JP7373520B2

JP7373520B2 - 車両制御装置

Info

Publication number: JP7373520B2
Application number: JP2021062045A
Authority: JP
Inventors: 智哉尾梶
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2021-03-31
Filing date: 2021-03-31
Publication date: 2023-11-02
Anticipated expiration: 2041-03-31
Also published as: JP2022157687A; CN115139812A

Description

本発明は、車両の動作を制御するための車両制御装置に関する。

自動車などの車両には、駐停車時に車輪をロックするためのパーキング機構が設けられている。坂道でパーキング機構により車輪をロックする場合、パーキングスイッチが押下されてからアクチュエータの応答速度が遅いと、パーキングギヤに対するパーキングポールの噛合が遅れ、車両が坂道の傾斜に沿って下向きに僅かに移動する現象（以下、本明細書ではこれを「（車両の）ずり下がり」という。）が生じるおそれがある。

このようなずり下がりを抑制するために、特許文献１には、坂道であるか否かをジャイロセンサからの信号で判定し、坂道と判定され、且つブレーキがオンの状態で車速が所定値（閾値）以下の場合にモータ制御を実施してパーキングスイッチが押下されるまで待機する制御が記載されている。このモータ制御では、パーキングギヤの位置と、アクチュエータがパーキングポールをアンロック位置からロック位置に移動させるまでにパーキングギヤが回転する角度とを予め算出し、これに基づいてパーキングギヤがパーキングポールに噛合する位置になるようにモータトルクを印加して駆動用モータを回転させるようになっている。このモータ制御における駆動用モータの回転より、パーキングギヤとパーキングポールの位相が予め合わされているので、パーキングスイッチが押下されてアクチュエータが作動すると、パーキングギヤとパーキングポールとが噛合し、車両のずり下がりを抑制することができるというものである。

特開２００９－３０６３７号公報

しかしながら、上記の制御では、図７に示すように、パーキングスイッチ（Ｐスイッチ）が押下されるまでモータ制御によりトルクを印加したまま待機するため、パーキングスイッチが押下されるまでの時間ｔが長いとモータ温度が高温になり、トルクを印加できなくなる懸念がある。また、駆動用モータの回転角度とパーキングギヤの回転位置との対応関係がずれてくる可能性があることを想定し、車両電源がオンになったときにパーキングギヤの回転位置を学習して駆動用モータの回転角度とパーキングギヤの回転位置との対応関係を補正するようになっており、制御構成のコスト増加を来す虞があった。

上記課題に鑑み、本発明は、駆動用モータの昇温による不具合を来すことなく、且つ制御構成のコスト増加を来すことなく、坂道駐車での車両のずり下がりを抑制できる車両制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る車両制御装置（１）は、車両を駆動するための駆動用モータ（８）と、駆動用モータ（８）に連結された駆動軸（２２）と、駆動軸（２２）に固定されたパーキングギヤ（２４）と、パーキングギヤ（２４）に噛合するパーキングポール（４０）と、パーキングロック用操作子（５８）の操作によりパーキングポール（４０）をパーキングギヤ（２４）に噛み合って駆動軸（２２）をロックするロック位置とロック解除位置とに移動させるアクチュエータ（４４）と、車両（２）の勾配を検出する勾配検出手段（５６）と、駆動用モータ（８）の回転角を検出する回転角検出手段（６０）と、アクチュエータ（４４）が作動した後に、駆動用モータ（８）を勾配検出手段（５６）により検出された勾配に応じた所定角度分回転させるモータ角度制御手段（４８）と、を備えることを特徴とする。

本発明に係る車両制御装置によれば、パーキングギヤとパーキングポールの位相のずれがあるか否かに拘わらず、アクチュエータの作動後にモータトルクを印加して所定角度駆動用モータを回転させるので、駆動用モータが高温になることを防止できるとともに、パーキングギヤとパーキングポールの位相合わせ及び学習工程が不要となるので、制御構成のコスト増加を来すことなく坂道駐車におけるずり下がりを抑制できる。

また、上記の車両制御装置では、所定角度が、パーキングギヤ（２４）がパーキングポール（４０）に噛合するまで回転する最大角度（α_max）であることが好ましい。これによれば、所定角度を最大角度とすることにより、単純な制御でパーキングギヤがパーキングポールに噛合するインギヤ状態を確実に得ることができる。

