CN115909850A - 电动车辆的手动变速模拟控制装置 - Google Patents

Abstract

一种电动车辆的手动变速模拟控制装置，通过作为驱动力源的电动机，对伴随于手动变速的车辆的举动进行模拟，并且实现蓄电装置等系统的保护或耐久性的维持。基于换挡操作的检测信号进行使电动机的输出转矩变化的转矩控制，在伴随换挡操作而电动机的输出转矩发生变化时(步骤S3)，使可输出转矩变化率和电力输入输出量中的至少任一方的限制值向缓和限制的方向变化(步骤S2)，所述换挡操作包括通过离合器机构进行的转矩的断续的模拟操作；与通过离合器机构进行的断续的模拟操作相关联的、通过加速器机构进行的电动机的输出增减操作；以及通过换挡机构进行的模式的选择操作。

Description

电动车辆的手动变速模拟控制装置

技术领域

本发明涉及用于在以电动机作为驱动力源的车辆中显现出在搭载了手动变速器的车辆进行了变速操作的情况下的举动的控制装置。

背景技术

本申请人在专利文献1中已经提出了具备这种功能的电动车辆。该电动车辆具备：换挡装置，与进行手动变速器的变速操作的换挡装置同样地被操作，选择转矩特性阶段性地不同的多个模式中的任一模式；和离合器装置，模拟使驱动力源与驱动轮之间的转矩传递断续的离合器机构的操作，并且构成为基于包括通过换挡装置所选择的模式的信号和包括离合器装置的操作量的信号来控制马达的转矩。即，在专利文献1所记载的装置中，根据与离合器踏板的踩踏量相当的离合器装置的操作量的增大而降低从马达向驱动轮传递的转矩，另外，根据与离合器踏板的踩踏回位相当的离合器装置的操作量的减少及所选择的模式，使从马达向驱动轮传递的转矩增大、恢复。

此外，在将离合器从释放状态向接合状态切换并使经由离合器传递的转矩增大的情况下，若转矩的变化过大则会产生所谓的冲击而成为违和感的原因，或者相反地，若转矩的变化缓慢，则会成为变速或加速的响应性恶化的要因。因此，在专利文献2所记载的装置中，在使摩擦要素从滑移状态转变为完全紧固接合状态的时间点使传递转矩增大的情况下，基于变化前后的转矩的差异和驾驶员的驱动要求量等，控制作为驱动力源的马达的转矩变化率。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第6787507号公报

专利文献2：日本特开2011-20542号公报

发明内容

发明所要解决的课题

作为驱动力源搭载于电动车辆的马达进行动力运行而输出驱动转矩，另外，通过能量再生而输出制动转矩，所以，利用这样的输出转矩的多样性，能够如专利文献1所记载的那样显现出与搭载了手动变速器的车辆同样的举动。该马达的能量源是以二次电池为主体的蓄电装置，为了以模拟手动变速操作时的举动的方式使马达动作，反复进行从蓄电装置的放电和对蓄电装置的充电。在蓄电装置中进行充放电的情况下，不可避免地会发热，另外，存在电解质变质等问题，所以，过度的充放电成为蓄电装置的劣化要因，蓄电装置的耐久性下降。因此，通常，对蓄电装置的放电、充电设定限制。

基于手动操作的变速通常是驾驶员以使车辆的举动(主要为驱动转矩)如所希望地那样变化为目的而进行的，所以，不仅要求变速操作本身迅速，还要求作为其结果的驱动转矩或制动转矩迅速地或响应性良好地变化。在为了模拟这样的手动变速操作时的车辆的举动而从马达输出驱动转矩、制动转矩的情况下，使马达转矩迅速且较大地变化，因此，对蓄电装置要求大的充放电量。然而，如上所述，为了耐久性的维持等而对蓄电装置设定了限制，所以，存在因该限制而无法得到模拟手动变速操作时的车辆的举动所需的放电电力、或无法充电的情况。在这样的情况下，不会成为驾驶员所希望的车辆的举动，因此会带给驾驶员违和感。这样，以往技术的话，存在为了实现“通过限制充放电量而得到的蓄电装置的耐久性”和“对手动变速操作时的车辆的举动进行模拟的控制”的兼顾而开发新的技术的需要。

本发明是着眼于上述的技术性课题而做出的，目的在于提供一种能够在控制作为电动车辆的驱动力源的马达的转矩来进行模拟手动变速操作时的车辆的举动的控制时，兼顾“无过量且无不足的转矩控制”和“蓄电装置等控制系统的耐久性的维持或劣化的抑制”的控制装置。

