JP2013225955A - Variable speed control method and variable speed control device for electric vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、電動モータの回転を変速して車輪へ伝達する電気自動車の変速制御方法および変速制御装置に関し、クリープ制御と回生制御とを相互に切換えるとき車両捩れ振動を低減し得る技術に関する。 The present invention relates to a shift control method and a shift control apparatus for an electric vehicle that shifts the rotation of an electric motor and transmits it to a wheel, and relates to a technique that can reduce vehicle torsional vibration when switching between creep control and regenerative control.
電気自動車の駆動装置として、電動モータ、2段変速機、および差動装置(ディファレンシャル)を介し駆動輪に動力を伝達する車両用モータ駆動装置がある。この駆動装置上での変速制御システムがいくつか提案されている(例えば、特願2011−123433号(従来技術(1))、特願2012−13656号(従来技術(2))、特許文献1)。 As a drive device for an electric vehicle, there is a vehicle motor drive device that transmits power to drive wheels via an electric motor, a two-stage transmission, and a differential (differential). Several speed change control systems on this drive device have been proposed (for example, Japanese Patent Application No. 2011-123433 (Prior Art (1)), Japanese Patent Application No. 2012-13656 (Prior Art (2)), Patent Document 1 ).
従来技術(1),(2)では、変速制御システムにおいて、現変速段のローラクラッチが正方向に締結している状態で、トルク制御により、電動モータを駆動させている状態(この状態を「力行」と言う)から回生へ切換時に、回転数制御によって、現変速段のローラクラッチを駆動側から非駆動側へ移動させることが必要である。一方、回生から力行へ切換時、現変速段のローラクラッチを非駆動側から駆動側へ移動させることも必要である。 In the prior arts (1) and (2), in the shift control system, the electric motor is driven by torque control while the roller clutch at the current shift stage is engaged in the forward direction (this state is referred to as “ When switching from "power running" to regeneration, it is necessary to move the roller clutch of the current gear stage from the driving side to the non-driving side by rotational speed control. On the other hand, when switching from regeneration to power running, it is also necessary to move the roller clutch at the current gear stage from the non-drive side to the drive side.
特許文献1では、ドライブシャフトから変速機へのトルク反力と走行抵抗トルクを外乱として推定し、推定された外乱に基づき、外乱相殺トルクを算出する。そして、目標トルクを生成し、電動モータを駆動することによって、ドライブシャフト捩れ振動を抑制している。
In
従来技術(1),(2)では、ローラクラッチが締結側からニュートラル位置へ移動中、電動モータがトルクを急激に失うと、電動モータと減速機、または減速機とタイヤ間に捩れ振動が発生し、電動モータと減速機、または減速機とタイヤ間のバックラッシュに起因する異音が生じやすくなる。
特許文献1では、現変速段のクラッチが締結時のみ、有効である。クラッチが解除されたときには、提案方法を使えないことになる。つまりクラッチ解除されたとき、電動モータは無負荷状態になり、電動モータを制御しても、外乱を相殺するトルクを生成できない。
In the prior arts (1) and (2), if the electric motor suddenly loses torque while the roller clutch is moving from the engaged side to the neutral position, torsional vibration is generated between the electric motor and the reducer or between the reducer and the tire. In addition, abnormal noise due to backlash between the electric motor and the speed reducer or between the speed reducer and the tire is likely to occur.
In
この発明の目的は、現変速段のローラクラッチの締結時、非締結時にかかわらず、クリープ制御と回生制御を切換えるとき、電動モータと変速機、または変速機とタイヤ間の捩れ振動を低減することができる電気自動車の変速制御方法および変速制御装置を提供することである。 An object of the present invention is to reduce torsional vibration between an electric motor and a transmission or between a transmission and a tire when switching between creep control and regenerative control regardless of whether the roller clutch of the current gear stage is engaged or not. It is an object to provide a shift control method and a shift control apparatus for an electric vehicle.
この発明の電気自動車の変速制御方法は、互いに変速比が異なる複数の変速段のギヤ列LA,LBと、走行用の電動モータ3の出力軸であるモータ軸4に連結された入力軸7と前記各変速段のギヤ列LA,LBとの間にそれぞれ介在し断続の切換が可能な各変速段の2ウェイ型のローラクラッチ16A,16Bと、これら各ローラクラッチ16A,16Bの断続の切換を行う変速比切換機構40とを有する変速機5を備え、
前記各ローラクラッチ16A,16Bは、内輪18A,18Bのカム面19と外輪23,23間に設けられた各楔状空間Sにローラ20が介在し、各ローラ20が楔状空間Sの狭まり部分に係合することで接続状態となり、保持器21A,21Bにより各ローラ20を楔状空間Sの広がり部分に位置させることで切断状態となる構成であり、
前記変速比切換機構40は、保持器21A,21Bに連結されて回転する摩擦板35A,35Bの外輪23,23への接触と離間とを変速切換アクチュエータ47によるシフト部材45の進退によって切り換える機構である、
電気自動車における変速制御方法において、
前記電動モータ3へのトルク指令値が定められた閾値を下回ったら、前記閾値で前記電動モータ3を駆動させるクリープ制御を行うクリープ制御過程と、
前記電動モータ3の回生を行う回生制御を行う回生制御過程と、
前記クリープ制御と前記回生制御とを相互に切換える切換過程と、
を含み、
前記切換過程は、前記クリープ制御から前記回生制御または前記回生制御から前記クリープ制御へ切換えるとき、回生制御またはクリープ制御の指令が出された時点から、前記電動モータ3のトルクを、定められたトルク閾値まで徐々に除荷する徐々除荷過程を含むことを特徴とする。
The speed change control method for an electric vehicle according to the present invention includes a plurality of gear stages LA and LB having different speed ratios, and an
Each of the
The gear
In a shift control method for an electric vehicle,
A creep control process for performing creep control for driving the
A regenerative control process for performing regenerative control for regenerating the
A switching process for switching the creep control and the regeneration control to each other;
Including
In the switching process, when switching from the creep control to the regenerative control or from the regenerative control to the creep control, the torque of the
この構成によると、クリープ制御過程において、電動モータ3へのトルク指令値が定められた閾値を下回ったら、前記閾値で電動モータ3を駆動させるクリープ制御を行う。回生制御過程において、電動モータ3の回生を行う回生制御を行う。切換過程では、前記クリープ制御と前記回生制御とを相互に切換える。切換過程は徐々除荷過程を含み、この徐々除荷過程は、クリープ制御から回生制御へ切換えるとき、回生制御の指令が出された時点から、電動モータ3のトルクすなわち駆動トルクを、定められたトルク閾値まで徐々に除荷する。また徐々除荷過程は、回生制御からクリープ制御へ切換えるとき、クリープ制御の指令が出された時点から、電動モータ3のトルクすなわち回生トルクを、定められたトルク閾値まで徐々に除荷する。前記「トルク閾値」は、例えば、シミュレーション、実車走行試験等により任意に定められる。前記のように、電動モータ3の駆動トルクまたは回生トルクを徐々に除荷する、換言すれば、モータトルクを一気に除荷せず時間経過と共に段階的に除荷していくことで、現変速段のローラクラッチ16A,16Bの締結時、非締結時にかかわらず、電動モータ3と変速機5、または変速機5とタイヤ間の捩れ振動を低減することができる。
According to this configuration, in the creep control process, when the torque command value for the
前記切換過程は、車両のシフト操作部材のシフトレンジが、ドライブレンジ、2速レンジ、および1速レンジのいずれか一つのレンジが選択された場合に、実行されるものとしても良い。前記いずれかのレンジが選択された状態で、前記車両がトルク制御で走行中に、例えば、アクセルペダル63のON,OFF間の切換え時等に生じ得る車両捩れ振動を低減することができる。
The switching process may be executed when any one of a drive range, a second speed range, and a first speed range is selected as the shift range of the shift operation member of the vehicle. While one of the ranges is selected, vehicle torsional vibration that may occur when the vehicle is running under torque control, for example, when the
前記切換過程は、前記クリープ制御から前記回生制御へ切換えるとき、回転数制御により、現変速段のローラクラッチ16A,16Bを駆動側から非駆動側へ移動させるローラクラッチ移動過程を含み、このローラクラッチ移動過程中に、前記電動モータ3の目標回転数を、出力軸回転数に現変速段の減速比を乗じた回転数から、一定の回転数閾値を減じた回転数として、前記電動モータ3を駆動しても良い。
前記ローラクラッチ移動過程は、前記電動モータ3のトルクを、定められたトルク閾値まで徐々に出力させるトルク徐々出力過程を含むものとしても良い。このようにモータトルクを、トルク閾値に至るまで時間経過と共に段階的に出力していくことで、回転数制御により、現変速段のローラクラッチ16A,16Bを駆動側から非駆動側へ移動させるローラクラッチ移動過程中、車両捩れ振動を低減することができる。
The switching process includes a roller clutch moving process for moving the
The roller clutch movement process may include a torque gradual output process for gradually outputting the torque of the
前記切換過程は、前記回生制御から前記クリープ制御へ切換えるとき、回転数制御により、現変速段のローラクラッチ16A,16Bを非駆動側から駆動側へ移動させるローラクラッチ移動過程を含み、このローラクラッチ移動過程中に、前記電動モータ3の目標回転数を、出力軸回転数に現変速段の減速比を乗じた回転数に、一定の回転数閾値を加えた回転数として、前記電動モータ3を駆動しても良い。
前記ローラクラッチ移動過程は、前記電動モータ3のトルクを、定められたトルク閾値まで徐々に出力させるトルク徐々出力過程を含むものとしても良い。このようにモータトルクを、トルク閾値に至るまで時間経過と共に段階的に出力していくことで、回転数制御により、現変速段のローラクラッチ16A,16Bを非駆動側から駆動側へ移動させるローラクラッチ移動過程中、車両捩れ振動を低減することができる。
The switching process includes a roller clutch moving process for moving the
The roller clutch movement process may include a torque gradual output process for gradually outputting the torque of the
前記回生制御から前記クリープ制御への切換は、車速が第1の車速度閾値以上のときに実施し、前記クリープ制御から前記回生制御への切換は、車速が第2の車速度閾値以下のときに実施しても良い。この場合、回生制御とクリープ制御のハンチング現象を避けることができる。前記「ハンチング現象」とは、ある動作を頻繁に繰返し行う現象を言う。
前記第1の車速度閾値>前記第2の車速度閾値としても良い。
Switching from the regeneration control to the creep control is performed when the vehicle speed is equal to or higher than the first vehicle speed threshold, and switching from the creep control to the regeneration control is performed when the vehicle speed is equal to or lower than the second vehicle speed threshold. May be implemented. In this case, the hunting phenomenon of regenerative control and creep control can be avoided. The “hunting phenomenon” refers to a phenomenon in which a certain operation is frequently repeated.
