(57)【要約】【課題】  アクセル操作時や回生制御を行うとき等において、ローラクラッチの締結時のショックトルクと異音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】  この電気自動車における変速制御方法は、アクセル信号と車速の検出値とから、定められた規則に従って現変速段を目標変速段に自動変速する制御を行う自動変速制御過程と、電動モータへのトルク指令値が定められた閾値を下回ったら、前記閾値で電動モータを駆動させるクリープ制御を行うクリープ制御過程と、電動モータの回生を行う回生制御を行う回生制御過程と、これら自動変速制御過程、クリープ制御過程、および回生制御過程を定められた条件に従って統合して行う統合制御過程とを含む。【選択図】      図１４
2014045561.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ウェイ型のローラクラッチと、これら各ローラ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、
前記各ローラクラッチは、内輪のカム面と外輪間に設けられた各楔状空間にローラが介在し、各ローラ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、保持器により各ローラ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り、
前記変速比切換機構は、保持器に連結されて回転する摩擦板の外輪への接触と離間とを変速切換アクチュエータによるシフト部材の進退によって切り換える機構である、
電気自動車における変速制御方法において、
アクセル信号と車速の検出値とから、定められた規則に従って現変速段を目標変速段に自動変速する制御を行う自動変速制御過程と、
前記電動モータへのトルク指令値が定められた閾値を下回ったら、前記閾値で前記電動モータを駆動させるクリープ制御を行うクリープ制御過程と、
前記電動モータの回生を行う回生制御を行う回生制御過程と、
これら自動変速制御過程、クリープ制御過程、および回生制御過程を定められた条件に従って統合して行う統合制御過程と、
を含む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、車両は前記シフト部材を進退させるシフト操作部材を備え、このシフト操作部材におけるドライブレンジが選択された場合に、前記統合制御過程が実施される電気自動車の変速制御方法。
【請求項３】
請求項２において、前記統合制御過程は、前記車両の電源起動時に、前記ドライブレンジが選択された場合、トルク制御により、前記ローラクラッチを、電動モータ駆動側の楔状空間に締結させる制御を行うステップを含み、前記トルク制御を実施する間に、アクセルペダルが踏まれた場合、アクセル信号を無視する電気自動車の変速制御方法。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記統合制御過程は、アクセル信号が定められたトルク閾値を下回る状態で、一定の時間経過した場合、前記ローラクラッチを正方向から負方向へ締結する制御を行うステップを含み、前記ローラクラッチが締結した後、回生制御を行う電気自動車の変速制御方法。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、前記統合制御過程は、アクセルペダルを抜いて、アクセル信号が定められたトルク閾値を下回るとき、アクセル信号を前記トルク閾値として、前記電動モータを駆動するステップを含む電気自動車の変速制御方法。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項において、前記統合制御過程は、回生制御を実施中に、アクセル信号が定められたトルク閾値を上回る状態で、一定の時間経過した場合、前記回生制御を中止し、前記ローラクラッチを負方向から正方向へ締結する制御を行うステップを含む電気自動車の変速制御方法。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項において、前記自動変速制御過程では、アクセルペダルを定められた開度以上踏込むことにより、強制的にシフトダウン変速を行い、
前記統合制御過程は、
前記ローラクラッチを負方向から正方向へ締結する制御を行う過程で、前記シフトダウン変速を行うとき、シフトダウンを直ちに実施せず、現変速段のローラクラッチのローラを電動モータ非駆動側の楔状空間から電動モータ駆動側の楔状空間へ締結する過程と、
さらに、ローラクラッチ締結時のトルクからアクセル信号までトルク補間制御を実施しながら、電動モータを駆動させる過程と、
前記トルク補間制御が終了した後に、シフトダウンを実施する過程と、
を含む電気自動車の変速制御方法。
【請求項８】
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ウェイ型のローラクラッチと、これら各ローラ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、
前記各ローラクラッチは、内輪のカム面と外輪間に設けられた各楔状空間にローラが介在し、各ローラ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、保持器により各ローラ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り、
前記変速比切換機構は、保持器に連結されて回転する摩擦板の外輪への接触と離間とを変速切換アクチュエータによるシフト部材の進退によって切り換える機構である、
電気自動車における変速制御装置において、
アクセル信号と車速の検出値とから、定められた規則に従って現変速段を目標変速段に自動変速する制御を行う自動変速制御手段と、
前記電動モータへのトルク指令値が定められた閾値を下回ったら、前記閾値で前記電動モータを駆動させるクリープ制御を行うクリープ制御手段と、
前記電動モータの回生を行う回生制御を行う回生制御手段と、
これら自動変速制御手段、クリープ制御手段、および回生制御手段を定められた条件に従って統合して行う統合制御手段と、
を含み、
