特開 2025-12138 電動車両の制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025012138

(43)【公開日】2025-01-24

(54)【発明の名称】電動車両の制御装置

(51)【国際特許分類】

   B60L 15/20 20060101AFI20250117BHJP

【ＦＩ】

B60L15/20 J

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023114732

(22)【出願日】2023-07-12

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100083998

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邉 丈夫

(74)【代理人】

【識別番号】100096644

【弁理士】

【氏名又は名称】中本 菊彦

(72)【発明者】

【氏名】関口 慶人

(72)【発明者】

【氏名】田端 淳

(72)【発明者】

【氏名】奥田 弘一

【テーマコード（参考）】

5H125

【Ｆターム（参考）】

5H125AA01

5H125AB01

5H125AC12

5H125BA00

5H125CA01

5H125EE08

5H125EE09

5H125EE41

5H125EE52

(57)【要約】

【課題】車両の安定性および操作性を低下させることなく、変速機を搭載した従来の車両と同様の操作感覚を、適切に、運転者に体感させることが可能な電動車両を提供する。
【解決手段】モータを駆動力源とする電動車両の制御装置において、モータの回転数（または車速）に対するトルク特性が段階的に異なる複数のレンジに分けて要求駆動トルクを設定し、シフト装置により選択されたレンジに応じて設定される要求駆動トルクに基づいてモータの出力トルクを制御するとともに、選択されているレンジから２段階以上異なる他のレンジに切り替えるための連続切り替え操作が行われた場合に、切り替え先のレンジで設定される要求駆動トルクに基づいて、レンジの連続切り替え操作による実際のレンジの切り替えの可否を判断する（ステップＳ４）。
【選択図】図８

【特許請求の範囲】

【請求項1】

駆動力源として少なくともモータを備え、要求駆動力に対応して設定される制御目標値に基づいて前記モータを制御する電動車両の制御装置であって、
前記制御目標値は、前記モータの回転数に対するトルク特性が段階的に異なる複数のレンジに分かれて設定されており、
運転者の手動操作に応じて前記複数のレンジのうちのいずれか一つを選択するシフト装置と、
前記シフト装置により選択された前記レンジに応じて設定される前記制御目標値に基づいて前記モータの出力トルクを制御するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、
前記シフト装置によって現在選択されている前記レンジから２段階以上異なる他の前記レンジに切り替えるための連続切り替え操作が行われた場合は、切り替え先の前記レンジで設定される前記制御目標値に基づいて、前記連続切り替え操作による前記レンジの切り替えの可否を判断する
ことを特徴とする電動車両の制御装置。

【請求項2】

請求項１に記載の電動車両の制御装置であって、
前記連続切り替え操作は、現在選択されている前記レンジよりも前記制御目標値が大きくなる方向の前記レンジに切り替えるための操作である
ことを特徴とする電動車両の制御装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載の電動車両の制御装置であって、
前記コントローラは、
前記連続切り替え操作が行われた際に、切り替え先の前記レンジで設定される前記制御目標値が、前記連続切り替え操作の可否を判断するトルク閾値以下の場合は、前記レンジの切り替えを許可し、
切り替え先の前記レンジで設定される前記制御目標値が、前記トルク閾値よりも大きい場合は、前記レンジの切り替えを拒否する
ことを特徴とする電動車両の制御装置。

【請求項4】

請求項３に記載の電動車両の制御装置であって、
前記トルク閾値は、車速または前記回転数に依存して変化し、
前記コントローラは、
切り替え先の前記レンジで設定される前記制御目標値が、前記連続切り替え操作が行われた際の前記車速または前記回転数に対応する前記トルク閾値以下の場合は、前記レンジの切り替えを許可し、
切り替え先の前記レンジで設定される前記制御目標値が、前記連続切り替え操作が行われた際の前記車速または前記回転数に対応する前記トルク閾値よりも大きい場合は、前記レンジの切り替えを拒否する
ことを特徴とする電動車両の制御装置。

【請求項5】

請求項４に記載の電動車両の制御装置であって、
前記トルク閾値は、前記車速または前記回転数が低いほど、大きくなる
ことを特徴とする電動車両の制御装置。

【請求項6】

請求項１または２に記載の電動車両の制御装置であって、
前記コントローラは、
前記連続切り替え操作が行われた際に、現在の前記制御目標値に対する切り替え先の前記レンジで設定される前記制御目標値の増加割合が、前記連続切り替え操作の可否を判断するトルク段差閾値以下の場合は、前記レンジの切り替えを許可し、
前記増加割合が、前記トルク段差閾値よりも大きい場合は、前記レンジの切り替えを拒否する
ことを特徴とする電動車両の制御装置。

【請求項7】

請求項６に記載の電動車両の制御装置であって、
前記トルク段差閾値は、車速または前記回転数に依存して変化し、
前記コントローラは、
前記増加割合が、前記連続切り替え操作が行われた際の前記車速または前記回転数に対応する前記トルク段差閾値以下の場合は、前記レンジの切り替えを許可し、
前記増加割合が、前記連続切り替え操作が行われた際の前記車速または前記回転数に対応する前記トルク段差閾値よりも大きい場合は、前記レンジの切り替えを拒否する
ことを特徴とする電動車両の制御装置。

【請求項8】

請求項７に記載の電動車両の制御装置であって、
前記トルク段差閾値は、前記車速または前記回転数が低いほど、大きくなる
ことを特徴とする電動車両の制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、モータを駆動力源とする電動車両の制御装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、マニュアルトランスミッションを搭載した車両（ＭＴ車両）の変速動作を模擬的に再現することを目的とした電気自動車（電動車両）が記載されている。この特許文献１に記載された電動車両は、運転者によって操作されるシフト装置およびクラッチ装置を備えている。シフト装置およびクラッチ装置は、それぞれ、ＭＴ車両に搭載されるものを想定した模擬的な装置であり、クラッチ装置は、運転者によるシフト装置の操作に連係して操作される。また、特許文献１に記載された電動車両は、駆動力源のモータの出力トルクを制御するトルク制御部を備えている。トルク制御部は、クラッチ装置の操作量に応じてモータの出力トルクを制御する。それとともに、シフト装置は、モータの回転速度に対するトルク特性が段階的に異なる複数のモード（または、レンジ）から何れか一つのモードを選択するように構成されており、トルク制御部は、シフト装置によって選択されたモードに応じて、モータの出力トルクを制御する。

