CN114286904A - 换挡挡位控制装置 - Google Patents

Abstract

换挡挡位控制装置(40)对具备致动器(10)、输出轴(15)和换挡挡位切换机构(20)的换挡挡位切换系统(1)进行控制。换挡挡位控制装置(40)具备目标设定部(52)、驱动控制部(54)和异常监视部(55)。目标设定部(52)设定目标换挡挡位。驱动控制部(54)对致动器(10)的驱动进行控制，以使卡合部件(26)嵌合到作为对应于目标换挡挡位的谷部的目标谷部中。异常监视部(55)监视异常。驱动控制部(54)在卡合部件(26)不到达目标谷部而停滞的停滞异常确定了的情况下，对致动器(10)的驱动进行控制，以使卡合部件(26)嵌合到使卡合部件(26)从停滞位置返回的一侧的谷部中。

Description

换挡挡位控制装置

关联申请的相互参照

本申请基于2019年8月26日提出的日本专利申请第2019－153695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，已知通过对马达进行控制来切换换挡挡位的换挡挡位切换装置。例如在专利文献1中，通过对马达进行控制以使止动辊成为比目标谷部的中心靠驱动方向的跟前侧，从而不论马达在控制误差范围内的何处停止都使止动辊嵌入到目标谷部的中心。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2017－227307号公报

发明内容

但是，即使如专利文献1那样控制，在发生了低电压异常或机械锁定等异常的情况下，也有可能止动辊在中间位置停止而无法将手动阀控制在适当的位置。本发明的目的在于，提供适当地控制卡合部件的卡合位置的换挡挡位控制装置。

本发明的换挡挡位控制装置对换挡挡位切换系统进行控制。换挡挡位切换系统具备致动器、被致动器驱动的输出轴、以及换挡挡位切换机构。换挡挡位切换机构具有被驱动部件、卡合部件及施力部件。被驱动部件形成有多个谷部及将谷部分隔的峰部，与输出轴一起旋转。卡合部件通过致动器的驱动而能够在谷部间移动。施力部件将卡合部件向与谷部嵌合的方向施力。

换挡挡位控制装置具备目标设定部、驱动控制部和异常监视部。目标设定部设定目标换挡挡位。驱动控制部控制致动器的驱动，以使卡合部件与作为对应于目标换挡挡位的谷部的目标谷部嵌合。异常监视部监视异常。

驱动控制部在卡合部件不到达目标谷部而停滞的停滞异常确定了的情况下，控制致动器的驱动，以使卡合部件嵌合到使卡合部件从停滞位置返回的一侧的谷部中。由此，在发生了停滞异常的情况下，也能够将卡合部件适当地嵌入到某个谷部中。

附图说明

关于本发明的上述目的及其他目的、特征及优点，参照附图并通过下述的详细记载会更加明确。

图1是表示一实施方式的线控换挡系统的立体图。

图2是表示一实施方式的线控换挡系统的概略结构图。

图3是表示一实施方式的马达绕线及驱动电路的电路图。

图4是说明一实施方式的驱动模式选择处理的流程图。

图5是说明一实施方式的驱动模式经过时间计算处理的流程图。

图6是说明一实施方式的停滞检测处理的流程图。

图7是说明一实施方式的低电压低电流判定处理的流程图。

图8是说明一实施方式的目标挡位再设定处理的流程图。

图9是说明一实施方式的转矩不足时的挡位切换处理的示意图。

图10是说明一实施方式的转矩不足时的挡位切换处理的时间图。

图11是说明一实施方式的转矩不足时的挡位切换处理的示意图。

图12是说明一实施方式的转矩不足时的挡位切换处理的时间图。

图13是说明一实施方式的转矩不足时的挡位切换处理的示意图。

图14是说明一实施方式的转矩不足时的挡位切换处理的时间图。

图15是说明一实施方式的机械锁定时的挡位切换处理的示意图。

图16是说明一实施方式的机械锁定时的挡位切换处理的时间图。

图17是说明一实施方式的机械锁定时的挡位切换处理的示意图。

图18是说明一实施方式的机械锁定时的挡位切换处理的时间图。

图19是说明一实施方式的机械锁定时的挡位切换处理的示意图。

图20是说明一实施方式的机械锁定时的挡位切换处理的时间图。

具体实施方式

(一实施方式)

以下，基于附图说明本发明的换挡挡位控制装置。在图1～图20中表示本实施方式的换挡挡位控制装置。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45(参照图3)供电而旋转，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DC无刷马达，但也可以是开关磁阻马达等。如图3所示，马达10具有卷绕在未图示的定子上的马达绕线11。马达绕线11具有U相线圈111、V相线圈112及W相线圈113。

如图2所示，作为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，由与转子一体地旋转的磁铁和磁检测用的霍尔IC等构成。编码器13与转子的旋转同步，按每规定角度输出作为3相脉冲信号的编码器信号。

减速机14设置在马达10的马达轴105(参照图9等)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。在输出轴15，设有检测输出轴15的角度的输出轴传感器16。输出轴传感器16例如是电位差计。以下，将基于输出轴传感器16的检测值的输出轴15的旋转位置设为输出轴角度θs。

如图1所示，换挡挡位切换机构20具有止动板21、止动弹簧25及止动辊26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的基部离开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。止动板21被马达10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，向未图示的液压离合器的液压供给路径被切换，液压离合器的卡合状态切换从而换挡挡位被变更。

如在图9等中示意地表示的那样，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(驻车挡)、R(倒挡)、N(空挡)、D(前进挡)的各挡位对应。此外，在对应于P挡位的谷部221与对应于R挡位的谷部222之间设有峰部226。在对应于R挡位的谷部222与对应于N挡位的谷部223之间设有峰部227。在对应于N挡位的谷部223与对应于D挡位的谷部224之间设有峰部228。在所排列的谷部221～224的两端，形成有限制止动辊26的移动的壁部。由此，止动辊26随着马达10的驱动而在谷部221至谷部224之间移动。

