JP2014121225A - Speed control device and speed control method for electric vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、電動モータの回転数を変速して車輪へ伝達する電気自動車の変速制御装置および変速制御方法に関し、特に電動モータをシンクロさせるシンクロ時間の短縮と、異音の低減を図る技術に関する。 The present invention relates to a shift control device and a shift control method for an electric vehicle that changes the number of rotations of an electric motor and transmits it to a wheel, and more particularly to a technique for shortening a synchronization time for synchronizing an electric motor and reducing abnormal noise.
電気自動車の駆動装置として、電動モータ、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。変速機の変速段の切換には、例えば2ウェイ型のローラクラッチが用いられる。 As a drive device for an electric vehicle, there is a vehicle motor drive device that transmits power to drive wheels via an electric motor, a transmission, and a differential (differential). For example, a two-way roller clutch is used for switching the gear position of the transmission.
この車両用モータ駆動装置を使用すると、走行条件に応じて変速機の変速比を切り換えることにより、駆動および回生時において、効率の高い回転数およびトルク領域で電動モータを使用することが可能となる。また、適切な変速比とすることで、高速走行時の変速機の回転部材の回転速度が下がり、変速機の動力損失が低減して車両のエネルギ効率を向上させることができる。このような車両用モータ駆動装置を用いた電気自動車が提案されている(特願2011−227666)。 When this vehicle motor drive device is used, it is possible to use the electric motor in a highly efficient rotational speed and torque region during driving and regeneration by switching the transmission gear ratio according to the running conditions. . In addition, by setting an appropriate gear ratio, the rotational speed of the rotating member of the transmission during high-speed traveling can be reduced, and the power loss of the transmission can be reduced to improve the energy efficiency of the vehicle. An electric vehicle using such a vehicle motor drive device has been proposed (Japanese Patent Application No. 2011-227666).
正方向:電動モータを駆動するとき、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とき、ローラクラッチが締結している方向とする。
シンクロ:電動モータの出力を増減することによって、電動モータの回転数を目標変速段の回転数に一致させるための接近動作である。
Positive direction: The direction in which the roller clutch is fastened when the electric motor is driven.
Negative direction: When the electric motor is regenerated, the roller clutch is engaged.
Synchro: An approach operation for making the rotation speed of the electric motor coincide with the rotation speed of the target gear by increasing or decreasing the output of the electric motor.
前述の従来技術では、変速中、現変速段のクラッチが解除された後、電動モータのシンクロを行う。そこで、シンクロ時間を短縮するために、電動モータを急加減速させる必要がある。
シフトダウン:電動モータを急加速させる必要がある。
シフトアップ:電動モータを急減速させる必要がある。
前記の電動モータのシンクロにおいて、電動モータの回転数制御に使用するPIゲイン(P:Proportional,I:Integral)は定数である。そのために、PIゲインを大きく設定すると目標変速段の回転数(シンクロの目標回転数)をオーバーしてしまう現象が発生する。この現象をオーバーシュートと呼ぶ。オーバーシュートには、歯車間のバックラッシュに起因する異音が発生する問題がある。オーバーシュート現象を避けるために、PIゲインを低く設定したため、シンクロ時間が増加する問題が生じている。
In the above-described prior art, the electric motor is synchronized after the clutch at the current shift stage is released during the shift. Therefore, in order to shorten the synchronization time, it is necessary to rapidly accelerate and decelerate the electric motor.
Shift down: The electric motor needs to be accelerated rapidly.
Shift up: The electric motor must be decelerated rapidly.
In the synchronization of the electric motor, the PI gain (P: Proportional, I: Integral) used for controlling the rotational speed of the electric motor is a constant. For this reason, if the PI gain is set to be large, a phenomenon occurs in which the rotational speed of the target gear stage (the target rotational speed of the synchro) is exceeded. This phenomenon is called overshoot. The overshoot has a problem that abnormal noise is generated due to backlash between the gears. Since the PI gain is set low in order to avoid the overshoot phenomenon, there is a problem that the synchronization time increases.
他の従来技術として、エンジン用バリアブル・ノズル・タービン(VNT)のフィードバック制御システムにおいて、フィードバック制御用PIDゲイン調整方法が提案されている(特許文献1)。この方法は、目標値に対する実値のオーバーシュート値が所定値を超えた場合に、偏差から求められるフィードバックPIDゲインの演算から小さい値に変更する方法である。
この方法は、オーバーシュートをより適切に抑えることができるが、オーバーシュートを避けることができない。
As another conventional technique, a feedback control PID gain adjustment method has been proposed in a feedback control system for an engine variable nozzle turbine (VNT) (Patent Document 1). This method is a method of changing the feedback PID gain obtained from the deviation to a smaller value when the actual overshoot value with respect to the target value exceeds a predetermined value.
Although this method can suppress overshoot more appropriately, it cannot avoid overshoot.
この発明の目的は、電動モータをシンクロさせるシンクロ時間の短縮を図ると共に、歯車間のバックラッシュに起因する異音を低減することができる電気自動車の変速制御装置および変速制御方法を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a shift control device and a shift control method for an electric vehicle capable of shortening a sync time for synchronizing an electric motor and reducing noise caused by backlash between gears. is there.
