(57)【要約】      （修正有）【課題】ダウン変速に伴うクラッチの発熱が過剰になることを抑制可能な電動車両の制御装置を提供する。【解決手段】燃料電池３０および強電バッテリ４０からの電力により駆動される回転電機としての走行用モータＭＧと、変速時に噛合クラッチ、摩擦クラッチの締結および解放の掛け替えを行う自動変速機１０と、を備えた電動車両の制御装置であって、コントロールユニット１００は、シフトダウン変速時に、強電バッテリ４０が出力可能な出力可能余剰電力Ｗdrive_battと燃料電池３０の発電量ＷFCとに基づいてシフトダウン変速時に摩擦クラッチが熱に変換するエネルギ推定値Ｅclutchを算出し、エネルギ推定値Ｅclutchが、摩擦クラッチの吸収可能エネルギよりも大きい場合、シフトダウン変速を中止する。【選択図】図１
2016010239.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載された発電手段および蓄電手段と、
前記発電手段および前記蓄電手段からの電力により駆動される回転電機と、
前記回転電機の動力を駆動輪側に伝達し、かつ、変速時にクラッチの締結および解放の掛け替えを行う変速機と、
前記発電手段、前記回転電機、前記変速機の作動を制御する制御手段と、
を備えた電動車両の制御装置であって、
前記制御手段は、シフトダウン変速時に、前記蓄電手段の状態に基づいて前記蓄電手段が出力可能な電力である出力可能余剰電力を推定するとともに、前記出力可能余剰電力と前記発電手段の発電量とに基づいて前記シフトダウン変速時に前記クラッチが熱に変換するエネルギを算出し、前記熱に変換するエネルギが、前記クラッチが吸収可能なエネルギである吸収可能エネルギよりも小さい場合、前記シフトダウン変速を許可し、前記熱に変換するエネルギが、前記吸収可能エネルギよりも大きい場合、前記シフトダウン変速を中止することを特徴とする電動車両の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電動車両の制御装置において、
前記制御手段は、前記発電量として変速開始時の発電量の指令値を用いることを特徴とする電動車両の制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電動車両の制御装置において、
前記制御手段は、車両停止判断時には、前記熱に変換するエネルギと前記吸収可能エネルギの大小に関わらず前記シフトダウン変速を許可することを特徴とする電動車両の制御装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の電動車両の制御装置において、
前記制御手段は、前記クラッチが熱に変換するエネルギの算出時に、前記発電手段の応答性の推定精度に応じ、前記推定精度が低い場合には、前記推定精度が高い場合と比較して、前記クラッチが熱に変換するエネルギの値を増加させることを特徴とする電動車両の制御装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の電動車両の制御装置において、
前記制御手段は、前記クラッチが熱に変換するエネルギの算出時に、前記クラッチの伝達トルクの推定精度に応じ、前記推定精度が低い場合には、前記推定精度が高い場合と比較して、前記クラッチが熱に変換するエネルギの値を増加させることを特徴とす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、バッテリなどの蓄電手段に加え、燃料電池などの発電手段を備えた電動車両の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電動モータのみを駆動源とし、この駆動源と駆動輪との間に変速機を備えた電動車両が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平05-3195144公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のような従来技術によれば、モータトルクをアクセル開度、すなわち、ドライバ要求トルクに応じて設定している。しかしながら、モータトルクの設定においてバッテリ状態を考慮していないため、加速要求時のシフトダウン変速の実行時に、下記の問題が生じる。
アクセルペダルを踏み込んだ加速要求によるシフトダウン変速時には、解放側あるいは締結側のクラッチをスリップさせて駆動輪側へ出力しながら、変速機の入出力回転差を変速後の変速段となるようにモータトルクを制御する。
このとき、バッテリ温度や電力供給回路などの条件により、バッテリから電動モータへの出力可能電力が制限され、モータトルクが制限される場合がある。その結果、ダウン変速のイナーシャフェーズの進行に必要なモータトルクが得られず、変速時間が長くなり、スリップさせるクラッチの発熱量が大きくなるおそれがある。
【０００５】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、ダウン変速の際にクラッチの発熱が過剰になることを抑制可能な電動車両の制御装置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】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明は、
