电动汽车的制作方法

1.本发明涉及一种将电动马达用作行驶用的动力装置的电动汽车。


背景技术：

2.在电动汽车(ev：electric vehicle)中用作行驶用的动力装置的电动马达相对于在以往车辆中用作行驶用的动力装置的内燃机，转矩特性大不相同。由于动力装置的转矩特性的差异，以往车辆必须具有变速器，而一般ev不具备变速器。当然，ev不具备通过驾驶员的手动操作来切换变速比的手动变速器(mt：manual transmission)。因此，在带mt的以往车辆(以下也称为“mt车辆”。)的驾驶与ev的驾驶中，驾驶感觉上存在较大的差异。
3.另一方面，电动马达能通过控制施加的电压、磁场来比较容易地控制转矩。因此在电动马达中，能通过实施适当的控制在电动马达的动作范围内得到所期望的转矩特性。有效利用该特征，目前为止提出了控制ev车辆的转矩来模拟mt车辆特有的转矩特性的技术。
4.在专利文献1中公开了在通过驱动马达将转矩传递至车轮的车辆中，展现仿真的换挡的技术。在该车辆中，在由车速、加速器开度、加速器打开速度或制动器踩踏量规定的规定的契机，进行如下转矩变动控制：在使驱动马达的转矩减少了设定变动量后，以规定时间使转矩再次增加。由此，对习惯于具备有级变速器的车辆的驾驶员带来的违和感得到抑制。
5.现有技术文献
6.专利文献
7.专利文献1：日本特开2018－166386号公报
8.然而，在上述的技术中，无法通过驾驶员自身的操作来主动地决定模拟了变速动作的转矩变动控制的定时。特别是，对于习惯于mt车辆的驾驶的驾驶员而言，不经由由驾驶员自身进行的手动变速动作的仿真的变速动作恐怕会给谋求操作mt的乐趣的驾驶员的驾驶感觉带来违和感。
9.考虑到这样的情况，本技术的发明者们正在研究在ev中设置仿真换挡装置和仿真离合器踏板，以便在ev中能得到mt车辆的驾驶感觉。当然，并不是简单地将这些仿真装置装配于ev。本技术的发明者们正在研究能通过仿真换挡装置和仿真离合器踏板的操作来控制电动马达，以便得到与mt车辆的转矩特性同样的转矩特性。
10.不过，若始终需要仿真换挡装置和仿真离合器踏板的操作，则作为ev的特征之一的驾驶的容易度会受损，并且相对于以往车辆优异的加速性能会受损。作为驾驶员，例如根据行驶环境、自身的心情，既想要像mt车辆那样驾驶，也想要作为通常的ev进行驾驶。作为实现这样的要求的方法，考虑准备模拟了mt车辆的控制模式(以下也称为“mt模式”。)和作为ev的通常的控制模式(以下也称为“ev模式”。)来作为电动马达的控制模式，并能对这些模式进行切换。
11.由于mt模式的驾驶感觉与作为ev的通常的控制模式的驾驶感觉不同，因此要求通过由驾驶员进行的有意的操作来进行切换。此外，假定向mt模式的切换会在行驶环境的差
异、驾驶员的心情、驾驶员更换的情况下等多种状况下比较频繁地进行。因此，若用于向mt模式切换的由驾驶员进行的操作变得复杂，则恐怕会给驾驶员带来麻烦。


技术实现要素：

12.本发明是鉴于上述的问题而完成的，其目的在于提供一种电动汽车，该电动汽车能享受作为通常的ev的驾驶和像mt车辆那样的驾驶这两方，能由驾驶员容易地进行向像mt车辆那样的驾驶的切换。
13.本发明的电动汽车是将电动马达用作行驶用的动力装置的电动汽车，该电动汽车具备加速用踏板、制动用踏板、仿真离合器踏板、仿真换挡装置、模式切换装置以及控制装置。控制装置是根据包括第一模式和第二模式这两个模式的控制模式来控制电动马达所输出的马达转矩的装置。模式切换装置是通过以手动进行操作来将控制模式切换为第一模式的装置。
14.控制装置具备存储器和处理器。存储器存储mt车辆模型和马达转矩指令映射图。mt车辆模型是模拟了mt车辆中的驱动轮转矩的转矩特性的模型。在此所说的mt车辆是指具有内燃机和手动变速器的车辆，其中，该内燃机通过油门踏板的操作来控制转矩，该手动变速器通过离合器踏板的操作和换挡装置的操作来切换挡位。mt车辆模型在第一模式下使用。马达转矩指令映射图是规定了马达转矩相对于加速用踏板的操作量和电动马达的转速的关系的映射图。马达转矩指令映射图在第二模式下使用。
15.处理器在第一模式下控制电动马达的情况下执行以下的第一处理至第五处理。第一处理是接受加速用踏板的操作量来作为对mt车辆模型进行的油门踏板的操作量的输入的处理。第二处理是接受仿真离合器踏板的操作量来作为对mt车辆模型进行的离合器踏板的操作量的输入的处理。第三处理是接受仿真换挡装置的换挡位置来作为对mt车辆模型进行的换挡装置的输入的处理。第四处理是使用mt车辆模型来计算由加速用踏板的操作量、仿真离合器踏板的操作量以及仿真换挡装置的换挡位置确定的驱动轮转矩的处理。并且，第五处理是运算用于将驱动轮转矩赋予至本车辆的驱动轮的马达转矩的处理。
16.处理器在第二模式下控制电动马达的情况下，执行以下的第六处理和第七处理。第六处理是使仿真离合器踏板的操作和仿真换挡装置的操作无效的处理。第七处理是基于加速用踏板的操作量和电动马达的转速，使用马达转矩指令映射图来运算马达转矩的处理。
17.根据本发明的电动汽车，在第一模式下控制电动马达的情况下，仿真离合器踏板的操作和仿真换挡装置的操作被反映至使用mt车辆模型的马达转矩的计算中，因此驾驶员能像mt车辆那样享受离合器操作和换挡操作。此外，在第二模式下控制电动马达的情况下，能以本来的性能驾驶电动汽车，能享受作为电动汽车的特征之一的驾驶的容易度、加速性能。而且，驾驶员能通过操作本发明的电动汽车所具备的模式切换装置，容易地将控制模式切换为第一模式。
