WO2022004313A1 - 車両の制御装置 - Google Patents

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WO2022004313A1
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range
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茂 神尾
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株式会社デンソー
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Definitions

  • This disclosure relates to a vehicle control device.
  • a shift-by-wire system is known as one of the shift systems for switching the shift range of a vehicle.
  • the shift-by-wire system eliminates the mechanical connection between the shift range switching mechanism of the vehicle and the shift lever, detects the operating state of the shift lever with a sensor, and shifts based on the detected operation information of the shift lever.
  • This is a system that switches the shift range by driving the range switching mechanism with a shift actuator.
  • the shift range switching mechanism of such a shift-by-wire system is equipped with a parking lock mechanism that locks the power transmission shaft of the wheel so that the wheel does not rotate when the shift lever is operated to the parking range.
  • This parking lock mechanism includes a parking gear that rotates integrally with the power transmission shaft, and a parking pole that displaces integrally with the shift range switching mechanism.
  • the parking pole meshes with the parking gear to lock the rotation of the power transmission shaft.
  • the parking pole is displaced based on the power transmitted from the shift actuator.
  • An object of the present disclosure is to provide a vehicle control device capable of reducing the power required for an actuator device with a simpler configuration.
  • the control device includes an electric motor that drives a vehicle by transmitting torque to wheels via a power transmission mechanism, a lock mechanism that can switch between locking and unlocking of the power transmission mechanism, and a lock. It is provided in a vehicle having an actuator device for driving a mechanism.
  • the control device includes a motor control unit that controls an electric motor and a shift control unit that controls a shift-by-wire system of a vehicle.
  • the shift control unit is based on the fact that the shift range of the shift-by-wire system is switched from the parking range to the non-parking range.
  • the actuator device is driven so that the power transmission mechanism is unlocked by the lock mechanism.
  • the motor control corrects the output torque of the motor so that the load acting on the lock mechanism from the power transmission mechanism is reduced based on the shift range of the shift-by-wire system switching from the parking range to the non-parking range. Execute torque correction control.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a vehicle according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a perspective structure of the lock mechanism of the first embodiment.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of the vehicle control device of the first embodiment.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a schematic configuration of the vehicle control device of the first embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram schematically showing a force acting on a vehicle stopped on a slope.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a part of the processing procedure executed by the vehicle control device of the first embodiment.
  • FIG. 7 is a flowchart showing a part of the processing procedure executed by the vehicle control device of the first embodiment.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a vehicle according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a perspective structure of the lock mechanism of the first embodiment.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of the vehicle control device of the
  • FIG. 8 is a map showing the relationship between the acceleration AC detected by the acceleration sensor and the torque correction amount ⁇ T used by the vehicle control device of the first embodiment.
  • 9 (A) to 9 (H) show the vehicle speed in the vehicle of the first embodiment, the amount of depression of the accelerator pedal, the presence / absence of depression of the brake pedal, the state of the lock mechanism, the output torque of the motor generator, the braking force of the brake device, and the like. It is a timing chart which shows the transition of the detection torque of a torque sensor, and the detection acceleration of an acceleration sensor.
  • FIG. 10 is a block diagram showing a schematic configuration of the vehicle control device of the second embodiment.
  • the vehicle 10 of the present embodiment shown in FIG. 1 is a so-called electric vehicle that travels by using a motor generator 31 as a power source. As shown in FIG. 1, the vehicle 10 includes a steering device 20, a power system 30, brake devices 41 to 44, and a shift-by-wire (SBW) system 50.
  • SBW shift-by-wire
  • the steering device 20 when the driver rotates the steering wheel 21, the steering torque applied to the steering wheel 21 at that time is transmitted to the steering mechanism 23 via the steering shaft 22, so that the right front wheel 11 and the left The steering angle of each of the front wheels 12 is changed.
  • the steering device 20 includes an actuator device 24 that assists the driver in steering operation by applying an assist torque corresponding to the steering torque applied to the steering wheel 21.
  • the power system 30 includes a motor generator (MG: Motor generator) 31, an inverter device 32, a battery 33, and a differential gear 34.
  • the inverter device 32 converts the DC power supplied from the battery 33 into three-phase AC power, and supplies the converted three-phase AC power to the motor generator 31.
  • the motor generator 31 operates as an electric motor when the vehicle 10 is accelerating. When operating as an electric motor, the motor generator 31 is driven based on the three-phase AC power supplied from the inverter device 32. The power of the motor generator 31 is transmitted to the right rear wheel 13 and the left rear wheel 14 via the power transmission shaft 35, the differential gear 34, and the drive shaft 36, so that torque is applied to the rear wheels 13 and 14, and the vehicle 10 is applied. Accelerates.
  • the motor generator 31 can operate as a generator when the vehicle 10 is decelerated. When the motor generator 31 operates as a generator, it generates electricity by performing a regenerative operation. Braking force is applied to the rear wheels 13 and 14, respectively, by the regenerative operation of the motor generator 31. The three-phase AC power generated by the regenerative operation of the motor generator 31 is converted into DC power by the inverter device 32 and charged to the battery 33.
  • the right rear wheel 13 and the left rear wheel 14 function as driving wheels
  • the right front wheel 11 and the left front wheel 12 function as driven wheels.
  • the right rear wheel 13 and the left rear wheel 14 are collectively referred to as “driving wheels 13, 14”.
  • the motor generator 31 corresponds to an electric motor.
  • the power transmission shaft 35, the differential gear 34, and the drive shaft 36 correspond to a power transmission mechanism that transmits the output torque of the motor generator 31 to the drive wheels 13 and 14.
  • Brake devices 41 to 44 are provided on the wheels 11 to 14 of the vehicle 10, respectively.
  • the brake devices 41 to 44 refer to the rotating body, for example, the rotating body that rotates integrally with the wheels 11 to 14, the brake pads arranged to face the rotating body, and the rotating body by applying hydraulic pressure to the brake pads. It is equipped with a hydraulic circuit that contacts and separates the brake pads. In the brake devices 41 to 44, the brake pad comes into contact with the rotating body due to the hydraulic pressure of the hydraulic circuit, so that a frictional force is applied to the rotating body and a braking force is applied to the wheels 11 to 14.
  • the SBW system 50 is a system that switches the shift range of the vehicle 10 based on the detected position of the shift lever after detecting the operation range of the shift lever of the vehicle 10 with a sensor.
  • the operation range of the shift lever can be selectively switched to a parking range, a drive range, a neutral range, a reverse range, and the like.
  • the operation range excluding the parking range will be referred to as a non-parking range.
  • the SBW system 50 of the present embodiment locks the power transmission shaft 35 when the operation range of the shift lever is switched from the non-parking range to the parking range, and the operation range of the shift lever is switched from the parking range to the non-parking range. It has a so-called parking lock function that sometimes unlocks the power transmission shaft 35.
  • the SBW system 50 includes a lock mechanism 51 and an actuator device 52 as a configuration for realizing the parking lock function.
  • the lock mechanism 51 includes a detent plate 510 and a detent spring 511.
  • the detent plate 510 rotates integrally with the output shaft 520 of the actuator device 52.
  • the detent spring 511 fits into any one of the plurality of recesses 510a and 510b formed in the outer edge portion of the detent plate 510.
  • the lock mechanism 51 further includes a parking gear 512, a parking pole 513, and a parking rod 514.
  • the parking gear 512 rotates integrally with the power transmission shaft 35 shown in FIG.
  • the parking pole 513 can approach and separate from the parking gear 512.
  • the parking rod 514 is connected to the detent plate 510.
  • the detent plate 510 When the detent plate 510 is located at the rotation position where the detent spring 511 fits into the recess 510a, the rotation of the power transmission shaft 35 is not locked because the parking pole 513 and the parking gear 512 are not meshed with each other.
  • the state of the lock mechanism 51 when the detent spring 511 is fitted in the recess 510a is referred to as an “unlocked state”.
  • the detent plate 510 When the detent plate 510 is located at the rotational position where the detent spring 511 fits into the recess 510b, the conical body 514a provided at the tip of the parking rod 514 is pushed under the parking pole 513 to push the parking pole 513. Push up. As a result, the parking pole 513 and the parking gear 512 mesh with each other to lock the rotation of the power transmission shaft 35.
  • the state of the lock mechanism 51 when the detent spring 511 is fitted in the recess 510b is referred to as a “locked state”.
  • the vehicle 10 includes an accelerator position sensor 60, a vehicle speed sensor 61, a brake position sensor 62, a shift position sensor 63, a rotation sensor 64, an acceleration sensor 65, and a torque sensor 66.
  • the vehicle 10 includes an EV (Electric Vehicle) ECU (Electronic Control Unit) 70, an MGECU 71, a brake ECU 72, and an SBWECU 73 as parts for performing various controls thereof.
  • the control device 90 of the vehicle 10 is composed of these elements 60 to 66 and 70 to 73.
  • the accelerator position sensor 60 detects the amount of depression of the accelerator pedal of the vehicle 10 and outputs a signal corresponding to the detected amount of depression of the accelerator pedal to the EVECU 70.
  • the vehicle speed sensor 61 detects the vehicle speed, which is the traveling speed of the vehicle 10, and outputs a signal corresponding to the detected vehicle speed to the EVEC 70 and the inverter device 32.
  • the brake position sensor 62 detects whether or not the brake pedal of the vehicle 10 is depressed, and outputs a signal corresponding to the detected operation position of the brake pedal to the brake ECU 72.
  • the shift position sensor 63 detects the operation range of the shift lever of the vehicle 10 and outputs a signal corresponding to the detected operation range to the SBWECU 73.
  • the rotation sensor 64 detects the rotation angle of the output shaft 520 of the actuator device 52 shown in FIG. 2, and outputs a signal corresponding to the detected rotation angle to the SBWECU 73.
  • the acceleration sensor 65 detects the acceleration in the traveling direction of the vehicle 10, in other words, the acceleration in the front-rear direction of the vehicle 10, and outputs a signal corresponding to the detected acceleration of the vehicle 10 to the inverter device 32.
  • the torque sensor 66 is provided on the power transmission shaft 35 as shown in FIG. 1, detects the torque applied to the power transmission shaft 35, and sends a signal corresponding to the detected torque to the inverter device 32. Output.
  • the acceleration sensor 65 corresponds to the acceleration detection unit.
  • Each ECU 70 to 73 is mainly composed of a microcomputer having a CPU, ROM, RAM, etc., and executes various controls by executing a program stored in advance in the ROM.
  • Each ECU 70 to 73 can exchange various information via an in-vehicle network 80 such as CAN mounted on the vehicle 10.
  • the MGECU 71 is provided in the inverter device 32.
  • the MGECU 71 controls the output torque of the motor generator 31 by driving the inverter device 32 to change the energization amount of the motor generator 31.
  • the target torque which is the target value of the output torque of the motor generator 31
  • the MGECU 71 controls the inverter device 32 so that the torque corresponding to the target torque is output from the motor generator 31.
  • the MGECU 71 controls the inverter device 32 so that the motor generator 31 performs regenerative power generation when the vehicle 10 is decelerated or the like.
  • the MGECU 71 corresponds to the motor control unit.
  • the brake ECU 72 generates a braking force in the vehicle 10 by driving the brake devices 41 to 44 based on the operation position of the brake pedal detected by the brake position sensor 62.
  • the brake ECU 72 corresponds to the brake control unit.
  • the SBWECU 73 detects the operation range of the shift lever based on the output signal of the shift position sensor 63, and when it detects that the detected operation range has been switched, the operation range after the change is set to the target shift range of the SBW system 50. Set to. Then, the SBWECU 73 controls the actuator device 52 based on the set target shift range.
  • the SBWECU 73 drives the actuator device 52 so that the lock mechanism 51 is in the locked state when the target shift range is switched from the non-parking range to the parking range. In this case, power cannot be transmitted between the motor generator 31 and the drive wheels 13 and 14.