在马达轴105与输出轴15之间形成有游隙。在图9等中，减速机14和输出轴15为一体，在马达轴105与减速机14之间形成有“游隙”，但也可以马达轴105和减速机14为一体，在减速机14与输出轴15之间形成“游隙”。“游隙”能够理解成存在于马达轴105与输出轴15之间的游隙、松动等的合计。

如图1所示，止动弹簧25是可弹性变形的板状的施力部件，在前端设有止动辊26。止动辊26嵌入到谷部221～224的某个中。止动弹簧25将止动辊26向止动板21的转动中心侧施力。当对止动板21作用了规定以上的旋转力时，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。

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，越是朝向另一端312侧则越缩径。当止动板21向使止动辊26向对应于P挡位的谷部嵌入的方向旋转，则圆锥体32向箭头P的方向移动。

驻车锁定柱33与圆锥体32的圆锥面抵接，能够以轴部34为中心而摆动地设置。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。当由于止动板21的旋转从而圆锥体32向箭头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，当圆锥体32向箭头NotP(非P)方向移动，则凸部331与驻车齿轮35的啮合解除。

驻车齿轮35设于未图示的车轴，并设置成能够与驻车锁定柱33的凸部331啮合。当驻车齿轮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，当换挡挡位是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及图3所示，换挡挡位控制装置40具备驱动电路41及ECU50等。如图3所示，驱动电路41是切换马达绕线11的通电的3相逆变器，桥接有开关元件411～416。在成对的U相的开关元件411、414的连接点上连接着U相线圈111的一端。在成对的V相的开关元件412、415的连接点上连接着V相线圈112的一端。在成对的W相的开关元件413、416的连接点上连接着W相线圈113的一端。线圈111～113的另一端被连线部115连线。

在驱动电路41与电池45之间设有马达继电器46。通过马达继电器46的导通而允许从电池45向马达10侧的供电，通过马达继电器46的断开而切断从电池45向马达10侧的供电。电压传感器48检测作为电池45的电压的电池电压Vb。在本实施方式中，将电池电压Vb作为向驱动电路41输入的输入电压，而例如在设有升压电路等的情况下，也可以将升压后的电压作为向驱动电路41输入的电压。电流传感器49检测流过马达10的马达电流Im。电压传感器48及电流传感器49的检测值被向ECU50输出。电压传感器48及电流传感器49的检测方法及设置位置也可以是图3中例示的部位以外。另外，在图2中省略了电压传感器48及电流传感器49的图示。

如图2所示，ECU50以微型计算机等为主体而构成，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的各处理既可以是通过由CPU执行预先存储在ROM等实体存储装置(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，也可以是由专用的电子电路进行的硬件处理。

ECU50基于对应于驾驶员要求换挡挡位的换挡信号、来自制动开关的信号以及车速等对马达10的驱动进行控制，从而对换挡挡位的切换进行控制。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具有角度运算部51、目标设定部52、模式选择部53、驱动控制部54、异常监视部55及报告部56等。角度运算部51将从编码器13输出的编码器信号的各相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”。

目标设定部52决定与驾驶员要求换挡挡位等对应的目标换挡挡位。此外，根据目标换挡挡位，设定使马达10停止的位置即目标计数值θcmd。

模式选择部53选择驱动模式。驱动控制部54根据所选择的驱动模式，生成与马达10的驱动控制有关的驱动信号，以使止动辊26与对应于目标换挡挡位的谷部221～224嵌合。生成的驱动信号被向驱动电路41输出。通过根据驱动信号而切换开关元件411～416的通断，控制向马达绕线11的通电，从而对马达10的驱动进行控制。

驱动控制部54在目标换挡挡位被变更的情况下通过反馈控制将马达10驱动。在图中，将反馈记作“F/B”。具体而言，通过向对应于编码器计数值θen的通电相通电、对应于编码器计数值θen切换通电相，从而使马达10旋转。当编码器计数值θen成为包含目标计数值θcmd的规定范围内(例如±2计数)时，从反馈控制切换为停止控制，使马达10停止。以下，将编码器计数值θen成为包含目标计数值θcmd的规定范围内的情况设为“到达了目标”。

异常监视部55监视线控换挡系统1的异常。报告部56通过使与异常状态对应的警告显示在未图示的仪表板等上，向驾驶者报告异常状态。报告方法并不限于向仪表板的显示，也可以是声音报告等。

在本实施方式中，作为马达10而使用DC无刷马达。DC无刷马达具有永磁铁，产生齿槽转矩。这里，例如在由于因低电压或低电流造成的转矩不足或因异物等造成的机械锁定等从而止动辊26无法越过止动板21的峰的情况下，有可能由于齿槽转矩而在中间位置停止。若止动辊26在中间位置停止，则无法将手动阀28控制在适当的位置。以下，将因机械性因素造成的停滞称作“机械锁定”。

因此，在本实施方式中，着眼于实现在因负荷转矩的增大而发生了在中间位置处停滞的停滞异常的情况下即使无法将止动辊26驱动至目标位置也返回至谷部221～224中的某个谷的转矩，对马达10进行控制以使止动辊26从中间位置返回到某个谷部221～224中。在本实施方式中，将对应于各挡位的控制范围以外作为“中间位置”。此外，将因低电压、低电流造成的转矩不足时的停滞异常作为“低电压低电流异常”，将因机械锁定造成的停滞异常作为“机械锁定异常”。

