(57)【要約】【課題】本明細書は、傾斜した道路上でＰレンジが選択されたときに車両が動いてしまうことを防止する。【解決手段】本明細書は、車軸に連結されているモータと、シフトレバーと、シフトレバーでＰレンジが選択されたことに応答して車軸をロックするパーキングブレーキアクチュエータを備えている車両の制御装置を開示する。制御装置は、シフトレバーにてＰレンジが選択され、かつ、フットブレーキがオフ状態の場合、パーキングブレーキアクチュエータが車軸のロックを完了するまで車両が勾配の下方へ移動しないように、車両下の道路の傾斜角に応じてモータにトルクを発生させる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車軸に連結されているモータと、シフトレバーと、前記シフトレバーでＰレンジが選択されたことに応答して前記車軸をロックにするパーキングブレーキアクチュエータと、を備えている車両の制御装置であり、
前記制御装置は、前記シフトレバーでＰレンジが選択され、かつ、フットブレーキがオフの場合、前記パーキングブレーキアクチュエータが前記車軸のロックを完了するまで前記車両が前記勾配の下方へ移動しないように、車両下の道路の傾斜角に応じて前記モータにトルクを発生させる、制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書が開示する技術は、車両の制御装置に関する。特に、車軸に連結されているモータと、シフトレバーと、シフトレバーでＰレンジが選択されたことに応答して車軸をロックするパーキングブレーキアクチュエータを備えている車両の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
傾斜した道路上でユーザがフットブレーキを踏んでいない状態でシフトレバーでＰレンジが選択されると、パーキングブレーキアクチュエータが車軸のロックを完了する前に車両が傾斜面を転がり始めるおそれがある。そのような場合に備えて特許文献１の制御装置は、Ｐレンジが選択されたときにフットブレーキが操作されていなければ自動的にブレーキを動作させる。
【０００３】
また、傾斜した道路上でフットブレーキが操作された状態でパーキングブレーキが車軸をロックし、その後にフットブレーキが解除されると車軸と減速機の間のいわゆる「遊び」により車両が振動するおそれがある。すなわち、フットブレーキが解除されると「遊び」により車両が自重で傾斜下方へ下がり、車軸がねじれる。ねじれにより蓄えられる弾性エネルギが最大となった後、車軸の弾性の復元力により車両が傾斜上方へと押し上げられる。この繰り返しにより車両が傾斜方向で振動する。特許文献２には、そのような振動を抑制する技術が開示されている。特許文献２に開示された技術は、車軸に連結されている走行用のモータを備える自動車に関する。特許文献２の制御装置は、傾斜した道路上でブレーキが操作されるとともにシフトレバーにてＰレンジが選択されると走行用のモータで上記した「遊び」がなくなるように車軸にトルクを加える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２０１４／０６９４２９号公報
【特許文献２】特開２００９−０４０２９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の技術はブレーキを積極的に動作させることにより、傾斜した道路上でのパーキングブレーキで車軸がロックされる前に車両が動いてしまうことを防止する。しかしながら、ブレーキパッドの摩耗などにより、ブレーキの制動力は経時的に変化する。経時変化によりブレーキの制動力が低くなるとパーキングブレーキアクチュエータの作動時に車両をしっかりと止めておくことができなくなるおそれがある。パーキングブレーキによる車軸のロックが完了する前に車速が高くなりすぎるとパーキングブレーキが係合できなくなるおそれもある。傾斜した道路上でＰレンジが選択されたときの処理には改善の余地がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書は、車軸に連結されているモータと、シフトレバーと、シフトレバーでＰレンジが選択されたことに応答して車軸をロックするパーキングブレーキアクチュエータを備えている車両の制御装置を開示する。制御装置は、シフトレバーにてＰレンジが選択され、かつ、フットブレーキがオフの場合、パーキングブレーキアクチュエータが車軸のロックを完了するまで車両が勾配の下方へ移動しないように、車両下の道路の傾斜角に応じてモータにトルクを発生させる。
【０００７】