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23A,23B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装置であって、
目標変速段への変速指令に応答して、前記変速切換アクチュエータ47により前記シフト部材45を動作させ、前記電動モータ3のトルクを除荷して現変速段のクラッチ16A,16Bの係合を解除する現変速段クラッチ解除手段82と、
この現変速段クラッチ解除手段82で前記現変速段のクラッチ16A,16Bの係合を解除した後、前記電動モータ3を回転数制御することにより前記目標変速段の前記クラッチ16A,16Bの外輪23A,23Bと内輪18A,18Bの回転数が同期するようにシンクロさせるシンクロ制御手段83と、
前記目標変速段の摩擦板35A,35Bと外輪23A,23Bを当接させ、前記電動モータ3を回転数制御することにより、目標変速段のクラッチ16A,16Bを係合させる目標変速段クラッチ係合手段85と、
を有し、
車速を検出する車速検出手段94と、前記電動モータ3の回転数を検出する回転数検出手段66とを設け、
前記シンクロ制御手段83は、前記車速検出手段94で検出される車速と、前記回転数検出手段66で検出される回転数とに基づき、前記電動モータ3をPI制御またはPID制御で回転数制御するものであって、この回転数制御するときに用いるPI制御ゲインを調整するゲイン調整部83aを有することを特徴とする。
The shift control apparatus for an electric vehicle according to the present invention includes a plurality of gear stages LA and LB having different gear ratios, and an
The gear
A shift control device for an electric vehicle,
In response to a shift command to the target shift stage, the
After the engagement of the
Target gear stage clutch engagement in which the target gear stage clutches 16A and 16B are engaged by bringing the target gear
Have
Vehicle speed detection means 94 for detecting the vehicle speed, and rotation speed detection means 66 for detecting the rotation speed of the
The sync control means 83 controls the rotation speed of the
この構成によると、現変速段のクラッチ16A,16Bの係合を解除した後、シンクロ制御手段83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クラッチ16A,16Bの外輪23A,23Bと内輪18A,18Bの回転数が同期するようにシンクロさせる。電動モータ3をシンクロさせるとき、シンクロ制御手段83のゲイン調整部83aは、車速検出手段94で検出される車速と、回転数検出手段66で検出される電動モータ3の回転数とに基づき、電動モータ3を回転数制御するときに用いるPI制御ゲインを調整する。このように時々刻々と変化する車速とモータ回転数とに基づいてPI制御ゲインを最適設定することで、電動モータ3のオーバーシュート現象を避け、シンクロ時間の短縮を図ると共に、歯車間のバックラッシュに起因する異音の低減を図ることができる。
According to this configuration, after releasing the engagement of the
入力信号に基づいて変速判断を行い、前記変速機5の前記変速切換アクチュエータ47に指令を出す変速ECU61を設け、この変速ECU61は、前記車速と前記回転数とに応じて前記PI制御ゲインを規定するPIゲイン制御用テーブル84aが記録された記録手段84を有し、前記ゲイン調整部83aは、前記記録手段84に記録された前記PIゲイン制御用テーブル84aからPI制御ゲインを取り込み、前記電動モータ3を制御するものとしても良い。記録手段84にPIゲイン制御用テーブル84aを記録することで、車速とモータ回転数とに基づきPI制御ゲインを最適に設定することができる。またPI制御ゲインを必要に応じて容易に書換えることができる。
A
前記PIゲイン制御用テーブル84aは、シフトダウン用とシフトアップ用各々設定され、前記各PIゲイン制御用テーブル84aは、前記電動モータ3の実測回転数と目標回転数の偏差の絶対値の定められた間隔毎に設けられるものとしても良い。このようにPIゲイン制御用テーブル84aをきめ細かく設定することで、シフトダウン,シフトアップにかかわらず、シンクロ時間の短縮をより図ると共に、バックラッシュに起因する異音をより低減することができる。
前記PIゲイン制御用テーブル84aは、車速について定められた間隔毎に設けられるものとしても良い。
前記PIゲイン制御用テーブル84aは、車速全域にわたって等間隔毎または低速域,中速域,高速域に分けて設けられるものとしても良い。
The PI gain control table 84a is set for downshifting and upshifting, and each PI gain control table 84a is set with an absolute value of the deviation between the actual rotational speed of the
The PI gain control table 84a may be provided at intervals determined with respect to the vehicle speed.
The PI gain control table 84a may be provided at equal intervals or divided into a low speed region, a medium speed region, and a high speed region over the entire vehicle speed.
前記PIゲイン制御用テーブル84aは、前記電動モータ3の実測回転数と目標回転数の偏差の絶対値が小さいほど積分ゲインを減少させ、同時に比例ゲインを減少させ、前記偏差の絶対値が大きいほど積分ゲインを増加させ、同時に比例ゲインを増加させるものとしても良い。PIゲイン制御用テーブル84aを、例えば、実車試験等による結果に基づき、前記のように最適に設定することで、電動モータ3のオーバーシュート現象を避け、シンクロ時間の短縮と歯車間のバックラッシュに起因する異音の低減をより図ることができる。
The PI gain control table 84a reduces the integral gain as the absolute value of the deviation between the actual rotational speed of the
前記ゲイン調整部83aは、前記PIゲイン制御用テーブル84aにおける比例ゲインの調整値を使用し、前記PIゲイン制御用テーブル84aにおける積分ゲインの調整値を使用しないものとしても良い。この場合、シンクロ制御手段83の演算処理負荷の軽減を図ることが可能となる。
前記ゲイン調整部83aにより、比例ゲインまたは積分ゲインを操作するゲイン操作量にそれぞれ制限値を設け、その制限値を超える場合には、前記ゲイン調整部83aは前記制限値を上限値として使用するものとしても良い。
The gain adjustment unit 83a may use the adjustment value of the proportional gain in the PI gain control table 84a, and may not use the adjustment value of the integral gain in the PI gain control table 84a. In this case, it is possible to reduce the calculation processing load of the synchronization control means 83.
The gain adjusting unit 83a provides a limit value for each gain operation amount for operating the proportional gain or the integral gain, and when the limit value is exceeded, the gain adjusting unit 83a uses the limit value as the upper limit value. It is also good.
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、保持器によ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であって、
目標変速段への変速指令に応答して、前記変速切換アクチュエータにより前記シフト部材を動作させ、前記電動モータのトルクを除荷して現変速段のクラッチの係合を解除する現変速段クラッチ解除過程と、
この現変速段クラッチ解除過程で前記現変速段のクラッチの係合を解除した後、前記電動モータを回転数制御することにより前記目標変速段の前記クラッチの外輪と内輪の回転数が同期するようにシンクロさせるシンクロ制御過程と、
前記目標変速段の摩擦板と外輪を当接させ、前記電動モータを回転数制御することにより、目標変速段のクラッチを係合させる目標変速段クラッチ係合過程と、
を有し、
車速を検出する車速検出手段と、前記電動モータの回転数を検出する回転数検出手段とを設け、
前記シンクロ制御過程は、前記車速検出手段で検出される車速と、前記回転数検出手段で検出される回転数とに基づき、前記電動モータを回転数制御するときに用いるPI制御ゲインを調整するゲイン調整過程を有することを特徴とする。
The shift control method for an electric vehicle according to the present invention includes a gear train of a plurality of shift stages having different gear ratios, an input shaft connected to a motor shaft that is an output shaft of a traveling electric motor, and a gear of each of the shift stages. A transmission having a two-way type clutch for each gear stage that is interposed between the trains and can be switched intermittently, and a gear ratio switching mechanism that switches the intermittent state of each clutch;
Each of the clutches is engaged when an engagement element is interposed in each wedge-shaped space provided between the cam surface of the inner ring and the outer ring, and each engagement element engages with a narrow portion of the wedge-shaped space. It is configured to be in a cut state by positioning the ligature in the spreading part of the wedge-shaped space,
The transmission ratio switching mechanism is a mechanism that switches contact and separation of a rotating friction plate connected to a retainer with an outer ring by advancing and retreating a shift member by a transmission switching actuator.
