JP2006101646A - 電気自動車用動力伝達装置およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ストール状況下でも、モータ熱負荷を低減すると共に車両の後退を確実に防止し得る電気自動車用動力伝達装置およびその制御方法を提供する。
【解決手段】 モータ指令トルクに応じて動作する車両走行用のモータ１０５と、非通電／通電により動力伝達経路を断続する電磁式ツーウェイクラッチ１０９と、車速を検出する車速検出部１１６と、ブレーキペダルの動きを検出するブレーキスイッチ１１４とを備えて構成し、車速がゼロの状態でかつブレーキペダルが解放の状態が所定時間以上継続したか否かを判定し、車速がゼロの状態でかつブレーキペダルが解放の状態が所定時間以上継続したと判定されたとき、電磁式ツーウェイクラッチを通電し、モータ出力トルクが低減するようモータ指令トルクを設定し、さらに、電磁式ツーウェイクラッチを非通電とする。登坂路のストール状況下でもヒルホールド状態を維持する。
【選択図】 図１

Description

本発明は電気自動車用動力伝達装置およびその制御方法に係り、特に、登坂路においてストール状態が続くような状況下においても、モータトルクを低減して確実にモータの熱負荷を低減すると共に、モータトルクの低減に伴う車両の後退を確実に防止し得る電気自動車用動力伝達装置およびその制御方法に関する。

従来の電気自動車用動力伝達装置およびその制御方法としては、例えば特開２００１−３２０８０２号公報に開示された「電気自動車走行用モータのストールトルク制御装置」がある。この従来例は、走行用モータやインバータ等の電力装置の局部発熱を抑制すると共に、ストール状態からの脱出能力を向上させたものである。

この従来例では、モータの回転数に応じた車速変化からストール状態を検出し、ストール状態のとき、要求トルクが所定の第１トルク閾値以上かつ所定の第２トルク閾値以下の場合には、目標トルクを第１トルク閾値に固定して、ストール許容時間が短くなることを防いで、インバータ等の電力装置が過熱状態になるのを防ぎつつ、登坂時の停止状態（ヒルホールド状態）を維持する。また、要求トルクが所定の第２トルク閾値を超えた場合には、この要求トルクを目標トルクに設定して、要求トルクに対応するストール許容時間よりも相対的に短時間の内に出力トルクが目標トルクに到達するように、急激に大きなトルクを出力させる。
特開２００１−３２０８０２号公報

しかしながら、上述した特許文献１に開示された技術は、ヒルホールド状態を実現するためにトルクを連続して出しつづけ、ストール状態と判断したときには、通常の目標トルクより目標値を下げるか或いは維持して必要以上の発熱を防止するものであり、モータトルクを出し続けることでヒルホールド状態を実現する構成となっていたるため、所定時間、モータに所定トルク値を与え続けることとなり、モータ過熱を防止するという観点から問題があった。また、モータトルクを下げすぎると、メカニカルなロック機構がないために車両が後退してしまうという問題点もあった。

本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、登坂路においてストール状態が続くような状況下においても、モータトルクを低減して確実にモータの熱負荷を低減すると共に、モータトルクの低減に伴う車両の後退を確実に防止し得る電気自動車用動力伝達装置およびその制御方法を提供することにある。

上記目的を解決するため、本発明は、モータ指令トルクに応じて動作する車両走行用のモータと、前記モータの出力を車輪に伝達する伝達手段と、前記伝達手段と伝達手段ケースとの間に備えられ、クラッチ制御信号に基づく非通電／通電により前記伝達手段と前記伝達手段ケースとの間の動力伝達を断続する電磁式ツーウェイクラッチと、車速を検出する車速検出手段と、前記モータが出力しているトルクを検出するモータ出力トルク検出手段と、前記車速検出手段および前記モータトルク検出手段の検出結果に基づき、車速がゼロの状態でかつモータ出力トルクがゼロ以上の状態が所定時間以上継続したとき、前記電磁式ツーウェイクラッチを通電すると共に、モータ出力トルクが低減するよう前記モータ指令トルクを設定した後、前記電磁式ツーウェイクラッチを非通電とする制御手段と、を備えることを特徴とする。

本発明に係る電気自動車用動力伝達装置およびその制御方法では、制御手段において、判定ステップにより、車速検出手段およびモータトルク検出手段の検出結果に基づき、車速がゼロの状態でかつモータ出力トルクがゼロ以上の状態が所定時間以上継続したか否かを判定し、該判定ステップで車速がゼロの状態でかつモータ出力トルクがゼロ以上の状態が所定時間以上継続したと判定されたときには、通電ステップで電磁式ツーウェイクラッチを通電すると共に、トルク設定ステップでモータ出力トルクが低減するようモータ指令トルクを設定し、トルク設定ステップを実行後、非通電ステップにより電磁式ツーウェイクラッチを非通電とするので、登坂路においてストール状態が続くような状況下においても、モータトルクを低減して確実にモータの熱負荷を低減することができ、また同時に、電磁式ツーウェイクラッチがロック状態となるので、電磁式ツーウェイクラッチを使ってヒルホールド状態を維持して車両の後退を防止することができる。

以下、本発明の電気自動車用動力伝達装置およびその制御方法の実施例について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は本発明の一実施例に係る電気自動車用動力伝達装置の構成図である。

