DE112017004551B4

DE112017004551B4 - Schaltbereichssteuerungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112017004551B4
Application number: DE112017004551.7T
Authority: DE
Inventors: Shigeru Kamio
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2016-09-09
Filing date: 2017-09-07
Publication date: 2023-10-12
Anticipated expiration: 2037-09-08
Also published as: JP6623987B2; JP2018040464A; DE112017004551T5; CN109690149B; US11226037B2; CN109690149A; US20190195357A1; WO2018047924A1

Abstract

Schaltbereichssteuerungsvorrichtung zum Umschalten eines Schaltbereichs durch Steuern des Antriebs eines Motors (10), welcher ein bürstenloser DC-Motor ist, wobei die Schaltbereichssteuerungsvorrichtung aufweist:einen Winkelberechnungsabschnitt (51), welcher derart konfiguriert ist, dass dieser einen tatsächlichen Winkel des Motors basierend auf einem Signal eines Rotationswinkelsensors (13), der einen Rotationswinkel des Motors erfasst, berechnet;einen Geschwindigkeitsberechnungsabschnitt (52), welcher derart konfiguriert ist, dass dieser eine Motorgeschwindigkeit, die einer Drehzahl des Motors entspricht, basierend auf dem tatsächlichen Winkel berechnet,einen Feedback-Steuerungsabschnitt (60), welcher derart konfiguriert ist, dass dieser eine Feedback-Steuerung basierend auf dem tatsächlichen Winkel und der Motorgeschwindigkeit durchführt;einen Stationärphasenbestromungs-Steuerungsabschnitt (70), welcher derart konfiguriert ist, dass dieser eine Stationärphasenbestromungssteuerung durchführt, die eine gemäß dem tatsächlichen Winkel ausgewählte Stationärphase bestromt; undeinen Schaltsteuerungsabschnitt (75), welcher derart konfiguriert ist, dass dieser einen Steuerungszustand des Motors umschaltet, wobei:der Feedback-Steuerungsabschnitt umfasst:einen Sollgeschwindigkeitseinstellabschnitt (62), der eine Sollgeschwindigkeit des Motors basierend auf einer Winkelabweichung, die einer Abweichung zwischen einem gemäß einem Anforderungsschaltbereich bestimmten Sollwinkel und dem tatsächlichen Winkel entspricht, einstellt;einen Feedback-Wert-Einstellabschnitt (63), welcher einen Geschwindigkeits-Feedback-Wert für eine Rückkopplung gemäß einem Geschwindigkeitszustand des Motors einstellt, undeine Steuerungsvorrichtung (65), welche einen Feedback-Tastverhältnis-Befehlswert berechnet, um eine Übereinstimmung zwischen der Sollgeschwindigkeit und der Motorgeschwindigkeit zu bewirken;der Schaltsteuerungsabschnitt die Feedback-Steuerung für den Steuerungszustand auswählt, wenn der Anforderungsschaltbereich gewechselt wird;der Schaltsteuerungsabschnitt den Steuerungszustand von der Feedback-Steuerung auf die Stationärphasenbestromungssteuerung umschaltet, wenn die Winkelabweichung kleiner oder gleich einer Winkelbestimmungsschwelle ist, wobeider Geschwindigkeitszustand einen Beschleunigungszustand, einen stabilen Zustand und einen Verzögerungszustand umfasst; undder Feedback-Wert-Einstellabschnitt derart konfiguriert ist, dass diesereine Phasenvorlaufkompensation zum Vorverschieben einer Phase der Motorgeschwindigkeit durchführt, wenn der Geschwindigkeitszustand dem stabilen Zustand oder dem Verzögerungszustand entspricht, und einen Geschwindigkeitsphasenvorlaufwert als den Geschwindigkeits-Feedback-Wert bestimmt, unddie Phasenvorlaufkompensation nicht durchführt, wenn der Geschwindigkeitszustand dem Beschleunigungszustand entspricht, und die Motorgeschwindigkeit als den Geschwindigkeits-Feedback-Wert bestimmt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Schaltbereichssteuerungsvorrichtung.
Allgemeiner Stand der Technik
Eine herkömmlich bekannte Schaltbereichsumschaltvorrichtung schaltet einen Schaltbereich durch Steuern eines Motors gemäß einer von einem Fahrer vorbestimmten Schaltbereichsumschaltanforderung um. Beispielsweise verwendet Patentliteratur 1 einen geschalteten Reluktanzmotor als eine Antriebsquelle eines Schaltbereichsumschaltmechanismus. Der geschaltete Reluktanzmotor wird im Folgenden als „SR-Motor“ bezeichnet.
Literatur des Stands der Technik
Patentliteratur
Patentliteratur 1 : JP 4385768 B2
Weiterer Stand der Technik ist in folgendem Dokument offenbart.
US 2004 / 0 066 166 A1 offenbart ein Motorsteuergerät mit Phasenkorrektur der Stromzufuhr. In einer motorgetriebenen Schaltvorrichtung zur Positionsverschiebung wird, wenn die Differenz zwischen einer Zielposition und der Drehposition eines Rotors kleiner geworden ist als ein vorgeschriebener Wert in einer Motorrückkopplungssteuerung, ein Übergang zu einer Verzögerungssteuerung vorgenommen. Ein Phasenvorvorlaufkorrekturbetrag zur Korrektur des Phasenvorlaufs der Stromversorgungsphase in Bezug auf die Rotordrehphase wird in Übereinstimmung mit der Rotordrehzahl eingestellt. Auf diese Weise wird eine für die Rotordrehzahl geeignete Bremskraft auf den Rotor ausgeübt und der Rotor kann sanft abgebremst werden, wenn er sich der Zielposition nähert. Darüber hinaus werden in dem Zeitraum, in dem die Stromversorgung des Motors ausgeschaltet ist, die Schaltpositionsbestimmungsbereiche breiter eingestellt als in dem Zeitraum, in dem die Stromversorgung des Motors eingeschaltet ist.
Kurzfassung der Erfindung
Der SR-Motor ohne Permanentmagnet weist eine einfache Struktur auf. Andererseits weist ein Motor mit einem Permanentmagneten, wie ein bürstenloser Gleichstrom (DC)-Motor, eine höhere Reaktionsfähigkeit bzw. ein höheres Ansprechverhalten als dieses des SR-Motors auf. Wenn jedoch eine Feedback- bzw. Rückkopplungsverstärkung erhöht wird, um das Ansprechverhalten zu erhöhen, kann durch einen Effekt eines Rastmoments oder dergleichen bei einem Stopp des Motors ein Nachlaufen (Hunting) verursacht werden.
Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es, eine Schaltbereichssteuerungsvorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, den Antrieb eines Motors, der mit dem Umschalten eines Schaltbereichs in Zusammenhang steht, geeignet zu steuern.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der sich daran anschließenden Ansprüche.
Eine Schaltbereichssteuerungsvorrichtung der vorliegenden Offenbarung schaltet einen Schaltbereich durch Steuern des Antriebs eines Motors um und umfasst einen Feedback-Steuerungsabschnitt, einen Stationärphasenbestromungs-Steuerungsabschnitt und einen Schaltsteuerungsabschnitt.
Der Feedback-Steuerungsabschnitt führt eine Feedback-Steuerung basierend auf einem tatsächlichen Winkel des Motors und einer Motorgeschwindigkeit durch, die einer Drehzahl des Motors entspricht. Der Stationärphasenbestromungs-Steuerungsabschnitt führt eine Stationärphasenbestromungssteuerung durch, um eine Stationärphase zu bestromen, die gemäß dem tatsächlichen Winkel ausgewählt ist. Der Schaltsteuerungsabschnitt schaltet einen Steuerungszustand des Motors um.
Wenn ein Anforderungsschaltbereich umgeschaltet bzw. gewechselt wird, schaltet der Schaltsteuerungsabschnitt den Steuerungszustand auf die Feedback-Steuerung um. Wenn eine Winkelabweichung, die einer Abweichung zwischen einem gemäß dem Anforderungsschaltbereich bestimmten Sollwinkel und dem tatsächlichen Winkel bzw. Ist-Winkel entspricht, kleiner oder gleich einer Winkelbestimmungsschwelle wird, schaltet der Schaltsteuerungsabschnitt den Steuerungszustand von der Feedback-Steuerung auf die Stationärphasenbestromungssteuerung um.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann das Ansprechverhalten verbessert werden, indem die Feedback-Steuerung ausgewählt wird, wenn der Anforderungsschaltbereich umgeschaltet bzw. gewechselt wird. Darüber hinaus kann der Motor geeignet gestoppt werden, indem die Feedback-Steuerung auf die Stationärphasenbestromungssteuerung umgeschaltet wird, wenn sich der Ist-Winkel dem Sollwinkel annähert. Auf diese Art und Weise kann der mit dem Umschalten des Schaltbereichs in Zusammenhang stehende Antrieb des Motors geeignet gesteuert werden.
Kurze Beschreibung der Abbildungen
Die Vorstehende und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung ersichtlicher, die unter Bezugnahme auf die beigefügten Abbildungen ausgeführt ist, wobei:

1 eine perspektivische Ansicht ist, welche ein Shift-by-Wire-System gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt;
2 eine schematische Konfigurationsabbildung ist, welche das Shift-by-Wire-System gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
3 ein Schaltplan ist, welcher einen Motor und einen Motortreiber gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
4 ein Blockdiagramm ist, welches eine Schaltbereichssteuerungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
5 ein erläuterndes Diagramm ist, welches eine Sollgeschwindigkeitseinstellung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
6A ein erläuterndes Diagramm ist, welches ein FF-Tastverhältnis in einem Beschleunigungszustand gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
6B ein erläuterndes Diagramm ist, welches ein FF-Tastverhältnis in einem stabilen bzw. stationären Zustand gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
6C ein erläuterndes Diagramm ist, welches ein FF-Tastverhältnis in einem Verzögerungszustand gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
7 ein Flussdiagramm ist, welches einen Schaltsteuerungsprozess gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
8 ein Flussdiagramm ist, welches die Feedback-Steuerung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
9 ein Zeitdiagramm ist, welches den Schaltsteuerungsprozess gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
10 ein Flussdiagramm ist, welches einen Schaltsteuerungsprozess gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt;
11A ein erläuterndes Diagramm ist, welches einen überschießenden Betrag bzw. Überschießbetrag gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt; und
11B ein erläuterndes Diagramm ist, welches eine Beziehung zwischen einer Anlaufrate zu einer Steuerungsuntergrenze und dem Überschießbetrag gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.

