CN112823472B - 换挡挡位控制装置 - Google Patents

Abstract

换挡挡位控制装置(40)通过控制马达(10)的驱动从而控制换挡挡位的切换。信号取得部(51)从能够输出相位不同的3相以上的编码器信号的编码器(13)取得编码器信号。异常监视部(52)监视编码器(13)的异常。驱动控制部(55)通过切换马达绕组(11)的通电相来控制马达(10)的驱动，以使马达(10)的旋转位置成为与目标换挡挡位相应的目标旋转位置。换挡挡位控制装置(40)在检测到编码器(13)的异常的情况下，通过故障相确定控制对马达(10)进行驱动，确定产生了编码器信号的异常的相即故障相以及编码器信号正常的正常相。

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10月10日申请的专利申请第2018－191821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，已知使用马达作为驱动源来对车辆的换挡挡位进行切换的马达控制装置。例如在专利文献1中，在检测出马达的F/B控制系统的故障的情况下，切换为不反馈编码器计数值的信息地控制马达的驱动的开环控制。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第3849930号

发明内容

例如在如专利文献1那样是2相编码器的情况下，若一方的编码器信号异常，则无法进行马达的通电控制，马达停止。本发明的目的在于，提供即使在来自编码器的信号发生了异常的情况下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，通过对具有3相的马达绕组的马达的驱动进行控制从而控制换挡挡位的切换，具有信号取得部、异常监视部和驱动控制部。

信号取得部从能够输出相位不同的3相以上的编码器信号的编码器取得编码器信号。异常监视部对编码器的异常进行监视。驱动控制部通过切换马达绕组的通电相来控制马达的驱动，以使马达的旋转位置成为与目标换挡挡位相应的目标旋转位置。在检测出编码器的异常的情况下，通过故障相确定控制来驱动马达，并确定发生了编码器信号的异常的相即故障相以及编码器信号正常的正常相。由此，编码器的异常被适当地确定，能够继续利用正常相的编码器信号，因此能够适当地切换换挡挡位。

附图说明

本发明的上述目的及其他目的、特征、优点通过参照附图并通过下述的详细记述而更加明确。

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构成图。

图3是说明第1实施方式的编码器的霍尔IC的配置的示意图。

图4是说明第1实施方式的编码器式样以及与编码器式样相应的通电相的说明图。

图5是说明第1实施方式的故障相确定处理的流程图。

图6是说明在第1实施方式中发生了C相Hi固定异常的情况下的故障相确定处理的说明图。

图7是说明第1实施方式的C相Hi固定异常时的故障时反馈控制的说明图。

图8是说明第1实施方式的模式选择处理的流程图。

图9是说明第1实施方式的通电时修正实施判定处理的流程图。

图10是说明第1实施方式的故障时反馈处理的流程图。

图11是说明第1实施方式的马达驱动处理的时序图。

图12是说明第1实施方式的确定了故障相的状态下进行换挡挡位切换的情况的马达驱动处理的时序图。

图13是说明第2实施方式的模式选择处理的流程图。

图14是说明第2实施方式的马达驱动处理的时序图。

具体实施方式

基于附图说明换挡挡位控制装置。以下，在多个实施方式中，对实质上相同的构成赋予相同的标号而省略说明。

(第1实施方式)

将第1实施方式的换挡挡位控制装置在图1～图12中表示。如图1及图2所示，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通过被从搭载在未图示的车辆中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是具有3相的马达绕组11的开关磁阻马达，但也可以是DC马达等，使用怎样的种类都可以。

如图2及图3所示，编码器13检测马达10的未图示的转子的旋转位置，输出与电角度相应的旋转角信号即编码器信号。编码器13例如是磁式旋转编码器，并且是具有与转子一体地旋转的磁铁片135、以及磁检测用的霍尔IC131、132、133的3相编码器。霍尔IC131～133具有输出与磁场的朝向及大小相应的电压的霍尔元件，向换挡挡位控制装置40输出对霍尔元件的模拟信号进行了数字变换后的信号来作为编码器信号。如图3所示，霍尔IC131～133配置成，信号相位以120°的电角度错开。以下适当地将从霍尔IC131输出的信号设为A相信号，将从霍尔IC132输出的信号设为B相信号，将从霍尔IC133输出的信号设为C相信号。

减速机14设于马达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的旋转被传递到换挡挡位切换机构20。在输出轴15设有对输出轴15的角度进行检测的输出轴传感器16。输出轴传感器16例如是电位差计。

如图1所示，换挡挡位切换机构20具有止动板21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，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，向未图示的液压离合器的液压供给通路被切换，液压离合器的卡合状态切换从而换挡挡位被变更。

在止动板21的止动弹簧25侧设有2个凹部22、23。在本实施方式中，将距止动弹簧25的基部较近侧设为凹部22，将较远侧设为凹部23。在本实施方式中，凹部22对应于P挡位以外的非P(NotP)挡位，凹部23对应于P挡位。

止动弹簧25是能够弹性变形的板状部件，在前端设有止动辊26。止动弹簧25将止动辊26向止动板21的转动中心侧施力。若对止动板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在凹部22、23间移动。通过使止动辊26嵌入到凹部22、23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。当换挡挡位为非P挡位时，止动辊26嵌入到凹部22中，当为P挡位时，止动辊26嵌入到凹部23中。

