CN111819376B - 换挡挡位控制装置 - Google Patents

Abstract

目标角度设定部(53)基于目标换挡挡位及输出轴信号设定目标旋转角度。挡位判定部(55)基于输出轴信号判定换挡挡位。异常监视部(56)监视输出轴信号的异常。学习部(57)在输出轴信号发生了异常的情况下，能够学习与卡合部件(26)抵接于第1壁部时的马达角度对应的P侧基准位置。在输出轴信号发生了异常的情况下，学习部(57)在输出轴信号的异常发生时的换挡挡位是P挡位的情况下，通过马达(10)的驱动，使卡合部件(26)抵接于第1壁部而学习P侧基准位置，挡位判定部(55)基于P侧基准位置及马达角度判定换挡挡位，目标角度设定部(53)基于P侧基准位置设定目标旋转角度。

Description

换挡挡位控制装置

关联申请的相互参照

本申请基于2018年3月7日提出的日本专利申请第2018－040584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，已知有通过将马达进行驱动来切换换挡挡位的挡位切换机构。例如在专利文献1中，利用输出轴传感器的角度设定目标马达旋转角。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第4385768号

发明内容

在专利文献1中，如果在输出轴传感器中发生异常，则无法进行利用输出轴传感器的检测值的目标位置修正，所以定位精度变差。此外，无法基于输出轴传感器的检测值来监视是否如目标挡位那样被控制。本发明是鉴于上述问题而做出的，目的在于提供能够提高在输出轴传感器中发生了异常的情况下的避险行驶(日语：退避走行)性能的换挡挡位控制装置。

本发明的换挡挡位控制装置，在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。换挡挡位切换系统具备马达、输出轴和换挡挡位切换机构。输出轴被传递马达的驱动。换挡挡位切换机构具有旋转部件及卡合部件。旋转部件具有谷部、第1壁部及第2壁部，与输出轴一起旋转。谷部包括设在一端侧并对应于P挡位的第1谷部、和设在另一端侧并对应于P挡位以外的挡位的第2谷部。第1壁部设在第1谷部的一端侧。第2壁部设在第2谷部的另一端侧。

换挡挡位控制装置具备马达角度运算部、输出轴信号取得部、目标角度设定部、驱动控制部、挡位判定部、异常监视部和学习部。马达角度运算部从检测马达的旋转的马达旋转角传感器取得与马达的旋转位置对应的马达旋转角信号，基于马达旋转角信号运算马达角度。输出轴信号取得部从检测输出轴的旋转位置的输出轴传感器取得与输出轴的旋转位置对应的输出轴信号。目标角度设定部基于输出轴信号设定目标旋转角度。驱动控制部对马达的驱动进行控制，以使马达角度成为目标旋转角度。

挡位判定部基于输出轴信号判定换挡挡位。异常监视部监视输出轴信号的异常。学习部在输出轴信号发生了异常的情况下，能够学习与卡合部件抵接于第1壁部时的马达角度对应的P侧基准位置。

在输出轴信号发生了异常的情况下，学习部在输出轴信号的异常发生时的换挡挡位是P挡位的情况下，使卡合部件抵接于第1壁部而学习P侧基准位置。此外，挡位判定部基于P侧基准位置及马达角度判定换挡挡位。目标角度设定部基于P侧基准位置设定目标旋转角度。由此，能够确保输出轴信号异常时的避险行驶性能。

附图说明

关于本发明的上述目的及其他目的、特征及优点，一边参照附图一边通过下述详细的记述会更明确。

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实施方式的止动板及输出轴信号的说明图。

图4是说明第1实施方式的输出轴传感器故障时处理的流程图。

图5是说明第1实施方式的输出轴传感器故障时处理的时间图。

图6是说明第1实施方式的输出轴传感器故障时处理的时间图。

图7是说明第1实施方式的输出轴传感器故障时处理的时间图。

图8是说明第1实施方式的输出轴传感器故障时处理的时间图。

图9是说明第2实施方式的输出轴传感器故障时处理的流程图。

图10是说明第2实施方式的输出轴传感器故障时处理的时间图。

图11是说明第2实施方式的输出轴传感器故障时处理的时间图。

图12是说明第2实施方式的输出轴传感器故障时处理的时间图。

图13是说明第3实施方式的输出轴传感器故障时处理的流程图。

图14是说明第3实施方式的输出轴传感器故障时处理的时间图。

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，对于在多个实施方式中实质上相同的结构赋予相同的标号而省略说明。

在图1～图8中表示第1实施方式的换挡挡位控制装置。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及换挡挡位控制装置40等。

马达10通过被从搭载于未图示的车辆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是开关磁阻马达，但也可以是DC马达等，使用怎样的种类都可以。

如图2所示，作为马达旋转角传感器的编码器13检测马达10的未图示的转子的旋转位置。编码器13例如是磁式旋转编码器，包括与转子一体地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。以下，将来自编码器13的信号作为马达旋转角信号SGN_en。减速机14设置在马达10的马达轴与输出轴15之间，将马达10的旋转减速并向输出轴15输出。由此，马达10的旋转被传递给换挡挡位切换机构20。