  • the SBWECU 73 drives the actuator device 52 so that the lock mechanism 51 is in the unlocked state when the target shift range is switched from the parking range to the non-parking range. In this case, power can be transmitted between the motor generator 31 and the drive wheels 13 and 14.
  • the SBWECU 73 of the present embodiment locks the power transmission shaft 35 based on the fact that the operation range of the shift lever is switched from the non-parking range to the parking range, and the operation range of the shift lever is changed from the parking range to the non-parking range.
  • the power transmission shaft 35 is unlocked based on the switch to.
  • the SBWECU 73 corresponds to the shift control unit.
  • the EVECU 70 is a part that comprehensively controls the vehicle 10. Specifically, as shown in FIG. 4, the EVECU 70 includes a basic target torque calculation unit 700 and a target torque arbitration unit 701.
  • the basic target torque calculation unit 700 acquires information on the accelerator pedal depression amount AP and the vehicle speed VC based on the output signal of the accelerator position sensor 60 and the output signal of the vehicle speed sensor 61. Further, the basic target torque calculation unit 700 acquires the information of the operation range SP of the shift lever from the SBWECU 73.
  • the basic target torque calculation unit 700 has a plurality of maps for calculating the basic target torque T10 * from the accelerator pedal depression amount AP and the vehicle speed VC.
  • a plurality of maps are prepared in advance so as to correspond to each of a plurality of operation ranges in which the shift lever can be operated.
  • the basic target torque calculation unit 700 determines which of the plurality of maps is to be used based on the information of the operation range SP of the shift lever, and is based on the accelerator pedal depression amount AP and the vehicle speed VC from the determined map. Calculate the basic target torque T10 *.
  • the basic target torque calculation unit 700 outputs the calculated basic target torque T10 * to the target torque arbitration unit 701.
  • the target torque arbitration unit 701 sets the target torque T20 * based on the basic target torque T10 * output from the basic target torque calculation unit 700 and the braking target torque T30 * output from the brake ECU 72. Specifically, the target torque arbitration unit 701 sets the basic target torque T10 * to the target torque T20 * as it is when the braking command is not transmitted from the brake ECU 72. On the other hand, when the brake ECU 72 detects that the brake pedal is depressed based on the operation position BP of the brake pedal detected by the brake position sensor 62, the brake ECU 72 transmits a braking command including the braking target torque T30 * to the EVECU 70.
  • the braking target torque T30 * is a target value of torque in the braking direction to be output from the motor generator 31 in order to decelerate the vehicle 10.
  • the target torque arbitration unit 701 sets the braking target torque T30 * included in the braking command to the target torque T20 * instead of the basic target torque T10 *.
  • the target torque arbitration unit 701 transmits the set target torque T20 * to the MGECU 71.
  • the MGECU 71 sets the energization control value of the motor generator 31 based on the target torque T20 * transmitted from the EVECU 70, and controls the inverter device 32 based on the set energization control value. As a result, electric power corresponding to the energization control value is supplied from the inverter device 32 to the motor generator 31, and torque corresponding to the target torque T20 * is output from the motor generator 31.
  • Torque is applied to the drive wheels 13 and 14 by the force of "W ⁇ sin ( ⁇ r)" acting in the reverse direction of the vehicle 10, and the torque is passed through the drive shaft 36, the differential gear 34, and the power transmission shaft 35.
  • a large force is applied to the meshing portion between the parking gear 512 and the parking pole 513 of the lock mechanism 51.
  • the torque of the actuator device 52 required to remove the parking pole 513 from the parking gear 512 increases. This is a factor that causes the actuator device 52 to become large.
  • the force applied to the meshing portion between the parking gear 512 and the parking pole 513 can be reduced.
  • the possible torque is output from the motor generator 31, and the lock mechanism 51 is changed from the locked state to the unlocked state by the actuator device 52. That is, the motor generator 31 and the actuator device 52 are cooperatively controlled when the lock mechanism 51 is released. As a result, the torque required for the actuator device 52 can be reduced, and as a result, the actuator device 52 can be miniaturized.
  • the MGECU 71 includes a target torque correction unit 710, a vibration damping control unit 711, and an energization control unit 712.
  • the target torque correction unit 710 outputs the target torque T20 from the EVEC 70 so that the torque capable of reducing the force applied to the meshing portion between the parking gear 512 and the parking pole 513 is output from the motor generator 31. This is the part that corrects *. Specifically, the target torque correction unit 710 corrects the target torque T20 * by executing the processes shown in FIGS. 6 and 7. The target torque correction unit 710 repeatedly executes the processes shown in FIGS. 6 and 7 in a predetermined cycle.
  • the target torque correction unit 710 first determines, as the process of step S10, whether or not the vehicle speed VC detected by the vehicle speed sensor 61 is less than the predetermined speed Vth.
  • the predetermined speed Vth is set in advance by an experiment or the like so that it can be determined whether or not the vehicle 10 is stopped, and is stored in the ROM of the MGECU 71.
  • the target torque correction unit 710 makes a positive judgment in the process of step S10, that is, when the vehicle 10 is stopped, the accelerator is detected by the accelerator position sensor 60 as the process of step S11. It is determined whether or not the accelerator pedal is depressed based on the pedal depression amount AP.
  • the target torque correction unit 710 makes a negative judgment in the process of step S10 or the process of step S11, in other words, when the vehicle 10 is running or when the accelerator pedal is depressed.
  • the target torque correction unit 710 outputs the target torque T20 * calculated by the basic target torque calculation unit 700 to the vibration suppression control unit 711 as it is.
  • the target torque correction unit 710 sets the value of the counter C to "0" as the process of step S31 and requests the brake ECU 72 to operate the brake as the process of step S32. Stop the request.
  • the target torque correction unit 710 sets the delay request flag Fd to “0” as the process of step S33, and then temporarily ends the process shown in FIGS. 6 and 7.
  • step S12 it is determined whether or not the target shift range that can be acquired from the SBWECU 73 has been switched from the parking range to the non-parking range.
  • the target torque correction unit 710 makes a positive judgment in the process of step S12, that is, when the target shift range is switched from the parking range to the non-parking range, the torque correction flag is processed in step S13. After setting Ft to "1", the process proceeds to step S14.
  • the target torque correction unit 710 shifts to the process of step S14 even when a negative determination is made in the process of step S12.
  • the target torque correction unit 710 determines whether or not the torque correction flag Ft is "1" as the process of step S14.
  • the target torque correction unit 710 has not executed the process of step S13, that is, when the target shift range has not been switched from the parking range to the non-parking range, the torque correction flag Ft is set to "0".
  • the target torque correction unit 710 makes a negative judgment in the process of step S14. In this case, the target torque correction unit 710 executes the processes of steps S30 to S33.
  • the target torque correction unit 710 when the target torque correction unit 710 is executing the process of step S13, that is, when the target shift range is switched from the parking range to the non-parking range, the torque correction flag Ft is set to "1". Therefore, the target torque correction unit 710 makes a positive judgment in the process of step S14. In this case, the target torque correction unit 710 corrects the target torque T20 * of the motor generator 31 as the process of step S15. Specifically, the target torque correction unit 710 calculates the torque correction amount ⁇ T based on the acceleration AC of the vehicle 10 detected by the acceleration sensor 65. In the present embodiment, the torque correction amount ⁇ T corresponds to the correction amount of the output torque of the electric motor.
  • the torque correction amount ⁇ T is the torque to be output from the motor generator 31 in order to reduce the force applied to the meshing portion between the parking gear 512 and the parking pole 513.
  • the acceleration sensor 65 detects the gravitational acceleration according to the road surface gradient ⁇ r. Therefore, there is a correlation between the acceleration AC detected by the acceleration sensor 65 and the slope ⁇ r of the road surface on which the vehicle 10 is stopped. Utilizing this, the target torque correction unit 710 uses the acceleration AC detected by the acceleration sensor 65 as a parameter indicating the slope ⁇ r of the road surface. As described above, in the present embodiment, the acceleration sensor 65 corresponds to the road surface gradient detection unit that detects the gradient of the road surface on which the vehicle 10 is located.
  • the acceleration sensor 65 detects the gravitational acceleration acting on the vehicle 10 as a positive acceleration AC when the vehicle 10 is stopped on the uphill road, and the vehicle 10 is stopped on the downhill road. In this case, the gravitational acceleration acting on the vehicle 10 is detected as a negative acceleration AC.
  • a map showing the relationship between the acceleration AC detected by the acceleration sensor 65 and the torque correction amount ⁇ T for example, a map as shown in FIG. 8 is obtained in advance by an experiment or the like and stored in the ROM of the MGECU 71. ing.
  • the target torque correction unit 710 calculates the torque correction amount ⁇ T from the acceleration AC detected by the acceleration sensor 65 based on the map shown in FIG. By outputting the torque corresponding to the torque correction amount ⁇ T from the motor generator 31, the force applied to the meshing portion between the parking gear 512 and the parking pole 513 is reduced. In this embodiment, this process corresponds to torque correction control.
  • the target torque correction unit 710 outputs the calculated target torque T20 * to the vibration damping control unit 711.
  • the target torque correction unit 710 determines whether or not the absolute value
  • a torque corresponding to the torque correction amount ⁇ T is output from the motor generator 31, a force applied to the meshing portion between the parking gear 512 and the parking pole 513 of the lock mechanism 51 is applied. Since it can be reduced, the actuator device 52 may be operated so that the locks are released. However, when a large force is applied to the meshing portion between the parking gear 512 and the parking pole 513, the lock mechanism 51 immediately performs torque correction control according to the torque correction amount ⁇ T in the motor generator 31. When the lock is released, it may be difficult to alleviate the shock of the lock mechanism 51.
  • the force of the meshing portion becomes large, it takes a certain amount of time until the force of the meshing portion is actually reduced after the torque correction control according to the torque correction amount ⁇ T is started in the motor generator 31. Therefore, if the lock mechanism 51 is to be unlocked immediately when the torque correction control of the motor generator 31 is started, the shock of the lock mechanism 51 may not be alleviated. In such a case, it is effective to unlock the lock mechanism 51 after a predetermined time has elapsed from the time when the torque correction control according to the torque correction amount ⁇ T is executed in the motor generator 31 in order to reduce the shock. Is.
  • the target torque correction unit 710 determines whether or not to delay the release of the lock in the lock mechanism 51 by comparing the absolute value
  • the predetermined value Tth is set in advance to a value that can determine whether or not to delay the unlocking of the lock mechanism 51 based on the result of the experiment or the like, and is stored in the ROM of the MGECU 71. ..
  • the process of step S16 corresponds to the process of determining whether or not the vehicle 10 is located on an uphill road or a downhill road.
  • the target torque correction unit 710 makes a positive judgment in the processing of step S16, and the delay request flag Fd is processed in the subsequent step S17. Is set to "1", and then the processes after step S18 are executed.
  • the delay request flag Fd is set to "1"
  • the delay request is transmitted from the MGECU 71 to the SBWECU 73.
  • the SBWECU 73 keeps the lock mechanism 51 in the locked state without driving the actuator device 52 even when the target shift range is switched from the parking range to the non-parking range.
  • the target torque correction unit 710 makes a negative judgment in the process of step S16 and executes the process of step S17. Instead, the processing after step S18 is executed.
  • the delay request flag Fd is set to "0"
  • the delay request is not transmitted from the MGECU 71 to the SBWECU 73. Therefore, the SBWECU 73 drives the actuator device 52 based on the change of the target shift range from the parking range to the non-parking range, and shifts the lock mechanism 51 from the locked state to the unlocked state.
