JP2022030814A - 電気自動車 - Google Patents
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Abstract
Description
メモリは、クラッチペダルの操作に応じたペダル反力の特性を模擬したペダル反力特性を記憶している。そして、プロセッサは、ペダル反力特性に従いペダル反力付加装置が出力するペダル反力を制御する処理を実行するように構成される。
メモリは、異なる特性の複数のペダル反力特性を記憶している。電気自動車は、複数のペダル反力特性の中から1つのペダル反力特性を選択するパターン選択スイッチを備えている。そして、プロセッサは、パターン選択スイッチで選択されたペダル反力特性に従いペダル反力付加装置が出力するペダル反力を制御する処理を実行するように構成される。
ペダル反力特性は、クラッチペダルの踏み操作時のペダル反力特性を模擬した第一ペダル反力特性と、クラッチペダルの戻し操作時のペダル反力特性を模擬した、第一ペダル反力特性とは異なる第二ペダル反力特性と、を含む。そして、プロセッサは、疑似クラッチペダルの操作量の変化に基づいて、疑似クラッチペダルの操作が踏み操作であるか戻し操作であるかを判定する処理と、疑似クラッチペダルの操作が踏み操作である場合、第一ペダル反力特性に従い疑似クラッチペダルの操作量に応じたペダル反力を演算し、疑似クラッチペダルの操作が戻し操作である場合、第二ペダル反力特性に従い疑似クラッチペダルの操作量に応じたペダル反力を演算する処理と、を実行するように構成される。
プロセッサは、疑似クラッチペダルの操作が戻し操作である場合、疑似クラッチペダルの操作量が、クラッチペダルの半係合状態に対応する所定の半係合領域に属する期間に、ペダル反力を振動させる処理を実行するように構成される。
1-1.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。
1-2-1.モータトルク算出機能
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。
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、MTのギア段を切り替えるシフトレバー(シフト装置)の操作と、エンジンとMTとの間のクラッチを動作させるクラッチペダルの操作とによって決定付けられる。MT車両モデル530は、電気自動車10がエンジン、クラッチ、及びMTを備えているのであれば、アクセルペダル22、疑似クラッチペダル28、及び疑似シフトレバー26の操作によって得られる駆動輪トルクを計算するモデルである。以下、MTモードにおいて、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MTを仮想エンジン、仮想クラッチ、仮想MTと称する。
図4は、EVモードでのモータトルクの計算に用いられモータトルク指令マップ550の一例を示す図である。モータトルク指令マップ550は、アクセル開度とPap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。
1-2-5-1.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と、クラッチモデル532と、MTモデル533と、車軸・駆動輪モデル534と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。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は、仮想MT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。各モデルは計算式で表されてもよいしマップで表されてもよい。
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slipから仮想エンジン回転速度Neが算出される。
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、疑似クラッチペダル28の踏み込み量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7に示すようなマップを有する。このマップでは、クラッチペダル踏み込み量Pcに対してトルク伝達ゲインkが与えられる。図7でトルク伝達ゲインkは、クラッチペダル踏み込み量PcがPc0からPc1の範囲で1となり、クラッチペダル踏み込み量PcがPc1からPc2の範囲で0まで一定の傾きで単調減少し、クラッチペダル踏み込み量PcがPc2からPc3の範囲で0となるように与えられる。ここで、Pc0はクラッチペダル踏み込み量Pcが0%に対応し、Pc1はクラッチペダル踏み込み時の遊び限界に対応し、Pc3はクラッチペダル踏み込み量Pcが100%対応し、Pc2はPc3から際の遊び限界に対応している。
