CN1801597A - 电动机控制装置 - Google Patents

Abstract

在得到旋转传动系统的游隙量之前，为了选择档位，执行过冲控制过程，以使得电动机的角位移超出目标档位置，然后反转电动机。电动机的角位移超出目标档位一个超出量，该超出量与电动机被反转的量相同。过冲量被设置为旋转传动系统的设计游隙量的最大值。在得到游隙量之后，为了选择档位，根据得到的游隙量和电动机旋转的方向建立目标数，并且电动机停止在编码器脉冲数与目标数一致的位置，而不执行过冲控制过程。

Description

电动机控制装置

相关申请的交叉引用

本申请基于并要求2004年11月2日申请的在先日本专利申请No.2004-318644的优先权，该申请的全部内容在这里被结合用作参考。

技术领域

本发明涉及一种用于控制电动机的角位移的电动机控制装置，该电动机选择被控目标的操作位置。

背景技术

为了满足更好的空间节省能力、改进组装性能以及增加控制力的需要，汽车和其它设备上越来越多的机械系统近年来已经被电动机操作系统所代替。例如，日本专利公开No.2002-323127公开了一种在车辆上使用的用于自动变速箱的电动机操作的选档机构。该公开的电动机操作的选档机构具有通过减速器连接到电动机的旋转轴的输出轴。选档机构由输出轴操作以选择自动变速箱的选档范围。电动机与旋转角检测器(也就是编码器)相结合，用于检测电动机的角位移或旋转角度。为了选择期望的档位，电动机被通电以使旋转轴基于来自编码器的输出脉冲数而旋转到对应于期望档位的目标位置，从而将自动变速箱转换到期望的档位。

通过例如减速器等等的旋转传动系统，用于控制目标的电动机的角位移或旋转角被转换成被控目标的角位移，也就是，选档机构的可控变量。旋转传动系统由各种分立元件组成，并且在这些元件之间具有游隙或无效行程。例如，在减速机构的齿轮之间具有游隙或无效行程。如果在减速机构的旋转轴的端部的具有非圆截面(如矩形截面、D形截面等等)的接合处，被装配入被控目标的连接轴中的孔中，那么需要在接合处以及孔的内表面之间提供间隙以允许接合处容易被装配进孔中。因此，由于用于将电动机的角位移传送为被控目标的角位移的旋转传动系统具有游隙或无效行程，所以即使电动机的角位移基于旋转角检测器所检测的角位移而被精确的控制，所得到的被控目标的连接轴的角位移(也就是，所得到的选档机构的受控变量)也会出现误差，该误差对应于旋转传动系统的游隙或无效行程。结果，选档机构的受控变量不能被准确的控制。

考虑到上述的缺点，已经提出了一种这样的技术，用于在撞击控制下对电动机供能，直到选档机构的可移动元件撞到其可移动范围的限制位置，也就是，撞击到选档机构的壁，从而获取旋转传动系统中包含的游隙量，并且根据获得的游隙量来设置或者修正目标位置，如日本专利公开No.2004-23932中公开的内容。

根据所公开的观点，在选档机构的可移动元件撞到其可移动范围的限制位置中之后，也就是，在撞击控制下撞到选档机构的壁之后，在撞击控制下也使可移动元件撞到可移动范围的另一个限制位置，也就是，选档机构的另一个壁。当电动机从限制位置的一个位置到另一位置被供能时，从编码器输出的脉冲被计数以测量选档机构的可移动范围。选档机构的测出的可移动范围与选档机构的设计可移动范围之间的差作为旋转传动系统中的游隙量。

日本专利公开No.2004-23932中公开的选档机构具有两个档位，也就是停车档和不停车档。在发动机起动之后，当选档机构将传动转换成停车档或者不停车档时，停车档的撞击控制和不停车档的撞击控制被连续执行以得到旋转传动系统中的游隙量。

但是，如果选档机构将传动转换成四个档，也就是，停车档(P档)、倒车档(R档)、空档(N档)以及驱动档(D档)，然后为了得到旋转传动系统中的游隙量，执行P档的撞击控制，然后当传动连续转换成P、R、N和D档时，需要执行D档的撞击控制。当选档机构在P、R和N档之间转换传动时，不能执行D档的撞击控制。这是因为发动机在运行时传动被自动转换成与司机的意愿相违背的D档，车辆会出现不希望的移动。结果，直到司机将换档杆移动到D档，才能得到旋转传动系统的游隙量，并且选档机构的受控变量会出现误差，该误差对应于旋转传动系统的游隙或无效行程。结果，选档机构可能不能基于司机操作的换档杆来选择期望的档位。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种具有旋转传动系统的电动机控制装置，具有游隙或无效行程的该旋转传动系统用来将电动机的角位移传送给被控目标，即使在得到旋转传动系统的游隙量之前，电动机控制装置也能够精确的控制被控目标的受控变量而不受旋转传动系统的游隙或无效行程的影响，从而使得被控目标的操作位置可以更加精确地被选择。

