(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行用モータと駆動輪との間に介装された変速機の変速段を変速指令手段の出力に基づきニュートラル状態を経由して目標変速段に切り換える電気自動車の変速制御装置において、
車両の車速を検出する車速検出手段と、
上記車速検出手段の出力と上記目標変速段のギヤ比とに基づき上記ニュートラル状態における目標モータ回転数の変化量を演算する変化量演算手段と、
シフトフォーク駆動用油圧のＯＮ指令が出力されてから実際に上記目標変速段のギヤが接続されるまでの間である上記変速段の変速段切換時間と上記変化量演算手段の出力とに基づき補正値を演算する補正値演算手段と、
上記車速検出手段の出力と上記目標変速段のギヤ比とに基づき変速後の目標モータ回転数を演算する目標モータ回転数演算手段と、
上記補正値により上記目標モータ回転数を補正する目標モータ回転数補正手段と、
上記補正された補正目標モータ回転数を目標値としてモータ出力を制御するモータ制御手段と、
実際のモータ回転数と上記補正目標モータ回転数とが同期したときに上記変速機の変速段の切り換えを行うシフトフォーク駆動用油圧アクチュエータに同シフトフォーク駆動用油圧アクチュエータにおける上記目標変速段の上記シフトフォーク駆動用油圧のＯＮ指令を出力して、上記変速機の変速段を上記目標変速段に切り換える変速制御手段とを有することを特徴とする電気自動車の変速制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電気自動車の変速制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気自動車には走行用モータを有する電気自動車（ＥＶ）と、走行用モータと発電用又は発電・走行兼用のエンジンとを有するシリーズ式又はパラレル式のハイブリッド電気自動車とがあり、これらの電気自動車に複数段の変速ギヤを有する変速機を備えた技術は、特開平８−１６８１１０号公報等で知られている。この公報にはアクセルペダルを踏み込みながらでも円滑に変速段切換を行える電気自動車の変速制御方法が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
これらの電気自動車の変速機として、複数段の変速ギヤを有する機械式変速機にシフトフォーク駆動用の油圧アクチュエータを備えた上で、シンクロメッシュ機構やクラッチを備える代わりに、走行用モータ自身の回転を制御してモータ回転数を車速に同期させることによりスムーズな変速を可能にすることも考えられる。
【０００４】
このような機械式変速機を使用した変速制御の流れを簡単に説明すると、例えば変速機が高速（Ｈ）と低速（Ｌ）の２つの変速段を有する場合、ドライバーが変速操作装置を操作して、この変速操作装置よりＨ又はＬへの切り換え指令信号が出力されると、アクセルペダルの踏み込み量にかかわらず、走行用モータのトルクをゼロにした後、シフトフォーク駆動用油圧アクチュエータにおける現在接続中の変速段のシフトフォーク駆動用油圧をＯＦＦにすることにより、当該変速段のギヤを抜いて変速機をニュートラル状態にする。
【０００５】
その後、実車速と目標変速段（Ｈ又はＬ）とから求めた目標モータ回転数を目標値として走行用モータの出力（トルク）を制御する。次に、実際のモータ回転数と目標モータ回転数とが同期したら、シフトフォーク駆動用油圧アクチュエータにより、変速機の変速段を目標変速段に接続させる。
【０００６】
しかしながら、同期条件が成立してシフトフォーク駆動用油圧のＯＮ指令が出力されてから実際に目標変速段のギヤが接続されるまでの作動遅れ時間の車速変化は考慮されていないため、急勾配の登坂路や降坂路を走行しているときには、この作動遅れ時間の実車速変化により、目標変速段のギアが接続される時点での実車速と実モータ回転数との間に差が生じて、ギヤ鳴りが生じたり、ギヤ接続ができないおそれがある。
【０００７】
従って本発明は上記従来技術に鑑み、急勾配の登坂路や降坂路を走行しているときにも確実に変速を行うことができる電気自動車の変速制御装置を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の電気自動車の変速制御装置は、走行用モータと駆動輪との間に介装された変速機の変速段を変速指令手段の出力に基づきニュートラル状態を経由して目標変速段に切り換える電気自動車の変速制御装置において、
車両の車速を検出する車速検出手段と、
