JP2022170364A - 車両制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】パーキングロックを適切に解除可能な車両制御装置を提供する。【解決手段】車両制御装置８０は、車両１００の駆動源である主機モータ７０と、パーキングロック機構３０と、アクチュエータ４０と、を備える車両駆動システム９０を制御する。車両制御装置８０は、アクチュエータの駆動を制御するアクチュエータ駆動制御部８１１と、主機モータ７０の駆動を制御するＭＧ駆動制御部８２１と、シフトレンジがパーキングレンジか否かを判定するレンジ判定部８２２と、を備える。パーキングロックを解除するとき、作動環境に応じて可変であるＰレンジ解除判定時間Ｘｔｈ内にパーキングレンジが解除されなかった場合、ＭＧ駆動制御部８２１は、パーキングギア３５とパーキングレバー３３との噛み合い面圧を低減するように主機モータ７０を駆動する噛み合い面圧低減制御を行う。【選択図】 図１

Description

本発明は、車両制御装置に関する。
従来、アクチュエータを介してパーキングロック機構の作動を制御して自動変速部のシフトレンジを切り換える電子制御装置が知られている。例えば特許文献１では、アクチュエータの出力トルクによりパーキングロック機構を解除できない場合、駆動源であるモータジェネレータが、パーキングロック機構を解除可能な駆動トルクを出力する。
特開２０１９－１２２１６８号公報
特許文献１では、シフトレンジセンサが出力する電気信号に基づいてＰレンジから解除されたか否かを判定し、解除されてない場合、駆動源である電動機ＭＧを制御することでキャンセルトルクをパーキングロック機構に出力している。ここで、アクチュエータの駆動開始からＰレンジ解除判定を行う時間が比較的長いと、応答性が悪化する。一方、Ｐレンジ解除判定を行う時間が比較的短いと、アクチュエータの応答性が悪い場合、アクチュエータのトルク不足と誤判定する虞がある。
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、パーキングロックを適切に解除可能な車両制御装置を提供することにある。
本発明の車両制御装置は、車両駆動システム（９０）を制御するものである。車両駆動システムは、主機モータ（７０）と、パーキングロック機構（３０）と、アクチュエータ（４０）と、を備える。主機モータは、車両（１００）の駆動源である。パーキングロック機構は、車軸（９５）に接続されるパーキングギア（３５）と噛み合うことで車軸をロック可能なパーキングレバー（３３）を有し、パーキングギアとパーキングレバーとが噛み合うことで車軸の回転をロック可能である。アクチュエータは、パーキングレバーを駆動可能である。
車両制御装置は、アクチュエータの駆動を制御するアクチュエータ駆動制御部（８１１）と、主機モータの駆動を制御する主機モータ駆動制御部（８２１）と、シフトレンジがパーキングレンジか否かを判定するレンジ判定部（８２２）と、を備える。
パーキングロックを解除するとき、作動環境に応じて可変であるパーキングレンジ解除判定時間内にパーキングレンジが解除されなかった場合、主機モータ駆動制御部は、パーキングギアとパーキングレバーとの噛み合い面圧を低減するように主機モータを駆動する噛み合い面圧低減制御を行う。これにより、パーキングロックを適切に解除可能である。
第１実施形態による車両駆動システムを示す概略構成図である。 第１実施形態によるディテント切替機構およびパーキングロック機構を説明する斜視図である。 第１実施形態によるアクチュエータを示す断面図である。 図３のＶＩ方向矢視図である。 図３のＶ方向矢視図である。 車両が傾斜している状態を説明する説明図である。 パーキングロック機構における噛み合い面圧を説明する模式図である。 Ｐ抜きに要するトルクを説明する説明図である。 第１実施形態によるアクチュエータの出力トルクを説明する説明図である。 第１実施形態によるアクチュエータ制御処理を説明するフローチャートである。 第１実施形態によるＭＧ制御処理を説明するフローチャートである。 第１実施形態によるＰ抜き制御処理を説明するタイムチャートである。 第１実施形態による傾斜角および車重に応じたＰレンジ解除判定時間の設定を説明する説明図である。 第１実施形態による入力電圧およびアクチュエータ温度に応じたＰレンジ解除判定時間の設定を説明する説明図である。
以下、車両制御装置を図面に基づいて説明する。以下、複数の実施形態において、実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
（第１実施形態）
第１実施形態を図１～図１２に示す。図１に示すように、車両駆動システム９０は、主機モータ７０、インバータ７１、パーキングロック機構３０、アクチュエータ４０、および、車両制御装置８０等を備え、車両１００（図６参照）に搭載される。以下適宜、主機モータ７０を「ＭＧ」と記載する。
