JP2022045880A - 電気自動車の仮想内燃機関振動実現方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電気自動車で内燃機関（エンジン）の振動を仮想的に演出する方法を提供する。
【解決手段】本発明による電気自動車の仮想内燃機関振動実現方法は、制御器が、電気自動車の走行中のトルク指令決定及び仮想内燃機関振動実現のための運転変数情報を収集するステップと、収集された運転変数情報に基づいて仮想内燃機関振動特性を決定するステップと、決定された仮想内燃機関振動特性を有する振動トルク指令を決定するステップと、収集された運転変数情報から決定された基本モータートルク指令、及び決定された振動トルク指令を用いて最終モータートルク指令を決定するステップと、決定された最終モータートルク指令に基づいて車両駆動モーターの作動を制御するステップと、を含む。
【選択図】図３

Description

本発明は、電気自動車の仮想内燃機関振動実現方法に係り、より詳しくは、電気自動車で内燃機関自動車における内燃機関（エンジン）の振動を仮想的に演出する方法に関する。

周知の如く、電気自動車（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ、ＥＶ）は、モーターを用いて走行する車両である。このような電気自動車の駆動系は、モーターを駆動させるための電力を供給するバッテリーと、バッテリーに接続されてモーターを駆動及び制御するためのインバーターと、車両の駆動源としてインバーターを介してバッテリーに充放電可能に接続されたモーターと、モーターの回転力を減速して駆動輪に伝達する減速機と、を備える。

ここで、インバーターは、モーターの駆動時にはバッテリーから供給される直流（ＤＣ）電流を交流（ＡＣ）電流に変換して電力ケーブルを介してモーターに印加し、モーターの回生時にはモーターで生成された交流電流を直流電流に変換した後、バッテリーに供給して、バッテリーが充電されるようにする役割を果たす。

通常の電気自動車では、既存の内燃機関自動車とは異なり、多段変速機を使用せず、その代わりに固定ギア比を使用する減速機を、モーターと駆動輪との間に配置する。これは、内燃機関（Ｉｎｔｅｒｎａｌ Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅ、ＩＣＥ）の場合は、運転点に応じてエネルギー効率の分布範囲が広く、高速領域でのみ高トルクを提供するが、これに対し、モーターの場合は、運転点に対する効率の差が相対的に小さく、モーター単体の特性のみで低速高トルクの実現が可能だからである。

また、従来の内燃機関駆動系を搭載した自動車では、低速駆動が不可能な内燃機関の特性のためにトルクコンバータやクラッチなどの発進機構を必要とするが、電気自動車の駆動系ではモーターが容易な低速駆動特性を有することにより、発進機構が取り除かれ得る。このような機構的差異により、電気自動車では、内燃機関自動車とは異なり、変速による運転性の途切れがなくスムーズな運転性を提供することができる。

また、従来の内燃機関駆動系を搭載した自動車における主な振動源は、エンジン（内燃機関）である。始動オン（ｏｎ）の状況で、エンジンの周期的な爆発力により発生した振動は、駆動系やマウントなどを介して車体と乗客に伝達される。このような振動は、減衰させるべき否定的な要素と思われる。このような面で、モーターがエンジンを代替した電気自動車では、振動源が存在しないため、乗り心地の改善の観点から、内燃機関自動車に比べて有利である。

ところが、運転の楽しみ（ｆｕｎ－ｔｏ－ｄｒｉｖｅ）を願う運転者には、エンジンから伝達される振動の不在が退屈を感じさせるおそれがある。特に、高性能を目指す特色を持つ電気自動車では、スムーズな感じだけでなく、ラフで震える感性を提供しなければならないときもある。しかし、電気自動車における従来のモーター制御方式の場合は、このような感性的要素を運転者に提供するのに限界がある。このため、駆動モーターのトルクを制御して仮想の振動効果を演出するための方法が求められる。

特開２０１９－１５１１８９号公報

本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、電気自動車で内燃機関自動車における内燃機関（エンジン）の振動を仮想的に演出する方法を提供することにある。

上記の目的を達成するためになされた本発明の一態様による電気自動車の仮想内燃機関振動実現方法は、制御器が、電気自動車の走行中のトルク指令決定及び仮想内燃機関振動実現のための運転変数情報を収集するステップと、制御器が、前記収集された運転変数情報に基づいて仮想内燃機関振動特性を決定するステップと、制御器が、前記決定された仮想内燃機関振動特性を有する振動トルク指令を決定するステップと、制御器が、前記収集された運転変数情報から決定された基本モータートルク指令、及び前記決定された振動トルク指令を用いて最終モータートルク指令を決定するステップと、前記決定された最終モータートルク指令に基づいて車両駆動モーターの作動を制御するステップと、を含むことを特徴とする。

本発明による電気自動車の仮想内燃機関振動実現方法によれば、電気自動車で内燃機関自動車における内燃機関（エンジン）の振動を仮想的にリアルに演出することにより、運転者に格別な運転感性を提供することができる。
また、電気自動車で仮想内燃機関振動の特性が駆動系の測定変数やトルク指令などの運転情報、又は計算された仮想の駆動系変数値に基づいて調節されるようにすることにより、リアル感が増大した仮想振動効果を提供することができる。
実現の際に駆動系のバックラッシュ発生及び衝撃を防止することにより、駆動系の耐久性を確保することができる。

