JP4857952B2 - 電気駆動車両 - Google Patents

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Description

本発明は左右に独立した電動機を備えた電気駆動車両に関するものである。
左右独立した電動機が左右車輪を駆動する電気駆動車両における従来のトルク指令配分制御方式について説明する。一般に左右の車輪を独立して駆動するそれぞれの電動機へ与えるトルク指令はそれぞれの車輪の速度に比例させる。旋回時には外側の車輪の速度が内側の車輪の速度よりも大きくなるので、その結果外側の車輪を駆動する電動機へ与えるトルク指令は内側の車輪を駆動する電動機へ与えるトルク指令よりも大きくなり、旋回性能を向上することができる。一例として、米国特許５９３９８４６号公報にこのようなトルク指令の配分を行う車両が記載されている。
米国特許５９３９８４６号公報
しかし、旋回性能を向上することを目的として、左右の車輪の速度に比例してトルク指令を配分する制御方式は、以下のような理由で問題点がある。
例えば、ぬかるみに一方の車輪がはまり、その車輪が空転するような状況を考える。この時、その空転する車輪の速度は上昇するので、その空転する車輪はより大きなトルク指令が配分されることになり、ますます空転しやすくなる。一方、ぬかるみにはまっていない他方の車輪は配分されるトルク指令が逆に小さくなることで、ぬかるみから車両を脱出させる駆動力を得ることができず、結果的にぬかるみに一方の車輪がはまった状態から車両が脱出することができない状況が発生する。
本発明は、旋回性能を向上しつつ、更に一方の車輪がぬかるみにはまり空転するような場合には他方の車輪で駆動力を得ることで車両をぬかるみから脱出させることを目的とする。
また、上記目的を達成するために、本発明では、左側車輪を駆動する第１の電動機と、右側車輪を駆動する第２の電動機と、前記第１，第２の電動機を制御する電動機制御器を備えた電気駆動車両において、前記電気駆動車両のステアリング角度を検出し、ステアリング角度検出値を出力するステアリング角度検出器を備え、前記電動機制御器は第１の電動機のトルク指令を求める第１のトルク指令パターンと、第２の電動機のトルク指令を求める第２のトルク指令パターンを有し、前記ステアリング角度検出値を用いて、前記車両が左旋回時には前記第２のトルク指令パターンが前記第１のトルク指令パターンよりも同一速度に対するトルク指令の大きさが大きくなるように前記第１のトルク指令パターン及び前記第２のトルク指令パターンを変化させ、前記車両が右旋回時には前記第１のトルク指令パターンが前記第２のトルク指令パターンよりも同一速度に対するトルク指令の大きさが大きくなるように前記第１のトルク指令パターン及び前記第２のトルク指令パターンを変化させることを特徴とするものである。
また、上記目的を達成するために、本発明では、左側車輪を駆動する第１の電動機と、右側車輪を駆動する第２の電動機と、前記第１，第２の電動機を制御する電動機制御器を備えた電気駆動車両において、前記第１の電動機の速度を検出し、第１の速度検出値を出力する第１の速度検出器と、前記第２の電動機の速度を検出し、第２の速度検出値を出力する第２の速度検出器とを備え、前記電動機制御器は第１の電動機のトルク指令を求める第１のトルク指令パターンと、第２の電動機のトルク指令を求める第２のトルク指令パターンを有し、前記電動機制御器は第１，第２の速度検出値を用いて、第１の速度検出値と第２の速度検出値の差あるいは比が所定の範囲内にある時は、前記電気駆動車両が左旋回時には前記第２のトルク指令パターンが前記第１のトルク指令パターンよりも同一速度に対するトルク指令の大きさが大きくなるように前記第１のトルク指令パターン及び前記第２のトルク指令パターンを変化させ、前記電気駆動車両が右旋回時には前記第１のトルク指令パターンが前記第２のトルク指令パターンよりも同一速度に対するトルク指令の大きさが大きくなるように前記第１のトルク指令パターン及び前記第２のトルク指令パターンを変化させ、前記第１の速度検出器の出力する速度検出値と前記第２の速度検出器の出力する速度検出値の差あるいは比が所定の範囲を越えた時は、前記第１のトルク指令パターン及び前記第２のトルク指令パターンをそれ以上変化させないことを特徴とするものである。
また、上記目的を達成するために、本発明では、左側車輪を駆動する第１の電動機と、右側車輪を駆動する第２の電動機と、前記第１，第２の電動機を制御する電動機制御器を備えた電気駆動車両において、前記電気駆動車両のステアリング角度を検出し、ステアリング角度検出値を出力するステアリング角度検出器と、前記第１の電動機の速度を検出し、第１の速度検出値を出力する第１の速度検出器と、前記第２の電動機の速度を検出し、第２の速度検出値を出力する第２の速度検出器とを備え、前記電動機制御器は第１の電動機のトルク指令を求める第１のトルク指令パターンと、第２の電動機のトルク指令を求める第２のトルク指令パターンを有し、前記電動機制御器はステアリング角度検出値と、前記第１の速度検出値及び前記第２の速度検出値を用いて、前記車両が左旋回時には前記第２のトルク指令パターンが前記第１のトルク指令パターンよりも同一速度に対するトルク指令の大きさが大きくなるように前記第１のトルク指令パターン及び前記第２のトルク指令パターンを変化させ、前記車両が右旋回時には前記第１のトルク指令パターンが前記第２のトルク指令パターンよりも同一速度に対するトルク指令の大きさが大きくなるように前記第１のトルク指令パターン及び前記第２のトルク指令パターンを変化させることを特徴とするものである。