発電手段、回転電機、変速機の作動を制御する制御手段が、変速機のシフトダウン変速時に、前記蓄電手段の状態に基づいて前記蓄電手段が出力可能な電力である出力可能余剰電力を推定するとともに、前記出力可能余剰電力と前記発電手段の発電量とに基づいて前記シフトダウン変速時に前記クラッチが熱に変換するエネルギを算出し、前記熱に変換するエネルギが、前記クラッチが吸収可能なエネルギである吸収可能エネルギよりも小さい場合、前記シフトダウン変速を許可し、前記熱に変換するエネルギが、前記吸収可能エネルギよりも大きい場合、前記シフトダウン変速を中止することを特徴とする電動車両の制御装置とした。
【発明の効果】
【０００７】
加速に伴うシフトダウン変速時には、変速機のクラッチをスリップさせて必要な要求駆動力を出力しつつ、締結側のクラッチの入出力回転を一致させる方向に回転数制御を行うため、クラッチはエネルギを熱に変換して発熱する。
このとき、本発明の電動車両の制御装置では、シフトダウン変速時に、蓄電手段の出力可能余剰電力と発電手段の発電量とに基づいて、シフトダウン変速時にクラッチが熱に変換するエネルギを算出する。そして、このクラッチが熱に変換するエネルギが、クラッチの吸収可能エネルギよりも小さい場合、シフトダウン変速を許可し、前記クラッチが熱に変換するエネルギが、クラッチの吸収可能エネルギよりも大きい場合、シフトダウン変速を中止する。
したがって、シフトダウン変速を実行した場合に、クラッチの熱に変換するエネルギが吸収可能エネルギよりも大きくなるのを抑制し、クラッチの発熱が過剰になるのを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１の電動車両の制御装置を適用した電動車両の全体システム図である。
【図２】実施の形態１の電動車両の制御装置における自動変速機の構成を示す構成図である。
【図３】実施の形態１の電動車両の制御装置のシフトダウン変速に係わる処理の流れを示すフローチャートであって、演算周期ごとに実施する処理の流れを示している。
【図４】実施の形態１の電動車両の制御装置のシフトダウン変速に係わる処理の流れを示すフローチャートであって、シフトダウン変速開始要求からの処理の流れを示している。
【図５】実施の形態１の電動車両の制御装置において要求出力を演算する構成を示す演算ブロック図である。
【図６】実施の形態１の電動車両の制御装置において吸収可能余剰電力を演算する構成を示す演算ブロック図である。
【図７】実施の形態１の電動車両の制御装置において出力可能余剰電力を演算する構成を示す演算ブロック図である。
【図８】実施の形態１の電動車両の制御装置においてモータ下限トルクを演算する構成を示す演算ブロック図である。
【図９】実施の形態１の電動車両の制御装置において摩擦クラッチの焼損限界に対する吸収可能エネルギ、保持エネルギの変化の一例を示すタイムチャートである。
【図１０】実施の形態１の電動車両の制御装置においてモータ上限トルクを演算する構成を示す演算ブロック図である。
【図１１】実施の形態１の電動車両の制御装置における発電手段としての燃料電池の応答性推定精度に応じた安全係数の設定特性を示す安全係数特性図である。
【図１２】実施の形態１の電動車両の制御装置におけるクラッチ伝達トルク精度に応じた安全係数の設定特性を示す安全係数特性図である。
【図１３】実施の形態１の電動車両の制御装置により通常のシフトダウン変速制御を実施した場合の動作の一例を示すタイムチャートである。
【図１４】実施の形態１の電動車両の制御装置により停車時のシフトダウン変速制御を実施した場合の動作の一例を示すタイムチャートである。
【図１５】実施の形態２の電動車両の制御装置を適用した電動車両の全体システム図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の電動車両の制御装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施の形態に基づいて説明する。
（実施の形態１）
まず、実施の形態１における電動車両の制御装置の構成を、[全体システム構成][自動変速機の構成] [変速制御系の構成] [シフトダウン変速制御処理構成]に分けて説明する。
【００１０】
［全体システム構成］
図１は、実施の形態１の電動車両の制御装置の全体システム図である。
電動車両の駆動系構成としては、図１に示すように、回転電機としての走行用モータＭＧと、自動変速機１０と、駆動輪Ｗと、を備えている。
【００１１】
前記走行用モータＭＧは、車両走行の推進力を得る（力行を行う）電動機であり、例えば、三相同期モータで構成することができる。
この走行用モータＭＧは、モータインバータ２０を介して燃料電池３０と強電バッテリ４０とに接続されている。すなわち、走行用モータＭＧの電源として、燃料電池３０および強電バッテリ４０の少なくとも一方を用い、その直流電源をモータインバータ２０により三相交流に変換して供給する。
また、車両の制動時などには、走行用モータＭＧを発電機として機能（回生）させて三相交流発電し、この三相交流がモータインバータ２０により直流に変換されて強電バッテリ４０に充電される。
【００１２】
そして、モータインバータ２０、燃料電池３０、強電バッテリ４０の間の電力供給状態は、コントロールユニット１００の制御に基づいて分配部５０により切り替えられる。すなわち、分配部５０は、走行用モータＭＧへの電力供給を、各種条件に基づいて、燃料電池３０と強電バッテリ４０との、いずれか一方、あるいは両方から行う。
なお、燃料電池３０は、周知のように、水素などの負極活物質と正極活物質（空気中の酸素等）とを反応させることにより継続的に電力を取り出すことができる発電装置である。また、強電バッテリ４０は、充放電可能なバッテリである。また、図において、車両や燃料電池３０の補機類、DC-DCコンバータは、図示を省略している。
【００１３】
