JP2023032418A - 制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】停車間際の発進段へのシフトダウンに時間がかかっても、車両ずり下がりの懸念無く車両を走行させる。【解決手段】機械式自動変速機５及び制動機７を搭載した車両１０の制御装置１は、ブレーキペダル２２が操作されることなく車両１０が規定値θｘ以上の路面勾配θを走行している場合において、アクセルペダル２１の踏み込みが有り、機械式自動変速機５の変速中であり、且つ、車速Ｖが車両１０が停止する寸前の所定の停車寸前車速Ｖａ以下であることを含む開始条件の成否を判定する判定部１Ａと、判定部１Ａで開始条件が成立していると判定された場合に、機械式自動変速機５の変速が完了するまで制動機７を作動させる制御部１Ｂと、を備える。【選択図】図１

Description

本件は、登坂路における車両のずり下がり（後退）を抑制するための制御装置に関する。

従来、登坂路における車両のずり下がりを抑制する種々の技術が知られている。例えば特許文献１には、ブレーキペダルの踏み込みと車両の停止とを検出したときに、変速機がギヤインであるかニュートラルであるかを問わず、ブレーキ力を保持できるようにした坂道発進補助装置が開示されている。

特開２００２－２８３９８３号公報

ところで、トルクコンバータ付きの自動変速機や無段変速機と比べて安価な機械式自動変速機（ＡＭＴ；Automated Manual Transmission）を搭載した車両では、変速の際にトルク抜けが生じるという課題がある。特に、登坂路で減速中である車両の停止間際に機械式自動変速機のシフトダウンに時間がかかると、加速のためにアクセルペダルが踏み込まれたとしても、トルク抜けにより加速が遅れることで、車両のずり下がりを招く虞がある。

本件は、上記のような課題に鑑み創案されたものであり、停車間際の発進段へのシフトダウンに時間がかかっても、車両ずり下がりの懸念無く車両を走行させることを目的の一つとする。

本件は上記の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様又は適用例として実現できる。
本適用例に係る制御装置は、機械式自動変速機及び制動機を搭載した車両の制御装置であって、ブレーキペダルが操作されることなく前記車両が規定値以上の路面勾配を走行している場合において、アクセルペダルの踏み込みが有り、前記機械式自動変速機の変速中であり、且つ、車速が前記車両が停止する寸前の所定の停車寸前車速以下であることを含む開始条件の成否を判定する判定部と、前記判定部で前記開始条件が成立していると判定された場合に、前記機械式自動変速機の変速が完了するまで前記制動機を作動させる制御部と、を備えている。

このように、勾配が規定値以上の路面走行中においてブレーキペダルが操作されていなくても、制動機が作動させられることで、変速中のトルク抜けによる電動車両のずり下がりを抑制することができる。また、制動機の作動状態は機械式自動変速機の変速が完了するまで維持されるため、たとえ機械式自動変速機のシフトダウンに時間がかかったとしても、電動車両のずり下がりを抑制できる。

本件によれば、停車間際の発進段へのシフトダウンに時間がかかっても、車両ずり下がりの懸念無く車両を走行させることができる。

実施形態に係る制御装置が適用された車両の模式的な構成図である。 制御装置で実施される再加速補助制御の手順を例示したフローチャートである。 制御装置で実施される再加速補助制御の作用を説明するタイムチャートの一例である。 制御装置で実施される再加速補助制御の作用を説明するタイムチャートの他例である。

図面を参照して、本件の実施形態（適用例）について説明する。この実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。また、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることができる。

［１．装置構成］
図１に示すように、本実施形態に係る制御装置１は、走行用の電動モータ２を備えた電動車両（車両）１０に適用されている。ここでは、電動車両１０がトラック（電動トラック）であるものとする。ただし、電動車両１０は、トラックに限られず、バスや乗用車であってもよい。

電動モータ２は、直流電力と交流電力とを相互に変換するインバータ４を介してバッテリ３に接続されている。バッテリ３は、電動車両１０に搭載された二次電池である。電動モータ２は、バッテリ３から電力が供給されることで、電動車両１０の駆動輪６を回転させる動力を発生する。電動モータ２は、このような発動機としての機能に加えて、駆動輪６の回転力から電力を発生する発電機としての機能も兼ね備えている。

インバータ４は、電動車両１０の力行時には、バッテリ３から出力される直流電力を交流電力に変換して電動モータ２に供給する。一方、インバータ４は、電動車両１０の回生時には、電動モータ２から出力される交流電力を直流電力に変換してバッテリ３に供給する。

