JP2014155342A - モータ制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】インホイールモータ方式の車両における走行性能の向上を図る技術を提供する。
【解決手段】本発明のある態様のモータ制御装置は、駆動用トルクを駆動輪に付与するインホイールモータ100を制御するモータ制御装置であって、車輪が転舵する際に車両が受ける走行抵抗に対して追加すべきトルクを算出する追加トルク算出部30と、アクセル操作及びブレーキ操作に基づいて定まる基準トルクTbと、追加すべきトルクとの合計トルクを発生させるようインホイールモータ100の駆動を制御するモータ制御部32と、を備える。
【選択図】図5
【解決手段】本発明のある態様のモータ制御装置は、駆動用トルクを駆動輪に付与するインホイールモータ100を制御するモータ制御装置であって、車輪が転舵する際に車両が受ける走行抵抗に対して追加すべきトルクを算出する追加トルク算出部30と、アクセル操作及びブレーキ操作に基づいて定まる基準トルクTbと、追加すべきトルクとの合計トルクを発生させるようインホイールモータ100の駆動を制御するモータ制御部32と、を備える。
【選択図】図5
Description
本発明は、モータ制御装置に関する。特に、自動車等の車両に用いられるモータ制御装置に関する。
特許文献1には、ホイールインモータ構造を採用した車両用駆動輪構造であって、独立に制御可能な2つの駆動用同軸モータを備え、2つの同軸モータの出力トルクの大きさに差を付けることによって操舵を可能とする車両用駆動輪構造が開示されている。
本発明者は、インホイールモータを備えた駆動輪構造について鋭意研究を重ねた結果、従来の構造には、車両の走行性能の向上を図る上で改善の余地があることを見出した。
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、インホイールモータ方式の車両における走行性能の向上を図る技術を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明のある態様のモータ制御装置は、駆動用トルクを駆動輪に付与するインホイールモータを制御するモータ制御装置であって、車輪が転舵する際に車両が受ける走行抵抗に対して追加すべきトルクを算出する追加トルク算出部と、アクセル操作及びブレーキ操作に基づいて定まる基準トルクと、前記追加すべきトルクとの合計トルクを発生させるよう前記インホイールモータの駆動を制御するモータ制御部と、を備えることを特徴とする。
この態様によれば、インホイールモータ方式の車両における走行性能の向上を図ることができる。
上記態様において、前記インホイールモータは、転舵用トルクを転舵輪に付与するように構成され、前記追加トルク算出部は、前記走行抵抗及び車輪が転舵する際に車両が受ける転舵抵抗に対して追加すべきトルクを算出し、前記モータ制御部は、アクセル操作、ブレーキ操作及びステアリング操作に基づいて定まる基準トルクと、前記追加すべきトルクとの合計トルクを発生させるよう前記インホイールモータの駆動を制御してもよい。この態様によれば、インホイールモータ方式の車両における走行性能をより向上させることができる。
本発明によれば、インホイールモータ方式の車両における走行性能の向上を図る技術を提供することができる。
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態(以下、実施形態という)について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。
図1は、実施の形態に係るモータ制御装置を搭載する車両の概念構成を示す説明図である。車両10は、前後左右の車輪200のホイール内若しくはその近傍にインホイールモータ100が設けられた、インホイールモータ方式の自動車である。インホイールモータ100は、駆動用トルクを駆動輪に付与するためのモータである。車両10は、前後左右の4輪が駆動輪であり、各輪独立して制御可能である。このように、各駆動輪にモータを設ける方式によれば、単一のモータの出力を各ホイールに分配する方式に比べて、伝達系の部品やその設置スペースを省略することができ、また伝達による損失も抑制することができる。インホイールモータ100の構造については、後に詳細に説明する。
