JP7413952B2 - 電気自動車 - Google Patents

Description

本発明は、電気モータを走行用の動力装置として用いる電気自動車に関する。

電気自動車（ＥＶ：Electric Vehicle）において走行用の動力装置として用いられる電気モータは、従来車両において走行用の動力装置として用いられてきた内燃機関に対して、トルク特性が大きく異なっている。動力装置のトルク特性の違いにより、ＣＶは変速機が必須であるのに対し、一般にＥＶは変速機を備えていない。もちろん、ＥＶは、運転者の手動操作により変速比を切り替えるマニュアルトランスミッション（ＭＴ：Manual Transmission）は備えていない。このため、ＭＴ付きの従来車両（以下「ＭＴ車両」とも称する。）の運転とＥＶの運転とでは、運転感覚に大きな違いがある。

一方で電気モータは、印加する電圧や界磁を制御することで比較的容易にトルクを制御することができる。従って電気モータでは、適当な制御を実施することにより、電気モータの動作範囲内で所望のトルク特性を得ることが可能である。この特徴を活かして、ＥＶ車両のトルクを制御してＭＴ車両特有のトルク特性を模擬する技術がこれまで提案されている。

特許文献１には、駆動モータにより車輪にトルクを伝達する車両において、疑似的なシフトチェンジを演出する技術が開示されている。この車両では、車速、アクセル開度、アクセル開速度、又はブレーキ踏み込み量により規定される所定の契機で、駆動モータのトルクを設定変動量だけ減少させた後、所定時間でトルクを再度増加させるトルク変動制御が行われる。これにより、有段変速機を備える車両に慣れた運転者に対して与える違和感が抑制されるとしている。

特開２０１８－１６６３８６号公報

しかしながら、上記の技術では、変速動作を模擬したトルク変動制御のタイミングを運転者自身の操作によって主体的に決めることはできない。特に、ＭＴ車両の運転に慣れた運転者にとっては、運転者自身による手動変速動作を介在しない疑似的な変速動作は、運転感覚に違和感を与える虞がある。

このような事情を考慮し、本出願に係る発明者らは、ＥＶでＭＴ車両の運転感覚を得ることができるように、ＥＶに疑似シフト装置と疑似クラッチペダルを設けることを検討している。もちろん、単にこれらの疑似装置をＥＶに取り付けるのではない。本出願に係る発明者らは、疑似シフト装置と疑似クラッチペダルの操作によって、ＭＴ車両のトルク特性と同様のトルク特性が得られるように電気モータを制御できるようにすることを検討している。

ただし、疑似シフト装置と疑似クラッチペダルの操作が常に必要となると、ＥＶの特徴の一つである運転の容易さ、そして、ＣＶに対して優位な加速性能が損なわれてしまう。運転者としては、例えば走行環境や自身の気分により、ＭＴ車両のように運転したいし、通常のＥＶとしても運転したい。このような要望を実現する方法としては、電気モータの制御モードとして、ＭＴ車両を模擬した制御モードと、ＥＶとしての通常の制御モードとを用意し、それらを任意に切り替え可能にすることが考えられる。

ＭＴ車両を模擬した制御モードを行う電気自動車では、加速用ペダル、疑似クラッチペダル、疑似シフト装置等の操作量から、ＭＴ車両のような駆動輪トルクを得るためのＭＴ車両モデルを規定することが考えられる。ＭＴ車両モデルでは、電気自動車では備えていないエンジン、クラッチ、変速機といった装置を仮想的に与えて、電気自動車が備える各装置の操作量から、仮想的なエンジン、クラッチ、変速機等の仮想的な出力を与える。これら仮想的な出力によって電気自動車が走行しているとした場合の駆動輪トルクを実現するように、電気モータのモータトルク指令値を与えることで、ＭＴ車両のようなトルク特性を得ることができる。

ところで、実際のＭＴ車両に備えるエンジン、クラッチ、変速機といった装置は、構造的な理由や性能等によりその特性が定まっており、当然のことながら、運転者の好むように特性を変化させることはできない。このため、運転者が運転に慣れたＭＴ車両とは異なるＭＴ車両を運転する場合、運転者は運転感覚に違和感を覚える虞がある。同様に、ＭＴ車両を模擬した制御モードを行う電気自動車においても、仮想的なエンジン、クラッチ、変速機等の特性により、運転者によっては運転感覚に違和感を覚える虞がある。

特に違和感を覚える虞のある状況として、シフト装置の操作により変速を行うためにクラッチペダルを操作する場合が挙げられる。これは、クラッチペダルの操作量に対するトルクの変化の違いによるものである。このトルクの変化の違いは、実際のＭＴ車両においては、クラッチを介して伝達されるエンジン出力トルクに関して、クラッチペダルの操作量に対するエンジン出力トルクの伝達度合い（以下「トルク伝達ゲイン」とも称する。）の特性が異なるために引き起こされる。

ＭＴ車両モデルの仮想的なクラッチにおいては、実際のＭＴ車両のクラッチの特性を模擬するように、疑似クラッチペダルの操作量に対するトルク伝達ゲインを規定するクラッチモデルが与えられる。ＭＴ車両を模擬した制御モードを行う電気自動車においても、このクラッチモデルが運転に慣れた車両のクラッチの特性と異なる場合に、運転者は運転感覚に違和感を覚える虞がある。

本発明は、上述の課題を鑑みてなされたもので、ＭＴ車両のような運転と通常のＥＶとしての運転の両方の運転感覚を得ることができ、ＭＴ車両のように運転する場合は、運転者の好みに合わせたクラッチの操作感を得ることが可能な電気自動車を提供することを目的とする。

