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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-05-20
(45)【発行日】2024-05-28
(54)【発明の名称】電気自動車
(51)【国際特許分類】
   B60L 15/20 20060101AFI20240521BHJP
   B60K 35/21 20240101ALI20240521BHJP
   G01D 7/00 20060101ALI20240521BHJP
【FI】
B60L15/20 T
B60K35/21
G01D7/00 K
【請求項の数】 5
(21)【出願番号】P 2023041574
(22)【出願日】2023-03-16
【審査請求日】2023-09-19
(73)【特許権者】
【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】110000017
【氏名又は名称】弁理士法人アイテック国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】勇 陽一郎
【審査官】上野 力
(56)【参考文献】
【文献】特開2022-030868(JP,A)
【文献】特開2022-034649(JP,A)
【文献】特開2022-030862(JP,A)
【文献】特開2022-036819(JP,A)
【文献】特開2021-118569(JP,A)
【文献】特開2022-030872(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B60L 15/20
B60K 35/21
G01D 7/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
車軸に連結された駆動軸にトルクを出力するモータと、
走行に要求される要求トルクが前記駆動軸に出力されるように前記モータを制御しながら走行するモータ走行モードと、運転者のシフト操作に基づいて前記駆動軸に出力されるトルクがエンジンと有段変速機とを備えるエンジン車におけるトルクの挙動を模擬したトルクとなるように前記モータを制御しながら走行する変速走行モードと、を含む複数の走行モードから1つの前記走行モードを前記運転者の操作により選択するモード選択装置と、
前記モード選択装置により選択された前記走行モードで走行するように前記モータを制御する制御装置と、
を備える電気自動車であって、
前記変速走行モードでトルクの挙動を模擬する前記エンジン車における前記エンジンの回転数を表示する回転数表示装置
を備え、
前記制御装置は、前記モータ走行モードから前記変速走行モードに移行するときには、前記回転数表示装置に表示させる前記エンジンの回転数を上下動させる
電気自動車。
【請求項2】
請求項1記載の電気自動車であって、
前記制御装置は、前記モータ走行モードから前記変速走行モードに移行するときには、前記回転数表示装置が表示する前記エンジンの回転数の上下動を、前記変速走行モードでトルクの挙動を模擬する前記エンジン車において前記エンジンを始動したときの前記エンジンの回転数の上下動と同一とする
電気自動車。
【請求項3】
請求項1記載の電気自動車であって、
前記制御装置は、前記モータ走行モードから前記変速走行モードに移行するときには、前記回転数表示装置が表示する前記エンジンの回転数を、前記エンジンの自立回転数から上昇した後に下降して前記自立回転数に戻るように変動させる
電気自動車。
【請求項4】
請求項1記載の電気自動車であって、
前記制御装置は、前記変速走行モードで走行するときには、前記駆動軸の回転数とトルクの挙動を模擬する前記エンジン車の前記有段変速機の変速比とに基づいて仮想エンジン回転数を設定し、アクセル開度と前記仮想エンジン回転数とに基づくトルクが前記駆動軸に出力されるように前記モータを制御し、前記モータ走行モードから前記変速走行モードに移行するときには、前記回転数表示装置に表示させる前記エンジンの回転数を、前記仮想エンジン回転数に拘わらず上下動させる
電気自動車。
【請求項5】
請求項1記載の電気自動車であって、
音声を出力する音声出力装置
を備え、
前記制御装置は、前記モータ走行モードから前記変速走行モードに移行するときには、前記回転数表示装置に表示させる前記エンジンの回転数に連動したサウンドが出力されるように前記音声出力装置を制御する
