(57)【要約】【課題】 制御誤差の溜まりによる目標ヨーモーメントＧＹＭの発散を確実に防止すること。【解決手段】  車体速Ｖと操舵角δに基づいて目標ヨーレイトＧＹＲを演算する目標ヨーレイト演算手段２１と、演算された目標ヨーレイトＧＹＲの微分値にヨー慣性モーメントＩを乗算することによって目標ヨーモーメントＧＹＭを演算する目標ヨーモーメント演算手段２３と、演算された目標ヨーモーメントＧＹＭと実ヨーモーメントＹＭの偏差に基づいてＰＩＤ制御により操作量Ｈを演算する操作量演算手段２９と、演算された操作量Ｈ（ＨＣ）に基づいて電動モータ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄのモータトルク指令値ＴＰａ，ＴＰｂ，ＴＰｃ，ＴＰｄを演算するモータトルク指令値演算手段３５と、演算されたモータトルク指令値ＴＰａ，ＴＰｂ，ＴＰｃ，ＴＰｄに基づいて電動モータ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄを制御するモータ制御手段３７と、を具備したこと。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータによって複数の駆動輪が回転駆動する電気自動車のヨー制御を行うヨー制御装置において、
車体速と操舵角に基づいて目標ヨーレイトを演算する目標ヨーレイト演算手段と、
演算された前記目標ヨーレイトの微分値にヨー慣性モーメントを乗算することによって目標ヨーモーメントを演算する目標ヨーモーメント演算手段と、
演算された前記目標ヨーモーメントと実ヨーモーメントの偏差に基づいてＰＩＤ制御により操作量を演算する操作量演算手段と、
演算された前記操作量に基づいて前記電動モータのモータトルク指令値を演算するモータトルク指令値演算手段と、
演算された前記モータトルク指令値に基づいて前記電動モータを制御するモータ制御手段と、
を具備したことを特徴とするヨー制御装置。  
【請求項２】
前記実ヨーモーメントを演算する実ヨーモーメント演算手段と、
を具備したことを特徴とする請求項１に記載のヨー制御装置。
【請求項３】
前記実ヨーモーメント演算手段は、タイヤ横力に関するタイヤ横力データ及びタイヤ前後力に関するタイヤ前後力データに基づいて各駆動輪の前記タイヤ横力及び前記タイヤ前後力を演算し、演算された各駆動輪の前記タイヤ横力及び前記タイヤ前後力に基づいて前記実ヨーモーメントを演算するようになっていることを特徴とする請求項２に記載のヨー制御装置。
【請求項４】
前記実ヨーモーメント演算手段は、検出された実ヨーレイトの微分値にヨー慣性モーメントを乗算することによって前記実ヨーモーメントを演算するようになっていることを特徴とする請求項２に記載のヨー制御装置。
【請求項５】
前記車体速と前記操舵角に基づいて時間的遅れによる前記操作量の補正量を演算する補正量演算手段と、
前記モータトルク指令値演算手段は、演算された前記操作量と前記補正量を加算した補正済みの操作量に基づいて前記電動モータの前記モータトルク指令値を演算するようになっていることを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれかの請求項に記載のヨー制御装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のうちのいずれかの請求項に記載のヨー制御装置を具備したことを特徴とする電気自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車（ハイブリッド電気自動車を含む）のヨー制御を行うヨー制御装置、及び電気自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車は、電動モータによって複数の駆動輪するようになっており、旋回時の走行安定性の向上のためには、エンジン自動車と同様に、適切なヨー制御を行うことが必要である。そして、電気自動車における代表的なヨー制御は、次のように行われる。
【０００３】
即ち、車両の運動方程式に基づいて目標ヨーモーメントを演算し、演算された目標ヨーモーメントと実ヨーモーメントとの偏差に基づいて操作量を演算する。続いて、演算された操作量に基づいて電動モータのモータトルク指令値を演算し、演算されたモータトルク指令値に基づいて電動モータを制御する。これにより、電気自動車のヨー制御を行うことができる。
【０００４】
なお、本発明に関連する先行技術として特許文献１に示すものがある。