Detaillierte Beschreibung
Eine Schaltbereichssteuerungsvorrichtung wird im Folgenden anhand der Abbildungen beschrieben. Bei einer Vielzahl von hierin beschriebenen Ausführungsformen sind im Wesentlichen identischen Komponenten identische Bezugszeichen zugewiesen und diese werden nicht wiederholt erläutert.
(Erste Ausführungsform)
Die 1 bis 9 zeigen eine Schaltbereichssteuerungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform.
Wie in den 1 und 2 gezeigt ist, umfasst ein Shift-by-Wire-System 1 einen Motor 10, einen Schaltbereichsumschaltmechanismus 20, einen Parkverriegelungsmechanismus 30, eine Schaltbereichssteuerungsvorrichtung 40 und dergleichen.
Der Motor 10 rotiert, wenn dieser elektrische Leistung von einer Batterie 45 (siehe 3) aufnimmt, die an einem nicht gezeigten Fahrzeug montiert ist, um als eine Antriebsquelle des Schaltbereichsumschaltmechanismus 20 zu dienen. Der Motor 10 ist in der Lage, den Stromwert durch eine Feedback-Steuerung zu verändern, und dieser kann einen Befehl für jede Phase verändern. Der Motor 10 der vorliegenden Ausführungsform entspricht einem bürstenlosen Permanentmagnet-DC-Motor. Wie in 3 gezeigt ist, umfasst der Motor 10 zwei Paare von Wicklungssätzen 11 und 12. Der erste Wicklungssatz 11 weist eine U1-Spule 111, eine V1-Spule 112 und eine W1-Spule 113 auf. Der zweite Wicklungssatz 12 weist eine U2-Spule 121, eine V2-Spule 122 und eine W2-Spule 123 auf.
Wie in 2 gezeigt ist, erfasst ein Encoder 13 eine Rotationsposition eines nicht gezeigten Rotors des Motors 10. Der Encoder 13 entspricht beispielsweise einem magnetischen Rotationsencoder, und dieser ist aus einem Magneten, der mit dem Rotor als ein Körper rotiert, einer integrierten Hall-Schaltung (IC) zur Magnetismuserfassung und anderen aufgebaut. Der Encoder 13 gibt Impulssignale einer A-Phase und einer B-Phase bei vorbestimmten Winkelintervallen synchron zur Rotation des Rotors aus.
Zwischen einer Motorwelle und einer Ausgangswelle 15 des Motors 10 ist ein Untersetzungsgetriebe bzw. Drehzahlminderer 14 vorgesehen, um eine Drehzahl des Motors 10 zu reduzieren und die Rotation an die Ausgangswelle 15 abzugeben. Auf diese Art und Weise wird die Rotation des Motors 10 auf den Schaltbereichsumschaltmechanismus 20 übertragen. An der Ausgangswelle 15 ist ein Ausgangswellensensor 16 zum Erfassen eines Winkels der Ausgangswelle 15 vorgesehen. Der Ausgangswellensensor 16 entspricht beispielsweise einem Potentiometer.
Wie in 1 gezeigt ist, umfasst der Schaltbereichsumschaltmechanismus 20 eine Sperrplatte 21, eine Sperrfeder 25 und andere, und überträgt eine von dem Untersetzungsgetriebe 14 ausgegebene Rotationsantriebskraft auf ein manuelles Ventil 28 und den Parkverriegelungsmechanismus 30.
Die Sperrplatte 21 ist an der Ausgangswelle 15 fixiert und wird durch den Motor 10 angetrieben. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist eine Richtung, in der sich die Sperrplatte 21 von einem Basisabschnitt der Sperrfeder 25 wegbewegt, als eine positive Rotationsrichtung definiert, und eine Richtung, in der sich die Sperrplatte 21 hin zu dem Basisabschnitt bewegt, ist als eine negative Rotationsrichtung definiert.
Die Sperrplatte 21 umfasst einen Stift 24, der parallel zu der Ausgangswelle 15 vorsteht. Der Stift 24 ist mit dem manuellen Ventil 28 verbunden. Wenn die Sperrplatte 21 vom Motor 10 angetrieben wird, bewegt sich das manuelle Ventil 28 in einer axialen Richtung hin und her. Genauer gesagt, wandelt der Schaltbereichsumschaltmechanismus 20 eine Rotationsbewegung des Motors 10 in eine lineare Bewegung um und überträgt die lineare Bewegung auf das manuelle Ventil 28. Das manuelle Ventil 28 ist in einem Ventilkörper 29 enthalten. Wenn sich das manuelle Ventil 28 in der axialen Richtung hin und her bewegt, wird ein Hydraulikdruckzuführpfad zu einer nicht gezeigten Hydraulikkupplung umgeschaltet, um einen Eingriffszustand der Hydraulikkupplung zu verändern. Auf diese Art und Weise wird das Umschalten eines Schaltbereichs erreicht.
In einem der Sperrfeder 25 benachbarten Bereich der Sperrplatte 21 sind vier Aussparungen 22 jeweils zum Halten des manuellen Ventils 28 in einer einem zugeordneten Bereich entsprechenden Position ausgebildet. Die Aussparungen 22 sind entsprechend den Bereichen von D, N, R und P ausgehend von der Basisabschnittseite der Sperrfeder 25 entsprechend ausgebildet.
Die Sperrfeder 25 entspricht einem elastisch verformbaren plattenförmigen Element. An einer Spitze der Sperrfeder 25 ist eine Sperrwalze 26 vorgesehen. Die Sperrwalze 26 passt in eine der Aussparungen 22.
Die Sperrfeder 25 spannt die Sperrwalze 26 hin zu der Rotationsmitte der Sperrplatte 21 vor. Wenn eine Rotationskraft, die größer oder gleich als eine vorbestimmte Kraft ist, auf die Sperrplatte 21 aufgebracht wird, wird die Sperrfeder 25 elastisch verformt. Folglich bewegt sich die Sperrwalze 26 entlang der Aussparungen 22. Wenn die Sperrwalze 26 bei irgendeiner der Aussparungen 22 eingepasst wird, wird das Schwenken der Sperrplatte 21 reguliert. Dementsprechend werden die axiale Position des manuellen Ventils 28 und der Zustand des Parkverriegelungsmechanismus 30 bestimmt, um einen Schaltbereich eines Automatikgetriebes 5 festzulegen.
Der Parkverriegelungsmechanismus 30 umfasst einen Parkstab 31, einen Kegel bzw. Konus 32, eine Parkverriegelungsstange bzw. Parkverriegelungsklinke 33, einen Schaftabschnitt 34 und ein Parkzahnrad 35.
Der Parkstab 31 hat im Wesentlichen eine L-Form. Ein Ende 311 des Parkstabs 31 ist an der Sperrplatte 21 fixiert. Der Konus 32 ist an einem entgegengesetzten Ende 312 des Parkstabs 31 vorgesehen. Der Kegel 32 besitzt einen Durchmesser, der hin zu dem entgegengesetzten Ende 312 abnimmt. Wenn die Sperrplatte 21 in der negativen Rotationsrichtung schwenkt, bewegt sich der Kegel 32 in einer Richtung eines Pfeils P.
Die Parkverriegelungsstange 33 stößt an eine konische Oberfläche des Kegels 32 und schwenkt um den Schaftabschnitt 34. Die Parkverriegelungsstange 33 umfasst einen Vorsprung 331, der mit dem Parkzahnrad 35 in Eingriff gebracht werden kann und sich an einer Position benachbart zu dem Parkzahnrad 35 befindet. Wenn sich der Kegel 32 durch eine Rotation der Sperrplatte 21 in der negativen Rotationsrichtung in der Richtung des Pfeils P bewegt, wird die Parkverriegelungsstange 33 nach oben gedrückt, um einen Eingriff zwischen dem Vorsprung 331 und dem Parkzahnrad 35 zu erreichen. Bewegt sich der Kegel 32 dagegen durch eine Rotation der Sperrplatte 21 in der positiven Rotationsrichtung in einer Richtung eines Pfeils NotP, wird der Eingriff zwischen dem Vorsprung 331 und dem Parkzahnrad 35 gelöst.
Das Parkzahnrad 35 ist auf einer nicht gezeigten Achse so angeordnet, dass dieses mit dem Vorsprung 331 der Parkverriegelungsstange 33 in Eingriff gebracht werden kann. Die Rotation der Achse wird während eines Eingriffs zwischen dem Parkzahnrad 35 und dem Vorsprung 331 reguliert. Zu der Zeit eines anderen Schaltbereichs als dem P-Bereich, das heißt, eines Nicht-P-Bereichs, ist das Parkzahnrad 35 durch die Parkverriegelungsstange 33 nicht verriegelt. In diesem Zustand wird die Rotation der Achse durch den Parkverriegelungsmechanismus 30 nicht reguliert. Während des Schaltbereichs des P-Bereichs ist das Parkzahnrad 35 durch die Parkverriegelungsstange 33 verriegelt. In diesem Zustand wird die Rotation der Achse reguliert.
Wie in den 2 und 3 gezeigt ist, umfasst die Schaltbereichssteuerungsvorrichtung 40 Motortreiber 41 und 42, eine elektronische Steuerungseinheit (ECU) 50 und weitere.
Der Motortreiber 41 entspricht einem Dreiphasen-Wechselrichter, welcher die Bestromung des ersten Wicklungssatzes 11 umschaltet, und dieser ist mit Schaltelementen 411 bis 416 brückenverschaltet. Ein Ende der U1-Spule 111 ist mit einem Verbindungspunkt zwischen dem Paar von U-Phasen-Schaltelementen 411 und 414 verbunden. Ein Ende der V1-Spule 112 ist mit einem Verbindungspunkt zwischen dem Paar von V-Phasen-Schaltelementen 412 und 415 verbunden. Ein Ende der W1-Spule 113 ist mit einem Verbindungspunkt zwischen dem Paar von W-Phasen-Schaltelementen 413 und 416 verbunden. Entgegengesetzte Enden der Spulen 111 bis 113 sind durch einen Verbindungsabschnitt 115 verbunden.
