DE112019004411T5

DE112019004411T5 - Schaltbereich-Steuervorrichtung

Info

Publication number: DE112019004411T5
Application number: DE112019004411.7T
Authority: DE
Inventors: Koji Sakaguchi
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2018-09-03
Filing date: 2019-08-30
Publication date: 2021-05-20
Also published as: CN112602265A; JP7087845B2; CN112602265B; US11316464B2; WO2020050161A1; US20210184613A1; JP2020037958A

Abstract

Eine Schaltbereich-Steuervorrichtung (40) beinhaltet eine Mehrzahl an Steuereinheiten (51, 52), die bei jeder der Motor-Wicklungen (11, 12) vorgesehen sind. Wenn ein Motordrehwinkelsensor (131, 132, 133) normal ist, steuert die Antriebssteuereinheit (513, 523) eine Erregung der Motor-Wicklung von deren eigenem System unter Verwendung eines Motordrehwinkelsignals. Wenn der Motordrehwinkelsensor eine Anomalität aufweist und bestimmt wird, dass sich eine Ausgangswelle (15) dreht, bevor eine Standby-Zeit verstreicht, erregt die Antriebssteuereinheit (513, 523) die Motor-Wicklung von deren eigenem System nicht. Wenn bestimmt wird, dass sich die Ausgangswelle (15) nicht dreht, selbst nachdem die Standby-Zeit verstrichen ist, steuert die Antriebssteuereinheit die Erregung der Motor-Wicklung von deren eigenem System, ohne das Motordrehwinkelsignal zu verwenden.

Description

Querverweis auf ähnliche Anmeldungen
Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung mit der Nr. 2018-164 215 , eingereicht am 3. September 2018, welche hierin durch Bezugnahme mit aufgenommen wird, deren Offenbarung hierin durch Bezugnahme mit aufgenommen wird.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Schaltbereich-Steuervorrichtung.
Hintergrund
Eine Schaltbereich-Steuervorrichtung zum Umschalten eines Schaltbereichs durch Steuern des Antriebs des Motors ist herkömmlich bekannt. Zum Beispiel wird in Patentdokument 1 der Computer, der für die Antriebssteuerung des Motors verwendet wird, zu einem anderen Computer umgeschaltet, wenn der Antrieb des Motors durch einen von zwei Computern gesteuert wird und bei dem Computer, der für die Antriebssteuerung des Motors verwendet wird, eine Anomalität auftritt.
Dokument zum Stand der Technik
Patentdokument
Patentdokument 1: JP 2018-40462 A
Kurzfassung
Im Übrigen besteht in dem Fall einer vollständigen Unabhängigkeit, bei welcher eine Kommunikation zwischen einer Mehrzahl von Steuereinheiten nicht durchgeführt wird, oder wenn bei einer Kommunikation zwischen den Steuereinheiten eine Anomalität auftritt, eine Möglichkeit, dass die Steuereinheit, die für eine Umschaltsteuerung eines Schaltbereichs verwendet wird, nicht zweckmäßig ausgewählt werden kann. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Schaltbereich-Steuervorrichtung vorzusehen, die dazu in der Lage ist, den Schaltbereich geeignet umzuschalten.
Eine Schaltbereich-Steuervorrichtung der vorliegenden Offenbarung beinhaltet eine Mehrzahl von Steuereinheiten, die bei jeder der Motor-Wicklungen vorgesehen sind, und schaltet einen Schaltbereich um, indem der Antrieb des Motors in einem Schaltbereich-Umschaltsystem gesteuert wird, das einen Motor und eine Ausgangswelle beinhaltet. Der Motor weist eine Mehrzahl an Sätzen von Motor-Wicklungen auf, und die Motorwelle dreht sich, indem die Motor-Wicklungen erregt werden. Die Drehung der Motorwelle wird auf die Ausgangswelle übertragen.
Jede Steuereinheit beinhaltet eine Motordrehwinkelsignal-Erlangungseinheit, eine Ausgangswellensignal-Erlangungseinheit, eine Antriebssteuereinheit und eine Anomalitäts-Bestimmungseinheit. Die Motordrehwinkelsignal-Erlangungseinheit erlangt ausgehend von einem Motordrehwinkelsensor, der eine Drehposition des Motors erfasst, ein Motordrehwinkelsignal. Die Ausgangswellensignal-Erlangungseinheit erlangt ausgehend von einem Ausgangswellensensor, der eine Drehposition der Ausgangswelle erfasst, ein Ausgangswellensignal. Die Antriebssteuereinheit steuert eine Erregung der Motor-Wicklung. Die Anomalitäts-Bestimmungseinheit bestimmt eine Anomalität bei dem Motordrehwinkelsensor. Eine Kombination der Motor-Wicklung und der Steuereinheit, die der Motor-Wicklung entspricht, wird als ein System bezeichnet. Wenn Motordrehwinkelsensoren normal sind, steuert die Antriebssteuereinheit die Erregung der Motor-Wicklung von deren eigenem System unter Verwendung eines Motordrehwinkelsignals.
Wenn der Motordrehwinkelsensor eine Anomalität aufweist und bestimmt wird, dass sich die Ausgangswelle dreht, bevor die Standby-Zeit verstreicht, erregt die Antriebssteuereinheit die Motor-Wicklung von deren eigenem System nicht. Wenn der Motordrehwinkelsensor eine Anomalität aufweist und bestimmt wird, dass sich die Ausgangswelle dreht, bevor die Standby-Zeit verstreicht, erregt die Antriebssteuereinheit ferner die Motor-Wicklung von deren eigenem System nicht, ohne dass das Motordrehwinkelsignal verwendet wird. Im Ergebnis kann der Schaltbereich geeignet umgeschaltet werden, selbst falls bei dem Motordrehwinkelsensor eine Anomalität auftritt.
Figurenliste
Die vorstehende und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen deutlich werden. Es zeigt/es zeigen:

1 eine Perspektivansicht, die ein Shift-by-Wire-System gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt;
2 ein schematisches Konfigurationsdiagramm, welches ein Shift-by-Wire-System gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
3 ein Schaltungsdiagramm, welches einen Motor und einen Motortreiber gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
4 ein Blockdiagramm, das eine Schaltbereich-Steuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
5 ein Flussdiagramm, das einen Umschaltsteuerungs-Auswahlprozess gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht;
6 ein Flussdiagramm, welches ein Bereichsumschalten bei einer Feedback-Steuerung gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht;
7 ein Flussdiagramm, welches ein Bereichsumschalten bei einer offenen Steuerung gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht;
8 ein schematisches Diagramm, welches Spiel gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht;
9 ein Zeitdiagramm, welches eine Motor-Antriebssteuerung veranschaulicht, wenn bei der ersten Ausführungsform beide Systeme normal sind;
10 ein Zeitdiagramm, welches eine Motor-Antriebssteuerung veranschaulicht, wenn bei der ersten Ausführungsform bei einem System eine Encoder-Anomalität auftritt;
11 ein Zeitdiagramm, welches eine Motor-Antriebssteuerung veranschaulicht, wenn bei der ersten Ausführungsform eine Encoder-Anomalität von beiden Systemen auftritt;
12 ein Zeitdiagramm, welches die Motor-Antriebssteuerung des ersten Systems veranschaulicht, wenn der Encoder bei einer zweiten Ausführungsform anormal ist;
13 ein Zeitdiagramm, welches die Motor-Antriebssteuerung des zweiten Systems veranschaulicht, wenn der Encoder bei der zweiten Ausführungsform anormal ist, und
14 ein Blockdiagramm, das eine Schaltbereich-Steuervorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt.

Detaillierte Beschreibung
Eine Schaltbereich-Steuervorrichtung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden. Nachfolgend wird bei einer Mehrzahl von Ausführungsformen eine im Wesentlichen äquivalente Konfiguration durch eine identische Referenz angegeben, und deren Erläuterung wird weggelassen.
Erste Ausführungsform
In den 1 bis 11 wird die erste Ausführungsform gezeigt. Wie in den 1 und 2 gezeigt wird, beinhaltet ein Shift-by-Wire-System 1 als ein Schaltbereich-Umschaltsystem einen Motor 10, einen Schaltbereich-Umschaltmechanismus 20, einen Parksperrmechanismus 30, eine Schaltbereich-Steuervorrichtung 40 und dergleichen.
Der Motor 10 dreht sich, während dieser ausgehend von einer Batterie 45, die an einem (nicht näher dargestellten) Fahrzeug montiert ist, eine elektrische Leistung aufnimmt, und fungiert als eine Antriebsquelle des Schaltbereich-Umschaltmechanismus 20. Der Motor 10 der vorliegenden Ausführungsform ist ein bürstenloser Gleichstrom-Motor mit Dauermagnet.
