JP2021052452A - 制御装置及び、制御方法 - Google Patents

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文生 松浦
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Abstract

【課題】パーキング装置の作動に伴い、動力伝達系に捻れトルクが蓄積されること防止する。【解決手段】電動機2と、操作レバー81の操作に応じて動力伝達系をロックするロック状態及び、解除状態に切り替え可能なパーキング装置40とを備える車両1の制御装置であって、解除状態からロック状態への切り替え操作を検出可能なセンサ93と、電動機2が動力伝達系にクリープトルクを伝達している状態で、車両1が停車した際に、センサ93が切り替え操作を検出すると、パーキング装置40がロック状態に切り替わるよりも前に、電動機2への電力供給を停止して、電動機2をフリーラン状態とすることにより、動力伝達系に蓄積されているトルクを解放するトルク解放制御部120とを備えた。【選択図】図3

Description

本開示は、制御装置及び、制御方法に関し、特に、駆動力源としての電動機と、パーキング装置とを備える車両の制御装置及び、制御方法に関する。
例えば、特許文献1,2には、電動モータの出力軸にパーキングギヤを設け、操作レバーによってパーキングレンジが選択されると、これに連動してパーキングポールがパーキングギヤと噛合することにより、出力軸の回転を機械的にロックするようにした構造が開示されている。
特開2018−176832号公報 特開平6−276607号公報
ところで、電動車両においては、エンジン車のトルクコンバータ等によるクリープ現象を模擬し、アクセルペダルが開放されても電動モータからクリープトルクを発生させるようにしたクリープ機能を備える場合がある。このようなクリープ機能により、登坂路等でブレーキペダルが開放(フットブレーキ装置がOFF)されても、車両のずり下がり(後退)を防止することができる。
しかしながら、クリープ機能を備える電動車両においては、車両停車時にクリープトルクが発生した状態でパーキング装置を作動させると、パーキング装置よりも下流側の動力伝達系にクリープトルクを起因とした捻れトルクが蓄積されることになる。このため、パーキング装置の作動後に、運転者がブレーキペダルを開放(フットブレーキ装置をOFF)すると、捻れトルクの急速な解放に伴うショックや車両の揺れ動き等を引き起こす場合がある。
本開示の技術は、上記事情に鑑みてなされたものであり、パーキング装置の作動に伴い、動力伝達系に捻れトルクが蓄積されること効果的に防止することを目的とする。
本開示の制御装置は、駆動力源としての電動機と、該電動機の出力トルクを駆動輪に伝達する動力伝達系に設けられており、操作レバーの操作に応じて前記動力伝達系の回転をロックするロック状態及び、前記ロックを解放する解除状態に選択的に切り替え可能なパーキング装置とを備える車両の制御装置であって、前記解除状態から前記ロック状態への切り替え操作を検出可能な検出手段と、前記電動機が前記動力伝達系に所定トルクを伝達している状態で、前記車両が停車した際に、前記検出手段が前記切り替え操作を検出すると、前記パーキング装置が前記ロック状態に切り替わるよりも前に、前記電動機への電力供給を停止して、前記電動機をフリーラン状態とすることにより、前記動力伝達系に蓄積されているトルクを解放するトルク解放制御手段と、を備えることを特徴とする。
また、前記トルク解放制御手段は、前記検出手段が前記切り替え操作を検出すると同時に、前記電動機への電力供給を停止することが好ましい。
また、前記トルク解放制御手段は、前記電動機への電力供給を停止した後、少なくとも前記パーキング装置が前記ロック状態に切り替わるまでの期間に亘って電力供給の停止を継続させることが好ましい。
また、前記パーキング装置は、前記動力伝達系の回転軸に一体回転可能に設けられたパーキングギヤと、該パーキングギヤに係合可能なパーキングポールとを含むパーキングロック機構であってもよい。
