JP2018176832A

JP2018176832A - パーキングロック制御装置

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Publication number: JP2018176832A
Application number: JP2017074891A
Authority: JP
Inventors: 高橋　秀幸; Hideyuki Takahashi; 秀幸高橋
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2017-04-05
Filing date: 2017-04-05
Publication date: 2018-11-15
Anticipated expiration: 2037-04-05
Also published as: JP6818619B2

Abstract

【課題】コストを抑えつつ、パーキングレンジが選択された後の車両のずり下がりを防止することが可能なパーキングロック制御装置を提供する。【解決手段】パーキングロック制御装置１は、電動モータ１０の出力軸１０ａに設けられるパーキングギヤ２１と、爪２２ａがパーキングギヤ２１の歯溝２１ｂに噛み合うことでパーキングギヤ２１をロックするパーキングポール２２と、車両の減速中に、レゾルバ１２を利用して取得されたパーキングギヤ２１の歯溝２１ｂの位置と、レゾルバ１２を利用して取得されたパーキングギヤ２１の角速度及び角加速度とを用いて電動モータ１０が停止したときに爪２２ａが歯溝２１ｂに噛み合う停止時噛み合い位置を決定する停止時噛み合い位置決定部１４ｄと、パーキングギヤ２１が停止時噛み合い位置で停止するようにインバータ１１を制御することで電動モータ１０を駆動制御するパーキングギヤ停止位置制御部１４ｅとを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、パーキングロック制御装置に関する。

パーキングロック機構を備える車両では、シフトレバーによってパーキングレンジが選択されると、パーキングロック機構により駆動輪に動力を伝達する動力伝達軸に設けられたパーキングギヤにパーキングポールを噛み合わせることで、パーキングギヤ（動力伝達軸）がロックされる。

例えば、特許文献１には、電気モータの出力軸から出力された動力が減速機により減速され、この減速された動力が遊星歯車式差動装置により左右の駆動系に分配され、左右の駆動輪に伝達される電気自動車が開示されている。この電気自動車では、電気モータの出力軸にパーキングギヤがスプライン嵌合され、シフトレバーによってパーキングレンジが選択されたときにパーキングポールがパーキングギヤ側に回動され、パーキングポールがパーキングギヤに噛み合うことで出力軸の回転が機械的に阻止される。

特開平６−２７６６０７号公報

しかしながら、特許文献１に開示の技術では、電気モータの出力軸の停止位置によっては、パーキングポールがパーキングギヤ側に回動されたときに、パーキングポールの爪がパーキングギヤの歯に当たって、パーキングポールがパーキングギヤに噛み合っていない場合がある。パーキングポールがパーキングギヤに噛み合っていないと、例えば、車両が坂路で停止した場合に、運転者によってパーキングレンジが選択された後にサイドブレーキが操作されずにブレーキペダルの踏み込みが解除されると、パーキングポールがパーキングギヤに噛み合うまでパーキングギヤ（電動モータの出力軸）が回転し、車両が坂道でずり下がるおそれがある。

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、駆動源として電動モータを備える車両において、コストを抑えつつ、パーキングレンジが選択された後の車両のずり下がりを防止することが可能なパーキングロック制御装置を提供することを目的とする。

本発明に係るパーキングロック制御装置は、駆動源として電動モータを備える車両に搭載されるパーキングロック制御装置であって、電動モータで発生した動力を伝達する動力伝達軸に設けられるパーキングギヤと、爪を有し、当該爪がパーキングギヤの歯と歯の間の歯溝に噛み合うことでパーキングギヤをロックするパーキングポールと、車両の減速中に、当該減速により電動モータの回転が停止したときのパーキングギヤの歯溝の位置を推定し、当該推定したパーキングギヤの歯溝の位置に基づいて、電動モータの回転が停止したときにパーキングポールの爪がパーキングギヤの歯溝に噛み合うパーキングギヤの停止時噛み合い位置を決定する停止時噛み合い位置決定手段と、パーキングギヤが停止時噛み合い位置決定手段で決定された停止時噛み合い位置で停止するように電動モータを制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。

本発明に係るパーキングロック制御装置では、車両の減速中に、電動モータの回転が停止したときにパーキングポールの爪が歯溝に噛み合うパーキングレンジの停止時噛み合い位置を決定する。そして、本発明に係るパーキングロック制御装置では、制御手段によって停止時噛み合い位置でパーキングギヤが停止するように電動モータを駆動制御し、停止時噛み合い位置でパーキングギヤ（動力伝達軸）を停止させる。このように電動モータ（車両）が停止するときのパーキングギヤの位置が調整されることで、運転者のシフトレバー操作によってパーキングレンジが選択され、パーキングポールがパーキングギヤ側に移動したときに、パーキングポールの爪がパーキングギヤの歯溝に噛み合う。これにより、例えば、車両が坂路で停止した場合に、パーキングレンジが選択された後にサイドブレーキが操作されずにブレーキペダルの踏み込みが解除されても、パーキングポールの爪がパーキングギヤの歯溝に噛み合っているので、動力伝達軸がロックされており、車両が坂路でずり下がらない。このパーキングギヤの停止位置を調整するために、車両に搭載される駆動源の電動モータとこの電動モータの制御手段が利用されるので、調整手段を別途に設ける必要がない。このように、本発明に係るパーキングロック制御装置によれば、駆動源として電動モータを備える車両において、コストを抑えつつ、パーキングレンジが選択された後の車両のずり下がりを防止することが可能となる。

本発明に係るパーキングロック制御装置では、停止時噛み合い位置決定手段は、推定したパーキングギヤの歯溝の位置の前で噛み合う位置を停止時噛み合い位置として決定することが好ましい。このように構成することで、電動モータを制御しない場合よりも停止するまでの電動モータの回転角度が少なくなり、車両の制動距離が延びない。