用于解决课题的技术方案

为了达成上述的目的，本发明提供一种电动车辆的手动变速模拟控制装置，具备：作为驱动力源的电动机；加速器机构，由驾驶员操作，对所述电动机的输出进行增减；蓄电装置，与所述电动机连接，并且可输出转矩变化率和电力输入输出量中的至少任一方受到限制；离合器机构，由所述驾驶员操作，对进行所述电动机与驱动轮之间的转矩传递的断续的离合器操作进行模拟；以及换挡机构，由所述驾驶员操作，对作为所述电动机的输出与所述驱动轮处的驱动转矩的关系的模式进行选择，所述电动车辆的手动变速模拟控制装置的特征在于，具有控制所述电动机的转矩的控制器，所述控制器构成为，基于换挡操作的检测信号进行使所述电动机的输出转矩发生变化的转矩控制，所述换挡操作包括：通过所述离合器机构进行的所述转矩的断续的模拟操作；与所述断续的模拟操作相关联的、通过所述加速器机构进行的所述电动机的输出增减操作；以及通过所述换挡机构进行的所述模式的选择操作，所述控制器构成为，在伴随所述换挡操作而所述电动机的输出转矩发生变化时，使所述可输出转矩变化率和电力输入输出量中的至少任一方的限制值向缓和所述限制的方向变化。

在本发明中，可以是，所述控制器，在通过所述离合器机构进行切断所述转矩的切断模拟操作时、或者通过所述离合器机构进行传递所述转矩的接续模拟操作时，进行所述限制的缓和(使所述限制缓和)。

另外，在本发明中，可以是，所述控制器，在通过所述离合器机构进行切断所述转矩的切断模拟操作后的预定时间的期间中、或者通过所述离合器机构进行传递所述转矩的接续模拟操作后的预定时间的期间中，进行所述限制的缓和。

而且，在本发明中，可以是，所述控制器，具备作为控制模型的、具有通过所述换挡机构切换变速比的变速器和连结了所述变速器的发动机的假想车辆，基于设想为通过所述变速器进行设定的变速比、和与所述电动车辆的车速相当的预定的旋转速度来求出假想发动机转速，在所述假想发动机转速为预先设定的基准转速以上的情况下，进行所述限制的缓和。

在本发明中，可以是，所述控制器，对所述电动机或所述蓄电装置的保护要求的成立进行判断，在所述保护要求成立的情况下，对所述限制的缓和进行规制。

在本发明中，可以是，所述控制器对所述限制的缓和的规制是，使通过所述离合器机构进行切断所述转矩的切断模拟操作时的向缓和所述限制的方向的所述限制值的变化，优先于通过所述离合器机构进行传递所述转矩的接续模拟操作时的向缓和所述限制的方向的所述限制值的变化。

发明效果

根据本发明，在以电动机作为驱动力源且能够进行模拟手动变速操作的换挡操作的电动车辆中，在进行了该换挡操作的情况下，使电动机的输出转矩变化以产生与具备手动变速器的车辆的举动类似的举动。在该情况下，若需要超过对与电动机连接的蓄电装置设定的输入输出限制地对电动机放电、或从电动机充电，则会使限制值向缓和该限制的方向变化，因此，能够实现足以创造出伴随于换挡操作的举动的电动机的转矩变化。即，能够产生与具备手动变速器的车辆中的手动变速操作时的车体的举动相同或相近的举动。另外，操作离合器机构、换挡机构等的换挡操作在短时间内进行，上述的限制的缓和基于换挡操作来进行，因此，限制的缓和的时间为短时间，因此，对蓄电装置的负荷不会特别地增大，其耐久性不会特别地恶化。即，根据本发明，能够在不使蓄电装置的耐久性下降的情况下，使对手动变速时的车体的举动进行模拟的举动必要且充分地显现。

另外，在本发明中，在电动机、蓄电装置的保护要求成立的情况下，即使源于蓄电装置的可输出转矩变化率或电力输入输出量的限制值向缓和这些限制的方向变化，其变化量也被规制。例如，与“以切断转矩的方式将离合器机构切断的情况下的限制的缓和”相比，“以传递转矩的方式将切断了转矩的离合器机构连接的情况下的限制的缓和”被更强地规制。换言之，使切断转矩时的上述的限制的缓和比传递转矩的情况下的上述的限制的缓和优先。因此，能够更可靠地避免或者抑制在伴随换挡操作而切断转矩的情况下与转矩切断相反地车体移动等情形，进而能够防止或抑制带给驾驶员违和感的情况。

