JPWO2012042953A1 - 電動車両のステアリング装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、従来の内燃機関のみを搭載した車両と同様のステアリング操作性を備え、且つ、ステアリングの操舵力のアシストのフェールセーフ制御実施中であっても、本来と同様のステアリング操作性を備えたステアリング装置を提供することを目的とする。このため、電動車両の動力源である駆動モータと、駆動モータの回転数を検出するモータ回転数センサと、ステアリングホイールの操舵角に応じて操舵輪に舵角を与えるステアリング装置と、電動車両の速度を検出する車速センサと、モータ回転数センサまたは車速センサの少なくとも一方の出力信号に基づいて乗員の操舵に応じたアシスト量を出力するパワーステアリングコントローラとを備える電動車両のステアリング装置において、電動車両の速度もしくは駆動モータの回転数が高いほどアシスト量を小さくする。

Description

この発明は電動車両のステアリング装置に係り、特に従来の内燃機関型エンジンを搭載する車両に用いるパワーステアリング装置を、電気を駆動源とする駆動モータを搭載した電動車両に利用するための技術に関する。

従来のエンジン駆動自動車用のパワステシステム（「パワーステアリングシステム」ともいう。）は、車輪速からの車速信号と、エンジン回転数信号（車両走行可能状態の判定に使用）とを基にアシスト量を制御している。エンジンが無い電気自動車、もしくはエンジン回転数と車速とが直接関係しないシリーズハイブリッド車においては、エンジン回転数信号によらない独自のパワステ開発が必要となり、開発工数、コストが問題となっている。前記エンジン駆動自動車用のパワステシステムを電気自動車に流用する方法としては、ＲＥＡＤＹ（車両が走行可能状態）中、規定回転数（従来エンジンのアイドル回転数よりも小さい値に設定）より大きな疑似エンジン回転数信号を、パワステシステムに送信する提案（後述の特許文献１参照。）がある。

特開２０１０−８１７１４号公報

ところで、従来の電動車両のステアリング装置において、特許文献１では、エンジン（「内燃機関型エンジン」ともいう。）を搭載する車両に用いるパワーステアリング装置を、エンジンを持たない電気自動車等に利用するための方法が提案されている。
そのための方法は、電気自動車に搭載される走行用モータを駆動可能な状態とするレディオン信号を受信している間は、所定の回転数を示す疑似エンジン回転数を出力して、この疑似エンジン回転数によって乗員のステアリングの操舵力の補助（「アシスト」ともいう。）を可能とするものである。
このとき、疑似エンジン回転数が規定回転数よりも大きければ、エンジン運転中であると判定され、車速に応じたパワステ制御がなされることになる。
しかし、フェールセーフとして車速信号が失陥した場合にエンジン回転数を基にしたフェールセーフ制御を実施するタイプのパワステシステムにおいては、疑似エンジン回転数信号が一定値では、エンジン駆動自動車と同等のフェールセーフ機能が確保されないという不都合がある。
ここで、前記特許文献１の不都合を、以下に詳細に列記する。
（１）疑似エンジン回転数が駆動モータの回転数の変化に伴って変化する記述がなされておらず、常に一定のステアリング操舵力アシストとなるおそれがあること。
このままでは、従来のエンジンのみを搭載した車両と同等のステアリングの操作性が得られないおそれがある。
（２）疑似エンジン回転数信号が正常に出力されつつ、合わせて車両の速度信号等が正常に出力されている場合にステアリングの操舵力のアシストを実施しており、どちらか一方の信号が失陥した場合にステアリングの操舵力のアシストが行えないこと。
（３）フェールセーフ制御に関する記載がなされていないこと。
車両の速度の変化に伴ってステアリングの操舵力アシスト量を変化させるパワーステアリング装置は、車両の車速信号が得られない場合に、代わりにエンジン回転数を基にステアリングの操舵力アシスト量を求めて実施するフェールセーフ制御技術がある。
エンジンを搭載する車両に用いられるパワーステアリング装置を、電気自動車等の電動車両に利用するにあたり、エンジンを搭載する車両と同等のステアリングの操作性を得るためには、未だ改良の余地がある。

この発明は、従来の内燃機関型エンジンのみを搭載した車両と同様のステアリング操作性を備え、且つ、ステアリングの操舵力のアシストのフェールセーフ制御実施中であっても、本来と同様のステアリング操作性を備えたステアリング装置を提供することを目的とする。

そこで、この発明は、上述不都合を除去するために、電動車両の動力源である駆動モータと、この駆動モータの回転数を検出するモータ回転数センサと、ステアリングホイールの操舵角に応じて操舵輪に舵角を与えるステアリング装置と、前記電動車両の速度を検出する車速センサと、前記モータ回転数センサまたは前記車速センサの少なくとも一方の出力信号に基づいて乗員の操舵に応じたアシスト量を出力するパワーステアリングコントローラと、を備える電動車両のステアリング装置において、前記電動車両の速度もしくは前記駆動モータの回転数が高いほど前記アシスト量を小さくすることを特徴とする。

