JP2021118569A - 電気自動車 - Google Patents

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Abstract

【課題】マニュアルトランスミッション車両の手動変速動作を疑似的に再現可能な電気自動車を提供する。【解決手段】電気自動車は、車輪にトルクを伝達する回転機と、運転者によって操作されるクラッチ装置と、回転機のトルクを制御するトルク制御部と、を備える。そして、トルク制御部は、クラッチ装置の操作量に応じて回転機のトルクを制御する。なお、クラッチ装置は、シフト装置の操作時に操作される。シフト装置は、回転機の回転速度に対するトルク特性が段階的に異なる複数のモードのうちの何れか1つのモードを選択する。トルク制御部は、シフト装置によって選択されたモードに応じて、回転機のトルクを制御する。【選択図】図1

Description

本発明は、車輪にトルクを伝達する回転機を備えた電気自動車に関する。
特許文献1には、駆動モータによって駆動する車両において、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、又はブレーキ踏込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に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
変速用のシフト装置とクラッチ装置を備えたいわゆるマニュアルトランスミッション車両(以下、「MT車両」と表記する)では、運転者がクラッチ装置の踏み込み時にシフトレバーを操作することによって変速段の切り換えを行う。このような手動変速動作では、クラッチの解放時及び接続時に車輪に伝達されるトルクに瞬間的な変動が生じる。上記の技術によれば、駆動モータのトルク変動制御によって手動変速動作のトルク変動が疑似的に再現される。
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。上記技術の車両は、MT車両に備えられているクラッチ装置やシフト装置を有していないからである。このように、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、MT車両を操る楽しさを求める運転者の運転感覚に違和感を与えるおそれがある。
本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたもので、マニュアルトランスミッション車両の手動変速動作を疑似的に再現可能な電気自動車を提供することを目的とする。
第1の発明は、上記の目的を達成するため、電気自動車は、車輪にトルクを伝達する回転機と、運転者によって操作されるクラッチ装置と、回転機のトルクを制御するトルク制御部と、を備えている。トルク制御部は、クラッチ装置の操作量に応じて回転機のトルクを制御するように構成されている。
第2の発明は、第1の発明において、更に以下の特徴を有する。
電気自動車は、回転機の回転速度に対するトルク特性が段階的に異なる複数のモードのうちの何れか1つのモードを選択するシフト装置をさらに備える。クラッチ装置は、シフト装置の操作時に操作される。トルク制御部は、シフト装置によって選択されたモードに応じて、回転機のトルクを制御するように構成されている。
第3の発明は、第2の発明において、更に以下の特徴を有する。
トルク制御部は、クラッチ装置の操作量が大きくなるに従って、回転機のトルクをゼロに向かって変化させるように構成されている。
第4の発明は、第2又は第3の発明において、更に以下の特徴を有する。
トルク制御部は、クラッチ装置の操作量が小さくなるに従って、回転機のトルクを選択されたモードに応じた値に向かって変化させるように構成されている。
第5の発明は、第2乃至第4の何れか1つの発明において、更に以下の特徴を有する。
トルク制御部は、クラッチ装置の操作量が所定の操作量より大きいときにシフト装置によるモードの選択を許容するように構成されている。
第6の発明は、第2乃至第5の何れか1つの発明において、更に以下の特徴を有する。
トルク制御部は、複数のモードのトルク特性が規定されたプリセットパターンを複数種類有し、複数種類のプリセットパターンの選択の中から選択されたプリセットパターンに従い回転機のトルクを制御するように構成されている。
第7の発明は、第2乃至第6の何れか1つの発明において、更に以下の特徴を有する。
トルク制御部は、電気自動車の運転状態に基づいて、電気自動車の走行状態がエンジンの駆動力によって実現されていると仮定したときのエンジン回転速度を模擬した仮想エンジン回転速度を取得し、取得した仮想エンジン回転速度に応じてエンジン音を付加するように構成されている。
第8の発明は、第2乃至第7の何れか1つの発明において、更に以下の特徴を有する。
電気自動車は、複数のモードのトルク特性を任意に設定する入力装置を更に備えている。
