JPH0819110A - 電気自動車の駆動装置 - Google Patents

電気自動車の駆動装置

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JPH0819110A
JPH0819110A JP6145974A JP14597494A JPH0819110A JP H0819110 A JPH0819110 A JP H0819110A JP 6145974 A JP6145974 A JP 6145974A JP 14597494 A JP14597494 A JP 14597494A JP H0819110 A JPH0819110 A JP H0819110A
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Motoyuki Hayashida
素行 林田
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MOTOR JIDOSHA KK
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Abstract

(57)【要約】 【目的】電気自動車の旋回走行等の性能を確保する。 【構成】左右の駆動輪１，２を別々に駆動する同期電動
機５，６を設け、制御コンピュータ７，８により、左右
の駆動輪１，２の回転速度を独立して制御するようにし
た。これにより、旋回走行時等で左右の駆動輪１，２に
必要な回転速度差を与えた回転速度制御を行え、良好な
走行性能が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電気自動車の駆動装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】電動機は小さいものは２００Ｗクラスか
ら大きいものでは数メガワットまで存在するわけである
が、量産体制が整備され、電気自動車に必要な動力を供
給しうるものとの条件をつければ可能な領域は狭めら
れ、２０ＫＷから３７．５ＫＷ程度となると推定され
る。加速性能などを勘案すれば、２０ＫＷを下回る出力
では不足するし、３７．５ＫＷを超える大きな電動機は
特殊用途にしか生産されていないので入手困難、すなわ
ち、量産体制が整っているとは言いがたい現状だからで
ある。
【０００３】また、電動機は車体に対して集中荷重とし
て作用しがちであるので、大型の電動機の駆動力を分配
して複数の駆動輪を駆動する方式に比較して、駆動輪別
に複数の小型電動機を設けて搭載重量を分散する方が、
耐久強度上も得策である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、電気自動車
への適用を考える場合、旋回走行時等における左右の車
輪の速度差を持たせる必要があり、１つの電動機で左右
の駆動輪を駆動する場合には、左右の車軸を差動歯車機
構を介して連結することが一般的に行われ、左右の車輪
に対して少なくとも機械的に何らかの速度差を持たせる
機構が必要となる。
【０００５】これに対し、前記左右の駆動輪を別々の電
動機で駆動する場合には、差動歯車機構のような速度差
を持たせるための機械的な構成は必須とはいえず、コス
ト的にも省略が望まれる。本発明は、このような実状に
鑑みなされたもので、左右の駆動輪を別々の電動機で駆
動する方式において、機械的な構成によることなく、左
右の駆動輪に速度差を持たせることが可能な電気自動車
の駆動装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】このため、請求項１に係
る発明は、電気自動車の駆動装置において、左右の駆動
輪に対して夫々電動機を備えると共に、該左右の電動機
を独立して制御する駆動輪別制御手段を設けたことを特
徴とする。前記電動機としては、同期電動機を使用し、
又は誘導電動機を使用することができる。
【０００７】このもので、操舵量を検出する手段を備
え、前記駆動輪別制御手段は、検出された操舵量と目標
車速とに基づいて、前記左右の電動機の制御速度を設定
するようにしてもよい。このもので、複数の車軸につい
て左右の駆動輪に対して夫々電動機を備え、前記駆動輪
別制御手段は各電動機を独立して制御するようにしても
よい。
【０００８】また、請求項６に係る発明は、電気自動車