基于图4的流程图说明本实施方式的驱动模式选择处理。该处理由ECU50的例如模式选择部53以规定的周期(例如1[ms])执行。另外，处理的一部分也可以由ECU50的其他运算部执行。关于其他控制处理也是同样的。此外，运算周期既可以按每个处理而相同也可以不同。以下，将步骤S101的“步骤”省略而简单记作符号“S”。其他步骤也是同样的。

在S101中，ECU50判定驱动模式。当驱动模式为待机模式时向S102转移，当为反馈控制模式时向S104转移，当为开环(open)驱动模式时向S111转移，当为停止模式时向S116转移。

在S102中，ECU50判断目标换挡挡位是否切换了。在图中等适当将目标换挡挡位记作“目标挡位”。在判断为目标换挡挡位没有切换的情况下(S102：否)，继续待机模式。在判断为目标换挡挡位切换了的情况下(S102：是)，将驱动模式切换为反馈控制模式，通过反馈控制将马达10驱动。

在驱动模式为反馈控制模式时转移到的S104中，ECU50判断开环驱动请求标志FLG_op是否开启(ON)。在判断为开环驱动请求标志FLG_op开启的情况下(S104：是)，向S110转移，将驱动模式切换为开环驱动模式。在开环驱动模式下，不使用编码器计数值θen，通过每规定时间切换通电相的开环控制将马达10驱动。在判断为开环驱动请求标志FLG_op没有开启的情况下(S104：否)，向S105转移。

在S105中，ECU50判断编码器计数值θen是否到达了目标计数值θcmd。在判断为编码器计数值θen到达了目标计数值θcmd的情况下(S105：是)，向S115转移，将驱动模式切换为停止模式，通过停止控制使马达10停止。在本实施方式中，通过向与转子位置对应的规定的2相进行通电的固定相通电使马达10停止，但也可以通过固定相通电以外的方法使其停止。此外，开始从停止模式开始起的经过时间即停止模式经过时间Tst的计时。在判断为编码器计数值θen没有到达目标计数值θcmd的情况下(S105：否)，向S106转移。

在S106中，ECU50判断驱动模式经过时间Tfb是否为经过判定值TH1以上。经过判定值TH1被设定为比正常时的挡位切换所需要的时间长的时间。在判断为驱动模式经过时间Tfb是经过判定值TH1以上的情况下(S106：是)，向S108转移。在判断为驱动模式经过时间Tfb小于经过判定值TH1的情况下(S106：否)，向S107转移。

在S107中，ECU50判断编码器计数值θen或输出轴角度θs是否停滞。这里，在后述的编码器停滞时间Tenc为编码器停滞判定时间Testp以上的情况下，判断为编码器计数值θen停滞。此外，在反馈控制时的输出轴停滞时间Tout1为输出轴停滞判定时间Tostp1以上的情况下，判定为输出轴角度θs停滞。在判断为编码器计数值θen及输出轴角度θs没有停滞的情况下(S107：否)，继续反馈控制。在判断为编码器计数值θen或输出轴角度θs停滞了的情况下(S107：是)，向S108转移。

在S108中，ECU50判断低电压异常标志FLG_ve或低电流异常标志FLG_ie是否开启(ON)。在判断为低电压异常标志FLG_ve及低电流异常标志FLG_ie没有开启的情况下(S108：否)，向S109转移，将开环驱动请求标志FLG_op设为开启。在判断为低电压异常标志FLG_ve或低电流异常标志FLG_ie开启的情况下(S108：是)，确定因低电压或低电流造成的转矩不足所带来的停滞异常，向S114转移，再设定目标换挡挡位。关于目标挡位再设定的详细情况在后面叙述。

在驱动模式为开环驱动模式时转移到的S111中，ECU50判断止动辊26是否到达了目标位置。在开环驱动模式下，由于不使用编码器计数值θen，所以例如基于输出轴角度θs进行向目标位置的到达判定。在判断为止动辊26到达了目标位置的情况下(S111：是)，向S115转移，将驱动模式切换为停止模式。在判断为止动辊26没有到达目标位置的情况下(S111：否)，向S112转移。

在S112中，ECU50判断输出轴15是否停滞。这里，在开环驱动时的输出轴停滞时间Tout2为输出轴停滞判定时间Tostp2以上的情况下，判定为输出轴角度θs停滞。在判断为输出轴15没有停滞的情况下(S112：否)，继续开环驱动。在判断为输出轴15停滞了的情况下(S112：是)，向S113转移，将机械锁定异常标志FLG_ml设为开启。接着，向S114转移。

在驱动模式为停止模式时转移到的S116中，ECU50判断停止模式经过时间Tst是否为经过判定值TH2以上。经过判定值TH2根据使马达10可靠地停止所需要的时间而设定。在判断为停止模式经过时间Tst小于经过判定值TH2的情况下(S116：否)，继续停止模式。在判断为停止模式经过时间Tst是经过判定值TH2以上的情况下(S116：是)，向S117转移，将驱动模式切换为待机模式。

基于图5的流程图说明驱动模式经过时间计算处理。在S201中，ECU50判断驱动模式是否是反馈控制模式。在判断为驱动模式是反馈控制模式的情况下(S201：是)，向S202转移，将驱动模式经过时间Tfb增加。在判断为驱动模式不是反馈控制模式的情况下(S201：否)，向S203转移，将驱动模式经过时间Tfb重置(reset)。这里，由计数器进行驱动模式经过时间Tfb的计时，但例如也可以使用计时器等。关于其他经过时间的计时也是同样的。

基于图6的流程图说明对编码器计数值θen或输出轴角度θs的停滞进行判定的停滞检测处理。在S301中，ECU50运算输出轴变化量Δθs(参照式(1))。以下，后缀(n)设为此次值，(n－1)设为上次值。

Δθs＝θs(n－1)－θs(n)…(1)

