JP2020097321A - 車両用駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低速条件下で駆動輪にかかる負荷が変化するような場合であっても、アクセル等の操作部の操作性を向上できる車両用駆動装置を提供する。【解決手段】車両の駆動輪１１の駆動力を調整するための車両用駆動装置において、駆動力を調整するために、初期位置から一方向に操作される操作部１１０と、操作部の操作量を検出する操作量検出部１２０と、操作部の操作方向とは反対方向に作用する反力を操作部に生成する反力生成部１３０と、駆動輪にかかる駆動負荷を検出する駆動負荷検出部１４０と、を備え、反力生成部は、車両の速度が所定速度以下で、操作量検出部によって検出される操作量、および駆動負荷検出部によって検出される駆動負荷に基づいて、生成する反力を変化させるようにする。【選択図】図１

Description

本発明は、車両の駆動輪の駆動力を制御する車両用駆動装置に関するものである。

従来の車両用駆動装置として、例えば、特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１の車両用駆動装置（反力制御装置）では、駆動輪を駆動するモータの駆動力と、駆動輪の路面に伝達された有効トルクとを用いて、車輪の空転の有無を判定するようになっている。

そして、車輪の空転の有無に応じて、ペダルのストローク−反力特性（Ａ、Ｂ）を使い分けて、ペダルストロークに関わらずにペダル反力の設定を変える（空転有のとき、ペダル反力を小さくする）ようにしており、ドライバは、駆動輪に空転が発生したこと、あるいは空転が収まったことを認識できるようになっている。

特開２００６−１８２０４９号公報

しかしながら、上記特許文献１では、駆動輪における空転の有無をペダル反力で認識し易くしたものであって、低速条件下において、駆動輪にかかる負荷が変化するような場合（例えば、駐車場におけるフラップ板のような段差を乗り越えるような場合）に適用できるものではない。低速条件下で、駆動輪にかかる負荷が変化する場合には、駆動輪への出力トルクを増減させるにあたって、ドライバには繊細なアクセルワークが要求され、操作の難しさや不安が伴う。

本発明の目的は、上記問題に鑑み、低速条件下で駆動輪にかかる負荷が変化するような場合であっても、アクセル等の操作部の操作性を向上できる車両用駆動装置を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。

本発明では、車両の駆動輪（１１）の駆動力を調整するための車両用駆動装置において、
駆動力を調整するために、初期位置から一方向に操作される操作部（１１０）と、
操作部の操作量を検出する操作量検出部（１２０）と、
操作部の操作方向とは反対方向に作用する反力を操作部に生成する反力生成部（１３０）と、
駆動輪にかかる駆動負荷を検出する駆動負荷検出部（１４０）と、を備え、
反力生成部は、車両の速度が所定速度以下で、操作量検出部によって検出される操作量、および駆動負荷検出部によって検出される駆動負荷に基づいて、生成する反力を変化させることを特徴としている。

この発明によれば、車両の速度が所定速度以下で、駆動輪（１１）にかかる駆動負荷が変化する場合に、操作部（１１０）に対する操作量、および駆動輪（１１）にかかる駆動負荷に基づいて、操作部（１１０）に与える反力を変化させる（調整する）ことで、操作者は、駆動輪（１１）が今どのような状態にあるかを、操作部（１１０）を介して感覚的に認識することができる。よって、低速条件下で駆動輪（１１０）にかかる駆動負荷が変化するような場合であっても、操作部（１１０）に対する操作性を向上することができる。

第１実施形態における車両用駆動装置の全体構成を示す説明図である。 第１実施形態における制御内容を示すフローチャートである。 第１実施形態において、タイヤがフラップ板を乗り越える際のペダル操作量、タイヤ駆動負荷、およびペダル反力を示す説明図である。 第１実施形態において、ペダル反力が負の値にならないように設定することを示す説明図である。 第２実施形態における車両用駆動装置の全体構成を示す説明図である。 第２実施形態において、タイヤ駆動負荷をタイヤの回転数に基づいて設定することを示す説明図である。 第３実施形態における車両用駆動装置の全体構成を示す説明図である。 第３実施形態における制御内容を示すフローチャートである。

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。

（第１実施形態）
本実施形態の車両用駆動装置１００を図１〜図４に示す。車両用駆動装置１００は、車両のタイヤ１１の駆動力を調整する装置である。タイヤ１１は、本発明の駆動輪に対応する。車両は、例えば、タイヤ１１を駆動させる駆動源（本発明の駆動部）として、車両用モータ（本発明のモータ）を用いた電気自動車（ＥＶ）となっている。車両用モータは、モータ制御部によって制御されるようになっている。

