電気自動車の制御装置

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【発明の名称】	電気自動車の制御装置
【発明者】	【氏名】堀井裕介【氏名】今井貞雄【氏名】武田信章
【要約】	【課題】降坂路走行中にシフトダウンによって走行用モータがオーバーランするのを確実に防止することができる電気自動車の制御装置を提供する。【解決手段】ＥＣＵ８の勾配検出機能により所定勾配以上の降坂路が検出されたときには、シフトスイッチ１１のシフトダウン要求（ＨからＬへの切り換え指示信号Ｓ）に優先して変速機３の変速を禁止する。或いは、ＥＣＵの勾配検出機能により所定勾配以上の降坂路且つシフトレバー位置が所定変速段以上が検出されたときには、ＥＣＵからシフトレバーの動きを規制する信号を出力し、この規制信号に応じてピンやロック体等からなる規制手段によりシフトレバーの動きを規制する。

【特許請求の範囲】
【請求項１】走行用モータと駆動輪との間に介装された変速機の変速状態を指示する変速指示手段と、車両が走行している路面の勾配を検出する勾配検出手段と、同勾配検出手段により所定勾配以上の降坂路が検出されたとき、上記変速指示手段のシフトダウン要求に優先して上記変速機の変速を禁止する制御手段とを備えたことを特徴とする電気自動車の制御装置。
【請求項２】走行用モータと駆動輪との間に介装された変速機と、運転者の操作によって上記変速機の変速段を変更する変速操作手段と、車両が走行している路面の勾配を検出する勾配検出手段と、上記変速操作手段の位置を検出する位置検出手段と、上記勾配検出手段により所定勾配以上の降坂路且つ上記変速操作手段の位置が所定変速段以上が検出されたとき、上記変速操作手段の動きを規制する信号を出力する制御手段と、この制御手段の規制信号に応じて上記変速操作手段の動きを規制する規制手段とを備えたことを特徴とする電気自動車の制御装置。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電気自動車の制御装置に関し、具体的には走行用モータと駆動輪との間に介装された変速機の変速制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】電気自動車の走行用モータと駆動輪との間に変速機を介装した技術は一般的に知られており、例えば、特開平５－１７６４０９号公報には、電気自動車の制動時に回生制動力を常に最大に保つことを目的として、回生制動力が最大可能回生制動力となるようにシフトダウンするという技術が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、例えば、低速側変速段Ｌから高速側変速段Ｈへのシフトアップについては特に問題がないが、車両が降坂路を走行中である場合にＨからＬへのシフトダウンについては単純にこれを許可してしまうと、走行用モータの回生制動力不足のために走行用モータがオーバーランして故障する可能性がある。
【０００４】具体的には、図５に電気自動車（走行用モータ）の最大制動力特性を示すように、走行用モータの最大制動トルク特性は右下がりであるため、降坂路走行中に回生制動トルクが不足して車速が増すと、回生制動トルクが更に小さくなって車速が更に増してしまうことになる。また、Ｈの場合（図５の破線）は、オーバーラン車速が高いものの、最大制動力は小さい、一方、Ｌの場合（図５の実線）は、最大制動力が大きいものの、オーバーラン車速は低い特性を有している。
【０００５】一方、通常のエンジン駆動車の場合には、図５に示すように最大制動トルク特性が右上がりであることから、降坂路において車速が増加するとエンジンブレーキの最大制動力が増して降坂路の走行抵抗に勝るため、車速が減少してエンジン最大制動力と降坂路の走行抵抗がつり合う車速へ収束し、エンジンのオーバーランが防止される。
