JP2012135172A - 電気自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】快適な操作性能を確保するとともに、走行安定性に優れた電気自動車を提供する。
【解決手段】電気自動車１は、前輪側の左右輪に制駆動力を伝達する前輪用モータ３ｆと、後輪側の左右輪に制駆動力を伝達する後輪用モータ３ｒと、前輪用モータ３ｆを駆動する前輪用インバータ８ｆと、後輪用モータ３ｒを駆動する後輪用インバータ８ｒとを備え、前輪用モータ３ｆ及び後輪用モータ３ｒは、車体の中心２５ａに対して線対称又は点対称に配置され、前輪用インバータ８ｆ及び後輪用インバータ８ｒは、前輪用モータ３ｆ及び後輪用モータ３ｒが線対称に配置されているときは線対称に配置され、前輪用モータ３ｆ及び後輪用モータ３ｒが点対称に配置されているときは点対称に配置された。
【選択図】図１

Description

本発明は、前後輪を２つの電気モータで独立に駆動する電気自動車に関する。

従来、運転者が乗車した時に重心が車体の中心線上に位置するようにした電動車両が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

この電動車両は、乗降性を向上させるために運転席を車体の中心線からずらして配置し、複数の個別バッテリからなる集合バッテリの重心を車体の中心線から運転席と反対方向にオフセットするように配置し、電動モータを運転席の後方近傍に配置したものである。

特開平９−３０９３４３号公報

しかし、従来の電動車両によれば、電動モータが運転席に近い位置に配置されているため、電動モータの振動やモータ音が運転者に伝達され易く、快適な操作性能が確保され難い。

そこで、本発明は、快適な操作性能を確保するとともに、走行安定性に優れた電気自動車を提供することを課題とする。

本発明の一態様は、上記課題を解決するため、前輪側の左右輪に制駆動力を伝達する第１の電気モータと、後輪側の左右輪に制駆動力を伝達する第２の電気モータと、前記第１の電気モータを駆動する第１のインバータと、前記第２の電気モータを駆動する第２のインバータとを備え、前記第１及び第２の電気モータは、車体の中心に対して線対称又は点対称に配置され、前記第１及び第２のインバータは、前記第１及び第２の電気モータが線対称に配置されているときは線対称に配置され、前記第１及び第２の電気モータが点対称に配置されているときは点対称に配置された電気自動車を提供する。

上記構成によれば、上記第１及び第２の電気モータ、及び第１及び第２のインバータを上記のように配置することにより、電気自動車全体の重心が車体の中心にほぼ位置し、安定した走行が可能になる。ここで、前輪用の第１の電気モータを運転席から離すことにより、第１の電気モータから発生する振動やモータ音が運転者に伝達し難くなる。

本発明によれば、快適な操作性能を確保するとともに、走行安定性に優れたものとなる。

図１は、本発明の実施の形態に係る電気自動車の構成を概念的に示すブロック図である。 図２は、Ｈ型配線部の構造を説明するための図であり、（ａ）は前方配線部の断面図、（ｂ）は後方配線部の断面図、（ｃ）は中央配線部の断面図である。 図３は、コントローラを機能的に示すブロック図である。 図４は、駆動力及び制動力とスリップ率との関係を示す図である。 図５は、制動力の前輪及び後輪への分配方法を説明するための図である。

図１は、本発明の実施の形態に係る電気自動車の構成を概念的に示すブロック図である。なお、同図では、構成要素の位置が前輪側か後輪側か、前輪側の右側か左側か、後輪側の右側か左側かを示す付加記号ｆ、ｒ、ｆｒ、ｆｌ、ｒｒ、ｒｌを構成要素に付している。また、構成要素の位置を特に区別する必要がない場合には、上記付加記号や位置を示す「前輪用」、「後輪用」の語を省略することもある。

（全体の構成）
この電気自動車１は、前輪２ｆｒ、２ｆｌを第１の差動装置としての前輪用差動装置４ｆ及び車軸５ｆｒ、５ｆｌを介して駆動する第１の電気モータとしての前輪用モータ３ｆと、後輪２ｒｒ、２ｒｌを第２の差動装置としての後輪用差動装置４ｒ及び車軸５ｒｒ、５ｒｌを介して駆動する第２の電気モータとしての後輪用モータ３ｒと、電気自動車１の駆動エネルギー源としての主電源部６と、電気自動車１の電子機器用の低電圧バッテリ７と、主電源部６からの電力を交流電力に変換してモータ３ｆ、３ｒに供給する前輪用インバータ８ｆ及び後輪用インバータ８ｒと、車体２５の中心線Ｌｃよりも左右のいずれか一方（本実施の形態では右側）に配置された運転席９と、目標トルクに応じた信号をインバータ８ｆ、８ｒに出力するとともに、前輪用モータ３ｆ及び後輪用モータ３ｒの制駆動力を独立に制御するコントローラ１０と、モータ３ｆ、３ｒ等を冷却するラジエター１１と、車軸５ｆｒ、５ｆｌ、５ｒｒ、５ｒｌの回転を制動する機械ブレーキ１８ｆｒ、１８ｆｌ、１８ｒｒ、１８ｒｌと、機械ブレーキ１８ｆｒ、１８ｆｌ、１８ｒｒ、１８ｒｌに液圧を供給して摩擦制動を生じさせる圧力調整ユニット１２とを備えた、前後輪独立駆動型の電気自動車である。

