JP7586115B2

JP7586115B2 - 電動車両

Info

Publication number: JP7586115B2
Application number: JP2022032041A
Authority: JP
Inventors: 俊明玉地; 真人中野; 雅之加藤; 高章坂井
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2022-03-02
Filing date: 2022-03-02
Publication date: 2024-11-19
Anticipated expiration: 2042-03-02
Also published as: CN116691370A; CN116691370B; KR102769988B1; KR20230129908A; US20230278435A1; US12194862B2; EP4239226A1; JP2023128013A

Description

本明細書に開示の技術は、電動車両とその製造方法に関する。

特許文献１に開示の電動車両は、モータと、クラッチと、変速機を有している。変速機の入力軸がクラッチを介してモータに接続されている。変速機の出力軸は駆動輪に動力を伝達する。変速機は、入力軸から出力軸に動力を伝達するギア段を変更する。また、電動車両は、シフトチェンジ時のモータの回転数を制御する制御回路を有している。制御回路は、シフトチェンジ中に、モータの回転数を制御することによって変速ショックを抑制する。

国際公開ＷＯ２０１３／０６１３５９号

特許文献１の技術では、シフトチェンジにおけるモータの適切な回転数が目標回転数として定められており、制御回路はシフトチェンジ中にモータの回転数を目標回転数に制御することによって変速ショックを抑制する。このため、適切な回転数が未知の場合には、特許文献１の技術を利用することができない。例えば、さまざまなガソリン車両（例えば、中古のガソリン車両）のエンジンをモータに交換することによって、電動車両を製造する場合がある。この場合、元のガソリン車両の構造によって変速ショックを抑制できる適切な回転数が異なり、制御回路に目標回転数を設定することが困難である。本明細書では、適切な回転数が未知の場合に変速ショックを抑制する技術を提案する。

本明細書が開示する電動車両は、モータと、クラッチと、変速機と、回転数センサと、制御回路を有する。前記変速機は、入力軸と出力軸を有する。前記入力軸が前記クラッチを介して前記モータに接続されている。前記出力軸が駆動輪に動力を伝達する。前記変速機は、前記入力軸から前記出力軸に動力を伝達するギア段を変更する。前記回転数センサは、前記モータの回転数を検出する。前記制御回路は、前記モータを制御する。前記電動車両は、前記クラッチをオフした後に前記ギア段を変更し、前記ギア段を変更した後に前記クラッチをオンするシフトチェンジを実行可能である。前記制御回路が、前記シフトチェンジが実行されるときに前記回転数センサによって前記モータの回転数変化を検出する学習処理と、前記学習処理の後に前記シフトチェンジが実行されるときに前記学習処理で検出された前記回転数変化に基づいて前記モータの回転数を制御する制御処理、を実行する。

この電動車両では、制御回路が、シフトチェンジが実行されるときに回転数センサによってモータの回転数変化を検出する学習処理を実行する。シフトチェンジにおけるモータの回転数変化を検出することで、変速ショックを抑制できるモータの回転数を算出することが可能となる。制御回路は、学習処理の後にシフトチェンジが実行されるときに、学習処理で検出された回転数変化に基づいてモータの回転数を制御する。したがって、制御回路は、モータの回転数を適切に制御して変速ショックを抑制することができる。

電動車両の駆動系を示すブロック図。電動車両の製造に使用されるガソリン車両の駆動系を示すブロック図。ＥＣＵ５２が記憶している変速特性と捻じれ特性を示す表。シフトチェンジ時にＥＣＵが実行する処理の前半を示すフローチャート。シフトチェンジ時にＥＣＵが実行する処理の後半を示すフローチャート。未学習の場合のダウンシフトにおけるモータの回転数を示すグラフ。未学習の場合のアップシフトにおけるモータの回転数を示すグラフ。学習済の場合のダウンシフトにおけるモータの回転数を示すグラフ。学習済の場合のアップシフトにおけるモータの回転数を示すグラフ。制振制御における振動の予測値とトルク指令値を示すグラフ。ブリッピング時のモータの回転数を示すグラフ。

本明細書が開示する一例の電動車両では、前記学習処理では、前記制御回路が、前記クラッチをオフする第１タイミングにおける前記モータの回転数である第１回転数と、前記クラッチをオンした後に生じる前記モータの回転数の振動後のタイミングである第２タイミングにおける前記モータの回転数である第２回転数を検出してもよい。また、前記制御処理では、前記制御回路が、前記第１回転数と前記第２回転数に基づいて、前記第１タイミングから前記クラッチをオンする第３タイミングまでの期間に前記モータの回転数を変化させてもよい。

この構成によれば、クラッチをオンするタイミングにおいて、モータの回転数と変速機の入力軸の回転数の差を小さくすることができる。したがって、好適に変速ショックを抑制できる。

本明細書が開示する一例の電動車両では、前記制御回路が、前記制御処理における前記シフトチェンジがアップシフトであるときに、前記第１タイミングから前記第３タイミングまでの期間内に前記モータの回転数を低下させてもよい。また、前記制御回路が、前記制御処理における前記シフトチェンジがダウンシフトであるときに、前記第１タイミングから前記第３タイミングまでの期間内に前記モータの回転数を上昇させてもよい。

この構成によれば、好適に変速ショックを抑制できる。

本明細書が開示する一例の電動車両では、前記制御回路が、前記制御処理における前記シフトチェンジがダウンシフトであるときに、前記クラッチをオフした後の前記モータに対する要求トルクが基準値以上の場合には、前記クラッチをオフした後の前記モータに対する要求トルクが基準値未満の場合よりも、前記モータの回転数を速く上昇させてもよい。

この構成によれば、要求トルクが基準値以上の場合に、短時間でモータの回転数を適正値まで上昇させることができ、短時間で変速ショックが少ないダウンシフトを行うことができる。

本明細書が開示する一例の電動車両では、前記制御回路が、前記制御処理では、前記第３タイミングから前記第２タイミングまで前記モータの目標回転数を一定値に維持する回転数制御を実施し、前記第３タイミング後に前記回転数センサによって検出される前記モータの回転数が基準値以上の勾配で変化したときは前記回転数制御を中止してもよい。

