WO2013129112A1 - 電動車両の変速制御装置 - Google Patents

Abstract

　コーストダウン変速時、駆動車輪への制動トルクが一時的にゼロになることによる減速Ｇ抜けショックを防止すること。　第２モータジェネレータ(MG2)から駆動車輪(１４)までの駆動系に配置され、摩擦クラッチ(９ｃ)の解放と係合クラッチ(８ｃ)の締結との組み合わせによりダウン変速を行う自動変速機(３)と、自動変速機(３)の変速制御を行う変速コントローラ(２１)と、を備える。このハイブリッド車両において、第２モータジェネレータ(MG2)による回生トルクを減少するとき、回生トルクの減少に追従して駆動車輪(１４)に設けられた摩擦制動装置(１５)による摩擦トルクを増加させるすり替えにより回生協調ブレーキ制御を行う統合コントローラ(３０)を設ける。変速コントローラ(２１)は、摩擦クラッチ(９ｃ)を解放するコーストダウン変速制御の開始タイミングを、少なくとも回生協調ブレーキ制御でのすり替えを開始した後のタイミングに合わせる(図３)。

Description

電動車両の変速制御装置

　本発明は、電動モータからの駆動系に、摩擦要素の解放と係合要素の締結によりダウン変速を行う自動変速機を備えた電動車両の変速制御装置に関する。

　従来、締結要素がドグクラッチなどの係合クラッチ、解放要素が摩擦クラッチという組み合わせのコーストダウン変速を行う際に、出力軸への伝達トルクを途切れさせること無く変速することができる変速タイミングを判断するハイブリッド車両の駆動装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０－１８８７９５号公報

　しかしながら、従来のハイブリッド車両の駆動装置にあっては、締結要素がドグクラッチ等の係合クラッチ、解放要素が摩擦クラッチという組み合わせの変速を行う際、ダウン変速制御では解放要素を解放した後、一旦ニュートラル状態とし、その後、締結要素を締結するという構成になっていた。このため、コーストダウン変速中に出力軸への伝達トルクが一時的にゼロになることで、ドライバーが減速Ｇ抜けショックを感じる、という問題があった。

　本発明は、上記問題に着目してなされたもので、コーストダウン変速時、駆動車輪への制動トルクが一時的にゼロになることによる減速Ｇ抜けショックを防止することができる電動車両の変速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、本発明の電動車両の変速制御装置は、電動モータから駆動車輪までの駆動系に配置され、摩擦要素の解放と係合要素の締結との組み合わせによりダウン変速を行う自動変速機と、該自動変速機の変速制御を行う変速制御手段と、を備えることを前提とする。
この電動車両の変速制御装置において、
前記電動モータによる回生トルクを減少するとき、回生トルクの減少に追従して前記駆動車輪に設けられた摩擦制動装置による摩擦トルクを増加させるすり替えにより回生協調ブレーキ制御を行う回生協調ブレーキ制御手段を設ける。
前記変速制御手段は、前記摩擦要素を解放するコーストダウン変速制御の開始タイミングを、少なくとも前記回生協調ブレーキ制御でのすり替えを開始した後のタイミングに合わせる。

　よって、摩擦要素を解放するコーストダウン変速制御を開始するとき、コーストダウン変速制御の開始タイミングが、少なくとも回生協調ブレーキ制御でのすり替えを開始した後のタイミングに合わせられる。
すなわち、回生協調ブレーキ制御側ですり替えが開始されると、摩擦制動装置による摩擦トルクが増加されることになる。このため、すり替え開始後のコーストダウン変速では、解放される摩擦要素による伝達トルクが低下し、一旦ニュートラル状態となっても、回生トルクのすり替え分による摩擦トルクの発生により、駆動車輪への伝達トルク（＝制動トルク）がゼロになることはない。したがって、コーストダウン変速時、駆動車輪への制動トルクが一時的にゼロになることによる減速Ｇ抜けショックが防止される。
この結果、コーストダウン変速時、駆動車輪への制動トルクが一時的にゼロになることによる減速Ｇ抜けショックを防止することができる。

実施例１の変速制御装置が適用されたハイブリッド車両の駆動系構成と変速制御系構成を示す全体概略図である。 実施例１の変速制御装置における自動変速機のアップ変速線とダウン変速線の一例を示す変速マップ図である。 実施例１の変速コントローラにて実行される高速段から低速段へのコーストダウン変速制御処理の流れを示すフローチャートである。 実施例２の変速コントローラにて実行される高速段から低速段へのコーストダウン変速制御処理の流れを示すフローチャートである。 実施例２の変速コントローラにてコーストダウン変速制御を行ったときの変速段・車両加速度・液圧ブレーキ（モータ軸トルク換算）・2ndクラッチ伝達トルク（＝モータトルク）・モータ回転数・2ndクラッチ押し力・シンクロ押し力の各特性を示すタイムチャートである。 実施例３の変速コントローラにて実行される高速段から低速段へのコーストダウン変速制御処理の流れを示すフローチャートである。 実施例３の変速コントローラにてコーストダウン変速制御（2nd→1st）を行ったときの変速段・車両加速度・液圧ブレーキ（モータ軸トルク換算）・2ndクラッチ伝達トルク（＝モータトルク）・モータ回転数・2ndクラッチ押し力・シンクロ押し力の各特性を示すタイムチャートである。 本発明の変速制御を電気自動車に適用する場合の電気自動車用駆動系の一例を示す概略図である。