[自動変速機の構成]
次に、自動変速機１０の構成を図２に基づいて説明する。
前記自動変速機１０は、変速比の異なる２つのギヤ対のいずれかで動力を伝達する常時噛み合い式有段変速機であり、減速比の小さな２速段（高速段）と減速比の大きな１速段（低速段）を有する２段変速機構としている。
【００１４】
この自動変速機１０は、平行に配置された変速機入力軸１１と変速機出力軸１２との間に設けられて、１速段を実現する１速側変速機構１３および２速段を実現する２速側変速機構１４を備えている。
【００１５】
前記１速側変速機構１３は、低速段ギヤ対１３０（ギヤ１３１，ギヤ１３２）が、変速機入出力軸１１，１２間を駆動結合するように、変速機出力軸１２に対するギヤ１３１の噛合締結/解放を行う噛合クラッチ１３３を備える。ここで、低速段ギヤ対１３０は、変速機出力軸１２上に回転自在に支持したギヤ１３１と、このギヤ１３１と噛み合い、変速機入力軸１１と共に回転するギヤ１３２と、から構成される。
【００１６】
前記２速側変速機構１４は、高速段ギヤ対１４０（ギヤ１４１，ギヤ１４２）が、変速機入出力軸１１，１２間を駆動結合するように、変速機入力軸１１に対するギヤ１４１の摩擦締結/解放を行う摩擦クラッチ１４３を備える。この摩擦クラッチ１４３として、本実施の形態１では、乾式の摩擦クラッチを用いている。
また、高速段ギヤ対１４０は、変速機入力軸１１上に回転自在に支持したギヤ１４１と、ギヤ１４１に噛み合い、変速機出力軸１２と共に回転するギヤ１４２と、から構成される。
【００１７】
前記変速機出力軸１２は、ファイナルドライブギヤ組１５を介して、ディファレンシャルギヤ装置１６に駆動結合されている。なお、ファイナルドライブギヤ組１５は、変速機出力軸１２に固定されたギヤ１５ａと、これに噛合されてディファレンシャルギヤ装置１６へ回転出力するギヤ１５ｂとを備えている。
【００１８】
次に、噛合クラッチ１３３および摩擦クラッチ１４３について説明する。
前記噛合クラッチ１３３は、シンクロ式の噛合締結によるクラッチであり、ギヤ１３１に設けたクラッチギヤ１３４と、変速機出力軸１２に結合したクラッチハブ１３５と、カップリングスリーブ１３６と、を有する。そして、電動アクチュエータ１２１によりカップリングスリーブ１３６をストローク駆動させることで、噛合締結/解放する。
【００１９】
前記摩擦クラッチ１４３は、ギヤ１４１と共に回転するドリブンプレート１４４と、変速機入力軸１１と共に回転するドライブプレート１４５と、を有する。そして、電動アクチュエータ１２２により両プレート１４４,１４５に押付力を付与したり取り除いたりすることで摩擦締結/解放する。なお、各クラッチ１３３，１４３を摩擦締結/解放させるアクチュエータは、電動のものに限定されず、流体圧で駆動するアクチュエータなどの他のアクチュエータを用いてもよい。
【００２０】
[変速制御系の構成]
電動車両の制御系構成としては、図１に示すように、コントロールユニット１００を備えるとともに、アクセル開度センサ１１１、車速センサ１１２、入力回転センサ１１３、出力回転センサ１１４を含むセンサ類を備えている。
また、コントロールユニット１００は、自動変速機１０から、クラッチポジション（ギヤ比）を示す信号が入力され、モータインバータ２０からモータ回転数Ｎmotorおよびモータトルクを示す信号が入力される。さらに、コントロールユニット１００には、強電バッテリ４０から、充電量を示すＳＯＣ、電圧、電流、入力可能電力、出力可能電力が入力される。
【００２１】
前記コントロールユニット１００は、噛合クラッチ１３３が噛合締結で摩擦クラッチ１４３が解放された１速段が選択されている状態で２速段へシフトアップ変速する際、噛合クラッチ１３３の解放と摩擦クラッチ１４３の摩擦締結による掛け替え制御を遂行する。
また、噛合クラッチ１３３が解放され摩擦クラッチ１４３が摩擦締結された２速段が選択されている状態で１速段へシフトダウン変速する際、噛合クラッチ１３３の噛合締結と摩擦クラッチ１４３の解放による掛け替え制御を遂行する。
なお、シフトダウン変速は、例えば、周知のように、アクセル開度と車速とにより決定される運動点が、マップ上で予め設定された変速線を２速側から１速側へ横切ることで実行要求と判定する。また、図示を省略した手動のシフト操作により１速段を選択することでも実行するようにしてもよい。
【００２２】
［シフトダウン変速制御処理構成］
次に、実施の形態１のコントロールユニット１００の特徴とする、アクセル踏み込み状態での加速時に２速段から１速段へシフトダウン変速する際の制御について説明する。
このシフトダウン変速制御を行うにあたり、本実施の形態１では、シフトダウン変速の実行の有無に係わらず常時実行している演算処理と、シフトダウン変速の実行要求があってから行う変速時処理とが存在する。
【００２３】
（常時演算処理）
そこで、まず、常時実行する演算処理について図３のフローチャートに基づいて順を追って説明する。
この図３の処理は、走行中、所定の演算周期（例えば、３０ｍｓｅｃ）で常時実行しており、最初のステップＳ１０１では、要求出力Ｗreqを演算する。
この要求出力Ｗreqは、図５に示す構成により求める。
すなわち、アクセル開度センサ１１１および車速センサ１１２からアクセル開度と車速とを読み込み、マップ部５０１において予め設定されたマップに基づいて目標駆動力を求める。そして、この目標駆動力を、除算部５０２において現在のギヤ比で除算し、さらに、この除算した値を換算部５０３において出力に換算して要求出力Ｗreqを求める。
【００２４】
図３に戻り、ステップＳ１０１に続くステップＳ１０２では、シフトダウン変速に伴い変化する運動エネルギＥIPを下記の式（１）を用いて演算する。
