CN114056122A - 电动汽车 - Google Patents

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伊藤良雄
天野浩之
今村达也
西峰明子
江渊弘章
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Abstract

本公开提供一种能获得就像驾驶员在操作MT车辆的离合器踏板那样的驾驶感觉的电动汽车。该电动汽车的控制装置基于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，使用MT车辆模型来控制电动马达的转矩。此外，该电动汽车具备通过反作用力致动器的工作来对仿真离合器踏板的操作产生踏板反作用力的踏板反作用力附加装置。控制装置存储模拟了与离合器踏板的操作相应的踏板反作用力的特性的踏板反作用力特性。并且，控制装置按照所存储的踏板反作用力特性，根据仿真离合器踏板的操作量来控制踏板反作用力附加装置所输出的踏板反作用力。

Description

电动汽车
技术领域
本公开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中被用作行驶用的动力装置的内燃机相比，转矩特性大为不同。由于动力装置的转矩特性的差异，传统的内燃机的车辆必须有变速器，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：Manual Transmission)。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，目前为止提出了一种控制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的转矩变动控制。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，不经由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，本申请的发明者们为了能在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。本申请的发明者们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，用于在EV中获得MT车辆的驾驶感觉的要素不只是车辆的转矩特性。即，MT车辆的离合器踏板机械式地使进行动力的连接和切断的离合器装置进行动作，因此必然会产生独特的操作感。在通过仿真离合器踏板无法获得这样的独特的操作感的情况下，追求MT车辆的驾驶感觉的驾驶员恐怕会感到违和感。
发明内容
本公开是鉴于上述的问题而完成的，其目的在于提供一种能获得就像驾驶员在操作MT车辆的离合器踏板那样的驾驶感觉的电动汽车。
为了解决上述的问题，第一公开应用于将电动马达用作行驶用的动力装置的电动汽车。电动汽车具备加速用踏板、仿真离合器踏板、仿真换挡装置以及控制电动马达所输出的马达转矩的控制装置。控制装置具备存储器和处理器。存储器存储模拟了MT车辆中的驱动轮转矩的转矩特性的MT车辆模型，该MT车辆具有通过油门踏板的操作来控制转矩的内燃机和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。处理器被配置为执行如下处理：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；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；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；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；以及运算用于向电动汽车的驱动轮提供驱动轮转矩的马达转矩。此外，本公开的电动汽车具备通过反作用力致动器的工作来对仿真离合器踏板的操作产生踏板反作用力的踏板反作用力附加装置。并且，控制装置被配置为根据仿真离合器踏板的操作量来控制踏板反作用力附加装置所输出的踏板反作用力。
第二公开在第一公开中还具有以下的特征。
存储器存储模拟了与离合器踏板的操作相应的踏板反作用力的特性的踏板反作用力特性。并且，处理器被配置为执行如下处理：按照踏板反作用力特性来控制踏板反作用力附加装置所输出的踏板反作用力。
第三公开在第二公开中还具有以下的特征。