インホイールモータ100を駆動する場合、例えば、アクセルペダル14から入力される運転者のアクセル操作量に基づき、車両10に搭載されたECU16が、各インホイールモータ100に対応して車体側に設置される各アンプ18にモータ指令値(トルク指令値)を供給する。アンプ18はインバータ等で構成され、車両10に搭載されたバッテリ20に接続されている。アンプ18は、バッテリ20から供給される直流電力を三相交流電圧に変換し、必要なタイミングで必要量の電流をインホイールモータ100に提供する。
また、インホイールモータ100には、インホイールモータ100のロータの回転状態を検出するロータリエンコーダ22が設けられている。ECU16は、ロータリエンコーダ22で検出される回転状態情報を取得し、実際のロータの回転状態とモータ指令値に基づく目標回転状態との差異に基づき、モータ指令値を補正する。これにより、運転者のアクセルペダル14の操作量に基づいたインホイールモータ100の回転制御が実現される。
また、ECU16には、ブレーキペダル24からその踏み込み操作量を示す信号や、ステアリング26から操舵角度や操舵速度等を示す信号が入力され、必要に応じてインホイールモータ100の制御に反映できるよう構成されている。例えば、運転者がブレーキペダル24を操作して減速要求を行った場合、ECU16は、インホイールモータ100を発電機として機能させて回生制動を行うとともに、必要に応じてバッテリ20の充電を実施する。これにより、常用の油圧ブレーキの代わりに、又は油圧ブレーキに加えて制動力を確保することが可能になり、安定した制動を行うことができる。
また、ステアリング26の操舵に基づき、ECU16はインホイールモータ100の出力を変化させ、車輪200の転舵に伴う速度低下を抑制する制御を実行する。当該制御については、後に詳細に説明する。また、ECU16はインホイールモータ100に内蔵される磁石を用いて電磁ブレーキ効果を発生させ、インホイールモータ100の回転を停止固定するロック状態を作り出すこともできる。
続いて、インホイールモータ100周辺の構造について詳細に説明する。図2は、インホイールモータを含む駆動転舵輪構造を模式的に示す図である。図2は、車両後方から駆動転舵輪構造の内部を透視した状態を図示している。図3は、図2のA−A線に沿った断面図である。車両10は、車両左右方向に略平行な車輪回転軸Xを中心軸として回転可能に設置された車輪取付部材101を有する。車輪取付部材101の車両外側端には、車輪200(図1参照)を取り付けるためのハブ101aが形成される。
また車両10は、車輪取付部材101を例えばボールベアリングなどを介して車輪回転軸Xまわりに回転可能に支持するとともに、転舵時に転舵軸Zまわりに車輪200とともに回転するナックル102を有する。本実施の形態において、ナックル102は図示するような中空構造を採る。
ナックル102の内部には、2つの中空状の駆動ギア103及び駆動ギア104と、インホイールモータ100とが収容される。本実施の形態では、インホイールモータ100は2つの同軸モータ100A及び同軸モータ100Bで構成され、同軸モータ100Aが駆動ギア103の内部に収容され、同軸モータ100Bが駆動ギア104の内部に収容される。駆動ギア103及び駆動ギア104は、略円盤状の形状を有し、中心軸が車輪回転軸Xと一致するように配置される。同軸モータ100A及び同軸モータ100Bは、車輪取付部材101の周囲に嵌挿される。同軸モータ100A及び同軸モータ100Bは、それぞれ独立に回転方向及び回転トルクを制御可能である。
同軸モータ100Aの外周側に位置する図示しないステータは駆動ギア103に固定され、内周側に位置する図示しないロータは車輪取付部材101に固定される。同様に、同軸モータ100Bの外周側に位置する図示しないステータは駆動ギア104に固定され、内周側に位置する図示しないロータは車輪取付部材101に固定される。駆動ギア103及び駆動ギア104の互いに対向する面の円周縁部には、所定角度でギア歯が形成される。
また車両10は、例えばボールベアリングなどを介して転舵軸Zまわりに回転可能にナックル102に取り付けられたピニオンギア107を有する。ピニオンギア107は、駆動ギア103及び駆動ギア104の双方のギア歯と噛合し、駆動ギア103及び駆動ギア104のそれぞれと一対のかさ歯車機構を形成する。
