JP7416300B1 - 電気自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】モータ走行モードと変速走行モードとの切替に伴う自動車の挙動の変化に対して、運転者の対応の遅れを抑制する。【解決手段】駆動軸に走行用のトルクを出力するモータと、運転者の操作により、走行に要求される要求トルクをモータから出力して走行するモータ走行モードと、運転者のシフト操作に基づいてモータから出力されるトルクの挙動をエンジンと変速機とを備えるエンジン車におけるトルクの挙動として走行する変速走行モードと、を含む複数の走行モードから１つの走行モードを選択するモード選択装置と、モード選択装置により選択された走行モードで走行するようにモータを制御する制御装置と、を備える電気自動車であって、制御装置は、ステアリングが把持されているときには、モータ走行モードと変速走行モードとの切替を許可する。【選択図】図２

Description

本発明は、電気自動車に関する。

従来、この種の電気自動車としては、走行用の動力を出力するモータと、運転者の操作により、モータ走行モードと変速走行モードとを含む複数の走行モードから１つの走行モードを選択するモード選択装置と、を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。モータ走行モードは、走行に要求される要求トルクをモータから出力して走行する走行モードである。変速走行モードでは、運転者のシフト操作に基づいてモータから出力されるトルクの挙動をエンジンと変速機とを備える車両におけるトルクの挙動に近づけて走行させる走行モードである。

特開２０２２－０３６８４５号公報

上述の電気自動車では、走行モードは、運転者の操作により切り替えられる。しかし、誤操作などで運転者の意図に反して走行モードが切り替わることがある。運転者の意図に反して走行モードが切り替わると、自動車の挙動が運転者の意図とは異なるものとなり、運転者の対応が遅れてしまうことがある。

本発明の電気自動車は、モータ走行モードと変速走行モードとの切替に伴う自動車の挙動の変化に対して、運転者の対応の遅れを抑制することを主目的とする。

本発明の電気自動車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の電気自動車は、
駆動軸に走行用のトルクを出力するモータと、
運転者の操作により、走行に要求される要求トルクを前記モータから出力して走行するモータ走行モードと、前記運転者のシフト操作に基づいて前記モータから出力されるトルクの挙動をエンジンと変速機とを備えるエンジン車におけるトルクの挙動として走行する変速走行モードと、を含む複数の走行モードから１つの前記走行モードを選択するモード選択装置と、
前記モード選択装置により選択された前記走行モードで走行するように前記モータを制御する制御装置と、
を備える電気自動車であって、
前記制御装置は、ステアリングが把持されているときには、前記モータ走行モードと前記変速走行モードとの切替を許可する
ことを要旨とする。

この本発明の電気自動車では、ステアリングが把持されているときには、モータ走行モードと変速走行モードとの切替を許可する。ステアリングが把持されているときには、自動車の挙動に対して運転者が比較的迅速に対応できる状況にあると考えられる。したがって、ステアリングが把持されているときには、モータ走行モードと変速走行モードとの切替を許可することにより、モータ走行モードと変速走行モードとの切替に伴う自動車の挙動の変化に対して運転者の対応が遅れることを抑制できる。

こうした本発明の電気自動車において、前記制御装置は、前記ステアリングが把持されていないときであっても停車中は、前記モータ走行モードと前記変速走行モードとの切替を許可してもよい。停車中は、走行モードを切り替えても自動車の挙動は変化しない。したがって、停車中はモータ走行モードと変速走行モードとの切替を許可することにより、モータ走行モードと変速走行モードとの切替が許可される機会が増加する。これにより、利便性の向上を図れる。

また、本発明の電気自動車において、前記制御装置は、前記ステアリングが把持されている場合において、シフトポジションがニュートラルレンジであるときには、前記モータ走行モードと前記変速走行モードとの切替を許可してもよい。こうすれば、シフトポジションがニュートラルレンジであるときには、駆動軸のトルクが出力されないようにモータが制御されることから、走行モードを切り替えても自動車の挙動は変化しない。したがって、シフトポジションがニュートラルレンジであるときには、モータ走行モードと変速走行モードとの切替を許可することにより、モータ走行モードと変速走行モードとの切替に伴う車両挙動の変化を抑制できる。