附图说明

图1是示意性地示出本发明的实施方式的电动车辆的构成的图。

图2是用功能块示出进行马达的转矩控制的ECU的构成的图。

图3是用于说明在本发明的实施方式中实施的限制缓和的控制的流程图。

图4是关于进行限制的缓和的情况和不进行限制的缓和的情况，示意性地示出用于模拟假想车辆或MT车辆中的手动变速时的举动的、马达转矩的变化的转矩波形线图。

附图标记说明

1 马达；

2 前轮；

3 蓄电装置；

6 传动轴；

10 变换器；

11 ECU；

12 加速器踏板；

13 加速器位置传感器；

14 制动器踏板；

15 制动器传感器；

16 旋转速度传感器；

17 换挡机构；

18 离合器踏板；

19 变速位置(挡位)传感器；

20 离合器位置传感器；

110 假想发动机旋转速度算出部；

111 假想发动机输出转矩算出部；

112 转矩传递增益算出部；

113 离合器输出转矩算出部；

114 齿轮比算出部；

115 变速器输出转矩算出部；

116 限制部；

117 限制缓和部；

Ve 电动车辆。

具体实施方式

基于附图所示的实施方式对本发明进行说明。此外，以下说明的实施方式只不过是使本发明具体化的情况的一例，并不对本发明构成限定。

图1示意性地示出了本发明的实施方式中的电动车辆(以下记为车辆)的一例，该车辆Ve是具备作为驱动力源的马达(MG)1，并从该马达1向一对前轮2传递转矩而进行行驶的前驱式的车辆。该马达1与以往已知的设置于电动车辆、混合动力车辆的马达同样，可以由所谓的电动发电机构成，电动发电机除了作为通过从蓄电装置(BATT)3供给电力而输出驱动转矩的马达的功能以外，还具备作为通过从外部传递的转矩而强制性地旋转来发电的发电机的功能。具体而言，可以使用永磁体式的同步电动机、感应马达(Induction Motor)。此外，发电时的转矩是向减少来自外部的转矩的方向作用的所谓的负转矩，所以在车辆Ve中作为制动力发挥作用。该马达1相当于本发明的实施方式中的“电动机”。

马达1的输出轴4与齿轮机构5连结，该齿轮机构5还经由传动轴6而与作为终减速器的差动齿轮机构7连结。并且构成为，马达1的输出转矩经由该差动齿轮机构7向左右的驱动轴8分配，与这些驱动轴8连结的一对前轮(驱动轮)2由马达1驱动而使车辆Ve行驶。此外，虽然图1所示的车辆Ve是前驱式的车辆，但本发明中的电动车辆也可以是从马达1向一对后轮9传递转矩而进行行驶的后驱式的电动车辆，另外，还可以是设置分动器，从马达1向一对前轮2及一对后轮9传递转矩而进行行驶的四轮驱动车。

设置有用于控制向上述的马达1通电的电流的大小、向各相通电的电流的频率的变换器(INV)10，输出直流电流的蓄电装置(BATT)3连接于该变换器10。此外，除了变换器10以外，也可以设置用于对从蓄电装置3输出的电压进行放大的转换器等其他电气设备，另外，蓄电装置3除了锂离子电池等二次电池以外，还可以具备电容器等蓄电构件。

设置有用于控制上述的变换器10的开关元件的电子控制装置(以下记为ECU)11。该ECU11相当于本发明的实施方式中的“控制器”，与以往已知的设置于车辆的ECU同样地由微型计算机构成主体，并构成为从各种传感器输入信号，基于该输入的信号、预先存储的运算式、或映射等进行运算，将该运算的结果作为控制信号向变换器10等各装置输出。

图1所示的车辆Ve具备：供驾驶员(未图示)进行加减速(加速、减速)操作(输出增减操作)的加速器踏板12、和检测其踩踏量的加速器位置传感器13。另外，设置有供驾驶员进行踩踏操作以减速或停车的制动器踏板14、和检测其踩踏量、踩踏力的制动器传感器15。还设置有检测传动轴6的旋转速度(即车速)的车速传感器(旋转速度传感器)16等。这些传感器13、15、16与ECU11连接，将各自的检测信号(检测到的数据)向ECU11输入。

图1所示的车辆Ve还具备用于模拟手动变速操作的设备。首先，设置有通过手动进行操作来选择实际不存在的多个前进挡、后退挡以及空挡等的以换挡杆或板开关(paddleswitch：拨动开关)等为主体的换挡机构17。在搭载了手动变速器的车辆中进行变速操作的情况下，为了能够进行齿轮的连结、连结的解除，另外为了能够降低换挡冲击，暂时切断发动机等驱动力源与驱动轮之间的转矩传递。用于此的离合器通常通过离合器踏板来进行切断或接续(断续)。在图1所示的车辆Ve中，具备对搭载了这样的手动变速器的车辆进行模拟并作为离合器机构的离合器踏板18。并且，设置有对通过换挡机构17选择的变速挡等位置(或模式)进行检测的变速位置传感器19、和检测离合器踏板18的踩踏量的离合器位置传感器20。这些传感器19、20与上述的ECU11连接，将各自的检测信号(检测到的数据)向ECU11输入。

上述的车辆Ve构成为，除了以根据表示为加速器开度的驾驶员的驱动要求进行驱动及制动的方式进行马达1的转矩控制的通常的EV行驶以外，还能够使对搭载了手动变速器的车辆(以下记为MT车辆)的行驶及换挡操作进行模拟的行驶及换挡操作时的举动显现。模拟了该MT车辆的用于行驶的控制可以是上述的专利文献1所记载的控制，以下对此简单进行说明。

预先设定要模拟的MT车辆的模型，将其作为数值模型预先存储于ECU11，将由前述的加速器位置传感器13检测到的实际的加速器开度(踩踏量)、由变速位置传感器19检测到的换挡机构17上的变速位置、以及由离合器位置传感器20检测到的离合器踏板18的实际的踩踏量、及由旋转速度传感器16检测到的传动轴6的实际的旋转速度等应用于该模型化的MT车辆，求出马达1应输出的转矩(驱动转矩及制动转矩)，通过ECU11控制变换器10以实现该转矩。模型化的MT车辆(以下记为假想车辆)具备内燃机(发动机)和连结于其输出侧的有级变速器，作为该发动机的旋转速度的假想发动机旋转速度基于从前述的各传感器13、19、20、16输入的实际的运转状态来算出。作为一例，对由旋转速度传感器16检测的传动轴6的旋转速度乘以通过换挡机构17选择的变速位置(变速挡)下的变速比，进而乘以与由离合器位置传感器20检测到的离合器踏板18的踩踏量相应的滑移率，由此能够求出假想发动机旋转速度。将进行这样的运算的功能性单元或功能块作为“假想发动机旋转速度算出部110”示于图2。

