JP6809335B2 - 車両用制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用制御装置に関する。

モータ等を駆動源としたシフトアクチュエータにより車両のシフトレンジ切替機構を作動させるシフトバイワイヤシステムが知られている。このシステムでは、シフトレンジ切替機構とその操作部とを機械的に接続する必要がない。そのため、操作部の設置場所およびデザインの自由度が増す。

ところで、現状のシフトレンジ切替機構では、車速が所定速度以上になるとパーキングロックできないようにラチェット機構が設けられている。そのため、坂道では、シフトアクチュエータを速く作動させないと、車両がずり下がって車速が上がりパーキングロックできなくなる。
これに対して、特許文献１に開示されたシフトレンジ切替機構では、パーキングロックにかかる時間を短縮するためにディテントプレートの形状を工夫している。

特開２０１６−０８０１２４号公報

ところで近年、車両搭載性の向上等のためにシフトアクチュエータの小型化の要請がある。しかし、シフトアクチュエータを小型化すれば、出力トルクが低下してシフトレンジ切替機構の作動に時間がかかるようになる。そのため、パーキングロック完了までに時間を要する結果、坂道でのパーキングロックが難しくなるおそれがある。

パーキングロックの時間短縮については、特許文献１におけるディテントプレートの形状工夫が有効であるとも考えられる。しかし、ディテントプレートの形状工夫によるパーキングロックの時間短縮には限界があり、シフトアクチュエータの小型化のための更なる改良が望まれている。
本発明の目的は、シフトバイワイヤシステムのシフトアクチュエータを小型化することができる車両用制御装置を提供することである。

従来、ブレーキバイワイヤシステムを搭載した車両において、例えば停車する等の所定の条件が揃ったときにブレーキバイワイヤシステムのブレーキ装置を自動的に作動させる機能（以下、ＢＢＷ自動作動機能）がある。ＢＢＷ自動作動機能は、例えば信号待ち等においてブレーキ操作からドライバーを開放するために用いられる。ＢＢＷ自動作動機能によるブレーキ装置の作動状態は、例えばアクセルオンにより解除される。

本発明者は、坂道で停車したときにブレーキ装置を自動的に作動させることで、重力による車両の移動がブレーキで抑制されるため、シフトレンジ切替機構の作動時間が比較的長くなってもパーキングロック可能であると考えた。そして、パーキングロックのためのシフトアクチュエータの要求トルクを低減することができると考えた。このような目的のためにブレーキ装置を自動的に作動させることは、従来にない全く新しい発想である。

しかし、現状のブレーキバイワイヤシステムにおいて、ＢＢＷ自動作動機能は、発進時の加速遅れを敬遠するドライバーのために選択的に無効化することができるようになっている。このようにＢＢＷ自動作動機能を無効化したときには、坂道で停車したときにブレーキ装置が作動しないため、パーキングロックのためのシフトアクチュエータの要求トルクを低減することができないという新たな問題が生じる。
本発明者は、この知見に基づき本発明を完成するに至った。

本発明は、シフトバイワイヤシステム（１１）およびブレーキバイワイヤシステム（１５）を搭載した車両（１０）に用いられる車両用制御装置である。
ここで、車両のドライバーの操作なしにブレーキバイワイヤシステムのブレーキ装置（１６）を自動的に作動させる機能をＢＢＷ自動作動機能とし、当該ＢＢＷ自動作動機能を無効化するためのドライバーによる要求を無効化要求とする。

車両用制御装置は、無効化判定部（７１）、停車判定部（７２）、坂道判定部（７３）およびＢＢＷ自動作動部（７４）を備えている。
無効化判定部は、無効化要求の有無を判定する。
停車判定部は、車両が停車しているか否かを判定する。
坂道判定部は、車両が坂道の上に位置しているか否かを判定する。
ＢＢＷ自動作動部は、ＢＢＷ自動作動機能によるブレーキ装置の非作動中であり且つ無効化要求が有る場合に車両が坂道の上で停車したときには、ＢＢＷ自動作動機能によりブレーキ装置を作動させる。

