JP2013223285A - Electric vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、インホイールモータ型電気自動車等の左右の車輪を独立して駆動する駆動モータを備えた電気自動車に関する。 The present invention relates to an electric vehicle including a drive motor that independently drives left and right wheels such as an in-wheel motor type electric vehicle.
インホイールモータ駆動の電気自動車において、左右どちらかの車輪がロックした場合に、ロックしていない片側の車輪に逆方向の駆動力を与えて車両を安定化させるものがある（特許文献１）。電気自動車における車輪のロックは、駆動モータの故障や、駆動モータから車輪に駆動する伝達する系統の故障等によって生じることがある。 Some in-wheel motor-driven electric vehicles stabilize the vehicle by applying a driving force in the opposite direction to one of the unlocked wheels when either of the left and right wheels is locked (Patent Document 1). A wheel lock in an electric vehicle may be caused by a failure of a drive motor, a failure of a transmission system that drives the wheel from the drive motor, or the like.
特許文献１の開示技術は、片側の車輪がロックした場合にもう一方の車輪の駆動力を走行時の回転方向とは逆方向に発生させて当該車輪もロックさせることで車両を停止するものである。
しかし、転舵する車輪がロックした際には、ステアリング操作が不能になるため、旋回中やステアリング動作が必要な状況においては、車両が停止するまでは、危険な状態となる。
The technology disclosed in
However, when the wheel to be steered is locked, the steering operation becomes impossible. Therefore, in a situation where turning or a steering operation is required, the vehicle is in a dangerous state until the vehicle stops.
この発明の目的は、左右の車輪を独立駆動する駆動モータを備えた電気自動車において、車輪がロックした場合でも、操舵不能にならずに車両挙動が不安定な状態になることを防止できる電気自動車を提供することである。 An object of the present invention is an electric vehicle equipped with a drive motor that independently drives left and right wheels, and even when the wheels are locked, the electric vehicle can prevent the vehicle behavior from becoming unstable without being disabled. Is to provide.
この発明の電気自動車は、左右の車輪を独立して駆動する駆動モータ５を備えた電気自動車において、
いずれかの車輪がロック状態であるか否かを判定するロック状態判定手段１５と、このロック状態判定手段１５でロック状態であると判定された場合に、車両の目標ヨー角速度または目標横加速度となるように、ヨー角速度または横加速度に影響する車両の制御可能作動部のフィードバック制御を行う車両挙動安定化制御手段１７とを設けたことを特徴とする。前記駆動モータ５は、例えばインホイールモータ駆動装置を構成する駆動モータ５である。ヨー角速度または横加速度に影響する車両の制御可能作動部は、例えば、前記駆動モータ５、またはブレーキ装置２１、またはステアリング装置１２である。
The electric vehicle of the present invention is an electric vehicle including a
A lock
この構成によると、車両走行中にロック状態判定手段１５が、いずれかの車輪がロック状態であるか否かを判定すると、車両挙動安定化制御手段１７は、車両の目標ヨー角速度または目標横加速度となるように、これらヨー角速度または横加速度に影響する車両の制御可能作動部のフィードバック制御を行う。例えば、左右輪の駆動モータ５の駆動力を、前記目標ヨー角速度または目標横加速度となるように制御するか、または前記ブレーキ装置２１の制動力を、前記目標ヨー角速度または目標横加速度となるように制御するか、または前記ステアリング装置１２の転舵角を、前記目標ヨー角速度または目標横加速度となるように制御する。
ヨー角速度や横加速度は、車両が旋回動作するとき生じ、スピンに近いような挙動を示したときに大きく生じる。そのため、目標ヨー角速度または目標横加速度となるように制御することで、車輪がロックした場合でも、操舵不能にならずに、直前の車両挙動からスピン等の車両挙動が不安定になることを防ぐことができる。
According to this configuration, when the lock
The yaw angular velocity and the lateral acceleration are generated when the vehicle turns, and are greatly generated when the vehicle behaves like a spin. Therefore, by controlling to achieve the target yaw angular velocity or the target lateral acceleration, even when the wheels are locked, it is possible to prevent the vehicle behavior such as spin from becoming unstable from the previous vehicle behavior without becoming incapable of steering. be able to.
ヨー角速度や横加速度は、車両の操舵角と車両速度によって変わり、適切な、あるいは車両挙動の上で許容できるヨー角速度や横加速度は、車両の操舵角と車両速度によって変わる。そのため、車両の操舵角と車両速度から目標ヨー角速度または目標横加速度を適宜決定する目標値決定手段１６を備え、前記車両挙動安定化制御手段１７は、前記目標ヨー角速度または目標横加速度となるように前記制御可能作動部のフィードバック制御を行うことが好ましい。
これにより車両挙動をより一層安定させることができる。なお、ヨー角速度や横加速度は、車両に備えられたジャイロ等のヨーレイトセンサ，横加速度センサで検出できる。
The yaw angular velocity and the lateral acceleration vary depending on the steering angle and the vehicle speed of the vehicle, and the yaw angular velocity and the lateral acceleration that are appropriate or allowable in the behavior of the vehicle vary depending on the steering angle and the vehicle speed of the vehicle. Therefore, it is provided with target value determining means 16 for appropriately determining a target yaw angular speed or target lateral acceleration from the steering angle and vehicle speed of the vehicle, and the vehicle behavior stabilization control means 17 is set so as to become the target yaw angular speed or target lateral acceleration. It is preferable to perform feedback control of the controllable operation part.
