JP2015030293A - 車両用シフト制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ヒルホールド制御が解除された場合であっても車両が滑り落ちてしまうことを防止できる車両用シフト制御装置を提供する。
【解決手段】ブレーキＥＣＵ９は、ヒルホールド制御を解除するのに先立ってパーキング条件が成立したときはＳＢＷ・ＥＣＵ１にパーキング指令を出力し、ＳＢＷ・ＥＣＵ１は、ブレーキＥＣＵ９からパーキング指令を受けたときは変速機４をパーキングロック状態とする。これにより、例えば運転者が坂道での車両停車状態で意識を失ってブレーキ操作が解除されるにも関わらずアクセル操作またはブレーキ操作が行われない場合であっても、車両が滑り落ちてしまうことを確実に防止することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ヒルホールド機能を備えた車両用シフト制御装置に関する。

従来、周知の技術として坂道での車両停車状態からの発進時に運転者へのアシスト機能としてヒルホールド（ヒルスタートアシストとも称される）が知られている。このヒルホールドは、坂道でブレーキペダルを踏み込んで停車した状態でブレーキ操作が解除された際に例えば油圧ポンプを駆動してブレーキ加圧力を発生させるもので、ブレーキ操作が解除されてからアクセル操作されるまでブレーキ加圧力により車両が坂道を滑り落ちてしまうことを防止することができる。

特開２００６−３０６３００号公報 特開２００７−３２６４１６号公報

ところで、ヒルホールドは、ブレーキ操作が解除されてからアクセル操作されるまでの短時間だけ実行すればよいことから、例えば２秒間経過すると自動的に解除されるようになっている。
通常の運転操作では、ブレーキ操作が解除されてからアクセル操作されるまでの時間は短く、ヒルホールドが解除されるまでにアクセル操作が行われることから、その時点でヒルホールドが解除することで車両を円滑に発進させることができる。

しかしながら、例えば運転者が坂道でブレーキ操作による車両停車状態で体調不良を生じて意識を失った場合は、ブレーキ操作が解除されたにも関わらずアクセル操作またはブレーキ操作を行われない異常な状態となることがある。このような異常な状態では、アクセル操作またはブレーキ操作を行われないままヒルホールドが解除されてしまうので、車両が坂道を滑り落ちてしまうおそれがある。

一方、ヒルホールドと同様な技術として、電動パーキングブレーキ（以下、ＥＰＫＢ）を駆動させることにより駆動輪に対して制動力を作用させることが提案されている（特許文献１，２参照）。これは、車両が停車した場合に傾斜センサやブレーキペダルの踏込量に応じてＥＰＫＢを駆動し、アクセル操作に応じてＥＰＫＢを解除するもので、車両を円滑に発進させることができる。このような技術を用いれば、例えば運転者が意識を失った場合でも、車両が坂道を滑り落ちてしまうことを防止できる。

しかしながら、ＥＰＫＢは、パーキングブレーキという補助的な停車装置を利用していることから、出力が大きなモータを駆動してブレーキパッドをディスクロータに押し当てることで駆動輪に対して制動力を発生させている。このため、ヒルホールドとしてＥＰＫＢを採用した場合には、車両停車状態を長時間維持するためにＥＰＫＢを駆動し続ける必要があり、モータを駆動させるためのモータドライバが発熱したり、多量の電力を消費してバッテリの寿命低下を招来したりする。このような理由から、ＥＰＫＢをヒルホールドの代わりとして採用することは困難であるのが実情である。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、坂道での車両停車状態でヒルホールド条件が成立したときは、ヒルホールド解除条件が成立するまでヒルホールド制御を実行する構成において、ヒルホールド制御が解除された場合であっても車両が滑り落ちてしまうことを防止できる車両用シフト制御装置を提供することにある。

