JPH0698418A - 路面反力推定装置および左右輪差動装置および自動車モータトルク制御装置ならびに自動車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 路面反力に応じて各輪駆動力の配分を適正化
し、最も効率よくしかも安定して走行できる自動車モー
タトルク制御装置を提供する。 【構成】 アクセルペダル９の操作に基づいてモータ３
ａ，３ｂに所望の駆動力を発生させるモータトルク制御
装置において、モータ３ａ，３ｂの回転情報を検出する
手段６ａ，６ｂと、車輪２ａ，２ｂの回転情報を検出す
る手段５ａ，５ｂと、モータ３ａ，３ｂの回転情報と車
輪２ａ，２ｂの回転情報とに基づいて車輪２ａ，２ｂに
生ずる路面反力を推定する路面反力推定手段と１３ａ，
１３ｂとを備え、コントローラ１４は推定された路面反
力に基づいてモータ３ａ，３ｂの駆動トルクを制御す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車の路面反力推定
装置および左右輪差動装置および自動車モータトルク制
御装置に係り、特に、アクセル操作に基づいて左右輪を
独立した複数のモータで駆動する自動車のモータトルク
制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車の駆動輪を連結する差動装置は、
自動車がコーナリングするときに発生する外側車輪と内
側車輪の回転差を許容し吸収すると同時に、両輪に常に
等しい駆動トルクを与え、コーナリングを容易にするた
めに必要な機械的手段である。この機械的手段において
は、両輪に常に等しい駆動トルクを与えるために、特別
な駆動トルク検出手段を設ける必要が無く、機械的な歯
車の作用により、エンジン出力トルクと路面反力とによ
り車輪に生ずるトルクに応じて、両輪に常に等しい駆動
トルクを与えることができる。

【０００３】これに対して、特開昭６３−１３３８０４
号に記載のように、左右各輪を回転駆動する２つのモー
タと、この２つのモータに回転数信号を与える２つの制
御装置と、両者に回転数の指令値を出力する基準演算器
とを備え、上記の機械的差動装置を省略し、高速度にお
ける安全かつ円滑な方向変換，回転半径の縮小，駆動装
置の大容量化をめざした電気自動車の制御装置が提案さ
れている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特開昭６３−
１３３８０４に提案された電気自動車の制御装置におい
ては、左右駆動輪の回転差を許容し吸収することは可能
であるが、従来の機械的差動装置には特別な駆動トルク
検出手段を必要としなかっ点についての認識がなく、両
輪の駆動トルクを制御する手段についての具体的記載が
欠けており、差動装置に関する考察が不十分であった。

【０００５】一方、エンジン搭載車については、タイヤ
グリップ領域で総駆動力を保ちながら、タイヤに作用す
る力の負担を考慮し、各輪への駆動力の配分を適正化す
る駆動力配分制御についても報告されているが、タイヤ
に作用する力の検出が困難であり、十分な成果を挙げて
いるとはいえない。

【０００６】電気自動車においては、動力性能の向上や
継続走行距離の延長等のエネルギー効率化が必須の課題
になっており、必要なトルクのみを常に車輪に与える駆
動力の適正配分方式は、最も注目されている制御方式で
ある。

【０００７】これら２つの問題に共通する課題として、
タイヤに加わる路面反力の推定または検出が挙げられ
る。

【０００８】本発明の目的は、路面反力を正確に推定す
る路面反力推定装置を提供することである。

【０００９】本発明の他の目的は、路面反力推定装置の
推定結果に基づいて左右輪を差動動作させる左右輪差動
装置を提供することである。

【００１０】本発明の別の目的は、路面反力推定装置の
推定結果に基づいて最も効率よく駆動トルクを車輪に供
給する自動車モータトルク制御装置を提供することであ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明においては、上記
目的を達成するために、車輪を駆動するためのモータを
有する自動車において、モータの回転情報を検出する手
段と、車輪の回転情報を検出する手段と、検出されたモ
ータの回転情報と車輪の回転情報とに基づき車輪に生ず
る路面反力を推定する手段とからなることを特徴とする
路面反力推定装置を提案するものである。

