電気自動車の制御装置
【課題】モータと変速機を備えた電気自動車において、クラッチを不要にして構成を簡易にすると共に、重量やコストの増加を抑制するようにした電気自動車の制御装置を提供する。
【解決手段】少なくとも運転者に操作されるアクセルペダルの開度に応じて車両に搭載されるモータの出力を制御するモータ出力制御手段と、変速指示がなされたとき、複数個の変速段ギヤを切り替える噛み合い式クラッチを有する変速機と、車両を制動可能な機械的なブレーキの動作を制御するブレーキ制御手段とを備えた電気自動車の制御装置において、モータ出力制御手段は、モータを回生させている間に変速指示がなされたとき（Ｓ１０，Ｓ１２，Ｓ１８）、噛み合い式クラッチが複数個の変速段ギヤを切り替える前にモータの出力を零あるいはその近傍からなる所定値に制御すると共に（Ｓ２２）、ブレーキ制御手段にブレーキを作動させる（Ｓ２０）。
【解決手段】少なくとも運転者に操作されるアクセルペダルの開度に応じて車両に搭載されるモータの出力を制御するモータ出力制御手段と、変速指示がなされたとき、複数個の変速段ギヤを切り替える噛み合い式クラッチを有する変速機と、車両を制動可能な機械的なブレーキの動作を制御するブレーキ制御手段とを備えた電気自動車の制御装置において、モータ出力制御手段は、モータを回生させている間に変速指示がなされたとき（Ｓ１０，Ｓ１２，Ｓ１８）、噛み合い式クラッチが複数個の変速段ギヤを切り替える前にモータの出力を零あるいはその近傍からなる所定値に制御すると共に（Ｓ２２）、ブレーキ制御手段にブレーキを作動させる（Ｓ２０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は電気自動車の制御装置に関し、より具体的にはクラッチが除去された変速機を備えた電気自動車の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載されるモータをアクセル開度に応じて算出されるトルク指令値に基づいて制御すると共に、クラッチを介して変速機に接続し、クラッチが操作されたとき、モータのフリクション分だけトルク指令値を減少し、モータの回転数を低下させてからクラッチの接続が行われるようにした電気自動車の制御装置は知られており、その例としては下記の特許文献１記載の技術を挙げることができる。
【０００３】
特許文献１記載の技術にあっては、さらに、モータが車速に対して規定された回転数以上で駆動されていた場合、トルク指令値が所定値以下となるように制御してクラッチの接続が行われるように構成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２２７６１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１記載の技術にあっては、上記のように構成することで、モータの出力トルクと回転数が高い状態でのクラッチの接続を回避することでクラッチとモータの保護を図っているが、モータと変速機を接続するクラッチを備えているため、構成が複雑となると共に、重量やコストが増加する不都合がある。
【０００６】
この発明の目的は上記した課題を解決し、モータと変速機を備えた電気自動車において、モータと変速機を接続するクラッチを不要にして構成を簡易にすると共に、重量やコストの増加を抑制するようにした電気自動車の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記した課題を解決するために、請求項１にあっては、車両に搭載されるモータと、少なくとも運転者に操作されるアクセルペダルの開度に応じて前記モータの出力を制御するモータ出力制御手段と、変速指示がなされたとき、前記モータに接続される入力軸と駆動輪に接続される出力軸の間に配置される複数個の変速段ギヤを切り替える噛み合い式クラッチを有する変速機と、前記車両を制動可能な機械的なブレーキと、前記機械的なブレーキの動作を制御するブレーキ制御手段とを備えた電気自動車の制御装置において、前記モータ出力制御手段は、前記モータを回生させている間に前記変速指示がなされたとき、前記噛み合い式クラッチが前記複数個の変速段ギヤを切り替える前に前記モータの出力を零あるいはその近傍からなる所定値に制御すると共に、前記ブレーキ制御手段に前記ブレーキを作動させる如く構成した。
【０００８】
請求項２に係る電気自動車の制御装置にあっては、前記モータ出力制御手段は、前記回生によって生じる制動力と同程度のトルクが生じるように前記ブレーキ制御手段に前記ブレーキを作動させる如く構成した。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１にあっては、運転者に操作されるアクセルペダルの開度に応じて車両に搭載されるモータの出力を制御するモータ出力制御手段と、変速指示がなされたとき、モータに接続される入力軸と駆動輪に接続される出力軸の間に配置される複数個の変速段ギヤを切り替える噛み合い式クラッチを有する変速機と車両を制動可能な機械的なブレーキの動作を制御するブレーキ制御手段とを備えた電気自動車の制御装置において、モータ出力制御手段は、モータを回生させている間に変速指示がなされたとき、噛み合い式クラッチが複数個の変速段ギヤを切り替える前にモータの出力を零あるいはその近傍からなる所定値に制御すると共に、ブレーキ制御手段にブレーキを作動させる如く構成したので、変速指示に応じてモータの出力を零あるいはその近傍からなる所定値に制御することでクラッチを不要にすることができ、よって構成を簡易にできると共に、重量やコストの増加を抑制することができる。
【００１０】
さらに、モータを回生させている間、ブレーキ制御手段にブレーキを作動させる如く構成したので、変速中に回生による制動力が減少しても、その減少を機械的なブレーキによる制動力で補うことができ、よって運転者に違和感を与えるのを防止することができる。
【００１１】
即ち、モータの出力を零あるいはその近傍の所定値に制御することは、回生時にジェネレータとして機能させて負のトルクを生じさせることで車両に作用させていた制動力を消滅させることになるため、運転者に違和感を与える恐れがあるが、その減少を機械的なブレーキによる制動力で補うことで運転者に違和感を与えるのを防止することができる。
【００１２】
請求項２に係る電気自動車の制御装置にあっては、回生によって生じる制動力と同程度のトルクが生じるようにブレーキ制御手段にブレーキを作動させる如く構成したので、上記した効果に加え、回生による制動力の減少を機械的なブレーキによる制動力で一層完全に補うことができ、よって運転者に違和感を与えるのを一層良く防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施例に係る電気自動車の制御装置を全体的に示す概略図である。
【図２】図１に示す変速機のスケルトン図である。
【図３】図１に示す変速機のスケルトン図である。
【図４】図１のＭＯＴ／ＥＣＵの制御値の算出動作を機能的に示すブロック図である。
【図５】図４の電圧指令値の算出処理を説明する説明図である。
【図６】図４の出力電圧監視部の動作をより詳細に示すブロック図である。
【図７】図１に示す電気自動車の制御装置の動作を説明するフロー・チャートである。
【図８】図７の処理を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照してこの発明に係る車両の制御装置を実施するための形態について説明する。
【実施例】
【００１５】
図１は、この発明の実施例に係る電気自動車の制御装置を全体的に示す概略図、図２と図３は図１に示す変速機のスケルトン図である。
【００１６】
