(57)【要約】【課題】  変速切換え直後の、車両操縦性を向上すると共に、変速ショックを低減することができる電気自動車の変速制御方法および変速制御装置を提供する。【解決手段】  この変速制御装置は、電動モータにより、係合された現変速段のクラッチで電気自動車を走行させる変速切換前制御手段７６と、記変速比切換機構により、現変速段のクラッチの係合を解除した後、目標変速段のクラッチを係合させる変速切換後制御手段７７とを有する。変速切換後制御手段７７は、ドライブシャフト８１のトルク変動の固有振動数に応じて、電動モータに指令トルクを与える指令トルク付与手段７７ａを含み、この指令トルク付与手段７７ａにて電動モータに与える指令トルクは、前記クラッチが常に係合する最小トルク以上とする。【選択図】      図９
2014023415.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに変速比が異なる複数の変速段のギヤ列と、走行用の電動モータの出力軸であるモータ軸に連結された入力軸と前記各変速段のギヤ列との間にそれぞれ介在し断続の切換が可能な各変速段の２ウェイ型のクラッチと、これら各クラッチの断続の切換を行う変速比切換機構とを有する変速機を備え、
前記各クラッチは、内輪のカム面と外輪間に設けられた各楔状空間に係合子が介在し、各係合子が楔状空間の狭まり部分に係合することで接続状態となり、各係合子を楔状空間の広がり部分に位置させることで切断状態となる構成である、
電気自動車における変速制御方法において、
前記電動モータにより、係合された現変速段のクラッチで前記電気自動車を走行させる変速切換前過程と、
前記変速比切換機構により、現変速段のクラッチの係合を解除した後、目標変速段のクラッチを係合させる変速切換後過程とを有し、
前記変速切換後過程は、前記電気自動車における動力伝達軸のトルク変動の固有振動数に応じて、前記電動モータに指令トルクを与える指令トルク付与過程を含み、この指令トルク付与過程にて前記電動モータに与える指令トルクは、前記クラッチが常に係合する最小トルク以上とする、
ことを特徴とする電気自動車の変速制御方法。
【請求項２】
請求項１において、前記指令トルク付与過程にて前記電動モータに与える指令トルクは、前記動力伝達軸のトルク変動の固有振動を相殺するトルクとする電気自動車の変速制御方法。
【請求項３】
互いに変速比が異なる複数の変速段のギヤ列と、走行用の電動モータの出力軸であるモータ軸に連結された入力軸と前記各変速段のギヤ列との間にそれぞれ介在し断続の切換が可能な各変速段の２ウェイ型のクラッチと、これら各クラッチの断続の切換を行う変速比切換機構とを有する変速機を備え、
前記各クラッチは、内輪のカム面と外輪間に設けられた各楔状空間に係合子が介在し、各係合子が楔状空間の狭まり部分に係合することで接続状態となり、各係合子を楔状空間の広がり部分に位置させることで切断状態となる構成である、
電気自動車における変速制御装置であって、
前記電動モータにより、係合された現変速段のクラッチで前記電気自動車を走行させる変速切換前制御手段と、
前記変速比切換機構により、現変速段のクラッチの係合を解除した後、目標変速段のクラッチを係合させる変速切換後制御手段とを有し、
前記変速切換後制御手段は、前記電気自動車における動力伝達軸のトルク変動の固有振動数に応じて、前記電動モータに指令トルクを与える指令トルク付与手段を含み、この指令トルク付与手段にて前記電動モータに与える指令トルクは、前記クラッチが常に係合する最小トルク以上とする、
ことを特徴とする電気自動車の変速制御装置。
【請求項４】
請求項３において、前記変速切換後制御手段は、常時に前記電動モータをトルク制御するトルク制御手段と、前記目標変速段への変速時に前記電動モータをトルク制御から切換えて回転数制御にする回転数制御手段とを有する電気自動車の変速制御装置。
【請求項５】
請求項４において、車両のアクセルペダルのアクセル開度信号を検出するアクセル開度センサと、車速を検出する車速検出部とを有し、
前記変速切換後制御手段は、前記アクセル開度センサにより検出されたアクセル開度信号に基づく駆動トルクが、定められた係合トルク閾値Ａよりも大きくなったとき、前記電動モータの駆動トルクを、回転数制御時のクラッチの係合トルクとトルク制御時のアクセル開度信号との誤差を縮めていく補間制御により与え、
前記変速切換後制御手段は、前記車速検出部から車速の変化量を入力して、この車速の変化量と相殺するトルク変化量を、指令トルクとして前記電動モータに与える電気自動車の変速制御装置。
【請求項６】
請求項５において、前記変速切換後制御手段は、補間制御で前記電動モータを駆動する駆動トルクが一定の固有周期を有し、且つ減衰するようにした電気自動車の変速制御装置。
【請求項７】
請求項４ないし請求項６のいずれか１項において、前記変速切換後制御手段は、前記車速の変化量が一定の閾値以上になったとき、補間制御を開始する電気自動車の変速制御装置。
【請求項８】
請求項４ないし請求項７のいずれか１項において、前記変速切換後制御手段は、駆動トルクが、定められた係合トルク閾値Ａよりも下回ったとき、前記係合トルク閾値Ａを、駆動トルク指令値として、前記電動モータを駆動する電気自動車の変速制御装置。
【請求項９】
請求項４ないし請求項８のいずれか１項において、前記電気自動車は、車両の前後輪のいずれか一方または両方を前記電動モータで駆動する電気自動車の変速制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電動モータの回転を変速して車輪へ伝達する電気自動車の変速制御方法および変速制御装置に関し、変速切換え直後の車両操縦性を向上すると共に、変速ショックを低減し得る技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車の駆動装置として、電動モータ、２段変速機、および差動装置（ディファレンシャル）を介し駆動輪に動力を伝達する車両用モータ駆動装置がある（例えば、特願２０１１−２２７６６６）。この駆動装置上で、変速切換え直後に、アクセル信号を加えて、そのままアクセルペダルを踏込み続けている状態、または急激にアクセルペダルを踏込む操作をすると、電動モータ、減速機、等速ジョイント等に起因する大きな変速ショックが生じる課題がある。この変速ショックは、アクセル開度の変化量（Δａｃｃ／Δｔ）が大きければ大きいほど、大きくなる。この変速ショックの影響で、乗員の乗り心地は悪くなる。これまで、変速ショックを低減するための制御方法がいくつか提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１８０９０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
＜エンジン車＞
変速後、変速系の固有振動数に応じた、逆相トルクを発生することで、変速ショックを低減する方法と装置が提案されている（特許文献１）。
しかし、本低減方法を特願２０１１−１１７６６６で開発された変速装置上に適用することはできない。理由；逆相トルクを発生すると、ローラクラッチが解除される可能性があり、一旦、ローラクラッチが解除され、再び係合すると、大きな変速ショックが発生するおそれがあるからである。
【０００５】
＜電気自動車＞
特願２０１１−２２７６６６において、変速後、変速ショックを低減するため、電動モータの駆動トルクを徐々に入れる方法を提案している。これは、アクセル開度の変化量（Δａｃｃ／Δｔ）を小さくする方法で、変速ショックを低減することができ、乗員の乗り心地も快適になる。
欠点；しかし、アクセル開度の変化量（Δａｃｃ／Δｔ）が小さ過ぎると、ドライバーが急加速したいときに十分な加速が得られず、車両の操縦性が落ちる。アクセルペダルを一杯に踏んでも車両が加速しにくい違和感を生じる。
【０００６】
この発明の目的は、変速切換え直後の、車両操縦性を向上すると共に、変速ショックを低減することができる電気自動車の変速制御方法および変速制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の電気自動車の変速制御方法は、互いに変速比が異なる複数の変速段のギヤ列ＬＡ，ＬＢと、走行用の電動モータ３の出力軸であるモータ軸４に連結された入力軸７と前記各変速段のギヤ列ＬＡ，ＬＢとの間にそれぞれ介在し断続の切換が可能な各変速段の２ウェイ型のクラッチ１６Ａ，１６Ｂと、これら各クラッチ１６Ａ，１６Ｂの断続の切換を行う変速比切換機構４０とを有する変速機５を備え、
前記各クラッチ１６Ａ，１６Ｂは、内輪１８Ａ，１８Ｂのカム面１９と外輪２３，２３間に設けられた各楔状空間Ｓに係合子２０が介在し、各係合子２０が楔状空間Ｓの狭まり部分に係合することで接続状態となり、各係合子２０を楔状空間Ｓの広がり部分に位置させることで切断状態となる構成である、
電気自動車における変速制御方法において、
前記電動モータ３により、係合された現変速段のクラッチ１６Ａ，１６Ｂで前記電気自動車を走行させる変速切換前過程と、
前記変速比切換機構４０により、現変速段のクラッチ１６Ａ，１６Ｂの係合を解除した後、目標変速段のクラッチ１６Ａ，１６Ｂを係合させる変速切換後過程とを有し、