在S302中，ECU50判断输出轴变化量Δθs是否大致为0。这里，在输出轴变化量Δθs的绝对值是被设定为可视为0的程度的值的停滞判定值θs_th以下的情况下，视为输出轴变化量Δθs大致为0。在判断为输出轴变化量Δθs不是大致为0的情况下(S302：否)，即在输出轴15被驱动了的情况下，向S307转移，将输出轴停滞时间Tout1、Tout2重置。在判断为输出轴变化量Δθs大致为0的情况下(S302：是)，即在输出轴15停止的情况下，向S303转移。

在S303中，ECU50判断驱动模式是否是反馈控制模式。在判断为驱动模式是反馈控制模式的情况下(S303：是)，向S305转移，将反馈控制时的输出轴停滞时间Tout1增加。在判断为驱动模式不是反馈模式的情况下(S303：否)，向S304转移。

在S304中，ECU50判断驱动模式是否是开环驱动模式。在判断为驱动模式是开环驱动模式的情况下(S304：是)，向S306转移，将开环驱动时的输出轴停滞时间Tout2增加。在判断为驱动模式不是反馈控制模式或开环驱动模式的情况下(S303：否，并且，S304：否)，向S307转移，将输出轴停滞时间Tout1、Tout2重置。

在S308中，ECU50判断编码器计数值θen的此次值是否与上次值相同。在判断为编码器计数值θen的此次值与上次值不同的情况下(S308：否)，向S311转移，将编码器停滞时间Tenc重置。在判断为编码器计数值θen的此次值与上次值相同的情况下(S308：是)，向S309转移。

在S309中，ECU50判断驱动模式是否是反馈控制模式。在判断为驱动模式是反馈控制模式的情况下(S309：是)，向S310转移，将编码器停滞时间Tenc增加。在判断为驱动模式不是反馈控制模式的情况下(S309：否)，向S311转移，将编码器停滞时间Tenc重置。

基于图7的流程图说明低电压低电流判定处理。该处理主要由异常监视部55执行。在S401中，ECU50取得作为输入电压的电池电压Vb及马达电流Im。在S402中，ECU50判断驱动模式是否是反馈控制模式。在判断为驱动模式不是反馈控制模式的情况下(S402：否)，向S409转移，将低电压异常标志FLG_ve设为关闭(OFF)，接着在S413中将低电流异常标志FLG_ie设为关闭。在判断为驱动模式是反馈控制模式的情况下(S402：是)，向S403转移。

在S403中，ECU50判断驱动模式经过时间Tfb是否是经过判定值TH1以上。在判断为驱动模式经过时间Tfb是经过判定值TH1以上的情况下(S403：是)，向S405转移。在判断为驱动模式经过时间Tfb小于经过判定值TH1的情况下(S403：否)，向S404转移。

在S404中，判断编码器计数值θen或输出轴角度θs是否停滞。判定详细情况与图4中的S107是同样的。在判断为编码器计数值θen及输出轴角度θs没有停滞的情况下(S404：否)，与在S402中做出否定判断的情况同样，在S409及S413中，将低电压异常标志FLG_ve及低电流异常标志FLG_ie设为关闭。在判断为编码器计数值θen或输出轴角度θs停滞的情况下(S404：是)，向S405转移。

在S405中，ECU50判断电池电压Vb是否为低电压判定值Vmin以下。低电压判定值Vmin根据能够输出挡位切换所需要的转矩的电压而设定。在判断为电池电压Vb比低电压判定值Vmin大的情况下(S404：否)，向S408转移，将低电压异常标志FLG_ve设为关闭。在判断为电池电压Vb是低电压判定值Vmin以下的情况下(S405：是)，向S406转移，将低电压异常标志FLG_ve设为开启，在S407中使未图示的仪表板的警告灯点亮。

在接着S407或S408而转移到的S410中，ECU50判断马达电流Im是否为低电流判定值Imin以下。低电流判定值Imin根据能够输出挡位切换所需要的转矩的电流而设定。在判断为马达电流Im比低电流判定值Imin大的情况下(S410：否)，向S413转移，将低电流异常标志FLG_ie设为关闭。在判断为马达电流Im是低电流判定值Imin以下的情况下(S410：是)，向S411转移，将低电流异常标志FLG_ie设为开启，在S412中使仪表板的警告灯点亮。

基于图8的流程图说明目标挡位再设定处理。该处理是在图4中的S114中执行的子流程，主要由目标设定部52执行。在S501中，ECU50取得切换前挡位、当前挡位及目标挡位。

在S502中，ECU50判断低电压异常标志FLG_ve或低电流异常标志FLG_ie是否开启。在判断为低电压异常标志FLG_ve或低电流异常标志FLG_ie开启的情况下(S502：是)，向S506转移。在判断为低电压异常标志FLG_ve及低电流异常标志FLG_ie没有开启的情况下(S502：否)，向S503转移。

在S503中，ECU50判断开环驱动请求标志FLG_op是否开启。在判断为开环驱动请求标志FLG_op没有开启的情况下(S503：否)，不进行S504的处理，向S505转移，保持目标换挡挡位。在判断为开环驱动请求标志FLG_op开启的情况下(S503：是)，向S504转移。

在S504中，ECU50判断机械锁定异常标志FLG_ml是否开启。在判断为机械锁定异常标志FLG_ml开启的情况下(S504：是)，向S508转移。在判断为机械锁定异常标志FLG_ml没有开启的情况下(S504：否)，向S505转移，保持目标挡位。