【００１２】モータ回転情報検出手段により検出される
モータの回転情報は、モータのトルク，回転角加速度，
回転角速度，回転角度の少なくとも１つである。

【００１３】一方、車輪回転情報検出手段により検出さ
れる車輪の回転情報は、車輪の回転角加速度，回転角速
度，回転角度の少なくとも１つである。

【００１４】路面反力推定手段は、より具体的には、車
輪の軸廻りの運動方程式を用いて路面反力を推定する手
段である。

【００１５】いずれの場合も、自動車の動力伝達系のね
じり剛性が、予め設定された値よりも大きい場合、モー
タの回転情報を検出する手段と車輪の回転情報を検出す
る手段のいずれかの検出結果を選択して用いることがで
きる。

【００１６】本発明は、また、上記他の目的を達成する
ために、アクセル操作に基づいて左右輪を複数の独立し
たモータで駆動する自動車において、左右輪の個々につ
いて独立に路面反力を推定する上記いずれかの路面反力
推定装置と、左輪のモータトルクをアクセル操作と右輪
路面反力推定装置により推定された右輪の推定路面反力
とに基づいて独立に制御し、かつ右輪のモータトルクを
アクセル操作と左輪路面反力推定装置により推定された
左輪の推定路面反力とに基づいて独立に制御する手段と
を含む左右輪差動装置を提案するものである。

【００１７】本発明は、さらに、上記別の目的を達成す
るために、アクセル操作に基づいてモータに所望の駆動
力を発生させる自動車モータトルク制御装置において、
上記いずれかの路面反力推定装置と、モータが発生する
トルクが最新の路面反力の微分値の大きさとアクセル操
作によるトルク指令および現在のトルク値の偏差との積
に制御ゲインを乗じた値をトルクの現在の値に加えた値
になるように修正する制御手段とを含む自動車モータト
ルク制御装置を提案するものである。

【００１８】自動車モータトルク制御装置は、車輪の任
意回転角度を制御上の１サイクルとしてこの１サイクル
内の車輪の各回転角度においてモータが発生するトルク
を制御する制御手段を含むことができる。

【００１９】自動車モータトルク制御装置は、上記いず
れかの路面反力推定装置と、車輪の任意回転角度を制御
上の１サイクルとしてこの１サイクル内の車輪の各回転
角度においてモータが発生するトルクが最新の路面反力
の微分値の大きさとアクセル操作によるトルク指令およ
び現在のトルク値の偏差との積に制御ゲインを乗じた値
をトルクの現在の値に加えた値になるように修正する制
御手段とを含むことも可能である。

【００２０】上記いずれのモータも、電気モータとする
ことができ、その場合の自動車は、電気自動車というこ
とになる。

【００２１】

【作用】自動車の駆動輪に働くトルクとしては、駆動力
または制動力となるモータトルクまたはブレーキトルク
と、路面からの反力によるトルクとが考えられる。これ
らトルクのつりあいに応じて、駆動輪は回転加速度運動
する。したがって、これらのうち駆動輪の回転加速度と
モータトルクとをなんらかの手段により検出すれば、路
面からの反力を推定できることになる。

【００２２】本発明は、このような考え方に基づき、運
転者のアクセル操作に基づいてモータに所望の駆動力を
発生させるモータトルク制御装置において、モータの回
転情報を検出する手段と、車輪の回転情報を検出する手
段と、検出されたモータの回転情報と車輪の回転情報と
により車輪に生ずる路面反力を推定する手段とからなる
路面反力推定装置を実現した。

【００２３】路面反力推定装置により推定される路面反
力に基づいてモータ駆動指令を算出すると、最も効率よ
く駆動トルクを車輪に供給する左右輪差動装置および自
動車モータトルク制御装置が得られる。

【００２４】また、路面反力に応じて各輪駆動力の配分
を適正化すると、最も効率よくしかも安定して走行でき
る。

【００２５】

【実施例】次に、図１〜図８を参照して、本発明による
路面反力推定装置，左右輪差動装置，自動車モータトル
ク制御装置が搭載された自動車について説明する。な
お、本実施例のモータは電気モータであるので、自動車
は電気自動車ということになる。