車両は前記シフト部材を進退させるシフト操作部材を備え、前記統合制御手段は、前記車両の電源起動時に、前記シフト操作部材におけるドライブレンジが選択された場合、トルク制御により、前記ローラクラッチを、電動モータ駆動側の楔状空間に締結させる制御を行い、前記トルク制御を実施する間に、アクセルペダルが踏まれた場合、アクセル信号を無視することを特徴とする電気自動車における変速制御装置。
【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、変速機におけるローラクラッチの締結時のショックトルクと異音を低減させると共に、自動変速制御、クリープ制御、および回生制御を統合した技術に関する。
【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（特許文献１）。この駆動装置上での変速ショックトルクと異音を低減するための変速制御方法が提案されている（例えば、特願２０１１−１２３４３３号（従来技術(1)）。
従来技術(1)は、車両の変速時に、トルク制御と回転数制御の二つのフィードバック制御を切換える制御法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−５７０３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の車両用モータ駆動装置では、変速切換を行う際に、変速機の目標変速段のローラクラッチ係合時、大きな変速ショックトルクと異音が生じる課題がある。
従来技術(1)では、アクセルペダルの、ＯＮからＯＦＦ操作またはＯＦＦからＯＮ操作によって、ローラクラッチが締結時に、大きなショックトルクと異音が生じやすいという課題がある。この課題は、具体的には次の課題（１），（２）である。
なお、この明細書において、
正方向：電動モータを駆動する時、ローラクラッチが締結している方向とする。
負方向：電動モータを回生する時、ローラクラッチが締結している方向とする。
回生制御方法：機械エネルギーを電気エネルギーとして吸収する目的とした制御技術である。
【０００５】
（１）アクセルのＯＮからＯＦＦ操作またはＯＦＦからＯＮ操作によって、ローラクラッチ締結時に、ショックトルクと異音が生じる。アクセルを踏んだ状態で、車を走らせると、ローラクラッチが正方向に締結している状態で、トルク制御により、電動モータを駆動する状態になる。その後、アクセルを抜くと、現変速段のローラクラッチの締結が解除される状態になる可能性がある。一旦、現変速段のローラクラッチの締結が解除された場合、再びアクセルを踏むと、ローラクラッチが再度正方向に素早く締結するので、ショックトルクと異音が生じやすい。
【０００６】
（２）回生制御を行うためには、ローラクラッチを負方向に締結することが必要となる。トルク制御方法により、ローラクラッチを負方向に締結すると、前記と同様にショックトルクと異音が生じやすい。
【０００７】
この発明の目的は、アクセル操作時や回生制御を行うとき等において、ローラクラッチの締結時のショックトルクと異音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】
【０００８】
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ウェイ型のローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂと、これら各ローラクラッチ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、
前記各ローラクラッチ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にローラ２０が介在し、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２１Ａ，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り、
前記変速比切換機構４０は、保持器２１Ａ，２１Ｂに連結されて回転する摩擦板３５Ａ，３５Ｂの外輪２３，２３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４５の進退によって切り換える機構である、
電気自動車における変速制御方法において、
アクセル信号と車速の検出値とから、定められた規則に従って現変速段を目標変速段に自動変速する制御を行う自動変速制御過程と、
前記電動モータ３へのトルク指令値が定められた閾値を下回ったら、前記閾値で前記電動モータ３を駆動させるクリープ制御を行うクリープ制御過程と、
前記電動モータ３の回生を行う回生制御を行う回生制御過程と、
これら自動変速制御過程、クリープ制御過程、および回生制御過程を定められた条件に従って統合して行う統合制御過程と、
を含むことを特徴とする。
【０００９】
この構成によると、自動変速制御過程では、アクセル信号と車速の検出値とから、定められた規則に従って現変速段を目標変速段に自動変速する。クリープ制御過程では、電動モータ３へのトルク指令値が定められた閾値を下回ったら、前記閾値で電動モータ３を駆動させる。回生制御過程では、電動モータ３の回生を行う回生制御を行う。統合制御過程は、これら自動変速制御過程、クリープ制御過程、および回生制御過程を定められた条件に従って統合して行う。前記「定められた条件」とは、シフト操作部材（シフトレバー９３）のシフトレンジ、アクセル信号と車速との関係、および、シフトダウン変速の要否などである。統合制御過程では、各制御過程を単独制御するのではなく定められた条件に従って統合して行うことで、例えば、ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂの無駄な移動を防止することができるうえ、アクセル操作時や回生制御を行うとき等において、ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂの締結時のショックトルクと異音を低減することができる。
【００１０】
車両は前記シフト部材４５を進退させるシフト操作部材（シフトレバー９３）を備え、このシフト操作部材におけるドライブレンジが選択された場合に、前記統合制御過程が実施されても良い。
