JP7416188B1 - 電気自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】制御モードの切り替えによってＭＴ車両のような運転と通常の電気自動車としての運転の両方を楽しむことを可能にしつつ、運転の楽しみがバッテリの残量によってスポイルされることを抑制することを目的とする。【解決手段】この電気自動車は、アクセルペダルと、シフターと、モード選択装置と、制御装置とを備える。モード選択装置は、運転者のモード選択操作に従い電気モータの制御モードとしてＥＶモードとＭＴモードのいずれか一方を選択する装置である。制御装置は、ＳＯＣが所定範囲内である場合は、モード選択装置で選択された制御モードで電気モータを制御し、ＳＯＣが所定範囲外である場合は、モード選択装置で選択された制御モードによらずＥＶモードで電気モータを制御する。【選択図】図４

Description

本開示は、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に関する。

特開２０２２－０３６８４５号公報は、手動変速機と内燃機関とを備える車両（以下、ＭＴ車両という）のようなトルク特性が得られる制御モード（以下、ＭＴモードという）と、通常の電気自動車のトルク特性を有する制御モード（以下、ＥＶモードという）とを切り替え可能な電気自動車を開示する。

特開２０２２－０３６８４５号公報

ＭＴモードとＥＶモードとを運転者が切り替え可能にすることで、運転者は、ＭＴ車両のような運転と通常の電気自動車としての運転の両方を選択的に楽しむことができる。しかし、電気自動車の運転は、バッテリのＳＯＣの制約を受ける。例えば、ＳＯＣが下限値を超えた過放電状態になることを防ぐため、加速時の供給電力は放電許容電力によって制限される。また、ＳＯＣが上限値を超えた過充電状態になることを防ぐため、減速時の回生電力は充電許容電力によって制限される。

一般に、電気自動車では、ＳＯＣを参照しながら供給電力の制御と回生電力の制御が行われる。しかし、ＭＴモードが選択された場合、運転者による手動操作に従って供給電力及び回生電力が決定されることになる。このため、ＳＯＣが過充電領域に近づき、供給電力が放電許容電力によって制限される虞がある。また、ＳＯＣが過放電領域に近づき、回生電力が充電許容電力によって制限される虞がある。これらの制限は、電気自動車をＭＴ車両のように運転したいという運転者の期待に反することになってしまう。

本開示は上記の課題に鑑みてなされたものである。本開示の１つの目的は、バッテリ電気自動車において、制御モードの切り替えによってＭＴ車両のような運転と通常の電気自動車としての運転の両方を楽しむことを可能にしつつ、運転の楽しみがバッテリのＳＯＣの状態によってスポイルされることを抑制することにある。

本開示は上記目的を達成するための電気自動車を提供する。本開示の電気自動車は、バッテリからの電力の供給を受けて動く電気モータを走行用の動力装置として使用し、回生電力をバッテリに蓄える電気自動車である。本開示の電気自動車は、アクセルペダルと、シフターと、モード選択装置と、電気モータを制御する制御装置とを備える。モード選択装置は、運転者のモード選択操作に従い電気モータの制御モードとして第１モードと第２モードのいずれか一方を選択する装置である。制御装置は、バッテリのＳＯＣが所定範囲内である場合は、モード選択装置で選択された制御モードで電気モータを制御し、ＳＯＣが所定範囲外である場合は、モード選択装置で選択された制御モードによらず第１モードで電気モータを制御する。制御装置は、第１モードで電気モータを制御する場合は、シフターの操作ポジションによらずにアクセルペダルの操作に応じて電気モータの出力を変化させ、第２モードで電気モータを制御する場合は、アクセルペダルの操作に対する電気モータの出力特性をシフターの操作ポジションに応じて変化させる。

本開示の電気自動車によれば、運転者に対し、第１モードの選択による通常の電気自動車としての運転と、第２モードの選択によるＭＴ車両のような運転の両方を選択的に楽しませつつ、ＳＯＣが所定範囲外である場合は第１モードに限定することで、運転者の期待する加速感或いは減速感と実際の加速感或いは減速感とのずれを抑えることができる。

本開示の実施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に示す電気自動車の制御システムの構成を示すブロック図である。 図１に示す電気自動車の制御装置の機能を示すブロック図である。 ＳＯＣに基づいたＭＴモードの許可判定の手順を示すフローチャートである。 図３に示す制御装置が備えるＭＴ車両モデルの一例を示すブロック図である。 図５に示すＭＴ車両モデルを構成するエンジンモデル、クラッチモデル、及びトランスミッションモデルの一例を示す図である。

