JP6429026B2

JP6429026B2 - 電動車両

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Publication number: JP6429026B2
Application number: JP2015132289A
Authority: JP
Inventors: 洋司山内
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-07-01
Filing date: 2015-07-01
Publication date: 2018-11-28
Anticipated expiration: 2035-07-01
Also published as: JP2017013627A

Description

本発明は、各駆動輪が対応する電動機により駆動される電動車両に係る。

電気自動車のような電動車両においては、各駆動輪がそれぞれ対応する電動機によって駆動される。車両の通常の走行時には、運転者の駆動操作量に基づいて各電動機の目標駆動トルクが演算され、電動機の実際の駆動トルクがそれぞれ対応する目標駆動トルクになるように、各電動機の出力がフィードバック制御される。

例えば、下記の特許文献１には、駆動輪に駆動トルクを付与するための駆動用電動機及び駆動輪に摩擦制動力を付与するための制動用電動機が、駆動輪に組み込まれたインホイールモータ式の電動車両が記載されている。特許文献１に記載された電動車両によれば、駆動用電動機及び制動用電動機を制御することにより、駆動輪毎に駆動力及び制動力を制御することができる。

特開平１０−２８５８９１号公報

〔発明が解決しようとする課題〕
インホイールモータ式の電動車両においては、駆動用電動機であるインホイールモータとして、高い駆動トルクを発生することができ耐久性にも優れた三相ブラシレス交流電動機が一般的に使用されている。周知のように、三相ブラシレス交流電動機へ供給される三相の交流電流は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相と呼ばれる三つの交流電流よりなっている。各相の交流電流は同一の周期を有する正弦波形を描き、隣接する相は１２０度の位相差を有している。そのため、横軸を時間とし、縦軸を電流値とするグラフで見て、電動機へ供給される電流値は、各相の交流電流の線が交叉する時点においてピークを描く。その結果、１周期当り６回の電流値のピークに対応する出力トルクのピークが発生する。よって、特に電動機の始動時に出力トルクのピークに起因する所謂トルクリップルが発生する。

トルクリップルが発生すると、駆動輪の駆動力が周期的に変動するので、駆動力の周期的変動の周波数と同一の周波数にて駆動輪に前後振動が発生する。駆動輪の前後振動の周波数が駆動輪の共振周波数域の周波数（２５０Ｈz以下）になると、駆動輪の前後振動がショックアブソーバなどを介して車体へ伝達されてウォーンという低周波の異音が発生し、車両の乗員が不快感を覚えることがある。

本発明の主要な課題は、駆動輪に制動力を付与するための制動用電動機を備えた電動車両において、駆動用電動機の始動時にトルクリップルに起因して発生する駆動輪の前後振動及び異音を低減することである。

〔課題を解決するための手段及び発明の効果〕
本発明によれば、車輪支持部材により回転可能に支持された駆動輪と、前記車輪支持部材により支持され前記駆動輪を駆動するための駆動トルクを発生する駆動用電動機と、前記車輪支持部材により支持され前記駆動輪を制動するためのブレーキ力を発生する電磁ブレーキ装置と、前記電磁ブレーキ装置を制御するブレーキ制御装置とを有し、前記電磁ブレーキ装置は、前記駆動輪と共に回転する回転体と、前記回転体に対し押圧される摩擦部材と、前記摩擦部材に押圧力を付与する電磁アクチュエータとを有し、前記電磁アクチュエータは、ブレーキ用電動機と、前記ブレーキ用電動機の回転トルクを前記押圧力に変換する変換装置とを有する電動車両が提供される。

前記電磁ブレーキ装置は、前記ブレーキ用電動機の周期的に変動する回転トルクを周期的に変動する前後力に変換して前記電磁ブレーキ装置から前記駆動輪へ伝達する伝達機構を有する。前記ブレーキ制御装置は、前記電磁ブレーキ装置がブレーキ力を発生することなく前記駆動用電動機が基準値以下の回転速度にて回転しているときには、前記伝達機構によって前記駆動輪に伝達される前後力の周期的変動が、前記駆動トルクの周期的変動に起因して発生する前記駆動輪の前後力の周期的変動に対し同一の周期にて逆相になるように、前記摩擦部材に押圧力を付与しない範囲にて前記ブレーキ用電動機により周期的に変動する回転トルクを発生させる。

