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JP-2026076764-A - 電気自動車及びプログラム

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Abstract

【課題】ステアリングホイール或いはステアリングコラムに設けられた左右一対のスイッチをモータの出力特性の多段階切り替えに利用する場合において、誤操作による不用意なモードの切り替えのおそれを抑える。 【解決手段】一つの実施形態によれば、電気自動車は、ドライバからの操作入力に対するモータの出力制御に違いのある複数のモードを有する。複数のモードは、ステアリングホイール３０或いはステアリングコラムに設けられた左右一対のスイッチ１４Ｌ、１４Ｒの操作によってモータの出力特性を多段階に切り替え可能に構成された手動操作モードを含む。手動操作モードから他のモードへ或いは他のモードから手動操作モードへのモード切り替えは、左右一対のスイッチ１４Ｌ、１４Ｒの少なくとも一つを操作することなく少なくとも二つ以上の操作インタフェース１４Ｒ、１５を操作することによって達成される。 【選択図】図３

Inventors

  • 今村 達也
  • 勇 陽一郎
  • 茂木 太郎
  • 岡村 由香里

Assignees

  • トヨタ自動車株式会社

Dates

Publication Date
20260512
Application Date
20241024

Claims (9)

  1. ドライバからの操作入力に対するモータの出力制御に違いのある複数のモードを有する電気自動車であって、 前記複数のモードは、ステアリングホイール或いはステアリングコラムに設けられた左右一対のスイッチの操作によって少なくとも加速時における前記モータの出力特性を多段階に切り替え可能に構成された手動操作モードを含み、 前記手動操作モードから他のモードへ或いは前記他のモードから前記手動操作モードへのモード切り替えは、前記左右一対のスイッチの少なくとも一つを操作することなく少なくとも二つ以上の操作インタフェースを操作することによって達成される 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、 前記少なくとも二つ以上の操作インタフェースは少なくとも片手をステアリングホイールに添えながら操作可能な操作インタフェースである ことを特徴とする電気自動車。
  3. 請求項２に記載の電気自動車において、 前記少なくとも二つ以上の操作インタフェースは前記左右一対のスイッチのうちの一つを含む ことを特徴とする電気自動車。
  4. 請求項３に記載の電気自動車において、 前記少なくとも二つ以上の操作インタフェースは、前記左右一対のスイッチのうちの前記一つと、前記左右一対のスイッチのうちの前記一つを操作する手と異なる手で操作可能な操作インタフェースである ことを特徴とする電気自動車。
  5. 請求項３に記載の電気自動車において、 前記左右一対のスイッチのうちの前記一つと、前記左右一対のスイッチ以外の操作インタフェースとを所定の作法で操作することによって前記モード切り替えが達成される ことを特徴とする電気自動車。
  6. 請求項１乃至５のいずれか一つの項に記載の電気自動車において、 前記少なくとも二つ以上の操作インタフェース間の操作順序は切り替えるモード間で共通であることを特徴とする電気自動車。
  7. 請求項１乃至５のいずれか一つの項に記載の電気自動車において、 前記複数のモードは、前記左右一対のスイッチの操作によって減速時における前記モータの回生特性を多段階に切り替え可能に構成された回生特性可変モードを含む ことを特徴とする電気自動車。
  8. 請求項１乃至５のいずれか一つの項に記載の電気自動車において、 前記左右一対のスイッチはパドルスイッチである ことを特徴とする電気自動車。
  9. ステアリングホイール或いはステアリングコラムに設けられた左右一対のスイッチを備える電気自動車に搭載されたコンピュータで実行可能なプログラムであって、 ドライバからの操作入力に対するモータの出力制御に違いのある複数のモードであって、前記左右一対のスイッチの操作によって少なくとも加速時における前記モータの出力特性を多段階に切り替え可能に構成された手動操作モードを含む複数のモードを前記電気自動車において選択可能にすることと、 前記左右一対のスイッチの少なくとも一つを操作することなく少なくとも二つ以上の操作インタフェースを操作されたときに、前記手動操作モードから他のモードへ或いは前記他のモードから前記手動操作モードへのモード切り替えを達成することと、を前記コンピュータに実行させるように構成されている ことを特徴とするプログラム。