【0003】

また、特許文献２には、運転者にマニュアル車（ＭＴ車両）を運転しているような感覚を与えることを目的とした電動車両が記載されている。この特許文献２に記載された電動車両は、走行用のモータ、運転者によって操作されるシフトレバー、モータに指示するトルク値（要求駆動トルクまたは目標駆動トルク）を規定したトルクマップ、および、そのトルクマップを設定した制御装置を備えている。トルクマップは、複数のシフトポジションのそれぞれに対応する仮想ギア段ごとに設定されている。そして、制御装置は、シフトレバーで選択されたシフトポジションに対応する仮想ギア段のトルクマップを用いてトルク値を決定し、モータの出力トルクを制御する。

【0004】

また、特許文献３に記載された電動車両は、ＥＣＵ（制御装置）と電気的に接続されたパドルスイッチおよびシフター（シフトレバー等）を備えている。ＥＣＵは、アクセルペダルの開度とモータの出力トルクとの関係を規定したトルクマップを用いて、アクセルペダルの開度に応じてモータの出力トルクを制御する。それとともに、ＥＣＵは、運転者によるパドルスイッチまたはシフターの操作に基づいて、モータの出力トルク制御に使用するトルクマップを変更する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０２１－１１８５６９号公報

【特許文献2】特開２０２０－１５６２６０号公報

【特許文献3】特開２０２２－１２２０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

駆動力源として電動車両に搭載されるモータは、発進時や低速走行時から大きなトルクを出力することができる。そのため、駆動トルクを増幅するための変速機を搭載しない電動車両も存在する。上記の各特許文献に記載された電動車両は、いずれも、実際の変速機は搭載していないが、従来と同様のシフト装置やシフトスイッチなどが設けられている。それとともに、モータのトルク特性を異ならせた複数のモードあるいはトルクマップが設定されている。そして、上記の各特許文献に記載された電動車両では、それらのモードあるいはトルクマップが、シフト装置やシフトスイッチ等を用いた運転者の手動操作によって切り替えられることにより、従来と同様の変速機が搭載されていることを仮想している。そのため、特許文献１や特許文献２に記載された電動車両によれば、運転者は、従来の手動変速機を搭載したＭＴ車両と同様の運転操作の感覚や車両の挙動を体感することが可能である。また、特許文献３に記載された電動車両によれば、運転者は、従来の多段変速機を搭載した車両と同様のパドルスイッチやシフトレバー等を用いた手動の変速操作（シーケンシャルシフト）の感覚を体感することが可能である。

【0007】

しかしながら、上記の各特許文献に記載された電動車両のように、複数のモードあるいはトルクマップを設定してモータの出力トルクを制御する場合には、電動車両の安定性が低下してしまうおそれがある。例えば、短時間の間に２段階以上異なるモード（または、レンジ）への切り替え操作、あるいは、レンジを跨ぐ連続した切り替え操作等が行われ、そのような操作に対応してモータのトルク特性が切り替えられると、モータの出力トルクが急変する。すなわち、電動車両の駆動力が急変する。特に、従来の変速機におけるダウンシフトに相当する方向にモードが切り替えられると、駆動力が急激に増大することになり、その結果、タイヤにスリップが生じて、電動車両の挙動が乱れてしまうおそれがある。そのような電動車両の駆動力の急変を回避するために、上記のような２段階以上異なるモードへの切り替え操作や、レンジを跨ぐ連続した切り替え操作を禁止することも考えられる。しかしながら、その場合は、変速機を搭載した従来の車両であれば可能であった切り替え操作の一部が制限されてしまう。そのため、変速機を搭載した従来の車両と比較して、電動車両の操作性が低下してしまう。

【0008】

このように、車両の操作性の低下、および、車両挙動の安定性の低下を招くことなく、従来と同様の変速操作の感覚を運転者に体感させることが可能な電動車両を構成するには、未だ改良の余地があった。

【0009】

この発明は上記の技術的課題に着目して考え出されたものであり、車両の操作性および安定性を低下させることなく、変速機を搭載した従来の車両と同様の操作感覚を、適切に、運転者に体感させることが可能な電動車両を提供することを目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記の目的を達成するために、この発明は、駆動力源として少なくともモータを備え、要求駆動力に対応して設定される制御目標値に基づいて前記モータを制御する電動車両の制御装置であって、前記制御目標値は、前記モータの回転数に対するトルク特性が段階的に異なる複数のレンジに分かれて設定されており、運転者の手動操作に応じて前記複数のレンジのうちのいずれか一つを選択するシフト装置と、前記シフト装置により選択された前記レンジに応じて設定される前記制御目標値に基づいて前記モータの出力トルクを制御するコントローラと、を備え、前記コントローラは、前記シフト装置によって現在選択されている前記レンジから２段階以上異なる他の前記レンジに切り替えるための連続切り替え操作が行われた場合は、切り替え先の前記レンジで設定される前記制御目標値に基づいて、前記連続切り替え操作による前記レンジの切り替えの可否を判断することを特徴とするものである。

【0011】

また、この発明における前記連続切り替え操作は、現在選択されている前記レンジよりも前記制御目標値が大きくなる方向（すなわち、前記モータの回転数に対応する出力トルクが大きくなる方向）の前記レンジに切り替えるための操作であってもよい。

【0012】

また、この発明における前記コントローラは、前記連続切り替え操作が行われた際に、切り替え先の前記レンジで設定される前記制御目標値が、前記連続切り替え操作の可否を判断するトルク閾値以下の場合は、前記レンジの切り替えを許可し、切り替え先の前記レンジで設定される前記制御目標値が、前記トルク閾値よりも大きい場合は、前記レンジの切り替えを拒否するように構成してもよい。