前記統合制御過程は、前記車両の電源起動時に、前記ドライブレンジが選択された場合、トルク制御により、前記ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂを、電動モータ駆動側の楔状空間に締結させる制御を行うステップを含み、前記トルク制御を実施する間に、アクセルペダル６３が踏まれた場合、アクセル信号を無視するものとしても良い。このトルク制御を実施している間は、基本的にはブレーキペダル９１が踏まれた状態である。このトルク制御をしている間にアクセルペダル６３が踏まれた場合であっても、アクセル信号が無視されるため、ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂが不所望に素早く締結されることがなくなる。つまり、アクセルペダル６３の踏込み量にかかわらず、トルク制御により、ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂを、電動モータ駆動側の楔状空間に締結させる制御を行う。これにより、ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂの締結時のショックトルクと異音を低減することができる。
【００１１】
前記統合制御過程は、アクセル信号が定められたトルク閾値を下回る状態で、一定の時間経過した場合、前記ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂを正方向から負方向へ締結する制御を行うステップを含み、前記ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂが締結した後、回生制御を行うものとしても良い。前記一定の時間を設定することで、例えば、アクセルを頻繁に操作する時に、ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂの無駄な移動を防止することができる。
前記トルク閾値を、１速変速段と２速変速段それぞれに有していても良い。
【００１２】
前記統合制御過程は、アクセルペダル６３を抜いて、アクセル信号が定められたトルク閾値を下回るとき、アクセル信号を前記トルク閾値として、前記電動モータ３を駆動するステップを含むものとしても良い。アクセルペダル６３を踏んで車を走らせる。車両の低速時、例えば、０〜２０ｋｍ／ｈの間にアクセルペダル６３を抜いて、アクセル信号がトルク閾値Ａを下回るとき、アクセル信号を前記トルク閾値Ａとして、電動モータ３を駆動させる。
前記トルク閾値Ａを、１速変速段と２速変速段それぞれに有していても良い。
【００１３】
前記統合制御過程は、回生制御を実施中に、アクセル信号が定められたトルク閾値Ｂを上回る状態で、一定の時間経過した場合、前記回生制御を中止し、前記ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂを負方向から正方向へ締結する制御を行うステップを含むものとしても良い。
前記自動変速制御過程では、アクセルペダル６３を定められた開度以上踏込むことにより、強制的にシフトダウン変速を行い、
前記統合制御過程は、
前記ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂを負方向から正方向へ締結する制御を行う過程で、前記シフトダウン変速を行うとき、シフトダウンを直ちに実施せず、現変速段のローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂのローラ２０を電動モータ非駆動側の楔状空間から電動モータ駆動側の楔状空間へ締結する過程と、
さらに、ローラクラッチ締結時のトルクからアクセル信号までトルク補間制御を実施しながら、電動モータ３を駆動させる過程と、
前記トルク補間制御が終了した後に、シフトダウンを実施する過程と、
を含むものとしても良い。
【００１４】
ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂを負方向から正方向へ締結させる制御を行う過程で、いわゆるシフトダウン線を跨ぐ場合、直ちにシフトダウンを実施すると、大きなアクセル信号が入力され、現変速段のローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂを駆動することになる。この場合、ローラクラッチ締結時に、ショックトルクと異音が生じる。
この発明では、この問題を解決するため、シフトダウン変速を行う、換言すれば、シフトダウン線を跨ぐとき、シフトダウンを直ちに実施せず、現変速段のローラ２０を電動モータ非駆動側の楔状空間から電動モータ駆動側の楔状空間へ締結する。さらに、ローラクラッチ締結時のトルクからアクセル信号までトルク補間制御を実施しながら、電動モータ３を駆動させる。前記トルク補間制御が終了した後に、シフトダウン（キックダウン）を実施する。このようにトルク補間制御が終了した後にシフトダウンを実施することで、ローラクラッチ締結時における、ショックトルクと異音を低減することができる。
【００１５】
この発明の電気自動車における変速制御装置は、
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ウェイ型のローラクラッチと、これら各ローラ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、
前記各ローラクラッチは、内輪のカム面と外輪間に設けられた各楔状空間にローラが介在し、各ローラ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、保持器により各ローラ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り、
前記変速比切換機構は、保持器に連結されて回転する摩擦板の外輪への接触と離間とを変速切換アクチュエータによるシフト部材の進退によって切り換える機構である、
電気自動車における変速制御装置において、
アクセル信号と車速の検出値とから、定められた規則に従って現変速段を目標変速段に自動変速する制御を行う自動変速制御手段と、
前記電動モータへのトルク指令値が定められた閾値を下回ったら、前記閾値で前記電動モータを駆動させるクリープ制御を行うクリープ制御手段と、
前記電動モータの回生を行う回生制御を行う回生制御手段と、
これら自動変速制御手段、クリープ制御手段、および回生制御手段を定められた条件に従って統合して行う統合制御手段と、
を含み、
