JP4622634B2

JP4622634B2 - 電動車両の駆動制御方法

Info

Publication number: JP4622634B2
Application number: JP2005106550A
Authority: JP
Inventors: 宏康鈴木
Original assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Current assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Priority date: 2005-04-01
Filing date: 2005-04-01
Publication date: 2011-02-02
Anticipated expiration: 2025-04-01
Also published as: JP2006288121A

Description

本発明は、特に高齢者や足の不自由な人の利用に供する小型電動車両における駆動制御方法に関する。

この種の小型電動車両はセニアカー（登録商標）等と呼ばれ、高齢者等の足代わりになるものとして極めて利用価値が高い。かかる小型電動車両の基本構成において、車輪および運転者が着座するシートを取り付けた車体フレームに電動モータおよびバッテリ等が搭載される。そして、電動モータによって車輪が駆動される。

また、たとえば車体後部のシートの前方には搭乗者が足を載せるためのフロアが設けられ、さらにその前方に前輪を操舵するステアリングシャフトが立設される。ステアリングシャフトの上端にはハンドルが取り付けられ、運転者はシートに着座して該ハンドルを操作するようになっている。

ここで、左右の後輪を駆動輪としてそれぞれ駆動モータにより独立に駆動する左右２モータ駆動方式で、かつ手動または自動（パワーステアリング）の強制操舵輪を持つ電動車両において、特に旋回時２つの駆動モータを適性に駆動制御することは、円滑で安定した走行特性もしくは性能を確保する上で極めて重要である。

強制操舵輪が１輪の場合には強制操舵輪の角度（通常、ステアリング角度と同一）から容易に左右モータの目標回転数配分を行うことができる。一方、強制操舵輪を左右２つ持つ場合、たとえば特許文献１に記載のものでは図６に示すように操舵輪の回転軸線と駆動輪の回転軸線が略１点で交差するように構成し、回転軸線同士の交点から各駆動輪の接地点までの距離の比に基づいて左右駆動輪の回転速度比を、「（Ｔ＋Ｘ）：Ｘ」となるように設定している。

特開平９−２４０４７７号公報

しかしながら、左右２つの操舵輪（前輪）を持つ車両では、車両の機械構造上ステアリング角度を左右の操舵輪に対して理想の角度で振り分けることは実質的に困難である。上述の特許文献１に記載の車両においても、図６に示したような状態になるのは特定の操舵角となったときだけであり、それ以外の操舵角では図示のような理想状態となり得ない。強制操舵輪が１輪の場合と同様に、ステアリング角度から左右モータの目標回転数配分を行うと、一方あるいは両方のモータに余分な負荷が生じる等の問題がある。

本発明はかかる実情に鑑み、適性かつ効果的に左右モータの目標回転数配分を行い得る電動車両の駆動制御方法を提供することを目的とする。

本発明による電動車両の制御方法は、駆動輪として左右後輪をそれぞれ駆動モータにより独立に駆動するとともに、操舵輪として左右前輪をハンドルにより操舵するようにした電動車両の駆動制御方法であって、車両旋回時の車速に応じて、少なくとも外側の前記操舵輪の操舵角に基づき前記駆動モータの回転数配分を行う際、車両旋回時における外側操舵輪の操舵角（α _L ）によって算出される内側駆動輪の旋回半径(Ｘ _L )と、内側操舵輪の操舵角（α _R ）によって算出される前記内側駆動輪の旋回半径（Ｘ _R ）とが異なり、且つ旋回時の車速（Ｖ）が設定値（Ｖ _c ）以上の場合、前記内側駆動輪と外側駆動輪の目標回転数を、前記内側駆動輪の旋回半径(Ｘ _L )と前記駆動輪相互間のトレッド長さ（Ｔ）とに基づいてＸ _L ：（Ｔ＋Ｘ _L ）の比率で配分することを特徴とする。

本発明によれば、接地力の高い外側の操舵輪を基準にして左右の駆動モータの目標回転数配分を行うことで、各駆動モータに対する余分な負荷を大幅に軽減することができる。その結果、駆動モータの耐久性を向上し、さらに各駆動モータの消費電力を低減することができる等の利点がある。この場合、車速の高低に応じて駆動制御することで、つねに適正な走行性能を実現することができる。

以下、図面に基づき、本発明による電動車両の駆動制御方法の好適な実施の形態を説明する。
図１は本発明の実施形態に係る小型電動車両の全体構成を示す側面図、図２は正面図、図３は平面図である。小型電動車両１００において、車体フレーム１０１に左右一対の前輪１０２および左右一対の後輪１０３が、サスペンションを介して支持される。車体フレーム１０１はその一部を除き、前部カバー１０４、レッグシールド１０５、フロア１０６および後部カバー１０７等からなる樹脂製カバーによって覆われる。

