DE112018005029T5

DE112018005029T5 - Schaltbereichssteuervorrichtung

Info

Publication number: DE112018005029T5
Application number: DE112018005029.7T
Authority: DE
Inventors: Shigeru Kamio
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2017-09-11
Filing date: 2018-09-07
Publication date: 2020-07-02
Anticipated expiration: 2038-09-08
Also published as: JP2019049322A; JP6724877B2; US20200208741A1; US11162580B2; CN111630304A; DE112018005029B4; WO2019049995A1; CN111630304B

Abstract

Eine Winkelberechnungseinheit (51) berechnet einen Motorwinkel basierend auf einem Motordrehwinkelsignal, das von einem Motordrehwinkelsensor (13) erfasst wird, der eine Drehposition eines Motors (10) erfasst. Eine Berechnungseinheit für die Beschleunigungsvariation (51) berechnet einen Parameter für die Beschleunigungsvariation bzw. den Beschleunigungsvariationsparameter, der sich auf einen Betrag der Variation der Motorbeschleunigung bezieht, basierend auf dem Motorwinkel. Eine Leerlaufbestimmungseinheit (52) bestimmt das Ende eines Leerlaufzustands, in dem der Motor (10) innerhalb des Spielbereichs dreht, auf der Grundlage des Parameters der Beschleunigungsvariation. Eine Solleinstelleinheit (55) stellt einen Sollmotorwinkel ein, indem sie einen Winkelkorrekturwert annimmt, der dem Motorwinkel am Ende des Leerlaufzustands entspricht. Eine Antriebssteuereinheit (56) steuert den Antrieb des Motors (10) so, dass der Motorwinkel zum Sollmotorwinkel wird.

Description

QUERVERWEIS AUF ÄHNLICHE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2017-174098 , die am 11. September 2017 eingereicht wurde und deren Offenbarung hier durch Verweis aufgenommen wird.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Schaltbereichssteuervorrichtung.
STAND DER TECHNIK
Eine Schaltbereichsschaltvorrichtung kann einen Schaltbereich durch die Steuerung eines Motors als Reaktion auf eine Schaltbereichs(um)schaltanforderung von einem Fahrer umschalten. In der Patentliteratur 1 wird beispielsweise beschrieben, dass zum Zeitpunkt der Aktivierung eine Anstoßsteuerung bzw. -regelung durchgeführt wird, um den Spielumfang bzw. den Bereich eines Spiels zu lernen.
LITERATUR DES STANDS DER TECHNIK
PATENTLITERATUR
Patentliteratur 1: JP 3849864 B2
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Bei der Stoßsteuerung, wie in Patentliteratur 1 beschrieben, wird der Motor mit einem relativ großen Drehmoment in eine begrenzte bzw. beschränkte Position eines beweglichen Bereichs gedreht. So wird eine mechanische Spannung auf ein Element wie eine Rastrolle oder eine Rastplatte ausgeübt. Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es, eine Schaltbereichssteuervorrichtung für die Ausführung einer hochpräzisen Positionierungssteuerung ohne die Ausführung einer anstoßenden bzw. anschlagenden Steuerung bereitzustellen.
Die Schaltbereichssteuervorrichtung der vorliegenden Offenbarung schaltet einen Schaltbereich, indem sie den Antrieb eines Motors in einem Schaltbereichsschaltsystem mit Spiel steuert, das zwischen einer Motorwelle als drehende Welle des Motors und einer Ausgangswelle, auf die die Drehung des Motors übertragen wird, besteht. Die Schaltbereichssteuervorrichtung umfasst eine Winkelberechnungseinheit, eine Berechnungseinheit für die Beschleunigungsvariation, eine Leerlaufbestimmungseinheit, eine Solleinstelleinheit und eine Antriebssteuereinheit.
Die Winkelberechnungseinheit berechnet einen Motorwinkel auf der Grundlage eines Motordrehwinkelsignals, das von einem Motordrehwinkelsensor erfasst wird, der eine Drehposition eines Motors erkennt. Die Berechnungseinheit für die Beschleunigungsvariation berechnet einen Parameter für die Beschleunigungsvariation, der sich auf den Betrag der Variation der Motorbeschleunigung bezieht, basierend auf dem Motorwinkel. Die Leerlaufbestimmungseinheit bestimmt das Ende eines Leerlaufzustands, in dem der Motor innerhalb des Spielbereichs rotiert, auf der Grundlage des Parameters der Beschleunigungsvariation. Die Solleinstelleinheit stellt einen Motorwinkel-Sollwert ein, indem sie einen Winkelkorrekturwert als einen Wert annimmt, der dem Motorwinkel am Ende des Leerlaufzustands entspricht. Die Antriebssteuereinheit steuert den Antrieb des Motors so, dass der Motorwinkel zum Motorwinkel-Sollwert wird. Daher ist es möglich, eine hochpräzise Positionierungssteuerung durchzuführen, ohne eine Stoßsteuerung auszuführen.
Figurenliste
Der obige Gegenstand und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen deutlicher hervorgehen. In der Zeichnung/In den Figuren:

1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Shift-by-Wire-System nach einer ersten Ausführungsform zeigt;
2 ist eine schematische Darstellung der Konfiguration, die das Shift-by-Wire-System entsprechend der ersten Ausführungsform zeigt;
3 ist ein schematisches Diagramm zur Veranschaulichung des Spiels zwischen einem Motor und einer Ausgangswelle entsprechend der ersten Ausführungsform;
4 ist ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung der Solleinstellverarbeitung nach der ersten Ausführungsform;
5 ist ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung der Schnittbestimmung nach der ersten Ausführungsform;
6 ist ein Zeitdiagramm zur Veranschaulichung der Verarbeitung der Motorsteuerung gemäß der ersten Ausführungsform; und
7 ist ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung der Solleinstellverarbeitung nach einer zweiten Ausführungsform.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Erste Ausführungsform
Im Folgenden wird eine Vorrichtung zur Steuerung des Schaltbereichs bzw. eine Schaltbereichssteuervorrichtung mit Bezug auf die Figuren beschrieben. Identische Komponenten haben die gleichen Bezugszeichen, und die Beschreibungen der identischen Komponenten entfallen, unabhängig davon, ob sie in verschiedenen Ausführungsformen dargestellt werden. Eine Schaltbereichssteuervorrichtung entsprechend der ersten Ausführungsform ist in den 1 bis 6 dargestellt. Wie in 1 und 2 dargestellt, umfasst ein Shift-by-Wire-System 1 als Schaltbereichsschaltsystem einen Motor 10, einen Schaltbereichsschaltmechanismus 20, einen Parksperrmechanismus 30, eine Schaltbereichssteuervorrichtung 40 oder ähnliches. Der Motor 10 dreht, indem er von einer in einem Fahrzeug montierten Batterie mit Strom versorgt wird (nicht abgebildet). Der Motor 10 fungiert als Antriebsquelle für den Schaltbereichsschaltmechanismus 20. Der Motor 10 der vorliegenden Ausführungsform ist ein geschalteter Reluktanzmotor. Der geschaltete Reluktanzmotor kann bei Bedarf als „SR-Motor“ bezeichnet werden. Der Motor 10 kann nicht nur auf den SR-Motor beschränkt sein, sondern kann auch ein bürstenloser Gleichstrommotor (DC) oder ähnliches sein.
Wie in 2 dargestellt, erkennt ein Encoder 13 als Motordrehwinkelsensor die Drehposition eines Rotors (nicht dargestellt) des Motors 10. Der Encoder 13 ist beispielsweise ein magnetischer Drehgeber und besteht aus einem Magneten, der sich integral mit dem Rotor dreht, einem magnetischen Detektions-Hall-Integrierten Schaltkreis (IC) oder ähnlichem. Der Encoder 13 gibt Pulssignale einer A-Phase und einer B-Phase unter vorbestimmten Winkeln synchron zur Drehung bzw. Rotation des Rotors aus. Das Signal vom Encoder 13 kann als Motordrehwinkelsignal SgE bezeichnet werden. In der vorliegenden Ausführungsform wird der Encoder 13 durch ein einziges System konfiguriert, das jeweils ein Signal für die A-Phase und die B-Phase ausgibt. In der vorliegenden Ausführungsform hat der Encoder 13 eine höhere Winkelerfassungsgenauigkeit als der Ausgangswellensensor 16.
