DE112020000541T5

DE112020000541T5 - Schaltbereich-Steuervorrichtung

Info

Publication number: DE112020000541T5
Application number: DE112020000541.0T
Authority: DE
Inventors: Koji Sakaguchi; Jun Yamada; Haruka Miyano
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2019-01-28
Filing date: 2020-01-17
Publication date: 2021-11-25
Also published as: CN113330236B; US20210348683A1; US11655894B2; WO2020158434A1; JP7115339B2; CN113330236A; JP2020118270A

Abstract

Eine Schaltbereich-Steuervorrichtung (40) schaltet einen Schaltbereich um, indem diese einen Antrieb eines Motors (10) steuert. Eine Winkelberechnungseinheit (51) berechnet auf Grundlage eines Signals ausgehend von einem Drehwinkelsensor (13), der eine Drehposition des Motors erfasst, einen Motorwinkel. Eine Antriebssteuereinheit (55) treibt den Motor (10) an, sodass der Motorwinkel zu einem Soll-Winkel gemäß dem Soll-Schaltbereich wird, und stoppt durch eine Erregung mit fester Phase einen Rotor (105), wenn der Motorwinkel einen Soll-Winkel erreicht. Wenn der Rotor (105) in Hinblick auf eine Stoppposition gemäß der erregten Phase während der Erregungs-Steuerung mit fester Phase vibriert, behält die Antriebssteuereinheit (55) einen Zustand bei, in welchem ein Bremsdrehmoment, welches das Drehmoment ist, das erzeugt wird, wenn dieses sich von einem Mittelpunkt einer Vibration wegbewegt, größer ist als ein Beschleunigungsdrehmoment, welches das Drehmoment ist, das erzeugt wird, wenn dieses sich hin zu dem Mittelpunkt einer Vibration bewegt, und reduziert den Strom, der den Motor auf Grundlage einer Differenz zwischen dem Bremsdrehmoment und dem Beschleunigungsdrehmoment erregt.

Description

Querverweis auf ähnliche Anmeldung
Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung mit der Nr. 2019-011 911 , eingereicht am 28. Januar 2019, 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
Bisher ist eine Schaltbereich-Steuervorrichtung bekannt, die einen Schaltbereich umschaltet, indem ein Motor als Reaktion auf eine Schaltbereich-Umschaltanforderung von einem Fahrer gesteuert wird. Zum Beispiel in Patentdokument 1 wird zu einer plötzlichen Bremssteuerung mit festem Tastverhältnis umgeschaltet, wenn eine Winkelabweichung, welche eine Differenz zwischen einem Soll-Zählwert und einem Ist-Zählwert ist, kleiner wird als ein Winkel-Bestimmungs-Schwellenwert. Wenn eine Umkehr eines Motors bestimmt wird, wird die Steuerung zu einer Erregungs-Steuerung mit fester Phase umgeschaltet und der Motor gestoppt.
Dokument zum Stand der Technik
Patentdokument
Patentdokument 1: JP 2018-135 919 A
Kurzfassung
Falls zum Beispiel eine Auflösung einer Erfassungseinrichtung, die einen Drehwinkel des Motors erfasst, grob ist, wenn eine Umkehr des Motors erfasst wird, kann dieser in einer entgegengesetzten Richtung bereits erheblich beschleunigt worden sein. Daher kann sich die Menge an Erregung, die erforderlich ist, um den Motor zu stoppen, erhöhen. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Schaltbereich-Steuervorrichtung vorzusehen, die dazu in der Lage ist, einen Motor geeignet an einer Soll-Position zu stoppen.
Eine Schaltbereich-Steuervorrichtung der vorliegenden Offenbarung schaltet einen Schaltbereich um, indem ein Antrieb eines Motors gesteuert wird, und beinhaltet eine Winkelberechnungseinheit und eine Antriebssteuereinheit. Die Winkelberechnungseinheit berechnet auf Grundlage eines Signals ausgehend von einem Drehwinkelsensor, der eine Drehposition des Motors erfasst, einen Motorwinkel. Die Antriebssteuereinheit treibt den Motor an, sodass der Motorwinkel zu einem Soll-Winkel gemäß dem Soll-Schaltbereich wird, und stoppt durch eine Erregungs-Steuerung mit fester Phase einen Rotor, wenn der Motorwinkel einen Soll-Winkel erreicht. Wenn der Rotor in Hinblick auf eine Stoppposition gemäß der erregten Phase während der Erregungs-Steuerung mit fester Phase vibriert, behält die Antriebssteuereinheit einen Zustand bei, in welchem ein Bremsdrehmoment, welches das Drehmoment ist, das erzeugt wird, wenn dieses sich von einem Mittelpunkt einer Vibration wegbewegt, größer ist als ein Beschleunigungsdrehmoment, welches das Drehmoment ist, das erzeugt wird, wenn dieses sich hin zu dem Mittelpunkt einer Vibration bewegt, und reduziert den Strom, der den Motor auf Grundlage einer Differenz zwischen dem Bremsdrehmoment und dem Beschleunigungsdrehmoment erregt. Im Ergebnis kann der Motor geeignet an der Soll-Position gestoppt werden.
Figurenliste
Die vorstehende und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen deutlich werden. Es zeigt/es zeigen:

1 eine Perspektivansicht, die ein Shift-by-Wire-System gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt;
2 ein Diagramm, das eine schematische Konfiguration eines Shift-by-Wire-Systems gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
3 ein Schaltungsdiagramm, welches einen Motor und eine Antriebsschaltung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
4 ein erläuterndes Diagramm zum Erläutern des Drehmoments gemäß der ersten Ausführungsform, das gemäß der Motor-Phase erzeugt wird, wenn eine feste Phase erregt wird;
5 ein erläuterndes Diagramm, welches ein Beschleunigungsdrehmoment und ein Bremsdrehmoment gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht, wenn die feste Phase erregt wird;
6 ein Zeitdiagramm, das eine Erregungs-Steuerung mit fester Phase gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht;
7 ein Flussdiagramm, das einen Motorsteuerprozess gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht;
8 eine Berechnungs-Speicherabbildung eines Tastverhältnis-Werts zu der Zeit einer Erregung mit fester Phase gemäß der ersten Ausführungsform;
9 ein Zeitdiagramm zum Erläutern eines Motorsteuerprozesses gemäß der ersten Ausführungsform;
10 ein Zeitdiagramm zum Erläutern einer Motorsteuerungsverarbeitung gemäß einer zweiten Ausführungsform;
11 ein Zeitdiagramm, welches ein Tastverhältnis gemäß der zweiten Ausführungsform veranschaulicht, wenn die feste Phase erregt wird;
12 ein Zeitdiagramm, welches eine Erregungs-Steuerung mit fester Phase gemäß einem Referenzbeispiel veranschaulicht;
13 ein Zeitdiagramm, welches eine Erregungs-Steuerung mit fester Phase gemäß dem Referenzbeispiel veranschaulicht; und
14 ein Zeitdiagramm, welches eine Erregungs-Steuerung mit fester Phase gemäß dem Referenzbeispiel veranschaulicht.

