JP3306985B2 - 電気自動車の駆動力制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電気自動車の駆動力制御
装置に係り、特に、シフトレバーが中立レンジへ操作さ
れた場合に動力伝達を遮断するクラッチを備えた電気自
動車において、走行中にシフトレバーが中立レンジから
走行レンジへ戻された時の駆動力制御に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】電気自動車は、一般に、（ａ）中立レン
ジおよび走行レンジを含む複数のレンジへ選択操作され
るシフトレバーと、（ｂ）そのシフトレバーの選択レン
ジを検出する選択レンジ検出手段と、（ｃ）アクセル操
作量を検出するアクセル操作量検出手段と、（ｄ）駆動
輪を回転駆動する電動モータと、（ｅ）前記シフトレバ
ーが前記走行レンジへ選択操作された場合に前記アクセ
ル操作量に応じて前記電動モータのトルク制御を行うト
ルク制御手段とを備えて構成されている。このような電
気自動車は、従来、電動モータのモータ軸から駆動輪に
至る一連の動力伝達経路が直結状態となっていたため、
例えば電動モータが故障してロックしてしまった場合に
は、駆動輪もロックされて車両の移動が困難になるなど
の問題があった。

【０００３】これに対し、本願出願人は先に出願した特
願平４−２５７１３６号において、（ｆ）前記電動モー
タと駆動輪との間の動力伝達を接続，遮断するクラッチ
と、（ｇ）前記シフトレバーが前記走行レンジへ選択操
作された場合に前記クラッチを接続状態とし、そのシフ
トレバーが前記中立レンジへ操作された場合にそのクラ
ッチを遮断状態とする切換手段とを設け、シフトレバー
を中立レンジへ操作すれば電動モータと駆動輪との間の
動力伝達を遮断できるようにした電気自動車を提案し
た。このようなクラッチを備えた電気自動車において
は、車両走行中に中立レンジへシフト操作することによ
り惰性走行が可能となるが、その後Ｄ（ドライブ）レン
ジ等の走行レンジへ再びシフト操作された場合に、クラ
ッチの係合要素に大きな回転速度差があると、クラッチ
に掛かる負担が大きいとともに係合に要する時間が長く
なるため、クラッチが遮断状態の場合には、そのクラッ
チの係合要素が互いに略同じ回転速度となるように電動
モータを同期制御するようにした。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな電気自動車においても、シフトレバーが中立レンジ
から走行レンジへシフト操作されると、電動モータは直
ちに前記トルク制御手段によりアクセル操作量に応じて
トルク制御されるため、運転者がアクセルを踏み込みな
がらシフト操作した場合には、クラッチが完全に係合す
る前にモータトルクが上昇し、クラッチに大きな負担が
掛かってクラッチ寿命が著しく損なわれるという問題が
あった。

【０００５】本発明は以上の事情を背景として為された
もので、その目的とするところは、電動モータと駆動輪
との間に配設されてシフトレバー操作に従って接続状態
と遮断状態とに切り換えられるクラッチの寿命を向上さ
せることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めには、シフトレバーが中立レンジから走行レンジへ切
換え操作された場合にはクラッチが完全に係合するまで
アクセル操作量に応じたトルク制御を遅らせるようにす
れば良く、本発明は、図１のクレーム対応図に示すよう
に、（ａ）中立レンジおよび走行レンジを含む複数のレ
ンジへ選択操作されるシフトレバーと、（ｂ）そのシフ
トレバーの選択レンジを検出する選択レンジ検出手段
と、（ｃ）アクセル操作量を検出するアクセル操作量検
出手段と、（ｄ）駆動輪を回転駆動する電動モータと、
（ｅ）前記シフトレバーが前記走行レンジへ選択操作さ
れた場合に前記アクセル操作量に応じて前記電動モータ
のトルク制御を行うトルク制御手段とを備えた電気自動
車の駆動力制御装置において、（ｆ）前記電動モータと
駆動輪との間の動力伝達を接続，遮断するクラッチと、
（ｇ）前記シフトレバーが前記走行レンジへ選択操作さ
れた場合に前記クラッチを接続状態とし、そのシフトレ
バーが前記中立レンジへ操作された場合にそのクラッチ
を遮断状態とする切換手段と、（ｈ）前記シフトレバー
が前記中立レンジへ操作された場合に、前記クラッチの
係合要素が互いに略同じ回転速度となるように前記電動
モータを同期制御する同期制御手段と、（ｉ）前記シフ
トレバーが前記中立レンジから前記走行レンジへ切換え
操作された場合に、前記クラッチの係合要素が完全に係
合したと見做されるまで、前記トルク制御手段による前
記電動モータのトルク制御を遅らせる遅延手段とを設け
たことを特徴とする。なお、図１では同期制御手段が省
略されている。

