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电动汽车实用新型专利

更新时间:2024-07-01
电动汽车实用新型专利 专利申请类型:实用新型专利;
源自:日本高价值专利检索信息库;

专利名称:电动汽车

专利类型:实用新型专利

专利申请号:CN202110890538.4

专利申请(专利权)人:丰田自动车株式会社
权利人地址:日本爱知县

专利发明(设计)人:勇阳一郎,伊藤良雄,天野浩之,今村达也,西峯明子,江渕弘章,小寺广明

专利摘要:提供一种能够体会如MT车辆那样的发动机熄火的驾驶感觉的电动汽车。该电动汽车的控制装置基于加速用踏板的操作量、仿离合器踏板的操作量和仿换挡装置的挡位,使用MT车辆模型来控制电动马达的转矩。另外,控制装置执行熄火演绎处理,所述熄火演绎处理是在使用MT车辆模型计算出的虚拟发动机的转速低于预定的熄火转速的情况下将用于计算驱动轮转矩的发动机输出转矩变更为零的处理。

主权利要求:
1.一种电动汽车,是使用电动马达作为行驶用动力装置的电动汽车,其特征在于,具备:加速用踏板;
仿离合器踏板;
仿换挡装置;以及
控制装置,其控制所述电动马达输出的马达转矩,
所述控制装置具备存储器以及处理器,
所述存储器存储MT车辆模型即手动变速器车辆模型,所述MT车辆模型是对具有通过油门踏板的操作来控制转矩的内燃机、以及通过离合器踏板的操作和换挡装置的操作来切换变速级的手动变速器的MT车辆中的驱动轮转矩的转矩特性进行了模拟的模型,所述处理器构成为,执行以下各处理:受理所述加速用踏板的操作量,作为对于所述MT车辆模型的所述油门踏板的操作量的输入;
受理所述仿离合器踏板的操作量,作为对于所述MT车辆模型的所述离合器踏板的操作量的输入;
受理所述仿换挡装置的挡位,作为对于所述MT车辆模型的所述换挡装置的挡位的输入;
使用所述MT车辆模型,计算由所述加速用踏板的操作量、所述仿离合器踏板的操作量和所述仿换挡装置的挡位所确定的所述驱动轮转矩;以及运算用于将所述驱动轮转矩施加到所述电动汽车的驱动轮的所述马达转矩,所述处理器构成为,在计算所述驱动轮转矩的处理中,执行以下各处理:使用所述MT车辆模型计算所述内燃机的转速;
使用所述MT车辆模型,计算由所述内燃机的转速和所述加速用踏板的操作量所确定的所述内燃机的发动机输出转矩;
使用所述MT车辆模型,计算由所述仿离合器踏板的操作量、所述仿换挡装置的挡位和所述发动机输出转矩所确定的所述驱动轮转矩;以及在所述内燃机的转速低于预定的熄火转速的情况下将用于计算所述驱动轮转矩的所述发动机输出转矩变更为零的熄火演绎处理,MT车辆模型由发动机模型、离合器模型、MT模型以及车轴/驱动轮模型构成,在各模型之间进行计算结果的输入输出,发动机模型中,
在虚拟发动机与虚拟MT通过虚拟离合器相连接的状态下,通过下式(1)根据车轮的转速Nw、综合减速比R以及虚拟离合器的滑移率slip,算出虚拟发动机转速Ne,在虚拟离合器断开的情况下通过下式(2)并使用虚拟发动机转矩Te和虚拟发动机的转动惯量J来算出虚拟发动机转速Ne,根据虚拟发动机转速Ne和加速器开度Pap算出虚拟发动机输出转矩Teout,将由发动机模型算出的虚拟发动机输出转矩Teout向离合器模型输出,离合器模型中,通过下式(3)并根据虚拟发动机输出转矩Teout和转矩传递增益k算出离合器输出转矩Tcout,将由离合器模型算出的离合器输出转矩Tcout向MT模型输出,Tcout=Teout×k…(3)通过下式(4),根据转矩传递增益k来算出滑移率slip,slip=1‑k…(4)
MT模型中,通过下式(5)并根据离合器输出转矩Tcout和传动比r算出变速器输出转矩Tgout,将由MT模型算出的变速器输出转矩Tgout向车轴/驱动轮模型输出,Tgout=Tcout×r…(5)车轴/驱动轮模型通过下式(6)并根据变速器输出转矩Tgout和减速比rr算出驱动轮转矩Tw,Tw=Tgout×rr…(6).
