JP2009225646A - 駆動力制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型の電気自動車に適した走行安定性の向上を図る。
【解決手段】左車高センサ６１から左車高データを入力し（Ｓ１）、右車高センサ９１から右車高データを入力する（Ｓ２）。両車高データの差から左右車高差Ｈを演算し（Ｓ３）、左右車高差Ｈから旋回方向を判別する（Ｓ４）。左旋回の場合（Ｓ５）、左右車高差Ｈに基づいてロール角αを演算し（Ｓ６）、ロール角αが所定ロール角１１１以上か否かを判断する（Ｓ７）。ロール角αが所定ロール角１１１未満の場合、右フロントタイヤ１４の右ホイールインモータ２２からの駆動力を低下し（Ｓ８）、左フロントタイヤ１４と右フロントタイヤ１５において左右駆動力差ΔＦを発生させ（Ｓ９）、電気自動車２に横加速度２０２と逆向きの旋回復元モーメントＭを発生させる（Ｓ１０）。
【選択図】図４

Description

本発明は、電気自動車の駆動力の制御する駆動力制御装置に関する。

従来、自動車の走行安定性を維持する制御としては、急激なハンドル操作に対応してブレーキやエンジン出力を制御して横滑りを防止するＶＤＣや、スリップ時にエンジン出力を落として空転を防止するＴＣＳが一般的に知られている。また、ディファレンシャルギアにおいて、一方のタイヤに空転が生じた際に、差動制限によって、この空転を抑え、他方のタイヤにも駆動力を伝達する技術としてＬＳＤが知られている。

一方、二輪車において、コーナリング中でのスピンを防止する技術も知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００６−１５１２９０号公報

しかしながら、前者の自動車の制御方法にあっては、小型の電気自動車のように、その規制要件が厳しい車両に対しては、必ずしも適切な制御方法であるとは言えなかった。

すなわち、小型の電気自動車では、その車両寸法枠（軽車両規制枠）により、乗員をアップライトに着座させる必要があり、走行時の車両重心高は、乗員の影響を受け易い。これに伴って、走行時の重心高が高くなり易く、コーナリング時での走行安定性を高める技術が要求されていた。

また、後者の二輪車の制御方法では、コーナリング途中でスピンを検出した際に、駆動力を低下してスピンを防止する技術であり、旋回時のロールに起因した走行安定性の低下を抑制する技術ではなかった。

本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたものであり、小型の電気自動車に適した走行安定性の向上を図ることができる駆動力制御装置を提供することを目的とするものである。

前記課題を解決するために本発明の請求項１の駆動力制御装置にあっては、左輪を駆動する左モータと右輪を駆動する右モータとが独立して設けられた電気自動車の駆動力制御装置において、車両に生じた車幅方向での傾斜から旋回方向を検出し、旋回時に外側に位置する外輪を駆動するモータの駆動力を、旋回時に内側に位置する内輪を駆動するモータの駆動力より低下する方向に制御する駆動力制御手段を備えている。

すなわち、コーナリング時には、車両に生ずる横加速度（横Ｇ）によって車幅方向で傾斜が発生する。

すると、この車両に生じた車幅方向での傾斜から旋回方向が検出され、この旋回時において、外輪を駆動するモータの駆動力が、内輪を駆動するモータの駆動力より低下する方向に制御される。

これにより、前記内輪と前記外輪とに生ずる駆動力差によって、当該車両には、前記傾斜を解消する方向に力が働き、前記傾斜が抑制される。

また、請求項２の駆動力制御装置においては、前記傾斜の度合いを示すロール角が所定値を超えた際に、前記左モータから出力する駆動力と前記右モータから出力する駆動力とを低下する駆動力低下手段を備えている。

すなわち、前記傾斜の度合いを示すロール角が、予め定めた所定値を超えて大きくなった場合には、前記左モータの駆動力と前記右モータの駆動力とが低下される。

これにより、前記両モータの駆動力を駆動源として走行する車両は、走行速度が低下し、車速の上昇に伴って大きくなる前記ロール角の増大が抑えられる。

以上説明したように本発明の請求項１の駆動力制御装置にあっては、旋回時において、外輪を駆動するモータの駆動力を内輪を駆動するモータの駆動力より低下して前記内輪と前記外輪とに駆動力差を生じさせることにより、当該車両に生じた傾斜を抑制することができる。