車体後部において概略箱状もしくは箱型の後部カバー１０７が上方に突設され、後部カバー１０７の内側には左右それぞれの後輪１０３に対して、これを駆動するための駆動モータ１０８や駆動モータ１０８の出力を車軸１０９に伝達するギヤユニット１１０（図３参照）、さらにバッテリ１１１等が収容されている。各駆動モータ１０８は、コントロールユニット１１２により駆動制御されるようになっている。

後部カバー１０７の上側には、車体フレーム１０１からたとえば門型に立ち上がるブラケット１１３を介して、搭乗者が着座するシート１１４が搭載される。シート１１４はシートクッション１１５とシートバック（背もたれ）１１６を含み、後部カバー１０７上で水平方向に旋回可能に支持される。なお、この旋回角度は車体センタから左右にたとえば４５度および９０度等に設定され、シートクッション１１３の両側部に付設された操作レバー１１７の操作で適宜旋回させることができる。

さらに、シートバック１１６の両側部にはアームレスト１１８が設けられ、各アームレスト１１８は、支点１１９のまわりに回動可能に支持される。各アームレスト１１８の側面にはそれぞれウィンカが配設されてよい。

レッグシールド１０５は車体前部で上方に突設され、シート１１４に着座した搭乗者の脚まわりを風等があたらないように保護する。レッグシールド１０５の内部には前輪１０２を操舵するためのステアリングシャフト１２０が立設されており、該ステアリングシャフト１２０の上端には、ハンドルユニット１２１が回動可能に取り付けられる。運転者は図１に示したように、シート１１４に着座してハンドルユニット１２１を操作するようになっている。また、ハンドルユニット１２１の適所には、左右一対のバックミラー１２２がステー１２３を介して支持される。

レッグシールド１０５の前面部には収納籠もしくはキャリヤケース１２４が装架され、該キャリヤケース１２４を適宜物入れとして使用することができる。なお、キャリヤケース１２４の下方適所にヘッドライトが取り付けられる。

小型電動車両１００の実使用において、シート１１４に着座した運転者は図１に示されるようにハンドルユニット１２１のハンドルを持ち、あるいは軽く手を掛け、該ハンドルに装着されたアクセルレバーを操作することで車両を走行させることができる。その際、アクセルレバーの押し加減を適宜調節することで、増速あるいは減速しスピードがコントロールされる。

ここで、本発明に係る小型電動車両１００において、車両旋回時の車速に応じて、少なくとも外側の操舵輪の操舵角に基づき左右の駆動モータ１０８の回転数配分を行う。すなわち、まず車両旋回時の車速が設定値以上の場合、外側の操舵輪の操舵角によって与えられる比率で、駆動モータ１０８の回転数配分を行う。

つまり旋回時には外側の操舵輪の接地荷重が増加してその接地力が向上するため、車両の旋回方向に与える影響は内側操舵輪よりも大きくなる。このため外側の操舵輪の操舵角から左右の駆動モータ１０８の回転数配分を行うというものである。

以下、図４および図７に基づいて本発明の駆動モータ１０８の回転数配分方法について説明する。ステアリング操舵角に対する内輪および外輪の実際の操舵角は、ステアリング機構の設計値から算出可能であり、ステアリング操舵角αの関数で表すことができる。すなわち、内輪操舵角α_INおよび外輪操舵角α_OUTは、次式により表される（なお、図５を参照のこと）。
α_IN＝ｆ_i（α）
α_OUT＝ｆ_o（α）
なお、実際に測定した値を使用してもよく、組付誤差等を考慮すると実測値を使用する方が正確である。いずれの場合も、ステアリング操舵角に対する実際の操舵角は、コントロールユニット１１２に記憶保存される。

図７において、ステアリング操舵角αを検出する(Ｓ７０１)と、この操舵角αに基づいて内輪操舵角α_Rおよび外輪操舵角α_Lを算出する。あるいは算出する代わりに、予め作成されたマップから読み込んでもよい。このときの車速Ｖを検出し(Ｓ７０２)、その車速Ｖが特に設定値Ｖｃ以上の場合には(比較的高速である）ステップＳ７０３に進み、ステアリング操舵角αより操舵方向を判別する。右旋回の場合、外輪操舵角α_Lから算出される旋回半径Ｘ_Lを用いて、この場合旋回内側の駆動モータ１０８および旋回外側の駆動モータ１０８の目標回転数を設定する(Ｓ７０４)。すなわち、この実施形態では図４のように、Ｘ_L：（Ｔ＋Ｘ_L）の比率で配分され、この比率になるようにコントロールユニット１１２によって制御される。

