CN114056119B - 电动汽车 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能安心且安全地享受像MT车辆那样的驾驶和作为通常的EV的驾驶这两者的电动汽车。该电动汽车被配置为能选择通过MT模式实现的行驶和通过EV模式实现的行驶，所述MT模式是利用像具有手动变速器和内燃机的MT车辆那样的转矩特性来控制电动马达的模式，所述EV模式是利用通常的转矩特性来控制电动马达的模式。该电动汽车的控制装置在行驶模式的选择被驾驶员变更了的情况下，基于由外部传感器检测到的本车辆所处的状况来判定是否能进行控制模式的切换，并按照其判定结果来进行控制模式的切换。

Description

电动汽车

技术领域

本发明涉及将电动马达用作行驶用的动力装置的电动汽车。

背景技术

在电动汽车(EV：Electric Vehicle)中被用作行驶用的动力装置的电动马达与在传统车辆(CV：Conventional Vehicle)中被用作行驶用的动力装置的内燃机相比，转矩特性大不相同。由于动力装置的转矩特性的差异，CV必须有变速器，而一般而言EV不具备变速器。当然，EV不具备通过驾驶员的手动操作来切换变速比的手动变速器(MT：ManualTransmission)。因此，在带MT的传统车辆(以下，称为MT车辆)的驾驶和EV的驾驶中，驾驶感觉存在很大的差异。

另一方面，电动马达能通过控制所施加的电压、磁场来比较容易地控制转矩。因此，在电动马达中，通过实施适当的控制，能在电动马达的动作范围内获得所希望的转矩特性。有效利用该特征，目前为止提出了控制EV的转矩来模拟MT车辆特有的转矩特性的技术。

在专利文献1中，公开了一种在通过驱动马达向车轮传递转矩的车辆中呈现仿真的换挡的技术。在该车辆中，在由车速、加速器开度、加速器打开速度或制动器踩踏量规定的规定的契机，进行如下转矩变动控制：在使驱动马达的转矩减少设定变动量之后，以规定时间使转矩再次增加。由此，给习惯了具备有级变速器的车辆的驾驶员带来的违和感得到抑制。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2018－166386号公报

然而，在上述的技术中，无法通过驾驶员自身的操作来自主地决定模拟了变速动作的转矩变动控制的定时。特别是，对于习惯了MT车辆的驾驶的驾驶员来说，不介入由驾驶员自身进行的手动变速动作的仿真的变速动作恐怕会给追求操纵MT的乐趣的驾驶员的驾驶感觉带来违和感。

考虑到这样的情形，本申请的发明人等为了能在EV中获得MT车辆的驾驶感觉而研究了在EV中设置仿真换挡装置和仿真离合器踏板。当然，并不是简单地将这些仿真装置装配于EV。本申请的发明人等为了能以通过仿真换挡装置和仿真离合器踏板的操作来获得与MT车辆的转矩特性同样的转矩特性的方式控制电动马达而进行了研究。

不过，若始终需要仿真换挡装置和仿真离合器踏板的操作，则作为EV的特征之一的驾驶的容易度和相对于CV有优势的加速性能会受损。作为驾驶员，例如根据行驶环境、自身的心情，既想要像MT车辆那样进行驾驶，也想要作为通常的EV进行驾驶。作为实现这样的要求的方法，可以想到：作为电动马达的控制模式，准备模拟了MT车辆的控制模式和作为EV的通常的控制模式，并能任意地切换它们。

在此，有一个应该注意的事情。在模拟了MT车辆的电动马达的控制模式和作为EV的通常的电动马达的控制模式中，进行通过不同的逻辑实现的控制。因此，在切换控制模式时会产生控制的不连续，恐怕会在驾驶员的意图与实际的控制结果之间产生偏离。根据本车辆所处的状况，这样的偏离会导致驾驶员的不安，此外恐怕也会影响行驶上的安全性。

发明内容

本发明是鉴于上述的问题而完成的，其目的在于，提供一种能安心且安全地享受像MT车辆那样的驾驶和作为通常的EV的驾驶这两者的电动汽车。

本发明的电动汽车是一种将电动马达用作行驶用的动力装置的电动汽车，具备加速用踏板、仿真离合器踏板、仿真换挡装置、外部传感器、模式选择开关以及控制装置。外部传感器是检测本车辆所处的状况的传感器。模式选择开关是在第一模式与第二模式之间选择电动马达的控制模式的开关。控制装置是按照由模式选择开关选择出的控制模式来控制电动马达所输出的马达转矩的装置。

控制装置具备存储器和处理器。存储器存储MT车辆模型和马达转矩指令映射图。MT车辆模型是模拟了MT车辆中的驱动轮转矩的转矩特性的模型。此处所说的MT车辆是指具有通过油门踏板的操作来控制转矩的内燃机以及通过离合器踏板的操作和换挡装置的操作来切换挡位的手动变速器的车辆。MT车辆模型在第一模式下被使用。马达转矩指令映射图是规定了马达转矩相对于加速用踏板的操作量和电动马达的转速的关系的映射图。马达转矩指令映射图在第二模式下被使用。

