(57)【要約】【課題】アクチュエータを用いたパーキングロック時にパーキングロック機構にかかる負荷の低減を図ることができる電動車両を提供する。【解決手段】パーキングアクチュエータを用いたパーキングロック機構と、レゾルバを用いた電動回転機と、車体の傾斜を推定する傾斜推定部と、パーキングアクチュエータおよび電動回転機を制御する制御部と、を備え、制御部は、パーキングボタンから停車要請を受理した際、傾斜推定部による傾斜角情報と、レゾルバによる回転状態情報と、を用いて、車体の傾斜が規定の角度以上または超える値であると判断される場合、前記傾斜による推力に抗して電動回転機による対向推力を発生させて、パーキングアクチュエータをロック作動させる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パーキングアクチュエータを用いたパーキングロック機構と、レゾルバを用いた電動回転機と、車体の傾斜を推定する傾斜推定部と、前記パーキングアクチュエータおよび電動回転機を制御する制御部と、を備える電動車両であって、
前記制御部は、パーキング操作子から停車要請を受理した際、前記傾斜推定部による傾斜角情報と、前記レゾルバによる回転状態情報と、を用いて、車体の傾斜が規定の角度以上または超える値であると判断される場合、前記傾斜による推力に抗して前記電動回転機による対向推力を発生させて、前記パーキングアクチュエータをロック作動させる電動車両。
【請求項２】
前記制御部は、前記レゾルバによる回転状態情報を用いて、前記電動回転機が規定の回転速度未満又は以下まで低下したことを確認して、前記パーキングアクチュエータをロック作動させる請求項１に記載の電動車両。
【請求項３】
前記傾斜推定部は、半導体式の加速度センサを備えている請求項１又は２に記載の電動車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両走行時の駆動力源として電動モータを用いる電動車両において、変速機ケースに取り付けられたパーキング用シャフトにパーキングポールを揺動可能に支持し、パーキングポールの爪部をパーキングギヤに係合することでパーキングロックを作動するパーキング装置を備えた電動車両が知られている。この種の電動車両として、例えば特許文献１記載の電動車両は、シフトレバーを駐車位置から他の操作位置へ移動操作しようとする運転者のＰ抜き意思を判断するＰ抜き意思判断手段と、Ｐ抜き意思判断手段によって運転者がＰ抜き意思を有すると判断された場合に、パーキングロックギヤとパーキングポールとの噛合荷重が小さくなるように電動モータを作動させるＰ抜き時モータ制御手段と、を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２８６３１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、電動車両が傾斜地で停止中に、それまで押圧されていたブレーキペダルから足が離されることによりブレーキが解除されると、電動車両には、傾斜地において重力に従って下向きの力が作用されているために、電動車両が傾斜下方向に動く場合がある。このとき、使用者のパーキング要請（停車要請）を受けるパーキングボタンが操作されることにより、パーキングロック機構に有するパーキングポールがパーキングギヤに係合された場合、パーキングポールとパーキングギヤとの間に回転差があることから、パーキングポールに大きなトルク（負荷）がかかることになる。そのため、パーキングロック機構およびそのケースに、車重と慣性とを受けられる強度が要求され、コストおよび重量を増加させるという課題がある。
【０００５】
