JP2000346192A - 電気車両の変速制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 目標モータ回転数を道路の状態に対して適正
に設定することにより、走行路の状態の如何を問わず的
確に変速動作を実行する。 【解決手段】 変速比の異なる２つ以上のギヤ比と中立
位置とを有する変速機２と、この変速機２と差動歯車３
とを介して車輪４を駆動するモータ１と、変速制御行程
を判定してモータ１の制御手段にモータのトルク制御を
実行させると共に、変速機２にギヤ切換指令を出力する
制御行程判定手段１４と、車速からモータの目標回転数
を演算する目標モータ回転数演算手段１３と、車速の変
化率とギヤ切換指令からギヤ結合までの時間遅れとから
目標モータ回転数演算手段１３の出力を補正する目標モ
ータ回転数補正手段１８と、変速機２のギヤ比を変える
とき、目標モータ回転数補正手段１８により補正された
目標モータ回転数に合致させるようにモータ１の回転数
を制御するモータ制御手段９とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、モータにより車
輪を駆動する電気車両の変速機構の制御装置に関し、特
に、ギヤ比を変えるとき、走行により車輪に駆動される
ギヤとモータに駆動されるギヤとの回転同期を得るため
のものである。

【０００２】

【従来の技術】図４ないし図８は、従来の電気車両の変
速制御装置を説明するためのもので、図４は電気車両の
構成例を示す説明図、図５は電気車両の制御装置のブロ
ック図、図６は制御装置の動作を説明するフローチャー
ト、図７および図８は制御装置の動作を説明するタイム
チャートである。図４において、１は車両の動力源であ
るモータ、２は高速ギヤ比Ｈと低速ギヤ比Ｌと中立位置
Ｎｔとのギヤ位置を有し、モータ１の回転をギヤ比を変
えて変速し伝達すると共に、ギヤ位置をギヤ位置信号Ｇ
として出力する変速装置、３は変速装置２の回転出力を
車輪４に伝達する差動歯車、５はモータ１の回転数を検
出し、回転信号ＰＧを出力する回転センサ、６は車速を
検出して車速信号Ｐを出力する車速センサ、７は、ドラ
イバーのアクセル操作に基づく走行トルク指令と、シフ
ト操作に基づくギヤ位置指令と、変速装置２のギヤ位置
信号Ｇと、回転センサ５の回転信号ＰＧと、車速センサ
６の車速信号Ｐとを入力して演算し、ギヤ切換手段８と
モータ制御手段９とにギヤ切換指令Ｇｍとトルク指令値
Ｔとを出力する制御装置である。

【０００３】制御装置７の構成は図５のブロック図に示
す通りである。１０はシフト指令演算手段であり、ドラ
イバーのアクセル操作に基づく走行トルク指令とシフト
操作に基づくギヤ位置指令とが入力され、ドライバーの
指定するギヤ位置に、または、車速と走行トルク指令と
による適正なギヤ位置を演算してシフト指令ＳＦＴを出
力する。車速演算手段１１は車速センサ６からの車速信
号Ｐを入力し、車速Ｖ（ｋｍ／ｈ）の値を演算して出力
する。モータ回転数演算手段１２は回転センサ５からの
回転信号ＰＧを入力し、モータ１の回転数Ｎ（ｒｐｍ）
の値を演算して出力する。目標モータ回転数演算手段１
３は、シフト指令ＳＦＴと車速Ｖとを入力し、シフト指
令ＳＦＴに対応する変速装置２の減速比Ｇｒを演算する
と共に、予め記憶されている車輪４の半径ｒ（ｍ）から
車速Ｖに対応する目標モータ回転数Ｎｍ（ｒｐｍ）を Ｎｍ＝Ｖ・Ｇｒ・１０００／２πｒ・６０ として演算し出力する。