図１において、本実施例の電気自動車用動力伝達装置１００は、電気自動車走行用モータのトルク制御を司るものであり、電源１０１、インバータ１０３、モータ１０５、電磁式ツーウェイクラッチ１０９を具備した減速機（伝達手段）１０７およびモータＥＣＵ（制御手段）１２１を備えた構成である。また、各種物理量の検出手段（センサ）等として、インバータ電圧検出部１１１、インバータ相電流検出部１１２、実回転方向検出部１１３、ブレーキスイッチ１１４、アクセルポジション検出部１１５および車速検出部１１６を備えている。電気自動車用動力伝達装置１００のモータＥＣＵ１２１の構成図を図２に、インバータ１０３の構成図を図３にそれぞれ示す。また、減速機１０７の断面図を図４に、電磁式ツーウェイクラッチ１０９の動作説明図を図５にそれぞれ示す。

モータ１０５は、走行用モータとして電気自動車に搭載されているものであり、図３に示すように、例えば界磁として永久磁石を利用する永久磁石式の３相交流同期モータ（永久磁石式３相交流モータ）である。本実施例の電気自動車用動力伝達装置１００は、モータＥＣＵ１２１により、インバータ１０３を介してモータ１０５を駆動制御するものである。

インバータ１０３は、図３に示すように、例えばＰＷＭインバータをなすものであって、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子から構成されている。そして、インバータ１０３は、例えばバッテリや燃料電池等からなる電源１０１から供給される直流電力を３相交流電力に変換して、モータ１０５に供給する。

図３において、インバータ１０３は、ＩＧＢＴ等の６個のパワーデバイスＵ(＋) ，Ｕ(−) ，Ｖ(＋) ，Ｖ(−) ，Ｗ(＋)およびＷ(−)を備えて構成され、これらパワーデバイスを３アームにブリッジ接続して構成されている。おり、これらのパワーデバイスがゲート制御によりスイッチングされることによって、電源１０１から入力された直流電力からモータ１０５を駆動するための交流電力が得られている。なお、パワーデバイスのスイッチングを行なうゲートには、所定の駆動パルスが印加されてスイッチングが制御されている。

これらのパワーデバイスを備えたインバータ１０５では、一方のアームの正側のデバイスと、他方のアームの負側のデバイス（例えば、図３に示すパワーデバイスＵ(＋)とパワーデバイスＷ(−)）とを同時にＯＮさせて、モータ１０５の３相巻線（Ｕ相，Ｖ相およびＷ相）に電流を流す。さらに、モータ１０５に備えられた回転数検出装置から出力される回転数に基づいて、電流を流すアームを移動させてモータ１０５を回転させて駆動力を発生させる。

次に、モータＥＣＵ１２１は、インバータ１０３の電力変換動作を制御しており、スイッチング指令として、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の各交流電圧指令値をインバータ１０３に出力して、これらの各電圧指令値に応じたＵ相電流Ｉu，Ｖ相電流ＩvおよびＷ相電流Ｉw（図１および図２中、ＣＩ）がインバータ１０３からモータ（永久磁石式３相交流モータ）１０５の各相へと出力されることになる。また、モータＥＣＵ１２１は、減速機１０７内の電磁式ツーウェイクラッチ１０９の動作をも制御しており、電磁式ツーウェイクラッチ１０９にクラッチ制御信号ＣＮＴを出力して、電磁式ツーウェイクラッチ１０９の非通電／通電により減速機（伝達手段）１０７の動力伝達経路を断続制御している。

このため、モータＥＣＵ１２１には、図２に示すように、各種物理量の検出手段（センサ）等から次のような信号が入力されている。

まず、特許請求の範囲のブレーキペダルの動きを検出するブレーキペダルセンサに該当するブレーキスイッチ１１４から、ブレーキスイッチ信号ＢＲＫ＿ＳＷを入力し、また、運転者によるアクセルペダルの踏み込み操作量に関するアクセルポジションを検出するアクセルポジションセンサ（アクセルポジション検出手段）からは、アクセルポジション検出信号ＡＰＳを入力している。

また、車速を検出する車速検出部（車速検出手段）１１６からは車速信号ＶＳを入力している。ここで、車速検出部１１６は、例えば、車輪に設置される車輪速度センサを用いても良いし、或いは、モータ１０５に具備された回転数検出部を車速検出手段とみなして、該回転数検出部の回転数信号Ｎ（図示せず）から車速を求めるようにしても良い。また、図２には示さないが、モータ１０５に具備された実回転方向検出部１１３からは、実回転方向Rdの信号が入力されている。

さらに、インバータ１０３と永久磁石式交流モータ１０５との間で各相に供給される交流電流Ｉu、ＩvおよびＩwを検出する相電流検出部１１２からは相電流Ｉu、ＩvおよびＩwが入力され、電源１０１に備えられたインバータ電圧検出部１１１からは電源電圧ＶＣが入力されている。

なお、図１および図２では、モータ１０５が出力しているトルクを検出するモータ出力トルク検出手段を図示していないが、トルクセンサを具備する構成としても良いし、或いは、モータ１０５に具備された回転数検出部をモータ出力トルク検出手段とみなして、該回転数検出部の回転数信号Ｎ（図示せず）からモータ出力トルクを求めるようにしても良い。

