JP7413955B2 - 電気自動車 - Google Patents

Description

本発明は、車輪にトルクを伝達する回転電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電気自動車において、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。この電気自動車では、車速、アクセル開度、アクセル開速度、及び、ブレーキ踏込量の少なくとも１つに応じて、疑似的なシフトチェンジに合わせてインバータのキャリア周波数を変動させることにより、駆動モータから発生する音を変化させて変速感を演出している。

特開２０１８－１９１３６６号公報

特許文献１に開示された電気自動車は、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）に備えられている変速用のクラッチ装置やシフト装置を有していない。そのため、運転者による手動変速動作を介在しない疑似的な変速動作では、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。そこで、前記電気自動車に変速用のクラッチ装置とシフト装置とを設けて、運転者によるクラッチ装置とシフト装置との手動変速動作に応じてインバータのキャリア周波数を変動させることが考えられる。

一方、エンジンによって駆動するＭＴ車両において、ダウンシフトのタイミングにて、クラッチ装置及びブレーキ装置の操作が行われているときに、アクセル装置の操作が行われた場合、すなわち、所謂ヒールアンドトゥが行われるダウンシフトでは、空ぶかしされるエンジン音に運転者が楽しさを感じることもある。そのため、ヒールアンドトゥが行われるダウンシフトで、インバータのキャリア周波数を変動させて駆動モータから発生する音を変化させても、エンジンによって駆動するＭＴ車両に乗りなれた運転者に違和感を与えるおそれがある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、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である。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る電気自動車は、インバータから電力が供給され、車輪にトルクを伝達する回転電機と、運転者によって操作される、加速要求を入力するためのアクセル装置と、運転者によって操作される、制動要求を入力するためのブレーキ装置と、運転者によって操作される、模擬的に再現された複数のギヤ段から１つのギヤ段を選択するシフト装置と、運転者によって操作される、前記回転電機から前記車輪への駆動力の断接を疑似的に演出するクラッチ装置と、前記クラッチ装置及び前記シフト装置によって演出される疑似的な手動変速動作に応じて、前記インバータのキャリア周波数を変更可能な周波数制御手段と、を備えた電気自動車であって、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発生させるエンジン音発生制御手段を備えており、前記クラッチ装置及び前記ブレーキ装置の操作が行われているときに、前記アクセル装置の操作が行われた場合に、前記周波数制御手段による前記キャリア周波数の変更を禁止することを特徴とするものである。

本発明に係る電気自動車においては、クラッチ装置及びブレーキ装置の操作が行われているときに、アクセル装置の操作が行われた場合、すなわちヒールアンドトゥが行われた場合に、キャリア周波数の変更を禁止して回転電機から発生する音を変化させずに、空ぶかしされるエンジン音を演出することができる。よって、本発明に係る電気自動車は、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することが可能となるという効果を奏する。

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２は、回転電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。 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。 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５は、ギヤ比の算出マップを示す図である。 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７は、運転者によって実行される疑似的な手動変速動作でのダウンシフトのタイミングにＥＣＵによって実施される制御の一例を示したフローチャートである。 図８は、複数のモードに対応する回転電機のトルク特性を例示した図である。 図９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１０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。

以下に、本発明に係る電気自動車の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態により本発明が限定されるものではない。すなわち、以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲など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、本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などは、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、本発明に必ずしも必須のものではない。

図１は、実施の形態に係る電気自動車１０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電機２を備えている。回転電機２は、例えば三相交流モータである。回転電機２の出力軸３は、ギヤ機構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ヤ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、回転電機２の駆動に利用する電気エネルギーを蓄える。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ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）５０から入力される目標駆動トルクに基づいて、回転電機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、運転者が操作して電気自動車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装置として機能するアクセルペダル２２と、制動要求を入力するためのブレーキ装置として機能するブレーキペダル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、回転電機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、回転電機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車両のギヤ段を模擬したシフトモードであり、例えば、模擬的に再現された複数のギヤ段である、１速、２速、３速、４速、５速、６速及びニュートラルに対応した各モードを含んでいる。各モードのトルク特性は、ＭＴ車両のギヤ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車両のギヤ段を模擬的に再現したものであるため、実際の固定ギヤ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、回転電機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、運転者によって操作され、回転電機２から駆動輪８への駆動力の断接を疑似的に演出する。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の回転電機２は、ＥＣＵ５０によって制御される。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（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）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、上述した回転電機２など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、及び、マップなどが記憶されている。ＣＰＵ５６は、制御プログラムなどをメモリ５４など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（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、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。

