WO2011071014A1 - 電動車両の制御装置および制御方法 - Google Patents

電動車両の制御装置および制御方法 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to control of an electric vehicle such as an automobile having left and right independent drive motors.
  • An electric vehicle such as an in-wheel motor that travels with separate electric motors on the left and right wheels is highly expected as a high-performance vehicle because each wheel can be controlled independently.
  • most electric motors of electric vehicles are driven by torque control, that is, a method of controlling a current value flowing through the motor, or a method of controlling the number of revolutions thereof.
  • torque control that is, a method of controlling a current value flowing through the motor, or a method of controlling the number of revolutions thereof.
  • Patent Document 1 describes correction of a driving force difference due to a tire diameter difference, but this is a control method using a threshold value so as not to exceed the limit, and a certain amount of driving force difference is allowed.
  • the conventional correction of the driving force difference due to the tire diameter difference disclosed in Patent Document 1 is a control method using a threshold value so as not to exceed the limit, and a certain amount of driving force difference is allowed. Therefore, the improvement in running stability is still insufficient.
  • the object of the present invention is to improve the running stability by suppressing the generation of turning force by reducing the driving force difference between the left and right wheels even if the effective radius of the wheels is different on the left and right due to changes in tire pressure etc. It is providing the control apparatus and control method of an electric vehicle which can be made to do.
  • An electric vehicle control apparatus is an apparatus that controls an electric vehicle having a plurality of drive wheels that perform independent left and right drive and an electric motor that drives each of the drive wheels, Steering angle detection means for detecting a steering angle that is a steering angle of the steering, rotation speed detection means for detecting the rotation speed per unit time of each drive wheel, and motor current that is a drive current of the motor of each drive wheel Motor current detection means for detecting the current value, and correction means for correcting the current value or the rotational speed command value given to the drive circuit of the motor of each drive wheel from the drive command output means that outputs in response to the operation amount of the accelerator Is provided.
  • This correction means receives the steering angle detected by each of the detection means, the rotational speed of each drive wheel, and the motor current, and uses the steering angle as a reference for the direction of travel, and gives it to the drive circuits for both the left and right drive wheels.
  • the command value is set according to a rule determined so that the relationship between the command values after correction is a relationship that suppresses the turning force generated in the vehicle due to the difference in the effective radius of the drive wheels, rather than the command value before correction. It shall be corrected.
  • the correction means uses the steering angle as a reference for the traveling direction, and the relationship between the corrected command values given to the drive circuits of the left and right drive wheels is more than the command value before correction.
  • the current value or the rotational speed command value is corrected according to a rule determined so as to suppress the turning force generated in the vehicle due to the difference in the effective radius of the wheel.
  • the steering angle is used as a reference for the direction of travel, and the rotational speed or current value of the left and right wheels is corrected. Can be improved.
  • the predetermined rule of the correction means differs depending on whether the drive command output means controls the motor or the rotational speed.
  • the predetermined rule of the correction means is, as one of the contents, when the steering angle detected by the steering angle detection means is zero.
  • the wheel side with the smaller effective radius transmits a large driving force to the grounding surface and generates a turning force. Further, since the effective radius is small, the wheel rotation speed is higher than that of normal wheels even when the vehicle is traveling straight. For this reason, if there is a difference in the number of revolutions between the left and right wheels when the steering is not turned and a straight running state is instructed, the number of revolutions is recognized as a decrease in the effective radius due to tire pressure fluctuations, etc. It corrects in the direction which decreases the motor torque of the higher side. Thereby, generation
  • the drive command output means is for controlling the torque of the electric motor
  • the drive current of the high rotation motor is calculated, and the drive circuit of the high rotation motor is calculated. It may have a rule content for correcting a given command value.
  • the turning radius of the vehicle and the theoretical rotational speed of each driving wheel are calculated from the steering angle, and the ratio with the actual driving wheel rotational speed is obtained.
  • a neutral steering state is maintained by recognizing that the rotation speed ratio is on the high rotation side with respect to the other drive wheels as a decrease in effective radius and correcting in a direction to decrease the torque. Thereby, it can suppress that turning force generate
  • the drive command output means is for controlling the number of revolutions of the electric motor
  • the steering angle detected by the steering angle detection means is zero as the content of the predetermined rule of the correction means
  • the torque of the motor of the drive wheel driven to the braking side is released, and the drive is performed based on the rotation speed obtained by the rotation speed detection means by free rotation. It is assumed that there is a rule content for correcting and restarting the command rotational speed that is the command value output from the command output means.
  • the left and right motors are rotated at the same number of rotations, the wheel with a small effective radius is dragged by the wheel with a large effective radius and tries to rotate higher, so the control controls the current in a direction that suppresses the number of rotations.
  • the drive command output means is for controlling the rotation speed of the electric motor
  • the steering angle detected by the steering angle detection means indicates the turning state as the content of the predetermined rule of the correction means
  • the torque of the motor of the driving wheel driven on the braking side is released and freely rotated, and the rotation obtained by the rotation speed detecting means by free rotation
  • a rule content for re-driving by giving the number as a command rotational speed to be a command value after correction.
  • the correction means stores an average value of effective radius ratios of the drive wheels based on a plurality of correction controls as the contents of the rule, and obtains a control command value from the average value. It is also possible to have a rule content that is roughly corrected and given. By using the average value in this way, more stable control can be performed.