处理器在以第一模式控制电动马达的情况下执行以下的第一处理至第五处理。第一处理是接受加速用踏板的操作量来作为对MT车辆模型进行的油门踏板的操作量的输入的处理。第二处理是接受仿真离合器踏板的操作量来作为对MT车辆模型进行的离合器踏板的操作量的输入的处理。第三处理是接受仿真换挡装置的换挡位置来作为对MT车辆模型进行的换挡装置的换挡位置的输入的处理。第四处理是使用MT车辆模型来计算由加速用踏板的操作量、仿真离合器踏板的操作量以及仿真换挡装置的换挡位置确定的驱动轮转矩的处理。并且，第五处理是运算用于向本车辆的驱动轮提供驱动轮转矩的马达转矩的处理。

处理器在以第二模式控制电动马达的情况下执行以下的第六处理和第七处理。第六处理是使仿真离合器踏板的操作和仿真换挡装置的操作无效的处理。第七处理是基于加速用踏板的操作量和电动马达的转速，使用马达转矩指令映射图来运算马达转矩的处理。

此外，处理器在通过模式选择开关变更了控制模式的选择的情况下执行以下的第八处理和第九处理。第八处理是基于由外部传感器检测到的本车辆所处的状况来实施是否能进行控制模式的切换的第一判定的处理。第九处理是按照第一判定的结果来切换控制模式的处理。

根据以上的构成，驾驶员通过模式选择开关来选择第一模式，由此能像具有内燃机和手动变速器的MT车辆那样驾驶电动汽车。就是说，驾驶员能像MT车辆那样享受离合器踏板操作和换挡操作。此外，驾驶员通过模式选择开关来选择第二模式，由此能以本来的性能来驾驶电动汽车。就是说，驾驶员能享受作为电动汽车的特征之一的驾驶的容易度、加速性能。

而且，根据以上的构成，在通过模式选择开关变更了控制模式的选择的情况下，并不是立即切换控制模式而是考虑本车辆所处的状况。就是说，根据本车辆所处的状况来判定是否能进行控制模式的切换，并按照其判定结果来进行控制模式的切换。由此，驾驶员能安心且安全地享受像MT车辆那样的驾驶和作为通常的电动汽车的驾驶这两者。

在本发明的电动汽车中，可以是，处理器在第一判定的结果为否定的情况下执行以下的第十处理和第十一处理中的任一个处理。第十处理是拒绝控制模式的切换的处理。第十一处理是保留通过模式选择开关实现的控制模式的选择的变更直至第一判定的结果成为肯定为止的处理。

在本发明的电动汽车中，可以是，外部传感器检测与先行车辆的距离、与后续车辆的距离、道路的拥挤度以及行人的有无中的至少一个来作为本车辆所处的状况。

在本发明的电动汽车中，可以是，处理器在电动马达以第一模式被控制的情况下执行以下的第十二处理和第十三处理。第十二处理是基于由外部传感器检测到的本车辆所处的状况来实施是否能继续进行第一模式下的控制的第二判定的处理。第十三处理是在第二判定的结果为否定的情况下将控制模式从第一模式强制地切换向第二模式的处理。

发明效果

如以上所述，根据本发明，能提供一种能安心且安全地享受像MT车辆那样的驾驶和作为通常的EV的驾驶这两者的电动汽车。

附图说明

图1是示意性地表示本发明的实施方式的电动汽车的动力系统的构成的图。

图2是示意性地表示本发明的实施方式的电动汽车的信息收集系统的构成的图。

图3是表示图1和图2所示的电动汽车的控制系统的构成的框图。

图4是表示图1和图2所示的电动汽车的控制装置的功能的框图。

图5是表示图4所示的控制装置所具备的马达转矩指令映射图的一个例子的图。

图6是表示图4所示的控制装置所具备的MT车辆模型的一个例子的框图。

图7是表示构成图6所示的MT车辆模型的发动机模型的一个例子的图。

图8是表示构成图6所示的MT车辆模型的离合器模型的一个例子的图。

图9是表示构成图6所示的MT车辆模型的MT模型的一个例子的图。

图10是将在MT行驶模式下实现的电动马达的转矩特性与在EV行驶模式下实现的电动马达的转矩特性进行比较而示出的图。

图11是表示行驶模式的切换处理的第一实施方式的过程的流程图。

图12是表示行驶模式的切换处理的第二实施方式的过程的流程图。

图13是表示向EV模式的强制切换处理的过程的流程图。

附图标记说明：

2 电动马达；

8 驱动轮；

10 电动汽车；

16 逆变器；

26 仿真换挡杆(仿真换挡装置)；

28 仿真离合器踏板；

30 车轮速度传感器；

40 转速传感器；

42 模式选择开关；

44 仿真发动机转速表；

50 控制装置；

60 摄像机(外部传感器)；

62 雷达(外部传感器)；

64 LIDAR(外部传感器)；

500 行驶模式判定部；

520 控制信号算出部；

530 MT车辆模型；

540 请求马达转矩计算部；

550 马达转矩指令映射图；

560 切换开关。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。其中，在以下所示的实施方式中提及了各要素的个数、数量、量、范围等数值的情况下，除了特别明示的情况、原理上明显地确定为该数值的情况之外，本发明并不限定于该提及的数值。此外，就在以下所示的实施方式中说明的构造等而言，除了特别明示的情况、原理上明显地确定为该构造等的情况之外，在本发明中不一定是必须的。需要说明的是，在各图中，对相同或相当的部分标注相同的附图标记，对其重复说明适当简化或省略。

