JP5487252B2

JP5487252B2 - 電動車両及びそのピッチング制御装置

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Publication number: JP5487252B2
Application number: JP2012153193A
Authority: JP
Inventors: 昌則一野瀬; 知彦安田; 隆之佐藤
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2012-07-09
Filing date: 2012-07-09
Publication date: 2014-05-07
Anticipated expiration: 2028-12-15
Also published as: JP2012196139A

Description

本発明は、電動車両に係り、より詳しくは車両のピッチング運動を抑制する技術に関する。

車両の前輪と後輪のサスペンション伸縮により決まる姿勢の動きはピッチング運動と呼ばれ、その姿勢は走行状態や路面の状態によって変化する。例えば加速や減速を行うと、車体の前後方向が上下に変化する向きに重心点周りのモーメント（ピッチングモーメント）が発生してピッチング運動が引き起こされる。また、車両が走行している路面に突起があった場合には、前輪及び後輪が時間差をもって上下に加振されることでもピッチング運動が発生する。

このようなピッチング運動による姿勢変化を抑制するため、車両にはバネ及び発生した振動を減衰させるダンパーで構成されるサスペンション装置が設けられている。

このサスペンション装置におけるバネ及びダンパーの設定により車両の乗り心地と操縦安定性を調整するのであるが、乗り心地と操縦安定性の両立は非常に困難である。これは、乗り心地と操縦安定性は相反する特性である上に、現実の車両では搭乗者や積荷などの積載量の変化により車両重量が大きく変化することから、あらゆる状況に対応できる最適値を決定することが困難なためである。

一方、車両の駆動力を制御することにより、サスペンションの機能を補完して車体姿勢を安定化させる技術が知られている（例えば特許文献１参照）。特許文献１では車体の前輪部が上昇した場合には車両の駆動トルクを減少させることで路面反力による前輪を上昇させる方向のモーメントを減少させ、逆に前輪部が下降する場合には車両の駆動トルクを増加させることで路面反力による前輪を上昇させる方向のモーメントを増加させることで、車両のピッチング運動を抑制する技術がある。

特開昭６２−１２３０５号公報

しかしながら特許文献１に開示された従来技術にあっては、車体のピッチング運動を抑制するために、引き起こされたピッチング運動とは逆の位相で車両の駆動トルクを増減させるように動作するものである。

しかし、その増減の具合を決定する制御ゲインを車両の状態に合せて効果的に可変する仕組みを持たないため、例えば搭乗者や積荷の増減により車両重量が大幅に変化したときに、必要なトルク増減量が変化して適切な駆動トルクの増減制御ができなくなってしまうという問題があった。

また、本来加減速時には必ず生じてしまうピッチング運動の大きさそのものを打ち消すように車両の駆動トルクを増減することから、加減速に必要な駆動トルクを必要以上に減少させてしまい、運転性が低下する恐れがあり好ましくない。

本発明は上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、車両のピッチング運動による姿勢変化の抑制のために、車両の駆動力を制御することで車両のピッチング運動を良好に制御し、搭乗者や積荷の増減によって車両重量に大幅な変化があっても乗員の乗り心地を確保しつつ操縦安定性を高めることのできるピッチング制御可能な電動車両を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明はモータ及びコントローラを含む駆動装置を備えた電動車両において、前記電動車両のピッチング運動の状態を検出するピッチング状態検出手段と、前記電動車両の重量を判定する車両重量判定手段と、前記電動車両の重量に基づき、前記電動車両のピッチング運動の目標量を算出するピッチング目標量算出手段と、前記駆動装置から出力される駆動トルクを増減するトルク補正値算出器と、前記トルク補正値算出器内部の制御ゲインを適宜変更する制御ゲイン可変手段を備え、前記ピッチング状態検出手段で検出された車両のピッチング運動の状態量と前記ピッチング目標量算出手段で算出されたピッチング運動の目標量との差分に応じて、前記トルク補正値算出器が前記駆動装置の駆動トルクを増減することを特徴とする。