【０００７】

【作用および発明の効果】このような電気自動車の駆動
力制御装置においては、シフトレバーが中立レンジへ操
作されると切換手段を介してクラッチが遮断状態とさ
れ、電動モータと駆動輪との間の動力伝達が遮断され
る。このため、電動モータが故障してロックした場合に
は、シフトレバーを中立レンジへ操作して電動モータと
駆動輪とを切り離すことにより、容易に車両を移動でき
るようになるし、電動モータが異常回転を起こした場合
にも、シフトレバーを中立レンジへ操作すれば電動モー
タと駆動輪とが切り離され、電動モータの異常回転に伴
う車両の走行異常を容易に回避することができる。ま
た、このようにクラッチによって動力伝達を遮断できる
ことから、車両走行中にシフトレバーを中立レンジへ操
作すれば惰性走行を行うことが可能で、電気自動車の運
転操作の自由度が高くなる。しかも、シフトレバーが中
立レンジへ操作された時にはクラッチの係合要素が互い
に略同じ回転速度となるように電動モータが同期制御さ
れるため、シフトレバーを中立レンジから走行レンジへ
戻し操作した際にクラッチが円滑に接続され、クラッチ
に掛かる負担が小さくて寿命が向上するとともに小型の
クラッチを採用することができる。

【０００８】一方、シフトレバーが中立レンジから走行
レンジへ切換え操作された場合には、上記クラッチの係
合要素が完全に係合したと見做されるまで、トルク制御
手段によるアクセル操作量に応じた電動モータのトルク
制御が遅延手段によって遅延される。このため、例えば
中立レンジで惰性走行を行った後に運転者がアクセルを
踏み込みながらシフトレバーを走行レンジへシフト操作
した場合にも、クラッチの接続が不完全な状態でモータ
トルクがアクセル操作量に応じて上昇させられることが
回避され、クラッチに掛かる負担が軽減されて寿命が向
上するとともに、小型のクラッチを採用できるようにな
る。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。図２は、本実施例の電気自動車の駆動系
統を示す骨子図で、電動モータ１０のモータ軸１２はク
ラッチ１４を介して小歯車１６に接続されるようになっ
ているとともに、その小歯車１６は中間軸１８に設けら
れた大歯車２０と噛み合わされている。中間軸１８に
は、大歯車２０とは別に小歯車２２が設けられており、
出力軸２４に設けられた大歯車２６と噛み合わされてい
る。これ等の歯車１６，２０，２２，２６の噛合いによ
り、電動モータ１０の回転は予め定められた一定の減速
比ｉ（＝小歯車１６の回転速度Ｎin／出力軸２４の回転
速度Ｎout ）で減速されて出力軸２４に伝達され、更に
図示しない差動装置等を経て一対の駆動輪へ伝達され
る。上記歯車１６，２０，２２，２６を含んで減速機２
８が構成されている。上記電動モータ１０としては、永
久磁石型ＡＣモータ，誘導モータ，同期モータ，ＤＣモ
ータ等、種々のモータが用いられ得る。

【００１０】上記クラッチ１４は、図３に詳しく示され
ているように、モータ軸１２にスプライン嵌合されてい
るクラッチハブ３０と、そのクラッチハブ３０の外周部
にスプライン嵌合されているスリーブ３２と、クラッチ
ハブ３０の外周部に形成された複数の溝に嵌め入れられ
ているとともにスプリングによってスリーブ３２の内周
面に押圧されている複数のシフティングキー３４と、シ
フティングキー３４に相対回転不能に係合しているとと
もにクラッチギヤ３６に一体に設けられたテーパ部３８
の外周部に相対回転可能に嵌合されているシンクロナイ
ザリング４０とを備えており、クラッチギヤ３６は、モ
ータ軸１２にベアリング４２を介して相対回転可能に配
設された前記小歯車１６にスプライン嵌合されている。
そして、スリーブ３２が図に示すようにクラッチハブ３
０のみと噛み合う遮断状態においては、モータ軸１２と
小歯車１６との間の動力伝達が遮断される一方、スリー
ブ３２が図の左方向へ移動させられ、クラッチハブ３０
およびクラッチギヤ３６に跨がって噛み合う接続状態に
おいては、モータ軸１２と小歯車１６との間の動力伝達
が許容される。遮断状態から接続状態への切換えに際し
ては、シンクロナイザリング４０とテーパ部３８との間
の摩擦によりクラッチギヤ３６とモータ軸１２とが同期
回転させられるため、モータ軸１２と小歯車１６との間
に回転差がある場合でも、スリーブ３２のクラッチギヤ
３６に対する噛合いが比較的円滑に行われる。

【００１１】上記スリーブ３２の外周面には環状溝４４
が設けられ、シフトフォーク４６が相対回転可能に係合
させられている。シフトフォーク４６は、モータ軸１２
と平行に且つ軸方向の移動可能に配設されたシフトロッ
ド４８に固定されており、シフトロッド４８が軸方向へ
移動させられることにより、スリーブ３２が図の左右方
向へ移動させられてクラッチ１４が切り換えられる。シ
フトロッド４８は、ハウジング５０によって軸方向の移
動可能に支持されているとともに、常にはスプリング５
２によって図の左方向、すなわちパーキングロックロッ
ド５４に接近する方向へ付勢されている。