第1の発明によれば、電気自動車は、クラッチ装置を備えている。そして、トルク制御部は、クラッチ装置の操作量に応じて回転機のトルクを制御する。これにより、運転者のクラッチ装置の操作に対応して回転機のトルクが制御されるので、MT車両の手動変速動作を疑似的に再現することが可能となる。その結果、手動変速動作を求めて内燃機関のMT車両を所有している人々に対して電気自動車へと乗り換える機会を与えることができるので、電気自動車の普及によるCO2削減の効果が期待できる。
第2の発明によれば、シフト装置によって回転機の回転速度に対するトルク特性が段階的に異なる複数のモードのうちの何れか1つのモードを選択することができる。これにより、運転者のシフト装置の操作に対応して回転機のトルクが制御されるので、MT車両の手動変速動作を疑似的に再現することが可能となる。
第3の発明によれば、クラッチ装置の操作量が大きくなるに従って、回転機のトルクをゼロに近づけることができる。これにより、クラッチ装置の操作量を大きくする操作によってトルクがゼロに向かって抜ける感覚を再現することができるので、運転者は自身が手動変速動作を行っている運転感覚を強く持つことができる。
第4の発明によれば、クラッチ装置の操作量が小さくなるに従って、回転機のトルクを選択されたモードに応じた値に近づけることができる。これにより、クラッチ装置の操作量を小さくする操作によって車輪にトルクが伝達される感覚を再現することができるので、運転者は自身が手動変速動作を行っている運転感覚を強く持つことができる。
第5の発明によれば、クラッチ装置の操作量が所定の操作量よりも大きいときにシフト装置によるモードの選択が許容される。これにより、クラッチ装置を操作してシフト装置を操作するMT車両の手動変速動作を忠実に再現することができる。
第6の発明によれば、モードに対応付けられたトルク特性のパターンを変更することができる。これにより、運転者の気分に応じたトルク特性を実現することができる。
第7の発明によれば、エンジンの回転速度を模擬した仮想回転速度に応じてエンジン音が付加される。これにより、運転者は、エンジン車両を運転している感覚を得ることができる。
第8の発明によれば、運転者は、入力装置を用いて、複数のモードのトルク特性を、好みに合わせて任意に設定することができる。
実施の形態に係る電気自動車の構成を模式的に示す図である。 回転機のトルク制御に関するECUの機能ブロックを示す図である。 仮想エンジン出力トルクの算出マップを示す図である。 トルク伝達ゲインの算出マップを示す図である。 ギア比の算出マップを示す図である。 運転者によって実行される疑似的な手動変速動作の手順を示す動作フロー図である。 複数のモードに対応する回転機のトルク特性を例示した図である。 トルク特性設定処理に関する構成及び機能を示すブロック図である。 タッチパネルを用いたトルク特性設定処理の一例を示す図である。
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、以下に示す実施の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やステップ等は、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。
実施の形態.
1.実施の形態の電気自動車の構成
図1は、実施の形態に係る電気自動車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、駆動源としての回転機2を備えている。回転機2は、例えば三相交流モータである。回転機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、前車輪としての駆動輪8と後車輪としての従動輪12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る。プロペラシャフト5には、シャフト回転速度Npを検出するための回転速度センサ40が配置されている。
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、回転機2の駆動に利用する電気エネルギを蓄える。インバータ16は、例えばパルス幅変調処理(PWM;Pulse Width Modulation)を行うことによってバッテリ14に蓄えられている直流電流を三相交流電流に変換する。また、インバータ16は、後述するECU50から入力される目標駆動トルクに基づいて、回転機2の駆動トルクを制御する機能を有している。
電気自動車10は、運転者が当該電気自動車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、ペダル踏込量を検知する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により検知された信号は、それぞれ後述するECU50に出力される。
電気自動車10は、動作要求入力装置として、更にシフトレバー26とクラッチペダル28とを備えている。ただし、本実施の形態の電気自動車10は、回転機2により駆動される車両でありエンジンを備えていないため、MT車両が備える変速機及びクラッチ機構を備えていない。そのため、シフトレバー26及びクラッチペダル28には、実際の変速機及びクラッチ機構を機械的に操作する機能に換えて以下の機能が与えられている。