Wie in 3 gezeigt wird, weist der Motor 10 zwei Sätze von Motor-Wicklungen 11 und 12 auf, die um einen (nicht näher dargestellten) Stator gewickelt sind. Die erste Motor-Wicklung 11 beinhaltet eine U1-Spule 111, eine V1-Spule 112 und eine W1-Spule 113. Die zweite Motor-Wicklung 12 beinhaltet eine U2-Spule 121, eine V2-Spule 122 und eine W2-Spule 123.
Wie in 2 gezeigt wird, erfassen die Wertgeber bzw. Encoder 131 und 132 als der Motordrehwinkelsensor eine Drehposition eines (nicht näher dargestellten) Rotors. Die Encoder 131 und 132 sind zum Beispiel magnetische Drehgeber und beinhalten jeweils einen Magneten, der sich integral mit einem Rotor dreht, eine Hall-IC zur magnetischen Erfassung, und dergleichen. Jeder der Encoder 131 und 132 ist ein Drei-Phasen-Encoder, der bei vorgegebenen Winkeln synchron zu der Drehung des Rotors ein Encoder-Signal ausgibt, welches ein A-Phasen-, B-Phasen- und C-Phasen-Impulssignal ist.
Zwischen einer Motorwelle des Motors 10 und einer Ausgangswelle 15 ist ein Geschwindigkeitsreduzierer 14 vorgesehen und gibt die Drehung des Motors 10 nach einer Geschwindigkeitsreduzierung an die Ausgangswelle 15 aus. Die Drehung des Motors 10 wird somit an den Schaltbereich-Umschaltmechanismus 20 übertragen. Die Ausgangswellensensoren 161 und 162 zum Erfassen eines Winkels der Ausgangswelle 15 sind auf der Ausgangswelle 15 vorgesehen. Jeder der Ausgangswellensensoren 161 und 162 der vorliegenden Ausführungsform ist zum Beispiel ein Potentiometer.
Wie in 1 gezeigt wird, beinhaltet der Schaltbereich-Umschaltmechanismus 20 eine Rastplatte 21, eine Rastfeder 25 und dergleichen. Der Schaltbereich-Umschaltmechanismus 20 überträgt die Drehantriebskraft, die ausgehend von dem Geschwindigkeitsreduzierer 14 ausgegeben wird, auf ein manuelles Ventil 28 und einen Parksperrmechanismus 30.
Die Rastplatte 21 ist an der Ausgangswelle 15 fixiert bzw. befestigt und wird durch den Motor 10 angetrieben. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist eine Richtung, in welcher die Rastplatte 21 von der Basis der Rastfeder 25 getrennt ist, als eine Vorwärtsdrehrichtung definiert, und eine Richtung, in welcher die Rastplatte 21 sich an die Basis annähert, ist als eine umgekehrte bzw. Rückwärtsdrehrichtung definiert.
Die Rastplatte 21 weist einen Stift 24 auf, der parallel zu der Ausgangswelle 15 hervorsteht. Der Stift 24 ist mit einem manuellen Ventil 28 verbunden. Die Rastplatte 21 wird durch den Motor 10 angetrieben, wodurch sich das manuelle Ventil 28 in einer axialen Richtung hin und her bewegt. Das heißt, dass der Schaltbereich-Umschaltmechanismus 20 die Drehbewegung des Motors 10 in eine lineare Bewegung umwandelt und die lineare Bewegung auf das manuelle Ventil 28 überträgt. Das manuelle Ventil 28 ist auf einem Ventilkörper 29 vorgesehen. Wenn sich das manuelle Ventil 28 in der axialen Richtung vor und zurück bewegt, um Hydraulikdruckzufuhrpfade, welche zu einer (nicht näher dargestellten) hydraulischen Kupplung führen, umzuschalten, um dadurch einen Eingriffszustand der hydraulischen Kupplung umzuschalten. Auf diese Weise wird der Schaltbereich umgeschaltet.
Zwei Aussparungen 22 und 23 sind auf der Seite der Rastfeder 25 in der Rastplatte 21 vorgesehen. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Seite, die näher an der Basis der Rastfeder 25 angeordnet ist, die Aussparung 22, und die Seite, die weiter von dieser entfernt angeordnet ist, ist die Aussparung 23. Bei der vorliegenden Ausführungsform entspricht die Aussparung 22 einem Nicht-P-(NichtP-)Bereich, der ein anderer ist als der P-Bereich, und die Aussparung 23 entspricht dem P-Bereich.
Die Rastfeder 25 ist ein elastisch verformbares plattenartiges Bauteil und ist an einer Spitze der Rastfeder 25 mit einer Rastrolle 26 vorgesehen. Die Rastfeder 25 spannt die Rastrolle 26 hin zu einem Drehmittelpunkt der Rastplatte 21 vor. Wenn eine Drehkraft, die größer gleich einer vorgegebenen Kraft ist, auf die Rastplatte 21 angewendet wird, wird die Rastfeder 25 elastisch verformt, und die Rastrolle 26 bewegt sich zwischen den Aussparungen 22 und 23. Wenn die Rastrolle 26 an irgendeine der Aussparungen 22 und 23 eingepasst ist, wird eine Schwingung der Rastplatte 21 reguliert. Entsprechend werden eine axiale Position des manuellen Ventils 28 und der Zustand des Parksperrmechanismus 30 bestimmt, um den Schaltbereich eines Automatikgetriebes 5 festzulegen. Die Rastrolle 26 passt in die Aussparung 22, wenn der Schaltbereich der NichtP-Bereich ist, und passt in die Aussparung 23, wenn der Schaltbereich der P-Bereich ist.
Der Parksperrmechanismus 30 beinhaltet eine Parkstange 31, ein kegelförmiges Bauteil 32, ein Parksperrglied 33, ein Wellenteil 34 und ein Parkzahnrad 35. Die Parkstange 31 ist im Wesentlichen in einer L-Form ausgebildet. Die Parkstange 31 ist auf der Seite von einem Ende 311 an der Rastplatte 21 fixiert. Das kegelförmige Bauteil 32 ist an dem anderen Ende 312 der Parkstange 31 vorgesehen. Das kegelförmige Bauteil 32 ist derart ausgebildet, dass dieses sich hin zu dem anderen Ende 312 im Durchmesser reduziert. Wenn die Rastplatte 21 in der Rückwärtsdrehrichtung geschwenkt wird, bewegt sich das kegelförmige Bauteil 32 in einer P-Richtung.
Das Parksperrglied 33 ist derart konfiguriert, dass dieses an eine kegelförmige Oberfläche des kegelförmigen Bauteils 32 angrenzt und um das Wellenteil 34 geschwenkt wird, und das Parksperrglied 33 weist auf der Seite des Parkzahnrads 35 einen Vorsprung 331 auf. Der Vorsprung 331 ist derart konfiguriert, dass dieser in das Parkzahnrad 35 eingreift. Wenn sich die Rastplatte 21 in der Rückwärtsdrehrichtung dreht und sich das kegelförmige Bauteil 32 in der Richtung eines Pfeils P bewegt, wird das Parksperrglied 33 nach oben gedrückt, und der Vorsprung 331 greift in das Parkzahnrad 35 ein. Andererseits wird der Eingriff zwischen dem Vorsprung 331 und dem Parkzahnrad 35 freigegeben, wenn sich die Rastplatte 21 in der Vorwärtsdrehrichtung dreht und sich das kegelförmige Bauteil 32 in einer Richtung eines Pfeils NichtP bewegt.
Das Parkzahnrad 35 ist auf einer (nicht näher dargestellten) Achse vorgesehen und kann in den Vorsprung 331 des Parksperrglieds 33 eingreifen. Wenn das Parkzahnrad 35 in den Vorsprung 331 eingreift, wird die Drehung der Achse eingeschränkt. Wenn der Schaltbereich der NichtP-Bereich ist, ist das Parkzahnrad 35 nicht durch das Parksperrglied 33 gesperrt, und die Drehung der Achse wird nicht durch den Parksperrmechanismus 30 eingeschränkt. Wenn der Schaltbereich der P-Bereich ist, ist das Parkzahnrad 35 durch das Parksperrglied 33 gesperrt, und die Drehung der Achse ist eingeschränkt.
Wie in den 2 bis 4 gezeigt wird, beinhaltet die Schaltbereich-Steuervorrichtung 40 Motortreiber 41 und 42, Computer 51 und 52 als Steuereinheiten, und dergleichen. Wie in 3 gezeigt wird, ist der erste Motortreiber 41 ein Drei-Phasen-Wechselrichter zum Umschalten der Erregung der ersten Motor-Wicklung 11, und die Umschaltelemente 411 bis 416 sind miteinander in Brücke geschaltet. Die Umschaltelemente 411 und 414 sind paarweise angeordnet und gehören zur U-Phase. Die Umschaltelemente 411 und 414 weisen dazwischen einen Verbindungspunkt auf, und der Verbindungspunkt ist mit einem einzelnen Ende einer U1-Spule 111 verbunden. Die Umschaltelemente 412 und 415 sind paarweise angeordnet und gehören zur V-Phase. Die Umschaltelemente 412 und 415 weisen dazwischen einen Verbindungspunkt auf, und der Verbindungspunkt ist mit einem einzelnen Ende einer V1-Spule 112 verbunden. Die Umschaltelemente 413 und 416 sind paarweise angeordnet und gehören zur W-Phase. Die Umschaltelemente 413 und 416 weisen dazwischen einen Verbindungspunkt auf, und der Verbindungspunkt ist mit einem einzelnen Ende einer W1-Spule 113 verbunden. Die anderen Enden der Spulen 111 bis 113 sind an einem verbundenen Abschnitt bzw. Verbindungsabschnitt 115 miteinander verbunden.