1.电动汽车的构成

图1是示意性地表示本实施方式的电动汽车10的动力系统的构成的图。如图1所示，电动汽车10具备电动马达2来作为动力源。电动马达2例如是无刷DC(Direct Current：直流)马达、三相交流同步马达。在电动马达2设有用于检测该电动马达2的转速的转速传感器40。电动马达2的输出轴3经由齿轮机构4连接于传动轴5的一端。传动轴5的另一端经由差动齿轮6连接于车辆前方的驱动轴7。

电动汽车10具备作为前车轮的驱动轮8和作为后车轮的从动轮12。驱动轮8分别设于驱动轴7的两端。在各车轮8、12设有车轮速度传感器30。在图1中，作为代表仅绘制出右后轮的车轮速度传感器30。车轮速度传感器30也被用作用于检测电动汽车10的车速的车速传感器。车轮速度传感器30通过CAN(Controller Area Network：控制器局域网络)等车载网络连接于后述的控制装置50。

电动汽车10具备电池14和逆变器(inverter)16。电池14蓄存驱动电动马达2的电能。逆变器16将从电池14输入的直流电力转换为电动马达2的驱动电力。由逆变器16实现的电力转换通过由控制装置50实现的PWM(Pulse Wave Modulation：脉冲波调制)控制来进行。逆变器16通过车载网络连接于控制装置50。

电动汽车10具备用于输入加速请求的加速踏板(加速用踏板)22和用于输入制动请求的制动踏板24来作为用于供驾驶员输入对电动汽车10的动作请求的动作请求输入装置。在加速踏板22设有用于检测作为加速踏板22的操作量的加速器开度Pap[％]的加速器位置传感器32。此外，在制动踏板24设有用于检测作为制动踏板24的操作量的制动器踩踏量的制动器位置传感器34。加速器位置传感器32和制动器位置传感器34通过车载网络连接于控制装置50。

电动汽车10还具备仿真换挡杆(仿真换挡装置)26和仿真离合器踏板28来作为动作输入装置。换挡杆(换挡装置)和离合器踏板是对手动变速器(MT)进行操作的装置，但当然电动汽车10不具备MT。仿真换挡杆26和仿真离合器踏板28只是与本来的换挡杆、离合器踏板不同的虚设物。

仿真换挡杆26具有模拟了MT车辆所具备的换挡杆的构造。仿真换挡杆26的配置和操作感等同于实际的MT车辆。在仿真换挡杆26设有例如与第一挡、第二挡、第三挡、第四挡、第五挡、第六挡以及空挡的各挡位对应的位置。在仿真换挡杆26设有通过判别仿真换挡杆26位于哪个位置来检测挡位的换挡位置传感器36。换挡位置传感器36通过车载网络连接于控制装置50。

仿真离合器踏板28具有模拟了MT车辆所具备的离合器踏板的构造。仿真离合器踏板28的配置和操作感等同于实际的MT车辆。驾驶员在想要通过仿真换挡杆26来进行挡位的设定变更的情况下踩踏仿真离合器踏板28，当挡位的设定变更完成时停止踩踏而使仿真离合器踏板28复原。在仿真离合器踏板28设有用于检测仿真离合器踏板28的踩踏量Pc[％]的离合器位置传感器38。离合器位置传感器38通过车载网络连接于控制装置50。

电动汽车10具备仿真发动机转速表44。发动机转速表是对驾驶员显示内燃机(发动机)的转速的装置，但当然电动汽车10不具备发动机。仿真发动机转速表44只是与本来的发动机转速表不同的虚设物。仿真发动机转速表44具有模拟了传统车辆所具备的发动机转速表的构造。仿真发动机转速表44既可以是机械式也可以是液晶显示式。在液晶显示式的情况下，可以做到能任意地设定转速极限(revolution limit)。仿真发动机转速表44通过车载网络连接于控制装置50。

电动汽车10具备模式选择开关42。模式选择开关42是选择电动汽车10的行驶模式的开关。电动汽车10的行驶模式有MT模式和EV模式。模式选择开关42被配置为能任意地选择MT模式和EV模式中的任一方。详情将在后文叙述，在MT模式下，以用于像MT车辆那样驾驶电动汽车10的控制模式(第一模式)进行电动马达2的控制。在EV模式下，以用于一般的电动汽车的通常的控制模式(第二模式)进行电动马达2的控制。模式选择开关42通过车载网络连接于控制装置50。

