特許 6977227 パワートレインバックラッシュを除去するための制御システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6977227

(24)【登録日】2021年11月15日

(45)【発行日】2021年12月8日

(54)【発明の名称】パワートレインバックラッシュを除去するための制御システム

(51)【国際特許分類】

   B60L 15/20 20060101AFI20211125BHJP

   B60K 6/52 20071001ALI20211125BHJP

   B60K 6/54 20071001ALI20211125BHJP

   B60K 7/00 20060101ALI20211125BHJP

   B60K 1/02 20060101ALI20211125BHJP

   B60W 10/10 20120101ALN20211125BHJP

   B60W 20/17 20160101ALN20211125BHJP

【ＦＩ】

   B60L15/20 S

   B60K6/52ZHV

   B60K6/54

   B60K7/00

   B60K1/02

   B60L15/20 K

   !B60W10/10 900

   !B60W20/17

【請求項の数】11

【外国語出願】

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2019-225337(P2019-225337)

(22)【出願日】2019年12月13日

(65)【公開番号】特開2020-115737(P2020-115737A)

(43)【公開日】2020年7月30日

【審査請求日】2020年2月5日

(31)【優先権主張番号】16/250,122

(32)【優先日】2019年1月17日

(33)【優先権主張国】US

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】515301041

【氏名又は名称】アティエヴァ、インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110000877

【氏名又は名称】龍華国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】ジャン−フィリップ ゴティエ

【審査官】 佐々木 淳

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１８／０３１２０７８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００７−１０６１７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０７７８３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−０９３１２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１８／２２９１４０（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６０Ｌ １／００−５８／４０

Ｂ６０Ｋ ６／２０− ６／５４７

Ｂ６０Ｗ １０／００−２０／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１のパワートレインであって、前記第１のパワートレインが電気自動車（ＥＶ）を前進方向に推進するように構成され、前記第１のパワートレインが第１のモータを備える、第１のパワートレインと、
第２のパワートレインであって、前記第２のパワートレインが前記ＥＶを後進方向に推進するように構成され、前記第２のパワートレインが第２のモータを備える、第２のパワートレインと、
前記第１のパワートレインおよび前記第２のパワートレインに結合された車両コントローラであって、前記車両コントローラが複数の前進トルク需要を前記第１のパワートレインに伝達するよう構成され、かつ複数の逆進トルク需要を前記第２のパワートレインに伝達するよう構成され、ギアを入れたＥＶの運転中に、前記車両コントローラが、前記第１のパワートレインに対する少なくとも最小の前進トルク需要を維持し、かつ前記第２のパワートレインに対する少なくとも最小の逆進トルク需要を維持し、前記最小の前進トルク需要はゼロより大きく、前記最小の逆進トルク需要はゼロより大きい、車両コントローラと、
前記車両コントローラに結合されたスロットルアセンブリであって、前記スロットルアセンブリは前記ＥＶの運転者からトルク要求を受け取り、前記トルク要求を前記車両コントローラに伝達するよう構成され、前記トルク要求は一連の可能なトルク要求の中から選択され、前記一連の可能なトルク要求は一連の前進トルク要求および一連の逆進トルク要求を含む、スロットルアセンブリと、
を備え、前記トルク要求が前記一連の前進トルク要求から選択される前進トルク要求に対応する場合、前記車両コントローラが、現在の車両速度を予め設定された速度値と比較するとともに前記トルク要求を予め設定されたトルク値と比較し、前記現在の車両速度が前記予め設定された速度値を上回る又は前記トルク要求が前記予め設定されたトルク値を上回る場合、逆進トルク需要を前記第２のパワートレインに伝達することを一時的に停止し、前進トルク需要を前記第２のパワートレインに伝達するようさらに構成される、パワートレインバックラッシュ制御システム。

【請求項2】

ギアを入れたＥＶの運転中に前記ＥＶを停止する場合、前記前進方向のＥＶの移動を防止し、かつ前記後進方向のＥＶの移動を防止するために、前記最小の前進トルク需要が前記最小の逆進トルク需要で相殺される、請求項１に記載のパワートレインバックラッシュ制御システム。

