電気自動車の変速制御方法および変速制御装置
【課題】 目標変速段の摩擦板と外輪とを係合させるときの回転数差による変速ショックと異音発生を防止し、かつ目標変速段の摩擦板と外輪との接触完了の後、ローラクラッチの係合が円滑に行えるようにする。
【解決手段】 モータ軸に連結された変速機入力軸と各変速段のギヤ列との間に２ウェイ型のローラクラッチを介在させた変速機を備える電気自動車に適用する。変速切換アクチュエータを動作させ、現変速段の摩擦板と外輪との接触を解除する。走行用の電動モータをトルク制御で回転させて、現変速段のローラクラッチの係合を解除する。目標変速段のローラクラッチの外輪と内輪の回転数をシンクロ動作させる。変速切換アクチュエータを動作させ、目標変速段の摩擦板と外輪とを接触させる。回転数制御により電動モータを制御しながら目標変速段のローラクラッチの係合を行わせる。
【解決手段】 モータ軸に連結された変速機入力軸と各変速段のギヤ列との間に２ウェイ型のローラクラッチを介在させた変速機を備える電気自動車に適用する。変速切換アクチュエータを動作させ、現変速段の摩擦板と外輪との接触を解除する。走行用の電動モータをトルク制御で回転させて、現変速段のローラクラッチの係合を解除する。目標変速段のローラクラッチの外輪と内輪の回転数をシンクロ動作させる。変速切換アクチュエータを動作させ、目標変速段の摩擦板と外輪とを接触させる。回転数制御により電動モータを制御しながら目標変速段のローラクラッチの係合を行わせる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電動モータの回転を変速して車輪へ伝達する電気自動車の変速制御方法および変速制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
地球資源枯渇の問題へ取込むため、電気自動車に大きな期待が寄せられている。電気自動車の駆動装置として、電動モータ、変速機、および差動装置（デファレンシャル）を介し駆動輪に動力を伝達する車両用モータ駆動装置がある。変速機の変速段の切換には、例えば２ウェイ型のローラクラッチ（以下、「クラッチ」と称する場合がある）が用いられる。
【０００３】
この車両用モータ駆動装置を使用すると、走行条件に応じて変速機の変速比を切り換えることにより、駆動および回生時において、効率の高い回転数およびトルク領域で電動モータを使用することが可能となる。また、適切な変速比とすることで、高速走行時の変速機の回転部材の回転速度が下がり、変速機の動力損失が低減して車両のエネルギ効率を向上させることができる。このような車両用モータ駆動装置として、例えば特許文献１や特許文献２に記載のものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−５７０３０号公報
【特許文献２】特開平８−１６８１１０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に記載の車両用モータ駆動装置においては、変速段を切り換える変速指令が出たときに、まず、シフト機構を作動させることにより現変速段のシフト位置から目標変速段のシフト位置へのシフトリングの移動を開始し、次に、現変速段の２ウェイローラクラッチの係合を解除するよう電動モータの出力トルクを変化させ、その後、入力軸の回転数が目標変速段の変速比に対応する目標回転数に変化するよう電動モータをトルク制御で加速または減速させるようにしている。ここで、入力軸の回転数を目標変速段の変速比に対応する目標回転数に変化させるシンクロ動作が完了した後、シフトリングを目標変速段のシフト位置に到達させ、目標変速段の２ウェイローラクラッチを係合させる。
【０００６】
しかしながら、この特許文献１に記載された変速制御方法では、電動モータの出力トルクを予め設定された目標トルクに制御するトルク制御でシンクロ動作を行なっているので、次のような問題がある。すなわち、変速段を切り換えるときの車速は毎回異なるので、シンクロ動作の目標回転数も毎回異なる。そのため、トルク制御の目標トルクを目標回転数によらず一定としたのでは、現在の回転数と目標回転数の差が大きいときにシンクロ動作に要する時間が長くなってしまうという問題がある。また、トルク制御の目標トルクを車速毎に設定するのは煩雑である。
【０００７】
また、特許文献２では、速やかで円滑な変速制御方法として、変速開始時の車速に基づいて目標トルクを算出し、変速に要すると見込まれる所定時間が経過するまでの間、電動モータの出力トルクを目標トルクに制御することによってシンクロ動作を行なう方法が開示されている。しかしながら、この方法では、目標トルクが変速開始時の車速のみに基づいて定まるので、変速中に車速が変化するとき（例えば登坂時や降坂時）に、シンクロ動作が十分でない状態で目標変速段のクラッチが係合してしまい、大きな変速ショックが生じる恐れがある。
【０００８】
上記のように、目標変速段への切換完了時に、変速機の出力側のシャフトである第２シャフトの回転数と、ローラクラッチの入力側輪である外輪の回転数に大きな回転数差があると、大きな変速ショックと異音が生じる。そこで、本出願人は、変速ショックを低減するための変速制御方法を提案した。これは、変速時の車速と選択された目標変速段の変速比に基き、目標電動モータ回転数を算出して、目標電動モータ回転数に応じて電動モータの出力を制御する方法である。なお、この明細書で言う「回転数」とは、単位時間当たりの回転数であり、回転速度と同義である。
【０００９】
変速制御方法としては、トルク制御と回転数制御の二つのフィードバック制御を切換える制御法である。しかし、上記提案例では、変速段の摩擦板と外輪間の接触動作完了後、トルク制御によってローラクラッチの係合をさせるため、係合ショックと異音が生じ易くなる。また、ローラクラッチ係合時に、クラッチの内輪と外輪間の回転数差を監視していないため、クラッチの外輪と内輪の回転数差が大きい状態でクラッチを係合させた場合、クラッチが破損する恐れがある。なお、ローラクラッチの内輪について「クラッチ内輪」または単に「内輪」と称する場合があり、ローラクラッチの外輪についても同様である。
【００１０】
上記提案例の課題を整理すると、次の課題がある。
（１）変速段の摩擦板と外輪間の接触動作完了後、トルク制御により、ローラクラッチを係合させる。したがって、トルク指令により、ローラが加速しながら急に楔状空間の狭まり部分に入ることになる。そのため、係合ショックと異音が生じ易くなる。
（２）電動モータシンクロ時、現変速段のローラクラッチ係合が解除されたかどうかのチェックを行っていないため、もしローラクラッチが解除されていない場合、シンクロ動作が完了できない。
（３）目標変速段の摩擦板と外輪間の接触動作を行う間に、クラッチの外輪と内輪の回転数差をチェックしていない。そのため、もしクラッチの外輪と内輪の回転数差が大きい状態でクラッチを係合させた場合、クラッチに無理な負荷が係る恐れがある。
（４）シフトアップ変速切換時は、現変速段のローラクラッチを解除するために、回転数制御で解除動作が行われている。この場合のトルク指令値は負であるため、歯車のバックラッシュに起因する異音の発生が懸念される。
【００１１】
この発明の目的は、目標変速段の摩擦板と外輪との接触完了の後、ローラクラッチのローラによる係合を行わせるときに、ローラが加速しながら急に楔状空間に進入して係合係合ショックと異音が生じることが防止でき、かつ目標変速段の摩擦板と外輪とを係合させるときの回転数差による変速ショックと異音発生が防止できる電気自動車の変速制御方法および変速制御装置を提供することである。
この発明の他の目的は、電動モータのシンクロ動作時に、ローラクラッチの係合が解除されていない場合に、シンクロ動作が完了できるようにすることである。
この発明のさらに他の目的は、目標変速段において、ローラクラッチの外輪と内輪の回転数差が大きい状態でクラッチを係合させることによる無理な負荷の発生を回避することである。
この発明のさらに他の目的は、シフトアップ変速切換時に、歯車のバックラッシュに起因する異音が発生することを回避することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明の電気自動車の変速制御方法は、制御対象となる電気自動車が、互いに変速比が異なる複数の変速段のギヤ列と、走行用の電動モータの出力軸であるモータ軸に連結された入力軸と前記各変速段のギヤ列との間にそれぞれ介在し断続の切換が可能な各変速段の２ウェイ型のローラクラッチと、これら各ローラクラッチの断続の切換を行う変速比切換機構とを有する変速機を備え、
前記各ローラクラッチは、内輪のカム面と外輪間に設けられた各楔状空間にローラが介在し、保持器により各ローラを楔状空間の広がり部分に位置させることで切断状態となり、各ローラが楔状空間の狭まり部分に係合することで接続状態となる構成であり、
前記変速比切換機構は、保持器に連結されて回転する摩擦板の外輪への接触と離間とを変速切換アクチュエータによるシフト部材の進退によって切り換える機構である、
電気自動車における変速制御方法において、
アクセル信号と車速の検出値とから、定められた規則に従って目標変速段への変速指令を生成する第１ステップと、
前記変速指令に応答して前記変速切換アクチュエータを動作させ、現変速段の摩擦板と外輪との接触を解除する第２ステップと、
前記電動モータをトルク制御で回転させて、現変速段のローラクラッチのローラによる係合を解除する第３ステップと、
目標変速段のローラクラッチの外輪と内輪の回転数が同期するシンクロ動作を行うように、前記電動モータの回転数を回転数制御により加速または減速させる第４ステップと、
前記変速切換アクチュエータを動作させ、目標変速段の摩擦板と外輪とを接触させる第５ステップと、
回転数制御により前記電動モータを制御しながら目標変速段のローラクラッチのローラによる係合を行わせる第６ステップと、
前記電動モータの制御を回転数制御からトルク制御に切り換え、この切換時に、トルク補間制御を行う第７ステップ、
とを含む。
なお、第１ステップの「定められた規則」は、任意に定められていれば良い。また、第３ステップのトルク制御は、例えば指令値をゼロトルクとするが、他のトルク値を用いても良い。
【００１３】
この方法によると、第５ステップにおける目標変速段の摩擦板と外輪との接触の完了の後、第６ステップにおいてローラクラッチのローラによる係合を行わせるときに、回転数制御により電動モータを制御しながら係合させる。そのため、ローラを楔状空間の係合側へ緩やかに進入させることができて、係合ショックと異音が生じ難くなる。すなわち、目標変速段の摩擦板と外輪との接触の完了後に、前記提案例のようにトルク指令によりローラクラッチのローラによる係合を行わせようとすると、ローラが加速しながら急に楔状空間の係合側へ進入することになる。そのため係合ショックと異音が生じ易くなるが、回転数制御によると上記のような楔状空間へのローラの急な進入が防止できる。
また、第５ステップにおける目標変速段の摩擦板と外輪との接触の前に、第４ステップにおいて、目標変速段のローラクラッチの外輪と内輪の回転数が同期するように、電動モータの回転数を回転数制御により加速または減速させてシンクロ動作させる。そのため、ローラクラッチにおける、内輪および保持器と共に回転する摩擦板と、外輪との回転数差による変速ショックと、異音の発生が防止できる。
なお、第３ステップにおいて、電動モータをトルク制御で回転させるが、トルクの目標値をゼロとすれば、ギヤのバックラッシュに起因する音や、ローラクラッチとギヤ間の摩擦音が低減できる。
【００１４】
この発明において、前記第４ステップにおける前記電動モータのシンクロ動作時に、現変速段（目標変速段に切り換わる前の変速段）のローラクラッチの係合非係合を判断し、係合が解除されていないと判断した場合に、前記シフト部材を現変速段側へ移動させても良い。
電動モータのシンクロ動作時に、ローラクラッチのローラによる係合（以下、「ローラクラッチの係合」、「ローラクラッチ係合」、「クラッチの係合」または「クラッチ係合」と称する場合がある）が解除されていない場合、そのままではシンクロ動作が完了できない。これにつき、上記のように、シフト部材を現変速段側へ移動させることで、再度、現変速段側のローラクラッチの係合を解除させ、シンクロ動作を完了することができる。
【００１５】
上記の係合が解除されていない場合に行う現変速段側への前記シフト部材の移動中に、ローラクラッチの外輪と内輪の回転数差を計測し、回転数差が一定回転数未満となった場合のみ、現変速段のローラクラッチのローラによる係合を解除させるようにしても良い。
上記のように現変速段側へのシフト部材の移動を行う場合、移動中に、現変速段のローラクラッチの係合が解除される恐れがある。例えば、急勾配の降坂路等の場合に係合解除が生じる恐れが大きい。クラッチ係合が解除され、クラッチ外輪と内輪間の回転数差が大きい状態で、現変速段側の摩擦板と外輪を接触させると、現変速段のローラクラッチに無理な荷重が作用する可能性がある。クラッチの内外輪の回転数差を計測して、回転数差が一定回転数未満となった場合のみ、現変速段のローラクラッチの係合を解除させることで、ローラクラッチの無理な荷重の発生を防ぐことができる。
【００１６】
この発明において、第３ステップで、シフトアップの変速切換動作において、現変速段のローラクラッチが駆動側方向と非駆動側方向とのどちら側で係合しているかを、電動モータの駆動トルクから判断し、ローラクラッチが非駆動側方向で係合している場合は、ローラクラッチが駆動側方向で係合するように電動モータを制御するようにしても良い。
駆動側方向で係合している状態から係合を解除させることで、確実な係合解除を行うことができる。
【００１７】
この発明において、前記変速切換アクチュエータの制御を行う変速ＥＣＵと、前記電動モータの制御を行うインバータ装置とを用い、シフトアップの変速切換動作において、第４ステップにおけるシンクロ動作からローラクラッチの係合までの間の回転数制御によるモータ制御において、モータ出力が負トルクの場合、前記インバータ装置でモータ出力トルクの正負を切り換えるようにしても良い。
インバータ装置によると負トルクの発生が容易に行える。
【００１８】
この発明の第４ステップにおいて、前記電動モータのシンクロ動作完了時間と前記シフト部材が目標変速段のシフト準備位置（SP2nまたはSP1n）に到達する時間を比較し、シンクロ動作完了時間の方が遅い場合は、前記シフト部材を目標変速段のシフト準備位置で停止させるようにしても良い。
これにより、シンクロ動作未完了で摩擦板がクラッチ外輪に接して無理な負荷を与えることが回避される。
【００１９】
この発明の第４ステップにおいて、前記電動モータのシンクロ動作完了時間と前記シフト部材が目標変速段のシフト準備位置（SP2nまたはSP1n）に到達する時間を比較し、シンクロ動作完了時間の方が早い場合は、前記シフト部材を目標変速段のシフト完了位置まで移動させても良い。
これにより、迅速に変速が行える。
【００２０】
この発明の第３ステップにおけるシフトダウンの変速切換動作において、前記シフト部材が現変速段の摩擦板と外輪が接触する位置（SP2t）へ到達した時に、前記シフト部材を一旦停止させ、その時点の前記電動モータのトルクの値が、定められた値より大きい場合、前記電動モータのトルクの目標値をゼロにして、ローラクラッチの係合を解除させても良い。
【００２１】
この発明の第６ステップにおいて、目標変速段の摩擦板と外輪間の接触動作完了後、さらに回転数制御を継続させて、目標変速段のローラクラッチを係合させても良い。これにより、係合時のショックと係合時の異音を低減することができる。
【００２２】
この発明の第５ステップにおいて、目標変速段のローラクラッチの破損を防ぐため、ローラクラッチの外輪と内輪の回転数差を計測して、目標変速段の摩擦板と外輪間の接触動作を行っても良い。これにより、クラッチに無理な荷重が作用することが回避できる
【００２３】
この発明の第７ステップにおいて、目標変速段のローラクラッチの係合後、回転数制御からトルク制御へ切り換える瞬間に、回転数制御時の入力トルクとアクセル開度に基づくトルク制御時の入力トルクとに大きな差があった場合、前記電動モータの入力トルクの不連続を解消するように補間しても良い。これにより、ドライブシャフトの捩れ振動が大きくなる欠点が解消できる。
【００２４】
この発明の電気自動車の変速制御方法は、車両の前輪もしくは後輪の一方、または両方を駆動する電気自動車に適用しても良く、またエンジンにより車両の前輪または後輪の一方を駆動し、前記電動モータで他の車輪を駆動するハイブリッド電気自動車に適用しても良い。
【００２５】
この発明において、前記電動モータが車両用埋込永久磁石同期モータであり、自動変速時以外は、前記電動モータの制御はトルク制御とし、変速時にトルク制御と回転数制御を切り換えるようにしても良い。走行用の電動モータの制御は、基本的にはトルク制御が種々の面で優れていて一般的であるが、変速時にトルク制御と回転数制御を切り換えることで、滑らかで確実な変速が行える。
この場合に、ＰＷＭデューティＶｕ，Ｖｖ，Ｖｗの生成時に、前記電動モータのロータの回転角は計算式から求められる予測値を用いても良い。予測値を用いると、電動モータの転流位相の遅れを防ぐことができる。
上記のように自動変速時以外は、前記電動モータの制御はトルク制御とし、変速時にトルク制御と回転数制御を切り換える場合に、前記電動モータの制御方式はベクトル制御で、トルク制御と回転数制御との二つのフィードバック制御を切り換えるようにしても良い。このベクトル制御でかつ上記二つのフィードバック制御を採用することで、精度良く、効率的に電動モータの制御が行える。
【００２６】
この発明の電気自動車の変速制御装置は、制御対象となる電気自動車が、互いに変速比が異なる複数の変速段のギヤ列と、走行用の電動モータの出力軸であるモータ軸に連結された入力軸と前記各変速段のギヤ列との間にそれぞれ介在し断続の切換が可能な各変速段の２ウェイ型のローラクラッチと、これら各ローラクラッチの断続の切換を行う変速比切換機構とを有する変速機を備え、
前記各ローラクラッチは、内輪と外輪間に設けられた各楔状空間にローラが介在し、保持器により各ローラを楔状空間の広がり部分に保持させることで切断状態となり、各ローラが楔状空間の狭まり部分に係合することで接続状態となる構成であり、
前記変速比切換機構は、保持器に連結されて回転する摩擦板の外輪への接触と離間とを変速切換アクチュエータによるシフト部材の進退によって切り換える機構である、
電気自動車における変速制御装置であって、
アクセル信号と車速の検出値とから、定められた規則に従って目標変速段への変速指令を生成する変速指令生成手段８１と、
前記変速指令に応答して現変速段の摩擦板と外輪との接触が解除するように前記変速切換アクチュエータを動作させる現変速段接触解除制御手段８２と、
現変速段の摩擦板と外輪との接触が解除された後に、現変速段のローラクラッチのローラによる係合が解除されるまで前記電動モータをトルク制御で回転させる変速時トルク指令手段８３と、
現変速段のローラクラッチの係合が解除した後に、目標変速段のローラクラッチの外輪と内輪の回転数が同期するシンクロ動作を行うように、前記電動モータの回転数を回転数制御により加速または減速させる同期制御手段８４と、
前記外輪と内輪の回転数の同期状態で、目標変速段の摩擦板を外輪と接触させるように前記変速切換アクチュエータを動作させる目標変速段接触制御手段８５と、
目標変速段の摩擦板が外輪と接触した状態で、目標変速段のローラクラッチのローラによる係合が行われるまで回転数制御により前記電動モータを制御する目標変速段回転数制御手段８６と、
目標変速段のローラクラッチが係合した後、前記電動モータの制御を回転数制御からトルク制御に切り換え、この切換時に、トルク補間制御を行うトルク補間制御手段８７とを含む。
【００２７】
この構成によると、この発明方法につき説明したのと同様に、目標変速段接触制御手段８５による、目標変速段の摩擦板と外輪との接触の完了の後、目標変速段回転数制御手段８６によってローラクラッチのローラによる係合を行わせるときに、回転数制御により電動モータを制御しながら係合させる。そのため、ローラを楔状空間の係合側へ緩やかに進入させることができて、係合ショックと異音が生じ難くなる。すなわち、目標変速段の摩擦板と外輪との接触の完了後に、トルク指令によりローラクラッチのローラによる係合を行わせようとすると、ローラが加速しながら急に楔状空間の係合側へ進入することになる。そのため係合ショックと異音が生じ易くなるが、回転数制御によると上記のような楔状空間へのローラの急な進入が防止できる。
また、目標変速段接触制御手段８５の制御による目標変速段の摩擦板と外輪との接触の前に、同期制御手段８４によって、目標変速段のローラクラッチの外輪と内輪の回転数が同期するように、電動モータの回転数を回転数制御により加速または減速させてシンクロ動作させる。そのため、ローラクラッチにおける、内輪および保持器と共に回転する摩擦板と、外輪との回転数差による変速ショックと、異音の発生が防止できる。
【００２８】
この発明の電気自動車の変速制御装置において、前記同期制御手段８４は、前記電動モータのシンクロ動作時に、現変速段のローラクラッチの係合非係合を判断し、係合が解除されていないと判断した場合に、前記シフト部材を現変速段側へ移動させるようにしても良い。
この場合に、前記同期制御手段８４は、現変速段側への前記シフト部材の移動中に、ローラクラッチの外輪と内輪の回転数差を計測し、回転数差が一定回転数未満となった場合のみ、現変速段のローラクラッチのローラによる係合を解除させるようにしても良い。
【００２９】
前記変速時トルク指令手段８３は、シフトアップの変速切換動作において、現変速段のローラクラッチが駆動側方向と非駆動側方向とのどちら側で係合しているかを、前記電動モータの駆動トルクから判断し、ローラクラッチが非駆動側方向で係合している場合は、ローラクラッチが駆動側方向で係合するように前記電動モータを制御するものであっても良い。
【００３０】
この発明の電気自動車の変速制御装置において、前記電動モータを制御するインバータ装置６２が、トルク指令によってベクトル制御およびフィードバック制御によるトルク制御を行うトルク制御部７４と、速度指令によってベクトル制御およびフィードバック制御による回転数制御を行う速度制御部７３とを有し、前記同期制御手段８４および目標変速段回転数制御手段８６による回転数制御は、前記同期制御手段８４および目標変速段回転数制御手段８６から前記インバータ装置６２の前記速度制御部７３に回転数の指令を与え、前記速度制御部７３に回転数制御を行わせるようにしても良い。
【発明の効果】
【００３１】
この発明の電気自動車の変速制御方法は、制御対象となる電気自動車が、互いに変速比が異なる複数の変速段のギヤ列と、走行用の電動モータの出力軸であるモータ軸に連結された入力軸と前記各変速段のギヤ列との間にそれぞれ介在し断続の切換が可能な各変速段の２ウェイ型のローラクラッチと、これら各ローラクラッチの断続の切換を行う変速比切換機構とを有する変速機を備え、前記各ローラクラッチは、内輪のカム面と外輪間に設けられた各楔状空間にローラが介在し、保持器により各ローラを楔状空間の広がり部分に位置させることで切断状態となり、各ローラが楔状空間の狭まり部分に係合することで接続状態となる構成であり、前記変速比切換機構は、保持器に連結されて回転する摩擦板の外輪への接触と離間とを変速切換アクチュエータによるシフト部材の進退によって切り換える機構である、電気自動車における変速制御方法において、アクセル信号と車速の検出値とから、定められた規則に従って目標変速段への変速指令を生成する第１ステップと、前記変速指令に応答して前記変速切換アクチュエータを動作させ、現変速段の摩擦板と外輪との接触を解除する第２ステップと、前記電動モータをトルク制御で回転させて、現変速段のローラクラッチのローラによる係合を解除する第３ステップと、目標変速段のローラクラッチの外輪と内輪の回転数が同期するシンクロ動作を行うように、前記電動モータの回転数を回転数制御により加速または減速させる第４ステップと、前記変速切換アクチュエータを動作させ、目標変速段の摩擦板と外輪とを接触させる第５ステップと、回転数制御により前記電動モータを制御しながら目標変速段のローラクラッチのローラによる係合を行わせる第６ステップと、前記電動モータの制御を回転数制御からトルク制御に切り換え、この切換時に、トルク補間制御を行う第７ステップ、とを含むため、目標変速段の摩擦板と外輪との接触完了の後、ローラクラッチのローラによる係合を行わせるときに、ローラが加速しながら急に楔状空間に進入して係合係合ショックと異音が生じることが防止でき、かつ目標変速段の摩擦板と外輪とを係合させるときの回転数差による変速ショックと異音発生が防止できる。
【００３２】
この発明の電気自動車の変速制御装置は、制御対象となる電気自動車が、互いに変速比が異なる複数の変速段のギヤ列と、走行用の電動モータの出力軸であるモータ軸に連結された入力軸と前記各変速段のギヤ列との間にそれぞれ介在し断続の切換が可能な各変速段の２ウェイ型のローラクラッチと、これら各ローラクラッチの断続の切換を行う変速比切換機構とを有する変速機を備え、前記各ローラクラッチは、内輪のカム面と外輪間に設けられた各楔状空間にローラが介在し、保持器により各ローラを楔状空間の広がり部分に保持させることで切断状態となり、各ローラが楔状空間の狭まり部分に係合することで接続状態となる構成であり、前記変速比切換機構は、保持器に連結されて回転する摩擦板の外輪への接触と離間とを変速切換アクチュエータによるシフト部材の進退によって切り換える機構である、電気自動車における変速制御装置であって、アクセル信号と車速の検出値とから、定められた規則に従って目標変速段への変速指令を生成する変速指令生成手段と、 前記変速指令に応答して現変速段の摩擦板と外輪との接触が解除するように前記変速切換アクチュエータを動作させる現変速段接触解除制御手段と、現変速段の摩擦板と外輪との接触が解除された後に、現変速段のローラクラッチのローラによる係合が解除されるまで前記電動モータをトルク制御で回転させる変速時トルク指令手段と、現変速段のローラクラッチの係合が解除した後に、目標変速段のローラクラッチの外輪と内輪の回転数が同期するシンクロ動作を行うように、前記電動モータの回転数を回転数制御により加速または減速させる同期制御手段と、前記外輪と内輪の回転数の同期状態で、目標変速段の摩擦板を外輪と接触させるように前記変速切換アクチュエータを動作させる目標変速段接触制御手段と、目標変速段の摩擦板が外輪と接触した状態で、目標変速段のローラクラッチのローラによる係合が行われるまで回転数制御により前記電動モータを制御する目標変速段回転数制御手段と、目標変速段のローラクラッチが係合した後、前記電動モータの制御を回転数制御からトルク制御に切り換え、この切換時に、トルク補間制御を行うトルク補間制御手段、とを含むため、目標変速段の摩擦板と外輪との接触完了の後、ローラクラッチのローラによる係合を行わせるときに、ローラが加速しながら急に楔状空間に進入して係合ショックと異音が生じることが防止でき、かつ目標変速段の摩擦板と外輪とを係合させるときの回転数差による変速ショックと異音発生が防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】この発明の一実施形態に係る変速制御方法を適用する電気自動車の概略図である。
