CN111981118B - 换挡挡位控制装置 - Google Patents

Abstract

换挡挡位控制装置包括：多个控制器(51、52)，其彼此通信并控制电机(10)的驱动。多个控制器共享控制信息，并且包括第一控制器和第二控制器。当第一控制器的控制信息不同于第二控制器的控制信息时，将第一控制器和第二控制器中的一个设置为继续控制器，并且将第一控制器和第二控制器中的另一个设置为停止控制器。停止控制器停止驱动控制。继续控制器执行电机的驱动控制。

Description

换挡挡位控制装置

技术领域

本发明涉及一种换挡挡位控制装置。

背景技术

传统上，已经提出了一种通过控制电机的驱动来切换换挡挡位的换挡挡位控制装置。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用于电机驱动控制的微型计算机发生异常时，将用于电机驱动控制的微型计算机切换到另一个微型计算机。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP 2018-40462 A

发明内容

顺便提及，在通过使用多个控制器来控制一个电机的情况下，例如，当命令彼此不一致从而一个控制器试图驱动电机而另一个控制器试图停止电机时，则电机的驱动可能被锁定或可能执行意外的操作。

本发明的目的是提供一种能够通过多个控制器适当地切换换挡挡位的换挡挡位控制装置。

根据本发明的一个方面，换挡挡位控制装置可以控制电机的驱动以切换换挡挡位，并且包括：可以彼此通信并控制电机驱动的多个控制器。多个控制器可以共享与电机的驱动控制有关的控制信息，并且包括第一控制器和第二控制器。当第一控制器的控制信息可能与第二控制器的控制信息不同时，可以将第一控制器和第二控制器中的一个设置为继续控制器，并且可以将第一控制器和第二控制器中的不同一个设置为停止控制器。停止控制器可以停止驱动控制。继续控制器可以执行电机的驱动控制。

从而，可以防止由于控制信息不一致引起的控制失配，使得可以适当地切换换挡挡位。

附图说明

根据以下参考附图进行的详细描述，本发明的上述和其它目的、特征和优点将变得更加明显。在附图中：

图1是示出根据第一实施例的线控换挡系统的立体图；

图2是示出根据第一实施例的线控换挡系统的示意性结构图；

图3是示出根据第一实施例的电机和电机驱动器的电路图；

图4是示出根据第一实施例的换挡挡位控制装置的方框图；

图5是示出根据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是图示根据第一实施例的驱动控制处理的流程图；

图7是图示根据第一实施例的驱动控制处理的时序图；

图8是图示根据第二实施例的驱动控制处理的流程图；

图9是图示根据第二实施例的驱动控制处理的时序图；

图10是图示根据第三实施例的第一控制器中的驱动控制处理的流程图；

图11是图示根据第三实施例的第二控制器中的驱动控制处理的流程图；

图12是图示根据第三实施例的信息一致性确定处理的流程图；

图13是图示根据第三实施例的目标挡位彼此不一致的情况下的时序图；

图14是图示根据第三实施例的目标计数值彼此不一致的情况下的时序图；

图15是图示根据第三实施例的驱动方向彼此不一致的情况下的时序图；

图16是图示根据第三实施例的底部位置学习值彼此不一致的情况下的时序图；

图17是图示根据第三实施例的当前挡位彼此不一致的情况下的时序图；

图18是图示根据第三实施例的通电占空指令值彼此不一致的情况下的时序图；

图19是图示根据第四实施例的指令计算处理的流程图；

图20是图示根据第四实施例的驱动控制处理的时序图；和

图21是图示根据另一实施例的换挡挡位控制装置的方框图。

具体实施方式

(第一实施例)

在下文中，将参考附图描述本发明的换挡挡位控制装置。在下文中，在多个实施例中，基本上相同的部件由相同的附图标记表示，并且将省略对相同结构的描述。图1至图7示出了第一实施例。如图1和图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在从安装在车辆(未示出)上的电池45接收电力的同时进行旋转，并且用作换挡挡位切换机构20的驱动源。根据本实施例的电机10是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，并且每个都包括与转子一体旋转的磁体、用于磁性检测的霍尔IC等。编码器131和132分别与转子旋转同步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(参考图5)与输出轴15之间，使电机10的旋转减速并将减速的旋转输出至输出轴15。结果，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，并输出与输出轴15的旋转位置相应的输出轴信号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、作为推动元件的制动弹簧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设置有平行于输出轴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沿轴向往复运动。换句话说，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中。当手动阀28沿轴向往复运动时，到液压离合器(未示出)的液压供应路径被切换，并且液压离合器的接合状态被切换。由此，改变了换挡挡位。

在制动板21的靠近制动弹簧25的一侧，设置有四个凹部22，用于将手动阀28保持在与各个挡位相对应的位置。凹部22从制动弹簧25的基部侧对应于D(驱动)、N(空档)、R(倒档)和P(驻车)的各个挡位。

制动弹簧25是可弹性变形的板状元件，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的任一个。制动弹簧25朝向制动板21的旋转中心推动制动辊26。当等于或大于预定值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在凹部22上移动。当将制动辊26装配入到凹部22中的任一个时，调整制动板21的摆动运动，确定手动阀28的轴向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、圆锥体32、驻车锁爪33、轴部34以及驻车齿轮35。驻车杆31形成为基本L形，并且驻车杆31的一个端部311固定到制动板21。驻车杆31的另一端部312设置有圆锥体32。圆锥体32的直径朝向另一端部312减小。当制动板21沿反向旋转方向摆动时，圆锥体32沿方向P移动。