Der zweite Motortreiber 42 ist ein Drei-Phasen-Wechselrichter zum Umschalten der Erregung der zweiten Motor-Wicklung 12, und die Umschaltelemente 421 bis 426 sind miteinander in Brücke geschaltet. Die Umschaltelemente 421 und 424 sind paarweise angeordnet und gehören zur U-Phase. Die Umschaltelemente 421 und 424 weisen dazwischen einen Verbindungspunkt auf, und der Verbindungspunkt ist mit einem einzelnen Ende der U2-Spule 121 verbunden. Die Umschaltelemente 422 und 425 sind paarweise angeordnet und gehören zur V-Phase. Die Umschaltelemente 422 und 425 weisen dazwischen einen Verbindungspunkt auf, und der Verbindungspunkt ist mit einem einzelnen Ende der V2-Spule 122 verbunden. Die Umschaltelemente 423 und 426 sind paarweise angeordnet und gehören zur W-Phase. Die Umschaltelemente 423 und 426 weisen dazwischen einen Verbindungspunkt auf, und der Verbindungspunkt ist mit einem einzelnen Ende der W2-Spule 123 verbunden. Die anderen Enden der Spulen 121 bis 123 sind an einem Verbindungsabschnitt 125 verbunden. Während die Umschaltelemente 411 bis 416 und 421 bis 426 gemäß der vorliegenden Ausführungsform MOSFETs sind, können auch andere Vorrichtungen wie beispielsweise IGBTs eingesetzt werden.
Wie in den 2 und 3 gezeigt wird, ist zwischen dem Motortreiber 41 und der Batterie 45 ein Motorrelais 46 vorgesehen. Ein Motorrelais 47 ist zwischen dem Motortreiber 42 und der Batterie 45 vorgesehen. Wenn ein Startschalter wie beispielsweise ein Zündschalter oder dergleichen angeschaltet wird, werden die Motorrelais 46 und 47 erregt, um dem Motor 10 eine elektrische Leistung zuzuführen. Wenn der Startschalter ausgeschaltet wird, werden die Motorrelais 46 und 47 entregt, um die Zufuhr von elektrischer Leistung zu dem Motor 10 abzuschalten. Ein Spannungssensor 48 zum Erfassen der Batteriespannung V ist auf einer Hochpotentialseite der Batterie 45 vorgesehen.
Die ECU 50 steuert den An-/ Aus-Betrieb der Umschaltelemente 411 bis 416 und 421 bis 426 und steuert den Antrieb des Motors 10, um das Umschalten des Schaltbereichs zu steuern. Die ECU 50 führt eine Steuerung durch, um ein Getriebe-Hydrauliksteuersolenoid 6 auf Grundlage einer Fahrzeuggeschwindigkeit, einer Gaspedalposition, eines Schaltbereichs, der durch einen Fahrer angefordert wird, und dergleichen anzutreiben. Das Getriebe-Hydrauliksteuersolenoid 6 wird derart gesteuert, dass dieses eine Schaltstufe manipuliert. Die Anzahl der Getriebe-Hydrauliksteuersolenoide 6 wird gemäß der Schaltstufe oder dergleichen bestimmt. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform führt eine einzelne ECU 50 die Steuerung durch, um den Motor 10 und das Solenoid 6 anzutreiben. Es ist zu beachten, dass die ECU in eine Motor-ECU, welche der Motorsteuerung dient, um den Motor 10 zu steuern, und eine AT-ECU, welche der Solenoidsteuerung dient, unterteilt sein kann. Nachfolgend wird hauptsächlich eine Antriebssteuerung des Motors 10 beschrieben werden.
Die ECU 50 beinhaltet Computer 51 und 52 und dergleichen, und beinhaltet intern eine (nicht näher dargestellte) CPU, ein ROM, ein RAM, eine Eingabe-/Ausgabe-Schnittstelle, eine Bus-Leitung, um diese Komponenten zu verbinden, und dergleichen. Jeder Prozess, der durch die ECU 50 ausgeführt wird, kann eine Software-Verarbeitung oder eine Hardware-Verarbeitung sein. Die Software-Verarbeitung kann umgesetzt werden, indem bewirkt wird, dass eine CPU ein Programm ausführt. Das Programm kann im Voraus in einer materiellen Speichervorrichtung wie beispielsweise einem ROM gespeichert werden, das heißt in einem lesbaren nicht vorübergehenden greifbaren Speichermedium. Die Hardware-Verarbeitung kann durch eine elektronische Schaltung für einen besonderen Zweck umgesetzt werden.
Wie in 4 gezeigt wird, erlangt der erste Computer 51 ein erstes Encoder-Signal SGN_e1 von dem ersten Encoder 131, und erlangt ein erstes Ausgangswellensignal SGN_s1 von dem ersten Ausgangswellensensor 161. Der erste Computer 51 erzeugt ein Steuersignal zum Steuern eines An-/Aus-Betriebs der Umschaltelemente 411 bis 416 des ersten Motortreibers 41 und gibt das Steuersignal an den ersten Motortreiber 41 aus. Indem auf Grundlage des Steuersignals der An-/Aus-Betrieb der Umschaltelemente 411 bis 416 gesteuert wird, wird die Erregung der ersten Motor-Wicklung 11 gesteuert.
Der zweite Computer 52 erlangt ein zweites Encoder-Signal SGN_e2 von dem zweiten Encoder 132, und erlangt ein zweites Ausgangs-Achsen-Signal SGN_s2 von dem zweiten Ausgangswellensensor 162. Der zweite Computer 52 erzeugt ein Steuersignal zum Steuern eines An-/Aus-Betriebs der Umschaltelemente 421 bis 426 des zweiten Motortreibers 42 und gibt das Steuersignal an den zweiten Motortreiber 42 aus. Indem auf Grundlage des Steuersignals der An-/Aus-Betrieb der Umschaltelemente 421 bis 426 gesteuert wird, wird die Erregung der zweiten Motor-Wicklung 12 gesteuert. Nachfolgend werden eine Kombination aus der ersten Motor-Wicklung 11 und dem ersten Computer 51 und dergleichen, welche die Erregungssteuerung der ersten Motor-Wicklung 11 betreffen, als ein erstes System bezeichnet werden. Ferner werden eine Kombination aus der zweiten Motor-Wicklung 12 und dem zweiten Computer 52, welche die Erregungssteuerung der zweiten Motor-Wicklung 12 betreffen, als ein zweites System bezeichnet werden. Nachfolgend wird, wo dies geeignet ist, eine nachgestellte „1“ zu der Konfiguration und einem Wert hinzugefügt, die das erste System betreffen, und eine nachgestellte „2“ wird zu der Konfiguration und dem Wert hinzugefügt, die das zweite System betreffen.
Der erste Computer 51 beinhaltet eine Winkelberechnungseinheit 511, eine Signal-Erlangungseinheit 512, eine Antriebssteuereinheit 513, eine Anomalitäts-Bestimmungseinheit 516 und dergleichen. Die Winkelberechnungseinheit 511 zählt Impulsflanken jeder Phase des Encoder-Signals SGN_e2, das von dem Encoder 131 ausgegeben wird, und berechnet einen Encoder-Zählwert θen2. Die Signal-Erlangungseinheit 512 erlangt das Ausgangswellensignal SGN_s2 von dem Ausgangswellensensor 161.
Die Antriebssteuereinheit 513 steuert den Antrieb des Motors 10, sodass die Rastrolle 26 in die Aussparungen 22 und 23 passt, die einem Soll-Schaltbereich entsprechen. Wenn der Encoder 131 normal ist, steuert die Antriebssteuereinheit 513 den Antrieb des Motors 10 durch eine Feedback-Steuerung, sodass der Encoder-Zählwert θen1 zu dem Soll-Zählwert θcmd1 wird bzw. diesen annimmt, der gemäß dem Soll-Schaltbereich eingestellt wird. Ferner kann die Antriebssteuereinheit 513 den Motor 10 durch eine offene Steuerung zum Umschalten der Erregungsphase mit vorgegebenen Zeitintervallen antreiben, ohne dass der Encoder-Zählwert θen1 verwendet wird, wenn der Encoder 131 anormal ist. Die Anomalitäts-Bestimmungseinheit 516 bestimmt, ob der Encoder 131 anormal ist.
