CN111981117A - 换挡挡位控制装置 - Google Patents

Abstract

通过控制电机(10)的驱动来切换换挡挡位的换挡挡位控制装置包括多个控制单元(51、52)和多个电机驱动器(41、42)。多个控制单元(51、52)分别具有用于控制电机(10)通电的通电控制单元(513、523)和用于进行异常监视的异常监视单元(516、526)。通电控制单元(513、523)在多个系统驱动电机时在自身系统中检测到影响另一系统的异常时，在确定为决定性异常之前，在暂时性异常状态下断开自身系统的通电，并且在断开自身系统的通电之后异常监视单元确定异常状态是暂时性异常还是决定性异常。

Description

换挡挡位控制装置

技术领域

本发明总体上涉及一种换挡挡位控制装置。

背景技术

现有技术包括一种换挡挡位控制装置，其通过控制电机的驱动来切换换挡挡位。例如，在专利文献1中，当通过两个微型计算机之一来控制电机的驱动并且在用于电机驱动控制的微型计算机中发生异常时，该微型计算机从一个切换到另一个，例如，即从用于电机驱动控制的一个微型计算机切换到另一个微型计算机，以继续进行驱动控制。

(专利文献1)日本特开2018-40462号公报

顺便提及，当一个电机由多个系统驱动时，如果在多个系统的一部分中发生异常，例如由于异常系统对正常系统的干扰，这种情况可能导致电机被锁定或意外处理。

发明内容

本发明的目的是提供一种即使在多个系统的一部分系统中发生异常时也能够适当地切换换挡挡位的换挡挡位控制装置。

本发明的换挡挡位控制装置通过控制电机的驱动来切换换挡挡位，并且包括多个控制单元和多个驱动电路。控制单元均包括控制电机通电的通电控制单元和执行异常监视的异常监视单元。驱动电路均包括开关元件，并且对应于多个控制单元中的每个控制单元来设置。

将对应于多个控制单元中的每个控制单元而设置的一组部件的配置指定为一个系统时，换挡挡位控制装置包括至少两个系统，以下它们也可以被指定为自身系统和另一系统或者其它多个系统。当在多个系统驱动电机的同时在自身系统中检测到影响其它一个或多个系统的异常时，通电控制单元在确定该异常为决定性异常之前，在暂时性异常状态下将自身系统的电源或通电断开。在断开自身系统的通电之后，异常监视单元确定检测到的异常是暂时性异常还是决定性异常。以这种方式，即使当多个系统中的一些系统发生影响其它一个或多个系统的异常时，电机也是可驱动的并且换挡挡位是可切换的，而不会受到异常系统对正常系统的干扰。

附图说明

通过以下参考附图的详细描述，本发明的目的、特征和优点将变得更加明显，其中：

图1是第一实施例的线控换挡系统的立体图；

图2是第一实施例的线控换挡系统的示意结构图；

图3是第一实施例的电机和电机驱动器的电路图；

图4是第一实施例的换挡挡位控制装置的框图；

图5是表示第一实施例的电机轴、输出轴以及制动板之间的关系的示意图；

图6是第一实施例的驱动模式选择处理的流程图；

图7是第一实施例的通电控制处理的流程图；

图8是第一实施例的编码器异常诊断处理的流程图；

图9是第一实施例的编码器异常时间处理的流程图；

图10是第一实施例的电机驱动处理的时序图；

图11是第一实施例的电机驱动处理的另一时序图；

图12是第二实施例的编码器异常时间处理的流程图；

图13是第二实施例的电机驱动处理的时序图；

图14是第二实施例的电机驱动处理的另一时序图；

图15是第三实施例的元件接通异常时间的元件电压和相位电流的时序图；

图16是第三实施例的元件接通异常诊断处理的流程图；

图17是第三实施例的元件接通异常时间处理的流程图；

图18是第三实施例的电机驱动处理的时序图；和

图19是第三实施例的电机驱动处理的另一时序图。

具体实施方式

基于附图描述本发明的实施例。

(第一实施例)

下面参考附图描述本发明的换挡挡位控制装置。在下面描述的多个实施例中，基本上相同的部件由相同的附图标记表示从而省略重复描述。在图1至11中示出了第一实施例。如图1和2所示，线控换挡系统1包括电机10、换挡挡位切换机构20、驻车锁定机构30、换挡挡位控制装置40等。

电机10通过安装在车辆(未示出)上的电池供给的电力旋转，并且用作换挡挡位切换机构20的动力源。本实施例的电机10是直流(DC)无刷电机，但是也可以是开关磁阻电机等。

如图2所示，作为电机旋转角度传感器的编码器131和132检测电机10的转子(未示出)的旋转位置。编码器131和132例如是磁性旋转编码器，并且包括与转子一体旋转的磁体、磁性检测霍尔IC等。编码器131和132与转子旋转同步地在每个预定角度输出作为三相脉冲信号的编码器信号SGN_e1和SGN_e2。

减速器14设置在电机10的电机轴105与输出轴15之间(参见图5)。减速器14减小电机10的旋转速度并将电机10的旋转输出至输出轴15。因此，电机10的旋转被传递到换挡挡位切换机构20。输出轴15设置有用于检测输出轴15的角度的输出轴传感器161和162，并输出分别与输出轴15的旋转位置对应的输出轴信号SGN_s1和SGN_s2。输出轴传感器161和162例如是电位计。

如图1所示，换挡挡位切换机构20包括制动板21、作为偏压元件的制动弹簧25等，并将从减速器14输出的旋转驱动力传递至手动阀28和驻车锁定机构30。制动板21固定到输出轴15，并由电机10驱动。