の駆動装置において、左右の駆動輪に対して夫々誘導電
動機を備えると共に、該左右の誘導電動機に対して同一
の制御を行う共通の制御手段を設けたことを特徴とす
る。このもので、複数の車軸について左右の駆動輪に対
して夫々誘導電動機を備え、前記共通の制御手段は全て
の電動機に対して同一の制御を行うようにしてもよい。
【０００９】また、請求項８に係る発明は、複数の車軸
のうち、一方の車軸については左右の駆動輪に対して夫
々電動機を備えると共に、該左右の電動機を独立して制
御する駆動輪別制御手段を設け、他方の車軸については
左右の駆動輪に対して夫々電動機を備えると共に、該左
右の誘導電動機に対して同一の制御を行う共通の制御手
段を設けたことを特徴とする。
【００１０】
【作用】請求項１，請求項６に係る発明に共通の作用と
して、左右の駆動輪を別々の電動機で駆動することによ
って、差動歯車等の速度差を与える機械的な構成が省略
でき、また、一軸に対して２台の電動機を使用するの
で、比較的小型の電動機を使用して合計出力としては大
きいものを得ることができ、搭載重量を左右に分散させ
ることができるため、集中荷重の弊害を避けられ、耐久
強度が向上する。
【００１１】そして、請求項１に係る発明では、左右の
電動機を独立に制御して旋回走行時等では、必要な速度
差を持たせた制御を行うことができる。電動機として同
期電動機を使用する場合は、高精度に独立した制御が行
え、誘導電動機でも同期電動機ほど高精度ではないが独
立した制御が可能である。また、具体的には請求項４に
係る発明のように、検出された操舵量と目標車速とに基
づいて、当該旋回走行に必要な速度差を持たせて左右の
同期電動機の制御速度を設定し、夫々設定した制御速度
に制御することで、安定した旋回走行性能が得られる。
【００１２】更に、複数の車軸について左右の駆動輪に
対して夫々電動機を備え、前記駆動輪別制御手段は各電
動機を独立して制御することで、全輪独立駆動とするこ
とができ、あらゆる道路状況に対して最適な駆動制御を
行うことができる。また、請求項６に係る発明では、左
右の誘導電動機に対して同一の制御を行っても、界磁の
回転速度と回転子との間に生じるすべり量によって左右
の駆動輪に必要な速度差を与えることができ、それによ
って旋回走行時等にスリップの発生を抑制した安定した
走行性能が得られる。
【００１３】また、複数の車軸に対して夫々左右の誘導
電動機を備えて、全ての誘導電動機に対して同一の制御
を行う (同一周波数の交流電力を与える) ようにすれ
ば、廉価な全輪駆動車を提供することができる。また、
請求項８に係る発明では、例えば、操舵の行われる前側
車軸については左右の駆動輪に対して独立して備えた同
期電動機或いは誘導電動機を独立して制御することによ
り左右の駆動輪の速度差を高精度に与えた制御を行う一
方、操舵の行われない後車軸については左右の駆動輪に
対して夫々備えた誘導電動機に対して同一の制御を行う
ことで、制御精度とコスト性とを両立することができ
る。
【００１４】
【実施例】以下に本発明の実施例を図に基づいて説明す
る。図１は、請求項１の発明に係る電気自動車の駆動装
置の実施例を示す。図において、左右の駆動輪１，２
は、夫々駆動軸３，４を介して同期電動機５，６と連結
されている。尚、駆動軸３，４と駆動輪１，２及び同期
電動機５，６との連結は自在継手を介して行われ、それ
によって電動機の配設高さに自由度を与えている。
【００１５】駆動輪別制御手段としての制御コンピュー
タ７，８は、蓄電池９を電源として駆動され、アクセル
操作量つまりドライバーの要求出力を検出するアクセル
センサ10の信号、その他の各種センサからの信号に基づ
いて目標車速を設定すると共に、操舵角を検出する操舵
角センサ11からの信号を入力して、前記目標車速と操舵
角とに基づいて夫々必要な左右の駆動輪１，２の速度差
を与えて左右の駆動輪１，２の目標回転速度を演算す
る。そして、各同期電動機５，６の相差角 (界磁と回転
子との位相差) と回転速度とを同時に検出する回転角セ
ンサ12，13からの信号を入力しつつ、目標回転速度と現
実の回転速度との偏差に基づいて相差角を制御しつつ左
右の同期電動機５，６を夫々最適の回転速度にフィード
バック制御する。
【００１６】また、前記の方法は、操舵角と目標車速と
に基づいて左右の駆動輪の必要な回転速度差を予め求め
るようにしたが、回転角センサ12，13で検出された相差