As a result, the vehicle behavior can be further stabilized. The yaw angular velocity and the lateral acceleration can be detected by a yaw rate sensor such as a gyro provided in the vehicle and a lateral acceleration sensor.
前記ロック状態判定手段１５は、前記駆動モータ５で駆動される各輪を支持する車輪用軸受装置に設けられた荷重センサ９により駆動力を検出し、左右輪の駆動力差により車輪がロック状態か否かを判定するものであっても良い。例えば、左右輪の駆動力差が適宜定められた基準の駆動力差よりも大きい場合はロック状態であると判定する。
駆動力を検出するセンサとしては、スリップ等に係わらずに、車輪と路面間に実際に生じている車輪の駆動力を検出するセンサとして、車輪用軸受装置に設けられた荷重センサ９が提案されている。この実際に生じている左右の車輪の駆動力を検出し、左右輪の駆動力差を求めることで、車輪がロック状態か否かを適切に判定することができる。また、荷重センサ９により駆動力を検出することで、精度の良いロック状態の判定が行える。この適切なロック判定により、無駄な車両挙動安定化制御を行うことなく、必要な車両挙動安定化制御を適切に行うことができる。
The lock state determination means 15 detects a driving force by a
As a sensor for detecting a driving force, a
ロック判定の他の手法として、前記ロック状態判定手段１５は、前記駆動モータ５で駆動される各輪の回転速度を検出する回転検出器から回転速度を検出し、左右輪の回転速度の差により車輪がロック状態か否かを判定するようにしても良い。
車輪ロックやスリップを生じていない左右輪の理論的な回転速度差は、車輪の転舵角と車輪の前後作用の車輪間の距離（トレッド，ホイールベース）によって定まる。そのため、理論的に求まる左右の車輪の回転速度差に対して、実際の左右輪の回転速度の差が、適宜定めた許容範囲を超えるか否かによって、車輪がロック状態か否かを判定することができる。回転検出器は構成が簡単で安価なものがあり、回転速度差でロック判定を行うことで、ロック判定のための手段が簡単な構成で安価なもので済む。
As another method for determining the lock, the lock state determination means 15 detects the rotation speed from a rotation detector that detects the rotation speed of each wheel driven by the
The theoretical rotational speed difference between the left and right wheels that do not cause wheel lock or slip is determined by the wheel turning angle and the distance between the front and rear wheels (tread, wheel base). Therefore, it is determined whether or not the wheels are in a locked state based on whether or not the difference between the actual rotational speeds of the left and right wheels exceeds a theoretically determined allowable range with respect to the theoretically determined rotational speed difference between the left and right wheels. be able to. Some rotation detectors have a simple configuration and are inexpensive, and by performing lock determination based on a difference in rotation speed, the means for determining lock can be simple and inexpensive.
前記車両挙動安定化制御手段１７により制御を行う前記制御可能作動部が前記駆動モータ５であり、前記車両挙動安定化制御手段１７は、左右輪の駆動モータ５の駆動力を、前記目標ヨー角速度または目標横加速度となるように制御するものであっても良い。
駆動モータ５の駆動力の制御により目標ヨー角速度または目標横加速度となるように制御する場合、単に駆動モータ５の制御手段の変更で済み、ブレーキ装置２１やステアリング装置１２の形式，構成に係わらずに適用できる。また、車輪がロックしている間も操舵角と車速に基づいた目標ヨー角速度等を発生させるように各輪の駆動力を制御するので、運転者の意図した方向に操舵することができる。
The controllable operating part that is controlled by the vehicle behavior stabilization control means 17 is the
When controlling the target yaw angular velocity or the target lateral acceleration by controlling the driving force of the
前記制御可能作動部がブレーキ装置２１であり、前記車両挙動安定化制御手段１７は、前記ブレーキ装置２１の制動力を、前記目標ヨー角速度または目標横加速度となるように制御するものであっても良い。この場合、車両の各輪の制動力を独立して制御可能なブレーキ装置２１を搭載していることが好ましい。また、前記ブレーキ装置２１は電動式であるのが良い。
車輪に制動力を加えて目標ヨー角速度または目標横加速度となるように制御すると、より安全に車両の挙動を安定化させる。各輪の制動力を独立して制御可能なブレーキ装置２１を搭載している場合、各輪毎に適切な制動力を与えることで、走行速度を極端に低下させるこくなく、車両の挙動を安定化させることができる。ブレーキ装置２１が電動式である場合は、油圧式のブレーキに比べて制動力を応答性良くきめ細やかに制御でき、車輪ロックに対する挙動安定化の制御がより適切に行える。
The controllable operation part is a
When the braking force is applied to the wheels so as to achieve the target yaw angular velocity or the target lateral acceleration, the behavior of the vehicle is stabilized more safely. When the
前記車両挙動安定化制御手段１７により制御を行う前記制御可能作動部が、ステアリング装置１２であり、前記車両挙動安定化制御手段１７は、前記ステアリングの転舵角を、前記目標ヨー角速度または目標横加速度となるように制御するものとしても良い。この場合、前記ステアリング装置１２は、操作装置部１２Ａと転舵機構部１２Ｂとが機械的に切り離されているか、または連結を遮断することが可能なステアバイワイヤ式のステアリング装置１２であることが好ましい。
ステアリングの転舵角を制御することで車両の挙動を安定化させる場合、必ずしも走行速度の低下させずに、車輪ロックに対する車両挙動の安定化を図ることがきる。
転舵角を安定化制御のために自動的に変える場合、操作装置部１２Ａと転舵機構部１２Ｂとが機械的に連結されたままであると、操作装置部１２Ａに運転者に不測の動作を生じさせる。そのため、前記ステアリング装置１２は、操作装置部１２Ａと転舵機構部１２Ｂとが機械的に切り離されているか、または連結を遮断することが可能なステアバイワイヤ式のステアリング装置１２であることが好ましい。これにより、運転者に違和感を生じさせることなく、車輪ロックに対する車両挙動の安定化の制御が行える。
The controllable operation unit controlled by the vehicle behavior stabilization control means 17 is a
When the behavior of the vehicle is stabilized by controlling the turning angle of the steering, the vehicle behavior with respect to the wheel lock can be stabilized without necessarily reducing the traveling speed.