　以下、本発明の電動車両の変速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におけるハイブリッド車両（電動車両の一例）の変速制御装置の構成を、「駆動系構成」、「変速制御系構成」、「コーストダウン変速制御構成」に分けて説明する。

　［駆動系構成］
　図１は、実施例１の変速制御装置が適用されたハイブリッド車両の駆動系構成を示す。以下、図１に基づき、駆動系構成を説明する。

　実施例１の駆動系構成として、図１に示すように、エンジン１、第１モータジェネレータMG1、第２モータジェネレータMG2（電動モータ）、動力分配装置２、自動変速機３、を備えている。

　前記エンジン１は、内燃機関であり、クランクシャフトであるエンジン出力軸４を動力分配装置２のピニオンキャリアPCに結合している。

　前記第１モータジェネレータMG1は、主に発電機として用い、エンジン出力軸４と同軸に配置した第１モータ出力軸５を、動力分配装置２のサンギアSGに結合している。

　前記第２モータジェネレータMG2は、主に電動モータとして用い、そのモータ軸を自動変速機３の変速機入力軸７に結合している。
ここで、自動変速機３の変速機入力軸７及び変速機出力軸６は、同軸に配置した両出力軸４，５の配列軸線に対してそれぞれ平行に配置している。

　前記動力分配装置２は、主にエンジン１の動力を第１モータジェネレータMG1と自動変速機３の変速機出力軸６に分配するもので、単純遊星歯車組により構成される。単純遊星歯車組は、中心のサンギアSGと、サンギアSGを包囲する同心のリングギアRGと、サンギアSG及びリングギアRGに噛合する複数個のピニオンPGと、ピニオンPGを回転自在に支持するピニオンキャリアPCと、を有する。そして、動力分配装置２の３つの回転メンバ（SG,PC,RG）のうち、ピニオンキャリアPCにエンジン１が結合され、サンギアSGに第１モータジェネレータMG1が結合され、リングギアRGに変速機出力軸６上のギア９ｂが噛み合う。

　前記自動変速機３は、変速比の異なる２つのギア対のいずれかで動力を伝達する常時噛み合い式変速機であり、減速比の小さなハイ側ギア段（高速段）と減速比の大きなロー側ギア段（低速段）とを有する２段変速としている。この自動変速機３は、第２モータジェネレータMG2から変速機入力軸７及び変速機出力軸６を順次経てモータ動力を出力する際の変速に用いられ、低速段を実現するロー側変速機構８及び高速段を実現するハイ側変速機構９により構成される。

　前記ロー側変速機構８は、上記モータ動力の出力に際し、ロー側伝動経路を選択するためのもので、変速機出力軸６上に配置して設ける。このロー側変速機構８は、低速段ギア対（ギア８ａ，ギア８ｂ）が、変速機出力軸６及び変速機入力軸７間を駆動結合するように、変速機出力軸６に対するギア８ａの回転係合/回転係合解除を行うもので、以下のようなシンクロ式の噛み合い係合による係合クラッチ８ｃにより構成する。ここで、低速段ギア対は、変速機出力軸６上に回転自在に支持したギア８ａと、該ギア８ａと噛み合い、変速機入力軸７と共に回転するギア８ｂと、から構成される。

　前記係合クラッチ８ｃは、ギア８ａに設けたクラッチギア８ｄと、変速機出力軸６に結合したクラッチハブ８ｅと、カップリングスリーブ８ｆと、を備え、クラッチギア８ｄ及びクラッチハブ８ｅの外周にそれぞれに、同仕様のクラッチ歯を形成する。
カップリングスリーブ８ｆが、クラッチギア８ｄ及びクラッチハブ８ｅの外周クラッチ歯の双方に噛合した図１に示す噛み合い位置にあるとき、係合クラッチ８ｃは、ギア８ａを変速機出力軸６に結合する。一方、カップリングスリーブ８ｆが、図１に示す位置から軸線方向へシフトすることにより、クラッチギア８ｄ及びクラッチハブ８ｅの外周クラッチ歯の一方と非噛み合い位置にあるとき、係合クラッチ８ｃは、ギア８ａを変速機出力軸６から切り離す。なお、カップリングスリーブ８ｆの軸線方向シフトは、図示しないアクチュエータによりこれを行う。

　前記ハイ側変速機構９は、上記モータ動力の出力に際し、ハイ側伝動経路を選択するためのもので、変速機入力軸７上に配置して設ける。このハイ側変速機構９は、高速段ギア対（ギア９ａ，ギア９ｂ）が、変速機出力軸６及び変速機入力軸７間を駆動結合するように、変速機入力軸７に対するギア９ａの摩擦結合/摩擦結合解除を行うもので、以下のような油圧式の摩擦締結による摩擦クラッチ９ｃにより構成する。ここで、高速段ギア対は、変速機入力軸７上に回転自在に支持したギア９ａと、ギア９ａに噛み合い、変速機出力軸６と共に回転するギア９ｂと、から構成される。

　前記摩擦クラッチ９ｃは、ギア９ａと共に回転するドリブン側クラッチディスク９ｄと、変速機入力軸７と共に回転するドライブ側クラッチディスク９ｅと、油圧式クラッチピストン９ｆとを備え、以下のように機能する。
作動油圧によりクラッチピストン９ｆが、クラッチディスク９ｄ，９ｅを相互に摩擦接触させる締結作動のときには、摩擦クラッチ９ｃは、ギア９ａを変速機入力軸７に駆動結合させる。一方、作動油圧のドレーンによりクラッチピストン９ｆが、クラッチディスク９ｄ，９ｅの摩擦接触を解除する解放作動のときには、摩擦クラッチ９ｃにより、ギア９ａと変速機入力軸７の駆動結合が切り離される。