【0013】

また、この発明における前記トルク閾値は、車速または前記回転数に依存して変化する設定であってもよく、この発明における前記コントローラは、切り替え先の前記レンジで設定される前記制御目標値が、前記連続切り替え操作が行われた際の前記車速または前記回転数に対応する前記トルク閾値以下の場合は、前記レンジの切り替えを許可し、切り替え先の前記レンジで設定される前記制御目標値が、前記連続切り替え操作が行われた際の前記車速または前記回転数に対応する前記トルク閾値よりも大きい場合は、前記レンジの切り替えを拒否するように構成してもよい。

【0014】

また、この発明における前記トルク閾値は、前記車速または前記回転数が低いほど、大きくなる設定であってもよい。

【0015】

また、この発明における前記コントローラは、前記連続切り替え操作が行われた際に、現在の前記制御目標値に対する切り替え先の前記レンジで設定される前記制御目標値の増加割合が、前記連続切り替え操作の可否を判断するトルク段差閾値以下の場合は、前記レンジの切り替えを許可し、前記増加割合が、前記トルク段差閾値よりも大きい場合は、前記レンジの切り替えを拒否するように構成してもよい。

【0016】

また、この発明における前記トルク段差閾値は、車速または前記回転数に依存して変化する設定であってもよく、この発明における前記コントローラは、前記増加割合が、前記連続切り替え操作が行われた際の前記車速または前記回転数に対応する前記トルク段差閾値以下の場合は、前記レンジの切り替えを許可し、前記増加割合が、前記連続切り替え操作が行われた際の前記車速または前記回転数に対応する前記トルク段差閾値よりも大きい場合は、前記レンジの切り替えを拒否するように構成してもよい。

【0017】

そして、この発明における前記トルク段差閾値は、前記車速または前記回転数が低いほど、大きくなる設定であってもよい。

【発明の効果】

【0018】

この発明で制御の対象とする電動車両は、少なくとも１基のモータを駆動力源とし、そのモータの出力トルクにより駆動力を発生して走行する。モータの出力トルクは、要求駆動力に対応して設定される制御目標値に基づいて制御される。制御目標値は、言い換えると、目標駆動トルク、あるいは、要求駆動トルクであり、例えばマップの形態で、モータのトルク特性が段階的に異なる複数のレンジに分かれて設定されている。それら複数のレンジは、運転者によって手動操作されるシフト装置により、選択的に設定される。したがって、この発明の電動車両の制御装置では、シフト装置によってレンジを切り替えることにより、モータのトルク特性、および、そのトルク特性に基づいて設定する制御目標値を変更することができる。例えば、標準的なトルク特性のレンジから、低回転数で大きなトルクを出力するトルク特性のレンジに切り替えることができる。そのため、変速機を用いない電動車両であっても、手動変速機や多段変速機を搭載した従来の車両と同様の変速操作の感覚を、運転者に体感させることが可能である。

【0019】

更に、この発明の電動車両の制御装置では、運転者によるシフト装置の連続切り替え操作が行われた場合に、その連続切り替え操作によるレンジの実際の切り替えを許可するか否かが判断される。連続切り替え操作は、シフト装置で現在選択されているレンジから２段階以上異なる他のレンジに切り替える操作であり、例えば、所定の短時間の間に、連続する他のレンジを飛ばして、連続しない更に他のレンジに切り替える操作、あるいは、隣り合う他のレンジを跨いで更に他のレンジに切り替えるような操作である。そのような連続切り替え操作によってレンジが切り替えられると、モータのトルク特性が大きく変更されるので、そのモータの出力トルクによって発生する駆動力も大きく変動する。その結果、ショックが発生したり、タイヤがスリップしたりして、電動車両の挙動が乱れてしまうおそれがある。そこで、この発明の電動車両の制御装置では、シフト装置の連続切り替え操作が行われた場合に、切り替え先のレンジで設定される予定の制御目標値を基に、その連続切り替え操作によるレンジの切り替えの可否が判断される。例えば、切り替え先のレンジで設定される制御目標値が所定の閾値（トルク閾値）よりも大きい場合、あるいは、現在の制御目標値に対する切り替え先のレンジで設定される制御目標値の増加割合が所定の閾値（トルク段差閾値）よりも大きい場合は、電動車両の挙動が乱れてしまう可能性があると判断され、連続切り替え操作によるレンジの切り替えが拒否される。切り替え先のレンジで設定される制御目標値がトルク閾値以下である場合、あるいは、現在の制御目標値に対する切り替え先のレンジで設定される制御目標値の増加割合がトルク段差閾値以下である場合は、電動車両の挙動が乱れてしまう可能性はないと判断され、連続切り替え操作によるレンジの切り替えが許可される。そのため、連続切り替え操作によるレンジの実際の切り替えは、電動車両の挙動が乱れてしまうおそれのない安定した状態で適切に実施される。そして、上記のようなシフト装置を用いたレンジの切り替え操作により、変速機を搭載した車両の変速操作を模擬的に再現することができる。

【0020】

したがって、この発明の電動車両の制御装置によれば、車両の操作性および安定性を共に低下させることなく、変速機を搭載した従来の車両と同様の操作感覚を、適切に、運転者に体感させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】図１は、この発明で制御対象にする電動車両の構成（駆動系統および制御系統）を模式的に示すブロック図である。

【図2】図２は、一般的なモータのトルク特性を示す図である。

【図3】図３は、車速（または、モータの回転数）およびアクセルペダルの操作量に応じたモータの要求駆動トルクを算出するためのマップのイメージを示す図である。

【図4】図４は、アクセルペダルの操作量が５０％のときに対応する要求駆動トルクを算出するためのマップのイメージを示す図である。

【図5】図５は、シフトレバーおよびシフトゲートから構成されるマニュアル操作部を有したシフト装置のイメージを示す図である。

【図6】図６は、ステアリングホイールに設けられたマニュアル操作部を有するシフト装置のイメージを示す図である。図６の（ａ）は、ステアリングホイールに設けられたシフトスイッチを示し、図６の（ｂ）は、ステアリングホイールに設けられたパドルスイッチを示す図である。

