JP6327351B2 - 電動車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、駆動力伝達系に、モータと摩擦クラッチと変速機を備えた電動車両の制御装置に関する。

従来、エンジン負荷が所定値以下の際、変速特性図上における共振周波数領域を最短で横切るように変速線が設定されている無段変速機の制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平５−７１６２８号公報

しかしながら、従来装置にあっては、負荷が高い際にはエンジン騒音にかき消されるため音振課題とされていないが、駆動源にモータを備えた電動車両に適用する場合は、騒音レベルが低いため共振を回避する必要がある、という課題が残る。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、電費の悪化を抑えて音振課題を解決することができる電動車両の制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の電動車両は、駆動力伝達系に、モータと摩擦クラッチと変速機を備える。
この電動車両において、モータのモータ回転数とモータトルクによるモータ動作点が、加速時の共振領域に滞在するのを回避する制御を行う共振回避コントローラを設ける。
共振回避コントローラは、モータ動作点が共振領域を通過するとき、走行駆動力が所定値以下の場合は変速機の変速制御を選択し、走行駆動力が所定値を超える場合は摩擦クラッチのスリップ制御を選択する共振回避制御を実行する。

よって、モータ動作点が共振領域を通過するとき、走行駆動力が所定値以下の場合は変速機の変速制御が選択され、変速機入力回転数（＝モータ回転数）を上昇させる変速制御により共振領域を素早く通過する。一方、走行駆動力が所定値を超える場合は摩擦クラッチのスリップ制御が選択され、モータ回転数の上昇により摩擦クラッチをスリップさせるスリップ制御により共振領域を素早く通過する。
すなわち、スリップ制御を行う場合、走行駆動力にかかわらず共振領域の回避が可能である。しかし、スリップ制御のみでは摩擦クラッチの滑りにより熱損失が発生し、電費悪化の要因となる。これに対し、走行駆動力が所定値以下であり、変速を行ってもモータトルク余裕があり駆動力不足とならない場合、変速制御へと切り替えて使用することで、電費悪化が抑えられる。
この結果、共振領域の回避に対し２系統の制御を切り替えて使用することで、電費の悪化を抑えて音振課題を解決することができる。

実施例１の制御装置が適用された自動変速機搭載電気自動車を示す全体システム図である。 実施例１の統合コントローラで実行される共振回避制御処理の流れを示すフローチャートである。 実施例１の共振回避制御処理においてダウン変速制御で共振回避可能か否かの判断に用いられる制御判断マップを示す図である。 実施例１の共振回避制御処理においてダウン変速制御で共振回避可能であるときのMG動作点を示すモータ特性図である。 実施例１の共振回避制御処理においてダウン変速制御で共振回避可能でないときのMG動作点を示すモータ特性図である。 実施例１の共振回避制御処理において変速制御で共振回避されるときのブレーキ・アクセルペダル・車速・走行駆動力・モータトルク・クラッチ指示トルク・クラッチ制御状態・変速比・変速回避可能トルク余裕ありフラグ・共振回避要求フラグ・モータ回転数・変速機入力回転数の各特性を示すタイムチャートである。 実施例１の共振回避制御処理においてスリップ制御で共振回避されるときのブレーキ・アクセルペダル・車速・走行駆動力・モータトルク・クラッチ指示トルク・クラッチ制御状態・変速比・変速回避可能トルク余裕ありフラグ・共振回避要求フラグ・モータ回転数・変速機入力回転数の各特性を示すタイムチャートである。 実施例２の制御装置が適用された無段変速機搭載電気自動車を示す全体システム図である。 実施例２の共振回避制御処理において変速制御で共振回避されるときのブレーキ・アクセルペダル・車速・走行駆動力・モータトルク・クラッチ指示トルク・クラッチ制御状態・変速比・変速回避可能トルク余裕ありフラグ・共振回避要求フラグ・モータ回転数・変速機入力回転数の各特性を示すタイムチャートである。 実施例３の制御装置が適用されたデュアルクラッチ変速機搭載電気自動車を示す全体システム図である。 実施例３の共振回避制御処理において変速制御で共振回避されるときのブレーキ・アクセルペダル・車速・走行駆動力・モータトルク・ハイ側クラッチ指示トルク・ロー側クラッチ指示トルク・ハイ側クラッチ制御状態・ロー側クラッチ制御状態・相当ギヤ比・変速回避可能トルク余裕ありフラグ・共振回避要求フラグ・モータ回転数・変速機入力回転数の各特性を示すタイムチャートである。

以下、本発明の電動車両の制御装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１〜実施例３に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。

実施例１における自動変速機搭載電気自動車（電動車両の一例）の制御装置の構成を、「全体システム構成」、「共振回避制御構成」に分けて説明する。

［全体システム構成］
図１は、実施例１の制御装置が適用された自動変速機搭載電気自動車Ａ１を示す。以下、図１に基づき、全体システム構成を説明する。

自動変速機搭載電気自動車Ａ１の駆動系には、図１に示すように、モータ/ジェネレータ１（モータ）と、摩擦クラッチ２と、自動変速機３（変速機）と、駆動輪４と、を備えている。

前記モータ/ジェネレータ１は、走行駆動源として設けられた３相交流の回転電機である。このモータ/ジェネレータ１には、インバータ５とバッテリ６が接続される。インバータ５はモータコントローラ１０によりトルク制御され、目標トルクが正である力行時、バッテリ６から放電される直流を三相交流に変換してモータ/ジェネレータ１を回転駆動する。目標トルクが負である回生時、駆動輪４により回されるモータ/ジェネレータ１により作り出された三相交流を直流に変換し、バッテリ６に充電する。

前記摩擦クラッチ２は、発進クラッチとして設けられたもので、ＡＴコントローラ１１からの指令により締結/解放が制御される。この摩擦クラッチ２としては、図１に示すように、モータ/ジェネレータ１と自動変速機３の間に独立に配置しても良いし、又、変速に関与しないクラッチとして、自動変速機３に内蔵しても良い。

前記自動変速機３は、有段変速段（例えば、１速段と２速段）を得る変速機であり、ＡＴコントローラ１１からの指令によりアップ変速制御又はダウン変速制御が行われる。この自動変速機３の変速機出力はプロペラシャフトやデファレンシャルギヤ等を介して左右の駆動輪４に伝達される。