　前記変速機出力軸６は、ギア１１を固定し、このギア１１と、これに噛合するギア１２とからなるファイナルドライブギア組を介して、ディファレンシャルギア装置１３を変速機出力軸６に駆動結合する。これにより、変速機出力軸６に達した第２モータジェネレータMG2のモータ動力がファイナルドライブギア組１１，１２及びディファレンシャルギア装置１３を経て左右駆動車輪１４（なお、図１では一方の駆動車輪のみを示した）に伝達されるようにする。なお、駆動車輪１４には、油圧ブレーキ等の摩擦制動装置１５が設けられている。

　［変速制御系構成］
　図１は、実施例１の変速制御装置が適用されたハイブリッド車両の変速制御系構成を示し、図２は、自動変速機の変速マップを示す。以下、図１及び図２に基づき、変速制御系構成を説明する。

　実施例１の変速制御系構成として、図１に示すように、変速コントローラ２１（変速制御手段）、車速センサ２２、アクセル開度センサ２３、ブレーキストロークセンサ２４、前後Ｇセンサ２５、モータ回転数センサ２６、スリーブストロークセンサ２７、等を備えている。これに加え、モータコントローラ２８と、ブレーキコントローラ２９と、統合コントローラ３０（回生協調ブレーキ制御手段）と、ＣＡＮ通信線３１と、を備えている。

　前記変速コントローラ２１は、自動変速機３の変速に際し、係合クラッチ８ｃ（カップリングスリーブ８ｆ）の噛み合い/非噛み合いのシフト切り替え制御と、摩擦クラッチ９ｃ（クラッチピストン９ｆ）の解放/締結の油圧作動制御と、を遂行する。この変速コントローラ２１は、車速センサ２２からの車速VSPと、アクセル開度センサ２３からのアクセル開度APOと、ブレーキストロークセンサ２４からのブレーキストローク量BSTと、を入力する。そして、これら入力情報と、図２に例示する変速マップに基づいて、以下に述べるように、自動変速機３の変速制御を行う。

　図２の変速マップにおいて、太い実線は、車速VSPごとの第２モータジェネレータMG2の最大モータ駆動トルク値を結んで得られる最大モータ駆動トルク線と、車速VSPごとの第２モータジェネレータMG2の最大モータ回生トルク値を結んで得られる最大モータ回生トルク線を示し、これらにより囲まれた領域が実用可能領域である。
この実用可能領域内に、自動変速機３の変速機損失及び第２モータジェネレータMG2のモータ損失を考慮して、一点鎖線で示すアップ変速線(Low→High)及び破線で示すダウン変速線(High→Low)を設定する。なお、アップ変速線(Low→High)は、ダウン変速線(High→Low)よりも、ヒステリシス分だけ高車速側に設定する。

　そして、変速コントローラ２１において、アクセルペダルが踏み込まれているときは、アクセル開度APOから求めた要求モータ駆動トルクと、車速VSPと、により運転点を決定し、ブレーキペダルが踏み込まれているときは、ブレーキストローク量BSTから求めた要求モータ回生トルクと、車速VSPと、により運転点を決定する。
運転点を決定すると、図２の変速マップ上で、運転点がロー側変速段領域に存在するか、又は、運転点がハイ側変速段領域に存在するかによって、現在の運転状態に好適な目標変速段（低速段又は高速段）が求める。

　次に、求めた目標変速段が低速段であれば、係合クラッチ８ｃを係合状態とし、摩擦クラッチ９ｃを解放状態とする低速段の選択状態にする。また、求めた目標変速段が高速段であれば、摩擦クラッチ９ｃを締結状態とし、係合クラッチ８ｃを非係合状態とする高速段の選択状態にする。

　さらに、低速段の選択状態（実変速段＝低速段）である場合、実用可能領域内の運転点がアップ変速線(Low→High)を超えてハイ側変速段領域に入ると、目標変速段を高速段に切り替えて、自動変速機３を低速段から高速段へアップ変速させる。一方、高速段の選択状態（実変速段＝高速段）である場合、実用可能領域内の運転点がダウン変速線(High→Low)を超えてロー側変速段領域に入ると、目標変速段を低速段に切り替えて、自動変速機３を高速段から低速段へダウン変速させる。

　前記モータコントローラ２８は、第２モータジェネレータMG2の力行/回生を制御し、前記ブレーキコントローラ２９は、摩擦制動装置１５の制動液圧（摩擦トルク）を制御する。そして、前記統合コントローラ３０は、変速コントローラ２１とモータコントローラ２８とブレーキコントローラ２９に対し、ＣＡＮ通信線３１を介して情報交換可能に接続されている。この統合コントローラ３０では、回生減速中に所定の車速（すり替え車速）以下になって第２モータジェネレータMG2による回生トルクを減少するとき、回生トルクの減少に追従して駆動車輪１４に設けられた摩擦制動装置１５による摩擦トルクを増加させるすり替えによりトータル制動トルクを保つ回生協調ブレーキ制御を行う。

　［コーストダウン変速制御構成］
　図３は、実施例１の変速コントローラ２１にて実行される高速段から低速段へのコーストダウン変速制御処理流れを示す（変速制御手段）。以下、コーストダウン変速制御処理構成をあらわす図３の各ステップについて説明する。