【図7】図７は、マニュアル操作部を有するシフト装置によって実施される、（シーケンシャルシフトに相当する）レンジの切り替え操作のイメージを示す図である。

【図8】図８は、この発明の電動車両の制御装置で実行される制御の一例を説明するためのフローチャートである。

【図9】図９は、図８のフローチャートで示す制御を実行した場合に、レンジの切り替え状態を示すタイムチャートである。

【図10】図１０は、図８のフローチャートで示す制御を実行する場合に用いられるトルク閾値のイメージを示す図である。

【図11】図１１は、図８のフローチャートで示す制御を実行する場合に用いられるトルク段差閾値のイメージを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

この発明の実施形態を、図を参照して説明する。なお、以下に示す実施形態は、この発明を具体化した場合の一例に過ぎず、この発明を限定するものではない。

【0023】

図１に、この発明の実施形態で制御対象にする電動車両の駆動系統および制御系統の一例を概略的に示してある。図１に示す電動車両（以下、車両）Ｖｅは、駆動力源としてモータ（Motor）１を搭載した電気自動車である。また、車両Ｖｅは、シフト装置２、検出部３、および、コントローラ（ECU）４を備えている。

【0024】

なお、この発明の実施形態で制御対象にする車両Ｖｅは、駆動力源として、モータ１の他に、１基または複数のモータ（図示せず）を備えていてもよい。あるいは、モータ１およびエンジン（図示せず）を駆動力源とした“ハイブリッド車両”であってもよい。また、車両Ｖｅは、図１に示すように、モータ１の出力トルクを、例えば、減速機構（図示せず）やデファレンシャルギヤ５などを介して前輪（駆動輪）６に伝達し、前輪６で駆動力を発生させる前輪駆動車であってもよい。あるいは、車両Ｖｅは、モータ１の出力トルクを、例えばプロペラシャフト（図示せず）等を介して後輪７に伝達し、後輪７で駆動力を発生させる後輪駆動車（図示せず）であってもよい。あるいは、車両Ｖｅは、トランスファ機構（図示せず）を設けて、モータ１の出力トルクを前輪６および後輪７の両方に伝達し、それら前輪６および後輪７の両方で駆動力を発生させる四輪駆動車（図示せず）であってもよい。

【0025】

モータ１は、例えば、永久磁石式の同期モータ、あるいは、誘導モータなどによって構成されている。モータ１は、少なくとも、電力が供給されることにより駆動されてトルクを出力する原動機としての機能を有している。また、モータ１は、外部からトルクを受けて駆動されることによって電力を発生する発電機として機能させてもよい。すなわち、モータ１は、原動機としての機能と発電機としての機能とを兼ね備えたいわゆるモータ・ジェネレータであってもよい。モータ１には、インバータ（図示せず）を介して、バッテリ（図示せず）が接続されている。したがって、バッテリに蓄えられている電力をモータ１に供給し、モータ１を原動機として機能させて、駆動トルクを出力することができる。また、駆動輪６から伝達されるトルクによってモータ１を発電機として機能させて、その際に発生する回生電力をバッテリに蓄えることもできる。そして、モータ１は、後述するコントローラ４によって出力回転数や出力トルクが電気的に制御される。例えば、運転者によるアクセルペダル（図示せず）の操作量および車速から要求駆動力が算出され、その要求駆動力に対応して設定される要求駆動トルク（すなわち、モータ１の制御目標値）に基づいて、モータ１の出力トルクが制御される。なお、要求駆動トルクは、後述するように、例えばマップの形態で、モータ１のトルク特性が段階的に異なる複数のレンジに分かれて設定されている。そして、後述するシフト装置２によっていずれか一つのレンジが選択され、その選択されたレンジに対応する要求駆動トルクが設定される。

【0026】

図２に示すように、モータ１は、特有のトルク特性を有している。図２では、縦軸を要求駆動トルクとし、横軸を車速として、モータ１のトルク特性を示している。横軸の車速は、モータ１から駆動輪６の間のギヤ比を考慮すると、モータ１の回転数と考えてもよい。また、図２の実線は、モータ１の出力制限がない場合のトルク特性を示し、点線は、モータ１の出力制限がある場合のトルク特性を示している。モータ１の出力制限は、例えば、モータ１の温度が所定の上限温度よりも高い場合、あるいは、逆に、モータ１の温度が所定の下限温度よりも低い場合などに、モータ１を保護するために、モータ１の負荷を軽減するためのものである。また、例えば、バッテリのＳＯＣが低い場合や、バッテリの温度が低い場合に、バッテリの放電制限が行われることにより、モータ１は、上記のような出力制限がかけられた場合と同等の状態になる。

【0027】

また、モータ１は、例えば、図３に示すようなマップに基づいて、要求駆動トルクが設定される。図３に示すマップは、上記の図２で示したモータ１のトルク特性を基にして、車速（または、モータ１の回転数）、および、アクセルペダルの操作量に応じた、要求駆動トルクを示している。なお、図３は、後述する要求駆動トルクのレンジが、“Ｄレンジ”（標準的な走行レンジ）の場合に算出される要求駆動トルクを示している。

【0028】

そして、上記のようなモータ１の要求駆動トルクは、例えば、図４に示すようなマップの形態で、モータ１のトルク特性が段階的に異なる複数のレンジに分かれて設定されている。図４は、例えば、アクセルペダルの操作量が５０％のときに対応する要求駆動トルクの複数のレンジを示している。図４に示す例では、下から順に、“Ｄレンジ”、“３レンジ”、“２レンジ”、および、“Ｌレンジ（１レンジ）”で設定される要求駆動トルクを示してある。“Ｄレンジ”は、通常の走行時に、標準的な要求駆動トルクを設定するレンジである。“３レンジ”は、“Ｄレンジ”よりも１段階大きい要求駆動トルクを設定するレンジである。“２レンジ”は、“３レンジ”よりも１段階大きい要求駆動トルクを設定するレンジである。そして、“Ｌレンジ”は、“２レンジ”よりも１段階大きい要求駆動トルクを設定するレンジである。

【0029】

要するに、この発明の実施形態における電動車両の制御装置では、モータ２の出力トルクを制御する際の制御目標値、すなわち、要求駆動トルクを算出するために、上記の図３、図４に示すようなマップ、すなわち、駆動トルクマップが設けられている。駆動トルクマップは、車速（または、モータ２の回転数）に対するモータ２のトルク特性を設定したマップである。そして、上記のようなモータ２のトルク特性がアクセルペダルの操作量（運転者による駆動力要求量）に応じて段階的に異なる駆動トルクマップが、複数のレンジに分かれて設定されている。

