JP7413956B2 - 電気自動車 - Google Patents

Description

本発明は、車輪に伝達するトルクを出力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され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、疑似的なシフトチェンジを演出する所定の契機で、駆動モータのトルクを、設定変動量だけ減少させた後、増加させるトルク変動制御を所定時間で遂行することによって変速感を演出している。

特開２０１８－１６６３８６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）が備える変速操作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、運転者による変速操作を介在しない疑似的なシフトチェンジでは、ＭＴ車両を操る運転者の運転感覚に違和感を与える虞がある。そこで、電気自動車に変速操作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変速操作に応じて疑似的なシフトチェンジを演出することが考えられる。

しかしながら、単にクラッチ装置とシフト装置とを設けただけの電気自動車では、エンジンを搭載した実際のＭＴ車両とは異なりシフト装置の操作の際に操作ミスがあっても走行可能であるため、運転者がシフト装置の操作ミスを認識することができない虞がある。

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、運転者がシフト装置の操作ミスを認識することのできる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、本発明にかかる電気自動車は、インバータから電力が供給され、車輪に伝達するトルクを出力する回転電機と、運転者の操作に応じて、前記回転電機から前記車輪へのトルクの断接を疑似的に切り替え可能なクラッチ装置と、前記クラッチ装置が操作されている状態において操作することにより、模擬的に再現された複数のギア段からいずれか一つを選択可能なシフト装置と、前記シフト装置により選択されたギア段に対応する駆動トルクを出力するように前記回転電機を制御するトルク制御部と、前記シフト装置により選択されたギア段における前記回転電機の出力可能駆動トルクと、車両の走行状態に応じた前記回転電機の要求駆動トルクと、の差の絶対値に基づいて前記シフト装置の操作ミスを判定する制御部と、前記制御部の判定結果に基づいて、前記運転者に前記操作ミスを通知可能な出力装置と、を備える。

このような構成によれば、例えば、出力装置によって運転者がシフト装置の操作ミスを認識することができるようになる。その結果、例えば、運転者が実際の車両の走行状態に応じた最適な変速操作を学習したり訓練したりすることのできる電気自動車を提供することができる。

前記制御部は、前記絶対値が第一閾値を超えた場合に、前記運転者に前記シフト装置の操作により選択したギア段から他のギア段への変更を要求するように前記出力装置を制御するとよい。

このような構成によれば、例えば、出力装置によって運転者に他のギア段への変更を案内することができるため、車両の走行状態に応じた最適な変速操作をより学習しやすくなったり訓練しやすくなったりしうる。

前記制御部は、前記絶対値が前記第一閾値よりも大きい第二閾値を超えた場合に、前記運転者に前記シフト装置の操作により選択したギア段への変更がリジェクトされたことを通知するように前記出力装置を制御するとよい。

このような構成によれば、例えば、出力装置によって選択されたギア段への変更がリジェクトされたことを通知する場合と他のギア段への変更を要求する場合とで運転者が操作ミスを程度に応じて学習することができるため、走行状態に応じた最適な変速操作をより学習しやすくなったり訓練しやすくなったりしうる。

前記運転者が感知可能な振動を発生する振動発生装置を備え、前記制御部は、前記運転者に前記操作ミスを通知した後で前記シフト装置の操作により選択したギア段から他のギア段への変更が所定時間内に行われない場合に、前記クラッチ装置の操作戻し時に前記振動発生装置を駆動するとよい。

このような構成によれば、例えば、振動発生装置が発生する振動によって運転者が操作ミスを学習することができるため、走行状態に応じた最適な変速操作をより学習しやすくなったり訓練しやすくなったりしうる。

本発明によれば、制御部の判定結果に基づいて運転者に操作ミスを通知可能な出力装置を備えるため、運転者がシフト装置の操作ミスを認識することのできる電気自動車を提供することができる。

図１は、実施形態の電気自動車の例示的かつ模式的な構成図である。 図２は、実施形態の電気自動車の回転電機のトルク制御に関する制御装置の機能ブロックを示した図である。 図３は、実施形態の電気自動車の仮想エンジン出力トルクの算出マップを示した図である。 図４は、実施形態の電気自動車のトルク伝達ゲインの算出マップを示した図である。 図５は、実施形態の電気自動車のギア比の算出マップを示した図である。 図６は、実施形態の電気自動車の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した動作フロー図である。 図７は、実施形態の電気自動車の運転者によって実行される疑似的な手動変速動作に応じたシフトチェンジのタイミングに制御装置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、変形例の電気自動車の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、変形例の電気自動車のトルク特性設定処理に関する構成及び機能を示したブロック図である。 図１０は、変形例の電気自動車のタッチパネルを用いたトルク特性設定処理の一例を示した図である。