制动板21具有平行于输出轴15伸出的销24。销24连接至手动阀28。当制动板21被电机10驱动时，手动阀28在轴向方向上往复运动(即，前后运动)。即，换挡挡位切换机构20将电机10的旋转运动转换成线性运动，并将该线性运动传递到手动阀28。手动阀28设置在阀体29上。手动阀28沿轴向的往复运动将液压供应路径切换到液压离合器(未示出)以切换液压离合器的啮合状态，从而切换换挡挡位。

制动板21的制动弹簧25侧设置有四个凹部22，用于将手动阀28保持在与各个换挡挡位相对应的位置。凹部22从制动弹簧25的基部侧对应于四个换挡挡位D(驱动)、N(空档)、R(倒档)和P(驻车)中的每一个。

制动弹簧25是可弹性变形的板类元件，在制动弹簧25的前端设置有制动辊26。该制动辊26装配入凹部22中的一个。制动弹簧25朝向制动板21的旋转中心偏压制动辊26。当预定的或更大的旋转力施加到制动板21时，制动弹簧25弹性变形，并且制动辊26在两个凹部22之间运动，即从一个凹部运动到另一个凹部。当制动辊26装配入任何一个凹部22中时，制动板21的摆动运动被限制，分别确定手动阀28沿着轴向的位置和驻车锁定机构30的状态，并且自动变速器5的换挡挡位被固定。

驻车锁定机构30包括：驻车杆31、圆锥件32、驻车锁爪33、轴部34以及驻车齿轮35。驻车杆31大致形成为L形，其一个端部311固定在制动板21上。圆锥件32设置在驻车杆31的另一端部312上。圆锥件32为圆锥形，其直径朝向另一端部312缩小。当制动板21沿反向旋转方向枢转时，圆锥件32沿方向P运动。

驻车锁爪33设置为抵接在圆锥件32的圆锥面上，并绕轴部34枢转。在驻车锁爪33面对驻车齿轮35的一侧上，设有能够与驻车齿轮35啮合的突出部331。当制动板21沿反向旋转方向旋转并且圆锥件32沿方向P运动时，驻车锁爪33被向上推，使得突出部331和驻车齿轮35啮合。相反，当制动板21沿正向旋转方向旋转并且圆锥件32沿非P方向运动时，突出部331与驻车齿轮35之间的啮合被解除。

驻车齿轮35设置在车轴(未示出)上，以能够与驻车锁爪33的突出部331啮合。当驻车齿轮35和突出部331彼此啮合时，车轴的旋转被限制。当换挡挡位为非P挡位时，驻车齿轮35没有被驻车锁爪33锁定，并且车轴的旋转没有受到驻车锁定机构30的限制。当换挡挡位为P档时，通过驻车锁爪33锁定驻车齿轮35，并限制车轴的旋转。

如图2至图4所示，换挡挡位控制装置40包括电机驱动器41和42、控制单元51和52等。如图3所示，第一电机驱动器41是切换第一电机绕组11的通电的三相逆变器，并且开关元件411至416桥接。U1线圈111的一端连接至彼此成对的U相开关元件411和414之间的连接点。V1线圈112的一端连接到彼此成对的V相开关元件412和415之间的连接点。W1线圈113的一端连接到彼此成对的W相开关元件413和416之间的连接点。线圈111至113的另一端通过连接部115彼此连接。

第二电机驱动器42是切换第二电机绕组12的通电的三相逆变器，并且开关元件421至426桥接。U2线圈121的一端连接到彼此成对的U相开关元件421和424的连接点。V2线圈122的一端连接到彼此成对的V相开关元件422和425的连接点。W2线圈123的一端连接到彼此成对的W相开关元件423和426的连接点。线圈121至123的另一端通过连接部125彼此连接。本实施例的开关元件411至416和421至426分别是金属氧化物场效应晶体管或MOSFET，但是也可以设置为其它元件，例如绝缘栅双极型晶体管或IGBT。

如图2和3所示，第一电机继电器46设置在第一电机驱动器41与电池45之间的位置，以能够在电池45与第一电机驱动器41之间的导通状态或中断状态之间进行切换。第二电机继电器47设置在第二电机驱动器42与电池45之间的位置，以能够在电池45与第二电机驱动器42之间的导通状态和中断状态之间切换。用于检测电池电压V的电压传感器48设置在电池45的高电势侧。

电子控制单元或ECU 50通过控制开关元件411至416和421至426的开关处理并控制电机10的驱动来控制换挡挡位的切换。ECU 50基于车速、加速器位置、驾驶员要求的换挡挡位等来控制变速液压控制螺线管6的驱动。通过控制变速液压控制螺线管6来控制换挡等级。变速液压控制螺线管6的数量设置为与换挡挡位等的数量相对应。在本实施例中，一个ECU 50控制电机10和螺线管6的驱动。然而，ECU50可被分为用于电机控制的电机ECU和用于螺线管控制的AT-ECU(AT：自动变速器)。在下文中，将主要描述电机10的驱动控制。

ECU 50具有第一控制单元51和第二控制单元52。控制单元51和52中的每一个均包括CPU、ROM、RAM、I/O以及用于连接这些部件的总线等(未示出)。ECU 50执行的每个处理可以是软件处理或者是硬件处理。软件处理可以是通过CPU执行程序来实现的。所述程序可以被预先存储在诸如ROM，即可读非暂时性有形记录介质之类的存储装置中。硬件处理可以通过专用电路来执行。控制单元51和52分别被配置为通过微型计算机之间的通信而彼此通信，并且彼此之间发送和接收信息。另外，控制单元51和52从外部控制单元(附图中未示出)获取用于指示切换换挡挡位的切换请求。