本発明に係るパーキングロック制御装置では、パーキングギヤの歯溝の位置を取得する歯溝位置取得手段と、パーキングギヤの角速度を取得する角速度取得手段と、パーキングギヤの角加速度を取得する角加速度取得手段と、を備え、停止時噛み合い位置決定手段は、歯溝位置取得手段で取得された歯溝の位置と、当該歯溝の位置が取得されたときに角速度取得手段で取得された角速度及び角加速度取得手段で取得された角加速度とを用いて、停止時噛み合い位置を決定することが好ましい。このように構成することで、パーキングギヤの角速度及び角加速度を用いることにより電動モータの回転が停止するまでに要する時間や回転角度を取得できるので、これらの値とパーキングギヤの歯溝の位置（例えば、パーキングポールの爪の位置に対する相対位置）を用いることで電動モータの回転が停止したときのパーキングギヤの歯溝の位置を精度良く推定でき、停止時噛み合い位置を精度良く決定することができる。

本発明に係るパーキングロック制御装置では、路面の勾配を取得する勾配取得手段を備え、制御手段は、勾配取得手段で取得された勾配が所定の勾配以上の場合に、パーキングギヤが停止時噛み合い位置で停止するように電動モータを制御することが好ましい。このように構成することで、勾配が所定の勾配以上の坂路において、車両のずり下がりを防止することができる。

本発明に係るパーキングロック制御装置では、車両の減速度を取得する減速度取得手段を備え、制御手段は、減速度取得手段で取得された減速度が所定の減速度以下の場合に、パーキングギヤが停止時噛み合い位置で停止するように電動モータを制御することが好ましい。このように構成することで、減速度が所定の減速度を超える急制動時に、パーキングギヤの停止位置を調整する制御（電動モータに対する停止位置の制御）が実施されないので、運転者のブレーキ操作に応じて車両を停止させることができる。

本発明に係るパーキングロック制御装置では、歯溝位置取得手段は、電動モータのロータの回転角度を取得する回転角度取得手段で取得された回転角度を用いてパーキングギヤの歯溝の位置を取得することが好ましい。このように構成することで、駆動源の電動モータ用の回転角度取得手段が歯溝位置取得手段として利用されるので、歯溝位置取得手段を別途に設ける必要がなく、コストを抑えることができる。

本発明によれば、駆動源として電動モータを備える車両において、コストを抑えつつ、パーキングレンジが選択された後の車両のずり下がりを防止することが可能となる。

実施形態に係るパーキングロック制御装置の構成を示すブロック図である。実施形態に係るパーキングロック制御装置で制御されるパーキングロック機構の構成を示す斜視図である。実施形態に係るパーキングロック制御装置における停止時噛み合い位置の決定方法の説明図であり、（ａ）がレゾルバの検出基準点とパーキングポールの爪の位置を示す図であり、（ｂ）が停止位置を調整しない場合のパーキングギヤの停止位置を示す図であり、（ｃ）が停止位置を調整した場合のパーキングギヤの停止位置を示す図である。実施形態に係るパーキングロック制御装置のＥＶＣＵでの処理の流れを示すフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図中、同一又は相当部分には同一符号を用いることとする。また、各図において、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。

図１及び図２を参照して、実施形態に係るパーキングロック制御装置１について説明する。図１は、実施形態に係るパーキングロック制御装置１の構成を示すブロック図である。図２は、実施形態に係るパーキングロック制御装置１で制御されるパーキングロック機構２０の構成を示す斜視図である。

パーキングロック制御装置１は、駆動源として電動モータ１０を備える電気自動車（ＥＶ（ＥｌｅｃｔｒｉｃＶｅｈｉｃｌｅ））に搭載される。パーキングロック制御装置１は、坂路での車両の減速中に、電動モータ１０に対する制御によって、シフトバイワイヤ（ＳＢＷ（ＳｈｉｆｔＢｙＷｉｒｅ））式のパーキングロック機構２０のパーキングポール２２がパーキングギヤ２１に噛み合うようにパーキングギヤ２１の停止位置を調整する。

電動モータ１０は、電動機として機能すると共に、発電機として機能する。電動モータ１０は、例えば、三相交流タイプのモータ・ジェネレータである。電動モータ１０は、車両の加速時などに、ロータ（図示省略）が回転して動力（トルク）を発生し、動力をロータに連結される出力軸１０ａに出力する。電動モータ１０は、車両の減速時に、減速機２や出力軸１０ａなどを介して伝達される駆動輪（図示省略）の回転を利用して発電する。電動モータ１０は、インバータ１１によって制御される。電動モータ１０のロータ（出力軸１０ａ）の回転角度などは、レゾルバ１２により検出される。

電動モータ１０で発生した動力は、減速機２を介して駆動輪に伝達される。減速機２は、ドライブギヤ２ａと、このドライブギヤ２ａに噛み合うドリブンギヤ２ｂとを備える。ドライブギヤ２ａは、電動モータ１０の出力軸１０ａに取り付けられている。ドリブンギヤ２ｂは、例えば、プロペラシャフト、ディファレンシャルギヤ、ドライブシャフトなどを介して駆動輪に連結される。

インバータ１１は、バッテリ１３の直流電力を交流電力に変換し、その交流電力を電動モータ１０に供給する。また、インバータ１１は、回生によって電動モータ１０で発電した交流電力を直流電力に変換する。この回生による電力は、バッテリ１３に蓄えられる。インバータ１１は、後述するＥＶＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｉｃＶｅｈｉｃｌｅＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）１４によって制御される。