ピニオンギア107のナックル102外に位置する端部は、サスペンションのアッパーアーム108に固定される。ピニオンギア107は、アッパーアーム108に対して相対的には回転しない。また、ナックル102の下端は、サスペンションのロワーアーム109に取り付けられる。ナックル102の下端は、ナックル102が転舵軸Zまわりにロワーアーム109に対して相対的に回転可能なように、例えば図示するようなボールジョイントによって取り付けられる。
このような構成を備えた駆動輪構造の動作について説明する。図4(A)〜図4(C)は、インホイールモータによる車輪の駆動及び転舵を説明するための模式図である。図4(A)〜図4(C)では、駆動ギア103及び駆動ギア104の動きに応じたピニオンギア107と車輪取付部材101の動きを概略的に示している。
図4(A)に示すように、同軸モータ100A及び同軸モータ100B(図2参照)を同方向に同トルクで回転させると、両モータのステータ又はロータを同じ方向に回転させようとする力が発生する。ここで、同軸モータ100A及び同軸モータ100Bのステータに固定された駆動ギア103及び駆動ギア104は、車輪回転軸Xまわりの同方向への回転がピニオンギア107によって規制される。そのため、同軸モータ100A及び同軸モータ100Bのステータは、車輪回転軸Xまわりに同じ方向に回転しない。よって、車輪取付部材101に固定されたロータが車輪回転軸Xまわりに回転する。これにより、車輪取付部材101が車輪回転軸Xまわりに、すなわちYZ平面(図2及び3参照)において回転するため、車輪200を駆動させることができる。
図4(B)及び図4(C)に示すように、同軸モータ100A及び同軸モータ100Bを逆方向に同トルクで回転させると、両モータのステータ又はロータを逆方向に回転させようとする力が発生する。ここで、同軸モータ100A及び同軸モータ100Bのロータはいずれも車輪取付部材101に固定されている。そのため、車輪取付部材101を逆方向に回転させようとする力が打ち消し合って、車輪取付部材101を車輪回転軸Xまわりに回転させることはできない。したがって、両モータのロータは車輪回転軸Xまわりに回転しない。よって、駆動ギア103及び104に固定されたステータが車輪回転軸Xまわりに回転する。これにより、ナックル102がサスペンションに対して相対的に転舵軸Zまわりに、すなわちXY平面(図3参照)において回転するため、車輪200を転舵させることができる。
上述のように、同軸モータ100A及び同軸モータ100Bが発生させるトルクの大きさが等しい場合、駆動ギア103及び駆動ギア104の回転方向が車輪回転軸Xまわりについて同方向であれば、車輪200を転舵させずに駆動のみさせることができ、逆方向であれば車輪200を駆動させずに転舵のみさせることができる。
また、車両10は、同軸モータ100A及び同軸モータ100Bの出力トルクの大きさに差を付けることによって、モータ出力を任意の割合で同相(駆動)成分と逆相(転舵)成分とに配分することができる。すなわち、同軸モータ100A及び同軸モータ100Bの出力トルクの大きさが異なると、駆動ギア103及び駆動ギア104が同じ方向に回転している場合であっても回転速度に差が生じるため、逆相成分が生じる。したがって、同軸モータ100A及び同軸モータ100Bの出力トルクの大きさを制御して駆動ギア103及び駆動ギア104間の回転速度差を調整することによって、モータ出力の駆動成分の割合と転舵成分との割合を任意に変化させることができる。よって、車両10は、走行しながら旋回することができる。
すなわち、本実施の形態に係る車両10は、モータ制御のみで駆動及び操舵を双方とも可能とするホイールインモータ構造を有する。車両10は、前後左右の4輪が転舵輪であり、インホイールモータ100は、転舵用トルクを転舵輪に付与するように構成されている。
続いて、車両走行中の車輪200の転舵時に生じる速度低下を抑制するための制御について説明する。図5は、実施の形態に係るモータ制御装置の構成を模式的に示す機能ブロック図である。本実施の形態では、ECU16がモータ制御装置を構成している。ECU16は、ハードウェア構成としてはコンピュータのCPUやメモリをはじめとする素子や回路で実現され、ソフトウェア構成としてはコンピュータプログラム等によって実現されるが、図5ではそれらの連携によって実現される機能ブロックとして描いている。これらの機能ブロックがハードウェア、ソフトウェアの組合せによっていろいろなかたちで実現できることは、当業者には理解されるところである。図6は、車輪の転舵により発生するサイドフォース、コーナリングドラッグ及びセルフアライニングトルクを模式的に示す説明図である。図6では、キングピン軸の路面交点P2を、便宜的に車輪200の中心点(平面視したときの車輪200の中心線Nと車輪200の回転軸との交点)と重なる位置としている。図7は、タイヤスリップ角と、サイドフォースと、コーナリングパワーとの関係を示すグラフである。
