JP6098401B2 - 車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車輪を回り止めした状態（パーキング状態）にする電動式のパーキングロック機構を備えた車両の制御装置に関する発明である。

例えば、特許文献１（特表２００４−５１３３０７号公報）に記載されているように、自動変速機のシフト位置をパーキング位置に切り換えたときに車輪の回転を阻止したパーキング状態にするパーキングロック機構を備えたシステムにおいて、電力供給が遮断されたときに自動的にエネルギ蓄え器（例えばバネ）でパーキングロック機構を駆動してパーキング状態に切り換えるようにしたものがある。

特表２００４−５１３３０７号公報

一般に、内燃機関を搭載した車両では、万一、何等かの理由（例えばバッテリの端子から電源ラインが外れた等）でバッテリからの電力供給が遮断された状態になった場合でも、内燃機関の動力で駆動される発電機（オルタネータ）から電力供給することができる。

しかし、上記特許文献１の技術では、電力供給が遮断されたときにエネルギ蓄え器でパーキングロック機構を駆動してパーキング状態に切り換えるようにしている。このため、バッテリ電力遮断状態（バッテリからの電力供給が遮断された状態）になった場合には、電力供給が完全に遮断されたとき（つまりバッテリからの電力供給が遮断され且つ内燃機関が停止して発電機からの電力供給も停止されたとき）に、エネルギ蓄え器でパーキングロック機構を駆動してパーキング状態に切り換えることになる。この場合、電力供給が完全に遮断されて制御回路が機能しなくなった状態（パーキングロック機構の動作を確認できない状態）でパーキング状態に切り換えるため、バッテリ電力遮断状態になった場合のパーキングロック機構の動作の信頼性を十分に確保できない可能性がある。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、バッテリ電力遮断状態になった場合のパーキングロック機構の動作の信頼性を向上させることができる車両の制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、車両の動力源である内燃機関（５４）と、車輪を回り止めした状態であるパーキング状態にする電動式のパーキングロック機構（１１）と、車両の電装品に電力を供給するバッテリ（５０）と、内燃機関（５４）の動力で駆動される発電機（５５）とを備えた車両の制御装置であって、内燃機関（５４）の運転中にバッテリ（５０）からの電力供給が遮断された状態であるバッテリ電力遮断状態であるか否かを判定する判定手段（４１）と、バッテリ電力遮断状態であると判定され且つ内燃機関（５４）の停止要求が発生した場合に、内燃機関（５４）の停止前にパーキングロック機構（１１）を駆動してパーキング状態に切り換える制御手段（４１）と、を備え、パーキング状態への切り替えが成功したか否かを判断する車両の制御装置を提供する。

この構成では、内燃機関の運転中にバッテリ電力遮断状態（バッテリからの電力供給が遮断された状態）であるか否かを判定し、バッテリ電力遮断状態であると判定され且つ内燃機関の停止要求が発生した場合に、内燃機関の停止前にパーキングロック機構を駆動してパーキング状態に切り換える。このようにすれば、バッテリ電力遮断状態になった場合でも、内燃機関の停止前で発電機からの電力供給により制御回路が正常に機能する期間に、パーキングロック機構を駆動して確実にパーキング状態に切り換えることができる。これにより、バッテリ電力遮断状態になった場合のパーキングロック機構の動作の信頼性を向上させることができる。

図１は本発明の実施例１におけるレンジ切換装置の斜視図である。 図２はレンジ切換装置の制御システム全体の構成を概略的に示す図である。 図３は実施例１の電力供給システムの概略構成を示す図である。 図４は電流センサの出力の挙動を示すタイムチャートである。 図５はパーキングロック制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 図６は実施例２の電力供給システムの概略構成を示す図である。 図７は電圧センサの出力の挙動を示すタイムチャートである。

以下、本発明を実施するための形態を具体化した幾つかの実施例を説明する。

本発明の実施例１を図１乃至図５に基づいて説明する。
まず、図１及び図２に基づいてレンジ切換装置の構成を説明する。
図１に示すように、レンジ切換機構１１は、自動変速機２７（図２参照）のシフトレンジをＰレンジ（パーキングレンジ）とＲレンジ（リバースレンジ）とＮレンジ（ニュートラルレンジ）とＤレンジ（ドライブレンジ）との間で切り換える４ポジション式のレンジ切換機構である。このレンジ切換機構１１の駆動源となるモータ１２は、例えばスイッチトリラクタンスモータにより構成されている。このモータ１２は、減速機構２６（図２参照）が内蔵され、その出力軸１２ａ（図２参照）の回転位置を検出する出力軸センサ１０（図２参照）が設けられている。このモータ１２の出力軸１２ａには、マニュアルシャフト１３が接続され、このマニュアルシャフト１３に、ディテントレバー１５が固定されている。