2.根据权利要求1所述的电动汽车,其特征在于,所述处理器构成为,在所述熄火演绎处理中,执行以下处理:将所述熄火演绎处理的执行通知给驾驶员。
3.根据权利要求1或2所述的电动汽车,其特征在于,所述电动汽车还具备检测本车辆所处的状况的外部传感器,所述处理器构成为,执行以下各处理:
基于由所述外部传感器检测出的所述状况,实施所述本车辆是否处于应该避免所述熄火演绎处理的特定状况的判定;以及在所述判定中判定为所述本车辆处于所述特定状况的情况下,避免执行所述熄火演绎处理。
4.根据权利要求3所述的电动汽车,其特征在于,所述外部传感器构成为,检测行驶路的倾斜角、与后续车辆的距离、和道路的拥挤程度中的至少一个作为所述状况。
5.根据权利要求3所述的电动汽车,其特征在于,所述处理器构成为,在所述判定中判定为所述本车辆处于所述特定状况的情况下,执行以下处理:将避免执行所述熄火演绎处理这一情况通知给驾驶员。 说明书 : 电动汽车技术领域[0001] 本发明涉及使用电动马达(电动机)作为行驶用动力装置的电动汽车。背景技术[0002] 在电动汽车(EV:ElectricVehicle)中用作行驶用动力装置的电动马达相对于在以往车辆中用作行驶用动力装置的内燃机,在转矩特性上大有不同。根据动力装置的转矩特性的差别,CV(燃机汽车)必须具备变速器,与此相对,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:ManualTransmission)。因此,在带MT的以往车辆(以下,称为MT车辆)的驾驶与EV的驾驶中,在驾驶感觉上有大的差别。[0003] 另一方面,电动马达能够通过控制施加的电压、磁场而比较容易地控制转矩。因此,在电动马达中,通过实施适当的控制,能够在电动马达的动作范围内获得所期望的转矩特性。利用该特征,以往提出了控制EV的转矩以模拟MT车辆特有的转矩特性的技术。[0004] 专利文献1中公开了在通过驱动马达向车轮传递转矩的车辆中演绎模仿(虚假、模拟)的换挡的技术。在该车辆中,在由车速、加速器开度、加速器开速度或制动器踩踏量规定的预定的契机,进行在使驱动马达的转矩减小设定变动量后在预定时间内再次使转矩增加的转矩变动控制。由此,抑制给习惯于具备有级变速器的车辆的驾驶员带来的不适感(违和感)。[0005] 现有技术文献[0006] 专利文献[0007] 专利文献1:日本特开2018‑166386号公报发明内容[0008] 发明所要解决的问题[0009] 然而,在上述的技术中,无法通过驾驶员自身的操作主动地决定模拟变速动作的转矩变动控制的定时(timing)。特别是,对于习惯于MT车辆驾驶的驾驶员而言,不介入由驾驶员自身进行的手动变速动作的模仿的变速动作可能会给追求操纵MT的乐趣的驾驶员的驾驶感觉带来不适感。[0010] 考虑到这种情况,与本申请相关的发明人等研究了为了能够在EV中获得MT车辆的驾驶感觉而对EV设置仿换挡装置(pseudo‑shifter)和仿离合器踏板(pseudo‑clutchpedal)的技术。当然,不仅仅是将这些仿装置安装于EV。与本申请相关的发明人等研究了通过仿换挡装置和仿离合器踏板的操作而能够控制电动马达以获得与MT车辆的转矩特性同样的转矩特性。[0011] 可以,为了防止发动机熄火(stall),MT车辆的驾驶员必须熟练地协调操作加速器踏板、换挡装置以及离合器踏板。该操作虽然是非常辛苦的操作,但对于追求操纵MT车辆的乐趣的驾驶员而言,可以说是必不可少的操作。[0012] 在对EV设置了仿换挡装置和仿离合器踏板的电动汽车中,期待能够响应于这类驾驶员的需求,通过仿换挡装置和仿离合器踏板来体验操纵MT车辆的乐趣。但是,这种电动汽车没有搭载实际的发动机。因此,即使通过仿装置的操作而能够像MT车辆那样驾驶EV,也无法感受到发动机实际熄火的驾驶感觉。这有可能会给知晓MT车辆的驾驶感觉的驾驶员带来不适感。[0013] 本发明是鉴于上述的问题而做出的,目的在于提供一种能够体会MT车辆那样的发动机熄火的驾驶感觉的电动汽车。[0014] 用于解决问题的技术方案[0015] 为了解决上述的问题,第1公开应用于使用电动马达作为行驶用动力装置的电动汽车。电动汽车具备加速用踏板、仿离合器踏板、仿换挡装置、以及控制电动马达所输出的马达转矩的控制装置。控制装置具备存储器和处理器。存储器存储MT车辆模型,MT车辆模型是模拟MT车辆中的驱动轮转矩的转矩特性得到的模型,MT车辆具有通过油门踏板的操作来控制转矩的内燃机、以及通过离合器踏板的操作和换挡装置的操作来切换变速级(gearstage)的手动变速器。处理器构成为执行以下各处理:受理加速用踏板的操作量,作为对于MT车辆模型的油门踏板的操作量的输入;受理仿离合器踏板的操作量,作为对于MT车辆模型的离合器踏板的操作量的输入;受理仿换挡装置的挡位(shiftposition),作为对于MT车辆模型的换挡装置的挡位的输入;使用MT车辆模型,计算由加速用踏板的操作量、仿离合器踏板的操作量和仿换挡装置的挡位所确定的驱动轮转矩;以及运算用于将驱动轮转矩施加到电动汽车的驱动轮的马达转矩。