Der zweite Computer 52 beinhaltet eine Winkelberechnungseinheit 521, eine Signal-Erlangungseinheit 522, eine Antriebssteuereinheit 523, eine Anomalitäts-Bestimmungseinheit 526 und dergleichen. Die Winkelberechnungseinheit 521 zählt Impulsflanken jeder Phase eines Encoder-Signals SGN_e2, das von dem Encoder 132 ausgegeben wird, und berechnet einen Encoder-Zählwert θen2. Die Signal-Erlangungseinheit 522 erlangt ein Ausgangswellensignal SGN_s2 von dem Ausgangswellensensor 162.
Die Antriebssteuereinheit 523 steuert den Antrieb des Motors 10, sodass die Rastrolle 26 in die Aussparungen 22 und 23 passt, die einem Soll-Schaltbereich entsprechen. Wenn der Encoder 132 normal ist, steuert die Antriebssteuereinheit 523 den Antrieb des Motors 10 durch eine Feedback-Steuerung, sodass der Encoder-Zählwert θen2 zu dem Soll-Zählwert θcmd2 wird bzw. diesen annimmt, der gemäß dem Soll-Schaltbereich eingestellt wird. Ferner kann die Antriebssteuereinheit 523 den Motor 10 durch eine offene Steuerung zum Umschalten der Erregungsphase mit vorgegebenen Zeitintervallen antreiben, ohne dass der Encoder-Zählwert θen2 verwendet wird, wenn der Encoder 132 anormal ist. Die Anomalitäts-Bestimmungseinheit 526 bestimmt, ob der Encoder 132 anormal ist.
Die Encoder-Zählwerte θen1 und θen2 sind Werte, die den Drehpositionen des Motors 10 entsprechen. Bei der Feedback-Steuerung der vorliegenden Ausführungsform wird der Antrieb des Motors 10 gesteuert, sodass die Encoder-Zählwerte θen1 und θen2 als die Motorwinkel zu den Soll-Zählwerten θcmd1 und θcmd2 als die Soll-Drehpositionen werden bzw. diese annehmen. Da die Steuerungs-Konfigurationen des ersten Computers 51 und des zweiten Computers 52 im Wesentlichen die gleichen sind, werden die Details der Steuerung nachstehend mit Fokus auf dem ersten Computer 51 beschrieben werden. Der Wert, der für die Berechnung durch den zweiten Computer 52 verwendet wird, wird geeignet bzw. entsprechend als der des zweiten Systems gelesen.
Selbst falls bei einem System eine Encoder-Anomalität auftritt, kann der Motor 10 durch eine Feedback-Steuerung bei dem anderen System angetrieben werden, falls der Encoder bei dem anderen System normal ist. Zum Beispiel falls bei dem zweiten System die Encoder-Anomalität auftritt und bei dem ersten System keine Encoder-Anomalität auftritt, kann die Feedback-Steuerung bei dem ersten System fortgesetzt werden. Daher ist es nicht notwendig, bei dem zweiten System eine offene Steuerung durchzuführen. Ferner kann die Feedback-Steuerung des ersten Systems durch die offene Steuerung beeinträchtigt werden und das Bereichsumschalten kann nicht normal durchgeführt werden, falls bei dem ersten System die Feedback-Steuerung durchgeführt wird und bei dem zweiten System die offene Steuerung durchgeführt wird. Daher ist es notwendig, dass die Computer 51 und 52 zur offenen Steuerung schalten, nachdem der anormale Zustand des anderen Systems ermittelt wird. Allerdings können die Computer 51 und 52 die Anomalitäts-Informationen eines anderen Systems nicht erlangen, wenn die Computer 51 und 52 völlig unabhängig sind und es keinen Austausch von Informationen zwischen den Computern gibt, oder wenn die Anomalitäts-Informationen aufgrund einer Kommunikations-Anomalität oder dergleichen nicht geteilt werden können.
Daher wird bei der vorliegenden Ausführungsform bei dem Start einer offenen Steuerung eine Verzögerung eingerichtet, und wenn eine Encoder-Anomalität auftritt, wird bestimmt, ob die Ausgangswelle 15, die gesteuert werden soll, durch ein anderes System bewegt wird. Falls sich die Ausgangswelle 15 nicht bewegt, gilt, dass bei einem anderen System die Encoder-Anomalität aufgetreten ist, und die offene Steuerung wird gestartet.
Ein Auswahlprozess einer Umschaltsteuerung bei der vorliegenden Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm von 5 beschrieben werden. Dieser Prozess wird mit einem vorgegebenen Zyklus (zum Beispiel 1 [ms]) durch jeden der Computer 51 und 52 ausgeführt. Nachfolgend wird „Schritt“ in Schritt S100 weggelassen, und einfach als ein Symbol „S“ bezeichnet. Das gleiche gilt für die anderen Schritte. Hier wird die Verarbeitung durch den ersten Computer 51 beschrieben werden.
Bei S100 bestimmt die Anomalitäts-Bestimmungseinheit 516, ob bei deren eigenem System die Encoder-Anomalität aufgetreten ist. Die Encoder-Anomalität, auf die hier Bezug genommen wird, bezeichnet einen Zustand, in welchem ein normales erstes Encoder-Signal SGN_e1 nicht erlangt werden kann, das nicht nur eine Anomalität des Encoders 131 selbst, sondern auch eine Trennung einer Verdrahtung und dergleichen beinhaltet. Wenn bestimmt wird, dass keine Encoder-Anomalität aufgetreten ist (S100: NEIN), schreitet der Prozess zu S200 fort, und das Bereichsumschalten wird durch eine Feedback-Steuerung durchgeführt. Wenn bestimmt wird, dass die Encoder-Anomalität aufgetreten ist (S100: JA), schreitet der Prozess zu S300 fort, und das Bereichsumschalten wird durch eine offene Steuerung durchgeführt. In der Zeichnung ist Feedback als „F/B“ beschrieben.
Bereichsumschalten durch eine Feedback-Steuerung wird unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm von 6 beschrieben werden. Bei S201 bestimmt die Antriebssteuereinheit 513, ob eine Anforderung zum Schaltbereich-Umschalten vorliegt. Falls bestimmt wird, dass keine Schaltbereich-Umschaltanforderung vorliegt (S201: NEIN), wird der Prozess aus S202 nicht durchgeführt und diese Routine wird beendet. Wenn bestimmt wird, dass eine Schaltbereich-Umschaltanforderung vorliegt (S201: JA), schreitet der Prozess zu S202 fort, und der Antrieb des Motors 10 wird durch eine Feedback-Steuerung gestartet.
Bereichsumschalten durch eine offene Steuerung wird unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm von 7 beschrieben werden. Bei S301 bestimmt die Antriebssteuereinheit 513 wie bei S201, ob eine Anforderung zum Schaltbereich-Umschalten vorliegt. Falls bestimmt wird, dass keine Schaltbereich-Umschaltanforderung vorliegt (S301: NEIN), wird der Prozess aus S302 nicht durchgeführt und diese Routine wird beendet. Wenn bestimmt wird, dass die Anforderung zum Schaltbereich-Umschalten vorliegt (S301: JA), schreitet der Prozess zu S302 fort.
Bei S302 bestimmt die Drehungs-Bestimmungseinheit 517 auf Grundlage des Ausgangswellensignals SGN_s1, das von dem Ausgangswellensensor 161 erlangt wird, ob sich der Ausgangswellenwinkel θs1 verändert hat. Falls bestimmt wird, dass sich der Ausgangswellenwinkel θs1 verändert hat (S302: JA), schreitet der Prozess zu S303 fort. Bei S303 schaltet die Antriebssteuereinheit 513 nicht zur offenen Steuerung und bricht das Bereichsumschalten in deren eigenem System ab, da der Motor 10 durch das zweite System angetrieben wird. Wenn bestimmt wird, dass sich der Ausgangswellenwinkel θs1 nicht verändert hat (S302: JA), schreitet der Prozess zu S304 fort.
Bei S304 bestimmt die Antriebssteuereinheit 513, ob eine Standby-Zeit Tw verstrichen ist. Falls bestimmt wird, dass die Standby-Zeit Tw nicht verstrichen ist (S304: NEIN), wird der Prozess aus S305 nicht durchgeführt und diese Routine wird beendet. Wenn bestimmt wird, dass die Standby-Zeit Tw verstrichen ist (S304: JA), schreitet der Prozess zu S305 fort, und der Motor 10 wird gestartet, um durch offene Steuerung angetrieben zu werden.
