(57)【要約】【課題】制御の複雑化を招くことなく、様々な走行条件下における変速制御時のドライブフィール悪化を防止すること。【解決手段】車両１に搭載されるモータ１０と、モータ１０に駆動される駆動ギア２１、及び複数のギア段を選択的に切り替える受動ギア２２を含む変速部２０と、車両１の走行制御においてモータ１０の効率が最良となる最良ギア段を選択する最良ギア段選択部８１と、駆動ギア２１と受動ギア２２との係合動作を選択的に制御する係合動作制御部８２と、モータ１０を制御するモータ制御部８３と、を含み、最良ギア段選択部８１が選択する最良ギア段が現在使用される使用ギア段とは異なる場合、モータ制御部８３は、係合動作制御部８２による使用ギア段から最良ギア段への切り替え前に、モータ１０の回転速度及び出力トルクを増加させる、電動車両の制御装置。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されるモータと、
前記モータに駆動される駆動ギア、及び複数のギア段を選択的に切り替えることで前記駆動ギアの回転速度を変速して前記車両の駆動輪に伝達する受動ギアを含む変速部と、
前記変速部の複数の前記ギア段うち、前記車両の走行制御において前記モータの効率が最良となる最良ギア段を選択する最良ギア段選択部と、
前記駆動ギアと前記受動ギアとの係合動作を選択的に制御する係合動作制御部と、
前記モータを制御するモータ制御部と、を含み、
前記最良ギア段選択部が選択する前記最良ギア段が現在使用される使用ギア段とは異なる場合、モータ制御部は、前記係合動作制御部による前記使用ギア段から前記最良ギア段への切り替え前に、前記モータの回転速度及び出力トルクを増加させる、電動車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動車両の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両を走行させるための駆動源としてモータを使用する電動車両は、一般的に、モータと複数のギアからなる減速機構とを含む駆動装置を備え、当該駆動装置及びディファレンシャルギアを介して、モータの駆動力を駆動輪に伝達する。例えば、特許文献１には、車両に搭載したバッテリからの電力により電動車両を走行させる駆動装置が開示されている。
【０００３】
近年、このような駆動装置において、車速ゼロからの登坂能力向上、最高速度性能、及び加減速時のモータ効率向上等の観点から、減速機構に変えて自動変速機に代表される変速機構を採用することが検討されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１４／１４８４１０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、自動変速機においてモータ効率に基づく変速制御が実施される場合、ギア切り替え時にトルク抜けによる減速が発生するため、ドライブフィールが悪化する虞が生じる。また、ギア切り替え時にモータ負荷を上昇させる制御を行うことも考えられるが、負荷を上昇させる制御は、例えば登坂路の走行中でない限り制御が過剰に複雑化してしまうことになる。
【０００６】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、制御の複雑化を招くことなく、様々な走行条件下における変速制御時のドライブフィール悪化を防止することができる電動車両の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る電動車両の制御装置は、車両に搭載されるモータと、前記モータに駆動される駆動ギア、及び複数のギア段を選択的に切り替えることで前記駆動ギアの回転速度を変速して前記車両の駆動輪に伝達する受動ギアを含む変速部と、前記変速部の複数の前記ギア段うち、前記車両の走行制御において前記モータの効率が最良となる最良ギア段を選択する最良ギア段選択部と、前記駆動ギアと前記受動ギアとの係合動作を選択的に制御する係合動作制御部と、前記モータを制御するモータ制御部と、を含み、前記最良ギア段選択部が選択する前記最良ギア段が現在使用される使用ギア段とは異なる場合、モータ制御部は、前記係合動作制御部による前記使用ギア段から前記最良ギア段への切り替え前に、前記モータの回転速度及び出力トルクを増加させる。
【０００８】
電動車両の制御装置は、モータの回転速度を変速機において複数のギア段のいずれかで変速して駆動輪に伝達するよう構成されていると共に、現在使用されている使用ギア段から最良ギア段へギアチェンジする場合に、変速機に対する係合制御を行う前に、モータの回転速度及び出力トルクを共に増加させる。これにより、本発明に係る電動車両の制御装置によれば、モータ負荷を上昇させる制御を行うことなく、シフトチェンジでのトルク抜けによる減速を緩和することができることから、制御の複雑化を招くことなく、様々な走行条件下における変速制御時のドライブフィール悪化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る車両のシステム構成を示すブロック図である。
【図２】車両の走行時に実行される変速制御の手順を示すフローチャートである。