而且,在计算驱动轮转矩的处理中,处理器构成为执行以下各处理:使用MT车辆模型计算内燃机的转速;使用MT车辆模型,计算由内燃机的转速和加速用踏板的操作量所确定的内燃机的发动机输出转矩;使用MT车辆模型,计算由仿离合器踏板的操作量、仿换挡装置的挡位和发动机输出转矩所确定的驱动轮转矩;以及在内燃机的转速低于预定的熄火转速的情况下将用于计算驱动轮转矩的发动机输出转矩变更为零的熄火演绎处理。[0016] 第2公开在第1公开的基础上还具有以下的特征。[0017] 在熄火演绎处理中,处理器构成为执行以下处理:将熄火演绎处理的执行通知给驾驶员。[0018] 第3公开在第1或第2公开的基础上还具有以下的特征。[0019] 电动汽车还具备检测本车辆所处的状况的外部传感器。处理器构成为执行以下各处理:基于由外部传感器检测出的状况,实施本车辆是否处于应该避免熄火演绎处理的特定状况的判定;以及在该判定中判定为本车辆处于特定状况的情况下,避免执行熄火演绎处理。[0020] 第4公开在第3公开的基础上还具有以下的特征。[0021] 外部传感器构成为,检测行驶路的倾斜角、与后续车辆的距离、和道路的拥挤程度中的至少一个作为状况。[0022] 第5公开在第3或第4公开的基础上还具有以下的特征。[0023] 处理器构成为,在该判定中判定为本车辆处于特定状况的情况下,执行以下处理:将避免执行熄火演绎处理这一情况通知给驾驶员。[0024] 发明效果[0025] 根据以上的构成,驾驶员能够像具有内燃机和手动变速器的MT车辆那样驾驶电动汽车。另外,电动汽车被控制为,在MT车辆模型的内燃机的转速低于预定的熄火转速的情况下,将用于计算驱动轮转矩的发动机输出转矩变更为零。由此,能够使本车辆如发动机熄火了那样停止,所以驾驶员能够体会MT车辆那样的发动机熄火的驾驶感觉。[0026] 另外,根据第2公开,在执行了熄火演绎处理的情况下,对驾驶员进行通知。由此,驾驶员能够掌握本车辆停止的主要原因。[0027] 根据第3或第4公开,基于从外部传感器获得的状况,在本车辆处于应该避免熄火演绎处理的特定状况的情况下,避免执行熄火演绎处理。由此,能够在优先考虑对于驾驶员而言安全、放心以及顺畅的交通流的同时享受MT模式下的驾驶。[0028] 另外,根据第5公开,在避免了熄火演绎处理的情况下,对驾驶员进行通知。由此,驾驶员能够安全地享受MT模式下的驾驶而不会一直担心有可能熄火。附图说明[0029] 图1是示意性地表示实施方式涉及的电动汽车的动力系统的构成的图。[0030] 图2是示意性地表示实施方式涉及的电动汽车的信息收集系统的构成的图。[0031] 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。[0032] 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。[0033] 图5是表示图4所示的控制装置所具备的马达转矩指令映射的一例的图。[0034] 图6是表示图4所示的控制装置所具备的MT车辆模型的一例的框图。[0035] 图7是表示构成图6所示的MT车辆模型的发动机模型的一例的图。[0036] 图8是表示构成图6所示的MT车辆模型的离合器模型的一例的图。[0037] 图9是表示构成图6所示的MT车辆模型的MT模型的一例的图。[0038] 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表示的图。[0039] 图11是表示包括熄火判定及熄火避免判定的熄火演绎处理的步骤的流程图。[0040] 标号说明[0041] 2电动马达;8驱动轮;10电动汽车;16变换器(INV);26仿变速杆(shiftlever)(仿换挡装置);28仿离合器踏板;30轮速传感器;40转速传感器;42模式选择开关;44仿发动机转速计;50控制装置;60摄像头(camera)(外部传感器);62雷达(外部传感器);64LIDAR(激光雷达)(外部传感器);500熄火判定部;510熄火避免判定部;520控制信号算出部;530MT车辆模型;540要求马达转矩计算部;550马达转矩指令映射;560切换开关。具体实施方式[0042] 以下,参照附图对本发明的实施方式进行说明。但是,在以下示出的实施方式中提及了各要素的个数、数量、量、范围等数值的情况下,除了特别明示了的情况、在原理上明确确定为该数值的情况以外,本发明不限定于该提及的数值。另外,关于在以下所示的实施方式中说明的构造等,除了特别明示了的情况、在原理上明确确定为该构造等的情况以外,上述的构造等不一定是本发明所必需的。此外,对各图中相同或者相当的部分标注相同的标号而适当地简化或省略其重复说明。[0043] 1.电动汽车的构成[0044] 图1是示意性地表示本实施方式涉及的电动汽车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作为动力源。电动马达2例如是无刷DC马达或三相交流同步马达。在电动马达2设置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(propellershaft)5的一端。传动轴5的另一端经由差动齿轮(differentialgear)6连接于车辆前方的驱动轴(driveshaft)7。[0045] 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分别设置于驱动轴7的两端。