JPWO2012111067A1

JPWO2012111067A1 - 車両の制御装置

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Publication number: JPWO2012111067A1
Application number: JP2012557678A
Authority: JP
Inventors: 啓司海田; 天野　正弥; 正弥天野; 干場　健; 健干場; 耕司鉾井; 崇彦平沢
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-02-14
Filing date: 2011-02-14
Publication date: 2014-07-03
Anticipated expiration: 2031-02-14
Also published as: US20130325275A1; WO2012111067A1; CN103348164A; CN103348164B; JP5692246B2; EP2677213A1; US8972130B2; EP2677213B1; EP2677213A4

Abstract

ＥＣＵ（８００）は、異常判定部（８１０）と、条件判定部（８２０）と、走行制御部（８３０）ととを含む。異常判定部（８１０）は、シフトポジションセンサからのシフト信号の組合せの異常（シフトパターン異常）の有無を判定する。条件判定部（８２０）は、シフトパターン異常と判定された後に、シフトパターンが駆動レンジの正常パターンに変化したという第１条件の成否、ブレーキオン状態で車両１が停止しているという第２条件の成否、アクセルオフ状態であるという第３条件の成否を判定する。走行制御部（８３０）は、シフトパターン異常と判定された場合、車両の駆動力の発生を停止するとともに、駆動レンジへの切替を禁止する。走行制御部（８３０）は、シフトパターン異常と判定された後に、条件判定部（８２０）が上述した第１〜第３条件が成立したと判定した場合、シフトパターンが示す駆動レンジにシフトレンジを切り替えるとともに、駆動力を復帰させる。

Description

この発明は、シフトレバーの位置を検出するセンサに異常が生じた場合の車両の制御に関する。

従来より、運転者によって操作されるシフトレバーの位置を検出するシフトポジションセンサの検出結果に応じてシフトレンジが切り替えられる車両が知られている。

このような車両において、特開２００１−２８９０６７号公報（特許文献１）には、シフトポジションセンサの検出結果でＰ（パーキング）レンジを判定できない異常が発生した場合であっても、シフトポジションセンサの検出結果でＮ（ニュートラル）レンジを判定可能な場合には、Ｎレンジにおいて車両の始動を許容することが示されている。

特開２００１−２８９０６７号公報特開２００１−２９４０５６号公報特開２００３−６５４３６号公報特開２０００−２９６７２８号公報特開２００９−２４８９１２号公報

しかしながら、特許文献１に開示された技術では、Ｎレンジを正常に判定できない異常が生じた場合には、たとえＤ（ドライブ）レンジやＲ（リバース）レンジを正常に判定できたとしても、車両の始動を許容することができず、車両を退避走行させることができない。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、シフトポジションセンサに異常が生じた場合の車両の退避走行能力を向上させることである。

この発明に係る制御装置は、ドライバによるシフト操作を検出するセンサから出力されるシフト信号に応じてシフトレンジが切り替えられる車両を制御する。シフトレンジは、車両を走行させるための駆動レンジを含む。制御装置は、シフト信号が異常であるか否かを判定する異常判定部と、シフト信号が異常であると判定された場合、シフト信号が異常であると判定された後にシフト信号が正常に駆動レンジを示す状態に変化したという第１条件と、ドライバがブレーキペダルを踏んだ状態で車両が停止しているという第２条件と、アクセルペダル操作量がしきい値以下であるという第３条件とを含む予め定められた条件が成立したか否かを判定し、予め定められた条件が成立したときにシフト信号が示す駆動レンジで車両を始動させることを許容する走行制御部とを備える。

好ましくは、走行制御部は、シフト信号が異常であると判定された場合、予め定められた条件が成立するまでは車両の駆動力を停止し、予め定められた条件が成立した時点でシフトレンジをシフト信号が示す駆動レンジに設定して車両の駆動力を復帰させる。

