JPH1084605A - 電気自動車の駆動制御装置 - Google Patents
電気自動車の駆動制御装置Info
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- JPH1084605A JPH1084605A JP8238961A JP23896196A JPH1084605A JP H1084605 A JPH1084605 A JP H1084605A JP 8238961 A JP8238961 A JP 8238961A JP 23896196 A JP23896196 A JP 23896196A JP H1084605 A JPH1084605 A JP H1084605A
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Abstract
る誤差情報Eを生成する。駆動輪のスリップ率SR,S
Lが小さいときに、舵角δt及び誤差情報Eの符号並び
にアクセルON/OFF状態に応じ、誤差情報Eに基づ
きフィードバックトルクΔTR,ΔTLを求める。アク
セル開度VAやブレーキ力FBに応じて定めたトルク指
令TR,TLをフィードバックトルクΔTR,ΔTLに
て補正し、モータ制御部に出力する。
Description
行用モータを設けた電気自動車に搭載され各車両走行用
モータを制御する駆動制御装置に関する。
の総称であり、当該車両走行用モータから各駆動輪への
動力分配の態様に着目すると、ある共通の車両走行用モ
ータの出力をディファレンシャルギア等を介し左右の駆
動輪に分配するワンモータ式と、駆動輪毎に車両走行用
モータを設け各車両走行用モータによって対応する駆動
輪を駆動するホイルモータ式とに、分類できる。ホイル
モータ式は、ワンモータ式に対し、駆動輪毎にモータを
設けているためディファレンシャルギア等の動力伝達・
分配機構が不要であり従って伝達ロスが小さくエネルギ
消費が小さいから車載バッテリも小形でよい、対応する
駆動輪のみを駆動できればよいため各車両走行用モータ
が小形でよい、各車両走行用モータを駆動輪の内部にビ
ルトインできるため集積性を高められる(車室空間が広
がる)等の利点を有している。
動輪毎に出力を制御できることを利用して車両の直進性
を改善することができる。例えば特開平5−91607
号に開示されたホイルモータ式電気自動車には、ヨーレ
イトのモデル予測値に対する実測値の誤差即ちヨーレイ
トノイズが低減されるよう各車両走行用モータを個別に
速度制御する駆動制御装置が搭載されている。上記公報
では、ヨーレイト即ち車体に加わるヨー方向の角速度を
ヨーレイトセンサにて検出し、またヨーレイトのモデル
予測値を舵角及び車速両者の検出値に基づき算出してい
る。従って、上記公報にいうヨーレイトノイズとは、ヨ
ーレイト検出値から、舵角及び車速の検出値からは予測
できないずれ、例えばタイヤ動半径の左右差、輪荷重の
左右差、道路の傾斜・凹凸、風向き等に起因したオフセ
ットを、取り出したものである。このようなヨーレイト
ノイズが低減されるよう各駆動輪に係る車両走行用モー
タを個別にかつ理想的に速度制御できるのであれば、タ
イヤ動半径の左右差その他上記列挙の各要因に抗して、
車両を好適に直進させることができる。
報に記載されている制御は実際には実現困難である。ま
ず、上記公報に記載されている制御によって車両の直進
性を維持改善するには、当該制御で使用されているヨー
レイトのモデル予測値が、正確にかつリアルタイムに、
実際の車両の挙動を反映するよう算出されていなければ
ならない。他方、車両操縦者から要求されている走行速
度、加減速等を適確に即ち車両操縦者が違和感を感じな
いように実現する必要上、電気自動車では、その車両走
行用モータの回転数を広い回転数範囲に亘ってかつダイ
ナミックに変化させることができねばならず、通常はこ
の要請に応えられるようシステムを設計する。従って、
電気自動車では、車両走行用モータの回転数ひいては車
速が大きく変化している状態あるいは複雑に変化してい
る状態が生じ得るし、かかる状態においては車速の検出
値に基づき算出した上記モデル予測値が実際の車速にそ
ぐわない値になってしまうことが多い。広い速度範囲に
亘るモータ速度制御が一般に困難であることと考え合わ
せると、上記公報に係る技術による直進性維持改善の実
現性及び効果には、困難性及び限界がある。
車両の直進性を改善できるとしても、これのみを以て、
車両の走行安全性を維持改善できるとは限らない。即
ち、車両の走行安全性を評価する上で有用なファクタと
