WO2014103503A1 - 電動車両の変速制御装置 - Google Patents

Abstract

　減速回生中に変速要求があるとき、モータ動作点を改善することで電費の向上を図ること。　駆動源から駆動輪までの駆動系に、減速中に回生を実施するモータジェネレータ(MG)と、変速要素として係合クラッチ(８ｃ)を有する自動変速機(３)と、を備えている。この電気自動車において、変速要求判断ステップ(Ｓ１)と、変速許可判断ステップ(Ｓ４)と、変速開始ステップ(Ｓ５)と、を有する。ステップ(Ｓ１)は、減速回生中の変速要求が、架け替え変速での開放要素/締結要素が係合クラッチ(８ｃ)となるような変速であるか否かを判断する。ステップ(Ｓ４)は、係合クラッチ(８ｃ)を開放要素/締結要素とする変速要求であると判断されると、回生トルクの大きさに基づいて変速許可を判断する。ステップ(Ｓ５)は、変速許可が判断されたら、変速要求にしたがって変速を開始する。

Description

電動車両の変速制御装置

　本発明は、減速中に回生を実施するモータジェネレータと、変速要素として噛み合いクラッチを有する自動変速機と、を駆動系に備えた電動車両の変速制御装置に関する。

　従来、回生制動可能な電動車両の変速中における制動力の低下を防止するとともに、変速中におけるショックの発生を防止することを目的とし、回生制動が行われているとき、自動変速機の変速を禁止する電動車両の制動装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平７－２６４７１１号公報

　しかしながら、従来の電動車両の制動装置にあっては、一律に回生中は変速を禁止するという構成になっていたため、モータ動作点が最適ではなく、電費が悪化する、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、減速回生中に変速要求があるとき、モータ動作点を改善することで電費の向上を図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、駆動源から駆動輪までの駆動系に、減速中に回生を実施するモータジェネレータと、変速要素として噛み合いクラッチを有する自動変速機と、を備える。
　この電動車両変速制御装置において、変速要求判断手段と、変速許可判断手段と、変速開始手段と、を有する。
　前記変速要求判断手段は、減速回生中の変速要求が、架け替え変速での開放要素が前記噛み合いクラッチとなるようなアップ変速、あるいは、架け替え変速での締結要素が前記噛み合いクラッチとなるようなダウン変速であるか否かを判断する。
　前記変速許可判断手段は、減速回生中、前記噛み合いクラッチを開放要素/締結要素とする変速要求であると判断されると、回生トルクの大きさに基づいて変速許可を判断する。
　前記変速開始手段は、前記変速許可判断手段により変速許可が判断されたら、変速要求にしたがって変速を開始する。

　よって、減速回生中、噛み合いクラッチを開放要素/締結要素とする変速要求であると判断されると、変速許可判断手段において、回生トルクの大きさに基づいて変速許可が判断される。そして、変速許可が判断されたら、変速開始手段において、変速要求にしたがって変速が開始される。
　すなわち、減速回生中に変速要求があると、回生トルクの大きさに基づく変速許可判断にしたがって変速を開始するというように、変速できる頻度が増える。このため、減速回生中は一律に変速を禁止する場合に比べ、モータジェネレータを効率の良い動作点で運転できる時間が長くなり、モータ効率の向上となる。
　この結果、減速回生中に変速要求があるとき、モータ動作点を改善することで電費の向上を図ることができる。

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処理の流れを示すフローチャートである。 変速制御処理の閾値を算出する際に車速と減速Ｇに応じて決められる許容減速Ｇ変動の一例を示す許容Ｇ変動マップ図である。 力行時及び変速要求非介入回生時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。 変速要求介入回生時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と回生トルク閾値線の一例を示す変速マップ図である。 実施例１の変速制御装置を搭載した電気自動車にて回生減速から停車に至る途中でダウン変速要求の介入があった際のモータ回転数・車速・回生トルクの閾値・回生トルクの各特性を示すタイムチャートである。 実施例２の変速コントローラにて実行される変速制御処理の流れを示すフローチャートである。 実施例２の変速制御装置を搭載した電気自動車にて回生減速から停車に至る途中でダウン変速要求の介入があった際のモータ回転数・車速・減速Ｇの閾値・減速Ｇ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及び実施例２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」、「変速制御処理構成」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と、自動変速機３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（噛み合いクラッチ）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、レンジ位置スイッチ３２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、噛み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、噛み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す。以下、図２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、液圧ブレーキ１５と、変速コントローラ２１と、統合コントローラ３０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からの指令により変速制御を行う構成とし、モータジェネレータMGと液圧ブレーキ１５は、統合コントローラ３０からの指令により回生協調ブレーキ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。

