JPH07241004A

JPH07241004A - 電気自動車用同期制御装置

Info

Publication number: JPH07241004A
Application number: JP6029967A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Katsu; 敏明勝
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1994-02-28
Filing date: 1994-02-28
Publication date: 1995-09-12

Abstract

(57)【要約】【目的】複数種類のギヤ段を有する変速機を備えた電
気自動車において、各ギヤ段について変速段切換装置の
一組の回転部材を滑らかに連結できるようにする電気自
動車用同期制御装置を提供する。【構成】次回ギヤ段決定手段に対応するステップＳ１
０において次回のギヤ段が決定され、電動モータ回転速
度同期制御手段に対応するステップ１１乃至Ｓ１８およ
びステップＳＭ３、ＳＭ４により、次回のギヤ段と前記
車速センサ８８により検出された出力軸回転速度（車
速）Ｎout とに基づいて、その次回のギヤ段が達成され
るときに連結される同期噛合装置５０の一組の回転部材
であるスリーブ６０とクラッチギヤ５４または５６との
回転速度が同等となるように電動モータ１２の回転速度
Ｎm が制御される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電気自動車用同期制御装
置に関し、特に、シフト操作体が中立位置に操作された
惰行走行中にシフト操作体が再び走行位置へ操作された
ときにおける変速機のギヤ段達成の応答遅れを解消する
技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】駆動用の電動モータと、その電動モータ
の回転を変速して駆動輪側へ伝達する変速機と、その変
速機に設けられ、１組の回転部材を連結することにより
ギア段を達成し、その１組の回転部材の連結を解放する
ことにより変速機の動力伝達経路を解放する中立段を達
成する変速段切換装置と、前記変速機を中立段とする中
立位置と該変速機を前記複数種類のギヤ段のいずれかと
する走行位置とに選択的に操作されるシフト操作体とを
備える形式の電気自動車が知られている。そして、この
ような電気自動車においては、シフト操作体を中立位置
に操作して惰行走行を行っている状態でシフト操作体を
Ｄレンジなどの走行位置へ操作したときには、その時点
で電動モータの回転が立ち上げられることから、上記一
組の回転部材の回転が同期するまでに時間を要するの
で、シフト操作体が中立位置から走行位置へ操作されて
からギヤ段が達成されるまでの遅れ時間が大きくなっ
て、運転者に違和感を与える場合があった。

【０００３】上記に対し、中立段と単一のギヤ段とが達
成される変速機を備えた電気自動車では、上記シフト操
作体が中立位置に操作されている惰行走行中に、車速に
基づいて上記単一のギヤ段が達成されたときの回転速度
まで電動モータの回転速度を高めて前記変速段切換装置
の一組の回転部材を予め同期させておくことにより、シ
フト操作体が中立位置から走行位置へ操作されたときに
変速段切換装置の一組の回転部材を円滑に連結するよう
にする同期制御装置が提案されている。たとえば、本出
願人が先に出願した特願平４−２５７１３６号の明細書
に記載されている同期制御装置がそれである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、電気自動車
の駆動力を高めるなどのために複数のギヤ段を有する変
速機を搭載することが望まれる。しかし、複数のギヤ段
を有する変速機を備えた電気自動車に前記従来の同期制
御装置を用いると、各ギヤ段に応じて同期させるべき回
転が異なるため、各ギヤ段について前記変速段切換装置
の一組の回転部材を滑らかに連結できず、シフト操作体
が中立位置から走行位置へ操作されてからギヤ段が達成
されるまでの遅れ時間が大きくなって、運転者に違和感
を与える場合があった。

【０００５】本発明は以上の事情を背景として為された
もので、その目的とするところは、複数種類のギヤ段を
有する変速機を備えた電気自動車において、各ギヤ段に
ついて前記変速段切換装置の一組の回転部材を滑らかに
連結できるようにする電気自動車用同期制御装置を提供
することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めの本発明の要旨とするところは、駆動用の電動モータ
と、その電動モータの回転を変速して駆動輪側へ伝達す
る変速機と、その変速機に設けられ、複数種類のギヤ段
に対応した複数組の回転部材のうちの１組の回転部材を
連結することによりその複数種類のギア段を選択的に達
成し、それら複数組の回転部材の連結を解放することに
より変速機の動力伝達経路を解放する中立段を達成する
変速段切換装置と、前記変速機を中立段とする中立位置
とその変速機を前記複数種類のギヤ段のいずれかとする
走行位置とに選択的に操作されるシフト操作体とを備え
る形式の電気自動車において、そのシフト操作体が中立
位置から走行位置へ切り換えられたときに連結される前
記変速段切換装置の一組の回転部材の回転をその一組の
回転部材の連結に先立って相互に同期させるための同期
制御装置であって、（ａ）前記電気自動車の車速を検出
する車速検出手段と、（ｂ）前記シフト操作体の中立位
置において前記変速機の中立段の後に達成される次回の
ギヤ段を決定する次回ギヤ段決定手段と、（ｃ）その次
回ギヤ段決定手段により決定された次回のギヤ段と前記
電気自動車の車速とに基づいて、その次回のギヤ段が達
成されるときに連結される前記変速段切換装置の一組の
回転部材の回転速度が同等となるように前記電動モータ
の回転速度を制御する電動モータ回転速度同期制御手段
とを、含むことにある。

【０００７】

【作用】このようにすれば、電動モータ回転速度同期制
御手段は、次回ギヤ段決定手段により決定された次回の
ギヤ段と前記車速検出手段により検出された電気自動車
の車速とに基づいて、その次回のギヤ段が達成されると
きに連結される前記変速段切換装置の一組の回転部材の
回転速度が同等となるように前記電動モータの回転速度
を制御する。

【０００８】

【発明の効果】したがって、本発明の電気自動車用同期
制御装置によれば、変速機の複数種類のギヤ段のうち、
惰行走行後に達成されるべき次回のギヤ段が次回ギヤ段
決定手段により決定され、その次回のギヤ段が達成され
るときに連結される変速段切換装置の一組の回転部材の
回転速度が同等となるように電動モータの回転速度が制
御されるので、複数種類のギヤ段についてそれを達成さ
せるときに連結される変速段切換装置の一組の回転部材
がそれぞれ滑らかに連結される。このため、次回のギヤ
段がいずれのギヤ段であっても、シフト操作体が中立位
置から走行位置へ操作されてからギヤ段が達成されるま
での遅れ時間が短縮され、運転者に違和感を与えること
が解消される。