上記の目的を達成するため本発明は、モータ及びコントローラを含む駆動装置を備えた電動車両に搭載される電動車両のピッチング制御装置において、前記電動車両のピッチング運動の状態を検出するピッチング状態検出手段と、前記電動車両の重量を判定する車両重量判定手段と、前記電動車両の重量に基づき、前記電動車両のピッチング運動の目標量を算出するピッチング目標量算出手段と、前記駆動装置から出力される駆動トルクを増減するトルク補正値算出器とを備え、前記ピッチング状態検出手段で検出された車両のピッチング運動の状態量と前記ピッチング目標量算出手段で算出された前記電動車両のピッチング運動の目標量との差分に応じて、前記トルク補正値算出器が前記駆動装置の駆動トルクを増減することを特徴とする。

本発明によれば、積荷や搭乗者の増減によって車両重量に大幅な変化があっても、乗員又は積載物を安定させて操縦安定性も高めることができるという効果がある。

本発明の一実施例の電動車両におけるピッチング制御装置の全体構成図。車両のピッチング運動を模式的に示す図である。本発明の一実施例の電動車両におけるピッチング制御装置の処理の流れを示す図。電動車両のピッチング制御装置における空車時の制御装置の入出力信号を模式的に表した図である。電動車両のピッチング制御装置における積載時の制御装置の入出力信号を模式的に表した図である。

以下に、本発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて説明する。

まず、本発明の構成を説明する。

図１は、本発明の一実施形態の電動車両におけるピッチング制御装置の全体構成図である。図１を用いて、本発明の一実施例を適用した電動車両について説明する。

アクセルペダル１０１及びブレーキペダル１０２は運転者の加速要求及び減速要求を入力するための操作部であり、駆動トルク指令値算出器１０３に接続されている。駆動トルク指令値算出器１０３は、運転者の加減速要求に基づき必要な駆動トルク指令値を算出する。駆動トルク指令値算出器１０３で算出された駆動トルク指令値は駆動装置１０６に入力されるとともに、ピッチング目標量算出手段１０４に入力される。

ピッチング目標量算出手段１０４は、入力された駆動トルク指令値から車両の加速度を推定し、車両の加速度と車両の重量，慣性モーメント，重心高とサスペンションのピッチング剛性などの車両の走行状態に係る車両パラメータに基づきピッチング目標量を算出する。求められたピッチング目標量は計測された実ピッチング状態量との差分を取られてトルク補正値算出器１０５へと入力される。

トルク補正値算出器１０５ではピッチング目標量算出手段１０４とは逆に、入力されたピッチング目標量のずれから車両パラメータに基づきピッチング量の補正に必要な駆動トルク補正量を算出する。トルク補正値算出器１０５で算出された駆動トルク補正量は駆動トルク指令値算出器１０３で算出された駆動トルク指令値に補正を加えたうえで駆動装置１０６へと入力される。駆動装置１０６は、モータ及びコントローラ（共に図示せず）を有しており、補正された駆動トルク指令値を受けたコントローラにより例えば、駆動輪に接続するモータを駆動する。

実プラント１０７は実際の車両におけるピッチング運動の応答を表しているが、実際の車両の実ピッチング状態量はピッチング状態量検出手段１０８によって計測され、制御装置で利用可能な物理量、例えばピッチング角変位やピッチレート（ピッチング角速度）へと変換される。ピッチング状態量検出手段１０８とは例えば、車両の前後サスペンション装置のストロークセンサを用いて高さの差分から車体の姿勢を検出することや、サスペンション装置にかかる荷重から変位を推定して車体の姿勢を算出する方法、またはサスペンション装置のバネ上にかかる加速度から車体に入力された力を推定して車体の姿勢変化速度を算出する方法などが考えられる。本実施形態における電動車両のピッチング制御装置における制御の主な流れは以上の通りである。