主機モータ７０は、図示しないバッテリからインバータ７１を経由して電力が供給されて回転することによりトルクを発生する電動機としての機能、および、車両１００の制動時に駆動されて発電する発電機としての機能を有する、所謂モータジェネレータである。主機モータ７０により生じる駆動力は、減速ギア７２および車軸９５を介して車輪９８を回転させる。図１では、車両１００の駆動源が主機モータ７０である電気自動車の例を示しているが、駆動源として図示しないエンジンを併せ持つハイブリッド車両であってもよい。なお、図１では、ディテント機構２０を省略した。
図２に示すように、シフトバイワイヤシステム９１は、アクチュエータ４０、ディテント機構２０、および、パーキングロック機構３０等を備える。アクチュエータ４０は、回転式であって、モータ５０および動力伝達部５１０から構成される（図３等参照）。
モータ５０は、ブラシ付きのＤＣモータであって、図示しないバッテリからＨブリッジ回路等である駆動回路を経由して電力が供給されることで回転し、ディテント機構２０の駆動源として機能する。ディテント機構２０は、ディテントプレート２１、および、ディテントスプリング２５等を有し、モータ５０から出力された回転駆動力を、パーキングロック機構３０へ伝達する。
ディテントプレート２１は、出力軸１５に固定され、モータ５０により駆動される。ディテントプレート２１のディテントスプリング２５側には、２つの谷部２１１、２１２、および、谷部２１１、２１２を隔てる山部２１５が設けられる。
ディテントスプリング２５は、弾性変形可能な板状部材であり、先端にディテントローラ２６が設けられる。ディテントスプリング２５は、ディテントローラ２６をディテントプレート２１の回動中心側に付勢する。無負荷状態において、ディテントスプリング２５のスプリング力にてディテントローラ２６が落とし込まれる位置を、谷部２１１、２１２の最底部とする。
ディテントプレート２１に所定以上の回転力が加わると、ディテントスプリング２５が弾性変形し、ディテントローラ２６が谷部２１１、２１２間を移動する。ディテントローラ２６が谷部２１１、２１２のいずれかに嵌まり込むことで、ディテントプレート２１の揺動が規制され、パーキングロック機構３０の状態が決定され、シフトレンジが固定される。
パーキングロック機構３０は、パーキングロッド３１、円錐体３２、パーキングレバー３３、軸部３４、および、パーキングギア３５を有する。パーキングロッド３１は、略Ｌ字形状に形成され、一端３１１側がディテントプレート２１に固定される。パーキングロッド３１の他端３１２側には、円錐体３２が設けられる。円錐体３２は、他端３１２側にいくほど縮径するように形成される。ディテントローラ２６がＰレンジに対応する谷部２１１に嵌まり込む方向にディテントプレート２１が回転すると、円錐体３２が矢印Ｐの方向に移動する。
パーキングレバー３３は、円錐体３２の円錐面と当接し、軸部３４を中心に揺動可能に設けられる。パーキングレバー３３のパーキングギア３５側には、パーキングギア３５と噛み合い可能な凸部３３１が設けられる。ディテントプレート２１の回転により、円錐体３２が矢印Ｐ方向に移動すると、パーキングレバー３３が押し上げられ、凸部３３１とパーキングギア３５とが噛み合う。一方、円錐体３２が矢印ｎｏｔＰ方向に移動すると、凸部３３１とパーキングギア３５との噛み合いが解除される。
パーキングギア３５は、減速ギアセット９６を経由して車軸９５と接続しており（図１参照）、パーキングレバー３３の凸部３３１と噛み合い可能に設けられる。パーキングギア３５と凸部３３１とが噛み合うと、車軸９５の回転が規制される。シフトレンジがＰ以外のレンジであるｎｏｔＰレンジのとき、パーキングギア３５はパーキングレバー３３によりロックされず、車軸９５の回転は、パーキングロック機構３０により妨げられない。また、シフトレンジがＰレンジのとき、パーキングギア３５はパーキングレバー３３によってロックされ、車軸９５の回転が規制される。
アクチュエータ４０を図３～図５に示す。図３は図５のＩＩＩ－ＩＩＩ線断面図である。図３において、モータ５０の軸方向を紙面上下方向とし、紙面上側を「一方側」、紙面下側を「他方側」とする。
ハウジング４１は、例えばアルミ等の金属で形成され、モータハウジング部４１１、および、ギアハウジング部４１２から構成される。モータハウジング部４１１は、軸方向の一方側に開口する略有底筒状に形成される。ギアハウジング部４１２は、モータハウジング部４１１の径方向外側に突出して形成される。ギアハウジング部４１２の一方側の端面は、モータハウジング部４１１の一方側の端面と概ね同一平面上に形成されている。ギアハウジング部４１２の他方側の端面は、モータハウジング部４１１の軸方向の中間に位置している。換言すると、モータハウジング部４１１は、他方側に突出している。また、ギアハウジング部４１２には、出力軸ギア６０を収容する出力軸ギア収容部４１３がモータハウジング部４１１とは反対側に突出して形成されている。