Ein Untersetzungsgetriebe 14 ist zwischen einer Motorwelle 105 (siehe 3) des Motors 10 und einer Ausgangswelle 15 vorgesehen. Das Untersetzungsgetriebe 14 verlangsamt die Drehung bzw. Rotation des Motors 10 und gibt die Drehung an die Ausgangswelle 15 aus. Die Drehung des Motors 10 wird auf den Schaltbereichsschaltmechanismus 20 übertragen. In der vorliegenden Ausführungsform kann ein Ausgangswellensensor, der die Drehposition der Ausgangswelle 15 erfasst, weggelassen werden.
Wie in 1 dargestellt, enthält der Schaltbereichsschaltmechanismus 20 eine Rastplatte 21, eine Rastfeder 25 oder ähnliches und überträgt eine von dem Drehzahlminderer 14 bzw. Untersetzungsgetriebe 14 abgegebene Drehantriebskraft auf ein Manuelventil 28 und den Parksperrmechanismus 30. Die Rastplatte 21 ist an der Ausgangswelle 15 befestigt und wird vom Motor 10 angetrieben. In der vorliegenden Ausführungsform wird eine Richtung, in der die Rastplatte 21 von der Basis der Rastfeder 25 getrennt ist, als normale Drehrichtung und eine Richtung, in der sich die Rastplatte 21 der Basis nähert, als umgekehrte Drehrichtung definiert.
Die Rastplatte 21 ist mit einem Stift 24 versehen, der parallel zur Ausgangswelle 15 vorsteht. Der Stift 24 ist mit dem manuellen Ventil 28 verbunden. Die Rastplatte 21 wird vom Motor 10 angetrieben, und das manuelle Ventil 28 bewegt sich in axialer Richtung hin und her. Das heißt, der Schaltbereichsschaltmechanismus 20 wandelt die Drehbewegung des Motors 10 in eine lineare Bewegung um und überträgt die lineare Bewegung auf das manuelle Ventil 28. Das manuelle Ventil 28 ist auf einem Ventilgehäuse 29 angebracht. Ein hydraulischer Druckversorgungspfad zu einer hydraulischen Kupplung (nicht abgebildet) wird durch die Hin- und Herbewegung des Manuelventils 28 in axialer Richtung geschaltet, und der Schaltbereich wird durch das Schalten des Einrückzustands der hydraulischen Kupplung geändert. In der Rastplatte 21 auf der Seite der Rastfeder 25 sind zwei Aussparungen 22, 23 vorgesehen. In der vorliegenden Ausführungsform ist die dem Boden der Rastfeder 25 näher liegende Seite die Aussparung 22 und die davon weiter entfernte Seite die Aussparung 23. In der vorliegenden Ausführungsform entspricht die Aussparung 22 einem Nicht-P-Bereich mit Ausnahme eines P-Bereichs, und die Aussparung 23 entspricht dem P-(Park-)Bereich.
Die Rastfeder 25 ist ein elastisch verformbares plattenförmiges Element, und an der Spitze der Rastfeder 25 ist eine Rastrolle 26 vorgesehen. Die Rastfeder 25 spannt die Rastrolle 26 in Richtung der drehbaren Mittelseite der Rastplatte 21. Wenn eine Drehkraft gleich oder größer als eine vorbestimmte Kraft auf die Rastplatte 21 ausgeübt wird, wird die Rastfeder 25 elastisch verformt, und die Rastrolle 26 bewegt sich zwischen den Aussparungen 22, 23. Durch den Einbau der Rastrolle 26 in die Aussparungen 22 oder 23 wird ein Schwenken der Rastplatte 21 begrenzt, eine axiale Position des Manuelventils 28 und der Zustand des Parksperrmechanismus 30 bestimmt und der Schaltbereich eines Automatikgetriebes 5 festgelegt. Die Rastrolle 26 passt in die Aussparung 22, wenn der Schaltbereich der nicht-P-Bereich ist, und passt in die Aussparung 23, wenn der Schaltbereich der P-Bereich ist.
Der Parksperrmechanismus 30 umfasst eine Parkstange 31, einen Konus 32, eine Parksperrlatte 33, einen Wellenabschnitt 34 und ein Parkgetriebe 35. Die Parkstange 31 ist im Wesentlichen L-förmig ausgebildet, und ein Ende 311 ist an der Rastplatte 21 befestigt. Ein Konus 32 ist an dem anderen Ende 312 der Parkstange 31 vorgesehen. Der Konus 32 ist so geformt, dass der Durchmesser zum anderen Ende hin abnimmt 312. Wenn die Rastplatte 21 in die entgegengesetzte Drehrichtung schwingt, bewegt sich der Konus 32 in eine P-Richtung.
Die Parksperrstange 33 berührt die konische Oberfläche des Konus 32, und auf dem Parkgetriebe 35 der Parksperrstange 33, das so vorgesehen ist, dass es um den Wellenabschnitt 34 bzw. Wellenabschnitt 34 schwingen kann, ist ein Vorsprung 331 vorgesehen, der mit dem Parkgetriebe 35 in Eingriff kommen kann. Wenn sich die Rastplatte 21 in umgekehrter Drehrichtung dreht und sich der Konus 32 in P-Richtung bewegt, wird die Parksperrstange 33 nach oben geschoben, und der Vorsprung 331 und das Parkgetriebe 35 greifen ineinander. Wenn sich dagegen die Rastplatte 21 in normaler Drehrichtung dreht und der Konus 32 sich in einer Nicht-P-Richtung bewegt, wird der Eingriff zwischen dem Vorsprung 331 und dem Parkgetriebe 35 gelöst.
Das Parkgetriebe 35 ist auf einer Achse (nicht abgebildet) angebracht und ist so vorgesehen, dass es in den Vorsprung 331 der Parksperrstange 33 eingreifen kann. Wenn das Parkgetriebe 35 und der Vorsprung 331 ineinander greifen, ist die Drehung der Achse eingeschränkt. Wenn der Schaltbereich der Nicht-P-Bereich ist, wird das Parkgetriebe 35 nicht durch die Parksperrstange 33 gesperrt und die Drehung der Achse wird nicht durch den Parksperrmechanismus 30 behindert. Wenn der Schaltbereich der P-Bereich ist, wird das Parkgetriebe 35 durch die Parksperrstange 33 gesperrt und die Drehung der Achse eingeschränkt.
Wie in 2 dargestellt, enthält die Schaltbereichssteuervorrichtung 40 einen Motortreiber 41, die ECU 50 oder ähnliches. Der Motortreiber 41 verfügt über ein Schaltelement (nicht abgebildet) und schaltet die Stromzufuhr zu jeder Phase (U-Phase, V-Phase, W-Phase) des Motors 10 durch Ein- und Ausschalten des Schaltelements auf der Grundlage eines Befehls von der ECU 50. Dabei wird der Antrieb des Motors 10 gesteuert. Ein Motorrelais 46 ist zwischen dem Motortreiber 41 und der Batterie vorgesehen. Das Motorrelais 46 wird eingeschaltet, wenn der Startschalter des Fahrzeugs, wie z.B. ein Zündschalter, eingeschaltet ist und die Motorseite 10 mit Strom versorgt wird. Außerdem wird das Motorrelais 46 bei ausgeschaltetem Startschalter abgeschaltet und die Stromzufuhr zur Seite des Motors 10 unterbrochen.
Die ECU 50 enthält einen Mikrocomputer oder ähnliches und umfasst eine Zentraleinheit (CPU), einen Nur-Lese-Speicher (ROM), einen Direktzugriffsspeicher (RAM), einen Ein-/Ausgang (I/O) (nicht abgebildet), eine Busleitung, die diese Komponenten verbindet, oder ähnliches. Jede Verarbeitung in der ECU 50 kann eine Software-Verarbeitung sein, die von der CPU ausgeführt wird, die ein Programm ausführt, das zuvor in einem greifbaren Speichergerät (d.h. einem lesbaren, nicht flüchtigen, greifbaren Aufzeichnungsmedium) wie einem ROM gespeichert wurde, oder eine Hardware-Verarbeitung, die von einer speziellen elektronischen Schaltung ausgeführt wird.