以下，将第一电机绕组11和第一控制单元51(其与第一电机绕组11的通电控制有关)的组合定义为第一系统。另外，将第二电机绕组12和第二控制单元52(其与第二电机绕组12的通电控制有关)的组合定义为第二系统。适当时，下标“1”附加于第一系统的结构和数值，下标“2”附加于第二系统的数值。

第一控制单元51包括角度计算单元511、信号获取单元512、通电控制单元513、异常监视单元516等。角度计算单元511获取从第一编码器131输出的编码器信号SGN_e1，对编码器信号SGN_e1的脉冲边沿进行计数，并且计算编码器计数值θen1。信号获取单元512从输出轴传感器161获取输出轴信号SGN_s1，并计算输出轴角度θ_s1。

通电控制单元513控制电机绕组11的通电。更具体而言，通电控制单元513产生用于控制第一电机驱动器41的开关元件411至416的开/关操作的控制信号，并将该控制信号输出到第一电机驱动器41。通电控制单元513通过反馈控制等控制电机10的驱动，以使编码器计数值θen1达到根据目标换挡挡位设定的目标计数值θcmd1。异常监视单元516监视第一系统中的异常。

第二控制单元52包括角度计算单元521、信号获取单元522、通电控制单元523、异常监视单元526等。角度计算单元521对从编码器132输出的每个相位的编码器信号SGN_e2的脉冲边沿进行计数，并且计算编码器计数值θen2。信号获取单元522从输出轴传感器162获取输出轴信号SGN_s2。

通电控制单元523控制对电机绕组12的通电。更具体而言，通电控制单元523产生用于控制第二电机驱动器42的开关元件421至426的开/关操作的控制信号，并将该控制信号输出到第二电机驱动器42。通电控制单元523通过反馈控制等控制电机10的驱动，以使编码器计数值θen2达到根据目标换挡挡位设定的目标计数值θcmd2。异常监视单元526监视第二系统中的异常。

在此，图5示出了作为电机10旋转轴的电机轴105、输出轴15和制动板21之间的关系。图5示意性地示出了一种状态，在该状态下，电机10从实线所示的一种状态旋转至双点划线所示的不同状态，并被装配入与驾驶员请求的换挡挡位相对应的凹部22中。在此，将对应于P档的凹部定义为凹部221，将对应于R档的凹部定义为凹部222，并且示出了两个凹部221和222由波峰部225隔开的情况。

图5示出了这样一种状态，在该状态下，制动辊26从凹部221运动到凹部222，以使得电机10和输出轴15旋转方向为在纸面上的左右方向，并且换挡挡位从P档切换到R档。实际上，随着制动板21的旋转，制动辊26在凹部22中运动，但是在图5中，制动辊26被示出为移动。在此，图5为概念性地示出“游隙”的示意图，假设输出轴15和减速器14集成在一起，并且电机轴105可在减速器14的游隙范围内移动。然而，可替代地还可以构造为电机轴105和减速器14集成在一起，并且在减速器14和输出轴15之间存在“游隙”。

减速器14设置在电机轴105和输出轴15之间的位置，并且存在包括在电机轴105和输出轴15之间的齿轮齿隙的“游隙”。当在电机轴105和减速器14在旋转方向上彼此分离的同时电机10旋转时，电机10在空转状态(即，不进行任何驱动)旋转直到电机轴105和减速器14彼此接触，从而电机10的旋转不向输出轴15传递。以下，适当时，在游隙范围内未将电机10的旋转传递至输出轴15的状态称为“游隙空转”状态，将“游隙空转”状态结束时电机轴105与减速器14彼此抵接的状态称为“游隙减小”状态。

当游隙空转结束时，电机10、输出轴15和制动板21作为一个整体一体旋转。结果，制动辊26越过凹部221和222之间的波峰部225并且落入凹部222。当制动辊26上升至波峰部225的峰顶时，输出轴15在制动弹簧25的偏压力而不是电机的作用下被驱动，当制动辊26向下滚入凹部222时，电机10在游隙之内的位置处停止。

顺便提及，在本实施例中，一个电机10的驱动由两个控制单元51和52控制。在此，如果正在驱动电机10之时两个系统之一发生异常，则正常系统的驱动控制可能被干涉、电机10可能被锁定或可能执行意外操作。

因此，在本实施例中，当在驱动电机10的同时发生了影响另一系统的驱动控制的异常时，在检测到该异常后，迅速断开该异常系统，从而防止正常系统的驱动控制被干涉。更具体地，在检测到异常后，在确认异常之前，在暂时性异常状态下断开对异常系统的通电。

基于图6的流程图描述本实施例的驱动模式选择处理。当正在接通诸如点火开关之类的车辆启动开关时，由控制单元51和52以预定周期(例如，以1[ms]的间隔)执行该处理。由于控制单元51和52在图6至9中的处理均相同，因此以下对第一控制单元51中的处理进行说明。另外，流程图中省略了与系统编号有关的下标。以下，将步骤S101的“步骤”简单地表示为符号S。其它步骤也同样适用。在图中，反馈被描述为“F/B”。这同样适用于稍后描述的其它实施例。

在S101中，第一控制单元51确定驱动模式。如果驱动模式是待机模式，则处理进行到S102，如果是反馈模式，则处理进行到S105，如果是停止模式，则处理进行到S109，如果是暂时性故障模式，则处理进行到S111。如果处于故障模式下，由于这种异常已被确认，因此自身系统的通电被断开。更具体地，当第一系统异常时，第一控制单元51断开第一电机继电器46。此外，当第二系统异常时，第二控制单元52断开第二电机继电器47。

在驱动模式为反馈模式时处理进行到的S102中，第一控制单元51确定异常状态是否是暂时性异常。异常状态确定(即，关于异常状态的判定)通过稍后描述的单独处理来执行。当确定异常状态是暂时性异常时(S102：是)，处理进行到S106，并且将驱动模式设置为暂时性故障模式。当确定异常状态不是暂时性异常时(S102：否)，处理进行到S103。