１．電気自動車の構成
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。電気自動車１０は、前車輪である駆動輪８と、後車輪である従動輪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。各車輪８，１２には、車輪速センサ３０が設けられている。図１では、代表して右後輪の車輪速センサ３０のみが描かれている。車輪速センサ３０は、電気自動車１０の車速を検出するための車速センサとしても用いられる。

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、電気モータ２を駆動する電気エネルギを蓄える。すなわち、電気自動車１０は、バッテリ１４に蓄えられた電気エネルギで走行するバッテリ電気自動車（ＢＥＶ）である。バッテリ１４には電圧計４８が設けられている。インバータ１６は、加速時にバッテリ１４から入力される直流電力を電気モータ２の駆動電力に変換する。また、インバータ１６は、減速時に電気モータ２から入力される回生電力を直流電力に変換しバッテリ１４に充電する。

電気自動車１０は、運転者が電気自動車１０に対する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、ブレーキ踏み込み量を検出するためのブレーキポジションセンサ３４が設けられている。

電気自動車１０は、さらに疑似パドルシフター２６を備えている。疑似パドルシフター２６は、あくまでも、本来のパドルシフターとは異なるダミーである。一般的に、パドルシフターを備えるＭＴ車両は、クラッチペダルを備えないクラッチペダルレスＭＴ車両である。ゆえに、電気自動車１０は、疑似パドルシフター２６を備えているが、クラッチペダルに似せた疑似クラッチペダルは備えていない。疑似パドルシフター２６は、クラッチペダルレスＭＴ車両が備えるパドルシフターに似せた構造を有している。疑似パドルシフター２６は、ステアリングホイールに取り付けられている。疑似パドルシフター２６は、操作ポジションを決定するアップシフトスイッチ２６ｕとダウンシフトスイッチ２６ｄを備える。アップシフトスイッチ２６ｕは手前に引かれることでアップシフト信号を発し、ダウンシフトスイッチ２６ｄは手前に引かれることでダウンシフト信号を発する。

電気自動車１０は、ＨＭＩユニット４２を備えている。ＨＭＩユニット４２はタッチパネルを備えている。運転者は、ＨＭＩユニット４２のタッチパネルを用いて、電気モータ２の制御モードを選択することができる。この場合において、ＨＭＩユニット４２はモード選択装置として機能する。電気モータ２の制御モードには、ＭＴモードとＥＶモードとがある。モード選択装置としてのＨＭＩユニット４２は、ＭＴモードとＥＶモードのいずれか一方を任意に選択可能に構成されている。詳細は後述するが、ＥＶモードでは、一般的な電気自動車のための通常の制御モード（第１モード）で電気モータ２の制御が行われる。ＭＴモードでは、電気自動車１０をＭＴ車両のように運転するための制御モード（第２モード）で電気モータ２の制御が行われる。ＨＭＩユニット４２のタッチパネルはディスプレイとしても機能し、表示によって運転者に対して情報を通知することができる。この場合において、ＨＭＩユニット４２は情報通知装置として機能する。ＨＭＩユニット４２により通知される情報には、例えば、現在選択されている電気モータ２の制御モード、バッテリ１４の残存量が含まれる。

電気自動車１０は、制御装置５０を備えている。電気自動車１０に搭載されたセンサ類や制御対象の機器は情報通信ネットワークによって制御装置５０に接続されている。制御装置５０は、典型的には、電気自動車１０に搭載される電子制御ユニット（ＥＣＵ）である。制御装置５０は、複数のＥＣＵの組み合わせであってもよい。制御装置５０は、インターフェース５２と、メモリ５４と、プロセッサ５６とを備えている。インターフェース５２には車載ネットワークが接続されている。メモリ５４は、データを一時的に記録するＲＡＭと、プロセッサ５６で実行可能なプログラムやプログラムに関連する種々のデータを保存するＲＯＭとを含んでいる。プログラムは複数のインストラクションで構成されている。プロセッサ５６は、プログラムやデータをメモリ５４から読み出して実行し、各センサから取得した信号に基づいて制御信号を生成する。