自動変速機搭載電気自動車Ａ１の制御系には、図１に示すように、モータコントローラ１０と、ＡＴコントローラ１１と、統合コントローラ１２と、を備えている。そして、モータコントローラ１０とＡＴコントローラ１１と統合コントローラ１２は、情報交換可能なＣＡＮ通信線１３により接続されている。

前記モータコントローラ１０は、インバータ５による指令により、モータ/ジェネレータ１を制御する。モータコントローラ１０によるモータ制御としては、目標モータトルクに一致するように実モータトルクを制御するトルク制御が行われる。走行時の通常トルク制御では、アクセル開度や車速に応じて走行駆動力を演算し、走行駆動力を目標モータトルクとする制御が行われる。モータコントローラ１０によるモータ制御としては、トルク制御に加え、目標モータ回転数に一致するように実モータ回転数を制御する回転数制御が行われる。この回転数制御では、モータ/ジェネレータ１に加わる駆動系負荷の変動に対応するモータトルクを出しながら、実モータ回転数を目標モータ回転数に一致させる制御が行われる。

前記ＡＴコントローラ１１は、摩擦クラッチ２の締結/解放制御と共に、自動変速機３の変速制御を行う。通常の変速制御では、車速とアクセル開度をパラメータとする変速マップを用い、例えば、車両の動作点（車速とアクセル開度により決まる点）がアップ変速線を横切るとアップ変速要求を出し、ダウン変速線を横切るとダウン変速要求を出す。

前記統合コントローラ１２は、駆動系に有するモータ/ジェネレータ１と摩擦クラッチ２と自動変速機３を統合して制御するコントローラであり、制御指令をモータコントローラ１０とＡＴコントローラ１１に出力する。この統合コントローラ１２は、変速機入力回転数センサ１４、アクセル開度センサ１５、車速センサ１６、モータ回転数センサ１７、モータトルクセンサ１８、ブレーキスイッチ１９等からの情報が入力される。

［共振回避制御構成］
図２は、実施例１の統合コントローラ１２にて実行される共振回避制御処理流れを示す（共振回避コントローラ）。以下、共振回避制御処理構成をあらわす図２の各ステップについて説明する。

ステップＳ１では、モータ/ジェネレータ１の実回転数が上昇し、モータ共振回転数領域の近傍に到達したか否かを判断する。YES（共振領域近傍到達）の場合はステップＳ２へ進み、NO（共振領域近傍未到達）の場合はステップＳ１の判断を繰り返す。
ここで、モータ共振回転数領域は、加速時の共振領域として設定した領域であり、モータ共振回転数領域に入る前の第１モータ回転数になったら、モータ共振回転数領域の近傍に到達したと判断し、共振回避制御を開始する。なお、モータ共振回転数領域を出た後の第２モータ回転数になったら、モータ共振回転数領域の近傍を通過したと判断し、共振回避制御を終了する（ステップＳ５）。

ステップＳ２では、ステップＳ１での共振領域近傍到達であるとの判断、或いは、ステップＳ５での共振領域近傍未通過との判断に続き、車速Vspと走行駆動力と図３に示す制御判断マップを用い、モータ共振回転数領域（共振点）を変速で回避可能か否かを判断する。YES（変速回避可能）の場合はステップＳ３へ進み、NO（変速回避不可能）の場合はステップＳ６へ進む。
ここで、車速Vspは、車速センサ１６から取得する。走行駆動力は、アクセル開度と車速Vspからドライバの要求駆動力として演算する。図３に示す制御判断マップの所定値は、変速制御を行ったと仮定した際、必要となるモータ回転数及びモータトルクをモータ/ジェネレータ１が実際に出力できるかできないかの境界値とする。そして、図３に示すように、車速Vspが所定車速以下の領域であって、走行駆動力が所定値以下の場合（点Ｂ）は、自動変速機３の変速制御を選択し、走行駆動力が所定値を超える場合（点Ｃ）は、摩擦クラッチ２のスリップ制御を選択する。

ステップＳ３では、ステップＳ２での変速回避可能であるとの判断に続き、ダウン変速→アップ変速へと移行することで、モータ動作点がモータ共振回転数領域に滞在するのを回避する変速制御を開始し、ステップＳ４へ進む。

ステップＳ４では、ステップＳ３での変速開始に続き、摩擦クラッチ２への指示トルクを低下するクラッチ制御と、モータ共振回転数領域を横切る変速機入力回転数を目標回転数としてモータ回転数を上昇するモータ回転数制御と、による自動変速機３のダウン変速アシスト制御を行い、ステップＳ５へ進む。
ここで、共振回避変速のダウン変速では、ダウン変速中にモータ共振回転数領域を素早く通過する。モータ共振回転数領域を通過した後は、ダウン変速からアップ変速に移行し、アップ変速によりモータ回転数を維持するモータ回転数制御を行う。

ステップＳ５では、ステップＳ４でのダウン変速アシスト制御、或いは、ステップＳ７での摩擦クラッチ２のスリップ制御に続き、モータ共振回転数領域の近傍を通過したか否かを判断する。YES（共振領域近傍通過）の場合はエンドへ進み、NO（共振領域近傍未通過）の場合はステップＳ２へ戻る。

ステップＳ６では、ステップＳ２での変速回避不可能であるとの判断に続き、摩擦クラッチ２への指示トルクを維持したままとするクラッチ制御と、モータ共振回転数領域を横切るクラッチスリップ回転数を目標回転数としてモータ回転数の上昇を開始するモータ回転数制御と、により摩擦クラッチ２のスリップイン制御を行い、ステップＳ７へ進む。

ステップＳ７では、ステップＳ６でのスリップイン制御に続き、スリップイン制御後、モータ共振回転数領域を横切る目標回転数までモータ回転数を上昇する摩擦クラッチ２のスリップ制御を行い、ステップＳ５へ進む。

次に、作用を説明する。
実施例１の自動変速機搭載電気自動車Ａ１の制御装置における作用を、「共振回避制御作用」、「共振回避変速作用」、「共振回避スリップ作用」、「共振回避制御の他の特徴作用」に分けて説明する。