【特許文献１】特開平１０− ３０２１９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、前述の代表的なヨー制御にあっては、目標ヨーモーメントを車両の運動方程式に基づいて演算してあって、目標ヨーモーメントを演算する際に、目標ヨーレイトを積分する必要があり、制御誤差が生じ易くなる。そのため、制御誤差が溜まって、目標ヨーモーメントが発散する場合があるという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、前述の問題を解決することができる、新規な構成のヨー制御装置及び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】
【０００７】
本発明の第１の特徴（請求項１に記載の発明の特徴）は、電動モータによって複数の駆動輪が回転駆動する電気自動車のヨー制御を行うヨー制御装置において、車体速と操舵角に基づいて目標ヨーレイトを演算する目標ヨーレイト演算手段と、演算された前記目標ヨーレイトの微分値にヨー慣性モーメントを乗算することによって目標ヨーモーメントを演算する目標ヨーモーメント演算手段と、演算された前記目標ヨーモーメントと実ヨーモーメントの偏差に基づいてＰＩＤ制御により操作量を演算する操作量演算手段と、演算された前記操作量に基づいて前記電動モータのモータトルク指令値を演算するモータトルク指令値演算手段と、演算された前記モータトルク指令値に基づいて前記電動モータを制御するモータ制御手段と、を具備したことを要旨とする。
【０００８】
第１の特徴によると、前記目標ヨーレイト演算手段は、前記車体速と前記操舵角に基づいて前記目標ヨーレイトを演算し、前記目標ヨーモーメント演算手段は、演算された前記目標ヨーレイトの微分値にヨー慣性モーメントを乗算することによって前記目標ヨーモーメントを演算するため、車両の運動方程式を用いることなく、前記目標ヨーモーメントを演算することができる。これにより、前記目標ヨーモーメントを演算する際に、前記目標ヨーレイト等を積分する必要がなくなって、制御誤差が生じ難くなる。
【０００９】
本発明の第２の特徴（請求項２に記載の発明の特徴）は、第１の特徴に加えて、前記実ヨーモーメントを演算する実ヨーモーメント演算手段と、を具備したことを要旨とする。
【００１０】
本発明の第３の特徴（請求項３に記載の発明の特徴）は、第２の特徴に加えて、前記実ヨーモーメント演算手段は、タイヤ横力に関するタイヤ横力データ及びタイヤ前後力に関するタイヤ前後力データに基づいて各駆動輪の前記タイヤ横力及び前記タイヤ前後力を演算し、演算された各駆動輪の前記タイヤ横力及び前記タイヤ前後力に基づいて前記実ヨーモーメントを演算するようになっていることを要旨とする。
【００１１】
本発明の第４の特徴（請求項４に記載の発明の特徴）は、第２の特徴に加えて、前記実ヨーモーメント演算手段は、検出された実ヨーレイトの微分値にヨー慣性モーメントを乗算することによって前記実ヨーモーメントを演算するようになっていることを要旨とする。
【００１２】
本発明の第５の特徴（請求項５に記載の発明の特徴）は、第１の特徴から第４の特徴に加えて、前記車体速と前記操舵角に基づいて時間的遅れによる前記操作量の補正量を演算する補正量演算手段と、前記モータトルク指令値演算手段は、演算された前記操作量と前記補正量を加算した補正済みの操作量に基づいて前記電動モータのモータトルク指令値を演算するようになっていることを要旨とする。
【００１３】
本発明の第６の特徴（請求項６に記載の発明の特徴）は、電気自動車において、第１の特徴から第５の特徴のうちのいずれかの特徴からなるヨー制御装置を具備したことを要旨とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１から請求項６のうちのいずれかの請求項に記載の発明によれば、目標ヨーモーメントを演算する際に、前記目標ヨーレイト等を積分する必要がなくなって、制御誤差が生じ難くなるため、制御誤差の溜まりによる前記目標ヨーモーメントの発散を確実に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の実施形態について図１から図４を参照して説明する。
【００１６】