【図２】同実施形態に係る変速制御方法を適用するハイブリッド車の概略である。
【図３】図１，図２に示す車両の車両用モータ駆動装置の断面図である。
【図４】同車両用モータ駆動装置の変速比切換機構の断面図である。
【図５】同車両用モータ駆動装置を制御する変速制御システムの概略ブロック図である。
【図６】同車両用モータ駆動装置のインバータ装置の構成図である。
【図７】同車両用モータ駆動装置の自動変速制御方法の概要を示すフローチャート図である。
【図８】同車両用モータ駆動装置のインバータ制御装置のブロック図である。
【図９】同車両用モータ駆動装置の自動シフトアップ変速の前半を示すフローチャート図である。
【図１０】同自動シフトアップ変速の後半を示すフローチャート図である。
【図１１】同自動シフトアップ変速の切換概念図である。
【図１２】同車両用モータ駆動装置の自動シフトダウン変速の前半を示すフローチャート図である。
【図１３】同自動シフトダウン変速の後半を示すフローチャート図である。
【図１４】同自動シフトダウン変速の切換概念図である。
【図１５】同電気自動車における車両用モータ駆動装置の変速制御装置の概念構成を示すブロック図である。
【図１６】図４の一部の拡大断面図である。
【図１７】図４のXVII-XVII 線に沿った断面図である。
【図１８】図４のXVIII-XVIII 線に沿った断面図である。
【図１９】図４のXIX-XIX 線に沿った断面図である。
【図２０】同車両用モータ駆動装置のシフト機構を示す断面図である。
【図２１】図４の変速比切換機構におけるローラクラッチ等の分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、この発明の実施形態にかかる電気自動車の変速制御方法および変速制御装置を説明する。図１は、左右一対の前輪１を車両用モータ駆動装置Ａで駆動される駆動輪とし、左右一対の後輪２を従動輪とした電気自動車ＥＶを示す。
【００３５】
図２は、左右一対の前輪１をエンジンＥによって駆動される主駆動輪とし、左右一対の後輪２を車両用モータ駆動装置Ａで駆動される補助駆動輪としたハイブリッド自動車ＨＶを示す。ハイブリッド自動車ＨＶには、エンジンＥの回転を変速するトランスミッションＴＭと、トランスミッションＴＭから出力された回転を左右の前輪１に分配するディファレンシャルＤとが設けられている。この実施形態の変速制御方法および変速制御装置は、図１，図２の車両用モータ駆動装置Ａに適用される。
【００３６】
図３に示すように、車両用モータ駆動装置Ａは、走行用の電動モータ３と、電動モータ３の出力軸４の回転を変速して出力する変速機５と、その変速機５から出力された回転を図１に示す電気自動車ＥＶの左右一対の前輪１に分配し、または、図２に示すハイブリッド車の左右一対の後輪２に分配するディファレンシャル６とを有する。
【００３７】
変速機５は、変速段数が２段であって、図３に示すように、互いに変速比が異なる複数（この例では２列）の変速段のギヤ列ＬＡ，ＬＢと、電動モータ３の出力軸であるモータ軸４に連結された入力軸７と前記各変速段のギヤ列ＬＡ，ＬＢにそれぞれ介在し断続の切換が可能な各変速段の２ウェイ型のローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂと、これら各ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂの断続の切換を行う変速比切換機構４０とを有する。
【００３８】
変速機５および変速比切換機構４０については、ここでは変速制御方法および変速制御装置の理解に必要な範囲で簡単に説明し、変速制御方法および変速制御装置の説明の後に、詳細に説明する。
【００３９】
変速機５は、モータ軸４の回転が入力される入力軸７と、入力軸７に対して間隔をおいて平行に配置された出力軸８と、上記各ギヤ列ＬＡ，ＬＢとを有する平行軸常時噛合型変速機である。１速ギヤ列ＬＡの入力ギヤ９Ａおよび２速ギヤ列ＬＢの入力ギヤ９Ｂが入力軸に一体に設けられ、１速ギヤ列ＬＡの出力ギヤ１０Ａおよび２速ギヤ列ＬＢの出力ギヤ１０Ｂが出力軸８の外周に回転自在に設置されている。これら各出力ギヤ１０Ａ，１０Ｂと出力軸８の間に、前記ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂが介在させてある。
【００４０】
各ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂは、図１７に示す２速のローラクラッチ１６Ｂの例で説明するように、外周面が多角形状とされた内輪１８Ｂの外周の平面状の各カム面１９と外輪２３Ｂの内周の円筒面間に設けられた各楔状空間Ｓにローラ２０が介在する。楔状空間Ｓは、円周方向の両側が狭まり、円周方向の中央が広がり部分となる。各ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂは、各ローラ２０が楔状空間Ｓの狭まり部分に係合することで接続状態となり、保持器２１Ｂにより各ローラ２０を楔状空間Ｓの広がり部分に位置させることで切断状態となる構成である。
【００４１】
外輪２３Ａ，２３Ｂは、外周部が前記出力ギヤ１０Ａ，１０Ｂとされている。内輪１８Ａ，１８Ｂは、スプライン等により出力軸８に対して相対回転不能に設けられる。円滑な相対回転、つまり空転を可能とするため、外輪２３Ａ，２３Ｂを構成する出力ギヤ１０Ａ，１０Ｂと内輪１８Ａ，１８Ｂとの間には、ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂ以外に軸受１５（図３，図４）が設けられる。
【００４２】
変速比切換機構４０は、図４に示すように、ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂの保持器２１Ａ，２１Ｂに連結されて回転する環状の摩擦板３５Ａ，３５Ｂの外輪２３Ａ，２３Ｂへの接触と離間とを変速切換アクチュエータ４７による、シフト部材であるシフトフォーク４５の進退によって切り換える機構である。シフト機構４１は、変速比切換機構４０のうちの、摩擦板３５Ａ，３５Ｂを動作させる機構部分であり、変速切換アクチュエータ４７とシフトフォーク４５により構成される。
【００４３】
変速切換アクチュエータ４７は、シフト用の電動モータであり、その出力軸４７ａの回転を、送りねじ機構４８によりシフトロッド４６の直動運動に変換し、シフトロッド４６に取り付けたシフトフォーク４５を軸方向に移動させる。シフトフォーク４５の移動により、シフトスリーブ４３およびシフトリング３４が移動する。シフトリング３４が摩擦板３５Ａ，３５Ｂを、クラッチ外輪２３Ａ，２３Ｂ（出力ギヤ１０Ａ，１０Ｂ）の側面に押し付ける。これにより、カム面付きの内輪１８Ａ，１８Ｂと外輪２３Ａ，２３Ｂとが相対回転する場合に、摩擦板３５Ａ，３５Ｂと外輪２３Ａ，２３Ｂとの間に摩擦力（トルク）が作用し、保持器２１Ａ，２１Ｂを介してローラ２０を楔状空間Ｓの狭まり部分に押し込むことができる。
【００４４】
なお、保持器２１Ａ，２１Ｂは内輪１８Ａ，１８Ｂに対して回転自在であるが、スイッチばね２２Ａ，２２Ｂ（図１６，図１８）により、内輪１８Ａ，１８Ｂのカム面１９（図１７）の中央、つまり楔状空間Ｓの広がり部分である中立位置とポケット２１ａの円周方向中央とが一致するように付勢される。摩擦板３５Ａ，３５Ｂは、上記スイッチばね２２Ａ，２２Ｂにより、保持器２１Ａ，２１Ｂと共に回転可能なように連結されている。
【００４５】
図５は、車両用モータ駆動装置Ａを制御する制御システムを示すブロック図である。この制御システムは、統合ＥＣＵ６０、変速ＥＣＵ６１、およびインバータ装置６２を有する。統合ＥＣＵ６０、変速ＥＣＵ６１、およびインバータ装置６２の３者間の信号転送はＣＡＮ通信（コントローラー・エリア・ネットワーク）で行われる。
統合ＥＣＵ６０は、車載全ての電子制御装置間の協調制御を行う電子制御装置であり、図示しない車両用ブレーキ装置やステアリング装置と協調して指示を出す。統合ＥＣＵ６０はアクセルペダル６３に接続されており、アクセルペダル６３からの信号に基づいて算出されるアクセル開度の信号であるアクセル信号を変速ＥＣＵ６１に出力する。
【００４６】
変速ＥＣＵ６１は、車速の検出信号と、ＥＣＵ６０から出力されたアクセル信号を受け取り、自動変速の制御を行う電子制御装置であり、各種入力信号に基づいて変速判断を行ない、変速機５の変速切換アクチュエータ４７とインバータ装置６２に指令を出す。変速ＥＣＵ６１には、運転者により操作される変速操作部６４（例えば、自動変速モードと手動変速モードを切り換えるタクトスイッチや、手動変速モードにおいて変速段を手動で切り換えるためのシフトレバー）から変速操作の状態を示す信号が入力される。変速ＥＣＵ６１には、車速センサ６５から現在の車両の速度を示す信号が入力される。また、変速ＥＣＵ６１は、変速切換アクチュエータ４７のシフト位置センサ６８からシフト位置を検出し、インバータ装置６２から電動モータ３の回転数を取得する機能を有する。変速ＥＣＵ６１は、運転席の液晶表示装置や表示ランプ等の表示部６７に、車速、走行用の電動モータ回転数、トルク指令値等を表示させる手段（図示せず）を備えている。
【００４７】
変速ＥＣＵ６１には、自動変速モードと手動変速モードの変速モードがプログラムされており、自動変速モードと手動変速モードは、運転者による変速操作部６４の操作によって切り換えられる。
この実施形態の変速制御方法および変速制御装置は、変速ＥＣＵ６１による自動変速モードにおける制御に係る。変速ＥＣＵ６１は、図１５に示す各種の機能達成手段（８１〜８７）を有しているが、これらの手段については後に説明する。
【００４８】
図５において、インバータ装置６２は、バッテリ６９から直流電力が供給されて、電動モータ３に交流のモータ駆動電力を供給するとともに、その供給電力を変速ＥＣＵ６１からの信号に基づいて制御する。インバータ装置６２には、電動モータ３に設けられた回転検出装置であるレゾルバ６６から、電動モータ３の回転数を示す信号が入力される。
【００４９】
インバータ装置６２は、図６に示すように、ＩＧＢＴモジュールからなるインバータ７１と、このインバータ７１を制御するインバータ制御回路７２とで構成される。インバータ７１は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の上側アームスイッチング素子Ｕｐ，Ｖｐ，Ｗｐと、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の下側アームスイッチング素子Ｕｎ，Ｖｎ，Ｗｎとの接続点に電動モータ３の各相（Ｕ，Ｖ，Ｗ相）の端子を接続したものである。インバータ７１には、３相１８０度通電型（正弦波通電）の交流電力を出力するように、インバータ制御回路７２から各スイッチング素子Ｕｐ，Ｖｐ，Ｗｐ，Ｕｎ，Ｖｎ，Ｗｎに開閉指令が与えられる。
【００５０】
電動モータ３は、３相の正弦波通電により、転流を行っている。電動モータ３は、ＩＰＭモータ（埋込永久磁石同期モータ）である。ＩＰＭ電動モータ３の駆動のためには大電流が必要であり、インバータ７１内の前記各スイッチング素子には、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor ）が使用されている。
【００５１】
図８はインバータ制御回路７２の構成を主に示すブロック図である。このインバータ制御回路７２は、トルク制御と回転数制御とに切り換えて制御可能としてあり、トルク制御と回転数制御とも、フィードバック制御で、かつベクトル制御である。変速時はトルク制御と回転数制御とを行い、変速時以外のときはトルク制御を行う。
【００５２】
同図のインバータ制御回路７２の構成を、トルク制御方法の概要と共に説明する。
電流指令部１０１には、トルク制御時は、アクセル信号から変速ＥＣＵ６１のトルク指令部１１０で生成されたトルク指令が入力される。なお、図８おける変速ＥＣＵ６１のトルク指令部１１０および速度指令部１０６は、変速ＥＣＵ６１の構成要素のうち、トルク指令および速度指令を出力する手段を総称して示している。
電流指令部１０１は、このトルク指令と、レゾルバ６６で検出された電動モータ回転数とから、定められた規則に従って電流指令値を作り出す。具体的には、トルク指令と電動モータ回転数に応じて、変速ＥＣＵ６１またはインバータ制御回路７２に設けられた最大トルク制御テーブル（図示せず）を参照し、相応なトルク指令値を算出する。算出されたトルク指令値に基づき、電動モータ３の相電流（Ｉａ）と電流位相角（β）の指令値を生成する。これら相電流Ｉａと電流位相角βの指令値に基づき、ｄ軸電流（界磁成分）Ｏ＿Ｉｄと、ｑ軸電流（トルク成分）Ｏ＿Ｉｑに分けて電流のベクトル制御およびフィードバック制御を行う。
【００５３】
電流ＰＩ制御部１０２は、電流指令部１０１から出力されたｄ軸電流Ｏ＿Ｉｄ、ｑ軸電流Ｏ＿Ｉｑの値と、モータ電流および回転子角度から３相／２相変換部１０４で計算された２相電流Ｉｄ，Ｉｑとから、ＰＩ制御による電圧値による制御量Ｖｄ，Ｖｑを算出する。前記３相／２相変換部１０４では、電流センサ１０５で検出される電動モータのｕ相電流（Ｉｕ）とｗ相電流（Ｉｗ）の検出値から、次式、Ｉｖ＝−（Ｉｕ＋Ｉｗ）、で求められるｖ相電流（Ｉｖ）を算出し、Ｉｕ，Ｉｖ，１ｗの３相電流からＩｄ，Ｉｑの２相電流に変換する。この変換に使われる電動モータ３の回転子角度は、レゾルバ６６から取得する。
【００５４】
２相／３相変換部１０３は、入力された２相の制御量Ｖｄ，Ｖｑに基づき、３相のＰＷＭデューティＶｕ，Ｖｖ，Ｖｗに変換する。変換に使われるモータ回転子の回転角は、計算時間、信号転送等の遅れに影響されないように、予測計算部１１１の計算で、Θ＋ΔΘ（ΔΘ＝Θ−ＯＩｄ＿Θ）式から求められる予測値を使用している。
ここで、Θ：現回転子の回転角度（電気角）
ＯＩｄ＿Θ：前サンプル時間での回転角度（電気角）
である。
【００５５】
電力変換部６２ａは、ＰＷＭデューティＶｕ，Ｖｖ，Ｖｗに従ってインバータ７１（IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)）をＰＷＭ制御し、電動モータ３を駆動する。
【００５６】
同図のインバータ制御回路７２による回転数制御を説明する。
速度指令部１０６は、インバータ制御回路７２に対して速度指令を与える手段であり、変速ＥＣＵ６１に設けられている。速度指令部１０６は、変速時の車速と選択された目標変速段の変速比に基づき、電動モータ３の目標回転数を算出する。算出した目標回転数は、速度指令としてインバータ装置６２のインバータ制御回路７２に指示される。
【００５７】
また、電動モータ３の回転子角度をレゾルバ６６から取得し、実際の電動モータ３の回転数を速度計算部１０８で算出する。速度指令部１０６の速度指令と、速度計算部１０８で算出した実際の電動モータ回転数の差分を比較部１０９で求め、その差分に対つき、制御部１０７でＰＩＤ制御（比例積分微分制御）、あるいはＰＩ制御（比例積分制御）を行い、制御量をトルク指令として、電流指令部１０１に入力する。回転数制御時、この速度計算部１０８の速度指令に基づくトルク指令が、トルク指令部１１０からのトルク指令に代えて電流指令部１０１に入力される。
回転数制御では、電動モータ３の目標回転数は１msec間隔で計算され、変速中に車速が急に変化しても、変速の目標回転数は車速の変化を追及できる特徴をもつ。それによって、変速ショックを低減することができる。
【００５８】
図７は、２ウェイローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂを備えた２段の自動変速制御方法の概要を示すフローチャートである。この制御方法では第１ステップＳ１から第７ステップＳ７の動作を順次行う。
第１ステップＳ１では、変速ＥＣＵ６１（図５）により、アクセル信号と車速の検出値とから、定められた規則に従って目標変速段への変速指令を生成し、この変速指令を出す。アクセル信号は、アクセルペダル６３の開度の信号であり、アクセルペダル６３から統合ＥＣＵ６０に入力され、統合ＥＣＵ６０から変速ＥＣＵ６１に与えられる。車速は、車速センサ６５から変速ＥＣＵ６１に入力される。
第２ステップＳ２では、前記変速指令であるアクチュエータ駆動指令により変速切換アクチュエータ４７を駆動してシフトフォーク４５を動作させ、現変速段の摩擦板３５Ａ，３５Ｂとローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂの外輪２３Ａ，２３Ｂとの接触を解除する。
第３ステップＳ３では、走行用の電動モータ３をゼロトルク制御で回転させて、現変速段のローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂのローラ２０の係合を解除する。
【００５９】
第４ステップＳ４では、目標変速段のローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂの外輪２３Ａ，２３Ｂと内輪１８Ａ，１８Ｂの回転数が同期するように、つまりシンクロ動作するように、電動モータ３の回転数を回転数制御により加速または減速させる。この回転数制御によりシンクロ動作させる制御は、変速ＥＣＵ６１によりインバータ装置６２のインバータ制御回路７２を用いて行う。
第５ステップＳ５では、変速ＥＣＵ６１により変速切換アクチュエータ４７を駆動させてシフトフォーク４５を動作させ、目標変速段の摩擦板３５Ａ，３５Ｂとローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂの外輪２３Ａ，２３Ｂとを接触させる。
第６ステップＳ６では、回転数制御により電動モータ３を制御しながらローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂのローラ２０を係合させる。この制御は、変速ＥＣＵ６１によりインバータ装置６２のインバータ制御回路７２を用いて行う。
第７ステップＳ７では、電動モータ３の制御を回転数制御からトルク制御に切り換える。この切換時に、トルク補間制御を行う。このトルク補間制御は、回転数制御時の入力トルクとアクセル開度に基づくトルク制御時の入力トルクとに大きな差があった場合、ドライブシャフトの捩れ振動が大きくなる欠点を解消するために、電動モータ３の入力トルクの不連続を解消するように、電動モータ３の駆動トルクを補間して滑らかに入力する。
【００６０】
図９，図１０は、自動シフトアップ変速のフローチャート図であり、図１１は自動シフトアップ変速の切換概念図（変速切換アクチュエータのシフト位置、電動モータの回転数制御とトルク制御の切換および変速機の回転数の時間変化を示す図）である。
図１１において、符号(1) で示す図の部分は、シフトフォーク４５（シフトロッド４６）のシフト位置を示す。符号(2) で示す図の部分は、トルク制御方法と回転数制御方法の切換を示す。符号(3) で示す図の部分は、入力回転数（Ngi ）と目標回転数（Ngo ）を示す。
ただし、 Ngi：入力回転数（クラッチ外輪に対応）、
Ngo：出力回転数（クラッチ内輪に対応）、
r2 ：２速減速比、
である。
入力回転数は電動モータ３の回転数で、出力回転数は車速とディファレンシャル６（図３）での減速比から換算する。
なお、本実施形態では、便宜上、外輪の回転数としてNgi を、内輪の回転数としてNgo ×r2（２速のローラクラッチ１６Ｂの内輪１８Ｂの場合）またはNgo ×r1（１速のローラクラッチ１６Ａの内輪１８Ａの場合で、r1は１速減速比）を用いる。
【００６１】
シフトアップ変速切換の制御に関して具体的に説明する。次に述べる第１〜第７の各ステップは、図７と共に概要を説明したステップＳ１〜Ｓ７である。
第１ステップ：時間（時刻）t0に変速指令が出され、シフトアップ変速を開始する（図９のステップＱ１）。
第２ステップ：変速切換アクチュエータ４７の位置制御によりシフトフォーク４５は１速のシフト位置SP1fからSP1tへ移動する（Ｑ２）。この間、トルク制御を、変速切換の前より継続して、電動モータ３を制御する。そのため、現変速段のローラクラッチ１６Ａの係合は解除されず、駆動輪にトルクは伝達される。位置SP1tへ到達した直後、現変速段の摩擦板３５Ａと外輪２３Ａ間の接触は解除される（Ｑ３）。
【００６２】
第３ステップ：時間t1にシフトフォーク４５が位置SP1tへ到達し、変速切換アクチュエータ４７を一旦停止させる（Ｑ４）。現変速段のローラクラッチ１６Ａが確実に駆動側方向（正方向）に係合していることを確認するため、電動モータのトルクＴを判定する（Ｑ５）。下記(1) 、(2) で判断条件を説明する。
【００６３】
(1) T ＞T1の場合、ローラ２０が駆動側方向（正方向）で確実に係合しているため、即時に現変速段のローラクラッチ１６Ａの係合を解除することができる。二つの解除方法が使用できる。方法１：トルク制御によりトルクをゼロとする制御方法、方法２：回転数制御により負トルクを入力する制御方法。（T1：トルク閾値）
方法１：トルク制御により、電動モータ３のトルクＴの目標値をゼロにして（Ｑ６）、Δt1に渡って電動モータ３を制御する（Ｑ７）。そうすると、電動モータ３が惰性で速度が落ちるため、現変速段のローラクラッチ１６Ａの外輪２３Ａと内輪１８Ａの回転数差が生じる。生じた回転数差により、ローラクラッチ１６Ａが正方向係合位置からニュートラル位置に戻される。ニュートラル位置に戻された直後に現変速段のローラクラッチ１６Ａの係合が解除される。
方法１の特徴：ローラクラッチ１６Ａを解除する際、歯車のバックラッシュに起因する音や、ローラクラッチ１６Ａと出力ギヤ１０Ａ間の摩擦音を低減できる。一方、変速時間が増加する欠点もある（Δt1の時間を設けたため）。（図９に示す方法）
方法２：第４ステップのシンクロ動作時に、電動モータのトルクを負とすることで、シンクロ開始直後にローラクラッチ１６Ａの係合は解除される。
方法２の特徴：変速時間を低減できる一方、出力ギヤ１０Ａのバックラッシュに起因する音や摩擦音が増加する欠点がある。
【００６４】
(2) T ≦T1の場合、ローラ２０が駆動側方向（正方向）に係合していない。駆動側方向に係合させる制御を行う。まず、トルク制御により、T ＝T1にして（Ｑ９）、Δt2の間にローラ２０を正方向に係合させる（Ｑ１０）。次に、現変速段のローラクラッチ１６Ａの係合を解除する動作を行う。解除方法は(1) の二つの方法と同様で、例えば、方法２を採用する。
【００６５】
第４ステップ：電動モータ３を回転数制御によりシンクロ動作を行う（Ｑ１１）。（シンクロ動作：入力回転数を目標回転数に近づける動作）。目標回転数はNgo ×r2＋ΔN3とする。
（＋ΔN3）の理由：シンクロ終了時に、クラッチ内輪回転数はNgo ×r2、クラッチ外輪回転数（目標回転数）はNgo ×r2＋ΔN3、ただし、ΔN3＞0 となるべきで、ΔN3はローラクラッチ１６Ｂの内輪１８Ｂと外輪２３Ｂの回転数差として用いられる。ΔN3＞0 により、目標変速段のローラクラッチ１６Ｂは駆動側方向（正方向）で係合できる。ΔN3≦0 では、ローラクラッチ１６Ｂは非駆動側方向（負方向）で係合する。
時間t2に変速切換アクチュエータ４７を動作させ、シンクロ動作を開始する（Ｑ１１）。この際、電動モータ３の制御を回転数制御に切り換える。インバータ装置６２は電動モータ出力トルクの正負を設定できる特徴を持つ。そのため、シンクロ開始直後にローラクラッチ１６Ａの係合は解除される（第３ステップの方法２のクラッチ解除方法である）。現変速段のクラッチ係合が確実に解除されたかどうかの判断を、シンクロ動作がΔt3経た後に行う（Ｑ１２，Ｑ１３）。判断条件は下記の分岐(1) と(2) になる。
【００６６】
分岐(1) Ngi ≧Ngo ×r1−ΔN1 （ΔN1：回転数の閾値）：
現変速段のローラクラッチ１６Ａの係合は解除されていない。変速切換アクチュエータ４７を位置SP1tに戻し、再びローラクラッチ１６Ａの係合の解除を行う（Ｑ２８〜Ｑ３３，Ｑ２）。
即時に、変速切換アクチュエータ４７を停止し（Ｑ２８）、電動モータ３の制御をトルク制御に切り換え（Ｑ２９）、ゼロトルクとする（T ＝0 ）。変速切換アクチュエータ４７を位置SP1tまで引戻す（Ｑ３０）。しかし、変速切換アクチュエータ４７が位置SP1tまで移動する間に、ローラクラッチ１６Ａの係合は解除される恐れがある（急勾配の降坂路）。クラッチ係合が解除され、クラッチ外輪と内輪間の回転数差が大きく生じた状態で、現変速段の摩擦板３５Ａと外輪２３Ａ間を接触させるとローラクラッチ１６Ａ自体に無理な負荷が作用して破損する可能性がある。ローラクラッチ１６Ａの無理な負荷を防ぐため、SP＜SP1tの間に、ローラクラッチ１６Ａの外輪２３Ａと内輪１８Ａの回転数をチェックしながら、変速切換アクチュエータ４７の引戻し動作を行う（Ｑ３１）。
【００６７】
｜Ngi −Ngo ×r1｜＜ΔN2且つSP≧SP1tの場合（Ｑ３１，Ｑ３２）、変速切換アクチュエータ４７を停止させ（Ｑ３３）、第２ステップにジャンプし（Ｑ２）、再びローラクラッチ１６Ａを解除する。
｜Ngi −Ngo ×r1｜≧ΔN2の場合は、即時に変速切換アクチュエータ４７を停止させ（Ｑ２７）、制御システムの変速制御をリセットする。（ΔN2：現変速段係合のためのクラッチ外輪と内輪の許容回転数差）
【００６８】
分岐(2) Ngi ＜Ngo ×r1−ΔN1：
現変速段のローラクラッチ１６Ａの係合は確実に解除されたと判断して、シンクロ動作を継続する（Ｑ１３〜Ｑ１４）。電動モータ３のシンクロ動作完了時間（t3）と変速切換アクチュエータのシフト位置SP2nへの到達時間（t4）の順序により、制御は、分岐[1] ，[2] に分けられる（Ｑ１４）。
