CN106662239A - 用于车辆的换挡位置检测装置和用于车辆的换挡控制装置 - Google Patents

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Abstract

一种检测装置包括换挡选择器、设置在换挡选择器中的磁体、配置在与磁体对向的位置处的四个以上传感器和ECU。所述ECU配置成(i)在磁体响应于换挡选择器的操作而相对于所述四个以上传感器相对移位时基于从所述四个以上传感器输出的信号来确定换挡位置；(ii)在所述四个以上传感器中的任何一个传感器异常时基于从所述四个以上传感器中被判定为正常的三个以上传感器输出的信号来确定换挡位置；并且(iii)基于所述三个以上传感器在车辆行驶期间是否输出换至与沿车辆的行驶方向的反方向行驶的情况有关的换挡位置的信号来判定所述异常。

Description

用于车辆的换挡位置检测装置和用于车辆的换挡控制装置
技术领域
本发明涉及一种检测换挡选择器的换挡位置的用于车辆的换挡位置检测装置和一种具有该用于车辆的换挡位置检测装置的用于车辆的换挡控制装置。
背景技术
日本专利申请公报No.2013-60055(JP 2013-60055 A)公开了一种作为检测换挡选择器的换挡位置的换挡位置检测装置的位置传感器。在JP 2013-60055 A中公开的位置传感器中，磁体配置成与排列在直线上且用作传感器的三个霍尔元件对向，并且基于从各霍尔元件输出的信号(输出电压)来检测换挡选择器的换挡位置。此外，根据JP 2013-60055A，计算各霍尔元件的信号(电压信号)之间的输出差，将该输出差与预先设定的基准值进行比较，并且在输出差与基准值之差超过预定容许值的情况下判定为霍尔元件中的任何一个霍尔元件已发生故障。作为传感器设置的霍尔元件的数目可以是四个以上。这种情况下，即使在四个以上的霍尔元件中的任何一个霍尔元件发生故障时也能利用其它三个以上的元件来检测换挡位置。
发明内容
这里，将假设例如由于诸如断线和短路的电气故障而在四个以上的传感器中的一个传感器中检测到异常的情况。这种情况下，能基于从其它三个以上的正常传感器输出的信号来执行跛行模式。当在跛行模式中其它传感器中的任何传感器中发生异常时，需要可靠地检测异常并且需要执行诸如切换至空挡的另外的故障安全措施。当传感器中发生诸如断线和短路的电气故障时，能持续地检测异常。然而，在导致从传感器输出的信号(输出电压)固定(所谓的中间固定)的异常的情况下，可能难以检测异常，除非例如执行换至特定换挡位置的换挡操作。传感器异常也可能导致前进-后退切换的误操作。这种情况下，可执行故障安全模式。故障安全模式例如包括在检测到一个传感器的故障时执行的切换至空挡。结果，这种情况下跛行模式的执行可能变得困难。
本发明提供一种构造成具有四个以上传感器并且在避免前进-后退切换的误操作的同时允许跛行模式的用于车辆的换挡位置检测装置，和一种具有该用于车辆的换挡位置检测装置的用于车辆的换挡控制装置。
本发明的第一方面提供了一种用于车辆的换挡位置检测装置，所述换挡位置检测装置包括换挡选择器、一体地设置在所述换挡选择器中的磁体、配置在与所述磁体对向的位置处的四个以上传感器和电子控制单元。所述电子控制单元配置成：(i)在所述磁体响应于所述换挡选择器的操作而相对于所述四个以上传感器相对移位时，基于从所述四个以上传感器输出的信号来确定所述换挡选择器的换挡位置；(ii)在所述四个以上传感器中的任何一个传感器被判定为异常时，基于从所述四个以上传感器中被判定为正常的三个以上传感器输出的信号来确定换挡位置；并且(iii)基于所述三个以上传感器在所述车辆行驶期间是否输出与换至沿所述车辆的行驶方向的反方向行驶的情况有关的换挡位置的信号来判定所述异常。
根据上述构型，即使在四个以上传感器中的一个传感器发生故障时也通过其它三个以上传感器来允许跛行模式。同样基于其它三个以上传感器是否输出换至用于沿与车辆在行驶期间的行驶方向的反方向行驶的换挡位置的信号来对该三个以上传感器进行异常判定。相应地，避免了利用其它三个以上传感器的跛行模式中的前进-后退切换的误操作。相应地，在可靠地避免了前进-后退切换的误操作的同时允许利用三个以上传感器的跛行模式。
在上述检测装置中，所述电子控制单元可配置成在从所述三个以上传感器输出的信号是与同一换挡位置对应的信号时判定为所述同一换挡位置是所述换挡选择器的换挡位置。根据上述构型，即使在四个以上传感器之一发生故障的情况下，从其它三个以上传感器输出的信号无一例外地显示相同的换挡位置也引起换至该换挡位置的操作的判定。相应地，允许基于该换挡位置的跛行模式。