このように車両が坂道の上で停車した場合、無効化要求にかかわらずブレーキ装置を自動的に作動させることで、重力による車両の移動がブレーキにより抑制される。そのため、シフトバイワイヤシステムのシフトレンジ切替機構の作動時間が比較的長くてもパーキングロックが可能となる。したがって、パーキングロック時に要求されるシフトアクチュエータのトルクが低減するので、シフトアクチュエータを小型化することができる。

一実施形態のブレーキ制御装置が適用された車両について説明する概念図である。 図１のシフトレンジ切替機構の斜視図である。 図１のブレーキ制御装置の電子制御ユニットが実行する処理を説明するフローチャートである。 図３の処理による動作の一例を示すタイムチャートである。

以下、一実施形態を図面に基づき説明する。
［一実施形態］
一実施形態の車両用制御装置であるブレーキ制御装置は、シフトバイワイヤシステム（以下、ＳＢＷシステム）およびブレーキバイワイヤシステム（以下、ＢＢＷシステム）を搭載した車両に用いられる。図１に示すように、車両１０のＳＢＷシステム１１は、自動変速機１２のシフトレンジ切替機構１３を電気的に制御するシステムである。ＢＢＷシステム１５は、油圧式のブレーキ装置１６を電気的に制御するシステムである。

＜ＳＢＷシステム＞
先ず、ＳＢＷシステム１１の構成について図１、図２を参照して説明する。
図１に示すように、ＳＢＷシステム１１は、シフトアクチュエータ２１、シフトスイッチ２２、パーキングスイッチ２３、回転位置センサ２４およびシフトレンジ制御装置２５を備えている。

シフトアクチュエータ２１は、回転動力を出力する電動アクチュエータであり、モータ２６、エンコーダ２７、減速機２８および出力軸２９を有している。エンコーダ２７は、モータ２６の回転位置を検出する。減速機２８は、モータ２６の回転を減速する。出力軸２９は、シフトレンジ切替機構１３に接続されている。出力軸２９が回転するとシフトレンジ切替機構１３が作動し、自動変速機１２の油圧回路３１に設けられたレンジ切替弁３２の弁体位置が変わる。自動変速機１２のシフトレンジは、レンジ切替弁３２の弁体位置に応じて切り替わる。

図２に示すように、シフトレンジ切替機構１３（図１参照）は、ディテントプレート３３およびディテントスプリング３４を有している。ディテントプレート３３は、シフトアクチュエータ２１の出力軸２９と一体に回転する。レンジ切替弁３２の弁体位置は、ディテントプレート３３の回転に伴い変更される。ディテントスプリング３４は、ディテントプレート３３の外縁部にある複数の凹部３５〜３８のうち、いずれか１つに嵌まることでディテントプレート３３の回転位置を保持する。

また、シフトレンジ切替機構１３は、パーキングロックのための機構を構成するものとして、パーキングギヤ４１、パーキングポール４２およびパーキングロッド４３を有している。パーキングギヤ４１は、自動変速機１２のアウトプットシャフトと一体に回転する。パーキングポール４２は、パーキングギヤ４１に対して接近および離間可能であり、パーキングギヤ４１と噛み合うことで自動変速機１２のアウトプットシャフトの回転をロックする。パーキングロッド４３は、ディテントプレート３３に連結されており、ディテントプレート３３の回転位置がパーキングレンジに対応する位置であるとき、先端部の円錐体４８をパーキングポール４２の下側に押し込むことで当該パーキングポール４２を押し上げて、パーキングポール４２とパーキングギヤ４１とを噛み合わせる。円錐体４８は、車速が所定速度以上になるとはじかれるようになっている。

図１に戻って、シフトスイッチ２２は、車両１０のドライバーにより操作されるものであり、ドライバーの要求するシフトレンジ（以下、要求シフトレンジ）に応じた信号を出力する。シフトスイッチ２２による要求シフトレンジには、例えばニュートラルレンジ、リバースレンジおよびドライブレンジなどがある。
パーキングスイッチ２３は、車両１０のドライバーにより操作されるものであり、ドライバーによるパーキングレンジへの切り替え要求に応じた信号を出力する。
回転位置センサ２４は、出力軸２９の回転位置を検出して、当該回転位置に応じた信号を出力する。