［共振回避制御作用］
モータ回転数がモータ共振回転数領域の近傍に到達したとき、且つ、モータ共振回転数領域を変速で回避可能であるときは、図２のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ４→ステップＳ５へと進む。そして、ステップＳ５にて変速制御によりモータ共振回転数領域の近傍を通過したと判断されるまで、ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ４→ステップＳ５へと進む流れが繰り返される。
すなわち、モータ共振回転数領域を変速で回避可能であるため、共振回避変速制御を選択する。ステップＳ３では、変速制御が開始され、次のステップＳ４では、クラッチ制御とモータ回転数制御による自動変速機３のダウン変速アシスト制御が行われる。そして、ステップＳ５にて変速制御によりモータ共振回転数領域の近傍を通過したと判断されると、ステップＳ５からエンドへ進んで共振回避制御を終了する。

モータ回転数がモータ共振回転数領域の近傍に到達したとき、且つ、モータ共振回転数領域を変速で回避不可能であるときは、図２のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ６→ステップＳ７→ステップＳ５へと進む。そして、ステップＳ５にて変速制御によりモータ共振回転数領域の近傍を通過したと判断されるまで、ステップＳ２→ステップＳ６→ステップＳ７→ステップＳ５へと進む流れが繰り返される。
すなわち、モータ共振回転数領域を変速で回避不可能であるため、共振回避スリップ制御を選択する。ステップＳ６では、クラッチ制御とモータ回転数制御により摩擦クラッチ２のスリップイン制御が行われ、次のステップＳ７では、モータ回転数を上昇するスリップ制御が行われる。そして、ステップＳ５にて変速制御によりモータ共振回転数領域の近傍を通過したと判断されると、ステップＳ５からエンドへ進み、共振回避制御を終了する。

このように、モータ回転数が上昇し、モータ共振回転数領域の近傍に到達すると、ステップＳ２では、車速Vspと走行駆動力と図３に示す制御判断マップを用い、モータ共振回転数領域（共振点）を変速で回避可能か否かが判断される。つまり、図３に示すように、車速Vspが所定車速以下の領域であって、走行駆動力が、変速制御を行ったと仮定したときの最大モータトルク値である所定値以下で変速余裕がある点Ｂの場合は、自動変速機３の変速制御が選択される。
この変速余裕がある点Ｂの場合は、図４に示すように、変速なしでのMG動作点Ｂ１が共振領域に存在するとき、変速後のMG動作点Ｂ２は共振領域から外れ、且つ、モータ/ジェネレータ１の最大モータトルク値（所定値）を超えることがない。なお、MG動作点Ｂ１，Ｂ２は、同じ要求出力線上の動作点である。

一方、図３に示すように、車速Vspが所定車速以下の領域であって、走行駆動力が、変速制御を行ったと仮定したときの最大モータトルク値である所定値を超えて変速余裕がない点Ｃの場合は、摩擦クラッチ２のスリップ制御が選択される。
この変速余裕がない点Ｃの場合は、図５に示すように、変速なしでのMG動作点Ｃ１が共振領域に存在するとき、変速後のMG動作点Ｃ２は共振領域から外れるものの、モータ/ジェネレータ１の最大モータトルク値（所定値）を超えてしまう。よって、スリップ時のMG動作点Ｃ３に示すように、摩擦クラッチ２のスリップ制御により動作点をＣ１→Ｃ３と移動させることによって共振領域を外す必要がある。

このように、実施例１では、モータ動作点が共振領域を通過するとき、走行駆動力が所定値以下の場合は自動変速機３の変速制御を選択し、走行駆動力が所定値を超える場合は摩擦クラッチ２のスリップ制御を選択する構成とした。
よって、自動変速機３の変速制御が選択された場合、変速機入力回転数（＝モータ回転数）を上昇させるダウン変速制御により共振領域を素早く通過することができる。一方、摩擦クラッチ２のスリップ制御が選択された場合、モータ回転数を上昇させるスリップ制御により共振領域を素早く通過することができる。
すなわち、変速制御のみでは走行駆動力不足が予測される状態においてもスリップ制御を行うことによって共振領域の回避が可能となる。しかし、スリップ制御のみでは摩擦クラッチの滑りにより熱損失が発生し、電費悪化の要因となる。これに対し、走行駆動力が所定値以下であり、変速を行ってもモータトルクに余裕があり駆動力不足とならない場合、ダウン変速制御へと切り替えて使用することで、電費悪化が抑えられる。この結果、共振領域の回避に対し２系統の制御を切り替えて使用することで、電費の悪化を抑えて音振課題を解決することができる。

［共振回避変速作用］
図６は、実施例１の共振回避制御処理において変速制御で共振回避されるときの各特性を示す。以下、図６のタイムチャートに基づき、共振回避変速作用を説明する。

図６において、時刻t1はブレーキオフ操作時刻であり、時刻t2は発進を意図するアクセル踏み込み開始時刻である。時刻t2になると、車速・走行駆動力・モータトルク・クラッチ指示トルク・モータ回転数・変速機入力回転数が上昇を開始する。そして、アクセル踏み込み開始時刻t2の直後の時刻t3になると、アクセル踏み込み量が維持される。そして、時刻t2からモータ回転数が上昇し、時刻t4にて共振回避要求判断回転数（＜第１モータ回転数）になると、共振回避要求フラグが立てられる。続いて、時刻t5にてモータ回転数がモータ共振回転数領域の近傍である第１モータ回転数に到達すると、共振回避変速が開始される。

共振回避変速において、時刻t5から時刻t6までは、摩擦クラッチ２への指示トルクを低下するクラッチ制御と、モータ共振回転数領域を横切る変速機入力回転数を目標回転数としてモータ回転数を上昇するモータ回転数制御と、による自動変速機３のダウン変速アシスト制御（Ratio）が行われる。そして、時刻t5から時刻t6までのダウン変速アシスト制御中に、モータ回転数はモータ共振回転数領域を素早く通過する。ここで、時刻t5から時刻t6までは摩擦クラッチ２への指示トルクを低下するクラッチ制御を行っているため、モータ/ジェネレータ１に加わる駆動系負荷が軽減され、回転数制御によりモータ回転数を上昇しながらもモータトルクは低下する。