Die Standby-Zeit Tw wird hierbei unter Bezugnahme auf 8 beschrieben werden. 8 zeigt schematisch ein Konzept eines „Spiels“, bei welchem die Ausgangswelle 15 und der Geschwindigkeitsreduzierer 14 integriert sind, und die Motorwelle 105 innerhalb des Bereichs des Spiels des Geschwindigkeitsreduzierers 14 beweglich ist. Die Motorwelle 105 und der Geschwindigkeitsreduzierer 14 können miteinander integriert sein, sodass zwischen dem Geschwindigkeitsreduzierer 14 und der Ausgangswelle 15 „Spiel“ vorliegen kann. Bei diesem Beispiel wird das „Spiel“ zwischen der Motorwelle 105 und der Ausgangswelle 15 hauptsächlich dahingehend beschrieben werden, dass dieses zwischen dem Zahnrad des Geschwindigkeitsreduzierers 14 und der Motorwelle 105 vorliegt. Allerdings kann das „Spiel“ als eine Gesamtsumme eines Spiels oder eines Getriebespiels, welches zwischen der Motorwelle 105 und der Ausgangswelle 15 vorliegt, angesehen werden. Nachfolgend wird der Gesamtbetrag des Spiels zwischen der Motorwelle 105 und der Ausgangswelle 15 als „Spiel G“ bezeichnet.
Hierbei wird ein Fall, bei welchem der Schaltbereich von dem P-Bereich zu dem NichtP-Bereich umgeschaltet wird, als ein Beispiel beschrieben. 8 zeigt schematisch, wie sich die Rastrolle 26 ausgehend von der Aussparung 23 zu der Aussparung 22 bewegt, wenn sich der Motor 10 dreht. In 8 werden die Drehrichtungen des Motors 10 und die Ausgangswelle 15 als eine Links-Rechts-Richtung in der Zeichnung beschrieben. Tatsächlich bewegt sich die Rastrolle 26 durch ein Drehen der Rastplatte 21 integral mit der Ausgangswelle 15 zwischen den Aussparungen 22 und 23. Allerdings wird in 8 die Rastrolle 26 zur Erläuterung unter der Annahme derart veranschaulicht, dass diese sich zusammen mit der Ausgangswelle 15 bewegt.
Wie in 8 gezeigt wird, ist der Geschwindigkeitsreduzierer 14 zwischen der Motorwelle 105 und der Ausgangswelle 15 vorgesehen, und zwischen der Motorwelle 105 und der Ausgangswelle 15 liegt Spiel vor, das Zahnflankenspiel beinhaltet. Zum Beispiel wenn der Motor 10 ein bürstenloser Gleichstrom-Motor ist, dreht sich die Motorwelle 105 aufgrund des Einflusses des Rastmoments innerhalb des Bereichs eines Spiels, wenn die Erregung des Motors 10 gestoppt wird, und die Motorwelle 105 und der Geschwindigkeitsreduzierer 14 neigen dazu, getrennt angeordnet zu sein.
Ferner liegt der Motor 10 in einem Leerlauf-Zustand vor und die Ausgangswelle 15 dreht sich nicht, wenn sich der Motor 10 in einem Zustand dreht, in welchem die Motorwelle 105 und der Geschwindigkeitsreduzierer 14 voneinander getrennt angeordnet sind, bis die Motorwelle 105 und der Geschwindigkeitsreduzierer 14 miteinander in Kontakt kommen, wie durch den Pfeil Yg gezeigt wird. Selbst falls der Motor 10 angetrieben wird, dreht sich die Ausgangswelle 15 daher nicht, und die erfassten Werte der Ausgangswellensensoren 161 und 162 verändern sich nicht, während sich die Motorwelle 105 bei dem Getriebespiel G im Leerlauf befindet. Daher wird bei der vorliegenden Ausführungsform die Standby-Zeit Tw derart eingestellt, dass diese größer gleich der Getriebespiel-Leerlauf-Zeit Tg ist, welche die Zeit ist, die dafür erforderlich ist, dass die Motorwelle 105 ausgehend von einer Endseite zu der anderen Endseite des Getriebespiels G leerläuft, um eine fehlerhafte Bestimmung des Zustands auf der anderen System-Seite zu verhindern. Nachfolgend wird die Position, an welcher die Motorwelle 105 und der Geschwindigkeitsreduzierer 14 auf der Fahrtrichtungsseite miteinander in Kontakt kommen, als eine „Spiel-Klemm-Position“ bezeichnet.
Die Motor-Antriebssteuerung der vorliegenden Ausführungsform wird auf Grundlage der Zeitdiagramme der 9 bis 11 beschrieben werden. In den 9 bis 11 ist eine gemeinsame Zeitachse als eine horizontale Achse eingestellt, und von oben werden ein Steuerungs-Modus, eine Schaltbereich-Umschaltanforderung und ein Winkel auf einer vertikalen Achse gezeigt. Bei den Winkeln wird der Encoder-Zählwert θen1 durch eine durchgehende Linie angezeigt, der Soll-Zählwert θcmd1 wird durch eine Strich-Strichlinie angezeigt, und der Ausgangs-Achsen-Winkel θs1 wird durch eine Strichlinie angezeigt. Der Encoder-Zählwert θen1 und der Soll-Zählwert θcmd1 sind derart eingestellt, dass diese umgewandelte Werte eines Zahnrad-Verhältnisses sind, um so mit dem Ausgangswellenwinkel θs1 übereinzustimmen. Ferner wird der Encoder-Zählwert, der dem P-Bereich entspricht, als (P) beschrieben, und der Winkel, der dem Nicht-P-Bereich entspricht, wird als (NichtP) beschrieben. Das gleiche gilt für die 12 und 13.
9 zeigt einen Fall, bei welchem beide Systeme normal sind. Wenn der angeforderte Schaltbereich zur Zeit t10 von dem P-Bereich zu dem NichtP-Bereich umgeschaltet wird, wird die Umschaltanforderung von AUS zu AN umgeschaltet. Bei den Computern 51 und 52 wird der Steuerungs-Modus des Motors 10 von dem Standby-Modus zu dem Feedback-(F/B-)Modus umgeschaltet, und der Soll-Zählwert θcmd1 wird eingestellt.
Selbst falls der Motor 10 zur Zeit t10 angetrieben wird, verändert sich der Ausgangswellenwinkel θs1 nicht, weil die Ausgangswelle 15 sich bis zur Zeit t11 nicht dreht, wenn die Getriebespiel-Klemm-Position auftritt. Ferner ist die Zeit, die ab dem Start eines Antreibens des Motors 10 bis zu dem Erreichen der Getriebespiel-Klemm-Position erforderlich ist, kürzer als die Standby-Zeit Tw.
Wenn der Motor 10 zur Zeit t11 zu der Getriebespiel-Klemm-Position angetrieben wird, drehen sich die Motorwelle 105 und die Ausgangswelle 15 zusammen. Die Motorwelle 105 läuft bis zu der Zeit t12, wenn die Rastrolle 26 einen Scheitelpunkt 215 (siehe 8) zwischen den Aussparungen 22 und 23 der Rastplatte 21 erreicht, der Ausgangswelle 15 voraus. Anschließend läuft die Ausgangswelle 15 der Motorwelle 105 durch die Federkraft der Rastfeder 25 voraus, wenn der Scheitelpunkt 215 überschritten wird. Zu der Zeit t13, wenn der Encoder-Zählwert θen1 den vorgegebenen Bereich erreicht, der den Soll-Zählwert θcmd1 beinhaltet, wird der Steuerungs-Modus zu dem Stopp-Modus umgeschaltet und die Stoppsteuerung zum Stoppen des Motors 10 wird durchgeführt. Zu der Zeit t14, wenn die Stoppsteuerung abgeschlossen ist, wird der Steuerungs-Modus zu dem Standby-Modus umgeschaltet.
10 zeigt einen Fall, bei welchem bei einem System eine Encoder-Anomalität aufgetreten ist und das andere System normal ist. Hierbei wird angenommen, dass das erste System normal ist und das zweite System eine Encoder-Anomalität aufweist.
Wenn der angeforderte Schaltbereich zur Zeit t20 umgeschaltet wird, wird die Umschaltanforderung wie zur Zeit t10 von AUS zu AN umgeschaltet. Bei dem ersten Computer 51 wird der Steuerungs-Modus des Motors 10 von dem Standby-Modus zu dem Feedback-(F/B-)Modus umgeschaltet, und der Soll-Zählwert θcmd1 wird eingestellt. Die Steuerung und dergleichen ab Zeit t20 bis Zeit t24 sind die gleichen wie jene ab Zeit t10 bis Zeit t14, und das Drehmoment ist niedriger als das während der Feedback-Steuerung, die durch die zwei Systeme durchgeführt wird, sodass es bei dem Feedback-Modus eine längere Zeit dauert als dann, wenn die zwei Systeme angetrieben werden.