そこで本発明は、アクチュエータを用いたパーキングロック時にパーキングロック機構にかかる負荷の低減を図ることができる電動車両を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題の解決手段として、請求項１に記載した発明は、パーキングアクチュエータ（例えば実施形態のパーキングアクチュエータ１３）を用いたパーキングロック機構（例えば実施形態のパーキングロック機構１４）と、レゾルバ（例えば実施形態のレゾルバ１５）を用いた電動回転機（例えば実施形態の電動回転機１６）と、車体の傾斜を推定する傾斜推定部（例えば実施形態の傾斜推定部Ｇ）と、前記パーキングアクチュエータおよび電動回転機を制御する制御部（例えば実施形態の制御部１２）と、を備える電動車両（例えば実施形態の電動車両１０）であって、前記制御部は、パーキング操作子（例えば実施形態のパーキングボタン１８）から停車要請を受理した際、前記傾斜推定部による傾斜角情報と、前記レゾルバによる回転状態情報と、を用いて、車体の傾斜が規定の角度以上または超える値であると判断される場合、前記傾斜による推力（例えば実施形態の推力Ｍ１）に抗して前記電動回転機による対向推力（例えば実施形態の対向推力Ｍ２）を発生させて、前記パーキングアクチュエータをロック作動させる。
請求項２に記載した発明は、前記制御部は、前記レゾルバによる回転状態情報を用いて、前記電動回転機が規定の回転速度未満又は以下まで低下したことを確認して、前記パーキングアクチュエータをロック作動させる。
請求項３に記載した発明は、前記傾斜推定部は、半導体式の加速度センサ（例えば実施形態の加速度センサＧＳ）を備えている。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１に記載した発明によれば、電動車両に対し、傾斜地において重力に従って下向きの力が作用する状況で停車要求がされた際、車体の傾斜が規定の角度以上または超える値の場合には、前記傾斜による推力に抗して電動回転機による対向推力を発生させて、電動車両の静止を図った上で、パーキングアクチュエータをロック作動させる。これにより、パーキングロック機構の機構部品間の回転差が抑えられ、パーキングロック機構およびこれを支持するケース等の負荷を低減させることができる。したがって、パーキングロック機構および周辺部品の強度の最適化を図り、コストダウンおよび小型軽量化を図ることができる。
請求項２に記載した発明によれば、レゾルバによる回転状態情報を用いて電動回転機が所定速度まで低下したことを確認した後、パーキングアクチュエータをロック作動させるので、レゾルバによって電動回転機の回転速度変動を精細に検知した上で、パーキングアクチュエータをロック作動させることができ、パーキングロック機構の負荷を低減させることができる。
請求項３に記載した発明によれば、傾斜推定部が半導体式の加速度センサを用いることで、機械式又は光学式のセンサを用いる場合と比べて、コストダウンおよび小型軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態における電動車両の概念図である。
【図２】上記電動車両のシステム構成図である。
【図３】上記電動車両の駆動ユニットの内部構造を説明する概略図である。
【図４】上記駆動ユニットのパーキングロック機構の詳細構造図である。
【図５】上記電動車両の制御動作を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１〜図３に示すように、本実施形態の電動車両１０は、駆動ユニット１１と、傾斜推定部Ｇと、制御部１２と、を備える。駆動ユニット１１は、パーキングアクチュエータ１３を用いたパーキングロック機構１４と、レゾルバ１５を用いた電動回転機１６と、車輪側への出力軸としての足軸１７と、を備える。
【００１０】
なお、以下の説明では、便宜上、図３に示すように、互いに直交する３次元の直交３軸（Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸）を想定し、Ｘ軸方向を左右方向、Ｙ軸方向を前後方向、Ｚ軸方向を上下方向と定義して、この定義に従い各部の構成を説明する。前後方向、左右方向および上下方向は、それぞれ例えば車体長さ方向、車幅方向および車体高さ方向に相当する。
【００１１】
電動車両１０は、使用者によりパーキングボタン１８が操作されると、この操作を停車要請として、制御部１２がパーキングロック機構１４を作動させる。すなわち、制御部１２は、停車要請に対応して、パーキングロック機構１４のパーキングアクチュエータ１３を作動させ、パーキングポール１９をパーキングギヤ２０に係合させる。これにより、電動車両１０がパーキングロック状態（ロック作動状態）となる。
【００１２】