在上述检测装置中，所述四个以上传感器可根据相对于设置在所述换挡选择器中的所述磁体的相对位置而输出电压信号，并且由所述四个以上传感器输出的电压信号可具有不同电压值。根据上述构型，四个以上传感器根据相对于磁体的相对位置而输出不同的电压值。相应地，允许基于由各传感器输出的电压值来判定换挡位置。
在上述检测装置中，所述四个以上传感器可共线地配置。所述换挡选择器可构造成沿换挡方向和选择方向移动，所述换挡方向可以是所述四个以上传感器的配置方向，所述选择方向可垂直于所述换挡方向。从所述四个以上传感器输出的电压值的相对关系可在所述换挡选择器沿所述选择方向操作时反转。根据上述构型，当换挡选择器在选择方向上***作时，从各个传感器输出的电压值的相对关系反转。相应地，能判定换挡选择器的选择方向操作。
在上述检测装置中，所述电子控制单元可配置成基于从所述四个以上传感器输出的电压值之间的差值是否超过预先设定的容许值来判定所述异常。根据上述构型，随时计算从各传感器输出的电压值的差值，同时判定该差值是否超过容许值。相应地，能随时检测发生了异常的传感器。
本发明的第二方面提供了一种用于车辆的换挡控制装置，所述车辆包括驱动装置和所述换挡控制装置。所述控制装置包括换挡选择器、一体地设置在所述换挡选择器中的磁体、配置在与所述磁体对向的位置处的四个以上传感器和电子控制单元。所述电子控制单元配置成(i)在所述磁体响应于所述换挡选择器的操作而相对于所述四个以上传感器相对移位时，基于从所述四个以上传感器输出的信号来确定所述换挡选择器的换挡位置；(ii)在所述四个以上传感器中的任何一个传感器被判定为异常时，基于从所述四个以上传感器中被判定为正常的三个以上传感器输出的信号来确定换挡位置；(iii)基于所述三个以上传感器在所述车辆行驶期间是否输出换至与沿所述车辆的行驶方向的反方向行驶的情况有关的换挡位置的信号来判定所述异常；并且(iv)在判定出所述异常时，将所述驱动装置的换挡范围切换至空挡。
根据上述构型，即使在四个以上传感器中的一个传感器发生故障时也通过其它三个以上传感器来允许跛行模式。同样基于其它三个以上传感器是否输出换至用于沿与车辆在行驶期间的行驶方向的反方向行驶的换挡位置的信号来对该三个以上传感器进行异常判定。相应地，避免了利用其它三个以上传感器的跛行模式中的前进-后退切换的误操作。相应地，在可靠地避免了前进-后退切换的误操作的同时允许利用三个以上传感器的跛行模式。当在三个以上传感器中的任何一个传感器中判定出异常时，检测装置的换挡范围切换至空挡，并且因此能避免前进-后退切换的误操作。
附图说明
下面将参照附图说明本发明的示例性实施方式的特征、优点以及技术和工业意义，在附图中相似的附图标记表示相似的要素，并且其中：
图1是示出根据本发明的一个实施例的用于车辆的换挡控制装置的示意性构型的图；
图2是示出利用图1所示的换挡杆操作的换挡操作装置的概要的图；
图3是示出检测利用图2所示的换挡操作装置操作的换挡杆的换挡操作位置的换挡位置检测装置的基本构型的图；
图4是示出当换挡杆在图3中在B位置与M位置之间进行换挡操作时从各霍尔IC输出的电压值的图；
图5是示出当换挡杆在图3中在R位置与D位置之间进行换挡操作时从各霍尔IC输出的电压值的图；
图6是示出当换挡杆在图3中在M位置与N位置之间沿选择方向移动时从各霍尔IC输出的电压值的图；
图7是归纳图4至6所示的换挡位置与电压值之间关系的关系脉谱图；
图8是说明图1所示的电子控制单元的控制动作的主要部分的功能框；以及
图9是说明图8所示的电子控制单元的控制动作的主要部分、也就是即使在一个霍尔IC发生故障的情况下也允许跛行模式的控制动作的流程图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细说明本发明的实施例。用于以下实施例的附图被适当地简化或修改，并且各部分的尺寸比、形状等可能未被精确地描绘。
图1是示出根据本发明的实施例的用于车辆的换挡控制装置10的示意性构型的图。换挡控制装置10设置有电子控制单元20、换挡操作装置30、驱动装置40等。根据本实施例的换挡控制装置10用作电气地切换驱动装置40的换挡范围的线控换挡式换挡控制装置。在下文中，将说明换挡控制装置10应用于设置有发动机和电动机作为驱动力源的混合动力车辆的情况作为例子。然而，换挡控制装置10也可应用于其它类型的车辆，例如发动机车辆和电动车辆。
电子控制单元20构造成包括所谓的微计算机，该微计算机具有CPU、ROM、RAM、I/O接口等。电子控制单元20在利用RAM的临时存储功能的同时按照预先存储在ROM中的程序而进行信号处理。这样，执行诸如与设置在驱动装置40中的发动机(未图示)和电机MG有关的混合驱动控制的驱动控制、用于切换驱动装置40的换挡范围的控制等。