【０００４】制御行程判定手段１４は、シフト指令ＳＦ
Ｔとモータの回転数Ｎと目標モータ回転数Ｎｍとを入力
し、ギヤ切換手段８にギヤ切換指令Ｇｍを出力すると共
に、ギヤ位置切換の制御行程を判定してこの判定に基づ
きトルク指令演算手段１５に行程制御信号を出力する。
この制御行程は、後述するタイムチャートにて説明する
ように、４つの行程で構成され、第一の行程でギヤを中
立位置にしてモータ１と車輪４とを切り離し、第二の行
程でモータ１につながるギヤの回転と車輪４につながる
ギヤの回転とを同期させ、第三の行程で指令されたギヤ
に切換えてモータ１と車輪４とを結合し、第四の行程で
ドライバーのアクセル操作によるトルク指令値にモータ
１の出力トルクを合致させる。トルク指令演算手段１５
は、モータの回転数Ｎと目標モータ回転数Ｎｍと制御行
程判定手段１４の出力する行程制御信号とを入力し、制
御行程に応じて指令するトルク値を演算し、モータ制御
手段９にトルク指令値Ｔを出力する。

【０００５】このような構成を持つ制御装置７の制御の
流れは図６のフローチャートに示す通りであり、制御の
内容は図７のタイムチャートに示す通りである。なお、
この動作例は、図４の変速装置２を操作して高速ギヤ比
Ｈから低速ギヤ比Ｌに切り換える場合を示し、また、図
７の時間軸に付与した時間ｔ１、ｔ２などの数字は上記
の制御行程の第一行程、第二行程などに対応させてい
る。まず、図７の時間軸ｔ１でシフト指令演算手段１０
からシフト指令ＳＦＴが出力されると、ステップ６０１
にて制御行程判定手段１４からトルク指令演算手段１５
に行程制御信号が与えられ、トルク指令演算手段１５が
モータ制御手段９に対してトルク指令値Ｔ→０を出力
し、モータ１のトルクを漸減させる。モータ１のトルク
が充分低下した時点のステップ６０２において、制御行
程判定手段１４からギヤ切換手段８にギヤ切換指令Ｇｍ
が出力され、変速装置２のギヤ位置が高速ギヤ比Ｈから
中立位置Ｎｔにシフトされる。

【０００６】ステップ６０３にてギヤ位置が中立位置Ｎ
ｔにあることが確認された後、図７の時間軸ｔ２でステ
ップ６０４に進み、目標モータ回転数演算手段１３がシ
フト指令ＳＦＴと車速Ｖとを入力して目標モータ回転数
Ｎｍを演算する。ステップ６０５ではトルク指令演算手
段１５がこの目標モータ回転数Ｎｍの入力と行程制御信
号とによりトルク指令値Ｔを出力し、モータ１の回転数
Ｎが目標モータ回転数Ｎｍになるように制御する。ステ
ップ６０６ではモータ１の回転数Ｎと目標モータ回転数
Ｎｍとが比較され、その差の絶対値が所定値Ａより小さ
くなったかどうかを判定し、この条件が満足されなけれ
ばステップ６０４に戻り、目標モータ回転数Ｎｍを再演
算してトルク指令演算手段１５がモータ制御手段９にト
ルク指令値Ｔを再出力する。

【０００７】モータ１の回転数Ｎと目標モータ回転数Ｎ
ｍとの差が所定値Ａより小さくなったと判断されると図
７の時間軸ｔ３でステップ６０７に進み、ステップ６０
７では行程制御信号によりトルク指令演算手段１５がト
ルク指令値Ｔ→０を出力してモータ１のトルクを０にす
ると共に、ステップ６０８にて制御行程判定手段１４が
ギヤ切換指令Ｇｍを出力し、ギヤを低速ギヤ比Ｌにシフ
トする。ステップ６０８の前にステップ６０７が設置さ
れ、モータ１のトルクを０にするのはギヤ切換時の衝撃
を少なくすると共に、ギヤ切換を容易とするためであ
る。ステップ６０９でギヤ位置Ｌへの切換が完了すると
ステップ６１０に進み、モータ１の回転数Ｎと目標モー
タ回転数Ｎｍとの比較が行われ、その差の絶対値が所定
値Ｂ以上であればステップ６０１に戻って再び制御を繰
り返し、ＮｍとＮとの差が所定値Ｂ以下であればステッ
プ６１１に進み、図７の時間軸ｔ４にて行程制御信号に
よりトルク指令演算手段１５がトルク指令値Ｔを出力し
てモータ１のトルクをドライバーの操作に基づくトルク
Ｔｒｑに設定し、変速の制御行程を終了する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の電気車両の変速
制御装置は以上のように動作するが、車両が勾配のある
道路などを走行中においては変速動作途中の車速の変化
が定常状態とは異なるため、変速動作が円滑に進展しな
いことがあった。図８はこのような状態を示したもの
で、時間軸ｔ１ａにてシフト指令ＳＦＴが出され、時間
軸ｔ２ａにてモータ１の回転数Ｎが目標モータ回転数Ｎ
ｍになるように駆動され、時間軸ｔ３ａでギヤ位置をＬ
にシフトするが、図６に示したステップ６０８で制御行
程判定手段１４がギヤ切換指令Ｇｍを出力してからギヤ
のシフトが完了までには機械的応答遅れ時間があるた
め、勾配のある道路などではこの遅れ時間の間に車速が
定常状態とは大きく変わってしまい、モータ１の回転数
Ｎと目標モータ回転数Ｎｍとの間に差が生じてステップ
６１０で所定値Ｂを満足せず、時間軸ｔ１ｂにてステッ
プ６０１に戻って再動作を行うことになる。そして、車
速の変化が定常状態とは大きく変わっている限り再動作
も同様な結果となり、図の時間軸ｔ１ｃ、ｔ１ｄにても
再動作が繰り返される結果、変速動作に時間がかかり、
場合によっては変速動作が終了しないこともあり得た。