18.在控制模式不是第一模式的情况下，处理器可以执行以下的第八处理和第九处理。第八处理是实施车辆是否为停止状态，制动用踏板是否被操作，仿真离合器踏板是否未被操作，并且仿真换挡装置的换挡位置是否为空挡位置的判定的处理。空挡位置是仿真换挡装置的换挡位置，该空挡位置指定为通过mt车辆模型来模拟实际的mt车辆中的离合器未
与手动变速器连接的空挡的状态下的转矩特性。第九处理是在第八处理为否定的期间，拒绝通过模式切换装置将控制模式设为第一模式的切换的处理。
19.通过处理器执行第八处理和第九处理，能降低由于错误的操作而进行向mt模式的切换，从而能防止本车辆无意地成为mt模式的动作。
20.发明效果
21.如上述那样，根据本发明，能提供一种电动汽车，该电动汽车能享受作为通常的ev的驾驶和像mt车辆那样的驾驶这两方，能通过驾驶员容易地进行向像mt车辆那样的驾驶的切换。
附图说明
22.图1是示意性地表示本发明的实施方式的电动汽车的动力系统的构成的图。
23.图2是表示图1所示的电动汽车执行自主行驶控制的情况下的自主行驶控制系统的构成例的图。
24.图3是表示图1所示的电动汽车的控制系统的构成的框图。
25.图4是表示图1所示的电动汽车的控制装置的功能的框图。
26.图5是表示图3所示的控制装置所具备的马达转矩指令映射图的一个例子的图。
27.图6是表示图3所示的控制装置所具备的mt车辆模型的一个例子的框图。
28.图7是表示构成图5所示的mt车辆模型的发动机模型的一个例子的图。
29.图8是表示构成图5所示的mt车辆模型的离合器模型的一个例子的图。
30.图9是表示构成图5所示的mt车辆模型的mt模型的一个例子的图。
31.图10是将在mt行驶模式下实现的电动马达的转矩特性与在ev行驶模式下实现的电动马达的转矩特性进行比较而示出的图。
32.图11是表示采用变形例的图1所示的电动汽车的控制装置的功能的框图。
33.图12是用于对在图11所示的控制装置的行驶模式判定部中处理器所执行的处理的概要进行说明的图。
34.图13是表示在图11所示的控制装置的行驶模式判定部中处理器所执行的处理的流程图。
35.附图标记说明：
36.2：电动马达；
37.10：电动汽车；
38.14：电池；
39.16：逆变器；
40.22：加速踏板；
41.24：制动踏板；
42.26：仿真换挡杆；
43.28：仿真离合器踏板；
44.30：车轮速度传感器；
45.32：加速器位置传感器；
46.34：制动器位置传感器；
47.36：换挡位置传感器；
48.38：离合器位置传感器；
49.40：转速传感器；
50.42：模式切换开关；
51.50：控制装置；
52.52：接口；
53.54：存储器；
54.56：处理器；
55.70：自主行驶控制装置；
56.500：行驶模式判定部；
57.520：控制信号计算部；
58.530：mt车辆模型；
59.531：发动机模型；
60.532：离合器模型；
61.533：mt模型；
62.534：车轴/驱动轮模型；
63.540：请求马达转矩计算部；
64.550：马达转矩指令映射图；
65.560：切换开关。
具体实施方式
66.以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。不过，在以下所示的实施方式中提及各要素的个数、数量、量、范围等数的情况下，除了特别明示的情况、在原理上明显确定为该数的情况之外，本发明不限定于该提及的数。此外，在以下所示的实施方式中说明的构造等，除了特别明示的情况、在原理上明显确定为此的情况之外，对本发明而言不一定是必须的。需要说明的是，各图中，对相同或相当的部分标注相同的附图标记，并适当简化或省略其重复说明。
67.1.电动汽车的构成
68.图1是示意性地表示本实施方式的电动汽车10的动力系统的构成的图。如图1所示，电动汽车10具备电动马达2来作为动力源。电动马达2例如是无刷dc马达、三相交流同步马达。在电动马达2设有用于检测其转速的转速传感器40。电动马达2的输出轴3经由齿轮机构4连接于传动轴5的一端。传动轴5的另一端经由差动齿轮6连接于车辆前方的驱动轴7。
69.电动汽车10具备作为前车轮的驱动轮8和作为后车轮的从动轮12。驱动轮8分别设于驱动轴7的两端。在各车轮8、12设有车轮速度传感器30。在图1中，仅代表性地描绘了右后轮的车轮速度传感器30。车轮速度传感器30也用作用于检测电动汽车10的车速的车速传感器。车轮速度传感器30通过can(controller area network：控制器局域网)等车载网络连接于后述的控制装置50。
70.电动汽车10具备电池14和逆变器(inverter)16。电池14蓄积驱动电动马达2的电能。逆变器16将从电池14输入的直流电力转换为电动马达2的驱动电力。由逆变器16实现的
电力转换通过由控制装置50实现的pwm(pulse wave modulation：脉冲波调制)控制来进行。逆变器16通过车载网络连接于控制装置50。
71.电动汽车10具备用于输入加速请求的加速踏板(加速用踏板)22和用于输入制动请求的制动踏板(制动用踏板)24来作为驾驶员用于输入对电动汽车10的动作请求的动作请求输入装置。在加速踏板22设有加速器位置传感器32，该加速器位置传感器32用于检测作为加速踏板22的操作量的加速器开度pap[％]。此外，在制动踏板24设有制动器位置传感器34，该制动器位置传感器34用于检测作为制动踏板24的操作量的制动踏板踩踏量pb[％]。加速器位置传感器32和制动器位置传感器34通过车载网络连接于控制装置50。