上記の構成によれば、非制動中に駆動用電動機が基準値以下の回転速度にて回転しているときには、周期的に変動する回転トルクを発生するようブレーキ用電動機が作動され、伝達機構により周期的に変動する回転トルクが周期的に変動する前後力に変換されて駆動輪へ伝達される。伝達機構によって駆動輪に伝達される前後力の周期的変動は、駆動トルクの周期的変動に起因して発生する駆動輪の前後力の周期的変動に対し同一の周期にて逆相である。

よって、トルクリップルに起因して駆動輪に作用する前後力に部分的に対抗する前後力が、駆動輪に与えられる。従って、トルクリップルに起因する駆動輪の前後振動の振幅を低減し、ショックアブソーバなどを介して車体に伝達される前後振動を低減し、これにより振動に起因して発生し車両の乗員に不快感を与える異音を低減することができる。

また、ブレーキ用電動機は、摩擦部材に押圧力を付与しない範囲にて作動される。よって、トルクリップルに起因して駆動輪に作用する前後力に部分的に対抗する前後力を発生させる際に、駆動輪に不必要な制動力が付与され電動車両が不必要に減速されることを回避することができる。

インホイールモータ式の四輪駆動車として構成された本発明の実施形態にかかる電動車両を示す概略構成図である。左前輪のインホイールモータ及び電磁ブレーキ装置を車両の前方から見た断面図である。図２に示された電磁ブレーキ装置を車両の内方側から車両の横方向に見た図である。実施形態における電磁ブレーキ装置の制御ルーチンを示すフローチャートである。

以下に添付の図を参照しつつ、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。

図１は、インホイールモータ式の四輪駆動車に適用された本発明の実施形態にかかる電動車両１０を示す概略構成図である。電動車両１０は、操舵輪である左右の前輪１２FL及び１２FRと、非操舵輪である左右の後輪１２RL及び１２RRとを有している。車輪１２FL〜１２RRは駆動輪であり、それぞれ対応する車輪に組み込まれたインホイールモータ１６FL〜１６RRから相互に独立して駆動トルクが付与されることにより駆動される。車輪１２FL〜１２RRには、それぞれ対応する車輪を制動するためのブレーキ力を発生する電磁ブレーキ装置１８FL〜１８RRが設けられている。

図１には詳細に示されていないが、実施形態のインホイールモータ１６FL〜１６RRは、駆動トルク及び回転速度を制御可能な三相ブラシレス交流電動機であり、対応する車輪を駆動するための駆動トルクを発生する駆動用電動機として機能する。インホイールモータ１６FL〜１６RRは、制動時にはそれぞれ回生発電機としても機能し、回生制動力を発生することが好ましいが、回生制動は行われなくてもよい。

図２及び図３に示されているように、左前輪１２FLは、車輪支持部材２０により回転軸線２２の周りに回転可能に支持されており、インホイールモータ１６FLは車輪支持部材２０内に収容されている。車輪支持部材２０は、図２及び図３には示されていないサスペンションアームにより車体２１に連結されている。車輪支持部材２０には、上端にて車体２１に連結されたショックアブソーバ２４の下端が連結されている。なお、ショックアブソーバ２４の下端はサスペンションアームなどに連結されていてもよい。

図２及び図３には詳細に示されていないが、インホイールモータ１６FLは車輪支持部材２０内に配置されたステータ及びロータを含んでいる。ステータは回転軸線２２の周りに回転しないように車輪支持部材２０により支持されており、ロータは回転軸線２２の周りにステータに対し回転可能である。ロータには、互いに一体をなす円板状のブレーキロータ２６及びスピンドル２８が連結されており、スピンドル２８には左前輪１２FLのホイール３０が複数のボルト（図示せず）により連結されている。ブレーキロータ２６は回転軸線２２に垂直に延在し左前輪１２FLと共に回転する回転体として機能する。