また、上記目的を達成するために、本発明では、左右各車輪を個別に駆動あるいは制動するための複数の電動機を備え、前記複数の電動機を制御する電動機制御器を備えた電気駆動車両において、前記電動機制御器は前記車両の左側に備えられた車輪の速度の関数で与えられる左側トルク指令パターンと前記車両の右側に備えられた車輪の速度の関数で与えられる右側トルク指令パターンをそれぞれ備え、前記車両の左側に備えられた車輪を駆動あるいは制動する電動機は前記左側トルク指令パターンで与えられるトルク指令に従って制御され、前記車両の右側に備えられた車輪を駆動あるいは制動する電動機は前記右側トルク指令パターンで与えられるトルク指令に従って制御され、前記電動機制御器は前記車両のステアリング角度を検出するステアリング角度検出器を備え、前記ステアリング角度検出器の出力するステアリング角度検出値を用いて、前記車両が左旋回時には前記右側トルク指令パターンが前記左側トルク指令パターンよりも同一速度に対するトルク指令の大きさが大きくなるように前記左側トルク指令パターン及び前記右側トルク指令パターンを変化させ、前記車両が右旋回時には前記左側トルク指令パターンが前記右側トルク指令パターンよりも同一速度に対するトルク指令の大きさが大きくなるように前記左側トルク指令パターン及び前記右側トルク指令パターンを変化させるものである。
また、上記目的を達成するために、本発明では、左右各車輪を個別に駆動あるいは制動するための複数の電動機を備え、前記複数の電動機を制御する電動機制御器を備えた電気駆動車両において、前記電動機制御器は前記車両の左側に備えられた車輪の速度の関数で与えられる左側トルク指令パターンと前記車両の右側に備えられた車輪の速度の関数で与えられる右側トルク指令パターンをそれぞれ備え、前記車両の左側に備えられた車輪を駆動あるいは制動する電動機は前記左側トルク指令パターンで与えられるトルク指令に従って制御され、前記車両の右側に備えられた車輪を駆動あるいは制動する電動機は前記右側トルク指令パターンで与えられるトルク指令に従って制御され、前記電動機制御器は前記車両の左側に備えられた車輪を駆動あるいは制動する電動機の速度を検出する左側速度検出器と前記車両の右側に備えられた車輪を駆動あるいは制動する電動機の速度を検出する右側速度検出器を備え、前記左側速度検出器と前記右側速度検出器の出力する速度検出値を用いて、前記左側速度検出器の出力する速度検出値と前記右側速度検出器の出力する速度検出値の差あるいは比が所定の範囲内にある時は、前記車両が左旋回時には前記右側トルク指令パターンが前記左側トルク指令パターンよりも同一速度に対するトルク指令の大きさが大きくなるように前記左側トルク指令パターン及び前記右側トルク指令パターンを変化させ、前記車両が右旋回時には前記左側トルク指令パターンが前記右側トルク指令パターンよりも同一速度に対するトルク指令の大きさが大きくなるように前記左側トルク指令パターン及び前記右側トルク指令パターンを変化させ、前記左側速度検出器の出力する速度検出値と前記右側速度検出器の出力する速度検出値の差あるいは比が所定の範囲を越えた時は、前記左側トルク指令パターン及び前記右側トルク指令パターンをそれ以上変化させないことを特徴とするものである。
また、上記目的を達成するために、本発明では、左右各車輪を個別に駆動あるいは制動するための複数の電動機を備え、前記複数の電動機を制御する電動機制御器を備えた電気駆動車両において、前記電動機制御器は前記車両の左側に備えられた車輪の速度の関数で与えられる左側トルク指令パターンと前記車両の右側に備えられた車輪の速度の関数で与えられる右側トルク指令パターンをそれぞれ備え、前記車両の左側に備えられた車輪を駆動あるいは制動する電動機は前記左側トルク指令パターンで与えられるトルク指令に従って制御され、前記車両の右側に備えられた車輪を駆動あるいは制動する電動機は前記右側トルク指令パターンで与えられるトルク指令に従って制御され、前記電動機制御器は前記車両のステアリング角度を検出するステアリング角度検出器と前記車両の左側に備えられた車輪を駆動あるいは制動する電動機の速度を検出する左側速度検出器と前記車両の右側に備えられた車輪を駆動あるいは制動する電動機の速度を検出する右側速度検出器を備え、前記ステアリング角度検出器の出力するステアリング角度検出値と前記左側速度検出器の出力する速度検出値と前記右側速度検出器の出力する速度検出値を用いて、前記車両が左旋回時には前記右側トルク指令パターンが前記左側トルク指令パターンよりも同一速度に対するトルク指令の大きさが大きくなるように前記左側トルク指令パターン及び前記右側トルク指令パターンを変化させ、前記車両が右旋回時には前記左側トルク指令パターンが前記右側トルク指令パターンよりも同一速度に対するトルク指令の大きさが大きくなるように前記左側トルク指令パターン及び前記右側トルク指令パターンを変化させることを特徴とするものである。
本発明によれば、旋回走行中に内側の車輪を駆動する電動機よりも外側の車輪を駆動する電動機により大きいトルク指令を与えることが可能であり、車両の旋回性能を向上することができる。