この構成によれば、回転数制御中にモータの回転数が変速機の入力軸の回転数に対して適合していない場合に、回転数制御を中止することができる。

本明細書が開示する一例の電動車両では、前記学習処理では、前記制御回路が、前記クラッチをオンした後に生じる前記モータの回転数の振動波形を検出してもよい。前記制御処理では、前記制御回路が、前記学習処理で検出された前記振動波形に基づいて、前記クラッチをオンした後に生じる前記モータの回転数の振動を抑制するように前記モータを制御してもよい。

この構成によれば、クラッチをオンした後に、モータの回転数の振動を抑制することができる。

本明細書が開示する一例の電動車両では、前記制御回路が、前記回転数変化を、前記シフトチェンジで変更される前記ギア段の組み合わせごとに記憶領域に記憶してもよい。前記制御処理では、前記制御回路が、前記シフトチェンジで変更される前記ギア段の前記組み合わせを推定し、推定された前記組み合わせに対応する前記回転数変化を前記記憶領域から読み出し、読み出した前記回転数変化に基づいて前記モータの回転数を制御してもよい。

この構成によれば、シフトチェンジ時のギア段の組み合わせに応じて適切にモータの回転数を制御できる。

本明細書が開示する一例の電動車両では、前記制御回路が、前記電動車両の始動時の前記ギア段を第１速と推定し、前記シフトチェンジがアップシフトであるときに前記ギア段が１段上がったと推定し、前記シフトチェンジがダウンシフトであるときに前記ギア段が１段下がったと推定してもよい。

この構成によれば、ギア段を検出するセンサを用いることなく、ギア段を推定することができる。

本明細書が開示する一例の電動車両では、前記制御回路が、前記クラッチをオフする前の前記モータの回転数の変化勾配に基づいて、前記シフトチェンジがアップシフトであるかダウンシフトであるかを判定してもよい。

この構成によれば、ギア段を検出するセンサを用いることなく、シフトチェンジがアップシフトであるかダウンシフトであるか検出することができる。

本明細書が開示する一例の電動車両では、前記制御回路が、前記クラッチをオフする前の前記モータの回転数の変化勾配と前記クラッチをオフした後の前記モータに対する要求トルクに基づいて、前記シフトチェンジがアップシフトであるかダウンシフトであるかを判定してもよい。

本明細書が開示する一例の電動車両では、前記制御回路が、前記回転数センサによって検出される前記モータの回転数の変化量と前記モータの駆動トルクの比に基づいて、前記クラッチがオンしているかオフしているかを判定してもよい。

この構成によれば、クラッチの状態を検出するセンサを用いることなく、クラッチがオンしているかオフしているかを検出できる。

本明細書は、上記の電動車両の製造方法を提案する。この製造方法は、前記クラッチを介して前記変速機の前記入力軸に接続されているエンジンを備える車両を準備する工程と、前記車両の前記エンジンを前記モータに交換する工程、を有する。

この製造方法で製造された電動車両では、変速ショックが生じ難い回転数が、元の車両の駆動系の特性によって異なる。この製造方法によって製造された車両に上記の学習処理と制御処理を実行する制御回路を搭載することで、変速ショックを抑制できる。

図１は、実施形態の電動車両の駆動系を示している。図１の電動車両は、モータ１０によって駆動輪４０を駆動させて走行する。図１の電動車両は、図２のガソリン車両を利用して製造された車両である。図２のガソリン車両は、エンジン１１０と、クラッチ２０と、変速機３０を有している。図２のガソリン車両では、エンジン１１０からクラッチ２０と変速機３０を介して駆動輪４０へ動力が伝達される。図１の電動車両は、図２のガソリン車両のエンジン１１０をモータ１０に交換することによって製造されたものである。したがって、図１の電動車両では、モータ１０からクラッチ２０と変速機３０を介して駆動輪４０へ動力が伝達される。

モータ１０は、出力軸１０ａを有している。変速機３０は、入力軸３０ａと出力軸３０ｂを有している。モータ１０の出力軸１０ａは、クラッチ２０を介して変速機３０の入力軸３０ａに接続されている。クラッチ２０がオンするとモータ１０の出力軸１０ａから変速機３０の入力軸３０ａに動力が伝わる状態となり、クラッチ２０がオフするとモータ１０の出力軸１０ａから変速機３０の入力軸３０ａに動力が伝わらない状態となる。クラッチ２０は、ドライバによって操作される。変速機３０は、複数のギア段を有している。入力軸３０ａからギア段を介して出力軸３０ｂへ動力が伝えられる。変速機３０は、入力軸３０ａから出力軸３０ｂへ動力を伝えるギア段を変更することで、入力軸３０ａの出力軸３０ｂに対する回転比率（すなわち、変速比）を変更する。ドライバがシフトレバーを操作することで、変速機３０のギア段が変更される。すなわち、変速機３０は、いわゆるマニュアルトランスミッションである。変速機３０の出力軸３０ｂは、図示しないピニオンギア、リングギア、ドライブシャフト等を介して駆動輪４０に接続されている。

図１の電動車両は、モータ１０を制御する制御回路５０と、モータ１０の回転数（単位：ｒｐｍ）を検出する回転数センサ６０を有している。制御回路５０は、ＥＣＵ（Electric Control Unit）５２とインバータ５４を有している。インバータ５４は、モータ１０に交流電力を供給する。すなわち、モータ１０は、交流電力によって動作する交流モータである。ＥＣＵ５２は、インバータ５４を制御することによって、インバータ５４からモータ１０に供給される交流電力の周波数と振幅を制御する。これによって、モータ１０の回転数と駆動トルクが制御される。回転数センサ６０は、モータ１０の出力軸１０ａの回転数を検出する。