【0030】

シフト装置２は、運転者によって手動操作され、上記のように複数段階に分かれて設定されたモータ１のトルク特性のレンジから、いずれか一つのレンジを選択する。すなわち、複数のレンジに分かれて設定された駆動トルクマップから、いずれか一つのレンジに対応する駆動トルクマップが選択される。この発明の実施形態における車両Ｖｅは、実際には、従来のエンジン車両に設けられているような変速機を搭載していない。そのため、車両Ｖｅは、本来は、変速機の変速操作を行うための“シフト装置”を必要としない。このシフト装置２、および、上記のように複数段階に分けられたトルク特性のレンジ、および、駆動トルクマップは、実際の変速機の変速操作を行うためのものではなく、電動車両Ｖｅであっても、従来と同様の、手動操作による変速の感覚を運転者が体感できるようにするために、模擬的に設けられている。

【0031】

具体的には、シフト装置２は、マニュアル操作部２ａを有している。マニュアル操作部２ａは、運転者の手動操作によって動作し、複数段階のレンジからいずれか一つのレンジを選択する。シフト装置２は、マニュアル操作部２ａによって選択されたレンジに対応するスイッチ信号を出力する。スイッチ信号は、後述するコントローラ４に送信される。

【0032】

マニュアル操作部２ａは、例えば、図５に示すような、シフトレバー２ｂおよびシフトゲート２ｃ,２ｄから構成される。図５に示すシフト装置２は、従来の自動変速機（多段変速機）を搭載した車両で用いられている既存の“シフト装置”と同様の構成であり、図５の左側に示すシフトゲート２ｃで、シフトレバー２ｂを移動させることにより、“ドライブ（Ｄ）レンジ”、“リバース（Ｒ）レンジ”、および、“パーキング（Ｐ）レンジ”のいずれかを選択する。また、シフト装置２は、図５の右側に示すシフトゲート２ｄで、シフトレバー２ｂをアップ（＋）側に移動させることにより、要求駆動トルクが小さくなる方向のレンジに１段シフトする。すなわち、従来の変速機におけるアップシフトに相当するレンジの切り替えが行われる。一方、シフトレバー２ｂをダウン（－）側に移動させることにより、要求駆動トルクが大きくなる方向のレンジに１段シフトする。すなわち、従来の変速機におけるダウンシフトに相当するレンジの切り替えが行われる。

【0033】

また、マニュアル操作部２ａは、例えば、図６に示すような、ステアリングホイール８に設けられたシフトスイッチ２ｅ，２ｆ、あるいは、ステアリングホイール８に設けられたパドルスイッチ２ｇ，２ｈなどから構成される。図６に示すシフト装置２は、従来の自動変速機（多段変速機）を搭載した車両で用いられている既存の“シフトスイッチ”、あるいは、既存の“パドルスイッチ”と同様の構成である。図６の（ａ）に示すシフトスイッチ（＋スイッチ）２ｅは、例えば、ステアリングホイール８のスポーク部８ａの裏側に設けられており、このシフトスイッチ２ｅを１回操作する（ＯＮにする）ことにより、要求駆動トルクが小さくなる方向のレンジに１段シフトする。すなわち、従来の変速機におけるアップシフトに相当するレンジの切り替えが行われる。また、図６の（ａ）に示すシフトスイッチ（－スイッチ）２ｆは、例えば、ステアリングホイール８のスポーク部８ａの表側に設けられており、このシフトスイッチ２ｆを１回操作する（ＯＮにする）ことにより、要求駆動トルクが大きくなる方向のレンジに１段シフトする。すなわち、従来の変速機におけるダウンシフトに相当するレンジの切り替えが行われる。同様に、図６の（ｂ）に示すパドルスイッチ（UPスイッチ）２ｇを１回操作する（ＯＮにする）ことにより、要求駆動トルクが小さくなる方向のレンジに１段シフトする。すなわち、従来の変速機におけるアップシフトに相当するレンジの切り替えが行われる。また、図６の（ｂ）に示すパドルスイッチ（DOWNスイッチ）２ｈを１回操作する（ＯＮにする）ことにより、要求駆動トルクが大きくなる方向のレンジに１段シフトする。すなわち、従来の変速機におけるダウンシフトに相当するレンジの切り替えが行われる。

【0034】

上記の図５、図６に示すようなマニュアル操作部２ａを有するシフト装置２では、例えば、図７に示すようなイメージで、レンジの切り替えが行われる。これは、従来の自動変速機（多段変速機）をマニュアルモードで操作する際の、いわゆるシーケンシャルシフトと同様の切り替え操作である。図７に示すように、“Ｄレンジ”、“３レンジ”、“２レンジ”、および、“Ｌレンジ（１レンジ）”の四段階のレンジが設定されている場合、例えば、“Ｄレンジ”から、シフトスイッチ（－スイッチ）２ｆまたはパドルスイッチ（DOWNスイッチ）２ｈが１回操作されることにより、１段階、要求駆動トルクが大きくなる“３レンジ”が選択され、シフトスイッチ２ｆまたはパドルスイッチ２ｈが２回操作されることにより、２段階、要求駆動トルクが大きくなる“２レンジ”が選択され、シフトスイッチ２ｆまたはパドルスイッチ２ｈが３回操作されることにより、３段階、要求駆動トルクが大きくなる“Ｌレンジ”が選択される。反対に、“Ｌレンジ”から、シフトスイッチ（＋スイッチ）２ｅまたはパドルスイッチ（UPスイッチ）２ｇが１回操作されることにより、１段階、要求駆動トルクが小さくなる“２レンジ”が選択され、シフトスイッチ２ｅまたはパドルスイッチ２ｇが２回操作されることにより、２段階、要求駆動トルクが小さくなる３レンジ”が選択され、シフトスイッチ２ｅまたはパドルスイッチ２ｇが３回操作されることにより、３段階、要求駆動トルクが小さくなる“Ｄレンジ”が選択される。