本開示の制御方法は、駆動力源としての電動機と、該電動機の出力トルクを駆動輪に伝達する動力伝達系に設けられており、操作レバーの操作に応じて前記動力伝達系の回転をロックするロック状態及び、前記ロックを解放する解除状態に選択的に切り替え可能なパーキング装置とを備える車両の制御方法であって、前記電動機が前記動力伝達系に所定トルクを伝達している状態で、前記車両が停車した際に、前記解除状態から前記ロック状態への切り替え操作を検出すると、前記パーキング装置が前記ロック状態に切り替わるよりも前に、前記電動機への電力供給を停止して、前記電動機をフリーラン状態とすることにより、前記動力伝達系に蓄積されているトルクを解放することを特徴とする。
本開示の技術によれば、パーキング装置の作動に伴い、動力伝達系に捻れトルクが蓄積されること効果的に防止することができる。
本実施形態に係るパーキングロック機構を備える車両の動力伝達系を示す模式図である。 本実施形態に係るパーキングロック機構を示す模式的な斜視図である。 本実施形態に係る制御装置及び、関連する周辺構成を示す模式的な機能ブロック図である。 (A)は本実施形態に係るトルク解放制御を説明するタイミングチャート図、(B)は比較例を説明するタイミングチャート図である。 本実施形態に係るトルク解放制御の処理の流れを説明するフローチャート図である。
以下、添付図面に基づいて、本実施形態に係る制御装置及び、制御方法を説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
[全体構成]
図1は、本実施形態に係るパーキングロック機構40(本開示のパーキング装置の一例)を備える車両1の動力伝達系を示す模式図である。
図1に示すように、車両1は、駆動力源として電動モータ2(本開示の電動機)を搭載した電動車両(以下、単に車両という)である。電動モータ2は、例えば、電動機及び発電機としての機能を有するモータジェネレータである。
電動モータ2は、バッテリ2Aからインバータ2Bを介して供給される電力により電動機として駆動し、車両1に駆動力を付与する。また、電動モータ2は、車両1の減速時に発電機として駆動する。電動モータ2により発電される回生電力は、インバータ2Bからバッテリ2Aに蓄電される。なお、発電機としての機能は電動モータ2に必須の機能ではない。
電動モータ2の出力軸は、不図示の減速ギヤ列を有する減速機10のインプットシャフトに接続されている。減速機10のアウトプットシャフト18にはプロペラシャフト4が接続され、プロペラシャフト4にはデファレンシャルギヤ装置5が接続されている。デファレンシャルギヤ装置5には、左右の駆動軸6L,6Rを介して左右の駆動輪7L,7R(以下、単に車輪ともいう)がそれぞれ接続されている。
すなわち、電動モータ2の出力トルクが、減速機10で減速された後、プロペラシャフト4、デファレンシャルギヤ装置5及び、駆動軸6L,6Rを介して駆動輪7L,7Rにそれぞれ伝達されるようになっている。なお、図中において、符号8L,8Rは、左右の前輪(以下、単に車輪ともいう)をそれぞれ示している。車両1は、図示例の後輪駆動車に限定されず、前輪駆動車、四輪駆動車、全輪駆動車、或いは、後二軸駆動車の何れであってもよい。
各車輪7L,7R,8L,8Rには、運転者によるブレーキペダル20の踏み込みに応じて不図示のアクチュエータが作動することにより、車輪7L,7R,8L,8Rを制動(ロック)するフットブレーキ装置25がそれぞれ設けられている。フットブレーキ装置25は、空圧式、油圧式、或いは、これらを併用する空気油圧複合式の何れであってもよい。また、フットブレーキ装置25は、ドラム式又は、ディスク式の何れであてもよい。
車両1には、ブレーキペダル20の踏み込みからフットブレーキ装置25のON/OFFを検出するブレーキスイッチ90、アクセルペダル21の踏み込み量からアクセル開度Acを検出するアクセル開度センサ91、アウトプットシャフト18やプロペラシャフト4等から車両1の車速Vを検出する車速センサ92が設けられている。これら各センサ90,91,92のセンサ値は、電気的に接続された制御装置100に送信される。
本実施形態において、パーキングロック機構40は、減速機10のアウトプットシャフト18に設けられている。なお、パーキングロック機構40は、車両1の停車時に駆動輪7L,7Rの回転をロックできる位置であれば、電動モータ2の出力軸やプロペラシャフト4等、他の動力伝達系に設けられてもよい。以下、パーキングロック機構40の詳細について説明する。
