JP6111652B2 - 電動車両の変速制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、駆動系にモータと有段変速機を備え、変速中における変速機入力回転数の変化をモータにより制御する電動車両の変速制御装置に関する。

従来、アップ変速のトルク相にてモータトルクを増加させ、イナーシャ相（イナーシャフェーズ）にてモータにより変速機入力回転数を低下させる自動変速機付電気自動車のモータ制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平５−３１９１４４号公報

しかしながら、上記従来の自動変速機付電気自動車のモータ制御装置にあっては、踏み込みダウンシフトを行う際、ダウン変速による変速機入力回転数の上昇を、モータトルクを用いたモータ回転数の上昇により行う制御については記載されていない。したがって、ダウン変速の開始時点で既にモータトルクが高いときには、ダウン変速の開始から終了までの間にてモータ回転数を上昇させようとしても、モータが出力し得る最大モータ出力トルクによるトルク制限を受けてしまう、という問題があった。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、ダウン変速の開始時にモータトルクが高いとき、モータ回転数の上昇によるトルク制限を受けないようにしながら、モータトルクの短時間増減によるＧ変動を抑制する電動車両の変速制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の電動車両は、駆動系にモータジェネレータと有段変速機とを備える。
この電動車両において、前記有段変速機によるダウン変速の開始から終了までの間、モータ回転数を上昇させてもトルク制限を受けないモータトルク値を上限トルクとし、ダウン変速が開始されるとダウン変速の開始からイナーシャフェーズ開始まで前記モータジェネレータのモータトルクを前記上限トルクに維持し、前記モータジェネレータをトルク制御から回転数制御に切り替え、ダウン変速のイナーシャフェーズ中にイナーシャフェーズ終了時のモータ回転数で回転する際に出力可能な最大モータ出力トルクと前記上限トルクとの差による前記モータトルクを用いて変速機入力回転数を上昇させる変速制御手段を設ける。
前記変速制御手段は、ダウン変速開始判断がなされる可能性がある運転状況において、前記モータトルクが、ダウン変速開始判断がなされたと仮定した場合におけるダウン変速中の前記上限トルクを超えた場合、前記モータジェネレータのアクセル操作に対するトルク応答性を低下させるモータトルク応答性制御部を有する。

よって、実際の変速開始判断前であって、ダウン変速開始判断がなされる可能性がある運転状況において、変速開始判断がなされたと仮定した場合にモータトルクが上限トルクを超えた場合、モータのアクセル操作に対するトルク応答性を予め低下させておく制御が行われる。その後、アクセル踏み込み操作による変速開始判断に基づいて実際にダウン変速を開始すると、アクセル踏み込み操作により高くなったモータトルクを上限トルクまで低下させる指令が出力される。
すなわち、ダウン変速の開始時にモータトルクを上限トルクまで低下させることで、ダウン変速のイナーシャフェーズ中にモータトルクを用いて変速機入力回転数を上昇させてもトルク制限を受けない。そして、実際に変速開始判断される前のタイミングにてモータトルク応答性を予め低下しているため、変速判断前後域における実モータトルクの上昇応答や下降応答が遅れ、トルク増減変化が滑らかで増減幅も小さく抑えられたモータトルク特性となる。
この結果、ダウン変速の開始時にモータトルクが高いとき、モータ回転数の上昇によるトルク制限を受けないようにしながら、モータトルクの短時間増減によるＧ変動を抑制することができる。

実施例１の変速制御装置が適用された電気自動車（電動車両の一例）の駆動系構成と制御系構成を示す全体システム構成図である。 実施例１の変速制御系の詳細構成を示す制御ブロック図である。 実施例１の変速コントローラにて実行される変速制御において用いられる自動変速機のアップ変速線とダウン変速線の一例を示す変速マップ図である。 実施例１の変速コントローラにて実行されるモータトルク応答性制御処理の流れを示すフローチャートである。 モータトルク応答性制御処理の上限トルクの算出において用いられるモータ回転数に対するモータトルクの関係を示す最大モータ出力トルク特性図である。 モータトルク応答性制御処理において上限トルクまでモータトルクを下げる必要のある領域を示すダウン変速線図である。 モータトルク応答性制御処理においてアクセル開度の変化率に対するモータトルクの応答性悪化率α１の関係を示すα１マップ図である。 モータトルク応答性制御処理において上限トルクとドライバーの要求駆動力の差に対するモータトルクの応答性悪化率α２の関係を示すα２マップ図である。 比較例の変速制御装置を搭載した電気自動車にてハイギア段からローギア段への踏み込みダウン変速が行われる際のT/M出力トルク・モータ回転数・アクセル開度・モータトルクの各特性を示すタイムチャートである。 実施例１の変速制御装置を搭載した電気自動車にてハイギア段からローギア段への踏み込みダウン変速が行われる際のT/M出力トルク・モータ回転数・アクセル開度・モータトルクの各特性を示すタイムチャートである。 本発明の変速制御装置が適用可能なハイブリッド車（電動車両の他例）の駆動系構成の一例を示す図である。

以下、本発明の電動車両の変速制御装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
実施例１における電気自動車（電動車両の一例）に搭載された変速制御装置の構成を、「全体システム構成」、「変速制御系の詳細構成」、「モータトルク応答性制御処理構成」に分けて説明する。