このため、重心高やトレッド幅に対する制限か大きく、走行安定性の面で不利な小型の電気自動車であっても、車両の傾斜を抑えることで走行安定性の低下を抑制し、走行安定性を大幅に向上することができる。

したがって、小型の電気自動車に適した走行安定性の向上を図ることができる。

また、請求項２の駆動力制御装置においては、車両に生じた前記ロール角が所定値を超えて大きくなった場合には、前記左モータの駆動力と前記右モータの駆動力とを低下することができる。

これにより、前記両モータの駆動力を駆動源として走行する車両は、走行速度が低下し、車速の上昇に伴って大きくなるロール角の増大を抑えることができる。

したがって、設計値を越える車体の傾斜の発生を未然に防止することができる。

以下、本発明の一実施の形態を図に従って説明する。

図１は、本実施の形態にかかる駆動力制御装置１を示す図であり、該駆動力制御装置１は、小型の電気自動車２の駆動を制御する装置である。

この電気自動車２の車体１１には、左リアタイヤ１２と右リアタイヤ１３が車両後部に設けられており、車両前部には、駆動輪を構成する左輪としての左フロントタイヤ１４と右輪である右フロントタイヤ１５とが設けられている。両フロントタイヤ１４，１５は、ステアリングギア１６に連結されており、ステアリンホイール１７の操作に応じて、その向きを変更できるように構成されている。

前記左フロントタイヤ１４の左ホイールには、左モータとしての左ホイールインモータ２１が設けられており、該左ホイールインモータ２１によって当該左フロントタイヤ１４を駆動できるように構成されている。また、前記右フロントタイヤ１５の右ホイールには、右モータとしての右ホイールインモータ２２が設けられており、該右ホイールインモータ２２によって当該右フロントタイヤ１５を駆動できるように構成されている。

前記各ホイールインモータ２１，２２は、当該車両に設けられたモータ制御装置３１に接続されており、前記各ホイールインモータ２１，２２は、前記モータ制御装置３１からの制御信号に従って独立的に駆動制御されるように構成されている。

すなわち、前記左ホイールインモータ２１は、図２に示すように、左リンク４１の先端部に設けられており、該左リンク４１の基端部は、前記車体１１を構成するメンバ４２の左側部に設定された左支持点４３を中心に揺動自在に支持されている。前記左ホイールインモータ２１は、先端部が前記左フロントタイヤ１４の左ホイール４４内に配置されており、その回転軸が前記左ホイール４４に接続されている。これにより、この左ホイールインモータ２１によって前記左ホイール４４を前記左フロントタイヤ１４と共に回転制御できるように構成されている。

前記左リンク４１は、その上端部が左ストラット５１を介して車体１１に固定されており（図示省略）、当該左ストラット５１が伸縮することによって、路面５２の凹凸に合わせて前記左フロントタイヤ１４を前記車体１１に対して上下動できるように構成されている。また、前記左ストラット５１の伸縮に伴って前記車体１１が上下動した際には、前記左リンク４１が前記左支持点４３を中心に揺動するように構成されている。

前記メンバ４２の左側部には、左車高センサ６１が設けられており、該左車高センサ６１からは、左センシングアーム６２が揺動自在に延出している。該左センシングアーム６２の先端部は、関節部６３によって折り曲げ自在に構成されており、その先端が前記左リンク４１に接続されている。

これにより、前記左車高センサ６１は、前記左センシングアーム６２の回動量から前記左支持点４３を中心とした前記左リンク４１の変位量を検出できるように構成されており、前記左リンク４１を支持した前記左支持点４３での左側部側の車高を前記左リンク４１の変位量から取得できるように構成されている。

また、前記右ホイールインモータ２２は、右リンク７１の先端部に設けられており、該右リンク７１の基端部は、前記メンバ４２の右側部に設定された右支持点７２を中心に揺動自在に支持されている。前記右ホイールインモータ２２は、先端部が前記右フロントタイヤ１５の右ホイール７３内に配置されており、その回転軸が前記右ホイール７３に接続されている。これにより、この右ホイールインモータ２２によって前記右ホイール７３を前記右フロントタイヤ１５と共に回転制御できるように構成されている。