Die ECU 50 steuert die Umschaltung des Schaltbereichs, indem es den Antrieb des Motors 10 auf der Grundlage des vom Fahrer gewünschten Schaltbereichs, eines Signals von einem Bremsschalter, einer Fahrzeuggeschwindigkeit oder ähnlichem steuert. Darüber hinaus steuert die ECU 50 den Antrieb eines hydraulischen Getriebesteuermagneten 6 auf der Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit, einer Gaspedalöffnung, des vom Fahrer gewünschten Schaltbereichs oder ähnlichem. Eine Getriebestufe wird durch die Steuerung des hydraulischen Getriebesteuermagneten 6 gesteuert. Die Anzahl der hydraulischen Getriebesteuermagnete 6 ist entsprechend der Anzahl der Getriebestufen vorgesehen. In der gegenwärtigen Ausführungsform steuert eine ECU 50 den Antrieb des Motors 10 und den Antrieb des Magneten 6, aber eine Motor-ECU zur Steuerung des Motors 10 und eine Automatikgetriebe (AT)-ECU zur Steuerung des Magneten können getrennt werden. Im Folgenden wird hauptsächlich die Antriebssteuerung für den Motor 10 beschrieben.
Wie in 2 dargestellt, enthält die ECU 50 eine Parameterberechnungseinheit 51, eine Leerlaufbestimmungseinheit 52, eine Solleinstelleinheit 55, eine Antriebssteuereinheit 56 oder ähnliches. Die Parameterberechnungseinheit 51 berechnet einen Encoderzählwert θen als Zählwert des Encoders 13 auf der Grundlage des vom Encoder 13 ausgegebenen Motordrehwinkelsignals SgE. Der Encoderzählwert θen ist ein Wert, der einem tatsächlichen mechanischen Winkel und einem elektrischen Winkel des Motors 10 entspricht. In der vorliegenden Ausführungsform entspricht der Encoderzählwert θen dem „Motorwinkel“ Der Encoderzählwert θen wird für jeden flankengetriggerten Interrupt des Motordrehwinkelsignals SgE berechnet.
Die Parameterberechnungseinheit 51 berechnet eine Motordrehzahl SPm [Grad/s] für jede flankengetriggerte Unterbrechung des Motordrehwinkelsignals SgE (siehe Gleichung (1)). Eine Konstante ke im Ausdruck ist ein Motordrehwinkel, der einer Zählung des Encoderzählwertes θen entspricht, und eine Zeit ist t. Ein tiefgestelltes Zeichen _(n) bedeutet einen Wert in der aktuellen Berechnung, und ein tiefgestelltes Zeichen_(n-1) bedeutet einen Wert in der vorherigen Berechnung, aber das tiefgestellte Zeichen in der aktuellen Berechnung wird gegebenenfalls weggelassen. Das heißt, wenn t eine Enkoder-Interruptzeit ist, ist t_(n) die aktuelle Interruptzeit und t_(n-1) die vorherige Interruptzeit. Die Motordrehzahl SPm kann auch als die Größe der Änderung des Motorwinkels pro Zeiteinheit betrachtet werden. $SPm = ke / (t_{(n)} - t_{(n - 1)})$
Die Parameterberechnungseinheit 51 berechnet eine Motorbeschleunigung „a“ [Grad/s2] für jede flankengetriggerte Unterbrechung des Motordrehwinkelsignals SgE (siehe Gleichung (2)). Beachten Sie, dass die Motordrehzahl SPm und die Motorbeschleunigung „a“ auf beliebige Weise berechnet werden können, z.B. durch Differenzierung des Motorwinkels. Außerdem kann ein Berechnungszyklus oder ähnliches festgelegt werden. $a = ({SPm}_{(n)} - {SPm}_{(n-1)}) / (t_{(n)} - t_{(n - 1)})$
Die Parameterberechnungseinheit 51 berechnet einen Beschleunigungsvariationsparameter, der sich auf den Betrag der Variation der Motorbeschleunigung „a“ bezieht In der vorliegenden Ausführungsform ist ein Wert, der einer Länge einer Wellenformlinie der Beschleunigungsvariation entspricht, die eine zeitliche Änderung der Motorbeschleunigung „a“ angibt, der Parameter der Beschleunigungsvariation bzw. der Beschleunigungsvariationsparameter. Im Folgenden wird der Wert, der der Länge der Wellenformlinie der Beschleunigungsvariation entspricht, einfach als „Länge DA der Wellenformlinie der Beschleunigungsvariation“ bezeichnet In der vorliegenden Ausführungsform ist die Länge DA der Wellenformlinie der Beschleunigungsvariation ein integrierter Wert des Betrags der Beschleunigungsvariation ai, der ein absoluter Wert des Betrags der Änderung der Motorbeschleunigung „a“ pro Zeiteinheit ist. Der Betrag der Beschleunigungsvariation ai wird durch Gleichung (3-1) dargestellt, und die Länge DA der Wellenformlinie der Beschleunigungsvariation wird durch Expression (3-2) dargestellt. $ai = | a_{(n)} - a_{(n-1)} | / (t_{(n)} - t_{(n-1)})$
$DA = {DA}_{(n - 1)} + ai$
Die Leerlaufbestimmungseinheit 52 bestimmt auf der Grundlage des Encoderzählwertes θen, der Motordrehzahl SPm, der Motorbeschleunigung „a“ und der Länge DA der Beschleunigungsvariationswellenformlinie, ob es sich um einen Leerlaufzustand handelt, in dem sich der Motor 10 innerhalb des Spielbereichs zwischen der Motorwelle 105 und der Ausgangswelle 15 dreht. Insbesondere erkennt die Leerlaufbestimmungseinheit 52 anhand der Leerlaufbestimmung den Zeitpunkt, an dem der Leerlaufzustand endet.
Die Solleinstelleinheit 55 stellt einen Sollschaltbereich auf der Grundlage des vom Fahrer gewünschten Schaltbereichs auf der Grundlage eines Schalters oder ähnlichem, einer Fahrzeuggeschwindigkeit, eines Signals von einem Bremsschalter oder ähnlichem ein. Darüber hinaus stellt die Solleinstelleinheit 55 einen Sollzählwert θcmd ein, der dem Sollschaltbereich entspricht und ein Motorwinkel-Sollwert ist. Der Sollzählwert θcmd wird am Ende des Leerlaufs mit einem Winkelkorrekturwert θp korrigiert, der dem Encoderzählwert θen entspricht. Die Antriebssteuereinheit 56 steuert den Antrieb des Motors 10 durch Rückkopplungssteuerung oder ähnliches, so dass der Motor 10 an einer Drehposition anhält, an der der Encoderzählwert θen zu einem Sollzählwert θcmd wird. Das Detail der Antriebssteuerung für den Motor 10 kann alles sein.
3 zeigt die Beziehung zwischen der Motorwelle 105, die eine Drehwelle des Motors 10 ist, der Ausgangswelle 15 und der Rastplatte 21. 3 zeigt schematisch einen Zustand, in dem sich der Motor 10 von einem durch eine durchgezogene Linie angezeigten Zustand in einen durch eine Zwei-Punkt-Kettenlinie angezeigten Zustand dreht, wobei die Rastrolle 26 über die Spitze 210 zwischen den Aussparungen 22, 23 der Rastplatte 21 gelangt und entsprechend dem vom Treiber gewünschten Schaltbereich in die Ausnehmungen 22, 23 passt. Als Beispiel wird hier der Wechsel vom P-Bereich in den Nicht-P-Bereich beschrieben. In 3 wird die Beschreibung unter der Annahme vorgenommen, dass die Drehrichtung des Motors 10 und der Ausgangswelle 15 jeweils eine Rechts-Links-Richtung auf dem Papier ist. 3 ist ein schematisches Diagramm, das konzeptionell das „Spiel“ zeigt, unter der Annahme, dass die Ausgangswelle 15 und das Untersetzungsgetriebe 14 integriert sind und sich die Motorwelle 105 innerhalb des Spielbereichs des Untersetzungsgetriebes 14 bewegen kann. Es kann jedoch so konfiguriert werden, dass die Motorwelle 105 und das Untersetzungsgetriebe 14 integriert sind und dass zwischen dem Untersetzungsgetriebe 14 und der Ausgangswelle 15 „Spiel“ besteht.
Wie in 3 dargestellt, ist das Untersetzungsgetriebe 14 zwischen der Motorwelle 105 und der Ausgangswelle 15 vorgesehen, und zwischen der Motorwelle 105 und der Ausgangswelle 15 gibt es „Spiel“ einschließlich des Getriebespiels. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Motor 10 ein bürstenloser Gleichstrommotor, und wenn die Erregung des Motors 10 aufgrund des Einflusses eines Rast(dreh)moments oder ähnlichem gestoppt wird, kann sich die Motorwelle 105 innerhalb des Spielbereichs drehen, und die Motorwelle 105 und das Untersetzungsgetriebe 14 können voneinander getrennt werden.
