JP7326773B2 - 車両制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、車両制御装置に関する。

ハイブリッド車、プラグインハイブリッド車、電気自動車等の車両においては、例えば特許文献１に示すように、前輪１１の駆動軸１３にモータジェネレータ１５を併設し、このモータジェネレータ１５の回転駆動力を、変速比が一定の歯車対１４を介して駆動軸１３に伝達している（特許文献１の段落００２０、図１等参照）。この場合、モータのトルク効率を高めるために、車軸とモータのモータ軸との間に、両者の回転数を変えるための変速機が設けられることがある。この変速機として、例えば、高速ギアと低速ギアから構成される２段変速機が用いられる。この２段変速機は、低速ギア位置と高速ギア位置との間で移動可能な可動ギアを備えており、ギア同士の噛み合いによって変速動作が行なわれる。

この変速機は、車速に対応して可動ギアが低速ギア位置と高速ギア位置の間で移動し、停車時には次の加速に備えて低速ギア位置に戻される。ところが、何らかの理由で、可動ギアが高速ギア位置のまま停車したり、可動ギアの位置情報が失われて、可動ギアが低速ギア位置と高速ギア位置の間のどの位置にあるのか不明になったりすると、車両をスムーズに発進させることができなくなる。そこで、このような場合は、例えば、可動ギアをその可動範囲内で移動させて、その初期位置についての情報を回復するための学習が必要となる。

この初期位置の学習は、特許文献２に示すように、例えば、可動ギア（スリーブ２４等）をいずれのギアとも噛み合っていないニュートラル位置から、ギア同士が噛み合う同期開始位置まで移動させ、シフトストロークセンサ９３のセンサ値変化量が所定の閾値以下になったときに、ギア同士が噛み合った同期開始位置であると判断することによって行なうことができる（特許文献２の段落００６１、図１０等参照）。

特開２００９－７７５５６号公報 特開２０１７－３１１４号公報

この学習に際しては、可動ギアをその可動範囲において移動させる際に、この可動ギアと低速ギア又は高速ギアが噛み合うことなく当接する、いわゆるギアブロックが発生することがある。このギアブロックが生じると、初期位置の学習をスムーズに行うことができない。また、可動ギアが低速ギア又は高速ギアのいずれとも噛み合っていないにも関わらず、可動ギアの移動停止に伴って初期位置を誤判断することがある。

そこで、この発明は、変速機の可動ギアの初期位置の学習をスムーズかつ正確に行うことを課題とする。

上記の課題を解決するために、この発明においては、車両の車輪を駆動するモータと、前記車輪と前記モータとの間に設けられ、該車輪の車軸と該モータのモータ軸との間で回転数を変える変速機と、前記変速機の変速動作を行うギアの初期位置を学習する学習部と、を備え、ドライバによる車両の起動操作に基づいて前記モータを駆動可能な高電圧モードとした後に、前記ギアの学習の必要有無を判断し、学習の必要がない場合、又は、学習の必要があり、かつ前記学習部による学習が完了した場合に、通常走行が可能な走行モードへ遷移する車両制御装置を構成した。

前記構成においては、前記学習部による学習中にフェイルが生じた際に、前記高電圧モードを終了する高電圧終了モードへ遷移するように構成することができる。

あるいは、前記学習部による学習中にフェイルが生じた際に、前記高電圧モードを暫定的に維持する高電圧維持モードへ遷移するように構成することもできる。

この場合、前記高電圧維持モードへの遷移後に、ドライバによる起動操作を一旦自動解除し、その後所定時間内に、ドライバによる車両の再起動操作がない場合に、前記高電圧維持モードを終了する高電圧終了モードへ遷移するように構成することができる。

さらにこの場合、ドライバによる前記再起動操作が行なわれた際に、前記学習部によって前記ギアの初期位置の再学習を行い、再学習が完了した場合に前記走行モードへ遷移する一方で、再学習中に所定回数を越えてフェイルが繰り返された際に、車両の走行性能を制限した上で走行可能とするリンプホームモードへ遷移するように構成することができる。

