JP2000291793A - 車両の変速装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 変速機のギヤ抜け（未接続）を検出してギヤ
鳴りの発生を低減することができる車両の変速装置を提
供する。 【解決手段】 変速アクチュエータによる変速中に変速
機のギヤ抜けが発生すると、ＥＣＵのギヤ抜け検出機能
により、モータの回転数の上昇が所定のギヤ抜け判定値
以上のとき変速機のギヤ抜けが発生したと判断し、しか
も、ＥＣＵの補正機能により、ＥＣＵで検出した路面の
勾配に基づいてギヤ抜け判定値を補正するように構成す
る。また、ＥＣＵではギヤ抜けを検出したのち、変速ア
クチュエータに再度変速指令を行うように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は車両の変速装置に関
し、変速機を備えた電気自動車やエンジン駆動車に適用
して有用なものである。

【０００２】

【従来の技術】エンジン駆動車の場合には車両の駆動系
を駆動する原動機としてエンジンを備え、このエンジン
の駆動力を、エンジンと駆動輪との間に介装した変速機
を介して駆動輪へと伝える。また、車両の駆動系を駆動
する原動機としてモータを備えた電気自動車（ＥＶ及び
ＨＥＶ）でも、モータと駆動輪との間に変速機を介装し
たものがあり、かかる電気自動車ではモータの駆動力が
変速機を介して駆動輪へと伝えられる。

【０００３】そして、何れの車両においても、変速機が
目標変速段に切り替わったこと、即ち、目標変速段のギ
ヤが完全に噛み合ったことをギヤ位置検出スイッチによ
って検出するようになっているものがあり、この場合、
ギヤ位置検出スイッチが作動（ＯＮ）してからモータ等
の原動機のトルクを発生（駆動輪側に伝達）させる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、ギヤ位置検
出スイッチの精度やギヤ位置検出スイッチの取り付け状
態のバラツキ、或いは、ギヤ位置検出スイッチの故障に
よる作動不良などにより、目標変速段のギヤが完全に噛
み合わないうちにギヤ位置検出スイッチが作動してしま
うと、原動機のトルクが発生したときに原動機が空回り
してギヤ鳴りを起こすことがある。

【０００５】従って本発明は上記従来技術に鑑み、変速
機のギヤ抜け（未接続）を検出してギヤ鳴りの発生を低
減することができる車両の変速装置を提供する。

【０００６】なお、特公平３−６２５７３号公報には、
変速中にエンジン回転数の上昇率が所定値以上となった
ときにギヤ抜けと検出することが開示されているが、こ
こには本願の特徴である路面の勾配を考慮すること（詳
細後述）については示されていない。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する第１
発明の車両の変速装置は、原動機と駆動輪との間に介装
された変速機と、変速指令手段の変速指令に基づき上記
変速機の変速段を切り換える変速アクチュエータと、路
面の勾配を検出する勾配検出手段と、上記原動機の回転
数を検出する回転数検出手段と、上記変速アクチュエー
タによる変速中に、上記原動機回転数の上昇が所定値以
上のとき上記変速機のギヤ抜けが発生したと判断するギ
ヤ抜け検出手段と、上記勾配検出手段の出力により上記
所定値を補正する補正手段とを有することを特徴とす
る。

【０００８】また、第２発明の車両の変速装置は、第１
発明の車両の変速装置において、上記変速指令手段は、
上記ギヤ抜け検出手段によりギヤ抜けが検出されたの
ち、上記変速アクチュエータに再度変速指令を行うこと
を特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づき詳細に説明する。

【００１０】図１は本発明の実施の形態に係る電気自動
車の変速装置の構成図、図２は変速制御の流れを示すフ
ローチャート、図３はギヤ抜け検出の流れを示すフロー
チャートである。また、図４（ａ）はＬＯＷギヤでの最
大加速度とギヤ抜け判定条件を示すグラフ、図４（ｂ）
はＨＩＧＨギヤでの最大加速度とギヤ抜け判定条件を示
すグラフ、図５は勾配抵抗演算の概要を示すブロック図
である。