[0072]
电动汽车10还具备仿真换挡杆(仿真换挡装置)26和仿真离合器踏板28来作为动作输入装置。换挡杆(换挡装置)和离合器踏板是操作手动变速器(mt)的装置，但当然电动汽车10不具备mt。仿真换挡杆26和仿真离合器踏板28只不过是与本来的换挡杆、离合器踏板不同的虚设物。
[0073]
仿真换挡杆26具有模拟了mt车辆所具备的换挡杆的构造。仿真换挡杆26的配置和操作感与实际的mt车辆相同。在仿真换挡杆26例如设有与第一挡、第二挡、第三挡、第四挡、第五挡、第六挡、后退以及空挡的各挡位对应的位置。在仿真换挡杆26设有换挡位置传感器36，该换挡位置传感器36检测表示仿真换挡杆26处于哪个位置的换挡位置sp。各换挡位置sp与后述的mt车辆模型的挡位一对一地对应，通过换挡位置sp的变更，马达转矩根据换挡位置sp所对应的挡位变化。例如，在换挡位置sp成为空挡的位置(空挡位置)的情况下，通过mt车辆模型来模拟实际的mt车辆中的离合器未与手动变速器连接的空挡的状态下的转矩特性。换挡位置传感器36通过车载网络连接于控制装置50。
[0074]
仿真离合器踏板28具有模拟了mt车辆所具备的离合器踏板的构造。仿真离合器踏板28的配置和操作感与实际的mt车辆相同。驾驶员在想要通过仿真换挡杆26来进行挡位的设定变更的情况下踩踏仿真离合器踏板28，当挡位的设定变更结束时停止踩踏使仿真离合器踏板28复原。在仿真离合器踏板28设有离合器位置传感器38，该离合器位置传感器38用于检测仿真离合器踏板28的离合器踏板踩踏量pc[％]。离合器位置传感器38通过车载网络连接于控制装置50。
[0075]
电动汽车10具备仿真发动机转速表44。发动机转速表是对驾驶员显示内燃机(发动机)的转速的装置，但当然电动汽车10不具备发动机。仿真发动机转速表44只不过是与本来的发动机转速表不同的虚设物。仿真发动机转速表44具有模拟了以往车辆所具备的发动机转速表的构造。仿真发动机转速表44既可以是机械式也可以是液晶显示式。或者，也可以是由平视显示器实现的投影显示式。在液晶显示式、投影显示式的情况下，可以任意地设定转速限制。仿真发动机转速表44通过车载网络连接于控制装置50。
[0076]
电动汽车10具备模式切换开关(模式切换装置)42。模式切换开关42是切换电动汽车10的行驶模式的开关。在电动汽车10的行驶模式中存在mt模式和ev模式。模式切换开关42被配置为能通过手动来选择mt模式和ev模式中的任一方。详细内容将在后文进行叙述，若mt模式被选择，则在用于像mt车辆那样驾驶电动汽车10的控制模式(第一模式)下进行电动马达2的控制。若ev模式被选择，则在用于一般的电动汽车的通常的控制模式(第二模式)下进行电动马达2的控制。需要说明的是，模式切换开关42是通过手动来选择行驶模式的模式选择装置，但也可以自动地进行向ev模式的转移。在该情况下，模式切换开关42也可以被
配置为仅能选择mt模式。在自动地进行向ev模式的转移的情况下，被配置为例如基于通过摄像机、lidar(light detection and ranging：激光探测及测距)等外部传感器获取到的车辆的周边信息、通过导航装置能获取的地图上的位置信息来进行。模式切换开关42通过车载网络连接于控制装置50。
[0077]
电动汽车10具备控制装置50。控制装置50是经由逆变器16控制电动马达2所输出的马达转矩的装置。此外，计算模拟了mt车辆的虚拟的发动机的发动机转速(虚拟发动机转速)，并输出使仿真发动机转速表44显示信息的信号。典型地，控制装置50是搭载于电动汽车10的ecu(electronic control unit：电子控制单元)。控制装置50也可以是多个ecu的组合。或者，控制装置50也可以是电动汽车10的外部的信息处理装置。控制装置50具备接口52、存储器54以及处理器56。在接口52连接有车载网络。存储器54包括：ram(random access memory：随机存取存储器)，暂时地记录数据；以及rom(read only memory：只读存储器)，保存能由处理器56执行的控制程序、与控制程序关联的各种数据。处理器56从存储器54读出并执行控制程序、数据，基于从各传感器获取的信息来生成控制信号。
[0078]
本实施方式的电动汽车10也可以被配置为能进行自动地控制车辆的行驶的自主行驶控制。自主行驶控制由图1未图示的自主行驶控制装置70执行。自主行驶控制设定到目的地为止的行驶计划，以车辆沿基于行驶计划生成的目标行驶路径自动地行驶的方式进行车辆控制。车辆控制包括加速控制、制动控制以及转向控制。如后述那样，车辆控制通过如下方式来进行：获取本车辆的驾驶环境信息，基于驾驶环境信息来生成针对负责加速、制动以及转向的各ecu的自主行驶控制信号，并对各ecu输出自主行驶控制信号。
[0079]
图2是表示本实施方式的电动汽车10进行自主行驶控制的情况下的自主行驶控制系统的构成例的图。电动汽车10具备摄像机60、雷达62以及lidar64来作为用于检测本车辆周围的驾驶环境信息的外部传感器。摄像机60和雷达62被装配为至少能检测本车辆前方的物体信息、道路信息以及交通信息。lidar64例如装配于车辆的车顶，检测本车辆周围的驾驶环境信息。此外，电动汽车10具备导航装置66，该导航装置66基于地图信息和gps信息来推定地图上的本车辆的当前位置。外部传感器60、62、64和导航装置66通过车载网络连接于自主行驶控制装置70。