そして、時刻t6になり、モータ共振回転数領域を通過した後はダウン変速から緩やかなアップ変速に移行し、時刻ｔ6から第２モータ回転数に到達する時刻t7までは、緩やかなアップ変速（Ratio）によりモータ回転数を維持するモータ回転数制御が行われる。ここで、有段の自動変速機３で緩やかなアップ変速ができる理由は、摩擦クラッチ２をスリップ締結状態としていることによる。また、モータ回転数を維持できる理由は、時刻t6〜t7の区間において、車速（＝変速機出力回転数）が上昇していることによる。

さらに、時刻t7からモータ回転数が上昇し、時刻t8にて共振回避完了判断回転数（＞第２モータ回転数）になると、共振回避要求フラグが降ろされる。すなわち、時刻t5から時刻t7までが、摩擦クラッチ２のスリップ締結状態により走行駆動力を維持したままで、モータ共振回転数領域を素早く通過する共振回避変速区間になる。なお、共振回避変速区間でダウン変速から緩やかなアップ変速に移行することで、共振回避変速区間前の変速比と共振回避変速区間後の変速比は、同じ変速比（変速段）に保たれる。

［共振回避スリップ作用］
図７は、実施例１の共振回避制御処理においてスリップ制御で共振回避されるときの各特性を示す。以下、図７のタイムチャートに基づき、共振回避スリップ作用を説明する。

図７において、時刻t1はブレーキオフ操作時刻であり、時刻t2は発進を意図するアクセル踏み込み開始時刻である。時刻t2になると、車速・走行駆動力・モータトルク・クラッチ指示トルク・モータ回転数・変速機入力回転数が上昇を開始する。そして、アクセル踏み込み開始時刻t2の直後の時刻t3になると、変速回避可能トルク余裕ありフラグが降ろされる。そして、時刻t2からモータ回転数が上昇し、時刻t4にて共振回避要求判断回転数（＜第１モータ回転数）になると、共振回避要求フラグが立てられる。続いて、時刻t5にてモータ回転数がモータ共振回転数領域の近傍である第１モータ回転数に到達すると、共振回避スリップが開始される。

共振回避スリップでは、時刻t5から時刻t6までは、モータ共振回転数領域を横切るクラッチスリップ回転数を目標回転数としてモータ回転数の上昇するモータ回転数制御により摩擦クラッチ２のスリップ制御が行われる。このとき、摩擦クラッチ２への指示トルクや変速比は維持したままとされる。そして、時刻t5から時刻t6までの摩擦クラッチ２のスリップ制御によるモータ回転数の上昇により、モータ回転数はモータ共振回転数領域を素早く通過する。なお、時刻t5から時刻t6までは、モータ回転数を上昇しながらもモータトルクは維持される。

そして、モータ共振回転数領域を通過した時刻ｔ6から第２モータ回転数に到達する時刻t7までは、時刻ｔ6でのモータ回転数を維持するモータ回転数制御が行われる。さらに、時刻t7からモータ回転数が上昇し、時刻t8にて共振回避完了判断回転数（＞第２モータ回転数）になると、共振回避要求フラグが降ろされる。すなわち、時刻t5から時刻t7までが、摩擦クラッチ２への指示トルク及び走行駆動力を維持したままで、モータ共振回転数領域を素早く通過する共振回避スリップ区間になる。なお、共振回避スリップ区間では、モータ回転数と変速機入力回転数の回転数差が、摩擦クラッチ２のスリップ量になる。

［共振回避制御の他の特徴作用］
実施例１では、走行駆動力の所定値を、変速制御を行ったと仮定した際、必要となるモータ回転数及びモータトルクをモータ/ジェネレータ１が実際に出力できるかできないかの境界値とする構成とした。
すなわち、走行駆動力の所定値を低い値に設定すると、共振回避変速が選択される頻度が少なくなり、電費が悪化する。一方、走行駆動力の所定値を高い値に設定すると、共振回避変速が選択される頻度が多くなるが、変速を実行したときのモータ動作点がモータ特性の出力許容範囲を超えてしまい、モータ耐久性等の問題が生じる。
これに対し、変速を実行したときのモータ動作点がモータ特性の出力許容範囲の境界値をもって所定値とすることで、電費悪化の抑制と、モータ耐久性信頼性の確保と、の両立が図られる。

実施例１では、加速時の共振領域としてモータ共振回転数領域を設定し、モータ/ジェネレータ１の実回転数が上昇し、モータ共振回転数領域に入る前の第１モータ回転数に到達したら共振回避制御を選択し、選択した共振回避制御を開始する構成とした。
すなわち、共振回避制御をいつ開始するかを決める際、共振回避制御の開始が遅れると共振が起こってしまう。また、共振回避制御の開始が早過ぎると、本来行われない発進シーン等での変速制御やスリップ制御の介入時間が長くなり、乗員に違和感を与える。
これに対し、モータ共振回転数領域に入る前の第１モータ回転数に到達したら共振回避制御を選択して開始することで、共振発生や違和感を与えることのない適切なタイミングで共振回避制御が開始される。

実施例１では、自動変速機３の変速制御で回避可能であると判断されると、摩擦クラッチ２への指示トルクを低下するクラッチ制御と、モータ共振回転数領域を横切る変速機入力回転数を目標回転数としてモータ回転数を上昇するモータ回転数制御と、により自動変速機３のダウン変速アシスト制御を行う構成とした。
すなわち、摩擦クラッチ２への指示トルクを維持したまま、モータ回転数制御によるダウン変速アシスト制御により共振を回避しようとすると、摩擦クラッチ２の締結負荷に対抗してモータ回転数を上昇するためにモータトルクが上昇する。この場合、モータ動作点がモータ特性の出力許容範囲を超えてしまう可能性がある。また、モータトルク（自動変速機３の入力側トルク）が上昇すると、ダウン変速による自動変速機３の出力側トルク（走行駆動力）の上昇がさらに大きくなる。
これに対し、共振回避変速制御の場合、摩擦クラッチ２への指示トルクを低下するクラッチ制御を併用することで、モータ動作点がモータ特性の出力許容範囲を超えることも走行駆動力が上昇することも防止される。