また、この電気自動車１は、運転者が操作するアクセルペダル、ブレーキペダル、及び前進や後進を指定するためのシフトレバー等の操作手段と、前輪用モータ３ｆ及び後輪用モータ３ｒの回転数をそれぞれ検出するエンコーダ１６ｆ、１６ｒと、車体２５の前方側に設けられた２つのカメラ２０ｆｒ、２０ｒｌと、車体２５の後方側に設けられたカメラ２１と、モータ３ｆ、３ｒの温度をそれぞれ検出する温度センサ２７ｆ、２７ｒと、車輪２の回転速度を検出する車輪速センサ２８ｆｒ、２８ｆｌ、２８ｒｒ、２８ｒｌとを備える。

なお、本明細書において、「制駆動力」は、自動車を減速させる制動力と、自動車を加速させる駆動力の両方を意味する場合や一方のみを意味する場合がある。

（電源系）
主電源部６は、互いに並列に接続された一対のバッテリ６０ｒ、６０ｌと、高電圧バッテリ６０ｒ、６０ｌのそれぞれの出力側に並列に接続された一対の平滑コンデンサ（例えば６５００μＦ）６１ｒ、６１ｌとを備える。

高電圧バッテリ６０ｒ、６０ｌは、前輪用モータ３ｆ及び後輪用モータ３ｒを駆動するための電力を出力することができる高電圧バッテリである。なお、電気自動車１の駆動エネルギー源として、バッテリの他に、乾電池等の一次電池、燃料電池等を用いてもよい。

一対の高電圧バッテリ６０ｒ、６０ｌは、ブスバー６２によって後述するＨ型配線部１３の中央配線部１３２内に設けられた端子部に電気的に接続可能に構成されている。端子部は、電源ケーブル１４２に接続されている。高電圧バッテリ６０ｒ、６０ｌを交換するときは、車体２５の側方からブスバー６２に着脱することで容易に行うことができる。

前輪用モータ３ｆ及び後輪用モータ３ｒは、例えば同期モータ（Synchronous Motor）、誘導モータ（Induction Motor）等の各種のモータを用いることができる。前輪側及び後輪側それぞれにおいて、モータ３の回転は、差動装置４を介して車軸５に伝達される。車軸５は車輪２と一体的に回転する。すなわち、電気自動車１は、前輪２ｆｒ、２ｆｌと、後輪２ｒｒ、ｒｌを互いに独立に制御可能に前輪２ｆｒ、２ｆｌ及び後輪２ｒｒ、ｒｌに対応して２つのトルク発生源を有している。

インバータ８は、高電圧バッテリ６０からの電力を交流電力に変換し、コントローラ１０からの信号に応じた電流をモータ３に出力してモータ３を駆動する。また、インバータ８は、モータ３により発電された交流電力を直流電力に変換してコンデンサ６１を介して高電圧バッテリ６０を充電する。

低電圧バッテリ７は、主電源部６の直流の高電圧を図示しないＤＣ／ＤＣコンバータにより変換して直流の低電圧（例えば１２Ｖ）に変換して出力するものである。低電圧バッテリ７として、例えば電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ：Electric Double Layer Capacitor）を用いることができる。

コントローラ１０は、前輪用モータ３ｆの１次巻線の電流をそれぞれ検出する後述する電流センサ１５ａ〜１５ｃ、及び後輪用モータ３ｒの１次巻線の電流をそれぞれ検出する後述する電流センサ１７ａ〜１７ｃからの電流検出信号を受信し、目標トルクに応じた信号をインバータ８ｆ、８ｒに出力する。

差動装置４ｆ、４ｒは、例えば車軸５ｆｒ、５ｆｌ、５ｒｒ、５ｒｌに連結された一対のサイドギヤ、これら一対のサイドギヤに噛み合う複数のピニオンギヤ、及び複数のピニオンギヤを自転可能に支持するデフケースを備えた所謂オープンデフを用いることができる。前輪用モータ３ｆの制駆動力は、前輪用差動装置４ｆにより右前輪２ｆｒ及び左前輪２ｆｌに配分される。また、後輪用モータ３ｒの制駆動力は、後輪用差動装置４ｒにより右後輪２ｒｒ及び左後輪２ｒｌに配分される。なお、差動装置は、前輪側の車軸５ｆｒ、５ｆｌへの制駆動力の配分率、又は後輪側の車軸５ｒｒ、５ｒｌへの制駆動力の配分率をコントローラ１０により制御可能な機構を備えたものでもよい。

