JP2011155794A - 駆動装置及び車両 - Google Patents

Abstract

【課題】斜面に停車させた車両が滑落することを容易かつ効果的に抑制する駆動装置や、当該駆動装置を備える車両を提供する。
【解決手段】駆動装置１は、電力を供給するバッテリ１１と、バッテリ１１から供給される電力を変換するインバータ１２と、インバータ１２から供給される電力によって車両を駆動する動力を発生するモータ１３と、インバータ１２における電力の変換を制御するインバータ制御部１４と、車両の速度を測定する速度測定部１５と、車両の傾斜度を測定する傾斜度測定部１６と、車両の重量を測定する重量測定部１７と、を備える。インバータ制御部１４は、重量測定部１７が測定する車両の重量と、傾斜度測定部１６が測定する傾斜度とに基づいて、車両にかかる斜面に沿って下向きの力を求め、当該力を相殺する力がモータ１３から発生するように、インバータ１２を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電力で駆動するモータを備えた駆動装置と、当該駆動装置を備えた車両に関する。

車両が坂道などの水平面から傾斜した斜面に存在する場合、斜面に沿って下向きの力が車両にかかる。そのため、斜面に停車中の車両においてユーザがブレーキを緩めるなどの不適切な操作を行うと、車両が滑落して他の車両や物に衝突するなどの問題が生じる。

上記の問題を解決するために、例えば特許文献１では、車両が微速で動いている場合に、車両が動いている方向と反対方向の動力をモータに生じさせる駆動装置が提案されている。また、例えば特許文献２では、モータと駆動輪との間にクラッチを設け、車両が斜面で停車している場合、車両の速度がゼロになるようにクラッチの動力伝達容量を制御する駆動装置が提案されている。

特開平２−６５６０４号公報 特開平５−２５２６１２号公報

特許文献１や特許文献２の駆動装置のように構成すれば、車両が滑落することを抑制することができる。しかしながら、特許文献１で提案される駆動装置では、停車しているにもかかわらず車両が前後に振動することから、乗り心地の悪化や消費電力の増大化を招来するため、問題となる。これに対して、特許文献２で提案される駆動装置では、停車時の車両の振動を防止することは可能である。しかしながら、クラッチが必要不可欠であることから、駆動装置の大型化や構成の複雑化を招来するため、問題となる。

そこで本発明は、斜面に停車させた車両が滑落することを容易かつ効果的に抑制する駆動装置や、当該駆動装置を備える車両を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明における駆動装置は、車両を駆動する駆動装置であって、供給される電力により前記車両を駆動する動力を発生するモータと、前記モータに電力を供給する電力供給部と、前記車両の重量を測定する重量測定部と、前記車両の傾斜度を測定する傾斜度測定部と、を備え、前記車両が斜面で停車している場合、前記電力供給部が、前記重量測定部で測定される前記車両の重量と、前記傾斜度測定部で測定される前記車両の傾斜度と、に基づいて前記車両にかかる前記斜面に沿って下向きの力を求め、前記モータに電力を供給して当該力を相殺する動力を発生させる停車補助動作を行うことを特徴とする。

なお、以下の実施形態では、電力供給部の一例としてバッテリ、インバータ及びインバータ制御部を挙げて説明している。また、車両にかかる斜面に沿って下向きの力を相殺する動力とは、例えば、斜面に沿って上向き（当該力と略平行かつ反対向き）であり、当該力と略等しい大きさとなるものである。

また、上記構成の駆動装置において、前記車両の速度を測定する速度測定部をさらに備え、前記電力供給部が、前記速度測定部で測定される前記車両の速度が所定の大きさ以下になる場合に、前記車両が停車していると判定することとしても構わない。

このように構成すると、車両が停車しているか否かを、容易に確認することが可能となる。

また、上記構成の駆動装置において、前記速度測定部が、前記電力供給部から取得される前記モータの回転数に関する情報に基づいて、前記車両の速度を測定することとしても構わない。

