JP7413947B2 - 電動車両の制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、少なくともモータを駆動力源とする電動車両の制御装置に関するものである。

特許文献１には、モータを駆動力源とする電気自動車に関する発明が記載されている。この特許文献１に記載された電気自動車は、擬似的なシフトチェンジを演出するための所定の契機で、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を実行する。所定の契機は、例えば、車速、アクセル開度、アクセル開速度、および、ブレーキ踏み込み量などに基づいて規定されている。そして、この特許文献１に記載された電気自動車によれば、上記のようなトルク変動制御を行って擬似的なシフトチェンジを演出することにより、手動変速機を搭載した車両の運転に慣れた運転者が有段変速機を搭載しない電気自動車を運転する場合であっても、その運転者に違和感を与えてしまうことを抑制できる、とされている。

また、特許文献２に記載されている電気自動車は、上記の特許文献１に記載された電気自動車と同様に、擬似的なシフトチェンジを演出するための所定の契機で、インバータのキャリア周波数を設定変動量だけ変化させる周波数変動制御を実行する。この特許文献２に記載された電気自動車における周波数変動制御では、例えば、インバータのキャリア周波数を減少させることにより、モータが発生する低音のノイズが増大し、その増大したノイズによって擬似的なシフトチェンジを演出している。

特開２０１８－１６６３８６号公報 特開２０１８－１９１３６６号公報

通常、エンジンを駆動力源とする車両（エンジン車両）では、エンジンの回転数を変速して出力トルクを駆動輪へ伝達する変速機が併せて用いられる。近年、エンジン車両の変速機は、運転者によるクラッチペダル操作が不要な自動変速機（ＡＴ）が主流になっている。一方、運転者がクラッチペダルおよびシフトレバーを操作してシフトチェンジを行う手動変速機（ＭＴ）は減少している。しかしながら、ＭＴは、ＡＴと比較して構造がシンプルであり、そのため、信頼性や耐久性に優れている。そして、ＭＴを搭載したいわゆる３ペダルの車両（ＭＴ車）では、運転者が、自ら変速操作を行い、意図する通りに車両を運転操作することによる、快適なドライビングフィールを得ることができる。そのため、依然として３ペダルのＭＴ車を支持する一定数のユーザーが存在する。そのような３ペダルのＭＴ車を好む運転者、あるいは、３ペダルのＭＴ車の運転操作に慣れた運転者は、ＡＴを搭載した車両、もしくは、ハイブリッド車両や変速機を必要としない電気自動車などの電動車両を運転する際に、車両の挙動および運転感覚が従来のＭＴ車と異なっていることに起因する違和感や不足感を抱く場合がある。そこで、上記の特許文献１および特許文献２に記載された電気自動車では、上記のようなトルク変動制御や周波数変動制御を実行することにより、擬似的なシフトチェンジを演出して、従来のＭＴ車を模擬するようにしている。

実際に３ペダルのＭＴ車を運転する場面では、運転者は、シフトチェンジの際に、あるいは、車両を発進させる際に、クラッチペダル操作に加えて、シフトレバー操作によるギヤ段の変更やアクセルペダル操作によるエンジン回転数の調整などを同時期に行っている。特に、クラッチペダル操作においては、運転者がクラッチペダルを踏み込むことによってクラッチが解放し、エンジンの出力軸が駆動輪に至る動力伝達経路から切り離される。そのため、運転者によるクラッチペダルの踏み込み量や操作状態に応じて、エンジン回転数やエンジンの出力トルクが変動する。また、運転者のクラッチペダル操作によってクラッチを係合する際には、クラッチは、単純に解放状態から係合状態に遷移するだけではなく、その係合の過程でいわゆる半クラッチの状態になる。例えば、シフトチェンジや車両の発進時にクラッチを係合する場合、運転者は、クラッチペダルを所定の操作量以上に踏み込んでクラッチを解放させている状態から、クラッチペダルの踏み込みを徐々に戻す踏み戻し操作を行う。その踏み戻し操作の過程で、クラッチは、徐々に係合を開始し、スリップしながら不完全に係合する半クラッチ（半係合）の状態になる。そのような半クラッチの状態では、クラッチの係合状態（あるいは、クラッチ伝達トルク）に応じて、また、車速や走行負荷などの影響も受けて、エンジン回転数およびエンジンの出力トルクが複雑に変動する。そのため、３ペダルのＭＴ車の運転者は、シフトチェンジや車両を発進させる際には、クラッチペダル操作、シフトレバー操作、および、アクセルペダル操作など（場合によってはブレーキペダル操作も含めて）の多様な運転操作を連携させ、タイミングを合わせて行っている。したがって、特許文献１および特許文献２に記載された電気自動車のように、駆動モータのトルクやインバータのキャリア周波数を変動させることによる擬似的なシフトチェンジの演出だけでは、上記のような半クラッチの状態を再現して運転者に体感させることはできない。結局、特許文献１および特許文献２に記載されたトルク変動制御や周波数変動制御等の制御技術だけでは、３ペダルのＭＴ車を好む運転者、あるいは、３ペダルのＭＴ車の運転操作に慣れた運転者が抱く違和感や不足感を完全に払拭することはできない。