【００１２】パーキングロックロッド５４は、上記シフ
トロッド４８の軸心と直交する方向、具体的には図の上
下方向に配設され、その軸方向の移動可能とされている
とともに、上端部においてレバー５６に連結されてい
る。レバー５６は、ケーブル５８を介してシフトレバー
６０に連結されており、シフトレバー６０が「Ｐ（パー
キング）」，「Ｒ（リバース）」，「Ｎ（ニュートラ
ル）」，「Ｄ（ドライブ）」の各レンジへ選択操作され
ることにより、パーキングロックロッド５４は図の上下
方向へ移動させられる。上記Ｐレンジは車両を駐停車し
ておく場合の操作レンジで、Ｒレンジは車両を後退させ
る場合の操作レンジで、Ｎレンジは電動モータ１０と駆
動輪との間の動力伝達を遮断する場合の操作レンジで、
Ｄレンジは車両を前進させる場合の操作レンジであり、
ＲおよびＤレンジは走行レンジに相当し、Ｎレンジは中
立レンジに相当する。

【００１３】パーキングロックロッド５４の中間部には
シフトカム６２が設けられており、シフトレバー６０が
Ｎレンジへ操作された時に、前記シフトロッド４８の左
端部に設けられたカムローラ６４と係合させられて、そ
のシフトロッド４８をスプリング５２の付勢力に抗して
図の右方向へ移動させる。これにより、前記スリーブ３
２も右方向へ移動させられてクラッチギヤ３６との噛合
いが解除され、クラッチ１４が遮断状態とされる。図３
は、このようにシフトレバー６０がＮレンジへ操作され
てクラッチ１４が遮断状態とされた場合である。一方、
シフトレバー６０がＮレンジ以外、すなわちＤ，Ｒ，ま
たはＰレンジへ操作された場合には、上記シフトカム６
２とカムローラ６４との係合が解除され、シフトロッド
４８はスプリング５２の付勢力に従って図の左方向へ移
動させられ、クラッチ１４は接続状態となる。本実施例
では、シフトフォーク４６，シフトロッド４８，スプリ
ング５２，パーキングロックロッド５４，レバー５６，
ケーブル５８，シフトカム６２，およびカムローラ６４
により、シフトレバー６０の選択レンジに応じてクラッ
チ１４を切り換える切換手段６６が構成されている。

【００１４】上記パーキングロックロッド５４にはま
た、図４に示されているように下端部にロックカム６８
が設けられている。このロックカム６８は、シフトレバ
ー６０がＰレンジへ操作されてパーキングロックロッド
５４が上方へ移動させられることにより、パーキングロ
ックポール７０を捩りコイルスプリング７２の付勢力に
抗して右まわりに回動させ、前記モータ軸１２に設けら
れたパーキングロックギヤ７４と噛み合わせてモータ軸
１２の回転を機械的に阻止する。Ｐレンジでは、前記ク
ラッチ１４は接続状態とされているため、モータ軸１２
の回転が阻止されることにより駆動輪の回転も阻止され
る。

【００１５】図５は、本実施例の電気自動車が備えてい
る制御系統を説明するブロック線図で、前記電動モータ
１０は、バッテリ等の電源９０からモータ駆動制御回路
９２を経て駆動電力が供給されることにより正逆両方向
へ回転駆動される。モータ駆動制御回路９２はインバー
タ等であり、モータ制御用コンピュータ９４から供給さ
れる指令信号ＳＴに従って、駆動電力の周波数や電流等
を変更することにより電動モータ１０のトルクを制御す
るとともに、電動モータ１０が強制回転させられること
により発生した電気エネルギーを電源９０に蓄積する回
生制動を行う。モータ制御用コンピュータ９４は、ＣＰ
Ｕ９６，ＲＡＭ９８，ＲＯＭ１００，水晶発振子等のク
ロック信号源１０２，図示しないＡ／Ｄコンバータ，入
出力インタフェース回路等を備えて構成され、ＲＡＭ９
８の一時記憶機能を利用しつつＲＯＭ１００に予め記憶
されたプログラムに従って信号処理を行い、前記指令信
号ＳＴをモータ駆動制御回路９２に出力することにより
電動モータ１０の出力トルクや回生制動トルクを制御す
る。