センサカバー４３およびギアカバー４５は、ハウジング４１を挟んで両側に設けられる。センサカバー４３は、モータハウジング部４１１およびギアハウジング部４１２の一方側に設けられて、ねじ４３９にてハウジング４１に固定される。センサカバー４３には、コネクタ４３５が設けられており、コネクタ４３５を経由してアクチュエータ４０に電力が供給される。また、コネクタ４３５を経由して外部と信号の送受信を行う。ギアカバー４５は、ギアハウジング部４１２の他方側に設けられ、ねじ４５９にてハウジング４１に固定される。
モータ５０は、マグネット５０１、コア５０２、コイル５０４、モータ軸５０５、コミュテータ５０８、および、図示しないブラシ等を有する。マグネット５０１は、モータハウジング部４１１の内周側に固定される。コア５０２は、マグネット５０１の径方向内側に設けられ、巻回されているコイル５０４に電流が流れると、回転力を発生する。モータ軸５０５は、軸受５０６、５０７に回転可能に支持され、コア５０２と一体となって回転する。コミュテータ５０８は、ブラシから供給される電流をコイル５０４に流す。
動力伝達部５１０は、モータ軸５０５と出力軸１５との間に設けられ、モータ５０の駆動力を出力軸１５に伝達する。動力伝達部５１０は、ギア５１～５４、６０を有する。ギア５１～５４、６０は、いずれも平歯ギアである。
モータギア５１およびギア５２、５３は、ハウジング４１に一方側に開口する第１ギア室４１５に配置される。ギア５４および出力軸ギア６０は、ハウジング４１の他方側に開口する第２ギア室４１６に配置される。第１ギア室４１５と第２ギア室４１６とは、ギア接続シャフト５５が挿通される軸孔４１７で連通している。本実施形態では、モータギア５１、ギア５４および出力軸ギア６０が金属で形成され、ギア５２、５３が樹脂で形成されている。
モータギア５１は、モータ軸５０５の一方側に固定され、モータ軸５０５と一体に回転する。ギア５２は、大径部５２１および小径部５２２を有し、シャフト５２５と一体に回転する。大径部５２１の径方向外側には平歯が形成され、モータギア５１と噛み合う。小径部５２２の径方向外側には平歯が形成され、ギア５３と噛み合う。シャフト５２５は、ハウジング４１に形成される軸孔４１４に挿入され、回転可能に支持される。
ギア５３は、筒部５３１、および、ギア部５３２を有する。ギア部５３２は、筒部５３１の径方向外側に突出して形成される。ギア部５３２には、ギア５２の小径部５２２と噛み合う平歯が形成されている。ギア部５３２は、ポジションセンサ６８にて絶対角を検出可能な範囲（例えば１８０°未満）に形成される。筒部５３１の径方向内側には、シャフト固定部材５３５が設けられる。シャフト固定部材５３５は、例えば金属で形成されている。
ギア接続シャフト５５は、軸受５６、５７により、ハウジング４１に回転可能に支持されている。本実施形態では、軸受５６、５７は、ボールベアリングであって、軸孔４１７に圧入されている。軸受を複数とすることで、ギア接続シャフト５５の倒れを抑制することができる。また、ギア接続シャフト５５の径方向のがたつきを抑制可能であるので、シャフトのたたき等による摩耗の発生を低減することができる。
ギア接続シャフト５５の一方側は、ギア５３の筒部５３１の径方向内側に設けられるシャフト固定部材５３５に圧入され、例えばローリングかしめ等にて固定される。これにより、ギア５３がギア接続シャフト５５の一方側に固定される。ギア接続シャフト５５の他方側には、ボルト５４９によりギア５４が固定される。これにより、ギア５３の筒部３５１とギア５４とは、ギア接続シャフト５５により同軸に接続され、一体となって回転する。本実施形態では、ギア５３およびギア５４が連結ギア５３０を構成する。ギア５４は、筒部５３１と略同径に形成され、径方向外側の全周に出力軸ギア６０と噛み合う平歯が形成される。
出力軸ギア６０は、略筒状に形成される出力軸接続部６０１、および、ギア部６０２を有する。出力軸接続部６０１は、径方向外側に設けられるブッシュ６１により、ギアカバー４５に回転可能に支持される。出力軸接続部６０１の径方向内側には、出力軸１５（図１参照）が圧入固定され、一体となって回転する。ブッシュ６１は、ギアカバー４５の出力軸保持部４５５に圧入されている。
ギア部６０２は、出力軸接続部６０１の径方向外側に突出して形成され、ギア５４と噛み合う。本実施形態では、モータギア５１とギア５２の大径部５２１との噛み合い箇所が１段目減速段であり、ギア５２の小径部５２２とギア５３のギア部５３２との噛み合い箇所が２段目減速段であり、ギア５４と出力軸ギア６０のギア部６０２との噛み合い箇所が３段目減速段である。すなわち本実施形態では、減速段数は３であって、３段目減速段が最終減速段である。
ギア５２、５３等がハウジング４１の一方側から組み付けられ、ギア５４および出力軸ギア６０等がハウジング４１の他方側から組み付けられる。ギア５３とギア５４とを接続するギア接続シャフト５５の長さを変えることで、アクチュエータ４０と出力軸１５を介して組み付けられる相手側の部品に応じ、モータハウジング部４１１の出代を調整することができる。これにより、搭載の自由度を向上させることができる。