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以及驻车齿轮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形成为越朝向另一端312侧则越是缩径。在止动板21向逆旋转方向摆动时，圆锥体32向P方向移动。

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。在驻车齿轮35与凸部331啮合时，车轴的旋转被限制。在换挡挡位为非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，在换挡挡位为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具备马达驱动器41以及作为控制部的ECU50等。马达驱动器41切换对马达10的各相(U相、V相、W相)的通电。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被接通，电力被向马达10侧供给。此外，马达继电器46在启动开关断开时等被断开，向马达10侧的电力供给被切断。

ECU50以微控制器等为主体而构成，内部具备均未图示的CPU、ROM、RAM、I/O以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，可读出非暂时性有形记录介质)中的程序而进行的软件处理，也可以是通过专用的电子电路进行的硬件处理。

ECU50基于与驾驶员要求换挡挡位相应的换挡信号、来自制动开关的信号以及车速等控制马达10的驱动，从而控制换挡挡位的切换。并且，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设有与变速级数等相应的根数。本实施方式中，1个ECU50控制马达10及螺线管6的驱动，但也可以将控制马达10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具有信号取得部51、异常监视部52以及驱动控制部55。信号取得部51取得来自编码器13的编码器信号以及来自输出轴传感器16的信号。信号取得部51按照来自编码器13的编码器信号的每个脉冲边沿中断来读入编码器式样。并且，信号取得部51按照每个编码器脉冲边沿，与信号式样相应地对编码器计数值θen进行加计数或减计数。异常监视部52对编码器信号的异常进行监视。

驱动控制部55对马达10的驱动进行控制，以使马达10停止在编码器计数值θen成为与从未图示的上级ECU取得的目标换挡挡位相应的目标计数值θcmd的旋转位置。本实施方式中，通过基于编码器信号对通电相进行切换，使马达10旋转。本实施方式中，编码器计数值θen对应于“马达的旋转位置”，目标计数值θcmd对应于“目标旋转位置”。

基于图4说明编码器信号以及与编码器信号相应的通电相。图4中，编号P0～P7是表示信号式样以及与信号式样相应的通电相式样的式样编号。图中，将编码器信号为低(Lo)的状态记载为“0(Lo)”，将为高(Hi)的状态记载为“1(Hi)”。图6也相同。

式样P0：将A相信号及B相信号为Lo、C相信号为Hi的信号式样设为式样P0，将此时的通电相设为V相。

式样P1：将A相信号为Lo、B相信号及C相信号为Hi的信号式样设为式样P1，将此时的通电相设为U相及V相。

式样P2：将A相信号及C相信号为Lo、B相信号为Hi的信号式样设为式样P2，将此时的通电相设为U相。

式样P3：将A相信号及B相信号为Hi、C相信号为Lo的信号式样设为式样P3，将此时的通电相设为W相及U相。

式样P4：将A相信号为Hi、B相信号及C相信号为Lo的信号式样设为式样P4，将此时的通电相设为W相。

式样P5：将A相信号及C相信号为Hi、B相信号为Lo的信号式样设为式样P5，将此时的通电相设为V相及W相。

式样P0～P5是正常式样，在使马达10旋转时，按照来自编码器13的编码器信号的每个边沿中断，与信号式样相应地将通电相以V→UV→U→WU→W→WV→VW→V→UV→···的顺序切换。在反向旋转的情况下，以相反顺序将通电相切换。

式样P6、P7：将A相信号、B相信号及C相信号全部成为Hi的信号式样设为式样P6，将A相信号、B相信号及C相信号全部成为Lo的信号式样设为式样P7。A相信号、B相信号及C相信号全部成为Hi或Lo的式样P6及式样P7是正常时不发生的异常式样。例如，如图7中单点划线所示那样，若通过编码器13的C相断开而C相信号进行Hi固定，则在应该成为式样P3的定时，发生式样P6。另外，为了说明，将在C相断开时发生的Hi固定信号与正常时的Hi信号相错开地记载。

此外，作为参考例，在A相及B相这2相的编码器系统中，例如若通过断开等而1相的信号成为异常，则无法正确地进行马达的通电控制，因此马达立即停止。另外，作为补充，Z相脉冲那样的基准信号由于不是“旋转角信号”，因此无法用于马达控制。

另一方面，本实施方式中，编码器13是A相、B相及C相这3相的编码器系统。3相编码器系统的情况下，如利用图4说明的那样，对应于信号式样唯一地确定通电相。因此，本实施方式中，在检测出编码器信号的异常的情况下，通过故障相确定控制来驱动马达10并确定故障相，在故障相确定后，通过使用了正常相的编码器信号的反馈控制即故障时反馈控制来驱动马达10。

基于图5的流程图说明本实施方式的故障相确定处理。该处理在检测出编码器信号的异常时被执行。以下，省略步骤S501的“步骤”，简记为符号“S”。

S501中，ECU50基于马达10的旋转方向，决定通电相顺序。S502～S508的处理是对于全部通电式样反复执行的处理。另外，在通过S507或S508确定了故障相的情况下，可以将剩余的处理取消。

S502中，异常监视部52判断当前的通电式样是否是检测实施式样。本实施方式中，在2相通电时，也就是将式样P1、P3、P5设为检测实施式样，在1相通电时，也就是在式样P0、P2、P4时，不进行故障相的确定。在判断为当前的通电式样不是检测实施式样的情况下(S502：否)，也就是当前的通电式样为P0、P2、P4时，不进行S503～S508的处理，返回到循环开始端。在判断为当前的通电式样是检测实施式样的情况下(S502：是)，向S503转移。