シフトレバー26は、回転機2の回転速度に対するトルク特性が段階的に規定された複数のモードの中から運転者が1つのモードを選択するためのシフト装置として機能する。ここでの複数のモードは、MT車両のギア段を模擬したシフトモードであり、例えば、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モードを含んでいる。各モードのトルク特性は、MT車両のギア段を模擬したトルク特性にプリセットされている。ただし、これらの各モードはあくまでもMT車両のギア段を模擬的に再現したものであるため、実際の固定ギア比に対応させるためのトルク特性の制約はない。つまり、複数のモードのそれぞれのトルク特性は、回転機2の出力範囲内であれば自由にプリセットすることができる。
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。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。シフトレバー26は、トルク特性の異なる複数のモードに対応した各ポジションが設けられている。シフトレバー26には、モードの位置を表すシフトポジションGpを検知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により検知された信号は、後述するECU50に出力される。
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たクラッチ装置として機能する。クラッチペダル28は、運転者がシフトレバー26を操作する際に踏み込まれる。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。クラッチペダル28には、クラッチペダル28の操作量である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により検知された信号は、後述するECU50に出力される。
電気自動車10の回転機2は、制御装置50によって制御される。制御装置50はECU(Electronic Control Unit)である。ECU50の処理回路は、少なくとも入出力インタフェース52と少なくとも1つのメモリ54と少なくとも1つのCPU(プロセッサ)56とを備えている。入出力インタフェース52は、電気自動車10に取り付けられた各種センサからセンサ信号を取り込むとともに、電気自動車10が備える各種アクチュエータに対して操作信号を出力するために設けられている。ECU50が信号を取り込むセンサには、上述した各種センサのほか、電気自動車10の制御に必要な各種のセンサが含まれる。ECU50が操作信号を出すアクチュエータには、上述した回転機2等の各種アクチュエータが含まれる。メモリ54には、電気自動車10を制御するための各種の制御プログラム、最新のシフトポジションGp、マップ等が記憶されている。CPU(プロセッサ)56は、制御プログラム等をメモリから読み出して実行し、取り込んだセンサ信号に基づいて操作信号を生成する。
なお、ECU50の各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。また、ECU50の処理回路が少なくとも1つの専用のハードウェアを備える場合、処理回路は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ASIC、FPGA、またはこれらを組み合わせたものである。ECU50の各部の機能がそれぞれ処理回路で実現されても良い。また、ECU50の各部の機能がまとめて処理回路で実現されても良い。また、ECU50の各機能について、一部を専用のハードウェアで実現し、他の一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現してもよい。このように、処理回路は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせによって、ECU50の各機能を実現する。
2.ECUの機能
ECU50により行われる電気自動車10の制御には、駆動輪8に伝達されるトルクを制御するトルク制御が含まれる。ここでのトルク制御では、プロペラシャフト5に伝達される回転機駆動トルクTpが回転機要求駆動トルクTpreqとなるように、回転機2の駆動トルクを制御する。つまり、ECU50は、電気自動車10が備えるトルク制御部として機能する。
ここで、回転機2のトルク制御では、ECU50は、電気自動車10の走行状態が仮想のエンジン及び変速機を搭載したMT車両により実現されている仮定した演算を行う。そして、ECU50は、変速機から出力される変速機出力トルクTgoutを算出し、算出された変速機出力トルクTgoutを回転機要求駆動トルクTpreqとして使用する。以下の説明では、電気自動車10に仮想的に搭載されたエンジンを「仮想エンジン」を表記し、仮想エンジンのエンジン出力トルクを「仮想エンジン出力トルクTeout」と表記し、そして仮想エンジンの回転速度を「仮想エンジン回転速度Ne」と表記する。