図１において符号１０は電気自動車（以下「車両」という）１０を模式的に示し、車両１０にはモータ（電動機。図で「ＭＯＴ」と示す）１２が搭載される。モータ１２は具体的にはＤＣブラシレスモータからなり、後述するようにＵ，Ｖ，Ｗの３相電流を通電されて動作する。
【００１７】
モータ１２は駆動軸１４を介して手動変速機に類似する変速機（図で「ＭＴ」と示す）１６に接続される。変速機１６はモータ１２の出力を変速し、駆動輪（車輪）２０に伝達する。
【００１８】
モータ１２は通電されるとき、回転して駆動輪２０を駆動して車両１０を走行させる。一方、モータ１２は通電されないときは空転すると共に、駆動輪２０から駆動されるとき、駆動軸１４の回転によって生じた運動エネルギを電気エネルギに変換して出力する回生機能を有する発電機（ジェネレータ）として機能する。
【００１９】
モータ１２は、パワードライブユニット（ＰＤＵ）２２を介してバッテリ（ＢＡＴＴ）２４に接続される。ＰＤＵ２２はインバータを備え、バッテリ２４から供給（放電）される直流（電力）を交流に変換してモータ１２に供給すると共に、モータ１２の回生動作によって発電された交流を直流に変換してバッテリ２４に供給する。
【００２０】
図２に示す如く、変速機１６はモータ１２に（駆動軸１４を介して）接続される入力軸１６ａと、駆動輪２０に接続される出力軸１６ｂと、その間に配置される複数個の変速段ギヤ１６ｃと、モータなどからなるシフトアクチュエータ１６ｄと、シフトアクチュエータ１６ｄに接続される複数個の噛み合い式クラッチ１６ｅとを備える。
【００２１】
変速段ギヤ１６ｃは具体的には１速、２速、３速ギヤ１６ｃ１，１６ｃ２，１６ｃ３からなる。入力軸１６ａにはそのうちのドライブ側の１速、２速、３速ドライブギヤ１６ｃ１ａ，１６ｃ２ａ，１６ｃ３ａが相対回転自在に配置される一方、出力軸１６ｂには、それらに噛合するドリブン側の１速、２速、３速ドリブンギヤ１６ｃ１ｂ，１６ｃ２ｂ，１６ｃ３ｂが相対回転不能に固定される。
【００２２】
出力軸１６ｂにはファイナルドライブギヤ１６ｂ１が固定される。ファイナルドライブギヤ１６ｂ１はファイナルドリブンギヤなどのギヤ群とディファレンシャル機構（全て図示せず)を介して駆動輪２０に接続される。
【００２３】
複数個の噛み合い式クラッチ１６ｅは変速段ギヤ１６ｃの間に配置される第１、第２の噛み合い式クラッチ１６ｅ１，１６ｅ２からなり、それぞれ入力軸１６ａに相対回転不能かつ軸方向に移動自在にスプライン結合されたスリーブドグクラッチと、その両側において１速、２速、３速ドライブギヤ１６ｃ１ａ，１６ｃ２ａ，１６ｃ３ａに設けられたドグクラッチと、回転を同期させるシンクロ機構を有する。
【００２４】
スリーブドグクラッチはシフトアクチュエータ１６ｄに取り付けられ、シフトアクチュエータ１６ｄが通電されて入力軸１６ａの軸方向に駆動されるとき、それに伴って図示の中立位置から移動して対応するギヤ１６ｃを入力軸１６ａに固定する。尚、第１の噛み合い式クラッチ１６ｅ１は１速ドライブギヤ１６ｃ１ａに対してのみ移動可能に構成される。
【００２５】
変速段の確立について説明すると、シフトアクチュエータ１６ｄを介して第１の噛み合い式クラッチ１６ｅ１を図２で右に移動させると、１速ドライブギヤ１６ｃ１ａが入力軸１６ａに係合し、モータ１２から入力軸１６ａに入力された回転駆動力（入力トルク）は１速ドライブギヤ１６ｃ１ａを回転させる。
【００２６】
図３に示す如く、１速ドライブギヤ１６ｃ１ａの回転はそれに噛合する１速ドリブンギヤ１６ｃ１ｂに伝えられて出力軸１６ｂを回転させることで１速（変速段）が確立される。出力軸１６ｂの回転はファイナルドライブギヤ１６ｂ１からファイナルドリブンギヤとディファレンシャル機構などに伝えられ、さらには駆動輪２０に伝えられて車両１０を１速で前進走行させる。
【００２７】
また、その状態でモータ１２の回転方向を反転させると、モータ１２の回転は１速ドライブギヤ１６ｃ１ａと１速ドリブンギヤ１６ｃ１ｂに伝えられて出力軸１６ｂを逆方向に回転させることで後進１速（変速段）が確立される。
【００２８】
第２の噛み合い式クラッチ１６ｅ２を図２で右に移動させて２速ドライブギヤ１６ｃ２ａを入力軸１６ａに係合すると、同様に入力軸１６ａの回転駆動力は２速ドライブギヤ１６ｃ２ａと２速ドリブンギヤ１６ｃ２ｂを介して出力軸１６ｂを回転させることで２速（変速段）が確立される。
【００２９】
第２の噛み合い式クラッチ１６ｅ２を図２で左に移動させて３速ドライブギヤ１６ｃ３ａを入力軸１６ａに係合すると、入力軸１６ａの回転駆動力は３速ドライブギヤ１６ｃ３ａと３速ドリブンギヤ１６ｃ３ｂを介して出力軸１６ｂを回転させることで３速（変速段）が確立される。
【００３０】
このように、この実施例において変速機１６はＡＭＴ（Automated Manual Transmission）、即ち、自動化されたマニュアルトランスミッション（手動変速機）として構成される。
【００３１】
図１の説明に戻ると、車両１０の運転席にはシフト（レンジセレクト）レバー３０が配置される。シフトレバー３０は運転者の手動操作によって図示のようなシフトパターン３０ａを移動（選択）自在に構成される。シフトパターン３０ａはＰ，Ｒ，Ｎ，Ｄからなるメインレンジ３０ａ１と、Ｄレンジから分岐された＋／−からなるサブレンジ３０ａ２を備える。
【００３２】
サブレンジ３０ａ２の＋は現在の変速段からのシフトアップを、−は現在の変速段からのシフトダウンを示す。サブレンジ３０ａ２は運転者がメインレンジ３０ａ１においてＤレンジを選択しているときのみ使用可能に構成される。運転者がシフトレバー３０をサブレンジ３０ａ２の＋に位置させたときはシフトアップ（変速）指示、−に位置させたときはシフトダウン（変速）指示がなされたことを意味する。
【００３３】
尚、運転者によってＤレンジが選択されている場合、サブレンジ３０ａ２でのシフトレバー操作による変速指示に応じた変速の他に、車速とアクセル開度からシフトマップを検索して１速から３速の間で自動的に変速される。
【００３４】
シフトレバー３０の付近にはシフトレバーポジションセンサ３２が配置され、運転者によって選択されたメインレンジあるいはサブレンジでのシフトレバー３０の位置を示す出力を生じる。
【００３５】
また、変速機１６のケース底面のＡＴＦ（Automatic Transmission Fluid。作動油）のリザーバには油温センサ３４が設けられ、油温ＴＡＴＦ（ＡＴＦの温度）を示す出力を生じる。
【００３６】
駆動輪２０の付近にはディスクブレーキなどの機械的な（モータ１２の回生動作によるブレーキではない）ブレーキ３６が設けられると共に、ブレーキ３６にはブレーキユニット４０が接続される。さらに車両１０の運転席には運転者の操作自在にブレーキペダル４２が設けられる。
【００３７】
ブレーキユニット４０は油圧ブースタと電動サーボを備え、動作するとき、ブレーキペダル４２による運転者の操作と独立にブレーキ３６を作動させて車両１０を制動する。ブレーキペダル４２の付近にはブレーキ開度センサ４４が設けられ、ブレーキ開度、即ち、運転者によるブレーキペダル４２の踏み込み量に応じた出力を生じる。
【００３８】
同様に車両１０の運転席には運転者の操作自在にアクセルペダル４６が設けられると共に、その付近にはアクセル開度センサ４８が設けられ、アクセル開度、即ち、運転者によるアクセルペダル４６の踏み込み量に応じた出力を生じる。駆動輪２０のドライブ軸の付近には車速センサ５０が設けられ、車両１０の走行速度（車速）を示す信号を出力する。
【００３９】
ブレーキ開度センサ４４とアクセル開度センサ４８の出力はＭＯＴ／ＥＣＵ５２に送られると共に、シフトレバーポジションセンサ３２と油温センサ３４と車速センサ５０の出力はＡＭＴ／ＥＣＵ５４に送られる。
【００４０】
さらに、ブレーキユニット４０の動作を制御するＢＲＫ／ＥＣＵ５６も設けられる。ＢＲＫ／ＥＣＵ５６は必要に応じてブレーキ指示（動作指示）を送り、ブレーキユニット４０を動作させる。