Detaillierte Beschreibung
Nachfolgend wird eine Schaltbereich-Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung 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 9 wird die erste Ausführungsform gezeigt. Wie in den 1 und 2 gezeigt wird, beinhaltet ein Shift-by-Wire-System 1 zum Beispiel einen Motor 10, einen Schaltbereich-Umschaltmechanismus 20, einen Parksperrmechanismus 30, sowie eine Schaltbereich-Steuervorrichtung 40 und dergleichen.
Der Motor 10 dreht sich, wenn ausgehend von einer Batterie 45 (siehe 3), die an einem (nicht näher dargestellten) Fahrzeug montiert ist, eine elektrische Leistung zugeführt wird, und fungiert als eine Antriebsquelle des Schaltbereich-Umschaltmechanismus 20. Der Motor 10 ist dazu konfiguriert, eine Menge eines Stroms durch eine Feedback-Steuerung zu verändern, und ist dazu konfiguriert, einen Befehl für jede Phase zu manipulieren bzw. zu ändern. Der Motor 10 der vorliegenden Ausführungsform ist ein bürstenloser Gleichstrom-Motor mit Dauermagnet. Wie in den 3 und 4 gezeigt wird, weist der Motor 10 einen Stator 101, einen Rotor 105 und einen Wicklungssatz 11 auf. Der Wicklungssatz 11 weist eine U-Phasen-Spule 111, eine V-Phasen-Spule 112 und eine W-Phasen-Spule 113 auf und ist um ausgeprägte Pole 102 des Stators 101 gewickelt. Auf dem Rotor 105 ist ein Dauermagnet vorgesehen. Bei der vorliegenden Ausführungsform beträgt die Anzahl an magnetischen Polen des Stators 101 12, und die Anzahl an ausgeprägten Polen des Rotors 105 beträgt 8.
Wie in 2 gezeigt wird, erfasst ein Encoder 13 eine Drehposition des Rotors 105 des Motors 10. Der Encoder bzw. Drehgeber 13 ist zum Beispiel ein magnetischer Drehgeber und ist aus einem Magneten, der sich integral mit dem Rotor 105 dreht, einer integrierten Magnet-Erfassungs-Hall-Schaltung IC und dergleichen hergestellt. Der Encoder 13 gibt bei jedem vorgegebenen Winkel synchron zu der Drehung des Rotors 105 ein Encoder-Signal aus, welches ein A-Phasen- und B-Phasen-Impulssignal ist.
Zwischen einer Motorwelle des Motors 10 und einer Ausgangswelle 15 ist ein Entschleuniger 14 vorgesehen, um die Drehung des Motors 10 zu entschleunigen und die entschleunigte Drehung an die Ausgangswelle 15 auszugeben. Die Drehung des Motors 10 wird somit an den Schaltbereich-Umschaltmechanismus 20 übertragen. Ein Ausgangswellensensor 16 zum Erfassen eines Winkels der Ausgangswelle 15 ist auf der Ausgangswelle 15 vorgesehen. Der Ausgangswellensensor 16 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 eine Drehantriebskraft, die ausgehend von dem Entschleuniger 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. 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 hin und her bewegt, wird ein Hydraulikzufuhrpfad zu einer (nicht näher dargestellten) hydraulischen Kupplung umgeschaltet, und ein Eingriffszustand der hydraulischen Kupplung wird umgeschaltet. Auf diese Weise wird der Schaltbereich umgeschaltet.
Auf der Seite der Rastfeder 25 der Rastplatte 21 sind vier Aussparungen 22 zum Halten des manuellen Ventils 28 an Positionen vorgesehen, die den jeweiligen Bereichen entsprechen. Die Aussparungen 22 entsprechen jeweils jedem der Schaltbereiche ausgewählt aus D- (engl. Drive; Vorwärtsfahrt-), N- (engl. Neutral, Leerlauf-), R- (Rückwärts-) und P- (Park-) Bereichen ausgehend von einem nahen bzw. proximalen Ende der Rastfeder 25.
Die Rastfeder 25 ist ein elastisch verformbares plattenartiges Bauteil und ist an einer Spitze der Rastfeder 25 mit einer Rastrolle 26 vorgesehen. Die Rastrolle 26 passt in eine der Aussparungen 22. 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 in den Aussparungen 22. Wenn die Rastrolle 26 in irgendeine der Aussparungen 22 eingepasst ist, wird eine Schwingung der Rastplatte 21 reguliert. Entsprechend werden eine axiale Position des manuellen Ventils 28 und ein Zustand des Parksperrmechanismus 30 bestimmt, um einen Schaltbereich eines Automatikgetriebes 5 festzulegen.
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 einer 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 sich die Rastplatte 21 in der Richtung dreht, in welcher die Rastrolle 26 in die Aussparung eingepasst ist, die dem P-Bereich entspricht, bewegt sich das kegelförmige Bauteil 32 in der Richtung des Pfeils P.