電動車両の製造に利用されるガソリン車両の規格はさまざまであるので、元のガソリン車両が有しているセンサ（例えば、クラッチ２０の状態を検出するセンサ、変速機３０のギア段を検出するセンサ、変速機３０の出力軸３０ｂの回転数を検出するセンサなど）の検出値をＥＣＵ５２に入力することができない。したがって、ＥＣＵ５２は、回転数センサ６０で検出されるモータ１０の回転数に基づいて、駆動系の状態を検出する。また、電動車両の製造に利用されるガソリン車両の駆動系（すなわち、クラッチ２０、変速機３０等）のシフトチェンジ時の特性はさまざまである。したがって、図１の電動車両では、ＥＣＵ５２が駆動系のシフトチェンジ時の特性を学習し、学習結果に応じてシフトチェンジ時にモータ１０の回転数を制御する。以下に、シフトチェンジ時にＥＣＵ５２が実行する処理について説明する。

ＥＣＵ５２は、電動車両の起動時のギア段を、第１速と推定する。また、後に詳述するが、ＥＣＵ５２は、シフトチェンジ時にアップシフトであるかダウンシフトであるかを判定する。アップシフトと判定した場合には、ＥＣＵ５２は、ギア段が１段上がったと推定する。ダウンシフトと判定した場合には、ＥＣＵ５２は、ギア段が１段下がったと推定する。したがって、ＥＣＵ５２は、電動車両の走行中に常に現在のギア段を特定している。

ＥＣＵ５２は、記憶領域を有している。ＥＣＵ５２は、記憶領域に駆動系の変速特性と捻じれ特性を記憶している。変速特性は、シフトチェンジ時に変速機３０の入力軸３０ａの回転数がどの程度変化するかを表す指標である。例えば、ＥＣＵ５２は、図３に示すように、シフトチェンジ時に変更するギア段の組み合わせごとに変速特性を記憶している。変速特性の詳細については、後述する。捻じれ特性は、シフトチェンジ時に生じるモータ１０の回転数の振動を表す特性である。例えば、ＥＣＵ５２は、図３に示すように、シフトチェンジ時に変更するギア段の組み合わせごとに捻じれ特性を記憶している。捻じれ特性の詳細については、後述する。なお、記憶領域に記憶される変速特性と捻じれ特性は、ＥＣＵ５２が学習処理を実行することで取得される。したがって、ＥＣＵ５２が未学習の場合には、ＥＣＵ５２の記憶領域に変速特性と捻じれ特性として空の値（すなわち、ＮＵＬＬ値）が記憶されている。

図４、５は、シフトチェンジ時にＥＣＵ５２が実行する処理を示している。ステップＳ２では、ＥＣＵ５２は、クラッチ２０がオフしているか否かを判定する。ＥＣＵ５２は、電動車両の走行中にステップＳ２を繰り返し実行する。ステップＳ２では、ＥＣＵ５２は、モータ１０に対するトルク指令値と回転数センサ６０で検出されるモータ１０の回転数の変化量の比に基づいて、クラッチ２０がオフしているか否かを検出する。すなわち、クラッチ２０がオフしている状態では、モータ１０が駆動輪４０から切り離されているので、モータ１０の回転数が変化し易い。このため、トルク指令値が同一であっても、クラッチ２０がオフしている場合には、クラッチ２０がオンしている場合よりも、モータ１０の回転数の変化量がはるかに大きくなる。ステップＳ２では、ＥＣＵ５２は、モータ１０の回転数の変化量をトルク指令値で除算した値が基準値以上の場合にクラッチ２０がオフしたと判定する。

ドライバは、クラッチ２０をオフした後に、変速機３０のギア段を変更する。ギア段を変更すると、変速機３０の入力軸３０ａの回転数が変化する。すなわち、シフトダウンの場合には、変速機３０の入力軸３０ａの回転数が上昇する。シフトアップの場合には、変速機３０の入力軸３０ａの回転数が低下する。ドライバは、ギア段の変更後に、クラッチ２０をオンする。モータ１０の回転数（すなわち、モータ１０の出力軸１０ａの回転数）と変速機３０の入力軸３０ａの回転数の差が大きい状態でクラッチ２０をオンすると、大きい変速ショックが生じる。したがって、ＥＣＵ５２は、クラッチ２０がオフしてからクラッチ２０がオンするまでの期間に、モータ１０の回転数と変速機３０の入力軸３０ａの回転数の差を小さくする処理を行うことができる。また、ＥＣＵ５２は、クラッチ２０がオンした後に、振動を抑制する制振制御を行うことができる。ＥＣＵ５２が実行する処理は、ＥＣＵ５２が変速特性及び捻じれ特性を学習済であるか否かによって変化する。

まず、ＥＣＵ５２が変速特性及び捻じれ特性を未学習である場合について説明する。図６、７は、ＥＣＵ５２が変速特性及び捻じれ特性を未学習である場合におけるシフトチェンジ時のモータ１０の回転数の変化を示している。図６、７において、タイミングｔ１は、ステップＳ２でクラッチ２０がオフしたと判定されたタイミングである。

クラッチ２０がオフしたと判定すると、ＥＣＵ５２は、ステップＳ４を実行する。ステップＳ４では、ＥＣＵ５２は、クラッチ２０がオフしたタイミングｔ１におけるモータ１０の回転数（以下、回転数ｒ１という）を回転数センサ６０によって検出する。ＥＣＵ５２は、回転数ｒ１を記憶する。

次に、ＥＣＵ５２は、ステップＳ６～Ｓ１２で、シフトチェンジがアップシフトかダウンシフトかを判定する。

ステップＳ６では、ＥＣＵ５２は、電動車両が減速中か否かを判定する。ここでは、ＥＣＵ５２は、クラッチ２０がオフしたときのモータ１０の回転数の変化率ｄｒ／ｄｔに基づいて判定を行う。すなわち、ＥＣＵ５２は、変化率ｄｒ／ｄｔが負の値であるときは、電動車両が減速中であるので、ステップＳ６でＹＥＳと判定する。例えば、図６では、タイミングｔ１においてモータ１０の回転数が減少しているので、ステップＳ６でＹＥＳと判定される。また、ＥＣＵ５２は、変化率ｄｒ／ｄｔが正の値またはゼロであるときは、電動車両が加速中または等速であるので、ステップＳ６でＮＯと判定する。例えば、図７では、タイミングｔ１においてモータ１０の回転数が増加しているので、ステップＳ６でＮＯと判定される。

