特許 7513171 電気自動車

(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】2024-07-01

(45)【発行日】2024-07-09

(54)【発明の名称】電気自動車

(51)【国際特許分類】

   B60L 15/20 20060101AFI20240702BHJP

   B60K 35/215 20240101ALI20240702BHJP

【ＦＩ】

B60L15/20 J

B60K35/215

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2023132952

(22)【出願日】2023-08-17

【審査請求日】2023-09-21

(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

(72)【発明者】

【氏名】水谷 賢治

(72)【発明者】

【氏名】池上 裕貴

(72)【発明者】

【氏名】安江 昭人

【審査官】佐々木 淳

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２２－０３０８６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０９０４２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第６７８７５０７（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特開２０１１－２１３２７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－２２０４８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２０／０２５８６０（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｌ １５／２０

Ｂ６０Ｋ ３５／００－３５／９０

(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、
情報を表示する表示装置と、
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と共に、前記表示装置を制御する制御装置と、
を備える電気自動車であって、
前記制御装置は、前記モード選択装置により前記変速走行モードが選択されているときには、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としての模擬回転数と車速を表示するスピードメータとを横並びで表示すると共に前記スピードメータの下方に前記モータから出力されるパワーを表示するパワーメータを表示するように前記表示装置を制御し、前記モード選択装置により前記モータ走行モードが選択されているときには、前記スピードメータと前記パワーメータとを表示して前記模擬回転数を表示しないように前記表示装置を制御する
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、
音声を聴覚的に認識可能に出力する音声出力装置
を備え、
前記制御装置は、前記記モード選択装置により前記変速走行モードが選択されているときには、前記模擬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】

本開示は、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、モータ走行モードで走行中であるか、変速走行モードで走行中であるかを、運転者が認識し難い場合がある。

【0005】

本開示の電気自動車は、モータ走行モードで走行中であるか、変速走行モードで走行中であるかを、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】

本開示の電気自動車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

【0007】

本開示の電気自動車は、
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、
情報を表示する表示装置と、
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と共に、前記表示装置を制御する制御装置と、
を備える電気自動車であって、
前記制御装置は、前記モード選択装置により前記変速走行モードが選択されているときには、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としての模擬回転数を表示するように前記表示装置を制御し、前記モード選択装置により前記モータ走行モードが選択されているときには、前記模擬回転数を表示しないように前記表示装置を制御する
ことを要旨とする。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本実施形態の電気自動車２０の構成の概略を示す構成図である。

【図2】モータ走行モードでのディスプレイ４２の表示の一例を示す説明図である。

【図3】変速走行モードでのディスプレイ４２の表示の一例を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本開示の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態の電気自動車２０の構成の概略を示す構成図である。電気自動車２０は、図示するように、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（表示装置）４２と、電子制御ユニット（制御装置、以下、「ＥＣＵ」という）５０と、を備える。

【0010】

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。

【0011】

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。

【0012】

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。

【0013】

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。

【0014】

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。

【0015】

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（モード選択装置）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。

【0016】

実施形態の電気自動車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。

【0017】

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。

【0018】

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（模擬回転数）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（シフト操作）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。

【0019】

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。こうしたスピーカ４０からのサウンドにより、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。

