JP2685644B2

JP2685644B2 - 電気自動車

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Publication number: JP2685644B2
Application number: JP2263916A
Authority: JP
Inventors: 濱野　　宏; 良三正木; 和雄田原; 茂樹森永; 秀明正木; 正憲神; 信男井上
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1990-10-03
Filing date: 1990-10-03
Publication date: 1997-12-03
Anticipated expiration: 2012-12-03
Also published as: JPH04145806A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は電気自動車に係り、特に運転性に好適な電気
自動車に関する。

〔従来の技術〕

近年、搭載したバッテリを電源として走行する電気自
動車が注目されてきた。内燃機関が有害な排気ガスを放
出するのに対し電気自動車は環境性に優れているのがそ
の理由の１つである。また、電気自動車は、一般に、車
輪を駆動するモータを有して、モータに供給する電流を
制御することによつて、走行状態が制御される。

このような電気自動車の走行状態の制御は、例えば、
特開昭62−138002号公報によつて知られている。これに
よれば、まず、アクセル位置に応じてモータの駆動力を
決定し、次に、このモータ駆動力と車速に応じてモータ
の駆動速度を決定し、このモータの駆動速度となるよう
にモータを制御している。

〔発明が解決しようとする課題〕

一般に、車両にはトルク伝達のための軸などの弾性部
材が多く用いられ、車両全体として弾性系を構成してい
る。そのために、モータの回転が特定の周波数と成った
ときに、車両が共振を起こし、運転者に極めて不快な感
じを与える。上記従来技術では、このような車両の共振
についての配慮が欠けており、運転者の受ける不快な感
じが問題であった。

上記に鑑み本発明は、車両に載置されたモータと車両
の共振による車両の脈動が回避可能な電気自動車を提供
することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、バッテリと、車輪を駆動するモータと、
車両に振動が発生したときの車両の走行状態を記憶する
記憶手段と、前記バッテリから前記モータに供給される
電流を制御し、前記車両が前記記憶手段に記憶された走
行状態に近づいたとき前記モータに供給される電流値ま
たはインバータ周波数の少なくともどちらか一方を加減
する制御装置とを備えたことを特徴とする電気自動車に
より解決される。

〔作用〕

車両の振動を検出して、車両の振動が発生したときに
は、モータに供給される電流値またはインバータ周波数
が加減される。このために、車両の振動が抑制され、運
転上の不快感が避けられる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図から第３図を用いて説
明する。第１図は電気自動車の前輪をそれぞれ独立に誘
導モータで駆動したシステム構成図である。電気自動車
１における左前輪2aと右前輪2bはそれぞれ誘導モータ3
a,3bに接続されており、インバータ4a,4bにより独立に
駆動される。これらのインバータは、PWMパルスP_a,P_bに
より制御され、バツテリー５を電源としてモータに供給
する電力を変換している。

PWMパルスP_a,P_bを発生する制御装置６は、運転者の操
作出力であるアクセルペダル７とブレーキペダル８から
それぞれ得られるアクセス踏み込み量X_aと、ブレーキ踏
み込み量X_bを入力している。

制御装置６へのその他の入力信号としては、前進，後
進，駐車を運転者が指示する運転モードレバー９のモー
ド信号M_b、ハンドル10の舵角を検出する舵角センサ11の
舵角信号θ_ｓ、左前輪2a,右前輪2b,左後輪2c,右後輪2d
の回転速度をそれぞれ検出する回転検出器12a,12b,12c,
12dの回転速度信号ω_a,ω_b,ω_c,ω_ｄ、誘導モータ3a,3b
の速度ω_L,ω_Ｒがある。制御装置６は、さらに車両の加
速度を検出し加速度信号ｇを検出するＧセンサ20の出力
信号、車軸のトルクを検出しトルク信号T_a,T_bを出力す
るトルクセンサ22a,22bの出力信号がある。これらの入
力信号により、２つの誘導モータ3a,3bを制御するPWMパ
ルスP_a,P_bをそれぞれ演算し、対応するインバータ4a,4b
にそれぞれ出力している。

第２図は制御装置６の詳細を示している。

制御装置６は車両運転演算回路16、速度制御回路17a,
17b、電流制御回路18a,18b、PWM制御回路19a,19bから構
成されている。車両運転制御回路16では、アクセル踏み
込み量X_a、ブレーキ踏み込み量X_b、舵角θ_ｓ、各車輪の
回転速度から左速度指令▲ω^＊ _Ｌ▼、および、右速度指
令▲ω^＊ _Ｒ▼を演算し、それぞれを速度制御回路17a,17
bに出力している。

