JP2000295720A

JP2000295720A - 電気自動車の制御装置

Info

Publication number: JP2000295720A
Application number: JP11095796A
Authority: JP
Inventors: Yusuke Horii; 裕介堀井; Sadao Imai; 貞雄今井; Nobuaki Takeda; 信章武田
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1999-04-02
Filing date: 1999-04-02
Publication date: 2000-10-20

Abstract

(57)【要約】【課題】降坂路走行中にシフトダウンによって走行用
モータがオーバーランするのを確実に防止することがで
きる電気自動車の制御装置を提供する。【解決手段】ＥＣＵ８の勾配検出機能により所定勾配
以上の降坂路が検出されたときには、シフトスイッチ１
１のシフトダウン要求（ＨからＬへの切り換え指示信号
Ｓ）に優先して変速機３の変速を禁止する。或いは、Ｅ
ＣＵの勾配検出機能により所定勾配以上の降坂路且つシ
フトレバー位置が所定変速段以上が検出されたときに
は、ＥＣＵからシフトレバーの動きを規制する信号を出
力し、この規制信号に応じてピンやロック体等からなる
規制手段によりシフトレバーの動きを規制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電気自動車の制御装
置に関し、具体的には走行用モータと駆動輪との間に介
装された変速機の変速制御に関する。

【０００２】

【従来の技術】電気自動車の走行用モータと駆動輪との
間に変速機を介装した技術は一般的に知られており、例
えば、特開平５−１７６４０９号公報には、電気自動車
の制動時に回生制動力を常に最大に保つことを目的とし
て、回生制動力が最大可能回生制動力となるようにシフ
トダウンするという技術が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、例えば、低
速側変速段Ｌから高速側変速段Ｈへのシフトアップにつ
いては特に問題がないが、車両が降坂路を走行中である
場合にＨからＬへのシフトダウンについては単純にこれ
を許可してしまうと、走行用モータの回生制動力不足の
ために走行用モータがオーバーランして故障する可能性
がある。

【０００４】具体的には、図５に電気自動車（走行用モ
ータ）の最大制動力特性を示すように、走行用モータの
最大制動トルク特性は右下がりであるため、降坂路走行
中に回生制動トルクが不足して車速が増すと、回生制動
トルクが更に小さくなって車速が更に増してしまうこと
になる。また、Ｈの場合（図５の破線）は、オーバーラ
ン車速が高いものの、最大制動力は小さい、一方、Ｌの
場合（図５の実線）は、最大制動力が大きいものの、オ
ーバーラン車速は低い特性を有している。

【０００５】一方、通常のエンジン駆動車の場合には、
図５に示すように最大制動トルク特性が右上がりである
ことから、降坂路において車速が増加するとエンジンブ
レーキの最大制動力が増して降坂路の走行抵抗に勝るた
め、車速が減少してエンジン最大制動力と降坂路の走行
抵抗がつり合う車速へ収束し、エンジンのオーバーラン
が防止される。

【０００６】しかし、図５に示すように電気自動車の場
合には、車速Ｂｋｍ／ｈで走行中にＨからＬに切り換え
ると、回生制動力がｂ点からｂ’点へと移って降坂路の
走行抵抗に勝るため車速が減少する。即ち、Ｌ（ＬＯＷ
ギヤ）では、車速Ｃｋｍ／ｈよりも低速で走行すれば回
生制動力が降坂路の走行抵抗に勝って減速する。一方、
ＬＯＷギヤであっても、車速Ｃｋｍ／ｈよりも高速で走
行すれば降坂路の走行抵抗が回生制動力に勝って増速す
る。ＬＯＷギヤのオーバーラン車速はＨ（ＨＩＧＨギ
ヤ）のオーバーラン車速よりも低く、例えば４０ｋｍ／
ｈであるため、降坂路で増速し始めると走行用モータが
オーバーランする可能性がある。

【０００７】従って本発明は上記課題に鑑み、降坂路走
行中にシフトダウンによって走行用モータがオーバーラ
ンするのを確実に防止することができる電気自動車の制
御装置を提供することを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する第１
発明の電気自動車の制御装置は、車両が走行している路
面の勾配が所定勾配以上のとき、走行用モータと駆動輪
との間に介装された変速機の変速を変速指示手段のシフ
トダウン要求に優先して禁止する制御手段を備えたこと
を特徴とする。これにより、降坂路における走行用モー
タのオーバーランを確実に防止することができる。

