JP2013183504A - 電動車両のガタ詰め制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電動車両の動力伝達系のガタ詰めによる歯打ち音や衝撃の発生を抑制できながら、そのガタ詰めに要する時間を短縮できる、ガタ詰め制御装置を提供する。
【解決手段】シフト操作により、シフトレンジがＤレンジおよびＲレンジの一方からＮレンジを経てＤレンジおよびＲレンジの他方に切り替わる逆方向レンジ切替が行われると、モータから逆方向レンジ切替後のシフトレンジに対応した方向のガタ詰めトルクを出力させるガタ詰め制御が所定時間にわたって実行される。ガタ詰め制御では、所定時間の前半分の期間内に最大値のガタ詰めトルクが出力され、その最大値からガタ詰めトルクが連続的に漸減するように、モータが制御される。
【選択図】図７

Description

本発明は、少なくともモータを駆動源とする電動車両に適用され、電動モータから駆動輪までの動力伝達系のガタを詰めるためのガタ詰め制御装置に関する。

モータを駆動源とする電気自動車やエンジンおよびモータを駆動源とするハイブリッドカーなどの電動車両が市販されている。

電動車両では、モータがシフトレンジに応じた回転方向に駆動される。すなわち、運転者によるシフト操作でＤレンジ（前進レンジ）が選択されると、モータが正転方向に駆動され、Ｒレンジ（後進レンジ）が選択されると、モータが逆転方向に駆動される。そして、モータの駆動力が減速機を介して駆動輪に伝達されることにより、車両が前進または後進する。

モータから駆動輪までの動力伝達系には、多数のギヤが設けられており、ギヤのバックラッシュなどに起因するガタが存在する。そのため、停車中にシフトレンジがＤレンジからＲレンジに切り替えられ、または、停車中にシフトレンジがＲレンジからＤレンジに切り替えられた後、車両が発進されるときには、動力伝達系のガタが詰められた後に、モータの駆動力が駆動輪に伝達される。ガタが詰められるときに、モータから大きな駆動力が出力されていると、互いに噛合する一方のギヤの歯が他方のギヤの歯に強く衝突し、歯打ち音が発生したり、衝撃が発生したりする。

そこで、ＤレンジまたはＲレンジが選択された状態で、モータから出力されるクリープトルクによって微速走行（クリープ走行）が可能な電動車両において、停車中にシフトレンジがＤレンジからＲレンジに切り替えられ、または、停車中にシフトレンジがＲレンジからＤレンジに切り替えられた後、車両が発進されるときに、モータからクリープトルクよりも小さいガタ詰めトルクを出力させて、動力伝達系のガタを詰めるガタ詰め制御を行うことが提案されている。

特開２０１１−２５０６４８号公報

モータの回転速度ωは、モータからガタ詰めトルクＴが出力されている時間ｔに比例して上昇する。そして、モータの出力パワーＰは、ガタ詰めトルクＴと回転速度ωとの積Ｔ・ωによって定義される。ガタ詰め制御時の歯打ち音および衝撃の発生を防止するためには、歯打ち音および衝撃が発生する限界の出力パワーＰｌｍｔを予め求めておき、モータの出力パワーＰがその限界の出力パワーＰｌｍｔを超えないように、ガタ詰めトルクＴを小さく設定しなければならない。

ところが、ガタ詰めトルクＴが小さいと、モータの回転速度ωの上昇速度が遅いため、ガタ詰めに必要な回転角度を得るのに長い時間を要する。

本発明の目的は、電動車両の動力伝達系のガタ詰めによる歯打ち音や衝撃の発生を抑制できながら、そのガタ詰めに要する時間を短縮できる、ガタ詰め制御装置を提供することである。

前記の目的を達成するため、本発明に係るガタ詰め制御装置が適用される電動車両は、少なくともモータを駆動源とする。前記ガタ詰め制御装置は、シフトレンジが前進レンジおよび後進レンジの一方から中立レンジを経て前記前進レンジおよび前記後進レンジの他方に切り替わる逆方向レンジ切替を許容する逆方向レンジ切替許容手段と、シフト操作による前記逆方向レンジ切替を検出する逆方向レンジ切替検出手段と、前記逆方向レンジ切替検出手段による前記逆方向レンジ切替の検出に応答して、前記モータから前記逆方向レンジ切替後の前記シフトレンジに対応した方向のガタ詰めトルクを出力させるガタ詰め制御を所定時間にわたって実行するガタ詰め制御手段とを含む。

