第1微机51判断电池电压Vb是否是电压判定阈值Vth以上。本实施方式中，电池电压Vb对应于“被向驱动电路输入的输入电压”。电压判定阈值Vth被设定为能够由1个系统将马达10驱动的程度的电压。电压判定阈值Vth可以与挡位无关地设为同一值，例如也可以是，在当前的换挡挡位为P挡位时相比其他挡位时将电压判定阈值Vth设为较大值这样的情况下，对应于当前的换挡挡位而设为不同的值。在判断为电池电压Vb为电压判定阈值Vth以上的情况下(S203：是)，向S204转移，许可挡位切换。在判断为电池电压Vb不到电压判定阈值Vth的情况下(S203：否)，向S205转移，禁止挡位切换。

如果通过1个系统将马达10驱动，则与2个系统的驱动时相比，能够输出的转矩降低。在此基础上，如果电池电压降低，则能够输出的转矩进一步降低，挡位切换可能失败。因此，本实施方式中，在一方的系统发生异常并且电池电压Vb下降的情况下，禁止换挡挡位的切换。由此，能够防止转矩下降所引起的挡位切换失败。

本实施方式中，在一部分马达驱动控制系统发生异常的情况下，进行挡位切换实施判定，选择挡位切换的许可或禁止，具体而言，ECU50，作为挡位切换实施判定，作为被向马达驱动器41、42输入的输入电压而进行电池电压Vb的判定，在电池电压Vb为电压判定阈值Vth以上的情况下，许可挡位切换，在电池电压Vb不到电压判定阈值Vth的情况下，禁止挡位切换。由此，能够防止一部分系统的故障导致的转矩不足所引起的挡位切换失败，能够避免中间挡位停止异常的发生。此外，实现与上述实施方式相同的效果。

(第4实施方式)

第4实施方式在图13中表示。本实施方式的马达控制处理除了代替图12中的S203而进行S211的处理这一点以外，与第3实施方式是同样的。在S202中做出否定判断的情况下转移到的S211中，第1微机51判断是否是引擎驱动中。在判断为是引擎驱动中的情况下(S211：是)，向S204转移，许可挡位切换。在判断为不是引擎驱动中的情况下(S211：否)，向S205转移，禁止挡位切换。

本实施方式中，作为挡位切换实施判定，ECU50判定引擎的驱动状态。在引擎处于驱动中的情况下，许可挡位切换，在引擎处于停止中的情况下，禁止挡位切换。例如在由于怠速停止等而引擎停止时，电池电压Vb可能下降。因此在本实施方式中，在一方的系统发生异常并且引擎停止的情况下，禁止换挡挡位的切换。由此，能够防止转矩不足所引起的挡位切换失败，能够避免中间挡位停止异常的发生。此外，实现与上述实施方式同样的效果。

(第5实施方式)

第5实施方式在图14中表示。本实施方式的马达控制处理除了代替图12中的S203而进行S216及S217的处理这一点以外，与第3实施方式是同样的。在S202中做出否定判断的情况下转移到的S216中，第1微机51判断当前的换挡挡位是否是P挡位以外。在判断为当前的换挡挡位是P挡位以外的情况下(S216：是)，向S204转移，许可挡位切换。在判断为当前的换挡挡位为P挡位的情况下(S216：否)，向S217转移。

S217中，第1微机51判断车辆的倾斜角度θi是否是角度判定阈值θth以下。车辆的倾斜角度θi基于例如倾斜角传感器的检测值而被运算。在判断为倾斜角度θi是角度判定阈值θth以下的情况下(S217：是)，向S204转移，许可挡位切换。在判断为倾斜角度θi大于角度判定阈值θth的情况下(S217：否)，向S205转移，禁止挡位切换。

在将换挡挡位从P挡位向P挡位以外的挡位切换的所谓“P脱离”中，需要比其他挡位切换时更大的转矩。此外，在车辆倾斜的情况下，在驻车锁定杆33与驻车齿轮35之间的啮合部位发生与倾斜角度θi以及车重对应的摩擦，所以与P脱离时相比需要更大的转矩。因此，本实施方式中，在一方的系统发生异常并且处于车辆倾斜状态下的P脱离时，禁止换挡挡位的切换。由此，能够防止转矩下降所引起的挡位切换失败。

在马达控制处理中，也可以省略S217的处理，在一方的系统发生异常的情况下，无论车辆的倾斜角度θi如何，禁止从P挡位向其他挡位的切换。此外，在马达控制处理中，也可以将图12中的S203、图13中的S211以及图14中的S216、S217的多个进行组合。

本实施方式中，作为挡位切换实施判定，ECU50判定当前的换挡挡位。当前的换挡挡位为P挡位以外的情况下，许可挡位切换，当前的换挡挡位为P挡位时，禁止挡位切换。此外，作为挡位切换实施判定，ECU50判定当前的换挡挡位以及车辆的倾斜角度θi。当前的换挡挡位为P挡位以外的情况、以及当前的换挡挡位为P挡位并且倾斜角度θi为角度判定阈值θth以下的情况下，许可挡位切换。此外，当前的换挡挡位为P挡位并且倾斜角度θi大于角度判定阈值θth的情况下，禁止挡位切换。由此，在需要比较大的转矩的P脱离中，能够防止转矩不足所引起的挡位切换失败，能够避免中间挡位停止异常的发生。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，马达也可以是发生齿槽转矩的DC无刷马达以外的马达。上述实施方式中，作为驱动电路的马达驱动器是3相逆变器。其他实施方式中，驱动电路也可以采用能够切换马达绕组的通电等那样的电路结构。上述实施方式中，马达驱动控制系统设有2个系统。其他实施方式中，马达驱动控制系统也可以设有3个系统以上。