[パーキングロック機構]
図2は、パーキングロック機構40を示す模式的な斜視図である。パーキングロック機構40は、減速機10のアウトプットシャフト18に固定されたパーキングギヤ41と、パーキングギヤ41と選択的に係合する爪部43Aを有するパーキングポール43と、パーキングポール43をパーキングギヤ41に向けて押圧するカム44を有するパーキングロッド45と、カム44を付勢するスプリング45Aと、カム44を支持するブロック46と、リンクレバー50と、ワイヤ48とを備えている。
パーキングポール43は、軸42を介して減速機10のケース11に揺動自在に支持されている。リンクレバー50は、外側レバー部51と、内側レバー部52と、これら各レバー部51,52の一端部(例えば、上端部)を互いに連結する支持軸58とを有する。リンクレバー50は、外側レバー部51をケース11の外側、内側レバー部52をケース11の内側に配置した状態で、支持軸58をケース11に回転可能に軸支されている。すなわち、リンクレバー50は、支持軸58の軸心を中心にケース11に回動可能に支持されている。
内側レバー部52の他端部(例えば、下端部)には、パーキングロッド45のカム44とは反対側の基端部が回動可能に連結されている。外側レバー部51の他端部(例えば、下端部)は、ワイヤ48等を介してシフト操作装置80の操作レバー81に連結されている。
操作装置80は、不図示の運転室に設けられており、操作レバー81によって選択される複数のレンジ位置を備えている。複数のレンジ位置は、例えば、車両1を停車させるパーキングレンジ(以下、Pレンジ)、車両1を後進させるリバースレンジ(以下、Rレンジ)、ニュートラルレンジ(以下、Nレンジ)、車両1を前進させるドライブレンジD(以下、Dレンジ)の順に並んでいる。
操作レバー81が運転者によってRレンジからPレンジに操作(図中矢印A1方向に操作)されると、リンクレバー50の回動に伴いパーキングロッド45及びカム44が図中矢印A2方向に移動し、パーキングポール43がカム44によってパーキングギヤ41に向けて押し付けられる。これにより、パーキングポール43の爪部43Aがパーキングギヤ41と係合し、パーキングギヤ41及びアウトプットシャフト18の回転をロックすることにより、パーキング状態が確立されるようになっている(以下、パーキング状態が確立され状態を、単にパーキングロック機構40のロック状態という)。
一方、操作レバー81が運転者によってPレンジからRレンジに操作(図中矢印B1方向に操作)されると、リンクレバー50の回動に伴いパーキングロッド45及びカム44が図中矢印B2方向に移動し、カム44によるパーキングポール43の押し付けが解除される。これにより、パーキングポール43がパーキングギヤ41から引き抜かれ、爪部43Aとパーキングギヤ41との係合が解放されることにより、パーキング状態が解除されるようになっている(以下、パーキングポール43がパーキングギヤ41から引き抜かれた状態を、単にパーキングロック機構40の解除状態という)。
本実施形態において、パーキングロック機構40には、操作レバー81により選択されているレンジ位置を検出可能なレンジ位置検出センサ93(本開示の検出手段の一例)が設けられている。レンジ位置検出センサ93は、たとえば、インヒビタースイッチによって構成することができる。レンジ位置検出センサ93は、操作レバー81により選択されているレンジ位置P,R,N,Dを検出し、レンジ位置に応じたレンジ位置信号を制御装置100に送信する。
なお、レンジ位置を検出するセンサ94は、インヒビタースイッチに限定されず、レンジ位置を検出可能な任意のセンサを用いることができる。また、レンジ位置の並び順は、Pレンジ、Rレンジ、Nレンジ、Dレンジの順に限定されず、他の任意の並び順を選択することも可能である。
[制御装置]
図3は、本実施形態に係る制御装置100及び、関連する周辺構成を示す模式的な機能ブロック図である。
制御装置100は、例えば、コンピュータ等の演算を行う装置であり、互いにバス等で接続されたCPU(Central Processing Unit)やROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、入力ポート、出力ポート等を備え、プログラムを実行する。