输出轴传感器16具有第1传感器部161及第2传感器部162，检测输出轴15的旋转位置。本实施方式的输出轴传感器16是对设置于后述的作为旋转部件的止动板21的靶215(参照图1)的磁场变化进行检测的磁传感器，被安装在能够检测靶215的磁场的部位。在图中，将第1传感器部161记作“传感器1”，将第2传感器部162记作“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MR传感器。第1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2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具有两个传感器部161、162，分别独立地向ECU50发送输出轴信号SGN_s1、SGN_s22。即，输出轴传感器16为双重系统。以下，将输出轴信号SGN_s1、SGN_s2统一简单记为输出轴信号SGN_s。

如图1所示，换挡挡位切换机构20具有止动板21及作为施力部件的止动弹簧25等，将从减速机14输出的旋转驱动力向手动阀28及驻车锁定机构30传递。止动板21固定于输出轴15，被马达10驱动。在本实施方式中，将止动板21从止动弹簧25的基部远离的方向设为正旋转方向，将向基部接近的方向设为逆旋转方向。

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。通过由马达10将止动板21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并向手动阀28传递。手动阀28设置于阀身29。通过手动阀28在轴向上的往复移动，切换向未图示的液压离合器的液压供给路，液压离合器的卡合状态切换从而换挡挡位被变更。

在止动板21设有靶215，以使得对应于输出轴15的旋转而磁场变化。靶215由磁性体形成。靶215可以是与止动板21不同的部件，如果止动板21是磁性体，则例如也可以通过对止动板21施以压力加工等而形成。靶215被形成为，对应于输出轴15的旋转位置，作为输出轴传感器16的输出轴信号SNG_s的输出电压以阶跃状变化。

如在图3中示意地表示那样，在止动板21的止动弹簧25侧设有4个谷部221～224。谷部221～224与P(驻车)、R(倒车)、N(空挡)、D(行车挡)的各挡位对应。此外，在对应于P挡的谷部221与对应于R挡的谷部222之间设置峰部226。在对应于R挡的谷部222与对应于N挡的谷部223之间设置峰部227。在对应于N挡的谷部223与对应于D挡的谷部224之间设置峰部228。在对应于P挡的谷部221的与峰部226相反侧，形成限制止动辊26的移动的第1壁部231。在对应于D挡的谷部224的与峰部228相反侧，形成限制止动辊26的移动的第2壁部232。在本实施方式中，谷部221对应于“第1谷部”，谷部224对应于“第2谷部”，谷部222、223对应于“第3谷部”。此外，D挡对应于“反P侧挡”，R挡及N挡对应于“中间挡”。

输出轴信号SNG_s取对应于P挡的值V1、对应于R挡的值V2、对应于N挡的值V3、对应于D挡的值V4这4阶段的值。在本实施方式中，当止动辊26为峰部226、227、228的顶点时值切换，但值的切换部位只要是各挡位保证范围外则是哪个部位都可以。输出轴信号SNG_s能够取的值V1～值V4是离散的，不取各值的中间值。此外，各值间的差被设定为与传感器误差等相比充分大的值。即，在本实施方式中，输出轴信号SNG_s的值阶跃性地变化。作为补充，在本实施方式中，随着输出轴15的旋转，输出轴信号SNG_s切换为不能看作连续的程度的不同的值，将这称为“值阶跃性地变化”。各值间的差既可以相等，也可以不同。

如图1所示，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作用规定以上的旋转力，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嵌入到谷部221～224的某个中，止动板21的摆动被限制，手动阀28的轴向位置及驻车锁定机构30的状态被决定，自动变速机5的换挡挡位被固定。止动辊26与对应于换挡挡位的谷部221～224嵌合。在本实施方式中，对应于换挡挡位，使通过止动弹簧25的施力而止动辊26嵌入的部位成为谷部221～224的最底部。

驻车锁定机构30具有驻车杆31、圆锥体32、驻车锁定柱33、轴部34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形成为，随着朝向另一端312侧而缩径。如果止动板21向逆旋转方向摆动，则圆锥体32向P方向移动。

驻车锁定柱33与圆锥体32的圆锥面抵接，能够以轴部34为中心摆动而设置。在驻车锁定柱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向逆旋转方向旋转，圆锥体32向P方向移动，则驻车锁定柱33被推起，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向非P(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设于未图示的车轴，能够与驻车锁定柱33的凸部331啮合而设置。如果驻车齿轮35与凸部331啮合，则车轴的旋转被限制。当换挡挡位为非P挡位时，驻车齿轮35不被驻车锁定柱33锁定，车轴的旋转不被驻车锁定机构30妨碍。此外，当换挡挡位为P挡位时，驻车齿轮35被驻车锁定柱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当作为点火开关等的车辆的启动开关接通时接通，向马达10侧供给电力。此外，马达继电器46当启动开关断开时断开，向马达10侧的电力的供给被切断。此外，通过控制马达继电器46的通断，切换向马达10的供电或切断。

ECU50以微控制器等为主体而构成，在内部具备均未图示的CPU、ROM、RAM、I/O及将这些结构连接的总线等。ECU50中的各处理既可以是通过由CPU执行预先存储在ROM等实体性存储器装置(即，可读出的非暂时性有形记录介质)中的程序进行的软件处理，也可以是通过专用的电子电路进行的硬件处理。

ECU50基于驾驶员要求换挡挡位、来自制动开关的信号及车速等对马达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，来控制变速级。变速用液压控制螺线管6设有与变速级数等对应的个数。在本实施方式中，1个ECU50对马达10及螺线管6的驱动进行控制，但也可以将对马达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分开。以下，以马达10的驱动控制为中心进行说明。