本実施形態ではさらに、車両重量判定手段１０９を備えている。車両重量判定手段１０９は、例えば前述のピッチング量と同様、車両のサスペンション装置のストロークセンサなどを用いて得られたサスペンション変位に既知のサスペンションバネ定数との積をとることで各輪の輪荷重を計算し、それを合計するなどの方法で車両に実装され、搭乗員や積荷などを含めた車両の総重量を判定することが可能な手段である。この場合、正確には、サスペンションバネが支える車体側の重量を検出するものであり、所謂バネ下のタイヤやホイール，ブレーキ及びモータがタイヤに直結した場合のモータを含まない重量である。

他にも、車体と地面との距離を計測したり、車体やサスペンション装置の荷重指示部分に取り付けた歪センサを用いたりするなど、その重量判定の方法を制限しないものとする。

この車両重量判定手段１０９により得られた車両重量情報に基づき、制御ゲイン可変手段１１０では既に説明したピッチング目標量算出手段１０４やトルク補正値算出器１０５においてピッチング目標量や駆動トルク補正値を算出するための数式の係数を適宜変更・調整することで、車両重量が変化した場合でも適切なピッチング目標量や駆動トルク補正値を算出できるようにする。ピッチング運動を扱う場合に最も重要な車両パラメータとして車両重量が挙げられ、車両重量の変化を制御装置に適切に反映しなければ効果的なピッチング制御は実現できない。

そこで、本実施例で説明するピッチング制御を実施する電動車両においては、これらの手段を用いて車両重量の変化を制御に反映できるために、車両重量が変化しても乗員または積載物を安定させることが可能となり、ひいては操縦安定性を高めることができる。特に積荷の重量変化により車重が大幅に変化するトラックなどの輸送機器に好適である。

また、ピッチング状態検出手段はサスペンション上部またはその近辺に取り付けた加速度センサであってもよい。

そして、ピッチング状態検出手段としてサスペンション上部またはその近辺に取り付けた加速度センサを用いることで、ピッチング運動においてシャシーの各車軸上部にかかる車体の上下運動の加速度の大きさを計測することが出来る。このことにより、車両のピッチング加速度、さらにこれを積分することでピッチング速度が容易に計測できるという効果がある。加えて一般に加速度センサはストロークセンサなど他のセンサに比較して安価であるので、システム全体のコストを低減できるという効果がある。

以上が本実施形態の電動車両におけるピッチング制御の流れであるが、以下に具体的なピッチング運動の定式化と、ピッチング目標量算出手段１０４やトルク補正値算出器１０５における処理内容を詳述する。

図２は、車両のピッチング運動を模式的に示す図である。図２で、車体２０１は前後のサスペンション装置２０５，２０６によって前後輪２０３，２０４へと支持結合され、車体２０１を支えている。ここで、車体２０１の重量をｍ、ピッチング運動における慣性モーメントをＩとし、ピッチング運動のモーメントをＭ、ピッチング量をθとする。

また、サスペンション装置のピッチング運動に対する剛性をＫ、減衰をＣとする。なお、車体２０１の重心点２０２の地上高をｈ、前輪２０３及び後輪２０４からの距離をそれぞれｌ_f，ｌ_rとした。

駆動トルク指令値算出器１０３により出力された駆動トルク指令値をＴ_a、駆動輪のタイヤ径をｒ_tとすると、車両の加速度ａ_xは、タイヤに滑りが生じないとして、
ａ_x＝Ｔ_a／ｍｒ_t （１）
となる。

ここで、車両の加速運動による前後輪の荷重移動量Ｆ_f，Ｆ_rを考える。地上から高さｈにある重心点２０２の前後方向の加速運動を、前後に距離ｌ_f，ｌ_rだけ離れた点で地面に対して支えているわけであるから、その時に地面に掛かる力である荷重移動量Ｆ_f，Ｆ_rは、下向きを正に取って、
Ｆ_f＝−２ａ_xｍｈ／（ｌ_f＋ｌ_r）（２）
Ｆ_r＝２ａ_xｍｈ／（ｌ_f＋ｌ_r）（３）
と表される。