如果用于将电动机的角位移传送给被控目标的旋转传动系统具有游隙或者无效行程，那么当电动机开始旋转时，电动机会空转，直到旋转传动系统的游隙消除，然后电动机的旋转被传送给被控目标。因此，当电动机简单的旋转到对应于被控目标的操作位置的目标位置时，被控目标的受控变量会出现不足，该不足对应于其开始旋转时电动机的无效行程(游隙量)。

根据本发明，电动机控制装置控制作为致动器的电动机的角位移，该电动机用于选择被控目标的操作位置。为了选择被控目标的操作位置中的一个位置，控制器执行过冲控制过程，以使电动机的角位移超过对应于被控目标的操作位置的目标位置，然后使电动机反转。在电动机开始旋转时，即使直到旋转传动系统的游隙或无效行程被消除时电动机才空转，在电动机开始旋转时，根据过冲控制过程，电动机也会旋转一个对应于无效行程量的额外的角度(也就是游隙量)，从而使其可以将被控目标转换到目标操作位置。当电动机从过冲位置往回旋转时，电动机只能空转一个对应于旋转传动系统的游隙或无效行程的角度，而不会将被控目标往回移动。因此，即使在得到旋转传动系统的游隙量之前，被控目标的操作量也可以被高度精确地控制而不受到旋转传动系统中的游隙或无效行程的影响。改变被控目标的操作位置的精确度因此被增加了。

电动机的角位移可超过目标位置的过冲量与电动机被反转的反转量相同。如果电动机的过冲量大于旋转传动系统的实际游隙量，那么被控目标的操作位置超过目标位置的量为过冲量和游隙量之间的差。但是，由于过冲量和反转量被设置为相同的值，所以由于电动机的反转，被控目标的操作位置会可靠地返回目标位置。

如果电动机的过冲量小于旋转传动系统中的游隙量，那么电动机的过冲量小于电动机开始时的无效行程量，导致被控目标的操作量的不足。相反的，如果电动机的过冲量太大，则由于过冲控制过程，选择被控目标的操作位置的延时可能变得不能忽略。

电动机控制装置还可以包括用于将电动机的角位移传送给被控目标的旋转传动系统，该旋转传动系统包括游隙量，并且电动机的角位移会超出目标位置一个量，该量等于或大于旋转传动系统的游隙量的最大值。根据这样的设置，电动机的过冲量在所有时刻都大于电动机开始旋转时的无效行程量(游隙量)。结果，被控目标的操作位置可以可靠地转换到目标位置，并且由于过冲控制过程而产生的选择被控目标的操作位置的任意延时被最小化。

电动机控制装置还可以包括用于将电动机的角位移传送给被控目标的旋转传动系统以及一个获取单元，该旋转传动系统包括游隙量，该获取单元通过旋转电动机直到旋转传动系统的可移动元件撞到被控目标的可移动范围的限制位置，来获取旋转传动系统中的游隙量。在获取单元得到旋转传动系统的游隙量之前，控制器可以执行用于选择被控目标的一个操作位置的过冲控制过程，并且在获取单元得到旋转传动系统的游隙量之后，控制器可以根据得到的游隙量和电动机旋转的方向来建立目标位置，并且在目标位置停止电动机，以选择被控目标的操作位置之一，而不执行过冲控制过程。根据这样的设置，过冲控制过程仅在得到游隙量之前执行，并且在得到游隙量之后不执行。因此，可以良好的响应来选择被控目标的操作位置。

如果电动机的旋转方向和过冲控制过程的反转动作的方向相同，那么由于旋转传动系统的游隙从电动机开始旋转时就被消除，所以电动机在开始旋转时不空转，并且电动机的角位移或旋转角度完全被转换成被控目标的操作量的角位移或旋转角度。

考虑到上述内容，如果电动机的旋转方向与前一过冲控制过程中电动机被反转的方向相同，那么控制器可以控制电动机的角位移，以达到对应于被控目标的操作位置之一的目标位置，而不执行过冲控制过程。因此，如果电动机旋转的方向与前一过冲控制过程中电动机被反转的方向相同，那么不执行过冲控制过程，从而允许以良好的响应来选择被控目标的操作位置。

本发明的原理可以应用到具有作为致动器的电动机的各种位置选择装置。例如，本发明可以应用到其中电动机操作用于选择在车辆上使用的自动传动的档位的选档机构的系统。根据本发明的电动机操作的选档机构是高度可靠的。

根据以下通过例子的方式、结合说明本发明的优选实施例的附图进行的描述，本发明的上述和其它目的、特征以及优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的选档机构的透视图；