驻车锁爪33抵接于圆锥体32的圆锥面，并且设置成能够绕轴部34摆动。在驻车锁爪33的靠近驻车齿轮35的一侧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体32沿方向P移动时，驻车锁爪33被向上推，并且突出部331和驻车齿轮35互相啮合。另一方面，当制动板21沿正向旋转方向旋转并且圆锥体32沿非P方向移动时，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，从而能够与驻车锁爪33的突出部331啮合。当驻车齿轮35和突出部331彼此啮合时，车轴的旋转受到限制。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被驻车锁定机构30阻止。当换挡挡位为P档时，通过驻车锁爪33锁定驻车齿轮35，从而限制车轴的旋转。

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、控制器51和52等。如图3所示，第一电机驱动器41是用于切换第一电机绕组11的通电的三相逆变器，并且开关元件411至416彼此桥接。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是用于切换第二电机绕组12的通电的三相逆变器，并且开关元件421至426彼此桥接。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。根据本实施例的开关元件411至416和421至426都是MOSFET，但是也可以使用诸如IGBT的其它元件。

如图2和图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，并且能够将电池45与第一电机驱动器41之间的状态切换为导通状态或中断状态。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，并且能够将电池45与第二电机驱动器42之间的状态切换为导通状态和中断状态。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。

ECU 50控制开关元件411至416和421至426的开关操作，并控制电机10的驱动，从而控制换挡挡位的切换。ECU 50基于车速、加速器开度、驾驶员要求的换挡挡位等来控制换挡液压控制螺线管6的驱动。通过控制换挡液压控制螺线管6来控制换挡等级。设置的换挡液压控制螺线管6的数量与变速等级等的数量相对应。在本实施例中，一个ECU 50控制电机10和螺线管6的驱动，但是用于控制电机10的电机ECU和用于控制螺线管的AT-ECU可以彼此分离。在下文中，将主要描述电机10的驱动控制。

ECU 50具有第一控制器51和第二控制器52。控制器51和52中的每一个均包括CPU、ROM、RAM和I/O(未示出)、用于连接这些部件的总线等。ECU 50中的每个处理可以是通过CPU执行预先存储在诸如ROM(可读非暂时性有形记录介质)之类的有形存储装置中的程序的软件处理，或者可以是通过专用电子电路的硬件处理。控制器51和52被配置为通过微型计算机之间的通信等而彼此通信，并且彼此之间发送和接收信息。另外，控制器51和52通过通信从外部控制器(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和与第一电机绕组11的通电控制有关的第一控制器51等的组合称为第一系统。另外，将第二电机绕组12和与第二电机绕组12的通电控制有关的第二控制器52等的组合称为第二系统。在下文中，在适当情况下，下标“1”适用于第一系统的结构和数值，下标“2”适用于第二系统的数值。

第一控制器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。角度计算单元511在附图中也可以被称为“ANGLE CAL”。信号获取单元512在附图中也可以被称为“SIG ACQ”。通电控制单元513在附图中也可以被称为“EN CONT”。异常监视单元516在附图中也可以被称为“ABMONIT”。

通电控制单元513控制电机绕组11的通电。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。

第二控制器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。角度计算单元521在附图中也可以被称为“ANGLE CAL”。信号获取单元522在附图中也可以被称为“SIG ACQ”。通电控制单元523在附图中也可以被称为“ENCONT”。异常监视单元526在附图中也可以被称为“AB MONIT”。

通电控制单元523控制电机绕组12的通电。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。

图5示出了作为电机10的旋转轴的电机轴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从实线所示的状态旋转至双点划线所示的状态，以使制动辊26装配入与驾驶员要求的换挡挡位相对应的凹部22中。在该示例中，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，并且凹部221和222由波峰部225隔开。

图5示出了一种状态，在该状态下，电机10和输出轴15的旋转方向为在纸面上的左右方向，并且制动辊26从凹部221移动到凹部222以将换挡挡位从P档切换到R档。实际上，制动辊26通过制动板21的旋转而在凹部22中移动，但是在图5中，制动辊26仅被示出为移动。另外，图5为概念性地示出“游隙”的示意图，其中输出轴15和减速器14集成在一起，并且电机轴105被描述为可在减速器14的游隙范围内移动。或者，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之间可以存在“游隙”。

减速器14设置在电机轴105和输出轴15之间，并且在电机轴105和输出轴15之间存在包括齿轮齿隙的“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空转直到电机轴105和减速器14彼此抵接，并且电机10的旋转不向输出轴15传递。以下，在该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“齿隙空转状态”，将电机轴105与减速器14彼此抵接并且齿隙空转状态终止的状态被称为“齿隙堵塞”。

当齿隙空转完成时，电机10、输出轴15和制动板21一起旋转。结果，制动辊26越过凹部221和222之间的波峰部225并且移动到凹部222。当制动辊26超过波峰部225的峰顶时，输出轴15在制动弹簧25的推力作用下领先，当制动辊26嵌入凹部222时，电机10在齿隙内停止。