車両は前記シフト部材を進退させるシフト操作部材を備え、前記統合制御手段は、前記車両の電源起動時に、前記シフト操作部材におけるドライブレンジが選択された場合、トルク制御により、前記ローラクラッチを、電動モータ駆動側の楔状空間に締結させる制御を行い、前記トルク制御を実施する間に、アクセルペダルが踏まれた場合、アクセル信号を無視することを特徴とする。
【００１６】
この構成によると、前記トルク制御をしている間にアクセルペダルが踏まれた場合であっても、アクセル信号が無視されるため、ローラクラッチが不所望に素早く締結されることがなくなる。つまり、アクセルペダルの踏込み量にかかわらず、トルク制御により、ローラクラッチを、電動モータ駆動側の楔状空間に締結させる制御を行う。これにより、ローラクラッチの締結時のショックトルクと異音を低減することができる。
【発明の効果】
【００１７】
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ウェイ型のローラクラッチと、これら各ローラ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、
前記各ローラクラッチは、内輪のカム面と外輪間に設けられた各楔状空間にローラが介在し、各ローラ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、保持器により各ローラ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り、
前記変速比切換機構は、保持器に連結されて回転する摩擦板の外輪への接触と離間とを変速切換アクチュエータによるシフト部材の進退によって切り換える機構である、
電気自動車における変速制御方法において、
アクセル信号と車速の検出値とから、定められた規則に従って現変速段を目標変速段に自動変速する制御を行う自動変速制御過程と、
前記電動モータへのトルク指令値が定められた閾値を下回ったら、前記閾値で前記電動モータを駆動させるクリープ制御を行うクリープ制御過程と、
前記電動モータの回生を行う回生制御を行う回生制御過程と、
これら自動変速制御過程、クリープ制御過程、および回生制御過程を定められた条件に従って統合して行う統合制御過程とを含む。このため、アクセル操作時や回生制御を行うとき等において、ローラクラッチの締結時のショックトルクと異音を低減することができる。
【００１８】
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ウェイ型のローラクラッチと、これら各ローラ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、
前記各ローラクラッチは、内輪のカム面と外輪間に設けられた各楔状空間にローラが介在し、各ローラ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、保持器により各ローラ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り、
前記変速比切換機構は、保持器に連結されて回転する摩擦板の外輪への接触と離間とを変速切換アクチュエータによるシフト部材の進退によって切り換える機構である、
電気自動車における変速制御装置において、
アクセル信号と車速の検出値とから、定められた規則に従って現変速段を目標変速段に自動変速する制御を行う自動変速制御手段と、
前記電動モータへのトルク指令値が定められた閾値を下回ったら、前記閾値で前記電動モータを駆動させるクリープ制御を行うクリープ制御手段と、
前記電動モータの回生を行う回生制御を行う回生制御手段と、
これら自動変速制御手段、クリープ制御手段、および回生制御手段を定められた条件に従って統合して行う統合制御手段と、
を含み、
車両は前記シフト部材を進退させるシフト操作部材を備え、前記統合制御手段は、前記車両の電源起動時に、前記シフト操作部材におけるドライブレンジが選択された場合、トルク制御により、前記ローラクラッチを、電動モータ駆動側の楔状空間に締結させる制御を行い、前記トルク制御を実施する間に、アクセルペダルが踏まれた場合、アクセル信号を無視する。このため、アクセル操作時や回生制御を行うとき等において、ローラクラッチの締結時のショックトルクと異音を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【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の概略ブロック図である。
【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】同変速制御方法における自動変速線図である。
【図１１】同変速制御方法におけるシフトアップ自動変速線マップの構成図である。
【図１２】同変速制御方法におけるシフトダウン自動変速線マップの構成図である。
【図１３】同変速制御方法における自動変速判断のフローチャートである。
【図１４】同変速制御方法における自動変速判断、クリープ制御、および回生制御の統合制御実施図である。
【図１５】図４の一部の拡大断面図である。
【図１６】図４のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図１７】図４のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図１８】図４のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。
【図１９】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２０】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。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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ウェイ型のローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂと、これら各ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂの断続の切換を行う変速比切換機構４０とを有する。