　前記液圧ブレーキ１５は、ブレーキペダル１６→電動ブースタ１７→マスタシリンダ１８→ブレーキ液圧アクチュエータ１９を経由して供給されるブレーキ液により駆動輪１４に液圧制動力を与える。この液圧ブレーキ１５は、回生協調ブレーキ制御時、ブレーキコントローラ２９がブレーキ液圧指令を入力すると、液圧制動力の分担に応じた駆動指令を電動ブースタ１７に出力することでブレーキ液圧が制御される。ここで、回生協調ブレーキ制御とは、ブレーキストロークセンサ２４からのブレーキストローク量に基づいて算出した要求制動力（あるいは、要求減速Ｇ）を、回生制動力と液圧制動力との分担により達成する制御をいう。基本的には、電費性能を高めるため、そのとき可能な最大回生トルクに基づき回生制動力を決め、要求制動力から回生制動力を差し引いた残りを液圧制動力で分担する。

　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、変速マップ（図５）等を用いて自動変速機３のアップ変速やダウン変速を制御する。

　［変速制御処理構成］
　図３は、実施例１の変速コントローラ２１にて実行される変速制御処理の流れを示す。以下、図３に基づき、変速制御処理構成をあらわす各ステップについて説明する。

　ステップＳ１では、減速回生中にアップ変速あるいはダウン変速の変速要求が有るか否かを判断する。YES（回生中に変速要求有り）の場合はステップＳ３へ進み、NO（回生中に変速要求無し）の場合はステップＳ２へ進む（変速要求判断手段）。
ここで、実施例１の自動変速機３の場合、架け替えによるアップ変速の開放要素が係合クラッチ８ｃとなり、架け替えによるダウン変速の締結要素が係合クラッチ８ｃとなることで、回生中における２つの変速段間での変速要求有無の判断を行う。

　ステップＳ２では、ステップＳ１での回生中に変速要求無しとの判断に続き、変速マップ（図５）による通常時の変速制御を行い、エンドへ進む。

　ステップＳ３では、ステップＳ１での回生中に変速要求有りとの判断、あるいは、ステップＳ４での回生トルクの大きさ条件が不成立であるとの判断に続き、回生トルクの閾値（絶対値）を算出し、ステップＳ４へ進む（回生トルク閾値算出手段）。
ここで、回生トルクを閾値は、噛み合いクラッチ８ｃを用いた架け替え変速により駆動系を伝達するトルクに抜けが生じるとき、ドライバが許容できるトルク抜けとなる値に設定される。具体的には、噛み合いクラッチ８ｃを用いた架け替え変速過渡期に一瞬ニュートラル状態になることで駆動系を伝達するトルクに抜けが生じるとき、減速度段差としてドライバが許容できる許容減速Ｇ変動を決める。そして、決めた許容減速Ｇ変動と、変速前ギア段のギア比と、タイヤ半径（車両諸元）と、推定車重（車両諸元）と、に基づいて、
回生トルクの閾値＝許容減速Ｇ変動÷｛ギア比÷（タイヤ半径×推定車重）｝
の式により回生トルクの閾値を算出する。
さらに、ステップＳ３では、算出周期毎の許容減速Ｇ変動を、図４に示す許容減速Ｇ変動マップを用いて決めるようにしている。つまり、車速センサ２２からの車速が高いほど許容減速Ｇ変動を大きい値で与え、また、前後Ｇセンサ２５からの実減速度絶対値が高いほど許容減速Ｇ変動を大きい値で与えるようにしている。

　ステップＳ４では、ステップＳ３での回生トルクの閾値算出に続き、現在の回生トルクの大きさ（回生トルク絶対値）が、ステップＳ３にて算出された回生トルクの閾値よりも小さいか否かにより変速許可を判断する。YES（回生トルクの閾値＞現在の回生トルク）の場合はステップＳ５へ進み、NO（回生トルクの閾値≦現在の回生トルク）の場合はステップＳ３へ戻る（変速許可判断手段）。