由于设想为搭载于假想车辆的假想的发动机是排气量、转速与输出转矩的关系、效率等在设计上已确定的发动机，所以只要算出假想发动机旋转速度，就能够基于其值、加速器位置、以及关于假想发动机的预先确定了转速与输出转矩的关系的映射来算出假想发动机的输出转矩。将进行这样的运算的功能性单元或功能块作为“假想发动机输出转矩算出部111”示于图2。

设想假想车辆中的离合器机构是传递转矩容量连续地变化的摩擦离合器。因此，在离合器踏板的踩踏量与传递转矩容量之间成立有设计上已确定的预定关系，能够将该关系作为映射预先准备，并预先存储于ECU11。例如，能够设为如下映射：将传递转矩容量设定为在“0”与“1”之间变化的增益，在离合器踏板的踩踏量为“0”到预定值之间的期间中，增益为“1”，通过踩踏量进一步增大，根据踩踏量而增益逐渐地(直线地或成比例地)减少。因此，从设想为搭载于假想车辆的假想的离合器机构输出的转矩根据上述的增益而决定，该增益能够基于上述的映射、由离合器位置传感器20检测到的实际的离合器踏板18的踩踏量来算出。进行这样的运算的功能性单元或功能块作为“转矩传递增益算出部112”示于图2。

向设想为搭载于假想车辆的手动变速器输入的转矩是使假想发动机输出转矩根据上述的增益而变化了的转矩，即离合器输出转矩。因此，该离合器输出转矩能够通过对由上述的假想发动机输出转矩算出部111算出的假想发动机输出转矩乘以由转矩传递增益算出部112算出的增益来算出。进行这样的运算的功能性单元或功能块作为“离合器输出转矩算出部113”示于图2。

为了模拟在假想车辆中的手动变速器设定的齿轮比(变速比)，根据上述的车辆Ve的实际的行驶状态来算出该手动变速器中的齿轮比。齿轮比是假想车辆中的发动机转速与手动变速器的输出转速(具体而言是传动轴的旋转速度)之比，前述的假想发动机旋转速度相当于该假想车辆中的发动机转速，另外，通过前述的旋转速度传感器16检测到的传动轴6的旋转速度相当于输出转速。因此，齿轮比能够通过将假想发动机旋转速度除以传动轴6的旋转速度来求出。进行这样的运算的功能性单元或功能块作为“齿轮比算出部114”示于图2。

为了将变速中的举动包含在内地使上述的车辆Ve的举动与假想车辆的举动一致或近似，例如以使传动轴6的转矩与假想车辆中的手动变速器的输出转矩一致或近似的方式控制马达1的输出转矩。因此，需要算出假想车辆中的手动变速器的输出转矩，这通过在图2中作为“变速器输出转矩算出部115”记载的功能性单元或功能块来进行。具体而言，手动变速器根据变速比对输入的转矩进行增减并输出，所以，对输入到手动变速器的前述的离合器输出转矩乘以变速比来算出变速器输出转矩。该离合器输出转矩是反映了由上述的转矩传递增益算出部112求出的增益的转矩，所以，成为与伴随于变速过渡时的离合器机构的断续的传递转矩容量相应的转矩。因此，通过由ECU11控制变换器10以实现由变速器输出转矩算出部115所算出的转矩(传动轴6处的转矩)，能够使对假想车辆的变速时的举动进行模拟的举动显现于上述的实际的车辆Ve。

另一方面，关于假想车辆中的变速时的变速器输出转矩，因基于离合器机构的转矩切断、基于“使离合器机构进行所谓的接合”的转矩传递的开始引起的转矩的变化、以及伴随于这样的转矩变化的手动变速器、车体整体等的扭转引起的转矩变动，假想车辆中的变速时的变速器输出转矩会大幅变化。若通过使马达1的转矩变化来模拟这样的转矩变化，则会对蓄电装置3或变换器10等施加大的负荷。另外，蓄电装置3有可能因过度的放电、充电而耐久性下降或产生损伤。

因此，设置有对从蓄电装置3向马达1的放电及从马达1对蓄电装置3的充电进行限制的限制部116。如图2所示，该限制部116是ECU11中的功能性单元或功能块，针对可输出转矩变化率和电力输入输出量中的至少任一方设定上限值(限制值)，以使在蓄电装置3中的充放电量或其变化率不超过上限值的方式控制变换器10。此外，该上限值主要是用于保护蓄电装置3的值，所以能够根据蓄电装置3的特性、劣化的状态及SOC或温度等而在设计上预先设定。