[0080]
在进行自主行驶控制的情况下，电动汽车10具备自主行驶控制装置70。自主行驶控制装置70是ecu之一，其构成与控制装置50相同。即，具备接口、存储器以及处理器。在接口连接有车载网络。存储器包括ram和rom。处理器从存储器读出并执行控制程序、数据，并基于获取的信息来生成自主行驶控制信号。
[0081]
自主行驶控制装置70经由车载网络从本车辆所具备的各传感器和各ecu获取本车辆的驾驶环境信息。在此，各传感器除了图2所图示的检测本车辆的周围的驾驶环境信息的外部传感器60、62、64和导航装置66之外，还包括图2未图示的连接于车载网络的检测与本车辆的驾驶相关的操作量的传感器(例如，加速器位置传感器32、制动器位置传感器34)。从各ecu获取的信息是由各ecu计算的控制量的信息等。
[0082]
自主行驶控制装置70基于如前述那样获取的驾驶环境信息，执行加速控制量计算处理700、制动控制量计算处理720以及转向控制量计算处理740。详细而言，存储于自主行驶控制装置70的存储器的用于执行这些处理的程序由自主行驶控制装置70的处理器读出，自主行驶控制装置70的处理器执行这些处理。
[0083]
自主行驶控制装置70生成自主行驶控制信号，对该自主行驶控制信号赋予通过执行加速控制量计算处理700、制动控制量计算处理720以及转向控制量计算处理740而得到的各控制量，对包括负责加速、制动、转向的各ecu的ecu组80输出自主行驶控制信号。
[0084]
ecu组80经由车载网络连接于自主行驶控制装置70。ecu组80从自主行驶控制装置70获取前述的自主行驶控制信号，根据自主行驶控制信号来控制连接于各ecu的致动器，由此执行车辆控制(加速控制、制动控制以及转向控制)。
[0085]
ecu组80包括控制装置50。控制装置50从自主行驶控制装置70获取前述的自主行驶控制信号，根据自主行驶控制信号来执行电动马达2所输出的马达转矩的控制。就是说，控制装置50是负责加速的ecu之一。此外，在进行利用电动马达2的再生的再生制动的情况下，还作为负责制动的ecu发挥功能。
[0086]
作为其他的ecu组80中所包括的ecu的例子存在如下ecu。作为负责制动的ecu的例子，可以举出执行与abs(antilock brake system：防抱死制动系统)、ebd(electronic brake force distribution：电子制动力分配)相关的处理的制动控制ecu。作为负责转向的ecu，可以举出执行与动力转向系统、线控转向系统相关的处理的转向控制ecu。
[0087]
需要说明的是，前述的mt模式和ev模式的行驶模式在自主行驶控制非执行中(手动行驶)的情况下发挥功能。在自主行驶控制执行中，电动马达2的控制如前述那样根据从自主行驶控制装置70输出的马达转矩的请求值来进行。在该情况下马达转矩的请求值的计算以由通常的电动马达2的马达转矩控制实现的转矩特性为依据来进行。就是说自动行驶控制执行中的驾驶感觉成为通常的电动汽车的驾驶感觉。
[0088]
从手动行驶向自主行驶控制的切换被配置为能由驾驶员有意地进行。例如，在电动汽车10具备图1未图示的物理的或电子的开关，从手动行驶向自主相行驶控制的切换被配置为通过驾驶员将该开关下压来进行。或者，这样的开关也可以被配置为包括在模式切换开关42中。
[0089]
从自主行驶控制向手动行驶的切换被配置为自动地进行或由驾驶员有意地进行。在由驾驶员有意地进行向手动行驶的切换的情况下，与前述的从手动行驶向自主控制的切换同样地，例如通过电动汽车10所具备的物理的或电子的开关来进行。自动地进行向手动行驶的切换的情况是自主行驶控制装置70基于驾驶环境信息判断为无法维持自主行驶控制的情况。这是例如，获取驾驶环境信息的各传感器的一部分发生了故障的情况、在禁止进行自主行驶控制的区域行驶的情况等。在自动地进行向手动行驶的切换的情况下，从安全性的观点出发，一般会通过声音和显示预先通知给驾驶员。
[0090]
图3是表示本实施方式的电动汽车10的控制系统的构成的框图。信号至少从车轮速度传感器30、加速器位置传感器32、制动器位置传感器34、换挡位置传感器36、离合器位置传感器38、转速传感器40以及模式切换开关42被输入至控制装置50。此外，在进行自主行驶控制的情况下，还从自主行驶控制装置70输入信号。在这些装置与控制装置50之间的通信中使用车载网络。虽然省略了图示，但除了这些以外的各种装置也搭载于电动汽车10，通过车载网络连接于控制装置50。
[0091]
此外，从控制装置50至少向逆变器16和仿真发动机转速表44输出信号。在这些设备与控制装置50之间的通信中使用车载网络。虽然省略了图示，但除了这些以外，成为控制装置50的控制对象的各种致动器、显示器也搭载于电动汽车10，通过车载网络连接于控制
装置50。
[0092]
控制装置50具备作为行驶模式判定部500的功能和作为控制信号计算部520的功能。详细而言，存储于存储器54(参照图1)的程序由处理器56(参照图1)读出并执行，由此处理器56至少作为行驶模式判定部500和控制信号计算部520发挥功能。行驶模式判定是指判定使电动汽车10在mt模式和ev模式中的哪种行驶模式下行驶的功能。控制信号计算是指计算针对成为控制装置50的控制对象的致动器、设备的控制信号的功能。控制信号中至少包括用于经由逆变器16控制电动马达2所输出的马达转矩的信号和用于使仿真发动机转速表44显示信息的信号。以下，对控制装置50所具有的这些功能进行说明。