Wie durch Pfeil Yg angezeigt, befindet sich der Motor 10 in einem Zustand, in dem die Motorwelle 105 und das Untersetzungsgetriebe 14 in Drehrichtung getrennt sind, bis die Motorwelle 105 und das Untersetzungsgetriebe 14 miteinander in Kontakt kommen, in einem Leerlaufzustand, und die Drehung des Motors 10 wird nicht auf die Seite der Ausgangswelle 15 übertragen. Im Folgenden wird ein Zustand, in dem die Drehung des Motors 10 nicht innerhalb des Spielbereichs auf die Ausgangswelle 15 übertragen wird, als „spielfreier Leerlaufzustand“ oder „Leerlaufzustand“ bezeichnet, und ein Abschnitt, in dem der Zustand der spielfreie Leerlaufzustand ist, ist ein „Leerlaufabschnitt“ Ferner wird das Ende des spielfreien Leerlaufzustands als „Spielraumende“ bezeichnet
Wenn der spielfreie Leerlauf endet, drehen sich der Motor 10, die Ausgangswelle 15 und die Rastplatte 21 integral miteinander. Als Folge davon überwindet die Rastrolle 26 die Spitze 210 zwischen den Aussparungen 22, 23 und bewegt sich in die Vertiefung 22. Ein Abschnitt, in dem sich die Rastrolle 26 nach dem Ende des spielfreien Leerlaufzustands zwischen den Aussparungen 22, 23 bewegt, wird als „Tal-Tal-Drehungsabschnitt“ bezeichnet Weiterhin wird ein Abschnitt nach dem spielfreien Leerlaufzustand bis zum Überwinden der Rastrolle 26 über die Spitze 210 als „Integraldrehungsabschnitt“ bezeichnet
In der Zwischenzeit, wenn die Erregung gestartet wird, um den Schaltbereich von einem Zustand, in dem die Erregung des Motors 10 ausgeschaltet ist, umzuschalten, kann es schwierig sein, die Position der Motorwelle 105 innerhalb des Bereichs oder Umfangs des „Spiels“ festzulegen Wenn die Motorwelle 105 und das Untersetzungsgetriebe 14 in Drehrichtung voneinander getrennt sind, ist im Vergleich zum Fall der Drehung des Motors 10 aus einem Zustand, in dem die Motorwelle 105 und das Untersetzungsgetriebe 14 in Kontakt sind, eine zusätzliche Drehung des Motors 10 für den spielfreien Leerlauf erforderlich.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird darauf hingewiesen, dass die Schwankung bzw. Variation der Motorbeschleunigung „a“ groß ist, wenn sich der Motor 10 und die Ausgangswelle 15 im Vergleich zum spielfreien Leerlaufzustand integral drehen, das Ende des spielfreien Leerlaufs auf der Grundlage der Länge DA der Wellenformlinie der Beschleunigungsvariation erkannt und der Sollzählwert θcmd korrigiert wird, um die Genauigkeit der Lageregelung zu gewährleisten. Die Solleinstellverarbeitung der vorliegenden Ausführungsform wird anhand eines Flussdiagramms in 4 beschrieben. Im Folgenden wird „Schritt“ in Schritt S101 weggelassen und einfach als „S“ bezeichnet Dies gilt auch für die anderen Schritte. In der Abbildung ist ein Zustand, in dem ein Flag gesetzt wurde, „1“ und ein Zustand, in dem das Flag nicht gesetzt wurde, „0“
In der ersten S101 erfasst die Leerlaufbestimmungseinheit 52 den Enkoderzählwert θen, der von der Parameterberechnungseinheit 51 berechnet wird, die Motordrehzahl SPm, die Motorbeschleunigung „a“ und die Länge DA der Beschleunigungsvariationswellenformlinie. In S102 bestimmt die Leerlaufbestimmungseinheit 52, ob ein Erregungsflag gesetzt wurde oder nicht. Das Erregungsflag wird gesetzt, wenn der Sollschaltbereich geändert wird, und das Erregungsflag wird zurückgesetzt, nachdem festgestellt wurde, dass der Motor 10 gestoppt wurde. Wenn das Erregungsflag gesetzt wird, wird der Sollzählwert θcmd auf den temporären Wert θt gesetzt und der Antrieb des Motors 10 gestartet. Wenn festgestellt wird, dass das Erregungsflag gesetzt wurde (S102: JA), geht die Verarbeitung zu S105 über. Wenn festgestellt wird, dass das Erregungsflag nicht gesetzt wurde (S102: NEIN), geht die Verarbeitung zu S103 über.
In S103 speichert die Leerlaufbestimmungseinheit 52 den aktuellen Encoderzählwert θen als Antriebsinitialwert θinit im RAM (nicht dargestellt) oder ähnlichem. In S104 setzt die Leerlaufbestimmungseinheit 52 einen Leerlaufflag Xgata_A, der den Leerlaufabschnitt angibt, einen Integraldrehungsflag Xgata B, der den Integraldrehungsabschnitt angibt, und einen Zählwert Ct eines Zeitzählers zurück. Im Folgenden wird das Leerlaufflag als „Flag A“ und die Integraldrehungsflag als „Flag B“ bezeichnet.
In S105, auf die die Verarbeitung fortgesetzt wird, wenn festgestellt wird, dass das Erregungsflag gesetzt wurde (S102: JA), bestimmt die Leerlaufbestimmungseinheit 52, ob der Absolutwert der Differenz zwischen dem Encoderzählwert θen und dem Antriebs-Anfangswert θinit kleiner ist als ein Antriebs-Anfangsbestimmungswert θf. S105 ist ein Schritt zur Feststellung, dass sich die Rastrolle 26 in der gleichen Aussparung befindet wie vor der Umschaltung des Schaltbereichs. Die Situation, dass sich die Rastrolle 26 in der gleichen Aussparung wie vor der Umschaltung des Schaltbereichs befindet, kann als die Situation betrachtet werden, in der die Rastrolle 26 die Spitze 210 überwindet und den Ausgangszustand der Bereichsumschaltung darstellt. Der Anfangsbestimmungswert des Antriebs θf wird auf einen Wert eingestellt, der dem Bereich vor dem Schalten und der Form der Rastplatte 21 entspricht. Wenn festgestellt wird, dass der Absolutwert der Differenz zwischen dem Encoderzählwert θen und dem Antriebs-Anfangswert θinit kleiner ist als der Antriebs-Anfangsbestimmungswert θf (S105: JA), wird festgestellt, dass sich die Rastrolle 26 in der gleichen Aussparung befindet wie vor der Umschaltung des Schaltbereichs; und die Verarbeitung geht weiter zu S106 über. Wenn festgestellt wird, dass der Absolutwert der Differenz zwischen dem Encoderzählwert θen und dem Antriebs-Anfangswert θinit gleich oder größer als der Antriebs-Anfangsbestimmungswert θf (S105: NEIN) ist, geht die Verarbeitung zu S113 über.
Wenn festgestellt wird, dass der Absolutwert der Differenz zwischen dem Encoderzählwert θen und dem Antriebs-Anfangswert θinit kleiner ist als der Antriebs-Anfangsbestimmungswert θf (S105: JA), d.h. in S106, zu dem die Verarbeitung erfolgt, wenn sich die Rastrolle 26 in der gleichen Aussparung wie vor der Bereichsumschaltung befindet, führt die Leerlaufbestimmungseinheit 52 die Abschnittsbestimmungsverarbeitung durch.
Der Abschnitt Bestimmungsverarbeitung wird anhand des in 5 gezeigten Flussdiagramms beschrieben. In S161 bestimmt die Leerlaufbestimmungseinheit 52, ob die Motordrehzahl SPm größer als ein Drehzahlbestimmungsschwellenwert SPth ist oder nicht. Der Drehzahlbestimmungsschwellenwert SPth ist ein Wert zur Bestimmung, dass sich der Motor 10 dreht, und der Drehzahlbestimmungsschwellenwert SPth wird auf einen relativ kleinen Wert nahe 0 gesetzt. Wenn festgestellt wird, dass die Motordrehzahl SPm gleich oder kleiner als der Drehzahlbestimmungsschwellwert SPth (S161: NEIN) ist, geht die Verarbeitung zu S162 über, und die Flags A, B werden zurückgesetzt. Wenn festgestellt wird, dass die Motordrehzahl SPm größer als der Drehzahlbestimmungsschwellenwert SPth (S161: JA) ist, geht die Verarbeitung zu S163 über.