在S103中，第一控制单元51确定目标挡位是否已经改变。当确定目标挡位尚未改变时(S103：否)，继续待机模式而不执行S104的处理。当确定目标挡位已经改变时(S103：是)，处理进行到S104，并且驱动模式切换到反馈模式。

在驱动模式为反馈模式时转换到的S105中，第一控制单元51确定异常状态是否是暂时性异常。当确定异常状态是暂时性异常时(S105：是)，处理进行到S106，并且驱动模式切换到暂时性故障模式。当确定异常状态不是暂时性异常时(S105：否)，处理进行到S107。

在S107中，第一控制单元51确定电机10的旋转位置是否已经达到目标角度。在本实施例中，当编码器计数值θen1落入包括目标计数值θcmd1的预定范围内(例如，±2个计数)时，确定已经达到目标角度。当确定电机10的旋转位置尚未达到目标角度时(S107：否)，继续反馈模式。当确定电机10的旋转位置已经达到目标角度时(S107：是)，处理进行到S108，并且驱动模式切换到停止模式。在停止模式下，根据编码器计数值θen1，通过对两个相位进行固定相位通电来使电机10停止。

在驱动模式为停止模式时处理进行到的S109中，第一控制单元51判断从固定相位通电开始起是否经过了固定相位通电持续时间，用于确定固定相位通电是否已经完成。根据停止电机10所需的时间来设置固定相位通电持续时间。当确定固定相位通电未完成时(S109：否)，继续停止模式。当确定固定相位通电完成时(S109：是)，处理进行到S110，并且驱动模式切换到待机模式。

在下文中，异常状态可以包括正常状态和非正常状态。在驱动模式为暂时性故障模式时处理进行到的S111中，第一控制单元51确定异常状态是否为正常。当确定异常状态为正常时(S111：是)，处理进行到S112，并且驱动模式切换到待机模式。当从暂时性异常中恢复时，在下一个挡位切换时间，通过切换到待机模式，作为正常系统执行电机驱动。当确定异常状态为非正常时(S111：否)，处理进行到S113。

在S113中，第一控制单元51确定异常状态是否是决定性异常。当确定异常状态不是决定性异常时(S113：否)，继续暂时性异常。当确定异常状态是决定性异常时(S113：是)，处理进行到S114，并且驱动模式切换到故障模式。

基于图7的流程图对通电控制处理进行说明。以预定周期(例如，以1[ms]的间隔)或通过编码器边沿中断来执行此处理。在S201中，第一控制单元51确定驱动模式。当驱动模式是反馈模式时，处理进行到S202，并且对应于编码器计数值θen1的相位被通电。当驱动模式是停止模式时，处理进行到S203，并且固定相位被通电。当驱动模式是待机模式、暂时性故障模式或故障模式时，处理进行到S204，并且通电被断开。

在本实施例中，将编码器异常描述为影响另一系统的驱动控制的异常。基于图8的流程图描述编码器异常诊断处理。此处理以预定周期(例如，以1[ms]的间隔)执行。

在S301中，第一控制单元51确定异常状态是否为正常。当确定异常状态为正常时(即，当异常状态被确定为正常，表示没有检测到异常时)，(S301：是)，处理进行到S302。当确定异常状态为非正常时(S301：否)，处理进行到S304。

在S302中，第一控制单元51确定是否已经检测到异常编码器模式。这里，期望尽快确定暂时性异常，并且当已经经过了比决定性异常确定时间短的暂时性异常检测时间T1时，做出肯定性判断。代替按时间确定，可以根据检测次数来确定。也可以基于检测次数类似地确定S305和S307。当确定尚未检测到异常编码器模式时(S302：否)，“正常”作为异常状态继续。当确定已经检测到异常编码器模式时(S302：是)，处理进行到S303，并且异常状态被切换到暂时性异常。

在确定异常状态为非正常时(S301：否)处理进行到的S304中，第一控制单元51确定异常状态是否是暂时性异常。当确定异常状态不是暂时性异常时(S304：否)，即，当确定为决定性异常时，不执行以下处理，并且处理进行到“返回”。当确定异常状态是暂时性异常时(S304：是)，处理进行到S305。

在S305中，第一控制单元51确定异常编码器模式是否已经持续了异常确定时间T2。当确定异常编码器模式已经持续了异常确定时间T2时(S305：是)，处理进行到S306，并且将异常状态切换为决定性异常。当确定异常编码器模式没有持续异常确定时间T2时(S305：否)，处理进行到S307。

在S307中，第一控制单元51确定检测到所有正常编码器模式的状态是否持续了正常返回确定时间T3。当确定检测到所有正常编码器模式的状态没有持续正常返回确定时间T3时，继续暂时性异常状态。当确定检测到所有正常编码器模式的状态已经持续了正常返回确定时间T3时(S307：是)，处理进行到S308，并且将异常状态切换到正常。

参照图9的流程图描述编码器异常时间处理。在S401中，第一控制单元51确定异常状态。当异常状态为正常时(即，当异常状态被确定为正常，表示没有检测到异常时)，不执行异常时间处理。当异常状态是暂时性异常时，处理进行到S402，并且开关元件411至416被断开。当异常状态是决定性异常时，处理进行到S403，电机继电器46被断开，并且中断从电池45到第一系统的电力供应。在第二系统中，在暂时性异常的情况下，开关元件421至426被断开，在决定性异常的情况下，电机继电器47被断开。