パーキングロック機構２０は、パーキングギヤ２１と、パーキングポール２２と、パーキングロッド２３と、ディテントプレート２４と、ＳＢＷアクチュエータ２５とを備える。

パーキングギヤ２１は、電動モータ１０の出力軸（特許請求の範囲に記載の動力伝達軸に相当）１０ａにスプライン嵌合されている。パーキングギヤ２１は、周方向に沿って一定の間隔毎に配置された歯２１ａを有する。この周方向に隣り合う歯２１ａと歯２１ａとの間には、歯溝２１ｂが形成されている。なお、本実施形態ではパーキングギヤ２１は電動モータ１０の出力軸１０ａに設けられているが、パーキングギヤ２１は電動モータ１０に直結される箇所であれば他の箇所に設けられてもよく、例えば、減速機２のドリブンギヤ２ｂに連結される動力伝達軸に設けられてもよい。

パーキングポール２２は、パーキングギヤ２１の近傍に配置される。パーキングポール２２は、パーキングギヤ２１側に揺動可能に設けられている。パーキングポール２２のパーキングギヤ２１側の面には、パーキングギヤ２１の歯溝２１ｂに噛み合う爪２２ａが設けられている。パーキングポール２２は、パーキングギヤ２１側に揺動されると、爪２２ａがパーキングギヤ２１の任意の歯溝２１ｂに噛み合う。

パーキングロッド２３は、パーキングポール２２の背面（爪２２ａが設けられる面の反対側の面）側に配置される。パーキングロッド２３は、パーキングポール２２を揺動させるために、軸方向に移動可能に設けられている。パーキングロッド２３の先端には、テーパ部２３ａが設けられている。パーキングロッド２３は、軸方向に進出されると、テーパ部２３ａがパーキングポール２２の背面に当たってパーキングポール２２をパーキングギヤ２１側に押す。

ディテントプレート２４は、パーキングロッド２３に接続されている。ディテントプレート２４は、パーキングロッド２３を軸方向に進退させるために、揺動可能に設けられている。ディテントプレート２４は、ＳＢＷアクチュエータ２５によって揺動される。

ＳＢＷアクチュエータ２５の出力軸には、ディテントプレート２４が取り付けられている。ＳＢＷアクチュエータ２５は、回動することで、ディテントプレート２４を揺動させる。ＳＢＷアクチュエータ２５は、ＳＢＷＣＵ（ＳｈｉｆｔＢｙＷｉｒｅＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）２６によって制御される。

ＳＢＷＣＵ２６は、パーキングロック機構２０を制御する制御ユニットである。ＳＢＷＣＵ２６は、後述するレンジスイッチ１７によってパーキングレンジが検出された場合に、パーキングポール２２がパーキングギヤ２１側に揺動されるようにＳＢＷアクチュエータ２５を駆動制御する。なお、ＳＢＷＣＵ２６は、レンジスイッチ１７の検出情報を、ＣＡＮ（ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）４０を介してＥＶＣＵ１４から受信する。

パーキングロック機構２０では、運転者によってパーキングレンジが選択された場合、ＳＢＷＣＵ２６による駆動制御によってＳＢＷアクチュエータ２５が回動されることにより、ディテントプレート２４が揺動されて、パーキングロッド２３が軸方向に進出される。この進出されたパーキングロッド２３のテーパ部２３ａによってパーキングポール２２がパーキングギヤ２１側に押されることで揺動され、パーキングポール２２の爪２２ａがパーキングギヤ２１の歯溝２１ｂに噛み合う。これにより、パーキングギヤ２１がロックされ、電動モータ１０の出力軸１０ａが固定される。

なお、パーキングギヤ２１は、電動モータ１０の出力軸１０ａに設けられているので、電動モータ１０のロータ（出力軸１０ａ）の停止位置（回転角度）に対応した位置（回転角度）で停止する。したがって、パーキングギヤ２１の歯溝２１ｂの位置によっては、パーキングポール２２がパーキングギヤ２１側に揺動されたときに、パーキングポール２２の爪２２ａがパーキングギヤ２１の歯２１ａ（例えば、歯２１ａの頂部）に当って、爪２２ａが歯溝２１ｂに噛み合わない。噛み合っていないと、例えば、車両が坂道で停止した場合に、運転者によってサイドブレーキが操作されずにブレーキペダルの踏み込みが解除されると、爪２２ａが歯溝２１ｂに噛み合うまでパーキングギヤ２１が回転する。これに伴って、電動モータ１０の出力軸１０ａ、ドライブギヤ２ａ、ドリブンギヤ２ｂなども回転し、坂道で車両がずり下がるおそれがある。そこで、パーキングロック制御装置１では、車両が坂道で減速中に、停止したときにパーキングポール２２の爪２２ａがパーキングギヤ２１の歯溝２１ｂに噛み合うように、電動モータ１０に対する制御によってパーキングギヤ２１が停止する位置（回転角度）を調整する。

このパーキングロック制御装置１の電動モータ１０に対する制御は、ＥＶＣＵ１４によって実施される。ＥＶＣＵ１４は、電気自動車の制御ユニットである。ＥＶＣＵ１４は、インバータ１１を制御することで電動モータ１０を駆動制御する。ＥＶＣＵ１４は、演算を行うマイクロプロセッサ、マイクロプロセッサに各処理を実行させるためのプログラムなどを記憶するＲＯＭ、演算結果などの各種データを記憶するＲＡＭ、その記憶内容が保持されるバックアップＲＡＭ、及び、入出力Ｉ／Ｆなどを有して構成されている。