在本实施例中，两个控制器51和52控制一个电机10的驱动。在本实施例中，控制器51和52从外部控制器(未示出)获取换挡挡位切换请求，并启动驱动电机10。在该示例中，当由于通信延迟等原因在控制器51和52中换挡挡位切换请求的获取时刻发生偏差时，电机10的驱动启动时刻则发生偏差，并且在电机10的驱动控制中可能发生失配，从而例如控制器51和52中的一个试图使电机10加速而另一个试图使电机10减速。

因此，在本实施例中，在获取了换挡挡位切换请求的情况下，当基于通信获取的信息正在驱动另一系统时，则取消主系统的驱动。在本实施例中，当驱动模式为待机模式时，电机10未开始挡位切换并正在被停止。当驱动模式为反馈模式和停止模式时，挡位切换开始。由于异常而不执行电机10驱动控制的系统的驱动模式被设置为待机模式。

将参考图6的流程图描述本实施例的驱动控制处理。当车辆的作为点火开关等的启动开关被接通时，以预定周期执行该处理。在下文中，步骤S101的“步骤”可以被省略，并且简称为符号“S”。其它步骤也是如此。在附图中，反馈被称为“F/B”。

在S101中，控制器51和52确定驱动模式。当驱动模式为待机模式时，该处理进行到S102。当驱动模式是反馈模式时，处理进行到S105。当驱动模式为停止模式时，处理进行到S107。

在驱动模式为反馈模式时处理进行到的S102中，控制器51和52确定目标挡位是否已经改变。当确定目标挡位尚未改变时(S102中为否)，待机模式继续。当确定目标挡位已经改变时(S102为是)，处理进行到S103。

在S103中，控制器51和52确定另一系统的驱动模式是否为待机模式。在三个或更多个系统的情况下，当所有系统的驱动模式为待机模式时做出肯定判断，而当至少一个系统为待机模式以外的模式并且电机10开始驱动时做出否定判断。第二实施例的S202也同样。当确定另一系统的驱动模式不是待机模式时(S103中为否)，即，当在另一系统中开始挡位切换时，继续待机模式。当确定另一系统的驱动模式为待机模式时(S103中为是)，处理进行到S104，并且将驱动模式切换为反馈模式。

在驱动模式为反馈模式时处理进行到的S105中，控制器51和52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和θen2落入包括目标计数值θcmd1和θcmd2的预定范围内(例如，±2个计数)时，确定电机10的旋转位置已经达到目标角度。当确定电机10的旋转位置尚未达到目标角度时(S105中为否)，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位置时(S105中为是)，处理进行到S106，并且驱动模式切换为停止模式。在停止模式下，电机10通过对与编码器计数值θen1和θen2对应的两个相位的固定相位通电而停止。

在驱动模式为停止模式时处理进行到的S107中，在固定相位通电已经开始并且已经经过了固定相位通电持续时间之后确定固定相位通电是否完成。根据停止电机10所需的时间来设定固定相位通电持续时间。当确定固定相位通电没有完成时(S107中为否)，继续停止模式。当确定固定相位通电已完成时(S107中为是)，处理进行到S108，并且将驱动模式切换为待机模式。

将参考图7的时序图描述本实施例的驱动控制处理。在图7中，第一系统在上侧示出，第二系统在下侧示出。在附图中，第一系统的处理称为“CPU1”，第二系统的处理称为“CPU2”。在每个系统中，从顶部开始示出切换请求识别、驱动模式、目标挡位以及电机和输出轴的角度。将电机角度描述为编码器计数值θen1和θen2，将输出轴角度θs1和θs2描述为转换成编码器计数值的值。另外，在对应于P档和R档的值处在括号中描述挡位。基本上类似的情况适用于稍后描述的关于实施例的附图。

在第一控制器51中，在时刻x11，识别切换请求，接通切换请求，并且改变目标挡位。在该示例中，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，并且开始驱动电机10。当在时刻x13完成齿隙空转时，输出轴15被驱动。当在反馈控制期间制动辊26移动越过波峰部分225时，输出轴15在制动弹簧25的推动力的作用下前进。

在时刻x14，当电机10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。在从x14时刻开始已经经过固定相位通电持续时间的x15时刻，驱动模式从停止模式切换到待机模式。

在时刻x12，第二控制器52识别切换请求。此时，由于在第一系统中已经启动了电机10的驱动，因此第二控制器52保持待机状态。换句话说，电机10的驱动控制被取消。由于电机10由第一系统驱动，因此第二系统的编码器计数值θen2以与第一系统的编码器计数值θen1类似的方式变化。类似地，第二系统的输出轴角度θs2以与第一系统的输出轴角度θs1类似的方式变化。在第二控制器52中，由于在时刻x12继续待机模式，所以可以不设置目标计数值θcmd2，但是在该示例中仍进行描述以便更好地理解。

在本实施例中，关于电机10的驱动控制的信息在系统之间共享，并且当由于切换请求识别时刻的偏差而在一个系统中启动电机10的驱动时，另一系统不执行电机10的驱动控制并保持待机状态。在这种情况下，电机10由一个系统驱动。从而，可以适当地驱动电机10，而不会阻止系统之间的电机10的驱动。