【０００９】また、第２発明の電気自動車の制御装置
は、車両が走行している路面が所定勾配以上の降坂路、
且つ、運転者によって操作される変速操作手段の位置が
所定変速段以上を検出したとき、規制手段により変速操
作手段の動きを規制することを特徴とする。これによ
り、降坂路において所定変速段以下に変速した場合に生
じ得る走行用モータのオーバーランを確実に防止するこ
とができる。

【００１０】

【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。

【００１１】［実施の形態１］図１は本発明の実施の形
態１に係るハイブリッド電気自動車の制御装置の構成
図、図２は上記制御装置による変速制御の流れを示すフ
ローチャート、図３は上記制御装置による勾配抵抗演算
の概要を示すブロック図である。

【００１２】＜構成＞図１に示すように、本ハイブリッ
ド電気自動車は、２台の交流誘導モータである走行用モ
ータ１と、発電用のエンジン２とを備えたシリーズ式の
ものである。走行用モータ１と駆動輪４との間には変速
機３が介装されており、この変速機３等を介して走行用
モータ１の駆動力が駆動輪４に伝達される。変速機３は
例えば高速と低速の２つの変速段（Ｈ／Ｌ）を有するも
のであり、ＬからＨ又はＨからＬへの変速段の切り換え
はシフトフォーク駆動用油圧アクチュエータ１０によっ
て行われるようになっている。

【００１３】一方、エンジン２には発電機５が接続され
ており、エンジン２の駆動よって発電機５が発電する。
発電機５で発生した電力は走行用モータ１に供給される
と同時にバッテリ６にも蓄積される。即ち、走行用モー
タ１の駆動電力は、インバータ７を介して、バッテリ６
又は発電機５から供給される。

【００１４】また、本ハイブリッド電気自動車には制動
手段として、図示しない油圧制動等の機械的なブレーキ
による制動と、走行用モータ１の回生制動とがある。即
ち、降坂路走行時などには走行用モータ１が発電機とな
って発電（回生発電）することにより制動力を発生す
る。なお、このときに回生電力はインバータ７を介して
バッテリ６に蓄積されるようになっており、車両効率向
上に寄与している。

【００１５】そして、本ハイブリッド電気自動車では、
変速機３の変速段を切り換える際には制御手段であるＥ
ＣＵ８によって以下のような制御が行われる。

【００１６】図１に示すように、ＥＣＵ８には車速Ｖ、
モータ回転数Ｎ、切り換え指示信号Ｓ、アクセルペダル
踏み込み量Ａ及びモータ消費電流Ｉなどが入力される。
車速Ｖは変速機３の出力側に設けられた車速検出器１５
によって検出され、モータ回転数Ｎは変速機３の入力側
に設けられた回転数検出器１４によって検出される。ま
た、切り換え指示信号Ｓは変速指示手段であるシフトス
イッチ１１から出力されるＬからＨ又はＨからＬへの切
り換え指示信号である。

【００１７】アクセルペダル踏み込み量Ａはアクセルペ
ダル１２の踏み込み量であり、アクセルペダル１２に設
けたアクセル開度検出器１３によって検出される。モー
タ消費電流Ｉはバッテリ６又は発電機５からインバータ
７を介して走行用モータ１に供給される電流であり、電
流検出器１６によって検出される。

【００１８】そして、ＥＣＵ８では、運転者がシフトス
イッチ１１を操作して、このシフトスイッチ１１より、
ＬからＨ又はＨからＬへの切り換え指示信号Ｓが出力さ
れると、これに基づいて図２に示すようにＳ１〜Ｓ４の
処理を行う。

【００１９】まず、Ｓ１では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、走
行用モータ１のトルクをゼロにした後、シフトフォーク
駆動用油圧アクチュエータ１０に対して現在接続中の変
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。

【００２０】その後、Ｓ２では同期制御を行う。即ち、
車速Ｖと目標変速段（Ｈ又はＬ）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７の出力を制御することにより、走行用モー
タ１の出力（トルク）を制御して実際のモータ回転数Ｎ
を目標モータ回転数に同期させる。

【００２１】実際のモータ回転数Ｎと目標モータ回転数
とが同期したら、Ｓ３ではギヤ接続制御を行う。即ち、
シフトフォーク駆動用油圧アクチュエータ１０に対して
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、変速機３の変速段を目標変速段に切り換える
（目標変速段のギヤを接続させる）。かくしてＬからＨ
又はＨからＬへの変速が完了する。

【００２２】変速完了後、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７に出力して走行用モータ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。

