JP3674378B2 - 電気自動車の変速制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は電気自動車の変速制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
電気自動車には走行用モータを有する電気自動車(EV)と、走行用モータと発電用又は発電・走行兼用のエンジンとを有するシリーズ式又はパラレル式のハイブリッド電気自動車とがあり、これらの電気自動車に複数段の変速ギヤを有する変速機を備えた技術は、特開平8−168110号公報等で知られている。この公報にはアクセルペダルを踏み込みながらでも円滑に変速段切換を行える電気自動車の変速制御方法が開示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
これらの電気自動車の変速機として、複数段の変速ギヤを有する機械式変速機にシフトフォーク駆動用の油圧アクチュエータを備えた上で、シンクロメッシュ機構やクラッチを備える代わりに、走行用モータ自身の回転を制御してモータ回転数を車速に同期させることによりスムーズな変速を可能にすることも考えられる。
【0004】
このような機械式変速機を使用した変速制御の流れを簡単に説明すると、例えば変速機が高速(H)と低速(L)の2つの変速段を有する場合、ドライバーが変速操作装置を操作して、この変速操作装置よりH又はLへの切り換え指令信号が出力されると、アクセルペダルの踏み込み量にかかわらず、走行用モータ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における現在接続中の変速段のシフトフォーク駆動用油圧をOFFにすることにより、当該変速段のギヤを抜いて変速機をニュートラル状態にする。
【0005】
その後、実車速と目標変速段(H又はL)とから求めた目標モータ回転数を目標値として走行用モータの出力(トルク)を制御する。次に、実際のモータ回転数と目標モータ回転数とが同期したら、シフトフォーク駆動用油圧アクチュエータにより、変速機の変速段を目標変速段に接続させる。
【0006】
しかしながら、同期条件が成立してシフトフォーク駆動用油圧のON指令が出力されてから実際に目標変速段のギヤが接続されるまでの作動遅れ時間の車速変化は考慮されていないため、急勾配の登坂路や降坂路を走行しているときには、この作動遅れ時間の実車速変化により、目標変速段のギアが接続される時点での実車速と実モータ回転数との間に差が生じて、ギヤ鳴りが生じたり、ギヤ接続ができないおそれがある。
【0007】
従って本発明は上記従来技術に鑑み、急勾配の登坂路や降坂路を走行しているときにも確実に変速を行うことができる電気自動車の変速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本発明の電気自動車の変速制御装置は、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段を変速指令手段の出力に基づきニュートラル状態を経由して目標変速段に切り換える電気自動車の変速制御装置において、
車両の車速を検出する車速検出手段と、
上記車速検出手段の出力と上記目標変速段のギヤ比とに基づき上記ニュートラル状態における目標モータ回転数の変化量を演算する変化量演算手段と、
シフトフォーク駆動用油圧のON指令が出力されてから実際に上記目標変速段のギヤが接続されるまでの間である上記変速段の変速段切換時間と上記変化量演算手段の出力とに基づき補正値を演算する補正値演算手段と、
上記車速検出手段の出力と上記目標変速段のギヤ比とに基づき変速後の目標モータ回転数を演算する目標モータ回転数演算手段と、
上記補正値により上記目標モータ回転数を補正する目標モータ回転数補正手段と、
上記補正された補正目標モータ回転数を目標値としてモータ出力を制御するモータ制御手段と、
実際のモータ回転数と上記補正目標モータ回転数とが同期したときに上記変速機の変速段の切り換えを行うシフトフォーク駆動用油圧アクチュエータに同シフトフォーク駆動用油圧アクチュエータにおける上記目標変速段の上記シフトフォーク駆動用油圧のON指令を出力して、上記変速機の変速段を上記目標変速段に切り換える変速制御手段とを有することを特徴とする。
【0009】
従って、この変速制御装置によれば、急勾配の登坂路や降坂路を走行しているために変速段の変速切換時に実車速が変化しても、実際のモータ回転数が目標変速段のギヤが噛み合う瞬間の実車速に対応した回転数となるため、目標変速段のギヤがスムーズに接続される。
【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】
図1は本発明の実施の形態にかかる変速制御装置を備えたハイブリッド電気自動車の構成図、図2は上記変速制御装置の全体的な処理を示すフローチャート、図3は上記変速制御装置の同期制御の内容を示すフローチャートである。
【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(H)と低速(L)の2つの変速段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の駆動によって発電機5が発電する。この発電機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】
そして、変速機3の変速段をLからH又はHからLに切り換える際には、制御装置であるECU8によって以下のような変速制御が行われるようになっている。
【0015】
図1に示すように、ECU8には実車速V、実モータ回転数N、切り換え指令信号S及びアクセルペダル踏み込み量Aなどが入力される。実車速Vは変速機3の出力側に設けられた車速検出手段である車速検出器15によって検出され、実モータ回転数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、切り換え指令信号Sは変速指令手段である変速操作スイッチ11から出力されるLからH又はHからLへの切り換え指令信号である。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、このアクセルペダル12に設けたアクセル開度検出器13によって検出される。