ＥIP＝（Ｉ／２）×（Ｎmo）2×（１−（１／α2））    ・・（１）
なお、Ｉは変速時に回転変化する軸周りのイナーシャ、Ｎmoは変速開始時のモータ回転数、αは自動変速機の段間比（２速段ギヤ比÷１速段ギヤ比）である。
【００２５】
ステップＳ１０２に続くステップＳ１０３では、吸収可能余剰電力Ｗgen_battを演算する。この吸収可能余剰電力Ｗgen_battは、現在、強電バッテリ４０に充電可能な電力であり、図６に示す構成により演算する。
すなわち、加算部６０１では、現在の強電バッテリ４０に充電可能な電力であるバッテリ入力可能電力と、図外の車載の補機類における消費電力を加算する。なお、これらの値は、強電バッテリ４０からの出力をプラス、入力をマイナスとする。よって、強電バッテリ４０に十分に充電可能な場合は、この加算値は、マイナスの値となる。
比較部６０２では、加算部６０１で得られた加算値と、分配部５０において強電バッテリ４０側へ通過可能な電力とを比較し、その大きい方の値を吸収可能余剰電力Ｗgen_battとする。なお、強電バッテリ４０側へ通過可能な電力は、バッテリ入力方向であるので、マイナスの値となる。
【００２６】
図３に戻り、ステップＳ１０３の次に進むステップＳ１０４では、出力可能余剰電力Ｗdrive_battを演算する。この出力可能余剰電力Ｗdrive_battは、強電バッテリ４０から走行用モータＭＧへ出力可能な電力であり、図７に示す構成により演算する。
すなわち、減算部７０１では、現在の強電バッテリ４０から出力可能な電力であるバッテリ出力可能電力から、補機消費電力を減算して、強電バッテリ４０から現在走行用モータＭＧへ出力可能な電力を演算する。
比較部７０２では、この現在走行用モータＭＧへ出力可能な電力と、分配部５０を強電バッテリ４０から走行用モータＭＧへ通過可能な電力と、を比較し、低い方の値を出力可能余剰電力Ｗdrive_battとする。
【００２７】
図３に戻り、ステップＳ１０４に続くステップＳ１０５では、モータ下限トルクＴmotor_Lolimを演算する。このモータ下限トルクＴmotor_Lolimは、吸収可能余剰電力Ｗgen_batt、現在の燃料電池３０の発電量、モータ回転数Ｎmotorにより基づいて決定する下限値であって、図８に示す構成により演算する。
【００２８】
すなわち、加減算部８０１では、現在の燃料電池３０の発電量から吸収可能余剰電力Ｗgen_battを差し引く。そして、出力換算部８０２において、この吸収可能な電力分を差し引いた残りの電力によりトルク変換し、モータ回転数Ｎmotorに応じたモータ下限トルクＴmotor_Lolimを演算する。
【００２９】
図３に戻り、ステップＳ１０５に続くステップＳ１０６では、摩擦クラッチ１４３のクラッチ差回転ΔＮclutch[rad/sec]を下記の式（２）により演算する。
ΔＮclutch=Ｎsen1−Ｎsen2×Ｇr_fin  ・・・（２）
なお、Ｎsen1は、摩擦クラッチ１４３の上流（入力側）回転数であって入力回転センサ１１３の検出回転数、Ｎsen2は摩擦クラッチ１４３の下流（出力側）の回転数であって出力回転センサ１１４の検出回転数、Ｇr_finは摩擦クラッチ１４３の下流の出力回転センサ１１４と摩擦クラッチ１４３との間のギヤ比である。
【００３０】
ステップＳ１０６に続くステップＳ１０７では、変速制御中か否か判定し、変速制御中であればステップＳ１０７に進み、変速制御中でない場合はステップＳ１０９に進む。
変速制御中に進むステップＳ１０８では、変速により摩擦クラッチ１４３が今回の制御周期までに吸収した吸収エネルギＥclutch_sft[kJ]を下記の式（３）により演算する。
Ｅclutch_sft（今回）
＝Ｔclutch（今回）×ΔＮclutch（今回）×ＳＴ＋Ｅclutch_sft（前回）・・・（３）
なお、Ｔclutchはクラッチ伝達トルク、ΔＮclutchはクラッチ差回転、ＳＴは演算周期である。また、非変速時には、吸収エネルギＥclutch_sftとして前回値を用いる。
また、クラッチ伝達トルクＴclutchは、推定値を用いる。このクラッチ伝達トルクＴclutchは、摩擦クラッチ１４３を駆動する電動アクチュエータ１２２の駆動量もしくはその指令値から推定できる。あるいは、摩擦クラッチ１４３の締結時には、モータトルクから推定可能であり、スリップ締結時には、アクセル開度と車速とに基づく要求駆動トルクから推定可能である。
【００３１】
続くステップＳ１０９では、摩擦クラッチ１４３の吸収可能エネルギＥclutch_maxを演算する。
この摩擦クラッチ１４３における吸収可能エネルギＥclutch_max[kJ]は、下記の式（４）に示すように、摩擦クラッチ１４３の焼損限界値(KJ）から、摩擦クラッチ１４３が保持している保持エネルギ(KJ)を差し引いた値となる。
Ｅclutch_max＝焼損限界値−クラッチ保持エネルギ  ・・・・（４）
【００３２】
すなわち、図９に示すように、摩擦クラッチ１４３の焼損限界は、予め素材などに基づいて設定されている。一方、摩擦クラッチ１４３が保持しているエネルギは、変速を行うと時々刻々と変化する。この両者の差が、摩擦クラッチ１４３の吸収可能エネルギとなる。
【００３３】
ここで、クラッチ保持エネルギは、時々刻々と変化する値を制御周期ごとに常に演算するもので、下記の式（５）により演算する。
保持エネルギ（今回）＝max（０、保持エネルギ（前回値）−放熱特性(KJ/sec)×計算周期(sec)＋変速により摩擦クラッチが吸収したエネルギ[KJ] ）・・・（５）
【００３４】
（シフトダウン変速制御）