【0035】

更に、シフト装置２は、例えば、前述した特許文献１に記載されているような、ＭＴ車両に搭載されるものを想定した模擬的な“シフト装置”であってもよい。そのような従来のＭＴ車両用の“シフト装置”を想定したシフト装置２では、シフトレバー（図示せず）は、いわゆるＨパターンと呼ばれるシフトパターン（あるいは、シフトゲート）をトレースして動作するように構成される。例えば、６段変速の“シフト装置”を想定したシフト装置２では、運転者によって操作されるシフトレバーの位置に応じて、第１速ポジションから第６速ポジション、および、リバース（Ｒ）ポジションが選択的に設定される。また、そのような従来のＭＴ車両用の“シフト装置”を想定したシフト装置２では、運転者は、例えば、第６速ポジションに相当するレンジから、第４速ポジションに相当するレンジに切り替えるような、いわゆる飛び変速操作に相当する切り替え操作を行うことが可能である。なお、車両Ｖｅは、上記のような従来のＭＴ車両用の“シフト装置”を想定したシフト装置２と併せて、ＭＴ車両に搭載されるものを想定した模擬的な“クラッチ装置”を設けてもよい。そして、従来のＭＴ車両の運転操作と同様に、それらシフト装置２と“クラッチ装置”とが連係して操作されるように構成してもよい。

【0036】

この発明の実施形態における電動車両の制御装置では、上記のようなシーケンシャルシフトに相当するレンジの切り替え操作において、現在選択されているレンジから２段階以上異なる他のレンジに切り替えるための切り替え操作、あるいは、ＭＴ車両用の“シフト装置”における飛び変速操作に相当するレンジの切り替え操作を、連続切り替え操作と定義している。そして、後述するように、この発明の実施形態における電動車両の制御装置は、上記のような連続切り替え操作が行われた場合に、その連続切り替え操作による切り替え先のレンジで設定される予定の要求駆動トルクに基づいて、実際のレンジの切り替えの可否を判断するように構成されている。

【0037】

検出部３は、車両Ｖｅを制御する際に必要な各種のデータや情報を取得するための機器あるいは装置であり、例えば、電源部、マイクロコンピュータ、センサー、および、入出力インターフェース等を含んでいる。特に、この発明の実施形態における検出部３は、車両Ｖｅの走行状態、モータ１の運転状態、および、シフト装置２の作動状態等をそれぞれ検出するとともに、モータ１を制御するための各種データを検出する。具体的には、検出部３は、車速を検出する車速センサー３ａ、運転者によるアクセルペダルの操作量（踏み込み量、踏み込み角度等）を検出するアクセルペダルセンサー３ｂ、運転者によるシフト装置２の操作位置を検出するシフトポジションセンサー３ｃ、および、モータ１の回転数を検出するモータ回転数センサー（または、レゾルバ）３ｄなどを有している。その他に、検出部３は、例えば、バッテリー（図示せず）の充電状態（ＳＯＣ）を検出するＳＯＣセンサー３ｅ、バッテリーの温度を検出するバッテリー温度センサー３ｆなどを有している。そして、検出部３は、後述するコントローラ４と電気的に接続されており、上記のような各種センサーや機器・装置等の検出値または算出値に応じた電気信号を検出データとしてコントローラ４に出力する。

【0038】

コントローラ４は、例えば、マイクロコンピュータを主体にして構成される電子制御装置であり、この発明の実施形態におけるコントローラ４は、車両Ｖｅを制御するとともに、特に、駆動力源としてのモータ１の出力トルクを制御する。コントローラ４には、上記の検出部３で検出または算出された各種データ等が入力される。コントローラ４は、入力された各種データおよび予め記憶させられているデータや計算式等を使用して演算を行う。そして、コントローラ４は、その演算結果を制御指令信号として出力し、上記のように、モータ１の出力トルクを制御するように構成されている。なお、図１では一つのコントローラ４が設けられた例を示しているが、コントローラ４は、制御する装置や機器毎に、あるいは、制御内容毎に、複数設けられていてもよい。

【0039】

前述したように、この発明の実施形態における電動車両の制御装置は、車両Ｖｅの安定性および操作性を低下させることなく、運転者が、従来と同様の手動操作による変速の感覚を体感できるように構成されている。そのためにコントローラ４で実行される制御の一例を、図８のフローチャートに示してある。

【0040】

この図８のフローチャートで示す制御は、車両Ｖｅが走行する際に実行される。なお、この発明の実施形態における車両Ｖｅは、上記のように、変速機を備えた従来の車両の変速操作を模擬的に体感することを可能にした構成である。例えば、シフト装置２のマニュアル操作部２ａを用いた模擬的な変速操作を可能にするマニュアルモードと、一般的な電動車両として運転操作する通常モードとを選択的に設定できるように構成してもよい。その場合、この図８のフローチャートで示す制御は、マニュアルモードが選択された状態で車両Ｖｅが走行する際に実行される。

【0041】

図８のフローチャートにおいて、先ず、ステップＳ１では、ＤＯＷＮスイッチ信号の入力があるか否かが判断される。ＤＯＷＮスイッチ信号は、マニュアル操作部２ａが操作された場合にＯＮになってコントローラ４に入力される信号である。例えば、前述したシフトスイッチ（－スイッチ）２ｆまたはパドルスイッチ（DOWNスイッチ）２ｈが１回操作された場合にコントローラ４に入力される信号である。具体的には、図９のタイムチャートに、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間で示す時間Ｔｓ１以上、シフトスイッチ２ｆまたはパドルスイッチ２ｈが操作された場合に、ＤＯＷＮスイッチ信号の入力ありと判断される。時間Ｔｓ１は、シフトスイッチ２ｆまたはパドルスイッチ２ｈが操作されたことを確認するための時間である。

【0042】

未だ、ＤＯＷＮスイッチ信号の入力がないことにより、このステップＳ１で“Ｎｏ”と判断された場合は、以降の各ステップの制御を実行することなく、この図８のフローチャートで示すルーチンを一旦終了する。