例えば登り坂でのブレーキ操作による車両停車状態でヒルホールド条件が成立すると、ヒルホールド制御をヒルホールド解除条件が成立するまで実行するので、車両が滑り落ちてしまうことが防止される。これにより、ブレーキ操作を解除するのに続けてアクセル操作を行うことで車両を円滑に発進させることができる。しかし、例えば車両停車状態で運転者が意識を失った場合には、ヒルホールド解除条件が成立するにも関わらずアクセル操作が行われないことから、ヒルホールド制御が解除されてしまって車両が滑り落ちてしまうおそれがある。しかし、本発明によれば、ヒルホールド解除条件が成立するのに先立ってパーキング条件が成立するので、パーキング制御が行われる。これにより、パーキング制御が解除されるのに先立って変速機がパーキングロック状態に切替えられるので、車両が滑り落ちてしまうことを確実に防止することができる。

本発明の一実施形態における車両用シフト制御装置を示すブロック図 パーキングギヤとパーキングロックを示す斜視図 ブレーキＥＣＵの動作を示すフローチャート ＳＢＷ・ＥＣＵの動作を示すフローチャート

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
図１は例えばハイブリッド自動車に搭載されたシフトバイワイヤ方式の車両用シフト制御装置を示している。シフトバイワイヤ・ＥＣＵ（Electronic Control Unit。以下、ＳＢＷ・ＥＣＵ）１（シフトバイワイヤ制御手段、パーキング手段に相当）は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを含んで構成されるマイクロコンピュータを主体として構成されている。つまり、一般的なエンジン搭載車両のシフト制御装置は、シフトレンジに応じて所定の油圧を発生する油圧制御により変速機を制御するように構成されているが、ハイブリッド自動車は油圧制御ではなく電気制御により変速機を制御することからシフトバイワイヤ方式が採用されている。

シフト装置２のシフトレンジとしては、Ｐ（パーキング）レンジ、Ｒ（リバース）レンジ、Ｎ（ニュートラル）レンジ、Ｄ（ドライブ）レンジ、Ｈ（ホーム）レンジが設定されている。本実施形態では、シフト装置２のシフトレバーは、非操作状態ではＨレンジに位置しており、Ｈレンジからの所望のシフトレンジへの操作によりシフトレンジを示すシフト情報を出力し、シフト操作が解除されるとＨレンジに自動的に復帰するようになっている。尚、車種によっては、シフトレンジとしてＰレンジが設定されておらず、例えばパーキングボタンに対する押圧操作によりＰレンジを示すシフト情報を出力する構成のものもある。

ＳＢＷ・ＥＣＵ１は、シフト装置２から入力したシフト情報に基づいてモータ３を駆動することにより変速機４をシフト情報が示すシフトレンジに制御する。変速機４にはパーキング機構５が一体に設けられている。パーキング機構５は、図２に示すように、車両の駆動軸と連動して回転するパーキングギヤ６と、軸７ａにより車体に回動可能に支持されたパーキングロック７と、このパーキングロック７に対して矢印Ａ方向への押圧力を弾性的に付与するモータ８（アクチュエータに相当）とから構成されている。ＳＢＷ・ＥＣＵ１は、シフト情報がＰレンジを示していたときはパーキング制御を実行し、シフト情報がＰレンジ以外を示していたときはパーキング制御を解除する。パーキング制御はモータ８を正回転することで実施し、パーキング制御の解除はモータ８を逆回転することで実施する。モータ８が正回転したときは、パーキングギヤ６の谷部６ａにパーキングロック７のツメ７ｂが噛合うことで駆動軸の回転が規制されたパーキングロック状態となる。パーキングロック状態でモータ８が逆回転したときは、パーキングギヤ６からパーキングロック７のツメ７ｂが外れて駆動軸の回転が許容されたパーキングアンロック状態となる。尚、ＳＢＷ・ＥＣＵ１は、パーキング制御を実行する場合は、モータ３を駆動して変速機４をＮレンジに切替えるようになっている。