When the turning angle is automatically changed for stabilization control, if the
前記車両挙動安定化制御手段１７により制御を行う前記制御可能作動部が、前記駆動モータ５、ブレーキ装置２１、およびステアリング装置１２のうちのいずれか２つ以上であって、前記駆動モータ５の駆動力、ブレーキ装置２１の制動力、およびステアリング装置１２の転舵角のうちのいずれか２つ以上を共に、前記目標ヨー角速度または目標横加速度となるように制御するものとしても良い。例えば、駆動モータ５とブレーキ装置２１、ブレーキ装置２１とステアリング装置１２、またはステアリング装置１２と駆動モータ５を制御するようにしても良く、または前記駆動モータ５、ブレーキ装置２１、およびステアリング装置１２の全てを制御するようにしても良い。
ヨー角速度や横加速度に影響する車両の制御可能作動部を２種類以上併せて制御することで、制御系は複雑になるが、車輪ロックの状況や、そのときの駆動モータ５、ブレーキ装置２１、ステアリング装置１２等の状況に応じたより適切な挙動安定化の制御が行える。
The controllable operation unit controlled by the vehicle behavior stabilization control means 17 is any two or more of the
By controlling two or more types of controllable operation parts of the vehicle that affect the yaw angular velocity and the lateral acceleration, the control system becomes complicated, but the situation of the wheel lock, the
この発明の電気自動車は、左右の車輪を独立して駆動する駆動モータを備えた電気自動車において、いずれかの車輪がロック状態であるか否かを判定するロック状態判定手段と、このロック状態判定手段でロック状態であると判定された場合に、車両の目標ヨー角速度または目標横加速度となるように、ヨー角速度または横加速度に影響する車両の制御可能作動部のフィードバック制御を行う車両挙動安定化制御手段とを設けたため、左右の車輪を独立駆動する駆動モータを備えた電気自動車において、車輪がロックした場合でも、操舵不能にならずに直前の車両挙動から不安定な状態になることを防ぐことができる。 The electric vehicle according to the present invention is an electric vehicle provided with a drive motor for independently driving left and right wheels, a lock state determination means for determining whether any of the wheels is in a locked state, and the lock state determination. Vehicle behavior stabilization that performs feedback control of the controllable operating part of the vehicle that affects the yaw angular velocity or the lateral acceleration so that the target yaw angular velocity or the target lateral acceleration of the vehicle becomes the target yaw angular velocity or the target lateral acceleration when it is determined that the vehicle is locked In the electric vehicle equipped with a drive motor that independently drives the left and right wheels, even if the wheels are locked, it is possible to prevent the vehicle from becoming unstable from the previous vehicle behavior without being disabled. be able to.
この発明の第１の実施形態を図１ないし図３と共に説明する。車体１に前輪となる左右の車輪２と、後輪となる車輪３が備えられ、各車輪２，３は、インホイールモータ駆動装置４の駆動モータ５により、それぞれ独立して走行駆動される。インホイールモータ駆動装置４については、後に図１４と共に説明する。各車輪２，３に対して、それぞれ独立して制御可能なブレーキ装置（同図には図示せず）が搭載されている。
センサ類として、各車輪２，３の車輪用軸受６に設けられた荷重センサ９と、操舵角センサ１０と、車速センサ１１とが搭載されている。荷重センサは、車輪２，３の路面接地点に作用する直交３軸方向の荷重（前後方向の駆動力、上下方向荷重、左右方向力であるコーナリング力）の検出が可能である。操舵角センサ１０は、操作装置部を構成するステアリングハンドル１２Ａに付随して設けられ、ステアリングハンドル１２Ａの回転角度を検出する。
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The
As sensors, a
各センサ９，１０，１１の信号は、車両の統合制御，協調制御を行うＥＣＵ（電気制御ユニット）１３に入力され、各種の制御に用いられる。ＥＣＵ１３は、マイクロコンピュータ等のコンピュータとこれに実行されるプログラム、並びに各種の電子回路等で構成される。
この実施形態ではＥＣＵ１３に、車輪２，３のロックに対応する処理を行うロック対応制御手段１４が設けられている。ロック対応制御手段１４は、ロック状態判定手段１４、目標決定手段１５、および車両挙動安定化制御手段１７からなる。
Signals from the