速度制御回路17a,17bは回転検出器12a,12bの出力が速
度指令▲ω^＊ _Ｌ▼，▲ω^＊ _Ｒ▼に等しくなるようにフイ
ードバツク制御し、電流指令▲ｉ^＊ _ａ▼，▲ｉ^＊ _ｂ▼を
出力する。なお、電流指令▲ｉ^＊ _ａ▼，▲ｉ^＊ _ｂ▼は、
三相の各相の電流指令▲ｉ^＊ _au▼，▲ｉ^＊ _ay▼，▲ｉ^＊
_aw▼及び▲ｉ^＊ _bu▼，▲ｉ^＊ _by▼，▲ｉ^＊ _bw▼よりな
る。

電流制御回路18a,18bは、インバータ4a,4bの電流値i_a
（i_au,i_av,i_aw）,i_b（i_au,i_ay,i_aw）が電流指令▲i
^* _a▼，▲i^* _b▼に等しくなるようにフイードバツク制御
し、電圧指令▲Ｖ^＊ _ａ▼（▲Ｖ^＊ _au▼，▲Ｖ^＊ _av▼，▲
Ｖ^＊ _aw▼），▲Ｖ^＊ _ｂ▼（▲Ｖ^＊ _bu▼，▲Ｖ^＊ _bv▼，▲
Ｖ^＊ _bw▼）を出力する。

PWM制御回路19a,19bは電圧指令▲Ｖ^＊ _ａ▼，▲Ｖ^＊ _ｂ
▼に基づいてPWMパルスP_a（P_au,P_av,P_aw）,P_b（P_bu,
P_bv,P_bw）を出力する。インバータ4a,4bは、PWM P_a,P_b
パルスにより、バツテリ５からの電圧を導通遮断し、所
定の電圧V_a,（V_au,V_av,V_aw）,V_b（V_bu,V_bv,V_bw）を誘導
モータ4a,4bに供給する。

なお、前記に述べた誘導モータ3a,3bの電流指令i_a（i
_au,i_av,i_aw）の指令値決定は、速度制御演算の結果から
得られるトルクとなるような、電流値を演算している
が、これに加えて、左前輪2a,右前輪2bの車軸にトルク
センサ22a,22bを設け、このトルク信号T_a,T_bをフイード
バツクして、速度制御演算の結果から得られるトルクを
突合わせて、最適な電流i_au,i_av,i_awと決定しても良
い。

第３図は車両運動演算回路16の動作を示すブロツク図
である。車両運動演算回路16はデジタルコンピユータよ
りなり、第３図のブロツク図に示されたものが予めプロ
グラムとして記憶され、このプログラムに沿つて動作す
るようになつている。なお、この動作は10msec毎に繰り
返し実行される。なお速度指令▲^＊ _Ｌ▼，▲ω^＊ _Ｒ▼の
演算は同様にであるので、以下、ω＊の演算として説明
する。

まず、ブロツク302では、アクセル踏み込み量X_aから
第１の初期速度ω_０を求める。第１の初期速度ω_０は、
予めアクセル踏み込み量X_aに対応づけて記憶手段に記憶
し、逐次読み出すことによつて得ることができる。

ブロツク302と並行し、ブロツク304で、アクセル踏み
込み量X_aから初期加速度ｇ′を求める。初期加速度ｇ′
は、予めアクセル踏み込み量X_aに対応づけて記憶手段に
記憶し、逐次読み出すことによつて得ることができる。
この初期加速度ｇ′を用いて、ブロツク306で、第２の
初期速度ω_０′を求める。すなわち、所定時間（Δｔ）
以前の実車輪速（後輪）ω_s0及び初期加速度ｇ′より次
式（１）を用いて求める。

ω_０′＝ω_s0＋∫ｇ′dt …（１）なお、所定時間前の実車速ω_s0の演算については後述
する。

ブロツク308で、ブロツク302で求めた第１の初期速度
ω_０とブロツク306で求めた第２の初期度ω_０′を比較
し、小さい値のものを目標速度ωとする。

ブロツク308で求めた目標速度ωを、ブロツク310で、
加減速補正する。以下加減速補正について詳述する。ま
ず、Ｇセンサ20の出力を所定の比較値と比較する。Ｇセ
ンサ20の出力が前記の比較値より大きい場合には、目標
速度を調整し加減速が小さくなるようにする。すなわ
ち、以下の加減補正値ω_accを用いて、以下の（２）式
のように求める。

ω＝ω＋ω_acc 減速時（ω＝ω−ω_acc:加速時） …（２）また、加速補正値ω_accは、Ｇセンサ20の出力と比較
値の偏差が大きいほど大きくなるように設定すると効果
が大きい。このように、加減速補正することによつて、
加減時のシヨツクが和らぎ、加減速のフイーリングが向
上する。

