JP2013174299A

JP2013174299A - 電気自動車の自動変速制御装置および電気自動車

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Publication number: JP2013174299A
Application number: JP2012038926A
Authority: JP
Inventors: Yusuke OSUMI; 優輔大澄
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2012-02-24
Filing date: 2012-02-24
Publication date: 2013-09-05
Anticipated expiration: 2032-02-24
Also published as: JP5893435B2

Abstract

【課題】モータ、変速機、インバータからなる駆動ユニット全体の効率が最良となる変速比，変速段を高精度で推定することが可能で、一充電航続距離の改善が可能となる電気自動車の自動変速制御装置を提供する。
【解決手段】自動変速機４の各変速比，変速段における、駆動ユニットの効率である駆動ユニット効率を演算する駆動ユニット効率演算手段２１を設ける。駆動ユニット効率は、インバータ効率、モータ効率、変速機効率の３つの積とする。この演算された駆動ユニット効率が最高となる変速比を判定する最適変速比・変速段判定手段２２を設ける。この最高となると判定された変速比を自動変速機に設定する変速指令出力手段２３を設ける。
【選択図】図３

Description

この発明は、モータの駆動を変速して車輪に伝える自動変速機を有し、走行駆動源として前記モータのみを備える形式、またはモータとエンジンとを備えるハイブリッド形式の電気自動車における自動変速制御装置、およびこの自動変速制御装置を備えた電気自動車に関する。

電気自動車は、エンジン車に比べて一般に低公害性・省エネルギー性に優れている一方で、一充電航続距離の短さが大きな課題となっている。一充電航続距離を改善する一つの方法として、モータに自動変速機を組み合わせる方法が広く知られており、走行状況に合わせて駆動ユニットが高効率となる変速比で走行することにより、一充電航続距離を改善することができる。走行状況に応じた適切な変速比を演算し、前記変速比に変速して走行する公知技術に特許文献１がある。

特許文献１では、車速から求めた各変速段のモータ回転数、モータトルク指令値、モータ・インバータ効率マップを用いて各変速段におけるモータ・インバータ効率を算出する。算出したモータ・インバータ効率が最大となるモータ回転数を算出し、算出したモータ回転数となる変速比を自動変速機のギア比設定値として自動変速機の変速段を制御し、常にモータ・インバータ効率が最良となる変速比で走行する。

特開平１０−２４８１１３号公報

モータ、インバータ、および変速比可変からなる駆動ユニット全体での効率は、インバータ効率、モータ効率、変速機（減速機）効率の３つに分けることができる。特許文献１に記載の技術では、上記３効率のうちインバータ効率とモータ効率のみを考慮し、変速機効率を考慮していない。変速機効率は変速段に応じて変化するため、特許文献１の方法では、必ずしも駆動ユニット全体の効率が最良となる変速段を選定できるとは限らない。

この発明は、インバータ効率、モータ効率に加え、変速段に応じて変化する変速機効率も考慮することにより、駆動ユニット全体の効率が最良となる変速比，変速段を高精度で推定することが可能で、この高精度で推定された最良となる変速比，変速段を用いて走行することにより、一充電航続距離の改善が可能となる電気自動車の自動変速制御装置を提供することを目的とする。

この発明の電気自動車の自動変速制御装置１は、モータ３と、このモータ３に駆動電力を印加するインバータ５と、前記モータ３の回転を変速して車輪に伝える自動変速機４とでなる駆動ユニット２を搭載し、走行駆動源として前記モータ３のみを備える形式、または前記モータ３とエンジンＥとを備えるハイブリッド形式の電気自動車ＥＶ，ＨＶにおいて、前記自動変速機４を制御する装置であって、
前記自動変速機４の各変速比または変速段における、前記駆動ユニット２の効率である駆動ユニット効率を演算する駆動ユニット効率演算手段２１と、この演算された駆動ユニット効率が最高となる変速比または変速段を判定する最適変速比・変速段判定手段２２と、この最高となると判定された変速比または変速段を自動変速機に設定する変速指令出力手段２３とを備え、
前記駆動ユニット効率演算手段２１が、インバータ効率、モータ効率、および変速機効率を演算し、これら３つの効率を用いて駆動ユニット効率を演算することを特徴とする。

駆動ユニット２の全体での効率である駆動ユニット効率は、インバータ効率、モータ効率、および変速機効率の３効率の積で表わすことができる。バッテリー９からの入力電力は、インバータ５、モータ３を経て、自動変速機４を介して車輪を駆動する動力となる。この伝達経路において、インバータ損失、モータ損失、変速機損失が生じる。これらの損失は、変速比，変速段に応じてそれぞれ変化する。そこで、各変速比，変速段で走行した場合の駆動ユニット効率を演算して比較し、駆動ユニット効率が最良となる変速比，変速段を走行ギアに選定し、変速して走行する。これにより、最も優れた駆動ユニット効率で走行することが可能となり、一充電航続距離を改善することができる。
なお、駆動ユニット効率は、インバータ効率、モータ効率、および変速機効率の３効率をそのまま乗算した積に限らず、各効率毎に重みを持たせ、あるいは補正を行うなど、適宜の処理を施して駆動ユニット効率を演算しても良い。