用于保护蓄电装置3的限制的程度是旨在不会使劣化加剧到通常的使用状态下的随时间经过产生的劣化以上的重度的限制、旨在即使成为了暂时的劣化的要因也不会产生永久性的损伤的中度的限制、以及旨在避免或防止不会立即成为功能不全的损伤的轻度的限制等。在像这样对限制进行分级的情况下，上述的上限值在重度的限制时设为小的值，在轻度的限制时设为最大的值，在中度的限制时设为这些值的中间的值。

在本发明的实施方式中，构成为对上述的限制进行变更，构成为在通常时例如进行上述的重度的限制，在预定的条件成立的情况下使重度的限制向中度或轻度的限制缓和。即，具备图2所示的限制缓和部117。在此处说明的实施方式中，构成为，在以对伴随于前述的假想车辆中的手动变速的车辆的举动(变速器输出转矩)进行模拟的方式控制马达1时，通过限制缓和部117来缓和限制部116对可输出转矩变化率、电力输入输出量的限制。

以下，对上述的限制的缓和的控制、和对进行了手动变速操作的情况下的车辆的举动进行模拟的转矩控制一并进行说明。图3是用于说明上述的使限制缓和的控制的一例的流程图，在上述的车辆Ve中，在使离合器踏板18、换挡机构17有效化而进行行驶的状态下，通过所述ECU11来执行。因此，ECU11相当于本发明的实施方式中的控制器。在图3所示的控制例中，判断假想发动机转速Ne是否为预先设定的基准转速α以上(步骤S1)。该基准转速α是用于判定“伴随于对构成离合器机构的离合器踏板18的踩踏等切断模拟操作，使马达1的转矩变化来模拟假想车辆的举动时的蓄电装置3、变换器10的负荷(以下，将这些负荷统称为蓄电装置3的负荷)大”这一情况的转速。

即，若假想发动机转速Ne为高转速，则伴随于离合器机构的切断模拟操作而假想发动机转速Ne会大幅下降，所以，若通过马达1的转矩控制使与之相伴的车辆Ve的举动显现，则在蓄电装置3中输入输出的电力量或转矩变化率变大而蓄电装置3的负荷变大。这样的负荷根据车速等行驶状态而不同，所以基准转速α可以设为与其时间点下的车辆Ve的行驶状态相应的值。

在步骤S1中判断为“是”的情况下，进入步骤S2，变更(增大)可输出转矩变化率(转矩率)的上限值，然后返回。即，在步骤S1中判断为“是”的情况下，认为，所预想的之后产生的变速时的负荷比通常状态下的负荷大而超过由前述的限制部116设定的通常时的限制(重度的限制)。因此，为了能够利用马达1的输出转矩使对伴随于手动变速操作的车辆的举动进行模拟的举动显现，换言之，为了能够进行用于实现这样的举动的蓄电装置3的输入输出，提高转矩率的上限值来缓和限制。此外，在步骤S1中判断为“否”的情况下，不需要使限制缓和，因此不特别地进行控制而是维持之前的状态。

另一方面，与步骤S1的判断并行地判断是否处于离合器操作中(步骤S3)。此处的“离合器操作中”是指离合器踏板18的踩踏量正在变化(正在增大或正在减少)的状态，是正在进行用于切断转矩的切断模拟操作的状态或正在进行用于传递转矩的接续模拟操作的状态。在MT车辆中为了变速而切断了离合器的情况下，向驱动轮传递的驱动转矩急剧地变为零。若在上述的车辆Ve中模拟该情况下的MT车辆的举动，则需要利用马达1的转矩创造出驱动转矩急剧地失去的举动，会使马达1的转矩大幅地变化。为了产生这样的转矩变化，蓄电装置3中的输入输出量或转矩变化率变大，蓄电装置3的负荷增大。为了能够进行这样的输入输出，在步骤S3中判断为“是”的情况下，进入上述的步骤S2而使限制缓和。

另外，在假想车辆中将离合器连接了(接合)的情况下，因驱动转矩增大而产生车体的前后振动(摇晃)。若利用马达1的转矩来模拟这样的举动，则马达1的转矩会变大且反复发生变化。这被认为是蓄电装置3的负荷增大的要因，因此，在传递转矩的接续模拟操作中也进行限制的缓和(步骤S2)。此外，在步骤S3中判断为“否”的情况下，不需要使限制缓和，因此不特别地进行控制而是维持之前的状态。

而且，与上述的步骤S1及步骤S3并行地判断离合器踏板18的接续模拟操作后的经过时间是否为t秒以内(步骤S4)。在MT车辆中进行了基于手动的换挡操作后使离合器连接时，会在从变速器到驱动轮的转矩传递系统上产生扭转，以此为原因而产生车体的前后振动。这样的振动在连接了离合器后的预定时间的期间内产生。若通过上述的车辆Ve中的马达1来模拟这样的MT车辆中的举动，则需要使马达1的转矩变大且反复变化，因此蓄电装置3的负荷增大。即，连接了离合器后的蓄电装置3的负荷的增大在预定时间的期间内产生，因此，上述的t秒能够根据设想的假想车辆而在设计上确定。