ＥＶＣＵ１４は、各種情報などを送受信するめに、例えば、ＣＡＮ４０を介して、ＳＢＷＣＵ２６、ＶＤＣＵ（ＶｅｈｉｃｌｅＤｙｎａｍｉｃｓＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）３０などと相互に通信可能に接続されている。ＶＤＣＵ３０は、横滑りなどの車両の不安定な挙動を抑える制御ユニットである。ＶＤＣＵ３０には、制御に必要な情報を取得するために、車輪毎の車輪速センサ３１やＧセンサ３２などの各種センサが接続されている。車輪速センサ３１は、車輪の回転状態（車輪速）を検出するセンサである。Ｇセンサ３２は、例えば、車両の前後方向、横方向などの加速度を検出するセンサである。

ＥＶＣＵ１４には、レゾルバ１２、アクセルペダルセンサ１５、ブレーキペダルセンサ１６、レンジスイッチ１７などの各種センサが接続されている。アクセルペダルセンサ１５は、アクセルペダルの開度を検出する。ブレーキペダルセンサ１６は、ブレーキペダルの踏み込み量を検出するセンサである。レンジスイッチ１７は、シフトレバー１８と連動して動くように接続され、シフトレバー１８の選択位置を検出する。シフトレバー１８では、例えば、ドライブレンジ、パーキングレンジ、リバースレンジ、ニュートラルレンジを選択的に切り替えることができる。

ＥＶＣＵ１４では、レゾルバ１２で検出される情報を用いて、電動モータ１０のロータ（ロータに連結される出力軸１０ａ）の回転角度を算出する。また、ＥＶＣＵ１４では、この電動モータ１０のロータの回転角度の時系列データを用いて、出力軸１０ａの回転数（回転速度）などを算出する。ＥＶＣＵ１４においてＲＯＭに記憶されているこの回転角度算出用のプログラムが実行され、この回転角度算出の機能が実現されたマイクロプロセッサとレゾルバ１２が特許請求の範囲に記載する回転角度取得手段に相当する。

なお、パーキングギヤ２１は電動モータ１０の出力軸１０ａに設けられ、出力軸１０ａと一体で回転するので、レゾルバ１２を用いて取得される電動モータ１０のロータ（出力軸１０ａ）の回転角度はパーキングギヤ２１の回転角度に相当する。この回転角度の情報により、ＥＶＣＵ１４では、パーキングギヤ２１の各歯溝２１ｂ（例えば、歯溝２１ｂにおける周方向の中心位置）を取得でき、パーキングギヤ２１側に揺動されたパーキングポール２２の爪２２ａの位置に対する歯溝２１ｂの位置（相対位置）やレゾルバ１２の検出基準点（ゼロ点）に対する歯溝２１ｂの位置を取得することができる。したがって、ＥＶＣＵ１４においてＲＯＭに記憶されているこの歯溝位置取得用のプログラムが実行され、この歯溝位置取得の機能が実現されたマイクロプロセッサとレゾルバ１２が特許請求の範囲に記載する歯溝位置取得手段に相当する。

ＥＶＣＵ１４は、例えば、車両の運転状態（例えば、車速、アクセルペダルの開度、ブレーキペダルの踏み込み量）に基づいて目標トルクを設定し、この目標トルクをインバータ１１に送信する。インバータ１１では、この目標トルクに基づいて、電動モータ１０を駆動制御する。この電動モータ１０に対する駆動制御では、レゾルバ１２によって検出される電動モータ１０のロータの実回転角度や実回転速度などが用いられる。

特に、ＥＶＣＵ１４は、車両が坂路で減速して停止する場合にパーキングギヤ２１の停止位置を調整するために、制御介入判定部１４ａと、角速度算出部１４ｂと、角加速度算出部１４ｃと、停止時噛み合い位置決定部１４ｄと、パーキングギヤ停止位置制御部１４ｅとを有している。ＥＶＣＵ１４は、ＲＯＭに記憶されているプログラムがマイクロプロセッサによって実行されることで、制御介入判定部１４ａ、角速度算出部１４ｂ、角加速度算出部１４ｃ及び停止時噛み合い位置決定部１４ｄの各機能が実現される。

制御介入判定部１４ａは、ブレーキペダルセンサ１６の検出情報を用いてブレーキペダルが踏み込まれているか否か（減速中か否か）を判定する。制御介入判定部１４ａでブレーキペダルが踏み込まれていないと判定された場合、制御介入判定部１４ａ以外の各部１４ｂ〜１４ｅの各機能が実施されない。

制御介入判定部１４ａは、路面の勾配が所定の勾配以上か否かを判定する。路面の勾配の取得方法としては、例えば、Ｇセンサ３２で検出された前後方向の加速度情報をＶＤＣＵ３０からＣＡＮ４０を介して受信し、制御介入判定部１４ａにおいて前後方向の加速度を用いて路面の勾配（傾斜角）を推定する方法がある。所定の勾配は、坂路（例えば、車両がずり下がる可能性のある勾配を有する坂道）であることを判定する閾値である。制御介入判定部１４ａで路面の勾配が所定の勾配未満と判定された場合、制御介入判定部１４ａ以外の各部１４ｂ〜１４ｅの各機能が実施されない。

制御介入判定部１４ａは、車両の減速度が所定の減速度以下か否かを判定する。車両の減速度の取得方法としては、例えば、車輪速センサ３１で検出された車輪速の情報をＶＤＣＵ３０からＣＡＮ４０を介して受信し、車輪速の時系列データを用いて車両の減速度を算出する方法がある。所定の減速度は、運転者による急ブレーキ操作に応じた急減速（特に、急制動）を判定する閾値である。制御介入判定部１４ａで車両の減速度が所定の減速度より大きいと判定された場合、制御介入判定部１４ａ以外の各部１４ｂ〜１４ｅの各機能が実施されない。なお、レゾルバ１２を用いて取得された出力軸１０ａの回転速度から車速を算出し、この算出された車速の時系列データを用いて車速を時間微分することで、車両の減速度を取得してもよい。