  • the target torque correction unit 710 increments the value of the counter C as the process of step S18, and then the rotation angle ⁇ a of the actuator device 52 detected by the rotation sensor 64 as the process of step S19 shown in FIG. 7 is a predetermined value. Determine if it is less than ⁇ th.
  • the predetermined value ⁇ th is stored in advance in a value that can determine whether or not the lock mechanism 51 shown in FIG. 2 has transitioned from the locked state to the unlocked state, and is stored in the ROM of the MGECU 71.
  • the counter C is processed in step S20. It is determined whether or not the value of is less than the predetermined delay value Cth.
  • the delay value Cth is set in advance by an experiment or the like so that it can be determined whether or not a predetermined time that can reduce the shock of the lock mechanism 51 has elapsed from the time when the torque correction control of the motor generator 31 is started. It is stored in the ROM of the MGECU 71. In the present embodiment, the delay value Cth is a parameter corresponding to a predetermined delay time.
  • the target torque correction unit 710 makes a positive judgment in the process of step S20, that is, when the predetermined time has not elapsed from the time when the torque correction control of the motor generator 31 is started, the target torque correction unit 710 has passed step S21.
  • the process of it is determined whether or not the absolute value
  • the predetermined value Ath is set in advance by an experiment or the like so that it can be determined whether or not the absolute value
  • step S21 When the target torque correction unit 710 makes a positive judgment in the process of step S21, that is, when the absolute value
  • of the slope of the road surface on which the vehicle 10 is stopped becomes larger
  • of the torque correction amount set in the process of step S15 becomes larger, so that the absolute value of the output torque of the motor generator 31 becomes absolute.
  • the value increases.
  • the absolute value of the output torque of the motor generator 31 becomes large, when the lock mechanism 51 is unlocked, the output torque of the motor generator 31 is transmitted to the drive wheels 13 and 14, so that the vehicle 10 moves forward or backward. there is a possibility. Since such forward or backward movement of the vehicle 10 is an unintended behavior of the vehicle 10, the driver may feel a sense of discomfort.
  • the gradient ⁇ r of the road surface on which the vehicle 10 is stopped has a large absolute value
  • the target torque correction unit 710 After executing the process of step S22, the target torque correction unit 710 temporarily ends the process shown in FIGS. 6 and 7. On the other hand, when the target torque correction unit 710 makes a negative judgment in the process of step S21, that is, when the unintended behavior of the vehicle 10 due to the correction of the output torque of the motor generator 31 does not occur, the target torque correction unit 710 does not occur. The process shown in FIGS. 6 and 7 is temporarily terminated without executing the process of step S22.
  • the target torque correction unit 710 makes a negative judgment in the process of step S19 or the process of step S20, the lock mechanism 51 transitions from the locked state to the unlocked state, or the torque correction control is performed.
  • the processes of steps S30 to S33 shown in FIG. 6 are executed.
  • the target torque correction unit 710 changes the value of the torque correction flag Ft from "1" to "0" as the process of step S30.
  • the execution of torque correction control is stopped.
  • the target torque correction unit 710 resets the value of the counter C to "0" as the process of step S31.
  • the target torque correction unit 710 requests the brake ECU 72 to operate the brake as the process of step S32
  • the target torque correction unit 710 stops the request.
  • the operation of the brake devices 41 to 44 is stopped.
  • the target torque correction unit 710 changes the value of the delay request flag Fd from "1" to "0" as the process of step S33.
  • the delay request flag Fd is set to "0”
  • a delay release request is transmitted from the MGECU 71 to the SBWECU 73.
  • the SBWECU 73 drives the actuator device 52 to shift the lock mechanism 51 from the locked state to the unlocked state.
  • the target torque correction unit 710 outputs the target torque T20 * set through the process shown in FIG. 6 to the vibration damping control unit 711.
  • the vibration damping control unit 711 executes vibration damping control that corrects the target torque T20 * so that vibration based on the twist of the drive shaft 36 is suppressed.
  • the vibration damping control unit 711 performs a filtering process based on a notch filter that attenuates the frequency component of the torsional resonance of the drive shaft 36 with respect to the target torque T20 *.
  • the vibration damping control unit 711 is based on the transition of the rotation angle of the drive shaft 36 detected by the sensor.
  • the target torque T20 * may be corrected by feedback control so as to detect the torsional resonance of the drive shaft 36 and cancel the vibration.
  • the target torque correction unit 710 outputs the corrected target torque T20 * as the final target torque T40 * to the energization control unit 712.
  • the energization control unit 712 calculates the energization control value of the motor generator 31 based on the final target torque T40 *, and controls the inverter device 32 based on the energization control value. As a result, electric power corresponding to the energization control value is supplied from the inverter device 32 to the motor generator 31, and torque corresponding to the final target torque T40 * is output from the motor generator 31.
  • FIGS. 9A and 9B it is assumed that the vehicle 10 stops on an uphill road at time t10 and the vehicle speed VC and the accelerator pedal depression amount AP become “0”.
  • the driver is depressing the brake pedal
  • the depressing of the brake pedal is detected as shown in FIG. 9 (C).
  • the target shift range of the SBW system 50 is set as shown by the alternate long and short dash line in FIG. 9 (D). Switch from non-parking range to parking range.
  • the lock mechanism 51 transitions from the unlocked state to the locked state.
  • the braking force of the brake devices 41 to 44 heads toward “0” as shown in FIG. 9 (F). Will change.
  • the torque of the power transmission shaft 35 detected by the torque sensor 66 increases in the negative direction.
  • the negative torque acting on the power transmission shaft 35 causes a large force to be generated in the meshing portion between the parking gear 512 and the parking pole 513 of the lock mechanism 51.
  • the acceleration sensor 65 detects the gravitational acceleration Ga according to the slope of the road surface on which the vehicle 10 is stopped.
  • the brake devices 41 to 44 are as shown in FIG. 9 (F). Braking force increases. Further, when the driver switches the operation range of the shift lever from the parking range to the non-parking range at time t21, the target shift range of the SBW system 50 is parked as shown by the alternate long and short dash line in FIG. 9D. Switch from range to non-parking range. At this time, in the vehicle 10 of the present embodiment, as shown by the alternate long and short dash line in FIG.
  • the target torque T20 * is corrected to the torque correction amount ⁇ T at time t21, but the actual output of the motor generator 31
  • the torque changes as shown by the solid line in FIG. 9 (E) due to the execution of the vibration damping control.
  • the output torque of the motor generator 31 increases while the vibration of the drive shaft 36 is avoided.
  • the delay request flag Fd is set to "1" at time t21, even if the target shift range of the SBW system 50 is switched from the parking range to the non-parking range, it is shown by a solid line in FIG. 9 (D).
  • the lock mechanism 51 is maintained in the locked state. Then, the lock mechanism 51 transitions from the locked state to the unlocked state at the time t22 when the predetermined delay time Td has elapsed from the time t21.
  • the predetermined delay time Td is a time corresponding to the delay value Cth set for the counter C, and is, for example, 1 second.
  • the lock mechanism 51 When the delay request flag Fd is set to "0" at time t21, the lock mechanism 51 is in the locked state to the unlocked state at time t21 as shown by the alternate long and short dash line in FIG. 9 (D). Transition toward.
  • FIG. 9E since the output torque of the motor generator 31 is increasing at time t22, the force applied to the meshing portion between the parking gear 512 and the parking pole 513 of the lock mechanism 51 is applied. It's getting smaller. Therefore, it is possible to reduce the force required for the actuator device 52 in order to make the lock mechanism 51 transition from the locked state to the unlocked state. As a result, a shock is less likely to occur in the lock mechanism 51 when the lock mechanism 51 is transitioned to the unlocked state. Therefore, as shown in FIG. 9H, the acceleration AC detected by the acceleration sensor 65 is used. It does not vibrate as shown by the alternate long and short dash line, but transitions as shown by the solid line.
  • the target torque correction unit 710 determines that the lock mechanism 51 is in the unlocked state at that time. Therefore, as shown by the alternate long and short dash line in FIG. 9E, the target torque T20 * is changed from the torque correction amount ⁇ T to “0” at time t23. Even at this point, the actual output torque of the motor generator 31 changes as shown by the solid line in FIG. 9 (E) due to the execution of the vibration damping control, and becomes “0” at time t24.
  • the braking force of the braking devices 41 to 44 is such that the target shift range of the SBW system 50 parks. It starts to increase at the time t21 when the range is switched to the non-parking range. After that, the output torque of the actual motor generator 31 becomes "0", in other words, the braking force of the brake devices 41 to 44 is maintained in an increased state until the time t24 when the torque correction control is terminated, so that the motor generator is maintained. It is possible to suppress the unintended behavior of the vehicle 10 due to the correction of the output torque of 31.
  • the SBWECU 73 drives the actuator device 52 so that the power transmission shaft 35 is unlocked by the lock mechanism 51 based on the shift range of the SBW system 50 being switched from the parking range to the non-parking range.
  • the MGECU 71 corrects the output torque of the motor generator 31 so that the load acting on the lock mechanism 51 from the power transmission shaft 35 is reduced based on the shift range of the SBW system 50 being switched from the parking range to the non-parking range. Perform torque correction control.
  • the MGECU 71 executes torque correction control when it detects that the target shift range of the SBW system 50 has changed from the parking range to the non-parking range. According to this configuration, when the shift range of the SBW system 50 starts to change from the parking range to the non-parking range, the motor generator 31 outputs the torque corresponding to the torque correction amount ⁇ T, so that the lock is more accurately locked. The shock of the mechanism 51 can be reduced.
  • the MGECU 71 ends the torque correction control based on the completion of switching from the parking range to the non-parking range in the SBW system 50. According to this configuration, the torque correction control can be terminated after the lock of the lock mechanism 51 is released, so that the shock of the lock mechanism 51 can be reduced more accurately.
  • the acceleration sensor 65 detects the acceleration AC in the traveling direction of the vehicle 10 including the gravitational acceleration.
  • the MGECU 71 sets the torque correction amount ⁇ T based on the acceleration AC of the vehicle 10 detected by the acceleration sensor 65. According to this configuration, the torque correction amount ⁇ T can be changed according to the magnitude of the force applied to the meshing portion between the parking gear 512 and the parking pole 513 of the lock mechanism 51, so that the shock can be reduced more accurately.
  • the possible torque correction amount ⁇ T can be set.
  • the SBWECU 73 drives the actuator device 52 so that the power transmission shaft 35 is unlocked by the lock mechanism 51 based on the elapse of a predetermined delay time Td from the time when the torque correction control is started. .. According to this configuration, since the actuator device 52 can be driven more reliably after the motor generator 31 is driven, the power required for the actuator device 52 can be accurately reduced.
  • step S17 When the MGECU 71 makes a positive judgment in the process of step S16 shown in FIG. 6, that is, when the vehicle 10 is located on an uphill road or a downhill road, the process of step S17 is performed. Set the delay request flag Fd to "1". As a result, when the vehicle 10 is located on an uphill road or a downhill road, the SBWECU 73 locks the lock mechanism 51 based on the elapse of a predetermined delay time from the time when the torque correction control is started. The actuator device 52 is controlled so as to be released. According to this configuration, the process of delaying the unlocking time of the lock mechanism 51 with respect to the start time of the torque correction control can be executed only in a necessary situation, so that the shock of the lock mechanism 51 can be performed more regularly. Can be reduced.
  • the brake ECU 72 operates the brake devices 41 to 44 while the torque correction control is being executed. According to this configuration, it is possible to suppress the unintended behavior of the vehicle 10 due to the correction of the output torque of the motor generator 31.
  • the MGECU 71 is provided in the inverter device 32. According to this configuration, the responsiveness of the control of the motor generator 31 can be improved as compared with the case where the MGECU 71 is provided separately from the inverter device 32.