【請求項3】

前記第１のパワートレインがさらに第３のモータを備える、請求項１または２に記載のパワートレインバックラッシュ制御システム。

【請求項4】

前記第２のパワートレインがさらに第４のモータを備える、請求項１から３のいずれか一項に記載のパワートレインバックラッシュ制御システム。

【請求項5】

前記車両コントローラが前記スロットルアセンブリから前記トルク要求を受け取る場合、前記車両コントローラが、対応するトルク需要を前記第１のパワートレインおよび前記第２のパワートレインのうち少なくとも１つに伝達し、前記対応するトルク需要は前記複数の前進トルク需要および前記複数の逆進トルク需要から選択される、請求項１から４のいずれか一項に記載のパワートレインバックラッシュ制御システム。

【請求項6】

前記予め設定されたトルク値は、前記第１のパワートレインから得られる最大トルクに対応し、前記予め設定されたトルク値は、前記最大トルクより小さいトルク値である、請求項１から５のいずれか一項に記載のパワートレインバックラッシュ制御システム。

【請求項7】

前記トルク要求が前記一連の逆進トルク要求から選択された逆進トルク要求に対応する場合、前記車両コントローラが、前記トルク要求を第２の予め設定されたトルク値と比較するよう構成される、請求項１から６のいずれか一項に記載のパワートレインバックラッシュ制御システム。

【請求項8】

前記トルク要求が前記第２の予め設定されたトルク値を上回る場合、前記車両コントローラが、前進トルク需要を前記第１のパワートレインに伝達することを一時的に停止し、逆進トルク需要を前記第１のパワートレインに伝達するよう構成される、請求項７に記載のパワートレインバックラッシュ制御システム。

【請求項9】

前記第２の予め設定されたトルク値は、前記第２のパワートレインから得られる最大トルクに対応し、前記第２の予め設定されたトルク値は、前記最大トルクより小さいトルク値である、請求項７または８に記載のパワートレインバックラッシュ制御システム。

【請求項10】

前記トルク要求が前記一連の逆進トルク要求から選択される逆進トルク要求に対応する場合、前記車両コントローラが、前記現在の車両速度を第２の予め設定された速度値と比較するよう構成される、請求項１から９のいずれか一項に記載のパワートレインバックラッシュ制御システム。

【請求項11】

前記現在の車両速度が前記第２の予め設定された速度値を上回る場合、前記車両コントローラが、前進トルク需要を前記第１のパワートレインに伝達することを一時的に停止し、逆進トルク需要を前記第１のパワートレインに伝達するよう構成される、請求項１０に記載のパワートレインバックラッシュ制御システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は概して電気自動車に関し、より詳細には、電気自動車のパワートレイン内の機械的なバックラッシュを除去するために構成される制御システムに関する。

【背景技術】

【0002】

車両のパワートレイン内の構成要素は、車両のモータまたはエンジンによって生成される出力を車両のホイールに伝達する。たとえばトランスミッション、ドライブシャフト、ディファレンシャルなど、これらの構成要素の多くは、この動力伝達を実現するためにギアの配列を用いる。製造工程の制約、および様々な温度での動作を可能にするための、ある程度のクリアランスの必要性から、ギア間には通常バックラッシュと呼ばれるある程度の遊びがある。図１は、２つのギア１０３と１０４との間のバックラッシュ１０１を例示する。典型的な電気モータの重さ、およびモータとホイールとの間の通常高い速度伝達比（たとえば、１０：１）が原因で、電気自動車はこの問題を悪化させる。さらに、電気自動車が回生制動を用いるとすれば、正トルクと負トルクとの間の移行はより頻繁かつより激しい。

【0003】

車両のパワートレイン内のバックラッシュに関する主な懸念は、種々のギアの連携内のバックラッシュがトラバースする場合に、たとえば、加速と制動またはその逆の間で車がシフトする場合に生じる振動とノイズである。バックラッシュがトラバースするたびに、車両の運転者および乗員は、車の振動またはジャーク、つまりノイズを伴うことが多い、ギアの歯が互いに衝突するという感覚を感じる。