【００２６】図１は、本発明による電気自動車の第１実
施例の全体構成を示す図である。電気自動車１は、車輪
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを有し、後ろの２輪２ａ，２ｂ
が駆動輪である。車輪２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄは、それ
ぞれ独立したブレーキ８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄを持って
いる。駆動輪２ａ，２ｂは、コントローラ１４から電力
が供給されるモータ３ａ，３ｂにより、ギアボックス４
ａ，４ｂを介して駆動されている。駆動輪２ａ，２ｂ
は、ブレーキ８ａ，８ｂの他に、駆動輪の実際の回転情
報を検出する磁気ピックアップ５ａ，５ｂを備えてお
り、モータ３ａ，３ｂも、実際のモータの回転情報を検
出する光学エンコーダ６ａ，６ｂを備えている。コント
ローラ１４からモータ３ａ，３ｂへの電力線には、検出
抵抗７ａ，７ｂが装備されており、コントローラ１４か
らモータ３ａ，３ｂに流入する電流を検出する。一般に
モータが発生するトルクは、モータに流入する電流に比
例するので、検出抵抗７ａ，７ｂによりモータ３ａ，３
ｂの出力トルクを検出できる。これらのトルク情報は、
路面反力推定装置１３ａ，１３ｂに入力される。

【００２７】路面反力推定装置１３ａ，１３ｂは、モー
タトルク情報以外に、磁気ピックアップ５ａ，５ｂによ
り検出される車輪の回転情報、光学エンコーダ６ａ，６
ｂにより検出されるモータの回転情報を取込み、走行時
に路面から受ける反力を推定し、コントローラ１４に出
力する。アクセルペダル９の踏み込み量，ステアリング
１１の舵角，ブレーキペダル１０の踏み込み量等の情報
もコントローラ１４に入力される。コントローラ１４
は、これらの各種情報に基づいて、モータ３ａ，３ｂの
トルクを制御するとともに、ブレーキアクチュエータ１
２を介して、各車輪の制動力を制御する。

【００２８】図２は、磁気ピックアップ５ａ，５ｂによ
る車輪の回転情報の検出方法および光学エンコーダ６
ａ，６ｂによるモータの回転情報の検出方法を説明する
図である。磁気ピックアップ５ａ，５ｂは、車輪２が回
転すると、それぞれのシャフトに取り付けられた歯車の
回転に同期した正弦波状の信号を発生する。また、光学
エンコーダ６ａ，６ｂは、モータ３が回転すると、それ
ぞれのシャフトに取り付けられた光学円盤の回転に同期
した正弦波状の信号を発生する。これら正弦波状の信号
は、路面反力推定装置１３ａ，１３ｂに入力され、波形
整形器１３０を通過し、矩形波信号となる。これらの矩
形波信号は、カウンタ１３１に入力され、パルスとして
カウントされる。カウントに分割角度(３６０度を歯車
の歯数，光学円盤のスリット数で割った角度)を掛ける
と、車輪またはモータの絶対回転角度を検出できる。そ
れと同時に、これらの矩形波信号は、パルス間隔測定器
１３２に入力され、パルス間の時間を計測される。これ
らの情報は、角速度・角加速度演算装置１３３に入力さ
れ、以下のような方法で任意の回転角度における瞬時回
転速度の演算に用いられる。

【００２９】さて、分割角度がΔθであり、Δθ回転す
るためにＴk，Ｔk+1だけ時間がかかるとすると、ｋ番目
の回転角度における瞬時回転角速度ａｖ(ｋ)は、数式
(１)で与えられる。

【００３０】

【数１】

【００３１】また、このときの平均回転角速度は、移動
平均を用いて、数式(２)で表せる。

【００３２】

【数２】

【００３３】さらに、ｋ番目の回転角度における瞬時回
転角加速度ａａ(ｋ)は、数式(３)で与えられる。

【００３４】

【数３】

【００３５】このときの平均回転角加速度は、移動平均
を用いて、数式(４)で表せる。

【００３６】

【数４】

【００３７】以上のような方法を用いると、モータまた
は車輪の回転角度，瞬時回転速度，平均回転速度，瞬時
回転加速度，平均回転加速度を検出できる。

【００３８】図３は、本発明による電気自動車駆動モー
タトルク制御装置が搭載された自動車の動力伝達系を示
す図、図４は、モータによるトルクと路面反力によるト
ルクの関係を示す図である。ここで、モータには、電磁
トルクＴｍが加えられ、車輪には路面反力Ｆに車輪半径
Ｒを乗じた路面反力トルクが、モータによるトルクと逆
方向に加えられている。モータの回転角度をθｍ，車輪
の回転角度をθｗとし、モータの慣性モーメントをＪ
ｍ，車輪の慣性モーメントをＪｗ，モータの回転系の粘
性減衰定数をＣｍ，車輪の回転系の粘性減衰定数をＣ
ｗ，モータの回転系の個体摩擦をＲｍ，車輪の回転系の
個体摩擦をＲｗ，車軸のねじり剛性をκとすると、モー
タと車輪との回転系の運動方程式は、数式(５),(６)の
ようになる。