  • the method for controlling an electric vehicle is a method for controlling an electric vehicle having a plurality of drive wheels that perform independent left and right drive and an electric motor that drives each of the drive wheels, By means of correcting the current value or the rotational speed command value given to the drive circuit of the motor of each drive wheel from the drive command output means that outputs in response to the operation amount of the accelerator, the steering angle and each drive wheel Using the number of rotations per unit time and each detected value of the motor current, which is the drive current of the motor of each driving wheel, the correction given to the driving circuit of each left and right driving wheel using the steering angle as the reference direction of travel The command value is corrected in accordance with the rules established so that the relationship between the subsequent command values is such that the turning force generated in the vehicle due to the difference in the effective radius of the drive wheels is less than the command value before correction.
  • the driving force of the driving wheels of the left and right wheels is used to correct the rotational speed or current value of the left and right wheels by using the steering angle as a reference in the traveling direction.
  • the difference can be made almost zero to suppress the generation of turning force and improve running stability.
  • the torque control is performed by the control device of the present invention, when there is a difference in the rotational speed between the left and right wheels, it is recognized that the effective radius is decreased due to tire pressure fluctuation or the like. And generation
  • the drive command output means controls the torque of the electric motor, and as the predetermined rule, when the detected steering angle indicates a turning state, the vehicle turns from the steering angle.
  • Left drive wheel rotation speed x left drive wheel drive current rotation speed ratio x right drive wheel rotation speed x right drive wheel drive current
  • the drive current of the high rotation motor is calculated, and the drive circuit of the high rotation motor is calculated.
  • a rule for correcting a given command value may be used.
  • the rotation speed ratio is recognized as a decrease in the effective radius when the rotation speed ratio is higher than the other drive wheels, By correcting in the direction to decrease the torque, maintain the neutral steer state, Thereby, generation
  • FIG. 1 is a conceptual diagram of an electric vehicle including a control device for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • This electric vehicle (hereinafter referred to as vehicle) 1 is a four-wheeled vehicle in which left and right rear wheels are drive wheels 2 and left and right front wheels are driven wheels 3 that are steering wheels.
  • the drive wheel 2 and the driven wheel 3 are both wheels having tires (not shown).
  • the left and right drive wheels 2, 2 are driven by independent electric motors 4, 4, respectively.
  • Each drive wheel 2 is supported on the vehicle body of the vehicle 1 via a wheel bearing 5.
  • Each of the electric motors 4 is an in-wheel motor that is partly or wholly contained in the drive wheel 2, and transmits the rotation to the drive wheel 2 via the speed reducer 6.
  • the electric motor 4, the speed reducer 6, and the wheel bearing 5 constitute an in-wheel motor unit.
  • the electric motor 4 may be configured to directly drive the drive wheels 2 without using the speed reducer 6.
  • Each motor 4 is, for example, a synchronous motor, and is controlled by a drive circuit 11 including an inverter device.
  • the drive circuit 11 includes a power circuit unit 11a that outputs a drive current of each phase of the electric motor 4 using a direct current of a battery (not shown) as a power source, and an alternating current of the power circuit unit 11a according to an input command value.
  • the control unit 11b controls the power circuit unit 11a by outputting the voltage waveform of each phase.
  • the command value given to the control unit 11b is a torque value or the number of revolutions (the number of revolutions per unit time).
  • the vehicle 1 detects the number of revolutions per unit time of each drive wheel 2 in addition to the steering angle detection means 8 for detecting the angle of the steering wheel 7 and the operation amount detection means 22 for the accelerator 21 as various sensors.
  • a motor current detecting means 10 for detecting a motor current which is a driving current of the motor 4 of each driving wheel 2.
  • a rotational speed detecting means (not shown) for detecting the rotational speed of each driven wheel 3 or a detecting means (not shown) for detecting a load acting on each of the wheels 2 and 3. good.
  • the vehicle 1 includes an electric control unit (ECU) 12 that controls the entire vehicle.
  • the electric control unit 12 is provided with drive command output means 13 that outputs a command value to the electric motor 4 of each drive wheel 2 and correction.
  • Means 14 and feedback control means 15 are provided.
  • the drive command output means 13 is a means having a function of outputting a command value corresponding to the accelerator operation amount to the drive circuit 11 of each drive wheel 2 as a basic function. A command value corrected based on the detection value may be output.
  • the drive command output means 13 may perform torque control or may perform rotation speed control.
  • the drive command output means 13 outputs a torque value when the torque control is performed as the command value, and outputs the rotation speed when the rotation speed control is performed.
  • the feedback control unit 15 is a unit that performs feedback control on the command value corrected by the correction unit 14.
  • the feedback control unit 15 feedback-controls the output rotation speed command value based on the torque value obtained from the motor current value detected by the motor current detection unit 10, and the rotation speed
  • the command value of the output rotational speed is feedback-controlled by the rotational speed detected by the rotational speed detection means 9.
  • the correction means 14 is a means for correcting the case where the effective radii of the left and right drive wheels 2 and 2 are different from each other due to changes in tire air pressure among various corrections performed by the electric control unit 12.
  • the command value output from the unit 12 to each drive circuit 11 is corrected in accordance with a predetermined rule RL.
  • the correction means 14 includes, as information for correction, the steering angle detected by the steering angle detection means 8 and the rotation speed detected by the rotation speed detection means 9 of each drive wheel 2 (per unit time). And the motor current detected by the motor current detecting means 10 of the motor 4 of each drive wheel 2 are input.