在各车轮8、12设置有轮速传感器30。在图1中,仅代表性地描绘出右后轮的轮速传感器30。轮速传感器30也作为用于检测电动汽车10的车速的车速传感器使用。轮速传感器30通过CAN(ControllerAreaNetwork,控制器域网)等车载网络连接于后述的控制装置50。[0046] 电动汽车10具备电池(battery)14和变换器(inverter)16。电池14储存驱动电动马达2的电能。变换器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。变换器16的电力变换通过控制装置50的PWM(PulseWaveModulation:脉冲波调制)控制来进行。变换器16通过车载网络连接于控制装置50。[0047] 电动汽车10具备用于输入加速请求的加速器踏板(加速用踏板)22和用于输入制动请求的制动器踏板24作为用于驾驶员输入对于电动汽车10的动作请求的动作请求输入装置。在加速器踏板22设置有用于检测加速器踏板22的操作量即加速器开度Pap[%]的加速器位置传感器32。另外,在制动器踏板24设置有用于检测制动器踏板24的操作量即制动器踩踏量的制动器位置传感器34。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。[0048] 电动汽车10还具备仿变速杆(仿换挡装置)26和仿离合器踏板28作为动作输入装置。变速杆(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。仿变速杆26和仿离合器踏板28终究只是与原本的变速杆、离合器踏板不同的仿造物(dummy)。[0049] 仿变速杆26具有模拟MT车辆所具备的变速杆的构造。仿变速杆26的配置及操作感与实际的MT车辆为同等程度。在仿变速杆26例如设置有与1挡、2挡、3挡、4挡、5挡、6挡、后退以及空挡的各变速级对应的位置。在仿变速杆26设置有通过判别仿变速杆26位于哪个位置来检测变速级的挡位传感器36。挡位传感器36通过车载网络连接于控制装置50。[0050] 仿离合器踏板28具有模拟MT车辆所具备的离合器踏板的构造。仿离合器踏板28的配置及操作感与实际的MT车辆为同等程度。驾驶员在想要通过仿变速杆26进行变速级的设定变更的情况下踩踏仿离合器踏板28,当变速级的设定变更结束时停止踩踏而使仿离合器踏板28复原。在仿离合器踏板28设置有用于检测仿离合器踏板28的踩踏量Pc[%]的离合器位置传感器38。离合器位置传感器38通过车载网络连接于控制装置50。[0051] 电动汽车10具备仿发动机转速计44。发动机转速计是向驾驶员显示内燃机(发动机)的转速的装置,但当然,电动汽车10不具备发动机。仿发动机转速计44终究只是与原本的发动机转速计不同的仿造物。仿发动机转速计44具有模拟以往车辆所具备的发动机转速计的构造。仿发动机转速计44可以是机械式,也可以是液晶显示式。或者,也可以是基于平视显示器的投影显示式。也可以为,在液晶显示式、投影显示式的情况下,能够任意地设定转速极限(Revlimit)。仿发动机转速计44通过车载网络连接于控制装置50。[0052] 电动汽车10具备模式选择开关42。模式选择开关42是选择电动汽车10的行驶模式的开关。电动汽车10的行驶模式有MT模式和EV模式。模式选择开关42构成为能够任意地选择MT模式和EV模式中的任一方。详细情况在后文进行描述,在MT模式下,以用于使电动汽车10如MT车辆那样运转的控制模式(第1模式)进行电动马达2的控制。在EV模式下,以用于一般的电动汽车的通常的控制模式(第2模式)进行电动马达2的控制。模式选择开关42通过车载网络连接于控制装置50。[0053] 图2是示意性地表示本实施方式涉及的电动汽车10的信息收集系统的构成的图。如图2所示,电动汽车10具备摄像头60、雷达62以及LIDAR64作为用于检测本车辆所处的状况的外部传感器。摄像头60以至少对本车辆的前方进行拍摄的方式安装。摄像头60例如是搭载有CMOS图像传感器的立体摄像头。具体而言,雷达62为毫米波雷达,安装于车辆的前部。LIDAR64例如安装于车辆的车顶。外部传感器60、62、64通过车载网络连接于控制装置50。[0054] 控制装置50典型地是搭载于电动汽车10的ECU(ElectronicControlUnit:电子控制单元)。控制装置50也可以是多个ECU的组合。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包括暂时记录数据的RAM(RandomAccessMemory:随机存取存储器)以及保存能够由处理器56执行的控制程序和与控制程序关联的各种数据的ROM(ReadOnlyMemory:只读存储器)。处理器56从存储器54读出控制程序、数据并执行,基于从各传感器取得的信号生成控制信号。[0055] 图3是表示本实施方式涉及的电动汽车10的控制系统的构成的框图。至少从轮速传感器30、加速器位置传感器32、制动器位置传感器34、挡位传感器36、离合器位置传感器38、转速传感器40以及模式选择开关42向控制装置50输入信号。这些传感器与控制装置50之间的通信中使用车载网络。虽省略图示,但除了这些以外,还将各种传感器搭载于电动汽车10,并通过车载网络连接于控制装置50。