電磁ブレーキ装置１８FLは、ブレーキロータ２６に加えて、摩擦部材として機能するブレーキパッド３２、電磁アクチュエータ３４及びブレーキキャリパ３６を有している。ブレーキパッド３２は、有底の多角形の筒状をなし、回転軸線２２と平行に延在している。ブレーキパッド３２は、ブレーキロータ２６の板面に垂直な方向にブレーキキャリパ３６に対し変位可能に且つブレーキキャリパ３６に対し回転不能にブレーキキャリパ３６により支持されている。電磁アクチュエータ３４はブレーキロータ２６に対しブレーキパッド３２を押圧するための押圧力をブレーキパッド３２に付与する。

ブレーキキャリパ３６は、ブレーキロータ２６の外周部の両側に円弧状に延在する外側板部３６SO及び内側板部３６SIと、これらの板部の外周部を一体に接続する接続部３６Cとを有している。ブレーキパッド３２の底壁の外面には摩擦材料３８が固定され、外側板部３６SOの内面には摩擦材料４０が固定されている。後述のように、ブレーキキャリパ３６は、ブレーキロータ２６の板面に垂直な方向に車輪支持部材２０に対し変位可能に車輪支持部材２０により支持されている。よってブレーキパッド３２及びブレーキキャリパ３６は、ブレーキロータ２６に対し押圧されることにより摩擦力を発生する摩擦部材として機能する。

ブレーキキャリパ３６の内側板部３６SIの下端及び上端には、それぞれ実質的に水平に延在するブラケット４２及び４３の一端が溶接などの手段により固定されている。ブラケット４２の先端には、車輪支持部材２０に固定され回転軸線２２と平行に延在するピン４４が挿通されている。よって、ブレーキキャリパ３６の下端は、ブレーキロータ２６の板面に垂直な方向にブレーキロータ２６に対し変位可能に且つピン４４の周りに枢動可能に車輪支持部材２０により支持されている。

ブラケット４３の先端には、上下方向に延在する長溝４６が設けられ、長溝４６には車輪支持部材２０に固定され回転軸線２２と平行に延在するピン４８が挿通されている。よって、ブレーキキャリパ３６の上端は、ブレーキロータ２６の板面に垂直な方向にブレーキロータ２６に対し変位可能であると共に車輪支持部材２０に対し上下方向に変位可能であるが、車輪支持部材２０に対し車両前後下方向には変位不能である。

電磁アクチュエータ３４は、ブレーキ用電動機５０及び変換装置５２を有している。ブレーキ用電動機５０は交流電動機及び直流電動機の何れであってもよいが、インホイールモータ１６FLなどと同様に、三相ブラシレス交流電動機であることが好ましい。なお、ブレーキ用電動機５０は、インホイールモータ１６FL〜１６RRに比して小型で低出力の電動機であってよい。

変換装置５２は、ブレーキ用電動機５０のシャフトに固定された大径の歯車５４と、ねじシャフト５６の小径部に固定され歯車５４と噛み合う小径の歯車５８とを含んでいる。ねじシャフト５６は回転軸線２２と平行な軸線に沿って延在している。図２及び図３には示されていないが、ねじシャフト５６は雄ねじを有し、雄ねじはブレーキパッド３２の雌ねじに螺合している。前述のように、ブレーキパッド３２はブレーキキャリパ３６により回転しないよう支持されているので、ねじシャフト５６が回転すると、ブレーキパッド３２はブレーキロータ２６の板面に垂直な方向に移動される。

ブレーキパッド３２をブレーキロータ２６に対し押圧する押圧力をブレーキ用押圧力とすると、変換装置５２はブレーキ用電動機５０の回転トルクをブレーキ用押圧力に変換する。歯車５４及び５８は、ブレーキ用電動機５０のシャフトの回転速度を減速してねじシャフト５６へ伝達するので、ブレーキ用電動機５０のシャフトの回転トルクを増力してねじシャフト５６へ伝達する。

ブレーキパッド３２がブレーキロータ２６に対し押圧されると、その押圧力の反力がブレーキロータ２６からブレーキパッド３２に与えられ、更にはねじシャフト５６へ伝達される。図２及び図３には示されていないが、ねじシャフト５６を回転可能に支持する軸受がブレーキキャリパ３６に設けられており、ねじシャフト５６へ伝達さた反力はその軸受を介してブレーキキャリパ３６へ伝達される。よって、ブレーキキャリパ３６は車輪支持部材２０に近づく方向へ移動されるので、ブレーキロータ２６の両側にて摩擦材料３８及び４０が互いに近づく方向にブレーキロータ２６に対し押圧され、これらの摩擦によりブレーキ力が発生される。