【００２３】そして、この変速制御に際してＥＣＵ８で
は、走行用モータ１のオーバーランを防止するために次
のような条件判定を行う。

【００２４】（１）ＬからＨへの切り換え：条件なし（２）ＨからＬへの切り換え：勾配抵抗と車速Ｖとに基
づいて可否を判定勾配抵抗≧−２００ｋｇ・車速３５ｋｍ／ｈ未満・・・ＨからＮへの切り換え可・車速３５ｋｍ／ｈ以上・・・ＨからＬへの切り換え不
可（Ｈのまま）・車速４０ｋｍ／ｈ未満・・・ＮからＬへの切り換え可・車速４０ｋｍ／ｈ以上・・・Ｎのまま勾配抵抗＜−２００ｋｇ・・・ＨからＬへの切り換
え不可（Ｈのまま）

【００２５】このようにＬからＨへの切り換えに対して
は、ギア比が小さくなって走行用モータ１の回転数が減
少するため、特に条件は設けていない。一方、ＨからＬ
への切り換えに対しては、勾配抵抗条件を判定し、その
結果、勾配抵抗が−２００ｋｇ以上であれば、現在、車
両は登坂路、平坦路又は緩降坂路を走行中であると判断
して、次に、車速条件判定を行う。その結果、車速Ｖが
３５ｋｍ／ｈ未満であれば、ＨからＮへの切り換え、即
ち、ＨＩＧＨギヤを抜いて変速機３をニュートラル状態
にすることを許可する。一方、車速Ｖが３５ｋｍ／ｈ以
上であれば、走行用モータ１がオーバーランする可能性
があると判断してＨからＬへの切り換えを禁止し、Ｈの
まま通常制御を継続する。

【００２６】また、ニュートラル状態にした後には、更
に車速条件を判定し、その結果、車速Ｖが４０ｋｍ／ｈ
未満であれば、即ち、ニュートラル状態にした後に車速
Ｖが増加して４０ｋｍ／ｈ以上にならなければＮからＬ
への切り換えを許可する。一方、車速Ｖが４０ｋｍ／ｈ
以上であればＮのままとする。

【００２７】そして、更に、上記勾配抵抗判定の結果、
勾配抵抗が−２００ｋｇ未満の場合にも、現在、車両は
降坂路を走行中であるためオーバーランの可能性がある
と判断してＨからＬへの切り換えを禁止し、Ｈのまま通
常制御を継続する。

【００２８】上記判定に用いる勾配抵抗はＥＣＵ８にお
いて演算する（勾配検出手段）。この勾配抵抗の演算方
法自体は周知のものであるが、その概要は図３に示すと
おりである。即ち、モータ消費電流Ｉからモータ実トル
クを求め、このモータ実トルクと、モータ回転数Ｎ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（Ｓ１１）。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（Ｓ１２）。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（Ｓ１３）。更に、転がり抵抗係
数の値などから転がり抵抗を演算する（Ｓ１４）。最後
に、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（Ｓ１５）。

【００２９】但し、次の〜の条件では勾配抵抗が演
算できないため、前回演算した勾配抵抗の値を用いる。

【００３０】変速制御中（ニュートラル状態）の場
合、又は、変速制御終了後１ｓｅｃ以内の場合。ブレーキポジション＞０の場合（運転者がブレーキ
ペダルを踏み込んで機械的ブレーキが作動している場
合）、又は、ブレーキポジション＝０後１ｓｅｃ以内の
場合。タイヤロック時（アンチロック制御作動時）タイヤスリップ時（スリップ制御作動時）

【００３１】つまり、変速制御中（ニュートラル状態）
のように走行用モータ１の駆動力が駆動輪４に伝達され
ないとき、走行用モータ１の駆動力が駆動輪４に伝達さ
れているが同時に機械的なブレーキが働いているとき、
或いは、タイヤがロックしたりスリップしたりしている
ときには、走行用モータ１の駆動力が車速等に反映され
ないため、勾配抵抗を演算することができない。従っ
て、これらのときには前回演算した勾配抵抗の値を用い
る。

【００３２】なお、本ハイブリッド電気自動車（走行用
モータ１）の最大制動力特性及び最大制動トルク特性に
ついては、図５、図６（ａ）に基づいて既に説明したた
め、ここでの説明は省略する。

【００３３】＜作用・効果＞以上のように、本実施の形
態１の制御装置によれば、ＥＣＵ８の勾配検出機能によ
り所定勾配以上の降坂路が検出されたときには、シフト
スイッチ１１のシフトダウン要求（ＨからＬへの切り換
え指示信号Ｓ）に優先して変速機３の変速を禁止するた
め、降坂路における走行用モータ１のオーバーランを確
実に防止することができる。