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に伝達される回転電機２の駆動トルクＴｐが回転電機２の要求駆動トルクＴｐｒｅｑとなるように、回転電機２の駆動トルクＴｐ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、回転電機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を回転電機２の要求駆動トルク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」と表記し、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、回転電機２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、回転電機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、ギヤ比算出部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。

（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に対応するギヤ比ｒと、クラッチペダル踏込量Ｐｃなど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ーのうち、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ーが、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、運動エネルギー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１０００［ｒｐｍ］）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。

（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Ｔｅｏｕｔ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。

（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Ｐ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ｋ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。

（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、バネやダンパなど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。

（ギヤ比算出部５０８）
ギヤ比算出部５０８は、ギヤ比ｒを算出する処理を実行する機能ブロックである。ギヤ比ｒは、複数のモードに対応する回転電機２のトルク特性であり、変速機のギヤ比を模擬したものである。ギヤ比算出部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に対するギヤ比ｒが規定されたマップを記憶している。図５は、ギヤ比の算出マップを示す図である。図５に示すように、ギヤ比ｒは、シフトポジションＧｐがハイギヤであるほどギヤ比ｒが低くなるように規定されている。ギヤ比算出部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に対応するギヤ比が算出される。算出されたギヤ比ｒは、変速機出力トルク算出部５１０に出力される。

（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とギヤ比ｒとが入力される。変速機出力トルク算出部５１０では、クラッチ出力トルクＴｃｏｕｔにギヤ比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）

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、ギヤ比算出部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、回転電機２の要求駆動トルクＴｐｒｅｑとしてインバータ１６へ出力される。インバータ１６では、回転電機２の駆動トルクＴｐが算出された回転電機２の要求駆動トルクＴｐｒｅｑに近づくように、回転電機２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、回転電機２の駆動トルクＴｐが回転電機２の要求駆動トルクＴｐｒｅｑに制御される。

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、まずクラッチペダル２８を踏み込む（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電機２の駆動トルク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電機２の駆動トルクＴｐが現在のモードが反映された回転電機２の駆動トルク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。

また、本実施の形態に係る電気自動車１０のＥＣＵ５０は、インバータ１６でのパルス幅変調処理を制御する周波数制御手段である周波数制御部５１２を備えている。周波数制御部５１２は、シフトレバー２６及びクラッチペダルによって演出される疑似的な手動変速動作に応じて、インバータ１６のキャリア周波数をパルス幅変調処理によって変更可能である。

周波数制御部５１２は、疑似的なアップシフトのタイミングで、インバータ１６のキャリア周波数を減少させたり、疑似的なダウンシフトのタイミングで、インバータ１６のキャリア周波数を増加させたりすることが可能となっている。また、周波数制御部５１２は、疑似的なアップシフ及び疑似的なダウンシフトとは異なるタイミングで、車速上昇に応じてインバータ１６のキャリア周波数を増加させたり、車速低下に応じてインバータ１６のキャリア周波数を減少させたりすることが可能となっている。

疑似的なアップシフトのタイミングは、例えば、模式的に再現されたギヤ段において、１速から２速への変速時、２速から３速への変速時、３速から４速への変速時、４速から５速への変速時、及び、５速から６速への変速時などである。また、疑似的なダウンシフトのタイミングは、例えば、模式的に再現されたギヤ段において、６速から５速への変速時、５速から４速への変速時、４速から３速への変速時、３速から２速への変速時、及び、２速から１速への変速時などである。

また、本実施の形態の電気自動車１０においては、ＥＣＵ５０とスピーカー６０とによってエンジン音発生制御手段が構成されており、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が可能となっている。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、スピーカー６０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などの状況のエンジン音も再現することができる。

ここで、本実施の形態の電気自動車１０では、疑似的なダウンシフトのタイミングで、クラッチペダル２８及びブレーキペダル２４の操作（左足でクラッチペダル２８を踏み込み、右足のつま先でブレーキペダル２４を踏む操作）が行われているときにアクセルペダル２２の操作（右足の踵でアクセルペダル２２を踏む操作）が行われた場合、すなわち、所謂ヒールアンドトゥと呼ばれる運転技術が運転者によって行われた場合に、周波数制御部５１２によるインバータ１６のキャリア周波数の変更を禁止する。