実施例１では、自動変速機３の変速制御で回避可能でないと判断されると、摩擦クラッチ２への指示トルクを維持したままとするクラッチ制御と、モータ共振回転数領域を横切るクラッチスリップ回転数を目標回転数としてモータ回転数を上昇するモータ回転数制御と、により摩擦クラッチ２のスリップ制御を行う構成とした。
すなわち、スリップ制御による共振回避の場合、変速がないことで、摩擦クラッチ２への指示トルクを低下させると、そのまま自動変速機３の出力側トルク（走行駆動力）が低下する。
これに対し、共振回避スリップ制御の場合、摩擦クラッチ２への指示トルクを維持するクラッチ制御を併用することで、走行駆動力が低下することが防止される。

実施例１では、自動変速機３の変速制御で回避可能であると判断されると、ダウン変速→アップ変速へと移行する変速制御を行うと共に、ダウン変速中にモータ共振回転数領域を通過し、アップ変速によりモータ共振回転数領域を通過した後のモータ回転数を維持するモータ回転数制御を行う構成とした。
すなわち、モータ共振回転数領域を通過するダウン変速による自動変速機３の出力側トルク（走行駆動力）の上昇分が、アップ変速による自動変速機３の出力側トルク（走行駆動力）の下降分によりキャンセルされる。
したがって、共振回避変速制御の場合、ダウン変速の後、変速機入力回転数を維持するアップ変速へと移行する変速制御を行うことで、共振回避制御の前後での走行駆動力を変化が抑えられる。

次に、効果を説明する。
実施例１の自動変速機搭載電気自動車Ａ１の制御装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。

(1) 駆動力伝達系に、モータ（モータ/ジェネレータ１）と摩擦クラッチ２と変速機（自動変速機３）を備えた電動車両（自動変速機搭載電気自動車Ａ１）において、
モータ（モータ/ジェネレータ１）のモータ回転数とモータトルクによるモータ動作点が、加速時の共振領域に滞在するのを回避する制御を行う共振回避コントローラ（図２）を設け、
共振回避コントローラ（統合コントローラ１２、図２）は、モータ動作点が共振領域を通過するとき、走行駆動力が所定値以下の場合は変速機（自動変速機３）の変速制御を選択し、走行駆動力が所定値を超える場合は摩擦クラッチ２のスリップ制御を選択する。
このため、電費の悪化を抑えて音振課題を解決することができる。

(2) 共振回避コントローラ（統合コントローラ１２、図２）は、走行駆動力の所定値を、変速制御を行ったと仮定した際、必要となるモータ回転数及びモータトルクをモータ（モータ/ジェネレータ１）が実際に出力できるかできないかの境界値とする（図３）。
このため、(1)の効果に加え、電費悪化の抑制と、モータ耐久性信頼性の確保と、の両立を図ることができる。

(3) 共振回避コントローラ（統合コントローラ１２、図２）は、加速時の共振領域としてモータ共振回転数領域を設定し、モータ共振回転数領域に入る前の第１モータ回転数に到達したら共振回避制御を選択し、選択した共振回避制御を開始する。
このため、(1)又は(2)の効果に加え、共振発生や違和感を与えることのない適切なタイミングで共振回避制御を開始することができる。

(4) 共振回避コントローラ（統合コントローラ１２、図２）は、変速機（自動変速機３）の変速制御で回避可能であると判断されると、摩擦クラッチ３への指示トルクを低下するクラッチ制御と、モータ共振回転数領域を横切る変速機入力回転数を目標回転数としてモータ回転数を上昇するモータ回転数制御と、により変速機（自動変速機３）のダウン変速アシスト制御を行う（図６）。
このため、(3)の効果に加え、共振回避変速制御の場合、摩擦クラッチ２への指示トルクを低下するクラッチ制御を併用することで、モータ動作点がモータ特性の出力許容範囲を超えるのを防止できると共に、走行駆動力が上昇するのを防止できる。

(5) 共振回避コントローラ（統合コントローラ１２、図２）は、変速機（自動変速機３）の変速制御で回避可能でないと判断されると、摩擦クラッチ２への指示トルクを維持したままとするクラッチ制御と、モータ共振回転数領域を横切るクラッチスリップ回転数を目標回転数としてモータ回転数を上昇するモータ回転数制御と、により摩擦クラッチ２のスリップ制御を行う（図７）。
このため、(3)の効果に加え、共振回避スリップ制御の場合、摩擦クラッチ２への指示トルクを維持するクラッチ制御を併用することで、走行駆動力が低下することを防止することができる。

(6) 変速機は、有段の自動変速機３であり、
共振回避コントローラ（統合コントローラ１２、図２）は、自動変速機３の変速制御で回避可能であると判断されると、摩擦クラッチ２をスリップ締結状態とし、ダウン変速→アップ変速へと移行する変速制御を行うと共に、ダウン変速中にモータ共振回転数領域を通過し、アップ変速によりモータ共振回転数領域を通過した後のモータ回転数を維持するモータ回転数制御を行う（図６）。
このため、(4)の効果に加え、自動変速機３による共振回避変速制御の場合、ダウン変速の後、変速機入力回転数を維持するアップ変速へと移行する変速制御を行うことで、共振回避制御の前後での走行駆動力の変化を抑えることができる。

実施例２は、変速機として、無段階に変速比を変更する無段変速機を用いた例である。

まず、システム構成を説明する。

図８は、実施例２の制御装置が適用された無段変速機搭載電気自動車Ａ２を示す。以下、図８に基づき、全体システム構成を説明する。

無段変速機搭載電気自動車Ａ２の駆動系には、図８に示すように、モータ/ジェネレータ１（モータ）と、摩擦クラッチ２と、無段変速機７（変速機）と、駆動輪４と、を備えている。

前記無段変速機７は、無段階の変速比を得るベルト式無段変速機等であり、ＣＶＴコントローラ２１からの指令によりアップ変速制御又はダウン変速制御が行われる。この無段変速機７の変速機出力はプロペラシャフトやデファレンシャルギヤ等を介して左右の駆動輪４に伝達される。