基于图10和图11的时序图描述本实施例的电机驱动处理。在图10和11中，切换请求在顶部模式行中示出，第一系统在上部行中示出，第二系统在下部行中示出。在附图中，第一系统中的处理称为“CPU1”，第二系统中的第二系统处理称为“CPU2”。在每个系统中，从上至下显示了切换请求、驱动模式、电机和输出轴角度以及异常状态。将电机角度描述为编码器计数值θen1和θen2，并且将输出轴角度θs1和θs2描述为转换为编码器计数值的值。此外，在附图中，换挡挡位P和换挡挡位R分别表示为(P)和(R)。这同样适用于用于描述稍后的实施例的电机驱动处理的时序图。在此，以在第二系统中发生异常的情况为例进行说明。

在控制单元51和52中，当在时刻x11接通切换请求时，目标挡位改变。在此，目标挡位从P档改变为R档。当切换请求被接通时，驱动模式从待机模式改变为反馈模式，并且电机10的驱动开始。当游隙空转在时刻x12结束时，输出轴15被驱动。此外，当在反馈控制期间,制动辊26经过波峰部225时，输出轴15在制动弹簧25的偏压力的作用下前进。

当在时刻x13在编码器计数值θen2中发生异常时，第一系统受到第二系统引起的异常的影响。在图10的示例中，电机10的转速降低。因此，第二控制单元52在经过了暂时性异常检测时间T1的时刻x14，断开对第二系统的通电，同时将异常状态设定为暂时性异常，将驱动模式设定为暂时性故障模式。在此，开关元件421至426被断开。注意，在暂时性异常中，可以通过断开第二电机继电器47来断开对第二系统的通电。在本实施例中，在异常被确定为决定性异常之前的暂时性异常阶段，通过立即断开作为异常系统的第二系统的通电来抑制对第一系统的影响。当第二系统的通电被断开时，第一系统不受第二系统的影响，因此电机10的转速恢复并且电机10由第一系统驱动。

当编码器计数值θen1在时刻x16达到目标计数值θcmd1时，第一控制单元51将驱动模式从反馈模式切换到停止模式，并且通过固定相位通电来使电机10停止。在从时刻x16起已经经过了固定相位通电持续时间的时刻x17，将驱动模式从停止模式切换到待机模式。

如上所述，在时刻x14之后，电机10由第一系统驱动。在图10中，编码器计数值θen2在时刻x14之后不改变。因此，在从异常状态变为暂时性异常的时刻x14起经过了异常确定时间T2的时刻x15，将该异常状态设定为决定性异常，将驱动模式设定为故障模式。

在图11中，从时刻x21到时刻x24的处理与图10中从时刻x11到时刻x14的处理相同，并且从时刻x26到时刻x27的处理与在图10中从时刻x16到时刻x17的处理相同。在图11的示例中，在时刻x23检测到的异常是暂时性异常，例如缺失计数。在时刻x24之后，随着电机10被第一系统驱动，编码器计数值θen2在正常模式中变化。在从异常状态变为暂时性异常的时刻x24起经过了正常返回确定时间T3的时刻x25，将异常状态从暂时性异常切换为正常，将驱动模式从暂时性故障模式切换为待机模式。

通过在时刻x25将驱动模式切换为待机模式，可以在假设第二系统在下一次挡位切换时为正常的前提下进行电机10的驱动控制。注意，由于暂时性异常导致的缺失计数，因此在挡位切换完成时的编码器计数值θen2是小于目标计数值θcmd2的值。然而，在下一次挡位切换时，上述的编码器计数值θen2(即较小的值)用于设置目标计数值θcmd2，从而不会引起问题。

如上所述，本实施例的换挡挡位控制装置40通过控制电机10的驱动来切换换挡挡位，并且包括多个控制单元51和52以及多个电机驱动器41、42。控制单元51和52包括控制电机10通电的通电控制单元513和523以及执行异常监视的异常监视单元516和526。电机驱动器41和42分别具有开关元件411至416和421至426，并且与控制单元51和52对应设置。更具体地，与第一控制单元51对应设置第一电机驱动器41，并且与第二控制单元52对应设置第二电机驱动器42。这里，与每个控制单元对应设置的部件组的配置是一个系统。

在多个系统驱动电机10的过程中发生了影响另一系统的异常时，在确定为决定性异常之前，在暂时性异常状态中，通电控制单元513和523将自身系统的通电断开。在这种情况下，在没有发生异常的另一系统中继续通电，并且继续驱动电机10。异常监视单元516和526在断开自身系统的通电之后确定异常是暂时性异常还是决定性异常。以这种方式，即使在某个或一些系统中发生影响其它系统的异常，也可以驱动电机10并且可以切换挡位而不会干扰正常系统。

分别为控制单元51和52设置检测电机10的旋转位置的编码器131和132。在本实施例中，影响另一系统的异常是编码器131和132的异常，并且异常监视单元156和256基于从处于暂时性异常状态的自身系统的通电断开到挡位切换完成的编码器131和231的检测值来确定异常是暂时性异常还是决定性异常。以这种方式，可以适当地确定在编码器131和231中发生的异常是暂时性异常还是决定性异常。

在电池45与电机驱动器41和42之间的位置处，设置有能够中断来自电池45的电力供应的电机继电器46和47。通电控制单元513和523通过在暂时性异常状态下断开自身系统的电机驱动器41和42来断开自身系统的通电，并且当确定为决定性异常时，自身系统的电机继电器46和47被断开。这里，在第一系统中，断开开关元件411至416对应于“断开驱动电路”，并且在第二系统中，断开开关元件421至426对应于“断开驱动电路”。以这种方式，当在编码器131和132中发生异常时，可以适当地中断对自身系统的通电。

(第二实施例)

