JP5250541B2 - 電動車両の差動制限制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、電動車両の前後軸間、左右輪間の差動を制限する差動制限制御装置に関する。

車両の前後軸の駆動力を制御する技術として、例えば、特許文献１に示す技術が知られている。

特許第３８２６２４７号公報

特許文献１では、（特に、段落００７６〜００９６、図６〜図８等参照）、前輪又は後輪のいずれかがスリップしている場合には、スリップしている方の車輪の要求トルクを減少させる補正を行っている。しかしながら、前後軸間の差動を制限する差動制限自体は行っていない。前後軸を独立して電動モータで駆動する電動車両に、特許文献１に示す技術を適用して、前後軸間の差動制限を行うことを考えると、電子制御ＬＳＤ（Limited Slip Differential Gear）を用いたイニシャルトルクによる前後軸間の差動制限制御と同等の効果を得るためには、トルク補正ゲインを高くし、制御応答性を高める必要がある。これにより制御応答性は高まるが、トルク補正量が大きくなるため、制御量が振動的になり、車両振動や駆動力変化が発生するという問題がある。

このような問題は、左右輪を独立して電動モータで駆動する電動車両でも同様であり、左右輪間の差動を制限する際に、トルク補正ゲインを高くし、制御応答性を高めると、トルク補正量が大きくなるため、制御量が振動的になり、車両振動や駆動力変化が発生してしまう。

本発明は上記課題に鑑みなされたもので、前後軸間、左右輪間の差動制限を行う際、車両振動や駆動力変化を抑制する電動車両の差動制限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第１の発明に係る電動車両の差動制限制御装置は、
第１車輪を駆動する動力源として、少なくとも電動モータを有し、
第２車輪を駆動する動力源として、少なくとも他の電動モータを有し、
前記電動モータと前記他の電動モータとを制御して、前記第１車輪と前記第２車輪との間の差動制限を行う差動制限制御装置を備え、
前記差動制限制御装置は、
運転者の加速要求に応じて、車両の総駆動トルクを演算し、
車両状態及び運転者の操作状態に応じて、前記総駆動トルクを前記第１車輪への目標第１車輪駆動トルクと前記第２車輪への目標第２車輪駆動トルクに各々配分し、
前記第１車輪の実回転数と前記第２車輪の実回転数から、前記第１車輪と前記第２車輪との間の実回転数差を演算し、
前記車両の車速及び操舵角に基づいて、前記第１車輪と前記第２車輪との間の目標回転数差を演算し、
前記実回転数差を前記目標回転数差に追従させる補正トルクを演算し、
運転者の操作状態に基づいて、前記補正トルクの最大値を制限する最大差動制限トルクを演算し、
前記補正トルクの絶対値の上限値を前記最大差動制限トルクで制限したリミッタ出力を演算し、
前記目標第１車輪駆動トルク及び前記目標第２車輪駆動トルクのうち、一方に前記リミッタ出力を加算すると共に、他方から前記リミッタ出力を減算して、制限第１車輪駆動トルク及び制限第２車輪駆動トルクを演算し、
前記制限第１車輪駆動トルクとなるように、前記電動モータを制御すると共に、前記制限第２車輪駆動トルクとなるように、前記他の電動モータを制御して、差動制限を行うことを特徴とする。

上記課題を解決する第２の発明に係る電動車両の差動制限制御装置は、
前軸を駆動する動力源として、少なくとも電動モータを有し、
後軸を駆動する動力源として、少なくとも他の電動モータを有し、
前記電動モータと前記他の電動モータとを制御して、前記前軸と前記後軸との間の差動制限を行う差動制限制御装置を備え、
前記差動制限制御装置は、
運転者の加速要求に応じて、車両の総駆動トルクを演算し、
車両状態及び運転者の操作状態に応じて、前記総駆動トルクを前記前軸への目標前軸駆動トルクと前記後軸への目標後軸駆動トルクに各々配分し、
前記前軸の実回転数と前記後軸の実回転数から、前記前軸と前記後軸との間の実回転数差である実前後軸間回転数差を演算し、
前記車両の車速及び操舵角に基づいて、前記前軸と前記後軸との間の目標回転数差を演算し、
前記実前後軸間回転数差を前記目標回転数差に追従させる補正トルクを演算し、
運転者の操作状態に基づいて、前記補正トルクの最大値を制限する最大差動制限トルクを演算し、
前記補正トルクの絶対値の上限値を前記最大差動制限トルクで制限したリミッタ出力を演算し、
前記目標前軸駆動トルク及び前記目標後軸駆動トルクのうち、回転数の遅い軸の方に前記リミッタ出力を加算すると共に、回転数の速い軸の方から前記リミッタ出力を減算して、制限前軸駆動トルク及び制限後軸駆動トルクを演算し、
前記制限前軸駆動トルクとなるように、前記電動モータを制御すると共に、前記制限後軸駆動トルクとなるように、前記他の電動モータを制御して、差動制限を行うことを特徴とする。

上記課題を解決する第３の発明に係る電動車両の差動制限制御装置は、
右輪を駆動する動力源として、少なくとも電動モータを有し、
左輪を駆動する動力源として、少なくとも他の電動モータを有し、
前記電動モータと前記他の電動モータとを制御して、前記右輪と前記左輪との間の差動制限を行う差動制限制御装置を備え、
前記差動制限制御装置は、
運転者の加速要求に応じて、車両の総駆動トルクを演算し、
車両状態及び運転者の操作状態に応じて、前記総駆動トルクを前記右輪への目標右輪駆動トルクと前記左輪への目標左輪駆動トルクに各々配分し、
前記右輪の実回転数と前記左輪の実回転数から、前記右輪と前記左輪との間の実回転数差である実左右輪回転数差を演算し、
前記車両の車速及び操舵角に基づいて、前記右輪と前記左輪との間の目標回転数差を演算し、
前記実左右輪回転数差を前記目標回転数差に追従させる補正トルクを演算し、
運転者の操作状態に基づいて、前記補正トルクの最大値を制限する最大差動制限トルクを演算し、
前記補正トルクの絶対値の上限値を前記最大差動制限トルクで制限したリミッタ出力を演算し、
前記目標右輪駆動トルクに前記リミッタ出力を加算して、制限右輪駆動トルクを演算すると共に、前記目標左輪駆動トルクから前記リミッタ出力を減算して、制限左輪駆動トルクを演算し、
前記制限右輪駆動トルクとなるように、前記電動モータを制御すると共に、前記制限左輪駆動トルクとなるように、前記他の電動モータを制御して、差動制限を行うことを特徴とする。