【０００６】しかし、図５に示すように電気自動車の場合には、車速Ｂｋｍ／ｈで走行中にＨからＬに切り換えると、回生制動力がｂ点からｂ’点へと移って降坂路の走行抵抗に勝るため車速が減少する。即ち、Ｌ（ＬＯＷギヤ）では、車速Ｃｋｍ／ｈよりも低速で走行すれば回生制動力が降坂路の走行抵抗に勝って減速する。一方、ＬＯＷギヤであっても、車速Ｃｋｍ／ｈよりも高速で走行すれば降坂路の走行抵抗が回生制動力に勝って増速する。ＬＯＷギヤのオーバーラン車速はＨ（ＨＩＧＨギヤ）のオーバーラン車速よりも低く、例えば４０ｋｍ／ｈであるため、降坂路で増速し始めると走行用モータがオーバーランする可能性がある。
【０００７】従って本発明は上記課題に鑑み、降坂路走行中にシフトダウンによって走行用モータがオーバーランするのを確実に防止することができる電気自動車の制御装置を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する第１発明の電気自動車の制御装置は、車両が走行している路面の勾配が所定勾配以上のとき、走行用モータと駆動輪との間に介装された変速機の変速を変速指示手段のシフトダウン要求に優先して禁止する制御手段を備えたことを特徴とする。これにより、降坂路における走行用モータのオーバーランを確実に防止することができる。
【０００９】また、第２発明の電気自動車の制御装置は、車両が走行している路面が所定勾配以上の降坂路、且つ、運転者によって操作される変速操作手段の位置が所定変速段以上を検出したとき、規制手段により変速操作手段の動きを規制することを特徴とする。これにより、降坂路において所定変速段以下に変速した場合に生じ得る走行用モータのオーバーランを確実に防止することができる。
【００１０】
【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。
【００１１】［実施の形態１］図１は本発明の実施の形態１に係るハイブリッド電気自動車の制御装置の構成図、図２は上記制御装置による変速制御の流れを示すフローチャート、図３は上記制御装置による勾配抵抗演算の概要を示すブロック図である。
【００１２】＜構成＞図１に示すように、本ハイブリッド電気自動車は、２台の交流誘導モータである走行用モータ１と、発電用のエンジン２とを備えたシリーズ式のものである。走行用モータ１と駆動輪４との間には変速機３が介装されており、この変速機３等を介して走行用モータ１の駆動力が駆動輪４に伝達される。変速機３は例えば高速と低速の２つの変速段（Ｈ／Ｌ）を有するものであり、ＬからＨ又はＨからＬへの変速段の切り換えはシフトフォーク駆動用油圧アクチュエータ１０によって行われるようになっている。
【００１３】一方、エンジン２には発電機５が接続されており、エンジン２の駆動よって発電機５が発電する。発電機５で発生した電力は走行用モータ１に供給されると同時にバッテリ６にも蓄積される。即ち、走行用モータ１の駆動電力は、インバータ７を介して、バッテリ６又は発電機５から供給される。
【００１４】また、本ハイブリッド電気自動車には制動手段として、図示しない油圧制動等の機械的なブレーキによる制動と、走行用モータ１の回生制動とがある。即ち、降坂路走行時などには走行用モータ１が発電機となって発電（回生発電）することにより制動力を発生する。なお、このときに回生電力はインバータ７を介してバッテリ６に蓄積されるようになっており、車両効率向上に寄与している。
【００１５】そして、本ハイブリッド電気自動車では、変速機３の変速段を切り換える際には制御手段であるＥＣＵ８によって以下のような制御が行われる。
【００１６】図１に示すように、ＥＣＵ８には車速Ｖ、モータ回転数Ｎ、切り換え指示信号Ｓ、アクセルペダル踏み込み量Ａ及びモータ消費電流Ｉなどが入力される。車速Ｖは変速機３の出力側に設けられた車速検出器１５によって検出され、モータ回転数Ｎは変速機３の入力側に設けられた回転数検出器１４によって検出される。また、切り換え指示信号Ｓは変速指示手段であるシフトスイッチ１１から出力されるＬからＨ又はＨからＬへの切り換え指示信号である。
【００１７】アクセルペダル踏み込み量Ａはアクセルペダル１２の踏み込み量であり、アクセルペダル１２に設けたアクセル開度検出器１３によって検出される。モータ消費電流Ｉはバッテリ６又は発電機５からインバータ７を介して走行用モータ１に供給される電流であり、電流検出器１６によって検出される。