【００６９】
分岐[1] ：t3≧t4
変速切換アクチュエータ４７がシフト位置SP2nに達するまでの移動は、電動モータ３のシンクロ動作以前に完了。目標変速段のローラクラッチ１６Ｂに無理な負荷が作用しないようにするため、ローラクラッチ１６Ｂの外輪２３Ｂと内輪１８Ｂの回転数差をチェックする（Ｑ３４）。
(Ngo ×r2＋ΔN3)−ΔN4＜Ngi ≦Ngo ×r2＋ΔN3の条件が、
ＹＥＳの場合は第５ステップのＱ１７にジャンプ。
ＮＯの場合は、変速切換アクチュエータ４７を停止させ、下記の分岐<1> ，<2> により、二つの動作に分けられる。（ΔN4：目標変速段のクラッチ係合のための許容回転数差）
【００７０】
分岐<1> Ngi ≦(Ngo×r2＋ΔN3) −ΔN4：電動モータ３の制御をトルク制御へ切り換え、T ＝0 にして、制御システムの変速制御をリセットする（Ｑ３７）。（許容回転数差を逸脱するとき）
分岐<2> (Ngo×r2＋ΔN3) −ΔN4＜Ngi ≦Ngo ×r2＋ΔN3を満足するまで、シンクロ動作を継続する。シンクロ動作終了直後に、第５ステップのＱ３９にジャンプ。
【００７１】
分岐[2] ：t3＜t4
電動モータ３のシンクロ動作が、変速切換アクチュエータ４７がシフト位置SP2nまで移動するより前に完了した場合、下記の動作を行う。
Ngi ＞Ngo ×r2＋ΔN3の条件が、
ＹＥＳ：Ｑ１４にジャンプ。
ＮＯ：Ｑ１６で下記の判断を行う。
分岐<1> (Ngo×r2＋ΔN3) −ΔN4＜Ngi ≦Ngo ×r2＋ΔN3の場合、Ｑ１７。
分岐<2> Ngi ≦(Ngo×r2＋ΔN3)−ΔN4の場合、電動モータ３の制御をトルク制御へ切り換え、T ＝0 にして、変速切換アクチュエータ４７を停止させる。最後に、制御システムの変速制御をリセットする（Ｑ２６）。（許容回転数差を逸脱するとき）
【００７２】
第５ステップ：電動モータ３のシンクロ動作終了後、変速切換アクチュエータ４７のシフト位置がSP2f（時間t5）に到達するまで回転数制御を継続する。位置SP2fに到達直後、変速切換アクチュエータを停止させる（Ｑ１８）。これにより、目標変速段の摩擦板３５Ｂと外輪２３Ｂ間の接触動作完了。
【００７３】
第６ステップ：さらに回転数制御を継続することにより、目標変速段のローラクラッチ１６Ｂを係合させる動作を行う。回転数制御に使われるトルクの上限値を設定する（T ＝T2，Ｑ１９）。Δt4の間に、ローラクラッチ１６Ｂを係合させる（Ｑ２０）。トルク上限値を設定する理由は、係合ショックと係合音を低減するためである。
【００７４】
第７ステップ：電動モータ３の駆動トルクを徐々に出力する動作を行う。電動モータ３の制御をトルク制御に切り換える（Ｑ２２）。t7時のアクセル開度の信号を記録しているが（T ＝T3，Ｑ２１）、T3は電動モータ３の駆動トルクとして使わない。その代わりに、Δt5に渡り、T ＝T2＋(T3 −T2) ／Δt5の式に従って、電動モータ３の駆動トルクを補間して出力する（Ｑ２４）。
補間制御を使うことによって、回転数制御からトルク制御へ切り換える瞬間に、トルクに大きな差があった場合、ドライブシャフトの捩れ振動が大きくなる欠点を解消できる。補間終了後、リアルタイムでアクセル信号を電動モータへ出力する（T ＝T4）。
【００７５】
図１２，図１３は、自動シフトダウン変速のフローチャート図であり、図１４は自動シフトダウン変速の切換概念図（変速切換アクチュエータのシフト位置、電動モータの回転数制御とトルク制御の切換および変速機の回転数の時間変化を示す図）である。
図１４において、符号(1) で示す図の部分は、シフトフォーク４５（シフトロッド４６）のシフト位置を示す。符号(2) で示す図の部分は、トルク制御方法と回転数制御方法の切換を示す。符号(3) で示す図の部分は、入力回転数（Ngi ）と目標回転数（Ngo ）を示す。
ただし、Ngi ：入力回転数（クラッチ外輪に対応）、
Ngo ：出力回転数（クラッチ内輪に対応）、
r1 ：１速減速比、
である。
入力回転数は電動モータ３の回転数で、出力回転数は車速とディファレンシャル６（図３）での減速比から換算する。
【００７６】
シフトダウン変速切換の制御に関して具体的に説明する。次に述べる第１〜第７の各ステップは、図７と共に概要を前述したステップＳ１〜Ｓ７である。
第１ステップ：時間t0に変速指令が出され、シフトダウン変速を開始する（図１２のステップＲ１）。
第２ステップ：変速切換アクチュエータ４７の位置制御によりシフトフォーク４５は２速のシフト位置SP2fからSP2tへ移動する（Ｒ２）。この間、変速切換前のトルク制御を維持し、電動モータ３を制御する。そのため、現変速段のローラクラッチ１６Ｂの係合は解除されず、駆動輪にトルクは伝達される。位置SP2tへ到達した直後、現変速段の摩擦板３５Ｂと外輪２３Ｂ間の接触は解除される（Ｒ３）。
第３ステップ：時間t1にシフトフォーク４５が位置SP2tへ到達し、変速切換アクチュエータ４７を一旦停止させる（Ｒ４）。現変速段のローラクラッチ１６Ｂが確実に係合されていることを確認するため、電動モータのトルクＴの判断を行う（Ｒ５）。下記(1) 、(2) で判断条件を説明する。
【００７７】
(1) T ＞0 の場合、ローラ２０が駆動側方向（正方向）に係合しており、即時に現変速段のローラクラッチ１６Ｂの係合を解除することができる。解除方法はトルク制御によりトルクをゼロとする手法を用いる。トルク制御により、電動モータ３のトルクＴの目標値をゼロにして（Ｒ６）、Δt1に渡って電動モータ３を制御する（Ｒ７）。そうすると、電動モータ３が惰性で速度が落ちるため、現変速段のローラクラッチ１６Ｂの外輪２３Ｂと内輪１８Ｂの回転数差が生じる。生じた回転数差によりローラクラッチ１６Ｂが正方向係合位置からニュートラル位置まで戻される。ニュートラル位置に戻された直後に現変速段のローラクラッチ１６Ｂの係合が解除される。この後、変速切換アクチュエータ４７の位置についてSP2tからSP1f方向への押出運転を開始する（Ｒ８）。
【００７８】
(2) T ＝0 の場合、ローラ２０は駆動側方向（正方向）に確実に係合していない。このため、ステップＲ８へ進み、第４ステップのシンクロ動作により、電動モータのトルクを正に設定することで、シンクロ開始直後にローラクラッチ１６Ｂの係合は解除される。この解除方法は、上記の解除法のΔt1の時間を必要としないため、変速時間の短縮ができる。（図１２に示す方法）
【００７９】
第４ステップ：電動モータ３を回転数制御によりシンクロ動作を行う（Ｒ９）。（シンクロ動作：入力回転数を目標回転数に近づける動作）。目標回転数はNgo ×r1＋ΔN3とする。
（＋ΔN3）の理由：シンクロ終了時に、クラッチ内輪回転数はNgo ×r1、クラッチ外輪回転数（目標回転数）はNgo ×r1＋ΔN3、ただし、ΔN3＞0 となるべきで、ΔN3はローラクラッチ１６Ａの内輪１８Ａと外輪２３Ａの回転数差として用いられる。ΔN3＞0 により、目標変速段のローラクラッチ１６Ａは駆動側方向（正方向）で係合する。ΔN3≦0 では、ローラクラッチ１６Ａは非駆動側方向（負方向）で係合する。
【００８０】
時間t2で変速切換アクチュエータ４７を動作させ、シンクロ動作を開始する（Ｒ９）。この際、電動モータ３の制御を回転数制御に切り換える。インバータ装置６２は電動モータ出力トルクの正負を設定できる特性を持つ。そのため、シンクロ開始直後にローラクラッチ１６Ｂの係合が解除される（第３ステップの(2) に示す解除方法）。現変速段のローラクラッチ１６Ｂの係合が確実に解除されたかどうかの判断を、シンクロ動作がΔt2経た後に行うことにする（Ｒ１０，Ｒ１１）。判断条件は下記の分岐(1) と(2) になる。
【００８１】
Ｒ１１の判断で分岐(1) の場合、Ngi ≦Ngo ×r2＋ΔN1（ΔN1：回転数の閾値）：
現変速段のローラクラッチ１６Ｂの係合は解除されてない可能性がある。変速切換アクチュエータ４７を位置SP2tに戻し、再びローラクラッチ１６Ｂの係合を解除する（Ｒ２６〜Ｒ３１）。
即時に、変速切換アクチュエータ４７を停止させ（Ｒ２６）、電動モータ３の制御をトルク制御に切り換えて（Ｒ２７）、ゼロトルクとする（T ＝0 ）。変速切換アクチュエータ４７を位置SP2tまで引戻す（Ｒ２８）。しかし、変速切換アクチュエータ４７が位置SP2tまで移動する間に、ローラクラッチ１６Ｂの係合は解除される恐れがある（急勾配の降坂路）。クラッチ係合が解除され、クラッチ外輪と内輪間の回転数差が大きくなる場合、現変速段の摩擦板３５Ｂと外輪２３Ｂが接触した瞬間、ローラクラッチ１６Ｂが素早く係合するため、ローラクラッチ１６Ｂに無理な荷重が作用する可能性がある。この無理な荷重を防ぐため、SP＞SP2tの間に、ローラクラッチ１６Ｂの外輪２３Ｂと内輪１８Ｂの回転数をチェックしながら、変速切換アクチュエータ４７を引戻す動作を行う（Ｒ２９）。
【００８２】
｜Ngi −Ngo ×r2｜＜ΔN2且つSP≦SP2tの場合（Ｒ２９，Ｒ３０）、変速切換アクチュエータ４７を停止させ（Ｒ３１）、第２ステップにジャンプ（Ｒ２）、再びローラクラッチ１６Ｂの解除動作を行う。
｜Ngi −Ngo ×r2｜≧ΔN2の場合は、即時に変速切換アクチュエータ４７を停止させ（Ｒ２５）、制御システムの変速制御をリセットする。（ΔN2：現変速段係合ためのクラッチ外輪と内輪の許容回転数差）
【００８３】
Ｒ１１の判断で分岐(2) の場合、Ngi ＞Ngo ×r2＋ΔN1：
現変速段のローラクラッチ１６Ｂの係合は、確実に解除された。シンクロ動作を継続する（Ｒ１１〜Ｒ１２）。電動モータ３のシンクロ動作完了時間（t3）と変速切換アクチュエータ４７のシフト位置SP1nへの到達時間（t4）の順序により、制御は分岐[1] ，[2] に分けられる（Ｒ１２）。
分岐[1] ：t3≧t4
変速切換アクチュエータ４７のシフト位置SP1nまでの移動は、電動モータ３のシンクロ動作以前に完了。目標変速段のローラクラッチ１６Ａに無理な荷重が作用しないように、ローラクラッチ１６Ａの外輪２３Ａと内輪１８Ａの回転数差をチェックする（Ｒ３２）。
Ngo ×r1＋ΔN3≦Ngi ＜(Ngo ×r1＋ΔN3) ＋ΔN4の条件が、
ＹＥＳの場合は、第５ステップのＲ１５にジャンプ。
ＮＯの場合は、変速切換アクチュエータ４７を停止させ、下記の分岐<1> ，<2> により、二つの動作に分けられる。（ΔN4：目標変速段のクラッチ係合のための許容回転数差）
分岐<1> Ngi ＞(Ngo×r1＋ΔN3) ＋ΔN4：電動モータ３の制御をトルク制御へ切り換え、T ＝0 にして、制御システムの変速制御をリセットする（Ｒ３５）。（許容回転数差を逸脱するとき）
分岐<2> Ngo ×r1＋ΔN3＜Ngi ≦(Ngo×r1＋ΔN3) ＋ΔN4を満足するまで、シンクロ動作を継続する。シンクロ動作が終了直後に、第５ステップのＲ３７にジャンプ。
【００８４】
分岐[2] ：t3＜t4
電動モータ３のシンクロ動作は、変速切換アクチュエータ４７がシフト位置SP1nまで移動するより前に完了。下記の動作を行う。
Ngi ＜Ngo ×r1＋ΔN3の条件が、
ＹＥＳ：Ｒ１２にジャンプ。
ＮＯ：Ｒ１４で下記の判断を行う。
分岐<1> Ngo ×r1＋ΔN3≦Ngi ＜(Ngo×r1＋ΔN3) ＋ΔN4の場合、Ｒ１５。
分岐<2> Ngi ≧(Ngo×r1＋ΔN3) ＋ΔN4の場合、電動モータ３の制御をトルク制御へ切り換え、T ＝0 にして、変速切換アクチュエータ４７を停止させる。最後に、制御システムの変速制御をリセットする（Ｒ２４）。（許容回転数差を逸脱するとき）
【００８５】
第５ステップ：電動モータ３のシンクロ動作終了後、変速切換アクチュエータ４７のシフト位置がSP1f（時間t5）に到達するまで回転数制御を継続する。位置SP1fに到達直後、アクチュエータを停止させる（Ｒ１６）。これにより、目標変速段の摩擦板３５Ａと外輪２３Ａ間の接触動作が完了。
【００８６】
第６ステップ：さらに回転数制御を継続することにより、目標変速段のローラクラッチ１６Ａを係合させる動作を行う。回転数制御に使われるトルクの上限値を設定する（T ＝T2，Ｒ１７）。Δt4の間に、ローラクラッチ１６Ａを係合させる（Ｒ１８）。トルク上限値を設定する理由は、係合ショックと異音を低減させるためである。
【００８７】
第７ステップ：電動モータ３の駆動トルクを徐々に出力する動作を行う。電動モータ３の制御をトルク制御に切り換える（Ｒ２０）。t7時のアクセル開度の信号を記録しているが（T ＝T3，Ｒ１９）、T3は電動モータ３の駆動トルクとして使わない。その代わりに、Δt5に渡り、T ＝T2＋(T3 −T2) ／Δt5の式に従って、電動モータ３の駆動トルクを補間しながら、出力する（Ｒ２２）。
補間制御を使うことによって、回転数制御からトルク制御へ切り換える瞬間に、トルクに大きな差があった場合、ドライブシャフトの捩れ振動が大きくなる欠点を解消できる。補間終了後、リアルタイムでアクセル信号を電動モータへ出力する（T ＝T4）。
【００８８】
次に、電気自動車の変速制御装置につき、図１５のブロック図を参照して説明する。制御対象となる電気自動車は、上記実施形態の変速制御方法を適用する、図１〜図６と共に前述の電気自動車である。
この電気自動車の変速制御装置は、上記実施形態の変速制御方法を実施する装置であって、上記変速ＥＣＵ６１に、変速指令生成手段８１、現変速段接触解除制御手段８２、変速時トルク指令手段８３、同期制御手段８４、目標変速段接触制御手段８５、目標変速段回転数制御手段８６、およびトルク補間制御手段８７を設けたものである。なお、変速ＥＣＵ６１は、自動変速時以外の電動モータ３の制御はトルク制御として、トルク指令をインバータ制御回路７２へ出力し、変速時にトルク制御と回転数制御を切り換える。
【００８９】
変速指令生成手段８１は、図７の上記第１ステップＳ１の制御を行う手段であり、統合ＥＣＵ６０から与えられる上記アクセル信号と車速の検出値とから、定められた規則に従って目標変速段への変速指令を生成する。
現変速段接触解除手段８２は、上記第２ステップＳ２の制御を行う手段であり、変速指令生成手段８１で生成された変速指令に応答して、現変速段の摩擦板３５Ａ，３５Ｂとクラッチ外輪２３Ａ，２３Ｂ（出力ギヤ１０Ａ，１０Ｂ）との接触が解除するように、変速切換アクチュエータ４７を動作させる。
【００９０】
変速時トルク指令手段８３は、上記第３ステップＳ３の制御を行う手段であり、現変速段の摩擦板３５Ａ，３５Ｂと外輪２３Ａ，２３Ｂとの接触が解除された後に、現変速段のローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂのローラ２０による係合が解除されるまで、走行用の電動モータ３をトルク制御で回転させる手段であり、インバータ装置６２のインバータ制御回路７２にトルク指令を与える。
【００９１】
同期制御手段８４は、上記第４ステップＳ４の制御を行う手段であり、現変速段のローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂのローラ２０の係合が解除した後に、目標変速段のローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂの外輪２３Ａ，２３Ｂと内輪１８Ａ，１８Ｂの回転数が同期するように、電動モータ３の回転数を回転数制御により加速または減速させてシンクロ動作させる。この回転数制御は、インバータ制御回路７２へ回転速度の速度指令を与えることで行う。
【００９２】
目標変速段接触手段８５は、上記第５ステップＳ５の制御を行う手段であり、ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂの外輪２３Ａ，２３Ｂと内輪１６Ａ，１６Ｂの回転数の同期状態で、目標変速段の摩擦板３５Ａ，３５Ｂを外輪２３Ａ，２３Ｂと接触させるように、前記変速切換アクチュエータ４７を動作させる。
【００９３】
目標変速段回転数制御手段８６は、上記第６ステップＳ６の制御を行う手段であり、目標変速段の摩擦板３５Ａ，３５Ｂが外輪２３Ａ，２３Ｂと接触した状態で、目標変速段のローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂのローラ２０による係合が行われるまで回転数制御により電動モータ３を制御する。この回転数制御によるモータ制御は、インバータ制御回路７２へ回転速度の速度指令を与えることで行う。
【００９４】
トルク補間制御手段８７は、目標変速段のローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂのローラ２０が係合した後、電動モータ３の制御を回転数制御からトルク制御に切り換え、この切換時に、トルク補間制御を行う。このトルク補間制御は、トルク補間制御手段８７で補間の演算を行うと共に、その演算結果のトルク指令をインバータ制御回路７２に与えることで行う。
【００９５】
上記変速指令生成手段８１、現変速段接触解除制御手段８２、変速時トルク指令手段８３、同期制御手段８４、目標変速段接触制御手段８５、目標変速段回転数制御手段８６、およびトルク補間制御手段８７は、より具体的には、それぞれ、図９〜図１１、および図１２〜図１４と共に前述した第１〜第７の各ステップの処理を行う機能を持つ。
【００９６】
なお、図１５において、インバータ制御回路７２は、速度制御部７３と、トルク制御部７４と、ＰＷＭ制御部７５に分けて説明している。
トルク制御部７４は、インバータ制御回路７２のうち、トルク制御により電動モータ３の制御の機能を果たす部分であり、図８の電流指令部１０１、電流ＰＩ制御部１０２、２相／３相変換部１０３、３相／２相変換部１０４、速度計算部１０８、および予測計算部１１１を含む。
速度制御部７３は、インバータ制御回路７２のうち、速度制御により電動モータ３の制御の機能を果たす部分であって、比較部１０９と、制御部１０７とを有し、トルク制御部７４の電流指令部１０１へトルク指令を与え、その後の制御をトルク制御部７４で行わせる。
【００９７】
この構成の変速制御装置によると、上記実施形態の変速制御方法につき前述したのと同様に、ステップＳ６の制御を行う目標変速段回転数制御手段８６を有するため、目標変速段の摩擦板３５Ａ，３５Ｂと外輪２３Ａ，２３Ｂとの接触完了の後、ローラクラッチ１６，１６Ｂのローラ２０による係合を行わせるときに、ローラ２０が加速しながら急に楔状空間Ｓに進入して係合ショックや異音を生じることが防止できる。また、ステップＳ４の制御を行う同期制御手段８４の機能により、目標変速段の摩擦板３５Ａ，３５Ｂと外輪２３Ａ，２３Ｂとを係合させるときの回転数差による変速ショックと異音発生が防止できる。
【００９８】
この変速制御装置は、前述のように、より具体的には図９〜図１１、および図１２〜図１４と共に前述した第１〜第７の各ステップの処理を行う機能を持つものであり、これら図９〜図１４と共に前述した各作用，効果が得られる。
【００９９】
この実施形態の電気自動車の変速制御方法および変速制御装置の特徴を纏めて示すと、次のとおりである。
(1) ＩＰＭ電動モータ３の制御方式はベクトル制御である。さらに、トルク制御と回転数制御の二つのフィードバック制御を切り換える制御法とする。
(2) ＩＰＭ電動モータ３の転流位相の遅延を防ぐために、ＰＷＭデューティＶｕ，Ｖｖ，Ｖｗの生成時、ロータの回転角は計算式から求められる予測値を用いる。
(3) ＩＰＭ電動モータ３の回転数制御は、ＰＩＤフィードバック制御とし、さらに、回転数制御の制御量はトルク指令として、トルク制御にて電動モータ３を制御する。
(4) 自動変速時以外のＩＰＭ電動モータ３の制御はトルク制御とし、変速時、トルク制御と回転数制御を切り換える。
(5) 係合ショックと異音を低減するために、目標変速段の摩擦板３５Ａ，３５Ｂと外輪２３Ａ，２３Ｂ間の接触動作完了後、さらに回転数制御を継続させて、目標変速段のローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂを係合させる。
(6) 電動モータ３のシンクロ時、現変速段のローラクラッチ１６，１６Ｂの係合が確実に解除されたかどうかチェックする。解除されていないと判断された場合、シフトフォーク４５を現変速段側へ移動させる。しかし、シフトフォーク移動の間に、クラッチ係合は解除される恐れがある（急勾配の降坂路等）。クラッチ係合が解除され、クラッチ外輪２３Ａ，２３Ｂと内輪１８Ａ，１８Ｂ間の回転数差が大きい状態で、現変速段側の摩擦板３５Ａ，３５Ｂと外輪２３Ａ，２３Ｂを接触させると、現変速段のローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂに無理な負荷が作用する可能性がある。これを防ぐために、ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂの内外輪の回転数差を計測して、ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂの係合非係合を判断する。
(7) 目標変速段のローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂへ係合後、回転数制御からトルク制御へ切り換える瞬間に、回転数制御時の入力トルクとアクセル開度に基づくトルク制御時の入力トルクとに大きな差があった場合、ドライブシャフトの捩れ振動が大きくなる欠点を解消する。この解消方法として、電動モータ３の入力トルクの不連続を解消するように電動モータ３の駆動トルクを補間して滑らかに入力する。
(8) シフトアップの変速切換動作において、現変速段のローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂが確実に駆動側方向に係合しているかどうかの判断を、電動モータ３の駆動トルクから判断する。判断結果に応じて、ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂが確実に駆動側方向に係合するように、電動モータ３を制御する。
(9)シフトアップの変速切換動作において、シンクロ動作からクラッチ係合までの間、回転数制御によって電動モータ３を制御する際、モータ出力が負トルクの場合、インバータ装置６２側でモータ出力トルクの正負を切り換える。
【０１００】
図３，４のモータ駆動装置の詳細を、図１６〜図２１と共に説明する。
図３において、モータ軸４は、入力軸７と同軸上に直列に配置されており、ハウジング１１に固定された電動モータ３のステータ１２で回転駆動される。入力軸７は、ハウジング１１内に組込まれた対向一対の軸受１３により回転可能に支持され、入力軸７の軸端はスプライン嵌合によってモータ軸４に接続されている。出力軸８は、ハウジング１１内に組込まれた対向一対の軸受１４により回転可能に支持されている。
【０１０１】
１速入力ギヤ９Ａと２速入力ギヤ９Ｂは軸方向に間隔をおいて配置され、入力軸７を中心として入力軸７と一体に回転するように入力軸７に固定されている。１速出力ギヤ１０Ａと２速出力ギヤ１０Ｂも軸方向に間隔をおいて配置されている。
【０１０２】
図４に示すように、１速出力ギヤ１０Ａは、出力軸８を貫通させる環状に形成され、軸受１５を介して出力軸８で支持されており、出力軸８を中心として出力軸８に対して回転可能となっている。同様に、２速出力ギヤ１０Ｂも、軸受１５を介して出力軸８で回転可能に支持されている。
【０１０３】
１速入力ギヤ９Ａと１速出力ギヤ１０Ａは互いに噛合しており、その噛合によって１速入力ギヤ９Ａと１速出力ギヤ１０Ａの間で回転が伝達するようになっている。２速入力ギヤ９Ｂと２速出力ギヤ１０Ｂも噛合しており、その噛合によって２速入力ギヤ９Ｂと２速出力ギヤ１０Ｂの間で回転が伝達するようになっている。２速入力ギヤ９Ｂと２速出力ギヤ１０Ｂの減速比は、１速入力ギヤ９Ａと１速出力ギヤ１０Ａの減速比よりも小さい。
【０１０４】
１速出力ギヤ１０Ａと出力軸８の間には、１速出力ギヤ１０Ａと出力軸８の間でトルクの伝達と遮断の切換を行なう１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａが組込まれている。また、２速出力ギヤ１０Ｂと出力軸８の間には、２速出力ギヤ１０Ｂと出力軸８の間でトルクの伝達と遮断の切換を行なう２速の２ウェイローラクラッチ１６Ｂが組込まれている。
【０１０５】
１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａと２速の２ウェイローラクラッチ１６Ｂは、左右対称の同一構成なので、２速の２ウェイローラクラッチ１６Ｂを以下に説明し、１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａについては、２速の２ウェイローラクラッチ１６Ｂに対応する部分に同一の符号または末尾のアルファベットＢをＡに置き換えた符号を付して説明を省略する。
【０１０６】
図１６〜図１８に示すように、２速の２ウェイローラクラッチ１６Ｂは、２速出力ギヤ１０Ｂの内周に設けられた円筒面１７と、出力軸８の外周に回り止めした環状の２速カム部材１８Ｂに形成されたカム面１９と、カム面１９と円筒面１７の間に組み込まれたローラ２０と、ローラ２０を保持する２速保持器２１Ｂと、２速スイッチばね２２Ｂとからなる。カム面１９は、円筒面１７との間で周方向中央から周方向両端に向かって次第に狭くなる楔状空間Ｓを形成するような面であり、例えば、図１７に示すように円筒面１７と対向する平坦面である。
【０１０７】
図４、図２１に示すように、２速保持器２１Ｂは、ローラ２０を収容する複数のポケット２１ａが周方向に間隔をおいて形成された円筒部２４と、円筒部２４の一端から径方向内方に延び出す内向きフランジ部２５とを有する。内向きフランジ部２５の径方向内端は、２速カム部材１８Ｂの外周で周方向にスライド可能に支持され、この周方向のスライドによって、２速保持器２１Ｂは、カム面１９と円筒面１７の間にローラ２０を係合させる係合位置とローラ２０の係合を解除する中立位置との間で出力軸８に対して相対回転可能となっている。また、２速保持器２１Ｂの内向きフランジ部２５は軸方向両側への移動が規制され、これにより２速保持器２１Ｂが軸方向に非可動とされている。
【０１０８】