無段変速機搭載電気自動車Ａ２の制御系には、図８に示すように、モータコントローラ１０と、ＣＶＴコントローラ２１と、統合コントローラ１２と、を備えている。そして、モータコントローラ１０とＣＶＴコントローラ２１と統合コントローラ１２は、情報交換可能なＣＡＮ通信線１３により接続されている。
なお、他のシステム構成は、実施例１と同様であるので説明を省略する。また、［共振回避制御構成］については、図２と同様であるので、図示並びに説明を省略する。

次に、共振回避変速作用を説明する。

図９は、実施例２の共振回避制御処理において変速制御で共振回避されるときの各特性を示す。以下、図９のタイムチャートに基づき、共振回避変速作用を説明する。

図９において、時刻t1はブレーキオフ操作時刻であり、時刻t2は発進を意図するアクセル踏み込み開始時刻である。時刻t2になると、車速・走行駆動力・モータトルク・クラッチ指示トルク・モータ回転数・変速機入力回転数が上昇を開始する。そして、アクセル踏み込み開始時刻t2の直後の時刻t3になると、アクセル踏み込み量が維持される。そして、時刻t2からモータ回転数が上昇し、時刻t4にて共振回避要求判断回転数（＜第１モータ回転数）になると、共振回避要求フラグが立てられる。続いて、時刻t5にてモータ回転数がモータ共振回転数領域の近傍である第１モータ回転数に到達すると、共振回避変速が開始される。

共振回避変速において、時刻t5から時刻t6までは、最初のアップ変速区間である。この区間（t5〜t6）では、摩擦クラッチ２への指示トルクを緩やかに上昇するクラッチ制御と、モータ共振回転数領域の直前での変速機入力回転数を目標回転数としてモータ回転数を緩やかに上昇するモータ回転数制御と、が行われる。つまり、変速比を徐々に変更する緩やかなアップ変速（Ratio）によりモータ回転数をモータ共振回転数領域に近づける。時刻t6から時刻t7までは、ダウン変速区間である。この区間（t6〜t7）では、摩擦クラッチ２への指示トルクを低下するクラッチ制御と、モータ共振回転数領域を横切る変速機入力回転数を目標回転数としてモータ回転数を上昇するモータ回転数制御と、による自動変速機３のダウン変速アシスト制御（Ratio）が行われる。そして、時刻t6から時刻t7までのダウン変速アシスト制御中に、モータ回転数はモータ共振回転数領域を素早く通過する。ここで、時刻t6から時刻t7までは摩擦クラッチ２への指示トルクを低下するクラッチ制御を行っているため、モータ/ジェネレータ１に加わる駆動系負荷が軽減され、回転数制御によりモータ回転数を上昇しながらもモータトルクは低下する。

そして、時刻t7になり、モータ共振回転数領域を通過した後はダウン変速から緩やかなアップ変速に移行し、時刻ｔ7から第２モータ回転数に到達する時刻t8までは、緩やかなアップ変速（Ratio）によりモータ回転数を維持するモータ回転数制御が行われる。緩やかなアップ変速によりモータ回転数を維持できる理由は、時刻ｔ7〜t8の区間において、車速（＝変速機出力回転数）が上昇していることによる。

さらに、時刻t8からモータ回転数が上昇し、時刻t9にて共振回避完了判断回転数（＞第２モータ回転数）になると、共振回避要求フラグが降ろされる。すなわち、時刻t5から時刻t8までが、摩擦クラッチ２の締結状態により走行駆動力を維持したままで、モータ共振回転数領域を素早く通過する共振回避変速区間になる。なお、共振回避変速区間で緩やかなアップ変速→ダウン変速→緩やかなアップ変速に移行することで、共振回避変速区間後の変速比は、共振回避変速区間前の変速比より少しアップ変速比になる。

このように、実施例２では、無段変速機７の変速制御で回避可能であると判断されると、アップ変速→ダウン変速→アップ変速へと移行する変速制御を行う。これと共に、最初のアップ変速によりモータ回転数をモータ共振回転数領域に近づけ、ダウン変速中にモータ共振回転数領域を通過し、後のアップ変速によりモータ共振回転数領域を通過した後のモータ回転数を維持するモータ回転数制御を行う構成とした。
すなわち、無段変速機７の変速制御自由度と良好な変速品質を活用し、実施例１よりも少し早めに共振回避制御を開始し、モータ回転数をモータ共振回転数領域に近づける最初のアップ変速を行う。これにより、次のダウン変速では、モータ回転数がモータ共振回転数領域を素早く通過する。加えて、モータ共振回転数領域を通過するダウン変速による自動変速機３の出力側トルク（走行駆動力）の上昇分が、後のアップ変速による自動変速機３の出力側トルク（走行駆動力）の下降分によりキャンセルされる。
したがって、無段変速機７による共振回避変速制御の場合、アップ変速→ダウン変速→アップ変速と移行させることで、ダウン変速によりモータ共振回転数領域を確実に通過すると共に、共振回避制御の前後での走行駆動力を変化が抑えられる。なお、他の作用は、実施例１と同様であるので、説明を省略する。

次に、効果を説明する。
実施例２の無段変速機搭載電気自動車Ａ２の制御装置にあっては、下記の効果を得ることができる。

(7) 変速機は、無段変速機７であり、
共振回避コントローラ（統合コントローラ１２、図２）は、無段変速機７の変速制御で回避可能であると判断されると、アップ変速→ダウン変速→アップ変速へと移行する変速制御を行うと共に、最初のアップ変速によりモータ回転数をモータ共振回転数領域に近づけ、ダウン変速中にモータ共振回転数領域を通過し、後のアップ変速によりモータ共振回転数領域を通過した後のモータ回転数を維持するモータ回転数制御を行う（図９）。
このため、(4)の効果に加え、無段変速機７による共振回避変速制御の場合、アップ変速→ダウン変速→アップ変速と移行させることで、ダウン変速によりモータ共振回転数領域を確実に通過することができると共に、共振回避制御の前後での走行駆動力の変化を抑えることができる。