シフト操作により、シフトレンジが前進レンジおよび後進レンジの一方から中立レンジを経て前進レンジおよび後進レンジの他方に切り替わる逆方向レンジ切替が行われると、これに応答して、モータから電動車両の駆動輪までの動力伝達系に存在するガタを詰めるために、モータから逆方向レンジ切替後のシフトレンジに対応した方向のガタ詰めトルクを出力させるガタ詰め制御が所定時間にわたって実行される。

そして、本発明の一の局面に係るガタ詰め制御では、所定時間の前半分の期間内に、モータから最大値のガタ詰めトルクが出力される。これにより、ガタ詰め制御の開始時には、モータの回転速度を素早く上昇させることができる。そして、その後は、ガタ詰めトルクの大きさが最大値から連続的に漸減される。これにより、モータの回転角度がガタ詰めに必要な回転角度に達するときには、モータの出力パワーを歯打ち音や衝撃を発生させる限界の出力パワーよりも小さくすることができる。

その結果、ガタ詰め制御の開始からの経過時間を横軸にとり、ガタ詰め制御の開始後のモータの回転速度を縦軸にとったときに、ガタ詰め制御が実行される所定時間において、モータの回転速度の時間変化を示すグラフと横軸とに挟まれる領域の形状が四角形に近づき、ガタ詰めに必要なモータの回転角度を短時間で得ることができる。

よって、電動車両の動力伝達系のガタ詰めによる歯打ち音や衝撃の発生を抑制できながら、そのガタ詰めに要する時間を短縮することができる。

また、本発明の他の局面に係るガタ詰め制御手段では、モータからガタ詰めトルクがパルス状に出力される。

そして、所定時間の初期には、振幅が相対的に大きなパルス状のガタ詰めトルクが出力される。これにより、ガタ詰め制御の初期に、モータ２の回転速度を一気に上昇させることができる。そして、最終に出力されるパルス状のガタ詰めトルクの振幅が相対的に小さくなるように、各パルス状のガタ詰めトルクの振幅が漸減される。これにより、モータ２の回転角度がガタ詰めに必要な回転角度に達するときには、モータ２の出力パワーを歯打ち音や衝撃を発生させる限界の出力パワーよりも小さくすることができる。

その結果、ガタ詰め制御の開始からの経過時間を横軸にとり、ガタ詰め制御の開始後のモータの回転速度を縦軸にとったときに、ガタ詰め制御が実行される所定時間において、モータの回転速度の時間変化を示すグラフと横軸とに挟まれる領域の形状が四角形に近づき、ガタ詰めに必要なモータの回転角度を短時間で得ることができる。

よって、電動車両１の動力伝達系のガタ詰めによる歯打ち音や衝撃の発生を抑制できながら、そのガタ詰めに要する時間を短縮することができる。

本発明によれば、電動車両の動力伝達系のガタ詰めによる歯打ち音や衝撃の発生を抑制できながら、そのガタ詰めに要する時間を短縮することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る電動車両の構成を図解的に示す図である。 図２は、車速とモータの出力トルクとの関係を定めた正転トルクマップである。 図３は、車速とモータの出力トルクとの関係を定めた逆転トルクマップである。 図４は、ガタ詰め制御が実行されるまでの処理の流れを示すフローチャートである。 図５は、シフト切替許可フラグ、逆方向レンジ切替フラグおよびガタ詰めトルクの時間変化を示す図である。 図６は、一定のガタ詰めトルクでガタ詰めが行われる場合のモータの出力トルク、回転速度および出力パワーの時間変化を示す図である。 図７は、第１実施形態に係るガタ詰め制御におけるモータの出力トルク、回転速度および出力パワーの時間変化を示す図である。 図８は、第２実施形態に係るガタ詰め制御におけるモータの出力トルク、回転速度および出力パワーの時間変化を示す図である。 図９は、第３実施形態に係るガタ詰め制御におけるモータの出力トルク、回転速度および出力パワーの時間変化を示す図である。 図１０は、第３実施形態の変形例に係るガタ詰め制御におけるモータの出力トルク、回転速度および出力パワーの時間変化を示す図である。 図１１は、第２実施形態の変形例に係るガタ詰め制御におけるモータの出力トルク、回転速度および出力パワーの時間変化を示す図である。

以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る電動車両の構成を図解的に示す図である。

電動車両１は、モータ２を駆動源とする電気自動車である。

電動車両１の左右の前輪３ＦＬ，３ＦＲは、ハブから延伸されたシャフトがハブキャリアに設けられたハブベアリングに保持されることにより、シャフトを中心に回転可能に設けられている。また、左右の後輪３ＲＬ，３ＲＲは、それぞれ左右方向に延びる後輪シャフト４ＲＬの左端部および後輪シャフトＲＲの右端部に連結されている。

