换挡范围控制器的制作方法

本公开概括地说来涉及换挡范围控制器。

背景技术：

传统上，换挡范围切换装置响应于驾驶员的切换换挡范围(shiftrange)的请求而控制多个换挡范围之间的切换。例如，在以下的专利文献1中描述的系统/控制器包括：输出轴传感器，其检测与用于降低发动机的转速的减速机构的旋转轴相啮合的输出轴的旋转角度。

(专利文献1)日本专利第4385768号

专利文献1示出了，作为输出轴传感器的示例的电位计，其基于在与每个换挡范围对应的旋转角度范围中的位置处接通的输出轴或开关的旋转角度，产生线性变化的输出电压。在将开关用作输出轴传感器以基于开关的输出设置发动机的目标位置的实例中，发动机控制可能由于妨碍传感器信号边沿的检测的磨损粉末或电噪声而受到影响。

技术实现要素：

本公开的目的是提供一种基于所请求的换挡范围来改进发动机角度目标值的设定的换挡范围控制器。

在本公开的一个方面，换挡范围控制器通过控制发动机的驱动来切换换挡范围。换挡范围控制器包括目标角度设定器和驱动控制器。

目标角度设定器从输出轴传感器获得由多个开关分别产生的多个输出轴信号，并且根据各个输出轴信号校正与所请求的换挡范围相对应的发动机角度目标值。输出轴传感器包括多个开关，多个开关在发动机的转动驱动所传递(transmit)到的输出轴的与换挡范围对应的旋转位置处接通和断开。

驱动控制器基于发动机角度目标值控制发动机的驱动。

输出轴信号具有上升沿和下降沿，它们被统称为边沿。

当在输出轴信号中的每一个的检测范围中检测到合法数量的边沿时，目标角度设定器基于边沿检测定时的发动机角度来计算校正后发动机角度目标值。

此外，当在检测范围中检测到的边沿数量比合法数量更多时，或者当在检测范围之外检测到边沿时，目标角度设定器使得基于相关的输出轴信号对发动机角度目标值的校正无效。

本发明基于至少一个正常输出轴信号适当地校正发动机角度目标值，因为当从输出轴传感器中的多个开关产生/输出的多个输出轴信号中至少一个信号正常时，发动机角度目标值的校正是可适当执行的。

此外，当在检测范围中检测到的边沿的数量大于边沿的合法数量或正常数量时，或者当在检测范围之外检测到边沿时，对应于这样的检测到的边沿的输出轴信号可能包括信号噪声和/或信号抖动，并且使得基于这样的输出轴信号对发动机角度目标值的校正无效。

以这种方式，限制或防止受噪声和/或抖动影响的发动机角度目标值的错误校正。

附图说明

通过参照附图而构思的以下具体实施方式，本公开的目的、特征和优点将变得更加明显，其中：

图1示出了线控换挡(shift-by-wire)系统的透视图；

图2示出了线控换挡系统的框图；

图3示出输出轴角度与输出轴传感器开关的通断状态之间的关系的时序图；

图4示出了发动机和发动机驱动器的电路图；

图5示出了在本公开的一个实施例中的换挡范围控制器的框图；

图6示出了在本公开的一个实施例中的目标速度设置的图；

图7a，7b，7c示出前馈(ff)占空比图；

图8示出了如何基于输出轴信号确定换挡范围；

图9是驱动控制过程的流程图；

图10是反馈控制的流程图；

图11是目标校正过程的流程图；

图12是校正值计算过程的流程图；以及

图13示出了驱动控制过程的时序图。

具体实施方式

以下，基于附图对本公开的换挡范围控制器进行说明。

如图1和图2所示，线控换挡系统1可以包括发动机10、换挡范围切换机构20、驻车锁定机构30、换挡范围控制器40等。

使用从电池45(图4)供给的电力来转动发动机10以向换挡范围切换机构20提供驱动力。使用反馈控制，发动机10可接收可变振幅的电流，并且用于发动机的控制指令10也可以针对各个阶段中的每个阶段而改变。本实施例的发动机10可以是永磁型dc无刷发动机。如图4所示，发动机10具有2组绕组，第一绕组11和第二绕组12。第一绕组11具有u1线圈111、v1线圈112和w1线圈113。第二绕组12具有u2线圈121、v2线圈122和w2线圈123。

如图2所示，编码器13检测发动机10中的转子(未示出)的旋转位置。编码器13可以是磁性类型的磁式旋转编码器，其包括：随着转子一起旋转的磁体，以及用于磁检测的霍尔ic。编码器13以与转子的旋转同步的预定角度输出a相的脉冲信号和b相的脉冲信号。

减速器(在本文中也称为减速机)14设置在发动机10的发动机轴105(参照图8)和输出轴15之间的位置。减速器14降低发动机10的发动机轴105的转速，并将旋转输出到输出轴15。因此，发动机10的转动被传递到换挡范围切换机构20。

输出轴传感器16设置在输出轴15上并检测输出轴15的旋转位置。输出轴传感器16具有开关161-164，均为接触式开关。开关161和162用于检测p范围，并且开关163和164用于检测p范围之外的范围(即notp(非p)范围)。也就是说，根据本实施例，分别提供指示p范围检测的信号和指示notp范围检测的信号作为双信号，即，作为双系统或双工系统。

信号p1表明开关161的通断状态，信号p2表明开关162的通断状态，信号np1表明开关163的通断状态，信号np2表明开关164的通断状态。如图2所示，开关161被称为“p1_sw”，开关162被称为“p2_sw”，开关163被称为“np1_sw”，开关164被称为“np2_sw”。

如图3所示，p范围开关161和162被配置为以与输出轴15的p范围对应的角度a_p来接通-关断。notp范围开关163和164被配置为以与输出轴15的notp范围对应的角度a_np来接通-关断。如上所述，notp范围是p范围以外的换挡范围。

当将换挡范围从p范围切换到notp范围时，在输出轴15达到角度a_p时的时刻t1，信号p1和p2两者都从通(on)切换到断(off)，而在输出轴15达到角度a_np时的时刻t2，信号np1和np2两者都从off切换到on。

