控制设备和具有该控制设备的线控换档系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及一种用于控制电机的操作的控制设备和具有该控制设备的线控换档系统。
【背景技术】
[0002]常规上，在车辆控制技术中，根据车辆驾驶员的指示利用线控电路对改变车辆状态的致动器进行电控制的线控系统是已知的。例如，专利文献I教导了根据驾驶员的指示切换换挡杆的线控换档系统。在该系统中，控制具有无刷电机的致动器的操作，以通过可旋转地驱动换挡档位切换装置中的制动板改变换挡档位。
[0003]在根据专利文献I的线控换档系统中，基于与电机的旋转同步地在每预定角从用于输出脉冲信号的编码器的脉冲信号的计数值，当切换换挡档位时，通过旋转电机达到对应于目标档位的目标旋转位置将换挡档位切换至目标档位。此外，在根据专利文献I的线控换档系统中，在开始切换换挡档位的控制之前，即，在开始电机的正常驱动控制之前，系统使电机旋转直至制动板停止在可动范围内的限制位置为止，从而执行用于学习电机的标准位置的标准位置学习控制。当系统学习标准位置时，限制位置与电机的标准位置一致。因此，在这之后，系统可执行用于将电机朝着目标旋转位置旋转的正常驱动控制。
[0004]这里，当在根据对应于电压的负载比控制流经电机的各个相的电流的系统中执行标准位置学习控制时，即使电压相等，流经电机的绕组的各个相的电流也可根据由于温度变化和/或时间变化(chronological change)导致的绕组阻抗的变化而改变，从而电机的转矩改变。因此，会降低标准位置学习控制的精度。在根据专利文献I的系统中未考虑该观点。因此，在根据专利文献I的系统中，标准位置学习控制的精度可根据诸如温度变化或时间变化的条件变化而降低。
[0005]当执行标准位置学习控制时，流经绕组的电流受到限制以使得流经电机的绕组的各个相的电流之和达到预定电流范围内。因此，由温度变化或时间变化导致的各个相中的电流的变化受到限制，从而即使条件改变，标准位置学习控制的精度也提高。然而，当系统包括用于检测流经电机的绕组的各个相的电流之和的物理电路以及用于限制流经绕组的电流的物理电路时，如果电路损坏，则可不能正确地学习标准位置。
[0006](专利文献I)对应于 US 2006/0207373A1 的 JP-2004-308752-A
【发明内容】
[0007]本公开的一个目的是提供一种检测关于标准位置学习并具有高精度的标准位置学习控制的电路的操作异常的控制设备。本公开的另一目的是提供一种具有控制设备的线控换档系统。
[0008]根据本公开的第一方面，一种控制电机的控制设备，所述电机具有分别对应于多个相的多个绕组，并且被从电源供应电力以使得电机旋转，以旋转和驱动对象。所述控制设备包括:继电器，布置在电源与电机之间，当继电器导通时允许从电源至电机供电，并且当继电器截止时中断从电源至电机供电；多个开关装置，它们的每一个对应于多个相中的一个，当开关装置接通时允许对对应的绕组激励，并且当开关装置关断时中断对对应的绕组的激励；控制器，控制继电器和开关装置的导通和截止，从而控制器控制电机的操作；电流检测电路，其连接至流经绕组和开关装置的电流在此汇合的汇合点，并检测流经汇合点的电流；限流电路，限制流经各个绕组和各个开关装置的电流，以将通过电流检测电路检测到的电流的平均值保持在预定范围内；标准位置学习装置，按照限流电路限制流经各个绕组和各个开关装置的电流的方式学习电机的标准位置，并且控制器控制电机旋转直至对象停止在可动范围的极限位置为止；电压检测电路，检测施加至各个开关装置的电压；以及异常检测装置，当继电器导通并且开关装置全部关断时，该异常检测装置基于通过电压检测电路检测到的电压和通过电流检测电路检测到的电流来检测电流检测电路中的异常。