【００２４】
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。
【００２５】
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７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。
【００２６】
各ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂは、図１６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。
【００２７】
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。
【００２８】
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（図１５））の側面に押し付ける。これにより、カム面付きの内輪１８Ａ，１８Ｂ（図１５）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（図１６）の狭まり部分に押し込むことができる。
【００２９】
なお、保持器２１Ａ，２１Ｂは内輪１８Ａ，１８Ｂ（図１５）に対して回転自在であるが、スイッチばね２２Ａ，２２Ｂ（図１５）により、内輪１８Ａ，１８Ｂのカム面１９（図１６）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。
【００３０】
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者間の信号転送はＣＡＮ通信（コントローラー・エリア・ネットワーク）で行われる。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
変速ＥＣＵ６１は、次の各機能（１）〜（８）を備える。
（１）車速度センサ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。
【００３４】
（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。
【００３５】
（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）変速切換アクチュエータ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。
【００３６】
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（８１〜８４）を有しているが、これらの手段については後に説明する。
【００３７】
図５において、インバータ装置６２は、バッテリ６９から直流電力が供給されて、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に設けられた回転検出装置である回転角度センサ６６から、電動モータ３の回転数を示す信号が入力される。
【００３８】
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。
【００３９】
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を駆動するためには大電流が必要である。
【００４０】
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（図５）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（図５）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（図５）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。
【００４１】
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。詳細な記述をここで省略する。
【００４２】
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。
【００４３】
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（図６）のインバータ制御回路７２に指示される。
【００４４】
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を比較部１０９で求め、その差に対して、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。
回転数制御では、電動モータ３の目標回転数は一定の時間間隔で計算され、変速中に車速が急に変化しても、変速の目標回転数は車速の変化を追及できる特徴をもつ。それによって、変速ショックを低減することができる。
【００４５】
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。
【００４６】
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７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に、自動変速制御手段８０、クリープ制御手段８１、回生制御手段８２、統合制御手段８４、およびメモリ８３を設けている。メモリ８３は例えばＲＯＭ等からなり、このメモリ８３の記憶領域８３ａには、後述するトルク閾値等を記憶させている。
【００４７】
自動変速制御手段８０は、変速の基本的な制御を行う手段であり、変速ＥＣＵ６１は、この自動変速制御手段８０により、自動変速時以外の電動モータ３の制御はトルク制御として、トルク指令をインバータ制御回路７２へ出力し、変速時にトルク制御と回転数制御を切換える。
【００４８】
クリープ制御手段８１は、電動モータ３へのトルク指令値が定められた閾値Ａを下回ったら、前記閾値Ａで電動モータ３を駆動させるクリープ制御を行う。このクリープ制御を行う場合のトルク指令値は正である。一方、実際のアクセル信号が閾値Ａを上回った時、実際のアクセルの開度信号を使って、電動モータ３を駆動させる。但し、現変速段は１速変速段と２速変速段それぞれにトルクの閾値Ａを有し、これら閾値Ａは共にメモリ８３の記憶領域８３ａに格納されている。