シフトレンジ制御装置２５は、マイクロコンピュータを主体として構成されている電子制御ユニット（以下、ＳＢＷ−ＥＣＵ）４４と、モータ２６の巻線の通電を制御するインバータを含むモータドライバ４５とを備えている。ＳＢＷ−ＥＣＵ４４は、車速センサ４６、ブレーキセンサ４７、シフトスイッチ２２およびパーキングスイッチ２３の出力信号に応じて、シフトアクチュエータ２１を駆動するための指令信号を出力する。モータドライバ４５は、ＳＢＷ−ＥＣＵ４４からの指令信号に応じてシフトアクチュエータ２１を駆動する。シフトレンジ制御装置２５は、シフトアクチュエータ２１を駆動してシフトレンジを制御する。

＜ＢＢＷシステム＞
次に、ＢＢＷシステム１５の構成について図１を参照して説明する。
ＢＢＷシステム１５は、電動油圧ポンプ５６、油圧ブースタ５７、ブレーキアクチュエータ５８、ブレーキ装置１６、ブレーキセンサ４７、傾斜角センサ５３、無効化スイッチ５４およびブレーキ制御装置５５を備えている。

油圧ブースタ５７は、電動油圧ポンプ５６が作り出した油圧を増圧してブレーキアクチュエータ５８に出力する。
ブレーキアクチュエータ５８は、図示しない複数のソレノイドバルブを有しており、当該ソレノイドバルブにより調圧された油圧をブレーキ装置１６へ供給する。
ブレーキ装置１６は、ディスクブレーキであり、車輪６１と共に回転するブレーキロータ６２を、ブレーキキャリパ６３を用いてブレーキパッド６４で両側から挟み込むことによって制動力を発生させる。この制動力は、ブレーキアクチュエータ５８から供給される油圧の大きさに応じて変化する。

ブレーキセンサ４７は、車両１０のドライバーが図示しないブレーキペダルを踏む速度および踏み込み量を検出し、それらに応じた信号を出力する。
傾斜角センサ５３は、車両１０の傾斜角を検出して、当該傾斜角に応じた信号を出力する。車両１０の傾斜角は、車両１０が位置している路面の勾配に対応しており、車両１０が坂道の上に位置しているか否かの判断に利用可能である。
無効化スイッチ５４は、車両１０のドライバーにより操作されるものであり、ドライバーによるＢＢＷ自動作動機能の無効化要求の有無に応じた信号を出力する。

ここで、「ＢＢＷ自動作動機能」とは、例えば停車する等の所定の条件が揃ったときにブレーキ装置１６を自動的に作動させてブレーキをかける機能である。ＢＢＷ自動作動機能は、例えば信号待ち等においてブレーキ操作からドライバーを開放するために用いられる。このＢＢＷ自動作動機能は、発進時の加速遅れを敬遠するドライバーのために選択的に無効化することができるようになっている。この無効化のための要求が、上述の「ＢＢＷ自動作動機能の無効化要求」である。

ブレーキ制御装置５５は、マイクロコンピュータを主体として構成されている電子制御ユニット（以下、ＢＢＷ−ＥＣＵ）６５と、電動油圧ポンプ５６のモータの通電を制御するインバータを含むモータドライバ６６と、ブレーキアクチュエータ５８のソレノイドの通電を制御するソレノイドドライバ６７とを備えている。ＢＢＷ−ＥＣＵ６５は、ブレーキセンサ４７、傾斜角センサ５３および無効化スイッチ５４等の出力信号に応じて、電動油圧ポンプ５６およびブレーキアクチュエータ５８を駆動するための指令信号を出力する。モータドライバ６６は、ＢＢＷ−ＥＣＵ６５からの指令信号に応じて電動油圧ポンプ５６を駆動する。ソレノイドドライバ６７は、ＢＢＷ−ＥＣＵ６５からの指令信号に応じてブレーキアクチュエータ５８を駆動する。ブレーキ制御装置５５は、電動油圧ポンプ５６およびブレーキアクチュエータ５８を駆動してブレーキ装置１６の作動を制御する。

ブレーキ制御装置５５は、シフトレンジ制御装置２５とともに車両１０の制御部６８を構成している。制御部６８は、他にも図示しないエンジン制御装置およびパーキングブレーキ制御装置などを有している。制御部６８が取得した各種センサの出力信号は、例えばＣＡＮ等の通信路を通じて各制御装置間で共有される。