The first vehicle speed threshold value may be greater than the second vehicle speed threshold value.
この発明の電気自動車の変速制御装置は、互いに変速比が異なる複数の変速段のギヤ列と、走行用の電動モータの出力軸であるモータ軸に連結された入力軸と前記各変速段のギヤ列との間にそれぞれ介在し断続の切換が可能な各変速段の2ウェイ型のローラクラッチと、これら各ローラクラッチの断続の切換を行う変速比切換機構とを有する変速機を備え、
前記各ローラクラッチは、内輪のカム面と外輪間に設けられた各楔状空間にローラが介在し、各ローラが楔状空間の狭まり部分に係合することで接続状態となり、保持器により各ローラを楔状空間の広がり部分に位置させることで切断状態となる構成であり、
前記変速比切換機構は、保持器に連結されて回転する摩擦板の外輪への接触と離間とを変速切換アクチュエータによるシフト部材の進退によって切り換える機構である、
電気自動車における変速制御装置において、
前記電動モータへのトルク指令値が定められた閾値を下回ったら、前記閾値で前記電動モータを駆動させるクリープ制御を行うクリープ制御手段と、
前記電動モータの回生を行う回生制御を行う回生制御手段と、
前記クリープ制御と前記回生制御とを相互に切換える切換手段と、
を含み、
前記切換手段は、前記クリープ制御から前記回生制御または前記回生制御から前記クリープ制御へ切換えるとき、回生制御またはクリープ制御の指令が出された時点から、前記電動モータのトルクを、定められたトルク閾値まで徐々に除荷する徐々除荷手段を含むことを特徴とする。
The shift control apparatus for an electric vehicle according to the present invention includes a gear train of a plurality of shift stages having different gear ratios, an input shaft connected to a motor shaft that is an output shaft of a traveling electric motor, and a gear of each of the shift stages. A transmission having a two-way roller clutch of each gear stage that is interposed between each row and can be switched intermittently, and a gear ratio switching mechanism that switches between the intermittent states of each of the roller clutches,
Each roller clutch is in a connected state when a roller is interposed in each wedge-shaped space provided between the cam surface of the inner ring and the outer ring, and each roller engages with a narrowed portion of the wedge-shaped space. It is configured to be in a cut state by being positioned in the spread part of the wedge-shaped space,
The transmission ratio switching mechanism is a mechanism that switches contact and separation of a rotating friction plate connected to a retainer with an outer ring by advancing and retreating a shift member by a transmission switching actuator.
In a shift control device for an electric vehicle,
A creep control means for performing creep control for driving the electric motor at the threshold value when a torque command value to the electric motor falls below a predetermined threshold value;
Regenerative control means for performing regenerative control for regenerating the electric motor;
Switching means for switching the creep control and the regeneration control to each other;
Including
When the switching means switches from the creep control to the regenerative control or from the regenerative control to the creep control, the switching means sets the torque of the electric motor from a predetermined torque threshold value when a command for regenerative control or creep control is issued. And gradually unloading means for unloading.
この構成によると、クリープ制御手段は、電動モータへのトルク指令値が定められた閾値を下回ったら、前記閾値で前記電動モータを駆動させるクリープ制御を行う。回生制御手段は、電動モータの回生を行う回生制御を行う。切換手段は、クリープ制御と前記回生制御とを相互に切換える。切換手段は徐々除荷手段を含み、この徐々除荷手段は、クリープ制御から回生制御へ切換えるとき、回生制御の指令が出された時点から、電動モータのトルクすなわち駆動トルクを、定められたトルク閾値まで徐々に除荷する。また徐々除荷手段は、回生制御からクリープ制御へ切換えるとき、クリープ制御の指令が出された時点から、電動モータのトルクすなわち回生トルクを、定められたトルク閾値まで徐々に除荷する。このように、電動モータの駆動トルクまたは回生トルクを一気に除荷せず時間経過と共に段階的に除荷していくことで、車両捩れ振動を低減することができる。 According to this configuration, when the torque command value for the electric motor falls below a predetermined threshold value, the creep control means performs creep control for driving the electric motor at the threshold value. The regeneration control means performs regeneration control that performs regeneration of the electric motor. The switching means switches between creep control and regenerative control. The switching means includes a gradual unloading means. When the gradual unloading means is switched from the creep control to the regenerative control, the torque of the electric motor, that is, the driving torque is set to a predetermined torque from the time when the regenerative control command is issued. Gradually unload to the threshold. In addition, the gradual unloading means gradually unloads the torque of the electric motor, that is, the regenerative torque from the time when the command for creep control is issued when switching from the regeneration control to the creep control. Thus, the torsional vibration of the vehicle can be reduced by unloading the driving torque or the regenerative torque of the electric motor at a time without unloading it step by step.
この発明の電気自動車の変速制御方法は、互いに変速比が異なる複数の変速段のギヤ列と、走行用の電動モータの出力軸であるモータ軸に連結された入力軸と前記各変速段のギヤ列との間にそれぞれ介在し断続の切換が可能な各変速段の2ウェイ型のローラクラッチと、これら各ローラクラッチの断続の切換を行う変速比切換機構とを有する変速機を備え、前記各ローラクラッチは、内輪のカム面と外輪間に設けられた各楔状空間にローラが介在し、各ローラが楔状空間の狭まり部分に係合することで接続状態となり、保持器により各ローラを楔状空間の広がり部分に位置させることで切断状態となる構成であり、前記変速比切換機構は、保持器に連結されて回転する摩擦板の外輪への接触と離間とを変速切換アクチュエータによるシフト部材の進退によって切り換える機構である、電気自動車における変速制御方法において、
前記電動モータへのトルク指令値が定められた閾値を下回ったら、前記閾値で前記電動モータを駆動させるクリープ制御を行うクリープ制御過程と、前記電動モータの回生を行う回生制御を行う回生制御過程と、前記クリープ制御と前記回生制御とを相互に切換える切換過程とを含み、前記切換過程は、前記クリープ制御から前記回生制御または前記回生制御から前記クリープ制御へ切換えるとき、回生制御またはクリープ制御の指令が出された時点から、前記電動モータのトルクを、定められたトルク閾値まで徐々に除荷する徐々除荷過程を含む。このため、現変速段のローラクラッチの締結時、非締結時にかかわらず、クリープ制御と回生制御を切換えるとき、電動モータと変速機、または変速機とタイヤ間の捩れ振動を低減することができる。
The shift control method for an electric vehicle according to the present invention includes a gear train of a plurality of shift stages having different gear ratios, an input shaft connected to a motor shaft that is an output shaft of a traveling electric motor, and a gear of each of the shift stages. A transmission having a two-way roller clutch of each gear stage that is interposed between each row and capable of switching between on and off, and a gear ratio switching mechanism that switches between on and off of each of the roller clutches, The roller clutch is in a connected state when a roller is interposed in each wedge-shaped space provided between the cam surface of the inner ring and the outer ring, and each roller engages with a narrow portion of the wedge-shaped space. The gear ratio switching mechanism is configured to shift the contact and separation of the rotating friction plate connected to the retainer to the outer ring with a shift switching actuator. A mechanism for switching by the advance and retreat, in the shift control method in an electric vehicle,
A creep control process for performing creep control for driving the electric motor at the threshold value when a torque command value for the electric motor falls below a predetermined threshold value; and a regeneration control process for performing regenerative control for regenerating the electric motor; A switching process for switching the creep control and the regeneration control to each other, and the switching process is a command for regeneration control or creep control when switching from the creep control to the regeneration control or from the regeneration control to the creep control. From the point in time when the electric motor is issued, it includes a gradual unloading process of gradually unloading the torque of the electric motor to a predetermined torque threshold. Therefore, the torsional vibration between the electric motor and the transmission or between the transmission and the tire can be reduced when switching between the creep control and the regenerative control regardless of whether the roller clutch at the current gear stage is engaged or not.