前記変速切換後過程は、前記電気自動車における動力伝達軸８１のトルク変動の固有振動数に応じて、前記電動モータ３に指令トルクを与える指令トルク付与過程を含み、この指令トルク付与過程にて前記電動モータ３に与える指令トルクは、前記クラッチ１６Ａ，１６Ｂが常に係合する最小トルク以上とする、
ことを特徴とする。
【０００８】
この構成によると、変速切換前過程では、電動モータ３により、係合された現変速段のクラッチ１６Ａ，１６Ｂで電気自動車を走行させる。変速切換後過程では、現変速段のクラッチ１６Ａ，１６Ｂの係合を解除した後、目標変速段のクラッチ１６Ａ，１６Ｂを係合させる。変速切換後過程は指令トルク付与過程を含む。この指令トルク付与過程では、電気自動車における動力伝達軸８１のトルク変動の固有振動数に応じて、前記電動モータ３に指令トルクを与える。
これにより、変速切換え直後に、そのままアクセルペダルを踏込み続けたり、急激にアクセルペダルを踏込む操作をしたとしても、車体の減衰固有振動が相殺されて変速ショックが低減される。
また指令トルク付与過程にて電動モータ３に与える指令トルクは、目標変速段で係合したクラッチ１６Ａ，１６Ｂが常に係合した状態を維持する最小トルク以上である。このため、係合した目標変速段のクラッチ１６Ａ，１６Ｂが不所望に解除されることがなくなる。したがって、クラッチ１６Ａ，１６Ｂが一旦解除されて再び係合することに起因する変速ショックを未然に防止することができる。
この場合、変速ショックを低減するために、アクセル開度の変化量を一義的に小さくする必要がなくなるので、必要十分な車両加速を得ることができる。したがって、車両操縦性の向上を図ることができる。
【０００９】
前記指令トルク付与過程にて前記電動モータ３に与える指令トルクは、前記動力伝達軸８１のトルク変動の固有振動を相殺するトルクとしても良い。このような相殺トルクを電動モータ３に与えることで、変速ショックに柔軟に対応して乗員の乗り心地を快適にすることができる。
【００１０】
この発明の電気自動車の変速制御装置は、互いに変速比が異なる複数の変速段のギヤ列ＬＡ，ＬＢと、走行用の電動モータ３の出力軸であるモータ軸４に連結された入力軸７と前記各変速段のギヤ列ＬＡ，ＬＢとの間にそれぞれ介在し断続の切換が可能な各変速段の２ウェイ型のクラッチ１６Ａ，１６Ｂと、これら各クラッチ１６Ａ，１６Ｂの断続の切換を行う変速比切換機構４０とを有する変速機５を備え、
前記各クラッチ１６Ａ，１６Ｂは、内輪１８Ａ，１８Ｂのカム面１９と外輪２３，２３間に設けられた各楔状空間Ｓに係合子２０が介在し、各係合子２０が楔状空間Ｓの狭まり部分に係合することで接続状態となり、各係合子２０を楔状空間Ｓの広がり部分に位置させることで切断状態となる構成である、
電気自動車における変速制御装置であって、
前記電動モータ３により、係合された現変速段のクラッチ１６Ａ，１６Ｂで前記電気自動車を走行させる変速切換前制御手段７６と、
前記変速比切換機構４０により、現変速段のクラッチ１６Ａ，１６Ｂの係合を解除した後、目標変速段のクラッチ１６Ａ，１６Ｂを係合させる変速切換後制御手段７７とを有し、
前記変速切換後制御手段７７は、前記電気自動車における動力伝達軸８１のトルク変動の固有振動数に応じて、前記電動モータ３に指令トルクを与える指令トルク付与手段７７ａを含み、この指令トルク付与手段７７ａにて前記電動モータ３に与える指令トルクは、前記クラッチ１６Ａ，１６Ｂが常に係合する最小トルク以上とする、
ことを特徴とする。
【００１１】
この構成によると、変速切換後制御手段７７は指令トルク付与手段７７ａを含み、この指令トルク付与手段７７ａは、電気自動車における動力伝達軸８１のトルク変動の固有振動数に応じて、電動モータ３に指令トルクを与える。これにより、変速切換え直後に、そのままアクセルペダルを踏込み続けたり、急激にアクセルペダルを踏込む操作をしたとしても、車体の減衰固有振動が相殺されて変速ショックが低減される。
また指令トルク付与手段７７ａにて電動モータ３に与える指令トルクは、目標変速段で係合したクラッチ１６Ａ，１６Ｂが常に係合した状態を維持する最小トルク以上である。このため、係合した目標変速段のクラッチ１６Ａ，１６Ｂが不所望に解除されることがなくなる。したがって、クラッチ１６Ａ，１６Ｂが一旦解除されて再び係合することに起因する変速ショックを未然に防止することができる。
この場合、変速ショックを低減するために、アクセル開度の変化量を一義的に小さくする必要がなくなるので、必要十分な車両加速を得ることができる。したがって、車両操縦性の向上を図ることができる。
【００１２】
前記変速切換後制御手段７７は、常時に前記電動モータ３をトルク制御するトルク制御手段８３と、前記目標変速段への変速時に前記電動モータ３をトルク制御から切換えて回転数制御にする回転数制御手段８４とを有するものであっても良い。
車両のアクセルペダルのアクセル開度信号を検出するアクセル開度センサ６３ａと、車速を検出する車速検出部９４とを有し、
前記変速切換後制御手段７７は、前記アクセル開度センサ６３ａにより検出されたアクセル開度信号に基づく駆動トルクが、定められた係合トルク閾値Ａよりも大きくなったとき、前記電動モータ３の駆動トルクを、回転数制御時のクラッチ１６Ａ，１６Ｂの係合トルクとトルク制御時のアクセル開度信号との誤差を縮めていく補間制御により与え、
前記変速切換後制御手段７７は、前記車速検出部９４から車速の変化量を入力して、この車速の変化量と相殺するトルク変化量を、指令トルクとして前記電動モータ３に与えるものとしても良い。
【００１３】
実際の走行試験の結果では、変速ショックの減衰固有振動に伴い、車速度も、変速ショックと一定の正比例で同じような減衰固有振動を生じていることを確認した。そこで、変速切換後制御手段７７は、車速検出部９４から車速を入力し、この車速の変化量を求めることで、この車速の変化量と相殺するトルク変化量を求めて、このトルク変化量を指令トルクとして電動モータ３に与えることができる。よって変速ショックの低減を図れる。
【００１４】
前記変速切換後制御手段７７は、補間制御で前記電動モータ３を駆動する駆動トルクが一定の固有周期を有し、且つ減衰するようにしても良い。例えば、駆動トルクの補間値が、係合トルク閾値Ａからアクセル開度に基づく駆動トルクまでの直線とすると、この補間制御に伴い、車体に変速ショックが生じる。この構成によると、補間制御で電動モータ３を駆動する駆動トルクが一定の固有周期を有し、且つ減衰させることで、車体の減衰固有振動を相殺することができる。
【００１５】
前記変速切換後制御手段７７は、前記車速の変化量が一定の閾値以上になったとき、補間制御を開始するものとしても良い。車速の変化量が一定の閾値以上にならなければ、補間制御を実施しない。変速ショックの影響の少ない車速の変化量が一定の閾値未満で、補間制御を実施しないようにすることで、ＥＣＵ等の演算処理負荷の軽減を図ることができる。
【００１６】
前記変速切換後制御手段７７は、駆動トルクが、定められた係合トルク閾値Ａよりも下回ったとき、前記係合トルク閾値Ａを、駆動トルク指令値として、前記電動モータ３を駆動するものとしても良い。このように駆動トルクの下限を定めることで、必要な車両加速を得ることができる。
【００１７】
前記変速切換後制御手段７７は、補間制御を実施するとき、係合トルク閾値Ａと実際のアクセル開度に基づく駆動トルクの差を一定の時間で除して、車速の変化量と相殺する相殺トルク変化量（トルク補間の傾斜）を、算出するようにしても良い。前記一定の時間は、予め変速ＥＣＵ６１のＲＯＭ８２に記録された制御テーブルの値を取り込む。
前記変速切換後制御手段７７は、前記トルク補間の傾斜が一定閾値以上になったら、トルク補間制御を実施するようにしても良い。これにより、車両の操縦性を向上させることができる。
【００１８】
前記電気自動車は、車両の前後輪のいずれか一方または両方を前記電動モータ３で駆動するものであっても良い。
前記電気自動車は、車両の前後輪のいずれか一方をエンジンにて駆動し、前後輪のいずれか他方を前記電動モータ３で駆動するものであっても良い。
【発明の効果】
【００１９】
この発明の電気自動車の変速制御方法は、互いに変速比が異なる複数の変速段のギヤ列と、走行用の電動モータの出力軸であるモータ軸に連結された入力軸と前記各変速段のギヤ列との間にそれぞれ介在し断続の切換が可能な各変速段の２ウェイ型のクラッチと、これら各クラッチの断続の切換を行う変速比切換機構とを有する変速機を備え、前記各クラッチは、内輪のカム面と外輪間に設けられた各楔状空間に係合子が介在し、各係合子が楔状空間の狭まり部分に係合することで接続状態となり、各係合子を楔状空間の広がり部分に位置させることで切断状態となる構成である電気自動車における変速制御方法において、
前記電動モータにより、係合された現変速段のクラッチで前記電気自動車を走行させる変速切換前過程と、前記変速比切換機構により、現変速段のクラッチの係合を解除した後、目標変速段のクラッチを係合させる変速切換後過程とを有し、
前記変速切換後過程は、前記電気自動車における動力伝達軸のトルク変動の固有振動数に応じて、前記電動モータに指令トルクを与える指令トルク付与過程を含み、この指令トルク付与過程にて前記電動モータに与える指令トルクは、前記クラッチが常に係合する最小トルク以上とする。このため、変速切換え直後の、車両操縦性を向上すると共に、変速ショックを低減することができる。