（ブレーキ系）
電気自動車１では、電気ブレーキと機械ブレーキとが併用される。すなわち、電気自動車１では、駆動源としてのモータ３により制動力を発生可能である。電気ブレーキは、例えば、制動エネルギーを熱エネルギーに変換する発電ブレーキ、及び制動により発生する電気を回生する回生ブレーキである。本実施の形態では、主として回生ブレーキを用いるが、低速領域では発電ブレーキを用いる場合もある。回生ブレーキは、モータ３が発電した電力をコンデンサ６１ｒ、６１ｌを介して高電圧バッテリ６０ｒ、６０ｌに回生し、これにより制動力を発生させる。

機械ブレーキ１８は、例えばドラムブレーキやディスクブレーキであり、圧力調整ユニット１２からの加圧液体によりブレーキシューを被制動部材に押し付けて摩擦力による摩擦制動を得るものである。機械ブレーキ１８の動作は、コントローラ１０により各車輪２に対して独立に制御される。なお、ブレーキシューをモータ等のアクチュエータにより被制動部材に押し付けてもよい。

圧力調整ユニット１２は、コントローラ１０からの信号により機械ブレーキ１８に加圧液体を分配して機械ブレーキ１８毎に異なる制動力を付与可能に構成されている。なお、圧力調整ユニット１２及び機械ブレーキ１８は、摩擦ブレーキ機構を構成する。

（撮像系）
前方のカメラ２０ｆｒ、２０ｆｌは、電気自動車１の前方側の路面を撮像し、撮像した画像をコントローラ１０に出力する。コントローラ１０は、カメラ２０ｆｒ、２０ｆｌから取得した画像に基づいて路面の変化を検出して、制駆動に関する処理を実行する。前方のカメラ２０ｆｒ、２０ｆｌは、その撮像領域は互いに少なくとも一部が重複している。カメラ２０ｆｒ、２０ｆｌは、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラにより構成されている。

後方のカメラ２１は、電気自動車１の後方側の路面を撮像し、撮像した画像をコントローラ１０に出力する。コントローラ１０は、カメラ２１から取得した画像に基づいて路面の変化を検出して、制駆動に関する処理を実行する。カメラ２１は、例えばＣＣＤカメラにより構成されている。

（各部品の配置）
この電気自動車１は、運転者（例えば体重７５ｋｇ）が運転席に乗車したときに、電気自動車１の全体の重心Ｇが車体２５の中心２５ａにほぼ位置（例えば中心２５ａから１０ｃｍ又は２０ｃｍ以内）するように電気自動車１を構成する部品、例えば前輪及び後輪駆動系を構成する部品の位置を定めている。すなわち、前輪用モータ３ｆ及び後輪用モータ３ｒは、車体２５の中心２５ａに対して線対称又は点対称に配置され、前輪用インバータ８ｆ及び後輪用インバータ８ｒは、前輪用モータ３ｆ及び後輪用モータ３ｒが線対称に配置されているときは、線対称に配置され、前輪用モータ３ｆ及び後輪用モータ３ｒが点対称に配置されているときは点対称に配置されている。本実施の形態は、前輪用モータ３ｆ及び後輪用モータ３ｒが車体２５の中心２５ａに対して点対称に配置され、前輪用インバータ８ｆ及び後輪用インバータ８ｒは、車体２５の中心２５ａに対して点対称に配置されている。

また、前輪用モータ３ｆ、後輪用モータ３ｒ、及び前輪用インバータ８ｆ及び後輪用インバータ８ｒを車体２５の中心２５ａに対して線対照又は点対照に配置したときの車体２５の中心２５ａを通る軸（横方向のｘ軸、縦方向のｙ軸）の周りのモーメントを打ち消すようにラジエター１１、コントローラ１０及び一対の高電圧バッテリ６０ｒ、６０ｌを含む前輪及び後輪駆動系を配置して電気自動車１の全体の重心Ｇが車体２５の中心２５ａにほぼ位置するようにしてもよい。

また、電気自動車１を構成する各部品を次のように配置してもよい。すなわち、前輪用モータ３ｆは、車体２５の中心２５ａよりも前方であって運転席９と反対側に配置されている。後輪用モータ３ｒは、前輪用モータ３ｆに対して点対照の位置に配置されている。また、前輪用インバータ８ｆは、車体２５の中心２５ａよりも前方であって運転席９の側に配置されている。後輪用インバータ８ｒは、前輪用インバータ８ｆに対して点対照の位置に配置されている。主電源部６を構成する一対の高電圧バッテリ６０ｆ、６０ｒ及び一対の平滑コンデンサ６１ｆ、６１ｒは、中心線Ｌｃに対して線対称の位置に配置されている。また、前輪用モータ３ｆ、前輪用インバータ８ｆ、ラジエター１１、コントローラ１０、低電圧バッテリ７及び圧力調整ユニット１２は、前輪側の左右輪２ｆｒ、２ｆｌよりも前方に配置されている。

なお、電気自動車１を構成する各部品の配置は、運転者の体重を考慮しなくてもよいし、運転者（例えば体重７５ｋｇ）と助手席（例えば体重７５ｋｇ）に乗車する者の体重を考慮してもよい。また、予め定められた体重の運転者が運転席に乗車したとき、運転者が乗車していないときよりも電気自動車全体の重心が車体２５の中心２５ａに移動するように電気自動車１を構成する部品を配置してもよい。