[0093]
2.控制装置的功能
[0094]
2－1.马达转矩计算功能
[0095]
图4是表示本实施方式的控制装置50的功能，特别是对电动马达2的马达转矩指令值的计算的功能的框图。控制装置50通过该框图所示的功能来计算马达转矩指令值，并基于马达转矩指令值生成经由逆变器16进行电动马达2的转矩控制的控制信号。
[0096]
如图4所示，控制信号计算部520具备mt车辆模型530、请求马达转矩计算部540、马达转矩指令映射图550以及切换开关560。来自车轮速度传感器30、加速器位置传感器32、换挡位置传感器36、离合器位置传感器38以及转速传感器40的信号被输入至控制信号计算部520。控制信号计算部520对来自这些传感器的信号进行处理，计算使电动马达2输出的马达转矩。
[0097]
由控制信号计算部520进行的马达转矩的计算有使用mt车辆模型530和请求马达转矩计算部540的计算以及使用马达转矩指令映射图550的计算这两种。前者用于使电动汽车10在mt模式下行驶的情况下的马达转矩的计算。后者用于使电动汽车10在ev模式下行驶的情况下的马达转矩的计算。通过切换开关560来决定使用哪个马达转矩。由切换开关560实现的切换基于由行驶模式判定部500得到的判定结果来进行。不过，在执行自主行驶控制的期间，不使用这些马达转矩，而使用从自主行驶控制装置70输出的马达转矩的请求值。在该情况下，切换的判断也通过切换开关560进行。
[0098]
2－2.mt模式下的马达转矩的计算
[0099]
mt车辆中的驱动轮转矩由控制对发动机的燃料供给的油门踏板的操作、切换mt的挡位的换挡杆(换挡装置)的操作以及使发动机与mt之间的离合器进行动作的离合器踏板的操作来决定。mt车辆模型530是计算通过加速踏板22、仿真离合器踏板28以及仿真换挡杆26的操作而得到的驱动轮转矩的模型。以下，将在mt模式下，由mt车辆模型530虚拟地实现的发动机、离合器以及mt称为虚拟发动机、虚拟离合器以及虚拟mt。
[0100]
对mt车辆模型530输入加速器位置传感器32的信号来作为虚拟发动机的油门踏板的操作量。输入换挡位置传感器36的信号来作为虚拟mt的换挡杆的换挡位置。而且，输入离合器位置传感器38的信号来作为虚拟离合器的离合器踏板的操作量。此外，还对mt车辆模型530输入车轮速度传感器30的信号来作为表示车辆的负荷状态的信号。mt车辆模型530是模拟了mt车辆中的驱动轮转矩的转矩特性的模型。mt车辆模型530被制成为由驾驶员进行的加速踏板22、仿真换挡杆26以及仿真离合器踏板28的操作被反映至驱动轮转矩的值。关于mt车辆模型530的详细内容将在后文进行叙述。
[0101]
请求马达转矩计算部540将通过mt车辆模型530计算出的驱动轮转矩转换为请求
马达转矩。请求马达转矩是实现通过mt车辆模型530计算出的驱动轮转矩所需的马达转矩。从电动马达2的输出轴3起至驱动轮8为止的减速比被用于驱动轮转矩的向请求马达转矩的转换。
[0102]
2－3.ev模式下的马达转矩的计算
[0103]
图5是表示用于ev模式下的马达转矩的计算的马达转矩指令映射图550的一个例子的图。马达转矩指令映射图550是以加速器开度pap和电动马达2的转速为参数来决定马达转矩的映射图。在马达转矩指令映射图550的各参数中，输入加速器位置传感器32的信号和转速传感器40的信号。从马达转矩指令映射图550输出与这些信号对应的马达转矩。
[0104]
2－4.马达转矩的切换
[0105]
将使用马达转矩指令映射图550而计算出的马达转矩标记为tev，将使用mt车辆模型530和请求马达转矩计算部540而计算出的马达转矩标记为tmt。而且，将从自主行驶控制装置70输出的马达转矩的请求值标记为tat。这些马达转矩tev、tmt、tat中的通过切换开关560选择出的马达转矩作为马达转矩指令值被赋予至电动马达2。
[0106]
在手动行驶中的情况下，所谓第一模式与通过切换开关560赋予马达转矩tev来作为马达转矩指令值的情况对应，所谓第二模式与通过切换开关560赋予马达转矩tmt来作为马达转矩指令值的情况对应。
[0107]
在ev模式下，即使驾驶员操作仿真换挡杆26、仿真离合器踏板28，该操作也不会被反映至电动汽车10的驾驶。就是说，在ev模式下，仿真换挡杆26的操作和仿真离合器踏板28的操作被无效化。不过，在马达转矩tev作为马达转矩指令值被赋予的期间，使用mt车辆模型530的马达转矩tmt的计算也会持续。反之，在马达转矩tmt作为马达转矩指令值被赋予的期间，马达转矩tev的计算也会持续。同样地，在自动行驶控制执行中，在马达转矩tat作为马达转矩指令值被赋予的期间，马达转矩tmt和马达转矩tev的计算也会持续。就是说，马达转矩tev和马达转矩tmt这两方被持续地输入至切换开关560。
[0108]
马达转矩指令值通过切换开关560从马达转矩tev被切换向马达转矩tmt或马达转矩tat，从马达转矩tmt被切换向马达转矩tev或马达转矩tat，或者从马达转矩tat被切换向马达转矩tmt或马达转矩tev。此时，在切换前的马达转矩与切换后的马达转矩之间存在偏差的情况下，会伴随切换而产生转矩水平差。因此，在切换后的短暂的期间，对马达转矩指令值执行渐变处理，以使转矩不发生剧烈的变化。例如，在手动行驶中将行驶模式从ev模式切换向mt模式的情况下，使马达转矩指令值以规定的变化率朝向马达转矩tmt逐渐地变化，而不是立即将马达转矩指令值从马达转矩tev切换为马达转矩tmt。在将行驶模式从mt模式切换向ev模式的情况下也进行同样的处理。