［全体システム構成］
図１は、実施例１の変速制御装置が適用された電気自動車の駆動系構成と制御系構成を示す。以下、図１に基づき、全体システム構成を説明する。

前記電気自動車の駆動系構成としては、図１に示すように、モータジェネレータMG（モータ）と、自動変速機３（有段変速機）と、駆動輪１４と、を備えている。

前記モータジェネレータMGは、力行時に駆動モータとして用いられ、回生時にジェネレータとして用いられ、そのモータ軸が自動変速機３の変速機入力軸６に接続される。

前記自動変速機３は、変速比の異なる２つのギア対のいずれかで動力を伝達する常時噛み合い式有段変速機であり、減速比の小さなハイギア段（高速段）と減速比の大きなローギア段（低速段）を有する２段変速としている。この自動変速機３は、低速段を実現するロー側変速機構８及び高速段を実現するハイ側変速機構９により構成される。ここで、変速機入力軸６及び変速機出力軸７は、それぞれ平行に配置される。

前記ロー側変速機構８は、ロー側伝動経路を選択するためのもので、変速機出力軸７上に配置している。このロー側変速機構８は、低速段ギア対（ギア８ａ，ギア８ｂ）が、変速機入出力軸６，７間を駆動結合するように、変速機出力軸７に対するギア８ａの噛み合い係合/開放を行う係合クラッチ８ｃ（噛合いクラッチ）により構成する。ここで、低速段ギア対は、変速機出力軸７上に回転自在に支持したギア８ａと、該ギア８ａと噛み合い、変速機入力軸６と共に回転するギア８ｂと、から構成される。

前記ハイ側変速機構９は、ハイ側伝動経路を選択するためのもので、変速機入力軸６上に配置している。このハイ側変速機構９は、高速段ギア対（ギア９ａ，ギア９ｂ）が、変速機入出力軸６，７間を駆動結合するように、変速機入力軸６に対するギア９ａの摩擦締結/開放を行う摩擦クラッチ９ｃにより構成する。ここで、高速段ギア対は、変速機入力軸６上に回転自在に支持したギア９ａと、ギア９ａに噛み合い、変速機出力軸７と共に回転するギア９ｂと、から構成される。

前記変速機出力軸７は、ギア１１を固定し、このギア１１と、これに噛合するギア１２とからなるファイナルドライブギア組を介して、ディファレンシャルギア装置１３を変速機出力軸７に駆動結合する。これにより、変速機出力軸７に達したモータジェネレータMGのモータ動力がファイナルドライブギア組１１，１２及びディファレンシャルギア装置１３を経て左右の駆動輪１４（なお、図１では一方の駆動輪のみを示した）に伝達されるようにする。

前記電気自動車の制御系構成としては、図１に示すように、変速コントローラ２１、車速センサ２２、アクセル開度センサ２３、ブレーキストロークセンサ２４、前後Ｇセンサ２５、スライダ位置センサ２６、スリーブ位置センサ２７等を備えている。これに加え、モータコントローラ２８と、ブレーキコントローラ２９と、統合コントローラ３０と、ＣＡＮ通信線３１と、を備えている。

前記変速コントローラ２１は、係合クラッチ８ｃが噛み合い係合で摩擦クラッチ９ｃが開放のローギア段が選択されている状態でハイギア段へアップ変速する際、係合クラッチ８ｃの開放と摩擦クラッチ９ｃの摩擦締結による架け替え制御を遂行する。また、係合クラッチ８ｃが開放で摩擦クラッチ９ｃが摩擦締結のハイギア段が選択されている状態でローギア段へダウン変速する際、係合クラッチ８ｃの噛み合い係合と摩擦クラッチ９ｃの開放による架け替え制御を遂行する。すなわち、アップ変速では、噛合いクラッチである係合クラッチ８ｃが開放要素になり、ダウン変速では、噛合いクラッチである係合クラッチ８ｃが締結要素になる。

［変速制御系の詳細構成］
図２は、実施例１の変速制御系の詳細構成を示し、図３は、変速制御において用いられる変速マップの一例を示す。以下、図２及び図３に基づき、変速制御系の詳細構成を説明する。

前記電気自動車の制御系のうち変速制御系の構成としては、図２に示すように、係合クラッチ８ｃと、摩擦クラッチ９ｃと、モータジェネレータMGと、変速コントローラ２１と、モータコントローラ２８と、を備えている。つまり、係合クラッチ８ｃと摩擦クラッチ９ｃは、変速コントローラ２１からの指令によりアップ変速/ダウン変速の変速制御を行う構成としている。モータジェネレータMGは、変速コントローラ２１（もしくは、変速コントローラ２１から変速情報を入力する統合コントローラ３０）からのモータコントローラ２８に対する指令によりモータトルク応答性の制御を行う構成としている。

