WO2025134530A1 - 電気自動車及び電気自動車を制御するプログラム - Google Patents

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WO2025134530A1
WO2025134530A1 PCT/JP2024/037993 JP2024037993W WO2025134530A1 WO 2025134530 A1 WO2025134530 A1 WO 2025134530A1 JP 2024037993 W JP2024037993 W JP 2024037993W WO 2025134530 A1 WO2025134530 A1 WO 2025134530A1
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electric vehicle
pseudo
shifter
sequential
virtual
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陽一郎 勇
達也 今村
賢治 水谷
強志 岡田
直樹 山室
亮平 湯浅
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    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/20—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
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    • F16H59/36—Inputs being a function of speed
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    • F16H59/58—Inputs being a function of the status of the machine, e.g. position of doors or safety belts dependent on signals from the steering
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    • F16H—GEARING
    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/02—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing characterised by the signals used
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K15/00—Acoustics not otherwise provided for
    • G10K15/04—Sound-producing devices

Definitions

  • This disclosure relates to technology for controlling electric vehicles that have electric motors as their driving sources.
  • JP 2021-151168 A discloses a conventional technology relating to an electric vehicle that can simulate the manual shifting operation of a vehicle equipped with a manual transmission powered by an internal combustion engine (hereinafter referred to as a manual-shift internal combustion engine vehicle) by controlling an electric motor.
  • the driver of the electric vehicle can select from multiple virtual gear modes (virtual shift positions) using a paddle switch or the like.
  • the paddle switch is a shift device that simulates a sequential shifter provided on the steering wheel (hereinafter referred to as a pseudo-sequential shifter).
  • the above-mentioned conventional technology allows the driver to experience the shifting operation of a manually-shifted internal combustion engine vehicle in an electric vehicle.
  • the driver can then use the pseudo-sequential shifter to select a virtual shift position that replicates the shift position of a manually-shifted internal combustion engine vehicle.
  • the pseudo-sequential shifter is attached to the steering wheel, turning the steering wheel significantly to turn the electric vehicle changes the positional relationship between the hands on the steering wheel and the pseudo-sequential shifter.
  • the steering angle of the steering wheel is large, it becomes difficult for the driver to smoothly operate the pseudo-sequential shifter.
  • One objective of this disclosure is to provide an electric vehicle capable of reproducing the shifting operations of a manual transmission internal combustion engine vehicle, which allows the driver to select a mode in which the driver can experience operating a manual transmission internal combustion engine vehicle, and which can improve the ease of driving in that mode.
  • the present disclosure provides an electric vehicle having an electric motor as a drive source.
  • the electric vehicle includes an accelerator pedal used for driving, a pseudo-sequential shifter, and a control device that controls the electric vehicle in response to the operation of the accelerator pedal.
  • the pseudo-sequential shifter is an operating member installed on the steering wheel that simulates a sequential shifter used for shifting gears in a manually variable internal combustion engine vehicle.
  • the control device is configured to perform the following: The first is to execute a manual mode, which is one of the control modes, at the driver's selection. In the manual mode, the operation of the pseudo-sequential shifter is associated with a virtual shift position, which is a virtual shift position.
  • the opening degree of the accelerator pedal, the virtual shift position, and the vehicle speed of the electric vehicle are associated with the torque of the electric motor.
  • the second is to automatically upshift the virtual shift position in response to the vehicle speed of the electric vehicle when the steering angle of the steering wheel becomes equal to or greater than a predetermined angle while the manual mode is being executed.
  • the pseudo-sequential shifter may be mounted on a steering wheel.
  • the pseudo-sequential shifter may be mounted on a steering column.
  • the opening degree of the accelerator pedal, the virtual shift position, and the vehicle speed of the electric vehicle are associated with the torque of the electric motor.
  • the second is to automatically upshift the virtual shift position in response to the vehicle speed of the electric vehicle when the steering angle of the steering wheel becomes equal to or greater than a predetermined angle while the manual mode is being executed.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an electric vehicle according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of a pseudo sequential shifter provided on a steering wheel.
  • 1A and 1B are diagrams illustrating an example of a pseudo-sequential shifter provided on a steering column.
  • FIG. 2 is a tree diagram showing an example of electric vehicle control modes selectable by the control device.
  • FIG. 2 is a diagram showing the configuration of a control device related to driving control of an electric vehicle.
  • FIG. 2 is a diagram showing the configuration of a control device related to sound control of an electric vehicle.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram showing an example of a situation in which an automatic upshift is performed by the electric vehicle according to the present embodiment.
  • FIG. 4 is a flow chart showing an example of processing by the electric vehicle according to the present embodiment.
  • 11A and 11B are diagrams illustrating how a steering wheel rotates when a pseudo-sequential shifter is provided on a steering column. 4 is a graph for explaining the timing at which an automatic upshift is performed by the electric vehicle according to the present embodiment.
  • FIG. 11A and 11B are diagrams illustrating how a steering wheel rotates when a pseudo-sequential shifter is provided on a steering column. 4 is a graph for explaining the timing at which an automatic upshift is performed by the electric vehicle according to the present embodiment.
  • Fig. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an electric vehicle 100 according to an embodiment of the present disclosure. First, the configuration of the power system of the electric vehicle 100 will be described with reference to Fig. 1.
  • the electric vehicle 100 is equipped with two electric motors (M) 4F, 4R at the front and rear as a power source for driving.
  • the electric motors 4F, 4R are, for example, three-phase AC motors.
  • the front electric motor 4F is connected to a front drive shaft 5F that drives the front wheels 6F.
  • the rear electric motor 4R is connected to a rear drive shaft 5R that drives the rear wheels 6R.
  • the front wheels 6F are suspended on independent left and right electronically controlled front suspensions 7F.
  • the rear wheels 6R are suspended on independent left and right electronically controlled rear suspensions 7R.
  • Inverters (INV) 3F and 3R are attached to the front electric motor 4F and the rear electric motor 4R, respectively.
  • the front inverter 3F and the rear inverter 3R are each connected to a battery (BATT) 2.
  • the battery 2 stores electric energy to drive the electric motors 4F and 4R.
  • the electric vehicle 100 is a battery electric vehicle (BEV) that runs on electric energy stored in the battery 2.
  • the inverters 3F and 3R are, for example, voltage-type inverters, and control the torque of the electric motors 4F and 4R by PWM control.
  • the electric vehicle 100 is equipped with a battery management system (BMS) 10.
  • BMS battery management system
  • the battery management system 10 is a device that monitors the cell voltage, current, temperature, etc. of the battery 2.
  • the battery management system 10 has a function of estimating the state of charge (SOC) of the battery 2.
  • the electric vehicle 100 is equipped with a vehicle speed sensor 11. At least one of the wheel speed sensors (not shown) provided on each of the left and right front wheels 6F and the left and right rear wheels 6R is used as the vehicle speed sensor 11.
  • the electric vehicle 100 is also equipped with an accelerator pedal stroke sensor 12.
  • the accelerator pedal stroke sensor 12 is provided on the accelerator pedal 22, and outputs a signal indicating the amount of depression of the accelerator pedal 22, i.e., the accelerator opening.
  • the electric vehicle 100 is also equipped with a brake pedal stroke sensor 13.
  • the brake pedal stroke sensor 13 is provided on the brake pedal 23, and outputs a signal indicating the amount of depression of the brake pedal 23, i.e., the brake opening.
  • the electric vehicle 100 is also equipped with a steering angle sensor 14.
  • the steering angle sensor 14 is provided on the steering wheel 24, and outputs a signal indicating the steering angle of the steering wheel 24, i.e., the rotation angle of the steering wheel.
  • the accelerator pedal 22, brake pedal 23, and steering wheel 24 are driving operation members used to drive the electric vehicle 100.
  • the electric vehicle 100 is equipped with pseudo-gear shift operation members that imitate operation members used to change gears in a manually-shifted internal combustion engine vehicle.
  • the pseudo-gear shift operation members include at least the following pseudo-sequential shifter 25.
  • the pseudo-sequential shifter 25 is provided on the steering wheel 24.
  • An example of the pseudo-sequential shifter 25 is shown in FIG. 2 and FIG. 3.
  • FIG. 2 shows a pseudo paddle shifter 51 attached to the steering wheel 41 as an example of the pseudo sequential shifter 25.
  • the pseudo paddle shifter 51 is a dummy that is different from an original paddle shifter fixed to the steering wheel, which is a type of sequential shifter.
  • the pseudo paddle shifter 51 consists of a pair of paddles that have a structure similar to shift paddles attached to the steering wheel, and the left and right paddles can be moved independently. Since the pseudo paddle shifter 51 is fixed to the steering wheel 41, when the steering wheel 41 rotates, the pseudo paddle shifter 51 also rotates together with the steering wheel 41.
  • the pseudo paddle shifter 51 is provided with a shift switch 15 (see FIG. 1).
  • the shift switch 15 outputs an upshift signal when the right paddle is pulled, and outputs a downshift signal when the left paddle is pulled.
  • the left paddle may correspond to an upshift signal
  • the right paddle may correspond to a downshift signal.
  • the shift positions that are shifted up or down by the signal from the shift switch 15 are virtual shift positions.