S503中，异常监视部52在从向该通电相开始通电起经过了规定时间后，确定编码器检测值。S504中，异常监视部52判断当前的编码器检测值是否与根据通电相而被期待的编码器期待值一致。在判断为编码器检测值与编码器期待值一致的情况下(S504：是)，向S505转移，判定为该编码器检测值是正常的。在判断为编码器检测值与编码器期待值不一致的情况下(S504：否)，向S506转移。

S506中，异常监视部52对于检测值与期待值不同的X相，判断是否期待值为Hi且检测值为Lo。在判断为X相的期待值为Hi且检测值为Lo的情况下(S506：是)，向S507转移，确定为在X相中产生了Lo固定异常，完成故障相确定。在判断为X相的期待值为Lo且检测值为Hi的情况下(S506：否)，向S508转移，确定为在X相中产生了Hi固定异常，完成故障相确定。另外，也可以省略S507及S508的处理，不进行Hi固定异常或Lo固定异常的确定。

将故障相确定处理的具体例在图6中表示。如图6所示，如果编码器异常发生时的旋转方向为正方向(图中为“旋转方向A”)，则在故障相确定控制中，以U→WU→W→VW→V→UV的顺序通电，如果是反方向(图中为“旋转方向B”)，则以U→UV→V→VW→W→WU的顺序通电。如上述那样，由于在作为2相通电的UV相通电时、WU相通电时以及VW相通电时进行故障相确定，因此以编码器式样稳定的程度确保通电时间。另一方面，作为1相通电的U相通电时、V相通电时以及W相通电时由于不进行故障相确定，因此可以使通电时间比2相通电时短，只要稳定地进行能够切换通电相的程度的通电即可。

图6是发生了C相的Hi固定异常的情况的例子。如果C相的编码器信号正常，则在U相、WU相以及W相通电时成为Lo，但在发生了Hi固定异常的情况下，成为Hi。本实施方式中，由于在2相通电时进行故障相确定，因此在WU相通电时，期待值与检测值不一致，能够确定在C相中发生了Hi固定异常。此外，由于在A相及B相中没有发生异常，因此确定为正常相。

本实施方式中，作为编码器13而使用了3相编码器，因此通过故障相确定处理，能够确定故障相。在故障相被确定的情况下，能够使用没有发生故障的正常相的脉冲边沿的信息，因此能够使用正常相的编码器信号，通过反馈控制来驱动马达10。以下，将使用了全部相的编码器信号的反馈控制设为正常时反馈控制，将不使用故障相的信号而使用了正常相的编码器信号的反馈控制设为故障时反馈控制。

对于通电相的切换，基于图7进行说明。图7中，为了说明的简略化，图示了在编码器正常时和异常时以相同的定时切换通电相。

首先，说明正常时反馈控制下的通电相的切换。在通电相为VW相时，编码器式样为P5，A相信号及C相信号为Hi，B相信号为Lo。若A相信号从Hi切换为Lo，则通电相从VW相切换为V相。接着，在若B相信号从Lo切换为Hi则将通电相从V相切换为UV相这样的状况下，每当检测出编码器信号的脉冲边沿，则切换通电相。

接着，说明C相Hi固定时的故障时反馈控制下的通电相的切换。在定时t1，基于正常的B相信号的上升边沿，将通电相从V相切换为UV相。在C相信号正常时C相信号从Hi切换为Lo的定时t2，无法检测到C相信号的下降边沿。本实施方式中，由于确定了C相故障，因此关于C相的边沿发生位置，从C相边沿发生紧前的通电式样的开始起经过通电切换时间Tc后，进行通电相的切换。即，在从式样P1的开始定时t1起经过了通电切换时间Tc的定时，将通电相从UV相切换为U相。

由于A相信号及B相信号正常，因此在从U相通电向WU相通电切换的切换定时t3、以及从WU相通电向W相通电切换的切换定时t4，基于编码器信号的边沿来切换通电相。

在正常时C相信号从Lo切换为Hi的定时t5，由于无法检测到C相信号的上升边沿，因此在从成为紧前的通电式样即式样P4的定时t4起经过了通电切换时间Tc的定时t5，将通电相从W相切换为VW相。

这样，在故障相的脉冲边沿发生定时，按时间来进行通电相的切换，从而在编码器异常产生后也能够继续进行使用了正常相的编码器信号的反馈控制。在图7的例子中，在从正常相的脉冲边沿检测定时起的经过时间下进行向对断开时的通电相附加了下划线的U相通电的切换、以及向VW相通电的切换。

基于图8的流程图说明本实施方式的模式选择处理。该处理通过ECU50以规定的周期执行。另外，各控制处理的控制周期可以相等也可以不同。以下，省略步骤S101的“步骤”，简记为符号“S”。其他步骤也相同。

S101中，ECU50判断当前的驱动模式是否是待机模式。在判断为驱动模式不是待机模式的情况下(S101：否)，向S103转移。在判断为驱动模式是待机模式的情况下(S101：是)，向S102转移。