この発明の電気自動車の変速制御装置は、互いに変速比が異なる複数の変速段のギヤ列と、走行用の電動モータの出力軸であるモータ軸に連結された入力軸と前記各変速段のギヤ列との間にそれぞれ介在し断続の切換が可能な各変速段の2ウェイ型のローラクラッチと、これら各ローラクラッチの断続の切換を行う変速比切換機構とを有する変速機を備え、前記各ローラクラッチは、内輪のカム面と外輪間に設けられた各楔状空間にローラが介在し、各ローラが楔状空間の狭まり部分に係合することで接続状態となり、保持器により各ローラを楔状空間の広がり部分に位置させることで切断状態となる構成であり、前記変速比切換機構は、保持器に連結されて回転する摩擦板の外輪への接触と離間とを変速切換アクチュエータによるシフト部材の進退によって切り換える機構である、電気自動車における変速制御装置において、
前記電動モータへのトルク指令値が定められた閾値を下回ったら、前記閾値で前記電動モータを駆動させるクリープ制御を行うクリープ制御手段と、前記電動モータの回生を行う回生制御を行う回生制御手段と、前記クリープ制御と前記回生制御とを相互に切換える切換手段とを含み、前記切換手段は、前記クリープ制御から前記回生制御または前記回生制御から前記クリープ制御へ切換えるとき、回生制御またはクリープ制御の指令が出された時点から、前記電動モータのトルクを、定められたトルク閾値まで徐々に除荷する徐々除荷手段を含む。このため、現変速段のローラクラッチの締結時、非締結時にかかわらず、クリープ制御と回生制御を切換えるとき、電動モータと変速機、または変速機とタイヤ間の捩れ振動を低減することができる。
The shift control apparatus for an electric vehicle according to the present invention includes a gear train of a plurality of shift stages having different gear ratios, an input shaft connected to a motor shaft that is an output shaft of a traveling electric motor, and a gear of each of the shift stages. A transmission having a two-way roller clutch of each gear stage that is interposed between each row and capable of switching between on and off, and a gear ratio switching mechanism that switches between on and off of each of the roller clutches, The roller clutch is in a connected state when a roller is interposed in each wedge-shaped space provided between the cam surface of the inner ring and the outer ring, and each roller engages with a narrow portion of the wedge-shaped space. The gear ratio switching mechanism is configured to shift the contact and separation of the rotating friction plate connected to the retainer to the outer ring with a shift switching actuator. A mechanism for switching by the advance and retreat, the shift control system of an electric vehicle,
A creep control means for performing creep control for driving the electric motor at the threshold value when a torque command value for the electric motor falls below a predetermined threshold; and a regeneration control means for performing regeneration control for regenerating the electric motor; Switching means for switching the creep control and the regeneration control to each other, and the switching means commands the regeneration control or creep control when switching from the creep control to the regeneration control or from the regeneration control to the creep control. From the point in time when the electric motor is issued, it gradually includes unloading means for gradually unloading the torque of the electric motor to a predetermined torque threshold value. Therefore, the torsional vibration between the electric motor and the transmission or between the transmission and the tire can be reduced when switching between the creep control and the regenerative control regardless of whether the roller clutch at the current gear stage is engaged or not.
以下、この発明の実施形態にかかる電気自動車の変速制御方法を説明する。なお以下の説明は、変速制御装置の説明をも含む。図1は、左右一対の前輪1を車両用モータ駆動装置Aで駆動される駆動輪とし、左右一対の後輪2を従動輪とした電気自動車EVを示す。
Hereinafter, a shift control method for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention will be described. The following description also includes a description of the shift control device. FIG. 1 shows an electric vehicle EV in which a pair of left and right
図2は、左右一対の前輪1をエンジンEによって駆動される主駆動輪とし、左右一対の後輪2を車両用モータ駆動装置Aで駆動される補助駆動輪としたハイブリッド自動車HVを示す。ハイブリッド自動車HVには、エンジンEの回転を変速するトランスミッションTと、トランスミッションTから出力された回転を左右の前輪1に分配するディファレンシャルDとが設けられている。この実施形態の変速制御方法および変速制御装置は、図1,図2の車両用モータ駆動装置Aに適用される。
FIG. 2 shows a hybrid vehicle HV in which a pair of left and right
図3に示すように、車両用モータ駆動装置Aは、走行用の電動モータ3と、電動モータ3の出力軸4の回転を変速して出力する変速機5と、その変速機5から出力された回転を図1に示す電気自動車EVの左右一対の前輪1に分配し、または、図2に示すハイブリッド車の左右一対の後輪2に分配するディファレンシャル6とを有する。
As shown in FIG. 3, the vehicle motor drive device A includes a traveling
変速機5は、変速段数が2段であって、図3に示すように、互いに変速比が異なる複数(この例では2列)の変速段のギヤ列LA,LBと、電動モータ3の出力軸であるモータ軸4に連結された入力軸7と前記各変速段のギヤ列LA,LBにそれぞれ介在し断続の切換が可能な各変速段の2ウェイ型のローラクラッチ16A,16Bと、これら各ローラクラッチ16A,16Bの断続の切換を行う変速比切換機構40とを有する。
The
変速機5および変速比切換機構40については、ここでは変速制御方法・装置の理解に必要な範囲で簡単に説明し、変速制御方法・装置の説明の後に、詳細に説明する。
The
変速機5は、モータ軸4の回転が入力される入力軸7と、入力軸7に対して間隔をおいて平行に配置された出力軸8と、上記各ギヤ列LA,LBとを有する平行軸常時噛合型変速機である。1速ギヤ列LAの入力ギヤ9Aおよび2速ギヤ列LBの入力ギヤ9Bが入力軸に一体に設けられ、1速ギヤ列LAの出力ギヤ10Aおよび2速ギヤ列LBの出力ギヤ10Bが出力軸8の外周に回転自在に設置されている。これら各出力ギヤ10A,10Bと出力軸8の間に、前記ローラクラッチ16A,16Bが介在させてある。
The
各ローラクラッチ16A,16Bは、図12に示す2速のローラクラッチ16Bの例で説明するように、外周面が多角形状とされた内輪18Bの外周の平面状の各カム面19と外輪23の内周の円筒面間に設けられた各楔状空間Sにローラ20が介在する。楔状空間Sは、円周方向の両側が狭まり、円周方向の中央が広がり部分となる。各ローラクラッチ16A,16Bは、各ローラ20が楔状空間Sの狭まり部分に係合することで接続状態となり、保持器21Bにより各ローラ20を楔状空間Sの広がり部分に位置させることで切断状態となる構成である。
The
変速比切換機構40は、図4に示すように、ローラクラッチ16A,16Bの保持器21A,21Bに連結されて回転する環状の摩擦板35A,35Bの外輪23への接触と離間とを変速切換アクチュエータ47による、シフト部材であるシフトフォーク45の進退によって切り換える機構である。シフト機構41は、変速比切換機構40のうちの、摩擦板35A,35Bを動作される機構部分であり、変速切換アクチュエータ47とシフトフォーク45により構成される。
As shown in FIG. 4, the gear
変速切換アクチュエータ47は、シフト用の電動モータであり、その出力軸47aの回転を、送りねじ機構48によりシフトロッド46の直動運動に変換し、シフトロッド46に取り付けたシフトフォーク45を軸方向に移動させる。シフトフォーク45の移動により、シフトスリーブ43およびシフトリング34が移動する。シフトリング34が摩擦板35A,35Bを、クラック外輪23(出力ギヤ10A,10B)の側面に押し付ける。これにより、カム面付きの内輪18A,18Bと外輪23とが相対回転する場合に、摩擦板35A,35Bと外輪23との間に摩擦力(トルク)が作用し、保持器21A,21Bを介してローラ20を楔状空間Sの狭まり部分に押し込むことができる。
The
なお、保持器21A,21Bは内輪18A,18Bに対して回転自在であるが、スイッチばね22A,22B(図12)により、内輪18A,18Bのカム面19(図12)の中央、つまり楔状空間Sの広がり部分である中立位置とポケット21aの円周方向中央とが一致するように付勢される。摩擦板35A,35Bは、上記スイッチばね22A,22Bにより、保持器21A,21Bと共に回転可能なように連結されている。
The
図5は、車両用モータ駆動装置Aを制御する制御システムを示すブロック図である。この制御システムは、統合ECU60、変速ECU61、およびインバータ装置62を有する。統合ECU60、変速ECU61、およびインバータ装置62の3者間の信号転送はCAN通信(コントローラー・エリア・ネットワーク)で行われる。
FIG. 5 is a block diagram showing a control system for controlling the vehicle motor drive device A. As shown in FIG. This control system has an integrated
統合ECU60は、車載全ての電子制御装置間の協調制御を行う電子制御装置であり、アクセルペダル63のアクセル開度センサ63a、ブレーキペダル91のブレーキ開度センサ91a、ステアリングホイール92の操舵角センサ92a、変速段を手動で切り替えるシフトレバー93のレバー位置センサ93aに接続されている。統合ECU60は、これらアクセル開度センサ63a、ブレーキ開度センサ91a、操舵角センサ92a、レバー位置センサ93aの検出したアクセル開度信号、ブレーキ開度信号、操舵角信号、およびレバー位置信号を、変速ECU61に送信する機能、並びにこれらの4種の信号および他の各種のセンサ等の信号によって前記協調制御を行う機能を備える。
The
変速ECU61は、ECU60から送信された各種信号や、直接に変速ECU61に入力された各種信号により、自動変速の制御を行う電子制御装置であり、各種入力信号に基づいて変速判断を行ない、変速機5の変速切換アクチュエータ47とインバータ装置62に指令を出す。
The
変速ECU61は、次の各機能(1)〜(8)を備える。
(1)車速度センサ94および加速度センサ95から、車速と車両の加減速度の検出信号を受け、統合ECU60からアクセル開度信号を受け取り、自動変速の判断を行う。
(2)急ブレーキと判断した場合は、自動変速を行わない。
(3)急ハンドルと判断した場合は、自動変速を行わない。
(4)統合ECU60からシフトレバー93の位置信号を受け取り、電動モータのクリープ制御を実施する。
The
(1) The
(2) If it is determined that the brake is sudden, automatic shift is not performed.