[0056] 另外,从控制装置50至少向变换器16和仿发动机转速计44输出信号。这些设备与控制装置50之间的通信中使用车载网络。虽省略图示,但除了这些以外,还将各种致动器、显示器搭载于电动汽车10,并通过车载网络连接于控制装置50。[0057] 控制装置50具备作为熄火判定部500的功能、作为熄火避免判定部510的功能以及作为控制信号算出部520的功能。详细而言,通过由处理器56(参照图1)执行存储于存储器54(参照图1)的程序,处理器56至少作为熄火判定部500、熄火避免判定部510以及控制信号算出部520发挥作用。控制信号算出是指算出对于致动器、设备的控制信号的功能。控制信号至少包括用于对变换器16进行PWM控制的信号和使仿发动机转速计44显示信息的信号。以下,对控制装置50具有的这些功能进行说明。[0058] 2.控制装置的功能[0059] 2‑1.马达转矩算出功能[0060] 图4是表示本实施方式涉及的控制装置50的功能、特别是与对于电动马达2的马达转矩指令值的算出相关的功能的框图。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用于对变换器16进行PWM控制的控制信号。[0061] 如图4所示,控制信号算出部520具备MT车辆模型530、要求马达转矩计算部540、马达转矩指令映射550以及切换开关560。向控制信号算出部520输入来自轮速传感器30、加速器位置传感器32、挡位传感器36、离合器位置传感器38、转速传感器40以及模式选择开关42的信号。控制信号算出部520对来自这些传感器的信号进行处理,算出使电动马达2输出的马达转矩。[0062] 由控制信号算出部520对马达转矩的计算包括使用MT车辆模型530和要求马达转矩计算部540的计算以及使用马达转矩指令映射550的计算这两种。前者用于使电动汽车10以MT模式行驶的情况下的马达转矩的计算。后者用于使电动汽车10以EV模式行驶的情况下的马达转矩的计算。使用哪一个马达转矩由切换开关560来决定。切换开关560根据从模式选择开关42输入的信号而进行动作。[0063] 2‑2.MT模式下的马达转矩的计算[0064] MT车辆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的变速级的变速杆(换挡装置)的操作以及使发动机与MT之间的离合器动作的离合器踏板的操作来决定。MT车辆模型530是如果电动汽车10具备发动机、离合器和MT则计算通过加速器踏板22、仿离合器踏板28和仿变速杆26的操作获得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、离合器和MT称为虚拟发动机、虚拟离合器、虚拟MT。[0065] 在MT车辆模型530中,作为虚拟发动机的油门踏板的操作量,输入加速器位置传感器32的信号。作为虚拟MT的换挡装置的挡位,输入挡位传感器36的信号。再者,作为虚拟离合器的离合器踏板的操作量,输入离合器位置传感器38的信号。另外,在MT车辆模型530中,作为表示车辆的负荷状态的信号,也输入轮速传感器30的信号。MT车辆模型530是模拟MT车辆的驱动轮转矩的转矩特性的模型。MT车辆模型530被制作为将由驾驶员对加速器踏板22、仿变速杆26和仿离合器踏板28的操作反映到驱动轮转矩的值中。稍后对MT车辆模型530的详情进行说明。[0066] 要求马达转矩计算部540将由MT车辆模型530算出的驱动转矩转换为要求马达转矩。要求马达转矩是实现由MT车辆模型530算出的驱动转矩所需的马达转矩。在驱动转矩向要求马达转矩的转换中,使用从电动马达2的输出轴3到驱动轮8的减速比。[0067] 2‑3.EV模式下的马达转矩的计算[0068] 图5是表示EV模式下的马达转矩的计算中使用的马达转矩指令映射550的一例的图。马达转矩指令映射550是将加速器开度Pap和电动马达2的转速作为参数来决定马达转矩的映射。对于马达转矩指令映射550的各参数,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550输出与这些信号对应的马达转矩。[0069] 2‑4.马达转矩的切换[0070] 将使用马达转矩指令映射550计算出的马达转矩表示为Tev,将使用MT车辆模型530和要求马达转矩计算部540计算出的马达转矩表示为Tmt。两个马达转矩Tev、Tmt中的由切换开关560选择的马达转矩被作为马达转矩指令值提供给电动马达2。[0071] 在EV模式下,即使驾驶员操作仿变速杆26和/或仿离合器踏板28,该操作也不会反映到电动汽车10的运行中。也就是说,在EV模式下,使仿变速杆26的操作和仿离合器踏板28的操作无效。但是,在将马达转矩Tev作为马达转矩指令值进行输出期间,也继续使用MT车辆模型530计算马达转矩Tmt。相反地,在将马达转矩Tmt作为马达转矩指令值进行输出期间,也继续进行马达转矩Tev的计算。也就是说,马达转矩Tev和马达转矩Tmt双方被连续地输入到切换开关560。[0072] 通过由切换开关560对输入的切换,马达转矩指令值从马达转矩Tev向马达转矩Tmt切换或者从马达转矩Tmt向马达转矩Tev切换。