このように構成すると、速度測定部が、電力供給部から情報を取得するだけで車両の速度を測定することとなるため、駆動装置の構成を簡略化することが可能となる。なお、モータの回転数に関する情報とは、例えば、電力供給部がモータに供給する電力を示す情報である。

また、上記構成の駆動装置において、ユーザから前記車両を駆動させる駆動指示が入力される駆動指示入力部をさらに備え、前記停車補助動作を行っている時に、前記駆動指示入力部に駆動指示が入力される場合、当該駆動指示に応じて設定される駆動動力に補助動力を加算した動力が前記モータから発生するように、前記電力供給部が前記モータに電力を供給する発車補助動作を行い、前記発車補助動作の開始時から第１時間が経過するまでの補助動力が、前記停車補助動作で前記モータが発生していた動力と略等しいものであることとしても構わない。

このように構成すると、停車補助動作を終了して車両を発車させる際に、ユーザが誤った駆動指示を入力することによって、車両が滑落したり急加速したりすることを抑制することが可能となる。したがって、円滑に車両を発車させることが可能となる。特に、発車補助動作の前期において、停車補助動作でモータから発生していた動力（即ち、車両にかかる斜面に沿って下向きの力を相殺する動力）を補助動力として設定することにより、ユーザが平地と同じように駆動指示入力部に駆動指示を入力するだけで、容易に円滑な発車をすることが可能となる。

また、上記構成の駆動装置において、前記第１時間から前記発車補助動作の終了時までの補助動力が、時間の経過に伴って０に漸近するものであることとしても構わない。

このように構成すると、発車補助動作の後期において、モータが発生する動力が急変することを抑制することが可能となる。したがって、車両が急加速や急停止することを抑制することが可能となる。

また、本発明の車両は、上記の駆動装置を備え、当該駆動装置により駆動されることを特徴とする。

本発明の構成とすると、車両が斜面に停車する場合に、駆動装置が停車補助動作を行うこととなる。そのため、車両が滑落することを抑制することが可能となる。特に、停車補助動作として、車両にかかる斜面に沿って下向きの力を相殺する動力をモータから発生させることで、容易かつ効果的に車両が滑落することを抑制することが可能となる。

本発明の意義ないし効果は、以下に示す実施の形態の説明によりさらに明らかとなろう。ただし、以下の実施の形態は、あくまでも本発明の実施の形態の一つであって、本発明ないし各構成要件の用語の意義は、以下の実施の形態に記載されたものに制限されるものではない。

は、第１実施例の駆動装置の構成を示すブロック図である。 は、斜面に停車している車両にかかる力を示す模式図である。 は、第２実施例の駆動装置の構成を示すブロック図である。 は、第３実施例の駆動装置の構成を示すブロック図である。 は、第３実施例の駆動装置の動作の一例を示すグラフである。 は、第３実施例の駆動装置の動作の別例を示すグラフである。

本発明の実施の一形態である駆動装置の各実施例について、以下図面を参照して説明する。なお、各実施例は矛盾なき適宜限り組み合わせて実施することが可能である。

＜第１実施例＞
最初に、駆動装置の第１実施例について図面を参照して説明する。図１は、第１実施例の駆動装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、駆動装置１は、蓄えた電力を供給するバッテリ１１と、バッテリ１１から供給される直流の電力を交流に変換して出力するインバータ１２と、インバータ１２から供給される交流の電力によって車両を駆動する動力を発生するモータ１３と、インバータ１２における電力の変換を制御するインバータ制御部１４と、車両の速度を測定する速度測定部１５と、車両の傾斜度（即ち、路面の傾斜度）を測定する傾斜度測定部１６と、車両の重量を測定する重量測定部１７と、を備える。また、図中の各ブロックを接続する実線の矢印は電力のやり取りを示し、破線の矢印は情報のやり取りを示している。

バッテリ１１は、例えば商用電源電力や車両から発生する電力（例えば、回生により発生した電力）により充電される。インバータ１２は、バッテリ１１の放電により供給される直流の電力を交流に変換し、モータ１３に供給する。モータ１３は、インバータ１２から供給される電力によって車両の車軸を回転させ、車両を駆動する。