本発明に係る電気自動車は、電気モータを走行用の動力装置として用いる電気自動車であって、加速用ペダルと、疑似クラッチペダルと、疑似シフト装置と、モード選択スイッチと、制御装置とを備える。モード選択スイッチは、電気モータの制御モードを第１モードと第２モードとの間で選択するスイッチである。制御装置は、モード選択スイッチで選択された制御モードに従い電気モータが出力するモータトルクを制御する装置である。

制御装置は、メモリと、プロセッサとを備える。メモリは、ＭＴ車両モデルと、モータトルク指令マップとを記憶する。ＭＴ車両モデルは、ＭＴ車両における駆動輪トルクのトルク特性を模擬したモデルである。ここでいうＭＴ車両とは、ガスペダルの操作によってトルクを制御される内燃機関と、クラッチペダルの操作とシフト装置の操作とによってギア段が切り替えられるマニュアルトランスミッションとを有する車両である。ＭＴ車両モデルは、疑似クラッチペダルの操作量に応じて内燃機関の出力トルクを定めるクラッチモデルを含む。またクラッチモデルは、少なくとも１つのパラメータにより特性が定まるように与えられている。ＭＴ車両モデルは、第１モードで使用される。モータトルク指令マップは、加速用ペダルの操作量と電気モータの回転速度に対するモータトルクの関係を規定したマップである。モータトルク指令マップは、第２モードで使用される。

プロセッサは、第１モードで電気モータを制御する場合、以下の第１乃至第５の処理を実行する。第１の処理は、加速用ペダルの操作量を、ＭＴ車両モデルに対するガスペダルの操作量の入力として受け付ける処理である。第２の処理は、疑似クラッチペダルの操作量を、ＭＴ車両モデルに対するクラッチペダルの操作量の入力として受け付ける処理である。第３の処理は、疑似シフト装置のシフト位置を、ＭＴ車両モデルに対するシフト装置の入力として受け付ける処理である。第４の処理は、加速用ペダルの操作量と、疑似クラッチペダルの操作量と、疑似シフト装置のシフト位置とで定まる駆動輪トルクを、ＭＴ車両モデルを用いて計算する処理である。そして、第５の処理は、駆動輪トルクを自車両の駆動輪に与えるためのモータトルクを演算する処理である。

プロセッサは、第２モードで電気モータを制御する場合、以下の第６及び第７の処理を実行する。第６の処理は、疑似クラッチペダルの操作と疑似シフト装置の操作とを無効にする処理である。第７の処理は、加速用ペダルの操作量と電気モータの回転速度とに基づき、モータトルク指令マップを用いてモータトルクを演算する処理である。

プロセッサは、さらに本発明に係る電気自動車の運転者の要求に基づいて、クラッチモデルの少なくとも１つのパラメータを変更する処理を実行する。

以上の構成によれば、運転者は、モード選択スイッチにより第１モードを選択することにより、内燃機関とマニュアルトランスミッションとを有するＭＴ車両のように電気自動車を運転することができる。つまり、運転者は、クラッチペダル及びシフト装置を操作しＭＴ車両のような運転感覚を得ることができる。また、運転者は、モード選択スイッチにより第２モードを選択することにより、本来の性能で電気自動車を運転することができる。

さらに、以上の構成によれば、運転者はクラッチモデルのパラメータの変更を行うことができ、第１モードを選択して運転する場合に、運転者が好むようなクラッチ操作を行うことができる。

以上述べたように、本発明によれば、ＭＴ車両のような運転と通常のＥＶとしての運転の両方の運転感覚を得ることができ、ＭＴ車両のように運転する場合は、運転者の好みに合わせたクラッチ操作が可能な電気自動車を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る電気自動車の動力系の構成を模式的に示す図である。 図１に示す電気自動車の制御システムの構成を示すブロック図である。 図１に示す電気自動車の制御装置の機能を示すブロック図である。 図３に示す制御装置が備えるモータトルク指令マップの一例を示す図である。 図３に示す制御装置が備えるＭＴ車両モデルの一例を示すブロック図である。 図５に示すＭＴ車両モデルを構成するエンジンモデルの一例を示す図である。 図５に示すＭＴ車両モデルを構成するクラッチモデルの一例を示す図である。 図５に示すＭＴ車両モデルを構成するＭＴモデルの一例を示す図である。 ＭＴ走行モードで実現される電気モータのトルク特性を、ＥＶ走行モードで実現される電気モータのトルク特性と比較して示す図である。 図７に示すクラッチモデルにおける踏込遊び限界及び戻し遊び限界の設定変更によるトルク伝達ゲインマップの変更の例を示す図である。 図７に示すクラッチモデルにおけるゲイン変化曲線を定めるパラメータの設定変更によるトルク伝達ゲインマップの変更の例を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。ただし、以下に示す実施形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構造等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

１．電気自動車の構成
図１は、本実施の形態に係る電気自動車１０の動力系の構成を模式的に示す図である。図１に示すように、電気自動車１０は、動力源として電気モータ２を備えている。電気モータ２は、例えばブラシレスＤＣモータや三相交流同期モータである。電気モータ２には、その回転速度を検出するための回転速度センサ４０が設けられている。電気モータ２の出力軸３は、ギア機構４を介してプロペラシャフト５の一端に接続されている。プロペラシャフト５の他端は、デファレンシャルギア６を介して、車両前方のドライブシャフト７に接続されている。

電気自動車１０は、前車輪である駆動輪８と、後車輪である従動輪１２とを備えている。駆動輪８は、ドライブシャフト７の両端にそれぞれ設けられている。各車輪８，１２には、車輪速センサ３０が設けられている。図１では、代表して右後輪の車輪速センサ３０のみが描かれている。車輪速センサ３０は、電気自動車１０の車速を検出するための車速センサとしても用いられる。車輪速センサ３０は、ＣＡＮ（Controller Area Network）などの車載ネットワークによって後述する制御装置５０に接続されている。