ステップＳ６でＹＥＳと判定した場合には、ＥＣＵ５２は、ステップＳ１２でシフトチェンジがダウンシフトであると判定する。

ステップＳ６でＮＯと判定した場合には、ＥＣＵ５２は、ステップＳ８でＥＣＵ５２に入力される要求トルクが基準値以上であるか否かを判定する。ＥＣＵ５２に入力される要求トルクは、ドライバによるアクセルペダルの踏み込み量によって変化する。通常のシフトチェンジでは、ドライバはアクセルペダルを踏み込まないので、要求トルクは低い値である。しかしながら、ブリッピングと呼ばれる技術では、ドライバはシフトチェンジと並行してアクセルペダルを踏み込む。この場合、シフトチェンジ中に要求トルクが基準値以上に高くなる。ステップＳ８では、ＥＣＵ５２は、要求トルクが基準値以上であるか否かを判定することで、ドライバがブリッピングを行っているか否かを判定する。ステップＳ８でＹＥＳと判定した場合（すなわち、ドライバがブリッピングを行っている場合）には、ＥＣＵ５２は、ステップＳ１２でシフトチェンジがダウンシフトであると判定する。また、ステップＳ８でＮＯと判定した場合（すなわち、ドライバがブリッピングを行っていない場合）には、ＥＣＵ５２は、ステップＳ１０でシフトチェンジがアップシフトであると判定する。

以上の通り、ＥＣＵ５２は、電動車両が減速中の場合には、ブリッピングが行われているか否かにかかわらずシフトチェンジがダウンシフトであると判定する。また、ＥＣＵ５２は、電動車両が加速中または等速の場合であってブリッピングが行われている場合には、シフトチェンジがダウンシフトであると判定する。また、ＥＣＵ５２は、電動車両が加速中または等速の場合であってブリッピングが行われていない場合には、シフトチェンジがアップシフトであると判定する。

ステップＳ１２でシフトチェンジがダウンシフトであると判定した場合には、ＥＣＵ５２は、ステップＳ１６でトルクアップ制御を開始する。すなわち、ＥＣＵ５２は、モータ１０に対するトルク指令値を上昇させ、モータ１０の回転数を上昇させる。例えば、図６では、クラッチ２０がオフしたタイミングｔ１以降に、ＥＣＵ５２がトルク指令値を上昇させるので、モータ１０の回転数が上昇している。また、ブリッピングが行われている場合には、ＥＣＵ５２はトルク指令値をより高い値まで上昇させ、モータ１０の回転数をより速く上昇させる。トルクアップ制御は、後述するステップＳ２２またはステップＳ２４まで継続される。

また、ステップＳ１０でシフトチェンジがアップシフトであると判定した場合には、ＥＣＵ５２は、ステップＳ１４でトルクダウン制御を開始する。すなわち、ＥＣＵ５２は、モータ１０に対するトルク指令値を低下させ、モータ１０の回転数を低下させる。例えば、図７では、クラッチ２０がオフしたタイミングｔ１以降に、ＥＣＵ５２がトルク指令値を低下させるので、モータ１０の回転数が低下している。トルクダウン制御は、ステップＳ２２またはステップＳ２４まで継続される。

ステップＳ１４またはステップＳ１６を実行すると、ＥＣＵ５２は、ステップＳ１８でシフトチェンジ後のギア段を特定する。上述したように、シフトチェンジ前において、ＥＣＵ５２はギア段を特定している。アップシフトの場合には、ＥＣＵ５２は、シフトチェンジ前のギア段に対して１つ上のギア段を、シフトチェンジ後のギア段として特定する。ダウンシフトの場合には、ＥＣＵ５２は、シフトチェンジ前のギア段に対して１つ下のギア段を、シフトチェンジ後のギア段として特定する。このように、ステップＳ１８では、実行中のシフトチェンジで変更されるギア段の組み合わせが特定される。以下では、シフトチェンジで変更されるギア段の組み合わせを、シフトチェンジの種類という場合がある。

次に、ＥＣＵ５２は、ステップＳ２０を実行する。ステップＳ２０では、ＥＣＵ５２は、ステップＳ１８で特定したシフトチェンジの種類に対応する変速特性が学習済であるか否かを判定する。すなわち、ＥＣＵ５２は、図３に例示する変速特性のデータセットにアクセスし、ステップＳ１８で特定したシフトチェンジの種類に対応する変速特性を学習済であるか否かを判定する。ＥＣＵ５２は、対象の変速特性を学習済の場合にはステップＳ２０でＹＥＳと判定し、対象の変速特性を未学習の場合にはステップＳ２０でＮＯと判定する。図６、７の例では、ＥＣＵ５２は変速特性を未学習であるので、ＥＣＵ５２はステップＳ２０でＮＯと判定する。この場合、ＥＣＵ５２はステップＳ２４を実行する。ステップＳ２４では、ＥＣＵ５２は、モータ１０の回転数をモニタし、モータ１０の回転数が予め決められた量だけ変化した段階でトルクアップ制御またはトルクダウン制御を終了する。例えば、図６では、モータ１０の回転数が予め決められた量Δｒｘだけ上昇したタイミングｔ２で、ＥＣＵ５２がトルクアップ制御を終了する。また、例えば、図７では、モータ１０の回転数が予め決められた量Δｒｘだけ低下したタイミングｔ２で、ＥＣＵ５２がトルクダウン制御を終了する。ＥＣＵ５２は、トルクアップ制御またはトルクダウン制御が終了した後は、モータ１０の回転数を一定に維持するようにモータ１０を制御する。

図６、７において、回転数ｒ２は、トルクアップ制御またはトルクダウン制御の実施後のモータ１０の回転数を示している。また、回転数ｒｈは、ギア段を変更した後の変速機３０の入力軸３０ａの実際の回転数を示している。上述したように、ＥＣＵ５２は、変速特性を未学習の場合には、モータ１０の回転数を予め決められた量Δｒｘだけ変化させる。このため、回転数ｒ２を回転数ｒｈに対して正確に合わせることができない。