前輪用モータ３ｆ、後輪用モータ３ｒ、前輪用インバータ８ｆ、後輪用インバータ８ｒの重量をそれぞれＷ３ｆ、Ｗ３ｒ、Ｗ８ｆ、Ｗ８ｒとすると、これらの関係は、本実施の形態では次のようになる。
Ｗ３ｒ＞Ｗ３ｆ＞Ｗ８ｒ＞Ｗ８ｆ
なお、Ｗ３ｒ＝Ｗ３ｆ＞Ｗ８ｒ＞Ｗ８ｆ、又はＷ３ｆ＞Ｗ３ｒ＞Ｗ８ｆ＞Ｗ８ｒでもよい。

（Ｈ型配線部の構造）
上記のように配置した各部品等へのケーブルは、Ｈ型配線部１３を用いて配線している。Ｈ型配線部１３は、前方の車軸５ｆｒ、５ｆｌに沿って設けられた前方配線部１３０と、後方の車軸５ｒｒ、５ｒｌに沿って設けられた後方配線部１３１と、前方配線部１３０の中央と後方配線部１３１の中央部とを接続する中央配線部１３２とから構成されている。Ｈ型配線部１３の詳細については、図面を参照して説明する。

図２は、Ｈ型配線部１３の構造を説明するための図であり、（ａ）は前方配線部１３０の断面図、（ｂ）は後方配線部１３１の断面図、（ｃ）は中央配線部１３２の断面図である。Ｈ型配線部１３は、上壁１３ａ、下壁１３ｂ、側壁１３ｃ、１３ｄで覆われ、内部は仕切り壁１３ｅによって仕切られている。

図２（ａ）に示すように、前方配線部１３０の仕切り壁１３ｅの上段は、信号ケーブル１４１が収容される信号ケーブル配線領域１３０ａであり、仕切り壁１３ｅの下段は、電源ケーブル１４２が収容される電源ケーブル配線領域１３０ｂである。

図２（ｂ）に示すように、後方配線部１３１の仕切り壁１３ｅの上段は、信号ケーブル１４１が収容される信号ケーブル配線領域１３１ａであり、仕切り壁１３ｅの下段は電源ケーブル１４２が収容される電源ケーブル配線領域１３１ｂである。

図２（ｃ）に示すように、中央配線部１３２の仕切り壁１３ｅの上段は、信号ケーブル１４１が収容される信号ケーブル配線領域１３２ａであり、仕切り壁１３ｅの下段は電源ケーブル１４２が収容される電源ケーブル配線領域１３２ｂである。そして、信号ケーブル配線領域１３２ａは、仕切り仕切り壁１３ｆによって２つの信号ケーブル配線領域１３２ａ_１、１３２ａ_２に区分けされている。

上壁１３ａ、下壁１３ｂ、側壁１３ｃ、１３ｄ及び仕切り壁１３ｅ、１３ｆは、例えばアルミニウム、銅、ステンレススチール等の金属から形成されている。信号ケーブル１４１と電源ケーブル１４２とを仕切り壁１３ｅによって仕切ることにより、信号ケーブル１４１によって伝送される信号に電源ケーブル１４２からのノイズが混入するのを抑制することができる。

車体２５の中心２５ａに対し、右前方に位置する前輪用インバータ８ｆ、機械ブレーキ１８ｆｒ、車輪速センサ２８ｆｒ等の部品からの信号ケーブル１４１及び電源ケーブル１４２は、前方配線部１３０、中央配線部１３２等を介して他の部品に接続される。

車体２５の中心２５ａに対し、左前方に位置する前輪用モータ３ｆ、エンコーダ１６ｆ、電流センサ１５ａ〜１５ｃ、機械ブレーキ１８ｆｌ、温度センサ２７ｆ、車輪速センサ２８ｆｌ等の部品からの信号ケーブル１４１及び電源ケーブル１４２は、前方配線部１３０、中央配線部１３２等を介して他の部品に接続される。

車体２５の中心２５ａに対し、左後方に位置する後輪用インバータ８ｒ、機械ブレーキ１８ｒｌ、車輪速センサ２８ｒｌ等の部品からの信号ケーブル１４１及び電源ケーブル１４２は、後方配線部１３１、中央配線部１３２等を介して他の部品に接続される。

車体２５の中心２５ａに対し、右後方に位置する後輪用モータ３ｒ、エンコーダ１６ｒ、電流センサ１７ａ〜１７ｃ、機械ブレーキ１８ｒｒ、温度センサ２７ｒ、車輪速センサ２８ｒｒ等の部品からの信号ケーブル１４１及び電源ケーブル１４２は、後方配線部１３１、中央配線部１３２等を介して他の部品に接続される。

図示は省略するが、ラジエター１１からの水冷却用のパイプは、中央配線部１３２内を通って後輪用モータ３ｒに導かれて後輪用モータ３ｒを冷却するとともに、水冷却用のパイプを前輪用モータ３ｆに直接導かれて前輪用モータ３ｆを冷却している。なお、ラジエター１１からの冷却水によりモータ３のみならず、インバータ８ｆ、８ｒ等の電気系統を前後独立に冷却してもよい。