駆動ユニット効率の演算には、
・モータトルク指令値、モータ回転数、油温からインバータ効率、モータ効率、変速機効率を個別に理論式または実験式で表わし、これらの数式に基づいて各効率を演算し、重積することによって駆動ユニット効率を求める方法、
・モータトルク指令値、モータ回転数、油温からインバータ効率、モータ効率、変速機効率を個別に理論式や実験式、実験結果から導いた効率マップで表わし、この各効率マップに基づいて各効率を演算し、重積することによって駆動ユニット効率を求める方法、
・モータトルク指令値、モータ回転数、油温からインバータ効率、モータ効率、変速機効率の一部または全体を理論式や実験式、実験結果から導いた効率マップで表わし、この効率マップに基づいて駆動ユニット効率を求める方法、
が挙げられるが、いずれの方法を用いてもよい。

前記自動変速機４は、複数の変速段を有する形式であっても、ある一定範囲で連続的に任意の変速比を選択することが可能な形式であっても良い。
複数の変速段を有する形式の自動変速機４の場合、前記駆動ユニット効率演算手段２１は前記各変速段における駆動ユニット効率を演算し、前記最適変速比・変速段判定手段２２は駆動ユニット効率が最高となる変速段を判定し、前記変速指令出力手段２３は最高となると判定された変速段を自動変速機４に設定する。

前記自動変速機４が、ある一定範囲で連続的に任意の変速比を選択することが可能な形式である場合、例えば無段変速機などの場合、駆動ユニット効率が最高となる変速比を算出し、この変速比を変速機の変速比に設定してもよい。
すなわち、前記駆動ユニット効率演算手段２１は選択可能な複数の変速比における駆動ユニット効率を演算し、前記最適変速比・変速段判定手段２２は前記演算がなされた複数の駆動ユニット効率を比較して最高となる変速比を判定し、前記変速指令出力手段２３は最高となると判定された変速比を自動変速機４に設定するようにしても良い。
上記の「選択可能な複数の変速比における駆動ユニット効率を演算し、」とは、無断変速の場合、任意に定めた間隔となる複数の変速比における駆動ユニット効率を演算することである。また、上記の「ある一定の範囲で連続的に任意の変速比を選択」とある中の「ある一定の範囲」とは、「物理的に選択可能な範囲」という意味である。

この場合、無限に細かく変速比を選択でき、その選択した全ての変速比における駆動ユニット効率を求めてもよいが、無限に細かく選択される変速比毎の駆動ユニット効率を演算すると莫大な時間がかかり、最悪の場合には演算が不可能となる恐れがある。こういった現象を回避するため、また演算遅れによる最適ギア選定不良やドライブフィーリング悪化を防止するため、演算する変速比を一定間隔ごとに（例えば選択可能な変速比範囲を１０分割など）演算して、一定間隔ごとの変速比における駆動ユニット効率から最良の駆動ユニット効率となる変速比を推定してもよい。

具体的には、一定間隔ごとの変速比における駆動ユニット効率から駆動ユニット効率が最良となる点（暫定最高効率点）、その一点前、一点後の駆動ユニット効率η_max 、η_max-1 、η_max+1 および変速比i_max、i_max-1、i_max+1を選出し、前記３点から２次関数を用いて最良駆動ユニット効率点を推定する方法、さらに点数を増やして高次関数を用いて最良駆動ユニット効率点を推定する方法、前記３点で抽出した変速比範囲内で再び一定間隔ごとに分割して繰り返し最良駆動ユニット効率点を推定する方法などが考えられるが、いずれの方法を用いてもよい。

より具体的には、前記駆動ユニット効率演算手段２１は、演算する変速比を一定間隔ごとにし、前記最適変速比・変速段判定手段２２は前記演算された一定間隔ごとの変速比における駆動ユニット効率から駆動ユニット効率が最高となる変速比を推定しその推定した変速比を最高となる変速比と判定する。

この他に、前記最適変速比・変速段判定手段２３は、前記一定間隔ごとの変速比における暫定最高効率点およびその前後複数点を求め、前記暫定最高効率点およびその前後複数点の情報から高次関数を用いて最良駆動ユニット効率を実現する変速比を推定する最適変速比推定方法を用いるようにしても良い。

また、前記最適変速比・変速段判定手段２２は、前記一定間隔ごとの変速比における暫定最高効率点およびその前後１点ずつを求め、前記３点の情報から２次関数を用いて最良駆動ユニット効率を実現する変速比を推定する最適変速比推定方法を用いても良い。