  • the rule RL of the correction means 14 uses the input steering angle as a reference for the traveling direction, and gives the input to the drive circuits 11 of the left and right drive wheels 2 with respect to the input rotation speed and motor current.
  • the command value is corrected so that the relationship between the corrected command value is a relationship that suppresses the turning force generated in the vehicle 1 due to the difference in the effective radius of the drive wheel 2 rather than the command value before the correction. It is a rule.
  • the rule RL of the correction unit 14 differs depending on whether the drive command output unit 13 performs torque control or performs rotation speed control, but first performs torque control. Will be explained.
  • the rule RL is the content of the rule for performing the following processes (1) and (2).
  • the turning radius R of the vehicle 1 and the theoretical rotational speed of the left and right drive wheels 2 and 2 and the rotational speed ratio (left rotational speed / right) are determined from the steering angle.
  • the command value given to the circuit 11 is corrected so as to be the theoretical rotational speed.
  • the rotational speed Nrl of the left rear wheel and the rotational speed Nrr of the right rear wheel, which are in the above relationship, are the theoretical rotational speeds of the left and right drive wheels 2 and 2.
  • the operation of the above configuration will be described.
  • the torque control type driving wheel the following operation is performed.
  • the wheel side having a small effective radius transmits a large drive force to the ground contact surface and generates a turning force.
  • the effective radius is small, the wheel rotation speed is higher than that of normal wheels even when the vehicle is traveling straight. Therefore, when the steering 7 is not turned and the directing state is instructed and there is a difference in the rotational speed between the left and right drive wheels 2 and 2, the correction means 14 is effective radius due to tire pressure fluctuation or the like.
  • the motor torque on the side with the higher rotational speed is corrected so as to decrease. Thereby, generation
  • the correction means 14 calculates the turning radius R of the vehicle 1 and the theoretical rotational speed of each of the drive wheels 2 and 2 from the steering angle when the steering wheel 7 is turned and the turning state is instructed. Find the ratio to the drive wheel speed. When the rotation speed ratio is higher than that of the other drive wheel, the effective radius is recognized as being reduced, and the neutral steer state is maintained by correcting the reduction in the torque. Thereby, generation
  • the rule RL of the correction means 14 is the content of the rule for performing the following processes (3) and (4).