ECU50具有马达角度运算部51、输出轴信号取得部52、目标角度设定部53、驱动控制部54、挡位判定部55、异常监视部56及学习部57等。马达角度运算部51基于从编码器13取得的马达旋转角信号SGN_en，将A相信号及B相信号的脉冲边沿进行计数，运算编码器计数值θen。编码器计数值θen是与马达10的旋转位置对应的值，对应于“马达角度”。输出轴信号取得部52从输出轴传感器16取得输出轴信号SGN_s。

目标角度设定部53基于目标换挡挡位及输出轴信号SGN_s，设定使马达10停止的目标计数值θcmd。在本实施方式中，预先存储与从输出轴信号SGN_s的变化点开始到各谷部221～224的最底部为止的角度对应的修正值，基于输出轴信号SNG_s变化时的编码器计数值及修正值，来设定目标计数值θcmd。目标计数值θcmd对应于“目标旋转角度”。驱动控制部54通过反馈控制等对马达10的驱动进行控制，以使编码器计数值θen成为目标计数值θcmd。马达10的驱动控制的详细情况是怎样的都可以。

挡位判定部55基于输出轴信号SGN_s判定实际的换挡挡位。异常监视部56监视输出轴信号SGN_s的异常。在本实施方式中，将输出轴信号SGN_s1、SGN_s2比较，在判断为差大到异常判定阈值以上的情况下，判定为发生了传感器误差异常。此外，在输出轴信号SGN_s比正常上限值大的情况或比正常下限值小的情况下，做出异常判定。

学习部57在输出轴信号SGN_s中发生了异常的情况下，对止动辊26抵接于第1壁部231时的编码器计数值θen即P侧基准位置θen_p进行学习。在本实施方式中，如果输出轴信号SGN_s是正常，则学习部57不进行基准位置的学习。由此，能够降低作用于换挡挡位切换机构20的负荷。另外，在图2中，为了避免变得复杂，省略了一部分控制线的记载。

在本实施方式中，利用输出轴信号SGN_s，进行目标计数值θcmd的设定以及实际挡位判定。因此，如果输出轴信号SGN_s异常，则不再能够进行目标计数值θcmd的修正，定位精度变差。此外，由于不再能够监视是否如目标挡位那样被控制，所以担心无法实施适当的失效保护(fail safe)措施。

所以，在本实施方式中，在输出轴信号SGN_s中发生了异常的情况下，尽量即时地实施使止动辊26抵接于第1壁部231而学习基准位置的P壁碰抵处理，确保避险行驶。壁碰抵处理也可以说是学习基准位置的学习处理。

基于图4的流程图说明本实施方式的输出轴传感器故障时处理。该处理被ECU50以规定的周期实施。以下，将步骤S101的“步骤”省略而简记作记号“S”。其他步骤也是同样的。

在S101中，异常监视部56判断输出轴信号SGN_s是否异常。在判断为输出轴信号SGN_s异常的情况下(S101：是)，向S104转移。在判断为输出轴信号SGN_s正常的情况下(S101：否)，向S102转移。

在S102中，挡位判定部55基于输出轴信号SGN_s判定当前挡位。在S103中，目标角度设定部53基于输出轴信号SGN_s设定目标计数值θcmd。具体而言，如上述那样，基于输出轴信号SGN_s变化的时刻的编码器计数值θen和修正值将目标计数值θcmd修正。

在判断为输出轴信号SGN_s异常的情况下(S101：是)转移到的S104中，学习部57判断是否已实施了壁碰抵处理。这里，在后述的壁碰抵完成标志被置位了的情况下，判定为已实施了壁碰抵处理。在判断为已实施了壁碰抵处理的情况下(S104：是)，向S109转移。在判断为不是已实施了壁碰抵处理的情况下(S104：否)，向S105转移，保持上次值作为当前挡位。

在S106中，学习部57判断当前的换挡挡位是否是P挡。在判断为当前的换挡挡位是P挡的情况下(S106：是)，向S108转移。在判断为当前的换挡挡位不是P挡的情况下(S106：否)，向S107转移。

在S107中，学习部57判断是否能够实施P壁碰抵处理。在本实施方式中，在目标换挡挡位切换为P挡并且车速为0时，判断为能够实施P壁碰抵处理。这里，在车速小于被设定为接近于0的值的停止判定阈值的情况下，可以看作车速0。在判断为能够实施P壁碰抵处理的情况下(S107：是)，向S110转移。在判断为不能实施P壁碰抵处理的情况下(S107：否)，不执行以下的处理，结束本例程。

在S108中，ECU50实施P壁碰抵处理。在P壁碰抵处理中，相比于通常的挡位切换时以低速使马达10向反方向旋转，以使止动辊26抵接于第1壁部231。在编码器计数值θen不变化的状态持续了完成判定时间Xf的情况下，将此时的编码器计数值θen作为P侧基准位置θen_p，向未图示的存储部存储。此外，将壁碰抵完成标志置位。壁碰抵完成标志在作为车辆的点火开关等的启动开关被断开之前的期间中持续被置位了的状态，如果启动开关被断开则被复位。

在判断为已实施壁碰抵的情况下(S104：是)转移到的S109中，挡位判定部55基于已学习的P侧基准位置θen_p、预先存储的挡位判定值、以及当前的编码器计数值θen，判定当前的换挡挡位。挡位判定值按每个挡位而设定，是判定为是对应挡位的从第1壁部231起的计数。此外，挡位判定值可以设定为，将包括目标设计值Kp、Kr、Kn、Kd的规定范围判定为各挡位，也可以在各挡位判定值间有不定区域。在使用D侧基准位置θen_d的情况下也是同样的。