本発明による仮想エンジンモデルを用いて仮想のエンジン振動を実現する方法を示すブロック図である。 本発明の実施形態による仮想エンジン振動実現過程を行う装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態による仮想エンジン振動実現過程を示すフローチャートである。 本発明の実施形態において駆動系速度情報から振動の大きさが決定される一例を示す図である。 本発明の実施形態において駆動系速度による振動の大きさの一例を示す図である。 本発明の実施形態において駆動系速度情報から振動の大きさが決定される他の例を示す図である。 本発明の実施形態において２次振動システムの共振を表現するように速度に応じて振動の大きさが設定された例を示す図である。 本発明の他の実施形態において実際運転変数情報のうちの駆動系トルクから振動の大きさが決定される例を示す図である。 本発明のの実施形態において駆動系速度情報から振動周波数が決定される例を示す図である。 本発明の別の実施形態において仮想内燃機関振動実現のために複数の仮想振動特性を同時に決定して重畳適用する例を示す図である。

本発明の実施形態で提示される特定の構造的又は機能的説明は、単に本発明の概念による実施形態を説明する目的で例示されたものであり、本発明に係る実施形態は、様々な形態で実施できる。また、本発明は、本明細書で説明する実施形態に限定されず、本発明の思想及び技術範囲に含まれる全ての変更物、均等物、ないし代替物を含むと理解されるべきである。

一方、本明細書において、「第１」及び／又は「第２」等の用語は、多様な構成要素の説明に使用されるが、これらの構成要素は上記の用語によって限定されない。上記の用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的のみで使われる。例えば、本発明の概念による技術範囲から逸脱することなく、第１の構成要素は第２の構成要素とも命名され、同様に第２の構成要素も第１の構成要素と命名される。

ある構成要素が他の構成要素に「連結されて」いる、又は「接続されて」いると記載した場合、他の構成要素に直接連結又は接続されていることもあるが、それらの間に別の構成要素が介在することもある。一方、ある構成要素が他の構成要素に「直接連結されて」いる、又は「直接接続されて」いると記載した場合には、それらの間に別の構成要素は介在しない。構成要素間の関係を説明するための他の表現、すなわち「～間に」と「直ちに～間に」、又は「～に隣り合う」と「～に直接隣り合う」等の表現も同様に解釈される。

本明細書全体にわたって、同一の参照番号は同一の構成要素を示す。本明細書で使用される用語は、実施形態を説明するためのものであって、本発明を限定するものではない。本明細書において、単数型は、文脈上特に記載されない限り、複数型も含まれる。本明細書で使用される「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ及び／又はｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、記載された構成要素、段階、動作、及び／又は素子が、一つ以上の他の構成要素、段階、動作、及び／又は素子の存在又は追加を排除しない。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。

本発明は、電気自動車で駆動モーターを用いて仮想の内燃機関（エンジン）振動をリアルに演出する方法に関する。特に、本発明は、仮想の内燃機関振動を実現するために、仮想の内燃機関振動の大きさと周期を決定する方法を含む。

本発明は、内燃機関（エンジン）が不在である電気自動車で、内燃機関自動車における振動特性を模倣するためのトルクを、駆動モーターを介して生成することで仮想の内燃機関振動を実現する。

図１は、本発明による仮想エンジンモデルを用いて仮想の内燃機関（エンジン）の振動を実現する原理及び方法を示すブロック図である。以下の説明において、仮想の内燃機関振動を実現するために使用するモーターは、駆動輪に連結されて車両を駆動する駆動モーターである。なお、通常の技術者であれば、以下の説明で内燃機関とエンジンが同じ意味で使用されることを理解することができる。

本発明では、車両の走行中に、仮想の内燃機関振動を実現するための、電気自動車での実際運転変数情報がリアルタイムで収集され、収集された実際運転変数（図１において、仮想内燃機関モデルの入力変数である）情報に基づいて、内燃機関自動車における仮想の振動特性を有する振動トルク指令を決定する。又は、収集された実際運転変数情報に基づいて、仮想内燃機関（エンジン）モデルを用いた仮想状態変数情報が決定された後、決定された仮想状態変数情報から実現しようとする内燃機関自動車での振動特性を有する振動トルク指令を決定する。又は、実際運転変数情報と仮想状態変数情報の両方を用いて振動トルク指令を決定する。

ここで、運転変数情報は、電気自動車が備えている実際のシステムに関する情報であって、これは、電気自動車におけるリアルタイムの車両運転情報になる。また、この車両運転情報は、実際の電気自動車における運転者入力情報と運転状態情報を含む。なお、本明細書中で、指令は制御信号に相当する意味で使用される。

上記車両運転情報は、センサーによって検出されて車両のネットワークを介して入力されるセンサー検出情報であるか、後述する本発明の制御器で自体的に決定される情報であるか、又は車両内の他の制御器から車両のネットワークを介して本発明の制御器に入力される情報である。

具体的には、運転変数情報のうちの運転者入力情報は、運転者ペダル入力値であり、運転者ペダル入力値は、アクセルペダル入力値とブレーキペダル入力値である。ここで、アクセルペダル入力値（ＡＰＳ値）は、運転者のアクセルペダル操作によるもので、後述するように、アクセルペダル検出部（ＡＰＳ）によって検出される情報である。また、ブレーキペダル入力値（ＢＰＳ値）は、運転者のブレーキペダル操作によるもので、後述するように、ブレーキペダル検出部（ＢＰＳ）によって検出される情報である。

