(57)【要約】      （修正有）【課題】変速ショックを好適に低減することが可能な変速制御装置、車両および変速制御方法を提供する。【解決手段】変速制御装置１０は、車両１を走行させるトルクを出力するモータ１２と、車両を変速させるためのギア段を有するトランスミッション１５と、を備える車両１の変速制御装置であって、トランスミッション１５のギア段が切り替わる際に、モータ１２にトルクを出力させるトルク制御と、モータ１２の出力軸の回転数を制御する回転数制御との間でモータ１２の制御を切り替える制御部を備える。制御部は、トルク制御の際、モータ１２の出力トルクと、トランスミッションのギア段に応じた目標トルクとの偏差に応じた比例項及び積分項を用いて比例積分制御を行い、回転数制御の際、トルク制御における比例積分制御を行わない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両を走行させるトルクを出力するモータと、前記車両を変速させるためのギア段を有するトランスミッションと、を備える車両の変速制御装置であって、
前記トランスミッションのギア段が切り替わる際に、前記モータに前記トルクを出力させるトルク制御と、前記モータの出力軸の回転数を制御する回転数制御との間で前記モータの制御を切り替える制御部を備え、
前記制御部は、
前記トルク制御の際、前記モータの出力トルクと、前記トランスミッションのギア段に応じた目標トルクとの偏差に応じた比例項及び積分項を用いて比例積分制御を行い、
前記回転数制御の際、前記トルク制御における前記比例積分制御を行わない、
変速制御装置。
【請求項２】
前記トランスミッションは、マニュアルトランスミッションである、
請求項１に記載の変速制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記トランスミッションのギア段の切り替え指令を受けた際、前記モータの制御を前記トルク制御から前記回転数制御に切り替え、かつ、前記トランスミッションのギア段が切り替わる際、前記モータの制御を前記回転数制御から前記トルク制御に切り替える制御を行う、
請求項１または請求項２に記載の変速制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載の変速制御装置を備える、
車両。
【請求項５】
車両を走行させるトルクを出力するモータと、前記車両を変速させるためのギア段を有するトランスミッションと、を備える車両の変速制御装置の変速制御方法であって、
前記トランスミッションのギア段が切り替わる際に、前記モータに前記トルクを出力させるトルク制御と、前記モータの出力軸の回転数を制御する回転数制御との間で前記モータの制御を切り替え、
前記トルク制御の際、前記モータの出力トルクと、前記トランスミッションのギア段に応じた目標トルクとの偏差に応じた比例項及び積分項を用いて比例積分制御を行い、
前記回転数制御の際、前記トルク制御における前記比例積分制御を行わない、
変速制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変速制御装置、車両および変速制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電気自動車等の車両を走行させる際のモータの出力制御には、車両を走行させるためのトルクをモータに出力させるトルク制御と、モータの出力軸の回転数を制御する回転数制御とが用いられる。通常、車両の走行中においてトランスミッションのギア段を切り替える際に、変速前後のギア段のギア比が異なるため、ギア段切り替え時に変速ショックが生じやすい。
【０００３】
上記変速ショックを低減するために、例えば特許文献１には、モータの出力制御を、トランスミッションのギア段を切り替える際にトルク制御と回転数制御とを切り替える制御を行う技術が開示されている。具体的には、車両の走行中においては、モータをトルク制御とし、ギア段を切り替える間においてはモータを回転数制御としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−３３５１１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、車両において、モータの出力トルクと、トランスミッションのギア段に応じた目標トルクとの偏差に応じた比例項及び積分項を用いて比例積分制御（以下、「ＰＩ制御」という）を行うことでギア段に応じた目標トルクになるようにモータの出力トルクが制御される場合がある。
【０００６】
しかしながら、例えばマニュアルトランスミッションの場合、ギア段を切り替える際、つまり、モータが回転数制御となる際、一旦ニュートラルにした上で、変速後のギア段を切り替えるため、ギア段が切り替わるまでの間にタイムラグが生じ、ギア段の切り替え前後において車速の変化率が変化してしまう。
【０００７】