  • Figure 3 shows a pseudo paddle shifter 52 attached to the steering column (steering shaft) 42 as an example of a pseudo sequential shifter 25.
  • the pseudo paddle shifter 52 is a dummy that is different from a real paddle shifter that is fixed to the steering column.
  • the pseudo paddle shifter 52 consists of a pair of paddles that have a structure similar to shift paddles attached to the steering column, and the left and right paddles can be moved independently. Because the pseudo paddle shifter 52 is fixed to the steering column 42, the position of the pseudo paddle shifter 52 does not change even if the steering wheel 41 is rotated.
  • the pseudo paddle shifter 52 is provided with a shift switch 15 (see FIG. 1). When the right paddle is pulled, an upshift signal is output from the shift switch 15, and when the left paddle is pulled, a downshift signal is output from the shift switch 15.
  • the left paddle may correspond to an upshift signal
  • the right paddle may correspond to a downshift signal.
  • the pseudo-sequential shifter 25 may be a button installed on the steering wheel 41.
  • one button is provided on each side of the steering wheel 41, and when the right button is pressed, the shift switch 15 outputs an upshift signal, and when the left button is pressed, the shift switch 15 outputs a downshift signal.
  • the electric vehicle 100 is equipped with a human-machine interface (HMI) 20 as an interface with the driver, and an in-vehicle speaker 21.
  • HMI human-machine interface
  • the HMI 20 is equipped with a touch panel display.
  • the HMI 20 displays information on the touch panel display, and accepts input from the driver via touch operations on the touch panel display.
  • the in-vehicle speaker 21 provides information to the driver by voice, and is also capable of outputting a simulated engine sound, which will be described later.
  • the electric vehicle 100 is equipped with a control device 101.
  • the sensors and devices to be controlled mounted on the electric vehicle 100 are connected to the control device 101 via an in-vehicle network.
  • vehicle speed sensor 11, accelerator pedal stroke sensor 12, brake pedal stroke sensor 13, steering angle sensor 14, and shift switch 15 various other sensors are also mounted on the electric vehicle 100.
  • the control device 101 is typically an electronic control unit (ECU).
  • the control device 101 may be a combination of multiple ECUs.
  • the control device 101 has at least a processor 102 and a memory 103.
  • the memory 103 includes a RAM for temporarily recording data, and a ROM for storing a program 104 executable by the processor 102 and various data 105 related to the program.
  • the program 104 is composed of multiple instructions.
  • the processor 102 reads and executes the program 104 and data 105 from the memory 103, and generates control signals based on signals obtained from each sensor.
  • the control device 101 may have one or more processors 102.
  • control device 101 controls the electric vehicle 100, including at least an automatic mode and a manual mode.
  • the driver can select a control mode by touching the touch panel display of the HMI 20.
  • one or more programs 104 associated with each touch operation are read from the memory 103 and executed by the processor 102.
  • control modes of the electric vehicle 100 by the control device 101 that the driver can select by operating the HMI 20, and the driving control and sound control of the electric vehicle 100 related to the control modes.
  • FIG. 4 is a tree diagram showing an example of the control modes of the electric vehicle 100 that can be selected by the control device 101.
  • a selection screen is displayed on the touch panel display according to the control tree shown in FIG.
  • the initial screen of the HMI 20 displays an option "control mode” OP100.
  • an option “automatic mode” OP110 and an option “manual mode” OP120 are displayed on the touch panel display.
  • the control mode of the electric vehicle 100 switches to automatic mode.
  • Automatic mode is a control mode for driving the electric vehicle 100 as a normal BEV. In automatic mode, the driver can basically drive the electric vehicle 100 by only operating the accelerator pedal 22, brake pedal 23, and steering wheel 41. In automatic mode, the shift operation of the pseudo sequential shifter 25 is disabled.
  • Manual mode is a control mode for operating the electric vehicle 100 like a manual transmission internal combustion engine vehicle.
  • the driver performs shifting operations using the pseudo sequential shifter 25.
  • the operation when the gear ratio of a manual transmission is changed is reproduced by the shifting operation of the pseudo sequential shifter 25.
  • the clutch operation in a real sequential shift type manual transmission is performed automatically by a robot. Therefore, even in the manual mode of the electric vehicle 100, the clutch opening is calculated automatically. Note that since the electric vehicle 100 does not have an actual clutch, the clutch opening calculated in manual mode is a virtual clutch opening.
  • the manual mode may further include multiple control modes.
  • the control modes selectable by the driver may include, for example, a control mode related to a drive mode such as four-wheel drive or rear-wheel drive, and a control mode related to the type of engine sound reproduced by the electric vehicle 100.
  • FIG. 5 is a diagram showing the configuration of the control device 101 related to the driving control of the electric vehicle 100. In detail, the configuration particularly related to torque control among driving control is shown.
  • the processor 102 executes one or more driving control programs 104 stored in the memory 103, whereby the processor 102 functions as a driving control device.
  • the control device 101 which functions as a driving control device, receives a control mode signal from the HMI 20.
  • the control mode signal includes information about the control mode selected by the driver.
  • the control device 101 executes process P110 based on the control mode signal.
  • process P110 the control mode is switched in accordance with the control mode signal.
  • the control mode switching that particularly affects driving control is the switch between automatic mode and manual mode.
  • control device 101 executes process P120 for torque calculation in the automatic mode.
  • process P120 the control device 101 obtains the vehicle speed from the signal of the vehicle speed sensor 11, and obtains the accelerator opening from the signal of the accelerator pedal stroke sensor 12.
  • the control device 101 has a motor torque map with the accelerator opening and vehicle speed as parameters.
  • the control device 101 inputs the vehicle speed and accelerator opening into the motor torque map, and controls the inverters 3F, 3R to generate the torque obtained from the motor torque map in the electric motors 4F, 4R.
  • Process P130 When the control mode is switched to the manual mode, the control device 101 executes process P130 for calculating torque in the manual mode.
  • Process P130 includes process P131 for calculating the torque to be generated at the drive wheels.
  • Process P130 also includes process P132 and process P133.
  • Process P132 is a process for calculating the torque to be generated at the front electric motor 4F
  • process P133 is a process for calculating the torque to be generated at the rear electric motor 4R.
  • Process P132 and process P133 are executed according to the drive wheel torque calculated in process P130 and the torque distribution between the front wheels 6F and the rear wheels 6R.
  • Vehicle model MOD01 is used to calculate the drive wheel torque in process P131.
  • Vehicle model MOD01 includes engine model MOD11, clutch model MOD12, and transmission model MOD13.
  • the engine virtually realized by vehicle model MOD01 is called a virtual engine, the clutch virtually realized is called a virtual clutch, and the transmission virtually realized is called a virtual transmission.
  • the engine model MOD11 models a virtual engine.
  • the clutch model MOD12 models a virtual clutch.
  • the transmission model MOD13 models a virtual transmission.
  • the engine model MOD11 calculates a virtual engine speed and a virtual engine torque.
  • the virtual engine speed is calculated from the vehicle speed, the total reduction ratio, and the slip ratio of the virtual clutch.
  • the virtual engine torque is calculated from the virtual engine speed and the accelerator opening.
  • the vehicle speed is obtained from the signal of the vehicle speed sensor 11.
  • the accelerator opening is obtained from the signal of the accelerator pedal stroke sensor 12.
  • the total reduction ratio is a numerical value obtained by multiplying the speed ratio of the virtual transmission by the reduction ratio determined by the mechanical structure from the virtual transmission to the drive wheels.
  • the engine characteristics of the engine model MOD11 may be selectable by the driver by operating the HMI 20. For example, the engine characteristics may be selectable from among a low-medium rotation type, a high rotation type, and a full-range type.
  • the clutch model MOD12 calculates a torque transmission gain.
  • the torque transmission gain is a gain for calculating the degree of torque transmission of the virtual clutch.
  • a torque transmission gain is given for the clutch opening.
  • the clutch opening is calculated using a clutch operation model.
  • the clutch operation model is a model that simulates the clutch operation of an exemplary driver. The vehicle speed, virtual engine speed, and a signal from the shift switch 15 are input to the clutch operation model.
  • the signal from the shift switch 15 is used to time the clutch operation.
  • the clutch opening is maximized in the clutch operation model so as to disengage the virtual clutch.
  • the vehicle speed and virtual engine speed are used to calculate the clutch opening.
  • the clutch opening is calculated based on the rotational speed difference between the virtual engine speed and the rotational speed of the input shaft of the virtual transmission, which is calculated from the vehicle speed, so that the virtual engine speed smoothly matches.
  • the torque transmission gain calculated by the clutch model MOD12 is converted into the clutch torque capacity of the virtual clutch, i.e., the virtual clutch torque capacity. Then, based on a comparison between the virtual clutch torque capacity and the virtual engine torque calculated by the engine model MOD11, the virtual clutch torque input from the virtual clutch to the virtual transmission is calculated. Also, in the clutch model MOD12, the value obtained by subtracting the torque transmission gain from 1 is calculated as the slip ratio. The slip ratio is used to calculate the virtual engine speed in the engine model MOD11.
  • the transmission model MOD13 calculates a virtual gear ratio.