前記係合クラッチ８ｃは、シンクロ式の噛み合い係合によるクラッチであり、ギア８ａに設けたクラッチギア８ｄと、変速機出力軸７に結合したクラッチハブ８ｅと、カップリングスリーブ８ｆと、を有する（図１を参照）。そして、電動アクチュエータ４１によりカップリングスリーブ８ｆをストローク駆動させることで、噛み合い係合/開放する。
この係合クラッチ８ｃの噛み合い係合と開放は、カップリングスリーブ８ｆの位置によって決まり、変速コントローラ２１は、スリーブ位置センサ２７の値を読み込み、スリーブ位置が噛み合い係合位置又は開放位置になるように電動アクチュエータ４１に電流を与える位置サーボコントローラ５１（例えば、PID制御による位置サーボ系）を備えている。
そして、カップリングスリーブ８ｆがクラッチギア８ｄ及びクラッチハブ８ｅの外周クラッチ歯の双方に噛合した図１に示す噛み合い位置にあるとき、ギア８ａを変速機出力軸７に駆動連結する。一方、カップリングスリーブ８ｆが、図１に示す位置から軸線方向へ変位することでクラッチギア８ｄ及びクラッチハブ８ｅの外周クラッチ歯の一方と非噛み合い位置にあるとき、ギア８ａを変速機出力軸７から切り離す。

前記摩擦クラッチ９ｃは、クラッチギア９ａと共に回転するドリブンプレート９ｄと、変速機入力軸６と共に回転するドライブプレート９ｅと、を有する（図１を参照）。そして、電動アクチュエータ４２により両プレート９ｄ，９ｅに押付け力を与えるスライダ９ｆを駆動することで摩擦締結/開放する。
この摩擦クラッチ９ｃの伝達トルク容量は、スライダ９ｆの位置によって決まり、また、スライダ９ｆはネジ機構となっており、電動アクチュエータ４２の入力が０（ゼロ）のとき、位置を保持する機構となっている。変速コントローラ２１は、スライダ位置センサ２６の値を読み込み、所望の伝達トルク容量が得られるスライダ位置になるように電動アクチュエータ４２に電流を与える位置サーボコントローラ５２（例えば、PID制御による位置サーボ系）を備えている。
そして、摩擦クラッチ９ｃは、変速機入力軸６と一体に回転し、クラッチ摩擦締結のときギア９ａを変速機入力軸６に駆動連結し、クラッチ開放のとき、ギア９ａと変速機入力軸６の駆動連結を切り離す。

前記モータジェネレータMGは、統合コントローラ３０から出力される指令を入力するモータコントローラ２８によって力行制御又は回生制御される。つまり、モータコントローラ２８がモータトルク指令を入力すると、モータジェネレータMGが力行制御される。また、モータコントローラ２８が回生トルク指令を入力すると、モータジェネレータMGが回生制御される。これに加え、アクセル開度に対するモータトルクの応答性（時定数）の変更制御が行われる（図４）。

前記変速コントローラ２１は、車速センサ２２やアクセル開度センサ２３やブレーキストロークセンサ２４や前後Ｇセンサ２５等からの情報を入力し、図３に示す変速マップを用い、自動変速機３の変速制御（アップ変速、ダウン変速）を行う。

自動変速機３の変速制御では、ローギア段の選択状態のとき、実用可能領域内の運転点がアップ変速線(Low→High)を横切ってハイ側変速段領域に入ると、目標変速段をハイギア段に切り替えるアップ変速開始判断を出力する。そして、アップ変速開始判断があると、アップ変速を開始し、噛み合い係合状態の係合クラッチ８ｃを開放しながら、開放状態の摩擦クラッチ９ｃを摩擦締結するという架け替え変速を行ってアップ変速を終了する。

一方、自動変速機３の変速制御では、ハイギア段の選択状態のとき、例えば、アクセル踏み込み操作により要求モータトルクが高くなり、実用可能領域内の運転点がダウン変速線(High→Low)を横切ってロー側変速段領域に入ると、目標変速段をローギア段に切り替えるダウン変速開始判断を出力する。このダウン変速開始判断があるとダウン変速を開始し、摩擦クラッチ９ｃをスリップ可能な締結状態とし、続いて係合クラッチ８ｃの差回転をモータジェネレータMGによる回転数制御により同期させる。この回転同期が完了すると、係合クラッチ８ｃを噛み合い締結した後、摩擦クラッチ９ｃを開放するという架け替え変速を行ってダウン変速を終了する。

このダウン変速の開始から終了までの間、モータ回転数を上昇させてもトルク制限を受けないモータトルク値を上限トルクとし、ダウン変速が開始されるとモータジェネレータMGのモータトルクを上限トルクに規定する。そして、モータジェネレータMGをトルク制御から回転数制御に切り替え、ダウン変速のイナーシャフェーズ中にモータトルクを用いて変速機入力回転数を上昇させることで、係合クラッチ８ｃの入出力の差回転を無くす回転同期制御を行い、カップリングスリーブ８ｆのスライド移動による係合締結動作を確保する。

［モータトルク応答性制御処理構成］
図４は、実施例１の変速コントローラ２１にて実行されるモータトルク応答性制御処理の流れを示す。以下、図４に基づき、モータトルク応答性制御処理構成をあらわす各ステップについて説明する（モータトルク応答性制御部）。この処理は、所定の制御周期により繰り返される。