運転変数情報のうちの運転状態情報は、モータートルクと駆動系速度を含む。ここで、モータートルクは、車両から収集された車両運転情報に基づいて制御器で決定されるモータートルク指令である。より具体的に、モータートルクは、後述するように、基本トルク指令生成部（図２において、図面符号「２１」で示す）で決定及び生成される基本モータートルク指令である。

基本モータートルク指令は、上述した運転変数情報から決定され、電気自動車で駆動モーターのトルク出力を制御するための基本モータートルク指令の決定及び生成方法とその過程については、当該技術分野における公知の技術事項であるため、詳細な説明を省略する。

駆動系速度は、モーター速度を含み、このモーター速度は、速度検出部によって測定される実際モーター速度である。ここで、速度検出部は、後述するように、駆動モーターに設置されたレゾルバである。また、駆動系速度は駆動輪の車輪速度を含む。この時、速度検出部は、駆動輪に設置された車輪速センサーである。

また、駆動系速度は、ドライブシャフト速度を含むものであってもよい。このように、本発明における駆動系速度は、モーターと減速機、ドライブシャフト、駆動輪を含む車両駆動系の任意の位置における回転速度で定義される。

また、本発明の実施形態において、上述したような実際運転変数の関数によって振動トルク指令が決定されるか、実際運転変数値から決定される内燃機関における仮想状態変数の関数によって振動トルク指令が決定されるか、又は実際運転変数と仮想状態変数の関数によって振動トルク指令が決定される。

本発明の実施形態において、電気自動車における実際運転変数値から内燃機関における仮想状態変数値を取得するにあたり、予め設定された仮想内燃機関モデルが使用される。

本発明の実施形態において、仮想エンジンと仮想変速機を含む仮想内燃機関モデルが用いられる場合、仮想エンジン速度は、仮想変速機の入力速度になる。このような仮想エンジン速度は、速度検出部によって検出された駆動系速度の可変倍数値で算出され、ここで、駆動系速度は、モーター速度である。このとき、仮想エンジン速度を算出するためにモーター速度に乗じられる係数の値は、仮想の変速機及びギア比のモデル、仮想現在変速段に応じて決められる値である。

多段変速機が不在である電気自動車において、駆動モーターのトルク制御を介して多段変速感を生成及び実現するように電気自動車の仮想変速感生成のための制御方法が知られている。また、電気自動車の仮想変速感生成のための制御過程で多段変速感を生成及び実現するのに必要な仮想状態変数の一つとして、仮想エンジン速度を用いることが知られている。

このように多段変速感を生成及び実現するために用いられる仮想状態変数の一つである仮想エンジン速度が、本発明で仮想内燃機関振動を実現するための仮想状態変数として用いられる。本発明の実施形態において、仮想振動制御部が、仮想車速と仮想現在変速段のギア比情報を用いて仮想エンジン速度を決定する。

ここで、仮想車速は、実際運転変数の一つである実際のモーター速度と仮想の終減速ギア比を用いて、実際のモーター速度に正比例する値で算出され、ここで、仮想の終減速ギア比は、仮想振動制御部に予め設定される値である。本発明の実施形態において、車両の走行中に測定される実際のモーター速度と仮想の終減速ギア比を用いて仮想車速が計算され、この仮想車速によって仮想エンジン速度がリアルタイムで計算される。

このとき、仮想車速と仮想現在変速段の仮想ギア比とを乗じた値から仮想エンジン速度が求められてもよく、モーター速度などの駆動系速度と仮想現在変速段の仮想ギア比とを乗じた値から仮想エンジン速度が求められてもよい。

また、仮想現在変速段は、仮想車速とアクセルペダル入力値（ＡＰＳ値）から、仮想振動制御部に予め設定された変速スケジュールマップに基づいて決定される。上述したように、仮想現在変速段が決定されると、その変速段に該当する仮想ギア比と仮想車速又はモーター速度を用いて仮想エンジン速度をリアルタイムで算出する。

このように仮想内燃機関（エンジン）モデルにおいて、運転変数を入力にして決定される仮想状態変数は、単独で又は運転変数と共に、振動トルク指令を決定するのに用いられるが、振動トルク指令を生成するにあたり、仮想振動特性を決定した後、決定された仮想振動特性を有する最終の振動トルク指令を決定する。ここで、仮想振動特性は、振動周波数と振動の大きさ（振幅、ａｍｐｌｉｔｕｄｅ）を含むものである。

次いで、上述したように決定された振動トルク指令を本来のモータートルク指令に合算した後、合算された最終モータートルク指令に基づいてモーターの作動を制御してモーターを介してトルクを生成する。結局、これにより、まるで実際の内燃機関振動の如き仮想振動が演出される。

本発明の実施形態において、振動トルク指令は、仮想の内燃機関振動を実現するために用いられる補正トルク指令となる。また、本来のモータートルク指令は、運転者の運転入力値に基づいて決定される運転者要求トルクに相応する指令、すなわち基本モータートルク指令であって、これは、補正前のモータートルク指令となる。また、本発明において、本来のモータートルク指令を補正することは、本来のモータートルク指令に振動トルク指令を合算することを意味する。この時、合算された最終モータートルク指令が補正後のモータートルク指令となる。

以下、本発明の実施形態による仮想振動実現方法について、次の図面を参照しながらより詳細に説明する。

図２は、本発明の実施形態による仮想内燃機関（エンジン）振動実現過程を行う装置の構成を示すブロック図であり、図３は、本発明の実施形態による仮想内燃機関振動実現過程を示すフローチャートである。