第二实施例如图12至14所示。在本实施例中，编码器异常诊断处理与上述实施例不同，以下主要说明其不同点。基于图12的流程图，对本实施例的编码器异常诊断处理进行说明。S351至S354的处理类似于图8中的S301至S304的处理。当在S354中确定异常状态是暂时性异常时(S354：是)，处理进行到S355。

在S355中，第一控制单元51确定从异常状态变为暂时性异常以来是否已经过去了决定性异常确定待机时间T4。设置决定性异常确定待机时间T4，使得在换挡挡位切换完成之后进行决定性异常的确定。另外，代替基于决定性异常确定待机时间T4进行确定，也可以通过从另一系统的控制单元取得信息，而在换挡挡位切换完成时进行肯定性判断。在确定了决定性异常确定待机时间T4还未过去时(S355：否)，继续暂时性异常。在确定了决定性异常确定待机时间T4已经过去时(S355：是)，处理进行到S356。

在S356中，第一控制单元51确定目标计数值θcmd1与当前编码器计数值θen1之差的绝对值是否等于或大于决定性异常确定值θth。根据作为暂时性错误计数的可接受值来设置决定性异常确定值θth。当确定目标计数值θcmd1与当前编码器计数值θen1之差的绝对值等于或大于实际异常确定值θth时(S356：是)，处理进行到S357，并且异常状态切换为决定性异常。当确定目标计数值θcmd1与当前编码器计数值θen1之差的绝对值小于决定性异常确定值θth时(S356：否)，处理进行到S358，并且异常状态切换到正常。

基于图13和图14的时序图描述本实施例的电机驱动处理。在图13中，从时刻x31到时刻x34的处理与图10中从时刻x11到时刻x14的处理相同，并且当第二系统的异常状态变为暂时性异常时，电机10由第一系统驱动。从时刻x35到时刻x36的处理与图10中从时刻x16到时刻x17的处理相同。当电机位置在时刻x35到达目标位置时，驱动模式从反馈模式切换到停止模式，并且电机10通过固定相位通电而停止，并且在经过固定相位通电持续时间的时刻x36处，驱动模式切换到待机模式。

在从异常状态变为暂时性异常起经过了决定性异常确定待机时间T4的时刻x37，由于在第二系统中目标计数值θcmd2与编码器计数值θen2之差等于或大于决定性异常确定值θth，决定性异常被确定并且驱动模式被设置为故障模式。

在图14的示例中，从时刻x41到时刻x44的处理与图10中从时刻x11到时刻x14的处理相同，从时刻x45到时刻x46的处理与图10中从时刻x16到时刻x17的处理相同。在图14中，在时刻x43检测出的异常是暂时性异常，在第一系统中，随着电机10的驱动，编码器计数值θen2发生变化。因此，在换挡挡位切换完成的时刻x46，编码器计数值θen2与目标计数值θcmd2基本上相同。更具体地，由于缺失计数和控制误差，编码器计数值θen2和目标计数值θcmd2彼此不同。

在从时刻x44起经过了决定性异常确定待机时间T4之后的时刻x47，即，当异常状态变为暂时性异常时，由于目标计数值θcmd2与编码器计数值θen2之差小于第二系统中的最终决定性异常确定值θth，因此将异常状态确定为正常，并将驱动模式设置为待机模式。以这种方式，在下一次换挡挡位切换时，可以基于第二系统为正常的假设来执行电机10的驱动控制。此外，即使由于例如使用两相编码器作为旋转位置传感器而无法基于电机驱动期间的信号模式进行异常诊断时，也可以在完成换挡挡位切换之后，通过基于目标计数值θcmd与编码器计数值θen之差判断是否正引起决定性异常而适当地进行异常确定。

在本实施例中，在换挡挡位切换完成之后，异常监视单元516和526基于与换挡挡位切换时设定的目标挡位相应的目标计数值θcmd和与编码器131和132的检测值相对应的编码器计数值θen之差来分别确定异常状态是暂时性异常还是决定性异常。以这种方式，可以适当地确定在编码器131和231中发生的异常是暂时性异常还是决定性异常。此外，本实施例还具有与上述实施例相同的优点。

(第三实施例)

第三实施例如图15至19所示。在第一实施例和第二实施例中，已经将编码器异常描述为影响另一系统驱动的异常。在本实施例中，将开关元件411至416和421至426不能被中断的异常(以下称为“元件接通异常”)描述为影响另一系统驱动的异常。本实施例的处理可以与第一实施例或第二实施例中涉及编码器异常的处理并行地执行。驱动模式选择处理和通电控制处理与上述实施例相同。

图15从最顶行开始分别示出了通电指令、元件电压和相位电流，具有公共的水平时间轴，分别针对U相、V相和W相。如图15所示，当通电指令被接通时，元件电压变为Hi并且电流流动。当通电指令被关闭时，元件电压变为Lo且电流变为零。

在此，在U相中发生元件接通异常的情况下，在从时刻xa至时刻xb的期间内，U相的通电指令关闭，但是元件电压保持为Hi，通电指令和电压电平不相同。此外，尽管关闭了U相通电指令，但是电流没有变为零，并且电流继续在U相中流动。因此，在本实施例中，基于通电指令关闭时的元件电压或相位电流来检测元件接通异常。

在元件接通异常的情况下，由于不能断开具有异常的开关元件，因此，从(即，早在)暂时性异常阶段，通过断开异常系统的电机继电器来断开对异常系统的通电，从而断开异常系统和正常系统的连接。即，当在第一系统中发生元件接通异常时，第一电机继电器46断开，而当在第二系统中发生元件接通异常时，第二电机继电器47断开。

基于图16的流程图说明元件接通异常诊断处理。以预定周期(例如，以1[ms]的间隔)执行该处理。在S501中，第一控制单元51确定异常状态是否正常。当确定异常状态为正常时(即，当异常状态被确定为正常，表示未检测到异常时)(S501：是)，处理进行到S502。当确定异常状态为非正常时(S501：否)，处理进行到S504。