[0009]在本公开中，当学习到电机标准位置时，基于通过电流检测电路检测到的电流通过限流电路限制流经绕组和开关装置的电流，并且电机旋转。因此，通过温度变化和时间变化导致的各个相中的电流的变化以及电机的转矩的变化受到限制。因此，即使条件改变(例如，发生温度变化和时间变化)，也提高了标准位置的学习精度。
[0010]在本公开中，异常检测装置基于通过电压检测电路检测到的电压和通过电流检测电路检测到的电流来检测电流检测电路中的异常。因此，可避免在电流检测电路发生异常的条件下的标准位置学习操作。因此，限制了由于错误地学习标准位置导致电机中的错误操作和失去对电机的控制。
[0011]根据本公开的第二方面，一种线控换档系统包括:控制设备；电机，由控制设备控制；以及对象，通过电机旋转和驱动。对象具有可通过电机的操作切换的换挡档位。控制设备具有分别对应于多个相的多个绕组，并且从电源供电以使得电机旋转。控制设备包括:继电器，布置在电源与电机之间，当继电器导通时允许从电源至电机供电，并且当继电器截止时中断从电源至电机供电；多个开关装置，它们的每一个对应于多个相中的一个，当开关装置接通时允许对对应的绕组激励，并且当开关装置关断时中断对对应的绕组的激励；控制器，控制继电器和开关装置的导通和截止，从而控制器控制电机的操作；电流检测电路，连接至流经绕组和开关装置的电流在此汇合的汇合点，并且检测流经汇合点的电流；限流电路，限制流经各个绕组和各个开关装置的电流，以确保通过电流检测电路检测到的电流的平均值在预定范围内；标准位置学习装置，按照限流电路限制流经各个绕组和各个开关装置的电流的方式学习电机的标准位置，并且控制器控制电机旋转直至对象停止在可动范围的极限位置为止；电压检测电路，检测施加至各个开关装置的电压；以及异常检测装置，当继电器导通并且开关装置全部关断时，所述异常检测装置基于通过电压检测电路检测到的电压以及通过电流检测电路检测到的电流来检测电流检测电路中的异常。
[0012]在本公开中，即使条件改变(例如，发生温度变化和时间变化)，也提高标准位置的学习精度。此外，可避免在电流检测电路发生异常的条件下的标准位置学习操作。因此，限制了通过错误地学习的标准位置导致的电机中的错误操作和失去对电机的控制。
【附图说明】
[0013]从以下结合附图进行的详细描述中，本公开的以上和其它目的、特征和优点将变得更加清楚。在附图中:
[0014]图1是示出根据本公开的示例实施例的具有电控制设备的线控换档系统的图；
[0015]图2是示出图1中的换挡档位切换装置的透视图的图；
[0016]图3是示出涉及利用电控制设备的电机控制的处理的流程图；
[0017]图4是示出通过电控制设备执行的诊断结果与异常检测处理的检测值之间的关系的图；
[0018]图5是示出根据本公开的第二实施例的具有电控制设备的线控换档系统的图；以及
[0019]图6是示出根据本公开的第二实施例的通过电控制设备执行的诊断结果与异常检测处理的检测值之间的关系的图。
【具体实施方式】
[0020]将参照附图解释本公开的实施例。
[0021](实施例)
[0022]图1示出了根据示例实施例的控制设备和具有该控制设备的线控换档系统。
[0023]线控换档系统I包括致动器10、换挡档位切换装置30、作为控制设备的电控制单元(即，ECU) 60等。系统I与例如自动变速器3 —起安装在车辆上。系统I根据车辆驾驶员的指示驱动致动器10和换挡档位切换装置30，从而通过线控控制来切换自动变速器3的换挡档位。
[0024]致动器10包括壳体11、电机20、编码器12、减速器13和输出轴14。