Die Parksperrdeichsel 33 kommt mit einer kegelförmigen Oberfläche des kegelförmigen Bauteils 32 in Kontakt und ist so vorgesehen, dass diese um das Wellenteil 34 schwenkbar ist. Auf der Seite des Parkzahnrads 35 der Parksperrdeichsel 33 ist ein Vorsprung 331 vorgesehen, der in das Parkzahnrad 35 eingreifen kann. Wenn sich das kegelförmige Bauteil 32 aufgrund der Drehung der Rastplatte 21 in der Richtung des Pfeils P bewegt, wird die Parksperrdeichsel 33 nach oben gedrückt, und der Vorsprung 331 und das Parkzahnrad 35 greifen ineinander ein. Andererseits wird der Eingriff zwischen dem Vorsprung 331 und dem Parkzahnrad 35 freigegeben, wenn sich das kegelförmige Bauteil 32 in der Richtung des 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 einer der Bereiche (Nicht-P-Bereich) ist, die andere sind als der P-Bereich, ist das Parkzahnrad 35 nicht durch das Parksperrglied 33 gesperrt. Daher wird die Drehung der Achse 95 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 und 3 gezeigt wird, beinhaltet die Schaltbereich-Steuervorrichtung 40 eine Antriebsschaltung 41, eine ECU 50 und dergleichen. Die Antriebsschaltung 41 ist ein Drei-Phasen-Wechselrichter, der die Erregung bzw. Bestromung des Wicklungssatzes 11 umschaltet, 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 U-Phasen-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 V-Phasen-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 W-Phasen-Spule 113 verbunden. Die anderen Enden der Spulen 111 bis 113 sind an einem Verbindungsabschnitt 115 miteinander verbunden.
Ein Motorrelais 46 ist zwischen der Antriebsschaltung 41 und der Batterie 45 vorgesehen. Wenn das Motorrelais 46 eingeschaltet wird, ist eine Leistungszufuhr ausgehend von der Batterie 45 zu der Seite des Motors 10 möglich, und wenn dieses ausgeschaltet wird, ist die Leistungszufuhr ausgehend von der Batterie 45 zu der Seite des Motors 10 unterbrochen. Ein Spannungssensor 48 erfasst die Batteriespannung, welche die Spannung der Batterie 45 ist.
Eine ECU 50 ist hauptsächlich aus einem Mikrocomputer und dergleichen zusammengesetzt und beinhaltet intern, obwohl diese in der Figur nicht näher dargestellt sind, eine 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 2 gezeigt wird, steuert die ECU 50 das Umschalten des Schaltbereichs, indem der Antrieb des Motors 10 auf Grundlage eines vom Fahrer angeforderten Schaltbereichs, eines Signals eines Bremsschalters, einer Fahrzeuggeschwindigkeit und dergleichen gesteuert wird. Die ECU 50 steuert den Antrieb eines Schalt-Hydrauliksteuersolenoids 6 auf Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit, eines Gaspedalöffnungsgrads, des vom Fahrer angeforderten Schaltbereichs und dergleichen. Das Schalt-Hydrauliksteuersolenoid 6 wird derart gesteuert, dass dieses eine Schaltstufe manipuliert bzw. ändert. Die Anzahl der Schalt-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 Schalt-Hydrauliksteuersolenoid 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 weist eine Winkelberechnungseinheit 51 und eine Antriebssteuereinheit 55 auf. Die Winkelberechnungseinheit 51 zählt Impulsflanken jeder Phase eines Encoder-Signals, das ausgehend von dem Encoder 13 ausgegeben wird, und berechnet einen Encoder-Zählwert θen. Bei der vorliegenden Ausführungsform entspricht der Encoder 13 dem „Drehwinkelsensor“, und der Encoder-Zählwert θen ist ein Wert, welcher der Drehposition des Motors 10 entspricht, und entspricht dem „Motorwinkel“.
Die Antriebssteuereinheit 55 erzeugt ein Antriebssignal, das die Antriebssteuerung des Motors 10 betrifft, sodass der Encoder-Zählwert θen den Soll-Zählwert θcmd annimmt, der gemäß dem Soll-Schaltbereich eingestellt ist. Das erzeugte Antriebssignal wird an die Antriebsschaltung 41 ausgegeben. Der Antrieb des Motors 10 wird gesteuert, indem die Umschaltelemente 411 bis 416 gemäß dem Antriebssignal an- und abgeschaltet werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform entspricht der Soll-Zählwert θcmd dem „Soll-Winkel“.
Wenn der Soll-Schaltbereich verändert wird, treibt die Antriebssteuereinheit 55 den Motor 10 durch die Feedback-Steuerung an, und wenn der Encoder-Zählwert θen in einen vorgegebenen Bereich fällt, der den Soll-Zählwert θcmd beinhaltet (zum Beispiel θcmd ± 2 Zählungen), schaltet die Antriebssteuereinheit 55 von der Feedback-Steuerung zu der Stoppsteuerung um, sodass der Motor 10 gestoppt wird. Nachfolgend wird dies als „das Soll erreichen“ definiert, wenn der Encoder-Zählwert θen in einen vorgegebenen Bereichs fällt, der den Soll-Zählwert θcmd beinhaltet. Ferner wird das Feedback in der Figur als „F/B“ beschrieben.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird eine Erregungs-Steuerung mit einer stationären Phase auf die zwei Phasen als die Stoppsteuerung durchgeführt, indem das Umschaltelement auf der oberen Seite von einer Phase und das Umschaltelement auf der unteren Seite von der anderen Phase eingeschaltet werden. Zum Beispiel wird eine UV-Phasen-Erregung durchgeführt, bei welcher ein Strom durch die Pfade des Umschaltelements 411, die U-Phasen-Spule 111, den Verbindungsabschnitt 115, die V-Phasen-Spule 112 und das Umschaltelement 415 fließt, indem die Umschaltelemente 411 und 415 eingeschaltet werden.
4 veranschaulicht das Drehmoment, das erzeugt wird, wenn die UV-Phase in der festen Phase erregt wird. In 4 wird die Kraft, die durch die magnetische Kraft des Stators 101 und des Rotors 105 angezogen wird, durch einen Pfeil mit gestrichelter Linie angezeigt, und dessen erzeugtes Drehmoment wird durch einen Pfeil mit Strich-Strichlinie angezeigt.