このように、３ペダルのＭＴ車を好む運転者、あるいは、３ペダルのＭＴ車の運転操作に慣れた運転者に対して、違和感や不足感を持たせずに、快適なドライビングフィールを与えることが可能な電動車両を構成するには、未だ改良の余地があった。

この発明は上記の技術的課題に着目して考え出されたものであり、クラッチを係合する過程の半クラッチ状態を模擬的に再現し、運転者が従来の３ペダルのＭＴ車と同様の運転操作を体感することが可能な電動車両の制御装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、この発明は、少なくともモータを有する駆動力源と、運転者によって操作されるアクセルペダルと、前記駆動力源を制御するコントローラと、を備え、前記アクセルペダルの操作量に基づいて駆動力を制御する電動車両の制御装置において、前記運転者によって操作される（模擬的な）クラッチペダルと、前記運転者によって操作される（模擬的な）シフトレバーと、を更に備え、前記コントローラは、前記駆動力源として仮想エンジン（仮想の内燃機関）を用いることを仮定し、前記仮想エンジンの出力トルクを選択的に伝達または遮断するとともに、前記出力トルクの伝達状態（伝達量）を連続的に変化させる仮想クラッチを用いることを仮定し、前記シフトレバーの操作位置に対応して設定される変速比に応じて前記仮想エンジンの回転数を変速する仮想手動変速機を用いることを仮定し、前記アクセルペダルの操作量に応じて変化する前記仮想エンジンの回転数を第１エンジン回転数として算出し、車速、および、前記仮想手動変速機で設定されている前記変速比に基づいて、前記仮想クラッチが完全係合した状態における前記仮想エンジンの回転数を第２エンジン回転数として算出し、前記クラッチペダルの操作量に応じて変化する前記仮想クラッチのクラッチ伝達トルク（伝達トルク容量）を算出し、前記第１エンジン回転数と前記第２エンジン回転数とが乖離している場合は、前記クラッチ伝達トルクが大きくなるほど前記第１エンジン回転数が前記第２エンジン回転数に近づくように、前記第１エンジン回転数を変化させることを特徴とするものである。

なお、この発明は、前記仮想エンジンの運転状態を模した運転音（または、振動）を発生する模擬エンジン音生成部を備えることができ、その場合には、前記コントローラは、前記第１エンジン回転数に応じて前記運転音を変化させるとともに、前記第１エンジン回転数と前記第２エンジン回転数とが乖離している場合は、前記クラッチ伝達トルクに応じて前記運転音を変化させるように構成してもよい。

また、この発明では、前記コントローラは、前記第１エンジン回転数と前記第２エンジン回転数とが乖離している場合は、前記モータを制御して、前記クラッチ伝達トルクに応じて前記電動車両の加速度を発生させるように構成してもよい。

そして、この発明では、前記コントローラは、前記第１エンジン回転数が前記第２エンジン回転数よりも高く乖離している場合は、前記電動車両を加速する方向の前記加速度を発生させ、前記第１エンジン回転数が前記第２エンジン回転数よりも低く乖離している場合は、前記電動車両を減速する方向の前記加速度を発生させるように構成してもよい。

この発明で制御の対象とする電動車両は、アクセルペダルおよびブレーキペダルに加えて、クラッチペダルを備えている。そのクラッチペダルは、いわゆる３ペダルのＭＴ車に設けられているクラッチペダルを想定した模擬的なものである。また、疑似的なシフトレバーも備えている。そのようなクラッチペダルおよびシフトレバーが設けられることにより、運転者は、３ペダルのＭＴ車と同様の運転操作を疑似的に体感できる。そして、この発明の電動車両の制御装置では、“仮想エンジン”、“仮想クラッチ”、および、“仮想手動変速機”を用いることを仮定して、アクセルペダルの操作量に対応する“仮想エンジン”の第１エンジン回転数が求められ、実際の車速、および、“仮想手動変速機”の変速比に基づいて、“仮想クラッチ”が完全係合していると仮定した状態における“仮想エンジン”の第２エンジン回転数が求められる。また、クラッチペダルの操作量から“仮想クラッチ”のクラッチ伝達トルク（または、伝達トルク容量）が求められる。上記の第１エンジン回転数と第２エンジン回転数が乖離している状態は、“仮想クラッチ”が完全係合していない状態であり、いわゆる半クラッチの状態と想定できる。そのため、この発明の電動車両の制御装置では、上記のように第１エンジン回転数と第２エンジン回転数が乖離している場合は、クラッチ伝達トルクが大きくなるほど第１エンジン回転数が第２エンジン回転数に近づくように、第１エンジン回転数が変化させられる。例えば、“仮想エンジン”の運転状態を模擬的に再現する運転音または振動が、仮想的に求められる第１エンジン回転数の大きさに対応して変化させられる。それにより、運転者は、アクセルペダルおよびクラッチペダルを操作しながら、“仮想エンジン”の運転状態（エンジン回転数）および“仮想クラッチ”の係合状態、特に、“仮想クラッチ”の半クラッチの状態を把握して体感できる。そのため、運転者は、あたかも３ペダルのＭＴ車を運転しているのと同様の運転感覚を体感できる。