この発明では、ドライバによる車両の起動操作に基づいて、モータを駆動可能な高電圧モードとした後に、必要に応じてギアの初期位置を学習するようにしたので、学習の際にモータ軸を若干回転させることができる。このため、モータ軸の回転とともに高速ギア及び低速ギアを若干動かして、可動ギアと高速ギア又は低速ギアとの間のギアブロックを回避することにより、初期位置の学習をスムーズかつ正確に行うことができる。

この発明に係る車両制御装置が搭載された車両の一例（４輪駆動式のシリーズ式ハイブリッド車）を示す模式図である。 車両の走行準備のフローを示すフローチャートである。 初期位置の学習モード（第一例）のフローを示すフローチャートである。 初期位置の学習モード（第二例）のフローを示すフローチャートである。 図４に示すフローチャートの要部を示すフローチャートである。

この発明に係る車両制御装置が搭載された車両１０の一例を図１に示す。この車両１０は、前輪１１をフロントモータ１２で、後輪（車輪）１３をリアモータ１４（モータ）によってそれぞれ駆動する４輪駆動式のシリーズ式ハイブリッド車である。車両制御装置は、リアモータ１４と、後輪１３とリアモータ１４の間に設けられ、後輪１３の車軸とリアモータ１４のモータ軸との間で回転数を変速する変速機１５と、変速機１５の変速動作を行う可動ギア（ギア）の初期位置を学習する学習部１６と、を主要な構成要素としている。フロントモータ１２は、前輪１１の車軸に変速機を介さずに直結されている。

変速機１５は、低速ギアと高速ギアを有する２段変速機である。低速ギアは、車速が比較的低速で大きなトルクを必要とする走行状態（例えば、登坂時や低速からの全開加速時）に、高速ギアは、それほど大きなトルクを必要としない低速から高速までの広い車速域（例えば、街中や高速道路での通常走行時）にそれぞれ対応している。可動ギアは、低速ギア位置と高速ギア位置の間の可動範囲内で移動可能となっており、この可動ギアが低速ギア又は高速ギアと噛み合うことによって変速動作が行なわれる。

学習部１６は、可動ギアに対して、その可動範囲の全体に亘って移動させるための制御信号を送る。そして、この可動ギアの移動状態（例えば、可動ギアと低速ギア又は高速ギアが噛み合うことによって移動が停止したこと）を検出し、この検出結果から、可動ギアの初期位置（低速ギアとの噛み合い位置）を確定する。学習部１６は、図１に示すように、車両１０の制御を行なう電子制御ユニット１７の一部として構成してもよいし、独立部品として構成してもよい。

電子制御ユニット１７には、学習部１６の他、バッテリ電圧や残存容量等の状態を監視するバッテリマネジメントユニット１８、バッテリ１９とインバータ（図示せず）間等に設けられるコンタクタ、プリチャージコンタクタ（図示せず）の溶着等を監視するコンタクタ監視部２０、バッテリ１９に併設されたコンデンサ（図示せず）の電圧等を監視するコンデンサ監視部２１が設けられている。

可動ギアを移動して学習を行う際には、リアモータ１４を駆動して、そのモータ軸と連動する低速ギア及び高速ギアをわずかに回転させる。このようにすると、可動ギアと低速ギア及び高速ギアとをスムーズに噛み合わせることができ、変速機１５の可動ギアの初期位置の学習をスムーズかつ正確に行うことができる。

ジェネレータ２２は、エンジン２３の駆動力によって発電を行う。そして、その電力によって直接、又は、発電後に一旦バッテリ１９に蓄えられた電力によって、フロントモータ１２及びリアモータ１４が駆動される。

車両１０の走行準備を図２に示すフローチャートを用いて説明する。まず、ドライバによる車両システムの起動操作（ＲＥＡＤＹ ＯＮ操作）（ステップＳ１０）によって、高電圧開始モードを立ち上げる（ステップＳ１１）。この起動操作は、例えば、運転席近傍に設けられた起動ボタン（図示せず）をドライバが押す操作である。

