JP3678049B2 - 車両の変速装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は車両の変速装置に関し、変速機を備えた電気自動車やエンジン駆動車に適用して有用なものである。
【0002】
【従来の技術】
エンジン駆動車の場合には車両の駆動系を駆動する原動機としてエンジンを備え、このエンジンの駆動力を、エンジンと駆動輪との間に介装した変速機を介して駆動輪へと伝える。また、車両の駆動系を駆動する原動機としてモータを備えた電気自動車(EV及びHEV)でも、モータと駆動輪との間に変速機を介装したものがあり、かかる電気自動車ではモータの駆動力が変速機を介して駆動輪へと伝えられる。
【0003】
そして、何れの車両においても、変速機が目標変速段に切り替わったこと、即ち、目標変速段のギヤが完全に噛み合ったことをギヤ位置検出スイッチによって検出するようになっているものがあり、この場合、ギヤ位置検出スイッチが作動(ON)してからモータ等の原動機のトルクを発生(駆動輪側に伝達)させる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ギヤ位置検出スイッチの精度やギヤ位置検出スイッチの取り付け状態のバラツキ、或いは、ギヤ位置検出スイッチの故障による作動不良などにより、目標変速段のギヤが完全に噛み合わないうちにギヤ位置検出スイッチが作動してしまうと、原動機のトルクが発生したときに原動機が空回りしてギヤ鳴りを起こすことがある。
【0005】
従って本発明は上記従来技術に鑑み、変速機のギヤ抜け(未接続)を検出してギヤ鳴りの発生を低減することができる車両の変速装置を提供する。
【0006】
なお、特公平3−62573号公報には、変速中にエンジン回転数の上昇率が所定値以上となったときにギヤ抜けと検出することが開示されているが、ここには本願の特徴である路面の勾配を考慮すること(詳細後述)については示されていない。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する第1発明の車両の変速装置は、原動機と駆動輪との間に介装された変速機と、
変速指令手段の変速指令に基づき上記変速機の変速段を切り換える変速アクチュエータと、
路面の勾配を検出する勾配検出手段と、
上記原動機の回転数を検出する回転数検出手段と、
上記変速アクチュエータによる変速中に、上記原動機回転数の上昇が所定値以上のとき上記変速機のギヤ抜けが発生したと判断するギヤ抜け検出手段と、
上記勾配検出手段の出力により上記所定値を補正する補正手段とを有することを特徴とする。
【0008】
また、第2発明の車両の変速装置は、第1発明の車両の変速装置において、
上記変速指令手段は、上記ギヤ抜け検出手段によりギヤ抜けが検出されたのち、上記変速アクチュエータに再度変速指令を行うことを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【0010】
図1は本発明の実施の形態に係る電気自動車の変速装置の構成図、図2は変速制御の流れを示すフローチャート、図3はギヤ抜け検出の流れを示すフローチャートである。また、図4(a)はLOWギヤでの最大加速度とギヤ抜け判定条件を示すグラフ、図4(b)はHIGHギヤでの最大加速度とギヤ抜け判定条件を示すグラフ、図5は勾配抵抗演算の概要を示すブロック図である。
【0011】
<構成>
図1に示すように、本電気自動車(EV又はHEV)では、車両の駆動系を駆動する原動機として交流誘導モータ1を備えている。モータ1と駆動輪2との間には変速機3が介装されており、モータ1の駆動力が、変速機3を介して、駆動輪2へと伝えられる。モータ1の駆動電力はバッテリ9からインバータ8を介して供給される。モータ1の回転数は回転数検出器6によって検出される。
【0012】
変速機3はLOWギヤとHIGHギヤの2つの変速段を有するものであり、これらの変速段のギヤ位置を検出するためにLOWギヤ位置検出スイッチ4とHIGHギヤ位置検出スイッチ5とを備えている。LOWギヤ位置検出スイッチ4はLOWギヤが抜けたときにOFFとなり、LOWギヤが噛み合ったときに作動(ON)する。HIGHギヤ位置検出スイッチ5はHIGHギヤが抜けたときにOFFとなり、HIGHギヤが噛み合ったときに作動(ON)する。