一方、ＳＢＷ・ＥＣＵ１は、後述するようにブレーキＥＣＵ９（ヒルホールド手段に相当）からパーキング指令を受けた場合も、上述したパーキング制御を実行するようになっている。
ＳＢＷ・ＥＣＵ１は、現在のシフトレンジを示す現在レンジ情報をメータＥＣＵ１０（報知手段に相当）に出力する。
メータＥＣＵ１０は、ＳＢＷ・ＥＣＵ１から入力した現在レンジ情報に基づいて現在のシフトレンジをメータ１１に表示する。

ブレーキ角度センサ１２は、ブレーキペダルに対する踏込量を検出してブレーキＥＣＵ９に出力する。
傾斜センサ１３は、水平方向に対する車両の前後方向の傾きを検出してブレーキＥＣＵ９に出力する。
車速センサ１４は、車両の現在速度を検出してブレーキＥＣＵ９に出力する。
アクセル角度センサ１５は、アクセルペダルに対する踏込量を検出してブレーキＥＣＵ９に出力する。

ブレーキＥＣＵ９は、後述するようにブレーキ角度センサ１２、傾斜センサ１３、車速センサ１４、アクセル角度センサ１５からの各情報に基づいて、後述するヒルホールド条件が成立したと判断したときは油圧ポンプ１６を駆動するヒルホールド制御を実行し、後述するヒルホールド解除条件が成立したと判断したときはヒルホールド制御を解除する。ヒルホールド制御時は、油圧ポンプ１６を駆動してブレーキパッドをディスクロータへ押し当てることでブレーキ１７に対してブレーキ加圧力を発生させる。この場合、ブレーキＥＣＵ９は、ヒルホールド解除条件が成立するのに先立って成立するように設定された後述するパーキング条件が成立したときは、ＳＢＷ・ＥＣＵ１に対してパーキング指令を出力するようになっている。

さて、ＳＢＷ・ＥＣＵ１の動作について説明する。ＳＢＷ・ＥＣＵ１は、図４に示すようにブレーキＥＣＵ９からパーキング指令を受けたか（Ｓ４０１：ＮＯ）、シフト装置２からシフト情報を受けたか（Ｓ４０２：ＮＯ）を判断している。シフト装置２からシフト情報を受けたときは（Ｓ４０２：ＹＥＳ）、そのシフト情報等に基づいてモータ３を制御することにより変速機４を切替え制御する（Ｓ４０４）。
次にＳＢＷ・ＥＣＵ１は、メータＥＣＵ１０へ現在のシフトレンジを示す現在レンジ情報を出力する（Ｓ４０３）。これにより、メータＥＣＵ１０は、ＳＢＷ・ＥＣＵ１から受信した現在レンジ情報に基づいて現在のシフトレンジをメータ１１に表示する。
以上のような動作により、運転者は、シフト装置２に対するシフト操作により、変速機４を所望のシフトレンジに切替えることができると共に、メータ１１により現在のシフトレンジを確認することができる。

次に、ブレーキＥＣＵ９の動作について説明する。
ブレーキＥＣＵ９は、ヒルホールド解除条件が成立したか（Ｓ３０１：ＮＯ）、ヒルホールド条件が成立したか（Ｓ３０３：ＮＯ）、ヒルホールド状態か（Ｓ３０５：ＮＯ）を判断している。ヒルホールド状態でない場合は、ヒルホールド終了状態であるとしてヒルホールド継続カウンタをクリアする（Ｓ３０９）。ヒルホールド条件としては傾斜センサ１３の角度情報やブレーキペダルに対する踏込量から判断する。具体的には、ブレーキ角度センサ１２により所定角度以上の踏込量を検出すると共に車速センサ１４が車両の速度が０（車両停車状態）を検出した場合に、傾斜センサ１３により検出した車両の前後方向の傾斜角度が所定角度（例えば勾配３％の登り坂または下り坂）以上となった状態で、ブレーキ角度センサ１２によりブレーキペダルの踏込量が０（ブレーキ操作が解除）を検出したことである。つまり、坂道でのブレーキ操作による車両停車状態でブレーキ操作が解除されることである。一方、ヒルホールド解除条件は、ヒルホールド条件が成立してから例えば２秒（第１の所定時間に相当）経過するか、２秒経過するまでにアクセル操作が行われた場合である。