In this embodiment, the
ロック状態判定手段１４は、いずれかの車輪がロック状態であるか否かを判定する手段である。ロック状態判定手段１４は、例えば、前記荷重センサ９により駆動力を検出し、左右輪の駆動力差により車輪２，３がロック状態か否かを判定する。具体的には、左右輪の駆動力差が、定められた基準の駆動力差よりも大きい場合は、車輪２，３がロックしていると判定する。ロック状態判定手段１４は、荷重センサ９による判定に限らず、前記駆動モータ５で駆動される各輪２，３の回転速度を検出する回転検出器１８（図１４）から回転速度を検出し、左右輪２，２，３，３の回転速度の差により車輪２，３がロック状態か否かを判定するものであっても良い。
The lock state determination means 14 is a means for determining whether any of the wheels is in a locked state. The lock state determination means 14 detects, for example, the driving force by the
目標決定手段１５は、車両の操舵角と車両速度から、定められた目標ヨー角速度または目標横加速度を決定する。車両の操舵角は、前記操舵角センサ１０から、車両速度は前記車速センサ１１から得る。この目標ヨー角速度または目標横加速度の決定は、操舵角，車両速度，および目標ヨー角速度または目標横加速度の関係を定めた計算式で計算するか、または前記関係を定めたテーブルから選択して設定する。目標決定手段１５は、このように目標ヨー角速度または目標横加速度を決定した後、その決定値に従って、この実施形態における直接の制御対象となる駆動モータ５の駆動指令値を、定められた計算式やグラフを用いて計算する。
The
車両挙動安定化制御手段１７は、目標決定手段１５で決定された目標ヨー角速度または目標横加速度となるように、ヨー角速度または横加速度に影響する車両の制御可能作動部のフィードバック制御を行う。この実施形態では、前記制御可能作動部の一つである駆動モータ５の制御を行う。すなわち、左右輪２，２，３，３の駆動モータ５の駆動力を、前記目標ヨー角速度または目標横加速度となるように制御する。
The vehicle behavior
上記構成による作用の概要を説明する。ロック状態判定手段１５は、各輪２，３の荷重センサ９で検出した車両進行方向の駆動力から、左右輪２，２，３，３の駆動力差を算出し、それが基準の駆動力差よりも大きい場合は、車輪２，３がロックしていると判断する。このロックしているとの判断結果により、ヨー角速度フィードバック制御を開始し、目標決定手段１６は、操舵角と車両速度から目標ヨー角速度を算出し、車両挙動安定化制御手段１７は、目標ヨー角速度が得られるように各輪２，３の駆動モータ５の駆動力を制御し、スピンなど車両挙動が不安定になることを防ぐ。
An outline of the operation of the above configuration will be described. The lock state determination means 15 calculates the driving force difference between the left and
図２は、車輪２，３がロックした際に行うヨー角速度フィードバック制御のフローチャートである。以下、同フローチャートに基づき説明する。まず、ステップ１で、荷重センサ９から左右の駆動力Ｆｄxl、Ｆｄxrを取得する。ステップ２では、左右輪２，２，３，３の駆動力差が、基準の駆動力差Ｆdxs よりも大きい場合は、ヨー角速度フィードバック制御を開始しステップ２Ａ，ステップ３に進む。基準の駆動力差は、車輪２，３がロックしていると判断できる閾値である。駆動力差が小さい場合は、通常制御（ステップ９）となる。上記ステップ１，２の処理を前記ロック状態判定手段１５により行う。
FIG. 2 is a flowchart of the yaw angular velocity feedback control performed when the
ステップ３では、操舵角センサ１０から操舵角δa を取得し、車速センサ１１から車速Ｖを取得する。ステップ４では、取得した操舵角δa と車速Ｖから目標ヨー角速度を算出する。ステップ５では、目標ヨー角速度を発生させるために必要な各輪２，３の駆動力を算出し、ステップ６で駆動モータ５へ出力する。上記ステップ３〜ステップ６の処理を前記目標決定手段１６が行う。
In
ステップ７では、実際の車両のヨー角速度を取得し、ステップ８にて、目標ヨー角速度との比較を行い、偏差が大きい場合は、ステップ３以降を繰り返し実行し、ステップ８で偏差が小と判断されればループを抜けて、スタートに戻る。ヨー角速度は、加速度センサ（図示せず）から直接取得しても荷重センサ９のコーナリング力から算出してもいずれの方法でも構わない。前記ステップ７，８の処理を前記車両挙動安定化手段１７が行う。
In
このようにして、いずれかの車輪がロックした場合でも、ヨー角速度フィードバック制御を行うことにより、操舵不能とならずに車両挙動が不安定となることを防ぐ。車輪がロックしている間も操舵角と車速に基づいた目標ヨー角速度を発生させるように各輪の駆動力を制御するので、運転者の意図した方向に操舵することができる。 In this way, even when any of the wheels is locked, the yaw angular velocity feedback control is performed to prevent the vehicle behavior from becoming unstable without being disabled. Since the driving force of each wheel is controlled so as to generate the target yaw angular velocity based on the steering angle and the vehicle speed even while the wheels are locked, the vehicle can be steered in the direction intended by the driver.