在判断为低电压异常标志FLG_ve或低电流异常标志FLG_ie开启的情况下(S502：是)转移到的S506中，ECU50判断止动辊26越过止动板21的峰部226～228所需要的负荷是否相等。这里的判断是，根据止动板21的形状，在峰部226～228的高度相等的情况下做出肯定判断，例如在PR间的峰部226比其他峰部227、228高的情况下做出否定判断。即，由于S506的判断由止动板21的形状决定，所以根据止动板21的形状，S507以后的不需要的处理能够适当省略。在判断为越过峰部226～228所需要的负荷全部相等的情况下(S506：是)，向S512转移。在判断为越过峰部226～228所需要的负荷不同的情况下(S506：否)，向S507转移。

在S507中，ECU50判断止动辊26的停滞位置是否是相比其他峰部而言越过峰部所需要的负荷更高的位置(以下称为“高负荷位置”)。在如本实施方式那样PR间的峰部226比其他峰部高的情况下，止动辊26朝向峰部226的顶点的位置对应于“高负荷位置”。在判断为止动辊26的停滞位置不是高负荷位置的情况下(S507：否)，向S512转移。在判断为止动辊26的停滞位置是高负荷位置的情况下(S507：是)，向S508转移。

在S508中，ECU50判断切换前挡位是否是P挡位。在判断为切换前挡位是P挡位的情况下(S508：是)，向S509转移，将目标换挡挡位切换为P挡位。在判断为切换前挡位不是P挡位的情况下(S508：否)，向S510转移。

在S510中，ECU50判断是否切换前挡位为N挡位、或者到当前位置之前经过了N挡位。“经过了N挡位”是指，从挡位切换开始到停滞之前止动辊26经过了对应于N挡位的谷部223。在判断为切换前挡位为N挡位、或者到当前位置之前经过了N挡位的情况下(S510：是)，向S511转移，将目标换挡挡位切换为N挡位。在判断为切换前挡位是P挡位及N挡位以外、并且到当前位置之前没有经过N挡位的情况下(S510：否)，向S512转移。在S512中，ECU50将目标挡位设为使止动辊26返回的方向上的最近的挡位。

基于图9～图20说明挡位切换处理的具体例。图9、图11、图13、图15、图17及图19示意地表示止动板21及止动辊26等，图10、图12、图14、图16、图18及图20分别是与图9、图11、图13、图15、图17及图19对应的时间图。

实际上，通过将止动板21驱动从而止动辊26在谷部221～224间移动，但在图9、图11、图13、图15、图17及图19中记载了止动辊26在止动板21上移动的状态。此外，在图9等中，将切换开始位置设为ST1，将止动辊26的停滞位置设为ST2，将返回位置设为ST3，将停滞状态的止动辊26等用虚线表示。

在本实施方式中，PR间的峰部226形成得比其他峰部227、228高。因而，止动辊26越过峰部226所需要的转矩比越过峰部227、228所需要的转矩大。在图9、图11及图13中，在下段记载了作用于止动辊26的止动转矩，将止动板21向正方向旋转时的转矩记载为正，将向反方向旋转时的转矩记载为负，将马达10能够输出的实际转矩Tm用单点划线记载。

在图10中，从上段起，表示目标换挡挡位、止动辊26的当前位置、驱动模式经过时间Tfb、编码器停滞时间Tenc、低电压异常标志FLG_ve、低电流异常标志FLG_ie、机械锁定异常标志FLG_ml、马达位置及输出轴位置、电池电压Vb及马达电流Im。关于止动辊26的当前位置，将止动辊26处于比峰部226靠谷部221侧的情况记作P，将处于峰部226、227间的情况记作R，将处于峰部227、228间的情况记作N，将处于比峰部228靠谷部224侧的情况记作D。关于马达位置及输出轴位置，将编码器计数值θen设为实线，将输出轴角度θs设为虚线，将目标计数值θcmd设为双点划线，输出轴角度θs设为用齿轮比换算后的值，以与编码器计数值θen匹配。此外，目标计数值θcmd是在反馈控制模式时设定的值，但为了说明，关于开环驱动时也作为与目标换挡挡位对应的值来记载。

此外，在与各谷部221～224的最底部对应的位置记载了作为对应的挡位的P、R、N、D。这里，“谷部的最底部”设为与输出轴15的停止允许范围对应的范围，将止动辊26位于谷部的最底部的状态视为“卡合部件嵌合在谷部中”。此外，低电压判定值Vmin与过电压判定值Vmax之间设为电池电压Vb的正常范围，低电流判定值Ilim与过电流判定值Imax之间设为马达电流Im的正常范围。

图9及图10表示从D挡位向P挡位切换的情况。如图9所示，在因转矩不足而止动辊26不能越过峰部228的情况下，尽管不能越过峰部228，但能给出向谷部224返回的转矩，所以使止动辊26向谷部224返回。

如图10所示，当在时刻x10目标换挡挡位从D挡位向P挡位切换，则在反馈控制模式下将马达10驱动，开始驱动模式经过时间Tfb的计时。当在时刻x11编码器计数值θen停滞，则开始编码器停滞时间Tenc的计时。

当在时刻x12编码器停滞时间Tenc成为编码器停滞判定时间Testp时，由于电池电压Vb比低电压判定值Vmin低，所以将低电压异常标志FLG_ve设为开启。此外，由于马达电流Im比低电流判定值Imin小，所以将低电流异常标志FLG_ie设为开启。在本实施方式中，当编码器停滞时间Tenc成为编码器停滞判定时间Testp时，如果是低电压低电流异常状态，则确定停滞异常。并且，将目标换挡挡位从P挡位向D挡位变更，开始返回控制。

当在时刻x13止动辊26返回到谷部224的最底部，则结束处理。在时间图中，省略了停止控制的记载。此外，如果是反馈控制时，则关于停滞判定，可以代替编码器停滞时间Tenc而使用反馈时的输出轴停滞时间Tout1，也可以并用编码器停滞时间Tenc及输出轴停滞时间Tout1。