图2是示意性地表示本实施方式的电动汽车10的信息收集系统的构成的图。如图2所示，电动汽车10具备摄像机60、雷达62以及LIDAR(Light Detection And Ranging：激光探测和测距)64来作为用于检测本车辆所处的状况的外部传感器。摄像机60被装配为至少拍摄本车辆的前方。摄像机60例如是搭载有CMOS(Complementary Metal OxideSemiconductor：互补金属氧化物半导体)图像传感器的立体摄像机。雷达62具体而言是毫米波雷达，装配于车辆的前部。LIDAR64例如装配于车辆的车顶。这些外部传感器60、62、64通过车载网络连接于控制装置50。

控制装置50典型地是搭载于电动汽车10的ECU(Electronic Control Unit：电子控制单元)。控制装置50可以是多个ECU的组合。控制装置50具备接口52、存储器54以及处理器56。在接口52连接有车载网络。存储器54包括暂时地记录数据的RAM(Random AccessMemory：随机存取存储器)和保存能由处理器56执行的控制程序、与控制程序关联的各种数据的ROM(Read Only Memory：只读存储器)。处理器56从存储器54读出并执行控制程序、数据，基于从各传感器获取到的信号来生成控制信号。

图3是表示本实施方式的电动汽车10的控制系统的构成的框图。至少从车轮速度传感器30、加速器位置传感器32、制动器位置传感器34、换挡位置传感器36、离合器位置传感器38、转速传感器40、模式选择开关42、摄像机60、雷达62以及LIDAR64向控制装置50输入信号。在这些传感器与控制装置50之间的通信中使用车载网络。虽然省略图示，但除了这些传感器之外，还有各种各样的传感器搭载于电动汽车10，并通过车载网络连接于控制装置50。

此外，从控制装置50至少向逆变器16和仿真发动机转速表44输出信号。在这些设备与控制装置50之间的通信中使用车载网络。虽然省略图示，但除了这些设备之外，还有各种各样的致动器、显示器搭载于电动汽车10，并通过车载网络连接于控制装置50。

控制装置50具备作为行驶模式判定部500的功能和作为控制信号算出部520的功能。详细而言，由处理器56(参照图1)执行存储于存储器54(参照图1)的程序，由此处理器56至少作为行驶模式判定部500和控制信号算出部520发挥功能。行驶模式判定是指判定以EV模式和MT模式中的哪个行驶模式使电动汽车10行驶的功能。控制信号算出是指算出对致动器、设备的控制信号的功能。在控制信号中至少包括用于对逆变器16进行PWM控制的信号和使仿真发动机转速表44显示信息的信号。以下，对控制装置50所具有的这些功能进行说明。

2.控制装置的功能

2－1.马达转矩算出功能

图4是表示本实施方式的控制装置50的功能、特别是与对电动马达2的马达转矩指令值的算出相关的功能的框图。控制装置50通过在该框图中示出的功能来计算马达转矩指令值，并基于马达转矩指令值来生成用于对逆变器16进行PWM控制的控制信号。

如图4所示，控制信号算出部520具备MT车辆模型530、请求马达转矩计算部540、马达转矩指令映射图550以及切换开关560。来自车轮速度传感器30、加速器位置传感器32、换挡位置传感器36、离合器位置传感器38以及转速传感器40的信号被输入至控制信号算出部520。控制信号算出部520对这些来自传感器的信号进行处理，并算出使电动马达2输出的马达转矩。

由控制信号算出部520进行的马达转矩的计算有以下这两种：使用MT车辆模型530和请求马达转矩计算部540的计算；以及使用马达转矩指令映射图550的计算。前者用于使电动汽车10以MT模式行驶的情况下的马达转矩的计算。后者用于使电动汽车10以EV模式行驶的情况下的马达转矩的计算。使用哪个马达转矩由切换开关560决定。由切换开关560实现的切换基于由行驶模式判定部500得到的判定结果来进行。

2－2.MT模式下的马达转矩的计算

MT车辆中的驱动轮转矩由控制对发动机的燃料供给的油门踏板的操作、切换MT的挡位的换挡杆(换挡装置)的操作以及使发动机与MT之间的离合器进行动作的离合器踏板的操作来决定。MT车辆模型530是假设电动汽车10具备发动机、离合器以及MT而计算通过加速踏板22、仿真离合器踏板28以及仿真换挡杆26的操作获得的驱动轮转矩的模型。以下，将在MT模式下通过MT车辆模型530虚拟地实现的发动机、离合器以及MT称为虚拟发动机、虚拟离合器、虚拟MT。

加速器位置传感器32的信号被输入至MT车辆模型530来作为虚拟发动机的油门踏板的操作量。换挡位置传感器36的信号被输入至MT车辆模型530来作为虚拟MT的换挡杆的换挡位置。而且，离合器位置传感器38的信号被输入至MT车辆模型530来作为虚拟离合器的离合器踏板的操作量。此外，车轮速度传感器30的信号也被输入至MT车辆模型530来作为表示车辆的负荷状态的信号。MT车辆模型530是模拟了MT车辆中的驱动轮转矩的转矩特性的模型。MT车辆模型530被制成为：由驾驶员进行的加速踏板22、仿真换挡杆26以及仿真离合器踏板28的操作被反映至驱动轮转矩的值。MT车辆模型530的详情将在后文叙述。