ＥＣＵ５２は、シフトチェンジ中に、ステップＳ２と同様にして、モータ１０の回転数変化量とトルク指令値の比をモニタしている。ドライバがクラッチ２０をオンすると、モータ１０の回転数の変化量をトルク指令値で除算した値が基準値未満の値まで低下する。すると、ＥＣＵ５２は、ステップＳ２６でクラッチ２０がオンしたと判定する。例えば、図６、７では、タイミングｔ３でクラッチ２０がオンする。

クラッチ２０のオンを検出すると、ＥＣＵ５２は、ステップＳ２８を実行する。ステップＳ２８では、ＥＣＵ５２は、ステップＳ１８で特定したシフトチェンジの種類に対応する捻じれ特性を学習済みか否かを判定する。すなわち、ＥＣＵ５２は、図３に例示する捻じれ特性のデータセットにアクセスし、ステップＳ１８で特定したシフトチェンジの種類に対応する捻じれ特性を学習済であるか否かを判定する。ＥＣＵ５２は、対象の捻じれ特性を未学習の場合には、ステップＳ２８でＮＯと判定してステップＳ３０、Ｓ３２をスキップする。すなわち、ＥＣＵ５２は、対象の捻じれ特性を未学習の場合には、ステップＳ３２の制振制御を実行しない。

以上に説明したように、ＥＣＵ５２が変速特性を未学習の状態では、ギア段の変更後の変速機３０の入力軸３０ａの回転数ｒｈに対して、モータ１０の回転数ｒ２を正確に合わせることができない。また、ＥＣＵ５２が捻じれ特性を未学習の状態では、クラッチ２０がオンした後に制振制御が実行されない。したがって、クラッチ２０がオンした直後に、大きい変速ショックが生じる。例えば、図６、７では、クラッチ２０がオンしたタイミングｔ３の直後の期間Ｔ１において、モータ１０の回転数が大きく振動する。また、振動が生じている期間Ｔ１の前後で、モータ１０の回転数が大きく変化する。例えば、図６では、タイミングｔ３においてクラッチ２０がオンすると、モータ１０の出力軸１０ａが変速機３０の入力軸３０ａの回転に引きずられることによって、モータ１０の回転数が入力軸３０ａの回転数ｒｈと略一致する回転数ｒ３まで上昇する。また、図７では、タイミングｔ３においてクラッチ２０がオンすると、モータ１０の出力軸１０ａが変速機３０の入力軸３０ａの回転に引きずられることによって、モータ１０の回転数が入力軸３０ａの回転数ｒｈと略一致する回転数ｒ３まで低下する。このように、ＥＣＵ５２が変速特性と捻じれ特性を未学習の状態では、クラッチ２０がオンした後にモータ１０の回転数が大きく変動し、電動車量に大きい変速ショックが生じる。

ＥＣＵ５２は、クラッチ２０がオンした後に、モータ１０の回転数をモニタする。ＥＣＵ５２は、モータ１０の回転数の振動が収まったタイミングｔ４において、ステップＳ３４、Ｓ３６を実行する。

ステップＳ３４では、ＥＣＵ５２は、期間Ｔ１の間に発生したモータ１０の回転数の振動波形を、捻じれ特性として記憶する。ここでは、ＥＣＵ５２は、検出された振動波形を、ステップＳ１８で特定されたシフトチェンジの種類に対応する捻じれ特性として記憶する。

ステップＳ３６では、ＥＣＵ５２は、タイミングｔ４におけるモータ１０の回転数ｒ３を検出する。次に、ＥＣＵ５２は、ステップＳ３８において、回転数ｒ３を回転数ｒ１で除算することによって、シフトチェンジの前後におけるモータ１０の回転数の変化率ｒ３／ｒ１を算出する。シフトチェンジ前のモータ１０の回転数ｒ１は、シフトチェンジ前の変速機３０の入力軸３０ａの回転数と等しい。また、シフトチェンジ後のモータ１０の回転数ｒ３は、シフトチェンジ後の変速機３０の入力軸３０ａの回転数と等しい。したがって、変化率ｒ３／ｒ１は、シフトチェンジにおける変速機３０の入力軸３０ａの回転数の変化率に等しい。ＥＣＵ５２は、変化率ｒ３／ｒ１を変速特性として記憶する。ＥＣＵ５２は、ステップＳ３８で算出した変化率ｒ３／ｒ１を、ステップＳ１８で特定したシフトチェンジの種類に対応する変速特性として記憶する。

なお、シフトチェンジ前のギア段が変速比Ａを有している場合、シフトチェンジ開始時の変速機３０の出力軸３０ｂの回転数ｒｓは、ｒｓ＝ｒ１／Ａの関係を満たす。また、シフトチェンジの前後で出力軸３０ｂの回転数ｒｓはほとんど変化しない。また、シフトチェンジ後のギア段が変速比Ｂを有している場合、シフトチェンジ後の変速機３０の入力軸３０ａの回転数ｒｈは、ｒｈ＝Ｂ・ｒｓ＝（Ｂ／Ａ）・ｒ１（以下、数式１という）の関係を満たす。また、シフトチェンジ後のモータ１０の回転数ｒ３は、シフトチェンジ後の変速機３０の入力軸３０ａの回転数ｒｈと等しいので、ｒ３＝ｒｈ（以下、数式２という）の関係を満たす。上記数式１、２から、ｒ３／ｒ１＝Ｂ／Ａ（以下、数式３という）の関係が得られる。すなわち、変化率ｒ３／ｒ１は、シフトチェンジ前後におけるギア段の変速比Ａ、Ｂの比と略等しい。変化率ｒ３／ｒ１に対してシフトチェンジ前のモータ１０の回転数を乗算すると、シフトチェンジ後の変速機３０の入力軸３０ａの回転数ｒｈの予測値を算出できる。このように、変速特性は、シフトチェンジ後の入力軸３０ａの回転数ｒｈを予測することが可能な値である。