図5に示すように、本実施の形態に係るモータ制御装置を構成するECU16は、追加トルク算出部30と、モータ制御部32と、車両情報記憶部34と、基準トルク算出部36とを備え、アクセルペダル14、アンプ18、ロータリエンコーダ22、ブレーキペダル24、ステアリングセンサ28、車速センサ40、ヨーレートセンサ42及びGセンサ44等が接続されている。ステアリングセンサ28は、ステアリング26の操舵角度又は操舵速度を検出する。Gセンサ44は、車両10の前後方向の加速度及び左右方向の加速度を検出する。
追加トルク算出部30は、車輪200が転舵する際に車両10が受ける走行抵抗及び転舵抵抗に対して追加すべきトルク(以下では適宜、このトルクを「追加トルクTa」という)を算出する。車両情報記憶部34は、追加トルク算出部30による追加トルクTaの計算に必要とされる各種の情報を記憶する。基準トルク算出部36は、アクセル操作、ブレーキ操作及びステアリング操作に基づいて定まる基準トルクTbを算出する。
例えば車両走行中に車輪200が転舵されない場合、基準トルクTbは、アクセルペダル14及びブレーキペダル24の操作に応じて決まるインホイールモータ100の出力トルク(駆動用トルク)である。また、車輪200が転舵される場合、基準トルクTbは、アクセルペダル14及びブレーキペダル24の操作に応じた駆動用トルクと、ステアリング26の操作に応じて決まるインホイールモータ100の出力トルク(転舵用トルク)との合計トルクである。基準トルクTbには、後述する車輪転舵時に発生する走行抵抗や転舵抵抗に起因したトルクの不足分は考慮されていない。
基準トルクTbは、アクセルペダル14、ブレーキペダル24及びステアリング26の操作量によって変化する。そこで、基準トルク算出部36は、例えば予め作成された所定の関係式を用いて、各部の操作量から基準トルクTbを算出することができる。あるいは、基準トルク算出部36は、アクセルペダル14、ブレーキペダル24及びステアリング26の操作量と基準トルクTbとの関係を示すマップを予め車両情報記憶部34に保持しておき、当該マップを用いて基準トルクTbを算出してもよい。基準トルク算出部36は、算出した基準トルクTbの情報をモータ制御部32に送る。
ここで、図6に示すように、車両10の走行中に車輪200が転舵されると、車輪200には、車両10の進行方向Mに対して斜め後方に作用する力Fが発生する。この車両旋回中の車輪200に作用する力Fの分力であって、車両10の進行方向Mに対して逆向きに作用する力がコーナリングドラッグDである。コーナリングドラッグDは、車両10の進行方向Mに対して逆向きの力であるため、車両10の走行抵抗となる。したがって、コーナリングドラッグDにより車両10の走行速度が低下し得る。
また、力Fの分力であって、車輪200の中心線N(平面視での車輪200の回転方向、すなわち車輪200が転がる方向に対して平行な線)に対して垂直な方向に作用する力がサイドフォースSFである。車両10の走行中に車輪200が転舵される場合、車輪200の接地面R内に位置する力F及びサイドフォースSFの着力点P1(接地面Rの中心点)は、キングピン軸延長線の路面交点P2に対して車両進行方向後方側にずれる。そのため、車輪200には、サイドフォースSFの大きさと、着力点P1から路面交点P2までの距離とに応じた大きさのセルフアライニングトルクSAT(モーメント)がキングピン軸まわりに発生する。このセルフアライニングトルクSATは、車輪200の転舵方向とは逆方向に作用する力、すなわち転舵する車輪200を元に戻そうとする力である。したがって、セルフアライニングトルクSATは車輪200の転舵抵抗となる。この転舵抵抗が発生すると、インホイールモータ100の出力トルクのうち、転舵用トルクが不足することになる。この転舵用トルクの不足分を駆動用トルクの一部で補うと、駆動用トルクが不足して車両10の走行速度が低下してしまう。
