JP2019156132A - 電動車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】運転者によるステアリングホイールの回転操作時に、第１の電動機及び第２の電動機をより適切に駆動させて車両の応答性のさらなる向上を図ることができる電動車両の制御装置を提供する。【解決手段】運転者の操作情報及び車両挙動情報の少なくとも一方に基づいて演算される要求トルクに応じて第１の電動機１２及び第２の電動機１３により出力させる出力トルクを制御する電動機制御手段２１と、運転者によるステアリングホイールの回転操作に応じて、第１の電動機１２と第２の電動機１３との間で出力トルクを移動させるトルク移動手段２３と、を有し、トルク移動手段２３は、ステアリングホイールの操舵角速度に応じて、出力トルクの移動量を制御する構成とする。【選択図】図２

Description

本発明は、前輪を駆動させる第１の電動機（モータ）と、後輪を駆動させる第２の電動機（モータ）と、を備える電動車両を制御する制御装置に関する。

近年、前輪を駆動させる第１の電動機（モータ）と、後輪を駆動させる第２の電動機と、を備え、前後輪を異なる駆動源により駆動可能とした電動車両が開発されている。

このような第１の電動機及び第２の電動機を備える電動車両では、例えば、走行状態に応じて電動車両に対して要求される要求トルクを、第１の電動機と第２の電動機とに配分して出力させている。

また、運転者によるステアリングホイールの操作に応じて、第１の電動機及び第２の電動機から出力される出力トルクを適宜変更するようにしたものがある。例えば、ステアリングホイールの操作が切り増し操作となる操舵方向である場合に、切り戻し操作となる操舵方向である場合と比べて、前輪への駆動力配分量或い駆動力配分比を大きくするようにしたものがある（特許文献１参照）。

特開２０１５−１１０４０５号公報

特許文献１に記載のように、ステアリングホイールの切り増し操作時に、切り戻し操作時に比べて、前輪への駆動力配分量或いは駆動力配分比を大きくなるように制御することで、ステアリングホイール操作に対する電動車両の応答性は向上する。

しかしながら、ステアリングホイールの操作状態は逐次変化するため、切り増し操作時の前輪への駆動力配分量或いは駆動力配分比を切り戻し操作時よりも大きくしただけでは、電動車両の応答性を適切に向上することができない虞がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、運転者によるステアリングホイールの回転操作時に、第１の電動機及び第２の電動機をより適切に駆動させて車両の応答性のさらなる向上を図ることができる電動車両の制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の一つの態様は、前輪を駆動させる第１の電動機と、後輪を駆動させる第２の電動機と、を備える電動車両を制御する制御装置であって、運転者の操作情報及び車両挙動情報の少なくとも一方に基づいて演算される要求トルクに応じて前記第１の電動機及び前記第２の電動機により出力させる出力トルクを制御する電動機制御手段と、前記運転者によるステアリングホイールの回転操作に応じて、前記第１の電動機と前記第２の電動機との間で前記出力トルクを移動させるトルク移動手段と、を有し、前記トルク移動手段は、前記ステアリングホイールの操舵角速度に応じて、前記出力トルクの移動量を制御することを特徴とする電動車両の制御装置にある。

かかる本発明では、ステアリングホイールの回転操作時に、第１の電動機及び第２の電動機の出力トルクが適切に調整され、且つ、ステアリングホイールの操舵角速度に応じて出力トルクの移動量が制御されるため、例えば、車両を旋回させる際に車両の応答性（回頭性）を向上させやすい。

より詳細には、前記トルク移動手段は、ステアリングホイールの操舵角速度が大きいほど、出力トルクの移動量を増加させる。このように、ステアリングホイールの操舵角速度ｄθが大きいほど、トルク移動量を増加させるようにしたので、つまり操舵促進制御を実施しているため、車両を旋回させる際に、車両の応答性（回頭性）を確実に向上させることが可能となる。

また、前記トルク移動手段は、前記電動車両が力行状態である場合には、前記第１の電動機により出力する前記出力トルクを増加させ、前記電動車両が制動状態である場合には、前記第１の電動機により出力する前記出力トルクを減少させる。