图2是用于控制选档机构的控制系统的方框图；

图3是制动杆中的固定凹槽与棘爪簧的接合棒之间的关系的放大分解侧视图；

图4是用于在得到旋转传动系统的游隙量之前将档位从P档改变到R档的控制过程的示图；

图5是用于在得到旋转传动系统的游隙量之前将档位在P、R和N档之间改变的控制过程的时序图；

图6是用于在得到旋转传动系统的游隙量之前将档位从P档改变到D档的控制过程的时序图；

图7是得到游隙量的过程的流程图；以及

图8至图10是目标数设置过程的流程图。

具体实施方式

下面将参考图1和图2首先描述根据本发明的一个实施例的选档机构11。选档机构11用来选择车辆上的自动变速箱12的停车档(P档)、倒车档(R档)、空档(N档)以及驱动档(D档)。选档机构11可连接到作为驱动源的电动机13，该电动机可以包括例如开关磁阻电机(SR电动机)等等的同步电动机。电动机13结合具有连接到输出轴15的旋转轴的减速器14(见图2)，该输出轴15连接到用于检测输出轴15的角位移或者旋转角的输出轴传感器16。输出轴传感器16包括旋转角传感器，例如，电位器，该旋转角传感器的输出轴根据连接到减速机构14的输出轴15的角位移或者旋转角而线性地改变。输出轴15的当前角位移或者旋转角以及自动变速箱12的当前的档位，即P、R、N和D档之一，可以基于输出轴传感器16的输出电压来确定。

用于控制自动变速箱12的液压回路中的手动阀17的制动杆18被固定到输出轴15。对于制动杆18，其被固定在L形停车杆19的一端，该停车联锁机构在它的一端具有一个相对于锁杆21固定的锥体20。锁杆21根据相对于锁杆21的锥体20的位置，可与轴22成垂直角度移动，用于选择性地锁定和解锁停车联锁机构23。停车联锁机构23安装在自动变速箱12的输出轴上。当停车联锁机构23被锁杆21锁定时，车辆的驱动轮相对于旋转方向被锁定，从而停止车辆。

制动杆18连接到手动阀17的滑阀24。当电动机13角向地移动输出轴15和制动杆25时，手动阀17的受控变量，也就是，滑阀24的位置，被改变以使自动变速箱12选择P、R、N和D档中的任一档位。制动杆18具有连续限定在外部弓形边缘内的四个固定凹槽25(见图3)，用于选择性地将滑阀24保持在分别对应于P、R、N和D档的位置。

用于选择性地将制动杆18保持在角向间隔的位置的棘爪簧26被固定安装在手动阀17上，其中角向间隔的位置分别对应于P、R、N和D档。棘爪簧26在它的远端具有接合杆27，该接合杆选择性地装配到固定凹槽25中。当接合杆27装配到对应于期望的档位的制动杆18中的一个固定凹槽25中时，制动杆18被保持在对应于档位的旋转角上，并且滑阀24被固定在对应于档位的位置中。

在P档，停车杆19朝向锁定杆21移动，使得锥体20的较大的直径部分提升锁定杆21，直到锁定杆21的齿21a装配到停车联锁机构23的齿轮之间的槽中，停车联锁机构23在其上被锁住。自动变速箱12的输出轴以及车辆的驱动轮被锁住以停止车辆。

在除了P档以外的档位中，停车杆19被从锁定杆21移走，将锥体20的较大直径部分从较低的锁定杆21移走。锁杆21的齿21a现在与停车联锁机构23脱离，停车联锁机构23被从其上解锁。自动变速箱12的输出轴和车辆的驱动轮现在被解锁以允许车辆启动。

电动机13与编码器31结合，用于检测电动机13的转子的角位移或者旋转角度。编码器31包括例如磁致编码器。编码器31在A、B和Z相输出脉冲信号给档位控制器32，档位控制器32和电动机13的转子的旋转同步。档位控制器32具有用于计数从编码器31输出的A相和B相信号的正向边缘和反向边缘的ECU33。根据编码器脉冲计数，ECU33控制电动机驱动器34、35，以预定顺序接通电动机13的被供能的相位来旋转电动机13的转子。

转子旋转的方向是基于A相和B相信号产生的顺序确定的。当电动机13的转子以正常的方向旋转时，也就是，将P档转换成D档的方向时，ECU33增加计数脉冲。当电动机13的转子以反向旋转时，也就是，从D档转换成P档的方向时，ECU33减少计数脉冲。因此，不论转子以正常方向还是反方向旋转，编码器脉冲计数和电动机13的角位移或者旋转角彼此是匹配的。因此，不论转子以正常方向还是反方向旋转，电动机13的角位移或者旋转角度都基于编码器脉冲计数被检测，并且对应于被检测的角位移或者旋转角度的相位的电动机绕组被激活，以旋转电动机13的转子。编码器31的Z相信号被用来检测电动机13的转子的参考旋转角度。

电动机13的角位移或者旋转角度通过旋转传动机构被转换成选档机构11的受控变量，也就是，停车杆19的滑动距离，其中旋转传动机构包括减速器14、输出轴15、制动杆18等等。在旋转传动机构的这些部件之间存在游隙或无效行程。例如，在减速机构14的齿轮之间具有游隙或齿隙。如果在电动机13的旋转轴的端部具有非圆截面的接合处被装配到输出轴15的孔内，那么需要在该接合处和孔的内表面之间提供间隙，以使接合处容易地装配入孔内。