制御介入判定部１４ａでブレーキペダルが踏み込まれていると判定されかつ路面の勾配が所定の勾配以上と判定されかつ車両の減速度が所定の減速度以下と判定された場合、パーキングギヤ２１の停止位置を調整するために、各部１４ｂ〜１４ｅの各機能が実施される。

角速度算出部１４ｂは、レゾルバ１２を用いて取得された電動モータ１０の出力軸１０ａ（パーキングギヤ２１）の回転角度の時系列データを用いて出力軸１０ａの回転角度を１階時間微分し、角速度を取得する。なお、角速度算出部１４ｂとレゾルバ１２が特許請求の範囲に記載の角速度取得手段に相当する。

角加速度算出部１４ｃは、レゾルバ１２を用いて取得された電動モータ１０の出力軸１０ａ（パーキングギヤ２１）の回転角度の時系列データを用いて出力軸１０ａの回転角度を２階時間微分し、角加速度（角減速度）を取得する。角加速度算出部１４ｃでは、角速度算出部１４ｂで算出された角速度の時系列データを用いて１階時間微分し、角加速度を取得してもよい。なお、角加速度算出部１４ｃとレゾルバ１２が特許請求の範囲に記載の角加速度取得手段に相当する。

停止時噛み合い位置決定部１４ｄは、任意のタイミングで取得されたパーキングギヤ２１の歯溝２１ｂの位置と、この歯溝２１ｂの位置が取得されたときのパーキングギヤ２１（電動モータ１０の出力軸１０ａ）の角速度及び角加速度を用いて、パーキングギヤ２１の停止時噛み合い位置を決定する。パーキングギヤ２１の歯溝２１ｂの位置は、例えば、パーキングポール２２の爪２２ａの位置に対する歯溝２１ｂの相対位置である。パーキングギヤ２１の停止時噛み合い位置は、電動モータ１０の回転（ひいては、車両）が停止したときに、パーキングポール２２の爪２２ａが噛み合うパーキングギヤ２１の歯溝２１ｂの位置である。これらの歯溝２１ｂの位置は、回転角度で表され、例えば、レゾルバ１２の検出基準点に対する歯溝２１ｂの角度（例えば、歯溝２１ｂにおける周方向の中心位置の角度）で表されてもよいし、あるいは、パーキングギヤ２１側に揺動されたパーキングポール２２の爪２２ａの位置に対する歯溝２１ｂの角度で表されてもよい。なお、停止時噛み合い位置決定部１４ｄが特許請求の範囲に記載の停止時噛み合い位置決定手段に相当する。

図３を参照し、停止時噛み合い位置決定部１４ｄにおける停止時噛み合い位置の決定方法の一例を説明する。図３は、停止時噛み合い位置の決定方法の説明図であり、（ａ）がレゾルバ１２の検出基準点とパーキングポール２２の爪２２ａの位置を示す図であり、（ｂ）が停止位置を調整しない場合のパーキングギヤ２１の停止位置を示す図であり、（ｃ）が停止位置を調整した場合のパーキングギヤ２１の停止位置を示す図である。

図３（ａ）に示すように、レゾルバ１２の検出基準点（ゼロ点）を符号ＲＰで示す位置とする。また、パーキングギヤ２１側に揺動されたパーキングポール２２の爪２２ａの中心位置を符号ＰＰで示す位置とする。この爪２２ａの中心位置ＰＰは、レゾルバ１２の検出基準点ＲＰに対して角度θ_Ｐである。この図３に示す例では、パーキングギヤ２１の歯２１ａや歯溝２１ｂの数が１８個であり、隣り合う歯溝２１ｂ，２１ｂ間の角度Δθ（隣り合う歯２１ａ，２１ａ間の角度）が２０°である。これらの各値は、ＥＶＣＵ１４内のＲＯＭなどに格納されている。

図３（ａ）において、実線で示すパーキングギヤ２１の位置の場合、パーキングギヤ２１側に揺動されたパーキングポール２２の爪２２ａの位置とパーキングギヤ２１の歯溝２１ｂの位置とが一致しており、パーキングギヤ２１の歯溝２１ｂの位置θ_０は０°である。また、図３（ａ）において、破線で示すパーキングギヤ２１の位置の場合、パーキングギヤ２１側に揺動されたパーキングポール２２の爪２２ａの位置に対してパーキングギヤ２１の歯溝２１ｂの位置がずれており、パーキングギヤ２１の歯溝２１ｂの位置θ_０はパーキングポール２２の爪２２ａの中心位置ＰＰからずれた分の角度である。このパーキングギヤ２１の歯溝２１ｂの位置θ_０と、この歯溝２１ｂの位置θ_０が取得されたときの角速度ωと角加速度（角減速度）αを用いて、停止時噛み合い位置θ_ｓｔが決定される。

通常制御によって電動モータ１０の回転が停止する場合を仮定して、通常制御によって電動モータ１０の回転が停止するまでの時間をｔとした場合、下記の（式１）により、角速度ωと角加速度αを用いて、時間ｔが算出される。
ｔ＝ω／｜α｜・・・（式１）

電動モータ１０の回転が停止するまでの総回転角度をθ_ｔとした場合、下記の（式２）により、角速度ωと時間ｔを用いて、総回転角度θ_ｔが算出される。
θ_ｔ＝ω×ｔ・・・（式２）