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MTにおいて疑似シフトレバー26のシフトポジションSpにより決まるギア比である。疑似シフトレバー26のシフトポジションSpと仮想MTのギア段とは一対一の関係にある。MTモデル533は、例えば、図8に示すようなマップを有する。このマップでは、ギア段に対してギア比rが与えられる。図8に示すように、ギア段が大きいほどギア比rは小さくなる。
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MT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。車軸・駆動輪モデル534は、例えば、次式(5)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。
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をモータトルクに変換する。図9は、MT走行モードで実現される電気モータ2のトルク特性を、EV走行モードで実現される電気モータ2のトルク特性と比較して示す図である。MTモードの場合、図9に示されるように、疑似シフトレバー26により設定されるギア段に応じてMT車両のトルク特性を模擬するようなトルク特性(図中実線)を実現することができる。
次に、ペダル反力計算部500によるペダル反力付加制御について説明する。実際のMT車両のクラッチペダルのペダル反力には、クラッチ装置の機械的動作の影響が重畳する。このため、実際のMT車両のペダル反力は、ペダル踏込量に応じた独特の変化特性を有している。本実施の形態のペダル反力付加装置44は、このような実際のMT車両の独特のペダル反力を演出するための装置である。
上記実施形態に係る電気自動車10は、1つの電気モータ2で前輪を駆動するFF車である。しかし、電気モータを前と後ろに2基配置し、前輪と後輪のそれぞれを駆動する電気自動車にも本開示は適用可能である。また、本開示は、各輪にインホイールモータを備える電気自動車にも適用可能である。これらの場合のMT車両モデルには、MT付き全輪駆動車をモデル化したものを用いることができる。この変形例は、後述する他の実施の形態の電気自動車にも適用することができる。
2-1.実施の形態2の電気自動車の構成
実施の形態2の電気自動車の構成は、図1に示す実施の形態1の電気自動車10と同一である。従って、実施の形態2の電気自動車10の詳細な説明については省略する。
実際のMT車両におけるクラッチペダルのペダル反力特性は、クラッチの作動に伴う機械的摩擦や油圧機構の構造上の特性から、踏み操作時と戻し操作時におけるヒステリシスを有していることが一般的である。実施の形態2の電気自動車10は、ヒステリシスを有するペダル反力特性を演出する制御に特徴を有している。
図12は、実施の形態2のペダル反力付加制御の手順を示すフローチャートである。図12に示すルーチンは、制御装置50のペダル反力計算部500において、所定の制御周期で繰り返し実行される。ステップS100では、現在の走行モードがMTモードかどうかが判定される。現在の走行モードがEVモードの場合、以降の処理はスキップされる。
上記実施形態に係る電気自動車10は、ヒステリシスを有するペダル反力特性を複数種類備えていてもよい。この場合、運転者は、パターン選択スイッチ46を操作して好みのペダル反力特性のパターンを選択すればよい。
3-1.実施の形態3の電気自動車の構成
実施の形態3の電気自動車の構成は、図1に示す実施の形態1の電気自動車10と同一である。従って、実施の形態3の電気自動車10の詳細な説明については省略する。
実際のMT車両では、クラッチペダルの戻し操作時には、クラッチが半係合状態となる半係合領域において独特の振動が発生することがある。そこで、実施の形態3の電気自動車10は、仮想クラッチの戻し操作における半係合領域において、ペダル反力付加装置44を用いて疑似クラッチペダル28に振動を付加する振動付加制御を実行する。