更に、一方の車輪がぬかるみにはまり空転するような場合には、その空転している車輪を駆動する電動機へのトルク指令が低減することで空転は抑制され、更に他方の空転していない車輪を駆動する電動機へのトルク指令はその影響を受けないために駆動力を得ることが可能であり、車両をぬかるみから脱出させることが可能となる。
以下、本発明に掛かる一実施例を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の制御装置の第一の実施例を示す。図１において、第１の電動機である左側電動機１が左側ギア２を介して左側車輪３を駆動し、第２の電動機である右側電動機４が右側ギア５を介して右側車輪６を駆動することで車両が前進あるいは後進する。左側電動機１及び右側電動機４は電動機制御器７によって制御され、左側電力変換器８は左側電動機１を駆動し、右側電力変換器９は右側電動機４を駆動する。左側電流検出器１０は左側電力変換器８と左側電動機１の間に接続されており、それらの間に流れる電流を検出する。右側電流検出器１１は右側電力変換器９と右側電動機４の間に接続されており、それらの間に流れる電流を検出する。第１の速度検出器である左側速度検出器１２は左側電動機１に接続されており、左側電動機１の回転速度を検出する。第２の速度検出器である右側速度検出器１３は右側電動機４に接続されており、右側電動機４の回転速度を検出する。なお、左側電動機１及び右側電動機４の回転速度は左側速度検出器１２及び右側速度検出器１３を用いずに推定演算により求めても良い。
アクセル開度検出器１４は運転者のアクセル操作に応じたアクセルペダルの開度を検出し、ブレーキ開度検出器１５は運転者のブレーキ操作に応じたブレーキペダルの開度を検出し、ステアリング角度検出器１６は運転者のステアリング操作に応じたステアリングの角度を検出する。
トルク指令パターン演算器１７はアクセル開度検出器１４の出力するアクセル開度検出値及びブレーキ開度検出器１５の出力するブレーキ開度検出値及びステアリング角度検出器１６の出力するステアリング角度検出値を入力として、第１のトルク指令パターンとして左側トルク指令パターン及び第２のトルク指令パターンとして右側トルク指令パターンを出力する。
第１のトルク指令演算器である左側トルク指令演算器１８はトルク指令パターン演算器１７の出力する左側トルク指令パターン及び左側速度検出器１２の出力する左側速度検出値を入力として、左側トルク指令を出力する。第２のトルク指令演算器である右側トルク指令演算器１９はトルク指令パターン演算器１７の出力する右側トルク指令パターン及び右側速度検出器１３の出力する右側速度検出値を入力として、右側トルク指令を出力する。
第１のトルク制御器である左側トルク制御器２０は左側トルク指令演算器１８の出力する左側トルク指令及び左側速度検出器１２の出力する左側速度検出値及び左側電流検出器１０の出力する左側電流検出値を入力として、左側電動機１の出力するトルクが左側トルク指令演算器１８の出力する左側トルク指令と一致するように、ＰＷＭ制御により第１の電力変換器である左側電力変換器８へのゲートパルス信号を出力する。左側電力変換器８はゲートパルス信号を受け、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子が高速にスイッチングを行うことで、高応答なトルク制御を実現する。第２のトルク制御器である右側トルク制御器
２１は右側トルク指令演算器１９の出力する右側トルク指令及び右側速度検出器１３の出力する右側速度検出値及び右側電流検出器１１の出力する右側電流検出値を入力として、右側電動機４の出力するトルクが右側トルク指令演算器１９の出力する右側トルク指令と一致するように、ＰＷＭ制御により第２の電力変換器である右側電力変換器９へのゲートパルス信号を出力する。右側電力変換器９はゲートパルス信号を受け、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子が高速にスイッチングを行うことで、高応答なトルク制御を実現する。
次に、トルク指令パターン演算器１７の動作について説明する。図２にトルク指令パターン演算器１７の構成を示す。ペダル開度作成器２２はアクセル開度検出値及びブレーキ開度検出値を入力として、ペダル開度を出力する。ペダル開度作成器２２の構成を図３に示す。ペダル開度はアクセル開度検出値と、乗算器２８によってブレーキ開度検出値の符号を反転した値のいずれかを切替ＳＷ２９によって選択した信号であり、切替ＳＷ２９はアクセル操作がされている場合はアクセル開度検出値を選択し、ブレーキ操作がされている場合はブレーキ開度検出値の符号を反転した値を選択する。例えば、アクセル操作がされていてアクセル開度検出値が５０％の場合はペダル開度は５０％となり、ブレーキ操作がされていてブレーキ開度検出値が５０％の場合はペダル開度は−５０％となる。このようにペダル開度を１００％〜−１００％の範囲の値をとるようにすることで、ペダル開度のみでアクセル操作及びブレーキ操作を表すことができる。なお、アクセル操作とブレーキ操作の両方がされている場合はブレーキ操作を優先して、ブレーキ開度検出値の符号を反転した値を選択する。