しては、他に、加減速・旋回・レーンチェンジしたとき
にも車両が安定に走行できるか否かという車両の走行安
定性のファクタがある。言い換えれば、十分な走行安全
性を実現するには、加減速時のスリップ、旋回時のスピ
ン、レーンチェンジ時のオーバステア・アンダステア等
に抗して車両の走行安定性を維持する制御が必要であ
る。しかし、上記公報に係る制御は、車両の走行安定性
の改善に寄与できる性格のものではない。即ち、実際に
は車体速度に応じ変化しまた加速度や角速度が大きな状
態では更なる変化を呈する量であるところのコーナリン
グパワーKf,Krを、定数とみなしてヨーレイトのモ
デル予測値を算出しているから、上記公報に係る制御
は、加減速時のスリップその他上記列挙の安定性阻害要
因に抗し得る性格のものではない。
走行用モータを設けているため各駆動輪毎の出力制御が
可能であるという特質を利用することにより、車両の走
行安定性に寄与し得るホイルモータ式電気自動車の駆動
制御装置を実現することにある。本発明の第2の目的
は、車体に加わる速度変化、加速度、角速度、力等を反
映できるやりかたで制御パラメタを決定することによ
り、要求されている広い回転数制御範囲及び様々な加減
速要求への対処と併せ、上記公報に記載の車両に比べ直
進性及び走行安定性が良好な車両を実現することにあ
る。本発明の第3の目的は、上記公報における速度制御
(回転数制御)に代えトルク制御を導入することによ
り、各車両走行用モータの制御をより容易にすることに
ある。
タ毎に出力制御を実行することにより、従来からエンジ
ン車両にて使用されてきたトラクション制御(TR
C)、アンチロックブレーキ(ABS)等の技術と異な
りブレーキ油圧の制御や燃料噴射量の制御なしで、即ち
それ専用のコントローラや油圧分配機構なしで、エンジ
ン車両と同程度以上の走行安定性を実現することにあ
る。本発明の第5の目的は、車両状態を検出する手段
(通常は各種のセンサ)の出力を利用して制御を実行す
ることにより、従来のエンジン車両におけるTRCやA
BSと異なり車両操縦者によるペダル操作を待たずに、
車両の直進性や走行安定性を改善する処置を実行できる
ようにすることにある。
に、本発明は、車両操縦者からの要求に基づきかつ各車
両走行用モータ毎にトルク指令値を逐次決定する手段
と、上記トルク指令値を目標として対応する車両走行用
モータの出力トルクを制御する手段と、を備え、左右の
駆動輪各々に車両走行用モータを設けた電気自動車に搭
載される駆動制御装置において、車両に加わる加速度又
は角加速度を直接又は間接検出する手段と、車両のステ
ア特性を検出する手段と、上記ステア特性がニュートラ
ルステアから外れる傾向を示したときに、当該ステア特
性がニュートラルステアよりに移行するよう、上記加速
度又は角加速度に基づき上記トルク指令値を補正するト
ルク指令値補正手段と、を備えることを特徴とする。
回転数(速度)ではなく出力トルクが目標制御される。
従って、上記公報に記載の駆動制御装置に比べ、各車両
走行用モータの制御が容易になる。また、本発明におい
ては、各車両走行用モータ毎の出力トルク制御を利用
し、車両の走行安全性を高めている。即ち、本発明にお
いては、車両のステア特性がニュートラルステアから外
れる傾向を示したときに、車両に加わる加速度又は角加
速度に基づき各車両走行用モータに対するトルク指令値
即ち出力トルクの制御目標値を補正し、これによりステ
ア特性をニュートラルステアよりに移行させる。上述の
加速度・角加速度は、いずれも、車両の加減速、旋回、
レーンチェンジ等に伴い発生する量であり、またコーナ
リングパワーはトルク指令値の補正量とその出力期間と
の積にて定まるから、上記処理によって、車両のスピ
ン、コースアウト、発進・停止時の車輪スリップ・ロッ
ク等又はこれにつながる可能性のある各種の不安定性を
除去乃至防止でき、直進性及び走行安定性を含めた走行
安全性、特に車両の走行安定性が上記公報に比べ向上す
る。また、その実現に際し、在来エンジン車両における
TRC、ABS等と異なり、ブレーキ油圧制御及び燃料
噴射量制御のためのコントローラ及び機構は不要であ
る。加えて、加速度又は角加速度の(直接又は間接の)
検出値に基づきトルク指令値補正を実行しているから、
車両操縦者が加速度又は角加速度を察知しないうちに、
従って例えば在来エンジン車両のABSのように車両操
縦者がブレーキペダルを踏まないでも(即ちアクセルペ
ダルを踏んだままで)、事前の制御が働く。
は、上記加速度又は角加速度が大きいほど大きくなるよ
う当該加速度又は角加速度に基づきトルク指令値補正量