【００２０】
この発明の電気自動車の変速制御装置は、互いに変速比が異なる複数の変速段のギヤ列と、走行用の電動モータの出力軸であるモータ軸に連結された入力軸と前記各変速段のギヤ列との間にそれぞれ介在し断続の切換が可能な各変速段の２ウェイ型のクラッチと、これら各クラッチの断続の切換を行う変速比切換機構とを有する変速機を備え、前記各クラッチは、内輪のカム面と外輪間に設けられた各楔状空間に係合子が介在し、各係合子が楔状空間の狭まり部分に係合することで接続状態となり、各係合子を楔状空間の広がり部分に位置させることで切断状態となる構成である電気自動車における変速制御装置であって、
前記電動モータにより、係合された現変速段のクラッチで前記電気自動車を走行させる変速切換前制御手段と、前記変速比切換機構により、現変速段のクラッチの係合を解除した後、目標変速段のクラッチを係合させる変速切換後制御手段とを有し、
前記変速切換後制御手段は、前記電気自動車における動力伝達軸のトルク変動の固有振動数に応じて、前記電動モータに指令トルクを与える指令トルク付与手段を含み、この指令トルク付与手段にて前記電動モータに与える指令トルクは、前記クラッチが常に係合する最小トルク以上とする。このため、変速切換え直後の、車両操縦性を向上すると共に、変速ショックを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明の一実施形態に係る変速制御方法，変速制御装置を適用する電気自動車の概略図である。
【図２】同変速制御方法，変速制御装置を適用するハイブリッド車の概略図である。
【図３】図１，図２に示す車両の車両用モータ駆動装置の断面図である。
【図４】同車両用モータ駆動装置の減速比切換機構の断面図である。
【図５】同車両用モータ駆動装置を制御する変速制御システムを概略示すブロック図である。
【図６】同車両用モータ駆動装置のインバータ装置の構成図である。
【図７】同車両のレバー操作パネルの説明図である。
【図８】同車両用モータ駆動装置のインバータ制御装置のブロック図である。
【図９】同車両用モータ駆動装置の変速制御装置の概念構成を示すブロック図である。
【図１０】同変速制御方法の概要を示すフローチャートである。
【図１１】同変速制御方法における変速時、電動モータを駆動させるトルクと、各動作時間との概略特性を示す図である。
【図１２】変速後、変速ショックと車速変動との関係を示す図である。
【図１３】同変速制御方法に係り、変速後、係合トルクからアクセル開度に基づく駆動トルクまでの間にトルクを補間する制御を行う図である。
【図１４】図４の一部の拡大断面図である。
【図１５】図４のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図１６】図４のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図１７】図４のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。
【図１８】同車両用モータ駆動装置のシフト機構を示す断面図である。
【図１９】図４の減速比切換機構におけるローラクラッチ等の分解斜視図である。
【図２０】従来例に係り、変速後、係合トルクからアクセル開度に基づく駆動トルクまでの間にトルクを補間する制御を行う図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、この発明の実施形態にかかる電気自動車の変速制御方法を説明する。なお以下の説明は、変速制御装置の説明をも含む。図１は、左右一対の前輪１を車両用モータ駆動装置Ａで駆動される駆動輪とし、左右一対の後輪２を従動輪とした電気自動車ＥＶを示す。
【００２３】
図２は、左右一対の前輪１をエンジンＥによって駆動される主駆動輪とし、左右一対の後輪２を車両用モータ駆動装置Ａで駆動される補助駆動輪としたハイブリッド自動車ＨＶを示す。ハイブリッド自動車ＨＶには、エンジンＥの回転を変速するトランスミッションＴと、トランスミッションＴから出力された回転を左右の前輪１に分配するディファレンシャルＤとが設けられている。この実施形態の変速制御方法および変速制御装置は、図１，図２の車両用モータ駆動装置Ａに適用される。
【００２４】
図３に示すように、車両用モータ駆動装置Ａは、走行用の電動モータ３と、電動モータ３の出力軸４の回転を変速して出力する変速機５と、その変速機５から出力された回転を図１に示す電気自動車ＥＶの左右一対の前輪１に分配し、または、図２に示すハイブリッド車の左右一対の後輪２に分配するディファレンシャル６とを有する。
【００２５】
変速機５は、変速段数が２段であって、図３に示すように、互いに変速比が異なる複数（この例では２列）の変速段のギヤ列ＬＡ，ＬＢと、電動モータ３の出力軸であるモータ軸４に連結された入力軸７と前記各変速段のギヤ列ＬＡ，ＬＢにそれぞれ介在し断続の切換が可能な各変速段の２ウェイ型のクラッチ１６Ａ，１６Ｂと、これら各クラッチ１６Ａ，１６Ｂの断続の切換を行う変速比切換機構４０とを有する。クラッチ１６Ａ，１６Ｂは、それぞれ係合子としてローラを用いたローラクラッチが適用されているが、係合子としてスプラグを用いたスプラグ型クラッチを適用してもよい。この例では、以後、クラッチ１６Ａ，１６Ｂをそれぞれローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂと表記して説明する。
【００２６】
変速機５および変速比切換機構４０については、ここでは変速制御方法・装置の理解に必要な範囲で簡単に説明し、変速制御方法・装置の説明の後に、詳細に説明する。
【００２７】
変速機５は、モータ軸４の回転が入力される入力軸７と、入力軸７に対して間隔をおいて平行に配置された出力軸８と、上記各ギヤ列ＬＡ，ＬＢとを有する平行軸常時噛合型変速機である。１速ギヤ列ＬＡの入力ギヤ９Ａおよび２速ギヤ列ＬＢの入力ギヤ９Ｂが入力軸に一体に設けられ、１速ギヤ列ＬＡの出力ギヤ１０Ａおよび２速ギヤ列ＬＢの出力ギヤ１０Ｂが出力軸８の外周に回転自在に設置されている。これら各出力ギヤ１０Ａ，１０Ｂと出力軸８の間に、前記ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂが介在させてある。
【００２８】
各ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂは、図１４に示す２速のローラクラッチ１６Ｂの例で説明するように、外周面が多角形状とされた内輪１８Ｂの外周の平面状の各カム面１９と外輪２３の内周の円筒面間に設けられた各楔状空間Ｓにローラ２０が介在する。楔状空間Ｓは、円周方向の両側が狭まり、円周方向の中央が広がり部分となる。各ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂは、各ローラ２０が楔状空間Ｓの狭まり部分に係合することで接続状態となり、保持器２１Ｂにより各ローラ２０を楔状空間Ｓの広がり部分に位置させることで切断状態となる構成である。
【００２９】
変速比切換機構４０は、図４に示すように、ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂの保持器２１Ａ，２１Ｂに連結されて回転する環状の摩擦板３５Ａ，３５Ｂの外輪２３への接触と離間とを変速切換アクチュエータ４７による、シフト部材であるシフトフォーク４５の進退によって切り換える機構である。シフト機構４１は、変速比切換機構４０のうちの、摩擦板３５Ａ，３５Ｂを動作される機構部分であり、変速切換アクチュエータ４７とシフトフォーク４５により構成される。
【００３０】
変速切換アクチュエータ４７は、シフト用の電動モータであり、その出力軸４７ａの回転を、送りねじ機構４８によりシフトロッド４６の直動運動に変換し、シフトロッド４６に取り付けたシフトフォーク４５を軸方向に移動させる。シフトフォーク４５の移動により、シフトスリーブ４３およびシフトリング３４が移動する。シフトリング３４が摩擦板３５Ａ，３５Ｂを、クラッチ外輪２３（出力ギヤ１０Ａ，１０Ｂ）の側面に押し付ける。これにより、カム面付きの内輪１８Ａ，１８Ｂと外輪２３とが相対回転する場合に、摩擦板３５Ａ，３５Ｂと外輪２３との間に摩擦力（トルク）が作用し、保持器２１Ａ，２１Ｂを介してローラ２０を楔状空間Ｓの狭まり部分に押し込むことができる。
【００３１】
なお、保持器２１Ａ，２１Ｂは内輪１８Ａ，１８Ｂに対して回転自在であるが、スイッチばね２２Ａ，２２Ｂ（図１４）により、内輪１８Ａ，１８Ｂのカム面１９（図１４）の中央、つまり楔状空間Ｓの広がり部分である中立位置とポケット２１ａの円周方向中央とが一致するように付勢される。摩擦板３５Ａ，３５Ｂは、上記スイッチばね２２Ａ，２２Ｂにより、保持器２１Ａ，２１Ｂと共に回転可能なように連結されている。
【００３２】
図５は、車両用モータ駆動装置Ａを制御する制御システムを示すブロック図である。この制御システムは、統合ＥＣＵ６０、変速ＥＣＵ６１、およびインバータ装置６２を有する。統合ＥＣＵ６０、変速ＥＣＵ６１、およびインバータ装置６２の３者間の信号転走はＣＡＮ通信（コントローラー・エリア・ネットワーク）で行われる。