Der Motortreiber 42 entspricht einem Dreiphasen-Wechselrichter, welcher die Bestromung des zweiten Wicklungssatzes 12 umschaltet, und dieser ist mit Schaltelementen 421 bis 426 brückenverschaltet. Ein Ende der U2-Spule 121 ist mit einem Verbindungspunkt zwischen dem Paar von U-Phasen-Schaltelementen 421 und 424 verbunden. Ein Ende der V2-Spule 122 ist mit einem Verbindungspunkt zwischen dem Paar von V-Phasen-Schaltelementen 422 und 425 verbunden. Ein Ende der W2-Spule 123 ist mit einem Verbindungspunkt zwischen dem Paar von W-Phasen-Schaltelementen 423 und 426 verbunden. Entgegengesetzte Enden der Spulen 121 bis 123 sind durch einen Verbindungsabschnitt 125 verbunden.
Die Schaltelemente 411 bis 416 und 421 bis 426 bei der vorliegenden Ausführungsform, welche Metalloxid-Silizium-Feldeffekttransistoren (MOSFETs) entsprechen, können durch andere Elemente, wie Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBTs), aufgebaut sein.
Zwischen dem Motortreiber 41 und der Batterie 45 ist ein Motorrelais 46 vorgesehen. Zwischen dem Motortreiber 42 und der Batterie 45 ist ein Motorrelais 47 vorgesehen. Während ein Startschalter, wie ein Zündschalter, angeschaltet ist, sind die Motorrelais 46 und 47 angeschaltet, um den Motor 10 mit elektrischer Leistung zu versorgen. Während der Startschalter abgeschaltet ist, sind die Motorrelais 46 und 47 abgeschaltet, um die Zuführung von elektrischer Leistung zu dem Motor 10 zu stoppen.
Auf der Hochpotentialseite der Batterie 45 ist ein Spannungssensor 48 zum Erfassen einer Batteriespannung V vorgesehen.
Ein nicht gezeigter Stromsensor zum Erfassen eines Motorstroms Im ist an jedem der Motortreiber 41 und 42 vorgesehen.
Die ECU 50 steuert den Antrieb des Motors 10 durch Steuern von An- und Aus-Betätigungen der Schaltelemente 411 bis 416 und 421 bis 426. Die ECU 50 steuert ferner den Antrieb von Schalthydraulikdruck-Steuerungssolenoiden 6 basierend auf einer Fahrzeuggeschwindigkeit, einem Gaspedalöffnungsgrad, einem Fahreranforderungsschaltbereich oder dergleichen. Die Gangposition wird durch Steuern der Schalthydraulikdruck-Steuerungssolenoide 6 gesteuert. Die Anzahl der vorgesehenen Schalthydraulikdruck-Steuerungssolenoide 6 ist gemäß der Anzahl der Schaltpositionen oder dergleichen bestimmt. Bei der vorliegenden Ausführungsform steuert die eine ECU 50 den Antrieb des Motors 10 und der Solenoide 6. Eine Motor-ECU für eine Motorsteuerung, die zum Steuern des Motors 10 vorgesehen ist, kann jedoch getrennt von einer AT-ECU für eine Solenoidsteuerung vorgesehen sein. Nachfolgend wird hauptsächlich die Fahrsteuerung des Motors 10 beschrieben.
Die ECU 50 umfasst einen Winkelberechnungsabschnitt 51, einen Geschwindigkeitsberechnungsabschnitt 52, einen Feedback-Steuerungsabschnitt 60, einen Stationärphasenbestromungs-Steuerungsabschnitt 70, einen Schaltsteuerungsabschnitt 75 und andere, und dieser ist hauptsächlich aus einem Mikrocomputer oder dergleichen aufgebaut. Jede durch die ECU 50 durchgeführte Verarbeitung kann einer Softwareverarbeitung, die durch die CPU unter einem Programm ausgeführt wird, das im Vorhinein in einer substantiellen Speichervorrichtung, wie einem ROM, gespeichert wird, oder einer Hardwareverarbeitung, die durch eine dedizierte elektronische Schaltung ausgeführt wird, entsprechen.
Der Winkelberechnungsabschnitt 51 berechnet einen tatsächlichen Zählwert Cen, der einem Zählwert des Encoders 13 entspricht, basierend auf A-Phasen- und B-Phasenimpulsen, die von dem Encoder 13 ausgegeben werden. Der tatsächliche Zählwert Cen entspricht einem Wert, der einem tatsächlichen mechanischen Winkel und einem elektrischen Winkel des Motors 10 entspricht. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird der tatsächliche Zählwert Cen als ein „Ist-Winkel“ bezeichnet.
Der Geschwindigkeitsberechnungsabschnitt 52 berechnet eine Motorgeschwindigkeit Msp, die einer Drehzahl des Motors 10 entspricht, basierend auf dem tatsächlichen Zählwert Cen.
Der Feedback-Steuerungsabschnitt 60 umfasst einen Winkelabweichungsberechnungsabschnitt 61, einen Sollgeschwindigkeitseinstellabschnitt 62, einen Feedback-Wert-Einstellabschnitt 63, einen Geschwindigkeitsabweichungsberechnungsabschnitt 64, eine Steuerungsvorrichtung 65, einen Feedforward-Korrekturwert-Berechnungsabschnitt 66, einen Feedforward-Term-Korrekturabschnitt 67, einen Spannungskorrekturabschnitt 68 und einen Pulsweitenmodulations (PWM)-Signalerzeugungsabschnitt 69. Im Folgenden wird Feedback als „FB“ bezeichnet, während Feedforward als „FF“ bezeichnet wird, wo dies geeignet ist.
Der Winkelabweichungsberechnungsabschnitt 61 berechnet eine Differenz zwischen einem Soll-Zählwert Cen*, der einem Fahreranforderungsschaltbereich entspricht, der durch eine Betätigung eines nicht gezeigten Schalthebels oder dergleichen eingegeben wird, und dem tatsächlichen Zählwert bzw. Ist-Zählwert Cen. Ein Absolutwert einer Differenz zwischen dem Soll-Zählwert Cen* und dem tatsächlichen Zählwert Cen wird im Folgenden als Winkelabweichung e bezeichnet.
Der Sollgeschwindigkeitseinstellabschnitt 62 berechnet eine Soll-Motorgeschwindigkeit Msp*, die einer Sollgeschwindigkeit des Motors 10 entspricht, basierend auf der Winkelabweichung e. Unter Bezugnahme auf ein in 5 dargestelltes Kennfeld ist die Soll-Motorgeschwindigkeit Msp* beispielsweise auf eine größere bzw. höhere Geschwindigkeit eingestellt, wenn die Winkelabweichung e in einem Fall zunimmt, in dem die Winkelabweichung e kleiner oder gleich einem vorbestimmten Wert ea ist, und diese ist in einem Fall, in dem die Winkelabweichung e größer als der vorbestimmte Wert ea ist, auf einen vorbestimmten Maximalwert eingestellt. Zusätzlich ist die Soll-Motorgeschwindigkeit Msp* mit steigender Batteriespannung V auf einen größeren Wert eingestellt.
Der FB-Wert-Einstellabschnitt 63 stellt einen Geschwindigkeits-Feedback-Wert Msp_fb für ein Feedback bzw. eine Rückkopplung gemäß einem Geschwindigkeitszustand des Motors 10 ein.
Bei der vorliegenden Ausführungsform umfasst der Geschwindigkeitszustand des Motors 10 einen Beschleunigungszustand, einen stabilen bzw. stationären Zustand und einen Verzögerungszustand. Ein dem Geschwindigkeitszustand entsprechender Geschwindigkeitsmodus umfasst einen „Modus 1“ für den Beschleunigungszustand, einen „Modus 2“ für den stationären Zustand und einen „Modus 3“ für den Verzögerungszustand. Der Geschwindigkeitsmodus umfasst ferner einen „Modus 4“ für einen Zustand, der eine später beschriebene Stationärphasenbestromung durchführt, und einen „Modus 0“ für einen Zustand Bestromung-Aus. Die den jeweiligen Modi entsprechenden Zustände werden im Folgenden als „Steuerungszustände“ bezeichnet, wo dies geeignet ist.
Wenn der Geschwindigkeitszustand des Motors 10 dem Modus 2 oder dem Modus 3 entspricht, das heißt, dem stationären Zustand oder dem Verzögerungszustand, führt der FB-Wert-Einstellabschnitt 63 eine Phase-Lead-Kompensation bzw. eine Phasenvorlaufkompensation zum Vorverschieben der Phase der Motorgeschwindigkeit Msp durch und bezeichnet bzw. bestimmt einen Geschwindigkeitsphasenvorlaufwert Msp_pl als den Geschwindigkeits-Feedback-Wert Msp_fb. Wenn der Geschwindigkeitszustand des Motors 10 dem Modus 1 entspricht, das heißt dem Beschleunigungszustand, bezeichnet der FB-Wert-Einstellabschnitt 63 die Motorgeschwindigkeit Msp als den Geschwindigkeits-Feedback-WertMsp_fb, ohne eine Phasenvorlaufkompensation durchzuführen. Es wird angenommen, dass der Geschwindigkeitsphasenvorlaufwert Msp_pl auch in einem Konzept der „Motorgeschwindigkeit“ enthalten ist.
Der Geschwindigkeitsabweichungsberechnungsabschnitt 64 berechnet eine Geschwindigkeitsabweichung ΔMsp zwischen der Soll-Motorgeschwindigkeit Msp* und dem Geschwindigkeits-Feedback-Wert Msp _fb.
Die Steuerungsvorrichtung 65 berechnet ein FB-Tastverhältnis D_fb beispielsweise durch Durchführen einer P-Regelung oder einer PI-Regelung, so dass die Geschwindigkeitsabweichung ΔMsp zu 0 wird, wobei die Soll-Motorgeschwindigkeit Msp* und der Geschwindigkeits-Feedback-Wert Msp _fb übereinstimmen.
Der FF-Korrekturwert-Berechnungsabschnitt 66 berechnet ein FF-Tastverhältnis D_ff entsprechend dem Geschwindigkeitszustand des Motors 10.