Ｒレンジにおいては、クリープ制御により、ローラ２０がニュートラル位置に戻ることなく、常に非駆動側に締結している状態になっている。
【００４９】
回生制御手段８２は、電動モータ３の回生を行う回生制御を行う。この回生制御手段８２は、トルク制御で走行中に、アクセルペダルを抜いたアクセルオフ時に、アクセルの開度信号（アクセル信号）が閾値Ｂを下回る状態で一定の時間経過した場合、回転数制御により、ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂを正方向から負方向へ締結させる制御を行う。前記ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂが締結した後、トルク制御に切換し、電動モータ３を負トルクにて駆動させ、エネルギーを吸収する。但し、各変速段は１速変速段と２速変速段それぞれにトルクの閾値Ｂを持ち、これら閾値Ｂは共にメモリ８３の記憶領域８３ａに格納されている。
【００５０】
統合制御手段８４は、これら自動変速制御手段８０、クリープ制御手段８１、および回生制御手段８２を定められた条件に従って統合して行う。統合制御手段８４は、これら制御手段８０，８１，８２の少なくともいずれか１つを用いて、後述する第１〜第５ステップの制御を行う。この統合制御手段８４は、シフトレバー９３（図５）のドライブレンジが選択された場合にのみ実施される。
【００５１】
図１０は、この変速制御方法における自動変速線図である。実線はシフトアップ線、破線はシフトダウン線である。横軸を車速、縦軸をアクセル開度として表される。
アクセルペダルを一杯に踏み込むと、シフトダウン変速され所要の加速力が得られる。このようにアクセルペダルを全開付近まで踏込むことにより、強制的にシフトダウン変速することをキックダウンという。図１０のキックダウン域がそれに当たる。
【００５２】
図１１は、この変速制御方法におけるシフトアップ自動変速線マップの構成図である。図９および図１１に示すように、変速ＥＣＵ６１のメモリ８３に、図１１の変速線マップのデータが格納されている。図１１の変速線図より、現在の変速段のシフトアップの変速線マップを参照することで、現在の車速よりスロットル開度を算出し、現在のスロットル開度との比較および車の加減速度によりシフトアップ変速が実行される。
【００５３】
図１２は、この変速制御方法におけるシフトダウン自動変速線マップの構成図である。図９および図１２に示すように、変速ＥＣＵ６１のメモリ８３に、図１２の変速線マップのデータが格納されている。図１２の変速線図より、現在のシフトダウンの変速線マップを参照することで、現在の車速よりスロットル開度を算出し、現在のスロットル開度との比較および車の加減速度によりシフトダウン変速が実行される。
【００５４】
図１３は、自動変速判断フローチャートを示す。図７のＤレンジ走行時に、自動変速判断を行う。自動変速の実行可否の判断を、次の３パターンで行う。
パターン１：車両加速でシフトアップ線を左から右へ跨ぐ時に、シフトアップ変速をする（Ｑ５）。
パターン２：車両減速でシフトダウン線を右から左へ跨ぐ時に、シフトダウン変速をする（Ｑ２：ＹＥＳ，Ｑ６：ＹＥＳ，Ｑ７）。
パターン３：シフトダウン線を下から上へ跨ぐ時（キックダウン時) に、シフトダウン変速をする( キックダウンという)（Ｑ３：ＹＥＳ，Ｑ７）。
【００５５】
自動変速を行わない領域に関しては、手動の操作によって、変速可能である。
上記のように自動変速判断を工夫するに至った課題を説明する。従来のアクセル信号と車速信号だけに基づき、自動変速の実行可否の判断を行うアルゴリズムでは、車両の加減速度を自動変速の実行可否の判断条件として使用していないため、アクセルを頻繁に操作すると、変速のハンチング現象が生じることである。上記の自動変速判断によると、このような変速のハンチング現象が回避できる。
【００５６】
図１４は、この変速制御方法における自動変速判断、クリープ制御、および回生制御の統合制御実施図であり、横軸を車速、縦軸をアクセル開度として表されるものである。同図における上部の破線はシフトダウン線ＤＬ、上部の実線はシフトアップ線ＵＬを示す。また、下部の例えば、「０-１５０ｋｍ／ｈ」領域を表す実線は、クリープ制御の実施線ＣＬ、下部の例えば、「２０ｋｍ／ｈ-１５０ｋｍ／ｈ」領域を表す実線は、回生制御の実施線ＫＬを表す。
【００５７】
＜１＞ 単独制御
自動変速制御（単独制御）において、（Ｄレンジのみ実施）
シフトダウン域：例えば、車速１５ｋｍ／ｈ 以上 ９０ｋｍ／ｈ 以下。
シフトアップ域：例えば、車速４０ｋｍ／ｈ 以上 １００ｋｍ／ｈ 以下。
シフトダウンとシフトアップの自動変速は、それぞれ図１３に示された自動変速判断フローチャートにより、実行される。
【００５８】
クリープ制御（単独制御）において、（Ｄ、２、１レンジとＲレンジ実施）
Ｄレンジにおいて、アクセルペダルを抜くと、実際のアクセルの開度信号がトルクの閾値Ａを下回ったとき、アクセルの開度信号をトルクの閾値Ａとして、電動モータ３を駆動させる。クリープ制御によって、アクセルペダルを抜いても、ローラ２０（図１６）がニュートラル位置に戻ることなく、常に駆動側に締結している状態になっている。その結果、アクセルのＯＮからＯＦＦ操作またはＯＦＦからＯＮ操作によって、ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂ（図３）が締結するときのショックトルクと異音が生じにくくなる。
【００５９】
Ｒレンジにおいては、クリープ制御により、ローラ２０（図１６）がニュートラル位置に戻ることなく、常に非駆動側に締結している状態になっている。その結果、アクセルのＯＮからＯＦＦ操作またはＯＦＦからＯＮ操作によるローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂ（図３）が締結するときのショックトルクと異音が生じにくくなる。２レンジと１レンジにおいて、クリープ制御により、同様な結果が得られる。
【００６０】
回生制御（単独制御）において、（Ｄレンジのみ実施）