【００３３】
統合ＥＣＵ６０は、車載全ての電子制御装置間の協調制御を行う電子制御装置であり、アクセルペダル６３のアクセル開度センサ６３ａ、ブレーキペダル９１のブレーキ開度センサ９１ａ、ステアリングホイール９２の操舵角センサ９２ａ、変速段を手動で切り替えるシフトレバー９３のレバー位置センサ９３ａに接続されている。統合ＥＣＵ６０は、これらアクセル開度センサ６３ａ、ブレーキ開度センサ９１ａ、操舵角センサ９２ａ、レバー位置センサ９３ａの検出したアクセル開度信号、ブレーキ開度信号、操舵角信号、およびレバー位置信号を、変速ＥＣＵ６１に送信する機能、並びにこれらの４種の信号および他の各種のセンサ等の信号によって前記協調制御を行う機能を備える。
【００３４】
変速ＥＣＵ６１は、統合ＥＣＵ６０から送信された各種信号や、直接に変速ＥＣＵ６１に入力された各種信号により、自動変速の制御を行う電子制御装置であり、各種入力信号に基づいて変速判断を行ない、変速機５の変速切換アクチュエータ４７とインバータ装置６２に指令を出す。
【００３５】
変速ＥＣＵ６１は、次の各機能（１）〜（８）を備える。
（１）車速度センサ（車速検出部）９４および加速度センサ９５から、車速と車両の加減速度の検出信号を受け、統合ＥＣＵ６０からアクセル開度信号を受け取り、自動変速の判断を行う。
（２）急ブレーキと判断した場合は、自動変速を行わない。
（３）急ハンドルと判断した場合は、自動変速を行わない。
（４）統合ＥＣＵ６０からシフトレバー９３の位置信号を受け取り、電動モータ３のクリープ制御を実施する。
【００３６】
（５）運転者により操作される第１〜第３の操作スイッチ９６〜９８の操作に応じた制御を行う。
第１の操作スイッチ９６：自動／手動変速の切換用トグルスイッチである。
第２の操作スイッチ９７：タクトスイッチであり、上記の第１の操作スイッチ９６が手動変速で設定された場合のみ、有効とする。第２の操作スイッチ９７を押すと、シフトアップ変速が実施される。
第３の操作スイッチ９８：タクトスイッチであり、上記の第１の操作スイッチ９６が手動変速で設定された場合のみ、有効とする。第３の操作スイッチ９８を押すと、シフトダウン変速が実施される。
【００３７】
（６）表示部９９へ、車速、電動モータ回転数、トルク指令値等を表示させる。表示部９９は、液晶表示装置等の画像を表示する装置、または指針で表示する装置である。
（７）変速切替アクチュエータ４７のシフト位置を、変速機５に付けられたシフト位置センサ６８から検出する機能とインバータから電動モータ３の回転数を取得する機能を備える。
（８）インバータ装置６２にトルク指令または回転数指令と変速指令を送信する機能、および変速機５に付けられた変速切替アクチュエータ４７を駆動する機能を備える。
【００３８】
変速ＥＣＵ６１には、自動変速モードと手動変速モードの変速モードがプログラムされており、自動変速モードと手動変速モードは、運転者による前記第１の操作スイッチ９６の操作によって切り替えられる。
この実施形態の変速制御方法および変速制御装置は、変速ＥＣＵ６１による自動変速モードおよび手動変速モードの各変速モードにおける制御に係る。変速ＥＣＵ６１は、図９に示す各種の機能達成手段を有しているが、これらの手段については後に説明する。
【００３９】
図５において、インバータ装置６２は、バッテリ６９から直流電流が供給されて、電動モータ３に交流のモータ駆動電力を供給するとともに、その供給電力を変速ＥＣＵ６１からの信号に基づいて制御する。インバータ装置６２には、電動モータ３に設けられた回転角度センサ６６から、電動モータ３の回転数を示す信号が入力される。
【００４０】
インバータ装置６２は、電動モータ３を駆動する機能、および回転角度センサ６６から電動モータ３の回転角信号を得る機能を備える。インバータ装置６２は、図６に示すように、インバータ７１と、このインバータ７１を制御するインバータ制御回路７２とで構成される。インバータ７１と、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の上側アームスイッチング素子Ｕｐ，Ｖｐ，Ｗｐと、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の下側アームスイッチング素子Ｕｎ，Ｖｎ，Ｗｎの接続点に電動モータ３の各相（Ｕ，Ｖ，Ｗ相）の端子を接続したものである。インバータ７１には、３相の交流電力を出力するように、インバータ制御回路７２から各スイッチング素子Ｕｐ，Ｖｐ，Ｗｐ，Ｕｎ，Ｖｎ，Ｗｎに開閉指令が与えられる。
電動モータ３は、３相の通電により、転流を行っている。電動モータ３の駆動のためには大電流が必要である。
【００４１】
図７は、シフトレバー操作パネル７５の構成を示す。運転手がシフトレバー９３を手動操作することによって、周知の例と同様に、Ｐ（パーキング）、Ｒ（リバース）、Ｎ（ニュートラル）、Ｄ（ドライブ）、２速（セカンド）、１速（ロウ）の各レンジを切り換えることができる。シフトレバー操作パネル７５は、このように切り換えられるどのレンジに現在あるかを示す表示装置である。シフトレバー操作パネル７５におけるレンジ選択情報は統合ＥＣＵ６０に入力される。１速レンジは１速段状態である。なお、シフトレバー操作パネル７５は、タッチパネル形式の入力手段を兼ねて、シフトレバー９３に代えて運転者により操作される操作手段としても良い。
【００４２】
図８は、電動モータ３と、インバータトルク制御、インバータ回転数制御のブロック図を示す。このインバータ制御回路７２は、トルク制御と回転数制御とに切り換えて制御可能としてあり、トルク制御と回転数制御とも、フィードバック制御で、かつベクトル制御である。変速時はトルク制御と回転数制御とを行い、変速時以外のときはトルク制御を行う。詳細な説明は省略する。
【００４３】
同図のインバータ制御回路７２の構成を、トルク制御方法の概要と共に説明する。
インバータ制御回路７２は、アクセル信号（トルク指令）と電動モータ回転数を取得して、電流指令部１０１で電流指令値を生成する。電流指令部１０１には、トルク制御時は、アクセル信号から変速ＥＣＵ６１のトルク指令部１１０で生成されたトルク指令が入力される。なお、図８における変速ＥＣＵ６１のトルク指令部１１０および速度指令部１０６は、変速ＥＣＵ６１の構成要素のうち、トルク指令および速度指令を出力する手段を総称して示している。
電力変換部６２ａは、ＰＷＭデューティＶｕ，Ｖｖ，Ｖｗに従ってインバータ７１をＰＷＭ制御し、電動モータ３を駆動する。
【００４４】
同図のインバータ制御回路７２による回転数制御を説明する。
速度指令部１０６は、インバータ制御回路７２に対して速度指令を与える手段であり、変速ＥＣＵ６１に設けられている。速度指令部１０６は、変速時の車速と選択された目標変速段の変速比に基づき、電動モータ３の目標回転数を算出する。算出した目標回転数は、速度指令としてインバータ装置６２のインバータ制御回路７２に指示される。
【００４５】
また、電動モータ３の回転子角度を回転角度センサ６６から取得し、実際の電動モータ３の回転数を速度計算部１０８で算出する。速度指令部１０６の速度指令と、速度計算部１０８で算出した実際の電動モータ回転数の差分を比較部１０９で求め、その差分に対つき、制御部１０７でＰＩＤ制御（比例積分微分制御）、あるいはＰＩ制御（比例積分制御）を行い、制御量をトルク指令として、電流指令部１０１に入力する。回転数制御時、この速度計算部１０８の速度指令に基づくトルク指令が、トルク指令部１１０からのトルク指令に代えて電流指令部１０１に入力される。
【００４６】
なお、図８において、インバータ制御回路７２は、速度制御部７３と、トルク制御部７４とに分けて説明している。
トルク制御部７４は、インバータ制御回路７２のうち、トルク制御により電動モータ３の制御の機能を果たす部分であり、図８の電流指令部１０１、電流ＰＩ制御部１０２、２相・３相変化部１０３、３相・２相変化部１０４、速度計算部１０８、および予測部１１１を含む。
速度制御部７３は、インバータ制御回路７２のうち、速度制御により電動モータ３の制御の機能を果たす部分であって、比較部１０９と、制御部１０７とを有し、トルク制御部７４の電流制御部１０１へトルク指令を与え、その後の制御をトルク制御部７４で行わせる。
【００４７】
次に、電気自動車における車両用モータ駆動装置の変速制御装置につき、図９のブロック図を参照して説明する。制御対象となる電気自動車は、上記実施形態の変速制御方法を適用する図１〜図８と共に前述した電気自動車である。
この電気自動車の変速制御装置は、上記実施形態の変速制御方法を実施する装置であって、上記変速ＥＣＵ６１は、変速切換前制御手段７６と、変速切換後制御手段７７とを備える。変速切換前制御手段７６は、変速指令生成手段７８、現変速段クラッチ解除手段７９、およびシンクロ制御手段８０を有する。変速切換後制御手段７７は、常時に電動モータ３をトルク制御するトルク制御手段８３と、目標変速段への変速時に電動モータ３をトルク制御から切換えて回転数制御にする回転数制御手段８４とを有し、前記トルク制御手段８３は指令トルク付与手段７７ａを含む。変速ＥＣＵ６１は、変速時以外の電動モータ３の制御をトルク制御として、トルク指令をインバータ制御装置７２へ出力し、変速時にトルク制御と回転数制御を切り換える。