図2は、回転機のトルク制御に関するECU50の機能ブロックを示す図である。ECU50は、回転機2のトルク制御に関連する機能ブロックとして、仮想エンジン回転速度算出部500と、仮想エンジン出力トルク算出部502と、トルク伝達ゲイン算出部504と、クラッチ出力トルク算出部506と、ギア比算出部508と、変速機出力トルク算出部510と、を備えている。以下、それぞれの機能ブロックについて詳細に説明する。
2−1.仮想エンジン回転速度算出部500
電気自動車10の走行中、ECU50は、運転状態に基づいて仮想エンジン回転速度Neを動的に演算している。例えば、ECU50は、プロペラシャフト5のシャフト回転速度Npと、シフトポジションGpに対応するギア比rと、クラッチペダル踏込量Pc等から演算されるクラッチ機構のスリップ率slipとを用いた以下の式(1)から、走行中の仮想エンジン回転速度Neを逆算する。
Ne=Np×(1/r)×slip ・・・(1)
なお、エンジンから出力されたエネルギのうち、プロペラシャフト5へのトルク伝達に使用されない運動エネルギが、仮想エンジン回転速度Neの上昇に使用されたと仮定することができる。そこで、仮想エンジン回転速度Neは、運動エネルギをベースとした運動方程式に基づいて動的に算出する方法でもよい。
また、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、ECU50は、仮想エンジンでのISC制御を考慮して、例えばシャフト回転速度Npが0(ゼロ)であり且つアクセル開度Papが0%であるときは、仮想エンジンがアイドリング中であることを想定して、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)として出力する。算出された仮想エンジン回転速度Neは、仮想エンジン出力トルク算出部502に出力される。
2−2.仮想エンジン出力トルク算出部502
仮想エンジン出力トルク算出部502は、仮想エンジン出力トルクTeoutを算出する処理を実行する機能ブロックである。仮想エンジン出力トルク算出部502には、アクセル開度Papと仮想エンジン回転速度Neが入力される。ECU50のメモリ54は、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がアクセル開度Pap毎に規定されたマップを記憶している。図3は、仮想エンジン出力トルクの算出マップを示す図である。仮想エンジン出力トルク算出部502では、図3に示すマップを用いて、入力されたアクセル開度Papと仮想エンジン回転速度Neに対応する仮想エンジン出力トルクTeoutが算出される。算出された仮想エンジン出力トルクTeoutは、クラッチ出力トルク算出部506に出力される。
2−3.トルク伝達ゲイン算出部504
トルク伝達ゲイン算出部504は、トルク伝達ゲインkを算出する処理を実行する機能ブロックである。トルク伝達ゲインkは、仮想エンジンのクラッチの踏込量に応じたトルク伝達度合を演算するためのゲインである。トルク伝達ゲイン算出部504には、クラッチペダル踏込量Pcが入力される。ECU50のメモリ54は、クラッチペダル踏込量Pcに対するトルク伝達ゲインkが規定されたマップを記憶している。図4は、トルク伝達ゲインの算出マップを示す図である。図4に示すように、トルク伝達ゲインkは、クラッチペダル踏込量Pcがpc0からpc1の範囲では1となり、クラッチペダル踏込量PcがPc1からPc2の範囲では、クラッチペダル踏込量Pcが増大するほど0に向かって徐々に減少し、クラッチペダル踏込量PcがPc1からPc2の範囲では0となるように規定されている。ここで、Pc0はクラッチペダル踏込量Pcが0%の位置に対応し、Pc1はPc0からの踏み込み時の遊び限界の位置に対応し、Pc3はクラッチペダル踏込量Pcが100%の位置に対応し、Pc2はPc3からの戻し時の遊び限界の位置に対応している。トルク伝達ゲイン算出部504では、図4に示すマップを用いて、入力されたクラッチペダル踏込量Pc対応するトルク伝達ゲインkが算出される。算出されたトルク伝達ゲインkは、クラッチ出力トルク算出部506に出力される。
なお、図4に示すクラッチペダル踏込量Pcが増大に対するトルク伝達ゲインkの変化は、0に向かう広義単調減少(単調非増加)であればその変化曲線に限定はない。例えば、Pc1からPc2の範囲のトルク伝達ゲインkの変化は、直線的な単調減少に限らず、上に凸となる単調減少曲線でもよいし、また、下に凸となる単調減少曲線でもよい。
2−4.クラッチ出力トルク算出部506
クラッチ出力トルク算出部506は、クラッチ出力トルクTcoutを算出する処理を実行する機能ブロックである。クラッチ出力トルクTcoutは、仮想エンジンに接続されたクラッチ機構から出力されるトルクである。トルク伝達ゲイン算出部504には、仮想エンジン出力トルクTeoutとトルク伝達ゲインkが入力される。クラッチ出力トルク算出部506では、仮想エンジン出力トルクTeoutにトルク伝達ゲインkを乗算する以下の式(2)を用いて、クラッチ出力トルクTcoutが算出される。算出されたクラッチ出力トルクTcoutは、変速機出力トルク算出部510に出力される。
Tcout=Teout×k ・・・(2)
なお、実際のクラッチ機構は、バネやダンパ等の減衰装置を含むことが多い。このため、クラッチ出力トルクTcoutは、各々の特性を加味して動的な伝達トルクを算出してもよい。