【００１１】＜構成＞図１に示すように、本電気自動車
（ＥＶ又はＨＥＶ）では、車両の駆動系を駆動する原動
機として交流誘導モータ１を備えている。モータ１と駆
動輪２との間には変速機３が介装されており、モータ１
の駆動力が、変速機３を介して、駆動輪２へと伝えられ
る。モータ１の駆動電力はバッテリ９からインバータ８
を介して供給される。モータ１の回転数は回転数検出器
６によって検出される。

【００１２】変速機３はＬＯＷギヤとＨＩＧＨギヤの２
つの変速段を有するものであり、これらの変速段のギヤ
位置を検出するためにＬＯＷギヤ位置検出スイッチ４と
ＨＩＧＨギヤ位置検出スイッチ５とを備えている。ＬＯ
Ｗギヤ位置検出スイッチ４はＬＯＷギヤが抜けたときに
ＯＦＦとなり、ＬＯＷギヤが噛み合ったときに作動（Ｏ
Ｎ）する。ＨＩＧＨギヤ位置検出スイッチ５はＨＩＧＨ
ギヤが抜けたときにＯＦＦとなり、ＨＩＧＨギヤが噛み
合ったときに作動（ＯＮ）する。

【００１３】変速機３の変速段の切り換えは、シフトフ
ォーク駆動用の油圧アクチュエータ１４によって行われ
るようになっている。

【００１４】制御装置であるＥＣＵ７には、車速検出器
１０によって検出される車速Ｖ、ＬＯＷギヤ位置検出ス
イッチ４のＯＮ／ＯＦＦ信号、ＨＩＧＨギヤ位置検出ス
イッチ５のＯＮ／ＯＦＦ信号、シフトポジションスイッ
チ１１の各ポジション信号（例えばＬ位置信号、Ｈ位置
信号、Ｎ位置信号）、アクセル開度検出器１３によって
検出されるアクセルペダル１２の踏み込み量Ａ、電力検
出器１５によって検出されるモータ消費電力Ｐ、回転数
検出器６によって検出されるモータ回転数Ｎなどが入力
される。そして、ＥＣＵ７では以下のような変速制御を
行う。

【００１５】ドライバーがシフトポジションスイッチ１
１によってＬＯＷからＨＩＧＨ又はＨＩＧＨからＬＯＷ
への切り換え操作を行うと、図２のフローチャートに示
すように、ＥＣＵ７では、まず、ステップＳ１でギヤ抜
き制御を行う。即ち、アクセルペダル１２の踏み込み量
Ａにかかわず、インバータ８を制御してモータ１のトル
クをゼロにした後、変速アクチュエータ１４へ変速指令
（ギヤ抜き指令）を与えて現在接続中の（現在シフトフ
ォーク駆動用油圧がＯＮになっている）変速段のシフト
フォーク駆動用油圧をＯＦＦにする。その結果、スプリ
ングの力で当該変速段のギヤが抜かれて変速機３がニュ
ートラル状態となる。

【００１６】その後、ステップＳ２では同期制御を行
う。即ち、車速Ｖと目標変速段のギヤ比とから目標モー
タ回転数を求め、この目標モータ回転数を目標値してイ
ンバータ８の出力を制御することにより、モータ１の出
力（トルク）を制御して、モータ回転数Ｎを目標モータ
回転数に同期させる。

【００１７】モータ回転数Ｎと目標モータ回転数とが同
期したら、ステップＳ３ではギヤ接続制御を行う。即
ち、変速アクチュエータ１４へ変速指令（ギヤ接続指
令）を与えて目標変速段のシフトフォーク駆動用油圧を
ＯＮにすることにより、目標変速段のギヤを接続させ
る。その後、ＬＯＷギヤ位置検出スイッチ４又はＨＩＧ
Ｈギヤ位置検出スイッチ５が作動（ＯＮ）したら、ステ
ップＳ４へと進む。