在该步骤S4中判断为“否”的情况下，不需要使限制缓和，因此不特别地进行控制而是维持之前的状态。与此相对，在步骤S4中判断为“是”的情况下，判断是否存在基于包括前述的马达1及蓄电装置3以及变换器10等控制系统的系统整体的保护请求(保护要求)的规制(步骤S5)。即，该系统因运转而发热，并且存在用于正常地动作的温度条件，若温度比其限制温度高，则动作(控制)被规制。另外，若产生检测到某些部分的异常等情形，则动作(控制)被规制。在步骤S5中判断是否存在这样的规制，若其判断结果为“否”，即若不存在规制，则进入上述的步骤S2而使限制缓和。

与此相对，在步骤S5中判断为“是”的情况下，不特别地进行控制而是维持之前的状态。即，不使限制缓和，在通常状态的等级下对可输出转矩变化率、电力输入输出量进行限制。因此，在该情况下，无法以创造出应模拟的举动的方式使马达1的转矩变化。然而，这样的转矩限制虽然起到降低或不产生变速后的车体的前后振动的作用，但并不限制车辆Ve的行驶。反而有利于包括蓄电装置3、马达1的系统的保护或耐久性的维持。因此，在图3所示的控制例中，相对于基于离合器机构的接续模拟操作的情况，优先在切断模拟操作的情况下执行上述的限制的缓和，尽可能避免或抑制与驾驶员的意图相反的车体的举动。

例如将图3所示的控制用于从设定前进第1挡进行行驶的状态升挡为第2挡的情况，对马达转矩的变化进行说明。图4是示意性地示出马达转矩及用于此的参数的变化的一例的时序图。在此，变速挡(变速比)是CPU11具备的作为控制模型的假想车辆中的变速挡(变速比)，作为一例，预先设定为如下二维映射(变速映射)，该二维映射(变速映射)以车速或相当于车速的预定的旋转构件的旋转速度(例如传动轴的旋转速度)和可以由加速器踏板的踩踏量来代表的驱动要求量为参数。因此，上述的车辆Ve中的假想的变速比(以下，有时简记为变速比)能够通过由加速器位置传感器13检测到的加速器位置(以下，有时记为加速器开度)、由旋转速度传感器16检测到的传动轴6的旋转速度(以下，有时记为输出转速)、以及上述的变速映射来求出。在图4所示的例子中，示意性地示出从以像这样设定的第1挡进行行驶的状态而通过手动操作变速为第2挡的情况下的转矩的变化。

踩踏加速器踏板12而将加速器开度维持为预定的开度，与此相应地马达1输出驱动转矩，与此相伴地车速逐渐增大而假想发动机转速Ne逐渐增大。在这样的所谓的通常行驶状态下，作为输出限制的一例的转矩率的上限值被设定为与重度的限制相当的预定值β1。

在假想发动机转速Ne逐渐增大而达到前述的基准转速α的情况下(t1时间点)，在前述的图3所示的流程图中的步骤S1中判断为“是”，变更转矩率的上限值。在图4中以比预定值β1大的值β2(>β1)来表示变更后的上限值。

当伴随于车速的增大而假想发动机转速Ne一定程度地变大时，作为与向第2挡的升挡相关联的操作，驾驶员首先使加速器踏板12踩踏回位，使脚从加速器踏板12离开而为离合器踏板18的踩踏做准备(t2时间点)。即，加速器开度朝向零减小。当在假想车辆或MT车辆中使加速器踏板踩踏回位而减小加速器开度时，与此相应地，发动机转矩及驱动转矩下降，因此车辆会减速。为了模拟这样的假想车辆或MT车辆的举动，使马达1的转矩急剧地下降，另外产生再生制动力。在该情况下，从蓄电装置3进行电力的输入输出以使转矩率变大，在图4所示的例子中，转矩率的限制被缓和而使其上限值增大到预定值β2，所以能够以使传动轴6的转矩成为由图2所示的变速器输出转矩算出部115所算出的转矩的方式控制马达转矩。此外，在该情况下，因离合器踏板18还未被踩踏而成为接合状态(ON状态)。因此，假想发动机转速Ne与之前的车速的变化同样地增大。

当加速器踏板12踩踏回位并且踩踏离合器踏板18时(t3时间点)，加速器开度变为零，在假想车辆中发动机进行制动作用。另外，基于离合器机构的传递转矩容量根据离合器踏板的踩踏量而逐渐下降。在该过程中，通过发动机制动力对车辆进行制动，并且其制动力(减速度)逐渐下降。为了通过马达1模拟这样的举动，控制马达1作为发电机发挥功能，以其再生制动力(所谓的负转矩)逐渐减小的方式进行控制。因此，马达1从产生大的再生制动力的状态起使其再生制动力以预定的梯度下降，所以向蓄电装置3的充电量或转矩变化率变大。然而，由于为了缓和转矩率的限制而提高了其上限值，因此，马达1能够不受限制地产生再生制动力，产生车辆Ve所需的减速度。即，能够模拟假想车辆的举动。