トルク指令左右調整ゲイン作成器２３はステアリング角度検出値を入力として、左側調整ゲイン及び右側調整ゲインを出力する。乗算器２４はペダル開度作成器２２の出力するペダル開度とトルク指令左右調整ゲイン作成器２３の出力する左側調整ゲインを入力として左側ペダル開度を出力する。乗算器２５はペダル開度作成器２２の出力するペダル開度とトルク指令左右調整ゲイン作成器２３の出力する右側調整ゲインを入力として右側ペダル開度を出力する。
ここで、トルク指令左右調整ゲイン作成器２３の出力する左側調整ゲイン及び右側調整ゲインは左側電動機１及び右側電動機４へのトルク指令を調整するためのゲインを表す。図４にステアリング角度検出値と左側調整ゲイン及び右側調整ゲインの関係を示す。ただし、左旋回時のステアリング角度を正とする。図４に示すようにステアリング角度検出値に応じて左側調整ゲイン及び右側調整ゲインが決定される。例えば、ステアリング角度検出値が零の場合は車両が直線走行をしていると考えられるので左側調整ゲイン及び右側調整ゲインはどちらも１倍として、左右の電動機へのトルク指令の調整は行わない。一方、ステアリング角度検出値が正の場合は車両が左旋回走行していると考えられるので左側調整ゲインを１倍よりも小さくし、右側調整ゲインを１倍よりも大きくする。逆に、ステアリング角度検出値が負の場合は車両が右旋回走行していると考えられるので左側調整ゲインを１倍よりも大きくし、右側調整ゲインを１倍よりも小さくする。
トルク指令パターン作成器２６は乗算器２４の出力する左側ペダル開度を入力として左側トルク指令パターンを作成する。トルク指令パターン作成器２７は乗算器２５の出力する右側ペダル開度を入力として右側トルク指令パターンを作成する。
トルク指令パターン作成器２６，２７の出力するトルク指令パターンについて説明する。図５にトルク指令パターン作成器２６，２７の出力するトルク指令パターンの例を示す。トルク指令パターン作成器２６，２７はペダル開度１００％の時における電動機速度とトルク指令の関係を示すトルク指令パターンと、ペダル開度−１００％の時における電動機速度とトルク指令の関係を示すトルク指令パターンを備えており、入力されるペダル開度が正または零の場合はペダル開度１００％の時における電動機速度とトルク指令の関係を示すトルク指令パターンを基準にし、入力されるペダル開度が負の場合はペダル開度−１００％の時における電動機速度とトルク指令の関係を示すトルク指令パターンを基準にして、入力されるペダル開度に応じてトルク指令方向に比例的に変化させたトルク指令パターンを作成して出力する。例えば、図５に示すように、ペダル開度が５０％の場合はペダル開度が１００％の場合のトルク指令パターンに比べてトルク指令の大きさが半分となり、同様にペダル開度が−５０％の場合はペダル開度が−１００％の場合のトルク指令パターンに比べてトルク指令の大きさが半分となる。
以上のような構成により、トルク指令パターン演算器１７は左側電動機１及び右側電動機４それぞれに対して電動機速度とトルク指令の関係を示すトルク指令パターンを調整して出力し、左側電動機１及び右側電動機４は調整されて出力されたそれぞれのトルク指令パターンに従って独立に制御されることになる。
トルク指令パターン演算器１７の出力するトルク指令パターン例を図６，図７に示す。
図６はアクセル操作時の左旋回中における例である。図６に示すように左旋回中のために、右側電動機速度検出値は左側電動機速度検出値よりも大きい状態にある。トルク指令パターン演算器１７は右側トルク指令パターンをトルク指令の大きさが大きくなるように右側調整ゲインを１倍よりも大きくし、逆に左側トルク指令パターンをトルク指令の大きさが小さくなるように左側調整ゲインを１倍よりも小さくすることで、旋回走行中の外側の電動機へのトルク指令を増加、内側の電動機へのトルク指令を減少させるように変化させる。
図７はブレーキ操作時の左旋回中における例である。図７に示すように左旋回中のために、右側電動機速度検出値は左側電動機速度検出値よりも大きい状態にある。トルク指令パターン演算器１７は右側トルク指令パターンをトルク指令の大きさが大きくなるように右側調整ゲインを１倍よりも大きくし、逆に左側トルク指令パターンをトルク指令の大きさが小さくなるように左側調整ゲインを１倍よりも小さくすることで、旋回走行中の外側の電動機へのトルク指令を負の向きに対して増加、内側の電動機へのトルク指令を負の向きに対して減少させるように変化させる。
以上のようにトルク指令パターンを左右で調整することで、旋回時に内側より外側の電動機へ大きいトルク指令を与えることが可能となる。
走行中にステアリング操作を行って旋回走行を行う場合の動作例を図８，図９に示す。ただし、簡単のために、ここでは車体速度一定とする。
図８はアクセル操作時の直線走行中に左旋回するためにステアリング操作を行い、しばらく左旋回走行を継続して再び直線走行するためにステアリング操作を戻す例である。時刻Ｔ1から時刻Ｔ2にかけて左旋回するようにステアリング操作を行うと、車両は直線走行から旋回走行へと変化し始め、右側電動機速度は増加し、左側電動機速度は減少する。同時にトルク指令左右調整ゲイン作成器２３がステアリング角度検出値を用いて右側ペダル開度が左側ペダル開度よりも大きくなるようにゲイン調整動作を始める。この結果、時刻Ｔ1から時刻Ｔ2にかけて右側トルク指令が左側トルク指令よりも大きくなるように変化する。次に、時刻Ｔ3から時刻Ｔ4にかけて直線走行するようにステアリング操作を元に戻すと、車両は旋回走行から直線走行へと変化し始め、右側電動機速度は減少し、左側電動機速度は増加する。同時にトルク指令左右調整ゲイン作成器２３がステアリング角度検出値を用いて右側ペダル開度と左側ペダル開度が一致するようにゲイン調整動作を始める。この結果、時刻Ｔ3から時刻Ｔ4にかけて右側トルク指令と左側トルク指令が一致するように変化する。