ここで、前記トルク移動手段は、前記ステアリングホイールの操舵角が大きいほど、前記出力トルクの移動量を少なくすることが好ましい。また前記トルク移動手段は、前記電動車両の速度が速いほど、前記出力トルクの移動量を少なくすることが好ましい。

これにより、ステアリングホイールの回転操作時に、第１の電動機及び第２の電動機の出力トルクがより適切に調整される。

以上のように、本発明に係る電動車両の制御装置では、運転者によるステアリングホイールの回転操作時に、ステアリングホイールの操舵角速度に応じて出力トルクを積極的に移動させるようにしたので、第１の電動機及び第２の電動機から出力される出力トルクを適切に制御して、電動車両の応答性（回頭性）の向上を図ることができる。

本発明に係る制御装置が搭載される電動車両の一例を示す概略図である。 本発明の一実施形態に係る電動車両の制御装置を説明するブロック図である。 第１の電動機と第２の電動機との間での出力トルクの移動を説明する図である。 操舵角速度とトルク移動量との関係の一例を示すグラフである。 操舵角、操舵角速度及びトルク移動量の関係の一例を示すグラフである。 操舵角、操舵角速度及びトルク移動量の関係の一例を示すグラフである。 ステアリングホイールの切り増し操作に伴うヨーレートの変化のタイミングを示すグラフである。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
まずは、電動車両の全体構成について説明する。図１に示すように、本実施形態に係る電動車両（以下、単に車両という）１０は、いわゆる電気自動車（ＥＶ）であり、二次電池であるバッテリ１１と、このバッテリ１１からの電力供給により作動するフロントモータ（第１の電動機）１２と、リアモータ（第２の電動機）１３と、を備えている。なお、フロントモータ１２及びリアモータ１３は、図示は省略するが、それぞれインバータを含むものとする。

フロントモータ１２は、フロントトランスアスクル（動力伝達機構）１４を介して前輪１５に接続されている。そしてフロントモータ１２の駆動力は、フロントトランスアスクル１４を介して前輪１５に伝達される。つまりフロントモータ１２は、フロントトランスアスクル１４を介して前輪１５を駆動可能に構成されている。

同様に、リアモータ１３は、リアトランスアスクル（動力伝達機構）１６を介して後輪１７を駆動可能に構成されている。

また図１及び図２に示すように、車両１０は、制御装置としてのＥＣＵ（電子コントロールユニット）２０を備えている。ＥＣＵ２０は、例えば、入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタ等を備え、車両１０の総合的な制御を行う。

車両１０は、例えば、アクセルペダルのストローク（ＡＰＳ）を計測するアクセルペダルストロークセンサ３１、車両１０の速度Ｖａを検出する車速センサ３２、ステアリングホイールの操舵角θａを検出する操舵角センサ３３、ステアリングホイールの操舵角速度ｄθを検出する操舵角速度センサ３４、車両１０に作用する前後方向の加速度を検出する前後Ｇセンサ３５、横方向の加速度を検出する横Ｇセンサ３６、ヨーレートを検出するヨーレートセンサ３７等の各種センサ類を備えている。ＥＣＵ２０は、これらセンサ類からの出力情報等に基づいて車両１０の制御を行っている。なお操舵角速度ｄθは、操舵角センサ３３により検出された操舵角θａを時間微分することで算出するようにしてもよい。

ＥＣＵ２０は、本実施形態では、モータ制御手段（電動機制御手段）２１と、トルク配分手段２２と、トルク移動手段２３と、を備えている。

モータ制御手段２１は、フロントモータ１２及びリアモータ１３の出力を適宜制御する。詳しくは、運転者の操作情報（例えば、アクセルペダルの操作量）及び車両挙動情報（例えば、車速等）の少なくとも一方（好ましくは双方）に基づいて演算される要求トルクから、フロントモータ１２によって出力する出力トルク及びリアモータ１３によって出力する出力トルクを配分設定し、配分設定した出力トルクに応じてフロントモータ１２及びリアモータ１３の出力を適宜制御する。