パーキングギヤ２１は電動モータ１０の出力軸１０ａに設けられているので、パーキングギヤ２１は、歯溝２１ｂの位置θ_０（初期位置）から総回転角度θ_ｔ回転して停止する。このパーキングギヤ２１の回転角度をθ_ｇとした場合、下記の（式３）により、歯溝２１ｂの位置θ_０と総回転角度θ_ｔを用いて、回転角度θ_ｇが算出される。この回転角度θ_ｇは、通常制御によって電動モータ１０を停止させた場合（パーキングギヤ２１の停止位置を調整する制御を行わない場合）に電動モータ１０の回転が停止したときのパーキングギヤ２１の歯溝２１ｂの位置に相当する。
θ_ｇ＝θ_０＋θ_ｔ・・・（式３）

通常制御によって電動モータ１０を停止させた場合、例えば、図３（ｂ）に示す位置でパーキングギヤ２１が停止したとすると、パーキングギヤ２１の歯溝２１ａの位置ＧＰが、パーキングポール２２の爪２２ａの位置ＰＰに対して、角度θ_ｓずれている。この場合、電動モータ１０が停止した後に、パーキングポール２２がパーキングギヤ２１側に揺動されると、パーキングポール２２の爪２２ａがパーキングギヤ２１の歯溝２１ａに噛み合わない。

そこで、図３（ｃ）に示すように、電動モータ１０が停止したときに、直前のパーキングギヤ２１の歯溝２１ａの位置ＧＰ（通常制御によって電動モータ１０を停止させた場合にパーキングポール２２の爪２２ａの位置ＰＰを通過する歯溝２１ａのうち爪２２ａの位置ＰＰから最も近い歯溝２１ａの位置）がパーキングポール２２の爪２２ａの位置ＰＰと一致するように、算出された回転角度θ_ｇからパーキングギヤ２１の停止位置を求める。このパーキングギヤ２１の停止位置が、停止時噛み合い位置θ_ｓｔである。例えば、回転角度θ_ｇが歯溝２１ｂ，２１ｂ間の角度Δθの整数倍の場合、パーキングポール２２の爪２２ａの位置に対してパーキングギヤ２１の歯溝２１ａがずれないので、回転角度θ_ｇを停止時噛み合い位置θ_ｓｔとする。一方、回転角度θ_ｇが歯溝２１ｂ，２１ｂ間の角度Δθの整数倍でない場合、パーキングポール２２の爪２２ａの位置に対してパーキングギヤ２１の歯溝２１ａがずれるので（例えば、図３（ｂ）に示す状態）、回転角度θ_ｇからそのずれる分の角度が減算された角度を停止時噛み合い位置θ_ｓｔとする。このようにして、停止時噛み合い位置θ_ｓｔが決定される。

停止時噛み合い位置決定部１４ｄでは、電動モータ１０の回転が停止する直前まで所定時間毎に、その各タイミングで取得された歯溝２１ｂの位置θ_０、角速度ω、角加速度αを用いて停止時噛み合い位置θ_ｓｔを決定する。したがって、停止時噛み合い位置θ_ｓｔは、所定時間毎に更新される。なお、停止時噛み合い位置決定部１４ｄでは、角速度ωが所定の角速度以下になったときに（電動モータ１０の回転が停止する直前になると）、そのときの歯溝２１ｂの位置θ_０、角速度ω、角加速度αを用いて停止時噛み合い位置θ_ｓｔを決定してもよい。

上述した決定方法の場合、通常制御による停止位置の直前のパーキングギヤ２１の歯溝２１ａの位置ＧＰを用いて停止時噛み合い位置を決定するので、この停止時噛み合い位置により電動モータ１０を停止させると、通常制御よって電動モータ１０を停止させるよりも、停止するまでの電動モータ１０の回転角度が少なくなり、車両の制動距離が延びない。なお、通常制御による停止位置の直後のパーキングギヤ２１の歯溝２１ａの位置を用いて停止時噛み合い位置を決定してもよい。

パーキングギヤ停止位置制御部１４ｅは、停止時噛み合い位置でパーキングギヤ２１が停止するように、インバータ１１を制御することで電動モータ１０を駆動制御する。具体的には、パーキングギヤ停止位置制御部１４ｅは、例えば、角速度ωが所定の角速度以下になった場合（電動モータ１０の回転が停止する直前になると）、停止時噛み合い位置決定部１４ｄで決定された停止時噛み合い位置に基づいて電動モータ１０のロータの目標停止回転角度を設定し、この目標停止回転角度をインバータ１１に送信する。インバータ１１では、電動モータ１０のロータが目標停止回転角度で停止するように電動モータ１０を制御する。なお、パーキングギヤ停止制御部１４ｅとインバータ１１が特許請求の範囲に記載の制御手段に相当する。

図１及び図２を参照して、パーキングロック制御装置１の動作を説明する。特に、パーキングロック制御装置１のＥＶＣＵ１４での処理については、図４のフローチャートに沿って説明する。図４は、実施形態に係るパーキングロック制御装置１のＥＶＣＵ１４での処理の流れを示すフローチャートである。パーキングロック制御装置１では、以下に示す処理を所定時間毎に繰り返し実施する。

ＥＶＣＵ１４は、ブレーキペダルが踏み込まれているか否かを判定する（Ｓ１０）。Ｓ１０の判定にてブレーキペダルが踏み込まれていないと判定された場合、ＥＶＣＵ１４では処理を一旦抜ける。

Ｓ１０の判定にてブレーキペダルが踏み込まれていると判定された場合（車両が減速中）、ＥＶＣＵ１４は、路面の勾配が所定の勾配以上か否かを判定する（Ｓ１２）。Ｓ１２の判定にて路面の勾配が所定の勾配未満と判定された場合、ＥＶＣＵ１４では処理を一旦抜ける。