また、モータＥＣＵ１２１は、その内部に、タイマ部１３１、記憶部１３２，１３５および１３７、第１比較部１３３、目標トルク算出部１３４、第２比較部１３６、第３比較部１３８並びに制御部１３９を備えて構成されている。

まず、タイマ部１３１、記憶部１３２および第１比較部１３３は、ストール状態（モータ１０５がトルクを出力し続けるが回転できない状態）を判断する。すなわち、タイマ部１３１において、ブレーキスイッチ信号ＢＲＫ＿ＳＷがＯＦＦ（ブレーキペダルが解放状態）でかつ車速信号ＶＳがゼロとなってからの経過時間を計時して、予め記憶部１３２にセットされた所定時間Ｔ＿ＳＥＴに至った時点で、第１比較部１３３における両者の比較によりストール状態と判定するものである。

ストール状態と判定された場合、制御部１３９は、クラッチ制御信号ＣＮＴにより電磁式ツーウェイクラッチ１０９を通電すると共に、モータ出力トルクが低減するようモータ指令トルクを設定して指令信号ＣＩをインバータ１０３に出力した後、クラッチ制御信号ＣＮＴにより電磁式ツーウェイクラッチ１０９を非通電とする。車両がほぼ停止している状態、即ち車速が０［ｋｍ／ｈ］の状態では、モータ１０５が回転することがないため、局部発熱状態となってしまう（例えば図３では、パワーデバイスＵ(＋)およびＷ(−)に電流が流れ続けることとなってこれらパワーデバイスに熱的負荷が大きくかかってしまうこととなる）ので、モータ出力トルクを低減してモータ１０５の熱負荷を低減するのである。

なお、本実施例では、ストール状態の判定を車速検出部１１６およびブレーキスイッチ１１４からの信号に基づき、車速ＶＳがゼロの状態でかつブレーキペダルが解放の状態が所定時間以上継続したか否かにより判定しているが、車速検出部１１６およびモータトルク検出手段の検出結果に基づき、車速がゼロの状態でかつモータ出力トルクがゼロ以上の状態が所定時間以上継続したか否かにより判定することも可能である。

次に、目標トルク算出部１３４、記憶部１３５および第２比較部１３６は、ストール状態を判断した時点のモータ出力トルクと目標トルクとの比較を行っている。目標トルク算出部１３４において、目標トルクＴＲＱ＿ＴＧＴは、アクセルポジションＡＰＳおよび車速ＶＳ（モータ回転数Ｎ）からトルクを導く所定のトルクマップをマップ検索することにより決定される。また、記憶部１３５には、ストール状態判定がなされた時点のモータ出力トルクＴＲＱ＿ＳＥＴが記憶されている。ストール状態判定時に、モータ出力トルク検出手段の検出結果を保持するようにしても良いが、図２では、ストール状態判定時の目標トルクＴＲＱ＿ＴＧＴをＴＲＱ＿ＳＥＴとして保持するようにしている。

制御部１３９は、ストール状態判定時の目標トルクＴＲＱ＿ＳＥＴと現時点の目標トルクＴＲＱ＿ＴＧＴとを比較して、該現時点の目標トルクＴＲＱ＿ＴＧＴがストール状態判定時のモータ出力トルクＴＲＱ＿ＳＥＴより大きくなるまでは、モータ出力トルクがゼロとなるようモータ指令トルクを設定し、また、現時点の目標トルクＴＲＱ＿ＴＧＴがストール状態判定時のモータ出力トルクＴＲＱ＿ＳＥＴより大きくなってからは、現時点の目標トルクＴＲＱ＿ＴＧＴをモータ指令トルクとして設定して、指令信号ＣＩをインバータ１０３に出力する。

さらに、記憶部１３７および第３比較部１３８では、記憶部１３７に記憶されている前のアクセルポジション検出値ＡＰＳ＿ＯＬＤと現アクセルポジション検出値ＡＰＳ＿ＮＥＷとを比較して、アクセルポジション検出信号ＡＰＳの変化を検出している。

制御部１３９は、車速がゼロのままアクセルポジション検出値ＡＰＳが減ったときには、クラッチ制御信号ＣＮＴにより電磁式ツーウェイクラッチを通電し、アクセルポジション検出値ＡＰＳが増えたときには、クラッチ制御信号ＣＮＴにより電磁式ツーウェイクラッチを非通電とする。

なお、モータＥＣＵ１２１は、具体的にはＣＰＵおよびＲＯＭ，ＲＡＭなどで実現され、タイマ部１３１、記憶部１３２，１３５および１３７、第１比較部１３３、目標トルク算出部１３４、第２比較部１３６、第３比較部１３８並びに制御部１３９は、ＣＰＵ上で実行されるプログラムとして具体化される。また、より高速性が求められる場合には、制御部１３９の機能のみをＣＰＵ上のプログラムで実現し、その他の構成要素は該ＣＰＵの周辺回路として実現することも可能である。

次に、図４および図５を参照して、減速機１０７の構成について説明する。

モータ１０５からの動力が入力軸２０１へと伝達され、第２軸２２０へとギヤにより所定のギヤ比で伝達される。この伝達された動力は第３軸２２１へと所定のギヤ比で伝達され、ディファレンシャルギヤ部２２２へと伝達され、トルク分配され、ドライブシャフト２１０へと伝達される。ここでは、第３軸２２１と減速機ケースとを固定するようにすることで、ヒルホールドを実現するものを考える。この固定とフリーを切り換えられる部品が電磁式ツーウェイクラッチ１０９である。図４において、２０３は外輪、２０４はローラ、２０２は内輪である。