【0016】
図2に示すように、ECU8では、ドライバーが変速操作スイッチ11を操作して、この変速操作スイッチ11よりLからH又はHからLへの切り換え指令信号Sが出力されると、これに基づいてS10〜S40の処理を行う。
【0017】
まず、S10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における現在接続中の変速段のシフトフォーク駆動用油圧をOFFにすることにより、当該変速段のギヤを抜いて変速機3をニュートラル状態にする。
【0018】
その後、S20では同期制御を行う。ここでは、同期条件が成立してシフトフォーク駆動用油圧のON指令が出力されてから実際に目標変速段のギヤが接続さるまでの間の車速変化を考慮して目標モータ回転数の補正を行い、この補正目標モータ回転数に基づいて同期制御を行うが、その詳細は後述する。
【0019】
実際のモータ回転数Nと補正目標モータ回転数とが同期したら、S30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における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。なお、同期条件が成立してシフトフォーク駆動用油圧のON指令が出力されてから実際に目標変速段のギヤが接続されるまでには約0.2秒の遅れがある。
【0020】
変速完了後、S40ではトルク立ち上げ制御を行う。即ち、アクセルペダル12の踏み込み量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。
【0021】
以上が変速制御の全体的な流れであるが、ここで、S20の同期制御について図3に基づき詳細に説明する。
【0022】
同図に示すように、まず、S21ではニュートラル状態(惰行状態)における実車速の変化量を演算して目標モータ回転数の変化量を演算する(変化量演算手段)。即ち、車速検出器15により検出される実車速V(km/h)に基づいて実車速の変化量(km/h/s)を演算し、更に、(1)式のように実車速の変化量(km/h/s)から目標変速段のギヤ比を考慮して目標モータ回転数の変化量を演算する。なお、(1)式から得られる目標モータ回転数の変化量の単位は(km/h/s)であるため、更に、これを単位換算して目標モータ回転数の変化量(rpm/s)を求める。このとき、急勾配の登坂路又は降坂路を走行中であれば、惰行する車両の速度は大きく減速又は加速することになるため、実車速の変化量は大きくなり、目標モータ回転数の変化量も大きくなる。
【0023】
目標モータ回転数の変化量=実車速の変化量×目標変速段のギヤ比 (1)
【0024】
続いて、S22では目標モータ回転数の補正値を演算する(補正値演算手段)。即ち、同期条件が成立してシフトフォーク駆動用油圧のON指令が出力されてから実際に目標変速段のギヤが接続されるまでの間(0.2秒間)の実車速の変化を考慮するために、(2)式のように目標モータ回転数の変化量と変速段切換時間0.2秒とから補正値(rpm)を演算する。
【0025】
補正値=目標モータ回転数の変化量×0.2 (2)
【0026】
補正値演算後、S23では変速後の目標モータ回転数を演算する(目標モータ回転数演算手段)。即ち、(3)式のように車速検出器15により検出される実車速V(km/h)から目標変速段のギヤ比を考慮して目標モータ回転数を演算する。なお、(3)式から得られる目標モータ回転数の単位は(km/h)であるため、更に、これを単位換算して目標モータ回転数(rpm)を求める。
【0027】
目標モータ回転数=実車速×目標変速段のギヤ比 (3)
【0028】
そして、S24ではS23で演算した目標モータ回転数を補正する(目標モータ回転数補正手段)。即ち、(4)式のように、S23で演算された目標モータ回転数(rpm)に補正値(rpm)を加えて補正目標モータ回転数(rpm)を求める。その結果、この補正目標モータ回転数は目標モータ回転数に対して、実車速が減少しているときには補正値分だけ減少し、実車速が増加しているときには補正値分だけ増加する。
【0029】
補正目標モータ回転数=目標モータ回転数+補正値 (4)
【0030】
続いて、S25では実モータ回転数制御を行う(モータ制御手段)。即ち、補正目標モータ回転数を目標値としてインバータ7から走行用モータ1に供給する駆動電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、実際の目標モータ回転数Nを補正目標モータ回転数に同期させる(S25)。この同期制御中には、S26で同期条件が成立したか否か(実モータ回転数と補正目標モータ回転数とが等しくなったか否か)を判定し、同期条件が不成立であればS23にもどる。S23では、再び、このときの実車速Vに基づいて新たな目標モータ回転数を演算し、S24では、この新たな目標モータ回転数を補正し、S25では、この新たな補正目標モータ回転数を目標値として同期制御を行う。
【0031】
つまり、S24において目標モータ回転数を演算してから同期条件が成立するまでの間にも、急勾配の登坂路又は降坂路を走行している場合には実車速が変化するため、この車速変化を監視して目標モータ回転数に反映することにより、同期条件成立時には、このときの実車速Vに応じた目標モータ回転数に実モータ回転数Nが同期するようにしている。
【0032】
なお、ニュートラル状態の間(例えば1.5秒間)に実車速の変化量が変化することは実質的にはほとんどないと考えられるため、図3のフローチャートではニュートラルになった直後の実車速Vから実車速の変化量を求めるだけになっているが、ニュートラル中の実車速の変化量の変化も考慮する必要があれば、S26で同期条件が不成立のときにS21の実車速の変化量(目標モータ回転数の変化量)演算に戻るようにすればよい。