Wenn die UV-Phase in der festen Phase erregt wird, wird die Seite des Rotors 105 des ausgeprägten Pols 102, um welche die U-Phasen-Spule 111 gewickelt ist, zu dem S-Pol, und die Seite des Rotors 105 des ausgeprägten Pols 102, um welche die V-Phasen-Spule 112 gewickelt ist, wird zu dem N-Pol. Daher stoppt der Rotor 105 idealerweise, wie an dem Mittelpunkt der Papieroberfläche in 4 gezeigt wird, in dem Zustand, in welchem der N-Pol dem ausgeprägten Pol 102 zugewandt angeordnet ist, um welchen die U-Phasen-Spule 111 gewickelt ist, und der S-Pol dem ausgeprägten Pol 102 zugewandt angeordnet ist, um welchen die V-Phasen-Spule 112 gewickelt ist. Die Phase des Rotors 105 in diesem Zustand ist auf 0 ° eingestellt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird ein bürstenloser Gleichstrom-Motor als der Motor 10 verwendet, und da der Rotor 105 einen Dauermagneten aufweist, vibriert der Rotor 105 aufgrund der Aktions- und Reaktionskraft des Magneten um eine Phase von 0 °. Nachfolgend wird, wie geeignet, die Phase 0 °, die an dem Mittelpunkt der Papieroberfläche von 4 gezeigt wird, als der Vibrationsmittelpunkt eingestellt. Es wird kein Drehmoment erzeugt, wenn der Rotor 105 an dem Mittelpunkt einer Vibration vorliegt. Die untere Seite der Papieroberfläche von 4 zeigt einen Zustand der Phase von -22,5 °, und die obere Seite der Papieroberfläche zeigt einen Zustand der Phase von 22,5 °. Wenn die Phase ± 45 ° ist, sind die U-Phase, welche der S-Pol ist, die dem S-Pol des Rotors 105 zugewandt angeordnet ist, und die V-Phase, welche der N-Pol ist, die dem N-Pol des Rotors 105 zugewandt angeordnet ist, einander zugewandt angeordnet. Daher stoßen diese einander ab und es wird kein Drehmoment erzeugt.
Wie auf der unteren Seite der Papieroberfläche in 4 gezeigt wird, wird das Drehmoment in einer Vorwärts-Drehrichtung erzeugt, wenn die Motor-Phase negativ ist. Daher wirkt das Drehmoment als eine Kraft, um die Vibration des Rotors 105 zu stoppen, wenn der Rotor 105 sich in einer Rückwärts-Drehrichtung dreht, und wenn sich der Rotor 105 in der Vorwärts-Drehrichtung dreht, wirkt das Drehmoment als eine Kraft, um den Rotor 105 zu beschleunigen.
Ferner wird ein Drehmoment in der Rückwärts-Drehrichtung erzeugt, wenn die Motor-Phase positiv ist, wie auf der oberen Seite des Papiers gezeigt wird. Daher wirkt das Drehmoment als eine Kraft, um die Vibration des Rotors 105 zu stoppen, wenn der Rotor 105 sich in der Vorwärts-Drehrichtung dreht, und wenn sich der Rotor 105 in der Rückwärts-Drehrichtung dreht, wirkt das Drehmoment als eine Kraft, um den Rotor 105 zu beschleunigen.
Das heißt, das Drehmoment wirkt als eine Kraft, um die Vibration des Rotors zu stoppen, wenn sich der Rotor 105 von dem Mittelpunkt einer Vibration wegbewegt, und wenn sich der Rotor 105 hin zu dem Mittelpunkt einer Vibration bewegt, wirkt das Drehmoment als eine Kraft, um den Rotor 105 zu beschleunigen. Nachfolgend wird das Drehmoment, das als eine Kraft wirkt, um die Vibration zu stoppen, als ein Bremsdrehmoment Tb bezeichnet, und das Drehmoment, das als eine Kraft wirkt, um zu vibrieren, wird als ein Beschleunigungsdrehmoment Ta bezeichnet.
Wie in 5 gezeigt wird, dreht sich der Rotor 105 in dem Phasen-Bereich von -45 ° bis 0 ° in der Richtung hin zu dem Vibrationsmittelpunkt, wenn sich der Rotor 105 in der Vorwärts-Drehrichtung dreht, und das Drehmoment zu dieser Zeit wird zu einem Beschleunigungsdrehmoment. Ferner dreht sich der Rotor 105 in dem Phasenbereich von 0 ° bis 45 ° in einer Richtung weg von dem Vibrationsmittelpunkt, und das Drehmoment zu dieser Zeit wird zu einem Bremsdrehmoment. Das Bremsdrehmoment wird durch eine elektromotorische Gegenkraft erzeugt. Ferner wird die Vibrationsenergie um die Differenz dazwischen reduziert, da das Bremsdrehmoment größer ist als das Beschleunigungsdrehmoment, wenn die feste Phase erregt wird.
12 zeigt einen Fall, bei welchem die Erregungs-Steuerung mit fester Phase bei einem konstanten Tastverhältnis durchgeführt wird, als ein Referenzbeispiel. 12 zeigt von oben ein Tastverhältnis, eine Motor-Phase, ein Drehmoment, eine Motor-Drehgeschwindigkeit und eine Energie-Differenz, wobei die gemeinsame Zeitachse die horizontale Achse ist. 6, 10, 13 und 14 sind die gleichen, außer dass die Energie-Differenz nicht näher dargestellt ist.
Wenn der Encoder-Zählwert θen zur Zeit x10 das Soll erreicht, wird der Zustand, in welchem eine PWM-Steuerung als Feedback-Steuerung durchgeführt wird, zu der Erregungs-Steuerung mit fester Phase umgeschaltet. Ferner wird die Erregung mit fester Phase zu der Zeit x19 beendet, nachdem eine Bestimmungszeit X_th ab dem Start der Erregung mit fester Phase verstrichen ist, und die Erregung des Motors 10 wird ausgeschaltet.
In 12 und dergleichen ist die Phase des Rotors 105 bei dem Start der Erregungs-Steuerung mit fester Phase auf 0 ° eingestellt, und ist als der Vibrationsmittelpunkt eingestellt. Da sich der Rotor 105 zwischen der Zeit x10 und der Zeit x11 in der Richtung weg von dem Vibrationsmittelpunkt dreht, wird in dem Rotor 105 ein Bremsdrehmoment erzeugt. Da sich der Rotor 105 zwischen der Zeit x11 und der Zeit x12 in der Richtung hin zu dem Vibrationsmittelpunkt dreht, wird in dem Rotor 105 ein Beschleunigungsdrehmoment erzeugt. Ferner erreicht die Motor-Drehgeschwindigkeit ein Maximum, wenn die Phase 0 ist, und wird 0, wenn die Drehrichtung des Rotors 105 umgeschaltet wird.