好ましくは、シフトレンジは、複数存在する。センサは、複数のシフトレンジにそれぞれ対応する予め定められた複数の組合せのシフト信号を出力するように構成される。異常判定部は、シフト信号の組合せが予め定められた複数の組合せのいずれにも該当しない場合に、シフト信号が異常であると判定する。

本発明によれば、シフトポジションセンサに異常が生じた場合の車両の退避走行能力を向上させることができる。

車両の全体ブロック図である。シフトゲートを示す図である。シフトセンサの構造を模式的に示す図である。シフトコネクタの断面形状を示す図である。シフトセンサが正常である時のシフト位置とシフト信号の組合せとの対応関係を示す図である。シフトセンサが異常である時のシフト位置とシフト信号の組合せとの対応関係を示す図である。ＥＣＵの機能ブロック図である。ＥＣＵの処理手順を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施例について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰り返さない。

図１は、本実施例に従う制御装置を搭載した車両１の全体ブロック図である。車両１は、駆動装置１００と、変速装置２００と、車輪３００と、ＥＣＢ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄＢｒａｋｅＳｙｓｔｅｍ）４００と、ＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）８００とを備える。さらに、車両１は、ドライバによって操作されるＩＧスイッチ１０、アクセルペダル２１、ブレーキペダル３１、ステアリング４１、シフトレバー９１を備える。さらに、車両１は、アクセルポジションセンサ２０、ブレーキストロークセンサ３０、操舵角センサ４０、車速センサ５０、油圧センサ６０、シフトセンサ８０を備える。

駆動装置１００、変速装置２００およびＥＣＢ４００は、ＥＣＵ８００からの制御信号によって制御される。

駆動装置１００は、車両１の駆動力を発生する装置である。駆動装置１００は、代表的にはエンジンやモータなどで構成される。

変速装置２００は、駆動装置１００と車輪３００との間に設けられ、駆動装置１００の回転速度を変速して車輪３００に伝達する。変速装置２００は、動力伝達方向や変速比を切り替えるための複数の摩擦係合要素（クラッチやブレーキ）と、変速装置２００の出力軸２１０を固定するためのパーキングギヤとを含む。変速装置２００の制御状態（以下「シフトレンジ」ともいう）は、ＥＣＵ８００からの制御信号によって、Ｐ（パーキング）レンジ、Ｒ（リバース）レンジ、Ｎ（ニュートラル）レンジ、Ｄ（ドライブ）レンジ、Ｂ（ブレーキ）レンジのいずれかに切り替えられる。このようにシフトレンジを電気制御により切り替える方式はシフトバイワイヤ方式とも呼ばれる。なお、Ｄレンジ、Ｂレンジ、Ｒレンジでは、駆動装置１００の駆動力が車輪３００に伝達される状態となり、車両１が走行される。なお、ＤレンジおよびＢレンジでは、車両１が前進方向に走行される。Ｂレンジは、Ｄレンジよりもエンジンブレーキの利きが良いシフトレンジである。Ｒレンジでは、車両１は後進方向に走行される。以下では、Ｄレンジ、Ｂレンジ、Ｒレンジを総称して「駆動レンジ」ともいう。一方、Ｎレンジでは、駆動装置１００の駆動力が車輪３００に伝達されない状態となる。Ｐレンジでは、変速装置２００内のパーキングギヤが作動して出力軸２１０が固定され、車輪３００の回転が抑止される。以下では、ＮレンジおよびＰレンジを総称して「非駆動レンジ」ともいう。

ＥＣＢ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄＢｒａｋｅＳｙｓｔｅｍ）４００は、ブレーキペダル３１のストローク量などに応じてブレーキ油圧を発生させることにより、車輪３００にブレーキ力を作用させる。

ＩＧスイッチ１０は、車両１の駆動システム（車両１の走行制御に必要な電気機器）の起動要求および停止要求をドライバが入力するためのスイッチである。ＩＧスイッチ１０が操作される位置には、駆動システムを停止状態（Ｒｅａｄｙ−ＯＦＦ状態）にさせるためのＩＧオフ位置、駆動システムに通電させるためのＩＧオン位置、駆動システムを起動状態（Ｒｅａｄｙ−ＯＮ状態）にさせるためのスタート位置、などが含まれる。