　ステップＳ５では、ステップＳ４での回生トルクの閾値＞現在の回生トルクであるとの判断に続き、ステップＳ１での変速要求（アップ変速又はダウン変速）にしたがって変速を開始し、エンドへ進む（変速開始手段）。

　次に、作用を説明する。
　まず、「背景技術」を説明する。そして、実施例１の電気自動車の変速制御装置における作用を、「通常時の変速制御作用」、「変速要求介入回生時の変速制御作用」に分けて説明する。

　［背景技術］
　実施例１の駆動系構成を持つ電気自動車において、モータジェネレータMGによる回生中に自動変速機３がアップ変速を実施する場合を考える。

　回生中における自動変速機３のアップ変速では、係合クラッチ８ｃが、摩擦クラッチ９ｃのように差回転を持たせつつトルク伝達することができないため、先に係合クラッチ８ｃを開放し、続いて摩擦クラッチ９ｃを締結することになる。
よって、回生中にアップ変速を実施した場合、係合クラッチ８ｃの開放から摩擦クラッチ９ｃの締結までのアップ変速過渡期に自動変速機３が一瞬ニュートラル状態となる。このため、モータジェネレータMGから駆動輪１４までの駆動系を伝達する回生トルク（負のトルク）がゼロになる、所謂トルク抜けが発生し、ドライバに多大な違和感を与える。

　また、回生中における自動変速機３のダウン変速においても、係合クラッチ８ｃが、摩擦クラッチ９ｃのように差回転を持たせつつトルク伝達できない。このため、まず、摩擦クラッチ９ｃを開放し、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で同期制御し、その後、係合クラッチ８ｃを噛み合い締結することになる。したがって、アップ変速と同様に、ダウン変速過渡期に自動変速機３が一瞬ニュートラル状態となるため、トルク抜けが発生しドライバに多大な違和感を与える。

　よって、トルク抜けによる違和感を防止するためには、例えば、特開平７－２６４７１１号公報にて提案されているように、回生制動中は変速を禁止することになる。
しかし、変速制御は、モータ動作点が最適になるように、車速と要求モータトルクに応じて行われるものであるため、一律に回生中は変速を禁止すると、モータを効率の良い動作点で運転できる時間が短くなり、電費が悪化する。

　［通常時の変速制御作用］
　モータジェネレータMGの力行時、あるいは、モータジェネレータMGが回生中に自動変速機３がアップ変速やダウン変速を実施しない場合は、モータ動作点が最適になるように変速制御される。以下、これを反映する通常時（力行時、あるいは、変速要求の介入がない回生中）の変速制御作用を、図３及び図５に基づき説明する。

　力行時、あるいは、回生中に変速要求が無いと判断されると、図３に示すフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→エンドへと進む流れが繰り返され、ステップＳ２では図５に示す変速マップを用いた通常時の変速制御が実行される。

　この通常時の変速制御において、変速コントローラ２１は、車速センサ２２からの車速VSPと、アクセル開度センサ２３からのアクセル開度APOと、ブレーキストロークセンサ２４からのブレーキストローク量BSTと、を入力する。そして、これら入力情報と、図５に例示する変速マップに基づいて、以下に述べる自動変速機３の変速制御を行う。

　図５の変速マップにおいて、太い実線は、車速VSPごとのモータジェネレータMG2の最大モータ駆動トルク値を結んで得られる最大モータ駆動トルク線と、車速VSPごとのモータジェネレータMG2の最大モータ回生トルク値を結んで得られる最大モータ回生トルク線を示し、これらにより囲まれた領域が実用可能領域である。

　この実用可能領域内に、自動変速機３の変速機損失及びモータジェネレータMG2のモータ損失を考慮して、一点鎖線で示すアップ変速線(Low→High)及び破線で示すダウン変速線(High→Low)を設定する。なお、アップ変速線(Low→High)は、ダウン変速線(High→Low)よりも、ヒステリシス分だけ高車速側に設定する。

　そして、変速コントローラ２１において、アクセルペダルが踏み込まれているドライブ走行時は、アクセル開度APOから求めた要求モータ駆動トルクと、車速VSPと、により運転点を決定する。一方、ブレーキペダルが踏み込まれている制動時には、ブレーキストローク量BSTから求めた要求モータ回生トルクと、車速VSPと、により運転点を決定する。運転点を決定すると、図５の変速マップ上で、運転点がロー側変速段領域に存在するか、又は、運転点がハイ側変速段領域に存在するかによって、現在の運転状態に好適な目標変速段（ローギア段又はハイギア段）を求める。