上記の実施形態は、一例に過ぎずこれに限定されるものではない。例えば、目標ヨー角速度の代わりに横加速度のフィードバック制御を行なっても同様の効果が得られる。また、この実施例では、荷重センサ９から得られた車輪２，２，３，３の駆動力の左右差からタイヤロックを判断したが、回転センサ１８（図１４）の左右の回転数差を利用してもよい。駆動モータ５についても全ての車輪２に搭載する必要はなく、前輪２の２輪のみ、もしくは後輪３の２輪でもよい。
The above embodiment is merely an example, and the present invention is not limited to this. For example, the same effect can be obtained by performing lateral acceleration feedback control instead of the target yaw angular velocity. In this embodiment, the tire lock is determined from the difference between the left and right driving forces of the
次に、駆動モータ５を４輪全てに搭載した場合（図３）と、２輪に搭載した場合の、この実施形態の作用について説明する。２輪に搭載する場合は、タイヤが転舵可能な前輪２に搭載した場合（図４）と後輪３に搭載した場合（図５）の２パターンについて説明する。それぞれの搭載パターンで、車両が左に旋回している最中に左後輪３がロックした場合の本制御の作用について述べる。なお同図では、車輪の符号「２，３」につき、左右の区別のために「Ｒ」「Ｌ」の符号を付してある。
Next, the operation of this embodiment when the
まず、図３の４輪全てに駆動モータ５を搭載したパターンでは、車輪３Ｌがロックすると車両は反時計周りの方向（以下CCW ）のヨーモーメントが働き、車両後部が右方向に振れてスピンしそうになる。しかし、ヨー角速度フィードバック制御により、操舵角と車速に基づき、左前輪２の駆動力を増し右前輪２及び右後輪３の駆動力を減じることで時計周りの方向（以下CW）の目標ヨー角速度を発生させて、車両後部が右方向に振れ始めるモーメントを打ち消すことにより、車両がスピンすることを防ぐ。車両は、ヨー角速度フィードバック制御により操舵角と車速に基づきスピンしていない通常走行と同様の旋回軌跡を描くことができる。
First, in the pattern in which the
次に図４の転舵可能な前輪２輪２Ｌ，２Ｒに搭載したパターンでは、左前輪２Ｌの駆動力を増し、右前輪２Ｒの駆動力を減じることで目標ヨー角速度を発生させ、通常走行と同様の旋回軌跡を描くことができる。図５の後輪２輪３Ｌ，３Ｒに搭載したパターンでは、右後輪３Ｒの駆動力を減じ逆回転させることで、CWの目標ヨー角速度を発生させてスピンを防ぐことができる。
Next, in the pattern mounted on the two steerable
駆動モータ５が、４輪搭載か２輪搭載かで、またロックした車輪２，３が駆動輪か従動輪かで制御する駆動力や配分は変わるが、基本的には、車速と操舵角に基づき目標ヨー角速度が得られるように、駆動モータの駆動力を制御している。これにより、インホイールモータ型電気自動車において、いずれかの車輪２，３がロックした場合でも、操舵不能にならずに直前の車両挙動から不安定な状態になることを防ぐことができる。
The driving force and distribution to be controlled vary depending on whether the
図６〜図１０は、この発明の他の実施形態を示す。この実施形態は、特に説明した事項の他は、図１〜図５と共に説明した第１の実施形態と同様である。この実施形態では、各輪２，３につき、制動力を独立して制御可能なブレーキ装置２１を搭載している。各ブレーキ装置２１は、制動力の制御が可能な電動式である。
6 to 10 show another embodiment of the present invention. This embodiment is the same as the first embodiment described with reference to FIGS. 1 to 5 except for the matters specifically described. In this embodiment, a
ＥＣＵ１３に設けられた搭載ロック対応制御手段１４は、各輪２，３の荷重センサ９で検出した車両進行方向の駆動力から、左右輪の駆動力差を算出し、それが基準の駆動力差よりも大きい場合は、車輪２，３がロックしていると判断してヨー角速度フィードバック制御を開始し、操舵角と車両速度から目標ヨー角速度を算出し、目標ヨー角速度が得られるように各輪のブレーキ２１の制動力を制御し、スピンなど車両挙動が不安定になることを防ぐ。
The mounting lock correspondence control means 14 provided in the
ロック状態判定手段１５は、第１の実施形態と同じである。目標決定手段１６は、車両の操舵角と車両速度から目標ヨー角速度または目標横加速度を決定する機能については、第１の実施形態と同じであるが、目標ヨー角速度または目標横加速度から、目標となる制動力指令値を生成する点で異なる。車両挙動安定化制御手段１７は、ブレーキ装置２１の制動力を、前記目標ヨー角速度または目標横加速度となるように制御する。
The lock state determination means 15 is the same as that in the first embodiment. The
図７は、この実施形態における、車輪２，３がロックした際に行うヨー角速度フィードバック制御のフローチャートである。以下、同フローチャートに基づき説明する。
まず、ステップ１で、荷重センサ９から左右の駆動力Ｆdxl 、Ｆdxr を取得する。ステップ２では、左右輪２，２，３，３の駆動力差が、基準の駆動力差Ｆdxs よりも大きいか否かを判定し、大きい場合は、ヨー角速度フィードバック制御を開始し（ステップ２Ａ）、ステップ３にすすむ。基準の駆動力差は、車輪がロックしていると判断できる閾値である。駆動力差が小さい場合は、通常制御（ステップ９）となる。上記ステップ１，２の処理を前記ロック状態判定手段１５により行う。