上記課題を解決する第４の発明に係る電動車両の差動制限制御装置は、
上記第１から第３の発明のいずれか１つに記載の電動車両の差動制限制御装置において、
前記差動制限制御装置は、
前記最大差動制限トルクを、運転者の加速要求の増加に応じて、当該最大差動制限トルクが増加する第１のマップを用いて演算し、
前記最大差動制限トルクを補正する補正係数を、前記操舵角の絶対値の増加に応じて、当該補正係数が１から０へ減少する第２のマップを用いて演算し、
前記最大差動制限トルクと前記補正係数とを積算して、前記補正トルクを制限するトルク差上限値を演算し、
前記補正トルクの絶対値の上限値を前記トルク差上限値で制限して、前記リミッタ出力を演算する。

本発明によれば、ハイゲインの追従制御を行って、目標回転数差に対する補正トルクを算出しても、算出した補正トルクの上限を制限し、制限した補正トルクに基づくモータトルクを用いて、電動モータを制御するので、モータトルクの応答性、目標値への収斂性が向上する。その結果、電子制御ＬＳＤを用いたイニシャルトルクによる差動制限制御と同等の効果が得られ、安定性の向上やトラクション性能の向上を図ることができる。又、目標回転数差を０とする場合にも、電子制御ＬＳＤと同様の効果が得られるため、直進安定性が向上する。

又、本発明によれば、車速及び操舵角から演算した目標回転数差を用いるので、目標車体姿勢から実車体姿勢がずれた分だけ差動制限トルク差作用し、スムーズな旋回と優れた安定性を両立することができる。

本発明に係る電動車両の差動制限制御装置の実施形態の一例を説明する概略構成図である。 図１に示した電動車両の差動制限制御装置を説明するブロック図である。 本発明に係る電動車両の差動制限制御装置で用いるマップであり、（ａ）は駆動トルクに対する最大差動制限トルクを演算するものであり、（ｂ）は操舵角に対する補正係数を演算するものである。 本発明に係る電動車両の差動制限制御装置の実施形態の他の一例を説明する概略構成図である。 図４に示した電動車両の差動制限制御装置を説明するブロック図である。

以下、図１〜図５を参照して、本発明に係る電動車両の差動制限制御装置の実施形態のいくつかを説明する。

なお、本発明に係る電動車両の差動制限制御装置は、複数の動力源を有し、動力源として、少なくとも電動モータを用いる電動車両に適用するものである。「少なくとも」とは、動力源として、電動モータを含んでいれば良いとの意味であり、例えば、電動モータと内燃機関（エンジン）とを組み合わせて、動力源として用いても良いが、あくまでも、差動制限の際の制御対象は電動モータとなる。又、「複数の動力源」とは、後述する実施例１（図１参照）に示すように、複数の動力源（複数の電動モータ）の各々により、前後軸を独立して駆動する構成でも良いし、後述する実施例２（図４参照）に示すように、複数の動力源（複数の電動モータ）の各々により、左右輪を独立して駆動する構成でもよい。

（実施例１）
図１は、本実施例の電動車両の差動制限制御装置を説明する概略構成図である。又、図２は、図１に示した差動制限制御装置を説明するブロック図であり、図３は、本発明の差動制限制御装置で用いるマップである。

図１に示す電動車両１０は、前左輪１１と前右輪１２とを駆動する前軸１３と、デファレンシャル・ギア１４を介して、前軸１３と接続され、前軸１３の動力源となる前軸モータ１５（電動モータ）と、後左輪１６と後右輪１７とを駆動する後軸１８と、デファレンシャル・ギア１９を介して、後軸１８と接続され、後軸１８の動力源となる後軸モータ２０（他の電動モータ）とを有する。なお、本実施例においては、前左輪１１及び前右輪１２、即ち、前軸１３側が第１車輪となり、後左輪１６及び後右輪１７、即ち、後軸１８側が第２車輪となる。

そして、上記の前軸モータ１５と後軸モータ２０とを、差動制限制御装置２１で制御することにより、後述する前後軸間の差動制限を行っている。ここで、デファレンシャル・ギア１４は、前軸モータ１５からの出力を左輪１１及び右輪１２に駆動力として伝達すると共に、左輪１１と右輪１２との回転数差を調整するものであり、デファレンシャル・ギア１９は、後軸モータ２０からの出力を左輪１６及び右輪１７に駆動力として伝達すると共に、左輪１６と右輪１７との回転数差を調整するものである。

次に、図２、図３も参照して、差動制限制御装置２１の機能及び制御を説明する。

差動制限制御装置２１は、総駆動トルク演算手段Ｂ１と、トルク配分演算手段Ｂ２と、前軸駆動トルク→前軸モータトルク変換手段Ｂ３と、前軸モータ制御手段Ｂ４と、目標回転数差演算手段Ｂ５と、実前軸回転数演算手段Ｂ６と、実後軸回転数演算手段Ｂ７と、目標回転数差追従制御手段Ｂ８と、トルク差上限値演算手段Ｂ９と、リミッタＢ１０と、後軸駆動トルク→後軸モータトルク変換手段Ｂ１１と、後軸モータ制御手段Ｂ１２とを有する。