の絶対値を決定する手段と、上記ステア特性がオーバス
テアであれば内側駆動輪に係るトルク指令値に比して外
側駆動輪に係るトルク指令値が上記補正後に相対的に減
少し逆にアンダステアであれば増大するよう、当該ステ
ア特性に応じてトルク指令値補正量の符号(例えば当該
トルク指令値補正量の絶対値に乗じるゲインの符号)を
決定する手段と、を設け、更に、上記トルク指令値補正
手段には、上記トルク指令値補正量を上記トルク指令値
に加算する手段を設ける。このように、トルク指令値補
正量の絶対値の決定と符号の決定とを独立に実行するこ
とにより、トルク指令値の補正が容易になる。更に、ト
ルク指令値補正量の絶対値を、一定値ではなく、加速度
又は角加速度が大きいほど大きくなるよう決定すること
により、ステア特性を迅速にかつ好適にニュートラルス
テアよりに移行させることができる。
は、上記加速度又は角加速度が十分小さいときに上記補
正を禁止する手段を設ける。即ち、車両に加わっている
加速度又は角加速度が小さいときには、当該加速度又は
角加速度によって生じる車両の不安定性の程度は小さい
と見られる。従って、検出した加速度又は角加速度が小
さいときにトルク指令値の補正をやめるようにすれば、
制御を簡素化することができる。また、このような処理
は在来エンジン車両のTRC、ABS等と異なり油圧制
御なしで従って油圧伝達のための遅れなしで実行できる
から、車両に加わっている加速度又は角加速度が十分小
さくなったにもかかわらず制御遅れのためしばらくは補
正が続いてしまうといった状況も生じない。
は、各駆動輪のスリップ率を検出する手段と、対応する
駆動輪のスリップ率が十分小さくないときに上記補正を
禁止する手段と、を設ける。即ち、トルク指令値の補正
は、路面状態によっては、若干ではあれ、車体速に対す
る車輪速の差即ちスリップを生む。従って、駆動輪のス
リップ率が大きいときにトルク指令値の補正をやめるよ
うにすれば、路面状態によらず、トルク指令値の補正に
よるスリップの発生を防止できる。
関し図面に基づき説明する。
気自動車のシステム構成を示す。この電気自動車は後輪
駆動であり、右後輪10RR及び左後輪10RLが駆動
輪、右前輪10FR及び左前輪10FLが従動輪であ
る。車両走行用モータ12R及び12Lは、各々、対応
する右後輪10RR及び左後輪10RLの内部に組み込
むことができる。例えば、右後輪10RRを例として図
2に示すように、タイヤ14と一体に回転できるようホ
イル16の内側にロータ18を固定する一方で、モータ
軸20を介しリアアクスル22にステータ24を固定
し、ベアリング等を介してステータ24をロータ18と
継合しておく。更に、ロータ18の内壁面にステータ2
4と微少間隙を以て対向するようロータマグネット(永
久磁石)26を固定する一方で、ステータ24にはステ
ータ巻線28を捲回しておき、ステータ巻線28に電流
を流すためのケーブル30をモータ軸20内を介してス
テータ巻線28に接続しておく。このような構造におい
て、ケーブル30を介しステータ巻線28に交流電流を
供給することにより、ロータ18は回転し、車両の推進
力を生む。
R及び12Lへの駆動電力供給源であり、その放電出力
はインバータ34Rを介してモータ12Rに、またイン
バータ34Lを介してモータ12Lに、各々供給されて
いる。インバータ34R及び34Lは電力変換器の一種
であり、対応するモータ制御部の制御の下に、バッテリ
32の放電出力(直流)をモータ12R及び12Lに適
する電力形式(この図では三相交流)に変換する。モー
タ制御部36Rは車両制御部38からのトルク指令TR
に応じて、またモータ制御部36Lは同じく車両制御部
38からのトルク指令TLに応じて、対応するインバー
タを制御することにより、当該トルク指令に応じた実ト
ルクを対応するモータから出力させる。モータ制御部3
6R及び36Lは、この他、車両制御部38と対応する
インバータとを絶縁分離する機能等を併有している。ま
た、モータ制御部36R及び36Lによるインバータ3
4R及び34Lの制御は、図示しない電流センサから得
たモータ12R及び12Lの各相電流検出値に基づき、
或いはロータ角度位置等から求めたモータ12R及び1
2Lの各相電流推定値に基づき、行えばよい。
Lの出力トルクの制御、車載各コンポーネントの状態監
視・制御、車両乗員への車両状態の報知その他の機能を
担う制御部材であり、従来から用いられている電子制御
ユニット(ECU)の主にソフトウエア的な改変にて実
現できる。車両制御部38には車両各部に設けたセンサ