此时,在两个马达转矩之间存在偏差的情况下,会伴随切换产生转矩阶梯差。因此,在切换后的短暂时间内,为了不发生转矩的急剧的变化而对马达转矩指令值实施渐变处理。例如,在从EV模式向MT模式的切换中,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,而是使其以预定的变化率向马达转矩Tmt变化。从MT模式向EV模式的切换也进行同样的处理。[0073] 切换开关560根据由模式选择开关42选择的行驶模式进行动作。在由模式选择开关42选择了EV模式的情况下,切换开关560与马达转矩指令映射550连接,将从马达转矩指令映射550输入的马达转矩Tev作为马达转矩指令值输出。在由模式选择开关42选择了MT模式的情况下,切换开关560将连接目的地切换为要求马达转矩计算部540。而且,切换开关560将从要求马达转矩计算部540输入的马达转矩Tmt作为马达转矩指令值输出。这样的输入的切换与基于模式选择开关42的行驶模式的选择联动地进行。[0074] 2‑5.MT车辆模型[0075] 2‑5‑1.概要[0076] 接着,对MT车辆模型530进行说明。图6是表示MT车辆模型530的一例的框图。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,虚拟发动机被建模。在离合器模型532中,虚拟离合器被建模。在MT模型533中,虚拟MT被建模。在车轴/驱动轮模型534中,从车轴到驱动轮的虚拟的转矩传递系统被建模。各模型可以用计算式表示,也可以用映射表示。[0077] 在各模型之间进行计算结果的输入输出。另外,向发动机模型531输入由加速器位置传感器32检测出的加速器开度Pap。向离合器模型532输入由离合器位置传感器38检测出的离合器踏板踩踏量Pc。向MT模型533输入由挡位传感器36检测出的挡位Sp。再者,在MT车辆模型530中,在多个模型中使用由轮速传感器30检测出的车速Vw(或车轮速度)。在MT车辆模型530中,基于上述的输入信号算出驱动轮转矩Tw和虚拟发动机转速Ne。[0078] 2‑5‑2.发动机模型[0079] 发动机模型531算出虚拟发动机转速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。例如,由下式(1)表示的模型被用于虚拟发动机转速Ne的计算。在下式(1)中,根据车轮8的转速Nw、综合减速比R以及虚拟离合器的滑移率slip,算出虚拟发动机转速Ne。[0080][0081] 在式(1)中,车轮8的转速Nw由轮速传感器30检测。综合减速比R根据通过后述的MT模型533计算的传动比(变速比)r和由车轴/驱动轮模型534规定的减速比来算出。滑移率slip通过后述的离合器模型532算出。在选择MT模式时,虚拟发动机转速Ne显示于仿发动机转速计44。[0082] 但是,式(1)是虚拟发动机与虚拟MT通过虚拟离合器相连接的状态下的虚拟发动机转速Ne的计算式。在虚拟离合器断开的情况下,能够视为虚拟发动机中产生的虚拟发动机转矩Te被用于虚拟发动机转速Ne的上升。虚拟发动机转矩Te是对虚拟发动机输出转矩Teout加上由转动惯量产生的转矩而得到的转矩。在虚拟离合器断开的情况下,虚拟发动机输出转矩Teout为零。因此,发动机模型531在虚拟离合器断开的情况下通过下式(2)并使用虚拟发动机转矩Te和虚拟发动机的转动惯量J来算出虚拟发动机转速Ne。在虚拟发动机转矩Te的计算中,使用以加速器开度Pap作为参数的映射。[0083][0084] 此外,在MT车辆的怠速运转期间,进行将发动机转速维持为恒定转速的怠速控制(idlespeedcontrol)(ISC控制)。于是,发动机模型531在虚拟离合器断开、车速为0、且加速器开度Pap为0%的情况下,算出虚拟发动机转速Ne作为预定的怠速转速(例如1000rpm)。在驾驶员在停车期间踩踏加速器踏板22而进行空转的情况下,怠速转速被用作通过式(2)计算出的虚拟发动机转速Ne的初始值。[0085] 发动机模型531根据虚拟发动机转速Ne和加速器开度Pap算出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。该二维映射是规定稳定状态下的加速器开度Pap、虚拟发动机转速Ne与虚拟发动机输出转矩Teout的关系的映射。在该映射中,对每个加速器开度Pap给出虚拟发动机转速Ne所对应的虚拟发动机输出转矩Teout。图7所示的转矩特性既能够设定为假定汽油发动机的特性,也能够设定为假定柴油发动机的特性。另外,既能够设定为假定自然吸气发动机的特性,也能够设定为假定增压发动机的特性。例如,也可以在仪表盘(instrumentpanel)附近设置HMI(HumanMachineInterface:人机界面)单元,通过HMI单元的操作将MT模式下的虚拟发动机切换为驾驶员偏好的设定。将由发动机模型531算出的虚拟发动机输出转矩Teout向离合器模型532输出。[0086] 2‑5‑3.离合器模型[0087] 离合器模型532算出转矩传递增益k。转矩传递增益k是用于算出与仿离合器踏板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。在该映射中,相对于离合器踏板踩踏量Pc给出转矩传递增益k。