本が開示する制御装置は、傾斜した道路上でＰレンジが選択されたとき、ブレーキではなく走行用のモータを活用して車両を静止状態に保持する。ブレーキを使わないので上記した課題は発生しない。なお、フットブレーキがオフであるとはフットブレーキが制動力を発生していない状態を意味する。本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例の制御装置を含む電気自動車のブロック図である。
【図２】道路の傾斜角と保持トルクの関係の一例を示すグラフである。
【図３】Ｐレンジが選択されたときの制御のフローチャートである。
【図４】道路の傾斜角と保持トルクの関係の別の例を示すグラフである。
【図５】Ｐレンジが選択されたときの制御のフローチャートである（変形例）。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図面を参照して実施例の制御装置３０を説明する。制御装置３０はモータ５で走行する電気自動車２に搭載されている。図１に、制御装置３０を含む電気自動車２のブロック図を示す。図１における矢印線は信号線を表している。
【００１０】
電気自動車２は、走行用のモータ５で走行することができる。モータ５の出力軸はギアセット６を介して車軸７に連結されている。車軸７は、デファレンシャルギア８を介して駆動輪９に連結されている。ギアセット６の出力側にはパーキングブレーキ４０が備えられている。パーキングブレーキ４０の詳細な構造の図示と説明は省略するが、パーキングブレーキ４０は、車軸７と連動するパーキングギアにパーキングポールが係合することで車軸７をロックする。なお、「車軸７をロックする」とは、車軸７を回転できない状態に保持することを意味する。パーキングポールはパーキングブレーキアクチュエータ４１によって駆動される。パーキングブレーキアクチュエータ４１は、制御装置３０からの指令で動作する。すなわち、パーキングブレーキ４０は、制御装置３０からの指令によって車軸７をロックすることがきる。
【００１１】
モータ５は三相交流モータであり、インバータ４から駆動電力の供給を受ける。インバータ４は、直流電源３の電力をモータ５の駆動に適した交流に変換する。直流電源３は典型的にはバッテリあるいは燃料電池である。インバータ４は、制御装置３０からの指令によって動作する。制御装置３０には、アクセル開度センサ１１、ブレーキセンサ１２、シフトレバー１３、車速センサ２１、回転数センサ２２の出力に基づいてインバータ４の目標出力（すなわちモータ５の目標出力）を決定し、インバータ４へ送る。インバータ４は電力変換用の複数のスイッチング素子（不図示）を備えており、指令された目標出力が実現するようにスイッチング素子を駆動する。なお、シフトレバー１３は、レンジセレクタと呼ばれることもある。
【００１２】
ブレーキセンサ１２は運転者が操作するフットブレーキの踏込み量を計測する。車速センサ２１は車軸７の駆動輪９の側に備えられており、回転数センサ２２はモータ５の出力軸に備えられている。回転数センサ２２は、モータ５の出力軸の回転数（回転速度）を計測する。先に述べたように、ブレーキセンサ１２、車速センサ２１、回転数センサ２２の計測結果は制御装置３０へ送られる。
【００１３】
電気自動車２には、傾斜角センサ２３も備えられている。傾斜角センサ２３は、水平に対する車両の前後方向の傾斜角を計測する。別言すれば、傾斜角センサ２３は、車両下の道路の車両前後方向の傾斜角を計測する。傾斜角センサ２３の出力データも制御装置３０へ送られる。制御装置３０は、傾斜角センサ２３の計測データも参照してインバータ４の目標出力を決定してもよい。
【００１４】
電気自動車２にはナビゲーション装置２４も備えられている。ナビゲーション装置２４には地図データ２４１とグローバルポジショニングシステム受信機（ＧＰＳ受信機２４２）が付随する。よく知られているように、ナビゲーション装置２４は、ＧＰＳ受信機２４２で受信した位置情報（車両の現在地）を地図データ２４１と照合し、車両の地図上での現在位置を特定する。特定された現在位置の情報、および、地図データに含まれている情報も制御装置３０に送られる。地図データに含まれている情報には、走行中の道路の制限速度、道路の車両前後方向の傾斜角、カーブの曲率などが含まれる。制御装置３０は、ナビゲーション装置２４から送られる情報も参照してインバータ４の目標出力を決定してもよい。
【００１５】
シフトレバー１３は、Ｐレンジ（パーキングレンジ）、Ｎレンジ（ニュートラルレンジ）、Ｄレンジ（ドライブレンジ）、Ｒレンジ（リバースレンジ）が選択可能である。シフトレバー１３は運転者によって操作される。シフトレバー１３で選択されたレンジは制御装置３０へ送信される。先に述べたように、制御装置３０は、シフトレバー１３の情報（選択されているレンジ）も参照してインバータ４の目標出力を決定する。
【００１６】