さらに、本発明の電気自動車において、前記エンジン車おけるクラッチペダルを模した疑似クラッチペダルを備え、前記制御装置は、前記ステアリングが把持されている場合において、前記疑似クラッチペダルが踏まれているときには、前記モータ走行モードと前記変速走行モードとの切替を許可してもよい。疑似クラッチペダルが踏まれているときには、駆動軸に走行用のトルクが出力されないことから、運転者が意図しないトルクがモータから出力されても自動車の挙動は変化しない。したがって、疑似クラッチペダルが踏まれているときに、モータ走行モードと変速走行モードとの切替を許可することにより、モータ走行モードと変速走行モードとの切替に伴う車両挙動の変化を抑制できる。

本発明の一実施例としての電気自動車２０の構成の概略を示す構成図である。 電子制御ユニット５０により実行される許否ルーチンの一例を示すフローチャートである。 変形例の許否ルーチンの一例を示すフローチャートである。 変形例の許否ルーチンの一例を示すフローチャートである。 変形例の許否ルーチンの一例を示すフローチャートである。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としての電気自動車２０の構成の概略を示す構成図である。図示するように、実施例の電気自動車２０は、走行用のモータ３２と、インバータ３４と、バッテリ３６と、電子制御ユニット５０とを備える。

モータ３２は、三相交流電動機として構成されており、回転子コアに永久磁石が埋め込まれた回転子と、固定子コアに三相コイルが巻回された固定子とを備える。モータ３２の回転子は、駆動輪２２ａ，２２ｂにデファレンシャルギヤ２４を介して連結された駆動軸２６に接続されている。

インバータ３４は、モータ３２の駆動に用いられる。インバータ３４は、電力ライン３８を介してバッテリ３６に接続されており、６つのスイッチング素子としてのトランジスタＴ１１～Ｔ１６と、６つのトランジスタＴ１１～Ｔ１６のそれぞれに並列に接続された６つのダイオードＤ１１～Ｄ１６とを有する。トランジスタＴ１１～Ｔ１６は、それぞれ、電力ライン３８の正極側ラインと負極側ラインとに対してソース側とシンク側になるように２つずつペアで配置されている。各ペアの２つのトランジスタの接続点は、それぞれ、モータ３２の対応する相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のコイルに接続されている。したがって、インバータ３４に電圧が作用しているときに、電子制御ユニット５０によって、対となるトランジスタＴ１１～Ｔ１６のオン時間の割合が調節されることにより、三相コイルに回転磁界が形成され、モータ３２が回転駆動される。

バッテリ３６は、リチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されており、電力ライン３８を介してインバータ３４に接続されている。電力ライン３８には、平滑用のコンデンサ３９が取り付けられている。