A shift control method for an electric vehicle,
In response to a shift command to the target shift stage, the shift member is operated by the shift switching actuator, the torque of the electric motor is unloaded, and the engagement of the clutch of the current shift stage is released. Process,
After releasing the engagement of the clutch of the current shift stage in the process of releasing the current shift stage clutch, the rotation speed of the outer ring and the inner ring of the clutch of the target shift stage is synchronized by controlling the rotation speed of the electric motor. The synchro control process to synchronize
A target gear stage clutch engagement process for engaging a clutch of the target gear stage by bringing the friction plate of the target gear stage into contact with the outer ring and controlling the rotational speed of the electric motor;
Have
Vehicle speed detection means for detecting the vehicle speed, and rotation speed detection means for detecting the rotation speed of the electric motor,
The sync control process includes a gain for adjusting a PI control gain used when controlling the rotational speed of the electric motor based on the vehicle speed detected by the vehicle speed detecting means and the rotational speed detected by the rotational speed detecting means. It has an adjustment process.
この方法によると、現変速段クラッチ解除過程では、目標変速段への変速指令に応答して、変速切換アクチュエータによりシフト部材を動作させる。これにより、電動モータのトルクを除荷して現変速段のクラッチ,の係合を解除する。この現変速段クラッチ解除過程の後、シンクロ制御過程では、電動モータを回転数制御することにより目標変速段のクラッチの外輪と内輪の回転数が同期するようにシンクロさせる。その後、目標変速段クラッチ係合過程において、目標変速段の摩擦板と外輪を当接させ、電動モータを回転数制御することにより、目標変速段のクラッチを係合させる。 According to this method, in the current shift stage clutch release process, the shift member is operated by the shift switching actuator in response to a shift command to the target shift stage. As a result, the torque of the electric motor is unloaded and the engagement of the current gear stage clutch is released. After the current gear stage clutch release process, in the synchro control process, the electric motor is controlled so as to synchronize so that the rotational speeds of the outer and inner rings of the clutch of the target gear stage are synchronized. Thereafter, in the target shift stage clutch engagement process, the target shift stage clutch is brought into contact with the outer ring and the electric motor is controlled in rotational speed to engage the target shift stage clutch.
電動モータをシンクロさせるとき、シンクロ制御過程におけるゲイン調整過程では、車速検出手段で検出される車速と、回転数検出手段で検出される電動モータの回転数とに基づき、電動モータを回転数制御するときに用いるPI制御ゲインを調整する。このように車速とモータ回転数とに基づいてPI制御ゲインを最適設定することで、電動モータのオーバーシュート現象を避け、シンクロ時間の短縮を図ると共に、歯車間のバックラッシュに起因する異音の低減を図ることができる。
前記変速制御方法を、車両の前後輪のいずれか一方、または前後輪の両方を駆動する車両用モータ駆動装置の電気自動車に適用しても良い。
エンジンにて車両の前後輪のいずれか一方の車輪を駆動し、前記変速制御方法を実施する変速制御装置を含む車両用モータ駆動装置で、いずれか他方の車輪を駆動するようにしても良い。
When synchronizing the electric motor, in the gain adjustment process in the synchronization control process, the rotational speed of the electric motor is controlled based on the vehicle speed detected by the vehicle speed detecting means and the rotational speed of the electric motor detected by the rotational speed detecting means. Adjust the PI control gain used sometimes. Thus, by optimally setting the PI control gain based on the vehicle speed and the motor speed, the overshoot phenomenon of the electric motor can be avoided, the synchronization time can be shortened, and the abnormal noise caused by the backlash between the gears can be reduced. Reduction can be achieved.
The shift control method may be applied to an electric vehicle of a vehicle motor drive device that drives either one of the front and rear wheels of the vehicle or both of the front and rear wheels.
One of the front and rear wheels of the vehicle may be driven by an engine, and the other wheel may be driven by a vehicle motor drive device including a shift control device that implements the shift control method.
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であって、目標変速段への変速指令に応答して、前記変速切換アクチュエータにより前記シフト部材を動作させ、前記電動モータのトルクを除荷して現変速段のクラッチの係合を解除する現変速段クラッチ解除手段と、この現変速段クラッチ解除手段で前記現変速段のクラッチの係合を解除した後、前記電動モータを回転数制御することにより前記目標変速段の前記クラッチの外輪と内輪の回転数が同期するようにシンクロさせるシンクロ制御手段と、前記目標変速段の摩擦板と外輪を当接させ、前記電動モータを回転数制御することにより、目標変速段のクラッチを係合させる目標変速段クラッチ係合手段とを有し、車速を検出する車速検出手段と、前記電動モータの回転数を検出する回転数検出手段とを設け、前記シンクロ制御手段は、前記車速検出手段で検出される車速と、前記回転数検出手段で検出される回転数とに基づき、前記電動モータをPI制御またはPID制御で回転数制御するものであって、この回転数制御するときに用いるPI制御ゲインを調整するゲイン調整部を有する。このため、電動モータをシンクロさせるシンクロ時間の短縮を図ると共に、歯車間のバックラッシュに起因する異音を低減することができる。 The shift control apparatus for an electric vehicle according to the present invention includes a gear train of a plurality of shift stages having different gear ratios, an input shaft connected to a motor shaft that is an output shaft of a traveling electric motor, and a gear of each of the shift stages. A transmission having a two-way type clutch of each gear stage that can be switched intermittently, and a gear ratio switching mechanism that performs switching of the intermittent state of each of the clutches. The mechanism is a gear shift control device for an electric vehicle, which is a mechanism for switching between contact and separation of the rotating friction plate connected to the cage with the shift member by the shift switching actuator. In response to the shift command, the shift member is operated by the shift switching actuator to unload the torque of the electric motor and disengage the clutch of the current shift step. After releasing the engagement of the clutch at the current shift stage by the latch release means and the current shift stage clutch release means, the rotation of the outer and inner rings of the clutch at the target shift stage is controlled by controlling the rotation speed of the electric motor. Synchronization control means for synchronizing the numbers so as to synchronize with each other, and a target shift stage for engaging the clutch of the target shift stage by contacting the friction plate and the outer ring of the target shift stage and controlling the rotation speed of the electric motor. A vehicle speed detecting means for detecting a vehicle speed, and a rotation speed detecting means for detecting the rotation speed of the electric motor, wherein the sync control means is configured to detect the vehicle speed detected by the vehicle speed detecting means. And the rotational speed of the electric motor is controlled by PI control or PID control based on the rotational speed detected by the rotational speed detection means. Having a gain adjustment section that adjusts the PI control gain to be used. For this reason, it is possible to shorten the synchronization time for synchronizing the electric motor, and to reduce noise caused by backlash between the gears.