Ｈ型配線部１３を車体構造の一部として機能するように車体ベースに取り付けてもよい。これにより車両の剛性アップを図ることができる。

（制御系）
図３は、コントローラ１０を機能的に示すブロック図である。コントローラ１０は、例えばコンピュータにより構成され、ＣＰＵ１００と、半導体メモリ、ハードディスク等の記憶部１１０と、前輪用インバータ８ｆを駆動する前輪用駆動回路９ｆと、後輪用インバータ８ｒを駆動する後輪用駆動回路９ｒとを有する。

コントローラ１０には、前記カメラ２０ｆｒ、２０ｆｌと、前記エンコーダ１６ｆ、１６ｒと、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルセンサ２２と、ブレーキペダルの踏み込み量を検出するブレーキセンサ２３と、シフトセンサ２４と、加速度センサ（加速度検出部）２６と、前記車輪速センサ２８ｆｒ、２８ｆｌ、２８ｒｒ、２８ｒｌと、操舵角センサ２９とが接続されている。

エンコーダ１６ｆ、１６ｒは、前輪側及び後輪側のそれぞれにおいて、モータ３ｆ、３ｒの回転数を検出し、検出した回転数に応じた信号をコントローラ１０に出力する。

アクセルセンサ２２は、アクセルペダルの踏み込み量を検出し、検出した踏み込み量に応じた信号をコントローラ１０に出力する。

ブレーキセンサ２３は、ブレーキペダルの踏み込み量を検出し、検出した踏み込み量に応じた信号をコントローラ１０に出力する。

シフトセンサ２４は、シフトレバーの位置を検出し、検出した位置に応じた信号をコントローラ１０に出力する。

加速度センサ２６は、車体２５の中心（電気自動車１の重心Ｇでもある）２５ａに設けられ、車体２５の推進前後方向、横方向、重心軸回りの回転方向（旋回方向）の３方向の加速度ａ_Ｙ、ａ_Ｘ、ａ_θを検出する３軸加速度センサであり、検出した加速度ａ_Ｙ、ａ_Ｘ、ａ_θに応じた信号をコントローラ１０に出力する。

車輪速センサ２８ｆｒ、２８ｆｌ、２８ｒｒ、２８ｒｌは、車輪の回転速度ωを検出し、検出した回転速度ωに応じた信号をコントローラ１０に出力する。

操舵角センサ２９は、ステアリングホイールの操作角γを検出し、検出した操舵角γに応じた信号をコントローラ１０に出力する。

コントローラ１０は、運転者がアクセルペダル、ブレーキペダル等の操作手段を操作することによって発生する操作入力情報に応じた加速、減速等の動作を行うための動作指令を前輪用駆動回路９ｆ、後輪用駆動回路９ｒ、機械ブレーキ１８に出力し、前輪駆動系及び後輪駆動系の駆動トルク（駆動力）及び制動トルク（制動力）を制御する。これにより、電気自動車１は、運転者の操作に従って走行することができる。

コントローラ１０は、各センサ２２、２３、２４からの信号等に応じて前輪用モータ３ｆの目標トルク及び後輪用モータ３Ｒｒの目標トルクをそれぞれ算出し、前輪用駆動回路９ｆ、後輪用駆動回路９ｒに出力する。前輪側及び後輪側それぞれにおいて、駆動回路９は、コントローラ１０から指令された目標トルクに応じた信号をインバータ８に出力する。

記憶部１１０には、路面パターン１１１、μ−ＳｒLimitテーブル１１２、後述する図４に示すような制駆動力とスリップ率の関係情報等の各種のデータと、制駆動プログラム１１３等の各種のプログラムが格納されている。

ＣＰＵ１００は、制駆動プログラム１１３に従って動作することにより、路面摩擦係数μ推定手段（推定部）１０１、スリップ率上限値設定手段（設定部）１０２、スリップ率演算手段（演算部）１０３、制動力制御手段（制御部）１０４等として機能する。

（路面摩擦係数μ推定手段）
路面摩擦係数μ推定手段１０１は、前方のカメラ２０ｆｒ、ｆｌ（車両後退時は後方のカメラ２１）が撮像した画像に基づいて、自動車１の走行する路面が、乾燥路面、湿潤路面、凍結・雪路路面等のいずれかであるかを判定し、路面の摩擦係数μを推定する。これらの路面は、摩擦係数μが大きく異なる代表的な路面である。当該判定は、撮像した画像と、予め各路面状況において撮像された路面パターン１１１とのパターンマッチングにより行う。路面パターン１１１は、路面の摩擦係数μに関連付けて記憶部１１０に記憶されている。なお、当該判定を輝度等が所定の閾値を超えたか否かの判断により行うなど、公知の技術を適宜用いて行ってもよい。