信号p1，p2，np1和np2被输出到换挡范围控制器40。换挡范围控制器40被使得能够基于信号p1，p2，np1和np2的on-off状态来检测当前换挡范围。

尽管有检测误差(其中信号p1和p2可能不同)，信号p1和p2可以统称为“信号p”，因为信号p1和p2基本上是相同形状的波形。类似地，信号np1和np2可以统称为“信号np”。

如图1所示，换挡范围切换机构20具有止动板21、止动弹簧25等，并且将从减速器14输出的旋转驱动力传递到手动阀28和驻车锁定机构30。

止动板21固定到输出轴15，由发动机10驱动。根据本实施例，当止动板21旋转离开止动弹簧25时，止动板21的旋转方向被称为正转方向，并且当止动板21朝向止动弹簧25旋转时，止动板21的旋转方向被称为反转方向。

止动板21具有一个设置在其上的销24，该销24从止动板21沿平行于输出轴15的方向纵向延伸。销24与手动阀28连接。基于止动板21的正向旋转和反向旋转，手动阀28的运动沿其轴向往复。换挡范围切换机构20将发动机10的转动运动转换成平移和往复运动，并将运动传递到手动阀28。手动阀28被设置在阀体29中。基于手动阀28沿轴向的往复运动，切换到液压离合器(未示出)的液压供给路径，并且切换液压离合器的啮合状态，从而改变换挡范围。

两个凹形凹部(concave-shapedrecess)22和23设置在止动板21的与止动弹簧25的一部分接触的一侧上。如图1所示，凹部22比凹部23更靠近止动弹簧25。凹部22对应于notp范围，凹部23对应于p范围。

止动弹簧25是可弹性变形的板部件，并且具有设置在末端(tip)的止动辊26。止动弹簧25将止动辊26偏置朝向止动板21的旋转中心。当超过预定幅度的转矩施加到止动板21时，止动弹簧25弹性变形，并且止动辊26在凹部22和23之间移动。当止动辊26定位在两个凹部22和23中的任一个内部并且接合两个凹部22和23中的任一个时，止动板21的摆动运动被调节，手动阀28的轴向位置和驻车锁定机构30的状态被确定，并且自动变速器5的换挡范围被固定。当换挡范围是notp范围时，止动辊26定位在凹部22内并与凹部22接合，并且当换挡范围是p范围时，止动辊26定位在凹部23内并与凹部23接合。如本文所使用的，凹部22可以被称为notp范围凹部22，并且凹部23可以被称为p范围凹部23。

驻车锁定机构30具有驻车杆31、锥体32、驻车锁桩33、轴34和驻车齿轮35。

驻车杆31形成为l形，其一端311固定到止动板21。锥体32设置在驻车杆31的另一端312上。锥体32的半径沿着朝向端312的方向减小。当止动板21以反转方向旋转时，锥体32以p方向移动。

驻车锁桩33围绕轴34摆动并与锥体32的锥面抵接或接触。在驻车锁桩33的最靠近驻车齿轮35的一侧，凸状齿331从驻车锁桩延伸出来。齿331被构造成基于驻车杆31的位置与驻车齿轮35啮合。也就是说，当止动板21以反转方向旋转并且锥体32以p方向移动时，锥体32的锥面的半径增加，使得与锥体32接触的驻车锁桩33被向上驱策，使得齿331啮合驻车齿轮35。另一方面，当止动板21以正转方向旋转并且锥体32以notp方向移动，驻车锁桩旋转离开驻车齿轮35，使得齿331脱离并释放驻车齿轮35。

驻车齿轮35设置在车轴(未示出)上，并且可与驻车锁桩33的齿331啮合。当齿331啮合驻车齿轮35时，车轴的旋转被限制以防止车轴的旋转。当换挡范围为notp范围时，驻车齿轮35不被驻车锁桩33锁定，并且车轴的旋转不受驻车锁定机构30的阻碍。当换挡范围为p范围时，驻车齿轮35被驻车锁桩33锁定，并且车轴的旋转被限制以防止车轴的旋转。

如图2和图4所示，换挡范围控制器40具有发动机驱动器41和42以及ecu50。

发动机驱动器41可以是对第一绕组11的电源进行开关的三相逆变器。发动机驱动器41可以被配置为具有开关元件411-416的桥式电路。u1线圈111的一端连接到u相的开关元件411和414之间的接合点，开关元件411和414成为对偶。v1线圈112的一端连接到v相的开关元件412和415之间的接合点，开关元件412和415成为对偶。w1线圈113的一端连接到w相的开关元件413和416之间的接合点，开关元件413和416成为对偶。线圈111-113的另一端之间的连接由连接部115建立。

发动机驱动器42可以是对第二绕组12的电源进行开关的三相逆变器。发动机驱动器42可以被配置为具有开关元件421-426的桥式电路。u2线圈121的一端连接到u相的开关元件421和424之间的接合点，开关元件421和424成为对偶。v2线圈122的端部连接到v相的开关元件422和425之间的接合点，开关元件422和425成为对偶。w2线圈123的端部连接到w相的开关元件423和426之间的接合点，开关元件423和426成为对偶。线圈121-123的另一端之间的连接由连接部125建立。

本实施例的开关元件411-416和421-426被实现为mosfet，尽管开关元件411-416和421-426也可以被实现为诸如igbt之类的其它开关元件。

发动机继电器46设置在发动机驱动器41和电池45之间。发动机继电器47设置在发动机驱动器42和电池45之间。发动机继电器46和47在起动开关(其可以是点火开关等)接通时被接通，并且电力被供给到发动机10。当起动开关被关断时，发动机继电器46、47被关断，发动机10的电力供给中断。

检测电池电压v的电压传感器48设置在电池45的高电位侧。

检测发动机电流im的电流传感器(未示出)设置在发动机驱动器41和42中。

ecu50通过控制开关元件411-416和421-426的on-off操作来控制发动机10的驱动。ecu50还对油压控制螺线管6的驱动进行控制，以便基于车速、油门开度、驾驶员请求的换挡范围等而改变齿轮。通过控制用于改变齿轮的油压控制螺线管6来控制自动变速器5的齿轮。油压控制螺线管6的数量根据齿轮的数量或类似的来设定。在本实施例中，虽然设置有一个ecu50来控制发动机10和螺线管6两者的驱动，但是可以提供分离的ecu，诸如用于发动机控制(即用于发动机10的控制)的发动机ecu和用于螺线管控制的自动变速器ecu“at-ecu”。