【０００９】ここで、好適には、上記電気自動車用同期
制御装置は、（ｄ）車両の走行状態に基づいて前記変速
機のギヤ段を選択し、前記シフト操作体が走行位置に操
作されている期間には前記変速段切換装置にその選択さ
れたギヤ段を達成させる自動変速制御手段をさらに備
え、前記次回ギヤ段決定手段は、前記シフト操作体が中
立位置に操作されている期間においてその自動変速制御
手段と同様に選択されるギヤ段を次回のギヤ段として決
定する。このようにすれば、次回のギヤ段が自動的に決
定されるので、運転操作が容易となる利点がある。

【００１０】また、好適には、上記電気自動車用同期制
御装置は、（ｅ）前記変速機が中立段とされた惰行走行
の後に達成されるべき次回のギヤ段を選択するために運
転者により操作される次回ギヤ段選択操作手段をさらに
備え、前記次回ギヤ段決定手段は、その次回ギヤ段選択
操作手段により選択されたギヤ段を次回ギヤ段として決
定する。このようにすれば、次回のギヤ段が選択操作に
従って決定されるので、運転の自由度が拡大され、運転
者の好みに合った運転が可能となる利点がある。

【００１１】さらに、好適には、上記電気自動車用同期
制御装置は、（ｄ）車両の走行状態に基づいて前記変速
機のギヤ段を選択し、前記シフト操作体が走行位置に操
作されている期間には前記変速段切換装置にその選択さ
れたギヤ段を達成させる自動変速制御手段と、（ｅ）前
記変速機が中立段とされた惰行走行の後に達成されるべ
き次回のギヤ段を選択するために運転者により操作され
る次回ギヤ段選択操作手段と、（ｆ）前記次回ギヤ段決
定手段が前記自動変速制御手段と同様に選択されたギヤ
段を次回のギヤ段として決定する自動決定モードと、そ
の次回ギヤ段決定手段が前記次回ギヤ段選択操作手段に
より選択されたギヤ段を次回ギヤ段として決定する手動
決定モードとを選択するモード切換操作手段とをさらに
備えて構成される。このようにすれば、次回のギヤ段が
自動的に決定されて運転操作が容易となる自動決定モー
ドと、次回のギヤ段が選択操作に従って決定されて運転
の自由度が拡大される手動決定モードとを選択できる利
点がある。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。

【００１３】図１は、本実施例の電気自動車の動力伝達
機構を示す骨子図である。図１において、ハウジング１
０に固定された電動モータ１２の出力軸１４は変速機１
６の入力軸１８とカップリング２０を介して連結されて
おり、電動モータ１２の出力は変速機１６、その一対の
出力軸２２に連結された一対の車軸２４を介して左右の
駆動輪２６に伝達されるようになっている。なお、上記
電動モータ１２としては、永久磁石型ＡＣモータ，誘導
モータ，ＤＣモータ等、種々のモータが用いられ得る。

【００１４】上記変速機１６においては、第１ローギヤ
２８および第１ハイギヤ３０が入力軸１８に固定され、
第１ローギヤ２８と噛み合う第２ローギヤ３２および第
１ハイギヤ３０と噛み合う第２ハイギヤ３４が中間軸３
６に相対回転可能に支持され、中間軸３６に固定された
中間軸出力ギヤ３８が差動歯車装置４０の大径ギヤ４２
と噛み合わせられ、差動歯車装置４０のピニオン４４と
噛み合う一対の差動ギヤ４６が前記一対の出力軸２２に
連結されている。

【００１５】上記中間軸３６の第２ローギヤ３２と第２
ハイギヤ３４との間には、変速段切換装置として機能す
る同期噛合装置５０が配設されている。この同期噛合装
置５０は、図２に詳しく示すように、中間軸３６に相対
回転不能に設けられたクラッチハブ５２と、第２ローギ
ヤ３２および第２ハイギヤ３４に固定されたクラッチギ
ヤ５４および５６と、クラッチハブ５２の外周に形成さ
れた溝に嵌め入れられ且つキースプリング５８によって
スリーブ６０の内周面に押し付けられている複数のシフ
ティングキー６２と、シフティングキー６２に相対回転
不能に係合しているとともにクラッチギヤ５４および５
６に形成されたテーパ状外周面に相対回転可能に支持さ
れているシンクロナイザリング６４および６６とを備え
ている。上記スリーブ６０の外周面には環状溝６８が形
成される一方、ハウジング１０により軸方向に移動可能
に支持されたシフトロッド７０にはシフトフォーク７２
が固定され、シフトフォーク７２がその環状溝６８に嵌
め入れられることによりスリーブ６０と軸方向の相対移
動不能且つ軸まわりの相対回転可能に係合させられてい
る。そして、前記ハウジング１０には、上記シフトロッ
ド７０を軸方向に駆動するシフトアクチュエータ７４が
設けられている。

【００１６】上記シフトアクチュエータ７４によりスリ
ーブ６０が一対のシンクロナイザリング６４および６６
のいずれにも係合しない図２に示す位置に位置させられ
ると、変速機１６における動力伝達経路が遮断されて変
速機１６が中立段とされる。しかし、シフトアクチュエ
ータ７４によりスリーブ６０がシンクロナイザリング６
４およびクラッチギヤ５４に噛み合う位置に位置させら
れると、変速機１６が第１速（ローギヤ）段とされる一
方、シフトアクチュエータ７４によりスリーブ６０がシ
ンクロナイザリング６６およびクラッチギヤ５６に噛み
合う位置に位置させられると、変速機１６が第２速（ハ
イギヤ）段とされる。