図１７に示すように、各カム面１９は、回転中心を含む仮想平面に対して対称に形成され、これにより、各カム面１９と円筒面１７の間に配置されたローラ２０は、正転方向と逆転方向の両方向で係合可能となっている。すなわち、電動モータ３が発生するトルクにより車両を前進させるときは、２速保持器２１Ｂを出力軸８に対して正転方向に相対回転させることにより、２速保持器２１Ｂに保持されたローラ２０を、カム面１９と円筒面１７の間の正転方向側の空間狭まり部分に係合させ、そのローラ２０を介して２速出力ギヤ１０Ｂと出力軸８の間で正転方向のトルクを伝達することが可能となっており、一方、電動モータ３が発生するトルクにより車両を後退させるときは、２速保持器２１Ｂを出力軸８に対して逆転方向に相対回転させることにより、２速保持器２１Ｂに保持されたローラ２０を、カム面１９と円筒面１７の間の逆転方向側の空間狭まり部分に係合させ、そのローラ２０を介して２速出力ギヤ１０Ｂと出力軸８の間で逆転方向のトルクを伝達することが可能となっている。
【０１０９】
図１８、図２１に示すように、２速スイッチばね２２Ｂは、鋼線をＣ形に巻いたＣ形環状部２６と、Ｃ形環状部２６の両端からそれぞれ径方向外方に延出する一対の延出部２７，２７とからなる。Ｃ形環状部２６は、２速カム部材１８Ｂの軸方向端面に形成された円形のスイッチばね収容凹部２８に嵌め込まれ、一対の延出部２７，２７は、２速カム部材１８Ｂの軸方向端面に形成された径方向溝２９に挿入されている。
【０１１０】
径方向溝２９は、スイッチばね収容凹部２８の内周縁から径方向外方に延びて２速カム部材１８Ｂの外周に至るように形成されている。２速スイッチばね２２Ｂの延出部２７は、径方向溝２９の径方向外端から突出しており、その延出部２７の径方向溝２９からの突出部分が、２速保持器２１Ｂの円筒部２４の軸方向端部に形成された切欠き３０に挿入されている。径方向溝２９と切欠き３０は同じ幅に形成されている。
【０１１１】
延出部２７，２７は、径方向溝２９の周方向で対向する内面と、切欠き３０の周方向で対向する内面にそれぞれ接触しており、その接触面に作用する周方向の力によって２速保持器２１Ｂを中立位置に弾性保持している。
【０１１２】
すなわち、２速保持器２１Ｂを出力軸８に対して相対回転させて、図１８に示す中立位置から周方向に移動させると、径方向溝２９に対する切欠き３０の位置が周方向にずれるので、一対の延出部２７，２７の間隔が狭まる方向にＣ形環状部２６が弾性変形し、その弾性復元力によって２速スイッチばね２２Ｂの一対の延出部２７，２７が径方向溝２９の内面と切欠き３０の内面を押圧し、その押圧によって２速保持器２１Ｂを中立位置に戻す方向の力が作用するようになっている。
【０１１３】
図４に示すように、１速カム部材１８Ａと２速カム部材１８Ｂの出力軸８に対する回り止めは、スプライン嵌合によって行なわれている。１速カム部材１８Ａのカム面１９と２速カム部材１８Ｂのカム面１９は同数かつ同位相となっている。また、１速カム部材１８Ａと２速カム部材１８Ｂは、出力軸８の外周に嵌合した一対の止め輪３１によって軸方向に非可動となっている。１速カム部材１８Ａと２速カム部材１８Ｂの間には間座３２が組み込まれている。
【０１１４】
１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａと２速の２ウェイローラクラッチ１６Ｂは、変速用伝達機構３３により選択的に係合することができるようになっている。
【０１１５】
図１６に示すように、変速用伝達機構３３は、１速出力ギヤ１０Ａ（断面でない部分は図示せず。図２０においても同様）と２速出力ギヤ１０Ｂの間に軸方向に移動可能に設けられたシフトリング３４と、１速出力ギヤ１０Ａとシフトリング３４の間に組み込まれた１速摩擦板３５Ａと、２速出力ギヤ１０Ｂとシフトリング３４の間に組み込まれた２速摩擦板３５Ｂとを有する。
【０１１６】
ここで、１速摩擦板３５Ａと２速摩擦板３５Ｂは、左右対称の同一構成なので、２速摩擦板３５Ｂを以下に説明し、１速摩擦板３５Ａについては、２速摩擦板３５Ｂに対応する部分に同一の符号または末尾のアルファベットＢをＡに置き換えた符号を付して説明を省略する。
【０１１７】
２速摩擦板３５Ｂには、２速保持器２１Ｂの切欠き３０に係合する突片３６が設けられ、この突片３６と切欠き３０の係合によって、２速摩擦板３５Ｂが２速保持器２１Ｂに回り止めされている。２速保持器２１Ｂの切欠き３０は、２速摩擦板３５Ｂの突片３６を軸方向にスライド可能に収容しており、このスライドによって、２速摩擦板３５Ｂは、２速保持器２１Ｂに回り止めされた状態のまま、２速出力ギヤ１０Ｂの側面に接触する位置と離間する位置との間で、２速保持器２１Ｂに対して軸方向に移動可能となっている。
【０１１８】
２速摩擦板３５Ｂの突片３６の先端に凹部３７が形成されて、間座３２の外周には、凹部３７に係合する凸部３８が形成されている。そして、凹部３７と凸部３８は、２速摩擦板３５Ｂが２速出力ギヤ１０Ｂの側面から離間した位置にある状態では、凹部３７と凸部３８が係合することで、間座３２を介して２速摩擦板３５Ｂを出力軸８に回り止めし、このとき、２速摩擦板３５Ｂに回り止めされた２速保持器２１Ｂが中立位置に保持されるようになっている。また、２速摩擦板３５Ｂが２速出力ギヤ１０Ｂの側面に接触する位置にある状態では、凹部３７と凸部３８の係合が解除することで、２速摩擦板３５Ｂの回り止めが解除されるようになっている。
【０１１９】
２速摩擦板３５Ｂと２速カム部材１８Ｂの間には、軸方向に圧縮された状態で２速離間ばね３９Ｂが組み込まれており、この２速離間ばね３９Ｂの弾性復元力によって２速摩擦板３５Ｂが２速出力ギヤ１０Ｂの側面から離間する方向に付勢されている。
【０１２０】
２速離間ばね３９Ｂは、間座３２の外周に沿って巻回されたコイルスプリングであり、その一端が２速ワッシャ９０Ｂを介して２速摩擦板３５Ｂの突片３６に係合し、他端が２速カム部材１８Ｂの軸方向端面で支持されている。２速ワッシャ９０Ｂは、２速カム部材１８Ｂの軸方向端面の径方向溝２９を覆うように環状に形成されている。
【０１２１】
シフトリング３４は、１速摩擦板３５Ａを押圧して１速出力ギヤ１０Ａの側面に接触させる１速シフト位置SP1fと、２速摩擦板３５Ｂを押圧して２速出力ギヤ１０Ｂの側面に接触させる２速シフト位置SP2fとの間で軸方向に移動可能に支持されている。また、シフトリング３４を１速シフト位置SP1fと２速シフト位置SP2fの間で軸方向に移動させるシフト機構４１が設けられている。シフト機構４１は、前述のように変速比切換機構４０の一部を構成する。
【０１２２】
図１９、図２０に示すように、シフト機構４１は、シフトリング３４を転がり軸受４２を介して回転可能に支持するシフトスリーブ４３と、そのシフトスリーブ４３の外周に設けられた環状溝４４に係合する二股状のシフトフォーク４５と、シフトフォーク４５が固定されたシフトロッド４６と、シフトモータである変速切換アクチュエータ４７と、変速切換アクチュエータ４７の回転をシフトロッド４６の直線運動に変換する運動変換機構４８（送りねじ機構等）とからなる。
【０１２３】
図２０に示すように、シフトロッド４６は、出力軸８に対して間隔をおいて平行に配置され、ハウジング１１内に組み込まれた一対の滑り軸受４９で軸方向にスライド可能に支持されている。シフトリング３４とシフトスリーブ４３の間に組み込まれた転がり軸受４２は、シフトリング３４とシフトスリーブ４３のいずれに対しても軸方向に非可動となるように組み付けられている。
【０１２４】
このシフト機構４１は、変速切換アクチュエータ４７の回転が運動変換機構４８により直線運動に変換されてシフトフォーク４５に伝達し、そのシフトフォーク４５の直線運動が転がり軸受４２を介してシフトリング３４に伝達することにより、シフトリング３４を軸方向に移動させる。
【０１２５】
図１６に示すように、シフトフォーク４５と環状溝４４の間の両側の軸方向隙間には、軸方向に圧縮可能な予圧ばね５０が組み込まれている。これにより、シフトリング３４で１速摩擦板３５Ａを押圧して１速出力ギヤ１０Ａの側面に接触させるときに、シフトスリーブ４３に対するシフトフォーク４５の軸方向の相対位置を調節することによって予圧ばね５０のばね力を調節し、１速摩擦板３５Ａと１速出力ギヤ１０Ａの接触面間の摩擦力を調整することが可能となっている。また、シフトリング３４で２速摩擦板３５Ｂを押圧して２速出力ギヤ１０Ｂの側面に接触させるときも、２速摩擦板３５Ｂと２速出力ギヤ１０Ｂの接触面間の摩擦力を調整することが可能となっている。
【０１２６】
図３に示すように、出力軸８には、出力軸８の回転をディファレンシャル６に伝達するディファレンシャル駆動ギヤ５１が固定されている。
【０１２７】
ディファレンシャル６は、一対の軸受５２で回転可能に支持されたデフケース５３と、デフケース５３の回転中心と同軸にデフケース５３に固定され、ディファレンシャル駆動ギヤ５１に噛合するリングギヤ５４と、デフケース５３の回転中心と直角な方向にデフケース５３に固定されたピニオン軸５５と、ピニオン軸５５に回転可能に支持された一対のピニオン５６と、その一対のピニオン５６に噛合する左右一対のサイドギヤ５７とからなる。左側のサイドギヤ５７には、左側の車輪に接続されたアクスル５８の軸端部が接続され、右側のサイドギヤ５７には、右側の車輪に接続されたアクスル５８の軸端部が接続されている。出力軸８が回転するとき、出力軸８の回転はディファレンシャル駆動ギヤ５１を介してデフケース５３に伝達され、そのデフケース５３の回転がピニオン５６とサイドギヤ５７を介して左右の車輪に分配される。
【０１２８】
以下に、車両用モータ駆動装置Ａの動作例を説明する。
まず、図１６に示すように、１速摩擦板３５Ａが１速出力ギヤ１０Ａの側面から離間し、かつ、２速摩擦板３５Ｂも２速出力ギヤ１０Ｂの側面から離間した状態では、１速保持器２１Ａは１速スイッチばね２２Ａの弾性力により中立位置に保持され、２速保持器２１Ｂも２速スイッチばね２２Ｂの弾性力により中立位置に保持されるので、１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａはローラ２０の係合が解除された状態となり、２速の２ウェイローラクラッチ１６Ｂもローラ２０の係合が解除された状態となる。
【０１２９】
この状態では、図３に示す電動モータ３の駆動により入力軸７が回転しても、１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａと２速の２ウェイローラクラッチ１６Ｂによって回転の伝達が遮断されるので、１速出力ギヤ１０Ａおよび２速出力ギヤ１０Ｂは空転し、入力軸７の回転は出力軸８に伝達されない。
【０１３０】
次に、シフト機構４１を作動させて、図１６に示すシフトリング３４を１速出力ギヤ１０Ａに向けて移動させると、１速摩擦板３５Ａが１速出力ギヤ１０Ａの側面に接触し、その接触面間の摩擦力によって１速摩擦板３５Ａが出力軸８に対して相対回転し、この１速摩擦板３５Ａに回り止めされた１速保持器２１Ａが１速スイッチばね２２Ａの弾性力に抗して中立位置から係合位置に移動するので、１速保持器２１Ａに保持されたローラ２０が、円筒面１７とカム面１９の間の楔状空間Ｓの狭まり部分に押し込まれて係合した状態となる。
【０１３１】
この状態では、１速出力ギヤ１０Ａの回転は、１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａを介して出力軸８に伝達され、出力軸８の回転が、ディファレンシャル６を介してアクスル５８に伝達される。その結果、図１に示す電気自動車ＥＶにおいては、駆動輪としての前輪１が回転駆動され、図２に示すハイブリッド車ＨＶにおいては補助駆動輪としての後輪２が回転駆動される。
【０１３２】
次に、シフト機構４１の作動により、シフトリング３４を１速シフト位置から２速シフト位置に向かって軸方向移動させると、１速摩擦板３５Ａと１速出力ギヤ１０Ａの接触面間の摩擦力が小さくなるので、１速スイッチばね２２Ａの弾性力により１速保持器２１Ａが係合位置から中立位置に移動し、この１速保持器２１Ａの移動によって１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａの係合が解除される。
【０１３３】
シフトリング３４が２速シフト位置に到達すると、２速摩擦板３５Ｂがシフトリング３４で押圧されて２速出力ギヤ１０Ｂの側面に接触し、その接触面間の摩擦力によって２速摩擦板３５Ｂが出力軸８に対して相対回転し、２速摩擦板３５Ｂに回り止めされた２速保持器２１Ｂが２速スイッチばね２２Ｂの弾性力に抗して中立位置から係合位置に移動するので、２速保持器２１Ｂに保持されたローラ２０が、円筒面１７とカム面１９の間の楔状空間Ｓの狭まり部分に押し込まれて係合した状態となる。
【０１３４】
この状態では、２速出力ギヤ１０Ｂの回転は、２速の２ウェイローラクラッチ１６Ｂを介して出力軸８に伝達され、出力軸８の回転がディファレンシャル６を介してアクスル５８に伝達される。
【０１３５】
同様に、シフトリング３４を２速シフト位置から１速シフト位置に軸方向移動させることにより、２速の２ウェイローラクラッチ１６Ｂの係合を解除して、１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａを係合させることができる。
【０１３６】
ところで、１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａを係合解除するときに、１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａを介してトルクが伝達していると、そのトルクがローラ２０を円筒面１７とカム面１９の間の楔状空間Ｓの狭まり部分に押し込むように作用し、１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａの係合解除が妨げられる。そのため、シフト機構４１の作動により、シフトリング３４が１速シフト位置SP1fから２速シフト位置SP2fに向かって軸方向移動を開始したときに、１速摩擦板３５Ａが、１速出力ギヤ１０Ａの側面から既に離間しているにもかかわらず、１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａの係合が解除されない可能性がある。
【０１３７】
このため、１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａを確実に係合解除するためには、シフト機構４１の作動により、１速摩擦板３５Ａを１速出力ギヤ１０Ａの側面から離間させるだけでなく、電動モータ３の出力を制御して、入力軸７と出力軸８の間で伝達するトルクを変化させる必要がある。２速の２ウェイローラクラッチ１６Ｂを係合解除するときも同様である。
【０１３８】
そこで、上記制御システムでは、図１５に示す変速制御装置により、電動モータ３と変速切換アクチュエータ４７を制御し、この制御により１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａまたは２速の２ウェイローラクラッチ１６Ｂの係合を解除するときの動作の信頼性を確保している。
【符号の説明】
【０１３９】
１…前輪
２…後輪
３…電動モータ
４…モータ軸
５…変速機
６…ディファレンシャル
７…入力軸
８…出力軸
９Ａ，９Ｂ入力ギヤ
１０Ａ，１０Ｂ…出力ギヤ
１６Ａ，１６Ｂ…ローラクラッチ
１７…円筒面
１８Ａ，１８Ｂ…内輪
１９…カム面
２０…ローラ２１Ａ，２１Ｂ…保持器
２２Ａ，２２Ｂ…スイッチばね
２３Ａ，２３Ｂ…外輪
３４…シフトリング
３５Ａ，３５Ｂ…摩擦板
３９Ａ，３９Ｂ…離間ばね
４０…変速比切換機構
４１…シフト機構
４５…シフトフォーク（シフト部材）
４７…変速切換アクチュエータ
６０…統合ＥＣＵ
６１…変速ＥＣＵ
６２…インバータ装置
７１…インバータ
７２…インバータ制御回路
８１…変速指令生成手段
８２…現変速段接触解除制御手段
８３…変速時トルク指令手段
８４…同期制御手段
８５…目標変速段接触制御手段
８６…目標変速段回転数制御手段
８７…トルク補間制御手段
Ａ…車両用モータ駆動装置
ＥＶ…電気自動車
ＨＶ…ハイブリッド自動車
ＬＡ，ＬＢ…ギヤ列
SP1f…１速シフト位置
SP2f…２速シフト位置
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電動モータの回転を変速して車輪へ伝達する電気自動車の変速制御方法および変速制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
地球資源枯渇の問題へ取込むため、電気自動車に大きな期待が寄せられている。電気自動車の駆動装置として、電動モータ、変速機、および差動装置（デファレンシャル）を介し駆動輪に動力を伝達する車両用モータ駆動装置がある。変速機の変速段の切換には、例えば２ウェイ型のローラクラッチ（以下、「クラッチ」と称する場合がある）が用いられる。
【０００３】
この車両用モータ駆動装置を使用すると、走行条件に応じて変速機の変速比を切り換えることにより、駆動および回生時において、効率の高い回転数およびトルク領域で電動モータを使用することが可能となる。また、適切な変速比とすることで、高速走行時の変速機の回転部材の回転速度が下がり、変速機の動力損失が低減して車両のエネルギ効率を向上させることができる。このような車両用モータ駆動装置として、例えば特許文献１や特許文献２に記載のものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−５７０３０号公報
【特許文献２】特開平８−１６８１１０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に記載の車両用モータ駆動装置においては、変速段を切り換える変速指令が出たときに、まず、シフト機構を作動させることにより現変速段のシフト位置から目標変速段のシフト位置へのシフトリングの移動を開始し、次に、現変速段の２ウェイローラクラッチの係合を解除するよう電動モータの出力トルクを変化させ、その後、入力軸の回転数が目標変速段の変速比に対応する目標回転数に変化するよう電動モータをトルク制御で加速または減速させるようにしている。ここで、入力軸の回転数を目標変速段の変速比に対応する目標回転数に変化させるシンクロ動作が完了した後、シフトリングを目標変速段のシフト位置に到達させ、目標変速段の２ウェイローラクラッチを係合させる。
【０００６】
しかしながら、この特許文献１に記載された変速制御方法では、電動モータの出力トルクを予め設定された目標トルクに制御するトルク制御でシンクロ動作を行なっているので、次のような問題がある。すなわち、変速段を切り換えるときの車速は毎回異なるので、シンクロ動作の目標回転数も毎回異なる。そのため、トルク制御の目標トルクを目標回転数によらず一定としたのでは、現在の回転数と目標回転数の差が大きいときにシンクロ動作に要する時間が長くなってしまうという問題がある。また、トルク制御の目標トルクを車速毎に設定するのは煩雑である。
【０００７】
また、特許文献２では、速やかで円滑な変速制御方法として、変速開始時の車速に基づいて目標トルクを算出し、変速に要すると見込まれる所定時間が経過するまでの間、電動モータの出力トルクを目標トルクに制御することによってシンクロ動作を行なう方法が開示されている。しかしながら、この方法では、目標トルクが変速開始時の車速のみに基づいて定まるので、変速中に車速が変化するとき（例えば登坂時や降坂時）に、シンクロ動作が十分でない状態で目標変速段のクラッチが係合してしまい、大きな変速ショックが生じる恐れがある。
【０００８】
上記のように、目標変速段への切換完了時に、変速機の出力側のシャフトである第２シャフトの回転数と、ローラクラッチの入力側輪である外輪の回転数に大きな回転数差があると、大きな変速ショックと異音が生じる。そこで、本出願人は、変速ショックを低減するための変速制御方法を提案した。これは、変速時の車速と選択された目標変速段の変速比に基き、目標電動モータ回転数を算出して、目標電動モータ回転数に応じて電動モータの出力を制御する方法である。なお、この明細書で言う「回転数」とは、単位時間当たりの回転数であり、回転速度と同義である。
【０００９】
変速制御方法としては、トルク制御と回転数制御の二つのフィードバック制御を切換える制御法である。しかし、上記提案例では、変速段の摩擦板と外輪間の接触動作完了後、トルク制御によってローラクラッチの係合をさせるため、係合ショックと異音が生じ易くなる。また、ローラクラッチ係合時に、クラッチの内輪と外輪間の回転数差を監視していないため、クラッチの外輪と内輪の回転数差が大きい状態でクラッチを係合させた場合、クラッチが破損する恐れがある。なお、ローラクラッチの内輪について「クラッチ内輪」または単に「内輪」と称する場合があり、ローラクラッチの外輪についても同様である。
【００１０】
上記提案例の課題を整理すると、次の課題がある。
（１）変速段の摩擦板と外輪間の接触動作完了後、トルク制御により、ローラクラッチを係合させる。したがって、トルク指令により、ローラが加速しながら急に楔状空間の狭まり部分に入ることになる。そのため、係合ショックと異音が生じ易くなる。
（２）電動モータシンクロ時、現変速段のローラクラッチ係合が解除されたかどうかのチェックを行っていないため、もしローラクラッチが解除されていない場合、シンクロ動作が完了できない。
（３）目標変速段の摩擦板と外輪間の接触動作を行う間に、クラッチの外輪と内輪の回転数差をチェックしていない。そのため、もしクラッチの外輪と内輪の回転数差が大きい状態でクラッチを係合させた場合、クラッチに無理な負荷が係る恐れがある。
（４）シフトアップ変速切換時は、現変速段のローラクラッチを解除するために、回転数制御で解除動作が行われている。この場合のトルク指令値は負であるため、歯車のバックラッシュに起因する異音の発生が懸念される。
【００１１】
この発明の目的は、目標変速段の摩擦板と外輪との接触完了の後、ローラクラッチのローラによる係合を行わせるときに、ローラが加速しながら急に楔状空間に進入して係合係合ショックと異音が生じることが防止でき、かつ目標変速段の摩擦板と外輪とを係合させるときの回転数差による変速ショックと異音発生が防止できる電気自動車の変速制御方法および変速制御装置を提供することである。
この発明の他の目的は、電動モータのシンクロ動作時に、ローラクラッチの係合が解除されていない場合に、シンクロ動作が完了できるようにすることである。
この発明のさらに他の目的は、目標変速段において、ローラクラッチの外輪と内輪の回転数差が大きい状態でクラッチを係合させることによる無理な負荷の発生を回避することである。
この発明のさらに他の目的は、シフトアップ変速切換時に、歯車のバックラッシュに起因する異音が発生することを回避することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明の電気自動車の変速制御方法は、制御対象となる電気自動車が、互いに変速比が異なる複数の変速段のギヤ列と、走行用の電動モータの出力軸であるモータ軸に連結された入力軸と前記各変速段のギヤ列との間にそれぞれ介在し断続の切換が可能な各変速段の２ウェイ型のローラクラッチと、これら各ローラクラッチの断続の切換を行う変速比切換機構とを有する変速機を備え、
前記各ローラクラッチは、内輪のカム面と外輪間に設けられた各楔状空間にローラが介在し、保持器により各ローラを楔状空間の広がり部分に位置させることで切断状態となり、各ローラが楔状空間の狭まり部分に係合することで接続状態となる構成であり、
前記変速比切換機構は、保持器に連結されて回転する摩擦板の外輪への接触と離間とを変速切換アクチュエータによるシフト部材の進退によって切り換える機構である、
電気自動車における変速制御方法において、
アクセル信号と車速の検出値とから、定められた規則に従って目標変速段への変速指令を生成する第１ステップと、
前記変速指令に応答して前記変速切換アクチュエータを動作させ、現変速段の摩擦板と外輪との接触を解除する第２ステップと、
前記電動モータをトルク制御で回転させて、現変速段のローラクラッチのローラによる係合を解除する第３ステップと、
目標変速段のローラクラッチの外輪と内輪の回転数が同期するシンクロ動作を行うように、前記電動モータの回転数を回転数制御により加速または減速させる第４ステップと、
前記変速切換アクチュエータを動作させ、目標変速段の摩擦板と外輪とを接触させる第５ステップと、
回転数制御により前記電動モータを制御しながら目標変速段のローラクラッチのローラによる係合を行わせる第６ステップと、
前記電動モータの制御を回転数制御からトルク制御に切り換え、この切換時に、トルク補間制御を行う第７ステップ、
とを含む。
なお、第１ステップの「定められた規則」は、任意に定められていれば良い。また、第３ステップのトルク制御は、例えば指令値をゼロトルクとするが、他のトルク値を用いても良い。
【００１３】
この方法によると、第５ステップにおける目標変速段の摩擦板と外輪との接触の完了の後、第６ステップにおいてローラクラッチのローラによる係合を行わせるときに、回転数制御により電動モータを制御しながら係合させる。そのため、ローラを楔状空間の係合側へ緩やかに進入させることができて、係合ショックと異音が生じ難くなる。すなわち、目標変速段の摩擦板と外輪との接触の完了後に、前記提案例のようにトルク指令によりローラクラッチのローラによる係合を行わせようとすると、ローラが加速しながら急に楔状空間の係合側へ進入することになる。そのため係合ショックと異音が生じ易くなるが、回転数制御によると上記のような楔状空間へのローラの急な進入が防止できる。
また、第５ステップにおける目標変速段の摩擦板と外輪との接触の前に、第４ステップにおいて、目標変速段のローラクラッチの外輪と内輪の回転数が同期するように、電動モータの回転数を回転数制御により加速または減速させてシンクロ動作させる。そのため、ローラクラッチにおける、内輪および保持器と共に回転する摩擦板と、外輪との回転数差による変速ショックと、異音の発生が防止できる。
なお、第３ステップにおいて、電動モータをトルク制御で回転させるが、トルクの目標値をゼロとすれば、ギヤのバックラッシュに起因する音や、ローラクラッチとギヤ間の摩擦音が低減できる。
【００１４】
この発明において、前記第４ステップにおける前記電動モータのシンクロ動作時に、現変速段（目標変速段に切り換わる前の変速段）のローラクラッチの係合非係合を判断し、係合が解除されていないと判断した場合に、前記シフト部材を現変速段側へ移動させても良い。