Selbst falls der Motor 10 zur Zeit t20 angetrieben wird, verändert sich der Ausgangswellenwinkel θs1 nicht, weil die Ausgangswelle 15 sich bis zur Zeit t21 nicht dreht, wenn die Getriebespiel-Klemm-Position auftritt. Bei diesem Beispiel wird der Motor 10 bei einem System durch die Feedback-Steuerung angetrieben, und die Zeit, die erforderlich ist, um die Getriebespiel-Klemm-Position zu erreichen, ist länger als die in dem Fall, bei welchem bei zwei Systemen angetrieben wird, aber die Zeit ist kürzer als die Standby-Zeit Tw. Das heißt, unter der Annahme, dass die Getriebespiel-Leerlauf-Zeit während der Feedback-Steuerung bei zwei Systemen Tg_f2 ist und die Getriebespiel-Leerlauf-Zeit während der Feedback-Steuerung bei einem System Tg_f1 ist, wird eine Beziehung zwischen der Zeit Tg_f2, der Zeit Tg_f1 und der Standby-Zeit Tw durch eine Gleichung (1) angegeben. $Tg_f2<Tg_f1 \leq Tw$
Hierbei schaltet der zweite Computer 52 von dem Standby-Modus zu dem offenen Modus um, da bei dem zweiten System die Encoder-Anomalität aufgetreten ist, erregt aber nicht die zweite Motor-Wicklung 12, die durch eine offene Steuerung betrieben wird, bis die Standby-Zeit Tw verstreicht. Ferner startet bzw. beginnt die Ausgangswelle 15, sich zu der Zeit t21, welche der Zeitpunkt ist, bevor die Standby-Zeit Tw verstreicht, zu bewegen, da die Feedback-Steuerung durch das erste System gestartet ist. Daher führt der zweite Computer 52 nicht die offene Steuerung durch und bricht das Umschalten ab. Im Ergebnis kann der Motor 10 geeignet angetrieben werden, ohne dass die Feedback-Steuerung bei dem ersten System gestört wird.
11 zeigt einen Fall, bei welchem die Encoder-Anomalität bei beiden Systemen auftritt. Wenn der angeforderte Schaltbereich zur Zeit t30 umgeschaltet wird, wird die Umschaltanforderung von AUS zu AN umgeschaltet. Bei dem Computer 51 wird der Steuerungs-Modus des Motors 10 von dem Standby-Modus zu dem offenen Modus umgeschaltet, aber die erste Motor-Wicklung 11 wird nicht durch die offene Steuerung erregt, bis die Standby-Zeit Tw verstreicht.
Bei diesem Beispiel wird die Ausgangswelle 15 nicht angetrieben, selbst falls die Standby-Zeit Tw verstreicht, da die Encoder-Anomalität bei dem zweiten System ebenfalls auftritt. Daher wird zu der Zeit t32, wenn die Standby-Zeit Tw verstrichen ist, die offene Steuerung gestartet, die Erregungsphase wird mit vorgegebenen Zeitintervallen umgeschaltet, und der Motor 10 wird gemäß dem Soll-Schaltbereich auf den Entwurfswert angetrieben. Zur Zeit t33 läuft die Motorwelle 105 voraus, bis die Rastrolle 26 den Scheitelpunkt 215 der Rastplatte 21 überschreitet, und die Ausgangswelle 15 läuft voraus, bis die Rastrolle 26 den Scheitelpunkt 215 überschreitet. Zur Zeit t34 wird in dem Stopp-Modus eine Stoppsteuerung durchgeführt, nachdem der Motor 10 auf den Entwurfswert gedreht wird, und der Steuerungs-Modus wird zur Zeit t35 zu dem Standby-Modus umgeschaltet, wenn die Stoppsteuerung abgeschlossen ist.
Da der Motor 10 während der offenen Steuerung langsamer gedreht wird als während der Feedback-Steuerung, dauert es während der offenen Steuerung eine längere Zeit, den Bereich umzuschalten, als während der Feedback-Steuerung. Obwohl der Encoder-Zählwert θen1 und der Soll-Zählwert θcmd1 zur Erläuterung in 11 gezeigt sind, wird der Encoder-Zählwert θen1 tatsächlich nicht erfasst, wenn die Encoder-Anomalität auftritt. Das gleiche gilt für den Encoder-Zählwert θen2 und den Soll-Zählwert θcmd2s der 12 und 13, welche später beschrieben werden.
Wie vorstehend beschrieben schaltet die Schaltbereich-Steuervorrichtung 40 der vorliegenden Ausführungsform durch Steuern des Antriebs des Motors 10 in dem Shift-by-Wire-System 1, das den Motor 10 und die Ausgangswelle 15 beinhaltet, den Schaltbereich um. Der Motor 10 weist eine Mehrzahl an Sätzen von Motor-Wicklungen 11 und 12 auf, und die Motorwelle 105 dreht sich, indem die Motor-Wicklungen 11 und 12 erregt werden. Die Drehung der Motorwelle 105 wird auf die Ausgangswelle 15 übertragen. Die Schaltbereich-Steuervorrichtung 40 beinhaltet eine Mehrzahl von Computern 51 und 52, die bei jeder der Motor-Wicklungen 11 und 12 vorgesehen sind. Da die Computer 51 und 52 die gleiche Konfiguration aufweisen, wird nachstehend auf den ersten Computer 51 Bezug genommen.
Der Computer 51 beinhaltet die Winkelberechnungseinheit 511, die Signal-Erlangungseinheit 512, die Antriebssteuereinheit 513 und die Anomalitäts-Bestimmungseinheit 516. Die Winkelberechnungseinheit 511 erlangt das Encoder-Signal SGN_e1 von dem Encoder 131, der die Drehposition des Motors erfasst. Die Signal-Erlangungseinheit 512 erlangt das Ausgangswellensignal SGN_s1 von dem Ausgangswellensensor 161, der die Drehposition der Ausgangswelle 15 erfasst. Die Antriebssteuereinheit 513 steuert die Erregung der Motor-Wicklung 11. Die Anomalitäts-Bestimmungseinheit 516 bestimmt, ob der Encoder 131 anormal ist.
Hierbei wird die Kombination der Motor-Wicklungen 11 und 12 sowie der entsprechenden Computer 51 und 52 als ein System angesehen. Genauer gesagt wird die Kombination aus der ersten Motor-Wicklung 11 und dem entsprechenden ersten Computer 51 als das erste System angesehen, und die Kombination aus der zweiten Motor-Wicklung 12 und dem entsprechenden zweiten Computer 52 wird als das zweite System angesehen.
Wenn der Encoder 131 normal ist, steuert die Antriebssteuereinheit 513 die Erregung der Motor-Wicklung 11 von deren eigenem System unter Verwendung des Encoder-Signals SGN_e1. Wenn bei dem Encoder 131 die Anomalität aufgetreten ist und bestimmt wird, dass sich die Ausgangswelle 15 dreht, bevor die Standby-Zeit Tw verstreicht (S302: JA in 7), erregt die Antriebssteuereinheit 513 die Motor-Wicklung 11 des eigenen Systems nicht. Das heißt, falls sich die Ausgangswelle 15 dreht, bevor die Standby-Zeit Tw verstreicht, wird bestimmt, dass bei dem anderen System die Feedback-Steuerung durchgeführt wird, und bei dem eigenen System wird die offene Steuerung abgebrochen.
Wenn bei dem Encoder 131 die Anomalität aufgetreten ist und bestimmt wird, dass sich die Ausgangswelle 15 nicht gedreht hat, selbst nachdem die Standby-Zeit Tw verstrichen ist (S302: NEIN und S304: JA), wird die Erregung der Motor-Wicklung 11 bei deren eigenem System gesteuert, ohne dass das Encoder-Signal SGN_e1 verwendet wird.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird der Motor 10 derart gestartet, dass dieser durch eine offene Steuerung angetrieben wird, welche eine Steuerung ist, die nicht die Encoder-Zählwerte θen1 und θen2 verwendet, wenn die Encoder-Anomalität auftritt, nachdem die Standby-Zeit Tw verstreicht. Daher kann der Motor 10 angetrieben werden und der Schaltbereich kann umgeschaltet werden, selbst falls bei den Encodern 131 und 132 die Anomalität auftritt. Ferner gilt, dass bei dem anderen System die Feedback-Steuerung durchgeführt wird, falls die Ausgangswelle 15, die gesteuert werden soll, gedreht wird, bevor die Standby-Zeit Tw verstreicht, selbst wenn die Informationen, welche die Encoder-Anomalität betreffen, nicht zwischen den Computern 51 und 52 geteilt werden können, indem die Standby-Zeit Tw vorgesehen wird. Daher kann das Schalten zur offenen Steuerung geeignet abgebrochen werden. Mit anderen Worten ist es in einem Zustand, in welchem die Feedback-Steuerung bei dem anderen System möglich ist, möglich, eine Behinderung einer Feedback-Steuerung bei dem anderen System durch Schalten zur offenen Steuerung zu verhindern.
Zwischen der Motorwelle 105 und der Ausgangswelle 15 ist ein Spiel ausgebildet. Die Standby-Zeit Tw ist derart eingestellt, dass diese größer gleich der Getriebespiel-Leerlauf-Zeit Tg ist, welche die Zeit ist, die ab dem Start des Antreibens des Motors 10 bis zu dem Start eines Antreibens der Ausgangswelle 15 erforderlich ist. Es ist möglich zu verhindern, dass der Getriebespiel-Leerlauf-Zustand fehlerhaft als die Encoder-Anomalität bestimmt wird.