图11及图12表示从P挡位向D挡位切换的情况。如图11所示，在因转矩不足而止动辊26不能越过峰部226的情况下，尽管不能越过峰部226，但能给出向谷部221返回的转矩，所以使止动辊26向谷部221返回。

如图12所示，当在时刻x20目标换挡挡位从P挡位向D挡位切换，则以反馈控制模式将马达10驱动，开始驱动模式经过时间Tfb的计时。当在时刻x21编码器计数值θen停滞，则开始编码器停滞时间Tenc的计时。

当在时刻x22编码器停滞时间Tenc成为编码器停滞判定时间Testp时，由于电池电压Vb比低电压判定值Vmin低，所以将低电压异常标志FLG_ve设为开启。此外，由于马达电流Im比低电流判定值Imin小，所以将低电流异常标志FLG_ie设为开启。并且，将目标换挡挡位从D挡位向P挡位切换，开始返回控制。当在时刻x23止动辊26返回到谷部221的最底部，则结束处理。

图13及图14表示从D挡位向P挡位切换的情况。在该例中，虽然给出了使止动辊26越过峰部227、228的转矩，但不能越过峰部226，止动辊26在作为高负荷位置的峰部226的R挡位侧停滞。该情况下，由于在返回方向上存在与作为非驱动挡位的N挡位对应的谷部223，所以使止动辊26向谷部223返回。

如图14所示，时刻x30的处理与图12中的时刻x10的处理是同样的。关于时刻x31的处理，虽然止动辊26的停止位置不同，但处理与图12中的时刻x11是同样的，当编码器计数值θen停滞，则开始编码器停滞时间Tenc的计时。

当在时刻x32驱动模式经过时间Tfb成为经过判定值TH1时，由于电池电压Vb比低电压判定值Vmin低，所以将低电压异常标志FLG_ve设为开启。此外，由于马达电流Im比低电流判定值Imin小，所以将低电流异常标志FLG_ie设为开启。另外，是驱动模式经过时间Tfb先达到经过判定值TH1还是编码器停滞时间Tenc先达到编码器停滞判定时间Testp与判定值的设定及止动辊26的停滞位置有关。

这里，由于在返回方向上存在与作为非驱动挡位的N挡位对应的谷部223，所以将目标换挡挡位从P挡位向N挡位变更，开始返回控制。即，这里，通过返回控制进行控制，以使止动辊嵌合到与切换前的挡位及本来的目标挡位都不同的挡位所对应的谷部中。当在时刻x33止动辊26返回到谷部223的最底部，则结束处理。

图15及图16表示从P挡位向D挡位切换的情况。在该例中，虽然给出了足够挡位切换的转矩，但在图15中的由ST2表示的谷部223与峰部228之间，由于机械锁定而止动辊26停止。另外，机械锁定等因机械性的因素造成的停滞不限于止动辊26从谷部朝向峰部的上升中，在从峰部朝向谷部的下降中也可能发生。在机械锁定的情况下，虽然不能进一步向前前进，但能够回到任意的谷部。这里，如果切换前的挡位是P挡位，则使止动辊26向与作为非驱动挡位的P挡位对应的谷部221返回。

在图16中，除了图10等的各项目以外，还记载了开环驱动时的输出轴停滞时间Tout2、以及开环驱动请求标志FLG_op。图18及图20也是同样的。当在时刻x40目标换挡挡位从P挡位向D挡位切换，则以反馈控制模式将马达10驱动，开始驱动模式经过时间Tfb的计时。此外，当在时刻x41编码器计数值θen停滞，则开始编码器停滞时间Tenc的计时。

当在时刻x42驱动模式经过时间Tfb成为经过判定值TH1时，电池电压Vb比低电压判定值Vmin高，并且马达电流Im比低电流判定值Imin大。即，由于不是低电压低电流异常，所以低电压异常标志FLG_ve及低电流异常标志FLG_ie不被设为开启。在该阶段，例如有可能因编码器信号的异常等机械锁定异常以外的因素而挡位切换没有完成，所以在该阶段不对停滞异常进行确定。此外，开环驱动请求标志FLG_op被设为开启，向开环驱动模式转移，开始开环驱动时的输出轴停滞时间Tout2的计时。

在尽管进行了开环驱动模式下的驱动控制但输出轴角度θs的停滞没有消除的情况下，判定为发生了机械锁定异常，在输出轴停滞时间Tout2成为输出轴停滞判定时间Tostp2的时刻x43，将机械锁定异常标志FLG_ml设为开启。即，在驱动模式经过时间Tfb达到了经过判定值TH1时或者编码器停滞时间Tenc达到了编码器停滞判定时间Testp时，如果不是低电压低电流异常状态，则向开环驱动转移，在开环驱动下挡位切换也没有完成的情况下，确定停滞异常。

接着，将目标换挡挡位从D挡位向P挡位切换，开始返回控制。当在时刻x44止动辊26返回到谷部221的最底部，则结束处理。另外，在本实施方式中，在机械锁定异常时，以开环驱动模式进行返回控制，但如果编码器计数值θen是正常的，也可以以反馈控制模式进行返回控制。

图17及图18表示从D挡位向P挡位切换的情况。在该例中，虽然给出了足够挡位切换的转矩，但在图17中的由ST2表示的峰部227与谷部222之间，由于机械锁定而止动辊26停止。这里，由于止动辊26在到达ST2之前通过了与作为非驱动挡位的N挡位对应的谷部223，所以使止动辊26向谷部223返回。

如图18所示，当在时刻x50目标换挡挡位从D挡位向P挡位切换，则以反馈控制模式将马达10驱动，开始驱动模式经过时间Tfb的计时。当在时刻x51编码器计数值θen停滞，则开始编码器停滞时间Tenc的计时。