つぎに、車両旋回時の車速Ｖが設定値Ｖｃ未満の場合、ステップＳ７０７に進み、ステアリング操舵角αにより操舵方向を判別する。右旋回の場合、外側の操舵輪の操舵角から２つの操舵輪の中間角度までの範囲で、車速に応じて設定された操舵角に基づき駆動モータの回転数配分を行う(Ｓ７０８)。この実施形態では、例えば、速度Ｖにおける操舵角[α'＋Ｖ(α_L'−α')／Ｖｃ]から算出される旋回半径により駆動モータ１０８の回転数配分を行う。なお、α’は次式により算出される。
α’＝（α_L’＋α_R”）／２
α_L'＝ｆ_o ^-1（α_L）
α_R”＝ｆ_i ^-1（α_R)
すなわち、旋回速度が速く十分な遠心力が作用する場合には前述のように駆動制御するが（Ｓ７０４，Ｓ７０８）、旋回速度が遅くなると内側操舵輪の影響も無視し得なくなる。このような場合、旋回速度によって外側操舵輪の角度から外側および内側の操舵輪の中間角度まで連続して切り替えるというものである。

なお、左旋回する場合にも上記と同様に車速に応じて、左右２つの駆動モータ１０８の目標回転数設定し、コントロールユニット１１２により上記と同様に駆動制御される。（Ｓ７０６，Ｓ７１０）なお、直進時は左右のモータ１０８の回転数は等速配分となる。(Ｓ７０５，Ｓ７０９)

本発明の駆動制御方法によれば、上述のように接地力の高い外側の操舵輪を基準にして左右２つの駆動モータ１０８の目標回転数配分を行うことで、各駆動モータ１０８に対する余分な負荷を大幅に軽減することができる。その結果、駆動モータ１０８の耐久性を向上し、さらに各駆動モータ１０８の消費電力を低減することができる。ひいてはバッテリ１１１の寿命を延ばすことができる。

以上、本発明を実施形態とともに説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。
たとえば、本実施形態では四輪の小型電動車両の例を説明したが、その他にいわゆる電動車椅子（モータチェアタイプ）に対しても有効に適用可能であり、上記実施形態と同様な作用効果を得ることができる。

本発明の実施形態に係る小型電動車両の側面図である。本発明の実施形態に係る小型電動車両の正面図である。本発明の実施形態に係る小型電動車両の平面図である。本発明の実施形態における目標回転数配分比率の算出方法の例を示す模式図である。本発明の実施形態におけるステアリング操舵角と実際の操舵角との関係を示す図である。従来の目標回転数配分比率の算出方法の例を示す模式図である。本発明の実施形態における制御方法を示すフローチャートである。

符号の説明

１００小型電動車両
１０１車体フレーム
１０２前輪
１０３後輪
１０４前部カバー
１０５レッグシールド
１０６フロア
１０７後部カバー
１０８駆動モータ
１０９車軸
１１０ギヤユニット
１１１バッテリ
１１２コントロールユニット
１１４シート
１１５シートクッション
１１６シートバック
１１８アームレスト
１２０ステアリングシャフト
１２２バックミラー
１２４キャリヤケース

Claims

駆動輪として左右後輪をそれぞれ駆動モータにより独立に駆動するとともに、操舵輪として左右前輪をハンドルにより操舵するようにした電動車両の駆動制御方法であって、
車両旋回時の車速に応じて、少なくとも外側の前記操舵輪の操舵角に基づき前記駆動モータの回転数配分を行う際、
車両旋回時における外側操舵輪の操舵角（α _L ）によって算出される内側駆動輪の旋回半径(Ｘ _L )と、内側操舵輪の操舵角（α _R ）によって算出される前記内側駆動輪の旋回半径（Ｘ _R ）とが異なり、且つ旋回時の車速（Ｖ）が設定値（Ｖ _c ）以上の場合、前記内側駆動輪と外側駆動輪の目標回転数を、前記外側操舵輪の操舵角（α _L ）によって算出される前記内側駆動輪の旋回半径(Ｘ _L )と前記駆動輪相互間のトレッド長さ（Ｔ）とに基づいてＸ _L ：（Ｔ＋Ｘ _L ）の比率で配分することを特徴とする電動車両の駆動制御方法。