JP2010115098A - 電気自動車の車両制御装置及び電気自動車の車両制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】各車輪に対して別々の外乱が与えられる場合であっても、電気自動四輪車の安定した走行を可能にする。
【解決手段】車両制御装置１００は、電気自動四輪車１０のインホイールモータ３０ＦＬ，３０ＦＲ，３０ＲＬ，３０ＲＲの出力トルクを検出するトルク検出部１１０と、運転者のアクセル操作に基づく出力指令値を取得する出力指令値取得部１２０と、トルク検出部１１０が検出した出力トルクと、出力指令値取得部１２０が取得した出力指令値に基づくモータトルクとの偏差を演算するトルク偏差演算部１３０と、トルク偏差演算部１３０において算出された偏差が少なくなるようにインホイールモータ３０ＦＬ，３０ＦＲ，３０ＲＬ，３０ＲＲのモータトルクを制御するモータ制御部１４０とを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、各車輪を別個独立した電気モータによって駆動する電気自動車の車両制御装置及び電気自動車の車両制御方法に関する。

従来、各車輪を別個独立した電気モータによって駆動する電気自動四輪車において、車輪の駆動力または制動力の差を用いて車両を制御する車両制御装置が提案されている（例えば、特許文献１）。

このような車両制御装置は、車輪の回転速度に基づいて電気自動車、具体的には電気自動四輪車の車速を検出する車速センサ、電気自動四輪車の前後方向及び横方向に沿った加速度を検出する加速度センサ、及び電気自動四輪車の操舵角を検出する操舵角センサなどを備える。車両制御装置は、当該センサによって検出されたパラメータに基づいて、目標とするヨーモーメントを演算し、各車輪の駆動力（前後力）を制御する。

特開２００８−１６７６４０号公報（第６−１７頁、第２図）

しかしながら、上述の従来の電気自動車の車両制御装置には、次のような問題点がある。すなわち、凹凸、ドライ／ウェット等の路面の状態によって、車輪に対して外乱が与えられると、ドライバーの出力指令値（アクセル踏み込み量）に対して、電気モータの実際の出力トルクが変化する。

そのため、各車輪を別個独立した電気モータによって駆動する電気自動四輪車においては、車輪に外乱が与えられる路面では、電気モータの出力トルクが車輪毎に変化する。これにより、走行時に車両がぎくしゃくすることが問題になっていた。

そこで、本発明は、各車輪を別個独立した電気モータによって駆動する電気自動四輪車において、各車輪に対して別々の外乱が与えられる場合であっても、電気自動四輪車の操縦安定性を高めることが可能な電気自動車の車両制御装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明は、次のような特徴を有している。まず、本発明の第１の特徴は、各車輪を別個独立した電気モータ（インホイールモータ３０ＦＬ，３０ＦＲ，３０ＲＬ，３０ＲＲ）によって駆動する電気自動車の車両制御装置（車両制御装置１００）であって、前記電気モータの出力トルクを検出するトルク検出部（トルク検出部１１０）と、前記電気モータの出力指令値を取得する出力指令値取得部（出力指令値取得部１２０）と、前記トルク検出部が検出した出力トルクと、前記出力指令値取得部が取得した出力指令値に基づくモータトルクとの偏差を演算するトルク偏差演算部（トルク偏差演算部１３０）と、前記偏差が少なくなるように前記出力指令値を制御する制御部（モータ制御部１４０）とを備えることを要旨とする。

本発明の第１の特徴によれば、車輪に個別の外乱が与えられた場合に、出力トルクと、出力指令値に基づくモータトルクとの偏差が少なくなるように出力指令値が制御される。そのため、各車輪にそれぞれ設けられた電気モータの出力トルクの各々が出力指令値に基づくモータトルクに近づく。これにより、車両のぎくしゃく感が低減する。

従って、各車輪を別個独立した電気モータによって駆動する電気自動四輪車において、各車輪に対して別々の外乱が与えられる場合であっても、電気自動四輪車の操縦安定性が高められる。