＜ＢＢＷ−ＥＣＵ＞
次に、ＢＢＷ−ＥＣＵ６５の詳細な構成について図１を参照して説明する。
ここで、坂道で停車したときにＢＢＷ自動作動機能によりブレーキ装置１６を自動的に作動させることで、重力による車両の移動がブレーキで抑制されるため、シフトレンジ切替機構の作動時間が比較的長くなってもパーキングロック可能であると考えられる。そして、パーキングロックのためのシフトアクチュエータ２１の要求トルクを低減することができると考えられる。このような目的のためにブレーキ装置１６を自動的に作動させることは、従来にない全く新しい発想である。

しかし、従来のシステムと同じように、無効化スイッチ５４によりＢＢＷ自動作動機能が無効化されているとき坂道で停車した際にブレーキ装置１６が作動しないように構成されている場合、パーキングロックのためのシフトアクチュエータ２１の要求トルクを低減することができないという新たな問題が生じる。

このような問題を解消する構成として、図１に示すように、ＢＢＷ−ＥＣＵ６５は、ブレーキ装置１６を自動的に作動させる制御（以下、ＢＢＷ自動作動制御）に関する機能部である無効化判定部７１、停車判定部７２、坂道判定部７３およびＢＢＷ自動作動部７４を有している。

無効化判定部７１は、無効化スイッチ５４の出力信号に基づき、ＢＢＷ自動作動機能の無効化要求の有無を判定する。
停車判定部７２は、車速センサ４６の出力信号に基づき、車両１０が停止したか否かを判定する。例えば車速が０である場合に車両１０が停止したと判定される。

坂道判定部７３は、傾斜角センサ５３の出力信号に基づき、車両１０が坂道の上に位置しているか否かを判定する。車両１０の傾斜角が所定値以上である場合に車両１０が坂道の上に位置していると判定され、また、車両１０の傾斜角が所定値より小さい場合に車両１０が坂道の上に位置していない（平坦路の上に位置している）と判定される。

ＢＢＷ自動作動部７４は、無効化要求が無い場合、ＢＢＷ自動作動機能を発揮させる。「ＢＢＷ自動作動機能を発揮させる」とは、本実施形態では停車したときにブレーキ装置１６を作動させてブレーキをかけることをいう。

また、ＢＢＷ自動作動部７４は、無効化要求が有る場合であっても、車両１０が坂道の上に位置しているときにはＢＢＷ自動作動機能を発揮させる。
また、ＢＢＷ自動作動部７４は、ブレーキ装置１６の作動状態において、シフトレンジが走行レンジ（すなわち、ドライブレンジまたはリバースレンジ）であり且つアクセルオンである場合、ブレーキ装置１６を解除状態としてブレーキを解除する。

ＢＢＷ−ＥＣＵ６５が有する各機能部７１〜７４は、専用の論理回路によるハードウェア処理により実現されてもよいし、コンピュータ読み出し可能非一時的有形記録媒体等のメモリに予め記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することによるソフトウェア処理により実現されてもよいし、あるいは、両者の組み合わせで実現されてもよい。各機能部７１〜７４のうちどの部分をハードウェア処理により実現し、どの部分をソフトウェア処理により実現するかは、適宜選択可能である。

＜ＢＢＷ−ＥＣＵが実行する処理＞
次に、ＢＢＷ−ＥＣＵ６５がＢＢＷ自動作動制御のために実行する一連の処理について図１およぶ図３を参照して説明する。図３に示すルーチンは、ＢＢＷ−ＥＣＵ６５の起動後に繰り返し実行される。以降、「Ｓ」はステップを意味する。

図３のＳ１において、無効化判定部７１は、無効化スイッチ５４の出力信号に基づき、ＢＢＷ自動作動機能の無効化要求が有るか否かを判定する。
ＢＢＷ自動作動機能の無効化要求が有る場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、処理はＳ２に移行する。
ＢＢＷ自動作動機能の無効化要求が無い場合（Ｓ１：ＮＯ）、処理はＳ３に移行する。