図５を参照して電磁式ツーウェイクラッチ１０９の動作原理を説明する。図５において、３０１は内輪（入力軸；カム）、３０２は外輪（出力外軸）、３０３は保持器、３０４はローラである。

電磁式ツーウェイクラッチ１０９を通電しているときには、図５（ｂ）および（ｃ）に示すように、外輪３０２（２０３）と内輪３０１（２０２）にローラ３０４（２０４）がかみこんで、その後非通電となった状態でもトルクが一方向に作用している間は、ロック（Ｌｏｃｋ）され外輪３０２（２０３）と内輪が一体となって回転する。かみこんだ方向と逆方向にトルクが作用したとき、または非通電の状態のとき（図５（ａ）参照）に限り、これらはフリー（Ｆｒｅｅ）となる。

ここで、減速機ケースに対して外輪３０２（２０３）が固定され、第３軸２２１に内輪３０１（２０２）が固定されている。つまり、非通電の時は、外輪３０１（２０３）と内輪３０１（２０２）はフリーであるので、前進・後進にかかわらずロック機構は作用しない。

一方、電磁式ツーウェイクラッチ１０９の通電期間中は、当該通電期間中に入力されたトルクが伝達されるようにローラ３０４（２０４）がかみ込む。つまり、通電期間中に車両が後退した場合、減速機ケースと車輪が伝達状態になる。つまりロック状態になり車両の後退が防止できる。また、通電を停止しても、後退トルクが入力され続けていればロック状態を維持するので後退はしない。さらに、当該ロック状態の時に、後退トルクを上回るモータトルクが入力されると、ロック状態は解除されてフリー状態となり、発進ができる。他方、通電期間中にモータ１０５からトルクが加わった場合は、モータ軸とケースが固定されてしまい、発進不可能となってしまう。

したがって、電磁式ツーウェイクラッチ１０９の通電期間は、必ず「モータトルク＜後退トルク」である必要がある。また、「モータトルク＞後退トルク」の時は、電磁式ツーウェイクラッチ１０９の通電をしてはならない。さらに、電磁式ツーウェイクラッチ１０９の通電期間中に電磁式ツーウェイクラッチ１０９に確実に後退トルクを入力し、一方向クラッチを作動させる必要がある。中立状態のまま再発進されてしまうと、前進ロックしてしまうからである。

次に、以上説明した本実施例の電気自動車用動力伝達装置１００の各構成要素の機能、並びに、電磁式ツーウェイクラッチ１０９の動作原理を踏まえて、本実施例の電気自動車用動力伝達装置１００における制御方法について、図６のタイミングチャート、並びに図７、図８および図９のフローチャートを参照して説明する。

まず、図６のタイミングチャートを参照して、電磁式ツーウェイクラッチ１０９の通電/非通電の切り換えについて説明する。ここでは登坂路での例を想定している。

ブレーキペダルに足をのせた状態からアクセルペダルに踏みかえるときが、時間Ｔ１から時間Ｔ２である。その後時間Ｔ３に至って、所定の出力軸トルクが出たところでは、後退力とつりあってしまって、モータ１０５はトルクを出しつづけるが回転できない状態、即ちストール状態となり、インバータ１０３が局部的に発熱することになる。そこで、所定時間経過した時間Ｔ４でストール状態を判定し、電磁式ツーウェイクラッチ１０９を通電し、モータ出力トルクは下げるようにする。

その後、時間Ｔ５において、モータ１０５の出力トルクがゼロで、登坂路であれば、確実に電磁式ツーウェイクラッチ１０９に後退側トルクが作用していると考えられるので、電磁式ツーウェイクラッチ１０９を非通電とする。また、上述のように、一方向にトルクが作用している状態ではロック状態となるので、車両の後退を防止することができる。なお、時間Ｔ５で必ずしもモータトルクはゼロである必要はなく、上述のように「モータトルク＜後退トルク」となればよい。しかし、実際に後退トルクを正確に検出するのは困難であることから、本実施例では、確実に当該状態となるトルクゼロを判断基準とした。

次に、所定時間経過して、時間Ｔ６において、さらにアクセルペダルが踏み込まれ、モータ制御用の目標トルクＴＲＱ＿ＴＧＴが、トルクダウンを開始する直前のトルク値（ＴＲＱ＿ＳＥＴ）を越えれば、電磁式ツーウェイクラッチ１０９はフリー状態となり、車両が前進できることになる。

次に、図７、図８および図９のフローチャートを参照して、本実施例の電気自動車用動力伝達装置１００における制御方法について説明する。

まず、図７は電気自動車用動力伝達装置１００における制御方法の概略を示すフローチャートである。ステップＳ１０１では、ブレーキスイッチ１１４からのブレーキスイッチ信号ＢＲＫ＿ＳＷと、車速検出部１１６からの車速信号ＶＳを取り込む。次にステップＳ１０２では、タイマ部１３１において、ブレーキスイッチ信号ＢＲＫ＿ＳＷがＯＦＦで、かつ車速ＶＳが０［ｋｍ／ｈ］であるときには、ステップＳ１０３でタイマ部１３１のインクリメントを行なう。