【０００９】この発明は、このような課題を解決するた
めになされたものであって、目標モータ回転数を道路の
状態に対して適正に設定することにより、走行路の状態
の如何を問わず的確に変速動作を実行することが可能な
電気車両の変速制御装置を得ることを目的とするもので
ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明に係わる電気車
両の変速制御装置は、変速比の異なる少なくとも２つ以
上のギヤ比と中立位置とを有する変速機と、この変速機
と差動歯車とを介して車輪を駆動するモータと、変速制
御行程を判定してモータの制御手段にモータのトルク制
御を実行させると共に、変速機にギヤ切換指令を出力す
る制御行程判定手段と、車速を検出して車速からモータ
の目標回転数を演算する目標モータ回転数演算手段と、
車速の変化率とギヤ切換指令からギヤ結合までの時間遅
れとから目標モータ回転数演算手段の出力を補正する目
標モータ回転数補正手段と、変速機を操作してギヤ比を
変えるとき、目標モータ回転数補正手段により補正され
た目標モータ回転数に合致させるようにモータの回転数
を制御するモータ制御手段とを備えるようにしたもので
ある。

【００１１】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１ないし図３
は、この発明の実施の形態１の電気車両の変速制御装置
を説明するためのもので、図１は制御装置の構成を示す
ブロック図、図２は制御装置の動作を説明するためのフ
ローチャート、図３は制御装置の動作を説明するための
タイムチャートであり、図中、上記の従来例と同一部分
には同一符号を付与すると共に、電気車両の構成は従来
例の図４を使用する。この発明の実施の形態１の電気車
両の変速制御装置では、制御装置２１が図１に示す通
り、シフト指令演算手段１０と、車速演算手段１１と、
モータ回転数演算手段１２と、目標モータ回転数演算手
段１３と、制御行程判定手段１４と、トルク指令演算手
段１５と、車速変化率演算手段１６と、機械的応答遅れ
設定手段１７と、目標モータ回転数補正量演算手段１８
と、乗算器１９および加算機２０とで構成されている。

【００１２】このように構成されたこの発明の実施の形
態１の電気車両の変速制御装置において、シフト指令演
算手段１０と、車速演算手段１１と、モータ回転数演算
手段１２と、目標モータ回転数演算手段１３と、制御行
程判定手段１４と、トルク指令演算手段１５との動作は
上記従来例と同様である。車速変化率演算手段１６は車
速演算手段１１の出力である車速Ｖ（ｋｍ／ｈ）を入力
し、その時間当たりの変化量、つまり微分値ｄＶ／ｄｔ
を演算して出力する。機械的応答遅れ設定手段１７はギ
ヤ切換指令Ｇｍが与えれてからギヤシフトが完了するま
での時間δＬを記憶あるいは演算して出力するもので、
予め測定値を記憶させたり、装置の時定数がマップや関
数で与えられ、演算して出力するように設定させたりす
るものである。