ギア５３の筒部５３１の径方向内側であって、シャフト固定部材５３５よりもセンサカバー４３側には、センサマグネット６５が設けられる。センサマグネット６５は、例えば幅狭の板状に形成され、ギア５３の回転軸を挟んで反対側に設けられる。換言すると、センサマグネット６５は、１８０°離間して設けられている。センサマグネット６５は、円環状に形成されるマグネット保持部材６６に保持されている。マグネット保持部材６６は、筒部５３１に圧入等により固定される。
ポジションセンサ６８は、センサカバー４３から突出して形成されるセンサ保持部４３８に保持される。ポジションセンサ６８は、センサマグネット６５の回転による磁界の変化を検出するホールＩＣを有し、センサ素子が２つのセンサマグネット６５の中心に位置するように設けられる。本実施形態では、最終減速段の減速比が６以下であって、ギア５３の回転範囲が１８０°未満であるので、ポジションセンサ６８は、ギア５３の回転位置を絶対角として検出可能である。また、ギア比換算により、出力軸１５の絶対角を演算可能である。ポジションセンサ６８は、リニアセンサ、エンコーダまたはレゾルバ等であってもよく、ギア５３以外の回転位置を検出するものであってもよい。
センサマグネット６５が設けられるギア５３は、最終減速段より１段手前の減速段を構成している。そのため、出力軸ギア６０と比較して伝達トルクが小さく、ギア歯面形状のばらつきや、振動等により発生する偏芯力が小さいため、出力軸ギア６０の角度検出を行う場合と比較し、センサ精度の劣化を抑制することができる。また、図１に示すように、アクチュエータ４０には、モータ５０の電流を検出する電流センサ６７、および、温度を検出する温度センサ６９が設けられる。
車両制御装置８０は、アクチュエータ制御ユニット（以下、「ａｃｔ－ＥＣＵ」）８１、および、ＭＧ制御ユニット（以下、「ＭＧ－ＥＣＵ」）８２を有する。ａｃｔ－ＥＣＵ８１およびＭＧ－ＥＣＵ８２は、マイコン等を主体として構成され、内部にはいずれも図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ、及び、これらの構成を接続するバスライン等を備えている。ＥＣＵにおける各処理は、ＲＯＭ等の実体的なメモリ装置（すなわち、読み出し可能非一時的有形記録媒体）に予め記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することによるソフトウェア処理であってもよいし、専用の電子回路によるハードウェア処理であってもよい。
車両制御装置８０は、レンジセンサ３７、ポジションセンサ６８、温度センサ６９、傾斜角センサ８７、および、操舵角センサ８８の検出値を取得し、これらの検出値を各種制御に利用可能である。また、コイル５０４の通電制御に、ディテント機構２０と接続される変速機７の油温（以下、「ＴＭ油温」という。）等を用いてもよい。変速機７は、トランスアクスル等であってもよい。また、車両制御装置８０は、ブレーキＥＣＵ８５と各種情報を送受信可能に設けられている。
レンジセンサ３７は、アクチュエータ４０の外部であって、パーキングレバー３３の近傍に設けられており、シフトレンジがＰレンジおよびｎｏｔＰレンジの一方から他方へ切り替わったことを判定するセンサである。なお、ポジションセンサ６８は、アクチュエータ４０の内部に設けられており、回転体の回転を連続的に検出可能である。
ａｃｔ－ＥＣＵ８１は、機能ブロックとして、アクチュエータ駆動制御部８１１等を有し、ドライバ要求シフトレンジ、ブレーキスイッチからの信号および車速等に基づいてモータ５０への通電を制御することで、パーキングレバー３３の動作を制御する。
ＭＧ－ＥＣＵ８２は、機能ブロックとして、ＭＧ駆動制御部８２１、および、レンジ判定部８２２等を有する。ＭＧ駆動制御部８２１は、インバータ７１を構成するスイッチング素子のオンオフ作動を制御することで、主機モータ７０の駆動を制御する。レンジ判定部８２２は、レンジセンサ３７の検出値に基づき、Ｐレンジか否かを判定する。
本実施形態では、ａｃｔ－ＥＣＵ８１とＭＧ－ＥＣＵ８２とが別途に設けられているが、１つのＥＣＵとして構成してもよい。また、ａｃｔ－ＥＣＵ８１をアクチュエータ４０と一体に設けてもよい。さらにまた、例えば、レンジ判定部８２２をａｃｔ－ＥＣＵ８１側に設ける、と言った具合に、後述の各種判断処理等は、ａｃｔ－ＥＣＵ８１またはＭＧ－ＥＣＵ８２のいずれで実行してもよい。
上述の通り、モータ５０の駆動により、パーキングロックを解除する。図６に示すように、車両１００が傾斜した状態にて停止している場合、車両１００の前後方向に車重Ｗおよび傾斜角θｉに応じた荷重Ｌ（式（１）参照）がかかる。図７に示すように、車重Ｗおよび傾斜角θｉに応じた荷重Ｌが、パーキングレバー３３とパーキングギア３５とが噛み合う面圧発生部位Ｐｓにかかる。
Ｌ＝Ｗ×ｓｉｎθｉ ・・・（１）