次に、ステップＳ１０４（特許請求の範囲にいう判定ステップ）では、第１比較部１３３において、タイマ部１３１の計時結果と予め記憶部１３２にセットされた所定時間Ｔ＿ＳＥＴとの比較を行い、タイマ部１３１の計時結果が所定時間Ｔ＿ＳＥＴを超えたときには、ステップＳ１０５に進む。ステップＳ１０５では、該比較結果に基づき制御部１３９がストール状態と判定して、クラッチ制御信号ＣＮＴにより電磁式ツーウェイクラッチ１０９を通電する（通電ステップ）と共に、モータ出力トルクが低減するようモータ指令トルクＴＲＱ＿ＣＯＮを設定（トルク設定ステップ）して指令信号ＣＩをインバータ１０３に出力する。また、ストール状態と判定された時のモータ出力トルクを、ＴＲＱ＿ＳＥＴとして記憶部１３５に格納する。

また、ステップＳ１０２において、ブレーキスイッチ信号ＢＲＫ＿ＳＷがＯＦＦで、かつ車速ＶＳが０［ｋｍ／ｈ］という条件を満たさないとき、或いは、ステップＳ１０４において、タイマ部１３１の計時結果が所定時間Ｔ＿ＳＥＴ以下であるときには、ステップＳ１０６に進んで、電磁式ツーウェイクラッチ１０９を非通電状態のままとする。

なお、以上の各ステップは、時間刻みΔＴ毎に実行されるが、ステップＳ１０５でストール状態と判定して電磁式ツーウェイクラッチ１０９を通電してから所定時間経過後に、所定条件が成立した場合には、制御部１３９は、クラッチ制御信号ＣＮＴにより電磁式ツーウェイクラッチ１０９を非通電とする（非通電ステップ）。

ストール状態と判定したとき（車両がほぼ停止している状態で、モータ１０５が回転していない状態）には、一部のパワーデバイスに熱的負荷が大きくかかって局部発熱状態となってしまうが、本実施例では、電磁式ツーウェイクラッチ１０９を通電すると共にモータ出力トルクを低減するので、電磁式ツーウェイクラッチ１０９を使ったヒルホールドを実現して登坂路での車両の後退を防止することができ、また、登坂路におけるストール状態が長時間続くような状況下でもモータ１０５の熱負荷を低減することができる。

次に、図８は、図７のステップＳ１０５において行われるモータ指令トルクＴＲＱ＿ＣＯＮの設定の処理方法について、より具体的に処理の流れを説明するフローチャートである。

まずステップＳ２０１では、アクセルポジション検出部１１５からアクセルポジション検出値ＡＰＳを取り込む。そして、ステップＳ２０２では、目標トルク算出部１２４において、アクセルポジション検出値ＡＰＳと（図７のステップＳ１０１で取り込んだ）車速ＶＳとから目標トルクＴＲＱ＿ＴＧＴを算出する（特許請求の範囲にいう目標トルク算出ステップ）。

次に、ステップＳ２０３では、第２比較部１３６において、現時点の目標トルクＴＲＱ＿ＴＧＴと記憶部１３５に記憶されているストール状態判定がなされた時点のモータ出力トルクＴＲＱ＿ＳＥＴとの大証比較を行う。ステップＳ２０３で、現時点の目標トルクＴＲＱ＿ＴＧＴがストール状態判定時のモータ出力トルクＴＲＱ＿ＳＥＴより大きいと判断されたときは、ステップＳ２０４に進んで、現時点の目標トルクＴＲＱ＿ＴＧＴをモータ指令トルクＴＲＱ＿ＣＯＮとして設定して、指令信号ＣＩをインバータ１０３に出力する。また、ステップＳ２０３で、現時点の目標トルクＴＲＱ＿ＴＧＴがストール状態判定時のモータ出力トルクＴＲＱ＿ＳＥＴより小さいと判断されたときは、ステップＳ２０５に進んで、モータ指令トルクＴＲＱ＿ＣＯＮをゼロのまま設定して、指令信号ＣＩをインバータ１０３に出力する。

なお、ステップＳ２０４およびＳ２０５は特許請求の範囲にいう第２トルク設定ステップに該当する。このようにすることで、後退防止のために無駄な電力を使用することなく、局所的な発熱も防止できる。

次に、図９は、図７のステップＳ１０５において行われるモータ指令トルクＴＲＱ＿ＣＯＮの設定の他の処理方法について、より具体的に処理の流れを説明するフローチャートである。

まずステップＳ３０１では、アクセルポジション検出部１１５から現時点のアクセルポジション検出値ＡＰＳ＿ＮＥＷを取り込む。そして、ステップＳ３０２では、目標トルク算出部１２４において、アクセルポジション検出値ＡＰＳ＿ＮＥＷと（図７のステップＳ１０１で取り込んだ）車速ＶＳとから目標トルクＴＲＱ＿ＴＧＴを算出する（目標トルク算出ステップ）。