【0004】

車の設計者らは、この問題を克服するために種々の技法を用い、それによって、車両の乗員に、よりスムーズで不快感のない乗り心地を提供する。一般的に、これらの技法はパワートレインの個々の部材の間に介在する、ある種のメカニカルフィルタを用いる。たとえば、柔軟なゴムカップリングが車両のドライブシャフトとディファレンシャルとの間に介在してもよく、ゴムカップリングはパワートレインバックラッシュによって生じる振動の多くを吸収する。メカニカルフィルタに加えて、車の設計者らは、この同じ機能を実行するための種々のエンジン制御システムも用いるが、制御システムはバックラッシュを推定し、次にその影響を最小にするためにフィードバックシステムを用いる。しかし、フィルタリング技法は、パワートレインバックラッシュの影響を確かに低下させる一方、それらはパワートレインの応答性も低下させる。したがって、必要とされているのは、車両の応答性を低下させることなく、パワートレインバックラッシュの影響を、全て除去しないとしても最小化するシステムである。本発明はそのような制御システムを提供する。

【発明の概要】

【0005】

本発明は電気自動車（ＥＶ）のためのパワートレインバックラッシュ制御システムを提供し、制御システムは（ｉ）１つまたは複数のモータを含み、かつＥＶを前進方向に推進するように構成される第１のパワートレインと、（ｉｉ）１つまたは複数のモータを含み、かつＥＶを後進方向に推進するように構成される第２のパワートレインと、（ｉｉｉ）第１のパワートレインおよび第２のパワートレインに結合された車両コントローラであって、車両コントローラが複数の前進トルク需要を第１のパワートレインに伝達し、かつ複数の逆進トルク需要を第２のパワートレインに伝達するよう構成され、ギアを入れたＥＶの運転中に、車両コントローラが、第１のパワートレインに対する少なくとも最小の前進トルク需要を維持し、かつ第２のパワートレインに対する少なくとも最小の逆進トルク需要を維持し、最小の前進トルク需要はゼロより大きく、最小の逆進トルク需要はゼロより大きい、車両コントローラとを含む。ギアを入れたＥＶの運転中にＥＶを停止する場合、最小の前進トルク需要は最小の逆進トルク需要で相殺され、それによって前進方向または後進方向のＥＶの移動が防止される。

【0006】

１つの態様では、制御システムはさらに、車両コントローラに結合されたスロットルアセンブリを含んでもよい。スロットルアセンブリはＥＶの運転者からトルク要求を受け取り、トルク要求を車両コントローラに伝達するよう構成され、トルク要求は一連の前進トルク要求および一連の逆進トルク要求を含む一連の可能なトルク要求の中から選択される。トルク要求を受け取った後、車両コントローラは、対応するトルク需要を第１のパワートレインおよび第２のパワートレインのうち少なくとも１つに伝達し、対応するトルク需要は複数の前進トルク需要および複数の逆進トルク需要から選択される。

【0007】

別の態様では、トルク要求が前進トルク要求に対応する場合、車両コントローラが、トルク要求を予め設定された値と比較するよう構成されてもよい。トルク要求が予め設定された値を上回る場合、車両コントローラが、逆進トルク需要を第２のパワートレインに伝達することを一時的に停止し、前進トルク需要を第２のパワートレインに伝達するよう構成されてもよい。同様に、トルク要求が後進トルク要求に対応する場合、車両コントローラが、トルク要求を第２の予め設定された値と比較するよう構成されてもよい。トルク要求が第２の予め設定された値を上回る場合、車両コントローラが、前進トルク需要を第１のパワートレインに伝達することを一時的に停止し、逆進トルク需要を第１のパワートレインに伝達するよう構成されてもよい。予め設定された値は、第１のパワートレインから得られる最大トルクに対応してもよい。第２の予め設定された値は、第２のパワートレインから得られる最大トルクに対応してもよい。

【0008】

別の態様では、トルク要求が前進トルク要求に対応する場合、車両コントローラが、現在の車両速度を予め設定された値と比較するよう構成されてもよい。現在の車両速度が予め設定された値を上回る場合、車両コントローラが、逆進トルク需要を第２のパワートレインに伝達することを一時的に停止し、前進トルク需要を第２のパワートレインに伝達するよう構成されてもよい。同様に、トルク要求が後進トルク要求に対応する場合、車両コントローラが、現在の車両速度を第２の予め設定された値と比較するよう構成されてもよい。現在の車両速度が第２の予め設定された値を上回る場合、車両コントローラが、前進トルク需要を第１のパワートレインに伝達することを一時的に停止し、逆進トルク需要を第１のパワートレインに伝達するよう構成されてもよい。