FIG. 7 is a flowchart of the yaw angular velocity feedback control performed when the
First, in
ステップ３では、操舵角センサ１０から操舵角δa を、車速センサ１１から車速Ｖを取得する。ステップ４では、取得した操舵角δa と車速Ｖから目標ヨー角速度を算出する。ステップ５では、目標ヨー角速度を発生させるために必要な各輪２，２，３，３の制動力を算出しステップ６で出力する。上記ステップ３〜ステップ６の処理を前記目標決定手段１６が行う。
In
ステップ７では、実際の車両のヨー角速度を取得し、ステップ８にて目標ヨー角速度との比較を行う。偏差が大きい場合は、ステップ３以降を繰り返し実行し、ステップ８で偏差が小と判断されればループを抜けて、スタートに戻る。ヨー角速度は、加速度センサ（図示せず）から直接取得しても、荷重センサ９のコーナリング力から算出してもいずれの方法でも構わない。前記ステップ７，８の処理を前記車両挙動安定化手段１７が行う。
In
このようにして、いずれかの車輪２，３がロックした場合でも、制動力を制御してヨー角速度フィードバック制御を行うことで、操舵不能とならずに車両挙動が不安定となることを防ぐ。車輪２，３がロックしている間も操舵角と車速に基づいた目標ヨー角速度を発生させるように各輪２，３の制動力を制御するので、運転者の意図した方向に操舵することができる。
In this way, even when one of the
上記の実施形態は、一例に過ぎずこれに限定されるものではない。例えば、目標ヨー角速度の代わりに横加速度のフィードバック制御を行なっても同様の効果が得られる。また、この実施形態では、荷重センサ９から得られた車輪２，３の駆動力の左右差からタイヤロックを判断したが、回転センサ１８（図１４）の左右の回転数差を利用してもよい。ブレーキ装置２１についても全ての車輪２，３に搭載する必要はなく、前輪２もしくは後輪３の左右輪に搭載し、それが独立して制動力を制御できる構造であればよい。
The above embodiment is merely an example, and the present invention is not limited to this. For example, the same effect can be obtained by performing lateral acceleration feedback control instead of the target yaw angular velocity. In this embodiment, the tire lock is determined from the difference between the left and right driving forces of the
次に、ブレーキ装置２１を４輪全てに搭載した場合（図８）と２輪に搭載した場合の、この実施形態の作用について説明する。２輪に搭載する場合は、タイヤが転舵可能な前輪２に搭載した場合（図９）と後輪３に搭載した場合（図１０）の２パターンについて説明する。なお、ブレーキ装置２１は、各輪２，３で独立して制動力を制御できる構造とする。それぞれの搭載パターンで、車両が左に旋回している最中に左後輪２Ｌがロックした場合の本制御の作用について述べる。なお、なお同図では、車輪の符号「２，３」につき、左右の区別のために「Ｒ」「Ｌ」の符号を付してある。
Next, the operation of this embodiment when the
まず、図８の４輪全てに搭載したパターンでは、車輪３Ｌがロックすると、車両は反時計周りの方向（以下CCW ）のヨーモーメントが働き、車両後部が右方向に振れてスピンしそうになるが、ヨー角速度フィードバック制御により、操舵角と車速に基づき、右前輪２Ｒと右後輪３Ｒの制動力を加える。これにより、時計周りの方向（以下CW）の目標ヨー角速度を発生させて、車両後部が右方向に振れ始めるモーメントを打ち消すことにより、車両がスピンすることを防ぐ。車両は、ヨー角速度フィードバック制御により操舵角と車速に基づきスピンしていない通常走行と同様の旋回軌跡を描くことができる。
First, in the pattern mounted on all four wheels in FIG. 8, when the
図９の転舵可能な前輪２輪２Ｌ，２Ｒに搭載したパターンでは、右前輪２Ｒに制動力を加えることで、CWのヨー角速度を発生させ、CCW のヨーモーメントを打ち消すことで通常走行と同様の旋回軌跡を描くことができる。
In the pattern mounted on the two
図１０の後輪２輪３Ｌ，３Ｒに搭載したパターンでは、右後輪３Ｒの制動力を加えることで、CWのヨー角速度を発生させてスピンを防ぐ。ブレーキ装置２１が、４輪搭載か２輪搭載か、ロックした車輪２，３が駆動輪か従動輪かで制御する制動力や配分は変わるが、基本的には、車速と操舵角に基づき目標ヨー角速度が得られるように、ブレーキ装置２１の制動力を制御している。これにより、インホイールモータ型電気自動車において、車輪２，３がロックした場合でも、操舵不能にならずに直前の車両挙動から不安定な状態になることを防ぐことができる。
In the pattern mounted on the rear two
図１１〜図１３は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態は、特に説明した事項の他は、図１〜図５と共に説明した第１の実施形態と同様である。この実施形態では、ステアリング装置１２は、操舵装置部であるステアリングハンドル１２Ａと、転舵機構部１２Ｂのモータ等の転舵アクチュエータ１２Ｂａとが機械的に切り離されているステアバイワイヤ方式である。転舵機構部１２Ｂは、ステアリング制御部１２Ｃの制御により、ステアリングハンドル１２Ａの操舵角に応じて駆動される。ステアリング装置１２は、ステアリングハンドル１２Ａと転舵アクチュエータ１２Ｂａとが連結されていて、その連結を遮断することが可能な形式であっても良い。