また、この発明の電動車両の制御装置では、上記のように第１エンジン回転数と第２エンジン回転数が乖離している場合に、“仮想クラッチ”のクラッチ伝達トルクに対応して、電動車両の加速度（前後加速度）が発生するようにモータが制御される。例えば、クラッチ伝達トルクが徐々に増大するのにしたがって、電動車両の加速度が徐々に大きくなるように、モータの微少な出力トルクが制御される。そのため、この発明の電動車両の制御装置によれば、“仮想クラッチ”の半クラッチ状態を模擬的に再現し、その際の運転感覚を運転者に体感させることができる。

そして、この発明の電動車両の制御装置では、上記のように第１エンジン回転数と第２エンジン回転数が乖離している場合であって、特に、第１エンジン回転数が第２エンジン回転数よりも高く乖離している場合は、電動車両を加速する方向の加速度を発生するようにモータが制御される。反対に、第１エンジン回転数が第２エンジン回転数よりも低く乖離している場合は、電動車両を減速する方向の加速度を発生するようにモータが制御される。そのため、この発明の電動車両の制御装置によれば、“仮想クラッチ”の半クラッチ状態を模擬的に、より忠実に再現し、その際の運転感覚を運転者に体感させることができる。

したがって、この発明の電動車両の制御装置によれば、上記のようなクラッチを係合する過程の半クラッチ状態を、模擬的に、リアルに再現することができる。そして、３ペダルのＭＴ車を好む運転者、あるいは、３ペダルのＭＴ車の運転操作に慣れた運転者に対して、違和感や不足感を抱かせることなく、快適なドライビングフィールを与えることが可能な電動車両を提供することができる。

この発明で制御対象にする電動車両の構成（駆動系統および制御系統）の一例を示す図である。 この発明の電動車両の制御装置によって実行される制御の一例を説明するためのフローチャートである。

この発明の実施形態を、図を参照して説明する。なお、以下に示す実施形態は、この発明を具体化した場合の一例に過ぎず、この発明を限定するものではない。

この発明の実施形態で制御の対象にする車両は、少なくとも一基のモータを駆動力源として備える電動車両である。駆動力源として一基または複数のモータを搭載した電気自動車であってもよい。あるいは、駆動力源としてエンジンおよびモータを搭載したいわゆるハイブリッド車両でもよい。それら電気自動車またはハイブリッド車両のいずれであっても、駆動力源のモータが出力するトルクを駆動輪に伝達して駆動力を発生する。駆動力は、運転者によるアクセルペダルの操作量に基づいて制御される。

更に、この発明の実施形態で制御の対象にする電動車両は、いわゆる３ペダルのＭＴ車（クラッチペダルを備える手動変速機を搭載したエンジン車両）を模するように構成されている。すなわち、この発明の実施形態で制御の対象にする電動車両は、電動車両であっても、運転者が従来の３ペダルのＭＴ車と同様の運転操作を体感できるように構成されている。なお、本出願人は、特願２０２０－００８９２６号の出願において、そのような従来の３ペダルのＭＴ車と同様の運転操作を体感できるように構成した電動車両に関する発明を提案している。この発明の実施形態における電動車両の制御装置は、基本的に、特願２０２０－００８９２６号の出願の明細書で詳細に説明されている電動車両を制御の対象にすることができる。

図１に、この発明の実施形態で制御対象にする電動車両の構成（駆動系統および制御系統）の一例を概略的に示してある。図１に示す電動車両（以下、車両）Ｖｅは、駆動力源（POWER）１としてモータ２を搭載した電気自動車である。車両Ｖｅは、主要な構成要素として、駆動輪３、アクセルペダル４、ブレーキペダル５、模擬エンジン音生成部６、検出部７、および、コントローラ（ECU）８を備えている。なお、この発明の実施形態における駆動力源１は、モータ２の他に、一基または複数のモータを備えていてもよい。また、モータ２およびエンジン（図示せず）を備えていてもよい。あるいは、モータ２およびエンジン（図示せず）、ならびに、動力分割機構や変速機構など（図示せず）を備えたいわゆるハイブリッド駆動ユニットであってもよい。

モータ２は、例えば、永久磁石式の同期モータ、あるいは、誘導モータなどによって構成されている。モータ２は、少なくとも、電力が供給されることにより駆動されてトルクを出力する原動機としての機能を有している。また、モータ２は、外部からトルクを受けて駆動されることによって電力を発生する発電機として機能させてもよい。すなわち、モータ２は、原動機としての機能と発電機としての機能とを兼ね備えたいわゆるモータ・ジェネレータであってもよい。モータ２には、インバータ（図示せず）を介して、バッテリ（図示せず）が接続されている。したがって、バッテリに蓄えられている電力をモータ２に供給し、モータ２を原動機として機能させて、駆動トルクを出力することができる。また、駆動輪３から伝達されるトルクによってモータ２を発電機として機能させて、その際に発生する回生電力をバッテリに蓄えることもできる。モータ２は、後述するコントローラ８によって出力回転数や出力トルクが電気的に制御される。また、モータ・ジェネレータであれば、上記のような原動機としての機能と発電機としての機能との切り替えなどが電気的に制御される。