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，并且包括能够彼此通信并控制电机10驱动的多个控制器51和52。控制器51和52共享与电机10的驱动控制有关的控制信息。当控制信息彼此不同时，控制器51和52中的一个被设置为继续控制器，而另一个被设置为停止控制器，并且通过停止控制器来停止电机10的驱动，通过继续控制器继续电机10的驱动。换句话说，例如，当两个控制器51和52之间的控制信息不同时，电机10由一个控制器驱动，而由另一个控制器停止。从而，当一个电机10由多个控制器控制时，可以防止由于控制信息的不一致引起的控制失配。

本实施例的控制信息是作为“与电机的驱动状态有关的驱动状态信息”的驱动模式。当控制器51和52识别出挡位切换请求时，如果电机10正在由另一个控制器驱动，则将另一个控制器设置为继续控制器，并且将主控制器设置为停止控制器，从而电机10的驱动控制未启动，并且继续停止状态。由此，可以防止由于挡位切换请求的识别时刻的偏差而引起的电机10驱动的失配。

(第二实施例)

第二实施例如图8和图9所示。在本实施例中，由于驱动控制处理与上述实施例不同，因此将主要描述驱动控制处理。将参考图8的流程图描述根据本实施例的驱动控制处理。

S201的处理与图6的S101的处理相同，当驱动模式为待机模式时，处理进行到S202。当驱动模式为反馈模式时，处理进行到S209，而当驱动模式为停止模式时，处理进行到S211。

在S202中，控制器51和52确定另一系统的驱动模式是否为待机模式。当确定另一系统处于待机模式时(S202中为是)，处理进行到S203，并且切换禁止标志被关闭。当切换禁止标志为关闭时，关闭状态继续。当确定另一系统的驱动模式不是待机模式时(S202中为否)，即，当另一系统中的电机10的驱动开始时，处理进行到S204。

在S204中，控制器51和52判断确定等待时间Tw是否已经过去。确定等待时间Tw被设置为系统间的控制时间偏差不会引起失配的时间。当确定尚未经过确定等待时间Tw时(S204中为否)，不执行S205的处理，并且切换禁止标志保持关闭。当确定已经经过了确定等待时间Tw时(S204中为是)，处理进行到S205，并且切换禁止标志被打开。

S206的处理与图6的S102的处理相似，当确定目标挡位没有改变时(S206中为否)，继续待机模式，并且当确定目标挡位已经改变时(S206中为是)，处理进行到S207。

在S207中，控制器51和52确定切换禁止标记是否关闭。当确定切换禁止标记为关闭时(S207为是)，处理进行到S208，并且驱动模式切换为反馈模式。当确定切换禁止标志为打开时(S207中为否)，继续待机模式而不执行S208的处理。S209至S212的处理类似于图6中的S105至S108的处理。

将参考图9的时序图描述本实施例的驱动控制处理。第一系统的操作类似于第一实施例的操作，时刻x21的处理类似于图7中时刻x11的操作，时刻x23至x26的处理与图7中时刻x12至x15的处理相似。

在第二控制器52中，当在时刻x21将第一系统从待机模式切换到反馈模式时，开始计数。当在时刻x22经过了确定等待时间Tw后，切换禁止标志被打开。在时刻x23，第二控制器52的切换请求被接通。此时，由于切换禁止标志为开，保持待机状态，电机10在第一系统中被驱动。在经过了确定等待时间Tw的阶段打开切换禁止标志，可以在识别切换请求之前提前确定是否能进行切换。此外，在时刻x26，第一系统的驱动模式从停止模式切换到待机模式，并且当挡位切换完成时，切换禁止标志返回到关闭。

尽管省略了图示，但是当第二控制器52在从第一系统被切换到反馈模式的时刻x21到经过了确定等待时间Tw的时间段内识别到挡位切换请求时，驱动模式从待机模式切换到反馈模式以驱动电机10。在那种情况下，电机10由第一系统和第二系统驱动。

在本实施例中，为切换请求识别提供确定延迟，并且当在确定等待时间Tw内识别到切换请求时，模式转换为反馈模式。结果，当系统之间的切换请求识别的偏差落入确定等待时间Tw内时，可以驱动使用两个系统的电机10。当切换请求识别的偏差大于确定等待时间Tw时，在首先识别切换请求的系统中驱动电机10，并且在随后识别切换请求的系统中停止驱动控制，从而可以适当地驱动电机10，而无需阻止首先启动电机10驱动的系统。

在本实施例中，当在检测到控制信息不一致之后的确定等待时间Tw内能够解决或已经解决该不一致时，由所有控制器51和52执行电机10的驱动控制，当控制信息的不一致持续超过确定等待时间Tw时，由停止控制器停止电机10的驱动控制。本实施例的控制信息类似于第一实施例是驱动模式，但也可以是将在第三实施例中描述的驱动模式之外的信息。在该示例中，当在第一控制器51切换到反馈模式之后的确定等待时间Tw内第二控制器52识别到切换请求时，可以将驱动模式切换到反馈模式，因此，可以看作“可以在检测到控制信息不一致之后的确定等待时间内解决该不一致”。结果，在确定等待时间Tw内的时间偏差被允许。另外，第二控制器52可以在切换请求识别被切换之前的阶段提前确定是否能进行切换。

(第三实施例)

第三实施例如图10至17所示。在上述实施例中，当切换请求的识别时间彼此偏离时，使用首先识别切换请求的系统来驱动电机10。在本实施例中，当系统之间的信息不同时，优选使用第一系统来驱动电机10。切换请求的识别时间可以与上述实施例中的类似。