如图3所示，当棘爪簧26的接合杆27被装配入P档和D档中的制动杆18的保持凹槽25其中之一时，在接合杆27和保持凹槽25的侧壁之间具有小间隙或者无效行程。由于用于将电动机13的角位移或者旋转角转换成选档机构11的受控变量的旋转传动机构(也就是停车杆19的滑动距离)因部件之间的齿隙或者间隙而具有游隙或无效行程，所以，即使当电动机13的角位移或者旋转角度基于编码器脉冲计数而被精确的控制，所得到的选档机构11的受控变量也会出现误差，该误差与旋转传动系统的游隙或无效行程相匹配。结果，选档机构11的受控变量不能被精确的控制。

根据本实施例，ECU33具有得到包含在旋转传动机构中的游隙量的功能(获取能力)。具体而言，为了得到旋转传动机构中的游隙量，“P档撞壁控制”过程被执行，以在相反的方向旋转电动机13，直到棘爪簧26的接合杆27在选档机构11的可移动范围的P档附近的限制位置撞到P档保持凹槽27的侧壁(以下称为“P档壁”)，从而获得P档壁的位置处的编码器脉冲计数Np(P档位置的获取值)，并且“N档撞壁控制”过程被执行，以在正常方向旋转电动机13，直到棘爪簧26的接合杆27在选档机构11的可移动档的D档附近的限制位置撞到D档保持槽27的侧壁(以下称为“D档壁”)，从而获得D档壁位置上的编码器脉冲计数Nds(D档位置的获得值)。以后，在D档壁位置处的编码器脉冲计数Nds和在P档壁位置处的编码器脉冲计数Np之间的差(Nds-Np)被确定为选档机构11的可移动范围的测量值，并且然后可移动范围的测量值和选档机构11设计的可移动范围之间的差被作为旋转传动系统的游隙量。结果是，为了将电动机13旋转到目标位置(目标数)，目标位置根据所获得的旋转传动系统的游隙量和电动机13旋转的方向而被确定。根据这个过程，即使旋转传动系统包含游隙或无效行程，也可能建立包含游隙或无效行程的目标位置，并且精确地控制选档机构11的受控变量。

根据本实施例的选档机构11选择了四个档位，也就是P、R、N和D档。因此，为了获得旋转传动系统的游隙量，P档撞壁控制过程被执行，并且当传动被连续转换成P、R、N和D档时，D档撞壁控制过程需要被执行。当发动机开始运行之后，选档机构在P、R和N档之间转换时，D档撞壁控制过程不能被执行。这是因为如果传动违反司机的意志而自动转换到D档，同时发动机处于运行状态，那么车辆将会不期望地运行。结果是，直到司机将换档杆移动到D档，旋转传动系统的游隙量也不能得到，并且换档选择机构11的受控变量会出现误差，该误差与旋转传动系统的游隙或无效行程对应。结果，选档机构11可能不能基于司机所操作的换档杆选择期望的档位。

根据本实施例，在得到旋转传动系统的游隙量之前，当档位将被选定时，执行过冲控制过程，以使电动机13的转子的角位置超过预期的目标档位，然后反转转子。电动机13超出目标档位的量(过冲量)以及电动机13反转的量(反转量)被设置为相同的值。过冲量被设置成旋转传动系统的设计游隙量的最大值ΔGmax。在得到旋转传动系统的游隙量之后，当档位将被选定时，根据得到的游隙量和电动机13旋转的方向建立目标数(目标位置)，并且不使电动机13超过预期的目标档位，但是当编码器脉冲计数达到目标数时电动机停止。

下面将参考图4至图6，描述在得到旋转传动系统的游隙量之前，用于在P档和N档之间改变档位的控制过程。通常，当车辆的点火开关接通时，也就是，当车辆的发动机开始运行时，自动传动器12的换档杆位于P档(目标档位是P档)。因此，在点火开关接通之后，P档撞壁控制过程立即执行，以使电动机13反转，直到棘爪簧26的接合杆27撞到P档壁，以确定P档壁位置处的编码器脉冲计数Np(得到的P档位置的值)。

之后，在图5中的时间t1，当换档杆从P档移动到R档，并且目标档位转换到R档时，目标数被设置为一个值(Np+Nr+ΔGmax)，该值表示R档的设计目标数(Np+Nr)和过冲值ΔGmax的总和。过冲值ΔGmax被设置为旋转传动系统的设计游隙量的最大值。电动机13现在以正常的方向从P档旋转到R档，并且制动杆18的操作位置达到R档的固有目标位置。电动机13的角位置超过R档的固有目标位置。