(3) If it is determined that the steering wheel is a sudden handle, automatic shifting is not performed.
(4) A position signal of the
(5)運転者により操作される第1〜第3の操作スイッチ96〜98の操作に応じた制御を行う。
第1の操作スイッチ96:自動/手動変速の切換用トグルスイッチである。
第2の操作スイッチ97:タクトスイッチであり、上記の第1の操作スイッチ96が手動変速で設定された場合のみ、有効とする。第2の操作スイッチ97を押すと、シフトアップ変速が実施される。
第3の操作スイッチ98:タクトスイッチであり、上記の第1の操作スイッチ96が手動変速で設定された場合のみ、有効とする。第3の操作スイッチ98を押すと、シフトダウン変速が実施される。
(5) Control according to operation of the 1st-3rd operation switch 96-98 operated by the driver | operator is performed.
First operation switch 96: an automatic / manual shift switching toggle switch.
Second operation switch 97: This is a tact switch, and is effective only when the
Third operation switch 98: a tact switch, which is valid only when the
(6)表示部99へ、車速、電動モータ回転数、トルク指令値等を表示させる。表示部99は、液晶表示装置等の画像を表示する装置、または指針で表示する装置である。
(7)変速切替アクチュエータ47のシフト位置を、変速機5に付けられたシフト位置センサ68から検出する機能とインバータから電動モータ3の回転数を取得する機能を備える。
(8)インバータ装置62にトルク指令または回転数指令と変速指令を送信する機能、および変速機5に付けられた変速切替アクチュエータ47を駆動する機能を備える。
(6) The vehicle speed, electric motor rotation speed, torque command value, etc. are displayed on the
(7) A function of detecting the shift position of the
(8) A function of transmitting a torque command or a rotational speed command and a shift command to the
変速ECU61には、自動変速モードと手動変速モードの変速モードがプログラムされており、自動変速モードと手動変速モードは、運転者による前記第1の操作スイッチ96の操作によって切り替えられる。
この実施形態の変速制御方法および変速制御装置は、変速ECU61による自動変速モードにおける制御に係る。変速ECU61は、図9に示す各種の機能達成手段等(81,82,83,87)を有しているが、これらの手段については後に説明する。
The
The speed change control method and speed change control device of this embodiment relate to control in the automatic speed change mode by the
図5において、インバータ装置62は、バッテリ69から直流電力が供給されて、電動モータ3に交流のモータ駆動電力を供給するとともに、その供給電力を変速ECU61からの信号に基づいて制御する。インバータ装置62には、電動モータ3に設けられた回転検出装置である回転角度センサ66から、電動モータ3の回転数を示す信号が入力される。
In FIG. 5, the
インバータ装置62は、電動モータ3を駆動する機能、および回転角度センサ66から電動モータ3の回転角信号を得る機能を備える。インバータ装置62は、図6に示すように、インバータ71と、このインバータ71を制御するインバータ制御回路72とで構成される。インバータ71と、U,V,W相の上側アームスイッチング素子Up,Vp,Wpと、U,V,W相の下側アームスイッチング素子Un,Vn,Wnの接続点に電動モータ3の各相(U,V,W相)の端子を接続したものである。インバータ71には、3相の交流電力を出力するように、インバータ制御回路72から各スイッチング素子Up,Vp,Wp,Un,Vn,Wnに開閉指令が与えられる。
The
電動モータ3は、3相の通電により、転流を行っている。電動モータ3の駆動のためには大電流が必要である。
The
図7は、シフトレバー操作パネル75の構成を示す。運転手がシフトレバー(シフト操作部材)93を手動操作することによって、周知の例と同様に、P(パーキング)、R(リバース)、N(ニュートラル)、D(ドライブ)、2速(セカンド)、1速(ロウ)の各レンジを切り換えることができる。シフトレバー操作パネル75は、このように切り換えられるどのレンジに現在あるかを示す表示装置である。シフトレバー操作パネル75におけるレンジ選択情報は統合ECU60に入力される。1速レンジは1速段状態である。なお、シフトレバー操作パネル75は、タッチパネル形式の入力手段を兼ねて、シフトレバー93に代えて運転者により操作される操作手段としても良い。
FIG. 7 shows the configuration of the shift
図8は、電動モータ3と、インバータトルク制御、インバータ回転数制御のブロック図を示す。このインバータ制御回路72は、トルク制御と回転数制御とに切り換えて制御可能としてあり、トルク制御と回転数制御とも、フィードバック制御で、かつベクトル制御である。変速時はトルク制御と回転数制御とを行い、変速時以外のときはトルク制御を行う。詳細な説明を省略する。
FIG. 8 shows a block diagram of the
同図のインバータ制御回路72の構成を、トルク制御方法の概要と共に説明する。
制御回路72は、アクセル信号(トルク指令)と電動モータ回転数を取得して、電流指令部101で電流指令値を作成する。電流指令部101には、トルク制御時は、アクセル信号から変速ECU61のトルク指令部110で生成されたトルク指令が入力される。なお、図8における変速ECU61のトルク指令部110および速度指令部106は、変速ECU61の構成要素のうち、トルク指令および速度指令を出力する手段を総称して示している。
The configuration of the
The
電力変換部62aは、PWMデューティVu,Vv,Vwに従ってインバータ71をPWM制御し、電動モータ3を駆動する。
The
同図のインバータ制御回路72による回転数制御を説明する。
速度指令部106は、インバータ制御回路72に対して速度指令を与える手段であり、変速ECU61に設けられている。速度指令部106は、変速時の車速と選択された目標変速段の変速比に基づき、電動モータ3の目標回転数を算出する。算出した目標回転数は、速度指令としてインバータ装置62のインバータ制御回路72に指示される。
The rotation speed control by the
The
また、電動モータ3の回転子角度を回転角度センサ66から取得し、実際の電動モータ3の回転数を速度計算部108で算出する。速度指令部106の速度指令と、速度計算部108で算出した実際の電動モータ回転数の差分を比較部109で求め、その差分に対つき、制御部107でPID制御(比例積分微分制御)、あるいはPI制御(比例積分制御)を行い、制御量をトルク指令として、電流指令部101に入力する。回転数制御時、この速度計算部108の速度指令に基づくトルク指令が、トルク指令部110からのトルク指令に代えて電流指令部101に入力される。
回転数制御では、電動モータ3の目標回転数は一定の間隔(例えば、1msec)で計算され、変速中に車速が急に変化しても、変速の目標回転数は車速の変化を追及できる特徴をもつ。それによって、変速ショックを低減することができる。
Further, the rotor angle of the
In the rotational speed control, the target rotational speed of the
なお、図8において、インバータ制御回路72は、速度制御部73と、トルク制御部74とに分けて説明している。
トルク制御部74は、インバータ制御回路72のうち、トルク制御により電動モータ3の制御の機能を果たす部分であり、図8の電流指令部101、電流PI制御部102、2相・3相変化部103、3相・2相変化部104、速度計算部108、および予測部111を含む。
速度制御部73は、インバータ制御回路72のうち、速度制御により電動モータ3の制御の機能を果たす部分であって、比較部109と、制御部107とを有し、トルク制御部74の電流制御部101へトルク指令を与え、その後の制御をトルク制御部74で行わせる。
In FIG. 8, the
The
The
次に、電気自動車における車両用モータ駆動装置の変速制御装置につき、図9のブロック図を参照して説明する。制御対象となる電気自動車は、上記実施形態の変速制御方法を適用する図1〜図7と共に前述した電気自動車である。
この電気自動車の変速制御装置は、上記実施形態の変速制御方法を実施する装置であって、上記変速ECU61に、変速の基本的な制御を行う手段である変速制御手段80が設けられている。変速ECU61は、この変速制御手段80により、自動変速時以外の電動モータ3の制御はトルク制御として、トルク指令をインバータ制御回路72へ出力し、変速時にトルク制御と回転数制御を切換える。変速ECU61に、次の、クリープ制御手段81、回生制御手段82、切換手段87、およびメモリ83を設けている。メモリ83は例えばROM等からなり、このメモリ83の記憶領域83aには、後述する各閾値、回転数閾値、トルク閾値、第1,第2の車速閾値を記憶させている。
Next, a shift control device for a vehicle motor drive device in an electric vehicle will be described with reference to the block diagram of FIG. The electric vehicle to be controlled is the electric vehicle described above with reference to FIGS. 1 to 7 to which the shift control method of the above embodiment is applied.