アクセルポジションセンサ２０は、アクセルペダル２１の位置（アクセルポジション）ＡＰを検出する。ブレーキストロークセンサ３０は、ブレーキペダル３１の操作量（ブレーキストローク）ＢＳを検出する。操舵角センサ４０は、ステアリング４１の操舵角を検出する。車速センサ５０は、変速装置２００の出力軸２１０の回転速度から車速Ｖを検出する。油圧センサ６０は、ＥＣＢ４００によるブレーキ油圧を検出する。

シフトセンサ８０は、シフトゲート９３に沿って操作されるシフトレバー９１とプッシュプルケーブル９２を介して機械的に接続される。シフトセンサ８０は、シフトレバー９１の位置（以下「シフト位置」ともいう）に応じたシフト信号をＥＣＵ８００に出力する。シフト信号は、ドライバが要求するシフトレンジ（以下「要求レンジ」ともいう）をＥＣＵ８００が判定するために用いられる。シフト信号には、シフト位置に応じた複数の種類の信号が含まれる（後述）。なお、シフトセンサ８０は、変速装置２００の近傍に設けられるようにしてもよい。

ＥＣＵ８００は、図示しないＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）およびメモリを内蔵し、当該メモリに記憶された情報や各センサからの情報に基づいて所定の演算処理を実行する。ＥＣＵ８００は、演算処理の結果に基づいて車両１に搭載される各機器を制御する。

図２は、シフトゲート９３を示す図である。図２に示すように、シフトゲート９３には、シフトレバー９１の移動経路を規制するための溝９３Ａが設けられている。シフトレバー９１は、この溝９３Ａに沿って、Ｐ位置側からＰ、Ｒ、Ｎ、Ｄ、Ｂ位置の順に移動される。

図３は、シフトセンサ８０の構造を模式的に示す図である。シフトセンサ８０は、第１〜第８センサ８１〜８８と、可動レバー８９と、シフトコネクタＣとを含む。シフトコネクタＣは、シフトワイヤＷによってＥＣＵ８００と接続される。

可動レバー８９は、一端がプッシュプルケーブル９２を介してシフトレバー９１に接続され、他端が回動軸Ａに回動可能に接続される。可動レバー８９は、ドライバのシフト操作に応じてプッシュプルケーブル９２が押したり引いたりされることによって、回動軸Ａを中心としてシフト位置に応じた位置に回動される。

第１〜第５センサ８１〜８５は、可動レバー８９がそれぞれＰ位置、Ｒ位置、Ｎ位置、Ｄ位置、Ｂ位置に対応する範囲にある場合に可動レバー８９と接触してそれぞれＰ信号、Ｒ信号、Ｎ信号、Ｄ信号、Ｂ信号をＥＣＵ８００に出力する。

第６センサ８６は、可動レバー８９がＲ位置に対応する範囲にある場合に可動レバー８９と接触してＲＶ信号をＥＣＵ８００に出力する。第７センサ８７は、可動レバー８９がＤ位置およびＢ位置に対応する範囲にある場合に可動レバー８９と接触してＦＤ（フォワード）信号をＥＣＵ８００に出力する。第８センサ８８は、可動レバー８９がＰ、Ｒ、Ｎ、Ｄ、Ｂ位置に対応する範囲にある場合に可動レバー８９と接触してＭＪ信号をＥＣＵ８００に出力する。

図４は、シフトコネクタＣの断面形状を示す図である。シフトコネクタＣは、それぞれＰ信号、Ｒ信号、Ｎ信号、Ｄ信号、Ｂ信号、ＲＶ信号、ＦＤ信号、ＭＪ信号を出力するためのコネクタＣ１〜Ｃ８を含む。これらのコネクタＣ１〜Ｃ８から出力される各信号がシフトワイヤＷを介してＥＣＵ８００に入力される。