存储器存储不同特性的多个踏板反作用力特性。电动汽车具备从多个踏板反作用力特性之中选择一个踏板反作用力特性的方式选择开关。并且，处理器被配置为执行如下处理：按照由方式选择开关选择出的踏板反作用力特性来控制踏板反作用力附加装置所输出的踏板反作用力。
第四公开在第二公开中还具有以下的特征。
踏板反作用力特性包括：第一踏板反作用力特性，模拟了离合器踏板的下踩操作时的踏板反作用力特性；以及第二踏板反作用力特性，模拟了离合器踏板的回位操作时的踏板反作用力特性，该第二踏板反作用力特性与第一踏板反作用力特性不同。并且，处理器被配置为执行如下处理：基于仿真离合器踏板的操作量的变化来判定仿真离合器踏板的操作是下踩操作还是回位操作；以及在仿真离合器踏板的操作是下踩操作的情况下，按照第一踏板反作用力特性来运算与仿真离合器踏板的操作量相应的踏板反作用力，在仿真离合器踏板的操作是回位操作的情况下，按照第二踏板反作用力特性来运算与仿真离合器踏板的操作量相应的踏板反作用力。
第五公开在第四公开中还具有以下的特征。
处理器被配置为执行如下处理：在仿真离合器踏板的操作是回位操作的情况下，在仿真离合器踏板的操作量属于与离合器踏板的半接合状态对应的规定的半接合区域的期间，使踏板反作用力振动。
发明效果
根据以上的构成，驾驶员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。此外，电动汽车具备通过反作用力致动器的工作来对仿真离合器踏板的操作产生踏板反作用力的踏板反作用力附加装置。踏板反作用力附加装置所输出的踏板反作用力根据驾驶员的仿真离合器踏板的操作来控制。由此，驾驶员能获得就像在操作MT车辆的离合器踏板那样的驾驶感觉。
此外，根据第二公开，存储器存储模拟了与离合器踏板的操作相应的踏板反作用力的特性的踏板反作用力特性。因此，通过按照该踏板反作用力特性来控制踏板反作用力附加装置所输出的踏板反作用力，能使仿真离合器踏板的踏板反作用力特性接近MT车辆的离合器踏板的踏板反作用力特性。
根据第三公开，驾驶员能从多个踏板反作用力特性之中选择喜好的踏板反作用力特性。由此，能在仿真离合器踏板的操作感中反映驾驶员的喜好。
根据第四公开，能根据仿真离合器踏板的操作来分开使用第一踏板反作用力特性和第二踏板反作用力特性，该第一踏板反作用力特性模拟了离合器踏板的下踩操作时的踏板反作用力特性，该第二踏板反作用力特性模拟了离合器踏板的回位操作时的踏板反作用力特性。由此，能使仿真离合器踏板的下踩操作和回位操作的操作感觉接近MT车辆的离合器踏板的操作感觉。
根据第五公开，在离合器踏板的回位操作时，半接合状态下的振动被模拟。由此，驾驶员能获得就像在操作MT车辆的离合器踏板那样的驾驶感觉。
附图说明
图1是示意性地表示本实施方式的电动汽车的动力系统的构成的图。
图2是表示图1所示的电动汽车的控制系统的构成的框图。
图3是表示图1所示的电动汽车的控制装置的功能的框图。
图4是表示图3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5是表示图3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6是表示构成图5所示的MT车辆模型的发动机模型的一个例子的图。
图7是表示构成图5所示的MT车辆模型的离合器模型的一个例子的图。
图8是表示构成图5所示的MT车辆模型的MT模型的一个例子的图。
图9是将在MT模式下实现的电动马达的转矩特性与在EV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10是表示仿真离合器踏板的反作用力特性的一个例子的图。
图11是表示具有滞后的踏板反作用力特性的一个例子的图。
图12是表示实施方式2的踏板反作用力附加控制的过程的流程图。
图13是用于对实施方式3的振动附加控制进行说明的图。
图14是表示实施方式3的振动附加控制的过程的流程图。
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：踏板反作用力附加装置；46：方式选择开关；50：控制装置；500：踏板反作用力计算部；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，参照附图对本公开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，本公开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，在本公开中不一定是必须的。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。
实施方式1.