なお、センサ群Ａ１は、例えば、車速を検出する車速センサ、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ、ステアリングの操舵角を検出する操舵角センサ、各輪の車輪速から実回転数を検出する車輪速センサ、前後加速度を検出する前後加速度センサ（共に図示省略）等であり、検出されたセンサ値を用いて、後述する演算が行われる。

総駆動トルク演算手段Ｂ１では、運転者の加速要求に応じて、総駆動トルクを演算している。具体的には、車速センサ、アクセル開度センサで検出された車速、アクセル開度に基づき、下記式に示すように、車速、アクセル開度を変数とする関数Ｆ１により総駆動トルクを求めている。
総駆動トルク＝Ｆ１（車速、アクセル開度）

トルク配分演算手段Ｂ２では、総駆動トルク演算手段Ｂ１で演算された総駆動トルクを、車両状態や運転者の操作状態に応じて、前軸１３、後軸１８各々に、目標駆動トルクとして配分している。前軸１３へ配分する目標前軸駆動トルクは、車両状態や運転者の操作状態を変数とする関数Ｆ２又はＦ３により求めても良いし（例えば、下記式（１）、（２））、車両の荷重配分比（固定値）に応じて求めても良い（下記式（３））。
目標前軸駆動トルク＝総駆動トルク×Ｆ２（アクセル開度又は駆動トルク） …（１）
目標前軸駆動トルク＝総駆動トルク×Ｆ３（前後加速度） …（２）
目標前軸駆動トルク＝総駆動トルク×荷重配分比（固定値） …（３）

そして、後軸１８へ配分する目標後軸駆動トルクは、上記式（１）〜（３）のいずれかを用いて求めた目標前軸駆動トルクを用いて、以下の式により求めている。
目標後軸駆動トルク＝総駆動トルク−目標前軸駆動トルク

そして、後述するように、配分された目標前軸駆動トルク及び目標後軸駆動トルクに対して、補正トルクが求められるが、この補正トルクがトルク差上限値により制限されることになり、これにより差動制限を行うことになる。

目標回転数差演算手段Ｂ５では、車両状態や運転者の操作状態に応じて、目標回転数差を演算している。具体的には、車速センサ、操舵角センサで検出された車速、操舵角に基づき、下記式に示すように、車速、操舵角を変数とする関数Ｆ４により目標回転数差を求める。
目標回転数差＝Ｆ４（車速、操舵角）
なお、直進状態のとき、目標回転数差は、０となる。

実前軸回転数演算手段Ｂ６、実後軸回転数演算手段Ｂ７では、各輪の車輪速センサを用いて、以下の式から、前軸１３及び後軸１８の実回転数を求めている。
実前軸回転数＝（前右輪回転数＋前左輪回転数）÷２
実後軸回転数＝（後右輪回転数＋後左輪回転数）÷２

なお、実前軸回転数演算手段Ｂ６、実後軸回転数演算手段Ｂ７において、前軸モータ１５、後軸モータ２０で検出されたモータ回転数を用いて、実前軸回転数、実後軸回転数を求めるようにしても良い。
実前軸回転数＝前軸モータ回転数×係数
実後軸回転数＝後軸モータ回転数×係数

そして、演算器Ｃ１において、実前軸回転数演算手段Ｂ６で求めた実前軸回転数から、実後軸回転数演算手段Ｂ７で求めた実後軸回転数を減算することで、実前後軸間回転数差を求めている。
実前後軸間回転数差＝実前軸回転数−実後軸回転数

目標回転数差追従制御手段Ｂ８では、実前後軸間回転数差を目標回転数差へ追従制御させるための補正トルクを演算している。具体的には、目標回転数差演算手段Ｂ５で求めた目標回転数差と、実前軸回転数演算手段Ｂ６、実後軸回転数演算手段Ｂ７及び演算器Ｃ１で求めた実前後軸間回転数差との偏差に基づき、下記式に示すように、ＰＩＤ制御により、目標前軸駆動トルク及び目標後軸駆動トルクを補正する補正トルクを求めている。
補正トルク＝ＰＩＤ（目標回転数差−実前後軸間回転数差）
上記補正トルクが、後述するトルク差上限値演算手段Ｂ９で求められたトルク差上限値により制限されることになる。
なお、補正トルクは、ＰＩＤ制御に限らず、他の制御方法、例えば、Ｈ∞制御、ファジィ制御等により求めるようにしても良い。但し、本実施例では、どのような制御を用いた場合でも、応答性を高くするため、そのゲインを高く設定している。

トルク差上限値演算手段Ｂ９では、車両状態や運転者の操作状態に基づいて、目標回転数差追従制御手段Ｂ８で算出された補正トルクに対する上限値（トルク差上限値）を演算している。具体的には、図３（ａ）、（ｂ）に示すマップを用いて、トルク差上限値が演算される。

図３（ａ）に示すマップ１（第１のマップ）は、運転者の加速要求となる総駆動トルクに基づいて、補正トルクの最大値を制限する最大差動制限トルクを演算するマップであり、総駆動トルクの増加に比例して、最大差動制限トルクを増加させている。後述の図３（ｂ）のマップ２に示すように、操舵角の絶対値が０のとき、この最大差動制限トルクに対する補正係数は１である。そして、図３（ａ）に示すマップ１は、操舵角の絶対値が０のときのものであり、補正トルクを制限する最大値となる。

なお、総駆動トルクに代えて、運転者の加速要求となるアクセル開度に基づいて、最大差動制限トルクを演算してもよく、その場合のマップも、アクセル開度の増加に比例して、最大差動制限トルクを増加させている。アクセル開度は、アクセル開度センサを用いて検出する。

図３（ｂ）に示すマップ２（第２のマップ）は、操舵角センサで検出した操舵角に基づいて、マップ１で演算した最大差動制限トルクを補正する補正係数を演算するマップであり、操舵角の絶対値の増加に反比例して、補正係数を１から０へ減少させており、操舵角の絶対値が所定の値より大きい場合は、補正係数を０としている。