電動車両１０は、電動モータ２と駆動輪６との間の動力伝達経路上に設けられた機械式自動変速機５と、駆動輪６に設けられた制動機７とを搭載している。また、電動車両１０には、ドライバによって操作されるアクセルペダル２１，ブレーキペダル２２等が設けられる。

機械式自動変速機５は、手動式変速機をベースとしてそのギア段の切替を自動化した、いわゆるＡＭＴ（Automated Manual Transmission）である。機械式自動変速機５のギア段の切替は、電動車両１０の運転状態、例えば、電動車両１０の速度Ｖ（以下、「車速Ｖ」ともいう）や負荷（出力要求）に基づいて実施される。負荷（出力要求）は、例えば、アクセルペダル２１の踏み込み量であるアクセル開度ＡＰやアクセルペダル２１の踏込速度に基づいて算出される。以下、機械式自動変速機５を「ＡＭＴ５」ともいう。本実施形態では、Ｈｉ段とＬｏ段との二つのギア段に変速可能な二速のＡＭＴ５を例示する。このような二速のＡＭＴ５では、Ｈｉ段が最高ギア段となり、Ｌｏ段が最低ギア段となる。

制動機７は、駆動輪６の回転を制止して電動車両１０を制動させる装置である。なお、制動機７の具体的な構造や、電動車両１０に設けられる制動機７の個数は特に限定されない。制動機７は、例えば、ブレーキペダル２２を含む電動車両１０の主ブレーキ（いわゆるフットブレーキ）の一部として構成されていてもよく、当該主ブレーキとは別に構成されていてもよい。

さらに、電動車両１０には、速度センサ１１，勾配センサ１２，アクセル開度センサ１３，ブレーキセンサ１４が設けられる。速度センサ１１は、車速Ｖを検出する。勾配センサ１２は、電動車両１０が走行している路面の勾配θ（以下、「路面勾配θ」ともいう）を検出する。アクセル開度センサ１３は、アクセル開度ＡＰを検出する。ブレーキセンサ１４は、ブレーキペダル２２の踏み込み有無（ＢＰＯＮ，ＢＰＯＦＦ）を検出する。

制御装置１は、例えばマイクロプロセッサやＲＯＭ，ＲＡＭ等を集積したＬＳＩデバイスや組み込み電子デバイスとして構成された電子制御装置であり、電動車両１０のネットワーク網の通信ラインに接続されている。制御装置１の入力側には、上述の各センサ１１～１４等に加えてＡＭＴ５が接続される。ＡＭＴ５からは、ＡＭＴ５が変速中であるか否かの情報や現在設定されているギア段の情報等が制御装置１に伝達される。また、制御装置１の出力側には、制動機７が接続される。制御装置１は、制動機７の作動及び作動解除（停止）を制御するとともに、所望の制動力Ｆが発生するように制動機７を制御する。

［２．制御概要］
ここでは、制御装置１で実施される再加速補助制御について詳述する。再加速補助制御は、電動車両１０の登坂走行中に制動機７を作動させることで停止間際の電動車両１０の再加速を補助し、電動車両１０のずり下がり（後退）を抑制する制御である。再加速補助制御は、登坂路でアクセルペダル２１が踏み込まれているにもかかわらず、電動車両１０が加速できずに車速Ｖが停車間際の所定の車速（以下、「停車寸前車速Ｖａ」という）以下となる場合に実施される。

具体的には、再加速補助制御は、下記の条件Ａ１～Ａ５を含む開始条件の全てが成立していることを条件として開始される。
条件Ａ１：電動車両１０が規定値θｘ以上の路面勾配θを走行中である
条件Ａ２：ＢＰＯＦＦである
条件Ａ３：アクセルペダル２１が踏み込まれている（ＡＰ≠０）
条件Ａ４：ＡＭＴ５が変速中である
条件Ａ５：車速Ｖが停車寸前車速Ｖａ以下である
なお、開示条件には、上記の条件Ａ１～Ａ５に加えて、ドライバによって操作される図示しないシフトレバーがＤレンジにあること（条件Ａ６）、及び、電動車両１０に搭載された図示しないパーキングブレーキがオフであること（条件Ａ７）が含まれてもよい。

ここで、条件Ａ１の路面勾配θは、登坂路で正の値として検出され、降坂路で負の値として検出されるものとする。規定値θｘとしては、例えば、ＡＭＴ５が最高ギア段である場合にアクセルペダル２１が踏み込まれても登坂路を登り切れないような勾配の値（例えば５［％］）に設定される。また、停車寸前車速Ｖａは、電動車両１０が停止する寸前の車速であって、例えば、１［ｋｍ／ｈ］が設定される。