　そして、要求モータトルクが駆動側トルクの力行時であって、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要求を出力する。そして、アップ変速要求があると、直ちに、噛み合い係合状態の係合クラッチ８ｃを開放し、続いて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によりアップ変速を実行する。

　一方、要求モータトルクが駆動側トルクの力行時であって、ハイギア段の選択状態のとき、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要求を出力する。そして、ダウン変速要求があると、直ちに、摩擦締結状態の摩擦クラッチ９ｃを開放し、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で同期制御し、その後、係合クラッチ８ｃを噛み合い締結するという架け替え変速によりダウン変速を実行する。

　さらに、変速要求が無い回生中は、回生開始時の変速段がローギア段であれば、係合クラッチ８ｃを噛み合い係合状態とし、摩擦クラッチ９ｃを開放状態とするローギア段の選択状態を維持する。また、回生開始時の変速段がハイギア段であれば、摩擦クラッチ９ｃを摩擦締結状態とし、係合クラッチ８ｃを開放状態とするハイギア段の選択状態を維持する。

　［変速要求介入回生時の変速制御作用］
　モータジェネレータMGの回生中、アップ変速要求やダウン変速要求が介入する場合、回生トルクの大きさに基づいて変速許可が判断される。以下、これを反映する変速要求介入回生時の変速制御作用を、図３、図６及び図７に基づき説明する。

　回生制動中にアップ変速やダウン変速をすると、上記のようにトルク抜けが発生するものの、回生トルクが小さい場合には、トルク抜けによる減速度の発生も小さく、ドライバに違和感を与えることがない。この点に着目したのが、実施例１の変速要求介入回生時の変速制御である。

　回生中に変速要求有りと判断されると、図３に示すフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ３→ステップＳ４へと進む。ステップＳ３では、回生トルクの閾値が算出され、ステップＳ４では、現在の回生トルクの大きさが、ステップＳ３にて算出された回生トルクの閾値よりも小さいか否かにより変速許可が判断される。そして、ステップＳ４にてNO（回生トルクの閾値≦現在の回生トルク）と判断されている間は、ステップＳ３→ステップＳ４へと進む流れの繰り返しにより、所定の周期毎に算出された回生トルクの閾値を用いた変速許可判断が繰り返される。そして、ステップＳ４にてYES（回生トルクの閾値＞現在の回生トルク）と判断されると、ステップＳ５→エンドへと進み、ステップＳ５では、ステップＳ１での変速要求（アップ変速又はダウン変速）にしたがって変速が開始される。

　次に、実施例１の変速制御装置を搭載した電気自動車にて回生減速から停車に至る途中でダウン変速要求の介入があった際の変速制御作用を、図７に示すタイムチャートにより説明する。図７において、t0は回生減速開始時刻、t1は変速要求時刻、t2は変速開始時刻、t3は変速終了時刻、t4は停車時刻である。

　回生減速開始時刻t0において、ブレーキストローク量BSTから求めた要求モータ回生トルクと車速VSPによる運転点がハイギア段にあるとする（図６のＡ点）。回生減速開始後、車速VSPの低下にしたがって運転点が移動し、モータ動作点を最適にする図５に示す変速マップのダウン変速線(High→Low)を横切る時刻t1になると（図６のＢ点）、ダウン変速要求が出される。しかし、このダウン変速要求が出されたときには、回生トルクの閾値≦現在の回生トルクの関係が成立するため、ダウン変速の開始が待機される。

　そして、時刻t1から時間が経過すると、車速VSPの低下に伴って協調回生により分担する回生トルクが低下する方向に変化することで、現在の回生トルクが回生トルクの閾値に近づく。そして、回生トルクの閾値＞現在の回生トルクの関係となり、運転点が、図６に示す変速マップの「回生トルクの閾値」を横切る時刻t2になると（図６のＣ点）、ダウン変速が開始される。そして、ダウン変速開始時刻t2から時間が経過すると、回生トルクがゼロに向かいながらダウン変速が進行することで、時刻t3にて変速機入力回転数であるモータ回転数を上昇させるダウン変速が終了する（図６のＤ点）。その後は、回生トルクがゼロのままで、モータ回転数の低下とともに車速が低下し、時刻t4にて停車する（図６のＥ点）。