次に、図４のフローチャートに基づいて、シフトダウン要求が生じた場合の制御について説明する。なお、このシフトダウン要求は、前述したように、例えば、アクセル開度および車速が２速→１速の変速線を横切ることで判断する。
【００３５】
図４において、ステップＳ２０１では、車両が停車状態か否かを判断し、停車時には、ステップＳ２０８に進み、非停車時にはステップＳ２０２に進む。
ここで、停車の判断は、モータ回転数Ｎmotorが、予め設定された停車判断閾値Ｎstop未満であるか否かにより、Ｎmotor＜Ｎstopの場合停車と判断し、Ｎmotor≧Ｎstopの場合、非停車と判断する。なお、停車判断閾値Ｎstopは、車速センサ１１２の検出精度に基づいて、誤検出防止のため０km/hよりも僅かに大きな値に設定している。
そして、停車時に進むステップＳ２０８では、シフトダウン変速制御を実施する。
【００３６】
ステップＳ２０１において非停車時に進むステップＳ２０２では、燃料電池３０の応答性の推定精度悪化時の安全係数γFCを算出し、さらに、続くステップＳ２０３では、クラッチ伝達トルクの推定精度悪化時の安全係数γclutchを算出する。
これらの安全係数γFC、γclutchは、ステップＳ２０３に続くステップＳ２０４においてエネルギ推定値Ｅclutch_DWを算出するのに用いるもので、それぞれ、推定精度に応じ推定精度が悪化すると、エネルギ推定値Ｅclutch_DWを増加させるように設定している。
【００３７】
まず、安全係数γFCについて説明する。
この安全係数γFCは、燃料電池３０の応答性推定精度悪化時の安全係数であり、図１１に示す安全係数設定特性に基づくマップを参照して設定する。
すなわち、安全係数γFCは、燃料電池３０の冷却水温度に対応し、冷却水温度が、燃料電池３０の応答性推定精度が高精度の領域である場合には、安全係数γFCを１．０に設定する。
一方、冷却水温度が、この高精度領域から低温側および高温側に移行した場合には、安全係数γFC＝１．０に加算する値ａを増加させる。なお、図においてａの値は、小数点以下の値であり、安全係数γFCを、水温が高精度領域にある場合よりも最大で２，３割程度高い値となるように設定する。
【００３８】
図１２は、クラッチ伝達トルク推定精度悪化時の安全係数γclutchの特性を示している。このクラッチ伝達トルク推定精度悪化時の安全係数γclutchは、変化因子として、油温、クラッチ伝達トルク指令、クラッチ差回転の少なくとも１つを用いる。
この安全係数γclutchは、油温、クラッチ伝達トルク指令、クラッチ差回転の各因子が、それぞれ、値が低い側の高精度領域にある場合は、安全係数γclutchを1.0に設定する。
一方、油温、クラッチ伝達トルク指令、クラッチ差回転の各因子が、この高精度領域よりも高い値になると、安全係数γclutchを1.0よりも大きな値に設定する。なお、図においてｂの値は、小数点以下の値であり安全係数γclutchを、各因子が高精度領域にある場合よりも最大で２，３割程度高い値となるように設定する。
【００３９】
各安全係数γFC、γclutchを求めた後に進むステップＳ２０４では、ダウン変速時に摩擦クラッチ１４３が熱に変換するエネルギの推定値であるエネルギ推定値Ｅclutch_DWを演算する。
【００４０】
このエネルギ推定値Ｅclutch_DWの推定方法について説明する。この推定は、まず、出力可能余剰電力Ｗdrive_battおよび発電量ＷFC1に基づいて、下記式（５）からダウン変速時のイナーシャフェーズ時間ｔｉｍｅIP_DWを推定する。そして、このイナーシャフェーズ時間ｔｉｍｅIP_DWに基づく変速時間から下記式（８）に基づいて摩擦クラッチ１４３がダウン変速の際に熱に変換するエネルギ推定値Ｅclutch_DWを求める。
【００４１】
ｔｉｍｅIP_DW＝ＥIP／(-ＷinfoG＋ＷFC1＋Ｗdrive_batt)  ・・・（５）
式（５）において、ＥIPはステップＳ１０２にて求めた変速に伴い変化する運動エネルギである。ＷinfoGはインフォメーションＧを発生するために必要なモータ出力である。ＷFC1は変速開始時の燃料電池の発電量の指令値、Ｗdrive_battはステップＳ１０４において求めた出力可能余剰電力である。
なお、インフォメーションＧは、アクセル踏込操作に対する初期応答加速度として予め設定された極僅かな加速度0.00a（aは一桁の数値）を発生させる加速度であり、下記式（６）によりモータ出力に換算する。
ＷinfoG
＝0.00aのモータトルク換算値[Nm]×車速のモータ回転数換算値[rad/sec]  ・・（６）
また、0.00aのモータトルク換算値は、下記式（７）により求める。
モータトルク換算値＝0.00a[G]×9.8×重量[kg]×タイヤ半径[m]×変速機を通過するギヤ比  ・・・（７）
【００４２】
上述するエネルギ推定値Ｅclutch_DWを求める式は下記式（８）のとおりである。
Ｅclutch_DW
=ＷinfoG×(1-(1/α))×(ｔｉｍｅIP_DW＋ｔｉｍｅTP)÷2×γFC×γclutch  ・（８）
上記式（８）において、ＷinfoGは上記式（６）により求めたインフォメーションＧを得るために必要なモータ出力、αは段間比、ｔｉｍｅIP_DWは上記式（５）により求めたイナーシャフェーズ時間である。また、ｔｉｍｅTPは変速開始時に変速制御により決定した目標トルクフェーズ時間である。
【００４３】
なお、γFCは、ステップＳ２０２において算出した燃料電池３０の応答性推定精度悪化時の安全係数、γclutchはステップＳ２０３において算出したクラッチ伝達トルク推定精度悪化時の安全係数である。