次に、ステップＳ３０３では、第２比較部１３６において、現時点の目標トルクＴＲＱ＿ＴＧＴと記憶部１３５に記憶されているストール状態判定がなされた時点のモータ出力トルクＴＲＱ＿ＳＥＴとの大証比較を行う。ステップＳ３０３で、現時点の目標トルクＴＲＱ＿ＴＧＴがストール状態判定時のモータ出力トルクＴＲＱ＿ＳＥＴより大きいと判断されたときは、ステップＳ３０４に進んで、現時点の目標トルクＴＲＱ＿ＴＧＴをモータ指令トルクＴＲＱ＿ＣＯＮとして設定して、指令信号ＣＩをインバータ１０３に出力する。また、ステップＳ３０３で、現時点の目標トルクＴＲＱ＿ＴＧＴがストール状態判定時のモータ出力トルクＴＲＱ＿ＳＥＴより小さいと判断されたときは、ステップＳ３０８に進んで、モータ指令トルクＴＲＱ＿ＣＯＮをゼロのまま設定して、指令信号ＣＩをインバータ１０３に出力する。

ステップＳ３０４を実行後、ステップＳ３０５では、第３比較部１３８において、記憶部１３７に記憶されている前のアクセルポジション検出値ＡＰＳ＿ＯＬＤと現アクセルポジション検出値ＡＰＳ＿ＮＥＷとの大証比較を行う。ステップＳ３０５で、現アクセルポジション検出値ＡＰＳ＿ＮＥＷが前アクセルポジション検出値ＡＰＳ＿ＯＬＤよりも大きいと判定されたときは、アクセルポジション検出値ＡＰＳが増えており、この場合にはステップＳ３０６に進んで、クラッチ制御信号ＣＮＴにより電磁式ツーウェイクラッチ１０９を非通電とする。また、ステップＳ３０５で、現アクセルポジション検出値ＡＰＳ＿ＮＥＷが前アクセルポジション検出値ＡＰＳ＿ＯＬＤよりも小さいと判定されたときは、アクセルポジション検出値ＡＰＳが減っており、この場合にはステップＳ３０７に進んで、クラッチ制御信号ＣＮＴにより電磁式ツーウェイクラッチ１０９を通電する。

そして、ステップＳ３０６，Ｓ３０７およびＳ３０８の各処理を実行した後は、ステップＳ３０９で、現アクセルポジション検出値ＡＰＳ＿ＮＥＷを前アクセルポジション検出値ＡＰＳ＿ＯＬＤとして更新する。

このように、アクセルペダルの踏み込み量が増えたときには電磁式ツーウェイクラッチを１０９非通電とし、アクセルペダルの踏み込み量が減ったときには電磁式ツーウェイクラッチを通電することで、車速車速ＶＳが０［ｋｍ／ｈ］の状態でのヒルホールドを確実に実現できる。

以上説明したように、本実施例の電気自動車用動力伝達装置およびその制御方法では、モータ指令トルクに応じて動作する車両走行用のモータ１０５と、モータ１０５の出力を車輪に伝達する減速機（伝達手段）１０７と、減速機１０７に備えられ、クラッチ制御信号ＣＮＴに基づく非通電／通電により動力伝達経路を断続する電磁式ツーウェイクラッチ１０９と、車速を検出する車速検出部１１６と、ブレーキペダルの動きを検出するブレーキスイッチ（ブレーキペダルセンサ）１１４またはモータ１０５が出力しているトルクを検出するモータ出力トルク検出手段と、を備えて構成し、（判定ステップにより）車速検出部１１６およびブレーキスイッチ（またはモータトルク検出手段）の検出結果に基づき、車速がゼロの状態でかつブレーキペダルが解放の状態（またはモータ出力トルクがゼロ以上の状態）が所定時間以上継続したか否かを判定し、車速がゼロの状態でかつブレーキペダルが解放の状態（またはモータ出力トルクがゼロ以上の状態）が所定時間以上継続したと判定されたとき、（通電ステップにより）電磁式ツーウェイクラッチを通電し、（トルク設定ステップにより）モータ出力トルクが低減するようモータ指令トルクを設定し、さらに（非通電ステップにより）、電磁式ツーウェイクラッチを非通電とすることとしたので、登坂路においてストール状態が続くような状況下においても、モータトルクを低減して確実にモータの熱負荷を低減することができ、また同時に、電磁式ツーウェイクラッチ１０９がロック状態となるので、電磁式ツーウェイクラッチを使ってヒルホールド状態を維持して車両の後退を防止することができる（請求項１，２，６，７の効果）。

また、本実施例の電気自動車用動力伝達装置およびその制御方法では、アクセルポジションを検出するアクセルポジション検出部１１５をさらに備えて構成し、（目標トルク算出ステップにより）車速検出部１１６およびアクセルポジション検出１１５の検出結果に基づき車両の目標トルクを算出し、（第２トルク設定ステップにより）所定時間以上経過時の目標トルク（またはモータ出力トルク）と現時点の目標トルクとを比較し、該現時点の目標トルクが所定時間以上経過時の目標トルク（またはモータ出力トルク）より大きくなるまで、モータ出力トルクがゼロとなるようモータ指令トルクを設定することとして、電磁式ツーウェイクラッチ１０９を使ってヒルホールドし、車両を動かしえない状況でのモータ１０５への電力を無駄にしないようにできるので、後退防止のために無駄な電力を使用することなく、燃費を向上させることができ、また局所的な発熱も防止できる（請求項３，４，８，９の効果）。