S102中，ECU50判断实际挡位与目标换挡挡位是否一致。实际挡位基于例如输出轴传感器16的检测值而检测。在判断为实际挡位与目标换挡挡位一致的情况下(S102：是)，不进行S103之后的处理，维持待机模式。在判断为实际挡位与目标换挡挡位不一致的情况下(S102：否)，向S103转移。

S103中，判断马达10的旋转位置是否到达了目标位置。本实施方式中，在编码器计数值θen成为了包含目标计数值θcmd的规定范围内(例如±2计数)的情况下，判断为到达了目标位置。另外，若处于故障时反馈控制中，则作为编码器计数值，使用基于正常相的脉冲边沿而推定出的值。在判断为马达10的旋转位置到达了目标位置的情况下(S103：是)，向S109转移。在判断为马达10的旋转位置没有到达目标位置的情况下(S103：否)，向S104转移。

S104中，ECU50判断编码器13是否正常。在判断为编码器13正常的情况下(S104：是)，向S105转移，将控制模式设为正常时反馈控制模式。图中等适当地将反馈记载为“FB”。在判断为编码器13不正常的情况下(S104：否)，向S106转移。

S106中，ECU50判断故障相是否已确定。在判断为故障相已确定的情况下(S106：是)，向S107转移，将控制模式设为故障时反馈控制模式。在判断为故障相未被确定的情况下(S106：否)，向S108转移。

S108中，ECU50将控制模式设为故障相确定模式。并且，例如通过使仪表盘的警告灯点亮而将表示在线控换挡系统1中发生了异常这一情况的信息向用户通知。故障通知方法例如也可以是利用声音的通知等任何通知。

在判断为马达10的旋转位置到达了目标位置的情况下(S103：是)所转移的S109中，判断是否从停止控制开始起经过了停止控制时间。停止控制时间根据通过停止控制而使马达10可靠地停止的时间来设定。停止控制例如是固定相通电控制，但也可以是固定相通电控制以外。在判断为没有经过停止控制时间的情况下(S109：否)，向S110转移，将控制模式设为停止控制模式。在判断为经过了停止控制时间的情况下(S109：是)，向S111转移，将控制模式设为待机模式。

图9是说明通电时修正实施判定处理的流程图。该处理是当控制模式为正常时反馈控制模式或故障时反馈控制模式时以规定的周期执行的处理。

S201中，判断控制模式是否是故障时反馈控制模式。在判断为控制模式是故障时反馈控制模式的情况下(S201：是)，向S202转移，不进行相位修正控制地向与编码器式样相应的通电相进行通电。在判断为控制模式不是故障时反馈控制模式的情况下(S201：否)，即在正常时反馈控制模式的情况下，向S203转移，向对于与当前的编码器式样对应的通电相将相位进行了修正后的通电相进行通电。作为相位超前量或相位迟滞量的相位修正量例如通过与马达速度即马达转速相应的映射(map)运算等而被决定。

基于图10的流程图说明故障时反馈控制处理。S301中，ECU50判断初次完成标志Flg＿f是否被开启(on)。在判断为初次完成标志Flg＿f被开启的情况下(S301：是)，向S306转移。在判断为初次完成标志Flg＿f没有被开启的情况下(S301：否)，向S302转移。

S302中，ECU50判断是否从开始向特定相(例如UV相)通电起经过了初次通电继续时间T1。初次通电继续时间T1根据转子旋转到适当位置所需的时间而针对通电相来设定。本实施方式中，通过作为初次通电而对特定的2相进行通电，从而成为转子的2齿与定子的2相对置的状态。由此，即使在马达停止中转子旋转了的情况下，也能够适当地进行故障时反馈控制处理。在判断为经过了初次通电继续时间T1的情况下(S302：是)，向S305转移。在判断为没有经过初次通电继续时间T1的情况下(S302：否)，向S303转移。

S303中，ECU50判断是否检测出编码器13的正常相的边沿。在判断为检测出正常相的边沿的情况下(S303：是)，向S305转移。在判断为没有检测出正常相的边沿的情况下(S303：否)，向S304转移。S304中，驱动控制部55进行向特定相的初次通电。如果是正在进行向特定相的通电的状态，则继续向特定相的通电。

在经过了初次通电继续时间T1的情况下(S302：是)或检测出正常相的边沿的情况下(S303：是)所转移的S305中，将通电相切换为接下来的通电相，使初次完成标志Flg＿f开启。

在初次完成标志Flg＿f被开启的情况下所转移的S306中，ECU50判断通电相是否进行了切换。在判断为通电相没有切换的情况下(S306：否)，不进行S307的处理，向S308转移。在判断为通电相切换了的情况下(S306：是)，向S307转移，对通电切换时间Tc进行运算。通电切换时间Tc与编码器13正常时的边沿发生间隔相应地被设定。具体来说，通电切换时间Tc被设定为比推定的边沿发生间隔长且比到接下来的边沿发生为止的期间短的时间。本实施方式中，使通电切换时间Tc对应于马达10的旋转速度而可变。

S308中，ECU50判断编码器式样是否发生了变化。在判断为编码器式样没有变化的情况下(S308：否)，向S313转移。在判断为编码器式样发生了变化的情况下(S308：是)，向S309转移。

S309中，ECU50判断所检测出的编码器信号的边沿是否是正常相的边沿。在判断为所检测出的编码器信号的边沿是正常相的边沿的情况下(S309：是)，向S312转移。在判断为所检测出的边沿不是正常相的边沿的情况下(S309：否)，向S310转移。