将参考图10至图12的流程图描述本实施例的驱动控制处理。图10示出了第一控制器51中的处理，图11和图12示出第二控制器52中的处理。图10中S301的处理类似于图6的S101的处理，当驱动模式为待机模式时，处理进行到S302，当驱动模式为反馈模式时，处理进行到S304，而当驱动模式为停止模式时，处理进行到S306。

S302的处理类似于图6中S102的处理，当确定目标挡位已经改变时，处理进行到S303，并且驱动模式切换到反馈模式。S304至S307的处理类似于图6中S105至S108的处理。

第二控制器52中的驱动控制处理如图11和12所示。图11中S401的处理类似于图6中S101的处理，当驱动模式为待机模式时，处理进行到S402，当驱动模式为反馈模式时，处理进行到S404，而当驱动模式为停止模式时，处理进行到S408。S402的处理类似于图6中S102的处理，当确定目标挡位已经改变时，处理进行到S403，并且将驱动模式切换到反馈模式。

在驱动模式为反馈模式时处理进行到的S404中，执行信息一致性确定操作。图12示出了信息一致性确定处理的子流程。图12中S441至S447的处理顺序可以改变。此外，在S441至S447的处理中，如第二实施例所示，可以从检测到一致性的时刻到所述确定做出的时刻提供任何确定延迟时间。在每个处理中，确定延迟时间可以相同或不同。另外，可以省略S441至S447的一部分处理。信息一致性确定处理在附图中也可以被称为“INFO CONSTDET PROCESS”。

在S441中，第二控制器52确定主系统的目标挡位是否与另一系统的目标挡位一致。当确定目标挡位彼此不一致时(S441中为否)，处理进行到S449，并且当确定目标挡位彼此一致时(S441中为是)，处理进行到S442。

在S442中，第二控制器52确定主系统的目标计数值θcmd2是否与另一系统的目标计数值θcmd1一致。在该示例中，当目标计数值θcmd1和θcmd2之差的绝对值等于或小于目标计数一致性确定值θcmdth时，确定目标计数值θcmd1和θcmd2彼此一致。当确定目标计数值θcmd1和θcmd2彼此不一致时(在S442中为否)，处理进行到S449，并且当确定目标计数值θcmd1和θcmd2彼此一致时(在S442中为是)，处理进行到S443。

在S443中，第二控制器52确定用于在主系统中驱动电机10的驱动方向与另一系统的驱动方向是否一致。当确定驱动方向与另一系统中的驱动方向不一致时(S443中为否)，处理进行到S449，并且当确定驱动方向与另一系统中的驱动方向一致时(S443中为是)，处理进行到S444。

在S444中，第二控制器52确定在主系统中保持的底部(波谷)位置学习值与另一系统的底部位置学习值是否一致。底部位置学习值是当制动辊26装配在与每个挡位对应的凹部22中时的编码器计数值。在该示例中，对于每个挡位在系统之间的底部位置学习值的误差等于或小于底部位置学习值一致性确定值的情况下，确定底部位置学习值彼此一致。当确定底部位置学习值彼此不一致时(S444为否)，处理进行到S449，并且当确定底部位置学习值彼此一致时(S444为是)，则处理进行到S445。

在S445中，第二控制器52确定主系统的当前挡位是否与另一系统的当前挡位一致。当确定当前挡位彼此不一致时(S445中为否)，处理进行到S449，并且当确定当前挡位彼此一致时(S445中为是)，处理进行到S446。

在S446中，第二控制器52确定作为与电机10的通电控制有关的参数的通电参数是否彼此一致。通电参数是用于电机10驱动控制的值，例如是电压、温度、目标转速、检测电流、扭矩指令值等。在该示例中，为将要确定的每个参数设置一致性确定值，并且当系统之间的误差等于或小于一致性确定值时，确定通电参数彼此一致。当确定通电参数彼此不一致时(S446中为否)，处理进行到S449，并且当确定通电参数彼此一致时(S446中为是)，处理进行到S447。

在S447中，第二控制器52确定通电占空指令值的正负是否彼此一致。用于控制开关元件411至416和421至426的开关操作的通电占空指令值，绝对值是打开时间的比率，加速时间被定义为正，减速时间被定义为负。当确定通电占空指令值的正负彼此不一致时(S447中为否)，处理进行到S449，并且当确定通电占空指令值的正负彼此一致时(S447中为是)，处理进行到S448。

在S448中，第二控制器52确定用于电机10驱动控制的信息与另一系统的信息一致。当在S441至S447中的任何一个确定为否时操作进行到的S449中，第二控制器52确定用于电机10的驱动控制的至少一部分信息与另一系统中的信息不一致。

返回图11，在信息一致性确定处理完成之后进行到的处理S405中，第二控制器52确定主系统的信息是否与另一系统的信息一致。当确定主系统的信息与另一系统的信息不一致时(S405中为否)，处理进行到S409，并且驱动模式切换为待机模式。换句话说，当与电机10的驱动控制有关的至少一部分信息与第一系统中的信息不一致时，第二系统中的电机10的驱动控制被取消。当确定主系统的信息与另一系统的信息一致时(S405中为是)，处理进行到S406。S406至S409的处理类似于图6中S105至S108的处理。