  • (3) When the input steering angle is zero, when the driving wheel 2 driven to the braking side is generated, the torque of the electric motor 4 of the driving wheel 2 driven to the braking side is released, Based on the rotational speed obtained by the rotational speed detection means 9 by free rotation, the command rotational speed that is the command value output from the drive command output means 13 is corrected and re-driven.
  • a rotational speed control type driving wheel In the case of a rotational speed control type driving wheel, the following operation is performed.
  • the drive wheel 2 having a small effective radius is dragged by the drive wheel 2 having a large effective radius and tends to rotate higher. Controls the current in a direction to suppress the rotation speed, and as a result, a turning force is generated.
  • the driving wheel 2 driven to the braking side is generated when the steering 7 is not turned and the straight traveling state is instructed, the torque of the motor 4 of the driving wheel 2 driven to the braking side is generated. Is canceled, the commanded rotational speed is corrected based on the rotational speed obtained by the free rotation, and the drive is restarted.
  • the free rotation state is a state in which neither driving force nor braking force is generated, if the vehicle is traveling along the target locus, the rotation speed obtained by the free rotation is set as the corrected command rotation speed. At this rotational speed, no turning force is generated in the vehicle. Thereby, generation
  • the correction unit 14 performs the multiple times performed by the correction unit 14 as the contents of the rule RL. Based on the correction control, the average value of the effective radius ratio of the drive wheel 2 is stored, that is, the average value of the effective radius ratio when calculated by a plurality of correction controls is stored. It may have a rule content that the command value of the output means 13 is roughly corrected and given. If the average value is used as described above, more stable control can be performed.

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Abstract

 タイヤ空気圧変化等により車輪の有効半径が左右で異なった場合でも、左右輪の駆動輪の駆動力差をほぼ零として旋回力の発生を抑え、走行安定性を向上させる。駆動指令出力手段(13)から左右の駆動輪(2)の電動機(4)の駆動回路(11)に与えられる指令値を補正する補正手段(14)を設ける。この補正手段(14)は、ステアリング角度、各駆動輪(2)の回転数および電動機電流が入力されて、ステアリング角度を進行方向基準として用い、左右の駆動輪(2)に対する指令値が、左右の駆動輪(2)の有効半径の違いによって車両に生じる旋回力を抑制する関係となるように補正する。

Description

電動車両の制御装置および制御方法 関連出願
 本出願は、2009年12月11日出願の特願2009-281210の優先権を主張するものであり、その全体を参照により本願の一部をなすものとして引用する。
 この発明は、左右独立の駆動用電動機を有する自動車等の電動車両の制御に関する。
 インホイールモータなど左右輪に個別の電動機を有して走行する電動車両は、車輪個々の独立した制御が行えるために、高性能車両としての期待が大きい。一般に電動車両の電動機は、トルク制御すなわち電動機に流す電流値を制御する方式か、あるいはその回転数を制御する方式で駆動されるものがほとんどである。このような制御方式においては、タイヤ空気圧変化等により車輪の有効半径が左右で異なってしまった場合、駆動輪そのもので旋回力を発生させてしまう。特許文献1にはタイヤ径差による駆動力差の補正について述べられているが、閾値を用いて限界を超えないように制御する方法であり、ある程度の駆動力差は許容している。
特開2006-240402号公報