図２は、本実施の形態に係る電気自動車１０の制御システムの構成を示すブロック図である。制御装置５０は、少なくとも車輪速センサ３０、アクセルポジションセンサ３２、ブレーキポジションセンサ３４、アップシフトスイッチ２６ｕ、ダウンシフトスイッチ２６ｄ、回転速度センサ４０、モード選択装置としてのＨＭＩユニット４２、及び電圧計４８からの信号の入力を受け付ける。また、制御装置５０は、少なくともインバータ１６と情報通知装置としてのＨＭＩユニット４２へ信号を出力する。制御装置５０は、制御信号算出部５２０としての機能を備える。詳しくは、メモリ５４に記憶されたプログラムがプロセッサ５６により実行されることで、プロセッサ５６は、少なくとも制御信号算出部５２０として機能する。制御信号算出とは、アクチュエータや機器に対する制御信号を算出する機能である。制御信号には、少なくとも、インバータ１６をＰＷＭ制御するための信号が含まれる。以下、制御装置５０が有する機能について説明する。

２．制御装置の機能
２－１．モータトルク算出機能
２－１－１．制御信号算出部の機能
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。図３に示すように、制御信号算出部５２０は、ＭＴ車両モデル５３０、要求モータトルク計算部５４０、モータトルク指令マップ５５０、及び出力トルク切替部５６０を備える。制御信号算出部５２０には、車輪速センサ３０、アクセルポジションセンサ３２、アップシフトスイッチ２６ｕ、ダウンシフトスイッチ２６ｄ、回転速度センサ４０、モード選択装置としてのＨＭＩユニット４２、及び電圧計４８からの信号が入力される。制御信号算出部５２０は、これらのセンサからの信号を処理し、電気モータ２に出力させるモータトルクを算出する。

制御信号算出部５２０によるモータトルクの計算は、ＭＴ車両モデル５３０と要求モータトルク計算部５４０とを用いた計算と、モータトルク指令マップ５５０を用いた計算の２通りがある。前者は、電気自動車１０をＭＴモードで走行させる場合のモータトルクの計算に用いられる。後者は、電気自動車１０をＥＶモードで走行させる場合のモータトルクの計算に用いられる。どちらのモータトルクを用いるかは、出力トルク切替部５６０によって決まる。出力トルク切替部５６０は、モード選択装置としてのＨＭＩユニット４２から入力される信号と電圧計４８から入力される信号とによって動作する。

２－１－２．ＭＴモードでのモータトルクの計算
ＭＴ車両モデル５３０は、電気自動車１０をクラッチペダルレスＭＴ車両であると仮定した場合に、アクセルペダル２２及び疑似パドルシフター２６の操作によって得られるはずの駆動輪トルクを計算するモデルである。クラッチペダルレスＭＴ車両は、エンジン、シーケンシャルマニュアルトランスミッション（ＳＭＴ）、及びエンジンとＳＭＴとを接続するクラッチを備えるが、クラッチは自動で操作されるためクラッチペダルを備えない。クラッチペダルレスＭＴ車両における駆動輪トルクは、エンジンに対する燃料供給を制御するガスペダルの操作と、ＳＭＴのギア段を切り替えるパドルシフターの操作とによって決定付けられる。以下、ＭＴ車両モデル５３０により仮想的に実現されるエンジン、クラッチ、及びＳＭＴをそれぞれ仮想エンジン、仮想クラッチ、仮想ＳＭＴと称する。

ＭＴ車両モデル５３０には、仮想エンジンのガスペダルの操作量として、アクセルポジションセンサ３２で検出されたアクセル開度Ｐａｐが入力される。また、ＭＴ車両モデル５３０には、仮想ＳＭＴのギア段を決定するパドルシフターの操作の入力として、アップシフトスイッチ２６ｕから発信されたアップシフト信号Ｓｕと、ダウンシフトスイッチ２６ｄから発信されたダウンシフト信号Ｓｄとが入力される。さらに、ＭＴ車両モデル５３０には、車両の負荷状態を示す信号として車輪速センサ３０で検出された車速Ｖｗ（或いは車輪速）も入力される。

要求モータトルク計算部５４０は、ＭＴ車両モデル５３０で算出された駆動輪トルクＴｗを要求モータトルクＴｍに変換する。要求モータトルクＴｍは、ＭＴ車両モデル５３０で算出された駆動輪トルクＴｗの実現必要なモータトルクである。駆動輪トルクＴｗの要求モータトルクＴｍへの変換には、電気モータ２の出力軸３から駆動輪８までの減速比が用いられる。