  • the virtual gear ratio is a gear ratio in the virtual transmission that is determined by the virtual shift position.
  • the virtual gear ratio is set for each virtual shift position.
  • the maximum virtual gear ratio is set for first gear, and the virtual gear ratios decrease in the order of second gear, third gear, fourth gear, and so on.
  • the virtual shift position is increased by one step in response to an upshift signal from the shift switch 15, and decreased by one step in response to a downshift signal from the shift switch 15.
  • the transmission model MOD13 calculates a virtual transmission torque using the virtual gear ratio and the virtual clutch torque.
  • the virtual transmission torque is a virtual torque output from the virtual transmission.
  • the control device 101 controls the inverters 3F, 3R so that the output torque of the electric motors 4F, 4R changes according to the virtual transmission torque.
  • the virtual transmission torque changes discontinuously according to the switching of the virtual gear ratio. This discontinuous change in the virtual transmission torque generates a torque shock in the electric vehicle 100, creating the impression of a vehicle equipped with a stepped transmission.
  • Vehicle model MOD01 calculates drive wheel torque from the virtual transmission torque and reduction ratio.
  • Torque distribution between the front wheels 6F and rear wheels 6R can be fixed or variable by control of electric motors 4F, 4R by inverters 3F, 3R.
  • drive wheel torque is the sum of torque acting on the left and right front wheels 6F and the left and right rear wheels 6R.
  • Torque distribution to the front wheels 6F and rear wheels 6R can be fixed or can be changed actively or passively.
  • drive wheel torque is the sum of torque acting on the left and right rear wheels 6R.
  • the torque of the front electric motor 4F in manual mode is calculated by multiplying the drive wheel torque calculated in process P131 by the torque distribution rate to the front wheels 6F and the reduction ratio from the output shaft of the front electric motor 4F to the front wheels 6F.
  • the control device 101 controls the front inverter 3F to generate the front motor torque calculated in process P132 in the front electric motor 4F.
  • the battery management system 10 and the brake pedal stroke sensor 13 are not necessarily required for the driving control described above.
  • the signal from the battery management system 10 may be used as information for determining whether or not to switch the control mode.
  • the condition for switching may be that the brake pedal 23 is depressed. In that case, the signal from the brake pedal stroke sensor 13 can be used as information for determining that the brake pedal 23 is depressed.
  • Sound Control of Electric Vehicle Fig. 6 is a diagram showing the configuration of the control device 101 related to sound control of the electric vehicle 100.
  • One or more sound control programs 104 stored in the memory 103 are executed by the processor 102, causing the processor 102 to function as a sound control device.
  • the processor 102 functioning as the torque control device and the processor 102 functioning as the sound control device may be separate processors or may be the same processor.
  • the control device 101 as a sound control device can generate artificially generated sounds from the in-vehicle speaker 21.
  • One of the artificial sounds is a pseudo engine sound that resembles the engine sound of a conventional internal combustion engine vehicle.
  • the control device 101 as a sound control device executes process P140.
  • process P140 a pseudo engine sound is generated based on the virtual engine torque and virtual engine speed calculated in process P131.
  • a predetermined engine sound is used as the sound source of the pseudo engine sound generated from the in-vehicle speaker 21.
  • the type of engine sound may be selectable by the driver on the HMI 20, for example.
  • the sound of the sound source is not used as is.
  • the sound pressure of the sound source is changed, for example, by an amplifier, and the frequency of the sound source is changed, for example, by a frequency modulator.
  • Process P140 includes process P141 for calculating engine sound pressure and process P142 for calculating engine sound frequency.
  • the sound pressure of the pseudo engine sound is calculated from the virtual engine torque using sound pressure map M11.
  • Sound pressure map M11 is created so that the sound pressure increases as the virtual engine torque increases.
  • the frequency of the pseudo engine sound is calculated from the virtual engine speed using frequency map M12.
  • Frequency map M12 is created so that the frequency increases as the virtual engine speed increases.
  • the virtual engine torque and virtual engine speed change depending on the driver's accelerator operation, shift operation, and clutch operation.
  • First embodiment - pseudo sequential shifter installed on steering wheel 6-1. Automatic upshift when starting after steering
  • the driver of the electric vehicle 100 can experience operating a manual transmission internal combustion engine vehicle in the electric vehicle 100 by operating the HMI 20 to switch the control mode to the manual mode.
  • Simply simulating the operating feel of a manual transmission internal combustion engine vehicle can provide sufficient enjoyment for the driver, but further improvements in convenience are also considered.
  • the virtual shift position When starting, the virtual shift position is in first gear. While turning the steering wheel 41, the driver depresses the accelerator pedal 22 to increase the virtual engine torque. As the virtual engine torque increases, the pseudo engine sound becomes louder, and the vehicle speed and virtual engine speed increase.
  • a driver of a manual transmission internal combustion engine vehicle normally uses the volume of the engine sound as a guide to determine how high the engine speed has become, and increases the shift position to second gear when the engine speed has reached a certain level.
  • a driver of an electric vehicle 100 that has selected the manual mode will also likely use the virtual engine speed as a guide to increase the virtual shift position to second gear when the vehicle speed has reached a certain level.
  • FIG. 7 shows the rotation of the steering wheel 41.
  • the left and right of the pseudo paddle shifters 51 are reversed, and as seen by the driver, the left paddle corresponds to upshifts and the right paddle corresponds to downshifts. This can cause confusion for the driver as to which paddle corresponds to upshifts, making operation difficult.
  • the driver may change his or her grip on the steering wheel 41, which can cause further confusion and can also make operation difficult due to the change in hand.
  • the electric vehicle 100 when the steering angle of the steering wheel 24 is large and the virtual engine speed reaches or exceeds a predetermined speed, the electric vehicle 100 automatically upshifts the virtual shift position according to the virtual engine speed.
  • the steering angle of the steering wheel 24 can also be referred to as the rotation angle of the steering wheel 41.
  • FIG. 8 is a flow diagram showing an example of processing executed by the electric vehicle 100.
  • the processing shown in the flow diagram of FIG. 8 is realized by the processor 102 executing one or more driving control programs 104 stored in the memory 103.
  • step S101 it is determined whether the manual mode has been selected as the control mode. If the manual mode has not been selected, the flow ends.
  • step S102 it is determined whether the rotation angle of the steering wheel 41 is equal to or greater than a predetermined angle.
  • the predetermined angle here is set in advance. If the rotation angle of the steering wheel is less than the predetermined angle, the flow ends.
  • step S103 it is determined whether the virtual engine speed is equal to or greater than the predetermined speed.
  • the processor 102 may determine that the virtual engine speed is equal to or greater than the predetermined speed if the state in which the virtual engine speed is equal to or greater than the predetermined speed continues for a certain period of time or more, and may determine that the virtual engine speed is less than the predetermined speed if the state in which the virtual engine speed is equal to or greater than the predetermined speed ends before the certain period of time has elapsed. If the virtual engine speed is less than the predetermined speed, the flow ends.
  • step S104 is executed.
  • the virtual shift position is upshifted from 1st gear to 2nd gear.
  • an automatic upshift is performed according to the virtual engine speed. This enables smooth acceleration even when the driver has difficulty grasping the position of the paddle corresponding to the upshift, and improves drivability.
  • the predetermined angle that is the basis of the judgment in step S102 is set to an angle close to 180°.
  • the predetermined angle may be set to, for example, 150° or 120°.
  • the judgment in step S102 may be established when the rotation angle of the steering wheel 41 is 90° or more, based on 90° at which the positions of the left and right paddles are reversed with respect to a vertical line passing through the center of the steering wheel 41.
  • Second embodiment - pseudo paddle shifter installed on steering column The second embodiment is an embodiment in which the pseudo sequential shifter 25 is a pseudo paddle shifter 52 installed on the steering column 42.
  • the pseudo sequential shifter 25 is a pseudo paddle shifter 52 installed on the steering column 42.
  • Figure 9 shows how the steering wheel 41 rotates.
  • the gray area surrounded by the dashed line is the position where the right hand is placed when the steering wheel 41 is in the initial position. Since it is fixed to the steering column 42, the position of the pseudo paddle shifter 52 itself does not change, but as the steering wheel 41 rotates, the positional relationship with the hand position changes, making it difficult for the driver to operate the pseudo paddle shifter 52. For example, when the rotation angle of the steering wheel 41 is around 90°, the position of the right hand moves away from the position of the right paddle of the pseudo paddle shifter 52, making it difficult to perform an upshift operation. As the rotation angle becomes larger, the position of the right hand and the position of the right paddle of the pseudo paddle shifter 52 become even farther apart.
  • the driver may change his grip on the steering wheel 41, but even if he changes his grip, the positional relationship between the hand position and the pseudo paddle shifter 52 changes from when the steering wheel 41 is in the initial position, so it may become difficult to operate the pseudo paddle shifter 52. Therefore, in the second embodiment, when the manual mode is selected and the steering angle of the steering wheel 24 is greater than a predetermined angle, the electric vehicle 100 automatically upshifts the virtual shift position according to the virtual engine speed.
  • the processing executed by the electric vehicle 100 can be represented by the flow diagram of FIG. 8, as in the first embodiment.