如图5所示，ecu50设置有角度计算器51、速度计算器52、目标角度设定器53和驱动控制器55。ecu50可以实现为微型计算机，或者微型计算机或类似的处理器可以被设置为ecu50的主要部件。

ecu50中的各种过程中的每个过程可以通过使用cpu执行存储在诸如rom的非暂时性存储装置中的程序的软件处理来执行。或者，各种过程可以由硬件(诸如用于该处理的专用电子电路)来处理。

角度计算器51基于从编码器13输出的a相的脉冲和b相的脉冲来计算作为编码器13的计数值的实际计数值cen。实际计数值cen是基于发动机10的实际的机械角度(mechanicalangle)和实际电角度(electricalangle)的值。实际计数值cen也可以被称为“实际角度”。

速度计算器52基于实际计数值cen计算发动机速度msp，作为发动机10的转速。

目标角度设定器53基于通过变速杆等(未示出)的操作来输入的驾驶员请求的换挡范围，来设定目标计数值cen*。目标角度设定器53进行的目标计数值cen*的设定和校正将在下文进一步详细描述。

驱动控制器55具有反馈控制器60、相位固定电源控制器70和开关控制器75。驱动控制器55基于目标计数值cen*生成用于发动机10的驱动控制的驱动信号。

反馈控制器60包括角度偏差计算器61、目标速度设定器62、反馈值设定器63、速度偏差计算器64、控制器65、前馈校正值计算器66、前馈项校正器67、电压校正器68和pwm信号发生器69。如这里所使用的，反馈可以缩写为“fb”，并且前馈可以缩写为“ff”。

角度偏差计算器61计算目标计数值cen*与实际计数值cen之间的差。如这里所使用的，目标计数值cen*与实际计数值cen之间的差的绝对值被称为角度偏差“e”。

目标速度设定器62基于角度偏差e计算目标发动机速度msp*，作为发动机10的目标转速。参考图6所示的示意图，当角度偏差e等于或小于预定值ea时，随着角度偏差e增加，目标发动机速度msp*被设定为更大的值。当角度偏差e大于预定值ea时，将目标发动机速度msp*设定为预定的最大值。目标发动机速度msp*也可以随着电池电压v增加而被设定为更大的值。

基于发动机10的速度状态，fb值设定器63设定用作反馈值的速度反馈值“msp_fb”。

发动机10的速度状态可以被定义为加速状态、稳定状态或减速状态。速度状态可以被称为速度模式，其中加速状态可以被称为“模式1”，稳定状态可以被称为“模式2”，并且减速状态可以被称为“模式3”。其中使用相位固定电源来为发动机10供电的状态可以被称为“模式4”，而电源off状态可以被称为“模式0”。相位固定电源将在下面进一步详细说明。这些模式中的每一个也可以被称为“控制模式”，如下所述。

当发动机10的速度状态为模式2或模式3，即稳定状态或减速状态时，fb值设定器63进行相位超前校正/补偿(其中发动机速度msp的相位超前)，并且将速度相位超前值msp_pl设定为速度反馈值msp_fb。此外，当发动机10的速度状态为模式1，即加速状态时，fb值设定器63不执行相位超前校正/补偿，并且将发动机速度msp设定为速度反馈值msp_fb。“发动机速度”的概念/观念包括速度相位超前值msp_pl。

速度偏差计算器64计算目标发动机速度msp*和速度反馈值msp_fb之间的速度偏差δmsp。

控制器65可以计算用于p控制、pi控制等的fb占空比d_fb，用于目标发动机速度msp*和速度反馈值msp_fb的匹配，即，将速度偏差δmsp减小到零。

ff校正值计算器66根据发动机10的速度状态计算ff占空比d_ff。

加速状态下的ff占空比d_ff是基于图7a中的示意图计算的最大加速度占空比，其中，随着发动机速度msp增加，ff占空比d_ff取更大的值。根据本实施例，ff占空比d_ff被计算为：在发动机速度msp达到并超过目标发动机速度msp*的时段内的最大占空比。

稳定状态下的ff占空比d_ff是基于图7b中的示意图计算出的速度保持占空比(speedkeepingduty)。速度保持占空比是在随着发动机速度msp增加没有负载取更大值时用于保持发动机速度msp的占空比。

减速状态下的ff占空比d_ff是基于图7c中的示意图计算的减速校正占空比。减速校正占空比是用于实现目标发动机速度msp*的校正占空比。当发动机10以正转方向转动时，减速度校正占空比为负值，随着发动机速度msp增大，该减速度校正占空比取更小的值。也就是说，随着发动机速度msp的增加，减速度校正占空比取更大的绝对值。

图7a，7b，7c分别表示发动机10沿正转方向旋转的情况。当发动机10沿反转方向旋转时，ff占空比d_ff的正值和负值被倒转。基于目标发动机速度msp*也可以计算出本实施例中基于发动机速度msp计算出的ff占空比d_ff。

ff项校正器67通过ff占空比d_ff来校正fb占空比d_fb，并计算占空比指令值。本实施例的ff项校正器67可以是将ff占空比d_ff加到fb占空比d_fb并且计算占空比指令值d的加法器。

电压校正器68基于电池电压v来校正占空比指令值d。如本文所使用的，由电压校正器68进行电压校正之后的占空比指令值d被称为“占空比指令值”或“占空比”，如图5所示。

pwm信号发生器69基于占空比指令值和实际计数值cen，产生用于开关元件411-416以及412-426的切换的指令信号。调节指令信号，使得发动机电流im不超过电流限制值im_max。

发动机10的驱动由具有120度相位偏移的电源的方波来控制。在方波控制中，第一相的高电位侧的开关元件和第二相的低电位侧的开关元件被接通。通过以每60度的电角度替换第一相和第二相的组合，来切换电源相位。由此，在绕组11和12中产生旋转磁场，并且发动机10旋转。根据本实施例，用于使输出轴15以正转方向旋转的发动机10的转动方向被称为正方向。