インバータ制御部１４は、インバータ１２による電力の変換動作を制御することによりモータ１３に供給される電力を制御することで、モータ１３から発生する動力を制御する。なお、モータ１３が三相交流の電力で動作するものであり、インバータ制御部１４が、インバータ１２から出力される三相それぞれのパルスのデューティー比を制御する（ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御を行う）ことで、モータ１３に供給される三相それぞれの交流の電力を制御することとしても構わない。

速度測定部１５、傾斜度測定部１６及び重量測定部１７のそれぞれが実行する測定方法として、公知の任意の測定方法を適用することができる。例えば、速度測定部１５が、車軸の回転数に基づいて速度を測定しても構わない。また例えば、傾斜度測定部１６が、振子や液面の傾きに基づいて車両の傾斜度を測定しても構わない。また例えば、重量測定部１７が、車両各部にかかる圧力に基づいて車両全体の重量（車両本体のほか搭乗者や荷物などを含む総重量）を測定しても構わない。なお、上記の測定方法は一例に過ぎず、それぞれの測定部１５〜１７が上記以外の測定方法を適用しても構わない。また、例えば重量測定部１７など、ユーザが測定値を指定や補正することができるようにしても構わない。

本実施例の駆動装置１は、車両が斜面に停車している場合に、車両の滑落を抑制する停車補助動作を行う。以下、この停車補助動作について図面を参照して説明する。図２は、斜面に停車している車両にかかる力を示す模式図である。なお、図２において、車両の一例として四輪車（普通自動車）を示しているが、本願における車両とは当該四輪車に限られるものではない。例えば、二輪車（自動二輪車、自転車）なども本願の車両に含まれ得る。

図２に示すように、斜面（水平面からの傾斜度θ）に停車する車両Ｃには、鉛直下向きの重力Ｇ（車両Ｃの重量×重力加速度）がかかる。そして、この重力Ｇにより、斜面に沿って下向きの力Ｇｓ（重力Ｇ×ｓｉｎθ）が車両Ｃにかかる。上述のように、傾斜度測定部１６によって斜面の傾斜度θが測定され、重量測定部１７によって車両Ｃの重量が測定される。そのため、インバータ制御部１４は、これらの測定結果を用いることで斜面に沿って下向きの力Ｇｓを求めることができる。

図２では、車両の前方（モータ１３が正回転する時に進む方向とする。以下同じ。）が斜面の上側である場合を例示しているが、車両の前方が斜面の下側である場合も同様であり、斜面に沿って下向きの力Ｇｓが車両Ｃにかかる。

また、インバータ制御部１４は、速度測定部１５の測定結果に基づいて、車両Ｃが停車中であるか否かを判定することができる。具体的には、車両Ｃの速度が所定の大きさ以下となる場合に、車両Ｃが停車中であると判定する。そして、インバータ制御部１４が、車両Ｃが斜面で停車していると判定する場合に、停車補助動作が行われる。

停車補助動作が行われると、インバータ制御部１４は、斜面に沿って下向きの力Ｇｓを相殺する動力をモータ１３に発生させるべく、インバータ１２を制御する。このときモータ１３が発生する動力は、例えば、斜面に沿って上向き（力Ｇｓと略平行かつ反対向き）であり、力Ｇｓと略等しい大きさのものとなる。インバータ制御部１４は、車両Ｃが停車している間、モータ１３から当該動力が継続して発生するように、インバータ１２を制御する。

以上のように構成すると、車両Ｃが斜面に停車する場合に、駆動装置１が停車補助動作を行うこととなる。そのため、車両Ｃが滑落することを抑制することが可能となる。特に、停車補助動作として、車両Ｃにかかる斜面に沿って下向きの力Ｇｓを相殺する動力をモータ１３から発生させるため、容易かつ効果的に車両Ｃが滑落することを抑制することが可能となる。