Ｓ２では、坂道判定部７３は、傾斜角センサ５３の出力信号に基づき、車両１０が坂道の上に位置しているか否かを判定する。
車両１０が坂道の上に位置している場合（Ｓ２：ＹＥＳ）、処理はＳ３に移行する。
車両１０が坂道の上に位置していない場合（Ｓ２：ＮＯ）、処理はＳ６に移行する。

Ｓ３では、停車判定部７２は、車速センサ４６の出力信号に基づき、車両１０が停止したか否かを判定する。
車両１０が停止している場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、処理はＳ４に移行する。
車両１０が停止していない場合（Ｓ３：ＮＯ）、処理はＳ６に移行する。
Ｓ４では、ＢＢＷ自動作動部７４は、ブレーキ装置１６を作動させてブレーキをかける。Ｓ４の後、処理はＳ５に移行する。

Ｓ５では、ＢＢＷ自動作動部７４は、シフトレンジが走行レンジであり且つアクセルオンであるか否かを判定する。
シフトレンジが走行レンジであり且つアクセルオンである場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、処理はＳ６に移行する。
シフトレンジが走行レンジではない場合またはアクセルオフである場合（Ｓ５：ＮＯ）、処理は図３のルーチンを抜ける。

Ｓ６では、ＢＢＷ自動作動部７４は、ブレーキ装置１６を解除状態としてブレーキを解除する。Ｓ６の後、処理は図３のルーチンを抜ける。

＜具体的な動作例＞
次に、ＢＢＷ−ＥＣＵ６５による動作の一例について図４を参照して説明する。
図４の時点ｔ０では、無効化スイッチ５４がＯＦＦであり（すなわち無効化要求が無く）、車速が０である（すなわち停車している）ので、ＢＢＷ自動作動機能によりブレーキ装置１６が作動状態となっている。

図４の時点ｔ１では、無効化スイッチ５４がＯＦＦであり、車速が０であるときに、シフトレンジがドライブレンジであり且つアクセルオンとなったので、ブレーキ装置１６が解除状態となる。この時点ｔ１では、図３のＳ５の判定が肯定され、Ｓ６の処理が実行される。
図４の時点ｔ２では、無効化スイッチ５４がＯＦＦであるときに車速が０になったので、ブレーキ装置１６が作動状態となる。この時点ｔ２では、図３のＳ４の処理が実行される。

図４の時点ｔ３では、無効化スイッチ５４がＯＮとなり（すなわち無効化要求が有り）、傾斜角が０である（すなわち車両１０が坂道上に位置していない）ので、ブレーキ装置１６が解除状態となる。この時点ｔ３では、図３のＳ１の判定が肯定されるとともにＳ２の判定が否定され、Ｓ６の処理が実行される。

図４の時点ｔ４では、無効化スイッチ５４がＯＮであり、傾斜角が０ではない（すなわち車両１０が坂道上に位置している）ときに、車速が０になったので、ブレーキ装置１６が作動状態となる。この時点ｔ４では、図３のＳ１の判定が肯定され、Ｓ２の判定が肯定されるとともにＳ３の判定が肯定され、Ｓ４の処理が実行される。

図４の時点ｔ５では、パーキングスイッチ２３がＯＮになったので、シフトレンジ制御装置２５がシフトアクチュエータ２１を駆動してシフトレンジをドライブレンジからパーキングレンジに切り替える。ドライブレンジからパーキングレンジに切り替えられる間、ブレーキ装置１６が作動状態になっており、重力による車両の移動が抑制される。そのため、時点ｔ５以降のシフトレンジ切替機構１３の作動時間が比較的長くてもパーキングロックが可能となる。

図４の時点ｔ６では、シフトスイッチ２２によるドライブレンジの指示が確定したので、シフトレンジ制御装置２５がシフトアクチュエータ２１を駆動してシフトレンジをパーキングレンジからドライブレンジに切り替える。時点ｔ４〜ｔ６の間、重力による車両の移動がブレーキ装置１６により抑制されている。これにより、重力により車両が移動しようとする力は、パーキングギヤ４１とパーキングポール４２との噛合部分に加わりにくくなる。そのため、時点ｔ６においてシフトアクチュエータ２１がパーキングポール４２をパーキングギヤ４１から外しやすくなる。つまり、噛み合い解除のために必要なモータトルクの増大が抑制される。