駆動輪３は、駆動力源１（モータ２）が出力する駆動トルクが伝達されることにより、車両Ｖｅの駆動力を発生する。図１に示す実施形態では、駆動輪３は、減速ギヤ９、デファレンシャルギヤ１０、および、ドライブシャフト１１を介して、駆動力源１、すなわち、モータ２に連結されている。なお、この発明の実施形態における車両Ｖｅは、図１に示す実施形態のように、駆動トルク（モータ２の出力トルク）を前輪に伝達し、前輪で駆動力を発生させる前輪駆動車であってもよい。あるいは、車両Ｖｅは、駆動トルクを、例えばプロペラシャフト（図示せず）等を介して後輪に伝達し、後輪で駆動力を発生させる後輪駆動車であってもよい。あるいは、車両Ｖｅは、トランスファ機構（図示せず）を設けて、駆動トルクを前輪および後輪の両方に伝達し、前輪および後輪の両方で駆動力を発生させる四輪駆動車であってもよい。

アクセルペダル４は、運転者の加速意図に応じて車両Ｖｅの駆動力を発生させるアクセル装置（図示せず）の操作部として設けられており、従来一般的な構成が用いられる。アクセル装置は、例えば、運転者によるアクセルペダル４やアクセルレバー（図示せず）などの操作部を操作することによって作動し、車両Ｖｅの駆動力あるいは加速度を発生させる。図１に示す実施形態では、アクセル装置は、運転者によるアクセルペダル４の踏み込み操作に応じて駆動力あるいは加速度を発生させるように構成されている。具体的には、アクセル装置は、アクセルペダル４の踏み込み量（操作量）に応じた駆動力あるいは加速度を発生する。

ブレーキペダル５は、車両Ｖｅの制動力を発生するブレーキ装置（図示せず）の操作部として設けられており、従来一般的な構成が用いられる。ブレーキ装置は、例えば、運転者によるブレーキペダル５やブレーキレバー（図示せず）などの操作部の操作によって作動し、車両Ｖｅの制動力（制動トルク）を発生する。図１に示す実施形態では、ブレーキ装置は、運転者によるブレーキペダル５の踏み込み操作に応じて制動力を発生するように構成されている。例えば、ブレーキ装置は、ブレーキペダル５の踏み込み量あるいは踏力に応じたブレーキ油圧が作用し、そのブレーキ油圧に応じた制動力を発生する。

この発明の実施形態における車両Ｖｅは、従来のいわゆる３ペダルのＭＴ車を好む運転者、あるいは、３ペダルのＭＴ車の運転操作に慣れた運転者のニーズに応えるために、３ペダルのＭＴ車を模するように構成されている。そのために、車両Ｖｅは、クラッチペダル１２、および、シフトレバー１３を備えている。

クラッチペダル１２は、運転者によって操作される模擬的な操作部である。この発明の実施形態における車両Ｖｅは電動車両であり、実際には、従来のエンジン車両に設けられているような手動変速機を搭載していない。したがって、車両Ｖｅは、エンジンと手動変速機との間の動力伝達を遮断するクラッチも有していない。このクラッチペダル１２は、実際にクラッチを動作させるためのものではなく、電動車両であっても３ペダルのＭＴ車の運転操作を疑似的に体感できるようにするために、模擬的に設けられている。クラッチペダル１２は、従来の３ペダルのＭＴ車で採用されているクラッチペダルと同様の構成のものが設けられている。後述するように、クラッチペダル１２とシフトレバー１３とが互いに連携して動作するように構成してもよい。また、クラッチペダル１２は、既存の３ペダルのＭＴ車で採用されているシステムを倣って、運転者がクラッチペダル１２を所定の操作量以上に踏み込んで動作させた場合に、車両Ｖｅのパワースイッチが起動可能な状態になるように構成してもよい。

シフトレバー１３は、運転者によって操作される模擬的な操作部である。上記のように、この発明の実施形態における車両Ｖｅは、実際には、従来のエンジン車両に設けられているような手動変速機を搭載していない。したがって、車両Ｖｅは、本来は手動変速機を動作させるためのシフト装置を必要としない。このシフトレバー１３は、実際に手動変速機を動作させるためのものではなく、電動車両であっても３ペダルのＭＴ車の運転操作を疑似的に体感できるようにするために、模擬的に設けられている。シフトレバー１３は、従来の３ペダルのＭＴ車で採用されているシフトレバーと同様の構成のものが設けられている。例えば、シフトレバー１３は、いわゆるＨパターンと呼ばれるシフトパターン（あるいは、シフトゲート）をトレースして動作するように構成されている。また、シフトレバー１３は、クラッチペダル１２の動作と連携して動作するように構成してもよい。例えば、クラッチペダル１２が所定の操作量以上に踏み込まれた場合に、シフトレバー１３の動作が可能になるように構成してもよい。あるいは、クラッチペダル１２が所定の操作量未満の状態でシフトレバー１３が操作された場合は、疑似的にギヤが干渉する状態を演出するように構成してもよい。

