JP7459718B2 - 電気自動車の制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、回転機の動力によって走行する電気自動車の制御装置に関するものである。

特許文献１および特許文献２には、モータを駆動力源とした電気自動車やハイブリッド車両において、擬似的なシフトチェンジを演出する制御装置が記載されている。これらの制御装置は、車速、アクセル開度、アクセル開速度、ブレーキ踏み込み量などの擬似的なシフトチェンジを演出する所定の契機に応じて、モータのトルクを一時的に低下させた後に、再度、増大させるように、あるいはモータに接続されたインバータのキャリア周波数を変更させるように構成されている。なお、特許文献２に記載の制御装置は、操作部を操作することにより、キャリア周波数を規定値に固定した標準モードと、上記のように所定の契機によってキャリア周波数を変更する変速モードとを切り替えられるように構成されている。

特開２０１８－１６６３８６号公報 特開２０１８－１９１３６６号公報

特許文献１や特許文献２に記載された電気自動車の制御装置は、運転者が変速感を抱くように擬似的なシフトチェンジを演出するように構成されている。したがって、このような電気自動車の制御装置は、特許文献２に記載されているように、上記のような擬似的なシフトチェンジの演出を行わない標準モードと、上記の変速モードとの切り替えを行うことができるように構成することが一般的と考えられる。しかしながら、上記のように擬似的なシフトチェンジを演出する変速モードと標準モードとを切り替えられる車両が、車両の始動時に標準モードが選択される構成である場合には、変速モードを好む運転者が搭乗すると、車両を始動した後に、モードの切り替え操作を行うことになり、運転者の操作負担が増加し、または車両の始動から発進までの時間が長くなる可能性がある。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであって、運転者の運転嗜好に応じた走行モードを車両の始動と同時に設定できる電気自動車の制御装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、この発明は、少なくとも一対の駆動輪に連結された回転機と、運転者により操作されるクラッチ装置と、前記運転者により操作されるシフト装置とを備え、前記運転者による前記クラッチ装置および前記シフト装置の操作に応じて前記回転機のトルクを定めるマニュアルモードと、前記クラッチ装置および前記シフト装置を操作することなく前記回転機のトルクを定める通常モードとの少なくとも二つの走行モードを設定可能な電気自動車の制御装置であって、前記走行モードを選択するコントローラを備え、前記コントローラは、前記運転者が前記マニュアルモードと前記通常モードとのいずれを嗜好する運転者であるかを判断する運転嗜好判断部と、前記電気自動車の始動要求の有無を判断する始動判断部とを備え、前記運転嗜好判断部により前記マニュアルモードを嗜好する運転者であることが判断されるとともに、前記始動判断部により前記電気自動車を始動する要求があることが判断された場合に、前記マニュアルモードを設定して前記電気自動車を始動させることを特徴とするものである。

この発明によれば、運転嗜好判断部によって運転者の運転嗜好を判断するとともに、始動判断部によって電気自動車の始動要求の有無を判断する。そして、運転嗜好判断部によってマニュアルモードを嗜好する運転者であることが判断されるとともに、始動判断部によって電気自動車を始動する要求があることが判断された場合に、マニュアルモードを設定する。したがって、運転者の嗜好に応じた走行モードを、電気自動車の始動と同時に設定することができる。そのため、電気自動車の始動後に走行モードを切り替えるなどの運転者の操作負担の増加を抑制できるとともに、電気自動車の始動から発進までの時間が長くなることを抑制できる。

この発明の実施形態における電気自動車の一例を説明するための模式図である。 この発明の実施形態における制御装置の一例を説明するためのブロック図である。 この発明の実施形態における制御装置の制御例を説明するためのフローチャートである。

この発明を図に示す実施形態に基づいて説明する。なお、以下に説明する実施形態はこの発明を具体化した場合の一例に過ぎないのであって、この発明を限定するものではない。

この発明の実施形態における電気自動車の一例を図１に示してある。図１に示す電気自動車Ｖｅは、駆動力源としてのモータ（ＭＧ）１から一対の前輪（駆動輪）２にトルクを伝達することにより走行するフロントドライブ式の車両である。このモータ１は、従来知られている電気自動車やハイブリッド車両に設けられたモータと同様に、蓄電装置（ＢＡＴＴ）３から電力が供給されることにより駆動トルクを出力するモータとしての機能に加えて、モータ１の出力軸４の回転数を低下させるようにトルクを出力することにより、出力軸４の運動エネルギー（すなわち、前輪２の運動エネルギー）を電気エネルギーに変換する発電機としての機能を備えた、いわゆるモータ・ジェネレータによって構成することができる。具体的には、同期電動機や誘導モータなどによって構成することができる。このモータ１が、この発明の実施形態における「回転機」に相当する。