【００１８】そして、ＥＣＵ８では、運転者がシフトスイッチ１１を操作して、このシフトスイッチ１１より、ＬからＨ又はＨからＬへの切り換え指示信号Ｓが出力されると、これに基づいて図２に示すようにＳ１～Ｓ４の処理を行う。
【００１９】まず、Ｓ１では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、走行用モータ１のトルクをゼロにした後、シフトフォーク駆動用油圧アクチュエータ１０に対して現在接続中の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。
【００２０】その後、Ｓ２では同期制御を行う。即ち、車速Ｖと目標変速段（Ｈ又はＬ）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７の出力を制御することにより、走行用モータ１の出力（トルク）を制御して実際のモータ回転数Ｎを目標モータ回転数に同期させる。
【００２１】実際のモータ回転数Ｎと目標モータ回転数とが同期したら、Ｓ３ではギヤ接続制御を行う。即ち、シフトフォーク駆動用油圧アクチュエータ１０に対し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、変速機３の変速段を目標変速段に切り換える（目標変速段のギヤを接続させる）。かくしてＬからＨ又はＨからＬへの変速が完了する。
【００２２】変速完了後、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７に出力して走行用モータ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。
【００２３】そして、この変速制御に際してＥＣＵ８では、走行用モータ１のオーバーランを防止するために次のような条件判定を行う。
【００２４】（１）ＬからＨへの切り換え：条件なし（２）ＨからＬへの切り換え：勾配抵抗と車速Ｖとに基づいて可否を判定■ 勾配抵抗≧－２００ｋｇ・車速３５ｋｍ／ｈ未満・・・ＨからＮへの切り換え可・車速３５ｋｍ／ｈ以上・・・ＨからＬへの切り換え不可（Ｈのまま）
・車速４０ｋｍ／ｈ未満・・・ＮからＬへの切り換え可・車速４０ｋｍ／ｈ以上・・・Ｎのまま■ 勾配抵抗＜－２００ｋｇ・・・ＨからＬへの切り換え不可（Ｈのまま）
【００２５】このようにＬからＨへの切り換えに対しては、ギア比が小さくなって走行用モータ１の回転数が減少するため、特に条件は設けていない。一方、ＨからＬへの切り換えに対しては、勾配抵抗条件を判定し、その結果、勾配抵抗が－２００ｋｇ以上であれば、現在、車両は登坂路、平坦路又は緩降坂路を走行中であると判断して、次に、車速条件判定を行う。その結果、車速Ｖが３５ｋｍ／ｈ未満であれば、ＨからＮへの切り換え、即ち、ＨＩＧＨギヤを抜いて変速機３をニュートラル状態にすることを許可する。一方、車速Ｖが３５ｋｍ／ｈ以上であれば、走行用モータ１がオーバーランする可能性があると判断してＨからＬへの切り換えを禁止し、Ｈのまま通常制御を継続する。
【００２６】また、ニュートラル状態にした後には、更に車速条件を判定し、その結果、車速Ｖが４０ｋｍ／ｈ未満であれば、即ち、ニュートラル状態にした後に車速Ｖが増加して４０ｋｍ／ｈ以上にならなければＮからＬへの切り換えを許可する。一方、車速Ｖが４０ｋｍ／ｈ以上であればＮのままとする。
【００２７】そして、更に、上記勾配抵抗判定の結果、勾配抵抗が－２００ｋｇ未満の場合にも、現在、車両は降坂路を走行中であるためオーバーランの可能性があると判断してＨからＬへの切り換えを禁止し、Ｈのまま通常制御を継続する。