请求马达转矩计算部540将由MT车辆模型530算出的驱动轮转矩转换为请求马达转矩。请求马达转矩是实现由MT车辆模型530算出的驱动轮转矩所需的马达转矩。在驱动轮转矩向请求马达转矩的转换中使用从电动马达2的输出轴3起至驱动轮8为止的减速比。

2－3.EV模式下的马达转矩的计算

图5是表示用于EV模式下的马达转矩的计算的马达转矩指令映射图550的一个例子的图。马达转矩指令映射图550是将加速器开度Pap和电动马达2的转速作为参数来决定马达转矩的映射图。加速器位置传感器32的信号和转速传感器40的信号被输入至马达转矩指令映射图550的各参数。从马达转矩指令映射图550输出与这些信号对应的马达转矩。

2－4.马达转矩的切换

将使用马达转矩指令映射图550计算出的马达转矩标记为Tev，将使用MT车辆模型530和请求马达转矩计算部540计算出的马达转矩标记为Tmt。两个马达转矩Tev、Tmt中的由切换开关560选择出的马达转矩作为马达转矩指令值被提供给电动马达2。

在EV模式下，即使驾驶员对仿真换挡杆26、仿真离合器踏板28进行操作，该操作也不被反映至电动汽车10的驾驶。就是说，在EV模式下，仿真换挡杆26的操作和仿真离合器踏板28的操作被无效化。不过，在马达转矩Tev作为马达转矩指令值被输出的期间，也持续进行使用MT车辆模型530的马达转矩Tmt的计算。反之，在马达转矩Tmt作为马达转矩指令值被输出的期间，也持续进行马达转矩Tev的计算。就是说，马达转矩Tev和马达转矩Tmt这两者持续地被输入至切换开关560。

通过由切换开关560进行的输入的切换，马达转矩指令值从马达转矩Tev被切换向马达转矩Tmt，或者从马达转矩Tmt被切换向马达转矩Tev。此时，在两个马达转矩之间存在偏差的情况下，会随着切换而产生转矩水平差。因此，在切换后短暂的期间，对马达转矩指令值实施渐变处理，使得不发生转矩的急剧变化。例如，在从EV模式向MT模式的切换中，并不是立即将马达转矩指令值从马达转矩Tev切换为马达转矩Tmt，而是使马达转矩指令值以规定的变化率向马达转矩Tmt逐渐地变化。在从MT模式向EV模式的切换中也进行同样的处理。

切换开关560通过后述的来自行驶模式判定部500的信号进行动作。除了来自模式选择开关42的信号被输入至行驶模式判定部500之外，还从外部传感器60、62、64向行驶模式判定部500输入信号。能从外部传感器60、62、64的信号获得与本车辆所处的状况相关的信息。行驶模式判定部500不仅考虑由模式选择开关42进行的选择还考虑本车辆所处的状况来使切换开关560进行动作。由行驶模式判定部500进行的行驶模式判定的详情将在后文叙述。

2－5.MT车辆模型

2－5－1.概要

接着，对MT车辆模型530进行说明。图6是表示MT车辆模型530的一个例子的框图。MT车辆模型530由发动机模型531、离合器模型532、MT模型533以及车轴/驱动轮模型534构成。在发动机模型531中，虚拟发动机被模型化。在离合器模型532中，虚拟离合器被模型化。在MT模型533中，虚拟MT被模型化。在车轴/驱动轮模型534中，从车轴起至驱动轮为止的虚拟的转矩传递系统被模型化。各模型既可以由计算式表示也可以由映射图表示。

在各模型间进行计算结果的输入输出。此外，由加速器位置传感器32检测到的加速器开度Pap被输入至发动机模型531。由离合器位置传感器38检测到的离合器踏板踩踏量Pc被输入至离合器模型532。由换挡位置传感器36检测到的换挡位置Sp被输入至MT模型533。而且，在MT车辆模型530中，由车轮速度传感器30检测到的车速Vw(或者车轮速度)在多个模型中被使用。在MT车辆模型530中，基于这些输入信号来算出驱动轮转矩Tw和虚拟发动机转速Ne。

2－5－2.发动机模型

发动机模型531算出虚拟发动机转速Ne和虚拟发动机输出转矩Teout。发动机模型531由计算虚拟发动机转速Ne的模型和计算虚拟发动机输出转矩Teout的模型构成。在虚拟发动机转速Ne的计算中，例如使用由以下算式(1)表示的模型。在以下算式(1)中，根据车轮8的转速Nw、总减速比R以及离合机构的滑移率slip来算出虚拟发动机转速Ne。

[数式1]

在算式(1)中，车轮8的转速Nw根据由车轮速度传感器30检测到车轮速度来算出。总减速比R根据由后述的MT模型533计算的齿轮传动比(变速比)r和由车轴/驱动轮模型534规定的减速比来算出。滑移率slip由后述的离合器模型532算出。虚拟发动机转速Ne在选择MT模式时显示于仿真发动机转速表44。