車両用駆動装置１００（後述する駆動制御部１５０）からの指示により、モータ制御部は、車両用モータに供給する電流を調整し、タイヤ１１の回転数（駆動力）が調整されるようになっている。車両用駆動装置１００は、図１に示すように、アクセルペダル１１０、操作量検出部１２０、反力生成部１３０、駆動負荷検出部１４０、および駆動制御部１５０等を備えている。

アクセルペダル１１０は、操作者（ドライバ）の足によって初期位置から一方向に踏込み操作される（踏込み操作力が付与される）ペダルとなっている。アクセルペダル１１０に対する操作量（踏込み量）に基づいて、車両用モータの出力、つまり、タイヤ１１の回転数（駆動力）が調整されるようになっている。アクセルペダル１１０は、本発明の操作部に対応する。

操作量検出部１２０は、アクセルペダル１１０の操作量を検出する検出手段である。操作量検出部１２０によって、検出された操作量のデータは、後述する反力生成部１３０、および駆動制御部１５０に出力されるようになっている。

反力生成部１３０は、アクセルペダル１１０の操作方向とは反対方向に作用する反力をアクセルペダル１１０に生成（発生）させる生成手段であり、例えば、モータのような電動アクチュエータ等が使用されている。反力生成部１３０は、操作量検出部１２０で検出されたアクセルペダル１１０の操作量のデータ、および後述する駆動負荷検出部１４０で検出されたタイヤ１１にかかる駆動負荷のデータに基づいて、アクセルペダル１１０に付加すべき反力の大きさを設定するようになっている。また、反力生成部１３０は、アクセルペダル１１０の操作量のデータに基づいて、操作量に対応する車両の速度（車速）を把握するようになっている。

駆動負荷検出部１４０は、車両の走行時において、タイヤ１１にかかる駆動負荷を検出する検出手段である。ここでは、駆動負荷検出部１４０は、走行用モータに供給される電流値に基づいて、タイヤ１１にかかる駆動負荷を検出するようになっている。タイヤ１１にかかる駆動負荷が高くなるほど、走行用モータに供給される電流値は高くなる。駆動負荷検出部１４０は、検出した駆動負荷のデータを反力生成部１３０に出力するようになっている。

駆動制御部１５０は、操作量検出部１２０によって検出されたアクセルペダル１１０の操作量に基づいて、車両用モータのモータ制御部に対する出力指示を行う制御手段である。駆動制御部１５０は、例えば、モータ制御部に対して、アクセルペダル１１０の操作量のデータを出力すると、モータ制御部は、操作量に基づいた電流を車両用モータに供給するようになっている。

車両用駆動装置１００の構成は、以上のようになっており、以下、図２〜図４を加えて、作動、および作用効果について説明する。

車両用駆動装置１００は、アクセルペダル１１０の操作量が操作量検出部１２０によって検出され、操作量のデータが、駆動制御部１５０に出力される。駆動制御部１５０は、アクセルペダル１１０操作量のデータを車両用モータのモータ制御部に出力する。モータ制御部は、操作量に基づいた電流を車両用モータに供給することで、タイヤ１１の回転数が制御され、車速（駆動力）が調整される。

本実施形態では、車両用駆動装置１００は、特に、車速が所定速度以下（例えば、５ｋｍ／ｈ以下という低速条件下）において、ある程度の段差、例えば、駐車場におけるフラップ板５０を乗り越えるような場合で、タイヤ１１にかかる駆動負荷が変化するときに、反力生成部１３０によって、アクセルペダル１１０に対する反力が変化されるようになっている（反力調整制御）。車両用駆動装置１００は、図２に示すフローチャートに基づいて、反力調整制御を実行する。

図２のステップＳ１００において、まず、反力生成部１３０は、操作量検出部１２０から得られる操作量のデータから車速を把握し、車速データが５ｋｍ／ｈ以下であるか否かを判定する。否であると判定すると、反力生成部１３０は、ステップＳ１００を繰り返す。

ステップＳ１００で、車速は、５ｋｍ／ｈ以下であると判定すると、反力生成部１３０は、ステップＳ１１０で、駆動負荷検出部１４０から、タイヤ１１にかかる駆動負荷を取得する。