そして、トルク差上限値演算手段Ｂ９では、下記式に示すように、マップ１で演算した最大差動制限トルクにマップ２で演算した補正係数を積算することで、トルク差上限値を求めている。
トルク差上限値＝（ＭＡＰ１の最大差動制限トルク）×（ＭＡＰ２の補正係数）

リミッタＢ１０では、目標回転数差追従制御手段Ｂ８から入力された補正トルクの絶対値を、トルク差上限値演算手段Ｂ９で演算されたトルク差上限値以下に制限し、出力している。具体的には、以下の式を用いて、補正トルクの絶対値の上限をトルク差上限値で制限したリミッタ出力を演算している。
リミッタ出力Ｌ＝ｍａｘ｛（−トルク差上限値）、ｍｉｎ（トルク差上限値、補正トルク）｝

演算器Ｃ２では、リミッタＢ１０で制限したリミッタ出力Ｌに係数Ａを積算し、補正値［Ａ×Ｌ］を出力する。なお、係数Ａは、例えば、「０．５」であり、目標回転数差追従制御手段Ｂ８で算出された補正トルクと、本差動制限制御によるトルク差（具体的には、後述する演算器Ｃ３で算出された制限前軸駆動トルクと演算器Ｃ４で算出された制限後軸駆動トルクとの差）とを等しくするものである。

演算器Ｃ２から出力された補正値［Ａ×Ｌ］は、トルク配分演算手段Ｂ２で演算された目標前軸駆動トルク及び目標後軸駆動トルクを補正するものであり、これを、回転数の速い軸の方の目標駆動トルクから減算し、回転数の遅い軸の方の目標駆動トルクに加算することにより、各軸の目標駆動トルクを補正している。なお、本実施例では、前軸１３の回転数を速い方とし、後軸１８の回転数を遅い方として、以降の説明を行う。

演算器Ｃ３では、トルク配分演算手段Ｂ２で演算された目標前軸駆動トルクから、演算器Ｃ２から出力された補正値［Ａ×Ｌ］を減算することで、最終的な前軸駆動トルク（制限前軸駆動トルク）を出力しており、一方、演算器Ｃ４では、トルク配分演算手段Ｂ２で演算された目標後軸駆動トルクに、演算器Ｃ２から出力された補正値［Ａ×Ｌ］を加算することで、最終的な後軸駆動トルク（制限後軸駆動トルク）を出力している。

前軸駆動トルク→前軸モータトルク変換手段Ｂ３では、以下の式を用いて、演算器Ｃ３から出力された制限前軸駆動トルクを、前軸モータ１５の前軸モータトルクに変換している。この式での係数は、前軸１３の減速比に応じたものであり、例えば、係数＝（１／減速比）である。
前軸モータトルク＝制限前軸駆動トルク×係数

同様に、後軸駆動トルク→後軸モータトルク変換手段Ｂ１１では、以下の式を用いて、演算器Ｃ４から出力された制限後軸駆動トルクを、後軸モータ２０の後軸モータトルクに変換している。この式での係数は、後軸１８の減速比に応じたものであり、例えば、係数＝（１／減速比）である。
後軸モータトルク＝制限後軸駆動トルク×係数

前軸モータ制御手段Ｂ４では、上記前軸モータトルクを出力するように、前軸モータ１５を制御しており、後軸モータ制御手段Ｂ１２では、上記後軸モータトルクとなるように、後軸モータ２０を制御しており、このようにして、前軸モータ１５及び後軸モータ２０を制御することにより、差動制限を行うことになる。

ここで、図１〜図３を参照して、差動制限制御装置２１における差動制限の制御手順の概略を説明する。

運転者の加速要求（車速、アクセル開度）に応じて、総駆動トルクを演算し、車両状態や運転者の操作状態に応じて、前軸１３、後軸１８各々に配分する目標前軸駆動トルク、目標後軸駆動トルクを求める（図２の総駆動トルク演算手段Ｂ１、トルク配分演算手段Ｂ２参照）。

前軸１３及び後軸１８の実回転数又は前軸モータ１５のモータ回転数及び後軸モータ２０のモータ回転数を用いて、実前後軸間回転数差を演算する（図２の前軸実回転数演算手段Ｂ６、後軸実回転数演算手段Ｂ７及び演算器Ｃ１参照）。

車両状態（車速）や運転者の操作状態（操舵角）に基づき、目標回転数差を演算する（図２の目標回転数差演算手段Ｂ５参照）。

目標回転数差に対する実前後軸間回転数差の偏差を用いて、実前後軸間回転数差を目標回転数差へ追従制御させるための補正トルクを演算する（図２の目標回転数差追従制御手段Ｂ８参照）。例えば、ＰＩＤ制御により補正トルクを求めればよい。

運転者の操作状態（総駆動トルク（又はアクセル開度）、操舵角）に基づいて、補正トルクに対するトルク差上限値を演算する（図２のトルク差上限値演算手段Ｂ９及び図３（ａ）、（ｂ）のマップ１、２参照）。このとき、総駆動トルク又はアクセル開度に基づいて、補正トルクの最大値を制限する最大差動制限トルクを演算し、操舵角に基づいて、最大差動制限トルクを補正する補正係数を演算し、最大差動制限トルクに補正係数を積算することで、トルク差上限値を求めている。

補正トルクの絶対値をトルク差上限値以下に制限するリミッタ処理を行う（図２のリミッタＢ１０参照）。

リミッタ処理されたリミッタ出力Ｌに係数Ａを積算して、補正値［Ａ×Ｌ］を出力し、トルク配分演算手段Ｂ２で演算された目標前軸駆動トルクから補正値［Ａ×Ｌ］を減算して、最終的な前軸駆動トルク（制限前軸駆動トルク）として出力すると共に、トルク配分演算手段Ｂ２で演算された目標後軸駆動トルクに補正値［Ａ×Ｌ］を加算して、最終的な後軸駆動トルク（制限後軸駆動トルク）を出力する（図２の演算器Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４参照）。