２－１－３．ＥＶモードでのモータトルクの計算
ＥＶモードでは、運転者が疑似パドルシフター２６を操作しても、その操作は電気自動車１０の運転には反映されない。つまり、ＥＶモードでは、疑似パドルシフター２６の操作は無効化される。ＥＶモードでモータトルクの計算に用いられるモータトルク指令マップ５５０は、アクセル開度と電気モータ２の回転速度とをパラメータとしてモータトルクを決定するマップである。モータトルク指令マップ５５０の各パラメータには、アクセルポジションセンサ３２の信号と、回転速度センサ４０の信号とが入力される。モータトルク指令マップ５５０からは、これらの信号に対応するモータトルクが出力される。モータトルク指令マップ５５０は、バッテリ１４のＳＯＣが適正範囲に収まるように最適化されている。

２－１－４．モータトルクの切り替え
モータトルク指令マップ５５０を用いて計算されたモータトルクをＴｅｖと表記し、ＭＴ車両モデル５３０及び要求モータトルク計算部５４０を用いて計算されたモータトルクをＴｍｔと表記する。２つのモータトルクＴｅｖ，Ｔｍｔのうち出力トルク切替部５６０によって選択されたモータトルクが、電気モータ２に対してモータトルク指令値として与えられる。出力トルク切替部５６０は、ＨＭＩユニット４２で選択された制御モードに応じて動作する。ＨＭＩユニット４２でＥＶモードが選択されている場合、出力トルク切替部５６０は、モータトルク指令マップ５５０に接続し、モータトルク指令マップ５５０から入力されるモータトルクＴｅｖをモータトルク指令値として出力する。ＨＭＩユニット４２でＭＴモードが選択された場合、出力トルク切替部５６０は、接続先を要求モータトルク計算部５４０に切り替え、要求モータトルク計算部５４０から入力されるモータトルクＴｍｔをモータトルク指令値として出力する。このような入力の切り替えが、ＨＭＩユニット４２による制御モードの選択に連動して行われる。

ただし、出力トルク切替部５６０は、バッテリ１４のＳＯＣが所定範囲内にあることを条件として、ＨＭＩユニット４２による制御モードの選択を有効にする。ＳＯＣは電圧計４８によって計測されるバッテリ１４の電圧から計算される。ＳＯＣの所定範囲は、第２閾値以上第１閾値以下の領域と定義される。第１閾値はバッテリ１４の容量の半分、すなわち、５０％よりも高く、過充電領域よりも低い値に設定されている。第２閾値は５０％よりも低く、過放電領域よりも高い値に設定されている。ＳＯＣが第１閾値を越える場合、及び、ＳＯＣが第２閾値を下回る場合、ＨＭＩユニット４２による制御モードの選択によらず、出力トルク切替部５６０の接続先はモータトルク指令マップ５５０とされる。つまり、ＳＯＣが所定範囲外にある場合、強制的にＥＶモードでの運転が行われる。この場合、制御装置５０は、ＨＭＩユニット４２のディスプレイにＭＴモードでの運転が不許可であることを表示する。

ＳＯＣが第１閾値を越える場合はＥＶモードに限定ることで、電気モータ２への供給電力が放電許容電力によって制限されることを事前に防ぐことができる。これにより、ＭＴモードにおいて駆動力の不足が生じ、運転者が期待する加速度と実際の加速度との間にずれが生じることを抑えることができる。また、ＳＯＣが第２閾値を下回る場合もＥＶモードに限定することで、電気モータ２からの回生電力が充電許容電力によって制限されることを事前に防ぐことができる。これにより、ＭＴモードにおいて回生量の不足が生じ、運転者が期待する減速度と実際の減速度との間にずれが生じることを抑えることができる。

また、既にＭＴモードでの運転が行われている状況でバッテリ１４のＳＯＣが第１閾値を越えるか第２閾値を下回った場合、出力トルク切替部５６０は、その接続先をモータトルク指令マップ５５０に切り替える。つまり、ＭＴモードからＥＶモードへの切り替えが強制的に行われる。この場合、制御装置５０は、出力トルク切替部５６０の接続先の切り替えに先立ち、ＨＭＩユニット４２のディスプレイを用いてＭＴモードからＥＶモードへの切り替えが行われることを運転者に通知する。