また、上記の車両制御装置では、モータ角度制御手段（４８）は、パーキングギヤ（２４）を所定角度回転させるために必要なモータトルクを算出してこれを目標トルクとし、所定時間で目標トルクに到達するようにモータトルクを加算していくことが好ましい。これによれば、モータトルクの印加量と累積角度との関係をモニタすることによって高精度の制御を実施することができる。

また、上記の車両制御装置では、モータ角度制御手段（４８）は、モータトルクの増加に対して一定時間駆動用モータ（８）の回転角度の増加が無い場合、パーキングギヤ（２４）がパーキングポール（４０）に噛合したと判定して制御を終了することが好ましい。これによれば、モータ角度制御の時間を短縮することができる。

また、上記の車両制御装置では、パーキングロック用操作子（５８）の操作が行われた後に車速（ｖ）を検出し、検出された車速に基づいてアクチュエータ（４４）の作動を許可するか否かの判定を行うパーキング動作許可判定手段（４８）を備えることが好ましい。これによれば、坂道で車両が移動している状態での不要なパーキング動作を防止できる。

また、上記の車両制御装置では、パーキング動作許可判定手段（４８）によりパーキング動作が許可され、アクチュエータ（４４）が作動した後に、勾配検出手段（５６）により検出された勾配に基づいてモータ角度制御手段（４８）によるモータ角度制御を実行するか否かの判定を行うモータ角度制御実行判定手段（４８）を備えることが好ましい。これによれば、過剰なずり上がり（車両が坂道の傾斜に沿って上向きに僅かに移動する現象をいう、以下同じ）など運転者が想定しない車両の挙動が起こることを防止できる。

本発明によれば、駆動用モータの昇温による不具合を来すことなく、且つ制御構成のコスト増加を来すことなく、坂道駐車での車両のずり下がりを抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る車両制御装置を搭載した車両の概要構成図である。車両制御装置の一部をなす制御ブロック図である。車両制御装置におけるパーキングギヤとパーキングポールの具体的な噛合状態を示す図である。坂道において車両に作用する力関係を説明するための模式図である。車両制御装置によるずり下がりを抑制するための制御動作を示すフローチャートである。車両制御装置によるずり下がりを抑制するための制御動作を示すタイミングチャートである。従来技術における問題点を説明するためのタイミングチャートである。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る車両制御装置を搭載した車両の概要構成図である。同図に示すように、ハイブリッド自動車である車両２は、エンジン４と、発電機６と、駆動用モータであるトラクションモータ８と、ディファレンシャル装置１０と、パーキング機構１２等を有している。エンジン４の駆動軸１４に固定されたギヤ１６が、発電機６のシャフト１８に固定されたギヤ２０と噛み合っている。トラクションモータ８のロータに連結された駆動軸２２にはパーキング機構２３のパーキングギヤ２４が固定されているとともに、エンジン４で回転駆動されるギヤ２６に噛み合う伝達ギヤ２８が固定されている。伝達ギヤ２８はアイドラギヤ３０と噛み合っており、アイドラギヤ３０と同軸固定されたギヤ３２がディファレンシャル装置１０のファイナルギヤ３４と噛み合っている。符号３６はディファレンシャル装置１０から左右の駆動輪３８に動力を伝達する車軸（回転軸）である。

図２は、車両制御装置の一部をなす制御ブロック図である。トラクションモータ８とパーキング機構１２及び図２に示す車速センサ５４、傾斜角検出センサ５６、Ｐスイッチ（パーキングロック用の操作子）５８、レゾルバ（回転角検出手段）６０、ブレーキセンサ６２、電子制御ユニット４６等により、本実施形態に係る車両制御装置１が構成されている。

図３は、車両制御装置におけるパーキングギヤとパーキングポールの具体的な噛合状態を示す図である。図１及び図３に示すように、パーキング機構１２は、パーキングギヤ２４と、該パーキングギヤ２４に噛合するパーキングポール４０と、図１の矢印Ｘ方向に移動してパーキングポール４０をパーキングギヤ２４に噛合して駆動軸２２をロックする位置とロック解除位置とに移動させるパーキングロッド４２と、パーキングロッド４２を同方向に駆動するアクチュエータ４４とを有している。