電動モータのシンクロ動作時に、ローラクラッチのローラによる係合（以下、「ローラクラッチの係合」、「ローラクラッチ係合」、「クラッチの係合」または「クラッチ係合」と称する場合がある）が解除されていない場合、そのままではシンクロ動作が完了できない。これにつき、上記のように、シフト部材を現変速段側へ移動させることで、再度、現変速段側のローラクラッチの係合を解除させ、シンクロ動作を完了することができる。
【００１５】
上記の係合が解除されていない場合に行う現変速段側への前記シフト部材の移動中に、ローラクラッチの外輪と内輪の回転数差を計測し、回転数差が一定回転数未満となった場合のみ、現変速段のローラクラッチのローラによる係合を解除させるようにしても良い。
上記のように現変速段側へのシフト部材の移動を行う場合、移動中に、現変速段のローラクラッチの係合が解除される恐れがある。例えば、急勾配の降坂路等の場合に係合解除が生じる恐れが大きい。クラッチ係合が解除され、クラッチ外輪と内輪間の回転数差が大きい状態で、現変速段側の摩擦板と外輪を接触させると、現変速段のローラクラッチに無理な荷重が作用する可能性がある。クラッチの内外輪の回転数差を計測して、回転数差が一定回転数未満となった場合のみ、現変速段のローラクラッチの係合を解除させることで、ローラクラッチの無理な荷重の発生を防ぐことができる。
【００１６】
この発明において、第３ステップで、シフトアップの変速切換動作において、現変速段のローラクラッチが駆動側方向と非駆動側方向とのどちら側で係合しているかを、電動モータの駆動トルクから判断し、ローラクラッチが非駆動側方向で係合している場合は、ローラクラッチが駆動側方向で係合するように電動モータを制御するようにしても良い。
駆動側方向で係合している状態から係合を解除させることで、確実な係合解除を行うことができる。
【００１７】
この発明において、前記変速切換アクチュエータの制御を行う変速ＥＣＵと、前記電動モータの制御を行うインバータ装置とを用い、シフトアップの変速切換動作において、第４ステップにおけるシンクロ動作からローラクラッチの係合までの間の回転数制御によるモータ制御において、モータ出力が負トルクの場合、前記インバータ装置でモータ出力トルクの正負を切り換えるようにしても良い。
インバータ装置によると負トルクの発生が容易に行える。
【００１８】
この発明の第４ステップにおいて、前記電動モータのシンクロ動作完了時間と前記シフト部材が目標変速段のシフト準備位置（SP2nまたはSP1n）に到達する時間を比較し、シンクロ動作完了時間の方が遅い場合は、前記シフト部材を目標変速段のシフト準備位置で停止させるようにしても良い。
これにより、シンクロ動作未完了で摩擦板がクラッチ外輪に接して無理な負荷を与えることが回避される。
【００１９】
この発明の第４ステップにおいて、前記電動モータのシンクロ動作完了時間と前記シフト部材が目標変速段のシフト準備位置（SP2nまたはSP1n）に到達する時間を比較し、シンクロ動作完了時間の方が早い場合は、前記シフト部材を目標変速段のシフト完了位置まで移動させても良い。
これにより、迅速に変速が行える。
【００２０】
この発明の第３ステップにおけるシフトダウンの変速切換動作において、前記シフト部材が現変速段の摩擦板と外輪が接触する位置（SP2t）へ到達した時に、前記シフト部材を一旦停止させ、その時点の前記電動モータのトルクの値が、定められた値より大きい場合、前記電動モータのトルクの目標値をゼロにして、ローラクラッチの係合を解除させても良い。
【００２１】
この発明の第６ステップにおいて、目標変速段の摩擦板と外輪間の接触動作完了後、さらに回転数制御を継続させて、目標変速段のローラクラッチを係合させても良い。これにより、係合時のショックと係合時の異音を低減することができる。
【００２２】
この発明の第５ステップにおいて、目標変速段のローラクラッチの破損を防ぐため、ローラクラッチの外輪と内輪の回転数差を計測して、目標変速段の摩擦板と外輪間の接触動作を行っても良い。これにより、クラッチに無理な荷重が作用することが回避できる
【００２３】
この発明の第７ステップにおいて、目標変速段のローラクラッチの係合後、回転数制御からトルク制御へ切り換える瞬間に、回転数制御時の入力トルクとアクセル開度に基づくトルク制御時の入力トルクとに大きな差があった場合、前記電動モータの入力トルクの不連続を解消するように補間しても良い。これにより、ドライブシャフトの捩れ振動が大きくなる欠点が解消できる。
【００２４】
この発明の電気自動車の変速制御方法は、車両の前輪もしくは後輪の一方、または両方を駆動する電気自動車に適用しても良く、またエンジンにより車両の前輪または後輪の一方を駆動し、前記電動モータで他の車輪を駆動するハイブリッド電気自動車に適用しても良い。
【００２５】
この発明において、前記電動モータが車両用埋込永久磁石同期モータであり、自動変速時以外は、前記電動モータの制御はトルク制御とし、変速時にトルク制御と回転数制御を切り換えるようにしても良い。走行用の電動モータの制御は、基本的にはトルク制御が種々の面で優れていて一般的であるが、変速時にトルク制御と回転数制御を切り換えることで、滑らかで確実な変速が行える。
この場合に、ＰＷＭデューティＶｕ，Ｖｖ，Ｖｗの生成時に、前記電動モータのロータの回転角は計算式から求められる予測値を用いても良い。予測値を用いると、電動モータの転流位相の遅れを防ぐことができる。
上記のように自動変速時以外は、前記電動モータの制御はトルク制御とし、変速時にトルク制御と回転数制御を切り換える場合に、前記電動モータの制御方式はベクトル制御で、トルク制御と回転数制御との二つのフィードバック制御を切り換えるようにしても良い。このベクトル制御でかつ上記二つのフィードバック制御を採用することで、精度良く、効率的に電動モータの制御が行える。
【００２６】
この発明の電気自動車の変速制御装置は、制御対象となる電気自動車が、互いに変速比が異なる複数の変速段のギヤ列と、走行用の電動モータの出力軸であるモータ軸に連結された入力軸と前記各変速段のギヤ列との間にそれぞれ介在し断続の切換が可能な各変速段の２ウェイ型のローラクラッチと、これら各ローラクラッチの断続の切換を行う変速比切換機構とを有する変速機を備え、
前記各ローラクラッチは、内輪と外輪間に設けられた各楔状空間にローラが介在し、保持器により各ローラを楔状空間の広がり部分に保持させることで切断状態となり、各ローラが楔状空間の狭まり部分に係合することで接続状態となる構成であり、
前記変速比切換機構は、保持器に連結されて回転する摩擦板の外輪への接触と離間とを変速切換アクチュエータによるシフト部材の進退によって切り換える機構である、
電気自動車における変速制御装置であって、
アクセル信号と車速の検出値とから、定められた規則に従って目標変速段への変速指令を生成する変速指令生成手段８１と、
前記変速指令に応答して現変速段の摩擦板と外輪との接触が解除するように前記変速切換アクチュエータを動作させる現変速段接触解除制御手段８２と、
現変速段の摩擦板と外輪との接触が解除された後に、現変速段のローラクラッチのローラによる係合が解除されるまで前記電動モータをトルク制御で回転させる変速時トルク指令手段８３と、
現変速段のローラクラッチの係合が解除した後に、目標変速段のローラクラッチの外輪と内輪の回転数が同期するシンクロ動作を行うように、前記電動モータの回転数を回転数制御により加速または減速させる同期制御手段８４と、
前記外輪と内輪の回転数の同期状態で、目標変速段の摩擦板を外輪と接触させるように前記変速切換アクチュエータを動作させる目標変速段接触制御手段８５と、
目標変速段の摩擦板が外輪と接触した状態で、目標変速段のローラクラッチのローラによる係合が行われるまで回転数制御により前記電動モータを制御する目標変速段回転数制御手段８６と、
目標変速段のローラクラッチが係合した後、前記電動モータの制御を回転数制御からトルク制御に切り換え、この切換時に、トルク補間制御を行うトルク補間制御手段８７とを含む。
【００２７】
この構成によると、この発明方法につき説明したのと同様に、目標変速段接触制御手段８５による、目標変速段の摩擦板と外輪との接触の完了の後、目標変速段回転数制御手段８６によってローラクラッチのローラによる係合を行わせるときに、回転数制御により電動モータを制御しながら係合させる。そのため、ローラを楔状空間の係合側へ緩やかに進入させることができて、係合ショックと異音が生じ難くなる。すなわち、目標変速段の摩擦板と外輪との接触の完了後に、トルク指令によりローラクラッチのローラによる係合を行わせようとすると、ローラが加速しながら急に楔状空間の係合側へ進入することになる。そのため係合ショックと異音が生じ易くなるが、回転数制御によると上記のような楔状空間へのローラの急な進入が防止できる。
また、目標変速段接触制御手段８５の制御による目標変速段の摩擦板と外輪との接触の前に、同期制御手段８４によって、目標変速段のローラクラッチの外輪と内輪の回転数が同期するように、電動モータの回転数を回転数制御により加速または減速させてシンクロ動作させる。そのため、ローラクラッチにおける、内輪および保持器と共に回転する摩擦板と、外輪との回転数差による変速ショックと、異音の発生が防止できる。
【００２８】
この発明の電気自動車の変速制御装置において、前記同期制御手段８４は、前記電動モータのシンクロ動作時に、現変速段のローラクラッチの係合非係合を判断し、係合が解除されていないと判断した場合に、前記シフト部材を現変速段側へ移動させるようにしても良い。
この場合に、前記同期制御手段８４は、現変速段側への前記シフト部材の移動中に、ローラクラッチの外輪と内輪の回転数差を計測し、回転数差が一定回転数未満となった場合のみ、現変速段のローラクラッチのローラによる係合を解除させるようにしても良い。
【００２９】
前記変速時トルク指令手段８３は、シフトアップの変速切換動作において、現変速段のローラクラッチが駆動側方向と非駆動側方向とのどちら側で係合しているかを、前記電動モータの駆動トルクから判断し、ローラクラッチが非駆動側方向で係合している場合は、ローラクラッチが駆動側方向で係合するように前記電動モータを制御するものであっても良い。
【００３０】
この発明の電気自動車の変速制御装置において、前記電動モータを制御するインバータ装置６２が、トルク指令によってベクトル制御およびフィードバック制御によるトルク制御を行うトルク制御部７４と、速度指令によってベクトル制御およびフィードバック制御による回転数制御を行う速度制御部７３とを有し、前記同期制御手段８４および目標変速段回転数制御手段８６による回転数制御は、前記同期制御手段８４および目標変速段回転数制御手段８６から前記インバータ装置６２の前記速度制御部７３に回転数の指令を与え、前記速度制御部７３に回転数制御を行わせるようにしても良い。
【発明の効果】
【００３１】
この発明の電気自動車の変速制御方法は、制御対象となる電気自動車が、互いに変速比が異なる複数の変速段のギヤ列と、走行用の電動モータの出力軸であるモータ軸に連結された入力軸と前記各変速段のギヤ列との間にそれぞれ介在し断続の切換が可能な各変速段の２ウェイ型のローラクラッチと、これら各ローラクラッチの断続の切換を行う変速比切換機構とを有する変速機を備え、前記各ローラクラッチは、内輪のカム面と外輪間に設けられた各楔状空間にローラが介在し、保持器により各ローラを楔状空間の広がり部分に位置させることで切断状態となり、各ローラが楔状空間の狭まり部分に係合することで接続状態となる構成であり、前記変速比切換機構は、保持器に連結されて回転する摩擦板の外輪への接触と離間とを変速切換アクチュエータによるシフト部材の進退によって切り換える機構である、電気自動車における変速制御方法において、アクセル信号と車速の検出値とから、定められた規則に従って目標変速段への変速指令を生成する第１ステップと、前記変速指令に応答して前記変速切換アクチュエータを動作させ、現変速段の摩擦板と外輪との接触を解除する第２ステップと、前記電動モータをトルク制御で回転させて、現変速段のローラクラッチのローラによる係合を解除する第３ステップと、目標変速段のローラクラッチの外輪と内輪の回転数が同期するシンクロ動作を行うように、前記電動モータの回転数を回転数制御により加速または減速させる第４ステップと、前記変速切換アクチュエータを動作させ、目標変速段の摩擦板と外輪とを接触させる第５ステップと、回転数制御により前記電動モータを制御しながら目標変速段のローラクラッチのローラによる係合を行わせる第６ステップと、前記電動モータの制御を回転数制御からトルク制御に切り換え、この切換時に、トルク補間制御を行う第７ステップ、とを含むため、目標変速段の摩擦板と外輪との接触完了の後、ローラクラッチのローラによる係合を行わせるときに、ローラが加速しながら急に楔状空間に進入して係合係合ショックと異音が生じることが防止でき、かつ目標変速段の摩擦板と外輪とを係合させるときの回転数差による変速ショックと異音発生が防止できる。
【００３２】
この発明の電気自動車の変速制御装置は、制御対象となる電気自動車が、互いに変速比が異なる複数の変速段のギヤ列と、走行用の電動モータの出力軸であるモータ軸に連結された入力軸と前記各変速段のギヤ列との間にそれぞれ介在し断続の切換が可能な各変速段の２ウェイ型のローラクラッチと、これら各ローラクラッチの断続の切換を行う変速比切換機構とを有する変速機を備え、前記各ローラクラッチは、内輪のカム面と外輪間に設けられた各楔状空間にローラが介在し、保持器により各ローラを楔状空間の広がり部分に保持させることで切断状態となり、各ローラが楔状空間の狭まり部分に係合することで接続状態となる構成であり、前記変速比切換機構は、保持器に連結されて回転する摩擦板の外輪への接触と離間とを変速切換アクチュエータによるシフト部材の進退によって切り換える機構である、電気自動車における変速制御装置であって、アクセル信号と車速の検出値とから、定められた規則に従って目標変速段への変速指令を生成する変速指令生成手段と、 前記変速指令に応答して現変速段の摩擦板と外輪との接触が解除するように前記変速切換アクチュエータを動作させる現変速段接触解除制御手段と、現変速段の摩擦板と外輪との接触が解除された後に、現変速段のローラクラッチのローラによる係合が解除されるまで前記電動モータをトルク制御で回転させる変速時トルク指令手段と、現変速段のローラクラッチの係合が解除した後に、目標変速段のローラクラッチの外輪と内輪の回転数が同期するシンクロ動作を行うように、前記電動モータの回転数を回転数制御により加速または減速させる同期制御手段と、前記外輪と内輪の回転数の同期状態で、目標変速段の摩擦板を外輪と接触させるように前記変速切換アクチュエータを動作させる目標変速段接触制御手段と、目標変速段の摩擦板が外輪と接触した状態で、目標変速段のローラクラッチのローラによる係合が行われるまで回転数制御により前記電動モータを制御する目標変速段回転数制御手段と、目標変速段のローラクラッチが係合した後、前記電動モータの制御を回転数制御からトルク制御に切り換え、この切換時に、トルク補間制御を行うトルク補間制御手段、とを含むため、目標変速段の摩擦板と外輪との接触完了の後、ローラクラッチのローラによる係合を行わせるときに、ローラが加速しながら急に楔状空間に進入して係合ショックと異音が生じることが防止でき、かつ目標変速段の摩擦板と外輪とを係合させるときの回転数差による変速ショックと異音発生が防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】この発明の一実施形態に係る変速制御方法を適用する電気自動車の概略図である。
【図２】同実施形態に係る変速制御方法を適用するハイブリッド車の概略である。
【図３】図１，図２に示す車両の車両用モータ駆動装置の断面図である。
【図４】同車両用モータ駆動装置の変速比切換機構の断面図である。
【図５】同車両用モータ駆動装置を制御する変速制御システムの概略ブロック図である。
【図６】同車両用モータ駆動装置のインバータ装置の構成図である。
【図７】同車両用モータ駆動装置の自動変速制御方法の概要を示すフローチャート図である。
【図８】同車両用モータ駆動装置のインバータ制御装置のブロック図である。
【図９】同車両用モータ駆動装置の自動シフトアップ変速の前半を示すフローチャート図である。
【図１０】同自動シフトアップ変速の後半を示すフローチャート図である。
【図１１】同自動シフトアップ変速の切換概念図である。
【図１２】同車両用モータ駆動装置の自動シフトダウン変速の前半を示すフローチャート図である。
【図１３】同自動シフトダウン変速の後半を示すフローチャート図である。
【図１４】同自動シフトダウン変速の切換概念図である。
【図１５】同電気自動車における車両用モータ駆動装置の変速制御装置の概念構成を示すブロック図である。
【図１６】図４の一部の拡大断面図である。
【図１７】図４のXVII-XVII 線に沿った断面図である。
【図１８】図４のXVIII-XVIII 線に沿った断面図である。
【図１９】図４のXIX-XIX 線に沿った断面図である。
【図２０】同車両用モータ駆動装置のシフト機構を示す断面図である。
【図２１】図４の変速比切換機構におけるローラクラッチ等の分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、この発明の実施形態にかかる電気自動車の変速制御方法および変速制御装置を説明する。図１は、左右一対の前輪１を車両用モータ駆動装置Ａで駆動される駆動輪とし、左右一対の後輪２を従動輪とした電気自動車ＥＶを示す。
【００３５】
図２は、左右一対の前輪１をエンジンＥによって駆動される主駆動輪とし、左右一対の後輪２を車両用モータ駆動装置Ａで駆動される補助駆動輪としたハイブリッド自動車ＨＶを示す。ハイブリッド自動車ＨＶには、エンジンＥの回転を変速するトランスミッションＴＭと、トランスミッションＴＭから出力された回転を左右の前輪１に分配するディファレンシャルＤとが設けられている。この実施形態の変速制御方法および変速制御装置は、図１，図２の車両用モータ駆動装置Ａに適用される。
【００３６】
図３に示すように、車両用モータ駆動装置Ａは、走行用の電動モータ３と、電動モータ３の出力軸４の回転を変速して出力する変速機５と、その変速機５から出力された回転を図１に示す電気自動車ＥＶの左右一対の前輪１に分配し、または、図２に示すハイブリッド車の左右一対の後輪２に分配するディファレンシャル６とを有する。
【００３７】
変速機５は、変速段数が２段であって、図３に示すように、互いに変速比が異なる複数（この例では２列）の変速段のギヤ列ＬＡ，ＬＢと、電動モータ３の出力軸であるモータ軸４に連結された入力軸７と前記各変速段のギヤ列ＬＡ，ＬＢにそれぞれ介在し断続の切換が可能な各変速段の２ウェイ型のローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂと、これら各ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂの断続の切換を行う変速比切換機構４０とを有する。
【００３８】
変速機５および変速比切換機構４０については、ここでは変速制御方法および変速制御装置の理解に必要な範囲で簡単に説明し、変速制御方法および変速制御装置の説明の後に、詳細に説明する。
【００３９】
変速機５は、モータ軸４の回転が入力される入力軸７と、入力軸７に対して間隔をおいて平行に配置された出力軸８と、上記各ギヤ列ＬＡ，ＬＢとを有する平行軸常時噛合型変速機である。１速ギヤ列ＬＡの入力ギヤ９Ａおよび２速ギヤ列ＬＢの入力ギヤ９Ｂが入力軸に一体に設けられ、１速ギヤ列ＬＡの出力ギヤ１０Ａおよび２速ギヤ列ＬＢの出力ギヤ１０Ｂが出力軸８の外周に回転自在に設置されている。これら各出力ギヤ１０Ａ，１０Ｂと出力軸８の間に、前記ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂが介在させてある。
【００４０】
各ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂは、図１７に示す２速のローラクラッチ１６Ｂの例で説明するように、外周面が多角形状とされた内輪１８Ｂの外周の平面状の各カム面１９と外輪２３Ｂの内周の円筒面間に設けられた各楔状空間Ｓにローラ２０が介在する。楔状空間Ｓは、円周方向の両側が狭まり、円周方向の中央が広がり部分となる。各ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂは、各ローラ２０が楔状空間Ｓの狭まり部分に係合することで接続状態となり、保持器２１Ｂにより各ローラ２０を楔状空間Ｓの広がり部分に位置させることで切断状態となる構成である。
【００４１】
外輪２３Ａ，２３Ｂは、外周部が前記出力ギヤ１０Ａ，１０Ｂとされている。内輪１８Ａ，１８Ｂは、スプライン等により出力軸８に対して相対回転不能に設けられる。円滑な相対回転、つまり空転を可能とするため、外輪２３Ａ，２３Ｂを構成する出力ギヤ１０Ａ，１０Ｂと内輪１８Ａ，１８Ｂとの間には、ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂ以外に軸受１５（図３，図４）が設けられる。
【００４２】
変速比切換機構４０は、図４に示すように、ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂの保持器２１Ａ，２１Ｂに連結されて回転する環状の摩擦板３５Ａ，３５Ｂの外輪２３Ａ，２３Ｂへの接触と離間とを変速切換アクチュエータ４７による、シフト部材であるシフトフォーク４５の進退によって切り換える機構である。シフト機構４１は、変速比切換機構４０のうちの、摩擦板３５Ａ，３５Ｂを動作させる機構部分であり、変速切換アクチュエータ４７とシフトフォーク４５により構成される。
【００４３】
変速切換アクチュエータ４７は、シフト用の電動モータであり、その出力軸４７ａの回転を、送りねじ機構４８によりシフトロッド４６の直動運動に変換し、シフトロッド４６に取り付けたシフトフォーク４５を軸方向に移動させる。シフトフォーク４５の移動により、シフトスリーブ４３およびシフトリング３４が移動する。シフトリング３４が摩擦板３５Ａ，３５Ｂを、クラッチ外輪２３Ａ，２３Ｂ（出力ギヤ１０Ａ，１０Ｂ）の側面に押し付ける。これにより、カム面付きの内輪１８Ａ，１８Ｂと外輪２３Ａ，２３Ｂとが相対回転する場合に、摩擦板３５Ａ，３５Ｂと外輪２３Ａ，２３Ｂとの間に摩擦力（トルク）が作用し、保持器２１Ａ，２１Ｂを介してローラ２０を楔状空間Ｓの狭まり部分に押し込むことができる。
【００４４】
なお、保持器２１Ａ，２１Ｂは内輪１８Ａ，１８Ｂに対して回転自在であるが、スイッチばね２２Ａ，２２Ｂ（図１６，図１８）により、内輪１８Ａ，１８Ｂのカム面１９（図１７）の中央、つまり楔状空間Ｓの広がり部分である中立位置とポケット２１ａの円周方向中央とが一致するように付勢される。摩擦板３５Ａ，３５Ｂは、上記スイッチばね２２Ａ，２２Ｂにより、保持器２１Ａ，２１Ｂと共に回転可能なように連結されている。
【００４５】
図５は、車両用モータ駆動装置Ａを制御する制御システムを示すブロック図である。この制御システムは、統合ＥＣＵ６０、変速ＥＣＵ６１、およびインバータ装置６２を有する。統合ＥＣＵ６０、変速ＥＣＵ６１、およびインバータ装置６２の３者間の信号転送はＣＡＮ通信（コントローラー・エリア・ネットワーク）で行われる。
統合ＥＣＵ６０は、車載全ての電子制御装置間の協調制御を行う電子制御装置であり、図示しない車両用ブレーキ装置やステアリング装置と協調して指示を出す。統合ＥＣＵ６０はアクセルペダル６３に接続されており、アクセルペダル６３からの信号に基づいて算出されるアクセル開度の信号であるアクセル信号を変速ＥＣＵ６１に出力する。
【００４６】
変速ＥＣＵ６１は、車速の検出信号と、ＥＣＵ６０から出力されたアクセル信号を受け取り、自動変速の制御を行う電子制御装置であり、各種入力信号に基づいて変速判断を行ない、変速機５の変速切換アクチュエータ４７とインバータ装置６２に指令を出す。変速ＥＣＵ６１には、運転者により操作される変速操作部６４（例えば、自動変速モードと手動変速モードを切り換えるタクトスイッチや、手動変速モードにおいて変速段を手動で切り換えるためのシフトレバー）から変速操作の状態を示す信号が入力される。変速ＥＣＵ６１には、車速センサ６５から現在の車両の速度を示す信号が入力される。また、変速ＥＣＵ６１は、変速切換アクチュエータ４７のシフト位置センサ６８からシフト位置を検出し、インバータ装置６２から電動モータ３の回転数を取得する機能を有する。変速ＥＣＵ６１は、運転席の液晶表示装置や表示ランプ等の表示部６７に、車速、走行用の電動モータ回転数、トルク指令値等を表示させる手段（図示せず）を備えている。
【００４７】
変速ＥＣＵ６１には、自動変速モードと手動変速モードの変速モードがプログラムされており、自動変速モードと手動変速モードは、運転者による変速操作部６４の操作によって切り換えられる。
この実施形態の変速制御方法および変速制御装置は、変速ＥＣＵ６１による自動変速モードにおける制御に係る。変速ＥＣＵ６１は、図１５に示す各種の機能達成手段（８１〜８７）を有しているが、これらの手段については後に説明する。
【００４８】
図５において、インバータ装置６２は、バッテリ６９から直流電力が供給されて、電動モータ３に交流のモータ駆動電力を供給するとともに、その供給電力を変速ＥＣＵ６１からの信号に基づいて制御する。インバータ装置６２には、電動モータ３に設けられた回転検出装置であるレゾルバ６６から、電動モータ３の回転数を示す信号が入力される。
【００４９】
インバータ装置６２は、図６に示すように、ＩＧＢＴモジュールからなるインバータ７１と、このインバータ７１を制御するインバータ制御回路７２とで構成される。インバータ７１は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の上側アームスイッチング素子Ｕｐ，Ｖｐ，Ｗｐと、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の下側アームスイッチング素子Ｕｎ，Ｖｎ，Ｗｎとの接続点に電動モータ３の各相（Ｕ，Ｖ，Ｗ相）の端子を接続したものである。インバータ７１には、３相１８０度通電型（正弦波通電）の交流電力を出力するように、インバータ制御回路７２から各スイッチング素子Ｕｐ，Ｖｐ，Ｗｐ，Ｕｎ，Ｖｎ，Ｗｎに開閉指令が与えられる。
【００５０】
電動モータ３は、３相の正弦波通電により、転流を行っている。電動モータ３は、ＩＰＭモータ（埋込永久磁石同期モータ）である。ＩＰＭ電動モータ３の駆動のためには大電流が必要であり、インバータ７１内の前記各スイッチング素子には、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor ）が使用されている。