　ステップＳ１１では、アクセル足放しによるコースト状態であり、かつ、第２モータジェネレータMG2による回生中において、高速段（ハイ側ギア段）が選択されているか否かを判断する。YES（高速段選択時）の場合はステップＳ１２へ進み、NO（低速段選択時）の場合はステップＳ１１の判断を繰り返す。

　ステップＳ１２では、ステップＳ１１での高速段選択時であるとの判断、或いは、ステップＳ１３でのすり替え終了でないとの判断に続き、回生協調ブレーキ制御による回生トルクの減少と摩擦トルクの増加によるすり替え中であるか否かを判断する。YES（すり替え中）の場合はステップＳ１４へ進み、NO（すり替え中でない）の場合はステップＳ１３へ進む。

　ステップＳ１３では、ステップＳ１２でのすり替え中でないとの判断に続き、回生トルクの減少と摩擦トルクの増加によるすり替え終了であるか否かを判断する。YES（すり替え終了）の場合はステップＳ１４へ進み、NO（すり替え終了でない）の場合はステップＳ１２へ戻る。

　ステップＳ１４では、ステップＳ１２でのすり替え中であるとの判断、或いは、ステップＳ１３でのすり替え終了であるとの判断に続き、高速段から低速段へのコーストダウン変速開始判断を行い、摩擦クラッチ９ｃを解放し、その後、回転同期状態を作り出し係合クラッチ８ｃを締結するコーストダウン変速を実施する。

　次に、作用を説明する。
実施例１のハイブリッド車両の変速制御装置における作用を、「ハイブリッド駆動系による基本駆動作用」、「コーストダウン変速制御作用」に分けて説明する。

　［ハイブリッド駆動系による基本駆動作用］
　まず、ハイブリッド駆動系による基本駆動作用を説明する。
エンジン１は、動力分配装置２を介して第１モータジェネレータMG1を駆動し、この第１モータジェネレータMG1が発電した電力を図示しないバッテリに蓄電する。
第２モータジェネレータMG2は、上記バッテリの電力を得て駆動され、第２モータジェネレータMG2からのモータ動力が、自動変速機３を経由して以下のように伝達される。

　自動変速機３の係合クラッチ８ｃが非噛み合い状態で、且つ、摩擦クラッチ９ｃが解放状態のときには、第２モータジェネレータMG2からのモータ動力を変速機入力軸７から変速機出力軸６へ伝達しないニュートラル状態とされ、車両を停止させることができる。

　そして、例えば、ニュートラル状態から自動変速機３の係合クラッチ８ｃを噛み合い状態にすると、第２モータジェネレータMG2からのモータ動力を低速段ギア対８ａ，８ｂにより変速機入力軸７から変速機出力軸６へ伝達し得る低速段の選択状態とされる。
この低速段の選択状態では、変速機入力軸７へのモータ動力が、低速段ギア対８ａ，８ｂ→噛み合い状態の係合クラッチ８ｃ→変速機出力軸６→ファイナルドライブギア組１１，１２→ディファレンシャルギア装置１３を経て駆動車輪１４に向かうことになり、車両を低速走行させることができる。

　さらに、例えば、低速段の選択状態から自動変速機３の係合クラッチ８ｃを非噛み合い状態にすると共に、摩擦クラッチ９ｃを締結状態にすると、第２モータジェネレータMG2からのモータ動力を高速段ギア対９ａ，９ｂにより変速機入力軸７から変速機出力軸６へ伝達し得る高速段の選択状態とされる。
この高速段の選択状態では、変速機入力軸７へのモータ動力が、高速段ギア対９ａ，９ｂ→締結状態の摩擦クラッチ９ｃ→変速機出力軸６→ファイナルドライブギア組１１，１２→ディファレンシャルギア装置１３を経て駆動車輪１４に向かうことになり、車両を高速走行させることができる。

　上記低速・高速走行中における第１モータジェネレータMG1での回生制動時には、第１モータジェネレータMG1に発電負荷を与える。これにより、駆動車輪１４に常時結合されている変速機出力軸６と共に回転するギア９ｂにより動力分配装置２を介して駆動される第１モータジェネレータMG1が、発電負荷に応じた発電を行って所定の回生制動を行う。そして、このときの発電電力を前記バッテリに蓄電することができる。

　なお、第１モータジェネレータMG1は、上記のように発電機として用いるだけでなく、第２モータジェネレータMG2からの動力のみでは動力不足になる運転状態であるとき、動力不足を補完するよう電動モータとしても機能することができる。このとき、必要に応じてエンジン１も、当該動力不足を補完するよう運転するものとする。

　一方、エンジン１が停止中であって、第１モータジェネレータMG1がトルクを発生していない場合であって、上記低速・高速走行中における第２モータジェネレータMG2での回生制動時は、第２モータジェネレータMG2に発電負荷を与える。これにより、自動変速機３を介して駆動車輪１４により駆動される第２モータジェネレータMG2が、発電負荷に応じた発電を行って所定の回生制動を行う。そして、このときの発電電力を前記バッテリに蓄電することができる。

　この第２モータジェネレータMG2による回生制動時においては、車速が低下して低車速領域に入ると、回収できる回生トルクが徐々に減少し、停車直前からの停車域では、駆動車輪１４に設けられた摩擦制動装置１５による摩擦トルクにより停車させる必要がある。そこで、車速が所定の車速以下になり、第２モータジェネレータMG2による回生トルクを減少するとき、回生トルクの減少に追従して駆動車輪１４に設けられた摩擦制動装置１５による摩擦トルクを増加させるすり替えによりトータル制動トルクを保つ回生協調ブレーキ制御を行う。