【００４１】
ＭＯＴ／ＥＣＵ５２とＡＭＴ／ＥＣＵ５４とＢＲＫ／ＥＣＵ５６はそれぞれ、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭなどを有するマイクロコンピュータを備える。これらＥＣＵ５２，５４，５６は信号線６０によって接続され、相互に通信して情報を取得可能なように構成される。
【００４２】
さらにＭＯＴ／ＥＣＵ５２にはモータ１２に配置されたレゾルバなどを介して回転子（ＲＯＴ）の位相と回転数についての情報が送られると共に、ＰＤＵ２２に配置された電圧・電流センサなどから通電電流（と通電電圧）を示す情報が送られる。
【００４３】
ＭＯＴ／ＥＣＵ５２はそれらセンサ出力に基づき、即ち、少なくとも運転者に操作されるアクセルペダル４６の開度に応じて所望のトルクが生じるように制御値を算出してモータ１２の出力を制御する。
【００４４】
図４はＭＯＴ／ＥＣＵ５２の制御値の算出動作を機能的に示すブロック図である。
【００４５】
以下説明すると、モータ１２のいずれか２相（例えばＵ相とＷ相）の電流は３相／２軸変換部５２ａによってｄ−ｑ軸上の実相電流ｉｄ，ｉｑに変換され、電流制御演算部５２ｂに入力される。ここでｄｑは公知のモータのベクトル制御におけるｄｑ変換のことである。
【００４６】
電流制御演算部５２ｂはアクセル開度から算出されるモータトルク指令と検出されたモータ１２の回転数とバッテリ２４の入出力電圧とに基づいて目標とする電流指令値Ｉｄ，Ｉｑを求めると共に、前記した実相電流ｉｄ，ｉｑとの電流偏差Δｉｄ，Δｉｑを算出し、ＰＩ制御則を用いて下記の式１，２に従って電圧指令値ＶＤ，ＶＱを算出する。
【００４７】
ＶＤ＝Ｋｐ×Δｉｄ＋Ｋｉ×（∫Δｉｄ・ｄｔ）＋Ｃ１ ・・・式１
ＶＱ＝Ｋｐ×Δｉｑ＋Ｋｉ×（∫Δｉｑ・ｄｔ）＋Ｃ２ ・・・式２
上記でＫｐ：比例ゲイン、Ｋｉ：積分ゲイン、Ｃ１，Ｃ２：ｄ，ｑ軸間の干渉成分を除去するためのフィードフォワード項である。
【００４８】
図５は図４の電圧指令値の算出処理を説明する説明図である。図５を参照してこの電圧指令値ＶＤ，ＶＱの算出を敷衍すると、所望の動作点上の電圧指令値ＶＤ，ＶＱは、次のように算出される。
【００４９】
即ち、モータ１２の電気角速度ωで表わされる逆起電力ωｋｅから求められるａ点（ωｋｅ，０）に、モータ１２の各相の抵抗分Ｒと電流指令値Ｉｄ，Ｉｑのｄ軸成分Ｉｄとから求められるｄ軸成分Ｒ×Ｉｄを加算してｂ点（ωｋｅ＋Ｒ×Ｉｄ，０）を算出する。
【００５０】
次いでモータ１２の電気角速度ωとｄ軸方向のインダクタンス成分Ｌｄと電流指令値Ｉｄ，Ｉｑのｄ軸成分Ｉｄとで求められるｑ軸成分（ω×Ｌｄ×Ｉｄ）を加算し、ｃ点（ωｋｅ＋Ｒ×Ｉｄ，ω×Ｌｄ×Ｉｄ）を算出する。
【００５１】
次いでモータ１２の各相の抵抗成分Ｒと電流指令値Ｉｄ，Ｉｑのｑ軸成分Ｉｑとから求められるｑ軸成分Ｒ×Ｉｑを加算してｄ点（ωｋｅ＋Ｒ×Ｉｄ，ω×Ｌｄ×Ｉｄ＋Ｒ×Ｉｑ）を算出する。
【００５２】
次いでモータ１２の電気角速度ωとｑ軸方向のインダクタンス成分Ｌｑと電流指令値Ｉｄ，Ｉｑのｑ軸成分Ｉｑとで求められるｑ軸成分（ω×Ｌｑ×Ｉｑ）を加算する。これにより、所望の動作点であるｅ点（ωｋｅ＋Ｒ×Ｉｄ−ω×Ｌｑ×Ｉｑ，ω×Ｌｄ×Ｉｄ＋Ｒ×Ｉｑ）を求めることができる。
【００５３】
このようにして電圧指令値を算出することができる。算出された電圧指令値ＶＤ，ＶＱは出力電圧監視部５２ｃに入力され。そこでモータ過回転などの不都合が生じないように出力電圧が監視される。
【００５４】
図６は出力電圧監視部５２ｃの動作をより詳細に示すブロック図である。
【００５５】
以下説明すると、出力電圧監視部５２ｃにおいて電流制御演算部５２ｂで算出された電圧指令値ＶＤ，ＶＱは制御系異常判定部５２ｃ１に入力され、そこで算出値が印加電圧リミットを超えるか否か判定される。
【００５６】
また算出値は位相検出部５２ｃ２に入力され、そこで位相が検出され、算出値の前回値の位相を初期位相φ_initとして出力する。尚、制御系異常判定部５２ｃ１で印加電圧リミットを超えると判定されるとき、算出値の今回値の位相を初期位相φ_initとして出力する。
【００５７】
位相制御部５２ｃ３は、モータ１２にトルクを発生させない電圧指令値ＶＤ，ＶＱの位相をゼロトルク位相φ_comとして予め記憶してするゼロトルク位相記憶部５２ｃ４を備え、そこから出力されるゼロトルク位相φ_comに近づくように例えばＰＩ制御則を用いて出力変化分Δφを算出する。
【００５８】
位相減算部５２ｃ５は位相検出部５２ｃ２から出力される初期φ_initから出力変化分の積算値∫Δφを減算して現在位相φ_nowを算出して位相制御部５２ｃ３に入力する。このように、位相制御部５２ｃ３などではゼロトルク位相と現在位相の差が所定値以下となるまで、上記の処理が繰り返される。
【００５９】
位相制御部５２ｃ３の出力φ+Δφは出力電圧算出部５２ｃ６に送られ、そこで以下の式に従って電圧指令値が最終的に算出され、出力電圧切り替え部５２ｃから出力される。
ＶＤ＝ＶＰ×ｃｏｓ（φ+Δφ） ・・・式３
ＶＱ＝ＶＰ×ｓｉｎ（φ+Δφ） ・・・式４
上記でＶＰ：振幅である。
【００６０】
図４の説明に戻ると、出力電圧監視部５２ｃの出力は２軸／３相変換部５２ｄに送られ、そこでＵ，Ｖ，Ｗ相電圧からなる３相電圧指令値に変換され、ＰＤＵ２２に出力される。
【００６１】
次いで図１に戻ってＡＭＴ／ＥＣＵ５４の動作を説明すると、ＡＭＴ／ＥＣＵ５４はシフトレバーポジションセンサ３２などのセンサ出力とＭＯＴ／ＥＣＵ５２に通信して得たアクセル開度などの情報に基づき、シフト指示を決定してシフトアクチュエータ１６ｄを動作させる。
【００６２】
即ち、ＡＭＴ／ＥＣＵ５４は、後述するようにシフトマップ検索による変速指示がなされたとき、あるいは運転者からシフトレバー３０を通じて変速指示がなされたとき、シフトアクチュエータ１６ｄを動作させて噛み合い式クラッチ１６ｅを入力軸１６ａに沿って移動させ、３個の変速段ギヤ１６ｃを例えば１速から２速、３速から２速へなどと切り替える。
【００６３】
上記を前提としてこの実施例に係る電気自動車の動作を説明する。
【００６４】
図７はその動作を示すフロー・チャートである。尚、図示のプログラムはＡＭＴ／ＥＣＵ５４によって実行される。
【００６５】
以下説明すると、Ｓ（ステップ）１０においてシフトマップ検索による変速指示がなされたか、即ち、Ｄレンジが選択されている場合、図示しない変速制御部において車速とアクセル開度からシフトマップを検索した結果、変速指示がなされているか否か判断する。
【００６６】
Ｓ１０で否定されるときはＳ１２に進み、運転者変速指示、即ち、サブレンジ３０ａ２でのシフトレバー操作によって運転者から変速指示がなされたか否か判断し、否定されるときはＳ１４に進み、現在の変速段（速度）を維持し、以降の処理をスキップする。
【００６７】
他方、Ｓ１２で肯定されるときはＳ１６に進み、変速可か否か判断する。この判断は具体的には、アクセル開度から算出される必要モータトルクが変速先の変速段で要求されるモータ最大トルク未満であり、必要モータ回転数が変速先の変速段で要求されるモータ最高回転数未満か否か判断することで行う。
【００６８】
Ｓ１６で否定されるときはＳ１４に進む一方、肯定されるときはＳ１８に進み、回生ブレーキ中か否か判断する。これはＭＯＴ／ＥＣＵ５２に通信し、ＭＯＴ／ＥＣＵ５２においてモータ１２を回生、即ち、モータ１２への通電を停止し、発電機として使用して車両１０の走行を制動（減速）させているか否か判断する。
【００６９】
尚、Ｓ１０で肯定されるとき、換言すればシフトマップ検索による変速指示がなされたとき、あるいは運転者によって変速指示がなされたときはＳ１８に進み、上記した処理が行われる。
【００７０】