この荷重移動による重心点周りのモーメントＭは、図で時計回りを正に取れば、
Ｍ＝−Ｆ_fｌ_f＋Ｆ_rｌ_r （４）
である。

この（４）式に先の（２）（３）式を代入すれば、重心点周りのモーメントＭは、
Ｍ＝２ｍｈ・ａ_x （５）
となる。

静的な力のつり合いを考慮すれば、この時のピッチング量θ_Sは
θ_S＝Ｍ／Ｋ＝（２ｍｈ／Ｋ）ａ_x （６）
となる。簡単には、ピッチング目標量算出手段１０４によるピッチング目標値は、（６）式を用いれば良い。

一方、重心点周りモーメントＭによる車体２０１の動的なピッチング運動の伝達関数は、
θ（ｓ）／Ｍ（ｓ）＝１／（Ｉｓ²＋Ｃｓ＋Ｋ）（７）
と表されるため、サスペンション装置の動特性まで考慮したピッチング量は（５）式を（７）式に代入して、
θ（ｓ）＝２ｍｈ／（Ｉｓ²＋Ｃｓ＋Ｋ）・ａ_x（ｓ）（８）
として表される。

ピッチング目標値としては、乗り心地と加減速の即応性・ドライバビリティの両立を考慮した減衰値Ｃ_tを決定し、
θ（ｓ）＝２ｍｈ／（Ｉｓ²＋Ｃ_tｓ＋Ｋ）・ａ_x（ｓ）（８）´
で算出されるピッチング量θを用いることが望ましい。なお、ここで説明した数式には駆動反力によりサスペンションアームが受けるモーメントの影響は含まれていないため、実際の制御にはさらにこれら駆動反力による影響も考慮する必要があるが、この影響の大きさはサスペンション装置の形式により大きく異なるため、ここでは説明を省略する。

前述したような方法でピッチング目標量算出手段１０４はピッチング目標値を算出し、ピッチング状態量検出手段１０８によって計測された実ピッチング状態量との差分をとることで、制御により補正が必要なピッチング運動量が算出できる。

トルク補正値算出器１０５はこのピッチング目標量のずれΔθから必要な加減速度ａ_cを算出し、必要な駆動トルク補正量を決定すればよい。ここで、ピッチング運動の補正に必要な加減速度の算出には、簡単には（６）式を逆に用いれば良い。具体的には、加速度ａ_xからピッチング量θ_Sを求める（６）式を加速度ａ_xについて解くことで得られる。すなわち、
ａ_c＝Ｇ_k・（Ｋ／２ｍｈ）・Δθ （９）
で表される加減速度ａ_cが制御に必要な物理量となる。ここでＧ_kはピッチング量の比例制御ゲインである。さらにこの議論とは別に、ピッチング運動制御の目標をピッチレート（ピッチング角速度）の低減（ピッチレートの目標値＝０）というように捉えるならば、
ａ_d＝Ｇｄ・θ´ （１０）
で表される加減速度ａ_dにより、系の動特性とは独立にピッチング運動の減衰を制御できる。ここではθ´はピッチレート、Ｇ_dはピッチング量の微分制御ゲインである。以上からすなわち（９）（１０）式で求められるピッチング制御を行った場合の駆動トルク値は
ａ_cont＝ａ_x−ａ_c−ａ_d （１１）
となる。トルク補正値算出器１０５は加減速度ａ_contを満足した上でシステム全体の閉ループ系の動特性を考慮した伝達関数を持つ制御器を設計すれば良い。

なお、一般的な車両は乗り心地と操縦安定性を両立するためにサスペンション装置に非線形バネを用いているため、前述の式におけるサスペンション装置の剛性Ｋは一般に車両重量ｍの関数となり、車両重量ｍが変化すればサスペンション装置のたわみ量も非線形に変化する。搭乗者や積荷の重量変化に伴い重心位置も変化するため、先のサスペンションたわみ量の変化と合せて重心高ｈは大きく変化する。これらの点も考慮した上でピッチング目標量算出手段１０４及びトルク補正値算出器１０５は重量変化に対応した制御系設計をする必要がある。