【0020】

次に、こうして構成された本実施形態の電気自動車２０の動作、特に、ディスプレイ４２への表示について説明する。

【0021】

図２は、モータ走行モードでのディスプレイ４２の表示の一例を示す説明図である。モータ走行モードでは、ＥＣＵ５０は、ディスプレイ４２に、パワーメータ４３とスピードメータ４４とが並んで同一の大きさに表示されるようにディスプレイ４２を制御する。パワーメータ４３には、モータ３０の力行駆動によりモータ３０から出力されるパワーとモータ３０の回生駆動によりモータ３０から出力されるパワーとが表示される。パワーメータ４３では、モータ３０を力行駆動しているときには、モータ３０から出力されるパワーが増加すると、パワーメータ４３の針４３ａが原点位置４３ｂから「ＥＣＯ」ゾーンを経由して「ＰＯＷＥＲ」ゾーンを示すように変化する。「ＥＣＯ」ゾーンは、モータ３０から出力されるパワーが抑制され、バッテリ３６の蓄電割合の低下を抑制した走行が可能なパワーの範囲を示している。モータ３０から出力されるパワーが減少すると、パワーメータ４３の針４３ａが原点位置４３ｂに向けて変化する。パワーメータ４３では、モータ３０を回生駆動しているときには、モータ３０から出力されるパワーが増加すると、パワーメータ４３の針４３ａが原点位置４３ｂから「ＣＨＲＡＧＥ」ゾーンを示すように変化する。こうしたパワーメータ４３により、運転者に、モータ３０から出力されているパワー、即ち、走行用のパワーを認識させたり、バッテリ３６の蓄電割合の低下を抑制した走行を促したり、モータ３０の回生電力でバッテリ３６が充電されていることを認識させることができる。スピードメータ４４は、車速センサ６７により検出された車速Ｖを表示する。スピードメータ４４では、車速Ｖが上昇すると、針４４ａが車速Ｖに対応する目盛りを示すようにディスプレイ４２が制御される。

【0022】

図３は、変速走行モードでのディスプレイ４２の表示の一例を示す説明図である。変速走行モードでは、ＥＣＵ５０は、ディスプレイ４２に、タコメータ４５とスピードメータ４４とが横に並んで同一の大きさに表示され、スピードメータ４４の下方にパワーメータ４３がバーとして表示されるようにディスプレイ４２を制御する。タコメータ４５には、仮想エンジン回転数Ｎｅが表示される。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４５の針４５ａの角度が変化する。変速走行モードでは、上述したように、仮想エンジン回転数Ｎｅに連動したサウンド（エンジン音）がスピーカ４０から出力される。こうしたスピーカ４０からのサウンドやタコメータ４５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。また、タコメータ４５は、モータ走行モードではディスプレイ４２に表示されないことから、運転者は、ディスプレイ４２によるタコメータ４５の表示、即ち、仮想エンジン回転数Ｎｅの表示により、変速走行モードで走行中であることを認識できる。これにより、モータ走行モードで走行中であるか、変速走行モードで走行中であるかを、運転者に認識させることができる。

【0023】

以上説明した実施形態の電気自動車２０では、モード切替スイッチ６８により変速走行モードが選択されているときには、仮想エンジン回転数Ｎｅを表示するするようにディスプレイ４２を制御し、モード切替スイッチ６８によりモータ走行モードが選択されているときには、仮想エンジン回転数Ｎｅを表示しないようにディスプレイ４２を制御することにより、モータ走行モードで走行中であるか、変速走行モードで走行中であるかを、運転者に認識させることができる。

【0024】

上述した実施形態では、変速走行モードでは、ＥＣＵ５０は、ディスプレイ４２に、タコメータ４５とスピードメータ４４とを横に並んで同一の大きさに表示し、スピードメータ４４の下方にパワーメータ４３をバーとして表示している。しかし、変速走行モードでは、ディスプレイ４２に、タコメータ４５とスピードメータ４４とパワーメータ４３とを横に並んで同一の大きさに表示してもよいし、タコメータ４５とスピードメータ４４とパワーメータ４３との大きさを異ならせてもよいし、パワーメータ４３を表示しなくてもよい。

【0025】

上述の実施形態では、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。

【0026】

実施形態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。実施形態では、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「表示装置」に相当する。

【0027】

なお、実施形態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、実施形態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、実施形態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。

【0028】

以上、本開示を実施するための実施形態について説明したが、本開示はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本開示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】

【0029】

本開示は、電気自動車の製造産業に利用可能である。

【符号の説明】

【0030】

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】モータ走行モードで走行中であるか、変速走行モードで走行中であるかを、運転者に認識させる。
【解決手段】モード選択装置により変速走行モードが選択されているときには、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としての模擬回転数を表示するように表示装置を制御し、モード選択装置によりモータ走行モードが選択されているときには、模擬回転数を表示しないように表示装置を制御する。これにより、モータ走行モードで走行中であるか、変速走行モードで走行中であるかを、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】