電子制御ユニット５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、入出力ポートを有するマイクロコンピュータを備える。電子制御ユニット５０は、回転位置センサ３２ａからのモータ３２の回転子の回転位置θｍ、電流センサ３２ｕ，３２ｖからのモータ３２のＵ相、Ｖ相の相電流Ｉｕ，Ｉｖ、電圧センサ３６ａからのバッテリ３６の電圧Ｖｂ、電流センサ３６ｂからのバッテリ３６の電流Ｉｂ、電圧センサ３９ａからの電力ライン３８（コンデンサ３９）の電圧ＶＬを入力する。スタートスイッチ６０からのスタート信号、シフトポジションセンサ６２からのシフトレバー６１の操作位置であるシフトポジションＳＰ、アクセルペダルセンサ６４からのアクセルペダル６３の踏込量であるアクセル開度Ａｃｃ、ブレーキペダルセンサ６６からのブレーキペダル６５の踏込量であるブレーキペダルポジションＢＰも入力する。車速センサ６７からの車速Ｖ、モード切替スイッチ６８からのスイッチ信号、クラッチペダルセンサ７１からのクラッチペダル（疑似クラッチペダル）７０の踏込量Ｄａ、ステアリングが把持されていることを検出する把持センサ７２からの把持信号も入力する。シフトレバー６１は、手動変速機を搭載した車両が備えるシフト装置を模擬した構成となっている。シフトレバー６１は、シフトポジションＳＰとして、模擬する手動変速機の変速段に対応する複数のシフトレンジ、例えば、模擬する１速レンジ～６速レンジおよびニュートラルレンジのうち１つのレンジを選択できる。モード切替スイッチ６８は、オンされる毎に、モータ走行モードと変速走行モードとを切り替えるモード切替指示を出力する。モータ走行モード、変速走行モードについては後述する。クラッチペダル７０は、模擬するエンジン車に搭載されるクラッチペダルを模擬した構成となっている。クラッチペダル７０は、配置や操作感が、手動変速機を搭載した車両のクラッチペダルと同様に構成されている。

実施例の電気自動車２０では、電子制御ユニット５０は、走行に要求される要求トルクをモータ３２から出力して走行するモータ走行モードや、運転者のシフトレバー６１の操作に基づいてモータ３２から出力されるトルクの挙動をエンジンと手動変速機とを備えるエンジン車におけるトルクの挙動として走行する変速走行モードで走行するように、モータ３２（インバータ３４）を制御する。

モータ走行モードでは、シフトポジションＳＰやクラッチペダル７０の踏込量Ｄａによらず、走行に要求される（駆動軸２６に要求される）走行要求トルクＴｄ＊をモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に設定し、モータ３２がトルク指令Ｔｍ＊で駆動されるようにインバータ３４のトランジスタＴ１１～Ｔ１６を制御する。ここで、走行要求トルクＴｄ＊は、アクセル開度Ａｃｃおよび車速Ｖに基づいて設定される。

変速走行モードでは、駆動軸２６の回転数Ｎｐ（モータ３２の回転数Ｎｍ）と、シフトポジションＳＰに対応するギヤ比（変速比）ｒと、クラッチペダル７０の踏込量Ｄａに基づくクラッチペダル７０のスリップ率ｓｌｉｐを用いて、模擬するエンジン車におけるエンジン回転数としての仮想エンジン回転数Ｎｅを設定し、アクセル開度Ａｃｃと仮想エンジン回転数Ｎｅとに基づいて模擬するエンジン車のエンジンから出力される仮想エンジン出力トルクＴｅｏｕｔを設定する。クラッチペダル７０のスリップ率ｓｌｉｐに基づいてエンジンから手動変速機へのトルクの伝達率であるトルク伝達ゲインｋに仮想エンジン出力トルクＴｅｏｕｔを乗じて、変速機入力トルクＴｍｔｉｎを算出する。トルク伝達ゲインｋは、クラッチペダル７０の踏込量Ｄａが大きいときには小さいときに比して小さく設定され、クラッチペダル７０の踏込量Ｄａがエンジンと手動変速機との間でのトルク伝達ゲインｋが値０となる最大踏込量のときには値０になるように設定される。そして、変速機入力トルクＴｍｔｉｎにシフトポジションＳＰに対応するギヤ比（変速比）ｒを乗じて変速機出力トルクＴｍｔｏｕｔを算出し、変速機出力Ｔｍｔｏｕをモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に設定して、モータ３２がトルク指令Ｔｍ＊で駆動されるようにインバータ３４のトランジスタＴ１１～Ｔ１６を制御する。こうした制御により、運転者のシフトレバー６１の操作に基づいてモータ３２から出力されるトルクの挙動をエンジンと手動変速機とを備えるエンジン車におけるトルクの挙動として走行するようモータ３２が制御される。即ち、エンジンと手動変速機とを備えるエンジン車を模擬した走行が可能となり、運転者はエンジンと手動変速機とを備えるエンジン車を運転しているような感覚を実感できる。このとき、乗員室内に音を報知するスピーカを配置し、予め録音されているエンジンの回転数毎のエンジン音から仮想エンジン回転数Ｎｅに対応するエンジン音を再生してスピーカからエンジン音を流してもよい。なお、シフトポジションＳＰがニュートラルレンジであるときには、駆動軸２６にトルクが出力されないようにモータ３２が制御される。