非制動時には、ブレーキパッド３２及びブレーキキャリパ３６は、ブレーキロータ２６に対し待機位置に位置決めされる。待機位置においては、摩擦材料３８及び４０はブレーキロータ２６に押圧されることなく接触し又はブレーキロータ２６から僅かに隔置される。これに対し、制動時には、ブレーキ用電動機５０が作動され、ブレーキ用電動機５０の回転トルクが変換装置５２によってブレーキ用押圧力に変換され、これによりブレーキパッド３２がブレーキロータ２６に対し押圧される。

また、後に詳細に説明するように、インホイールモータ１６FLのトルクリップルに起因して非制動中に左前輪１２FLに前後振動が発生すると、回転トルクが周期的に変動するようにブレーキ用電動機５０が作動される。回転トルクの周期的な変動によりブレーキ用電動機５０がロータの慣性に起因して振動し、ブレーキキャリパ３６が加振される。この場合、左前輪１２FLに不必要な制動力が付与されないよう、ブレーキ用電動機５０はブレーキパッド３２をブレーキロータ２６に近づけるための回転方向とは逆の方向へ回転される。

ブレーキキャリパ３６が加振されると、図３において破線の双頭の矢印にて示されているように、ブレーキキャリパ３６はピン４４の周りに車輪支持部材２０に対し往復枢動せしめられる。前述のように、ブレーキキャリパ３６は上端にてピン４８により車輪支持部材２０に対し上下方向に変位可能で車両前後方向には車輪支持部材２０に対し変位不能に車輪支持部材２０に連結されている。よって、図３において実線の双頭の矢印にて示されているように、ブレーキキャリパ３６の上端は左前輪１２FLの前後振動の周波数と同一の周波数で左前輪１２FLの前後振動とは逆相にて振動せしめられる。

従って、ブレーキキャリパ３６の上方部及び電磁アクチュエータ３４が、左前輪１２FLの前後振動の周波数と同一の周波数で左前輪１２FLの前後振動とは逆相にて振動せしめられる。その結果、ブレーキキャリパ３６及び電磁アクチュエータ３４は、車輪支持部材２０に対し上記周波数にて変動する前後力を付与し、これにより左前輪１２FLの前後振動の振幅を低減する。この場合、ブレーキキャリパ３６は、ブレーキ用電動機５０の周期的に変動する回転トルクを周期的に変動する前後力に変換して左前輪１２FLへ伝達する伝達機構として機能する。

なお、右前輪１２FR及び左右の後輪１２RL、１２RRも、上述の左前輪１２FLの支持構造と同様の支持構造にて支持されている。更に、インホイールモータ１６FR〜１６RR及び電磁ブレーキ装置１８FR〜１８RRも、それぞれインホイールモータ１６FL及び電磁ブレーキ装置１８FLと同様に構成されており、同様に作動する。

電動車両１０の走行時には、インホイールモータ１６FL〜１６RRの駆動力は、アクセル開度センサ６０により検出されるアクセル開度Ａccに基づいて、インホイールモータ１６FL〜１６RRの出力が駆動用電子制御装置６２によって制御されることにより制御される。アクセル開度Ａccは、アクセルペダル６４の踏み込み量、即ち運転者の駆動操作量を示す。インホイールモータ１６FL〜１６RRの回生制動力は、制動用電子制御装置６６により駆動用電子制御装置６２を介して制御される。

図には示されていないが、駆動用電子制御装置６２の駆動回路は、周知のように、車輪ごとにインバータ及びコンバータを含んでいる。駆動回路は、駆動時にはバッテリからの直流電流を二相の交流電流に変換し、更に二相の交流電流を三相の交流電流に変換してインホイールモータ１６FL〜１６RRへ供給する。これに対し、回生制動時には、駆動回路は、インホイールモータ１６FL〜１６RRからの三相の交流電流を二相の交流電流に変換し、更に二相の交流電流を直流電流に変換してバッテリへ供給し、バッテリを充電する。