以上のように、ＳＯＣが所定範囲外にある場合はＭＴモードでの運転を許可せずに強制的にＥＶモードでの運転を行うことで、運転の楽しみがバッテリ１４のＳＯＣの状態によってスポイルされることを抑制することができる。

図４は、バッテリ１４のＳＯＣに基づいたＭＴモードの許可判定の手順を示すフローチャートである。この判定は出力トルク切替部５６０によって行われる。ステップＳ０１では、ＳＯＣが第１閾値よりも大きいかどうか判定される。ＳＯＣが第１閾値よりも大きい場合、手順はステップＳ０２に進む。ステップＳ０２では、ＭＴモードは不許可とされる。ＳＯＣが第１閾値以下である場合、手順はステップＳ０３に進む。ステップＳ０３では、ＳＯＣが第２閾値よりも小さいかどうか判定される。ＳＯＣが第２閾値よりも小さい場合、手順はステップＳ０４に進む。ステップＳ０４では、ＭＴモードは不許可とされる。

ステップＳ０２或いはＳ０４においてＭＴモードを不許可とされた場合、現在ＥＶモードで運転中であるなら、ＭＴモードへの切り替えは許可されずＥＶモードで運転が継続される。現在ＭＴモードで運転中であるなら、ＭＴモードが解除されてＥＶモードへ強制的に切り替えられる。

ＳＯＣが第１閾値以下且つ第２閾値以上である場合、手順はステップＳ０５に進む。ステップＳ０５では、ＭＴモードは許可とされる。ＭＴモードを許可された場合、現在ＥＶモードで運転中であるなら、モード選択操作に応じてＭＴモードへの運転に切り替えられる。現在ＭＴモードで運転中であるなら、そのままＭＴモードでの運転が継続される。

２－２．ＭＴ車両モデル
２－２－１．概要
次に、ＭＴ車両モデル５３０について説明する。図５は、ＭＴ車両モデル５３０の一例を示すブロック図である。ＭＴ車両モデル５３０は、エンジンモデル５３１、クラッチモデル５３２、ＭＴ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。ＭＴ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。

各モデル間では計算結果の入出力が行われる。また、ＭＴ車両モデル５３０に入力されたアクセル開度Ｐａｐ、アップシフト信号Ｓｕ、及びダウンシフト信号Ｓｄは、ＰＣＵモデル５３５で用いられる。車速Ｖｗ（或いは車輪速）は複数のモデルにおいて使用される。ＭＴ車両モデル５３０では、これらの入力信号に基づき、駆動輪トルクＴｗと仮想エンジン回転速度Ｎｅとが算出される。

２－２－２．ＰＣＵモデル
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。

スロットル開度モデルは、アクセル開度Ｐａｐ、アップシフト信号Ｓｕ、及びダウンシフト信号Ｓｄの入力を受けて仮想スロットル開度ＴＡを出力する。スロットル開度モデルでは、仮想スロットル開度ＴＡはアクセル開度Ｐａｐに関連付けられ、アクセル開度Ｐａｐが大きくなるにつれて仮想スロットル開度ＴＡは大きくされる。ただし、アップシフト信号Ｓｕが入力されたとき、及びダウンシフト信号Ｓｄが入力されたとき、仮想スロットル開度ＴＡはアクセル開度Ｐａｐに関わらず一時的に低下させられる。これは、疑似パドルシフター２６のシフト操作が行われたとき、仮想スロットルは一時的に閉じられることを意味する。スロットル開度モデルから出力される仮想スロットル開度ＴＡは、エンジンモデル５３１に入力される。

クラッチ開度モデルは、アップシフト信号Ｓｕ及びダウンシフト信号Ｓｄの入力を受けて仮想クラッチ開度ＣＰを出力する。仮想クラッチ開度ＣＰは、基本的にはゼロ％とされている。すなわち、仮想クラッチの基本の状態は係合された状態である。アップシフト信号Ｓｕが入力されたとき、及びダウンシフト信号Ｓｄが入力されたとき、仮想クラッチ開度ＣＰは一時的に０％にされる。これは、疑似パドルシフター２６のシフト操作が行われたとき、仮想クラッチは一時的に解放されることを意味する。仮想クラッチを係合する際の仮想クラッチ開度ＣＰの計算には、車速Ｖｗと仮想エンジン回転速度とが用いられる。クラッチ開度モデルは、車速Ｖｗから計算される仮想ＳＭＴの入力軸の回転速度と、仮想エンジン回転速度とを滑らかに一致させるように、回転速度差に基づいて仮想クラッチ開度ＣＰを計算する。クラッチ開度モデルから出力される仮想クラッチ開度ＣＰは、クラッチモデル５３２に入力される。