【００５１】
図８はインバータ制御回路７２の構成を主に示すブロック図である。このインバータ制御回路７２は、トルク制御と回転数制御とに切り換えて制御可能としてあり、トルク制御と回転数制御とも、フィードバック制御で、かつベクトル制御である。変速時はトルク制御と回転数制御とを行い、変速時以外のときはトルク制御を行う。
【００５２】
同図のインバータ制御回路７２の構成を、トルク制御方法の概要と共に説明する。
電流指令部１０１には、トルク制御時は、アクセル信号から変速ＥＣＵ６１のトルク指令部１１０で生成されたトルク指令が入力される。なお、図８おける変速ＥＣＵ６１のトルク指令部１１０および速度指令部１０６は、変速ＥＣＵ６１の構成要素のうち、トルク指令および速度指令を出力する手段を総称して示している。
電流指令部１０１は、このトルク指令と、レゾルバ６６で検出された電動モータ回転数とから、定められた規則に従って電流指令値を作り出す。具体的には、トルク指令と電動モータ回転数に応じて、変速ＥＣＵ６１またはインバータ制御回路７２に設けられた最大トルク制御テーブル（図示せず）を参照し、相応なトルク指令値を算出する。算出されたトルク指令値に基づき、電動モータ３の相電流（Ｉａ）と電流位相角（β）の指令値を生成する。これら相電流Ｉａと電流位相角βの指令値に基づき、ｄ軸電流（界磁成分）Ｏ＿Ｉｄと、ｑ軸電流（トルク成分）Ｏ＿Ｉｑに分けて電流のベクトル制御およびフィードバック制御を行う。
【００５３】
電流ＰＩ制御部１０２は、電流指令部１０１から出力されたｄ軸電流Ｏ＿Ｉｄ、ｑ軸電流Ｏ＿Ｉｑの値と、モータ電流および回転子角度から３相／２相変換部１０４で計算された２相電流Ｉｄ，Ｉｑとから、ＰＩ制御による電圧値による制御量Ｖｄ，Ｖｑを算出する。前記３相／２相変換部１０４では、電流センサ１０５で検出される電動モータのｕ相電流（Ｉｕ）とｗ相電流（Ｉｗ）の検出値から、次式、Ｉｖ＝−（Ｉｕ＋Ｉｗ）、で求められるｖ相電流（Ｉｖ）を算出し、Ｉｕ，Ｉｖ，１ｗの３相電流からＩｄ，Ｉｑの２相電流に変換する。この変換に使われる電動モータ３の回転子角度は、レゾルバ６６から取得する。
【００５４】
２相／３相変換部１０３は、入力された２相の制御量Ｖｄ，Ｖｑに基づき、３相のＰＷＭデューティＶｕ，Ｖｖ，Ｖｗに変換する。変換に使われるモータ回転子の回転角は、計算時間、信号転送等の遅れに影響されないように、予測計算部１１１の計算で、Θ＋ΔΘ（ΔΘ＝Θ−ＯＩｄ＿Θ）式から求められる予測値を使用している。
ここで、Θ：現回転子の回転角度（電気角）
ＯＩｄ＿Θ：前サンプル時間での回転角度（電気角）
である。
【００５５】
電力変換部６２ａは、ＰＷＭデューティＶｕ，Ｖｖ，Ｖｗに従ってインバータ７１（IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)）をＰＷＭ制御し、電動モータ３を駆動する。
【００５６】
同図のインバータ制御回路７２による回転数制御を説明する。
速度指令部１０６は、インバータ制御回路７２に対して速度指令を与える手段であり、変速ＥＣＵ６１に設けられている。速度指令部１０６は、変速時の車速と選択された目標変速段の変速比に基づき、電動モータ３の目標回転数を算出する。算出した目標回転数は、速度指令としてインバータ装置６２のインバータ制御回路７２に指示される。
【００５７】
また、電動モータ３の回転子角度をレゾルバ６６から取得し、実際の電動モータ３の回転数を速度計算部１０８で算出する。速度指令部１０６の速度指令と、速度計算部１０８で算出した実際の電動モータ回転数の差分を比較部１０９で求め、その差分に対つき、制御部１０７でＰＩＤ制御（比例積分微分制御）、あるいはＰＩ制御（比例積分制御）を行い、制御量をトルク指令として、電流指令部１０１に入力する。回転数制御時、この速度計算部１０８の速度指令に基づくトルク指令が、トルク指令部１１０からのトルク指令に代えて電流指令部１０１に入力される。
回転数制御では、電動モータ３の目標回転数は１msec間隔で計算され、変速中に車速が急に変化しても、変速の目標回転数は車速の変化を追及できる特徴をもつ。それによって、変速ショックを低減することができる。
【００５８】
図７は、２ウェイローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂを備えた２段の自動変速制御方法の概要を示すフローチャートである。この制御方法では第１ステップＳ１から第７ステップＳ７の動作を順次行う。
第１ステップＳ１では、変速ＥＣＵ６１（図５）により、アクセル信号と車速の検出値とから、定められた規則に従って目標変速段への変速指令を生成し、この変速指令を出す。アクセル信号は、アクセルペダル６３の開度の信号であり、アクセルペダル６３から統合ＥＣＵ６０に入力され、統合ＥＣＵ６０から変速ＥＣＵ６１に与えられる。車速は、車速センサ６５から変速ＥＣＵ６１に入力される。
第２ステップＳ２では、前記変速指令であるアクチュエータ駆動指令により変速切換アクチュエータ４７を駆動してシフトフォーク４５を動作させ、現変速段の摩擦板３５Ａ，３５Ｂとローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂの外輪２３Ａ，２３Ｂとの接触を解除する。
第３ステップＳ３では、走行用の電動モータ３をゼロトルク制御で回転させて、現変速段のローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂのローラ２０の係合を解除する。
【００５９】
第４ステップＳ４では、目標変速段のローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂの外輪２３Ａ，２３Ｂと内輪１８Ａ，１８Ｂの回転数が同期するように、つまりシンクロ動作するように、電動モータ３の回転数を回転数制御により加速または減速させる。この回転数制御によりシンクロ動作させる制御は、変速ＥＣＵ６１によりインバータ装置６２のインバータ制御回路７２を用いて行う。
第５ステップＳ５では、変速ＥＣＵ６１により変速切換アクチュエータ４７を駆動させてシフトフォーク４５を動作させ、目標変速段の摩擦板３５Ａ，３５Ｂとローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂの外輪２３Ａ，２３Ｂとを接触させる。
第６ステップＳ６では、回転数制御により電動モータ３を制御しながらローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂのローラ２０を係合させる。この制御は、変速ＥＣＵ６１によりインバータ装置６２のインバータ制御回路７２を用いて行う。
第７ステップＳ７では、電動モータ３の制御を回転数制御からトルク制御に切り換える。この切換時に、トルク補間制御を行う。このトルク補間制御は、回転数制御時の入力トルクとアクセル開度に基づくトルク制御時の入力トルクとに大きな差があった場合、ドライブシャフトの捩れ振動が大きくなる欠点を解消するために、電動モータ３の入力トルクの不連続を解消するように、電動モータ３の駆動トルクを補間して滑らかに入力する。
【００６０】
図９，図１０は、自動シフトアップ変速のフローチャート図であり、図１１は自動シフトアップ変速の切換概念図（変速切換アクチュエータのシフト位置、電動モータの回転数制御とトルク制御の切換および変速機の回転数の時間変化を示す図）である。
図１１において、符号(1) で示す図の部分は、シフトフォーク４５（シフトロッド４６）のシフト位置を示す。符号(2) で示す図の部分は、トルク制御方法と回転数制御方法の切換を示す。符号(3) で示す図の部分は、入力回転数（Ngi ）と目標回転数（Ngo ）を示す。
ただし、 Ngi：入力回転数（クラッチ外輪に対応）、
Ngo：出力回転数（クラッチ内輪に対応）、
r2 ：２速減速比、
である。
入力回転数は電動モータ３の回転数で、出力回転数は車速とディファレンシャル６（図３）での減速比から換算する。
なお、本実施形態では、便宜上、外輪の回転数としてNgi を、内輪の回転数としてNgo ×r2（２速のローラクラッチ１６Ｂの内輪１８Ｂの場合）またはNgo ×r1（１速のローラクラッチ１６Ａの内輪１８Ａの場合で、r1は１速減速比）を用いる。
【００６１】
シフトアップ変速切換の制御に関して具体的に説明する。次に述べる第１〜第７の各ステップは、図７と共に概要を説明したステップＳ１〜Ｓ７である。
第１ステップ：時間（時刻）t0に変速指令が出され、シフトアップ変速を開始する（図９のステップＱ１）。
第２ステップ：変速切換アクチュエータ４７の位置制御によりシフトフォーク４５は１速のシフト位置SP1fからSP1tへ移動する（Ｑ２）。この間、トルク制御を、変速切換の前より継続して、電動モータ３を制御する。そのため、現変速段のローラクラッチ１６Ａの係合は解除されず、駆動輪にトルクは伝達される。位置SP1tへ到達した直後、現変速段の摩擦板３５Ａと外輪２３Ａ間の接触は解除される（Ｑ３）。
【００６２】
第３ステップ：時間t1にシフトフォーク４５が位置SP1tへ到達し、変速切換アクチュエータ４７を一旦停止させる（Ｑ４）。現変速段のローラクラッチ１６Ａが確実に駆動側方向（正方向）に係合していることを確認するため、電動モータのトルクＴを判定する（Ｑ５）。下記(1) 、(2) で判断条件を説明する。
【００６３】
(1) T ＞T1の場合、ローラ２０が駆動側方向（正方向）で確実に係合しているため、即時に現変速段のローラクラッチ１６Ａの係合を解除することができる。二つの解除方法が使用できる。方法１：トルク制御によりトルクをゼロとする制御方法、方法２：回転数制御により負トルクを入力する制御方法。（T1：トルク閾値）
方法１：トルク制御により、電動モータ３のトルクＴの目標値をゼロにして（Ｑ６）、Δt1に渡って電動モータ３を制御する（Ｑ７）。そうすると、電動モータ３が惰性で速度が落ちるため、現変速段のローラクラッチ１６Ａの外輪２３Ａと内輪１８Ａの回転数差が生じる。生じた回転数差により、ローラクラッチ１６Ａが正方向係合位置からニュートラル位置に戻される。ニュートラル位置に戻された直後に現変速段のローラクラッチ１６Ａの係合が解除される。
方法１の特徴：ローラクラッチ１６Ａを解除する際、歯車のバックラッシュに起因する音や、ローラクラッチ１６Ａと出力ギヤ１０Ａ間の摩擦音を低減できる。一方、変速時間が増加する欠点もある（Δt1の時間を設けたため）。（図９に示す方法）
方法２：第４ステップのシンクロ動作時に、電動モータのトルクを負とすることで、シンクロ開始直後にローラクラッチ１６Ａの係合は解除される。
方法２の特徴：変速時間を低減できる一方、出力ギヤ１０Ａのバックラッシュに起因する音や摩擦音が増加する欠点がある。
【００６４】
(2) T ≦T1の場合、ローラ２０が駆動側方向（正方向）に係合していない。駆動側方向に係合させる制御を行う。まず、トルク制御により、T ＝T1にして（Ｑ９）、Δt2の間にローラ２０を正方向に係合させる（Ｑ１０）。次に、現変速段のローラクラッチ１６Ａの係合を解除する動作を行う。解除方法は(1) の二つの方法と同様で、例えば、方法２を採用する。
【００６５】
第４ステップ：電動モータ３を回転数制御によりシンクロ動作を行う（Ｑ１１）。（シンクロ動作：入力回転数を目標回転数に近づける動作）。目標回転数はNgo ×r2＋ΔN3とする。
（＋ΔN3）の理由：シンクロ終了時に、クラッチ内輪回転数はNgo ×r2、クラッチ外輪回転数（目標回転数）はNgo ×r2＋ΔN3、ただし、ΔN3＞0 となるべきで、ΔN3はローラクラッチ１６Ｂの内輪１８Ｂと外輪２３Ｂの回転数差として用いられる。ΔN3＞0 により、目標変速段のローラクラッチ１６Ｂは駆動側方向（正方向）で係合できる。ΔN3≦0 では、ローラクラッチ１６Ｂは非駆動側方向（負方向）で係合する。
時間t2に変速切換アクチュエータ４７を動作させ、シンクロ動作を開始する（Ｑ１１）。この際、電動モータ３の制御を回転数制御に切り換える。インバータ装置６２は電動モータ出力トルクの正負を設定できる特徴を持つ。そのため、シンクロ開始直後にローラクラッチ１６Ａの係合は解除される（第３ステップの方法２のクラッチ解除方法である）。現変速段のクラッチ係合が確実に解除されたかどうかの判断を、シンクロ動作がΔt3経た後に行う（Ｑ１２，Ｑ１３）。判断条件は下記の分岐(1) と(2) になる。
【００６６】
分岐(1) Ngi ≧Ngo ×r1−ΔN1 （ΔN1：回転数の閾値）：
現変速段のローラクラッチ１６Ａの係合は解除されていない。変速切換アクチュエータ４７を位置SP1tに戻し、再びローラクラッチ１６Ａの係合の解除を行う（Ｑ２８〜Ｑ３３，Ｑ２）。
即時に、変速切換アクチュエータ４７を停止し（Ｑ２８）、電動モータ３の制御をトルク制御に切り換え（Ｑ２９）、ゼロトルクとする（T ＝0 ）。変速切換アクチュエータ４７を位置SP1tまで引戻す（Ｑ３０）。しかし、変速切換アクチュエータ４７が位置SP1tまで移動する間に、ローラクラッチ１６Ａの係合は解除される恐れがある（急勾配の降坂路）。クラッチ係合が解除され、クラッチ外輪と内輪間の回転数差が大きく生じた状態で、現変速段の摩擦板３５Ａと外輪２３Ａ間を接触させるとローラクラッチ１６Ａ自体に無理な負荷が作用して破損する可能性がある。ローラクラッチ１６Ａの無理な負荷を防ぐため、SP＜SP1tの間に、ローラクラッチ１６Ａの外輪２３Ａと内輪１８Ａの回転数をチェックしながら、変速切換アクチュエータ４７の引戻し動作を行う（Ｑ３１）。
【００６７】
｜Ngi −Ngo ×r1｜＜ΔN2且つSP≧SP1tの場合（Ｑ３１，Ｑ３２）、変速切換アクチュエータ４７を停止させ（Ｑ３３）、第２ステップにジャンプし（Ｑ２）、再びローラクラッチ１６Ａを解除する。
｜Ngi −Ngo ×r1｜≧ΔN2の場合は、即時に変速切換アクチュエータ４７を停止させ（Ｑ２７）、制御システムの変速制御をリセットする。（ΔN2：現変速段係合のためのクラッチ外輪と内輪の許容回転数差）
【００６８】
分岐(2) Ngi ＜Ngo ×r1−ΔN1：
現変速段のローラクラッチ１６Ａの係合は確実に解除されたと判断して、シンクロ動作を継続する（Ｑ１３〜Ｑ１４）。電動モータ３のシンクロ動作完了時間（t3）と変速切換アクチュエータのシフト位置SP2nへの到達時間（t4）の順序により、制御は、分岐[1] ，[2] に分けられる（Ｑ１４）。
【００６９】
分岐[1] ：t3≧t4
変速切換アクチュエータ４７がシフト位置SP2nに達するまでの移動は、電動モータ３のシンクロ動作以前に完了。目標変速段のローラクラッチ１６Ｂに無理な負荷が作用しないようにするため、ローラクラッチ１６Ｂの外輪２３Ｂと内輪１８Ｂの回転数差をチェックする（Ｑ３４）。
(Ngo ×r2＋ΔN3)−ΔN4＜Ngi ≦Ngo ×r2＋ΔN3の条件が、
ＹＥＳの場合は第５ステップのＱ１７にジャンプ。
ＮＯの場合は、変速切換アクチュエータ４７を停止させ、下記の分岐<1> ，<2> により、二つの動作に分けられる。（ΔN4：目標変速段のクラッチ係合のための許容回転数差）
【００７０】
分岐<1> Ngi ≦(Ngo×r2＋ΔN3) −ΔN4：電動モータ３の制御をトルク制御へ切り換え、T ＝0 にして、制御システムの変速制御をリセットする（Ｑ３７）。（許容回転数差を逸脱するとき）
分岐<2> (Ngo×r2＋ΔN3) −ΔN4＜Ngi ≦Ngo ×r2＋ΔN3を満足するまで、シンクロ動作を継続する。シンクロ動作終了直後に、第５ステップのＱ３９にジャンプ。
【００７１】
分岐[2] ：t3＜t4
電動モータ３のシンクロ動作が、変速切換アクチュエータ４７がシフト位置SP2nまで移動するより前に完了した場合、下記の動作を行う。
Ngi ＞Ngo ×r2＋ΔN3の条件が、
ＹＥＳ：Ｑ１４にジャンプ。
ＮＯ：Ｑ１６で下記の判断を行う。
分岐<1> (Ngo×r2＋ΔN3) −ΔN4＜Ngi ≦Ngo ×r2＋ΔN3の場合、Ｑ１７。
分岐<2> Ngi ≦(Ngo×r2＋ΔN3)−ΔN4の場合、電動モータ３の制御をトルク制御へ切り換え、T ＝0 にして、変速切換アクチュエータ４７を停止させる。最後に、制御システムの変速制御をリセットする（Ｑ２６）。（許容回転数差を逸脱するとき）
【００７２】
第５ステップ：電動モータ３のシンクロ動作終了後、変速切換アクチュエータ４７のシフト位置がSP2f（時間t5）に到達するまで回転数制御を継続する。位置SP2fに到達直後、変速切換アクチュエータを停止させる（Ｑ１８）。これにより、目標変速段の摩擦板３５Ｂと外輪２３Ｂ間の接触動作完了。
【００７３】
第６ステップ：さらに回転数制御を継続することにより、目標変速段のローラクラッチ１６Ｂを係合させる動作を行う。回転数制御に使われるトルクの上限値を設定する（T ＝T2，Ｑ１９）。Δt4の間に、ローラクラッチ１６Ｂを係合させる（Ｑ２０）。トルク上限値を設定する理由は、係合ショックと係合音を低減するためである。
【００７４】
第７ステップ：電動モータ３の駆動トルクを徐々に出力する動作を行う。電動モータ３の制御をトルク制御に切り換える（Ｑ２２）。t7時のアクセル開度の信号を記録しているが（T ＝T3，Ｑ２１）、T3は電動モータ３の駆動トルクとして使わない。その代わりに、Δt5に渡り、T ＝T2＋(T3 −T2) ／Δt5の式に従って、電動モータ３の駆動トルクを補間して出力する（Ｑ２４）。
補間制御を使うことによって、回転数制御からトルク制御へ切り換える瞬間に、トルクに大きな差があった場合、ドライブシャフトの捩れ振動が大きくなる欠点を解消できる。補間終了後、リアルタイムでアクセル信号を電動モータへ出力する（T ＝T4）。
【００７５】
図１２，図１３は、自動シフトダウン変速のフローチャート図であり、図１４は自動シフトダウン変速の切換概念図（変速切換アクチュエータのシフト位置、電動モータの回転数制御とトルク制御の切換および変速機の回転数の時間変化を示す図）である。
図１４において、符号(1) で示す図の部分は、シフトフォーク４５（シフトロッド４６）のシフト位置を示す。符号(2) で示す図の部分は、トルク制御方法と回転数制御方法の切換を示す。符号(3) で示す図の部分は、入力回転数（Ngi ）と目標回転数（Ngo ）を示す。
ただし、Ngi ：入力回転数（クラッチ外輪に対応）、
Ngo ：出力回転数（クラッチ内輪に対応）、
r1 ：１速減速比、
である。
入力回転数は電動モータ３の回転数で、出力回転数は車速とディファレンシャル６（図３）での減速比から換算する。
【００７６】
シフトダウン変速切換の制御に関して具体的に説明する。次に述べる第１〜第７の各ステップは、図７と共に概要を前述したステップＳ１〜Ｓ７である。
第１ステップ：時間t0に変速指令が出され、シフトダウン変速を開始する（図１２のステップＲ１）。
第２ステップ：変速切換アクチュエータ４７の位置制御によりシフトフォーク４５は２速のシフト位置SP2fからSP2tへ移動する（Ｒ２）。この間、変速切換前のトルク制御を維持し、電動モータ３を制御する。そのため、現変速段のローラクラッチ１６Ｂの係合は解除されず、駆動輪にトルクは伝達される。位置SP2tへ到達した直後、現変速段の摩擦板３５Ｂと外輪２３Ｂ間の接触は解除される（Ｒ３）。
第３ステップ：時間t1にシフトフォーク４５が位置SP2tへ到達し、変速切換アクチュエータ４７を一旦停止させる（Ｒ４）。現変速段のローラクラッチ１６Ｂが確実に係合されていることを確認するため、電動モータのトルクＴの判断を行う（Ｒ５）。下記(1) 、(2) で判断条件を説明する。
【００７７】
(1) T ＞0 の場合、ローラ２０が駆動側方向（正方向）に係合しており、即時に現変速段のローラクラッチ１６Ｂの係合を解除することができる。解除方法はトルク制御によりトルクをゼロとする手法を用いる。トルク制御により、電動モータ３のトルクＴの目標値をゼロにして（Ｒ６）、Δt1に渡って電動モータ３を制御する（Ｒ７）。そうすると、電動モータ３が惰性で速度が落ちるため、現変速段のローラクラッチ１６Ｂの外輪２３Ｂと内輪１８Ｂの回転数差が生じる。生じた回転数差によりローラクラッチ１６Ｂが正方向係合位置からニュートラル位置まで戻される。ニュートラル位置に戻された直後に現変速段のローラクラッチ１６Ｂの係合が解除される。この後、変速切換アクチュエータ４７の位置についてSP2tからSP1f方向への押出運転を開始する（Ｒ８）。
【００７８】
(2) T ＝0 の場合、ローラ２０は駆動側方向（正方向）に確実に係合していない。このため、ステップＲ８へ進み、第４ステップのシンクロ動作により、電動モータのトルクを正に設定することで、シンクロ開始直後にローラクラッチ１６Ｂの係合は解除される。この解除方法は、上記の解除法のΔt1の時間を必要としないため、変速時間の短縮ができる。（図１２に示す方法）
【００７９】
第４ステップ：電動モータ３を回転数制御によりシンクロ動作を行う（Ｒ９）。（シンクロ動作：入力回転数を目標回転数に近づける動作）。目標回転数はNgo ×r1＋ΔN3とする。
（＋ΔN3）の理由：シンクロ終了時に、クラッチ内輪回転数はNgo ×r1、クラッチ外輪回転数（目標回転数）はNgo ×r1＋ΔN3、ただし、ΔN3＞0 となるべきで、ΔN3はローラクラッチ１６Ａの内輪１８Ａと外輪２３Ａの回転数差として用いられる。ΔN3＞0 により、目標変速段のローラクラッチ１６Ａは駆動側方向（正方向）で係合する。ΔN3≦0 では、ローラクラッチ１６Ａは非駆動側方向（負方向）で係合する。
【００８０】
時間t2で変速切換アクチュエータ４７を動作させ、シンクロ動作を開始する（Ｒ９）。この際、電動モータ３の制御を回転数制御に切り換える。インバータ装置６２は電動モータ出力トルクの正負を設定できる特性を持つ。そのため、シンクロ開始直後にローラクラッチ１６Ｂの係合が解除される（第３ステップの(2) に示す解除方法）。現変速段のローラクラッチ１６Ｂの係合が確実に解除されたかどうかの判断を、シンクロ動作がΔt2経た後に行うことにする（Ｒ１０，Ｒ１１）。判断条件は下記の分岐(1) と(2) になる。
【００８１】
Ｒ１１の判断で分岐(1) の場合、Ngi ≦Ngo ×r2＋ΔN1（ΔN1：回転数の閾値）：
現変速段のローラクラッチ１６Ｂの係合は解除されてない可能性がある。変速切換アクチュエータ４７を位置SP2tに戻し、再びローラクラッチ１６Ｂの係合を解除する（Ｒ２６〜Ｒ３１）。
即時に、変速切換アクチュエータ４７を停止させ（Ｒ２６）、電動モータ３の制御をトルク制御に切り換えて（Ｒ２７）、ゼロトルクとする（T ＝0 ）。変速切換アクチュエータ４７を位置SP2tまで引戻す（Ｒ２８）。しかし、変速切換アクチュエータ４７が位置SP2tまで移動する間に、ローラクラッチ１６Ｂの係合は解除される恐れがある（急勾配の降坂路）。クラッチ係合が解除され、クラッチ外輪と内輪間の回転数差が大きくなる場合、現変速段の摩擦板３５Ｂと外輪２３Ｂが接触した瞬間、ローラクラッチ１６Ｂが素早く係合するため、ローラクラッチ１６Ｂに無理な荷重が作用する可能性がある。この無理な荷重を防ぐため、SP＞SP2tの間に、ローラクラッチ１６Ｂの外輪２３Ｂと内輪１８Ｂの回転数をチェックしながら、変速切換アクチュエータ４７を引戻す動作を行う（Ｒ２９）。
【００８２】
｜Ngi −Ngo ×r2｜＜ΔN2且つSP≦SP2tの場合（Ｒ２９，Ｒ３０）、変速切換アクチュエータ４７を停止させ（Ｒ３１）、第２ステップにジャンプ（Ｒ２）、再びローラクラッチ１６Ｂの解除動作を行う。
｜Ngi −Ngo ×r2｜≧ΔN2の場合は、即時に変速切換アクチュエータ４７を停止させ（Ｒ２５）、制御システムの変速制御をリセットする。（ΔN2：現変速段係合ためのクラッチ外輪と内輪の許容回転数差）
【００８３】
Ｒ１１の判断で分岐(2) の場合、Ngi ＞Ngo ×r2＋ΔN1：
現変速段のローラクラッチ１６Ｂの係合は、確実に解除された。シンクロ動作を継続する（Ｒ１１〜Ｒ１２）。電動モータ３のシンクロ動作完了時間（t3）と変速切換アクチュエータ４７のシフト位置SP1nへの到達時間（t4）の順序により、制御は分岐[1] ，[2] に分けられる（Ｒ１２）。
分岐[1] ：t3≧t4
変速切換アクチュエータ４７のシフト位置SP1nまでの移動は、電動モータ３のシンクロ動作以前に完了。目標変速段のローラクラッチ１６Ａに無理な荷重が作用しないように、ローラクラッチ１６Ａの外輪２３Ａと内輪１８Ａの回転数差をチェックする（Ｒ３２）。
Ngo ×r1＋ΔN3≦Ngi ＜(Ngo ×r1＋ΔN3) ＋ΔN4の条件が、
ＹＥＳの場合は、第５ステップのＲ１５にジャンプ。
ＮＯの場合は、変速切換アクチュエータ４７を停止させ、下記の分岐<1> ，<2> により、二つの動作に分けられる。（ΔN4：目標変速段のクラッチ係合のための許容回転数差）
分岐<1> Ngi ＞(Ngo×r1＋ΔN3) ＋ΔN4：電動モータ３の制御をトルク制御へ切り換え、T ＝0 にして、制御システムの変速制御をリセットする（Ｒ３５）。（許容回転数差を逸脱するとき）
分岐<2> Ngo ×r1＋ΔN3＜Ngi ≦(Ngo×r1＋ΔN3) ＋ΔN4を満足するまで、シンクロ動作を継続する。シンクロ動作が終了直後に、第５ステップのＲ３７にジャンプ。
【００８４】
分岐[2] ：t3＜t4
電動モータ３のシンクロ動作は、変速切換アクチュエータ４７がシフト位置SP1nまで移動するより前に完了。下記の動作を行う。
Ngi ＜Ngo ×r1＋ΔN3の条件が、
ＹＥＳ：Ｒ１２にジャンプ。
ＮＯ：Ｒ１４で下記の判断を行う。
分岐<1> Ngo ×r1＋ΔN3≦Ngi ＜(Ngo×r1＋ΔN3) ＋ΔN4の場合、Ｒ１５。
分岐<2> Ngi ≧(Ngo×r1＋ΔN3) ＋ΔN4の場合、電動モータ３の制御をトルク制御へ切り換え、T ＝0 にして、変速切換アクチュエータ４７を停止させる。最後に、制御システムの変速制御をリセットする（Ｒ２４）。（許容回転数差を逸脱するとき）
【００８５】
第５ステップ：電動モータ３のシンクロ動作終了後、変速切換アクチュエータ４７のシフト位置がSP1f（時間t5）に到達するまで回転数制御を継続する。位置SP1fに到達直後、アクチュエータを停止させる（Ｒ１６）。これにより、目標変速段の摩擦板３５Ａと外輪２３Ａ間の接触動作が完了。
【００８６】
第６ステップ：さらに回転数制御を継続することにより、目標変速段のローラクラッチ１６Ａを係合させる動作を行う。回転数制御に使われるトルクの上限値を設定する（T ＝T2，Ｒ１７）。Δt4の間に、ローラクラッチ１６Ａを係合させる（Ｒ１８）。トルク上限値を設定する理由は、係合ショックと異音を低減させるためである。