需要说明的是，在MT车辆的怠速中，进行将发动机转速维持为恒定转速的怠速控制(Idle Speed Control：ISC控制)。因此，发动机模型531在车速为0且加速器开度Pap为0％的情况下，将虚拟发动机转速Ne算出为规定的怠速转速(例如1000rpm)。

发动机模型531根据虚拟发动机转速Ne和加速器开度Pap来算出虚拟发动机输出转矩Teout。在虚拟发动机输出转矩Teout的计算中，例如使用如图7所示的二维映射图。在该二维映射图中，针对每个加速器开度Pap给出相对于虚拟发动机转速Ne的虚拟发动机输出转矩Teout。图7所示的转矩特性既能设定为假定了汽油发动机的特性，也能设定为假定了柴油发动机的特性。此外，既能设定为假定了自然吸气发动机的特性，也能设定为假定了增压发动机的特性。也可以是，设置切换MT模式下的虚拟发动机的开关，从而驾驶员能切换为所喜欢的设定。由发动机模型531算出的虚拟发动机输出转矩Teout被输出至离合器模型532。

2－5－3.离合器模型

离合器模型532算出转矩传递增益k。转矩传递增益k是用于算出与仿真离合器踏板28的踩踏量相应的虚拟离合器的转矩传递程度的增益。离合器模型532例如具有如图8所示的映射图。在该映射图中，对离合器踏板踩踏量Pc给出转矩传递增益k。在图8中，以如下方式给出转矩传递增益k：在离合器踏板踩踏量Pc为Pc0至Pc1的范围内该转矩传递增益k成为1，在离合器踏板踩踏量Pc为Pc1至Pc2的范围内该转矩传递增益k以恒定的斜率单调递减至0，在离合器踏板踩踏量Pc为Pc2至Pc3的范围内该转矩传递增益k成为0。在此，Pc0与离合器踏板踩踏量Pc为0％的位置对应，Pc1与离合器踏板踩踏时的游隙极限的位置对应，Pc3与离合器踏板踩踏量Pc为100％的位置对应，Pc2与离合器踏板从Pc3复位时的游隙极限的位置对应。

图8所示的映射图是一个例子，转矩传递增益k相对于离合器踏板踩踏量Pc的增加的变化只要是趋向0的广义单调递减即可，对其变化曲线没有限定。例如，Pc1至Pc2中的转矩传递增益k的变化既可以是向上凸出的单调递减曲线，也可以是向下凸出的单调递减曲线。

离合器模型532使用转矩传递增益k来算出离合器输出转矩Tcout。离合器输出转矩Tcout是从虚拟离合器输出的转矩。离合器模型532例如通过以下算式(2)根据虚拟发动机输出转矩Teout和转矩传递增益k来算出离合器输出转矩Tcout。由离合器模型532算出的离合器输出转矩Tcout被输出至MT模型533。

[数式2]

Tcout＝Teout×k…(2)

2-5-4.MT模型

MT模型533算出齿轮传动比(变速比)r。齿轮传动比r是在虚拟MT中由仿真换挡杆26的换挡位置Sp决定的齿轮传动比。仿真换挡杆26的换挡位置Sp与虚拟MT的挡位处于一对一的关系。MT模型533例如具有如图9所示的映射图。在该映射图中，对挡位给出齿轮传动比r。如图9所示，挡位越大，齿轮传动比r越小。

MT模型533使用齿轮传动比r来算出变速器输出转矩Tgout。变速器输出转矩Tgout是从虚拟变速器输出的转矩。MT模型533例如通过以下算式(3)根据离合器输出转矩Tcout和齿轮传动比r来算出变速器输出转矩Tgout。由MT模型533算出的变速器输出转矩Tgout被输出至车轴/驱动轮模型534。

[数式3]

Tgout＝Tcout×r…(3)

2-5-5.车轴/驱动轮模型

车轴/驱动轮模型534使用规定的减速比rr来算出驱动轮转矩Tw。减速比rr是由从虚拟MT起至驱动轮8为止的机械构造决定的固定值。对减速比rr乘以齿轮传动比r而得到的值是前述的总减速比R。车轴/驱动轮模型534例如通过以下算式(4)根据变速器输出转矩Tgout和减速比rr来算出驱动轮转矩Tw。由车轴/驱动轮模型534算出的驱动轮转矩Tw被输出至请求马达转矩计算部540。

[数式4]

Tw＝Tgout×rr…(4)

2-6.在MT模式下实现的电动马达的转矩特性

请求马达转矩计算部540将由MT车辆模型530算出的驱动轮转矩Tw转换为马达转矩。图10是将在MT行驶模式下实现的电动马达2的转矩特性、详细而言为马达转矩相对于马达转速的特性与在EV行驶模式下实现的电动马达2的转矩特性进行比较而示出的图。在MT模式的情况下，如图10所示，能实现根据通过仿真换挡杆26设定的挡位来模拟MT车辆的转矩特性那样的转矩特性(图中实线)。