【００４８】
変速指令生成手段７８は、アクセル開度センサ６３ａからのアクセル開度信号、車速度センサ９４からの検出値、および加速度センサ９５からの加減速度から、定められた規則に従って目標変速段への変速指令を生成する。
現変速段クラッチ解除手段７９は、前記変速指令に応答して、変速切換アクチュエータ４７によりシフト部材４５を動作させ、現変速段の摩擦板３５Ａ，３５Ｂと外輪２３，２３の当接を解除し、トルク制御により電動モータ３のトルクを除荷して現変速段のローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂの係合を解除する。
シンクロ制御手段８０は、電動モータ３を回転数制御することにより目標変速段のローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂの外輪２３，２３と内輪１８Ａ，１８Ｂの回転数が同期するようにシンクロさせる。
【００４９】
変速切換後制御手段７７は、前記のように目標変速段のローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂの外輪２３，２３と内輪１８Ａ，１８Ｂの回転数をシンクロさせた状態で、目標変速段のローラクラッチ１６Ａ，１７Ｂを係合させる。変速切換後制御手段７７の指令トルク付与手段７７ａは、電気自動車におけるドライブシャフト８１（動力伝達軸）のトルク変動の固有振動数に応じて、電動モータ３に指令トルクを与える。具体的に、指令トルク付与手段７７ａは、車速度センサ９４から入力された車速から車速の変化量（Δｒｏｔ／Δｔ）を求め、このΔｒｏｔ／Δｔと相殺するトルク変化量（Δｔｒｑ／Δｔ）を生成する。指令トルク付与手段７７ａは、この生成したトルク変化量（Δｔｒｑ／Δｔ）を、指令トルクとして電動モータ３に与える。前記指令トルク付与手段７７ａにて電動モータ３に与える指令トルクは、前記ローラクラッチ１６Ａ，１７Ｂが常に係合する最小トルク以上としている。
【００５０】
実際の走行試験の結果では、変速ショックの減衰固有振動に伴い、車速度が、変速ショックと一定の正比例で同じような減衰固有振動を生じていることを確認した。そこで、変速切換後制御手段７７は、車速度センサ９４から車速を入力し、この車速の変化量（Δｒｏｔ／Δｔ）を求めることで、この車速の変化量（Δｒｏｔ／Δｔ）と相殺するトルク変化量（Δｔｒｑ／Δｔ）を求め得る。変速切換後制御手段７７における指令トルク付与手段７７ａは、トルク変化量（Δｔｒｑ／Δｔ）を指令トルクとして電動モータ３に与えるようになっている。
【００５１】
車速度センサ９４は、一般的に車輪用軸受等に設けられるが、この例では、例えば、車両のドライブシャフト（動力伝達軸）８１の等速ジョイント等に設けても良い。変速切換後制御手段７７は、ドライブシャフト側に設けた回転センサからの信号に基づき、ドライブシャフト８１の回転数を算出し、この回転数から車速度を算出し得る。ドライブシャフト８１が変速ショックの主原因である場合に、同ドライブシャフト８１の回転数に基づく車速度から車速の変化量を求め、この変化量と相殺するトルク変化量を生成し、このトルク変化量を指令トルクとして電動モータ３に与えることで、精度良く変速ショックの低減を図れる。
【００５２】
また変速切換後制御手段７７は、目標変速段への切換え直後に、アクセル開度センサ６３ａにより検出されたアクセル開度信号に基づく駆動トルクが、定められた係合トルク閾値Ａよりも大きくなったとき、電動モータ３の駆動トルクを、トルク制御でｎ回補間制御により与える。前記ｎ回における「ｎ」は任意の自然数であり、アクセル開度の信号を補間して補間制御が完了した時点の補間の回数を指す。前記係合トルク閾値Ａは、変速ＥＣＵ６１のＲＯＭ８２に記録されている。前記ｎ回補間制御で電動モータ３を駆動する駆動トルクは、一定の固有周期を有し、且つ減衰する。なお変速切換後制御手段７７は、目標変速段への切換え後の駆動トルクが、係合トルク閾値Ａよりも下回ったとき、前記係合トルク閾値Ａを、駆動トルク指令値として、電動モータ３を駆動する。
【００５３】
変速切換後制御手段７７は、前述のように、車速の変化量（Δｒｏｔ／Δｔ）を取り入れ、このΔｒｏｔ／Δｔが一定の閾値以上になったとき、ｎ回補間制御を開始する。ｎ回補間制御は、回転数制御時のクラッチの係合トルクとトルク制御時のアクセル開度信号との誤差を縮めていく補間制御である。
補間制御について説明する。
変速切換後、回転数制御からトルク制御に切換える動作を行う。回転数制御時のクラッチの係合トルクと現在アクセルの開度信号との誤差がある。回転数制御時、アクセル開度信号をトルク指令値として電動モータに与えないため、トルク制御を実施すると、突然トルク開度信号をトルク指令として、電動モータに与えるとクラッチが大きなショックが生じる。そのショックを低減するため、補間制御を実施する。ｎ回補間制御とは、電動モータの駆動トルクをクラッチの係合トルクからアクセル開度信号まで、徐々に与える制御である。しかし、アクセル開度信号はドライバがアクセルペダル操作によって、常に変化することが考えられる。それで、補間値がアクセル開度の信号を常に追跡することになる(ｎ回の補間という意味である)。
この補間制御は、誤差がある閾値以内に成るまでｎ回繰返すｎ回補間であるため、補間値がアクセル開度の信号を常に追跡し、実際のアクセル開度の信号との誤差を縮めていく追跡過程の中、誤差がある閾値以内に成ったら、追跡動作を完了させ、ｎ回補間制御も完了させる。ＲＯＭ８２に前記閾値が記録されている。変速切換後制御手段７７は、目標変速段への切換え直後に、車速の変化量（Δｒｏｔ／Δｔ）が一定の閾値以上になれなければ、ｎ回補間制御を実施しない。
変速切換後制御手段７７は、ｎ回補間制御を実施するとき、係合トルク閾値Ａと実際のアクセル開度に基づく駆動トルクの差を一定の時間で除して、車速の変化量（Δｒｏｔ／Δｔ）と相殺する相殺トルク変化量（Δｔｒｑ／Δｔ）、つまりトルク補間の傾斜を、算出する。前記一定の時間は、予め変速ＥＣＵ６１のＲＯＭ８２に記録された制御テーブルの値を取り込む。
【００５４】
図１０は、変速制御方法の概要を示すフローチャートである。図９も参照しつつ説明する。前述の変速切換前制御手段７６が同図の各ステップＳ１，Ｓ２，Ｓ３の処理をそれぞれ行い、変速切換後制御手段７７が同図のステップＳ４の処理を行う。
【００５５】
例えば、車両のイグニッションスイッチ等をオンにすることで本処理が開始する。本処理開始後、ステップＳ１において、変速切換前制御手段７６の変速指令生成手段７８が、目標変速段への変速指令を生成した後、ステップＳ２にて、現変速段クラッチ解除手段７９は、目標変速段への変速指令に応答して、電動モータ３のトルクを除荷して現変速段のローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂの係合を解除する。次にステップＳ３に移行し、シンクロ制御手段８０は、目標変速段のローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂの外輪２３と内輪１８Ａ，１８Ｂの回転数が同期するようにシンクロさせる。その後ステップＳ４に移行し、変速切換後制御手段７７の指令トルク付与手段７７ａが、ｎ回補間制御時に、車速の変化量と相殺するトルク変化量を、指令トルクとして電動モータ３に与える。
【００５６】
図１１は、前記変速制御方法における変速時、電動モータ３を駆動させるトルクと、各動作時間との概略特性を示す図である。本変速制御装置における電気自動車の変速制御方法において、電動モータ３を駆動させる動作は主に下記の動作（１）→動作（５）からなる。
【００５７】
動作（１）→動作（５）における電動モータトルクの概略特性を説明する。
ｔ０→ｔ１間（動作（１））：車両が現変速段走行トルクで走行している。
現変速段のローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂが正方向に締結している状態で、トルク制御により、電動モータ３を駆動している。このとき電動モータ３のトルクは、変速機５および差動装置６を介して駆動輪に伝達されている。
前記ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂの「正方向」とは、電動モータ３を駆動するとき、ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂが締結している方向とする。これに対してローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂの「負方向」とは、電動モータ３を回生するとき、ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂが締結している方向とする。以下同じ。
【００５８】
ｔ１→ｔ２間（動作（２））：現変速段クラッチ解除手段７９が、現変速段のローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂを解除させる。