　すなわち、回生中に変速要求の介入があった場合、図６に示す変速マップにおいて、回生トルクが「回生トルクの閾値」以上の領域Ｆを変速待機領域とし、回生側トルク領域のうち、回生トルクが「回生トルクの閾値」より小さい領域を、変速許可領域としている。これによって、回生トルクが小さい回生中であり、運転点が変速許可領域にあれば、変速要求の介入に対して通常通りに変速制御が実行される。また、回生トルクが大きい回生中であっても、回生トルクが小さくなって運転点が変速許可領域に入れば、変速要求の介入に対して変速が開始される。

　上記のように、実施例１では、減速回生中、係合クラッチ８ｃを開放要素/締結要素とする変速要求であると判断されると、回生トルクの大きさに基づいて変速許可を判断し、変速許可が判断されたら、変速要求にしたがって変速を開始する構成を採用した。
　すなわち、減速回生中に変速要求があると、回生トルクの大きさに基づく変速許可判断にしたがって変速を開始するというように、変速できる頻度が増える。このため、減速回生中は一律に変速を禁止する場合に比べ、モータジェネレータMGを効率の良い動作点で運転できる時間が長くなり、モータ効率の向上となる。この結果、減速回生中に変速要求があるとき、モータ動作点を改善することで電費の向上が図られる。

　実施例１では、係合クラッチ８ｃを用いた架け替え変速過渡期にニュートラル状態になることで駆動系を伝達するトルクに抜けが生じるとき、ドライバが許容できるトルク抜け指標値を閾値として設定する。そして、現在の回生トルクの大きさによるトルク抜け指標値が閾値よりも小さい場合に変速を許可する構成を採用した。
　したがって、減速回生中に変速要求があるとき、閾値よりも小さい場合に変速が許可されることで、変速を実施することによるトルク抜けの発生が、ドライバが許容できるトルク抜け以下に抑えられる。

　実施例１では、トルクに抜けが生じるとき、減速度段差としてドライバが許容できる許容減速Ｇ変動を決め、決めた許容減速Ｇ変動と、変速前ギア段のギア比と、車両諸元と、に基づいて、回生トルクの閾値を算出する。そして、トルク抜け指標値として回生トルクを用い、現在の回生トルクが回生トルクの閾値よりも小さい場合に変速を許可する構成を採用した。
　すなわち、現在の回生トルクは、モータジェネレータMGのトルク指令値により、精度良く取得することができる。
　したがって、現在の減速Ｇを精度良く検出できないような走行状況（例えば、上り坂や下り坂による勾配路走行）においても、モータ動作点の改善による電費向上の実効が図られる。

　実施例１では、回生トルクの閾値を算出する際、車速VSPが高いほど許容減速Ｇ変動を大きい値で与える構成を採用した。
　すなわち、車速VSPが低いほどドライバのショック感度が高く、車速VSPが高いほどドライバのショック感度が低い。このため、車速VSPにかかわらず減速Ｇ変動の幅を同じ幅で与えた場合、車速VSPが低いほどドライバが感じるトルク抜けショックが大きくなり、車速VSPが高いほどドライバが感じるトルク抜けショックが小さくなる。
　したがって、車速VSPの高低にかかわらずドライバのショック感が変わらない適切な許容減速Ｇ変動を与えられると共に、高車速域での回生減速中の変速許可領域の拡大が図られる。

　実施例１では、回生トルクの閾値を算出する際、減速Ｇが高いほど許容減速Ｇ変動を大きい値で与える構成を採用した。
　すなわち、減速Ｇが低いほどドライバのショック感度が高く、減速Ｇが高いほどドライバのショック感度が低い。このため、減速Ｇにかかわらず減速Ｇ変動の幅を同じ幅で与えた場合、減速Ｇが低いほどドライバが感じるトルク抜けショックが大きくなり、減速Ｇが高いほどドライバが感じるトルク抜けショックが小さくなる。
　したがって、減速Ｇの高低にかかわらずドライバのショック感が変わらない適切な許容減速Ｇ変動を与えられると共に、上り坂等による高減速Ｇ域での回生減速中の変速許可領域の拡大が図られる。

　なお、実施例１の場合、
車重が重い、高車速、上り坂：回生トルクの閾値を大
車重が軽い、低車速、下り坂：回生トルクの閾値を小
という関係にて、回生トルクの閾値が算出される。