モータ２の出力軸は、複数のギヤからなるギヤ列を含む減速機５を介して、後輪シャフト４ＲＬ，４ＲＲに連結されている。モータ２が発生する駆動力は、減速機５によって減速され、ディファレンシャルギヤ５Ｄおよび後輪シャフト４ＲＬ，４ＲＲを介して、後輪３ＲＬ，３ＲＲに伝達される。また、電動車両１の制動時には、モータ２が発電機として機能し、電動車両１の運動エネルギーが後輪シャフト４ＲＬ，４ＲＲの回転力として減速機５を介してモータ２の出力軸に伝達され、モータ２の出力軸の回転が電力に回生される。

高圧バッテリ７は、インバータ６を介して、モータ２に接続されている。

インバータ６には、高圧バッテリ７が接続されている。高圧バッテリ７は、モータ２を駆動／発電する電力を蓄えておくために設けられている。モータ２の駆動時には、高圧バッテリ７が出力する直流電力がインバータ６で交流電力に変換され、その変換後の交流電力が駆動電力としてモータ２に供給される。一方、モータ２の発電時には、モータ２が出力する交流電力がインバータ６で直流電力に変換され、その変換後の直流電力により、高圧バッテリ７が充電される。

また、インバータ６には、ＤＣ−ＤＣコンバータ８を介して、補機バッテリ９が接続されている。補機バッテリ９に蓄えられた電力は、電動車両１に備えられている補機に供給される。また、モータ２の発電時には、インバータ６から出力される直流電力がＤＣ−ＤＣコンバータ８で降圧されて、その降圧された直流電力により、補機バッテリ９が充電される。

また、電動車両１には、ＣＰＵおよびメモリを含む構成の複数のＥＣＵ（電子制御ユニット）が備えられている。ＥＣＵには、車両ＥＣＵ１１、モータＥＣＵ１２、ブレーキＥＣＵ１３およびバッテリＥＣＵ１４が含まれる。車両ＥＣＵ１１、モータＥＣＵ１２、ブレーキＥＣＵ１３およびバッテリＥＣＵ１４は、たとえば、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信プロトコルにより、相互に通信可能である。

車両ＥＣＵ１１は、車両１の全体を制御する。車両ＥＣＵ１１には、シフトレンジがＤレンジ（前進レンジ）、Ｒレンジ（後進レンジ）、Ｎレンジ（中立レンジ）およびＰレンジ（駐車レンジ）のいずれであるかを検出するシフトセンサ２１、アクセルペダル（図示せず）の操作量を検出するアクセルセンサ２２、ブレーキペダル（図示せず）の操作量を検出するブレーキセンサ２３および車速を検出する車速センサ２４などの各種センサの検出信号が入力される。車両ＥＣＵ１１は、各種センサから入力される検出信号に基づいて、車両１の各部の制御に必要な指令をモータＥＣＵ１２、ブレーキＥＣＵ１３およびバッテリＥＣＵ１４に与える。また、車両ＥＣＵ１１は、インバータ６から出力される直流電力を補機バッテリ９の充電に適した電圧に降圧するために、ＤＣ−ＤＣコンバータ８を制御する。

モータＥＣＵ１２は、車両ＥＣＵ１１から与えられるモータトルク指令値に基づいて、インバータ６を制御し、インバータ６からモータ２に供給される電力を制御する。また、モータＥＣＵ１２は、モータ２で回生される交流電力の直流電力への変換のために、インバータ６を制御する。

ブレーキＥＣＵ１３は、車両ＥＣＵ１１から与えられる指令に基づいて、ブレーキアクチュエータ３１を制御する。ブレーキアクチュエータ３１の制御により、前輪ブレーキ３２ＦＬ，３２ＦＲからそれぞれ前輪３ＦＬ，３ＦＲに制動力が付与され、後輪ブレーキ３２ＲＬ，３２ＲＲからそれぞれ後輪３ＲＬ，３ＲＲに制動力が付与される。

バッテリＥＣＵ１４は、高圧バッテリ７の充放電量を監視しており、車両ＥＣＵ１１から与えられる指令に基づいて、高圧バッテリ７の充放電可能電力量を車両ＥＣＵ１１に送信する。

図２は、車速とモータの出力トルクとの関係を定めた正転トルクマップである。

図２に示される正転トルクマップは、車両ＥＣＵ１１により、電動車両１を前進させるためにモータ２を正転方向に駆動する際に、モータ２から出力されるトルクの目標値であるモータトルク指令値を設定するために参照される。正転トルクマップは、車両ＥＣＵ１１のメモリに格納されている。

