JP2024073134A - 電気自動車 - Google Patents
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Abstract
Description
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。
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PWM制御するための制御信号を生成する。
2-2-1.概要
次に、クラッチペダルレスMT車両モデル530について説明する。図4は、クラッチペダルレスMT車両モデル530の一例を示すブロック図である。クラッチペダルレスMT車両モデル530は、エンジンモデル531、クラッチモデル532、SMTモデル533、車軸・駆動輪モデル534、及びPCUモデル535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。本実施形態の仮想エンジンは、スロットルの開度によってトルクが制御される火花点火式エンジンである。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。SMTモデル533では、仮想SMT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。そして、PCUモデル535では、仮想エンジン、仮想クラッチ、及び仮想SMTを統合制御する仮想のプラントコントロールユニット(PCU)の一部の機能がモデル化されている。各モデルは、例えば、計算式で表されてもよいしマップで表されてもよい。
PCUモデル535は、仮想エンジンの仮想スロットル開度、仮想クラッチの仮想クラッチ開度、及び仮想SMTの仮想ギア段を算出する。PCUモデル535は、仮想スロットル開度を計算するスロットル開度モデル、仮想クラッチ開度を計算するクラッチ開度モデル、及び仮想ギア段を計算するギア段モデルから構成される。
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、及び仮想クラッチのスリップ率Rslipから仮想エンジン回転速度Neが算出される。
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、仮想クラッチ開度CPに応じた仮想クラッチのトルク伝達度合いを算出するためのゲインである。クラッチモデル532は、例えば、図6に示すようなマップを有する。このマップでは、仮想クラッチ開度CPに対してトルク伝達ゲインkが与えられる。図6でトルク伝達ゲインkは、仮想クラッチ開度CPがCP0からCP1の範囲で1となり、仮想クラッチ開度CPがCP1からCP2の範囲で0まで一定の傾きで単調減少し、仮想クラッチ開度CPがCP2からCP3の範囲で0となるように与えられる。ここで、CP0はクラッチ開度0%に対応し、CP3はクラッチ開度100%に対応している。CP0からCP1までの範囲とCP2からCP3までの範囲は、仮想クラッチ開度CPによってトルク伝達ゲインkが変わらない不感帯である。
SMTモデル533は、ギア比(変速比)rを算出する。ギア比rは、仮想SMTにおいて仮想ギア段GPにより決まるギア比である。SMTモデル533は、例えば、図7に示すようなマップを有する。このマップでは、仮想ギア段GPに対してギア比rが与えられる。図7に示すように、仮想ギア段GPが大きいほどギア比rは小さくなる。
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SMT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。減速比rrにギア比rを乗じて得られる値が前述の総合減速比Rである。車軸・駆動輪モデル534は、例えば、次式(6)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。
要求モータトルク計算部540は、クラッチペダルレス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8は、クラッチペダルレスMT車両モデル530を用いたモータ制御で実現される電気モータ2のトルク特性を、電気自動車(EV)としての通常のモータ制御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。クラッチペダルレスMT車両モデル530を用いたモータ制御によれば、図8に示されるように、疑似パドルシフター26により設定される仮想ギア段に応じて、クラッチペダルレス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。なお、図8では、仮想SMTのギア段数は6段とされている。
3-1.アップシフト操作に応答したモータトルクの制御の例
図9は、疑似パドルシフター26のアップシフト操作に応答して行われるクラッチペダルレスMT車両モデル530を用いたモータトルクの演算の一例を示す図である。図9に示す例では、電気自動車10の加速時においてアクセル開度を一定に保ちながらアップシフト操作が行われている。
図11は、疑似パドルシフター26のダウンシフト操作に応答して行われるクラッチペダルレスMT車両モデル530を用いたモータトルクの演算の一例を示す図である。図11に示す例では、電気自動車10の減速時においてアクセル開度を一定に保ちながらダウンシフト操作が行われている。
図13は、上記実施形態に係る電気自動車10の構成の変形例を模式的に示す図である。この変形例では、疑似シーケンシャルシフターとしてレバー式の疑似シフター28を備える。レバー式の疑似シフター28は、シフトレバー28aを前方に倒すことでアップシフト信号を出力し、シフトレバー28aを後方に倒すことでダウンシフト信号を出力するように構成されている。レバー式の疑似シフター28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。
Claims (17)
- 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、
アクセルペダルと、
シーケンシャルシフターと、