电子控制单元20被供给以多个信号。所述多个信号包括换挡位置信号、P切换信号、车速信号等。换挡位置信号是来自例如检测换挡杆32的换挡位置Psh的位置传感器的信号。P切换信号是允许驱动装置40的换挡范围基于驾驶者的操作而在驻车范围(P范围)与非P范围、也就是驻车范围以外的换挡范围之间切换的信号。
从电子控制单元20输出的信号的例子包括用于发动机输出控制的指令、作为用于驱动装置40中的电动机的作动的指令的电机控制指令、用于切换驱动装置40的换挡范围的换挡范围切换控制指令和作为用于驻车锁定装置50的作动的指令的P切换控制指令。
电子控制单元20综合地控制驱动装置40的作动。例如，电子控制单元20通过向驱动装置40输出与车辆的行驶有关的电机控制指令来控制车辆的行驶。电子控制单元20通过基于来自换挡操作装置30的换挡位置信号向驱动装置40输出用于车辆的换挡范围切换控制指令来电子地控制换挡范围的切换。电子控制单元20基于来自P开关34的P开关信号而向驻车锁定装置50输出允许驱动装置40的换挡范围在P范围与非P范围之间切换的P切换控制指令。
图2示出利用图1所示的换挡杆32操作的换挡操作装置30的概要的一个例子。在图2中，省略了对P开关34的图示。换挡操作装置30配置在例如驾驶员座椅附近。换挡操作装置30设置有朝多个换挡位置Psh操作的瞬时式换挡杆32。瞬时式意味着当驾驶者对换挡杆32的移动解除时换挡杆32自动返回预先设定的原始位置。换挡杆32是换挡选择器的一个例子。
在本实施例中，允许换挡杆32如图2所示沿换挡滑槽36在与车辆的前后方向平行的换挡方向和与车辆的宽度方向平行的选择方向上移动。关于换挡操作装置30中的换挡杆32的换挡方向操作，允许沿第一直线L1的操作和沿与第一直线平行的第二直线L2的操作。在第一直线L1上设定了用于向回退行驶范围切换的R位置、动力传递被切断的空挡位置和用于向前进行驶范围切换的D位置这三个变速位置Psh。在第二直线L2上设定了两个操作位置，一个操作位置是作为在换挡杆32的操作之后换挡杆32自动向其返回的位置的空挡位置，另一个操作位置是允许发生发动机制动的B位置。在M位置与N位置之间允许换挡杆32的选择方向操作。
图3示出检测利用图2所示的换挡操作装置30操作的换挡杆32的换挡操作位置Psh的换挡位置检测装置60的基本硬件构造。换挡位置检测装置60构造成包括一体地设置在换挡杆32中的单个磁体62以及四个霍尔IC，也就是霍尔IC 64(以下称为IC1)、霍尔IC 66(以下称为IC2)、霍尔IC 68(以下称为IC3)和霍尔IC 70(以下称为IC4)。单个磁体62响应于换挡杆32的操作而随同杆32一体地移动。四个霍尔IC，也就是霍尔IC 64(以下称为IC1)、霍尔IC 66(以下称为IC2)、霍尔IC 68(以下称为IC3)和霍尔IC 70(以下称为IC4)在与磁体62的下表面对向的同时不可移动地配置在基板(未图示)上。在下文中，霍尔IC1、霍尔IC2、霍尔IC3和霍尔IC4在未特别地区分时将被简称为各霍尔IC。各霍尔IC配置在磁体62的下方，并且因此实际上从图3的视图看不到各霍尔IC。然而，为了方便，在图3中示出了各霍尔IC以便能看到各霍尔IC相对于磁体62的相对位置。根据本实施例的磁体62、霍尔IC 64、霍尔IC66、霍尔IC 68、霍尔IC 70和电子控制单元20(换挡位置确定单元80和第二异常判定单元86)是换挡位置检测装置的例子。
图3示出当换挡杆32***作至与图2中相对应的各换挡位置Psh时可获得的磁体62和各霍尔IC的相对位置。在图3中，磁体62和各霍尔IC通过换挡位置Psh描绘。然而，实际上，换挡操作装置30构造成具有单个磁体62和四个霍尔IC，且磁体62响应于换挡杆32的操作而相对于四个霍尔IC相对地移位。霍尔IC 64、霍尔IC 66、霍尔IC 68和霍尔IC 70对应于根据本发明的四个以上传感器。
如图3所示，霍尔IC以等间隔共线地配置在换挡方向上。换挡杆32构造成在换挡方向和选择方向上移动，换挡方向是换挡杆32在各霍尔IC的配置方向上***作的方向，选择方向垂直于换挡方向。一体地设置在换挡杆32中的磁体62具有矩形形状并且被磁化成N极和S极上下左右彼此相邻。这样，磁体62具有被分割成如虚线所示的四个假想区域的磁极。具体地，假设选择方向上的第一直线L1侧为右侧，选择方向上的第二直线L2侧为左侧，换挡方向上的R位置侧为上侧，并且换挡方向上的B位置和D位置侧为下侧，则磁体62的左上侧和右下侧为N极且磁体62的右上侧和左下侧为S极。在以下说明中，磁体62的右上侧区域定义为区域A1(S极)，磁体62的左上侧区域定义为区域A2(N极)，磁体62的左下侧区域定义为区域A3(S极)，磁体62的右下侧区域定义为区域A4(N极)。