在S502中，第一控制单元51确定在指示断开通电的相位中是否检测到通电。这里，期望尽快地确定暂时性异常，并且当已经经过了短于决定性异常确定时间的暂时性异常确定时间T1时，做出肯定的判断。代替按时间确定，可以通过检测次数来进行确定。通过参考图15所述的元件电压和相位电流中的至少一个来确定是否执行通电。当指示断开通电的相位没有检测到通电时(S502：否)，异常状态作为正常而继续。当指示断开通电的相位检测到通电时(S502：是)，处理进行到S503，并且异常状态被切换为暂时性异常。由此，通过后述的元件接通异常时间处理来断开自身系统的电机继电器46。

S504和S505中的处理与图12中的S354和S355中的处理相似。当确定异常状态是暂时性异常并且决定性异常确定待机时间T4还没有过去时(S505：否)，确定暂时性异常继续。当确定决定性异常确定待机时间T4已经过去时(S505：是)，处理进行到S506。

第一控制单元51在S506中接通电机继电器46，并在S507中打开决定性异常诊断标志以执行决定性异常诊断。在S508中，当至少在异常确定时间T5内在开关元件411至416中的一个有关元件的通电断开指示时间期间检测到开关元件411至416的通电状态时，第一控制单元51做出肯定性判断。异常确定时间T5被设定为可以避免由于噪声等引起错误判断的持续时间。当通电指令关闭并且未检测到通电时(S508：否)，处理进行到S509，并且异常状态切换为正常。当在通电指令关闭的状态下检测到通电时(S508：是)，处理进行到S510，并且异常状态被切换为决定性异常。在S511中，第一控制单元51关闭决定性异常诊断标志。

参照图17的流程图，对开关元件具有接通异常时的元件接通异常时间处理进行说明。在S451中，第一控制单元51确定异常状态。当异常状态为正常时(即，当异常状态被确定为正常时)，不执行异常时间处理。当异常状态是暂时性异常时，处理进行到S452，而当异常状态是决定性异常时，处理进行到S454。

在S452中，第一控制单元51确定是否设置决定性异常诊断标志。当确定设置决定性异常诊断标志时(S452：是)，处理进行到S453，并且自身系统的电机继电器46被接通。当异常状态是决定性异常时，或者当异常状态是暂时性异常并且没有设置决定性异常诊断标志时(S452：否)，自身系统的电机继电器46被断开。

基于图18和图19的时序图描述本实施例的电机驱动处理。在图18和图19中，示出了每个系统在异常状态下的电机继电器的接通/断开状态。在图18中，从时刻x51到时刻x54的处理与图10中从时刻x11到时刻x14的处理相同。在本实施例中，由于在时刻x53发生的异常是元件接通异常，因此当在时刻x54发生暂时性异常时，电机继电器47被断开以中断向第二系统的电力供应，电机10由第一系统驱动。从时刻x55到时刻x56的处理与图10中从时刻x16到时刻x17的处理相同。即，当在时刻x55电机旋转位置到达目标位置时，驱动模式从反馈模式切换为停止模式，并且通过固定相位通电使电机10停止，并且在已经经过固定相位通电持续时间后的时刻x56，驱动模式被进一步切换为待机模式。

在从时刻x54起经过了决定性异常确定待机时间T4之后的时刻x57，即，当异常状态被确定为暂时性异常时，进行决定性异常诊断。更具体地，当第一系统处于待机状态时，电机继电器47被接通，并且开关元件421至426被断开。这里，当电流流动时，在从时刻x57起经过异常确定时间T5的时刻x58，将异常状态切换为决定性异常，并且将驱动模式设置为故障模式。此外，电机继电器47被断开。

另一方面，如图19所示，当在时刻x57接通电机继电器47时，当没有电流流过时，在时刻x58将异常状态切换为正常，并且驱动模式被设置为待机模式。此外，电机继电器47保持接通状态。结果，在下一次换挡挡位切换时，基于第二系统为正常的假设来执行电机10的驱动控制。

在本实施例中，影响另一系统的异常是元件接通异常，其中开关元件411至416和421至426不能被中断。通电控制单元513和523通过在暂时性异常状态下断开自身系统的电机继电器46和47来断开自身系统的通电。基于换挡挡位切换完成之后自身系统的电机继电器46和47被接通时的通电状态，异常监视单元516和526确定异常是否是暂时性异常。以这种方式，可以适当地区分在开关元件411至416和421至426中发生的异常是暂时性异常还是决定性异常。此外，本实施例还具有与上述实施例相同的优点。

在以上实施例中，电机驱动器41和42对应于“驱动电路”，电机继电器46和47对应于“中断单元”，并且编码器131和132对应于“旋转位置传感器”。此外，目标计数值θcmd1和θcmd2对应于“目标旋转位置”，并且编码器计数值θen1和θen2对应于“电机位置”。

(其它实施例)

在以上实施例中，电机是DC无刷电机。在其它实施例中，电机可以是DC无刷电机以外的电机。在以上实施例中，设置了两个电机驱动控制系统。在其它实施例中，可以提供三个或更多个电机驱动控制系统。在以上实施例中，为每个系统提供了编码器。在其它实施例中，一个编码器的编码器信号可以由多个控制单元共享。类似地，对于输出轴传感器，一个输出轴传感器的检测值可以由多个系统共享。在以上实施例中，编码器异常和元件接通异常被示例为“影响其它系统的异常”。在其它实施例中，影响其它系统的异常可以是除了编码器异常和元件接通异常之外的异常。