ところで、電動車両１０が傾斜地Ｓで不図示のブレーキペダルを踏むことで停車しているとき、それまで踏まれていたブレーキペダルから足を離すと、ブレーキを解除した電動車両１０は傾斜地Ｓを下る方向に動き始める。このとき、電動車両１０には、図１に示すように、傾斜地Ｓの傾斜角度θに応じた推力Ｍ１が作用する。すなわち、電動車両１０の車重Ｗに関し、Ｗｃｏｓθが傾斜地Ｓへの垂直抗力Ｗ’となり、Ｗｓｉｎθが傾斜地Ｓに沿う下り方向の推力Ｍ１となる。この推力Ｍ１により電動車両１０が傾斜地Ｓを下るとき、足軸１７にはトルクＴ１が発生する。
【００１３】
本実施形態の電動車両１０において、重力により傾斜地Ｓに沿う下向きの推力Ｍ１が作用するとき、パーキングボタン１８の操作による停車要請があると、制御部１２は以下の制御を行う。すなわち、制御部１２は、傾斜推定部Ｇが検出する車体の傾斜角度から、傾斜地Ｓの傾斜角度θを推定して、前記推力Ｍ１を算出する。そして、制御部１２は、前記推力Ｍ１に抗する対向推力Ｍ２を発生させるトルクＴ２を算出し、このトルクＴ２を足軸１７に発生させるべく電動回転機１６を制御する。これにより、電動車両１０が傾斜地Ｓを下ることが抑止される。
【００１４】
そして、制御部１２は、レゾルバ１５による車速判断制御により、電動車両１０の車速が予め定められた値よりも小さい場合に、パーキングロック機構１４のパーキングアクチュエータ１３を作動させて、パーキングポール１９をパーキングギヤ２０に係合させる。このため、パーキングロック機構１４のパーキングボタン１８が操作された際のトルクが小さい状態において、電動車両１０がパーキングロック状態となる。
【００１５】
図４を併せて参照し、パーキングアクチュエータ１３は、例えば正逆回転可能な電気モータ２１と、例えば歯車減速機構等の動力伝達機構２２と、を備える。パーキングアクチュエータ１３は、制御部１２に電気的に接続される。
【００１６】
レゾルバ１５は、電動回転機１６の駆動軸の回転角度および速度を検知するセンサであって、出力を例えばアングルシーケンサに接続して組み合わせることにより、アングルシーケンサ側から任意の出力信号を生成する。レゾルバ１５は、制御部１２に電気的に接続されて、制御部１２に回転状態情報を与える。レゾルバ１５は、駆動軸の速度変動を精細に検知することができる。より具体的に、レゾルバ１５は、駆動軸の速度変動を、例えば車速換算で０．５ｋｐｈ程度まで検知することができる。
【００１７】
傾斜推定部Ｇは、例えばＶＳＡ（Vehicle Stability Assist）システム（車両挙動安定化制御システム）に用いる加速度センサ（Ｇセンサ）ＧＳを兼用している。傾斜推定部Ｇは、制御部１２に電気的に接続されて、制御部１２に車体の傾斜情報を与える。加速度センサＧＳは、例えば静電容量型島の半導体方式のもので、車体の傾斜状態における重力を計測して電気的な傾斜角情報を出力する。加速度センサＧＳは、ピエゾ抵抗型やガス温度分布型も有り得る。加速度センサＧＳは、機械式又は光学式のセンサを用いる場合と比べて、安価で小型軽量であり好ましいが、ジャイロセンサや傾斜センサ等を用いることも可能である。
【００１８】
制御部１２は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）であって、駆動ユニット１１の総合的な運転制御を電気的に司るマイクロコントローラである。制御部１２には、例えば運転席に配置されたパーキングボタン１８が電気的に接続される。制御部１２は、傾斜推定部Ｇによって算出された予測傾斜角情報を用いて、電動車両１０が傾斜地Ｓで停止できるトルクを算出し、この算出したトルクを出力するよう電動回転機１６を駆動させる。
そして、制御部１２は、レゾルバ１５によって算出された速度情報を用いて、電動車両１０の速度が予め定められた閾値（例えば１ｋｐｈ）よりも低いと判別された場合に、パーキングアクチュエータ１３を駆動させて電動車両１０をパーキングロック状態とする。
【００１９】
図３に示すように、駆動ユニット１１は、ユニットケース２４の内側に、変速機を構成する複数の回転軸２３が配置される。回転軸２３は、動力源である電動回転機１６からの動力が入力される入力軸と、不図示の駆動輪に動力を出力する出力軸（足軸１７）と、入力軸から出力軸に至る動力伝達経路の途中に配置された中間軸と、を含む。これらの回転軸２３は、それぞれ左右方向に延在し、互いに平行に設けられる。