ここで、図１は、本発明の実施形態に係るヨー制御装置を説明する図、図２は、本発明の実施形態に係るヨー制御装置による一連のヨー制御処理のフローチャート、図３は、各駆動輪のタイヤ横力、各駆動輪のタイヤ前後力、及びヨーモーメントを説明する図、図４（ａ）は、タイヤ横力マップを示す図、図４（ｂ）は、タイヤ前後力を示す図である。なお、本願の明細書中における「設けられ」とは、直接的に設けられたことの他に、中間部材を介して間接的に設けられたことも含む意である。また、図１及び図３中において、「ＦＦ」は、前方向、「ＦＲ」は、後方向、「Ｌ」は、左方向、「Ｒ」は、右方向を指している。
【００１７】
図１に示すように、本発明の実施形態に係る電気自動車１は、車体フレーム３をベースとして備えており、この車体フレーム３の前部には、駆動輪としての左右の前輪５ａ，５ｂが回転可能に設けられてあって、車体フレーム３の後部には、駆動輪としての左右の後輪５ｃ，５ｄが回転可能に設けられている。また、各前輪５ａ，５ｂ及び各後輪５ｃ，５ｄのホイール（図示省略）の内側には、電動モータとしてインホイールモータ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄがそれぞれ配設されており、電気自動車１は、複数のインホイールモータ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄによって左右の前輪５ａ，５ｂ及び左右の後輪５ｃ，５ｄが回転駆動するようになっている。
【００１８】
電気自動車１におけるステアリングホイール（図示量略）のステアリング軸（図示省略）の近傍には、操舵角δを検出する操舵角検出センサ９が設けられており、車体フレーム３の適宜位置には、車体速Ｖを検出する車体速検出センサ１１が設けられている。また、各駆動輪５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄの近傍には、車輪速Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ，Ｓｄを検出する車輪速検出センサ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄがそれぞれ設けられている。更に、車体フレーム３の適宜位置には、横方向（左右方向）の加速度（横加速度）Ｇｙを検出する横加速度検出センサ１５、及び前後方向の加速度（前後加速度）Ｇｘを検出する前後加速度検出センサ１７がそれぞれ設けられている。
【００１９】
車体フレーム３には、ヨー制御を行うヨー制御装置１９が設けられており、このヨー制御装置１９には、操舵角検出センサ９、車体速検出センサ１１、車輪速検出センサ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ、横加速度検出センサ１５、及び前後加速度検出センサ１７が電気的に接続されている。また、ヨー制御装置１９は、ヨー制御を行うためのモータ制御プログラム等を記憶するＲＯＭ（図示省略）と、このＲＯＭに記憶されたヨー制御プログラム等を解釈して実行するＣＰＵ（図示省略）と、このＣＰＵの作業領域を提供するＲＡＭ（図示省略）とを備えている。そして、ヨー制御装置１９におけるＣＰＵは、目標ヨーレイト演算部２１としての機能、目標ヨーモーメント演算部２３としての機能、実ヨーモーメント演算部２５としての機能、減算部２７としての機能、操作量演算部２９としての機能、補正量演算部３１としての機能、加算部３３としての機能、モータトルク指令値演算部３５としての機能、及びモータ制御部３７としての機能を有しており、各機能の詳細は、後述の一連のヨー制御処理の内容に示すとおりである。
【００２０】
続いて、ヨー制御装置１９におけるＣＰＵによる一連のヨー制御処理について、図２を参照して説明する。なお、ヨー制御装置１９におけるＣＰＵによる一連のヨー制御処理は、所定の周期（例えば４ｍｓｅｃ）毎に実行される。
【００２１】
まず、ヨー制御装置１９におけるＣＰＵは、各種の検出センサの入力信号検知処理を実行する（ステップ１）。
【００２２】
具体的には、ヨー制御装置１９におけるＣＰＵは、操舵角検出センサ９、車体速検出センサ１１、車輪速検出センサ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ、横加速度検出センサ１５、及び前後加速度検出センサ１７からの入力信号を検知する。
【００２３】
ステップ１の終了後に、ヨー制御装置１９におけるＣＰＵは、目標ヨーレイト演算処理を実行する（ステップ２）。
【００２４】
具体的には、ヨー制御装置１９におけるＣＰＵ（目標ヨーレイト演算部２１）は、操舵角検出センサ９によって検出された操舵角δ及び車体速検出センサ１１によって検出された車体速Ｖを、ＧＹＲ＝δ×（Ｖ／（Ｌｒ＋Ｌｆ））…式(1)に適用して、目標ヨーレイトＧＹＲを演算する。なお、Ｌｒ＋Ｌｆは、ホイールベースである（図３参照）。