図３は本実施形態の電動車両におけるピッチング制御装置における処理の流れを示す図である。本制御装置では、まずステップＳ０１において車両重量に変化があったかどうかについてチェックを行う。もし積載状態が変化して車両重量に変化があれば、ステップＳ０２において制御ゲインの変更を行う。ステップＳ０３では、アクセル・ブレーキペダルの操作量から決定した加減速度に基づきピッチング目標値を算出する。次にステップＳ０４において車両の実ピッチング状態量を計測する。

そしてステップＳ０５においてピッチング目標値と実ピッチング状態量の差分からトルク補正値を算出する。最後にステップＳ０６において制御量を外部に出力（駆動装置１０６に駆動トルク補正量で補正した駆動トルク指令値を出力）し、処理を終了する。

以上説明したように、車両のピッチング運動を制御する制御装置は車両重量（及び車体のピッチング慣性モーメント）を考慮した制御ゲインに調節可能なように構成する必要があり、本実施形態の電動車両におけるピッチング制御装置は、車両重量判定手段１０９により得られた車両重量情報に基づき、制御ゲイン可変手段１１０が制御ゲインの変更・調節を行う。

図４及び図５は、本発明の電動車両のピッチング制御装置において制御ゲインの変更・調節を行った場合の制御装置の入出力信号を模式的に表した図である。図４は空車時、図５は積載時を表しており、双方の図は、ある時間から一定減速度で減速し、停止しているものとする。

それぞれの図で、ピッチング量は同程度になるように減速しているものとすると、ピッチング制御装置へはピッチング量計測値が入力されるために、入力信号は同等であることになる。ピッチング制御装置への入力値が同等であれば制御出力も同等になるが、本実施形態の電動車両におけるピッチング制御装置は、車両重量により制御ゲインが変更・調節されているため、入力値が同等でも制御出力は車両重量に応じて大きさが変化していることになる。制御ゲイン可変手段１１０により車両重量ｍ及びサスペンションの非線形バネ定数Ｋが増大し、制御ゲインが高くなっている様子を示している。

以上説明したように本実施形態では、車両重量判定手段１０９により得られた車両重量情報に基づき、制御ゲイン可変手段１１０が制御ゲインの変更・調節を行う。これにより、車両重量の変化を制御に反映し、特に積荷の重量変化により車重が大幅に変化するトラックなどの輸送機器においても、積載状況などに影響されない確実かつ高精度な制御を実現することができる。

次に、ピッチング状態量検出手段１０８について述べる。前述のようにピッチング状態量検出手段１０８とは例えば、車両の前後サスペンション装置のストロークセンサを用いて高さの差分から車体の姿勢を検出するという形態を説明した。しかし、その場合サスペンションストロークを計測する装置を特別に取り付ける必要がある。

近年では乗り心地の制御性などを向上することを目的に、トラックやバスなどを中心に空気圧や油圧を用いたサスペンション装置を採用する例も多くなっている。このような車両ではサスペンション装置の動作への必要性から、サスペンションの荷重計測のために既に支持媒体である空気や油の圧力を計測するための圧力センサが設けられている。それ以外にも、積載量の適正化を目的として通常のサスペンション装置に既に荷重センサが設けられ、積荷の量を管理しているような車両も存在し、このような車両では既に存在する荷重センサを用いることで制御装置の低コスト化を図ることができる。

油空圧サスペンション装置の圧力センサの場合も通常サスペンション装置の荷重センサの場合も、車両のサスペンションバネ定数に基づきサスペンション変位を容易に算出可能であるため、これをストロークセンサの代用として利用してもよい。これによって制御装置の低コスト化，部品点数の削減による高信頼度化を実現することができる。

次に、車両重量判定手段１０９について述べる。前述のように、車両重量判定手段１０９とは例えば、車両のサスペンション装置のストロークセンサなどを用いて得られたサスペンション変位に既知のサスペンションバネ定数との積をとることで各輪の輪荷重を計算し、それを合計するという形態を説明したが、その場合サスペンションバネ定数をあらかじめ計測して制御装置内に記憶しておくなどといった必要がある。