また、制御装置100は、プログラムの実行により、モータ制御部110及び、トルク解放制御部120を備える装置として機能する。これら各機能要素は、本実施形態では一体のハードウェアである制御装置100に含まれるものとして説明するが、これらのいずれか一部を別体のハードウェアに設けることもできる。
モータ制御部110は、アクセル開度センサ91から送信されるアクセル開度Ac、車速センサ92から送信される車速V、ブレーキスイッチ90から送信されるON/OFF信号、レンジ位置検出センサ93から送信されるレンジ位置信号P,R,N,D等に基づいて、電動モータ2の駆動を制御する。
具体的には、モータ制御部110は、例えば、車両1がDレンジで加速走行する際には、アクセル開度Acや車速V等に応じた力行トルクを発生させるように、電動モータ2の駆動を制御する。また、モータ制御部110は、例えば、車両1がDレンジで減速走行する際には、車速V等に応じた回生トルクを発生させるように、電動モータ2の駆動を制御する。さらに、モータ制御部110は、車速Vが所定の閾値以下でDレンジ又はRレンジが選択されているときは、アクセル開度Acが0%(アクセルペダル21が開放状態)であっても、電動モータ2にクリープトルク(本開示の所定トルク)を発生させる。ここで、クリープトルクは、固定値でもよく、或いは、車両1の状態(バッテリ2Aの充電量や、路面勾配、積載荷重、操舵角等)に応じて可変値としてもよい。
トルク解放制御部120は、車両1の停車(例えば、フットブレーキ装置25の作動)からクリープトルクによって電動モータ2よりも下流側の動力伝達系に蓄積される捻れトルクを、パーキングロック機構40が解除状態からロック状態に切り替えられるよりも前に解放するトルク解放制御を実施する。
具体的には、トルク解放制御部120は、フットブレーキ装置25の作動により車両1が停車した後、操作レバー81がRレンジからPレンジに操作され始めたことを検出すると同時に、電動モータ2への電力供給を停止してクリープトルクをカット、すなわち、電動モータ2をフリーラン状態とする。
ここで、Pレンジへの操作には、Rレンジで所定時間保持された後にPレンジに操作される場合のみならず、DレンジからNレンジ、Rレンジの順に、Rレンジを通過してPレンジに操作される場合も含まれる。操作レバー81がRレンジから操作され始めたか否かは、レンジ位置検出センサ93から制御装置100に送信されるRレンジ位置信号が途絶えたか否かで検知すればよい。
このように、操作レバー81のRレンジからPレンジへの操作を検出すると同時に、クリープトルクをカットすることにより、パーキングロック機構40がロック状態に切り替わるよりも前に、動力伝達系に蓄積された捻れトルクを確実に解放することができる。
すなわち、パーキングロック機構40よりも下流側の動力伝達系(プロペラシャフト4や駆動軸6L,6R等)に、クリープトルクに起因する捻れトルクを蓄積した状態で、パーキングロック機構40がロック状態になることを効果的に防止できるようになる。これにより、運転者がその後にフットブレーキ装置25をOFFにしても、捻れトルクの急速な解放に伴うショックの発生や車両1の揺れ動きを抑止することが可能になる。
次に、本実施形態に係るトルク解放制御の一例を、図4に示すタイミングチャート図に基づいて説明する。図4において、(A)は、本実施形態に係るトルク解放制御を示し、(B)は、トルク解放制御を実施しない比較例を示している。
時刻t0は、車両1がクリープトルクで走行している状態、時刻t1は、運転者のブレーキペダル20の踏み込みによりフットブレーキ装置25がOFFからONに切り替わるとき、時刻t2は、フットブレーキ装置25のONにより車両1が停車した時を示している。時刻t2にて、フットブレーキ装置25のONにより駆動輪7L,7R(図1参照)がロックされると、電動モータ2よりも下流側の動力伝達系には、クリープトルクによる捻れトルクが作用する。