類の出力が入力され、車両制御部38はセンサ類の出力
をモータ出力制御や車両状態監視に利用する。
6)に設けられている車輪速センサ40RR及び40R
L(例えばレゾルバ)にて検出される左右後輪の車輪速
VRR及びVRLは、トルク指令TR及びTLを決定す
る際に必要なモータ回転数情報NR及びNLとして用い
られる。左右前輪のホイルに設けられている車輪速セン
サ40FR及び40FLにて検出される左右前輪の車輪
速VFR及びVFLは、車体速VSの演算に用いられ
る。アクセルセンサ42はアクセルペダル(図示せず)
の踏込量即ちアクセル開度VAの検出に、ブレーキセン
サ44はブレーキペダル56の踏込量即ちブレーキ力F
Bの検出に、シフトポジションスイッチ46はシフトレ
バー(図示せず)の投入レンジ(及びエンジンブレーキ
レンジ等では当該レンジ内でのシフトレバー位置)即ち
シフトポジションの検出に、舵角センサ48はステアリ
ングホイル(図示せず)の操作に応じて変化する舵角δ
tの検出に、それぞれ利用され、その検出の結果は車両
操縦者の意思に応じた車両運行に利用される。ヨーレイ
トセンサ50、前後加速度センサ52及び横加速度セン
サ54は、各々、車体に加わるヨーレイトγt、前後加
速度Gx又は横加速度Gyの検出に利用され、その検出
の結果は後述する車両走行安全性制御に利用される。な
お、設けられている全てのセンサの出力を車両制御部3
8にて用いる必要はなく、実行しようとしている制御論
理に応じて選択したセンサの出力を用いればよい。ま
た、図示していないセンサの出力を利用してもよい。
を回生制動する制動システムが用いられている。即ち、
ブレーキペダル56が踏まれるとこれに応じてマスタシ
リンダ58にて発生した油圧が左右のホイルシリンダ6
0R及び60Lに伝達され、左右のブレーキホイル62
R及び62Lに作用し、左右前輪に制動トルクが付与さ
れる一方で、ブレーキセンサ44にて検出されたブレー
キ力(例えばマスタシリンダ58の油圧)に応じ車両制
御部38が回生に係るTR及びTLを発生させる。従っ
て、図1の車両における制動力配分は、図4に示される
ようにFB(横軸の“ペダル入力”)の増大に伴い油圧
回生双方が増大する配分となる。このように油圧系統と
回生系統がブレーキセンサ44以降は分離しているた
め、油圧及び回生のいずれか一方がフェイルしたとして
も他方にて車両を退避させることができる。また、油圧
系統にバルブやポンプ等の機構やその駆動・制御のため
の電気系統を設けていないため、例えば回生にてまかな
える間油圧を遮断するシステム等に比べて、システム構
成が簡素になる。なお、油圧系統にバルブやポンプ等の
機構やその駆動・制御のための電気系統を設ける必要が
ない理由の一つは、後述のようにモータ12R及び12
Lの出力トルクの制御を利用して走行安全性制御を行う
という、本実施形態の特徴的構成にある。
セル開度演算部100及び回生制動力演算部102は、
各々、アクセルセンサ42又はブレーキセンサ44の出
力に基づき、かつシフトポジションスイッチ46にて検
出されるシフトポジションに応じ、アクセル開度VA及
びブレーキ力FBを演算する。TNマップ104はモー
タ12Rの、TNマップ106はモータ12Lの回転数
対最大出力トルクの特性を表したマップであり(図5参
照)、車両制御部38は、VA又はFBに相応するTR
又はTLを決定する。例えば、スイッチ108及び11
0を介してTNマップ104にVAが供給されたときに
は、車両制御部38は、そのときの右後輪10RRの回
転数NRにおける最大力行トルク(図5中の上側の線上
の値)を、VAの値にて案分する等の処理にて、TRを
決定する。なお、FBが供給されたときには回転数NR
における最大回生トルク(図5中の下側の線上の値)を
用いる。TLの決定も、左右を入れ替えた以外TRの決
定と同様の方法で行う。更に、TNマップ104を用い
てTRを決定する際必要になるNRは右後輪回転数演算
部112にて、TNマップ106を用いてTLを決定す
る際必要になるNLは左後輪回転数演算部114にて、
各々演算される。この演算は、VRR及びVRLをタイ
ヤ14の半径を用いてNR及びNLに換算する演算であ
る。
42の出力或いはVAから見て車両操縦者がアクセルペ
ダルを踏んでいると見なせるとき(アクセルON時)に
はVAを、そうでないとき(アクセルOFF時)にはF
Bを、スイッチ110側に供給する。無論、ブレーキセ
ンサ44の出力或いはFBから見て車両操縦者がブレー
キペダル56を踏んでいると見なせるとき(ブレーキO
N時)にFBを、そうでないとき(ブレーキOFF時)