ステップＳ１では、選択されている変速段がハイギア段であるか否かを判断する。YES（ハイギア段選択）の場合はステップＳ２へ進み、NO（ローギア段選択）の場合はエンドへ進む。
ここで、実施例１の自動変速機３は、ローギア段とハイギア段の２つの変速段を有することで、ハイギア段が選択されていると、次の変速として可能性があるのはローギア段へのダウン変速のみである。このため、ハイギア段の選択判断を、ダウン変速開始判断がなされる可能性がある運転状況の検出に用いている。

ステップＳ２では、ステップＳ１でのハイギア段選択であるとの判断に続き、現在の車速V0等に基づき、上限トルクTlimitを算出し、ステップＳ２へ進む。
ここで、「上限トルクTlimit」とは、自動変速機３によるダウン変速の開始から終了までの間、ダウン変速後の変速機入力回転数までモータ回転数を上昇させてもトルク制限を受けないモータ出力トルクの上限値をいう。この上限トルクTlimitは、ダウン変速がなされたと仮定した場合、イナーシャフェーズ終了時のモータ回転数で回転する際に出力可能な最大モータ出力トルクTmo2と、イナーシャフェーズ開始から終了までに増加させる必要のあるモータ出力トルクTipと、の差により算出される。

具体的には、現在のモータ回転数Nmo1、自動変速機３のローギア比とハイギア比の段間比Gr1/Gr2、現在の車両加速度Gv、変速開始からイナーシャフェーズ終了までの目標時間Timeipとすると、イナーシャフェーズ終了時のモータ回転数Nmo2は、
Nmo2＝Nmo1×Gr1/Gr2＋Gv×Timeip×V0
の式により算出される。
そして、図５で示されるようなマップ特性を用い、モータジェネレータMGをモータ回転数Nmo2で回転する際に出力可能な最大モータ出力トルクTmo2が算出される。このとき、マップ特性は、アクセル開度及びモータジェネレータMG、インバータ、バッテリの状態を考慮して与えられる。
そして、最大回転変化速度dNo/dt(max)、モータイナーシャImとすると、イナーシャフェーズを進行させるためにイナーシャフェーズ開始時より増加させる必要のあるモータ出力トルクTipが、
Tip＝dNo/dt(max)×Im
の式により算出される。
よって、上限トルクTlimitは、アクセル開度に応じたモータトルクをTmoとすると、
Tlimit＝min(Tmo，Tmo2−Tip)
という最小値選択により算出される。
このようにして求まる上限トルクTlimitは、仮に現在ダウン変速を実施した場合におけるモータ出力トルクの上限となる。また、イナーシャフェーズ中のモータ出力トルクの上限は、（Tlimit＋Tip）となる。

ステップＳ３では、ステップＳ２での上限トルクTlimitの算出に続き、アクセル開度センサ２３により検出されるアクセル開度APOに基づき、現在のドライバーの要求駆動力（要求モータトルク）を算出し、ステップＳ４へ進む。

ステップＳ４では、ステップＳ３での現在のドライバーの要求駆動力の算出に続き、ステップＳ３で算出された現在のドライバーの要求駆動力（要求モータトルク）が、ステップＳ２で算出された上限トルク（Tlimit）を超えているか否かを判断する。YES（上限トルク＜要求モータトルク）の場合はステップＳ５へ進み、NO（上限トルク≧要求モータトルク）の場合はエンドへ進む。
ここで、上限トルク＜要求モータトルクでありステップＳ５以降へ進むと、アクセル開度に対するモータトルクの応答性（時定数）が、初期時定数τによる応答より遅くなる方向に変更される。つまり、図６において、ハイギア段が選択されているときの運転点が、車速Vaより大きく、かつ、上限トルクTlimitより大きな領域Ａ内に入ったとき、ダウン変速開始判断後に上限トルクTlimitまでモータトルクを下げる必要がある。
また、上限トルク≧要求モータトルクでありエンドへ進むと、アクセル開度に対するモータトルクの応答性（時定数）は、初期時定数τのままで変更されない。

ステップＳ５では、ステップＳ４での上限トルク＜要求モータトルクであるとの判断に続き、アクセル開度の変化率と、ドライバーの要求駆動力（要求モータトルク）と上限トルクTlimitの差を算出し、双方に基づき、それぞれ応答性悪化率α１，α２を算出し、ステップＳ６へ進む。
ここで、モータトルクの応答性悪化率α１は、図７に示すように、アクセル踏み込み操作によるアクセル開度の変化率がＢ以下の領域においてα１＝１（通常走行時の応答性と同等）とする。そして、アクセル開度の変化率がＢを超えてＣまでの領域では、アクセル開度の変化率が早いほどα１を低下させて応答を遅くし、アクセル開度の変化率がＣを超える早い領域では、α１を一定値に保って遅い応答を維持する。
また、モータトルクの応答性悪化率α２は、図８に示すように、要求モータトルクと上限トルクTlimitの乖離幅であるトルク差がゼロのときは、α２＝１（通常走行時の応答性と同等）とする。そして、トルク差が大きくなると、初期領域でのα２が低下する傾きを大きくし、その後、緩やかな低下勾配にてα２を徐々に低下させる曲線特性により、応答を遅くする。