相位固定电源控制器70进行相位固定电源控制。相位固定电源控制是用于停止发动机10的转动的控制，其中根据电角度选择固定相位，并且开关元件411-416和424-136控制在所选定的固定相位中的电流流动方向。以这种方式，发动机10的励磁相位被固定。通过固定励磁相位，发动机10停止在与励磁相位对应的一定电角度。相位固定电源控制器70基于实际计数值cen选择固定相位和电力供给方向，使得发动机10停止在距从当前转子位置最接近的电角度。

相位固定电源控制是当角度偏差e等于或小于角度判定阈值e_th时执行的控制。当执行相位固定电源控制时，实际计数值cen和目标计数值cen*基本上彼此匹配。因此，通过停止在距当前转子位置最接近的可停止电角度，发动机10可以被停止在与目标计数值cen*基本匹配的位置处。对应于目标计数值cen*的电角度不同于发动机10在相位固定电源控制中所停在的电角度。然而，当减速器14的减速比(speedreductionratio)比较大时，这样的差异可能是可忽略的，由于上述差异仅仅会产生输出轴15的停止位置的小误差。

开关控制器75切换发动机10的控制状态。特别地，开关控制器75基于角度偏差e来切换是进行反馈控制还是相位固定电源控制。

开关控制器75根据控制状态将驱动信号输出到发动机驱动器41和42，以控制发动机10的驱动。

图8描述了发动机10、输出轴15和止动板21之间的关系。在图8中，部分(a)示出信号p1，部分(b)示出信号p2，部分(c)示出信号np1，部分(d)示出信号np2，部分(e)示出基于来自输出轴传感器16的信号的范围确定。部分(f)描绘了止动辊26的依照发动机10的转动的运动。图8描述了换挡范围从p范围切换到notp范围的情况。

在图8的部分(f)中，基于发动机10的转动，止动辊26越过止动板21的凹部22和23之间的顶部，从而从p范围凹部23移动到notp范围凹部22，即，如图8的部分(f)中的虚线箭头所示。在图8中，发动机10和输出轴15的转动方向被描述为在图的表面上的左右方向。在图8中，基于输出轴15和减速器14是一体成型的假设，在发动机轴105和减速器14之间可能存在一定量的游隙(即较小程度的移动)。然而，基于发动机轴105和减速器14是一体成型的假设，在减速器14和输出轴15之间也可能存在一定量的游隙。即使输出轴15和止动板21通过发动机10的转动而被驱动和转动从而将止动板21相对于止动辊26移动，仍简化了以下描述以描述止动辊26相对于发动机10的驱动的位置。

在图8中，如部分(a)至部分(d)所示，当输出轴15基于发动机10的转动而旋转时，当输出轴角达到角度a_p时，信号p1，p2从on切换为off，而当输出轴角度达到角度a_np时，信号np1和np2从off切换到on。虽然在图8中假设信号p1和p2同时从on切换到off，但信号p1的开关定时和信号p2的开关定时可能由于检测误差或被称为“边沿变化”或“边沿偏差”等类似的误差而不同。影响np1和np2信号的类似误差也可以被称为边沿变化或边沿偏差。

如图8的部分(e)所示，当p1和p2开关处于on状态并且np1和np2开关处于off状态时，如部分(a)-(d)所示，ecu50确定换挡范围在p范围内。当np1和np2开关处于on状态并且p1和p2开关处于off状态时，ecu50确定换挡范围处于notp范围。当p1，p2，np1和np2开关中的每一个都处于off状态时，换挡范围处于“未定义”或“未确定”范围。

如图8的部分(f)所示，减速器14设置在发动机轴105与输出轴15之间的位置，其中发动机轴105与输出轴15之间存在一定量的游隙，包括在发动机轴105和输出轴15之间的机构中的齿轮间隙(gearbacklash)。如上所述，本实施例的发动机10可以是dc无刷发动机。因此，当停止向发动机10的供电时，发动机轴105可能由于齿槽转矩或类似的力而在机构之间的游隙的限制以内转动。这样的转动和力可能导致发动机轴105与减速器14分离。

当发动机10在其中导致发动机轴105和减速器14之间的分离的分离状态下转动时，发动机10以单向转动状态(free-wheelingstate)转动，也就是说，发动机10的转动不会传递到输出轴15，直到发动机轴105与减速器14抵接为止，如图8的部分(f)中的箭头yg所示。

当电源开始时(即，当电源被启动而将换挡范围电源off状态切换到电源on状态时)，当发动机轴105的位置在可能无法确定的游隙范围内，或者当发动机10从抵接状态(其中发动机轴105和减速器彼此抵接或接触)起动时，发动机10可以以额外或“过剩”的量转动。

目标角度设定器53在检测信号p1，p2，np1，np2的边沿时，基于实际计数值cen来设定目标计数值cen*。

驱动控制过程，包括请求值设定过程，基于图9-12中所示的流程图来描述。当诸如点火开关等起动开关接通时，ecu50以预定的周期进行该过程。

在s101中，变速杆(未示出)由驾驶员操作，且ecu50确定驾驶员请求的换挡范围是从p范围变到notp范围还是从notp范围变到p范围。当驾驶员请求的换挡范围被确定为不从notp范围变到p范围或不从p范围变到notp范围时(s101：否)，过程进行到s103。当驾驶员请求的换挡范围被确定为从notp范围变到p范围或从p范围变到notp范围时(s101：是)，过程进行到s102。

在s102，目标角度设定器53将目标计数值cen*设定为默认值cen*_df。默认值cen*_df是基于凹部22和23之间的角度的值。

在s103，ecu50将电源标志设定为on，这表示向发动机10供给电力。电源标志的on-off处理可以由开关控制器75执行，或者可以由除了开关控制器75之外的一个或者多个部件来执行。

在s104，开关控制器75判定电源标志是否被接通。当电源标志被判定为关断时(s104：否)，过程进行到s105。当电源标志被判定为接通时(s104：是)，则过程进行到s200的目标角度校正过程。下面，参照图11和图12进一步详细说明s200的目标角度校正过程。