電磁ブレーキ装置１８FLなどは、図４に示されたフローチャートに従って制御される。運転者により制動操作が行われると、踏力センサ６８により検出される踏力Ｆbpに基づいて、電磁ブレーキ装置１８FL〜１８RRが制動用電子制御装置６６によって制御されることにより、車輪１２FL〜１２RRに付与される制動力が制御される（制動力の通常制御）。踏力Ｆbpは、ブレーキペダル７０に対する踏み込み踏力であり、運転者の制動操作量を示す。

運転者により制動操作が行われていない状況において、インホイールモータ１６F〜１６RR Lのトルクリップルに起因する前後振動が車輪１２FL〜１２RRに発生していないときには、電磁ブレーキ装置１８FLなどは、非作動状態に維持される。即ち、ブレーキパッド３２及びブレーキキャリパ３６は、ブレーキロータ２６に対し待機位置に位置決めされる。

これに対し、運転者により制動操作が行われていない状況において、インホイールモータのトルクリップルに起因する前後振動が車輪１２FL〜１２RRの何れかに発生すると、対応する電磁ブレーキ装置によって上述のようにブレーキキャリパ３６が加振される。よって、ブレーキキャリパ３６及び電磁アクチュエータ３４により、車輪１２FLなどの前後振動の前後力と同一の周波数で逆相にて周期的に変動する前後力が対応する車輪に与えられ、車輪の前後振動が低減される。

なお、図には詳細に示されていないが、駆動用電子制御装置６２及び制動用電子制御装置６６は、マイクロコンピュータを含んでおり、相互に必要な情報の授受を行う。各マイクロコンピュータは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び入出力ポート装置を有し、これらが双方向性のコモンバスにより互いに接続された一般的な構成を有している。

駆動用電子制御装置６２には、アクセル開度センサ６０よりのアクセル開度Ａccを示す信号が入力される。インホイールモータ１６FL〜１６RRには、それぞれ回転角センサ（レゾルバ）７２FL〜７２RR及びトルクセンサ７４FL〜７４RRが内蔵されている。駆動用電子制御装置６２には、回転角センサ７２FL〜７２RR及びトルクセンサ７４FL〜７４Rより、それぞれ対応するインホイールモータ１６FL〜１６RRの回転角（電気角）φi及び駆動トルクＴi（ｉ＝fl、fr、rl及びrr）を示す信号が入力される。更に、駆動用電子制御装置６２には、車速センサ７６よりの車速Ｖを示す信号など、車両１０の走行制御に必要な情報が入力される。

制動用電子制御装置６６には、踏力センサ６８により検出された踏力Ｆbpを示す信号が入力され、ブレーキスイッチ７８よりオンまたはオフの信号、即ち運転者により制動操作が行われているか否かを示す信号が入力される。制動用電子制御装置６６は、図４に示されたフローチャートに従って、上述のように制動力を制御するための電磁ブレーキ装置１８FL〜１８RRの制御に加えて、車輪１２FL〜１２RRの前後振動を低減するための電磁ブレーキ装置１８FL〜１８RRの制御を行う。

次に、図４に示されたフローチャートを参照して、実施形態において制動用電子制御装置６６により実行される電磁ブレーキ装置１８FR〜１８RRの制御について説明する。図４に示されたフローチャートによる制御は、図には示されていないイグニッションスイッチがオンであるときに、例えば左前輪、右前輪、左後輪及び右後輪の順に、各車輪の電磁ブレーキ装置について所定の時間毎に繰返し実行される。なお、下記の説明においては、図４に示されたフローチャートによる車輪の前後振動低減制御を単に「制御」と指称する。

まず、ステップ１０においては、それぞれ回転角センサ７２FL〜７２RRにより検出されたインホイールモータ１６FL〜１６RRの回転角φiを示す信号などが読み込まれる。

ステップ２０においては、例えばブレーキスイッチ７８がオンであるか否かの判別により、電磁ブレーキ装置１８FL〜１８RRが制動力を発生しているか否かの判別が行われる。否定判別が行われたときには、制御はステップ４０へ進み、肯定判別が行われたときには、制御はステップ３０へ進む。