以上詳細に説明した如くこの発明によれば、電動車両の動力源である駆動モータと、駆動モータの回転数を検出するモータ回転数センサと、ステアリングホイールの操舵角に応じて操舵輪に舵角を与えるステアリング装置と、電動車両の速度を検出する車速センサと、モータ回転数センサまたは車速センサの少なくとも一方の出力信号に基づいて乗員の操舵に応じたアシスト量を出力するパワーステアリングコントローラと、を備える電動車両のステアリング装置において、電動車両の速度もしくは駆動モータの回転数が高いほどアシスト量を小さくする。
従って、従来の内燃機関のみを搭載する車両に用いられるステアリング装置を、電気自動車等の電動車両に利用でき、さらに内燃機関を搭載する車両と同様のステアリング操作性が得られる。

図１は電動車両のステアリング装置のシステム図である。（実施例） 図２はモータ回転数を基にした疑似エンジン回転数の一例を示す図である。（実施例）

以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細に説明する。

図１及び図２はこの発明の実施例を示すものである。
図１において、１は電動車両である。
この電動車両１は、電動車両１の動力源である駆動モータ２と、この駆動モータ２の回転数を検出するモータ回転数センサ３と、ステアリングホイール４の操舵角に応じて前輪である操舵輪（「駆動輪」ともいう。）５に舵角を与えるステアリング装置６と、前記電動車両１の速度を検出する車速センサ７と、前記モータ回転数センサ３または前記車速センサ７の少なくとも一方の出力信号に基づいて乗員の操舵に応じたアシスト量を出力するパワーステアリングコントローラ８と、を備えている。
さらに、前記電動車両１は、図１に示す如く、前輪である操舵輪５と、後輪９とを有し、この後輪９、９間に駆動用電池１０を搭載している。
そして、この駆動用電池１０に接続されるインバータ１１によって前記操舵輪５、５間に搭載される前記駆動モータ２を駆動する。
また、前輪である前記操舵輪５は、この操舵輪５、５間に配置される減速機１２と一方の操舵輪５に連絡するドライブシャフト１３とを介して、前記駆動モータ２により駆動される。
そして、一方の前記操舵輪５の回転速度を測定する前記車速センサ７とは独立させて、前記駆動モータ２の回転数を検出するモータ回転数センサ３を駆動モータ２近傍に装備する。
このため、前記電動車両１は、車速を推定する手段として、前記車速センサ７と前記モータ回転数センサ３との２つの独立したセンサを装備している。
前記ステアリングホイール４による運転者の操舵操作は、前輪である前記操舵輪５間に配置される前記ステアリング装置６に伝達されて操舵される。このとき、パワーステアリングユニット１４が運転者の操舵操作をアシストする。
このとき、前記インバータ１１及び前記車速センサ７に接続する車両駆動コントローラ１５は、アクセルやシフトなどの運転操作情報からなる運転者操作に従い、駆動トルク指令を前記インバータ１１に送信する。
更に、前記車両駆動コントローラ１５は、前記車速センサ７の車速信号から車速を演算し、前記パワーステアリングコントローラ８に送信する。
このパワーステアリングコントローラ８は、車速信号に応じたアシスト制御を前記パワーステアリングユニット１４に対して実行する。
また、パワーステアリングコントローラ８は、ステアリングホイール４の操舵力のアシストが必要な状況かどうかをエンジン回転数信号が規定回転数（エンジンのアイドル回転数よりも低く設定され、例えば６００ｒｐｍ）を超えたかどうかで判定している。
このため、エンジンを装備していない電気自動車、もしくは車速とエンジン回転数とが必ずしも関係していないシリーズハイブリッド車においては、ステアリングホイール４の操舵力のアシストが必要な状態を前記パワーステアリングコントローラ８に知らしめる手段として、規定回転数以上の疑似エンジン回転数信号を前記車両駆動コントローラ１５が送信する。
なお、車速信号が失陥した場合に、エンジン回転数信号から車速状態をある程度推測してフェールセーフ制御を実施するタイプのパワステシステムにおいては、この疑似エンジン回転数信号がもし一定値であると、車速に応じて最低限のアシスト制御を実施するというフェールセーフ機能が確保されないことになってしまう。
そこで、前記車速センサ７とは独立に装備している前記モータ回転数センサ３のモータ回転数信号に基づいた疑似エンジン回転数信号を前記車両駆動コントローラ１５が演算して、前記パワーステアリングコントローラ８に送信する。

また、前記電動車両１のステアリング装置６において、前記電動車両１の速度もしくは前記駆動モータ２の回転数が高いほどアシスト量を小さくする構成を有する。
詳述すれば、前記電動車両１の速度もしくは前記駆動モータ２の回転数が高くなるに連れて、ステアリングの操舵力のアシスト量を小さくするものである。
従って、従来の内燃機関のみを搭載する車両に用いられるステアリング装置を、電気自動車等の電動車両１に利用でき、さらに内燃機関を搭載する車両と同様のステアリング操作性が得られる。