したがって、安全係数γFC、γclutchは、発電量および摩擦クラッチ１４３精度悪化に対応して、エネルギ推定値Ｅclutch_DWを増加させ、これにより、後述するステップＳ２０５においてシフトダウン禁止判断傾向が強くなるように設定している。
【００４４】
ステップＳ２０５では、シフトダウン変速の可否判断を行い、許可判定時には、ステップＳ２０６に進んで通常のシフトダウン変速を実施し、非許可判定時にはステップＳ２０７に進んでシフトダウン変速を中止する。
このシフトダウン可否判定は、出力可能余剰電力Ｗdrive_battおよび発電量ＷFC1に基づいて得られたダウン変速時に摩擦クラッチ１４３が熱に変換するエネルギの推定値であるエネルギ推定値Ｅclutch_DWと、摩擦クラッチ１４３の吸収可能エネルギＥclutch_maxとの比較により行う。
すなわち、熱に変換するエネルギ推定値Ｅclutch_DWが吸収可能エネルギＥclutch_maxよりも小さければ、ダウン変速を許可し、熱に変換するエネルギ推定値Ｅclutch_DWが吸収可能エネルギＥclutch_maxよりも大きければ変速を禁止する。
なお、通常のシフトダウン変速制御時には、摩擦クラッチ１４３を解放し、噛合クラッチ１３３を締結させるクラッチの掛け替えを行う。
【００４５】
（実施の形態１の作用）
次に、実施の形態１の作用を、図１３、図１４のタイムチャートに基づいて説明する。
（通常の変速制御時）
図１３は、通常のシフトダウン変速を実行した場合の動作例であって、２速段でのアクセル足離し状態からアクセル踏込による加速操作を行われたのに応じてシフトダウン変速を行った動作例を示している。
すなわち、ｔ０の時点で、運転者の加速操作に応じて２速段から１速段へのシフトダウン変速要求と判断し、モータトルクの上昇を開始する。そして、ｔ１の時点〜ｔ２の時点で自動変速機１０の入力側の回転数制御を行う（イナーシャフェーズ）。さらに、ｔ２〜ｔ３の時点で、噛合クラッチ１３３の入出力回転を同期させるシンクロ作動を行い、ｔ３〜ｔ４の時点で、摩擦クラッチ１４３を解放させる一方で噛合クラッチ１３３を締結させる掛け替えを行って変速を終了する（トルクフェーズ）。
【００４６】
以上の動作について順を追って説明する。
ｔ０の時点で上記の変速線を横切ってシフトダウン要求が生じると、まず、停車判断を行う（Ｓ２０１）。この動作例では、モータ回転数はｔ０の時点で、停車判断閾値Ｎstopを超えており、各安全係数γFC，γclutchを算出した上で、摩擦クラッチ１４３が、シフトダウン変速を実行した場合に熱に変換するエネルギ推定値Ｅclutch_DWを算出する（Ｓ２０２→Ｓ２０４）。
【００４７】
さらに、エネルギ推定値Ｅclutch_DWが、その時点で、摩擦クラッチ１４３が吸収可能なエネルギである吸収可能エネルギＥclutch_max未満であるか否か判断する（Ｓ２０５）。
この図１３に示す動作例では、Ｅclutch_DW＜Ｅclutch_maxであることから、ｔ０以降に、通常のシフトダウン変速を実行している。この場合、イナーシャフェーズでは、摩擦クラッチ１４３をスリップさせ、アクセル開度に対応した要求出力Ｗreq分を、自動変速機１０から駆動輪Ｗ側へ伝達しながら、入力回転数であるモータ回転数を、１速段に応じた回転数に向けて上昇させる。このとき、必要なモータトルクに応じ、燃料電池３０および強電バッテリ４０から電力を供給し、これら供給電力が高くなると、摩擦クラッチ１４３が変速により熱に変換するエネルギも大きくなる。
【００４８】
そこで、本実施の形態１では、エネルギ推定値Ｅclutch_DWを、これら燃料電池３０の発電量ＷFC（指令値）と、出力可能余剰電力Ｗdrive_batt（強電バッテリ４０からの最大供給電力相当）と、に基づいて算出している。
したがって、図示のように、モータトルクを、モータ上限トルクまで上昇させても、摩擦クラッチ１４３における発熱量（熱に変換されるエネルギ）は、その時点で、摩擦クラッチ１４３が吸収可能なエネルギを超えることはない。
【００４９】
よって、このように通常のシフトダウンを実行する場合は、上記のように、摩擦クラッチ１４３が吸収可能なエネルギを超えることはなく、摩擦クラッチ１４３をスリップさせることで、過剰に発熱することはない。
一方、ステップＳ２０５において、エネルギ推定値Ｅclutch_DWが吸収可能エネルギＥclutch_maxを上回る場合は、シフトダウン変速を中止する。よって、この場合は、摩擦クラッチ１４３をスリップ締結させることもないため、摩擦クラッチ１４３が、吸収可能エネルギＥclutch_maxを超えて熱を吸収（発熱）することはない。
【００５０】
（停車時）
次に、図１４のタイムチャートに基づいて停車時のシフトダウン変速について説明する。
例えば、２速段走行時に、アクセル開度０で停車する場合など、モータ回転数Ｎmotorが停車判断閾値Ｎstop未満で、シフトダウン要求が生じた場合、停車時のシフトダウン変速制御を実行する。
【００５１】
この停車とみなすことができる車速では、噛合クラッチ１３３の入出力回転数の同期が不要である。このため、図示のように、モータ回転数、モータトルク、摩擦クラッチ１４３のクラッチ伝達トルクの制御を行うことなく、各アクチュエータ１２１，１２２の駆動に基づいて、ｔ０〜ｔ１０の時点で摩擦クラッチ１４３と噛合クラッチ１３３の掛け替えを行う。この場合、摩擦クラッチ１４３をスリップさせることがなく、摩擦クラッチ１４３の熱吸収量が過剰になることもない。
【００５２】
したがって、摩擦クラッチ１４３の熱に変換するエネルギ推定値Ｅclutch_DWを算出することなく、変速を許可することで演算負荷を軽減できる。