前記右リンク７１は、その上端部が右ストラット８１を介して車体１１に固定されており（図示省略）、当該右ストラット８１が伸縮することによって、路面５２の凹凸に合わせて前記右フロントタイヤ１５を前記車体１１に対して上下動できるように構成されている。また、前記右ストラット８１の伸縮に伴って前記車体１１が上下動した際には、前記右リンク７１が前記右支持点７２を中心に揺動するように構成されている。

前記メンバ４２の右側部には、右車高センサ９１が設けられており、該右車高センサ９１からは、右センシングアーム９２が揺動自在に延出している。該右センシングアーム９２の先端部は、関節部９３によって折り曲げ自在に構成されており、その先端が前記右リンク７１に接続されている。

これにより、前記右車高センサ９１は、前記右センシングアーム９２の回動量から前記右支持点７２を中心とした前記右リンク７１の変位量を検出できるように構成されており、前記右リンク７１を支持した前記右支持点７２での右側部側の車高を前記右リンク７１の変位量から取得できるように構成されている。

前記車両の中心部には、図１の（ａ）にも示したように、ロール角演算装置１０１が設けられている。

このロール角演算装置１０１には、図１の（ｂ）にも示すように、前記左車高センサ６１と前記右車高センサ９１とが接続され、各車高センサ６１，９１で検出した車高を示す車高データが電気信号として入力されるように構成されている。なお、この車高データは、アナログ信号であっても、デジタル信号であっても良い。

前記ロール角演算装置１０１には、前記モータ制御装置３１が接続されており、該モータ制御装置３１には、前記左ホイールインモータ２１と前記右ホイールインモータ２２とが接続されている。前記モータ制御装置３１は、前記ロール角演算装置１０１からの制御信号に従って前記各ホイールインモータ２１，２２に電力を供給するように構成されており、前記制御信号に従って前記各ホイールインモータ２１，２２を駆動制御できるように構成されている。

このロール角演算装置１０１は、マイコンを中心に構成されており、このマイコンが内蔵のＲＯＭに記憶されたプログラムに従って動作することによって、各種演算を行うように構成されている。

すなわち、前記ロール角演算装置１０１は、前記左車高センサ６１及び前記右車高センサ９１から入力した車両左側部ので車高データと車両右側部での車高データとの車高差から、当該車両に生じた車幅方向での傾斜を検出するとともに、この傾斜の度合いをロール角αとして演算するように構成されている（図３参照）。

これにより、車両に生じた車幅方向での傾斜から当該車両の旋回方向を検出するとともに、この旋回時において、外側に位置する外輪を駆動するモータの駆動力を、内側に位置する内輪を駆動するモータの駆動力より低下する方向に制御するように構成されている。

また、前記傾斜の度合いを示す前記ロール角αが、図３に示したように、予め前記ＲＯＭに記憶された所定ロール角１１１以上となり所定値を超えた際に、前記左ホイールインモータ２１から出力する駆動力と、前記右ホイールインモータ２２から出力する駆動力との両者を低下するように構成されている。

以上の構成にかかる本実施の形態の動作を、図４に示すフローチャートに従って説明する。

すなわち、前記ロール角演算装置１０１の前記マイコンが前記ＲＯＭに記憶されたプログラムを実行し、メインルーチンから図４に示したサブルーチンが呼び出されると、前記左車高センサ６１から当該車両の左側部側の車高を示す左車高データを入力するとともに（Ｓ１）、前記右車高センサ９１から当該車両の右側部側の車高を示す右車高データを入力し（Ｓ２）、前記左車高データと前記右車高データとの差から左右車高差Ｈを演算した後（Ｓ３）、この左右車高差Ｈから当該車両の旋回方向を判別する（Ｓ４）。