2−5.ギア比算出部508
ギア比算出部508は、ギア比rを算出する処理を実行する機能ブロックである。ギア比rは、複数のモードに対応する回転機2のトルク特性であり、変速機のギア比を模擬したものである。ギア比算出部508には、シフトポジションGpが入力される。ECU50のメモリ54は、シフトポジションGpに対するギア比rが規定されたマップを記憶している。図5は、ギア比の算出マップを示す図である。図5に示すように、ギア比rは、シフトポジションGpがハイギアであるほどギア比rが低くなるように規定されている。ギア比算出部508では、図5に示すマップを用いて、入力されたシフトポジションGp対応するギア比が算出される。算出されたギア比rは、変速機出力トルク算出部510に出力される。
2−6.変速機出力トルク算出部510
変速機出力トルク算出部510は、変速機出力トルクTgoutを算出する処理を実行する機能ブロックである。変速機出力トルクTgoutは、変速機から出力されるトルクである。変速機出力トルク算出部510には、クラッチ出力トルクTcoutとギア比rが入力される。変速機出力トルク算出部510では、クラッチ出力トルクTcoutにギア比rを乗算する以下の式(3)を用いて、変速機出力トルクTgoutが算出される。
Tgout=Tcout×r ・・・(3)
2−7.回転機のトルク制御
ECU50は、トルク制御において、仮想エンジン出力トルク算出部502、トルク伝達ゲイン算出部504、クラッチ出力トルク算出部506、ギア比算出部508、及び変速機出力トルク算出部510における処理を順に実行する。算出された変速機出力トルクTgoutは、回転機要求駆動トルクTpreqとしてインバータ16へ出力される。インバータ16では、回転機駆動トルクTpが算出された回転機要求駆動トルクTpreqに近づくように、回転機への指令値を制御する。トルク制御では、このような処理が所定の制御周期で繰り返し実行されることにより、回転機駆動トルクTpが回転機要求駆動トルクTpreqに制御される。
3.手動変速動作の具体的な動作フロー
電気自動車10の運転者は、運転中の任意のタイミングで手動変速動作を行う。図6は、運転者によって実行される疑似的な手動変速動作の手順を示す動作フロー図である。図6に示すように、本実施の形態の電気自動車10において運転者が疑似的な手動変速動作を行う場合、運転者は、先ずクラッチペダル28踏み込む(ステップS100)。クラッチペダル踏込量PcがPc1を超えると、クラッチペダル踏込量Pcが大きくなるにつれてクラッチ出力トルクTcoutが0に向かって変化する。そして、クラッチペダル踏込量PcがPc2を超えると、クラッチ出力トルクTcoutが0になる。このようなクラッチペダル28の踏み込み動作によれば、クラッチペダル28の踏み込み動作に対応して回転機駆動トルクTpが0に向かって変化するので、運転者は、MT車両のクラッチペダルを踏み込んだときにトルクが抜ける感覚を実感することができる。
次に、運転者は、クラッチペダル28を踏み込んだ状態でシフトレバー26を操作する(ステップS102)。ここでは、例えば、シフトレバー26のモードが1速から2速に操作される。このようなクラッチペダル28の踏み込みを伴うシフトレバー26の操作によれば、運転者は、MT車両の手動変速動作に近い感覚を得ることができる。
次に、運転者は、クラッチペダル28を戻す(ステップS104)。クラッチペダル踏込量PcがPc3を下回ると、クラッチペダル踏込量Pcが小さくなるにつれてクラッチ出力トルクTcoutが仮想エンジン出力トルクTeoutに向かって変化する。そして、クラッチペダル踏込量PcがPc1を下回ると、クラッチ出力トルクTcoutが仮想エンジン出力トルクTeoutになる。このようなクラッチペダル28の戻し動作によれば、クラッチペダル28の戻し動作に対応して回転機駆動トルクTpが現在のモードが反映された回転機駆動トルクTpに向かって変化するので、運転者は、MT車両のクラッチペダルを戻したときのトルクが繋がる感覚を実感することができる。
このように、本実施の形態の電気自動車10によれば、クラッチペダル28の操作に応じてトルクが変化するので、運転者は手動変速動作によるMT車両の独特の挙動を疑似的に体感することができる。
4.実施の形態の電気自動車の変形例
実施の形態の電気自動車10は、以下のように変形した態様を採用してもよい。なお、以下に幾つかの変形例について説明するが、これらの変形例は、適宜組み合わせた構造としてもよい。
4−1.変形例1:
電気自動車10は、疑似的な手動変速動作を伴う走行を行うMT走行モードと、疑似的な手動変速動作を伴わない一般的なEV走行を行うEV走行モードとを切替可能に構成されていてもよい。この場合、電気自動車10は、MT走行モードとEV走行モードとをスイッチ等によって切り替える構成を備えていればよい。
また、電気自動車10が目的地までの自律走行を行う自動運転機能を備えている場合、MT走行モードとEV走行モードに加えて、更に自律走行を行う自律走行モードを備えていてもよい。このような走行モードを切り替える構成によれば、使用目的に応じた走行モードの切り替えを行うことができるので、例えば当該電気自動車10を父、母及び子の3人で使用している場合に、父の運転時はMT走行モードを選択し、母の運転時はEV走行モードを選択し、子の運転時は自律走行モードを選択する等、多様な使用形態に対応することが可能となる。