なお、本実施形態では、変速特性が変化率ｒ３／ｒ１であるが、変速特性として他の値を採用してもよい。例えば、変速特性が、シフトチェンジの種類と、シフトチェンジ開始時のモータ１０の回転数に基づいてシフトチェンジ後の入力軸３０ａの回転数ｒｈの予測値を算出可能な関数、データベース等であってもよい。また、シフトチェンジごとに変速特性を学習する場合には、変速特性は、シフトチェンジ開始時のモータ１０の回転数に基づいてシフトチェンジ後の入力軸３０ａの回転数ｒｈの予測値を算出可能な関数、データベース等であってもよい。

以上に説明したように、ＥＣＵ５２は、変速特性と捻じれ特性を未学習の場合には、変速特性と捻じれ特性を学習する。

次に、変速特性と捻じれ特性を学習済の場合のシフトチェンジについて説明する。図８、９は、変速特性と捻じれ特性を学習済の場合のシフトチェンジにおけるモータ１０の回転数の変化を例示している。

変速特性と捻じれ特性を学習済の場合でも、未学習の場合と同様にして、ＥＣＵ５２はステップＳ２～Ｓ１８を実行する。したがって、図８、９においては、図６、７と同様に、タイミングｔ１においてクラッチ２０のオフが検出され、タイミングｔ１におけるモータ１０の回転数（以下、回転数ｒ１１という）が検出され、タイミングｔ１以降にトルクダウン制御またはトルクアップ制御が行われる。

変速特性を学習済の場合、ＥＣＵ５２は、ステップＳ２０でＹＥＳと判定する。すると、ＥＣＵ５２は、ステップＳ２２を実行する。ステップＳ２２では、ＥＣＵ５２は、ステップＳ１８で特定したシフトチェンジの種類に対応する変速特性を記憶領域から読み出す。そして、読み出した変速特性と、ステップＳ４で検出したモータ１０の回転数ｒ１１から、シフトチェンジ後の変速機３０の入力軸３０ａの回転数の予測値ｒｔを算出する。例えば、変速特性が変化率ｒ３／ｒ１である場合には、ＥＣＵ５２は、ｒｔ＝（ｒ３／ｒ１）・ｒ１１の数式により予測値ｒｔを算出する。次に、ＥＣＵ５２は、予測値ｒｔをモータ１０の回転数の制御目標値に設定する。したがって、図８、９に示すように、ＥＣＵ５２は、モータ１０の回転数が制御目標値ｒｔと一致するまで、トルクアップ制御またはトルクダウン制御を実行する。タイミングｔ５でモータ１０の回転数が制御目標値ｒｔと一致した後は、ＥＣＵ５２は、モータ１０の回転数が制御目標値ｒｔと一致するように、モータ１０の回転数を制御する。したがって、タイミングｔ５の直後は、モータ１０の回転数が制御目標値ｒｔと略一致する。モータ１０の制御目標値ｒｔは、シフトチェンジが完了するタイミング（すなわち、図８、９のタイミングｔ７）まで維持される。

その後、ステップＳ２６で、ＥＣＵ５２がクラッチ２０のオンを検出する。図８、９では、タイミングｔ６でクラッチ２０がオンする。クラッチ２０がオンすると、その後に、モータ１０の回転数が振動する。上述したように、クラッチ２０がオンする前に、モータ１０の回転数が、シフトチェンジ後の変速機３０の入力軸３０ａの回転数ｒｈと略一致する制御目標値ｒｔに制御されている。したがって、図８、９では、クラッチ２０がオンした後に生じるモータ１０の回転数の振動が小さく、また、振動の前後における回転数の変動が小さい。このように、変速特性を学習済の場合には、クラッチ２０がオンする前にモータ１０の回転数が回転数ｒｈと略一致する値に制御されるので、変速ショックが小さい。

また、ＥＣＵ５２は、ステップＳ２６でクラッチ２０のオンを検出すると、ステップＳ２８～Ｓ３２において必要に応じて制振制御を実行する。

ＥＣＵ５２は、ステップＳ１８で特定したシフトチェンジの種類に対応する捻じれ特性を学習済の場合には、ステップＳ２８でＹＥＳと判定してステップＳ３０を実行する。ステップＳ３０では、ＥＣＵ５２は、対象の捻じれ特性の振幅（すなわち、学習処理において検出された回転数の振動波形の振幅）が基準値未満の場合には、ステップＳ３０でＮＯと判定し、制振制御を実行しない。ＥＣＵ５２は、対象の捻じれ特性の振幅が基準値以上の場合には、ステップＳ３０でＹＥＳと判断し、ステップＳ３２で制振制御を実行する。

図１０は、モータ１０の回転数の振動の予測値と、制振制御におけるモータ１０のトルク指令値ｔｓを示している。ＥＣＵ５２は、制振制御の開始時であるタイミングｔ６ｘ（図８、９のタイミングｔ６と略一致するタイミング）において、記憶領域から対象の捻じれ特性を読み出し、タイミングｔ６ｘ以後に生じる振動の予測値を算出する。クラッチ２０をオンした後に生じる振動の周波数は、駆動系の構造（例えば、駆動系の共振周波数等）によって決まる。したがって、ＥＣＵ５２は、捻じれ特性（すなわち、学習処理で検出した振動波形）からタイミングｔ６ｘ以後に生じる振動を予測することができる。ＥＣＵ５２は、タイミングｔ６ｘ以後に生じる振動の予測値を算出すると、その予測値を微分等することによって、振動によってモータ１０の回転軸に加わるトルクの予測値を算出する。次に、ＥＣＵ５２は、算出したトルクの予測値を打ち消すように、トルク指令値ｔｓを算出する。ＥＣＵ５２は、タイミングｔ６ｘ以後に、算出したトルク指令値ｔｓのグラフに従ってモータ１０のトルクを制御する。その結果、クラッチ２０がオンした後に生じるモータ１０の回転数の振動が抑制される。このように、制振制御が実行されることで、モータ１０の回転数の振動がさらに抑制される。