次いでＳ２０に進み、メカブレーキを作動する。即ち、ＢＲＫ／ＥＣＵ５６に通信し、ＢＲＫ／ＥＣＵ５６にブレーキ３６を作動させる（車両１０を制動する）。
【００７１】
この場合、ＡＭＴ／ＥＣＵ５４は、モータ１２の回生によって生じる制動力と同程度の制動力（負のトルク）が生じるようにＢＲＫ／ＥＣＵ５６にブレーキ３６を作動させる。
【００７２】
上記は変速前と変速中とで運転者のブレーキ操作が一定とした場合である。従って、もし変速中に（一瞬であるにせよ）変速前に対して運転者のブレーキ操作が相違した場合、ＡＭＴ／ＥＣＵ５４は、モータ１２の回生によって生じる制動力と同程度の制動力（負のトルク）からブレーキペダル操作による制動力を加減算した差に相当する制動力が生じるようにＢＲＫ／ＥＣＵ５６にブレーキ３６を作動させることとする。
【００７３】
次いでＳ２２に進み、ＭＯＴゼロトルク制御を実行する。この制御は、ＭＯＴ／ＥＣＵ５２に通信し、前記した出力電圧監視部５２ｃの位相制御部５２ｃ３においてゼロトルク位相と現在位相の差が所定値以下となるように電圧指令値ＶＤ，ＶＱを算出して出力させることで行われる。
【００７４】
尚、Ｓ２２の処理においては、モータ１２の回転子と入力軸１６ａのフリクショントルクを所定値に加算し、その和以下となるように制御しても良い。
【００７５】
図８はその処理を示す説明図である。尚、同図においてｄ，ｑ軸の向きを図５と相違させて示す。図示の如く、位相が９０度相違する直交領域にあるときはモータ１２のトルクＴｑは下部左欄の末尾の式によって０［Ｎｍ］に制御される。
【００７６】
一方、車速の増加に伴って弱め界磁領域にあるときは、Ｉｄが０［Ａ］（実効値）を超えるが、下部右欄の末尾の式に示す如く、Ｉｑが０であることから、トルクＴｑは結果的に０［Ｎｍ］に制御される。
【００７７】
図７フロー・チャートの説明に戻ると、次いでＳ２４に進み、ドグクラッチを開放する。即ち、シフトアクチュエータ１６ｄを動作させて噛み合い式クラッチ１６ｅのスリーブドグクラッチを中立位置に戻す。
【００７８】
次いでＳ２６に進み、モータ変速後回転数合わせを実行する。これは噛み合い式クラッチ１６ｅの損傷を回避するためであり、モータイナーシャと差回転が同期回転数以上のときに行われる。
【００７９】
次いでＳ２８に進み、所望の変速段ギヤにドグクラッチを係合、即ち、シフトアクチュエータ１６ｄを動作させて噛み合い式クラッチ１６ｅのスリーブドグクラッチを変速先の変速段ギヤのドグクラッチに係合させる。
【００８０】
次いでＳ３０に進んで変速の完了を確認し、変速の完了が確認されたらＳ３２に進み、ＭＯＴ回生再開、即ち、ＭＯＴ／ＥＣＵ５２に通信してモータ１２の回生動作を再開させる。
【００８１】
次いでＳ３４に進み、ＢＲＫ／ＥＣＵ５６に通信してメカブレーキを開放する。即ち、ブレーキ３６の作動を停止させる。
【００８２】
一方、Ｓ１８で否定されるときはブレーキ３６を作動させることなく、Ｓ３６からＳ４４まで、上記したＳ２２からＳ３０と同様の処理を行って処理を終了する。
【００８３】
上記したＳ２０とＳ２２の処理により、モータ１２を回生させている間にモータ１２の出力を零あるいはその近傍の所定値に制御することで減少する回生による制動力を機械的なブレーキ３６による制動力で補うことができ、運転者に違和感を与えるのを防止できる。
【００８４】
このＳ２０とＳ２２の処理は、Ｓ１８で肯定される場合、ＡＭＴ／ＥＣＵ５４からの通信によってＢＲＫ／ＥＣＵ５６とＭＯＴ／ＥＣＵ５２が行うものであれば、換言すれば、ＭＯＴ／ＥＣＵ５２は、モータ１２を回生させている間に変速指示がなされたとき（Ｓ１０，Ｓ１２）、噛み合い式クラッチ１６ｅが複数個の変速段ギヤ１６ｃを切り替える前に（Ｓ２４からＳ２８）、モータ１２の出力を零あるいはその近傍からなる所定値に制御すると共に、ＢＲＫ／ＥＣＵ５６にブレーキ３６を作動させることに相当する。
【００８５】
尚、実施例ではブレーキ３６を作動させてからモータ１２の出力を所定値に制御しているが、逆にしても良い。
【００８６】
上記した如く、この実施例にあっては、車両１０に搭載されるモータ（電動機）１２と、少なくとも運転者に操作されるアクセルペダル４６の開度に応じて前記モータの出力を制御するモータ出力制御手段（ＭＯＴ／ＥＣＵ５２）と、変速指示がなされたとき、前記モータに接続される入力軸１６ａと駆動輪２０に接続される出力軸１６ｂの間に配置される複数個の変速段ギヤ１６ｃを切り替える噛み合い式クラッチ１６ｅを有する変速機１６と、前記車両１０を制動可能な機械的なブレーキ３６と、前記機械的なブレーキの動作を制御するブレーキ制御手段（ＢＲＫ／ＥＣＵ５６）とを備えた電気自動車１０の制御装置において、前記モータ出力制御手段は、前記モータ１２を回生させている間に前記変速指示がなされたとき（Ｓ１０，Ｓ１２）、前記噛み合い式クラッチ１６ｅが前記複数個の変速段ギヤを切り替える前に（Ｓ２４からＳ２８）、前記モータの出力を零あるいはその近傍からなる所定値に制御する（Ｓ２２）と共に、前記ブレーキ制御手段に前記ブレーキを作動させる（Ｓ２０）如く構成したので、変速指示に応じてモータ１２の出力を零あるいはその近傍からなる所定値に制御することでモータ１２と変速機１６の間のクラッチを不要にすることができ、よって構成を簡易にできると共に、重量やコストの増加を抑制することができる。
【００８７】
さらに、モータ１２を回生させている間、ブレーキ制御手段（ＭＯＴ／ＥＣＵ５２）にブレーキ３６を作動させる如く構成したので、変速中に回生による制動力が減少しても、その減少を機械的なブレーキ３６による制動力で補うことができ、よって運転者に違和感を与えるのを防止することができる。
【００８８】
即ち、モータ１２の出力を零あるいはその近傍の所定値に制御することは、回生時にジェネレータとして機能させて負のトルクを生じさせることで車両１０に作用させていた制動力を消滅させることになるため、運転者に違和感を与える恐れがあるが、その減少を機械的なブレーキ３６による制動力で補うことで運転者に違和感を与えるのを防止することができる。
【００８９】
また、前記モータ出力制御手段（ＭＯＴ／ＥＣＵ５２）は、前記回生によって生じる制動力と同程度のトルクが生じるように前記ブレーキ制御手段（ＭＯＴ／ＥＣＵ５２）に前記ブレーキを作動させる（Ｓ２０）如く構成したので、上記した効果に加え、回生による制動力の減少を機械的なブレーキ３６による制動力で一層完全に補うことができ、よって運転者に違和感を与えるのを一層良く防止することができる。
【００９０】
尚、上記において変速機の例として平行軸方式の変速機を示したが、この発明はそれに限定されるものではなく、その他の形式の変速機であっても良い。
【符号の説明】
【００９１】
１０ 車両（電気自動車）、１２ モータ（電動機）、１６ 変速機、１６ａ 入力軸、１６ｂ 出力軸、１６ｃ 変速段ギヤ、１６ｄ シフトアクチュエータ（アクチュエータ）、１６ｅ 噛み合い式クラッチ、２０ 駆動輪、２２ ＰＤＵ、２４ バッテリ（ＢＡＴＴ）、３０ シフトレバー、３０ａ，３０ｂ，３０ｃ シフトパターン、３０ａ２ サブレンジ、３２ シフトレバーポジションセンサ、３４ 油温センサ、４６ アクセルペダル、４８ アクセル開度センサ、５０ 車速センサ、５２ ＭＯＴ／ＥＣＵ（モータ出力制御手段）、５４ ＡＭＴ／ＥＣＵ、５６ ＢＲＫ／ＥＣＵ（ブレーキ制御手段）
【技術分野】
【０００１】
この発明は電気自動車の制御装置に関し、より具体的にはクラッチが除去された変速機を備えた電気自動車の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載されるモータをアクセル開度に応じて算出されるトルク指令値に基づいて制御すると共に、クラッチを介して変速機に接続し、クラッチが操作されたとき、モータのフリクション分だけトルク指令値を減少し、モータの回転数を低下させてからクラッチの接続が行われるようにした電気自動車の制御装置は知られており、その例としては下記の特許文献１記載の技術を挙げることができる。