電気自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電気自動車に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、この種の電気自動車としては、車軸に連結された駆動軸に動力を出力するモータと、モータ走行モードと変速走行モードとを含む複数の走行モードから1つの走行モードを運転者の操作により選択するモード選択装置と、を備えるものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。モータ走行モードは、走行に要求される要求トルクが駆動軸に出力されるようにモータを制御しながら走行する走行モードである。変速走行モードは、運転者のシフト操作に基づいて駆動軸に出力されるトルクがエンジンと有段変速機とを備えるエンジン車におけるトルクの挙動を模擬したトルクとなるようにモータを制御しながら走行する走行モードである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開2022-036845号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上述の電気自動車では、モータ走行モードから変速走行モードへ移行したことを、運転者が認識し難い場合がある。
【0005】
本発明の電気自動車は、モータ走行モードから変速走行モードへ移行したことを運転者に認識させることを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の電気自動車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【0007】
本発明の電気自動車は、
車軸に連結された駆動軸にトルクを出力するモータと、
走行に要求される要求トルクが前記駆動軸に出力されるように前記モータを制御しながら走行するモータ走行モードと、運転者のシフト操作に基づいて前記駆動軸に出力されるトルクがエンジンと有段変速機とを備えるエンジン車におけるトルクの挙動を模擬したトルクとなるように前記モータを制御しながら走行する変速走行モードと、を含む複数の走行モードから1つの前記走行モードを前記運転者の操作により選択するモード選択装置と、
前記モード選択装置により選択された前記走行モードで走行するように前記モータを制御する制御装置と、
を備える電気自動車であって、
前記変速走行モードでトルクの挙動を模擬する前記エンジン車における前記エンジンの回転数を表示する回転数表示装置
を備え、
前記制御装置は、前記モータ走行モードから前記変速走行モードに移行するときには、前記回転数表示装置に表示させる前記エンジンの回転数を変動させる
ことを要旨とする。
【0008】
この本発明の電気自動車では、変速走行モードでトルクの挙動を模擬するエンジン車におけるエンジンの回転数を表示する回転数表示装置を備え、制御装置は、モータ走行モードから変速走行モードに移行するときには、回転数表示装置に表示させるエンジンの回転数を変動させる。この結果、モータ走行モードから変速走行モードへ移行したことを運転者に認識させることができる。
【0009】
こうした本発明の電気自動車において、前記制御装置は、前記モータ走行モードから前記変速走行モードに移行するときには、前記回転数表示装置が表示する前記エンジンの回転数の変動を、前記変速走行モードでトルクの挙動を模擬する前記エンジン車において前記エンジンを始動したときの前記エンジンの回転数の変動と同一にする。これにより、モータ走行モードから変速走行モードに移行したときにエンジンが始動されたかのような演出となり、運転者の高揚感を向上させることができる。
【0010】
また、本発明の電気自動車において、前記制御装置は、前記モータ走行モードから前記変速走行モードに移行するときには、前記回転数表示装置が表示する前記エンジンの回転数を、前記エンジンの自立回転数から上昇した後に下降して前記自立回転数に戻るように変動させてもよい。こうすれば、モータ走行モードから変速走行モードに移行したときにより正確にエンジンが始動されたかのような演出を行なうことができる。
【0011】
さらに、本発明の電気自動車において、前記制御装置は、前記変速走行モードで走行するときには、前記駆動軸の回転数とトルクの挙動を模擬する前記エンジン車の前記有段変速機の変速比とに基づいて仮想エンジン回転数を設定し、アクセル開度と前記仮想エンジン回転数とに基づくトルクが前記駆動軸に出力されるように前記モータを制御し、前記モータ走行モードから前記変速走行モードに移行するときには、前記回転数表示装置に表示させる前記エンジンの回転数を、前記仮想エンジン回転数に拘わらず変動させてもよい。こうすれば、モータから出力するトルクの挙動に影響なく、モータ走行モードから変速走行モードへ移行したことを運転者に認識させることができる。
【0012】
また、本発明の電気自動車において、音声を出力する音声出力装置を備え、前記制御装置は、前記モータ走行モードから前記変速走行モードに移行するときには、前記回転数表示装置に表示させる前記エンジンの回転数に連動したサウンドが出力されるように前記音声出力装置を制御してもよい。こうすれば、モータ走行モードから変速走行モードに移行したときに、回転数表示装置に表示されるエンジンの回転数に連動したサウンドが出力されるから、聴覚的にモータ走行モードから変速走行モードへ移行したことを運転者に認識させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
図1】本発明の一実施例としての電気自動車20の構成の概略を示す構成図である。