たとえば、アクセルペダルが踏み込まれていないとき（アクセルオフ）のアクセルペダルの操作量を０％とし、アクセルペダルが最大まで踏み込まれたとき（アクセル全開）のアクセルペダルの操作量を１００％として、複数の操作量域（操作量範囲）が設定され、各操作量域に対して１つの正転トルクマップが作成されている。

アクセルペダルの操作量が０％であるときに参照される正転トルクマップは、車速が０ｋｍ／ｈから電動車両１の前進方向の所定車速までの範囲において、車速が大きいほど、モータ２から出力される正のトルク（正転方向のトルク）が小さくなるように設定されている。そして、車速が前進方向の所定車速を超える場合、モータ２が回生トルクを出力するように設定されている。また、いわゆるロールバックを考慮して、電動車両１の後進方向の車速に対しては、モータ２から正のトルクが出力されるように設定されている。アクセルペダルの操作量が０％であるときに、モータ２から出力される正のトルクは、クリープトルクである。

図３は、車速とモータの出力トルクとの関係を定めた逆転トルクマップである。

図３に示される逆転トルクマップは、車両ＥＣＵ１１により、電動車両１を後進させるためにモータ２を正転方向と反対の逆転方向に駆動する際に、モータ２から出力されるトルクの目標値であるモータトルク指令値を設定するために参照される。逆転トルクマップは、車両ＥＣＵ１１のメモリに格納されている。

たとえば、アクセルペダルが踏み込まれていないとき（アクセルオフ）のアクセルペダルの操作量を０％とし、アクセルペダルが最大まで踏み込まれたとき（アクセル全開）のアクセルペダルの操作量を１００％として、複数の操作量域（操作量範囲）が設定され、各操作量域に対して１つの逆転トルクマップが作成されている。

アクセルペダルの操作量が０％であるときに参照される逆転トルクマップは、車速が０ｋｍ／ｈから電動車両１の後進方向の所定車速までの範囲において、車速が大きいほど、モータ２から出力される負のトルク（逆転方向のトルク）が小さくなるように設定されている。そして、車速が後進方向の所定車速を超える場合、モータ２が回生トルクを出力するように設定されている。また、いわゆるロールバックを考慮して、電動車両１の前進方向の車速に対しては、モータ２から負のトルクが出力されるように設定されている。アクセルペダルの操作量が０％であるときに、モータ２から出力される負のトルクは、クリープトルクである。

図４は、ガタ詰め制御が実行されるまでの処理の流れを示すフローチャートである。図５は、シフト切替許可フラグ、逆方向レンジ切替フラグおよびガタ詰めトルクの時間変化を示す図である。

電動車両１のスタートスイッチがオンされ、電動車両１が走行可能状態（走行ＲＥＡＤＹ）にある間、車両ＥＣＵ１１により、図４に示される処理が繰り返し実行される。

図４に示される処理では、車両ＥＣＵ１１により、現在（逆方向レンジ切替前の）シフトレンジに対応したトルクマップが参照されて、モータトルク指令値が設定される（ステップＳ１）。たとえば、現在のシフトレンジがＲレンジである場合、図３に示される逆転トルクマップが参照されて、モータトルク指令値が設定される。また、現在のシフトレンジがＤレンジである場合、図２に示される正転トルクマップが参照されて、モータトルク指令値が設定される。そして、モータトルク指令値に応じたトルクがモータ２から出力される。

また、前進方向または後進方向の車速がレンジ切替可能なインヒビット車速Ｖｉｈｔ（たとえば、５ｋｍ／ｈ）以下であるか否かが繰り返し調べられる（ステップＳ２）。

前進方向または後進方向の車速がインヒビット車速Ｖｉｈｔ以下であれば（ステップＳ２のＹＥＳ）、シフトレンジの切り替えが許可されて（ステップＳ３）、図５に示されるように、車両ＥＣＵ１１のメモリに設けられたシフト切替許可フラグがオン（シフト切替許可フラグに１がセット）される。

その後、車両ＥＣＵ１１により、逆方向レンジ切替が行われたか否かが判断される（ステップＳ４）。逆方向レンジ切替は、運転者がシフトレバー（図示せず）を操作して、シフトレンジをＤレンジおよびＲレンジの一方からＮレンジを経由してＤレンジおよびＲレンジの他方に切り替える操作である。