2-6.行驶模式判定

2-6-1.概要

接着，对由行驶模式判定部500进行的行驶模式判定进行说明。如前述那样，在MT模式和EV模式中，在计算马达转矩的逻辑上存在差异。因此，在MT模式与EV模式之间进行切换时，可能会产生与马达转矩Tmt和马达转矩Tev的偏差相伴的转矩水平差。如前述那样，该转矩水平差通过在切换后的短暂的期间进行马达转矩的渐变处理而被抑制。但是，不管怎样，在行驶模式的切换紧后，都可能会无法获得驾驶员想要的那样的加速或减速。

在无法获得驾驶员想要的加速或减速的情况下，根据本车辆所处的状况，有时会导致不安全、不安。导致不安全、不安的状况包括转弯处、交叉路口内等道路环境。此外，超车、汇合等行驶场景也包括在导致不安全、不安的状况中。而且，车间狭窄、后面的车的车速快、行人多、能见度差、拥挤这样的周边环境也包括在导致不安全、不安的状况中。在这样的状况下，若以驾驶员的安全/安心为最优先，则最好不要按照驾驶员的选择来进行行驶模式的切换。

图11至图13的各流程图示出了包括由行驶模式判定部500进行的行驶模式判定在内的行驶模式的切换处理的过程。图11示出了行驶模式的切换处理的第一实施方式的过程，图12示出了行驶模式的切换处理的第二实施方式的过程。行驶模式判定部500按照某一方的过程来进行行驶模式的切换处理。另一方面，图13示出了在MT模式被选择的情况下实施的向EV模式的强制切换处理的过程。图13所示的强制切换处理既可以单独地实施，也可以与图11或图12所示的行驶模式的切换处理组合来实施。

2－6－2.行驶模式的切换处理的第一实施方式

在图11所示的第一实施方式中，在步骤S101中，判定有无行驶模式的切换的请求。在模式选择开关42被操作之前，判定为未请求行驶模式的切换。在通过模式选择开关42进行的选择从MT模式被切换向EV模式或者从EV模式被切换向MT模式的情况下，步骤S101的判定结果成为“是”。

当步骤S101的判定结果成为“是”时，进行步骤S102的处理。在步骤S102中，获取与本车辆所处的状况相关的信息。在信息的获取中，使用外部传感器60、62、64。不过，由外部传感器60、62、64获取的信息是在高级驾驶辅助系统(ADAS：Advanced Diver AssistanceSystems)中也被使用的信息。因此，由外部传感器60、62、64实现的信息的获取不限于行驶模式的切换时而是持续地被进行。

接着，在步骤S103中，基于在步骤S102中获取到的信息来进行状况的确认。被确认的状况例如是本车辆正在行驶的道路环境、当前的行驶场景以及本车辆的周边环境。应该确认的状况的项目被预先确定。例如，与先行车辆的距离、与后续车辆的距离、道路的拥挤度以及行人的有无等包括在项目中。各项目是用于行驶模式的切换的判定的项目。在步骤S103中，对各项目逐一进行确认。

在步骤S104中，基于步骤S103中的状况确认的结果来判定是否能按照驾驶员的请求来切换行驶模式。是否能切换的基准为是否会导致驾驶员的不安全、不安。既可以是只要有一个项目符合的情况下就判定为不能切换，也可以是在多个项目符合的情况下判定为不能切换。或者，还可以是在规定的项目的组合符合的情况下判定为不能切换。例如，也可以进行通过如下这样的组合实现的判定：如果仅是行人多则不设为不能切换，但在交叉路口内行人多的情况下设为不能切换。

在步骤S104的判定结果为“是”的情况下，在步骤S105中，按照驾驶员的请求来进行行驶模式的切换。另一方面，在步骤S104的判定结果为“否”的情况下，在步骤S106中，拒绝由驾驶员请求的行驶模式的切换。就是说，即使该行驶模式的切换是驾驶员的请求，也不进行会导致不安全、不安那样的行驶模式的切换。由此，驾驶员能安心且安全地享受MT模式下的驾驶和EV模式下的驾驶这两者。

2－6－3.行驶模式的切换处理的第二实施方式

图12所示的第二实施方式与第一实施方式仅在步骤S104的判定后的处理存在差异。在第二实施方式中，在步骤S104的判定结果为“否”的情况下，在步骤S107中，保留由驾驶员请求的行驶模式的切换。然后，重复步骤S102、S103、S104以及S107的例程。

当在上述的例程被重复的期间状况发生变化时，不久就能进行行驶模式的切换从而步骤S104的判定结果成为“是”。如果步骤S104的判定结果成为“是”，则在步骤S105中，按照驾驶员的请求来进行行驶模式的切换。根据第二实施方式，也是驾驶员能安心且安全地享受MT模式下的驾驶和EV模式下的驾驶这两者。

2－6－4.向EV模式的强制切换处理

在向EV模式的强制切换处理中，如图13所示，在步骤S201中，判定电动汽车10是否处于MT模式下的行驶中。在电动汽车10正在以EV模式行驶的情况下，跳过之后的处理。

在电动汽车10正在以MT模式行驶的情况下，进行步骤S202的处理。在步骤S202中，获取与本车辆所处的状况相关的信息。在信息的获取中，使用外部传感器60、62、64。如前述那样，持续地进行由外部传感器60、62、64实现的信息的获取。