在S110中，目标角度设定部53基于目标换挡挡位及已学习的P侧基准位置θen_p，设定目标计数值θcmd。具体而言，基于与目标换挡挡位对应的目标设计值Kp、Kr、Kn、Kd及P侧基准位置θen_p，运算目标计数值θcmd。如图5～图8所示，目标设计值Kp、Kr、Kn、Kd是对应于第1壁部231与谷部221～224的最底部之间的角度的编码器计数。

将目标换挡挡位为P挡位时的目标计数值θcmd表示在式(1)中，将R挡位时的目标计数值θcmd表示在式(2)中，将N挡位时的目标计数值θcmd表示在式(3)中，将D挡位时的目标计数值θcmd表示在式(4)中。

θcmd＝θen_p+Kd…(1)

θcmd＝θen_p+Kn…(2)

θcmd＝θen_p+Kr…(3)

θcmd＝θen_p+Kp…(4)

基于图5～图8的时间图，说明本实施方式的输出轴传感器故障时处理。图5～图8都将共通时间轴设为横轴，从上段起，表示输出轴信号SGN_s、基于编码器计数值θen的挡位判定、编码器计数值θen。编码器计数值θen的纵轴以止动辊26处于对应于P挡的谷部221最底部时的值为“P”这样的形式，记载对应的挡位。后述的实施方式的图也是同样的。图中，将输出轴信号SGN_s发生了异常的状态记作“故障”，将没有进行基于编码器计数值θen的挡位判定的状态记作“未定”。

图5是当换挡挡位为P挡位时输出轴信号SGN_s发生了异常的情况下的例子。在输出轴信号SGN_s正常的期间，进行基于输出轴信号SGN_s的挡位判定，不进行基于编码器计数值θen的挡位判定。如果输出轴信号SGN_s是值V1、并且做出P挡位判定的时刻x10输出轴信号SGN_s发生异常，则立即实施P壁碰抵处理。具体而言，向止动辊26朝向第1壁部231的方向使马达10旋转。此时，为了抑制因止动辊26抵接于第1壁部231而带来的向挡位切换机构20的冲击，相比于通常的挡位切换时以低速按每个通电相切换时间来切换通电相从而使马达10旋转。在从其他挡位进行的P壁碰抵处理实施时、以及后述的实施方式中的D壁碰抵处理实施时也同样。

在时刻x11，如果止动辊26抵接于第1壁部231，则编码器计数值θen成为一定的。在从编码器计数值θen成为一定起经过了完成判定时间Xf的时刻x12，完成P壁碰抵处理，将此时的编码器计数值θen作为P侧基准位置θen_p存储。此外，在从发生了输出轴信号SGN_s的异常的时刻x10到P壁碰抵处理完成的时刻x12的期间，换挡挡位保持上次值的P挡位。

如果P壁碰抵处理完成，则以目标设计值Kp的量使马达10向相反方向旋转，使止动辊26回到谷部221的最底部。此时的马达10的旋转速度可以比壁碰抵处理实施时大，例如可以与通常的挡位切换时同样。

如果在时刻x13，目标换挡挡位切换为D挡位，则基于P侧基准位置θen_p及目标设计值Kd设定目标计数值θcmd(参照式(1))，将马达10驱动，以使编码器计数值θen成为目标计数值θcmd。此时的马达10的旋转速度可以比壁碰抵处理实施时大，例如可以与通常的挡位切换时同样。

此外，挡位判定部55基于编码器计数值θen判定换挡挡位。在图5中，挡位判定范围是连续的，但也可以在各挡位判定范围间设置挡位不定的区域。

图6是当换挡挡位为D挡位时输出轴信号SGN_s发生了异常的情况下的例子。在输出轴信号SGN_s是值V4、并且做出D挡位判定的时刻x20输出轴信号SGN_s发生了异常的情况下，中止基于输出轴信号SGN_s的挡位判定，保持上次值的D挡位。如果在时刻x21，以车速0，目标换挡挡位向P挡位切换，则实施P壁碰抵处理。

如果在时刻x22，止动辊26抵接于第1壁部231，则编码器计数值θen成为一定。在从编码器计数值θen成为一定起经过了完成判定时间Xf的时刻x23，完成壁碰抵处理，将此时的编码器计数值θen作为P侧基准位置θen_p来存储。以后，基于P侧基准位置θen_p设定目标计数值θcmd，并且基于编码器计数值θen进行挡位判定。此外，使马达10向相反方向旋转，使止动辊26回到谷部221的最底部。以后，基于编码器计数值θen进行挡位判定。

图7是当换挡挡位为N挡位时输出轴信号SGN_s发生了异常的情况下的例子。在输出轴信号SGN_s是值V3、并且做出N挡位判定的时刻x30输出轴信号SGN_s发生了异常的情况下，中止基于输出轴信号SGN_s的挡位判定，保持上次值的N挡位。如果在时刻x31，以车速0，目标换挡挡位向P挡位切换，则实施P壁碰抵处理。时刻x32以后的处理与图6的时刻x22以后是同样的。