Zwischen der Zeit x12 und der Zeit x13 wird ein Bremsdrehmoment erzeugt, und zwischen der Zeit x13 und der Zeit x14 wird ein Beschleunigungsdrehmoment erzeugt. Das heißt, gemäß der Vibration des Rotors 105 werden abwechselnd ein Bremsdrehmoment und ein Beschleunigungsdrehmoment erzeugt.
Ferner entspricht in dem Diagramm, welches das Drehmoment zeigt, die Fläche, die dem Bremsdrehmoment ab der Zeit x10 bis zu der Zeit x11 entspricht, der Bremsenergie, und die Fläche, die dem Beschleunigungsdrehmoment ab der Zeit x11 bis zu der Zeit x12 entspricht, entspricht der Beschleunigungsenergie. Die Differenz, die ermittelt wird, indem die Beschleunigungsenergie ab der Zeit x11 bis zu der Zeit x12 von der Bremsenergie ab der Zeit x10 bis zu der Zeit x11 subtrahiert wird, ist als die Energie-Differenz ab der Zeit x10 bis zu der Zeit x12 definiert, und die Differenz-Energie wird schematisch durch ein gepunktetes Feld gezeigt. Auf ähnliche Weise ist die Differenz, die ermittelt wird, indem die Beschleunigungsenergie ab der Zeit x13 bis zu der Zeit x14 von der Bremsenergie ab der Zeit x12 bis zu der Zeit x13 subtrahiert wird, als die Energie-Differenz ab der Zeit x12 bis zu der Zeit x14 definiert.
Wie in 12 gezeigt wird, ist das Bremsdrehmoment bei der Erregungs-Steuerung mit fester Phase größer als das Beschleunigungsdrehmoment, wenn das Tastverhältnis konstant ist, und die Vibration des Rotors 105 konvergiert aufgrund der Differenz. Allerdings werden weiter ein relativ großes Bremsdrehmoment und Beschleunigungsdrehmoment erzeugt, falls das Tastverhältnis konstant ist, sodass es eine Zeit dauert, dass die Vibration konvergiert.
Andererseits kann der Rotor 105 nicht gemäß der Erregungs-Phase an einer vorgegebenen Position gehalten werden, wie bei den Referenzbeispielen, die in den 13 und 14 gezeigt werden, falls das Tastverhältnis bei der Erregungs-Steuerung mit fester Phase plötzlich reduziert wird. Zu dieser Zeit wird die Motor-Drehgeschwindigkeit nicht 0 und der Motor kommt aus dem Takt. 13 zeigt ein Beispiel einer Überschwingung über den Soll-Zählwert θcmd hinaus, und 14 zeigt ein Beispiel einer Unterschwingung in der Richtung, die ausgehend von dem Soll-Zählwert θcmd zurückkehrt. Zusätzlich wird dies in den 12 bis 14 unter der Annahme beschrieben, dass das Tastverhältnis zu der Zeit einer Feedback-Steuerung unmittelbar vor dem Umschalten zu der Erregung mit fester Phase konstant ist.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird genutzt, dass der Rotor 105 nicht gemäß der Erregungs-Phase aus einer vorgegebenen Position heraustritt, selbst falls der angelegte Strom rechtzeitig um die Energie-Differenz (siehe 12) reduziert wird, welche die Differenz zwischen der Bremsenergie und der Beschleunigungsenergie ist. Daher wird bei der Erregungs-Steuerung mit fester Phase allmählich bzw. graduell das Tastverhältnis reduziert, um den Strom zu reduzieren, wie in 6 gezeigt wird. Die Tastverhältnis-Reduzierungsrate wird gemäß der Bremsenergie und der Beschleunigungsenergie eingestellt. Genauer gesagt wird der Betrag einer Stromreduzierung gemäß den Motor-Kennlinien so eingestellt, dass dieser nicht den Betrag bzw. die Menge einer Erregung übersteigt, die erforderlich ist, um das Drehmoment gemäß der Energie-Differenz zu erzeugen, um ein Heraustreten zu vermeiden. Im Ergebnis kann die Vibration des Rotors 105 rasch konvergiert werden, ohne aus der vorgegebenen Stoppposition gemäß der Erregungsphase herauszutreten. Ferner wird der Motor 10 durch das Rastmoment Tc an einer vorgegebenen Position gestoppt, selbst falls die Erregung ausgeschaltet wird, falls die Amplitude der Drehmoment-Vibration kleiner gleich der Amplitude des Rastmoments Tc des Motors 10 ist. Zur einfacheren Erläuterung sind die Vibrationsperioden in den 6 und 12 gleich, können aber auch unterschiedlich sein. Das gleiche gilt für 10, die später beschrieben wird.
Der Motorsteuerprozess der vorliegenden Ausführungsform wird auf Grundlage des Flussdiagramms von 7 beschrieben werden. Dieser Prozess wird mit einem vorgegebenen Zyklus (zum Beispiel 1 [ms]) durch die ECU 50 ausgeführt. Obwohl eine Antriebs-Modus-Auswahl und eine Antriebssteuerung hier als eine Reihe von Prozessen beschrieben sind, kann ein Teil der Prozesse gemäß 7 als ein gesonderter Prozess ausgeführt werden. Ferner wird ein Standby-Modus eingestellt, nachdem ein Computer initialisiert ist, wenn ein Startschalter des Fahrzeugs wie beispielsweise ein Zündschalter eingeschaltet wird. Nachfolgend wird „Schritt“ in Schritt S101 weggelassen, und einfach als ein Symbol „S“ bezeichnet. Das gleiche gilt für die anderen Schritte.
Bei S101 bestimmt die ECU 50, ob der Antriebs-Modus der Standby-Modus ist. Wenn bestimmt wird, dass der Antriebs-Modus nicht der Standby-Modus ist (S101: NEIN), schreitet der Prozess zu S105 fort. Wenn bestimmt wird, dass der Antriebs-Modus der Standby-Modus ist (S101: JA), schreitet der Prozess zu S102 fort, der Tastverhältnis-Wert wird auf 0 % eingestellt, und die Umschaltelemente 411 bis 416 werden ausgeschaltet.
Bei S103 bestimmt die ECU 50, ob der Soll-Schaltbereich zu einem anderen verändert wurde. Falls bestimmt wird, dass der Soll-Schaltbereich nicht verändert wurde (S103: JA), wird der Prozess von S104 nicht durchgeführt, und der Standby-Modus wird fortgesetzt. Wenn bestimmt wird, dass der Soll-Schaltbereich verändert worden ist (S103: JA), schreitet der Prozess zu S104 fort, und der Antriebs-Modus wird zu einem Feedback-Modus umgeschaltet.