Das FF-Tastverhältnis D_ff in dem Beschleunigungszustand entspricht einem maximalen Beschleunigungs-Tastverhältnis, das basierend auf einem in 6A oder anderen gezeigten Kennfeld berechnet wird und mit zunehmender Motorgeschwindigkeit Msp zunimmt. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird ein solcher Wert des FF-Tastverhältnisses D_ff berechnet, der für eine Zeitdauer, bis die Motorgeschwindigkeit Msp die Soll-Motorgeschwindigkeit Msp* oder höher erreicht, zu einem maximalen Tastverhältnis wird.
Das FF-Tastverhältnis D_ffin dem stationären Zustand entspricht einem Geschwindigkeitserhaltungstastverhältnis, das basierend auf einem Kennfeld oder dergleichen, wie in 6B gezeigt, berechnet wird. Das Geschwindigkeitserhaltungstastverhältnis entspricht einem Tastverhältnis zum Halten der Motorgeschwindigkeit Msp ohne Last, und dieses steigt mit zunehmender Motorgeschwindigkeit Msp.
Das FF-Tastverhältnis D_ff in dem Verzögerungszustand entspricht einem Verzögerungskorrekturtastverhältnis, das basierend auf einem Kennfeld oder dergleichen, wie in 6C gezeigt, berechnet wird. Das Verzögerungskorrekturtastverhältnis entspricht einem Korrekturtastverhältnis zur Schaffung der Soll-Motorgeschwindigkeit Msp*. Das Verzögerungskorrekturtastverhältnis besitzt einen negativen Wert, wenn der Motor 10 in der positive Richtung rotiert, und nimmt mit zunehmender Motorgeschwindigkeit Msp ab. Mit anderen Worten, ein Absolutwert des Verzögerungskorrekturtastverhältnisses wird mit zunehmender Motorgeschwindigkeit Msp größer.
6 zeigt den in der positiven Richtung rotierenden Motor 10. Wenn der Motor 10 in der negativen Richtung rotiert, wird das Vorzeichen des FF-Tastverhältnisses D_ff umgekehrt. Bei der hierin beschriebenen Ausführungsform wird das FF-Tastverhältnis D_ff basierend auf der Motorgeschwindigkeit Msp berechnet. Das FF-Tastverhältnis D_ff kann jedoch anstelle der Motorgeschwindigkeit Msp basierend auf der Soll-Motorgeschwindigkeit Msp* berechnet werden.
Der FF-Term-Korrekturabschnitt 67 korrigiert das FB-Tastverhältnis D_fb unter Verwendung des FF-Tastverhältnisses D_ff, um einen Tastverhältnis-Befehlswert zu berechnen. Der FF-Term-Korrekturabschnitt 67 der vorliegenden Ausführungsform entspricht einem Addierer, der das FF-Tastverhältnis D_ff zu dem FB-Tastverhältnis D_fb addiert, um einen Tastverhältnis-Befehlswert D zu berechnen.
Der Spannungskorrekturabschnitt 68 korrigiert den Tastverhältnis-Befehlswert D basierend auf einer Batteriespannung V. Ein nach der Spannungskorrektur erhaltener Wert wird im Folgenden als „Tastverhältnis-Befehlswert“ bezeichnet.
Basierend auf dem Tastverhältnis-Befehlswert und dem tatsächlichen Zählwert Cen erzeugt der PWM-Signalerzeugungsabschnitt 69 Befehlssignale mit Bezug auf ein Umschalten der Schaltelemente 411 bis 416 und 421 bis 426. Der PWM-Signalerzeugungsabschnitt 69 passt die Befehlssignale an, so dass der Motorstrom Im einen Stromgrenzwert Im_max nicht überschreitet.
Bei der Feedback-Steuerung der vorliegenden Ausführungsform kann die Intensität des durch die Spulen 111 bis 113 und 121 bis 123 fließenden Stroms und das Drehmoment durch das Durchführen einer PWM-Steuerung oder dergleichen zur Tastverhältnisveränderung variiert werden.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird der Antrieb des Motors 10 durch eine Rechtecksignalsteuerung mit einer 120°-Bestromung gesteuert. Bei der Rechtecksignalsteuerung mit der 120°-Bestromung werden das hochpotentialseitige Schaltelement der ersten Phase und das niederpotentialseitige Schaltelement der zweiten Phase angeschaltet. Darüber hinaus wechselt die Bestromungsphase durch Umschalten einer Kombination aus der ersten Phase und der zweiten Phase für jeweils 60 elektrische Grad bzw. Winkel. In diesem Fall wird in den Wicklungssätzen 11 und 12 ein rotierendes Magnetfeld erzeugt und rotiert den Motor 10. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist eine Rotationsrichtung des Motors 10 zu der Zeit der Rotation der Ausgangswelle 15 in der positiven Rotationsrichtung als eine positive Richtung definiert. Ein Tastverhältnis zu der Zeit der Ausgabe eines positiven Drehmoments von dem Motor 10 wird positiv, und ein Tastverhältnis zu der Zeit der Ausgabe eines negativen Drehmoments wird negativ, mit einem möglichen Tastverhältnisbereich, der -100 [%] bis 100 [%] abdeckt. Das heißt, das Tastverhältnis wird zu der Zeit der positiven Rotation des Motors 10 positiv und zu der Zeit der negativen Rotation des Motors 10 negativ. Wenn ein Bremsmoment (das heißt, ein negatives Drehmoment) erzeugt wird, um die positive Rotation des Motors 10 zu stoppen, entspricht die Rotationsrichtung des Motors 10 der positiven Rotationsrichtung. Das Tastverhältnis wird jedoch negativ. Gleichermaßen wird das Tastverhältnis positiv, wenn ein Bremsmoment erzeugt wird, um die Rotation des in der negativen Richtung rotierenden Motors 10 zu stoppen.
Der Stationärphasenbestromungs-Steuerungsabschnitt 70 führt die Stationärphasenbestromungssteuerung durch. Die Stationärphasenbestromungssteuerung, die einer Steuerung zum Stoppen der Rotation des Motors 10 entspricht, wählt eine Stationärphase entsprechend einem elektrischen Winkel aus und steuert die Schaltelemente 411 bis 416 und 421 bis 426, so dass in der ausgewählten Stationärphase ein Strom in einer vorbestimmten Richtung fließt. Folglich wird eine Erregungsphase festgelegt. Wenn die Erregungsphase festgelegt ist, stoppt der Motor 10 bei einem vorbestimmten elektrischen Winkel, welcher der Erregungsphase entspricht. Basierend auf dem tatsächlichen Zählwert Cen wählt der Stationärphasenbestromungs-Steuerungsabschnitt 70 eine Stationärphase und eine Bestromungsrichtung aus, um zu ermöglichen, dass der Motor 10 bei einem elektrischen Winkel am nächsten an einer aktuellen Rotorposition stoppt.
Die Stationärphasenbestromungssteuerung entspricht einer Steuerung, die durchgeführt wird, wenn die Winkelabweichung e kleiner oder gleich als eine Winkelbestimmungsschwelle e_th wird. Bei der Stationärphasenbestromungssteuerung werden daher der tatsächliche Zählwert Cen und der Soll-Zählwert Cen* als annähernd übereinstimmend betrachtet. Dementsprechend kann der Motor 10 bei einer Position stoppen, die im Wesentlichen mit dem Soll-Zählwert Cen* übereinstimmt, indem dieser bei einem elektrischen Winkel stoppt, der einem möglichen Stopp-Winkel entspricht, der am nächsten an der aktuellen Rotorposition liegt. Streng genommen weichen der dem Soll-Zählwert Cen* entsprechende elektrische Winkel und der elektrische Winkel, bei dem der Motor 10 unter der Stationärphasenbestromungssteuerung stoppt, höchstens um die Motorauflösung voneinander ab. Wenn jedoch ein Übersetzungsverhältnis des Untersetzungsgetriebes 14 groß ist, ist die Abweichung der Stopp-Position der Ausgangswelle 15 gering und stellt kein Problem dar.
Der Schaltsteuerungsabschnitt 75 schaltet den Steuerungszustand des Motors 10 um. Der Schaltsteuerungsabschnitt 75 schaltet bei der vorliegenden Ausführungsform insbesondere basierend auf der Winkelabweichung e zwischen der Feedback-Steuerung und der Stationärphasenbestromungssteuerung um.
Der Schaltsteuerungsabschnitt gibt Antriebssignale gemäß dem Steuerungszustand an die Motortreiber 41 und 42 aus. Auf diese Art und Weise ist der Antrieb des Motors 10 steuerbar.
Ein Schaltsteuerungsprozess wird anhand eines in 7 gezeigten Flussdiagramms beschrieben. Dieser Prozess wird durch die ECU 50 in einem vorbestimmten Zyklus bei angeschaltetem Startschalter ausgeführt. Schritt S101 wird im Folgenden einfach als S101 ausgedrückt, wobei lediglich ein Symbol „S“ ohne „Schritt“ verwendet wird. Gleiches gilt für die anderen Schritte.
Im Ausgangsschritt S101 bestimmt die ECU 50, ob der Fahreranforderungsschaltbereich durch Betätigen des nicht gezeigten Schalthebels durch den Fahrer geändert wurde oder nicht. Wenn bestimmt wird, dass der Fahreranforderungsschaltbereich nicht verändert wurde (S101: NEIN), fährt der Prozess mit S103 fort. Wenn bestimmt wird, dass der Fahreranforderungsschaltbereich verändert wurde (S101: JA), fährt der Prozess mit S102 fort.
Bei S102 schaltet die ECU 50 ein Bestromungs-Flag für den Motor 10 auf AN. Die Verarbeitung zum An- und Ausschalten des Bestromungs-Flags kann durch den Schaltsteuerungsabschnitt 75 durchgeführt werden, oder diese kann getrennt von dem Schaltsteuerungsabschnitt 75 durchgeführt werden.
Bei S103 bestimmt der Schaltsteuerungsabschnitt 75, ob das Bestromungs-Flag auf AN geschaltet ist oder nicht. Wenn bestimmt wird, dass das Bestromungs-Flag auf AN geschaltet wurde (S103: JA), fährt der Prozess mit S105 fort.