　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) 駆動源から駆動輪までの駆動系に、減速中に回生を実施するモータジェネレータMGと、変速要素として噛み合いクラッチ（係合クラッチ８ｃ）を有する自動変速機３と、を備えた電動車両（電気自動車）において、
　減速回生中の変速要求が、架け替え変速での開放要素が前記噛み合いクラッチ（係合クラッチ８ｃ）となるようなアップ変速、あるいは、架け替え変速での締結要素が前記噛み合いクラッチ（係合クラッチ８ｃ）となるようなダウン変速であるか否かを判断する変速要求判断手段（図３のＳ１）と、
　減速回生中、前記噛み合いクラッチ（係合クラッチ８ｃ）を開放要素/締結要素とする変速要求であると判断されると、回生トルクの大きさに基づいて変速許可を判断する変速許可判断手段（図３のＳ４）と、
　前記変速許可判断手段により変速許可が判断されたら、変速要求にしたがって変速を開始する変速開始手段（図３のＳ５）と、
　を有する（図３）。
　このため、減速回生中に変速要求があるとき、モータ動作点を改善することで電費の向上を図ることができる。

　(2) 前記変速許可判断手段（図３のＳ４）は、前記噛み合いクラッチ（係合クラッチ８ｃ）を用いた架け替え変速過渡期にニュートラル状態になることで駆動系を伝達するトルクに抜けが生じるとき、ドライバが許容できるトルク抜け指標値（回生トルク）を閾値として設定し、現在の回生トルクの大きさによるトルク抜け指標値が前記閾値よりも小さい場合に変速を許可する（図３）。
　このため、(1)の効果に加え、減速回生中に変速要求があるとき、閾値よりも小さい場合に変速を許可することで、変速を実施することによるトルク抜けの発生を、ドライバが許容できるトルク抜け以下に抑えることができる。

　(3) 前記トルクに抜けが生じるとき、減速度段差としてドライバが許容できる許容減速Ｇ変動を決め、決めた許容減速Ｇ変動と、変速前ギア段のギア比と、車両諸元と、に基づいて、前記回生トルクの閾値を算出する回生トルク閾値算出手段（図３のＳ３）を有し、
　前記変速許可判断手段（図３のＳ４）は、トルク抜け指標値として回生トルクを用い、現在の回生トルクが前記回生トルクの閾値よりも小さい場合に変速を許可する（図３）。
　このため、(2)の効果に加え、現在の減速Ｇを精度良く検出できないような走行状況においても、モータ動作点の改善による電費向上の実効を図ることができる。

　(4) 前記回生トルク閾値算出手段（図３のＳ３）は、車速VSPが高いほど許容減速Ｇ変動を大きい値で与える（図４）。
　このため、(3)の効果に加え、車速VSPの高低にかかわらずドライバのショック感が変わらない適切な許容減速Ｇ変動を与ることができると共に、高車速域での回生減速中の変速許可領域の拡大を図ることができる。

　(5) 前記回生トルク閾値算出手段（図３のＳ３）は、減速Ｇが高いほど許容減速Ｇ変動を大きい値で与える（図４）。
　このため、(3)又は(4)の効果に加え、減速Ｇの高低にかかわらずドライバのショック感が変わらない適切な許容減速Ｇ変動を与えることができると共に、高減速Ｇ域での回生減速中の変速許可領域の拡大を図ることができる。

　実施例２は、トルク抜け指標値として、実施例１で用いた回生トルクに代えて減速Ｇを用いた例である。

　まず、構成を説明する。
　図８は、実施例２の変速コントローラ２１にて実行される変速制御処理の流れを示す。以下、図８に基づき、変速制御処理構成をあらわす各ステップについて説明する。

　ステップＳ２１では、減速回生中にアップ変速あるいはダウン変速の変速要求が有るか否かを判断する。YES（回生中に変速要求有り）の場合はステップＳ２３へ進み、NO（回生中に変速要求無し）の場合はステップＳ２２へ進む（変速要求判断手段）。