[0109]
切换开关560根据来自行驶模式判定部500和自主行驶控制装置70的信号来进行动作。来自模式切换开关42的信号被输入至行驶模式判定部500。行驶模式判定部500基于通过模式切换开关42选择的行驶模式来判定通知给切换开关560的行驶模式。在此，考虑如前述那样自动地进行向ev模式的转移的情况，行驶模式判定部500可以被配置为：外部传感器60、62、64以及导航装置66、车轮速度传感器30、加速器位置传感器32、制动器位置传感器34这样的各传感器的信号被输入至行驶模式判定部500，基于获取的驾驶环境信息判定为ev模式。
[0110]
mt模式的判定以模式切换开关42被驾驶员操作并且mt模式被选择为契机来进行。
在此，行驶模式判定部500可以被配置为：将各传感器的信号作为输入，基于获取的驾驶环境信息来拒绝mt模式被选择。ev模式的判定以模式切换开关42被驾驶员操作并且ev模式被选择为契机来进行。或者，也可以如前述那样基于获取的驾驶环境信息判定为ev模式。
[0111]
在手动行驶中的情况下，切换开关560根据由行驶模式判定部500通知的行驶模式赋予马达转矩指令值。就是说在通知mt模式的判定的情况下，赋予马达转矩tmt来作为马达转矩指令值，在通知ev模式的判定的情况下，赋予马达转矩tev来作为马达转矩指令值。
[0112]
在自主行驶控制中的情况下，切换开关560将从自主行驶控制装置70输出的马达转矩tat赋为马达转矩指令值。基于从自主行驶控制装置70输出的自主行驶控制信号来进行是否是自主行驶控制中的判断。例如，根据马达转矩tat大于0来进行判断。或者，自主行驶控制信号包括表示是否是自主行驶控制中的信号，也可以根据该信号来进行判断。
[0113]
2－5.mt车辆模型
[0114]
2－5－1.概要
[0115]
接着，对mt车辆模型530进行说明。图6是表示mt车辆模型530的一个例子的框图。mt车辆模型530由发动机模型531、离合器模型532、mt模型533以及车轴/驱动轮模型534构成。在发动机模型531中，虚拟发动机被模型化。在离合器模型532中，虚拟离合器被模型化。在mt模型533中，虚拟mt被模型化。在车轴/驱动轮模型534中，从车轴起至驱动轮为止的虚拟的转矩传递系统被模型化。各模型既可以由计算式表示，也可以由映射图表示。
[0116]
在各模型间进行计算结果的输入输出。此外，由加速器位置传感器32检测到的加速器开度pap被输入至发动机模型531。由离合器位置传感器38检测到的离合器踏板踩踏量pc被输入至离合器模型532。由换挡位置传感器36检测到的换挡位置sp被输入至mt模型533。而且，在mt车辆模型530中，由车轮速度传感器30检测到的车速vw(或车轮速度)在多个模型中被使用。在mt车辆模型530中，基于这些输入信号来计算驱动轮转矩tw和虚拟发动机转速ne。
[0117]
2－5－2.发动机模型
[0118]
发动机模型531计算虚拟发动机转速ne和虚拟发动机输出转矩teout。发动机模型531由计算虚拟发动机转速ne的模型和计算虚拟发动机输出转矩teout的模型构成。在虚拟发动机转速ne的计算中，例如，使用由以下算式(1)表示的模型。在以下算式(1)中，根据车轮8的转速nw、总减速比r以及离合器机构的滑移率slip来计算虚拟发动机转速ne。
[0119]
[数式1]
[0120][0121]
在算式(1)中，车轮8的转速nw根据由车轮速度传感器30检测到的车轮速度来计算。总减速比r根据通过后述的mt模型533计算的齿轮传动比(变速比)r和由车轴/驱动轮模型534规定的减速比来计算。滑移率slip通过后述的离合器模型532来计算。虚拟发动机转速ne在mt模式的选择时显示于仿真发动机转速表44。
[0122]
不过，算式(1)是虚拟发动机与虚拟mt通过虚拟离合器被连接的状态下的虚拟发动机转速ne的计算式。在虚拟离合器被断开的情况下，在虚拟发动机产生的虚拟发动机转矩te是在虚拟发动机输出转矩teout加上由惯性力矩产生的转矩而得到的转矩。在虚拟离合器被断开的情况下，虚拟发动机输出转矩teout为零。因此，在虚拟离合器被断开的情况
下，发动机模型531使用虚拟发动机转矩te和虚拟发动机的惯性力矩j，通过以下算式(2)来计算虚拟发动机转速ne。在虚拟发动机转矩te的计算中，使用以加速器开度pap为参数的映射图。
[0123]
[数式2]
[0124][0125]
需要说明的是，在mt车辆怠速中，进行将发动机转速维持在恒定转速的怠速控制(isc控制)。因此，在虚拟离合器被断开，车速为0且加速器开度pap为0％的情况下，发动机模型531计算虚拟发动机转速ne来作为规定的怠速转速(例如1000rpm)。在驾驶员在停车中踩踏加速踏板22而进行空转的情况下，怠速转速被用作通过算式(2)计算的虚拟发动机转速ne的初始值。
[0126]
发动机模型531根据虚拟发动机转速ne和加速器开度pap来计算虚拟发动机输出转矩teout。在虚拟发动机输出转矩teout的计算中，例如使用图7所示那样的二维映射图。在该二维映射图中，按每个加速器开度pap赋予相对于虚拟发动机转速ne的虚拟发动机输出转矩teout。图7所示的转矩特性既能设定为假定汽油发动机的特性，也能设定为假定柴油发动机的特性。此外，既能设定为假定是自然吸气发动机的特性，也能设定为假定是增压发动机的特性。也可以设置切换mt模式下的虚拟发动机的开关，切换至驾驶员喜欢的设定。通过发动机模型531计算出的虚拟发动机输出转矩teout被输出至离合器模型532。