图8是当换挡挡位为R挡位时输出轴信号SGN_s发生了异常的情况下的例子。在输出轴信号SGN_s是值V2、并且做出R挡位判定的时刻x40输出轴信号SGN_s发生了异常的情况下，中止基于输出轴信号SGN_s的挡位判定，保持上次值的R挡位。如果在时刻x41，以车速0，目标换挡挡位向P挡位切换，则实施P壁碰抵处理。时刻x42以后的处理与图6的时刻x22以后是同样的。

在本实施方式中，在输出轴传感器16发生了异常的情况下，如果异常发生时的换挡挡位是P挡位，则立即实施P壁碰抵处理，学习1个P侧基准位置θen_p。此外，在换挡挡位是P挡位以外的情况下，在能够向P挡位切换的情况下，立即实施P壁碰抵处理。不论异常发生时的挡位如何，都实施P壁碰抵处理，从而能够基于距第1壁部231的角度，进行适当的目标计数值θcmd的设定以及挡位判定，能够确保避险行驶性能。

如以上说明，换挡挡位控制装置40在线控换挡系统1中通过对马达10的驱动进行控制来切换换挡挡位。线控换挡系统1具备马达10、输出轴15和换挡挡位切换机构20。输出轴15被传递马达10的驱动。

换挡挡位切换机构20具有止动板21及止动辊26。止动板21具有谷部221～224及壁部231、232，与输出轴15一起旋转。谷部221～224包括设在一端侧且对应于P挡位的谷部221、以及设在另一端侧且对应于作为P挡位以外的挡位的D挡位的谷部224。第1壁部231设在谷部221的一端侧。第2壁部232设在谷部224的另一端侧。止动辊26与对应于换挡挡位的谷部221～224嵌合。

换挡挡位控制装置40具备马达角度运算部51、输出轴信号取得部52、目标角度设定部53、驱动控制部54、挡位判定部55、异常监视部56及学习部57。

马达角度运算部51从检测马达10的旋转的编码器13取得与马达10的旋转位置对应的马达旋转角信号SGN_en，基于马达旋转角信号SGN_en来运算编码器计数值θen。输出轴信号取得部52从检测输出轴15的旋转位置的输出轴传感器16取得与输出轴15的旋转位置对应的输出轴信号SGN_s。目标角度设定部53基于目标换挡挡位及输出轴信号SGN_s设定目标计数值θcmd。驱动控制部54对马达10的驱动进行控制，以使编码器计数值θen成为目标计数值θcmd。

挡位判定部55基于输出轴信号SGN_s判定换挡挡位。异常监视部56监视输出轴信号SGN_s的异常。学习部57能够在输出轴信号SGN_s发生了异常的情况下，学习与止动辊26抵接于第1壁部231时的编码器计数值θen对应的P侧基准位置θen_p。

在输出轴信号SGN_s发生了异常的情况下，学习部57在输出轴信号SGN_s发生异常时的换挡挡位是P挡位的情况下，通过马达10的驱动使止动辊26抵接于第1壁部231上而学习P侧基准位置θen_p。此外，挡位判定部55基于P侧基准位置θen_p及编码器计数值θen判定换挡挡位。目标角度设定部53基于P侧基准位置θen_p设定目标计数值θcmd。

在本实施方式中，在输出轴信号SGN_s发生了异常的情况下，如果换挡挡位是P挡位，则立即进行P侧壁碰抵处理，学习P侧基准位置θen_p。并且，能够通过基于P侧基准位置θen_p及编码器计数值θen_p进行挡位判定，进行适当的目标计数值θcmd的设定及挡位判定，能够确保输出轴信号SGN_s的异常时的避险行驶性能。

挡位判定部55在输出轴信号SGN_s的异常发生时的换挡挡位是P挡位以外的情况下，当能够向P挡位切换时，学习P侧基准位置θen_p。由此，不论输出轴信号SGN_s的异常发生时的挡位如何，都能够通过比较简单的控制来确保避险行驶性能。

(第2实施方式)

基于图9～图12说明第2实施方式。上述实施方式中，不论输出轴传感器16的异常发生时的挡位如何，都实施P壁碰抵处理，学习P侧基准位置θen_p。在本实施方式中，如果输出轴传感器16的异常发生时的换挡挡位是D挡位，则立即实施使止动辊26抵接于第2壁部232而学习D侧基准位置θen_d的D壁碰抵处理，确保避险行驶。

基于图9的流程图说明本实施方式的输出轴传感器故障时处理。S201～S206的处理与图4中的S101～S106是同样的。在S204中，在判断为已实施壁碰抵处理的情况下(S204：是)，向S212转移。此外，在S206中，在判断为当前的换挡挡位是P挡位的情况下(S206：是)，向S210转移，在判断为不是P挡位的情况下(S206：否)，向S207转移。

在S207中，学习部57判断当前的换挡挡位是否是D挡位。在判断为当前的换挡挡位是D挡位的情况下(S207：是)，向S211转移。在判断为当前的换挡挡位不是D挡位的情况下(S207：否)，即在当前的换挡挡位是R挡位或N挡位的情况下，向S208转移。

在S208中，学习部57与S107同样，判断是否能够实施P壁碰抵处理。在判断为能够实施P壁碰抵处理的情况下(S208：是)，向S210转移。在判断为不能实施P壁碰抵处理的情况下(S208：否)，向S209转移。