図２に示すように、本発明の実施形態による仮想内燃機関振動実現過程を行う装置は、車両運転情報（運転変数情報である）を検出する運転情報検出部１２と、運転情報検出部１２によって検出された車両運転情報に基づいてトルク指令を生成及び出力する第１制御器２０と、第１制御器２０が出力するトルク指令に基づいて駆動装置４１の作動を制御する第２制御器３０とを含んで構成される。

これに加えて、本発明による仮想内燃機関振動実現過程を行う装置は、運転者が仮想内燃機関振動実現機能のオン（ｏｎ）とオフ（ｏｆｆ）とのうちのいずれかを選択的に入力するように備えられたインターフェース部１１をさらに含む。

以下の説明において、制御主体を第１制御器２０と第２制御器３０とに区分して説明するが、本発明による車両の仮想内燃機関振動実現のための制御過程及び走行制御過程は、複数の制御器の代わりに統合された一つの制御要素によっても行われ得る。

複数の制御器と統合された一つの制御要素をすべて制御器と称し、この制御器によって以下で説明する本発明の仮想内燃機関振動実現のための制御過程が行われる。例えば、制御器は、後述する実施形態の構成において、第１制御器２０及び第２制御器３０の両方を総称する。

インターフェース部１１は、運転者が車両で仮想内燃機関振動実現機能のオン（ｏｎ）とオフ（ｏｆｆ）を操作する手段であれば使用可能である。例えば、車両に備えられるボタンやスイッチなどの操作装置、その他にＡＶＮ（Ａｕｄｉｏ、Ｖｉｄｅｏ、Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ）システムの入力装置やタッチスクリーンなどが例示される。

インターフェース部１１は、第１制御器２０に接続され、より具体的には、第１制御器２０の後述する仮想振動制御部２２に接続される。これにより、インターフェース部１１を介して運転者のオン（ｏｎ）又はオフ（ｏｆｆ）操作があると、インターフェース部１１からオン信号又はオフ信号が第１制御器２０の仮想振動制御部２２に入力される。これにより、第１制御器２０の仮想振動制御部２２が、運転者による仮想内燃機関振動実現機能のオン又はオフ操作状態を認識する（図３のＳ１ステップを参照）。

本発明において、車両の走行中の仮想内燃機関振動実現機能は、運転者がインターフェース部１１を介してオン（ｏｎ）を入力した場合にのみ実行される。また、インターフェース部１１が、車両内に備えられた車両用入力装置であれば、インターフェース部１１の他の例として、仮想内燃機関振動実現機能のオン及びオフ操作を運転者がモバイル機器を介して行うようにする。モバイル機器は、車両内の装置、例えば、第１制御器２０に通信可能に接続されるものでなければならず、このために、モバイル機器と第１制御器２０との通信接続のための入出力通信インターフェースが用いられる。

運転情報検出部１２は、車両で基本モータートルク指令を生成するために必要な車両運転情報（運転変数情報）と共に、仮想内燃機関振動実現機能を行うために必要な車両運転情報（運転変数情報）を検出する構成部である。本発明の実施形態において、運転情報検出部１２は、運転者のアクセルペダル操作によるアクセルペダル入力情報（アクセルペダル入力値）を検出するアクセルペダル検出部、運転者のブレーキペダル操作によるブレーキペダル入力情報（ブレーキペダル入力値）を検出するブレーキペダル検出部、及び車両駆動系の速度を検出する速度検出部を含む。

ここで、アクセルペダル検出部は、アクセルペダルに設置され、運転者のアクセルペダル操作状態による電気的信号を出力する通常のアクセルペダルセンサー（Ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｏｒ、ＡＰＳ）である。ブレーキペダル検出部は、ブレーキペダルに設置され、運転者のブレーキペダル操作状態による電気的信号を出力する通常のブレーキペダルセンサー（Ｂｒａｋｅ Ｐｅｄａｌ Ｓｅｎｓｏｒ、ＢＰＳ）である。

速度検出部は、車両駆動系の速度情報を取得するためのものであり、ここで、車両駆動系の速度情報は、モーターの速度、すなわち、駆動モーター４１の回転速度を含む。このとき、速度検出部は、駆動モーター４１に設置されたレゾルバである。又は、車両駆動系の速度情報は、駆動輪４３の回転速度（駆動輪速度）を含み、この時、速度検出部は、駆動輪４３に設置された車輪速センサーである。又は、車両駆動系の速度情報は、ドライブシャフトの回転速度（ドライブシャフト速度）を含み、この時、速度検出部は、ドライブシャフトの回転速度を検出するセンサーである。

そして、第１制御器２０は、車両運転情報から基本モータートルク指令を決定及び生成する基本トルク指令生成部２１、実際運転変数と仮想状態変数のうちのいずれか一つ又は二つを用いて仮想内燃機関振動実現用モーター振動を生成及び実現するための補正トルク指令（すなわち、振動トルク指令）を決定及び生成する仮想振動制御部２２、及び基本モータートルク指令を補正トルク指令で補正し、補正された最終のモータートルク指令を生成する最終トルク指令生成部２３を含む。

基本モータートルク指令は、通常の電気自動車で走行中に収集される車両運転情報に基づいて決定及び生成されるモータートルク指令であり、基本トルク指令生成部２１は、通常の電気自動車で車両運転情報に基づいてモータートルク指令を生成する車両制御器（Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ、ＶＣＵ）又はその一部である。