【図３】電動車両のモータ効率を模式的に表す等高線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下に説明する内容に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において任意に変更して実施することが可能である。また、実施の形態の説明に用いる図面は、いずれも構成部材を模式的に示すものであって、理解を深めるべく部分的な強調、拡大、縮小、または省略などを行っており、構成部材の縮尺や形状等を正確に表すものとはなっていない場合がある。
【００１１】
図１は、本発明に係る車両１のシステム構成を示すブロック図である。車両１は、電力で走行する電動車両であり、モータ１０、変速部２０、差動装置３０、車輪機構４０、インバータ５０、ＰＤＵ６０、バッテリ７０、及びＶＣＵ８０を備える。尚、車両１は、上記の構成以外にも、従来の電動車両が備える図示しないコンポーネントを適宜備えている。
【００１２】
モータ１０は、例えば永久磁石同期電動機のように発電機としても作動可能な電動機であり、電力が供給されることにより車両１の走行駆動力を発生させる。
【００１３】
変速部２０は、いわゆる自動変速機（Automatic Transmission）であり、複数のギア段を選択的に切り替えることで、モータ１０から入力される回転動力を変速して差動装置３０に伝達する。より具体的には、本実施形態における変速部２０は、駆動ギア２１と受動ギア２２とを含み、受動ギア２２のうち低速ギア２３又は高速ギア２４のいずれかを駆動ギア２１に係合させる制御により、複数のギア段を選択的に切り替えることができる。
【００１４】
変速部２０から出力される駆動力は、いわゆるディファレンシャルギアとしての差動装置３０を介して、アクスルシャフト４１及び駆動輪４２から構成される車輪機構４０に伝達されることにより車両１を走行させる。
【００１５】
インバータ５０は、後述するＰＤＵ６０から供給される直流電力を交流電力に変換してモータ１０に供給すると共に、モータ１０から供給される交流電力を直流電力に変換してＰＤＵ６０に出力する電力変換装置である。
【００１６】
ＰＤＵ６０は、バッテリ７０から供給される電力を、インバータ５０の他、車両１に搭載される各種電動コンポーネントに分配する配電部（Power Distribution Unit）である。
【００１７】
バッテリ７０は、例えばリチウムイオンバッテリであり、主に車両１の走行エネルギーとして使用される電力を貯蔵する。バッテリ７０は、車両１の定速走行時又は加速時においてはＰＤＵ６０及びインバータ５０を介してモータ１０に電力を供給し（力行制御）、例えば車両１の減速時や降坂路での走行時においては駆動輪４２からの逆駆動によりモータ１０が発電した電力で充電される（回生制御）。
【００１８】
ＶＣＵ８０は、図示しない入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭなど）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタなどを備え、車両１に搭載される各種コンポーネントの状態を監視しつつ制御することにより、車両１の全体を統括制御する。また、本発明に係るＶＣＵ８０は、最良ギア段選択部８１、係合動作制御部８２、及びモータ制御部８３を含み、変速部２０と共に「電動車両の制御装置」を構成する。
【００１９】
最良ギア段選択部８１は、車両１の走行制御におけるモータ１０の回転速度及び出力トルクに基づいて、変速部２０の複数のギア段、すなわち低速ギア２３又は高速ギア２４のうち、モータ１０の効率が最良となる最良ギア段を選択する。
【００２０】
係合動作制御部８２は、変速部２０を制御し、低速ギア２３又は高速ギア２４のいずれかを選択して駆動ギア２１に係合させる係合動作を行う。
【００２１】
モータ制御部８３は、モータ１０の回転速度及び出力トルクを制御することにより、走行状態に応じて高効率な走行制御を行う。
【００２２】
次に、車両１の変速制御について説明する。図２は、車両１の走行時に実行される変速制御の手順を示すフローチャートである。より具体的には、図２は、モータ１０のモータ効率を向上させるためにＶＣＵ８０が繰り返し実行する制御手順を示し、走行条件に基づき必要に応じて変速部２０を制御するためのルーチンである。ここでは、車両１は、低速ギア２３によるギア段で走行しているものとして説明する。
【００２３】
ＶＣＵ８０は、車両１の走行中におけるモータ１０の回転速度及び出力トルクを取得することにより、モータ１０のモータ効率を監視する（ステップＳ１）。
【００２４】
また、ＶＣＵ８０は、最良ギア段選択部８１において、変速部２０の複数のギア段うち、車両１の走行制御においてモータ１０の効率が最良となる最良ギア段を選択する（ステップＳ２）。
【００２５】
そして、ＶＣＵ８０は、最良ギア段選択部８１において選択された最良ギア段と、ステップＳ１で算出された現在使用されている使用ギア段とが一致するか否かを判定することにより、モータ効率向上のためにシフトチェンジを実施すべきか否かを判定する（ステップＳ３）。
【００２６】
現在使用されている使用ギア段が最良ギア段である場合には、ＶＣＵ８０は、シフトチェンジを実施しないものとして（ステップＳ３でＮｏ）、現時点のルーチンを終了する（リターン）。