This shift control device for an electric vehicle is a device that performs the shift control method of the above embodiment, and the
クリープ制御手段81は、電動モータ3へのトルク指令値が定められた閾値を下回ったら、前記閾値で電動モータ3を駆動させるクリープ制御を行う。このクリープ制御を行う場合のトルク指令値は正である。
回生制御手段82は、電動モータ3の回生を行う回生制御を行う。この回生制御手段82は、トルク制御で走行中に、アクセル開度信号が閾値を下回ると、アクセル開度信号を前記閾値以上とする制御につき、アクセルオフ時に回生制御を行い、回生指令トルクが回生時用の閾値を下回ると、この回生時用の閾値の負トルクを入力して、ローラクラッチ16A,16Bのローラ20を常に非駆動側に移動させる。この回生制御を行う車速は、定められた車速以上とするのが良い。
When the torque command value for the
The
切換手段87は、クリープ制御と回生制御とを相互に切換える手段であって、車両のシフトレバー93がドライブレンジ、2速レンジ、および1速レンジのいずれか一つのレンジが選択された場合に、制御切換え可能に構成される。切換手段87は徐々除荷手段88を含み、この徐々除荷手段88は、クリープ制御から回生制御へ切換えるとき、回生制御の指令が出された時点から、電動モータ3のトルクすなわち駆動トルクを、定められたトルク閾値まで徐々に除荷する。また徐々除荷手段88は、回生制御からクリープ制御へ切換えるとき、クリープ制御の指令が出された時点から、電動モータ3のトルクすなわち回生トルクを、定められたトルク閾値まで徐々に除荷する。
The switching
図10は、この実施形態に係る変速制御方法における、クリープ制御から回生制御へ切換える制御方法の概略を示すフローチャートである。クリープ制御手段81により電動モータ3をクリープ制御させている途中に、切換手段87が本処理を開始させる。
ステップ1:アクセルペダル開度、車速を検出し、回生制御指令を出す。
ステップ2:切換手段87における徐々除荷手段88は、トルク制御により、電動モータ3の駆動トルクを徐々に除荷する。
FIG. 10 is a flowchart showing an outline of a control method for switching from creep control to regenerative control in the shift control method according to this embodiment. During the creep control of the
Step 1: Accelerator pedal opening and vehicle speed are detected and a regeneration control command is issued.
Step 2: Gradual unloading means 88 in switching means 87 gradually unloads the drive torque of
ステップ3:トルク制御を回転数制御に切換え、回転数制御により、現変速段のローラクラッチ16A,16Bを駆動側から非駆動側へ移動させる。
ステップ4:電動モータ3の制御を回転数制御からトルク制御に切換え、以後、回生制御手段82により、電動モータ3の回生トルク値をn回補間制御により与える。この補間制御は、n回補間であるため、補間値が回生指令の信号を常に追跡し得る。補間値は回生指令値の信号との誤差を縮めていく追跡過程の中、誤差がある閾値以内になると、追跡動作を完了させ、n回補間制御も完了させる。
Step 3: The torque control is switched to the rotational speed control, and the
Step 4: The control of the
図11は、この実施形態に係る変速制御方法における、回生制御からクリープ制御へ切換える制御方法の概略を示すフローチャートである。回生制御手段82により電動モータ3を回生制御させている途中に、切換手段87が本処理を開始させる。
ステップ1:アクセルペダル開度、車速を検出し、クリープ制御指令を出す。
ステップ2:切換手段87における徐々除荷手段88は、トルク制御により、電動モータ3の回生トルクを徐々に除荷する。
FIG. 11 is a flowchart showing an outline of a control method for switching from regenerative control to creep control in the shift control method according to this embodiment. While the
Step 1: Accelerator pedal opening and vehicle speed are detected and a creep control command is issued.
Step 2: Gradual unloading means 88 in switching means 87 gradually unloads the regenerative torque of
ステップ3:トルク制御を回転数制御に切換え、回転数制御により、現変速段のローラクラッチ16A,16Bを非駆動側から駆動側へ移動させる。
ステップ4:電動モータ3の制御を回転数制御からトルク制御に切換え、以後、クリープ制御手段81により、電動モータ3の駆動トルク値をn回補間制御により与える。この補間制御は、n回補間であるため、補間値がクリープ制御指令の信号を常に追跡し得る。補間値はクリープ制御指令値との誤差を縮めていく追跡過程の中、誤差がある閾値以内になると、追跡動作を完了させ、n回補間制御も完了させる。
Step 3: The torque control is switched to the rotation speed control, and the
Step 4: The control of the
次に、図3,図4の車両用モータ駆動装置の詳細を、図12〜図17と共に説明する。
図3において、モータ軸4は、入力軸7と同軸上に直列に配置されており、ハウジング11に固定された電動モータ3のステータ12で回転駆動される。入力軸7は、ハウジング11内に組込まれた対向一対の軸受13により回転可能に支持され、入力軸7の軸端はスプライン嵌合によってモータ軸4に接続されている。出力軸8は、ハウジング11内に組込まれた対向一対の軸受14により回転可能に支持されている。
Next, details of the vehicle motor drive device shown in FIGS. 3 and 4 will be described with reference to FIGS.
In FIG. 3, the
1速入力ギヤ9Aと2速入力ギヤ9Bは軸方向に間隔をおいて配置され、入力軸7を中心として入力軸7と一体に回転するように入力軸7に固定されている。1速出力ギヤ10Aと2速出力ギヤ10Bも軸方向に間隔をおいて配置されている。
The first-speed input gear 9 </ b> A and the second-speed input gear 9 </ b> B are arranged at an interval in the axial direction, and are fixed to the
図4に示すように、1速出力ギヤ10Aは、出力軸8を貫通させる環状に形成され、軸受15を介して出力軸8で支持されており、出力軸8を中心として出力軸8に対して回転可能となっている。同様に、2速出力ギヤ10Bも、軸受15を介して出力軸8で回転可能に支持されている。
As shown in FIG. 4, the first-speed output gear 10 </ b> A is formed in an annular shape that penetrates the
1速入力ギヤ9Aと1速出力ギヤ10Aは互いに噛合しており、その噛合によって1速入力ギヤ9Aと1速出力ギヤ10Aの間で回転が伝達するようになっている。2速入力ギヤ9Bと2速出力ギヤ10Bも噛合しており、その噛合によって2速入力ギヤ9Bと2速出力ギヤ10Bの間で回転が伝達するようになっている。2速入力ギヤ9Bと2速出力ギヤ10Bの減速比は、1速入力ギヤ9Aと1速出力ギヤ10Aの減速比よりも小さい。
The first
1速出力ギヤ10Aと出力軸8の間には、1速出力ギヤ10Aと出力軸8の間でトルクの伝達と遮断の切換えを行なう1速の2ウェイローラクラッチ16Aが組込まれている。また、2速出力ギヤ10Bと出力軸8の間には、2速出力ギヤ10Bと出力軸8の間でトルクの伝達と遮断の切換えを行なう2速の2ウェイローラクラッチ16Bが組込まれている。
Between the first-
1速の2ウェイローラクラッチ16Aと2速の2ウェイローラクラッチ16Bは、左右対称の同一構成なので、2速の2ウェイローラクラッチ16Bを以下に説明し、1速の2ウェイローラクラッチ16Aについては、2速の2ウェイローラクラッチ16Bに対応する部分に同一の符号または末尾のアルファベットBをAに置き換えた符号を付して説明を省略する。 Since the first-speed two-way roller clutch 16A and the second-speed two-way roller clutch 16B have the same symmetrical configuration, the second-speed two-way roller clutch 16B will be described below. The parts corresponding to the 2-speed 2-way roller clutch 16B are denoted by the same reference numerals or the reference numerals in which the alphabet B at the end is replaced with A, and the description thereof is omitted.