当换挡杆32沿换挡滑槽36***作至各换挡位置Psh时，磁体62与各霍尔IC之间的相对位置关系达到图3所示的状态。在换挡杆32处于M位置(空挡)的情况下，例如，磁体62的区域A1与IC1和IC2对向并且磁体62的区域A4与IC3和IC4对向。当换挡杆32从M位置向B位置进行换挡操作时，磁体62相对于各霍尔IC相对地移动至图3的下侧。结果，磁体62的区域A1与IC1至IC3对向并且磁体62的区域A4与IC4对向。当换挡杆32从M位置朝R位置进行换挡操作和选择操作时，磁体62相对于各霍尔IC相对地移动至图3的右上侧。结果，磁体62的区域A2与IC1对向并且磁体62的区域A3与IC2至IC4对向。当换挡杆32从M位置朝N位置进行选择操作时，磁体62相对于各霍尔IC相对地移动至图3的右侧。结果，磁体62的区域A2与IC1和IC2对向并且磁体62的区域A3与IC3和IC4对向。当换挡杆32从M位置朝D位置进行换挡操作和选择操作时，磁体62相对于各霍尔IC相对地移动至图3的右下侧。结果，磁体62的区域A2与IC1至IC3对向并且磁体62的区域A3与IC4对向。
图4示出当换挡杆32在图3中在B位置与M位置之间进行换挡操作时从各霍尔IC输出的电压值。图4中的横轴代表当换挡杆32在第二直线L2上沿换挡方向移动时可获得的换挡杆32的位置。图4中的纵轴代表在该位置从各霍尔IC输出的电压值。
如图4所示，当换挡杆32沿第二直线L2从B位置向M位置侧移动时，从各霍尔IC输出的电压值与正侧成比例。不论换挡杆32处于第二直线L2上的哪个位置，从IC2输出的电压值超过从IC1输出的电压值，从IC3输出的电压值超过从IC2输出的电压值，并且从IC4输出的电压值超过从IC3输出的电压值(IC1＜IC2＜IC3＜IC4)。这样，各霍尔IC输出与相对于磁体62的相对位置(相对距离)对应的信号电压(电压)并且对于换挡杆32的各位置输出不同的电压值。
如图4所示，当换挡杆32处于M位置(中间位置)时，从IC1输出约1.00V的电压，从IC2输出约2.00V的电压，从IC3输出约3.00V的电压，并且从IC4输出约4.00V的电压。当换挡杆32处于B位置时，从IC1输出约0.5V的电压，从IC2输出约1.00V的电压，从IC3输出约2.00V的电压，并且从IC4输出约3.00V的电压。
图5示出当换挡杆32在图3中在R位置与D位置之间进行换挡操作时从各霍尔IC输出的电压值。如图5所示，当换挡杆32沿第一直线L1从R位置向D位置侧移动时，从各霍尔IC输出的电压值与正侧成比例。不论换挡杆32处于第一线L1上的哪个位置，从IC3输出的电压值超过从IC4输出的电压值，从IC2输出的电压值超过从IC3输出的电压值，并且从IC1输出的电压值超过从IC2输出的电压值(IC4＜IC3＜IC2＜IC1)。这样，各霍尔IC输出不同的电压值。
如图5所示，当换挡杆32处于R位置时，从IC4输出约0.5V的电压，从IC3输出约1.00V的电压，从IC2输出约2.00V的电压，并且从IC1输出约3.00V的电压。当换挡杆32处于N位置时，从IC4输出约1.00V的电压，从IC3输出约1.00V的电压，从IC2输出约2.00V的电压，并且从IC1输出约3.00V的电压。当换挡杆32处于D位置时，从IC4输出约2.00V的电压，从IC3输出约3.00V的电压，从IC2输出约4.00V的电压，并且从IC1输出约4.50V的电压。
这里，由于与各霍尔IC对向的极性在换挡杆32进行选择操作时反转，在换挡杆32在第一直线L1上移动期间从各霍尔IC输出的电压值的相对关系(大小关系：IC4<IC3<IC2<IC1)与在换挡杆32在第二直线L2上移动期间从各霍尔IC输出的电压值的相对关系(大小关系：IC1<IC2<IC3<IC4)之间发生反转。
图6示出当换挡杆32在M位置与N位置之间在选择方向上移动时从各霍尔IC输出的电压值。如图3中可见的，与各霍尔IC对向的磁体62的极性在换挡杆32在选择方向上***作时反转。这种极性的反转致使各霍尔IC的电压值的相对关系(大小关系)反转。
图7是示出从各霍尔IC输出的电压值(换挡传感器电压)与换挡位置Psh之间的对应关系的脉谱图，该对应关系对应于图4至6所示的换挡位置Psh与电压值之间的关系。图7的脉谱图是预先获得的并且存储在电子控制单元中。基于从霍尔IC实际输出的电压值从该脉谱图确定换挡杆32的换挡位置Psh。各换挡位置Psh处的电压值的宽度由于考虑了从各霍尔IC输出的电压值的偏差而存在。