【００２８】上記判定に用いる勾配抵抗はＥＣＵ８において演算する（勾配検出手段）。この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３に示すとおりである。即ち、モータ消費電流Ｉからモータ実トルクを求め、このモータ実トルクと、モータ回転数Ｎ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（Ｓ１１）。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（Ｓ１２）。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（Ｓ１３）。更に、転がり抵抗係数の値などから転がり抵抗を演算する（Ｓ１４）。最後に、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（Ｓ１５）。
【００２９】但し、次の■～■の条件では勾配抵抗が演算できないため、前回演算した勾配抵抗の値を用いる。
【００３０】■ 変速制御中（ニュートラル状態）の場合、又は、変速制御終了後１ｓｅｃ以内の場合。
■ ブレーキポジション＞０の場合（運転者がブレーキペダルを踏み込んで機械的ブレーキが作動している場合）、又は、ブレーキポジション＝０後１ｓｅｃ以内の場合。
■ タイヤロック時（アンチロック制御作動時）
■ タイヤスリップ時（スリップ制御作動時）
【００３１】つまり、変速制御中（ニュートラル状態）のように走行用モータ１の駆動力が駆動輪４に伝達されないとき、走行用モータ１の駆動力が駆動輪４に伝達されているが同時に機械的なブレーキが働いているとき、或いは、タイヤがロックしたりスリップしたりしているときには、走行用モータ１の駆動力が車速等に反映されないため、勾配抵抗を演算することができない。従って、これらのときには前回演算した勾配抵抗の値を用いる。
【００３２】なお、本ハイブリッド電気自動車（走行用モータ１）の最大制動力特性及び最大制動トルク特性については、図５、図６（ａ）に基づいて既に説明したため、ここでの説明は省略する。
【００３３】＜作用・効果＞以上のように、本実施の形態１の制御装置によれば、ＥＣＵ８の勾配検出機能により所定勾配以上の降坂路が検出されたときには、シフトスイッチ１１のシフトダウン要求（ＨからＬへの切り換え指示信号Ｓ）に優先して変速機３の変速を禁止するため、降坂路における走行用モータ１のオーバーランを確実に防止することができる。
【００３４】なお、上記では、シフトスイッチ１１の操作に基づいてＨとＬの切り換えを行う車両の場合について説明したが、本発明はＡＴ（Automatic Transmission) 車にも適用することができる。即ち、ＡＴ車ではレンジ切り換えレバーによってＤ（Ｈ）レンジが選択されているときには車速やアクセルペダル踏み込み量など基づいて自動的にＤ（Ｈ）からＬへシフトダウンされ、また、レンジ切り換えレバーによってＤレンジからＬレンジに切り換えたときにもシフトダウンされるが、かかるＡＴ車においても、所定勾配以上の降坂路が検出されたときにはシフトダウン要求に優先して変速機の変速を禁止することにより、降坂路における走行用モータのオーバーランを防止することができる。
【００３５】［実施の形態２］上記では変速指示手段の指示に基づいて作動する油圧駆動等のアクチュエータによって変速段の切り換えが行われる車両の場合について説明したが、ここでは、シフトレバーがリンク機構を介して変速機に接続されている車両の場合について図４に基づき説明する。図４は本発明の実施の形態２に係るハイブリッド電気自動車の制御装置の要部構成図である。
【００３６】＜構成＞図４において、２１は変速操作手段であるシフトレバーであり、このシフトレバー２１はリンクロッドやワイヤ等からなるリンク機構３０を介して変速機３に接続されている。従って、本ハイブリッド電気自動車では、運転者がシフトレバー２１を操作することにより、直接的に変速機３の変速段（Ｈ／Ｌ）を切り換える。また、シフトレバー２１の位置Ｈ又はＬを検出するポジションセンサ１７（位置検出手段）を備え、その出力はＥＣＵ８に入力される。そして、シフトレバー２１には、その動きを規制する規制手段として次のような装置が設けられている。