ディテントレバー１５には、ディテントレバー１５の回転に応じて直線運動するマニュアルバルブ（図示せず）が接続され、このマニュアルバルブによって自動変速機２７の内部の油圧回路（図示せず）を切り換えることで、シフトレンジを切り換えるようになっている。

また、ディテントレバー１５にはＬ字形のパーキングロッド１８が固定され、このパーキングロッド１８の先端部に設けられた円錐体１９がロックレバー２１に当接している。このロックレバー２１は、円錐体１９の位置に応じて軸２２を中心にして上下動してパーキングギヤ２０をロック／ロック解除するようになっている。パーキングギヤ２０は、自動変速機２７の出力軸に設けられ、このパーキングギヤ２０がロックレバー２１によってロックされると、車両の駆動輪（車輪）が回り止めされた状態（パーキング状態）に保持される。

一方、ディテントレバー１５をＰ、Ｒ、Ｎ、Ｄの各レンジに保持するためのディテントバネ２３が支持ベース１７に固定され、ディテントレバー１５には、Ｐ、Ｒ、Ｎ、Ｄの各レンジ保持凹部２４が形成され、ディテントバネ２３の先端に設けられた係合部２３ａがディテントレバー１５の各レンジ保持凹部２４に嵌まり込んだときに、ディテントレバー１５が各レンジの位置に保持されるようになっている。これらディテントレバー１５とディテントバネ２３とからディテントレバー１５の回転位置を各レンジの位置に係合保持する（つまりレンジ切換機構１１を各レンジの位置に保持する）ためのディテント機構１４（節度機構）が構成されている。

Ｐレンジでは、パーキングロッド１８がロックレバー２１に接近する方向に移動して、円錐体１９の太い部分がロックレバー２１を押し上げてロックレバー２１の凸部２１ａがパーキングギヤ２０に嵌まり込んでパーキングギヤ２０をロックした状態となり、それによって、自動変速機２７の出力軸（駆動輪）がロックされた状態（パーキング状態）に保持される。つまり、レンジ切換機構１１は、Ｐレンジに切り換えるように駆動されたときに、パーキング状態に切り換えるパーキングロック機構として機能するように構成されている。

一方、Ｐレンジ以外のレンジでは、パーキングロッド１８がロックレバー２１から離れる方向に移動して、円錐体１９の太い部分がロックレバー２１から抜け出てロックレバー２１が下降し、それによって、ロックレバー２１の凸部２１ａがパーキングギヤ２０から外れてパーキングギヤ２０のロックが解除され、自動変速機２７の出力軸が回転可能な状態（走行可能な状態）に保持される。

尚、前述した出力軸センサ１０は、モータ１２の減速機構２６の出力軸１２ａの回転角度に応じた電圧を出力する回転センサ（例えばポテンショメータ）によって構成され、その出力電圧によって実際のシフトレンジが、Ｐレンジ、Ｒレンジ、Ｎレンジ、Ｄレンジのいずれであるかを確認できるようになっている。また、出力軸センサ１０が無い場合においても、後述するエンコーダ４６によって実際のシフトレンジが、Ｐレンジ、Ｒレンジ、Ｎレンジ、Ｄレンジのいずれであるかを確認できるようになっている。

図２に示すように、モータ１２には、ロータの回転角（回転位置）を検出するためのエンコーダ４６が設けられている。このエンコーダ４６は、例えば磁気式のロータリエンコーダにより構成されており、モータ１２のロータの回転に同期して所定角度毎にＡ相、Ｂ相のパルス信号をレンジ切換制御装置４２に出力するように構成されている。レンジ切換制御装置４２のマイコン４１は、エンコーダ４６から出力されるＡ相信号とＢ相信号の立ち上がり／立ち下がりの両方のエッジをカウントして、そのカウント値（以下「エンコーダカウント値」という）に応じてモータドライバ３７によってモータ１２の通電相を所定の順序で切り換えることでモータ１２を回転駆動する。尚、モータ１２の３相（Ｕ，Ｖ，Ｗ相）の巻線とモータドライバ３７の組み合わせを２系統設けて、一方の系統が故障しても、他方の系統でモータ１２を回転駆動できるようにしても良い。