在s105，ecu50重置下面更详细描述的各种定时器和标志。

在s106，判定目标计数值cen*是否等于信号异常时间目标值cen*_err。当目标计数值cen*被判定为等于信号异常时间目标值cen*_err(s106：是)时，过程进行到s107。下面更详细地描述s107和s108的过程。当目标计数值cen*被判定为不等于信号异常时间目标值cen*_err(s106：否)时，过程进行到s109。

在s109，开关控制器75确定角度偏差e(其是目标计数值cen*和实际计数值cen之间的差)是否大于角度判定阈值e_th。这里使用的目标计数值cen*是默认值cen*_df或校正后目标计数值cen*_#。角度偏差e对应于目标角度和实际角度之间的差值。角度判定阈值e_th被设置为对应于接近零的预定值的多个计数(anumberofcounts)。例如，接近零可以是0.5度的机械角度。当角度偏差e被判定为等于或小于角度判定阈值e_th时(s109：否)，过程进行到s110。当角度偏差e被判定为大于角度判定阈值e_th时(s109：是)，则过程进行到s300。

在s300，开关控制器75选择反馈控制作为发动机10的控制状态。也就是说，当角度偏差e大于角度判定阈值e_th时，通过反馈发动机位置和发动机速度的反馈控制来控制发动机10。

反馈控制过程的部分示出于图10中。发动机10的速度状态在电源标志接通后立即设定为模式1(即，设定到加速状态)。

在s301，目标速度设定器62基于角度偏差e和电池电压v来设定目标发动机速度msp*。

在s302，反馈控制器60判定当前速度状态是否为模式1。当当前速度状态被判定为不是模式1时(s302：否)，过程进行到s304。当当前速度状态被判定为是模式1时(s302：是)，过程进行到s303。

在s303，反馈控制器60判定发动机速度msp是否大于目标发动机速度msp*。当发动机速度msp被判定为等于或小于目标发动机速度msp*时(s303：否)，过程进行到s306，并且模式1(即加速状态)被保持为速度状态。当发动机速度msp被判定为大于目标发动机速度msp*时(s303：是)，过程进行到s307，并且速度状态从模式1(即加速状态)改变为模式2(即稳定状态)。

在s304中，反馈控制器60判定当前速度状态是否为模式2。当当前速度状态被判定为不是模式2时(s304：否)(即，当当前速度状态被判定为模式3时)，过程进行到s308，并且模式3(即，减速状态)被保持为速度状态。当当前速度状态被判定为是模式2时(s304：是)，过程进行到s305。

在s305，反馈控制器60确定目标发动机速度的当前值是否比目标发动机速度msp*的先前值小。在图10中，目标发动机速度的当前值被称为msp*(n)，且将目标发动机速度msp*的先前值称为msp*(n-1)。当目标发动机速度msp*(n)的当前值被判定为等于或大于先前值msp*(n-1)时(s305：否)，过程进行到s307，并且将模式2(即，稳定状态)保持为速度状态。当目标发动机速度msp*(n)的当前值被判定为小于先前值msp*(n-1)时(s305：是)，过程进行到s308，并且速度状态从模式2(即稳定状态)改变到模式3(即减速状态)。

在s309，反馈控制器60判定发动机10的转速状态是否为模式1。当速度状态被判定为模式1时(s309：是)，过程进行到s310。当速度状态被判定为不是模式1(即，当速度状态为模式2或模式3时)(s309：否)，过程进行到s311。

在s310，fb值设定器63将发动机速度msp作为速度反馈值msp_fb输出到速度偏差计算器64。

在s311中，fb值设定器63向速度偏差计算器64输出作为速度反馈值msp_fb的速度相位超前值msp_pl。

在s312，控制器65计算fb占空比d_fb。

在s313，ff校正值计算器66根据速度状态计算ff占空比d_ff。

在s314，ff项校正器67将fb占空比d_fb和ff占空比d_ff相加，并计算占空比指令值d。

在s315，pwm信号发生器69在对占空比指令值d进行电压校正之后，基于占空比指令值生成pwm信号。因此，通过基于生成的pwm信号控制开关元件411-416和421-426的on-off操作来控制发动机10的驱动411。

可以通过使用发动机速度msp的差分值或通过使用其他方法来识别速度状态之间的区别。

参考图9所示，在s110中，开关控制器75将定时器值tc增量，定时器值tc是对相位固定电源控制的持续时间进行计时的定时器的计数值。

在s111，开关控制器75判定定时器值tc是否小于持续时间阈值tth。持续时间阈值tth是基于供电持续时间ta(在其期间相位固定电源控制持续)(例如，100ms)而设定的值。当判定定时器值tc小于持续时间阈值tth时(s111：是)，过程进行到s112。当定时器值tc被判定为等于或大于持续时间阈值tth时(s111：否)，过程进行到s113。

在s112，开关控制器75选择相位固定电源控制作为发动机10的控制状态。

在s113，其是在关于“是(i)在开始相位固定电源控制之后电源持续时间已经过去时，还是(ii)在启动(稍后提到的)电流限制控制之后限制持续时间td已经过去时”的判定之后进行，开关控制器75将发动机10的控制状态置于电源off控制中。在电源off控制中，关断发动机驱动器41和42的所有开关元件411-416和424-426的信号被输出到发动机驱动器41和42，并且开关元件411-416和421-426全部被关断。因此，在电源off控制时，不向发动机10供给电力。注意，由于在起动开关接通时发动机继电器46和47继续接通，所以发动机继电器46和47在电源off控制期间也被接通。ecu50将电源标志设定为off。

参考图11和图12，描述了目标校正过程。如本文所使用的，“#”表示p1、p2、np1或np2之一。

在s201中，目标角度设定器53基于信号p1来执行校正值计算。

在s202中，目标角度设定器53基于信号p2来执行校正值计算。

在s203中，目标角度设定器53基于信号np1来执行校正值计算。

在s204中，目标角度设定器53基于信号np2来执行校正值计算。

基于图12的流程图说明在s201-s204的校正值计算过程。下面的示例假设s201中的信号p1的校正值计算。也就是说，作为一个例子，图12的s251-s258中描述的过程假设#＝p1，但也可以将p1替换成p2、np1和np2中的任一个。