在图8中,转矩传递增益k以如下方式给出:在离合器踏板踩踏量Pc为Pc0至Pc1的范围内为1,在离合器踏板踩踏量Pc为Pc1至Pc2的范围内以恒定的斜率单调减小到0,在离合器踏板踩踏量Pc为Pc2至Pc3的范围内为0。在此,Pc0对应于离合器踏板踩踏量Pc为0%的位置,Pc1对应于踩踏离合器踏板时的游隙极限的位置,Pc3对应于离合器踏板踩踏量Pc为100%的位置,Pc2对应于从Pc3返回时的游隙极限的位置。[0088] 图8所示的映射是一个例子,转矩传递增益k相对于离合器踏板踩踏量Pc的增加的变化只要是向0的广义上的单调减小则不限定于该变化曲线。例如,从Pc1到Pc2的转矩传递增益k的变化可以是向上凸的单调减小曲线,也可以是向下凸的单调减小曲线。[0089] 离合器模型532使用转矩传递增益k算出离合器输出转矩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例如通过下式(3)并根据虚拟发动机输出转矩Teout和转矩传递增益k算出离合器输出转矩Tcout。将由离合器模型532算出的离合器输出转矩Tcout向MT模型533输出。[0090] Tcout=Teout×k…(3)[0091] 另外,离合器模型532算出滑移率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的算出中,与转矩传递增益k同样,能够使用相对于离合器踏板踩踏量Pc给出滑移率slip的映射。也可以代替这样的映射,通过表示滑移率slip与转矩传递增益k的关系的下式(4),根据转矩传递增益k来算出滑移率slip。[0092] slip=1‑k…(4)[0093] 2‑5‑4.MT模型[0094] MT模型533算出传动比(变速比)r。传动比r是在虚拟MT中由仿变速杆26的挡位Sp确定的传动比。仿变速杆26的挡位Sp与虚拟MT的变速级之间存在一对一的关系。MT模型533例如具有图9所示那样的映射。在该映射中,相对于变速级给出传动比r。如图9所示,变速级越大则传动比r越小。[0095] MT模型533使用传动比r算出变速器输出转矩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例如通过下式(5)并根据离合器输出转矩Tcout和传动比r算出变速器输出转矩Tgout。将由MT模型533算出的变速器输出转矩Tgout向车轴/驱动轮模型534输出。[0096] Tgout=Tcout×r…(5)[0097] 2‑5‑5.车轴/驱动轮模型[0098] 车轴/驱动轮模型534使用预定的减速比rr算出驱动轮转矩Tw。减速比rr是由从虚拟MT到驱动轮8的机械构造确定的固定值。对减速比rr乘以传动比r而得到的值是前述的综合减速比R。车轴/驱动轮模型534例如通过下式(6)并根据变速器输出转矩Tgout和减速比rr算出驱动轮转矩Tw。将由车轴/驱动轮模型534算出的驱动轮转矩Tw向要求马达转矩计算部540输出。[0099] Tw=Tgout×rr…(6)[0100] 2‑6.在MT模式下实现的电动马达的转矩特性[0101] 要求马达转矩计算部540将由MT车辆模型530算出的驱动轮转矩Tw转换为马达转矩。图10是将在MT模式下实现的电动马达2的转矩特性、详细而言是马达转矩相对于马达转速的特性与在EV行驶模式下实现的电动马达2的转矩特性进行比较而表示的图。如图10所示,在MT模式的情况下,能够实现根据由仿变速杆26设定的变速级来模拟MT车辆的转矩特性这样的转矩特性(图中实线)。[0102] 2‑7.熄火演绎处理[0103] 2‑7‑1.概要[0104] 接着,对控制装置50的熄火演绎处理进行说明。在MT车辆中,在车辆的起步时或变速时,需要如下操作:在松开离合器踏板的状态下操作加速器踏板,一边调整发动机转速一边将离合器踏板连接。此时,若在发动机转速低的状态下进行将离合器踏板连接的操作,则发动机的输出转矩有时会低于熄火极限转矩而导致发动机熄火。[0105] 本实施方式的电动汽车10有望为驾驶员提供通过仿变速杆26和仿离合器踏板28操纵MT车辆的乐趣。但是,当然,电动汽车10不具备发动机,所以无法感受到发动机实际熄火的驾驶感觉。这有可能会给知晓MT车辆的驾驶感觉的驾驶员带来不适感。[0106] 于是,在本实施方式的电动汽车10中,由控制装置50执行演绎虚拟发动机的熄火的熄火演绎处理。熄火演绎处理包括由熄火判定部500进行的熄火判定和由熄火避免判定部510进行的熄火避免判定。[0107] 2‑7‑2.熄火判定[0108] 在MT模式下虚拟发动机转速Ne低于预定的熄火极限转速Neth的情况下,熄火判定部500判定为处于发动机熄火的状态。预定的熄火极限转速Neth是与MT车辆的熄火转速相当的值。例如,熄火极限转速Neth只要是比怠速转速低的转速,则可以被设定为任意的值。熄火判定部500在检测到发动机熄火的情况下,向MT车辆模型530输出熄火指示信号。接收到熄火指示信号的MT车辆模型530将在发动机模型531中计算出的虚拟发动机输出转矩Teout变更为零并输出。当虚拟发动机输出转矩Teout被设为零时,由要求马达转矩计算部540计算的马达转矩成为零。由此,电动汽车10如发动机熄火了那样停止。[0109] 2‑7‑3.