1－1.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只不过是与本来的换挡杆、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具备用于使仿真离合器踏板28的操作感接近MT车辆的离合器踏板的操作感的踏板反作用力附加装置44。踏板反作用力附加装置44是根据仿真离合器踏板28的操作来产生使仿真离合器踏板28回位的方向的踏板反作用力的装置。仿真离合器踏板28具备用于产生踏板反作用力的未图示的反作用力致动器。反作用力致动器例如是电动马达。需要说明的是，对踏板反作用力附加装置44的构造没有限定。仿真离合器踏板28通过车载网络连接于控制装置50。
电动汽车10具备方式选择开关46。方式选择开关46是选择电动汽车10的仿真离合器踏板28的踏板反作用力特性的开关。详情将在后文叙述，在电动汽车10存储有多个不同的踏板反作用力特性。方式选择开关46被配置为能从多个踏板反作用力特性之中选择任意的踏板反作用力特性。方式选择开关46例如是在设置于仪表板附近的HMI(Human MachineInterface：人机接口)单元显示的开关。方式选择开关46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。
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读出控制程序、数据并执行，基于从各传感器获取到的信号来生成控制信号。
图2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以及方式选择开关46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，各种各样的传感器也搭载于电动汽车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和踏板反作用力附加装置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，各种各样的致动器、显示器也搭载于电动汽车10，并通过车载网络连接于控制装置50。
控制装置50具备作为踏板反作用力计算部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至少作为踏板反作用力计算部500和控制信号算出部520发挥功能。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。以下，对控制装置50所具有的这些功能进行说明。
1－2.控制装置的功能
1－2－1.马达转矩算出功能
图3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3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、转速传感器40以及模式选择开关42的信号被输入至控制信号算出部520。控制信号算出部520对来自这些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在MT模式下行驶的情况下的马达转矩的计算。后者用于使电动汽车10在EV模式下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。切换开关560通过从模式选择开关42输入的信号进行动作。
1－2－2.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的换挡装置的换挡位置。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。
1－2－3.EV模式下的马达转矩的计算
图4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。
1－2－4.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选择出的马达转矩被作为马达转矩指令值提供给电动马达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，在切换后一段期间内，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，以规定的变化率使马达转矩Tev朝向马达转矩Tmt变化，而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。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根据由模式选择开关42选择出的行驶模式进行动作。在通过模式选择开关42选择了EV模式的情况下，切换开关560与马达转矩指令映射图550连接，并将从马达转矩指令映射图550输入的马达转矩Tev作为马达转矩指令值输出。在通过模式选择开关42选择了MT模式的情况下，切换开关560将连接目标切换为请求马达转矩计算部540。并且，切换开关560将从请求马达转矩计算部540输入的马达转矩Tmt作为马达转矩指令值输出。这样的输入的切换与由模式选择开关42进行的行驶模式的选择联动地进行。
1－2－5.MT车辆模型
1－2－5－1.概要
接着，对MT车辆模型530进行说明。图5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。
1－2－5－2.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以及虚拟离合器的滑移率slip来算出虚拟发动机转速Ne。
[数式1]
Figure BDA0003197655350000121
在算式(1)中，车轮8的转速Nw由车轮速度传感器30检测。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。
不过，算式(1)是虚拟发动机和虚拟MT通过虚拟离合器被连接的状态下的虚拟发动机转速Ne的计算式。在虚拟离合器被断开的情况下，可以视为在虚拟发动机中产生的虚拟发动机转矩Te用于虚拟发动机转速Ne的上升。虚拟发动机转矩Te是对虚拟发动机输出转矩Teout加上由惯性矩产生的转矩而得到的转矩。在虚拟离合器被断开的情况下，虚拟发动机输出转矩Teout为零。因此，发动机模型531在虚拟离合器被断开的情况下，使用虚拟发动机转矩Te和虚拟发动机的惯性矩J通过以下算式(2)来算出虚拟发动机转速Ne。在虚拟发动机转矩Te的计算中，使用将加速器开度Pap作为参数的映射图。
[数式2]
Figure BDA0003197655350000122
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在虚拟离合器被断开、车速为0、并且加速器开度Pap为0％的情况下，算出虚拟发动机转速Ne来作为规定的怠速转速(例如1000rpm)。在驾驶员在停车中踩踏加速踏板22而进行空转的情况下，使用怠速转速来作为通过算式(2)计算的虚拟发动机转速Ne的初始值。