【００２７】
一方、現在使用されている使用ギア段が最良ギア段でない場合には、ＶＣＵ８０は、シフトチェンジを実施するものとして（ステップＳ３でＹｅｓ）、以降の変速動作を実施する。
【００２８】
ここで、モータ１０のモータ効率、及び本発明におけるシフトチェンジについて、より詳細に説明する。図３は、電動車両のモータ効率を模式的に表す等高線図である。すなわち、図３は、モータ１０について、横軸で示す回転速度と縦軸で示す出力トルクとの組み合わせに対してモータ効率が何％かを示す等高線図である。また、図３においては、等馬力線（等出力線）を破線で示しており、モータ１０の動作点が当該破線に沿って遷移する場合には、差動装置３０への出力が変わることなくモータ１０及び変速部２０の動作状態の組み合わせが変化することを意味する。
【００２９】
そして、本実施形態におけるモータ１０において、現在使用している使用ギア段（低速ギア２３）での動作点が点Ａで表され、最良ギア段（高速ギア２４）での動作点が点Ｂで表されているとすると、ＶＣＵ８０は、低速ギア２３から高速ギア２４へのシフトチェンジを実施すべきと判定することになる。
【００３０】
ただし、一般的なシフトチェンジにおいては、一方のギア段の係合を切り離してから他方のギア段に係合させるまでの時間差に伴いトルク抜けが発生し、車速が低下することによるドライブフィールの悪化を招来することになる。すなわち、図３において点Ａの動作点から延びる破線矢印で示すように、モータ１０が空回りしている期間に走行抵抗に伴う車両１の減速を招き、最良ギア段の動作点としての点Ｂに到達できないことになる。
【００３１】
そこで、本発明に係るＶＣＵ８０は、シフトチェンジを実施すべきと判定した場合、以下の手順によって、現在使用している使用ギア段から最良ギア段への切り替え前に、モータ１０の回転速度及び出力トルクを共に増加させる制御を行う。
【００３２】
すなわち、ＶＣＵ８０は、シフトチェンジを行う場合（ステップＳ３でＹｅｓ）、まずは回転速度及び出力トルクの変更先としての目標値を設定する（ステップＳ４）。ここで、当該目標値は、走行抵抗等を考慮したシフトチェンジ中の動作点の軌道（点Ｃから点Ｂまでの軌道）を予測することができる場合には、理想的な動作点としての点Ｃに設定される。また、当該目標値は、動作点の正確な軌道予測が困難である場合には、点Ｃよりも回転速度及び出力トルクが高めに見積もられた点Ｄの動作点に設定される。
【００３３】
そして、ＶＣＵ８０のモータ制御部８３は、変速部２０に対する変速制御を行う前に、モータ１０の回転速度及び出力トルクを設定された目標値まで上昇させる制御を行う（ステップＳ５）。これにより、モータ１０は、図３の点Ａから点Ｃへの遷移（又は点Ａから点Ｄへの遷移）によって、車両１を短期間僅かに加速させる。尚、エネルギー効率の観点からは、モータ１０の動作点の遷移幅を最小限に設定することが好ましい。
【００３４】
モータ１０の動作点が目標値まで上昇すると、ＶＣＵ８０の係合動作制御部８２は、使用ギア段としての低速ギア２３を駆動ギア２１から切り離し、最良ギア段としての高速ギア２４を駆動ギア２１に係合させる切り替え動作を実行する（ステップＳ６）。これにより、モータ１０の動作点は、図３の点Ｃから点Ｂへの遷移（又は点Ｄから点Ｅへの遷移）することになる。
【００３５】
ここで、モータ１０の動作点が例えば点Ｅへ遷移した場合には、ＶＣＵ８０は、必要に応じてモータ補正制御を行うことにより、点Ｅから点Ｂへ動作点を遷移させる。すなわち、ＶＣＵ８０は、モータ１０の回転速度を減速させることにより、モータ効率の高い点Ｂの動作点へ補正する制御を行う。このとき、モータ１０の減速を利用した回生制御により電力を回収してもよい。尚、動作点が点Ｃから点Ｂへの遷移する場合には、当該補正制御の手順を省略することができる。
【００３６】
このように、ＶＣＵ８０は、車両１の走行中に図２のルーチンを繰り返し実行することにより、走行条件に応じて変速部２０を制御することでモータ効率を向上させる。
【００３７】
以上のように、本発明に係る電動車両の制御装置は、モータ１０の回転速度を変速機２０において複数のギア段のいずれかで変速して駆動輪に伝達するよう構成されていると共に、現在使用されている使用ギア段から最良ギア段へギアチェンジする場合に、変速機２０に対する係合制御を行う前に、モータ１０の回転速度及び出力トルクを共に増加させる。これにより、本発明に係る電動車両の制御装置によれば、モータ負荷を上昇させる制御を行うことなく、シフトチェンジでのトルク抜けによる減速を緩和することができることから、制御の複雑化を招くことなく、様々な走行条件下における変速制御時のドライブフィール悪化を防止することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１  車両
１０  モータ
２０  変速部
２１  駆動ギア
２２  受動ギア
８０  ＶＣＵ
８１  最良ギア段選択部
８２  係合動作制御部
８３  モータ制御部
【図１】
2020102927.tif 000003
【図２】
2020102927.tif 000004
【図３】
2020102927.tif 000005