S310中，ECU50判断所检测出的编码器信号的边沿是否是在当前的通电相下接下来应该检测的故障相的适当边沿。在判断为不是适当边沿的情况下(S310：否)，将该边沿跳过，向S315转移，保持当前的通电相。在判断为所检测出的边沿是适当边沿的情况下(S310：是)，向S311转移，使故障相恢复正常。另外，也可以设置计数器等，通过多次的适当边沿检测而使得恢复正常，到恢复正常为止将故障相边沿跳过。S312中，与编码器式样相应地切换通电相。

在判断为编码器式样没有变化的情况下(S308：否)所转移的S313中，ECU50判断在当前的通电相下接下来应该检测的边沿是否是故障相。在判断为接下来应该检测的编码器信号的边沿不是故障相的情况下(S313：否)，向S315转移，保持当前的通电相。在判断为接下来应该检测的编码器信号的边沿是故障相的情况下(S313：是)，向S314转移。

S314中，判断是否从开始向当前的通电相通电起经过了通电切换时间Tc。在判断为没有经过通电切换时间Tc的情况下(S314：否)，向S315转移，保持当前的通电相。在判断为经过了通电切换时间Tc的情况下(S314：是)，向S316转移，切换为接下来的通电相。

基于图11的时序图说明本实施方式的马达驱动处理。图11是在马达驱动中发生了编码器异常的情况的例子，从上段起表示目标换挡挡位、编码器异常标志、马达角度。马达角度用实线表示实际的马达旋转位置，用单点划线表示目标计数值θcmd。另外，关于实际的马达旋转位置，是与编码器计数值θen相应的值，并且包含编码器异常时的推定值。并且，将与P挡位对应的角度记载为(P)，将与非P挡位对应的角度记载为“notP”。另外，为了说明，时间标尺等适当进行了变更。这里，以将换挡挡位从P挡位切换为非P挡位的情况为例进行说明。图12及图14也相同。

在时序图中，将使用了全部相的编码器信号的正常时反馈控制时的通电式样设为通电式样A，将故障相确定处理时的通电式样设为通电式样B，将使用了正常相的编码器信号的故障时反馈控制时的通电式样设为通电式样C，将编码器异常时且从确定了故障相的状态切换换挡挡位的情况的初次通电设为通电式样D。

在时刻x10，若目标换挡挡位从P挡位切换为非P挡位，则将控制模式从待机模式切换为正常时反馈控制模式。并且，与目标换挡挡位相应的目标计数值θcmd被设定，通过正常时反馈控制模式来驱动马达10。在正常时反馈控制模式中，与编码器计数值θen相应地切换通电相。并且，进行与马达转速等相应的相位修正控制。

若在时刻x11发生编码器异常，则编码器异常标志被开启。并且，在故障相确定模式下继续马达10的驱动。若在到时刻x12为止的期间中故障相被确定、在时刻x12故障相确定处理完成，则在时刻x12之后，通过故障时反馈控制模式来驱动马达10。故障时反馈控制模式的详细情况利用图12详述。另外，在马达驱动中发生编码器异常且从故障相确定模式向故障时反馈控制模式转移的情况下，不进行S301～S305的初次通电。

在时刻x13，若马达10到达目标位置，则向停止控制模式转移。在停止控制模式中，例如通过固定相通电使马达10可靠地停止。在经过停止控制时间而进行了停止控制后，在时刻x14向待机模式切换，使向马达10的通电切断。

图12是说明确定了编码器异常且确定了故障相的状态下切换换挡挡位的情况的时序图，从上段起表示目标换挡挡位、编码器异常标志、角度、通电相、实际的编码器式样、推定编码器式样。

图12中，假设在C相信号中发生了Hi固定异常。该情况下，式样P2、P3、P4不发生，式样P6发生(参照图4、图6及图7)。具体来说，在应该成为式样P2时式样P1被继续，在应该成为式样P3时成为式样P6，在应该成为式样P4时成为式样P5。

在时刻x30，在目标换挡挡位从P挡位切换为非P挡位时，编码器异常标志被开启，因此将控制模式从待机模式切换为故障时反馈控制模式。在故障时反馈控制模式中，首先通过初次通电对特定相进行通电。这里，在初次通电继续时间T1的期间，作为特定相而对UV相通电，编码器式样成为P1。

在经过了初次通电继续时间T1的时刻x31，将通电相从UV相切换为U相。在该例中，由于发生了C相Hi固定异常，因此编码器式样的式样P1被继续。另外，在初次通电继续时间T1经过前检测出正常相的脉冲边沿的情况下，在边沿检测定时将通电相切换。

在作为从时刻x31起经过通电切换时间Tc之前的定时的时刻x32，A相信号的上升边沿被检测，编码器式样成为P6。式样P6是异常式样，但由于确定了C相的Hi固定，因此根据通电顺序而作为式样P3来处理。并且，由于A相信号正常，因此在A相信号的边沿检测定时即时刻x32，将通电相从U相切换为WU相。