そのモータ１の出力軸４には、ギヤ機構５を介してプロペラシャフト６の一端が連結され、そのプロペラシャフト６の他端には、デファレンシャルギヤ機構７が連結されている。そして、モータ１の出力トルクは、デファレンシャルギヤ機構７を介して左右のドライブシャフト８に分配され、それらのドライブシャフト８に連結された一対の前輪２に伝達されるように構成されている。なお、図１に示す車両Ｖｅは、フロントドライブ式の車両であるが、トランスファーを設けて、モータ１から一対の後輪９にトルクを伝達可能に構成した四輪駆動車であってもよい。

上記のモータ１には、そのモータ１に通電する電流の大きさや、各相に通電する電流の周波数を制御するためのインバータ（ＩＮＶ）１０が設けられ、そのインバータ１０には、直流電流を出力する蓄電装置（ＢＡＴＴ）３が接続されている。なお、インバータ１０に加えて、蓄電装置３から出力された電圧を増幅するためのコンバータなどの他の電気機器を設けていてもよく、また蓄電装置３は、リチウムイオン電池などの二次電池に加えて、キャパシタなどの電子部品を備えていてよい。

上記のインバータ１０のスイッチ素子を制御するための電子制御装置（以下、ＥＣＵと記す）１１が設けられている。このＥＣＵ１１は、この発明の実施形態における「コントローラ」に相当するものであり、従来知られている車両に設けられたＥＣＵと同様にマイクロコンピュータを主体に構成されていて、種々のセンサから信号が入力され、その入力された信号や、予め記憶されている演算式、あるいはマップなどに基づいて出力信号を求め、その出力信号をインバータ１０などの各装置を制御する装置に出力するように構成されている。

図１に示す例では、アクセルペダル１２の踏み込み量を検出するアクセル開度センサ１３、ブレーキペダル１４の踏み込み量やその踏力を検出するブレーキセンサ１５、プロペラシャフト６の回転数（すなわち、車速）を検出する車速センサ１６、車両Ｖｅの種々の機器を起動するためのイグニッションスイッチ（以下、ＩＧスイッチと記す）１７のオンまたはオフの状態を検出するセンサ１８、走行路の勾配を検出する図示しない加速度センサ、車両Ｖｅに設けられた図示しないナビゲーションシステム、および外部から送信されるＧＰＳの信号を受信する図示しないＧＰＳ受信部から、ＥＣＵ１１に信号が入力される。

さらに、図１に示す車両Ｖｅは、従来知られているマニュアルシフトレバーおよびクラッチ機構を設けたマニュアルトランスミッション車（以下、ＭＴ車と記す）と同様の挙動を実現できるように構成されている。したがって、図１に示す車両Ｖｅには、例えば、前進第１速段から前進第６速段、後進第１速段、およびニュートラルのそれぞれの仮想ギヤ段を選択するためのマニュアルシフトレバー（以下、単にシフトレバーと記す）１９、およびクラッチペダル２０が設けられている。このシフトレバー１９が、この発明の実施形態における「シフト装置」に相当し、クラッチペダル２０が、この発明の実施形態における「クラッチ装置」に相当する。そして、シフトレバー１９の操作位置、およびクラッチペダル２０の踏み込み量を検出するそれぞれのセンサ２１，２２からＥＣＵ１１に信号が入力される。なお、ＥＣＵ１１に入力される信号は、上記の各センサに加えて、例えば、図示しないステアリングホイールの操作量を検出するセンサの信号などの他の信号が入力されていてもよく、ＥＣＵ１１から出力される信号は、インバータ１０に加えて、例えば、図示しないステアリングホイールの操舵トルクを補うためのステアリングモータなどの他のアクチュエータや装置に出力してもよい。

上述した車両Ｖｅは、運転者がシフトレバー１９を操作することなく、アクセルペダル１２やブレーキペダル１４を操作することにより、それらのペダル１２，１４の操作量に応じた駆動力や制動力を発生させて走行する通常モードと、運転者が操作するシフトレバー１９の位置に応じた仮想ギヤ段に応じた駆動力や制動力を発生させて走行するマニュアルモードとを切り替えることができるように構成されている。

このマニュアルモードは、エンジンおよびマニュアルトランスミッションを備えた車両を模擬して走行するモードである。具体的には、クラッチペダル２０を踏み込んだ状態で、シフトレバー１９を操作することにより仮想ギヤ段を変更することができ、設定されている仮想ギヤ段とアクセルペダル１２の操作量とに基づいたトルクをモータ１から出力し、あるいは仮想ギヤ段および車速に応じた仮想エンジン回転数を求め、その仮想エンジン回転数に応じた音を図示しないスピーカなどの機器から発生させるなどを行う走行モードである。