アクセルペダルを抜いて、実際のアクセルの開度信号がトルクの閾値Ｂを下回る状態で一定の時間経過した場合、回転数制御により、ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂ（図３）を正方向から負方向へ締結させる制御を行う。ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂが締結した後、トルク制御に切換し、電動モータ３を負トルクにて駆動させ、エネルギーを吸収する。エネルギーを吸収しながら、車速が落ちていく過程で、一定の速度（例えば２０ｋｍ／ｈ）を下回ったら、直ちに、回生制御を中止し、ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂを負方向から正方向へ締結させる制御を行う。
【００６１】
＜２＞統合制御（Ｄレンジのみ）
第１ステップ：車両の電源起動時に、シフトレバーのドライブレンジが選択された場合、トルク制御により、ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂ（図３）を駆動側の楔状空間に締結させる制御を行う。トルク制御をしている間は、基本的にはブレーキペダルが踏まれた状態である。もし、アクセルペダルを踏んだ場合、アクセル開度信号は無視される。但し、このステップは１速変速段に限定される。
【００６２】
第２ステップ：アクセルペダルを踏んで、車を走らせる。例えば、車速が「０〜２０ｋｍ／ｈ」の間に、アクセルペダルを抜いて、実際のアクセルの開度信号がトルクの閾値Ａを下回るとき、アクセルの開度信号をトルクの閾値Ａとして、電動モータ３を駆動させる。
【００６３】
第３ステップ：例えば、車速が「２０ｋｍ／ｈ〜４０ｋｍ／ｈ」の間に、アクセルペダルを抜いて、実際のアクセルの開度信号がトルクの閾値Ａを下回るとき、実際のアクセルの開度信号をトルクの閾値Ａとして、電動モータ３を駆動する。さらに、実際のアクセルの開度信号がトルクの閾値Ｂを下回る状態で一定の時間経過した場合、ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂを正方向から負方向へ締結させる制御を行う。ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂが締結した後、回生制御を行う。この回生制御により、車速が落ちていく過程で、車速が一定の速度（例えば、２０ｋｍ／ｈ）以下になったら、直ちに、回生制御を中止し、ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂを負方向から正方向へ締結させる制御を行う。回生制御は１速変速段で実施される。
一定の時間を設定する理由：アクセルを頻繁に操作するときに、ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂの無駄な移動を防止する。
【００６４】
第４ステップ：例えば、車速が「４０ｋｍ／ｈ〜９０ｋｍ／ｈ」の間に、シフトアップの自動変速は、図１３に示された自動変速判断フローチャートにより実行される。シフトアップ線の右側は２速の領域である。アクセルペダルを抜いて、実際のアクセル開度信号がトルクの閾値Ａを下回るとき、アクセルの開度信号をトルクの閾値Ａとして、電動モータ３を駆動させる。
さらに、実際のアクセル開度信号がトルクの閾値Ｂを下回る状態で、一定の時間経過した場合、ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂを正方向から負方向へ締結させる制御を行う。
【００６５】
また、回生制御を実施中で、実際のアクセル開度信号がトルクの閾値Ｂを上回る状態で、一定の時間経過した場合、回生制御を中止し、ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂを負方向から正方向へ締結させる制御を行う。しかし、ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂを負方向から正方向へ締結させる制御を行う過程で、シフトダウン線（キックダウン）を跨ぐ場合、直ちにシフトダウンを実施すると、実際大きなアクセル開度信号が入力され、現変速段のローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂを駆動することになり、ローラクラッチ締結時に、ショックトルクと異音が生じる。
【００６６】
この問題を解決するため、シフトダウン線（キックダウン）を跨ぐ場合、シフトダウンを直ちに実施せず、現変速段のローラ２０を非駆動側の楔状空間から駆動側の楔状空間へ締結する。さらに、締結時のトルクから実際のアクセル開度信号までトルク補間制御を実施しながら、電動モータ３を駆動させる。このトルク補間制御はｎ回補間であるため、補間値が制御指令の信号を常に追跡し得る。補間値は制御指令値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なると、追跡動作を完了させ、ｎ回補間制御も完了させる。このトルク補間制御が終了した後にシフトダウンを実施することで、ローラクラッチ締結時における、ショックトルクと異音を低減することができる。
【００６７】
第５ステップ：例えば、車速が９０ｋｍ／ｈ以上の領域に入ったら、シフトアップの自動変速は図１３に示された自動変速判断フローチャートにより、実行される。
【００６８】
次に、図３，図４の車両用モータ駆動装置の詳細を、図１５〜図２０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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
図１５〜図１７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１６に示すように円筒面１７と対向する平坦面である。
【００７５】
図４、図２０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。
【００７６】
図１６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。
【００７７】
図１７、図２０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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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１７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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