【００３９】

【数５】

【００４０】

【数６】

【００４１】モータが発生する電磁トルクＴｍは、電力
線に取り付けた検出抵抗７ａ，７ｂで検出されるモータ
流入電流とモータに取り付けた光学エンコーダ６ａ，６
ｂで検出されるモータ３ａ，３ｂの回転情報とによりす
べり率を検出すると、正確に検出できる。したがって、
このモータトルク検出方法と図２に示したモータおよび
車輪の回転情報検出方法とを併用すると、数式(５)およ
び(６)のうち、路面反力によるトルク以外は、すべて検
出が可能となる。その結果として、路面反力が車輪に及
ぼすトルクを検出し、路面反力を推定できる。ｋ番目の
回転角度における瞬時路面反力をＦ(ｋ)とすると、数式
(７)のようになる。

【００４２】

【数７】

【００４３】もし、車軸のねじり剛性κを明確に同定で
きない場合、路面反力Ｆ(ｋ)は、数式(５),(６)を用
い、数式(８)として推定できる。

【００４４】

【数８】

【００４５】また、車軸のねじり剛性κが十分に大きい
場合、車軸のねじり変形は無視できるので、モータの回
転角度θｍと車輪の回転角度θｗとの間には、数式(９)
で示されるような関係が成り立つ。

【００４６】

【数９】

【００４７】したがって、数式(５),(６)は１個にまと
められる。

【００４８】

【数１０】

【００４９】その結果、路面反力Ｆ(ｋ)は、数式(１０)
を用い、数式(１１)として推定できる。

【００５０】

【数１１】

【００５１】なお、数式(７),(８),(１１)で示される路
面反力の推定式の中で車輪半径Ｒが一定であるとした
が、タイヤ空気圧,タイヤ荷重を随時計測すれば、車輪
半径Ｒを変化量として取り扱うようにしてもよい。ま
た、同様に推定した路面反力とタイヤ荷重とにより数式
（１２)を用い、ｋ番目の回転角度における瞬時路面摩
擦計数を推定することもできる。ここで、Ｗｗ(ｋ)は、
ｋ番目の回転角度における瞬時タイヤ荷重である。

【００５２】

【数１２】

【００５３】数式(７)，(８)，(１１)，(１２)で示され
るような路面反力，路面摩擦係数の推定演算は，全て路
面反力推定装置１３ａ，１３ｂ内のマイクロコンピュー
タのソフトウェアにより実現でき、車輪の各回転角度毎
に推定演算可能である。

【００５４】次に、この路面反力推定装置を用いて、電
気自動車左右輪差動機構を実現する方法について述べ
る。

【００５５】図５は、通常の自動車に搭載されている差
動機構の構造を示す図である。エンジン等からの駆動ト
ルクをＴin，回転数をＮinとし、左右輪の路面反力によ
るトルクをそれぞれＴl，Ｔrとし、左右輪の回転数をＮ
l，Ｎrとすると、これらの間には数式(１３),(１４),
(１５)の関係がある。

【００５６】

【数１３】

【００５７】

【数１４】

【００５８】

【数１５】

【００５９】したがって、路面反力推定情報を用いてこ
の関係を実現するように左右輪の駆動モータを制御する
と、通常の自動車に搭載されている差動機構と同等な効
果がられる。

【００６０】図６は、図１に示した自動車において上述
のような左右輪差動機構を実現するための路面反力推定
装置１３ａ，１３ｂとコントローラ１４との統合された
制御ブロックを示す図である。コントローラ１４は、運
転者の加速指令をアクセルペダル９から取り込まれたア
クセル開度に基づいて検出し、加速力指令Ｆ＊を決定す
る。加速力指令Ｆ＊は、トルク指令Ｔ＊に変換され、左
右モータに対して半分ずつに振り分けられる((Ｔ／２)
＊)。各モータは、基本的にはこのトルク指令に追従す
るように制御される。