【００３４】なお、上記では、シフトスイッチ１１の操
作に基づいてＨとＬの切り換えを行う車両の場合につい
て説明したが、本発明はＡＴ（Automatic Transmissio
n) 車にも適用することができる。即ち、ＡＴ車ではレ
ンジ切り換えレバーによってＤ（Ｈ）レンジが選択され
ているときには車速やアクセルペダル踏み込み量など基
づいて自動的にＤ（Ｈ）からＬへシフトダウンされ、ま
た、レンジ切り換えレバーによってＤレンジからＬレン
ジに切り換えたときにもシフトダウンされるが、かかる
ＡＴ車においても、所定勾配以上の降坂路が検出された
ときにはシフトダウン要求に優先して変速機の変速を禁
止することにより、降坂路における走行用モータのオー
バーランを防止することができる。

【００３５】［実施の形態２］上記では変速指示手段の
指示に基づいて作動する油圧駆動等のアクチュエータに
よって変速段の切り換えが行われる車両の場合について
説明したが、ここでは、シフトレバーがリンク機構を介
して変速機に接続されている車両の場合について図４に
基づき説明する。図４は本発明の実施の形態２に係るハ
イブリッド電気自動車の制御装置の要部構成図である。

【００３６】＜構成＞図４において、２１は変速操作手
段であるシフトレバーであり、このシフトレバー２１は
リンクロッドやワイヤ等からなるリンク機構３０を介し
て変速機３に接続されている。従って、本ハイブリッド
電気自動車では、運転者がシフトレバー２１を操作する
ことにより、直接的に変速機３の変速段（Ｈ／Ｌ）を切
り換える。また、シフトレバー２１の位置Ｈ又はＬを検
出するポジションセンサ１７（位置検出手段）を備え、
その出力はＥＣＵ８に入力される。そして、シフトレバ
ー２１には、その動きを規制する規制手段として次のよ
うな装置が設けられている。

【００３７】図４に示すように、シフトレバー２１には
ピン２２が突設され、このピン２２はロック体２３の溝
２３ａに嵌合されている。即ち、ロック体２３によって
シフトレバー２１の動きが規制されている。ロック体２
３の下端部には、回動軸２４を介して、くの字状のリン
ク部材２６の一端部が結合されている。また、リンク部
材２６の他端部には、回動軸２９を介して、アクチュエ
ータ２８のロッド２８ａの先端部が結合されている。こ
のロッド２８は図中左右方向に伸縮可能となっている。

【００３８】リンク部材２６の中央部は、固定の回動軸
２５を介して、図示しない支持部に取り付けられてい
る。更に、リンク部材２６の回動軸２５と回動軸２９と
の間にはスプリング２７の一端が結合され、このスプリ
ング２７の他端は図示しない支持部に固定されている。

【００３９】従って、図４に実線で示すロック状態にお
いて、アクチュエータ２８の駆動力（油圧、空気圧等）
がＯＦＦになると、スプリング２７の張力により、ロッ
ド２８ａが右方向に伸長するとともにリンク部材２６が
回動軸２５を中心にして反時計方向に回動する。その結
果、ロック体２３が下方に移動してピン２２から外れる
ため、シフトレバー２１のロックが解除される。このと
きの状態を図４に一点鎖線で示す。

【００４０】そして、このロック解除状態において、Ｅ
ＣＵ８からシフトレバー２１の動きを規制する信号が出
力されてアクチュエータ２８の駆動力がＯＮになると、
ロッド２８ａが左方向に縮退する。その結果、リンク部
材２６やロック体２３が上記とは逆方向に動作して、シ
フトレバー２１がロックされる。

【００４１】ＥＣＵ８では、上記実施の形態１において
説明したようにモータ消費電流Ｉとモータ回転数Ｎと車
速Ｖとに基づいて勾配抵抗を演算する。そして、この勾
配抵抗が−２００ｋｇ未満（勾配抵抗＜−２００ｋｇ）
且つシフトレバー位置がＨのときには、現在、車両は降
坂路を走行中であるためＨからＬに切り換えると走行用
モータ１がオーバーランする可能性があると判断して、
シフトレバー２１の動きを規制する信号を出力する。