次に、こうして構成された実施例の電気自動車２０の動作、特に、モード切替スイッチ６８により走行モードの切替指示がなされる際の動作について説明する。図２は、電子制御ユニット５０により実行される許否ルーチンの一例を示すフローチャートである。本ルーチンは、走行中にモード切替スイッチ６８により走行モードの切替指示がなされたときに実行される。

本ルーチンが実行されると、電子制御ユニット５０のＣＰＵは、把持センサ７２からの把持信号に基づいて、ステアリングが把持されているか否かを判定する（ステップＳ１００）。ステアリングが把持されているときには、走行モードを切り替えることにより電気自動車２０の挙動の変化に運転者が迅速に対応できると判断して、走行モードの切替を許可して（ステップＳ１１０）、本ルーチンを終了する。これにより、モータ走行モードと変速走行モードとの切替に伴う自動車の挙動の変化に対して、運転者の対応の遅れを抑制できる。

ステップＳ１００でステアリングが把持されていないときには、走行モードを切り替えることにより電気自動車２０の挙動の変化に運転者の対応が遅れることがあると判断して、走行モードの切替を不許可にして（ステップＳ１２０）、本ルーチンを終了する。これにより、モータ走行モードと変速走行モードとの切替に伴う自動車の挙動の変化に対して、運転者の対応の遅れることがあるときには、走行モードの切替を行わないから、より適正な走行を行なうことができる。

以上説明した実施例の電気自動車２０によれば、ステアリングが把持されているときには、走行モードの切替を許可することにより、モータ走行モードと変速走行モードとの切替に伴う自動車の挙動の変化に対して、運転者の対応の遅れを抑制できる。

実施例の電気自動車２０では、走行中に、図２に例示する許否ルーチンを実行している。しかし、走行中であるか否かに拘らず、図３に例示する変形例の許否ルーチンを実行してもよい。変形例の許否ルーチンでは、ステアリングが把持されていないときは、停車中であるか否かを判定し（ステップＳ２００）、停車中であるときには走行モードの切替を許可し（ステップＳ１１０）、停車中でないときには走行モードの切替を不許可にする（ステップＳ１２０）。停車中は、走行モードが切り替えられても自動車の挙動が変化しない。したがって、停車中はモータ走行モードと変速走行モードとの切替を許可することにより、モータ走行モードと変速走行モードとの切替が許可される機会が増加する。これにより、利便性の向上を図れる。

実施例の電気自動車２０では、ステップＳ１００、Ｓ１１０で、ステアリングが把持されているときには、走行モードの切替を許可する。しかし、図４に例示する変形例の許否ルーチンに例示するように、ステップＳ１００でステアリンが保持されている判定したときには、シフトポジションＳＰがニュートラル（Ｎ）レンジであるか否かを判定し（ステップＳ３００）、シフトポジションＳＰがニュートラル（Ｎ）レンジであるときには走行モードの切替を許可し（ステップＳ１１０）、シフトポジションＳＰがニュートラル（Ｎ）レンジでないときには走行モードの切替を不許可にしてもよい（ステップＳ１２０）。シフトポジションＳＰがニュートラルレンジであるときには、駆動軸２６にトルクが出力されないようモータ３２が制御されることから、走行モードの切替により意図しないモータ３２のトルクの変化があっても自動車の挙動は変化しない。したがって、シフトポジションＳＰがニュートラルレンジであるときには、モータ走行モードと変速走行モードとの切替を許可することにより、モータ走行モードと変速走行モードとの切替に伴う車両挙動の変化を抑制できる。