図４の時点ｔ７では、シフトレンジがドライブレンジであり且つアクセルオンとなったので、ブレーキ装置１６が解除状態となる。この時点ｔ７では、図３のＳ５の判定が肯定され、Ｓ６の処理が実行される。

＜効果＞
以上説明したように、本実施形態では、ブレーキ制御装置５５は、無効化判定部７１、停車判定部７２、坂道判定部７３およびＢＢＷ自動作動部７４を備えている。
無効化判定部７１は、無効化要求の有無を判定する。
停車判定部７２は、車両１０が停車しているか否かを判定する。
坂道判定部７３は、車両１０が坂道の上に位置しているか否かを判定する。
ＢＢＷ自動作動部７４は、無効化要求が有る場合であっても、車両１０が坂道の上に位置しておりかつ車両１０が停車しているときには、ＢＢＷ自動作動機能によりブレーキ装置１６を作動させる。

このように車両１０が坂道の上に位置している場合、無効化要求にかかわらずブレーキ装置１６を自動的に作動させることで、重力による車両１０の移動がブレーキ装置１６により抑制される。そのため、シフトバイワイヤシステム１１のシフトレンジ切替機構１３の作動時間が比較的長くてもパーキングロックが可能となる。したがって、パーキングロック時に要求されるシフトアクチュエータ２１のトルクが低減するので、シフトアクチュエータ２１を小型化することができる。

［他の実施形態］
他の実施形態では、ＢＢＷ自動作動機能によりブレーキ装置を作動状態とする条件には、停車すること以外の条件が含まれていてもよい。
他の実施形態では、ブレーキ装置は、油圧により作動するブレーキではなく、機械的な力により作動するブレーキであってもよい。すなわち、ブレーキアクチュエータは、ブレーキ装置に油圧を供給する油圧装置ではなく、例えば電動モータから構成され、ブレーキ装置に機械的な力を出力するものであってもよい。つまり、ブレーキバイワイヤシステムは電動ブレーキとそれを制御するブレーキ制御装置とを備えていてもよい。
他の実施形態では、ブレーキ装置は、ディスク式に限らず、例えばドラム式等の他の形式のものであってもよい。
他の実施形態では、ブレーキ装置は、車両の全車輪に限らず、前輪または後輪だけに設けられてもよいし、車輪以外の例えば駆動軸等に設けられてもよい。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。

１０・・・車両
１１・・・シフトバイワイヤシステム
１５・・・ブレーキバイワイヤシステム
１６・・・ブレーキ装置
７１・・・無効化判定部
７３・・・坂道判定部
７４・・・ＢＢＷ自動作動部

Claims (3)

1. シフトバイワイヤシステム（１１）およびブレーキバイワイヤシステム（１５）を搭載した車両（１０）に用いられる車両用制御装置であって、
   前記車両のドライバーの操作なしに前記ブレーキバイワイヤシステムのブレーキ装置（１６）を自動的に作動させる機能をＢＢＷ自動作動機能とし、当該ＢＢＷ自動作動機能を無効化するための前記ドライバーによる要求を無効化要求とする場合において、
   前記無効化要求の有無を判定する無効化判定部（７１）と、
   前記車両が停車しているか否かを判定する停車判定部（７２）と、
   前記車両が坂道の上に位置しているか否かを判定する坂道判定部（７３）と、
   前記ＢＢＷ自動作動機能による前記ブレーキ装置の非作動中であり且つ前記無効化要求が有る場合に前記車両が坂道の上で停車したときには、前記ＢＢＷ自動作動機能により前記ブレーキ装置を作動させるＢＢＷ自動作動部（７４）と、
   を備える車両用制御装置。
2. 前記ＢＢＷ自動作動部は、前記無効化要求中に前記車両が坂道の上で停車したときに作動させた前記ブレーキ装置の作動状態を、シフトレンジ制御装置がシフトアクチュエータを駆動してシフトレンジをドライブレンジからパーキングレンジに切り替える間、継続する請求項１に記載の車両用制御装置。
3. 前記ＢＢＷ自動作動部は、前記無効化要求中に前記車両が坂道の上で停車したときに作動させた前記ブレーキ装置の作動状態を、シフトレンジが走行レンジであり且つアクセルオンである場合に解除する請求項１または２に記載の車両用制御装置。

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