  • the processing performed in steps S101 to S104 is the same as in the first embodiment.
  • the predetermined angle used for the judgment in step S102 is set to an angle smaller than that in the first embodiment. This is because in the second embodiment, before the rotation angle of the steering wheel 41 reaches 90°, the position of the right hand moves away from the position of the right paddle of the pseudo paddle shifter 52, making it difficult for the driver to operate for upshifting.
  • the predetermined angle may be, for example, 80°.
  • This processing by the electric vehicle 100 enables smooth acceleration by upshifting even in situations where the steering angle of the steering wheel 24 becomes large and it becomes difficult for the driver to operate the pseudo paddle shifter 52. This improves drivability.
  • Timing of Upshifting The above describes the automatic upshifting according to the virtual engine speed by the electric vehicle 100. Note that, in the above example, the time when starting while turning the steering wheel is given as an example of a situation in which the automatic upshifting is applied, but the application is not limited to starting.
  • the shift position is also not limited to upshifting from 1st gear to 2nd gear. Even when not starting, if the virtual engine speed increases to a predetermined speed or higher while the rotation angle of the steering wheel 41 is equal to or greater than a predetermined angle, an automatic upshift is performed by the processor 102. Also, if the virtual shift position is equal to or greater than 2nd gear, the shift position is shifted up to the next higher gear. As a result, as in starting while turning the steering wheel, smooth acceleration is possible even in a situation in which the driver has difficulty operating the pseudo sequential shifter 25 due to the large steering angle of the steering wheel 24, and convenience for the driver can be improved.
  • the timing at which an automatic upshift occurs can be said to be determined according to the vehicle speed.
  • Figure 10 shows the relationship between the vehicle speed and the virtual engine speed of the electric vehicle 100.
  • the dotted circle indicates the timing at which the virtual shift position changes when an automatic upshift occurs.
  • the virtual shift positions are five stages from 1st to 5th, but the number of shift positions is only an example.
  • the timing of the upshift which is determined by the virtual engine speed, is determined by the vehicle speed according to the shift position.
  • the driver may be notified by the HMI 20 that an automatic upshift has been performed by the electric vehicle 100.
  • the current shift position may be displayed on the display of the HMI 20, and the driver may be able to know that the shift position has been changed by looking at the display.
  • the driver does not need to be explicitly notified that an automatic upshift has occurred.
  • the virtual shift position is changed due to an upshift, the virtual engine torque decreases, causing the engine sound to discontinuously decrease. Therefore, the driver can notice the automatic upshift even without notification such as a display.

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Abstract

本開示は、手動変速式内燃機関車の変速操作を再現可能な電気自動車を提供する。電気自動車は、アクセルペダルと、疑似シーケンシャルシフタと、を備える。疑似シーケンシャルシフタは、手動変速式内燃機関車の変速操作に用いるシーケンシャルシフタを模擬する。電気自動車は、運転者の選択により手動モードを実行する。手動モードでは、疑似シーケンシャルシフタの操作が、仮想的なシフトポジションである仮想シフトポジションに関連付けられる。また、手動モードでは、アクセルペダルの開度と、仮想シフトポジションと、上記電気自動車の車速とが電気モータのトルクに関連付けられる。電気自動車は、手動モードの実行中、ステアリングホイールの操舵角が所定角以上となった場合に、電気自動車の車速に応じて仮想シフトポジションを自動でアップシフトする。

Description

電気自動車及び電気自動車を制御するプログラム
　本開示は、電気モータを駆動源として有する電気自動車を制御する技術に関する。
　特開２０２１－１５１１６８号公報には、内燃機関を動力源とする手動変速機を備えた車両（以下、手動変速式内燃機関車という）の手動変速動作を電気モータの制御によって疑似的に再現可能な電気自動車に関する従来技術が開示されている。当該電気自動車の運転者は、複数の仮想ギヤ段モード（仮想シフトポジション）をパドルスイッチ等によって選択することができる。パドルスイッチは、ステアリングに設けられるシーケンシャルシフタを模擬したシフト装置（以下、疑似シーケンシャルシフタという）である。
特開２０２１－１５１１６８号公報
　上記従来技術によれば、手動変速式内燃機関車の変速操作を電気自動車で体験することができる。運転者はこのとき、手動変速式内燃機関車のシフトポジションを再現した仮想シフトポジションを疑似シーケンシャルシフタによって選択することができる。しかし、疑似シーケンシャルシフタがステアリングに設けられる場合、電気自動車を転舵させるためにステアリングを大きく操舵すると、ステアリングホイールに添えた手と疑似シーケンシャルシフタとの位置関係が変化する。そのため、ステアリングの操舵角が大きくなった状態では、運転者にとって、疑似シーケンシャルシフタの操作をスムーズに行うことが難しくなる。
　本開示は上記の課題に鑑みてなされたものである。本開示の一つの目的は、手動変速式内燃機関車の変速操作を再現可能な電気自動車において、運転者が手動変速式内燃機関車の操作を体験することができるモードを選択することを可能にし、また、当該モードにおける運転のしやすさを向上させることができる電気自動車を提供することを目的とする。