【0043】

それに対して、ＤＯＷＮスイッチ信号の入力があったことにより、ステップＳ１で“Ｙｅｓ”と判断された場合には、ステップＳ２へ進む。

【0044】

ステップＳ２では、ダウンレンジが実施される。ダウンレンジは、現在選択されているレンジから、要求駆動トルクが大きくなる方向のレンジへの切り替えである。図９のタイムチャートに示す例では、ＤＯＷＮスイッチ信号の入力が確認された時刻ｔ２以降に、現在選択されている“Ｄレンジ”から、要求駆動トルクが１段階大きくなる“３レンジ”へのレンジの切り替えが実施される。

【0045】

続いて、ステップＳ３では、連続ＤＯＷＮスイッチ信号の入力があるか否かが判断される。連続ＤＯＷＮスイッチ信号は、上記のようなＤＯＷＮスイッチ信号が連続した信号であり、この発明の実施形態における連続切り替え操作の有無を判定するための信号である。具体的には、図９のタイムチャートに、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの期間で示す時間Ｔｉ以上、シフトスイッチ２ｆまたはパドルスイッチ２ｈの操作がＯＦＦになった後に、時刻ｔ５から時刻ｔ６までの期間で示す時間Ｔｓ２以上、再び、シフトスイッチ２ｆまたはパドルスイッチ２ｈが操作された場合に、連続ＤＯＷＮスイッチ信号の入力ありと判断される。すなわち、運転者によるレンジの連続切り替え操作があったと判断される。時間Ｔｉは、シフトスイッチ２ｆまたはパドルスイッチ２ｈ操作がＯＦＦになったことを確認するための時間である。また、時間Ｔｓ２は、シフトスイッチ２ｆまたはパドルスイッチ２ｈが、上記のように再度操作されたことを確認するための時間である。

【0046】

なお、運転者によるレンジの連続切り替え操作は、シフトスイッチ２ｆまたはパドルスイッチ２ｈが、所定時間以上連続して操作された場合に、連続切り替え操作ありと判断されてもよい。例えば、図９のタイムチャートに示す例で、時刻ｔ１から時刻ｔ６で示す期間（すなわち、時間Ｔｓ１と時間Ｔｉと時間Ｔｓ２を合計した時間）以上、シフトスイッチ２ｆまたはパドルスイッチ２ｈの操作が継続された場合に、連続切り替え操作ありと判断される。

【0047】

未だ、連続ＤＯＷＮスイッチ信号の入力がないことにより、このステップＳ３で“Ｎｏ”と判断された場合は、以降の各ステップの制御を実行することなく、この図８のフローチャートで示すルーチンを一旦終了する。

【0048】

それに対して、連続ＤＯＷＮスイッチ信号の入力があったこと、すなわち、運転者によるレンジの連続切り替え操作が行われたことにより、ステップＳ３で“Ｙｅｓ”と判断された場合には、ステップＳ４へ進む。

【0049】

なお、前述したように、従来のＭＴ車両用の“シフト装置”を模擬したシフト装置２を用いた場合は、例えば、第６速ポジションに相当するレンジから、第４速ポジションに相当するレンジに切り替えるような、いわゆる飛び変速操作に相当するレンジの切り替え操作を、連続切り替え操作とする。したがって、上記のステップＳ３では、従来のＭＴ車両用の“シフト装置”を模擬したシフト装置２において、上記のような飛び変速操作に相当するレンジの切り替え操作が行われた場合は、連続ＤＯＷＮスイッチ信号の入力ありと判断される。

【0050】

ステップＳ４では、連続ＤＯＷＮスイッチ信号が許可範囲内であるか否かが判断される。言い換えると、連続ＤＯＷＮスイッチ信号の受け付けの可否が判断される。具体的には、切り替え先のレンジで設定される予定の要求駆動トルク（制御目標値）に基づいて、連続切り替え操作によるレンジの実際の切り替えを許可するか否かが判断される。例えば、図１０に示すように、連続切り替え操作の可否を判断するための閾値としてトルク閾値が設定されている。そして、上記のような連続切り替え操作によって切り替えられる（切り替え先の）レンジで設定される予定の要求駆動トルクが、トルク閾値以下の場合は、そのレンジの切り替えが許可される。切り替え先のレンジで設定される予定の要求駆動トルクが、トルク閾値よりも大きい場合は、そのレンジの切り替えが拒否される（不許可とされる）。言い換えると、切り替え先のレンジで設定される予定の要求駆動トルクが、車速またはモータ１の回転数を考慮して設定された切り替え許可判定領域内であれば、連続切り替え操作によるレンジの実際の切り替えが許可される。

【0051】

この場合のトルク閾値は、例えば、実車による走行実験やシミュレーションなどの結果を基に、車速またはモータ１の回転数に対応して、予め設定されている。具体的には、トルク閾値は、図１０に示すように、車速が低いほど、大きくなるように設定されている。なお、モータ１は、車両Ｖｅの駆動力源として駆動トルクを出力する場合、車速に依存して回転数が増減する。そのため、車速またはモータ１の回転数のいずれかをパラメータとして、上記のようなトルク閾値を設定することができる。

【0052】

また、この発明の実施形態では、上記のようなトルク閾値に替えて、トルク段差閾値を用いて、連続切り替え操作の可否を判断することもできる。例えば、図１１に示すように、連続切り替え操作の可否を判断するための閾値としてトルク段差閾値が設定されている。そして、現在の要求駆動トルクに対して、上記のような連続切り替え操作によって切り替えられる（切り替え先の）レンジで設定される予定の要求駆動トルクの増加割合（いわゆる、トルク段差）が、トルク段差閾値以下の場合は、そのレンジの切り替えが許可される。切り替え先のレンジで設定される予定の要求駆動トルクの増加割合が、トルク段差閾値よりも大きい場合は、そのレンジの切り替えが拒否される（不許可とされる）。言い換えると、切り替え先のレンジで設定される予定の要求駆動トルクの増加割合が、車速またはモータ１の回転数を考慮して設定された切り替え許可判定領域内であれば、連続切り替え操作によるレンジの実際の切り替えが許可される。

【0053】

この場合のトルク段差閾値も、例えば、実車による走行実験やシミュレーションなどの結果を基に、車速またはモータ１の回転数に対応して、予め設定されている。具体的には、トルク段差閾値は、図１１に示すように、車速が低いほど、大きくなるように設定されている。