在时间t2，也就是电动机13的过冲动作完成的时间，目标数被重置为R档的固有目标数(Np+Nr)。电动机13的角位置现在由过冲量ΔGmax(旋转传动系统的设计游隙量的最大值)反转。这时，制动杆18不往回转换，并且通过旋转传动系统的游隙或无效行程仅仅使电动机13空转。

如果电动机13的过冲量ΔGmax大于旋转传动系统的实际游隙量，那么制动杆18超出目标位置，超出量为过冲值ΔGmax和游隙量之间的差值。但是，由于过冲量ΔGmax和反转量被设置为相同的值，所以由于电动机13的反转，制动杆18的操作位置可靠地返回到目标位置。

接着，在图5所示的时间t3，当换档杆从R档移动到N档，并且目标档位转换到N档时，目标数被设置为一个值(Np+Nn+ΔGmax)，该值表示N档的设计目标数(Np+Nn)和过冲量ΔGmax的总和。电动机13现在在正常方向从R档旋转到N档，并且制动杆18的操作位置达到N档的固有目标位置。电动机13的角位置超过N档的固有的目标位置。

在时间t4，也就是电动机13的过冲动作完成的时间，目标数被重置为N档的固有目标数(Np+Nn)。电动机13的角位置现在由过冲量ΔGmax(旋转传动系统的设计游隙量的最大值)反转。这时，制动杆18不往回转换，并且通过旋转传动系统的游隙或无效行程，仅仅使电动机13空转。

随后，在图5所示的时间t5，当换档杆从N档移动到R档，并且目标档位转换到R档时，目标数被设置为R档的目标数(Np+Nr)。由于电动机13被反转从而将自动传动器12从N档转换到R档，所以电动机13的旋转方向与过冲控制过程的反转动作的方向相同。在这个旋转方向中，当旋转传动系统的游隙从电动机13旋转的开始消除时，电动机13从其旋转的开始不空转，并且电动机13的角位移或者旋转角度完全被转换成制动杆18的角位移或旋转角度。结果是，当自动传动器12从N档转换成R档时，例如，在电动机13的反方向，目标数被设置而不增加过冲量ΔGmax，也就是，不执行过冲控制过程。电动机13在反方向从N档旋转到R档，并且当制动杆18的操作位置达到R档的固有目标位置时电动机停止。

随后，在图5所示的时间t6，当换档杆从R档移动到P档，并且目标档位转换到P档时，目标数被设置为P档的目标数Np，而不增加过冲量ΔGmax。电动机13在反方向从R档旋转到P档，并且档制动杆18的操作位置达到P档的固有目标位置时，也就是达到P档壁位置时，电动机停止。

随后，在图7所示的时间t11，当换档杆从P档移动到D档，并且目标档位转换到D档时，目标数被设置为一个值(Np+Nd+ΔGmax)，该值表示D档的设计目标数(Np+Nd)和过冲量ΔGmax的总和。电动机13现在在正常方向从P档旋转到D档，并且制动杆18的操作位置达到D档的固有目标位置。电动机13的角位置超过D档的固有目标位置。

随后，在图7所示的时间t12，D档撞壁控制过程被执行。在D档撞壁控制过程中，目标数被设置为最大值，并且电动机13在正常方向旋转。棘爪簧26的接合杆27撞到D档壁，以确定D档壁的位置的编码器脉冲计数Nds(在D档的位置得到的值)。之后，D档壁的位置处的编码器脉冲数Nds和P档壁的位置处的编码器脉冲数Np之间的差(Nds-Np)被确定为选档机构11的可移动范围的测量值。然后，根据下面所示的等式，得到可移动范围的测量值(Nds-Np)与选档机构11的设计可移动范围ΔNs的差作为旋转传动系统的游隙量ΔG。旋转传动系统中得到的游隙量ΔG存储在ECU33的存储器中。

        ΔG＝(Nds-Np)-ΔNs

在时间t13，也就是当得到游隙量ΔG时，目标数被设置为(Np+Nd+ΔG)，该值表示D档的设计目标数(Np+Nd)与获得的游隙量ΔG的总和。电动机13现在被反转，以使制动杆18的操作位置返回到D档的固有目标位置。

上述用于改变档位的控制过程根据图7至图10所示的过程由ECU33执行。下面将描述图7至图10所示过程的细节。

图7示出了以8ms的循环周期执行的游隙量获取程序，例如，在点火开关接通之后。当游隙量获取程序被激活时，在步骤101中确定游隙量获取完成标志Xg是否是ON(表示得到游隙量完成之后的状态)。如果游隙量获取完成标志Xg为ON，那么不再执行下面的过程，并且当前程序结束。因此，当点火开关接通时，游隙量获取程序仅仅执行一次。游隙量获取完成标志Xg由初始化程序(未示出)重置到OFF，该初始化程序在点火开关接通之后立即执行。