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6所示的二维映射图。该二维映射图是规定了稳定状态下的加速器开度Pap、虚拟发动机转速Ne以及虚拟发动机输出转矩Teout的关系的映射图。在该映射图中，针对每个加速器开度Pap赋予相对于虚拟发动机转速Ne的虚拟发动机输出转矩Teout。图6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。例如，可以是，在仪表板附近设置HMI单元，通过HMI单元的操作能将MT模式下的虚拟发动机切换为驾驶员喜欢的设定。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。
1－2－5－3.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7所示的映射图。在该映射图中，对离合器踏板踩踏量Pc赋予转矩传递增益k。在图7中，以如下方式赋予转矩传递增益k：在离合器踏板踩踏量Pc在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在Pc1至Pc2的范围内该转矩传递增益k以恒定的斜率单调减少至0，在离合器踏板踩踏量Pc在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％对应，Pc1与离合器踏板踩踏时的游隙极限对应，Pc3与离合器踏板踩踏量Pc为100％对应，Pc2与离合器踏板从Pc3回位时的游隙极限对应。
图7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朝向0的广义单调减少即可，不限定于图7的变化曲线。例如，Pc1至Pc2中的转矩传递增益k的变化既可以是成为向上凸出的单调减少曲线，也可以是成为向下凸出的单调减少曲线。
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(3)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3]
Tcout＝Teout×k…(3)
1－2－5－4.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8所示的映射图。在该映射图中，对挡位赋予齿轮传动比r。如图8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(4)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4]
Tgout＝Tcout×r…(4)
1－2－5－5.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。车轴/驱动轮模型534例如通过以下算式(5)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5]
Tw＝Tgout×rr…(5)
1－2－6.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9是将在MT模式下实现的电动马达2的转矩特性与在EV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9所示，能实现根据由仿真换挡杆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)。
1－2－7.踏板反作用力附加控制
接着，对由踏板反作用力计算部500进行的踏板反作用力附加控制进行说明。离合器装置的机械动作的影响叠加在实际的MT车辆的离合器踏板的踏板反作用力中。因此，实际的MT车辆的踏板反作用力具有与踏板踩踏量相应的独特的变化特性。本实施方式的踏板反作用力附加装置44是用于呈现这样的实际的MT车辆的独特的踏板反作用力的装置。
在本实施方式的控制装置50的存储器54中，与仿真离合器踏板28的踏板踩踏量建立对应地存储有模拟了实际的MT车辆的离合器踏板的踏板反作用力的特性的踏板反作用力特性。控制装置50执行如下处理：使用所存储的踏板反作用力特性来计算与由驾驶员实现的仿真离合器踏板28的踏板踩踏量相应的踏板反作用力Wpt。
不过，驾驶员所追求的离合器踏板的操作感觉不一定是相同的。在驾驶员之中，既有追求模拟了运动系车辆等的驾驶感觉的重离合器操作的人，也有追求身体的负担少的轻离合器操作的人。因此，实施方式1的控制装置50还具备用于使驾驶员的喜好反映至离合器踏板的操作感觉中的以下的功能。
在本实施方式的控制装置50的存储器54中，存储有多个方式的与仿真离合器踏板28的踏板踩踏量相应的踏板反作用力特性。图10是表示仿真离合器踏板的反作用力特性的一个例子的图。在该图中，举例示出踏板反作用力特性不同的三种方式(重、中、轻)。驾驶员通过方式选择开关46来选择喜好的踏板反作用力特性的方式。
如图3所示，来自离合器位置传感器38和方式选择开关46的信号被输入至踏板反作用力计算部500。踏板反作用力计算部500对来自这些传感器的信号进行处理，并使用选择出的踏板反作用力特性来算出与踏板操作量对应的踏板反作用力Wpt。
控制装置50将用于实现所算出的踏板反作用力Wpt的控制信号输出至踏板反作用力附加装置44。踏板反作用力附加装置44按照所输入的控制信号来使反作用力致动器进行动作。根据这样的踏板反作用力附加控制，会呈现符合驾驶员的喜好的仿真离合器踏板28的踏板反作用力。由此，驾驶员能容易地享受像MT车辆那样的离合器踏板的操作感觉。
1－3.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，本公开也能应用于在前和后配置两台电动马达来驱动前轮和后轮的每一个的电动汽车。此外，本公开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。该变形例也能应用于后述的其他实施方式的电动汽车。
上述实施方式的电动汽车10不具备变速器。但是，本公开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。该变形例也能应用于后述的其他实施方式的电动汽车。
上述实施方式的电动汽车10具备方式选择开关46。但是，本公开也能应用于不具备方式选择开关46的电动汽车。在该情况下，始终使用存储于存储器54的单一的踏板反作用力特性即可。该变形例也能应用于后述的其他实施方式的电动汽车。
上述实施方式的电动汽车10预先在存储器54存储有多种踏板反作用力特性。但是，也可以配置为踏板反作用力特性能由驾驶员任意地设定。在该情况下，例如，配置为能通过HMI单元的操作来将踏板反作用力特性设定为喜好的特性即可。该变形例也能应用于后述的其他实施方式的电动汽车。
实施方式2.