また、前記最適変速比・変速段判定手段２３は、前記一定間隔ごとの変速比における暫定最高効率点およびその前後１点ずつを求め、前後１点の効率を比較して暫定最高効率点の効率に近い効率を有する点を判定し、最良駆動ユニット効率を実現する変速比は暫定最高効率点の変速比と前記判定済み変速比の間にあると推定し、この推定した暫定最高効率点の変速比と前記判定済み変速比の範囲をさらに一定間隔ごと分割して、最良駆動ユニット効率を繰り返し演算する最適変速比推定方法を用いても良い。

上記作用はモータ３の動力を駆動系を介して車輪に伝達する力行時の作用であるが、力行時に限らず、車輪の運動エネルギーを駆動系を介してモータ３で吸収する回生時にも力行時と同様の効果がある。すなわち、駆動ユニット２の全体での回生効率が最良となる変速比，変速段に変速することによって、より大きな電力量を回収することも可能であり、一充電航続距離を改善することができる。
力行時の場合、アクセルペダル操作量に応じてモータトルク指令値を変化させることが可能である。したがって、ドライバーが要求する車両トルクを満たす条件内で、モータトルク指令値と、車速および変速段または変速比から求められるモータ回転数を可変パラメータとして、効率演算が可能である。一方、回生時の場合は力行時の場合と異なり、電池のＳＯＣなども影響するため、モータトルク指令値はブレーキペダル操作量だけで決定しない。そこで、回生モータトルク指令値演算手段を設け、回生モータトルク指令値演算手段で演算された回生モータトルク指令値を不変として、モータ回転数のみを可変パラメータとして効率を演算してもよい。ちなみに、車両トルクとは、車輪に伝達されるトルク、すなわち、走行用モータの出力トルクが減速機によって増幅された後のトルクのことである。

この発明において、前記駆動ユニット効率演算手段２１は、回生時には回生モータトルク指令値を固定値とし、変速比または変速段に応じて変化させるパラメータはモータ回転数のみとしても良い。

この発明の電気自動車の瞬間燃費・航続距離推定装置１４は、この発明の上記いずれかの構成の自動変速制御装置１と、この自動変速制御装置１で演算された最高駆動ユニット効率を用いて瞬間燃費および航続距離を推定する瞬間燃費・航続距離推定手段１４とを備える。
上記のように駆動ユニット効率を高精度で推定できるため、多くの自動車に搭載されている瞬間燃費計や推定航続距離の表示精度を、この発明の瞬間燃費・航続距離推定装置１４によって改善する効果が期待できる。

この発明の電気自動車ＥＶ，ＨＶは、この発明の上記いずれかの構成の電気自動車の自動変速制御装置１、または電気自動車の瞬間燃費・航続距離推定装置１４を搭載した電気自動車である。この電気自動車は、走行駆動源として前記モータのみを備える形式の電気自動車ＥＶであっても、またモータ３とエンジンＥとを備えるハイブリッド形式の電気自動車ＨＶであっても良い。

この発明の電気自動車の自動変速制御装置は、モータと、このモータに駆動電力を印加するインバータと、前記モータの回転を変速して車輪に伝える自動変速機とでなる駆動ユニットを搭載し、走行駆動源として前記モータのみを備える形式、または前記モータとエンジンとを備えるハイブリッド形式の電気自動車において、前記自動変速機を制御する装置であって、前記自動変速機の各変速比または各変速段における、前記駆動ユニットの全体の効率である駆動ユニット効率を演算する駆動ユニット効率演算手段と、この演算された駆動ユニット効率が最高となる変速比または変速段を判定する最適変速比・変速段判定手段と、この最高となると判定された変速比または変速段を自動変速機に設定する変速指令出力手段とを備え、前記駆動ユニット効率演算手段は、インバータ効率、モータ効率、および変速機効率を演算し、これら３つの効率を用いて駆動ユニット効率演算するものとし、インバータ効率、モータ効率に加え、変速段に応じて変化する変速機効率も考慮するため、駆動ユニット全体の効率が最良となる変速比，変速段を高精度で推定することが可能で、この高精度で推定された最良となる変速比，変速段を用いて走行することにより、一充電航続距離の改善が可能となる。

この発明の電気自動車の瞬間燃費・航続距離推定装置は、この発明の自動変速制御装置を備えるため、高精度で推定された最良となる変速比，変速段を用いて走行した場合の瞬間燃費および航続距離の推定が行える。