ステップ３０においては、制動力の通常制御のための電磁ブレーキ装置１８FL〜１８RRの制御が行われる。即ち、踏力センサ６８により検出された踏力Ｆbpに基づいて電磁ブレーキ装置１８FL〜１８RRが制御されることにより、運転者の制動要求に応じた制動力が車輪１２FL〜１２RRに付与される。

ステップ４０においては、例えばインホイールモータ１６FL〜１６RRの回転角φiの時間微分値が演算されることにより、インホイールモータ１６FL〜１６RRの回転速度Ｖmが演算される。更に、回転速度Ｖmが基準値Ｖm0（正の定数）以下であるか否かの判別、即ちトルクリップルに起因する振動が発生し易いインホイールモータ１６FL〜１６RRの回転開始時のような状況であるか否かの判別が行われる。否定判別が行われたときには、制御はステップ９０へ進み、肯定判別が行われたときには、制御はステップ５０へ進む。

ステップ５０においては、インホイールモータ１６FL〜１６RRへ供給される駆動電流（三相の交流電流）の振幅Ｄaが求められる。更に駆動電流の振幅Ｄaが基準値Ｄa0（正の定数）以上であるか否かの判別、即ちトルクリップルに起因する振動が大きい振幅にて発生し易い振幅であるか否かの判別が行われる。否定判別が行われたときには、制御はステップ９０へ進み、肯定判別が行われたときには、制御はステップ６０へ進む。

なお、車両１０が走行を終了する際のように、インホイールモータ１６FL〜１６RRの回転速度Ｖmが低下する際にもステップ４０の判別が肯定判別になる。しかし、ステップ５０の判別が否定判別になるので、インホイールモータ１６FL〜１６RRの回転速度Ｖmが低下し、トルクリップルに起因する振動がインホイールモータに発生しない状況において、後述のステップ６０〜１００が不必要に実行されることはない。

ステップ６０においては、ステップ４０において演算されたインホイールモータ１６FL〜１６RRの回転速度Ｖmに基づいて、ブレーキ用電動機５０へ供給される駆動電流の目標周波数ｆtが下記の式（１）に従って演算される。なお、下記の式（１）における「６」は、インホイールモータ１６FL〜１６RRへ供給される電流値に、１周期当り６回のピークが発生することに対応している。
ｆt＝（Ｖm／２π）・６ …（１）

ステップ７０においては、Ｋを予め設定されたゲイン（正の定数）とし、θth1〜θth3を予め実験的に求められた位相差として、下記の式（２）〜（４）に従ってブレーキ用電動機５０へ供給される駆動指令電流の三相の交流電流Ｐ1〜Ｐ3が演算される。なお、θth1〜θth3は、ブレーキ用電動機５０の回転によってブレーキキャリパ３６を加振し、周波数が車輪１２FL〜１２RRの前後振動と同一で位相が逆にてブレーキキャリパ３６の上端を前後方向に振動させるための位相差である。
Ｐ1＝Ｋ・Ｄa・sin（２π・ｆt・Ｖm＋θth1） …（２）
Ｐ2＝Ｋ・Ｄa・sin（２π・ｆt・Ｖm＋θth2） …（３）
Ｐ3＝Ｋ・Ｄa・sin（２π・ｆt・Ｖm＋θth3） …（４）

ステップ８０においては、ブレーキパッド３２がブレーキロータ２６から離れる方向への移動の終端位置にあるか否かの判別、即ち制動力を増大させる方向とは逆の方向へブレーキ用電動機５０をそれ以上回転させることができないか否かの判別が行われる。否定判別が行われたときには、制御はステップ１００へ進み、肯定判別が行われたときには、ステップ９０においてブレーキパッド３２及びブレーキキャリパ３６が待機位置へ戻されるよう、ブレーキ用電動機５０が作動される。なお、ブレーキパッド３２及びブレーキキャリパ３６が既に待機位置にあるときには、ブレーキ用電動機５０は回転されない。

ステップ１００においては、駆動指令電流の三相の交流電流Ｐ1〜Ｐ3がブレーキ用電動機５０へ出力される。よって、ブレーキ用電動機５０が目標周波数ｆtにて振動するよう作動され、これによりブレーキキャリパ３６の上端部が前後方向に振動するようブレーキキャリパ３６が加振される。