  • the MGECU 71 executes the torque correction control, it executes the vibration damping control that controls the output torque of the motor generator 31 so that the vibration of the drive shaft 36 is suppressed. According to this configuration, the vibration of the drive shaft 36 at the time of executing the torque correction control can be suppressed, so that the riding comfort of the vehicle 10 can be improved.
  • the target torque correction unit 710 of this modification is a vehicle state quantity including at least one of the slope of the road surface on which the vehicle 10 is located and the weight of the vehicle instead of the acceleration AC of the vehicle 10 detected by the acceleration sensor 65.
  • the torque correction amount ⁇ T is calculated based on.
  • the target torque correction unit 710 can calculate the gradient ⁇ r of the road surface on which the vehicle 10 is located, based on the acceleration AC of the vehicle 10 detected by the acceleration sensor 65.
  • the target torque correction unit 710 detects the weight of the vehicle 10 based on the output signal of the weight sensor 67.
  • the weight detected by the weight sensor 67 includes not only the weight of the vehicle 10 itself, but also the weight of the occupant of the vehicle 10, the weight of the luggage, and the like.
  • the acceleration sensor 65 and the weight sensor 67 correspond to the vehicle state quantity detection unit.
  • the same operation and effect as in the first embodiment can be obtained. Further, the force applied to the meshing portion between the parking gear 512 of the lock mechanism 51 and the parking pole 513 changes according to the weight of the vehicle 10. Therefore, by calculating the torque correction amount ⁇ T based on the weight of the vehicle 10, the calculation accuracy of the torque correction amount ⁇ T can be improved, so that the shock of the lock mechanism 51 can be reduced more accurately.
  • the target torque correction unit 710 of this modification changes a predetermined delay value Cth set with respect to the value of the counter C based on the torque correction amount ⁇ T. For example, the target torque correction unit 710 sets the delay value Cth to a larger value as the absolute value
  • the brake ECU 72 of this modification operates the brake devices 41 to 44 based on the displacement of the stopped vehicle 10 after the torque correction control is started by the MGECU 71.
  • the brake ECU 72 detects, for example, a change in the rotation speed of the wheels 11 to 14 detected by the wheel speed sensor. It is possible to detect that the stopped vehicle 10 is displaced based on the above.
  • the inverter device 32 is provided with an ECU 100 having a motor control unit 101 and a shift control unit 102.
  • the motor control unit 101 has the same or similar function as the MGECU 71 of the first embodiment.
  • the shift control unit 102 has the same or similar function as the SBWECU 73 of the first embodiment.
  • the action and effect shown in the following (10) can be obtained.
  • the MGECU 71 is provided as in the control device 90 of the first embodiment.
  • the speed at which the torque correction control of the motor generator 31 and the control of the lock mechanism 51 are linked can be improved.
  • the shock of the lock mechanism 51 can be further reduced.
  • the control device 90 of the first embodiment transmits a delay request from the EVECU 70 to the SBWECU 73 when the delay request flag Fd is set to "1" in the process of step S17 shown in FIG. It had a configuration of unlocking. Instead of this, the SBWECU 73 acquires information on the slope ⁇ r of the road surface on which the vehicle 10 is stopped based on the acceleration of the vehicle 10 detected by the acceleration sensor 65, and then the absolute value of the slope of the road surface
  • the lock mechanism 51 may be unlocked based on the fact that
  • the control device 90 and methods thereof described in the present disclosure are provided by configuring a processor and memory programmed to perform one or more functions embodied by a computer program. It may be realized by a plurality of dedicated computers.
  • the control device 90 and the control method thereof according to the present disclosure may be realized by a dedicated computer provided by configuring a processor including one or more dedicated hardware logic circuits.
  • the control device 90 and the control method thereof according to the present disclosure are configured by a combination of a processor and memory programmed to perform one or more functions and a processor including one or more hardware logic circuits. It may be realized by one or more dedicated computers.
  • the computer program may be stored on a computer-readable non-transitional tangible recording medium as an instruction executed by the computer.
  • the dedicated hardware logic circuit and the hardware logic circuit may be realized by a digital circuit including a plurality of logic circuits or an analog circuit.

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Abstract

制御装置(90)は、モータ制御部(71)とシフト制御部(73)とを備える。シフト制御部は、シフトバイワイヤシステムのシフトレンジがパーキングレンジから非パーキングレンジに切り替わることに基づいて、ロック機構による動力伝達機構のロックが解除されるようにアクチュエータ装置を駆動する。モータ制御部は、シフトバイワイヤシステムのシフトレンジがパーキングレンジから非パーキングレンジに切り替わることに基づいて、動力伝達機構からロック機構に作用している荷重が低減するように電動モータの出力トルクを補正するトルク補正制御を実行する。

Description

車両の制御装置 関連出願の相互参照
 本出願は、2020年6月30日に出願された日本国特許出願2020-113140号に基づくものであって、その優先権の利益を主張するものであり、その特許出願の全ての内容が、参照により本明細書に組み込まれる。
 本開示は、車両の制御装置に関する。
 従来、車両のシフトレンジを切り替えるためのシフトシステムの一つとして、シフトバイワイヤシステムが知られている。シフトバイワイヤシステムは、車両のシフトレンジ切替機構とシフトレバーとの機械的な連結を排除した上で、シフトレバーの操作状態をセンサにより検出するとともに、検出されたシフトレバーの操作情報に基づいてシフトレンジ切替機構をシフトアクチュエータにより駆動させることによりシフトレンジを切り替えるシステムである。
 このようなシフトバイワイヤシステムのシフトレンジ切替機構には、シフトレバーがパーキングレンジに操作された際に車輪が回転しないように車輪の動力伝達軸をロックするパーキングロック機構が搭載されている。このパーキングロック機構は、動力伝達軸と一体となって回転するパーキングギアと、シフトレンジ切替機構と一体となって変位するパーキングポールとを備えている。パーキングロック機構では、シフトレバーがPレンジに操作された際にパーキングポールがパーキングギアに噛み合うことにより動力伝達軸の回転をロックする。パーキングポールは、シフトアクチュエータから伝達される動力に基づいて変位する。
 ところで、車両が坂道で駐車した場合、重力に応じた力が車両の前後方向に作用する。この車両の前後方向に作用する力に基づいて車輪にトルクが加わるため、この車輪のトルクが動力伝達軸を介してパーキングギアに伝達されることにより、パーキングギアとパーキングポールとの噛み合い部分に大きな力が加わるおそれがある。パーキングロック機構では、シフトレバーがパーキングレンジからそれ以外のレンジに操作された場合、パーキングポールによるパーキングギアのロックを解除する必要がある。パーキングギアとパーキングポールとの噛み合い部分に大きな力が加わっている場合、それらを解除するためにシフトアクチュエータに要求されるトルクが大きくなる。これがシフトアクチュエータの大型化を招く要因となっている。