（スリップ率上限値設定手段）
図４は、駆動力及び制動力とスリップ率との関係を示す図である。実線Ｌ１は、乾路路面、実線Ｌ２は湿潤路面、実線Ｌ３は凍結・雪路路面の場合を示している。これらの各路面は、摩擦係数が大きく異なる代表的な路面である。摩擦係数は、例えば、乾路路面では０．７５、湿潤路面では０．４、凍結・雪路路面では０．２である。記憶部１１０には、図４に示すように、路面の摩擦係数μとスリップ率上限値ＳｒLimitとの関係を示すμ−ＳｒLimitテーブル１１２が記憶されている。μ−ＳｒLimitテーブル１１２には、例えば、乾路路面（μ＝０．７５）に対応してスリップ率上限値ＳｒLimit1（|Ｓｒ|＝０．１６）が記憶され、湿潤路面（μ＝０．４）に対応してスリップ率上限値ＳｒLimit2（|Ｓｒ|＝０．１４）が記憶され、凍結・雪路路面（μ＝０．２）に対応してスリップ率上限値ＳｒLimit3（|Ｓｒ|＝０．１２）が記憶されている。

スリップ率上限値設定手段１０２は、路面摩擦係数μ推定手段１０１が推定した路面の摩擦係数μに基づいて、記憶部１１０内のμ−ＳｒLimitテーブル１１２を参照し、所定の値としてのスリップ率上限値ＳｒLimitを設定する。スリップ率上限値ＳｒLimitは、例えば、図４における各路面状況に応じて発揮し得る制駆動力の最大値付近の値に設定されるが、最大値付近の値に限られない。スリップ率上限値ＳｒLimitは、例えば路面の摩擦係数に応じて発揮し得る最大制動力の７０〜９０％よりも高い制駆動力が発揮されるスリップ率に設定することができる。

（スリップ率演算手段）
スリップ率演算手段１０３は、車体速度をＶ、車輪２の回転速度をω、車輪２の半径をＲとしたとき、駆動時の車輪２のスリップ率Ｓｒを以下の式により算出する。
Ｓｒ＝（Ｒω−Ｖ）／Ｒω ・・・・式（１）

また、スリップ率演算手段１０３は、制動時の車輪２のスリップ率Ｓｒを以下の式により算出する。
Ｓｒ＝（Ｒω−Ｖ）／Ｖ ・・・・式（２）

式（１）から理解されるように、駆動時においてスリップ率Ｓｒが１．０になる場合は、Ｖ＝０であり、ホイルスピンが生じている状態である。式（２）から理解されるように、制動時においてスリップ率Ｓｒが−１．０になる場合は、ω＝０であり、ホイルロックが生じている状態である。すなわち、スリップ率Ｓｒの絶対値が１である状態は、いずれも路面に制駆動力（駆動力又は制動力）を伝えられない状態である。また、スリップ率Ｓｒが０である状態は、車輪２と路面との間に滑りがない状態である。

（制駆動力制御手段）
制駆動力制御手段１０４は、μ−ＳｒLimitテーブル１１２、図４に示すような制駆動力とスリップ率の関係情報等に基づいて、スリップ率をある目標値に制御するスリップ率制御、荷重移動に伴うホイールロック、ホイールスピンの抑制制御等を行う。以下、それらの制御について説明する。

＜スリップ率制御＞
制駆動力制御手段１０４は、左右輪同士でスリップ率|Ｓｒ|を比較し、大きい方のスリップ率|Ｓｒ|が設定されたスリップ率上限値ＳｒLimitとなるようにモータ３ｆ、３ｒの駆動力、又はモータ３ｆ、３ｒの電気ブレーキ及び機械ブレーキ１８の制動力を制御する。また、制駆動力制御手段１０４は、アクセルペダル又はブレーキペダルの踏み込み量による制駆動力を超えない範囲で制駆動力を制御する。

＜荷重移動に伴うホイールロック、ホイールスピンの抑制制御＞
図５は、電気自動車１における制動力の前輪２ｆｒ、２ｆｌ及び後輪２ｒｒ、２ｒｌヘの分配方法を説明するための図である。

図５に示すように、電気自動車１が加速度ａ_Ｙで減速するときの制動力Ｆcarは、
Ｆcar＝Ｍ×ａ_Ｙ ・・・式（３）
となる。ここで、Ｍは、電気自動車１全体の質量（車体質量）である。

そのときの荷重移動量Ｚは、制動力Ｆcarによって生じる電気自動車１の重心Ｇ回りのモーメントを前輪２ｆｒ、２ｆｌ及び後輪２ｒｒ、２ｒｌの接地点における垂直荷重に換算した次式（４）により得られる。
Ｚ＝Ｆcar×Ｈcar／Ｌcar ・・・式（４）
ここで、Ｈcarは、電気自動車１の重心Ｇの接地面からの高さであり、Ｌcarは、電気自動車１のホイールベースである。

また、電気自動車１が停止しているときの前輪荷重をＷｆ、後輪荷重をＷｒ、路面の摩擦係数をμとすると、摩擦力と釣り合う前輪及び後輪の制動力、すなわち、前輪２ｆｒ、２ｆｌの最大制動力Ｆｆmax及び後輪２ｒｒ、２ｒｌの最大制動力Ｆｒmaxは、それぞれ次式（５）、（６）により表される。
Ｆｆmax＝μ（Ｗｆ＋Ｚ） ・・・式（５）
Ｆｒmax＝μ（Ｗｒ−Ｚ） ・・・式（６）