Bei S105 bestimmt die ECU 50, ob der Antriebs-Modus der Feedback-Modus ist. Wenn bestimmt wird, dass der Antriebs-Modus nicht der Feedback-Modus ist (S105: NEIN), das heißt, wenn der Antriebs-Modus der Stopp-Modus ist, schreitet der Prozess zu S109 fort. Wenn bestimmt wird, dass der Antriebs-Modus der Feedback-Modus ist (S105: JA), schreitet der Prozess zu S106 fort. Bei S106 treibt die Antriebssteuereinheit 55 den Motor 10 durch eine Feedback-Steuerung an. Ein Tastverhältnis-Wert zu dieser Zeit folgt einer Geschwindigkeits-Feedback-Steuerung.
Bei S107 bestimmt die ECU 50, ob der Encoder-Zählwert θen den Soll-Zählwert θcmd erreicht hat. Hierbei wird eine positive Beurteilung getätigt, wenn der Encoder-Zählwert θen in einem vorgegebenen Bereich liegt, der den Soll-Zählwert θcmd beinhaltet. Wenn bestimmt wird, dass der Encoder-Zählwert θen nicht den Soll-Zählwert θcmd erreicht hat (S107: NEIN), wird der Prozess von S108 nicht durchgeführt, und der Feedback-Modus wird fortgesetzt. Wenn bestimmt wird, dass der Encoder-Zählwert θen den Soll-Zählwert θcmd erreicht hat (S107: JA), schreitet der Prozess zu S108 fort und der Antriebs-Modus wird zu dem Stopp-Modus geschaltet. Zusätzlich wird die verstrichene Zeit X ab dem Start des Stopp-Modus registriert.
Bei S109, welcher zu dem Fall schaltet, bei welchem der Antriebs-Modus der Stopp-Modus ist, berechnet die Antriebssteuereinheit 55 den Tastverhältnis-Wert Df bei der Erregungs-Steuerung mit fester Phase gemäß der verstrichenen Zeit X ab dem Start der Erregung mit fester Phase. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird der Tastverhältnis-Wert Df gemäß der verstrichenen Zeit X zum Beispiel auf Grundlage der Speicherabbildung von 8 berechnet. Ein Zwischenwert bei dem vorstehend dargelegten Tastverhältnis-Wert wird linear oder nicht-linear interpoliert. Ferner kann der Tastverhältnis-Wert Df durch eine Gleichung (1) oder eine Gleichung (2) berechnet werden. In der Gleichung (1) ist 0 < a < 1 eingestellt, und in der Gleichung (2) ist b > 1 eingestellt. Die Berechnungsformel kann gemäß den Motor-Kennlinien ausgewählt werden. Bei S110 führt die Antriebssteuereinheit 55 die Erregungs-Steuerung mit fester Phase bei dem Tastverhältnis-Wert Df durch, der bei S109 berechnet wird. $D f = a^{x}$
$D f = b^{(1/x)}$
Bei S111 bestimmt die ECU 50, ob die verstrichene Zeit X ab dem Start der Stoppsteuerung die Bestimmungszeit X_th überschritten hat. Die Bestimmungszeit X_th wird gemäß der Zeit eingestellt, die erforderlich ist, damit das Drehmoment, das erzeugt wird, indem der Motor 10 derart erregt wird, dass dieses kleiner gleich dem Rastmoment Tc ist. Ferner gilt bei der vorliegenden Ausführungsform, dass „das Drehmoment, das erzeugt wird, indem der Motor erregt wird, zu dem Rastmoment Tc oder geringer wird“, wenn ab dem Start der Stoppsteuerung die Bestimmungszeit X_th verstrichen ist. Wenn bestimmt wird, dass die verstrichene Zeit X ab dem Start der Stoppsteuerung nicht die Bestimmungszeit X_th überschritten hat (S111: NEIN), wird der Prozess von S112 nicht durchgeführt und der Stopp-Modus wird fortgesetzt. Wenn bestimmt wird, dass die verstrichene Zeit X ab dem Start der Stoppsteuerung die Bestimmungszeit X_th überschritten hat (S111: JA), schreitet der Prozess zu S112 fort, der Antriebs-Modus wird zu dem Standby-Modus umgeschaltet, und alle Umschaltelemente 411 bis 416 werden ausgeschaltet, um so die Leistungszufuhr zu dem Motor 10 auszuschalten.
Der Motorsteuerprozess der vorliegenden Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf das Zeitdiagramm von 9 beschrieben werden. 9 zeigt von oben den Soll-Bereich, das Erregungs-Flag, den Motorwinkel, die Motorgeschwindigkeit, das Tastverhältnis, den Motorstrom und den Steuerungs-Modus, wobei die gemeinsame Zeitachse die horizontale Achse ist. Bezüglich des Motorwinkels wird der Encoder-Zählwert θen durch eine durchgehende Linie angezeigt, und der Soll-Zählwert θcmd wird durch eine Strich-Strichlinie angezeigt. Die Motorgeschwindigkeit SP ist die Motor-Drehgeschwindigkeit, der Istwert wird durch eine durchgehende Linie gezeigt, und die Soll-Geschwindigkeit SPcmd wird durch eine Strich-Strichlinie gezeigt. Bei der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet die Feedback-Steuerung eine Beschleunigungssteuerung, eine konstante Steuerung und eine Entschleunigungs-Steuerung. Das Tastverhältnis ist das Verhältnis der An-Zeit in einem Zyklus, und bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Wert in der Erregungs-Reihenfolge, wenn der Motor 10 vorwärts gedreht wird, als positiv definiert, und der Wert in der Erregungs-Reihenfolge, wenn der Motor 10 umgekehrt wird, ist als negativ definiert.