 そこで、下記の特許文献1に記載の車両では、車両が坂道で駐車していることを検知した場合、電動パーキングブレーキ装置の作動により自動的にパーキングブレーキを作動させることにより、パーキングギアとパーキングポールとの噛み合い部分に加わる力を低下させるようにしている。これにより、シフトアクチュエータに要求されるトルクが小さくなるため、シフトアクチュエータを小型化することができる。
特開2018-167655号公報
 特許文献1に記載の車両では、車両が坂道で停車した際に車両の停止状態を維持することが可能な制動力を電動パーキングブレーキ装置から発生する必要がある。そのため、想定される坂道の最大勾配(例えば20°の勾配)において車両の停止状態を維持させようとすると、電動パーキングブレーキ装置のアクチュエータに要求される動力が大きくなるため、そのアクチュエータの大型化やコストの増加等が避けられないものとなる。また、そもそも電動パーキングブレーキ装置が搭載されていない車両では、特許文献1に記載されるような構成を利用することが不可能である。
 本開示の目的は、より簡素な構成でアクチュエータ装置に要求される動力を低減することが可能な車両の制御装置を提供することにある。
 本開示の一態様による制御装置は、動力伝達機構を介して車輪にトルクを伝達することにより車両を走行させる電動モータと、動力伝達機構のロック及びロックの解除を切り替え可能なロック機構と、ロック機構を駆動させるアクチュエータ装置とを有する車両に設けられる。制御装置は、電動モータを制御するモータ制御部と、車両のシフトバイワイヤシステムを制御するシフト制御部と、を備える。シフトバイワイヤシステムにおいて切り替え可能なシフトレンジのうち、パーキングレンジを除くシフトレンジを非パーキングレンジとするとき、シフト制御部は、シフトバイワイヤシステムのシフトレンジがパーキングレンジから非パーキングレンジに切り替わることに基づいて、ロック機構による動力伝達機構のロックが解除されるようにアクチュエータ装置を駆動する。モータ制御部は、シフトバイワイヤシステムのシフトレンジがパーキングレンジから非パーキングレンジに切り替わることに基づいて、動力伝達機構からロック機構に作用している荷重が低減するように電動モータの出力トルクを補正するトルク補正制御を実行する。
 この構成によれば、ロック機構に作用している荷重が低減している状態でアクチュエータ装置が駆動するため、ロック機構のロックを解除するためにアクチュエータ装置に要求される動力を小さくすることができる。結果的に、上記の特許文献1に記載されるような電動パーキングブレーキ装置が不要となるため、より簡素な構成でアクチュエータ装置に要求される動力を低減することが可能である。
図1は、第1実施形態の車両の概略構成を示すブロック図である。 図2は、第1実施形態のロック機構の斜視構造を示す斜視図である。 図3は、第1実施形態の車両の制御装置の概略構成を示すブロック図である。 図4は、第1実施形態の車両の制御装置の概略構成を示すブロック図である。 図5は、坂道に停車している車両に作用する力を模式的に示す図である。 図6は、第1実施形態の車両の制御装置により実行される処理の手順の一部を示すフローチャートである。 図7は、第1実施形態の車両の制御装置により実行される処理の手順の一部を示すフローチャートである。 図8は、第1実施形態の車両の制御装置により用いられる、加速度センサにより検出される加速度ACとトルク補正量ΔTとの関係を示すマップである。 図9(A)~(H)は、第1実施形態の車両における車速、アクセルペダルの踏み込み量、ブレーキペダルの踏み込みの有無、ロック機構の状態、モータジェネレータの出力トルク、ブレーキ装置の制動力、トルクセンサの検出トルク、及び加速度センサの検出加速度の推移を示すタイミングチャートである。 図10は、第2実施形態の車両の制御装置の概略構成を示すブロック図である。
 以下、車両の制御装置の一実施形態について図面を参照しながら説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
 <第1実施形態>
 はじめに、第1実施形態の制御装置が搭載される車両の概略構成について説明する。
 図1に示される本実施形態の車両10は、モータジェネレータ31を動力源として走行する、いわゆる電動車両である。図1に示されるように、車両10は、ステアリング装置20と、動力システム30と、ブレーキ装置41~44と、シフトバイワイヤ(SBW:Shift By Wire)システム50とを備えている。
 ステアリング装置20では、運転者がステアリングホイール21を回転操作すると、その際にステアリングホイール21に付与される操舵トルクがステアリングシャフト22を介して転舵機構23に伝達されることにより右前輪11及び左前輪12のそれぞれの転舵角が変更されるように構成されている。ステアリング装置20は、ステアリングホイール21に付与される操舵トルクに応じたアシストトルクを付与することにより運転者のステアリング操作を補助するアクチュエータ装置24を備えている。
 動力システム30は、モータジェネレータ(MG:Motor generator)31と、インバータ装置32と、バッテリ33と、ディファレンシャルギア34とを備えている。
 インバータ装置32は、バッテリ33から供給される直流電力を三相交流電力に変換するとともに、変換した三相交流電力をモータジェネレータ31に供給する。
 モータジェネレータ31は車両10の加速走行時に電動機として動作する。モータジェネレータ31は、電動機として動作する場合、インバータ装置32から供給される三相交流電力に基づいて駆動する。モータジェネレータ31の動力が動力伝達軸35、ディファレンシャルギア34、及びドライブシャフト36を介して右後輪13及び左後輪14に伝達されることにより後輪13,14にトルクが付与されて車両10が加速走行する。
 モータジェネレータ31は車両10の減速走行時に発電機として動作することが可能である。モータジェネレータ31は、発電機として動作する場合、回生動作することにより発電する。モータジェネレータ31の回生動作により後輪13,14に制動力がそれぞれ付与される。モータジェネレータ31の回生動作により発電される三相交流電力はインバータ装置32により直流電力に変換されてバッテリ33に充電される。
 このように、本実施形態の車両10では、右後輪13及び左後輪14が駆動輪として機能し、右前輪11及び左前輪12が従動輪として機能する。以下では、便宜上、右後輪13及び左後輪14をまとめて「駆動輪13,14」とも称する。
 本実施形態ではモータジェネレータ31が電動モータに相当する。また、動力伝達軸35、ディファレンシャルギア34、及びドライブシャフト36が、モータジェネレータ31の出力トルクを駆動輪13,14に伝達する動力伝達機構に相当する。
 ブレーキ装置41~44は車両10の車輪11~14にそれぞれ設けられている。ブレーキ装置41~44は、例えば車輪11~14と一体となって回転する回転体と、回転体に対向して配置されるブレーキパッドと、ブレーキパッドに油圧力を付与することにより回転体に対してブレーキパッドを接触及び離間させる油圧回路とを備えている。ブレーキ装置41~44では、油圧回路の油圧力によりブレーキパッドが回転体に接触することにより回転体に摩擦力が付与されて車輪11~14に制動力が付与される。
 SBWシステム50は、車両10のシフトレバーの操作レンジをセンサにより検出した上で、検出されたシフトレバーの位置に基づいて車両10のシフトレンジを切り替えるシステムである。車両10では、シフトレバーの操作レンジがパーキングレンジ、ドライブレンジ、ニュートラルレンジ、及びリバースレンジ等に選択的に切り替え可能となっている。以下では、便宜上、パーキングレンジを除く操作レンジを非パーキングレンジと称する。本実施形態のSBWシステム50は、シフトレバーの操作レンジが非パーキングレンジからパーキングレンジに切り替わったときに動力伝達軸35をロックするとともに、シフトレバーの操作レンジがパーキングレンジから非パーキングレンジに切り替わったときに動力伝達軸35のロックを解除する、いわゆるパーキングロック機能を有している。SBWシステム50は、パーキングロック機能を実現するための構成として、ロック機構51と、アクチュエータ装置52とを備えている。
 図2に示されるように、ロック機構51は、ディテントプレート510と、ディテントスプリング511とを備えている。ディテントプレート510は、アクチュエータ装置52の出力軸520と一体的に回転する。ディテントスプリング511は、ディテントプレート510の外縁部に形成されている複数の凹部510a,510bのうちのいずれかに嵌まる。
 ロック機構51は、パーキングギア512と、パーキングポール513と、パーキングロッド514とを更に備えている。パーキングギア512は、図1に示される動力伝達軸35と一体となって回転する。パーキングポール513は、パーキングギア512に対して接近及び離間することが可能である。パーキングロッド514は、ディテントプレート510に連結されている。
 ディテントスプリング511が凹部510aに嵌まる回転位置にディテントプレート510が位置している場合、パーキングポール513とパーキングギア512とが噛み合っていないため、動力伝達軸35の回転がロックされていない。以下では、便宜上、ディテントスプリング511が凹部510aに嵌まっているときのロック機構51の状態を「ロック解除状態」と称する。
 ディテントスプリング511が凹部510bに嵌まる回転位置にディテントプレート510が位置している場合、パーキングロッド514の先端部に設けられる円錐体514aがパーキングポール513の下側に押し込まれることによりパーキングポール513を押し上げる。これにより、パーキングポール513とパーキングギア512とが噛み合うことで、動力伝達軸35の回転がロックされる。以下では、便宜上、ディテントスプリング511が凹部510bに嵌まっているときのロック機構51の状態を「ロック状態」と称する。
 次に、車両10の電気的な構成について説明する。
 図3に示されるように、車両10は、アクセルポジションセンサ60と、車速センサ61と、ブレーキポジションセンサ62と、シフトポジションセンサ63と、回転センサ64と、加速度センサ65と、トルクセンサ66とを備えている。また、車両10は、その各種制御を行う部分として、EV(Electric Vehicle)ECU(Electronic Control Unit)70と、MGECU71と、ブレーキECU72と、SBWECU73とを備えている。これらの要素60~66,70~73により車両10の制御装置90が構成されている。
 アクセルポジションセンサ60は、車両10のアクセルペダルの踏み込み量を検出するとともに、検出されたアクセルペダルの踏み込み量に応じた信号をEVECU70に出力する。車速センサ61は、車両10の走行速度である車速を検出するとともに、検出された車速に応じた信号をEVECU70及びインバータ装置32に出力する。ブレーキポジションセンサ62は、車両10のブレーキペダルが踏み込まれているか否かを検出するとともに、検出されたブレーキペダルの操作位置に応じた信号をブレーキECU72に出力する。シフトポジションセンサ63は、車両10のシフトレバーの操作レンジを検出するとともに、検出された操作レンジに応じた信号をSBWECU73に出力する。回転センサ64は、図2に示されるアクチュエータ装置52の出力軸520の回転角を検出するとともに、検出された回転角に応じた信号をSBWECU73に出力する。加速度センサ65は、車両10の進行方向の加速度、換言すれば車両10の前後方向の加速度を検出するとともに、検出された車両10の加速度に応じた信号をインバータ装置32に出力する。トルクセンサ66は、図1に示されるように動力伝達軸35に設けられており、動力伝達軸35に付与されているトルクを検出するとともに、検出されたトルクに応じた信号をインバータ装置32に出力する。
 なお、本実施形態では、加速度センサ65が加速度検出部に相当する。
 各ECU70~73は、CPUやROM、RAM等を有するマイクロコンピュータを中心に構成されており、ROMに予め記憶されているプログラムを実行することにより各種制御を実行する。各ECU70~73は、車両10に搭載されたCAN等の車載ネットワーク80を介して各種情報を授受することが可能である。
 MGECU71はインバータ装置32に設けられている。MGECU71は、インバータ装置32を駆動させてモータジェネレータ31の通電量を変化させることにより、モータジェネレータ31の出力トルクを制御する。具体的には、MGECU71には、モータジェネレータ31の出力トルクの目標値である目標トルクがEVECU70から送信される。MGECU71は、目標トルクに応じたトルクがモータジェネレータ31から出力されるようにインバータ装置32を制御する。また、MGECU71は、車両10の減速時等においては、モータジェネレータ31において回生発電が行われるようにインバータ装置32を制御する。本実施形態では、MGECU71がモータ制御部に相当する。
 ブレーキECU72は、ブレーキポジションセンサ62により検出されるブレーキペダルの操作位置に基づいてブレーキ装置41~44を駆動させることにより、車両10に制動力を発生させる。本実施形態では、ブレーキECU72がブレーキ制御部に相当する。
 SBWECU73は、シフトポジションセンサ63の出力信号に基づいてシフトレバーの操作レンジを検出するとともに、検出された操作レンジが切り替わったことを検知したとき、切り替え後の操作レンジをSBWシステム50の目標シフトレンジに設定する。そして、SBWECU73は、設定された目標シフトレンジに基づいてアクチュエータ装置52を制御する。例えば、SBWECU73は、目標シフトレンジが非パーキングレンジからパーキングレンジに切り替わった場合には、ロック機構51がロック状態となるようにアクチュエータ装置52を駆動させる。この場合、モータジェネレータ31と駆動輪13,14との間で動力の伝達が不可能な状態となる。一方、SBWECU73は、目標シフトレンジがパーキングレンジから非パーキングレンジに切り替わった場合には、ロック機構51がロック解除状態となるようにアクチュエータ装置52を駆動させる。この場合、モータジェネレータ31と駆動輪13,14との間で動力の伝達が可能となる。