以上の説明から解るように、非制動中であり（ステップ２０）、トルクリップルに起因する振動がインホイールモータ１６FL〜１６RRに発生し易い状況であるときには（ステップ４０及び５０）、ステップ６０〜１００が実行される。即ち、ブレーキ用電動機５０の回転によってブレーキキャリパ３６が加振され、周波数が車輪１２FL〜１２RRの前後振動と同一で位相が逆にてブレーキキャリパ３６の上端部及び電磁アクチュエータ３４が前後方向に振動せしめられる。

よって、トルクリップルに起因して車輪１２FL〜１２RRに作用する前後力に部分的に対抗する前後力が、ブレーキキャリパ３６から車輪１２FL〜１２RRに与えられる。従って、トルクリップルに起因する車輪１２FL〜１２RRの前後振動の振幅を低減し、ショックアブソーバなどを介して車体に伝達される前後振動を低減し、これにより振動に起因して発生し車両の乗員に不快感を与える異音を低減することができる。

なお、ブレーキキャリパ３６及び電磁アクチュエータ３４などの合計の質量は、車輪、インホイールモータ及び車輪支持部材２０の合計の質量よりも遥かに小さいので、ブレーキキャリパ３６から車輪１２FL〜１２RRに与えられる前後力の大きさも小さい。しかし、実施形態によれば、ブレーキキャリパ３６から車輪１２FL〜１２RRに制振用の前後力が与えられない場合に比して、確実に車輪１２FL〜１２RRの前後振動の振幅を低減することができる。

特に、実施形態においては、ブレーキキャリパ３６を加振する際には、ブレーキ用電動機５０は、ブレーキパッド３２がブレーキロータ２６から離れる方向へ、即ち制動力を増大させる方向とは逆の方向へ回転される。よって、車輪１２FL〜１２RRの振動を低減するための電磁ブレーキ装置１８FR〜１８RRの制御によって、車輪１２FL〜１２RRに不必要な制動力が付与されることを確実に回避することができる。

また、実施形態においては、ステップ５０において、インホイールモータへ供給される駆動電流の振幅Ｄaに基づいて、トルクリップルに起因する振動が大きい振幅にて発生し易い状況であるか否かの判別が行われる。トルクリップルに起因する振動が大きい振幅にて発生し易い状況でないときには、ステップ６０〜１００は実行されない。よって、トルクリップルに起因する振動が発生し易い状況であっても、振動の振幅が大きくならず、車両の乗員が異音を感じる虞が低いときに、ブレーキ用電動機５０が不必要に作動され、ブレーキキャリパ３６が不必要に加振されることを回避することができる。

更に、実施形態においては、ステップ６０において、ブレーキ用電動機５０へ供給される駆動電流の目標周波数ｆtは、インホイールモータ１６FL〜１６RRの回転速度Ｖmに基づいて演算される。従って、例えば車輪１２FL〜１２RRの前後振動が前後加速度センサにより検出され、その検出結果に基づいて駆動電流の目標周波数ｆtが演算される場合に比して、駆動電流の目標周波数ｆtを容易に演算することができ、更には車輪の前後振動に対しブレーキキャリパ３６の前後振動が遅れる虞を低減することができる。

以上においては、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかであろう。

例えば、上述の実施形態においては、電磁ブレーキ装置１８FL〜１８RRが制動力を発生しているか否かの判別は、ステップ２０においてブレーキスイッチ７８がオンであるか否かの判別により行われる。しかし、電磁ブレーキ装置１８FLなどが制動力を発生しているか否かの判別は、電磁ブレーキ装置への指令電流に基づいて行われてよい。

また、上述の実施形態においては、ステップ５０においてインホイールモータ１６FLなどへ供給される駆動電流の振幅Ｄaが基準値Ｄa0以上であるか否かの判別、即ちトルクリップルに起因する振動が大きい振幅にて発生し易い振幅であるか否かの判別が行われる。しかし、この判別は省略されてもよい。