【００１７】たとえば、上記中立段から第１速ギヤ段へ
切り換えるためにスリーブ６０がシンクロナイザリング
６４およびクラッチギヤ５４側へ駆動されたとき、上記
中間軸３６と共に回転するスリーブ６０とクラッチギヤ
５４との間に回転速度差がある間はスリーブ６０はシン
クロナイザリング６４によって軸方向の移動が阻止さ
れ、所定の同期作用期間後にその回転速度差が解消され
るとスリーブ６０の移動が許容されてクラッチギヤ５４
と噛み合わせられる。すなわち、その同期作用期間で
は、シンクロナイザリング６４とクラッチギヤ５４のテ
ーパ状外周面との摩擦によって一対の回転部材であるス
リーブ６０とクラッチギヤ５４の回転が同期させられる
のである。この同期作用期間は、回転速度差が大きい程
長くなる。また、中立段から第２速ギヤ段へ切り換える
ためにスリーブ６０がシンクロナイザリング６６および
クラッチギヤ５６側へ駆動されたときも同様に、互いに
噛み合わせられる一対の回転部材であるスリーブ６０と
クラッチギヤ５６との同期が完了するまでシンクロナイ
ザリング６６によってスリーブ６０の移動が阻止され
る。

【００１８】上記第１速ギヤ段が達成された状態では、
電動モータ１２から入力された動力は、入力軸１８、第
１ローギヤ２８、第２ローギヤ３２、中間軸３６、差動
歯車装置５０に至る動力伝達経路が形成され、上記第２
速ギヤ段が達成された状態では、電動モータ１２から入
力された動力は、入力軸１８、第１ハイギヤ３０、第２
ハイギヤ３４、中間軸３６、差動歯車装置５０に至る動
力伝達経路が形成される。第１速ギヤ段における変速比
ｉ_L（＝入力軸１８の回転速度Ｎin／出力軸２２の回転
速度Ｎout ）は、第２速ギヤ段における変速比ｉ_Hより
も大きい。

【００１９】図１に示すように、駐車位置（Ｐレン
ジ）、後進走行位置（Ｒレンジ）、中立位置（Ｎレン
ジ）、前進走行位置（Ｄレンジ）に択一的に操作される
シフトレバー７６が車両の運転席の近傍に設けられてい
る。このシフトレバー７６は、パーキングロックポール
７８とケーブル、ロッド、リンク、油圧管および油圧ア
クチュエータなどの機械的連結機構、或いはスイッチ、
リード線および電磁アクチュエータなどの電気的連結機
構によって作動的に連結されており、そのパーキングロ
ックポール７８は、シフトレバー７６が駐車位置へ操作
されると、中間軸３６に固定されたパーキングロックギ
ヤ８０に係合させられて、中間軸３６およびこれに作動
的に連結された駆動輪２６の回転が阻止されるようにな
っている。

【００２０】本実施例の電気自動車には、図３に示す制
御回路が備えられている。フォーク位置センサ８２は、
シフトフォーク７２の位置を検出してその位置を表すフ
ォーク位置信号ＳForkをシフト制御装置８４へ出力す
る。このフォーク位置信号ＳForkは変速機１６の実際の
変速段を表すものであり、フォーク位置センサ８２は変
速機１６の中立段、第１速ギヤ段、第２速ギヤ段を検出
する変速段検出手段として機能している。モータ回転速
度センサ８６は、電動モータ１２の出力軸１４の回転速
度Ｎm を検出してそのモータ回転速度Ｎm を表すモータ
回転速度信号ＳNmをシフト制御装置８４へ出力する。車
速センサ８８は、出力軸２２の回転速度Ｎout を検出し
てその出力軸回転速度Ｎout を表す出力軸回転速度信号
ＳNoutをシフト制御装置８４へ出力する。この出力軸２
２の回転速度Ｎout は車速Ｖに対応している。上記モー
タ回転速度センサ８６および車速センサ８８は、光学式
パルスジェネレータ、電磁式ピックアップなどにて構成
される。

【００２１】シフト操作位置センサ９０は、シフトレバ
ー７６の操作位置である駐車（Ｐ）位置、後進走行
（Ｒ）位置、中立（Ｎ）位置、前進走行（Ｄ）位置のい
ずれかを検出してその操作位置を表す操作位置信号ＳSh
ift をシフト制御装置８４およびモータトルク制御装置
９２へ出力する。アクセル操作量センサ９４は、車両の
アクセルペダル９６の操作量Ａc を検出してその操作量
Ａc を表す信号ＳAcをシフト制御装置８４およびモータ
トルク制御装置９２へ出力する。

【００２２】上記シフト制御装置８４は、ＣＰＵ，ＲＡ
Ｍ，ＲＯＭ，入出力インタフェース回路等を有するマイ
クロコンピュータをそれぞれ備えて構成されており、Ｒ
ＡＭの一時記憶機能を利用しつつＲＯＭに予め記憶され
たプログラムに従って入力信号の処理を行い、変速段を
表す変速指令信号ＳＡctをシフトアクチュエータ７４へ
出力する。シフトアクチュエータ７４は、変速指令信号
ＳＡctに従ってシフトフォーク７２を位置決めすること
により変速指令信号ＳＡctが示す変速段に変速機１６を
切り換える。また、シフト制御装置８４は、シフトレバ
ー７６が中立位置へ操作されたときに回転させられる電
動モータ１２の惰行走行時の補正トルクΔＴを表す補正
トルク信号ＳΔＴをモータトルク制御装置９２に出力す
る。

【００２３】上記モータトルク制御装置９２も、ＣＰ
Ｕ，ＲＡＭ，ＲＯＭ，入出力インタフェース回路等を有
するマイクロコンピュータをそれぞれ備えて構成されて
おり、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつＲＯＭに予め
記憶されたプログラムに従って入力信号の処理を行い、
シフトレバー７６が前進走行位置或いは後進走行位置へ
操作されているときにアクセルペダル９６の操作量Ａc
に対応した大きさの指令トルクＴ^*を表すトルク指令信
号ＳＴ^*をモータ駆動制御回路９８に出力する。モータ
駆動制御回路９８は、トルク指令信号ＳＴ^*が表す指令
トルクＴ^*が発生するように電動モータ１２に供給され
る電力を制御する。また、モータトルク制御装置９２
は、シフトレバー７６が中立位置へ操作されている惰行
走行状態には、前記惰行走行時の補正トルクΔＴを表す
補正トルク信号ＳΔＴをモータ駆動制御回路９８に出力
する。この惰行走行時の補正トルクΔＴは、その惰行走
行の次回のギヤ段が達成されるときに連結される前記同
期噛合装置５０の一組の回転部材の回転速度を同等とす
るための値である。なお、電動モータ１２の出力トルク
はそれに供給される駆動電流、駆動電圧、駆動周波数、
スイッチングのデューティ比などにより制御される。