実施例３は、変速機として、ハイ変速段とロー変速段を切り替えるデユアルクラッチ変速機を用いた例である。

まず、システム構成を説明する。

図１０は、実施例３の制御装置が適用されたデユアルクラッチ変速機搭載電気自動車Ａ３を示す。以下、図１０に基づき、全体システム構成を説明する。

デユアルクラッチ変速機搭載電気自動車Ａ３の駆動系には、図１０に示すように、モータ/ジェネレータ１（モータ）と、デユアルクラッチ変速機８（摩擦クラッチ、変速機）と、駆動輪４と、を備えている。

前記デユアルクラッチ変速機８は、摩擦クラッチとして、ハイ側クラッチ８ａとロー側クラッチ８ｂを備え、変速機機構として、ハイ変速機構８ｃとロー変速機構８ｄを備えている。そして、ハイ側クラッチ８ａの締結によりハイ変速機構８ｃを経由して駆動力を伝達するハイ変速段が選択され、ロー側クラッチ８ｂの締結によりロー変速機構８ｄを経由して駆動力を伝達するロー変速段が選択される。そして、ＤＣＴコントローラ３１からの指令によりアップ変速制御（ロー変速段→ハイ変速段）又はダウン変速制御（ハイ変速段→ロー変速段）が行われる。このデユアルクラッチ変速機８の変速機出力はプロペラシャフトやデファレンシャルギヤ等を介して左右の駆動輪４に伝達される。

デユアルクラッチ変速機搭載電気自動車Ａ３の制御系には、図１０に示すように、モータコントローラ１０と、ＤＣＴコントローラ３１と、統合コントローラ１２と、を備えている。そして、モータコントローラ１０とＤＣＴコントローラ３１と統合コントローラ１２は、情報交換可能なＣＡＮ通信線１３により接続されている。
なお、他のシステム構成は、実施例１と同様であるので説明を省略する。また、［共振回避制御構成］については、図２と同様であるので、図示並びに説明を省略する。

次に、共振回避変速作用を説明する。

図１１は、実施例３の共振回避制御処理において変速制御で共振回避されるときの各特性を示す。以下、図１１のタイムチャートに基づき、共振回避変速作用を説明する。

図１１において、時刻t1はブレーキオフ操作時刻であり、時刻t2は発進を意図するアクセル踏み込み開始時刻である。時刻t2になると、車速・走行駆動力・モータトルク・ハイ側クラッチ指示トルク・モータ回転数・変速機入力回転数が上昇を開始する。そして、アクセル踏み込み開始時刻t2の直後の時刻t3になると、アクセル踏み込み量が維持される。そして、時刻t2からモータ回転数が上昇し、時刻t4にて共振回避要求判断回転数（＜第１モータ回転数）になると、共振回避要求フラグが立てられる。続いて、時刻t5にてモータ回転数がモータ共振回転数領域の近傍である第１モータ回転数に到達すると、共振回避変速が開始される。

共振回避変速において、時刻t5から時刻t6までは、ハイ側クラッチ８ａへの指示トルクを低下し、ロー側クラッチ８ｂへの指示トルクを上昇するクラッチ制御と、モータ共振回転数領域を横切る変速機入力回転数を目標回転数としてモータ回転数を上昇するモータ回転数制御と、による自動変速機３のダウン変速アシスト制御（相当ギヤ比）が行われる。そして、時刻t5から時刻t6までのダウン変速アシスト制御中に、モータ回転数はモータ共振回転数領域を素早く通過する。ここで、時刻t5から時刻t6まではハイ側クラッチ８ａへの指示トルクの低下を、ロー側クラッチ８ｂへの指示トルクの上昇より大きくするクラッチ制御を行っているため、モータ/ジェネレータ１に加わる駆動系負荷が軽減され、回転数制御によりモータ回転数を上昇しながらもモータトルクは低下する。

そして、時刻t6になり、モータ共振回転数領域を通過した後はダウン変速から緩やかなアップ変速に移行し、時刻ｔ6から第２モータ回転数に到達する時刻t7までは、緩やかなアップ変速（相当ギヤ比）によりモータ回転数を維持するモータ回転数制御が行われる。ここで、緩やかなアップ変速ができる理由は、ハイ側クラッチ８ａとロー側クラッチ８ｂをスリップ締結状態としていることによる。また、モータ回転数を維持できる理由は、時刻t6〜t7の区間において、車速（＝変速機出力回転数）が上昇していることによる。

さらに、時刻t7からモータ回転数が上昇し、時刻t8にて共振回避完了判断回転数（＞第２モータ回転数）になると、共振回避要求フラグが降ろされる。すなわち、時刻t5から時刻t7までが、ハイ側クラッチ８ａとロー側クラッチ８ｂのスリップ締結状態により走行駆動力を維持したままで、モータ共振回転数領域を素早く通過する共振回避変速区間になる。なお、共振回避変速区間でダウン変速から緩やかなアップ変速に移行することで、共振回避変速区間前の変速比と共振回避変速区間後の変速比は、同じ変速比（変速段）に保たれる。なお、他の作用は、実施例１と同様であるので、説明を省略する。

次に、効果を説明する。
実施例３のデユアルクラッチ変速機搭載電気自動車Ａ３の制御装置にあっては、下記の効果を得ることができる。

(8) 変速機は、摩擦クラッチとしてハイ側クラッチ８ａとロー側クラッチ８ｂを備え、ハイ変速段とロー変速段を切り替えるデユアルクラッチ変速機８であり、
共振回避コントローラ（統合コントローラ１２、図２）は、デユアルクラッチ変速機８の変速制御で回避可能であると判断されると、ハイ側クラッチ８ａとロー側クラッチ８ｂをスリップ締結状態とし、ハイ側クラッチ８ａを解放側としロー側クラッチ８ｂを締結側とするダウン変速の後、ハイ側クラッチ８ａを締結側としロー側クラッチ８ｂを解放側とするアップ変速へと移行する変速制御を行うと共に、ダウン変速中にモータ共振回転数領域を通過し、アップ変速によりモータ共振回転数領域を通過した後のモータ回転数を維持するモータ回転数制御を行う（図１１）。
このため、(4)の効果に加え、デユアルクラッチ変速機８による共振回避変速制御の場合、ハイ側クラッチ８ａとロー側クラッチ８ｂをスリップ締結状態としてダウン変速→アップ変速の変速制御を行うことで、共振回避制御の前後での走行駆動力の変化を抑えることができる。