　本開示は、電気モータを駆動源として有する電気自動車を提供する。電気自動車は、運転に用いるアクセルペダルと、疑似シーケンシャルシフタと、アクセルペダルの操作に応じて上記電気自動車を制御する制御装置と、を備える。疑似シーケンシャルシフタは、手動変速式内燃機関車の変速操作に用いるシーケンシャルシフタを模擬した、ステアリングに設置される操作部材である。上記制御装置は、次を実行するように構成される。１つ目は、運転者の選択により、制御モードの１つである手動モードを実行することである。手動モードでは、疑似シーケンシャルシフタの操作が、仮想的なシフトポジションである仮想シフトポジションに関連付けられる。また、手動モードでは、アクセルペダルの開度と、仮想シフトポジションと、上記電気自動車の車速とが電気モータのトルクに関連付けられる。２つ目は、手動モードの実行中、ステアリングホイールの操舵角が所定角以上となった場合に、電気自動車の車速に応じて仮想シフトポジションを自動でアップシフトすることである。
　本開示の一つの態様によれば、疑似シーケンシャルシフタはステアリングホイールに設置されていてもよい。または、疑似シーケンシャルシフタはステアリングコラムに設置されていてもよい。
　また、本開示は、電気自動車を制御するプログラムを提供する。上記電気自動車は、電気モータを駆動源として有し、運転に用いるアクセルペダルと、疑似シーケンシャルシフタと、アクセルペダルの操作に応じて上記電気自動車を制御する制御装置と、を備える。疑似シーケンシャルシフタは、手動変速式内燃機関車の変速操作に用いるシーケンシャルシフタを模擬した、ステアリングに設置される操作部材である。上記プログラムは、以下をコンピュータに実行させる。１つ目は、運転者の選択により、制御モードの１つである手動モードを実行することである。手動モードでは、疑似シーケンシャルシフタの操作が、仮想的なシフトポジションである仮想シフトポジションに関連付けられる。また、手動モードでは、アクセルペダルの開度と、仮想シフトポジションと、上記電気自動車の車速とが電気モータのトルクに関連付けられる。２つ目は、手動モードの実行中、ステアリングホイールの操舵角が所定角以上となった場合に、電気自動車の車速に応じて仮想シフトポジションを自動でアップシフトすることである。
　本開示の電気自動車によれば、手動モードにおいてステアリングホイールの操舵角が所定角以上となった場合には、電気自動車の車速に応じて仮想シフトポジションが自動でアップシフトされる。ステアリングホイールの操舵角が大きくなり、疑似シーケンシャルシフタの操作がしにくくなった場面でも、運転者がアップシフトしたいタイミングでスムーズにアップシフトすることが可能となり、ドライバビリティを向上させることができる。
本開示の実施形態に係る電気自動車の構成を示す図である。 ステアリングホイールに設けられる疑似シーケンシャルシフタの例を示す図である。 ステアリングコラムに設けられる疑似シーケンシャルシフタの例を示す図である。 制御装置で選択可能な電気自動車の制御モードの一例を示すツリー図である。 電気自動車の走行制御に関係する制御装置の構成を示す図である。 電気自動車のサウンド制御に関係する制御装置の構成を示す図である。 本実施の形態に係る電気自動車による自動アップシフトが行われる場面の例を示す概念図である。 本実施の形態に係る電気自動車による処理の例を示すフロー図である。 疑似シーケンシャルシフタがステアリングコラムに設けられる場合におけるステアリングホイールの回転の様子を示す図である。 本実施の形態に係る電気自動車による自動アップシフトが行われるタイミングについて説明するためのグラフ図である。
　添付図面を参照して、本開示の実施の形態を説明する。
１．電気自動車の動力系の構成
　図１は本開示の実施形態に係る電気自動車１００の構成を模式的に示す図である。まず、図１を参照して電気自動車１００の動力系の構成について説明する。
　電気自動車１００は走行用の動力源としてフロントとリアに２つの電気モータ（Ｍ）４Ｆ、４Ｒを備えている。電気モータ４Ｆ、４Ｒは例えば三相交流モータである。フロント電気モータ４Ｆは前輪６Ｆを駆動するフロントドライブシャフト５Ｆに接続されている。リア電気モータ４Ｒは後輪６Ｒを駆動するリアドライブシャフト５Ｒに接続されている。前輪６Ｆは左右が独立した電子制御式のフロントサスペンション７Ｆに懸架されている。後輪６Ｒは左右が独立した電子制御式のリアサスペンション７Ｒに懸架されている。
　フロント電気モータ４Ｆとリア電気モータ４Ｒにはそれぞれインバータ（ＩＮＶ）３Ｆ、３Ｒが取り付けられている。フロントインバータ３Ｆとリアインバータ３Ｒはそれぞれバッテリ（ＢＡＴＴ）２に接続されている。バッテリ２は電気モータ４Ｆ、４Ｒを駆動する電気エネルギを蓄える。すなわち、電気自動車１００はバッテリ２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３Ｆ、３Ｒは例えば電圧型インバータであって、ＰＷＭ制御によって電気モータ４Ｆ、４Ｒのトルクを制御する。
２．電気自動車の制御系の構成
　続けて図１乃至図３を参照しながら電気自動車１００の制御系の構成について説明する。
　電気自動車１００はバッテリマネジメントシステム（ＢＭＳ）１０を備えている。バッテリマネジメントシステム１０はバッテリ２のセル電圧、電流、温度等を監視する装置である。バッテリマネジメントシステム１０はバッテリ２の充電状態（ＳＯＣ）を推定する機能を有する。
　電気自動車１００は車速センサ１１を備えている。左右の前輪６Ｆと左右の後輪６Ｒそれぞれに設けられた図示しない車輪速センサの少なくとも一つが車速センサ１１として用いられる。また、電気自動車１００はアクセルペダルストロークセンサ１２を備えている。アクセルペダルストロークセンサ１２はアクセルペダル２２に設けられ、アクセルペダル２２の踏み込み量、すなわち、アクセル開度を示す信号を出力する。また、電気自動車１００はブレーキペダルストロークセンサ１３を備えている。ブレーキペダルストロークセンサ１３はブレーキペダル２３に設けられ、ブレーキペダル２３の踏み込み量、すなわち、ブレーキ開度を示す信号を出力する。さらに、電気自動車１００は操舵角センサ１４を備えている。操舵角センサ１４はステアリング２４に設けられ、ステアリング２４の操舵角、すなわちステアリングホイールの回転角を示す信号を出力する。
　アクセルペダル２２、ブレーキペダル２３、及びステアリング２４は電気自動車１００の運転に用いられる運転操作部材である。それら運転操作部材とは別に、電気自動車１００は手動変速式内燃機関車の変速操作に用いられる操作部材を模した疑似変速操作部材を備える。疑似変速操作部材には、少なくとも以下の疑似シーケンシャルシフタ２５が含まれる。
　本実施の形態において、疑似シーケンシャルシフタ２５はステアリング２４に設けられる。図２及び図３に、疑似シーケンシャルシフタ２５の例を示す。
　図２には、疑似シーケンシャルシフタ２５の一例として、ステアリングホイール４１に取り付けられた疑似パドルシフタ５１が示されている。疑似パドルシフタ５１はシーケンシャルシフタの一種である本来のステアリングホイール固定式のパドルシフタとは異なるダミーである。疑似パドルシフタ５１はステアリングホイールに取り付けられるシフトパドルに似せた構造を有する一対のパドルから成り、左右のパドルを独立して動かすことができるようになっている。疑似パドルシフタ５１はステアリングホイール４１に固定されているため、ステアリングホイール４１が回転するとステアリングホイール４１と共に疑似パドルシフタ５１も回転する。
　疑似パドルシフタ５１にはシフトスイッチ１５（図１参照）が設けられている。シフトスイッチ１５は右側のパドルが引かれたときにアップシフト信号を出力、左側のパドルが引かれたときにダウンシフト信号を出力する。或いは、左側のパドルがアップシフト信号に、右側のパドルがダウンシフト信号に対応していてもよい。ただし、電気自動車１００は現物のトランスミッションを備えていないので、シフトスイッチ１５からの信号によってアップ、又はダウンされるシフトポジションは仮想のシフトポジションである。
　図３には、疑似シーケンシャルシフタ２５の一例として、ステアリングコラム（ステアリングシャフト）４２に取り付けられた疑似パドルシフタ５２が示されている。疑似パドルシフタ５２は本来のステアリングコラム固定式のパドルシフタとは異なるダミーである。疑似パドルシフタ５２は、ステアリングコラムに取り付けられるシフトパドルに似せた構造を有する一対のパドルから成り、左右のパドルを独立して動かすことができるようになっている。疑似パドルシフタ５２はステアリングコラム４２に固定されているため、ステアリングホイール４１が回転しても疑似パドルシフタ５２の位置は変化しない。
　疑似パドルシフタ５２にはシフトスイッチ１５（図１参照）が設けられている。右側のパドルが引かれたときにはシフトスイッチ１５からアップシフト信号が出力され、左側のパドルが引かれたときにはシフトスイッチ１５からダウンシフト信号が出力される。或いは、左側のパドルがアップシフト信号に、右側のパドルがダウンシフト信号に対応していてもよい。
　更に別の例として、疑似シーケンシャルシフタ２５は、ステアリングホイール４１に設置されたボタンであってもよい。ボタンは、例えば、ステアリングホイール４１の左右に１つずつ設けられ、右側のボタンが押されるとシフトスイッチ１５がアップシフト信号を出力し、左側のボタンが押されるとシフトスイッチ１５がダウンシフト信号を出力する。
　再び図１を参照する。電気自動車１００は運転者とのインターフェースとしてのヒューマン・マシン・インタフェース（ＨＭＩ）２０と車内スピーカ２１とを備えている。ＨＭＩ２０はタッチパネルディスプレイを備える。ＨＭＩ２０はタッチパネルディスプレイに情報を表示するとともに、タッチパネルディスプレイへのタッチ操作による運転者からの入力を受け付ける。車内スピーカ２１は運転者に対して情報を音声で提供するとともに、後述する疑似エンジン音を出力可能である。
　電気自動車１００は制御装置１０１を備えている。電気自動車１００に搭載されたセンサや制御対象の機器は車載ネットワークによって制御装置１０１に接続されている。バッテリマネジメントシステム１０、車速センサ１１、アクセルペダルストロークセンサ１２、ブレーキペダルストロークセンサ１３、操舵角センサ１４、及びシフトスイッチ１５の他にも様々なセンサが電気自動車１００には搭載されている。