Wenn der Soll-Bereich zur Zeit x1 von dem P-Bereich zu dem D-Bereich umgeschaltet wird, wird der Steuerungs-Modus auf den Feedback-Modus eingestellt. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird der Motor 10 durch eine PWM-Steuerung angetrieben. Ab der Zeit x1 bis zur Zeit x2 wird der Motor 10 durch eine Beschleunigungs-Steuerung beschleunigt, sodass die Motor-Geschwindigkeit SP die Soll-Geschwindigkeit SPcmd annimmt. Wenn die Motor-Geschwindigkeit SP zur Zeit x2 die Soll-Geschwindigkeit SPcmd erreicht, wird die Motor-Geschwindigkeit SP durch eine konstante Steuerung beibehalten. Ferner wird die konstante Steuerung zur Zeit x3 zu der Entschleunigungs-Steuerung umgeschaltet, wenn sich der Encoder-Zählwert θen an den Soll-Zählwert θcmd annähert, und der Motor 10 wird entschleunigt.
Wenn der Encoder-Zählwert θen in einen vorgegebenen Bereich fällt, der zur Zeit x4 den Soll-Zählwert θcmd beinhaltet, wird der Antriebs-Modus von dem Feedback-Modus zu dem Stopp-Modus umgeschaltet, und der Motor 10 wird durch die Erregung mit fester Phase gestoppt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird eine allmähliche bzw. graduelle Veränderungs-Steigung des Tastverhältnisses gemäß einer Kennlinie einer elektromotorischen Gegenkraft bestimmt, sodass die kinetische Energie und die Vibrationsenergie des Motors 10 verbraucht werden können, wenn dieser in den Stopp-Modus eintritt. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Entschleunigungs-Steuerung zu der Erregung mit fester Phase geschaltet bzw. verschoben, ohne dass der Motor 10 umgekehrt bzw. reversiert wird. Ferner ist das Tastverhältnis bei dem Start der Erregung mit fester Phase größer als das Tastverhältnis bei dem Ende der Beschleunigungs-Steuerung. Der Tastverhältnis-Wert Df bei dem Start der Erregung mit fester Phase ist gemäß dem oberen Beschränkungsstrom, der durch die Erregung mit fester Phase erregt werden kann, auf einen beliebigen Wert (zum Beispiel 40 %) eingestellt, der geringer als 100 % ist. Anschließend verringert sich der Motorstrom exponentiell, indem der Tastverhältnis-Wert Df exponentiell verringert wird. Zu der Zeit x5, wenn die Bestimmungszeit X_th ab dem Start der Erregung mit fester Phase verstrichen ist, wird der Steuerungs-Modus von dem Stopp-Modus zu dem Standby-Modus umgeschaltet, und die Erregung des Motors 10 wird ausgeschaltet.
Wie vorstehend beschrieben schaltet die Schaltbereich-Steuervorrichtung 40 der vorliegenden Ausführungsform durch Steuern des Antriebs des Motors 10 den Schaltbereich um und beinhaltet eine Winkelberechnungseinheit 51 und eine Antriebssteuereinheit 55. Die Winkelberechnungseinheit 51 berechnet auf Grundlage des Signals ausgehend von dem Encoder 13, der die Drehposition des Motors 10 erfasst, den Encoder-Zählwert θen. Die Antriebssteuereinheit 55 treibt den Motor 10 an, sodass der Encoder-Zählwert θen gemäß dem Soll-Schaltbereich zu dem Soll-Zählwert θcmd wird bzw. diesen annimmt, und wenn der Encoder-Zählwert θen den Soll-Zählwert θcmd erreicht, stoppt die Antriebssteuereinheit 55 den Rotor 105 durch die Erregungs-Steuerung mit fester Phase.
Wenn der Rotor 105 in Hinblick auf die Stoppposition gemäß der erregten Phase während der Erregungs-Steuerung mit fester Phase vibriert, behält die Antriebssteuereinheit 55 einen Zustand bei, in welchem das Bremsdrehmoment Tb, welches das Drehmoment ist, das erzeugt wird, wenn dieses sich von dem Mittelpunkt einer Vibration wegbewegt, größer ist als das Beschleunigungsdrehmoment Ta, welches das Drehmoment ist, das erzeugt wird, wenn dieses sich hin zu dem Mittelpunkt einer Vibration bewegt, und reduziert den Strom, der den Motor 10 auf Grundlage der Differenz zwischen dem Bremsdrehmoment Tb und dem Beschleunigungsdrehmoment Ta erregt. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird der Strom reduziert, indem das Tastverhältnis allmählich bzw. graduell verändert wird. Im Ergebnis kann der Rotor 105 schnell und geeignet an der Soll-Stoppposition gestoppt werden.
Der Rotor 105 weist einen Dauermagnet auf. Bei der Erregungs-Steuerung mit fester Phase reduziert die Antriebssteuereinheit 55 den Strom, sodass das Drehmoment, das erzeugt wird, indem der Motor 10 erregt wird, zu dem Rastmoment Tc oder geringer wird, und beendet die Erregungs-Steuerung mit fester Phase, nachdem das Drehmoment, das erzeugt wird, indem der Motor 10 erregt wird, zu dem Rastmoment Tc oder geringer wird. Danach schaltet die Antriebssteuereinheit 55 die Erregung des Motors 10 aus. Indem das Drehmoment eingestellt wird, das erzeugt wird, indem der Motor 10 derart erregt wird, dass dieses kleiner gleich dem Rastmoment Tc ist, kann die Motor-Phase durch das Rastmoment Tc beibehalten werden, sodass der Motor 10 an einer geeigneten Position gestoppt werden kann.
Die Antriebssteuereinheit 55 reduziert den Strom bei der Erregungs-Steuerung mit fester Phase exponentiell. Im Ergebnis kann die Zeit, die für die Erregung mit fester Phase erforderlich ist, verkürzt werden, und der Leistungsverbrauch, der erforderlich ist, um den Motor 10 zu stoppen, kann reduziert werden.
Zweite Ausführungsform
In den 10 und 11 wird eine zweite Ausführungsform gezeigt. 11 zeigt eine vergrößerte Ansicht des Tastverhältnisses vor und nach dem Übergang von der Feedback-Steuerung zu der Stoppsteuerung. Wie in den 10 und 11 gezeigt wird, hält bei der vorliegenden Ausführungsform die Periode Ps mit konstantem Tastverhältnis das Tastverhältnis konstant, wenn der Encoder-Zählwert θen einen vorgegebenen Bereich erreicht, der den Soll-Zählwert θcmd beinhaltet, und das Tastverhältnis wird allmählich in der Periode Pg der allmählichen bzw. graduellen Veränderung des Tastverhältnisses verändert, nachdem die Periode Ps mit konstantem Tastverhältnis verstrichen ist.