将参照图13至图18的时序图描述本实施例的驱动控制处理。如图13所示，当控制器51和52在时刻x31识别出切换请求时，第一控制器51的目标挡位切换到R档，并且第二控制器52的目标挡位切换到N档。当目标挡位彼此不同时，目标计数值θcmd1和θcmd2被设置为不同的值，并且在电机10的驱动控制中可能发生失配。因此，当控制器51和52中的目标挡位彼此不一致时，第二控制器52不将驱动模式切换为反馈模式，而是保持待机模式。结果，取消第二系统中的电机控制，并且在第一系统中驱动电机10。时刻x32之后的处理与图7中时刻x12之后的处理相似。

如图14所示，当控制器51和52在时刻x41识别出切换请求时，设置与目标挡位相对应的目标计数值θcmd1和θcmd2。目标计数值θcmd1被设定为与R档对应的值，目标计数值θcmd2被设定为与R档对应的值不同的值。在该示例中，由于在控制器51和52中的目标计数值θcmd1和θcmd2彼此不一致，因此第二控制器52不将驱动模式切换到反馈模式并且保持待机模式。结果，取消第二系统中的电机控制，并且在第一系统中驱动电机10。时刻x42之后的处理与图7中的x12之后的处理类似。

在图15中，在每个系统的角度的下部描述了驱动方向。如图15所示，当控制器51和52在时刻x51识别出切换请求时，设置驱动方向。由于在第一控制器51中驱动方向被设定为正向旋转，而在第二控制器52中驱动方向被设定为反向旋转，驱动方向彼此不同，所以第二控制器52不将驱动模式切换到反馈模式，并保持待机模式。结果，取消第二系统中的电机控制，并且在第一系统中驱动电机10。时刻x52之后的处理与图7中x12之后的处理相似。

在图16中，在第二系统的角度栏中描述作为控制器51和52的底部位置学习值的P学习值和R学习值。在车辆的点火开关等启动开关被接通之后，通过初始驱动等来学习最低位置学习值，并将其存储在存储单元(未示出)中，并且由于位转换等可能导致错误发生。当控制器51和52在时刻x61识别出切换请求时，由于控制器51和52之间的P学习值和R学习值不同，因此第二控制器52不将驱动模式切换为反馈模式，而是保持待机模式。结果，取消第二系统中的电机控制，并且在第一系统中驱动电机10。时刻x62之后的处理与图7中x12之后的处理相似。在本实施例中，将学习值设置为底部位置学习值，但是当通过使用壁位置学习值来设置目标计数值θcmd时，壁位置学习值可以被设定为“学习值”，其中壁位置学习值是当制动辊26抵靠凹部22的P侧壁部或D侧壁部时的编码器计数值。

在图17中，当前挡位显示在每个系统的角度下方。例如，当输出轴传感器161和162彼此偏离时，可以检测到与实际挡位不同的挡位。当当前挡位彼此不同时，可能会影响目标计数值θcmd1和θcmd2的计算。当控制器51和52在时刻x71识别出切换请求时，第一控制器51中的当前挡位是P档，第二控制器52中的当前挡位是R档，并且当前挡位彼此不同。因此，第二控制器52不将驱动模式切换为反馈模式，而是保持待机模式。结果，取消第二系统中的电机控制，并且在第一系统中驱动电机10。时刻x72之后的处理与图7中的x12之后的处理相似。

在图18中，在每个系统的角度下方示出了通电占空指令值。这同样适用于图20。当控制器51和52在时刻x81识别出切换请求时，由于与电机10的驱动控制有关的信息在两个系统之间一致，因此开始驱动两个系统中的电机10。更具体地，控制器51和52通过基于编码器计数值θen1和θen2和设定的通电占空指令值将驱动模式从待机模式切换到反馈模式并且来控制开关元件411至416和421至426的开关操作，从而驱动电机10。

在时刻x82，第一控制器51减小通电占空指令值，并且第二控制器52保持先前的通电占空指令值。在时刻x83，第一控制器51的通电占空指令值从正切换为负。在本实施例中，加速时的占空(比)为正，而减速时的占空(比)为负，并且当第一系统和第二系统之间的占空的正负不同时，一个系统试图使电机10加速而另一系统试图使电机10减速，从而可能发生控制失配，电机10的驱动被禁止，电机10被锁定或发生意外行为。

因此，在控制器51、52之间的通电占空指令值的正负不同时的时刻x83，第二控制器52将驱动模式从反馈模式切换为待机模式，并取消第二控制器52的电机控制。从而，可以避免控制失配，并且在时刻x83之后在第一系统中驱动电机10。时刻x84和时刻x85的处理与图7中的时刻x15和时刻x16的处理相似。

在本实施例中，将第一控制器51预先设定为“继续控制器”，将第二控制器52预先设定为“停止控制器”。从而，可以防止由于控制信息的不一致而导致所有系统停止。

该控制信息包括与用于切换电机10通电的电机驱动器41和42的开关元件411至416和421至426的开关控制有关的通电占空命令值，或者用于计算通电占空指令值的参数。

由此，可以防止由于通电占空指令值的不一致引起的控制失配。特别地，当一个通电占空指令值是正值而另一通电占空指令值是负值时，一个指令值成为加速指令而另一指令值成为减速指令，从而电机10可能被锁定。因此，在本实施例中，在通电占空指令值的正负彼此不同的情况下，停止一个指令值的控制以防止控制失配，从而能够适当地驱动电机10。另外，可以获得与上述实施例相同的效果。