また、仮想振動制御部２２は、本発明の基本モータートルク指令とは別に、仮想内燃機関振動実現のみのための補正トルク指令である振動トルク指令を決定及び生成して出力する新規な構成部であり、これは、車両制御器内にその一部として付加されるか、或いは車両制御器とは別の制御要素として備えられる。

本発明の実施形態において、仮想振動制御部２２は、仮想内燃機関振動実現のための制御全般を行う制御要素であって、電気自動車における実際運転変数（駆動系速度など）を取得するとともに、実際運転変数に基づいて内燃機関（仮想内燃機関モデル）における仮想状態変数情報を取得する（図３でのＳ２ステップを参照）。

また、仮想振動制御部２２は、実際運転変数と仮想状態変数のうちのいずれか一つ又は二つを用いて仮想振動特性を決定し（図３でのＳ３ステップを参照）、決定された仮想振動特性情報から仮想内燃機関振動実現のための最終の補正トルク指令（振動トルク指令）を決定及び生成する。

最終トルク指令生成部２３では、基本トルク指令生成部２１から入力された基本モータートルク指令が、仮想振動制御部２２から入力された補正トルク指令によって補正されるが、基本モータートルク指令に補正トルク指令である振動トルク指令を合算することにより、最終モータートルク指令を算出する。

第２制御器３０は、第１制御器２０から送信されたトルク指令、すなわち第１制御器２０の最終トルク指令生成部２３で決定された最終モータートルク指令を受信して駆動装置４１の作動を制御する制御器である。ここで、駆動装置４１は、駆動輪４３に接続されて車両を駆動する駆動モーター４１である。このとき、第２制御器３０は、通常の電気自動車で、インバーターを介して駆動モーター４１を駆動させ、駆動モーター４１の駆動を制御する公知のモーター制御器（Ｍｏｔｏｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ、ＭＣＵ）である。

本発明の実施形態において、仮想内燃機関振動実現のための振動トルク指令は、駆動装置４１であるモーターのトルクに仮想内燃機関振動を付与するためのものであり、仮想振動特性にマッチングされたモータートルクの微小ブレを演出するためのものである。振動トルク指令は、予め定められた周波数（又は周期）と振幅（振動の大きさ）を有するウェーブ形態で変動する指令値を有するものになる。つまり、振動トルク指令は、仮想振動特性に連動した指令値を有し、例えば、仮想振動特性のうちの振動周波数（又は周期）と振幅（振動の大きさ）に対応した指令値を有するものになる。

本発明の実施形態において、駆動装置４１であるモーターが出力するトルク及び回転力は、図２に示すように、減速機４２によって減速された後、駆動輪４３に伝達されるが、上述したような振動トルク指令によって補正された最終モータートルク指令に基づいて駆動モーター４１の駆動が制御されると、仮想内燃機関振動が付加されたモータートルクの出力が行われる。

図３には、仮想振動特性を有する振動トルク指令に基づいて基本モータートルク指令を補正した最終モータートルク指令が決定されると、Ｓ４ステップでモーター状態が正常作動状態であるか否かを確認し、Ｓ５ステップでギア締結状態を確認した後、Ｓ６ステップで最終モータートルク指令に基づいて駆動モーター４１の駆動を制御することにより、振動効果を演出することが示されている。

一方、第１制御器２０の仮想振動制御部２２では、上述したように、実際運転変数と仮想状態変数を用いて仮想振動特性が決定されるが、例えば、モータートルクとモーター速度に基づいて仮想振動特性が決定され、決定された仮想振動特性から仮想内燃機関振動実現のための振動トルク指令が決定される。

図４は、本発明の実施形態において駆動系速度情報から振動の大きさが決定された後、振動の大きさに基づいて仮想内燃機関振動実現のための最終モータートルク指令が生成される状態の一例を示す図である。図４に示すように、基本モータートルク指令が決定され、モーター速度がリアルタイムで検出されると、検出されたモーター速度から仮想振動特性のうちの振動の大きさ（振幅、ａｍｐｌｉｔｕｄｅ）が決定される。続いて、決定された振動の大きさを有する振動トルク指令が決定されると、基本モータートルク指令を振動トルク指令で補正して最終モータートルク指令が決定される。このとき、最終モータートルク指令は、基本モータートルク指令に振動トルク指令を合算した値（指令値）に決定される。

図４に示す実施形態では、仮想振動特性のうちの振動の大きさが、駆動系速度であるモーター速度から決定され、このモーター速度は、車速で代替されるか、又は仮想駆動系速度である仮想エンジン速度でも代替され得る。ここで、車速は、センサーによって検出される実際車速であるか、上述したように実際駆動系速度である実際のモーター速度と仮想の終減速ギア比を用いて実際のモーター速度に正比例する値で算出される仮想車速である。車速も、モーター速度などの駆動系速度に関わるものなので、本発明で仮想内燃機関振動を実現するための速度情報として使用される。

図５は、本発明の実施形態において駆動系速度情報による振動の大きさの一例を示す図であり、ここで、駆動系速度は、上述したように、実際駆動系速度である実際モーター速度であるか、或いは仮想駆動系速度である仮想エンジン速度、又は車速である。

また、後述するように、駆動系速度と駆動系トルク（モータートルク、ＡＰＳ値など）情報の両方ともを用いて振動の大きさを決定するように設定されてもよい（図１０の説明を参照）。つまり、実際モーター速度から決定された振動の大きさとモータートルク指令から決定された振動の大きさの両方ともを、振動トルク指令の生成に用いるようにする。