モータ１２の回転中は、Ａ相信号とＢ相信号の発生順序によってモータ１２の回転方向を判定し、正回転（Ｐレンジ→Ｄレンジの回転方向）ではエンコーダカウント値をカウントアップし、逆回転（Ｄレンジ→Ｐレンジの回転方向）ではエンコーダカウント値をカウントダウンする。これにより、モータ１２が正回転／逆回転のいずれの方向に回転しても、エンコーダカウント値とモータ１２の回転角との対応関係が維持されるため、正回転／逆回転のいずれの回転方向でも、エンコーダカウント値によってモータ１２の回転位置を検出して、その回転位置に対応した相の巻線に通電してモータ１２を回転駆動できるようになっている。

レンジ切換制御装置４２には、シフトスイッチ４４で検出したシフトレバー操作位置の信号が入力される。これにより、レンジ切換制御装置４２のマイコン４１は、運転者のシフトレバー操作等に応じて目標レンジを切り換え、その目標レンジに応じてモータ１２を駆動してシフトレンジを切り換え、切り換え後の実際のシフトレンジをインストルメントパネル（図示せず）に設けられたレンジ表示部４５に表示する。

図３に示すように、車両に搭載されたバッテリ５０のプラス端子には、電源ライン５１が接続され、この電源ライン５１に、レンジ切換制御装置４２等の車両の電装品が接続されている。これにより、バッテリ５０からレンジ切換制御装置４２等の車両の電装品に電力を供給できるようになっている。バッテリ５０のマイナス端子に接続されたアースライン５２には、バッテリ５０に流れる電流を検出する電流センサ５３が接続されている。また、車両の動力源であるエンジン５４（内燃機関）又はその近傍には、エンジン５４の動力で駆動されるオルタネータ５５（発電機）が設けられ、このオルタネータ５５が電源ライン５１に接続されている。これにより、万一、何等かの理由（例えばバッテリ５０のプラス端子から電源ライン５１が外れた等）でバッテリ５０からの電力供給が遮断された状態になった場合でも、エンジン５４の動力で駆動されるオルタネータ５５から電力供給することができる。

本実施例１では、レンジ切換制御装置４２のマイコン４１により後述する図５のパーキングロック制御ルーチンを実行することで、エンジン５４の運転中に電流センサ５３の出力に基づいてバッテリ電力遮断状態（バッテリ５０からの電力供給が遮断された状態）であるか否かを判定し、バッテリ電力遮断状態であると判定され且つエンジン５４の停止要求が発生した場合に、エンジン５４の停止前にレンジ切換制御装置４２によりレンジ切換機構１１（パーキングロック機構）を駆動してパーキング状態に切り換えるようにしている。

これにより、バッテリ電力遮断状態になった場合でも、エンジン５４の停止前でオルタネータ５５からの電力供給によりレンジ切換制御装置４２のマイコン４１が正常に機能する期間に、レンジ切換機構１１（パーキングロック機構）を駆動して確実にパーキング状態に切り換えることができる。

図４に示すように、本発明者の試験結果によれば、電流センサ５３の出力（電流検出値）は、バッテリ５０の状態やシステム構成等の影響で周期的に変動する傾向があるが、バッテリ電力遮断状態になると、電流センサ５３の出力の変動幅（例えばピーク値とボトム値との差）が変化する（例えばバッテリ電力遮断状態になる前に比べて小さくなる）ことが判明した。

このような特性を考慮に入れて、本実施例１では、電流センサ５３の出力の所定期間内の変動幅（例えば所定時間前から現在までの期間内のピーク値とボトム値との差）が所定の判定値以下であるか否かによって、バッテリ電力遮断状態であるか否かを判定するようにしている。

以下、レンジ切換制御装置４２のマイコン４１が実行する図５のパーキングロック制御ルーチンの処理内容を説明する。
図５に示すパーキングロック制御ルーチンは、エンジン５４の運転中にレンジ切換制御装置４２のマイコン４１により所定周期で繰り返し実行され、特許請求の範囲でいう制御手段としての役割を果たす。

本ルーチンが起動されると、まず、ステップ１０１で、電流センサ５３の出力の所定期間内の変動幅（例えば所定時間前から現在までの期間内のピーク値とボトム値との差）が所定の判定値以下であるか否かによって、バッテリ電力遮断状態（バッテリ５０からの電力供給が遮断された状態）であるか否かを判定する。このステップ１０１の処理が特許請求の範囲でいう判定手段としての役割を果たす。