図2】ディスプレイ42に表示される仮想的なタコメータ44の一例を示す説明図である。
図3】走行モードと、ディスプレイ42のタコメータ44に表示される表示用のエンジン回転数Neiと、仮想エンジン回転数Neと、の時間変化の一例を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0014】
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
【実施例
【0015】
図1は、本発明の一実施例としての電気自動車20の構成の概略を示す構成図である。図示するように、実施例の電気自動車20は、走行用のモータ32と、インバータ34と、バッテリ36と、スピーカ40と、ディスプレイ42と、電子制御ユニット(以下、「ECU」という)50と、を備える。
【0016】
モータ32は、三相交流電動機として構成されており、回転子コアに永久磁石が埋め込まれた回転子と、固定子コアに三相コイルが巻回された固定子とを備える。モータ32の回転子は、駆動輪22a,22bにデファレンシャルギヤ24を介して連結された駆動軸26に接続されている。
【0017】
インバータ34は、モータ32の駆動に用いられる。インバータ34は、電力ライン38を介してバッテリ36に接続されており、6つのスイッチング素子としてのトランジスタT11~T16と、6つのトランジスタT11~T16のそれぞれに並列に接続された6つのダイオードD11~D16とを有する。トランジスタT11~T16は、それぞれ、電力ライン38の正極側ラインと負極側ラインとに対してソース側とシンク側になるように2つずつペアで配置されている。各ペアの2つのトランジスタの接続点は、それぞれ、モータ32の対応する相(U相、V相、W相)のコイルに接続されている。したがって、インバータ34に電圧が作用しているときに、ECU50によって、対となるトランジスタT11~T16のオン時間の割合が調節されることにより、三相コイルに回転磁界が形成され、モータ32が回転駆動される。
【0018】
バッテリ36は、リチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されており、電力ライン38を介してインバータ34に接続されている。電力ライン38には、平滑用のコンデンサ39が取り付けられている。
【0019】
スピーカ40は、運転席の近傍に設置されている。スピーカ40は、音声を聴覚的に認識可能に出力する音声出力装置として構成されている。スピーカ40は、ECU50により制御されている。
【0020】
ディスプレイ42は、運転席の近傍に設置されている。ディスプレイ42は、各種情報を視認可能に表示する表示装置として構成されている。ディスプレイ42は、ECU50により制御されている。
【0021】
ECU50は、CPU、ROM、RAM、フラッシュメモリ、入出力ポートを有するマイクロコンピュータを備える。ECU50は、回転位置センサ32aからのモータ32の回転子の回転位置θm、電流センサ32u,32vからのモータ32のU相、V相の相電流Iu,Iv、電圧センサ36aからのバッテリ36の電圧Vb、電流センサ36bからのバッテリ36の電流Ib、電圧センサ39aからの電力ライン38(コンデンサ39)の電圧VLを入力する。スタートスイッチ60からのスタート信号、シフトポジションセンサ62からのシフトレバー61の操作位置であるシフトポジションSP、アクセルペダルセンサ64からのアクセルペダル63の踏込量であるアクセル開度Acc、ブレーキペダルセンサ66からのブレーキペダル65の踏込量であるブレーキペダルポジションBPも入力する。車速センサ67からの車速V、モード切替スイッチ68からのスイッチ信号、クラッチペダルセンサ71からのクラッチペダル(疑似クラッチペダル)70の踏込量Daも入力する。シフトレバー61は、手動変速機を搭載した車両が備えるシフト装置を模擬した構成となっている。シフトレバー61は、シフトポジションSPとして、模擬する手動変速機の変速段に対応する複数のシフトレンジ、例えば、模擬する1速レンジ~6速レンジおよびニュートラルレンジのうち1つのレンジを選択できる。モード切替スイッチ68は、オンされる毎に、モータ走行モードと変速走行モードとを切り替えるモード切替指示を出力する。モータ走行モード、変速走行モードについては後述する。クラッチペダル70は、模擬するエンジン車に搭載されるクラッチペダルを模擬した構成となっている。クラッチペダル70は、配置や操作感が、手動変速機を搭載した車両のクラッチペダルと同様に構成されている。ECU50からは、モータ32への制御信号やスピーカ40への音声信号、ディスプレイ42への表示信号などが出力されている。
【0022】
実施例の電気自動車20では、ECU50は、走行に要求される要求トルクをモータ32から出力して走行するモータ走行モードや、運転者のシフトレバー61の操作に基づいてモータ32から出力されるトルクの挙動をエンジンと有段変速機としての手動変速機とを備えるエンジン車におけるトルクの挙動として走行する変速走行モードで走行するように、モータ32(インバータ34)を制御する。
【0023】