【0009】

本発明の性質及び利点のさらなる理解は、本明細書の残りの部分および図面を参照することによって実現され得る。

【図面の簡単な説明】

【0010】

添付の図は、本発明の範囲を限定することではなく、例示することのみを意図しており、正確な縮尺であると見なされるべきではないことを理解されたい。さらに、異なる図上の同じ参照ラベルは、同じ構成要素または同様の機能を有する構成要素を指すと理解されたい。

【0011】

【図1】２つのギアの間のバックラッシュを例示しており、ここでは各ギアの一部のみが示されている。

【0012】

【図2】２つのモータを備えるＥＶにおける本発明の好適な実施形態を例示する。

【0013】

【図3】車両の各モータによって印加されるトルクの方向以外は、図２に示される実施形態と同様の実施形態を例示する。

【0014】

【図4A】本発明を仮想の駆動サイクルを用いて例示し、アクセルペダル踏み込みを図示する。

【図4B】本発明を仮想の駆動サイクルを用いて例示し、車両速度を図示する。

【図4C】本発明を仮想の駆動サイクルを用いて例示し、モータトルクを図示する。

【0015】

【図5】２つではなく３つのモータが使われている以外は、図２および図３に示される実施形態と同様の実施形態を例示する。

【0016】

【図6】２つではなく４つのモータが使われている以外は、図２および図３に示される実施形態と同様の実施形態を例示する。

【0017】

【図7A】システム変更形態を仮想の駆動サイクルを用いて例示し、アクセルペダル踏み込みを図示する。

【図7B】システム変更形態を仮想の駆動サイクルを用いて例示し、車両速度を図示する

【図7C】システム変更形態を仮想の駆動サイクルを用いて例示し、モータトルクを図示する

【0018】

【図8A】システム変更形態を仮想の駆動サイクルを用いて例示し、車両速度を図示する。

【図8B】システム変更形態を仮想の駆動サイクルを用いて例示し、モータトルクを図示する。

【発明を実施するための形態】

【0019】

本明細書で使用されるとき、単数形「ａ（１つの）」、「ａｎ（１つの）」、および「ｔｈｅ（その）」は、文脈が明らかに他の意味を指示していない限り、複数形も含むことが企図されている。本明細書で使用されるとき、「ｃｏｍｐｒｉｓｅ（備える）」、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（備える）」、「ｉｎｃｌｕｄｅ（含む）」、および／または「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ（含む）」という用語は、記載された特徴、整数、段階、動作、要素、および／または構成要素の存在を明示するが、１つまたは複数の他の特徴、整数、段階、動作、要素、構成要素、および／またはそれらのグループの存在または追加を排除するものではない。本明細書で使用されるとき、「および／または」という用語および「／」という記号は、関連づけられ列挙された項目のうち１つまたは複数のいかなる組合せおよび全ての組合せを含むことを意図している。さらに、第１、第２などの用語は、本明細書で様々な段階または計算を説明するために使用され得るが、これらの段階または計算はこれらの用語によって制限されてはならず、これらの用語は、ある段階または計算を別のものから区別するためにのみ使用される。たとえば、全て本開示の範囲から逸脱することなく、第１の計算は第２の計算と称され得るし、同様に第１の段階は第２の段階と称され得るし、同様に第１の構成要素は第２の構成要素と称され得る。本明細書で使用されるとき、「バッテリパック」という用語は、所望の電圧および容量を実現するために電気的に相互接続された１つまたは複数のバッテリを指す。「電気自動車」および「ＥＶ」という用語は互換的に使用される場合があり、かつ完全電気自動車、ＰＨＥＶとも呼ばれるプラグインハイブリッド自動車、またはＨＥＶとも呼ばれるハイブリッド自動車を指す場合があり、ハイブリッド自動車は電気駆動システムを含む複数の推進源を用いる。本明細書で使用されるとき、「前進トルク」は走行の前進方向に印加されるトルクを指し、「逆進トルク」は走行の後進方向に印加されるトルクを指す。したがって、車が前進方向に走行している場合、前進トルクは車の前進運動を促進し維持するモータトルクを指し、一方、逆進トルクは車を減速または逆方向に走行させるために反対方向に印加されるモータトルクを指す。さらに、ＥＶにおいて、逆進トルクは、車両の前進走行を減速するために回生制動を介して印加されてもよく、前進トルクは、車両の後進走行を減速するために回生制動を介して印加されてもよい。