11 to 13 show still another embodiment of the present invention. This embodiment is the same as the first embodiment described with reference to FIGS. 1 to 5 except for the matters specifically described. In this embodiment, the
ＥＣＵ１３に設けられた搭載ロック対応制御手段１４は、各輪の荷重センサ９で検出した車両進行方向の駆動力から、左右輪２，２，３，３の駆動力差を算出し、それが基準の駆動力差よりも大きい場合は、車輪２，３がロックしていると判断してヨー角速度フィードバック制御を開始し、操舵角と車両速度から目標ヨー角速度を算出し、目標ヨー角速度が得られるようにステアリング装置１２の転舵角を制御し、スピンなど車両挙動が不安定になることを防ぐ。
The mounting lock correspondence control means 14 provided in the
ロック状態判定手段１５は、第１の実施形態と同じである。目標決定手段１６は、車両の操舵角と車両速度から目標ヨー角速度または目標横加速度を決定する機能については、第１の実施形態と同じであるが、目標ヨー角速度または目標横加速度から、目標となる転舵角を生成する点で異なる。車両挙動安定化制御手段１７は、ステアリング装置１２の転舵角を、前記目標ヨー角速度または目標横加速度となるように制御する。
The lock state determination means 15 is the same as that in the first embodiment. The
図１２は、この実施形態における、車輪２，３がロックした際に行うヨー角速度フィードバック制御のフローチャートである。以下、同フローチャートに基づき説明する。
まず、ステップ１で、荷重センサから左右の駆動力Ｆxl、Ｆxrを取得する。ステップ２では、左右輪２，２，３，３の駆動力差が、基準の駆動力差よりも大きい場合は、ロックであると判定してヨー角速度フィードバック制御を開始し（ステップ２Ａ）、ステップ３に進む。基準の駆動力差は、車輪２，３がロックしていると判断できる閾値である。駆動力差が小さい場合は、通常制御となる（ステップ９）。上記ステップ１，２の処理を前記ロック状態判定手段１５により行う。
FIG. 12 is a flowchart of the yaw angular velocity feedback control performed when the
First, in
ステップ３では、操舵角センサ１０から操舵角δa を、車速センサ１１から車速Ｖを取得する。ステップ４では、取得した操舵角δa と車速Ｖから目標ヨー角速度を算出する。ステップ５では、目標ヨー角速度を発生させるために必要な転舵角δb を算出しステップ６で転舵角指令値を出力する。上記ステップ３〜ステップ６の処理を前記目標決定手段１６が行う。
In
ステップ７では、実際の車両のヨー角速度を取得し、ステップ８にて、目標ヨー角速度との比較を行う。偏差が大きい場合は、ステップ３以降を繰り返し実行し、ステップ８で偏差が小と判断されればループを抜けて、スタートに戻る。ヨー角速度は、加速度センサ（図示せず）から直接取得しても荷重センサ９のコーナリング力から算出してもいずれの方法でも構わない。前記ステップ７，８の処理を前記車両挙動安定化手段１７が行う。
In
このようにして、いずれかの車輪２，３がロックした場合でも、ヨー角速度フィードバック制御を行うことで、操舵不能とならずに車両挙動が不安定となることを防ぐ。車輪２，３がロックしている間も操舵角と車速に基づいた目標ヨー角速度を発生させるように転舵角を動かすので、運転者の意図した方向に操舵することができる。
In this way, even when any one of the
上記の実施形態は、一例に過ぎずこれに限定されるものではない。例えば、目標ヨー角速度の代わりに横加速度のフィードバック制御を行なっても同様の効果が得られる。また、この実施形態では、荷重センサ９から得られた車輪２，２，３，３の駆動力の左右差からタイヤロックを判断したが、回転センサ１８（図１４）の左右の回転数差を利用してもよい。
The above embodiment is merely an example, and the present invention is not limited to this. For example, the same effect can be obtained by performing lateral acceleration feedback control instead of the target yaw angular velocity. In this embodiment, the tire lock is determined from the difference between the left and right driving forces of the
次に、この実施形態の作用について、説明する。図１３に車両が左に旋回している最中に左後輪がロックした場合の本制御の作用を示す。駆動モータは、後輪２輪もしくは４輪全てに搭載されているものとする。なお、なお同図では、車輪の符号「２，３」につき、左右の区別のために「Ｒ」「Ｌ」の符号を付してある。 Next, the operation of this embodiment will be described. FIG. 13 shows the operation of this control when the left rear wheel is locked while the vehicle is turning to the left. The drive motor is assumed to be mounted on all two or four rear wheels. In the figure, the reference numerals “R” and “L” are attached to the reference numerals “2, 3” of the wheels to distinguish the left and right.