高電圧開始モードの開始後、バッテリマネジメントユニット１８によるバッテリ電圧、残存容量等が充分であることの確認（ステップＳ１２）、コンタクタ監視部２０によるコンタクタ及びプリチャージコンタクタに溶着が生じていないことの確認（ステップＳ１３、Ｓ１４）、コンデンサ監視部２１によるコンデンサの電圧がバッテリ電圧相当となっていることの確認（ステップＳ１５）が行なわれる。これらの確認事項の全てに問題が無ければ（ステップＳ１２～Ｓ１５のＯＫ側）、車両１０の全体を制御する電子制御ユニット１７が準備完了状態（ＲＥＡＤＹ状態）となる（ステップＳ１６）。

電子制御ユニット１７の準備が完了すると、モータを駆動する高電圧を発生させることが可能となる。ここで、可動ギアの初期位置の学習を行う学習モードへ遷移し（ステップＳ１７）、必要に応じてリアモータ１４を駆動しつつ、可動ギアの初期位置の学習を行う。学習モードが完了したら、一連の処理フローを終了する（ステップＳ１８）。

その一方で、上記の確認項目のうち、一つでも満たさない項目があれば（ステップＳ１２～Ｓ１５のＮＧ側）、高電圧状態とすることができない。そこで、高電圧開始モードを終了する高電圧終了モードへ遷移し（ステップＳ１９）、一連の処理フローを終了する（ステップＳ１８）。

なお、図２に示したフローチャート中の確認項目は例示に過ぎず、高電圧の立ち上げのために必要な他の確認項目が追加されたり、図２に示した確認項目の一部が省略されたりすることがあり得る。また、各確認項目の順序は限定されず、順序の変更が可能な場合もある。

初期位置の学習モードの第一例を図３に示す。この学習モードにおいては、図２において電子制御ユニット１７を準備完了状態とした後に（ステップＳ１６）、まず、初期位置の学習が必要かどうかについて判断する（ステップＳ２０）。この学習が必要とされるのは、停車時に、次の加速に備えて低速ギア位置に戻されるべき可動ギアが、何らかの理由で高速ギア位置のままとなったり、可動ギアの位置情報が失われて、可動ギアが低速ギア位置と高速ギア位置の間のどの位置にあるのか不明になったりした場合等である。可動ギアの位置情報が、電子制御ユニット１７等に保存されているときは、初期位置の学習を行う必要はない。

初期位置の学習が不要と判断された場合は（ステップＳ２０のＮｏ側）、ドライバの操作によって車両１０の通常走行が可能な走行モードへ遷移し（ステップＳ２１）、一連の処理フローを抜ける（ステップＳ２２）。

その一方で、初期位置の学習が必要と判断された場合は（ステップＳ２０のＹｅｓ側）、初期位置の学習が開始される（ステップＳ２３）。初期位置の学習とは、例えば、可動ギアをその可動範囲の全体（２段変速機の場合、高速ギアとの噛み合い位置から低速ギアとの噛み合い位置まで）に亘って移動し、この可動ギアの移動状態（例えば、可動ギアと低速ギア又は高速ギアが噛み合うことによって、可動ギアの移動が停止したこと）を検出することによって、可動ギアの初期位置（低速ギアとの噛み合い位置）を確定する一連の工程である。

初期位置の学習開始後に、初期位置の学習が完了したかどうかについて判断される（ステップＳ２４）。初期位置の学習が完了した場合は（ステップＳ２４のＹｅｓ側）、ドライバの操作によって車両１０の通常走行が可能な走行モードへ遷移し（ステップＳ２１）、一連の処理フローを抜ける（ステップＳ２２）。

その一方で、初期位置の学習が完了していないと判断された場合は（ステップＳ２４のＮｏ側）、引き続いて、初期位置の学習中にフェイルが発生したかどうかについて判断される（ステップＳ２５）。このフェイルとは、例えば、可動ギアと低速ギア又は高速ギアがうまく噛み合わずに、可動ギアがその可動範囲の全体に亘って移動できなかった場合等がある。