図９はブレーキ操作時の直線走行中に左旋回するためにステアリング操作を行い、しばらく左旋回走行を継続して再び直線走行するためにステアリング操作を戻す例である。時刻Ｔ1から時刻Ｔ2にかけて左旋回するようにステアリング操作を行うと、車両は直線走行から旋回走行へと変化し始め、右側電動機速度は増加し、左側電動機速度は減少する。同時にトルク指令左右調整ゲイン作成器２３がステアリング角度検出値を用いて右側ペダル開度が左側ペダル開度よりも負の向きに大きくなるようにゲイン調整動作を始める。この結果、時刻Ｔ1から時刻Ｔ2にかけて右側トルク指令が左側トルク指令よりも負の向きに大きくなるように変化する。次に、時刻Ｔ3から時刻Ｔ4にかけて直線走行するようにステアリング操作を戻すと、車両は旋回走行から直線走行へと変化し始め、右側電動機速度は減少し、左側電動機速度は増加する。同時にトルク指令左右調整ゲイン作成器２３がステアリング角度検出値を用いて右側ペダル開度と左側ペダル開度が一致するようにゲイン調整動作を始める。この結果、時刻Ｔ3から時刻Ｔ4にかけて右側トルク指令と左側トルク指令が一致するように変化する。
以上のように、旋回時に内側より外側の電動機に大きなトルク指令を与えることが可能となり、車両の旋回性能を向上することができる。
次に、本発明を適用した車両において、ぬかるみに一方の車輪がはまり、その車輪が空転している状況を考える。従来例では左右の車輪の速度に比例してトルク指令を配分する制御方式であるために、空転している車輪は速度が上昇してより大きなトルク指令が配分されてますます空転しやすい特性を示す。一方、本発明ではその空転している車輪の速度は上昇するが、例えば図６に示すようにトルク指令パターンは電動機速度が増加するにつれてトルク指令が減少する特性となっていることから空転しにくい特性を示す。
更に、従来例では空転している車輪の影響を受けて、空転していない車輪へ配分されるトルク指令は小さくなる。この結果、空転していない車輪で駆動力を得られず、ぬかるみから車両を脱出させることが困難となる。一方、本発明では例えば図６に示すように左右の電動機のトルク指令パターンは独立であるので、一方の車輪がぬかるみにはまって空転していても他方の車輪のトルク特性に影響を与えない。すなわち、空転していない車輪は空転している車輪の影響を受けないために、空転していない車輪で駆動力を得ることが可能で、ぬかるみから車両を脱出させることが可能となる。
以上のように、本発明を適用することで、旋回性能を向上しつつ、更に一方の車輪がぬかるみにはまり空転するような場合には空転を抑制し、他方の車輪で駆動力を得ることで車両をぬかるみから脱出させることが可能となる。
図１０は本発明の制御装置の第二の実施例を示す。図１と異なるのはトルク指令パターン演算器３０であり、ステアリング角度検出値の代わりに左側電動機速度検出値及び右側電動機速度検出値を入力とする。図１１にトルク指令パターン演算器３０の構成を示す。トルク指令左右調整ゲイン作成器３１は左側電動機速度検出値及び右側電動機速度検出値を入力として、左側調整ゲイン及び右側調整ゲインを出力する。図１２に左側電動機速度検出値と右側電動機速度検出値と左側調整ゲイン及び右側調整ゲインの関係を示す。図
１２に示すように左右の電動機の速度差に応じて左側調整ゲイン及び右側調整ゲインが決定される。例えば、左右の電動機の速度差が零の場合は車両が直線走行をしていると考えられるので左側調整ゲイン及び右側調整ゲインはどちらも１倍として、左右の電動機へのトルク指令の調整は行わない。一方、右側電動機の速度が左側電動機の速度よりも大きい場合は車両が左旋回走行していると考えられるので左側調整ゲインを１倍よりも小さくし、右側調整ゲインを１倍よりも大きくする。逆に、左側電動機の速度が右側電動機の速度よりも大きい場合は車両が右旋回走行していると考えられるので左側調整ゲインを１倍よりも大きくし、右側調整ゲインを１倍よりも小さくする。ただし、これでは従来例と同様に車輪が空転する場合にその車輪を駆動する電動機の調整ゲインが増加することでトルク指令が上昇し、ますますその車輪が空転しやすい特性を示すので、図１２に示すように左側調整ゲイン及び右側調整ゲインの調整範囲を制限している。すなわち、左右の電動機の速度差が所定の範囲内にある場合は左右の電動機の速度差に応じて左側調整ゲイン及び右側調整ゲインを変化させるが、左右の電動機の速度差が所定の範囲を超えるとそれ以上左側調整ゲイン及び右側調整ゲインを変化させない。このようにすることで、車輪が空転する場合にもその車輪を駆動する電動機の調整ゲインは増加するが、ゲイン調整範囲内に抑えられるので、空転している車輪を駆動する電動機へのトルク指令はそれ以上増加しない。更に空転している車輪の速度がそれ以上上昇しても、例えば図６に示すようにトルク指令パターンは電動機速度が増加するにつれてトルク指令が減少する特性となっていることから空転しにくい特性を示す。また、空転していない車輪を駆動する電動機の調整ゲインは減少するが、ゲイン調整範囲内に抑えられるので、空転していない車輪で駆動力が大きく減少することはなく、ぬかるみから車両を脱出させることが可能となる。