制御装置１は、上記の開始条件の全てが成立した場合に、再加速補助制御を実施して、制動機７を強制的に作動させる（ヒルホルダオン）。このような制動機７の強制作動は、登坂路でブレーキペダル２２の踏み込みが解除された後も制動機７を作動させ続ける、いわゆる坂道発進補助装置のヒルホルダ機能と同様である。ただし、一般的なヒルホルダ機能は、登坂路での停車中に、踏み込まれていたブレーキペダル２２が開放された後に制動機７を作動させ続けるのに対し、制御装置１は、登坂路での走行中に、ブレーキペダル２２が何ら踏み込まれていなくても制動機７を作動させる点で異なる。

本実施形態の制御装置１は、制動機７から駆動輪６に与えられる制動力Ｆが所定制動力Ｆｄに至るまで徐々に（例えば、１［ｓ］程度の時間をかけて）大きくなるように制動機７を制御する。ここで、所定制動力Ｆｄとは、登坂路上で電動車両１０を停止させることが可能な制動力であって、路面勾配θや車両重量に基づいて算出される可変値である。

また、本実施形態の制御装置１は、再加速補助制御の実施中に電動車両１０の大きな後退が検知された場合には、直ちに制動機７の制動力Ｆを増大させる。制御装置１は、例えば、車速Ｖが所定の後退車速Ｖｂ以下であると判定した場合には、制動力Ｆを所定制動力Ｆｄまで一足飛びに引き上げる。ここで、所定の後退車速Ｖｂとは、電動車両１０の大きな後退を示す速度であって、例えば、－２［ｋｍ／ｈ］が設定される。

上述の再加速補助制御は、所定の解除条件が成立した場合に終了し、制御装置１は、制動機７の作動を解除（ヒルホルダオフ）する。この解除条件には、少なくとも、ＡＭＴ５の変速が完了しており電動モータ２から駆動輪６へと動力が伝達可能な状態であることが含まれる。また、解除条件には、電動モータ２の駆動トルクが規定値以上であること，シフトレバーがＤレンジにあること，パーキングブレーキがオフであること等が、必要条件として含まれてもよい。また、解除条件には、電動車両１０の電源がオフされたことが十分条件として含まれてもよい。

［３．制御構成］
制御装置１は、再加速補助制御を実施するための要素として、判定部１Ａ及び制御部１Ｂを備えている。ここでは、判定部１Ａ及び制御部１Ｂがいずれもソフトウェアで実現されるものとする。ただし、判定部１Ａ及び制御部１Ｂは、ハードウェア（電子回路）で実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアとが併用されて実現されてもよい。

判定部１Ａは、上記の開始条件の成否を判定する。具体的にいえば、判定部１Ａは、勾配センサ１２で検出された路面勾配θに基づいて条件Ａ１の成否を判定し、ブレーキセンサ１４で検出されたブレーキペダル２２の踏み込み有無に基づいて条件Ａ２の成否を判定し、アクセル開度センサ１３で検出されたアクセル開度ＡＰに基づいて条件Ａ３の成否を判定する。また、判定部１Ａは、ＡＭＴ５から伝達された変速中であるか否かの情報に基づいて条件Ａ４の成否を判定し、速度センサ１１で検出された車速Ｖに基づいて条件Ａ５の成否を判定する。なお、開始条件に上述の条件Ａ６及びＡ７が含まれる場合には、判定部１Ａは、シフトレバーの位置情報に基づいて条件Ａ６の成否を判定し、パーキングブレーキの作動状態に基づいて条件Ａ７の成否を判定してもよい。

制御部１Ｂは、判定部１Ａにより上記の開始条件が成立すると判定された場合に制動機７を作動させて（ヒルホルダオン）、上述の再加速補助制御を実施する。具体的には、制御部１Ｂは、制動機７の制動力Ｆが所定制動力Ｆｄに至るまで徐々に大きくなるように制動機７を制御する。再加速補助制御実施中において、制御部１Ｂは、速度センサ１１で検出された車速Ｖが後退車速Ｖｂ以下であると判定した場合には、制動力Ｆが所定制動力Ｆｄとなるように制動機７を制御する。また、制御部１Ｂは、上記の解除条件が成立した場合に、制動機７の作動を解除（ヒルホルダオフ）する。

［４．フローチャート］
図２は、再加速補助制御の手順を例示したフローチャートである。図２のフローは、制御装置１において実施される。

図２に示すように、制御装置１では、まず開始条件である条件Ａ１～Ａ７の成否が判定される（ステップＳ１～Ｓ７）。ここでは、条件Ａ１～Ａ７の成否が順に判定される例を示す。ただし、条件Ａ１～Ａ７の成否の判定順は特に限定されない。ステップＳ１～Ｓ７のいずれかでＮＯルートに進んだ場合は、条件Ａ１～Ａ７の少なくとも一つが成立しないこととなるため、再加速補助制御が行われることなく、フローをリターンする。