【0020】

本発明によれば、特定のパワートレイン内でモータトルクを常に同じ方向に維持することによって、パワートレインバックラッシュは除去される。前進方向および後進方向の両方に走行手段を提供することが必要な車両に適用される場合、本発明は、車両を前進方向に推進するための１つのパワートレインと、車両を後進方向に推進するための１つのパワートレインという、少なくとも２つのパワートレインを含むＥＶに限定されることに留意されたい。

【0021】

図２は、好適な実施形態の実装を模式的に例示する。図示の通り、ＥＶ２００は第１のモータ２０１および第１のトランスミッション２０３、ならびに第２のモータ２０５および第２のトランスミッション２０７を含んでいる。モータ２０１／トランスミッション２０３はトルクをホイール２０９およびホイール２１０に提供し、モータ２０５／トランスミッション２０７はトルクをホイール２１１およびホイール２１２に提供する。

【0022】

前述のパワートレインバックラッシュの問題を除去するために、モータ２０１とトランスミッション２０３は前進トルクのみを提供し、それによって車両２００を方向２１３に推進する。同様に、モータ２０５およびトランスミッション２０７は逆進トルクのみを提供し、それによって車両２００を方向２１５に推進する。バックラッシュを防止するために、モータ２０１は常に前進トルクを提供する一方、モータ２０５は常に逆進トルクを提供する。どちらかのモータによって印加されるトルクの量は、運転者の所望の走行方向次第である。たとえば、運転者が前進方向、すなわち方向２１３に加速している場合、大きな前進トルクがモータ２０１によって生成される。同時に、小さな逆進トルクがモータ２０５によって生成される。モータ２０５によって生成される逆進トルクの量は、運転者が減速または方向転換を所望する場合、そのパワートレインに確実にバックラッシュがないようにするのには十分であるものの、前進車両走行および全体的な車両効率には比較的わずかな影響しか及ぼさないほど少量である。運転者が減速する決定をした場合、車両が摩擦制動に加えてまたは摩擦制動の代わりに回生制動を使うと想定すると、モータ２０１によって生成される前進トルクは低下し、モータ２０５によって生成される逆進トルクは増大する。同様に、運転者が後進方向、すなわち方向２１５に走行することを所望する場合、大きな逆進トルクがモータ２０５によって生成され、同時に小さな前進トルクがモータ２０１によって生成される。上述の例のように、モータ２０１によって生成される前進トルクの量は、そのパワートレインに確実にバックラッシュがないようにするのには十分であるものの、後進車両走行および全体的な車両効率には比較的わずかな影響しか及ぼさないほど少量である。車両が静止しており、かつギアが入っている（すなわち、駐車している状態と逆である）場合、少量の前進トルクがモータ２０１によって生成され、かつ少量の逆進トルクがモータ２０５によって生成され、前進トルクの量は、前進車両走行を生じさせるほど大きくなることなく、モータ２０５によって生成される逆進トルクを無効にするのに十分であることに留意されたい。同様に、逆進トルクの量は、後進車両走行を生じさせるほど大きくなることなく、モータ２０１によって生成される前進トルクを無効にするのに十分である。

【0023】

上述の例において、モータ２０１のみが前進トルクを提供し、モータ２０５のみが逆進トルクを提供する。モータ２０１が逆進トルクを生成する（すなわち、方向２１５に車両走行を生じさせる）ことのみに使われ、かつモータ２０５が前進トルクを生成する（すなわち、方向２１３に車両走行を生じさせる）ことのみに使われる場合、同じ利点が得られることを理解されたい。図３に示される車両３００は、この構成を例示する。