制限前軸駆動トルクを前軸モータ１５で出力する前軸モータトルクに変換する（図２の前軸駆動トルク→前軸モータトルク変換手段Ｂ３参照）と共に、制限後軸駆動トルクを後軸モータ２０で出力する後軸モータトルクに変換する（図２の後軸駆動トルク→後軸モータトルク変換手段Ｂ１１参照）。

変換した前軸モータトルク及び後軸モータトルクを各々出力するように、前軸モータ１５及び後軸モータ２０を制御して、差動制限を行う（図２の前軸モータ制御手段Ｂ４、後軸モータ制御手段Ｂ１２参照）。

上述した制御により、ハイゲインの追従制御を行って、目標回転数差に対する補正トルクを算出しても、算出した補正トルクの上限を制限し、制限した補正トルクに基づくモータトルクを用いて、前軸モータ１５及び後軸モータ２０を制御するので、モータトルクの応答性、目標値への収斂性が向上する。その結果、電子制御ＬＳＤを用いたイニシャルトルクによる差動制限制御と同等の効果が得られ、安定性の向上やトラクション性能の向上を図ることができる。又、目標回転数差を０とする場合にも、電子制御ＬＳＤと同様の効果が得られるため、直進安定性が向上する。

又、上述した制御により、制限された補正トルク（リミッタ出力Ｌ）に係数Ａを積算した補正値［Ａ×Ｌ］を、目標前軸駆動トルク及び目標後軸駆動トルクの一方（回転数の遅い方）へ加算し、他方（回転数の速い方）から減算するので、差動制限制御が介入しても、総駆動トルクは変化せず、スムーズな加減速を実現することができる。

又、上述した制御では、車速及び操舵角から演算した目標回転数差を用いるので、目標車体姿勢から実車体姿勢がずれた分だけ差動制限トルクが作用し、スムーズな旋回と優れた安定性を両立することができる。

（実施例２）
図４は、本実施例の電動車両の差動制限制御装置を説明する概略構成図である。又、図５は、図４に示した差動制限制御装置を説明するブロック図である。

図１に示す電動車両３０は、前左輪３１と、前右輪３２と、前左輪３１を独立して駆動する動力源となる前左輪モータ３３と、前右輪３２を独立して駆動する動力源となる前右輪モータ３４と、後左輪３５と、後右輪３６と、後左輪３５を独立して駆動する動力源となる後左輪モータ３７と、後右輪３６を独立して駆動する動力源となる後右輪モータ３８とを有する。つまり、四輪が独立して電動モータで駆動される構成である。

そして、後右輪モータ３８（電動モータ）及び後左輪モータ３７（他の電動モータ）は、差動制限制御装置３９により制御される。差動制限制御装置３９の制御対象は、前左輪モータ３３及び前右輪モータ３４のみでも、後左輪モータ３７及び後右輪モータ３８のみでも、前左輪モータ３３、前右輪モータ３４、後左輪モータ３７及び後右輪モータ３８全てでも構わないが、本実施例では、説明を簡単にするため、制御対象を後左輪モータ３７及び後右輪モータ３８のみとして説明を行う。つまり、本実施例においては、後右輪３６が第１車輪となり、後左輪３５が第２車輪となる。

次に、図５も参照して、差動制限制御装置３９の機能及び制御を説明する。

差動制限制御装置３９は、総駆動トルク演算手段Ｂ２１と、トルク配分演算手段Ｂ２２と、後右輪駆動トルク→後右輪モータトルク変換手段Ｂ２３と、後右輪モータ制御手段Ｂ２４と、目標回転数差演算手段Ｂ２５と、実後右輪回転数検出手段Ｂ２６と、実後左輪回転数検出手段Ｂ２７と、目標回転数差追従制御手段Ｂ２８と、トルク差上限値演算手段Ｂ２９と、リミッタＢ３０と、後左輪駆動トルク→後左輪モータトルク変換手段Ｂ３１と、後左輪モータ制御手段Ｂ３２とを有する。

なお、センサ群Ａ２１は、例えば、車速を検出する車速センサ、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ、ステアリングの操舵角を検出する操舵角センサ、各輪の車輪速から実回転数を検出する車輪速センサ、車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサ、車両の横加速度を検出する横加速度センサ（共に図示省略）等であり、検出されたセンサ値を用いて、後述する演算が行われる。

総駆動トルク演算手段Ｂ２１では、運転者の加速要求に応じて、総駆動トルクを演算している。具体的には、車速センサ、アクセル開度センサで検出された車速、アクセル開度に基づき、下記式に示すように、車速、アクセル開度を変数とする関数Ｆ１により総駆動トルクを求めている。
総駆動トルク＝Ｆ１（車速、アクセル開度）

トルク配分演算手段Ｂ２２では、総駆動トルク演算手段Ｂ２１で演算された総駆動トルクを、車両状態や運転者の操作状態に応じて、後左輪３５、後右輪３６各々に、目標駆動トルクとして配分している。後右輪３６へ配分する目標後右輪駆動トルクは、目標ヨーレートとヨーレートセンサで検出された実ヨーレートとの偏差に基づき、ＰＩＤ制御により求めても良いし（下記式（４））、車両の荷重配分比（固定値）に応じて求めても良いし（下記式（５））、横加速度センサで検出された横加速度に基づき、横加速度を変数とする関数Ｆ４により求めても良い（下記式（６））。
目標後右輪駆動トルク＝総駆動トルク×ＰＩＤ（目標ヨーレート−実ヨーレート）
…（４）
目標後右輪駆動トルク＝総駆動トルク×荷重配分比（固定値） …（５）
目標後右輪駆動トルク＝総駆動トルク×Ｆ５（横加速度） …（６）