また、停車付近の車速では車速センサ１１２のセンサ精度が悪いため、エネルギ推定値Ｅclutch_DWの推定精度が低い。このため、このような推定精度が低いことが原因での不要なシフトダウンの禁止を排除できる。
【００５３】
（実施の形態１の効果）
以下に、実施の形態１の電動車両の制御装置の効果を作用と共に列挙する。
１）実施の形態１の電動車両の制御装置は、
車両に搭載された発電手段としての燃料電池３０および蓄電手段としての強電バッテリ４０と、
前記燃料電池３０および前記強電バッテリ４０からの電力により駆動される回転電機としての走行用モータＭＧと、
前記走行用モータＭＧの動力を駆動輪Ｗ側に伝達し、かつ、変速時に噛合クラッチ１３３、摩擦クラッチ１４３の締結および解放の掛け替えを行う自動変速機１０と、
前記燃料電池３０、前記走行用モータＭＧ、前記自動変速機１０の作動を制御する制御手段としてのコントロールユニット１００と、
を備えた電動車両の制御装置であって、
前記コントロールユニット１００は、シフトダウン変速時に、前記強電バッテリ４０の状態に基づいて前記強電バッテリ４０が出力可能な電力である出力可能余剰電力Ｗdrive_battを推定するとともに、前記出力可能余剰電力Ｗdrive_battと前記燃料電池３０の発電量ＷFC1とに基づいて前記シフトダウン変速時に前記摩擦クラッチ１４３が熱に変換するエネルギとしてのエネルギ推定値Ｅclutch_DWを算出し、前記エネルギ推定値Ｅclutch_DWが、前記摩擦クラッチ１４３が吸収可能なエネルギである吸収可能エネルギＥclutch_maxよりも小さい場合、前記シフトダウン変速を許可し、前記エネルギ推定値Ｅclutch_DWが、前記吸収可能エネルギＥclutch_maxよりも大きい場合、前記シフトダウン変速を中止することを特徴とする。
加速に伴うシフトダウン変速時には、摩擦クラッチ１４３をスリップさせて必要な要求駆動力を出力しつつ、締結側の噛合クラッチ１３３の入出力回転を一致させる方向に回転数制御を行うため、摩擦クラッチ１４３が伝達エネルギを熱に変換する。
このとき、摩擦クラッチ１４３が熱に変換するエネルギが、摩擦クラッチ１４３の吸収可能エネルギよりも小さい場合、シフトダウン変速を許可する。この場合、シフトダウン変速を実行しても、摩擦クラッチ１４３が、熱に変換するエネルギが吸収可能エネルギを超えない。
一方、摩擦クラッチ１４３が熱に変換するエネルギが、摩擦クラッチ１４３の吸収可能エネルギよりも大きい場合、シフトダウン変速を中止する。したがって、この場合も、摩擦クラッチ１４３の熱量が、吸収可能エネルギを超えない。
このように、シフトダウン変速時に、摩擦クラッチ１４３の熱に変換するエネルギが吸収可能エネルギよりも大きくなるのを抑制できる。特に、本実施の形態１では、摩擦クラッチ１４３として乾式のものを用いており、湿式のものを用いた場合と比較して、より有効である。加えて、本実施の形態１では、シフトダウン変速時に締結するクラッチが噛合クラッチ１３３であり摩擦クラッチ１４３のみをスリップさせるため、上記の発熱抑制効果がより有効となる。
【００５４】
２）実施の形態１の電動車両の制御装置は、
前記コントロールユニット１００は、前記発電量ＷFC1として変速開始時の発電量の指令値を用いることを特徴とする。
すなわち、シフトダウン変速の実施許可を判断する時期では、実発電量が変化している場合が多い。また、実発電量は指令値に対して遅れを持つ。このため、発電量ＷFC1として発電量の指令値を用いることで、変速開始時にイナーシャフェーズ中の発電量およびこれにより算出するエネルギ推定値Ｅclutch_DWをより正確に推定できる。
【００５５】
３）実施の形態１の電動車両の制御装置は、
前記コントロールユニット１００は、車両停止判断時には、前記熱に変換するエネルギとしてのエネルギ推定値Ｅclutch_DWと、前記吸収可能エネルギＥclutch_maxの大小に関わらず前記シフトダウン変速を許可することを特徴とする。
したがって、摩擦クラッチ１４３の熱に変換するエネルギ推定値Ｅclutch_DWを算出することなく、変速を許可することで演算負荷を軽減できる。
また、停車付近の車速では車速センサ１１２のセンサ精度が悪いため、エネルギ推定値Ｅclutch_DWの推定精度が低い。このため、このような推定精度が低いことが原因での不要なシフトダウンの禁止を排除できる。
【００５６】
４）実施の形態１の電動車両の制御装置は、
前記コントロールユニット１００は、前記摩擦クラッチ１４３が熱に変換するエネルギ推定値Ｅclutch_DWの算出時に、前記燃料電池３０の応答性の推定精度としての安全係数γFCに応じ、前記推定精度が低い場合には、前記推定精度が高い場合と比較して、前記摩擦クラッチ１４３が熱に変換するエネルギ推定値Ｅclutch_DWを増加させることを特徴とする。
したがって、燃料電池３０の推定精度が低い状況では、摩擦クラッチ１４３が熱に変換するエネルギ推定値Ｅclutch_DWが増加し、シフトダウン変速を禁止する判断傾向が強くなる。よって、燃料電池３０の推定精度が低い状況では、シフトダウン中止判断を行い易くして、上記１）のように、摩擦クラッチ１４３の過剰な加熱を、より確実に抑えることが可能となる。
すなわち、燃料電池３０などの発電手段の発電量は、発電に必要な補機類の運転状態の制限や強電系（強電バッテリ４０や図示を省略したDC-DCコンバータなど）の供給、吸収、通過可能電力の制限により、発電量の指令値への追従性の推定精度が悪化する場合がある。
特に、燃料電池３０の場合は、燃料電池３０の温度（燃料電池冷却水温度などから類推）が適正でない過熱状態や低温状態や、膜の湿潤状態（過乾燥、過加湿）、空気流量の指令追従性（圧力、流量の応答性）によって、発電量の指令値への追従性の推定精度が悪化する場合がある。