また、車両減速時に電気ブレーキ（回生制動）を使用
した場合に、電気ブレーキは制動力を発生できる最低の
回転速度がある。この回転速度以下では、急に制動力が
得られなくなる。このとき、車両にギクシヤク感が発生
する。このギクシヤク感をなくすため、前記Ｇセンサ20
からの、検出信号ｇを用いて、減速度を一定に保つこと
も可能である。

ブロツク310の後に、様らに、演算された目標速度
を、ブロツク312により、共振補正する。以下共振補正
について詳述する。まず、Ｇセンサでの出力が所定の比
較値と比較する（ブロツク312の比較値はブロツク310の
比較値より充分大きく設定）、Ｇセンサ20の出力が前記
の比較値より大きい場合は、以下の共振補正値ω_vibを
用いて、以下の（３）式のように求める。

ω＝ω＋ω_vib:加速（ω＝ω−ω_vib:減速）さらには、上記の目標速度の補正の代りに、車両サス
ペンシヨンに、サスペンシヨンの共振点を変えられるよ
うなアクチユエータ21を設置し、共振点の振動を感知し
たとき（Ｇセンサ20の出力が比較値以下のとき）、アク
チユエータ21を駆動してサスペンシヨンの共振周波数を
変えることにより、車両の共振点を変えてしまうような
制御を行つても良い。

また、Ｇセンサの出力が比較値以上になつたときの実
車速（後車輪の車速）を記憶（学習）し、この車速に近
づいたときに、上記のように目標速度ωを補正したり、
あるいは、サスペンシヨン21の共振周波数を変えるよう
にしても良い。

一方、ブロツク320では、回転速度信号ω_c,ω_ｂを算
術平均する。さらに322では、ブロツク320で求めた値を
取り込み、所定時間毎に更新することによつて、所定時
間前の実車速ω_s0を記憶し、この値を出力する。

また、ブロツク314では、所定時間前の実車速ω_s0及
びＧセンサ20の出力ｇに基づいて以下の（４）式に示す
演算をおこない、車両絶対速度に相当する車輪速度ω_ｓ
を求める。

ω_ｓ＝ω_s0＋∫gdt …（４）ブロツク316では、ブロツク320でもとめた車両絶対速
度に相当する車輪速度ω_ｓを用いて、スリツプしないよ
うな目標速度をもとめる。

まず、以下の（５）式に示す演算をおこないスリツプ
率S_rを求める。

ここで、第４図に示すように、スリツプ率S_rが0.3以
上になつたときには、摩擦係数Ｈ及び横抗力係数τが大
きくなり、スリツプが起こりやすい。ブロツク316で
は、上記のように求めたスリツプ率S_rが0.3以上であれ
ば、そのまま、ブロツク312までに求めた目標速度ωを
指令速度ω＊（第３図では左側の車輪の制御を示してお
り、▲ω^＊ _Ｌ▼が出力されている）とする。一方、スリ
ツプ率S_rが0.3未満であれば、ブロツク314で求めた車両
絶対速度に相当する車輪速度ω_ｓを指令速度ω＊とす
る。

最後に、ブロツク316で求めた指令速度▲ω^＊ _Ｌ▼を
ヨーレート補正値θ_ｙ（舵角θ_ｓに応じて求まる値）で
補正して、指令速度▲ω^＊ _Ｌ▼として出力する。

ここで、車両の直進安定性を向上させるためハンドル
10の舵角センサ11の舵角信号θ_ｓにより車両が直進状態
にあると判断したとき、左後輪2c,右後輪2dの回転素度
信号ω_c,ω_ｄの位相差を演算し、位相差が発生した場合
にこの位相差をなくすように指定速度ω＊を補正しても
良い。

本実施例においては、制御装置６は、運転者が操作す
るアクセルペダルおよびブレーキペダルの踏み込み量
X_a,X_b、ハンドルの舵角θ_ｓなどを入力し、車両の速度
指令をアクセルペダルX_a、ブレーキペダルX_bの踏み込み
量から演算する。また左右のモータの速度指令▲ω^＊ _Ｌ
▼，▲ω^＊ _Ｒ▼は、ハンドルの舵角θ_ｓに応じて車両の
速度指令をそれぞれ補正することにより算出する。この
速度指令▲ω^＊ _Ｌ▼，▲ω^＊ _Ｒ▼に対してそれぞれのモ
ータの速度フイードバツクして速度制御を行なつてい
る。さらに、速度制御回路18a,18bから得られる電流指
令▲ｉ^＊ _ａ▼，▲ｉ^＊ _ｂ▼を基にそれぞれの電流を制御
して、電圧指令▲Ｖ^＊ _ａ▼，▲Ｖ^＊ _ｂ▼を与える。この
電圧指令▲Ｖ^＊ _ａ▼，▲Ｖ^＊ _ｂ▼となるようにPWM制御
回路19a,19bから制御パルスP_a,P_bをそれぞれインバータ
4a,4bに出力している。それぞれのインバータ4a,4bで
は、制御パルスP_a,P_bにより、モータ3a,3bに供給する出
力電圧を発生している。これによりそれぞれのモータ3
a,3bは左右のタイヤ2a,2bを駆動している。