この後、ステップ１０２に進み、エンジン５４の停止要求が発生したか否かを、例えば、ＩＧスイッチ（イグニッションスイッチ）がオフされたか否か、アイドルストップ制御よるアイドルストップ要求が発生したか否か等によって判定する。
このステップ１０２で、エンジン５４の停止要求が発生していないと判定された場合には、ステップ１０３以降の処理を実行することなく、本ルーチンを終了する。

その後、上記ステップ１０２で、エンジン５４の停止要求が発生したと判定された場合には、ステップ１０３に進み、上記ステップ１０１の判定結果に基づいてバッテリ電力遮断状態であるか否かを判定する。

このステップ１０３で、バッテリ電力遮断状態ではないと判定された場合には、ステップ１０８に進み、エンジン５４を停止する。この際、例えば、エンジン５４を制御するエンジンＥＣＵ（図示せず）にエンジン停止指令を出力してエンジンＥＣＵによりエンジン５４を停止する。

一方、上記ステップ１０２でエンジン５４の停止要求が発生したと判定され、且つ、上記ステップ１０３でバッテリ電力遮断状態であると判定された場合には、ステップ１０４に進み、モータ１２でレンジ切換機構１１（パーキングロック機構）を駆動してＰレンジに切り換えることでパーキング状態に切り換える。

この後、ステップ１０５に進み、出力軸センサ１０の出力又はエンコーダカウント値に基づいてＰレンジへの切り換え（パーキング状態への切り換え）が成功したか否か（つまり正常にパーキング状態に切り換わったか否か）を判定する。
このステップ１０５で、Ｐレンジへの切り換え（パーキング状態への切り換え）が成功したと判定された場合には、ステップ１０８に進み、エンジン５４を停止する。

一方、上記ステップ１０５で、Ｐレンジへの切り換え（パーキング状態への切り換え）が成功していないと判定された場合には、ステップ１０６に進み、運転席のインストルメントパネルに設けられた警告ランプ（図示せず）の点灯又は点滅、警告表示部（図示せず）の警告表示、警告音又は音声等のうちの少なくとも一つによって、パーキングブレーキをオン状態（車輪の回転を阻止する状態）にするように運転者に警告する。尚、電動式のパーキングブレーキを備えたシステムの場合には、自動的にパーキングブレーキをオン状態にするようにしても良い。

この後、ステップ１０７に進み、パーキングブレーキがオン状態であるか否かを判定し、パーキングブレーキがオン状態ではないと判定された場合には、上記ステップ１０６に戻る。その後、パーキングブレーキがオン状態であると判定されたときに、ステップ１０８に進み、エンジン５４を停止する。

以上説明した本実施例１では、エンジン５４の運転中に電流センサ５３の出力に基づいてバッテリ電力遮断状態（バッテリ５０からの電力供給が遮断された状態）であるか否かを判定し、バッテリ電力遮断状態であると判定され且つエンジン５４の停止要求が発生した場合に、エンジン５４の停止前にレンジ切換制御装置４２によりレンジ切換機構１１（パーキングロック機構）を駆動してパーキング状態に切り換えるようにしている。これにより、バッテリ電力遮断状態になった場合でも、エンジン５４の停止前でオルタネータ５５からの電力供給によりレンジ切換制御装置４２のマイコン４１が正常に機能する期間に、レンジ切換機構１１（パーキングロック機構）を駆動して確実にパーキング状態に切り換えることができる。これにより、バッテリ電力遮断状態になった場合のレンジ切換機構１１（パーキングロック機構）の動作の信頼性を向上させることができる。

また、本実施例１では、バッテリ電力遮断状態になると、電流センサ５３の出力の変動幅が変化する（例えばバッテリ電力遮断状態になる前に比べて小さくなる）ことに着目して、電流センサ５３の出力の所定期間内の変動幅が所定の判定値以下であるか否かによってバッテリ電力遮断状態であるか否かを判定するようにしている。これにより、バッテリ電力遮断状態であるか否かを精度良く判定することができ、バッテリ電力遮断状態の検出精度を向上させることができる。

尚、電流センサ５３の出力に基づいてバッテリ電力遮断状態であるか否かを判定する方法は、適宜変更しても良く、例えば、電流センサ５３の出力の所定期間内の平均値が所定の判定値以下であるか否かによってバッテリ電力遮断状態であるか否かを判定するようにしても良い。

次に、図６及び図７を用いて本発明の実施例２を説明する。但し、前記実施例１と実質的に同一部分には同一符号を付して説明を省略又は簡略化し、主として前記実施例１と異なる部分について説明する。