トルク配分手段２２は、例えば、アクセルペダルストロークセンサ３１等の各種センサ類の出力情報に基づいて演算されて車両１０に対して要求される総駆動トルク（要求トルク）と、予め設定された配分比とから、フロントモータ１２により出力する出力トルク（前軸基本トルクＴｆｂ）と、リアモータ１３により出力する出力トルク（後軸基本トルクＴｒｂ）を演算する。なお、上記配分比の設定方法は、特に限定されないが、例えば、前輪１５及び後輪１７の接地荷重等に基づいて設定される。

トルク移動手段２３は、運転者によるステアリングホイールの回転操作に応じて、フロントモータ１２とリアモータ１３との間で出力トルクの一部を移動させる。すなわちトルク移動手段２３は、運転者によるステアリングホイールの回転操作時に、フロントモータ１２又はリアモータ１３の一方の出力トルクを増加させ、それに伴い他方の出力トルクを減少させる。

本実施形態では、トルク移動手段２３は、リアモータ１３からフロントモータ１２に出力トルクを移動させるようにしている。トルク移動手段２３は、まず、リアモータ１３からフロントモータ１２に移動させるトルク移動量Ｔｍを、ステアリングホイールの操舵角速度ｄθに基づいて演算する。

またトルク移動手段２３は、このトルク移動量Ｔｍを、トルク配分手段２２によって演算された前軸基本トルクＴｆｂに加算することで、フロントモータ１２から出力する前軸駆動トルクＴｆを算出し、トルク移動量Ｔｍを後軸基本トルクＴｒｂから減算することでリアモータ１３から出力する後軸駆動トルクＴｒを算出する。

つまり前軸駆動トルクＴｆは、下記式（１）で表され、後軸駆動トルクＴｒは、下記式（２）で表される。

Ｔｆ＝Ｔｆｂ＋Ｔｍ （１）
Ｔｒ＝Ｔｒｂ−Ｔｍ （２）

そしてモータ制御手段２１は、このようにトルク移動手段２３により算出された前軸駆動トルクＴｆ及び後軸駆動トルクＴｒが出力されるように、フロントモータ１２及びリアモータ１３を適宜制御する。すなわち本発明に係る制御装置は、運転者によるステアリングホイールの回転（旋回）操作時に、フロントモータ１２とリアモータ１３との間で出力トルクを移動させることで、車両１０の旋回を促進する旋回促進制御を実施する。

ここで、前軸基本トルクＴｆｂ及び後軸基本トルクＴｒｂには、車両前方側に向かう（正の方向）の駆動トルクだけでなく、車両後方側に向かう（負の方向）の駆動トルク、すなわち回生トルクも含まれる。そして、車両前方側に向かう駆動トルクを正の値とし、車両後方側に向かう駆動トルクを負の値とし、トルク移動手段２３によって演算されるトルク移動量Ｔｍは絶対値としている。

これにより、トルク移動手段２３は、車両１０の走行状態に拘わらず、つまり力行状態（例えば、加速、定常走行時）であるか制動状態（例えば、減速、回生時）であるかに拘わらず、絶対値であるトルク移動量Ｔｍを前軸基本トルクＴｆｂに加算し、また後軸基本トルクＴｒｂから減算することで、前軸駆動トルクＴｆ及び後軸駆動トルクＴｒを適切に設定することができる。

例えば、車両１０が力行状態である場合、図３（ａ）中に示すように、前軸基本トルクＴｆｂ及び後軸基本トルクＴｒｂは、車両前方側へ向かう駆動トルクであり正の値となる。したがって、トルク移動量Ｔｍが加算された前軸駆動トルクＴｆ（＝Ｔｆｂ＋Ｔｍ）は、前軸基本トルクＴｆｂよりも増加する。つまりフロントモータ１２から出力する出力トルクが増加する。この出力トルクの増加により前輪１５が所定方向（回転操作方向）に曲がろうとする力が強まり、車両１０を旋回させ易くなる。なお後軸駆動トルクＴｒは、図３（ａ）では、正の値となっているが、負の値となっていてもよい。