Das Tastverhältnis der Periode Ps mit konstantem Tastverhältnis ist gemäß dem Motorstrom eingestellt, der dazu in der Lage ist, die kinetische Energie des Motors 10 zu der Zeit zu verbrauchen, zu der in den Stopp-Modus eingetreten wird. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird der obere Beschränkungsstrom, der erregt werden kann, durch die Erregung mit fester Phase eingestellt. Ferner wird die Länge der Periode Ps mit konstantem Tastverhältnis gemäß der kinetischen Energie und dem Tastverhältnis zu der Zeit eingestellt, zu der in die Stoppsteuerung eingetreten wird, sodass die kinetische Energie des Motors 10 zu der Zeit verbraucht werden kann, zu der in die Stoppsteuerung eingetreten wird. Ferner ist die Tastverhältnis-Steigung in der Tastverhältnis-Periode Pg der allmählichen Veränderung so eingestellt, dass die Vibrationsenergie des Rotors 105 verbraucht werden kann.
Bei der vorliegenden Ausführungsform reduziert die Antriebssteuereinheit 55 bei der Erregungs-Steuerung mit fester Phase den Strom, indem diese nach der Steuerung mit konstantem Tastverhältnis, bei welcher mit einem konstanten Tastverhältnis erregt wird, allmählich das Tastverhältnis verändert. Ferner ist zumindest eines aus dem Tastverhältnis und der Periode bzw. Dauer bei der Steuerung mit konstantem Tastverhältnis gemäß der kinetischen Energie zu der Zeit eingestellt, zu der in die Stoppsteuerung eingetreten wird. Im Ergebnis kann der Motor 10 zuverlässig an der Soll-Position gestoppt werden.
Andere Ausführungsformen
Bei der vorstehenden Ausführungsform wird der Motor durch die Geschwindigkeits-Feedback-Steuerung angetrieben, sodass der Motorwinkel zu dem Soll-Winkel wird. Bei einer anderen Ausführungsform kann das Steuerverfahren zum Antreiben des Motorwinkels zu dem Soll-Winkel irgendein Verfahren sein.
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, wie beispielsweise ein geschalteter Reluktanzmotor 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 ist ein Satz aus einer Motorwicklung und einer Antriebsschaltung vorgesehen. Bei anderen Ausführungsformen kann eine Mehrzahl von Sätzen aus Motorwicklungen und Antriebsschaltungen vorgesehen sein.
Bei der vorstehenden Ausführungsform ist der Drehwinkelsensor, der den Drehwinkel des Motors erfasst, ein Encoder. Gemäß einer anderen Ausführungsform können alternativ zu dem Encoder bzw. Drehgeber verschiedene andere Vorrichtungen, wie beispielsweise ein Drehmelder bzw. Resolver, als der Drehwinkelsensor eingesetzt werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform wurde das Potentiometer als ein Ausgangswellensensor veranschaulicht. Bei einer anderen Ausführungsform kann der Ausgangswellensensor irgendein Sensor sein. Ferner kann der Ausgangswellensensor weggelassen werden.
Gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sind die vier Aussparungsabschnitte in der Rastplatte ausgebildet. Gemäß einer anderen Ausführungsform ist die Anzahl an Aussparungsabschnitten nicht auf vier beschränkt, und kann auch eine andere Anzahl betragen. Es kann zum Beispiel eine Konfiguration ausführbar sein, bei welcher die Anzahl der Aussparungsabschnitte der Rastplatte zwei ist, und bei welcher zwischen dem P-Bereich und dem Nicht-P-Bereich umgeschaltet werden kann. 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 Entschleuniger zwischen der Motorwelle und der Ausgangswelle weggelassen werden, oder es kann ein Mechanismus vorgesehen sein, der ein anderer ist als der Entschleuniger.
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 nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern es können verschiedene Modifikationen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Offenbarung getätigt 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 2019011911 [0001]
JP 2018135919 A [0004]

Claims

Schaltbereich-Steuervorrichtung zum Umschalten eines Schaltbereichs, indem diese einen Antrieb eines Motors (10) steuert, wobei die Schaltbereich-Steuervorrichtung aufweist: eine Winkelberechnungseinheit (51), die dazu konfiguriert ist, auf Grundlage eines Signals ausgehend von einem Drehwinkelsensor (13), der eine Drehposition des Motors erfasst, einen Motorwinkel zu berechnen; und eine Antriebssteuereinheit (55), die dazu konfiguriert ist, den Motor anzutreiben, sodass der Motorwinkel zu einem Soll-Winkel gemäß einem Soll-Schaltbereich wird, und dazu konfiguriert ist, durch eine Erregungs-Steuerung mit fester Phase einen Rotor (105) zu stoppen, wenn der Motorwinkel den Soll-Winkel erreicht, wobei die Antriebssteuereinheit einen Zustand beibehält, in welchem ein Bremsdrehmoment, welches ein Drehmoment ist, das erzeugt wird, wenn dieses sich von einem Mittelpunkt einer Vibration wegbewegt, größer ist als ein Beschleunigungsdrehmoment, welches das Drehmoment ist, das erzeugt wird, wenn dieses sich hin zu dem Mittelpunkt einer Vibration bewegt, wenn der Rotor in Hinblick auf eine Stoppposition gemäß einer erregten Phase während der Erregungs-Steuerung mit fester Phase vibriert, und einen Strom reduziert, der den Motor gemäß einer Differenz zwischen dem Bremsdrehmoment und dem Beschleunigungsdrehmoment erregt.
Schaltbereich-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Rotor einen Dauermagnet aufweist, und die Antriebssteuereinheit den Strom reduziert, sodass das Drehmoment, das erzeugt wird, indem der Motor erregt wird, kleiner gleich einem Rastmoment ist, die Erregungs-Steuerung mit fester Phase beendet, nachdem das Drehmoment kleiner gleich dem Rastmoment wird, und die Erregung des Motors ausschaltet.
Schaltbereich-Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Antriebssteuereinheit den Strom reduziert, indem diese nach einer Steuerung mit konstantem Tastverhältnis, bei welcher der Strom bei einem konstanten Tastverhältnis bei der Erregungs-Steuerung mit fester Phase erregt wird, allmählich ein Tastverhältnis verändert.
Schaltbereich-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Antriebssteuereinheit den Strom bei der Erregungs-Steuerung mit fester Phase exponentiell reduziert.