　［コーストダウン変速制御作用］
　コーストダウン変速時には、摩擦クラッチ９ｃが解放されるが、摩擦クラッチ９ｃを完全解放した後、一旦ニュートラル状態とされ、回転同期状態になるとシンクロ押し力により係合クラッチ８ｃが噛み合い係合する。このため、駆動車輪１４に作用する制動トルクが一時的に抜けることになり、この制動トルク抜けを回避する工夫が必要である。以下、これを反映するコーストダウン変速制御作用を説明する。

　第２モータジェネレータMG2による回生中であって、コーストダウン変速が行われるような減速時には、車速の低下に伴って第２モータジェネレータMG2による回生トルクを減少する必要がある。この回生トルクを減少するとき、上記のように、回生トルクの減少に追従して駆動車輪１４に設けられた摩擦制動装置１５による摩擦トルクを増加させるすり替えによりトータル制動トルクを保つ回生協調ブレーキ制御が行われる。

　そこで、回生協調ブレーキ制御での回生トルクと摩擦トルクのすり替えに着目し、摩擦クラッチ９ｃを解放するコーストダウン変速制御の開始タイミングを、回生協調ブレーキ制御でのすり替えを開始した後のタイミングに合わせるようにしたのが実施例１のコーストダウン変速制御である。

　例えば、図２の運転点Ａによる高速段にて回生減速中に車速VSPが低下し、ダウン変速線(High→Low)を横切ることでダウン変速制御指示が出力され、さらに、車速VSPが低下する。そして、車速VSPがすり替え車速VSP1となる運転点Ｂに移行すると、運転点Ｂからは、回生協調ブレーキ制御でのすり替えを開始され、回生トルクは減少し、運転点Ｃにて回生トルクがゼロになる。その後は、回生トルクがゼロのままで、運転点Ｄによる車両停止に至る。

　このように、高速段の選択時にダウン変速制御指示が出力されたとき、回生トルクと摩擦トルクのすり替え開始前は、図３のフローチャートにおいて、ステップＳ１１→ステップＳ１２→ステップＳ１３へと進む。そして、ステップＳ１２→ステップＳ１３へと進む流れを繰り返し、ダウン変速の開始を待機する。その後、車速の低下により、回生トルクと摩擦トルクのすり替えが開始されると、ステップＳ１２からステップＳ１４へ進み、ステップＳ１４では、ダウン変速開始判断がなされる。
なお、回生トルクと摩擦トルクのすり替えが既に開始されているすり替え中のときは、図３のフローチャートにおいて、ステップＳ１１→ステップＳ１２→ステップＳ１４へと進み、ステップＳ１４では、ダウン変速開始判断がなされる。また、回生トルクと摩擦トルクのすり替えが既に終了しているすり替え終了後のときは、図３のフローチャートにおいて、ステップＳ１１→ステップＳ１２→ステップＳ１３→ステップＳ１４へと進み、ステップＳ１４では、ダウン変速開始判断がなされる。

　すなわち、実施例１では、摩擦クラッチ９ｃを解放するコーストダウン変速制御の開始タイミングを、回生協調ブレーキ制御でのすり替えの開始～終了～車両停止までの領域のうち、いずれかのタイミングに合わせるようにしている。
その理由は、回生協調ブレーキ制御側ですり替えが開始されると、摩擦制動装置１５による摩擦トルクが増加され、第２モータジェネレータMG2からの駆動伝達系が切り離されたとしても、駆動車輪１４の制動トルクを確保できることによる。つまり、すり替え開始後のコーストダウン変速では、解放される摩擦クラッチ９ｃによる伝達トルクが低下し、一旦ニュートラル状態となる。しかし、回生トルクのすり替え分による摩擦トルクの発生により、駆動車輪１４への伝達トルク（＝制動トルク）が一時的にゼロになることはない。したがって、コーストダウン変速時、駆動車輪１４への制動トルクが一時的にゼロになることによる減速Ｇ抜けショックが防止される。

　次に、効果を説明する。
実施例１のハイブリッド車両の変速制御装置にあっては、下記の効果を得ることができる。

　(1) 電動モータ（第２モータジェネレータMG2）から駆動車輪１４までの駆動系に配置され、摩擦要素（摩擦クラッチ９ｃ）の解放と係合要素（係合クラッチ８ｃ）の締結との組み合わせによりダウン変速を行う自動変速機３と、該自動変速機３の変速制御を行う変速制御手段（変速コントローラ２１）と、を備えた電動車両（ハイブリッド車両）の変速制御装置において、
　前記電動モータ（第２モータジェネレータMG2）による回生トルクを減少するとき、回生トルクの減少に追従して前記駆動車輪１４に設けられた摩擦制動装置１５による摩擦トルクを増加させるすり替えにより回生協調ブレーキ制御を行う回生協調ブレーキ制御手段（統合コントローラ３０）を設け、
　前記変速制御手段（変速コントローラ２１）は、前記摩擦要素（摩擦クラッチ９ｃ）を解放するコーストダウン変速制御の開始タイミングを、少なくとも前記回生協調ブレーキ制御でのすり替えを開始した後のタイミングに合わせる（図３）。
  このため、コーストダウン変速時、駆動車輪１４への制動トルクが一時的にゼロになることによる減速Ｇ抜けショックを防止することができる。