【0024】

図４Ａから図４Ｃは、本発明を仮想の駆動サイクルを用いて例示する。本例の駆動サイクルは、具体的には、（ｉ）車両が停止（領域４０１）、（ｉｉ）車両が前進方向に加速（領域４０２）、（ｉｉｉ）車両が回生制動を用いて減速（領域４０３）、（ｉｖ）車両が停止（領域４０４）、（ｖ）車両が後進方向に加速（領域４０５）、（ｖｉ）車両が回生制動を用いて減速（領域４０６）、（ｖｉｉ）車両が停止（領域４０７）という、７つの期間に分割される。図４Ａはアクセルペダルの踏み込みを図示し、アクセルペダルは、完全な踏み込み（すなわち、１００％踏み込み）と完全な解放（すなわち、０％踏み込み）との間の運動範囲を有する。図４Ｂは車両速度を図示し、前進車両運動が正の値として示され、後進車両運動が負の値として示される。図４Ｃはモータトルクを図示し、前進トルクが正の値（実線４１１）として示され、逆進トルクが負の値（破線４１３）として示される。本発明を用いると、前進トルクは正のままであり、かつ逆進トルクは負のままであるため、モータが正負を変える（すなわち、前進トルクから逆進トルクに、または逆進トルクから前進トルクに移行する）場合に生じるバックラッシュを除去する。

【0025】

図２に例示する実施形態の使用を想定すると、この仮想の駆動サイクルにおける前進トルクはモータ２０１によって生成され、逆進トルクはモータ２０５によって生成される。図３に例示する実施形態の使用を想定すると、この仮想の駆動サイクルにおける前進トルクはモータ２０５によって生成され、逆進トルクはモータ２０１によって生成される。図４Ａから図４Ｃで提供された例において、第２の期間（領域４０２）の間、車は継続的に加速している、すなわち、車は一定速度に到達することがないことに留意されたい。同様に、第５の期間（領域４０５）の間、車は継続的に後進方向に加速している、すなわち、車は一定速度に到達することがない。

【0026】

上記で提供された本発明の例示は２つのモータ、すなわち、前進トルクを提供するモータ１つと逆進トルクを提供するモータ１つとを用いるが、上述の通り、本発明は２つを超えるモータを用いるＥＶにも同様に適用できる。たとえば、図５に例示する実施形態では、車両５００を方向５０５に推進するために、２つのモータ５０１および５０２がトルク（たとえば、前進トルク）をホイール５０３およびホイール５０４に提供する。本実施形態では、車両５００を方向５１１に推進するために、単一のモータ５０７がトルク（たとえば、逆進トルク）をホイール５０９およびホイール５１０に提供する。さらに別の例では、車両６００（図６）は、車両６００を方向６０５に推進するためにトルク（たとえば、前進トルク）をホイール６０３およびホイール６０４に提供する２つのモータ６０１および６０２と、車両６００を方向６１１に推進するためにトルク（たとえば、逆進トルク）をホイール６０９およびホイール６１０に提供する２つのモータ６０７および６０８とを用いる。

【0027】

上述の手法はパワートレインバックラッシュを除去し、したがって、パワートレインバックラッシュに通常伴うギクシャク感またはノイズを除去する。しかし、各モータが、車両の別のモータによって生成されるトルクと逆のトルクを継続的に印加するので、車両のパワートレイン効率が低下する。パワートレインバックラッシュを除去するために、ほんの少量のトルクが生成されなけらばならないとすれば、その低下の程度は微小であるが、少量の低下であっても状況によっては望ましくない場合があることが理解されるであろう。少なくとも１つのモータが少なくとも１つの他のモータによって生成されるトルクと逆のトルクを生成することに起因した効率の損失に加えて、上述の手法はＥＶの複合モータ能力を十分に生かしていない。２つのモータを有するＥＶでは明らかに、両方のモータが互いに逆に動作するのではなく、一致して動作している場合、さらなる加速および最高速度が実現され得る。こうした制約を克服するために、発明者は上記のシステムにいくつかの変更形態を想定している。

【0028】

上述のシステムの１つの変更形態において、車両のシステムコントローラが、運転者によって要求されるトルク需要（Ｔｄ）を監視する。トルク需要は、運転者がアクセル（スロットルとも呼ばれる）を踏み込むことによって、または別の方法でアクセルを利かすことによって要求される。通常の状態では、上述のように、運転者がトルク需要を増大させるにつれて、要求方向のトルク（すなわち、前進トルクまたは逆進トルクのいずれか）を生成するモータは生成トルクを増大させ、一方、反対方向のトルク（すなわち、逆進トルクまたは前進トルクのいずれか）を生成するモータは最小のトルクを生成し、それによってパワートレインバックラッシュを除去する。しかし、この変更手法では、要求方向のトルクを生成するモータによって生成され得るトルクを上回るトルクを運転者が要求する場合、反対方向のトルクを生成するのに使われるモータは、要求方向に追加のトルクを提供する。たとえば、図２に例示される２モータ構成を想定すると、運転者が前進運動を（すなわち、車を前進ギアに入れることによって）要求し、モータ２０１によって生成される最大トルク（ＴＰ−ｍａｘ）によってトルク需要（Ｔｄ）が満たされ得ない程度までアクセルを踏み込む（または別の方法でスロットル２１７を作動させる）と、変更システムでは、車両コントローラ２１９は、追加の前進トルクを生成するためにモータ２０５を用いる。つまり、ＴｄがＴＰ−ｍａｘより大きければ、車両コントローラは、トルク需要を満たすためにモータ２０１およびモータ２０５の両方を用いる。

