JP3451848B2 - 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

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    • B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
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    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、駆動輪毎に車両走
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。
【０００２】
【従来の技術】電気自動車はモータにて推進される車両
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。
【０００３】ホイルモータ式電気自動車では、更に、駆
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。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
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。
【０００５】仮に、上記公報に記載されている制御にて
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。
【０００６】本発明の第１の目的は、各駆動輪毎に車両
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。
【０００７】本発明の第４の目的は、各車両走行用モー
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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
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。
【０００９】本発明においては、各車両走行用モータの
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。
【００１０】本発明に係る駆動制御装置には、好ましく
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。
【００１１】本発明に係る駆動制御装置には、好ましく
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。
【００１２】本発明に係る駆動制御装置には、好ましく
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。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態に
関し図面に基づき説明する。
【００１４】（１）システム構成 図１に、本発明を実施するのに適するホイルモータ式電
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。
【００１５】図１に示されるバッテリ３２はモータ１２
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。
【００１６】車両制御部３８は、モータ１２Ｒ及び１２
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。
【００１７】例えば、左右後輪のホイル（図２では１
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。
【００１８】なお、図１では、前輪を油圧制動し、後輪
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。
【００１９】（２）車両制御部の概略機能 図４に車両制御部３８の機能の概略を示す。図中のアク
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。
【００２０】更に、スイッチ１０８は、アクセルセンサ
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。
【００２１】ＴＮマップ１０４及び１０６にて決定され
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。
【００２２】（３）車両制御部の詳細機能 図６に、（角）加速度次元誤差演算部１２４及びスリッ
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。
【００２３】まず、車体速演算部１２８は、モデル横加
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
【数１】ＶＳ＝（ＶＦＲ＋ＶＦＬ−ｃｏｓδｔ・γｔ・
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。
【００２４】モデル横加速度演算部１３０はＶγ* を次
の式
【数２】Ｖγ* ＝［γｔ−ＶＳ・δｔ／｛Ｌ・（１＋Ａ
・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。
【００２５】そして、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は、次の式
【数３】ＳＲ＝｜（ＶＲＲ−ＶＳ）／ＶＳ｜ ＳＬ＝｜（ＶＲＬ−ＶＳ）／ＶＳ｜ に基づきＳＲ及びＳＬを求め、フィードバックトルク演
算部１２２に供給する。
【００２６】図８に、フィードバックトルク演算部１２
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。
【００２７】誤差判別部１３８は、Ｅの絶対値｜Ｅ｜を
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。
【００２８】挙動判別部１４０は乗算器１５４並びに３
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。
【００２９】
【表１】 挙動別決定部１４２は、挙動判別部１４０による判別の
結果に応じ、次のいずれかの式
【数４】 Ｅ×δｔ＜０かつアクセルＯＮ ：ΔＴＲ＝＋ＧＲ１×ｆ（Ｅ） ΔＴＬ＝−ＧＬ１×ｆ（Ｅ） Ｅ×δｔ＜０かつアクセルＯＦＦ：ΔＴＲ＝−ＧＲ２×ｆ（Ｅ） ΔＴＬ＝＋ＧＬ２×ｆ（Ｅ） Ｅ×δｔ≧０かつアクセルＯＮ ：ΔＴＲ＝−ＧＲ１×ｆ（Ｅ） ΔＴＬ＝＋ＧＬ１×ｆ（Ｅ） Ｅ×δｔ≧０かつアクセルＯＦＦ：ΔＴＲ＝＋ＧＲ２×ｆ（Ｅ） ΔＴＬ＝−ＧＬ２×ｆ（Ｅ） に基づきΔＴＲ及びΔＴＬを決定する。なお、ｆ（Ｅ）
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。
【００３０】このようにＥ×δｔの正負及びアクセルＯ
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。
【００３１】このような挙動別決定部１４２によるΔＴ
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。
【００３２】挙動別決定部１４２にて決定されたΔＴＲ
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。
【００３３】（４）本実施形態の利点 本実施形態では、走行安全性制御手順を搭載していない
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。
【００３４】このような利点が得られているのは、第１
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。
【００３５】また、本実施形態に係る電気自動車は、エ
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。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
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。
【００３７】更に、本発明におけるトルク指令値の補正
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。
【００３８】また、検出した加速度又は角加速度が十分
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。
【００３９】そして、対応する駆動輪のスリップ率が十
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。
【００４０】
【補遺】前述の実施形態では、誤差情報ＥとしてＶγ*
−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。
【００４１】更に、前述の実施形態では、車体速ＶＳを
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。
【００４２】更に、左右の車両走行用モータの出力特性
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。
【００４３】前述の実施形態は、後輪駆動の電気自動車
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。
【００４４】実施形態の説明に際してブロック図を使用
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。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本実施形態に係る車両の機能構成を示すブロ
ック図である。
【図２】 車両走行用モータの構造を示す駆動輪縦断面
図である。
【図３】 制動力配分を示す図である。
【図４】 車両制御部の機能構成を示すブロック図であ
る。
【図５】 ＴＮマップの一例を示す図である。
【図６】 （角）加速度次元誤差演算部及びスリップ率
演算部の機能構成を示すブロック図である。
【図７】 トレッドその他の定義を示す図である。
【図８】 フィードバックトルク演算部の機能構成を示
すブロック図である。
【図９】 車両の挙動の一例を示す図である。
【図１０】 車両の挙動の一例を示す図である。
【図１１】 本実施形態との比較例として示した従来の
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。
【図１２】 本実施形態との比較例として示した従来の
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。
【図１３】 本実施形態との比較例として示した従来の
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。
【図１４】 本実施形態に係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。
【図１５】 本実施形態に係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。
【図１６】 本実施形態に係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。
【符号の説明】
１０ＦＲ，１０ＦＬ，１０ＲＲ，１０ＲＬ 車輪、１２
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。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−176418（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−283555（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−298418（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−335115（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−328542（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−117645（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−223526（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−262472（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B60L 15/00 - 15/38

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【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。
  2. 【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。
  3. 【請求項３】 請求項２記載の駆動制御装置において、 上記トルク指令値補正量の絶対値を、上記加速度又は角
    加速度に基づき求めたヨー角加速度の次元を有する誤差
    情報に基づき決定することを特徴とする駆動制御装置。
  4. 【請求項４】 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。
  5. 【請求項５】 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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