模擬エンジン音生成部６は、“仮想エンジン”の運転状態を模した運転音、または、振動を発生する。なお、“仮想エンジン”は、この車両Ｖｅの駆動力源１として用いられることを仮定した仮想の内燃機関（例えば、仮想のガソリンエンジン、あるいは、仮想のディーゼルエンジン）であり、コントローラ８の演算処理上で仮定的に設定される。模擬エンジン音生成部６は、アクセルペダル４の操作量（踏み込み量）に応じて“仮想エンジン”の回転数が変動する（変動すると想定される）場合に、その“仮想エンジン”の回転数に対応する運転音または振動を発生する。例えば、車両Ｖｅのオーディオ装置（図示せず）を利用し、オーディオ装置のスピーカ（図示せず）から“仮想エンジン”の運転音を発生させる。あるいは、専用のスピーカ（図示せず）や振動発生装置（図示せず）を設け、“仮想エンジン”の運転音や振動を発生させてもよい。また、“仮想エンジン”の運転音と共に振動を同時に互いに連動して発生させてもよい。

検出部７は、車両Ｖｅを制御する際に必要な各種のデータや情報を取得するための機器あるいは装置であり、例えば、電源部、マイクロコンピュータ、センサ、および、入出力インターフェース等を含む。特に、この発明の実施形態における検出部７は、アクセルペダル４の操作量、クラッチペダル１２の操作量、および、シフトレバー１３の操作位置等に関連する各種データを検出する。具体的には、検出部７は、運転者によるアクセルペダル４の操作量（踏み込み量、アクセル開度など）を検出するアクセルペダルセンサ７ａ、運転者によるブレーキペダル５の操作量（踏み込み量、踏力など）を検出するブレーキペダルセンサ７ｂ、運転者によるクラッチペダル１２の操作量（踏み込み量、踏み込み角度など）を検出するクラッチペダルセンサ７ｃ、運転者によるシフトレバー１３の操作位置（例えば、第１速段から第６速段、後進段、ニュートラル）を検出するシフトポジションセンサ７ｄ、モータ２の回転数を検出するモータ回転数センサ（または、レゾルバ）７ｅ、および、モータ２のトルクを検出もしくは算出するモータトルクセンサ７ｆなどを有している。その他に、検出部７は、例えば、車両Ｖｅの車速を検出するための車速センサ（または、車輪速センサ）７ｇ、および、車両Ｖｅの加速度を検出するための加速度センサ７ｈなどの各種センサを有している。そして、検出部７は、後述するコントローラ８と電気的に接続されており、上記のような各種センサや機器・装置等の検出値または算出値に応じた電気信号を検出データとしてコントローラ８に出力する。

コントローラ８は、例えば、マイクロコンピュータを主体にして構成される電子制御装置であり、特に、この発明の実施形態におけるコントローラ８は、主に、モータ２の動作を制御する。また、模擬エンジン音生成部６の動作を制御する。コントローラ８には、上記の検出部７で検出または算出した各種データが入力される。コントローラ８は、入力された各種データおよび予め記憶させられているデータや計算式等を使用して演算を行う。そして、コントローラ８は、その演算結果を制御指令信号として出力し、モータ２、および、模擬エンジン音生成部６などを制御するように構成されている。なお、この発明の実施形態におけるコントローラ８は、前述したように、車両Ｖｅの駆動力源１として用いることを想定した“仮想エンジン”を演算処理上で仮定的に設定する。同様に、“仮想エンジン”の出力トルクを選択的に伝達または遮断し、かつ、“仮想エンジン”の出力トルクの伝達状態（クラッチ伝達トルク）を連続的に変化させるクラッチを想定した“仮想クラッチ”を演算処理上で仮定的に設定する。また、シフトレバー１３の操作位置に対応して設定される変速比（または、変速段、もしくは、ギヤ比）に応じて、“仮想エンジン”の回転数を変速する手動変速機を想定した“仮想ＭＴ”（すなわち、“仮想手動変速機”）を演算処理上で仮定的に設定する。そして、図１では一つのコントローラ８が設けられた例を示しているが、コントローラ８は、制御する装置や機器毎に、あるいは制御内容毎に、複数設けられていてもよい。

前述したように、この発明の実施形態における車両Ｖｅは、従来の３ペダルのＭＴ車を好む運転者、あるいは、従来の３ペダルのＭＴ車の運転操作に慣れた運転者に対して、快適なドライビングフィールを与えることを目的として、３ペダルのＭＴ車の運転操作を模擬的に体感できるように構成されている。特に、この車両Ｖｅのコントローラ８は、“仮想クラッチ”を係合する過程の半クラッチ状態を模擬的に再現し、運転者が従来の３ペダルのＭＴ車の運転操作をリアルに体感できるように構成されている。そのためにコントローラ８で実行される制御の一例を、図２のフローチャートに示してある。

この図２のフローチャートで示す制御は、車両Ｖｅが走行する際に実行される。なお、この発明の実施形態における車両Ｖｅは、上記のように３ペダルのＭＴ車の運転操作を模擬的に体感することが可能な構成であり、例えば、上記のような３ペダルのＭＴ車の運転操作を模したＭＴモードと、一般的な電動車両として運転操作する通常モード（または、ＡＴモード）とを選択的に設定できるように構成してもよい。その場合、この図２のフローチャートで示す制御は、ＭＴモードが選択された状態で車両Ｖｅが走行する際に実行される。