時刻t3にて、運転者がパーキングロック機構40を解除状態(OFF)からロック状態(ON)に切り替えるべく、操作レバー81をRレンジからPレンジに向けて操作し始めると、これと同時に、図4(A)に示す本実施形態では、電動モータ2への電力供給を停止してクリープトルクをカット(電動モータ2をフリーラン状態)とする。すなわち、Pレンジへの切り替え操作と同時に、捻れトルクは自由回転する電動モータ2側で瞬時に解放されるようになる。これにより、時刻t4にて、パーキングロック機構40がロック状態に切り替わっても、捻れトルクが蓄積された状態で動力伝達系をパーキングロック機構40によりロックすることを防止できるようになる。
一方、図4(B)に示す比較例では、時刻t3にてクリープトルクをカットすることなく、時刻t4にて、パーキングロック機構40がロック状態に切り替わるとクリープトルクをカットする。すなわち、時刻t1から時刻t4に亘って作用する捻れトルクが蓄積した状態で、パーキングロック機構40よりも下流側の動力伝達系がロックされることになる。
その後、時刻t5にて、運転者がフットブレーキ装置25をOFFにすると、図4(B)に示す比較例では、時刻t4からパーキングロック機構40よりも下流側の動力伝達系に蓄積されていた捻れトルクが急速に解放されることになる。このため、捻れトルクの解放に伴うショックや車両の揺れ動きを引き起こすことになる。
これに対し、図4(A)に示す本実施形態では、時刻t3で捻れトルクが既に解放されているため、時刻t5にて、運転者がフットブレーキ装置25をOFFにしても、捻れトルクの解放に伴うショックや車両1の揺れ動きを効果的に防止できるようになる。
次に、図5に示すフローチャートに基づいて、トルク解放制御部120による具体的な制御の処理手順を説明する
ステップS100では、電動モータ2がクリープトルクを発生させているか否かを判定する。電動モータ2がクリープトルクを発生させている場合(Yes)、本制御はステップS110に進む。一方、電動モータ2がクリープトルクを発生させていない場合(No)、本制御はリターンされる。
ステップS110では、フットブレーキ装置25がONされたか否かを判定する。フットブレーキ装置25がONされた場合(Yes)、本制御はステップS120に進む。一方、フットブレーキ装置25がONされていない場合(No)、本制御はリターンされる。
ステップS120では、車両1が停車(車速V=0)したか否かを判定する。車両1が停車した場合(Yes)、本制御はステップS130に進む。一方、車両1が停車していない場合(No)、本制御はリターンされる。
ステップS130では、操作レバー81がRレンジからPレンジに向けて操作され始めたか否かを判定する。操作レバー81がPレンジに向けて操作され始めた場合(Yes)本制御はステップS140に進む。一方、操作レバー81がPレンジに向けて操作され始めていない場合(No)、すなわち、操作レバー81がPレンジ以外の他のレンジ(例えば、RレンジやDレンジ、Nレンジ)に保持されている場合、本制御はステップS130の判定処理を繰り返す。
ステップS140では、電動モータ2への電力供給を停止してクリープトルクをカットする。次いで、ステップS150では、パーキングロック機構40が解除状態からロック状態に切り替えられたか否かを判定する。パーキングロック機構40がロック状態に切り替えられない場合(No)、本制御はステップS140の処理に戻される。すなわち、パーキングロック機構40がロック状態に切り替わるまで、電動モータ2のクリープトルクは継続してカットされる。一方、パーキングロック機構40がロック状態に切り替えられた場合(Yes)、本制御はその後、リターンされる。
以上詳述した本実施形態によれば、電動モータ2がクリープトルクを発生させ、且つ、フットブレーキ装置25のONにより車両1が停車した状態で、操作レバー81のRレンジからPレンジへの操作を検出すると、これと同時に電動モータ2への電力供給を停止してクリープトルクを瞬時にカットするように構成されている。これにより、パーキングロック機構40が解除状態からロック状態に切り替わるよりも前に、動力伝達系に蓄積された捻れトルクを確実に解放することが可能になる。
また、操作レバー81のPレンジへの操作と同時にクリープトルクをカットして、捻れトルクを解放することで、パーキングロック機構40よりも下流側の動力伝達系が捻れトルクを蓄積した状態でロックされることを確実に防止できるようになる。これにより、運転者がその後にフットブレーキ装置25をOFFにしても、捻れトルクの急速な解放に伴うショックの発生や車両1の揺れ動きを効果的に抑止することが可能になる。