このとき、図３に示したように、当該電気自動車２が左旋回している場合には、旋回中心２０１から半径方向外側へ向けた遠心力が横加速度（横Ｇ）２０２として当該車両に働いており、この横加速度２０２を受けた車両は、半径方向外側である右側に傾くこととなる。同様に、当該電気自動車２が右旋回している場合には、旋回中心２０１から半径方向外側へ向けた遠心力が横加速度（横Ｇ）２０２として当該車両に働くため、この横加速度２０２を受けた車両は、半径方向外側である左側に傾くこととなる。

このため、前記右車高センサ９１から入力した右車高データが前記左車高センサ６１から入力した左車高データより小さく、車両が右側に傾いている場合には、左旋回と判断し（Ｓ５）、前記両車高センサ６１，９１による検出位置の離間距離と前記左右車高差Ｈとから、当該車両の車幅方向で傾斜の度合いを示すロール角αを演算して予測する（Ｓ６）。

そして、前記マイコン内蔵のＲＯＭに予め記憶された前記所定ロール角１１１と、算出した前記ロール角αとを比較して、該ロール角αが前記所定ロール角１１１以上か否かを判断する（Ｓ７）。

この判断の結果、前記ロール角αが前記所定ロール角１１１未満の場合には、この旋回中において、外輪側に位置する右フロントタイヤ１５の右ホイールインモータ２２への通電電流の目標値を定める供給電流目標値を低下して、これを前記モータ制御装置３１に出力すると、当該モータ制御装置３１が、前記右ホイールインモータ２２への供給電流を低下するので、該右ホイールインモータ２２から出力される駆動力が低下する（Ｓ８）。

ここで、この電気自動車２では、前記左ホイールインモータ２１の供給電流目標値と、前記右ホイールインモータ２２の供給電流目標値とが、アクセル踏み込み量から算出されている。

このとき、左旋回中においては、その旋回を容易とする為に外輪側である前記右ホイールインモータ２２の供給電流目標値が、内輪側である前記左ホイールインモータ２１の供給電流目標値より高めに設定されており、図３の（ｂ）に示すように、制御無し状態では、外輪側である前記右ホイールインモータ２２の駆動力は、内輪側である前記左ホイールインモータ２１の駆動力より高くなっている。

そこで、本実施の形態の制御を行うと、外輪側である前記右ホイールインモータ２２の供給電流目標値が、内輪側である前記左ホイールインモータ２１の供給電流目標値より小さくなる方向に設定され、外輪側である前記右ホイールインモータ２２の駆動力が、内輪側である前記左ホイールインモータ２１の駆動力より小さくなるので、直進方向への駆動力を当該車両に付与することができる。

これにより、前記左ホイールインモータ２１で駆動される前記左フロントタイヤ１４と前記右ホイールインモータ２２で駆動される前記右フロントタイヤ１５とにおいて、左右駆動力差ΔＦが発生し（Ｓ９）、この左右駆動力差ΔＦにより当該電気自動車２に、前記旋回中心２０１から半径方向へ向けた前記横加速度２０２と逆向きの旋回復元モーメントＭを発生させて（Ｓ１０）、メインルーチンへ戻る。

このとき、前記ステップＳ７において、演算したロール角αが前記所定ロール角１１１以上となり所定値を越えた場合には、外輪側である右ホイールインモータ２２の供給電流目標値を大幅に低下することによって、当該右ホイールインモータ２２への供給電流を低下又はカットし、該右ホイールインモータ２２から出力される駆動力を大きく低下させるが、例えば前記ロール角αが前記所定ロール角１１１よりも大幅に大きい場合には、外輪側である前記右ホイールインモータ２２の供給電流目標値、及び内輪側である前記左ホイールインモータ２１の供給電流目標値の両者を低下することによって、前記両ホイールインモータ２１，２２への供給電流を低下する。このとき、前記右ホイールインモータ２２の駆動力は、前記左ホイールインモータ２１の駆動力より小さくなるように、前記右ホイールインモータ２２の供給電流目標値と前記左ホイールインモータ２１の供給電流目標値とを設定するものとする（Ｓ１１）。

これにより、外輪側である前記右ホイールインモータ２２の供給電流目標値を、内輪側である前記左ホイールインモータ２１の供給電流目標値より小さく設定し、図３の（ｂ）中で制御Ｂ側に示したように、外輪側である前記右ホイールインモータ２２の駆動力を、内輪側である前記左ホイールインモータ２１の駆動力に対して大幅に小さくすることで、直進方向へのより大きな駆動力を車両に付与することができる。