在以上实施例中，电机旋转角传感器是三相编码器。在其它实施例中，电机旋转角传感器可以是两相编码器，并且不限于编码器，并且可以使用解析器等。在上述实施例中，电位计被示例为输出轴传感器。在其它实施例中，可以使用电位计以外的输出轴传感器，或者可以省略输出轴传感器。

在上述实施例中，制动板设置有四个凹部。在其它实施例中，凹部的数量不限于四个，并且可以是任何数量。例如，制动板的两个凹部可以用于在P档和非P档之间切换。此外，换挡挡位切换机构、驻车锁定机构等可以与上述实施例中描述的那些不同。

在上述实施例中，在电机轴与输出轴之间设置有减速器。尽管在上述实施例中未提及减速器的细节，但是其可以构造为包括例如摆线齿轮、行星齿轮、正齿轮的装置，将来自与电机轴基本同轴的减速机构的扭矩传递到驱动轴，或构造为这些齿轮的组合。此外，在其它实施例中，可以省略电机轴与输出轴之间的减速器，或者可以设置除减速器以外的机构。

本发明中描述的控制单元和相关方法可以通过对专用计算机编程来实现，该专用计算机配置有存储器和处理器，被编程用以执行体现为计算机程序的一个或多个特定功能。可替代地，本发明中描述的控制单元及其方法可以通过专用计算机来实现，该专用计算机配置为具有一个或多个专用硬件逻辑电路的处理器。或者，本发明中描述的控制单元和方法可以由通过一个或多个专用计算机来实现，该专用计算机为以下的组合：(i)具有存储器和处理器的可编程专用计算机，其被编程用以执行一个或多个功能，和(ii)硬件逻辑专用计算机，其包括具有一个或多个硬件逻辑电路的处理器。作为由计算机执行的指令，计算机程序可以存储在有形的非暂时性计算机可读介质中。本发明不限于以上实施例，并且可以在不背离本发明的精神的情况下进行各种修改。

Claims (8)

1.一种换挡挡位控制装置，其通过控制电机(10)的驱动来切换换挡挡位，所述换挡挡位控制装置包括：

多个控制单元(51、52)，其具有：通电控制单元(513、523)，其被配置为控制对所述电机的通电；和异常监视单元(516、526)，其被配置为执行异常监视；以及

多个驱动电路(41、42)，其具有开关元件(411至416，421至426)，并且对应于相应的控制单元设置，其中

与所述多个控制单元中的每个控制单元相对应的部件组的配置被设置为系统，在所述换挡挡位控制装置中设置多个系统，至少为自身系统和另一系统，

当在通过所述多个系统驱动所述电机的同时在所述自身系统中检测到影响另一系统的异常时，所述通电控制单元在确定决定性异常之前的暂时性异常状态下断开所述自身系统的通电，以及

在断开所述自身系统的通电之后，所述异常监视单元确定异常状态是暂时性异常还是决定性异常。

2.根据权利要求1所述的换挡挡位控制装置，还包括：

旋转位置传感器(131、132)，其被配置为检测所述电机的旋转位置并为所述多个控制单元中的每一个控制单元而设置，其中

影响所述另一系统的异常是所述旋转位置传感器的异常，以及

在从暂时性异常状态下所述自身系统的通电断开到完成换挡挡位切换期间，所述异常监视单元基于所述旋转位置传感器的检测值，确定所述异常状态是所述暂时性异常还是所述决定性异常。

3.根据权利要求1所述的换挡挡位控制装置，还包括：

旋转位置传感器(131、132)，其被配置为检测所述电机的旋转位置并为所述多个控制单元中的每一个控制单元而设置，其中

影响所述另一系统的异常是所述旋转位置传感器的异常，以及

在完成换挡挡位切换之后，所述异常监视单元基于预设目标旋转位置与所述旋转位置传感器的检测值之差来确定所述异常状态是所述暂时性异常还是所述决定性异常。

4.根据权利要求2或3所述的换挡挡位控制装置，其中，

在所述电池和所述驱动电路之间的位置处为每个系统设置中断单元(46、47)，所述中断单元(46、47)被配置为中断来自电池(45)的电力供应，以及

所述通电控制单元在暂时性异常的状态下通过断开所述自身系统的所述驱动电路来断开所述自身系统的通电，并在确定为所述决定性异常时中断所述自身系统的所述中断单元。

5.根据权利要求1所述的换挡挡位控制装置，其中，

在所述电池和所述驱动电路之间的位置处为每个系统设置中断单元(46、47)，所述中断单元(46、47)被配置为中断来自电池(45)的电力供应，

影响所述另一系统的异常是元件接通异常，其中所述开关元件不能被中断，

所述通电控制单元通过在暂时性异常的状态下中断所述自身系统的所述中断单元来断开所述自身系统的通电，以及

基于当在完成换挡挡位切换之后使所述自身系统的所述中断单元导通时的通电状态，所述异常监视单元确定所述异常状态是所述暂时性异常还是所述决定性异常。

6.一种通过控制电机的驱动来切换换挡挡位的方法，所述方法包括：

当在自身系统中检测到影响另一系统的异常时，在确定决定性异常状态之前的暂时性异常状态下断开所述自身系统的通电，以及

在断开所述自身系统的通电之后，确定异常状态是暂时性异常还是所述决定性异常状态。

7.根据权利要求6所述的方法，还包括：

从处于所述暂时性异常状态的所述自身系统的通电断开到完成换挡挡位切换期间，基于旋转位置传感器的检测值，确定所述异常状态是所述暂时性异常还是所述决定性异常。

8.根据权利要求6所述的方法，还包括：

在完成换挡挡位切换之后，基于预设的目标旋转位置与旋转位置传感器的检测值之差，确定所述异常状态是所述暂时性异常还是所述决定性异常。

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