控制信息包括根据目标挡位设置的目标计数值θcmd，该目标计数值是电机10停止的目标停止位置，或者是与目标计数值的计算有关的参数。在本实施例中，目标挡位、当前挡位和底部位置学习值被包括在“与目标停止位置的计算有关的参数”中。因此，可以防止由于目标计数值θcmd或者有关目标计数值θcmd计算的参数不一致而引起的控制失配。本实施例的控制信息包括电机10的驱动方向。这可以防止由于驱动方向的不一致引起的控制失配。

(第四实施例)

第四实施例如图19和20所示。在本实施例中，当在一个系统中发生异常并且设置故障模式时，电机10由另一系统驱动。在此示例中，故障模式与驱动模式分开设置。在故障模式下，驱动器模式为待机模式。

当电机10由一个系统驱动时，与两个系统驱动相比，扭矩降低，因此，与两个系统驱动相比，切换挡位可能花费时间。因此，在本实施例中，在单系统驱动中对通电占空指令值进行校正。

将参考图19的流程图描述本实施例的指令计算处理。当驱动模式是待机模式以外的模式时，即，在本实施例中，当驱动模式是反馈模式或停止模式时，以预定周期(例如1[ms])执行该处理。在该示例中，假定第一系统是故障停止，并且将描述第二控制器52的处理。在本实施例中，发生故障的第一系统的第一控制器51是“停止控制器”，而第二控制器52是“继续控制器”。

在S501中，第二控制器52基于各个参数来计算通电占空指令值。在S502中，第二控制器52确定另一系统的驱动模式是否为待机模式。当确定另一系统的驱动模式不是待机模式时(S502中为否)，不执行S503的处理，并且通过使用在S501中计算出的通电占空指令值来执行电机10的驱动控制。当确定另一系统的驱动模式是待机模式时(S502中为是)，处理进行到S503。

在S503中，第二控制器52校正在S501中计算出的通电占空指令值。在本实施例中，为了补偿在双系统驱动时第一系统输出的扭矩量，将S501中计算出的通电占空指令值加倍。当加倍的值是100或大于100时，该值被设置为100；当加倍的值是-100或小于-100时，该值被设置为-100。从而，可以消除扭矩不足，并且可以改善一个系统驱动时的响应性。

将参考图20的时序图描述本实施例的驱动控制处理。在图20中，在通电占空指令值中，用实线表示在一个系统中驱动时的值，并且用双点划线表示在两个系统中驱动时的值。

在时刻x91，控制器51和52识别切换请求。此时，由于第一控制器51的驱动模式为故障模式，因此电机10由第二系统驱动。换句话说，由于在一个系统中驱动电机10，第二控制器52中的通电占空指令值是两个系统中驱动时的加倍。除了从双系统驱动时改变通电占空指令值以外，从时刻x92到时刻x94的控制类似于图7中从时刻x13到时刻x15的第一控制器51的处理。由于电机10由第二系统驱动，因此，第一系统的编码器计数值θen1与第二系统的编码器计数值θen2以类似的方式变化，第一系统的输出轴角θs1与第二系统的输出轴角度θs2以类似的方式变化。

在本实施例中，当其中一个系统发生故障时，正常系统的通电占空指令值被加倍。在该示例中，在以上实施例中，当挡位切换请求的识别时刻彼此偏离时，或者当在两个系统之间与电机10的驱动控制有关的信息不同时，电机10由一个系统驱动。不仅当一个系统发生故障时，而且当如以上实施例中所示由于控制信息的不一致而驱动一个系统时，第一系统的通电占空指令值也被加倍。

在本实施例中，当停止由第一控制器51进行的电机10的驱动控制时，第二控制器52从通过使用所有控制器51和52来进行电机10的驱动控制的情况下改变通电占空指令值。在本实施例中，在单系统驱动时，尽管通电占空指令值是双系统驱动时的两倍，但通电占空指令值不限于两倍，并且改变通电占空指令值，以补偿数量减少的驱动系统中的至少一部分的扭矩。由此，可以减少由于停止一部分系统而引起的扭矩不足等的影响。另外，可以获得与上述实施例类似的效果。

在第一至第三实施例中，第一控制器51对应于“继续控制器”，第二控制器52对应于“停止控制器”，在第四实施例中，第一控制器51对应于“停止控制器”，并且第二控制器52对应于“继续控制器”。电机驱动器41和42对应于“驱动电路”，驱动模式对应于“驱动状态信息”，并且目标计数值θcmd对应于“目标停止位置”。

(其它实施例)

在以上实施例中，电机是DC无刷电机。在另一个实施例中，电机可以是DC无刷电机以外的电机。在以上实施例中，提供了两个电机驱动控制系统。在另一个实施例中，可以提供三个或更多个电机驱动控制系统。当控制器的数量是三个或更多时，“第一控制器”和“第二控制器”中的至少一个可以是多个。

在第三实施例中，在图12的S447中确定通电占空指令值的正负是否彼此一致。在另一个实施例中，可以在S447中确定通电占空指令值之间的差是否等于或大于确定阈值，并且当该差等于或大于确定阈值时，可以确定信息彼此不一致。