上記車速検出手段の出力と上記目標変速段のギヤ比とに基づき上記ニュートラル状態における目標モータ回転数の変化量を演算する変化量演算手段と、
シフトフォーク駆動用油圧のＯＮ指令が出力されてから実際に上記目標変速段のギヤが接続されるまでの間である上記変速段の変速段切換時間と上記変化量演算手段の出力とに基づき補正値を演算する補正値演算手段と、
上記車速検出手段の出力と上記目標変速段のギヤ比とに基づき変速後の目標モータ回転数を演算する目標モータ回転数演算手段と、
上記補正値により上記目標モータ回転数を補正する目標モータ回転数補正手段と、
上記補正された補正目標モータ回転数を目標値としてモータ出力を制御するモータ制御手段と、
実際のモータ回転数と上記補正目標モータ回転数とが同期したときに上記変速機の変速段の切り換えを行うシフトフォーク駆動用油圧アクチュエータに同シフトフォーク駆動用油圧アクチュエータにおける上記目標変速段の上記シフトフォーク駆動用油圧のＯＮ指令を出力して、上記変速機の変速段を上記目標変速段に切り換える変速制御手段とを有することを特徴とする。
【０００９】
従って、この変速制御装置によれば、急勾配の登坂路や降坂路を走行しているために変速段の変速切換時に実車速が変化しても、実際のモータ回転数が目標変速段のギヤが噛み合う瞬間の実車速に対応した回転数となるため、目標変速段のギヤがスムーズに接続される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００１１】
図１は本発明の実施の形態にかかる変速制御装置を備えたハイブリッド電気自動車の構成図、図２は上記変速制御装置の全体的な処理を示すフローチャート、図３は上記変速制御装置の同期制御の内容を示すフローチャートである。
【００１２】
＜構成＞
図１に示すように、本ハイブリッド電気自動車は、２台の交流誘導モータである走行用モータ１と、発電用のエンジン２とを備えたシリーズ式のものである。走行用モータ１と駆動輪４との間には変速機３が介装されており、この変速機３等を介して走行用モータ１の駆動力が駆動輪４に伝達される。変速機３は例えば高速（Ｈ）と低速（Ｌ）の２つの変速段を有するものであり、ＬからＨ又はＨからＬへの変速段の切り換えはシフトフォーク駆動用油圧アクチュエータ１０によって行われるようになっている。
【００１３】
一方、エンジン２には発電機５が接続されており、エンジン２の駆動によって発電機５が発電する。この発電機５で発生した電力は走行用モータ１に供給されると同時にバッテリ６にも蓄積される。即ち、走行用モータ１の駆動電力は、インバータ７を介して、バッテリ６又は発電機５から供給される。
【００１４】
そして、変速機３の変速段をＬからＨ又はＨからＬに切り換える際には、制御装置であるＥＣＵ８によって以下のような変速制御が行われるようになっている。
【００１５】
図１に示すように、ＥＣＵ８には実車速Ｖ、実モータ回転数Ｎ、切り換え指令信号Ｓ及びアクセルペダル踏み込み量Ａなどが入力される。実車速Ｖは変速機３の出力側に設けられた車速検出手段である車速検出器１５によって検出され、実モータ回転数Ｎは変速機３の入力側に設けられた回転数検出器１４によって検出される。また、切り換え指令信号Ｓは変速指令手段である変速操作スイッチ１１から出力されるＬからＨ又はＨからＬへの切り換え指令信号である。アクセルペダル踏み込み量Ａはアクセルペダル１２の踏み込み量であり、このアクセルペダル１２に設けたアクセル開度検出器１３によって検出される。
【００１６】
図２に示すように、ＥＣＵ８では、ドライバーが変速操作スイッチ１１を操作して、この変速操作スイッチ１１よりＬからＨ又はＨからＬへの切り換え指令信号Ｓが出力されると、これに基づいてＳ１０〜Ｓ４０の処理を行う。
【００１７】
まず、Ｓ１０ではギヤ抜き制御を行う。即ち、アクセルペダル１２の踏み込み量Ａにかかわず、走行用モータ１のトルクをゼロにした後、シフトフォーク駆動用油圧アクチュエータ１０における現在接続中の変速段のシフトフォーク駆動用油圧をＯＦＦにすることにより、当該変速段のギヤを抜いて変速機３をニュートラル状態にする。
【００１８】
その後、Ｓ２０では同期制御を行う。ここでは、同期条件が成立してシフトフォーク駆動用油圧のＯＮ指令が出力されてから実際に目標変速段のギヤが接続さるまでの間の車速変化を考慮して目標モータ回転数の補正を行い、この補正目標モータ回転数に基づいて同期制御を行うが、その詳細は後述する。
【００１９】