　制御装置１０１は典型的には電子制御ユニット（ＥＣＵ）である。制御装置１０１は複数のＥＣＵの組み合わせであってもよい。制御装置１０１は少なくともプロセッサ１０２とメモリ１０３を備えている。メモリ１０３は、データを一時的に記録するＲＡＭと、プロセッサ１０２で実行可能なプログラム１０４やプログラムに関連する種々のデータ１０５を保存するＲＯＭとを含む。プログラム１０４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１０２はプログラム１０４やデータ１０５をメモリ１０３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。制御装置１０１が備えるプロセッサ１０２の数は一つでもよいし複数でもよい。
　制御装置１０１が電気自動車１００を制御する制御モードには、少なくとも自動モード及び手動モードを含む複数のモードがある。制御モードは運転者がＨＭＩ２０のタッチパネルディスプレイをタッチ操作することにより運転者自身で選択することができる。詳しくは、ＨＭＩ２０のタッチパネルディスプレイをタッチ操作することによって、各タッチ操作に紐付けられた一又は複数のプログラム１０４がメモリ１０３から読み出されてプロセッサ１０２により実行される。以下、運転者がＨＭＩ２０の操作によって選択可能な制御装置１０１による電気自動車１００の制御モードと、制御モードに関連した電気自動車１００の走行制御とサウンド制御について説明する。
３．電気自動車の制御モード
　図４は制御装置１０１で選択可能な電気自動車１００の制御モードの一例を示すツリー図である。ＨＭＩ２０では、図４に示す制御ツリーに従ってタッチパネルディスプレイに選択画面が表示される。
　ＨＭＩ２０の初期画面には選択肢「制御モード」ＯＰ１００が表示されている。選択肢「制御モード」ＯＰ１００を選択することで、タッチパネルディスプレイには選択肢「自動モード」ＯＰ１１０と選択肢「手動モード」ＯＰ１２０とが表示される。選択肢「自動モード」ＯＰ１１０を選択した場合、電気自動車１００の制御モードは自動モードに切り替わる。自動モードとは電気自動車１００を通常のＢＥＶとして運転するための制御モードである。自動モードでは、運転者は基本的にはアクセルペダル２２、ブレーキペダル２３、及びステアリングホイール４１の操作のみで電気自動車１００を運転することができる。自動モードでは、疑似シーケンシャルシフタ２５のシフト操作は無効化されている。
　選択肢「手動モード」ＯＰ１２０を選択した場合、電気自動車１００の制御モードは手動モードに切り替わる。手動モードとは電気自動車１００を手動変速式内燃機関車のように動作させるための制御モードである。手動モードでは、運転者は疑似シーケンシャルシフタ２５を用いてシフト操作を行う。そして、手動変速式の変速比が切り替えられたときの動作が疑似シーケンシャルシフタ２５のシフト操作によって再現される。なお、本物のシーケンシャルシフト型の手動変速機におけるクラッチ操作はロボットによって自動的に行われる。ゆえに、電気自動車１００の手動モードにおいても、クラッチ開度は自動的に算出される。なお、電気自動車１００は現物のクラッチを備えていないので、手動モードにおいて算出されるクラッチ開度は仮想のクラッチ開度である。
　手動モードは、更に複数の制御モードを含んでもよい。運転者が選択可能な制御モードは、例えば、四輪駆動や後輪駆動等の駆動モードに関する制御モードや、電気自動車１００で再現するエンジン音の種類に関する制御モードを含んでもよい。
４．電気自動車の走行制御
　図５は電気自動車１００の走行制御に関係する制御装置１０１の構成を示す図である。詳しくは、走行制御のうち特にトルク制御に関係する構成を示している。メモリ１０３に記憶された一又は複数の走行制御用のプログラム１０４がプロセッサ１０２により実行されることで、プロセッサ１０２は走行制御装置として機能する。
　走行制御装置としての制御装置１０１には、ＨＭＩ２０から制御モード信号が入力される。制御モード信号には、運転者によって選択された制御モードに関する情報が含まれている。制御装置１０１は制御モード信号に基づき処理Ｐ１１０を実行する。処理Ｐ１１０では、制御モード信号に従って制御モードが切り替えられる。制御モードの切り替えで特に走行制御に影響するのは、自動モードと手動モードとの間の切り替えである。
　制御モードが自動モードに切り替えられた場合、制御装置１０１は自動モードでのトルク計算のための処理Ｐ１２０を実行する。処理Ｐ１２０では、制御装置１０１は車速センサ１１の信号から車速を取得し、アクセルペダルストロークセンサ１２の信号からアクセル開度を取得する。制御装置１０１はアクセル開度と車速とをパラメータとするモータトルクマップを有している。制御装置１０１は車速とアクセル開度とをモータトルクマップに入力し、モータトルクマップで得られたトルクを電気モータ４Ｆ、４Ｒに発生させるようにインバータ３Ｆ、３Ｒを制御する。
　制御モードが手動モードに切り替えられた場合、制御装置１０１は手動モードでのトルク計算のための処理Ｐ１３０を実行する。処理Ｐ１３０は、駆動輪で発生させるトルクを計算するための処理Ｐ１３１を含む。また、処理Ｐ１３０は処理Ｐ１３２及び処理Ｐ１３３を含む。処理Ｐ１３２はフロント電気モータ４Ｆに発生させるトルクを計算するための処理であり、処理Ｐ１３３はリア電気モータ４Ｒに発生させるトルクを計算するための処理である。処理Ｐ１３０で計算された駆動輪トルクと、前輪６Ｆと後輪６Ｒとの間のトルク配分に従って処理Ｐ１３２及び処理Ｐ１３３が実行される。
　処理Ｐ１３１における駆動輪トルクの計算には車両モデルＭＯＤ０１が用いられる。車両モデルＭＯＤ０１はエンジンモデルＭＯＤ１１、クラッチモデルＭＯＤ１２、及びトランスミッションモデルＭＯＤ１３を含んでいる。車両モデルＭＯＤ０１により仮想的に実現されるエンジンを仮想エンジンと称し、仮想的に実現されるクラッチを仮想クラッチと称し、仮想的に実現されるトランスミッションを仮想トランスミッションと称する。エンジンモデルＭＯＤ１１では仮想エンジンがモデル化されている。クラッチモデルＭＯＤ１２では仮想クラッチがモデル化されている。トランスミッションモデルＭＯＤ１３では仮想トランスミッションがモデル化されている。
　エンジンモデルＭＯＤ１１は仮想エンジン速度と仮想エンジントルクを算出する。仮想エンジン速度は車速、総合減速比、及び仮想クラッチのスリップ率から算出される。仮想エンジントルクは仮想エンジン速度及びアクセル開度から算出される。車速は車速センサ１１の信号から取得される。アクセル開度はアクセルペダルストロークセンサ１２の信号から取得される。総合減速比は仮想トランスミッションの変速比に、仮想トランスミッションから駆動輪までの機械的な構造により決まる減速比を乗じて得られる数値である。エンジンモデルＭＯＤ１１では、アクセル開度毎に仮想エンジン速度と仮想エンジントルクとの関係が規定されている。エンジンモデルＭＯＤ１１のエンジン特性は、ＨＭＩ２０の操作によって運転者が選択可能であってもよい。例えば、低中回転型、高回転型、及び全域型の中からエンジン特性を選択可能であってもよい。
　クラッチモデルＭＯＤ１２はトルク伝達ゲインを算出する。トルク伝達ゲインは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ＭＯＤ１２では、クラッチ開度に対してトルク伝達ゲインが与えられる。クラッチ開度はクラッチ操作モデルを用いて計算される。クラッチ操作モデルは模範運転者のクラッチ操作を模擬したモデルである。クラッチ操作モデルには、車速、仮想エンジン速度、及びシフトスイッチ１５からの信号が入力される。
　シフトスイッチ１５からの信号は、クラッチ操作のタイミングを計るために用いられる。シフトスイッチ１５からの信号によって運転者のシフト操作が検出されると、クラッチ操作モデルでは、仮想クラッチを切るようにクラッチ開度は最大にされる。車速と仮想エンジン速度とは、クラッチ開度の計算に用いられる。車速から計算される仮想トランスミッションの入力軸の回転速度と仮想エンジン速度とを滑らかに一致させるように、クラッチ操作モデルでは、仮想トランスミッションの入力軸の回転速度と仮想エンジン速度との回転速度差に基づいてクラッチ開度が計算される。
　クラッチモデルＭＯＤ１２で算出されたトルク伝達ゲインは仮想クラッチのクラッチトルク容量、すなわち、仮想クラッチトルク容量に変換される。そして、仮想クラッチトルク容量とエンジンモデルＭＯＤ１１で計算される仮想エンジントルクとの比較に基づいて、仮想クラッチから仮想トランスミッションに入力される仮想クラッチトルクが算出される。また、クラッチモデルＭＯＤ１２では、１からトルク伝達ゲインを引いた値がスリップ率として算出される。スリップ率はエンジンモデルＭＯＤ１１での仮想エンジン速度の計算に用いられる。
　トランスミッションモデルＭＯＤ１３は仮想変速比を算出する。仮想変速比は仮想トランスミッションにおいて仮想シフトポジションにより決まる変速比である。仮想変速比は仮想シフトポジション毎に設定されている。１速には最大の仮想変速比が設定され、２速、３速、４速、・・・の順に仮想変速比は小さくされている。仮想シフトポジションは、シフトスイッチ１５のアップシフト信号を受けて１段アップされ、シフトスイッチ１５のダウンシフト信号を受けて１段ダウンされる。なお、疑似シーケンシャルシフタ２５によって決まるシフトポジション数には物理的な制約はない。よって、例えば、運転者がＨＭＩ２０を通じてシフトポジション数を任意に設定可能であってもよい。
　トランスミッションモデルＭＯＤ１３は仮想変速比と仮想クラッチトルクとを用いて仮想トランスミッショントルクを算出する。仮想トランスミッショントルクは仮想トランスミッションから出力される仮想のトルクである。制御装置１０１は電気モータ４Ｆ、４Ｒの出力トルクを仮想トランスミッショントルクに応じて変化させるようにインバータ３Ｆ、３Ｒを制御する。仮想トランスミッショントルクは仮想変速比の切り替えに応じて不連続に変化する。この不連続な仮想トランスミッショントルクの変化は電気自動車１００にトルクショックを発生させ、有段トランスミッションを備えた車両らしさが演出される。