ステップＳ６では、ステップＳ５での応答性悪化率α１，α２の算出に続き、アクセル開度に対するモータトルクの応答性（時定数）を算出し、エンドへ進む。
ここで、変更後のアクセル開度に対するモータトルクの時定数τは、応答性悪化率α１，α２を用いた下記の式、
τ（変更後）＝τ（変更前）×α１×α２
により算出される。
なお、ステップＳ６にて時定数τ（変更後）が算出されると、モータコントローラ２８への指令により、アクセル開度に対するモータトルクの応答性が、算出された時定数τを用いた応答性に変更される。

次に、作用を説明する。
まず、比較例の電気自動車の変速制御装置における「ダウン変速制御作用」を説明し、実施例１の電気自動車の変速制御装置における「モータトルク応答性制御作用」を説明する。

［ダウン変速制御作用］
電気自動車の変速制御装置において、踏み込みダウンシフトを行う際、変速開始からイナーシャフェーズ終了までの間、モータ回転数の上昇によるトルク制限を受けないよう、モータトルクの上限トルクを規定する制御を実施するものを比較例とする。

図９に示すタイムチャートは、比較例において、アクセル踏み込みダウン変速が開始される場合の動作を示す。すなわち、図６において、上限トルクTlimitよりも低トルク・低開度の運転点Ｄから、アクセル踏み込み操作に伴い上限トルクTlimitに到達する運転点Ｅを経由して領域Ａに入る。そして、領域Ａを通過し、ダウン変速線を運転点Ｆにて横切って運転点Ｇまで進むことでダウン変速開始判断がなされる。ここで、「領域Ａ」は、ダウン変速開始判断後に上限トルクTlimitまでモータトルクを下げる必要のある領域である。

図９のタイムチャートにおいて、時刻t1はアクセル踏み込み開始時刻、時刻t2は上限トルク位置到達時刻、時刻t3は変速開始判断時刻、時刻t4はイナーシャフェーズ開始時刻、時刻t5はイナーシャフェーズ終了＆係合クラッチ８ｃの係合締結開始時刻、時刻t6は係合クラッチ８ｃの係合締結完了＆摩擦クラッチ９ｃの開放開始時刻、時刻t7はダウン変速完了時刻である。

時刻t1にてアクセル踏み込みが開始され、時刻t2にて上限トルク位置に到達し、時刻t3にて変速開始判断がなされると、ダウン変速が開始され、ダウン変速線を横切ったときのモータトルクが上限トルクTlimitまで低下される。そして、イナーシャフェーズ開始時刻t4からイナーシャフェーズ終了時刻t5まで、モータ回転数を上昇させる際、上限トルクTlimitまで低下させたことで、トルク制限を受けることのないスムーズなモータ回転数の上昇によりイナーシャフェーズを終了する。これにより、イナーシャフェーズ終了時刻t5で係合クラッチ８ｃの入出力回転が同期し、時刻t5以降は、係合クラッチ８ｃの係合締結と摩擦クラッチ９ｃの開放により、短時間にて架け替え変速が完了する。

このように、イナーシャフェーズ前後において、モータ出力トルクに上限を設けることで、ダウン変速開始からイナーシャフェーズ終了まで意図しないモータ出力トルクの低下を防止できる。加えて、トルク制限を受けないモータ回転数の上昇により、応答良くダウン変速が進行することで、ドライバーの加速要求に対して踏み込み直後から最大限に車両を加速することができる。

しかし、図９のタイムチャートに示すように、変速開始判断時刻t3でのモータトルクが規定している上限トルクTlimitより大きい場合、ダウン変速が開始されると、上限トルクTlimitまでモータトルクを減少する必要がある。このため、アクセル踏み込みが開始時刻t1から上限トルクTlimitまでモータトルクを減少させる時刻域でモータトルクが急上昇と急下降により鋭く変化し、図９の矢印Ｈによる枠内特性に示すように、T/M出力トルク（駆動力、変速Ｇ）が短時間で増減し、Ｇ変動によるショック発生により、ドライバーに違和感を与える。

［モータトルク応答性制御作用］
上記のように、踏み込みダウン変速時、モータ出力トルクに上限を設けることで、ドライバーの加速要求に対する応答性が高まるものの、ダウン変速の開始時においてＧ変動が発生するという課題が残る。以下、ドライバーの踏み込み加速要求に対する応答性を確保しながらも、Ｇ変動発生の課題を解決するモータトルク応答性制御作用を、図４及び図１０に基づき説明する。

選択されている変速段がハイギア段であるが、そのときの要求モータトルクが上限トルクTlimit以下であるときには、図４のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ４→エンドへと進む。すなわち、ステップＳ４のトルク条件が成立しない場合は、アクセル開度に対するモータトルクの応答性（時定数）が、トルク応答性の高い初期時定数τのままで変更されない。

一方、選択されている変速段がハイギア段であるが、そのときの要求モータトルクが上限トルクTlimitを超えているときには、図４のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ４→ステップＳ５→ステップＳ６→エンドへと進む。ステップＳ５では、アクセル開度の変化率に対する応答性悪化率α１と、要求モータトルクと上限トルクTlimitの差に対する応答性悪化率α２が算出される。次のステップＳ６では、変更後のアクセル開度に対するモータトルクの時定数τが、応答性悪化率α１，α２を用いた式、
τ（変更後）＝τ（変更前）×α１×α２
により算出される。