図５は、シフトセンサ８０が正常である時のシフト位置とシフト信号の組合せ（以下「シフトパターン」ともいう）との対応関係を示す図である。図５において、丸印は、Ｐ〜ＭＪの各信号が検出されていることを示す。ＥＣＵ８００は、Ｐ信号およびＭＪ信号を検出した場合、シフトパターンがＰパターンである（すなわち要求レンジがＰレンジである）と認識する。また、ＥＣＵ８００は、Ｒ信号、ＲＶ信号およびＭＪ信号を検出した場合、シフトパターンがＲパターンである（すなわち要求レンジがＲレンジである）と認識する。Ｎレンジ以降の認識手法も同様である。このように、ＥＣＵ８００は、シフトパターンに応じて要求レンジを認識する。そして、ＥＣＵ８００は、認識した要求レンジと実シフトレンジとを一致させるように変速装置２００を制御する。

以上のような構成を有する車両１において、ドライバが車両１を運転しているときに、シフトパターンが図５に示した正常パターンのいずれにも該当しない異常（以下「シフトパターン異常」ともいう）が生じた場合、ＥＣＵ８００は、要求レンジを認識することができない。

図６は、シフトセンサ８０が異常である時（Ｄ信号が常時オン状態となるＤオン故障が生じた時）のシフト位置とシフトパターンとの対応関係を示す図である。Ｄオン故障が生じた場合、Ｄ信号がすべてのシフト位置で検出される。そのため、シフト位置がＤ位置であるときはＤ信号、ＦＤ信号、ＭＪ信号が検出されシフトパターンがＤパターンと一致する。しかし、シフト位置がＮ位置やＰ位置（非駆動レンジに対応する位置）であると、シフトパターンが図５に示した正常パターンのいずれにも該当しない状態となる。このようなシフトパターン異常が発生した場合、ＥＣＵ８００は、車両１の駆動力を停止するとともに、駆動レンジへの切替を禁止する。

従来においては、シフトパターン異常が発生した後は、非駆動レンジのシフトパターン（Ｐパターン、Ｎパターン）が正常に認識されるまでは、たとえ駆動レンジのシフトパターン（Ｄパターン、Ｂパターン、Ｒパターン）が正常に認識されたとしても、駆動力の復帰を禁止し、駆動レンジへの切替も禁止していた。その理由は、ユーザの意思に反して車両が走行されることを防止するためである。たとえば、Ｄオン故障時に、シフト位置がＰ位置であるとＰ信号、ＭＪ信号、Ｄ信号が検出されシフトパターン異常と判定されるが、その後にドライバによってシフト位置がＤ位置に変更されると、Ｄ信号、ＦＤ信号、ＭＪ信号が検出されシフトパターンがＤパターンと一致する状態に変化する。しかし、このようなシフトパターンの変化は、シフト位置がＰ位置からＤ位置に変更された場合以外でも発生する可能性がある。たとえば、シフト位置がＰ位置である場合にＤオン故障が発生し、その後、さらにＰオフ故障（Ｐ信号が常時オフ状態となる故障）とＦＤオン故障（ＦＤ信号が常時オン状態となる故障）とが発生した場合には、シフト位置がＰ位置に維持されている状態（ドライバが乗車していない可能性がある状態）であっても、シフトパターンがＤパターンと一致することになる。従来においては、このようなドライバが乗車していない状態で駆動力を復帰させることを防止するために、駆動レンジのシフトパターンが正常に認識されたとしても駆動力を復帰させていなかった。その影響で、従来においては、一度シフトパターン異常と判定された後は、車両１を修理工場まで退避走行させたくても、駆動力を復帰させることができないので不便であった。

このような従来の問題を解決するために、本実施例に従うＥＣＵ８００は、シフトパターン異常と判定された後であっても、その後にシフトパターンが駆動レンジの正常パターンに変化し、かつブレーキオン状態で車両が停止しており、かつアクセルオフ状態である場合には、シフトパターンが示す駆動レンジが要求レンジであると確定して、駆動力を復帰させる。この点が本実施例の最も特徴的な点である。