　実施例２は、摩擦クラッチを解放するコーストダウン変速制御の開始タイミングを、回生協調ブレーキ制御でのすり替えの終了タイミング以降に合わせるようにした例である。

　まず、構成を説明する。
図４は、実施例２の変速コントローラ２１にて実行される高速段から低速段へのコーストダウン変速制御処理流れを示す（変速制御手段）。以下、コーストダウン変速制御処理構成をあらわす図４の各ステップについて説明する。

　ステップＳ２１では、アクセル足放しによるコースト状態での第２モータジェネレータMG2による回生中において高速段（ハイ側ギア段）が選択されているか否かを判断する。YES（高速段選択時）の場合はステップＳ２２へ進み、NO（低速段選択時）の場合はステップＳ２１の判断を繰り返す。

　ステップＳ２２では、ステップＳ２１での高速段選択時であるとの判断、或いは、ステップＳ２２でのすり替え中であるとの判断、あるいは、ステップＳ２３でのすり替え終了でないとの判断に続き、回生トルクの減少と摩擦トルクの増加によるすり替え中であるか否かを判断する。YES（すり替え中）の場合はステップＳ２２の判断を繰り返し、NO（すり替え中でない）の場合はステップＳ２３へ進む。

　ステップＳ２３では、ステップＳ２２でのすり替え中でないとの判断に続き、回生トルクの減少と摩擦トルクの増加によるすり替え終了であるか否かを判断する。YES（すり替え終了）の場合はステップＳ２４へ進み、NO（すり替え終了でない）の場合はステップＳ２２へ戻る。

　ステップＳ２４では、ステップＳ２３でのすり替え終了であるとの判断に続き、高速段から低速段へのコーストダウン変速開始判断を行い、摩擦クラッチ９ｃを解放し、係合クラッチ８ｃを締結するコーストダウン変速を実施する。
なお、図１及び図２の構成は、実施例１と同様であるので、図示並びに説明を省略する。

　次に、実施例２のコーストダウン変速制御作用を説明する。
実施例２は、回生協調ブレーキ制御でのすり替え終了した時点では、回生トルクの全てが摩擦トルクにすり替えられる点に着目し、摩擦クラッチ９ｃを解放するコーストダウン変速制御の開始タイミングを、回生協調ブレーキ制御でのすり替えを終了後のタイミングに合わせるようにしたのが実施例２のコーストダウン変速制御である。

　例えば、図２の運転点Ａによる高速段にて回生減速中に車速VSPが低下し、ダウン変速線(High→Low)を横切ることでダウン変速制御指示が出力され、さらに、車速VSPが低下したとする。このとき、回生トルクと摩擦トルクのすり替え開始前のときは、図４のフローチャートにおいて、ステップＳ２１→ステップＳ２２→ステップＳ２３へと進み、その後、ステップＳ２２→ステップＳ２３へと進む流れが繰り返される。そして、図２の運転点Ｂにて回生トルクと摩擦トルクのすり替えが開始されても、運転点Ｂから運転点Ｃに至るまでのすり替え中であると、ステップＳ２２の判断が繰り返される。その後、運転点Ｃに到達してすり替えが終了すると、ステップＳ２２からステップＳ２３→ステップＳ２４へ進み、ステップＳ２４では、ダウン変速開始判断がなされる。

　すなわち、実施例２では、摩擦クラッチ９ｃを解放するコーストダウン変速制御の開始タイミングを、回生協調ブレーキ制御でのすり替えの終了～車両停止までの領域のうち、いずれかのタイミングに合わせるようにしている。

　図５は、コーストダウン変速制御の開始タイミングを、回生協調ブレーキ制御でのすり替えの終了タイミングに合わせた実施例２におけるタイムチャートを示す。
時刻t1にて回生協調ブレーキ制御のすり替えが開始されると、摩擦制動装置１５による摩擦トルクが一定勾配にて増加（モータ軸トルク換算では低下）し、第２モータジェネレータMG2の回生トルクが一定勾配にて低下（モータトルク特性では増加）する。時刻t2にてすり替え期間を終了すると、摩擦制動装置１５による摩擦トルクが時刻t1での回生トルク相当になり、第２モータジェネレータMG2の回生トルクがゼロになる。なお、時刻t1から時刻t2までは、摩擦クラッチ９ｃの押し力（2ndクラッチ押し力）を徐々に低下させる。

　そして、すり替え終了時点t2にて、コーストダウン変速開始判断がなされ、回生トルクをゼロにしたままで摩擦クラッチ９ｃが解放され、時刻t3にて摩擦クラッチ９ｃの解放を完了する。摩擦クラッチ解放完了時刻t3から時刻t4までは、ニュートラル状態のイナーシャフェーズであり、この時刻t3～t4にて、第２モータジェネレータMG2に力行トルクを与えることで、自動変速機３の入力回転数（＝モータ回転数）を低速段での目標入力回転数に向けて高める。そして、時刻t4にて、係合クラッチ８ｃが回転同期すると、シンクロ押し力にしたがって、シンクロ締結を開始し、その後、時刻t5にて、シンクロ締結を完了し、高速段から低速段へのコーストダウン変速を完了する。

　このように、コーストダウン変速制御の開始タイミングを、回生協調ブレーキ制御でのすり替えの終了タイミングに合わせると、すり替え終了時点t2では、すり替え開始時刻t1での回生トルクが、すり替え分の摩擦トルクとして発生する。したがって、駆動車輪１４への制動トルクが、すり替え開始時刻t1から摩擦クラッチ解放完了時刻t3まで一定に保たれ、減速Ｇも一定に保たれるというように、減速Ｇ抜けショックを抑えた良好な変速品質が確保される。
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のハイブリッド車両の変速制御装置にあっては、下記の効果を得ることができる。