制御装置３０は、中央演算装置（ＣＰＵ）３１、読み出し専用メモリ３２、ランダムアクセスメモリ３３、不揮発性メモリ３４を備えている。読み出し専用メモリ３２には各種のプログラムが格納されており、それらプログラムを中央演算装置３１が実行することにより、制御装置３０は各種の機能を実現する。各種の機能には、例えば、上記したインバータ４の目標出力決定機能や、後述する車軸ロック機能などが含まれる。ランダムアクセスメモリ３３は実行中のプログラムが利用する変数の一時格納場所に利用される。不揮発性メモリ３４には、車両のシステムのメインスイッチがオフされた後にも保存すべきデータ（例えば、車両の状態を示す診断データなど）が格納される。
【００１７】
制御装置３０は、シフトレバー１３にてＰレンジが選択されると、パーキングブレーキアクチュエータ４１を駆動し、車軸７をロックする。このとき、フットブレーキがオフであり、かつ、車両が傾斜した道路上に位置している場合には、ロックが完了するまでに車両が傾斜下方に移動しないように、モータ５を使って車両を静止状態に保持する。車両下の道路の車両前後方向の傾斜角は、傾斜角センサ２３で計測され、制御装置３０へ送られる。制御装置３０が実行するプログラムには、道路の傾斜角と保持トルクの関係が規定されており、制御装置３０は、その関係を用いて保持トルクを決定する。
【００１８】
図２のグラフＧ１は、傾斜角と保持トルクの関係の一例を示す。図２のグラフでは、傾斜角が正値の場合は登板（車両前方が後方よりも高い傾斜）を意味し、傾斜角が負値の場合は降坂（車両後方が前方よりも高い傾斜）を意味する。また、保持トルクが正値の場合は車両を前進させるトルクを意味し、保持トルクが負値の場合は車両を後進させるトルクを意味する。別言すれば、登板の場合は前進トルクが設定され、降坂の場合は後進トルクが設定される。
【００１９】
制御装置３０は、図２のグラフＧ１に基づいて保持トルクを決定する。例えば、道路の傾斜角がＳａのときには制御装置３０は保持トルクＴａを決定する。制御装置３０は、フットブレーキがオフの場合、車両下の道路の車両前後方向の傾斜角に応じて保持トルクを決定し、保持トルクが実現されるようにインバータ４を制御し、モータ５にて保持トルクを発生させる。保持トルクにより、ロックが完了するまで車両は傾斜を下がっていかない。すなわち、制御装置３０は、Ｐレンジが選択され、かつ、フットブレーキがオフの場合、パーキングブレーキアクチュエータ４１が車軸７のロックを完了するまで車両が勾配の下方へ移動しないように、車両下の道路の傾斜角に応じてモータ５にトルクを発生させる。
【００２０】
図３に、Ｐレンジが選択されたときの制御のフローチャートを示す。図３の処理は、制御装置３０によって実行される。図３の処理は、シフトレバー１３でＰレンジが選択されると開始される。
【００２１】
Ｐレンジが選択されたことが制御装置３０に伝わると、制御装置３０は、パーキングブレーキアクチュエータ４１を起動し、車軸７のロックを開始する（ステップＳ２）。次に制御装置３０は、フットブレーキの状態をチェックする（ステップＳ３）。フットブレーキの状態は、ブレーキセンサ１２によりチェックできる。先に述べたように、ブレーキセンサ１２は、フットブレーキの踏み込み量を計測する。フットブレーキの踏み込み量がゼロのとき（あるいは所定の微小値よりも小さいとき）、制御装置３０は、フットブレーキがオフであると判定する。フットブレーキがオフでない場合（フットブレーキが踏込まれている場合）、制御装置３０は、図２の処理を終了する（ステップＳ３：ＮＯ）。
【００２２】
フットブレーキがオフの場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）、制御装置３０は、傾斜角センサ２３を使って車両下の道路の傾斜角を取得する（ステップＳ４）。制御装置３０は、図２のグラフＧ１を参照し、取得した傾斜角に対応する保持トルクを決定する（ステップＳ５）。そして、車軸７のロックが完了するまで、決定した保持トルクをインバータ４へ指令する（ステップＳ６、ステップＳ７：ＮＯ）。車軸７のロックが完了したら（ステップＳ７：ＹＥＳ）、制御装置３０は、インバータ４への指令を停止し（ステップＳ８）、処理を終了する。図２の処理によって、車軸７がロックするまで車両が傾斜に沿って下がらないように、モータ５から保持トルクが出力される。
【００２３】
なお、フットブレーキがオンの場合は、フットブレーキにより車両が静止状態に保持されるので、ステップＳ４以降の処理はスキップされる。
【００２４】
図３の処理により、傾斜面でフットブレーキがオフの状態でＰレンジが選択されても車両は静止状態に保持される。車軸７がロックする前に車両が動き出してしまうことが防止される。車両が動いている状態で車軸７がロックすると（パーキングブレーキが係合すると）、車両が急激に停止し、乗員にショックを与えてしまうおそれがある。あるいは、車軸がロックする前（パーキングブレーキ４０が車軸７に係合する前）に車両の速度が所定値を超してしまうとパーキングブレーキ４０が係合できなくなるおそれもある。実施例の制御装置３０は、そのような事態を回避することができる。