　ステップＳ２２では、ステップＳ２１での回生中に変速要求無しとの判断に続き、変速マップ（図５）による通常時の変速制御を行い、エンドへ進む。

　ステップＳ２３では、ステップＳ２１での回生中に変速要求有りとの判断、あるいは、ステップＳ２４での減速Ｇの大きさ条件が不成立であるとの判断に続き、減速Ｇの閾値（絶対値）を算出し、ステップＳ２４へ進む（減速Ｇ閾値算出手段）。
ここで、減速Ｇの閾値は、係合クラッチ８ｃを用いた架け替え変速過渡期にニュートラル状態になることで駆動系を伝達するトルクに抜けが生じるとき、減速度段差としてドライバが許容できる許容減速Ｇ変動の値により算出される。具体的には、図４に示す許容減速Ｇ変動マップを用いて決めるようにしている。つまり、車速センサ２２からの車速が高いほど許容減速Ｇ変動を大きい値で与え、また、前後Ｇセンサ２５からの実減速度絶対値が高いほど許容減速Ｇ変動を大きい値で与えるようにしている。

　ステップＳ２４では、ステップＳ２３での減速Ｇの閾値算出に続き、現在の減速Ｇの大きさ（減速Ｇ絶対値）が、ステップＳ２３にて算出された減速Ｇの閾値よりも小さいか否かにより変速許可を判断する。YES（減速Ｇの閾値＞現在の減速Ｇ）の場合はステップＳ２５へ進み、NO（減速Ｇの閾値≦現在の減速Ｇ）の場合はステップＳ２３へ戻る（変速許可判断手段）。

　ステップＳ２５では、ステップＳ２４での減速Ｇの閾値＞現在の減速Ｇであるとの判断に続き、ステップＳ２１での変速要求（アップ変速又はダウン変速）にしたがって変速を開始し、エンドへ進む（変速開始手段）。
なお、図１及び図２の構成は、実施例１と同様であるので図示並びに説明を省略する。

　次に、作用を説明する。
　実施例２の変速制御装置を搭載した電気自動車にて回生減速から停車に至る途中でダウン変速要求の介入があった際の変速制御作用を、図９に示すタイムチャートにより説明する。図９において、t0は回生減速開始時刻、t1は変速要求時刻、t2は変速開始時刻、t3は変速終了時刻、t4は停車時刻である。

　回生減速開始時刻t0において、ブレーキストローク量BSTから求めた要求モータ回生トルクと車速VSPによる運転点がハイギア段にあるとする。回生減速開始後、車速VSPの低下にしたがって運転点が移動し、モータ動作点を最適にする図５に示す変速マップのダウン変速線(High→Low)を横切る時刻t1になると、ダウン変速要求が出される。しかし、このダウン変速要求が出されたときには、減速Ｇの閾値≦現在の減速Ｇの関係が成立するため、ダウン変速の開始が待機される。

　そして、時刻t1から時間が経過すると、車速VSPの急な低下を抑えるようにブレーキ踏力を減少したことにより、減速Ｇが低下する方向に変化することで、現在の減速Ｇが減速Ｇの閾値に近づく。そして、減速Ｇの閾値＞現在の減速Ｇの関係となり、運転点が減速Ｇの閾値を横切る時刻t2になると、ダウン変速が開始される。そして、ダウン変速開始時刻t2から時間が経過すると、減速Ｇが小さく抑えられながらダウン変速が進行することで、時刻t3にて変速機入力回転数であるモータ回転数を上昇させるダウン変速が終了する。その後は、減速Ｇが小さく抑えられたままで、モータ回転数の低下とともに車速が低下し、時刻t4にて停車する。

　このように、実施例２では、トルクに抜けが生じるとき、減速度段差としてドライバが許容できる許容減速Ｇ変動を減速Ｇの閾値として算出する。そして、トルク抜け指標値として減速Ｇを用い、現在の減速Ｇが減速Ｇの閾値よりも小さい場合に変速を許可する構成を採用した。
　すなわち、実施例１のように、回生トルクに閾値を設けるのではなく、車両に搭載された前後Ｇセンサ２５により検出される減速Ｇに閾値を設けた上で、変速許可が判断されることになる。
　これにより、上り坂等の回生トルクが大きいにもかかわらず、減速Ｇが小さい場合に変速を許可することができ、より電費が向上する。なお、他の作用は、実施例１と同様であるので、説明を省略する。

　次に、効果を説明する。
　実施例２の電気自動車の変速制御装置にあっては、下記の効果を得ることができる。

　(6) 前記トルクに抜けが生じるとき、減速度段差としてドライバが許容できる許容減速Ｇ変動を減速Ｇの閾値として算出する減速Ｇ閾値算出手段（図８のＳ２３）を有し、
　前記変速許可判断手段（図８のＳ２４）は、トルク抜け指標値として減速Ｇを用い、現在の減速Ｇが前記減速Ｇの閾値よりも小さい場合に変速を許可する（図８）。
　このため、(2)の効果に加え、回生トルクが大きいにもかかわらず減速Ｇが小さい走行状況のとき、変速を許可する頻度が増え、より電費を向上させることができる。