 従来の特許文献1に示されたタイヤ径差による駆動力差の補正は、閾値を用いて限界を超えないように制御する方法であり、ある程度の駆動力差は許容している。そのため、走行安定性の向上が今一つ不十分である。
 この発明の目的は、タイヤ空気圧変化等により車輪の有効半径が左右で異なってしまった場合でも、左右輪の駆動輪の駆動力差をほぼ零として旋回力の発生を抑え、走行安定性を向上させることのできる電動車両の制御装置および制御方法を提供することである。
 この発明の電動車両の制御装置は、左右独立の駆動を行う複数の駆動輪およびこれら各駆動輪を駆動する電動機を有する電動車両を制御する装置であって、
 ステアリングの操舵角度であるステアリング角度を検出するステアリング角度検出手段と、前記各駆動輪の単位時間当たりの回転数を検出する回転数検出手段と、前記各駆動輪の電動機の駆動電流である電動機電流を検出する電動機電流検出手段と、アクセルの操作量に応答して出力する駆動指令出力手段から前記各駆動輪の電動機の駆動回路に与えられる電流値または回転数の指令値を補正する補正手段とを備える。
 この補正手段は、前記各検出手段で検出されたステアリング角度、各駆動輪の回転数および電動機電流が入力されて、ステアリング角度を進行方向基準として用い、左右両方の駆動輪の駆動回路に与えられる補正後の指令値の関係が、補正前の指令値であるよりも、駆動輪の有効半径の違いにより車両に生じる旋回力を抑制する関係となるように定められた規則に従い、前記指令値を補正するものとする。
 この構成によると、前記補正手段は、ステアリング角度を進行方向基準として用い、左右の各駆動輪の駆動回路に与えられる補正後の指令値の関係が、補正前の指令値であるよりも、駆動輪の有効半径の違いにより車両に生じる旋回力を抑制する関係となるように定められた規則に従い、前記電流値または回転数の指令値を補正する。このように、ステアリング角度を進行方向基準として用い、左右輪の回転数あるいは電流値を補正するため、左右輪の駆動輪の駆動力差をほぼ零として旋回力の発生を抑え、走行安定性を向上させることができる。
 前記補正手段の前記定められた規則は、前記駆動指令出力手段が前記電動機をトルク制御するものであるか、回転数制御をするものかによって異なる。
 前記駆動指令出力手段が前記電動機をトルク制御するものである場合、前記補正手段の前記定められた規則は、その内容の一つとして、ステアリング角度検出手段で検出されたステアリング角度が零であるときには、
 左駆動輪回転数×左駆動輪駆動電流=右駆動輪回転数×右駆動輪駆動電流
となるように、左右の駆動輪の電動機の駆動回路に与えられる指令値を補正する規則内容を持つものとする。
 なお、この明細書で、「ステアリング角度が零」とは、ステアリングが直進を指示しているとみなせる範囲内にあることを言う。
 左右の電動機に同一トルクを発生させた場合、有効半径の小さい車輪側が接地面に対して大きな駆動力を伝えてしまい旋回力を発生する。また有効半径が小さいために、車両直進時においても車輪回転数は正常輪に対して高くなる。このため、ステアリングが回されておらず、直進状態を指示している時に、左右輪に回転数差が発生している場合は、タイヤ空気圧変動等による有効半径の減少と認識して、回転数の高い側の電動機トルクを減少させる方向に補正する。これにより、駆動輪の有効半径が左右で異なることによる旋回力の発生を抑制することができる。
 前記駆動指令出力手段が前記電動機をトルク制御するものである場合、前記補正手段の前記定められた規則の内容として、ステアリング角度検出手段で検出されたステアリング角度が旋回状態を指示しているときに、ステアリング角度から車両の旋回半径および左右駆動輪の理論回転数およびその回転数比(左回転数/ 右回転数)を求め、
 駆動輪の実回転数が理論回転数に対して高回転になっている場合は、
 左駆動輪回転数×左駆動輪駆動電流=回転数比×右駆動輪回転数×右駆動輪駆動電流
となる高回転側の電動機の駆動電流を計算し、高回転側の電動機の駆動回路に与えられる指令値を補正する規則内容を持つものとしても良い。
 ステアリングが回されており、旋回状態を指示している時には、ステアリング角度から車両の旋回半径および各駆動輪の理論回転数を算出し、実駆動輪回転数との比を求める。
 回転数比が他駆動輪に対して高回転側になっているものを有効半径減少と認識し、トルクを減少させる方向に補正することにより、ニュートラルステア状態を維持する。これにより、タイヤ空気圧変動等による左右輪の有効半径の違いにより旋回力が発生することを抑制することができる。
 前記駆動指令出力手段が前記電動機を回転数制御するものである場合、前記補正手段の前記定められた規則の内容として、ステアリング角度検出手段で検出されたステアリング角度が零であるときには、制動側に駆動されている駆動輪が発生した場合、この制動側に駆動されている駆動輪の電動機のトルクを解除させ、自由回転により前記回転数検出手段で得られた回転数をもとに、前記駆動指令出力手段から出力された指令値である指令回転数を補正し再駆動する規則内容を持つものとする。
 左右の電動機を同一回転数で回転させた場合、有効半径の小さい車輪は有効半径の大きな車輪に引きずられて高めに回転しようとするため、制御が回転数を抑制する方向に電流を制御し、その結果旋回力を発生させてしまう。
 ステアリングが回されておらず、直進状態を指示している時に、制動側に駆動されている駆動輪が発生した場合は、当該駆動輪の電動機のトルクを解除して自由回転により得られた回転数をもとに、指令回転数を補正し、再駆動する。これにより、駆動輪の有効半径が左右で異なることによる旋回力の発生を抑制することができる。
 前記駆動指令出力手段が前記電動機を回転数制御するものである場合、前記補正手段の前記定められた規則の内容として、ステアリング角度検出手段で検出されたステアリング角度が旋回状態を指示しているときには、制動側に駆動されている駆動輪が発生した場合、この制動側に駆動されている駆動輪の電動機のトルクを解除して自由回転させ、自由回転により前記回転数検出手段で得られた回転数を、補正後の指令値となる指令回転数として与え再駆動する規則内容を持つものとしても良い。
 ステアリングが回されており、旋回状態を指示している時には、ステアリング角度から車両の旋回半径および各駆動輪の理論回転数を算出し、その回転数になるように駆動輪が回転数制御されている。このときに制動側に駆動されている駆動輪が発生した場合、この制動側に駆動されている駆動輪の電動機のトルクを解除して自由回転させ、自由回転により前記回転数検出手段で得られた回転数を、補正後の指令値となる指令回転数として与え再駆動する。これにより、ニュートラルステア状態を維持し、駆動輪の有効半径の違いにより車両に旋回力が発生することを抑制することができる。