したがって、ステップＳ４のトルク条件が成立する場合は、アクセル開度に対するモータトルクの応答性（時定数）として、応答を遅くする方向に変更される。すなわち、アクセル開度の変化率（アクセル踏み込み速度）が早いほど応答が遅くされ、要求モータトルクと上限トルクTlimitの差が大きいほど応答が遅くされる。

図１０に示すタイムチャートは、比較例と同様に、アクセル踏み込みダウン変速が開始される場合の動作を示す。なお、図１０のタイムチャートにおいて、時刻t1〜時刻t7の各時刻は、図９に示す時刻t1〜時刻t7の各時刻と同様である。

時刻t1にてアクセル踏み込みが開始され、時刻t2にて上限トルク位置に到達し、時刻t3にて変速開始判断がなされる。この上限トルク位置到達時刻t2から変速開始判断時刻t3直前までの間においては、ステップＳ４のトルク条件が成立し、アクセル開度に対するモータトルクの応答性（時定数）が応答を遅くする方向に変更される。このとき、アクセル開度の変化率（アクセル踏み込み速度）が早く、モータトルクの立ち上がり勾配が急であるほど応答が遅くされ、かつ、時刻t2から時刻t3に近づくことで、モータトルクと上限トルクTlimitの差が大きくなるほど応答が遅くされる。

そして、変速開始判断時刻t3からダウン変速が開始されると、そのときのモータトルクが上限トルクTlimitまで低下される。すなわち、実際に変速開始判断される前であって、運転点が領域Ａに存在している間のタイミング（時刻t2〜時刻t3）にてモータトルクの応答性（時定数）を予め低下している。このため、変速判断時刻t3の前後域におけるモータトルクの上昇応答やモータトルクの下降応答が遅れ、トルク増減変化が滑らかで増減幅も小さく抑えられたモータトルク特性となる。これに伴い、図１０の矢印Ｉによる枠内特性に示すように、T/M出力トルク（駆動力、変速Ｇ）の増減が小さく抑えられ、ドライバーに違和感を与えるＧ変動によるショックが抑制される。

なお、アクセル開度に対するモータトルクの応答性（時定数）が応答を遅くする方向に変更されても、ダウン変速線を横切らないことがあり、必ずダウン変速が開始されるとは限らない。また、実施例１でのイナーシャフェーズ開始時刻t4からダウン変速完了時刻t7までの動作は、比較例の場合と同様であり、ダウン変速開始からイナーシャフェーズ終了まで意図しないモータ出力トルクの低下を防止できる。これに加えて、トルク制限を受けないモータ回転数の上昇により、応答良くダウン変速が進行することで、ドライバーの加速要求に対して踏み込み直後から最大限に車両を加速することができる。

上記のように、実施例１では、ダウン変速開始判断がなされる可能性がある運転状況において、モータトルクが、ダウン変速開始判断がなされたと仮定した場合におけるダウン変速中の上限トルクTlimitを超えた場合、モータジェネレータMGのアクセル操作に対するトルク応答性を低下させる。そして、ダウン変速が開始されるとモータジェネレータMGのモータトルクを上限トルクTlimitに規定し、ダウン変速のイナーシャフェーズ中にモータトルクを用いて変速機入力回転数を上昇させる構成を採用した。
したがって、踏み込みダウン変速時のように、ダウン変速の開始時にモータトルクが高いとき、モータ回転数の上昇によるトルク制限を受けないようにしながら、モータトルクの短時間増減によるＧ変動が抑制される。

実施例１では、有段変速機を、ローギア段とハイギア段の２速変速段を持ち、ハイギア段からローギア段へのダウン変速時に係合クラッチ８ｃを締結要素とする自動変速機３とする構成を採用した。
すなわち、ダウン変速時、係合クラッチ８ｃが締結要素とされることで、カップリングスリーブ８ｆを移動させての係合締結を確保するには、係合クラッチ８ｃの入出力回転を同期させる必要がある。これに対し、モータジェネレータMGのモータトルクを上限トルクに規定することで、モータジェネレータMGによる回転同期制御が応答良く確実に行われ、係合クラッチ８ｃの係合締結遅れが解消される。
したがって、加速要求のあるアクセル踏み込みダウン変速時、モータジェネレータMGを用いた回転同期制御による応答の良いダウン変速の進行により、加速応答性が確保される。加えて、モータトルク応答性制御の開始条件であるダウン変速開始判断がなされる可能性がある運転状況を、ハイギア段の選択時であるという簡単な判断により行える。

実施例１では、ダウン変速がなされたと仮定した場合、イナーシャフェーズ終了時のモータ回転数で回転する際に出力可能な最大モータ出力トルクTmo2と、イナーシャフェーズ開始から終了までに増加させる必要のあるモータ出力トルクTipと、の差により、ダウン変速中の上限トルクTlimitを算出する構成を採用した。
すなわち、上限トルクTlimitが、モータ回転数を上昇させてもトルク制限を受けない必要最小限の値にて算出される。
したがって、上限トルクTlimitを必要最小限の値にて算出することで、ダウン変速開始時における上限トルクTlimitまでのモータトルク低下幅が小さく抑えられる。