本発明の第２の特徴は、本発明の第１の記載に基づき、前記制御部は、前記偏差が０になるように前記モータトルクを制御することを要旨とする。

本発明の第３の特徴は、各車輪を別個独立した電気モータによって駆動する電気自動車の車両制御方法であって、前記電気モータの出力トルクを検出する工程と、前記電気モータの出力指令値を取得する工程と、前記出力トルクを検出する工程において検出された出力トルクと、前記出力指令値を取得する工程において取得された出力指令値に基づくモータトルクとの偏差を演算する工程と、前記偏差が少なくなるように出力指令値を制御する工程とを有することを要旨とする。

本発明の特徴によれば、各車輪を別個独立した電気モータによって駆動する電気自動四輪車において、各車輪に対して別々の外乱が与えられる場合であっても、電気自動四輪車の安定した走行を可能にする電気自動車の車両制御装置及び電気自動車の車両制御方法を提供することができる。

本発明に係る電気自動車の車両制御装置について、図面を参照しながら説明する。具体的には、（１）電気自動四輪車の全体概略構成、（２）電気自動四輪車の車両制御装置の構成、（３）モータトルクの制御方法、（４）実施例、（５）作用・効果、及び（６）その他の実施形態について説明する。

なお、以下の図面の記載において、同一または類似の部分には、同一または類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。

したがって、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

（１）電気自動四輪車の全体概略構成
図１は、本実施形態に係る電気自動四輪車１０の概略斜視図である。電気自動四輪車１０は、車輪２０ＦＬ，２０ＦＲ，２０ＲＬ，２０ＲＲの内側に電気モータ、いわゆるインホイールモータをそれぞれ備える。つまり、電気自動四輪車１０は、各車輪（車輪２０ＦＬ，２０ＦＲ，２０ＲＬ，２０ＲＲ）を別個独立したインホイールモータ３０ＦＬ，３０ＦＲ，３０ＲＬ，３０ＲＲによって駆動する。

また、電気自動四輪車１０は、車両制御装置１００を備える。車両制御装置１００は、インホイールモータ３０ＦＬ，３０ＦＲ，３０ＲＬ，３０ＲＲの実際の出力値（出力トルク）に応じて、出力指令値を制御する。

（２）電気自動四輪車の車両制御装置の構成
図２は、本実施形態に係る電気自動四輪車１０の構成図である。車両制御装置１００は、トルク検出部１１０と、出力指令値取得部１２０と、トルク偏差演算部１３０と、モータ制御部１４０とを有する。

トルク検出部１１０は、電気自動四輪車１０のインホイールモータ３０ＦＬ，３０ＦＲ，３０ＲＬ，３０ＲＲの出力トルクを検出する。トルク検出部１１０は、モータ電流値から演算によりトルクを求める。トルクセンサを使用してもよい。

出力指令値取得部１２０は、運転者のアクセル操作に基づく信号、すなわちインホイールモータ３０ＦＬ，３０ＦＲ，３０ＲＬ，３０ＲＲにおいて所定のモータトルクを発生させるための出力指令値を取得する。

トルク偏差演算部１３０は、トルク検出部１１０において検出された出力トルクと、出力指令値取得部１２０によって取得された出力指令値に基づくモータトルクとの偏差を演算する。

モータ制御部１４０は、トルク偏差演算部１３０において算出された偏差が少なくなるようにインホイールモータ３０ＦＬ，３０ＦＲ，３０ＲＬ，３０ＲＲにおいて所定のモータトルクを発生させるための出力指令値を制御する。具体的に、モータ制御部１４０は、偏差が０になるようにインホイールモータ３０ＦＬ，３０ＦＲ，３０ＲＬ，３０ＲＲへ与える出力指令値を制御する。