車速がインヒビット車速Ｖｉｈｔより大きい間（ステップＳ２のＮＯ）、または、逆方向レンジ切替が行われるまでは（ステップＳ４のＮＯ）、逆方向レンジ切替前のシフトレンジに対応したトルクマップが参照されて、モータトルク指令値が設定される（ステップＳ１）。

逆方向レンジ切替が行われると（ステップＳ４のＹＥＳ）、図５に示されるように、車両ＥＣＵ１１のメモリに設けられた逆方向レンジ切替フラグが所定時間にわたってオン（逆方向レンジ切替フラグに１がセット）される。そして、逆方向レンジ切替フラグがオンされている間、モータ２から電動車両１の後輪３ＲＬ，３ＲＲまでの動力伝達系に存在するガタを詰めるためのガタ詰め制御が実行される（ステップＳ５）。

ガタ詰め制御が完了すると、逆方向レンジ切替後のシフトレンジに対応したトルクマップが参照されて、モータトルク指令値が設定される（ステップＳ６）。たとえば、逆方向レンジ切替後のシフトレンジがＤレンジである場合、図２に示される正転トルクマップが参照されて、モータトルク指令値が設定される。また、逆方向レンジ切替後のシフトレンジがＲレンジである場合、図３に示される逆転トルクマップが参照されて、モータトルク指令値が設定される。そして、モータトルク指令値に応じたトルクがモータ２から出力される。

図６は、一定のガタ詰めトルクでガタ詰めが行われる場合のモータの出力トルク、回転速度および出力パワーの時間変化を示す図である。

図６には、モータ２から一定の大きさＴのガタ詰めトルクが時間３ｔにわたって出力される場合（以下、「トルクＴの場合」という。）のモータ２の出力トルク、回転速度および出力パワーの時間変化が実線で示され、モータ２から一定の大きさ３Ｔのガタ詰めトルクが時間ｔにわたって出力される場合（以下、「トルク３Ｔの場合」という。）のモータ２の出力トルク、回転速度および出力パワーの時間変化が二点鎖線で示されている。

トルクＴの場合とトルク３Ｔの場合とを比較すると、モータ２の回転速度は、モータ２からガタ詰めトルクが出力されている時間に比例するため、トルク３Ｔの場合には、トルクＴの場合よりも３倍の速さで上昇する。

一方、ガタ詰めトルクによるガタ詰め量（モータ２の回転角度）は、モータ２の回転速度の時間積分値であるから、トルク３Ｔの場合のガタ詰め量は、トルクＴの場合のガタ詰め量の１／３である。また、トルク３Ｔの場合、ガタ詰めトルクとモータ２の回転速度との積で表されるモータ２の出力パワーの最大値（ピーク値）は、トルクＴの場合のモータ２の出力パワーの最大値（ピーク値）の３倍の大きさとなる。そのため、トルク３Ｔの場合、モータ２から大きさ３Ｔのガタ詰めトルクが時間ｔを超えて連続して出力し続けられた場合、ガタ詰めに必要な回転角度θｔａｒｇｅｔに達する前に、減速機５内の互いに噛合するギヤの歯同士が衝突して、歯打ち音や衝撃が発生する。

このように、トルク３Ｔの場合は、モータ２の回転速度を短時間で上昇させることができ、ガタ詰め制御の早い段階から大きいガタ詰め量を得ることができるのに対し、トルクＴの場合は、比較的長い時間をかけて、歯打ち音や衝撃を発生しないようなモータ２出力パワーでガタ詰め量を増加させることができる。

よって、ガタ詰め制御の開始時は、モータ２から大きなガタ詰めトルクを出力させて、モータ２の回転速度を素早く上昇させ、その後は、モータ２の回転速度を維持しつつ、ガタ詰めトルクを減少させ、モータ２の回転角度がガタ詰めに必要な回転角度θｔａｒｇｅｔに達するときには、モータ２の出力パワーが歯打ち音や衝撃を発生させる限界の出力パワーＰｌｍｔよりも小さくなるように（モータ２の回転速度の時間変化を示すグラフとその横軸とに挟まれる領域の形状が四角形に近づくように）、モータ２を制御すれば、最も短時間で必要なガタ詰めを実施することができる。