 このように、本実施形態のSBWECU73は、シフトレバーの操作レンジが非パーキングレンジからパーキングレンジに切り替わることに基づいて動力伝達軸35をロックするとともに、シフトレバーの操作レンジがパーキングレンジから非パーキングレンジに切り替わることに基づいて動力伝達軸35のロックを解除する。本実施形態では、SBWECU73がシフト制御部に相当する。
 EVECU70は、車両10を統括的に制御する部分である。具体的には、図4に示されるように、EVECU70は、基本目標トルク演算部700と、目標トルク調停部701とを備えている。
 基本目標トルク演算部700は、アクセルポジションセンサ60の出力信号及び車速センサ61の出力信号に基づいてアクセルペダルの踏み込み量AP及び車速VCの情報を取得する。また、基本目標トルク演算部700は、SBWECU73からシフトレバーの操作レンジSPの情報を取得する。基本目標トルク演算部700は、アクセルペダルの踏み込み量AP及び車速VCとから基本目標トルクT10*を演算するための複数のマップを有している。複数のマップは、シフトレバーが操作可能な複数の操作レンジのそれぞれに対応するように予め用意されている。基本目標トルク演算部700は、シフトレバーの操作レンジSPの情報に基づいて複数のマップのうちのいずれを用いるかを決定するとともに、決定したマップからアクセルペダルの踏み込み量AP及び車速VCに基づいて基本目標トルクT10*を演算する。基本目標トルク演算部700は、演算した基本目標トルクT10*を目標トルク調停部701に出力する。
 目標トルク調停部701は、基本目標トルク演算部700から出力される基本目標トルクT10*と、ブレーキECU72から出力される制動目標トルクT30*とに基づいて目標トルクT20*を設定する。具体的には、目標トルク調停部701は、ブレーキECU72から制動指令が送信されていない場合には、基本目標トルクT10*をそのまま目標トルクT20*に設定する。一方、ブレーキECU72は、ブレーキポジションセンサ62により検出されるブレーキペダルの操作位置BPに基づいてブレーキペダルが踏み込まれたことを検知した場合、制動目標トルクT30*を含む制動指令をEVECU70に送信する。制動目標トルクT30*は、車両10を減速させるためにモータジェネレータ31から出力すべき制動方向のトルクの目標値である。目標トルク調停部701は、ブレーキECU72から制動指令が送信された場合には、基本目標トルクT10*に代えて、制動指令に含まれる制動目標トルクT30*を目標トルクT20*に設定する。目標トルク調停部701は、設定された目標トルクT20*をMGECU71に送信する。
 MGECU71は、EVECU70から送信される目標トルクT20*に基づいて、モータジェネレータ31の通電制御値を設定するとともに、設定された通電制御値に基づいてインバータ装置32を制御する。これにより、通電制御値に応じた電力がインバータ装置32からモータジェネレータ31に供給されて、目標トルクT20*に応じたトルクがモータジェネレータ31から出力される。
 ところで、図5に示されるような登坂路で車両10が停車した場合、路面勾配を「θr」とし、車両に作用している重力を「W」とすると、車両10には、その後進方向の力「W×sin(θr)」が作用することとなる。路面勾配θrは、上り坂の路面の勾配を正の値で示すとともに、下り坂の路面の勾配を負の値で示す。また、車両10が停車した後、シフトレバーの操作レンジがパーキングレンジに操作されると、図2に示されるロック機構51がロック状態となる。すなわち、パーキングギア512にパーキングポール513が噛み合った状態となる。
 車両10の後進方向に「W×sin(θr)」の力が作用することにより駆動輪13,14にトルクが加わるため、そのトルクがドライブシャフト36、ディファレンシャルギア34、及び動力伝達軸35を介してロック機構51に伝達されることにより、ロック機構51のパーキングギア512とパーキングポール513との噛み合い部分に大きな力が加わる。この場合、その後にシフトレバーの操作レンジがパーキングレンジから非パーキングレンジに操作されたときに、パーキングギア512からパーキングポール513を外すために必要なアクチュエータ装置52のトルクが大きくなる。これがアクチュエータ装置52の大型化を招く要因となっている。
 そこで、本実施形態の車両10では、シフトレバーの操作レンジがパーキングレンジから非パーキングレンジに操作されたときに、パーキングギア512とパーキングポール513との噛み合い部分に加わっている力を低減させることが可能なトルクをモータジェネレータ31から出力させるとともに、アクチュエータ装置52によりロック機構51をロック状態からロック解除状態に遷移させる。すなわち、ロック機構51を解除する際にモータジェネレータ31及びアクチュエータ装置52を協調制御する。これにより、アクチュエータ装置52要求されるトルクを低減することができるため、結果としてアクチュエータ装置52を小型化することが可能となる。
 次に、ロック機構51を解除する際のモータジェネレータ31及びアクチュエータ装置52の協調制御について詳しく説明する。
 図4に示されるように、MGECU71は、目標トルク補正部710と、制振制御部711と、通電制御部712とを備えている。
 目標トルク補正部710は、パーキングギア512とパーキングポール513との噛み合い部分に加わっている力を低減させることが可能なトルクがモータジェネレータ31から出力されるように、EVECU70から出力される目標トルクT20*を補正する部分である。具体的には、目標トルク補正部710は、図6及び図7に示される処理を実行することにより目標トルクT20*を補正する。なお、目標トルク補正部710は、図6及び図7に示される処理を所定の周期で繰り返し実行する。
 図6に示されるように、目標トルク補正部710は、まず、ステップS10の処理として、車速センサ61により検出される車速VCが所定速度Vth未満であるか否かを判断する。所定速度Vthは、車両10が停車しているか否かを判断することができるように予め実験等により設定されており、MGECU71のROMに記憶されている。
 目標トルク補正部710は、ステップS10の処理で肯定的な判断を行った場合には、すなわち車両10が停車している場合には、ステップS11の処理として、アクセルポジションセンサ60により検出されるアクセルペダルの踏み込み量APに基づいてアクセルペダルが踏み込まれていないか否かを判断する。
 目標トルク補正部710は、ステップS10の処理、又はステップS11の処理で否定的な判断を行った場合には、換言すれば車両10が走行している場合、あるいはアクセルペダルが踏み込まれている場合には、ステップS30の処理として、トルク補正フラグFtを「0」に設定する。トルク補正フラグFtが「0」に設定されている場合、目標トルク補正部710は、基本目標トルク演算部700により演算される目標トルクT20*をそのまま制振制御部711に出力する。また、目標トルク補正部710は、ステップS31の処理として、カウンタCの値を「0」に設定するとともに、ステップS32の処理として、ブレーキECU72に対してブレーキの作動要求を行っている場合にはその要求を停止する。さらに、目標トルク補正部710は、ステップS33の処理として、ディレイ要求フラグFdを「0」に設定した後、図6及び図7に示される処理を一旦終了する。
 目標トルク補正部710は、ステップS10の処理及びステップS11の処理の両方で肯定的な判断を行った場合には、換言すれば車両10が停車しており、且つアクセルペダルが踏み込まれていない場合には、ステップS12の処理として、SBWECU73から取得可能な目標シフトレンジがパーキングレンジから非パーキングレンジに切り替わったか否かを判断する。目標トルク補正部710は、ステップS12の処理で肯定的な判断を行った場合には、すなわち目標シフトレンジがパーキングレンジから非パーキングレンジに切り替わった場合には、ステップS13の処理として、トルク補正フラグFtを「1」に設定した後、ステップS14の処理に移行する。目標トルク補正部710は、ステップS12の処理で否定的な判断を行った場合にもステップS14の処理に移行する。
 目標トルク補正部710は、ステップS14の処理として、トルク補正フラグFtが「1」であるか否かを判断する。目標トルク補正部710がステップS13の処理を実行していない場合、すなわち目標シフトレンジがパーキングレンジから非パーキングレンジに切り替わっていない場合には、トルク補正フラグFtが「0」に設定されているため、目標トルク補正部710はステップS14の処理で否定的な判断を行う。この場合、目標トルク補正部710はステップS30~S33の処理を実行する。
 一方、目標トルク補正部710がステップS13の処理を実行している場合、すなわち目標シフトレンジがパーキングレンジから非パーキングレンジに切り替わっている場合には、トルク補正フラグFtが「1」に設定されているため、目標トルク補正部710はステップS14の処理で肯定的な判断を行う。この場合、目標トルク補正部710は、ステップS15の処理として、モータジェネレータ31の目標トルクT20*を補正する。具体的には、目標トルク補正部710は、加速度センサ65により検出される車両10の加速度ACに基づいてトルク補正量ΔTを演算する。本実施形態では、トルク補正量ΔTが電動モータの出力トルクの補正量に相当する。
 トルク補正量ΔTは、パーキングギア512とパーキングポール513との噛み合い部分に加わっている力を低減させるためにモータジェネレータ31から出力すべきトルクである。車両10が停車している路面の勾配θrの絶対値が大きくなるほど、トルク補正量の絶対値|ΔT|は大きくなる。また、路面勾配θrが正の値である場合と負の値である場合とでは、換言すれば登坂路である場合と降坂路である場合とでは、トルク補正量ΔTの正負の符号が逆転する。
 一方、車両10が登坂路や降坂路に停車している場合、加速度センサ65は、路面勾配θrに応じた重力加速度を検出する。したがって、加速度センサ65により検出される加速度ACと、車両10が停車している路面の勾配θrとの間には相関関係がある。これを利用し、目標トルク補正部710は、路面の勾配θrを示すパラメータとして、加速度センサ65により検出される加速度ACを用いる。このように、本実施形態では、加速度センサ65が、車両10が位置している路面の勾配を検出する路面勾配検出部に相当する。なお、加速度センサ65は、車両10が登坂路で停車している場合に車両10に作用している重力加速度を正の値の加速度ACとして検出するとともに、車両10が降坂路で停車している場合に車両10に作用している重力加速度を負の値の加速度ACとして検出する。
 本実施形態では、加速度センサ65により検出される加速度ACとトルク補正量ΔTとの関係を示すマップとして、例えば図8に示されるようなマップが予め実験等により求められてMGECU71のROMに記憶されている。目標トルク補正部710は、図6に示されるステップS15の処理として、加速度センサ65により検出される加速度ACから、図8に示されるマップに基づいてトルク補正量ΔTを演算する。トルク補正量ΔTに応じたトルクがモータジェネレータ31から出力されることで、パーキングギア512とパーキングポール513との噛み合い部分に加わっている力が低減される。本実施形態では、この処理がトルク補正制御に相当する。目標トルク補正部710は、演算された目標トルクT20*を制振制御部711に出力する。
 目標トルク補正部710は、ステップS15に続くステップS16の処理として、トルク補正量の絶対値|ΔT|が所定値Tth以上であるか否かを判断する。本実施形態の車両10では、基本的には、モータジェネレータ31からトルク補正量ΔTに応じたトルクが出力されれば、ロック機構51のパーキングギア512とパーキングポール513との噛み合い部分に加わる力が低減できるため、それらのロックが解除されるようにアクチュエータ装置52を作動させればよい。しかしながら、パーキングギア512とパーキングポール513との噛み合い部分に大きな力が加わっている場合には、モータジェネレータ31においてトルク補正量ΔTに応じたトルク補正制御が実行された時点で即座にロック機構51のロックを解除すると、ロック機構51のショックを緩和し難い場合がある。
 具体的には、車両10が停車している路面の勾配の絶対値|θr|が大きくなるほど、パーキングギア512とパーキングポール513との噛み合い部分に加わる力の絶対値が大きくなる。それらの噛み合い部分の力が大きくなると、モータジェネレータ31においてトルク補正量ΔTに応じたトルク補正制御が開始された後、噛み合い部分の力が実際に低減されるまでには、ある程度の時間を要する。そのため、モータジェネレータ31のトルク補正制御が開始された時点で即座にロック機構51のロックを解除しようとすると、ロック機構51のショックを緩和できない可能性がある。このような場合には、モータジェネレータ31においてトルク補正量ΔTに応じたトルク補正制御が実行された時点から所定時間が経過した後にロック機構51のロックを解除することがショックを低減する上で有効である。
 そこで、目標トルク補正部710は、トルク補正量の絶対値|ΔT|と所定値Tthとを比較することにより、ロック機構51におけるロックの解除を遅延させるか否かを判断する。なお、本実施形態では、ロックの解除に伴いロック機構51に発生するショックとトルク補正量の絶対値|ΔT|との関係が実験等により求められている。所定値Tthは、その実験等の結果に基づいて、ロック機構51のロックの解除を遅延させるべきか否かを判定することができる値に予め設定されており、MGECU71のROMに記憶されている。本実施形態では、ステップS16の処理が、車両10が登坂路又は降坂路に位置しているか否かを判断する処理に相当する。