【００２４】次に、上記シフト制御装置８４およびモー
タトルク制御装置９２の制御作動について、図４、図
５、および図６のフローチャートを参照しつつ具体的に
説明する。図４はシフト制御装置８４の変速制御および
Ｎレンジモータ同期制御に関する作動を示し、図５は図
４のステップＳ１０における次回ギヤ段設定ルーチンを
詳しく説明するステップを示し、図６はモータトルク制
御装置９２のモータトルク制御に関するものであり、図
４および図６に示すルーチンは何れも８〜３２msec程度
のサイクルタイムで繰り返し実行される。

【００２５】図４において、ステップＳ１では次回ギヤ
段フラグＦGearの内容が「０」にクリアされる。この次
回ギヤ段フラグＦGearは、その内容が「１」であるとき
には次回のギヤ段が第１速ギヤ段であることを示し、そ
の内容が「０」であるときには次回のギヤ段が第２速ギ
ヤ段であることを示す。ここで、次回のギヤ段とは、シ
フトレバー７６が中立位置に操作されて変速機１６が中
立段とされた電気自動車の惰行走行の後にシフトシフト
レバー７６が前進走行位置へ操作されたときに最初に達
成される変速機１６のギヤ段を意味している。次いで、
ステップＳ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６では、アクセル
ペダル操作量Ａc 、モータ回転速度Ｎm、出力軸回転速
度Ｎout 、フォーク位置Ｆork 、シフト操作位置Ｓhift
が読み込まれる。

【００２６】次いで、ステップＳ７では、たとえば図７
に示す予め記憶された関係から実際のアクセルペダル操
作量Ａc 、出力軸回転速度Ｎout 、フォーク位置Ｆork
、シフト操作位置Ｓhiftに基づいて変速機１６のギヤ
段の切換すなわち変速を実行するか否かが判断される。
たとえば、シフトレバー７６が前進走行位置に操作され
ている場合において実際のアクセルペダル操作量Ａc お
よび出力軸回転速度Ｎout を示す点が図７の１→２シフ
トアップ線を左から右へ横切った場合には第２速ギヤ段
への変速と判断され、また、実際のアクセルペダル操作
量Ａc および出力軸回転速度Ｎout を示す点が図７の２
→１シフトダウン線を右から左へ横切った場合には第１
速ギヤ段への変速と判断される。すなわち、図７に示す
予め記憶された変速線図において実際のアクセル操作量
Ａc および出力軸回転速度Ｎout により表される車両走
行状態が第１速領域ＡLo、ヒステリシス領域ＡHys 、第
２速領域ＡHiのいずれの領域に属するか否かが判断さ
れ、それまでと同じ領域に属するか或いはヒステリシス
領域ＡHys へ新たに属するようになった場合にはそれま
でのギヤ段が維持されるが、第１速領域ＡLoまたは第２
速領域ＡHiへ新たに属するようになった場合には第１速
ギヤ段または第２速ギヤ段への変速が判断されるのであ
る。

【００２７】上記ステップＳ７の判断が肯定された場合
には、上記ステップＳ７において判断された変速段を達
成するためにステップＳ８において変速機１６のギヤ段
切換ルーチンが実行される。このギヤ段切換ルーチンで
は、指令トルクＴ^*が小さくされて変速機１６における
伝達トルクが低下させられると同時に、シフトアクチュ
エータ７４が駆動されることにより、同期噛合装置５０
がそれまでのギヤ段から中立段を経て他のギヤ段へ作動
させられた後、前記ステップＳ２以下が再び実行され
る。本実施例では、上記ステップＳ７およびＳ８が、変
速機１６のギヤ段をアクセル操作量Ａc および車速（出
力軸回転速度Ｎout ）により表される車両の走行状態に
基づいて自動的に決定し且つ決定されたギヤ段を達成す
る自動変速制御手段に対応している。

【００２８】しかし、上記ステップＳ７の判断が否定さ
れた場合には、ステップＳ９において、シフトレバー７
６の実際の操作位置が中立位置すなわちＮレンジである
か否かが判断される。このステップＳ９の判断が否定さ
れた場合には本ルーチンが終了させられて前記ステップ
Ｓ２以下が再び実行されるが、肯定された場合にはステ
ップＳ１０以下のＮレンジ時の同期制御ルーチンが実行
される。

【００２９】上記ステップＳ１０では、次回ギヤ段決定
手段に対応する図５に示す次回ギヤ段設定ルーチンが実
行される。すなわち、図５のステップＳＡ１では、図７
に示す予め記憶された変速線図において実際のアクセル
操作量Ａc および出力軸回転速度Ｎout により表される
車両走行状態が第１速領域ＡLoまたは第２速領域ＡHiの
いずれの領域に属するか否かが検索される。続くステッ
プＳＡ２では、上記車両走行状態が第１速領域ＡLoに属
するか否かが判断される。このステップＳＡ２の判断が
肯定された場合には、ステップＳＡ３において次回ギヤ
段フラグＦGearの内容が「１」にセットされた後、本次
回ギヤ段設定ルーチンが終了させられる。反対に、上記
ステップＳＡ２の判断が否定された場合には、ステップ
ＳＡ４において上記車両走行状態が第２速領域ＡHiに属
するか否かが判断される。このステップＳＡ４の判断が
肯定された場合にはステップＳＡ５において上記次回ギ
ヤ段フラグＦGearの内容が「０」にセットされた後、本
次回ギヤ段設定ルーチンが終了させられるが、否定され
た場合には本次回ギヤ段設定ルーチンが終了させられ
て、次回ギヤ段フラグＦGearの内容は変更されない。こ
のため、上記ステップＳ１０が初めて実行されたときに
ステップＳＡ４の判断が否定された場合には、次回ギヤ
段フラグＦGearの内容が初期設定のままの「０」に維持
される。