【０００３】
特許文献１記載の技術にあっては、さらに、モータが車速に対して規定された回転数以上で駆動されていた場合、トルク指令値が所定値以下となるように制御してクラッチの接続が行われるように構成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２２７６１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１記載の技術にあっては、上記のように構成することで、モータの出力トルクと回転数が高い状態でのクラッチの接続を回避することでクラッチとモータの保護を図っているが、モータと変速機を接続するクラッチを備えているため、構成が複雑となると共に、重量やコストが増加する不都合がある。
【０００６】
この発明の目的は上記した課題を解決し、モータと変速機を備えた電気自動車において、モータと変速機を接続するクラッチを不要にして構成を簡易にすると共に、重量やコストの増加を抑制するようにした電気自動車の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記した課題を解決するために、請求項１にあっては、車両に搭載されるモータと、少なくとも運転者に操作されるアクセルペダルの開度に応じて前記モータの出力を制御するモータ出力制御手段と、変速指示がなされたとき、前記モータに接続される入力軸と駆動輪に接続される出力軸の間に配置される複数個の変速段ギヤを切り替える噛み合い式クラッチを有する変速機と、前記車両を制動可能な機械的なブレーキと、前記機械的なブレーキの動作を制御するブレーキ制御手段とを備えた電気自動車の制御装置において、前記モータ出力制御手段は、前記モータを回生させている間に前記変速指示がなされたとき、前記噛み合い式クラッチが前記複数個の変速段ギヤを切り替える前に前記モータの出力を零あるいはその近傍からなる所定値に制御すると共に、前記ブレーキ制御手段に前記ブレーキを作動させる如く構成した。
【０００８】
請求項２に係る電気自動車の制御装置にあっては、前記モータ出力制御手段は、前記回生によって生じる制動力と同程度のトルクが生じるように前記ブレーキ制御手段に前記ブレーキを作動させる如く構成した。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１にあっては、運転者に操作されるアクセルペダルの開度に応じて車両に搭載されるモータの出力を制御するモータ出力制御手段と、変速指示がなされたとき、モータに接続される入力軸と駆動輪に接続される出力軸の間に配置される複数個の変速段ギヤを切り替える噛み合い式クラッチを有する変速機と車両を制動可能な機械的なブレーキの動作を制御するブレーキ制御手段とを備えた電気自動車の制御装置において、モータ出力制御手段は、モータを回生させている間に変速指示がなされたとき、噛み合い式クラッチが複数個の変速段ギヤを切り替える前にモータの出力を零あるいはその近傍からなる所定値に制御すると共に、ブレーキ制御手段にブレーキを作動させる如く構成したので、変速指示に応じてモータの出力を零あるいはその近傍からなる所定値に制御することでクラッチを不要にすることができ、よって構成を簡易にできると共に、重量やコストの増加を抑制することができる。
【００１０】
さらに、モータを回生させている間、ブレーキ制御手段にブレーキを作動させる如く構成したので、変速中に回生による制動力が減少しても、その減少を機械的なブレーキによる制動力で補うことができ、よって運転者に違和感を与えるのを防止することができる。
【００１１】
即ち、モータの出力を零あるいはその近傍の所定値に制御することは、回生時にジェネレータとして機能させて負のトルクを生じさせることで車両に作用させていた制動力を消滅させることになるため、運転者に違和感を与える恐れがあるが、その減少を機械的なブレーキによる制動力で補うことで運転者に違和感を与えるのを防止することができる。
【００１２】
請求項２に係る電気自動車の制御装置にあっては、回生によって生じる制動力と同程度のトルクが生じるようにブレーキ制御手段にブレーキを作動させる如く構成したので、上記した効果に加え、回生による制動力の減少を機械的なブレーキによる制動力で一層完全に補うことができ、よって運転者に違和感を与えるのを一層良く防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施例に係る電気自動車の制御装置を全体的に示す概略図である。
【図２】図１に示す変速機のスケルトン図である。
【図３】図１に示す変速機のスケルトン図である。
【図４】図１のＭＯＴ／ＥＣＵの制御値の算出動作を機能的に示すブロック図である。
【図５】図４の電圧指令値の算出処理を説明する説明図である。
【図６】図４の出力電圧監視部の動作をより詳細に示すブロック図である。
【図７】図１に示す電気自動車の制御装置の動作を説明するフロー・チャートである。
【図８】図７の処理を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照してこの発明に係る車両の制御装置を実施するための形態について説明する。
【実施例】
【００１５】
図１は、この発明の実施例に係る電気自動車の制御装置を全体的に示す概略図、図２と図３は図１に示す変速機のスケルトン図である。
【００１６】
図１において符号１０は電気自動車（以下「車両」という）１０を模式的に示し、車両１０にはモータ（電動機。図で「ＭＯＴ」と示す）１２が搭載される。モータ１２は具体的にはＤＣブラシレスモータからなり、後述するようにＵ，Ｖ，Ｗの３相電流を通電されて動作する。
【００１７】
モータ１２は駆動軸１４を介して手動変速機に類似する変速機（図で「ＭＴ」と示す）１６に接続される。変速機１６はモータ１２の出力を変速し、駆動輪（車輪）２０に伝達する。
【００１８】
モータ１２は通電されるとき、回転して駆動輪２０を駆動して車両１０を走行させる。一方、モータ１２は通電されないときは空転すると共に、駆動輪２０から駆動されるとき、駆動軸１４の回転によって生じた運動エネルギを電気エネルギに変換して出力する回生機能を有する発電機（ジェネレータ）として機能する。
【００１９】
モータ１２は、パワードライブユニット（ＰＤＵ）２２を介してバッテリ（ＢＡＴＴ）２４に接続される。ＰＤＵ２２はインバータを備え、バッテリ２４から供給（放電）される直流（電力）を交流に変換してモータ１２に供給すると共に、モータ１２の回生動作によって発電された交流を直流に変換してバッテリ２４に供給する。
【００２０】
図２に示す如く、変速機１６はモータ１２に（駆動軸１４を介して）接続される入力軸１６ａと、駆動輪２０に接続される出力軸１６ｂと、その間に配置される複数個の変速段ギヤ１６ｃと、モータなどからなるシフトアクチュエータ１６ｄと、シフトアクチュエータ１６ｄに接続される複数個の噛み合い式クラッチ１６ｅとを備える。
【００２１】
変速段ギヤ１６ｃは具体的には１速、２速、３速ギヤ１６ｃ１，１６ｃ２，１６ｃ３からなる。入力軸１６ａにはそのうちのドライブ側の１速、２速、３速ドライブギヤ１６ｃ１ａ，１６ｃ２ａ，１６ｃ３ａが相対回転自在に配置される一方、出力軸１６ｂには、それらに噛合するドリブン側の１速、２速、３速ドリブンギヤ１６ｃ１ｂ，１６ｃ２ｂ，１６ｃ３ｂが相対回転不能に固定される。
【００２２】
出力軸１６ｂにはファイナルドライブギヤ１６ｂ１が固定される。ファイナルドライブギヤ１６ｂ１はファイナルドリブンギヤなどのギヤ群とディファレンシャル機構（全て図示せず)を介して駆動輪２０に接続される。
【００２３】