初期位置の学習中にフェイルが発生していないと判断された場合は（ステップＳ２５のＮｏ側）、初期位置の学習が継続されて、学習の完了判断が行われる（ステップＳ２４）。その一方で、初期位置の学習中にフェイルが発生したと判断された場合は（ステップＳ２５のＹｅｓ側）、一旦立ち上げた高電圧を立ち下げる高電圧終了モードへ遷移し（ステップＳ２６）、一連の処理フローを抜ける（ステップＳ２２）。

初期位置の学習モードの第二例を図４に示す。この学習モードにおける基本的な処理フローは第一例（図３）に係る処理フローと共通するが（ステップＳ３０～Ｓ３５）、第一例では、初期位置の学習中にフェイルが発生したときに高電圧終了モードへ遷移したのに対し（ステップＳ２６）、第二例では、初期位置の学習中にフェイルが発生したときに高電圧状態を暫定的に維持する高電圧維持モードへ遷移し（ステップＳ３６）、引き続いてＡで示すステップ（ステップＳ３７）に移行する点で相違する。

このように、高電圧状態を維持することにより、ドライバが改めて車両システムの起動操作を行った際に、図２のフローチャートで示した確認項目（ステップＳ１２～Ｓ１５）を再度繰り返す必要がないため、迅速な再起動が可能となる。

このＡで示すステップ（ステップＳ３７）の具体的な内容を図５に示す。図４に示す処理フローにおいて高電圧維持モードとされた後に（ステップＳ３６）、ドライバに対し、フェイルが発生したこと等について警告が行われ、さらに所定時間（例えば１０秒）が経過した後に、自動的に車両システムの終了処理（ＲＥＡＤＹ ＯＦＦ処理）が行われる（ステップＳ４０）。ドライバの意思によって行われる通常の終了操作では、高電圧状態も同時に終了状態となるが、高電圧維持モードにおける終了処理では、高電圧状態はそのまま維持される。

この終了処理後、タイマによるタイムカウントが開始される（ステップＳ４１）。そして、ドライバによる車両システムの起動操作が行なわれたかどうかについて判断される（ステップＳ４２）。起動操作が行なわれていない場合は（ステップＳ４２のＮｏ側）、カウントされた時間Ｘと予め定めた所定時間α（例えば１０秒）との大小が比較される（ステップＳ４３）。

カウントされた時間Ｘが所定時間α以上のときは（ステップＳ４３のＹｅｓ側）、高電圧維持モードを終了する高電圧終了モードへ遷移し（ステップＳ４４）、一連の処理フローを終了する（ステップＳ３２）。その一方で、カウントされた時間Ｘが所定時間αよりも小さいときは（ステップＳ４３のＮｏ側）、引き続いて、ドライバによる車両システムの起動操作が行なわれたかどうかについて判断される（ステップＳ４２）。

その一方で、ドライバによって起動操作が行なわれた場合は（ステップＳ４２のＹｅｓ側）、図４に示したフローにおいてフェイル状態で終わった初期位置学習（ステップＳ３５のＹｅｓ側）の再学習が開始される（ステップＳ４５）。そして、初期位置の再学習開始後に、初期位置の学習が完了したかどうかについて判断される（ステップＳ４６）。

初期位置の学習が完了した場合は（ステップＳ４６のＹｅｓ側）、ドライバの操作によって車両１０の通常走行が可能な走行モードへ遷移し（ステップＳ４７）、一連の処理フローを抜ける（ステップＳ３２）。その一方で、初期位置の学習が完了していないと判断された場合は（ステップＳ４６のＮｏ側）、引き続いて、初期位置の学習中にフェイルが発生したかどうかについて判断される（ステップＳ４８）。初期位置の学習中にフェイルが発生していないと判断された場合は（ステップＳ４８のＮｏ側）、初期位置の学習が継続されて学習の完了判断が行われる（ステップＳ４６）。

その一方で、初期位置の学習中にフェイルが発生したと判断された場合は（ステップＳ４８のＹｅｓ側）、フェイル回数のカウントが開始される（ステップＳ４９）。そして、フェイル回数のカウント数Ｙと予め定めた所定回数β（例えば３回）との大小が比較される（ステップＳ５０）。