时刻x52的处理与图16中的时刻x42的处理是同样的，当驱动模式经过时间Tfb成为经过判定值TH1时，由于不是低电压低电流异常，所以低电压异常标志FLG_ve及低电流异常标志FLG_ie不被设为开启，开环驱动请求标志FLG_op被设为开启，向开环驱动模式转移。此外，开始开环驱动时的输出轴停滞时间Tout2的计时。

在时刻x53，判定为在输出轴停滞时间Tout2成为输出轴停滞判定时间Tostp2的时刻x43发生了机械锁定异常，将机械锁定异常标志FLG_ml设为开启。并且，将目标换挡挡位从P挡位向N挡位切换，开始返回控制。当在时刻x54止动辊26返回到谷部223的最底部，则结束处理。

图19及图20表示从R挡位向D挡位切换的情况。在图19中的由ST2表示的谷部222与峰部227之间，由于机械锁定而止动辊26停止。该情况下，由于止动辊26在快要达到与作为非驱动挡位的N挡位对应的谷部223时停止，所以使止动辊26向最近的谷部222返回。

如图20所示，当在时刻x60目标换挡挡位从R挡位向D挡位切换，则以反馈控制模式将马达10驱动，开始驱动模式经过时间Tfb的计时。当在时刻x61编码器计数值θen停滞，则开始编码器停滞时间Tenc的计时。

时刻x62的处理与图16中的时刻x42的处理是同样的，当驱动模式经过时间Tfb成为经过判定值TH1时，由于不是低电压低电流异常，所以低电压异常标志FLG_ve及低电流异常标志FLG_ie不被开启，开环驱动请求标志FLG_op被开启，向开环驱动模式转移。此外，开始开环驱动时的输出轴停滞时间Tout2的计时。

在时刻x63，在输出轴停滞时间Tout2成为输出轴停滞判定时间Tostp2的时刻x63判定为发生了机械锁定异常，将机械锁定异常标志FLG_ml设为开启。并且，将目标换挡挡位从D挡位向R挡位切换，开始返回控制。当在时刻x64止动辊26返回到谷部222的最底部，则结束处理。

在机械锁定的情况下，在即使止动辊26越过了峰部227、但在快要达到与N挡位对应的谷部223的最底部时停止了的情况下，由于无法进一步向前前进，所以通过返回控制向谷部222返回。此外，只要能给出越过峰部226的转矩，就也能使止动辊26返回到谷部221。此外，在止动辊26经过谷部223并且在谷部223与谷部224之间由于机械锁定而停止了的情况下，使止动辊26向对应于N挡位的谷部223返回。

在本实施方式中，在发生了停滞异常的情况下，有被控制为与驾驶员要求换挡挡位不同的换挡挡位的情况。因此，根据切换前的换挡挡位、驾驶员要求换挡挡位及切换完成后的换挡挡位而使警告内容不同。

在驾驶员要求换挡挡位与切换完成时的换挡挡位不同的情况下，向用户报告表示没能进行正常的挡位切换的信息。在切换前的换挡挡位与切换完成后的换挡挡位一致的情况下，向用户报告表示没能进行挡位切换的信息。

进而，在切换完成后的换挡挡位为P挡位的情况下，向用户报告表示车辆是不动的状态的信息。在切换完成后的换挡挡位为P挡位以外的情况下，向用户报告促使驻车制动器的动作的信息。

在本实施方式中，在发生了停滞异常的情况下，通过进行返回控制，避免止动辊26在中间位置处停止而使其嵌合到某个谷部221～224中，由此，能够将手动阀28控制在与某个挡位对应的位置。此外，在能够通过返回控制使止动辊26返回到作为非驱动挡位的P挡位或N挡位的情况下，通过使止动辊26返回到谷部221或谷部223，能够使车辆成为更安全的状态。

如以上说明，本实施方式的换挡挡位控制装置40是对线控换挡系统1进行控制的装置。线控换挡系统1具备马达10、被马达10驱动的输出轴15、以及换挡挡位切换机构20。换挡挡位切换机构20具有止动板21、止动辊26及止动弹簧25。止动板21形成有多个谷部221～224及将谷部221～224分隔的峰部226～228，与输出轴15一起旋转。止动辊26通过马达10的驱动而能够在谷部221～224间移动。止动弹簧25将止动辊26向与谷部221～224嵌合的方向施力。

换挡挡位控制装置40的ECU50具备目标设定部52、驱动控制部54和异常监视部55。目标设定部52设定目标换挡挡位。驱动控制部54对马达10的驱动进行控制，以使止动辊26嵌合到作为与目标换挡挡位对应的谷部221～224的目标谷部中。异常监视部55监视线控换挡系统1的异常。在本实施方式中，异常监视部55检测止动辊26不到达目标谷部而停滞的停滞异常。

驱动控制部54在确定了止动辊26不到达目标谷部而停滞的停滞异常的情况下，对马达10的驱动进行控制，以使止动辊26嵌合到从停滞位置返回的一侧的谷部中。由此，在发生了停滞异常的情况下，也能够不使止动辊26停止在中间位置而使止动辊26嵌入到某个谷部221～224中，所以能够避免手动阀28在中间位置停止。

目标设定部52在停滞异常确定了的情况下，根据停滞位置及挡位切换开始前的换挡挡位的至少一方，再设定目标换挡挡位。由此，能够根据停滞异常的发生状况，将止动辊26嵌入到适当的谷部221～224中。