在作为从时刻x32起经过通电切换时间Tc之前的定时的时刻x33，B相信号的下降边沿被检测，编码器式样成为P5，但由于确定了C相的Hi固定，因此根据通电顺序而作为式样P4来处理。并且，由于B相信号正常，因此在B相信号的边沿检测定时即时刻x33，将通电相从WU相切换为W相。另外，本实施方式中，使通电切换时间Tc对应于马达转速而可变，由于与时刻x31相比马达转速在时刻x32更大，因此在时刻x32设定的通电切换时间Tc比在时刻x31设定的值小。并且，假设时刻x32～时刻x38中的马达转速相等，所设定的通电切换时间Tc的值相等。

若编码器13正常，则接下来应检测到C相的上升边沿，但在发生了C相的Hi固定异常的状态下，无法检测到该边沿。因此，在从时刻x33起经过了通电切换时间Tc的时刻x34，将通电相从W相切换为VW相。此时，即使切换通电相，编码器式样的P5也被继续。

在时刻x35，由于正常的A相的下降边沿被检测，因此编码器式样从P5向P0切换，将通电相从VW相切换为V相。在时刻x36，由于正常的B相的上升边沿被检测，因此编码器式样从P0向P1切换，将通电相从V相切换为UV相。

若编码器13正常，则接下来应检测到C相的下降边沿，但在发生了C相的Hi固定异常的状态下，无法检测到该边沿。因此，在从时刻x36起经过了通电切换时间Tc的时刻x37，将通电相从UV相切换为U相。此时，即使切换通电相，编码器式样的P1也被继续，但根据通电顺序而作为式样P2来处理。

在时刻x38，与时刻x32同样，基于A相的上升边沿，将通电相从U相切换为WU相。之后，通过同样地切换通电相，使马达10旋转到目标位置。若在时刻x39马达10到达目标位置，则向停止控制模式转移。之后的处理与图11的时刻x13之后的处理相同，因此省略说明。

本实施方式中，作为编码器13而使用了3相编码器，对应于编码器式样唯一地确定通电相。因此，通过进行故障相确定控制来确定故障相。并且，在确定了故障相后，继续使用了正常相的编码器信号的反馈控制。具体来说，在正常相的边沿检测定时，与正常时反馈控制同样地切换通电相。并且，由于无法检测到故障相的边沿，因此在从正常相的边沿检测定时起经过了通电切换时间Tc的定时将通电相切换。由此，与通过开环控制来驱动马达10的情况相比，能够提高响应性。

如以上说明的那样，本实施方式的换挡挡位控制装置40通过控制马达10的驱动来控制换挡挡位的切换，具备信号取得部51、异常监视部52和驱动控制部55。

信号取得部51从能够输出相位不同的3相以上的编码器信号的编码器13取得编码器信号。异常监视部52监视编码器13的异常。驱动控制部55通过对马达绕组11的通电相进行切换来控制马达10的驱动，以使马达10的旋转位置成为与目标换挡挡位相应的目标旋转位置。换挡挡位控制装置40在检测出编码器13的异常的情况下，通过故障相确定控制来驱动马达10，确定在编码器13中产生了异常的相即故障相、以及编码器信号正常的正常相。由此，编码器13的异常被适当地确定，能够继续正常相的编码器信号的利用，因此能够将编码器异常时的影响抑制为最小限度，并适当地对换挡挡位进行切换。

驱动控制部55在编码器13正常的情况下，通过基于全部相的编码器信号对通电相进行切换的正常时反馈控制来控制马达10的驱动，在确定了故障相的情况下，通过基于正常相的编码器信号对通电相进行切换的故障时反馈控制来控制马达10的驱动。由此，即使在发生了编码器异常的情况下，也能够基于正常相的编码器信号，与完全不使用编码器信号的开环控制相比，正确且迅速地使马达10旋转。

在故障时反馈控制下，驱动控制部55在正常相的编码器信号的脉冲边沿被检测到的定时对通电相进行切换(图10中的S312)，在接下来应检测的脉冲边沿为故障相的脉冲边沿的情况下，在从检测到正常相的脉冲边沿起经过了通电切换时间Tc时对通电相进行切换(S316)。由此，能够使用正常相的编码器信号将通电相适当地切换。

通电切换时间Tc对应于马达10的转速而可变。由此，在故障时反馈控制时，能够以与正常时反馈控制时更接近的状态来驱动马达10，因此能够抑制响应性的降低。

在正常时反馈控制下，驱动控制部55进行使通电相的相位角度超前或迟滞的相位修正控制，在故障时反馈控制下，不进行相位修正控制。由此，能够以稳定的速度使马达10旋转。

在故障时反馈控制中，在判定为在适当定时发生了故障相的脉冲边沿的情况下(S310：是)，使故障相恢复正常。换言之，本实施方式中，在故障时反馈控制中也继续进行故障相的脉冲边沿的监视。由此，能够从噪声等暂时性异常适当地恢复正常。

在故障反馈控制中且在故障相恢复正常前检测到故障相的脉冲边沿的情况下，将故障相的脉冲边沿跳过，保持通电相。由此，能够防止由噪声等导致的误动作。

在从换挡挡位切换开始时起进行故障时反馈控制的情况下，进行保持向任意2相或1相的通电的初次通电控制。本实施方式中，通过初次通电控制，作为任意的2相而对UV相通电，但也可以设为VW相通电或WU相通电。2相通电更容易使转子位置稳定从而是优选的，但也可以设为1相通电。由此，能够与通电开始时的转子位置无关地顺畅地开始马达驱动。