本実施例２では、図６に示すように、レンジ切換制御装置４２に、電源ライン５１の電圧（電源ライン５１とアースライン５２との間の電圧）を検出する電圧センサ５６が設けられている。

図７に示すように、本発明者の試験結果によれば、電圧センサ５６の出力（電圧検出値）は、バッテリ５０の状態やシステム構成等の影響で周期的に変動する傾向があるが、バッテリ電力遮断状態になると、電圧センサ５６の出力の変動幅（例えばピーク値とボトム値との差）が変化する（例えばバッテリ電力遮断状態になる前に比べて大きくなる）ことが判明した。

このような特性を考慮に入れて、本実施例２では、電圧センサ５６の出力の所定期間内の変動幅（例えば所定時間前から現在までの期間内のピーク値とボトム値との差）が所定の判定値以上であるか否かによって、バッテリ電力遮断状態であるか否かを判定するようにしている。このようにしても、バッテリ電力遮断状態であるか否かを精度良く判定することができ、バッテリ電力遮断状態の検出精度を向上させることができる。

尚、電圧センサ５６の出力に基づいてバッテリ電力遮断状態であるか否かを判定する方法は、適宜変更しても良く、例えば、電圧センサ５６の出力の所定期間内の平均値が所定の判定値以下であるか否かによってバッテリ電力遮断状態であるか否かを判定するようにしても良い。

また、上記各実施例１，２では、電流センサ５３の出力と電圧センサ５６の出力のうちの一方のみに基づいてバッテリ電力遮断状態であるか否かを判定するようにしたが、これに限定されず、電流センサ５３の出力と電圧センサ５６の出力の両方に基づいてバッテリ電力遮断状態であるか否かを判定するようにしても良い。更に、バッテリ電力遮断状態であるか否かを判定する方法は、電流センサ５３の出力や電圧センサ５６の出力を用いる方法に限定されず、適宜変更しても良い。

また、上記各実施例１，２では、シフトレンジをＰレンジとＲレンジとＮレンジとＤレンジの四つのレンジ間で切り換えるレンジ切換機構１１を備えたシステムに本発明を適用したが、これに限定されず、例えば、シフトレンジをＰレンジとＮｏｔＰレンジの二つのレンジ間で切り換えるレンジ切換機構を備えたシステムに本発明を適用しても良い。或は、シフトレンジを三つのレンジ間又は五つ以上のレンジ間で切り換えるレンジ切換機構を備えたシステムに本発明を適用しても良い。

また、上記各実施例１，２では、電動式のレンジ切換機構１１がパーキングロック機構として機能するシステムに本発明を適用したが、これに限定されず、例えば、レンジ切換機構とは別に電動式のパーキングロック機構を設けたシステムに本発明を適用しても良い。

１１…レンジ切換機構（パーキングロック機構）、２７…自動変速機、４１…マイコン（制御手段，判定手段）、４２…レンジ切換制御装置、５０…バッテリ、５３…電流センサ、５４…エンジン（内燃機関）、５５…オルタネータ（発電機）、５６…電圧センサ

Claims (5)

1. 車両の動力源である内燃機関（５４）と、車輪を回り止めした状態であるパーキング状態にする電動式のパーキングロック機構（１１）と、前記車両の電装品に電力を供給するバッテリ（５０）と、前記内燃機関（５４）の動力で駆動される発電機（５５）とを備えた車両の制御装置において、
   前記内燃機関（５４）の運転中に前記バッテリ（５０）からの電力供給が遮断された状態であるバッテリ電力遮断状態であるか否かを判定する判定手段（４１）と、
   前記バッテリ電力遮断状態であると判定され且つ前記内燃機関（５４）の停止要求が発生した場合に、前記内燃機関（５４）の停止前に前記パーキングロック機構（１１）を駆動して前記パーキング状態に切り換える制御手段（４１）と、を備え、
   前記パーキング状態への切り替えが成功したか否かを判断することを特徴とする車両の制御装置。
2. 前記パーキング状態への切り替えが成功したと判断すると、前記エンジンを停止することを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。
3. 前記パーキング状態への切り替えが成功していないと判断すると、パーキングブレーキをオン状態とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両の制御装置。
4. 前記パーキング状態への切り替えが成功していないと判断すると、パーキングブレーキをオン状態とするように運転者に警告することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両の制御装置。
5. 前記警告の後、前記パーキングブレーキがオン状態となっていない場合、運転者に再度警告することを特徴とする請求項４に記載の制御装置。

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