Bei der vorliegenden Ausführungsform entspricht das Shift-by-Wire-System 1 dem „Schaltbereich-Umschaltsystem“, die Computer 51 und 52 entsprechen den „Steuereinheiten“, die Winkelberechnungseinheiten 511 und 521 entsprechen den „Motordrehwinkelsignal-Erlangungseinheiten“, die Signal-Erlangungseinheiten 512 und 522 entsprechen den „Ausgangswellensignal-Erlangungseinheiten“, und die Encoder 131 und 132 entsprechen den „Motordrehwinkelsensoren“. Ferner entsprechen die Encoder-Signale SGN_e1 und SGN_e2 dem „Motordrehwinkelsignal“, und die Getriebespiel-Leerlauf-Zeit entspricht der „Leerlauf-Zeit“.
Zweite Ausführungsform
In den 12 und 13 wird eine zweite Ausführungsform gezeigt. Wie bei der ersten Ausführungsform beschrieben, schaltet die Steuerung zur offenen Steuerung, nachdem die Standby-Zeit Tw verstrichen ist, wenn die Encoder-Anomalität bei beiden Systemen auftritt. Hierbei besteht ein Risiko, dass der Zeitpunkt, um eine offene Steuerung zu starten, bei den Systemen unterschiedlich bzw. ein anderer sein wird, zum Beispiel falls der Zeitpunkt, zu welchem die Bereich-Umschaltanforderung erkannt wird, zwischen dem ersten Computer 51 und dem zweiten Computer 52 abweicht.
Daher ist bei der vorliegenden Ausführungsform die erste Standby-Zeit bei dem ersten Computer 51 Tw1, die zweite Standby-Zeit bei dem zweiten Computer 52 ist Tw2, und die Wartezeit bis zu dem Start einer offenen Steuerung unterscheidet sich zwischen dem ersten Computer 51 und dem zweiten Computer 52. Das heißt, der erste Computer 51 verwendet die erste Standby-Zeit Tw1 für die Bestimmung bei S304, und der zweite Computer 52 verwendet die zweite Standby-Zeit Tw2 für die Bestimmung bei S304. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird hier eine Beziehung Tw1 < Tw2 beschrieben werden.
Die erste Standby-Zeit Tw1 ist bei der Feedback-Steuerung bei einem System auf die Getriebespiel-Leerlauf-Zeit Tg_f1 oder mehr eingestellt, ähnlich wie die Standby-Zeit Tw der ersten Ausführungsform. Die zweite Standby-Zeit Tw2 wird aufgrund einer offenen Steuerung bei einem System gemäß der ersten Standby-Zeit Tw1 und der Getriebespiel-Leerlauf-Zeit Tg_o1 eingestellt. Die Standby-Zeiten Tw1 und Tw2 sind in den Gleichungen (2) und (3) gezeigt. $Tw1 ≧ Tg_f1$
$Tw2 ≧ Tw1 + Tg_o1$
Wie in 12 gezeigt wird, wird der erforderliche Schaltbereich zur Zeit t40 umgeschaltet, und der Steuerungs-Modus des Motors 10 wird zum offenen Modus umgeschaltet, wenn bei dem zweiten System die Encoder-Anomalität auftritt und wenn bei beiden Systemen die Encoder-Anomalität auftritt. Der erste Computer 51 erregt die erste Motor-Wicklung 11 nicht durch die offene Steuerung, bis die erste Standby-Zeit Tw1 verstreicht. Ferner wird der Motor 10 derart gestartet, dass dieser zu der Zeit t42 durch die offene Steuerung durch das erste System angetrieben wird, wenn die erste Standby-Zeit Tw1 verstrichen ist, da die Ausgangswelle 15 nicht angetrieben wird, selbst nachdem die erste Standby-Zeit Tw1 verstrichen ist. Hierbei bricht der zweite Computer 52 das Bereichsumschalten in dessen eigenem System ab (S303 in 7) und führt keine offene Steuerung durch, da die Beziehung Tw1 < Tw2 eingestellt ist.
Wie in 13 gezeigt wird, wird die Ausgangswelle 15 nicht angetrieben, wenn bei beiden Systemen die Encoder-Anomalität auftritt und bei dem ersten System nicht der Antrieb durch eine offene Steuerung durchgeführt werden kann, selbst nachdem die Standby-Zeit Tw2 verstreicht, sodass der Antrieb des Motors 10 zur Zeit t51 durch die offene Steuerung durch das zweite System gestartet wird, wenn die Standby-Zeit Tw2 verstrichen ist. Die Steuerung und dergleichen nach der Zeit t41 und nach der Zeit t51 sind beide offene Antriebe bzw. Ansteuerungen bei einem System, und sind die gleichen wie die Steuerung und dergleichen nach der Zeit t31 in 11.
Im Gegensatz zu einer Feedback-Steuerung, bei welcher die Erregungsphase unter Verwendung der Encoder-Zählwerte θen1 und θen2 als Auslöser umgeschaltet wird, ist es bei einer offenen Steuerung schwierig, den Erregungs-Umschalt-Zeitpunkt zwischen den Systemen zu synchronisieren. Daher kann der Motor 10 nicht geeignet angetrieben werden, falls der Zeitpunkt zum Erkennen der Bereich-Umschaltanforderung zum Beispiel für jedes System geschaltet wird und der Zeitpunkt zum Starten der offenen Steuerung geschaltet wird. Daher besteht ein Risiko, dass das Umschalten des Schaltbereichs versagt.
Daher wird bei der vorliegenden Ausführungsform vorzugsweise ein System verwendet, wenn die Encoder-Anomalität auftritt, und falls bei dem vorzugsweise verwendeten System eine offene Steuerung möglich ist, wird bei dem anderen System keine offene Steuerung durchgeführt. Das heißt, zu der Zeit einer offenen Steuerung wird der Motor 10 durch ein System angetrieben. Im Ergebnis kann eine Inkonsistenz aufgrund eines Schaltens zu dem Start-Zeitpunkt einer offenen Steuerung verhindert werden, und der Schaltbereich kann geeignet umgeschaltet werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die Standby-Zeiten Tw1 und Tw2 bei jedem der Computer 51 und 52 auf unterschiedliche bzw. andere Werte eingestellt. Genauer gesagt ist die Standby-Zeit Tw2 bei dem zweiten Computer 52 derart eingestellt, dass diese länger oder gleich der Zeit ist, die erhalten bzw. ermittelt wird, indem die Getriebespiel-Leerlauf-Zeit Tg_o1 zu der Standby-Zeit Tw1 bei dem ersten Computer 51 addiert wird. Im Ergebnis wird bei einem System eine offene Steuerung durchgeführt, wenn die Encoder-Anomalität auftritt, und aufgrund des Schaltens zwischen Systemen zu dem Steuerungs-Zeitpunkt tritt keine Inkonsistenz auf. Daher kann der Schaltbereich geeignet umgeschaltet werden, selbst wenn die Encoder-Anomalität auftritt. Zusätzlich können die gleichen Effekte wie die der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen erhalten werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform entspricht der erste Computer 51 der „ersten Steuereinheit“, und der zweite Computer 52 entspricht der „zweiten Steuereinheit“. Wenn drei oder mehr Steuereinheiten vorliegen, wird zum Beispiel ein (nicht näher dargestellter) dritter Computer als die „zweite Steuereinheit“ angesehen und der zweite Computer 52 wird in Hinblick auf den dritten Computer als die „erste Steuereinheit“ angesehen. Die Standby-Zeit des dritten Computers ist derart eingestellt, dass diese länger oder gleich der Zeit ist, die ermittelt wird, indem die Getriebespiel-Leerlauf-Zeit Tg_o1 zu der Standby-Zeit Tw2 des zweiten Computers 52 addiert wird. Es ist vorzuziehen, dass die Standby-Zeit derart eingestellt ist, dass diese sich für jede Steuereinheit um die Getriebespiel-Leerlauf-Zeit Tg_o1 erhöht.
Dritte Ausführungsform
In 14 wird eine dritte Ausführungsform gezeigt. Wie in 14 gezeigt wird, ist bei der vorliegenden Ausführungsform ein einzelner Encoder 133 vorgesehen, und das Encoder-Signal SGN_e von dem Encoder 133 wird für gewöhnlich in den ersten Computer 51 und den zweiten Computer 52 eingegeben. In diesem Fall liegen die Encoder bei dem ersten System und dem zweiten System zu der gleichen Zeit in einem Fehler-Zustand vor, falls bei dem Encoder 133 die Anomalität auftritt, sodass es nicht notwendig ist, auf die Feedback-Ansteuerung des anderen Systems zu warten. Daher ist die erste Standby-Zeit Tw1 bei der vorliegenden Ausführungsform auf 0 eingestellt. Ferner ist die zweite Standby-Zeit Tw2 durch die Gleichung (3) eingestellt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird der Encoder 133 von einer Mehrzahl von Computern 51 und 52 geteilt, und die Standby-Zeit Tw1 des ersten Computers 51, welcher eine einzelne Steuereinheit ist, ist auf 0 eingestellt. Im Ergebnis kann die Zeit, bis das Bereichsumschalten gestartet wird, verkürzt werden, wenn der Encoder anormal ist. Zusätzlich können die gleichen Effekte wie die der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen erhalten werden.