図２に示すように、車両制御装置１は、車両全体を制御するハイブリッド用電子制御ユニット（以下、電子制御ユニットと略す）４６を備えている。電子制御ユニット４６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）４８と、処理プログラムなどを記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）５０と、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）５２と、不図示のＩ／Ｏインターフェース等を有するマイクロコンピュータとして構成されている。電子制御ユニット４６には、車速センサ５４、傾斜角検出センサ５６、Ｐスイッチ５８、レゾルバ６０、ブレーキセンサ６２が接続されている。トラクションモータ８はモータＥＣＵ（モータ電子制御ユニット）７を介して電子制御ユニット４６に接続されている。

車速センサ５４は、車両２の車速ｖを検出し、検出した車速ｖに応じた信号を電子制御ユニット４６のＣＰＵ４８に出力する。ＣＰＵ４８は、車速センサ５４により検出された車速の値に基づいてアクチュエータ４４の作動を許可するか否かの判定を行うパーキング動作許可判定手段として機能する。勾配検出手段としての傾斜角検出センサ５６は、加速度センサやジャイロセンサ等から構成され、車両２の水平及び垂直方向の重力加速度を検出し、検出した重力加速度に応じた信号を電子制御ユニット４６のＣＰＵ４８に出力する。ＣＰＵ４８は、アクチュエータ４４が作動した後に、トラクションモータ８を傾斜角検出センサ５６により検出された勾配に応じた所定角度分回転させるモータ角度制御手段として機能する。

パーキングロック用の操作子であるＰスイッチ（パーキングスイッチ）５８は、車両の運転者によって押下されるとアクチュエータ４４を作動させるための信号を電子制御ユニット４６のＣＰＵ４８に出力する。ＣＰＵ４８は、アクチュエータ４４が作動した後に、傾斜角検出センサ５６により検出された勾配に基づいてモータ角度制御手段によるモータ角度制御を実行するか否かの判定を行うモータ角度制御実行判定手段として機能する。回転角検出手段としてのレゾルバ６０は、トラクションモータ８の回転角度を検出し、検出した角度を電子制御ユニット４６のＣＰＵ４８に出力する。ブレーキセンサ６２は、不図示のブレーキペダルのオン・オフを検知し、検知した状態に応じた信号を電子制御ユニット４６のＣＰＵ４８に出力する。

図３に示すように、パーキングポール４０は回転軸６６の周りに回動自在に支持されており、パーキングロッド４２（図１参照）の移動に伴い該パーキングロッド４２により押圧されて回動するように構成されている。パーキングギヤ２４には周方向に等間隔に凹部２４ａが形成されており、この凹部２４ａにパーキングポール４０の凸部４０ａが係合（噛合）することにより駆動軸２２がロックされる。ブレーキオンの状態でモータトルクを印加してトラクションモータ８を回転させた場合、パーキングギヤ２４はその歯間角度に相当する角度α内で必ずインギヤし、パーキングポール４０との噛合タイミングによっては最大α_max回転する可能性がある。すなわち、例えば角度αが６０°の場合、α_max＝６０°となる。そこで、本実施形態では、α_maxをパーキングギヤ２４が確実にインギヤするまでの所定角度としている。なお、図１ではパーキングギヤ２４とパーキングポール４０を模式的に示している。

図４は、坂道において車両に作用する力関係を説明するための模式図である。同図に示すように、車両２の車重をＭ［kg］、タイヤ径をＲ［m］、坂道勾配（登坂勾配）をθ［deg］、左右合成によるドライブシャフト３６の剛性をk［Nm/deg］、ドライブシャフト３６の捩れ角をβ［deg］とすると、上向き矢印で示すドライブシャフト３６の捩れ力はkβ／Ｒ、下向き矢印で示すずり下がり力はＭｇsinθ、ドライブシャフト３６の捩れ角はβ＝Ｍｇsinθ／kとなる。図中のDr/shはドライブシャフトを意味する。パーキング機構１２によるパーキングロックの後、パーキングブレーキ（駐車ブレーキ）を掛けていない場合、車両重量、登坂勾配、タイヤ径、ドライブシャフト３６の剛性によってブレーキオフ後にドライブシャフト３６が角度β捩れる。何も制御しない場合、パーキングブレーキを掛けていなければ、下記の式（１）で表される距離だけ車両がずり下がる。式（１）において、ｉは駆動軸２２の回転数に対する車軸３６の回転数の比である。