電気自動車１０は、バッテリ１４と、インバータ１６とを備えている。バッテリ１４は、電気モータ２を駆動する電気エネルギを蓄える。インバータ１６は、バッテリ１４から入力される直流電力を電気モータ２の駆動電力に変換する。インバータ１６による電力変換は、制御装置５０によるＰＷＭ（Pulse Wave Modulation）制御によって行われる。インバータ１６は、車載ネットワークによって制御装置５０に接続されている。

電気自動車１０は、運転者が電気自動車１０に対する動作要求を入力するための動作要求入力装置として、加速要求を入力するためのアクセルペダル（加速用ペダル）２２と、制動要求を入力するためのブレーキペダル２４とを備えている。アクセルペダル２２には、アクセルペダル２２の操作量であるアクセル開度Ｐａｐ［％］を検出するためのアクセルポジションセンサ３２が設けられている。またブレーキペダル２４には、ブレーキペダル２４の操作量であるブレーキ踏み込み量を検出するためのブレーキポジションセンサ３４が設けられている。アクセルポジションセンサ３２及びブレーキポジションセンサ３４、車載ネットワークによって制御装置５０に接続されている。

電気自動車１０は、動作入力装置として、さらに疑似シフトレバー（疑似シフト装置）２６と、疑似クラッチペダル２８とを備えている。シフトレバー（シフト装置）とクラッチペダルはマニュアルトランスミッション（ＭＴ）を操作する装置であるが、当然ながら電気自動車１０はＭＴを備えていない。疑似シフトレバー２６と疑似クラッチペダル２８は、あくまでも、本来のシフトレバーやクラッチペダルとは異なるダミーである。

疑似シフトレバー２６は、ＭＴ車両が備えるシフトレバーを模擬した構造を有している。疑似シフトレバー２６の配置及び操作感は、実際のＭＴ車両と同等である。疑似シフトレバー２６には、例えば１速、２速、３速、４速、５速、６速、及びニュートラルの各ギア段に対応するポジションが設けられている。疑似シフトレバー２６には、疑似シフトレバー２６がどのポジションにあるかを示すシフトポジションＳｐを検出するシフトポジションセンサ３６が設けられている。シフトポジションセンサ３６は、車載ネットワークによって制御装置５０に接続されている。

疑似クラッチペダル２８は、ＭＴ車両が備えるクラッチペダルを模擬した構造を有している。疑似クラッチペダル２８の配置及び操作感は、実際のＭＴ車両と同等である。運転者は、疑似シフトレバー２６によりギア段の設定変更をしたい場合に疑似クラッチペダル２８を踏み込み、ギア段の設定変更が終わると踏み込みをやめて疑似クラッチペダル２８を元に戻す。疑似クラッチペダル２８には、疑似クラッチペダル２８のクラッチペダル踏込量Ｐｃ［％］を検出するためのクラッチポジションセンサ３８が設けられている。クラッチポジションセンサ３８は、車載ネットワークによって制御装置５０に接続されている。

電気自動車１０は、疑似エンジン回転速度メーター４４を備えている。エンジン回転速度メーターは、運転者に対して内燃機関（エンジン）の回転速度を表示する装置であるが、当然ながら電気自動車１０はエンジンを備えていない。疑似エンジン回転速度メーター４４は、あくまでも、本来のエンジン回転速度メーターとは異なるダミーである。疑似エンジン回転速度メーター４４は、従来車両が備えるエンジン回転速度メーターを模擬した構造を有している。疑似エンジン回転速度メーター４４は、機械式でもよいし液晶表示式でもよい。液晶表示式の場合、レブリミットを任意に設定できるようにしてもよい。疑似エンジン回転速度メーター４４は、車載ネットワークによって制御装置５０に接続されている。

電気自動車１０は、モード選択スイッチ４２を備えている。モード選択スイッチ４２は、電気自動車１０の走行モードを選択するスイッチである。電気自動車１０の走行モードには、ＭＴモードとＥＶモードとがある。モード選択スイッチ４２は、ＭＴモードとＥＶモードのいずれか一方を任意に選択可能に構成されている。詳細は後述するが、ＭＴモードでは、電気自動車１０をＭＴ車両のように運転するための制御モード（第１モード）で電気モータ２の制御が行われる。ＥＶモードでは、一般的な電気自動車のための通常の制御モード（第２モード）で電気モータ２の制御が行われる。モード選択スイッチ４２は、車載ネットワークによって制御装置５０に接続されている。

電気自動車１０は、制御装置５０を備えている。制御装置５０は、典型的には、電気自動車１０に搭載されるＥＣＵ（Electronic Control Unit）である。制御装置５０は、複数のＥＣＵの組み合わせであってもよい。あるいは、制御装置５０は、電気自動車１０の外部の情報処理装置であってもよい。制御装置５０は、インターフェース５２と、メモリ５４と、プロセッサ５６とを備えている。インターフェース５２には車載ネットワークが接続されている。メモリ５４は、データを一時的に記録するＲＡＭ（Random Access Memory）と、プロセッサ５６で実行可能な制御プログラムや制御プログラムに関連する種々のデータを保存するＲＯＭ（Read Only Memory）とを含んでいる。プロセッサ５６は、制御プログラムやデータをメモリ５４から読み出して実行し、各センサから取得した信号に基づいて制御信号を生成する。