如果在步骤100中判断游隙量获取完成标志Xg为OFF(表示得到游隙量完成之前的状态)，则控制过程前进到步骤102。在步骤102中，确定目标档位是否为P档以及P档撞壁控制完成标志Xp是否为OFF(表示P档撞壁控制过程完成之前的状态)。如果在步骤102中答案为“是”，那么控制过程前进到步骤103，在步骤103中，执行P档撞壁控制过程，并且在P档壁位置处的编码器脉冲数Np(在P档的位置处的得到值)被存储在ECU33的存储器中。

如果在步骤102中答案为“否”，那么控制过程跳到步骤104。在步骤104中，确定目标档位是否是D档以及D档撞壁控制完成标志Xd是否为OFF(表示D档撞壁控制过程完成之前的状态)。如果在步骤104中答案为“是”，那么控制过程前进到步骤105，在步骤105中，执行D档撞壁控制过程，并且D档壁位置处的编码器脉冲数Nds(在D档的位置所得到的值)被存储在ECU33的存储器中。

此后，控制过程前进到步骤106以确定P档撞壁控制过程和D档撞壁控制过程是否都已经完成，也就是，P档撞壁控制完成标志Xp和D档撞壁控制完成标志Xd是否为ON。如果P档撞壁控制过程和D档撞壁控制过程之一还没有完成，那么不执行随后的过程，并且结束当前的程序。

如果P档撞壁控制过程和D档撞壁控制过程都已经完成，那么控制过程前进到步骤107，在步骤107中，利用在P档位的位置处得到的值Np和D档位的位置处得到的值Nds，计算电动机13的可移动范围(也就是制动杆18从P档壁到D档壁的可移动范围)的测量值ΔNact，如下：

        ΔNact＝Nds-Np

然后，控制过程前进到步骤108，在步骤108中，根据下面所示的等式，得到电动机13的可移动范围的测量值Δnact(也就是制动杆18的可移动范围)与设计的可移动范围ΔNs的差作为旋转传动系统的游隙量ΔG，并将其存储在ECU33的存储器中。

        ΔG＝ΔNact-ΔNs

设计的可移动范围ΔNs可以基于设计数据来计算，或者可以包括大批量生产时的电动机13和制动杆18的可移动范围的中心值，也就是，标准电动机13和标准制动杆18的可移动范围的测量值。

然后，控制过程前进到步骤109，在步骤109中，游隙量获取完成标志Xg被设置为ON，表示游隙量已经得到。然后，当前的程序设置为结束。

图8至图10示出了目标数设置程序。目标数设置程序以8ms的循环周期执行，例如，在点火开关接通之后。当目标数设置程序被激活时，在步骤201中确定P档撞壁控制过程和D档撞壁控制过程之一是否在执行。如果判断P档撞壁控制过程和D档撞壁控制过程之一在执行，那么控制过程前进到步骤202，在步骤202中，目标数Acnt被设置为撞击控制目标数Ag。当P档撞壁控制过程在执行时，撞击控制目标数Ag被设置为最小值，也就是，用于使接合杆27可靠地撞到P档壁的值，并且当D档壁控制过程在执行时，该目标数被设置为最大值，也就是，使接合杆27可靠地撞到D档壁的值。

如果在步骤201中判断P档撞壁控制过程和D档撞壁控制过程没有一个在被执行，那么控制过程前进到步骤203以确定目标档位是否是P档。如果判断目标档位是P档，那么控制过程前进到步骤204以确定P档撞壁控制过程是否完成，也就是P档撞壁控制完成标志Xp是否为ON。如果判断出P档撞壁控制过程完成，那么控制过程前进到步骤205，在步骤205中，目标数Acnt被设置为在P档的位置处得到的值Np，如下所示：

        Acnt＝Np

如果判断P档撞壁控制过程没有完成(步骤204中答案为“否”)，那么控制过程前进到步骤206，在步骤206中，目标数Acnt被设置为“0”，该值是P档位的临时目标数。

如果在步骤203中判断目标档位不是P档，那么控制过程前进到图9所示的步骤207。在步骤207中，确定目标档位是否是R档。如果目标档位是R档，那么控制过程前进到步骤208，以确定电动机13的旋转方向是否是正常方向，也就是从P档到R档的方向。如果判断电动机13的旋转方向是正常方向，也就是从P档到R档的方向，那么控制过程前进到步骤209，以确定游隙量获取完成标志Xg是否为ON(表示得到游隙量完成)。如果判断出游隙量获取完成标志Xg为ON，那么控制过程前进到步骤201，在步骤201中，目标数Acnt被设置为表示R档的设计目标数(Np+Nr)和旋转传动系统的得到的游隙量ΔG的总和的值，如下：

        Acnt＝Np+Nr+ΔG

其中Np表示P档壁的位置处的获得值，Nr表示P档和R档之间的编码器脉冲数。

如果在步骤209中判断游隙量获取完成标志Xg为OFF(表示得到游隙量完成之前的状态)，那么控制过程前进到步骤211，以确定过冲控制完成标志Xos是否为OFF(表示完成过冲控制过程之前的状态)。如果判断过冲控制完成标志Xos为OFF，那么控制过程前进到步骤212，其中目标数Acnt被设置为表示D档的设计目标数(Np+Nd)和过冲量ΔGmax的总和的值，如下所示：