【００８７】
第７ステップ：電動モータ３の駆動トルクを徐々に出力する動作を行う。電動モータ３の制御をトルク制御に切り換える（Ｒ２０）。t7時のアクセル開度の信号を記録しているが（T ＝T3，Ｒ１９）、T3は電動モータ３の駆動トルクとして使わない。その代わりに、Δt5に渡り、T ＝T2＋(T3 −T2) ／Δt5の式に従って、電動モータ３の駆動トルクを補間しながら、出力する（Ｒ２２）。
補間制御を使うことによって、回転数制御からトルク制御へ切り換える瞬間に、トルクに大きな差があった場合、ドライブシャフトの捩れ振動が大きくなる欠点を解消できる。補間終了後、リアルタイムでアクセル信号を電動モータへ出力する（T ＝T4）。
【００８８】
次に、電気自動車の変速制御装置につき、図１５のブロック図を参照して説明する。制御対象となる電気自動車は、上記実施形態の変速制御方法を適用する、図１〜図６と共に前述の電気自動車である。
この電気自動車の変速制御装置は、上記実施形態の変速制御方法を実施する装置であって、上記変速ＥＣＵ６１に、変速指令生成手段８１、現変速段接触解除制御手段８２、変速時トルク指令手段８３、同期制御手段８４、目標変速段接触制御手段８５、目標変速段回転数制御手段８６、およびトルク補間制御手段８７を設けたものである。なお、変速ＥＣＵ６１は、自動変速時以外の電動モータ３の制御はトルク制御として、トルク指令をインバータ制御回路７２へ出力し、変速時にトルク制御と回転数制御を切り換える。
【００８９】
変速指令生成手段８１は、図７の上記第１ステップＳ１の制御を行う手段であり、統合ＥＣＵ６０から与えられる上記アクセル信号と車速の検出値とから、定められた規則に従って目標変速段への変速指令を生成する。
現変速段接触解除手段８２は、上記第２ステップＳ２の制御を行う手段であり、変速指令生成手段８１で生成された変速指令に応答して、現変速段の摩擦板３５Ａ，３５Ｂとクラッチ外輪２３Ａ，２３Ｂ（出力ギヤ１０Ａ，１０Ｂ）との接触が解除するように、変速切換アクチュエータ４７を動作させる。
【００９０】
変速時トルク指令手段８３は、上記第３ステップＳ３の制御を行う手段であり、現変速段の摩擦板３５Ａ，３５Ｂと外輪２３Ａ，２３Ｂとの接触が解除された後に、現変速段のローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂのローラ２０による係合が解除されるまで、走行用の電動モータ３をトルク制御で回転させる手段であり、インバータ装置６２のインバータ制御回路７２にトルク指令を与える。
【００９１】
同期制御手段８４は、上記第４ステップＳ４の制御を行う手段であり、現変速段のローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂのローラ２０の係合が解除した後に、目標変速段のローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂの外輪２３Ａ，２３Ｂと内輪１８Ａ，１８Ｂの回転数が同期するように、電動モータ３の回転数を回転数制御により加速または減速させてシンクロ動作させる。この回転数制御は、インバータ制御回路７２へ回転速度の速度指令を与えることで行う。
【００９２】
目標変速段接触手段８５は、上記第５ステップＳ５の制御を行う手段であり、ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂの外輪２３Ａ，２３Ｂと内輪１６Ａ，１６Ｂの回転数の同期状態で、目標変速段の摩擦板３５Ａ，３５Ｂを外輪２３Ａ，２３Ｂと接触させるように、前記変速切換アクチュエータ４７を動作させる。
【００９３】
目標変速段回転数制御手段８６は、上記第６ステップＳ６の制御を行う手段であり、目標変速段の摩擦板３５Ａ，３５Ｂが外輪２３Ａ，２３Ｂと接触した状態で、目標変速段のローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂのローラ２０による係合が行われるまで回転数制御により電動モータ３を制御する。この回転数制御によるモータ制御は、インバータ制御回路７２へ回転速度の速度指令を与えることで行う。
【００９４】
トルク補間制御手段８７は、目標変速段のローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂのローラ２０が係合した後、電動モータ３の制御を回転数制御からトルク制御に切り換え、この切換時に、トルク補間制御を行う。このトルク補間制御は、トルク補間制御手段８７で補間の演算を行うと共に、その演算結果のトルク指令をインバータ制御回路７２に与えることで行う。
【００９５】
上記変速指令生成手段８１、現変速段接触解除制御手段８２、変速時トルク指令手段８３、同期制御手段８４、目標変速段接触制御手段８５、目標変速段回転数制御手段８６、およびトルク補間制御手段８７は、より具体的には、それぞれ、図９〜図１１、および図１２〜図１４と共に前述した第１〜第７の各ステップの処理を行う機能を持つ。
【００９６】
なお、図１５において、インバータ制御回路７２は、速度制御部７３と、トルク制御部７４と、ＰＷＭ制御部７５に分けて説明している。
トルク制御部７４は、インバータ制御回路７２のうち、トルク制御により電動モータ３の制御の機能を果たす部分であり、図８の電流指令部１０１、電流ＰＩ制御部１０２、２相／３相変換部１０３、３相／２相変換部１０４、速度計算部１０８、および予測計算部１１１を含む。
速度制御部７３は、インバータ制御回路７２のうち、速度制御により電動モータ３の制御の機能を果たす部分であって、比較部１０９と、制御部１０７とを有し、トルク制御部７４の電流指令部１０１へトルク指令を与え、その後の制御をトルク制御部７４で行わせる。
【００９７】
この構成の変速制御装置によると、上記実施形態の変速制御方法につき前述したのと同様に、ステップＳ６の制御を行う目標変速段回転数制御手段８６を有するため、目標変速段の摩擦板３５Ａ，３５Ｂと外輪２３Ａ，２３Ｂとの接触完了の後、ローラクラッチ１６，１６Ｂのローラ２０による係合を行わせるときに、ローラ２０が加速しながら急に楔状空間Ｓに進入して係合ショックや異音を生じることが防止できる。また、ステップＳ４の制御を行う同期制御手段８４の機能により、目標変速段の摩擦板３５Ａ，３５Ｂと外輪２３Ａ，２３Ｂとを係合させるときの回転数差による変速ショックと異音発生が防止できる。
【００９８】
この変速制御装置は、前述のように、より具体的には図９〜図１１、および図１２〜図１４と共に前述した第１〜第７の各ステップの処理を行う機能を持つものであり、これら図９〜図１４と共に前述した各作用，効果が得られる。
【００９９】
この実施形態の電気自動車の変速制御方法および変速制御装置の特徴を纏めて示すと、次のとおりである。
(1) ＩＰＭ電動モータ３の制御方式はベクトル制御である。さらに、トルク制御と回転数制御の二つのフィードバック制御を切り換える制御法とする。
(2) ＩＰＭ電動モータ３の転流位相の遅延を防ぐために、ＰＷＭデューティＶｕ，Ｖｖ，Ｖｗの生成時、ロータの回転角は計算式から求められる予測値を用いる。
(3) ＩＰＭ電動モータ３の回転数制御は、ＰＩＤフィードバック制御とし、さらに、回転数制御の制御量はトルク指令として、トルク制御にて電動モータ３を制御する。
(4) 自動変速時以外のＩＰＭ電動モータ３の制御はトルク制御とし、変速時、トルク制御と回転数制御を切り換える。
(5) 係合ショックと異音を低減するために、目標変速段の摩擦板３５Ａ，３５Ｂと外輪２３Ａ，２３Ｂ間の接触動作完了後、さらに回転数制御を継続させて、目標変速段のローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂを係合させる。
(6) 電動モータ３のシンクロ時、現変速段のローラクラッチ１６，１６Ｂの係合が確実に解除されたかどうかチェックする。解除されていないと判断された場合、シフトフォーク４５を現変速段側へ移動させる。しかし、シフトフォーク移動の間に、クラッチ係合は解除される恐れがある（急勾配の降坂路等）。クラッチ係合が解除され、クラッチ外輪２３Ａ，２３Ｂと内輪１８Ａ，１８Ｂ間の回転数差が大きい状態で、現変速段側の摩擦板３５Ａ，３５Ｂと外輪２３Ａ，２３Ｂを接触させると、現変速段のローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂに無理な負荷が作用する可能性がある。これを防ぐために、ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂの内外輪の回転数差を計測して、ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂの係合非係合を判断する。
(7) 目標変速段のローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂへ係合後、回転数制御からトルク制御へ切り換える瞬間に、回転数制御時の入力トルクとアクセル開度に基づくトルク制御時の入力トルクとに大きな差があった場合、ドライブシャフトの捩れ振動が大きくなる欠点を解消する。この解消方法として、電動モータ３の入力トルクの不連続を解消するように電動モータ３の駆動トルクを補間して滑らかに入力する。
(8) シフトアップの変速切換動作において、現変速段のローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂが確実に駆動側方向に係合しているかどうかの判断を、電動モータ３の駆動トルクから判断する。判断結果に応じて、ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂが確実に駆動側方向に係合するように、電動モータ３を制御する。
(9)シフトアップの変速切換動作において、シンクロ動作からクラッチ係合までの間、回転数制御によって電動モータ３を制御する際、モータ出力が負トルクの場合、インバータ装置６２側でモータ出力トルクの正負を切り換える。
【０１００】
図３，４のモータ駆動装置の詳細を、図１６〜図２１と共に説明する。
図３において、モータ軸４は、入力軸７と同軸上に直列に配置されており、ハウジング１１に固定された電動モータ３のステータ１２で回転駆動される。入力軸７は、ハウジング１１内に組込まれた対向一対の軸受１３により回転可能に支持され、入力軸７の軸端はスプライン嵌合によってモータ軸４に接続されている。出力軸８は、ハウジング１１内に組込まれた対向一対の軸受１４により回転可能に支持されている。
【０１０１】
１速入力ギヤ９Ａと２速入力ギヤ９Ｂは軸方向に間隔をおいて配置され、入力軸７を中心として入力軸７と一体に回転するように入力軸７に固定されている。１速出力ギヤ１０Ａと２速出力ギヤ１０Ｂも軸方向に間隔をおいて配置されている。
【０１０２】
図４に示すように、１速出力ギヤ１０Ａは、出力軸８を貫通させる環状に形成され、軸受１５を介して出力軸８で支持されており、出力軸８を中心として出力軸８に対して回転可能となっている。同様に、２速出力ギヤ１０Ｂも、軸受１５を介して出力軸８で回転可能に支持されている。
【０１０３】
１速入力ギヤ９Ａと１速出力ギヤ１０Ａは互いに噛合しており、その噛合によって１速入力ギヤ９Ａと１速出力ギヤ１０Ａの間で回転が伝達するようになっている。２速入力ギヤ９Ｂと２速出力ギヤ１０Ｂも噛合しており、その噛合によって２速入力ギヤ９Ｂと２速出力ギヤ１０Ｂの間で回転が伝達するようになっている。２速入力ギヤ９Ｂと２速出力ギヤ１０Ｂの減速比は、１速入力ギヤ９Ａと１速出力ギヤ１０Ａの減速比よりも小さい。
【０１０４】
１速出力ギヤ１０Ａと出力軸８の間には、１速出力ギヤ１０Ａと出力軸８の間でトルクの伝達と遮断の切換を行なう１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａが組込まれている。また、２速出力ギヤ１０Ｂと出力軸８の間には、２速出力ギヤ１０Ｂと出力軸８の間でトルクの伝達と遮断の切換を行なう２速の２ウェイローラクラッチ１６Ｂが組込まれている。
【０１０５】
１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａと２速の２ウェイローラクラッチ１６Ｂは、左右対称の同一構成なので、２速の２ウェイローラクラッチ１６Ｂを以下に説明し、１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａについては、２速の２ウェイローラクラッチ１６Ｂに対応する部分に同一の符号または末尾のアルファベットＢをＡに置き換えた符号を付して説明を省略する。
【０１０６】
図１６〜図１８に示すように、２速の２ウェイローラクラッチ１６Ｂは、２速出力ギヤ１０Ｂの内周に設けられた円筒面１７と、出力軸８の外周に回り止めした環状の２速カム部材１８Ｂに形成されたカム面１９と、カム面１９と円筒面１７の間に組み込まれたローラ２０と、ローラ２０を保持する２速保持器２１Ｂと、２速スイッチばね２２Ｂとからなる。カム面１９は、円筒面１７との間で周方向中央から周方向両端に向かって次第に狭くなる楔状空間Ｓを形成するような面であり、例えば、図１７に示すように円筒面１７と対向する平坦面である。
【０１０７】
図４、図２１に示すように、２速保持器２１Ｂは、ローラ２０を収容する複数のポケット２１ａが周方向に間隔をおいて形成された円筒部２４と、円筒部２４の一端から径方向内方に延び出す内向きフランジ部２５とを有する。内向きフランジ部２５の径方向内端は、２速カム部材１８Ｂの外周で周方向にスライド可能に支持され、この周方向のスライドによって、２速保持器２１Ｂは、カム面１９と円筒面１７の間にローラ２０を係合させる係合位置とローラ２０の係合を解除する中立位置との間で出力軸８に対して相対回転可能となっている。また、２速保持器２１Ｂの内向きフランジ部２５は軸方向両側への移動が規制され、これにより２速保持器２１Ｂが軸方向に非可動とされている。
【０１０８】
図１７に示すように、各カム面１９は、回転中心を含む仮想平面に対して対称に形成され、これにより、各カム面１９と円筒面１７の間に配置されたローラ２０は、正転方向と逆転方向の両方向で係合可能となっている。すなわち、電動モータ３が発生するトルクにより車両を前進させるときは、２速保持器２１Ｂを出力軸８に対して正転方向に相対回転させることにより、２速保持器２１Ｂに保持されたローラ２０を、カム面１９と円筒面１７の間の正転方向側の空間狭まり部分に係合させ、そのローラ２０を介して２速出力ギヤ１０Ｂと出力軸８の間で正転方向のトルクを伝達することが可能となっており、一方、電動モータ３が発生するトルクにより車両を後退させるときは、２速保持器２１Ｂを出力軸８に対して逆転方向に相対回転させることにより、２速保持器２１Ｂに保持されたローラ２０を、カム面１９と円筒面１７の間の逆転方向側の空間狭まり部分に係合させ、そのローラ２０を介して２速出力ギヤ１０Ｂと出力軸８の間で逆転方向のトルクを伝達することが可能となっている。
【０１０９】
図１８、図２１に示すように、２速スイッチばね２２Ｂは、鋼線をＣ形に巻いたＣ形環状部２６と、Ｃ形環状部２６の両端からそれぞれ径方向外方に延出する一対の延出部２７，２７とからなる。Ｃ形環状部２６は、２速カム部材１８Ｂの軸方向端面に形成された円形のスイッチばね収容凹部２８に嵌め込まれ、一対の延出部２７，２７は、２速カム部材１８Ｂの軸方向端面に形成された径方向溝２９に挿入されている。
【０１１０】
径方向溝２９は、スイッチばね収容凹部２８の内周縁から径方向外方に延びて２速カム部材１８Ｂの外周に至るように形成されている。２速スイッチばね２２Ｂの延出部２７は、径方向溝２９の径方向外端から突出しており、その延出部２７の径方向溝２９からの突出部分が、２速保持器２１Ｂの円筒部２４の軸方向端部に形成された切欠き３０に挿入されている。径方向溝２９と切欠き３０は同じ幅に形成されている。
【０１１１】
延出部２７，２７は、径方向溝２９の周方向で対向する内面と、切欠き３０の周方向で対向する内面にそれぞれ接触しており、その接触面に作用する周方向の力によって２速保持器２１Ｂを中立位置に弾性保持している。
【０１１２】
すなわち、２速保持器２１Ｂを出力軸８に対して相対回転させて、図１８に示す中立位置から周方向に移動させると、径方向溝２９に対する切欠き３０の位置が周方向にずれるので、一対の延出部２７，２７の間隔が狭まる方向にＣ形環状部２６が弾性変形し、その弾性復元力によって２速スイッチばね２２Ｂの一対の延出部２７，２７が径方向溝２９の内面と切欠き３０の内面を押圧し、その押圧によって２速保持器２１Ｂを中立位置に戻す方向の力が作用するようになっている。
【０１１３】
図４に示すように、１速カム部材１８Ａと２速カム部材１８Ｂの出力軸８に対する回り止めは、スプライン嵌合によって行なわれている。１速カム部材１８Ａのカム面１９と２速カム部材１８Ｂのカム面１９は同数かつ同位相となっている。また、１速カム部材１８Ａと２速カム部材１８Ｂは、出力軸８の外周に嵌合した一対の止め輪３１によって軸方向に非可動となっている。１速カム部材１８Ａと２速カム部材１８Ｂの間には間座３２が組み込まれている。
【０１１４】
１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａと２速の２ウェイローラクラッチ１６Ｂは、変速用伝達機構３３により選択的に係合することができるようになっている。
【０１１５】
図１６に示すように、変速用伝達機構３３は、１速出力ギヤ１０Ａ（断面でない部分は図示せず。図２０においても同様）と２速出力ギヤ１０Ｂの間に軸方向に移動可能に設けられたシフトリング３４と、１速出力ギヤ１０Ａとシフトリング３４の間に組み込まれた１速摩擦板３５Ａと、２速出力ギヤ１０Ｂとシフトリング３４の間に組み込まれた２速摩擦板３５Ｂとを有する。
【０１１６】
ここで、１速摩擦板３５Ａと２速摩擦板３５Ｂは、左右対称の同一構成なので、２速摩擦板３５Ｂを以下に説明し、１速摩擦板３５Ａについては、２速摩擦板３５Ｂに対応する部分に同一の符号または末尾のアルファベットＢをＡに置き換えた符号を付して説明を省略する。
【０１１７】
２速摩擦板３５Ｂには、２速保持器２１Ｂの切欠き３０に係合する突片３６が設けられ、この突片３６と切欠き３０の係合によって、２速摩擦板３５Ｂが２速保持器２１Ｂに回り止めされている。２速保持器２１Ｂの切欠き３０は、２速摩擦板３５Ｂの突片３６を軸方向にスライド可能に収容しており、このスライドによって、２速摩擦板３５Ｂは、２速保持器２１Ｂに回り止めされた状態のまま、２速出力ギヤ１０Ｂの側面に接触する位置と離間する位置との間で、２速保持器２１Ｂに対して軸方向に移動可能となっている。
【０１１８】
２速摩擦板３５Ｂの突片３６の先端に凹部３７が形成されて、間座３２の外周には、凹部３７に係合する凸部３８が形成されている。そして、凹部３７と凸部３８は、２速摩擦板３５Ｂが２速出力ギヤ１０Ｂの側面から離間した位置にある状態では、凹部３７と凸部３８が係合することで、間座３２を介して２速摩擦板３５Ｂを出力軸８に回り止めし、このとき、２速摩擦板３５Ｂに回り止めされた２速保持器２１Ｂが中立位置に保持されるようになっている。また、２速摩擦板３５Ｂが２速出力ギヤ１０Ｂの側面に接触する位置にある状態では、凹部３７と凸部３８の係合が解除することで、２速摩擦板３５Ｂの回り止めが解除されるようになっている。
【０１１９】
２速摩擦板３５Ｂと２速カム部材１８Ｂの間には、軸方向に圧縮された状態で２速離間ばね３９Ｂが組み込まれており、この２速離間ばね３９Ｂの弾性復元力によって２速摩擦板３５Ｂが２速出力ギヤ１０Ｂの側面から離間する方向に付勢されている。
【０１２０】
２速離間ばね３９Ｂは、間座３２の外周に沿って巻回されたコイルスプリングであり、その一端が２速ワッシャ９０Ｂを介して２速摩擦板３５Ｂの突片３６に係合し、他端が２速カム部材１８Ｂの軸方向端面で支持されている。２速ワッシャ９０Ｂは、２速カム部材１８Ｂの軸方向端面の径方向溝２９を覆うように環状に形成されている。
【０１２１】
シフトリング３４は、１速摩擦板３５Ａを押圧して１速出力ギヤ１０Ａの側面に接触させる１速シフト位置SP1fと、２速摩擦板３５Ｂを押圧して２速出力ギヤ１０Ｂの側面に接触させる２速シフト位置SP2fとの間で軸方向に移動可能に支持されている。また、シフトリング３４を１速シフト位置SP1fと２速シフト位置SP2fの間で軸方向に移動させるシフト機構４１が設けられている。シフト機構４１は、前述のように変速比切換機構４０の一部を構成する。
【０１２２】
図１９、図２０に示すように、シフト機構４１は、シフトリング３４を転がり軸受４２を介して回転可能に支持するシフトスリーブ４３と、そのシフトスリーブ４３の外周に設けられた環状溝４４に係合する二股状のシフトフォーク４５と、シフトフォーク４５が固定されたシフトロッド４６と、シフトモータである変速切換アクチュエータ４７と、変速切換アクチュエータ４７の回転をシフトロッド４６の直線運動に変換する運動変換機構４８（送りねじ機構等）とからなる。
【０１２３】
図２０に示すように、シフトロッド４６は、出力軸８に対して間隔をおいて平行に配置され、ハウジング１１内に組み込まれた一対の滑り軸受４９で軸方向にスライド可能に支持されている。シフトリング３４とシフトスリーブ４３の間に組み込まれた転がり軸受４２は、シフトリング３４とシフトスリーブ４３のいずれに対しても軸方向に非可動となるように組み付けられている。
【０１２４】
このシフト機構４１は、変速切換アクチュエータ４７の回転が運動変換機構４８により直線運動に変換されてシフトフォーク４５に伝達し、そのシフトフォーク４５の直線運動が転がり軸受４２を介してシフトリング３４に伝達することにより、シフトリング３４を軸方向に移動させる。
【０１２５】
図１６に示すように、シフトフォーク４５と環状溝４４の間の両側の軸方向隙間には、軸方向に圧縮可能な予圧ばね５０が組み込まれている。これにより、シフトリング３４で１速摩擦板３５Ａを押圧して１速出力ギヤ１０Ａの側面に接触させるときに、シフトスリーブ４３に対するシフトフォーク４５の軸方向の相対位置を調節することによって予圧ばね５０のばね力を調節し、１速摩擦板３５Ａと１速出力ギヤ１０Ａの接触面間の摩擦力を調整することが可能となっている。また、シフトリング３４で２速摩擦板３５Ｂを押圧して２速出力ギヤ１０Ｂの側面に接触させるときも、２速摩擦板３５Ｂと２速出力ギヤ１０Ｂの接触面間の摩擦力を調整することが可能となっている。
【０１２６】
図３に示すように、出力軸８には、出力軸８の回転をディファレンシャル６に伝達するディファレンシャル駆動ギヤ５１が固定されている。
【０１２７】
ディファレンシャル６は、一対の軸受５２で回転可能に支持されたデフケース５３と、デフケース５３の回転中心と同軸にデフケース５３に固定され、ディファレンシャル駆動ギヤ５１に噛合するリングギヤ５４と、デフケース５３の回転中心と直角な方向にデフケース５３に固定されたピニオン軸５５と、ピニオン軸５５に回転可能に支持された一対のピニオン５６と、その一対のピニオン５６に噛合する左右一対のサイドギヤ５７とからなる。左側のサイドギヤ５７には、左側の車輪に接続されたアクスル５８の軸端部が接続され、右側のサイドギヤ５７には、右側の車輪に接続されたアクスル５８の軸端部が接続されている。出力軸８が回転するとき、出力軸８の回転はディファレンシャル駆動ギヤ５１を介してデフケース５３に伝達され、そのデフケース５３の回転がピニオン５６とサイドギヤ５７を介して左右の車輪に分配される。
【０１２８】
以下に、車両用モータ駆動装置Ａの動作例を説明する。
まず、図１６に示すように、１速摩擦板３５Ａが１速出力ギヤ１０Ａの側面から離間し、かつ、２速摩擦板３５Ｂも２速出力ギヤ１０Ｂの側面から離間した状態では、１速保持器２１Ａは１速スイッチばね２２Ａの弾性力により中立位置に保持され、２速保持器２１Ｂも２速スイッチばね２２Ｂの弾性力により中立位置に保持されるので、１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａはローラ２０の係合が解除された状態となり、２速の２ウェイローラクラッチ１６Ｂもローラ２０の係合が解除された状態となる。
【０１２９】
この状態では、図３に示す電動モータ３の駆動により入力軸７が回転しても、１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａと２速の２ウェイローラクラッチ１６Ｂによって回転の伝達が遮断されるので、１速出力ギヤ１０Ａおよび２速出力ギヤ１０Ｂは空転し、入力軸７の回転は出力軸８に伝達されない。
【０１３０】
次に、シフト機構４１を作動させて、図１６に示すシフトリング３４を１速出力ギヤ１０Ａに向けて移動させると、１速摩擦板３５Ａが１速出力ギヤ１０Ａの側面に接触し、その接触面間の摩擦力によって１速摩擦板３５Ａが出力軸８に対して相対回転し、この１速摩擦板３５Ａに回り止めされた１速保持器２１Ａが１速スイッチばね２２Ａの弾性力に抗して中立位置から係合位置に移動するので、１速保持器２１Ａに保持されたローラ２０が、円筒面１７とカム面１９の間の楔状空間Ｓの狭まり部分に押し込まれて係合した状態となる。
【０１３１】
この状態では、１速出力ギヤ１０Ａの回転は、１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａを介して出力軸８に伝達され、出力軸８の回転が、ディファレンシャル６を介してアクスル５８に伝達される。その結果、図１に示す電気自動車ＥＶにおいては、駆動輪としての前輪１が回転駆動され、図２に示すハイブリッド車ＨＶにおいては補助駆動輪としての後輪２が回転駆動される。
【０１３２】
次に、シフト機構４１の作動により、シフトリング３４を１速シフト位置から２速シフト位置に向かって軸方向移動させると、１速摩擦板３５Ａと１速出力ギヤ１０Ａの接触面間の摩擦力が小さくなるので、１速スイッチばね２２Ａの弾性力により１速保持器２１Ａが係合位置から中立位置に移動し、この１速保持器２１Ａの移動によって１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａの係合が解除される。
【０１３３】