電気自動車１０は、ＨＭＩ装置４６を備えている。ＨＭＩ装置４６は、電気自動車１０の運転者又は乗員により機械的又は電子的に操作することができる装置である。ＨＭＩ装置４６は、車載ネットワークによって制御装置５０に接続されている。ＨＭＩ装置４６は、少なくとも、操作することにより後述するＭＴ車両モデルのクラッチモデルのパラメータを設定することができる機能を有する。ＨＭＩ装置４６は、例えば、電気自動車１０に搭載されるカーナビゲーションである。少なくとも前述の機能を満足し、電気自動車１０の運転者又は乗員により操作することができるのであれば、機械的な装置であってもよいし、電気自動車１０に接続する外部装置であってもよい。

図２は、本実施の形態に係る電気自動車１０の制御システムの構成を示すブロック図である。制御装置５０には、少なくとも車輪速センサ３０、アクセルポジションセンサ３２、ブレーキポジションセンサ３４、シフトポジションセンサ３６、クラッチポジションセンサ３８、回転速度センサ４０、モード選択スイッチ４２、及びＨＭＩ装置４６から信号が入力される。これらのセンサと制御装置５０との間の通信には車載ネットワークが用いられている。図示は省略するが、これらの他にも様々なセンサが電気自動車１０に搭載され、車載ネットワークによって制御装置５０に接続されている。

また、制御装置５０からは、少なくともインバータ１６と疑似エンジン回転速度メーター４４へ信号が出力されている。制御装置５０はインバータ１６を介して電気モータ２のトルク制御を行う。これらの機器と制御装置５０との間の通信には車載ネットワークが用いられている。図示は省略するが、これらの他にも様々なアクチュエータや表示器が電気自動車１０に搭載され、車載ネットワークによって制御装置５０に接続されている。

制御装置５０は、クラッチモデル変更部５１０としての機能と、制御信号算出部５２０としての機能を備える。詳しくは、メモリ５４（図１に参照）に記憶されたプログラムがプロセッサ５６（図１に参照）により実行されることで、プロセッサ５６は、少なくともクラッチモデル変更部５１０、及び制御信号算出部５２０として機能する。

クラッチモデル変更とは、ＨＭＩ装置４６の操作により設定されたパラメータに応じて後述するクラッチモデルの特性を変更する機能である。制御信号算出とは、アクチュエータや機器に対する制御信号を算出する機能である。制御信号には、少なくとも、インバータ１６を介して電気モータ２のトルク制御をするための信号と、疑似エンジン回転速度メーター４４に情報を表示させる信号とが含まれる。以下、制御装置５０が有するこれらの機能について説明する。

２．制御装置の機能
２－１．モータトルク算出機能
図３は、本実施の形態に係る制御装置５０の機能、特に、電気モータ２に対するモータトルク指令値の算出に係る機能を示すブロック図である。制御装置５０は、このブロック図に示された機能によりモータトルク指令値を計算し、モータトルク指令値に基づいてインバータ１６を介して電気モータ２のトルク制御を行う制御信号を生成する。

図３に示すように、制御信号算出部５２０は、ＭＴ車両モデル５３０、要求モータトルク計算部５４０、モータトルク指令マップ５５０、及び切替スイッチ５６０を備える。制御信号算出部５２０には、車輪速センサ３０、アクセルポジションセンサ３２、シフトポジションセンサ３６、クラッチポジションセンサ３８、及び回転速度センサ４０からの信号が入力される。制御信号算出部５２０は、これらのセンサからの信号を処理し、電気モータ２に出力させるモータトルクを算出する

制御信号算出部５２０によるモータトルクの計算は、ＭＴ車両モデル５３０と要求モータトルク計算部５４０とを用いた計算と、モータトルク指令マップ５５０を用いた計算の２通りがある。前者は、電気自動車１０をＭＴモードで走行させる場合のモータトルクの計算に用いられる。後者は、電気自動車１０をＥＶモードで走行させる場合のモータトルクの計算に用いられる。どちらのモータトルクを用いるかは、切替スイッチ５６０によって決まる。切替スイッチ５６０による切り替えは、モード選択スイッチ４２により選択された走行モードに基づいて行われる。

２－２．ＭＴモードでのモータトルクの計算
ＭＴ車両における駆動輪トルクは、エンジンに対する燃料供給を制御するガスペダルの操作と、ＭＴのギア段を切り替えるシフトレバー（シフト装置）の操作と、エンジンとＭＴとの間のクラッチを動作させるクラッチペダルの操作とによって決定付けられる。ＭＴ車両モデル５３０は、仮想的なエンジン、クラッチ、及びＭＴを与えることで、アクセルペダル２２、疑似クラッチペダル２８、及び疑似シフトレバー２６の操作によって得られる駆動輪トルクを計算するモデルである。以下、ＭＴモードにおいて、ＭＴ車両モデル５３０により仮想的に与えられるエンジン、クラッチ、及びＭＴを仮想エンジン、仮想クラッチ、仮想ＭＴと称する。

ＭＴ車両モデル５３０には、仮想エンジンのガスペダルの操作量として、アクセルポジションセンサ３２の信号が入力される。仮想ＭＴのシフトレバーのシフト位置として、シフトポジションセンサ３６の信号が入力される。さらに、仮想クラッチのクラッチペダルの操作量として、クラッチポジションセンサ３８の信号が入力される。また、ＭＴ車両モデル５３０には、車両の負荷状態を示す信号として車輪速センサ３０の信号も入力される。ＭＴ車両モデル５３０は、ＭＴ車両における駆動輪トルクのトルク特性を模擬したモデルである。ＭＴ車両モデル５３０は、運転者によるアクセルペダル２２、疑似シフトレバー２６、及び疑似クラッチペダル２８の操作が駆動輪トルクの値に反映されるように作成されている。ＭＴ車両モデル５３０の詳細については後述する。