【００１３】目標モータ回転数補正量演算手段１８は、
車速変化率演算手段１６の出力である車速の変化率ｄＶ
／ｄｔと、機械的応答遅れ設定手段１７の出力である応
答遅れ時間δＬとを乗算器１９で乗算した値、すなわ
ち、車速変化量δＶと、シフト指令演算手段１０の出力
であるシフト指令ＳＦＴとを入力し、シフト指令ＳＦＴ
に対応する減速比Ｇｒを演算すると共に、予め記憶され
ている車輪４の半径ｒ（ｍ）から応答遅れ時間δＬの間
に発生する回転数の変化量δＮ（ｒｐｍ）、すなわち、
目標モータ回転数Ｎｍの補正量を δＮ＝δＶ・Ｇｒ・１０００／２πｒ・６０ として演算し出力する。この出力δＮは加算機２０で目
標モータ回転数演算手段１３の出力Ｎｍと加算され、補
正後の目標モータ回転数ｆＮｍ（以下補正後の目標値と
称す）として制御行程判定手段１４とトルク指令演算手
段１５とに入力される。

【００１４】このような構成を持つ制御装置２１の制御
の流れは図２のフローチャートおよび図３のタイムチャ
ートに示す通りである。また、従来例と同様に動作例
は、図４のギヤ比が高速ギヤ比Ｈから低速ギヤ比Ｌに切
り換わる場合を示し、また、図３の時間軸に付与した時
間ｔ１、ｔ２などの数字は制御行程の第一行程、第二行
程などに対応させている。まず、図３の時間軸ｔ１でシ
フト指令演算手段１０からシフト指令ＳＦＴが出力され
ると、ステップ２０１にて制御行程判定手段１４からト
ルク指令演算手段１５に行程制御信号が与えられ、トル
ク指令演算手段１５がモータ制御手段９にトルク指令値
Ｔ→０を出力してモータ１のトルクを漸減させ、トルク
値が充分低下した時点でステップ２０２に進み、制御行
程判定手段１４からギヤ切換手段８にギヤ位置指令Ｇｍ
が出力され、変速装置２のギヤ位置が高速ギヤ比Ｈから
中立位置Ｎｔにシフトされる。

【００１５】ステップ２０３にてギヤ位置が中立位置Ｎ
ｔへのシフトが完了すると、図３の時間軸ｔ２でステッ
プ２０４に進み、目標モータ回転数演算手段１３がシフ
ト指令ＳＦＴと車速Ｖとを入力して目標モータ回転数Ｎ
ｍを演算すると共に、目標モータ回転数補正量演算手段
１８が車速Ｖの時間当たりの変化量ｄＶ／ｄｔと機械的
応答遅れ時間δＬとの乗算結果である車速変化量δＶ
と、シフト指令ＳＦＴとを入力して目標モータ回転数補
正量δＮを演算し、このＮｍとδＮとが加算機２０で加
算されて補正後の目標値ｆＮｍとして制御行程判定手段
１４とトルク指令演算手段１５とに入力される。ステッ
プ２０５ではトルク指令演算手段１５がこの補正後の目
標値ｆＮｍの入力と行程制御信号とを受け、トルク指令
値Ｔを出力してモータ１の回転数Ｎが補正後の目標値ｆ
Ｎｍになるように制御する。

【００１６】ステップ２０６ではモータ１の回転数Ｎと
ステップ２０４で演算された補正後の目標値ｆＮｍとの
差の絶対値｜ｆＮｍ−Ｎ｜が所定値Ａより小さくなった
かどうかを判定し、この条件が満足されなければ再度ス
テップ２０４に戻ってモータ１の回転数Ｎが補正後の目
標値ｆＮｍになるように制御を繰り返し、条件が満足さ
れておれば図３の時間軸ｔ３でステップ２０７に進む。
ステップ２０７では行程制御信号によりトルク指令演算
手段１５がトルク指令値Ｔ→０を出力してモータ１のト
ルクを０にすると共に、ステップ２０８で制御行程判定
手段１４がギヤ切換指令Ｇｍを出力してギヤを中立位置
Ｎｔから低速ギヤ比Ｌにシフトする。