またさらに、本実施例の電気自動車用動力伝達装置およびその制御方法では、（第２通電ステップにより）車速検出部１１６およびアクセルポジション検出部１１５の検出結果に基づき、車速がゼロのままアクセルポジション検出値ＡＰＳが減ったときには電磁式ツーウェイクラッチ１０９を通電し、（第２非通電ステップにより）車速検出部１１６およびアクセルポジション検出部１１５の検出結果に基づき、車速がゼロのままアクセルポジション検出値ＡＰＳが増えたときには電磁式ツーウェイクラッチ１０９を非通電とすることとし、車速ゼロ状態で、トルク反転状態のツーウェイクラッチフリーの状態になっても、再度ロックさせることができるので、確実に後退を防止できる。また、アクセルポジション検出値ＡＰＳに基づいて、非通電を判断するため、確実に車輪ロックを防止できる（請求項５，１０の効果）。

本発明の一実施例に係る電気自動車用動力伝達装置の構成図である。 電気自動車用動力伝達装置１００のモータＥＣＵ１２１の構成図である。 電気自動車用動力伝達装置１００のインバータ１０３の構成図である。 電気自動車用動力伝達装置１００の減速機１０７の断面図である。 電気自動車用動力伝達装置１００の電磁式ツーウェイクラッチ１０９の動作説明図である。 電気自動車用動力伝達装置１００における制御方法を説明するタイミングチャートである。 電気自動車用動力伝達装置１００における制御方法の概略を示すフローチャートである。 図７のステップＳ１０５において行われるモータ指令トルクＴＲＱ＿ＣＯＮの設定の処理方法について説明するフローチャートである。 図７のステップＳ１０５において行われるモータ指令トルクＴＲＱ＿ＣＯＮの設定の他の処理方法について説明するフローチャートである。

符号の説明

１００ 電気自動車用動力伝達装置
１０１ 電源
１０３ インバータ
１０５ モータ
１０７ 減速機（伝達手段）
１０９ 電磁式ツーウェイクラッチ
１１１ インバータ電圧検出部
１１２ インバータ相電流検出部
１１３ 実回転方向検出部
１１４ ブレーキスイッチ
１１５ アクセルポジション検出部
１１６ 車速検出部
１２１ モータＥＣＵ（制御手段）
１３１ タイマ部
１３２，１３５，１３７ 記憶部
１３３，１３６，１３８ 比較部
１３４ 目標トルク算出部
１３９ 制御部
３０１，２０２ 内輪
３０２，２０３ 外輪
３０３ 保持器
３０４，２０４ ローラ
Ｕ(＋) ，Ｕ(−) ，Ｖ(＋) ，Ｖ(−) ，Ｗ(＋)，Ｗ(−) パワーデバイス
ＢＲＫ＿Ｓ ブレーキスイッチ信号Ｗ
ＡＰＳ アクセルポジション検出信号
ＶＳ 車速信号
ＶＣ 電源電圧
Ｉu、Ｉv，Ｉw 相電流
ＣＮＴ クラッチ制御信号
ＣＩ 指令信号

Claims (10)