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、保持器によ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であって、目標変速段への変速指令に応答して、前記変速切換アクチュエータにより前記シフト部材を動作させ、前記電動モータのトルクを除荷して現変速段のクラッチの係合を解除する現変速段クラッチ解除過程と、この現変速段クラッチ解除過程で前記現変速段のクラッチの係合を解除した後、前記電動モータを回転数制御することにより前記目標変速段の前記クラッチの外輪と内輪の回転数が同期するようにシンクロさせるシンクロ制御過程と、前記目標変速段の摩擦板と外輪を当接させ、前記電動モータを回転数制御することにより、目標変速段のクラッチを係合させる目標変速段クラッチ係合過程とを有し、車速を検出する車速検出手段と、前記電動モータの回転数を検出する回転数検出手段とを設け、前記シンクロ制御過程は、前記車速検出手段で検出される車速と、前記回転数検出手段で検出される回転数とに基づき、前記電動モータをPI制御またはPID制御で回転数制御するものであって、この回転数制御するときに用いるPI制御ゲインを調整するゲイン調整過程を有する。このため、電動モータをシンクロさせるシンクロ時間の短縮を図ると共に、歯車間のバックラッシュに起因する異音を低減することができる。 The shift control method for an electric vehicle according to the present invention includes a gear train of a plurality of shift stages having different gear ratios, an input shaft connected to a motor shaft that is an output shaft of a traveling electric motor, and a gear of each of the shift stages. And a transmission having a two-way type clutch for each gear stage that can be switched intermittently and a gear ratio switching mechanism for switching the intermittent state of each of the clutches. In addition, an engagement element is interposed in each wedge-shaped space provided between the cam surface of the inner ring and the outer ring, and each engagement element engages with a narrowed portion of the wedge-shaped space, so that each engagement element is connected to the wedge-shaped space by a cage. The gear ratio switching mechanism is configured to be in a disconnected state by being positioned in a widened portion of the gear. Cut by A shift control method for an electric vehicle, which is a mechanism for changing, in response to a shift command to a target shift stage, the shift switching actuator is operated by the shift switching actuator to unload the torque of the electric motor. By releasing the engagement of the clutch of the current speed stage, and releasing the engagement of the clutch of the current speed stage in the current gear stage clutch releasing process, and then controlling the rotational speed of the electric motor. A synchronization control process in which the outer ring and the inner ring of the clutch at the target shift stage are synchronized so as to synchronize, and the friction plate and the outer ring of the target shift stage are brought into contact with each other to control the rotation speed of the electric motor. A target gear stage clutch engaging process for engaging a target gear stage clutch, and detecting a vehicle speed detecting means for detecting a vehicle speed and a rotational speed of the electric motor. A rotational speed detection means, and the synchro control process is configured to perform PI control or PID control on the electric motor based on the vehicle speed detected by the vehicle speed detection means and the rotational speed detected by the rotational speed detection means. The rotation speed control is performed, and a gain adjustment process for adjusting a PI control gain used when the rotation speed control is performed is provided. For this reason, it is possible to shorten the synchronization time for synchronizing the electric motor, and to reduce noise caused by backlash between the gears.
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装置および変速制御方法を説明する。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。
Hereinafter, a shift control device and a shift control method for an electric vehicle according to embodiments of the present invention will be described. FIG. 1 shows an electric vehicle EV in which a pair of left and right
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装置および変速制御方法は、図1,図2の車両用モータ駆動装置Aに適用される。
FIG. 2 shows a hybrid vehicle HV in which a pair of left and right
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。
As shown in FIG. 3, the vehicle motor drive device A includes a traveling
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。
The
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および変速制御装置の理解に必要な範囲で簡単に説明し、変速制御方法および変速制御装置の説明の後に、詳細に説明する。
The
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。
The
各ローラクラッチ16A,16Bは、図18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23B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。
The
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23A,23B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。
As shown in FIG. 4, the transmission
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23A,23B(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23A,23Bとが相対回転する場合に、摩擦板35A,35Bと外輪23A,23B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。
The
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17)により、内輪18A,18Bのカム面19(図17)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。
The
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。
FIG. 5 is a block diagram showing a control system for controlling the vehicle motor drive device A. As shown in FIG. This control system has an integrated
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。
The
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。
The
変速ECU61は、次の各機能(1)〜(7)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、新たな自動変速制御と回生制御を行わない。
(3)急ハンドルと判断した場合は、新たな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。
The
(1) The vehicle speed sensor (vehicle speed detector) 94 and the
(2) When it is determined that the brake is sudden, new automatic shift control and regenerative control are not performed.
(3) If it is determined that the steering wheel is sudden, a new automatic shift is not performed.
(4) The position signal of the
(5)手動変速機能を備えている。
(6)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ている。
(7)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ている。
(5) A manual transmission function is provided.
(6) A function of detecting the shift position of the
(7) A function of transmitting a torque command or a rotational speed command and a shift command to the
この実施形態の変速制御装置および変速制御方法は、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。
The shift control device and the shift control method of this embodiment relate to control in each shift mode of the automatic shift mode and the manual shift mode by the
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。
In FIG. 5, an
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とを有する。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。
The
The
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。
FIG. 7 shows the configuration of the shift
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。
FIG. 8 shows a block diagram of the
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。
The configuration of the
The
The
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。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。
The rotation speed control by the
The
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。
In FIG. 8, the
The
The
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、変速ECU61は、変速指令生成手段81、現変速段クラッチ解除手段82、シンクロ制御手段83、目標変速段クラッチ係合手段85、回転数・トルク制御切換手段86、および記録手段としての例えばROM84を備える。変速ECU61は、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装置62へ出力し、変速時にトルク制御と回転数制御を切換える。
Next, a shift control device for a vehicle motor drive device in an electric vehicle will be described with reference to the block diagram of FIG. The electric vehicle to be controlled is the electric vehicle described above with reference to FIGS. 1 to 8 to which the shift control method of the above embodiment is applied.