【００１６】上記モータ制御用コンピュータ９４には、
モータ回転速度センサ７８，車速センサ８２，シフトポ
ジションセンサ８４，アクセル操作量センサ８６，リミ
ットスイッチ８８等が接続され、モータ軸１２の回転速
度Ｎm を表すモータ回転速度信号ＳＮm ，出力軸２４の
回転速度Ｎout を表す出力軸回転速度信号ＳＮout ，シ
フトレバー６０の選択レンジを表すシフトポジション信
号ＳＳｈ，アクセルペダルの操作量Ａｃを表すアクセル
操作量信号ＳＡｃ，クラッチ１４が完全に係合した接続
状態であることを表すクラッチ係合信号ＳＣ等がそれぞ
れ供給される。モータ回転速度センサ７８は、車両が前
進する正回転か後進する逆回転かを区別してモータ回転
速度Ｎm を検出するもので、例えば正逆回転で位相のず
れ方が異なる一対のパルス信号をモータ回転に伴って出
力するように構成されている。また、リミットスイッチ
８８は前記シフトロッド４８の近傍に配設され、そのシ
フトロッド４８が図３の左方向へ移動させられてスリー
ブ３２がクラッチハブ３０およびクラッチギヤ３６に跨
がって噛み合う接続状態とされた時に、シフトロッド４
８と係合してクラッチ係合信号ＳＣのＯＮ，ＯＦＦが切
り換えられるようになっている。上記シフトポジション
センサ８４は選択レンジ検出手段に相当し、アクセル操
作量センサ８６はアクセル操作量検出手段に相当する。

【００１７】そして、かかるモータ制御用コンピュータ
９４は、図６に示すフローチャートに従って電動モータ
１０のトルク制御を行う。このフローチャートは、例え
ば数十ｍｓｅｃ程度のサイクルタイムで繰り返し実行さ
れ、先ず、ステップＳ１ではシフトポジション信号ＳＳ
ｈに基づいてシフトレバー６０の選択レンジがＮレンジ
か否か、言い換えればクラッチ１４が遮断状態であるか
否かを判断し、Ｎレンジの場合にはステップＳ２以下を
実行するが、そうでない場合にはステップＳ４以下を実
行する。Ｎレンジの場合に実行するステップＳ２は、車
両走行中にシフトレバー６０が再びＤまたはＲの走行レ
ンジへ戻された場合にクラッチ１４に大きな負担が掛か
らないように、クラッチ１４の係合要素すなわちクラッ
チハブ３０にスプライン嵌合されたスリーブ３２とクラ
ッチギヤ３６とが略同じ回転速度となるように電動モー
タ１０を同期制御するもので、次のステップＳ３ではフ
ラグＦ１を「１」とする。

【００１８】上記ステップＳ２の同期制御は図７のフロ
ーチャートに従って行われ、ステップＲ１では、モータ
回転速度信号ＳＮm および出力軸回転速度信号ＳＮout
に基づいてモータ回転速度Ｎm および出力軸回転速度Ｎ
out を読み込み、ステップＲ２において、減速機２８の
減速比ｉに出力軸回転速度Ｎout を掛算することにより
入力回転速度Ｎinを算出する。この入力回転速度Ｎin
は、減速機２８の入力部材すなわち小歯車１６の回転速
度である。続くステップＲ３では、上記モータ回転速度
Ｎm と入力回転速度Ｎinとの回転速度差Ｎｏ＝Ｎm −Ｎ
inを算出し、ステップＲ４において、その回転速度差Ｎ
o の絶対値｜Ｎｏ｜が予め定められた判断値ａ以上か否
かを判断する。判断値ａは、前記クラッチ１４を円滑に
接続できる程度に回転速度差｜Ｎｏ｜が小さいか否かを
判断するためのもので、｜Ｎｏ｜＜ａの場合には、現在
のモータ回転速度Ｎm を変更する必要はないため、ステ
ップＲ７において現在の目標トルクＴｏを維持し、その
目標トルクＴｏを表す指令信号ＳＴをモータ駆動制御回
路９２に出力することにより、電動モータ１０のトルク
が目標トルクＴｏと略一致するように制御する。

【００１９】上記ステップＲ４の判断がＹＥＳの場合、
すなわち回転速度差｜Ｎｏ｜が判断値ａ以上の場合に
は、クラッチ１４が円滑に接続されるようにする上で電
動モータ１０の回転速度を変更することが望ましく、ス
テップＲ５でトルク補正値ΔＴを算出する。トルク補正
値ΔＴは、回転速度差｜Ｎｏ｜をパラメータとして予め
ＲＯＭ１００等に記憶された例えば図９のようなデータ
マップや演算式等により求められる。そして、次のステ
ップＲ６では回転速度差Ｎｏが正か否かを判断し、回転
速度差Ｎｏが正の場合、すなわちモータ回転速度Ｎm が
入力回転速度Ｎinより大きい場合には、モータ回転速度
Ｎm を小さくするために、ステップＲ８で現在の目標ト
ルクＴｏからトルク補正値ΔＴを引き算して新たな目標
トルクＴｏを求め、その目標トルクＴｏを表す指令信号
ＳＴを出力することにより、電動モータ１０のトルクを
トルク補正値ΔＴだけ小さくする。また、回転速度差Ｎ
ｏが負の場合、すなわちモータ回転速度Ｎm が入力回転
速度Ｎinより小さい場合には、モータ回転速度Ｎm を大
きくするために、ステップＲ９で現在の目標トルクＴｏ
にトルク補正値ΔＴを加算して新たな目標トルクＴｏを
求め、その目標トルクＴｏを表す指令信号ＳＴを出力す
ることにより、電動モータ１０のトルクをトルク補正値
ΔＴだけ大きくする。このように電動モータ１０のトル
ク制御が行われることにより、モータ回転速度Ｎm が入
力回転速度Ｎinと略一致させられ、クラッチ１４のスリ
ーブ３２がクラッチギヤ３６と略同じ回転速度で回転さ
せられるようになる。