【００３０】以上のようにして次回のギヤ段が設定され
ると、次回ギヤ段達成時入力軸回転速度決定手段に対応
する図４のステップＳ１１において、次回のギヤ段の変
速比ｉが車速センサ８８により検出された出力軸２２の
回転速度Ｎout に乗算されることにより、次回のギヤ段
が達成されたときの入力軸１８の回転速度Ｎinが算出さ
れる。たとえば、次回ギヤ段フラグＦGearの内容が
「１」であるときは、第１速ギヤ段の変速比ｉ_Lが出力
軸２２の回転速度Ｎout に乗算され、次回ギヤ段フラグ
ＦGearの内容が「０」であるときは、第２速ギヤ段の変
速比ｉ_Hが出力軸２２の回転速度Ｎout に乗算される。

【００３１】続いて、制御偏差算出手段に対応するステ
ップＳ１２では、電動モータ１２の回転速度Ｎm と上記
次回のギヤ段が達成されたときの入力軸１８の回転速度
Ｎinとの回転速度差Ｎo すなわち制御偏差が算出され、
フィードバック制御手段に対応するステップＳ１３乃至
Ｓ１８においてその回転速度差Ｎo が解消されるように
惰行走行時の補正トルクΔＴが調節されてから、前記ス
テップＳ２以下が繰り返し実行される。すなわち、ステ
ップＳ１３では、上記回転速度差Ｎo の絶対値が予め設
定された判断基準値ａ以上であるか否かが判断される。
この判断基準値ａは、上記回転速度差Ｎo が制御を必要
とする程大きくなった状態であるか否かを判断するため
の値である。このステップＳ１３の判断が否定された場
合は、回転速度差Ｎo が極めて小さい状態であるので、
上記電動モータ１２の惰行走行時の補正トルクΔＴが零
とされる。しかし、上記ステップＳ１３の判断が肯定さ
れた場合は、ステップＳ１５においてたとえば図８に示
す予め設定された関係から上記回転速度差Ｎo の絶対値
に基づいてトルク補正値Ｔo が算出される。この関係
は、電動モータ１２の回転速度Ｎm を次回のギヤ段が達
成されたときの入力軸１８の回転速度Ｎinに一致させる
フィードバックゲインに対応している。次いで、ステッ
プＳ１６では上記回転速度差Ｎo が正の値であるか否か
が判断される。このステップＳ１６の判断が肯定された
場合は、電動モータ１２の回転速度Ｎmが次回のギヤ段
が達成されたときの入力軸１８の回転速度Ｎinより大き
い状態であるので、上記ステップＳ１５にて算出された
トルク補正値Ｔo の負の値−Ｔoが惰行走行時の補正ト
ルクΔＴとして採用される。しかし、上記ステップＳ１
６の判断が否定された場合は、電動モータ１２の回転速
度Ｎm が次回のギヤ段が達成されたときの入力軸１８の
回転速度Ｎinより小さい状態であるので、上記ステップ
Ｓ１５にて算出されたトルク補正値Ｔo （正の値）が惰
行走行時の補正トルクΔＴとして採用される。上記のよ
うにして決定された補正トルクΔＴを表す補正トルク信
号ＳΔＴはモータトルク制御装置９２に出力される。

【００３２】モータトルク制御装置９２は、図６に示す
作動に従って電動モータ１２の出力トルクを制御し、そ
の回転速度Ｎm を制御する。すなわち、ステップＳＭ１
においてシフトレバー７６の操作位置が前進走行位置
（Ｄレンジ）であるか否かが信号ＳShift に基づいて判
断される。このステップＳＭ１の判断が肯定された場合
には、ステップＳＭ２において、予め設定された関係Ｔ
^*＝Ｔ（Ａc ）からアクセルペダル操作量Ａc に基づい
て指令トルクＴ^*が決定され、モータ駆動制御回路９８
へ出力される。この関係Ｔ^*＝Ｔ（Ａc ）はアクセルペ
ダル操作量Ａc に応じて指令トルクＴ^*を大きくする。
しかし、上記ステップＳＭ１の判断が否定された場合に
は、ステップＳＭ３においてシフトレバー７６の操作位
置が中立位置（Ｎレンジ）であるか否かが信号ＳShift
に基づいて判断される。このステップＳＭ３の判断が肯
定された場合は、同期噛合装置５０が中立段とされて変
速機１６の動力伝達経路が遮断されることにより車両が
惰行走行させられる状態であるので、ステップＳＭ４に
おいて、シフト制御装置８４からの補正トルク信号ＳΔ
Ｔが表す補正トルクΔＴがそれまでの指令トルクＴ^*に
加算されてその指令トルクＴ^*が更新される。上記ステ
ップＳＭ３およびＳＭ４は、惰行走行期間において前記
回転速度差Ｎo を解消するための指令トルクＴ^*を出力
する出力手段に対応している。

【００３３】これにより、シフトレバー７６が中立位置
へ操作された惰行走行状態においては、電動モータ１２
の回転速度Ｎm を上記次回のギヤ段が達成されたときの
入力軸１８の回転速度Ｎinに一致させるように電動モー
タ１２の出力トルクすなわち回転速度Ｎm が制御され
る。図９は、車両走行中にシフトレバー７６が中立位置
へ操作されて変速機１６の動力伝達経路が遮断され、そ
の後にシフトレバー７６が前進走行位置へ操作された場
合における電動モータ１２の回転速度Ｎm および出力軸
回転速度Ｎout の変化を示すタイムチャートである。図
において、実線は下り坂の走行を示し、１点鎖線は上り
坂の走行を示している。

【００３４】上述のように本実施例では、次回ギヤ段決
定手段に対応するステップＳ１０において次回のギヤ段
が決定され、電動モータ回転速度同期制御手段に対応す
るステップＳ１１乃至Ｓ１８およびステップＳＭ３、Ｓ
Ｍ４において、次回ギヤ段が達成されたときの入力軸回
転速度Ｎinに電動モータ１２の回転速度Ｎm が一致する
ように電動モータ１２の出力トルクが制御され、その次
回のギヤ段が達成されるときに連結される同期噛合装置
５０の一対の回転部材であるスリーブ６０とクラッチギ
ヤ５４または５６との回転速度が同等となるように電動
モータ１２の回転速度Ｎm が制御される。換言すれば、
上記電動モータ回転速度同期制御手段により、次回のギ
ヤ段と前記車速センサ８８により検出された出力軸回転
速度（車速）Ｎout とに基づいて、その次回のギヤ段が
達成されるときに連結される同期噛合装置５０の一組の
回転部材であるスリーブ６０とクラッチギヤ５４または
５６との回転速度が同等となるように電動モータ１２の
回転速度Ｎm が制御される。