 目標トルク補正部710は、トルク補正量の絶対値|ΔT|が所定値Tth以上である場合には、ステップS16の処理で肯定的な判断を行って、続くステップS17の処理としてディレイ要求フラグFdを「1」に設定した後、ステップS18以降の処理を実行する。ディレイ要求フラグFdが「1」に設定された場合、MGECU71からSBWECU73にディレイ要求が送信される。SBWECU73は、ディレイ要求が送信されると、目標シフトレンジがパーキングレンジから非パーキングレンジに切り替わった場合であっても、アクチュエータ装置52を駆動させずにロック機構51をロック状態に維持する。
 一方、目標トルク補正部710は、トルク補正量の絶対値|ΔT|が所定値Tth未満である場合には、ステップS16の処理で否定的な判断を行って、ステップS17の処理を実行することなく、ステップS18以降の処理を実行する。この場合、ディレイ要求フラグFdが「0」に設定されているため、MGECU71からSBWECU73にディレイ要求が送信されない。そのため、SBWECU73は、目標シフトレンジがパーキングレンジから非パーキングレンジに切り替わることに基づいてアクチュエータ装置52を駆動させて、ロック機構51をロック状態からロック解除状態に遷移させる。
 目標トルク補正部710は、ステップS18の処理として、カウンタCの値をインクリメントした後、図7に示されるステップS19の処理として、回転センサ64により検出されるアクチュエータ装置52の回転角θaが所定値θth未満であるか否かを判断する。所定値θthは、図2に示されるロック機構51がロック状態からロック解除状態まで遷移したか否かを判断することができる値に予め記憶されており、MGECU71のROMに記憶されている。
 目標トルク補正部710は、ステップS19の処理で肯定的な判断を行った場合には、すなわちアクチュエータ装置52の回転角θaが所定値θth未満である場合には、ステップS20の処理として、カウンタCの値が所定のディレイ値Cth未満であるか否かを判断する。ディレイ値Cthは、モータジェネレータ31のトルク補正制御が開始された時点からロック機構51のショックを低減できる程度の所定時間が経過したか否かを判断することができるように予め実験等により設定されており、MGECU71のROMに記憶されている。本実施形態では、ディレイ値Cthが、所定の遅延時間に対応するパラメータである。
 目標トルク補正部710は、ステップS20の処理で肯定的な判断を行った場合には、すなわちモータジェネレータ31のトルク補正制御が開始された時点から所定時間が経過していない場合には、ステップS21の処理として、加速度センサ65により検出される車両10の加速度の絶対値|AC|が所定値Ath以上であるか否かを判断する。所定値Athは、車両10が停車している路面の勾配の絶対値|θr|が所定値以上であるか否かを判断することができるように予め実験等により設定されており、MGECU71のROMに記憶されている。目標トルク補正部710は、ステップS21の処理で肯定的な判断を行った場合には、すなわち車両10が停車している路面の勾配の絶対値|θr|が所定値以上である場合には、ステップS22の処理として、ブレーキECU72に対してブレーキの作動を要求する。ブレーキECU72は、MGECU71からブレーキの作動が要求された場合、ブレーキ装置41~44を駆動させることで車両10の停車状態を維持する。このようにブレーキ装置41~44を駆動させる理由は以下の通りである。
 車両10が停車している路面の勾配の絶対値|θr|が大きくなるほど、ステップS15の処理で設定されるトルク補正量の絶対値|ΔT|が大きくなるため、モータジェネレータ31の出力トルクの絶対値が大きくなる。モータジェネレータ31の出力トルクの絶対値が大きくなると、ロック機構51のロックが解除された際に、モータジェネレータ31の出力トルクが駆動輪13,14に伝達されることにより車両10が前進又は後進する可能性がある。このような車両10の前進又は後進は、運転者の意図しない車両10の挙動であるため、運転者が違和感を覚えるおそれがある。
 そこで、本実施形態では、このような車両10の意図しない挙動を抑制するために、車両10が停車している路面の勾配θrが、モータジェネレータ31のトルク補正量の絶対値|ΔT|が大きくなる勾配に達しているか否かをステップS21の処理で判断するようにしている。そして、ステップS21の処理で肯定的な判断が行われた場合には、車両10の意図しない挙動を防止するために、ステップS22の処理でブレーキ装置41~44を駆動させることとしている。
 目標トルク補正部710は、ステップS22の処理を実行した後、図6及び図7に示される処理を一旦終了する。
 一方、目標トルク補正部710は、ステップS21の処理で否定的な判断を行った場合には、すなわちモータジェネレータ31の出力トルクの補正に起因する車両10の意図しない挙動が発生しない場合には、ステップS22の処理を実行することなく、図6及び図7に示される処理を一旦終了する。
 その後、目標トルク補正部710は、ステップS19の処理又はステップS20の処理で否定的な判断を行った場合には、ロック機構51がロック状態からロック解除状態まで遷移した場合、あるいはトルク補正制御の開始時点から所定時間が経過した場合には、図6に示されるステップS30~S33の処理を実行する。この場合、目標トルク補正部710は、ステップS30の処理として、トルク補正フラグFtの値を「1」から「0」に変更する。これによりトルク補正制御の実行が停止される。また、目標トルク補正部710は、ステップS31の処理として、カウンタCの値を「0」にリセットする。さらに、目標トルク補正部710は、ステップS32の処理として、ブレーキECU72に対してブレーキの作動を要求している場合には、その要求を停止する。これによりブレーキ装置41~44の作動が停止する。また、目標トルク補正部710は、ステップS33の処理として、ディレイ要求フラグFdの値を「1」から「0」に変更する。ディレイ要求フラグFdが「0」に設定された場合、MGECU71からSBWECU73にディレイ解除要求が送信される。SBWECU73は、ディレイ解除要求が送信されると、アクチュエータ装置52を駆動させてロック機構51をロック状態からロック解除状態に遷移させる。
 図4に示されるように、目標トルク補正部710は、図6に示される処理を通じて設定される目標トルクT20*を制振制御部711に出力する。制振制御部711は、ドライブシャフト36の捩れに基づく振動が抑制されるように目標トルクT20*を補正する制振制御を実行する。例えば、制振制御部711は、目標トルクT20*に対して、ドライブシャフト36の捩り共振の周波数成分を減衰させるノッチフィルタに基づくフィルタリング処理を施す。あるいは、ドライブシャフト36の回転角を検出することが可能なセンサが車両10に設けられている場合、制振制御部711は、そのセンサにより検出されるドライブシャフト36の回転角の推移に基づいてドライブシャフト36の捩り共振を検出するとともに、その振動を打ち消すように目標トルクT20*をフィードバック制御により補正してもよい。目標トルク補正部710は、補正された目標トルクT20*を最終目標トルクT40*として通電制御部712に出力する。
 通電制御部712は、最終目標トルクT40*に基づいてモータジェネレータ31の通電制御値を演算するとともに、その通電制御値に基づいてインバータ装置32を制御する。これにより通電制御値に応じた電力がインバータ装置32からモータジェネレータ31に供給されて、モータジェネレータ31から、最終目標トルクT40*に応じたトルクが出力される。
 次に、本実施形態の車両10の動作例について説明する。
 図9(A),(B)に示されるように、時刻t10で車両10が登坂路で停車して車速VC及びアクセルペダルの踏み込み量APが「0」になったとする。このとき、運転者がブレーキペダルを踏み込んでいると、図9(C)に示されるようにブレーキペダルの踏み込みが検出される。その後、時刻t11でシフトレバーの操作レンジをドライブレンジ等の非パーキングレンジからパーキングレンジに切り替える操作を行うと、図9(D)に一点鎖線で示されるように、SBWシステム50の目標シフトレンジが非パーキングレンジからパーキングレンジに切り替わる。これにより、図9(D)に実線で示されるように、ロック機構51がロック解除状態からロック状態に向かって遷移する。その後、図9(C)に示されるように時刻t12で運転者がブレーキペダルから足を離すと、図9(F)に示されるようにブレーキ装置41~44の制動力が「0」に向かって変化する。ブレーキ装置41~44の制動力が「0」に近づくほど、車両10の重力に基づく力が駆動輪13,14を介して動力伝達軸35に作用するようになる。そのため、図9(G)に示されるように、トルクセンサ66により検出される動力伝達軸35のトルクが負の方向に大きくなる。この動力伝達軸35に作用する負のトルクが、ロック機構51のパーキングギア512とパーキングポール513との噛み合い部分に大きな力を生じさせる要因となる。なお、図9(H)に示されるように、加速度センサ65では、車両10が停車している路面の勾配に応じた重力加速度Gaが検出される。
 その後、運転者が車両10の走行を開始すべく、図9(C)に示されるように、時刻t20でブレーキペダルを踏み込んだとすると、図9(F)に示されるように、ブレーキ装置41~44の制動力が増加する。また、運転者が時刻t21でシフトレバーの操作レンジをパーキングレンジから非パーキングレンジに切り替える操作を行うと、図9(D)に一点鎖線で示されるように、SBWシステム50の目標シフトレンジがパーキングレンジから非パーキングレンジに切り替わる。このとき、本実施形態の車両10では、図9(E)に一点鎖線で示されるように、時刻t21で目標トルクT20*がトルク補正量ΔTに補正されるものの、実際のモータジェネレータ31の出力トルクは制振制御の実行により図9(E)に実線で示されるように推移する。これにより、ドライブシャフト36の振動が回避されつつ、モータジェネレータ31の出力トルクが増加する。
 一方、時刻t21でディレイ要求フラグFdが「1」に設定されている場合、SBWシステム50の目標シフトレンジがパーキングレンジから非パーキングレンジに切り替わったとしても、図9(D)に実線で示されるように、ロック機構51はロック状態に維持される。そして、時刻t21から、所定の遅延時間Tdが経過した時刻t22の時点で、ロック機構51がロック状態からロック解除状態に向かって遷移する。所定の遅延時間Tdは、カウンタCに対して設定されるディレイ値Cthに対応した時間であり、例えば1秒である。
 なお、時刻t21でディレイ要求フラグFdが「0」に設定されている場合には、図9(D)に二点鎖線で示されるように、ロック機構51が時刻t21でロック状態からロック解除状態に向かって遷移する。
 図9(E)に示されるように、時刻t22の時点でモータジェネレータ31の出力トルクが増加しているため、ロック機構51のパーキングギア512とパーキングポール513との噛み合い部分に加わっている力が小さくなっている。よって、ロック機構51をロック状態からロック解除状態に向かって遷移させるためにアクチュエータ装置52に要求される力を小さくすることができる。結果的に、ロック機構51をロック解除状態に遷移させる際にロック機構51にショックが発生し難くなるため、図9(H)に示されるように、加速度センサ65により検出される加速度ACが、二点鎖線で示されるように振動することなく、実線で示されるように推移する。
 その後、時刻t23の時点でアクチュエータ装置52の回転角θaが所定値θth未満になると、その時点で、目標トルク補正部710は、ロック機構51がロック解除状態になったと判定する。そのため、図9(E)に一点鎖線で示されるように、時刻t23で目標トルクT20*がトルク補正量ΔTから「0」に変更される。この時点でも実際のモータジェネレータ31の出力トルクは、制振制御の実行により図9(E)に実線で示されるように推移して、時刻t24で「0」となる。
 一方、車両10が急な登坂路で停車しているような場合には、図9(F)に示されるように、ブレーキ装置41~44の制動力は、SBWシステム50の目標シフトレンジがパーキングレンジから非パーキングレンジに切り替わる時刻t21で増加し始める。その後、実際のモータジェネレータ31の出力トルクが「0」となる、換言すればトルク補正制御が終了される時刻t24までブレーキ装置41~44の制動力が増加した状態が維持されるため、モータジェネレータ31の出力トルクの補正に起因する車両10の意図しない挙動を抑制することができる。
 以上説明した本実施形態の車両10の制御装置90によれば、以下の(1)~(9)に示される作用及び効果を得ることができる。
 (1)SBWECU73は、SBWシステム50のシフトレンジがパーキングレンジから非パーキングレンジに切り替わることに基づいて、ロック機構51による動力伝達軸35のロックが解除されるようにアクチュエータ装置52を駆動する。MGECU71は、SBWシステム50のシフトレンジがパーキングレンジから非パーキングレンジに切り替わることに基づいて、動力伝達軸35からロック機構51に作用している荷重が低減するようにモータジェネレータ31の出力トルクを補正するトルク補正制御を実行する。この構成によれば、ロック機構51に作用している荷重が低減している状態でアクチュエータ装置52が駆動するため、ロック機構のロックを解除するためにアクチュエータ装置52に要求される動力を小さくすることができる。結果的に、上記の特許文献1に記載されるような電動パーキングブレーキ装置が不要となるため、簡素な構成でアクチュエータ装置52に要求される動力を低減することが可能となる。
 (2)MGECU71は、SBWシステム50の目標シフトレンジがパーキングレンジから非パーキングレンジに変化したことを検知した時点でトルク補正制御を実行する。この構成によれば、SBWシステム50のシフトレンジがパーキングレンジから非パーキングレンジに向かって変化し始めた時点でモータジェネレータ31からトルク補正量ΔTに応じたトルクが出力されるため、より的確にロック機構51のショックを低減することができる。
 (3)MGECU71は、SBWシステム50におけるパーキングレンジから非パーキングレンジへの切り替えが完了することに基づいてトルク補正制御を終了する。この構成によれば、ロック機構51のロックが解除された後にトルク補正制御を終了させることができるため、より的確にロック機構51のショックを低減することができる。