＜第２実施例＞
次に、駆動装置の第２実施例について図面を参照して説明する。図３は、第２実施例の駆動装置の構成を示すブロック図であり、駆動装置の第１実施例について示した図１に相当するものである。なお、図３において図１と同様となる部分については同様の符号を付し、その詳細な説明については省略する。また、図１に関する説明は、矛盾なき限り図３にも適用され得る。

図３に示すように、駆動装置１ａは、バッテリ１１と、インバータ１２と、モータ１３と、インバータ制御部１４と、速度測定部１５ａと、傾斜度測定部１６と、重量測定部１７と、を備える。ただし、速度測定部１５ａによる車両の速度の測定方法が、第１実施例と本実施例とでは異なる。

本実施例の速度測定部１５ａは、インバータ１２からモータ１３の回転数に関する情報を取得することで、車両の速度を測定する。具体的に例えば、速度測定部１５ａが、インバータ１２からモータ１３に供給される電力に基づいてモータ１３の回転数（車軸の回転数）を確認することで、車両の速度を測定する。

以上のように構成すると、速度測定部１５ａが、インバータ１２から情報を取得するだけで車両の速度を測定することとなるため、駆動装置１ａの構成を簡略化することが可能となる。

＜第３実施例＞
次に、駆動装置の第３実施例について図面を参照して説明する。図４は、第３実施例の駆動装置の構成を示すブロック図であり、駆動装置の第１実施例について示した図１に相当するものである。なお、図４において図１と同様となる部分については同様の符号を付し、その詳細な説明については省略する。また、図１に関する説明は、矛盾なき限り図４にも適用され得る。

図４に示すように、駆動装置１ｂは、バッテリ１１と、インバータ１２と、モータ１３と、インバータ制御部１４ｂと、速度測定部１５と、傾斜度測定部１６と、重量測定部１７と、ユーザから車両を駆動させる指示が入力される駆動指示入力部１８と、を備える。

駆動指示入力部１８は、例えば、アクセルやスロットルなどのように、ユーザが操作することで指示が入力されるものであり、特に、車両を駆動（加速）させる指示が入力されるものである。また、インバータ制御部１４ｂは、駆動指示入力部１８を介して入力されるユーザの駆動指示に応じた電力がモータ１３に供給されるように、インバータ１２を制御する。

本実施例の駆動装置１ｂも、第１実施例の駆動装置１及び第２実施例の駆動装置１ａと同様に、停車補助動作を行い得る。ただし、本実施例の駆動装置１ｂは、停車補助動作の実行中にユーザから駆動指示入力部１８を介して駆動指示が入力されることで、発車補助動作を行う。以下、この発車補助動作の詳細について、図面を参照して説明する。

図５に示す動作例は、図２に示すような前方を斜面の上側として停車している車両が、斜面の上側に向かって前進しようとする場合のものである。以下、モータ１３の正回転時に発生する動力（車両を前進させようとするモータ１３の動力）を正とし、逆回転時に発生する動力（車両を後退させようとするモータ１３の動力）を負として表現する。また、車両が前進する場合の速度を正とし、後退する場合の速度を負として表現する。

図５に示す動作例では、時刻０から時刻ｔ１までの間、上述の停車補助動作が行われる。このとき、車両にかかる斜面に沿って下向きの力を相殺する正の出力動力ｍ１（図中の太い実線）が継続してモータ１３から出力されるように、インバータ制御部１４ｂがインバータ１２を制御する。その結果、車両の速度は０（停車状態）となる。

次に、時刻ｔ１において、ユーザが駆動指示の入力を開始する。すると、駆動装置１ｂが発車補助動作を開始する。発車補助動作が行われると、駆動指示に応じて設定される駆動動力（図中の粗い破線）に補助動力（図中の細かい破線）を加算した出力動力（図中の太い実線）がモータ１３から発生するように、インバータ制御部１４ｂがインバータ１２を制御する。