ｔ２→ｔ３間（動作（３））：シンクロ制御手段８０が、電動モータ３をシンクロさせる。
ｔ３→ｔ４間（動作（４））：変速切換後制御手段７７が、目標変速段のローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂを締結（係合）させる。この動作（４）は、ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂの係合過程と係合トルクから実際のアクセル信号を取り込むまでの補間制御の実施過程を含む。
【００５９】
ｔ４→（動作（５））：車両が目標変速段走行トルクで走行している（実際のアクセル信号を取り込んで、車両が走行する）。この動作（５）では、目標変速段のローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂが正方向に係合している状態で、トルク制御により、電動モータ３を駆動している。このとき電動モータ３のトルクは、変速機５および差動装置６を介して駆動輪に伝達されている。
【００６０】
図１２は、変速後、変速ショックと車速変動との関係を示す図である。
図１１の動作（４）において、係合トルク閾値Ａから、突然に、実際のアクセル開度に基づく駆動トルクを加えると、変速機５、電動モータ３、等速ジョイント等に起因する、大きな変速ショックが生じる課題がある。
その変速ショックは、図１２下側に示すように、車体の減衰固有振動の形で現れる。このような変速ショックの影響で、乗員の車両乗り心地は悪くなる。
【００６１】
実際の走行試験の結果では、変速ショックの減衰固有振動に伴い、図１２上側に示すように、車速度も、変速ショックと一定の正比例で同じような減衰固有振動を生じていることを確認した。そこで、変速切換後制御手段７７の指令トルク付与手段７７ａは、例えば、ドライブシャフト側に設けた回転センサからの信号に基づき車速を求める。指令トルク付与手段７７ａは、さらに車速の変化量を求めることで、この車速の変化量と相殺するトルク変化量を求めて、このトルク変化量を指令トルクとして電動モータ３に与えることができる。
【００６２】
ここで図２０は、従来例に係り、変速後、係合トルクからアクセル開度に基づく駆動トルクまでの間にトルクを補間する制御を行う図である。
図２０の従来技術（特願２０１１−２２７６６６）では、係合トルク閾値Ａから実際のアクセル信号に基づく駆動トルクを取り込むまでの間に、ｎ回補間制御（一次線形補間をｎ回実施すること）を実施することにより、変速ショックを低減する方法を提案している。しかし、補間制御を実施する傾斜（Δｔｒｑ／Δｔ）が小さ過ぎると、ドライバーが急加速したいときに急加速できず、車両の操縦性が落ちる。またアクセルペダルを一杯に踏み込んでも車両が加速しにくい違和感がある。一方、補間制御を実施する傾斜（Δｔｒｑ／Δｔ）が大きければ大きいほど、変速ショックが大きくなる傾向がある。
【００６３】
ｔ０→ｔ１間：目標変速段のローラクラッチは係合トルク閾値Ａで係合している。係合動作は一定係合時間を有する。
ｔ１→ｔ２間：係合トルク閾値Ａから実際のアクセル開度に基づく駆動トルクを取り込むまでの間に、ｎ回補間制御（一次線形補間をｎ回実施すること）の実施過程。トルク補間値は、係合トルク閾値Ａからアクセル開度に基づく駆動トルクまでの直線である。補間制御に伴い、車体に変速ショックが生じる。
ｔ２→ｔ３間：実際のアクセル信号を取り込み、駆動指令トルクとして、電動モータを駆動する。
【００６４】
図１３は、本発明の実施形態の変速制御方法に係り、変速後、係合トルクからアクセル開度に基づく駆動トルクまでの間にトルクを補間する制御を行う図である。
ｔ０→ｔ１間：目標変速段のローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂは係合トルク閾値Ａで係合している。係合動作は一定係合時間を有する。
ｔ１→ｔ２間：係合トルク閾値Ａから実際のアクセル開度に基づく駆動トルクを取り込むまでの間に、車速の変化量（Δｒｏｔ／Δｔ）を取り入れ、この車速の変化量（Δｒｏｔ／Δｔ）と相殺するトルク変化量（Δｔｒｑ／Δｔ）を生成し、電動モータ３の駆動指令トルクとして電動モータを駆動する。指令トルク付与手段７７ａには、トルク変化量を生成する補間式が格納されている。
補間式：Δｔｒｑ／Δｔ＝Ｋ Δｒｏｔ／Δｔ
ｔ２→ｔ３間：実際のアクセル信号を取り込み、駆動指令トルクとして、電動モータ３を駆動する。
【００６５】
次に、図３，図４の車両用モータ駆動装置の詳細を、図１４〜図１９と共に説明する。
図３において、モータ軸４は、入力軸７と同軸上に直列に配置されており、ハウジング１１に固定された電動モータ３のステータ１２で回転駆動される。入力軸７は、ハウジング１１内に組込まれた対向一対の軸受１３により回転可能に支持され、入力軸７の軸端はスプライン嵌合によってモータ軸４に接続されている。出力軸８は、ハウジング１１内に組込まれた対向一対の軸受１４により回転可能に支持されている。
【００６６】
１速入力ギヤ９Ａと２速入力ギヤ９Ｂは軸方向に間隔をおいて配置され、入力軸７を中心として入力軸７と一体に回転するように入力軸７に固定されている。１速出力ギヤ１０Ａと２速出力ギヤ１０Ｂも軸方向に間隔をおいて配置されている。
【００６７】
図４に示すように、１速出力ギヤ１０Ａは、出力軸８を貫通させる環状に形成され、軸受１５を介して出力軸８で支持されており、出力軸８を中心として出力軸８に対して回転可能となっている。同様に、２速出力ギヤ１０Ｂも、軸受１５を介して出力軸８で回転可能に支持されている。
【００６８】
１速入力ギヤ９Ａと１速出力ギヤ１０Ａは互いに噛合しており、その噛合によって１速入力ギヤ９Ａと１速出力ギヤ１０Ａの間で回転が伝達するようになっている。２速入力ギヤ９Ｂと２速出力ギヤ１０Ｂも噛合しており、その噛合によって２速入力ギヤ９Ｂと２速出力ギヤ１０Ｂの間で回転が伝達するようになっている。２速入力ギヤ９Ｂと２速出力ギヤ１０Ｂの減速比は、１速入力ギヤ９Ａと１速出力ギヤ１０Ａの減速比よりも小さい。
【００６９】
１速出力ギヤ１０Ａと出力軸８の間には、１速出力ギヤ１０Ａと出力軸８の間でトルクの伝達と遮断の切換えを行なう１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａが組込まれている。また、２速出力ギヤ１０Ｂと出力軸８の間には、２速出力ギヤ１０Ｂと出力軸８の間でトルクの伝達と遮断の切換えを行なう２速の２ウェイローラクラッチ１６Ｂが組込まれている。
【００７０】
１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａと２速の２ウェイローラクラッチ１６Ｂは、左右対称の同一構成なので、２速の２ウェイローラクラッチ１６Ｂを以下に説明し、１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａについては、２速の２ウェイローラクラッチ１６Ｂに対応する部分に同一の符号または末尾のアルファベットＢをＡに置き換えた符号を付して説明を省略する。
【００７１】
図１４〜図１６に示すように、２速の２ウェイローラクラッチ１６Ｂは、２速出力ギヤ１０Ｂの内周に設けられた円筒面１７と、出力軸８の外周に回り止めした環状の２速カム部材１８Ｂに形成されたカム面１９と、カム面１９と円筒面１７の間に組み込まれたローラ２０と、ローラ２０を保持する２速保持器２１Ｂと、２速スイッチばね２２Ｂとからなる。カム面１９は、円筒面１７との間で周方向中央から周方向両端に向かって次第に狭くなる楔状空間Ｓを形成するような面であり、例えば、図１５に示すように円筒面１７と対向する平坦面である。
【００７２】
図４、図１９に示すように、２速保持器２１Ｂは、ローラ２０を収容する複数のポケット２１ａが周方向に間隔をおいて形成された円筒部２４と、円筒部２４の一端から径方向内方に延び出す内向きフランジ部２５とを有する。内向きフランジ部２５の径方向内端は、２速カム部材１８Ｂの外周で周方向にスライド可能に支持され、この周方向のスライドによって、２速保持器２１Ｂは、カム面１９と円筒面１７の間にローラ２０を係合させる係合位置とローラ２０の係合を解除する中立位置との間で出力軸８に対して相対回転可能となっている。また、２速保持器２１Ｂの内向きフランジ部２５は軸方向両側への移動が規制され、これにより２速保持器２１Ｂが軸方向に非可動とされている。
【００７３】
図１５に示すように、各カム面１９は、回転中心を含む仮想平面に対して対称に形成され、これにより、各カム面１９と円筒面１７の間に配置されたローラ２０は、正転方向と逆転方向の両方向で係合可能となっている。すなわち、電動モータ３が発生するトルクにより車両を前進させるときは、２速保持器２１Ｂを出力軸８に対して正転方向に相対回転させることにより、２速保持器２１Ｂに保持されたローラ２０を、カム面１９と円筒面１７の間の正転方向側の空間狭まり部分に係合させ、そのローラ２０を介して２速出力ギヤ９Ｂと出力軸８の間で正転方向のトルクを伝達することが可能となっており、一方、電動モータ３が発生するトルクにより車両を後退させるときは、２速保持器２１Ｂを出力軸８に対して逆転方向に相対回転させることにより、２速保持器２１Ｂに保持されたローラ２０を、カム面１９と円筒面１７の間の逆転方向側の空間狭まり部分に係合させ、そのローラ２０を介して２速出力ギヤ９Ｂと出力軸８の間で逆転方向のトルクを伝達することが可能となっている。