図１５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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
図１８、図１９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。
【００９１】
図１９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。
【００９２】
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。
【００９３】
図１５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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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１５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。
【００９７】
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。
【００９８】
次に、シフト機構４１を作動させて、図１５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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
そこで、上記制御システムでは、図８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。
【０１０７】
以上説明した変速制御方法によると、統合制御過程では、各制御過程を単独制御するのではなく定められた条件に従って統合して行うことで、例えば、ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂの無駄な移動を防止することができるうえ、アクセル操作時や回生制御を行うとき等において、ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂの締結時のショックトルクと異音を低減することができる。
【０１０８】
統合制御過程は、前記車両の電源起動時に、前記ドライブレンジが選択された場合、トルク制御により、前記ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂを、電動モータ駆動側の楔状空間に締結させる制御を行うステップを含み、前記トルク制御を実施する間に、アクセルペダル６３が踏まれた場合、アクセル信号を無視する。このトルク制御を実施している間は、基本的にはブレーキペダル９１が踏まれた状態である。このトルク制御をしている間にアクセルペダル６３が踏まれた場合であっても、アクセル信号が無視されるため、ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂが不所望に素早く締結されることがなくなる。つまり、アクセルペダル６３の踏込み量にかかわらず、トルク制御により、ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂを、電動モータ駆動側の楔状空間に締結させる制御を行う。これにより、ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂの締結時のショックトルクと異音を低減することができる。
【０１０９】
統合制御過程は、アクセル信号が定められたトルク閾値を下回る状態で、一定の時間経過した場合、前記ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂを正方向から負方向へ締結する制御を行うステップを含み、前記ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂが締結した後、回生制御を行う。前記一定の時間を設定することで、例えば、アクセルを頻繁に操作する時に、ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂの無駄な移動を防止することができる。
【符号の説明】
【０１１０】
３…電動モータ
４…モータ軸
５…変速機
７…入力軸
１６Ａ，１６Ｂ…ローラクラッチ
１８Ａ，１８Ｂ…内輪
１９…カム面
２０…ローラ
２１Ａ，２１Ｂ…保持器
２３…外輪
３５Ａ，３５Ｂ…摩擦板
４０…変速比切換機構
４５…シフト部材
４７…変速切換アクチュエータ
６３…アクセルペダル
８０…自動変速制御手段
８１…クリープ制御手段
８２…回生制御手段
８４…統合制御手段
９３…シフトレバー（シフト操作部材）
【図１】
2014045561.tif 000003
【図２】
2014045561.tif 000004
【図３】
2014045561.tif 000005
【図４】
2014045561.tif 000006
【図５】
2014045561.tif 000007
【図６】
2014045561.tif 000008
【図７】
2014045561.tif 000009
【図８】
2014045561.tif 000010
【図９】
2014045561.tif 000011
【図１０】
2014045561.tif 000012
【図１１】
2014045561.tif 000013
【図１２】
2014045561.tif 000014
【図１３】
2014045561.tif 000015
【図１４】
2014045561.tif 000016
【図１５】
2014045561.tif 000017
【図１６】
2014045561.tif 000018
【図１７】
2014045561.tif 000019
【図１８】
2014045561.tif 000020
【図１９】
2014045561.tif 000021
【図２０】
2014045561.tif 000022