前記パワーステアリングコントローラ８は、前記駆動モータ２の回転数が高いほど高い値を持つ疑似エンジン回転数を設定し、前記車速センサ７からの出力信号が得られない場合に、疑似エンジン回転数を基にアシスト量を決定し、前記モータ回転数センサ３からの出力が得られない場合は、前記車速センサ７からの出力信号を基にアシスト量を決定する構成を有する。
詳述すれば、図２は前記駆動モータ２のモータ回転数を基にした疑似エンジン回転数の一例を示す図である。
エンジン駆動自動車の場合、変速機の切換によっても車速とエンジン回転数との関係は異なるが、高い車速域では概ね高いエンジン回転数を示し、低い車速域ではアイドリング回転数となる。
図２の場合、車速と相関関係がある前記駆動モータ２の駆動モータ回転数が低い領域（図２中では１０００ｒｐｍ以下）では、アイドリング回転数程度である８００ｒｐｍ、つまり一定値となっている。
また、前記駆動モータ２の駆動モータ回転数が１０００ｒｐｍを超える領域では、駆動モータ回転数の増加に従って疑似エンジン回転数が単純に増加するように設定されている。
具体的には、図２に示すように、疑似エンジン回転数８００ｒｐｍに相当する駆動モータ回転数１０００ｒｐｍと疑似エンジン回転数６０００ｒｐｍに相当する駆動モータ回転数１００００ｒｐｍとの間では、駆動モータ回転数と疑似エンジン回転数とは比例して増加する関係に設定する。なお、疑似エンジン回転数に相当する駆動モータ回転数は任意に変更が可能である。
従って、従来の内燃機関のみを搭載する車両に用いられるステアリング装置を、電気自動車等の電動車両１に利用でき、さらに内燃機関を搭載する車両と同様のステアリング操作性が得られる。
また、ステアリングの操舵力アシスト量を決定するための車両パラメータである出力信号を、車速および疑似エンジン回転数と２系統備えることで、どちらか一方の出力信号が得られない場合に他方の正常に機能しているセンサからの出力信号をもとにフェールセーフ制御が実施され、各センサの出力信号が正常に得られる場合と同様のアシスト量を得ることが可能である。

なお、この発明は上述実施例に限定されるものではなく、種々の応用改変が可能である。

例えば、この発明の実施例においては、車速を求めるための装置として車速センサを挙げているが、これは一例であり、車両の車速を求める装置であれば、特に限定する必要はないものである。
また、車速が正常に検出できていれば、この車速の出力信号を基にステアリングの操舵力のアシスト量を求めても良い。この場合のアシスト量は車速が大きいほど小さくなる構成とする。
更に、車速の出力信号が失陥、もしくはモータ回転数の出力信号が失陥し、フェールセーフ制御がなされている場合は、ステアリング装置の異常警告を情報表示する特別構成とすることも可能である。
なお、「車速の出力信号が失陥、もしくはモータ回転数の出力信号が失陥した」とは、具体的には車速センサもしくはモータ回転数センサ自体の故障によって出力信号が得られない場合や、上記各センサからの出力信号が断線等によって車両駆動コントローラやパワーステアリングコントローラ等へ入力されない場合などを指す。

１ 電動車両
２ 駆動モータ
３ モータ回転数センサ
４ ステアリングホイール
５ 前輪である操舵輪（「駆動輪」ともいう。）
６ ステアリング装置
７ 車速センサ
８ パワーステアリングコントローラ
９ 後輪
１０ 駆動用電池
１１ インバータ
１２ 減速機
１３ ドライブシャフト
１４ パワーステアリングユニット
１５ 車両駆動コントローラ

Claims (2)

1. 電動車両の動力源である駆動モータと、この駆動モータの回転数を検出するモータ回転数センサと、ステアリングホイールの操舵角に応じて操舵輪に舵角を与えるステアリング装置と、前記電動車両の速度を検出する車速センサと、前記モータ回転数センサまたは前記車速センサの少なくとも一方の出力信号に基づいて乗員の操舵に応じたアシスト量を出力するパワーステアリングコントローラと、を備える電動車両のステアリング装置において、前記電動車両の速度もしくは前記駆動モータの回転数が高いほど前記アシスト量を小さくすることを特徴とする電動車両のステアリング装置。
2. 前記パワーステアリングコントローラは、前記駆動モータの回転数が高いほど高い値を持つ疑似エンジン回転数を設定し、前記車速センサからの出力信号が得られない場合に、疑似エンジン回転数を基に前記アシスト量を決定し、前記モータ回転数センサからの出力が得られない場合は、前記車速センサからの出力信号を基に前記アシスト量を決定することを特徴とする請求項１に記載の電動車両のステアリング装置。

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