図２のフローチャートにおいて、先ず、ステップＳ１では、各種センサ値が検出され、検出された各種データがコントローラ８に送信される。後述するように、“仮想エンジン”の第１エンジン回転数Ｎｅ１および第２エンジン回転数Ｎｅ２を算出するため、アクセルペダル４の操作量（踏み込み量、または、アクセル開度などで代替してもよい）、シフトレバー１３の操作位置（すなわち、“仮想ＭＴ”で設定されている変速比）、および、車両Ｖｅの車速等が検出もしくは算出される。また、“仮想クラッチ”のクラッチ伝達トルク（または、伝達トルク容量）を算出するため、クラッチペダル１２の操作量（踏み込み量、または、踏み込み角度などで代替してもよい）が検出される。また、クラッチ伝達トルクに応じた加速度をモータで発生させる制御のために、モータ２の回転数および出力トルク等が適宜検出される。

ステップＳ２では、“仮想エンジン”の第１エンジン回転数Ｎｅ１が算出される。第１エンジン回転数Ｎｅ１は、アクセルペダル４の操作量に応じて変化する“仮想エンジン”の回転数であり、上記のステップＳ１で検出されたアクセルペダル４の操作量を基に算出される。具体的には、“仮想エンジン”のフライホイール（すなわち、仮想のフライホイール）の慣性値や、駆動力源１（図１に示す実施形態では、モータ２）の負荷を加味して、アクセルペダル４の操作量に対応して変動すると想定される“仮想エンジン”の回転数が、第１エンジン回転数Ｎｅ１として算出される。例えば、“仮想エンジン”に相当する実際のエンジンを搭載した車両による走行実験の結果や、“仮想エンジン”の搭載を想定した車両に対するシミュレーションの解析結果から求めた演算式を用いて、アクセルペダル４の操作量に対応する第１エンジン回転数Ｎｅ１を算出することができる。あるいは、走行実験の結果やシミュレーションの解析結果に基づいて設定したマップを用いて第１エンジン回転数Ｎｅ１を求めてもよい。

ステップＳ３では、“仮想エンジン”の第２エンジン回転数Ｎｅ２が算出される。第２エンジン回転数Ｎｅ２は、“仮想クラッチ”が完全係合した状態における“仮想エンジン”の回転数であり、上記のステップＳ１で検出された、車速、および、“仮想ＭＴ”で設定されている変速比を基に算出される。例えば、“仮想エンジン”に相当する実際のエンジンを搭載した車両による走行実験の結果や、“仮想エンジン”の搭載を想定した車両に対するシミュレーションの解析結果から求めた演算式を用いて、上記のような車速および変速比に対応する第２エンジン回転数Ｎｅ２を算出することができる。あるいは、走行実験の結果やシミュレーションの解析結果に基づいて設定したマップを用いて第２エンジン回転数Ｎｅ２を求めてもよい。

ステップＳ４では、第１エンジン回転数Ｎｅ１と第２エンジン回転数Ｎｅ２とが等しいか否か、言い換えると、第１エンジン回転数Ｎｅ１と第２エンジン回転数Ｎｅ２とが乖離していないか否かが判断される。第１エンジン回転数Ｎｅ１と第２エンジン回転数Ｎｅ２とが等しい、すなわち、第１エンジン回転数Ｎｅ１と第２エンジン回転数Ｎｅ２とが乖離していないことにより、このステップＳ４で肯定的に判断された場合は、ステップＳ５へ進む。

ステップＳ５では、模擬エンジン音生成部６で“仮想エンジン”の運転音または振動を模擬的に発生させる。この場合は、第１エンジン回転数Ｎｅ１と第２エンジン回転数Ｎｅ２とが乖離していない状態であって、“仮想クラッチ”が完全係合している状態と想定される。したがって、第１エンジン回転数（すなわち、第２エンジン回転数）に応じた“仮想エンジン”の運転音（模擬エンジン音）または振動を発生させる。“仮想エンジン”の運転音および振動の両方を連動させて発生させてもよい。このステップＳ５で、模擬エンジン音または振動の生成が行われると、この図２のフローチャートで示すルーチンを一旦終了する。

一方、第１エンジン回転数Ｎｅ１と第２エンジン回転数Ｎｅ２とが等しくない、すなわち、第１エンジン回転数Ｎｅ１と第２エンジン回転数Ｎｅ２とが乖離していることにより、前述のステップＳ４で否定的に判断された場合には、ステップＳ６へ進む。

ステップＳ６では、第１エンジン回転数Ｎｅ１が第２エンジン回転数Ｎｅ２よりも大きいか否か、言い換えると、第１エンジン回転数Ｎｅ１が第２エンジン回転数Ｎｅ２よりも高く乖離しているか否かが判断される。第１エンジン回転数Ｎｅ１が第２エンジン回転数Ｎｅ２よりも大きいこと、すなわち、第１エンジン回転数Ｎｅ１が第２エンジン回転数Ｎｅ２よりも高く乖離していることにより、このステップＳ６で肯定的に判断された場合は、ステップＳ７へ進む。