 この発明の前記いずれかの構成において、前記補正手段は、前記規則の内容として、複数回の補正制御を基に駆動輪の有効半径比率の平均値を記憶し、この平均値から制御指令値を概略補正して与えるという規則内容を持つものとしても良い。このように平均値を用いると、より安定した制御が行える。
 この発明の電動車両の制御方法は、左右独立の駆動を行う複数の駆動輪およびこれら各駆動輪を駆動する電動機を有する電動車両を制御する方法であって、
 アクセルの操作量に応答して出力する駆動指令出力手段から前記各駆動輪の電動機の駆動回路に与えられる電流値または回転数の指令値を補正する補正手段により、ステアリング角度と、前記各駆動輪の単位時間当たりの回転数と、前記各駆動輪の電動機の駆動電流である電動機電流の各検出値を用いて、ステアリング角度を進行方向基準とし、左右の各駆動輪の駆動回路に与えられる補正後の指令値の関係が、補正前の指令値であるよりも、駆動輪の有効半径の違いにより車両に生じる旋回力を抑制する関係となるように定められた規則に従い、前記指令値を補正するものとする。
 この方法によると、この発明の電動車両の制御装置について前述したと同様に、ステアリング角度を進行方向基準として用い、左右輪の回転数あるいは電流値を補正するため、左右輪の駆動輪の駆動力差をほぼ零として旋回力の発生を抑え、走行安定性を向上させることができる。
 この発明方法において、前記駆動指令出力手段が前記電動機をトルク制御するものである場合、前記定められた規則として、検出されたステアリング角度が零であるときには、
 左駆動輪回転数×左駆動輪駆動電流=右駆動輪回転数×右駆動輪駆動電流
となるように、左右の駆動輪の電動機の駆動回路に与えられる指令値を補正する規則を用いても良い。
 この方法の場合、この発明の前記制御装置でトルク制御するものである場合につき説明したと同様に、左右輪に回転数差が発生している場合、タイヤ空気圧変動等による有効半径の減少と認識して、回転数の高い側の電動機トルクを減少させる方向に補正することにより、旋回力の発生を抑制することができる。
 この発明方法において、前記駆動指令出力手段が前記電動機をトルク制御するものであり、前記定められた規則として、検出されたステアリング角度が旋回状態を指示しているときに、ステアリング角度から車両の旋回半径および左右駆動輪の理論回転数およびその回転数比(左回転数/ 右回転数)を求め、
 駆動輪の実回転数が理論回転数に対して高回転になっている場合は、
 左駆動輪回転数×左駆動輪駆動電流=回転数比×右駆動輪回転数×右駆動輪駆動電流となる高回転側の電動機の駆動電流を計算し、高回転側の電動機の駆動回路に与えられる指令値を補正する規則を用いても良い。
 この場合、この発明の前記制御装置でトルク制御するものである場合につき説明したと同様に、回転数比が他駆動輪に対して高回転側になっているものを有効半径減少と認識し、トルクを減少させる方向に補正することにより、ニュートラルステア状態を維持し、
これにより、駆動輪の有効半径が左右で異なることによる旋回力の発生を抑制することができる。
 この発明は、添付の図面を参考にした以下の好適な実施形態の説明から、より明瞭に理解されるであろう。しかしながら、実施形態および図面は単なる図示および説明のためのものであり、この発明の範囲を定めるために利用されるべきものではない。この発明の範囲は添付の請求の範囲によって定まる。添付図面において、複数の図面における同一の符号は、同一または相当する部分を示す。
この発明の一実施形態に係る電動車両の制御装置および制御方法を示す概念構成の説明図である。 車両旋回時の各輪の回転数、駆動トルク、旋回半径の関係を示す説明図である。
 この発明の一実施形態を図面と共に説明する。図1は、この発明の一実施形態に係る電動車両の制御装置を備える電動車両の概念図である。この電動車両(以下、車両という)1は、左右の後輪が駆動輪2とされ、左右の前輪が操舵輪となる従動輪3とされた4輪の自動車である。駆動輪2および従動輪3は、いずれもタイヤ(図示せず)を有する車輪である。左右の駆動輪2,2は、それぞれ独立の電動機4,4により駆動される。各駆動輪2は、車輪用軸受5を介して車両1の車体に支持されている。前記各電動機4は、駆動輪2内に一部または全体が入ったインホイールモータであり、減速機6を介して駆動輪2に回転を伝達する。これら電動機4、減速機6、および車輪用軸受5により、インホイールモータユニットが構成されている。電動機4は、減速機6を介さずに直接に駆動輪2を回転駆動するものであっても良い。
 各電動機4は、例えば同期電動機であり、インバータ装置からなる駆動回路11により制御される。駆動回路11は、バッテリ(図示せず)の直流電流を電源として電動機4の各相の駆動電流を出力するパワー回路部11aと、入力された指令値に応じてパワー回路部11aの交流電流となる各相の電圧波形等の出力を行ってパワー回路部11aを制御する制御部11bとでなる。制御部11bに与えられる前記指令値は、トルク値または回転数(単位時間当たりの回転数のこと)である。
 車両1は、各種のセンサ類として、ステアリング7の角度を検出するステアリング角度検出手段8や、アクセル21の操作量の検出手段22の他に、各駆動輪2の単位時間当たりの回転数を検出する回転数検出手段9と、各駆動輪2の電動機4の駆動電流である電動機電流を検出する電動機電流検出手段10を備えている。この他に、各従動輪3の回転数を検出する回転数検出手段(図示せず)や、各輪2,3に作用する荷重を検出する検出手段(図示せず)が設けられていても良い。
 車両1は、車両全体の制御を行う電気制御ユニット(ECU)12を備えていて、この電気制御ユニット12に、各駆動輪2の電動機4に指令値を出力する駆動指令出力手段13と、補正手段14と、フィードバック制御手段15とが設けられている。駆動指令出力手段13は、基本的機能として、アクセルの操作量に応じた指令値を各駆動輪2の駆動回路11に出力する機能を有する手段であるが、車両1の持つ各種の検出手段の検出値に基づいて補正した指令値を出力するものであっても良い。駆動指令出力手段13は、トルク制御を行うものであっても、回転数制御を行うものであっても良い。駆動指令出力手段13は、前記指令値として、トルク制御を行うものである場合はトルク値を出力し、回転数制御を行うものである場合は回転数を出力する。
 フィードバック制御手段15は、補正手段14による補正後の指令値に対してフィードバック制御する手段である。フィードバック制御手段15は、トルク制御を行うものである場合は、電動機電流検出手段10の検出された電動機電流値から得られるトルク値によって、出力する回転数の指令値をフィードバック制御し、また回転数制御を行うものである場合は、回転数検出手段9によって検出された回転数によって、出力する回転数の指令値をフィードバック制御する。