　車両モデルＭＯＤ０１は仮想トランスミッショントルク及び減速比から駆動輪トルクを算出する。前輪６Ｆと後輪６Ｒとの間のトルク配分はインバータ３Ｆ、３Ｒによる電気モータ４Ｆ、４Ｒの制御によって固定することもできるし可変にすることもできる。駆動モードとして四輪駆動モードが選択されている場合、駆動輪トルクは左右の前輪６Ｆ及び左右の後輪６Ｒに作用させるトルクの合計となる。前輪６Ｆと後輪６Ｒへのトルク配分は固定することもできるし、能動的或いは受動的に変化させることもできる。駆動モードとして後輪駆動モードが選択されている場合、駆動輪トルクは左右の後輪６Ｒに作用させるトルクの合計となる。
　処理Ｐ１３２では、処理Ｐ１３１で算出された駆動輪トルクに前輪６Ｆへのトルク配分率とフロント電気モータ４Ｆの出力軸から前輪６Ｆまでの減速比が掛けられることで、手動モードにおけるフロント電気モータ４Ｆのトルク（フロントモータトルク）が算出される。制御装置１０１は、処理Ｐ１３２で算出されたフロントモータトルクをフロント電気モータ４Ｆに発生させるようにフロントインバータ３Ｆを制御する。
　処理Ｐ１３３では、処理Ｐ１３１で算出された駆動輪トルクに後輪６Ｒへのトルク配分率とリア電気モータ４Ｒの出力軸から後輪６Ｒまでの減速比が掛けられることで、手動モードにおけるリア電気モータ４Ｒのトルク（リアモータトルク）が算出される。制御装置１０１は、処理Ｐ１３３で算出されたリアモータトルクをリア電気モータ４Ｒに発生させるようにリアインバータ３Ｒを制御する。
　なお、図５に示す構成において、バッテリマネジメントシステム１０とブレーキペダルストロークセンサ１３は必ずしも上述の走行制御に必要ではない。ただし、制御モードの切り替えがバッテリ２のＳＯＣに影響する場合には、バッテリマネジメントシステム１０の信号を制御モードの切り替えの可否の判定のための情報として用いてもよい。また、自動モードと手動モードとの切り替えのように電気自動車１００の操作方法が大きく変化するケースでは、ブレーキペダル２３が踏まれていることを切り替えの条件としてもよい。その場合、ブレーキペダルストロークセンサ１３の信号はブレーキペダル２３が踏まれていることを判定するための情報として用いることができる。
５．電気自動車のサウンド制御
　図６は電気自動車１００のサウンド制御に関係する制御装置１０１の構成を示す図である。メモリ１０３に記憶された一又は複数のサウンド制御用のプログラム１０４がプロセッサ１０２により実行されることで、プロセッサ１０２はサウンド制御装置として機能する。トルク制御装置として機能するプロセッサ１０２と、サウンド制御装置として機能するプロセッサ１０２とは別々のプロセッサでもよいし、同一のプロセッサでもよい。
　サウンド制御装置としての制御装置１０１は、人工的に生成された音を車内スピーカ２１から発生させることができる。その人工音の一つは従来の内燃機関車におけるエンジン音に似せた疑似エンジン音である。ＨＭＩ２０から手動モードが選択されたことを示す制御モード信号が入力された場合、サウンド制御装置としての制御装置１０１は処理Ｐ１４０を実行する。処理Ｐ１４０では、処理Ｐ１３１で算出された仮想エンジントルクと仮想エンジン速度とに基づいて疑似エンジン音が生成される。
　処理Ｐ１４０では、所定のエンジン音が車内スピーカ２１から発生させる疑似エンジン音の音源として用いられる。エンジン音の種類は、例えば、運転者がＨＭＩ２０で選択可能であってもよい。ただし、処理Ｐ１４０では、音源の音がそのまま用いられる訳ではない。処理Ｐ１４０では、例えばアンプによって音源の音圧が変えられ、例えば周波数変調器によって音源の周波数が変えられる。
　処理Ｐ１４０には、エンジン音圧を計算する処理Ｐ１４１と、エンジン音周波数を計算する処理Ｐ１４２とが含まれる。処理Ｐ１４１では、音圧マップＭ１１を用いて仮想エンジントルクから疑似エンジン音の音圧が計算される。音圧マップＭ１１は仮想エンジントルクが大きいほど音圧も大きくなるように作成されている。処理Ｐ１４２では、周波数マップＭ１２を用いて仮想エンジン速度から疑似エンジン音の周波数が計算される。周波数マップＭ１２は仮想エンジン速度が大きいほど周波数も高くなるように作成されている。仮想エンジントルクと仮想エンジン速度は、運転者のアクセル操作、シフト操作、及びクラッチ操作によって変化する。そのように変化する仮想エンジントルクと仮想エンジン速度に応じて疑似エンジン音の音圧と周波数を変化させることにより、運転者に対して本物の手動変速式内燃機関車を運転しているような現実感を与えることができる。
６．第１実施形態－ステアリングホイールに設置された疑似シーケンシャルシフタ
６－１．転舵発進時の自動アップシフト
　上記に説明したように、電気自動車１００の運転者は、ＨＭＩ２０を操作して制御モードを手動モードに切り替えることによって、手動変速式内燃機関車の操作を電気自動車１００において体験することができる。手動変速式内燃機関車の操作感が単に模擬されるだけでも運転者にとっては十分な楽しみを得ることができるが、その上で更に利便性を向上させることを考える。
　運転者が不便を感じる可能性のある場面の１つとして、手動モードを選択した後で、電気自動車１００を転舵させながら発進させる場面について考える。このような場面の例としては、図７のように駐車場に駐車していた電気自動車１００を駐車枠から発進させる場面が考えられる。第１実施形態では、疑似シーケンシャルシフタ２５がステアリングホイール４１に設置された疑似パドルシフタ５１である場合を考えている。
　発進を開始したときには仮想シフトポジションは１速に入っている。運転者は、ステアリングホイール４１を転舵させながら、アクセルペダル２２を踏み込んで仮想エンジントルクを上げていく。仮想エンジントルクの上昇に伴って疑似エンジン音は大きくなり、車速と仮想エンジン速度が上昇していく。手動変速式内燃機関車の運転者は、通常、エンジン音の大きさ等を目安にしながらエンジン速度がどの程度高くなっているかを判断し、エンジン速度がある程度高くなったところでシフトポジションを２速にアップする。手動モードを選択した電気自動車１００の運転者についても、仮想エンジン速度等を目安に、車速がある程度大きくなったところで仮想シフトポジションを２速にアップしようと考えるはずである。
　しかし、このとき、ステアリングホイール４１が転舵されることで疑似パドルシフタ５１も一緒に回転し、位置が変化している。図７には、ステアリングホイール４１の回転の様子が示されている。ステアリングホイール４１を転舵させていき、１番下の状態のようにステアリングホイール４１の回転角が１８０°付近まで大きくなると、疑似パドルシフタ５１の左右が逆になり、運転者から見て左側のパドルがアップシフトに、右側のパドルがダウンシフトに対応した状態となる。そのため、運転者にとってはどちらがアップシフトに対応したパドルか混乱が生じ、操作がしにくくなる可能性がある。また、回転角が大きくなったときには運転者はステアリングホイール４１を持ち替える可能性があり、その場合は更に混乱が生じやすくなるし、手を持ち替えたことにより操作がしにくくなる可能性もある。
　このような場面において、アップシフトをしなくても走行を続けること自体は可能であるが、アップシフトを行った方が加速がスムーズである。そこで、本実施の形態に係る電気自動車１００は、ステアリング２４の操舵角が大きくなった状態で仮想エンジン速度が所定の速度以上となった場合には、仮想エンジン速度に応じて仮想シフトポジションを自動的にアップシフトする。なお、ステアリング２４の操舵角は、ステアリングホイール４１の回転角と言い換えることもできる。
　図８は、電気自動車１００によって実行される処理の例を示すフロー図である。図８のフロー図に示す処理は、メモリ１０３に記憶された一又は複数の走行制御用のプログラム１０４がプロセッサ１０２により実行されることで実現される。
　図８に示すフローに従えば、まず、ステップＳ１０１において、制御モードとして手動モードが選択されたかどうかが判定される。手動モードが選択されていない場合、フローは終了する。
　制御モードとして手動モードが選択されている場合、ステップＳ１０２が実行される。ステップＳ１０２では、ステアリングホイール４１の回転角が所定角以上であるかどうかが判定される。ここでの所定角は、予め設定される。ステアリングホイールの回転角が所定角未満である場合、フローは終了する。
　ステアリングホイール４１の回転角が所定角以上である場合、ステップＳ１０３が実行される。ステップＳ１０３では、仮想エンジン速度が所定速度以上であるかどうかが判定される。ステップＳ１０３において、プロセッサ１０２は、仮想エンジン速度が所定速度以上の状態がある一定時間以上継続した場合に仮想エンジン速度が所定速度以上であると判定し、仮想エンジン速度が所定速度以上の状態が一定時間を経過する前に終了した場合には仮想エンジン速度が所定速度未満であると判定してもよい。仮想エンジン速度が所定速度未満である場合、フローは終了する。
　仮想エンジン速度が所定速度以上である場合、ステップＳ１０４が実行される。ステップＳ１０４では、仮想シフトポジションが１速から２速にアップシフトされる。
６－２．効果
　以上の処理によれば、転舵しながらの発進時等、ステアリング２４の操舵角が大きくなった状態で仮想エンジン速度が上昇させられる場面において、仮想エンジン速度に応じた自動アップシフトが行われる。これにより、運転者がアップシフトに対応したパドルの位置を把握しにくくなった場合においてもスムーズな加速を可能とし、ドライバビリティを向上させることができる。
６－３．所定角
　ステップＳ１０２において判定の基準となる所定角は、１８０°に近い角度に設定される。ステアリングホイール４１の回転角が１８０°に近くなると、疑似パドルシフタ５１の左右が逆になり、運転者にとってパドルの位置の把握しづらさが生じる。ただし、所定角は、例えば、１５０°に設定されてもよいし、１２０°に設定されてもよい。さらに言えば、左右のパドルの位置がステアリングホイール４１の中心を通る鉛直線に対して左右逆になる９０°を基準にして、ステアリングホイール４１の回転角が９０°以上になったらステップＳ１０２の判定が成立したものとしてもよい。
７．第２実施形態－ステアリングコラムに設置された疑似パドルシフタ