そのため、上記ＰＩ制御を行っていると、ギア段の切り替え完了後に再度トルク制御を実行した場合、制御部によるモータの出力トルクと、実際に車両が必要とする出力トルクとの間に差が生じる場合がある、このような場合、変速ショックが生じるため、より好適に変速ショックを低減する技術が要望されている。
【０００８】
本発明は、変速ショックを好適に低減することが可能な変速制御装置、車両および変速制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る変速制御装置は、
車両を走行させるトルクを出力するモータと、前記車両を変速させるためのギア段を有するトランスミッションと、を備える車両の変速制御装置であって、
前記トランスミッションのギア段が切り替わる際に、前記モータに前記トルクを出力させるトルク制御と、前記モータの出力軸の回転数を制御する回転数制御との間で前記モータの制御を切り替える制御部を備え、
前記制御部は、
前記トルク制御の際、前記モータの出力トルクと、前記トランスミッションのギア段に応じた目標トルクとの偏差に応じた比例項及び積分項を用いて比例積分制御を行い、
前記回転数制御の際、前記トルク制御における前記比例積分制御を行わない。
【００１０】
本発明に係る車両は、
上記した変速制御装置を備える。
【００１１】
本発明に係る変速制御方法は、
車両を走行させるトルクを出力するモータと、前記車両を変速させるためのギア段を有するトランスミッションと、を備える車両の変速制御装置の変速制御方法であって、
前記トランスミッションのギア段が切り替わる際に、前記モータに前記トルクを出力させるトルク制御と、前記モータの出力軸の回転数を制御する回転数制御との間で前記モータの制御を切り替え、
前記トルク制御の際、前記モータの出力トルクと、前記トランスミッションのギア段に応じた目標トルクとの偏差に応じた比例項及び積分項を用いて比例積分制御を行い、
前記回転数制御の際、前記トルク制御における前記比例積分制御を行わない。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、変速ショックを好適に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施の形態における車両の構成を示す図である。
【図２】ギア段の時間変化を示すタイムチャートである。
【図３】モータの出力トルクの時間変化を示すタイムチャートである。
【図４】変速制御装置における変速制御の動作例の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施の形態における車両１の構成を示す図である。
【００１５】
図１に示すように、車両１は、電気自動車であり、プロペラシャフト２と、ディファレンシャルギア３と、駆動輪４と、変速制御装置１０と、モータ１２と、インバータ１３と、バッテリ１４と、トランスミッション１５とを有する。
【００１６】
変速制御装置１０は、内部に制御部を有しており、モータ１２、インバータ１３、バッテリ１４、およびトランスミッション１５の動作を制御する。なお、モータ１２、インバータ１３、バッテリ１４、およびトランスミッション１５のそれぞれの制御は、例えば個別に設けられたＥＣＵ（Electric Control Unit）が互いにＣＡＮ（Control Area Network）通信を行いながら協働して制御を実施していてもよいが、本実施の形態では１つの変速制御装置１０により各構成が制御されるものとして説明する。
【００１７】
変速制御装置１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、制御プログラムを格納したＲＯＭ（Read Only Memory）、および、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の作業用メモリ等を備える。ＣＰＵは、ＲＯＭから制御プログラムを読み出してＲＡＭに展開し、展開した制御プログラムと協働してモータ１２、インバータ１３、バッテリ１４、およびトランスミッション１５の動作を集中制御する。
【００１８】
モータ１２は、バッテリ１４から供給される電力を用いて回転し、トランスミッション１５を介してプロペラシャフト２に車両１を走行させるためのトルクを出力する。モータ１２から出力されたトルクは、プロペラシャフト２およびディファレンシャルギア３を介して駆動輪４に伝達される。
【００１９】
また、モータ１２は、変速制御装置１０の制御の下、モータ１２の出力トルクと、後述するトランスミッション１５のギア段に応じた目標トルクとの偏差に応じた比例項及び積分項を用いて比例積分制御（以下、「ＰＩ制御」という。）がなされる。これによりモータ１２は、トランスミッション１５のギア段に応じた目標トルクを出力するように制御される。具体的に、変速制御装置１０は、車両１の速度の変化率（例えば、減速度）と、トランスミッション１５のギア段に必要とされるトルクとを用いてＰＩ制御を行う。