そこで、このような走行抵抗及び転舵抵抗に起因する車両10の速度低下を抑制するために、モータ制御装置を構成するECU16は、以下の制御を実行する。すなわち、図5及び図6に示すように、ステアリング26が操舵されると、ステアリングセンサ28がステアリング26の操舵角度S又は操舵速度vを検出し、検出値を示す信号をECU16に送信する。追加トルク算出部30は、ステアリングセンサ28から取得した操舵角度S又は操舵速度vを用いて、タイヤ実舵角δを算出する。
ステアリングセンサ28から操舵角度Sを取得する場合、追加トルク算出部30は、以下の式(1)にしたがってタイヤ実舵角δを算出する。また、ステアリングセンサ28から操舵速度vを取得する場合、追加トルク算出部30は、以下の式(2)にしたがってタイヤ実舵角δを算出する。タイヤ実舵角δは、車両10の前後方向に沿った中心線、すなわち左右前輪間の中心と左右後輪間の中心とを通る中心線に対する車輪200の中心線Nの角度(車両中心線と車輪中心線とがなす角度)である。したがって、タイヤ実舵角δは、いわゆるボディ基準の角度である。
δ=Ks*S ・・・(1)
δ=Ks*∫vdt ・・・(2)
式(1)及び式(2)において、Ksはオーバーオールステアリングギア比である。オーバーオールステアリングギア比Ksは、車両10に固有の既知の値であり、予め車両情報記憶部34に記憶されている。
δ=Ks*∫vdt ・・・(2)
式(1)及び式(2)において、Ksはオーバーオールステアリングギア比である。オーバーオールステアリングギア比Ksは、車両10に固有の既知の値であり、予め車両情報記憶部34に記憶されている。
タイヤ実舵角δが得られると、追加トルク算出部30は、以下の式(3)にしたがってタイヤスリップ角θを算出する。タイヤスリップ角θは、車両10の進行方向Mに対する車輪200の中心線Nの角度である。
θ=β+lf/V−δ ・・・(3)
式(3)において、βは車体スリップ角である。車体スリップ角βは、車両10の前後方向に沿った中心線に対する車両10の進行方向Mの角度である。したがって、車体スリップ角βは、いわゆるボディ基準の角度である。車体スリップ角βは、車速センサ40から取得する車速、ステアリングセンサ28から取得する操舵角度S、あるいは操舵速度vと操舵時間とから計算で求まる操舵角度、ヨーレートセンサ42から取得するヨーレート、Gセンサ44から取得する車両10の前後方向及び左右方向の加速度等の制御量及び車両状態量から、予め設定された公知の演算アルゴリズムに基づいて追加トルク算出部30が推定することができる。lfは、車両10の重心からタイヤ接地点までの前後方向の距離である。距離lfは、車両10に固有の既知の値であり、予め車両情報記憶部34に記憶されている。Vは車速であり、車速センサ40から取得することができる。
式(3)において、βは車体スリップ角である。車体スリップ角βは、車両10の前後方向に沿った中心線に対する車両10の進行方向Mの角度である。したがって、車体スリップ角βは、いわゆるボディ基準の角度である。車体スリップ角βは、車速センサ40から取得する車速、ステアリングセンサ28から取得する操舵角度S、あるいは操舵速度vと操舵時間とから計算で求まる操舵角度、ヨーレートセンサ42から取得するヨーレート、Gセンサ44から取得する車両10の前後方向及び左右方向の加速度等の制御量及び車両状態量から、予め設定された公知の演算アルゴリズムに基づいて追加トルク算出部30が推定することができる。lfは、車両10の重心からタイヤ接地点までの前後方向の距離である。距離lfは、車両10に固有の既知の値であり、予め車両情報記憶部34に記憶されている。Vは車速であり、車速センサ40から取得することができる。
次いで、追加トルク算出部30は、得られたタイヤスリップ角θからサイドフォースSFを導出する。タイヤスリップ角θと、サイドフォースSFと、コーナリングパワーCPとは、図7に示すような関係を有する。この関係は車輪200に固有のものであり、この関係を示すマップが予め車両情報記憶部34に記憶されている。追加トルク算出部30は、当該マップを用いてタイヤスリップ角θからサイドフォースSFを導出することができる。コーナリングパワーCPは、タイヤスリップ角θの増加によるサイドフォースSFの増減の割合である。
サイドフォースSFが得られた後、追加トルク算出部30は、以下の式(4)にしたがってコーナリングドラッグDを算出する。