【００２５】
また、傾斜した道路上で車両を静止状態に保持するのにモータトルクを用いるので、ブレーキ（フットブレーキ）の経時変化の影響を受けない。
【００２６】
なお、パーキングブレーキアクチュエータ４１が起動してから車軸７のロックが完了するまでの所要時間は概ね一定である。そこで、ステップＳ７の判断に代えて、制御装置３０は、ステップＳ６を実行した後、所定時間の間待機してからステップＳ８へ進むようにプログラムされていてもよい。すなわち、制御装置３０は、次のようにプログラムされていてもよい。制御装置３０は、シフトレバー１３でＰレンジが選択され、かつ、フットブレーキがオフの場合、パーキングブレーキアクチュエータ４１を起動してから所定時間の間、車両が勾配の下方へ移動しないように、車両下の道路の傾斜角に応じてモータ５にトルクを発生させる。そのようなプログラムによっても、車軸７がロックするまでに車両が傾斜の下方へ移動してしまうことが防止される。
【００２７】
（変形例）図４のグラフＧ２は、道路の傾斜角と保持トルクの関係の別の例を示す。グラフＧ２の場合、道路の傾斜角が下限角ＳＬと上限角ＳＵの間に属する場合には、保持トルクがゼロに設定されている。すなわち、変形例の場合、道路の傾斜角が下限角ＳＬと上限角ＳＵの間に属する場合には、制御装置３０は、モータ５に保持トルクを出力させない。別言すれば、制御装置３０は、シフトレバー１３でＰレンジが選択され、フットブレーキがオフであり、かつ、車両下の道路の傾斜角の絶対値が所定の角度閾値（角度ＳＵ）よりも大きい場合、傾斜角に対応した保持トルクをモータ５に出力させる。道路の傾斜角が小さい場合には、モータ５が保持トルクを発生させずとも、車両は大きくは動かない。車両が大きく動かない場合にはモータ５が保持トルクを出力させずとも、円滑にパーキングブレーキ４０を係合できる可能性が高い。変形例の制御装置は、実施例の制御装置３０と比較して電力消費を抑える効果が期待される。
【００２８】
図５に、変形例の制御装置３０の処理のフローチャートを示す。図５の処理では、図３のフローチャートのステップＳ４とＳ５の間にステップＳ１２が盛り込まれている点が相違する。ここでは、ステップＳ１２のみ説明し、図５のその他の処理は、図３の処理と同じであるため、説明は割愛する。
【００２９】
ステップＳ４で道路の傾斜角を取得した後、制御装置３０は、取得した傾斜角の絶対値を所定の角度閾値と比較する（ステップＳ１２）。角度閾値は、図４の角度ＳＵに相当する。傾斜角の絶対値が角度閾値よりも小さい場合（ステップＳ１２：ＮＯ）、道路が傾斜していても車軸７がロックするまでに車両が動く速度は大きくならないので、制御装置３０は保持トルクを出力させることなく、処理を終了する。一方、傾斜角の絶対値が角度閾値よりも大きい場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、図３のフローチャートの場合と同様に制御装置３０は保持トルクをインバータへ指令し（すなわちモータ５に保持トルクを出力させ）、車両が動くことを防止する。
【００３０】
実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。モータ５は、ギアセット６を介して車軸７に連結されている。ここでいう「連結」は、連動して回転することを意味する。モータ５は、直接に車軸７に連結されていてもよい。
【００３１】
実施例の制御装置３０は、車両が備える傾斜角センサ２３からから車両下の道路の傾斜角を取得する。制御装置３０は、傾斜角センサ２３に代えてナビゲーション装置２４から車両下の道路の傾斜角を取得してもよい。実施例で説明した技術は、走行用にモータとエンジンの双方を備えるハイブリッド車に適用することも好適である。
【００３２】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００３３】
２：電気自動車    ３：直流電源    ４：インバータ    ５：モータ    ６：ギアセット    ７：車軸    １１：アクセル開度センサ    １２：ブレーキセンサ    １３：シフトレバー    ２１：車速センサ    ２２：回転数センサ    ２３：傾斜角センサ    ２４：ナビゲーション装置    ３０：制御装置    ３１：中央演算装置    ４０：パーキングブレーキ    ４１：パーキングブレーキアクチュエータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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