　(2) 前記変速制御手段（変速コントローラ２１）は、前記摩擦要素（摩擦クラッチ９ｃ）を解放するコーストダウン変速制御の開始タイミングを、前記回生協調ブレーキ制御手段（統合コントローラ３０）によるすり替えが終了するタイミングに合わせる（図４）。
  このため、実施例１の(1)の効果に加え、すり替えが終了するまで待ってコーストダウン変速制御を開始することで、減速Ｇ抜けショックを抑えた良好な変速品質を確保することができる。

　実施例３は、摩擦クラッチを解放するコーストダウン変速制御の開始タイミングを、すり替え中のショック許容タイミングに合わせるようにした例である。

　まず、構成を説明する。
図６は、実施例３の変速コントローラ２１にて実行される高速段から低速段へのコーストダウン変速制御処理流れを示す（変速制御手段）。以下、コーストダウン変速制御処理構成をあらわす図６の各ステップについて説明する。

　ステップＳ３１では、アクセル足放しによるコースト状態での第２モータジェネレータMG2による回生中において高速段（ハイ側ギア段）が選択されているか否かを判断する。YES（高速段選択時）の場合はステップＳ３２へ進み、NO（低速段選択時）の場合はステップＳ３１の判断を繰り返す。

　ステップＳ３２では、ステップＳ３１での高速段選択時であるとの判断、或いは、ステップＳ３３でのすり替え終了でないとの判断に続き、回生トルクの減少と摩擦トルクの増加によるすり替え中であるか否かを判断する。YES（すり替え中）の場合はステップＳ３４へ進み、NO（すり替え中でない）の場合はステップＳ３３へ進む。

　ステップＳ３３では、ステップＳ３２でのすり替え中でないとの判断に続き、回生トルクの減少と摩擦トルクの増加によるすり替え終了であるか否かを判断する。YES（すり替え終了）の場合はステップＳ３４へ進み、NO（すり替え終了でない）の場合はステップＳ３２へ戻る。

　ステップＳ３４では、ステップＳ３２でのすり替え中であるとの判断、或いは、ステップＳ３３でのすり替え終了であるとの判断、或いは、ステップＳ３４でのモータ回生トルク＞Mookであるとの判断に続き、モータ回生トルクが、ショックを許容できるモータトルク段差Mook以下まで低下したか否かを判断する。YES（モータ回生トルク≦Mook）の場合はステップＳ３５へ進み、NO（モータ回生トルク＞Mook）の場合はステップＳ３４の判断を繰り返す。
ここで、モータトルク段差Mookの算出方法は、以下の通りである。
目標とするコーストダウン変速時の車両加速度[m/s^2]のショック許容値dG（図７参照）を、事前に決定しておく。
そして、ショック許容値dGとモータトルク段差Mookの関係式である
(dG×予想車両重量)×予想タイヤ動半径÷Highギアのスルーギア比＝Mook
を用い、モータトルク段差Mookを算出する。

　ステップＳ３５では、ステップＳ３４でのモータ回生トルク≦Mookであるとの判断に続き、高速段から低速段へのコーストダウン変速開始判断を行い、摩擦クラッチ９ｃを解放し、係合クラッチ８ｃを締結するコーストダウン変速を実施する。
なお、図１及び図２の構成は、実施例１と同様であるので、図示並びに説明を省略する。

　次に、実施例３のコーストダウン変速制御作用を説明する。
実施例３は、回生協調ブレーキ制御でのすり替え終了した時点までコーストダウン変速の開始を待つと、再加速要求が介入に対しレスポンスが低下する点に着目し、摩擦クラッチ９ｃを解放するコーストダウン変速制御の開始タイミングを、ショックが許容される回生協調ブレーキ制御でのすり替え中のタイミングに合わせるようにしたのが実施例３のコーストダウン変速制御である。

　例えば、図２の運転点Ａによる高速段にて回生減速中に車速VSPが低下し、ダウン変速線(High→Low)を横切ることでダウン変速制御指示が出力され、さらに、車速VSPが低下したとする。このとき、回生トルクと摩擦トルクのすり替え開始前のときは、図６のフローチャートにおいて、ステップＳ３１→ステップＳ３２→ステップＳ３３へと進み、その後、ステップＳ３２→ステップＳ３３へと進む流れが繰り返される。そして、図２の運転点Ｂにて回生トルクと摩擦トルクのすり替えが開始されると、ステップＳ３２からステップＳ３４へ進み、ステップＳ３４では、モータ回生トルクが、ショックを許容できるモータトルク段差Mook以下まで低下したか否かが判断される。そして、ステップＳ３４にてモータ回生トルク≦Mookであると判断されると、ステップＳ３４からステップＳ３５へ進み、ステップＳ３５では、ダウン変速開始判断がなされる。

　すなわち、実施例３では、摩擦クラッチ９ｃを解放するコーストダウン変速制御の開始タイミングを、回生協調ブレーキ制御でのすり替え中（モータ回生トルク≦Mook）～車両停止までの領域うち、いずれかのタイミングに合わせるようにしている。