図７は、第１実施形態に係るガタ詰め制御におけるモータの出力トルク、回転速度および出力パワーの時間変化を示す図である。

第１実施形態に係るガタ詰め制御では、モータ２が制御されて、ガタ詰め制御の前半において、モータ２から最も大きいガタ詰めトルクが出力される。これにより、ガタ詰め制御の開始時には、モータ２の回転速度を素早く上昇させることができる。そして、ガタ詰め制御の後半では、モータ２から出力されるガタ詰めトルクが連続的に漸減される。これにより、モータ２の回転角度がガタ詰めに必要な回転角度θｔａｒｇｅｔに達するときには、モータ２の出力パワーを歯打ち音や衝撃を発生させる限界の出力パワーＰｌｍｔよりも小さくすることができる。

その結果、図６に示されるガタ詰め制御と比較して、モータ２の回転速度の時間変化を示すグラフとそのグラフの横軸とに挟まれる領域の形状が四角形に近づき、ガタ詰めに必要なモータ２の回転角度θｔａｒｇｅｔを短時間で得ることができる。

よって、電動車両１の動力伝達系のガタ詰めによる歯打ち音や衝撃の発生を抑制できながら、そのガタ詰めに要する時間を短縮することができる。

なお、ガタ詰めトルクが漸減されるときのガタ詰めトルクの時間変化を示すグラフは、モータ２の回転速度の時間変化を示すグラフと横軸とに挟まれる領域の形状が四角形に近づけるために、直線ではなく、指数曲線ｙ＝Ａｅｘｐ（−ｔ／τ）（ｙ：ガタ詰めトルク、Ａ：ガタ詰めトルクの最大値（ピーク値）、ｔ：時間、τ：時定数）または反比例曲線ｙ＝Ｂ／ｔ（ｙ：ガタ詰めトルク、Ｂ：反比例定数、ｔ：時間）であることが好ましい。

図８は、第２実施形態に係るガタ詰め制御におけるモータの出力トルク、回転速度および出力パワーの時間変化を示す図である。

図８に示されるガタ詰め制御では、モータ２が制御されて、ガタ詰め制御の開始時の時刻０から時刻ｔ１までの間、モータ２から逆方向レンジ切替後のシフトレンジに対応した方向の大きさＴ１のガタ詰めトルクが出力される。このガタ詰めトルクの大きさＴ１およびガタ詰めトルクが出力される時間（時刻０から時刻ｔ１までの時間）は、時刻ｔ０から時刻ｔ１までの間におけるモータ２の出力パワーが歯打ち音および衝撃を発生する限界の出力パワーＰｌｍｔを超えない範囲で、それぞれ設定されている。その後、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間は、モータ２からのガタ詰めトルクの出力が停止される。そして、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間、モータ２から大きさＴ１よりも小さい大きさＴ２のガタ詰めトルクが出力される。時刻ｔ３から時刻ｔ４までの間は、モータ２からのガタ詰めトルクの出力が停止される。その後、時刻ｔ４から時刻ｔ５までの間、モータ２から大きさＴ２よりも小さい大きさＴ３のガタ詰めトルクが出力されると、ガタ詰め制御が終了する。

時刻０から時刻ｔ１までの時間、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの時間、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの時間および時刻ｔ４から時刻ｔ５までの時間は、いずれも同じ長さに設定されている。

このように、図８に示されるガタ詰め制御では、モータ２からガタ詰めトルクが一定の時間間隔で一定の時間にわたってパルス的に出力される。そして、ガタ詰め制御の初期に、モータ２から最大のガタ詰めトルクが出力され、その後、ガタ詰めトルクが出力される度に、そのガタ詰めトルクの大きさが小さくなる。

これにより、ガタ詰め制御の初期に、モータ２の回転速度を一気に上昇させることができる。その結果、ガタ詰め制御の開始からの経過時間を横軸にとり、ガタ詰め制御の開始後のモータ２の回転速度を縦軸にとったときに、モータ２の回転速度の時間変化を示すグラフとそのグラフの横軸とに挟まれる領域の形状が四角形に近づき、ガタ詰めに必要なモータ２の回転角度θｔａｒｇｅｔを短時間で得ることができる。

よって、電動車両１の動力伝達系のガタ詰めによる歯打ち音や衝撃の発生を抑制できながら、そのガタ詰めに要する時間を短縮することができる。

図７に示されるガタ詰め制御では、モータ２からガタ詰めトルクが連続して出力されるので、モータ２の回転速度は、時間の経過に伴って上昇する。そのため、ガタ詰め制御の終了時のモータ２の回転速度が所定値以下となることを予想して、ガタ詰め制御の初期におけるガタ詰めトルクの大きさを決定しなければならず、その大きさをやや小さめに設定する必要がある。また、ガタ詰めトルクの制御のしやすさから、ガタ詰めトルクを連続的に漸減させるよりも、図８に示されるガタ詰め制御のように、オン／オフデューティを決定して、ガタ詰めトルクをパルス状に変化させる方が実用的である。