【００４２】なお、上記以外のハイブリッド電気自動車
の全体的な構成等については、上記実施の形態１と同様
であるため、ここでの説明は省略する。

【００４３】＜作用・効果＞以上のように、本実施の形
態２の制御装置によれば、シフトレバー位置がＨでＥＣ
Ｕ８の勾配検出機能により所定勾配以上の降坂路が検出
されたときには、ＥＣＵ８からシフトレバー２１の動き
を規制する信号を出力し、この規制信号に応じてピン２
２やロック体２３等からなる規制手段によりシフトレバ
ー２１の動きを規制するため、降坂路における走行用モ
ータ１のオーバーランを確実に防止することができる。

【００４４】なお、上記実施の形態１，２ではハイブリ
ッド電気自動車（ＨＥＶ）の場合について説明したが、
勿論、本発明は電気自動車（ＥＶ）にも適用することが
できる。

【００４５】

【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発明の電気自動車の制御装置に
よれば、勾配検出手段により所定勾配以上の降坂路が検
出されたときには、変速指示手段のシフトダウン要求に
優先して変速機の変速を禁止するため、降坂路における
走行用モータのオーバーランを確実に防止することがで
きる。

【００４６】また、第２発明の電気自動車の制御装置に
よれば、変速操作手段の位置が所定変速段以上且つ勾配
検出手段により所定勾配以上の降坂路が検出されたとき
には、制御手段から変速操作手段の動きを規制する信号
を出力し、この規制信号に応じて規制手段により変速操
作手段の動きを規制するため、降坂路における走行用モ
ータのオーバーランを確実に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るハイブリッド電気自
動車の制御装置の構成図である。

【図２】上記制御装置による変速制御の流れを示すフロ
ーチャートである。

【図３】上記制御装置による勾配抵抗演算の概要を示す
ブロック図である。

【図４】本発明の実施の形態２に係るハイブリッド電気
自動車の制御装置の要部構成図である。

【図５】電気自動車（走行用モータ）の最大制動力特性
図である。

【符号の説明】

１走行用モータ２エンジン３変速機４駆動輪５発電機６バッテリ７インバータ８ＥＣＵ１０シフトフォーク駆動用油圧アクチュエータ１１シフトスイッチ１２アクセルペダル１３アクセル開度検出器１４回転数検出器１５車速検出器１６電流検出器２１シフトレバー２２ピン２３ロック体２３ａ溝２４，２５，２９回動軸２６リンク部材２７スプリング２８アクチュエータ２８ａロッド３０リンク機構Ａアクセルペダル踏み込み量Ｉモータ消費電流Ｎモータ回転数Ｓ切り換え指示信号Ｖ車速

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ６０Ｌ 11/02 Ｆ１６Ｈ 61/16 Ｆ１６Ｈ 61/16 Ｂ６０Ｋ 9/00 Ｅ // Ｆ１６Ｈ 59:08 59:66 (72)発明者武田信章東京都港区芝五丁目33番８号三菱自動車工業株式会社内Ｆターム(参考） 3D036 AA03 GA04 GA45 GB13 GD02 GD07 GE04 GF08 GG03 GG17 GG25 GG32 GG35 GG36 GH12 GH13 GJ01 GJ20 3D039 AA04 AB01 AB27 AC33 AC38 AD22 3J052 AA12 BB03 BB06 BB14 BB17 GC02 GC04 GD05 HA01 KA01 KA16 LA01 5H115 PA09 PG04 PI16 PI22 PO17 PU09 PU24 PV09 QE06 QH02 QI04 QI07 RB08 RB11 SE04 SE08 TB01 TO07 TO09 TO12 TO21 TO23

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】走行用モータと駆動輪との間に介装され
た変速機の変速状態を指示する変速指示手段と、車両が走行している路面の勾配を検出する勾配検出手段
と、同勾配検出手段により所定勾配以上の降坂路が検出され
たとき、上記変速指示手段のシフトダウン要求に優先し
て上記変速機の変速を禁止する制御手段とを備えたこと
を特徴とする電気自動車の制御装置。
【請求項２】走行用モータと駆動輪との間に介装され
た変速機と、運転者の操作によって上記変速機の変速段を変更する変
速操作手段と、車両が走行している路面の勾配を検出する勾配検出手段
と、上記変速操作手段の位置を検出する位置検出手段と、上記勾配検出手段により所定勾配以上の降坂路且つ上記
変速操作手段の位置が所定変速段以上が検出されたと
き、上記変速操作手段の動きを規制する信号を出力する
制御手段と、この制御手段の規制信号に応じて上記変速操作手段の動
きを規制する規制手段とを備えたことを特徴とする電気
自動車の制御装置。