そして、後左輪３５へ配分する目標後左輪駆動トルクは、上記式（４）〜（６）のいずれかを用いて求めた目標後右輪駆動トルクを用いて、以下の式により求めている。
目標後左輪駆動トルク＝総駆動トルク−目標後右輪駆動トルク

そして、後述するように、配分された目標後右輪駆動トルク及び目標後左輪駆動トルクに対して、補正トルクが求められるが、この補正トルクがトルク差上限値により制限されることになり、これにより差動制限を行うことになる。

目標回転数差演算手段Ｂ２５では、車両状態や運転者の操作状態に応じて、目標回転数差を演算している。具体的には、車速センサ、操舵角センサで検出された車速、操舵角に基づき、下記式に示すように、車速、操舵角を変数とする関数Ｆ４により目標回転数差を求める。
目標回転数差＝Ｆ４（車速、操舵角）
なお、直進状態のとき、目標回転数差は、０となる。

実後右輪回転数検出手段Ｂ２６では、後右輪３６の車輪速センサから実後右輪回転数を検出しており、実後左輪回転数検出手段Ｂ２７では、後左輪３５の車輪速センサから実後左輪回転数を検出しており、演算器Ｃ２１において、下記式に示すように、検出した実後右輪回転数から検出した実後左輪回転数を減算することにより、後右輪３６と後左輪３５との回転数差である実左右輪回転数差を求めている。
実左右輪回転数差＝実後右輪回転数−実後左輪回転数
又、後左輪モータ３７及び後右輪モータ３８で検出された後左輪実モータ回転数及び後右輪実モータ回転数に基づき、下記式に示すように、実左右輪回転数差を求めるようにしてもよい。
実左右輪回転数差＝（後右輪実モータ回転数−後左輪実モータ回転数）×係数

目標回転数差追従制御手段Ｂ２８では、実左右輪回転数差を目標回転数差へ追従制御させるための補正トルクを演算している。具体的には、目標回転数差演算手段Ｂ２５で求めた目標回転数差と、実後右輪回転数検出手段Ｂ２６、実後左輪回転数検出手段Ｂ２７及び演算器Ｃ２１で求めた実左右輪回転数差との偏差に基づき、下記式に示すように、ＰＩＤ制御により補正トルクを求める。
補正トルク＝ＰＩＤ（目標回転数差−実左右輪回転数差）
なお、補正トルクは、ＰＩＤ制御に限らず、他の制御方法、例えば、Ｈ∞制御、ファジィ制御等により求めるようにしても良い。但し、本実施例では、どのような制御を用いた場合でも、応答性を高くするため、そのゲインを高く設定している。

トルク差上限値演算手段Ｂ２９では、車両状態や運転者の操作状態に基づいて、目標回転数差追従制御手段Ｂ２８で算出された補正トルクに対する上限値（トルク差上限値）を演算している。具体的には、図３（ａ）、（ｂ）に示すマップを用いて、トルク差上限値が演算される。なお、本実施例で用いるマップは、厳密には、図３（ａ）、（ｂ）に示すマップとは値が異なるが、形状は同様のものであるので、本実施例では、一例として、図３（ａ）、（ｂ）を用いて、以降の説明を行う。

図３（ａ）に示すマップ１（第１のマップ）は、運転者の加速要求となる総駆動トルクに基づいて、補正トルクの最大値を制限する最大差動制限トルクを演算するマップであり、総駆動トルクの増加に比例して、最大差動制限トルクを増加させている。後述の図３（ｂ）のマップ２に示すように、操舵角の絶対値が０のとき、この最大差動制限トルクに対する補正係数は１である。そして、図３（ａ）に示すマップ１は、操舵角の絶対値が０のときのものであり、補正トルクを制限する最大値となる。

なお、総駆動トルクに代えて、運転者の加速要求となるアクセル開度に基づいて、最大差動制限トルクを演算してもよく、その場合のマップも、アクセル開度の増加に比例して、最大差動制限トルクを増加させている。アクセル開度は、アクセル開度センサを用いて検出する。

図３（ｂ）に示すマップ２（第２のマップ）は、操舵角センサで検出した操舵角に基づいて、マップ１で演算した最大差動制限トルクを補正する補正係数を演算するマップであり、操舵角の絶対値の増加に反比例して、補正係数を１から０へ減少させており、操舵角の絶対値が所定の値より大きい場合は、補正係数を０としている。

そして、トルク差上限値演算手段Ｂ２９では、下記式に示すように、マップ１で演算した最大差動制限トルクにマップ２で演算した補正係数を積算することで、トルク差上限値を求めている。
トルク差上限値＝（ＭＡＰ１の最大差動制限トルク）×（ＭＡＰ２の補正係数）

リミッタＢ３０では、目標回転数差追従制御手段Ｂ２８から入力された補正トルクの絶対値を、トルク差上限値演算手段Ｂ２９で演算されたトルク差上限値以下に制限し、出力している。具体的には、以下の式を用いて、補正トルクの絶対値の上限をトルク差上限値で制限したリミッタ出力を演算している。
リミッタ出力＝ｍａｘ｛（−トルク差上限値）、ｍｉｎ（トルク差上限値、補正トルク）｝

演算器Ｃ２２では、リミッタＢ３０で制限したリミッタ出力Ｌに係数Ａを積算し、補正値［Ａ×Ｌ］を出力する。なお、係数Ａは、例えば、「０．５」であり、目標回転数差追従制御手段Ｂ２８で算出された補正トルクと、本差動制限制御によるトルク差（具体的には、後述する演算器Ｃ２３で算出された制限後右輪駆動トルクと演算器Ｃ２４で算出された制限後左輪駆動トルクとの差）とを等しくするものである。