また、図１３に左側電動機速度検出値と右側電動機速度検出値と左側調整ゲイン及び右側調整ゲインの関係の別の例を示す。図１３においては左右の電動機の速度比が所定の範囲内にある場合は左右の電動機の速度比に応じて左側調整ゲイン及び右側調整ゲインを変化させるが、左右の電動機の速度比が所定の範囲を超えるとそれ以上左側調整ゲイン及び右側調整ゲインを変化させない。図１３に示すような特性を用いて左側調整ゲイン及び右側調整ゲインを調整しても図１２と同様の効果が得られる。
図１４は本発明の制御装置の第三の実施例を示す。図１と異なるのはトルク指令パターン演算器３２であり、左側電動機速度検出値及び右側電動機速度検出値を入力として追加している。図１５にトルク指令パターン演算器３２の構成を示す。トルク指令左右調整ゲイン作成器３３は左側電動機速度検出値及び右側電動機速度検出値及びステアリング角度検出値を入力として、左側調整ゲイン及び右側調整ゲインを出力する。図１６に左側電動機速度検出値と右側電動機速度検出値とステアリング角度検出値と左側調整ゲイン及び右側調整ゲインの関係を示す。図１６に示すように、基本的には図４と同様にステアリング角度検出値に応じて左側調整ゲイン及び右側調整ゲインが決定されるが、左側電動機速度検出値及び右側電動機速度検出値から演算した左右電動機平均速度検出値に応じて、左側調整ゲイン及び右側調整ゲインの特性を変化させる。左右電動機平均速度検出値が大きい場合は、ステアリング角度検出値の変化に対して左側調整ゲイン及び右側調整ゲインの変化が小さい特性とし、左右電動機平均速度検出値が小さい場合は、ステアリング角度検出値の変化に対して左側調整ゲイン及び右側調整ゲインの変化が大きい特性とする。これは、例えば図６に示すようにトルク指令パターンは電動機速度が小さい領域では電動機速度の変化に対するトルク指令の変化が大きく、逆に電動機速度が大きい領域では電動機速度の変化に対するトルク指令の変化が小さくなる特性を示し、電動機速度が小さい領域で旋回走行を行う場合は外側の電動機へのトルク指令は内側の電動機へのトルク指令に比べてかなり小さくなるが、逆に電動機速度が大きい領域で旋回走行を行う場合は外側の電動機へのトルク指令は内側の電動機へのトルク指令に比べてそれほど小さくならないためである。従って、左右電動機平均速度検出値に応じて、左側調整ゲイン及び右側調整ゲインの特性を変化させることで、全ての速度領域において良好な旋回性能が得られる適切なゲイン特性にすることができる。また、ぬかるみで車輪が空転する場合は空転が抑制され、更に空転していない車輪で駆動力が得られ、ぬかるみから脱出することが可能なのは図１の場合と同様である。
図１７に本発明を適用した車両の全体構成の第一の実施例を、図１８に本発明を適用した車両の全体構成の第二の実施例を示す。図１７においては、前輪側が従動輪で、後輪側が電動機によって駆動される駆動輪である。図１７に示すような全体構成の車両において本発明を適用すれば、旋回性能が向上し、ぬかるみにおいても空転を抑制しつつ駆動力を確保できる車両を構成することが可能となる。また、図１７とは逆に、前輪側が電動機によって駆動される駆動輪で、後輪側が従動輪であってもよく、この場合も同様の効果が得られる。更に、前輪側も後輪側も電動機によって駆動される駆動輪であってもよく、この場合も同様の効果が得られる。
図１８においては、前輪側がエンジン３４及び変速機３５によって駆動される駆動輪であり、後輪側が電動機によって駆動される駆動輪である。図１８に示すような全体構成の車両においても同様の効果が得られる。また、図１８とは逆に、前輪側が電動機によって駆動される駆動輪で、後輪側がエンジン及び変速機によって駆動される駆動輪であってもよく、この場合も同様の効果が得られる。
尚、上述した実施例でのトルク指令パターンの構成としては、電動機の速度，トルク指令等をパラメータに取ったマップデータを用いることが可能であり、また、これらのパラメータから求まる数式関数として構築することも可能である。
本発明によれば、旋回性能を向上させた電気駆動車両を提供することが実現出来る。
また、本発明によれば、一方の車輪がぬかるみにはまり空転する場合にも、他方の車輪が駆動力を出すことでぬかるみから車両を容易に脱出させることができる電気駆動車両を提供することが実現出来る。
本発明を適用した電気駆動車両の制御装置の第一の実施例を示す図。 本発明を適用した電気駆動車両のトルク指令パターン演算器の構成を示す図。 本発明を適用した電気駆動車両のペダル開度作成器の構成を示す図。 本発明を適用した電気駆動車両のステアリング角度検出値と調整ゲインの関係を示す図。 本発明を適用した電気駆動車両のペダル開度とトルク指令パターンの関係を示す図。 本発明を適用した電気駆動車両のアクセル操作時における電動機速度とトルク指令の関係を示す図。 本発明を適用した電気駆動車両のブレーキ操作時における電動機速度とトルク指令の関係を示す図。 本発明を適用した電気駆動車両のアクセル操作時にステアリング操作を行う時の動作を示す図。 本発明を適用した電気駆動車両のブレーキ操作時にステアリング操作を行う時の動作を示す図。 本発明を適用した電気駆動車両の制御装置の第二の実施例を示す図。 本発明を適用した電気駆動車両のトルク指令パターン演算器の構成を示す図。 本発明を適用した電気駆動車両の左右電動機速度差と調整ゲインの関係を示す図。 本発明を適用した電気駆動車両の左右電動機速度比と調整ゲインの関係を示す図。 本発明を適用した電気駆動車両の制御装置の第三の実施例を示す図。 本発明を適用した電気駆動車両のトルク指令パターン演算器の構成を示す図。 本発明を適用した電気駆動車両のステアリング角度検出値と左右電動機平均速度検出値の関係を示す図。 本発明を適用した電気駆動車両の全体構成の第一の実施例を示す図。 本発明を適用した電気駆動車両の全体構成の第二の実施例を示す図。