【００２０】
インバータ１３は、変速制御装置１０によりモータ１２の駆動が要求された場合に、バッテリ１４の直流電力を３相交流電力に変換してモータ１２に供給する。バッテリ１４は、変速制御装置１０によりモータ１２の駆動が要求された場合に、インバータ１３を介してモータ１２に対して電力を供給する。
【００２１】
トランスミッション１５はマニュアルトランスミッションである。なお、ここでいうマニュアルトランスミッションは、ＡＭＴ(Automated Manual Transmission)等のセミオートマチックマニュアルトランスミッションを含む。
【００２２】
トランスミッション１５は、モータ１２の出力軸とプロペラシャフト２とを接続あるいは切断する変速機構等を有する。本実施の形態では、変速機構の図示は省略する。トランスミッション１５は、運転者によるシフトレバー（図示せず）の操作に基づいて変速機構におけるギア段を切り替える動作がなされると、ギア段の切り替え指令を変速制御装置１０に出力する。
【００２３】
次に、本実施の形態における変速制御について説明する。図２は、ギア段の時間変化を示すタイムチャートである。図３は、モータ１２の出力トルクの時間変化を示すタイムチャートである。
【００２４】
図２における実線Ｌ１は、実際に選択されたギア（以下、選択ギアと称する）の時間変化を示している。図２における破線Ｌ２はギア段の切り替え指令におけるギア段の時間変化を示している。
【００２５】
また、図３における実線Ｌ３は、モータ１２における実際の出力トルクを示している。図３における一点鎖線Ｌ４は、回転数制御時にＰＩ制御を行った場合の出力トルクを示している。図３における破線Ｌ５は、回転数制御を行っているときのＰＩ制御における目標トルクを示している。
【００２６】
なお、図２および図３においては、減速時においてギア段を３速から２速に切り替える場合を例示している。
【００２７】
図２および図３に示すように、時刻ｔ１において、変速制御装置１０がトランスミッション１５におけるギア段を３速から２速に切り替える切り替え指令（破線Ｌ２参照）を受けると、モータ１２は、変速制御装置１０の制御の下、モータ１２にトルクを出力させるトルク制御から、モータ１２の出力軸の回転数を制御する回転数制御に切り替えられる。
【００２８】
ギア段の切り替え指令がなされると、一旦ギア段がニュートラルにされた後（時刻ｔ２）に変速後のギア段（２速）に切り替えられる（時刻ｔ３）。ギア段がニュートラルにされている期間（時刻ｔ２〜ｔ３）、モータ１２による出力が駆動輪４に伝達されない状態が生じるので、モータ１２の回転数制御を行うことにより、モータ１２の出力軸の回転数とトランスミッション１５の回転数とが合わせられる。
【００２９】
変速制御装置１０は、モータ１２をトルク制御から回転数制御に切り替えると、モータ１２の出力トルクを０にする（時刻ｔ１）。これにより、モータ１２の出力トルクが変速前のギア段（３速）に伝達されないので、トランスミッション１５におけるギア段を容易にニュートラルとすることが可能となる。
【００３０】
また、ギア段がニュートラルとなった直後（時刻ｔ２）に、モータ１２はトランスミッション１５と回転数を合わせるために所定のトルク（正のトルク）で回転する。モータ１２によるトランスミッション１５との回転数合わせが完了すると、モータ１２の出力トルクは０に戻る。
【００３１】
変速制御装置１０は、若干のタイムラグ（時刻ｔ２〜ｔ３）があった後、時刻ｔ２においてトランスミッション１５におけるギア段をニュートラル（図２におけるＮ）に変更する。そして、変速制御装置１０は、時刻ｔ３において、トランスミッション１５におけるギア段を変速後のギア段に変更する。そして、変速制御装置１０は、モータ１２の制御を回転数制御からトルク制御に切り替える（時刻ｔ３）。
【００３２】
変速後トルク制御に切り替え後（時刻ｔ３）からは、緩やかに出力トルクが変化するように制御され、時刻ｔ４において、変速後のギア段に適した出力トルクに合わせられる（図３におけるＴ１）。変速後のギア段に適した出力トルクＴ１は、車両１の減速度と、変速後のギア段とに応じて算出される。
【００３３】
ここで、変速制御装置１０がモータ１２の出力トルクに対してＰＩ制御を継続していると、変速後のトルク制御において、ＰＩ制御に応じたトルク制御におけるパラメータ（破線Ｌ５）に起因して、当該ＰＩ制御に起因した出力トルクにモータ１２の出力トルクが合わせられてしまう。
【００３４】
具体的には、モータ１２の制御が回転数制御の期間において、ＰＩ制御により、破線Ｌ５のような目標トルクが設定されている（時刻ｔ２〜ｔ３の期間）。この目標トルクは、変速後の２速のギア段に対応した目標トルクに設定されているため、３速のギア段に対応した時刻ｔ１以前の実線Ｌ３よりも小さいトルクとなっている。そのため、ＰＩ制御が継続されていると、変速後のトルク制御においては、変速後のギア段に対応したＰＩ制御に起因した出力トルク（図３におけるＴ２）となる。