D=SF*μ*W*G*cosθ ・・・(4)
式(4)において、μは路面の摩擦係数である。摩擦係数μは、ECU16により実施される公知のμ推定により決定される。例えば、摩擦係数μは、路面の表面状態を検出するセンサによって検出された路面状態に基づいて推定することができる。あるいは、摩擦係数μは、制動時や駆動時にスリップが生じた場合の制動力や駆動力に基づいて推定することができる。Wは、輪荷重である。輪荷重Wは、車両10に固有の既知の値であり、予め車両情報記憶部34に記憶されている。Gは、車両10が旋回する際の加減速度であり、Gセンサ44から取得することができる。
式(4)において、μは路面の摩擦係数である。摩擦係数μは、ECU16により実施される公知のμ推定により決定される。例えば、摩擦係数μは、路面の表面状態を検出するセンサによって検出された路面状態に基づいて推定することができる。あるいは、摩擦係数μは、制動時や駆動時にスリップが生じた場合の制動力や駆動力に基づいて推定することができる。Wは、輪荷重である。輪荷重Wは、車両10に固有の既知の値であり、予め車両情報記憶部34に記憶されている。Gは、車両10が旋回する際の加減速度であり、Gセンサ44から取得することができる。
また、追加トルク算出部30は、セルフアライニングトルクSATを算出する。セルフアライニングトルクSATは、車速V、操舵角度S、操舵速度v、ヨーレート、車両前後方向及び左右方向の加速度、サイドフォースSF、車輪200の特性(タイヤ特性)等から、予め設定された公知の演算アルゴリズムに基づいて推定することができる。例えば、追加トルク算出部30は、以下の式(5)にしたがってセルフアライニングトルクSATを算出する。
SAT=SF*L ・・・(5)
SFは、上述したようにタイヤスリップ角θから導出したサイドフォースである。Lは、着力点P1から路面交点P2までの距離である。路面交点P2は、車輪200の中心点に重なる位置とすることができる。着力点P1は、タイヤ特性やその他の制御量、車両状態量を用いて、追加トルク算出部30が推定することができる。あるいは、セルフアライニングトルクSATは、タイロッド、ギアボックス、ステアリング等のステアリング系にかかるトルクを検出するセンサから取得した情報を用いて、予め設定された公知の演算アルゴリズムに基づいて推定することができる。
SFは、上述したようにタイヤスリップ角θから導出したサイドフォースである。Lは、着力点P1から路面交点P2までの距離である。路面交点P2は、車輪200の中心点に重なる位置とすることができる。着力点P1は、タイヤ特性やその他の制御量、車両状態量を用いて、追加トルク算出部30が推定することができる。あるいは、セルフアライニングトルクSATは、タイロッド、ギアボックス、ステアリング等のステアリング系にかかるトルクを検出するセンサから取得した情報を用いて、予め設定された公知の演算アルゴリズムに基づいて推定することができる。
コーナリングドラッグD及びセルフアライニングトルクSATが得られると、追加トルク算出部30は、追加トルクTaを算出する。追加トルクTaには、得られたコーナリングドラッグDによる走行抵抗に対して必要なインホイールモータ100の出力トルクの増加分と、セルフアライニングトルクSATによる転舵抵抗に対して必要なインホイールモータ100の出力トルクの増加分との合計である。車両情報記憶部34には、コーナリングドラッグD及びセルフアライニングトルクSATの大きさと、追加トルクTaとの関係を示すマップが予め記憶されており、追加トルク算出部30は、当該マップを用いて追加トルクTaを算出することができる。追加トルクTaは、走行抵抗及び転舵抵抗を完全に打ち消す大きさであることが好ましいが、それよりも小さい場合であっても、走行抵抗及び転舵抵抗による車速低下を軽減することはできるため、車両10の走行性能の向上効果は得られる。追加トルク算出部30は、得られた追加トルクTaの情報をモータ制御部32に送る。
モータ制御部32は、基準トルクTbと追加トルクTaとの合計トルクを発生させるようインホイールモータ100の駆動を制御する。具体的には、モータ制御部32は、追加トルクTaに対応する電流Iaと、基準トルクTbに対応する電流Ibとを導出し、合計電流Iをインホイールモータ100に供給するようにアンプ18にモータ指令値(電流値)を送信する。モータ制御部32は、例えば追加トルクTaと電流Iaの関係、及び基準トルクTbと電流Ibの関係を示すマップを予め車両情報記憶部34に保持しておき、当該マップを用いて電流Ia及び電流Ibを導出することができる。