演算器Ｃ２３では、トルク配分演算手段Ｂ２２で演算された目標後右輪駆動トルクに、演算器Ｃ２２から出力された補正値［Ａ×Ｌ］を加算することで、最終的な後右輪駆動トルク（制限後右輪駆動トルク）を出力しており、一方、演算器Ｃ２４では、トルク配分演算手段Ｂ２２で演算された目標後左輪駆動トルクから、演算器Ｃ２２から出力された補正値［Ａ×Ｌ］を減算することで、最終的な後左輪駆動トルク（制限後左輪駆動トルク）を出力している。

後右輪駆動トルク→後右輪モータトルク変換手段Ｂ２３では、以下の式を用いて、演算器Ｃ２３から出力された制限後右輪駆動トルクを、後右輪モータ３８の後右輪モータトルクに変換している。この式での係数は、後右輪３６の減速比に応じたものであり、例えば、係数＝（１／減速比）である。
後右輪モータトルク＝制限後右輪駆動トルク×係数

同様に、後左輪駆動トルク→後左輪モータトルク変換手段Ｂ３１では、以下の式を用いて、演算器Ｃ２４から出力された制限後左輪駆動トルクを、後左輪モータ３７の後左輪モータトルクに変換している。この式での係数は、後左輪３５の減速比に応じたものであり、例えば、係数＝（１／減速比）である。
後左輪モータトルク＝制限後左輪駆動トルク×係数

後右輪モータ制御手段Ｂ２４では、上記後右輪モータトルクを出力するように、後右輪モータ３８を制御しており、後左輪モータ制御手段Ｂ３２では、上記後左輪モータトルクとなるように、後左輪モータ３７を制御しており、このようにして、後右輪モータ３８及び後左輪モータ３７を制御することにより、差動制限を行うことになる。

ここで、図３〜図５を参照して、差動制限制御装置３９における差動制限の制御手順の概略を説明する。

運転者の加速要求（車速、アクセル開度）に応じて、総駆動トルクを演算し、車両状態や運転者の操作状態に応じて、後左輪３５、後右輪３６各々に配分する目標後左輪駆動トルク、目標後右輪駆動トルクを求める（図５の総駆動トルク演算手段Ｂ２１、トルク配分演算手段Ｂ２２参照）。

後左輪３５及び後右輪３６の実回転数又は後左輪モータ３７のモータ回転数及び後右輪モータ３８のモータ回転数を用いて、実左右輪回転数差を演算する（図５の後右輪実回転数検出手段Ｂ２６、後左輪実回転数検出手段Ｂ２７及び演算器Ｃ２１参照）。

車両状態（車速）や運転者の操作状態（操舵角）に基づき、目標回転数差を演算する（図５の目標回転数差演算手段Ｂ２５参照）。

目標回転数差に対する実左右輪回転数差の偏差を用いて、実左右輪回転数差を目標回転数差へ追従制御させるための補正トルクを演算する（図５の目標回転数差追従制御手段Ｂ２８参照）。例えば、ＰＩＤ制御により補正トルクを求めればよい。

運転者の操作状態（総駆動トルク（又はアクセル開度）、操舵角）に基づいて、補正トルクに対するトルク差上限値を演算する（図５のトルク差上限値演算手段Ｂ２９及び図３（ａ）、（ｂ）のマップ１、２参照）。このとき、総駆動トルク又はアクセル開度に基づいて、補正トルクの最大値を制限する最大差動制限トルクを演算し、操舵角に基づいて、最大差動制限トルクを補正する補正係数を演算し、最大差動制限トルクに補正係数を積算することで、トルク差上限値を求めている。

補正トルクの絶対値をトルク差上限値以下に制限するリミッタ処理を行う（図５のリミッタＢ３０参照）。

リミッタ処理されたリミッタ出力Ｌに係数Ａを積算して、補正値［Ａ×Ｌ］を出力し、トルク配分演算手段Ｂ２２で演算された目標後右輪駆動トルクに補正値［Ａ×Ｌ］を加算して、最終的な後右輪駆動トルク（制限後右輪駆動トルク）として出力すると共に、トルク配分演算手段Ｂ２２で演算された目標後左輪駆動トルクから補正値［Ａ×Ｌ］を減算して、最終的な後左輪駆動トルク（制限後左輪駆動トルク）を出力する（図５の演算器Ｃ２２、Ｃ２３、Ｃ２４参照）。

制限後右輪駆動トルクを後右輪モータ３８で出力する後右輪モータトルクに変換する（図５の後右輪前軸駆動トルク→後右輪モータトルク変換手段Ｂ２３参照）と共に、制限後左輪駆動トルクを後左輪モータ３７で出力する後左輪モータトルクに変換する（図５の後左輪駆動トルク→後左輪モータトルク変換手段Ｂ３１参照）。

変換した後右輪モータトルク及び後左輪モータトルクを各々出力するように、後右輪モータ３８及び後左輪モータ３７を制御して、差動制限を行う（図５の後右輪モータ制御手段Ｂ２４、後左輪モータ制御手段Ｂ３２参照）。

上述した制御により、ハイゲインの追従制御を行って、目標回転数差に対する補正トルクを算出しても、算出した補正トルクの上限を制限し、制限した補正トルクに基づくモータトルクを用いて、後右輪モータ３８及び後左輪モータ３７を制御するので、モータトルクの応答性、目標値への収斂性が向上する。その結果、電子制御ＬＳＤを用いたイニシャルトルクによる差動制限制御と同等の効果が得られ、安定性の向上やトラクション性能の向上を図ることができる。又、目標回転数差を０とする場合にも、電子制御ＬＳＤと同様の効果が得られるため、直進安定性が向上する。

又、上述した制御では、車速及び操舵角から演算した目標回転数差を用いるので、目標車体姿勢から実車体姿勢がずれた分だけ差動制限トルクが作用し、スムーズな旋回と優れた安定性を両立することができる。

本発明は、電動車両において、前後軸間、左右輪間の差動制限を行う際に好適なものである。

１１、３１ 前左輪
１２、３２ 前右輪
１３ 前軸
１４ デファレンシャル・ギア
１５、２０、３３、３４、３７、３８ 電動モータ
１６、３５ 後左輪
１７、３６ 後右輪
１８ 後軸
１９ デファレンシャル・ギア
２１、３９ 差動制限制御装置