【００６１】各モータにより駆動される車輪２ａ，２ｂ
には、モータによるトルクと実際の路面反力とが印加さ
れる。路面反力推定装置１３ａ，１３ｂは、各モータの
トルク情報および回転情報と各車輪の回転情報とによ
り、各輪に働く路面反力によるトルクを推定する(Ｆre
・Ｒ，Ｆle・Ｒ)。そして、左輪のモータ駆動トルク指
令には右輪の推定路面反力によるトルクを掛け、さらに
ゲインＫをもって負帰還させる。一方で、右輪のモータ
駆動トルク指令に左輪の推定路面反力によるトルクを掛
け、ゲインをもって負帰還させる。これにより、左右輪
の路面反力によるトルクが等しくなるように、左右モー
タが発生するトルクを制御でき、数式(１３)で表される
関係を実現できる。

【００６２】また、左右輪に働く推定路面反力によるト
ルク(Ｆre・Ｒ，Ｆle・Ｒ)を加え合わせてゲインを掛
け、トルク指令Ｔ＊に負帰還する。これにより、左右モ
ータに対するトルク指令が、左右輪の路面反力によるト
ルクの和に等しくなるように、左右モータが発生するト
ルクを制御でき、数式(１４)で表される関係を実現でき
る。

【００６３】さらに、検出された各輪の車輪速を加え合
わせてゲインを掛け、トルク指令Ｔ＊に負帰還する。こ
れにより、左右モータに対するトルク指令が左右輪の回
転数の和に比例するように左右モータが発生するトルク
を制御でき、数式(１５)で表される関係を実現できたこ
とになる。

【００６４】以上のように制御すると、図１に示した電
気自動車において、路面反力推定情報を用いて、各輪駆
動モータを制御し、左右輪差動機構を実現できる。

【００６５】図７は、図１に示した自動車において左右
輪差動制限機能を有した差動機構を実現するための路面
反力推定装置１３ａ，１３ｂとコントローラ１４の統合
された制御ブロックを示す図である。

【００６６】図６の左右輪差動機構と異なるのは、差動
制限器１４０である。差動制限器１４０には、アクセル
ペダル９の踏み込み量，ステアリング１１の舵角，ブレ
ーキペダル１０の踏み込み量の情報と左右輪回転情報と
左右輪の路面反力によるトルクとが入力され、各輪に負
帰還する信号を決定する。また、図示していないが、を
自動車に搭載し、その検出情報を差動制限器１４０に入
力して、より効果的な差動制限を実施しても良い。自動
車運動を検出するセンサとしては、加速度センサ，ヨー
レートセンサ，または車軸支持位置に固定された歪ゲー
ジ等を用いたタイヤ荷重センサ等が考えられる。差動制
限器１４０により決定される左右輪の駆動トルク差を差
動制限トルクとし、この差動制限トルクを左右輪の路面
反力差，回転数差，舵角，ブレーキ踏み込み量に応じて
変化させる。そして、これに応じて、左右輪の路面反力
によるトルクの負帰還信号を決定する。このとき、舵角
情報等を用いて、旋回外輪の駆動トルクを旋回内輪の駆
動トルクに比べて増加させ、自動車のヨーイングモーメ
ントを増加させたりすることもできる。

【００６７】次に、電気自動車における駆動モータトル
クの最適化のための制御方法について述べる。

【００６８】図８は、ある路面において、図１に示した
電気自動車１の駆動輪におけるモータトルクＴｍと路面
反力Ｆｄとの関係を示す図である。モータトルクが比較
的少ない場合は、モータトルクＴｍの増大に伴い路面反
力Ｆｄも増大する。しかし、モータトルクＴｍが最大路
面反力Ｆｄｍに到達するＴｍｏを越えると、路面反力は
減少する。したがって、運転者のアクセル操作によるモ
ータトルク制御指令がＴｍｏを超過する場合は、モータ
トルクＴｍを路面状況に応じて常にＴｍｏの近傍の値と
なるように制御すれば、車輪空転やタイヤ摩耗を防止で
き、効率が向上し、駆動モータトルクの最適化が可能で
ある。この機能は、路面反力を常時検出しておき、路面
反力が小さくならないようにモータトルクを制御するこ
とにより達成できる。