In S163 bestimmt die Leerlaufbestimmungseinheit 52, ob die Länge DA der Beschleunigungsvariationswellenformlinie größer als ein Bestimmungsschwellenwert DAth ist oder nicht. Die Bestimmungsschwelle DAth ist ein Wert zur Bestimmung, dass sich der Motor 10 im integral rotierenden Zustand befindet, und wird entsprechend den Eigenschaften des Motors 10 oder ähnlichem eingestellt. Wenn festgestellt wird, dass die Länge DA der Beschleunigungsvariations-Wellenformlinie größer als der Bestimmungsschwellenwert DAth (S163: JA) ist, wird festgestellt, dass der aktuelle Abschnitt der integrale Drehungsabschnitt ist, und die Verarbeitung wird bis S165 fortgesetzt. Wenn festgestellt wird, dass die Länge DA der Beschleunigungsvariations-Wellenformlinie gleich oder kleiner als der Bestimmungsschwellenwert DAth (S163: NEIN) ist, geht die Verarbeitung zu S164 über.
In S164 bestimmt die Leerlaufbestimmungseinheit 52, ob die Motorbeschleunigung „a“ gleich oder größer als ein Beschleunigungsbestimmungsschwellenwert ath ist oder nicht. Der Beschleunigungsbestimmungsschwellenwert ath ist ein Wert zur Bestimmung, dass sich der Motor 10 im Leerlaufzustand befindet, und wird entsprechend der Leistung des Motors 10 oder ähnlichem angemessen eingestellt. Ferner kann als Motorbeschleunigung „a“ der durch Gleichung (2) berechnete Wert selbst oder ein auf der Motorbeschleunigung „a“ in einer vorbestimmten Zeitraum basierender berechneter Wert, ein Mittelwert einer vorbestimmten Anzahl von Bewegungen oder ähnliches verwendet werden. Wenn festgestellt wird, dass die Motorbeschleunigung „a“ gleich oder größer als der Beschleunigungsbestimmungsschwellenwert ath (S164: JA) ist, wird festgestellt, dass der aktuelle Abschnitt der Leerlaufabschnitt ist, und die Verarbeitung wird mit S166 fortgesetzt. Wenn festgestellt wird, dass die Motorbeschleunigung „a“ kleiner als der Beschleunigungsbestimmungsschwellenwert ath (S164: NEIN) ist, geht die Verarbeitung zu S167 über.
In S165 setzt die Leerlaufbestimmungseinheit 52 das Leerlaufflag Xgata_A zurück und setzt das Integraldrehungsflag Xgata_B. In S166 setzt die Leerlaufbestimmungseinheit 52 das Leerlaufflag Xgata_A und setzt das Integraldrehungsflag Xgata_B zurück. In S167 setzt die Leerlaufbestimmungseinheit 52 das Leerlaufflag Xgata_A zurück. Nach S165 bis S167 geht die Verarbeitung zu S107 in 4 weiter.
In S107, zu der die Verarbeitung nach der Abschnittsbestimmungsverarbeitung weitergeht, bestimmt die Leerlaufbestimmungseinheit 52, ob das Leerlaufflag Xgata_A gesetzt wurde oder nicht. Wenn festgestellt wird, dass das Leerlaufflag Xgata_A nicht gesetzt wurde (S107: NEIN), geht die Verarbeitung zu S109 über. Wenn festgestellt wird, dass das Leerlaufflag Xgata_A gesetzt wurde (S107: JA), geht die Verarbeitung zu S108 über.
In S108 leitet die Leerlaufbestimmungseinheit 52 eine Näherungsgerade der Länge DA der Beschleunigungsvariationswellenformlinie im Leerlaufabschnitt ab, mit dem Zählwert Ct des Zeitzählers als x-Koordinate und der Länge DA der Beschleunigungsvariationswellenformlinie als y-Koordinate. Die Näherungsgerade der Länge DA der Wellenformlinie der Beschleunigungsvariation im Leerlaufabschnitt wird durch Gleichung (4) dargestellt. $y = px + q$
In S109 bestimmt die Leerlaufbestimmungseinheit 52, ob das Integraldrehungsflag Xgata_B gesetzt ist oder nicht. Wenn festgestellt wird, dass das Integraldrehungsflag Xgata_B nicht gesetzt wurde (S109: NEIN), geht die Verarbeitung zu S112 über. Wenn festgestellt wird, dass das Integraldrehungsflag Xgata_B gesetzt ist (S109: JA), geht die Verarbeitung zu S110 über.
In S110 leitet die Leerlaufbestimmungseinheit 52 eine Näherungsgerade der Länge DA der Beschleunigungsvariationswellenformlinie im integralen Drehungsabschnitt ab, mit dem Zählwert Ct des Zeitzählers als x-Koordinate und der Länge DA der Beschleunigungsvariationswellenformlinie als y-Koordinate. Die Näherungsgerade der Länge DA der Beschleunigungsvariations-Wellenformlinie im integralen Drehungsabschnitt wird durch Gleichung (5) dargestellt. $y = rx + s$
Die Näherungsgerade der Länge DA der Wellenformlinie der Beschleunigungsvanation im Leerlaufabschnitt wird als „Näherungsgerade LA“ bezeichnet, und die Näherungsgerade der Länge DA der Wellenformlinie der Beschleunigungsvariation im integralen Drehungsabschnitt wird als „Näherungsgerade LB“ bezeichnet In der vorliegenden Ausführungsform entspricht die Näherungsgerade LA der „ersten Näherungslinie“ und die Näherungslinie LB der „zweiten ungefähren Linie“
S111 folgt auf S108 oder S110. In S111 ordnet die Leerlaufbestimmungseinheit 52 den Zählwert Ct des aktuellen Zeitzählers und die Länge DA der Beschleunigungsvariationswellenformlinie den Zuständen der Flags A, B zu und speichert diese in einem Speicher wie dem RAM (nicht abgebildet). In S112 wird der Zählwert Ct des Zeitzählers inkrementiert.
In S113, zu dem die Verarbeitung fortgesetzt wird, wenn festgestellt wird, dass der Absolutwert der Differenz zwischen dem Encoderzählwert θen und dem Antriebsanfangswert θinit gleich oder größer als der Antriebsanfangsbestimmungswert θf (S105: NEIN) ist, setzt die Leerlaufbestimmungseinheit 52 die beiden Flags A, B zurück. In S114 berechnet die Leerlaufbestimmungseinheit 52 den Schnittpunkt der Näherungsgeraden LA, LB. In der vorliegenden Ausführungsform wird festgestellt, dass der Leerlaufzustand zu dem Zeitpunkt endet, wenn die Länge DA der Beschleunigungsvariationswellenformlinie zu einem Wendepunkt wird. Der Wendepunkt der Länge DA der Wellenformlinie der Beschleunigungsvariation ist der Schnittpunkt der Näherungsgeraden LA, LB. Unter der Annahme, dass die X-Koordinate des Schnittpunkts der Näherungsgeraden LA, LB der „Spielbegrenzungspunkt XX“ bzw. der „Spiel-Endpunkt XX“ ist, wird der Spiel-Endpunkt XX durch Gleichung (6) dargestellt. Wenn XX negativ ist, wird „XX = 0“ gesetzt. $XX = (s - q) / (p - r)$
In S115 stellt die Leerlaufbestimmungseinheit 52 den Encoderzählwert θen, der in Verbindung mit dem Zählwert Ct, der dem Spiel-Endpunkt XX am nächsten liegt, als Winkelkorrekturwert θp ein. Da der Zählwert Ct ein diskreter Wert ist, wird der Zählwert Ct, der dem in (6) berechneten Spiel-Endpunkt XX am nächsten liegt, als „Ende des Leerlaufs“ betrachtet, und der Winkelkorrekturwert θp wird auf der Grundlage des Encoderzählwerts θen auf den Zählwert Ct gesetzt.