この発明の電気自動車は、この発明の自動変速制御装置を備えるため、最良となる変速比，変速段を用いて走行することができて、一充電航続距離の改善が可能となる。

この発明の一実施形態に係る自動変速制御装置を搭載したモータ駆動のみの電気自動車を平面視で示す概念図とその制御系のブロック図とを組み合わせた説明図である。同実施形態に係る自動変速制御装置を搭載したハイブリッド形式の電気自動車を平面視で示す概念図とその制御系のブロック図とを組み合わせた説明図である。同自動変速制御装置の力行時演算系の概念構成を示すブロック図であって、回生時演算の手段を一部省いた図である。同自動変速制御装置の回生時演算系の概念構成を示すブロック図であって、力行時演算の手段を一部省いた図である。同自動変速制御装置における車両力行時の演算フローチャートである。同自動変速制御装置における、ある一定範囲で連続的に任意の変速比を選択可能な自動変速機における力行時の変速制御フローチャートである。同自動変速制御装置における回生時の変速制御フローチャートである。同自動変速制御装置における、ある一定範囲で連続的に任意の変速比を選択可能な自動変速機における回生時の変速制御フローチャートである。

この発明の一実施形態を図１ないし図８と共に説明する。図１は、この実施形態に係る自動変速制御装置１を備えた電気自動車ＥＶの一例であり、走行駆動源としてモータ３のみを備えた形式である。この電気自動車ＥＶは、車体６に設置された左右一対の前輪となる車輪７が、モータ駆動の駆動ユニット２で駆動される駆動輪となる。後輪となる左右一対の車輪８は従動輪となる。

駆動ユニット２は、モータ３と、このモータ３の回転を変速して車輪７に伝達する自動変速機４と、バッテリー９の直流電力を交流電力に変換してモータ３に印加するインバータ５とでなる。モータ３は、例えばＩＰＭモータ（埋込永久磁石同期モータ）等の同期モータである。自動変速機４の後段に、回転出力を左右の車輪７の車軸１０に分配するデファレンシャル４ａが設けられている。自動変速機４は、マニュアル制御によらずに車両の制御系からの電気信号で変速動作を行う変速機であり、変速段切換え形式であっても、また無段変速機等の、ある一定範囲で連続的に任意の変速比を選択することが可能な形式であっても良い。

図２は、左右一対の前輪となる車輪７をエンジンＥによって駆動される主駆動輪とし、左右一対の後輪となる車輪８を前記モータ駆動の駆動ユニット２で駆動される補助駆動輪としたハイブリッド形式の電気自動車ＨＶを示す。このハイブリッド形式の電気自動車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となる車輪７に分配するディファレンシャルＤとが設けられている。

図１，図２の電気自動車ＥＶ，ＨＶにおいて、制御系は、いずれも、車両全体の統括制御，協調制御を行う電気制御ユニットであるメインのＥＣＵ１１と、このＥＣＵ１１の駆動によってモータ３の制御を行うインバータ装置１２とを備える。インバータ装置１２は、インバータ５と、このインバータ５を制御するインバータ制御回路（図示せず）とを有する。インバータ５は、スイッチング素子の組み合わせにより構成されてバッテリー９の直流電力を３相交流の交流電力に変換するＩＧＢＴモジュール等の強電回路部と、この強電回路部の各スイッチング素子をＰＷＭ制御等で開閉させるＰＷＭ制御部とでなる。前記インバータ制御回路は、ＥＣＵ１１から与えられるトルク指令と、モータ３の位相角，回転速度の検出等に応じてインバータ５の前記ＰＷＭ制御部へ駆動信号を与える。

なお、自動変速制御装置１は、図１，図２の例では、メインのＥＣＵ１１の一部として示したが、変速専用のＥＣＵとして構成しても、またインバータ装置１１の一部として構成しても良い。

図３は、自動変速制御装置１の内部構成等を示すブロック図である。自動変速制御装置１は、最適変速比、変速段演算装置であり、駆動ユニット効率演算手段２１と、最適変速比・変速段判定手段２２と、変速指令出力手段２３とを備える。駆動ユニット効率演算手段２１は、駆動ユニット２の全体の効率である駆動ユニット効率を演算する手段である。駆動ユニット効率は、インバータ効率、モータ効率、および変速機効率の３効率の積で表わすことができる。最適変速比・変速段判定手段２２は、駆動ユニット効率演算手段２１で演算された駆動ユニット効率が最高となる変速比または変速段を判定する手段である。最適変速比・変速段判定手段２２は、駆動ユニット２の自動変速機４が変速段の切換形式の場合は最適変速段を、自動変速機４が無断変速等のある一定範囲で連続的に任意の変速比を選択可能な形式の場合は最適変速比を演算する構成とする。変速指令出力手段２３は、この最高となると判定された変速段または変速比を、自動変速機４に設定する変速指令を出力する手段である。