在S209中，学习部57判断是否能够实施D壁碰抵处理。在本实施方式中，当目标换挡挡位向D挡位进行了切换时，判断为能够实施D壁碰抵处理。在判断为能够实施D壁碰抵处理的情况下(S209：是)，向S211转移。在判断为不能实施D壁碰抵处理的情况下(S209：否)，不执行以下的处理，结束本例程。

在S210中，ECU50与S108同样，实施P壁碰抵处理。在S211中，ECU50实施D壁碰抵处理。在D壁碰抵处理中，相比于通常的挡位切换时，以低速使马达10向正方向旋转，以使止动辊26抵接于第2壁部232。在编码器计数值θen不变化的状态持续了完成判定时间Xf的情况下，将此时的编码器计数值θen作为D侧基准位置θen_d，向未图示的存储部存储。此外，将壁碰抵完成标志置位。

在S212中，挡位判定部55基于目标换挡挡位、以及已学习的P侧基准位置θen_p或D侧基准位置θen_d、以及当前的编码器计数值θen，判定当前的换挡挡位。在S213中，目标角度设定部53基于已学习的P侧基准位置θen_p或D侧基准位置θen_d、以及与目标换挡挡位对应的目标设计值，设定目标计数值θcmd。如果已学习的基准位置是P侧基准位置θen_p，则S212及S213的处理与S109及S110是同样的。

当已学习的基准位置是D侧基准位置θen_d时，挡位判定部55基于D侧基准位置θen_d、预先存储的挡位判定值、以及当前的编码器计数值θen，判定当前的换挡挡位。挡位判定值按每个挡位而设定，是判定为相应挡位的从第2壁部232起的计数。

目标角度设定部53基于已学习的D侧基准位置θen_d、以及与目标换挡挡位对应的目标设计值Hp、Hr、Hn、Hd，设定目标计数值θcmd。如图10～图12所示，目标设计值Hp、Hr、Hn、Hd是对应于第2壁部232与谷部221～224的最底部之间的角度的编码器计数。目标设计值Hp、Hr、Hn、Hd与目标设计值Kp、Kr、Kn、Kd正负相反，这里，将目标设计值Kp、Kr、Kn、Kd设为正，将目标设计值Hp、Hr、Hn、Hd设为负。

将目标换挡挡位为P挡位时的目标计数值θcmd表示在式(5)中，将R挡位时的目标计数值θcmd表示在式(6)中，将N挡位时的目标计数值θcmd表示在式(7)中，将D挡位时的目标计数值θcmd表示在式(8)中。

θcmd＝θen_d+Hd…(5)

θcmd＝θen_d+Hn…(6)

θcmd＝θen_d+Hr…(7)

θcmd＝θen_d+Hp…(8)

基于图10～图12的时间图对本实施方式的输出轴传感器故障时处理进行说明。在学习P侧基准位置θen_p的情况下与上述实施方式是同样的，所以这里对学习D侧基准位置θen_d的情况进行说明。

图10是当换挡挡位是D挡位时输出轴信号SGN_s发生了异常的情况下的例子。在输出轴信号SGN_s正常的期间，进行基于输出轴信号SGN_s的挡位判定，不进行基于编码器计数值θen的挡位判定。如果在输出轴信号SGN_s是值V4、并且做出D挡位判定的时刻x50输出轴信号SGN_s发生异常，则立即实施D壁碰抵处理。具体而言，向止动辊26朝向第2壁部232的方向使马达10旋转。

如果在时刻x51、止动辊26抵接于第2壁部232，则编码器计数值θen成为一定。在从编码器计数值θen成为一定起经过了完成判定时间Xf的时刻x52，完成D壁碰抵处理，将此时的编码器计数值θen作为D侧基准位置θen_d存储。此外，在从发生了输出轴信号SGN_s的异常的时刻x50到D壁碰抵处理完成的时刻x52的期间，换挡挡位保持上次值的D挡位。

如果D壁碰抵处理完成，则以目标设计值Hd的量使马达10向相反方向旋转，使止动辊26回到谷部224的最底部。此时的马达10的旋转速度可以比壁碰抵处理实施时大，例如可以与通常的挡位切换时同样。壁碰抵完成后的挡位判定及目标计数值θcmd的设定除了目标设计值及挡位判定值不同以外，与学习P侧基准位置θen_p的情况是同样的，所以省略说明。

图11是当换挡挡位为N挡位时输出轴信号SGN_s发生了异常的情况下的例子。在输出轴信号SGN_s是值V3、并且做出N挡位判定的时刻x60输出轴信号SGN_s发生了异常的情况下，中止基于输出轴信号SGN_s的挡位判定，保持上次值的N挡位。如果在时刻x61，目标换挡挡位向D挡位切换，则实施D壁碰抵处理。时刻x61以后的处理与图10的时刻x51以后是同样的。

图12是当换挡挡位为R挡位时输出轴信号SGN_s发生了异常的情况下的例子。在输出轴信号SGN_s是值V2、并且做出R挡位判定的时刻x70输出轴信号SGN_s发生了异常的情况下，中止基于输出轴信号SGN_s的挡位判定，保持上次值的R挡位。如果在时刻x71，目标换挡挡位向D挡位切换，则实施D壁碰抵处理。时刻x71以后的处理与图10的时刻x51以后是同样的。

在本实施方式中，如果输出轴传感器16发生了异常时的换挡挡位是P挡位，则立即实施P壁碰抵处理，如果是D挡位，则立即实施D壁碰抵处理。此外，如果输出轴传感器16发生了异常时的换挡挡位是R挡位或N挡位，则当能够进行P壁碰抵或D壁碰抵时，实施壁碰抵处理。由此，能够更迅速地实施壁碰抵处理。