にはVAを、スイッチ110側に供給するように構成し
てもよい。また、図4ではTRの演算とTLの演算を時
分割で交互に実行するようにしており、そのため、所定
速度でスイッチ110を切り替えることによりVA又は
FBの供給先TNマップを切り替えるタイミング発生部
116が設けられている。
たTR及びTLは、通常は、そのままモータ制御部36
R及び36Lに出力される。しかし、所定条件が成立し
たときには、別途演算決定されたフィードバックトルク
ΔTR及びΔTLが各々加算器118及び120により
このTR及びTLに加算され、加算結果たるTR+ΔT
R及びTL+ΔTLがTR及びTLとしてモータ制御部
36R及び36Lに出力される。図4中のフィードバッ
クトルク演算部122は、誤差情報E並びに左右後輪の
スリップ率SR及びSLが所定の条件を満たしたとき
に、アクセルON/OFFの別やδtの符号の別(即ち
旋回方向の別)に応じてかつ誤差情報Eに基づきΔTR
及びΔTLを演算し、得られたΔTR及びΔTLを所定
の時間tに亘り出力する。(角)加速度次元誤差演算部
124はEを、スリップ率演算部126はSR及びSL
を演算する。
プ率演算部126の機能構成を示す。(角)加速度次元
誤差演算部124は車体速演算部128、モデル横加速
度演算部130及び加算器132を有しており、スリッ
プ率演算部126は右後輪スリップ率演算部134及び
左後輪スリップ率演算部136を有している。
速度Vγ* 並びにスリップ率SR及びSLを求める際必
要になる車体速VSを、次の式
TREAD)/2…左旋回(δt≧0)のとき VS=(VFR+VFL−|cosδt・γt・TRE
AD|)/2…右旋回(δt<0)のとき に基づき求める。但しTREADはトレッドである(図
7参照)。上式中、(VFR+VFL)/2の項は左右
前輪の平均車輪速を求める項であり、残りの項はγtの
影響を取り除くための項である。
の式
・VS2 )}]・VS に基づき求める。但し、Lはホイルベース、Aは定常円
旋回測定によりあらかじめ求めたスタビリティファクタ
である。加算器132は、Vγ* からGyを減ずること
により、ヨー角加速度の次元を有する誤差情報E=Vγ
* −Gyを求め、フィードバックトルク演算部122に
供給する。
び左後輪スリップ率演算部136は、次の式
算部122に供給する。
2の機能構成を示す。フィードバックトルク演算部12
2は、誤差判別部138、挙動判別部140、挙動別決
定部142及びスリップ率判別部144を有している。
演算する絶対値演算部146と、|E|が所定の基準値
ESを上回ったときにEを挙動判別部140に供給する
スイッチ148と、それ以外のときにΔTR及びΔTL
を0に強制設定するフィードバックトルク強制設定部1
50及び152とを、有している。即ち、|E|が十分
小さければ、車両が十分安定に走行していると見なせる
ため、ΔTR及びΔTLによるTR及びTLの補正が中
断又は省略される。
個のスイッチ156、158及び160を有している。
乗算器154はEとδtの積E×δtを求め、スイッチ
156はE×δt<0であるときにはEをスイッチ15
8へそれ以外のときはスイッチ160へ供給し、スイッ
チ158及び160は各々アクセルがONしているかO
FFしているかに応じてEの供給先を分岐させる。即
ち、挙動判別部140は、Eの符号(制御誤差の現れ
方)、δtの符号(車両の旋回方向)及びアクセルON
/OFF(力行か回生か)の三点について、車両が現在
どのような挙動を呈しているのかを表1の左半分の如く
判別する。
結果に応じ、次のいずれかの式
はEに対して単調増加な関数例えばexp(E)とする
のが好ましい。上式中、ゲインGR1、GL1、GR2
及びGL2はいずれも正の値である。
N/OFFの別に応じてΔTR及びΔTLを決定するす
るのは、次のような制御を実現するためである。まず、
図9に示されるように、車両が左旋回しており(即ちδ
t>0)、かつ力行中である(即ちTR>0かつTL>
0)とする。このとき、車体に加わっている横加速度G
yがモデル横加速度Vγ* より小さければ(即ちE>0
であれば)、ステア特性がオーバステア状態に移りつつ
あると見なせる。これをニュートラルステアに戻すに
は、内側の駆動輪である左後輪10RLへの出力力行ト
ルクを増大させ、外側の駆動輪である右後輪10RRへ
の出力力行トルクを低減させればよい。そこで、本実施
形態では、アクセルON、E>0かつδt>0であると
きはΔTRを負、ΔTLを正としている。また、図10
に示されるように、車両が左旋回しており(即ちδt>