【0029】

上記の変更システムでは、システムコントローラ２１９が、ＴＰ−ｍａｘとではなく予め設定された値とＴｄを比較するよう構成され得ることを理解されたい。たとえば、システムコントローラ２１０は、ＴＰ−ｍａｘの９０％であるトルク値とＴｄを比較するよう構成され得るので、パワートレインを不必要なストレス下に置くことが回避される。

【0030】

図７Ａから図７Ｃは、変更されたシステムを仮想の駆動サイクルを用いて例示する。本例の駆動サイクルは、具体的には、（ｉ）車両が停止（領域７０１）、（ｉｉ）車両が前進方向に徐々に加速（領域７０２）、（ｉｉｉ）車両が定速を維持（領域７０３）、（ｉｖ）車両が回生制動を用いて減速（領域７０４）、（ｖ）車両が停止（領域７０５）、（ｖｉ）車両が前進方向に急速に加速（領域７０６）、（ｖｉｉ）車両が回生制動を用いて減速（領域７０７）、（ｖｉｉｉ）車両が停止（領域７０８）という、８つの期間に分割される。図７Ａは、アクセルペダルの踏み込みを図示する。図７Ｂは、車両速度を図示する。図７Ｃはモータトルクを図示し、主に前進トルクのために使われるモータによって提供されるトルクが実線７１１で示され、主に逆進トルクのために使われるモータによって提供されるトルクが破線７１３で示される。運転者がアクセルペダルを床まで踏み込むこと（たとえば、１００％のペダル踏み込み）によって急速な加速を求めている期間７０６の間に、線７１３は短時間、負の値（逆進トルク）から正の値（前進トルク）に切り替わることに留意されたい。したがって、前進トルクパワートレインおよび逆進トルクパワートレインの両方が、短期間、前進トルクを車両に供給する。前進トルク（Ｔｄ）に対する需要が前進トルクパワートレインから得られる最大トルク（ＴＰ−ｍａｘ）または予め設定されたトルク値を下回ると、逆進トルクパワートレインは図示の通り負のトルク値に再度切り替わる。

【0031】

本発明のシステムの別の変更形態では、車両のシステムコントローラが車両速度を監視する。低速運転の間、車両は、前進運動を提供するパワートレインに対して前進トルクを、かつ後進運動を提供するパワートレインに対して逆進トルクを維持し、それによってパワートレインバックラッシュを除去する。したがって、パワートレインバックラッシュが最も顕著である車両の低速運転の間、システムは、最初の説明および図４Ａから図４Ｃの例示の通りに動作する。予め設定した速度、たとえば３０ｍｐｈに到達すると、車両コントローラ２１９は、同じ方向のトルクを生成するために、全てのＥＶのパワートレイン（すなわち、前進トルクパワートレインおよび逆進トルクパワートレイン）が一致して動作する通常のパワートレイン動作に戻る。この方法による動作は車両速度が予め設定された速度を下回るまで続き、それからシステムは本発明のシステムに戻り、前進トルクを提供するパワートレインに対し前進トルクを維持し、逆進トルクを提供するパワートレインに対し後進トルクを維持することによってバックラッシュが除去される。