 (4)加速度センサ65は、重力加速度を含む車両10の進行方向の加速度ACを検出する。MGECU71は、加速度センサ65により検出される車両10の加速度ACに基づいてトルク補正量ΔTを設定する。この構成によれば、ロック機構51のパーキングギア512とパーキングポール513との噛み合い部分に加わる力の大きさに応じてトルク補正量ΔTを変化させることができるため、より的確にショックを低減することが可能なトルク補正量ΔTを設定することができる。
 (5)SBWECU73は、トルク補正制御が開始された時点から所定の遅延時間Tdが経過することに基づいて、ロック機構51による動力伝達軸35のロックが解除されるようにアクチュエータ装置52を駆動する。この構成によれば、より確実にモータジェネレータ31が駆動した後にアクチュエータ装置52を駆動させることができるため、アクチュエータ装置52に要求される動力を的確に低減することができる。
 (6)MGECU71は、図6に示されるステップS16の処理で肯定的な判断を行った場合には、すなわち車両10が登坂路又は降坂路に位置している場合には、ステップS17の処理としてディレイ要求フラグFdを「1」に設定する。これにより、SBWECU73は、車両10が登坂路又は降坂路に位置している場合には、トルク補正制御が開始された時点から所定の遅延時間が経過することに基づいて、ロック機構51のロックが解除されるようにアクチュエータ装置52を制御する。この構成によれば、トルク補正制御の開始時点に対してロック機構51のロックの解除時期を遅延させる処理を、必要な状況でのみ実行することができるため、より定期角にロック機構51のショックを低減することができる。
 (7)ブレーキECU72は、トルク補正制御が実行されている期間、ブレーキ装置41~44を作動させる。この構成によれば、モータジェネレータ31の出力トルクの補正に起因する車両10の意図しない挙動を抑制することができる。
 (8)MGECU71はインバータ装置32に設けられている。この構成によれば、インバータ装置32とは別にMGECU71が設けられている場合と比較すると、モータジェネレータ31の制御の応答性を向上させることができる。
 (9)MGECU71は、トルク補正制御を実行する際に、ドライブシャフト36の振動が抑制されるようにモータジェネレータ31の出力トルクを制御する制振制御を実行する。この構成によれば、トルク補正制御の実行時におけるドライブシャフト36の振動を抑制することができるため、車両10の乗り心地を改善することができる。
 (第1変形例)
 次に、第1実施形態の制御装置90の第1変形例について説明する。
 本変形例の目標トルク補正部710は、加速度センサ65により検出される車両10の加速度ACに代えて、車両10が位置している路面の勾配、及び車両の重量の少なくとも一方を含む車両状態量に基づいてトルク補正量ΔTを演算する。具体的には、目標トルク補正部710は、加速度センサ65により検出される車両10の加速度ACに基づいて、車両10が位置している路面の勾配θrを演算することができる。また、図3に破線で示されるように車両10に重量センサ67が搭載されている場合には、目標トルク補正部710は、その重量センサ67の出力信号に基づいて車両10の重量を検出することができる。なお、重量センサ67により検出される重量には、車両10そのものの重量だけでなく、車両10の乗員の重量や荷物の重量等も含まれている。本変形例では、加速度センサ65及び重量センサ67が車両状態量検出部に相当する。
 この構成のように、車両10が位置している路面の勾配に基づいてトルク補正量ΔTを演算することで、第1実施形態と同様の作用及び効果を得ることができる。また、車両10の重量に応じて、ロック機構51のパーキングギア512とパーキングポール513との噛み合い部分に加わる力が変化する。したがって、車両10の重量に基づいてトルク補正量ΔTを演算することで、トルク補正量ΔTの演算精度を高めることができるため、より的確にロック機構51のショックを低減することができる。
 (第2変形例)
 次に、第1実施形態の制御装置90の第2変形例について説明する。
 本変形例の目標トルク補正部710は、カウンタCの値に対して設定されている所定のディレイ値Cthをトルク補正量ΔTに基づいて変化させる。例えば、目標トルク補正部710は、トルク補正量の絶対値|ΔT|が大きくなるほど、ディレイ値Cthをより大きい値に設定する。
 トルク補正量ΔTが大きくなるほど、すなわちモータジェネレータ31の出力トルクが大きくなるほど、モータジェネレータ31においてトルク補正量ΔTに応じたトルク補正制御が開始された後、ロック機構51のパーキングギア512とパーキングポール513との噛み合い部分に発生する力が実際に低減されるまでの時間が長くなる傾向がある。そのため、トルク補正量の絶対値|ΔT|が大きくなるほど、ディレイ値Cthをより大きい値に設定すれば、パーキングギア512とパーキングポール513との噛み合い部分に発生する力がより確実に低減した後にロック機構51のロックが解除されるようになる。よって、ロック機構51のショックを更に低減することが可能となる。
 (第3変形例)
 次に、第1実施形態の制御装置90の第3変形例について説明する。
 本変形例のブレーキECU72は、MGECU71によりトルク補正制御が開始された後、停車している車両10が変位することに基づいてブレーキ装置41~44を作動させる。なお、車輪11~14の回転速度を検出する車輪速センサが車両10に設けられている場合には、ブレーキECU72は、例えば車輪速センサにより検出される車輪11~14の回転速度の変化を検出することに基づいて、停車している車両10が変位したことを検出することができる。
 この構成によれば、ブレーキ装置41~44を作動させるか否かの判断をMGECU71が行う必要がなくなるため、MGECU71の処理負担を軽減することができる。
 <第2実施形態>
 次に、車両10の制御装置90の第2実施形態について説明する。以下、第1実施形態の制御装置90との相違点を中心に説明する。
 図10に示されるように、本実施形態の制御装置90では、インバータ装置32に、モータ制御部101とシフト制御部102とを有するECU100が設けられている。モータ制御部101は、第1実施形態のMGECU71と同一又は類似の機能を有している。シフト制御部102は、第1実施形態のSBWECU73と同一又は類似の機能を有している。
 以上説明した本実施形態の制御装置90によれば、以下の(10)に示される作用及び効果を得ることができる。
 (10)本実施形態の制御装置90のようにモータ制御部101及びシフト制御部102がインバータ装置32に固まって設けられている構成であれば、第1実施形態の制御装置90のようにMGECU71及びSBWECU73が別々に設けられている構成と比較すると、モータジェネレータ31のトルク補正制御とロック機構51の制御とを連携させる速度を向上させることができる。結果的に、ロック機構51のショックを更に低減することができる。
 <他の実施形態>
 なお、上記実施形態は、以下の形態にて実施することもできる。
 ・図7に示される処理ではステップS21及びS22の処理を省略してもよい。この場合、目標トルク補正部710は、ステップS20の処理で肯定的な判断を行うことに基づいて、図6及び図7に示される処理を一旦終了する。このように、車両10の加速度の絶対値|AC|に基づいてブレーキ装置41~44を作動させる処理を省略してもよい。
 ・第1実施形態の制御装置90は、図6に示されるステップS17の処理においてディレイ要求フラグFdが「1」に設定された際にEVECU70からSBWECU73にディレイ要求を送信することにより、ロック機構51のロックを解除するという構成を有するものであった。これに代えて、SBWECU73が、加速度センサ65により検出される車両10の加速度に基づいて、車両10が停車している路面の勾配θrの情報を取得した上で、路面の勾配の絶対値|θr|が所定値以上であることに基づいてロック機構51のロックを解除してもよい。
 ・本開示に記載の制御装置90及びその制御方法は、コンピュータプログラムにより具体化された1つ又は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された1つ又は複数の専用コンピュータにより、実現されてもよい。本開示に記載の制御装置90及びその制御方法は、1つ又は複数の専用ハードウェア論理回路を含むプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。本開示に記載の制御装置90及びその制御方法は、1つ又は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと1つ又は複数のハードウェア論理回路を含むプロセッサとの組み合わせにより構成された1つ又は複数の専用コンピュータにより、実現されてもよい。コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。専用ハードウェア論理回路及びハードウェア論理回路は、複数の論理回路を含むデジタル回路、又はアナログ回路により実現されてもよい。
 ・本開示は上記の具体例に限定されるものではない。上記の具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素、及びその配置、条件、形状等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。

Claims (13)

  1.  動力伝達機構(35)を介して車輪(13,14)にトルクを伝達することにより車両を走行させる電動モータ(31)と、前記動力伝達機構のロック及びロックの解除を切り替え可能なロック機構(51)と、前記ロック機構を駆動させるアクチュエータ装置(52)とを有する車両(10)に設けられる制御装置(90)であって、
     前記電動モータを制御するモータ制御部(71,101)と、
     前記車両のシフトバイワイヤシステム(50)を制御するシフト制御部(73,102)と、を備え、
     前記シフトバイワイヤシステムにおいて切り替え可能なシフトレンジのうち、パーキングレンジを除くシフトレンジを非パーキングレンジとするとき、
     前記シフト制御部は、前記シフトバイワイヤシステムのシフトレンジが前記パーキングレンジから前記非パーキングレンジに切り替わることに基づいて、前記ロック機構による前記動力伝達機構のロックが解除されるように前記アクチュエータ装置を駆動し、
     前記モータ制御部は、前記シフトバイワイヤシステムのシフトレンジが前記パーキングレンジから前記非パーキングレンジに切り替わることに基づいて、前記動力伝達機構から前記ロック機構に作用している荷重が低減するように前記電動モータの出力トルクを補正するトルク補正制御を実行する
     車両の制御装置。
  2.  前記モータ制御部は、前記シフトバイワイヤシステムの目標シフトレンジが前記パーキングレンジから前記非パーキングレンジに変化したことを検知した時点で前記トルク補正制御を開始する
     請求項1に記載の車両の制御装置。
  3.  前記モータ制御部は、前記シフトバイワイヤシステムにおける前記パーキングレンジから前記非パーキングレンジへの切り替えが完了することに基づいて前記トルク補正制御を終了する
     請求項1又は2に記載の車両の制御装置。
  4.  前記車両が位置している路面の勾配、及び前記車両の重量の少なくとも一方を含む車両状態量を検出する車両状態量検出部(65,67)を更に備え、
     前記モータ制御部は、前記車両状態量検出部により検出される前記車両状態量に基づいて前記電動モータの出力トルクの補正量を設定する
     請求項1~3のいずれか一項に記載の車両の制御装置。
  5.  重力加速度を含む前記車両の進行方向の加速度を検出する加速度検出部(65)を更に備え、
     前記モータ制御部は、前記加速度検出部により検出される加速度に基づいて前記電動モータの出力トルクの補正量を設定する
     請求項1~3のいずれか一項に記載の車両の制御装置。
  6.  前記シフト制御部は、前記トルク補正制御が開始された時点から所定の遅延時間が経過することに基づいて、前記ロック機構による前記動力伝達機構のロックが解除されるように前記アクチュエータ装置を駆動する
     請求項1~5のいずれか一項に記載の車両の制御装置。
  7.  前記シフト制御部は、前記車両が登坂路又は降坂路に位置していると判断した場合にのみ、前記トルク補正制御が開始された時点から前記所定の遅延時間が経過することに基づいて、前記ロック機構による前記動力伝達機構のロックが解除されるように前記アクチュエータ装置を制御する
     請求項6に記載の車両の制御装置。
  8.  前記所定の遅延時間は、前記電動モータの出力トルクの補正量に基づいて設定されている
     請求項6又は7に記載の車両の制御装置。
  9.  前記車両のブレーキ装置(41,42,43,44)を制御するブレーキ制御部(72)を更に備え、
     前記ブレーキ制御部は、前記トルク補正制御が実行されている期間、前記ブレーキ装置を作動させる
     請求項1~8のいずれか一項に記載の車両の制御装置。
  10.  前記車両のブレーキ装置(41,42,43,44)を制御するブレーキ制御部(72)を更に備え、
     前記ブレーキ制御部は、前記トルク補正制御が開始された後、停車している前記車両が変位することに基づいて前記ブレーキ装置を作動させる
     請求項1~8のいずれか一項に記載の車両の制御装置。
  11.  前記モータ制御部は、前記電動モータに電力を供給するインバータ装置(32)に設けられている
     請求項1~10のいずれか一項に記載の車両の制御装置。
  12.  前記シフト制御部は、前記電動モータに電力を供給するインバータ装置(32)に設けられている
     請求項1~11のいずれか一項に記載の車両の制御装置。
  13.  前記モータ制御部は、前記トルク補正制御を実行する際に、前記動力伝達機構の振動が抑制されるように前記電動モータの出力トルクを制御する制振制御を実行する
     請求項1~12のいずれか一項に記載の車両の制御装置。
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