このずり下がりを防止するための本実施形態の車両制御装置１の制御動作を、図５及び図６を参照して説明する。

図５は、車両制御装置によるずり下がりを抑制するための制御動作を示すフローチャートである。また、図６は、車両制御装置によるずり下がりを抑制するための制御動作を示すタイミングチャートである。図５に示すように、まず、ＣＰＵ４８はブレーキセンサ６２からの信号に基づいてブレーキがオンしているか否かを判断する（ステップＳ１）。ブレーキがオンの場合（ステップＳ１でＹＥＳ）、運転者によってＰスイッチ５８が押下されたか否かを判断する（ステップＳ２）。ブレーキがオフされていると判断した場合（ステップＳ１でＮＯ）にはステップＳ１に戻る。Ｐスイッチ５８が押下されたと判断した場合（ステップＳ２でＹＥＳ）には、ＣＰＵ４８はパーキング動作許可判定手段として機能し、アクチュエータ４４の作動を許可するか否かのパーキング動作許可判定を行う（ステップＳ３）。Ｐスイッチ５８が押下されていないと判断した場合（ステップＳ２でＮＯ）にはステップＳ２に戻る。パーキング動作許可判定は、車速が所定速度ｖ未満か否かで判定する。すなわち、ＣＰＵ４８は車速センサ５４によって検出された車速と予めＲＯＭ５０に記憶されている所定速度ｖとを比較して判定する。検出された車速が所定速度ｖ以上の場合（ステップＳ３でＮＯ）にはステップＳ３に戻る。検出された車速が所定速度ｖ未満の場合にはＣＰＵ４８はアクチュエータ４４の作動を許可すべく、アクチュエータ４４に作動信号を送信する（ステップＳ４）。図６に示すように、Ｐスイッチ５８がオンしてからアクチュエータ４４が作動するまで応答遅れが存在する。

次に、ＣＰＵ４８はモータ角度制御実行判定手段として機能し、アクチュエータ４４が作動した後に、傾斜角検出センサ５６により検出された勾配に基づいてモータ角度制御手段（ＣＰＵ４８）によるモータ角度制御を実行するか否かの判定を行う（ステップＳ５）。すなわち、ＣＰＵ４８は傾斜角検出センサ５６によって検出された勾配と予めＲＯＭ５０に記憶されている所定勾配ｄとを比較し、検出された勾配が所定勾配ｄ以上である場合には、トラクションモータ８を傾斜角検出センサ５６により検出された勾配に応じた所定角度分回転させる「ＴＲＣ角度制御」を開始する（ステップＳ６）。図６ではＴＲＣ角度制御をモータ制御と表示している。検出された勾配が所定勾配ｄ未満である場合（ステップＳ５でＮＯ）にはステップＳ５に戻る。ＴＲＣ角度制御では、アクチュエータ４４の作動後、トラクションモータ８を車両２がずり下がる方向とは反対方向に回転させ、車両２のずり下がり量を、下記式（２）で表される量に低減する。

ブレーキオン状態でパーキングギヤ２４を所定角度回転させるには、下記式（３）で表されるトラクションモータ８のトルクＴ_TRCが必要である。図６に示すように、ＴＲＣ角度制御の開始時はトルク０である。モータ角度制御手段としてのＣＰＵ４８は、パーキングギヤ２４を所定角度回転させるために必要なモータトルクを式（３）で算出してこれを目標トルクとし、所定時間で目標トルクに到達するようにモータトルクを加算していく。

次に、モータ角度制御手段としてのＣＰＵ４８は、レゾルバ６０からのトラクションモータ８の検出角度の累積値をモニタし、所定の角度α_maxに達したかどうかを判断する（ステップＳ７）。所定の角度α_maxに達した場合にはパーキングギヤ２４がインギヤしたとしてＴＲＣ角度制御を終了する。所定の角度α_maxに達していない場合（ステップＳ７でＮＯ）には、モータトルクの増加に対して累積角度が増加しない時間が一定時間ｎ続いたかどうか（一定時間ｎあるかどうか）を判断し（ステップＳ８）、累積角度が増加しない時間が一定時間ｎ続いていると判断した場合（ステップＳ８でＹＥＳ）には、パーキングポール４０がパーキングギヤ２４に噛み合った（インギヤした）と判断し、ＴＲＣ角度制御を終了する。この場合には所定の角度α_maxに達する前にインギヤが成立したことになる。すなわち、パーキングギヤ２４がインギヤになるまでの時間が所定よりも短くなる。累積角度が増加しない時間が一定時間続いていない場合（ステップＳ８でＮＯ）にはステップＳ８に戻る。