符号の説明
１…左側電動機、２…左側ギア、３…左側車輪、４…右側電動機、５…右側ギア、６…右側車輪、７…電動機制御器、８…左側電力変換器、９…右側電力変換器、１０…左側電流検出器、１１…右側電流検出器、１２…左側速度検出器、１３…右側速度検出器、１４…アクセル開度検出器、１５…ブレーキ開度検出器、１６…ステアリング角度検出器、
１７，３０，３２…トルク指令パターン演算器、１８…左側トルク指令演算器、１９…右側トルク指令演算器、２０…左側トルク制御器、２１…右側トルク制御器、２２…ペダル開度作成器、２３，３１，３３…トルク指令左右調整ゲイン作成器、２４，２５，２８…乗算器、２６，２７…トルク指令パターン作成器、２９…切替ＳＷ、３４…エンジン、
３５…変速機。


Claims (6)

  1. 左側車輪を駆動する第１の電動機と、
    右側車輪を駆動する第２の電動機と、
    前記第１，第２の電動機を制御する電動機制御器を備えた電気駆動車両において、
    前記電気駆動車両のステアリング角度を検出し、ステアリング角度検出値を出力するステアリング角度検出器を備え、
    前記電動機制御器は、電動機の速度と電動機のトルク指令との関係を示す第１の電動機のパターンである第１のトルク指令パターンと、電動機の速度と電動機のトルク指令との関係を示す第２の電動機のパターンである第２のトルク指令パターンを有し、
    前記ステアリング角度検出値を用いて、前記車両が左旋回時には前記第２のトルク指令パターンが前記第１のトルク指令パターンよりも同一速度に対するトルク指令の大きさが大きくなるように前記第１のトルク指令パターン及び前記第２のトルク指令パターンを変化させ、
    前記車両が右旋回時には前記第１のトルク指令パターンが前記第２のトルク指令パターンよりも同一速度に対するトルク指令の大きさが大きくなるように前記第１のトルク指令パターン及び前記第２のトルク指令パターンを変化させることを特徴とする電気駆動車両。
  2. 左側車輪を駆動する第１の電動機と、
    右側車輪を駆動する第２の電動機と、
    前記第１，第２の電動機を制御する電動機制御器を備えた電気駆動車両において、
    前記第１の電動機の速度を検出し、第１の速度検出値を出力する第１の速度検出器と、
    前記第２の電動機の速度を検出し、第２の速度検出値を出力する第２の速度検出器とを備え、
    前記電動機制御器は、電動機の速度と電動機のトルク指令との関係を示す第１の電動機のパターンである第１のトルク指令パターンと、電動機の速度と電動機のトルク指令との関係を示す第２の電動機のパターンである第２のトルク指令パターンを有し、
    前記電動機制御器は第１，第２の速度検出値を用いて、第１の速度検出値と第２の速度検出値の差あるいは比が所定の範囲内にある時は、前記電気駆動車両が左旋回時には前記第２のトルク指令パターンが前記第１のトルク指令パターンよりも同一速度に対するトルク指令の大きさが大きくなるように前記第１のトルク指令パターン及び前記第２のトルク指令パターンを変化させ、
    前記電気駆動車両が右旋回時には前記第１のトルク指令パターンが前記第２のトルク指令パターンよりも同一速度に対するトルク指令の大きさが大きくなるように前記第１のトルク指令パターン及び前記第２のトルク指令パターンを変化させ、前記第１の速度検出器の出力する速度検出値と前記第２の速度検出器の出力する速度検出値の差あるいは比が所定の範囲を越えた時は、前記第１のトルク指令パターン及び前記第２のトルク指令パターンをそれ以上変化させないことを特徴とする電気駆動車両。
  3. 左側車輪を駆動する第１の電動機と、
    右側車輪を駆動する第２の電動機と、
    前記第１，第２の電動機を制御する電動機制御器を備えた電気駆動車両において、
    前記電気駆動車両のステアリング角度を検出し、ステアリング角度検出値を出力するステアリング角度検出器と、
    前記第１の電動機の速度を検出し、第１の速度検出値を出力する第１の速度検出器と、
    前記第２の電動機の速度を検出し、第２の速度検出値を出力する第２の速度検出器とを備え、
    前記電動機制御器は、電動機の速度と電動機のトルク指令との関係を示す第１の電動機のパターンである第１のトルク指令パターンと、電動機の速度と電動機のトルク指令との関係を示す第２の電動機のパターンである第２のトルク指令パターンを有し、
    前記電動機制御器はステアリング角度検出値と、前記第１の速度検出値及び前記第２の速度検出値を用いて、前記車両が左旋回時には前記第２のトルク指令パターンが前記第１のトルク指令パターンよりも同一速度に対するトルク指令の大きさが大きくなるように前記第１のトルク指令パターン及び前記第２のトルク指令パターンを変化させ、