その結果、車輪転舵時に発生する走行抵抗及び転舵抵抗に起因する出力トルクの不足分を増加された電流が、アンプ18からインホイールモータ100に印加される。これにより、車両10の走行中に車輪200が転舵される場合でも、インホイールモータ100の出力トルクが不足することを抑制できるため、車両10の車速が低下することを抑制できる。なお、追加トルク算出部30及び基準トルク算出部36が、追加トルクTaに対応する電流Ia、基準トルクTbに対応する電流Ibを算出してもよい。
以上説明したように、本実施の形態に係るモータ制御装置は、駆動用トルクを駆動輪に付与し、転舵用トルクを転舵輪に付与するインホイールモータ100と、車輪200が転舵する際に車両10が受ける走行抵抗及び転舵抵抗に対して追加すべきトルクを算出する追加トルク算出部30と、基準トルクTbと追加トルクTaとの合計トルクを発生させるようインホイールモータ100の駆動を制御するモータ制御部32とを備える。これにより、車輪転舵時に発生する走行抵抗や転舵抵抗に起因したインホイールモータ100の出力トルクの不足を軽減させることができる。そのため、車速Vの低下や、車両10の旋回初期におけるトラクションの抜けを抑制することができ、車両10の走行フィーリングを高めることができる。特に、ステアリング26が微小操舵される場合の走行フィーリングを高めることができる。また、車両10の走行性に影響を与えることなく車輪200を転舵させることができる。したがって、インホイールモータ方式の車両における走行性能を向上させることができる。
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更などの変形を加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれる。上述した実施の形態と変形との組合せによって生じる新たな実施の形態は、組み合わされる実施の形態及び変形それぞれの効果をあわせもつ。
上述した実施の形態では、追加トルク算出部30は、走行抵抗及び転舵抵抗に対する追加トルクTaを算出しているが、走行抵抗のみに対する増加トルクを算出する構成も本発明の範囲に含めることができる。例えば、インホイールモータ100の出力トルクが車輪200の駆動のみに用いられ、車輪200の転舵には用いられない車両において、このような構成を好適に採用することができる。なお、インホイールモータの出力トルクが駆動及び転舵に用いられる構成においても、走行抵抗のみに対する増加トルクを算出する制御を実施してもよい。この場合は、モータ制御によりECU16にかかる負担を軽減することができる。一方、上述した実施の形態のように走行抵抗及び転舵抵抗に対する追加トルクTaを算出する場合は、走行抵抗のみに対する追加トルクTaを算出する場合に比べて、車両の走行性能をより向上させることができる。
10 車両、 16 ECU、 26 ステアリング、 30 追加トルク算出部、 32 モータ制御部、 36 基準トルク算出部、 100 インホイールモータ、 200 車輪、 Ta 追加トルク、 Tb 基準トルク。
Claims (2)
- 駆動用トルクを駆動輪に付与するインホイールモータを制御するモータ制御装置であって、
車輪が転舵する際に車両が受ける走行抵抗に対して追加すべきトルクを算出する追加トルク算出部と、
アクセル操作及びブレーキ操作に基づいて定まる基準トルクと、前記追加すべきトルクとの合計トルクを発生させるよう前記インホイールモータの駆動を制御するモータ制御部と、
を備えることを特徴とするモータ制御装置。 - 前記インホイールモータは、転舵用トルクを転舵輪に付与するように構成され、
前記追加トルク算出部は、前記走行抵抗及び車輪が転舵する際に車両が受ける転舵抵抗に対して追加すべきトルクを算出し、
前記モータ制御部は、アクセル操作、ブレーキ操作及びステアリング操作に基づいて定まる基準トルクと、前記追加すべきトルクとの合計トルクを発生させるよう前記インホイールモータの駆動を制御する請求項1に記載のモータ制御装置。
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