Ｓ１２の判定にて路面の勾配が所定の勾配以上と判定された場合（坂路の場合）、ＥＶＣＵ１４は、車両の減速度が所定の減速度以下か否かを判定する（Ｓ１４）。Ｓ１４の判定にて車両の減速度が所定の減速度より大きいと判定された場合（急制動の場合）、ＥＶＣＵ１４では処理を一旦抜ける。

Ｓ１４の判定にて車両の減速度が所定の減速度以下と判定された場合（急制動でない場合）、ＥＶＣＵ１４は、レゾルバ１２の検出情報から電動モータ１０のロータ（出力軸１０ａ）の位置（回転角度）を取得し、このロータの位置からパーキングギヤ２１の歯溝２１ｂの位置を取得する（Ｓ１６）。

ＥＶＣＵ１４は、レゾルバ１２の検出情報から取得された電動モータ１０のロータ（出力軸１０ａ）の回転角度の時系列データを用いて角速度を算出する（Ｓ１８）。また、ＥＶＣＵ１４は、レゾルバ１２の検出情報から取得された電動モータ１０のロータ（出力軸１０ａ）の回転角度の時系列データを用いて角加速度を算出する（Ｓ２０）。

ＥＶＣＵ１４は、パーキングギヤ２１の歯溝２１ｂの位置と、この歯溝２１ｂの位置が取得されたときの角速度及び角加速度とを用いて、パーキングギヤ２１の停止時噛み合い位置を決定する（Ｓ２２）。

ＥＶＣＵ１４は、停止時噛み合い位置でパーキングギヤ２１が停止するように、インバータ１１を制御する（Ｓ２４）。この制御に応じて、インバータ１１は、電動モータ１０を駆動制御する。この駆動制御された電動モータ１０では、ロータが所定の位置（回転角度）で停止する。この位置で電動モータ１０が停止することで、パーキングギヤ２１（特に、歯溝２１ｂ）が停止時噛み合い位置で停止される。また、電動モータ１０の回転が停止すると、車両が坂路で停止する。

車両停止後、運転者によるシフトレバー操作によってパーキングレンジが選択されると、レンジスイッチ１７ではパーキングレンジを検出する。レンジスイッチ１７でパーキングレンジが検出されると、ＳＢＷＣＵ２６は、ＳＢＷアクチュエータ２５を駆動制御する。この駆動制御によってＳＢＷアクチュエータ２５が回動されることにより、ディテントプレート２４が揺動されて、パーキングロッド２３が軸方向に進出される。この進出されたパーキングロッド２３によってパーキングポール２２がパーキングギヤ２１側に揺動され、パーキングポール２２の爪２２ａがパーキングギヤ２１側に揺動する。

電動モータ１０に対する駆動制御によってパーキングギヤ２１の歯溝２１ｂの停止位置が調整されているので、パーキングギヤ２１側に揺動したパーキングポール２２の爪２２ａが、パーキングギヤ２１の歯溝２１ｂに噛み合う。これにより、パーキングギヤ２１がロックされ、電動モータ１０の出力軸１０ａが固定される。

例えば、運転者によってサイドブレーキが操作されずにブレーキペダルの踏み込みが解除された場合でも、パーキングポール２２の爪２２ａがパーキングギヤ２１の歯溝２１ｂに噛み合っているので、パーキングギヤ２１（出力軸１０ａ）が回転せず、出力軸１０ａに連結される駆動輪も回転しない。そのため、車両が、坂路でずり下がらない。

なお、このパーキングギヤ２１の停止位置を調整するために、電気自動車の駆動源である電動モータ１０及びこの電動モータ１０を駆動制御するインバータ１１が利用されるので、調整手段を別途に設ける必要がない。また、パーキングギヤ２１の歯溝２１ｂの位置を取得するために、電動モータ１０のロータの回転角度などを検出するレゾルバ１２が利用されるので、センサを別途に設ける必要がない。また、パーキングギヤ２１（電動モータ１０の出力軸１０ａ）の角速度や角加速度を取得するために、レゾルバ１２が利用されるので、センサを別途に設ける必要がない。

実施形態に係るパーキングロック制御装置１によれば、電気自動車に備えられる電動モータ１０、インバータ１１及びレゾルバ１２を利用してパーキングギヤ２１の停止位置を調整することで、コストを抑えつつ、パーキングレンジが選択された後の車両のずり下がりを防止することが可能となる。

実施形態に係るパーキングロック制御装置１によれば、パーキングギヤ２１の歯溝２１ｂの位置（初期位置）と、この歯溝２１ｂの位置が取得されたときの角速度及び角速度を用いることにより電動モータ１０が停止するまで（車両が停止するまで）に要する時間や総回転角度を精度良く取得できるので、これらの値によって通常制御によって電動モータ１０の回転が停止したときのパーキングギヤ２１の歯溝２１ｂの位置（回転角度）を精度良く推定でき、停止時噛み合い位置を精度良く決定することができる。特に、実施形態に係るパーキングロック制御装置１によれば、この通常制御によって電動モータ１０の回転が停止したときのパーキングギヤ２１の歯溝２１ｂの位置の直前で噛み合う位置を停止時噛み合い位置として決定することにより、通常制御によって電動モータ１０を停止させるよりも車両の制動距離が延びない。

実施形態に係るパーキングロック制御装置１によれば、路面の勾配が所定の勾配以上の場合にパーキングギヤ２１の停止位置を調整する制御を行うので、勾配が所定の勾配以上の坂路において車両のずり下がりを防止することができる。なお、路面が平坦路の場合、パーキングポール２２の爪２２ａがパーキングギヤ２１の歯溝２１ｂに正常に噛み合っていない場合でも、運転者によってサイドブレーキが操作されずにブレーキペダルの踏み込みが解除されても、車両のずり下がりが発生しない。