複数個の噛み合い式クラッチ１６ｅは変速段ギヤ１６ｃの間に配置される第１、第２の噛み合い式クラッチ１６ｅ１，１６ｅ２からなり、それぞれ入力軸１６ａに相対回転不能かつ軸方向に移動自在にスプライン結合されたスリーブドグクラッチと、その両側において１速、２速、３速ドライブギヤ１６ｃ１ａ，１６ｃ２ａ，１６ｃ３ａに設けられたドグクラッチと、回転を同期させるシンクロ機構を有する。
【００２４】
スリーブドグクラッチはシフトアクチュエータ１６ｄに取り付けられ、シフトアクチュエータ１６ｄが通電されて入力軸１６ａの軸方向に駆動されるとき、それに伴って図示の中立位置から移動して対応するギヤ１６ｃを入力軸１６ａに固定する。尚、第１の噛み合い式クラッチ１６ｅ１は１速ドライブギヤ１６ｃ１ａに対してのみ移動可能に構成される。
【００２５】
変速段の確立について説明すると、シフトアクチュエータ１６ｄを介して第１の噛み合い式クラッチ１６ｅ１を図２で右に移動させると、１速ドライブギヤ１６ｃ１ａが入力軸１６ａに係合し、モータ１２から入力軸１６ａに入力された回転駆動力（入力トルク）は１速ドライブギヤ１６ｃ１ａを回転させる。
【００２６】
図３に示す如く、１速ドライブギヤ１６ｃ１ａの回転はそれに噛合する１速ドリブンギヤ１６ｃ１ｂに伝えられて出力軸１６ｂを回転させることで１速（変速段）が確立される。出力軸１６ｂの回転はファイナルドライブギヤ１６ｂ１からファイナルドリブンギヤとディファレンシャル機構などに伝えられ、さらには駆動輪２０に伝えられて車両１０を１速で前進走行させる。
【００２７】
また、その状態でモータ１２の回転方向を反転させると、モータ１２の回転は１速ドライブギヤ１６ｃ１ａと１速ドリブンギヤ１６ｃ１ｂに伝えられて出力軸１６ｂを逆方向に回転させることで後進１速（変速段）が確立される。
【００２８】
第２の噛み合い式クラッチ１６ｅ２を図２で右に移動させて２速ドライブギヤ１６ｃ２ａを入力軸１６ａに係合すると、同様に入力軸１６ａの回転駆動力は２速ドライブギヤ１６ｃ２ａと２速ドリブンギヤ１６ｃ２ｂを介して出力軸１６ｂを回転させることで２速（変速段）が確立される。
【００２９】
第２の噛み合い式クラッチ１６ｅ２を図２で左に移動させて３速ドライブギヤ１６ｃ３ａを入力軸１６ａに係合すると、入力軸１６ａの回転駆動力は３速ドライブギヤ１６ｃ３ａと３速ドリブンギヤ１６ｃ３ｂを介して出力軸１６ｂを回転させることで３速（変速段）が確立される。
【００３０】
このように、この実施例において変速機１６はＡＭＴ（Automated Manual Transmission）、即ち、自動化されたマニュアルトランスミッション（手動変速機）として構成される。
【００３１】
図１の説明に戻ると、車両１０の運転席にはシフト（レンジセレクト）レバー３０が配置される。シフトレバー３０は運転者の手動操作によって図示のようなシフトパターン３０ａを移動（選択）自在に構成される。シフトパターン３０ａはＰ，Ｒ，Ｎ，Ｄからなるメインレンジ３０ａ１と、Ｄレンジから分岐された＋／−からなるサブレンジ３０ａ２を備える。
【００３２】
サブレンジ３０ａ２の＋は現在の変速段からのシフトアップを、−は現在の変速段からのシフトダウンを示す。サブレンジ３０ａ２は運転者がメインレンジ３０ａ１においてＤレンジを選択しているときのみ使用可能に構成される。運転者がシフトレバー３０をサブレンジ３０ａ２の＋に位置させたときはシフトアップ（変速）指示、−に位置させたときはシフトダウン（変速）指示がなされたことを意味する。
【００３３】
尚、運転者によってＤレンジが選択されている場合、サブレンジ３０ａ２でのシフトレバー操作による変速指示に応じた変速の他に、車速とアクセル開度からシフトマップを検索して１速から３速の間で自動的に変速される。
【００３４】
シフトレバー３０の付近にはシフトレバーポジションセンサ３２が配置され、運転者によって選択されたメインレンジあるいはサブレンジでのシフトレバー３０の位置を示す出力を生じる。
【００３５】
また、変速機１６のケース底面のＡＴＦ（Automatic Transmission Fluid。作動油）のリザーバには油温センサ３４が設けられ、油温ＴＡＴＦ（ＡＴＦの温度）を示す出力を生じる。
【００３６】
駆動輪２０の付近にはディスクブレーキなどの機械的な（モータ１２の回生動作によるブレーキではない）ブレーキ３６が設けられると共に、ブレーキ３６にはブレーキユニット４０が接続される。さらに車両１０の運転席には運転者の操作自在にブレーキペダル４２が設けられる。
【００３７】
ブレーキユニット４０は油圧ブースタと電動サーボを備え、動作するとき、ブレーキペダル４２による運転者の操作と独立にブレーキ３６を作動させて車両１０を制動する。ブレーキペダル４２の付近にはブレーキ開度センサ４４が設けられ、ブレーキ開度、即ち、運転者によるブレーキペダル４２の踏み込み量に応じた出力を生じる。
【００３８】
同様に車両１０の運転席には運転者の操作自在にアクセルペダル４６が設けられると共に、その付近にはアクセル開度センサ４８が設けられ、アクセル開度、即ち、運転者によるアクセルペダル４６の踏み込み量に応じた出力を生じる。駆動輪２０のドライブ軸の付近には車速センサ５０が設けられ、車両１０の走行速度（車速）を示す信号を出力する。
【００３９】
ブレーキ開度センサ４４とアクセル開度センサ４８の出力はＭＯＴ／ＥＣＵ５２に送られると共に、シフトレバーポジションセンサ３２と油温センサ３４と車速センサ５０の出力はＡＭＴ／ＥＣＵ５４に送られる。
【００４０】
さらに、ブレーキユニット４０の動作を制御するＢＲＫ／ＥＣＵ５６も設けられる。ＢＲＫ／ＥＣＵ５６は必要に応じてブレーキ指示（動作指示）を送り、ブレーキユニット４０を動作させる。
【００４１】
ＭＯＴ／ＥＣＵ５２とＡＭＴ／ＥＣＵ５４とＢＲＫ／ＥＣＵ５６はそれぞれ、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭなどを有するマイクロコンピュータを備える。これらＥＣＵ５２，５４，５６は信号線６０によって接続され、相互に通信して情報を取得可能なように構成される。
【００４２】
さらにＭＯＴ／ＥＣＵ５２にはモータ１２に配置されたレゾルバなどを介して回転子（ＲＯＴ）の位相と回転数についての情報が送られると共に、ＰＤＵ２２に配置された電圧・電流センサなどから通電電流（と通電電圧）を示す情報が送られる。
【００４３】
ＭＯＴ／ＥＣＵ５２はそれらセンサ出力に基づき、即ち、少なくとも運転者に操作されるアクセルペダル４６の開度に応じて所望のトルクが生じるように制御値を算出してモータ１２の出力を制御する。
【００４４】
図４はＭＯＴ／ＥＣＵ５２の制御値の算出動作を機能的に示すブロック図である。
【００４５】
以下説明すると、モータ１２のいずれか２相（例えばＵ相とＷ相）の電流は３相／２軸変換部５２ａによってｄ−ｑ軸上の実相電流ｉｄ，ｉｑに変換され、電流制御演算部５２ｂに入力される。ここでｄｑは公知のモータのベクトル制御におけるｄｑ変換のことである。
【００４６】
電流制御演算部５２ｂはアクセル開度から算出されるモータトルク指令と検出されたモータ１２の回転数とバッテリ２４の入出力電圧とに基づいて目標とする電流指令値Ｉｄ，Ｉｑを求めると共に、前記した実相電流ｉｄ，ｉｑとの電流偏差Δｉｄ，Δｉｑを算出し、ＰＩ制御則を用いて下記の式１，２に従って電圧指令値ＶＤ，ＶＱを算出する。
【００４７】
ＶＤ＝Ｋｐ×Δｉｄ＋Ｋｉ×（∫Δｉｄ・ｄｔ）＋Ｃ１ ・・・式１
ＶＱ＝Ｋｐ×Δｉｑ＋Ｋｉ×（∫Δｉｑ・ｄｔ）＋Ｃ２ ・・・式２
上記でＫｐ：比例ゲイン、Ｋｉ：積分ゲイン、Ｃ１，Ｃ２：ｄ，ｑ軸間の干渉成分を除去するためのフィードフォワード項である。
【００４８】
図５は図４の電圧指令値の算出処理を説明する説明図である。図５を参照してこの電圧指令値ＶＤ，ＶＱの算出を敷衍すると、所望の動作点上の電圧指令値ＶＤ，ＶＱは、次のように算出される。
【００４９】