【００２０】図６に戻って、前記ステップＳ１の判断が
ＮＯの場合、すなわちシフトレバー６０の選択レンジが
Ｎレンジでない場合に実行するステップＳ４では、フラ
グＦ１が「１」か否かを判断する。フラグＦ１は、Ｎレ
ンジの場合に前記ステップＳ３で「１」とされるため、
シフトレバー６０がＮレンジから切換え操作された直後
はＦ１＝１であり、ステップＳ５を実行する。ステップ
Ｓ５では、前記リミットスイッチ８８から供給されるク
ラッチ係合信号ＳＣに基づいて、クラッチ１４が完全に
係合した接続状態か否かを判断し、完全に係合するまで
はステップＳ８において現在の目標トルクＴｏ、言い換
えればステップＳ２の同期制御における最後の目標トル
クＴｏを維持するが、クラッチ１４が完全に係合した接
続状態であれば、ステップＳ６でフラグＦ１を「０」に
するとともにステップＳ７で通常のトルク制御を行う。
フラグＦ１＝０とされることにより、以後のサイクルで
はステップＳ４に続いて直ちにステップＳ７の通常のト
ルク制御が行われる。

【００２１】上記ステップＳ７の通常のトルク制御は、
シフトレバー６０の選択レンジに応じて、アクセル操作
量Ａｃやモータ回転速度Ｎm に基づいて電動モータ１０
のトルク制御を行うもので、例えばＤレンジの場合に
は、車両が前進する正回転方向へ電動モータ１０を回転
駆動するとともに、予めＲＯＭ１００等に記憶された図
１０に示すようなデータマップに従って、アクセル操作
量Ａｃおよびモータ回転速度Ｎm に基づいてトルク制御
値Ｔａを算出し、そのトルク制御値Ｔａを目標トルクＴ
ｏとして指令信号ＳＴを出力することにより、電動モー
タ１０のトルクが目標トルクＴｏすなわちトルク制御値
Ｔａと一致するように制御する。また、所定の車速以上
でブレーキが踏込み操作されている場合など、所定の制
動条件を満足する場合には、回生制動トルクを発生させ
るための指令信号ＳＴを出力し、内燃機関の自動車にお
けるエンジンブレーキと同様な制動トルクを発生させ、
且つその大きさを制御するとともに、その制動トルクに
対応する電気エネルギーを電源９０に蓄電させる。Ｒレ
ンジの場合には、車両が後進する逆回転方向へ電動モー
タ１０を回転駆動するとともに、上記Ｄレンジの場合と
同様にアクセル操作量Ａｃおよびモータ回転速度Ｎm に
基づいてトルク制御を行う。Ｐレンジの場合には目標ト
ルクＴｏ＝０とし、モータ出力を０とする。

【００２２】ここで、車両走行時にＮレンジからＤレン
ジへシフト操作された場合、クラッチ１４が完全に係合
するまではアクセル操作に拘らずステップＳ８で同期制
御時の目標トルクＴｏが維持されるため、上記ステップ
Ｓ７の通常のトルク制御に復帰した際にモータトルクが
急激に上昇してショックを生じることがある。このた
め、例えば図８に示すようにトルクを漸増制御すること
が望ましい。すなわち、ステップＱ１で前記図１０のよ
うなデータマップからアクセル操作量Ａｃおよびモータ
回転速度Ｎm に基づいてトルク制御値Ｔａを算出した
後、ステップＱ２で、現在の目標トルクＴｏに予め定め
られた一定値αを加算した値（Ｔｏ＋α）より上記トル
ク制御値Ｔａの方が小さいか否かを判断し、Ｔａ＜（Ｔ
ｏ＋α）であればステップＱ３で直ちにそのトルク制御
値Ｔａを目標トルクＴｏとするが、（Ｔｏ＋α）≦Ｔａ
の場合には、ステップＱ４で目標トルクＴｏを一定値α
だけ大きくするのである。一定値αは、ショックを防止
しつつ変化させることができる電動モータ１０のトルク
増加幅で、これにより、アクセル操作量Ａｃに応じてス
テップＱ１で算出されたトルク制御値Ｔａが大きい場合
でも、電動モータ１０のトルクが滑らかに増大させられ
てトルク制御値Ｔａに近づけられる。Ｒレンジへ操作さ
れた場合にも同様な制御を行うことが望ましい。