【００３５】
この際において、車両１のギア段が切り替えられるまでの間にタイムラグが生じる（時刻ｔ１〜ｔ３）。この期間において、車両１の車速が減り続けるため、実際の車速と、ＰＩ制御の目標トルクに応じた車速とで速度差が生じやすい。その結果、変速後のギア段に応じた、実際に車両１が必用とする出力トルク（図３におけるＴ１）と、トルク制御における出力トルク（図３におけるＴ２）との間で差が生じてしまい、ひいては変速ショックが生じる。
【００３６】
そこで、本実施の形態では、変速制御装置１０は、回転数制御の際トルク制御におけるＰＩ制御を行わない。つまり、変速制御装置１０は、回転数制御の際に、トルク制御におけるＰＩ制御をリセットする。これにより、変速前のトルク制御におけるＰＩ制御が残存することがないため、変速後のギア段に応じた出力トルクに速やかに合わせることが可能となる（時刻ｔ４における実線Ｌ３参照）。これにより、変速ショックが生じることをより好適に低減することができる。
【００３７】
次に、変速制御装置１０における変速制御の動作例について説明する。図４は、変速制御装置１０における変速制御の動作例の一例を示すフローチャートである。図４における処理は、例えば、車両１が走行を開始したときに実行される。
【００３８】
図４に示すように、変速制御装置１０は、変速契機が訪れたか否かについて判定する（ステップＳ１０１）。具体的には、変速制御装置１０は、車両１の運転者がシフトレバーを操作してギア段を変更した場合、変速契機が訪れたと判定する。
【００３９】
判定の結果、変速契機が訪れていないと判定した場合（ステップＳ１０１、ＮＯ）、処理はステップＳ１０８に遷移する。一方、変速契機が訪れたと判定した場合（ステップＳ１０１、ＹＥＳ）、変速制御装置１０は、モータ１２の制御をトルク制御から回転数制御に切り替える（ステップＳ１０２）。
【００４０】
次に、変速制御装置１０は、モータ１２の出力トルクを０にする制御を行う（ステップＳ１０３）。次に、変速制御装置１０は、モータ１２におけるＰＩ制御をリセットする制御を行う（ステップＳ１０４）。次に、変速制御装置１０は、トランスミッション１５に対してギア段をニュートラルにする制御を行う（ステップＳ１０５）。
【００４１】
次に、変速制御装置１０は、トランスミッション１５におけるギア段を変更する制御を行う（ステップＳ１０６）。次に、変速制御装置１０は、モータ１２の制御を回転数制御からトルク制御に切り替える制御を行う（ステップＳ１０７）。
【００４２】
次に、変速制御装置１０は、車両１が停止したか否かについて判定する（ステップＳ１０８）。判定の結果、車両１が停止していない場合（ステップＳ１０８、ＮＯ）、処理はステップＳ１０１に戻り、車両１が停止した場合（ステップＳ１０８、ＹＥＳ）、本制御は終了する。
【００４３】
以上のように構成された本実施の形態によれば、回転数制御の際、トルク制御におけるＰＩ制御を行わないので、変速ショックが生じることをより好適に低減することができる。
【００４４】
なお、上記実施の形態では、トランスミッション１５がマニュアルトランスミッションであったが、本発明はこれに限定されず、例えば自動で変速制御を行うオートマチックトランスミッションであっても良い。ただし、オートマチックトランスミッションにおいては、遊星ギア等でギア比を変えて変速する構成の場合、マニュアルトランスミッションのように変速するために図２における時刻ｔ１〜ｔ３のような期間が発生しない。すなわち、オートマチックトランスミッションは、マニュアルトランスミッションと比べると、変速にかかる時間が極めて短くなるので、切り替え前後における出力トルクの差が生じにくい。そのため、本実施の形態における変速制御装置１０は、マニュアルトランスミッションに用いる場合に特に有用である。
【００４５】
また、上記実施の形態では、ＰＩ制御をリセットするタイミングが、図４におけるステップＳ１０５の前のタイミングであったが、本発明はこれに限定されず、モータ１２の出力制御が回転数制御である期間であればどのタイミングでも良い。
【００４６】
その他、上記実施の形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本開示の変速制御装置は、変速ショックを好適に低減することが可能な変速制御装置、車両および変速制御方法として有用である。
【符号の説明】
【００４８】
１  車両
１０  変速制御装置
１２  モータ
１３  インバータ
１４  バッテリ
１５  トランスミッション
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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