ステップＳ７では、第１エンジン回転数Ｎｅ１が第２エンジン回転数Ｎｅ２に近づくように、第１エンジン回転数Ｎｅ１が変化させられる。この場合は、第１エンジン回転数Ｎｅ１と第２エンジン回転数Ｎｅ２とが乖離している状態であり、これは、“仮想クラッチ”が、いわゆる半クラッチの状態であると想定できる。更に、この場合は、第１エンジン回転数Ｎｅ１が第２エンジン回転数Ｎｅ２よりも高く乖離している状態である。したがって、第１エンジン回転数Ｎｅ１が第２エンジン回転数Ｎｅ２に近づくように、第１エンジン回転数Ｎｅ１が減少される。

ステップＳ８では、車両Ｖｅを加速する方向の加速度を発生するように、モータ２が制御される。上記のように、この場合は、第１エンジン回転数Ｎｅ１が第２エンジン回転数Ｎｅ２よりも高く乖離していることにより、運転者は、車両Ｖｅを加速させる（あるいは、発進させる）ことを意図してアクセルペダル４およびクラッチペダル１２を操作していると推定できる。したがって、この場合は、モータ２を制御して、車両Ｖｅを加速する方向の加速度を発生させる。具体的には、“仮想クラッチ”のクラッチ伝達トルクに応じて、実際には車両Ｖｅを加速させることのない、あるいは、車両Ｖｅを発進させることのない微少なトルクをモータ２で出力する。それにより、運転者は、“仮想クラッチ”が半クラッチになり、徐々にトルク（この場合は、車両Ｖｅを加速させる駆動トルク）を伝達し始める状態を体感できる。このステップＳ８で、クラッチ伝達トルクに応じた加速度を発生させる制御が実行されると、前述のステップＳ５へ進む。

この場合のステップＳ５では、“仮想エンジン”の第１エンジン回転数Ｎｅ１に応じて模擬エンジン音または振動を発生させるとともに、“仮想クラッチ”のクラッチ伝達トルクに応じて模擬エンジン音または振動を変化させる。したがって、運転者は、例えば、アクセルペダル４を踏み込んで“仮想エンジン”の回転数が上昇している状態から、クラッチペダル１２の操作により、“仮想クラッチ”が半クラッチになり、“仮想エンジン”の回転数の上昇が一旦停滞する状態をリアルに体感できる。そして、このステップＳ５で、模擬エンジン音または振動の生成が行われると、この図２のフローチャートで示すルーチンを一旦終了する。

これに対して、第１エンジン回転数Ｎｅ１が第２エンジン回転数Ｎｅ２よりも小さいこと、すなわち、第１エンジン回転数Ｎｅ１が第２エンジン回転数Ｎｅ２よりも低く乖離していることにより、前述のステップＳ６で否定的に判断された場合には、ステップＳ９へ進む。

ステップＳ９では、前述のステップＳ７と同様に、第１エンジン回転数Ｎｅ１が第２エンジン回転数Ｎｅ２に近づくように、第１エンジン回転数Ｎｅ１が変化させられる。この場合は、第１エンジン回転数Ｎｅ１と第２エンジン回転数Ｎｅ２とが乖離している状態であり、これは、“仮想クラッチ”が、いわゆる半クラッチの状態であると想定できる。更に、この場合は、第１エンジン回転数Ｎｅ１が第２エンジン回転数Ｎｅ２よりも低く乖離している状態である。したがって、第１エンジン回転数Ｎｅ１が第２エンジン回転数Ｎｅ２に近づくように、第１エンジン回転数Ｎｅ１が増大される。

ステップＳ１０では、車両Ｖｅを減速する方向の加速度を発生するように、モータ２が制御される。上記のように、この場合は、第１エンジン回転数Ｎｅ１が第２エンジン回転数Ｎｅ２よりも低く乖離していることにより、運転者は、車両Ｖｅを減速させる（例えば、“仮想ＭＴ”でダウンシフトする）ことを意図してアクセルペダル４およびクラッチペダル１２を操作していると推定できる。したがって、この場合は、モータ２を制御して、車両Ｖｅを減速する方向の加速度を発生させる。具体的には、“仮想クラッチ”のクラッチ伝達トルクに応じて、実際には車両Ｖｅを減速させない程度の微少なトルクをモータ２で出力する。それにより、運転者は、“仮想クラッチ”が半クラッチになり、徐々にトルク（この場合は、車両Ｖｅを減速させる制動トルク）を伝達し始める状態を体感できる。このステップＳ１０で、クラッチ伝達トルクに応じた加速度を発生させる制御が実行されると、前述のステップＳ５へ進む。

この場合のステップＳ５では、“仮想エンジン”の第１エンジン回転数Ｎｅ１に応じて模擬エンジン音または振動を発生させるとともに、“仮想クラッチ”のクラッチ伝達トルクに応じて模擬エンジン音または振動を変化させる。したがって、運転者は、例えば、アクセルペダル４を踏み戻して“仮想エンジン”の回転数が下降している状態から、クラッチペダル１２の操作により、“仮想クラッチ”が半クラッチになり、“仮想エンジン”の回転数の下降が一旦停滞する状態をリアルに体感できる。そして、このステップＳ５で、模擬エンジン音または振動の生成が行われると、この図２のフローチャートで示すルーチンを一旦終了する。