近年では安全性の向上を目的にアンチロックブレーキシステムや横滑り防止装置などの高度な車体制御装置が装備されていることが多く、このような車両では既に車体の前後加速度を計測するための加速度センサが設けられている。

電動車両の場合、駆動トルク値はモータへ供給する電流から高精度で推定することが可能である。そこで、駆動トルク値と車体の加速度とから車両重量を正確に算出可能であるため、これを荷重センサによる車両重量計測の代用として利用してもよい。これによって制御装置の低コスト化，部品点数の削減による高信頼度化を実現することができる。

また、ピッチング状態量検出手段１０８は、例えば、車両の前後サスペンション装置のストロークセンサを用いて高さの差分からピッチング角を検出するという形態を説明したが、前述の（１０）式のようにトルク補正値の算出にピッチング角そのものは必要でなく、ピッチレートがあれば良い場合もある。その場合、一般に高価であるストロークセンサを用いて計測値を微分するよりも、サスペンション上部に取り付けた加速度センサの計測値を積分して速度を求める方が、より安価でノイズの少ない計測信号を得ることができるという利点がある。これによってセンサ構成を簡略化し、制御装置の低コスト化，部品点数の削減による高信頼度化を実現することができる。

また、車両の運用方法によっては車両重量の変化にほとんどばらつきがなく、毎回高精度に計測する必要性が少ない場合もある。例えば特定の積荷を２地点間でピストン輸送するような用途のトラックでは、満載と空車の２種類しかないため、高価なセンサで計測しないまでも、例えば積荷の有無を検出するスイッチで満載と空車を検出してもよい。もっと簡便には車両の運転者に積荷の有無をスイッチで切り替えて入力させるといった方法で十分なことも多い。積荷でなく搭乗者の場合でも、近年では安全性の見地からシートベルト警告のためのシートセンサが付いていることが多く、これを用いて搭乗者の人数は簡単に分かるためにおおよその車両重量は搭乗者の人数から算出してもよい。これによって車両重量の計測を簡略化し、制御装置の低コスト化，部品点数の削減による高信頼度化を実現することができる。

さらに前述の実施形態では、特定の積荷を２地点間でピストン輸送するような用途のトラックでは、満載と空車の２種類しかない場合があるという例を紹介した。このような用途では、常に往路は満載、復路は空車といったような使われ方が一般的である。その場合、車両が往路であるか復路であるかを判定できれば、おおよその車両重量が推定可能であるということになる。

例えば鉱山など私有地の往復で、往路と復路が別経路である場合には、道路上にマーカーを装備しておいてどの経路であるかを車両で検知できるようにしておけば、車両重量の計測に代えることができる。もしくは公道でマーカーなどの装備が難しい場合は、例えばＧＰＳ装置などによって経路の計測を行うことも考えられる。これによって車両重量の計測を簡略化し、制御装置の低コスト化，部品点数の削減による高信頼度化を実現することができる。

次に、制御ゲイン可変手段１１０について述べる。前述の説明では、制御ゲイン可変手段１１０による制御定数の変更・調整のタイミングについては規定しなかった。しかし、通常の車両は走行中にリアルタイムに車両重量が変化することは考えにくく、制御装置の動作中に常に荷重を計測して制御定数を算出・変更・調整を繰り返すことは、制御装置の限りある計算資源を浪費することになり処理装置の無駄なメモリを消費したりＣＰＵパワーの不足に陥ったりすることにも繋がるため、回避すべきである。一般的には積荷の積み下ろしや同乗者の乗降時に変化するのが普通であると考えられるため、例えば積荷の積み下ろし時に開閉するドアにスイッチを設け、ドア開閉が行われるタイミングで制御定数の変更・調整といった更新作業を行うようにしてもよい。これによって制御装置の処理装置の効率化を図り、制御装置の低コスト化を実現することができる。

制御ゲイン可変手段１１０による制御定数の変更・調整の他のタイミングとしては、上述ではドア開閉のタイミングで車両重量が変わるものとみなしたが、ダンプトラックやコンテナトラックのように、ドアを持たずにショベルやフォークリフトで積荷の積載を行う車両もある。