[0127]
2－5－3.离合器模型
[0128]
离合器模型532计算转矩传递增益k。转矩传递增益k是用于计算与仿真离合器踏板28的踩踏量相应的虚拟离合器的转矩传递程度的增益。离合器模型532例如具有图8所示那样的映射图。在该映射图中，对离合器踏板踩踏量pc赋予转矩传递增益k。在图8中转矩传递增益k被赋予为：在离合器踏板踩踏量pc在pc0至pc1的范围内转矩传递增益k为1，在离合器踏板踩踏量pc在pc1至pc2的范围内转矩传递增益k以恒定的斜率单调减少至0，在离合器踏板踩踏量pc在pc2至pc3的范围内转矩传递增益k为0。在此，pc0与离合器踏板踩踏量pc为0％对应，pc1与离合器踏板踩踏时的游隙极限对应，pc3与离合器踏板踩踏量pc为100％对应，pc2与使离合器踏板从pc3返回时的游隙极限对应。
[0129]
图8所示的映射图是一个例子，只要相对于离合器踏板踩踏量pc的增加的转矩传递增益k的变化是朝向0的广义单调减少即可，不限定于该变化曲线。例如，pc1至pc2中的转矩传递增益k的变化既可以是成为向上凸出的单调减少曲线，也可以是成为向下凸出的单调减少曲线。
[0130]
离合器模型532使用转矩传递增益k来计算离合器输出转矩tcout。离合器输出转矩tcout是从虚拟离合器输出的转矩。离合器模型532例如通过以下算式(3)，根据虚拟发动机输出转矩teout和转矩传递增益k来计算离合器输出转矩tcout。通过离合器模型532计算出的离合器输出转矩tcout被输出至mt模型533。
[0131]
[数式3]
[0132]
tcout＝teout
×k…
(3)
[0133]
此外，离合器模型532计算滑移率slip。滑移率slip用于发动机模型531中的虚拟发动机转速ne的计算。在滑移率slip的计算中，与转矩传递增益k同样地，可以通过表示滑
移率slip和转矩传递增益相对于离合器踏板踩踏量pc的关系的以下算式(4)，根据转矩传递增益k来计算滑移率slip。
[0134]
[数式4]
[0135]
slip＝1-k
…
(4)
[0136]
2－5－4.mt模型
[0137]
mt模型533计算齿轮传动比(变速比)r。齿轮传动比r是在虚拟mt中由仿真换挡杆26的换挡位置sp决定的齿轮传动比。仿真换挡杆26的换挡位置sp与虚拟mt的挡位成为一对一的关系。mt模型533例如具有图9所示那样的映射图。在该映射图中，针对挡位赋予齿轮传动比r。如图9所示，挡位越大齿轮传动比r越小。
[0138]
mt模型533使用齿轮传动比r来计算变速器输出转矩tgout。变速器输出转矩tgout是从虚拟变速器输出的转矩。mt模型533例如通过以下算式(5)，根据离合器输出转矩tcout和齿轮传动比r来计算变速器输出转矩tgout。通过mt模型533计算出的变速器输出转矩tgout被输出至车轴/驱动轮模型534。
[0139]
[数式5]
[0140]
tgout＝tcout
×r…
(5)
[0141]
2－5－5.车轴/驱动轮模型
[0142]
车轴/驱动轮模型534使用规定的减速比rr来计算驱动轮转矩tw。减速比rr是由从虚拟mt起至驱动轮8为止的机械构造决定的固定值。对减速比rr乘以齿轮传动比r而得到的值是前述的总减速比r。车轴/驱动轮模型534例如通过以下算式(6)，根据变速器输出转矩tgout和减速比rr来计算驱动轮转矩tw。通过车轴/驱动轮模型534计算出的驱动轮转矩tw被输出至请求马达转矩计算部540。
[0143]
[数式6]
[0144]
tw＝tgout
×
rr
…
(6)
[0145]
2－6.在mt模式下实现的电动马达的转矩特性
[0146]
请求马达转矩计算部540将通过mt车辆模型530计算出的驱动轮转矩tw转换为马达转矩。图10是表示在mt模式下实现的电动马达2的转矩特性的图，详细而言，是将马达转矩相对于马达转速的特性与在ev模式下实现的电动马达2的转矩特性进行比较而示出的图。在mt模式的情况下，如图10所示，能实现根据通过仿真换挡杆26设定的挡位来模拟mt车辆的转矩特性这样的转矩特性(图中实线)。
[0147]
3.效果
[0148]
如以上说明的那样，根据本实施方式的电动汽车10，在行驶模式成为mt模式的情况下，能像mt车辆那样驾驶电动汽车。此外，在行驶模式成为ev模式的情况下，能以本来的性能驾驶电动汽车。由此，驾驶员能享受mt车辆那样的驾驶和作为通常的ev的驾驶这两方。
[0149]
而且，本实施方式的电动汽车10具备驾驶员能通过手动进行操作来选择mt模式的模式切换开关42。由此，驾驶员能容易地将行驶模式切换为mt模式。
[0150]
4.其他
[0151]
本实施方式的电动汽车10是通过一个电动马达2驱动前轮的ff车。但是，本发明也能应用于在前和后配置两台电动马达来分别驱动前轮和后轮的电动汽车。此外，本发明也能应用于在各车轮具备轮内马达的电动汽车。在这些情况下的mt车辆模型中，也能使用将
带mt的全轮驱动车模型化而得到的模型。
[0152]
本实施方式的电动汽车10不具备变速器。但是，本发明也能应用于具备有级或无级的自动变速器的电动汽车。在该情况下，以输出通过mt车辆模型计算出的马达转矩的方式控制由电动马达和自动变速器构成的传动系统即可。