実施例１では、モータトルクがダウン変速中の上限トルクTlimitを超えた場合、アクセル開度APOの変化率が高いほど、モータジェネレータMGのアクセル操作に対するトルク応答性をより低下させる構成を採用した。
すなわち、アクセル踏み込み速度（＝アクセル開度の変化率）が速い場合は、ダウン変速線を横切る可能性が高い。つまり、ドライバーの要求駆動力が大きいため、ダウン変速中の上限トルクTlimitを超え、ダウン変速が開始されると上限トルクTlimitまでモータトルクを減少させる可能性が高い。
したがって、アクセル踏み込み速度にあらわれるドライバーの要求駆動力が大きく、ダウン変速が開始される可能性が高いほどトルク応答性をより低下させることで、実際にダウン変速が開始されたときのドライバーの要求駆動力の大きさにかかわらず、変動Ｇの急変が抑制される。

実施例１では、モータトルクがダウン変速中の上限トルクTlimitを超えた場合、要求モータトルクと上限トルクTlimitのトルク差が大きいほど、モータジェネレータMGのアクセル操作に対するトルク応答性をより低下させる構成を採用した。
すなわち、要求モータトルクと上限トルクTlimitのトルク差が大きいほど、比例的に変動Ｇの発生も大きくなる。
したがって、トルク差が大きいほどトルク応答性をより低下させることで、実際にダウン変速が開始されたときのトルク差の大きさにかかわらず、変動Ｇの急変が抑制される。

次に、効果を説明する。
実施例１の電気自動車の変速制御装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。

(1) 駆動系にモータ（モータジェネレータMG）と有段変速機（自動変速機３）とを備えた電動車両（電気自動車）において、
前記有段変速機（自動変速機３）によるダウン変速の開始から終了までの間、モータ回転数を上昇させてもトルク制限を受けないモータトルク値を上限トルクTlimitとし、ダウン変速が開始されると前記モータ（モータジェネレータMG）のモータトルクを前記上限トルクTlimitに規定し、ダウン変速のイナーシャフェーズ中に前記モータトルクを用いて変速機入力回転数を上昇させる変速制御手段（変速コントローラ２１）を設け、
前記変速制御手段（変速コントローラ２１）は、ダウン変速開始判断がなされる可能性がある運転状況において、前記モータトルクが、ダウン変速開始判断がなされたと仮定した場合におけるダウン変速中の前記上限トルクTlimitを超えた場合、前記モータ（モータジェネレータMG）のアクセル操作に対するトルク応答性を低下させるモータトルク応答性制御部（図４）を有する。
このため、ダウン変速の開始時にモータトルクが高いとき、モータ回転数の上昇によるトルク制限を受けないようにしながら、モータトルクの短時間増減によるＧ変動を抑制することができる。

(2) 前記有段変速機は、ローギア段とハイギア段の２速変速段を持ち、ハイギア段からローギア段へのダウン変速時に係合クラッチ８ｃを締結要素とする自動変速機３である（図１）。
このため、(1)の効果に加え、加速要求のあるアクセル踏み込みダウン変速時、モータ（モータジェネレータMG）を用いた回転同期制御により応答良くダウン変速が進行することで、加速応答性を確保することができる。加えて、モータトルク応答性制御の開始条件であるダウン変速開始判断がなされる可能性がある運転状況を、ハイギア段の選択時であるという簡単な判断により行ことができる。

(3) 前記モータトルク応答性制御部（図４のステップＳ２）は、ダウン変速がなされたと仮定した場合、イナーシャフェーズ終了時のモータ回転数で回転する際に出力可能な最大モータ出力トルクTmo2と、イナーシャフェーズ開始から終了までに増加させる必要のあるモータ出力トルクTipと、の差により、ダウン変速中の上限トルクTlimitを算出する。
このため、(1)又は(2)の効果に加え、上限トルクTlimitを必要最小限の値にて算出することで、ダウン変速開始時における上限トルクTlimitまでのモータトルク低下幅を小さく抑えることができる。

(4) 前記モータトルク応答性制御部（図４のステップＳ５）は、前記モータトルクがダウン変速中の上限トルクを超えた場合、アクセル踏み込み操作によるアクセル開度の変化率を算出し、前記アクセル開度の変化率が高いほど、前記モータ（モータジェネレータMG）のアクセル操作に対するトルク応答性をより低下させる（図７）。
このため、(1)〜(3)の効果に加え、アクセル踏み込み速度にあらわれるドライバーの要求駆動力が大きく、ダウン変速が開始される可能性が高いほどトルク応答性をより低下させることで、実際にダウン変速が開始されたときのドライバーの要求駆動力の大きさにかかわらず、変動Ｇの急変を抑制することができる。

(5) 前記モータトルク応答性制御部（図４のステップＳ５）は、前記モータトルクがダウン変速中の上限トルクを超えた場合、前記モータトルクと前記上限トルクの乖離幅であるトルク差を算出し、前記トルク差が大きいほど、前記モータ（モータジェネレータMG）のアクセル操作に対するトルク応答性をより低下させる（図８）。
このため、(1)〜(4)の効果に加え、トルク差が大きいほどトルク応答性をより低下させることで、実際にダウン変速が開始されたときのトルク差の大きさにかかわらず、変動Ｇの急変を抑制することができる。

以上、本発明の電動車両の変速制御装置を実施例１に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施例１に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