このとき、前記両ホイールインモータ２１，２２への供給電流を低下することによって、当該電気自動車２の車速を低下することができ、この車速の低下に伴って前記横加速度２０２を小さくすることができる。

そして、前記ステップＳ７へ移行することによって、前記ロール角αが前記所定ロール角１１１未満になるまで、前記ステップＳ１１を繰り返す。

一方、前記ステップＳ４において、前記左車高センサ６１から入力した左車高データが前記右車高センサ９１から入力した右車高データより小さく、車両が左側に傾いている場合には、右旋回であると確認し（Ｓ１２）、前記両車高センサ６１，９１による検出位置の離間距離と前記左右車高差Ｈとから、当該車両の車幅方向で傾斜の度合いを示すロール角αを演算して予測する（Ｓ１３）。

そして、前記マイコン内蔵のＲＯＭに予め記憶された前記所定ロール角１１１と、算出した前記ロール角αとを比較して、該ロール角αが前記所定ロール角１１１以上か否かを判断する（Ｓ１４）。

この判断の結果、前記ロール角αが前記所定ロール角１１１未満の場合には、この旋回中において、外輪側に位置する左フロントタイヤ１４の左ホイールインモータ２１への通電電流の目標値を定める供給電流目標値を低下して、これを前記モータ制御装置３１に出力すると、当該モータ制御装置３１が、前記左ホイールインモータ２１への供給電流を低下するので、該左ホイールインモータ２１から出力される駆動力が低下する（Ｓ１５）。

ここで、この電気自動車２では、前記左ホイールインモータ２１の供給電流目標値と、前記右ホイールインモータ２２の供給電流目標値とが、アクセル踏み込み量から算出されている。

このとき、右旋回中においては、その旋回を容易とする為に外輪側である前記左ホイールインモータ２１の供給電流目標値が、内輪側である前記右ホイールインモータ２２の供給電流目標値より高めに設定されており、図３の（ｂ）に示すように、制御無し状態では、外輪側である前記左ホイールインモータ２１の駆動力は、内輪側である前記右ホイールインモータ２２の駆動力より高くなっている。

そこで、本実施の形態の制御を行うと、外輪側である前記左ホイールインモータ２１の供給電流目標値が、内輪側である前記右ホイールインモータ２２の供給電流目標値より小さくなる方向に設定され、外輪側である前記左ホイールインモータ２１の駆動力が、内輪側である前記右ホイールインモータ２２の駆動力より小さくなるので、直進方向への駆動力を当該車両に付与することができる。

これにより、前記左ホイールインモータ２１で駆動される前記左フロントタイヤ１４と前記右ホイールインモータ２２で駆動される前記右フロントタイヤ１５とにおいて、左右駆動力差ΔＦが発生し（Ｓ９）、この左右駆動力差ΔＦにより当該電気自動車２に、前記旋回中心２０１から半径方向へ向けた前記横加速度２０２と逆向きの旋回復元モーメントＭを発生させて（Ｓ１０）、メインルーチンへ戻る。

このとき、前記ステップＳ１４において、演算したロール角αが前記所定ロール角１１１以上となり所定値を越えた場合には、外輪側である左ホイールインモータ２１の供給電流目標値を大幅に低下することによって、当該左ホイールインモータ２１への供給電流を低下又はカットし、該左ホイールインモータ２１から出力される駆動力を大きく低下させるが、例えば前記ロール角αが前記所定ロール角１１１よりも大幅に大きい場合には、外輪側である前記左ホイールインモータ２１の供給電流目標値、及び内輪側である前記右ホイールインモータ２２の供給電流目標値の両者を低下することによって、前記両ホイールインモータ２１，２２への供給電流を低下する。このとき、前記左ホイールインモータ２１の駆動力は、前記右ホイールインモータ２２の駆動力に対して小さくなるように、前記左ホイールインモータ２１の供給電流目標値と前記右ホイールインモータ２２の供給電流目標値とを設定するものとする（Ｓ１６）。