次に、ステップＳ１２０で、反力生成部１３０は、アクセルペダル１１０に対する反力を設定し、設定した反力をアクセルペダル１１０に付加する（反力値を変更していく）。

反力の設定要領を、図３を用いて説明する。図３（ａ）は、タイヤ１１が、例えば、駐車場におけるフラップ板５０を乗り越える場合を示している。タイヤ１１は、平坦な地面６０からフラップ板５０の傾斜を上り、フラップ板５０の上部平坦面に至る。そして、タイヤ１１は、フラップ板５０の傾斜を下り、地面６０に至る。

図３（ｂ）は、タイヤ１１がフラップ板５０を乗り越える際の、操作者のアクセルペダル１１０に対する操作量を示している。地面６０および上部平坦面を移動する場合に比べて、フラップ板５０の傾斜を上る際には、アクセルペダル１１０の操作量が増加され、また、フラップ板５０の傾斜を下る際には、アクセルペダル１１０の操作量が減少される。

図３（ｃ）は、タイヤ１１がフラップ板５０を乗り越える際のタイヤ１１にかかる駆動負荷を示している。地面６０および上部平坦面を移動する場合に比べて、フラップ板５０の傾斜を上る際には、タイヤ１１にかかる駆動負荷が増加する。傾斜を上る際には、アクセルペダル１１０の操作量が増加されることで車両用モータに供給される電流が増加され、このときの電流値がタイヤ１１にかかる駆動負荷に対応することになる。同様に、フラップ板５０の傾斜を下る際には、タイヤ１１にかかる駆動負荷が減少する。傾斜を下る際には、アクセルペダル１１０の操作量が減少されることで車両用モータに供給される電流が減少され、このときの電流値がタイヤ１１にかかる駆動負荷に対応することになる。ステップＳ１１０では、駆動負荷検出部１４０は、上記のように車両用モータに供給される電流値によって駆動負荷を検出し、検出した結果を反力生成部１３０に出力することで、反力生成部１３０は、駆動負荷を取得する。

図３（ｄ）は、反力生成部１３０による反力の設定要領を示している。反力生成部１３０は、操作量検出部１２０によって検出されたアクセルペダル１１０の操作量、および駆動負荷検出部１４０によって検出された駆動負荷に基づいて反力を設定する。

図４に示すように、アクセルペダル１１０に対する反力は、操作量に基づいて設定される操作反力と、タイヤ１１にかかる駆動負荷に基づいて設定される負荷反力と、を合わせた加算反力Ｆ（ペダル反力）となっている。

操作量をθ、操作量に対する反力係数をαとしたときに、操作量に基づく操作反力は、α・θ、として表される（図４中の破線）。

また、駆動負荷Ｆｔが増加する場合の反力係数をβ１としたとき、負荷反力は、＋β１・Ｆｔとなり、
加算反力Ｆ＝α・θ＋β１・Ｆｔ、となる（図４中の上側の実線）。

また、駆動負荷Ｆｔが減少する場合の反力係数をβ２としたとき、負荷反力は、−β２・Ｆｔとなり、
加算反力Ｆ＝α・θ‐β２・Ｆｔ、となる（図４中の下側の実線）。

上記のように負荷反力（＋β１・Ｆｔ、−β２・Ｆｔ）は、駆動負荷Ｆｔによって定まるようにしているので、タイヤ１１にかかる駆動負荷Ｆｔが、予め定めた閾値（例えば、平坦な地面６０における駆動負荷）よりも大きくなるほど、負荷反力（＋β１・Ｆｔ）が大きくなり、加算反力Ｆも大きくなる。また、タイヤ１１にかかる駆動負荷Ｆｔが閾値よりも小さくなるほど、負荷反力（−β２・Ｆｔ）が小さくなり（絶対値が大きくなり）、加算反力Ｆも小さくなる。

尚、図３（ｄ）では、反力（加算反力）が増加、あるいは減少される領域では、操作量に対応した操作反力を破線で示し、この操作反力に対して、駆動負荷に対応した負荷反力が加味（加算あるいは減算）されていることを示している。

また、反力生成部１３０は、単純に加算反力（Ｆ＝α・θ‐β２・Ｆｔ）を直線変化（１次関数となるように）するものとして設定すると、図４中のグラフの操作量のゼロ付近（ドット表示部）では加算反力Ｆの値がマイナスとなってしまう領域が発生するが、これを補正して、加算反力Ｆが負にならないように設定する。

以上のように本実施形態では、反力生成部１３０は、車速が所定速度以下で、タイヤ１１にかかる駆動負荷が変化する場合に、アクセルペダル１１０に対する操作量、およびタイヤ１１にかかる駆動負荷に基づいて、アクセルペダル１１０に与える反力を変化させる（調整する）ようにしている。これにより、例えば、フラップ板５０のような段差を乗り越えるような場合に、操作者は、タイヤ１１が今どのような状態にあるかを（段差の傾斜を上っているのか下っているのかを）、アクセルペダル１１０を介して感覚的に認識することができる。