角に基づき、該相差角を現在の運転状態に対して設定さ
れる所定値に保持するように各同期電動機を独立にフィ
ードバック制御することでも制御可能である。例えば、
直線走行から旋回走行時への移行時には外側を走行する
車輪つまり該車輪に連結された同期電動機の回転子の速
度が相対的に増大する結果、相差角は減少し、内側を走
行する車輪に連結された同期電動機の回転子の速度が相
対的に減少する結果相差角は増大する。
【００１７】そこで、相差角減少側の同期電動機は相差
角を増大補正すべく界磁に与える制御周波数を増大して
回転速度を増大させ、一方、相差角増大側の同期電動機
は相差角を減少補正すべく界磁に与える制御周波数を減
少して回転速度を減少させるようにして必要な速度差を
自動的に調整する。但し、実際には応答遅れがあるか
ら、前記予測制御と併用することが好ましい。
【００１８】また、旋回走行以外で泥路を走破する時、
スピンを回避したいときなど、直線路でも幾らか左右輪
の回転速度を変更及び調節したいときがある。このよう
な場合、例えば、スピンによって急激に相差角が変化
し、正負が逆転するので、それによってスピンの発生を
検出して速やかに回転速度を減少させる等の制御とすれ
ばよい。
【００１９】このように構成することによって、広域走
行安定性を確保でき、究極のロードホールディングを得
ることができる。また、複数の電動機を使用するので重
量を分散しながら大きな出力を持つ電動機を搭載するこ
とが可能となり、高性能電気自動車の基本的な構造とな
る。また、左右の車輪は機械的な回転の伝達を行う必要
がなく、差動歯車等を省略して簡便な構造となる。
【００２０】ところで、前記左右の駆動輪は前輪側，後
輪側のいずれであってもよく、その場合、他の車軸の車
輪は非駆動輪であってもよいが、例えば電動機と内燃機
関とからなる複合原動機で駆動する駆動輪としてもよ
い。また、本発明は前輪，後輪共に駆動輪とした全輪駆
動車にも適用できる。かかる全輪駆動車に適用した実施
例を図２に基づいて説明する。
【００２１】前記第１の実施例における駆動輪を後車軸
側として第１の実施例の構成に加えて、前車軸側の左右
の駆動輪21，22についても夫々車軸23，24を介して同期
電動機25，26を連結し、これら同期電動機23，24を夫々
駆動輪別制御手段としての制御コンピュータ27，28によ
って独立に制御する。制御方式については、前記同様目
標車速と操舵角とに基づいて左右の駆動輪21，22の目標
回転速度を演算し、回転角センサ29，30からの信号を入
力しつつ、目標回転速度と現実の回転速度との偏差に基
づいて相差角を制御し、左右の同期電動機25，26を夫々
最適の回転速度にフィードバック制御する。
【００２２】このようにして、前側左右の駆動輪21，22
と後側左右の駆動輪１，２とが夫々独立して最適な回転
速度に制御されることとなる。その結果、あらゆる道路
状況に対して最適な駆動制御を行える全輪駆動の電気自
動車を実現できる。また、以上左右の駆動輪を独立に制
御する駆動装置の実施例では、電動機として同期電動機
が使用され、該同期電動機は相差角の制御によって回転
速度を高精度に調整できるため、左右の駆動輪の回転速
度を独立して高精度に制御できるものであるが、誘導電
動機を使用することもできる。誘導電動機の場合、界磁
電流と回転子とのすべり率で回転速度を制御するもので
あり、同期電動機ほど高精度な制御は行えないが、左右
の駆動輪の回転速度を独立に設定して制御することで、
各駆動輪のスリップ率の発生を十分低減できる道路状況
に適した制御を行うことができる。
【００２３】尚、誘導電動機を使用した独立制御の実施
例については図示しないが、図１，図２において、各同
期電動機を誘導電動機に変更すると共に、相差角も検出
する回転角センサに変えて回転速度を検出する回転セン
サを使用し、各駆動輪毎に界磁電流と回転子の回転速度
とから所定のすべり率に保持しつつ目標回転速度に近づ
けるようにフィードバック制御する。
【００２４】次に、請求項６に係る発明の実施例を図３
に基づいて説明する。前記複数の電動機を独立して制御
することは、究極の理想的な形態ではあるが、電動機の
夫々に対して微妙な異なる周波数の電力を供給する必要
があるため、電動機の搭載数に応じて制御コンピュータ
の主要部を備える必要がある。同期電動機を用いる方式
では、左右の駆動輪に速度差を持たせたい場合、界磁電
流を回転子の回転速度つまり駆動輪の回転速度に同期さ