駆動ユニット効率演算手段２１は、インバータ効率、モータ効率、および変速機効率をそれぞれ演算するインバータ効率演算手段２４，モータ効率演算手段２５，および変速機効率演算手段２６からなる各効率演算装置２１ａと、この各効率演算装置２１ａで演算されたインバータ効率、モータ効率、および変速機効率から駆動ユニット２の全体の効率である駆動ユニットを演算する駆動ユニット全体効率演算手段２１ｂとを備える。また、駆動ユニット効率演算手段２１は、各効率演算装置２１ａの前段に、モータトルク指令値を演算するモータトルク指令値演算手段２７、モータ回転数を演算するモータ回転数演算手段２８を有するモータトルク指令値・モータ回転数演算装置２１ｃを有する。モータトルク指令値・モータ回転数演算装置２１ｃの前段には、ドライバーにより操作されるアクセル操作手段３１の加速指令値（以下「アクセルペダル開度」または「アクセルペダル踏み込み量」と称す）からドライバ要求車両トルクを演算する手段３４が、ＥＣＵ１１（図１，図２）に設けられている。

図３は、回生時に機能する各手段を省略して図示したが、駆動ユニット効率演算手段２１は、さらに図４に示すように、暫定モータ回転数演算装置２１ｄを有し、また回生モータトルク指令値演算手段３５がＥＣＵ１１に設けられている。

図１，図２において、ＥＣＵ１１には、自動変速制御装置１で演算された最高駆動ユニット効率を用いて瞬間燃費および航続距離を推定する瞬間燃費・航続距離推定手段１３が設けられている。この瞬間燃費・航続距離推定手段１３と、図３の駆動ユニット効率演算手段２１とで、電気自動車の瞬間燃費・航続距離推定装置１４が構成される。

上記構成の自動変速制御装置１による作用，効果につき説明する。駆動ユニット２の全体での効率である駆動ユニット効率は、インバータ効率、モータ効率、および変速機効率の３効率の積で表わすことができる。バッテリー９からの入力電力は、インバータ５、モータ３を経て、自動変速機４を介して車輪７，（８）を駆動する動力となる。この伝達経路において、インバータ損失、モータ損失、変速機損失が生じる。これらの損失は、変速比，変速段に応じてそれぞれ変化する。そこで、この実施形態では、各変速比，変速段で走行した場合の駆動ユニット効率を演算して比較し、駆動ユニット効率が最良となる変速比，変速段を走行ギアに選定し、変速して走行する。これにより、最も優れた駆動ユニット効率で走行することが可能となり、一充電航続距離を改善することができる。

また、この実施形態では、前記駆動ユニット効率演算手段２１で演算された最高駆動ユニット効率を用いて瞬間燃費および航続距離を推定する瞬間燃費・航続距離推定手段１３を備え、これら瞬間燃費・航続距離推定手段１３と駆動ユニット効率演算手段２１で、電気自動車の瞬間燃費・航続距離推定装置１４が構成される。
駆動ユニット効率演算手段２１は、上記のように駆動ユニット効率を高精度で推定できるため、多くの自動車に搭載されている瞬間燃費計や推定航続距離の表示精度を、この実施形態の瞬間燃費・航続距離推定装置１４によって改善する効果が期待できる。

図３，図４に示す各装置，各手段の構成，機能の概略は、〔課題を解決するための手段〕の欄で前述したとおりであり、再掲するが、さらに詳しい構成，機能については、後に図５〜図８に示すフローチャートと共に説明する。

前記自動変速機４が、ある一定範囲で連続的に任意の変速比を選択することが可能な形式である場合、例えば無段変速機などの場合、駆動ユニット効率が最高となる変速比を算出し、この変速比を変速機の変速比に設定してもよい。
すなわち、前記駆動ユニット効率演算手段２１は選択可能な複数の変速比における駆動ユニット効率を演算し、前記最適変速比・変速段判定手段２２は前記演算がなされた複数の駆動ユニット効率を比較して最高となる変速比を判定し、前記変速指令出力手段２３は最高となると判定された変速比を自動変速機４に設定するようにしても良い。
上記の「選択可能な複数の変速比における駆動ユニット効率を演算し、」とは、無断変速の場合、任意に定めた間隔となる複数の変速比における駆動ユニット効率を演算することである。

この場合、無限に細かく変速比を選択でき、その選択した全ての変速比における駆動ユニット効率を求めてもよいが、無限に細かく選択される変速比毎の駆動ユニット効率を演算すると莫大な時間がかかり、最悪の場合には演算が不可能となる恐れがある。こういった現象を回避するため、また演算遅れによる最適ギア選定不良やドライブフィーリング悪化を防止するため、演算する変速比を一定間隔ごとに（例えば選択可能な変速比範囲を１０分割など）に演算して、一定間隔ごとの変速比における駆動ユニット効率から最良の駆動ユニット効率となる変速比を推定してもよい。