実際のモータ回転数Ｎと補正目標モータ回転数とが同期したら、Ｓ３０ではギヤ接続制御を行う。即ち、シフトフォーク駆動用油圧アクチュエータ１０における目標変速段のシフトフォーク駆動用油圧をＯＮにすることにより、変速機３の変速段を目標変速段に切り換える（目標変速段のギヤを接続させる）。かくしてＬからＨ又はＨからＬへの変速が完了する。なお、同期条件が成立してシフトフォーク駆動用油圧のＯＮ指令が出力されてから実際に目標変速段のギヤが接続されるまでには約０．２秒の遅れがある。
【００２０】
変速完了後、Ｓ４０ではトルク立ち上げ制御を行う。即ち、アクセルペダル１２の踏み込み量Ａに応じた制御信号をインバータ７に出力して走行用モータ１の出力を制御することにより、アクセルトルクを徐々に立ち上げる。
【００２１】
以上が変速制御の全体的な流れであるが、ここで、Ｓ２０の同期制御について図３に基づき詳細に説明する。
【００２２】
同図に示すように、まず、Ｓ２１ではニュートラル状態（惰行状態）における実車速の変化量を演算して目標モータ回転数の変化量を演算する（変化量演算手段）。即ち、車速検出器１５により検出される実車速Ｖ（ｋｍ／ｈ）に基づいて実車速の変化量（ｋｍ／ｈ／ｓ）を演算し、更に、（１）式のように実車速の変化量（ｋｍ／ｈ／ｓ）から目標変速段のギヤ比を考慮して目標モータ回転数の変化量を演算する。なお、（１）式から得られる目標モータ回転数の変化量の単位は（ｋｍ／ｈ／ｓ）であるため、更に、これを単位換算して目標モータ回転数の変化量（ｒｐｍ／ｓ）を求める。このとき、急勾配の登坂路又は降坂路を走行中であれば、惰行する車両の速度は大きく減速又は加速することになるため、実車速の変化量は大きくなり、目標モータ回転数の変化量も大きくなる。
【００２３】
目標モータ回転数の変化量＝実車速の変化量×目標変速段のギヤ比  （１）
【００２４】
続いて、Ｓ２２では目標モータ回転数の補正値を演算する（補正値演算手段）。即ち、同期条件が成立してシフトフォーク駆動用油圧のＯＮ指令が出力されてから実際に目標変速段のギヤが接続されるまでの間（０．２秒間）の実車速の変化を考慮するために、（２）式のように目標モータ回転数の変化量と変速段切換時間０．２秒とから補正値（ｒｐｍ）を演算する。
【００２５】
補正値＝目標モータ回転数の変化量×０．２                      （２）
【００２６】
補正値演算後、Ｓ２３では変速後の目標モータ回転数を演算する（目標モータ回転数演算手段）。即ち、（３）式のように車速検出器１５により検出される実車速Ｖ（ｋｍ／ｈ）から目標変速段のギヤ比を考慮して目標モータ回転数を演算する。なお、（３）式から得られる目標モータ回転数の単位は（ｋｍ／ｈ）であるため、更に、これを単位換算して目標モータ回転数（ｒｐｍ）を求める。
【００２７】
目標モータ回転数＝実車速×目標変速段のギヤ比                  （３）
【００２８】
そして、Ｓ２４ではＳ２３で演算した目標モータ回転数を補正する（目標モータ回転数補正手段）。即ち、（４）式のように、Ｓ２３で演算された目標モータ回転数（ｒｐｍ）に補正値（ｒｐｍ）を加えて補正目標モータ回転数（ｒｐｍ）を求める。その結果、この補正目標モータ回転数は目標モータ回転数に対して、実車速が減少しているときには補正値分だけ減少し、実車速が増加しているときには補正値分だけ増加する。
【００２９】
補正目標モータ回転数＝目標モータ回転数＋補正値                （４）
【００３０】
続いて、Ｓ２５では実モータ回転数制御を行う（モータ制御手段）。即ち、補正目標モータ回転数を目標値としてインバータ７から走行用モータ１に供給する駆動電力を制御することにより走行用モータ１の出力（トルク）を制御して、実際の目標モータ回転数Ｎを補正目標モータ回転数に同期させる（Ｓ２５）。この同期制御中には、Ｓ２６で同期条件が成立したか否か（実モータ回転数と補正目標モータ回転数とが等しくなったか否か）を判定し、同期条件が不成立であればＳ２３にもどる。Ｓ２３では、再び、このときの実車速Ｖに基づいて新たな目標モータ回転数を演算し、Ｓ２４では、この新たな目標モータ回転数を補正し、Ｓ２５では、この新たな補正目標モータ回転数を目標値として同期制御を行う。
【００３１】
つまり、Ｓ２４において目標モータ回転数を演算してから同期条件が成立するまでの間にも、急勾配の登坂路又は降坂路を走行している場合には実車速が変化するため、この車速変化を監視して目標モータ回転数に反映することにより、同期条件成立時には、このときの実車速Ｖに応じた目標モータ回転数に実モータ回転数Ｎが同期するようにしている。
【００３２】