　以上、本発明の電動車両の変速制御装置を実施例１及び実施例２に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、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１，２では、自動変速機として、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速変速段による変速機の例を示した。しかし、自動変速機としては、変速要素として、噛み合いクラッチ（ドグクラッチ、シンクロクラッチ）を有し、この噛み合いクラッチを解放要素あるいは締結要素とする変速段を有する自動変速機であれば、３速変速段以上の変速機であっても良い。

　実施例１，２では、トルク抜け指標値として、回生トルク（実施例１）と減速Ｇ（実施例２）を用いる例を示した。しかし、トルク抜け指標値としては、回生トルクと減速Ｇを組み合わせて求められる値、等のように、トルク抜けの指標となる値であれば、他の値を用いても良い。

　実施例１，２では、トルク抜け指標値（回生トルク、減速Ｇ）の閾値を算出により求められる可変値とする例を示した。しかし、トルク抜け指標値（回生トルク、減速Ｇ）の閾値は、予め実験等により決めた固定値で設定しても良い。

　実施例１，２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１０に示すように、実施例１，２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が回生中に、自動変速機３が変速を実施する場合に、本発明の変速制御を適用できる。

関連出願の相互参照

　本出願は、２０１２年１２月２６日に日本国特許庁に出願された特願２０１２－２８２３８０に基づいて優先権を主張し、その全ての開示は完全に本明細書で参照により組み込まれる。

Claims (6)

1. 　駆動源から駆動輪までの駆動系に、減速中に回生を実施するモータジェネレータと、変速要素として噛み合いクラッチを有する自動変速機と、を備えた電動車両において、
   　減速回生中の変速要求が、架け替え変速での開放要素が前記噛み合いクラッチとなるようなアップ変速、あるいは、架け替え変速での締結要素が前記噛み合いクラッチとなるようなダウン変速であるか否かを判断する変速要求判断手段と、
   　減速回生中、前記噛み合いクラッチを開放要素/締結要素とする変速要求であると判断されると、回生トルクの大きさに基づいて変速許可を判断する変速許可判断手段と、
   　前記変速許可判断手段により変速許可が判断されたら、変速要求にしたがって変速を開始する変速開始手段と、
   　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、
   　前記変速許可判断手段は、前記噛み合いクラッチを用いた架け替え変速過渡期にニュートラル状態になることで駆動系を伝達するトルクに抜けが生じるとき、ドライバが許容できるトルク抜け指標値を閾値として設定し、現在の回生トルクの大きさによるトルク抜け指標値が前記閾値よりも小さい場合に変速を許可する
   　ことを特徴とする電動車両の変速制御装置。
3. 　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、
   　前記トルクに抜けが生じるとき、減速度段差としてドライバが許容できる許容減速Ｇ変動を決め、決めた許容減速Ｇ変動と、変速前ギア段のギア比と、車両諸元と、に基づいて、前記回生トルクの閾値を算出する回生トルク閾値算出手段を有し、
   　前記変速許可判断手段は、トルク抜け指標値として回生トルクを用い、現在の回生トルクが前記回生トルクの閾値よりも小さい場合に変速を許可する
   　ことを特徴とする電動車両の変速制御装置。
4. 　請求項３に記載された電動車両の変速制御装置において、
   　前記回生トルク閾値算出手段は、車速が高いほど許容減速Ｇ変動を大きい値で与える
   　ことを特徴とする電動車両の変速制御装置。
5. 　請求項３又は４に記載された電動車両の変速制御装置において、
   　前記回生トルク閾値算出手段は、減速Ｇが高いほど許容減速Ｇ変動を大きい値で与える
   　ことを特徴とする電動車両の変速制御装置。
6. 　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、
   　前記トルクに抜けが生じるとき、減速度段差としてドライバが許容できる許容減速Ｇ変動を減速Ｇの閾値として算出する減速Ｇ閾値算出手段を有し、
   　前記変速許可判断手段は、トルク抜け指標値として減速Ｇを用い、現在の減速Ｇが前記減速Ｇの閾値よりも小さい場合に変速を許可する
   　ことを特徴とする電動車両の変速制御装置。

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