ギア段モデルは、アップシフト信号Ｓｕ及びダウンシフト信号Ｓｄの入力を受けて仮想ギア段ＧＰを出力する。仮想ＳＭＴのギア段数はＮ（Ｎは２以上の自然数）である。仮想ギア段ＧＰは、アップシフト信号Ｓｕが入力される毎に１段上げられる。ただし、仮想ギア段ＧＰが第Ｎ段になっているときは、アップシフト信号Ｓｕが入力された場合でも仮想ギア段ＧＰは第Ｎ段に維持される。また、仮想ギア段ＧＰは、ダウンシフト信号Ｓｄが入力される毎に１段下げられる。ただし、仮想ギア段ＧＰが第１段になっているときは、ダウンシフト信号Ｓｄが入力された場合でも仮想ギア段ＧＰは第１段に維持される。ギア段モデルから出力される仮想ギア段ＧＰは、ＭＴモデル５３３に入力される。

２－２－３．エンジンモデル
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。

式（１）において、車輪８の回転速度Ｎｗは車輪速センサ３０によって検出される。総合減速比Ｒは、後述するＭＴモデル５３３で計算されるギア比（変速比）ｒと、車軸・駆動輪モデル５３４で規定されている減速比とから算出される。スリップ率Ｒｓｌｉｐは、後述するクラッチモデル５３２で算出される。

ただし、式（１）は、仮想クラッチによって仮想エンジンと仮想ＳＭＴとが接続されている状態での仮想エンジン回転速度Ｎｅの計算式である。仮想クラッチが切られている場合には、仮想エンジンで発生する仮想エンジントルクＴｅは、仮想エンジン回転速度Ｎｅの上昇に使用されるとみなすことができる。仮想エンジントルクＴｅは、仮想エンジン出力トルクＴｅｏｕｔに慣性モーメントによるトルクを加えたトルクである。仮想クラッチが切られている場合、仮想エンジン出力トルクＴｅｏｕｔはゼロである。ゆえに、エンジンモデル５３１は、仮想クラッチが切られている場合、仮想エンジントルクＴｅと仮想エンジンの慣性モーメントＪとを用いて次式（２）により仮想エンジン回転速度Ｎｅを算出する。仮想エンジントルクＴｅの計算には、仮想スロットル開度ＴＡをパラメータとするマップが用いられる。

エンジンモデル５３１は、仮想エンジン回転速度Ｎｅ及び仮想スロットル開度ＴＡから仮想エンジン出力トルクＴｅｏｕｔを算出する。仮想エンジン出力トルクＴｅｏｕｔの計算には、例えば、図６に示すようなマップが用いられる。このマップは、定常状態での仮想スロットル開度ＴＡと、仮想エンジン回転速度Ｎｅと、仮想エンジン出力トルクＴｅｏｕｔとの関係を規定したマップである。このマップでは、仮想スロットル開度ＴＡ毎に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が与えられる。図６に示すトルク特性は、仮想スロットル開度ＴＡを仮想燃料噴射量に置き換えることで、ディーゼルエンジンを想定した特性に設定することもできる。エンジンモデル５３１で算出された仮想エンジン出力トルクＴｅｏｕｔは、クラッチモデル５３２に入力される。

２－２－４．クラッチモデル
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。

クラッチモデル５３２は、トルク伝達ゲインｋを用いてクラッチ出力トルクＴｃｏｕｔを算出する。クラッチ出力トルクＴｃｏｕｔは、仮想クラッチから出力されるトルクである。クラッチモデル５３２は、例えば、次式（３）により、仮想エンジン出力トルクＴｅｏｕｔ及びトルク伝達ゲインｋからクラッチ出力トルクＴｃｏｕｔを算出する。クラッチモデル５３２で算出されたクラッチ出力トルクＴｃｏｕｔは、ＭＴモデル５３３に入力される。