【００３５】したがって、次回ギヤ段が変速機１６の複
数種類のギヤ段のうちのいずれであっても、その次回の
ギヤ段を達成させるときに連結される同期噛合装置５０
の一組の回転部材であるスリーブ６０とクラッチギヤ５
４または５６とがそれぞれ滑らかに連結されるととも
に、その同期噛合装置５０の負担が軽減される。また、
次回のギヤ段がいずれのギヤ段であっても、シフトレバ
ー７６が中立位置から前進走行位置へ操作されてから次
回のギヤ段が達成されるまでの遅れ時間が短縮され、運
転者に違和感を与えることが解消される。

【００３６】また、本実施例によれば、電気自動車の走
行中においてシフトレバー７６を中立位置に操作した惰
行走行期間では、前記ステップＳ１０により次回のギヤ
段が自動的に決定されるので、手動操作により次回のギ
ヤ段を選択する場合に比較して運転操作が容易となる利
点がある。

【００３７】また、本実施例によれば、図７の変速線図
においてヒステリシス領域ＡHys が設けられていること
から、電気自動車のシフトレバー７６を中立位置に操作
した惰行走行期間において車速が変化しても次回のギヤ
段の決定が安定してその次回ギヤ段達成時の入力軸回転
速度Ｎinがばらつかないので、電動モータ１２の回転速
度Ｎm の変動が可及的に小さくされ、不要な電力消費が
防止される利点がある。

【００３８】また、本実施例の電気自動車用変速機１６
は、同期噛合装置５０のスリーブ６０とクラッチギヤ５
４または５６との噛み合いを解放することにより動力伝
達を遮断できることから、車両走行中にシフトレバー７
６を中立位置へ操作することにより、惰性走行を行うこ
とが可能であり、電気自動車の運転操作の自由度が高く
なる。たとえば、シフトレバー７６を中立位置へ操作し
て動力伝達経路を遮断することにより、電動モータ１２
のロック故障が発生した場合でも容易に車両を移動する
ことができるし、モータ制御系の異常などで電動モータ
１２の異常回転が発生した場合でも車両の走行異常を容
易に回避することができる。

【００３９】次に、本発明の他の実施例を説明する。な
お、以下の説明において前述の実施例と共通する部分に
は同一の符号を付して説明を省略する。

【００４０】図１０は本発明の他の実施例における電気
自動車の制御回路の構成を示している。この図１０の制
御回路は、マニュアル選択スイッチ１００が前記実施例
の図３に示す制御回路に加えられることにより構成され
ている。このマニュアル選択スイッチ１００は、次回ギ
ヤ段選択操作手段として機能するものであって、前記次
回ギヤ段を選択するために第１速ギヤ段側位置および第
２速ギヤ段側位置のいずれかへ手動で切換操作され、切
換操作された位置を表す信号ＳRange をシフト制御装置
８４へ出力する。このマニュアル選択スイッチ１００を
操作するための操作体たとえば操作レバー或いは操作釦
は、変速機１６との間に何等機械的に連結されておら
ず、電気的にのみシフト制御装置８４と連結されてい
る。

【００４１】図１１は、前記図４のステップＳ１０に相
当するものであり、上記マニュアル選択スイッチ１００
が備えられた本実施例の電気自動車用同期制御装置にお
ける次回ギヤ段設定ルーチンを詳しく示している。図１
１において、ステップＳＢ１では、上記マニュアル選択
スイッチ１００からの切換位置を表す信号ＳRange が読
み込まれる。続くステップＳＢ２では読み込まれた信号
ＳRange が表す切換操作位置が第２速ギヤ段側であるか
否かが判断される。このステップＳＢ２の判断が肯定さ
れた場合には、ステップＳＢ３において次回ギヤ段フラ
グＦGearの内容が「０」にセットされた後、本次回ギヤ
段設定ルーチンが終了させられる。反対に、上記ステッ
プＳＢ２の判断が否定された場合には、ステップＳＢ４
において電動モータ１２の回転速度Ｎm が予め設定され
た判断基準値Ｎm _max以下であるか否かが判断される。
この判断基準値Ｎm _maxは電動モータ１２が過回転であ
るか否かを判定するための値である。上記ステップＳＢ
４の判断が肯定された場合にはステップＳＢ３以下が実
行されて第２速ギヤ段が次回のギヤ段とされるが、ステ
ップＳＢ４の判断が否定された場合にはステップＳＢ５
において上記次回ギヤ段フラグＦGearの内容が「１」に
セットされた後、本次回ギヤ段設定ルーチンが終了させ
られる。すなわち、マニュアル選択スイッチ１００が第
２速側位置へ操作された場合には次回のギヤ段が第２速
ギヤ段として決定されるが、第１速側位置へ操作された
場合には次回のギヤ段が第１速ギヤ段として決定される
のである。本実施例では、上記ステップＳＢ１乃至ＳＢ
５（ステップＳ１０）が次回ギヤ段選択操作手段として
機能するマニュアル選択スイッチ１００の操作に従って
次回のギヤ段を決定する次回ギヤ段決定手段に対応して
いる。

【００４２】本実施例でも、次回ギヤ段決定手段に対応
するステップＳ１０において次回のギヤ段が決定され、
電動モータ回転速度同期制御手段に対応するステップＳ
１１乃至Ｓ１８およびステップＳＭ３、ＳＭ４におい
て、次回のギヤ段と前記車速センサ８８により検出され
た出力軸回転速度（車速）Ｎout とに基づいて、その次
回のギヤ段が達成されるときに連結される同期噛合装置
５０の一組の回転部材であるスリーブ６０とクラッチギ
ヤ５４または５６との回転速度が同等となるように電動
モータ１２の回転速度Ｎm が制御されることから、次回
ギヤ段が変速機１６の複数種類のギヤ段のうちのいずれ
であっても、次回のギヤ段を達成させるときに連結され
る同期噛合装置５０の一組の回転部材であるスリーブ６
０とクラッチギヤ５４または５６とがそれぞれ滑らかに
連結されるとともに、その同期噛合装置５０の負担が軽
減される。また、次回のギヤ段がいずれのギヤ段であっ
ても、シフトレバー７６が中立位置から前進走行位置へ
操作されてから次回のギヤ段が達成されるまでの遅れ時
間が短縮され、運転者に違和感を与えることが解消され
る。