This shift control device for an electric vehicle is a device that implements the shift control method of the above-described embodiment. The
変速指令生成手段81は、アクセル開度信号、車速の検出値、および車両の加減速度から、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。この変速指令は変速ECU61が出す。
現変速段クラッチ解除手段82は、目標変速段への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23A,23B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。
The shift command generation means 81 generates a shift command to the target shift stage according to a predetermined rule from the accelerator opening signal, the detected vehicle speed value, and the vehicle acceleration / deceleration. The
In response to the shift command to the target shift stage, the current shift stage clutch release means 82 operates the
シンクロ制御手段83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23A,23Bと内輪18A,18Bの回転数が同期するようにシンクロさせる。
目標変速段クラッチ係合手段85は、目標変速段の摩擦板35A,35Bと外輪23A,23Bを当接させ、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,17Bを係合させる。
回転数・トルク制御切換手段86は、電動モータ3の制御を回転数制御からトルク制御に切換えて電動モータ3のトルクを入力する。
The sync control means 83 controls the
The target gear stage clutch engagement means 85 brings the target gear
The rotational speed / torque control switching means 86 switches the control of the
ROM84には、後述するPIゲイン制御用テーブル84a,その他演算に必要な制限値等が書き換え可能に記録されている。シンクロ制御手段83は、電動モータ3をシンクロさせるときに、電動モータ3の回転数制御に使用するPI制御ゲインを、前記PIゲイン制御用テーブル84aから取り込み電動モータ3を回転数制御する。すなわちシンクロ制御手段83はゲイン調整部83aを含み、このゲイン調整部83aは、車速検出手段である車速度センサ94で検出される車速と、電動モータ3の回転数を検出する回転数検出手段である回転角度センサ66で検出される回転数とに基づき、電動モータ3を回転数制御するときに用いるPI制御ゲインを調整する。
In the
これら変速指令生成手段81、現変速段クラッチ解除手段82、シンクロ制御手段83、目標変速段クラッチ係合手段85、および回転数・トルク制御切換手段86は、図10の各ステップS1,S2,S3,S4,S5の処理をそれぞれ行う機能を有する。
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。実行手順を説明する。
例えば、車両のイグニッションスイッチ等をオン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、アクセル開度、車速、車両の加減速度を検出して、変速ECU61が目標変速段への変速指令を出す。次に、ステップS2に移行し、前記目標変速段への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、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(現変速段クラッチ解除過程)。
These shift command generation means 81, current shift speed clutch release means 82, synchro control means 83, target shift speed clutch engagement means 85, and rotation speed / torque control switching means 86 are arranged in steps S1, S2, S3 of FIG. , S4, and S5.
FIG. 10 is a flowchart showing an outline of the shift control method. The execution procedure will be described.
For example, this processing is started by turning on an ignition switch or the like of the vehicle. After the start of this processing, in step S1, the accelerator opening degree, the vehicle speed, and the acceleration / deceleration of the vehicle are detected, and the
前記現変速段クラッチ解除過程にて現変速段のローラクラッチ16A,16Bの係合を解除した後、ステップS3において、電動モータ3の回転数を回転数制御するときに用いるPI制御ゲインを、車速とモータ回転数とに基づき調整する(シンクロ制御過程、ゲイン調整過程)。
次に、ステップS4では、目標変速段の摩擦板35A,35Bと外輪23を当接させ、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を係合させる(目標変速段クラッチ係合過程)。その後、ステップS5において、回転数・トルク制御切換手段86は、電動モータ3の制御を回転数制御からトルク制御に切換える。
After releasing the engagement of the
Next, in step S4, the
図11は、前記変速制御装置,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。変速ECU61は、車両がDレンジ(図7)で走行時に、自動変速判断を行い、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。
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)になっている。
FIG. 11 is a diagram showing a schematic characteristic of the torque for driving the
In the shift control method for an electric vehicle in this shift control apparatus, the operation for driving the
動作(1)→動作(5)における電動モータトルクの出力状態について説明する。
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。
The output state of the electric motor torque in the operation (1) → the operation (5) will be described.
Between t0 and t1 (operation (1)): The vehicle is traveling at the current shift stage traveling torque.
The
t1→t2間(動作(2)):変速ECU61における現変速段クラッチ解除手段82が、現変速段のクラッチを解除させる。
t2→t3間(動作(3)):変速ECU61におけるシンクロ制御手段83が、電動モータ3をシンクロさせる。
t3→t4間(動作(4)):変速ECU61における目標変速段クラッチ係合手段85が、目標変速段のクラッチを締結させる。
t4→(動作(5)):車両が目標変速段走行トルクで走行している。
目標変速段の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。
Between t1 and t2 (operation (2)): The current gear stage clutch release means 82 in the
Between t2 and t3 (operation (3)): The sync control means 83 in the
Between t3 and t4 (operation (4)): The target gear stage clutch engaging means 85 in the
t4 → (Operation (5)): The vehicle is traveling at the target shift stage traveling torque.
The
図12は、従来技術を用いてシフトダウンを行う場合の電動モータの回転数変化を示す図である。図11の動作(3)において、従来技術により電動モータをシンクロさせる場合の、電動モータの回転数の変化図である。
t0→t1:電動モータをシンクロさせる前の回転数であり、車速に即した現変速段での回転数で、電動モータを回転させている。
t1→t2:電動モータの回転数を目標変速段の回転数に一致させるため、電動モータの回転数を回転数制御により増加させる。シンクロ時間を短縮させるため、回転数制御に使用するPI制御のゲインを大きく設定する(PIゲインは定数である)。操作は、電動モータの回転数を増加させるため、トルク指令値として、正となる。
t2→t3:上記のPI制御ゲインを大きく設定することで、電動モータの回転数が目標変速段の目標回転数を上回ってしまう(オーバーシュート)。オーバーシュート後の電動モータの回転数の変動によって、歯車間のバックラッシュに起因する異音が生じやすくなる。
FIG. 12 is a diagram illustrating a change in the rotational speed of the electric motor when downshifting is performed using the conventional technology. In operation (3) of FIG. 11, it is a change figure of the rotation speed of an electric motor in the case of synchronizing an electric motor by a prior art.
t0 → t1: The number of rotations before the electric motor is synchronized, and the electric motor is rotated at the number of rotations at the current gear position corresponding to the vehicle speed.
t1 → t2: In order to make the rotation speed of the electric motor coincide with the rotation speed of the target gear, the rotation speed of the electric motor is increased by rotation speed control. In order to shorten the synchronization time, the gain of the PI control used for the rotational speed control is set large (the PI gain is a constant). Since the operation increases the rotation speed of the electric motor, the torque command value becomes positive.
t2 → t3: By setting the PI control gain large, the rotational speed of the electric motor exceeds the target rotational speed of the target gear (overshoot). Due to fluctuations in the rotational speed of the electric motor after overshooting, abnormal noise due to backlash between the gears is likely to occur.