【００３７】図４に示すように、シフトレバー２１にはピン２２が突設され、このピン２２はロック体２３の溝２３ａに嵌合されている。即ち、ロック体２３によってシフトレバー２１の動きが規制されている。ロック体２３の下端部には、回動軸２４を介して、くの字状のリンク部材２６の一端部が結合されている。また、リンク部材２６の他端部には、回動軸２９を介して、アクチュエータ２８のロッド２８ａの先端部が結合されている。このロッド２８は図中左右方向に伸縮可能となっている。
【００３８】リンク部材２６の中央部は、固定の回動軸２５を介して、図示しない支持部に取り付けられている。更に、リンク部材２６の回動軸２５と回動軸２９との間にはスプリング２７の一端が結合され、このスプリング２７の他端は図示しない支持部に固定されている。
【００３９】従って、図４に実線で示すロック状態において、アクチュエータ２８の駆動力（油圧、空気圧等）がＯＦＦになると、スプリング２７の張力により、ロッド２８ａが右方向に伸長するとともにリンク部材２６が回動軸２５を中心にして反時計方向に回動する。その結果、ロック体２３が下方に移動してピン２２から外れるため、シフトレバー２１のロックが解除される。このときの状態を図４に一点鎖線で示す。
【００４０】そして、このロック解除状態において、ＥＣＵ８からシフトレバー２１の動きを規制する信号が出力されてアクチュエータ２８の駆動力がＯＮになると、ロッド２８ａが左方向に縮退する。その結果、リンク部材２６やロック体２３が上記とは逆方向に動作して、シフトレバー２１がロックされる。
【００４１】ＥＣＵ８では、上記実施の形態１において説明したようにモータ消費電流Ｉとモータ回転数Ｎと車速Ｖとに基づいて勾配抵抗を演算する。そして、この勾配抵抗が－２００ｋｇ未満（勾配抵抗＜－２００ｋｇ）且つシフトレバー位置がＨのときには、現在、車両は降坂路を走行中であるためＨからＬに切り換えると走行用モータ１がオーバーランする可能性があると判断して、シフトレバー２１の動きを規制する信号を出力する。
【００４２】なお、上記以外のハイブリッド電気自動車の全体的な構成等については、上記実施の形態１と同様であるため、ここでの説明は省略する。
【００４３】＜作用・効果＞以上のように、本実施の形態２の制御装置によれば、シフトレバー位置がＨでＥＣＵ８の勾配検出機能により所定勾配以上の降坂路が検出されたときには、ＥＣＵ８からシフトレバー２１の動きを規制する信号を出力し、この規制信号に応じてピン２２やロック体２３等からなる規制手段によりシフトレバー２１の動きを規制するため、降坂路における走行用モータ１のオーバーランを確実に防止することができる。
【００４４】なお、上記実施の形態１，２ではハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）の場合について説明したが、勿論、本発明は電気自動車（ＥＶ）にも適用することができる。
【００４５】
【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発明の電気自動車の制御装置によれば、勾配検出手段により所定勾配以上の降坂路が検出されたときには、変速指示手段のシフトダウン要求に優先して変速機の変速を禁止するため、降坂路における走行用モータのオーバーランを確実に防止することができる。
【００４６】また、第２発明の電気自動車の制御装置によれば、変速操作手段の位置が所定変速段以上且つ勾配検出手段により所定勾配以上の降坂路が検出されたときには、制御手段から変速操作手段の動きを規制する信号を出力し、この規制信号に応じて規制手段により変速操作手段の動きを規制するため、降坂路における走行用モータのオーバーランを確実に防止することができる。

【出願人】	【識別番号】０００００６２８６【氏名又は名称】三菱自動車工業株式会社
【出願日】	平成１１年４月２日（１９９９．４．２）
【代理人】	【識別番号】１０００７８４９９【弁理士】【氏名又は名称】光石俊郎（外２名）
【公開番号】	特開２０００－２９５７２０（Ｐ２０００－２９５７２０Ａ）
【公開日】	平成１２年１０月２０日（２０００．１０．２０）
【出願番号】	特願平１１－９５７９６