Bei S104 setzt der Schaltsteuerungsabschnitt 75 einen Zeitgeberwert Tc zurück, der später beschrieben wird, um diesen Prozess zu beenden.
Bei S105 bestimmt der Schaltsteuerungsabschnitt 75, ob die Winkelabweichung e, die einer Differenz zwischen dem Soll-Zählwert Cen* und dem tatsächlichen Zählwert Cen entpricht, größer als eine Winkelbestimmungsschwelle e_th ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform entspricht die Winkelabweichung e „einer Differenz zwischen einem Sollwinkel und einem Ist-Winkel“. Der Winkelbestimmungsschwellenwert e_th ist auf eine Zählnummer bzw. Zählzahl eingestellt, die einem vorbestimmten Wert nahe 0 (z.B. 0,5° im mechanischen Winkel) entspricht. Wenn bestimmt wird, dass die Winkelabweichung e kleiner oder gleich der Winkelbestimmungsschwelle e_th ist (S105: NEIN), fährt der Prozess mit S107 fort. Wenn bestimmt wird, dass die Winkelabweichung e größer als die Winkelbestimmungsschwelle e_th ist (S105: JA), fährt der Prozess mit S106 fort.
Bei S106 wählt der Schaltsteuerungsabschnitt 75 die Feedback-Steuerung als den Steuerungszustand des Motors 10 aus. Genauer gesagt, wenn die Winkelabweichung e größer als die Winkelbestimmungsschwelle e_th ist, wird der Motor 10 unter der Feedback-Steuerung zum Rückkoppeln der Motorposition und der Motorgeschwindigkeit gesteuert.
8 zeigt einen Nebenfluss zum Erläutern der FB-Steuerung. Unmittelbar nachdem das Bestromungs-Flag auf AN geschaltet ist, wird der Geschwindigkeitszustand des Motors 10 auf den Modus 1 (Beschleunigungszustand) eingestellt.
Bei S161 stellt der Sollgeschwindigkeitseinstellabschnitt 62 die Soll-Motorgeschwindigkeit Msp* basierend auf der Winkelabweichung e und der Batteriespannung V ein.
Bei S162 bestimmt der Feedback-Steuerungsabschnitt 60, ob der aktuelle Geschwindigkeitszustand dem Modus 1 entspricht. Wenn bestimmt wird, dass der aktuelle Geschwindigkeitszustand nicht Modus 1 entspricht (S162: NEIN), fährt der Prozess mit S164 fort. Wenn bestimmt wird, dass der Geschwindigkeitszustand dem Modus 1 entspricht (S162: JA), fährt der Prozess mit S163 fort.
Bei S163 bestimmt der Feedback-Steuerungsabschnitt 60, ob die Motorgeschwindigkeit Msp höher als die Soll-Motorgeschwindigkeit Msp* ist oder nicht. Wenn bestimmt wird, dass die Motorgeschwindigkeit Msp gleich oder niedriger als die Soll-Motorgeschwindigkeit Msp* ist (S163: NEIN), fährt der Prozess mit S166 fort und hält den Modus 1 als den Geschwindigkeitszustand aufrecht. Wenn bestimmt wird, dass die Motorgeschwindigkeit Msp höher ist als die Soll-Motorgeschwindigkeit Msp* (S163: JA), fährt der Prozess mit S167 fort und schaltet den Geschwindigkeitszustand von Modus 1 (Beschleunigung) auf Modus 2 (stationärer Zustand) um.
Bei S 164, zu welchem der Prozess voranschreitet, wenn der aktuelle Geschwindigkeitszustand nicht als Modus 1 bestimmt wird (S163: NEIN), bestimmt der Feedback-Steuerungsabschnitt 60, ob der aktuelle Geschwindigkeitszustand dem Modus 2 entspricht oder nicht. Wenn bestimmt wird, dass der aktuelle Geschwindigkeitszustand nicht Modus 2 ist (S164: NEIN), das heißt wenn der aktuelle Geschwindigkeitszustand dem Modus 3 entspricht, fährt der Prozess mit S168 fort und hält Modus 3 (Verzögerung) als dem Geschwindigkeitszustand aufrecht. Wenn bestimmt wird, dass der aktuelle Geschwindigkeitszustand Modus 2 entspricht (S164: JA), fährt der Prozess mit S165 fort.
Bei S 165 bestimmt der Feedback-Steuerungsabschnitt 60, ob ein aktueller Wert der Soll-Motorgeschwindigkeit kleiner als ein vorheriger Wert der Soll-Motorgeschwindigkeit Msp* ist oder nicht. In der Abbildung ist der aktuelle Wert der Soll-Motorgeschwindigkeit als Msp*(n) und der vorherige Wert als Msp*(n-1) ausgedrückt. Wenn bestimmt wird, dass der aktuelle Wert Msp*(n) der Soll-Motorgeschwindigkeit größer oder gleich als der vorherige Wert Msp*(n-1) ist (S165: NEIN), fährt der Prozess mit S167 fort und hält Modus 2 (stationärer Zustand) aufrecht. Wenn bestimmt wird, dass der aktuelle Wert Msp*(n) der Soll-Motorgeschwindigkeit kleiner ist als der vorherige Wert Msp*(n-1) (S165: JA), fährt der Prozess mit S168 fort und schaltet den Geschwindigkeitszustand von Modus 2 (stationärer Zustand) auf Modus 3 (Verzögerung) um.
Bei S169 nach den Schritten S166 bis S168 bestimmt der Feedback-Steuerungsabschnitt 60, ob der Geschwindigkeitszustand des Motors 10 Modus 1 entspricht oder nicht. Wenn bestimmt wird, dass der Geschwindigkeitszustand Modus 1 entspricht (S169: JA), fährt der Prozess mit S170 fort. Wenn bestimmt wird, dass der Geschwindigkeitszustand nicht Modus 1 entspricht (S169: NEIN), das heißt, wenn der Geschwindigkeitszustand Modus 2 oder Modus 3 entspricht, fährt der Prozess mit S171 fort.
Bei S170 gibt der FB-Wert-Einstellabschnitt 63 die Motorgeschwindigkeit Msp als den Geschwindigkeits-Feedback-Wert Msp_fb an den Geschwindigkeitsabweichungsberechnungsabschnitt 64 aus.
Bei Schritt S171 gibt der FB-Wert-Einstellabschnitt 63 den Phasenvorlaufkompensationswert Msp_pl als den Geschwindigkeits-Feedback-Wert Msp_fb an den Geschwindigkeitsabweichungsberechnungsabschnitt 64 aus.
Bei S172 berechnet die Steuerungsvorrichtung 65 das FB-Tastverhältnis D_fb.
Bei S173 berechnet der FF-Korrekturwert-Berechnungsabschnitt 66 das FF-Tastverhältnis D ff gemäß dem Geschwindigkeitszustand.
Bei S174 addiert der FF-Term-Korrekturabschnitt 67 das FB-Tastverhältnis D_fb und das FF-Tastverhältnis D_ff, um den Tastverhältnis-Befehlswert D zu berechnen.
Bei S175 erzeugt der PWM-Signalerzeugungsabschnitt 69 PWM-Signale basierend auf dem spannungskorrigierten Tastverhältnis-Befehlswert D. Basierend auf den erzeugten PWM-Signalen wird der Antrieb des Motors 10 durch Steuern der An-Aus-Betätigung der Schaltelemente 411 bis 416 und 421 bis 426 gesteuert.
Zurück zu 7. Bei S107, zu welchem der Prozess voranschreitet, wenn die Winkelabweichung e als kleiner oder gleich dem Winkelbestimmungsschwellenwert e_th bestimmt wird (S105: NEIN), erhöht der Schaltsteuerungsabschnitt 75 einen Zeitgeberwert Tc, der einem Zählwert zum Messen der Dauer der Stationärphasenbestromungssteuerung entspricht.
Bei S108 bestimmt der Schaltsteuerungsabschnitt 75, ob der Zeitgeberwert Tc kürzer als eine Dauerbestimmungssschwelle Tth ist oder nicht. Die Dauerbestimmungssschwelle Tth entspricht einem Wert, der gemäß einer Bestromungszeitdauer Ta (z.B. 100 ms) zum Fortsetzen der Stationärphasenbestromungssteuerung eingestellt ist. Wenn bestimmt wird, dass der Zeitgeberwert Tc kürzer als die Dauerbestimmungssschwelle Tth ist (S108: JA), fährt der Prozess mit S109 fort. Wenn bestimmt wird, dass der Zeitgeberwert Tc gleich oder länger als die Dauerbestimmungssschwelle Tth ist, fährt der Prozess mit S110 fort.
Bei S109, zu welchem der Prozess voranschreitet, wenn die Bestromungszeitdauer Ta seit Beginn der Stationärphasenbestromungssteuerung noch nicht verstrichen ist, wählt der Schaltsteuerungsabschnitt 75 die Stationärphasenbestromungssteuerung als den Steuerungszustand des Motors 10 aus.
Bei S 110, zu welchem der Prozess voranschreitet, wenn die Bestromungszeitdauer seit Beginn der Stationärphasenbestromungssteuerung verstrichen ist, führt der Schaltsteuerungsabschnitt 75 eine Bestromungs-Aus-Steuerung für den Steuerungszustand des Motors 10 durch. Bei der Bestromungs-Aus-Steuerung werden Signale zum Abschalten aller Schaltelemente 411 bis 416 und 421 bis 426 der Motortreiber 41 und 42 an die Motortreiber 41 und 42 ausgegeben, um die Schaltelemente 411 bis 416 und 421 bis 426 abzuschalten. In diesem Fall wird unter der Bestromungs-Aus-Steuerung keine Leistung hin zu der Seite des Motors 10 geführt. Die Motorrelais 46 und 47 bleiben angeschaltet, während der Startschalter angeschaltet ist. Entsprechend sind die Motorrelais 46 und 47 während der Bestromungs-Aus-Steuerung angeschaltet.
Die ECU 50 schaltet das Bestromungs-Flag aus.