モータ走行モードでは、シフトポジションSPやクラッチペダル70の踏込量Daによらず、走行に要求される(駆動軸26に要求される)走行要求トルクTd*をモータ32のトルク指令Tm*に設定し、モータ32がトルク指令Tm*で駆動されるようにインバータ34のトランジスタT11~T16を制御する。ここで、走行要求トルクTd*は、アクセル開度Accおよび車速Vに基づいて設定される。
【0024】
変速走行モードでは、駆動軸26の回転数Np(モータ32の回転数Nm)と、シフトポジションSPに対応するギヤ比(変速比)rと、クラッチペダル70の踏込量Daに基づくクラッチペダル70のスリップ率slipを用いて、模擬するエンジン車におけるエンジン回転数としての仮想エンジン回転数Neを設定し、アクセル開度Accと仮想エンジン回転数Neとに基づいて模擬するエンジン車のエンジンから出力される仮想エンジン出力トルクTeoutを設定する。クラッチペダル70のスリップ率slipに基づいてエンジンから手動変速機へのトルクの伝達率であるトルク伝達ゲインkに仮想エンジン出力トルクTeoutを乗じて、変速機入力トルクTmtinを算出する。トルク伝達ゲインkは、クラッチペダル70の踏込量Daが大きいときには小さいときに比して小さく設定され、クラッチペダル70の踏込量Daがエンジンと手動変速機との間でのトルク伝達ゲインkが値0となる最大踏込量のときには値0になるように設定される。そして、変速機入力トルクTmtinにシフトポジションSPに対応するギヤ比(変速比)rを乗じて変速機出力トルクTmtoutを算出し、変速機出力トルクTmtoutをモータ32のトルク指令Tm*に設定して、モータ32がトルク指令Tm*で駆動されるようにインバータ34のトランジスタT11~T16を制御する。こうした制御により、運転者のシフトレバー61の操作に基づいてモータ32から出力されるトルクの挙動をエンジンと手動変速機とを備えるエンジン車におけるトルクの挙動として走行するようモータ32が制御される。即ち、エンジンと手動変速機とを備えるエンジン車を模擬した走行が可能となり、運転者はエンジンと手動変速機とを備えるエンジン車を運転しているような感覚を実感できる。
【0025】
変速走行モードでは、ECU50は、予め録音されているエンジンの回転数毎のエンジン音から仮想エンジン回転数Neに連動したサウンド(エンジン音)が出力されるようにスピーカ40を制御する。また、ディスプレイ42に、仮想的なタコメータ44が表示されるようにディスプレイ42を制御する。図2は、ディスプレイ42に表示される仮想的なタコメータ44の一例を示す説明図である。実施例の電気自動車20は、実際にはエンジンを搭載していないことから、タコメータ44には、基本的には、仮想エンジン回転数Neを表示する。仮想エンジン回転数Neが上昇すると、破線で示すように、タコメータ44の針46の角度が変化する。こうしたスピーカ40からのサウンドやタコメータ44の表示により、あたかもエンジンと手動変速機とを備えるエンジン車を運転しているかのような高揚感を運転者に与えている。
【0026】
次に、こうして構成された実施例の電気自動車20の動作、特に、モータ走行モードから変速走行モードへ移行したときの動作について説明する。
【0027】
図3は、走行モードと、ディスプレイ42に表示するタコメータ44のエンジン回転数Neiと、仮想エンジン回転数Neと、の時間変化の一例を示すタイミングチャートである。ECU50は、走行モードがモータ走行モードから変速走行モードへ変化すると(時間t0)、表示用のエンジン回転数Neiを、仮想エンジン回転数Neに拘わらず、模擬するエンジン車に搭載されるエンジンの自立回転数Nidl(例えば、800rpm、900rpm、1000rpm)から上昇させる。そして、エンジン回転数Neiがエンジンの始動時の回転数の最大値として予め定められた最大回転数Nmaxstに至ったときに(時刻t1)、エンジン回転数Neiを自立回転数Nidlまで下降させる(時刻t2)。こうした処理により、タコメータ44のエンジン回転数Neiを、変速走行モードでトルクの挙動を模擬するエンジン車においてエンジンを始動したときのエンジンの回転数の変動と同一にすることができる。これにより、あたかもエンジンが始動されたかのような演出を行なうことができ、モータ走行モードから変速走行モードへ移行したことを運転者に認識させることができると共に、運転者の高揚感を向上させることができる。このとき、仮想エンジン回転数Neに拘わらず、エンジン回転数Neiを変動させるから、モータ32から出力するトルクの挙動に影響なく、モータ走行モードから変速走行モードへ移行したことを運転者に認識させることができる。さらに、このとき、スピーカ40から、表示用のエンジン回転数Neiに連動したエンジン音を出力する。これにより、聴覚的にもモータ走行モードから変速走行モードへ移行したことを運転者に認識させることができる。
【0028】