1. モータ指令トルクに応じて動作する車両走行用のモータと、
   前記モータの出力を車輪に伝達する伝達手段と、
   前記伝達手段と伝達手段ケースとの間に備えられ、クラッチ制御信号に基づく非通電／通電により前記伝達手段と前記伝達手段ケースとの間の動力伝達を断続する電磁式ツーウェイクラッチと、
   車速を検出する車速検出手段と、
   前記モータが出力しているトルクを検出するモータ出力トルク検出手段と、
   前記車速検出手段および前記モータトルク検出手段の検出結果に基づき、車速がゼロの状態でかつモータ出力トルクがゼロ以上の状態が所定時間以上継続したとき、前記電磁式ツーウェイクラッチを通電すると共に、モータ出力トルクが低減するよう前記モータ指令トルクを設定した後、前記電磁式ツーウェイクラッチを非通電とする制御手段と、
   を有することを特徴とする電気自動車用動力伝達装置。
2. モータ指令トルクに応じて動作する車両走行用のモータと、
   前記モータの出力を車輪に伝達する伝達手段と、
   前記伝達手段と伝達手段ケースとの間に備えられ、クラッチ制御信号に基づく非通電／通電により前記伝達手段と前記伝達手段ケースとの間の動力伝達を断続する電磁式ツーウェイクラッチと、
   車速を検出する車速検出手段と、
   ブレーキペダルの動きを検出するブレーキペダルセンサと、
   前記車速検出手段および前記ブレーキペダルセンサの検出結果に基づき、車速がゼロの状態でかつブレーキペダルが解放の状態が所定時間以上継続したとき、前記電磁式ツーウェイクラッチを通電すると共に、モータ出力トルクが低減するよう前記モータ指令トルクを設定した後、前記電磁式ツーウェイクラッチを非通電とする前記制御手段と、を有することを特徴とする電気自動車用動力伝達装置。
3. アクセルポジションを検出するアクセルポジション検出手段と、
   前記車速検出手段および前記アクセルポジション検出手段の検出結果に基づき車両の目標トルクを算出する目標トルク算出手段と、を有し、
   前記制御手段は、前記所定時間以上経過時のモータ出力トルクと目標トルクとを比較し、該目標トルクが前記所定時間以上経過時のモータ出力トルクより大きくなるまで、モータ出力トルクがゼロとなるよう前記モータ指令トルクを設定することを特徴とする請求項1記載の電気自動車用動力伝達装置。
4. アクセルポジションを検出するアクセルポジション検出手段と、
   前記車速検出手段および前記アクセルポジション検出手段の検出結果に基づき車両の目標トルクを算出する目標トルク算出手段と、を有し、
   前記制御手段は、前記所定時間以上経過時の目標トルクと現時点の目標トルクとを比較し、該現時点の目標トルクが前記所定時間以上経過時の目標トルクより大きくなるまで、モータ出力トルクがゼロとなるよう前記モータ指令トルクを設定することを特徴とする請求項２記載の電気自動車用動力伝達装置。
5. 前記制御手段は、前記車速検出手段および前記アクセルポジション検出手段の検出結果に基づき、車速がゼロのままアクセルポジション検出値が減ったときには前記電磁式ツーウェイクラッチを通電し、アクセルポジション検出値が増えたときには非通電とすることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の電気自動車用動力伝達装置。
6. モータ指令トルクに応じて動作する車両走行用のモータと、前記モータの出力を車輪に伝達する伝達手段と、前記伝達手段と伝達手段ケースとの間に備えられ、クラッチ制御信号に基づく非通電／通電により前記伝達手段と前記伝達手段ケースとの間の動力伝達を断続する電磁式ツーウェイクラッチと、車速を検出する車速検出手段と、前記モータが出力しているトルクを検出するモータ出力トルク検出手段と、を備えた電気自動車用動力伝達装置の制御方法であって、
   前記車速検出手段および前記モータトルク検出手段の検出結果に基づき、車速がゼロの状態でかつモータ出力トルクがゼロ以上の状態が所定時間以上継続したか否かを判定する判定ステップと、
   前記判定ステップで車速がゼロの状態でかつモータ出力トルクがゼロ以上の状態が所定時間以上継続したと判定されたとき、前記電磁式ツーウェイクラッチを通電する通電ステップと、
   モータ出力トルクが低減するよう前記モータ指令トルクを設定するトルク設定ステップと、
   トルク設定ステップを実行後、前記電磁式ツーウェイクラッチを非通電とする非通電ステップと、
   を有することを特徴とする電気自動車用動力伝達装置の制御方法。
7. モータ指令トルクに応じて動作する車両走行用のモータと、前記モータの出力を車輪に伝達する伝達手段と、前記伝達手段と伝達手段ケースとの間に備えられ、クラッチ制御信号に基づく非通電／通電により前記伝達手段と前記伝達手段ケースとの間の動力伝達を断続する電磁式ツーウェイクラッチと、車速を検出する車速検出手段と、ブレーキペダルの動きを検出するブレーキペダルセンサと、を備えた電気自動車用動力伝達装置の制御方法であって、
   前記車速検出手段および前記ブレーキペダルセンサの検出結果に基づき、車速がゼロの状態でかつブレーキペダルが解放の状態が所定時間以上継続したか否かを判定する判定ステップと、
   前記判定ステップで車速がゼロの状態でかつブレーキペダルが解放の状態が所定時間以上継続したと判定されたとき、前記電磁式ツーウェイクラッチを通電する通電ステップと、
   モータ出力トルクが低減するよう前記モータ指令トルクを設定するトルク設定ステップと、
   トルク設定ステップを実行後、前記電磁式ツーウェイクラッチを非通電とする非通電ステップと、
   を有することを特徴とする電気自動車用動力伝達装置の制御方法。
8. アクセルポジションを検出するアクセルポジション検出手段をさらに有し、
   前記車速検出手段および前記アクセルポジション検出手段の検出結果に基づき車両の目標トルクを算出する目標トルク算出ステップと、
   前記所定時間以上経過時のモータ出力トルクと目標トルクとを比較し、該目標トルクが前記所定時間以上経過時のモータ出力トルクより大きくなるまで、モータ出力トルクがゼロとなるよう前記モータ指令トルクを設定する第２トルク設定ステップと、を有することを特徴とする請求項６記載の電気自動車用動力伝達装置の制御方法。
9. アクセルポジションを検出するアクセルポジション検出手段をさらに有し、
   前記車速検出手段および前記アクセルポジション検出手段の検出結果に基づき車両の目標トルクを算出する目標トルク算出ステップと、
   前記所定時間以上経過時の目標トルクと現時点の目標トルクとを比較し、該現時点の目標トルクが前記所定時間以上経過時の目標トルクより大きくなるまで、モータ出力トルクがゼロとなるよう前記モータ指令トルクを設定する第２トルク設定ステップと、を有することを特徴とする請求項７記載の電気自動車用動力伝達装置の制御方法。
10. 前記車速検出手段および前記アクセルポジション検出手段の検出結果に基づき、車速がゼロのままアクセルポジション検出値が減ったときには前記電磁式ツーウェイクラッチを通電する第２通電ステップと、
    前記車速検出手段および前記アクセルポジション検出手段の検出結果に基づき、車速がゼロのままアクセルポジション検出値が増えたときには前記電磁式ツーウェイクラッチを非通電とする第２非通電ステップと、
    を有することを特徴とする請求項８または請求項９に記載の電気自動車用動力伝達装置の制御方法。

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