また、クラッチモデル５３２は、スリップ率Ｒｓｌｉｐを算出する。スリップ率Ｒｓｌｉｐは、エンジンモデル５３１での仮想エンジン回転速度Ｎｅの計算に用いられる。スリップ率Ｒｓｌｉｐの算出には、トルク伝達ゲインｋと同様に、クラッチペダル踏み込み量Ｐｃに対してスリップ率Ｒｓｌｉｐが与えられるマップを用いることができる。そのようなマップに代えて、スリップ率Ｒｓｌｉｐとトルク伝達ゲインとの関係を表す次式（４）によって、トルク伝達ゲインｋからスリップ率Ｒｓｌｉｐを算出してもよい。

２－２－５．ＭＴモデル
ＭＴ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。ＭＴモデル５３３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、仮想ギア段ＧＰに対してギア比ｒが与えられる。図６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。

ＭＴモデル５３３は、ギア比ｒを用いて変速機出力トルクＴｇｏｕｔを算出する。変速機出力トルクＴｇｏｕｔは、仮想ＳＭＴから出力されるトルクである。ＭＴモデル５３３は、例えば、次式（５）により、クラッチ出力トルクＴｃｏｕｔ及びギア比ｒから変速機出力トルクＴｇｏｕｔを算出する。ＭＴモデル５３３で算出された変速機出力トルクＴｇｏｕｔは、車軸・駆動輪モデル５３４に入力される。

２－２－５．車軸・駆動輪モデル
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。

３．その他
上記実施形態において、パドル式の疑似シフターに代えてレバー式の疑似シフターを備えてもよい。レバー式の疑似シフターは、シフトレバー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る。また、上記実施形態において、疑似シーケンシャルシフターに代えて疑似Ｈ型シフターと疑似クラッチペダルとを備えてもよい。その場合、ＭＴ車両モデルのクラッチモデルでは、疑似クラッチペダルの踏み込み量に応じてトルク伝達ゲインを算出するようにすればよい。また、ＭＴ車両モデルのＭＴモデルでは、疑似Ｈ型シフターのシフトポジションに応じてギア比を算出すればよい。

２ 電気モータ、１０ 電気自動車、１４ バッテリ、２２ アクセルペダル、２６ 疑似パドルシフター、４２ ＨＭＩユニット、４８ 電圧計、５０ 制御装置

Claims (4)

1. バッテリからの電力の供給を受けて動く電気モータを走行用の動力装置として使用し、回生電力を前記バッテリに蓄える電気自動車であって、
   アクセルペダルと、
   シフターと、
   運転者のモード選択操作に従い前記電気モータの制御モードとして第１モードと第２モードのいずれか一方を選択するモード選択装置と、
   前記電気モータを制御する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、
   前記バッテリのＳＯＣが所定範囲内である場合は、前記モード選択装置で選択された前記制御モードで前記電気モータを制御し、
   前記ＳＯＣが前記所定範囲外である場合は、前記モード選択装置で選択された前記制御モードによらず前記第１モードで前記電気モータを制御し、
   前記第１モードで前記電気モータを制御する場合は、前記シフターの操作ポジションによらずに前記アクセルペダルの操作に応じて前記電気モータの出力を変化させ、
   前記第２モードで前記電気モータを制御する場合は、前記アクセルペダルの操作に対する前記電気モータの出力特性を前記シフターの操作ポジションに応じて変化させる、ように構成されている
   ことを特徴とする電気自動車。
2. 請求項１に記載の電気自動車において、
   前記制御装置は、
   前記第２モードでの前記電気モータの制御中に前記ＳＯＣが前記所定範囲外になった場合、前記制御モードを前記第２モードから前記第１モードへ切り替えることを前記運転者に通知する、ように構成されている
   ことを特徴とする電気自動車。
3. 請求項１に記載の電気自動車において、
   前記所定範囲は前記バッテリの容量の半分よりも大きい第１閾値により定義される範囲であり、
   前記制御装置は、前記ＳＯＣが前記第１閾値より大きい場合、前記第１モードで前記電気モータを制御する、ように構成されている
   ことを特徴とする電気自動車。
4. 請求項１に記載の電気自動車において、
   前記所定範囲は前記バッテリの容量の半分よりも小さい第２閾値により定義される範囲であり、
   前記制御装置は、前記ＳＯＣが前記第２閾値より小さい場合、前記第１モードで前記電気モータを制御する、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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