図13は、実施形態に係る変速制御装置および変速制御方法を用いてシフトダウンを行う場合の電動モータの回転数変化を示す図である。図11の動作(3)において、この実施形態に係る変速制御装置および変速制御方法により電動モータをシンクロさせる場合の、電動モータの回転数の変化図である。
t0→t1:電動モータをシンクロさせる前の回転数であり、車速に即した現変速段での回転数で、電動モータを回転させている。
t1→t2:車速、および、電動モータの回転数と目標変速段の回転数との間の差回転数に基づき、PI制御ゲインを調整することで、シンクロ時間を短縮する動作である。
t2時:電動モータのシンクロがオーバーシュートせず完了し、目標変速段の回転数と同じ回転数で、電動モータを回転させている。オーバーシュートしないことで、電動モータの回転数の変動が抑えられ、歯車間のバックラッシュに起因する異音が生じにくくなる。
FIG. 13 is a diagram illustrating a change in the rotation speed of the electric motor when downshifting is performed using the shift control device and the shift control method according to the embodiment. FIG. 12 is a change diagram of the number of revolutions of the electric motor when the electric motor is synchronized by the transmission control device and the transmission control method according to this embodiment in the operation (3) of FIG. 11.
t0 → t1: The number of rotations before the electric motor is synchronized, and the electric motor is rotated at the number of rotations at the current gear position corresponding to the vehicle speed.
t1 → t2: An operation for shortening the synchronization time by adjusting the PI control gain based on the vehicle speed and the difference rotational speed between the rotational speed of the electric motor and the rotational speed of the target gear.
At t2: The synchronization of the electric motor is completed without overshooting, and the electric motor is rotated at the same rotational speed as the target gear stage. By not overshooting, fluctuations in the number of revolutions of the electric motor are suppressed, and abnormal noise caused by backlash between gears is less likely to occur.
図14は、従来技術を用いてシフトアップを行う場合の電動モータの回転数変化を示す図である。図11の動作(3)において、従来技術により電動モータをシンクロさせる場合の、電動モータの回転数の変化図である。
t0→t1:電動モータをシンクロさせる前の回転数であり、車速に即した現変速段での回転数で、電動モータを回転させている。
t1→t2:電動モータの回転数を目標変速段の回転数に一致させるため、電動モータの回転数を回転数制御により減少させる。シンクロ時間を短縮させるため、回転数制御に使用するPI制御のゲインを大きく設定する(PIゲインは定数である)。操作は、電動モータの回転数を減少させるため、トルク指令値として、負となる。
t2→t3:上記のPI制御ゲインを大きく設定することで、電動モータの回転数が目標変速段の目標回転数を上回って、オーバーシュートしてしまう。オーバーシュート後の電動モータの回転数の変動によって、歯車間のバックラッシュに起因する異音が生じやすくなる。
FIG. 14 is a diagram illustrating a change in the rotational speed of the electric motor when the upshift is performed using the conventional technique. In operation (3) of FIG. 11, it is a change figure of the rotation speed of an electric motor in the case of synchronizing an electric motor by a prior art.
t0 → t1: The number of rotations before the electric motor is synchronized, and the electric motor is rotated at the number of rotations at the current gear position corresponding to the vehicle speed.
t1 → t2: In order to make the rotation speed of the electric motor coincide with the rotation speed of the target gear, the rotation speed of the electric motor is decreased by rotation speed control. In order to shorten the synchronization time, the gain of the PI control used for the rotational speed control is set large (the PI gain is a constant). The operation is negative as the torque command value in order to reduce the rotation speed of the electric motor.
t2 → t3: When the PI control gain is set to be large, the rotational speed of the electric motor exceeds the target rotational speed of the target shift stage and overshoots. Due to fluctuations in the rotational speed of the electric motor after overshooting, abnormal noise due to backlash between the gears is likely to occur.
図15は、実施形態に係る変速制御装置および変速制御方法を用いてシフトアップを行う場合の電動モータの回転数変化を示す図である。図11の動作(3)において、この実施形態に係る変速制御装置および変速制御方法により電動モータをシンクロさせる場合の、電動モータの回転数の変化図である。
t0→t1:電動モータをシンクロさせる前の回転数であり、車速に即した現変速段での回転数で、電動モータを回転させている。
t1→t2:車速、および、電動モータの回転数と目標変速段の回転数との間の差回転数に基づき、PI制御ゲインを調整することで、シンクロ時間を短縮する動作である。
t2時:電動モータのシンクロがオーバーシュートせず完了し、目標変速段の回転数と同じ回転数で、電動モータを回転させている。オーバーシュートしないことで、電動モータの回転数の変動が抑えられ、歯車間のバックラッシュに起因する異音が生じにくくなる。
FIG. 15 is a diagram illustrating a change in the rotational speed of the electric motor when the upshift is performed using the shift control device and the shift control method according to the embodiment. FIG. 12 is a change diagram of the number of revolutions of the electric motor when the electric motor is synchronized by the transmission control device and the transmission control method according to this embodiment in the operation (3) of FIG. 11.
t0 → t1: The number of rotations before the electric motor is synchronized, and the electric motor is rotated at the number of rotations at the current gear position corresponding to the vehicle speed.
t1 → t2: An operation for shortening the synchronization time by adjusting the PI control gain based on the vehicle speed and the difference rotational speed between the rotational speed of the electric motor and the rotational speed of the target gear.
At t2: The synchronization of the electric motor is completed without overshooting, and the electric motor is rotated at the same rotational speed as the target gear stage. By not overshooting, fluctuations in the number of revolutions of the electric motor are suppressed, and abnormal noise caused by backlash between gears is less likely to occur.
図16は、実施形態に係る変速制御装置および変速制御方法で用いるPIゲイン制御用テーブルの例を示す図である。図11の動作(3)において、電動モータを急加減速することが必要である。
シフトダウン:電動モータを急加速させる必要がある。
シフトアップ:電動モータを急減速させる必要がある。
下記の内容はPI制御で電動モータのオーバーシュート現象を防止するためのものである。
FIG. 16 is a diagram illustrating an example of a PI gain control table used in the shift control device and the shift control method according to the embodiment. In the operation (3) of FIG. 11, it is necessary to rapidly accelerate and decelerate the electric motor.
Shift down: The electric motor needs to be accelerated rapidly.
Shift up: The electric motor must be decelerated rapidly.
The following contents are for preventing the overshoot phenomenon of the electric motor by PI control.
P制御だけでは通常オフセット(目標値との定常偏差)が生じる。このため、P制御のオフセットを無くすため、I制御を加え、実測値と目標値の偏差を無くすまで電動モータを制御する。
操作量:PI=P+I
電動モータの回転数の偏差:E_ROT=O_ROT−A_ROT
(O_ROT:電動モータの目標回転数 ; A_ROT:電動モータの実際の回転数)
P操作量:P=Kp×E_ROT
I操作量:I=I+Ki×E_ROT
A normal offset (steady deviation from the target value) is generated only by the P control. For this reason, in order to eliminate the offset of P control, I control is added and the electric motor is controlled until the deviation between the actual measurement value and the target value is eliminated.