学习部57在输出轴信号SGN_s发生了异常的情况下，能够学习与当止动辊26抵接于第2壁部232时的编码器计数值θen对应的反P侧基准位置即D侧基准位置θen_d。

在输出轴信号SGN_s发生了异常的情况下，学习部57在输出轴信号SGN_s的异常发生时的换挡挡位是作为反P侧挡位的D挡位的情况下，使止动辊26抵接于第2壁部232，学习D侧基准位置θen_d。挡位判定部55基于D侧基准位置θen_d及编码器计数值θen判定换挡挡位。目标角度设定部53基于D侧基准位置θen_d设定目标计数值θcmd。由此，当异常发生时的换挡挡位是D挡位时，能够更迅速地进行基准位置的学习。

在止动板21形成有3个以上的谷部221～224。学习部57在输出轴信号SGN_s的异常发生时的换挡挡位是作为中间挡位的R挡位或N挡位的情况下，当能够向P挡位切换时学习P侧基准位置θen_p，或者，当能够向D挡位切换时学习D侧基准位置θen_d。由此，即使输出轴信号SGN_s的异常发生时的挡位是R挡位或N挡位，也能够确保避险行驶性能。

(第3实施方式)

基于图13及图14说明第3实施方式。基于图13的流程图说明本实施方式的输出轴传感器故障时处理。图13的流程图对图9的流程图追加了S215。

在S201中，在判断为输出轴信号SGN_s没有发生异常的情况下(S201：否)，向S215转移。在S215中，挡位判定部55与图4中的S104同样，判断是否已实施了壁碰抵处理。在判断为已实施壁碰抵处理的情况下(S215：是)，向S212转移。在判断为不是已实施壁碰抵处理的情况下(S215：否)，向S203转移。其他处理与图9是同样的。

基于图14的时间图说明本实施方式的输出轴传感器故障时处理。图14除了输出轴信号SGN_s、基于编码器计数值θen的挡位判定、以及编码器计数值θen以外，还记载了壁碰抵完成标志。关于壁碰抵完成标志，将被置位了的状态设为“1”，将没有被置位的状态设为“0”。到时刻x13为止的处理与图5是同样的，在换挡挡位为P挡位时输出轴信号SGN_s成为异常的情况下，立即实施P壁碰抵处理，学习P侧基准位置θen_p。此时，壁碰抵完成标志被置位。

在时刻x14，输出轴信号SGN_s恢复正常。此时，由于不将壁碰抵完成标志复位而继续被置位的状态，所以在图13中的S215中做出肯定判断。即，如果输出轴信号SGN_s为异常、实施壁碰抵处理，则即使输出轴信号SGN_s恢复正常，在车辆的启动开关被断开之前的期间，也基于编码器计数值θen进行挡位判定。此外，使用已学习的基准位置设定目标计数值θcmd。

在本实施方式中，说明了如第2实施方式那样能够学习P侧基准位置θen_p及D侧基准位置θen_d的情况，但也可以应用于如第1实施方式那样不论异常发生时的挡位如何都学习P侧基准位置θen_p的例子。具体而言，在图4中的S104中做出否定判断的情况下进行与S215同样的判断处理。这里，也可以是，在做出了肯定判断的情况下向S109转移，在做出了否定判断的情况下向S102转移。

在本实施方式中，在输出轴信号SGN_s的异常发生后，即使在恢复正常的情况下，挡位判定部55也继续基于作为已学习的基准位置的P侧基准位置θen_p或D侧基准位置θen_d以及编码器计数值θen的挡位判定。此外，关于目标角度设定部53也同样，在输出轴信号SGN_s的异常发生后，即使在恢复正常的情况下，也继续基于已学习的P侧基准位置θen_p或D侧基准位置θen_d的目标计数值θcmd的设定。由此，在例如因接触不良等而反复出现输出轴信号SGN_s正常的状态和异常的状态的情况下，防止因此频繁地发生控制的切换。此外，由于不需要恢复处理，所以能够使控制简单化。

(其他实施方式)

在上述实施方式中，在止动板形成4个谷部。在其他实施方式中，形成于止动板的谷部的数量只要是两个以上，并不限于4个，是几个都可以。例如，也可以是，止动板的谷部的数量是两个，切换P挡位和作为P挡位以外的挡位的非P挡位。在此情况下，对应于非P挡位的谷部为“第2谷部”，P挡位以外的挡位为“反P侧挡位”。此外，换挡挡位切换机构及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，作为谷部的数量的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。此外，输出轴信号并不限于以阶跃状变化的信号，例如也可以是值线性地变化等，只要是对应于输出轴的旋转而值变化，是怎样的都可以。此外，输出轴传感器并不限于磁传感器，例如也可以使用电位差计等能够检测输出轴的旋转等的任意仪器。

在上述实施方式中，马达是SR马达。在其他实施方式中，马达例如也可以是DC无刷马达等，是怎样的马达都可以。在上述实施方式中，关于马达的绕线组数没有言及，但绕线组既可以是1组，也可以是多组。在上述实施方式中，马达旋转角传感器是编码器。在其他实施方式中，马达旋转角传感器并不限于编码器，使用旋转变压器等怎样的仪器都可以。