一方、車両１０が制動状態（例えば、回生時）である場合、図３（ｂ）に示すように、前軸基本トルクＴｆｂ及び後軸基本トルクＴｒｂは、車両後方側向かう駆動トルクであり負の値となる。このため、絶対値であるトルク移動量Ｔｍが加算された前軸駆動トルクＴｆ（＝Ｔｆｂ＋Ｔｍ）と、前軸基本トルクＴｆｂとは、｜Ｔｆ｜＜｜Ｔｆｂ｜の関係を満たすことになる。すなわちフロントモータ１２から出力する出力トルクが減少する。この出力トルクの減少により前輪１５を所定方向（回転操作方向）に曲げ易くなる。つまり車両１０を旋回させ易くなる。なお、後軸駆動トルクＴｒは、図３（ｂ）では負の値となっているが、正の値となっていてもよい。

ところで、トルク移動手段２３は、上述のように、トルク移動量Ｔｍをステアリングホイールの操舵角速度ｄθに基づいて演算している。すなわち、ステアリングホイールの操舵角速度ｄθに応じて、出力トルクの移動量を制御する。具体的には、トルク移動手段２３は、図４から図６に一例を示すように、ステアリングホイールの操舵角速度ｄθが大きいほど、トルク移動量Ｔｍを増加させている。

図４は、操舵角速度θとトルク移動量Ｔｍとの関係を示すグラフである。また図５及び図６は、ステアリングホイールの操舵角（実蛇角）θａと、操舵角速度ｄθと、トルク移動量Ｔｍとの関係を示す図であり、図５は、操舵角速度ｄθが比較的遅い場合（例えば、図４の操舵角速度ｄθ１に相当）の一例であり、図６は、操舵角速度が比較的速い場合（例えば、図４の操舵角速度ｄθ２に相当）の一例である。

図５に示す例は、比較的遅い略一定の操舵角速度ｄθ１で、ステアリングホイールの回転操作が行われた例であり、時刻ｔ１−ｔ２間で、操舵角（実蛇角）θａが所定蛇角θａ１となるまでステアリングホイールの回転操作が行われている。この場合、トルク移動手段２３は、トルク移動量Ｔｍを操舵角速度ｄθ１に応じた第１の移動量Ｔｍ１とする。そしてトルク移動手段２３は、このトルク移動量Ｔｍ１をリアモータ１３からフロントモータ１２に移動する。

これに対し、図６に示す例は、比較的速い略一定の操舵角速度ｄθ２（＞ｄθ１）で、ステアリングホイールの回転操作が行われた例であり、時刻ｔ３−ｔ４間で、操舵角（実蛇角）θａが所定蛇角θａ２となるまでステアリングホイールの回転操作が行われている。この場合、トルク移動手段２３は、トルク移動量Ｔｍを操舵角速度ｄθ２に応じた第２の移動量Ｔｍ２とする。この第２の移動量Ｔｍ２は、操舵角速度ｄθ１に応じた第１の移動量Ｔｍ１よりも大きい値となる。そしてトルク移動手段２３は、このトルク移動量Ｔｍ２をリアモータ１３からフロントモータ１２に移動する。

このように本実施形態では、ステアリングホイールの操舵角速度ｄθが大きいほど、トルク移動量を増加させるようにしたので、つまり操舵促進制御を実施しているため、車両１０を旋回させる際に、車両の応答性（回頭性）を向上することができる。

例えば、図７に示すように、操舵促進制御を実施していない比較例の車両の場合、時刻ｔ１１にてステアリングホイールの回転操作を開始後、時刻ｔ１２のタイミングで車両の旋回に伴いヨーレートが増加している。

これに対し、操舵促進制御を実施している実施例の場合、時刻ｔ１１にてステアリングホイールの切り増し操作（回転操作）を開始後、時刻ｔ１３（＜ｔ１２）のタイミングでヨーレートが増加している。

このように本発明によれば、ステアリングホイールの回転操作を開始してから車両１０が実際に旋回してヨーレートが増加するまでのタイムラグを短縮することができる。つまり本発明に係る操舵促進制御を実施することで、車両１０の回頭性（応答性）を向上することができる。

なおトルク移動手段２３による出力トルクの移動は、実際には、ステアリングホイールの回転操作が開始され、操舵角θａが所定値を超えたタイミングで実施することが好ましい。

またトルク移動手段２３は、ステアリングホイールの操舵角速度ｄθに応じたトルク移動量Ｔｍの増減に加えて、ステアリングホイールの操舵角（実蛇角）θａが大きいほど、トルク移動量Ｔｍが少なくなるように調整することが好ましい。