せる必要があるため、駆動輪毎に独立して制御せざるを
得ない。
【００２５】このような同期電動機による制御を必要と
するのは、競技等の極限的な状況においてであり、通常
の公道を走行する場合にそのような状況に陥るのは積雪
路など、特殊なケースであろう。つまり、全部の電気自
動車が前例のような構造を採用する必要はなく、大概の
場合は廉価な機構で間に合うであろう。この点に鑑みた
場合、誘導電動機を使用すると、勿論前記した駆動輪毎
の独立した制御を行うことが制御上は好ましいのである
が、誘導電動機のすべり率による制御は、すべりによっ
てある程度のトルク変動を吸収できる利点があり、この
ことを利用してより廉価な駆動装置とすることができ
る。
【００２６】即ち、本実施例では、左右の駆動輪１，２
は、夫々駆動軸３，４を介して誘導電動機15，16と連結
するが、これら左右の誘導電動機15，16に対して１つの
制御回路17から同一周波数つまり同一回転速度の制御信
号を出力するように構成した。尚、回転速度の制御は、
基本的にはアクセルセンサ10で検出されたアクセル操作
量によって誘導電動機の界磁電流の周波数を設定し、誘
導電動機15，16の各回転速度を検出する回転センサ18，
19からの信号により左右の駆動輪の平均化された回転速
度に対して所定のすべり率を有するようにフィードバッ
ク制御することで行われる。ここで、誘導電動機の特性
として、送電される電力の周波数と同期速度で運転され
ているときはトルクを発生していないが、実際の速度が
同期速度より遅いときには駆動力を発生し、逆に速いと
きには制動力を発生する。
【００２７】このような特性があるので、例えば車輪が
空転して回転速度が上昇したときには自動的に電源電力
の周波数に近づき、回転力を失うので空転を継続できな
い。また、曲線路などにおいて幾らか左右車輪に回転速
度差を必要とするときには、界磁の回転速度と回転子の
回転速度はスリップの増減により幾らかは融通がきくの
で、差動歯車等の差動の解消機構は設けることなく、曲
線路を滑らかに走行できるものである。
【００２８】また、複数の電動機に対して同じ周波数の
電力を送電することで足りるので、制御コンピュータが
一系統のみで可能であるため、高価な電子回路を簡単に
構成し、コストダウンを図り得ると共に、電子回路の故
障発生率を低減できるものである。差動歯車を省略でき
るメリットや電動機を複数に分散して搭載するメリット
は前記実施例と同様である。
【００２９】また、請求項７に係る発明の実施例として
図４に示すように、全輪駆動車に適用して、図３の実施
例の構成に加えて、前側左右の駆動輪21，22に車軸23，
24を介して誘導電動機31，32を連結し、これら誘導電動
機31，32に対しても後輪側と共通の制御コンピュータ17
により同一周波数の電力を供給する構成とすることもで
きる。
【００３０】このようにすれば、全駆動輪に共通の制御
コンピュータ17を１個備えるだけで済むため、最も廉価
な全輪駆動車を提供することができる。また、請求項８
に係る発明の実施例を図５に基づいて説明する。図示の
ように、操舵の行われる前側車軸については左右の駆動
輪21に対して夫々同期電動機 (或いは誘導電動機) を2
5，26を設け、各制御コンピュータ27，28により独立し
て制御することにより左右の速度差を高精度に与えた制
御を行う一方、操舵の行われない後車軸については左右
の駆動輪１，２に対して夫々備えた誘導電動機15，16に
対して制御コンピュータ17からの同一周波数の電力を供
給して同一の制御を行うことで、制御精度とコスト性と
を両立することができる。
【００３１】
【発明の効果】以上説明してきたように請求項１に係る
発明によれば、左右の駆動輪を夫々駆動する電動機を設
け、それらを独立して制御する構成とすることにより、
旋回走行時等では、必要な速度差を持たせた制御を行う
ことができ、請求項２に係る発明のように電動機として
同期電動機を使用した場合は、より高精度な制御を行え
るが、請求項３に係る発明のように誘導電動機を用いて
も精度の良い制御を行える。
【００３２】そして、旋回走行時には、請求項４に係る
発明のように、検出された操舵量と目標車速とに基づい
て、当該旋回走行に左右の駆動輪に必要な速度差を持た
せて左右の同期電動機の制御速度を設定し、夫々設定し
た制御速度に制御することで安定した旋回走行性能が得
られる。更に、請求項５に係る発明のように、複数の車