2－1.实施方式2的电动汽车的构成
实施方式2的电动汽车的构成与图1所示的实施方式1的电动汽车10相同。因此，省略实施方式2的电动汽车10的详细说明。
2－2.实施方式2的电动汽车的特征
一般而言，实际的MT车辆中的离合器踏板的踏板反作用力特性根据与离合器的工作相伴的机械摩擦、液压机构的构造上的特性而具有下踩操作时和回位操作时的滞后。实施方式2的电动汽车10的特征在于呈现具有滞后的踏板反作用力特性的控制。
图11是表示具有滞后的踏板反作用力特性的一个例子的图。如该图所示，作为离合器踏板的下踩操作时的特性的第一踏板反作用力特性的踏板反作用力成为比作为回位操作时的特性的第二踏板反作用力特性的踏板反作用力大的值。存储器54存储如图11所示的踏板反作用力特性。踏板反作用力计算部500在从离合器位置传感器38获得的仿真离合器踏板28的踏板操作量正在沿踩踏方向变化的情况下，使用第一踏板反作用力特性来计算踏板反作用力Wpt。另一方面，踏板反作用力计算部500在仿真离合器踏板28的踏板操作量正在沿回位方向变化的情况下，使用第二踏板反作用力特性来计算踏板反作用力Wpt。由此，会呈现具有滞后的踏板反作用力，因此驾驶员能容易地享受像MT车辆那样的离合器踏板的操作感觉。
2－3.实施方式2的踏板反作用力计算的过程
图12是表示实施方式2的踏板反作用力附加控制的过程的流程图。图12所示的例程在控制装置50的踏板反作用力计算部500中以规定的控制周期被重复执行。在步骤S100中，判定当前的行驶模式是否是MT模式。在当前的行驶模式是EV模式的情况下，跳过之后的处理。
在当前的行驶模式是MT模式的情况下，在步骤S102中，判定是否正在进行仿真离合器踏板28的下踩操作。在由离合器位置传感器38检测到的离合器位置的从上次位置起的变化量正在沿踩踏方向变化的情况下，判定为仿真离合器踏板28正在被驾驶员进行下踩操作。
在仿真离合器踏板28正在被进行下踩操作的情况下，在步骤S104中，使用第一踏板反作用力特性来计算与当前的仿真离合器踏板28的踩踏量相应的踏板反作用力Wpt。
另一方面，在步骤S102中判定为仿真离合器踏板28未被进行下踩操作的情况下，处理进入步骤S106。在步骤S106中，判定是否正在进行仿真离合器踏板28的回位操作。在由离合器位置传感器38检测到的离合器位置的从上次位置起的变化量正在沿回位方向变化的情况下，判定为仿真离合器踏板28正在被驾驶员进行回位操作。另一方面，在判定为仿真离合器踏板28未被进行回位操作的情况下，跳过之后的处理。
在仿真离合器踏板28正在被进行回位操作的情况下，在步骤S108中，使用第二踏板反作用力特性来计算与当前的仿真离合器踏板28的踩踏量相应的踏板反作用力Wpt。
2－4.其他
上述实施方式的电动汽车10也可以具备多种具有滞后的踏板反作用力特性。在该情况下，驾驶员对方式选择开关46进行操作来选择喜好的踏板反作用力特性的方式即可。
实施方式3.