    前記車両が右旋回時には前記第１のトルク指令パターンが前記第２のトルク指令パターンよりも同一速度に対するトルク指令の大きさが大きくなるように前記第１のトルク指令パターン及び前記第２のトルク指令パターンを変化させることを特徴とする電気駆動車両。
  4. 左右各車輪を個別に駆動あるいは制動するための複数の電動機を備え、
    前記複数の電動機を制御する電動機制御器を備えた電気駆動車両において、
    前記電動機制御器は前記車両の左側に備えられた車輪の速度の関数で与えられる左側トルク指令パターンと前記車両の右側に備えられた車輪の速度の関数で与えられる右側トルク指令パターンをそれぞれ備え、
    前記車両の左側に備えられた車輪を駆動あるいは制動する電動機は前記左側トルク指令パターンで与えられるトルク指令に従って制御され、
    前記車両の右側に備えられた車輪を駆動あるいは制動する電動機は前記右側トルク指令パターンで与えられるトルク指令に従って制御され、
    前記電動機制御器は前記車両のステアリング角度を検出するステアリング角度検出器を備え、
    前記ステアリング角度検出器の出力するステアリング角度検出値を用いて、前記車両が左旋回時には前記右側トルク指令パターンが前記左側トルク指令パターンよりも同一速度に対するトルク指令の大きさが大きくなるように前記左側トルク指令パターン及び前記右側トルク指令パターンを変化させ、
    前記車両が右旋回時には前記左側トルク指令パターンが前記右側トルク指令パターンよりも同一速度に対するトルク指令の大きさが大きくなるように前記左側トルク指令パターン及び前記右側トルク指令パターンを変化させることを特徴とする電気駆動車両。
  5. 左右各車輪を個別に駆動あるいは制動するための複数の電動機を備え、
    前記複数の電動機を制御する電動機制御器を備えた電気駆動車両において、
    前記電動機制御器は前記車両の左側に備えられた車輪の速度の関数で与えられる左側トルク指令パターンと前記車両の右側に備えられた車輪の速度の関数で与えられる右側トルク指令パターンをそれぞれ備え、
    前記車両の左側に備えられた車輪を駆動あるいは制動する電動機は前記左側トルク指令パターンで与えられるトルク指令に従って制御され、
    前記車両の右側に備えられた車輪を駆動あるいは制動する電動機は前記右側トルク指令パターンで与えられるトルク指令に従って制御され、
    前記電動機制御器は前記車両の左側に備えられた車輪を駆動あるいは制動する電動機の速度を検出する左側速度検出器と前記車両の右側に備えられた車輪を駆動あるいは制動する電動機の速度を検出する右側速度検出器を備え、
    前記左側速度検出器と前記右側速度検出器の出力する速度検出値を用いて、前記左側速度検出器の出力する速度検出値と前記右側速度検出器の出力する速度検出値の差あるいは比が所定の範囲内にある時は、前記車両が左旋回時には前記右側トルク指令パターンが前記左側トルク指令パターンよりも同一速度に対するトルク指令の大きさが大きくなるように前記左側トルク指令パターン及び前記右側トルク指令パターンを変化させ、
    前記車両が右旋回時には前記左側トルク指令パターンが前記右側トルク指令パターンよりも同一速度に対するトルク指令の大きさが大きくなるように前記左側トルク指令パターン及び前記右側トルク指令パターンを変化させ、前記左側速度検出器の出力する速度検出値と前記右側速度検出器の出力する速度検出値の差あるいは比が所定の範囲を越えた時は、前記左側トルク指令パターン及び前記右側トルク指令パターンをそれ以上変化させないことを特徴とする電気駆動車両。
  6. 左右各車輪を個別に駆動あるいは制動するための複数の電動機を備え、
    前記複数の電動機を制御する電動機制御器を備えた電気駆動車両において、
    前記電動機制御器は前記車両の左側に備えられた車輪の速度の関数で与えられる左側トルク指令パターンと前記車両の右側に備えられた車輪の速度の関数で与えられる右側トルク指令パターンをそれぞれ備え、
    前記車両の左側に備えられた車輪を駆動あるいは制動する電動機は前記左側トルク指令パターンで与えられるトルク指令に従って制御され、
    前記車両の右側に備えられた車輪を駆動あるいは制動する電動機は前記右側トルク指令パターンで与えられるトルク指令に従って制御され、
    前記電動機制御器は前記車両のステアリング角度を検出するステアリング角度検出器と前記車両の左側に備えられた車輪を駆動あるいは制動する電動機の速度を検出する左側速度検出器と前記車両の右側に備えられた車輪を駆動あるいは制動する電動機の速度を検出する右側速度検出器を備え、
    前記ステアリング角度検出器の出力するステアリング角度検出値と前記左側速度検出器の出力する速度検出値と前記右側速度検出器の出力する速度検出値を用いて、前記車両が左旋回時には前記右側トルク指令パターンが前記左側トルク指令パターンよりも同一速度に対するトルク指令の大きさが大きくなるように前記左側トルク指令パターン及び前記右側トルク指令パターンを変化させ、
    前記車両が右旋回時には前記左側トルク指令パターンが前記右側トルク指令パターンよりも同一速度に対するトルク指令の大きさが大きくなるように前記左側トルク指令パターン及び前記右側トルク指令パターンを変化させることを特徴とする電気駆動車両。
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