そのため、パーキングギア３５からパーキングレバー３３を引き抜くとき、車両１００が傾斜状態であると、噛み合い荷重の分、平坦路にある場合よりも大きなトルクを要する。以下適宜、パーキングギア３５からパーキングレバー３３の凸部３３１を引き抜くことを「Ｐ抜き」とする。
図８は、横軸をアクチュエータ４０の回転角、縦軸をアクチュエータ４０のトルクとする。図８に示すように、噛み合い面圧がかかっている状態にてＰ抜きを行う場合、実線で示すディテント機構２０のディテントを切り替える分のトルクに加え、破線で示す噛み合い面圧成分のトルクが必要になる。そのため、例えば一点鎖線で示すように、アクチュエータ４０の出力可能なトルクが比較的小さい場合、アクチュエータ４０の出力トルクＴａｃｔのみではＰ抜きができない虞がある。また、噛み合い面圧成分のトルクをアクチュエータ４０で賄う場合、アクチュエータ４０の体格が大型化する。
図９は、横軸をアクチュエータ４０の入力電圧Ｖ、縦軸をアクチュエータ４０の出力トルクＴａｃｔとする。また、平坦路でのＰ抜きに要するトルクをＴｐ＿ｆ、想定される最大傾斜でのＰ抜きに要するトルクをＴｐ＿ｍａｘとする。アクチュエータ４０は、温度が高いとき、および、電圧が低いとき、出力トルクＴａｃｔが低下するため、車両傾斜状態、温度条件および入力電圧Ｖによっては、モータ５０のトルクのみではＰ抜きできない領域が存在している。
そこで本実施形態では、必要に応じてＰ抜き時に主機モータ７０を駆動し、噛み合い面圧成分のトルクをキャンセルするトルクを発生させる。これにより、ＭＧトルクＴｍｇにより、車重による噛み合い面圧成分を低減することが可能であるので、モータ５０のみでＰ抜きを行う場合と比較し、モータ５０に求められるトルクを下げることができ、モータ５０を小型化可能である。また、モータ５０の駆動に係る図示しない駆動回路の通電量や熱負荷を低減することができる。
本実施形態では、ポジションセンサ６８の検出値θｓｎｓに基づき、モータ５０および主機モータ７０の駆動を制御する。アクチュエータ制御処理を図１０のフローチャートに基づいて説明する。この処理は、シフトレンジがＰレンジであるとき、アクチュエータ駆動制御部８１１にて所定の周期で実行される。以下、ステップＳ１０１等の「ステップ」を省略し、単に記号「Ｓ」と記す。
Ｓ１０１では、アクチュエータ駆動制御部８１１は、モータ５０が駆動中か否か判断する。モータ５０が駆動中であると判断された場合（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、Ｓ１０４へ移行する。モータ５０が駆動中ではないと判断された場合（Ｓ１０１：ＮＯ）、Ｓ１０２へ移行する。
Ｓ１０２では、アクチュエータ駆動制御部８１１は、ｎｏｔＰ切替指示があるか否か判断する。ここでは、ＭＧ－ＥＣＵ８２からの切替指示に基づいて判断するが、シフト信号等に基づいて内部的に判断してもよい。ｎｏｔＰ切替指示がないと判断された場合（Ｓ１０２：ＮＯ）、Ｓ１０３の処理をスキップする。ｎｏｔＰ切替指示があると判断された場合（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、Ｓ１０３へ移行する。
Ｓ１０３では、アクチュエータ駆動制御部８１１は、ＰレンジからｎｏｔＰレンジに切替可能な目標値θ*を設定し、ポジションセンサ６８の検出値θｓｎｓが目標値θ*となるように、モータ５０を駆動する。
モータ５０が駆動中であると判断された場合（Ｓ１０１：ＹＥＳ）に移行するＳ１０４では、アクチュエータ駆動制御部８１１は、ポジションセンサ６８の検出値θｓｎｓが目標値θ*に到達したか否か判断する。検出値θｓｎｓが目標値θ*に到達していないと判断された場合（Ｓ１０４：ＮＯ）、モータ５０の駆動制御を継続する。検出値θｓｎｓが目標値θ*に到達したと判断された場合（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、Ｓ１０５へ移行し、ｎｏｔＰレンジへの切り替えが完了したと判定し、モータ５０を停止する。また、ａｃｔ－ＥＣＵ８１は、切り替えが完了した旨の情報を、ＭＧ－ＥＣＵ８２へ送信する。
ＭＧ制御処理を図１１のフローチャートに基づいて説明する。この処理は、シフトレンジがＰレンジであるとき、ＭＧ－ＥＣＵ８２にて所定の周期で実行される。
Ｓ２０１では、ＭＧ－ＥＣＵ８２は、ｎｏｔＰ切替要求があるか否か判断する。ｎｏｔＰ切替要求がないと判断された場合（Ｓ２０１：ＮＯ）、Ｓ２０２以降の処理をスキップする。ｎｏｔＰ切替要求があると判断された場合（Ｓ２０１：ＹＥＳ）、Ｓ２０２へ移行する。
Ｓ２０２では、ＭＧ－ＥＣＵ８２は、モータ５０（図中、「ａｃｔ」と記載）が駆動中か否か判断する。モータ５０が駆動中ではないと判断された場合、（Ｓ２０２：ＮＯ）、Ｓ２０３へ移行し、ｎｏｔＰ切替指示をａｃｔ－ＥＣＵ８１に送信する。モータ５０が駆動中であると判断された場合（Ｓ２０２：ＹＥＳ）、Ｓ２０４へ移行する。