Manipulation amount: PI = P + I
Deviation in the number of revolutions of the electric motor: E_ROT = O_ROT−A_ROT
(O_ROT: target rotation speed of electric motor; A_ROT: actual rotation speed of electric motor)
P manipulated variable: P = Kp × E_ROT
I operation amount: I = I + Ki × E_ROT
PI制御ゲインの調整ルール:
1.電動モータの実測回転数と目標回転数の偏差の絶対値|E_ROT|が小さいほど、積分ゲインKiおよび比例ゲインKpを減少させる。
2.逆に、電動モータの実測回転数と目標回転数の偏差の絶対値|E_ROT|が大きいほど、積分ゲインKiおよび比例ゲインKpを増加させる。
PIゲイン制御用テーブルは、本調整ルールに従って実車試験結果に基づき作成したものである。
PI control gain adjustment rules:
1. The integral gain Ki and the proportional gain Kp are decreased as the absolute value | E_ROT | of the deviation between the actual rotational speed of the electric motor and the target rotational speed is smaller.
2. Conversely, the integral gain Ki and the proportional gain Kp are increased as the absolute value | E_ROT | of the deviation between the actual rotational speed of the electric motor and the target rotational speed is larger.
The PI gain control table is created based on the actual vehicle test results according to this adjustment rule.
本PIゲイン制御用テーブルは、シフトアップ用とシフトダウン用それぞれの場合に分けて2種類設ける。各PIゲイン制御用テーブルは、実測回転数と目標回転数の偏差の絶対値|E_ROT|の定間隔毎(例えば、500rpm,1000rpm,1500rpm・・・等)に、PI制御ゲインを設定する。さらに、車速についても定間隔毎(例えば、5km/h、10km/h、15km/h・・・等)に、テーブルを設ける。
ここで、定間隔で値が設定されるテーブルにおいて、設定値が定められていない中間の|E_ROT|および車速では、その両隣のテーブル設定値から、線形補間によりPI制御ゲインを算出し決定する。これらのテーブルは、前記ROM84に記録される。
またこの例では、ゲイン調整部83aにより、比例ゲインを操作するゲイン操作量(P操作量)と、積分ゲインを操作するゲイン操作量(I操作量)とにそれぞれ制限値を設けている。ゲイン調整部83aは、P操作量,I操作量の各制限値を超える場合には、前記各制限値を上限値として使用している。
Two types of PI gain control tables are provided for each of upshifting and downshifting. Each PI gain control table sets PI control gains at regular intervals (for example, 500 rpm, 1000 rpm, 1500 rpm, etc.) of the absolute value | E_ROT | of the deviation between the actually measured rotational speed and the target rotational speed. Further, a table is provided for each vehicle speed at regular intervals (for example, 5 km / h, 10 km / h, 15 km / h, etc.).
Here, in a table in which values are set at regular intervals, at an intermediate | E_ROT | in which the set value is not determined and the vehicle speed, a PI control gain is calculated and determined by linear interpolation from the table set values on both sides. These tables are recorded in the
Further, in this example, the gain adjusting unit 83a sets limit values for the gain operation amount (P operation amount) for operating the proportional gain and the gain operation amount (I operation amount) for operating the integral gain. When the gain adjustment unit 83a exceeds the limit values of the P operation amount and the I operation amount, the gain adjustment unit 83a uses the limit values as upper limit values.
次に、図3,4の車両用モータ駆動装置の詳細を、図3、4、図17〜図22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内に組み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。
Next, the details of the vehicle motor drive device shown in FIGS. 3 and 4 will be described together with FIGS. 3 and 4 and FIGS.
In FIG. 3, the
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。
The first-speed input gear 9 </ b> A and the second-speed input gear 9 </ b> B are arranged at an interval in the axial direction, and are fixed to the
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。
As shown in FIG. 4, the first-speed output gear 10 </ b> A is formed in an annular shape that penetrates the
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。
The first
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。
Between the first-
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。 Since the first-speed two-way roller clutch 16A and the second-speed two-way roller clutch 16B have the same symmetrical configuration, the second-speed two-way roller clutch 16B will be described below. The parts corresponding to the 2-speed 2-way roller clutch 16B are denoted by the same reference numerals or the reference numerals in which the alphabet B at the end is replaced with A, and the description thereof is omitted.
図17〜図19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とを有する。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18に示すように円筒面17と対向する平坦面である。
As shown in FIGS. 17 to 19, the two-speed two-way roller clutch 16 </ b> B includes a
図4、図22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。
As shown in FIGS. 4 and 22, the 2-speed retainer 21 </ b> B includes a
図18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10B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10B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。
As shown in FIG. 18, each
図19、図22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とを有する。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環状溝である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。
As shown in FIGS. 19 and 22, the two-speed switch spring 22 </ b> B includes a C-shaped
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。
The
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。
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19に示す中立位置から周方向に移動させると、径方向溝29に対する切欠き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。
The extending
That is, when the second-
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われている。図17に示すように、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、図4に示すように、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。図17に示すように、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。
As shown in FIG. 4, the first-
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、変速用伝達機構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。
変速用伝達機構33は、1速出力ギヤ10A(断面でない部分は図示せず。図21においても同様。)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2速摩擦板35Bとを有する。
The first-speed two-way roller clutch 16A and the second-speed two-way roller clutch 16B can be selectively engaged by the
The
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。
Here, since the first-
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間する位置との間で、2速保持器21Bに対して軸方向に移動可能となっている。
The second-
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、間座32を介して2速摩擦板35Bを出力軸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。
A
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速離間ばね39Bが組み込まれており、この2速離間ばね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の側面から離間する方向に付勢されている。
2速離間ばね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90Bを介して2速摩擦板35Bの突片36に係合し、他端が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90B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。
Between the second
The second
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。
The
図20、図21に示すように、シフト機構41は、シフトリング34(図4)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)とを有する。
As shown in FIGS. 20 and 21, the
図21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。
As shown in FIG. 21, the
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(図4)に伝達することにより、同シフトリングを軸方向に移動させる。
In the
図17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。
As shown in FIG. 17, a
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。
As shown in FIG. 3, a
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とを有する。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。
The differential 6 includes a differential case 53 rotatably supported by a pair of
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17に示すように、1速摩擦板35Aが1速出力ギヤ10Aの側面から離間し、かつ、2速摩擦板35Bも2速出力ギヤ10Bの側面から離間した状態では、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。
Below, the operation example of the motor drive apparatus A for vehicles is demonstrated.