実施例では、モータトルク応答性制御部として、上限トルクとの比較を要求モータトルクとする例を示した。しかし、モータトルク応答性制御部としては、上限トルクとの比較を実際のモータトルクとするようにしても良い。

実施例１では、有段変速機として、係合クラッチ８ｃと摩擦クラッチ９ｃを有し、ハイギア段とローギア段の２速変速段による自動変速機３の例を示した。しかし、有段変速機としては、複数の変速段を有する変速機であれば、３速変速段以上の変速機であっても良いし、係合クラッチを持たず摩擦クラッチや摩擦ブレーキを変速要素とする変速機であっても良い。ここで、３速変速段以上の変速機の場合、例えば、２速段が選択されているとき、３速段へのアップ変速と１速段へのダウン変速がある。このため、例えば、変速マップ上での運転点がダウン変速線に向かって近づいていることを検出すると、ダウン変速開始判断がなされる可能性がある運転状況であると判断し、モータトルク応答性制御を開始するようにしても良い。

実施例１では、本発明の変速制御装置を、駆動源にモータジェネレータを備えた電気自動車に適用する例を示した。しかし、本発明の変速制御装置は、駆動源にエンジンとモータジェネレータを備えたハイブリッド車両に適用することもできる。例えば、駆動源にエンジンと２つのモータジェネレータを備えたハイブリッド車両としては、図１１に示すように、実施例１の駆動系に、エンジン１、発電用モータジェネレータMG1、動力分配装置２を加えたものとしても良い。この場合、エンジン１と発電用モータジェネレータMG1がトルクゼロの状態であり、駆動用モータジェネレータMG2が力行中に、自動変速機３が踏み込みダウン変速を実施する場合に、本発明の変速制御を適用できる。

MG モータジェネレータ（モータ）
３ 自動変速機（有段変速機）
６ 変速機入力軸
７ 変速機出力軸
８ ロー側変速機構
８ａ，８ｂ 低速段ギア対
８ｃ 係合クラッチ
９ ハイ側変速機構
９ａ，９ｂ 高速段ギア対
９ｃ 摩擦クラッチ
１１，１２ ファイナルドライブギア組
１３ ディファレンシャルギア装置
１４ 駆動車輪
２１ 変速コントローラ（変速制御手段）
２２ 車速センサ
２３ アクセル開度センサ
２４ ブレーキストロークセンサ
２５ 前後Ｇセンサ
２６ スライダ位置センサ
２７ スリーブ位置センサ
２８ モータコントローラ
２９ ブレーキコントローラ
３０ 統合コントローラ

Claims (5)

1. 駆動系にモータジェネレータと有段変速機とを備えた電動車両において、
   前記有段変速機によるダウン変速の開始から終了までの間、モータ回転数を上昇させてもトルク制限を受けないモータトルク値を上限トルクとし、ダウン変速が開始されるとダウン変速の開始からイナーシャフェーズ開始まで前記モータジェネレータのモータトルクを前記上限トルクに維持し、前記モータジェネレータをトルク制御から回転数制御に切り替え、ダウン変速のイナーシャフェーズ中にイナーシャフェーズ終了時のモータ回転数で回転する際に出力可能な最大モータ出力トルクと前記上限トルクとの差による前記モータトルクを用いて変速機入力回転数を上昇させる変速制御手段を設け、
   前記変速制御手段は、ダウン変速開始判断がなされる可能性がある運転状況において、前記モータトルクが、ダウン変速開始判断がなされたと仮定した場合におけるダウン変速中の前記上限トルクを超えた場合、前記モータジェネレータのアクセル操作に対するトルク応答性を低下させるモータトルク応答性制御部を有する
   ことを特徴とする電動車両の変速制御装置。
2. 請求項１に記載された電動車両の変速制御装置において、
   前記有段変速機は、ローギア段とハイギア段の２速変速段を持ち、ハイギア段からローギア段へのダウン変速時に係合クラッチを締結要素とする自動変速機である
   ことを特徴とする電動車両の変速制御装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載された電動車両の変速制御装置において、
   前記モータトルク応答性制御部は、ダウン変速がなされたと仮定した場合、前記最大モータ出力トルクと、イナーシャフェーズ開始から終了までに増加させる必要のあるモータ出力トルクと、の差により、ダウン変速中の上限トルクを算出する
   ことを特徴とする電動車両の変速制御装置。
4. 請求項１から請求項３までの何れか一項に記載された電動車両の変速制御装置において、
   前記モータトルク応答性制御部は、前記モータトルクがダウン変速中の上限トルクを超えた場合、アクセル踏み込み操作によるアクセル開度の変化率を算出し、前記アクセル開度の変化率が高いほど、前記モータジェネレータのアクセル操作に対するトルク応答性をより低下させる
   ことを特徴とする電動車両の変速制御装置。
5. 請求項１から請求項４までの何れか一項に記載された電動車両の変速制御装置において、
   前記モータトルク応答性制御部は、前記モータトルクがダウン変速中の上限トルクを超えた場合、前記モータトルクと前記上限トルクの乖離幅であるトルク差を算出し、前記トルク差が大きいほど、前記モータジェネレータのアクセル操作に対するトルク応答性をより低下させる
   ことを特徴とする電動車両の変速制御装置。