【００２０】
駆動ユニット１１は、パーキングロック機構１４を備えている。パーキングロック機構１４は、複数の回転軸２３の内、駆動軸と常時連動する軸の回転をロック可能である。パーキングロック機構１４は、例えば前記中間軸に一体回転可能に設けられたパーキングギヤ２０と、略前後方向に延在し、先端部（前端部）にパーキングギヤ２０に係合する爪部２６が設けられたパーキングポール１９と、を備える。なお、パーキングギヤ２０は、中間軸の他、駆動輪と常時連動する出力軸（足軸１７）等に設けることもできる。
【００２１】
図４に示すように、パーキングロック機構１４は、パーキングポール１９の基端部に貫通孔２７が開口され、貫通孔２７に、左右方向の軸線ＣＬ１に沿ってパーキングシャフト２８が挿入される。これにより、パーキングポール１９は、パーキングシャフト２８を支点にして図４中の矢印Ｒ１、Ｒ２方向に揺動可能に支持される。
【００２２】
パーキングポール１９の支持部には、戻しバネ２９が介装される。パーキングポール１９は、戻しバネ２９によりＲ２方向、すなわち、パーキングポール１９の爪部２６がパーキングギヤ２０から離間する方向（下方）に常時付勢される。また、パーキングポール１９は、パーキングアクチュエータ１３によりＲ１方向、すなわち、パーキングポール１９の爪部２６がパーキングギヤ２０に接近する方向（上方）に移動可能である。
【００２３】
パーキングアクチュエータ１３は、パーキングポール１９の先端部の下端面３０に摺動しつつ左右方向の軸線ＣＬ２に沿って進退可能に設けられたパーキングカム３１を有する。パーキングカム３１は、軸線ＣＬ２を中心とした円錐面３２を有する。円錐面３２は、例えば左右方向一側に向けて径が拡大し、パーキングカム３１全体がコーン形状を呈する。パーキングカム３１は、動力伝達機構２２を介して電気モータ２１に接続される。パーキングカム３１は、電気モータ２１の駆動に伴い、左右方向に進退移動する。
【００２４】
運転者によってパーキングボタン１８が押下されると、パーキングカム３１が左右方向で前進する。これにより、パーキングカム３１の円錐面３２がパーキングポール１９の下端面３０に摺動しながら、パーキングポール１９が戻しバネ２９の付勢力に抗してＲ１方向に揺動する。したがって、パーキングポール１９の爪部２６がパーキングギヤ２０に係合し、電動車両１０がパーキングロック状態となる。
【００２５】
また、パーキングボタン１８が押下された後に、運転者によってパーキングボタン１８が再度押下されると、パーキングカム３１が左右方向で後退する。これにより、パーキングポール１９が戻しバネ２９の付勢力によりＲ２方向に揺動し、パーキングポール１９の爪部２６がパーキングギヤ２０から離間して爪部２６とパーキングギヤ２０との係合が解除され、電動車両１０がパーキングアンロック状態となる。
【００２６】
次に、本実施形態の電動車両１０の制御動作を図５のフローチャートを参照して説明する。
まず、電動車両１０が傾斜地Ｓで停止中に、運転者によってパーキングボタン１８が操作されると、制御部１２が制御動作を開始する（ステップＳ１０１）。
【００２７】
次に、制御部１２は、傾斜推定部Ｇが予測した予測傾斜角情報と、レゾルバ１５が検出した回転状態情報と、により、予め定めた閾値に対して急傾斜の傾斜地Ｓであるか否かを判別する（ステップＳ１０２）。レゾルバ１５が検出した回転状態情報を用いるのは、電動車両１０が自重で動き出すほどの傾斜か否かを判断するためである。
【００２８】
ステップＳ１０２でＹＥＳ（急な傾斜地Ｓ）の場合、制御部１２は、その傾斜地Ｓで電動車両１０が静止するのに必要なモータトルクを算出し、そのトルクを出力するよう電動回転機１６を駆動させる（ステップＳ１０３）。
【００２９】
ステップＳ１０３の後、あるいはステップＳ１０２でＮＯ（緩やかな傾斜地Ｓ）の場合、制御部１２は、現在の電動車両１０の車速が、予め定められた閾値（例えば１ｋｐｈ程度）よりも低いか否かを判別する（ステップＳ１０４）。
【００３０】
制御部１２は、現在の電動車両１０の車速が予め定められた閾値以上と判別された場合（ステップＳ１０４でＮＯ）、このステップＳ１０４を繰り返し実行する。