要求モータトルク計算部５４０は、ＭＴ車両モデル５３０で算出された駆動トルクを要求モータトルクに変換する。要求モータトルクは、ＭＴ車両モデル５３０で算出された駆動トルクの実現に必要なモータトルクである。駆動トルクの要求モータトルクへの変換には、電気モータ２の出力軸３から駆動輪８までの減速比が用いられる。

２－３．ＥＶモードでのモータトルクの計算
図４は、ＥＶモードでのモータトルクの計算に用いられモータトルク指令マップ５５０の一例を示す図である。モータトルク指令マップ５５０は、アクセル開度とＰａｐと電気モータ２の回転速度とをパラメータとしてモータトルクを決定するマップである。モータトルク指令マップ５５０の各パラメータには、アクセルポジションセンサ３２の信号と、回転速度センサ４０の信号とが入力される。モータトルク指令マップ５５０からは、これらの信号に対応するモータトルクが出力される。

２－４．モータトルクの切り替え
モータトルク指令マップ５５０を用いて計算されたモータトルクをＴｅｖと表記し、ＭＴ車両モデル５３０及び要求モータトルク計算部５４０を用いて計算されたモータトルクをＴｍｔと表記する。２つのモータトルクＴｅｖ，Ｔｍｔのうち切替スイッチ５６０によって選択されたモータトルクが、電気モータ２に対してモータトルク指令値として与えられる。

ＥＶモードでは、運転者が疑似シフトレバー２６や疑似クラッチペダル２８を操作しても、その操作は電気自動車１０の運転には反映されない。つまり、ＥＶモードでは、疑似シフトレバー２６の操作と疑似クラッチペダル２８の操作は無効化される。ただし、モータトルクＴｅｖがモータトルク指令値として出力されている間も、ＭＴ車両モデル５３０を用いたモータトルクＴｍｔの計算は継続されている。逆に、モータトルクＴｍｔがモータトルク指令値として出力されている間も、モータトルクＴｅｖの計算は継続されている。つまり、切替スイッチ５６０には、モータトルクＴｅｖとモータトルクＴｍｔの両方が継続的に入力されている。

切替スイッチ５６０による入力の切り替えによって、モータトルク指令値は、モータトルクＴｅｖからモータトルクＴｍｔへ、或いは、モータトルクＴｍｔからモータトルクＴｅｖへ切り替えられる。このとき、２つのモータトルクの間にずれがある場合、切り替えに伴ってトルク段差が発生してしまう。このため、切り替え後暫くの間は、トルクの急激な変化が生じないように、モータトルク指令値に対して徐変処理が実施される。例えば、ＥＶモードからＭＴモードへの切り替えでは、モータトルク指令値を直ぐにモータトルクＴｅｖからモータトルクＴｍｔに切り替えるのではなく、所定の変化率でモータトルクＴｍｔへ向けて徐々に変化させる。ＭＴモードからＥＶモードへの切り替えでも同様の処理が行われる。

切替スイッチ５６０は、モード選択スイッチ４２により選択された走行モードに基づいてモータトルク指令値を切り替える。モード選択スイッチ４２によりＭＴモードが選択された場合は、モータトルク指令値をモータトルクＴｍｔとする。モード選択スイッチ４２によりＥＶモードが選択された場合は、モータトルク指令値をモータトルクＴｅｖとする。

２－５．ＭＴ車両モデル
２－５－１．概要
次に、ＭＴ車両モデル５３０について説明する。図５は、ＭＴ車両モデル５３０の一例を示すブロック図である。ＭＴ車両モデル５３０は、エンジンモデル５３１と、クラッチモデル５３２と、ＭＴモデル５３３と、車軸・駆動輪モデル５３４とから構成されている。エンジンモデル５３１では、仮想エンジンがモデル化されている。クラッチモデル５３２では、仮想クラッチがモデル化されている。ＭＴモデル５３３は、仮想ＭＴがモデル化されている。車軸・駆動輪モデル５３４では、車軸から駆動輪までの仮想のトルク伝達系がモデル化されている。各モデルは計算式で表されてもよいしマップで表されてもよい。各モデルを規定するパラメータ又はマップはメモリ５４に記憶されており、各モデルに基づいた演算が行われる際に適宜参照される。

各モデル間では計算結果の入出力が行われる。また、エンジンモデル５３１にはアクセルポジションセンサ３２で検出されたアクセル開度Ｐａｐが入力される。クラッチモデル５３２には、クラッチポジションセンサ３８で検出されたクラッチペダル踏込量Ｐｃが入力される。ＭＴモデル５３３には、シフトポジションセンサで検出されたシフトポジションＳｐが入力される。さらに、ＭＴ車両モデル５３０では、車輪速センサ３０で検出された車速Ｖｗ（或いは車輪速）が複数のモデルにおいて使用される。ＭＴ車両モデル５３０では、これらの入力信号に基づき、駆動輪トルクＴｗと仮想エンジン回転速度Ｎｅとが算出される。

２－５－２．エンジンモデル
エンジンモデル５３１は、仮想エンジン回転速度Ｎｅと仮想エンジン出力トルクＴｅｏｕｔを算出する。エンジンモデル５３１は、仮想エンジン回転速度Ｎｅを計算するモデルと仮想エンジン出力トルクＴｅｏｕｔを計算するモデルから構成される。仮想エンジン回転速度Ｎｅの計算には、例えば、次式（１）で表されるモデルが用いられる。次式（１）では、車輪８の回転速度Ｎｗ、総合減速比Ｒ、及びクラッチ機構のスリップ率ｓｌｉｐから仮想エンジン回転速度Ｎｅが算出される。