 補正手段14は、電気制御ユニット12で行う各種の補正のうち、タイヤ空気圧変化等により左右の駆動輪2,2の有効半径が互いに異なることになった場合に対する補正を行う手段であり、電気制御ユニット12から各駆動回路11へ出力する指令値の補正を、定められた規則RLに従って行う。補正手段14には、前記指令値の他に、補正のための情報として、ステアリング角度検出手段8が検出するステアリング角度、各駆動輪2の回転数検出手段9が検出する回転数(単位時間当たりの回転数)と、各駆動輪2の電動機4の電動機電流検出手段10が検出する電動機電流とが入力される。
 補正手段14の前記規則RLは、入力されたステアリング角度を進行方向基準として用い、入力された各駆動輪2の回転数と電動機電流に対して、左右の各駆動輪2の駆動回路11に与えられる補正後の指令値の関係が、補正前の指令値であるよりも、駆動輪2の有効半径の違いにより車両1に生じる旋回力を抑制する関係となるように、前記指令値を補正する規則である。
 補正手段14の前記規則RLは、具体的には、駆動指令出力手段13がトルク制御を行うものであるか、回転数制御を行うものであるによって異なるが、まずトルク制御を行うものである場合を説明する。この場合、規則RLは、次の(1),(2)の処理を行う規則内容とされる。
 (1)入力されたステアリング角度が零であるときは、
  左駆動輪回転数×左駆動輪駆動電流=右駆動輪回転数×右駆動輪駆動電流
となるように、左右の駆動輪2の電動機4の駆動回路11に与えられる指令値を補正する。
 (2)入力されたステアリング角度が旋回状態を指示しているときに、ステアリング角度から車両1の旋回半径Rおよび左右駆動輪2,2の理論回転数およびその回転数比(左回転数/ 右回転数)を求め、
 駆動輪2の実回転数が理論回転数に対して高回転になっている場合は、
 左駆動輪回転数×左駆動輪駆動電流=回転数比×右駆動輪回転数×右駆動輪駆動電流となる高回転側の電動機4の駆動電流を計算し、高回転側の電動機4の駆動回路11に与えられる指令値を、理論回転数となるように補正する。
 ここで、図2と共に、各輪の回転数、各輪の駆動トルク、各輪の旋回半径の関係を説明する。図2において、
 R:車両の旋回半径、
 D:トレッド、
 H:ホイールベース、
 Nfl:左側前輪の回転数、
 Nfr:右側前輪の回転数、
 Nrl:左側後輪の回転数、
 Nrr:右側後輪の回転数、
 Tfl:左側前輪の駆動トルク、
Tfr:右側前輪の駆動トルク、
 Trl:左側後輪の駆動トルク、
 Trr:右側後輪の駆動トルク、
Rfl:左側前輪の旋回半径、
Rfr:右側前輪の旋回半径、
Rrl:左側後輪の旋回半径、
Rrr:右側後輪の旋回半径、
であるとすると、次の2式が成り立つ。
  Nfl/Rfl=Nfr/Rfr=Nrl/Rrl=Nrr/Rrr
  Tfl=Tfr=Trl=Trr
 上記の関係にある、左側後輪の回転数Nrl、および右側後輪の回転数Nrrが、左右の駆動輪2,2の理論回転数である。
 上記構成の作用を説明する。トルク制御型駆動輪の場合、次の作用となる。
 左右の駆動輪2,2に同一トルクを発生させた場合、有効半径の小さい車輪側が接地面に対して大きな駆動力を伝えてしまい旋回力を発生する。また有効半径が小さいために、車両直進時においても車輪回転数は正常輪に対して高くなる。
 そこで、補正手段14は、ステアリング7が回されておらず、直進状態を指示している時に、左右の駆動輪2,2に回転数差が発生している場合、タイヤ空気圧変動等による有効半径の減少と認識して、回転数の高い側の電動機トルクを減少させる方向に補正する。これにより、タイヤ空気圧変化等による左右の駆動輪2,2の有効半径の違いによる旋回力の発生を抑制することができる。
 また、前記補正手段14は、ステアリング7が回されており、旋回状態を指示している時には、ステアリング角度から車両1の旋回半径Rおよび各駆動輪2,2の理論回転数を算出し、実駆動輪回転数との比を求める。回転数比が他方の駆動輪に対して高回転側になっているものを有効半径減少と認識し、トルクを減少させる方向に補正してニュートラルステア状態を維持する。これにより、タイヤ空気圧変化等による左右の駆動輪2,2の有効半径の違いによる旋回力の発生を抑制することができる。
 駆動指令出力手段12が回転数制御を行うものである場合における、前記補正手段14の前記規則RLの内容を説明する。この場合、前記規則RLは、次の(3),(4)の処理を行う規則内容とされる。
 (3)入力されたステアリング角度が零であるときは、制動側に駆動されている駆動輪2が発生した場合、この制動側に駆動されている駆動輪2の電動機4のトルクを解除させ、自由回転により前記回転数検出手段9で得られた回転数をもとに、前記駆動指令出力手段13から出力された指令値である指令回転数を補正し再駆動する。
 (4)ステアリング角度検出手段で検出されたステアリング角度が旋回状態を指示しているときには、制動側に駆動されている駆動輪2が発生した場合、この制動側に駆動されている駆動輪2の電動機4のトルクを解除して自由回転させ、自由回転により前記回転数検出手段9で得られた回転数を、補正後の指令値となる指令回転数として与えて再駆動する。
 回転数制御型駆動輪の場合、次の作用となる。
 左右の電動機4,4を同一回転数で回転させた場合、有効半径の小さい駆動輪2は有効半径の大きな駆動輪2に引きずられて高めに回転しようとするため、駆動指令出力手段13の制御が回転数を抑制する方向に電流を制御し、その結果旋回力を発生させてしまう。
 ステアリング7が回されておらず、直進状態を指示している時に、制動側に駆動されている駆動輪2が発生した場合は、その制動側に駆動されている駆動輪2の電動機4のトルクを解除し、自由回転により得られた回転数をもとに、指令回転数を補正し、再駆動する。自由回転状態は、駆動力も制動力も発生しない状態であるから、車両が目標軌跡を走行している状態であれば、自由回転により得られた回転数を補正後の指令回転数とする。この回転数であれば、車両に旋回力を発生することがない。これにより、駆動輪の有効半径が左右で異なることによる旋回力の発生を抑制することができる。
 ステアリング7が回されており、旋回状態を指示している時には、ステアリング角度から車両1の旋回半径Rおよび各駆動輪2の理論回転数を算出し、その回転数になるように駆動輪2が回転数制御されている。
 このときに制動側に駆動されている駆動輪2が発生した場合、その駆動輪2の電動機4のトルクを解除し、自由回転により得られた回転数をもとに、指令回転数を補正し、再駆動することにより、ニュートラルステア状態を維持する。これにより、駆動輪2の有効半径の違いにより車両に旋回力が発生することを抑制することができる。