上記作用はモータ３の動力を駆動系を介して車輪に伝達する力行時の作用であるが、力行時に限らず、車輪の運動エネルギーを駆動系を介してモータ３で吸収する回生時にも力行時と同様の効果がある。すなわち、駆動ユニット２の全体での回生効率が最良となる変速比，変速段に変速することによって、より大きな電力量を回収することも可能であり、一充電航続距離を改善することができる。
力行時の場合、アクセルペダル操作量に応じてモータトルク指令値を変化させることが可能である。したがって、ドライバーが要求する車両トルクを満たす条件内で、モータトルク指令値と、車速および変速段または変速比から求められるモータ回転数を可変パラメータとして、効率演算が可能である。一方、回生時の場合は力行時の場合と異なり、電池のＳＯＣなども影響するため、モータトルク指令値はブレーキペダル操作量だけで決定しない。そこで、回生モータトルク指令値演算手段３５を設け、回生モータトルク指令値演算手段３５で演算された回生モータトルク指令値を不変として、モータ回転数のみを可変パラメータとして効率を演算してもよい。ちなみに、車両トルクとは、車輪に伝達されるトルク、すなわち、走行用モータの出力トルクが減速機によって増幅された後のトルクのことである。

この実施形態において、前記駆動ユニット効率演算手段２１は、回生時には回生モータトルク指令値を固定値とし、変速比または変速段に応じて変化させるパラメータはモータ回転数のみとしても良い。

図５は、モータ駆動による力行時のフローチャートである。ステップＳ１では、ドライバーのアクセルペダル開度から、ドライバー要求車両トルク演算装置３４（図３）により、ドライバーが要求している車両トルクを演算する。この演算されたドライバー要求車両トルクと、車速検出手段３２で検出される現在の車速とから、選択可能な変速比または変速段毎に、暫定モータトルク指令値および暫定モータ回転数を、モータトルク演算手段２７およびモータ回転数演算手段２８によりそれぞれ演算する（Ｓ２）。

油温度検出手段３３で検出された現在の油温、ステップＳ２で演算された暫定モータトルク指令値、暫定モータ回転数から、各変速比または各変速段における暫定のインバータ効率、モータ効率、および変速機効率を、インバータ効率演算手段２４、モータ効率演算手段２５、および変速機効率演算手段２６によりそれぞれ演算する（Ｓ３）。この演算された暫定のインバータ効率、モータ効率、変速機効率から、各変速比または各変速段における駆動ユニット効率を、駆動ユニット全体効率演算手段２１ｂで演算する（Ｓ４）。

駆動ユニット効率の演算方法は、個別の効率マップ（インバータ効率、モータ効率、変速機効率）から求める方法、インバータ効率マップとモータ効率マップが合算された効率マップなどを用いる方法、実験や理論式から導いた効率マップを用いる方法、あるいはこれらの組み合わせが考えられるが、いずれの方法を用いてもよい。

ステップＳ４で求めた各変速比または各変速段における駆動ユニット効率から、駆動ユニット効率が最高となる変速比または変速段を、最適変速比・変速段判定手段２２により選出する（Ｓ５）。

変速指令出力手段２３は、この選出した変速比または変速段と現在の変速比または変速段を比較し（Ｓ６）、異なる場合は選出した変速比または変速段に変速する変速指令を自動変速機４へ出力する（Ｓ８）。選出した変速比または変速段と現在の変速比または変速段が一致する場合は、現在の変速比または変速段を維持する（Ｓ７）。

図６は、自動変速機４が一定範囲で連続的に任意の変速比を選択可能な構成である場合における力行時の変速制御フローチャートの一例を示す。
ステップＲ１では、ドライバーのアクセルペダル開度から、ドライバー要求車両トルク演算装置３４（図３）により、ドライバーが要求している車両トルクを演算する。
車速検出手段３２で検出される現在の車速と、ステップＲ１で演算されたドライバー要求車両トルクから、一定間隔ごとの変速比における暫定モータトルク指令値、暫定モータ回転数を、モータトルク演算手段２７およびモータ回転数演算手段２８によりそれぞれ演算する（Ｒ２）。

油温検出手段３３で検出される現在の油温、ステップＲ２で演算された暫定モータトルク指令値、暫定モータ回転数から、一定間隔ごとの変速比における暫定のインバータ効率、モータ効率、変速機効率を、インバータ効率演算手段２４、モータ効率演算手段２５、および変速機効率演算手段２６によりそれぞれ演算する（Ｒ３）。この求めた暫定のインバータ効率、モータ効率、変速機効率から、一定間隔ごとの変速比における駆動ユニット効率を演算する（Ｒ４）。

駆動ユニット効率の演算方法は個別の効率マップ（インバータ効率、モータ効率、変速機効率）から求める方法、インバータ効率マップとモータ効率マップが合算された効率マップなどを用いる方法、実験や理論式から導いた効率マップを用いる方法、あるいはこれらの組み合わせが考えられるが、いずれの方法を用いてもよい。