【００１８】ステップＳ４ではトルク立ち上げ制御を行
う。即ち、アクセルペダル踏み込み量Ａに応じた制御信
号をインバータ８に出力してモータ１の出力を制御する
ことにより、アクセルトルクを徐々に立ち上げる。

【００１９】そして、ＥＣＵ７では、かかる変速制御に
おいて、目標変速段のギヤが完全に噛み合わないうちに
ＬＯＷギヤ位置検出スイッチ４又はＨＩＧＨギヤ位置検
出スイッチ５が動作する虞もあることを考慮して、以下
のようなギヤ抜け（未接続）検出を行う。

【００２０】図３のフローチャートに示すように、ＥＣ
Ｕ７では、まず、ステップＳ１１でシフトポジションス
イッチ１１の状態とＬＯＷギヤ位置検出スイッチ４又は
ＨＩＧＨギヤ位置検出スイッチ５の状態とが一致してい
るか否かを判定する。シフトポジションスイッチ１１が
Ｌ位置で且つＬＯＷギヤ位置検出スイッチ４がＯＮ、シ
フトポジションスイッチ１１がＨ位置で且つＨＩＧＨギ
ヤ位置検出スイッチ５がＯＮ、或いは、シフトポジショ
ンスイッチ１１がＮ位置で且つ両ギヤ位置検出スイッチ
４，５がＯＦＦの場合には、一致していると判定し、そ
れ以外の場合には、不一致であると判定する。

【００２１】不一致である場合には、まだ変速制御中で
あると判断して今回の処理は終了する。一致している場
合には、ステップＳ１２へ進み、ここで両ギヤ位置検出
スイッチ４，５の状態を判定する。両ギヤ位置検出スイ
ッチ４，５がＯＦＦであればニュートラル状態であり、
ギヤ鳴りの虞がないので今回の処理は終了する。

【００２２】一方、ニュートラル以外、即ち、ＬＯＷギ
ヤ位置検出スイッチ４がＯＮ又はＨＩＧＨギヤ位置検出
スイッチ５がＯＮの場合には、ステップＳ１３へ進み、
ここでＬＯＷギヤの場合のギヤ抜け判定値Ｌと、ＨＩＧ
Ｈギヤの場合のギヤ抜け判定値Ｈとを用いて、次のよう
にギヤ抜け検出を行う。

【００２３】 目標変速段がＬＯＷギヤの場合には、
モータ回転数Ｎの変化量（ｒｐｍ／ｓ）、即ち、モータ
回転数Ｎの上昇がギヤ抜け判定値Ｌ以上となり、且つ、
この状態が０．５秒間継続したら、ギヤ抜けが発生した
と判断する。 目標変速段がＨＩＧＨギヤの場合には、モータ回転
数Ｎの上昇がギヤ抜け判定値Ｈ以上となり、且つ、この
状態が０．５秒間継続したら、ギヤ抜けが発生したと判
断する。 上記，以外の場合にはギヤ抜けなしと判断す
る。

【００２４】つまり、何らかの原因によってＬＯＷギヤ
位置検出スイッチ４又はＨＩＧＨギヤ位置検出スイッチ
５が、目標変速段のギヤが完全に噛み合わないうちに作
動した場合、即ち、ギヤ抜けが発生した場合には、モー
タ１が無負荷状態であるため、モータ１のトルクを立ち
上げたとき、モータ回転数Ｎが、ギヤが完全に噛み合っ
ている場合にはありえない加速度で上昇するため、この
モータ回転数Ｎの上昇とギヤ抜け判定値Ｌ，Ｈとの比較
によってギヤ抜けの有無を判断することができる。

【００２５】そして、ギヤ抜けなしと判断した場合には
今回の処理は終了する一方、ギヤ抜けありと判断した場
合にはステップＳ１４へ進み、ここで上記の変速制御を
再度行う。即ち、ＥＣＵ７から変速アクチュエータ１４
に対して再度変速指令を行う。