[0153]
5.本实施方式的电动汽车的变形例
[0154]
本实施方式的电动汽车10也可以采用如以下这样变形的方案。
[0155]
在行驶模式判定部500中，处理器56可以被配置为：在不满足以下的条件c1至c4中的任一个的情况下，拒绝通过模式切换开关42选择mt模式。就是说，在该情况下，拒绝控制模式被切换为第一模式。
[0156]
c1：本车辆为停止状态。
[0157]
c2：制动踏板24被操作。
[0158]
c3：仿真离合器踏板28未被操作。
[0159]
c4：仿真换挡杆26的换挡位置为空挡位置。
[0160]
在行驶模式判定部500中，为了使处理器56执行判定是否满足这些条件c1至c4的判定处理，行驶模式判定部500需要输入对应的各传感器的信号。图11是表示采用该变形例的情况下的本实施方式的电动汽车10的功能的框图。如图11所示，在采用变形例的情况下，除了来自模式切换开关42的信号之外，还从车轮速度传感器30、制动器位置传感器34、换挡位置传感器36以及离合器位置传感器38对行驶模式判定部500输入信号。通过车轮速度传感器30来获取本车辆的车速。通过制动器位置传感器34来获取制动踏板踩踏量pb[％]。通过换挡位置传感器36来获取换挡位置sp。通过离合器位置传感器38来获取离合器踏板踩踏量pc[％]。除此之外，图11所示的各块的含义和功能与图4相同。
[0161]
图12是用于对在采用变形例的本实施方式的电动汽车10中，在行驶模式判定部500中处理器56所执行的处理的概要进行说明的图。图12所示的各曲线图的各个横轴是在横轴方向的距离相同的情况下意味着相同时刻的时间轴。
[0162]
图12通过各个曲线图示出在某个特定的时间的期间内模式切换开关42的选择mt模式的开关(以下也简称为“模式切换开关42”。)的下压状态、本车辆的车速、制动踏板踩踏量pb[％]、离合器踏板踩踏量pc[％]以及通过行驶模式判定部500判定的行驶模式。在图12所示的时间的开始时间点，行驶模式判定部500将行驶模式判定为ev模式。需要说明的是，在图12中，在模式切换开关42的开关的下压状态下降的时间点判定为开关被按下，但也可以在下压状态上升的时间点判定为开关被按下。
[0163]
在图12所示的时间的期间内，模式切换开关42被按下四次。按时间从早到晚顺序，将被按下的各定时称为t1、t2、t3、t4。
[0164]
在定时t1，本车辆不为停止状态，换挡位置sp不为空挡位置(不满足条件c1和条件c4)。因此，行驶模式保持被判定为ev模式的状态。
[0165]
在定时t2，本车辆为停止状态，制动踏板24被操作，仿真离合器踏板28未被操作，但仿真换挡杆26的换挡位置sp不为空挡位置(仅不满足条件c4)。因此，行驶模式保持被判定为ev模式的状态。
[0166]
在定时t3，本车辆为停止状态，制动踏板24被操作，仿真离合器踏板28未被操作，仿真换挡杆26的换挡位置sp成为空挡位置(满足条件c1至c4)。因此，行驶模式被判定为mt
模式。
[0167]
在定时t4，本车辆不为停止状态，制动踏板24未被操作，仿真换挡杆26的换挡位置sp不为空挡位置(不满足条件c1、c2、c4)，但由于已经被判定为mt模式，因此行驶模式保持被判定为mt模式的状态。
[0168]
需要说明的是，虽然未图示，但在模式切换开关42的选择ev模式的开关被按下的情况下或者自动地向ev模式转移的情况下，行驶模式被判定为ev模式，而与是否满足条件c1至c4无关。
[0169]
如此，通过采用本实施方式的电动汽车10进行变形后的方案，能降低由于错误的操作而进行向mt模式的切换，从而能防止本车辆无意地成为mt模式的动作。
[0170]
图13是表示在采用变形例的本实施方式的电动汽车10中，在行驶模式判定部500中处理器56所执行的处理的流程图。图13所示的处理以控制装置50的规定的控制周期被反复执行。
[0171]
在步骤s500中，处理器56判定模式切换开关42的选择mt模式的开关是否被按下。在前一个控制周期为被下压的状态，在当前的控制周期成为未被下压的状态(下压状态下降)的情况下，判定为开关被按下。或者，也可以是在前一个控制周期为未被下压的状态，在当前的控制周期成为被下压的状态(下压状态上升)的情况下，判定为开关被按下。在判定为开关被按下的情况下(步骤s500；是)，处理进入步骤s501。在判定为开关未被按下的情况下(步骤s500；否)，结束处理。
[0172]
在步骤s501中，处理器56判定当前判定的行驶模式是ev模式还是mt模式。在当前判定的行驶模式是ev模式的情况下(步骤s501；是)，处理进入步骤s502。在当前判定的行驶模式是mt模式的情况下(步骤s501；否)，结束处理。需要说明的是，在结束处理的情况下，无论驾驶员如何操作模式切换开关42都不进行行驶模式的变更。这恐怕会使驾驶员感到不安。因此，在结束处理前，可以执行通过声音或显示来通知不进行行驶模式的变更的处理。由此，能降低驾驶员的不安。
[0173]
在步骤s502中，处理器56执行判定是否满足条件c1至c4的判定处理。在满足条件c1至c4的情况下(步骤s502；是)，处理进入步骤s503，将行驶模式判定为mt模式。在不满足条件c1至c4的情况下(步骤s502；否)，结束处理。在结束处理前，可以出于降低驾驶员的不安的目的，执行通过声音或显示来通知不进行行驶模式的变更的处理。在该情况下，也可以通过声音或显示来通知不满足哪个条件。