（３）モータトルクの制御方法
図３は、本実施形態に係る電気自動四輪車１０のインホイールモータ３０ＦＬ，３０ＦＲ，３０ＲＬ，３０ＲＲの出力指令値の制御方法を示すフローチャートである。本実施形態に係る電気自動車の車両制御方法は、電気モータの出力トルクを検出するステップＳ１と、電気モータの出力指令値を取得するステップＳ２と、出力トルクと、出力指令値に基づくモータトルクとの偏差を演算するステップＳ３と、偏差が少なくなるように出力指令値を制御するステップＳ４とを有する。

図３に示すように、ステップＳ１において、車両制御装置１００は、電気自動四輪車１０のインホイールモータ３０ＦＬ，３０ＦＲ，３０ＲＬ，３０ＲＲの出力トルクを検出する。

ステップＳ２において、車両制御装置１００は、運転者のアクセル操作に基づく信号、すなわちインホイールモータ３０ＦＬ，３０ＦＲ，３０ＲＬ，３０ＲＲにおいて所定のモータトルクを発生させるための出力指令値を取得する。

ステップＳ３において、車両制御装置１００は、トルク検出部１１０によって検出された出力トルクと、出力指令値取得部１２０において取得された出力指令値に基づくモータトルクとの偏差を算出する。

ステップＳ４において、車両制御装置１００は、トルク偏差演算部１３０において算出された偏差が所定値を上回るか判別する。所定値を上回る場合、ステップＳ５において、車両制御装置１００は、トルク偏差演算部１３０において算出された偏差が所定値を下回るようにインホイールモータ３０ＦＬ，３０ＦＲ，３０ＲＬ，３０ＲＲへの与える出力指令値を制御する。具体的に、偏差が０になるようにインホイールモータ３０ＦＬ，３０ＦＲ，３０ＲＬ，３０ＲＲにおいて所定のモータトルクを発生させるための出力指令値を制御する。

ここでの制御とは、例えば、トルク検出部１１０が検出した出力トルクが出力指令値取得部１２０が取得した出力指令値に基づくモータトルクよりも大きいとき、運転者の実際のアクセル踏み込み量（すなわち出力指令値）に基づくモータトルクよりも小さいモータトルクを発生させる出力指令値を決定するフィードバック制御である。

また、トルク検出部１１０が検出した出力トルクが出力指令値取得部１２０が取得した出力指令値に基づくモータトルクよりも小さいとき、運転者の実際のアクセル踏み込み量（すなわち出力指令値）に基づくモータトルクよりも大きいモータトルクを発生させる出力指令値を決定するフィードバック制御である。

ステップＳ５の実行後、或いは、ステップＳ４において、車両制御装置１００は、トルク偏差演算部１３０において算出された偏差が所定値を下回る場合には、ステップＳ１からの処理を繰り返す。

（４）実施例
図４は、従来の車両制御装置を用いた場合の、電気自動四輪車のモータトルクの挙動を説明する図である。縦軸はモータトルクを示し、横軸は時間経過を示す。また、実線は出力指令値を示し、点線はインホイールモータの実際の出力トルクを示す。

図５は、車両制御装置１００による電気自動四輪車１０のモータトルクの挙動を説明する図である。縦軸はモータトルクを示し、横軸は時間経過を示す。また、実線は出力指令値を示し、点線はインホイールモータの実際の出力トルクを示す。なお、図４，５において、モータトルクは４輪の平均値とした。

図５に示すように、車両制御装置１００によれば、実際の出力トルクが出力指令値を理想的に追従していることが判る。一方、従来の車両制御装置では、出力指令値に対して、実際の出力トルクが不安定になっていることが判る。

（５）作用・効果
車両制御装置１００は、各車輪を別個独立したインホイールモータ３０ＦＬ，３０ＦＲ，３０ＲＬ，３０ＲＲによって駆動する電気自動四輪車１０の制御装置であって、車輪に個別の外乱が与えられた場合に、インホイールモータ３０ＦＬ，３０ＦＲ，３０ＲＬ，３０ＲＲの出力トルクと、インホイールモータ３０ＦＬ，３０ＦＲ，３０ＲＬ，３０ＲＲの出力指令値（すなわち、アクセル踏み込み量）に基づくモータトルクとの偏差が少なくなるようにインホイールモータ３０ＦＬ，３０ＦＲ，３０ＲＬ，３０ＲＲに与える出力指令値が制御される。