0)、かつ回生制動中(即ちTR<0かつTL<0)と
する。このとき、車体に加わっている横加速度Gyがモ
デル横加速度Vγ* より小さければ(即ちE>0であれ
ば)、ステア特性がオーバステア状態に移りつつあると
見なせる。これをニュートラルステアに戻すには、内側
の駆動輪である左後輪10RLへの出力回生トルクを増
大させ、外側の駆動輪である右後輪10RRへの出力回
生トルクを低減させればよい。そこで、本実施形態で
は、アクセルOFF、E>0かつδt>0であるときは
ΔTRを正、ΔTLを負としている。なお、図9の例と
ΔTR,ΔTLの符号がちがうのは、回生トルクが負の
トルクであり、従って回生トルクの増大=トルク検出値
の低減、回生トルクの低減=トルク指令値の増大である
ことによる。
R及びΔTL決定論理を概念的にまとめると、先の表1
の特に右半分のようになる。表の左半分から一見して理
解できるように、Eとδtの符号が一致していればオー
バステア状態、一致していなければアンダステア状態で
あるので、前述の挙動判別部140ではE×δtにて当
該符号の一致不一致を検出している。
及びΔTL或いは誤差判別部138にて0に強制設定さ
れたΔTR及びΔTLは、スリップ率判別部144を介
して加算器118及び120に出力される。スリップ率
判別部144は、SR>SS(但しSSは所定の基準
値)であるときにΔTRを0に強制設定するスイッチ1
64及びSL>SSであるときにΔTLを0に強制設定
するスイッチ166を有している。このようにスリップ
率が高いときにフィードバックトルクを0にしているの
は、トルク指令に対するフィードバックトルクの加減算
が、程度の多少こそあれ、スリップをもたらすことがあ
り得るからである。即ち、本実施形態では、スリップ率
判別部144を設けることによって、トルク指令の補正
によるスリップの発生を防いでいる。
電気自動車や前記公報に記載のホイルモータ式電気自動
車(即ち旋回等の際の走行安定性確保に関し本実施形態
ほど対策していない電気自動車)に比べ、走行安全性の
高いホイルモータ式電気自動車が実現される。例えばレ
ーンチェンジを行ったとき、本実施形態に係る制御を実
施していない電気自動車が図11〜図13に示される挙
動を示すのに対し、本実施形態に係る電気自動車は図1
4〜図16に示される挙動を示す。後者が前者より高い
走行安定性を示していることは、当業者には容易に見て
取れるであろう。なお、図11及び図14はレーンチェ
ンジ実行時の誤差情報E(本実施形態の論理にて求めた
もの)の時間変化、図12及び図15はレーンチェンジ
実行時のトルク指令の時間変化、図13及び図16はレ
ーンチェンジ実行時の車両位置の二次元的変化(走行軌
跡)を、各々示している。旋回時、加減速時、スリップ
時等における走行安全性も、同様に、維持向上できる。
には、車両に加わる(角)加速度の次元を有する誤差情
報Eを使用してΔTR及びΔTLを決定していることに
よる。即ち、コーナリングパワーを定数と見なしてヨー
レイトのモデル推定値を決定する前記公報の技術では、
結果として車両の(角)加速度を無視しているため旋回
等に対する車両の走行安定性を保つのが困難であるのに
対し、本実施形態では容易である。更に、モータの速度
制御ではなくトルク制御を実施しているため、上記走行
安定性制御を好適に実施できる。更に、本実施形態で
は、(角)加速度次元での制御を行っているため、例え
ば左右路面のμが異なるいわゆるステップμ路での走行
を始め、直進性を損うおそれがある状況下でも、車両の
直進性を維持できる。
ンジン車両やワンモータ式電気自動車に対しても有利な
点を有している。例えば、本実施形態ではTRCやAB
Sのための専用の制御装置や油圧制御系は必要でないか
ら、同程度の車両走行安全性を実現しているエンジン車
両と本実施形態に係る電気自動車との比較においては、
後者のほうが、車両走行安全性実現のためのコストは小
さい。更に、ペダル操作を待たずにΔTR及びΔTLの
付加制御が開始されるから、車両操縦者にペダル操作が
要請される機会が少なく、操作性の高い車両が得られ
る。また、ワンモータ式電気自動車に対するホイルモー
タ式電気自動車の利点(既述)も、引き続き得られてい
る。更に、制動方法を前後輪で油圧/回生に分けている
ため、既述のように、従来の電気自動車に比べ制動系統
が簡素な構成になる。
左右の駆動輪毎に車両走行用モータを設けこの車両走行
用モータによって対応する駆動輪を駆動するようにした
ため、在来エンジン車両やワンモータ式電気自動車に比