在s251中，目标角度设定器53确定是否检测到信号p1的边沿。当信号p1从on切换到off或从off到on时，确定已经检测到边沿。当确定信号p1的边沿没有被检测到时(s251：否)，不执行在s252的处理和后续过程，并且校正值计算过程结束。当在当前周期中结束该过程时，将噪声标志xnoiz_p1设置为“0”。下面将更详细地描述噪声标志xnoiz_#。当确定检测到信号p1的边沿时(s251：是)，则过程进行到s252。

在s252中，目标角度设定器53将边沿计数器edg_p1增量。边沿计数器edg_#是针对每个信号的计数器。

在s253中，目标角度设定器53确定发动机10的实际计数值cen当前是否在p1边沿检测窗口中。p1边沿检测窗口被设置为可以考虑p1信号的边沿变化/边沿偏差和发动机10的单向转动状态来检测信号p1的边沿的范围。当确定实际计数值cen不在p1边沿检测窗口中时(s253：否)，过程进行到s258。当确定实际计数值cen处于p1边沿检测窗口中时(s253：是)，过程进行到s254。

在s254中，目标角度设定器53判定边沿计数器edg_p1的计数值是否等于1。当边沿计数器edg_p1的计数值被判定为等于或大于2时(s254：否)，过程进行到s258。当边沿计数器edg_p1的计数值被判定为1时(s254：是)，过程进行到s255。

在s255，目标角度设定器53基于信号p1来计算校正后目标计数值cen*_p1。校正后目标计数值cen*_p1由等式1表示。

cen*_p1＝cen+ca_p1...(等式1)

等式1中的cen是发动机10的当前观察到的编码器计数值。

根据驾驶员请求的换挡范围来设定校正量ca_p1。更实际地，当从p范围切换到notp范围时使用的校正量ca_p1是基于信号p1的边沿检测中心与凹部22中心之间的角度的设计值。当从notp范围切换到p范围时使用的校正量ca_p1是基于信号p1的边沿检测中心与凹部23的中心之间的角度的设计值。

在s256中，目标角度设定器53判定在s255计算出的校正后目标计数值cen*_p1是否处于适当的范围内。当确定校正后目标计数值cen*_p1在适当的范围外时(s256：否)，过程进行到s258。当确定校正后目标计数值cen*_p1在适当的范围内时(s256：是)，过程进行到s257。

在s257中，目标角度设定器53将噪声标志xnoiz_p1设定为2。

在s258中，目标角度设定器53将噪声标志xnoiz_p1设定为1。在进行到s258之前计算校正后目标计数值cen*_p1的情况下，删去该值。

当未检测到信号p1的边沿时，假设xnoiz_p1＝0。在这种情况下，校正后目标计数值cen*_p1的计算尚未被执行。当p1信号发生噪声/信号抖动时，假设xnoiz＝1。在这种情况下，这样的值在已经计算了校正后目标计数值cen*_p1时被删去。当信号p1是正常的，也就是说，无噪声或无抖动的信号，并且在边沿检测窗口中检测到一个边沿时，则假设xnoiz＝1。在这种情况下，计算校正后目标计数值cen*_p1，其可以将被反映为并用作目标计数值cen*。

由于信号p1和信号p2具有相同的波形，信号p2的校正值计算过程与信号p1所使用的过程相同。当开关161和162中的每一个开关的检测精度与另一个开关不同时，边沿检测窗口的范围也可以从开关161到开关162不同。这同样适用于开关163和164。

由于信号np1是与信号p1不同的信号，因此边沿检测窗口的范围和校正量ca_np1的范围对于信号np1是不同的。信号np1的边沿检测窗口被设置为考虑到信号np1的边沿变化/偏差和单向转动而可能能够检测到信号np1的边沿的范围。

校正量ca_np1是根据驾驶员请求的换挡范围设定的值。当从p范围切换到notp范围时，校正量ca_np1是基于信号np1的边沿检测中心和凹部22的中心之间的角度的设计值。当从notp范围切换到p范围时的校正量ca_np1是基于信号np1的边沿检测中心和凹部23的中心之间的角度的设计值。

由于信号np1和信号np2具有相同的波形，信号np2的校正值计算过程可以与信号np1的校正值计算过程相同。

参考图11，在s205中，目标角度设定器53确定是否发现噪声标志xnoiz_#＝2。当确定发现噪声标志xnoiz_#＝2时(即，当校正后目标计数值cen*_#可以基于信号p1，p2，np1和np2中的至少一个进行正确计算时)(s205：是)，过程进行到s207。当确定没有发现噪声标志xnois_#＝2时(即，当校正后目标计数值cen*_#不能正确计算时)(s205：否)，过程进行到s206。

在s206中，目标角度设定器53确定是否发现噪声标志xnoiz_#＝0。当确定发现噪声标志xnoiz_#＝0时(即，当发现“边沿尚未检测到”信号时)(s206：是)，则过程进行到s208。即使在通过所有边沿检测窗口之后在s206中作出肯定确定，则过程也可以进行到s209。当确定没有发现噪声标志xnoiz_#＝0时(s206：否)，则过程进行到s209。

在s207，目标角度设定器53选择正确计算的校正后目标计数值cen*_#，并将所选择的值反映到目标计数值cen*。

当正确计算多个校正后目标计数值cen*_#时，可以选择正确计算的值中的任何一个。

假设正确地计算了基于所有信号p1，p2，np1和np2的校正后目标计数值cen*_#，当校正后目标计数值cen*_p1和cen*_p2之差“p”不同于校正后目标计数值cen*_np1和cen*_np2之差“np”时，假定具有两个差中较小者的一对信号比另一对更可靠。例如，如果校正后目标计数值cen*_p1和cen*_p2之间的差值p小于校正后目标计数值cen*_np1和cen*_np2之间的差值np，则信号p1和p2的可靠性为被认为比信号np1和np2的可靠性更高。在这种情况下，可以选择两个校正后目标计数值cen*_p1和cen*_p2中的一个，或者两者的平均值等等可以被选择。

当从p范围切换到notp范围时，可以以区分优先的方式选择校正后目标计数值cen*_np1和cen*_np2。类似地，当从notp范围切换到p范围时，可以以区分优先的方式选择校正后目标计数值cen*_p1和cen*_p2。