在以上实施例中，为每个系统提供了编码器。在另一个实施例中，如图21所示，一个编码器13的编码器信号SGN_e可以由控制器51和52共享。以类似的方式，在输出轴传感器中，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，电机旋转角传感器是三相编码器。在另一个实施例中，电机旋转角传感器可以是两相编码器，或者可以不限于编码器，并且可以使用解析器等。在以上实施例中，电位计被示例为输出轴传感器。在另一实施例中，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。在另一个实施例中，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。换挡挡位切换机构、驻车锁定机构等可以与上述实施例不同。

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，但是其可以采用任何结构，例如，摆线齿轮、行星齿轮、正齿轮，用于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，也可以将这些组件组合使用。在另一实施例中，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器和方法可以通过专用计算机来实现，该专用计算机通过配置存储器和处理器来构造，其被编程用以执行嵌入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器和方法可以通过专用计算机来实现，该专用计算机通过配置处理器来构造，处理器由一个或多个专用硬件逻辑电路提供。可替代地，本发明中描述的控制器和方法可以由通过一个或多个专用计算机来实现，该专用计算机通过配置被编程用以执行一个或多个特定功能的存储器和处理器以及由一个或多个硬件逻辑电路提供的处理器的组合来构造。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。

尽管已经参考实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于上述实施例和结构。本发明旨在覆盖各种修改和等同设置。另外，虽然有各种组合和结构，但包括更多、更少或仅单个元件的其它组合和结构也在本发明的范畴和范围内。

Claims (11)

1.一种用于控制电机(10)的驱动以切换换挡挡位的换挡挡位控制装置，所述换挡挡位控制装置包括：

多个控制器(51、52)，其被配置为：

彼此互相通信，且

控制所述电机的所述驱动，

其中：

所述多个控制器被配置为共享与所述电机的驱动控制有关的控制信息；所述多个控制器包括第一控制器和第二控制器；

当所述第一控制器的所述控制信息不同于所述第二控制器的所述控制信息时，所述第一控制器和所述第二控制器中的一个被设置为继续控制器，并且所述第一控制器和所述第二控制器中的另一个被设置为停止控制器；

所述停止控制器被配置为停止所述驱动控制；

所述继续控制器被配置为执行所述电机的所述驱动控制；

驱动电路(41、42)被配置为切换所述电机的通电，并包括开关元件(411至416、421至426)；以及

当所述停止控制器被配置为停止对所述电机的所述驱动控制时，所述继续控制器被配置为设置通电占空指令值，所述通电占空指令值与所述开关元件的开关控制有关并且不同于根据使用所述多个控制器中的所有控制器来执行所述电机的所述驱动控制的情况的通电值。

2.根据权利要求1所述的换挡挡位控制装置，其中：

所述控制信息是与所述电机的驱动状态有关的驱动状态信息；以及

当所述多个控制器中的一个控制器被配置为识别挡位切换请求，而同时所述多个控制器中的除所述一个控制器之外的不同控制器被配置为驱动所述电机时，所述不同控制器被设置为所述继续控制器，所述一个控制器被设置为所述停止控制器；以及

所述停止控制器被配置为不启动所述电机的所述驱动控制以继续停止。

3.根据权利要求1所述的换挡挡位控制装置，其中：

所述控制信息是与切换所述电机通电的所述驱动电路(41、42)的所述开关元件(411至416、421至426)的所述开关控制有关的所述通电占空指令值或用于计算所述通电占空指令值的参数。

4.根据权利要求1所述的换挡挡位控制装置，其中：

所述控制信息根据目标挡位设定，并且是所述电机停止的目标停止位置或与所述目标停止位置的计算有关的参数。

5.根据权利要求1所述的换挡挡位控制装置，其中：

所述控制信息是所述电机的驱动方向。

6.根据权利要求3所述的换挡挡位控制装置，其中：

所述继续控制器和所述停止控制器是被预先设置的。

7.根据权利要求4所述的换挡挡位控制装置，其中：

所述继续控制器和所述停止控制器是被预先设置的。

8.根据权利要求5所述的换挡挡位控制装置，其中：

所述继续控制器和所述停止控制器是被预先设置的。

9.根据权利要求1所述的换挡挡位控制装置，其中：

所述多个控制器中的所有控制器均被配置为当所述控制信息的不一致是可解决的或者在检测到所述不一致之后所述不一致在确定等待时间内被解决时，执行所述电机的所述驱动控制，以及

所述停止控制器被配置为当所述控制信息的所述不一致持续超过所述确定等待时间时，停止所述电机的所述驱动控制。

10.根据权利要求9所述的换挡挡位控制装置，其中：

所述多个控制器中的至少一个控制器被设置为确定所述至少一个控制器的所述控制信息与所述多个控制器中与所述至少一个控制器不同的控制器的所述控制信息之间的不一致。

11.根据权利要求1所述的换挡挡位控制装置，还包括：

多个驱动电路

配置为驱动所述电机，以及

包括连接到所述电机的第一驱动电路和连接到所述电机的第二驱动电路，

其中：

所述停止控制器被配置为中断所述第一驱动电路以根据所述第一驱动电路停止所述驱动控制；以及

所述继续控制器被配置为驱动所述第二驱动电路以根据所述第二驱动电路执行所述驱动控制。

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