例如，当从IC1输出约0.4V至0.6V的电压时，判定为换挡杆32处于B位置。当从IC1输出约0.6C至1.6V的电压时，判定为换挡杆32处于M位置。当从IC1输出约2.7V至3.6V的电压时，判定为换挡杆32处于R位置。当从IC1输出约3.6V至4.4V的电压时，判定为换挡杆32处于N位置。当从IC1输出约4.4V至4.8V的电压时，判定为换挡杆32处于D位置。
当从IC2输出约0.9V至1.6V的电压时，判定为换挡杆32处于B位置。当从IC2输出约1.6V至2.7V的电压时，判定为换挡杆32处于M位置。当从IC2输出约1.6V至2.5V的电压时，判定为换挡杆32处于R位置。当从IC2输出约2.5V至3.6V的电压时，判定为换挡杆32处于N位置。当从IC2输出约3.6V至4.2V的电压时，判定为换挡杆32处于D位置。
当从IC3输出约0.9V至1.6V的电压时，判定为换挡杆32处于R位置。当从IC3输出约1.6V至2.5V的电压时，判定为换挡杆32处于B位置。当从IC3输出约1.6V至2.7V的电压时，判定为换挡杆32处于N位置。当从IC3输出约2.5V至3.6V的电压时，判定为换挡杆32处于M位置。当从IC3输出约2.7V至3.6V的电压时，判定为换挡杆32处于D位置。
当从IC4输出约0.4V至0.6V的电压时，判定为换挡杆32处于R位置。当从IC4输出约0.6V至1.6V的电压时，判定为换挡杆32处于N位置。当从IC4输出约1.6V至2.4V的电压时，判定为换挡杆32处于D位置。当从IC4输出约2.7V至3.6V的电压时，判定为换挡杆32处于B位置。当从IC4输出约3.6V至4.6V的电压时，判定为换挡杆32处于M位置。
当基于从各霍尔IC输出的电压而确定的换挡位置Psh相互一致时，判定为换挡杆32***作至该换挡位置Psh。对于IC2和IC3，即使在相同的电压值下也存在与两个换挡位置Psh对应的区域。例如，在IC3的电压值为3.0V的情况下，M位置和D位置中的任一者对应于换挡位置Psh，并且换挡位置Psh在IC3中无法确定。这种情况下，以基于其它霍尔IC(IC1、IC2和IC4)判定的换挡位置Psh为基础作出判定。在M位置和D位置中的任一者与基于IC3的换挡位置Psh对应的情况下，例如，在其它霍尔IC(IC1、IC2和IC4)的判定结果无一例外为D位置的条件下判定结果为D位置。
在根据本实施方式的换挡控制装置10中，即使在霍尔IC中的任何一个霍尔IC发生故障(以下称为一重故障)的情况下也以基于其它三个霍尔IC判定的换挡位置Psh为基础执行跛行模式。具体地，在四个霍尔IC中的一个霍尔IC发生故障并且通过其它三个正常的霍尔IC判定的换挡位置Psh相互一致的情况下，该换挡位置Psh为判定结果。然而，也可能的是三个霍尔IC中的任一个霍尔IC发生故障(以下称为双重故障)。这种情况下，换挡位置检测装置的可靠性会下降。相应地，在检测到四个霍尔IC中的两个霍尔IC的故障的情况下，需要执行附加的故障安全措施，如切换到空挡。在断线或短路的情况下，从霍尔IC输出的电压值达到0V或至少5V。相应地，能迅速识别发生故障的霍尔IC。在一些情况下，发生形式例如为电压值固定在用于判定换挡位置Psh的电压值范围(在本实施例中，0.4V至4.8V)的所谓的中间固定的偏差异常。在发生这种故障的情况下，可能检测不到霍尔IC故障，除非执行识别操作并且前进-后退切换可能由于霍尔IC故障而发生误操作。相应地，在发生一重故障的时点可能希望执行使跛行模式困难的故障安全措施，例如切换到空挡，并且在一重故障发生之后可能难以执行跛行模式。在本实施例中，执行下述控制以便防止双重故障发生期间的前进-后退切换的误操作并且允许一重故障发生之后的跛行模式。
图8是说明图1所示的电子控制单元20的控制动作的主要部分的功能框。图8所示的换挡位置确定单元80基于从各霍尔IC(IC1至IC4)输出的电压(电压信号)的电压值来确定换挡杆32向预定换挡位置Psh的操作。换挡位置确定单元80持续检测从各霍尔IC输出的电压值。换挡位置确定单元80从检测出的电压值基于图7的脉谱图判定基于各霍尔IC的电压值的换挡位置Psh。在基于四个各霍尔IC判定的换挡位置Psh中的至少三个换挡位置相互一致的情况下，换挡位置确定单元80确定换挡杆32处于该换挡位置Psh。
对于IC2和IC3而言，在预定电压值范围内可对应换挡位置Psh中的两个换挡位置。这种情况下，换挡位置确定单元80通过比较基于其它三个霍尔IC的换挡位置Psh来确定换挡位置Psh。例如，在从IC3输出的电压值为2.7V至3.6V的情况下，换挡位置Psh针对IC3而言是M位置和D位置中的任一者。当这种情况下针对其它霍尔IC(IC1、IC2、IC4)无一例外地确定换挡位置Psh为D位置时，被最多地选择的换挡位置Psh即D位置被确定为换挡位置Psh。换言之，针对IC3确定了M位置和D位置两个换挡位置Psh并且针对其它三个霍尔IC中的每个霍尔IC确定了D位置，因此五个换挡位置Psh中的四个换挡位置变成D位置，并且确定被选择得最多的D位置(被选择至少三次)。