図９は、第３実施形態に係るガタ詰め制御におけるモータの出力トルク、回転速度および出力パワーの時間変化を示す図である。

図９に示されるガタ詰め制御では、モータ２が制御されて、ガタ詰め制御の開始時の時刻０から時刻ｔ１までの間、モータ２から逆方向レンジ切替後のシフトレンジに対応した方向の大きさＴ４のガタ詰めトルクが出力される。このガタ詰めトルクの大きさＴ４およびガタ詰めトルクが出力される時間（時刻０から時刻ｔ１までの時間）は、時刻ｔ０から時刻ｔ１までの間におけるモータ２の出力パワーが歯打ち音および衝撃を発生する限界の出力パワーＰｌｍｔを超えない範囲で、それぞれ設定されている。また、ガタ詰めトルクの大きさＴ４は、図８に示されるガタ詰め制御におけるガタ詰めトルクの大きさＴ１よりも大きい。その後、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間は、モータ２からのガタ詰めトルクの出力が停止される。そして、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間、モータ２から大きさＴ４よりも小さい大きさＴ２のガタ詰めトルクが出力される。時刻ｔ３から時刻ｔ４までの間は、モータ２からのガタ詰めトルクの出力が停止される。その後、時刻ｔ４から時刻ｔ５までの間、モータ２から大きさＴ２よりも小さい大きさＴ３のガタ詰めトルクが出力されると、ガタ詰め制御が終了する。

時刻ｔ２から時刻ｔ３までの時間は、時刻０から時刻ｔ１までの時間よりも長い時間に設定され、時刻ｔ４から時刻ｔ５までの時間は、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの時間よりも長い時間に設定されている。時刻０から時刻ｔ１までの時間、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの時間および時刻ｔ４から時刻ｔ５までの時間は、それぞれ時刻０から時刻ｔ１までの間、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間および時刻ｔ４から時刻ｔ５までの間におけるモータ２の出力パワーが歯打ち音および衝撃を発生する限界の出力パワーＰｌｍｔを超えない範囲で設定されている。時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間および時刻ｔ３から時刻ｔ４までの時間は、同じ長さに設定されている。

このように、図９に示されるガタ詰め制御では、モータ２からガタ詰めトルクが一定の時間間隔でパルス的に出力される。そして、ガタ詰め制御の初期に、モータ２から最大のガタ詰めトルクが出力され、その後、ガタ詰めトルクが出力される度に、そのガタ詰めトルクの大きさが小さくなる。また、最大のガタ詰めトルクが出力される時間は、最も短い時間に設定され、その後、ガタ詰めトルクが出力される度に、そのガタ詰めトルクが出力される時間が長くなる。

これにより、ガタ詰め制御の開始からの経過時間を横軸にとり、ガタ詰め制御の開始後のモータ２の回転速度を縦軸にとったときに、モータ２の回転速度の時間変化を示すグラフとそのグラフの横軸とに挟まれる領域の形状が四角形に近づき、ガタ詰めに必要なモータ２の回転角度θｔａｒｇｅｔを短時間で得ることができる。

よって、電動車両１の動力伝達系のガタ詰めによる歯打ち音や衝撃の発生を抑制できながら、そのガタ詰めに要する時間を短縮することができる。

以上、本発明の３つの実施形態について説明したが、本発明は、さらに他の形態で実施することもできる。

たとえば、図８，９に示されるガタ詰め制御では、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間および時刻ｔ３から時刻ｔ４までの間、モータ２から出力されるガタ詰めトルクの大きさが０であるとした。しかしながら、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間および時刻ｔ３から時刻ｔ４までの間、大きさＴよりも小さいガタ詰めトルクがモータ２から出力されてもよい。

また、図９に示されるガタ詰め制御において、モータ２から最初に出力されるガタ詰めトルクの大きさＴ４およびそのガタ詰めトルクが出力される時間（時刻０から時刻ｔ１までの時間）は、時刻ｔ０から時刻ｔ１までの間におけるモータ２の出力パワーが歯打ち音および衝撃を発生する限界の出力パワーＰｌｍｔを超えない範囲で、それぞれ設定されているとした。しかしながら、互いに噛合するギヤの歯が接触するまでの期間であれば、図１０に示されるように、ガタ詰めトルクの大きさＴ４およびそのガタ詰めトルクが出力される時間（時刻０から時刻ｔ１までの時間）は、時刻０から時刻ｔ１までの間におけるモータ２の出力パワーが歯打ち音および衝撃を発生する限界の出力パワーＰｌｍｔを超えるように、それぞれ設定されていてもよい。さらに、互いに噛合するギヤの歯が接触するまでの期間であれば、ガタ詰めトルクの大きさＴ２およびそのガタ詰めトルクが出力される時間（時刻ｔ２から時刻ｔ３までの時間）は、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間におけるモータ２の出力パワーが歯打ち音および衝撃を発生する限界の出力パワーＰｌｍｔを超えるように、それぞれ設定されていてもよい。