Ｓ２０４では、レンジ判定部８２２は、レンジセンサ３７の検出値に基づき、Ｐレンジが解除されたか否か判断する。Ｐレンジが解除されたと判断された場合（Ｓ２０４：ＹＥＳ）、Ｓ２１２へ移行する。Ｐレンジが解除されていないと判断された場合（Ｓ２０４：ＮＯ）、Ｓ２０５へ移行する。
Ｓ２０５では、レンジ判定部８２２は、カウント値ＣがＰレンジ解除判定時間Ｘｔｈに対応する判定閾値Ｃｔｈ以下か否か判断する。Ｐレンジ解除判定時間Ｘｔｈについては後述する。カウント値Ｃが判定閾値Ｃｔｈ以下であると判断された場合（Ｓ２０５：ＹＥＳ）、Ｓ２０６へ移行し、カウント値Ｃをカウントアップする。カウント値Ｃが判定閾値Ｃｔｈより大きいと判断された場合（Ｓ２０５：ＮＯ）、Ｓ２０７へ移行する。
Ｓ２０７では、ＭＧ駆動制御部８２１は、ＭＧトルクＴｍｇが初期トルク値Ｔｓに到達したか否か判断する。初期トルク値Ｔｓは、噛み合い面圧を低減可能な値であって、例えばモータ５０が動き出せるようになる値に設定される。また、初期トルク値Ｔｓは、学習値としてもよい。ＭＧトルクＴｍｇが初期トルク値Ｔｓに到達していないと判断された場合（Ｓ２０７：ＮＯ）、Ｓ２０８へ移行し、ＭＧトルク指令値Ｔｍｇ*を初期トルク値Ｔｓとする。ＭＧトルクＴｍｇが初期トルク値Ｔｓに到達していると判断された場合（Ｓ２０７：ＹＥＳ）、Ｓ２０９へ移行する。
Ｓ２０９では、ＭＧ駆動制御部８２１は、ＭＧトルクＴｍｇが上限トルク値Ｔｕに到達したか否か判断する。上限トルク値Ｔｕは、噛み合い面圧低減制御における最大トルクであって、アクチュエータ４０が確実に作動するように噛み合い面圧を低減可能な値に設定される。ＭＧトルクＴｍｇが上限トルク値Ｔｕに到達していないと判断された場合（Ｓ２０９：ＮＯ）、Ｓ２１０へ移行し、ＭＧトルク指令値Ｔｍｇ*を徐変量ΔＴ増加させる。ＭＧトルクＴｍｇが上限トルク値Ｔｕに到達していると判断された場合（Ｓ２０９：ＹＥＳ）、Ｓ２１１へ移行し、ＭＧトルク指令値Ｔｍｇ*を上限トルク値Ｔｕとする。
Ｐレンジが解除されたと判断された場合（Ｓ２０４：ＹＥＳ）に移行するＳ２１２では、ＭＧ駆動制御部８２１は、ＭＧトルクＴｍｇが走行用トルクＴｄ以下か否か判断する。設定されている走行用トルクが０であれば、Ｔｄ＝０とする。ＭＧトルクＴｍｇが走行用トルクＴｄより大きいと判断された場合（Ｓ２１２：ＮＯ）、すなわち面圧低減トルクが出力されている場合、Ｓ２１３へ移行し、ＭＧトルクＴｍｇを減少させる。ＭＧトルクＴｍｇが走行用トルクＴｄ以下であると判断された場合（Ｓ２１２：ＹＥＳ）、Ｓ２１４へ移行する。なお、走行用トルクＴｄが０ではなく、ＭＧトルクＴｍｇが走行用トルクＴｄより小さい場合は、別途の処理によりＭＧトルクＴｍｇを制御する。
Ｓ２１４で、レンジ判定部８２２は、ｎｏｔＰレンジへの切り替えが完了したか否か判断する。ｎｏｔＰレンジへの切り替えが完了していないと判断された場合（Ｓ２１４：ＮＯ）、現在の状態を維持する。ｎｏｔＰレンジへの切り替えが完了したと判断された場合（Ｓ２１４：ＹＥＳ）、Ｓ２１５へ移行し、Ｐ抜き時の面圧低減制御を完了する。
Ｐ抜き制御処理を図１２のタイムチャートに基づいて説明する。図１２では、横軸を共通時間軸とし、上段から、シフト指示、ＭＧトルク指令値Ｔｍｇ*、ＭＧトルクＴｍｇ、ポジションセンサ６８の目標値θ*、ポジションセンサ６８の検出値θｓｎｓ、レンジセンサを示す。ポジションセンサ６８の値は、適宜対応するレンジとして記載した。また、Ｐ抜き処理中において、走行用トルクＴｄ＝０であるものとして説明する。
時刻ｘ１０にて、シフト指示がＰレンジからｎｏｔＰレンジに切り替わると、モータ５０の駆動を開始する。噛み合い面圧が発生していない場合、破線で示すように、モータ５０は停滞せず、モータ５０のトルクにてＰ抜きが完了する。
モータ５０のトルクでのＰ抜き不能な噛み合い面圧が発生している場合、時刻ｘ１１において、Ｐレンジ解除位置θｙよりも検出値θｓｎｓが小さい位置にてポジションセンサ６８の検出値θｓｎｓが停滞する。
レンジ切替開始からＰレンジ解除判定時間Ｘｔｈが経過した時刻ｘ１２にて、ＭＧトルク指令値Ｔｍｇ*を初期トルク値Ｔｓとし、主機モータ７０を駆動する。また、ＭＧトルク指令値Ｔｍｇ*を漸増させていく。ＭＧトルクＴｍｇは、ＭＧトルク指令値Ｔｍｇ*の変化に遅れて追従するが、追従遅れの詳細については説明を省略する。
時刻ｘ１３にて、アクチュエータ４０の停滞が解消し、ポジションセンサ６８の検出値θｓｎｓがＰレンジ解除位置θｙに到達し、レンジセンサがＰレンジからｎｏｔＰレンジに切り替わると、ＭＧトルク指令値Ｔｍｇ*を低下させる。なお、アクチュエータ４０の停滞が解消しない場合、一点鎖線で示すように、ＭＧトルク指令値Ｔｍｇ*を上限トルク値Ｔｕまで増加させる。
レンジ切り替えが完了した時刻ｘ１４にて、ＭＧトルク指令値Ｔｍｇ*を０とする。図１２の例では、レンジ切替完了のタイミングとＭＧトルク指令値Ｔｍｇ*が０になるタイミングとが概ね同時となっているが、レンジ切替完了前にＭＧトルク指令値Ｔｍｇ*が０になっていてもよい。