さて、運転者が例えば登り坂の走行中に渋滞によりブレーキペダルを踏み込んで車両を停車し、その車両停車状態から車両を発進するためにブレーキ操作を解除すると、ブレーキＥＣＵ９は、ヒルホールド条件が成立したと判断し（Ｓ３０３：ＹＥＳ）、ヒルホールド制御を開始してヒルホールド状態とする（Ｓ３０４）。つまり、油圧ポンプ１６を駆動してブレーキパッドをディスクロータへ押し当てることでブレーキ１７に対してブレーキ加圧力を発生させるので、坂道で車両が滑り落ちない車両停車状態となる。このようなヒルホールド状態では（Ｓ３０５：ＹＥＳ）、ヒルホールド継続カウンタを所定間隔でインクリメントすることでヒルホールド状態の継続時間をカウントする（Ｓ３１０）。通常の運転操作では、ヒルホールド継続カウンタが一定値以上、つまりヒルホールド状態が後述するパーキング条件が成立する例えば１．８秒（第２の所定時間）までにはアクセル操作が行われ、その時点でヒルホールド解除条件が成立することから（Ｓ３０１：ＹＥＳ）、ヒルホールド終了状態となり、ヒルホールド継続カウンタをクリアする（Ｓ３０２）。これにより、油圧ポンプ１６に対する駆動が解除されるので、ブレーキ加圧力が解除され、車両を円滑に発進することができる。

ところで、例えば運転者が坂道でブレーキ操作により車両停車している状態で体調不良を生じて意識を失った場合は、ブレーキ操作が解除されるにも関わらずアクセル操作またはブレーキ操作が行われない異常な状態となることがある。このような異常な状態では、ヒルホールド状態が２秒後に解除されてしまうので、車両が坂道を滑り落ちてしまうおそれがある。
このような場合、ブレーキＥＣＵ９は、ヒルホールド継続カウンタが一定値以上（Ｓ３０６：ＹＥＳ）、つまりヒルホールド状態が１．８秒継続したときは、パーキング条件が成立したと判断してＳＢＷ・ＥＣＵ１へパーキング指令を出力してから（Ｓ３０７）、ヒルホールド終了状態であるとしてヒルホールド継続カウンタをクリアする（Ｓ３０８）。

以上のようにして、ブレーキＥＣＵ９がヒルホールド制御を解除する寸前にＳＢＷ・ＥＣＵ１に対してパーキング指令が出力されるので、ＳＢＷ・ＥＣＵ１は、ブレーキＥＣＵ９からパーキング指令を受信すると（Ｓ４０１：ＹＥＳ）、パーキング制御を実行する（Ｓ４０５）。このパーキング制御では、モータ３を制御して変速機４をＮレンジに切替えると同時にモータ８を制御してパーキング機構５をロックする。これにより、パーキング機構５のパーキングギヤ６にパーキングロック７が噛合うことで変速機４がパーキングロック状態となる。ＳＢＷ・ＥＣＵ１がパーキング制御を行う時間は短く、変速機４が一度パーキングロック状態となれば、モータ８を駆動させなくても変速機４のパーキングロック状態を維持することができるため、モータ８に対する駆動を解除した場合であっても車両が滑り落ちてしまうことを防止することができる。

次にＳＢＷ・ＥＣＵ１は、Ｐレンジであることを示す現在レンジ情報をメータＥＣＵ１０へ出力する（Ｓ４０３）。メータＥＣＵ１０は、メータ１１に運転者へ現在のシフトレンジがＰレンジであることを表示する。これにより、意識が戻った運転者は、現在のシフトレンジがＰレンジであることを認識することができるので、Ｐレンジから意図するシフトレンジにシフト操作することができる。この場合、シフト装置２はＰレンジであることから、運転者はブレーキ操作を行いながらＰレンジから所望の他のレンジへシフト操作する必要がある。ブレーキ操作状態でシフト装置２がＰレンジから他のシフトレンジへ操作されると、変速機４がパーキングロック状態からパーキングアンロック状態に切替わるので、例えばＤレンジへ切替えてから、ブレーキ操作を解除するのに続けてアクセル操作を行う。この場合、ブレーキ操作が解除されるとヒルホールド制御が行われるので、運転者をアシストすることができ、運転者の利便性を損なうことはない。