【００２６】しかも、ステップＳ１３でのギヤ抜け検出
に用いるギヤ抜け判定値Ｌ，Ｈは、ＥＣＵ７で検出する
路面の勾配に応じて補正する。

【００２７】具体的には、図４（ａ），（ｂ）に示すよ
うに、ギヤ抜け判定値ＬはＬＯＷギヤが接続されている
ときのモータ１の最大加速度よりも少し高い値に設定
し、ギヤ抜け判定値ＨはＨＩＧＨギヤが接続されている
ときのモータ１の最大加速度よりも少し高い値に設定す
る。モータ１の最大加速度とはアクセルペダル１２の踏
み込み量Ａが最大の場合のモータ回転数Ｎの変化量（ｒ
ｐｍ／ｓ）である。

【００２８】そして、モータ１の最大加速度は路面の勾
配に応じて異なる、即ち、登坂路では路面の勾配が大き
いほど走行抵抗が大きくなってモータ１の最大加速度は
小さくなり、降坂路では路面の勾配が大きいほど走行抵
抗が小さくなってモータ１の最大加速度が大きくなるこ
とから、このモータ１の最大加速度の変化に対応させる
ために、ＥＣＵ７では走行中の路面の勾配を検出（演
算）し、この検出した路面の勾配に基づいてギヤ抜け判
定値Ｌ，Ｈを補正する。

【００２９】なお、ＥＣＵ７ではモータ消費電力Ｐ、モ
ータ回転数Ｎ、車速Ｖに基づいて路面の勾配抵抗を演算
する。勾配抵抗の演算方法自体は周知のものであるが、
その概要は図５に示すとおりである。即ち、ステップＳ
２１ではモータ消費電力Ｐ及びモータ回転数Ｎからモー
タ実トルクを求め、このモータ実トルクと、伝達効率や
減速比などの値とからモータ駆動力を演算する。ステッ
プＳ２２では車速Ｖから前後Ｇを求め、この前後Ｇと、
車両総重量や減速比などの値とから加速抵抗を演算す
る。ステップＳ２３では車速Ｖと、空気抵抗係数などの
値とから空気抵抗を演算する。更に、ステップＳ２４で
は転がり抵抗係数の値などから転がり抵抗を演算する。
最後に、ステップＳ２５ではモータ駆動力から、加速抵
抗と空気抵抗と転がり抵抗とを減じて勾配抵抗を求め
る。なお、ここで得られる勾配抵抗の単位は（ｋｇ）で
あるため、これを（％）に換算する（図４のグラフ参
照）。

【００３０】＜作用・効果＞以上のように、本実施の形
態に係る電気自動車の変速装置によれば、変速アクチュ
エータ１４による変速中に変速機３のギヤ抜けが発生す
ると、ＥＣＵ７のギヤ抜け検出機能により、モータ１の
回転数Ｎの上昇が所定のギヤ抜け判定値Ｌ又はＨ以上の
とき変速機３のギヤ抜けが発生したと判断し、しかも、
ＥＣＵ７の補正機能により、ＥＣＵ７で検出した路面の
勾配に基づいてギヤ抜け判定値Ｌ又はＨを補正する。

【００３１】このため、ギヤ抜け検出の信頼性を向上さ
せることができる。つまり、平坦路（勾配０％）におけ
るモータ１の最大加速度のみを考慮してギヤ抜け判定値
Ｌ，Ｈを一定値に設定した場合には、降坂路ではモータ
１の最大加速度が路面の勾配に応じて大きくなるために
ギヤ抜け判定値Ｌ，Ｈ以上になって誤検出をする（即ち
正常なモータ回転数Ｎの上昇をギヤ抜けと誤判断する）
可能性があり、また、登坂路ではモータ１の最大加速度
が路面の勾配に応じて小さくなるためにモータ１の最大
加速度とギヤ抜け判定値Ｌ，Ｈとの差が大きくなって検
出精度が悪くなる。なお、想定される最大勾配の降坂路
におけるモータ１の最大加速度よりも高めの一定値にギ
ヤ抜け判定値Ｌ，Ｈを設定しておけば、誤検出は防止で
きるものの、特に登坂路ではモータ１の最大加速度とギ
ヤ抜け判定値Ｌ，Ｈとの差が非常に大きくなってしまう
ため、検出精度が非常に悪くなってしまう。