【００７４】
図１６、図１９に示すように、２速スイッチばね２２Ｂは、鋼線をＣ形に巻いたＣ形環状部２６と、Ｃ形環状部２６の両端からそれぞれ径方向外方に延出する一対の延出部２７，２７とからなる。Ｃ形環状部２６は、２速カム部材１８Ｂの軸方向端面に形成された円形のスイッチばね収容凹部２８に嵌め込まれ、一対の延出部２７，２７は、２速カム部材１８Ｂの軸方向端面に形成された径方向溝２９に挿入されている。
【００７５】
径方向溝２９は、スイッチばね収容凹部２８の内周縁から径方向外方に延びて２速カム部材１８Ｂの外周に至るように形成されている。２速スイッチばね２２Ｂの延出部２７は、径方向溝２９の径方向外端から突出しており、その延出部２７の径方向溝２９からの突出部分が、２速保持器２１Ｂの円筒部２４の軸方向端部に形成された切欠き３０に挿入されている。径方向溝２９と切欠き３０は同じ幅に形成されている。
【００７６】
延出部２７，２７は、径方向溝２９の周方向で対向する内面と、切欠き３０の周方向で対向する内面にそれぞれ接触しており、その接触面に作用する周方向の力によって２速保持器２１Ｂを中立位置に弾性保持している。
【００７７】
すなわち、２速保持器２１Ｂを出力軸８に対して相対回転させて、図１６に示す中立位置から周方向に移動させると、径方向溝２９の位置と切欠き３０の位置が周方向にずれるので、一対の延出部２７，２７の間隔が狭まる方向にＣ形環状部２６が弾性変形し、その弾性復元力によって２速スイッチばね２２Ｂの一対の延出部２７，２７が径方向溝２９の内面と切欠き３０の内面を押圧し、その押圧によって２速保持器２１Ｂを中立位置に戻す方向の力が作用するようになっている。
【００７８】
図４に示すように、１速カム部材１８Ａと２速カム部材１８Ｂの出力軸８に対する回り止めは、スプライン嵌合によって行なわれている。１速カム部材１８Ａのカム面１９と２速カム部材１８Ｂのカム面１９は同数かつ同位相となっている。また、１速カム部材１８Ａと２速カム部材１８Ｂは、出力軸８の外周に嵌合した一対の止め輪３１によって軸方向に非可動となっている。１速カム部材１８Ａと２速カム部材１８Ｂの間には間座３２が組み込まれている。
【００７９】
１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａと２速の２ウェイローラクラッチ１６Ｂは、変速アクチュエータ３３により選択的に係合することができるようになっている。
【００８０】
図１４に示すように、変速アクチュエータ３３は、１速出力ギヤ１０Ａと２速出力ギヤ１０Ｂの間に軸方向に移動可能に設けられたシフトリング３４と、１速出力ギヤ１０Ａとシフトリング３４の間に組み込まれた１速摩擦板３５Ａと、２速出力ギヤ１０Ｂとシフトリング３４の間に組み込まれた２速摩擦板３５Ｂとを有する。
【００８１】
ここで、１速摩擦板３５Ａと２速摩擦板３５Ｂは、左右対称の同一構成なので、２速摩擦板３５Ｂを以下に説明し、１速摩擦板３５Ａについては、２速摩擦板３５Ｂに対応する部分に同一の符号または末尾のアルファベットＢをＡに置き換えた符号を付して説明を省略する。
【００８２】
２速摩擦板３５Ｂには、２速保持器２１Ｂの切欠き３０に係合する突片３６が設けられ、この突片３６と切欠き３０の係合によって、２速摩擦板３５Ｂが２速保持器２１Ｂに回り止めされている。２速保持器２１Ｂの切欠き３０は、２速摩擦板３５Ｂの突片３６を軸方向にスライド可能に収容しており、このスライドによって、２速摩擦板３５Ｂは、２速保持器２１Ｂに回り止めされた状態のまま、２速出力ギヤ１０Ｂの側面に接触する位置と離反する位置との間で、２速保持器２１Ｂに対して軸方向に移動可能となっている。
【００８３】
２速摩擦板３５Ｂの突片３６の先端に凹部３７が形成されて、間座３２の外周には、凹部３７に係合する凸部３８が形成されている。そして、凹部３７と凸部３８は、２速摩擦板３５Ｂが２速出力ギヤ１０Ｂの側面から離反した位置にある状態では、凹部３７と凸部３８が係合することで、２速摩擦板３５Ｂを間座３２を介して出力軸８に回り止めし、このとき、２速摩擦板３５Ｂに回り止めされた２速保持器２１Ｂが中立位置に保持されるようになっている。また、２速摩擦板３５Ｂが２速出力ギヤ１０Ｂの側面に接触する位置にある状態では、凹部３７と凸部３８の係合が解除することで、２速摩擦板３５Ｂの回り止めが解除されるようになっている。
【００８４】
２速摩擦板３５Ｂと２速カム部材１８Ｂの間には、軸方向に圧縮された状態で２速離反ばね３９Ｂが組み込まれており、この２速離反ばね３９Ｂの弾性復元力によって２速摩擦板３５Ｂが２速出力ギヤ１０Ｂの側面から離反する方向に付勢されている。
【００８５】
２速離反ばね３９Ｂは、間座３２の外周に沿って巻回されたコイルスプリングであり、その一端が２速ワッシャ３９Ｂを介して２速カム部材１８Ｂの軸方向端面で支持されている。２速ワッシャ３９Ｂは、２速カム部材１８Ｂの軸方向端面の径方向溝２９を覆うように環状に形成されている。
【００８６】
シフトリング３４は、１速摩擦板３５Ａを押圧して１速出力ギヤ１０Ａの側面に接触させる１速シフト位置ＳＰ１ｆと、２速摩擦板３５Ｂを押圧して２速出力ギヤ１０Ｂの側面に接触させる２速シフト位置ＳＰ２ｆとの間で軸方向に移動可能に支持されている。また、シフトリング３４を１速シフト位置ＳＰ１ｆと２速シフト位置ＳＰ２ｆの間で軸方向に移動させるシフト機構４１が設けられている。シフト機構４１は、前述のように変速比切換機構４０の一部を構成する。
【００８７】
図１７、図１８に示すように、シフト機構４１は、シフトリング３４を転がり軸受４２を介して回転可能に支持するシフトスリーブ４３と、そのシフトスリーブ４３の外周に設けられた環状溝４４に係合する二股状のシフトフォーク４５と、シフトフォーク４５が固定されたシフトロッド４６と、シフトモータである変速切換アクチュエータ４７と、変速切換アクチュエータ４７の回転をシフトロッド４６の直線運動に変換する運動変換機構４８（送りねじ機構等）とからなる。
【００８８】
図１８に示すように、シフトロッド４６は、出力軸８に対して間隔をおいて平行に配置され、ハウジング１１内に組み込まれた一対の滑り軸受４９で軸方向にスライド可能に支持されている。シフトリング３４とシフトスリーブ４３の間に組み込まれた転がり軸受４２は、シフトリング３４とシフトスリーブ４３のいずれに対しても軸方向に非可動となるように組み付けられている。
【００８９】
このシフト機構４１は、変速切換アクチュエータ４７の回転が運動変換機構４８により直線運動に変換されてシフトフォーク４５に伝達し、そのシフトフォーク４５の直線運動が転がり軸受４２を介してシフトリング３４に伝達することにより、シフトリング３４を軸方向に移動させる。
【００９０】
図１４に示すように、シフトフォーク４５と環状溝４４の間の両側の軸方向隙間には、軸方向に圧縮可能な予圧ばね５０が組み込まれている。これにより、シフトリング３４で１速摩擦板３５Ａを押圧して１速出力ギヤ１０Ａの側面に接触させるときに、シフトスリーブ４３に対するシフトフォーク４５の軸方向の相対位置を調節することによって予圧ばね５０のばね力を調節し、１速摩擦板３５Ａと１速出力ギヤ１０Ａの接触面間の摩擦力を調整することが可能となっている。また、シフトリング３４で２速摩擦板３５Ｂを押圧して２速出力ギヤ１０Ｂの側面に接触させるときも、２速摩擦板３５Ｂと２速出力ギヤ１０Ｂの接触面間の摩擦力を調整することが可能となっている。
【００９１】
図３に示すように、出力軸８には、出力軸８の回転をディファレンシャル６に伝達するディファレンシャル駆動ギヤ５１が固定されている。
【００９２】
ディファレンシャル６は、一対の軸受５２で回転可能に支持されたデフケース５３と、デフケース５３の回転中心と同軸にデフケース５３に固定され、ディファレンシャル駆動ギヤ５１に噛合するリングギヤ５４と、デフケース５３の回転中心と直角な方向にデフケース５３に固定されたピニオン軸５５と、ピニオン軸５５に回転可能に支持された一対のピニオン５６と、その一対のピニオン５６に噛合する左右一対のサイドギヤ５７とからなる。左側のサイドギヤ５７には、左側の車輪に接続されたアクスル５８の軸端部が接続され、右側のサイドギヤ５７には、右側の車輪に接続されたアクスル５８の軸端部が接続されている。出力軸８が回転するとき、出力軸８の回転はディファレンシャル駆動ギヤ５１を介してデフケース５３に伝達され、そのデフケース５３の回転がピニオン５６とサイドギヤ５７を介して左右の車輪に分配される。
【００９３】
以下に、車両用モータ駆動装置Ａの動作例を説明する。
まず、図１４に示すように、１速摩擦板３５Ａが１速出力ギヤ１０Ａの側面から離反し、かつ、２速摩擦板３５Ｂも２速出力ギヤ１０Ｂの側面から離反した状態では、１速保持器２１Ａは１速スイッチばね２２Ａの弾性力により中立位置に保持され、２速保持器２１Ｂも２速スイッチばね２２Ｂの弾性力により中立位置に保持されるので、１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａはローラ２０の係合が解除された状態となり、２速の２ウェイローラクラッチ１６Ｂもローラ２０の係合が解除された状態となる。