First, as shown in FIG. 17, the first
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。
In this state, even if the
次に、シフト機構41を作動させて、図17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(図18)の狭まり部分に押し込まれて係合した状態となる。
Next, when the
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。
In this state, the rotation of the first-
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。
Next, when the
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に側面に接触し、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(図18)の狭まり部分に押し込まれて係合した状態となる。
When the
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。
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。
In this state, the rotation of the 2-
Similarly, by shifting the
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。
When the first-speed two-way roller clutch 16A is disengaged, if torque is transmitted via the first-speed two-way roller clutch 16A, the torque causes the
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の側面から離間させるだけでなく、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。
Therefore, in order to reliably disengage the first-speed two-way roller clutch 16A, not only the first-
そこで、上記制御システムでは、図8、図9等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。
Therefore, in the above control system, the
以上説明した変速制御装置および変速制御方法によると、現変速段のクラッチ16A,16Bの係合を解除した後、シンクロ制御手段83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クラッチ16A,16Bの外輪23A,23Bと内輪18A,18Bの回転数が同期するようにシンクロさせる。電動モータ3をシンクロさせるとき、シンクロ制御手段83のゲイン調整部83aは、車速度センサ94で検出される車速と、回転角度センサ66で検出されるモータ回転数とに基づき、電動モータ3を回転数制御するときに用いるPI制御ゲインを調整する。このように時々刻々と変化する車速とモータ回転数とに基づいてPI制御ゲインを最適設定することで、電動モータ3のオーバーシュート現象を避け、シンクロ時間の短縮を図ると共に、歯車間のバックラッシュに起因する異音の低減を図ることができる。
According to the speed change control apparatus and speed change control method described above, after the
ゲイン調整部83aは、ROM84に記録されたPIゲイン制御用テーブル84aからPI制御ゲインを取り込み、電動モータ3を制御する。このようにROM84にPIゲイン制御用テーブル84aを記録することで、車速とモータ回転数とに基づきPI制御ゲインを最適に設定することができる。またPI制御ゲインを必要に応じて容易に書換えることができる。
PIゲイン制御用テーブル84aは、シフトダウン用とシフトアップ用各々設定され、前記各PIゲイン制御用テーブル84aは、電動モータ3の実測回転数と目標回転数の偏差の絶対値の定められた間隔毎に設けられる。このようにPIゲイン制御用テーブル84aをきめ細かく設定することで、シフトダウン,シフトアップにかかわらず、シンクロ時間の短縮をより図ると共に、バックラッシュに起因する異音をより低減することができる。
The gain adjustment unit 83 a takes in the PI control gain from the PI gain control table 84 a recorded in the
The PI gain control table 84a is set for each of the downshift and the upshift, and each PI gain control table 84a has a predetermined interval between absolute values of deviations between the actual rotational speed of the
PIゲイン制御用テーブル84aは、車速全域にわたって等間隔毎または低速域,中速域,高速域に分けて設けられるものとしても良い。
ゲイン調整部83aは、前記PIゲイン制御用テーブル84aにおける比例ゲインの調整値のみ使用し、前記PIゲイン制御用テーブル84aにおける積分ゲインの調整値を使用しないものとしても良い。この場合、シンクロ制御手段83の演算処理負荷の軽減を図ることが可能となる。
The PI gain control table 84a may be provided at equal intervals over the entire vehicle speed or divided into a low speed region, a medium speed region, and a high speed region.
The gain adjustment unit 83a may use only the adjustment value of the proportional gain in the PI gain control table 84a, and may not use the adjustment value of the integral gain in the PI gain control table 84a. In this case, it is possible to reduce the calculation processing load of the synchronization control means 83.
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…ローラ(係合子)
21A,21B…保持器
23A,23B…外輪
35A,35B…摩擦板
40…変速比切換機構
45…シフトフォーク(シフト部材)
47…変速切換アクチュエータ
66…回転角度センサ(回転数検出手段)
82…現変速段クラッチ解除手段
83…シンクロ制御手段
83a…ゲイン調整部
84…ROM(記録手段)
84a…PIゲイン制御用テーブル
85…目標変速段クラッチ係合手段
94…車速度センサ(車速検出手段)
LA,LB…ギヤ列
S…楔状空間
DESCRIPTION OF
21A, 21B ...
47... Gear
82 ... Current gear stage clutch release means 83 ... Synchro control means 83a ...
84a ... PI gain control table 85 ... target gear stage clutch engaging means 94 ... vehicle speed sensor (vehicle speed detecting means)
LA, LB ... gear train S ... wedge-shaped space
Claims (8)
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であって、
目標変速段への変速指令に応答して、前記変速切換アクチュエータにより前記シフト部材を動作させ、前記電動モータのトルクを除荷して現変速段のクラッチの係合を解除する現変速段クラッチ解除手段と、
この現変速段クラッチ解除手段で前記現変速段のクラッチの係合を解除した後、前記電動モータを回転数制御することにより前記目標変速段の前記クラッチの外輪と内輪の回転数が同期するようにシンクロさせるシンクロ制御手段と、
前記目標変速段の摩擦板と外輪を当接させ、前記電動モータを回転数制御することにより、目標変速段のクラッチを係合させる目標変速段クラッチ係合手段と、
を有し、
車速を検出する車速検出手段と、前記電動モータの回転数を検出する回転数検出手段とを設け、
前記シンクロ制御手段は、前記車速検出手段で検出される車速と、前記回転数検出手段で検出される回転数とに基づき、前記電動モータをPI制御またはPID制御で回転数制御するものであって、この回転数制御するときに用いるPI制御ゲインを調整するゲイン調整部を有することを特徴とする電気自動車の変速制御装置。 Intermittent switching between a gear train of a plurality of gear stages having different gear ratios, an input shaft connected to a motor shaft that is an output shaft of an electric motor for traveling, and a gear train of each gear stage And a transmission having a two-way clutch for each shift stage capable of shifting, and a gear ratio switching mechanism for switching between on and off of each clutch,
The transmission ratio switching mechanism is a mechanism that switches contact and separation of a rotating friction plate connected to a retainer with an outer ring by advancing and retreating a shift member by a transmission switching actuator.
A shift control device for an electric vehicle,
In response to a shift command to the target shift stage, the shift member is operated by the shift switching actuator, the torque of the electric motor is unloaded, and the engagement of the clutch of the current shift stage is released. Means,
After releasing the clutch of the current gear stage with the current gear stage clutch release means, the rotation speed of the outer ring and the inner ring of the clutch of the target gear stage is synchronized by controlling the rotation speed of the electric motor. Synchronization control means for synchronizing to,
Target gear stage clutch engagement means for engaging the clutch of the target gear stage by bringing the friction plate of the target gear stage into contact with the outer ring and controlling the rotational speed of the electric motor;
Have
Vehicle speed detection means for detecting the vehicle speed, and rotation speed detection means for detecting the rotation speed of the electric motor,
The synchronization control means controls the rotational speed of the electric motor by PI control or PID control based on the vehicle speed detected by the vehicle speed detection means and the rotational speed detected by the rotational speed detection means. A shift control device for an electric vehicle comprising a gain adjustment unit for adjusting a PI control gain used when controlling the rotational speed.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2012
- 2012-12-19 JP JP2012276571A patent/JP2014121225A/en active Pending
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