一方、ステップＳ１～Ｓ７で条件Ａ１～Ａ７がそれぞれ成立していると判定された場合は、ステップＳ８に進み、再加速補助制御が開始されて、制御部１Ｂにより制動機７が強制的に作動させられる（ヒルホルダオン）。その後は、ステップＳ９で所定の解除条件が成立したと判定されるまで、制動機７が作動した状態に保持される。そして、ステップＳ９で所定の解除条件が成立したと判定されたら、ステップＳ１０で制動機７の作動が解除されて（ヒルホルダオフ）、フローをリターンする。

［５．タイムチャート］
図３は、電動車両１０が規定値θｘ以上の登坂走行中（すなわち、条件Ａ１が成立時）の再加速補助制御を例示するタイムチャートである。図３のタイムチャートでは、アクセルペダル２１が、時刻ｔ０から時刻ｔ１までの間に踏み込まれ（ＡＰ＝１００［％］）、時刻ｔ１でオフにされた（ＡＰ＝０［％］）後、時刻ｔ３で再度踏み込まれる（ＡＰ＝１００［％］）ものとする。

また、ＡＭＴ５のギア段は、時刻ｔ０から時刻ｔ２までの間でＨｉ段が設定されており、時刻ｔ２から時刻ｔ５までの間で発進段へのシフトダウン、具体的には、Ｈｉ段からニュートラル［Ｎ］状態までのギア抜きと、ニュートラル［Ｎ］状態からＬｏ段までのギア入れが行われるものとする。なお、図３のタイムチャートにおいて、ブレーキペダル２２は、常にＢＰＯＦＦの状態であるものとし、シフトレバーはＤレンジにあり、パーキングブレーキはオフである（すなわち、条件Ａ２，Ａ６及びＡ７が成立している）ものする。

図３のタイムチャートでは、時刻ｔ１にアクセルペダル２１の踏み込みがなくなったことに伴って、車速Ｖが徐々に低下する。これに伴って、時刻ｔ２にＡＭＴ５の変速が開始される。時刻ｔ２から時刻ｔ５までの変速中（すなわち、条件Ａ４の成立中）、ＡＭＴ５ではトルク抜けが生じることから、時刻ｔ３でアクセルペダル２１が再度踏み込まれても（すなわち、条件Ａ３が成立しても）、電動車両１０は加速できず、車速Ｖは、時刻ｔ４で停車寸前車速Ｖａ以下となる（すなわち、条件Ａ５が成立する）。このとき、再加速補助制御が実施されない場合には、図３に破線で示すように、変速が完了する時刻ｔ５まで車速Ｖが低下し続けることから、ずり下がり（車速Ｖの０［ｋｍ／ｈ］未満への低下）が生じうる。

制御装置１は、時刻ｔ４で開始条件の全てが成立することとなるため、制動機７（Hill Holder）を作動させて再加速補助制御を実施する。これにより、図３に実線で示すように、車速Ｖの０［ｋｍ／ｈ］未満への低下が防止される。すなわち、電動車両１０のずり下がりが防止される。また、制動機７の制動力Ｆは、時刻ｔ４から徐々に増大させられるため、電動車両１０の急停止が防止される。その後、時刻ｔ５にＡＭＴ５のシフトダウンが完了して、時刻ｔ６に所定の解除条件が成立すると、制動機７の作動が解除される。この結果、制動機７の制動力Ｆが０となる。そして、Ｌｏ段に切り替えられたＡＭＴ５により駆動トルクが確保されるため、車速Ｖが上昇し始める。

図４は、図３のタイムチャートと同様に、電動車両１０が規定値θｘ以上の登坂走行中（すなわち、条件Ａ１が成立時）の再加速補助制御を例示するタイムチャートである。図４のタイムチャートでは、図３のタイムチャートよりも電動車両１０が急な勾配を走行中であるものとする。図４のタイムチャートでは、図３のタイムチャートと同様に、再加速補助制御を実施する場合の車速Ｖを実線で示し、再加速補助制御を実施しない場合の車速Ｖを破線で示す。

図４のタイムチャートでは、時刻ｔ１１にアクセルペダル２１がオフにされた後、時刻ｔ１２にシフトダウンが開始されて（すなわち、条件Ａ４が成立して）、時刻ｔ１３でアクセルペダル２１が再度踏み込まれて（すなわち、条件Ａ３が成立して）、時刻ｔ１５に変速が完了するものとする。なお、図３のタイムチャートと同様に、ブレーキペダル２２は、常にＢＰＯＦＦの状態であるものとし、シフトレバーはＤレンジにあり、パーキングブレーキはオフである（すなわち、条件Ａ２，Ａ６及びＡ７が成立している）ものする。