具体的に、発車補助動作の開始時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間（前期）では、停車補助動作で出力していた出力動力ｍ１と略等しい補助動力が設定される。その結果、ｍ１以上の出力動力がモータ１３から発生し、車両の速度が正となる（発車する）。また、時刻ｔ２から発車補助動作の終了時刻ｔ３の間（後期）では、時刻ｔ２からの時間の経過に伴ってｍ１から０に漸近する補助動力が設定される。その結果、モータ１３から発生する出力動力が、時間の経過に伴って駆動動力に近づくこととなる。

時刻ｔ３以降、駆動装置１ｂは走行動作を行う。走行動作が行われると、駆動動力と略等しい出力動力（図中の太い破線）がモータ１３から出力されるように、インバータ制御部１４ｂがインバータ１２を制御する。

また、前方を斜面の下側として停車している車両が、斜面の下側に向かって前進しようとする場合も同様である。この場合の動作例を、図６に示す。図６は、第３実施例の駆動装置の動作の別例を示すグラフである。

図６に示す動作例では、時刻０から時刻ｔ４までの間、上述の停車補助動作が行われる。このとき、車両にかかる斜面に沿って下向きの力を相殺する負の出力動力ｍ４（図中の太い実線）が継続してモータ１３から出力されるように、インバータ制御部１４ｂがインバータ１２を制御する。その結果、車両の速度は０（停車状態）となる。

次に、時刻ｔ４において、ユーザが駆動指示の入力を開始する。すると、駆動装置１ｂが発車補助動作を開始する。発車補助動作が行われると、駆動指示に応じて設定される駆動動力（図中の粗い破線）に補助動力（図中の細かい破線）を加算した出力動力（図中の太い実線）がモータ１３から発生するように、インバータ制御部１４ｂがインバータ１２を制御する。

具体的に、発車補助動作の開始時刻ｔ４から時刻ｔ５までの間（前期）では、停車補助動作で出力していた出力動力ｍ４と略等しい補助動力が設定される。その結果、ｍ４以上の動力がモータ１３から発生し、車両の速度が正となる（発車する）。また、時刻ｔ５から発車補助動作の終了時刻ｔ６の間（後期）では、時刻ｔ５からの時間の経過に伴ってｍ４から０に漸近する補助動力が設定される。その結果、モータ１３から発生する出力動力が、時間の経過に伴って駆動動力に近づくこととなる。

時刻ｔ６以降、駆動装置１ｂは走行動作を行う。走行動作が行われると、駆動動力と略等しい出力動力（図中の太い破線）がモータ１３から出力されるように、インバータ制御部１４ｂがインバータ１２を制御する。

以上のように構成すると、停車補助動作を終了して車両を発車させる際に、ユーザが誤った駆動指示を入力する（即ち、モータ１３から発生する出力動力に過不足が生じる）ことによって、車両が滑落したり急加速したりすることを抑制することが可能となる。したがって、円滑に車両を発車させることが可能となる。

特に、発車補助動作の前期において、車両にかかる斜面に沿って下向きの力を相殺する動力を補助動力として設定する。これにより、ユーザが平地と同じように駆動指示入力部１８に駆動指示を入力するだけで、容易に円滑な発車をすることが可能となる。

また、発車補助動作の後期において、時間の経過に伴って０に近づくような補助動力を設定する。これにより、モータ１３が発生する出力動力（即ち、車両の挙動）が、急変することを抑制することが可能となる。したがって、車両が急加速や急停止することを抑制することが可能となる。

なお、図５及び図６では、補助動力（図中の細かい破線）が線形に変化する場合を例示しているが、非線形に変化することとしても構わない。

また、車両が前進する場合における発車補助動作を例に挙げて説明したが、後退する場合にも発車補助動作を行うことが可能である。例えば、前方を斜面の上側として停車している車両が、斜面の下側に向かって後退しようとする場合、図６に示すモータの出力動力の正負を反転させたグラフとなるように、モータ１３を制御する。また例えば、前方を斜面の下側として停車している車両が、斜面の上側に向かって後退しようとする場合、図５に示すモータの出力動力の正負を反転させたグラフとなるように、モータ１３を制御する。