Der Schaltsteuerungsprozess wird anhand eines in 9 gezeigten Zeitdiagramms beschrieben. 9 zeigt einen Fahreranforderungsschaltbereich, ein Bestromungs-Flag, einen Winkel des Motors 10, einen Steuerungszustand des Motors 10 und eine Motorgeschwindigkeit in dieser Reihenfolge ausgehend von der oberen Stufe der Abbildung, die eine horizontale Achse als gemeinsame Zeitachse zeigt. Der Winkel des Motors 10 ist durch einen Zählwert des Encoders 13 dargestellt.
Wenn der Fahreranforderungsschaltbereich vor der Zeit x1 auf dem P-Bereich gehalten wird, ist der Steuerungszustand des Motors 10 auf die Bestromungs-Aus-Steuerung eingestellt, wie in 9 gezeigt ist.
Wenn sich der Fahreranforderungsschaltbereich zu der Zeit x1 ausgehend von dem P-Bereich auf den D-Bereich verändert, wird das Bestromungs-Flag von Aus auf An umgeschaltet. Der Schaltsteuerungsabschnitt 75 schaltet den Steuerungszustand des Motors 10 ausgehend von der Bestromungs-Aus-Steuerung auf die Feedback-Steuerung um.
Darüber hinaus ist der Soll-Zählwert Cen* entsprechend dem Fahreranforderungsschaltbereich eingestellt. Unmittelbar nach der Zeit x1, zu welcher der Anforderungsschaltbereich umgeschaltet wird, wird der Geschwindigkeitszustand des Motors 10 auf Modus 1 (Beschleunigungszustand) eingestellt. Der Motor 10 wird mit einem Tastverhältnis für eine maximale Beschleunigung gesteuert. In dem Beschleunigungszustand wird die Motorgeschwindigkeit Msp, die nicht der Phasenvorlaufkompensation unterliegt, rückgekoppelt.
Wenn die Motorgeschwindigkeit Msp mit der Soll-Motorgeschwindigkeit Msp* zu der Zeit x2 übereinstimmt, wird der Geschwindigkeitszustand auf Modus 2 (stationärer Zustand) umgeschaltet. In dem stationären Zustand ist das FF-Tastverhältnis D_ff auf ein Geschwindigkeitserhaltungs-Tastverhältnis eingestellt und der Phasenvorlaufkompensationswert Msp_pl wird rückgekoppelt.
Zu der Zeit x3 beginnt die Soll-Motorgeschwindigkeit Msp* damit, abzunehmen. In diesem Fall wird der Geschwindigkeitszustand auf den Modus 3 (Verzögerungszustand) umgeschaltet. In dem Verzögerungszustand wird das FF-Tastverhältnis D_ff auf ein Verzögerungskorrektur-Tastverhältnis eingestellt und der Phasenvorlaufkompensationswert Msp_pl wird rückgekoppelt.
Der Geschwindigkeitszustand kann auf beliebige Weise bestimmt werden, wie unter Verwendung eines Differenzwertes der Motorgeschwindigkeit Msp.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Feedback-Steuerung zum Rückkoppeln des tatsächlichen Zählwerts Cen als die Motorposition und der Motorgeschwindigkeit Msp durchgeführt, um das Ansprechverhalten zu erhöhen. Wenn hier die Rückkopplungsverstärkung erhöht wird, um das Ansprechverhalten bei der Feedback-Steuerung zu erhöhen, kann infolge einer Erfassungsverzögerung eines Rotationswinkels des Motors 10 oder abhängig von der Auflösung der Erfassung ein Nachlaufen der Motorgeschwindigkeit Msp hervorgerufen werden. Wie bei einem Referenzbeispiel, das durch eine strichpunktierte Linie mit zwei Punkten angegeben ist, wird das Nachlaufen in dem stationären Zustand und dem Verzögerungszustand auf einfache Art und Weise hervorgerufen.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird daher der Geschwindigkeitsphasenvorlaufwert Msp_pl, welcher dem der Phasenvorlaufkompensation unterworfenen Geschwindigkeits-Feedback-Wert Msp_fb entspricht, zurückgekoppelt, wenn der Geschwindigkeitszustand dem stationären Zustand oder den Verzögerungszustand entpricht. Dadurch können das Nachlaufen der Motorgeschwindigkeit Msp während des stationären Zustands und der Verzögerung reduziert werden, wie mit einer durchgezogenen Linie angegeben ist.
In 9 ist die Soll-Motorgeschwindigkeit Msp* durch eine strichpunktierte Linie mit einem Punkt angegeben, die zu der mit einer durchgezogenen Linie angegebenen Motorgeschwindigkeit Msp leicht verschoben ist, um ein Überlappen dieser Linien zu vermeiden. In dem stationären Zustand und in dem Verzögerungszustand soll jedoch durch Rückkoppeln des Phasenvorlaufwerts Msp_pl im Wesentlichen eine Übereinstimmung zwischen der Motorgeschwindigkeit Msp und der Soll-Motorgeschwindigkeit Msp* erreicht werden.
Wenn die Winkelabweichung e, die einer Differenz zwischen dem Soll-Zählwert Cen* und dem tatsächlichen Zählwert Cen entspricht, zu der Zeit x4 kleiner oder gleich der Winkelbestimmungsschwelle e_th ist, wird der Steuerungszustand des Motors 10 ausgehend von der Feedback-Steuerung auf die Stationärphasenbestromungssteuerung umgeschaltet. Der Motor 10 kann durch die Stationärphasenbestromung schnell gestoppt werden.
Die Stationärphasenbestromungssteuerung wird für eine Zeitdauer ausgehend von der Zeit x4 bis zu der Zeit x5, wenn die Bestromungszeitdauer Ta verstrichen ist, fortgesetzt. Diese Steuerung stoppt den Motor 10 sicher. Dementsprechend kann die Sperrwalze 26 sicher in die gewünschte Aussparung eingepasst werden.
Zu der Zeit x5, nach dem Verstreichen der Bestromungszeitdauer Ta ab Beginn der Stationärphasenbestromungssteuerung, wird der Steuerungszustand auf die Bestromungs-Aus-Steuerung mit dem abgeschalteten Bestromungs-Flag umgeschaltet. Der Aus-Zustand des Bestromungs-Flags wird aufrechterhalten, bis der Fahreranforderungsschaltbereich erneut umgeschaltet wird. In diesem Fall wird die Bestromungs-Aus-Steuerung als der Steuerungszustand des Motors 10 fortgesetzt. Infolgedessen wird der Motor 10 abgesehen von einer Umschaltung des Schaltbereichs nicht bestromt. Dementsprechend sinkt der Stromverbrauch im Vergleich zu dem Stromverbrauch, wenn die Bestromung andauert.
Während 9 das Beispiel für die Umschaltung des Fahreranforderungsschaltbereichs von dem P-Bereich auf den D-Bereich zeigt, kann eine andere Bereichssteuerung in ähnlicher Weise durchgeführt werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Motor 10 als ein Stellglied des Shift-by-Wire-Systems 1 aus einem bürstenlosen DC-Motor aufgebaut. Unter Verwendung des bürstenlosen DC-Motors verbessern sich das Ansprechverhalten und die Effizienz im Vergleich zu beispielsweise einem Fall unter Verwendung eines SR-Motors. Insbesondere wenn die Differenz zwischen dem Soll-Zählwert Cen* und dem tatsächlichen Zählwert Cen groß ist, kann das Ansprechverhalten durch Auswählen der Feedback-Steuerung erhöht werden.
Wenn die Rückkopplungsverstärkung erhöht ist, um beispielsweise das Ansprechverhalten zu verbessern, kann das Nachlaufen in dem stationären Zustand oder in dem Verzögerungszustand, der als der Geschwindigkeitszustand ausgewählt ist, hervorgerufen werden. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird daher der Phasenvorlaufwert Msp_pl, der einer Phasenführungsfilterung unterzogen wird, zurückgekoppelt, wenn der Geschwindigkeitszustand dem stationären Zustand oder dem Verzögerungszustand entspricht. Auf diese Art und Weise kann das Nachlaufen während des stationären Zustands und der Verzögerung reduziert werden.
Wenn sich der tatsächliche Zählwert Cen dem Soll-Zählwert Cen* annähert, wird darüber hinaus die Feedback-Steuerung auf die Stationärphasenbestromungssteuerung umgeschaltet, um den Motor 10 an einer vorbestimmten Position ohne ein Nachlaufen zu stoppen. Auf diese Art und Weise kann eine Reduzierung des Nachlaufens und ein geeigneter Stopp des Motors 10 erreicht werden.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform können daher durch die Verwendung eines bürstenlosen DC-Motors als das Stellglied des Shift-by-Wire-Systems 1 und durch Umschalten zwischen der Feedback-Steuerung und der Stationärphasenbestromungssteuerung sowohl eine Verbesserung des Ansprechverhaltens in einer Anfangsphase des Umschaltens als auch eine Stabilität beim Abschluss des Umschaltens erreicht werden.
Wie vorstehend beschrieben ist, schaltet die Schaltbereichssteuerungsvorrichtung 40 der vorliegenden Ausführungsform den Schaltbereich durch Steuern des Antriebs des Motors 10 um und umfasst den Feedback-Steuerungsabschnitt 60, den Stationärphasenbestromungs-Steuerungsabschnitt 70 und den Schaltsteuerungsabschnitt 75.
Der Feedback-Steuerungsabschnitt 60 führt eine Feedback-Steuerung basierend auf einem tatsächlichen Winkel (tatsächlicher Zählwert Cen bei der vorliegenden Ausführungsform) des Motors 10 und der Motorgeschwindigkeit Msp durch, die einer Drehzahl des Motors 10 entspricht.
Der Stationärphasenbestromungs-Steuerungsabschnitt 70 führt die Stationärphasenbestromungssteuerung durch, um die gemäß dem tatsächlichen Winkel ausgewählte Stationärphase zu bestromen.
Der Schaltsteuerungsabschnitt 75 schaltet den Steuerungszustand des Motors 10 um.
Wenn der Anforderungsschaltbereich umgeschaltet wird, schaltet der Schaltsteuerungsabschnitt 75 den Steuerungszustand auf die Feedback-Steuerung um. Wenn die Winkelabweichung e, die einer Differenz zwischen dem Soll-Zählwert Cen* als ein Sollwinkel, der gemäß dem Anforderungsschaltbereich bestimmt wird, und dem tatsächlichen Zählwert Cen entspricht, kleiner oder gleich der Winkelbestimmungsschwelle e_th wird, schaltet der Schaltsteuerungsabschnitt 75 den Steuerungszustand ausgehend von der Feedback-Steuerung auf die Stationärphasenbestromungssteuerung um.