特に、段差の傾斜を登り切った後、および、段差の下りに入った後の反力の変化（反力低下）によって、操作者は、アクセルペダル１１０を介して、足でクリック感を得ることができ、操作者は段差の状況を認識することができるのである。

よって、低速条件下でタイヤ１１にかかる駆動負荷が変化するような場合であっても、アクセルペダル１１０に対する操作性を向上することができる。

また、タイヤ１１の駆動力は、車両用モータによって発生されるようになっており（ＥＶ）、駆動負荷検出部１４０は、車両用モータの電流によって、駆動負荷を検出するようにしている。これにより、容易に駆動負荷を検出することができる。

また、反力生成部１３０は、タイヤ１１にかかる駆動負荷が予め定めた閾値よりも大きくなるほど、負荷反力が大きくなるように設定すると共に、タイヤ１１にかかる駆動負荷が閾値よりも小さくなるほど、負荷反力が小さくなるように設定している。これにより、アクセルペダル１１０に反力（加算反力Ｆ）を付加させるにあたって、駆動負荷の影響を効果的に反映させることができる。

また、反力生成部１３０によって生成される反力は、アクセルペダル１１０の操作量に基づいて設定される操作反力と、タイヤ１１にかかる駆動負荷に基づいて設定される負荷反力と、を合わせた加算反力Ｆとなっている。そして、反力生成部１３０は、加算反力Ｆが負にならないように設定する。これにより、アクセルペダル１１０が操作方向（踏込み方向）に引かれっぱなしになり、初期位置側に戻らなくなることをなくすことができる。

（第２実施形態）
第２実施形態を図５、図６に示す。第２実施形態の車両用駆動装置１００Ａは、上記第１実施形態に対して、駆動負荷検出部１４０に回転数検出部１４１を追加したものとなっている。

回転数検出部１４１は、タイヤ１１の回転数を検出するようになっている。そして、駆動負荷検出部１４０は、回転数検出部１４１によって検出されたタイヤ１１の回転数に基づいて、タイヤ１１にかかる駆動負荷を検出するようになっている。

尚、駆動負荷検出部１４０は、反力生成部１３０を介して、操作量検出部１２０で検出された操作量のデータが取得できるようになっており、操作量に対応するように予め定められた設定回転数を算出するようになっている。

駆動負荷検出部１４０は、図６（ｃ）に示すように、アクセルペダル１１０の操作量に対応する設定回転数と、回転数検出部１４１によって得られるタイヤ１１の実回転数との差から、駆動負荷を検出するようになっている。つまり、駆動負荷が閾値よりも大きいほど、設定回転数（基準）に対して実回転数は低くなり、両回転数の差（負）は大きくなる。逆に、駆動負荷が閾値よりも小さいほど、設定回転数（基準）に対して実回転数は高くなり、両回転数の差（正）は大きくなる。よって、駆動負荷検出部１４０は、両回転数の差（正、負）から駆動負荷の検出を行う。以下、反力調整制御の要領は、上記第１実施形態（図２）と同一である。

本実施形態では、予め定められた設定回転数と、タイヤ１１の実回転数との差からタイヤ１１にかかる駆動負荷を検出可能としている。操作量と駆動負荷に基づいて反力を調整することで、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第３実施形態）
第３実施形態を図７、図８に示す。第３実施形態の車両用駆動装置１００Ｂは、上記第１実施形態に対して、車速が所定速度を超えた場合の処置を追加したものとなっている。図７に示すように、反力生成部１３０は、車速が所定速度を超えた場合に、駆動制御部１５０に対して、車速維持の信号を出力するようになっている。また、図８に示すフローチャートは、上記第１実施形態におけるフローチャート（図２）に対して、ステップＳ１３０、Ｓ１４０を追加したものとなっている。

反力生成部１３０は、ステップＳ１２０の後に、ステップＳ１３０で、再び、車速データが５ｋｍ／ｈ（所定速度）以下であるか否かを判定する。車速データが５ｋｍ／ｈ以下であれば、反力生成部１３０は、本制御の開始に戻る。しかしながら、ステップＳ１３０で、否、つまり車速データが５ｋｍ／ｈを超えたと判定すると、反力生成部１３０は、ステップＳ１４０に移行する。