べ、エネルギ消費効率が低く、バッテリ及び各車両走行
用モータが小形で済み、スペース利用効率を高めること
が可能になる。また、本発明によれば、各車両走行用モ
ータの出力トルクを各々目標制御するようにしたため、
各車両走行用モータの回転数(速度)を目標制御してい
る従来技術に比べ、制御が容易になる。本発明によれ
ば、更に、車両のステア特性がニュートラルステアから
外れる傾向を示したときに、車両に加わる加速度又は角
加速度に基づき各車両走行用モータに対するトルク指令
値即ち出力トルクの制御目標値を補正し、これによりス
テア特性をニュートラルステアよりに移行させるように
したため、従来技術と異なり車両の加減速、旋回、レー
ンチェンジ等によらず車両を安定に走行させることがで
き、従って直進性及び走行安定性双方を含めた走行安全
性を高めることができる。また、その実現に際しブレー
キ油圧制御及び燃料噴射量制御のためのコントローラ及
び機構が不要であるから、本発明に係る装置は、在来エ
ンジン車両におけるTRC、ABS等に比べ安価かつ省
スペースの装置にて実現できる。加えて、加速度又は角
加速度の検出値に基づきトルク指令値補正を実行するよ
うにしたため、本発明によれば、車両操縦者が察知する
前にすなわち事前にトルク指令値補正を実行できる。従
って、例えば在来エンジン車両のABSと異なり、車両
操縦者がブレーキペダル操作をしないで済み、操作性が
向上した車両が得られる。
をトルク指令値へのトルク指令値補正量の加算により実
行し、検出した加速度又は角加速度に基づきトルク指令
値補正量の絶対値を、また検出したステア特性に応じて
トルク指令値補正量の符号を、各々独立に決定するよう
にすれば、トルク指令値の補正が容易になる。更に、検
出した加速度又は角加速度が大きいほど大きくなるよう
当該加速度又は角加速度に基づきトルク指令値補正量の
絶対値を決定するようにすれば、ステア特性を迅速にか
つ好適にニュートラルステアよりに移行させることがで
きる。
小さいとき、即ち当該加速度又は角加速度によって生じ
る車両の不安定性の程度が小さいと見られるときに、本
発明におけるトルク指令値の補正を禁止するようにすれ
ば、制御を簡素化することができる。この処理にて生じ
る遅れは、在来エンジン車両にて車両の不安定性の程度
が小さいと見られるときにTRC、ABS等に係る油圧
制御を通常制御に戻すときに生じる遅れよりも、短くな
る。
分小さくないときにその駆動輪に対応する車両走行用モ
ータに対するトルク指令の補正を禁止するようにすれ
ば、路面状態によらず、当該補正によるスリップの発生
を防止できる。
−Gyを用いていた。本発明にてEとして使用できる量
としては、この他に、VS・dβ/dt(=Gy−VS
・γt、但しβはすべり角、tは時刻)、VS・γt、
dγt/dt等の量を例示できる。これらの間には一長
一短があるから、適宜、用途に応じて選択採用すべきで
ある。例えばVγ* −Gyは車両の運動を迅速に反映す
る。VS・dβ/dtは検出感度や精度が高くまたその
算出にスタビリティファクタAが(従って即ちAの事前
測定が)不要である。VS・γtは車両の運動を迅速に
反映し、その算出にAが不要であり、センサ出力に施す
加工が少なくて済む。dγt/dtはその算出にAが不
要である。なお、dβ/dtは、車体速VS、ヨーレイ
トγt及び横加速度Gyから演算できる。
前輪車輪速VFR及びVFL、舵角δt並びにヨーレイ
トγtから演算していた。しかし、本発明はこのような
方法には限定されない。例えば、前輪車輪速VFR及び
VFL並びに後輪車輪速VRR及びVRLから、あるい
は前後加速度Gx及び舵角δtから、あるいは前後加速
度Gx並びに後輪車輪速VRR及びVRLから、車体速
VSを演算してもよい。
が等しい場合には、TNマップを各車両走行用モータ間
で共用できる。また、等しくない場合でも、左右のうち
いずれか一方に適するTNマップを準備しておき他方に
係るトルク指令を求める際にはTNマップの参照結果に
左右の出力特性の比を乗じる、という手法で、TNマッ
プを左右共用化できる。
に本発明を適用した例であったが、本発明は前輪駆動の
電気自動車や四輪駆動の電気自動車にも適用できる。前
輪駆動の電気自動車への適用方法は、前述の実施形態に
関する説明中の前輪と後輪とを読み替えればよいから、
当業者には自明であろう。四輪駆動の電気自動車への適
用に関しては、車体速VSの算出式等の変更やインバー
タ等の配設個数・態様等の変形が伴うけれども、やはり
当業者には自明であろう。更に、車両走行用モータとし
てホイル組込式永久磁石励磁型三相交流モータを例示し