シフトリング３４が２速シフト位置に到達すると、２速摩擦板３５Ｂがシフトリング３４で押圧されて２速出力ギヤ１０Ｂの側面に接触し、その接触面間の摩擦力によって２速摩擦板３５Ｂが出力軸８に対して相対回転し、２速摩擦板３５Ｂに回り止めされた２速保持器２１Ｂが２速スイッチばね２２Ｂの弾性力に抗して中立位置から係合位置に移動するので、２速保持器２１Ｂに保持されたローラ２０が、円筒面１７とカム面１９の間の楔状空間Ｓの狭まり部分に押し込まれて係合した状態となる。
【０１３４】
この状態では、２速出力ギヤ１０Ｂの回転は、２速の２ウェイローラクラッチ１６Ｂを介して出力軸８に伝達され、出力軸８の回転がディファレンシャル６を介してアクスル５８に伝達される。
【０１３５】
同様に、シフトリング３４を２速シフト位置から１速シフト位置に軸方向移動させることにより、２速の２ウェイローラクラッチ１６Ｂの係合を解除して、１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａを係合させることができる。
【０１３６】
ところで、１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａを係合解除するときに、１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａを介してトルクが伝達していると、そのトルクがローラ２０を円筒面１７とカム面１９の間の楔状空間Ｓの狭まり部分に押し込むように作用し、１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａの係合解除が妨げられる。そのため、シフト機構４１の作動により、シフトリング３４が１速シフト位置SP1fから２速シフト位置SP2fに向かって軸方向移動を開始したときに、１速摩擦板３５Ａが、１速出力ギヤ１０Ａの側面から既に離間しているにもかかわらず、１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａの係合が解除されない可能性がある。
【０１３７】
このため、１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａを確実に係合解除するためには、シフト機構４１の作動により、１速摩擦板３５Ａを１速出力ギヤ１０Ａの側面から離間させるだけでなく、電動モータ３の出力を制御して、入力軸７と出力軸８の間で伝達するトルクを変化させる必要がある。２速の２ウェイローラクラッチ１６Ｂを係合解除するときも同様である。
【０１３８】
そこで、上記制御システムでは、図１５に示す変速制御装置により、電動モータ３と変速切換アクチュエータ４７を制御し、この制御により１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａまたは２速の２ウェイローラクラッチ１６Ｂの係合を解除するときの動作の信頼性を確保している。
【符号の説明】
【０１３９】
１…前輪
２…後輪
３…電動モータ
４…モータ軸
５…変速機
６…ディファレンシャル
７…入力軸
８…出力軸
９Ａ，９Ｂ入力ギヤ
１０Ａ，１０Ｂ…出力ギヤ
１６Ａ，１６Ｂ…ローラクラッチ
１７…円筒面
１８Ａ，１８Ｂ…内輪
１９…カム面
２０…ローラ２１Ａ，２１Ｂ…保持器
２２Ａ，２２Ｂ…スイッチばね
２３Ａ，２３Ｂ…外輪
３４…シフトリング
３５Ａ，３５Ｂ…摩擦板
３９Ａ，３９Ｂ…離間ばね
４０…変速比切換機構
４１…シフト機構
４５…シフトフォーク（シフト部材）
４７…変速切換アクチュエータ
６０…統合ＥＣＵ
６１…変速ＥＣＵ
６２…インバータ装置
７１…インバータ
７２…インバータ制御回路
８１…変速指令生成手段
８２…現変速段接触解除制御手段
８３…変速時トルク指令手段
８４…同期制御手段
８５…目標変速段接触制御手段
８６…目標変速段回転数制御手段
８７…トルク補間制御手段
Ａ…車両用モータ駆動装置
ＥＶ…電気自動車
ＨＶ…ハイブリッド自動車
ＬＡ，ＬＢ…ギヤ列
SP1f…１速シフト位置
SP2f…２速シフト位置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御対象となる電気自動車が、互いに変速比が異なる複数の変速段のギヤ列と、走行用の電動モータの出力軸であるモータ軸に連結された入力軸と前記各変速段のギヤ列との間にそれぞれ介在し断続の切換が可能な各変速段の２ウェイ型のローラクラッチと、これら各ローラクラッチの断続の切換を行う変速比切換機構とを有する変速機を備え、
前記各ローラクラッチは、内輪のカム面と外輪間に設けられた各楔状空間にローラが介在し、保持器により各ローラを楔状空間の広がり部分に位置させることで切断状態となり、各ローラが楔状空間の狭まり部分に係合することで接続状態となる構成であり、
前記変速比切換機構は、保持器に連結されて回転する摩擦板の外輪への接触と離間とを変速切換アクチュエータによるシフト部材の進退によって切り換える機構である、
電気自動車における変速制御方法において、
アクセル信号と車速の検出値とから、定められた規則に従って目標変速段への変速指令を生成する第１ステップと、
前記変速指令に応答して前記変速切換アクチュエータを動作させ、現変速段の摩擦板と外輪との接触を解除する第２ステップと、
前記電動モータをトルク制御で回転させて、現変速段のローラクラッチのローラによる係合を解除する第３ステップと、
目標変速段のローラクラッチの外輪と内輪の回転数が同期するシンクロ動作を行うように、前記電動モータの回転数を回転数制御により加速または減速させる第４ステップと、
前記変速切換アクチュエータを動作させ、目標変速段の摩擦板と外輪とを接触させる第５ステップと、
回転数制御により前記電動モータを制御しながら目標変速段のローラクラッチのローラによる係合を行わせる第６ステップと、
前記電動モータの制御を回転数制御からトルク制御に切り換え、この切換時に、トルク補間制御を行う第７ステップ、
とを含む電気自動車の変速制御方法。
【請求項２】
請求項１において、前記第４ステップにおける前記電動モータのシンクロ動作時に、現変速段のローラクラッチの係合非係合を判断し、係合が解除されていないと判断した場合に、前記シフト部材を現変速段側へ移動させる電気自動車の変速制御方法。
【請求項３】
請求項２において、現変速段側への前記シフト部材の移動中に、ローラクラッチの入力軸と出力軸の回転数を計測して、外輪と内輪の回転数差に換算し、回転数差が一定回転数未満となった場合のみ、現変速段のローラクラッチのローラによる係合を解除させる電気自動車の変速制御方法。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項の第３ステップにおける、シフトアップの変速切換動作において、現変速段のローラクラッチが駆動側方向と非駆動側方向とのどちら側で係合しているかを、前記電動モータの駆動トルクから判断し、ローラクラッチが非駆動側方向で係合している場合は、ローラクラッチが駆動側方向で係合するように前記電動モータを制御する電気自動車の変速制御方法。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項の前記変速切換アクチュエータの制御を行う変速ＥＣＵと、前記電動モータの制御を行うインバータ装置とを用い、シフトアップの変速切換動作において、第４ステップにおけるシンクロ動作からローラクラッチの係合までの間の回転数制御によるモータ制御において、モータ出力が負トルクの場合、前記インバータ装置でモータ出力トルクの正負を切り換える電気自動車の変速制御方法。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項の第４ステップにおいて、前記電動モータのシンクロ動作完了時間と前記シフト部材が目標変速段のシフト準備位置に到達する時間を比較し、シンクロ動作完了時間の方が遅い場合は、前記シフト部材を目標変速段のシフト準備位置で停止させる電気自動車の変速制御方法。
【請求項７】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項において、第４ステップにおいて、前記電動モータのシンクロ動作完了時間と前記シフト部材が目標変速段のシフト準備位置に到達する時間を比較し、シンクロ動作完了時間の方が早い場合は、前記シフト部材を目標変速段のシフト完了位置まで移動させる電気自動車の変速制御方法。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項において、第３ステップにおいて、シフトダウンの変速切換動作において、前記シフト部材が現変速段の摩擦板と外輪が接触する位置へ到達した時に、前記シフト部材を一旦停止させ、その時点の前記電動モータのトルクの値が、定められた値より大きい場合、前記電動モータのトルクの目標値をゼロにして、ローラクラッチの係合を解除する電気自動車の変速制御方法。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれか１項において、第６ステップにおいて目標変速段の摩擦板と外輪間の接触動作完了後、さらに回転数制御を継続させて、目標変速段のローラクラッチを係合させる電気自動車の変速制御方法。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のいずれか１項において、第５ステップにおいて、目標変速段のローラクラッチの破損を防ぐため、ローラクラッチの外輪と内輪の回転数差を計測して、目標変速段の摩擦板と外輪間の接触動作を行う電気自動車の変速制御方法。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項１０のいずれか１項において、第７ステップにおいて、目標変速段のローラクラッチの係合後、回転数制御からトルク制御へ切り換える瞬間に、回転数制御時の入力トルクとアクセル開度に基づくトルク制御時の入力トルクとに大きな差があった場合、前記電動モータの入力トルクの不連続を解消するように補間する電気自動車の変速制御方法。
【請求項１２】
請求項１ないし請求項１１のいずれか１項において、車両の前輪もしくは後輪の一方、または両方を駆動する電気自動車に適用する電気自動車の変速制御方法。
【請求項１３】
請求項１ないし請求項１１のいずれか１項において、エンジンにより車両の前輪または後輪の一方を駆動し、前記電動モータで他の車輪を駆動するハイブリッド電気自動車に適用する電気自動車の変速制御方法。
【請求項１４】
請求項１ないし請求項１３のいずれか１項において、前記電動モータが車両用埋込永久磁石同期モータであり、自動変速時以外は、前記電動モータの制御はトルク制御とし、変速時にトルク制御と回転数制御を切り換える電気自動車の変速制御方法。
【請求項１５】
請求項１４において、前記電動モータの転流位相の遅れを防ぐために、ＰＷＭデューティＶｕ，Ｖｖ，Ｖｗの生成時に、前記電動モータのロータの回転角は計算式から求められる予測値を用いる電気自動車の変速制御方法。
【請求項１６】
請求項１４または請求項１５において、前記電動モータの制御方式はベクトル制御で、トルク制御と回転数制御との二つのフィードバック制御を切り換える電気自動車の変速制御方法。
【請求項１７】
制御対象となる電気自動車が、互いに変速比が異なる複数の変速段のギヤ列と、走行用の電動モータの出力軸であるモータ軸に連結された入力軸と前記各変速段のギヤ列との間にそれぞれ介在し断続の切換が可能な各変速段の２ウェイ型のローラクラッチと、これら各ローラクラッチの断続の切換を行う変速比切換機構とを有する変速機を備え、
前記各ローラクラッチは、内輪のカム面と外輪間に設けられた各楔状空間にローラが介在し、保持器により各ローラを楔状空間の広がり部分に保持させることで切断状態となり、各ローラが楔状空間の狭まり部分に係合することで接続状態となる構成であり、
前記変速比切換機構は、保持器に連結されて回転する摩擦板の外輪への接触と離間とを変速切換アクチュエータによるシフト部材の進退によって切り換える機構である、
電気自動車における変速制御装置であって、
アクセル信号と車速の検出値とから、定められた規則に従って目標変速段への変速指令を生成する変速指令生成手段と、
前記変速指令に応答して現変速段の摩擦板と外輪との接触が解除するように前記変速切換アクチュエータを動作させる現変速段接触解除制御手段と、
現変速段の摩擦板と外輪との接触が解除された後に、現変速段のローラクラッチのローラによる係合が解除されるまで前記電動モータをトルク制御で回転させる変速時トルク指令手段と、
現変速段のローラクラッチの係合が解除した後に、目標変速段のローラクラッチの外輪と内輪の回転数が同期するシンクロ動作を行うように、前記電動モータの回転数を回転数制御により加速または減速させる同期制御手段と、
前記外輪と内輪の回転数の同期状態で、目標変速段の摩擦板を外輪と接触させるように前記変速切換アクチュエータを動作させる目標変速段接触制御手段と、
目標変速段の摩擦板が外輪と接触した状態で、目標変速段のローラクラッチのローラによる係合が行われるまで回転数制御により前記電動モータを制御する目標変速段回転数制御手段と、
目標変速段のローラクラッチが係合した後、前記電動モータの制御を回転数制御からトルク制御に切り換え、この切換時に、トルク補間制御を行うトルク補間制御手段、
とを含む電気自動車の変速制御装置。
【請求項１８】
請求項１７において、前記同期制御手段は、前記電動モータのシンクロ動作時に、現変速段のローラクラッチの係合非係合を判断し、係合が解除されていないと判断した場合に、前記シフト部材を現変速段側へ移動させる電気自動車の変速制御装置。
【請求項１９】
請求項１７において、前記同期制御手段は、現変速段側への前記シフト部材の移動中に、ローラクラッチの入力軸と出力軸の回転数を計測して、外輪と内輪の回転数差に換算し、回転数差が一定回転数未満となった場合のみ、現変速段のローラクラッチのローラによる係合を解除させる電気自動車の変速制御装置。
【請求項２０】
請求項１７ないし請求項１９のいずれか１項の前記変速時トルク指令手段は、シフトアップの変速切換動作において、現変速段のローラクラッチが駆動側方向と非駆動側方向とのどちら側で係合しているかを、前記電動モータの駆動トルクから判断し、ローラクラッチが非駆動側方向で係合している場合は、ローラクラッチが駆動側方向で係合するように前記電動モータを制御する電気自動車の変速制御装置。
【請求項２１】
請求項１７ないし請求項２０のいずれか１項において、前記電動モータを制御するインバータ装置が、トルク指令によってベクトル制御およびフィードバック制御によるトルク制御を行うトルク制御部と、速度指令によってベクトル制御およびフィードバック制御による回転数制御を行う速度制御部とを有し、前記同期制御手段および目標変速段回転数制御手段による回転数制御は、前記同期制御手段および目標変速段回転数制御手段から前記インバータ装置の前記速度制御部に回転数の指令を与え、前記速度制御部に回転数制御を行わせる電気自動車の変速制御装置。
【請求項１】
制御対象となる電気自動車が、互いに変速比が異なる複数の変速段のギヤ列と、走行用の電動モータの出力軸であるモータ軸に連結された入力軸と前記各変速段のギヤ列との間にそれぞれ介在し断続の切換が可能な各変速段の２ウェイ型のローラクラッチと、これら各ローラクラッチの断続の切換を行う変速比切換機構とを有する変速機を備え、
前記各ローラクラッチは、内輪のカム面と外輪間に設けられた各楔状空間にローラが介在し、保持器により各ローラを楔状空間の広がり部分に位置させることで切断状態となり、各ローラが楔状空間の狭まり部分に係合することで接続状態となる構成であり、
前記変速比切換機構は、保持器に連結されて回転する摩擦板の外輪への接触と離間とを変速切換アクチュエータによるシフト部材の進退によって切り換える機構である、
電気自動車における変速制御方法において、
アクセル信号と車速の検出値とから、定められた規則に従って目標変速段への変速指令を生成する第１ステップと、
前記変速指令に応答して前記変速切換アクチュエータを動作させ、現変速段の摩擦板と外輪との接触を解除する第２ステップと、
前記電動モータをトルク制御で回転させて、現変速段のローラクラッチのローラによる係合を解除する第３ステップと、
目標変速段のローラクラッチの外輪と内輪の回転数が同期するシンクロ動作を行うように、前記電動モータの回転数を回転数制御により加速または減速させる第４ステップと、
前記変速切換アクチュエータを動作させ、目標変速段の摩擦板と外輪とを接触させる第５ステップと、
回転数制御により前記電動モータを制御しながら目標変速段のローラクラッチのローラによる係合を行わせる第６ステップと、
前記電動モータの制御を回転数制御からトルク制御に切り換え、この切換時に、トルク補間制御を行う第７ステップ、
とを含む電気自動車の変速制御方法。
【請求項２】
請求項１において、前記第４ステップにおける前記電動モータのシンクロ動作時に、現変速段のローラクラッチの係合非係合を判断し、係合が解除されていないと判断した場合に、前記シフト部材を現変速段側へ移動させる電気自動車の変速制御方法。
【請求項３】
請求項２において、現変速段側への前記シフト部材の移動中に、ローラクラッチの入力軸と出力軸の回転数を計測して、外輪と内輪の回転数差に換算し、回転数差が一定回転数未満となった場合のみ、現変速段のローラクラッチのローラによる係合を解除させる電気自動車の変速制御方法。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項の第３ステップにおける、シフトアップの変速切換動作において、現変速段のローラクラッチが駆動側方向と非駆動側方向とのどちら側で係合しているかを、前記電動モータの駆動トルクから判断し、ローラクラッチが非駆動側方向で係合している場合は、ローラクラッチが駆動側方向で係合するように前記電動モータを制御する電気自動車の変速制御方法。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項の前記変速切換アクチュエータの制御を行う変速ＥＣＵと、前記電動モータの制御を行うインバータ装置とを用い、シフトアップの変速切換動作において、第４ステップにおけるシンクロ動作からローラクラッチの係合までの間の回転数制御によるモータ制御において、モータ出力が負トルクの場合、前記インバータ装置でモータ出力トルクの正負を切り換える電気自動車の変速制御方法。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項の第４ステップにおいて、前記電動モータのシンクロ動作完了時間と前記シフト部材が目標変速段のシフト準備位置に到達する時間を比較し、シンクロ動作完了時間の方が遅い場合は、前記シフト部材を目標変速段のシフト準備位置で停止させる電気自動車の変速制御方法。
【請求項７】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項において、第４ステップにおいて、前記電動モータのシンクロ動作完了時間と前記シフト部材が目標変速段のシフト準備位置に到達する時間を比較し、シンクロ動作完了時間の方が早い場合は、前記シフト部材を目標変速段のシフト完了位置まで移動させる電気自動車の変速制御方法。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項において、第３ステップにおいて、シフトダウンの変速切換動作において、前記シフト部材が現変速段の摩擦板と外輪が接触する位置へ到達した時に、前記シフト部材を一旦停止させ、その時点の前記電動モータのトルクの値が、定められた値より大きい場合、前記電動モータのトルクの目標値をゼロにして、ローラクラッチの係合を解除する電気自動車の変速制御方法。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれか１項において、第６ステップにおいて目標変速段の摩擦板と外輪間の接触動作完了後、さらに回転数制御を継続させて、目標変速段のローラクラッチを係合させる電気自動車の変速制御方法。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のいずれか１項において、第５ステップにおいて、目標変速段のローラクラッチの破損を防ぐため、ローラクラッチの外輪と内輪の回転数差を計測して、目標変速段の摩擦板と外輪間の接触動作を行う電気自動車の変速制御方法。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項１０のいずれか１項において、第７ステップにおいて、目標変速段のローラクラッチの係合後、回転数制御からトルク制御へ切り換える瞬間に、回転数制御時の入力トルクとアクセル開度に基づくトルク制御時の入力トルクとに大きな差があった場合、前記電動モータの入力トルクの不連続を解消するように補間する電気自動車の変速制御方法。
【請求項１２】
請求項１ないし請求項１１のいずれか１項において、車両の前輪もしくは後輪の一方、または両方を駆動する電気自動車に適用する電気自動車の変速制御方法。
【請求項１３】
請求項１ないし請求項１１のいずれか１項において、エンジンにより車両の前輪または後輪の一方を駆動し、前記電動モータで他の車輪を駆動するハイブリッド電気自動車に適用する電気自動車の変速制御方法。
【請求項１４】
請求項１ないし請求項１３のいずれか１項において、前記電動モータが車両用埋込永久磁石同期モータであり、自動変速時以外は、前記電動モータの制御はトルク制御とし、変速時にトルク制御と回転数制御を切り換える電気自動車の変速制御方法。
【請求項１５】
請求項１４において、前記電動モータの転流位相の遅れを防ぐために、ＰＷＭデューティＶｕ，Ｖｖ，Ｖｗの生成時に、前記電動モータのロータの回転角は計算式から求められる予測値を用いる電気自動車の変速制御方法。
【請求項１６】
請求項１４または請求項１５において、前記電動モータの制御方式はベクトル制御で、トルク制御と回転数制御との二つのフィードバック制御を切り換える電気自動車の変速制御方法。
【請求項１７】
制御対象となる電気自動車が、互いに変速比が異なる複数の変速段のギヤ列と、走行用の電動モータの出力軸であるモータ軸に連結された入力軸と前記各変速段のギヤ列との間にそれぞれ介在し断続の切換が可能な各変速段の２ウェイ型のローラクラッチと、これら各ローラクラッチの断続の切換を行う変速比切換機構とを有する変速機を備え、
前記各ローラクラッチは、内輪のカム面と外輪間に設けられた各楔状空間にローラが介在し、保持器により各ローラを楔状空間の広がり部分に保持させることで切断状態となり、各ローラが楔状空間の狭まり部分に係合することで接続状態となる構成であり、
前記変速比切換機構は、保持器に連結されて回転する摩擦板の外輪への接触と離間とを変速切換アクチュエータによるシフト部材の進退によって切り換える機構である、
電気自動車における変速制御装置であって、
アクセル信号と車速の検出値とから、定められた規則に従って目標変速段への変速指令を生成する変速指令生成手段と、
前記変速指令に応答して現変速段の摩擦板と外輪との接触が解除するように前記変速切換アクチュエータを動作させる現変速段接触解除制御手段と、
現変速段の摩擦板と外輪との接触が解除された後に、現変速段のローラクラッチのローラによる係合が解除されるまで前記電動モータをトルク制御で回転させる変速時トルク指令手段と、
現変速段のローラクラッチの係合が解除した後に、目標変速段のローラクラッチの外輪と内輪の回転数が同期するシンクロ動作を行うように、前記電動モータの回転数を回転数制御により加速または減速させる同期制御手段と、
前記外輪と内輪の回転数の同期状態で、目標変速段の摩擦板を外輪と接触させるように前記変速切換アクチュエータを動作させる目標変速段接触制御手段と、
目標変速段の摩擦板が外輪と接触した状態で、目標変速段のローラクラッチのローラによる係合が行われるまで回転数制御により前記電動モータを制御する目標変速段回転数制御手段と、
目標変速段のローラクラッチが係合した後、前記電動モータの制御を回転数制御からトルク制御に切り換え、この切換時に、トルク補間制御を行うトルク補間制御手段、
とを含む電気自動車の変速制御装置。
【請求項１８】
請求項１７において、前記同期制御手段は、前記電動モータのシンクロ動作時に、現変速段のローラクラッチの係合非係合を判断し、係合が解除されていないと判断した場合に、前記シフト部材を現変速段側へ移動させる電気自動車の変速制御装置。
【請求項１９】
請求項１７において、前記同期制御手段は、現変速段側への前記シフト部材の移動中に、ローラクラッチの入力軸と出力軸の回転数を計測して、外輪と内輪の回転数差に換算し、回転数差が一定回転数未満となった場合のみ、現変速段のローラクラッチのローラによる係合を解除させる電気自動車の変速制御装置。
【請求項２０】
請求項１７ないし請求項１９のいずれか１項の前記変速時トルク指令手段は、シフトアップの変速切換動作において、現変速段のローラクラッチが駆動側方向と非駆動側方向とのどちら側で係合しているかを、前記電動モータの駆動トルクから判断し、ローラクラッチが非駆動側方向で係合している場合は、ローラクラッチが駆動側方向で係合するように前記電動モータを制御する電気自動車の変速制御装置。
【請求項２１】
請求項１７ないし請求項２０のいずれか１項において、前記電動モータを制御するインバータ装置が、トルク指令によってベクトル制御およびフィードバック制御によるトルク制御を行うトルク制御部と、速度指令によってベクトル制御およびフィードバック制御による回転数制御を行う速度制御部とを有し、前記同期制御手段および目標変速段回転数制御手段による回転数制御は、前記同期制御手段および目標変速段回転数制御手段から前記インバータ装置の前記速度制御部に回転数の指令を与え、前記速度制御部に回転数制御を行わせる電気自動車の変速制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２０１３−１０２６７５（Ｐ２０１３−１０２６７５Ａ）
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２２９１２７（Ｐ２０１２−２２９１２７）
【出願日】平成２４年１０月１６日（２０１２．１０．１６）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１０月１６日（２０１２．１０．１６）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
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