その後、ＥＣＵ５２は、ステップＳ３４～Ｓ３８を実行する。なお、捻じれ特性を学習済みの場合には、ステップＳ３４（すなわち、捻じれ特性の学習処理）をスキップしてもよいし、ステップＳ３４を実行してもよい。捻じれ特性を学習済みの場合にステップＳ３４を実行することで、より精度の高い制振制御を実行できる場合がある。また、変速特性を学習済みの場合には、ステップＳ３６、Ｓ３８（すなわち、変速特性の学習処理）をスキップしてもよいし、ステップＳ３６、Ｓ３８を実行してもよい。変速特性を学習済みの場合にステップＳ３６、Ｓ３８を実行することで、より高精度にモータ１０の回転数を変速機３０の入力軸３０ａの回転数に合わせることができる場合がある。

なお、ＥＣＵ５２は、クラッチ２０がオンした後に要求トルクが基準値以上である場合（すなわち、ブリッピングが行われている場合）には、ブリッピングが行われていない場合よりも、トルクアップ制御におけるトルク値を高くする。変速特性を学習済みの状態でブリッピングが行われると、図１１に示すように、ブリッピングを検出したタイミングｔｂ以降にＥＣＵ５２がモータ１０に対するトルク指令値をより高くする。その結果、タイミングｔｂ以降に、モータ１０の回転数がより速く上昇する。したがって、モータ１０の回転数をより短時間で制御目標値ｒｔに制御することができる。このため、ブリッピングが行われている場合には、より短時間で変速ショックが小さいシフトチェンジを実行できる。

また、上述したように、ＥＣＵ５２は、シフトチェンジごとにギア段が１段ずつ変更されたと推定する。しかしながら、ドライバが段飛ばしでギア段を変更する場合がある。例えば、ドライバが、第２速から第４速へアップシフトしたり、第４速から第２速へダウンシフトする場合がある。この場合、制御目標値ｒｔが実際の入力軸３０ａの回転数ｒｈとは大きく異なる値となり、クラッチ２０がオンしたタイミングｔ６の直後にモータ１０の回転数が大きく上昇または低下する場合がある。この場合に、ＥＣＵ５２がモータ１０の回転数の目標値を制御目標値ｒｔに維持していると、モータ１０の挙動が異常となる場合がある。したがって、クラッチ２０がオンしたタイミングｔ６の直後にモータ１０の回転数が所定の基準値以上の勾配で変化（すなわち、上昇または低下）した場合には、ＥＣＵ５２は、モータ１０の回転数を制御目標値ｒｔに維持しようとする制御を中止してもよい。

また、上記の実施形態では、シフトチェンジの種類ごとに捻じれ特性を学習したが、シフトチェンジの種類が変わっても捻じれ特性がほとんど変わらない場合には、１つの捻じれ特性を学習するようにしてもよい。この場合、全てのシフトチェンジの種類に対して、共通の捻じれ特性に基づく制振制御を実行することができる。

上記のステップＳ３６、Ｓ３８は、第１回転数と第２回転数を検出する学習処理の一例である。上記のステップＳ２２は、第１回転数と第２回転数に基づいてモータの回転数を変化させる制御処理の一例である。上記のステップＳ３４は、振動波形を検出する学習処理の一例である。上記のステップＳ３２は、振動波形に基づいてモータの回転数の振動を抑制するようにモータを制御する制御処理の一例である。上記のタイミングｔ１は、第１タイミングの一例である。上記のタイミングｔ４は、第２タイミングの一例である。上記のタイミングｔ６は、第３タイミングの一例である。

以上、実施形態について詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独あるいは各種の組み合わせによって技術有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの１つの目的を達成すること自体で技術有用性を持つものである。

１０：モータ
１０ａ：出力軸
２０：クラッチ
３０：変速機
３０ａ：入力軸
３０ｂ：出力軸
４０：駆動輪
５０：制御回路
５２：ＥＣＵ
５４：インバータ
６０：回転数センサ