Description

本開示はドライバの操作入力に対するモータの出力制御に違いのある複数のモードを有する電気自動車に関し、詳しくは、ステアリングホイール或いはステアリングコラムに設けられた左右一対のスイッチの操作によってモータの出力特性を多段階に切り替え可能に構成された手動操作モードを有する電気自動車に関する。また、本開示は、テアリングホイール或いはステアリングコラムに設けられた左右一対のスイッチを備える電気自動車に用いて好適な車載コンピュータで実行可能なプログラムに関する。 特許文献１には、バッテリ電気自動車（ＢＥＶ）にシフトレバー及びクラッチペダルを追加し、それら追加のデバイスからの操作信号によってモータを制御することにより、仮想エンジンと仮想マニュアルトランスミッションを模擬する技術が開示されている。この従来技術では、ドライバによるシフトレバー及びクラッチペダルの操作に応じてモータの出力特性が制御されるモードと、ドライバによるシフトレバー及びクラッチペダルの操作を必要とせずにモータの出力が制御されるモードとをドライバの操作で切り替えることができる。従来技術では、ドライバにより操作されるモードの切り替え装置の具体例として、車両内部のインストルメントパネルに設置される切り替えボタンと、ドライバの認識する音声認識装置が例示されている。 特許第７５０１２２８号公報 図１は本開示に係る電気自動車の構成を示す図である。図２はモータの出力制御に関係する制御装置の構成を示す図である。図３はモードの切り替えに用いる操作インタフェースの第１実施形態について説明する図である。図４はモードの切り替えに用いる操作インタフェースの第２実施形態について説明する図である。図５はモードの切り替えに用いる操作インタフェースの第３実施形態について説明する図である。図６はモードの切り替えに用いる操作インタフェースの第４実施形態について説明する図である。図７はモードの切り替えに用いる操作インタフェースの第５実施形態について説明する図である。図８はモードの切り替えに用いる操作インタフェースの第６実施形態について説明する図である。図９はモードの切り替えに用いる操作インタフェースの第７実施形態について説明する図である。図１０はモードの切り替えに用いる操作インタフェースの第８実施形態について説明する図である。 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。以下、電気モータを単にモータという。モータ４Ｆ、４Ｒは例えば三相交流モータである。フロントモータ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。 フロントモータ４Ｆとリアモータ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は制御装置１０１を備えている。制御装置１０１は、電気自動車１００に搭載されたセンサや制御対象の機器と車載ネットワークによって接続されている。制御装置１０１は少なくともプロセッサ（処理回路）１０２とメモリ１０３とを備えている。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、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及びメモリ１０３の数は一つでもよいし複数でもよい。 制御装置１０１は、電気自動車１００における各種の制御を行う。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により実行されることで、制御装置１０１による電気自動車１００の制御が実現される。 制御装置１０１による電気自動車１００の制御には、モータ４Ｆ、４Ｒの出力を制御するモータ出力制御が含まれる。モータ出力制御において、制御装置１０１は、複数のモードでモータ４Ｆ、４Ｒを制御することができる。制御装置１０１で選択可能なモードは、自動制御モード及び手動操作モードを含む。自動制御モードは、ドライバからの出力要求に応じてモータ４Ｆ、４Ｒを通常の出力特性で制御するモードである。手動操作モードは、電気自動車１００をマニュアルトランスミッション車両（ＭＴ車両）のように動作させるためのモードである。 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。 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。 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。 また、電気自動車１００は左右一対のパドルスイッチ１４Ｌ、１４Ｒを備えている。パドルスイッチ１４Ｌ、１４Ｒはステアリングホイール或いはステアリングコラムに取り付けられている。左パドルスイッチ１４Ｌと右パドルスイッチ１４Ｒは独立に操作することができる。