実施形態に係るパーキングロック制御装置１によれば、減速度が所定の減速度以下の場合にのみパーキングギヤ２１の停止位置を調整する制御（電動モータ１０に対する停止位置の制御）を行い、減速度が所定の減速度を超える急制動時にはこの制御が行われないので、急制動時には運転者の急ブレーキ操作に応じて車両を停止させることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、駆動源として電動モータ１０のみを備える電気自動車に適用したが、駆動源として電動モータとエンジンを備えるハイブリッド車両にも適用可能である。適用可能なハイブリッド車両は、例えば、電動モータと駆動輪との間の動力伝達経路にクラッチや自動変速機が設けられておらず、この動力伝達経路の動力伝達軸にパーキングギヤが設けられ、車両の減速時にこの動力伝達経路とエンジンとが切り離される車両である。

上記実施形態では電動モータ１０の回転角度検出手段としてレゾルバ１２を用いる構成としたが、エンコーダを用いたセンサなどの他の回転角度検出手段を用いる構成としてよい。

上記実施形態ではパーキングギヤ２１の歯溝２１ｂの位置取得手段として電動モータ１０のレゾルバ１２を利用する構成としたが、電磁ピックアップ式のセンサ、ＭＲ素子を用いたセンサ、ホール素子を用いたセンサなどの他の歯溝位置取得手段を別途に設ける構成としてもよい。

上記実施形態ではシフトバイワイヤ式のパーキングロック機構２０を備える車両に適用したが、機械式のパーキングロック機構を備える車両にも適用可能である。

上記実施形態ではレゾルバ１２の検出情報から得られる回転角度の時系列データを用いてパーキングギヤ２１（電動モータ１０の出力軸１０ａ）の角速度や角加速度を取得する構成としたが、他の方法で角速度や角加速度を取得してもよく、例えば、車輪速センサなどを用いて取得される車速から角速度を取得してもよいし、車輪速センサなどを用いて取得される車速の時系列データから角加速度を取得してもよい。また、停止時噛み合い位置を決定する際に、角速度や角加速度の代わりに、車両の車速や加速度（減速度）を用いて決定してもよい。

１パーキングロック制御装置
１０電動モータ
１０ａ出力軸
１１インバータ
１２レゾルバ
１４ＥＶＣＵ
１４ａ制御介入判定部
１４ｂ角速度算出部
１４ｃ角加速度算出部
１４ｄ停止時噛み合い位置決定部
１４ｅパーキングギヤ停止位置制御部
１７レンジスイッチ
１８シフトレバー
２０パーキングロック機構
２１パーキングギヤ
２１ａ歯
２１ｂ歯溝
２２パーキングポール
２２ａ爪
２３パーキングロッド
２４ディテントプレート
２５ＳＢＷアクチュエータ
２６ＳＢＷＣＵ

Claims

駆動源として電動モータを備える車両に搭載されるパーキングロック制御装置であって、
前記電動モータで発生した動力を伝達する動力伝達軸に設けられるパーキングギヤと、
爪を有し、当該爪が前記パーキングギヤの歯と歯の間の歯溝に噛み合うことで前記パーキングギヤをロックするパーキングポールと、
前記車両の減速中に、当該減速により前記電動モータの回転が停止したときの前記パーキングギヤの歯溝の位置を推定し、当該推定したパーキングギヤの歯溝の位置に基づいて、前記電動モータの回転が停止したときに前記パーキングポールの爪が前記パーキングギヤの歯溝に噛み合う前記パーキングギヤの停止時噛み合い位置を決定する停止時噛み合い位置決定手段と、
前記パーキングギヤが前記停止時噛み合い位置決定手段で決定された停止時噛み合い位置で停止するように前記電動モータを制御する制御手段と、
を備えることを特徴とするパーキングロック制御装置。
前記停止時噛み合い位置決定手段は、前記推定したパーキングギヤの歯溝の位置の前で噛み合う位置を前記停止時噛み合い位置として決定することを特徴とする請求項１に記載のパーキングロック制御装置。
前記パーキングギヤの歯溝の位置を取得する歯溝位置取得手段と、
前記パーキングギヤの角速度を取得する角速度取得手段と、
前記パーキングギヤの角加速度を取得する角加速度取得手段と、
を備え、
前記停止時噛み合い位置決定手段は、前記歯溝位置取得手段で取得された歯溝の位置と、当該歯溝の位置が取得されたときに前記角速度取得手段で取得された角速度及び前記角加速度取得手段で取得された角加速度とを用いて、前記停止時噛み合い位置を決定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のパーキングロック制御装置。
路面の勾配を取得する勾配取得手段を備え、
前記制御手段は、前記勾配取得手段で取得された勾配が所定の勾配以上の場合に、前記パーキングギヤが前記停止時噛み合い位置で停止するように前記電動モータを制御することを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか一項に記載のパーキングロック制御装置。
車両の減速度を取得する減速度取得手段を備え、
前記制御手段は、前記減速度取得手段で取得された減速度が所定の減速度以下の場合に、前記パーキングギヤが前記停止時噛み合い位置で停止するように前記電動モータを制御することを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか一項に記載のパーキングロック制御装置。
前記歯溝位置取得手段は、前記電動モータのロータの回転角度を取得する回転角度取得手段で取得された回転角度を用いて前記パーキングギヤの歯溝の位置を取得することを特徴とする請求項３〜請求項５の何れか一項に記載のパーキングロック制御装置。