在判定为马达10的旋转位置到达了目标旋转位置的情况下，通过固定相通电控制使马达10停止。由此，能够使马达10停止在与目标换挡挡位相应的适当的旋转位置。

(第2实施方式)

在图13及图14中表示第2实施方式。本实施方式中，与上述实施方式的不同点在于，在发生了编码器异常的情况下，在进行故障相确定处理之前暂时切断通电，因此以该点为中心进行说明。具体来说，在发生了编码器异常的情况下，将表示发生了异常的信息向上级ECU通知，并且使目标换挡挡位不定。并且，在根据上级ECU再次设定目标换挡挡位并且目标换挡挡位与实际挡位不一致的情况下，在进行了故障相确定模式后，通过故障时反馈控制来驱动马达10，对换挡挡位进行切换。

图13的模式选择处理在追加了S121～S123这一点上与图8不同。在判断为编码器13不正常的情况下(S104：否)所转移的S106中，判断故障相是否已确定。在判断为故障相已确定的情况下(S106：是)，向S107转移，使控制模式为故障时反馈控制模式。在判断为故障相没有确定的情况下(S106：否)，向S121转移。

S121中，ECU50判断目标换挡挡位是否从不定发生了变化。在判断为目标换挡挡位从不定发生了变化的情况下(S121：是)，向S108转移，使控制模式为故障相确定模式。在判断为目标换挡挡位与上次处理时相同的情况下(S121：否)，向S122转移，使控制模式为待机模式。若已经是待机模式，则继续待机模式。在S123中，ECU50将目标换挡挡位切换为不定，并且向上级ECU通知表示使目标换挡挡位成为了不定这一情况的信息。在目标换挡挡位已经是不定的情况下，使不定继续。

基于图14的时序图说明本实施方式的马达驱动处理。若在时刻x20目标换挡挡位从P挡位切换为非P挡位，则与图11的时刻x10同样，通过正常反馈控制模式开始马达10的驱动。

若在时刻x21发生编码器异常，则编码器异常标志被开启，使控制模式暂时为待机模式，使向马达10的通电切断。并且，使目标换挡挡位为不定。在图14的例子中，通过向马达10的通电切断，利用止动弹簧25的弹簧力，止动辊26返回到与P挡位对应的凹部23(参照图2)。

在时刻x22，若从上级ECU取得表示使目标换挡挡位为非P挡位的指令，则在故障相确定模式下开始马达10的驱动。故障相确定处理完成了的时刻x23之后的处理与图11中的x12之后的处理相同，通过故障时反馈控制模式来驱动马达10，若在时刻x24到达目标位置，则在停止控制模式下使马达10停止。并且，在进行了停止控制后，在时刻x25切换为待机模式，使向马达10的通电切断。

在图14的例子中，示出了当在时刻x21切断了通电时止动辊26返回到凹部23的例子，但是根据编码器异常发生的位置等，也有在切断了通电时止动辊26利用止动辊26的弹簧力而落入到与非P挡位对应的凹部22侧的情况。该情况下，在时刻x22，若从上级ECU取得表示使目标换挡挡位为非P的指令，则目标换挡挡位与实际挡位一致，在图13中的S102中做出肯定判断，不进行之后的处理，因此在下次向P挡位切换时，进行故障相确定处理。

本实施方式中，在马达10的驱动中检测到编码器13的异常的情况下，在切断了向马达10的通电后，进行故障相确定控制。由此，能够与马达10的驱动状态等无关地适当地进行故障相确定控制。并且，发挥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，在故障时反馈控制下，使通电切换时间对应于马达转速而可变。在其他实施方式中，也可以使通电切换时间与马达转速无关地成为规定时间。该情况下，可以省略图10中的S306及S307的处理。

上述实施方式中，在正常时反馈控制时，进行使作为相位超前量及相位迟滞量的相位修正量可变的相位修正控制，在故障时反馈控制时，不进行相位修正控制。在其他实施方式中，特别是在使通电切换时间对应于马达转速而可变的情况下，也可以在故障时反馈控制时也进行相位修正控制。由此，能够使故障时反馈控制下的马达驱动状态更加接近正常时反馈控制。

上述实施方式中，在故障时反馈控制中也监视故障相的脉冲边沿，在成为了适当边沿的情况下，使故障相恢复正常。在其他实施方式中，也可以是，省略图10中的S310及S311的处理，在S309中做出否定判断的情况下向S315转移，不使故障相恢复正常。由此，能够防止误恢复。

在上述实施方式中，在从换挡挡位切换开始时起进行故障时反馈控制的情况下，进行初次通电控制(图10中的S301～S305)。在其他实施方式中，也可以省略S301～S305的处理，不进行初次通电控制。

在上述实施方式中，在止动板设有2个凹部。在其他实施方式中，凹部的数量不限定于2个，例如也可以按照每个挡位而设置凹部。并且，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、或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可以由如下专用计算机实现，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如下专用计算机实现，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如下专用计算机实现，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以及包括存储器与一个以上硬件逻辑电路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组合及形态也落入本发明的范畴及思想范围中。

Claims (14)