【００１７】ステップ２０９でギヤ切換が完了し、ギヤ
変更が確認されるとステップ２１０に進み、モータ１の
回転数Ｎと補正後の目標値ｆＮｍとの比較を行い、両者
の差の絶対値が所定値Ｂ以上ならばステップ２０１に戻
って再制御し、所定値Ｂ未満であればステップ２１１に
進み、図３の時間軸ｔ４にてトルク指令演算手段１５が
行程制御信号によりモータ１のトルクをドライバーの操
作に基づくトルクＴｒｑに設定して変速の制御行程を終
了する。なお、ここでのステップ２０８からステップ２
０９の完了までが機械的応答遅れ時間δＬに相当するも
のである。

【００１８】この発明の実施の形態１の電気車両の変速
制御装置では以上のように、車速Ｖの時間当たりの変化
量ｄＶ／ｄｔと機械的応答遅れ時間δＬとを演算または
設定し、目標モータ回転数補正量δＮを演算して目標モ
ータ回転数Ｎｍに加算補正するようにしたので、図３の
タイムチャートに示すように、車速の変化に対する目標
モータ回転数の設定に正確さが向上し、ギヤ結合時の回
転同期が正確に得られ、ステップ２１０におけるｆＮｍ
とＮとの差の絶対値が所定値Ｂより大きいことによるス
テップ２０１への戻りを極めて少なくすることができ
る。

【００１９】

【発明の効果】以上に説明したように、この発明による
電気車両の変速制御装置は、変速動作中において、道路
条件により変化する車速の変化率を検出し、変速動作の
時間遅れの間に発生する車速の変化量に相当する車輪側
のギヤの回転数変化を演算し、この回転数変化を補正量
として目標モータ回転数を補正するようにしたので、道
路条件の如何を問わず回転同期の正確さが向上し、制御
の繰り返し回数が減少して、あるいは、制御を繰り返す
ことなく短時間で変速動作の完了が可能な電気車両の変
速制御装置を得ることができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１の電気車両の変速制
御装置の構成を示すブロック図である。

【図２】 この発明の実施の形態１の電気車両の変速制
御装置の動作を説明するフローチャートである。

【図３】 この発明の実施の形態１の電気車両の変速制
御装置の動作説明図である。

【図４】 電気車両の構成例を示す説明図である。

【図５】 従来の電気車両の変速制御装置の構成を示す
ブロック図である。

【図６】 従来の電気車両の変速制御装置の動作を説明
するフローチャートである。

【図７】 従来の電気車両の変速制御装置の動作説明図
である。

【図８】 従来の電気車両の変速制御装置の動作説明図
である。

【符号の説明】 １ モータ、２ 変速装置、５ 回転センサ、６ 車速
センサ、８ ギヤ切換手段、９ モータ制御手段、１０
シフト指令演算手段、１１ 車速演算手段、１２ モ
ータ回転数演算手段、１３ 目標モータ回転数演算手
段、１４ 制御行程判定手段、１５ トルク指令演算手
段、１６ 車速変化率演算手段、１７ 機械的応答遅れ
設定手段、１８目標モータ回転数補正量演算手段、１９
乗算器、２０ 加算機、２１ 制御装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3D041 AA66 AB00 AC01 AC15 AC16 AD01 AD31 AD51 AE02 AE32 AE33 AF00 AF01 AF09 3G093 AA04 AA05 AA07 AB00 BA15 CB00 DB01 DB05 DB11 EB00 EB03 FA07 FA12 FB04 3J052 AA01 CA11 EA10 FB33 GC13 GC23 GC43 GC44 GC46 GC51 GC72 HA01 KA09 LA01 5H115 PG04 PU01 QN03 QN15 RB08 SE03 SE08 TB01

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 変速比の異なる少なくとも２つ以上のギ
   ヤ比と中立位置とを有する変速機、この変速機と差動歯
   車とを介して車輪を駆動するモータ、変速制御行程を判
   定して前記モータの制御手段にモータのトルク制御を実
   行させると共に、前記変速機にギヤ切換指令を出力する
   制御行程判定手段、車速を検出して車速から前記モータ
   の目標回転数を演算する目標モータ回転数演算手段、車
   速の変化率とギヤ切換指令からギヤ結合までの時間遅れ
   とから前記目標モータ回転数演算手段の出力を補正する
   目標モータ回転数補正手段、前記変速機を操作してギヤ
   比を変えるとき、前記目標モータ回転数補正手段により
   補正された目標モータ回転数に合致させるように前記モ
   ータの回転数を制御するモータ制御手段を備えたことを
   特徴とする電気車両の変速制御装置。