【００６９】図９は、運転者のアクセル操作に基づいて
車輪駆動モータに所望の駆動電力を供給する電気自動車
用モータトルク制御装置において、路面反力推定装置を
用いて最適駆動トルク配分を行なう場合の車輪１輪のモ
デルを示す図である。この実施例においては、車輪の任
意回転角度を制御上の１サイクルとして、１サイクル内
の車輪の各回転角度において、モータが発生するトルク
を制御する場合を示している。この車輪とモータで構成
される回転系の制御上の１サイクルを車輪回転角度Θ
(ただし、Ｎ・Θ＝２π、すなわちＮサイクルで車輪１
回転)とする。そしてサンプリング角度をθとし、Θ＝
ｍ・θとする。このθの値は、車輪回転数検出用歯車の
歯数で２πを割った角度と同じにしてもよい。

【００７０】コントローラ１４は、アクセルまたはブレ
ーキ操作に基づいた車輪駆動モータトルク指令Ｔｄｒｖ
と、車輪の各回転角度において路面反力推定装置１３が
推定した路面反力Ｆ(ｋ)の微分値を基にして、モータ３
が発生するトルクの制御指令を算出し、車輪の回転角度
に合わせてモータ３が発生するトルクを制御する。運転
者のトルク指令は、アクセルが踏み込まれているとき
は、正の値をとり、ブレーキが踏まれていてしかも自動
車の速度が進行方向と逆向きに発生していないときは、
負の値をとる。

【００７１】制御指令の算出法としては、例えば次の方
法がある。ｊ＋１サイクル目，ｋ番目のサンプリング角
度におけるモータ３の発生トルクの制御指令値Ｔｃ(ｊ
＋１)(ｋ)(新しい指令値)をｊサイクル目，ｋ番目の制
御指令値の値Ｔｃ(ｊ)(ｋ)(現在の指令値)に路面反力Ｆ
(ｊ)(ｋ)の微分値Ｆ´(ｊ)(ｋ)に運転者トルク指令Ｔｄ
ｒｖとｊサイクル目，ｋ番目の制御指令値の値Ｔｃ(ｊ)
(ｋ)との偏差と制御ゲインＣ(Ｃ＞０)を掛けたものを加
えて、数式(１６)のように算出する。数式(１６)におい
ては、トルクの符号は、モータ３が進行回転方向に発生
するときを＋にとり、進行回転逆方向に発生するときを
−にとってある。

【００７２】

【数１６】

【００７３】数式(１６)によれば、Ｆ´(ｋ)が正で(Ｔ
ｄｒｖ−Ｔｃ(ｊ)(ｋ))が正、すなわち路面反力が増加
中(図８の(ａ)の部分)で、さらに現在のモータトルクの
制御指令値が運転者トルク指令よりも小さい場合は、通
常の加速状態としてモータ３が発生するトルクＴｃをＣ
・Ｆ´(ｊ)(ｋ)・(Ｔｄｒｖ−Ｔｃ(ｊ)(ｋ))だけ増加さ
せる。

【００７４】また、Ｆ´(ｊ)(ｋ)が負で、(Ｔｄｒｖ−
Ｔｃ(ｊ)(ｋ))が正、すなわち路面反力が減少中(図８の
(ｂ)の部分)で、さらに現在のモータトルクの制御指令
値が運転者トルク指令よりも小さい場合は、モータトル
クが過剰状態であり、モータ３が発生するトルクＴｃを
｜Ｃ・Ｆ´(ｊ)(ｋ)・(Ｔｄｒｖ−Ｔｃ(ｊ)(ｋ))｜だけ
減少させる。

【００７５】さらに、Ｆ´(ｋ)が正で、(Ｔｄｒｖ−Ｔ
ｃ(ｊ)(ｋ))が負、すなわち路面反力が減少中(図８の
(ｂ)の部分)で、さらに現在のモータトルクの制御指令
値が運転者トルク指令よりも大きい場合は、通常の減速
状態であるので、モータ３が発生するトルクＴｃを｜Ｃ
・Ｆ´(ｊ)(ｋ)・(Ｔｄｒｖ−Ｔｃ(ｊ)(ｋ))｜だけ減少
させる。