例えば、図５中に点線で示すように、トルク移動量Ｔｍを、操舵角θａの増加に伴い第１の移動量Ｔｍ１から第３の移動量Ｔｍ３まで減少させることが好ましい。勿論、トルク移動量Ｔｍの調整は、操舵角速度ｄθの大きさに拘わらず実施することが好ましい。

ステアリングホイールの操舵角（実蛇角）θａが大きくなると、車両１０が旋回し易くなる。このため、操舵角θａの増加に伴ってトルク移動量Ｔｍを減少させることで、車両１０をより安定して旋回させることができる。すなわちステアリングホイールの操舵角θａに拘わらず、運転者の操作フィーリングを安定させることができる。

またトルク移動手段２３は、車両１０の速度（車速）が速いほど、トルク移動量Ｔｍを減少させる調整を行うことが好ましい。操舵角θａの場合と同様に、車速が速くなるほど車両１０が旋回し易くなる。このため、車速に応じてトルク移動量Ｔｍを適宜調整することで、車速に拘わらず、車両１０をより安定して旋回させることができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。

例えば、上述の実施形態では、ステアリングホイールの切り増し操作（回転操作）時に、操舵促進制御を実施しているが、同様の操舵促進制御をステアリングホイールの切り戻し操作（回転操作）時に実施するようにしてもよい。

また上述の実施形態では、第１の電動機（フロントモータ）及び第２の電動機（リアモータ）を駆動源として備える電動車両を一例として本発明を説明したが、本発明は、第１の電動機及び第２の電動機を備えていればよく、例えば、第１の電動機及び第２の電動機と共にエンジン（内燃機関）を駆動源として備えるハイブリッド車両の制御装置にも適用することができる。

１０ 車両（電動車両）
１１ バッテリ
１２ フロントモータ（第１の電動機）・インバーター
１３ リアモータ（第２の電動機）・インバーター
１４ フロントトランスアスクル
１５ 前輪
１６ リアトランスアスクル
１７ 後輪
２０ ＥＣＵ
２１ モータ制御手段
２２ トルク配分手段
２３ トルク移動手段
３１ アクセルペダルストロークセンサ
３２ 車速センサ
３３ 操舵角センサ
３４ 操舵角速度センサ
３５ 前後Ｇセンサ
３６ 横Ｇセンサ
３７ ヨーレートセンサ

Claims (5)

1. 前輪を駆動させる第１の電動機と、後輪を駆動させる第２の電動機と、を備える電動車両を制御する制御装置であって、
   運転者の操作情報及び車両挙動情報の少なくとも一方に基づいて演算される要求トルクに応じて前記第１の電動機及び前記第２の電動機により出力させる出力トルクを制御する電動機制御手段と、
   前記運転者によるステアリングホイールの回転操作に応じて、前記第１の電動機と前記第２の電動機との間で前記出力トルクを移動させるトルク移動手段と、を有し、
   前記トルク移動手段は、前記ステアリングホイールの操舵角速度に応じて、前記出力トルクの移動量を制御する
   ことを特徴とする電動車両の制御装置。
2. 請求項１に記載の電動車両の制御装置であって、
   前記トルク移動手段は、前記ステアリングホイールの操舵角速度が大きいほど、前記出力トルクの移動量を増加させる
   ことを特徴とする電動車両の制御装置。
3. 請求項１又は２に記載の電動車両の制御装置であって、
   前記トルク移動手段は、
   前記電動車両が力行状態である場合には、前記第１の電動機により出力する前記出力トルクを増加させ、
   前記電動車両が制動状態である場合には、前記第１の電動機により出力する前記出力トルクを減少させる
   ことを特徴とする電動車両の制御装置。
4. 請求項１から３の何れか一項に記載の電動車両の制御装置であって、
   前記トルク移動手段は、前記ステアリングホイールの操舵角が大きいほど、前記出力トルクの移動量を少なくする
   ことを特徴とする電動車両の制御装置。
5. 請求項１から４の何れか一項に記載の電動車両の制御装置であって、
   前記トルク移動手段は、前記電動車両の速度が速いほど、前記出力トルクの移動量を少なくする
   ことを特徴とする電動車両の制御装置。

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