上記のようにＴＲＣ角度制御によってずり下がり量を低減できるのであるが、過剰なずり上がりなど運転者が想定しない挙動が起こるのは好ましくないため、下記式（４）で表される条件範囲では、ステップＳ５でＣＰＵ４８はＴＲＣ角度制御の実行を許可しないようになっている。これにより、運転者に想定外の驚きや不安感を与えるおそれがない。

上記の通り、本実施形態の車両制御装置１では、従来技術のように予めトラクションモータの回転でパーキングギヤとパーキングポールの位相合わせをせずに、パーキングギヤ２４が確実にインギヤするためのＴＲＣ角度制御（モータ制御）を行うようにしているので、パーキングギヤ２４とパーキングポール４０間の位相ずれの有無に拘わらず、所定角度内でパーキングギヤ２４を確実にインギヤすることができる。このため、アクチュエータ４４の作動後にモータ制御を開始でき、従来技術のようにＰスイッチ５８が押下されるまでモータトルクを印加したまま待機する必要がない。これにより、モータ温度が高温となってトルクを印加できなくなる虞はない。また、トラクションモータ８を回転させて予めパーキングギヤ２４とパーキングポール４０の位相を合わせる動作が不要で、且つ学習工程も不要となるので、制御コストの増加を来すことなく坂道駐車でのずり下がりを抑制できる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では車両２が上り勾配の坂道で駐車する場合を説明したが、下り勾配の坂道で駐車する場合にも同様の効果を得ることができる。

１車両制御装置
２車両
８トラクションモータ（駆動用モータ）
２２駆動軸
２４パーキングギヤ
４０パーキングポール
４４アクチュエータ
４６ハイブリッド用電子制御ユニット
４８ＣＰＵ（モータ角度制御手段、パーキング動作許可判定手段、モータ角度制御実行判定手段）
５６傾斜角検出センサ（勾配検出手段）
６０レゾルバ（回転角検出手段）
ｎ一定時間
α_max 所定角度（最大角度）

Claims

車両を駆動するための駆動用モータと、
前記駆動用モータに連結された駆動軸と、
前記駆動軸に固定されたパーキングギヤと、
前記パーキングギヤに噛合するパーキングポールと、
パーキングロック用操作子の操作により、前記パーキングポールを前記パーキングギヤに噛み合うことで前記駆動軸をロックするロック位置とロック解除位置とに移動させるアクチュエータと、
前記車両の勾配を検出する勾配検出手段と、
前記駆動用モータの回転角を検出する回転角検出手段と、
前記パーキングポールをロック位置に移動させる作動を前記アクチュエータが開始した後に、前記駆動用モータを前記勾配検出手段により検出された勾配に応じた所定角度分回転させるモータ角度制御手段と、
を備え、
前記モータ角度制御手段は、前記パーキングギヤを前記所定角度回転させるために必要なモータトルクを算出してこれを目標トルクとし、所定時間で前記目標トルクに到達するように前記モータトルクを加算していく
ことを特徴とする車両制御装置。
前記所定角度は、前記パーキングギヤが前記パーキングポールに噛合するまで回転する最大角度である
ことを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。
前記モータ角度制御手段は、前記モータトルクの増加に対して一定時間前記駆動用モータの回転角度の増加が無い場合、前記パーキングギヤが前記パーキングポールに噛合したと判定して制御を終了する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両制御装置。
前記パーキングロック用操作子の操作が行われた後に車速を検出し、検出された車速に基づいて前記アクチュエータの前記作動を許可するか否かの判定を行うパーキング動作許可判定手段を備える
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の車両制御装置。
前記パーキング動作許可判定手段によりパーキング動作が許可され、前記アクチュエータが前記作動を開始した後に、前記勾配検出手段により検出された勾配に基づいて前記モータ角度制御手段によるモータ角度制御を実行するか否かの判定を行うモータ角度制御実行判定手段を備える
ことを特徴とする請求項４に記載の車両制御装置。