実施例の電気自動車２０では、ステップＳ１００、Ｓ１１０で、ステアリングが把持されているときには、走行モードの切替を許可する。しかし、図５に例示する変形例の許否ルーチンに例示するように、ステップＳ１００でステアリンが保持されている判定したときには、シフトポジションＳＰがニュートラル（Ｎ）レンジであるか否かを判定し（ステップＳ３００）、シフトポジションＳＰがニュートラル（Ｎ）レンジであるときには、クラッチペダルセンサ７１からのクラッチペダル７０の踏込量Ｄａに基づいてクラッチペダル７０が踏み込まれているか否か（クラッチペダル７０の踏込量Ｄａがエンジンと手動変速機との間でのトルク伝達ゲインｋが値０となる最大踏込量であるか否か）を判定する（ステップＳ４００）。そして、クラッチペダル７０が踏み込まれているときには、走行モードの切替を許可する（ステップＳ１１０）。ステップＳ３００でシフトポジションＳＰがニュートラル（Ｎ）レンジでないときや、ステップＳ４００でクラッチペダル７０が踏み込まれていないとには、走行モードの切替を不許可にしてもよい（ステップＳ１２０）。クラッチペダル７０が踏まれているときには、クラッチペダル７０の踏込量Ｄａが最大のときにはトルク伝達ゲインｋが値０になり、駆動軸２２に走行用のトルクが出力されないようモータ３２が制御されることから、走行モードを切り替えても、自動車の挙動は変化しない。したがって、疑似クラッチペダルが踏まれているときに、モータ走行モードと変速走行モードとの切替を許可することにより、モータ走行モードと変速走行モードとの切替に伴う車両挙動の変化を抑制できる。

実施例の電気自動車２０では、シフトポジションＳＰを、運転者のシフトレバー６１の操作により変更している。しかし、ステアリング近傍に配置された２つのパドルスイッチを備え、パドルスイッチからのパドル信号に基づいてアップシフトまたはダウンシフトすることでシフトポジションＳＰを変更する場合にも、本発明を適用することができる。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、モータ３２が「モータ」に相当し、モード切替スイッチ６８が「モード選択装置」に相当し、電子制御ユニット５０が「制御装置」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、電気自動車の製造産業に利用可能である。

２０ 電気自動車、２２ａ，２２ｂ 駆動輪、３２ モータ、３４ インバータ、３６ バッテリ、５０ 電子制御ユニット、６８ モード切替スイッチ。

Claims (4)

1. 駆動軸に走行用のトルクを出力するモータと、
   運転者の操作により、走行に要求される要求トルクを前記モータから出力して走行するモータ走行モードと、前記運転者のシフト操作に基づいて前記モータから出力されるトルクの挙動をエンジンと変速機とを備えるエンジン車におけるトルクの挙動として走行する変速走行モードと、を含む複数の走行モードから１つの前記走行モードを選択するモード選択装置と、
   前記モード選択装置により選択された前記走行モードで走行するように前記モータを制御する制御装置と、
   を備える電気自動車であって、
   前記制御装置は、ステアリングが把持されているときには、前記モータ走行モードと前記変速走行モードとの切替を許可する
   電気自動車。
2. 請求項１記載の電気自動車であって、
   前記制御装置は、前記ステアリングが把持されていないときであっても停車中は、前記モータ走行モードと前記変速走行モードとの切替を許可する
   電気自動車。
3. 請求項１記載の電気自動車であって、
   前記制御装置は、前記ステアリングが把持されている場合において、シフトポジションがニュートラルレンジであるときには、前記モータ走行モードと前記変速走行モードとの切替を許可する
   電気自動車。
4. 請求項１または２記載の電気自動車であって、
   前記エンジン車におけるクラッチペダルを模した疑似クラッチペダル
   を備え、
   前記制御装置は、前記ステアリングが把持されている場合において、前記疑似クラッチペダルが踏まれているときには、前記モータ走行モードと前記変速走行モードとの切替を許可する
   電気自動車。

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