ここで、それぞれのモータ3a,3bの回転に位相差が発
生した場合、それぞれのモータ3a,3bに回転センサを取
付け、左右のモータ3a,3bの位相差を感知して、速度指
令▲ω^＊ _Ｌ▼，▲ω^＊ _Ｒ▼を補正する。

また、車両の直進安定性を向上させるために、ハンド
ルの舵角θ_ｓから車両が直進状態にあると判断したと
き、前輪2a,2b、後輪2c,2dのそれぞれに回転センサ12a,
12b,12c,12dを設け、その位相差を感知して、位相差が
発生した場合にその位相差をなくすような制御を行な
う。

また、車両にＧセンサ20を取付け、加速感，減速感の
フイーリング向上のため、速度制御指令▲ω^＊ _Ｌ▼，▲
ω^＊ _Ｒ▼を、Ｇセンサ20の出力によつて、補正を行な
う。

さらに、車両減速時に電気ブレーキ（回生制動）と機
械ブレーキ併用時に発生する車両の上下振動やギクシヤ
ク感をなくすため、前記Ｇセンサ20の信号を用いて、減
速度を一定に保つように制御する。

また、Ｇセンサ20によつて車両の共振点を感知し、そ
の共振点を記憶する学習機能を設けて共振点での運転を
避けるように、加速時にはインバータ周波数を共振点で
の周波数より上げるような制御を行ない、減速時にはイ
ンバータ周波数を共振点周波数より下げるような制御を
行なう。

また、前記Ｇセンサ20での共振点の学習機能を使用す
る別の手段として、車両サスペンシヨンにアクチユエー
タ21を設け、共振点を感知したとき前記アクチユエータ
21を動作させ、サスペンシヨンの共振周波数を変えるこ
とにより、車両の共振点を変えてしまう制御を行なう。

また、おのおのの駆動車輪にトルクセンサ22a,22bを
設けることにより、そのトルクを感知して速度制御指令
▲ω^＊ _Ｌ▼，▲ω^＊ _Ｒ▼を補正して車両制御を行なう。

第５図は、第２の実施例を示しており、車両の車庫入
れ性を向上させるための、自動無人車庫入れ制御の説明
図である。第５図において、あらかじめ設定された、車
庫入れを行なうためのガイドライン23を感知する光セン
サ24（第２図に示す）を車両下部に取付けておく。制御
装置５は、あらかじめ設定した車庫入れ用の自動走行プ
ログラムにより、ボタン１つでガイドライン23に沿つて
自動無人車庫入れを行なえるような制御を行なう。

第２の実施例では車両の車庫入れ性を向上させるため
に、あらかじめ、車庫入れを行なうためのガイドライン
を設定しておき、そのガイドラインを感知することので
きるセンサを車両に取付けておき、これにより、無人で
も車両を車庫に入れられるように無人自動走行ができ
る。

本発明によれば、車両の振動が抑制され、運転上の不
快感が避けられる。

【図面の簡単な説明】

第１図はシステム構成図、第２図は制御装置の詳細を表
す図、第３図は制御装置の動作を示すブロツク図、第４
図は、第２の実施例の説明図。 2a……左前輪、2b……右前輪、2c……左後輪、 2d……右後輪、3a,3b……誘導モータ、4a,4b……インバ
ータ、５……バツテリー、６……制御装置、20……Ｇセ
ンサ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者森永茂樹茨城県日立市久慈町4026番地株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者正木秀明茨城県勝田市大字高場2520番地株式会社日立製作所佐和工場内 (72)発明者神正憲茨城県勝田市大字高場2520番地株式会社日立製作所佐和工場内 (72)発明者井上信男茨城県勝田市大字高場2520番地株式会社日立製作所佐和工場内 (56)参考文献特開平１−74005（ＪＰ，Ａ) 実開昭48−48302（ＪＰ，Ｕ) 実開平２−92305（ＪＰ，Ｕ) 実開昭60−192937（ＪＰ，Ｕ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】バッテリと、車輪を駆動するモータと、車
両に振動が発生したときの車両の走行状態を記憶する記
憶手段と、前記バッテリから前記モータに供給される電
流を制御し、前記車両が前記記憶手段に記憶された走行
状態に近づいたとき前記モータに供給される電流値また
はインバータ周波数の少なくともどちらか一方を加減す
る制御装置とを備えたことを特徴とする電気自動車。
【請求項２】前記記憶手段は、車両に振動が発生したと
きの車両の速度を記憶することを特徴とする特許請求の
範囲第１項に記載の電気自動車。