そのため、各車輪にそれぞれ設けられたインホイールモータ３０ＦＬ，３０ＦＲ，３０ＲＬ，３０ＲＲの出力トルクの各々が出力指令値に基づくモータトルクに近づく。これにより、車両のぎくしゃく感が低減する。

従って、各車輪を別個独立したインホイールモータ３０ＦＬ，３０ＦＲ，３０ＲＬ，３０ＲＲによって駆動する電気自動四輪車１０において、各車輪に対して別々の外乱が与えられる場合であっても、電気自動四輪車１０の操縦安定性を高めることができる。

（６）その他の実施形態
本発明の一実施形態により本発明の内容を開示した。しかし、本発明は、上述した論述及び図面に限定されない。上述した論述及び図面を基に当業者にとって明らかになる様々な実施形態は、全て本発明に含まれる。

実施形態では、各車輪（車輪２０ＦＬ，２０ＦＲ，２０ＲＬ，２０ＲＲ）にインホイールモータ３０ＦＬ，３０ＦＲ，３０ＲＬ，３０ＲＲを備える電気自動四輪車１０の場合に付いて説明したが、例えば、後輪（車輪２０ＲＬ，２０ＲＲ）のみに、インホイールモータが装着された車両であっても良い。また、本発明は、インホイールモータを備えない車両であっても適用可能である。

例えば、本実施形態では四輪の電気自動四輪車を例に取って説明したが、六輪等、四輪以外の車輪を有する自動車にも適用可能である。

また、車輪の内部に充填される充填体は、空気でなくてもよい。例えば、窒素でもよい。また、気体に限らない。液体であってもよい。

このように、本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態などを含むことは勿論である。本発明の技術的範囲は、上述の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められる。

本発明の実施形態に係る電気自動四輪車の概略斜視図である。 本発明の実施形態に係る電気自動四輪車の駆動システムの機能ブロック構成図である。 本実施形態に係る電気自動四輪車のインホイールモータの出力指令値の制御方法を説明するフローチャートである。 従来の車両制御装置を用いた場合の、電気自動四輪車のモータトルクの挙動を説明する図である。 図５は、本発明の実施形態に係る車両制御装置による電気自動四輪車のモータトルクの挙動を説明する図である。

符号の説明

１０…電気自動四輪車、 ２０ＦＬ，２０ＦＲ，２０ＲＬ，２０ＲＲ…車輪、 ３０ＦＬ，３０ＦＲ，３０ＲＬ，３０ＲＲ…インホイールモータ、 １００…車両制御装置、 １１０…モータトルク検出部、 １２０…出力指令取得部、 １３０…トルク偏差演算部、 １４０…モータ制御部

Claims (3)

1. 各車輪を別個独立した電気モータによって駆動する電気自動車の車両制御装置であって、
   前記電気モータの出力トルクを検出するトルク検出部と、
   前記電気モータの出力指令値を取得する出力指令値取得部と、
   前記トルク検出部が検出した出力トルクと、前記出力指令値取得部が取得した出力指令値に基づくモータトルクとの偏差を演算するトルク偏差演算部と、
   前記偏差が少なくなるように出力指令値を制御する制御部と
   を備える電気自動車の車両制御装置。
2. 前記制御部は、前記偏差が０になるように前記出力指令値を制御する請求項１に記載の電気自動車の車両制御装置。
3. 各車輪を別個独立した電気モータによって駆動する電気自動車の車両制御方法であって、
   前記電気モータの出力トルクを検出する工程と、
   前記電気モータの出力指令値を取得する工程と、
   前記出力トルクを検出する工程において検出された出力トルクと、前記出力指令値を取得する工程において取得された出力指令値に基づくモータトルクとの偏差を演算する工程と、
   前記偏差が少なくなるように出力指令値を制御する工程と
   を有する電気自動車の車両制御方法。

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