このように、この発明の実施形態における電動車両の制御装置では、上記のように、“仮想エンジン”の第１エンジン回転数Ｎｅ１と第２エンジン回転数Ｎｅ２が乖離している場合に、“仮想クラッチ”のクラッチ伝達トルクが大きくなるほど第１エンジン回転数Ｎｅ１が第２エンジン回転数Ｎｅ２に近づくように、第１エンジン回転数Ｎｅ１が変化させられる。その場合、例えば、“仮想エンジン”の運転状態を模擬的に再現する運転音または振動が、第１エンジン回転数Ｎｅ１の大きさに対応して変化させられる。また、上記のように第１エンジン回転数Ｎｅ１と第２エンジン回転数Ｎｅ２とが乖離している場合に、“仮想クラッチ”のクラッチ伝達トルクに対応して、車両Ｖｅの加速度（前後加速度）が発生するようにモータ２が制御される。例えば、クラッチ伝達トルクが徐々に増大するのにしたがって、車両Ｖｅの加速度が徐々に大きくなるように、モータの微少な出力トルクが制御される。更に、第１エンジン回転数Ｎｅ１が第２エンジン回転数Ｎｅ２よりも高く乖離している場合は、車両Ｖｅを加速する方向の加速度を発生するようにモータ２が制御される。反対に、第１エンジン回転数Ｎｅ１が第２エンジン回転数Ｎｅ２よりも低く乖離している場合は、車両Ｖｅを減速する方向の加速度を発生するようにモータ２が制御される。それにより、運転者は、アクセルペダル４およびクラッチペダル１２を操作しながら、“仮想エンジン”の運転状態（エンジン回転数）および“仮想クラッチ”の係合状態、特に、“仮想クラッチ”の半クラッチの状態を把握して体感できる。そのため、運転者は、あたかも３ペダルのＭＴ車を運転しているのと同様の運転感覚を体感できる。

したがって、この発明の実施形態における電動車両の制御装置によれば、上記のように“仮想クラッチ”を係合する過程の半クラッチの状態を、模擬的に、かつ、リアルに再現することができる。そして、従来の３ペダルのＭＴ車を好む運転者、あるいは、従来の３ペダルのＭＴ車の運転操作に慣れた運転者に対して、違和感や不足感を抱かせることなく、快適なドライビングフィールを与えることが可能な車両Ｖｅを提供することができる。

なお、上述したような“仮想クラッチ”の半クラッチ状態を再現する制御に関する一連の制御技術は、例えば、運転教習用のドライブシミュレーターや、娯楽用のシミュレーションゲームなどに適用することもできる。

１ 駆動力源（POWER）
２ モータ
３ 駆動輪
４ アクセルペダル
５ ブレーキペダル
６ 模擬エンジン音生成部
７ 検出部
７ａ （検出部の）アクセルペダルセンサ
７ｂ （検出部の）ブレーキペダルセンサ
７ｃ （検出部の）クラッチペダルセンサ
７ｄ （検出部の）シフトポジションセンサ
７ｅ （検出部の）モータ回転数センサ（または、レゾルバ）
７ｆ （検出部の）モータトルクセンサ
７ｇ （検出部の）車速センサ（または、車輪速センサ）
７ｈ （検出部の）加速度センサ
８ コントローラ（ECU）
９ 減速ギヤ
１０ デファレンシャルギヤ
１１ ドライブシャフト
１２ クラッチペダル
１３ シフトレバー
Ｖｅ 車両（電動車両）

Claims (1)

1. 少なくともモータを有する駆動力源と、運転者によって操作されるアクセルペダルと、前記駆動力源を制御するコントローラと、を備え、前記アクセルペダルの操作量に基づいて駆動力を制御する電動車両の制御装置において、
   前記運転者によって操作されるクラッチペダルと、
   前記運転者によって操作されるシフトレバーと、を更に備え、
   前記コントローラは、
   前記駆動力源として仮想エンジンを用いることを仮定し、
   前記仮想エンジンの出力トルクを選択的に伝達または遮断するとともに、前記出力トルクの伝達状態を連続的に変化させる仮想クラッチを用いることを仮定し、
   前記シフトレバーの操作位置に対応して設定される変速比に応じて前記仮想エンジンの回転数を変速する仮想手動変速機を用いることを仮定し、
   前記アクセルペダルの操作量に応じて変化する前記仮想エンジンの回転数を第１エンジン回転数として算出し、
   車速、および、前記仮想手動変速機で設定されている前記変速比に基づいて、前記仮想クラッチが完全係合した状態における前記仮想エンジンの回転数を第２エンジン回転数として算出し、
   前記クラッチペダルの操作量に応じて変化する前記仮想クラッチのクラッチ伝達トルクを算出し、
   前記第１エンジン回転数と前記第２エンジン回転数とが乖離している場合は、前記クラッチ伝達トルクが大きくなるほど前記第１エンジン回転数が前記第２エンジン回転数に近づくように、前記第１エンジン回転数を変化させる
   ことを特徴とする電動車両の制御装置。

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