熄火避免判定[0110] 关于发动机熄火的演绎,虽然能够体验MT车辆的驾驶感觉,但另一方面也可考虑会遇到伴随辛劳的状况。例如,也可考虑在坡道、拥堵路、后车正在接近等特定状况下,由于发动机熄火的演绎而会诱发追尾或交通流的混乱。若优先考虑对于驾驶员而言的安全、放心以及顺畅的交通流,则在这种特定状况下,优选避免发动机熄火的演绎。[0111] 于是,控制装置50在应该进行发动机熄火的避免的特定状况的行驶中,避免发动机熄火的演绎。从外部传感器60、62、64向熄火避免判定部510输入信号。根据外部传感器60、62、64的信号,能够获得与本车辆所处的状况相关的信息。熄火避免判定部510考虑所获得的信息,判定本车辆是否处于应该进行发动机熄火的避免的特定状况。熄火避免判定部510在检测到特定状况的情况下,向MT车辆模型530输出熄火避免信号。接收到熄火避免信号的MT车辆模型530将在发动机模型531中计算出的虚拟发动机输出转矩Teout原样输出。由此,电动汽车10不进行熄火的演绎而维持MT模式下的行驶。[0112] 2‑7‑4.熄火演绎处理的步骤[0113] 图11是表示包括熄火判定和熄火避免判定的熄火演绎处理的步骤的流程图。在步骤S100中,判定当前的行驶模式是否为MT模式。在当前的行驶模式为EV模式的情况下,跳过以后的处理。[0114] 在当前的行驶模式为MT模式的情况下,在步骤S102中,判定虚拟发动机转速Ne是否低于预定的熄火极限转速Neth。将熄火极限转速Neth假设为在MT车辆中不发生发动机熄火而能够驱动的发动机转速的下限值。因此,此处的熄火极限转速Neth至少在比怠速转速(例如1000rpm)低的范围内被设定为作为熄火极限转速的任意值(例如600rpm)。在Ne[0115] 在虚拟发动机处于熄火的状态的情况下,处理进入步骤S104。在步骤S104中,取得与本车辆所处的状况相关的信息。外部传感器60、62、64用于信息的取得。[0116] 接着,在步骤S106中,基于在步骤S104中取得的信息进行状况的确认。要确认的状况例如是本车辆所行驶的道路环境、当前的行驶场景以及本车辆的周边环境。预先确定有应该确认的状况的项目。例如,项目包括与后车的距离、道路的拥挤程度(拥堵状况)、行驶路的倾斜角等。各项目是用于判定有无应该避免发动机熄火的特定状况的项目。在步骤S106中,对它们逐个地进行确认。[0117] 在步骤S108中,基于步骤S106中的状况确认的结果,判定是否处于应该执行对发动机熄火的避免的特定状况。具体而言,判定与后车的距离是否小于预定距离、道路的拥挤程度(拥堵状况)是否高于预定程度、以及行驶路的倾斜角是否大于预定的倾斜角。考虑是否会导致驾驶员的不安全和/或妨碍交通流而决定判定是否为特定状况的阈值。而且,在只要有一个项目符合的情况下,就判定为成立。[0118] 在步骤S108的判定结果为否定的情况下,判断为处于也可以进行熄火演绎处理的特定状况,处理进入步骤S110。在步骤S110中,执行熄火演绎处理。在此,熄火判定部500向MT车辆模型530输出熄火指示信号。接收到熄火指示信号的MT车辆模型530将在发动机模型531中计算出的虚拟发动机输出转矩Teout变更为零并输出。当虚拟发动机输出转矩Teout被设为零时,由要求马达转矩计算部540计算的马达转矩成为零。由此,电动汽车10如发动机熄火了那样停止。当步骤S110的处理完成时,处理进入步骤S112。[0119] 在步骤S112中,向驾驶员通知执行了熄火演绎处理这一情况。通知例如显示于在仪表盘附近设置的HMI单元。或者,通知从未图示的扬声器进行声音输出。由此,驾驶员能够识别本车辆的停止要因起因于发动机熄火的演绎。[0120] 另一方面,在步骤S108的判定结果为肯定的情况下,判断为处于应该避免熄火演绎处理的特定状况,处理进入步骤S114。在步骤S114中,向驾驶员通知避免熄火演绎处理这一情况。通知例如显示于在仪表盘附近设置的HMI单元。或者,通知从未图示的扬声器进行声音输出。由此,驾驶员能够识别本车辆没有熄火的危险。当执行了步骤S114的处理时,绕过步骤S110及S112的处理,结束本例程。由此,驾驶员能够放心且安全地享受MT模式下的驾驶。[0121] 3.其他[0122] 上述实施方式涉及的电动汽车10是由一个电动马达2驱动前轮的前置发动机前轮驱动式汽车(FF车)。但是,本发明也可以适用于在前后配置2台电动马达而分别驱动前轮和后轮的电动汽车。另外,本发明也可以适用于在各轮中具备轮内马达(in‑wheelmotor)的电动汽车。在这些情况下的MT车辆模型中,能够使用将带MT的全轮驱动车建模而成的模型。[0123] 上述实施方式涉及的电动汽车10不具备变速器。但是,本发明也可以适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,以使得输出由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动力传动系即可。

专利地区:日本

专利申请日期:2021-08-04

专利公开日期:2024-06-18

专利公告号:CN114056118B

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