JP7509189B2 - 電気自動車 - Google Patents

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２０２１－１１８５６９号公報には、マニュアルトランスミッション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を、電気自動車のモータトルクを制御して模擬する技術が開示されている。

特開２０２１－１１８５６９号公報

ＭＴ車両のようなトルク特性が得られる制御モードと、通常の電気自動車のトルク特性を有する制御モードとを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、その一方で、車両を起動したときの制御モードが毎回異なっている場合、運転者は制御モードの違いによる車両の操作の違いに対応しなければならないために煩わしさを覚えてしまう。

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、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選択的に楽しむことを可能にしつつ、車両を起動したときの制御モードが定まっていないことによる煩わしさを無くすことにある。

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、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、モード選択装置で選択された制御モードに従い電気モータを制御する装置である。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ように構成されている。モード選択装置は、電気自動車の起動時、第１モードと第２モードのうちの特定の制御モードを自動で選択するように構成されている。

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、車両の起動時に制御モードが定まっていないことによる煩わしさを運転者に覚えさせることがない。

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。 モード選択装置によるモード切替処理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は、例えばブラシレスＤＣモータや三相交流同期モータである。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。車輪速センサ３０は、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）などの車載ネットワークによって後述する制御装置５０に接続されている。

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、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。インバータ１６は、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。インバータ１６による電力変換は、制御装置５０によるＰＷＭ制御によって行われる。インバータ１６は、車載ネットワークによって制御装置５０に接続されている。

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、アクセルペダル２２の操作量である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、ブレーキペダル２４の操作量である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。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は、車載ネットワークによって制御装置５０に接続されている。

電気自動車１０は、動作入力装置として、さらに疑似パドルシフター２６を備えている。パドルシフター、すなわち、パドル式のシーケンシャルシフターはシーケンシャルマニュアルトランスミッション（ＳＭＴ）を操作する装置であるが、当然ながら電気自動車１０はＳＭＴを備えていない。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、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、ステアリングホイールの右側に設けられ、ダウンシフトスイッチ２６ｄは、ステアリングホイールの左側に設けられている。アップシフトスイッチ２６ｕとダウンシフトスイッチ２６ｄは独立に操作することができる。アップシフトスイッチ２６ｕは手前に引かれることで信号を発し、ダウンシフトスイッチ２６ｄも手前に引かれることで信号を発する。以下、アップシフトスイッチ２６ｕを手前に引く操作をアップシフト操作と称し、アップシフト操作によってアップシフトスイッチ２６ｕが発する信号をアップシフト信号と称する。また、ダウンシフトスイッチ２６ｄを手前に引く操作をダウンシフト操作と称し、ダウンシフト操作によってダウンシフトスイッチ２６ｄが発する信号をダウンシフト信号と称する。アップシフトスイッチ２６ｕとダウンシフトスイッチ２６ｄは車載ネットワークによって制御装置５０に接続されている。

電気自動車１０は、モード選択スイッチ４２を備えている。モード選択スイッチ４２は、電気モータ２の制御モードを選択するスイッチである。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。モード選択スイッチ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。モード選択スイッチ４２は、車載ネットワークによって制御装置５０に接続されている。

電気自動車１０は、起動スイッチ４６を備えている。起動スイッチ４６をオンにすることで、起動スイッチ４６から制御装置５０に起動信号が入力される。起動スイッチ４６をオフにすることで、起動スイッチ４６から制御装置５０に停止信号が入力される。制御装置５０への起動信号の入力によって電気自動車１０のシステムが起動し、電気自動車１０は走行可能になる。そして、制御装置５０への停止信号の入力によって電気自動車１０のシステムは停止し、電気自動車１０は走行不能になる。

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、ドライブモード選択スイッチ４２、及び起動スイッチ４６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へ信号を出力する。図示は省略するが、これらの他にも様々なセンサ、アクチュエータ、表示器が電気自動車１０に搭載されている。

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、及び切替スイッチ５６０を備える。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、及びモード選択スイッチ４２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、切替スイッチ５６０によって決まる。切替スイッチ５６０は、モード選択スイッチ４２から入力される信号によって動作する。切替スイッチ５６０とモード選択スイッチ４２は、モード選択装置を構成する。

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、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ＭＴ車両である。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。エンジンは火花点火式エンジンでもよいし、ディーゼルエンジンでもよい。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。