さらにまた、図１１に示されるように、パルス状のガタ詰めトルクが出力されている期間において、そのパルス状のガタ詰めトルクの振幅（大きさ）が時間の経過に伴って漸減されてもよい。

また、電動車両１が微車速（たとえば、５ｋｍ／ｈ以下）で走行しているときにガタ詰め制御が行われる場合において、電動車両１の停車中にガタ詰め制御が行われる場合と比較して、ガタ詰めトルクの大きさおよび／またはそのガタ詰めトルクが出力される時間がそれぞれ小さい値に設定されてもよい。

すなわち、互いに噛合するギヤ間において、モータ２側のギヤの惰性よりも後輪３ＲＬ，３ＲＲ側のギヤの惰性が大きいので、電動車両１の微車速での走行中に逆方向レンジ切替が行われた場合、電動車両１の停車中に逆方向レンジ切替が行われた場合と比較して、互いに噛合するギヤ間に生じるガタ（ギャップ）が小さい。そのため、電動車両１の微車速での走行中に逆方向レンジ切替が行われた場合、電動車両１の停車中に逆方向レンジ切替が行われた場合と比較して、ガタ詰めに必要なモータ２の回転角度が小さくてよい。よって、電動車両１が微車速で走行しているときにガタ詰め制御が行われる場合において、電動車両１の停車中にガタ詰め制御が行われる場合と比較して、ガタ詰めトルクの大きさおよび／またはそのガタ詰めトルクが出力される時間がそれぞれ小さい値に設定されてもよい。

また、電動車両１の一例として、電気自動車を取り上げたが、本発明は、エンジンおよびモータを駆動源とするハイブリッドカーに適用することもできる。

その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

１ 電動車両
２ モータ
１１ 車両ＥＣＵ（制御装置、逆方向レンジ切替許容手段、逆方向レンジ切替検出手段、ガタ詰め制御手段）
２１ シフトセンサ（逆方向レンジ切替検出手段）

Claims (2)

1. 少なくともモータを駆動源とする電動車両のガタ詰め制御装置であって、
   シフトレンジが前進レンジおよび後進レンジの一方から中立レンジを経て前記前進レンジおよび前記後進レンジの他方に切り替わる逆方向レンジ切替を許容する逆方向レンジ切替許容手段と、
   シフト操作による前記逆方向レンジ切替を検出する逆方向レンジ切替検出手段と、
   前記逆方向レンジ切替検出手段による前記逆方向レンジ切替の検出に応答して、前記モータから前記逆方向レンジ切替後の前記シフトレンジに対応した方向のガタ詰めトルクを出力させるガタ詰め制御を所定時間にわたって実行するガタ詰め制御手段とを含み、
   前記ガタ詰め制御手段は、前記所定時間の前半分の期間内に最大値のガタ詰めトルクを出力させ、その最大値からガタ詰めトルクを連続的に漸減させる、電動車両のガタ詰め制御装置。
2. 少なくともモータを駆動源とする電動車両のガタ詰め制御装置であって、
   シフトレンジが前進レンジおよび後進レンジの一方から中立レンジを経て前記前進レンジおよび前記後進レンジの他方に切り替わる逆方向レンジ切替を許容する逆方向レンジ切替許容手段と、
   シフト操作による前記逆方向レンジ切替を検出する逆方向レンジ切替検出手段と、
   前記逆方向レンジ切替検出手段による前記逆方向レンジ切替の検出に応答して、前記モータから前記逆方向レンジ切替後の前記シフトレンジに対応した方向のガタ詰めトルクを出力させるガタ詰め制御を所定時間にわたって実行するガタ詰め制御手段とを含み、
   前記ガタ詰め制御手段は、ガタ詰めトルクをパルス状に出力させ、前記所定時間の初期に出力されるパルス状のガタ詰めトルクの振幅が相対的に大きく、最終に出力されるパルス状のガタ詰めトルクの振幅が相対的に小さくなるように、各パルス状のガタ詰めトルクの振幅を漸減させる、電動車両のガタ詰め制御装置。

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