図７は、ＥＣＵ８００の機能ブロック図である。図７に示した各機能ブロックは、ハードウェアによって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。

ＥＣＵ８００は、異常判定部８１０と、条件判定部８２０と、走行制御部８３０とを含む。

異常判定部８１０は、シフト信号に基づいて、上述したシフトパターン異常が生じているか否かを判定する。

条件判定部８２０は、シフトパターン異常と判定された後に、シフトパターンが駆動レンジの正常パターンに変化したという第１条件の成否、ブレーキオン状態で車両１が停止しているという第２条件の成否、アクセルオフ状態であるという第３条件の成否を判定する。ここで、ブレーキオン状態とは、ドライバがブレーキペダル３１を踏んでいる状態（ＥＣＢ４００による油圧ブレーキ力が作用している状態）である。ブレーキオン状態であることが駆動力復帰の条件の１つとされるのは、車両１が停止している状態で駆動力を復帰させても急に車両１が動かないことを保証するためである。また、アクセルオフ状態とは、アクセルペダル操作量がしきい値以下の状態である。アクセルオフ状態であることが駆動力復帰の条件の１つとされるのは、駆動力が仮に復帰しても、車両１の飛び出しが無いことを保証するためである。

走行制御部８３０は、シフトパターン異常と判定された場合、駆動装置１００の作動を停止して駆動力の発生を停止するとともに、駆動レンジへの切替を禁止する。走行制御部８３０は、シフトパターン異常と判定された後に、条件判定部８２０が上述した第１〜第３条件のすべての条件が成立したと判定した場合には、シフトパターンが示す駆動レンジが要求レンジであると確定し、シフトレンジをその駆動レンジへ切り替えるとともに駆動装置１００を再作動させて駆動力を復帰させる。これにより、車両１の退避走行が可能となる。

図８は、上述した機能を実現するためのＥＣＵ８００の処理手順を示すフローチャートである。図８のフローチャートは、車両１の駆動システムの作動中に、予め定められた周期で繰り返し実行される。

ステップ（以下、ステップを「Ｓ」と略す）１０にて、ＥＣＵ８００は、シフトパターン異常の有無を判定する。シフトパターン異常がない場合（Ｓ１０にてＮＯ）、ＥＣＵ８００は、処理を終了し、通常時の制御を行なう。シフトパターン異常がある場合（Ｓ１０にてＹＥＳ）、ＥＣＵ８００は、上述したように駆動力を停止した後、処理をＳ１１に移す。

Ｓ１１にて、ＥＣＵ８００は、シフトパターンが変化したか否かを判定する。シフトパターンが変化した場合（Ｓ１１にてＹＥＳ）、ＥＣＵ８００は、処理をＳ１２に移し、変化後のシフトパターンが駆動レンジの正常パターンに一致するか否かを判定する。

変化後のシフトパターンが駆動レンジの正常パターンに一致する場合（Ｓ１２にてＹＥＳ）、ＥＣＵ８００は、処理をＳ１３に移し、停車状態であるか否かを判定する。ＥＣＵ８００は、車速Ｖの絶対値が予め定められた速度以下である場合に、停車状態であると判定する。

停車状態である場合（Ｓ１３にてＹＥＳ）、ＥＣＵ８００は、処理をＳ１４に移し、ブレーキオン状態であるか否かを判定する。ブレーキオン状態であるか否かの判定は、たとえばブレーキ油圧がしきい値以上であるか否か、ブレーキストロークＢＳがしきい値以上であるか否かなどに基づいて行なうことができる。

ブレーキオン状態である場合（Ｓ１４にてＹＥＳ）、ＥＣＵ８００は、処理をＳ１５に移し、アクセルオフ状態であるか否かを判定する。

アクセルオフ状態である場合（Ｓ１５にてＹＥＳ）、ＥＣＵ８００は、処理をＳ１６に移し、変化後のシフトパターンが示す駆動レンジが要求レンジであると確定し、シフトレンジを確定した駆動レンジに切り替えるとともに、駆動力を復帰させる。これにより車両１の退避走行が可能な状態となる。