Claims

電動車両であって、
モータと、
クラッチと、
入力軸と出力軸を有し、前記入力軸が前記クラッチを介して前記モータに接続されており、前記出力軸が駆動輪に動力を伝達し、前記入力軸から前記出力軸に動力を伝達するギア段を変更する変速機と、
前記モータの回転数を検出する回転数センサと、
前記モータを制御する制御回路、
を有し、
前記クラッチをオフした後に前記ギア段を変更し、前記ギア段を変更した後に前記クラッチをオンするシフトチェンジを実行可能であり、
前記制御回路が、
前記シフトチェンジが実行されるときに、前記回転数センサによって前記モータの回転数変化を検出する学習処理と、
前記学習処理の後に前記シフトチェンジが実行されるときに、前記学習処理で検出された前記回転数変化に基づいて前記モータの回転数を制御する制御処理、
を実行し、
前記学習処理では、前記制御回路が、前記クラッチをオフする第１タイミングにおける前記モータの回転数である第１回転数と、前記クラッチをオンした後に生じる前記モータの回転数の振動後のタイミングである第２タイミングにおける前記モータの回転数である第２回転数を検出し、
前記制御処理では、前記制御回路が、前記第１回転数と前記第２回転数に基づいて、前記第１タイミングから前記クラッチをオンする第３タイミングまでの期間に前記モータの回転数を変化させ、
前記制御回路が、
前記制御処理における前記シフトチェンジがアップシフトであるときに、前記第１タイミングから前記第３タイミングまでの期間内に前記モータの回転数を低下させ、
前記制御処理における前記シフトチェンジがダウンシフトであるときに、前記第１タイミングから前記第３タイミングまでの期間内に前記モータの回転数を上昇させ、
前記制御回路が、前記制御処理における前記シフトチェンジがダウンシフトであるときに、前記クラッチをオフした後の前記モータに対する要求トルクが基準値以上の場合には、前記クラッチをオフした後の前記モータに対する要求トルクが基準値未満の場合よりも、前記モータの回転数を速く上昇させる、
電動車両。
電動車両であって、
モータと、
クラッチと、
入力軸と出力軸を有し、前記入力軸が前記クラッチを介して前記モータに接続されており、前記出力軸が駆動輪に動力を伝達し、前記入力軸から前記出力軸に動力を伝達するギア段を変更する変速機と、
前記モータの回転数を検出する回転数センサと、
前記モータを制御する制御回路、
を有し、
前記クラッチをオフした後に前記ギア段を変更し、前記ギア段を変更した後に前記クラッチをオンするシフトチェンジを実行可能であり、
前記制御回路が、
前記シフトチェンジが実行されるときに、前記回転数センサによって前記モータの回転数変化を検出する学習処理と、
前記学習処理の後に前記シフトチェンジが実行されるときに、前記学習処理で検出された前記回転数変化に基づいて前記モータの回転数を制御する制御処理、
を実行し、
前記学習処理では、前記制御回路が、前記クラッチをオフする第１タイミングにおける前記モータの回転数である第１回転数と、前記クラッチをオンした後に生じる前記モータの回転数の振動後のタイミングである第２タイミングにおける前記モータの回転数である第２回転数を検出し、
前記制御処理では、前記制御回路が、前記第１回転数と前記第２回転数に基づいて、前記第１タイミングから前記クラッチをオンする第３タイミングまでの期間に前記モータの回転数を変化させ、
前記制御回路が、
前記制御処理では、前記第３タイミングから前記第２タイミングまで前記モータの目標回転数を一定値に維持する回転数制御を実施し、前記第３タイミング後に前記回転数センサによって検出される前記モータの回転数が基準値以上の勾配で変化したときは前記回転数制御を中止する、
電動車両。
電動車両であって、
モータと、
クラッチと、
入力軸と出力軸を有し、前記入力軸が前記クラッチを介して前記モータに接続されており、前記出力軸が駆動輪に動力を伝達し、前記入力軸から前記出力軸に動力を伝達するギア段を変更する変速機と、
前記モータの回転数を検出する回転数センサと、
前記モータを制御する制御回路、
を有し、
前記クラッチをオフした後に前記ギア段を変更し、前記ギア段を変更した後に前記クラッチをオンするシフトチェンジを実行可能であり、
前記制御回路が、
前記シフトチェンジが実行されるときに、前記回転数センサによって前記モータの回転数変化を検出する学習処理と、
前記学習処理の後に前記シフトチェンジが実行されるときに、前記学習処理で検出された前記回転数変化に基づいて前記モータの回転数を制御する制御処理、
を実行し、
前記学習処理では、前記制御回路が、前記クラッチをオンした後に生じる前記モータの回転数の振動波形を検出し、
前記制御処理では、前記制御回路が、前記学習処理で検出された前記振動波形に基づいて、前記クラッチをオンした後に生じる前記モータの回転数の振動を抑制するように前記モータを制御する、
電動車両。
電動車両であって、
モータと、
クラッチと、
入力軸と出力軸を有し、前記入力軸が前記クラッチを介して前記モータに接続されており、前記出力軸が駆動輪に動力を伝達し、前記入力軸から前記出力軸に動力を伝達するギア段を変更する変速機と、
前記モータの回転数を検出する回転数センサと、
前記モータを制御する制御回路、
を有し、
前記クラッチをオフした後に前記ギア段を変更し、前記ギア段を変更した後に前記クラッチをオンするシフトチェンジを実行可能であり、
前記制御回路が、
前記シフトチェンジが実行されるときに、前記回転数センサによって前記モータの回転数変化を検出する学習処理と、
前記学習処理の後に前記シフトチェンジが実行されるときに、前記学習処理で検出された前記回転数変化に基づいて前記モータの回転数を制御する制御処理、
を実行し、
前記制御回路が、前記回転数変化を、前記シフトチェンジで変更される前記ギア段の組み合わせごとに記憶領域に記憶し、
前記制御処理では、前記制御回路が、前記シフトチェンジで変更される前記ギア段の前記組み合わせを推定し、推定された前記組み合わせに対応する前記回転数変化を前記記憶領域から読み出し、読み出した前記回転数変化に基づいて前記モータの回転数を制御する、
電動車両。
前記制御回路が、
前記電動車両の始動時の前記ギア段を第１速と推定し、
前記シフトチェンジがアップシフトであるときに、前記ギア段が１段上がったと推定し、
前記シフトチェンジがダウンシフトであるときに、前記ギア段が１段下がったと推定する、
請求項４に記載の電動車両。
前記制御回路が、前記クラッチをオフする前の前記モータの回転数の変化勾配に基づいて、前記シフトチェンジがアップシフトであるかダウンシフトであるかを判定する、請求項１、４、５のいずれか一項に記載の電動車両。
前記制御回路が、前記クラッチをオフする前の前記モータの回転数の変化勾配と前記クラッチをオフした後の前記モータに対する要求トルクに基づいて、前記シフトチェンジがアップシフトであるかダウンシフトであるかを判定する、請求項１、４、５、６のいずれか一項に記載の電動車両。
電動車両であって、
モータと、
クラッチと、
入力軸と出力軸を有し、前記入力軸が前記クラッチを介して前記モータに接続されており、前記出力軸が駆動輪に動力を伝達し、前記入力軸から前記出力軸に動力を伝達するギア段を変更する変速機と、
前記モータの回転数を検出する回転数センサと、
前記モータを制御する制御回路、
を有し、
前記クラッチをオフした後に前記ギア段を変更し、前記ギア段を変更した後に前記クラッチをオンするシフトチェンジを実行可能であり、
前記制御回路が、
前記シフトチェンジが実行されるときに、前記回転数センサによって前記モータの回転数変化を検出する学習処理と、
前記学習処理の後に前記シフトチェンジが実行されるときに、前記学習処理で検出された前記回転数変化に基づいて前記モータの回転数を制御する制御処理、
を実行し、
前記制御回路が、前記回転数センサによって検出される前記モータの回転数の変化量と前記モータの駆動トルクの比に基づいて、前記クラッチがオンしているかオフしているかを判定する、
電動車両。