 なお、この実施形態において、トルク制御型駆動輪の場合、および回転数制御型駆動輪の場合のいずれも、前記補正手段14は、前記規則RLの内容として、この補正手段14で行った複数回の補正制御を基に、駆動輪2の有効半径比率の平均値を記憶し、すなわち複数回の補正制御で計算したときの有効半径比率の平均値を記憶し、この平均値から、前記駆動指令出力手段13の前記指令値を概略補正して与えるという規則内容を持つものとしても良い。上記のように平均値を用いると、より安定した制御が行える。
 以上のとおり、図面を参照しながら好適な実施形態を説明したが、当業者であれば、本件明細書を見て、自明な範囲内で種々の変更および修正を容易に想定するであろう。したがって、そのような変更および修正は、請求の範囲から定まる発明の範囲内のものと解釈される。
1…車両(電動車両)
2…駆動輪
3…従動輪
4…電動機
7…ステアリング
8…ステアリング角度検出手段
9…回転数検出手段
10…電動機電流検出手段
11…駆動回路
12…電気制御ユニット
13…駆動指令出力手段
14…補正手段
21…検出手段
22…アクセル
RL…規則

Claims (9)

  1.  左右独立の駆動を行う複数の駆動輪およびこれら各駆動輪を駆動する電動機を有する電動車両を制御する装置であって、
     ステアリングの操舵角度であるステアリング角度を検出するステアリング角度検出手段と、前記各駆動輪の単位時間当たりの回転数を検出する回転数検出手段と、前記各駆動輪の電動機の駆動電流である電動機電流を検出する電動機電流検出手段と、アクセルの操作量に応答して出力する駆動指令出力手段から前記各駆動輪の電動機の駆動回路に与えられる電流値または回転数の指令値を補正する補正手段とを備え、この補正手段は、前記各検出手段で検出されたステアリング角度、各駆動輪の回転数および電動機電流が入力されて、ステアリング角度を進行方向基準として用い、左右の各駆動輪の駆動回路に与えられる補正後の指令値の関係が、補正前の指令値であるよりも、駆動輪の有効半径の違いにより車両に生じる旋回力を抑制する関係となるように定められた規則に従い、前記指令値を補正する電動車両の制御装置。
  2.  請求項1において、前記駆動指令出力手段が前記電動機をトルク制御するものであり、前記補正手段の前記定められた規則の内容として、ステアリング角度検出手段で検出されたステアリング角度が零であるときには、
     左駆動輪回転数×左駆動輪駆動電流=右駆動輪回転数×右駆動輪駆動電流
    となるように、左右の駆動輪の電動機の駆動回路に与えられる指令値を補正する規則内容を持つ電動車両の制御装置。
  3.  請求項1において、前記駆動指令出力手段が前記電動機をトルク制御するものであり、前記補正手段の前記定められた規則の内容として、ステアリング角度検出手段で検出されたステアリング角度が旋回状態を指示しているときに、ステアリング角度から車両の旋回半径および左右駆動輪の理論回転数およびその回転数比(左回転数/ 右回転数)を求め、
     駆動輪の実回転数が理論回転数に対して高回転になっている場合は、
     左駆動輪回転数×左駆動輪駆動電流=回転数比×右駆動輪回転数×右駆動輪駆動電流
    となる高回転側の電動機の駆動電流を計算し、高回転側の電動機の駆動回路に与えられる指令値を補正する規則内容を持つ電動車両の制御装置。
  4.  請求項1において、前記駆動指令出力手段が前記電動機を回転数制御するものであり、前記補正手段の前記定められた規則の内容として、ステアリング角度検出手段で検出されたステアリング角度が零であるときには、制動側に駆動されている駆動輪が発生した場合、この制動側に駆動されている駆動輪の電動機のトルクを解除させ、自由回転により前記回転数検出手段で得られた回転数をもとに、前記駆動指令出力手段から出力された指令値である指令回転数を補正し再駆動する規則内容を持つ電動車両の制御装置。
  5.  請求項3において、前記駆動指令出力手段が前記電動機を回転数制御するものであり、前記補正手段の前記定められた規則の内容として、ステアリング角度検出手段で検出されたステアリング角度が旋回状態を指示しているときには、制動側に駆動されている駆動輪が発生した場合、この制動側に駆動されている駆動輪の電動機のトルクを解除して自由回転させ、自由回転により前記回転数検出手段で得られた回転数を、補正後の指令値となる指令回転数として与え再駆動する規則内容を持つ電動車両の制御装置。
  6.  請求項1において、前記補正手段は、前記規則の内容として、複数回の補正制御を基に駆動輪の有効半径比率の平均値を記憶し、この平均値から制御指令値を概略補正して与えるという規則内容を持つ電動車両の制御装置。
  7.  左右独立の駆動を行う複数の駆動輪およびこれら各駆動輪を駆動する電動機を有する電動車両を制御する方法であって、
     アクセルの操作量に応答して出力する駆動指令出力手段から前記各駆動輪の電動機の駆動回路に与えられる電流値または回転数の指令値を補正する補正手段により、ステアリング角度と、前記各駆動輪の単位時間当たりの回転数と、前記各駆動輪の電動機の駆動電流である電動機電流の各検出値を用いて、ステアリング角度を進行方向基準とし、左右の各駆動輪の駆動回路に与えられる補正後の指令値の関係が、補正前の指令値であるよりも、駆動輪の有効半径の違いにより車両に生じる旋回力を抑制する関係となるように定められた規則に従い、前記指令値を補正する電動車両の制御方法。
  8.  請求項7において、前記駆動指令出力手段が前記電動機をトルク制御するものであり、前記定められた規則として、検出されたステアリング角度が零であるときには、
     左駆動輪回転数×左駆動輪駆動電流=右駆動輪回転数×右駆動輪駆動電流
    となるように、左右の駆動輪の電動機の駆動回路に与えられる指令値を補正する規則を用いる電動車両の制御方法。
  9.  請求項7において、前記駆動指令出力手段が前記電動機をトルク制御するものであり、前記定められた規則として、検出されたステアリング角度が旋回状態を指示しているときに、ステアリング角度から車両の旋回半径および左右駆動輪の理論回転数およびその回転数比(左回転数/ 右回転数)を求め、
     駆動輪の実回転数が理論回転数に対して高回転になっている場合は、
     左駆動輪回転数×左駆動輪駆動電流=回転数比×右駆動輪回転数×右駆動輪駆動電流
    となる高回転側の電動機の駆動電流を計算し、高回転側の電動機の駆動回路に与えられる指令値を補正する規則を用いる電動車両の制御装置。
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