そこで、車両の速度を監視しておき、停止時には積荷の積み下ろしがあり得るとして制御定数の変更・調整といった更新作業を行うようにしてもよい。また、速度検出の代わりにサイドブレーキのスイッチを検出するように構成しても良い。これによって制御装置の処理装置の効率化を図り、制御装置の低コスト化を実現することができる。

以上、本実施形態の説明をまとめると、本実施形態の電動車両におけるピッチング制御装置は、自車の加減速などの走行状態に基づいてピッチング目標量を算出し、検出した車両の実ピッチング量との差分に基づいて車両の駆動トルクを増減するトルク補正値を算出するものであるが、さらに、トルク補正値を算出するための係数である制御ゲインを、駆動トルクの増減により引き起こされるピッチングモーメント量と最も相関の高い車両重量の大きさによって適宜調整するものである。これにより、車両の駆動力を制御することで車両のピッチング運動を良好に制御し、さらに積荷や搭乗者の増減によって車両重量に大幅な変化があっても常に適切な駆動トルクの加減制御が可能となり、乗員の乗り心地を確保しつつ操縦安定性を高めることができるという効果がある。

また、本実施形態の電動車両におけるピッチング制御装置では、ピッチング状態量検出手段としてサスペンション装置に内蔵した荷重センサを用いてもよい。これにより各車輪もしくは車軸にかかる荷重の大きさを計測することができる。

各サスペンション装置のバネ定数が既知であれば計測した荷重値をバネ定数で除することで容易にサスペンションストロークに換算することが可能である上に、車両全体の計測値を合計することで車両重量も正確に計測することができるという効果がある。

また、本実施形態の電動車両におけるピッチング制御装置では、駆動装置で出力する駆動トルク値から算出した加減速力を、車体に取り付けられた加速度センサで計測する車体加速度で除することで、車両重量を計算により正確に見積もることが可能である。このことにより、正確な車両重量に基づくピッチング目標量や制御ゲイン調整量の正確な算出が実現できるという効果がある。

また、本実施形態の電動車両におけるピッチング制御装置は、例えば荷台やシートに取り付けられ搭乗者や積荷の積載状態を検出するセンサスイッチや運転者が直接操作できる切替スイッチなど、積載の有無を表すスイッチを用いてもよい。この場合、予め定めた車両重量値に切り替え、ピッチング制御装置内でその車両重量情報を用いることにより、複雑な機構や高価なセンサを用いずとも適切な制御ゲインの調整が可能になるという効果がある。

さらには、例えば道路に取り付けられたマーカー類もしくはＧＰＳによる位置情報など何らかの走行経路情報を取得し、その経路上の位置もしくは往路であるか復路であるかなどの走行状況から車両の積載状態を推定し、その積載状態に応じて予め定めた車両重量値に切り替え、ピッチング制御装置内でその車両重量情報を用いてもよい。これにより、複雑な機構や高価なセンサを用いずとも適切な制御ゲインの調整が可能になるという効果がある。

また、本実施形態の電動車両におけるピッチング制御装置にあっては、車両の乗降用もしくは荷物積降用のドア開閉及びそれに類するオンオフスイッチの状態を検出し、開閉が行われた場合は搭乗者や積荷などに積載量の変化があったものと判断して車両重量の推定値を更新し、制御ゲイン調整量の更新を行ってもよい。これにより、適切なタイミングで制御ゲインの調整が可能になるという効果がある。

また、本実施形態の電動車両におけるピッチング制御装置にあっては、車両が停止したことを車両速度の検出により判定し、車両が停止した場合は搭乗者や積荷などに積載量の変化を行いうると判断して車両重量の推定値を更新し、制御ゲイン調整量の更新を行ってもよい。これにより、適切なタイミングで制御ゲインの調整が可能になるという効果がある。