　第２実施形態は、疑似シーケンシャルシフタ２５がステアリングコラム４２に設置された疑似パドルシフタ５２である場合の実施形態である。第１実施形態と同様に、手動モードが選択された状態で運転者が電気自動車１００を転舵させながら発進させる場面を考える。第２実施形態においても、運転者にとってアップシフトしたい場面でアップシフトがスムーズにできないという課題が生じ得る。
　図９には、ステアリングホイール４１が回転するときの様子が示されている。一点鎖線で囲まれた灰色の領域は、ステアリングホイール４１が初期位置にあるときに右手が添えられる位置である。ステアリングコラム４２に固定されているため、疑似パドルシフタ５２自身の位置は変化しないが、ステアリングホイール４１が回転するにつれて手の位置との位置関係が変化し、運転者にとっては疑似パドルシフタ５２を操作しにくくなる。例えば、ステアリングホイール４１の回転角が９０°付近にあるときには、右手の位置が疑似パドルシフタ５２の右側のパドルの位置から離れ、アップシフト操作がしにくくなる。更に回転角が大きくなると右手の位置と疑似パドルシフタ５２の右側のパドルの位置は更に遠くなっていく。回転角が大きくなると運転者がステアリングホイール４１を持ち替える可能性はあるが、持ち替えがあったとしてもステアリングホイール４１が初期位置にあるときとは手の位置と疑似パドルシフタ５２の位置関係が変わるため、疑似パドルシフタ５２を操作しづらくなる可能性がある。そこで、第２実施形態においても、電気自動車１００は、手動モードが選択され、かつステアリング２４の操舵角が所定角よりも大きくなっているときには、仮想エンジン速度に応じて仮想シフトポジションを自動的にアップシフトする。
　電気自動車１００によって実行される処理は、第１実施形態と同様に図８のフロー図によって表すことができる。ステップＳ１０１からステップＳ１０４において行われる処理については、第１実施形態と同様である。ただし、ステップＳ１０２で判定に用いられる所定角は、第１実施形態の場合よりも小さい角度に設定される。第２実施形態においては、ステアリングホイール４１の回転角が９０°になる前に、右手の位置は疑似パドルシフタ５２の右側のパドルの位置から離れ、運転者にとってアップシフトのための操作のしにくさが生じるためである。所定角は、例えば、８０°であってもよい。
　電気自動車１００のこのような処理によって、ステアリング２４の操舵角が大きくなることで運転者が疑似パドルシフタ５２を操作しにくくなった場面においても、アップシフトによるスムーズな加速が可能となる。こうして、ドライバビリティを向上させることができる。
８．アップシフトのタイミング
　以上、電気自動車１００による、仮想エンジン速度に応じた自動的なアップシフトについて説明した。なお、上記の例では自動アップシフトが適用される場面の例として転舵しながらの発進時を挙げたが、適用場面は発進時に限られない。また、シフトポジションについても、１速から２速へのアップシフトには限られない。発進時以外であっても、ステアリングホイール４１の回転角が所定角以上となった状態で仮想エンジン速度が所定速度以上まで上昇した場合には、プロセッサ１０２によって自動的なアップシフトが行われる。また、仮想シフトポジションが２速以上の場合には、１段上のシフトポジションにアップされる。これにより、転舵しながらの発進時と同様に、ステアリング２４の操舵角が大きくなることによって運転者が疑似シーケンシャルシフタ２５を操作しづらくなる場面でもスムーズな加速を可能とすることができ、運転者にとっての利便性を向上させることができる。
　なお、自動アップシフトが行われるタイミングは、車速に応じて決定されると言い換えることもできる。図１０は、電気自動車１００の車速と仮想エンジン速度の関係を示している。また、点線で表された丸は、自動アップシフトが行われるときの仮想シフトポジションの切り替えタイミングを表している。なお、図１０では仮想シフトポジションは１速から５速の５段階であるが、シフトポジションの段数は一例である。図１０に示すように、疑似シーケンシャルシフタ２５の操作がなくクラッチ開度が一定であれば、あるシフトポジションの下での車速と仮想エンジン速度は１対１の対応関係にある。そのため、仮想エンジン速度によって決まるアップシフトのタイミングは、シフトポジションに応じた車速によって決まるとも言うことができる。
９．運転者への通知
　電気自動車１００による自動アップシフトが行われたことは、ＨＭＩ２０によって運転者に通知されてもよい。例えば、ＨＭＩ２０のディスプレイに現在のシフトポジションが表示されていてもよく、運転者はディスプレイを見てシフトポジションが切り替わったことを知ることができてもよい。
　或いは、自動アップシフトが行われたことは、運転者に対して明示的に通知されなくてもよい。アップシフトによって仮想シフトポジションが切り替わると、仮想エンジントルクが小さくなることによってエンジン音が不連続的に小さくなる。そのため、表示等による通知が行われずとも、運転者は自動アップシフトに気づくことができる。
２　バッテリ、３Ｆ　フロントインバータ、３Ｒ　リアインバータ、４Ｆ　フロント電気モータ、４Ｒ　リア電気モータ、５Ｆ　フロントドライブシャフト、５Ｒ　リアドライブシャフト、６Ｆ　前輪、６Ｒ　後輪、７Ｆ　フロントサスペンション、７Ｒ　リアサスペンション、１０　バッテリマネジメントシステム、１１　車速センサ、１２　アクセルペダルストロークセンサ、１３　ブレーキペダルストロークセンサ、１４　操舵角センサ、１５　シフトスイッチ、２０　ＨＭＩ、２１　車内スピーカ、２２　アクセルペダル、２３　ブレーキペダル、２４　ステアリング、２５　疑似シーケンシャルシフタ、４１　ステアリングホイール、４２　ステアリングコラム、５１　疑似パドルシフタ、５２　疑似パドルシフタ、１００　電気自動車、１０１　制御装置、１０２　プロセッサ、１０３　メモリ、１０４　プログラム、１０５　データ

Claims (9)

  1. 　電気モータを駆動源として有する電気自動車であって、
    　前記電気自動車の運転に用いるアクセルペダルと、
    　手動変速式内燃機関車の変速操作に用いるシーケンシャルシフタを模擬した、ステアリングに設置される疑似シーケンシャルシフタと、
    　前記アクセルペダルの操作に応じて前記電気自動車を制御する制御装置と、を備え、
    　前記制御装置は、
    　　運転者の選択により、前記疑似シーケンシャルシフタの操作を、仮想的なシフトポジションである仮想シフトポジションに関連付け、前記アクセルペダルの開度と、前記仮想シフトポジションと、前記電気自動車の車速とを前記電気モータのトルクに関連付ける制御モードを実行することと、
    　　前記制御モードの実行中、ステアリングホイールの操舵角が所定角以上となった場合に、前記車速に応じて前記仮想シフトポジションを自動でアップシフトすることと、を実行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。
  2. 　請求項１に記載の電気自動車において、
    　前記疑似シーケンシャルシフタは、ステアリングホイールに設置される
    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、
    　前記疑似シーケンシャルシフタは、ステアリングコラムに設置される
    ことを特徴とする電気自動車。
  4. 　請求項２に記載の電気自動車において、
    　前記疑似シーケンシャルシフタは、前記ステアリングホイールに設置されたボタンである
    ことを特徴とする電気自動車。
  5. 　請求項２又は３に記載の電気自動車において、
    　前記疑似シーケンシャルシフタは、パドルシフタを模擬した疑似パドルシフタである
    ことを特徴とする電気自動車。
  6. 　請求項５に記載の電気自動車において、
    　前記疑似パドルシフタは、前記ステアリングの左右に取り付けられた一対のパドルである
    ことを特徴とする電気自動車。
  7. 　請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電気自動車において、
    　前記手動変速式内燃機関車のエンジン音を再現した疑似エンジン音を車内に出力するスピーカを更に備え、
    　前記制御装置は、前記制御モードの実行中、
    　　前記スピーカから前記疑似エンジン音を再生することと、
    　　前記アクセルペダルの開度と、前記仮想シフトポジションと、前記車速とを前記疑似エンジン音の大きさに関連付けることと、を更に実行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。
  8. 　請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電気自動車において、
    　前記制御装置は、
    　　前記制御モードの実行中であって前記電気自動車の発進時にステアリングホイールの操舵角が所定角以上となった場合に、前記車速に応じて前記仮想シフトポジションを１速から２速に自動でアップシフト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。
  9. 　電気モータを駆動源として有し、運転に用いるアクセルペダルと、手動変速式内燃機関車の変速操作に用いるシーケンシャルシフタを模擬した、ステアリングに設置される疑似シーケンシャルシフタと、を備える電気自動車を制御するプログラムであって、
    　　前記アクセルペダルの操作に応じて前記電気自動車を制御することと、
    　　運転者の選択により、前記疑似シーケンシャルシフタの操作を、仮想的なシフトポジションである仮想シフトポジションに関連付け、前記アクセルペダルの開度と、前記仮想シフトポジションと、前記電気自動車の車速とを前記電気モータのトルクに関連付ける制御モードを実行することと、
    　　前記制御モードの実行中、ステアリングホイールの操舵角が所定角以上となった場合に、前記車速に応じて前記仮想シフトポジションを自動でアップシフトすることと、
    　をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
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