本発明の実施形態において、駆動系速度が大きい値であるほど振動の大きさは小さい値に決定される。このように駆動系速度情報から仮想振動特性である振動の大きさが決定されるようにするために、制御器には、速度と振動の大きさとの相関関係を定義した設定情報が予め入力及び保存されて使用される。ここで、設定情報は、速度を入力にして振動の大きさを決定するマップ、線図、又は関数式からなる。

図５を参照すると、振動の大きさが速度に応じた値に設定されている線図が例示されており、速度が大きいほど振動の大きさが小さい値に設定されていることが確認される。このような線図を用いて現在の駆動系速度（モーター速度）に応じた振動の大きさが決定される。また、仮想エンジン速度がアイドリング状態であるとき又は車速が停車状態であるときに、振動の大きさが、設定された最大値となるようにすることにより、エンジンのアイドリング振動も仮想的に演出することが可能となる。

図６は、本発明の実施形態において駆動系速度情報から振動の大きさが決定された後、振動の大きさに基づいて仮想内燃機関振動実現のための最終モータートルク指令が生成される状態の他の例を示す図である。図６の実施形態においても、図４の実施形態と同様に、基本モータートルク指令が決定され、モーター速度がリアルタイムで検出されると、検出されたモーター速度から仮想振動特性のうちの振動の大きさ（振幅、ａｍｐｌｉｔｕｄｅ）が決定される。次いで、決定された振動の大きさを有する振動トルク指令が決定されると、基本モータートルク指令を振動トルク指令で補正して最終モータートルク指令が決定される。このとき、最終モータートルク指令は、基本モータートルク指令に振動トルク指令を合算した値に決定される。

図６に示す実施形態では、２次振動システムの共振を表現するように振動の大きさが決定される。通常、共振領域内の速度では、振幅（振動の大きさ）が増加してから、速度が共振領域を逸脱するにつれて振幅が減少する現象が現れる。このような現象に着目し、駆動系速度（上述した実際速度又は仮想速度）が定められた領域にある場合、振動の大きさを設定値まで増加させてから減少させる。

図７は、本発明の実施形態において２次振動システムの共振を表現するように速度に応じて振動の大きさが設定された例を示す図である。図７において、速度は仮想エンジン速度である。図７に例示しているように、仮想エンジン速度が、相対的に低い（小さい）速度の範囲に設定された第１領域内にあるとき、振動の大きさが第１設定値まで急激に増加してから減少するように設定される。また、仮想エンジン速度が、相対的に高い（大きい）速度の範囲に設定された第２領域内にあるとき、振動の大きさが再び第２設定値まで急激に増加してから減少するように設定される。

このとき、第１領域は、内燃機関のアイドリング速度領域として設定され、第２領域は、２次固有振動が発生する速度領域として設定される。また、第１設定値と第２設定値は、同じ又は異なる値になる。これにより、仮想エンジン速度がアイドリング領域にあるとき、１次固有振動を実現するのみならず、仮想エンジン速度が増加するにつれて、２次固有振動に該当する効果を演出する。

再び図６を参照すると、図７の例のように、２次振動システムの共振を表現する振動の大きさが決定されると、決定された振動の大きさを有する振動トルク指令が決定され、続いて基本モータートルク指令を振動トルク指令で補正して最終モータートルク指令が決定される。このとき、最終モータートルク指令は、基本モータートルク指令に振動トルク指令を合算した値に決定される。

図７において、速度は、仮想エンジン速度の他にも、駆動系速度であるモーター速度であってもよく、車速であってもよい。ここで、車速は、速度検出部によって検出される実際車速であるか、上述したように実際のモーター速度と仮想の終減速ギア比を用いて実際のモーター速度に正比例する値で算出される仮想車速である。

図８は、本発明の他の実施形態において実際運転変数情報のうちの駆動系トルクから振動の大きさが決定された後、振動の大きさに基づいて仮想内燃機関振動実現のための最終モータートルク指令が生成される状態の一例を示す図である。図８に示すように、仮想内燃機関振動実現のための振動トルク指令の仮想振動特性を決定するにあたり、駆動系トルクに基づいて仮想振動特性のうちの振動の大きさ（ａｍｐｌｉｔｕｄｅ）が決定されるようにする。

ここで、駆動系トルクはモータートルクであり、モータートルクはモータートルク指令になる。具体的には、モータートルクは、基本トルク指令生成部２１で生成される基本モータートルク指令になる。また、モータートルクは、アクセルペダル入力値（ＡＰＳ値）で代替される。すなわち、アクセルペダル入力値に基づいて、仮想振動特性である振動の大きさが決定されるようにする。また、モータートルクは負荷値で代替されてもよい。

通常、内燃機関の負荷が増加するほど燃料噴射量及び爆発力が増加して、車体へ伝達される振動も大きくなる。このような振動効果を仮想的に演出するために、モータートルク或いはその指令に相応する負荷値、又はアクセルペダル入力値が大きい値であるほど仮想振動特性である振動の大きさが大きい値に決定されるように設定される。また、エンジンブレーキ作動時には燃料噴射及び爆発がないので、振動の少ない効果を表現するために、モータートルクが０又は負（－）のトルクである回生トルクの場合、振動の大きさを小さい値となるようにする。

図９は、本発明の他の実施形態において駆動系速度情報から仮想振動特性のうちの振動周波数が決定された後、振動周波数に基づいて仮想内燃機関振動実現のための最終モータートルク指令が生成される状態の一例を示す図である。振動周波数（又は周期）は、よりリアルな仮想振動を演出するための必須要素である。本発明において、仮想振動特性のうちの振動周波数は、実際運転変数情報である駆動系速度に基づいて決定される。