接着，在步骤S203中，基于在步骤S202中获取到的信息来进行状况的确认。被确认的状况例如是本车辆正在行驶的道路环境、当前的行驶场景以及本车辆的周边环境。应该确认的状况的项目被预先确定。各项目是用于向EV模式的强制切换的判定的项目。在步骤S203中，对各项目逐一进行确认。

在步骤S204中，基于步骤S203中的状况确认的结果来判定是否能继续进行MT模式下的行驶。是否能切换的基准为是否会导致驾驶员的不安全、不安。行人和车的混合交通是无法对驾驶员允许MT模式下的自由行驶的情况的一个例子。

在步骤S204的判定结果为“是”的情况下，在步骤S205中，允许继续进行MT模式下的行驶。另一方面，在步骤S204的判定结果为“否”的情况下，在步骤S206中，将行驶模式从MT模式强制地切换向EV模式。此时，通过语音或显示对驾驶员通知行驶模式被切换向EV模式。此外，在向EV模式的强制切换紧后，进行用于不产生与向EV模式的切换相伴的转矩水平差的马达转矩的渐变处理。通过根据本车辆所处的状况来进行向EV模式的强制切换，驾驶员能安心且安全地享受MT模式下的驾驶。

3.其他

上述实施方式的电动汽车10是用一个电动马达2来驱动前轮的FF(Front EngineFront Drive：前置发动机前轮驱动)车。但是，本发明也能应用于在前和后配置两台电动马达来分别驱动前轮和后轮的电动汽车。此外，本发明也能应用于在各轮具备轮内马达的电动汽车。在这些情况下的MT车辆模型中，可以使用将带MT的全轮驱动车模型化而成的MT车辆模型。

上述实施方式的电动汽车10不具备变速器。但是，本发明也能应用于具备有级或无级的自动变速器的电动汽车。在该情况下，以输出由MT车辆模型计算出的马达转矩的方式控制包括电动马达和自动变速器的动力传动系(power train)即可。

Claims (4)

1.一种电动汽车，将电动马达用作行驶用的动力装置，所述电动汽车的特征在于，具备：

加速用踏板；

仿真离合器踏板；

仿真换挡装置；

外部传感器，检测本车辆所处的状况；

模式选择开关，在第一模式与第二模式之间选择所述电动马达的控制模式；以及

控制装置，按照由所述模式选择开关选择出的所述控制模式来控制所述电动马达所输出的马达转矩，

所述控制装置具备存储器和处理器，

所述存储器存储：

MT车辆模型，模拟了MT车辆中的驱动轮转矩的转矩特性，所述MT车辆具有通过油门踏板的操作来控制转矩的内燃机以及通过离合器踏板的操作和换挡装置的操作来切换挡位的手动变速器；以及

马达转矩指令映射图，规定了所述马达转矩相对于所述加速用踏板的操作量和所述电动马达的转速的关系，

所述处理器在以所述第一模式控制所述电动马达的情况下执行以下处理：

接受所述加速用踏板的操作量来作为对所述MT车辆模型进行的所述油门踏板的操作量的输入；

接受所述仿真离合器踏板的操作量来作为对所述MT车辆模型进行的所述离合器踏板的操作量的输入；

接受所述仿真换挡装置的换挡位置来作为对所述MT车辆模型进行的所述换挡装置的换挡位置的输入；

使用所述MT车辆模型来计算由所述加速用踏板的操作量、所述仿真离合器踏板的操作量以及所述仿真换挡装置的换挡位置确定的所述驱动轮转矩；以及

运算用于向所述本车辆的驱动轮提供所述驱动轮转矩的所述马达转矩，

所述处理器在以所述第二模式控制所述电动马达的情况下执行以下处理：

使所述仿真离合器踏板的操作和所述仿真换挡装置的操作无效；以及

基于所述加速用踏板的操作量和所述电动马达的转速，使用所述马达转矩指令映射图来运算所述马达转矩，

所述处理器在通过所述模式选择开关变更了所述控制模式的选择的情况下执行以下处理：

基于由所述外部传感器检测到的所述状况来实施是否能进行所述控制模式的切换的第一判定；以及

按照所述第一判定的结果来切换所述控制模式。

2.根据权利要求1所述的电动汽车，其特征在于，

所述处理器在所述第一判定的结果为否定的情况下执行以下处理中的任一个处理：

拒绝所述控制模式的切换；以及

保留通过所述模式选择开关进行的所述控制模式的选择的变更直至所述第一判定的结果成为肯定为止。

3.根据权利要求1或2所述的电动汽车，其特征在于，

所述外部传感器检测与先行车辆的距离、与后续车辆的距离、道路的拥挤度以及行人的有无中的至少一个来作为所述状况。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的电动汽车，其特征在于，

所述处理器在所述电动马达以所述第一模式被控制的情况下执行以下处理：

基于由所述外部传感器检测到的所述状况来实施是否能继续进行所述第一模式下的控制的第二判定；以及

在所述第二判定的结果为否定的情况下，将所述控制模式从所述第一模式强制地切换向所述第二模式。