また、上述の実施形態においては、ブレーキキャリパ３６が、ブレーキ用電動機５０の周期的に変動する回転トルクを周期的に変動する前後力に変換して駆動輪へ伝達する伝達機構として機能する。しかし、この伝達機構はブレーキキャリパ３６以外の部材により構成されていてもよい。

また、上述の実施形態においては、ブレーキキャリパ３６の加振に際し、ブレーキパッド３２が待機位置から終端位置へ移動され、ブレーキパッド３２が終端位置に到達すると、ブレーキキャリパ３６が加振されることなく、ブレーキパッド３２は待機位置へ戻される。しかし、ブレーキパッド３２が終端位置に到達してもインホイールモータ１６FLのトルクリップルに起因する前後振動が継続しているときには、ブレーキパッド３２が待機位置へ戻される際にもステップ６０、７０及び１００が実行されることによりブレーキキャリパ３６が加振されてもよい。

また、上述の実施形態においては、ブレーキキャリパ３６は車輪の回転軸線２２よりも低い位置にある下端にて車輪支持部材２０に枢支され、回転軸線２２よりも高い位置にある上端にて車輪支持部材２０に前後力を付与するようになっている。しかし、車輪支持部材２０に前後力を付与する位置が回転軸線２２と実質的に同一の高さの位置に設定され、実施形態よりも効果的に車輪の前後振動が低減されるよう修正されてもよい。

また、上述の実施形態においては、インホイールモータ１６FL〜１６RRがそれぞれ対応する車輪１２FL〜１２RRに相互に独立して駆動力を付与するようになっている。しかし、本発明は、前二輪又は後二輪が従動輪又は他の駆動手段により駆動される駆動輪である車両に適用されてもよい。

また、上述の実施形態においては、インホイールモータ１６FL〜１６RRのロータが直接車輪１２FL〜１２RRのスピンドル２８に連結されている。しかし、インホイールモータ１６FL〜１６RRのロータとスピンドル２８との間に減速装置が設けられていてもよい。更に、車輪１２FL〜１２RRに駆動力を付与する駆動用電動機はインホイールモータ１６FL〜１６RRであるが、本発明は、駆動用電動機が車体に搭載されたオンボードモータである車両に適用されてもよい。

１０…電動車両、１２FL〜１２RR…車輪、１６FL〜１６RR…インホイールモータ、１６FL〜１６RR…電磁ブレーキ装置、２０…車輪支持部材、２６…ブレーキロータ、３２…ブレーキパッド、３４…電磁アクチュエータ、３６…ブレーキキャリパ、５０…ブレーキ用電動機、５２…変換装置、６２…駆動用電子制御装置、６６…制動用電子制御装置、７２FL〜７２RR…回転角センサ

Claims

車輪支持部材により回転可能に支持された駆動輪と、前記車輪支持部材により支持され前記駆動輪を駆動するための駆動トルクを発生する駆動用電動機と、前記車輪支持部材により支持され前記駆動輪を制動するためのブレーキ力を発生する電磁ブレーキ装置と、前記電磁ブレーキ装置を制御するブレーキ制御装置とを有し、前記電磁ブレーキ装置は、前記駆動輪と共に回転する回転体と、前記回転体に対し押圧される摩擦部材と、前記摩擦部材に押圧力を付与する電磁アクチュエータとを有し、前記電磁アクチュエータは、ブレーキ用電動機と、前記ブレーキ用電動機の回転トルクを前記押圧力に変換する変換装置とを有する電動車両において、
前記電磁ブレーキ装置は、前記ブレーキ用電動機の周期的に変動する回転トルクを周期的に変動する前後力に変換して前記電磁ブレーキ装置から前記駆動輪へ伝達する伝達機構を有し、
前記ブレーキ制御装置は、前記電磁ブレーキ装置がブレーキ力を発生することなく前記駆動用電動機が基準値以下の回転速度にて回転しているときには、前記伝達機構によって前記駆動輪に伝達される前後力の周期的変動が、前記駆動トルクの周期的変動に起因して発生する前記駆動輪の前後力の周期的変動に対し同一の周期にて逆相になるように、前記摩擦部材に押圧力を付与しない範囲にて前記ブレーキ用電動機により周期的に変動する回転トルクを発生させる、電動車両。