ここで、振動周波数を決定する実際運転変数情報としての駆動系速度は、速度検出部によって検出される実際のモーター速度である。このとき、モーター速度は車速で代替できる。又は、仮想状態変数情報として、仮想の駆動系速度である仮想エンジン速度に基づいて振動周波数が決定される。車速は、速度検出部によって検出される実際車速（実際運転変数情報）であるか、上述したように実際のモーター速度と仮想の終減速ギア比を用いて実際のモーター速度に正比例する値で算出される仮想車速（仮想状態変数情報）である。車速も、モーター速度などの駆動系速度に関わるものなので、本発明で仮想内燃機関振動を実現するための速度情報として用いられる。

内燃機関の振動は、その回転速度（ｒｐｍ）が大きい値ほど（速いほど）増大するため、仮想振動特性のうちの振動周波数も、実際駆動系速度又は仮想駆動系速度が大きいほどさらに大きい値に決定されるようにする。すなわち、図９に示すように、モーター速度が大きくなるほど振動周波数が比例して大きくなる。

また、図９に示すように、基本モータートルク指令が決定され、モーター速度がリアルタイムで検出されると、検出されたモーター速度から仮想振動特性のうちの振動周波数が決定される。続いて、決定された振動周波数を有する振動トルク指令が決定されると、基本モータートルク指令を振動トルク指令で補正して最終モータートルク指令が決定される。このとき、最終モータートルク指令は、基本モータートルク指令に振動トルク指令を合算した値に決定される。

次に、図１０は、本発明の実施形態において仮想振動特性を決定する別の方法を示す図であり、複数の仮想振動特性を同時に決定して重畳適用することが可能である。つまり、仮想振動特性のうちの振動の大きさは、駆動系速度（例えば、実際のモーター速度又は仮想エンジン速度）と駆動系トルク（例えば、基本モータートルク指令又はアクセルペダル入力値）を同時に用いて決定されるようにする。

例えば、上述したように、駆動系速度に基づいて振動の大きさを決定し、駆動系トルクに基づいて振動の大きさを決めた後、駆動系速度に基づく振動の大きさと駆動系トルクに基づく振動の大きさから最終振動の大きさを決定する。このとき、駆動系速度に基づく振動の大きさに駆動系トルクに基づく振動の大きさを乗じた値で最終振動の大きさを決定する。

このとき、振動周波数の場合、図９で説明したように駆動系速度から決定される。例えば、モーター速度から振動周波数が決定され、モーター速度が大きい値であるほど振動周波数も大きい値に決定されるようにする。

駆動系速度と駆動系トルクに基づいて振動の大きさを決定するにあたり、駆動系速度は、上述したように、速度検出部によって検出される実際駆動系速度であるか、或いは実際駆動系速度から決定される仮想駆動系速度であってもよく、或いは車速であってもよい。また、駆動系トルクは、モータートルクであって、基本モータートルク指令又はアクセルペダル入力値（ＡＰＳ値）である。

結局、上述したように振動の大きさと振動周波数の両方が決定されると、決定された振動の大きさと振動周波数を有する振動トルク指令が決定され、続いて基本モータートルク指令を振動トルク指令で補正して最終モータートルク指令が決定される。このとき、最終モータートルク指令は、基本モータートルク指令に振動トルク指令を合算した値に決定される。

このように、複数の仮想振動特性を用いて振動トルク指令を決定した後、基本モータートルク指令と振動トルク指令を用いて最終モータートルク指令を決定及び生成し、続いて生成された最終モータートルク指令に基づいて駆動モーターの作動が制御されるようにして駆動モーターによる仮想内燃機関の振動が演出されるようにする。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の技術範囲はこれに限定されるものではなく、本発明の基本概念を用いた当業者による様々な変形及び改良形態も可能である。

１１ インターフェース部
１２ 運転情報検出部
２０ 第１制御器
２１ 基本トルク指令生成部
２２ 仮想振動制御部
２３ 最後トルク指令生成部
３０ 第２制御器
４１ 駆動装置（駆動モーター）
４２ 減速機
４３ 駆動輪

Claims (18)