【００４３】また、本実施例では、マニュアル選択スイ
ッチ１００の操作に従ってステップＳ１０において次回
のギヤ段が決定されることから、運転者の意志に従って
次回のギヤ段が選択されるので、運転の自由度が拡大さ
れて運転者の好みに合った運転が可能となる。

【００４４】図１２は本発明の他の実施例における電気
自動車の運転席付近を示し、図１３はその電気自動車の
制御回路の構成を示している。図１２において、本実施
例のシフト操作装置は、押釦操作によってＰ位置、Ｒ位
置、Ｎ位置、Ｄ位置が選択されるように構成され、車両
のダッシュパネルに設けられている。また、本実施例の
マニュアル選択スイッチ１００は、自動手動切換スイッ
チ１０２と共通の操作レバー１０４の操作に従って操作
されるように構成されている。すなわち、操作レバー１
０４が自動（Ａ）位置へ操作されると、自動手動切換ス
イッチ１０２が作動して、自動決定モードが選択される
が、第１速（１）位置または第２速（２）位置へ操作さ
れると、自動手動切換スイッチ１０２が非作動とされて
手動決定モードが選択されると同時にマニュアル選択ス
イッチ１００が作動して、第１速ギヤ段または第２速ギ
ヤ段が次回のギヤ段として設定される。

【００４５】本実施例の図１３の制御回路では、マニュ
アル選択スイッチ１００および手動自動切換スイッチ１
０２が前記実施例の図３に示す制御回路に加えられてい
る。この手動自動切換スイッチ１０２は、モード切換操
作手段として機能するものであって、自動決定モードお
よび手動決定モードの一方へ選択的に操作され、その操
作位置を表す信号ＳModeをシフト制御装置８４へ出力す
る。上記自動決定モードとは、前記次回ギヤ段決定手段
として機能するステップＳ１０において自動変速制御手
段に対応するステップＳ８と同様に選択されたギヤ段を
次回のギヤ段として自動的に決定するモードであり、上
記手動決定モードとは、次回ギヤ段選択操作手段として
機能するマニュアル選択スイッチ１００により選択され
たギヤ段を次回ギヤ段として決定するモードである。

【００４６】図１４は、前記図４のステップＳ１０に相
当するものであり、マニュアル選択スイッチ１００およ
び手動自動切換スイッチ１０２が備えられた本実施例の
電気自動車用同期制御装置における次回ギヤ段設定ルー
チンを詳しく示している。図１４において、先ず、ステ
ップＳＣ１では手動自動切換スイッチ１０２からの信号
ＳModeが読み込まれた後、ステップＳＣ２において手動
自動切換スイッチ１０２により自動モードが選択された
か否かが信号ＳModeに基づいて判断される。このステッ
プＳＣ２の判断が肯定された場合には、前記図５のステ
ップＳＡ１乃至ＳＡ５と同様のステップＳＣ３乃至ＳＣ
７が実行され次回ギヤ段フラグＦGearの内容がセットさ
れることにより、次回のギヤ段が自動的に決定される。
しかし、上記ステップＳＣ２の判断が否定された場合に
は、前記図１１のステップＳＢ１乃至ＳＢ５と同様のス
テップＳＣ８乃至ＳＣ１２が実行されて次回ギヤ段フラ
グＦGearの内容がセットされることにより、次回のギヤ
段がマニュアル選択スイッチ１００の操作位置に従って
決定される。本実施例では、上記ステップＳＣ１乃至Ｓ
Ｃ１２（ステップＳ１０）が手動自動切換スイッチ１０
２の操作に対応する自動モード或いは手動モードにて次
回のギヤ段を自動的或いは手動的に決定する次回ギヤ段
決定手段に対応している。

【００４７】本実施例でも、次回ギヤ段決定手段に対応
するステップＳ１０において次回のギヤ段が決定され、
電動モータ回転速度同期制御手段に対応するステップＳ
１１乃至Ｓ１８およびステップＳＭ３、ＳＭ４におい
て、次回のギヤ段と前記車速センサ８８により検出され
た出力軸回転速度（車速）Ｎout とに基づいて、その次
回のギヤ段が達成されるときに連結される同期噛合装置
５０の一組の回転部材であるスリーブ６０とクラッチギ
ヤ５４または５６との回転速度が同等となるように電動
モータ１２の回転速度Ｎm が制御されることから、次回
ギヤ段が変速機１６の複数種類のギヤ段のうちのいずれ
であっても、次回のギヤ段を達成させるときに連結され
る同期噛合装置５０の一組の回転部材であるスリーブ６
０とクラッチギヤ５４または５６とがそれぞれ滑らかに
連結されるとともに、その同期噛合装置５０の負担が軽
減される。また、次回のギヤ段がいずれのギヤ段であっ
ても、シフトレバー７６が中立位置から前進走行位置へ
操作されてから次回のギヤ段が達成されるまでの遅れ時
間が短縮され、運転者に違和感を与えることが解消され
る。

【００４８】また、本実施例では、次回のギヤ段が自動
的に決定されて運転操作が容易となる自動決定モード
と、マニュアル選択スイッチ１００の操作位置に従って
次回のギヤ段が決定されて運転の自由度が拡大される手
動決定モードとを、手動自動切換スイッチ１０２を操作
することにより選択できる利点がある。

【００４９】以上、本発明の一実施例を図面に基づいて
詳細に説明したが、本発明は他の態様で実施することも
できる。

【００５０】例えば、前記変速機１６では、変速段切換
装置としてシンクロナイザリング６４、６６などを備え
た同期噛合装置５０が用いられていたが、それらシンク
ロナイザリング６４、６６などを備えない噛合装置であ
ってもよいし、他の方式のクラッチたとえば多板式或い
は単板式の摩擦による油圧式の断続手段により変速段を
切り換えるものであってもよい。

【００５１】また、前記変速機１６は、第１速ギヤ段お
よび第２速ギヤ段の２種類のギヤ段を備えていたが、第
３速ギヤ段以上のギヤ段を備えていてもよいし、減速機
構は常時噛合型平行２軸式に限らず、他の形式であって
も差支えない。