在上述实施方式中，在马达轴与输出轴之间设置减速机。关于减速机的详细情况，在上述实施方式中没有言及，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、将它们组合使用的结构等，是怎样的结构都可以。此外，在其他实施方式中，也可以将马达轴与输出轴之间的减速机省略，也可以设置减速机以外的机构。以上，本发明完全不受上述实施方式限定，在不脱离其主旨的范围中能够以各种形态实施。

本发明所记载的控制部及其方法也可以由专用计算机实现，所述专用计算机通过构成被编程以执行由计算机程序具体化的一至多个功能的处理器及存储器来提供。或者，本发明所记载的控制部及其方法也可以由专用计算机实现，所述专用计算机通过用一个以上的专用硬件逻辑电路构成处理器来提供。或者，本发明所记载的控制部及其方法也可以由一个以上的专用计算机实现，所述专用计算机通过被编程以执行一至多个功能的处理器及存储器与由一个以上的硬件逻辑电路构成的处理器的组合所构成。此外，计算机程序也可以作为由计算机执行的指令而被存储到计算机可读取的非移动型有形记录介质中。

将本发明依据实施方式进行了记述。但是，本发明并不限定于该实施方式及构造。本发明也包含各种各样的变形例及等价的范围内的变形。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的组合及形态也落入本发明的范畴及思想范围中。

Claims (5)

1.一种换挡挡位控制装置，在具备马达(10)、被传递上述马达的驱动的输出轴(15)、和换挡挡位切换机构(20)的换挡挡位切换系统(1)中，通过对上述马达(10)的驱动进行控制来切换换挡挡位，上述换挡挡位切换机构(20)具有旋转部件(21)及卡合部件(26)，上述旋转部件(21)具有包括设在一端侧而对应于P挡位的第1谷部(221)和设在另一端侧而对应于P挡位以外的挡位的第2谷部(224)的多个谷部(221～224)、在上述第1谷部的靠上述一端侧设置的第1壁部(231)、以及在上述第2谷部的靠上述另一端侧设置的第2壁部(232)，并且与上述输出轴一起旋转，上述卡合部件(26)与对应于换挡挡位的上述谷部嵌合，

该换挡挡位控制装置的特征在于，

具备：

马达角度运算部(51)，从检测上述马达的旋转的马达旋转角传感器(13)，取得与上述马达的旋转位置对应的马达旋转角信号，基于上述马达旋转角信号，运算马达角度；

输出轴信号取得部(52)，从检测上述输出轴的旋转位置的输出轴传感器(16)，取得与上述输出轴的旋转位置对应的输出轴信号；

目标角度设定部(53)，基于目标换挡挡位及上述输出轴信号，设定目标旋转角度；

驱动控制部(54)，对上述马达的驱动进行控制，以使上述马达角度成为上述目标旋转角度；

挡位判定部(55)，基于上述输出轴信号，判定换挡挡位；

异常监视部(56)，监视上述输出轴信号的异常；以及

学习部(57)，在上述输出轴信号发生了异常的情况下，能够学习与当上述卡合部件抵接于上述第1壁部时的上述马达角度对应的P侧基准位置；

在上述输出轴信号发生了异常的情况下，

上述学习部，在上述输出轴信号的异常发生时的换挡挡位是P挡位的情况下，通过上述马达的驱动使上述卡合部件抵接于上述第1壁部，学习上述P侧基准位置；

上述挡位判定部，基于上述P侧基准位置及上述马达角度，判定换挡挡位；

上述目标角度设定部，基于上述P侧基准位置，设定上述目标旋转角度。

2.如权利要求1所述的换挡挡位控制装置，其特征在于，

上述挡位判定部，在上述输出轴信号的异常发生时的换挡挡位是P挡位以外的挡位的情况下，当能够向P挡位切换时，学习上述P侧基准位置。

3.如权利要求1所述的换挡挡位控制装置，其特征在于，

上述学习部，在上述输出轴信号发生了异常的情况下，能够学习与当上述卡合部件抵接于上述第2壁部时的上述马达角度对应的反P侧基准位置；

设上述卡合部件嵌合于上述第2谷部时的换挡挡位为反P侧挡位，

在上述输出轴信号发生了异常的情况下，

上述学习部，在上述输出轴信号的异常发生时的换挡挡位是上述反P侧挡位的情况下，使上述卡合部件抵接于上述第2壁部而学习上述反P侧基准位置；

上述挡位判定部，基于上述反P侧基准位置及上述马达角度，判定换挡挡位；

上述目标角度设定部，基于上述反P侧基准位置，设定上述目标旋转角度。

4.如权利要求3所述的换挡挡位控制装置，其特征在于，

在上述旋转部件，形成有3个以上的上述多个谷部，设形成于上述第1谷部与上述第2谷部之间的上述多个谷部为第3谷部(222、223)，设上述卡合部件嵌合于上述第3谷部时的换挡挡位为中间挡位，

在上述输出轴信号发生了异常的情况下，

上述学习部，在上述输出轴信号的异常发生时的换挡挡位是上述中间挡位的情况下，当能够向P挡位切换时学习上述P侧基准位置，或者，当能够向上述反P侧挡位切换时学习上述反P侧基准位置。

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，

在上述输出轴信号的异常发生后，在恢复正常的情况下，

上述挡位判定部，继续基于已学习的基准位置及上述马达角度的挡位判定；

上述目标角度设定部，继续基于已学习的基准位置的上述目标旋转角度的设定。

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