ステップＳ１４０では、反力生成部１３０は、駆動制御部１５０に対して、車速を５ｋｍ／ｈ以下とするための車速維持の信号を出力する。すると、駆動制御部１５０は、モータ制御部に対して、車両用モータの出力（電流値）を抑えて、車速が５ｋｍ／ｈ以下となるように指示を行う。

これにより、例えば、フラップ板５０のような段差を乗り越える際に、勢い余ってアクセルペダル１１０を踏込み過ぎて、車速が増加（急発進）されるように場合があっても、所定速度以下となるように制御されるので、操作者は安心して運転することができる。

（その他の実施形態）
この明細書および図面等における開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品および／または要素の組み合わせに限定されない。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品および／または要素が省略されたものを包含する。開示は、ひとつの実施形態と他の実施形態との間における部品および／または要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、請求の範囲の記載によって示され、更に請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。

上記各実施形態では、操作部をアクセルペダル１１０として説明したが、これに限定されることなく、例えば、手によって車速を調整する操作レバーや、踏み込んだときに加速され、離したときに減速されるいわゆるワンペダル等にも適用可能である。

また、タイヤ１１にかかる駆動負荷が変化する運転モードとして、駐車場におけるフラップ板５０を乗り越えるモードを説明したが、この他にも例えば、車道沿いの店舗に入店する際に、徐行あるいは一旦停止して、歩行者道路のエリアの段差部を通過する際にも適用可能である。

また、タイヤ１１は、車両用モータによって駆動されるもの（ＥＶ）として説明したが、これに限らず、内燃機関（エンジン）によって駆動されるもの（エンジン車両）にも適用可能である。この場合は、駆動負荷を検出するにあたっては、車両用モータの電流値に代えて、例えば内燃機関に供給される燃料量を使用することができる。また、図８で説明した車速維持のステップ（ステップＳ１４０）においては、駆動制御部１５０は、内燃機関の制御部に対して、燃料供給量を抑える制御の指示を行うようにすればよい。

１１ タイヤ（駆動輪）
１００、１００Ａ、１００Ｂ 車両用駆動装置
１１０ アクセルペダル（操作部）
１２０ 操作量検出部
１３０ 反力生成部
１４０ 駆動負荷検出部
１４１ 回転数検出部
１５０ 駆動制御部

Claims (6)

1. 車両の駆動輪（１１）の駆動力を調整するための車両用駆動装置において、
   前記駆動力を調整するために、初期位置から一方向に操作される操作部（１１０）と、
   前記操作部の操作量を検出する操作量検出部（１２０）と、
   前記操作部の操作方向とは反対方向に作用する反力を前記操作部に生成する反力生成部（１３０）と、
   前記駆動輪にかかる駆動負荷を検出する駆動負荷検出部（１４０）と、を備え、
   前記反力生成部は、前記車両の速度が所定速度以下で、前記操作量検出部によって検出される前記操作量、および前記駆動負荷検出部によって検出される前記駆動負荷に基づいて、生成する前記反力を変化させる車両用駆動装置。
2. 前記駆動輪の前記駆動力は、モータによって発生されるようになっており、
   前記駆動負荷検出部は、前記モータの電流によって、前記駆動負荷を検出する請求項１に記載の車両用駆動装置。
3. 前記駆動負荷検出部は、
   前記駆動輪の回転数を検出する回転数検出部（１４１）を備えており、
   前記操作部の前記操作量に対応するように予め定められた設定回転数と、前記回転数検出部によって得られる実回転数との差から、前記駆動負荷を検出する請求項１に記載の車両用駆動装置。
4. 前記反力生成部は、
   前記駆動輪にかかる前記駆動負荷が予め定めた閾値よりも大きくなるほど、前記反力が大きくなるように設定すると共に、
   前記駆動輪にかかる前記駆動負荷が前記閾値よりも小さくなるほど、前記反力が小さくなるように設定する請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の車両用駆動装置。
5. 前記反力生成部によって生成される前記反力は、前記操作部の前記操作量に基づいて設定される操作反力と、前記駆動輪にかかる前記駆動負荷に基づいて設定される負荷反力と、を合わせた加算反力となっており、
   前記反力生成部は、前記加算反力が負にならないように設定する請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の車両用駆動装置。
6. 前記操作量に応じて、前記駆動輪を駆動する駆動部に対する出力指示を行う駆動制御部（１５０）を備え、
   前記駆動制御部は、前記車両の前記速度が前記所定速度を超えると、前記所定速度以下となるように、前記駆動部に指示する請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の車両用駆動装置。

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