【0013】
変速機3の変速段の切り換えは、シフトフォーク駆動用の油圧アクチュエータ14によって行われるようになっている。
【0014】
制御装置であるECU7には、車速検出器10によって検出される車速V、LOWギヤ位置検出スイッチ4のON/OFF信号、HIGHギヤ位置検出スイッチ5のON/OFF信号、シフトポジションスイッチ11の各ポジション信号(例えばL位置信号、H位置信号、N位置信号)、アクセル開度検出器13によって検出されるアクセルペダル12の踏み込み量A、電力検出器15によって検出されるモータ消費電力P、回転数検出器6によって検出されるモータ回転数Nなどが入力される。そして、ECU7では以下のような変速制御を行う。
【0015】
ドライバーがシフトポジションスイッチ11によってLOWからHIGH又はHIGHからLOWへの切り換え操作を行うと、図2のフローチャートに示すように、ECU7では、まず、ステップS1でギヤ抜き制御を行う。即ち、アクセルペダル12の踏み込み量Aにかかわず、インバータ8を制御してモータ1のトルクをゼロにした後、変速アクチュエータ14へ変速指令(ギヤ抜き指令)を与えて現在接続中の(現在シフトフォーク駆動用油圧がONになっている)変速段のシフトフォーク駆動用油圧をOFFにする。その結果、スプリングの力で当該変速段のギヤが抜かれて変速機3がニュートラル状態となる。
【0016】
その後、ステップS2では同期制御を行う。即ち、車速Vと目標変速段のギヤ比とから目標モータ回転数を求め、この目標モータ回転数を目標値してインバータ8の出力を制御することにより、モータ1の出力(トルク)を制御して、モータ回転数Nを目標モータ回転数に同期させる。
【0017】
モータ回転数Nと目標モータ回転数とが同期したら、ステップS3ではギヤ接続制御を行う。即ち、変速アクチュエータ14へ変速指令(ギヤ接続指令)を与えて目標変速段のシフトフォーク駆動用油圧をONにすることにより、目標変速段のギヤを接続させる。その後、LOWギヤ位置検出スイッチ4又はHIGHギヤ位置検出スイッチ5が作動(ON)したら、ステップS4へと進む。
【0018】
ステップS4ではトルク立ち上げ制御を行う。即ち、アクセルペダル踏み込み量Aに応じた制御信号をインバータ8に出力してモータ1の出力を制御することにより、アクセルトルクを徐々に立ち上げる。
【0019】
そして、ECU7では、かかる変速制御において、目標変速段のギヤが完全に噛み合わないうちにLOWギヤ位置検出スイッチ4又はHIGHギヤ位置検出スイッチ5が動作する虞もあることを考慮して、以下のようなギヤ抜け(未接続)検出を行う。
【0020】
図3のフローチャートに示すように、ECU7では、まず、ステップS11でシフトポジションスイッチ11の状態とLOWギヤ位置検出スイッチ4又はHIGHギヤ位置検出スイッチ5の状態とが一致しているか否かを判定する。シフトポジションスイッチ11がL位置で且つLOWギヤ位置検出スイッチ4がON、シフトポジションスイッチ11がH位置で且つHIGHギヤ位置検出スイッチ5がON、或いは、シフトポジションスイッチ11がN位置で且つ両ギヤ位置検出スイッチ4,5がOFFの場合には、一致していると判定し、それ以外の場合には、不一致であると判定する。
【0021】
不一致である場合には、まだ変速制御中であると判断して今回の処理は終了する。一致している場合には、ステップS12へ進み、ここで両ギヤ位置検出スイッチ4,5の状態を判定する。両ギヤ位置検出スイッチ4,5がOFFであればニュートラル状態であり、ギヤ鳴りの虞がないので今回の処理は終了する。
【0022】
一方、ニュートラル以外、即ち、LOWギヤ位置検出スイッチ4がON又はHIGHギヤ位置検出スイッチ5がONの場合には、ステップS13へ進み、ここでLOWギヤの場合のギヤ抜け判定値Lと、HIGHギヤの場合のギヤ抜け判定値Hとを用いて、次のようにギヤ抜け検出を行う。
【0023】
▲1▼ 目標変速段がLOWギヤの場合には、モータ回転数Nの変化量(rpm/s)、即ち、モータ回転数Nの上昇がギヤ抜け判定値L以上となり、且つ、この状態が0.5秒間継続したら、ギヤ抜けが発生したと判断する。