目标设定部52在停滞异常确定了的情况下，将在从停滞位置返回的一侧最近的谷部所对应的挡位再设定为目标换挡挡位。由此，能够避免手动阀28在中间位置停止。

在停滞异常确定了并且在使止动辊26从停滞位置返回的一侧存在与非驱动挡位对应的谷部的情况下，目标设定部52将非驱动挡位再设定为目标换挡挡位。

详细地讲，在停滞异常确定了并且在挡位切换开始前的换挡挡位是P挡位的情况下，将非驱动挡位设为P挡位，目标设定部52将P挡位再设定为目标换挡挡位。由此，能够将车辆安全地固定。

此外，在停滞异常确定了并且在从挡位切换开始到停滞位置之间经过了N挡位的情况下，将非驱动挡位设为N挡位，目标设定部52将N挡位再设定为目标换挡挡位。由此，能够防止不希望的车辆的驱动。

ECU50还具备在驾驶员要求换挡挡位与切换完成后的换挡挡位不同的情况下向用户报告发生了异常的报告部56。报告部56根据切换前的换挡挡位及切换完成后的换挡挡位，使向用户报告的警告内容不同。由此，能够将异常发生状况向用户适当地通知。

在本实施方式中，线控换挡系统1对应于“换挡挡位切换系统”，马达10对应于“致动器”，止动板21对应于“被驱动部件”，止动弹簧25对应于“施力部件”，止动辊26对应于“卡合部件”。此外，“非驱动挡位”是车辆不被驱动的挡位，在本实施方式中P挡位及N挡位对应于“非驱动挡位”。

(其他实施方式)

在上述实施方式中，检测马达的旋转角的马达旋转角传感器是3相编码器。在其他实施方式中，马达旋转角传感器也可以是2相编码器，除此以外，只要能够检测转子的旋转位置，也可以是旋转变压器等。在上述实施方式中，作为输出轴传感器而例示了电位差计。在其他实施方式中，作为输出轴传感器也可以使用电位差计以外的传感器，也可以将输出轴传感器省略。

在上述实施方式中，马达是永磁铁式的3相无刷马达。在其他实施方式中，马达也可以是SR马达等。在上述实施方式中，在止动板上设有4个谷部。在其他实施方式中，谷部的数量并不限于4个，是几个都可以。例如，也可以将止动板的谷部设为两个，对P挡位和非P挡位进行切换。此外，在上述实施方式中，PR间的峰部226形成得比其他峰部227、228高。在其他实施方式中，PR间的峰部226也可以是与其他峰部227、228相同的高度。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。

在上述实施方式中，在马达轴与输出轴之间设有减速机。关于减速机的详细情况，在上述实施方式中没有言及，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。

本发明所记载的控制部及其方法也可以由通过构成被编程为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而提供的专用计算机实现。或者，本发明所记载的控制部及其方法也可以由通过用一个以上的专用硬件逻辑电路构成处理器而提供的专用计算机实现。或者，本发明所记载的控制部及其方法也可以通过由被编程为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构成的一个以上的专用计算机来实现。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有形记录介质中。以上，本发明完全不限定于上述实施方式，在不脱离其主旨的范围中能够以各种形态实施。

依据实施方式记述了本发明。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在本发明的范畴及思想范围中。

Claims (7)

1.一种换挡挡位控制装置，对换挡挡位切换系统(1)进行控制，该换挡挡位切换系统(1)具备：

致动器(10)；

输出轴(15)，被上述致动器驱动；以及

换挡挡位切换机构(20)，具有形成有多个谷部(221～224)及将上述谷部分隔的峰部(226～228)并与上述输出轴一起旋转的被驱动部件(21)、能够通过上述致动器的驱动而在上述谷部间移动的卡合部件(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)；

上述换挡挡位控制装置的特征在于，

具备：

目标设定部(52)，设定目标换挡挡位；

驱动控制部(54)，控制上述致动器的驱动，以使上述卡合部件与对应于上述目标换挡挡位的上述谷部即目标谷部嵌合；以及

异常监视部(55)，监视异常；

上述驱动控制部，在上述卡合部件不到达上述目标谷部而停滞的停滞异常确定了的情况下，控制上述致动器的驱动，以使上述卡合部件嵌合到使上述卡合部件从停滞位置返回的一侧的上述谷部中。

2.如权利要求1所述的换挡挡位控制装置，其特征在于，

上述目标设定部，在上述停滞异常确定了的情况下，根据上述停滞位置及挡位切换开始前的换挡挡位的至少一方，再设定上述目标换挡挡位。

3.如权利要求2所述的换挡挡位控制装置，其特征在于，

上述目标设定部，在上述停滞异常确定了的情况下，将在从上述停滞位置返回的一侧最近的上述谷部所对应的挡位再设定为上述目标换挡挡位。

4.如权利要求2所述的换挡挡位控制装置，其特征在于，

在上述停滞异常确定了、并且在使上述卡合部件从停滞位置返回的一侧存在与非驱动挡位对应的上述谷部的情况下，

上述目标设定部将上述非驱动挡位再设定为上述目标换挡挡位。

5.如权利要求4所述的换挡挡位控制装置，其特征在于，

在上述停滞异常确定了、并且挡位切换开始前的换挡挡位是P挡位的情况下，将上述非驱动挡位设为P挡位；

上述目标设定部将P挡位再设定为上述目标换挡挡位。

6.如权利要求4所述的换挡挡位控制装置，其特征在于，

在上述停滞异常确定了、并且在从挡位切换开始到达到上述停滞位置之间经过了N挡位的情况下，将上述非驱动挡位设为N挡位；

上述目标设定部将N挡位再设定为上述目标换挡挡位。

7.如权利要求1～6中任一项所述的换挡挡位控制装置，其特征在于，

还具备在驾驶员要求换挡挡位与切换完成后的换挡挡位不同的情况下向用户报告发生了异常的报告部(56)；

上述报告部根据切换开始前的换挡挡位及切换完成后的换挡挡位，使向用户报告的警告内容不同。

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