【0054】

なお、上記のようなトルク閾値またはトルク段差閾値は、車両Ｖｅの走行モードに応じて変更してもよい。例えば、車両Ｖｅが、標準的な走行モード（ノーマルモード）に加えて、スポーツモードを選択的に設定できる構成であった場合に、スポーツモードでは、ノーマルモードと比較し、トルク閾値またはトルク段差閾値を大きくしてもよい。すなわち、上記のような切り替え許可判定領域を拡大してもよい。スポーツモードは、ノーマルモードと比較して、より動的な加速特性で走行することを可能にした走行モードである。したがって、スポーツモードでは、車両Ｖｅの快適性や安定性よりも、車両Ｖｅの操作性や動力性能および走行性能の向上を重視し、上記のようにトルク閾値またはトルク段差閾値がより大きな値に設定される。トルク閾値またはトルク段差閾値を大きくして、切り替え許可判定領域を拡大することにより、レンジの切り替えが許可されやすくなる。そのため、車両Ｖｅが、要求駆動トルクが大きくなる状況で走行する場合であっても、連続切り替え操作によるレンジの切り替えが実施されやすくなり、車両Ｖｅの操作性が向上する。

【0055】

連続ＤＯＷＮスイッチ信号が許可範囲内である、すなわち、連続切り替え操作によるレンジの実際の切り替えが許可されたことにより、ステップＳ４で“Ｙｅｓ”と判断された場合には、ステップＳ５へ進む。

【0056】

ステップＳ５では、更なるダウンレンジ、すなわち、いわゆる飛びレンジが実施される。この場合の飛びレンジは、現在選択されているレンジから、要求駆動トルクが２段階以上大きくなる方向のレンジへの切り替えである。図９のタイムチャートに示す例では、時刻ｔ６で連続ＤＯＷＮスイッチ信号の受け付けが許可され、その時刻ｔ６以降に、現在選択されている“Ｄレンジ”から、“３レンジ”を飛ばして、要求駆動トルクが２段階大きくなる“２レンジ”へのレンジの切り替えが実施される。

【0057】

続いて、ステップＳ５では、従前のステップＳ３と同じく、連続ＤＯＷＮスイッチ信号の入力があるか否かが判断される。連続ＤＯＷＮスイッチ信号の入力があったこと、すなわち、運転者によるレンジの連続切り替え操作が再度行われたことにより、このステップＳ３で“Ｙｅｓ”と判断された場合は、ステップＳ４に戻り、従前と同様の制御が実行される。

【0058】

それに対して、連続ＤＯＷＮスイッチ信号の入力がないことにより、ステップＳ５で“Ｎｏ”と判断された場合には、以降の制御を実行することなく、この図８のフローチャートで示すルーチンを一旦終了する。

【0059】

一方、連続ＤＯＷＮスイッチ信号が許可範囲外である、すなわち、連続切り替え操作によるレンジの実際の切り替えが拒否されたことにより、上述のステップＳ４で“Ｎｏ”と判断された場合には、ステップＳ７へ進む。

【0060】

ステップＳ７では、連続ＤＯＷＮスイッチ信号の受け付けが不可とされる。すなわち、連続切り替え操作によるレンジの切り替えの拒否が確定される。図９のタイムチャートに示す例では、時刻ｔ６で連続ＤＯＷＮスイッチ信号の受け付けが不可とされ、その時刻ｔ６以降に、現在選択されている“Ｄレンジ”から、“２レンジ”への切り替え（飛びレンジ）は実施されずに、要求駆動トルクが１段階だけ大きくなる“３レンジ”へのレンジの切り替えが実施される。その後、この図８のフローチャートで示すルーチンを一旦終了する。

【0061】

このように、この発明の実施形態における電動車両の制御装置では、運転者によるシフト装置２の連続切り替え操作が行われた場合に、その連続切り替え操作によるレンジの実際の切り替えを許可するか否かが判断される。例えば、切り替え先のレンジで設定される要求駆動トルクがトルク閾値よりも大きい場合、あるいは、現在の要求駆動トルクに対する切り替え先のレンジで設定される要求駆動トルクの増加割合がトルク段差閾値よりも大きい場合は、車両Ｖｅの挙動が乱れてしまう可能性があると判断され、連続切り替え操作によるレンジの切り替えが拒否される。切り替え先のレンジで設定される要求駆動トルクがトルク閾値以下である場合、あるいは、現在の要求駆動トルクに対する切り替え先のレンジで設定される要求駆動トルクの増加割合がトルク段差閾値以下である場合は、車両Ｖｅの挙動が乱れてしまう可能性はないと判断され、連続切り替え操作によるレンジの切り替えが許可される。そのため、連続切り替え操作によるレンジの実際の切り替えは、車両Ｖｅの挙動が乱れてしまうおそれのない安定した状態で適切に実施される。そして、上述したようなシフト装置２を用いたレンジの切り替え操作により、変速機を搭載した車両の変速操作を模擬的に再現することができる。

【0062】

したがって、この発明の実施形態における電動車両の制御装置によれば、車両Ｖｅの操作性および安定性を共に低下させることなく、変速機を搭載した従来の車両と同様の操作感覚を、適切に、運転者に体感させることができる。

【符号の説明】

【0063】

１ モータ（駆動力源）
２ シフト装置
２ａ （シフト装置の）マニュアル操作部
２ｂ （マニュアル操作部の）シフトレバー
２ｃ，２ｄ （マニュアル操作部の）シフトゲート
２ｅ，２ｆ （マニュアル操作部の）シフトスイッチ
２ｇ，２ｈ （マニュアル操作部の）パドルスイッチ
３ 検出部
３ａ （検出部の）車速センサー
３ｂ （検出部の）アクセルペダルセンサー
３ｃ （検出部の）シフトポジションセンサー
３ｄ （検出部の）モータ回転数センサー（または、レゾルバ）
３ｅ （検出部の）ＳＯＣセンサー
３ｆ （検出部の）バッテリー温度センサー
４ コントローラ（ECU）
５ デファレンシャルギヤ
６ 駆動輪（前輪）
７ 後輪
８ ステアリングホイール
８ａ （ステアリングホイールの）スポーク部
Ｖｅ 車両（電動車両）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】