In S116 berechnet die Solleinstelleinheit 55 den Sollzählwert θcmd unter Verwendung des Winkelkorrekturwertes θp (siehe Gleichung (7)). θdet im Ausdruck ist ein Tal-Tal-Designwinkelwert und ist ein Designwert, der in Übereinstimmung mit dem Winkel des Tal-Tal-Drehungsabschnitts, der dem Verschiebungsbereich vor dem Schalten und dem Sollschaltbereich entspricht, eingestellt wird. $θ cmd = θ int + θ p + θ det$
Im Folgenden wird die Ableitung der Näherungsgeraden LA, LB beschrieben. In der vorliegenden Ausführungsform werden in S111 der Zählwert Ct des Zeitzählers und die Länge DA der Beschleunigungsvariationswellenformlinie in Verbindung miteinander gespeichert. In der vorliegenden Ausführungsform wird die lineare Approximation z.B. mit der Methode der kleinsten Quadrate oder ähnlichem ausgeführt, wobei eine Vielzahl von (Ct, DA), die mit dem Leerlaufflag Xgata_A verbunden sind, verwendet wird, um die Näherungsgerade LA abzuleiten. Die lineare Approximation wird z.B. mit der Methode der kleinsten Quadrate oder ähnlichem ausgeführt, wobei eine Vielzahl von (Ct, DA), die mit dem Integraldrehungsflag Xgata B verbunden sind, verwendet wird, um die Näherungsgerade LB abzuleiten. Die Näherungsgerade LA, LB kann durch eine andere Methode als die Methode der kleinsten Quadrate abgeleitet werden. Darüber hinaus ist die Ableitung nicht auf die lineare Approximation beschränkt, sondern es können Näherungslinien wie quadratische oder höhere Funktionen abgeleitet werden, und das Ende des Leerlaufs kann mit Hilfe der Näherungslinien bestimmt werden.
Im Folgenden wird die Motorantriebssteuerung der vorliegenden Ausführungsform anhand eines Zeitdiagramms von 6 beschrieben. 6 zeigt, dass die gemeinsame Zeitachse als horizontale Achse eingestellt ist, und zeigt ferner von oben den Motorwinkel, die Motordrehzahl, die Motorbeschleunigung, die Länge der Wellenformlinie der Beschleunigungsvariation, das Leerlaufflag Xgata_A und das Integraldrehungsflag Xgata_B. Hinsichtlich der Motorbeschleunigung wird die Motorbeschleunigung „a“ durch eine durchgezogene Linie und der Betrag der Beschleunigungsvariation ai durch eine gestrichelte Linie angezeigt. In 6 wird eine Zeitskala o.ä. entsprechend geändert. Hier wird eine Beschreibung unter der Annahme gemacht, dass sich der Motor 10 in eine positive Richtung dreht.
Wenn der Sollschaltbereich zum Zeitpunkt x10 geändert wird, wird das Erregungsflag gesetzt, der Sollzählwert θcmd gesetzt und der Antrieb des Motors 10 gestartet. Der hier festgelegte Sollzählwert θcmd ist ein temporärer Wert θt. Da der Sollzählwert θcmd korrigiert wird, bevor die Rastrolle 26 die Spitze 210 überwindet, kann ein temporärer Wert θt auf einen beliebigen Wert gesetzt werden, mit dem die Rastrolle 26 die Spitze 210 überwinden kann. Wenn der Antrieb des Motors 10 gestartet wird, erhöhen sich der Encoderzählwert θen und die Motordrehzahl SPm.
Wenn die Motorbeschleunigung „a“ größer als der Beschleunigungsbestimmungsschwellenwert ath wird, wird das Leerlaufflag Xgata_A gesetzt. Die Näherungsgerade LA wird auf der Grundlage von (Ct, DA) während eines Zeitraums von Zeit x10 bis Zeit x11 aktualisiert, wenn das Leerlaufflag Xgata_A gesetzt wurde. Wenn das Leerlaufflag Xgata_A zum Zeitpunkt x11 zurückgesetzt wird, wird die Näherungsgerade LA bestimmt.
Der Zeitpunkt, zu dem das Leerlaufflag Xgata_A gesetzt wird, ist vom Start des Antriebs des Motors 10 verzögert, aber zur Vereinfachung wird in 6 angenommen, dass das Leerlaufflag Xgata A gleichzeitig mit dem Start des Antriebs des Motors 10 gesetzt wird.
Wenn der Leerlaufabschnitt endet und die Motorwelle 105 und die Ausgangswelle 15 integral rotieren, erhöht sich eine Variationskomponente der Motorbeschleunigung „a“ und die Änderungsrate der Länge DA der Beschleunigungsvariationswellenformlinie. Wenn die Länge DA der Beschleunigungsvariations-Wellenformlinie zum Zeitpunkt x11 größer als der Bestimmungsschwellenwert DAth wird, wird das Integraldrehungsflag Xgata B gesetzt. Von der Zeit x11, wenn das Integraldrehungsflag XgataB gesetzt wird, bis zur Zeit x12, wenn die Differenz zwischen dem Encoderzählwert θen und dem Antriebs-Anfangswert θinit zum Antriebs-Anfangsbestimmungswert θf wird, wird die Näherungsgerade LB auf der Grundlage von (Ct, DA) aktualisiert. Wenn der Integraldrehungsflag Xgata B zum Zeitpunkt x12 zurückgesetzt wird, wird die Näherungsgerade LB bestimmt.
Die Leerlaufbestimmungseinheit 52 berechnet den Spiel-Endpunkt XX unter Verwendung der erhaltenen Näherungsgeraden LA, LB. In 6 ist der Spiel-Endpunkt XX die Zeit x11. Die Leerlaufbestimmungseinheit 52 stellt den Encoderzählwert θen am Spiel-Endpunkt XX als Winkelkorrekturwert θp ein. Die Solleinstelleinheit 55 berechnet den Sollzählwert θcmd auf der Grundlage des Winkelkorrekturwertes θp und des Tal-Tal-Designwinkelwerts θdet und ändert den Sollzählwert θcmd von dem temporären Wert θt. In der Praxis gibt es eine Berechnungsverzögerung, nachdem die Näherungsgerade LB zum Zeitpunkt x12 bestimmt wurde, bis der Sollzählwert θcmd geändert wird, aber hier wird zur Vereinfachung angenommen, dass der Sollzählwert θcmd zum Zeitpunkt x12 geändert wird. Außerdem kann der Sollzählwert θcmd jederzeit nach der Zeit x12 und bevor die Rastrolle 26 die Spitze 210 der Rastplatte 21 überwindet, geändert werden. In 6 sind der Einfachheit halber der Zeitpunkt, zu dem das Leerlaufflag Xgata_A zurückgesetzt wird, der Zeitpunkt, zu dem das Integraldrehungsflag Xgata B gesetzt wird, und der Spiel-Endpunkt XX als Zeitpunkt x11 dargestellt. Diese drei Zeitangaben können sich aufgrund einer Berechnungsverzögerung, eines Berechnungsfehlers oder ähnlichem unterscheiden.
Wie oben beschrieben, schaltet die Schaltbereichssteuervorrichtung 40 der vorliegenden Ausführungsform einen Schaltbereich, indem sie den Antrieb des Motors 10 im Shift-by-Wire-System 1 mit Spiel zwischen der Motorwelle 105, d.h. der drehenden Welle des Motors 10, und der Ausgangswelle 15, auf die die Drehung des Motors 10 übertragen wird, steuert. Die Schaltbereichssteuervorrichtung 40 umfasst die Parameterberechnungseinheit 51, die Leerlaufbestimmungseinheit 52, die Solleinstelleinheit 55 und die Antriebssteuereinheit 56.
Die Parameterberechnungseinheit 51 berechnet den Encoderzählwert θen auf der Grundlage des vom Encoder 13 erfassten Motordrehwinkelsignals SgE, das die Drehposition des Motors 10 erfasst. Die Parameterberechnungseinheit 51 berechnet einen Parameter für die Beschleunigungsvariation, der sich auf den Betrag der Variation der Motorbeschleunigung „a“ bezieht, basierend auf dem Encoderzählwert θen. In der vorliegenden Ausführungsform entspricht die Parameterberechnungseinheit 51 einer „Winkelberechnungseinheit“ und einer „Berechnungseinheit für die Beschleunigungsvariation“
Die Leerlaufbestimmungseinheit 52 bestimmt, ob sich der Motor 10 im Leerlaufzustand befindet, in dem sich der Motor 10 innerhalb des Spielbereichs dreht, und zwar auf der Grundlage des Parameters der Beschleunigungsvariation. Die Solleinstelleinheit 55 stellt den Sollzählwert θcmd unter Verwendung des Winkelkorrekturwertes θp ein, der dem Encoderzählwert θen am Ende des Leerlaufzustandes entspricht. Die Antriebssteuereinheit 56 steuert den Antrieb des Motors 10 so, dass der Encoderzählwert θen zum Sollzählwert θcmd wird.