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，也可以采用旋转变压器等任意的器件。上述实施方式中，例示了电位器作为输出轴传感器。其他实施方式中，输出轴传感器是任意的，例如，可以由在各挡位保证区域被接通的开关构成，也可以采用非接触的磁式传感器。此外，也可以省略输出轴传感器。

上述实施方式中，在止动板设有4个谷部。其他实施方式中，谷部的数量不限于4个，是几个都可以。例如，也可以设有与P挡位和P挡位以外的挡位即notP挡位对应的2个谷部。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虽未言及，但例如可以是使用摆线齿轮、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。以上，本发明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。

本发明以实施方式为基准进行了记叙。然而，本发明不限于该实施方式以及构造。本发明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发明的范畴以及思想范围内。

Claims (10)

1.一种换挡挡位切换系统，其特征在于，

具备：

马达(10)，具有马达绕组(11、12)，产生由永磁体引起的齿槽转矩；

驱动电路(41、42)，切换向上述马达绕组的通电；

输出轴(15)，被传递上述马达的旋转轴即马达轴(105)的旋转；

换挡挡位切换机构(20)，具有形成有多个谷部(221～224)以及隔着上述谷部的峰部(226～228)并与上述输出轴一体旋转的谷部形成部件(21)、嵌合于与换挡挡位对应的上述谷部的卡合部件(26)、以及将上述卡合部件向与上述谷部嵌合的方向施力的施力部件(25)；以及

控制部(50)，具有进行与上述马达的驱动控制有关的运算的运算部(51、52)，

在上述马达轴与上述输出轴之间形成有游隙，利用上述游隙，能够使上述卡合部件下落到上述谷部，

以上述驱动电路、上述马达绕组、将上述驱动电路和上述马达绕组进行连接的连接配线(71，72)、以及上述运算部作为马达驱动控制系统，将上述马达驱动控制系统设有多个系统，以使得当在上述卡合部件从上述谷部向上述峰部的移动中即爬升中上述马达驱动控制系统发生了异常时，避免由于包含被向上述输出轴传递的齿槽转矩即输出轴齿槽转矩以及上述施力部件的负荷转矩的转矩的平衡从而上述输出轴停止的中间挡位停止异常的发生，

上述运算部对上述卡合部件停止在中间挡位区域的上述中间挡位停止异常进行检测，该中间挡位停止异常的检测用于检测在挡位切换中马达停止的马达关闭故障的发生。

2.如权利要求1所述的换挡挡位切换系统，其特征在于，

各个上述运算部，根据共通的挡位切换要求，独立地控制对应地设置的上述马达绕组的通电。

3.如权利要求1所述的换挡挡位切换系统，其特征在于，

上述运算部进行使与其他上述运算部的通电指示定时同步的同步处理。

4.如权利要求1所述的换挡挡位切换系统，其特征在于，

一部分上述马达驱动控制系统发生异常的情况下，利用正常的上述马达驱动控制系统使上述马达的驱动继续。

5.如权利要求4所述的换挡挡位切换系统，其特征在于，

一部分上述马达驱动控制系统发生异常的情况下，进行挡位切换实施判定，选择挡位切换的许可或禁止。

6.如权利要求5所述的换挡挡位切换系统，其特征在于，

作为上述挡位切换实施判定，上述控制部进行向上述驱动电路输入的输入电压的判定，

在上述输入电压为电压判定阈值以上的情况下，许可挡位切换，

在上述输入电压不到上述电压判定阈值的情况下，禁止挡位切换。

7.如权利要求5所述的换挡挡位切换系统，其特征在于，

作为上述挡位切换实施判定，上述控制部判定引擎的驱动状态，

上述引擎处于驱动中的情况下，许可挡位切换，

上述引擎处于停止中的情况下，禁止挡位切换。

8.如权利要求5所述的换挡挡位切换系统，其特征在于，

作为上述挡位切换实施判定，上述控制部判定当前的换挡挡位，

在当前的换挡挡位为P挡位以外的情况下，许可挡位切换，

在当前的换挡挡位为P挡位的情况下，禁止挡位切换。

9.如权利要求5所述的换挡挡位切换系统，其特征在于，

作为上述挡位切换实施判定，上述控制部判定当前的换挡挡位以及车辆的倾斜角度，

在当前的换挡挡位为P挡位以外的情况、以及当前的换挡挡位为P挡位并且上述倾斜角度为角度判定阈值以下的情况下，许可挡位切换，

在当前的换挡挡位为P挡位并且上述倾斜角度大于上述角度判定阈值的情况下，禁止挡位切换。

10.如权利要求1～9中任一项所述的换挡挡位切换系统，其特征在于，

上述运算部，在上述马达驱动控制系统发生异常的情况下，向其他上述运算部以及系统外部的至少一方通知表示发生了异常的信息。

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