【0032】

図８Ａおよび図８Ｂは、速度感応型の変更されたシステムを仮想の駆動サイクルを用いて例示する。本例示において、予め設定された速度は、約３０ｍｐｈに設定されているとする。図８Ａは車両速度を図示し、図８Ｂはモータトルクを図示し、主に前進トルクのために使われるパワートレインによって提供されるトルクが実線８１７で示され、主に逆進トルクのために使われるパワートレインによって提供されるトルクが破線８１９で示される。本例の駆動サイクルは、具体的には（ｉ）車両が停止（領域８０１）、（ｉｉ）車両が前進方向に徐々に加速（領域８０２）、（ｉｉｉ）車両が約１５ｍｐｈの定速を維持（領域８０３）、（ｉｖ）車両が回生制動を用いて減速（領域８０４）、（ｖ）車両が停止（領域８０５）、（ｖｉ）車両が後進方向に徐々に加速（領域８０６）、（ｖｉｉ）車両が約１０ｍｐｈの後進方向の定速を維持（領域８０７）、（ｖｉｉｉ）車両が回生制動を用いて減速（領域８０８）、（ｉｘ）車両が停止（領域８０９）、（ｘ）車両が徐々に約７０ｍｐｈに加速（領域８１０）、（ｘｉ）車両が約７０ｍｐｈの定速を維持（領域８１１）、（ｘｉｉ）車両が約１５ｍｐｈに減速（領域８１２）、（ｘｉｉｉ）車両が約１５ｍｐｈの前進方向の定速を維持（領域８１３）、（ｘｉｖ）車両が回生制動を用いて減速（領域８１４）、（ｘｖ）車両が停止（領域８１５）という、１５個の期間に分割される。車両が０ｍｐｈから７０ｍｐｈに徐々に加速する期間８１０の間、前進トルクは最初、前進パワートレインによってのみ提供されることに留意されたい。速度が、予め設定された速度（たとえば、３０ｍｐｈ）を超えた後、前進トルクは逆進パワートレインによっても提供される。車が７０ｍｐｈで定速走行している期間８１１の間、前進トルクパワートレインおよび逆進トルクパワートレインの両方が前進トルクを提供する。車両が減速期間８１２の間に１５ｍｐｈに減速すると、逆進トルクパワートレインが回生制動を提供する。その後、車両が定速１５ｍｐｈで走行しているとき（領域８１３）、前進トルクパワートレインのみがトルクを提供する。

【0033】

本明細書中、（ｉ）ＥＶの前進トルクパワートレインおよび逆進トルクパワートレインが一致して動作するときを決定するためにトルク需要が用いられる、および（ｉｉ）ＥＶの前進トルクパワートレインおよび逆進トルクパワートレインが一致して動作するときを決定するために車両速度が用いられる、という別々の例が変更されたシステムに対し提供されているが、発明者は明らかに、これらの変更形態の両方が単一のシステムに統合されるシステムを想定していることを理解されたい。そのようなシステムにおいては、通常の動作において、すなわちトルク需要Ｔｄが予め設定されたトルク値（たとえば、ＴＰ−ｍａｘ）を上回らず、かつ車両速度が予め設定された値（たとえば、３０ｍｐｈ）を上回らない場合、パワートレインバックラッシュを除去するために、前進トルクが前進トルクパワートレイン内で維持され、逆進トルクが逆進トルクパワートレイン内で維持される。トルク需要が予め設定されたトルク値を上回るまたは車両速度が予め設定された値を上回る場合はいつでも、所望の方向のトルクを生成するため、前進トルクパワートレインおよび逆進トルクパワートレインの両方が一緒に動作する。

【0034】

特定のパワートレインのトルク値は、当該のパワートレインの詳細（たとえば、モータ特性など）次第であるので、図４Ａから図４Ｃ、図７Ａから図７Ｃ図、および図８Ａ／８Ｂに示される例示的な駆動サイクルで提供されたトルク値は、本発明を制限することではなく、例示することのみが企図されていることを理解されたい。

【0035】

システムおよび方法が、本発明の詳細を理解するための一助として一般的な用語で説明されてきた。一部の例においては、本発明の態様を曖昧にすることを回避するために、周知の構造、材料、および／または動作は具体的に示されていないか、詳細に説明されていない。他の例においては、本発明の完全な理解を提供するために、具体的な詳細が示されている。当業者は、本発明がその精神と本質的な特徴から逸脱することなく、たとえば特定のシステム、装置、状況、材料、構成要素に適合するため、他の特定の形態でも実施され得ることを理解するであろう。したがって、本明細書の開示や説明は、本発明の範囲を制限することではなく、例示することを企図されている。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図8A】

【図8B】