式（１）において、車輪８の回転速度Ｎｗは車輪速センサ３０で検出された車輪速から算出される。総合減速比Ｒは、後述するＭＴモデル５３３で計算されるギア比（変速比）ｒと、車軸・駆動輪モデル５３４で規定されている減速比とから算出される。スリップ率ｓｌｉｐは、後述するクラッチモデル５３２で算出される。仮想エンジン回転速度Ｎｅは、ＭＴモードの選択時、疑似エンジン回転速度メーター４４に表示される。

なお、ＭＴ車両のアイドリング中は、エンジン回転速度を一定回転速度に維持するアイドルスピードコントロール制御（ＩＳＣ制御）が行われる。そこで、エンジンモデル５３１は、車速が０であり、かつアクセル開度Ｐａｐが０％である場合、仮想エンジン回転速度Ｎｅを所定のアイドリング回転速度（例えば１０００ｒｐｍ）として算出する。

エンジンモデル５３１は、仮想エンジン回転速度Ｎｅ及びアクセル開度Ｐａｐから仮想エンジン出力トルクＴｅｏｕｔを算出する。仮想エンジン出力トルクＴｅｏｕｔの計算には、例えば、図７に示すような２次元マップが用いられる。この２次元マップでは、アクセル開度Ｐａｐ毎に仮想エンジン回転速度Ｎｅに対する仮想エンジン出力トルクＴｅｏｕｔが与えられる。図６に示すトルク特性は、ガソリンエンジンを想定した特性に設定することもできるし、ディーゼルエンジンを想定した特性に設定することもできる。また、自然吸気エンジンを想定した特性に設定することもできるし、過給エンジンを想定した特性に設定することもできる。ＭＴモードでの仮想エンジンを切り替えるスイッチを設けて、運転者が好みの設定に切り替えられるようにしてもよい。エンジンモデル５３１で算出された仮想エンジン出力トルクＴｅｏｕｔは、クラッチモデル５３２に出力される。

２－５－３．クラッチモデル
クラッチモデル５３２は、トルク伝達ゲインｋを算出する。トルク伝達ゲインｋは、疑似クラッチペダル２８の踏込量に応じた仮想エンジントルクの伝達度合いを示す値である。クラッチモデル５３２は、ＭＴ車両を模擬するように、図７に示すトルク伝達ゲインマップにより規定される。

このマップでは、クラッチペダル踏込量Ｐｃに対してトルク伝達ゲインｋが与えられる。図７でトルク伝達ゲインｋは、クラッチペダル踏込量Ｐｃが０％からＰｃＳの範囲で１となり、クラッチペダル踏込量ＰｃがＰｃＳからＰｃＲの範囲で０まで一定の傾きで単調減少し、クラッチペダル踏込量ＰｃがＰｃＲから１００％の範囲で０となるように与えられている。

ここで、ＰｃＳはクラッチペダル踏み込み時の遊び限界に対応し（以下「踏込遊び限界ＰｃＳ」とも称する。）、ＰｃＲはクラッチペダルを踏み込んだ後にクラッチペダルを戻す際の遊び限界に対応している（以下「戻し遊び限界ＰｃＲ」とも称する。）。また以下、踏込遊び限界ＰｃＳと戻し遊び限界ＰｃＲとの間のクラッチペダル踏込量Ｐｃの領域を「ゲイン変化域」と称し、ゲイン変化域におけるトルク伝達ゲインｋの変化を表すグラフを「ゲイン変化曲線」と称する。

図７に示す一定の傾きで単調減少するゲイン変化曲線は一例であり、その変化の態様は異なっていても良い。ただし、踏込遊び限界ＰｃＳでトルク伝達ゲインが１であり戻し遊び限界ＰｃＲでトルク伝達ゲインが０となるように広義単調減少することを要する。

本実施の形態に係る電気自動車１０では、クラッチモデル５３２を規定するトルク伝達ゲインマップを、クラッチモデル変更部５１０により変更することができる。クラッチモデル変更部５１０によるトルク伝達ゲインマップの変更の詳細については後述する。

クラッチモデル５３２は、トルク伝達ゲインｋを用いてクラッチ出力トルクＴｃｏｕｔを算出する。クラッチ出力トルクＴｃｏｕｔは、仮想クラッチから出力されるトルクである。クラッチモデル５３２は、例えば、次式（２）により、仮想エンジン出力トルクＴｅｏｕｔ、及びトルク伝達ゲインｋからクラッチ出力トルクＴｃｏｕｔを算出する。クラッチモデル５３２で算出されたクラッチ出力トルクＴｃｏｕｔは、ＭＴモデル５３３に出力される。

２－５－４．ＭＴモデル
ＭＴモデル５３３は、ギア比（変速比）ｒを算出する。ギア比ｒは、仮想ＭＴにおいて疑似シフトレバー２６のシフトポジションＳｐにより決まるギア比である。疑似シフトレバー２６のシフトポジションＳｐと仮想ＭＴのギア段とは一対一の関係にある。ＭＴモデル５３３は、例えば、図８に示すようなマップを有する。このマップでは、ギア段に対してギア比ｒが与えられる。図８に示すように、ギア段が大きいほどギア比ｒは小さくなる。

ＭＴモデル５３３は、ギア比ｒを用いて変速機出力トルクＴｇｏｕｔを算出する。変速機出力トルクＴｇｏｕｔは、仮想変速機から出力されるトルクである。ＭＴモデル５３３は、例えば、次式（３）により、クラッチ出力トルクＴｃｏｕｔ、及びギア比ｒから変速機出力トルクＴｇｏｕｔを算出する。ＭＴモデル５３３で算出された変速機出力トルクＴｇｏｕｔは、車軸・駆動輪モデル５３４に出力される。