第一异常判定单元82确定霍尔IC中的任何一个霍尔IC的故障。例如，在从预定霍尔IC输出的电压值由于断线或短路而偏离用于检测换挡位置Psh的电压值范围而达到0V或超过5V的情况下，判定为该霍尔IC已发生故障(一重故障确定)。
第一异常判定单元82持续计算各霍尔IC的电压(电压信号)之间的差值(偏差)。第一异常判定单元82基于计算出的差值是否超过预设的容许值(偏差异常)而判定霍尔IC的故障。例如，在预定霍尔IC和其它霍尔IC的相应电压值之间的差值无一例外地超过预设的容许值并且与其它霍尔IC中的每个霍尔IC有关的电压值的差值无一例外地处于容许值的范围内的情况下，判定为在该预定霍尔IC中已发生诸如电压值固定的中间固定之类的偏差异常。换言之，第一异常判定单元82基于霍尔IC的电压值的差值而识别异常霍尔IC(一重故障判定)。在未从各霍尔IC的电压值之间的差值——其例子包括IC2和IC3中的任一者已发生故障的判定——确定异常霍尔IC的情况下，第一异常判定单元82不会确定一重故障。
即使当第一异常判定单元82判定为四个霍尔IC中的任何一个霍尔IC已发生故障时，换挡位置确定单元80也基于其它三个霍尔IC来确定换挡位置Psh。基于确定的换挡位置Psh继续执行车辆的跛行模式。这种情况下，第二异常判定单元86进一步对其它三个霍尔IC执行异常判定。
换挡位置确定单元80判定基于三个霍尔IC的电压值的换挡位置Psh中的各换挡位置是否相互一致。在基于三个霍尔IC的电压值(电压信号)的各换挡位置Psh相互一致的情况下，换挡位置确定单元80的判定结果是基于这三个霍尔IC确定的换挡位置Psh。范围切换控制单元90向驱动装置40输出用于切换到与通过换挡位置确定单元80确定的换挡位置Psh对应的换挡范围的指令。这样，驱动装置40切换到该换挡范围并且执行跛行模式。如上所述，对于IC2和IC3而言，根据电压值存在两个换挡位置Psh，并且在一些情况下不会做出单个换挡位置Psh的确定。即使在于这种情况下针对其它两个霍尔IC确定上述相互一致的两个换挡位置Psh中的一个换挡位置的情况下，也不会做出该换挡位置Psh的确定。
在基于三个霍尔IC的电压值的换挡位置Psh相互不一致的情况下，换挡范围判定单元88进行操作。换挡范围判定单元88判定驱动装置40的当前换挡范围是否为前进行驶范围(D范围，B范围)和后退行驶范围(R范围)中的任一者。该换挡范围对应于驱动装置40的实际换挡范围。
在当前行驶期间的换挡范围为前进行驶范围和后退行驶范围中的任一者的情况下，第二异常判定单元86进行操作。第二异常判定单元86对三个霍尔IC中的两个霍尔IC判定用于沿与关于当前换挡范围的移动方向(行驶方向)相反的方向行驶的换挡位置Psh被选择的状态是否已持续预定时间Ta以上。预定时间Ta是预先设定的值。具体地，预定时间Ta被设定为允许确定向预定换挡位置Psh的操作的值(例如，约100毫秒)。
例如，在当前换挡范围为前进行驶范围(D范围，B范围)并且关于三个霍尔IC中的两个霍尔IC而言输出与R位置对应的电压值的状态已持续预定时间Ta以上的情况下，例如，第二异常判定单元86判定为与沿与相对于当前换挡范围而言的移动方向相反的方向行驶对应的换挡位置Psh被选择的状态已持续预定时间Ta以上。同样，在当前换挡范围为后退行驶范围(R范围)的情况下或在关于三个霍尔IC中的两个霍尔IC而言输出与用于切换到前进行驶范围(D范围，B范围)的换挡位置Psh(D位置，B位置)对应的电压值的状态已持续预定时间Ta以上的情况下，第二异常判定单元86判定为与沿与相对于当前换挡范围而言的移动方向相反的方向行驶对应的换挡位置Psh被选择的状态已持续预定时间Ta以上。
当通过第二异常判定单元86判定为关于两个霍尔IC而言与用于沿与移动方向(行驶方向)相反的方向行驶的换挡范围对应的换挡位置Psh被选择的状态已持续预定时间Ta以上时，判定为三个霍尔IC中的一个或多个霍尔IC已发生故障(双重故障发生)。当通过第二异常判定单元86判定出异常(故障)时，范围切换控制单元90向驱动装置40输出用于将驱动装置40的换挡范围切换到空挡(动力传递切断)的指令作为故障安全措施。这样，驱动装置40的换挡范围切换到空挡，因而防止了前进-后退切换的误操作。