1.一种换挡挡位控制装置，通过对具有3相的马达绕组(11)的马达(10)的驱动进行控制从而控制换挡挡位的切换，其特征在于，具备：

信号取得部(51)，从能够输出相位不同的3相以上的编码器信号的编码器(13)取得上述编码器信号；

异常监视部(52)，监视上述编码器的异常；以及

驱动控制部(55)，通过切换上述马达绕组的通电相来控制上述马达的驱动，以使上述马达的旋转位置成为与目标换挡挡位相应的目标旋转位置，

在通过上述异常监视部检测到上述编码器的异常的情况下，上述驱动控制部通过故障相确定控制而对上述马达进行驱动，确定发生了上述编码器信号的异常的相即故障相以及上述编码器信号正常的正常相，

在上述编码器正常的情况下，上述驱动控制部通过基于全部相的上述编码器信号来切换上述通电相的正常时反馈控制，对上述马达的驱动进行控制，

在确定了上述故障相的情况下，上述驱动控制部通过基于上述正常相的上述编码器信号来切换上述通电相的故障时反馈控制，对上述马达的驱动进行控制，

在上述故障时反馈控制中，上述驱动控制部在判定为在适当定时发生了上述故障相的脉冲边沿的情况下，使上述故障相恢复正常。

2.如权利要求1所述的换挡挡位控制装置，其特征在于，

上述驱动控制部，在上述故障时反馈控制中且在上述故障相恢复正常之前检测出上述故障相的脉冲边沿的情况下，跳过上述故障相的脉冲边沿，保持上述通电相。

3.如权利要求1所述的换挡挡位控制装置，其中，

上述驱动控制部，在从换挡挡位切换开始时起进行上述故障时反馈控制的情况下，进行保持向任意2相或1相的通电的初次通电控制。

4.如权利要求1所述的换挡挡位控制装置，其特征在于，

在通过上述异常监视部在上述马达的驱动中检测出上述编码器的异常的情况下，上述驱动控制部在切断了向上述马达的通电后，进行上述故障相确定控制。

5.如权利要求1所述的换挡挡位控制装置，其特征在于，

上述驱动控制部，

在上述故障时反馈控制中，

在检测出上述正常相的上述编码器信号的脉冲边沿的定时，对上述通电相进行切换，

在接下来应检测的脉冲边沿为上述故障相的脉冲边沿的情况下，在从检测出上述正常相的脉冲边沿起经过了通电切换时间时，对上述通电相进行切换。

6.如权利要求5所述的换挡挡位控制装置，其特征在于，

上述通电切换时间对应于上述马达的转速而可变。

7.如权利要求1所述的换挡挡位控制装置，其特征在于，

上述驱动控制部，

在上述正常时反馈控制中，进行使上述通电相的相位角度超前或迟滞的相位修正控制，

在上述故障时反馈控制中，不进行上述相位修正控制。

8.如权利要求1～7中任一项所述的换挡挡位控制装置，其特征在于，

上述驱动控制部，在判定为上述马达的旋转位置到达了上述目标旋转位置的情况下，通过固定相通电控制使上述马达停止。

9.一种换挡挡位控制装置，通过对具有3相的马达绕组(11)的马达(10)的驱动进行控制从而控制换挡挡位的切换，其特征在于，具备：

信号取得部(51)，从能够输出相位不同的3相以上的编码器信号的编码器(13)取得上述编码器信号；

异常监视部(52)，监视上述编码器的异常；以及

驱动控制部(55)，通过切换上述马达绕组的通电相来控制上述马达的驱动，以使上述马达的旋转位置成为与目标换挡挡位相应的目标旋转位置，

在通过上述异常监视部检测到上述编码器的异常的情况下，上述驱动控制部通过故障相确定控制而对上述马达进行驱动，确定发生了上述编码器信号的异常的相即故障相以及上述编码器信号正常的正常相，

在上述编码器正常的情况下，上述驱动控制部通过基于全部相的上述编码器信号来切换上述通电相的正常时反馈控制，对上述马达的驱动进行控制，

在确定了上述故障相的情况下，上述驱动控制部通过基于上述正常相的上述编码器信号来切换上述通电相的故障时反馈控制，对上述马达的驱动进行控制，

上述驱动控制部，在从换挡挡位切换开始时起进行上述故障时反馈控制的情况下，进行保持向任意2相或1相的通电的初次通电控制。

10.如权利要求9所述的换挡挡位控制装置，其特征在于，

在通过上述异常监视部在上述马达的驱动中检测出上述编码器的异常的情况下，上述驱动控制部在切断了向上述马达的通电后，进行上述故障相确定控制。

11.如权利要求9所述的换挡挡位控制装置，其特征在于，

上述驱动控制部，

在上述故障时反馈控制中，

在检测出上述正常相的上述编码器信号的脉冲边沿的定时，对上述通电相进行切换，

在接下来应检测的脉冲边沿为上述故障相的脉冲边沿的情况下，在从检测出上述正常相的脉冲边沿起经过了通电切换时间时，对上述通电相进行切换。

12.如权利要求11所述的换挡挡位控制装置，其特征在于，

上述通电切换时间对应于上述马达的转速而可变。

13.如权利要求9所述的换挡挡位控制装置，其特征在于，

上述驱动控制部，

在上述正常时反馈控制中，进行使上述通电相的相位角度超前或迟滞的相位修正控制，

在上述故障时反馈控制中，不进行上述相位修正控制。

14.如权利要求9～13中任一项所述的换挡挡位控制装置，其特征在于，

上述驱动控制部，在判定为上述马达的旋转位置到达了上述目标旋转位置的情况下，通过固定相通电控制使上述马达停止。