従って、前輪側及び後輪側のそれぞれにおけるモータ３及び機械ブレーキ１８による制動力が、最大制動力Ｆｆmax及び最大制動力Ｆｒmaxとなるように、モータ３及び機械ブレーキ１８の動作を制御すれば、電気自動車１全体として最も制動力が大きくなり、ホイールロックを抑制することができる。以上は減速時の説明であるが、加速時も同様であり、荷重移動に基づいて最適な駆動力となるように制御することにより、ホイールスピンを抑制することができる。

例えば、電気自動車１の前進時における減速時には、加速度の大きさに応じた荷重移動によって前輪側の荷重が増加し、後輪側の荷重が減少する。制動力制御手段１０４は、前輪のスリップ率上限値ＳｒLimitを、例えば車輪荷重の増加に応じて発揮し得る最大制動力の７０〜９０％よりも高い制動力が発揮されるスリップ率に設定することができる。また、後輪側のスリップ率上限値ＳｒLimitを後輪側の荷重の減少分に応じて制動力を制限するように補正することによって、前輪側に後輪側よりも大きな制動力を発生させ、より適切な制動力を各車輪２に付与することができる。

また、電気自動車１の前進時における加速時には、加速度の大きさに応じた荷重移動によって前輪側の荷重が減少し、後輪側の荷重が増加する。制動力制御手段１０４は、後輪のスリップ率上限値ＳｒLimitを、例えば車輪荷重の増加に応じて発揮し得る最大制動力の７０〜９０％よりも高い駆動力が発揮されるスリップ率に設定することができる。また、前輪側のスリップ率上限値ＳｒLimitを前輪側の荷重の減少分に応じて駆動力を制限するように補正することによって、後輪側に前輪側よりも大きな駆動力を発生させ、より適切な駆動力を各車輪２に付与することができる。

（実施の形態の効果）
本実施の形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）モータ３ｆ、３ｒ、インバータ８ｆ、８ｒを点対称に配置し、一対の高電圧バッテリ６０ｒ、６０ｌを線対称に配置することにより、重心Ｇが車体２５の中心２５ａにほぼ位置し、走行安定性に優れたものとなる。
（２）中心線Ｌｃに対し前輪用モータ３ｆを運転席９と反対側に配置して、前輪用モータ３ｆを運転席から離すことにより、前輪用モータ３ｆが破損したときの運転者の安全を確保することができ、前輪用モータ３ｆから発生する振動やモータ音が運転者に伝達し難くなる。このため、快適な操作性能を確保することができる。
（３）前輪側の左右輪２ｆｒ、２ｆｌよりも前方には、ラジエター１１、コントローラ１０、低電圧バッテリ７及び圧力調整ユニット１２等を配置しているので、前方のボンネットを開けて制御系の点検が容易になる。
（４）一対の高電圧バッテリ６０ｒ、６０ｌは、互いに並列に接続されているので、一対の高電圧バッテリ６０ｒ、６０ｌのうち一方が故障しても他方の高電圧バッテリ６０から直流電力を供給することができる。
（５）高電圧バッテリ６０ｒ、６０ｌを交換するときは、車体２５の側方からブスバー６２に着脱することで容易に行うことができる。
（６）信号ケーブル１４１と電源ケーブル１４２とは、Ｈ型配線部１３の仕切り壁１３ｅ、１３ｆによって分離することができるため、電源ケーブル１４２から発生する電磁波ノイズが信号ケーブル１４１を伝送する信号に混入するのを抑制することができる。

本発明は、上記実施の形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々に変形実施が可能である。例えば、各手段１０１〜１０４をＣＰＵ１００と制駆動プログラム１１３によって実現したが、ＡＳＩＣ（Application Specific IC）等のハードウエアによって実現してもよい。

また、制駆動プログラム１１３は、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体からコントローラ１０内に取り込んでもよく、サーバ装置等からネットワークを介してコントローラ１０内に取り込んでもよい。