上述した通常モードとマニュアルモードとのいずれを選択するかは運転者の運転嗜好に応じて異なる。また、いずれか一方の走行モードで走行した後に、他方の走行モードで走行する場合も想定できる。したがって、車両Ｖｅの起動時に、運転者の運転嗜好に応じた走行モードを設定することが好ましい。そのため、この発明の実施形態における電気自動車の制御装置は、運転者の運転嗜好に応じた走行モードを車両Ｖｅの起動（始動）時に設定できるように構成されている。

その制御例を説明するためのブロック図を図２に示してある。図２に示すようにＥＣＵ１１には、運転者の運転嗜好を判断する運転嗜好判断部２３と、車両Ｖｅの起動（始動）要求の有無を判断する起動要求判断部２４と、マニュアルモードの設定を禁止する禁止判断部２５と、運転嗜好に応じた走行モードを設定する走行モード決定部２６とを備えている。この起動要求判断部２４が、この発明の実施形態における「始動判断部」に相当する。

運転嗜好判断部２３は、例えば、シフトレバー１９やクラッチペダル２０などの車両Ｖｅに設けられた所定の装置の操作量を検出するセンサ２１，２２、あるいは車室内を撮影可能な図示しない車載カメラなどから信号が入力され、その信号に応じて運転者の運転嗜好を判断する。起動要求判断部２４は、例えば、ＩＧスイッチ１７のオンまたはオフの状態を検出するセンサ１８から信号が入力され、その信号に応じて車両Ｖｅを起動する要求があるか否かを判断する。なお、便宜上、図２には、シフトレバー１９の位置を検出するセンサ２１、およびクラッチペダル２０の操作量を検出するセンサ２２から運転嗜好判断部２３に信号が入力され、また、ＩＧスイッチ１７のオンまたはオフの状態を検出するセンサ１８から起動要求判断部２４に信号が入力されるものとして示してある。

一方、マニュアルモードは、ＭＴ車を模擬するモードであるから、例えば、クラッチペダル２０を踏み込んでいる場合には、モータ１から駆動トルクを出力しない。そのため、登坂路で車両Ｖｅを起動する際にマニュアルモードを設定すると、意図せずに車両Ｖｅが後退する可能性がある。また、クラッチペダル２０の踏み込み量が少なく、かつアクセルペダル１２の踏み込み量が少ない場合には、エンジンストールを模擬してＩＧスイッチ１７がオフされる可能性がある。したがって、禁止判断部２５は、危険回避制御として機能するために設けられており、車両Ｖｅに設けられた種々のセンサから入力された信号に応じて、マニュアルモードの設定を禁止する条件に該当するか否かを判断する。なお、便宜上、図２には、所定のセンサＳから禁止判断部２５に信号が入力されるものとして示してある。

そして、運転嗜好判断部２３によってマニュアルモードを嗜好する運転者であることが判断され、かつ禁止判断部２５によりマニュアルモードを禁止する条件に該当しないことが判断された場合には、走行モード決定部２６によりマニュアルモードが設定される。一方、運転嗜好判断部２３によって通常モードを嗜好する運転者であることが判断された場合、または、運転嗜好判断部２３によってマニュアルモードを嗜好する運転者であることが判断されたものの、禁止判断部２５によってマニュアルモードを禁止する条件に該当することが判断された場合には、走行モード決定部２６により通常モードが設定される。

つぎに、この発明の実施形態における制御装置の制御例について説明する。図３は、その制御例を説明するためのフローチャートである。図３に示す制御例では、まず、ＩＧスイッチ１７がオンされたか否かを判断する（ステップＳ１）。このステップＳ１は、車両Ｖｅの起動（始動）の要求を判断するためのステップであって、センサ１８から起動要求判断部２４に入力される信号に基づいて判断することができる。

ＩＧスイッチ１７がオフであることによりステップＳ１で否定的に判断された場合は、そのままこのルーチンを一旦終了する。それとは反対に、ＩＧスイッチ１７がオンされたことによりステップＳ１で肯定的に判断された場合は、クラッチペダル２０の踏み込み量が予め定められた所定量よりも大きいか否かを判断する（ステップＳ２）。このステップＳ２は、運転者がマニュアルモードを選択して運転する嗜好であるか否かを判断するためのステップであり、運転嗜好判断部２３にセンサ２２から入力される信号に基づいて判断することができる。なお、ステップＳ２における所定量は、運転者が意図してクラッチペダル２０を踏み込んでいるか否かを判断できる程度の量に定めることができる。