1. 制御器が、電気自動車の走行中のトルク指令決定及び仮想内燃機関振動実現のための運転変数情報を収集するステップと、
   制御器が、前記収集された運転変数情報に基づいて仮想内燃機関振動特性を決定するステップと、
   制御器が、前記決定された仮想内燃機関振動特性を有する振動トルク指令を決定するステップと、
   制御器が、前記収集された運転変数情報から決定された基本モータートルク指令、及び前記決定された振動トルク指令を用いて最終モータートルク指令を決定するステップと、
   前記決定された最終モータートルク指令に基づいて車両駆動モーターの作動を制御するステップと、を含むことを特徴とする電気自動車の仮想内燃機関振動実現方法。
2. 前記仮想内燃機関振動特性は、振動周波数と振動の大きさ（ａｍｐｌｉｔｕｄｅ）を含むことを特徴とする請求項１に記載の電気自動車の仮想内燃機関振動実現方法。
3. 前記仮想内燃機関振動特性を決定するステップで、
   前記仮想内燃機関振動特性を決定するための運転変数情報は、
   車両の速度検出部によって検出される実際駆動系速度、前記実際駆動系速度から決定される仮想駆動系速度、及び車速のうちの所定の一つであることを特徴とする請求項１に記載の電気自動車の仮想内燃機関振動実現方法。
4. 前記仮想駆動系速度は、仮想エンジン速度であり、前記仮想エンジン速度は、前記実際駆動系速度の倍数値で決定されることを特徴とする請求項３に記載の電気自動車の仮想内燃機関振動実現方法。
5. 前記実際駆動系速度は、駆動モーターの回転速度であるモーター速度、又は駆動輪の車輪速度、又はドライブシャフト速度であることを特徴とする請求項３に記載の電気自動車の仮想内燃機関振動実現方法。
6. 前記仮想内燃機関振動特性は、振動の大きさ（ａｍｐｌｉｔｕｄｅ）を含み、
   前記仮想内燃機関振動特性を決定するステップで、
   前記振動の大きさは、実際駆動系速度又は仮想駆動系速度又は車速が増加するのに従って減少するように決定されることを特徴とする請求項３に記載の電気自動車の仮想内燃機関振動実現方法。
7. 前記仮想内燃機関振動特性は、振動周波数を含み、
   前記仮想内燃機関振動特性を決定するステップで、
   前記振動周波数は、実際駆動系速度又は仮想駆動系速度又は車速が増加するのに従って上昇するように決定されることを特徴とする請求項３に記載の電気自動車の仮想内燃機関振動実現方法。
8. 前記仮想内燃機関振動特性は、振動の大きさ（ａｍｐｌｉｔｕｄｅ）を含み、
   前記仮想内燃機関振動特性を決定するステップで、
   前記振動の大きさは、実際駆動系速度又は仮想駆動系速度又は車速が、予め定められた領域内にある場合、設定値まで増加してから減少する値となるように決定されることを特徴とする請求項３に記載の電気自動車の仮想内燃機関振動実現方法。
9. 前記仮想内燃機関振動特性を決定するステップで、
   前記振動の大きさは、
   前記実際駆動系速度又は仮想駆動系速度が増加するにつれて２次固有振動に該当する効果を演出するように、
   前記実際駆動系速度又は仮想駆動系速度が所定の速度の範囲に定められた第１領域内にある場合、予め定められた第１設定値まで増加してから減少する値となるように決定され、
   前記実際駆動系速度又は仮想駆動系速度が前記第１領域よりも高い速度の範囲に定められた第２領域内にある場合、予め定められた第２設定値まで増加してから減少する値となるように決定されることを特徴とする請求項８に記載の電気自動車の仮想内燃機関振動実現方法。
10. 前記第１領域は、内燃機関のアイドリング速度領域であることを特徴とする請求項９に記載の電気自動車の仮想内燃機関振動実現方法。
11. 前記車速は、センサーを介して検出される実際車速であるか、又は前記実際駆動系速度から求められる仮想車速であることを特徴とする請求項３に記載の電気自動車の仮想内燃機関振動実現方法。
12. 前記仮想内燃機関振動特性を決定するステップで、
    前記仮想内燃機関振動特性を決定するための運転変数情報は、運転者のアクセルペダル操作によるアクセルペダル入力値と、前記基本モータートルク指令のうちの所定の一つの情報を含むことを特徴とする請求項１に記載の電気自動車の仮想内燃機関振動実現方法。
13. 前記仮想内燃機関振動特性は、振動の大きさを含み、
    前記仮想内燃機関振動特性を決定するステップで、
    前記振動の大きさは、アクセルペダル入力値又は基本モータートルク指令の増加に従って増大するように決定されることを特徴とする請求項１２に記載の電気自動車の仮想内燃機関振動実現方法。
14. 前記仮想内燃機関振動特性は、振動周波数を含み、
    前記仮想内燃機関振動特性を決定するステップで、
    前記振動周波数は、アクセルペダル入力値又は基本モータートルク指令の増加に従って上昇するように決定されることを特徴とする請求項１２に記載の電気自動車の仮想内燃機関振動実現方法。
15. 前記仮想内燃機関振動特性を決定するステップで、
    前記仮想内燃機関振動特性を決定するための運転変数情報は、
    車両の速度検出部によって検出される実際駆動系速度、前記実際駆動系速度から決定される仮想駆動系速度、及び車速のうちの所定の一つの速度情報と、
    運転者のアクセルペダル操作によるアクセルペダル入力値と前記基本モータートルク指令のうちの所定の一つの情報を含み、
    前記仮想内燃機関振動特性は、振動周波数と振動の大きさ（ａｍｐｌｉｔｕｄｅ）を含むことを特徴とする請求項１に記載の電気自動車の仮想内燃機関振動実現方法。
16. 前記仮想内燃機関振動特性を決定するステップで、
    前記所定の一つの速度情報から決定される振動の大きさと、前記アクセルペダル入力値又は基本モータートルク指令から決定される振動の大きさとの積で最終振動大きさが決定され、
    前記所定の一つの速度情報又は前記アクセルペダル入力値又は基本モータートルク指令から振動周波数を決定することを特徴とする請求項１５に記載の電気自動車の仮想内燃機関振動実現方法。
17. 前記仮想駆動系速度は仮想エンジン速度であり、前記仮想エンジン速度は前記実際駆動系速度の倍数値で決定されることを特徴とする請求項１５に記載の電気自動車の仮想内燃機関振動実現方法。
18. 前記実際駆動系速度は、駆動モーターの回転速度であるモーター速度、又は駆動輪の車輪速度、又はドライブシャフト速度であることを特徴とする請求項１５に記載の電気自動車の仮想内燃機関振動実現方法。

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