Claims (4)

1. 第１車輪を駆動する動力源として、少なくとも電動モータを有し、
   第２車輪を駆動する動力源として、少なくとも他の電動モータを有し、
   前記電動モータと前記他の電動モータとを制御して、前記第１車輪と前記第２車輪との間の差動制限を行う差動制限制御装置を備え、
   前記差動制限制御装置は、
   運転者の加速要求に応じて、車両の総駆動トルクを演算し、
   車両状態及び運転者の操作状態に応じて、前記総駆動トルクを前記第１車輪への目標第１車輪駆動トルクと前記第２車輪への目標第２車輪駆動トルクに各々配分し、
   前記第１車輪の実回転数と前記第２車輪の実回転数から、前記第１車輪と前記第２車輪との間の実回転数差を演算し、
   前記車両の車速及び操舵角に基づいて、前記第１車輪と前記第２車輪との間の目標回転数差を演算し、
   前記実回転数差を前記目標回転数差に追従させる補正トルクを演算し、
   運転者の操作状態に基づいて、前記補正トルクの最大値を制限する最大差動制限トルクを演算し、
   前記補正トルクの絶対値の上限値を前記最大差動制限トルクで制限したリミッタ出力を演算し、
   前記目標第１車輪駆動トルク及び前記目標第２車輪駆動トルクのうち、一方に前記リミッタ出力を加算すると共に、他方から前記リミッタ出力を減算して、制限第１車輪駆動トルク及び制限第２車輪駆動トルクを演算し、
   前記制限第１車輪駆動トルクとなるように、前記電動モータを制御すると共に、前記制限第２車輪駆動トルクとなるように、前記他の電動モータを制御して、差動制限を行うことを特徴とする電動車両の差動制限制御装置。
2. 前軸を駆動する動力源として、少なくとも電動モータを有し、
   後軸を駆動する動力源として、少なくとも他の電動モータを有し、
   前記電動モータと前記他の電動モータとを制御して、前記前軸と前記後軸との間の差動制限を行う差動制限制御装置を備え、
   前記差動制限制御装置は、
   運転者の加速要求に応じて、車両の総駆動トルクを演算し、
   車両状態及び運転者の操作状態に応じて、前記総駆動トルクを前記前軸への目標前軸駆動トルクと前記後軸への目標後軸駆動トルクに各々配分し、
   前記前軸の実回転数と前記後軸の実回転数から、前記前軸と前記後軸との間の実回転数差である実前後軸間回転数差を演算し、
   前記車両の車速及び操舵角に基づいて、前記前軸と前記後軸との間の目標回転数差を演算し、
   前記実前後軸間回転数差を前記目標回転数差に追従させる補正トルクを演算し、
   運転者の操作状態に基づいて、前記補正トルクの最大値を制限する最大差動制限トルクを演算し、
   前記補正トルクの絶対値の上限値を前記最大差動制限トルクで制限したリミッタ出力を演算し、
   前記目標前軸駆動トルク及び前記目標後軸駆動トルクのうち、回転数の遅い軸の方に前記リミッタ出力を加算すると共に、回転数の速い軸の方から前記リミッタ出力を減算して、制限前軸駆動トルク及び制限後軸駆動トルクを演算し、
   前記制限前軸駆動トルクとなるように、前記電動モータを制御すると共に、前記制限後軸駆動トルクとなるように、前記他の電動モータを制御して、差動制限を行うことを特徴とする電動車両の差動制限制御装置。
3. 右輪を駆動する動力源として、少なくとも電動モータを有し、
   左輪を駆動する動力源として、少なくとも他の電動モータを有し、
   前記電動モータと前記他の電動モータとを制御して、前記右輪と前記左輪との間の差動制限を行う差動制限制御装置を備え、
   前記差動制限制御装置は、
   運転者の加速要求に応じて、車両の総駆動トルクを演算し、
   車両状態及び運転者の操作状態に応じて、前記総駆動トルクを前記右輪への目標右輪駆動トルクと前記左輪への目標左輪駆動トルクに各々配分し、
   前記右輪の実回転数と前記左輪の実回転数から、前記右輪と前記左輪との間の実回転数差である実左右輪回転数差を演算し、
   前記車両の車速及び操舵角に基づいて、前記右輪と前記左輪との間の目標回転数差を演算し、
   前記実左右輪回転数差を前記目標回転数差に追従させる補正トルクを演算し、
   運転者の操作状態に基づいて、前記補正トルクの最大値を制限する最大差動制限トルクを演算し、
   前記補正トルクの絶対値の上限値を前記最大差動制限トルクで制限したリミッタ出力を演算し、
   前記目標右輪駆動トルクに前記リミッタ出力を加算して、制限右輪駆動トルクを演算すると共に、前記目標左輪駆動トルクから前記リミッタ出力を減算して、制限左輪駆動トルクを演算し、
   前記制限右輪駆動トルクとなるように、前記電動モータを制御すると共に、前記制限左輪駆動トルクとなるように、前記他の電動モータを制御して、差動制限を行うことを特徴とする電動車両の差動制限制御装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の電動車両の差動制限制御装置において、
   前記差動制限制御装置は、
   前記最大差動制限トルクを、運転者の加速要求の増加に応じて、当該最大差動制限トルクが増加する第１のマップを用いて演算し、
   前記最大差動制限トルクを補正する補正係数を、前記操舵角の絶対値の増加に応じて、当該補正係数が１から０へ減少する第２のマップを用いて演算し、
   前記最大差動制限トルクと前記補正係数とを積算して、前記補正トルクを制限するトルク差上限値を演算し、
   前記補正トルクの絶対値の上限値を前記トルク差上限値で制限して、前記リミッタ出力を演算することを特徴とする電動車両の差動制限制御装置。

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