[0025]在当前示例实施例中，电机20为例如开关磁阻电机(即，SR电机)，其为不用永磁体产生驱动力的三相驱动式无刷电机。电机20包括定子21、绕组22、转子23和电机轴24。
[0026]例如，定子21通过堆叠多块铁板而具有环形。定子21容纳在壳体11中以固定在壳体11中。定子21包括多个突出柱(protrus1n pole)，其朝着径向向内的方向突出，并且沿着圆周以等间隔布置。在当前实施例中，定子21包括十二个突出柱。
[0027]绕组22绕着定子21的突出柱缠绕。这里，各个绕组22对应于电机20的多个相之一(即，U相、V相和W相之一)。在当前实施例中，十二个绕组22中的四个绕组22对应于U相、V相和W相之一。
[0028]转子23通过堆叠多块铁板具有圆柱形形状。转子23可旋转地布置在定子21中。转子23包括多个突起，所述多个突起朝着径向向外的方向突出并沿着圆周以等间隔布置。在当前实施例中，转子23包括八个突起。
[0029]电机轴24在转子23的中心与转子23形成一体，并且电机轴24以及转子23是可旋转的。电机轴24由壳体11可旋转地支承。因此，转子23以及电机轴24可在定子21内旋转。
[0030]当按顺序切换对电机20中的各个相的绕组22的激励时，在定子21处产生旋转磁场，从而转子23旋转。
[0031]因此，当从作为车辆的电源的电池2供电时，电机20旋转。E⑶60通过切换从电池2供应的对各个相的绕组22的激励来控制电机20的驱动操作。
[0032]编码器12布置在致动器10的壳体11中。编码器12包括可与转子23 —体地旋转的磁体和安装在固定至壳体11的基底上的磁场检测Hall ICo Hall IC与磁体相对，并且检测磁通量产生单元通过Hall ICo在当前实施例中，编码器12根据电机20(即，转子23)的旋转角的变化输出A相脉冲信号和B相脉冲信号。
[0033]减速器13减慢旋转运动，即，电机20中的电机轴24的旋转速度，然后，经输出轴14输出减慢的旋转运动。因此，减速器13将旋转运动传递至换挡档位切换装置30。换挡档位切换装置30将从减速器13传递的旋转驱动力传递至手控阀4和驻车锁定机构50，如图2所示。
[0034]如图2所示，换挡档位切换装置30包括手控轴(manual shaft) 31、制动板32和制动弹簧34。手控轴31连接至致动器10的输出轴14。轴31通过电机20的旋转驱动力被驱动和旋转。制动板32从手控轴31朝着径向向外的方向突出。制动板32与手控轴31形成一体。因此，手控轴31以及制动板32通过致动器10旋转和驱动。制动板32对应于驱动对象。
[0035]销33形成在制动板32上，并且销33朝着与手控轴31平行的方向突出。销33连接至手控阀4。因此，当制动板32与手控轴31 —起旋转时，手控阀4以往复运动沿着轴向运动。具体地说，换挡档位切换装置30将致动器10的旋转运动转换为直线运动，然后将直线运动传递至手控阀4。
[0036]制动板32包括沿着径向位于外周边上的凹部41-44。凹部41沿着旋转方向形成在制动板32上的一端。凹部44沿着旋转方向形成在制动板32上的另一端。凹部42、43形成在凹部41、44之间。
[0037]在当前实施例中，凹部41对应于自动变速器3中的换挡档位的P档(即，驻车档位)。凹部42对应于R档(即，倒车档位)。凹部43对应于自动变速器3中的换挡档位的N档(即，空档档位)。凹部44对应于D档(即，驱动档位)。
[0038]制动弹簧34是弹性可变形的。制动弹簧34具有在所述弹簧34的顶端上的制动辊35作为限制器。制动弹簧34将制动辊35朝着制动板32的中心(对应于手控轴31的中心)推压。当沿着旋转方向的预定旋转力经手控轴31施加至制动板