左パドルスイッチ１４Ｌは手前に引かれることで信号を発し、右パドルスイッチ１４Ｒも手前に引かれることで信号を発する。パドルスイッチ１４Ｌ、１４Ｒは、自動制御モードにおけるモータ４Ｆ、４Ｒの回生特性、すなわち、回転速度に対する回生トルクの出力特性の切り替えに用いられる。電気自動車１００では、モータ４Ｆ、４Ｒの回生特性は固定することもできるし、多段階に切り替え可能にすることもできる。回生特性が可変のモードでは、電気自動車１００の減速時、すなわち、アクセルオフ時、右パドルスイッチ１４Ｒを引くことで回生力は一段高くされ、左パドルスイッチ１ＬＲを引くことで回生力は一段低くされる。 パドルスイッチ１４Ｌ、１４Ｒは手動操作モードでも使用される。手動操作モードでは、パドルスイッチ１４Ｌ、１４Ｒの操作によって加速及び減速時におけるモータ４Ｆ、４Ｒの出力特性を多段階に切り替えることができる。右パドルスイッチ１４Ｒが引かれた場合、ＭＴ車両においてシフトアップがなされたときのトルク変化が再現されるようにモータ４Ｆ、４Ｒの出力特性が切り替えられる。左パドルスイッチ１４Ｌが引かれた場合、ＭＴ車両においてシフトダウンがなされたときのトルク変化が再現されるようにモータ４Ｆ、４Ｒのトルクが制御される。なお、パドルスイッチは、ステアリングホイールの表側或いは裏側に設けられた左右一対のボタンスイッチに変えてもよい。 電気自動車１００はモード切り替えボタン１５を備えている。モード切り替えボタン１５は、ドライバの操作によって手動操作モードと自動制御モードを切り替えるための操作インタフェースである。モード切り替えボタン１５はモーメンタリスイッチとして構成され、モード切り替えボタン１５を押すごとに信号が発せられる。ただし、モード切り替えボタン１５には、その操作だけではモードが切り替わらないようにインターロックがかけられている。 ３．モータの出力制御 図２はモータ４Ｆ、４Ｒの出力制御に関係する制御装置１０１の構成を示す図である。詳制御装置１０１はモード切り替え部１１０、自動制御モード出力制御部１２０、及び手動操作モード出力制御部１３０としての機能を有する。これらの機能は、メモリ１０３に記憶された一又は複数のモータ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。 モード切り替え部１１０はドライバからの操作入力に対するモータ４Ｆ、４Ｒの出力制御のモードを切り替える。モード切り替え部１１０によって切り替え可能なモードは、前述の自動制御モードと手動操作モードである。モード切り替え部１１０によるモードの切り替えは、後述する二つの操作インタフェースの操作に連動して行われる。 モード切り替え部１１０によってモードが自動制御モードに切り替えられたとき、制御装置１０１は自動制御モード出力制御部１２０として機能する。自動制御モード出力制御部１２０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。自動制御モード出力制御部１２０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。自動制御モード出力制御部１２０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。 モード切り替え部１１０によってモードが手動操作モードに切り替えられたとき、制御装置１０１は手動操作モード出力制御部１３０として機能する。手動操作モード出力制御部１３０は駆動輪で発生させるトルクを計算するための処理Ｐ１３１を実行する。また、手動操作モード出力制御部１３０は処理Ｐ１３２及び処理Ｐ１３３を実行する。処理Ｐ１３２はフロントモータ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自動クラッチを仮想自動クラッチと称し、仮想的に実現されるマニュアルトランスミッションを仮想マニュアル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では仮想自動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では仮想マニュアル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では、アクセル開度毎に仮想エンジン回転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の回転速度－トルク特性は、ガソリンエンジンを想定した特性に設定することもできるし、ディーゼルエンジンを想定した特性に設定することもできる。また、自然吸気エンジンを想定した特性に設定することもできるし、過給エンジンを想定した特性に設定することもできる。エンジンモデルＭＯＤ１１で計算された仮想エンジントルクは