尚、本発明の具体的な構成は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。

本発明によれば、積荷や搭乗者の増減によって車両重量に大幅な変化があっても、乗員又は積載物を安定させて操縦安定性も高めることができる電動車両を提供できる。

１０３駆動トルク指令値算出器
１０４ピッチング目標量算出手段
１０５トルク補正値算出器
１０７実プラント
１０９車両重量判定手段
１１０制御ゲイン可変手段

Claims

モータ及びコントローラを含む駆動装置を備えた電動車両において、
前記電動車両のピッチング運動の状態を検出するピッチング状態検出手段と、
前記電動車両の重量を判定する車両重量判定手段と、
前記電動車両の重量に基づき、前記電動車両のピッチング運動の目標量を算出するピッチング目標量算出手段と、
前記駆動装置から出力される駆動トルクを増減するトルク補正値算出器と、
前記トルク補正値算出器内部の制御ゲインを適宜変更する制御ゲイン可変手段を備え、
前記ピッチング状態検出手段で検出された車両のピッチング運動の状態量と前記ピッチング目標量算出手段で算出されたピッチング運動の目標量との差分に応じて、前記トルク補正値算出器が前記駆動装置の駆動トルクを増減し、ピッチング運動を抑制することを特徴とする電動車両。
請求項１記載の電動車両において、
前記ピッチング状態検出手段はサスペンション装置に内蔵した荷重センサであることを特徴とする電動車両。
請求項１記載の電動車両において、
前記ピッチング状態検出手段は、サスペンション装置の上部、または、その近辺に取り付けた加速度センサであることを特徴とする電動車両。
請求項１記載の電動車両において、
前記車両重量判定手段は、前記駆動装置から出力される駆動トルクと、前記電動車両に取り付けられた加速度センサで計測される車体加速度とにより、前記電動車両の重量を算出することを特徴とする電動車両。
請求項１記載の電動車両において、
前記車両重量判定手段は、積載状態または運転者操作により切替可能なスイッチの状態によって予め定めた車両重量を切り替えることを特徴とする電動車両。
請求項１記載の電動車両において、
前記車両重量判定手段は、前記電動車両の走行経路、または、走行経路の向きを判定することによって予め定めた前記電動車両の重量を切り替えることを特徴とする電動車両。
モータ及びコントローラを含む駆動装置を備えた電動車両に搭載される電動車両のピッチング制御装置において、
前記電動車両のピッチング運動の状態を検出するピッチング状態検出手段と、
前記電動車両の重量を判定する車両重量判定手段と、
前記電動車両の重量に基づき、前記電動車両のピッチング運動の目標量を算出するピッチング目標量算出手段と、
前記駆動装置から出力される駆動トルクを増減するトルク補正値算出器とを備え、
前記ピッチング状態検出手段で検出された車両のピッチング運動の状態量と前記ピッチング目標量算出手段で算出された前記電動車両のピッチング運動の目標量との差分に応じて、前記トルク補正値算出器が前記駆動装置の駆動トルクを増減し、ピッチング運動を抑制することを特徴とする電動車両のピッチング制御装置。
請求項７記載の電動車両のピッチング制御装置において、
前記ピッチング状態検出手段は、サスペンション装置に内蔵した荷重センサであることを特徴とする電動車両のピッチング制御装置。
請求項7記載の電動車両のピッチング制御装置において、
前記ピッチング状態検出手段は、サスペンション装置の上部、または、その近辺に取り付けた加速度センサであることを特徴とする電動車両のピッチング制御装置。
請求項７記載の電動車両のピッチング制御装置において、
前記車両重量判定手段は、前記駆動装置から出力される駆動トルクと、前記電動車両に取り付けられた加速度センサで計測される車体加速度とにより、前記電動車両の重量を算出することを特徴とする電動車両のピッチング制御装置。
請求項７記載の電動車両のピッチング制御装置において、
前記車両重量判定手段は、積載状態または運転者操作により切替可能なスイッチの状態によって予め定めた車両重量を切り替えることを特徴とする電動車両のピッチング制御装置。
請求項７記載の電動車両のピッチング制御装置において、
前記車両重量判定手段は、前記電動車両の走行経路、または、走行経路の向きを判定することによって予め定めた前記電動車両の重量を切り替えることを特徴とする電動車両のピッチング制御装置。