【００２３】このように本実施例の電気自動車は、シフ
トレバー６０がＮレンジへ操作されると、クラッチ１４
が遮断状態とされて電動モータ１０と減速機２８との間
の動力伝達が遮断されるため、電動モータ１０が故障し
てロックした場合には、シフトレバー６０をＮレンジへ
操作して電動モータ１０と車輪とを切り離すことによ
り、容易に車両を移動することができる。モータ制御系
の異常などで電動モータ１０が逆転等の異常回転を起こ
した場合にも、シフトレバー６０をＮレンジへ操作して
電動モータ１０と車輪とを切り離すことにより、電動モ
ータ１０の異常回転に伴う車両の走行異常を容易に回避
することができる。特に、上記クラッチ１４は、切換手
段６６を介してシフトレバー６０に機械的に連結され、
シフトレバー６０の操作に従って確実に接続状態と遮断
状態とが切り換えられるようになっているため、例えば
電動アクチュエータ等を用いて切り換える場合に比較し
て、電気系統の異常時等にも確実に電動モータ１０と車
輪とを切り離すことができる。

【００２４】また、このようにクラッチ１４によって動
力伝達を遮断できることから、車両走行中にシフトレバ
ー６０をＮレンジへ操作することにより、惰性走行を行
うことが可能で、電気自動車の運転操作の自由度が高く
なる。しかも、本実施例では、シフトレバー６０がＮレ
ンジへ操作された時には、車速すなわち出力軸回転速度
Ｎout に応じてモータ回転速度Ｎm が入力回転速度Ｎin
と略一致するように電動モータ１０のトルク制御を行っ
ているため、シフトレバー６０をＮレンジからＤレンジ
またはＲレンジへ戻し操作した際に、クラッチ１４が円
滑に接続され、クラッチ１４に掛かる負担が小さくて寿
命が向上するとともに小型のクラッチを採用することが
できる。

【００２５】図１１は、車両走行中にシフトレバー６０
が「Ｄ」レンジから「Ｎ」レンジへ操作されるととも
に、その後「Ｄ」レンジへ戻された場合の、モータ回転
速度Ｎm および出力軸回転速度Ｎout の変化を示すタイ
ムチャートの一例である。かかる図１１において、実線
は下り坂で、Ｎレンジにおいて車速すなわち出力軸回転
速度Ｎout が上昇した場合であり、一点鎖線は平坦地或
いは上り坂で、Ｎレンジにおいて車速すなわち出力軸回
転速度Ｎout が下降した場合であるが、何れもその出力
軸回転速度Ｎout に応じてモータ回転速度Ｎm が入力回
転速度Ｎinと略一致するように電動モータ１０のトルク
制御が行われるため、ＮレンジからＤレンジへシフトレ
バー６０を戻す際に、クラッチ１４が遮断状態から接続
状態へ円滑に切り換えられるのである。

【００２６】一方、本実施例ではシフトレバー６０がＮ
レンジから他のレンジへ切換え操作された場合には、ク
ラッチ１４が完全に係合するまでアクセル操作量Ａｃに
応じた通常のトルク制御が行われないため、例えばＮレ
ンジで惰性走行を行った後に運転者がアクセルを踏み込
みながらシフトレバー６０をＤレンジまたはＲレンジへ
シフト操作した場合にも、クラッチ１４の接続が不完全
な状態でモータトルクがアクセル操作量Ａｃに応じて上
昇させられることが回避され、この点でもクラッチ１４
に掛かる負担が軽減されて寿命が向上するとともに、小
型のクラッチを採用できるようになる。

【００２７】本実施例では、モータ制御用コンピュータ
９４によって行われる一連の信号処理のうち、ステップ
Ｓ２を実行する部分が同期制御手段に相当し、ステップ
Ｓ７を実行する部分がトルク制御手段に相当し、ステッ
プＳ５を実行する部分がリミットスイッチ８８と共に遅
延手段を構成している。

【００２８】次に、本発明の他の実施例を説明する。図
１２の実施例は、前記第１実施例に比較して、ステップ
Ｓ５の判断がＮＯの場合に実行するステップＳ９でモー
タ出力を０とする点が相違する。電動モータ１０の回転
速度Ｎm はステップＳ２の同期制御で入力回転速度Ｎin
と略一致させられているため、このようにモータ出力が
０とされてスリーブ３２の回転がフリー状態となること
により、ハンチング等を生じることなくクラッチ１４が
一層円滑に係合させられるようになり、係合に要する時
間が更に短くなる。

【００２９】上記のようにモータ出力を０にすると、ク
ラッチ１４の係合動作が安定するため、図１３のように
ディレイ時間でクラッチ１４の完全係合を推定すること
もできる。すなわち、Ｎレンジの時にステップＳ１０で
タイマＴimＡをリセットすることにより、Ｎレンジから
他のレンジへ切換え操作された後の経過時間を測定し、
前記ステップＳ５のクラッチ係合判断の代わりに、ステ
ップＳ１１でそのタイマＴimＡの計測時間が所定のディ
レイ時間ｔａを越えたか否かを判断するのである。ディ
レイ時間ｔａは、シフトレバー６０のシフト操作からク
ラッチ１４が完全に係合するまでの遅れ時間を余裕をも
って設定したもので、予めシミュレーションや実験等に
より求められる。車速すなわち出力軸回転速度Ｎout な
どをパラメータとして異なる値が設定されるようにする
こともできる。そして、このディレイ時間ｔａを経過し
たら、クラッチ１４が完全に係合したものと見做してス
テップＳ６，Ｓ７を実行し、通常のトルク制御に戻す。
この場合には、前記リミットスイッチ８８が不要とな
り、上記ステップＳ１０，Ｓ１１を実行する部分が遅延
手段となる。