２－５－５．車軸・駆動輪モデル
車軸・駆動輪モデル５３４は、所定の減速比ｒｒを用いて駆動輪トルクＴｗを算出する。減速比ｒｒは、仮想ＭＴから駆動輪８までの機械的な構造により決まる固定値である。車軸・駆動輪モデル５３４は、例えば、次式（４）により、変速機出力トルクＴｇｏｕｔ、及び減速比ｒｒから駆動輪トルクＴｗを算出する。車軸・駆動輪モデル５３４算出された駆動輪トルクＴｗは、要求モータトルク計算部５４０に出力される。

２－６．ＭＴモードで実現される電気モータのトルク特性
要求モータトルク計算部５４０は、ＭＴ車両モデル５３０で算出された駆動輪トルクＴｗをモータトルクに変換する。図９は、ＭＴ走行モードで実現される電気モータ２のトルク特性を、ＥＶ走行モードで実現される電気モータ２のトルク特性と比較して示す図である。ＭＴモードの場合、図９に示されるように、疑似シフトレバー２６により設定されるギア段に応じてＭＴ車両のトルク特性を模擬するようなトルク特性（図中実線）を実現することができる。

２－７．クラッチモデル変更
次に、制御装置５０のクラッチモデル変更部５１０によるクラッチモデル５３２を規定するトルク伝達ゲインマップの変更について説明する。クラッチモデル変更部５１０は、図３に示すように、ＨＭＩ装置４６から取得する情報に基づいて、メモリ５４に記憶されるトルク伝達ゲインマップを変更する。

本実施の形態に係る電気自動車１０の運転者又は乗員は、ＨＭＩ装置４６の操作により、トルク伝達ゲインマップのパラメータである踏込遊び限界ＰｃＳと、戻し遊び限界ＰｃＲと、ゲイン変化曲線を設定する。踏込遊び限界ＰｃＳ及び戻し遊び限界ＰｃＲは、その値［％］を設定し、ゲイン変化曲線は、後述するように、ゲイン変化曲線を定めるパラメータＣｐを設定する。

図１０は、踏込遊び限界ＰｃＳ及び戻し遊び限界ＰｃＲの設定変更によるトルク伝達ゲインマップの変更の例を示す図である。踏込遊び限界ＰｃＳの設定には、最小踏込遊び限界ＰｃＳｍが規定されている。戻し遊び限界ＰｃＲの設定には、最大戻し遊び限界ＰｃＲＭが規定されている。最小踏込遊び限界ＰｃＳｍは、設定することができる最小の踏込遊び限界ＰｃＳであり、最大戻し遊び限界ＰｃＲＭは、設定することができる最大の踏込遊び限界である。最小踏込遊び限界ＰｃＳｍ及び最大戻し遊び限界ＰｃＲＭは、操作性や安全性から、実車適合等により定められる値であり、プログラムにあらかじめ与えられている。

また踏込遊び限界ＰｃＳの設定には、最大踏込遊び限界ＰｃＳＭがあり、戻し遊び限界ＰｃＲの設定には、最小戻し遊び限界ＰｃＲｍがある。最大踏込遊び限界ＰｃＳＭは、設定することができる最大の踏込遊び限界ＰｃＳであり、最小戻し遊び限界は、設定することができる最小の戻し遊び限界ＰｃＲである。最大踏込遊び限界ＰｃＳＭ及び最小戻し遊び限界ＰｃＲｍは、最小ゲイン変化幅Ｄｐが保証されるように決められる。最小ゲイン変化幅Ｄｐとは、許容することができる最小のゲイン変化域の幅である。最小ゲイン変化幅Ｄｐは、操作性や安全性から、実車適合等により定められる値であり、プログラムにあらかじめ与えられている。

従って、踏込遊び限界ＰｃＳを設定する場合に、最大踏込遊び限界ＰｃＳＭはＰｃＲ－Ｄｐ（ＰｃＲは現在設定されている戻し遊び限界）で決められ、戻し遊び限界ＰｃＲを設定する場合に、最小戻し遊び限界ＰｃＲｍはＰｃＳ＋Ｄｐ（ＰｃＳは現在設定されている踏込遊び限界）で決められる。つまり、最大踏込遊び限界ＰｃＳＭ及び最小戻し遊び限界ＰｃＲｍは、踏込遊び限界ＰｃＳ又は戻し遊び限界ＰｃＲを設定する都度変化する。

図１０において、波線で表されるトルク伝達ゲインマップは、踏込遊び限界ＰｃＳを最小踏込遊び限界ＰｃＳｍで設定し、戻し遊び限界ＰｃＲを最大戻し遊び限界ＰｃＲＭで設定した場合のトルク伝達ゲインマップの例である。この場合、疑似クラッチペダル２８の踏み込み時と戻し時いずれの場合においても遊びが最も少なくなる。

図１０において、点線で表されるトルク伝達ゲインマップは、踏込遊び限界ＰｃＳを最大踏込遊び限界ＰｃＳＭで設定し、戻し遊び限界ＰｃＲを最小戻し遊び限界ＰｃＲｍで設定した場合のトルク伝達ゲインマップの例である。この場合、疑似クラッチペダル２８の踏み込み時と戻し時いずれの場合においても遊びが最も大きくなり、かつゲイン変化域において最もトルク伝達ゲインｋの変化が急峻となる。

図１１は、ゲイン変化曲線を定めるパラメータＣｐの設定変更によるトルク伝達ゲインマップの変更の例を示す図である。電気自動車１０の運転者又は乗員がＨＭＩ装置４６の操作によりパラメータＣｐを設定することにより、クラッチモデル変更部５１０は、図１１に示すようにトルク伝達ゲインマップを変化させる。