即ち、モータ１２の電気角速度ωで表わされる逆起電力ωｋｅから求められるａ点（ωｋｅ，０）に、モータ１２の各相の抵抗分Ｒと電流指令値Ｉｄ，Ｉｑのｄ軸成分Ｉｄとから求められるｄ軸成分Ｒ×Ｉｄを加算してｂ点（ωｋｅ＋Ｒ×Ｉｄ，０）を算出する。
【００５０】
次いでモータ１２の電気角速度ωとｄ軸方向のインダクタンス成分Ｌｄと電流指令値Ｉｄ，Ｉｑのｄ軸成分Ｉｄとで求められるｑ軸成分（ω×Ｌｄ×Ｉｄ）を加算し、ｃ点（ωｋｅ＋Ｒ×Ｉｄ，ω×Ｌｄ×Ｉｄ）を算出する。
【００５１】
次いでモータ１２の各相の抵抗成分Ｒと電流指令値Ｉｄ，Ｉｑのｑ軸成分Ｉｑとから求められるｑ軸成分Ｒ×Ｉｑを加算してｄ点（ωｋｅ＋Ｒ×Ｉｄ，ω×Ｌｄ×Ｉｄ＋Ｒ×Ｉｑ）を算出する。
【００５２】
次いでモータ１２の電気角速度ωとｑ軸方向のインダクタンス成分Ｌｑと電流指令値Ｉｄ，Ｉｑのｑ軸成分Ｉｑとで求められるｑ軸成分（ω×Ｌｑ×Ｉｑ）を加算する。これにより、所望の動作点であるｅ点（ωｋｅ＋Ｒ×Ｉｄ−ω×Ｌｑ×Ｉｑ，ω×Ｌｄ×Ｉｄ＋Ｒ×Ｉｑ）を求めることができる。
【００５３】
このようにして電圧指令値を算出することができる。算出された電圧指令値ＶＤ，ＶＱは出力電圧監視部５２ｃに入力され。そこでモータ過回転などの不都合が生じないように出力電圧が監視される。
【００５４】
図６は出力電圧監視部５２ｃの動作をより詳細に示すブロック図である。
【００５５】
以下説明すると、出力電圧監視部５２ｃにおいて電流制御演算部５２ｂで算出された電圧指令値ＶＤ，ＶＱは制御系異常判定部５２ｃ１に入力され、そこで算出値が印加電圧リミットを超えるか否か判定される。
【００５６】
また算出値は位相検出部５２ｃ２に入力され、そこで位相が検出され、算出値の前回値の位相を初期位相φ_initとして出力する。尚、制御系異常判定部５２ｃ１で印加電圧リミットを超えると判定されるとき、算出値の今回値の位相を初期位相φ_initとして出力する。
【００５７】
位相制御部５２ｃ３は、モータ１２にトルクを発生させない電圧指令値ＶＤ，ＶＱの位相をゼロトルク位相φ_comとして予め記憶してするゼロトルク位相記憶部５２ｃ４を備え、そこから出力されるゼロトルク位相φ_comに近づくように例えばＰＩ制御則を用いて出力変化分Δφを算出する。
【００５８】
位相減算部５２ｃ５は位相検出部５２ｃ２から出力される初期φ_initから出力変化分の積算値∫Δφを減算して現在位相φ_nowを算出して位相制御部５２ｃ３に入力する。このように、位相制御部５２ｃ３などではゼロトルク位相と現在位相の差が所定値以下となるまで、上記の処理が繰り返される。
【００５９】
位相制御部５２ｃ３の出力φ+Δφは出力電圧算出部５２ｃ６に送られ、そこで以下の式に従って電圧指令値が最終的に算出され、出力電圧切り替え部５２ｃから出力される。
ＶＤ＝ＶＰ×ｃｏｓ（φ+Δφ） ・・・式３
ＶＱ＝ＶＰ×ｓｉｎ（φ+Δφ） ・・・式４
上記でＶＰ：振幅である。
【００６０】
図４の説明に戻ると、出力電圧監視部５２ｃの出力は２軸／３相変換部５２ｄに送られ、そこでＵ，Ｖ，Ｗ相電圧からなる３相電圧指令値に変換され、ＰＤＵ２２に出力される。
【００６１】
次いで図１に戻ってＡＭＴ／ＥＣＵ５４の動作を説明すると、ＡＭＴ／ＥＣＵ５４はシフトレバーポジションセンサ３２などのセンサ出力とＭＯＴ／ＥＣＵ５２に通信して得たアクセル開度などの情報に基づき、シフト指示を決定してシフトアクチュエータ１６ｄを動作させる。
【００６２】
即ち、ＡＭＴ／ＥＣＵ５４は、後述するようにシフトマップ検索による変速指示がなされたとき、あるいは運転者からシフトレバー３０を通じて変速指示がなされたとき、シフトアクチュエータ１６ｄを動作させて噛み合い式クラッチ１６ｅを入力軸１６ａに沿って移動させ、３個の変速段ギヤ１６ｃを例えば１速から２速、３速から２速へなどと切り替える。
【００６３】
上記を前提としてこの実施例に係る電気自動車の動作を説明する。
【００６４】
図７はその動作を示すフロー・チャートである。尚、図示のプログラムはＡＭＴ／ＥＣＵ５４によって実行される。
【００６５】
以下説明すると、Ｓ（ステップ）１０においてシフトマップ検索による変速指示がなされたか、即ち、Ｄレンジが選択されている場合、図示しない変速制御部において車速とアクセル開度からシフトマップを検索した結果、変速指示がなされているか否か判断する。
【００６６】
Ｓ１０で否定されるときはＳ１２に進み、運転者変速指示、即ち、サブレンジ３０ａ２でのシフトレバー操作によって運転者から変速指示がなされたか否か判断し、否定されるときはＳ１４に進み、現在の変速段（速度）を維持し、以降の処理をスキップする。
【００６７】
他方、Ｓ１２で肯定されるときはＳ１６に進み、変速可か否か判断する。この判断は具体的には、アクセル開度から算出される必要モータトルクが変速先の変速段で要求されるモータ最大トルク未満であり、必要モータ回転数が変速先の変速段で要求されるモータ最高回転数未満か否か判断することで行う。
【００６８】
Ｓ１６で否定されるときはＳ１４に進む一方、肯定されるときはＳ１８に進み、回生ブレーキ中か否か判断する。これはＭＯＴ／ＥＣＵ５２に通信し、ＭＯＴ／ＥＣＵ５２においてモータ１２を回生、即ち、モータ１２への通電を停止し、発電機として使用して車両１０の走行を制動（減速）させているか否か判断する。
【００６９】
尚、Ｓ１０で肯定されるとき、換言すればシフトマップ検索による変速指示がなされたとき、あるいは運転者によって変速指示がなされたときはＳ１８に進み、上記した処理が行われる。
【００７０】
次いでＳ２０に進み、メカブレーキを作動する。即ち、ＢＲＫ／ＥＣＵ５６に通信し、ＢＲＫ／ＥＣＵ５６にブレーキ３６を作動させる（車両１０を制動する）。
【００７１】
この場合、ＡＭＴ／ＥＣＵ５４は、モータ１２の回生によって生じる制動力と同程度の制動力（負のトルク）が生じるようにＢＲＫ／ＥＣＵ５６にブレーキ３６を作動させる。
【００７２】
上記は変速前と変速中とで運転者のブレーキ操作が一定とした場合である。従って、もし変速中に（一瞬であるにせよ）変速前に対して運転者のブレーキ操作が相違した場合、ＡＭＴ／ＥＣＵ５４は、モータ１２の回生によって生じる制動力と同程度の制動力（負のトルク）からブレーキペダル操作による制動力を加減算した差に相当する制動力が生じるようにＢＲＫ／ＥＣＵ５６にブレーキ３６を作動させることとする。
【００７３】
次いでＳ２２に進み、ＭＯＴゼロトルク制御を実行する。この制御は、ＭＯＴ／ＥＣＵ５２に通信し、前記した出力電圧監視部５２ｃの位相制御部５２ｃ３においてゼロトルク位相と現在位相の差が所定値以下となるように電圧指令値ＶＤ，ＶＱを算出して出力させることで行われる。
【００７４】
尚、Ｓ２２の処理においては、モータ１２の回転子と入力軸１６ａのフリクショントルクを所定値に加算し、その和以下となるように制御しても良い。
【００７５】
図８はその処理を示す説明図である。尚、同図においてｄ，ｑ軸の向きを図５と相違させて示す。図示の如く、位相が９０度相違する直交領域にあるときはモータ１２のトルクＴｑは下部左欄の末尾の式によって０［Ｎｍ］に制御される。
【００７６】
一方、車速の増加に伴って弱め界磁領域にあるときは、Ｉｄが０［Ａ］（実効値）を超えるが、下部右欄の末尾の式に示す如く、Ｉｑが０であることから、トルクＴｑは結果的に０［Ｎｍ］に制御される。
【００７７】
図７フロー・チャートの説明に戻ると、次いでＳ２４に進み、ドグクラッチを開放する。即ち、シフトアクチュエータ１６ｄを動作させて噛み合い式クラッチ１６ｅのスリーブドグクラッチを中立位置に戻す。
【００７８】
次いでＳ２６に進み、モータ変速後回転数合わせを実行する。これは噛み合い式クラッチ１６ｅの損傷を回避するためであり、モータイナーシャと差回転が同期回転数以上のときに行われる。
【００７９】