Bei der vorliegenden Ausführungsform kann das Ansprechverhalten durch Auswählen der Feedback-Steuerung, wenn der Anforderungsschaltbereich umgeschaltet wird, erhöht werden. Insbesondere kann bei der vorliegenden Ausführungsform eine Verbesserung des Ansprechverhaltens mit einer Reduktion von Überschießen und Nachlaufen durch die Verwendung des tatsächlichen Winkels bzw. Ist-Winkels als die Motorposition und der Motorgeschwindigkeit Msp zur Feedback-Steuerung erreicht werden.
Darüber hinaus kann der Motor 10 geeignet gestoppt werden, indem die Feedback-Steuerung auf die Stationärphasenbestromungssteuerung umgeschaltet wird, wenn sich der Ist-Winkel dem Sollwinkel annähert.
Auf diese Art und Weise kann der mit dem Umschalten des Schaltbereichs in Zusammenhang stehende Antrieb des Motors 10 geeignet gesteuert werden.
Die Schaltsteuerungsvorrichtung 75 setzt die Stationärphasenbestromungssteuerung fort, bis die Bestromungszeitdauer Ta nach dem Umschalten von der Feedback-Steuerung auf die Stationärphasenbestromungssteuerung verstreicht. Wenn die Bestromungszeitdauer Ta nach dem Umschalten auf die Stationärphasenbestromung verstreicht, schaltet der Schaltsteuerungsabschnitt 75 die Steuerung auf die Bestromungs-Aus-Steuerung zum Trennen bzw. Abschalten der Bestromung des Motors 10 um.
Der Motor 10 kann sicher gestoppt werden, indem die Stationärphasenbestromungssteuerung für die Bestromungszeitdauer Ta fortgesetzt wird. Darüber hinaus kann der Leistungsverbrauch reduziert werden, indem die Bestromungs-Aus-Steuerung nach dem Verstreichen der Bestromungszeitdauer Ta eingestellt wird.
Der Feedback-Steuerungsabschnitt 60 umfasst den Sollgeschwindigkeitseinstellabschnitt 62 und die Steuerungsvorrichtung 65. Der Sollgeschwindigkeitseinstellabschnitt stellt die Soll-Motorgeschwindigkeit Msp*, die einer Sollgeschwindigkeit des Motors 10 entspricht, basierend auf einer Winkelabweichung ein.
Die Steuerungsvorrichtung 65 berechnet als einen Feedback-Tastverhältnis-Befehlswert einen solchen Wert des FB-Tastverhältnisses D_fb, der eine Übereinstimmung zwischen der Soll-Motorgeschwindigkeit Msp* und der Motorgeschwindigkeit Msp erreicht. Wie vorstehend beschrieben ist, ist die „Motorgeschwindigkeit“ hier nicht auf die Motorgeschwindigkeit Msp beschränkt, sondern umfasst den Phasenvorlaufwert Msp_pl, der einer Phasenvorlaufkompensation unterzogen ist.
Dementsprechend kann eine Feedback-Steuerung unter Verwendung des tatsächlichen Zählwerts Cen und der Motorgeschwindigkeit Msp geeignet durchgeführt werden.
(Zweite Ausführungsform)
Die 10 und 11 zeigen eine zweite Ausführungsform. Ein Schaltsteuerungsprozess der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von dem entsprechenden Prozess der vorstehenden Ausführungsform und wird daher im Folgenden hauptsächlich beschrieben.
Der Schaltsteuerungsprozess gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird anhand eines in 10 gezeigten Flussdiagramms beschrieben.
Die Verarbeitung von S201 bis S204 ist ähnlich wie die Verarbeitung von S101 bis S104 in 7.
Bei S205 bestimmt der Schaltsteuerungsabschnitt 75, ob die Winkelabweichung e größer als eine erste Winkelbestimmungsschwelle e_thl ist oder nicht. Die erste Winkelbestimmungsschwelle e_th1ist auf eine Zählzahl gemäß einem Wert eingestellt, bei dem kein Überschießen auftritt, wenn der Motor 10 mit der hohen Motorgeschwindigkeit Msp, das heißt, welcher mit einer hohen Geschwindigkeit rotiert, gestoppt wird (z.B. 1° im mechanischen Winkel). Die erste Winkelbestimmungsschwelle e_th1ist auf einen Wert eingestellt, der größer ist als eine zweite Winkelbestimmungsschwelle e_th2, die nachfolgend beschrieben wird. Entsprechend gilt e_th1> e_th2.
Wenn bestimmt wird, dass die Winkelabweichung e größer als die erste Winkelbestimmungsschwelle e_th1ist (S205: JA), fährt der Prozess mit S210 fort, um die FB-Steuerung für den Motor 10 durchzuführen. Wenn bestimmt wird, dass die Winkelabweichung e kleiner oder gleich der ersten Winkelbestimmungsschwelle e_th1ist (S205: NEIN), fährt der Prozess mit S206 fort.
Bei S206 bestimmt der Schaltsteuerungsabschnitt 75, ob die Motorgeschwindigkeit Msp niedriger als eine Geschwindigkeitsbestimmungsschwelle Msp _th ist oder nicht. Der Geschwindigkeitsbestimmungsschwellenwert Msp_th entspricht einem Wert zum Bestimmen, ob der Motor 10 mit einer hohen Geschwindigkeit rotiert oder nicht, und ist beispielsweise auf 800 [U/min] eingestellt. Der Geschwindigkeitsbestimmungsschwellenwert Msp_th kann auf einen beliebigen Wert eingestellt sein. Wenn bestimmt wird, dass die Motorgeschwindigkeit Msp gleich oder höher als die Geschwindigkeitsbestimmungsschwelle Msp_th ist (S206: NEIN), fährt der Prozess mit S208 fort. Wenn bestimmt wird, dass die Motorgeschwindigkeit Msp niedriger als die Geschwindigkeitsbestimmungsschwelle Msp_th ist (S206: JA), fährt der Prozess mit S207 fort.
Bei S207 bestimmt der Schaltsteuerungsabschnitt 75, ob die Winkelabweichung e größer als die zweite Winkelbestimmungsschwelle e_th2 ist oder nicht. Die zweite Winkelbestimmungsschwelle e_th2 ist beispielsweise auf einen beliebigen Wert eingestellt, der im Wesentlichen gleich dem Winkelbestimmungsschwellenwert e_th der ersten Ausführungsform ist. Wenn bestimmt wird, dass die Winkelabweichung e größer als die zweite Winkelbestimmungsschwelle e_th2 ist (S207: JA), fährt der Prozess mit S210 fort. Wenn bestimmt wird, dass die Winkelabweichung e kleiner oder gleich der zweiten Winkelbestimmungsschwelle e_th2 ist (S207: NEIN), fährt der Prozess mit S208 fort.
Die Verarbeitung von S208 und S209 ist ähnlich zu der Verarbeitung von S107 und S108.
Darüber hinaus ist die Verarbeitung von S210 ähnlich zu der Verarbeitung von S106, und die Verarbeitung von S211 und S212 ist ähnlich zu der Verarbeitung von S109 und S110.
Wenn die Winkelabweichung e in einem Zustand, in dem die Motorgeschwindigkeit Msp gleich oder höher als die Geschwindigkeitsbestimmungsschwelle Msp_th ist, das heißt, wenn die Drehzahl des Motors 10 bei der vorliegenden Ausführungsform relativ hoch ist, zu einem Wert wird, der kleiner als der Winkelbestimmungsschwellenwert e_th1ist, welcher größer als der zweite Winkelbestimmungsschwellenwert e_th2 ist, wechselt die Steuerung von der FB-Steuerung auf die Stationärphasenbestromungssteuerung, um den Motor 10 zu stoppen.
In einem Zustand, in dem die Motorgeschwindigkeit Msp andererseits niedriger als die Geschwindigkeitsbestimmungsschwelle Msp_th ist, das heißt, die Drehzahl des Motors 10 relativ langsam ist, dauert die FB-Steuerung an, bis die Winkelabweichung e zu der zweiten Winkelbestimmungsschwelle e_th2 wird. Wenn die Winkelabweichung e kleiner als der zweite Winkelbestimmungsschwellenwert e_th2 wird, wechselt die Steuerung auf die Stationärphasenbestromungssteuerung.
Bei dem in 11A gezeigten Beispiel wird die Feedback-Steuerung auf die Stationärphasenbestromungssteuerung umgeschaltet, um den Motor 10 zu stoppen, wenn die Winkelabweichung e kleiner als die zweite Winkelbestimmungsschwelle e_th2 wird. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Steuerbereich auf den Soll-Zählwert Cen* ± e_th2 eingestellt. Mit anderen Worten, die zweite Winkelbestimmungsschwelle e_th2 ist gemäß dem Steuerbereich eingestellt.
Ein überschießender Betrag der tatsächlichen Stopp-Position des Motors 10 gegenüber dem Soll-Zählwert Cen* wird als ein Überschießbetrag θber bezeichnet.