なお、ニュートラル状態の間（例えば１．５秒間）に実車速の変化量が変化することは実質的にはほとんどないと考えられるため、図３のフローチャートではニュートラルになった直後の実車速Ｖから実車速の変化量を求めるだけになっているが、ニュートラル中の実車速の変化量の変化も考慮する必要があれば、Ｓ２６で同期条件が不成立のときにＳ２１の実車速の変化量（目標モータ回転数の変化量）演算に戻るようにすればよい。
【００３３】
同期条件成立後は、図２に示すようにＳ３０のギヤ接続制御を行う（変速制御手段）。このとき、実モータ回転数Ｎは目標変速段のギヤが噛み合う瞬間の実車速Ｖに対応した補正目標モータ回転数に同期しているため、当該ギヤはスムーズに接続される。
【００３４】
＜作用・効果＞
以上のように、本実施の形態の変速制御装置によれば、車速検出器１５の出力（実車速Ｖ）と目標変速段のギヤ比とに基づきニュートラル状態における目標モータ回転数の変化量を演算し、変速段の変速段切換時間（ここでは０．２秒）と上記目標モータ回転数の変化量とに基づき補正値を演算し、車速検出器１５の出力と目標変速段のギヤ比とに基づき変速後の目標モータ回転数を演算する。そして、この目標モータ回転数を上記補正値により補正し、この補正された補正目標モータ回転数を目標値としてモータ出力を制御することにより実際のモータ回転数Ｎを上記目標モータ回転数に同期させ、上記実際のモータ回転数と上記補正目標モータ回転数とが同期したときに変速機の変速段を目標変速段に切り換える。
【００３５】
このため、急勾配の登坂路や降坂路を走行しているために変速段の変速切換時に実車速が変化しても、実際のモータ回転数Ｎを目標変速段のギヤが噛み合う瞬間の実車速Ｖに対応した回転数とすることができるため、ギヤ鳴りを起こすことなく当該ギヤをスムーズに接続することができて、確実に変速を行うことができる。
【００３６】
なお、上記ではハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）の場合について説明したが、勿論、これに限らず、本発明は純粋な電気自動車（ＥＶ）にも適用することができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上、発明の実施の形態と共に具体的に説明したように、本発明の電気自動車の変速制御装置によれば、車速検出器手段の出力と目標変速段のギヤ比とに基づきニュートラル状態における目標モータ回転数の変化量を演算し、シフトフォーク駆動用油圧のＯＮ指令が出力されてから実際に上記目標変速段のギヤが接続されるまでの間である変速段の変速段切換時間と上記目標モータ回転数の変化量とに基づき補正値を演算し、車速検手段の出力と目標変速段のギヤ比とに基づき変速後の目標モータ回転数を演算する。そして、この目標モータ回転数を上記補正値により補正し、この補正された補正目標モータ回転数を目標値としてモータ出力を制御することにより実際のモータ回転数を上記目標モータ回転数に同期させ、上記実際のモータ回転数と上記補正目標モータ回転数とが同期したときに上記変速機の変速段の切り換えを行うシフトフォーク駆動用油圧アクチュエータに同シフトフォーク駆動用油圧アクチュエータにおける上記目標変速段の上記シフトフォーク駆動用油圧のＯＮ指令を出力して、変速機の変速段を目標変速段に切り換える。
【００３８】
このため、急勾配の登坂路や降坂路を走行しているために変速段の変速切換時に実車速が変化しても、実際のモータ回転数を目標変速段のギヤが噛み合う瞬間の実車速に対応した回転数とすることができるため、ギヤ鳴りを起こすことなく当該ギヤをスムーズに接続することができて、確実に変速を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかる変速制御装置を備えたハイブリッド電気自動車の構成図である。
【図２】上記変速制御装置の全体的な処理を示すフローチャートである。
【図３】上記変速制御装置の同期制御の内容を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  走行用モータ
２  エンジン
３  変速機
４  駆動輪
５  発電機
６  バッテリ
７  インバータ
８  ＥＣＵ
１０  シフトフォーク駆動用油圧アクチュエータ
１１  変速操作スイッチ
１２  アクセルペダル
１３  アクセル開度検出器
１４  回転数検出器
１５  車速検出器
Ａ  アクセルペダル踏み込み量
Ｎ  実モータ回転数
Ｓ  切り換え指令信号Ｓ
Ｖ  実車速
【図１】
0003674378.tif 000002
【図２】
0003674378.tif 000003
【図３】
0003674378.tif 000004