クラッチペダル２０の踏み込み量が所定量より大きいことによりステップＳ２で肯定的に判断された場合は、マニュアルモードを設定することを禁止する条件が成立していないか否かを判断する（ステップＳ３）。このステップＳ３は、例えば、車両Ｖｅが登坂路、交差点内、踏切内で停車しているか否かなどのマニュアルモードを設定することが好ましくない条件を予め定めておき、その条件に該当するか否かを判断する。このステップＳ３は、ナビゲーションシステムや加速度センサなどから禁止判断部２５に入力される信号に基づいて判断することができる。また、ステップＳ３におけるマニュアルモードを禁止する条件は、シフトレバー１９がニュートラルポジションにない場合には、マニュアルモードを禁止することを含んでよい。なお、ブレーキペダル１４の操作量にかかわらず、車両Ｖｅの停車状態を維持できるように図示しないブレーキ装置によって制動力を作用させるなど、禁止条件が成立した場合のバックアップ制御を実行できる場合には、ステップＳ３を実行しなくてもよい。

マニュアルモードを設定することを禁止する条件が成立していないことによりステップＳ３で肯定的に判断された場合は、マニュアルモードを設定して（ステップＳ４）、このルーチンを一旦終了する。一方、クラッチペダル２０の踏み込み量が所定量以下であることによりステップＳ２で否定的に判断された場合、またはマニュアルモードを設定することを禁止する条件が成立していることによりステップＳ３で否定的に判断された場合は、通常モードを設定して（ステップＳ５）、このルーチンを一旦終了する。

上述したように車両Ｖｅの起動時に運転者の運転嗜好を判断することにより、車両Ｖｅの起動と同時に、運転者の運転嗜好に応じた走行モードを設定することができる。そのため、車両Ｖｅの起動後に走行モードを切り替えるなどの運転者の操作負担の増加を抑制できるとともに、車両の起動から発進までの時間が長くなることを抑制できる。さらに、禁止条件に該当する場合に、マニュアルモードでの起動を禁止することにより、意図せずに車両Ｖｅが後退するなどの事態が生じることを抑制できる。

なお、この発明の実施形態における運転嗜好判断部は、クラッチペダル２０の踏み込み量に基づいて運転者の運転嗜好を判断するものに限らず、例えば、マニュアルモードスイッチの操作や、クラッチペダル２０に加えてブレーキペダル１４を踏み込んでいるか、あるいはシフトレバーを一度操作したかによって判断してもよい。また、上記のように車両Ｖｅに設けられた装置を運転者が操作したか否かに限らず、例えば、マニュアルモードを設定して運転する運転者の画像をＥＣＵ１１に予め記憶しておき、車載カメラによって得られた運転者の画像と、ＥＣＵ１１に記憶された画像とを照合することにより、運転者の運転嗜好を判断してもよい。さらに、運転者からマニュアルモードを設定する旨の音声を受信した場合に、マニュアルモードを嗜好する運転者と判断するように構成してもよい。

１ モータ
２ 前輪
１１ 電子制御装置（ＥＣＵ）
１２ アクセルペダル
１４ ブレーキペダル
１７ ＩＧスイッチ
１９ シフトレバー
２０ クラッチペダル
２３ 運転嗜好判断部
２４ 起動要求判断部
２５ 禁止判断部
２６ 走行モード決定部
Ｖｅ 車両

Claims (1)

1. 少なくとも一対の駆動輪に連結された回転機と、運転者により操作されるクラッチ装置と、前記運転者により操作されるシフト装置とを備え、前記運転者による前記クラッチ装置および前記シフト装置の操作に応じて前記回転機のトルクを定めるマニュアルモードと、前記クラッチ装置および前記シフト装置を操作することなく前記回転機のトルクを定める通常モードとの少なくとも二つの走行モードを設定可能な電気自動車の制御装置であって、
   前記走行モードを選択するコントローラを備え、
   前記コントローラは、
   前記運転者が前記マニュアルモードと前記通常モードとのいずれを嗜好する運転者であるかを判断する運転嗜好判断部と、
   前記電気自動車の始動要求の有無を判断する始動判断部とを備え、
   前記運転嗜好判断部により前記マニュアルモードを嗜好する運転者であることが判断されるとともに、前記始動判断部により前記電気自動車を始動する要求があることが判断された場合に、前記マニュアルモードを設定して前記電気自動車を始動させる
   ことを特徴とする電気自動車の制御装置。

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