このような実施形態によれば、次のような効果を奏することができる。
ブレーキＥＣＵ９は、ヒルホールド制御を解除するのに先立ってパーキング条件が成立したときはＳＢＷ・ＥＣＵ１にパーキング指令を出力し、ＳＢＷ・ＥＣＵ１は、ブレーキＥＣＵ９からパーキング指令を受けたときは変速機４をパーキングロック状態とするので、例えば運転者が坂道での車両停車状態で意識を失ってブレーキ操作が解除されるにも関わらずアクセル操作またはブレーキ操作が行われない場合であっても、車両が滑り落ちてしまうことを確実に防止することができる。
ＳＢＷ・ＥＣＵ１が変速機４をパーキングロック状態に切替えるパーキング制御を実行するので、ＳＢＷ・ＥＣＵ１が本来備えているパーキングロック機能を用いて容易に実施することができる。

ブレーキＥＣＵ９は、ヒルホールド制御を開始してから１．８秒後にＳＢＷ・ＥＣＵ１にパーキング指令を出力し、ＳＢＷ・ＥＣＵ１は、ブレーキＥＣＵ９からパーキング指令を受けたときは変速機４をパーキングロック状態に切替えるので、ＳＢＷ・ＥＣＵ１がパーキング条件の成立を判断することなくパーキング制御を実行することができる。つまり、ブレーキＥＣＵ９は、自分が実行するヒルホールド制御の開始から１．８秒後にパーキング指令を出力すればよいことから、ＳＢＷ・ＥＣＵ１がパーキング条件の成立を独立して判断する構成よりも簡単な構成でパーキング制御を実施することができる。

ＳＢＷ・ＥＣＵ１は、ブレーキＥＣＵ９からのパーキング指令に応じて変速機４をパーキングロック状態とした場合は、シフト装置２からシフト情報を受信していないにも関わらずシフトレンジがＰレンジであることを示す現在レンジ情報をメータＥＣＵ１０へ出力するようにしたので、パーキング制御を実行するためにシフトレンジを勝手にＰレンジに切替えた場合であっても運転者はＰレンジであることを認識することができる。
ＳＢＷ・ＥＣＵ１は、パーキング制御を実行した後にブレーキ操作を条件としてシフト装置２からシフト情報を受信したときはシフト情報が示すシフトレンジに変速機４をＰレンジから切替えるので、通常操作と同様の操作によりパーキングロック状態を解除することができる。

（その他の実施形態）
本発明は、上記実施形態に限定されることなく、次のように変形または拡張したり、各変形例を上記実施形態と組合せたり、各変形例を組合せるようにしてもよい。
ブレーキＥＣＵ９からパーキング指令を出力しているが、他のＥＣＵを経由してパーキング指令を出力しても良い。さらに、ヒルホールド条件の成立及びヒルホールド解除条件の成立の判断、並びにヒルホールド状態の継続時間の計測を他のＥＣＵ（例えばエンジンＥＣＵ）が実施しても良い。
ＳＢＷ・ＥＣＵ１が例えばＤレンジでのヒルホールド制御後にブレーキＥＣＵ９からパーキング指令を受けてパーキング制御時に、運転者がＤレンジと思い込んで誤ってアクセルペダルへの踏込み操作を行うことを回避するために、パーキング制御した際に運転者へ警告音などで注意を促しても良い。