【００７６】ところで、Ｆ´(ｋ)が負で、(Ｔｄｒｖ−
Ｔｃ(ｊ)(ｋ))が負、すなわち路面反力が減少中(図８の
(ｂ)の部分)で、現在のモータトルクの制御指令値が運
転者トルク指令よりも大きい場合は、運転者のブレーキ
ング等により車輪がロック状態に陥ろうとしている状態
であるから、モータ３が発生するトルクＴｃをＣ・Ｆ´
(ｊ)(ｋ)・(Ｔｄｒｖ−Ｔｃ(ｊ)(ｋ))だけ増加させ、車
輪のロックを防ぐ。

【００７７】また、(Ｔｄｒｖ−Ｔｃ(ｊ)(ｋ))がゼロ、
すなわち現在のモータトルクの制御指令値が運転者トル
ク指令に一致している場合は、現在のモータトルクの制
御指令値Ｔｃ(ｊ)(ｋ)が、そのまま新たな制御指令値Ｔ
ｃ(ｊ＋１)(ｋ)となり、定速走行が可能である。さら
に、Ｆ´(ｊ)(ｋ)がゼロの場合は、現在のモータトルク
の制御指令値が、その路面で到達できる最大路面反力Ｆ
ｄｍを与えるＴｍｏ(図８参照)であることを意味し、現
在のモータトルクの制御指令値Ｔｃ(ｊ)(ｋ)がそのまま
新たな制御指令値Ｔｃ(ｊ＋１)(ｋ)となるので、モータ
トルクを路面状況に応じて常にＴｍｏの近傍の値となる
ように確実に制御でき、駆動モータトルクの最適化が可
能である。

【００７８】ここでは、車輪駆動用の電気モータを有す
る電気自動車に本発明を適用した実施例を説明したが、
その他のダイナミック出力トルクが検出できるモータを
備えた自動車にも、本発明を適用できることはいうまで
もない。

【００７９】

【発明の効果】本発明によれば、車輪駆動用のモータを
有する自動車において、モータの回転情報と車輪の回転
情報とを検出し、車輪に生ずる路面反力を推定し、その
情報を用いて左右輪を独立したモータで駆動する自動車
で差動機構や差動制限機能付き差動機構を実現し、モー
タトルクを最適化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電気自動車の第１実施例の全体構
成を示す図である。

【図２】磁気ピックアップによる車輪の回転情報の検出
方法および光学エンコーダによるモータの回転情報の検
出方法を説明する図である。

【図３】本発明による電気自動車駆動モータトルク制御
装置が搭載された自動車の動力伝達系を示す図である。

【図４】図３の動力伝達系におけるモータトルクと路面
反力トルクとの関係を示す図である。

【図５】通常の自動車に搭載されている差動機構の構造
を示す図である。

【図６】図１に示した自動車において左右輪差動機構を
実現するための路面反力推定装置とコントローラの統合
された制御ブロックを示す図である。

【図７】図１に示した自動車において左右輪差動制限機
能を有した差動機構を実現するための路面反力推定装置
とコントローラの統合された制御ブロックを示す図であ
る。

【図８】図１に示した電気自動車１の駆動輪におけるモ
ータトルクＴｍと路面反力Ｆｄとの関係を示す図であ
る。

【図９】運転者のアクセル操作に基づいて車輪駆動モー
タに所望の駆動電力を供給する電気自動車用モータトル
ク制御装置において、路面反力推定装置を用いて最適駆
動トルク配分を行なう場合の車輪１輪のモデルを示す図
である。