図12〜図14に示すように、2速の2ウェイローラクラッチ16Bは、2速出力ギヤ10Bの内周に設けられた円筒面17と、出力軸8の外周に回り止めした環状の2速カム部材18Bに形成されたカム面19と、カム面19と円筒面17の間に組み込まれたローラ20と、ローラ20を保持する2速保持器21Bと、2速スイッチばね22Bとからなる。カム面19は、円筒面17との間で周方向中央から周方向両端に向かって次第に狭くなる楔状空間Sを形成するような面であり、例えば、図13に示すように円筒面17と対向する平坦面である。
As shown in FIGS. 12 to 14, the two-speed two-way roller clutch 16 </ b> B includes a
図4、図17に示すように、2速保持器21Bは、ローラ20を収容する複数のポケット21aが周方向に間隔をおいて形成された円筒部24と、円筒部24の一端から径方向内方に延び出す内向きフランジ部25とを有する。内向きフランジ部25の径方向内端は、2速カム部材18Bの外周で周方向にスライド可能に支持され、この周方向のスライドによって、2速保持器21Bは、カム面19と円筒面17の間にローラ20を係合させる係合位置とローラ20の係合を解除する中立位置との間で出力軸8に対して相対回転可能となっている。また、2速保持器21Bの内向きフランジ部25は軸方向両側への移動が規制され、これにより2速保持器21Bが軸方向に非可動とされている。
As shown in FIGS. 4 and 17, the 2-speed retainer 21 </ b> B includes a
図13に示すように、各カム面19は、回転中心を含む仮想平面に対して対称に形成され、これにより、各カム面19と円筒面17の間に配置されたローラ20は、正転方向と逆転方向の両方向で係合可能となっている。すなわち、電動モータ3が発生するトルクにより車両を前進させるときは、2速保持器21Bを出力軸8に対して正転方向に相対回転させることにより、2速保持器21Bに保持されたローラ20を、カム面19と円筒面17の間の正転方向側の空間狭まり部分に係合させ、そのローラ20を介して2速出力ギヤ9Bと出力軸8の間で正転方向のトルクを伝達することが可能となっており、一方、電動モータ3が発生するトルクにより車両を後退させるときは、2速保持器21Bを出力軸8に対して逆転方向に相対回転させることにより、2速保持器21Bに保持されたローラ20を、カム面19と円筒面17の間の逆転方向側の空間狭まり部分に係合させ、そのローラ20を介して2速出力ギヤ9Bと出力軸8の間で逆転方向のトルクを伝達することが可能となっている。
As shown in FIG. 13, each
図14、図17に示すように、2速スイッチばね22Bは、鋼線をC形に巻いたC形環状部26と、C形環状部26の両端からそれぞれ径方向外方に延出する一対の延出部27,27とからなる。C形環状部26は、2速カム部材18Bの軸方向端面に形成された円形のスイッチばね収容凹部28に嵌め込まれ、一対の延出部27,27は、2速カム部材18Bの軸方向端面に形成された径方向溝29に挿入されている。
As shown in FIGS. 14 and 17, the two-
径方向溝29は、スイッチばね収容凹部28の内周縁から径方向外方に延びて2速カム部材18Bの外周に至るように形成されている。2速スイッチばね22Bの延出部27は、径方向溝29の径方向外端から突出しており、その延出部27の径方向溝29からの突出部分が、2速保持器21Bの円筒部24の軸方向端部に形成された切欠き30に挿入されている。径方向溝29と切欠き30は同じ幅に形成されている。
The
延出部27,27は、径方向溝29の周方向で対向する内面と、切欠き30の周方向で対向する内面にそれぞれ接触しており、その接触面に作用する周方向の力によって2速保持器21Bを中立位置に弾性保持している。
The extending
すなわち、2速保持器21Bを出力軸8に対して相対回転させて、図17に示す中立位置から周方向に移動させると、径方向溝29の位置と切欠き30の位置が周方向にずれるので、一対の延出部27,27の間隔が狭まる方向にC形環状部26が弾性変形し、その弾性復元力によって2速スイッチばね22Bの一対の延出部27,27が径方向溝29の内面と切欠き30の内面を押圧し、その押圧によって2速保持器21Bを中立位置に戻す方向の力が作用するようになっている。
That is, when the second-
図4に示すように、1速カム部材18Aと2速カム部材18Bの出力軸8に対する回り止めは、スプライン嵌合によって行なわれている。1速カム部材18Aのカム面19と2速カム部材18Bのカム面19は同数かつ同位相となっている。また、1速カム部材18Aと2速カム部材18Bは、出力軸8の外周に嵌合した一対の止め輪31によって軸方向に非可動となっている。1速カム部材18Aと2速カム部材18Bの間には間座32が組み込まれている。
As shown in FIG. 4, the first-
1速の2ウェイローラクラッチ16Aと2速の2ウェイローラクラッチ16Bは、変速アクチュエータ33により選択的に係合することができるようになっている。
The first-speed two-way roller clutch 16A and the second-speed two-way roller clutch 16B can be selectively engaged by the
図12に示すように、変速アクチュエータ33は、1速出力ギヤ10Aと2速出力ギヤ10Bの間に軸方向に移動可能に設けられたシフトリング34と、1速出力ギヤ10Aとシフトリング34の間に組み込まれた1速摩擦板35Aと、2速出力ギヤ10Bとシフトリング34の間に組み込まれた2速摩擦板35Bとを有する。
As shown in FIG. 12, the
ここで、1速摩擦板35Aと2速摩擦板35Bは、左右対称の同一構成なので、2速摩擦板35Bを以下に説明し、1速摩擦板35Aについては、2速摩擦板35Bに対応する部分に同一の符号または末尾のアルファベットBをAに置き換えた符号を付して説明を省略する。
Here, since the first-
2速摩擦板35Bには、2速保持器21Bの切欠き30に係合する突片36が設けられ、この突片36と切欠き30の係合によって、2速摩擦板35Bが2速保持器21Bに回り止めされている。2速保持器21Bの切欠き30は、2速摩擦板35Bの突片36を軸方向にスライド可能に収容しており、このスライドによって、2速摩擦板35Bは、2速保持器21Bに回り止めされた状態のまま、2速出力ギヤ10Bの側面に接触する位置と離反する位置との間で、2速保持器21Bに対して軸方向に移動可能となっている。
The second-
2速摩擦板35Bの突片36の先端に凹部37が形成されて、間座32の外周には、凹部37に係合する凸部38が形成されている。そして、凹部37と凸部38は、2速摩擦板35Bが2速出力ギヤ10Bの側面から離反した位置にある状態では、凹部37と凸部38が係合することで、2速摩擦板35Bを間座32を介して出力軸8に回り止めし、このとき、2速摩擦板35Bに回り止めされた2速保持器21Bが中立位置に保持されるようになっている。また、2速摩擦板35Bが2速出力ギヤ10Bの側面に接触する位置にある状態では、凹部37と凸部38の係合が解除することで、2速摩擦板35Bの回り止めが解除されるようになっている。
A
2速摩擦板35Bと2速カム部材18Bの間には、軸方向に圧縮された状態で2速離反ばね39Bが組み込まれており、この2速離反ばね39Bの弾性復元力によって2速摩擦板35Bが2速出力ギヤ10Bの側面から離反する方向に付勢されている。
Between the second
2速離反ばね39Bは、間座32の外周に沿って巻回されたコイルスプリングであり、その一端が2速ワッシャ39Bを介して2速カム部材18Bの軸方向端面で支持されている。2速ワッシャ39Bは、2速カム部材18Bの軸方向端面の径方向溝29を覆うように環状に形成されている。
The second
シフトリング34は、1速摩擦板35Aを押圧して1速出力ギヤ10Aの側面に接触させる1速シフト位置SP1fと、2速摩擦板35Bを押圧して2速出力ギヤ10Bの側面に接触させる2速シフト位置SP2fとの間で軸方向に移動可能に支持されている。また、シフトリング34を1速シフト位置SP1fと2速シフト位置SP2fの間で軸方向に移動させるシフト機構41が設けられている。シフト機構41は、前述のように変速比切換機構40の一部を構成する。
The
図15、図16に示すように、シフト機構41は、シフトリング34を転がり軸受42を介して回転可能に支持するシフトスリーブ43と、そのシフトスリーブ43の外周に設けられた環状溝44に係合する二股状のシフトフォーク45と、シフトフォーク45が固定されたシフトロッド46と、シフトモータである変速切換アクチュエータ47と、変速切換アクチュエータ47の回転をシフトロッド46の直線運動に変換する運動変換機構48(送りねじ機構等)とからなる。
As shown in FIGS. 15 and 16, the
図16に示すように、シフトロッド46は、出力軸8に対して間隔をおいて平行に配置され、ハウジング11内に組み込まれた一対の滑り軸受49で軸方向にスライド可能に支持されている。シフトリング34とシフトスリーブ43の間に組み込まれた転がり軸受42は、シフトリング34とシフトスリーブ43のいずれに対しても軸方向に非可動となるように組み付けられている。
As shown in FIG. 16, the
このシフト機構41は、変速切換アクチュエータ47の回転が運動変換機構48により直線運動に変換されてシフトフォーク45に伝達し、そのシフトフォーク45の直線運動が転がり軸受42を介してシフトリング34に伝達することにより、シフトリング34を軸方向に移動させる。
In the
図12に示すように、シフトフォーク45と環状溝44の間の両側の軸方向隙間には、軸方向に圧縮可能な予圧ばね50が組み込まれている。これにより、シフトリング34で1速摩擦板35Aを押圧して1速出力ギヤ10Aの側面に接触させるときに、シフトスリーブ43に対するシフトフォーク45の軸方向の相対位置を調節することによって予圧ばね50のばね力を調節し、1速摩擦板35Aと1速出力ギヤ10Aの接触面間の摩擦力を調整することが可能となっている。また、シフトリング34で2速摩擦板35Bを押圧して2速出力ギヤ10Bの側面に接触させるときも、2速摩擦板35Bと2速出力ギヤ10Bの接触面間の摩擦力を調整することが可能となっている。
As shown in FIG. 12, a
図3に示すように、出力軸8には、出力軸8の回転をディファレンシャル6に伝達するディファレンシャル駆動ギヤ51が固定されている。
As shown in FIG. 3, a
ディファレンシャル6は、一対の軸受52で回転可能に支持されたデフケース53と、デフケース53の回転中心と同軸にデフケース53に固定され、ディファレンシャル駆動ギヤ51に噛合するリングギヤ54と、デフケース53の回転中心と直角な方向にデフケース53に固定されたピニオン軸55と、ピニオン軸55に回転可能に支持された一対のピニオン56と、その一対のピニオン56に噛合する左右一対のサイドギヤ57とからなる。左側のサイドギヤ57には、左側の車輪に接続されたアクスル58の軸端部が接続され、右側のサイドギヤ57には、右側の車輪に接続されたアクスル58の軸端部が接続されている。出力軸8が回転するとき、出力軸8の回転はディファレンシャル駆動ギヤ51を介してデフケース53に伝達され、そのデフケース53の回転がピニオン56とサイドギヤ57を介して左右の車輪に分配される。
The differential 6 includes a differential case 53 rotatably supported by a pair of