図７は、運転者によって実行される疑似的な手動変速動作でのダウンシフトのタイミングにＥＣＵ５０によって実施される制御の一例を示したフローチャートである。

まず、ＥＣＵ５０は、疑似的なダウンシフトのタイミングであるかを判断する（ステップＳ２００）。疑似的なダウンシフトのタイミングではないと判断した場合（ステップＳ２００にてＮｏ）、ＥＣＵ５０は、一連の制御を終了する。一方、疑似的なダウンシフトのタイミングであると判断した場合（ステップＳ２００にてＹｅｓ）、ＥＣＵ５０は、運転者によってヒールアンドトゥが行われたかを判断する（ステップＳ２０２）。運転者によってヒールアンドトゥが行われたと判断した場合（ステップＳ２０２にてＹｅｓ）、ＥＣＵ５０は、周波数制御部５１２によるインバータ１６のキャリア周波数の変更を禁止する（ステップＳ２０４）。そして、ＥＣＵ５０は、仮想エンジン回転速度Ｎｅに応じて生成されたエンジン音をスピーカー６０から出力する（ステップＳ２０６）。

また、ステップＳ２０２にて、運転者によってヒールアンドトゥが行われていないと判断した場合（ステップＳ２０２にてＮｏ）、ＥＣＵ５０は、周波数制御部５１２によってインバータ１６のキャリア周波数を変更する（ステップＳ２０８）。次に、ＥＣＵ５０は、仮想エンジン回転速度Ｎｅに応じて生成されたエンジン音をスピーカー６０から出力する（ステップＳ２０６）。

このように、本実施の形態の電気自動車１０は、ＭＴ車両においてダウンシフトの際に、運転者がヒールアンドトゥを行うことで発生する空吹かしのエンジン音を演出することができ、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。

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。

（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など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走行モードとに加えて、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など、多様な使用形態に対応することが可能となる。

（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ヤ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。

（変形例３）
電気自動車１０では、回転電機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８は、複数のモードに対応する回転電機２のトルク特性を例示した図である。この図８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ヤ比の算出マップと、第二プリセットパターンに対応したギヤ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。

ギヤ比算出部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。ギヤ比算出部５０８では、パターン選択結果に対応するギヤ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対応するギヤ比が算出される。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。

（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９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９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７０を用いて設定することができる。タッチパネル７０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７２と、ディスプレイ上に出力情報を表示する出力装置７４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５１４を備えている。トルク特性設定部５１４は、入力装置７２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７４に出力する。

図１０は、タッチパネル７０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５１４が、図１０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７０の出力装置７４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５１４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７０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・ドラッグなどの操作を行うと、その情報が入力情報としてトルク特性設定部５１４に入力される。トルク特性設定部５１４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５１４は、変形後のトルク曲線を出力装置７４に表示させる。図１０では、運転者が６速の高回転領域を回転電機２の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７０の入力装置７２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７２についてもタッチパネル７０に限らず、ボタンによる入力や音声入力など、他の入力手段を用いる構成でもよい。

（変形例５）
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 回転電機
３ 出力軸
４ ギヤ機構
５ プロペラシャフト
６ デファレンシャルギヤ
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
２８ クラッチペダル
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 ＥＣＵ
５２ 入出力インタフェース
５４ メモリ
６０ スピーカー
７０ タッチパネル
７２ 入力装置
７４ 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 ギヤ比算出部
５１０ 変速機出力トルク算出部
５１２ 周波数制御部

Claims (1)

1. インバータから電力が供給され、車輪にトルクを伝達する回転電機と、
   運転者によって操作される、加速要求を入力するためのアクセル装置と、
   運転者によって操作される、制動要求を入力するためのブレーキ装置と、
   運転者によって操作される、模擬的に再現された複数のギヤ段から１つのギヤ段を選択するシフト装置と、
   運転者によって操作される、前記回転電機から前記車輪への駆動力の断接を疑似的に演出するクラッチ装置と、
   前記クラッチ装置及び前記シフト装置によって演出される疑似的な手動変速動作に応じて、前記インバータのキャリア周波数を変更可能な周波数制御手段と、
   を備えた電気自動車であって、
   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発生させるエンジン音発生制御手段を備えており、
   前記クラッチ装置及び前記ブレーキ装置の操作が行われているときに、前記アクセル装置の操作が行われた場合に、前記周波数制御手段による前記キャリア周波数の変更を禁止することを特徴とする電気自動車。

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