軸について左右の駆動輪に対して夫々電動機を備え、前
記駆動輪別制御手段は各電動機を独立して制御すること
で、全輪独立駆動とすることができ、あらゆる道路状況
に対して最適な駆動制御を行うことができる。
【００３３】また、請求項６に係る発明では、左右の誘
導電動機に対して同一の制御を行っても、界磁の回転速
度と回転子との間に生じるすべり量によって左右の駆動
輪に速度差を与えて旋回走行時等にスリップの発生を抑
制した安定した走行性能が得られる。また、請求項７に
係る発明では、複数車軸の各駆動輪毎に設けられた誘導
電動機に対して同一の制御を行うことにより廉価な全輪
駆動車を提供することができる。
【００３４】また、請求項８に係る発明では、特に精度
を要求される車軸については左右の駆動輪に対して独立
して備えた同期電動機或いは誘導電動機を独立して制御
することにより左右の速度差を高精度に与えた制御を行
える一方、精度をあまり要求されない車軸側に対しては
左右の駆動輪毎に備えた誘導電動機に対して同一の制御
を行うことで、制御精度とコスト性とを両立することが
できる。
【００３５】また、これら発明に共通の効果として、電
動機の搭載重量を左右に分散させることができるため、
集中荷重の弊害を避けられ、耐久強度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１〜４に係る発明の実施例の概略構成を
示す平面図。
【図２】請求項５に係る発明の実施例の構成を示す平面
図。
【図３】請求項６に係る発明の実施例の構成を示す平面
図。
【図４】請求項７に係る発明の実施例の構成を示す平面
図。
【図５】請求項８に係る発明の実施例の構成を示す平面
図。
【符号の説明】
１，２，21，22 左右の駆動輪 ５，６，25，26 左右の同期電動機 ７，８，27，28 左右の制御コンピュータ 10 アクセルセンサ 11 操舵角センサ 12，13，29，30 左右の回転角センサ 15，16，31，32 左右の誘導電動機 17 共通の制御コンピュータ 18，19，33，34 左右の回転センサ

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】左右の駆動輪に対して夫々電動機を備える
    と共に、該左右の電動機を独立して制御する駆動輪別制
    御手段を設けたことを特徴とする電気自動車の駆動装
    置。
  2. 【請求項２】前記電動機が同期電動機であることを特徴
    とする請求項１に記載の電気自動車の駆動装置。
  3. 【請求項３】前記電動機が誘導電動機であることを特徴
    とする請求項１に記載の電気自動車の駆動装置。
  4. 【請求項４】操舵量を検出する手段を備え、前記駆動輪
    別制御手段は、検出された操舵量と目標車速とに基づい
    て、左右の電動機の制御速度を設定することを特徴とす
    る請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の電気自動
    車の駆動装置。
  5. 【請求項５】複数の車軸について左右の駆動輪に対して
    夫々電動機を備え、前記駆動輪別制御手段は各電動機を
    独立して制御することを特徴とする請求項１〜請求項４
    のいずれか１つに記載の電気自動車の駆動装置。
  6. 【請求項６】左右の駆動輪に対して夫々誘導電動機を備
    えると共に、該左右の誘導電動機に対して同一の制御を
    行う共通の制御手段を設けたことを特徴とする電気自動
    車の駆動装置。
  7. 【請求項７】複数の車軸について左右の駆動輪に対して
    夫々誘導電動機を備え、前記共通の制御手段は全ての電
    動機に対して同一の制御を行うことを特徴とする請求項
    ６に記載の電気自動車の駆動装置。
  8. 【請求項８】複数の車軸のうち、一方の車軸については
    左右の駆動輪に対して夫々電動機を備えると共に、該左
    右の電動機を独立して制御する駆動輪別制御手段を設
    け、他方の車軸については左右の駆動輪に対して夫々誘
    導電動機を備えると共に、該左右の誘導電動機に対して
    同一の制御を行う共通の制御手段を設けたことを特徴と
    する電気自動車の駆動装置。
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