4−2.変形例2:
MT車両では、クラッチペダルを踏み込まなければギア段を変更することができない。そこで、本実施の形態の電気自動車10では、MT車両の実際の操作感に近づけるために、シフトレバー26の操作によるモードの選択動作は、運転者がクラッチペダル28を踏み込んだときのみに許可する構成としてもよい。このような構成は、例えばECU50が、クラッチペダル踏込量Pcが所定の踏込量Pcthよりも大きい場合に入力されたシフトポジションGpのみ、最新のシフトポジションとしてメモリ54への書き込みを許可する構成とすればよい。
なお、MT車両では、ニュートラルポジションへのモードの変更はクラッチペダルを踏み込まなくとも行うことができるのが通常である。そこで、本実施の形態の電気自動車10では、MT車両と同様に、ニュートラルポジションへのモードの変更はクラッチペダル28の踏込み有無に限らず許可する構成としてもよい。これにより、MT車両の手動変速動作の操作感に更に近づけることができる。
4−3.変形例3:
電気自動車10では、回転機2の出力範囲内であれば、トルク特性を自由に設定することができる。そこで、本実施の形態の電気自動車10では、複数のモードに対応したトルク特性のプリセットパターンを複数種類備えることとし、これらのプリセットパターンの中から運転者が好みのプリセットパターンを選択可能とする構成を採用してもよい。
図7は、複数のモードに対応する回転機のトルク特性を例示した図である。この図では、トルク特性の第一プリセットパターンと、第一プリセットパターンよりもクロスレシオに設定されたトルク特性の第二プリセットパターンを例示している。ECU50のメモリ54には、第一プリセットパターンに対応したギア比の算出マップと、第二プリセットパターンに対応したギア比の算出マップとが、それぞれ記憶されている。運転者は、車内のモード切替スイッチを操作して、希望するパターンを選択する。パターン選択結果は、ECU50に出力される。なお、トルク特性のプリセットパターンの数及びそのパターン内容には限定はない。
ギア比算出部508には、シフトポジションGpに加えて、パターン選択結果が入力される。ギア比算出部508では、パターン選択結果に対応するギア比の算出マップを用いて、入力されたシフトポジションGp対応するギア比が算出される。このような構成によれば、運転者は、その日の気分によってトルク特性のパターンを選択することができる。これにより、運転者の気分に合わせた運転感覚を実現することが可能となる。
4−4.変形例4:
複数のモードに対応したトルク特性は、運転者が任意に設定可能に構成されていてもよい。以下の説明では、運転者によってトルク特性を設定する処理を「トルク特性設定処理」と表記し、設定されるトルク特性のパターンを「ユーザープリセットパターン」と表記する。図8は、トルク特性設定処理に関する構成及び機能を示すブロック図である。図8に示すように、ユーザープリセットパターンは、例えばタッチパネル60を用いて設定することができる。タッチパネル60は、ディスプレイ上の接触操作を入力情報として受信する入力装置62と、ディスプレイ上に出力情報を表示する出力装置64と、を備えている。ECU50は、トルク特性設定処理を実行する機能ブロックとしてトルク特性設定部512を備えている。トルク特性設定部512は、入力装置62から運転者によって入力された入力情報に基づいてユーザープリセットパターンを設定し、その結果を出力装置64に出力する。
図9は、タッチパネルを用いたトルク特性設定処理の一例を示す図である。トルク特性設定処理では、トルク特性設定部512は、図9に示すようなトルク特性曲線のベースパターンをタッチパネル60の出力装置64に表示させる。ベースパターンは、記憶されているプリセットパターンから運転者が選択する構成でもよいし、トルク特性設定部512が任意のベースパターンを表示させてもよい。
運転者がタッチパネル60に表示されているベースパターンのトルク曲線に対してタッチ・アンド・ドラッグ等の操作を行うと、その情報が入力情報としてトルク特性設定部512に入力される。トルク特性設定部512は、入力情報に基づいて、運転者がドラッグした方向にトルク曲線を変形させる。トルク特性設定部512は、変形後のトルク曲線を出力装置64に表示させる。図9では、運転者が6速の高回転領域を回転機駆動力が増大する方向に変化させた場合を例示している。このようなトルク特性設定処理によれば、運転者は好みに合わせた任意のユーザープリセットパターンを設定することができる。
なお、上述の変形例では、運転者がベースパターンを任意のパターンに変形する例について説明したが、タッチパネル60の入力装置62を用いて運転者が0からパターンを設定する構成でもよい。また、入力装置62についてもタッチパネル60に限らず、釦による入力や音声入力等、他の入力手段を用いる構成でもよい。
4−5.変形例5:
エンジン音を付加してエンジン搭載のMT車両を運転している感覚をさらに高めることとしてもよい。このような構成は、例えば、ECU50が仮想エンジン回転速度Neに応じたエンジン音を生成し、スピーカから出力する構成とすればよい。なお、エンジン音は、例えばエンジン型式に応じた複数種類の中から運転者が好みのエンジン音を選択可能に構成されていてもよい。この場合、ECU50は、運転者によって選択されたエンジン型式(例えばV8)と仮想エンジン回転速度Neに基づいて、選択されたエンジン型式のサウンドを模したエンジン音を生成すればよい。このような構成によれば、運転者は電気自動車10を運転しながらV8サウンドを楽しむといった多様な使い方が可能となる。また、仮想エンジン回転速度Neに応じてエンジン音を生成しているので、MT車両での空吹かしや半クラッチ等の状況のエンジン音も再現することができる。
4−6.変形例6:
本実施の形態の電気自動車10は、四輪のMT車両に限らず二輪のMT車両として構成されていてもよい。一般的な二輪のMT車両は、手で操作するクラッチレバーと、足で操作するシフトペダルと、を備えている。そこで、電気自動車10としての二輪車両では、四輪車両のシフトレバー26に換えてシフト装置の機能をシフトペダルに持たせ、四輪車両のクラッチペダル28に換えてクラッチ装置の機能をクラッチレバーに持たせるように構成すればよい。これにより、電気自動二輪車において、MT車両の手動変速動作を疑似的に再現することが可能となる。
2 回転機
3 出力軸
4 ギア機構
5 プロペラシャフト
6 デファレンシャルギア
7 ドライブシャフト
8 駆動輪
10 電気自動車
12 従動輪
14 バッテリ
16 インバータ
22 アクセルペダル
24 ブレーキペダル
26 シフトレバー(シフト装置)
28 クラッチペダル(クラッチ装置)
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
50 制御装置(ECU)
52 入出力インタフェース
54 メモリ
60 タッチパネル
62 入力装置
64 出力装置
500 仮想エンジン回転速度算出部
502 仮想エンジン出力トルク算出部
504 トルク伝達ゲイン算出部
506 クラッチ出力トルク算出部
508 ギア比算出部
510 変速機出力トルク算出部
第1の発明は、上記の目的を達成するため、車輪にトルクを伝達する回転機を備え、エンジン及び当該エンジンに連結される変速機及びクラッチ機構を備えていない電気自動車において、運転者によって操作され、変速機の操作を模擬するためのシフト装置と、シフト装置の操作時に運転者によって操作され、クラッチ機構の操作を模擬するためのクラッチ装置と、回転機のトルクを制御するトルク制御部と、を備えている。シフト装置は、回転機の回転速度に対するトルク特性が段階的に異なる複数のモードの中から1つのモードを選択し、選択したモードを含む信号をトルク制御部に出力するように構成される。クラッチ装置は、クラッチ装置の操作量を含む信号をトルク制御部に出力するように構成される。トルク制御部は、クラッチ装置の操作量を含む信号と、シフト装置によって選択されたモードを含む信号とに基づいて回転機のトルクを制御するように構成されている。
の発明は、第の発明において、更に以下の特徴を有する。
トルク制御部は、クラッチ装置の操作量が大きくなるに従って、回転機のトルクをゼロに向かって変化させるように構成されている。
の発明は、第又は第の発明において、更に以下の特徴を有する。
トルク制御部は、クラッチ装置の操作量が小さくなるに従って、回転機のトルクを選択されたモードに応じた値に向かって変化させるように構成されている。
の発明は、第乃至第の何れか1つの発明において、更に以下の特徴を有する。
トルク制御部は、クラッチ装置の操作量が所定の操作量より大きいときにシフト装置によるモードの選択を許容するように構成されている。
の発明は、第乃至第の何れか1つの発明において、更に以下の特徴を有する。
トルク制御部は、複数のモードのトルク特性が規定されたプリセットパターンを複数種類有し、複数種類のプリセットパターンの選択の中から選択されたプリセットパターンに従い回転機のトルクを制御するように構成されている。
の発明は、第乃至第の何れか1つの発明において、更に以下の特徴を有する。
トルク制御部は、電気自動車の運転状態に基づいて、電気自動車の走行状態がエンジンの駆動力によって実現されていると仮定したときのエンジン回転速度を模擬した仮想エンジン回転速度を取得し、取得した仮想エンジン回転速度に応じてエンジン音を付加するように構成されている。
の発明は、第乃至第の何れか1つの発明において、更に以下の特徴を有する。
電気自動車は、複数のモードのトルク特性を任意に設定する入力装置を更に備えている。
また、の発明によれば、シフト装置によって回転機の回転速度に対するトルク特性が段階的に異なる複数のモードのうちの何れか1つのモードを選択することができる。これにより、運転者のシフト装置の操作に対応して回転機のトルクが制御されるので、MT車両の手動変速動作を疑似的に再現することが可能となる。
の発明によれば、クラッチ装置の操作量が大きくなるに従って、回転機のトルクをゼロに近づけることができる。これにより、クラッチ装置の操作量を大きくする操作によってトルクがゼロに向かって抜ける感覚を再現することができるので、運転者は自身が手動変速動作を行っている運転感覚を強く持つことができる。