また、発車補助動作の前期において、停車補助動作中にインバータ１２がモータ１３に供給していた電力に、駆動指示に基づく電力を加算した電力がモータ１３に供給されるように、インバータ制御部１４がインバータ１２を制御することとしても構わない。また、発車補助動作の後期において、停車補助動作中にインバータ１２がモータ１３に供給していた電力を時間の経過に伴って０に漸近させた電力に、駆動指示に基づく電力を加算した電力がモータ１３に供給されるように、インバータ制御部１４がインバータ１２を制御することとしても構わない。

また、本実施例の速度測定部１５を、第２実施例の速度測定部１５ａとしても構わない。

＜変形例＞
本発明の実施形態における駆動装置１について、インバータ制御部１４，１４ｂ，速度測定部１５，１５ａ、傾斜度測定部１６、重量測定部１７及び駆動指示部１８の一部または全部の動作を、マイコンなどの制御装置が行うこととしても構わない。さらに、このような制御装置によって実現される機能の全部または一部をプログラムとして記述し、該プログラムをプログラム実行装置（例えばコンピュータ）上で実行することによって、その機能の全部または一部を実現するようにしても構わない。

また、上述した場合に限らず、図１、図３及び図４に示す駆動装置１，１ａ，１ｂは、ハードウェア、或いは、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせによって実現可能である。また、ソフトウェアを用いて駆動装置１，１ａ，１ｂの一部を構成する場合、ソフトウェアによって実現される部位についてのブロックは、その部位の機能ブロックを表すこととする。

以上、本発明における実施形態について説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実行することができる。

本発明は、電力で駆動するモータを備えた駆動装置と、当該駆動装置を備えた車両に利用可能である。

１，１ａ，１ｂ 駆動装置
１１ バッテリ
１２ インバータ
１３ モータ
１４，１４ｂ インバータ制御部
１５，１５ａ 速度測定部
１６ 傾斜度測定部
１７ 重量測定部
Ｃ 車両

Claims (6)

1. 車両を駆動する駆動装置であって、
   供給される電力により前記車両を駆動する動力を発生するモータと、
   前記モータに電力を供給する電力供給部と、
   前記車両の重量を測定する重量測定部と、
   前記車両の傾斜度を測定する傾斜度測定部と、を備え、
   前記車両が斜面で停車している場合、前記電力供給部が、前記重量測定部で測定される前記車両の重量と、前記傾斜度測定部で測定される前記車両の傾斜度と、に基づいて前記車両にかかる前記斜面に沿って下向きの力を求め、前記モータに電力を供給して当該力を相殺する動力を発生させる停車補助動作を行うことを特徴とする駆動装置。
2. 前記車両の速度を測定する速度測定部をさらに備え、
   前記電力供給部が、前記速度測定部で測定される前記車両の速度が所定の大きさ以下になる場合に、前記車両が停車していると判定することを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
3. 前記速度測定部が、前記電力供給部から取得される前記モータの回転数に関する情報に基づいて、前記車両の速度を測定することを特徴とする請求項２に記載の駆動装置。
4. ユーザから前記車両を駆動させる駆動指示が入力される駆動指示入力部をさらに備え、
   前記停車補助動作を行っている時に、前記駆動指示入力部に駆動指示が入力される場合、
   当該駆動指示に応じて設定される駆動動力に補助動力を加算した動力が前記モータから発生するように、前記電力供給部が前記モータに電力を供給する発車補助動作を行い、
   前記発車補助動作の開始時から第１時間が経過するまでの補助動力が、前記停車補助動作で前記モータが発生していた動力と略等しいものであることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の駆動装置。
5. 前記第１時間から前記発車補助動作の終了時までの補助動力が、時間の経過に伴って０に漸近するものであることを特徴とする請求項４に記載の駆動装置。
6. 請求項１〜請求項５のいずれかに記載の駆動装置を備え、当該駆動装置により駆動されることを特徴とする車両。

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