【００５２】また、前記実施例において、電動モータ回
転速度同期制御手段に対応するステップＳ１１乃至Ｓ１
８、ステップＳＭ３、ＳＭ４では、車速センサ８８によ
って検出される出力軸回転速度Ｎout から次回ギヤ段達
成時の入力軸回転速度Ｎinを算出し、その入力軸回転速
度Ｎinとモータ回転速度Ｎm とが一致するようにトルク
制御を行っていたが、モータ回転速度Ｎm を次回ギヤ段
達成時の変速比ｉ_Lまたはｉ_Hで割算して次回ギヤ段達
成時の出力軸回転速度Ｎout ’を算出し、それが実際の
出力軸回転速度Ｎout と一致するようにトルク制御を行
うようにしても良いのである。

【００５３】また、前記実施例では回転速度差｜Ｎo ｜
をパラメータとしてトルク補正値Ｔo が算出されるよう
になっていたが、トルク補正値Ｔo として予め定められ
た一定の値が用いられてもよい。

【００５４】また、前記実施例の電気自動車用同期制御
装置では、シフト制御装置８４およびモータトルク制御
装置９２がそれぞれマイクロコンピュータにより構成さ
れていたが、単一のマイクロコンピュータにより構成さ
れてもよい。

【００５５】その他一々例示はしないが、本発明は当業
者の知識に基づいて種々の変更，改良を加えた態様で実
施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例が適用される電気自動車の変
速機の構成を説明する骨子図である。

【図２】図１に示す変速機の要部を説明する要部断面図
である。

【図３】本発明の一実施例の同期制御装置であって、図
１の電動モータを制御するための回路構成を説明するブ
ロック線図である。

【図４】図３の同期制御装置におけるシフト制御装置の
制御作動を説明するフローチャートである。

【図５】図４のステップＳ１０における次回ギヤ段設定
ルーチンを詳しく説明するフローチャートである。

【図６】図３の同期制御装置におけるモータトルク制御
装置の制御作動を説明するフローチャートである。

【図７】図４のステップＳ７において自動変速のために
用いられる変速線図を示す図である。

【図８】図４のステップＳ１５においてトルク補正値Ｔ
o を求めるために用いられる関係を示す図である。

【図９】図４、図５、図６の制御作動が実行される状態
で、電気自動車の走行中にシフトレバーが前進走行位置
から中立位置へ一時的に操作されたときの電動モータの
回転速度Ｎm および出力軸回転速度Ｎout の変化を示す
タイムチャートである。

【図１０】本発明の他の実施例における図３に相当する
図である。

【図１１】本発明の他の実施例における図５に相当する
図である。

【図１２】本発明の他の実施例における電気自動車の運
転席付近を示す図である。

【図１３】図１２の実施例における図３に相当する図で
ある。

【図１４】本発明の他の実施例における図５に相当する
図である。トである。

【符号の説明】

１２：電動モータ２６：駆動輪５０：同期噛合装置（変速段切換装置）５４，５６：クラッチギヤ（回転部材）６０：スリーブ（回転部材）７６：シフトレバー（シフト操作体）８８：車速センサ（車速検出装置）１００：マニュアル選択スイッチ（次回ギヤ段選択操作
手段）１０２：手動自動切換スイッチ（モード切換操作手段）ステップＳ１０：次回ギヤ段決定手段ステップＳ７、Ｓ８：自動変速制御手段ステップＳ１１乃至Ｓ１８、ステップＳＭ３、ＳＭ４：
電動モータ回転速度同期制御手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】駆動用の電動モータと、該電動モータの回
転を変速して駆動輪側へ伝達する変速機と、該変速機に
設けられ、複数種類のギヤ段に対応した複数組の回転部
材のうちの１組の回転部材を連結することにより該複数
種類のギア段を選択的に達成し、該複数組の回転部材の
連結を解放することにより該変速機の動力伝達経路を解
放する中立段を達成する変速段切換装置と、前記変速機
を中立段とする中立位置と該変速機を前記複数種類のギ
ヤ段のいずれかとする走行位置とに選択的に操作される
シフト操作体とを備える形式の電気自動車において、該
シフト操作体が中立位置から走行位置へ切り換えられた
ときに連結される前記変速段切換装置の一組の回転部材
の回転を該一組の回転部材の連結に先立って相互に同期
させるための同期制御装置であって、前記電気自動車の車速を検出する車速検出手段と、前記シフト操作体の中立位置において前記変速機の中立
段の後に達成される次回のギヤ段を決定する次回ギヤ段
決定手段と、該次回ギヤ段決定手段により決定された次回のギヤ段と
前記電気自動車の車速とに基づいて、該次回のギヤ段が
達成されるときに連結される前記変速段切換装置の一組
の回転部材の回転速度が同等となるように前記電動モー
タの回転速度を制御する電動モータ回転速度同期制御手
段とを含むことを特徴とする電気自動車用同期制御装
置。
【請求項２】車両の走行状態に基づいて前記変速機のギ
ヤ段を選択し、前記シフト操作体が走行位置に操作され
ている期間には前記変速段切換装置に該選択されたギヤ
段を達成させる自動変速制御手段を備え、前記次回ギヤ段決定手段は、前記シフト操作体が中立位
置に操作されている期間において該自動変速制御手段と
同様に選択されるギヤ段を次回のギヤ段として決定する
ものである請求項１の電気自動車用同期制御装置。
【請求項３】前記変速機が中立段とされた惰行走行の後
に達成されるべき次回のギヤ段を選択するために運転者
により操作される次回ギヤ段選択操作手段を備え、前記次回ギヤ段決定手段は、該次回ギヤ段選択操作手段
により選択されたギヤ段を次回ギヤ段として決定するも
のである請求項１の電気自動車用同期制御装置。
【請求項４】前記次回ギヤ段決定手段が前記自動変速制
御手段と同様に選択されたギヤ段を次回のギヤ段として
決定する自動決定モードと、該次回ギヤ段決定手段が前
記次回ギヤ段選択操作手段により選択されたギヤ段を次
回ギヤ段として決定する手動決定モードとを選択するモ
ード切換操作手段を備える請求項２および３に記載の電
気自動車用同期制御装置。