次いでＳ２８に進み、所望の変速段ギヤにドグクラッチを係合、即ち、シフトアクチュエータ１６ｄを動作させて噛み合い式クラッチ１６ｅのスリーブドグクラッチを変速先の変速段ギヤのドグクラッチに係合させる。
【００８０】
次いでＳ３０に進んで変速の完了を確認し、変速の完了が確認されたらＳ３２に進み、ＭＯＴ回生再開、即ち、ＭＯＴ／ＥＣＵ５２に通信してモータ１２の回生動作を再開させる。
【００８１】
次いでＳ３４に進み、ＢＲＫ／ＥＣＵ５６に通信してメカブレーキを開放する。即ち、ブレーキ３６の作動を停止させる。
【００８２】
一方、Ｓ１８で否定されるときはブレーキ３６を作動させることなく、Ｓ３６からＳ４４まで、上記したＳ２２からＳ３０と同様の処理を行って処理を終了する。
【００８３】
上記したＳ２０とＳ２２の処理により、モータ１２を回生させている間にモータ１２の出力を零あるいはその近傍の所定値に制御することで減少する回生による制動力を機械的なブレーキ３６による制動力で補うことができ、運転者に違和感を与えるのを防止できる。
【００８４】
このＳ２０とＳ２２の処理は、Ｓ１８で肯定される場合、ＡＭＴ／ＥＣＵ５４からの通信によってＢＲＫ／ＥＣＵ５６とＭＯＴ／ＥＣＵ５２が行うものであれば、換言すれば、ＭＯＴ／ＥＣＵ５２は、モータ１２を回生させている間に変速指示がなされたとき（Ｓ１０，Ｓ１２）、噛み合い式クラッチ１６ｅが複数個の変速段ギヤ１６ｃを切り替える前に（Ｓ２４からＳ２８）、モータ１２の出力を零あるいはその近傍からなる所定値に制御すると共に、ＢＲＫ／ＥＣＵ５６にブレーキ３６を作動させることに相当する。
【００８５】
尚、実施例ではブレーキ３６を作動させてからモータ１２の出力を所定値に制御しているが、逆にしても良い。
【００８６】
上記した如く、この実施例にあっては、車両１０に搭載されるモータ（電動機）１２と、少なくとも運転者に操作されるアクセルペダル４６の開度に応じて前記モータの出力を制御するモータ出力制御手段（ＭＯＴ／ＥＣＵ５２）と、変速指示がなされたとき、前記モータに接続される入力軸１６ａと駆動輪２０に接続される出力軸１６ｂの間に配置される複数個の変速段ギヤ１６ｃを切り替える噛み合い式クラッチ１６ｅを有する変速機１６と、前記車両１０を制動可能な機械的なブレーキ３６と、前記機械的なブレーキの動作を制御するブレーキ制御手段（ＢＲＫ／ＥＣＵ５６）とを備えた電気自動車１０の制御装置において、前記モータ出力制御手段は、前記モータ１２を回生させている間に前記変速指示がなされたとき（Ｓ１０，Ｓ１２）、前記噛み合い式クラッチ１６ｅが前記複数個の変速段ギヤを切り替える前に（Ｓ２４からＳ２８）、前記モータの出力を零あるいはその近傍からなる所定値に制御する（Ｓ２２）と共に、前記ブレーキ制御手段に前記ブレーキを作動させる（Ｓ２０）如く構成したので、変速指示に応じてモータ１２の出力を零あるいはその近傍からなる所定値に制御することでモータ１２と変速機１６の間のクラッチを不要にすることができ、よって構成を簡易にできると共に、重量やコストの増加を抑制することができる。
【００８７】
さらに、モータ１２を回生させている間、ブレーキ制御手段（ＭＯＴ／ＥＣＵ５２）にブレーキ３６を作動させる如く構成したので、変速中に回生による制動力が減少しても、その減少を機械的なブレーキ３６による制動力で補うことができ、よって運転者に違和感を与えるのを防止することができる。
【００８８】
即ち、モータ１２の出力を零あるいはその近傍の所定値に制御することは、回生時にジェネレータとして機能させて負のトルクを生じさせることで車両１０に作用させていた制動力を消滅させることになるため、運転者に違和感を与える恐れがあるが、その減少を機械的なブレーキ３６による制動力で補うことで運転者に違和感を与えるのを防止することができる。
【００８９】
また、前記モータ出力制御手段（ＭＯＴ／ＥＣＵ５２）は、前記回生によって生じる制動力と同程度のトルクが生じるように前記ブレーキ制御手段（ＭＯＴ／ＥＣＵ５２）に前記ブレーキを作動させる（Ｓ２０）如く構成したので、上記した効果に加え、回生による制動力の減少を機械的なブレーキ３６による制動力で一層完全に補うことができ、よって運転者に違和感を与えるのを一層良く防止することができる。
【００９０】
尚、上記において変速機の例として平行軸方式の変速機を示したが、この発明はそれに限定されるものではなく、その他の形式の変速機であっても良い。
【符号の説明】
【００９１】
１０ 車両（電気自動車）、１２ モータ（電動機）、１６ 変速機、１６ａ 入力軸、１６ｂ 出力軸、１６ｃ 変速段ギヤ、１６ｄ シフトアクチュエータ（アクチュエータ）、１６ｅ 噛み合い式クラッチ、２０ 駆動輪、２２ ＰＤＵ、２４ バッテリ（ＢＡＴＴ）、３０ シフトレバー、３０ａ，３０ｂ，３０ｃ シフトパターン、３０ａ２ サブレンジ、３２ シフトレバーポジションセンサ、３４ 油温センサ、４６ アクセルペダル、４８ アクセル開度センサ、５０ 車速センサ、５２ ＭＯＴ／ＥＣＵ（モータ出力制御手段）、５４ ＡＭＴ／ＥＣＵ、５６ ＢＲＫ／ＥＣＵ（ブレーキ制御手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されるモータと、少なくとも運転者に操作されるアクセルペダルの開度に応じて前記モータの出力を制御するモータ出力制御手段と、変速指示がなされたとき、前記モータに接続される入力軸と駆動輪に接続される出力軸の間に配置される複数個の変速段ギヤを切り替える噛み合い式クラッチを有する変速機と、前記車両を制動可能な機械的なブレーキと、前記機械的なブレーキの動作を制御するブレーキ制御手段とを備えた電気自動車の制御装置において、前記モータ出力制御手段は、前記モータを回生させている間に前記変速指示がなされたとき、前記噛み合い式クラッチが前記複数個の変速段ギヤを切り替える前に前記モータの出力を零あるいはその近傍からなる所定値に制御すると共に、前記ブレーキ制御手段に前記ブレーキを作動させることを特徴とする電気自動車の制御装置。
【請求項２】
前記モータ出力制御手段は、前記回生によって生じる制動力と同程度のトルクが生じるように前記ブレーキ制御手段に前記ブレーキを作動させることを特徴とする請求項１記載の電気自動車の制御装置。
【請求項１】
車両に搭載されるモータと、少なくとも運転者に操作されるアクセルペダルの開度に応じて前記モータの出力を制御するモータ出力制御手段と、変速指示がなされたとき、前記モータに接続される入力軸と駆動輪に接続される出力軸の間に配置される複数個の変速段ギヤを切り替える噛み合い式クラッチを有する変速機と、前記車両を制動可能な機械的なブレーキと、前記機械的なブレーキの動作を制御するブレーキ制御手段とを備えた電気自動車の制御装置において、前記モータ出力制御手段は、前記モータを回生させている間に前記変速指示がなされたとき、前記噛み合い式クラッチが前記複数個の変速段ギヤを切り替える前に前記モータの出力を零あるいはその近傍からなる所定値に制御すると共に、前記ブレーキ制御手段に前記ブレーキを作動させることを特徴とする電気自動車の制御装置。
【請求項２】
前記モータ出力制御手段は、前記回生によって生じる制動力と同程度のトルクが生じるように前記ブレーキ制御手段に前記ブレーキを作動させることを特徴とする請求項１記載の電気自動車の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１５７２００（Ｐ２０１２−１５７２００Ａ）
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５５７３（Ｐ２０１１−１５５７３）
【出願日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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