エンジン回転数Neiを自立回転数Nidlまで下降させたとき以降は、仮想エンジン回転数Neがタコメータ44に表示されるようにディスプレイ42を制御すると共に、スピーカ40から仮想エンジン回転数Neに連動するサウンドが出力されるようにスピーカ40を制御する。これにより、変速走行モードにおいて、手動変速機を搭載するエンジン車を運転しているような高揚感を運転者に与えることができる。
【0029】
以上説明した実施例の電気自動車20では、タコメータ44を表示するディスプレイ42を備え、モータ走行モードから変速走行モードに移行するときには、ディスプレイ42に表示させる表示用のエンジン回転数Neiを変動させることにより、モータ走行モードから変速走行モードに移行したことを運転者に認識させることができる。
【0030】
また、モータ走行モードから変速走行モードに移行するときには、ディスプレイ42に表示するタコメータ44のエンジン回転数Neiの変動を、変速走行モードでトルクの挙動を模擬するエンジン車においてエンジンを始動したときのエンジンの回転数の変動と同一にすることにより、モータ走行モードから変速走行モードに移行したときにエンジンが始動されたかのような演出となり、運転者の高揚感を向上させることができる。
【0031】
さらに、モータ走行モードから変速走行モードに移行するときには、ディスプレイ42に表示するタコメータ44のエンジン回転数Neiを、エンジンの自立回転数Nidlから上昇させた後に下降して自立回転数Nidlに戻るように変動させることにより、モータ走行モードから変速走行モードに移行したときに、あたかもエンジンが始動されたかのような演出を行なうことができる。
【0032】
そして、変速走行モードで走行するときには、駆動軸26の回転数とトルクの挙動を模擬するエンジン車の手動変速機としての有段変速機の変速比とに基づいて仮想エンジン回転数Neを設定し、アクセル開度Accと仮想エンジン回転数Neとに基づくトルクが駆動軸26に出力されるようにモータ32を制御し、モータ走行モードから変速走行モードに移行するときには、表示用のエンジン回転数Neiを、仮想エンジン回転数Neに拘わらず変動させることにより、モータ走行モードから変速走行モードへ移行したことを運転者に認識させることができる。
【0033】
さらに、音声を出力するスピーカ40を備え、モータ走行モードから変速走行モードに移行するときには、表示用のエンジン回転数Neiに連動したサウンドが出力されるようにスピーカ40を制御することにより、聴覚的にモータ走行モードから変速走行モードへ移行したことを運転者に認識させることができる。
【0034】
実施例の電気自動車20では、モータ走行モードから変速走行モードに移行するときには、ディスプレイ42に表示するタコメータ44のエンジン回転数Neiを、エンジンの自立回転数Nidlから上昇した後に下降して自立回転数Nidlに戻るように変動させている。しかし、モータ走行モードから変速走行モードに移行するときに、ディスプレイ42に表示するタコメータ44のエンジン回転数Neiを変動させればよいから、例えば、自立回転数Nidlとは異なる回転数から上昇させ後に下降させても構わないし、下降させた後に自立回転数Nidlとは異なる回転数に戻してもよいし、タコメータ44のエンジン回転数Neiを複数回上昇と下降を繰り返すように振動させてもよい。
【0035】
実施例の電気自動車20では、シフトポジションSPを、運転者のシフトレバー61の操作により変更している。しかし、ステアリング近傍に配置された2つのパドルスイッチを備え、パドルスイッチからのパドル信号に基づいてアップシフトまたはダウンシフトすることでシフトポジションSPを変更する場合にも、本発明を適用することができる。
【0036】
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、モータ32が「モータ」に相当し、モード切替スイッチ68が「モード選択装置」に相当し、ECU50が「制御装置」に相当し、ディスプレイ42が「回転数表示装置」に相当する。
【0037】
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
【0038】
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【0039】
本発明は、電気自動車の製造産業に利用可能である。
【符号の説明】
【0040】
20 電気自動車、22a,22b 駆動輪、32 モータ、34 インバータ、36 バッテリ、40 スピーカ、42 ディスプレイ、50 電子制御ユニット(ECU)、68 モード切替スイッチ。
【要約】
【課題】モータ走行モードから変速走行モードへ移行したことを運転者に認識させる。
【解決手段】モード選択装置により選択された走行モードで走行するようにモータを制御する制御装置と、を備える電気自動車であって、変速走行モードでトルクの挙動を模擬するエンジン車におけるエンジンの回転数を表示する回転数表示装置を備え、制御装置は、モータ走行モードから変速走行モードに移行するときには、回転数表示装置に表示させるエンジンの回転数を変動させる。これにより、モータ走行モードから変速走行モードへ移行したことを運転者に認識させることができる。
【選択図】図3
図1
図2
図3