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のうち切替スイッチ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。ただし、モータトルクＴｅｖがモータトルク指令値として出力されている間も、ＭＴ車両モデル５３０を用いたモータトルクＴｍｔの計算は継続されている。逆に、モータトルクＴｍｔがモータトルク指令値として出力されている間も、モータトルクＴｅｖの計算は継続されている。つまり、切替スイッチ５６０には、モータトルクＴｅｖとモータトルクＴｍｔの両方が継続的に入力されている。

切替スイッチ５６０は、モード選択スイッチ４２で選択された制御モードに応じて動作する。モード選択スイッチ４２でＥＶモードが選択されている場合、切替スイッチ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。モード選択スイッチ４２でＭＴモードが選択された場合、切替スイッチ５６０は、接続先を要求モータトルク計算部５４０に切り替える。そして、切替スイッチ５６０は、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、モード選択スイッチ４２による制御モードの選択に連動して行われる。

ただし、電気自動車１０の起動時には、前回のトリップにおいてどの制御モードが選択されていたかに関係なく、切替スイッチ５６０は予め設定されている起動時接続先に自動で接続する。起動時接続先は、ハードスイッチにより或いはソフトスイッチによって運転者が任意に設定することができる。初期設定では、切替スイッチ５６０の起動時接続先はモータトルク指令マップ５５０とされている。つまり、運転者が起動スイッチ４６をオンにしたときには、必ずＥＶモードで起動するように初期設定がなされている。ＥＶモードであれば、運転者が誰であっても、つまり、ＭＴ車両の運転が苦手な者であっても難なく運転を開始することができる。運転者がＭＴモードでの起動を望むのであれば、設定変更によって切替スイッチ５６０の起動時接続先を要求モータトルク計算部５４０とすればよい。

図４は、モード選択スイッチ４２と切替スイッチ５６０とで構成されるモード選択装置によるモード切替処理の手順を示すフローチャートである。ここでは、起動時の制御モードは初期設定であるＥＶモードであるとする。

ステップＳ０１では、起動スイッチ４６がオンになったかどうか判定される。起動スイッチ４６がオンになるまではシステムの停止状態が継続される。そして、起動スイッチ４６がオンになった場合、手順はステップＳ０２に進む。

ステップＳ０２では、前回のトリップがＥＶモードとＭＴモードのどちらの制御モードで終了したかに関係なく、切替スイッチ５６０は、モータトルク指令マップ５５０に自動で接続される。つまり、起動スイッチ４６のオンによってＥＶモードが自動で選択され、電気自動車１０は必ずＥＶモードで起動される。次に、手順はステップＳ０３に進む。

ステップＳ０３では、モード選択スイッチ４２によってＭＴモードが選択されたかどうか判定される。ＭＴモードが選択されるまでは、ＥＶモードでの電気モータ２の制御が継続される。ＭＴモードが選択された場合、手順はステップＳ０４に進む。

ステップＳ０４では、切替スイッチ５６０の接続先がモータトルク指令マップ５５０から要求モータトルク計算部５４０へ切り替えられる。これにより、制御モードはＥＶモードからＭＴモードへ切り替わる。

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。

なお、クラッチペダルレス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が行われる。そこで、エンジンモデル５３１は、仮想クラッチが切られ、車速が０であり、且つ仮想スロットル開度ＴＡが０％である場合、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）として算出する。運転者が、停車中にアクセルペダル２２を踏み込んで空吹かしを行う場合、式（２）で計算される仮想エンジン回転速度Ｎｅの初期値としてアイドリング回転速度が用いられる。

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、自然吸気エンジンを想定した特性に設定することもできるし、過給エンジンを想定した特性に設定することもできる。また、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。

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。

上記実施形態に係る電気自動車１０は、変速機を備えていない。しかし、有段或いは無段の自動変速機を備えた電気自動車にも本発明は適用可能である。この場合、ＭＴ車両モデルで計算されたモータトルクを出力させるように、電気モータ及び自動変速機からなるパワートレインを制御すればよい。

本開示のモータトルク制御技術は、バッテリ電気自動車に限らず、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であれば広く適用可能である。

２ 電気モータ、１０ 電気自動車、１６ インバータ、２２ アクセルペダル、２６ 疑似パドルシフター、４２ モード選択スイッチ、４６ 起動スイッチ、５０ 制御装置

Claims (1)

1. 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、
   前記モード選択装置で選択された前記制御モードに従い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、
   前記モード選択装置は、前記電気自動車の起動時、前回のトリップでどの制御モードが選択されていたかに関係なく前記第１モードと前記第２モードのうちの前記運転者が予め設定した制御モードを自動で選択する、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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