In der vorliegenden Ausführungsform wird das Ende des Leerlaufzustands auf der Grundlage des Parameters für die Beschleunigungsvariation in Bezug auf den Betrag der Variation der Motorbeschleunigung „a“ bestimmt, und der Sollzählwert θcmd wird auf der Grundlage des Encoderzählwerts θen am Ende des Leerlaufs festgelegt. Der Sollzählwert θcmd kann angemessen eingestellt werden, ohne dass eine Lernverarbeitung für den Spielbereich bzw. -umfang durch die Anlageregler ausgeführt wird, und es kann eine hochgenaue Positionierungssteuerung ausgeführt werden. Bei der Ausführung der Anschlagsteuerung wird der Rastmechanismus mit mechanischer Spannung beaufschlagt, da die Rastrolle 26 mit einem relativ großen Drehmoment an der Rastplatte 21 anliegt. Wenn die Anschlagsteuerung ausgeführt werden soll, muss der Rastmechanismus o.ä. so gestaltet werden, dass er nicht beschädigt wird. In der vorliegenden Ausführungsform, in der die anstoßende Steuerung nicht notwendig ist, kann der Schaltbereichsschaltmechanismus 20 vereinfacht werden. Da der Ausgangswellenwinkel als Drehposition der Ausgangswelle 15 nicht für die Einstellung des Sollzählwertes θcmd verwendet wird, kann der Ausgangswellensensor, der die Drehposition der Ausgangswelle 15 erfasst, wegfallen oder die Erfassungsgenauigkeit vermindert werden.
Der Parameter für die Beschleunigungsvariation bzw. der Beschleunigungsvariationsparameter der vorliegenden Ausführungsform ist ein Wert, der der Länge der Wellenformlinie der Beschleunigungsvariation entspricht, die die zeitliche Änderung der Motorbeschleunigung „a“ darstellt Der integrierte Wert des Betrags der Motorbeschleunigungsänderung ai pro Zeiteinheit wird als die Länge DA der Wellenformlinie der Beschleunigungsvariation betrachtet. Der Parameter der Beschleunigungsvariation bzw. der Beschleunigungsvariationsparameter kann entsprechend berechnet werden.
Basierend auf der Motorbeschleunigung „a“ bestimmt die Leerlaufbestimmungseinheit 52 den Leerlaufabschnitt, in dem sich der Motor 10 im Leerlaufzustand befindet, und den integralen Drehungsabschnitt, in dem sich die Motorwelle 105 und die Ausgangswelle 15 integral drehen. Die Leerlaufbestimmungseinheit 52 leitet die Näherungsgerade LA ab, die die zeitliche Änderung der Länge DA der Beschleunigungsvariations-Wellenformlinie im Leerlaufabschnitt darstellt, und die Näherungsgerade LB, die die zeitliche Änderung der Länge DA der Beschleunigungsvariations-Wellenformlinie im integralen Drehungsabschnitt darstellt. Anschließend bestimmt die Leerlaufbestimmungseinheit 52, dass der Leerlaufzustand am Spiel-Endpunkt XX als Zeitpunkt endet, an dem sich die Näherungsgeraden LA, LB schneiden. In der vorliegenden Ausführungsform werden die Näherungsgeraden LA, LB unter Verwendung der Länge DA der Wellenformlinie der Beschleunigungsvariation zu mehreren Zeitpunkten erhalten, die Bestimmung des Leerlaufendes wird auf der Grundlage ihres Schnittpunkts durchgeführt, und der Winkelkorrekturwert θp wird berechnet. Daher ist eine fehlerhafte Bestimmung des Leerlaufendes durch einen Einfluss von Geräuschen im Encoder 13 weniger wahrscheinlich. Daher ist es möglich, die Genauigkeit bei der Bestimmung des Leerlaufendes und des Winkelkorrekturwertes zu verbessern θp.
Zweite Ausführungsform
Eine zweite Ausführungsform ist in 7 dargestellt. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Solleinstellverarbeitung unterschiedlich vorgesehen, so dass dieser Gegenstand hauptsächlich beschrieben wird. Die Solleinstellverarbeitung der vorliegenden Ausführungsform wird anhand eines Flussdiagramms in 7 beschrieben. In S201, wie in S101 in 4, erfasst die Leerlaufbestimmungseinheit 52 einen Parameter wie die Länge DA der von der Parameterberechnungseinheit 51 berechneten Beschleunigungsvariationswellenformlinie. In S202 bestimmt, ähnlich wie in S102 in 4, die Leerlaufbestimmungseinheit 52, ob das Erregungsflag gesetzt ist oder nicht. Wenn festgestellt wird, dass das Erregungsflag nicht gesetzt wurde (S202: NEIN), geht die Verarbeitung zu S203 über. Wenn festgestellt wird, dass das Erregungsflag gesetzt wurde (S202: JA), geht die Verarbeitung zu S204 über. In S203 speichert die Leerlaufbestimmungseinheit 52 den aktuellen Encoderzählwert θen als Antriebs-Initialwert θinit im RAM (nicht dargestellt) oder ähnlichem. Die Leerlaufbestimmungseinheit 52 setzt das Lernflag Xgata zurück.
In S204 bestimmt die Leerlaufbestimmungseinheit 52, ob das Lernflag Xgata gesetzt ist oder nicht. Wenn festgestellt wird, dass das Lernflag Xgata gesetzt wurde (S204: JA), endet die vorliegende Routine. Wenn festgestellt wird, dass das Lernflag Xgata nicht gesetzt wurde (S204: NEIN), geht die Verarbeitung zu S205 über.
In S205 wird bestimmt, ob die Länge DA der Beschleunigungsvariations-Wellenformlinie größer als der Bestimmungsschwellenwert DAth ist oder nicht. Wenn festgestellt wird, dass die Länge DA der Wellenformlinie der Beschleunigungsvariation gleich oder kleiner als der Bestimmungsschwellenwert DAth (S205: NEIN) ist, wird festgestellt, dass der spielfreie Leerlauf stattfindet, und die gegenwärtige Routine wird beendet. Wenn festgestellt wird, dass die Länge DA der Beschleunigungsvariations-Wellenformlinie größer als der Bestimmungsschwellenwert DAth (S205: JA) ist, wird festgestellt, dass der Leerlaufzustand beendet ist, und die Verarbeitung wird bis S206 fortgesetzt.
In S206 speichert die Leerlaufbestimmungseinheit 52 den aktuellen Encoderzählwert θen als Winkelkorrekturwert θp in einer Speichereinheit wie z.B. dem RAM (nicht abgebildet). In S207 berechnet die Solleinstelleinheit 55 den Sollzählwert θcmd basierend auf dem Winkelkorrekturwert θp und dem Tal-Tal-Designwinkelwert θdet (siehe Gleichung (7)). In S208 setzt die Leerlaufbestimmungseinheit 52 das Lernflag Xgata.
In der vorliegenden Ausführungsform bestimmt die Leerlaufbestimmungseinheit 52, dass der Leerlaufzustand endet, wenn die Länge DA der Beschleunigungsvariations-Wellenformlinie größer als der Bestimmungsschwellenwert DAth wird. Das Ende des Leerlaufs kann durch eine relativ einfache Verarbeitung bestimmt werden. Darüber hinaus können auch ähnliche Wirkungen wie die oben genannte Ausführungsform erzielt werden.
(Andere Ausführungsformen)
In der obigen Ausführungsform wird der integrierte Wert des Änderungsbetrags der Motorbeschleunigung pro Zeiteinheit als Länge der Wellenformlinie der Beschleunigungsvariation festgelegt. In einer anderen Ausführungsform kann die Länge der Wellenformlinie der Beschleunigungsvariation durch eine andere Methode als die Integration des Änderungsbetrags der Motorbeschleunigung berechnet werden. Der Parameter der Beschleunigungsvariation kann ein anderer Wert als die Länge der Wellenformlinie der Beschleunigungsvariation sein, wie z.B. ein Wert, der auf einer Amplitude der Wellenformlinie der Beschleunigungsvariation basiert, solange es sich um einen Wert handelt, der mit dem Betrag der Variation der Motorbeschleunigung zusammenhängt. In Anbetracht der Korrelation zwischen der Größe der Motorbeschleunigungsschwingung und der Länge der Wellenformlinie der Beschleunigungsvariation können verschiedene Parameter, die die Schwingungsgröße der Motorbeschleunigung angeben, jeweils als „ein Wert entsprechend der Länge der Wellenformlinie der Beschleunigungsvariation“ betrachtet werden Beispielsweise kann ein Wert, der auf der Amplitude der Beschleunigungsvariations-Wellenformlinie basiert, auch als Bestandteil des Konzepts „ein Wert in Übereinstimmung mit der Länge der Beschleunigungsvariations-Wellenformlinie“ betrachtet werden Das Ende des Leerlaufs kann auf beliebige Weise durch den Parameter der Beschleunigungsvariation bestimmt werden.