[その他]
なお、本開示は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜に変形して実施することが可能である。
例えば、トルク解放制御部120は、操作レバー81のPレンジへの操作と同時にクリープトルクをカットするものとして説明したが、操作レバー81のPレンジへの操作を検出した時から、パーキングロック機構40がロック状態に切り替わるよりも前の期間において、クリープトルクをカットするようにしてもよい。
また、車両1は、図示例の構成に限定されず、駆動力源として、少なくとも電動モータ2(電動モータ2以外の駆動力源として、他の電動モータや内燃機関等を含む)を搭載し、車両1の停車からパーキングロック機構40の作動までの間に、パーキングロック機構40よりも下流側の動力伝達系にクリープトルクによる捻れトルクが蓄積され得る構成を備える他の車両にも広く適用することが可能である。
また、パーキングロック機構40は、図示例の構造に限定されず、他の構造のパーキングロック機構、例えば、ブレーキケーブルの引きに伴いブレーキシューがドラムに押圧されることによりプロペラシャフト等をロックする電動パーキングブレーキ装置等にも広く適用することが可能である。
1 車両
2 電動モータ(電動機)
4 プロペラシャフト(動力伝達系)
5 デファレンシャルギヤ装置(動力伝達系)
6L,6R 駆動軸(動力伝達系)
7L,7R 駆動輪
10 減速機
18 アウトプットシャフト(動力伝達系)
40 パーキングロック機構(パーキング装置)
81 操作レバー
90 ブレーキスイッチ
91 アクセル開度センサ
92 車速センサ
93 レンジ位置検出センサ(検出手段)
100 制御装置
110 モータ制御部
120 トルク解放制御部(トルク解放制御手段)

Claims (5)

  1. 駆動力源としての電動機と、該電動機の出力トルクを駆動輪に伝達する動力伝達系に設けられており、操作レバーの操作に応じて前記動力伝達系の回転をロックするロック状態及び、前記ロックを解放する解除状態に選択的に切り替え可能なパーキング装置とを備える車両の制御装置であって、
    前記解除状態から前記ロック状態への切り替え操作を検出可能な検出手段と、
    前記電動機が前記動力伝達系に所定トルクを伝達している状態で、前記車両が停車した際に、前記検出手段が前記切り替え操作を検出すると、前記パーキング装置が前記ロック状態に切り替わるよりも前に、前記電動機への電力供給を停止して、前記電動機をフリーラン状態とすることにより、前記動力伝達系に蓄積されているトルクを解放するトルク解放制御手段と、を備える
    ことを特徴とする制御装置。
  2. 前記トルク解放制御手段は、前記検出手段が前記切り替え操作を検出すると同時に、前記電動機への電力供給を停止する
    請求項1に記載の制御装置。
  3. 前記トルク解放制御手段は、前記電動機への電力供給を停止した後、少なくとも前記パーキング装置が前記ロック状態に切り替わるまでの期間に亘って電力供給の停止を継続させる
    請求項1又は2に記載の制御装置。
  4. 前記パーキング装置は、前記動力伝達系の回転軸に一体回転可能に設けられたパーキングギヤと、該パーキングギヤに係合可能なパーキングポールとを含むパーキングロック機構である
    請求項1から3の何れか一項に記載の制御装置。
  5. 駆動力源としての電動機と、該電動機の出力トルクを駆動輪に伝達する動力伝達系に設けられており、操作レバーの操作に応じて前記動力伝達系の回転をロックするロック状態及び、前記ロックを解放する解除状態に選択的に切り替え可能なパーキング装置とを備える車両の制御方法であって、
    前記電動機が前記動力伝達系に所定トルクを伝達している状態で、前記車両が停車した際に、前記解除状態から前記ロック状態への切り替え操作を検出すると、前記パーキング装置が前記ロック状態に切り替わるよりも前に、前記電動機への電力供給を停止して、前記電動機をフリーラン状態とすることにより、前記動力伝達系に蓄積されているトルクを解放する
    ことを特徴とする制御方法。
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