なお、シフトパターンが変化しない場合（Ｓ１１にてＮＯ）、変化後のシフトパターンが駆動レンジの正常パターンに一致しない場合（Ｓ１２にてＮＯ）、停車状態でない場合（Ｓ１３にてＮＯ）、ブレーキオン状態でない場合（Ｓ１４にてＮＯ）、アクセルオフ状態でない場合（Ｓ１５にてＮＯ）、のいずれの場合であっても、ＥＣＵ８００は、駆動力を復帰させることなく処理を終了する。

以上のように、本実施例に従うＥＣＵ８００は、シフトパターン異常と判定された後であっても、シフトパターンが駆動レンジの正常パターンに変化し、かつブレーキオン状態で車両が停止しており、かつアクセルオフ状態である場合には、駆動力を復帰させるとともにその駆動レンジへの切替を行なうことによって車両１の始動を許容する。これにより、シフトパターン異常と判定された後においても、車両停止状態であって車両の飛び出しがないという適切な状態で駆動力を復帰させて、車両１を退避走行させることが可能となる。

なお、本実施例では、シフトパターン異常判定後も車両１の駆動システムそのものは作動状態に維持される場合について説明したが、たとえばシフトパターン異常判定時に駆動システムが停止される車両においては、シフトパターン異常と判定された後にシフトパターンが駆動レンジの正常パターンに変化し、かつブレーキオン状態で車両が停止しており、かつアクセルオフ状態である場合に、駆動システムを再起動させればよい。

今回開示された実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１車両、１０ＩＧスイッチ、２０アクセルポジションセンサ、２１アクセルペダル、３０ブレーキストロークセンサ、３１ブレーキペダル、４０操舵角センサ、４１ステアリング、５０車速センサ、６０油圧センサ、８０シフトセンサ、８１〜８８第１〜第８センサ、８９可動レバー、９１シフトレバー、９２プッシュプルケーブル、９３シフトゲート、９３Ａ溝、１００駆動装置、２００変速装置、２１０出力軸、３００車輪、４００ＥＣＢ、８００ＥＣＵ、８１０異常判定部、８２０条件判定部、８３０走行制御部。

Claims

ドライバによるシフト操作を検出するセンサ（８０）から出力されるシフト信号に応じてシフトレンジが切り替えられる車両の制御装置であって、前記シフトレンジは、前記車両を走行させるための駆動レンジを含み、
前記制御装置は、
前記シフト信号が異常であるか否かを判定する異常判定部（８１０）と、
前記シフト信号が異常であると判定された場合、前記シフト信号が異常であると判定された後に前記シフト信号が正常に前記駆動レンジを示す状態に変化したという第１条件と、ドライバがブレーキペダルを踏んだ状態で前記車両が停止しているという第２条件と、アクセルペダル操作量がしきい値以下であるという第３条件とを含む予め定められた条件が成立したか否かを判定し、前記予め定められた条件が成立したときに前記シフト信号が示す前記駆動レンジで前記車両を始動させることを許容する走行制御部（８２０、８３０）とを備える、車両の制御装置。
前記走行制御部は、前記シフト信号が異常であると判定された場合、前記予め定められた条件が成立するまでは前記車両の駆動力を停止し、前記予め定められた条件が成立した時点で前記シフトレンジを前記シフト信号が示す前記駆動レンジに設定して前記車両の駆動力を復帰させる、請求項１に記載の車両の制御装置。
前記シフトレンジは、複数存在し、
前記センサは、複数の前記シフトレンジにそれぞれ対応する予め定められた複数の組合せのシフト信号を出力するように構成され、
前記異常判定部は、前記シフト信号の組合せが前記予め定められた複数の組合せのいずれにも該当しない場合に、前記シフト信号が異常であると判定する、請求項１に記載の車両の制御装置。