なお、初期トルク値Ｔｓ＝０とし、主機モータ７０が停止している状態からＭＧトルクＴｍｇを漸増させるようにしてもよい。また、初期トルク値Ｔｓ＝上限トルク値Ｔｕとし、時刻ｘ１２から上限トルク値Ｔｕを出力するようにしてもよい。
ところで、アクチュエータ４０の応答性は、アクチュエータ４０の温度や車両１００の傾斜状態等の作動環境により変動する。そこで本実施形態では、作動環境に応じ、Ｐレンジ解除判定時間Ｘｔｈを可変にする。
図１３に示すように、車両１００の傾斜角θｉや車重Ｗが大きい場合、噛み合い面圧が大きい可能性がある。そのため、車重Ｗが大きいほど、Ｐレンジ解除判定時間Ｘｔｈを長くする。車重Ｗは、車両重量と車両総重量の間に設定される値であるが、乗客を検知できるセンサや加速度センサ等から学習してもよい。また、傾斜角θｉが大きいほど、Ｐレンジ解除判定時間Ｘｔｈを長くする。
図１３では、車重Ｗに応じた３つのマップを示しているが、マップ数は２または４以上であってもよいし、車重Ｗによらず、傾斜角θｉに基づいてＰレンジ解除判定時間Ｘｔｈを設定してもよい。また、マップ演算に替えて、関数等を用いてＰレンジ解除判定時間Ｘｔｈを設定するようにしてもよい。図１４についても同様である。
また、図１４に示すように、本実施形態では、アクチュエータ４０の応答性に応じてＰレンジ解除判定時間Ｘｔｈを設定する。具体的には、入力電圧Ｖが小さいほど、Ｐレンジ解除判定時間Ｘｔｈを長くする。また、アクチュエータ温度ｔｍｐが大きいほど、Ｐレンジ解除判定時間Ｘｔｈを短くする。本実施形態では、温度センサ６９の検出値をアクチュエータ温度ｔｍｐとするが、これに替えて、ＴＭ油温を用いてもよい。
以上説明したように、車両制御装置８０は、車両１００の駆動源である主機モータ７０と、パーキングロック機構３０と、アクチュエータ４０と、を備える車両駆動システム９０を制御する。パーキングロック機構３０は、車軸９５に接続されるパーキングギア３５、および、パーキングギア３５と噛み合い可能であるパーキングレバー３３を有し、パーキングギア３５とパーキングレバー３３とが噛み合うことで車軸９５をロック可能である。アクチュエータ４０は、パーキングレバー３３を駆動可能である。本実施形態のアクチュエータ４０は、噛み合い面圧が生じているとき、パーキングロックを解除不能な使用環境領域が存在している。
車両制御装置８０は、アクチュエータの駆動を制御するアクチュエータ駆動制御部８１１と、主機モータ７０の駆動を制御するＭＧ駆動制御部８２１と、シフトレンジがパーキングレンジか否かを判定するレンジ判定部８２２と、を備える。
パーキングロックを解除するとき、作動環境に応じて可変であるＰレンジ解除判定時間Ｘｔｈ内にパーキングレンジが解除されなかった場合、ＭＧ駆動制御部８２１は、パーキングギア３５とパーキングレバー３３との噛み合い面圧を低減するように主機モータ７０を駆動する噛み合い面圧低減制御を行う。
これにより、アクチュエータ４０を小型化しつつ、確実にＰ抜きを行うことができる。また、例えばレンジセンサ３７のように、Ｐレンジ範囲内でのアクチュエータ４０の詳細な位置が検出できないセンサによりレンジ判定を行う場合であっても、作動環境に応じてＰレンジ解除判定時間Ｘｔｈを可変とすることで、噛み合い面圧低減制御を適切に開始することができる。また、応答性を向上可能であるので、モータ５０およびモータ５０の駆動に係るＩＣの発熱を抑制することができる。
Ｐレンジ解除判定時間Ｘｔｈは、車両１００の傾斜角θｉ、および、車両１００の重量の少なくとも一方に応じて可変である。噛み合い面圧が大きいほど、応答性が低下する可能性があるため、傾斜角θｉおよび車重Ｗの少なくとも一方に応じてＰレンジ解除判定時間Ｘｔｈを可変とすることで、噛み合い面圧低減制御における主機モータ７０の駆動の要不要を適切に判定することができる。
Ｐレンジ解除判定時間Ｘｔｈは、アクチュエータ温度ｔｍｐ、および、アクチュエータ４０の入力電圧Ｖに応じて可変である。アクチュエータ４０の応答性に寄与するパラメータでＰレンジ解除判定時間Ｘｔｈを設定することで、噛み合い面圧低減制御を適切に開始することができる。
実施形態では、ＭＧ駆動制御部８２１が「主機モータ駆動制御部」、Ｐレンジ解除判定時間Ｘｔｈが「パーキングレンジ解除判定時間」に対応する。
（他の実施形態）
上記実施形態では、車重Ｗ、車両１００の傾斜角θｉ、入力電圧Ｖおよびアクチュエータ温度ｔｍｐに応じてＰレンジ解除判定時間Ｘｔｈを設定する。他の実施形態では、車重Ｗ、車両１００の傾斜角θｉ、入力電圧Ｖおよびアクチュエータ温度ｔｍｐの少なくとも一部をＰレンジ解除判定時間の設定に用いなくてもよい。また、車重Ｗ、車両１００の傾斜角θｉ、入力電圧Ｖおよびアクチュエータ温度ｔｍｐ以外の作動環境に係るパラメータをＰレンジ解除判定時間の設定に用いてもよい。
上記実施形態では、レンジ判定部は、レンジセンサの検出値に基づいてシフトレンジがパーキングレンジか否かを判定する。他の実施形態では、レンジ判定部は、レンジセンサ以外のセンサ等を用いてパーキングレンジか否かの判定を行ってもよい。