以下、本発明の例示的な実施形態および変形例が開示される。以下に示される実施形態および変形例の構成、ならびに当該構成によってもたらされる作用および効果は、一例である。本発明は、以下の実施形態および変形例に開示される構成以外によっても実現可能である。また、本発明によれば、構成によって得られる種々の効果（派生的な効果も含む）のうち少なくとも一つを得ることが可能である。

また、以下に開示される実施形態および変形例には、同様の構成要素が含まれる。よって、以下では、それら同様の構成要素には共通の符号が付与されるとともに、重複する説明が省略される。なお、以下の実施形態および変形例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、以下の実施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。

［実施形態］
図１は、実施形態の電気自動車１０の例示的かつ模式的な構成図である。図１に示されるように、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と、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ている。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およびクラッチペダル２８を備えている。シフトレバー２６は、シフト装置の一例であり、クラッチペダル２８は、クラッチ装置の一例である。ただし、本実施形態の電気自動車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車両のギア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ア段である、前進段としての１速～６速、後進段としてのリバース、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へのトルクの断接を疑似的に切り替え可能である。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は、制御装置の一例である。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（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。

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」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、回転電機２のトルク制御に関するＥＣＵ５０の機能ブロックを示した図である。図２に示されるように、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トルク制御部５２０を有している。トルク制御部５２０は、例えば、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、を有している。以下、それぞれの機能ブロックについて詳細に説明する。

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。

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の算出マップを示した図である。仮想エンジン出力トルク算出部５０２では、図３に示されるマップを用いて、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ｋの算出マップを示した図である。図４に示されるように、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Ｐｃ２からＰｃ３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に示されるマップを用いて、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に示されるクラッチペダル踏込量Ｐｃの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。

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電機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ｒの算出マップを示した図である。図５に示されるように、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に示されるマップを用いて、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。

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）

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。

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した動作フロー図である。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に示されるように、本実施形態の電気自動車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の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Ｐｃ２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、本実施形態では、ＥＣＵ５０は、運転者の疑似的なシフトチェンジに関連する機能ブロックとして、図２に示される制御部５３０を有している。制御部５３０は、例えば、操作ミス判定部５１２と、出力制御部５１４と、振動制御部５１６と、を有している。以下、それぞれの機能ブロックについて詳細に説明する。

操作ミス判定部５１２は、シフトレバー２６の操作ミスを判定する機能ブロックである。操作ミス判定部５１２には、シフトレバー２６の操作により選択されたギア段における回転電機２の出力可能駆動トルクと、車両（電気自動車１０）の走行状態に応じた回転電機２の要求駆動トルクＴｐｒｅｑと、が入力される。

出力可能駆動トルクは、例えば、上述した複数のモードに対応した回転電機２のトルク特性のプリセットパターン（図８，１０参照）から算出される。また、要求駆動トルクＴｐｒｅｑは、例えば、上述した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ことによって算出される。

操作ミス判定部５１２は、出力可能駆動トルクと要求駆動トルクＴｐｒｅｑとの差の絶対値が、所定値を超えた場合に操作ミスと判定する。ここで、本実施形態では、差の絶対値の所定値として、第一閾値と、第一閾値よりも大きい第二閾値と、の二段階に設定されている。

第一閾値は、模擬的に再現されたギア段において、所定の変速段よりも高速側へのアップシフトや低速側へのダウンシフトに対応する値であり、例えば、１速から４速への変速時や、２速から５速への変速時、３速から６速への変速時、４速から１速への変速時、５速から２速への変速時、６速から３速への変速時等である。

また、第二閾値は、模擬的に再現されたギア段において、第一閾値よりも大きな高速側へのアップシフトや低速側へのダウンシフトに対応する値であり、例えば、１速から５速以上への変速時や、２速から６速への変速時、５速から１速への変速時、６速から２速以下への変速時、車両の前進中における１～６速からリバースへの変速時等である。