の発明によれば、クラッチ装置の操作量が小さくなるに従って、回転機のトルクを選択されたモードに応じた値に近づけることができる。これにより、クラッチ装置の操作量を小さくする操作によって車輪にトルクが伝達される感覚を再現することができるので、運転者は自身が手動変速動作を行っている運転感覚を強く持つことができる。
の発明によれば、クラッチ装置の操作量が所定の操作量よりも大きいときにシフト装置によるモードの選択が許容される。これにより、クラッチ装置を操作してシフト装置を操作するMT車両の手動変速動作を忠実に再現することができる。
の発明によれば、モードに対応付けられたトルク特性のパターンを変更することができる。これにより、運転者の気分に応じたトルク特性を実現することができる。
の発明によれば、エンジンの回転速度を模擬した仮想回転速度に応じてエンジン音が付加される。これにより、運転者は、エンジン車両を運転している感覚を得ることができる。
の発明によれば、運転者は、入力装置を用いて、複数のモードのトルク特性を、好みに合わせて任意に設定することができる。
2−3.トルク伝達ゲイン算出部504
トルク伝達ゲイン算出部504は、トルク伝達ゲインkを算出する処理を実行する機能ブロックである。トルク伝達ゲインkは、仮想エンジンのクラッチの踏込量に応じたトルク伝達度合を演算するためのゲインである。トルク伝達ゲイン算出部504には、クラッチペダル踏込量Pcが入力される。ECU50のメモリ54は、クラッチペダル踏込量Pcに対するトルク伝達ゲインkが規定されたマップを記憶している。図4は、トルク伝達ゲインの算出マップを示す図である。図4に示すように、トルク伝達ゲインkは、クラッチペダル踏込量Pcがpc0からpc1の範囲では1となり、クラッチペダル踏込量PcがPc1からPc2の範囲では、クラッチペダル踏込量Pcが増大するほど0に向かって徐々に減少し、クラッチペダル踏込量PcがPcからPcの範囲では0となるように規定されている。ここで、Pc0はクラッチペダル踏込量Pcが0%の位置に対応し、Pc1はPc0からの踏み込み時の遊び限界の位置に対応し、Pc3はクラッチペダル踏込量Pcが100%の位置に対応し、Pc2はPc3からの戻し時の遊び限界の位置に対応している。トルク伝達ゲイン算出部504では、図4に示すマップを用いて、入力されたクラッチペダル踏込量Pc対応するトルク伝達ゲインkが算出される。算出されたトルク伝達ゲインkは、クラッチ出力トルク算出部506に出力される。

Claims (8)

  1. 車輪にトルクを伝達する回転機と、
    運転者によって操作されるクラッチ装置と、
    前記回転機のトルクを制御するトルク制御部と、を備え、
    前記トルク制御部は、前記クラッチ装置の操作量に応じて前記回転機のトルクを制御するように構成されることを特徴とする電気自動車。
  2. 前記回転機の回転速度に対するトルク特性が段階的に異なる複数のモードのうちの何れか1つのモードを選択するシフト装置を備え、
    前記クラッチ装置は、前記シフト装置の操作時に操作され、
    前記トルク制御部は、前記シフト装置によって選択されたモードに応じて、前記回転機のトルクを制御するように構成されることを特徴とする請求項1に記載の電気自動車。
  3. 前記トルク制御部は、
    前記クラッチ装置の操作量が大きくなるに従って、前記回転機のトルクをゼロに向かって変化させるように構成されることを特徴とする請求項2に記載の電気自動車。
  4. 前記トルク制御部は、
    前記クラッチ装置の操作量が小さくなるに従って、前記回転機のトルクを選択された前記モードに応じた値に向かって変化させるように構成されることを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の電気自動車。
  5. 前記トルク制御部は、
    前記クラッチ装置の操作量が所定の操作量より大きいときに前記シフト装置によるモードの選択を許容するように構成されることを特徴とする請求項2から請求項4の何れか1項に記載の電気自動車。
  6. 前記トルク制御部は、
    前記複数のモードのトルク特性が規定されたプリセットパターンを複数種類有し、
    複数種類の前記プリセットパターンの選択の中から選択されたプリセットパターンに従い前記回転機のトルクを制御するように構成されることを特徴とする請求項2から請求項5の何れか1項に記載の電気自動車。
  7. 前記トルク制御部は、
    前記電気自動車の運転状態に基づいて、前記電気自動車の走行状態がエンジンの駆動力によって実現されていると仮定したときのエンジン回転速度を模擬した仮想エンジン回転速度を取得し、
    取得した前記仮想エンジン回転速度に応じてエンジン音を付加する
    ように構成されることを特徴とする請求項2から請求項6の何れか1項に記載の電気自動車。
  8. 前記複数のモードのトルク特性を任意に設定する入力装置を更に備えることを特徴とする請求項2から請求項7の何れか1項に記載の電気自動車。
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