たが、本発明は、これ以外の構造(ホイル組込みか否か
等)、励磁方式、駆動電力形式(直流か交流か、交流な
らばその相数等)のモータを用いて実施することもでき
る。
したが、これは機能を明瞭に説明するためであり、本発
明をハードウエア的な実施形態に限定する趣旨ではな
い。また、車両制御部の機能を説明するに際して、各種
のセンサからの入力信号の変換処理に関しては、簡略化
のため一部省略した。車輪速センサとしてパルス出力型
のセンサを用いた場合を例とすると、実際には、当該出
力パルスを計数する等の処理を実行し車輪速又は回転数
に換算することが必要であるけれども、この点は当業者
には自明であろう。また、実際には、車両制御部その他
の車載弱電補機に駆動電力を供給するための補機バッテ
リ、主バッテリの出力をより低電圧に変換して補機バッ
テリを充電するためのDC/DCコンバータ、モータや
補機を含め車載の各種電気機器の間の電気的接続関係を
設定するためのジャンクションボックス、主バッテリの
SOC(充電状態)を検出・管理する機能、車載の各コ
ンポーネントの異常を発見し又は故障を防ぐ機能、主バ
ッテリを車外電源の出力にて充電するための部材、車両
操縦者への警報や表示の機能等も、搭載されるが、これ
らは説明の簡略化のため省略している。
ック図である。
図である。
る。
演算部の機能構成を示すブロック図である。
すブロック図である。
車両のレーンチェンジ時の挙動、特に制御誤差の時間変
化を示す図である。
車両のレーンチェンジ時の挙動、特にトルク指令の時間
変化を示す図である。
車両のレーンチェンジ時の挙動、特に走行軌跡を二次元
的に示す図である。
の挙動、特に制御誤差の時間変化を示す図である。
の挙動、特にトルク指令の時間変化を示す図である。
の挙動、特に走行軌跡を二次元的に示す図である。
R,12L モータ、32 バッテリ、34R,34L
インバータ、36R,36L モータ制御部、38
車両制御部、40FR,40FL,40RR,40RL
車輪速センサ、42 アクセルセンサ、44 ブレー
キセンサ、46 シフトポジションスイッチ、48 舵
角センサ、50 ヨーレイトセンサ、52 前後加速度
センサ、54 横加速度センサ、118,120 加算
器、122 フィードバックトルク演算部、124
(角)加速度次元誤差演算部、126 スリップ率演算
部、VFR,VFL,VRR,VRL 車輪速、VA
アクセル開度、FB ブレーキ力、δt 舵角、γt
ヨーレイト、Gx 前後加速度、Gy 横加速度、T
R,TL トルク指令、E 誤差情報、SR,SL ス
リップ率、ΔTR,ΔTL フィードバックトルク。
Claims (4)
- 【請求項1】 車両操縦者からの要求に基づきかつ各車
両走行用モータ毎にトルク指令値を逐次決定する手段
と、上記トルク指令値を目標として対応する車両走行用
モータの出力トルクを制御する手段と、を備え、左右の
駆動輪各々に車両走行用モータを設けた電気自動車に搭
載される駆動制御装置において、 車両に加わる加速度又は角加速度を直接又は間接検出す
る手段と、 車両のステア特性を検出する手段と、 上記ステア特性がニュートラルステアから外れる傾向を
示したときに、当該ステア特性がニュートラルステアよ
りに移行するよう、上記加速度又は角加速度に基づき上
記トルク指令値を補正するトルク指令値補正手段と、 を備えることを特徴とする駆動制御装置。 - 【請求項2】 請求項1記載の駆動制御装置において、 上記加速度又は角加速度が大きいほど大きくなるよう当
該加速度又は角加速度に基づきトルク指令値補正量の絶
対値を決定する手段と、 上記ステア特性がオーバステアであれば内側駆動輪に係
るトルク指令値に比して外側駆動輪に係るトルク指令値
が上記補正後に相対的に減少し逆にアンダステアであれ
ば増大するよう、当該ステア特性に応じてトルク指令値
補正量の符号を決定する手段と、 を備え、上記トルク指令値補正手段が、上記トルク指令
値補正量を上記トルク指令値に加算する手段を含むこと
を特徴とする駆動制御装置。 - 【請求項3】 請求項1記載の駆動制御装置において、 上記加速度又は角加速度が十分小さいときに上記補正を
禁止する手段を備えることを特徴とする駆動制御装置。 - 【請求項4】 請求項1記載の駆動制御装置において、 各駆動輪のスリップ率を検出する手段と、 対応する駆動輪のスリップ率が十分小さくないときに上
記補正を禁止する手段と、 を備えることを特徴とする駆動制御装置。
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