        Acnt＝Np+Nd+ΔGmax

其中Nd表示P档和R档之间的编码器脉冲数。过冲量ΔGmax被设置为旋转传动系统的游隙量的最大值(设计值)。

之后，控制过程前进到步骤213，其中过冲控制完成标志Xos被设置为ON(表示过冲控制过程的完成)。

如果在步骤211中判断过冲控制完成标志Xos为ON(表示过冲控制过程完成)，或者如果在步骤208中判断电动机13的旋转方向是反方向，也就是从N档到R档的方向，那么控制过程前进到步骤214，在步骤214中，R档的设计目标数(Np+Nr)被直接设置为目标数Acnt，如下所示：

        Acnt＝Np+Nr

之后，控制过程前进到步骤215，在步骤215中，过冲控制完成标志Xos被设置为OFF(表示过冲控制过程完成之前的状态)。如果档位在电动机13的反方向改变，即从N档改变到R档，那么目标数Acnt被设置而不增加过冲量ΔGmax。

如果在步骤207中判断目标档位不是R档，那么控制过程前进到图10所示的步骤221。在步骤221中，确定目标档位是否为N档。如果判断目标档位是N档，那么控制过程前进到步骤222，以确定电动机13的旋转方向是否是正常方向，也就是从P档到N档的方向。如果判断电动机13的旋转方向是正常方向，也就是从P档到N档的方向，那么控制过程前进到步骤223，以确定游隙量获取完成标志Xg是否为ON(表示游隙量获取的完成)。如果判断游隙量获取完成标志Xg为ON，那么控制过程前进到步骤224，在步骤224中，目标数Acnt被设置为表示N档的设计目标数(Np+Nn)和旋转传动系统的得到的游隙量ΔG的总和的值，如下所示：

            Acnt＝Np+Nn+ΔG

其中Nn表示P档和N档之间的编码器脉冲数。

如果在步骤223中判断游隙量获取完成标志Xg为OFF(表示游隙量获取完成之前的状态)，那么控制过程前进到步骤225，以确定过冲控制完成标志Xos是否为OFF(表示过冲控制过程完成之前的状态)。如果判断过冲控制完成标志Xos为OFF，那么控制过程前进到步骤226，在步骤226中，目标数Acnt被设置为表示N档的设计目标数(Np+Nn)和过冲量ΔGmax的总和的值，如下所示：

            Acnt＝Np+Nn+ΔGmax

其中Nn表示P档和N档之间的编码器脉冲数。

之后，控制过程前进到步骤227，在步骤27中，过冲控制完成标志Xos被设置为ON(表示过冲控制过程完成)。

如果在步骤225中判断过冲控制完成标志Xos为ON(表示过冲控制过程完成)，或者如果在步骤222中判断电动机13的旋转方向是反方向，也就是从D档到N档的方向，那么控制过程前进到步骤228，在步骤228中，N档的设计目标数(Np+Nn)被直接设置为目标数Acnt，而不增加过冲量ΔGmax，如下所示：

        Acnt＝Np+Nn

之后，控制过程前进到步骤229，在步骤229中，过冲控制完成标志Xos被设置为OFF(表示过冲控制过程完成之前的状态)。

如果在步骤221中判断目标档位不是N档，那么控制过程前进到步骤230，以确定D档撞壁控制完成标志Xd是否为ON(表示D档撞壁控制过程完成)。如果判断D档撞壁控制完成标志Xd为ON，那么控制过程前进到步骤231，在步骤231中，目标数Acnt被设置为表示D档的设计目标数(Np+Nd)和旋转传动系统的得到的游隙量ΔG的总和的值，如下所示：

        Acnt＝Np+Nd+ΔG

如果在步骤230中判断D档撞壁控制完成标志Xd为OFF(表示D档撞壁控制过程完成之前的状态)，那么控制过程前进到步骤232，在该步骤中目标数Acnt被设置为表示D档的设计目标数(Np+Nd)和过冲量ΔGmax的总和的值，如下所示：

        Acnt＝Np+Nd+ΔGmax

在D档的临时目标数Acnt已建立之后，如图6所示，执行D档壁控制过程以得到在D档的位置处得到的值Nds。之后，从P档壁的位置处的编码器脉冲数Np到D档壁的位置处的编码器脉冲数Nds的测量值(Nds-Np)，与设计值ΔNs之间的差被计算为旋转传动系统的得到的游隙量ΔG，并且表示D档位的设计目标数(Np+Nd)和得到的游隙量ΔG的总和的值(Np+Nd+ΔG)被设置为目标数Acnt。