これにより、外輪側である前記左ホイールインモータ２１の供給電流目標値を、内輪側である前記右ホイールインモータ２２の供給電流目標値より小さく設定し、図３の（ｂ）中で制御Ｂ側に示したように、外輪側である前記左ホイールインモータ２１の駆動力を、内輪側である前記右ホイールインモータ２２の駆動力より大幅に小さくすることで、直進方向へのより大きな駆動力を車両に付与することができる。

このとき、前記両ホイールインモータ２１，２２への供給電流を低下することによって、当該電気自動車２の車速を低下することができ、この車速の低下に伴って前記横加速度２０２を小さくすることができる。

そして、前記ステップＳ１４へ移行することによって、前記ロール角αが前記所定ロール角１１１未満になるまで、前記ステップＳ１６を繰り返す。

このように、旋回時において、車両に生ずる横加速度２０２によって車幅方向で傾斜が発生した際には、この車幅方向での傾斜から旋回方向を判別し、この旋回時において、外輪を駆動するモータの駆動力を、内輪を駆動するモータの駆動力より低下することができる。

これにより、前記内輪と前記外輪とに生ずる左右駆動力差ΔＦによって、前記横加速度２０２と逆向きの旋回復元モーメントＭを発生させ、この旋回復元モーメントＭを前記傾斜を解消する方向に作用させることができ、当該車両に生じた傾斜を抑制することができる。

このため、重心高やトレッド幅に対する制限か大きく、走行安定性の面で不利な小型の電気自動車２であっても、車両の傾斜を抑えることで走行安定性の低下を抑制し、走行安定性を大幅に向上することができる。

したがって、小型の電気自動車２に適した走行安定性の向上を図ることができる。

また、当該車両に生じた前記ロール角αが前記所定ロール角１１１を超えて大きくなった場合には、前記左ホイールインモータ２１の駆動力と前記右ホイールインモータ２２の駆動力との両者を低下することができる。

これにより、前記両ホイールインモータ２１，２２の駆動力を駆動源として走行する当該電気自動車２は、走行速度が低下し、車速の上昇に伴って大きくなる前記ロール角αの増大を抑えることができる。

したがって、設計値を越える車体の傾斜の発生を未然に防止することができる。

なお、本実施の形態にあっては、図２に示したように、左フロントサスペンション３０１に前記左車高センサ６１を設けるとともに、右フロントサスペンション３０２に前記右車高センサ９１を設け、両車高センサ６１，９１から入力された車高の左右車高差Ｈから車幅方向での傾斜を検出する場合を例に挙げて説明したが、これに限定されるものでは無い。

例えば、当該車両にロール量検知センサを設け、このロール量検知センサで検知した車両のロール量に基づいて、車幅方向での傾斜を検出しても良い。

また、前記車両に車両ロール角センサを設け、この車両ロール角センサで検知したロール角αに基づいて、車幅方向での傾斜を検出しても良い。

本発明の一実施の形態を示す図で、（ａ）は車両を示す説明図であり、（ｂ）はブロック図である。 同実施の形態の要部を示す説明図である。 （ａ）は同実施の形態の電気自動車が左旋回する状態を示す説明図であり、（ｂ）はロール角と駆動力との関係を示す説明図である。 同実施の形態の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 駆動力制御装置
２ 電気自動車
１１ 車体
１４ 左フロントタイヤ
１５ 右フロントタイヤ
２１ 左ホイールインモータ
２２ 右ホイールインモータ
３１ モータ制御装置
６１ 左車高センサ
９１ 右車高センサ
１０１ ロール角演算装置
１１１ 所定ロール角

Claims (2)

1. 左輪を駆動する左モータと右輪を駆動する右モータとが独立して設けられた電気自動車の駆動力制御装置において、
   車両に生じた車幅方向での傾斜から旋回方向を検出し、旋回時に外側に位置する外輪を駆動するモータの駆動力を、旋回時に内側に位置する内輪を駆動するモータの駆動力より低下する方向に制御する駆動力制御手段を備えたことを特徴とする駆動力制御装置。
2. 前記傾斜の度合いを示すロール角が所定値を超えた際に、前記左モータから出力する駆動力と前記右モータから出力する駆動力とを低下する駆動力低下手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の駆動力制御装置。

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