そこで、推定精度が悪化した状態では、エネルギ推定値Ｅclutch_DWの算出に乗じる安全係数γFCを推定精度の非悪化時よりも大きな値に設定することにより、本来シフトダウン変速を中止すべき状況で、シフトダウン変速が許可される不具合が生じないようにできる。
加えて、本実施の形態１では、安全係数γFCを、燃料電池冷却水温度に応じて設定することにより、燃料電池３０が過熱状態や低温状態において発電量の指令値への追従性の推定精度が悪化するのに対応して、適切に設定することができる。
【００５７】
５）実施の形態１の電動車両の制御装置は、
前記コントロールユニット１００は、前記摩擦クラッチ１４３が熱に変換するエネルギ推定値Ｅclutch_DWの算出時に、前記摩擦クラッチ１４３のクラッチ伝達トルクの推定精度としての安全係数γclutchに応じ、前記推定精度が低い場合には、前記推定精度が高い場合と比較して、前記クラッチが熱に変換するエネルギ推定値Ｅclutch_DWを増加させることを特徴とする。
したがって、クラッチ伝達トルクの推定精度が低い状況では、摩擦クラッチ１４３が熱に変換するエネルギ推定値Ｅclutch_DWが増加し、シフトダウン変速を中止する判断傾向が強くなる。よって、クラッチ伝達トルクの推定精度が低い状況では、シフトダウン中止判断を行い易くして、上記１）のように、摩擦クラッチ１４３の過剰な加熱を、より確実に抑えることが可能となる。
すなわち、摩擦クラッチ１４３は、油温、クラッチ指令伝達トルク、クラッチ差回転の変化により、指令値に対する追従性が変化する場合があり、その場合、推定精度も悪化する。
そこで、推定精度が悪化した状態では、エネルギ推定値Ｅclutch_DWの算出の際に乗じる安全係数γclutchを推定精度の非悪化時よりも大きな値に設定することにより、本来シフトダウン変速を禁止すべき状況で、シフトダウン変速が許可される不具合が生じないようにできる。
なお、一般に、車両はクラッチの下流にトルクセンサを持たない場合は、学習制御によって伝達トルクの推定精度を向上させている。この学習制御が学習値の更新を禁止している条件下ではクラッチ伝達トルクの推定精度が悪化する。この更新を禁止する条件因子として代表的な因子は、伝達トルク（アクセル開度、入力トルク）や差回転、温度、起動直後かどうか、などによって決められる。そして、これらの条件因子の値が、更新禁止判断閾値より外れているほどクラッチ伝達トルクの推定精度が悪化する。
【００５８】
（他の実施の形態）
次に、他の実施の形態のハイブリッド車両の変速装置について説明する。
なお、他の実施の形態を説明するのにあたり、実施の形態１と共通する構成には実施の形態１と同じ符号を付して説明を省略し、実施の形態１との相違点のみ説明する。
【００５９】
（実施の形態２）
図１５に示す実施の形態２の電動車両の制御装置について説明する。
この実施の形態２では、発電手段４００としてエンジン４０１により駆動されて発電する発電機４０２を用いている。他の構成については、実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
このように、燃料電池３０に代えてエンジン４０１により駆動する発電手段４００を用いることも可能である。また、発電手段としては、これ以外の発電手段を用いることも可能である。
【００６０】
以上、本発明の電動車両の制御装置を実施の形態に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００６１】
実施の形態１では、変速機としての自動変速機は、シフトダウン変速時に、摩擦クラッチを解放して噛合クラッチを係合させる構造のものを用いた。しかしながら、この変速機のクラッチについては、解放側と締結側のいずれかに摩擦クラッチを有していれば、実施の形態に示したものに限定されない。また、その変速段の数も、実施の形態にて示した２段のものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００６２】
１０  自動変速機
３０  燃料電池（発電手段）
４０  強電バッテリ（蓄電手段）
１００      コントロールユニット（制御手段）
１３３      噛合クラッチ
１４３      摩擦クラッチ
Ｅclutch_DW （クラッチが熱に変換する）エネルギ推定値
Ｅclutch_max      吸収可能エネルギ
ＭＧ  走行用モータ（回転電機）
Ｗdrive_batt      出力可能余剰電力
ＷFC  発電量
γclutch    安全係数（推定精度）
γFC  安全係数（推定精度）
【図１】
2016010239.tif 000003
【図２】
2016010239.tif 000004
【図３】
2016010239.tif 000005
【図４】
2016010239.tif 000006
【図５】
2016010239.tif 000007
【図６】
2016010239.tif 000008
【図７】
2016010239.tif 000009
【図８】
2016010239.tif 000010
【図９】
2016010239.tif 000011
【図１０】
2016010239.tif 000012
【図１１】
2016010239.tif 000013
【図１２】
2016010239.tif 000014
【図１３】
2016010239.tif 000015
【図１４】
2016010239.tif 000016
【図１５】
2016010239.tif 000017