如上所述，在关于三个霍尔IC中的两个霍尔IC而言与用于沿相对于当前换挡范围而言的反方向行驶的换挡范围对应的换挡位置Psh被选择的状态已持续预定时间Ta以上的情况下，判定为一个以上霍尔IC已发生故障(双重故障)并且执行故障安全措施(空挡切换)。相应地，即使在四个霍尔IC中的一个霍尔IC发生故障之后的跛行模式中一个以上霍尔IC发生偏差异常(中间固定)的情况下，对两个霍尔IC判定切换到与反方向上的换挡范围对应的换挡位置Psh也引起故障安全措施的执行和驱动装置40向空挡的切换。相应地，能防止前进-后退切换的误操作。相应地，即使在四个霍尔IC中的一个霍尔IC发生故障并且基于通过其它三个霍尔IC确定的换挡位置Psh继续行驶的情况，也能安全地执行跛行模式，这是因为在行驶期间可靠地防止了前进-后退切换的误操作。
图9是说明即使在四个霍尔IC中的一个霍尔IC发生故障的情况下也允许跛行模式的由电子控制单元20进行的控制的流程图。该流程图以例如约数毫秒至数十毫秒的极短循环时间重复执行。
首先，在与第一异常判定单元82对应的步骤S1(以下将省略步骤)中，判定四个霍尔IC(换挡传感器)中的任何一个是否已发生故障。例如，在预定霍尔IC的电压值为0V或超过5.0V的情况下，判定为该霍尔IC中已发生断线或短路。或者，在预定霍尔IC和其它三个霍尔IC的相应电压值之间的差值无一例外地超过容许值并且与其它三个霍尔IC中的每个霍尔IC有关的电压值的差值无一例外地处于容许值的范围内的情况下，判定为该预定霍尔IC已发生故障。在S1中为否定判定的情况下，处理转入S7。
在与换挡位置确定单元80对应的S7中，判定关于四个霍尔IC中的至少三个霍尔IC确定的换挡位置Psh是否相互一致。在关于三个以上霍尔IC确定的换挡位置Psh相互一致的情况下，在此做出肯定判定并且处理转入S3。在与换挡位置确定单元80对应的S3中，确定换挡位置为在S7中确定的换挡位置Psh。在S7中为否定判定的情况下，本例程终止。
在S1中为肯定判定的情况下，在与第一异常判定单元82对应的S2中，判定通过其它三个霍尔IC确定的换挡位置Psh是否无一例外地相互一致。在通过其它三个霍尔IC确定的换挡位置Psh无一例外地相互一致的情况下，在S2中做出肯定判定并且在S3中确定通过其它三个霍尔IC判定的换挡位置Psh。
在S2中为否定判定的情况下，也就是在通过其它三个霍尔IC判定的换挡位置Psh不一致的情况下，执行与换挡范围判定单元88对应的S4。在S4中，判定当前换挡范围是否为前进行驶范围(D范围，B范围)和后退行驶范围(R范围)中的任一者。在当前换挡范围与前进行驶范围和后退行驶范围中的任一者不对应——其例子包括当前换挡范围为N范围——的情况下，在S4中做出否定判定并且本例程终止。
在S4中为肯定判定的情况下，也就是在当前时点换挡范围为前进行驶范围和后退行驶范围中的任一者的情况下，在与第二异常判定单元86对应的S5中，关于三个霍尔IC中的任何两个霍尔IC判定操作至与当前换挡范围的反方向上的换挡范围对应的换挡位置Psh的状态是否已持续预定时间Ta以上。当关于两个霍尔IC判定为操作至与当前换挡范围的反方向上的换挡范围对应的换挡位置Psh的状态已持续预定时间Ta以上时，在S5中做出肯定判定并且处理转入S6。在与范围切换控制单元90对应的S6中，驱动装置40切换至空挡并且动力传递切断。在S5中为否定判定的情况下，本例程终止。
这样，即使在一个霍尔IC发生故障的情况下，也通过其它三个霍尔IC执行跛行模式。在一些情况下，在跛行模式中发生另外的霍尔IC故障。这种情况下，换挡位置检测装置60的可靠性的下降可能导致前进-后退切换的误操作。根据本实施例，在关于三个霍尔IC中的两个霍尔IC而言换至与当前换挡范围的反方向上的换挡范围对应的换挡位置Psh的换挡操作已持续预定时间Ta的情况下，判定为又有一个霍尔IC中已发生偏差异常，并且进行向空挡的切换作为故障安全措施。这样，防止了前进-后退切换的误操作。相应地，即使在一个霍尔IC发生故障时，也避免了前进-后退行驶的误操作。相应地，基于其它三个霍尔IC而允许跛行模式。
根据上述的本实施例，即使当四个霍尔IC中的一个霍尔IC发生故障时，也通过其它三个霍尔IC允许跛行模式。还基于这三个霍尔IC是否输出换至用于沿行驶期间的行驶方向的方向行驶的换挡位置Psh的电压信号，来关于这三个霍尔IC作出异常判定，因此可靠地避免了利用其它三个霍尔IC的跛行模式中的前进-后退切换的误操作。相应地，在可靠地避免了前进-后退切换的误操作的同时允许利用三个霍尔IC的跛行模式。当在三个霍尔IC中的任何一个霍尔IC中判定出异常时，驱动装置40的换挡范围切换至空挡，并且因此能可靠地避免归因于前进-后退切换的误操作的后退行驶。
根据本实施例，即使在四个霍尔IC中的一个霍尔IC发生故障的情况下，从其它三个霍尔IC输出的电压信号无一例外地显示相同的换挡位置Psh也引起换至该换挡位置Psh的操作的判定。相应地，允许基于该换挡位置Psh的跛行模式。