【００３０】図１４の実施例は、前記第１実施例に比較
して、ステップＳ５のクラッチ係合判断の時間を制限し
たもので、Ｎレンジの時にステップＳ１２でタイマＴim
Ｂをリセットすることにより、Ｎレンジから他のレンジ
へ切換え操作された後の経過時間を測定し、ステップＳ
５の判断がＮＯの場合にステップＳ１３でタイマＴimＢ
の計測時間が予め定められた復帰時間ｔｂを越えたか否
かを判断し、復帰時間ｔｂを越えたらステップＳ６，Ｓ
７を実行して通常のトルク制御に強制復帰させる。この
ようにすれば、リミットスイッチ８８の異常などでステ
ップＳ５の係合判断がＹＥＳとなるのが遅れても、復帰
時間ｔｂを経過すれば通常のトルク制御に復帰するた
め、シフトレバー６０をＤレンジまたはＲレンジへ戻し
てアクセルを踏み込んだ場合に、なかなか加速しないと
いった不都合を回避できる。アルセルを踏み込んでも加
速しない場合には、一般に更に強くアクセルを踏込み操
作することになり、通常のトルク制御への復帰が遅くな
ると予想に反した急加速となることがあるが、上記のよ
うに強制復帰させればそのような問題も防止できる。上
記復帰時間は、シフトレバー６０のシフト操作からクラ
ッチ１４が完全に係合するまでの遅れ時間よりも長い時
間で、予めシミュレーションや実験等により求められ
る。出力軸回転速度Ｎout などをパラメータとして異な
る値が設定されるようにすることもできる。なお、この
ような復帰時間ｔｂによる強制復帰は、クラッチ１４の
係合判断を行って通常のトルク制御に戻す場合には同様
に適用され得、前記図１２の実施例などにも適用でき
る。

【００３１】図１５の実施例は、クラッチ１４の係合判
断を別の態様で行うようにしたもので、Ｎレンジの時に
実行するステップＳ１４で前記フラグＦ１と共にフラグ
Ｆ２を「１」とする。そして、シフトレバー６０がＮレ
ンジから切換え操作された場合には、フラグＦ１，Ｆ２
が「１」であるか否かを判断するステップＳ４，Ｓ１５
に続いてステップＳ１６を実行し、目標トルクＴｏに一
定値βを加算して電動モータ１０のトルクを一定値βだ
け大きくする。電動モータ１０のトルクが大きくされる
ことにより、クラッチ１４が遮断状態であればモータ回
転速度Ｎm が大きくなり、出力軸回転速度Ｎout および
減速比ｉから算出される入力回転速度Ｎinとの間に回転
速度差が生じるようになる。また、続いて実行するステ
ップＳ１７ではフラグＦ２を「０」とし、これにより、
以後のサイクルではステップＳ１５に続いてステップＳ
１８を実行する。ステップＳ１８では、モータ回転速度
Ｎinと入力回転速度Ｎout とが略等しいか否かを判断
し、Ｎm ≒ＮinになったらステップＳ６，Ｓ７を実行し
て通常のトルク制御に復帰する。このステップＳ１８の
速度判断は、モータ回転速度センサ７８および車速セン
サ８２の検出誤差を考慮して行われる。この実施例では
ステップＳ１８を実行する部分が遅延手段に相当する。

【００３２】なお、上記ステップＳ１８では、小歯車１
６の軸トルクを測定してモータトルクと略一致するか否
かにより、クラッチ１４の係合判断を行うこともでき
る。また、図１２のようにクラッチ１４が係合するまで
モータ出力を０としたり、図１４のように復帰時間を経
過したら通常のトルク制御に強制復帰させたりすること
もできる。上記ステップＳ１５，Ｓ１６，Ｓ１７を省略
することも可能で、例えば前記図６の実施例のステップ
Ｓ５で、上記ステップＳ１８と同様の係合判断を行うだ
けでも良い。

【００３３】以上、本発明の幾つかの実施例を図面に基
づいて詳細に説明したが、本発明は更に別の態様で実施
することもできる。

【００３４】例えば、前記実施例では３軸減速機２８が
用いられていたが、２軸や遊星歯車式の減速機、或いは
クラッチやブレーキによって減速比を切り換えることが
できる変速機等を用いることもできるし、そのような減
速機や変速機を備えていない電気自動車にも本発明は適
用され得る。

【００３５】また、前記実施例ではシンクロ機構を備え
たクラッチ１４が用いられていたが、他の方式のクラッ
チや多板式或いは単板式の摩擦による油圧式のクラッチ
等を採用することもできる。油圧式のクラッチを用いた
場合には、その油圧を検出してクラッチの係合判断を行
うこともできる。