カウント数Ｙが所定回数β以上のときは（ステップＳ５０のＹｅｓ側）、車両１０の走行性能を制限（例えば、リアモータ１４の駆動を停止してフロントモータ１２のみを駆動して走行する等）した上で最低限の走行を可能とする、走行モードの一種であるリンプホームモードへ遷移した上で（ステップＳ５１）、一連の処理フローを抜ける（ステップＳ３２）。その一方で、カウント数Ｙが所定回数βよりも小さいときは（ステップＳ５０のＮｏ側）、高電圧維持モードを保持しつつ（ステップＳ５２）、ドライバへの警告と、所定時間経過後の車両システムの終了処理（ＲＥＡＤＹ ＯＦＦ処理）を行うステップに戻る（ステップＳ４０）。

なお、図２から図５で示した各処理フローは、車両の停車中に行なわれる。走行中に学習のために変速機のギアの噛み合い状態が変化するのを回避するためである。

上記において説明した車両制御装置の構成、処理フローのフローチャート等は、この発明を説明するための単なる例示に過ぎず、変速機１５の可動ギアの初期位置の学習をスムーズかつ正確に行う、というこの発明の課題を解決し得る限りにおいて、上記の構成要素、処理フロー等に適宜変更を加えることができる。

上記においては、後輪１３のみに変速機１５を設けた構成としたが、前輪１１のみに変速機１５を設けた構成とすることもできる。また、前後輪１１、１３の両方に変速機１５を設けた構成とできる可能性もある。また、変速機１５を２段変速機とする代わりに、より多段の変速機１５を採用することもできる。

また、上記においては、シリーズ式ハイブリッド車を例示して説明したが、この車両制御装置は、パラレル式ハイブリッド車、電気自動車、プラグインハイブリッド車等のように、モータのモータ軸と車軸との間に変速機１５を備えた車両１０に幅広く適用することができる。

１０ 車両
１１ 前輪
１２ フロントモータ
１３ 後輪（車輪）
１４ リアモータ（モータ）
１５ 変速機
１６ 学習部
１７ 電子制御ユニット
１８ バッテリマネジメントユニット
１９ バッテリ
２０ コンタクタ監視部
２１ コンデンサ監視部
２２ ジェネレータ
２３ エンジン

Claims (5)

1. 車両の車輪を駆動するモータと、
   前記車輪と前記モータとの間に設けられ、該車輪の車軸と該モータのモータ軸との間で回転数を変える変速機と、
   前記変速機の変速動作を行う可動ギアの移動可能な範囲における初期位置を学習する学習部と、
   を備え、ドライバによる車両の起動操作に基づいて前記モータを駆動可能な高電圧モードとした後に、前記ギアの学習の必要有無を判断し、学習の必要がない場合、又は、学習の必要があり、かつ前記学習部による学習が完了した場合に、通常走行が可能な走行モードへ遷移する車両制御装置。
2. 前記学習部による学習中にフェイルが生じた際に、前記高電圧モードを終了する高電圧終了モードへ遷移する
   請求項１に記載の車両制御装置。
3. 前記学習部による学習中にフェイルが生じた際に、前記高電圧モードを暫定的に維持する高電圧維持モードへ遷移する
   請求項１に記載の車両制御装置。
4. 前記高電圧維持モードへの遷移後に、ドライバによる起動操作を一旦自動解除し、その後所定時間内に、ドライバによる車両の再起動操作がない場合に、前記高電圧維持モードを終了する高電圧終了モードへ遷移する
   請求項３に記載の車両制御装置。
5. ドライバによる前記再起動操作が行なわれた際に、前記学習部によって前記ギアの初期位置の再学習を行い、再学習が完了した場合に前記走行モードへ遷移する一方で、再学習中に所定回数を越えてフェイルが繰り返された際に、車両の走行性能を制限した上で走行可能とするリンプホームモードへ遷移する
   請求項４に記載の車両制御装置。

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