▲2▼ 目標変速段がHIGHギヤの場合には、モータ回転数Nの上昇がギヤ抜け判定値H以上となり、且つ、この状態が0.5秒間継続したら、ギヤ抜けが発生したと判断する。
▲3▼ 上記▲1▼,▲2▼以外の場合にはギヤ抜けなしと判断する。
【0024】
つまり、何らかの原因によってLOWギヤ位置検出スイッチ4又はHIGHギヤ位置検出スイッチ5が、目標変速段のギヤが完全に噛み合わないうちに作動した場合、即ち、ギヤ抜けが発生した場合には、モータ1が無負荷状態であるため、モータ1のトルクを立ち上げたとき、モータ回転数Nが、ギヤが完全に噛み合っている場合にはありえない加速度で上昇するため、このモータ回転数Nの上昇とギヤ抜け判定値L,Hとの比較によってギヤ抜けの有無を判断することができる。
【0025】
そして、ギヤ抜けなしと判断した場合には今回の処理は終了する一方、ギヤ抜けありと判断した場合にはステップS14へ進み、ここで上記の変速制御を再度行う。即ち、ECU7から変速アクチュエータ14に対して再度変速指令を行う。
【0026】
しかも、ステップS13でのギヤ抜け検出に用いるギヤ抜け判定値L,Hは、ECU7で検出する路面の勾配に応じて補正する。
【0027】
具体的には、図4(a),(b)に示すように、ギヤ抜け判定値LはLOWギヤが接続されているときのモータ1の最大加速度よりも少し高い値に設定し、ギヤ抜け判定値HはHIGHギヤが接続されているときのモータ1の最大加速度よりも少し高い値に設定する。モータ1の最大加速度とはアクセルペダル12の踏み込み量Aが最大の場合のモータ回転数Nの変化量(rpm/s)である。
【0028】
そして、モータ1の最大加速度は路面の勾配に応じて異なる、即ち、登坂路では路面の勾配が大きいほど走行抵抗が大きくなってモータ1の最大加速度は小さくなり、降坂路では路面の勾配が大きいほど走行抵抗が小さくなってモータ1の最大加速度が大きくなることから、このモータ1の最大加速度の変化に対応させるために、ECU7では走行中の路面の勾配を検出(演算)し、この検出した路面の勾配に基づいてギヤ抜け判定値L,Hを補正する。
【0029】
なお、ECU7ではモータ消費電力P、モータ回転数N、車速Vに基づいて路面の勾配抵抗を演算する。勾配抵抗の演算方法自体は周知のものであるが、その概要は図5に示すとおりである。即ち、ステップS21ではモータ消費電力P及びモータ回転数Nからモータ実トルクを求め、このモータ実トルクと、伝達効率や減速比などの値とからモータ駆動力を演算する。ステップS22では車速Vから前後Gを求め、この前後Gと、車両総重量や減速比などの値とから加速抵抗を演算する。ステップS23では車速Vと、空気抵抗係数などの値とから空気抵抗を演算する。更に、ステップS24では転がり抵抗係数の値などから転がり抵抗を演算する。最後に、ステップS25ではモータ駆動力から、加速抵抗と空気抵抗と転がり抵抗とを減じて勾配抵抗を求める。なお、ここで得られる勾配抵抗の単位は(kg)であるため、これを(%)に換算する(図4のグラフ参照)。
【0030】
<作用・効果>
以上のように、本実施の形態に係る電気自動車の変速装置によれば、変速アクチュエータ14による変速中に変速機3のギヤ抜けが発生すると、ECU7のギヤ抜け検出機能により、モータ1の回転数Nの上昇が所定のギヤ抜け判定値L又はH以上のとき変速機3のギヤ抜けが発生したと判断し、しかも、ECU7の補正機能により、ECU7で検出した路面の勾配に基づいてギヤ抜け判定値L又はHを補正する。
【0031】
このため、ギヤ抜け検出の信頼性を向上させることができる。つまり、平坦路(勾配0%)におけるモータ1の最大加速度のみを考慮してギヤ抜け判定値L,Hを一定値に設定した場合には、降坂路ではモータ1の最大加速度が路面の勾配に応じて大きくなるためにギヤ抜け判定値L,H以上になって誤検出をする(即ち正常なモータ回転数Nの上昇をギヤ抜けと誤判断する)可能性があり、また、登坂路ではモータ1の最大加速度が路面の勾配に応じて小さくなるためにモータ1の最大加速度とギヤ抜け判定値L,Hとの差が大きくなって検出精度が悪くなる。なお、想定される最大勾配の降坂路におけるモータ1の最大加速度よりも高めの一定値にギヤ抜け判定値L,Hを設定しておけば、誤検出は防止できるものの、特に登坂路ではモータ1の最大加速度とギヤ抜け判定値L,Hとの差が非常に大きくなってしまうため、検出精度が非常に悪くなってしまう。