車輪３Ｌがロックすると、車両は反時計周りの方向のヨーモーメントが働き、車両後部が右方向に振れてスピンしそうになるが、ヨー角速度フィードバック制御により、操舵角と車速に基づき、ステアリング装置１２を旋回方向とは逆の方向に転舵する。これにより時計周りの方向の目標ヨー角速度を発生させて、車両後部が右方向に振れ始めるモーメントを打ち消すことにより、車両がスピンすることを防ぐ。車両は、ヨー角速度フィードバック制御により操舵角と車速に基づきスピンしていない通常走行と同様の旋回軌跡を描くことができる。ロックした車輪３Ｌが転舵輪か非転舵輪かで制御する転舵角は変わるが、基本的には、車速と操舵角に基づき目標ヨー角速度が得られるように、転舵角を制御している。このように、インホイールモータ型電気自動車において、車輪２，３がロックした場合でも、操舵不能にならずに直前の車両挙動から不安定な状態になることを防ぐことができる。
When the
なお、前記各実施形態では、前記車両挙動安定化制御手段１７により制御を行う前記制御可能作動部が、駆動モータ５、ブレーキ装置２１、およびステアリング装置１２のうちのいずれか１つとしたが、前記駆動モータ５、ブレーキ装置２１、およびステアリング装置１２のうちの、いずれか２つ以上とし、車両挙動安定化制御手段１７は、それら２つ以上の制御可能作動部を共に、前記目標ヨー角速度または目標横加速度となるように制御するようにしてもよい。また、上記各実施形態はインホイールモータ駆動装置４を備えた電気自動車の場合につき説明したが、この発明は、左右の車輪を独立して駆動する駆動モータを有する形式であれば良く、駆動モータが車台上に設置されて車輪に駆動軸や等速ジョイント等の伝達手段を介して駆動伝達する形式の電気自動車にも適用できる。
In each of the above embodiments, the controllable operation unit that is controlled by the vehicle behavior
図１４は、インホイールモータ駆動装置４の一例を示す。このインホイールモータ駆動装置４は、車輪用軸受６と、前記駆動モータ５と、この駆動モータ５の回転出力を前記車輪用軸受６の内輪６ａに減速して伝達する減速機７とを、互いに同軸心上一体に組み立てて構成される。減速機７には、サイクロイド減速機等の高減速比の形式が採られている。車輪用軸受６は、回転輪である内輪６ａと固定輪である外輪６ｂとの間に、複列の転動体６ｃを介在せてなる。内輪６ａの一端のフランジ部に車輪２，３がブレーギディスク２１ａと共に取付けられる。ブレーギディスク２１ａは、ブレーキキャリパ２１ｂおよびその駆動源（図示せず）と共に前記ブレーキ装置２１を構成する。この車輪用軸受６に、回転検出器１８と荷重センサ９とが設けられている。回転検出器１８は、外輪６ｂと内輪６ａとの相対回転を検出する。
FIG. 14 shows an example of the in-wheel
荷重センサ９は、図１５（Ａ）に示すように、固定輪である外輪６ｂの円周方向複数箇所（図示の例では上下左右の４箇所）に設けられた部位別センサ９ａと、これら部位別センサ９ａの検出値から、タイヤの路面接地点における直交３軸方向（Ｘ，Ｙ，Ｘ軸方向）の荷重を演算する信号処理ユニット９ｂとで構成される。Ｘ軸方向は車両の前後方向であり、Ｘ軸方向の荷重は駆動力である。Ｙ軸方向は車両幅方向であり、Ｙ方向荷重はコーナリング力に相当する。Ｚ軸方向は上下方向であり、Ｚ軸方向荷重は車両の上下方向荷重である。
As shown in FIG. 15A, the
各部位別センサ９ａは、この例では、図１５（Ｂ），（Ｃ）に示すように、外輪６ｂにボルト３２で固定された歪み発生部材３３と、この歪み発生部材３３に貼り付けられてこの歪み発生部材３３の歪みを検出する歪みセンサ３４とでなる。歪み発生部材３３は、部分的に剛性が低くなる低剛性部３３ａを有し、この低剛性部３３ａに歪みセンサ３４が貼り付けられている。そのため、外輪６ｂの歪みが歪み発生部材３３の低剛性部３３ａに拡大して転写され、外輪６ｂに作用する荷重が精度良く検出される。各部位別センサ９ａは、外輪６ｂに直接に貼り付けられた歪みセンサであっても良い。
In this example, as shown in FIGS. 15B and 15C, each site-
１…車体
２，３…車輪
２Ｌ，２Ｒ，３，３Ｒ…車輪
４…インボイールモータ駆動装置
５…駆動モータ
６…車輪用軸受
９…荷重センサ
１０…操舵角センサ
１１…車速センサ
１２…ステアリング装置
１２Ａ…ステアリングハンドル（操作装置部）
１２Ｂ…転舵装置部
１３…ＥＣＵ
１４…ロック対応制御手段
１５…ロック状態判別手段
１６…目標決定手段
１７…車両挙動安泰化制御手段
１８…回転検出器
DESCRIPTION OF
12B ... steering
14 ... Lock correspondence control means 15 ... Lock state determination means 16 ... Target determination means 17 ... Vehicle behavior stabilization control means 18 ... Rotation detector
Claims (12)
いずれかの車輪がロック状態であるか否かを判定するロック状態判定手段と、
このロック状態判定手段でロック状態であると判定された場合に、車両の目標ヨー角速度または目標横加速度となるように、ヨー角速度または横加速度に影響する車両の制御可能作動部のフィードバック制御を行う車両挙動安定化制御手段と、
を設けたことを特徴とする電気自動車。 In an electric vehicle equipped with a drive motor that independently drives left and right wheels,
Lock state determination means for determining whether any of the wheels is locked;
When the lock state determination means determines that the vehicle is in the locked state, feedback control of the controllable operation unit of the vehicle that affects the yaw angular velocity or the lateral acceleration is performed so that the target yaw angular velocity or the target lateral acceleration of the vehicle is reached. Vehicle behavior stabilization control means;
An electric vehicle characterized by the provision of an electric vehicle.
6. The controllable operation unit controlled by the vehicle behavior stabilization control unit according to claim 1, wherein the controllable operation unit is any two or more of the drive motor, a brake device, and a steering device. An electric vehicle that controls any two or more of the driving force of the driving motor, the braking force of the brake device, and the turning angle of the steering device so as to achieve the target yaw angular velocity or the target lateral acceleration. .
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