【符号の説明】

１ 電気自動車 ２ 車輪 ３ モータ ４ ギアボックス ５ 車輪回転検出用磁気ピックアップ ６ モータ回転検出用光学エンコーダ ７ モータ電流検出抵抗 ８ ブレーキ ９ アクセルペダル １０ ブレーキペダル １１ ステアリング １２ ブレーキアクチュエータ １３ 路面反力推定装置 １４ コントローラ １３０ 波形整形器 １３１ カウンタ １３２ パルス間隔測定器 １３３ 回転角速度・回転角加速度演算装置 １４０ 差動制限器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 門向 裕三 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 木下 和人 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 田島 不二夫 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車輪を駆動するためのモータを有する自
   動車において、 前記モータの回転情報を検出する手段と、 前記車輪の回転情報を検出する手段と、 検出された前記モータの回転情報と前記車輪の回転情報
   とに基づき前記車輪に生ずる路面反力を推定する手段と
   からなることを特徴とする路面反力推定装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の路面反力推定装置にお
   いて、 前記モータ回転情報検出手段により検出されるモータの
   回転情報が、前記モータのトルク，回転角加速度，回転
   角速度，回転角度の少なくとも１つであることを特徴と
   する路面反力推定装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の路面反力推定
   装置において、 前記車輪回転情報検出手段により検出される車輪の回転
   情報が、車輪の回転角加速度，回転角速度，回転角度の
   少なくとも１つであることを特徴とする路面反力推定装
   置。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれか一項に記載
   の路面反力推定装置において、 前記路面反力推定手段が、前記車輪の軸廻りの運動方程
   式を用いて前記路面反力を推定する手段であることを特
   徴とする路面反力推定装置。
5. 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれか一項に記載
   の路面反力推定装置において、 前記自動車の動力伝達系のねじり剛性が、予め設定され
   た値よりも大きい場合はモータの回転情報を検出する手
   段と車輪の回転情報を検出する手段のいずれか一方の検
   出結果を選択する手段を備えたことを特徴とする路面反
   力推定装置。
6. 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれか一項に記載
   の路面反力推定装置において、 前記モータが、電気モータであることを特徴とする路面
   反力推定装置。
7. 【請求項７】 アクセル操作に基づいて左右輪を複数の
   独立したモータで駆動する自動車において、 前記左右輪の個々について独立に路面反力を推定する上
   記請求項１ないし５のいずれか一項に記載の路面反力推
   定装置と、 前記左輪のモータトルクをアクセル操作と前記右輪路面
   反力推定装置により推定された右輪の推定路面反力とに
   基づいて独立に制御し、かつ前記右輪のモータトルクを
   アクセル操作と前記左輪路面反力推定装置により推定さ
   れた左輪の推定路面反力とに基づいて独立に制御する手
   段とを含むことを特徴とする左右輪差動装置。
8. 【請求項８】 請求項７に記載の左右輪差動装置におい
   て、 前記モータが、電気モータであることを特徴とする左右
   輪差動装置。
9. 【請求項９】 アクセル操作に基づいてモータに所望の
   駆動力を発生させる自動車モータトルク制御装置におい
   て、 請求項１ないし５のいずれか一項に記載の路面反力推定
   装置と、 前記モータが発生するトルクが最新の路面反力の微分値
   の大きさとアクセル操作によるトルク指令および現在の
   トルク値の偏差との積に制御ゲインを乗じた値を前記ト
   ルクの現在の値に加えた値になるように修正する制御手
   段とを含むことを特徴とする自動車モータトルク制御装
   置。
10. 【請求項１０】 アクセル操作に基づいてモータに所望
    の駆動力を発生させる自動車モータトルク制御装置にお
    いて、 前記車輪の任意回転角度を制御上の１サイクルとして当
    該１サイクル内の車輪の各回転角度において前記モータ
    が発生するトルクを制御する制御手段を含むことを特徴
    とする自動車モータトルク制御装置。
11. 【請求項１１】 アクセル操作に基づいてモータに所望
    の駆動力を発生させる自動車モータトルク制御装置にお
    いて、 請求項１から５のいずれか一項に記載の路面反力推定装
    置と、 前記車輪の任意回転角度を制御上の１サイクルとして当
    該１サイクル内の車輪の各回転角度においてモータが発
    生するトルクが最新の路面反力の微分値の大きさとアク
    セル操作によるトルク指令および現在のトルク値の偏差
    との積に制御ゲインを乗じた値を前記トルクの現在の値
    に加えた値になるように修正する制御手段とを含むこと
    を特徴とする自動車モータトルク制御装置。
12. 【請求項１２】 請求項９ないし１１のいずれか一項に
    記載の自動車モータトルク制御装置において、 前記モータが、電気モータであることを特徴とする自動
    車モータトルク制御装置。
13. 【請求項１３】 請求項９ないし１２のいずれか一項に
    記載の自動車モータトルク制御装置を備えた自動車。