根据本实施例，如上所述，在得到旋转传动系统的游隙量ΔG之前，当选定档位时，执行过冲控制过程以使电动机13的转子的角位置超出预期的目标档位并且反转转子。在电动机13开始旋转时，即使直到旋转传动系统的游隙或无效行程消除时电动机13才空转，在电动机13开始旋转时根据过冲控制过程，电动机13也会旋转对应于空转量(也就是游隙量)的一个额外的角度，从而使其将自动传动器12转换到目标档位。当电动机13从过冲位置往回旋转时，电动机13仅仅能空转一个对应于旋转传动系统的游隙或无效行程的角度，而不移回选档机构11的制动杆18。因此，即使在得到旋转传动系统的游隙量之前，自动传动器12也能高度精确的转换到目标档位，而不受旋转传动系统的游隙或无效行程的影响。改变档位的精确度因此被增加了。

如果电动机13的过冲量大于旋转传动系统的实际游隙量，那么制动杆18超出目标位置的量为过冲量和游隙量之间的差。但是，由于过冲量和反转量根据本实施例被设置为相同的值，所以由于电动机13的反转，制动杆18的操作位置可靠地返回到目标位置。

如果电动机13的过冲量比旋转传动系统的游隙量小，那么在电动机13开始旋转时，电动机13的过冲量比其无效行程量小，从而导致制动杆18的操作量的不足。相反的，如果电动机13的过冲量太大，则由于过冲控制过程产生的档位控制延时可能会变得不能忽略。

根据本实施例，由于电动机13的过冲量被设置为旋转传动系统的游隙量的设计最大值，所以在所有时刻电动机13开始旋转的时候，电动机13的过冲量都大于其无效行程量(游隙量)。结果是，制动杆18可以可靠地转换到目标位置，并且由于过冲控制过程的任何换档控制延时都被最小化。即使电动机13的过冲量被设置为略大于旋转传动系统的游隙量的设计最大值，也可以实现与上述相同的优点。

如果电动机13的旋转方向与其在前一过冲控制过程中角位置被反转的方向相同，则由于旋转传动系统的游隙或无效行程从电动机13开始旋转时就已经被消除，所以电动机13不从其旋转开始时空转，并且电动机13的角位移或旋转角被全部转换成制动杆18的角位移或者旋转角。

根据本实施例，如果电动机13的旋转方向与其在前一过冲控制过程中角位置反转的方向相同，那么不执行过冲控制过程。结果是，可以选择档位以具有良好的响应。

设置选档机构11以选择四个档位，也就是，P、R、N和D档。但是，可以设置选档机构11以选择六个档位，包括上述四个档位、第二档位(2)以及低档位(L)。本发明可应用于选择三个或更多档位的选档机构。

本发明的原理不限制于选档机构，也可以应用于具有作为致动器的电动机的多种位置选择装置。

尽管已经详细的描述了本发明的特定优选实施例，但是应当理解在不偏离所附的权利要求书的范围的情况下可以作出各种改变和修改。

Claims (6)

1、一种用于控制作为致动器的电动机的角位移，以选择被控目标的操作位置的电动机控制装置，包括：

控制器，用于执行过冲控制过程以使所述电动机的角位移超出目标位置，然后反转所述电动机，所述目标位置对应于所述被控目标的被选择的操作位置之一。

2、根据权利要求1所述的电动机控制装置，其中所述电动机的所述角位移超出所述目标位置第一量，并且所述电动机被反转第二量，所述第一量和所述第二量彼此相同。

3、根据权利要求1所述的电动机控制装置，还包括：

旋转传动系统，用于将所述电动机的角位移传送给所述被控目标，所述旋转传动系统包括游隙量；

其中所述电动机的角位移超出所述目标位置一个量，该量等于或大于所述旋转传动系统中的所述游隙量的最大值。

4、根据权利要求1所述的电动机控制装置，还包括：

旋转传动系统，用于将所述电动机的角位移传送给所述被控目标，所述旋转传动系统包括游隙量；以及

获取单元，用于通过旋转所述电动机直到所述旋转传动系统的可移动部件撞到所述被控目标的可移动范围的限制位置，来得到所述旋转传动系统中的游隙量；

其中在所述获取单元得到所述旋转传动系统中的游隙量之前，所述控制器执行所述过冲控制过程，以选择所述被控目标的所述操作位置之一，并且在所述获取单元得到所述旋转传动系统的游隙量之后，所述控制器根据所得到的游隙量和所述电动机旋转的方向建立所述目标位置，并且在所述目标位置停止所述电动机，以选择所述被控目标的所述操作位置之一，而不执行所述过冲控制过程。

5、根据权利要求1所述的电动机控制装置，其中如果所述电动机旋转的方向与所述过冲控制过程中所述电动机被反转的方向相同，那么所述控制器控制所述电动机的角位移，以达到对应于所述被控目标的所述操作位置之一的所述目标位置，而不执行所述过冲控制过程。

6、根据权利要求1所述的电动机控制装置，其中所述被控目标包括车辆上使用的用于选择自动传动档位的选档机构。

Images