当在假想车辆中离合器踏板被完全踩踏而离合器成为释放状态(OFF状态)时，发动机从驱动轮被切离，因此基于发动机的制动作用消失。在上述的车辆Ve中，为了模拟这样的举动，在离合器踏板18被完全踩踏而成为了OFF状态的时间点(t4时间点)将马达转矩控制为零。即，再生制动被消除。另外，由于暂时结束马达1的转矩控制，因此结束转矩率的限制的缓和而转矩率的上限值回到原来的预定值β1。

像这样控制为不对前轮(驱动轮)2施加驱动转矩、制动转矩的状态，在该控制状态下操作换挡机构17，从第1挡(1st)位置经由空挡位置(N)切换为第2挡(2nd)位置(t5时间点～t6时间点)。

然后，使离合器踏板18踩踏回位并且踩踏加速器踏板12(t7时间点)。另外，与加速器开度的增大相应地马达1的输出转矩逐渐增大。在该情况下，若为了迅速的变速而离合器踏板18的踩踏回位速度(松开踩踏的速度)、加速器踏板12的踩踏速度快，则马达1需要急速地使输出转矩增大。为了实现这一点，使转矩率的限制缓和，将上限值从通常时的预定值β1提高到β2。

到离合器踏板18完全踩踏回位而成为接合状态(ON状态)为止(到t8时间点为止)，以处于基于离合器机构的转矩传递的接续操作中为要因而继续进行针对转矩率的限制的缓和。

如上所述，当在假想车辆或通常的MT车辆中，将离合器连接而完成变速时，对驱动轮施加与变速后的变速比及加速器开度相应的转矩，因此，有时因这样的转矩的变化而产生前后振动(或摇晃)。为了模拟这样的举动，在图4所示的例子中，使马达转矩在整体上增大的同时进行大小变动。关于该情况下的变动幅度、周期，通过使用假想车辆、MT车辆进行模拟处理或进行实测来决定即可。这样的前后振动逐渐收敛，所以对马达1要求的转矩的变动逐渐减小。即，伴随于这样的转矩变动而施加于蓄电装置3的负荷逐渐下降，因此，在经过了设想为其负荷不会超过上限的时间(图3的步骤S4所示的t秒)后的时间点(t9时间点)，结束转矩率的限制的缓和，使其上限值回到预定值β1。

此外，存在为了减少变速时的驱动转矩的降低、或为了使变速时的驱动转矩的降低为短时间而在一定程度地踩踏了加速器踏板12的状态下开始踩踏离合器踏板18来开始变速操作的情况。在图4中用虚线示出该例，在开始踩踏离合器踏板18的t3时间点，加速器踏板12如之前一样被踩踏，在踩踏着离合器踏板18的途中(t10时间点)，加速器踏板12踩踏回位(松开)。

在该情况下，从加速器开度开始减少(从t10时间点)到离合器完全成为释放状态(OFF状态)为止(t4时间点为止)的时间短，在此期间使马达转矩下降到零。因此，由于转矩率大而蓄电装置3的负荷变大，但是，通过以离合器踏板18的踩踏开始作为变速操作的开始的触发(要因)而使转矩率(可输出转矩变化率)的限制缓和，能够使马达转矩急剧且大幅地变化，能够创造出对手动变速时的车辆的举动进行模拟的电动车辆Ve的举动。

此外，虽然有时由于转矩率大而蓄电装置3的负荷变大，但踩踏离合器踏板18的时间为短时间而大的负荷施加的时间短，所以，蓄电装置3、变换器10的温度上升等伴随于负荷的变化在短时间内消除，蓄电装置3等的损伤、耐久性的下降不会特别成为问题。换言之，通过适当地设定限制的缓和的程度，能够避免蓄电装置3等的损伤、耐久性的下降。

在此，作为参考，对没有进行上述的限制的缓和的情况下的马达转矩的变化进行说明。例如，在将转矩率维持为通常时的重度限制的状态下，以模拟伴随于手动变速的MT车辆的举动的方式控制马达1的转矩的情况下，因蓄电装置3中的转矩率(可输出转矩变化率)的限制，无法使马达1的转矩急剧地变化。因此，在假想发动机转速Ne达到基准转速α、或者加速器踏板12开始踩踏回位的时间点下，无法立即使马达转矩降低，例如如像图4中点划线所示那样维持之前的马达转矩。结果，尽管驾驶员有意进行变速而想要使驱动转矩成为零，但车辆会因来自动力源的输出而被持续驱动，从而成为与驾驶员的意图相反的驱动状态而带给驾驶员违和感。这样的不良情况能够通过像本发明的实施方式那样使可输出转矩变化率、电力输入输出量的限制缓和来消除或抑制。