図14は、実施の形態3の振動付加制御の手順を示すフローチャートである。図14に示すルーチンは、制御装置50のペダル反力計算部500において、所定の制御周期で繰り返し実行される。ステップS120では、現在の走行モードがMTモードかどうかが判定される。現在の走行モードがEVモードの場合、以降の処理はスキップされる。
8 駆動輪
10 電気自動車
16 インバータ
26 疑似シフトレバー(疑似シフト装置)
28 疑似クラッチペダル
30 車輪速センサ
40 回転速度センサ
42 モード選択スイッチ
44 ペダル反力付加装置
46 パターン選択スイッチ
50 制御装置
500 ペダル反力計算部
520 制御信号算出部
530 MT車両モデル
540 要求モータトルク計算部
550 モータトルク指令マップ
560 切替スイッチ
Claims (5)
- 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、
加速用ペダルと、
疑似クラッチペダルと、
疑似シフト装置と、
前記電気モータが出力するモータトルクを制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
メモリと、
プロセッサと、を備え、
前記メモリは、ガスペダルの操作によってトルクを制御される内燃機関とクラッチペダルの操作とシフト装置の操作とによってギア段が切り替えられるマニュアルトランスミッションとを有するMT車両における駆動輪トルクのトルク特性を模擬したMT車両モデルを記憶し、
前記プロセッサは、
前記加速用ペダルの操作量を、前記MT車両モデルに対する前記ガスペダルの操作量の入力として受け付ける処理と、
前記疑似クラッチペダルの操作量を、前記MT車両モデルに対する前記クラッチペダルの操作量の入力として受け付ける処理と、
前記疑似シフト装置のシフト位置を、前記MT車両モデルに対する前記シフト装置のシフト位置の入力として受け付ける処理と、
前記加速用ペダルの操作量と、前記疑似クラッチペダルの操作量と、前記疑似シフト装置のシフト位置とで定まる前記駆動輪トルクを、前記MT車両モデルを用いて計算する処理と、
前記駆動輪トルクを前記電気自動車の駆動輪に与えるための前記モータトルクを演算する処理と、を実行し、
反力アクチュエータの作動によって、前記疑似クラッチペダルの操作に対してペダル反力を発生させるペダル反力付加装置を備え、
前記制御装置は、前記疑似クラッチペダルの操作に応じて、前記ペダル反力付加装置が出力する前記ペダル反力を制御する
ように構成されることを特徴とする電気自動車。 - 前記メモリは、前記クラッチペダルの操作に応じたペダル反力の特性を模擬したペダル反力特性を記憶し、
前記プロセッサは、前記ペダル反力特性に従い前記ペダル反力付加装置が出力する前記ペダル反力を制御する処理を実行する
ように構成されることを特徴とする請求項1に記載の電気自動車。 - 前記メモリは、異なる特性の複数の前記ペダル反力特性を記憶し、
前記電気自動車は、前記複数のペダル反力特性の中から1つのペダル反力特性を選択するパターン選択スイッチを備え、
前記プロセッサは、前記パターン選択スイッチで選択された前記ペダル反力特性に従い前記ペダル反力付加装置が出力する前記ペダル反力を制御する処理を実行する
ように構成されることを特徴とする請求項2に記載の電気自動車。 - 前記ペダル反力特性は、前記クラッチペダルの踏み操作時のペダル反力特性を模擬した第一ペダル反力特性と、前記クラッチペダルの戻し操作時のペダル反力特性を模擬した、前記第一ペダル反力特性とは異なる第二ペダル反力特性と、を含み、
前記プロセッサは、
前記疑似クラッチペダルの操作量の変化に基づいて、前記疑似クラッチペダルの操作が踏み操作であるか戻し操作であるかを判定する処理と、
前記疑似クラッチペダルの操作が前記踏み操作である場合、前記第一ペダル反力特性に従い前記疑似クラッチペダルの操作量に応じた前記ペダル反力を演算し、前記疑似クラッチペダルの操作が前記戻し操作である場合、前記第二ペダル反力特性に従い前記疑似クラッチペダルの操作量に応じた前記ペダル反力を演算する処理と、
を実行するように構成されることを特徴とする請求項2に記載の電気自動車。 - 前記プロセッサは、
前記疑似クラッチペダルの操作が前記戻し操作である場合、前記疑似クラッチペダルの操作量が、前記クラッチペダルの半係合状態に対応する所定の半係合領域に属する期間に、前記ペダル反力を振動させる処理を実行する
ように構成されることを特徴とする請求項4に記載の電気自動車。
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