そして、制御部１２は、現在の電動車両１０の車速が閾値よりも低いと判別された場合（ステップＳ１０４でＹＥＳ）、パーキングアクチュエータ１３を駆動させる（ステップＳ１０５）。
【００３１】
これにより、制御部１２は、電動車両１０の速度が所定の値よりも低下したことを確認した上で、パーキングポール１９をパーキングギヤ２０に噛み込ませることが可能となる（ステップＳ１０６）。このため、パーキングポール１９およびパーキングギヤ２０の間の回転差が抑えられ、パーキングロック機構１４およびこれを支持するケース等の負荷が抑えられる。電動車両１０をパーキングロック状態とした後には処理を終了する。
【００３２】
以上説明したように、上記実施形態における電動車両１０は、パーキングアクチュエータ１３を用いたパーキングロック機構１４と、レゾルバ１５を用いた電動回転機１６と、車体の傾斜を推定する傾斜推定部Ｇと、パーキングアクチュエータ１３および電動回転機１６を制御する制御部１２と、を備え、制御部１２は、パーキングボタン１８から停車要請を受理した際、傾斜推定部Ｇによる傾斜角情報と、レゾルバ１５による回転状態情報と、を用いて、車体の傾斜が規定の角度以上または超える値であると判断される場合、前記傾斜による推力Ｍ１に抗して電動回転機１６による対向推力Ｍ２を発生させて、パーキングアクチュエータ１３をロック作動させる。
【００３３】
この構成によれば、電動車両１０に対し、傾斜地Ｓにおいて重力に従って下向きの力が作用する状況で停車要求がされた際、車体の傾斜が規定の角度以上または超える値の場合には、前記傾斜による推力Ｍ１に抗して電動回転機１６による対向推力Ｍ２を発生させて、電動車両１０の静止を図った上で、パーキングアクチュエータ１３をロック作動させる。これにより、パーキングロック機構１４の機構部品間の回転差が抑えられ、パーキングロック機構１４およびこれを支持するケース等の負荷を低減させることができる。したがって、パーキングロック機構１４および周辺部品の強度の最適化を図り、コストダウンおよび小型軽量化を図ることができる。
【００３４】
また、上記電動車両１０において、制御部１２は、レゾルバ１５による回転状態情報を用いて、電動回転機１６が規定の回転速度未満又は以下まで低下したことを確認して、パーキングアクチュエータ１３をロック作動させる。
この構成によれば、レゾルバ１５による回転状態情報を用いて電動回転機１６が所定速度まで低下したことを確認した後、パーキングアクチュエータ１３をロック作動させるので、レゾルバ１５によって電動回転機１６の回転速度変動を精細に検知した上で、パーキングアクチュエータ１３をロック作動させることができ、パーキングロック機構１４の負荷を低減させることができる。
【００３５】
また、上記電動車両１０において、傾斜推定部Ｇは、半導体式の加速度センサＧＳを備えている。
この構成によれば、傾斜推定部Ｇが半導体式の加速度センサＧＳを用いることで、機械式又は光学式のセンサを用いる場合と比べて、コストダウンおよび小型軽量化を図ることができる。
【００３６】
なお、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、例えば、燃料電池自動車やハイブリット自動車あるいはプラグインハイブリット自動車等、駆動源に回転電動機を有する車両全般に適用することができる。パーキング操作子はボタンに限らずレバーやダイヤルであってもよい。
そして、上記実施形態における構成は本発明の一例であり、実施形態の構成要素を周知の構成要素に置き換える等、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１０  電動車両
１１  駆動ユニット
１２  制御部
１３  パーキングアクチュエータ
１４  パーキングロック機構
１５  レゾルバ
１６  電動回転機
１７  足軸
１８  パーキングボタン（パーキング操作子）
１９  パーキングポール
２０  パーキングギヤ
Ｇ  傾斜推定部
ＧＳ  加速度センサ
Ｍ１  推力
Ｍ２  対向推力
【図１】
2019156076.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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