车辆Ve的行驶状态根据道路的交通状态、路面状态等而不同，也会产生在需要大的驱动力的行驶过程中进行变速的情形。在这样的情况下，由于对包括蓄电装置3、变换器10及马达1的系统施加大的负荷，有时抑制更高的负荷而优先执行系统的保护，在该状态下进行手动变速的情况下优先进行系统的保护。用于此的控制为前述的图3所示的步骤S5的控制，若存在基于系统保护的对缓和限制的规制，则维持之前的控制状态，不进行限制的缓和。结果，马达转矩被控制为可输出转矩变化率、电力输入输出量的上限值程度的大小，因此，例如像图4中双点划线所示那样直线地变化。因此，能够实现系统的保护。与此相对，无法对假想车辆或MT车辆中的变速后的前后振动(或摇晃)进行模拟。然而，这样的前后振动(或摇晃)是不可避免地产生的且并非是驾驶员有意产生的，所以即使在上述的车辆Ve中无法对这样的前后振动(或摇晃)进行模拟也不会特别产生违和感。换言之，能够兼顾手动变速时的车辆的举动的模拟和包括蓄电装置3的系统的保护或耐久性的维持。

此外，本发明并不限定于上述的实施方式，虽然本发明中的电动机优选为上述的具有发电功能的所谓电动发电机，但也可以是设置有输出驱动转矩的马达、和在再生制动时进行发电的发电机的构成。另外，虽然本发明中的加速器机构通常是以前述的加速器踏板12及其传感器13为主体的构成，但驾驶员直接操作的机构也可以是踏板以外的机构。而且，虽然本发明中的离合器机构通常是以上述的离合器踏板18及其传感器20为主体的构成，但驾驶员直接操作的机构也可以是踏板以外的机构。另外，不将用于算出变速挡(变速比)的转速限定于上述的传动轴转速，是与车速相当的合适的旋转构件的转速即可。

另外，另一方面，关于在本发明中通过换挡机构选择的模式，MT车辆中的变速挡(变速比)是一个例子，由于在本发明中作为对象的电动车辆不具备变速器，因此，有时难以像MT车辆的程度那样设定固定的变速挡(变速比)，因此，本发明中的模式也可以是包括变速挡(变速比)且能够在以预定的变速比为中心的具有预定幅度的变速比下进行行驶的控制状态。并且，在本发明中，关于使上限值变化的限制的缓和，预先准备前述的重度、中度、轻度的限制，也可以除了使上限值从重度变化为中度或轻度以外，还对上限值乘以缓和系数，并根据蓄电装置3的温度、SOC等将该缓和系数设定为合适的值，或者设为与即将变速前的假想发动机转速相应的值。

Claims (6)

1.一种电动车辆的手动变速模拟控制装置，具备：

作为驱动力源的电动机；加速器机构，由驾驶员操作，对所述电动机的输出进行增减；蓄电装置，与所述电动机连接，并且可输出转矩变化率和电力输入输出量中的至少任一方受到限制；离合器机构，由所述驾驶员操作，对进行所述电动机与驱动轮之间的转矩传递的断续的离合器操作进行模拟；以及换挡机构，由所述驾驶员操作，对作为所述电动机的输出与所述驱动轮处的驱动转矩的关系的模式进行选择，

所述电动车辆的手动变速模拟控制装置的特征在于，

具有控制所述电动机的转矩的控制器，

所述控制器构成为，基于换挡操作的检测信号进行使所述电动机的输出转矩变化的转矩控制，所述换挡操作包括：通过所述离合器机构进行的所述转矩的断续的模拟操作；与所述断续的模拟操作相关联的、通过所述加速器机构进行的所述电动机的输出增减操作；以及通过所述换挡机构进行的所述模式的选择操作，

所述控制器构成为，在伴随所述换挡操作而所述电动机的输出转矩发生变化时，使所述可输出转矩变化率和电力输入输出量中的至少任一方的限制值向缓和所述限制的方向变化。

2.根据权利要求1所述的电动车辆的手动变速模拟控制装置，其特征在于，

所述控制器，在通过所述离合器机构进行切断所述转矩的切断模拟操作时、或者通过所述离合器机构进行传递所述转矩的接续模拟操作时，进行所述限制的缓和。

3.根据权利要求1所述的电动车辆的手动变速模拟控制装置，其特征在于，

所述控制器，在通过所述离合器机构进行切断所述转矩的切断模拟操作后的预定时间的期间中、或者通过所述离合器机构进行传递所述转矩的接续模拟操作后的预定时间的期间中，进行所述限制的缓和。

4.根据权利要求1所述的电动车辆的手动变速模拟控制装置，其特征在于，

所述控制器构成为，具备作为控制模型的、具有通过所述换挡机构切换变速比的变速器和连结了所述变速器的发动机的假想车辆，

所述控制器构成为，基于设想为通过所述变速器进行设定的变速比、和与所述电动车辆的车速相当的预定的旋转速度来求出假想发动机转速，

所述控制器构成为，在所述假想发动机转速为预先设定的基准转速以上的情况下，进行所述限制的缓和。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的电动车辆的手动变速模拟控制装置，其特征在于，

所述控制器，对所述电动机或所述蓄电装置的保护要求的成立进行判断，在所述保护要求成立的情况下，对所述限制的缓和进行规制。

6.根据权利要求5所述的电动车辆的手动变速模拟控制装置，其特征在于，

所述控制器对所述限制的缓和的规制是，使通过所述离合器机构进行切断所述转矩的切断模拟操作时的向缓和所述限制的方向的所述限制值的变化，优先于通过所述离合器机构进行传递所述转矩的接续模拟操作时的向缓和所述限制的方向的所述限制值的变化。

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