また、上記実施の形態では、ラジエターを車体の前方に配置したが、車体の前方と後方にそれぞれ配置してもよい。

１…電気自動車、２…車輪、２ｆｒ、２ｆｌ…前輪、２ｒｒ、ｒｌ…後輪、３ｆ…前輪用モータ、３ｒ…後輪用モータ、４ｆ、４ｒ…差動装置、５ｆｒ、５ｆｌ、５ｒｒ、５ｒｌ…車軸、６…主電源部、７…低電圧バッテリ、８ｆ…前輪用インバータ、８ｒ…後輪用インバータ、９ｆ…前輪用駆動回路、９ｒ…後輪用駆動回路、１０…コントローラ、１１…ラジエター、１２…圧力調整ユニット、１３…Ｈ型配線部、１３ａ…上壁、１３ｂ…下壁、１３ｃ、１３ｄ…側壁、１３ｅ、１３ｆ…仕切り壁、１５ａ〜１５ｃ…電流センサ、１６ｆ、１６ｒ…エンコーダ、１７ａ〜１７ｃ…電流センサ、１８ｆｒ、１８ｆｌ、１８ｒｒ、１８ｒｌ…機械ブレーキ、２０ｆｒ、２０ｆｌ…カメラ、２１…カメラ、２２…アクセルセンサ、２３…ブレーキセンサ、２４…シフトセンサ、２５…車体、２５ａ…車体の中心、２６…加速度センサ、２７ｆ、２７ｒ…温度センサ、２８ｆｒ、２８ｆｌ、２８ｒｒ、２８ｒｌ…車輪速センサ、２９…操舵角センサ、６０ｒ、６０ｌ…高電圧バッテリ、６１ｒ、６１ｌ…平滑コンデンサ、６２…ブスバー、１００…ＣＰＵ、１０１…路面摩擦係数μ推定手段、１０２…スリップ率上限値設定手段、１０３…スリップ率演算手段、１０４…制動力制御手段、１１０…記憶部、１１１…路面パターン、１１２…μ−ＳｒLimitテーブル、１１３…制駆動プログラム、１３０…前方配線部、１３１…後方配線部、１３２…中央配線部、１４１…信号ケーブル、１３０ａ、１３１ａ、１３２ａ_１、１３２ａ_２…信号ケーブル配線領域、１３０ｂ、１３１ｂ、１３２ｂ…電源ケーブル配線領域、１４２…電源ケーブル、

Claims (8)

1. 前輪側の左右輪に制駆動力を伝達する第１の電気モータと、
   後輪側の左右輪に制駆動力を伝達する第２の電気モータと、
   前記第１の電気モータを駆動する第１のインバータと、
   前記第２の電気モータを駆動する第２のインバータとを備え、
   前記第１及び第２の電気モータは、車体の中心に対して線対称又は点対称に配置され、
   前記第１及び第２のインバータは、前記第１及び第２の電気モータが線対称に配置されているときは線対称に配置され、前記第１及び第２の電気モータが点対称に配置されているときは点対称に配置された電気自動車。
2. 前輪側の左右輪に第１の差動装置を介して制駆動力を伝達する第１の電気モータと、
   後輪側の左右輪に第２の差動装置を介して制駆動力を伝達する第２の電気モータと、
   前記第１の電気モータを駆動する第１のインバータと、
   前記第２の電気モータを駆動する第２のインバータと、
   前記第１及び／又は第２の電気モータを冷却するラジエターと、
   前記第１及び第２のインバータを制御して前記第１及び第２の電気モータが出力する制駆動力を制御するコントローラと、
   互いに並列に接続され、前記第１及び第２のインバータに直流電力を供給する一対のバッテリとを備えた前輪及び後輪駆動系を有し、
   前記第１及び第２の電気モータは、車体の中心に対して線対称又は点対称に配置され、前記第１及び第２のインバータは、前記第１及び第２の電気モータが線対称に配置されているときは線対称に配置され、前記第１及び第２の電気モータが点対称に配置されているときは点対称に配置され、前記第１及び第２の電気モータ、及び前記第１及び第２のインバータを前記車体の中心に対して線対照又は点対照に配置したときの前記車体の中心を通る軸の周りのモーメントを打ち消すように前記ラジエター、前記コントローラ及び前記一対のバッテリを含む前記前輪及び後輪駆動系を配置した電気自動車。
3. 前記第１の電気モータは、前記車体の中心よりも前方であって、前記車体の前後方向に沿う中心線から一方にずれて配置された運転席と反対側に配置され、
   前記第２の電気モータは、前記第１の電気モータに対して点対照の位置に配置され、
   前記第１のインバータは、前記車体の中心よりも前方であって前記運転席の側に配置され、
   前記第２のインバータは、前記第１のインバータに対して点対照の位置に配置された請求項１又は２に記載の電気自動車。
4. 前記一対のバッテリが出力する電圧よりも低い電圧を出力する低電圧バッテリを更に備え、
   前記第１の電気モータ、前記第１のインバータ、前記ラジエター、前記低電圧バッテリ、前記コントローラを前記前輪側の左右輪よりも前方に配置した請求項２又は３に記載の電気自動車。
5. 前記第１及び第２の電気モータ、前記第１及び第２のインバータ、前記一対のバッテイリ、前記低電圧バッテリ、及び前記コントローラは、Ｈ型配線部を介して配線される請求項４に記載の電気自動車。
6. 前記Ｈ型配線部は、前輪側の車軸に平行な前方配線部と、後輪側の車軸に平行な後方配線部と、前記前方配線部の中央と前記後方配線部の中央とを接続する中央配線部とを備え、
   前記一対のバッテリは、車体の側面方向から前記中央配線部に対して着脱可能に構成された請求項５に記載の電気自動車。
7. 前記ラジエターからの水パイプは、前記Ｈ型配線部の前記中央配線部を介して第２の電気モータに導かれた構成の請求項６に記載の電気自動車。
8. 前記Ｈ型配線部は、電源ケーブルと信号ケーブルを仕切り壁によって分離した請求項５、６又は７に記載の電気自動車。

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