根据本实施例，四个霍尔IC根据关于磁体62的相对位置而输出不同的电压值。相应地，允许基于由各霍尔IC输出的电压值来判定换挡位置Psh。
根据本实施例，当换挡杆32在选择方向上操作时，从各霍尔IC输出的电压值之间的相对关系反转。相应地，能判定换挡杆32的选择方向操作。
根据本实施例，基于从四个霍尔IC输出的电压值的差值是否超过预先设定的容许值而做出异常判定。这样，在判定差值是否超过容许值的同时，随时计算从各霍尔IC输出的电压值的差值。相应地，能随时检测(识别)发生异常的霍尔IC。
以上已参照附图详细说明了本发明的一个实施例。然而，本发明也可应用于其它方面中。
例如，尽管根据上述实施例的换挡位置检测装置60构造成具有四个霍尔IC，但换挡位置检测装置可构造成具有五个以上霍尔IC。例如，在霍尔IC的数目为五的情况下，当一个霍尔IC发生故障时可执行基于其它四个霍尔IC的跛行模式。这种情况下，在例如三个霍尔IC输出换至与不同于行驶期间的移动方向(行驶方向)的换挡位置的信号(信号电压)的情况下可判定为异常，并且然后可执行诸如切换到空挡的故障安全措施。在构成换挡位置检测装置的霍尔IC的数目为N的情况下，当一个霍尔IC发生故障时，可基于(N-1)个霍尔IC来执行跛行模式。这种情况下，在例如(N-2)个霍尔IC输出换至用于沿行驶期间的移动方向的反方向行驶的换挡位置Psh的信号(信号电压)的情况下可判定为异常，并且然后可执行诸如切换到空挡的故障安全措施。
根据上述实施例的换挡操作装置中的各换挡位置Psh的配置仅仅是一个例子并且可适当地进行修改。尽管已将换挡杆32描述为瞬时式换挡杆，但换挡杆32不必是瞬时式换挡杆。
在上述实施例中，已说明一个霍尔IC发生故障并且其它三个霍尔IC中的任何一个霍尔IC中发生偏差异常的情况。然而，在于其它三个霍尔IC中的任何一个霍尔IC中检测到断线或短路的情况下，也可在该时点执行故障安全措施。
以上描述的仅仅是一个实施方式，并且可基于本领域的技术人员的常识采用各种形式对本发明进行修改或改进。

Claims (6)

1.一种用于车辆的换挡位置检测装置，所述换挡位置检测装置包括：
换挡选择器；
磁体，所述磁体一体地设置在所述换挡选择器中；
配置在与所述磁体对向的位置处的四个以上传感器；和
电子控制单元，其配置成：
(i)在所述磁体响应于所述换挡选择器的操作而相对于所述四个以上传感器相对移位时，基于从所述四个以上传感器输出的信号来确定所述换挡选择器的换挡位置；
(ii)在所述四个以上传感器中的任何一个传感器被判定为异常时，基于从所述四个以上传感器中被判定为正常的三个以上传感器输出的信号来确定换挡位置；并且
(iii)基于所述三个以上传感器在所述车辆行驶期间是否输出换至与沿所述车辆的行驶方向的反方向行驶的情况有关的换挡位置的信号来判定所述异常。
2.根据权利要求1所述的换挡位置检测装置，
其中，所述电子控制单元配置成在从所述三个以上传感器输出的信号是与同一换挡位置对应的信号时判定为所述同一换挡位置是所述换挡选择器的换挡位置。
3.根据权利要求1或2所述的换挡位置检测装置，
其中，所述四个以上传感器根据相对于设置在所述换挡选择器中的所述磁体的相对位置来输出电压信号，并且
由所述四个以上传感器输出的电压信号具有不同电压值。
4.根据权利要求3所述的换挡位置检测装置，
其中，所述四个以上传感器共线地配置，
所述换挡选择器构造成沿换挡方向和选择方向移动，所述换挡方向是所述四个以上传感器的配置方向，所述选择方向垂直于所述换挡方向，并且
从所述四个以上传感器输出的电压值的相对关系在所述换挡选择器沿所述选择方向操作时反转。
5.根据权利要求3或4所述的换挡位置检测装置，
其中，所述电子控制单元配置成基于从所述四个以上传感器输出的电压值之间的差值是否超过预先设定的容许值来判定所述异常。
6.一种用于车辆的换挡控制装置，所述车辆包括驱动装置，所述换挡控制装置包括：
换挡选择器；
磁体，所述磁体一体地设置在所述换挡选择器中；
配置在与所述磁体对向的位置处的四个以上传感器；和
电子控制单元，其配置成：
(i)在所述磁体响应于所述换挡选择器的操作而相对于所述四个以上传感器相对移位时，基于从所述四个以上传感器输出的信号来确定所述换挡选择器的换挡位置；
(ii)在所述四个以上传感器中的任何一个传感器被判定为异常时，基于从所述四个以上传感器中被判定为正常的三个以上传感器输出的信号来确定换挡位置；
(iii)基于所述三个以上传感器在所述车辆行驶期间是否输出换至与沿所述车辆的行驶方向的反方向行驶的情况有关的换挡位置的信号来判定所述异常；并且
(iv)在判定出所述异常时，将所述驱动装置的换挡范围切换至空挡。
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