車速Ｖは、時刻ｔ１３に停車寸前車速Ｖａ以下となる（すなわち、条件Ａ５が成立する）ものとする。制御装置１は、時刻ｔ１３に開始条件の全てが成立することとなるため、制動機７（Hill Holder）を作動させて制動機７の制動力Ｆを徐々に増大させるが、勾配が大きいため車速Ｖはさらに低下し続けて時刻ｔ１４に後退車速Ｖｂ以下となる。このため、制御装置１は、時刻ｔ１４に制動力Ｆを所定制動力Ｆｄまで引き上げる。これにより、車速Ｖが０となり、以降の電動車両１０のずり下がりが防止される。その後、時刻ｔ１５にＡＭＴ５の変速が完了して、時刻ｔ１６に所定の解除条件が成立すると、制動機７の作動が解除されて、車速Ｖが上昇し始める。

［６．効果］
制御装置１によれば、上記の条件Ａ１～Ａ５を含む開始条件が成立している場合に、制動機７が強制的に作動させられるため、ブレーキペダル２２が操作されていない登坂走行中であっても電動車両１０のずり下がりを抑制できる。また、制動機７の作動状態は少なくともＡＭＴ５の変速が完了するまで維持されるため、たとえＡＭＴ５のシフトダウンに時間がかかったとしても、電動車両１０のずり下がりを抑制できる。よって、制御装置１によれば、ＡＭＴ５のトルク抜けによるずり下がりの懸念無く電動車両１０を走行（再加速）させることができる。

また、ＡＭＴ５はトルクコンバータ付きの自動変速機や無段変速機と比べて安価であるため、ＡＭＴ５を搭載した電動車両１０によれば、コスト削減を図れるとともに、変速機を搭載しない電動車両と比べて電動モータ２の小型化も図れる。よって、電動車両１０において省電費を実現できるとともに搭載性を高められる。

再加速補助制御実施中、制動機７は制動力Ｆが所定制動力Ｆｄに至るまで徐々に増大するように制御される。これにより、電動車両１０の急停止が防止されるため、再加速補助制御実施中のドライバフィーリングの悪化を抑制することができる。

また、再加速補助制御実施中、制御装置１は、車速Ｖが所定の後退車速Ｖｂ以下であると判定した場合に、直ちに制動機７の制動力Ｆを増大させる。これにより、以降の電動車両１０のずり下がりが防止されるため、ずり下がりの懸念無く電動車両１０を走行させることができる。

［７．変形例］
上記の制御装置１の制御構成は一例である。開始条件には、少なくとも条件Ａ１～Ａ５が含まれていればよく、条件Ａ１～Ａ７以外の条件が含まれていてもよい。制御装置１は、所定制動力Ｆｄに代えて、制動機７により発生させられる最大（ＭＡＸ）の制動力まで制動機７の制動力Ｆを増大させる構成であってもよい。また、制御装置１は、制動機７を作動させた後、制動力Ｆを徐々に増大させなくてもよく、電動車両１０の大きな後退が検出される前に制動力Ｆを所定制動力Ｆｄまで引き上げてもよい。
上記の電動車両１０の構成も一例である。車両は、電動車両１０に限らず、エンジンを備えた車両（エンジン車，ハイブリッド車）であってもよい。また、ＡＭＴ５は、三速以上のギア段を有していてもよい。

１ 制御装置
１Ａ 判定部
１Ｂ 制御部
５ ＡＭＴ（機械式自動変速機）
７ 制動機
１０ 電動車両（車両）
２１ アクセルペダル
２２ ブレーキペダル
ＡＰ アクセル開度
Ｖ 車速
Ｖａ 停車寸前車速
θ 路面勾配
θｘ 規定値

Claims (1)

1. 機械式自動変速機及び制動機を搭載した車両の制御装置であって、
   ブレーキペダルが操作されることなく前記車両が規定値以上の路面勾配を走行している場合において、アクセルペダルの踏み込みが有り、前記機械式自動変速機の変速中であり、且つ、車速が前記車両が停止する寸前の所定の停車寸前車速以下であることを含む開始条件の成否を判定する判定部と、
   前記判定部で前記開始条件が成立していると判定された場合に、前記機械式自動変速機の変速が完了するまで前記制動機を作動させる制御部と、を備える
   ことを特徴とする制御装置。

Images