在s208中，目标角度设定器53将目标计数值cen*设定为默认值cen*_df。

在s209中，目标角度设定器53将目标计数值cen*设定为信号异常时间目标值cen*_err。

在s210，ecu50接通仪表板上的警告灯，向用户警告线控换挡系统1的异常、故障或错误。用户还可以通过声音被警告故障，例如作为警钟、闹铃或蜂鸣器，或通过其他警报方式。通过向用户提供警告，用户可以意识到他/她被请求将车辆带到维修店等。

参考图9，在s107，驱动控制器55基于信号异常时间目标值cen*_err(在这种情况下为目标计数值cen*)来执行电流限制控制。信号异常时间目标值cen*_err是大于目标值的值，该目标值用于在假定单向转动的转动的量为最大量时使发动机10切换至所请求的换挡范围。信号异常时间目标值cen*_err可设定为最大可设定值(例如“9999”)等。通过将目标计数值cen*设定为信号异常时间目标值cen*_err，发动机10被转动以使止动辊26接触壁225或壁235(如图8所示)。更实际地，当从p范围切换到notp范围时，止动辊26抵接或接触壁225，并且当从notp范围切换到p范围，止动辊26抵接或接触壁235。

驱动控制器55通过电流限制控制来限制发动机10的转速。在本实施例中，占空比被限制到预定的低速旋转值。通过执行当前的限制控制，当止动辊26接触壁225或235时的碰撞的冲击减小。

在s108，驱动控制器55确定在开始电流限制控制之后是否已经过去了限制持续时间td。限制持续时间td被设定为比当通过电流限制控制来控制发动机10时止动辊26达到预期凹部所花费的时间段更长的时间段。当确定在开始电流限制控制之后没有经过限制持续时间td时(s108：否)，重复s108的当前确定过程。当确定在开始电流限制控制之后已经过去了限制持续时间td(s108：是)，过程进行到s113，将发动机10的控制状态设定为电源off控制。

基于图13的时序图描述本实施例的驱动控制过程。在图13中，行(a)表示发动机角度，行(b)表示信号p，行(c)表示信号np，行(d)表示噪声标志xnoiz_p，行(e)表示噪声标志xnoiz_np，行(f)表示电源标志。发动机角度由图13的行(a)中的编码器13的计数值表示。

因为信号p1和信号p2基本上是双工系统信号，即具有相同波形的相同信号，它们被统称为图13的行(b)中的“信号p”。类似地，由于信号np1和信号np2是相同的双工系统信号，即具有相同波形的相同信号，它们被统一表示为图13的行(c)中的“信号np”。类似地，与信号p1相关联的噪声标志和与信号p2相关联的噪声标志被统一表示为噪声标志xnoiz_p，并且与信号np1相关联的噪声标志和与信号np2相关联的噪声标志被统一表示为噪音标志xnoiz_np。作为示例，图13示出了在检测窗口中正确检测到一个边沿的情况。

当在时刻t11驾驶员请求将换挡范围从p范围到切换到notp范围时，电源标志从off切换到on。开关控制器75将发动机10的控制状态从电源off控制切换到反馈控制，并且通过这样的控制使发动机10转动。在这样的定时，将目标计数值cen*设定为默认值cen*_df。

在时刻t12，信号p从on切换到off，检测出信号p的边沿。由于当实际计数值cen在p边沿检测窗口中时检测到该边沿，噪声标志xnoiz_p设置为2(即xnoiz_p＝2)，并且校正量ca_p被加到检测到边沿的时刻t12的实际计数值cen，并且计算校正后目标计数值cen*_p。此外，计算出的校正后目标计数值cen*_p被反映到目标计数值cen*。

在时刻t12，尚未发生np边沿检测窗口，并且尚未检测到信号np的边沿，因此噪声标志xnoiz_np为零或保持为零(即，xnoiz_np＝0)。

在时刻t13，信号np从off切换到on，并检测信号np的边沿。由于当实际计数值cen在np边沿检测窗口中时检测到该边沿，噪声标志xnoiz_np被设置为2(即，xnoiz_np＝2)，并且将校正量ca_np加到检测到边沿的时刻t13的实际计数值cen，并且计算校正后目标计数值cen*_np。校正后目标计数值cen*_np被选择并反映到目标计数值cen*。

基于角度偏差e，反馈控制和相位固定电源控制被切换，使得发动机10停止在目标计数值cen*。在切换到相位固定电源控制之后，在时刻t14，即，当已经过去供电持续时间ta时，电源标志被关断。

在本实施方式中，当角度偏差e等于或小于角度判定阈值e_th时，发动机10的控制状态从反馈控制切换到相位固定电源控制。通过执行相位固定供电，可以快速地停止发动机10。通过在供电持续时间ta内继续进行相位固定电源控制，可以安全地停止发动机10，并且可以基于用户请求的换挡范围将止动辊26适当地滚动到预期的凹部。

在本实施例中，由于dc无刷发动机用作发动机10，并且当角度偏差e大于角度判定阈值e_th时进行反馈控制，因此可以提高响应性。由于速度相位超前值msp_pl已经经历了相位超前滤波过程，其被用作当速度状态为稳定状态或减速状态时的反馈值，从而可以限制或阻止诸如摆动振荡等不希望的振荡。

在本实施例中，当对于信号p检测到多个边沿时，或当在p边沿检测窗口之外的位置处检测到边沿时，信号p可能受到噪声和/或抖动的影响。在这种情况下，使基于信号p对目标计数值cen*的校正无效。

类似地，当对于信号np检测到多个边沿时，或者当在np边沿检测窗口外检测到边沿时，信号np可能受到噪声和/或抖动的影响，并且使基于该信号np对目标计数值cen*的校正无效。

以这种方式，受到噪声影响的信号的目标计数值cen*的错误校正被限制或阻止。

在本实施例中，信号p和信号np分别被双工，并且可以基于总共四个信号来执行目标计数值cen*的校正。如果针对四个信号中的至少一个检测到正常边沿，则可以校正目标计数值cen*。在开始发动机10的驱动之后，在单向转动期间(即直到发动机轴105与减速器14抵接或接触)的发动机10的转动是基于目标计数值cen*(其是基于单向转动进行校正的)来控制的，从而能够适当地控制发动机10，并且能够将止动辊26适当地滚动到预定的凹部中。