Andere Ausführungsformen
Bei den vorstehenden Ausführungsformen ist der Motor ein bürstenloser Gleichstrom-Motor. Bei einer anderen Ausführungsform kann der Motor ein anderer als ein bürstenloser Gleichstrom-Motor sein. Bei der vorstehenden Ausführungsform ist der Motortreiber als die Antriebsschaltung ein Drei-Phasen-Wechselrichter bzw. Drei-Phasen-Umrichter. Bei anderen Ausführungsformen kann die Antriebsschaltung dadurch konfiguriert sein, dass diese dazu in der Lage ist, die Erregung der Motorwicklungen umzuschalten. Bei der vorstehenden Ausführungsform sind zwei Motor-Antriebssteuersysteme vorgesehen. Bei einer anderen Ausführungsform können drei oder mehr Motor-Antriebssteuersysteme vorgesehen sein.
Bei den vorstehenden Ausführungsformen ist der Motordrehwinkelsensor ein Drei-Phasen-Encoder. Bei einer anderen Ausführungsform kann der Motordrehwinkelsensor ein Zwei-Phasen-Encoder sein, oder dieser ist nicht auf den Encoder beschränkt, und es können irgendwelche anderen Vorrichtungen wie beispielsweise ein Drehmelder bzw. Resolver verwendet werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform wurde das Potentiometer als ein Ausgangswellensensor veranschaulicht. Bei einer anderen Ausführungsform kann der Ausgangswellensensor beliebig sein, solange dieser die Drehung der Ausgangswelle erfassen kann.
Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist die Rastplatte mit zwei Aussparungsabschnitten vorgesehen. Bei einer anderen Ausführungsform ist die Anzahl an Aussparungen nicht auf zwei beschränkt, sondern es kann zum Beispiel für jeden Bereich eine Aussparung vorgesehen sein. Der Schaltbereich-Umschaltmechanismus und der Parksperrmechanismus oder dergleichen können sich von denen bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen unterscheiden.
Bei den vorstehenden Ausführungsformen ist der Entschleuniger zwischen der Motorwelle und der Ausgangswelle platziert. Obwohl die Details des Entschleunigers bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen nicht beschrieben werden, kann dieser zum Beispiel unter Verwendung eines Zykloidenzahnrads, eines Planetenzahnrads, eines Stirnradzahnrads, das ausgehend von einem Reduzierungsmechanismus, der im Wesentlichen koaxial zu der Motorwelle ist, ein Drehmoment auf eine Antriebswelle überträgt, oder eine Kombination dieser Zahnräder konfiguriert sein. Bei einer anderen Ausführungsform kann der Geschwindigkeitsreduzierer zwischen der Motorwelle und der Ausgangswelle weggelassen werden, oder es kann ein Mechanismus vorgesehen sein, der ein anderer ist als der Geschwindigkeitsreduzierer. Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern es können verschiedene Modifikationen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Offenbarung getätigt werden.
Die Steuerschaltung und das Verfahren, die bei der vorliegenden Offenbarung beschrieben werden, können durch einen Computer für einen besonderen Zweck, welcher mit einem Speicher und einem Prozessor konfiguriert ist, der dazu programmiert ist, eine oder mehr als eine besondere Funktionen auszuführen, die in Computerprogrammen des Speichers ausgeführt sind, umgesetzt werden. Alternativ können die Steuerschaltung, welche bei der vorliegenden Offenbarung beschrieben wird, und deren Verfahren durch einen dedizierten Computer verwirklicht bzw. realisiert werden, der als ein Prozessor mit einer oder mehr als einer dedizierten logischen Hardware-Schaltung konfiguriert ist. Alternativ können die Steuerschaltung und ein Verfahren, die bei der vorliegenden Offenbarung beschrieben werden, durch einen oder mehr als einen dedizierten Computer, welcher als eine Kombination aus einem Prozessor und einem Speicher konfiguriert ist, welche dazu programmiert sind, eine oder mehr als eine Funktion durchzuführen, und einen Prozessor, welcher mit einer oder mehr als einer logischen Hardware-Schaltung konfiguriert ist, verwirklicht bzw. umgesetzt werden. Die Computerprogramme können als Anweisungen, die durch einen Computer ausgeführt werden sollen, in einem greifbaren, nicht vorübergehenden vom Computer lesbaren Medium gespeichert werden.
Die vorliegende Offenbarung ist in Übereinstimmung mit Ausführungsformen beschrieben worden. Allerdings ist die vorliegende Offenbarung nicht auf diese Ausführungsform und Struktur beschränkt. Diese Offenbarung umfasst zudem verschiedene Modifikationen und Variationen innerhalb des Umfangs der Äquivalente. Außerdem können bei der vorliegenden Offenbarung verschiedene Kombinationen und Bildungen sowie andere Kombinationen und Bildungen, die ein, mehr als ein oder weniger als ein Element beinhalten, vorgenommen werden.
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 2018164215 [0001]
JP 2018040462 A [0004]

Claims

Schaltbereich-Steuervorrichtung zum Umschalten eines Schaltbereichs durch Steuern des Antriebs eines Motors (10) in einem Schaltbereich-Umschaltsystem (1), das Folgendes beinhaltet: den Motor, der eine Mehrzahl an Sätzen von Motor-Wicklungen (11, 12) und eine Motorwelle (105) aufweist, die dazu konfiguriert ist, sich zu drehen, indem die Motor-Wicklungen erregt werden, und eine Ausgangswelle (15), auf welche die Drehung der Motorwelle übertragen ist, aufweisend: eine Mehrzahl an Steuereinheiten (51, 52), die bei jeder Motor-Wicklung vorgesehen sind, wobei jede der Steuereinheiten Folgendes beinhaltet: eine Motordrehwinkelsignal-Erlangungseinheit (511, 521), die dazu konfiguriert ist, ausgehend von einem Motordrehwinkelsensor (131, 132, 133), der eine Drehposition des Motors erfasst, ein Motordrehwinkelsignal zu erlangen, eine Ausgangswellensignal-Erlangungseinheit (512, 522), die dazu konfiguriert ist, ausgehend von Ausgangswellensensoren (161, 162), die eine Drehposition der Ausgangswelle erfassen, ein Ausgangswellensignal zu erlangen, eine Antriebssteuereinheit (513, 523), die dazu konfiguriert ist, die Erregung der Motor-Wicklung zu steuern, und eine Anomalitäts-Bestimmungseinheit (516, 526), die dazu konfiguriert ist, eine Anomalität des Motordrehwinkelsensors zu bestimmen, eine Kombination der Motor-Wicklung und der Steuereinheit, die der Motor-Wicklung entspricht, als ein System bezeichnet ist, die Antriebssteuereinheit, wenn der Motordrehwinkelsensor normal ist, die Erregung der Motor-Wicklung von deren eigenem System unter Verwendung des Motordrehwinkelsignals steuert, wenn der Motordrehwinkelsensor eine Anomalität aufweist und bestimmt wird, dass sich die Ausgangswelle dreht, bevor eine Standby-Zeit verstreicht, die Motor-Wicklung von deren eigenem System nicht erregt, und wenn bestimmt wird, dass sich die Ausgangswelle nicht dreht, selbst nachdem die Standby-Zeit verstrichen ist, die Erregung der Motor-Wicklung von deren eigenem System steuert, ohne das Motordrehwinkelsignal zu verwenden.
Schaltbereich-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei zwischen der Motorwelle und der Ausgangswelle ein Spiel ausgebildet ist, und die Standby-Zeit derart eingestellt ist, dass diese größer gleich einer Leerlauf-Zeit ist, welche die Zeit ist, die ab einem Start des Antreibens des Motors bis zu einem Start eines Antreibens der Ausgangswelle erforderlich ist.
Schaltbereich-Steuervorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Standby-Zeit für jede Steuereinheit auf einen anderen Wert eingestellt ist.
Schaltbereich-Steuervorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Standby-Zeit bei einer zweiten Steuereinheit derart eingestellt ist, dass diese länger oder gleich einer Zeit ist, die ermittelt ist, indem die Leerlauf-Zeit zu der Standby-Zeit bei einer ersten Steuereinheit addiert ist.
Schaltbereich-Steuervorrichtung nach Anspruch 4, wobei wenn der Motordrehwinkelsensor (133) von einer Mehrzahl der Steuereinheiten geteilt wird, die Standby-Zeit einer einzelnen Steuereinheit auf 0 eingestellt ist.