Wie in 11B gezeigt ist, wird der Überschießbetrag θüber mit zunehmender Anlaufgeschwindigkeit zu einem unteren Steuerungsgrenzwert L größer. Dementsprechend kann in einem Zustand, in dem die Drehzahl des Motors 10 hoch ist und die Winkelbestimmungsschwelle relativ klein ist, die Stopp-Position des Motors 10 einen oberen Steuerungsgrenzwert H überschreiten, wenn die Steuerung unmittelbar vor der Sollposition auf die Stationärphasenbestromungssteuerung umgeschaltet wird. Andererseits kann der Motor 10 in einem Zustand, in dem die Drehzahl des Motors 10 hoch ist und die Winkelbestimmungsschwelle auf einen relativ großen Wert eingestellt ist, um ein Überschießen zu vermeiden, vor einem unteren Steuerungsgrenzwert L anhalten, wenn die Drehzahl des Motors 10 niedrig ist.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ändert der Schaltsteuerungsabschnitt 75 daher die Winkelbestimmungsschwelle gemäß der Motorgeschwindigkeit Msp, die einer Drehzahl des Motors 10 entspricht. Insbesondere ist die Winkelbestimmungsschwelle, wenn die Motorgeschwindigkeit Msp niedriger als die Geschwindigkeitsbestimmungsschwelle Msp_th ist, auf die zweite Winkelbestimmungsschwelle e_th 2 eingestellt. Wenn die Winkelabweichung e kleiner oder gleich der zweiten Winkelbestimmungsschwelle e_th2 wird, schaltet die Steuerung von der Feedback-Steuerung auf die Stationärphasenbestromungssteuerung um. Wenn die Motorgeschwindigkeit Msp höher oder gleich dem Geschwindigkeitsbestimmungsschwellenwert Msp_th ist, wird der Winkelbestimmungsschwellenwert auf den ersten Winkelbestimmungsschwellenwert e_th1eingestellt, der größer als der zweite Winkelbestimmungsschwellenwert e_th2 ist. Wenn die Winkelabweichung kleiner oder gleich dem ersten Winkelbestimmungsschwellenwert e_th1wird, schaltet die Steuerung von der Feedback-Steuerung auf die Stationärphasenbestromungssteuerung um.
Mit anderen Worten, gemäß der vorliegenden Ausführungsform schaltet die Steuerung bei einer Position vor und weiter von der Sollposition entfernt, während die Motorgeschwindigkeit Msp höher wird, auf die Stationärphasenbestromungssteuerung um.
Ein Fehler zwischen der Stopp-Position des Motors und der Sollposition kann durch Variieren der Zeit des Umschaltens von der Feedback-Steuerung auf die Stationärphasenbestromungssteuerung gemäß der Motorgeschwindigkeit Msp reduziert werden. Dementsprechend kann der Motor 10 innerhalb des Steuerbereichs sicher gestoppt werden.
Es werden auch ähnliche Effekte wie diese bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform erzielt.
(Weitere Ausführungsformen)
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist der Motor aus einem bürstenlosen Dreiphasen-Motor vom Permanentmagnettyp aufgebaut. Bei einer anderen Ausführungsform kann der Motor ein beliebiger Motortyp sein, solange der Motor zwischen der Feedback-Steuerung und der Stationärphasenbestromungssteuerung umschalten kann. Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sind zwei Paare der Wicklungssätze in dem Motor enthalten. Bei einer anderen Ausführungsform können ein Paar oder drei oder mehr Paare der Wicklungssätze des Motors vorgesehen sein.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wird bei der Feedback-Steuerung eine Rechtecksignalsteuerung mit einer 120°-Bestromung durchgeführt. Bei einer anderen Ausführungsform kann bei der Feedback-Steuerung eine Rechtecksignalsteuerung mit 180°-Bestromung durchgeführt werden. Zusätzlich zu der Rechtecksignalsteuerung kann eine PWM-Steuerung mit einem Dreiecksignalvergleichsverfahren oder einem Momentanvektorauswahlverfahren verwendet werden.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wird ein Encoder als der Rotationswinkelsensor zum Erfassen des Rotationswinkels des Motors verwendet. Bei einer anderen Ausführungsform kann der Rotationswinkelsensor ein beliebiger Typ, wie ein Drehmelder, und nicht ein Encoder sein. Ein Wert, der sich von einem Encoderzählwert unterscheidet und in einen Rotationswinkel des Motors umwandelbar ist, kann anstelle des Zählwerts des Encoders rückgekoppelt werden. Dies gilt für die Auswahl einer Stationärphase bei der Stationärphasenbestromungssteuerung.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wird ein der Phasenführungsfilterung unterzogener Phasenvorlaufwert rückgekoppelt, wenn der Geschwindigkeitszustand der stationäre Zustand oder der Verzögerungszustand ist. Bei einer anderen Ausführungsform kann der der Phasenführungsfilterung unterzogene Wert auch dann rückgekoppelt werden, wenn der Geschwindigkeitszustand dem Beschleunigungszustand entspricht. Darüber hinaus kann die Phasenführungsfilterung in dem stabilen Zustand und/oder dem Verzögerungszustand entfallen.
Bei der zweiten Ausführungsform wird eine Geschwindigkeitsbestimmungsschwelle verwendet, um zwischen der ersten Winkelbestimmungsschwelle und der zweiten Winkelbestimmungsschwelle umzuschalten. Bei einer anderen Ausführungsform können eine Mehrzahl von Geschwindigkeitsbestimmungsschwellen verwendet werden, um eine stufenweise Umschaltung der Winkelbestimmungsschwelle in einer solchen Art und Weise zu erreichen, dass die Winkelbestimmungsschwelle mit zunehmender Motorgeschwindigkeit größer wird. Die Winkelbestimmungsschwelle kann basierend auf einer Funktion, einem Kennfeld oder dergleichen gemäß der Motordrehzahl eingestellt sein.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sind die vier Aussparungen in der Sperrplatte ausgebildet. Bei einer anderen Ausführungsform ist die Anzahl der Aussparungen nicht auf vier beschränkt, sondern kann eine beliebige Anzahl sein. Beispielsweise können in der Sperrplatte zwei Aussparungen vorgesehen sein, um ein Umschalten zwischen einem P-Bereich und einem Nicht-P-Bereich zu ermöglichen. Der Schaltbereichsumschaltmechanismus, der Parkverriegelungsmechanismus und dergleichen können von den entsprechenden Mechanismen der vorstehenden Ausführungsformen abweichen.

Claims

Schaltbereichssteuerungsvorrichtung zum Umschalten eines Schaltbereichs durch Steuern des Antriebs eines Motors (10), welcher ein bürstenloser DC-Motor ist, wobei die Schaltbereichssteuerungsvorrichtung aufweist: einen Winkelberechnungsabschnitt (51), welcher derart konfiguriert ist, dass dieser einen tatsächlichen Winkel des Motors basierend auf einem Signal eines Rotationswinkelsensors (13), der einen Rotationswinkel des Motors erfasst, berechnet; einen Geschwindigkeitsberechnungsabschnitt (52), welcher derart konfiguriert ist, dass dieser eine Motorgeschwindigkeit, die einer Drehzahl des Motors entspricht, basierend auf dem tatsächlichen Winkel berechnet, einen Feedback-Steuerungsabschnitt (60), welcher derart konfiguriert ist, dass dieser eine Feedback-Steuerung basierend auf dem tatsächlichen Winkel und der Motorgeschwindigkeit durchführt; einen Stationärphasenbestromungs-Steuerungsabschnitt (70), welcher derart konfiguriert ist, dass dieser eine Stationärphasenbestromungssteuerung durchführt, die eine gemäß dem tatsächlichen Winkel ausgewählte Stationärphase bestromt; und einen Schaltsteuerungsabschnitt (75), welcher derart konfiguriert ist, dass dieser einen Steuerungszustand des Motors umschaltet, wobei: der Feedback-Steuerungsabschnitt umfasst: einen Sollgeschwindigkeitseinstellabschnitt (62), der eine Sollgeschwindigkeit des Motors basierend auf einer Winkelabweichung, die einer Abweichung zwischen einem gemäß einem Anforderungsschaltbereich bestimmten Sollwinkel und dem tatsächlichen Winkel entspricht, einstellt; einen Feedback-Wert-Einstellabschnitt (63), welcher einen Geschwindigkeits-Feedback-Wert für eine Rückkopplung gemäß einem Geschwindigkeitszustand des Motors einstellt, und eine Steuerungsvorrichtung (65), welche einen Feedback-Tastverhältnis-Befehlswert berechnet, um eine Übereinstimmung zwischen der Sollgeschwindigkeit und der Motorgeschwindigkeit zu bewirken; der Schaltsteuerungsabschnitt die Feedback-Steuerung für den Steuerungszustand auswählt, wenn der Anforderungsschaltbereich gewechselt wird; der Schaltsteuerungsabschnitt den Steuerungszustand von der Feedback-Steuerung auf die Stationärphasenbestromungssteuerung umschaltet, wenn die Winkelabweichung kleiner oder gleich einer Winkelbestimmungsschwelle ist, wobei der Geschwindigkeitszustand einen Beschleunigungszustand, einen stabilen Zustand und einen Verzögerungszustand umfasst; und der Feedback-Wert-Einstellabschnitt derart konfiguriert ist, dass dieser eine Phasenvorlaufkompensation zum Vorverschieben einer Phase der Motorgeschwindigkeit durchführt, wenn der Geschwindigkeitszustand dem stabilen Zustand oder dem Verzögerungszustand entspricht, und einen Geschwindigkeitsphasenvorlaufwert als den Geschwindigkeits-Feedback-Wert bestimmt, und die Phasenvorlaufkompensation nicht durchführt, wenn der Geschwindigkeitszustand dem Beschleunigungszustand entspricht, und die Motorgeschwindigkeit als den Geschwindigkeits-Feedback-Wert bestimmt.
Schaltbereichssteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei: der Schaltsteuerungsabschnitt die Stationärphasenbestromungssteuerung bis zum Verstreichen einer Bestromungszeitdauer nach dem Umschalten von der Feedback-Steuerung auf die Stationärphasenbestromungssteuerung fortsetzt; und der Schaltsteuerungsabschnitt den Steuerungszustand auf eine Bestromungs-Aus-Steuerung umschaltet, welche die Bestromung des Motors nach dem Verstreichen der Bestromungszeitdauer ausgehend von dem Umschalten auf die Stationärphasenbestromungssteuerung abschaltet.
Schaltbereichssteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Schaltsteuerungsabschnitt die Winkelbestimmungsschwelle gemäß der Motorgeschwindigkeit verändert.
Schaltbereichssteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Feedback-Steuerungsabschnitt einen Feedforward-Korrekturwert-Berechnungsabschnitt (66) umfasst, welcher ein Feedforward-Tastverhältnis gemäß der Motorgeschwindigkeit berechnet.
Schaltbereichssteuerungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Feedforward-Korrekturwert-Berechnungsabschnitt eine Berechnung des Feedforward-Tastverhältnisses in Abhängigkeit des Beschleunigungszustands, des stabilen Zustands und des Verzögerungszustands variiert.