【００９４】
この状態では、図３に示す電動モータ３の駆動により入力軸７が回転しても、１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａと２速の２ウェイローラクラッチ１６Ｂによって回転の伝達が遮断されるので、１速出力ギヤ１０Ａおよび２速出力ギヤ１０Ｂは空転し、入力軸７の回転は出力軸８に伝達されない。
【００９５】
次に、シフト機構４１を作動させて、図１４に示すシフトリング３４を１速出力ギヤ１０Ａに向けて移動させると、１速摩擦板３５Ａが１速出力ギヤ１０Ａの側面に接触し、その接触面間の摩擦力によって１速摩擦板３５Ａが出力軸８に対して相対回転し、この１速摩擦板３５Ａに回り止めされた１速保持器２１Ａが１速スイッチばね２２Ａの弾性力に抗して中立位置から係合位置に移動するので、１速保持器２１Ａに保持されたローラ２０が、円筒面１７とカム面１９の間の楔状空間Ｓの狭まり部分に押し込まれて係合した状態となる。
【００９６】
この状態では、１速出力ギヤ１０Ａの回転は、１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａを介して出力軸８に伝達され、出力軸８の回転が、ディファレンシャル６を介してアクスル５８に伝達される。その結果、図１に示す電気自動車ＥＶにおいては、駆動輪としての前輪１が回転駆動され、図２に示すハイブリッド車ＨＶにおいては補助駆動輪としての後輪２が回転駆動される。
【００９７】
次に、シフト機構４１の作動により、シフトリング３４を１速シフト位置から２速シフト位置に向かって軸方向移動させると、１速摩擦板３５Ａと１速出力ギヤ１０Ａの接触面間の摩擦力が小さくなるので、１速スイッチばね２２Ａの弾性力により１速保持器２１Ａが係合位置から中立位置に移動し、この１速保持器２１Ａの移動によって１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａの係合が解除される。
【００９８】
シフトリング３４が２速シフト位置に到達すると、２速摩擦板３５Ｂがシフトリング３４で押圧されて２速出力ギヤ１０Ｂの側面に接触し、その接触面間の摩擦力によって２速摩擦板３５Ｂが出力軸８に対して相対回転し、２速摩擦板３５Ｂに回り止めされた２速保持器２１Ｂが２速スイッチばね２２Ｂの弾性力に抗して中立位置から係合位置に移動するので、２速保持器２１Ｂに保持されたローラ２０が、円筒面１７とカム面１９の間の楔状空間Ｓの狭まり部分に押し込まれて係合した状態となる。
【００９９】
この状態では、２速出力ギヤ１０Ｂの回転は、２速の２ウェイローラクラッチ１６Ｂを介して出力軸８に伝達され、出力軸８の回転がディファレンシャル６を介してアクスル５８に伝達される。
【０１００】
同様に、シフトリング３４を２速シフト位置から１速シフト位置に軸方向移動させることにより、２速の２ウェイローラクラッチ１６Ｂの係合を解除して、１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａを係合させることができる。
【０１０１】
ところで、１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａを係合解除するときに、１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａを介してトルクが伝達していると、そのトルクがローラ２０を円筒面１７とカム面１９の間の楔状空間Ｓの狭まり部分に押し込むように作用し、１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａの係合解除が妨げられる。そのため、シフト機構４１の作動により、シフトリング３４が１速シフト位置ＳＰ１ｆから２速シフト位置ＳＰ２ｆに向かって軸方向移動を開始したときに、１速摩擦板３５Ａが、１速出力ギヤ１０Ａの側面から既に離反しているにもかかわらず、１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａの係合が解除されない可能性がある。
【０１０２】
このため、１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａを確実に係合解除するためには、シフト機構４１の作動により、１速摩擦板３５Ａを１速出力ギヤ１０Ａの側面から離反させるだけでなく、電動モータ３の出力を制御して、入力軸７と出力軸８の間で伝達するトルクを変化させる必要がある。２速の２ウェイローラクラッチ１６Ｂを係合解除するときも同様である。
【０１０３】
そこで、上記制御システムでは、図９に示す変速制御装置により、電動モータ３と変速切換アクチュエータ４７を制御し、この制御により１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａまたは２速の２ウェイローラクラッチ１６Ｂの係合を解除するときの動作の信頼性を確保している。
【０１０４】
以上説明した変速制御方法および変速制御装置によると、目標変速段への変速切換え後に、ドライブシャフト８１のトルク変動の固有振動数に応じて、電動モータ３に指令トルクを与える。これにより、変速切換え直後に、そのままアクセルペダルを踏み込み続けたり、急激にアクセルペダルを踏込む操作をしたとしても、車体の減衰固有振動が相殺されて変速ショックが低減される。
【０１０５】
また指令トルク付与手段７７ａにて電動モータ３に与える指令トルクは、目標変速段で係合したローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂが常に係合した状態を維持する最小トルク以上である。このため、係合した目標変速段のローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂが不所望に解除されることがなくなる。したがって、ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂが一旦解除されて再び係合することに起因する変速ショックを未然に防止することができる。この場合、変速ショックを低減するために、アクセル開度の変化量を一義的に小さくする必要がなくなるので、必要十分な車両加速を得ることができる。したがって、車両操縦性の向上を図ることができる。
【０１０６】
変速切換後制御手段７７は、車速の変化量が一定の閾値以上になったとき、ｎ回補正制御を開始する。逆に言えば、車速の変化量が一定の閾値以上にならなければ、ｎ回補間制御を実施しない。変速ショックの影響の少ない車速の変化量が一定の閾値未満で、補間制御を実施しないようにすることで、変速ＥＣＵ６１の演算処理負荷の軽減を図ることができる。
【０１０７】
変速切換後制御手段７７は、駆動トルクが、係合トルク閾値Ａよりも下回ったとき、前記係合トルク閾値Ａを、駆動トルク指令値として、電動モータ３を駆動する。このように駆動トルクの下限を定めることで、必要な車両加速を得ることができる。よって車両の操縦性の向上を図れる。
変速切換後制御手段７７は、相殺トルク変化量（Δｔｒｑ／Δｔ）、つまりトルク補間の傾斜が一定閾値以上になったら、トルク補間制御を実施するようにしても良い。これにより、車両の操縦性を向上させることができる。
【符号の説明】
【０１０８】
３…電動モータ
４…モータ軸
５…変速機
７…入力軸
１６Ａ，１６Ｂ…クラッチ
１８Ａ，１８Ｂ…内輪
１９…カム面
２０…係合子
２３…外輪
４０…変速比切換機構
６１…変速ＥＣＵ
７６…変速切換前制御手段
７７…変速切換後制御手段
７７ａ…指令トルク付与手段
８１…ドライブシャフト
８３…トルク制御手段
８４…回転数制御手段
９４…車速度センサ
９５…加速度センサ
ＬＡ，ＬＢ…ギヤ列
Ｓ…楔状空間
【図１】
2014023415.tif 000003
【図２】
2014023415.tif 000004
【図３】
2014023415.tif 000005
【図４】
2014023415.tif 000006
【図５】
2014023415.tif 000007
【図６】
2014023415.tif 000008
【図７】
2014023415.tif 000009
【図８】
2014023415.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2014023415.tif 000012
【図１１】
2014023415.tif 000013
【図１２】
2014023415.tif 000014
【図１３】
2014023415.tif 000015
【図１４】
2014023415.tif 000016
【図１５】
2014023415.tif 000017
【図１６】
2014023415.tif 000018
【図１７】
2014023415.tif 000019
【図１８】
2014023415.tif 000020
【図１９】
2014023415.tif 000021
【図２０】
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