以下に、車両用モータ駆動装置Aの動作例を説明する。
まず、図12に示すように、1速摩擦板35Aが1速出力ギヤ10Aの側面から離反し、かつ、2速摩擦板35Bも2速出力ギヤ10Bの側面から離反した状態では、1速保持器21Aは1速スイッチばね22Aの弾性力により中立位置に保持され、2速保持器21Bも2速スイッチばね22Bの弾性力により中立位置に保持されるので、1速の2ウェイローラクラッチ16Aはローラ20の係合が解除された状態となり、2速の2ウェイローラクラッチ16Bもローラ20の係合が解除された状態となる。
Below, the operation example of the motor drive apparatus A for vehicles is demonstrated.
First, as shown in FIG. 12, when the first
この状態では、図3に示す電動モータ3の駆動により入力軸7が回転しても、1速の2ウェイローラクラッチ16Aと2速の2ウェイローラクラッチ16Bによって回転の伝達が遮断されるので、1速出力ギヤ10Aおよび2速出力ギヤ10Bは空転し、入力軸7の回転は出力軸8に伝達されない。
In this state, even if the
次に、シフト機構41を作動させて、図12に示すシフトリング34を1速出力ギヤ10Aに向けて移動させると、1速摩擦板35Aが1速出力ギヤ10Aの側面に接触し、その接触面間の摩擦力によって1速摩擦板35Aが出力軸8に対して相対回転し、この1速摩擦板35Aに回り止めされた1速保持器21Aが1速スイッチばね22Aの弾性力に抗して中立位置から係合位置に移動するので、1速保持器21Aに保持されたローラ20が、円筒面17とカム面19の間の楔状空間Sの狭まり部分に押し込まれて係合した状態となる。
Next, when the
この状態では、1速出力ギヤ10Aの回転は、1速の2ウェイローラクラッチ16Aを介して出力軸8に伝達され、出力軸8の回転が、ディファレンシャル6を介してアクスル58に伝達される。その結果、図1に示す電気自動車EVにおいては、駆動輪としての前輪1が回転駆動され、図2に示すハイブリッド車HVにおいては補助駆動輪としての後輪2が回転駆動される。
In this state, the rotation of the first-
次に、シフト機構41の作動により、シフトリング34を1速シフト位置から2速シフト位置に向かって軸方向移動させると、1速摩擦板35Aと1速出力ギヤ10Aの接触面間の摩擦力が小さくなるので、1速スイッチばね22Aの弾性力により1速保持器21Aが係合位置から中立位置に移動し、この1速保持器21Aの移動によって1速の2ウェイローラクラッチ16Aの係合が解除される。
Next, when the
シフトリング34が2速シフト位置に到達すると、2速摩擦板35Bがシフトリング34で押圧されて2速出力ギヤ10Bの側面に接触し、その接触面間の摩擦力によって2速摩擦板35Bが出力軸8に対して相対回転し、2速摩擦板35Bに回り止めされた2速保持器21Bが2速スイッチばね22Bの弾性力に抗して中立位置から係合位置に移動するので、2速保持器21Bに保持されたローラ20が、円筒面17とカム面19の間の楔状空間Sの狭まり部分に押し込まれて係合した状態となる。
When the
この状態では、2速出力ギヤ10Bの回転は、2速の2ウェイローラクラッチ16Bを介して出力軸8に伝達され、出力軸8の回転がディファレンシャル6を介してアクスル58に伝達される。
In this state, the rotation of the 2-
同様に、シフトリング34を2速シフト位置から1速シフト位置に軸方向移動させることにより、2速の2ウェイローラクラッチ16Bの係合を解除して、1速の2ウェイローラクラッチ16Aを係合させることができる。
Similarly, by shifting the
ところで、1速の2ウェイローラクラッチ16Aを係合解除するときに、1速の2ウェイローラクラッチ16Aを介してトルクが伝達していると、そのトルクがローラ20を円筒面17とカム面19の間の楔状空間Sの狭まり部分に押し込むように作用し、1速の2ウェイローラクラッチ16Aの係合解除が妨げられる。そのため、シフト機構41の作動により、シフトリング34が1速シフト位置SP1fから2速シフト位置SP2fに向かって軸方向移動を開始したときに、1速摩擦板35Aが、1速出力ギヤ10Aの側面から既に離反しているにもかかわらず、1速の2ウェイローラクラッチ16Aの係合が解除されない可能性がある。
When the first-speed two-way roller clutch 16A is disengaged, if torque is transmitted via the first-speed two-way roller clutch 16A, the torque causes the
このため、1速の2ウェイローラクラッチ16Aを確実に係合解除するためには、シフト機構41の作動により、1速摩擦板35Aを1速出力ギヤ10Aの側面から離反させるだけでなく、電動モータ3の出力を制御して、入力軸7と出力軸8の間で伝達するトルクを変化させる必要がある。2速の2ウェイローラクラッチ16Bを係合解除するときも同様である。
Therefore, in order to reliably disengage the first-speed two-way roller clutch 16A, not only the first-
そこで、上記制御システムでは、図9に示す変速制御装置により、電動モータ3と変速切換アクチュエータ47を制御し、この制御により1速の2ウェイローラクラッチ16Aまたは2速の2ウェイローラクラッチ16Bの係合を解除するときの動作の信頼性を確保している。
Therefore, in the above control system, the
以上説明した変速制御方法によると、電動モータ3の駆動トルクまたは回生トルクを徐々に除荷する、換言すれば、モータトルクを一気に除荷せず時間経過と共に段階的に除荷していくことで、現変速段のローラクラッチ16A,16Bの締結時、非締結時にかかわらず、電動モータ3と変速機5、または変速機5とタイヤ間の捩れ振動を低減することができる。
前記切換過程は、車両のシフト操作部材のシフトレンジが、ドライブレンジ、2速レンジ、および1速レンジのいずれか一つのレンジが選択された場合に実行される。この場合、いずれかのレンジが選択された状態で、車両がトルク制御で走行中に、例えば、アクセルペダル63のON,OFF間の切換え時等に生じ得る車両捩れ振動を低減することができる。
According to the speed change control method described above, the drive torque or regenerative torque of the
The switching process is executed when the shift range of the shift operation member of the vehicle is selected from any one of a drive range, a second speed range, and a first speed range. In this case, it is possible to reduce the torsional vibration of the vehicle that may occur, for example, when the
ローラクラッチ移動過程は、前記電動モータ3のトルクを、定められたトルク閾値まで徐々に出力させるトルク徐々出力過程を含む。このようにモータトルクを、トルク閾値に至るまで時間経過と共に段階的に出力していくことで、回転数制御により、現変速段のローラクラッチ16A,16Bを駆動側から非駆動側へ移動させるローラクラッチ移動過程中、車両捩れ振動を低減することができる。
The roller clutch moving process includes a torque gradually outputting process for gradually outputting the torque of the
前記切換過程は、前記回生制御から前記クリープ制御へ切換えるとき、回転数制御により、現変速段のローラクラッチ16A,16Bを非駆動側から駆動側へ移動させるローラクラッチ移動過程を含み、このローラクラッチ移動過程中に、前記電動モータ3の目標回転数を、出力軸回転数に現変速段の減速比を乗じた回転数に、一定の回転数閾値を加えた回転数として、前記電動モータ3を駆動する。
前記ローラクラッチ移動過程は、前記電動モータ3のトルクを、定められたトルク閾値まで徐々に出力させるトルク徐々出力過程を含む。このようにモータトルクを、トルク閾値に至るまで時間経過と共に段階的に出力していくことで、回転数制御により、現変速段のローラクラッチ16A,16Bを非駆動側から駆動側へ移動させるローラクラッチ移動過程中、車両捩れ振動を低減することができる。
The switching process includes a roller clutch moving process for moving the
The roller clutch moving process includes a torque gradually outputting process for gradually outputting the torque of the
前記回生制御から前記クリープ制御への切換は、車速が第1の車速度閾値以上のときに実施し、前記クリープ制御から前記回生制御への切換は、車速が第2の車速度閾値以下のときに実施しても良い。この場合、回生制御とクリープ制御のハンチング現象を避けることができる。 Switching from the regeneration control to the creep control is performed when the vehicle speed is equal to or higher than the first vehicle speed threshold, and switching from the creep control to the regeneration control is performed when the vehicle speed is equal to or lower than the second vehicle speed threshold. May be implemented. In this case, the hunting phenomenon of regenerative control and creep control can be avoided.
3…電動モータ
4…モータ軸
5…変速機
7…入力軸
16A,16B…ローラクラッチ
18A,18B…内輪
19…カム面
20…ローラ
21A,21B…保持器
23…外輪
35A,35B…摩擦板
40…変速比切換機構
45…シフト部材
47…変速切換アクチュエータ
81…クリープ制御手段
82…回生制御手段
87…切換手段
88…徐々除荷手段
LA,LB…ギヤ列
S…楔状空間
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記各ローラクラッチは、内輪のカム面と外輪間に設けられた各楔状空間にローラが介在し、各ローラが楔状空間の狭まり部分に係合することで接続状態となり、保持器により各ローラを楔状空間の広がり部分に位置させることで切断状態となる構成であり、
前記変速比切換機構は、保持器に連結されて回転する摩擦板の外輪への接触と離間とを変速切換アクチュエータによるシフト部材の進退によって切り換える機構である、