上記実施形態では、アクチュエータの減速段数は３段である。他の実施形態では、減速段数は２段または４段以上であってもよい。また、モータの駆動が出力軸に伝達できればよく、モータから出力軸に動力を伝達する機構の構成は、異なっていてもよい。
上記実施形態では、モータは、ブラシ付きＤＣモータである。他の実施形態では、モータは、ブラシ付きＤＣモータ以外のものであってもよい。また、上記実施形態では、アクチュエータは、噛み合い面圧が生じているとき、パーキングロックを解除不能な使用領域が存在している。他の実施形態では、アクチュエータにて、パーキングロックを解除不能な使用領域が存在していなくてもよい。このような場合であっても、主機モータによる噛み合い面圧低減制御を行うことで、アクチュエータの負荷を低減可能である。
上記実施形態では、ディテント部材であるディテントプレートには２つの谷部が設けられている。他の実施形態では、谷部の数は２つに限らず、３以上であってもよい。また、ディテント機構やパーキングロック機構等の構成は、上記実施形態と異なっていてもよい。上記実施形態では、ディテント機構２０により、パーキングロック状態を保持する。他の実施形態では、ディテント機構２０に替えて、アクチュエータ４０自身のセルフロック機構によりパーキングロック状態を保持するように構成してもよい。
本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至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専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によって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。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至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一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、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。以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。
３０・・・パーキングロック機構
３３・・・パーキングレバー ３５・・・パーキングギア
４０・・・アクチュエータ
７０・・・主機モータ ８０・・・車両制御装置
８１・・・アクチュエータ制御ユニット
８１１・・・アクチュエータ駆動制御部
８２・・・ＭＧ制御ユニット
８２１・・・ＭＧ駆動制御部（主機モータ駆動制御部）
８２２・・・レンジ判定部
９０・・・車両駆動システム ９５・・・車軸

Claims (6)

  1. 車両（１００）の駆動源である主機モータ（７０）と、
    車軸（９５）に接続されるパーキングギア（３５）、および、前記パーキングギアと噛み合い可能であるパーキングレバー（３３）を有し、前記パーキングギアと前記パーキングレバーとが噛み合うことで前記車軸の回転をロック可能なパーキングロック機構（３０）と、
    前記パーキングレバーを駆動可能なアクチュエータ（４０）と、
    を備える車両駆動システム（９０）を制御する車両制御装置であって、
    前記アクチュエータの駆動を制御するアクチュエータ駆動制御部（８１１）と、
    前記主機モータの駆動を制御する主機モータ駆動制御部（８２１）と、
    シフトレンジがパーキングレンジか否かを判定するレンジ判定部（８２２）と、
    を備え、
    パーキングロックを解除するとき、作動環境に応じて可変であるパーキングレンジ解除判定時間内にパーキングレンジが解除されなかった場合、前記主機モータ駆動制御部は、前記パーキングギアと前記パーキングレバーとの噛み合い面圧を低減するように前記主機モータを駆動する噛み合い面圧低減制御を行う車両制御装置。
  2. 前記パーキングレンジ解除判定時間は、前記車両の傾斜角に応じて可変である請求項１に記載の車両制御装置。
  3. 前記パーキングレンジ解除判定時間は、前記車両の重量に応じて可変である請求項１または２に記載の車両制御装置。
  4. 前記パーキングレンジ解除判定時間は、前記アクチュエータの温度に応じて可変である請求項１～３のいずれか一項に記載の車両制御装置。
  5. 前記パーキングレンジ解除判定時間は、前記アクチュエータの入力電圧に応じて可変である請求項１～４のいずれか一項に記載の車両制御装置。
  6. 前記アクチュエータは、前記噛み合い面圧が生じているとき、パーキングロックを解除不能な使用環境領域が存在している請求項１～５のいずれか一項に記載の車両制御装置。
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