【００３２】これに対して、ギヤ抜け判定値Ｌ，Ｈを路
面の勾配に基づいて補正すれば、誤ってギヤ抜けを検出
をすることがなく、且つ、路面の勾配にかかわらず精度
のよいギヤ抜け検出を行うことができるため、ギヤ抜け
検出の信頼性を向上させることができる。

【００３３】また、ＥＣＵ７ではギヤ抜けを検出したの
ち、変速アクチュエータ３に再度変速指令を行うため、
走行中にギヤ抜けが生じても、ギヤ鳴りを低減するとと
もに、素早い復帰が可能となる。

【００３４】なお、本発明は電気自動車（ＥＶ及びＨＥ
Ｖ）に限らず、エンジン駆動車にも適用することがで
き、また、マニュアルトランスミッションに限らず、オ
ートマチックトランスミッションにも適用することがで
きる。

【００３５】

【発明の効果】以上、発明の実施の形態とともに具体的
に説明したように、第１発明の車両の変速装置によれ
ば、変速アクチュエータによる変速中に変速機のギヤ抜
けが発生すると、ギヤ抜け検出手段では、原動機回転数
の上昇が所定値以上のとき変速機のギヤ抜けが発生した
と判断し、しかも、補正手段では、勾配検出手段の出力
により上記所定値を補正する。

【００３６】このため、ギヤ抜け検出の信頼性を向上さ
せることができる。即ち、路面の勾配に応じて所定値を
補正すれば、降坂路において正常なモータ回転数の上昇
をギヤ抜けと誤判定したり、或いは、登坂路においてギ
ヤ抜け検出精度が悪化するのを防止することができるた
め、ギヤ抜け検出の信頼性を向上させることができる。

【００３７】また、第２発明の車両の変速装置によれ
ば、変速指令手段では、ギヤ抜け検出手段によりギヤ抜
けが検出されたのち、変速アクチュエータに再度変速指
令を行うため、走行中にギヤ抜けが生じても、ギヤ鳴り
を低減するとともに、素早い復帰が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る電気自動車の変速装
置の構成図である。

【図２】変速制御の流れを示すフローチャートである。

【図３】ギヤ抜け検出の流れを示すフローチャートであ
る。

【図４】（ａ）はＬＯＷギヤでの最大加速度とギヤ抜け
判定条件を示すグラフ、（ｂ）はＨＩＧＨギヤでの最大
加速度とギヤ抜け判定条件を示すグラフである。

【図５】勾配抵抗演算の概要を示すブロック図である。

【符号の説明】 １ モータ ２ 駆動輪 ３ 変速機 ４ ＬＯＷギヤ位置検出スイッチ ５ ＨＩＧＨギヤ位置検出スイッチ ６ 回転数検出器 ７ ＥＣＵ ８ インバータ ９ バッテリ １０ 車速検出器 １１ シフトポジションスイッチ １２ アクセルペダル １３ アクセル開度検出器 １４ 変速アクチュエータ １５ 電力検出器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原動機と駆動輪との間に介装された変速
   機と、 変速指令手段の変速指令に基づき上記変速機の変速段を
   切り換える変速アクチュエータと、 路面の勾配を検出する勾配検出手段と、 上記原動機の回転数を検出する回転数検出手段と、 上記変速アクチュエータによる変速中に、上記原動機回
   転数の上昇が所定値以上のとき上記変速機のギヤ抜けが
   発生したと判断するギヤ抜け検出手段と、 上記勾配検出手段の出力により上記所定値を補正する補
   正手段とを有することを特徴とする車両の変速装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載する車両の変速装置にお
   いて、 上記変速指令手段は、上記ギヤ抜け検出手段によりギヤ
   抜けが検出されたのち、上記変速アクチュエータに再度
   変速指令を行うことを特徴とする車両の変速装置。