前記アクセルペダルの操作と前記シーケンシャルシフターの操作とに応答して前記電気モータが出力するモータトルクを変化させる制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記シーケンシャルシフターの操作に応答して、所定のシフト時間の間に前記モータトルクの変化率を少なくとも2回変化させる
ことを特徴とする電気自動車。 - 請求項1に記載の電気自動車において、
前記制御装置は、前記シフト時間の間に、前記モータトルクを極小値まで低下させてから再び増加させる、ように構成されている
ことを特徴とする電気自動車。 - 請求項2に記載の電気自動車において、
前記制御装置は、前記極小値をゼロとし、前記シフト時間内の所定時間、前記モータトルクをゼロに維持する、ように構成されている
ことを特徴とする電気自動車。 - 請求項3に記載の電気自動車において、
前記制御装置は、前記シフト時間の経過時に前記モータトルクをオーバーシュートさせる、ように構成されている
ことを特徴とする電気自動車。 - 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の電気自動車において、
前記制御装置は、前記シーケンシャルシフターの操作が検知されてから所定の遅れ時間の経過後に前記モータトルクの変化率を変化させる、ように構成されている
ことを特徴とする電気自動車。 - 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の電気自動車において、
ドライブモード選択スイッチをさらに備え、
前記制御装置は、前記ドライブモード選択スイッチにより選択されたドライブモードに応じて、前記シフト時間内の前記モータトルクの変化特性を変更する、ように構成されている
ことを特徴とする電気自動車。 - 請求項1に記載の電気自動車において、
前記制御装置は、前記アクセルペダルの操作量が一定の場合、前記シフト時間の経過の前後で前記シーケンシャルシフターのシフト方向に応じた差を前記モータトルクに生じさせる、ように構成されている
ことを特徴とする電気自動車。 - 請求項7に記載の電気自動車において、
前記制御装置は、前記シーケンシャルシフターの操作がアップシフト操作の場合、前記シフト時間の経過の前後で前記モータトルクを低下させる、ように構成されている
ことを特徴とする電気自動車。 - 請求項7に記載の電気自動車において、
前記制御装置は、前記シーケンシャルシフターの操作がダウンシフト操作の場合、前記シフト時間の経過の前後で前記モータトルクを増大させる、ように構成されている
ことを特徴とする電気自動車。 - 請求項1に記載の電気自動車において、
仮想エンジン回転速度を表示する疑似エンジン回転速度メーターをさらに備え、
前記疑似エンジン回転速度メーターは、前記シーケンシャルシフターのアップシフト操作に応答して、前記シフト時間の間、前記仮想エンジン回転速度を単調に低下させる、ように構成されている
ことを特徴とする電気自動車。 - 請求項1に記載の電気自動車において、
仮想エンジン回転速度を表示する疑似エンジン回転速度メーターをさらに備え、
前記疑似エンジン回転速度メーターは、前記シーケンシャルシフターのダウンシフト操作に応答して、前記シフト時間内の所定のタイミングで前記仮想エンジン回転速度を上昇させる、ように構成されている
ことを特徴とする電気自動車。 - 請求項1に記載の電気自動車において、
前記シーケンシャルシフターはパドル式シフターである
ことを特徴とする電気自動車。 - 請求項1に記載の電気自動車において、
前記シーケンシャルシフターはレバー式シフターである
ことを特徴とする電気自動車。 - 請求項1に記載の電気自動車において、
前記電気自動車はクラッチペダルレス車両である
ことを特徴とする電気自動車。 - 請求項1に記載の電気自動車において、
前記制御装置は、
クラッチペダルレスMT車両モデルを記憶したメモリと、
前記メモリに結合されたプロセッサと、を備え、
前記クラッチペダルレスMT車両モデルは、ガスペダルの操作によってエンジントルクを制御される内燃機関と、シーケンシャル式のシフターの操作によってギア段が切り替えられるシーケンシャルマニュアルトランスミッションと、前記内燃機関と前記シーケンシャルマニュアルトランスミッションとを接続するクラッチと、を有し、前記シフターの操作に応答して前記エンジントルクの一時的なカットと前記クラッチの係合及び解放とが自動で行われるクラッチペダルレスMT車両における駆動輪トルクの出力特性を模擬したモデルであり、
前記プロセッサは、
前記アクセルペダルの操作を、前記クラッチペダルレスMT車両モデルに対する前記ガスペダルの操作の入力として受け付ける処理と、
前記シーケンシャルシフターの操作を、前記クラッチペダルレスMT車両モデルに対する前記シフターの操作の入力として受け付ける処理と、
前記ガスペダルの操作の入力と前記シフターの操作の入力とに基づいて、前記エンジントルクと前記ギア段と前記クラッチの接続状態とで定まる前記駆動輪トルクを、前記クラッチペダルレス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前記電気自動車の駆動輪に与えるように前記モータトルクを変化させる処理と、を実行するように構成されている、
ことを特徴とする電気自動車。 - 請求項15に記載の電気自動車において、
ドライブモード選択スイッチをさらに備え、
前記クラッチペダルレスMT車両モデルは、前記出力特性の異なるクラッチペダルレスMT車両を模擬した複数のモデルを含み、
前記制御装置は、前記ドライブモード選択スイッチにより選択されたドライブモードに応じて、前記複数のモデルの中から1つのモデルを選択する、ように構成されている
ことを特徴とする電気自動車。 - 請求項15に記載の電気自動車において、
仮想エンジン回転速度を表示する疑似エンジン回転速度メーターをさらに備え、
前記制御装置は、前記クラッチペダルレスMT車両モデルを用いて計算される前記内燃機関の回転速度を前記仮想エンジン回転速度として前記疑似エンジン回転速度メーターに表示させる処理、をさらに実行するように構成されている
ことを特徴とする電気自動車。
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