パーキング指令を１回のみ出力したが、ロバスト性向上のためパーキング指令を複数回連続して出力しても良い。
シフタ情報以外にも、他にもブレーキペダルの踏込量や車速などの情報からＳＢＷ・ＥＣＵ１が総合的にシフトレンジの切替えを判断しても良い。
シフト装置２がＳＢＷ・ＥＣＵ１へシフト情報を直接出力しなくても、他のＥＣＵ（例えばエンジンＥＣＵ）がシフト情報などを受け取りＳＢＷ・ＥＣＵ１へＰ，Ｒ，Ｎ，Ｄレンジの切替え指令を出力することでＳＢＷ・ＥＣＵ１を作動させても良い。

ＳＢＷ・ＥＣＵ１はパーキング制御（Ｐレンジ、Ｐレンジ以外への切替え）のみを行い、Ｄ，Ｎ，Ｒレンジの切替えはＡＴ・ＥＣＵが実施しても良い。
シフト装置２のシフトレバーはＮレンジに復帰するタイプのものを用いたが、一般的なシフトレバーと同様に移動したシフトレンジへ位置決めされるタイプのものを採用してもよい。この場合、シフトレバーに他のシフトレンジからＰレンジへ移動するためのアクチュエータを設け、ＳＢＷ・ＥＣＵ１がパーキング制御を実行する場合は、アクチュエータによりシフトレバーをＰレンジへ移動する必要がある。
本発明を、ハイブリッド自動車に限定されることなく電気自動車の変速機、或いはエンジン駆動自動車であってシフトバイワイヤ方式の変速機に適用するようにしても良い。

図面中、１はＳＢＷ・ＥＣＵ（シフトバイワイヤ制御手段、パーキング手段）、２はシフト装置、４は変速機、８はモータ（アクチュエータ）、９はブレーキＥＣＵ（ヒルホールド手段）、１０はメータＥＣＵ（報知手段）である。

Claims (6)

1. シフトレンジを示すシフト情報を出力するシフト装置（２）と、前記シフト装置からのシフト情報が示すシフトレンジに変速機（４）を切替えるシフトバイワイヤ制御手段（１）を備えた車両用シフト制御装置において、
   ヒルホールド条件が成立したときは、アクチュエータ（８）を駆動してブレーキ加圧力を発生することによりヒルホールド制御を実行し、ヒルホールド解除条件が成立したときはヒルホールド制御を解除するヒルホールド手段（９）と、
   前記ヒルホールド解除条件が成立するのに先立って成立するように設定されたパーキング条件が成立したときは、前記変速機をパーキングロック状態に切替えるパーキング制御を実行するパーキング手段（１）と、
   を備えたことを特徴とする車両用シフト制御装置。
2. 前記ヒルホールド手段は、前記パーキング条件が成立したかを判断するように設けられ、前記パーキング条件が成立したときは前記パーキング手段にパーキング指令を出力し、
   前記パーキング手段は、前記ヒルホールド手段からパーキング指令を受けたときに前記パーキング条件が成立したと判断することを特徴とする請求項１記載の車両用シフト制御装置。
3. 前記シフトバイワイヤ制御手段は、前記パーキング手段を含んで構成されていることを特徴とする請求項２記載の車両用シフト制御装置。
4. 前記パーキング手段がパーキング制御を実行した場合は、シフトレンジがパーキングレンジであることを運転者へ報知する報知手段（１０）を備えたことを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の車両用シフト制御装置。
5. 前記シフトバイワイヤ制御手段は、前記パーキング手段がパーキング制御を実行した後に前記シフト装置からシフト情報を受信したときは、ブレーキ操作が行われていることを条件としてシフト情報が示すシフトレンジに前記変速機をパーキングロック状態から切替えることを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の車両用シフト制御装置。
6. 前記ヒルホールド条件は、ブレーキ操作が解除されたことであり、
   前記ヒルホールド解除条件は、ブレーキ操作が解除されてから第１の所定時間が経過したことであり、
   前記パーキング条件は、前記第１の所定時間よりも短い第２の所定時間が経過したことであることを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の車両用シフト制御装置。

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