　図７は、コーストダウン変速制御の開始タイミングを、回生協調ブレーキ制御でのすり替えの中タイミング（モータ回生トルク≦Mook）に合わせた実施例３におけるタイムチャートを示す。
時刻t1にて回生協調ブレーキ制御のすり替えが開始されると、摩擦制動装置１５による摩擦トルクが一定勾配にて増加（モータ軸トルク換算では低下）し、第２モータジェネレータMG2の回生トルクが一定勾配にて低下（モータトルク特性では増加）する。そして、すり替え中の時刻t2にてモータ回生トルク≦Mookになると、コーストダウン変速開始判断がなされ、摩擦クラッチ９ｃの押し力（2ndクラッチ押し力）を低下させる。この時刻t2からは、第２モータジェネレータMG2の回生トルクを急激にゼロに向けて低下させ、時刻t3にて回生トルクがゼロになる。この時刻t3にて生じる車両加速度を、ショック許容値dGとする。また、時刻t3から時刻t4までは、回生トルク＝０を維持し、時刻t4にて摩擦クラッチ９ｃが完全に解放し、ニュートラル状態によるイナーシャフェーズを開始する。

　そして、摩擦クラッチ解放完了時刻t4から時刻t5までのイナーシャフェーズにおいては、第２モータジェネレータMG2に力行トルクを与えることで、自動変速機３の入力回転数（＝モータ回転数）を低速段での目標入力回転数に向けて高める。そして、時刻t6にて、係合クラッチ８ｃが回転同期すると、シンクロ押し力にしたがって、シンクロ締結を開始し、その後、時刻t7にて、シンクロ締結を完了し、高速段から低速段へのコーストダウン変速を完了する。

　このように、コーストダウン変速制御の開始タイミングを、回生協調ブレーキ制御でのすり替えの中のモータ回生トルク≦Mookになるタイミングに合わせると、摩擦クラッチ９ｃを完全解放した際のモータトルク段差Mookが狙いとする値以下になり、車両加速度がショック許容値dGで収まるというように、良好な変速ショックになる。加えて、回生協調ブレーキ制御でのすり替え終了まで待つことなく、コーストダウン変速制御を開始することで、高速段から低速段へのコーストダウン変速を完了するタイミングが、すり替え終了まで待つ場合に比べ早期となる。したがって、速やかに低速段への変速が完了することで、アクセル再踏み込みによる再加速要求に対するレスポンスが良好になるとともに、早期に効率が良い運転点でモータを動作させることが可能となりエネルギー効率を向上することができる。
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のハイブリッド車両の変速制御装置にあっては、下記の効果を得ることができる。

　(3) 前記変速制御手段（変速コントローラ２１）は、前記摩擦要素（摩擦クラッチ９ｃ）を解放するコーストダウン変速制御の開始タイミングを、前記回生協調ブレーキ制御手段（統合コントローラ３０）によりすり替えが開始されてからの前記電動モータ（第２モータジェネレータMG2）による回生トルクが、ショックが許容される所定値（モータトルク段差Mook）以下になるタイミングに合わせる（図６）。
  このため、実施例１の(1)の効果に加え、すり替え中のショックが許容されるタイミングにてコーストダウン変速制御を開始することで、変速ショックの防止と、再加速に対するレスポンスの確保及びエネルギー効率の向上と、の両立を図ることができる。

　以上、本発明の電動車両の変速制御装置を実施例１～３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、自動変速機３として、ロー側変速段とハイ側変速段による２段自動変速機の例を示した。しかし、自動変速機としては、ダウン変速を行う際に摩擦要素（摩擦クラッチ又は摩擦ブレーキ）を解放し、係合要素（係合クラッチ又は係合ブレーキ）を解放する変速段を有するものであれば、２段より多段の自動変速機であっても良い。

　実施例１～３では、本発明の変速制御装置をハイブリッド車両に適用する例を示した。しかし、本発明の変速制御装置は、駆動源に電動モータを備えた電気自動車、例えば、図８に示すように、実施例１～３の駆動系からエンジン１と第１モータジェネレータMG1と動力分配装置２を除いた駆動系を備える電気自動車に対しても適用することができる。

関連出願の相互参照

　本出願は、２０１２年２月２９日に日本国特許庁に出願された特願２０１２－４３９１９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 (3)

1. 　電動モータから駆動車輪までの駆動系に配置され、摩擦要素の解放と係合要素の締結との組み合わせによりダウン変速を行う自動変速機と、該自動変速機の変速制御を行う変速制御手段と、を備えた電動車両の変速制御装置において、
   　前記電動モータによる回生トルクを減少するとき、回生トルクの減少に追従して前記駆動車輪に設けられた摩擦制動装置による摩擦トルクを増加させるすり替えにより回生協調ブレーキ制御を行う回生協調ブレーキ制御手段を設け、
   　前記変速制御手段は、前記摩擦要素を解放するコーストダウン変速制御の開始タイミングを、少なくとも前記回生協調ブレーキ制御でのすり替えを開始した後のタイミングに合わせる
   　ことを特徴とする電動車両の変速制御装置。
2. 　請求項１に記載された電動車両の変速制御装置において、
   　前記変速制御手段は、前記摩擦要素を解放するコーストダウン変速制御の開始タイミングを、前記回生協調ブレーキ制御手段によるすり替えが終了するタイミングに合わせる
   　ことを特徴とする電動車両の変速制御装置。
3. 　請求項１に記載された電動車両の変速制御装置において、
   　前記変速制御手段は、前記摩擦要素を解放するコーストダウン変速制御の開始タイミングを、前記回生協調ブレーキ制御手段によりすり替えが開始されてからの前記電動モータによる回生トルクが、ショックが許容される所定値以下になるタイミングに合わせる
   　ことを特徴とする電動車両の変速制御装置。

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