当无法检测到任何信号的单个边沿时，执行壁抵接控制，其中以受限制的电流控制发动机10，使得止动辊26接触或抵接壁225或壁235。以这种方式，即使不能对所有信号执行边沿检测，仍然可以执行换挡范围的切换。

如上所述，换挡范围控制器40通过控制发动机10的驱动来切换换挡范围。

换挡范围控制器40设置有目标角度设定器53和驱动控制器55。

当输出轴15由发动机10可转动地驱动时，输出轴传感器16使多个开关161-164在输出轴15的与各个换挡范围对应的旋转位置处接通和关断。

目标角度设定器53从输出轴传感器16即从各个开关161-164获得信号p1，p2，np1，np2。目标角度设定器53可以根据信号p1，p2，np1和np2中的每一个对与所请求的换挡范围对应的目标计数值cen*进行校正和设定或者校正性地设定。

驱动控制器55基于目标计数值cen*来控制发动机10的驱动。

信号p1，p2，np1和np2中的每一个的上升沿或下降沿被检测为边沿。也就是说，各个信号p1，p2，np1和np2通过边沿来被识别，即被检测。

目标角度设定器53针对信号p1，p2，np1和np2中的每一个计算校正后目标计数值cen*_#。

更实际地，目标角度设定器53针对信号p1基于实际计数值cen计算出校正后目标计数值cen*_p1。cen是在边沿检测时当在p1边沿检测窗口中检测到合法数量的边沿(即本实施例中的1个边沿)时的发动机10的转动角度。p1边沿检测窗口是对应于信号p1的检测范围/窗口。当对于信号p1检测到超过合法数量的边沿时，或者当检测到的边沿是在p1边沿检测窗口外检测到的时，使得基于信号p1对目标计数值cen*的校正无效。

对于信号p2，np1和np2也是如此。

由于输出轴传感器16具有多个开关161-164，并且当至少一个信号p1，p2，np1和np2是正常的即无噪声时可以根据来自开关161-164的每个信号p1，p2，np1和np2来校正目标计数值cen*，可以适当地校正目标计数值cen*。

当超过合法数量的边沿被检测到时，或者当检测到的边沿是在检测窗口之外被检测到时，使得基于相应信号对目标计数值cen*的校正无效，从而针对受噪音影响的信号限制了对目标计数值cen*的错误校正。

当基于所有信号p1，p2，np1和np2对目标计数值cen*的校正无效时，目标角度设定器53将目标计数值cen*设置为信号异常时间目标值cen*_err。信号异常时间目标值cen*_err是比默认值cen*_df大的值，并根据换挡范围切换之前和之后的换挡范围进行设定。

驱动控制器55执行限制流向发动机10的电流的电流限制控制。当在开始电流限制控制之后已经经过了限制持续时间td时，驱动控制器55关断对发动机10的供电。

以这种方式，即使当噪声/抖动影响信号p1，p2，np1和np2时，仍然可以执行换挡范围的切换。

如本文所使用的，目标计数值cen*可以被称为“发动机角度目标值”，校正后目标计数值cen*_#可以被称为“校正后发动机角度目标值”，实际计数值cen可以被称为“发动机角度”。信号p1，p2，np1和np2可以被称为“输出轴信号”，并且边沿检测窗口可以被称为“检测范围”。

(其他实施例)

(目标校正过程)

在上述实施例中，当信号从on/off之一切换到另一个(即，on到off，或off到on)时，确定检测到边沿。在其他实施例中，当例如信号p从on切换到off时，例如预定次数地(例如，接连三次)连续检测到信号p的切换off时，例如可以确定检测到边沿。同样可适用于off到on切换和适用于信号np。当通过检测到预设次数的on或off来执行边沿检测时，基于首次检测到从on/off之一切换到另一个时的发动机角度来计算校正后目标计数值。

在上述实施例中，将边沿检测的合法数量设置为1。在其他实施例中，边沿检测的合法数量可以被设置为2以上。

在上述实施例中，每次检测到边沿时，发动机角度目标值被校正。在其他实施例中，当从p范围切换到notp范围时，在通过np边沿检测窗口之后，可以校正电动角度目标值。在其他实施例中，当从p范围切换到notp范围时，可以基于通过p边沿检测窗口之后的信号p来校正发动机角度目标值，并且可以基于通过np边沿检测窗口之后的信号np来校正发动机角度目标值。也就是说，基于在通过该输出轴信号的检测范围之后的某个输出轴信号来校正发动机角度目标值。对于从notp范围切换到p范围也是如此。

在上述实施例中，当通过所有输出轴信号对发动机角度目标值的校正无效时，将电动角度目标值设定为信号异常时间目标值，并且通过电流限制控制来驱动发动机。

在另一个实施例中，当通过所有输出轴信号对发动机角度目标值的校正无效时，在确定这种无效的情况下，发动机的电力供应被关断，并且也可以禁止换挡范围切换。

(输出轴传感器)

在上述实施例中，输出轴传感器设置有用于检测p范围的两个p开关和用于检测notp范围的两个np开关。在其他实施例中，用于各个换挡范围的开关可以仅为一个，或三个，或更多个。

(发动机)

在上述实施例中，发动机是永磁型三相无刷发动机。在另一个实施例中，发动机是诸如sr发动机等的任何类型的发动机。在上述实施例中，在发动机中设置了两组绕组。在另一个实施例中，可以为发动机仅设置一个绕组，或者也可以设置三组以上的绕组。除了上述实施方式所述的控制方法以外的控制方法可以用于控制发动机。

在上述实施例中，编码器用作检测发动机的转动角度的旋转角度传感器。在其他实施例中，可以使用诸如解算器(resolver)等的任何装置作为旋转角度传感器。

(范围切换机构)

在上述实施例中，在止动板上设有两个凹部。在其他实施例中，凹形凹部的数量可以是三个或更多个。当提供三个或更多个凹部时，可以提供输出轴传感器的相应数量的开关。

换挡范围切换机构，驻车锁定机构等可以与上述实施例不同。

各种变化和修改对于本领域技术人员将变得显而易见，并且这些改变、修改和总结方案将被理解为在所附权利要求限定的本公开的范围内。