【0033】
同期条件成立後は、図2に示すようにS30のギヤ接続制御を行う(変速制御手段)。このとき、実モータ回転数Nは目標変速段のギヤが噛み合う瞬間の実車速Vに対応した補正目標モータ回転数に同期しているため、当該ギヤはスムーズに接続される。
【0034】
<作用・効果>
以上のように、本実施の形態の変速制御装置によれば、車速検出器15の出力(実車速V)と目標変速段のギヤ比とに基づきニュートラル状態における目標モータ回転数の変化量を演算し、変速段の変速段切換時間(ここでは0.2秒)と上記目標モータ回転数の変化量とに基づき補正値を演算し、車速検出器15の出力と目標変速段のギヤ比とに基づき変速後の目標モータ回転数を演算する。そして、この目標モータ回転数を上記補正値により補正し、この補正された補正目標モータ回転数を目標値としてモータ出力を制御することにより実際のモータ回転数Nを上記目標モータ回転数に同期させ、上記実際のモータ回転数と上記補正目標モータ回転数とが同期したときに変速機の変速段を目標変速段に切り換える。
【0035】
このため、急勾配の登坂路や降坂路を走行しているために変速段の変速切換時に実車速が変化しても、実際のモータ回転数Nを目標変速段のギヤが噛み合う瞬間の実車速Vに対応した回転数とすることができるため、ギヤ鳴りを起こすことなく当該ギヤをスムーズに接続することができて、確実に変速を行うことができる。
【0036】
なお、上記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、これに限らず、本発明は純粋な電気自動車(EV)にも適用することができる。
【0037】
【発明の効果】
以上、発明の実施の形態と共に具体的に説明したように、本発明の電気自動車の変速制御装置によれば、車速検出器手段の出力と目標変速段のギヤ比とに基づきニュートラル状態における目標モータ回転数の変化量を演算し、シフトフォーク駆動用油圧のON指令が出力されてから実際に上記目標変速段のギヤが接続されるまでの間である変速段の変速段切換時間と上記目標モータ回転数の変化量とに基づき補正値を演算し、車速検手段の出力と目標変速段のギヤ比とに基づき変速後の目標モータ回転数を演算する。そして、この目標モータ回転数を上記補正値により補正し、この補正された補正目標モータ回転数を目標値としてモータ出力を制御することにより実際のモータ回転数を上記目標モータ回転数に同期させ、上記実際のモータ回転数と上記補正目標モータ回転数とが同期したときに上記変速機の変速段の切り換えを行うシフトフォーク駆動用油圧アクチュエータに同シフトフォーク駆動用油圧アクチュエータにおける上記目標変速段の上記シフトフォーク駆動用油圧のON指令を出力して、変速機の変速段を目標変速段に切り換える。
【0038】
このため、急勾配の登坂路や降坂路を走行しているために変速段の変速切換時に実車速が変化しても、実際のモータ回転数を目標変速段のギヤが噛み合う瞬間の実車速に対応した回転数とすることができるため、ギヤ鳴りを起こすことなく当該ギヤをスムーズに接続することができて、確実に変速を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態にかかる変速制御装置を備えたハイブリッド電気自動車の構成図である。
【図2】上記変速制御装置の全体的な処理を示すフローチャートである。
【図3】上記変速制御装置の同期制御の内容を示すフローチャートである。
【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
8 ECU
10 シフトフォーク駆動用油圧アクチュエータ
11 変速操作スイッチ
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
A アクセルペダル踏み込み量
N 実モータ回転数
S 切り換え指令信号S
V 実車速
Claims (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段を変速指令手段の出力に基づきニュートラル状態を経由して目標変速段に切り換える電気自動車の変速制御装置において、
車両の車速を検出する車速検出手段と、
上記車速検出手段の出力と上記目標変速段のギヤ比とに基づき上記ニュートラル状態における目標モータ回転数の変化量を演算する変化量演算手段と、
シフトフォーク駆動用油圧のON指令が出力されてから実際に上記目標変速段のギヤが接続されるまでの間である上記変速段の変速段切換時間と上記変化量演算手段の出力とに基づき補正値を演算する補正値演算手段と、
上記車速検出手段の出力と上記目標変速段のギヤ比とに基づき変速後の目標モータ回転数を演算する目標モータ回転数演算手段と、
上記補正値により上記目標モータ回転数を補正する目標モータ回転数補正手段と、
上記補正された補正目標モータ回転数を目標値としてモータ出力を制御するモータ制御手段と、
実際のモータ回転数と上記補正目標モータ回転数とが同期したときに上記変速機の変速段の切り換えを行うシフトフォーク駆動用油圧アクチュエータに同シフトフォーク駆動用油圧アクチュエータにおける上記目標変速段の上記シフトフォーク駆動用油圧のON指令を出力して、上記変速機の変速段を上記目標変速段に切り換える変速制御手段とを有することを特徴とする電気自動車の変速制御装置。
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP08323099A JP3674378B2 (ja) | 1999-03-26 | 1999-03-26 | 電気自動車の変速制御装置 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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