3－1.实施方式3的电动汽车的构成
实施方式3的电动汽车的构成与图1所示的实施方式1的电动汽车10相同。因此，省略实施方式3的电动汽车10的详细说明。
3－2.实施方式3的电动汽车的特征
在实际的MT车辆中，在离合器踏板的回位操作时，有时会在离合器成为半接合状态的半接合区域中产生独特的振动。因此，实施方式3的电动汽车10执行振动附加控制，该振动附加控制在虚拟离合器的回位操作中的半接合区域中使用踏板反作用力附加装置44来对仿真离合器踏板28附加振动。
图13是用于对实施方式3的振动附加控制进行说明的图。如该图所示，就实施方式3的电动汽车10而言，预先确定了与虚拟离合器的半接合状态对应的规定的回位操作范围。在振动附加控制中，在仿真离合器踏板28的操作量属于成为虚拟离合器的半接合状态(半离合)的规定的回位操作范围的情况下，使用踏板反作用力附加装置44来对仿真离合器踏板28附加振动。由此，驾驶员能容易地享受像MT车辆那样的离合器踏板的操作感觉。
3－3.实施方式3的振动附加控制的过程
图14是表示实施方式3的振动附加控制的过程的流程图。图14所示的例程在控制装置50的踏板反作用力计算部500中以规定的控制周期被重复执行。在步骤S120中，判定当前的行驶模式是否是MT模式。在当前的行驶模式是EV模式的情况下，跳过之后的处理。
在当前的行驶模式是MT模式的情况下，在步骤S122中，判定是否正在进行仿真离合器踏板28的回位操作。在由离合器位置传感器38检测到的离合器位置的从上次位置起的变化量正在沿回位方向变化的情况下，判定为仿真离合器踏板28正在被驾驶员进行回位操作。在回位操作未被进行的情况下，跳过之后的处理。
在仿真离合器踏板28正在被进行回位操作的情况下，在步骤S124中，判定仿真离合器踏板28的踏板踩踏量是否属于虚拟离合器的半接合区域。其结果是，在踏板踩踏量属于半接合区域的情况下，处理进入下一个步骤S126。另一方面，在踏板踩踏量不属于半接合区域的情况下，跳过之后的处理。在步骤S126中，对踏板反作用力附加振动。根据以上那样的振动附加控制，在驾驶员正在进行仿真离合器踏板28的回位操作的情况下，在踏板操作量属于半接合区域的期间，振动被附加至仿真离合器踏板28。由此，驾驶员能容易地享受像MT车辆那样的离合器踏板的振动的感觉。

Claims (5)

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；以及
控制装置，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，
所述存储器存储模拟了MT车辆中的驱动轮转矩的转矩特性的MT车辆模型，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和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，
所述处理器被配置为执行如下处理：
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
运算用于向所述电动汽车的驱动轮提供所述驱动轮转矩的所述马达转矩，
所述电动汽车具备通过反作用力致动器的工作来对所述仿真离合器踏板的操作产生踏板反作用力的踏板反作用力附加装置，
所述控制装置被配置为根据所述仿真离合器踏板的操作量来控制所述踏板反作用力附加装置所输出的所述踏板反作用力。
2.根据权利要求1所述的电动汽车，其特征在于，
所述存储器存储模拟了与所述离合器踏板的操作相应的踏板反作用力的特性的踏板反作用力特性，
所述处理器被配置为执行如下处理：按照所述踏板反作用力特性来控制所述踏板反作用力附加装置所输出的所述踏板反作用力。
3.根据权利要求2所述的电动汽车，其特征在于，
所述存储器存储不同特性的多个所述踏板反作用力特性，
所述电动汽车具备从多个所述踏板反作用力特性之中选择一个踏板反作用力特性的方式选择开关，
所述处理器被配置为执行如下处理：按照由所述方式选择开关选择出的所述踏板反作用力特性来控制所述踏板反作用力附加装置所输出的所述踏板反作用力。
4.根据权利要求2所述的电动汽车，其特征在于，
所述踏板反作用力特性包括：第一踏板反作用力特性，模拟了所述离合器踏板的下踩操作时的踏板反作用力特性；以及第二踏板反作用力特性，模拟了所述离合器踏板的回位操作时的踏板反作用力特性，所述第二踏板反作用力特性与所述第一踏板反作用力特性不同，
所述处理器被配置为执行如下处理：
基于所述仿真离合器踏板的操作量的变化来判定所述仿真离合器踏板的操作是下踩操作还是回位操作；以及
在所述仿真离合器踏板的操作是所述下踩操作的情况下，按照所述第一踏板反作用力特性来运算与所述仿真离合器踏板的操作量相应的所述踏板反作用力，在所述仿真离合器踏板的操作是所述回位操作的情况下，按照所述第二踏板反作用力特性来运算与所述仿真离合器踏板的操作量相应的所述踏板反作用力。
5.根据权利要求4所述的电动汽车，其特征在于，
所述处理器被配置为执行如下处理：
在所述仿真离合器踏板的操作是所述回位操作的情况下，在所述仿真离合器踏板的操作量属于与所述离合器踏板的半接合状态对应的规定的半接合区域的期间，使所述踏板反作用力振动。
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