電気自動車における変速制御方法において、
前記電動モータへのトルク指令値が定められた閾値を下回ったら、前記閾値で前記電動モータを駆動させるクリープ制御を行うクリープ制御過程と、
前記電動モータの回生を行う回生制御を行う回生制御過程と、
前記クリープ制御と前記回生制御とを相互に切換える切換過程と、
を含み、
前記切換過程は、前記クリープ制御から前記回生制御または前記回生制御から前記クリープ制御へ切換えるとき、回生制御またはクリープ制御の指令が出された時点から、前記電動モータのトルクを、定められたトルク閾値まで徐々に除荷する徐々除荷過程を含むことを特徴とする電気自動車の変速制御方法。 Intermittent switching between a gear train of a plurality of gear stages having different gear ratios, an input shaft connected to a motor shaft that is an output shaft of an electric motor for traveling, and a gear train of each gear stage A two-way roller clutch for each gear stage capable of shifting, and a transmission having a gear ratio switching mechanism for switching between on and off of each roller clutch,
Each roller clutch is in a connected state when a roller is interposed in each wedge-shaped space provided between the cam surface of the inner ring and the outer ring, and each roller engages with a narrowed portion of the wedge-shaped space. It is configured to be in a cut state by being positioned in the spread part of the wedge-shaped space,
The transmission ratio switching mechanism is a mechanism that switches contact and separation of a rotating friction plate connected to a retainer with an outer ring by advancing and retreating a shift member by a transmission switching actuator.
In a shift control method for an electric vehicle,
A creep control process for performing creep control for driving the electric motor at the threshold when the torque command value to the electric motor is below a predetermined threshold;
A regenerative control process for performing regenerative control for regenerating the electric motor;
A switching process for switching the creep control and the regeneration control to each other;
Including
In the switching process, when switching from the creep control to the regenerative control or from the regenerative control to the creep control, the torque of the electric motor is set to a predetermined torque threshold from the time when a command for regenerative control or creep control is issued. A shift control method for an electric vehicle characterized by including a gradual unloading process of gradually unloading until the vehicle is unloaded.
前記各ローラクラッチは、内輪のカム面と外輪間に設けられた各楔状空間にローラが介在し、各ローラが楔状空間の狭まり部分に係合することで接続状態となり、保持器により各ローラを楔状空間の広がり部分に位置させることで切断状態となる構成であり、
前記変速比切換機構は、保持器に連結されて回転する摩擦板の外輪への接触と離間とを変速切換アクチュエータによるシフト部材の進退によって切り換える機構である、
電気自動車における変速制御装置において、
前記電動モータへのトルク指令値が定められた閾値を下回ったら、前記閾値で前記電動モータを駆動させるクリープ制御を行うクリープ制御手段と、
前記電動モータの回生を行う回生制御を行う回生制御手段と、
前記クリープ制御と前記回生制御とを相互に切換える切換手段と、
を含み、
前記切換手段は、前記クリープ制御から前記回生制御または前記回生制御から前記クリープ制御へ切換えるとき、回生制御またはクリープ制御の指令が出された時点から、前記電動モータのトルクを、定められたトルク閾値まで徐々に除荷する徐々除荷手段を含むことを特徴とする電気自動車の変速制御装置。 Intermittent switching between a gear train of a plurality of gear stages having different gear ratios, an input shaft connected to a motor shaft that is an output shaft of an electric motor for traveling, and a gear train of each gear stage A two-way roller clutch for each gear stage capable of shifting, and a transmission having a gear ratio switching mechanism for switching between on and off of each roller clutch,
Each roller clutch is in a connected state when a roller is interposed in each wedge-shaped space provided between the cam surface of the inner ring and the outer ring, and each roller engages with a narrowed portion of the wedge-shaped space. It is configured to be in a cut state by being positioned in the spread part of the wedge-shaped space,
The transmission ratio switching mechanism is a mechanism that switches contact and separation of a rotating friction plate connected to a retainer with an outer ring by advancing and retreating a shift member by a transmission switching actuator.
In a shift control device for an electric vehicle,
A creep control means for performing creep control for driving the electric motor at the threshold value when a torque command value to the electric motor falls below a predetermined threshold value;
Regenerative control means for performing regenerative control for regenerating the electric motor;
Switching means for switching the creep control and the regeneration control to each other;
Including
When the switching means switches from the creep control to the regenerative control or from the regenerative control to the creep control, the switching means sets the torque of the electric motor from a predetermined torque threshold value when a command for regenerative control or creep control is issued. A shift control apparatus for an electric vehicle, characterized by comprising gradually unloading means for gradually unloading until the vehicle is unloaded.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012096211A JP2013225955A (en) | 2012-04-20 | 2012-04-20 | Variable speed control method and variable speed control device for electric vehicle |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPWO2015083213A1 (en) * | 2013-12-02 | 2017-03-16 | 日産自動車株式会社 | Electric vehicle control device and electric vehicle control method |
-
2012
- 2012-04-20 JP JP2012096211A patent/JP2013225955A/en active Pending
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