出力制御部５１４は、操作ミス判定部５１２の判定結果に基づいて、スピーカー６０や表示装置６２等を制御する。スピーカー６０および表示装置６２は、例えば、操作ミス判定部５１２が操作ミスと判定した場合に、運転者に選択されたギア段から他のギア段への変更を要求したり、運転者に選択されたギア段への変更がリジェクトされたことを通知したりすること等によって、運転者に操作ミスを通知可能である。スピーカー６０および表示装置６２は、出力装置の一例である。

振動制御部５１６は、運転者に操作ミスを通知した後で選択されたギア段から他のギア段への変更が所定時間内に行われない場合に、振動発生装置６４を駆動する。振動発生装置６４は、車室内において運転者が感知可能な振動を発生可能である。振動発生装置６４は、例えば、クラッチペダル２８の踏み戻し時に、クラッチペダル２８や、シフトレバー２６、車体等を介して運転者に振動を付与可能に構成されている。

図７は、運転者の疑似的なシフトチェンジのタイミングに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。図７に示されるように、まず、ＥＣＵ５０は、シフトレバー２６の操作により選択されたギア段における回転電機２の出力可能駆動トルクと、実際の車両の走行状態に応じた回転電機２の要求駆動トルクＴｐｒｅｑと、の差の絶対値が第一閾値を超えたか否かを判定する（ステップＳ２００）。

絶対値が第一閾値を超えていないと判定した場合（ステップＳ２００にＮｏ）、ＥＣＵ５０は、一連の制御を終了する。一方、絶対値が第一閾値を超えていると判定した場合（ステップＳ２００にてＹｅｓ）、ＥＣＵ５０は、絶対値が第二閾値を超えているか否かを判定する（ステップＳ２０２）。

絶対値が第二閾値を超えていないと判定した場合（ステップＳ２０２にＮｏ）、ＥＣＵ５０は、選択されたギア段から他のギア段への変更を要求する（ステップＳ２０４）。この場合、例えば、表示装置６２が矢印等でアップシフトまたはダウンシフトを示したり、スピーカー６０が音声ガイド等でアップシフトまたはダウンシフトを教示したりすることによって、運転者に選択されたギア段から他のギア段への変更を要求することができる。

一方、絶対値が第二閾値を超えていると判定した場合（ステップＳ２０２にてＹｅｓ）、ＥＣＵ５０は、選択されたギア段への変更をリジェクトする（ステップＳ２０６）。この場合、例えば、表示装置６２が禁止マークを示したり、スピーカー６０がリジェクト音を鳴らしたりすることによって、運転者に選択されたギア段への変更がリジェクトされたことを通知することができる。

次に、ＥＣＵ５０は、運転者に操作ミスを通知した後で選択されたギア段から他のギア段への変更が所定時間内に行われたか否かを判定する（ステップＳ２０８）。所定時間内に他のギア段への変更が行われたと判定した場合（ステップＳ２０８にＹｅｓ）、ＥＣＵ５０は、一連の制御を終了する。

一方、所定時間内に他のギア段への変更が行われていないと判定した場合（ステップＳ２０８にてＮｏ）、ＥＣＵ５０は、クラッチペダル２８の踏み戻し時に運転者が振動を感知するよう振動発生装置６４を駆動する（ステップＳ２１０）。そして、ＥＣＵ５０は、一連の制御を終了する。

以上のように、本実施形態では、電気自動車１０は、シフトレバー２６（シフト装置）により選択されたギア段に対応する駆動トルクを出力するように回転電機２を制御するトルク制御部５２０と、シフトレバー２６により選択されたギア段における回転電機２の出力可能駆動トルクと、車両の走行状態に応じた回転電機２の要求駆動トルクＴｐｒｅｑと、の差の絶対値に基づいてシフトレバー２６の操作ミスを判定する制御部５３０と、制御部５３０の判定結果に基づいて、運転者に操作ミスを通知可能なスピーカー６０および表示装置６２（出力装置）と、を備えている。

このような構成によれば、例えば、制御部５３０の判定結果に基づいて運転者に操作ミスを通知可能なスピーカー６０および表示装置６２によって、運転者がシフトレバー２６の操作ミスを認識することができるようになる。その結果、例えば、運転者が実際の車両の走行状態に応じた最適な変速操作を学習したり訓練したりすることのできる電気自動車１０を提供することができる。

また、本実施形態では、制御部５３０は、絶対値が第一閾値を超えた場合に、運転者にシフトレバー２６の操作により選択したギア段から他のギア段への変更を要求するようにスピーカー６０および表示装置６２のうち少なくとも一方を制御する。