パラメータＣｐに対するトルク伝達ゲインマップの変更は、例えば次のように行われる。パラメータＣｐは－１から１までの範囲で設定することができるとする。ＨＭＩ装置４６の操作により設定されている踏込遊び限界ＰｃＳと戻し遊び限界ＰｃＲとを直線で結ぶように表されるゲイン変化曲線をパラメータＣｐが０の場合に対応させる。パラメータＣｐが正の方向に大きくなるほど、図１１に示すように、上に凸で曲率の大きいゲイン変化曲線（図中点線）となる。パラメータＣｐが負の方向に大きくなるほど、図１１に示すように、下に凸で曲率の大きいゲイン変化曲線（図中波線）となる。

図１０及び図１１に示すトルク伝達ゲインマップのパラメータの設定及び設定に応じたトルク伝達ゲインマップの変更は一例であり、異なる態様で行われてもよい。例えば、ゲイン変化曲線の変更に関して、ＨＭＩ装置４６の操作により複数のパラメータを設定することができ、より多様で次数の高いゲイン変化曲線に変更できるようにしてもよい。

このように、本実施の形態に係る電気自動車１０の運転者又は乗員は、ＨＭＩ装置４６の操作によりトルク伝達ゲインマップのパラメータを設定することで、クラッチモデル変更部５１０を介してトルク伝達ゲインマップを変更することができる。

３．効果
以上説明したように、本実施の形態に係る電気自動車１０によれば、運転者はモード選択スイッチ４２によりＭＴモードを選択することにより、ＭＴ車両のように電気自動車を運転することができる。また、運転者はモード選択スイッチ４２によりＥＶモードを選択することにより、本来の性能で電気自動車を運転することができる。これにより、ＭＴ車両のような運転と通常のＥＶとしての運転の両方の運転感覚を得ることができる。

さらに、本実施の形態に係る電気自動車１０の運転者又は乗員は、ＨＭＩ装置４６を操作することによりトルク伝達ゲインマップのパラメータを設定することで、モード選択スイッチ４２によりＭＴモードが選択されている場合に、運転者の好みに合わせたクラッチの操作感を得ることが可能となる。

２ 電気モータ，１０ 電気自動車，１６ インバータ，２２ アクセルペダル，２６ 疑似シフトレバー，２８ 疑似クラッチペダル，３０ 車輪速センサ，３２ アクセルポジションセンサ，３４ ブレーキポジションセンサ，３６ シフトポジションセンサ，３８ クラッチポジションセンサ，４０ 回転速度センサ，４２ モード選択スイッチ，５０ 制御装置，５１０ クラッチモデル変更部，５２０ 制御信号算出部，５３０ 車両モデル，５３２ クラッチモデル，５６０ 切替スイッチ，Ｐｃ クラッチペダル踏込量，ｋ トルク伝達ゲイン，ＰｃＳ 踏込遊び限界，ＰｃＲ 戻し遊び限界

Claims (1)

1. 電気モータを走行用の動力装置として用いる電気自動車であって、
   加速用ペダルと、
   疑似クラッチペダルと、
   疑似シフト装置と、
   前記電気モータの制御モードを第１モードと第２モードとの間で選択するモード選択スイッチと、
   前記モード選択スイッチで選択された前記制御モードに従い前記電気モータが出力するモータトルクを制御する制御装置と、
   を備え、
   前記制御装置は、
   メモリと、
   プロセッサと、を備え、
   前記メモリは、
   ガスペダルの操作によりトルクを制御する内燃機関とクラッチペダルの操作及びシフト装置の操作によりギア段が切り替えられるマニュアルトランスミッションとを有するＭＴ車両における駆動輪トルクのトルク特性を模擬したＭＴ車両モデルと、
   前記加速用ペダルの操作量と前記電気モータの回転速度に対する前記モータトルクの関係を規定したモータトルク指令マップと、を記憶し、
   前記ＭＴ車両モデルは、前記疑似クラッチペダルの操作量に応じて前記内燃機関の出力トルクから伝達されるトルクを定めるクラッチモデルを含み、
   前記クラッチモデルは、少なくとも１つのパラメータにより特性が定まるように与えられており、
   前記プロセッサは、
   前記第１モードで前記電気モータを制御する場合は、
   前記加速用ペダルの操作量を、前記ＭＴ車両モデルに対する前記ガスペダルの操作量の入力として受け付ける処理と、
   前記疑似クラッチペダルの操作量を、前記ＭＴ車両モデルに対する前記クラッチペダルの操作量の入力として受け付ける処理と、
   前記疑似シフト装置のシフト位置を、前記ＭＴ車両モデルに対する前記シフト装置の入力として受け付ける処理と、
   前記加速用ペダルの操作量と、前記疑似クラッチペダルの操作量と、前記疑似シフト装置のシフト位置とで定まる前記駆動輪トルクを、前記ＭＴ車両モデルを用いて計算する処理と、
   前記駆動輪トルクを自車両の駆動輪に与えるための前記モータトルクを演算する処理と、を実行し
   前記第２モードで前記電気モータを制御する場合は、
   前記疑似クラッチペダルの操作と前記疑似シフト装置の操作とを無効にする処理と、
   前記加速用ペダルの操作量と前記電気モータの回転速度とに基づき、前記モータトルク指令マップを用いて前記モータトルクを演算する処理と、
   前記電気自動車の運転者の要求に基づいて、前記クラッチモデルの少なくとも１つの前記パラメータを変更する処理と、
   を実行することを特徴とする電気自動車。

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