In der obigen Ausführungsform ist der Motor der bürstenlose Gleichstrommotor. In einer anderen Ausführungsform kann der Motor ein beliebiger Motor sein, z.B. ein geschalteter Reluktanzmotor. In der obigen Ausführungsform wird die Anzahl der Wicklungssätze des Motors nicht erwähnt, aber es können ein Wicklungssatz oder mehrere Wicklungssätze verwendet werden. In der obigen Ausführungsform ist der Motordrehwinkelsensor der Encoder. In einer anderen Ausführungsform ist der Motordrehwinkelsensor nicht auf den Encoder beschränkt, sondern es kann auch jedes andere Gerät, wie z.B. ein Resolver, verwendet werden. Das heißt, der Motorwinkel ist nicht auf den Encoderzählwert beschränkt, sondern kann jeder beliebige Wert sein, der in einen Motorwinkel umgewandelt werden kann.
In der obigen Ausführungsform kann der Sensor der Ausgangswelle bzw. der Ausgangswellensensor weggelassen werden. In einer anderen Ausführungsform kann ein Sensor für die Ausgangswelle bzw. ein Ausgangswellensensor vorgesehen werden, der die Drehposition der Ausgangswelle erfasst. Wenn beispielsweise der Ausgangswellensensor normal arbeitet, kann das Ende des Leerlaufzustands unter Verwendung der erfassten Werte des Motordrehwinkelsensors und des Ausgangswellensensors bestimmt werden, und wenn der Ausgangswellensensor aufgrund eines Fehlers oder ähnlichem nicht verwendet werden kann, kann das Ende des Leerlaufzustands wie in der obigen Ausführungsform auf der Grundlage des gleitenden Beschleunigungsmittelwerts bestimmt werden.
In der obigen Ausführungsform ist die Rastplatte mit zwei Aussparungen versehen. In einer anderen Ausführungsform ist die Anzahl der Aussparungen nicht auf zwei begrenzt, sondern kann beliebig groß sein. So können beispielsweise vier Aussparungen vorgesehen werden, die den jeweiligen Bereichen P (Parken), R (Rückwärtsfahrt), N (Neutralfahrt), D (Fahrt) entsprechen. Der Mechanismus zum Schalten bzw. Umschalten des Schaltbereichs bzw. der Schaltbereichsschaltmechanismus, der Parksperrmechanismus oder ähnliches kann sich von denen in der obigen Ausführungsform unterscheiden.
In der obigen Ausführungsform ist das Untersetzungsgetriebe zwischen der Motorwelle und der Ausgangswelle vorgesehen. Obwohl die Einzelheiten des Untersetzungsgetriebes in der obigen Ausführungsform nicht erwähnt werden, kann das Untersetzungsgetriebe jede beliebige Konfiguration haben, z.B. eine Konfiguration mit einem Zykloiden- oder Planetengetriebe oder einem Stirnradgetriebe, das ein Drehmoment von einem im Wesentlichen koaxial zur Motorwelle verlaufenden Untersetzungsmechanismus auf die Antriebswelle überträgt, und eine Konfiguration, bei der diese Getriebe in Kombination verwendet werden. In einer anderen Ausführungsform kann das Untersetzungsgetriebe zwischen Motorwelle und Ausgangswelle entfallen oder ein anderer Mechanismus als das Untersetzungsgetriebe vorgesehen werden. Das heißt, in der obigen Ausführungsform wurde die Beschreibung hauptsächlich auf den Fall bezogen, dass ein „Spiel“ zwischen der Motorwelle und der Ausgangswelle zwischen dem Getriebe des Untersetzungsgetriebes und der Motorwelle besteht. Das „Spiel“ kann jedoch als die Summe des Spiels, des Umkehrspiels oder ähnlichem betrachtet werden, das zwischen der Motorwelle und der Ausgangswelle besteht. Wie oben erwähnt, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die oben genannten Ausführungsformen beschränkt, sondern kann in verschiedenen Formen in dem nicht von ihrem Kern abweichenden Umfang umgesetzt werden.
Obwohl die vorliegende Offenbarung in Übereinstimmung mit den Ausführungsformen erfolgt ist, wird davon ausgegangen, dass sich die vorliegende Offenbarung nicht auf solche Ausführungsformen und Strukturen beschränkt. Die vorliegende Offenbarung umfasst verschiedene Modifikationen und Variationen im Rahmen der Äquivalente. Während die verschiedenen Elemente in verschiedenen Kombinationen und Konfigurationen gezeigt werden, die beispielhaft sind, liegen auch andere Kombinationen und Konfigurationen, darunter mehr, weniger oder nur ein einzelnes Element, im Geist und Umfang der vorliegenden Offenbarung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2017174098 [0001]
JP 3849864 B2 [0004]

Claims

Schaltbereichssteuervorrichtung zum Schalten eines Schaltbereichs durch Steuern des Antriebs eines Motors (10) in einem Schaltbereichsschaltsystem (1) mit Spiel, das zwischen einer Motorwelle (105), die eine Drehwelle des Motors ist, und einer Ausgangswelle (15), auf die die Drehung des Motors übertragen wird, existiert, wobei die Schaltbereichssteuervorrichtung das Folgende umfasst: eine Winkelberechnungseinheit (51), die so konfiguriert ist, dass sie einen Motorwinkel basierend auf einem Motordrehwinkelsignal berechnet, das von einem Motordrehwinkelsensor (13) erfasst wird, der eine Drehposition des Motors erfasst; eine Berechnungseinheit (51) für die Beschleunigungsvariation, die so konfiguriert ist, dass sie einen Parameter für die Beschleunigungsvariation berechnet, der sich auf den Betrag der Variation der Motorbeschleunigung bezieht, basierend auf dem Motorwinkel; eine Leerlaufbestimmungseinheit (52), die so konfiguriert ist, dass sie ein Ende eines Leerlaufzustands, in dem sich der Motor innerhalb eines Bereichs des Spiels dreht, auf der Grundlage des Beschleunigungsvariationsparameters bestimmt; eine Solleinstelleinheit (55), die so konfiguriert ist, dass sie einen Motorwinkel-Sollwert einstellt, indem sie einen Winkelkorrekturwert annimmt, der ein Wert ist, der dem Motorwinkel am Ende des Leerlaufzustands entspricht; und eine Antriebssteuereinheit (56), die so konfiguriert ist, dass sie den Antrieb des Motors so steuert, dass der Motorwinkel zum Motorwinkel-Sollwert wird.
Schaltbereichssteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Beschleunigungsvariationsparameter ein Wert ist, der einer Länge einer Beschleunigungsvariationswellenformlinie entspricht, die eine zeitliche Änderung der Motorbeschleunigung angibt.
Schaltbereichssteuervorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Berechnungseinheit für die Beschleunigungsvariation einen integrierten Wert eines Änderungsbetrags der Motorbeschleunigung pro Zeiteinheit als die Länge der Wellenformlinie der Beschleunigungsvariation festlegt.
Schaltbereichssteuervorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Leerlaufbestimmungseinheit konfiguriert ist: einen Leerlaufabschnitt, in dem sich der Motor im Leerlaufzustand befindet, auf der Grundlage der Motorbeschleunigung zu bestimmen, und einen integralen Drehungsabschnitt zu bestimmen, in dem sich die Motorwelle und die Ausgangswelle auf der Grundlage der Motorbeschleunigung integral drehen; eine erste ungefähre Linie als eine Näherungslinie abzuleiten, die eine zeitliche Änderung der Länge der Wellenformlinie der Beschleunigungsvariation im Leerlaufabschnitt darstellt; eine zweite Näherungslinie als eine Näherungslinie abzuleiten, die eine zeitliche Änderung der Länge der Wellenformlinie der Beschleunigungsvariation im Integraldrehungsabschnitt darstellt; und zu bestimmen, dass der Leerlaufzustand an einem Schnittpunkt zwischen der ersten Näherungslinie und der zweiten Näherungslinie endet.
Schaltbereichssteuervorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Leerlaufbestimmungseinheit als Reaktion darauf, dass die Länge der Wellenformlinie der Beschleunigungsvariation größer als ein Bestimmungsschwellenwert wird, bestimmt, dass der Leerlaufzustand endet.