【0032】
これに対して、ギヤ抜け判定値L,Hを路面の勾配に基づいて補正すれば、誤ってギヤ抜けを検出をすることがなく、且つ、路面の勾配にかかわらず精度のよいギヤ抜け検出を行うことができるため、ギヤ抜け検出の信頼性を向上させることができる。
【0033】
また、ECU7ではギヤ抜けを検出したのち、変速アクチュエータ3に再度変速指令を行うため、走行中にギヤ抜けが生じても、ギヤ鳴りを低減するとともに、素早い復帰が可能となる。
【0034】
なお、本発明は電気自動車(EV及びHEV)に限らず、エンジン駆動車にも適用することができ、また、マニュアルトランスミッションに限らず、オートマチックトランスミッションにも適用することができる。
【0035】
【発明の効果】
以上、発明の実施の形態とともに具体的に説明したように、第1発明の車両の変速装置によれば、変速アクチュエータによる変速中に変速機のギヤ抜けが発生すると、ギヤ抜け検出手段では、原動機回転数の上昇が所定値以上のとき変速機のギヤ抜けが発生したと判断し、しかも、補正手段では、勾配検出手段の出力により上記所定値を補正する。
【0036】
このため、ギヤ抜け検出の信頼性を向上させることができる。即ち、路面の勾配に応じて所定値を補正すれば、降坂路において正常なモータ回転数の上昇をギヤ抜けと誤判定したり、或いは、登坂路においてギヤ抜け検出精度が悪化するのを防止することができるため、ギヤ抜け検出の信頼性を向上させることができる。
【0037】
また、第2発明の車両の変速装置によれば、変速指令手段では、ギヤ抜け検出手段によりギヤ抜けが検出されたのち、変速アクチュエータに再度変速指令を行うため、走行中にギヤ抜けが生じても、ギヤ鳴りを低減するとともに、素早い復帰が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る電気自動車の変速装置の構成図である。
【図2】変速制御の流れを示すフローチャートである。
【図3】ギヤ抜け検出の流れを示すフローチャートである。
【図4】(a)はLOWギヤでの最大加速度とギヤ抜け判定条件を示すグラフ、(b)はHIGHギヤでの最大加速度とギヤ抜け判定条件を示すグラフである。
【図5】勾配抵抗演算の概要を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 モータ
2 駆動輪
3 変速機
4 LOWギヤ位置検出スイッチ
5 HIGHギヤ位置検出スイッチ
6 回転数検出器
7 ECU
8 インバータ
9 バッテリ
10 車速検出器
11 シフトポジションスイッチ
12 アクセルペダル
13 アクセル開度検出器
14 変速アクチュエータ
15 電力検出器
Claims (2)
- 原動機と駆動輪との間に介装された変速機と、
変速指令手段の変速指令に基づき上記変速機の変速段を切り換える変速アクチュエータと、
路面の勾配を検出する勾配検出手段と、
上記原動機の回転数を検出する回転数検出手段と、
上記変速アクチュエータによる変速中に、上記原動機回転数の上昇が所定値以上のとき上記変速機のギヤ抜けが発生したと判断するギヤ抜け検出手段と、
上記勾配検出手段の出力により上記所定値を補正する補正手段とを有することを特徴とする車両の変速装置。 - 請求項1に記載する車両の変速装置において、
上記変速指令手段は、上記ギヤ抜け検出手段によりギヤ抜けが検出されたのち、上記変速アクチュエータに再度変速指令を行うことを特徴とする車両の変速装置。
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- 1999-04-05 JP JP09779099A patent/JP3678049B2/ja not_active Expired - Fee Related
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