最適変速比・変速段判定手段２２により、ステップＲ４で求められた一定間隔ごとの変速比における駆動ユニット効率から、駆動ユニット効率が最高となる点、その一点前、一点後の駆動ユニット効率η_max、η_max-1 、η_max+1 および変速比ｉ_max 、ｉ _max-1、ｉ_max+1 を選出する（Ｒ５）。
この選出した３点（i_max、η_max ）、（i_max-1、η_max-1 ）、（i_max+1、η_max+1 ）から、最適変速比i_max｀を求める。一例として、次式のように、前記３点から駆動ユニット効率を変速比の２次関数として表わし、駆動ユニット効率が極値となる変速比を最適変速比と見なす方法が挙げられる。

変速指令出力手段２３は、ステップＲ６で求めた最適変速比と現在の変速比を比較し（Ｒ７）、異なる場合は求めた最適変速比に変速する変速指令を出力する（Ｒ９）。求めた最適変速比と現在の変速比が一致する場合は現在の変速比を維持する（Ｒ８）。

図７は、回生時の変速制御フローチャートの一例を示す。ドライバーの操作によるアクセルペダル開度、電池ＳＯＣ検出手段３７からの電池のＳＯＣ、およびブレーキ操作手段３６の減速指令値などの情報から、回生モータトルク指令値演算手段３５で回生モータトルク指令値を演算する（Ｑ１）。
車速検出手段３２から得た現在の車速から、選択可能な変速比または変速段毎に暫定モータ回転数を、モータ回転数演算手段２８で演算する（Ｑ２）。

現在の油温、ステップＱ１で演算された回生モータトルク指令値、ステップＱ２で演算された暫定モータ回転数から、各変速比または各変速段における暫定のインバータ効率、モータ効率、変速機効率を、インバータ効率演算手段２４、モータ効率演算手段２５、および変速機効率演算手段２６によりそれぞれ演算する（Ｑ３）。
この求められた暫定のインバータ効率、モータ効率、変速機効率から、各変速比または各変速段における駆動ユニット効率を、駆動ユニット全体効率演算手段２１ｂにより演算する（Ｑ４）。

最適変速比・変速段判定手段２２により、ステップＱ４で求められた各変速比または各変速段における駆動ユニット効率から、駆動ユニット効率が最良となる変速比または変速段を選出する（Ｑ５）。

変速指令出力手段２３は、ステップＱ５で選出した変速比または変速段と現在の変速比または変速段を比較し（Ｑ６）、異なる場合は選出した変速比または変速段に変速する変速指令を出力する（Ｑ８）。選出した変速比または変速段と現在の変速比または変速段が一致する場合は現在の変速比または変速段を維持する（Ｑ７）。

図８は、一定範囲で連続的に任意の変速比を選択可能な自動変速機４における回生時の変速制御フローチャートの一例を示す。ドライバーの操作によるアクセルペダル開度、電池ＳＯＣ検出手段３７からの電池のＳＯＣ、およびブレーキ操作手段３６の減速指令値などの情報から、回生モータトルク指令値演算手段３５で回生モータトルク指令値を演算する（Ｐ１）。車速検出手段３２から得た現在の車速から、一定間隔ごとの変速比における暫定モータ回転数を、モータ回転数演算手段２８で演算する（Ｐ２）。

現在の油温、ステップＰ１で演算された回生モータトルク指令値、ステップＱ２で演算された暫定モータ回転数から、一定間隔ごとの変速比における暫定のインバータ効率、モータ効率、変速機効率を、インバータ効率演算手段２４、モータ効率演算手段２５、および変速機効率演算手段２６によりそれぞれ演算する（Ｐ３）。この求められた暫定のインバータ効率、モータ効率、変速機効率から、駆動ユニット全体効率演算手段２１ｂにより一定間隔ごとの変速比における駆動ユニット効率を演算する（Ｐ４）。

最適変速比・変速段判定手段２２により、ステップＰ４で求められた一定間隔ごとの変速比における駆動ユニット効率から、駆動ユニット効率が最良となる点、その一点前、一点後の駆動ユニット効率η_max 、η_max-1 、η_max+1 および変速比i_max、i_max-1、i_max+1を選出する（Ｐ５）。
この選出した３点（i_max、η_max ）、（i_max-1、η_max-1 ）、（i_max+1、η_max+1 ）から最適変速比i_max｀を求める（Ｐ６）。一例として、前記３点から駆動ユニット効率を変速比の２次関数として表わし、駆動ユニット効率が極値となる変速比を最適変速比と見なす方法が挙げられる。

変速指令出力手段２３は、ステップＰ６で求めた最適変速比と現在の変速比を比較し（Ｐ７）、異なる場合は求めた最適変速比に変速する変速指令を出力する（Ｐ９）。求めた最適変速比と現在の変速比が一致する場合は現在の変速比を維持する（Ｐ８）。