このような構成によれば、例えば、スピーカー６０および表示装置６２のうち少なくとも一方によって運転者に他のギア段への変更を案内することができるため、車両の走行状態に応じた最適な変速操作をより学習しやすくなったり訓練しやすくなったりしうる。

また、本実施形態では、制御部５３０は、絶対値が第一閾値よりも大きい第二閾値を超えた場合に、運転者にシフトレバー２６の操作により選択したギア段への変更がリジェクトされたことを通知するようにスピーカー６０および表示装置６２のうち少なくとも一方を制御する。

このような構成によれば、例えば、スピーカー６０および表示装置６２のうち少なくとも一方によって選択されたギア段への変更がリジェクトされたことを通知する場合と他のギア段への変更を要求する場合とで運転者が操作ミスを程度に応じて学習することができるため、走行状態に応じた最適な変速操作をより学習しやすくなったり訓練しやすくなったりしうる。

また、本実施形態では、運転者が感知可能な振動を発生する振動発生装置６４を備え、制御部５３０は、運転者に操作ミスを通知した後でシフトレバー２６の操作により選択したギア段から他のギア段への変更が所定時間内に行われない場合に、クラッチペダル２８の操作戻し時に振動発生装置６４を駆動する。

このような構成によれば、例えば、振動発生装置６４が発生する振動によって運転者が操作ミスを学習することができるため、走行状態に応じた最適な変速操作をより学習しやすくなったり訓練しやすくなったりしうる。

実施形態の電気自動車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。

［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、本変形例の電気自動車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、本変形例の電気自動車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、本変形例の電気自動車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に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。

［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したブロック図である。図９に示されるように、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５１８を備えている。トルク特性設定部５１８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した図である。トルク特性設定処理では、トルク特性設定部５１８は、図９に示される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５１８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５１８に入力される。トルク特性設定部５１８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５１８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、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。

［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等の状況のエンジン音も再現することができる。

［変形例６］
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。

以上、本発明の実施形態および変形例が例示されたが、上記実施形態および変形例は一例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態および変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、組み合わせ、変更を行うことができる。また、各構成や、形状、等のスペック（構造や、種類、方向、形式、大きさ、長さ、幅、厚さ、高さ、数、配置、位置、材質等）は、適宜に変更して実施することができる。

２…回転電機
８…駆動輪（車輪）
１０…電気自動車
１６…インバータ
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）
５０…ＥＣＵ（制御装置）
６０…スピーカー（出力装置）
６２…表示装置（出力装置）
６４…振動発生装置
５２０…トルク制御部
５３０…制御部

Claims (4)

1. インバータから電力が供給され、車輪に伝達するトルクを出力する回転電機と、
   運転者の操作に応じて、前記回転電機から前記車輪へのトルクの断接を疑似的に切り替え可能なクラッチ装置と、
   前記クラッチ装置が操作されている状態において操作することにより、模擬的に再現された複数のギア段からいずれか一つを選択可能なシフト装置と、
   前記シフト装置により選択されたギア段に対応する駆動トルクを出力するように前記回転電機を制御するトルク制御部と、
   前記シフト装置により選択されたギア段における前記回転電機の出力可能駆動トルクと、車両の走行状態に応じた前記回転電機の要求駆動トルクと、の差の絶対値に基づいて前記シフト装置の操作ミスを判定する制御部と、
   前記制御部の判定結果に基づいて、前記運転者に前記操作ミスを通知可能な出力装置と、
   を備えた、電気自動車。
2. 前記制御部は、前記絶対値が第一閾値を超えた場合に、前記運転者に前記シフト装置の操作により選択したギア段から他のギア段への変更を要求するように前記出力装置を制御する、請求項１に記載の電気自動車。
3. 前記制御部は、前記絶対値が前記第一閾値よりも大きい第二閾値を超えた場合に、前記運転者に前記シフト装置の操作により選択したギア段への変更がリジェクトされたことを通知するように前記出力装置を制御する、請求項２に記載の電気自動車。
4. 前記運転者が感知可能な振動を発生する振動発生装置を備え、
   前記制御部は、前記運転者に前記操作ミスを通知した後で前記シフト装置の操作により選択したギア段から他のギア段への変更が所定時間内に行われない場合に、前記クラッチ装置の操作戻し時に前記振動発生装置を駆動する、請求項１～３のうちいずれか一つに記載の電気自動車。

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