以上、本発明の電動車両の制御装置を実施例１〜実施例３に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

実施例１〜３では、共振回避変速制御を行う場合、ダウン変速とアップ変速を組み合わせて変速する例を示した。しかし、共振回避変速制御を行う場合、ダウン変速のみにより共振域を通過する例であっても良い。

実施例１では、変速機として自動変速機３を用いる例を示し、実施例２では、変速機として無段変速機７を用いる例を示し、実施例３では、変速機としてデユアルクラッチ変速機８を用いる例を示した。しかし、変速機としては、外部からの制御によりアップ変速やダウン変速ができる変速機であれば、これらの変速機に限られない。

実施例１〜３では、本発明の制御装置を電気自動車に適用する例を示した。しかし、本発明の制御装置は、電気自動車走行モードを有するハイブリッド車両に対しても適用することができる。要するに、駆動力伝達系に、モータと摩擦クラッチと変速機を備えた電動車両であれば適用できる。

関連出願の相互参照

本出願は、２０１４年９月１６日に日本国特許庁に同日出願された特願２０１４−１８８１３８に基づいて優先権を主張し、その全ての開示は完全に本明細書で参照により組み込まれる。

Claims (8)

1. 駆動力伝達系に、モータと摩擦クラッチと変速機を備えた電動車両において、
   前記モータのモータ回転数とモータトルクによるモータ動作点が、加速時の共振領域に滞在するのを回避する制御を行う共振回避コントローラを設け、
   前記共振回避コントローラは、前記モータ動作点が前記共振領域を通過するとき、走行駆動力が所定値以下の場合は前記変速機の変速制御を選択し、走行駆動力が所定値を超える場合は前記摩擦クラッチのスリップ制御を選択する共振回避制御を実行する
   ことを特徴とする電動車両の制御装置。
2. 請求項１に記載された電動車両の制御装置において、
   前記共振回避コントローラは、前記走行駆動力の所定値を、変速制御を行ったと仮定した際、必要となるモータ回転数及びモータトルクを前記モータが実際に出力できるかできないかの境界値とする
   ことを特徴とする電動車両の制御装置。
3. 請求項２に記載された電動車両の制御装置において、
   前記共振回避コントローラは、前記モータのモータ回転数とモータトルクによるモータ動作点による加速時の共振領域のうち、モータ回転数の共振領域としてモータ共振回転数領域を設定し、
   前記モータの実回転数が上昇し、前記モータ共振回転数領域に入る前の第１モータ回転数に到達したら共振回避制御を選択し、選択した共振回避制御を開始する
   ことを特徴とする電動車両の制御装置。
4. 請求項３に記載された電動車両の制御装置において、
   前記共振回避コントローラは、前記走行駆動力が前記境界値による所定値以下であり、前記変速機の変速制御で回避可能であると判断されると、共振回避制御として前記変速機の変速制御を選択し、
   前記摩擦クラッチへの指示トルクを低下するクラッチ制御と、モータ共振回転数領域を横切る変速機入力回転数を目標回転数としてモータ回転数を上昇するモータ回転数制御と、により前記変速機のダウン変速アシスト制御を行う
   ことを特徴とする電動車両の制御装置。
5. 請求項３に記載された電動車両の制御装置において、
   前記共振回避コントローラは、前記走行駆動力が前記境界値による所定値を超え、前記変速機の変速制御で回避可能でないと判断されると、共振回避制御として前記摩擦クラッチのスリップ制御を選択し、
   前記摩擦クラッチへの指示トルクを維持したままとするクラッチ制御と、モータ共振回転数領域を横切るクラッチスリップ回転数を目標回転数としてモータ回転数を上昇するモータ回転数制御と、により前記摩擦クラッチのスリップ制御を行う
   ことを特徴とする電動車両の制御装置。
6. 請求項４に記載された電動車両の制御装置において、
   前記変速機は、有段の自動変速機であり、
   前記共振回避コントローラは、前記自動変速機の変速制御で回避可能であると判断され、前記自動変速機の変速制御が選択されると、前記摩擦クラッチをスリップ締結状態とし、ダウン変速→アップ変速へと移行する変速制御を行うと共に、ダウン変速中にモータ共振回転数領域を通過し、アップ変速によりモータ共振回転数領域を通過した後のモータ回転数を維持するモータ回転数制御を行う
   ことを特徴とする電動車両の制御装置。
7. 請求項４に記載された電動車両の制御装置において、
   前記変速機は、無段変速機であり、
   前記共振回避コントローラは、前記無段変速機の変速制御で回避可能であると判断され、前記無段変速機の変速制御が選択されると、アップ変速→ダウン変速→アップ変速へと移行する変速制御を行うと共に、最初のアップ変速によりモータ回転数をモータ共振回転数領域に近づけ、ダウン変速中にモータ共振回転数領域を通過し、後のアップ変速によりモータ共振回転数領域を通過した後のモータ回転数を維持するモータ回転数制御を行う
   ことを特徴とする電動車両の制御装置。
8. 請求項４に記載された電動車両の制御装置において、
   前記変速機は、摩擦クラッチとしてハイ側クラッチとロー側クラッチを備え、ハイ変速段とロー変速段を切り替えるデユアルクラッチ変速機であり、
   前記共振回避コントローラは、前記デユアルクラッチ変速機の変速制御で回避可能であると判断され、前記デユアルクラッチ変速機の変速制御が選択されると、前記ハイ側クラッチと前記ロー側クラッチをスリップ締結状態とし、前記ハイ側クラッチを解放側とし前記ロー側クラッチを締結側とするダウン変速の後、前記ハイ側クラッチを締結側とし前記ロー側クラッチを解放側とするアップ変速へと移行する変速制御を行うと共に、ダウン変速中にモータ共振回転数領域を通過し、アップ変速によりモータ共振回転数領域を通過した後のモータ回転数を維持するモータ回転数制御を行う
   ことを特徴とする電動車両の制御装置。
   

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