１…自動変速制御装置
２…駆動ユニット
３…モータ
４…自動変速機
４ａ…デファレンシャル
６…車体
７，８…車輪
９…バッテリー
１１…ＥＣＵ
１２…インバータ装置
１３…瞬間燃費・航続距離推定手段
１４…瞬間燃費・航続距離推定装置
２１…駆動ユニット効率演算手段
２１ａ…各効率演算装置
２１ｂ…駆動ユニット全体効率演算手段
２１ｃ…モータトルク指令値・モータ回転数演算装置
２１ｄ…暫定モータ回転数演算装置
２２…最適変速比・変速段判定手段
２３…変速指令出力手段
２４…インバータ効率演算手段
２５…モータ効率演算手段
２６…変速機効率演算手段
２７…モータトルク指令値演算手段
２８…モータ回転数演算手段
３５…回生モータトルク指令値演算手段
Ｅ…エンジン
ＥＶ，ＨＶ…電気自動車

Claims

モータと、このモータに駆動電力を印加するインバータと、前記モータの回転を変速して車輪に伝える自動変速機とでなる駆動ユニットを搭載し、走行駆動源として前記モータのみを備える形式、または前記モータとエンジンとを備えるハイブリッド形式の電気自動車において、前記自動変速機を制御する装置であって、
前記自動変速機の各変速比または各変速段における、前記駆動ユニットの全体の効率である駆動ユニット効率を演算する駆動ユニット効率演算手段と、この演算された駆動ユニット効率が最高となる変速比または変速段を判定する最適変速比・変速段判定手段と、この最高となると判定された変速比または変速段を自動変速機に設定する変速指令出力手段とを備え、
前記駆動ユニット効率演算手段は、インバータ効率、モータ効率、および変速機効率を演算し、これら３つの効率を用いて駆動ユニット効率を演算する、
ことを特徴とする電気自動車の自動変速制御装置。
請求項１において、前記自動変速機が複数段の変速段を有し、前記駆動ユニット効率演算手段は前記各変速段における駆動ユニット効率を演算し、前記最適変速比・変速段判定手段は駆動ユニット効率が最高となる変速段を判定し、前記変速指令出力手段は最高となると判定された変速段を自動変速機に設定する電気自動車の自動変速制御装置。
請求項１において、前記自動変速機は、ある一定範囲で連続的に任意の変速比を選択することが可能な形式であり、前記駆動ユニット効率演算手段は選択可能な複数の変速比における駆動ユニット効率を演算し、前記最適変速比・変速段判定手段は前記演算がなされた複数の駆動ユニット効率を比較して最高となる変速比を判定し、前記変速指令出力手段は最高となると判定された変速比を自動変速機に設定する電気自動車の自動変速制御装置。
請求項３において、前記駆動ユニット効率演算手段は、演算する変速比を一定間隔ごとにし、前記最適変速比・変速段判定手段は前記演算された一定間隔ごとの変速比における駆動ユニット効率から駆動ユニット効率が最高となる変速比を推定しその推定した変速比を最高となる変速比と判定する電気自動車の自動変速制御装置。
請求項４において、前記最適変速比・変速段判定手段は、前記一定間隔ごとの変速比における暫定最高効率点およびその前後複数点を求め、前記暫定最高効率点およびその前後複数点の情報から高次関数を用いて最良駆動ユニット効率を実現する変速比を推定する最適変速比推定方法を用いる電気自動車の自動変速制御装置。
請求項４において、前記最適変速比・変速段判定手段は、前記一定間隔ごとの変速比における暫定最高効率点およびその前後１点ずつを求め、前記３点の情報から２次関数を用いて最良駆動ユニット効率を実現する変速比を推定する最適変速比推定方法を用いる電気自動車の自動変速制御装置。
請求項４において、前記最適変速比・変速段判定手段は、前記一定間隔ごとの変速比における暫定最高効率点およびその前後１点ずつを求め、前後１点の効率を比較して暫定最高効率点の効率に近い効率を有する点を判定し、最良駆動ユニット効率を実現する変速比は暫定最高効率点の変速比と前記判定済み変速比の間にあると推定し、この推定した暫定最高効率点の変速比と前記判定済み変速比の範囲をさらに一定間隔ごと分割して、最良駆動ユニット効率を繰り返し演算する最適変速比推定方法を用いる電気自動車の自動変速制御装置。
請求項１ないし請求項７のいずれか１項において、前記駆動ユニット効率演算手段は、回生時には回生モータトルク指令値を固定値とし、変速比または変速段に応じて変化させるパラメータはモータ回転数のみとする電気自動車の自動変速制御装置。
請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の電気自動車の自動変速制御装置と、この自動変速制御装置で演算された最高駆動ユニット効率を用いて瞬間燃費および航続距離を推定する瞬間燃費・航続距離推定手段とを備えた電気自動車の瞬間燃費・航続距離推定装置。
請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の電気自動車の自動変速制御装置、または請求項９記載の電気自動車の瞬間燃費・航続距離推定装置を搭載した電気自動車。