【００３６】また、クラッチ１４の切換手段は必ずしも
シフトレバー６０の操作に従って機械的に切り換えるも
のである必要はなく、電気信号で電動アクチュエータを
作動させたり油圧回路を切り換えたりして、接続状態と
遮断状態とを切り換えるようにしても良い。シフトレバ
ー６０により油圧回路のマニュアルバルブを移動させ
て、油圧式クラッチを切り換えるようにすることもでき
る。

【００３７】また、前記第１実施例ではリミットスイッ
チ８８を用いてクラッチ１４の完全係合を検出するよう
になっていたが、光学式，電磁式等の他の種々の位置検
出手段を用いることが可能である。

【００３８】また、前記実施例では車速センサ８２によ
って検出される出力軸回転速度Ｎout から入力回転速度
Ｎinを算出し、その入力回転速度Ｎinとモータ回転速度
Ｎmとが略一致するように同期制御を行っていたが、小
歯車１６の回転速度を直接検出するようにしても良い
し、モータ回転速度Ｎm を減速比ｉで割算して出力軸回
転速度Ｎout と比較するようにしても良い。

【００３９】また、前記実施例では回転速度差｜Ｎｏ｜
をパラメータとしてトルク補正値ΔＴが算出されるよう
になっていたが、トルク補正値ΔＴとして予め一定の値
を設定しておいても良いなど、回転速度差｜Ｎｏ｜を略
０とするための同期制御の内容は適宜変更され得る。

【００４０】その他一々例示はしないが、本発明は当業
者の知識に基づいて種々の変更，改良を加えた態様で実
施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】クレーム対応図である。

【図２】本発明が適用された電気自動車の駆動系統を説
明する骨子図である。

【図３】図２の実施例の駆動系統に設けられたクラッチ
部分を示す断面図である。

【図４】図２の実施例のパーキングロック機構部分を示
す図である。

【図５】図２の実施例の制御系統を説明するブロック線
図である。

【図６】図２の実施例におけるモータトルク制御の作動
を説明するスローチャートである。

【図７】図６におけるステップＳ２の同期制御の内容を
具体的に説明するフローチャートである。

【図８】図６におけるステップＳ７の通常トルク制御の
一部を具体的に説明するフローチャートである。

【図９】図７のステップＲ５でトルク補正値ΔＴを算出
する際に用いるデータマップの一例である。

【図１０】図８のステップＱ１でトルク制御値Ｔａを算
出する際に用いるデータマップの一例である。

【図１１】図２の実施例においてシフトレバーがＤ→Ｎ
→Ｄと切り換えられた場合のモータ回転速度Ｎm および
出力軸回転速度Ｎout の変化の一例を説明するタイムチ
ャートである。

【図１２】本発明の別の実施例を説明するフローチャー
トである。

【図１３】本発明の更に別の実施例を説明するフローチ
ャートである。

【図１４】本発明の更に別の実施例を説明するフローチ
ャートである。

【図１５】本発明の更に別の実施例を説明するフローチ
ャートである。

【符号の説明】 １０：電動モータ １４：クラッチ ６０：シフトレバー ６６：切換手段 ８４：シフトポジションセンサ（選択レンジ検出手段） ８６：アクセル操作量センサ（アクセル操作量検出手
段） ８８：リミットスイッチ ９４：モータ制御用コンピュータステップＳ２：同期制御手段 ステップＳ５：遅延手段 ステップＳ７：トルク制御手段 ステップＳ１０，Ｓ１１：遅延手段 ステップＳ１８：遅延手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 市岡 英二 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 倉持 耕治郎 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−227610（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−46802（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60L 9/18 B60K 41/28

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中立レンジおよび走行レンジを含む複数
   のレンジへ選択操作されるシフトレバーと、該シフトレ
   バーの選択レンジを検出する選択レンジ検出手段と、ア
   クセル操作量を検出するアクセル操作量検出手段と、駆
   動輪を回転駆動する電動モータと、前記シフトレバーが
   前記走行レンジへ選択操作された場合に前記アクセル操
   作量に応じて前記電動モータのトルク制御を行うトルク
   制御手段とを備えた電気自動車の駆動力制御装置におい
   て、 前記電動モータと駆動輪との間の動力伝達を接続，遮断
   するクラッチと、 前記シフトレバーが前記走行レンジへ選択操作された場
   合に前記クラッチを接続状態とし、該シフトレバーが前
   記中立レンジへ操作された場合に該クラッチを遮断状態
   とする切換手段と、前記シフトレバーが前記中立レンジへ操作された場合
   に、前記クラッチの係合要素が互いに略同じ回転速度と
   なるように前記電動モータを同期制御する同期制御手段
   と、 前記シフトレバーが前記中立レンジから前記走行レンジ
   へ切換え操作された場合に、前記クラッチの係合要素が
   完全に係合したと見做されるまで、前記トルク制御手段
   による前記電動モータのトルク制御を遅らせる遅延手段
   とを設けたことを特徴とする電気自動車の駆動力制御装
   置。