【００２５】
ステップ２の終了後に、ヨー制御装置におけるＣＰＵは、目標ヨーモーメント演算処理を実行する（ステップ３）。
【００２６】
具体的には、ヨー制御装置におけるＣＰＵ（目標ヨーモーメント演算部２３）は、演算された目標ヨーレイトＧＹＲの微分値ｄ（ＧＭＲ）／ｄｔにヨー慣性モーメントＩを乗算することによって、換言すれば、目標ヨーモーメントＧＹＭ＝（ｄ（ＧＭＲ）／ｄｔ）×Ｉ…式(２)  に基づいて目標ヨーモーメントＧＹＭを演算する。
【００２７】
ステップ３の終了後に、ヨー制御装置１９におけるＣＰＵは、実ヨーモーメント演算処理を実行する（ステップ４）。
【００２８】
具体的には、ヨー制御装置１９におけるＣＰＵ（実ヨーモーメント演算部２５）は、操舵角検出センサ９によって検出された操舵角δ及び車体速検出センサ１１によって検出された車体速Ｖを、スリップ角θ＝ｆ（δ，Ｖ）…式(3)  に適用して、スリップ角θを演算する共に、車体速検出センサ１１によって検出された車体速Ｖ及び各車輪速検出センサ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄによって検出された各駆動輪５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄの車輪速Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ，Ｓｄを、スリップ率α＝（Ｖ−Ｓ）／Ｓ  …式(4)  に適用して、スリップ率αａ，αｂ，αｃ，αｄを演算する。また、ヨー制御装置１９におけるＣＰＵ（実ヨーモーメント演算部２５）は、横加速度検出センサ１５によって検出された横加速度Ｇｙ及び前後加速度検出センサ１７によって検出された前後加速度Ｇｘを、Ｆｚ＝ｆ（Ｇｙ，Ｇｘ）…式(5)に適用して、各駆動輪５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄの車輪荷重Ｆｚａ，Ｆｚｂ，Ｆｚｃ，Ｆｚｄを演算する。
【００２９】
次に、ヨー制御装置１９におけるＣＰＵ（実ヨーモーメント演算部２５）は、演算された駆動輪５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄのスリップ角θ及び演算された各駆動輪５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄの車輪荷重Ｆｚａ，Ｆｚｂ，Ｆｚｃ，Ｆｚｄを、タイヤ横力Ｆｙとスリップ角θと車輪荷重Ｆｚの関係を示すタイヤ横力データの一例としてのタイヤ横力マップタイヤ（図４（ａ）参照）に適用して、各駆動輪５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄのタイヤ横力Ｆｙａ，Ｆｙｂ，Ｆｙｃ，Ｆｙｄ（図３参照）を演算する。また、ヨー制御装置１９におけるＣＰＵ（実ヨーモーメント演算部２５）は、演算された各駆動輪５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄのスリップ率αａ，αｂ，αｃ，αｄ及び演算された各駆動輪５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄの車輪荷重Ｆｚａ，Ｆｚｂ，Ｆｚｃ，Ｆｚｄを、タイヤ前後力Ｆｘとスリップ率αと車輪荷重Ｆｚの関係を示すタイヤ前後力データの一例としてのタイヤ前後力マップ（図４（ｂ）参照）に適用して、各駆動輪５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄのタイヤ前後力Ｆｘａ，Ｆｘｂ，Ｆｘｃ，Ｆｘｄ（図３参照）を演算する。
【００３０】
そして、ヨー制御装置１９におけるＣＰＵ（実ヨーモーメント演算部２５）は、演算された各駆動輪５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄのタイヤ横力Ｆｙａ，Ｆｙｂ，Ｆｙｃ，Ｆｙｄ及び演算された各駆動輪５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄのタイヤ前後力Ｆｘａ，Ｆｘｂ，Ｆｘｃ，Ｆｘｄを、実ヨーモーメントＹＭ＝−Ｌｒ（Ｆｙａ＋Ｆｙｂ）＋Ｌｆ（Ｆｙｃ＋Ｆｙｄ）−１／２Ｗｔ（Ｆｘａ−Ｆｘｂ＋Ｆｘｃ−Ｆｘｄ）… 式(6)に適用して、実ヨーモーメントＹＭを演算する（図３参照）。
【００３１】
なお、前述のように、タイヤ横力に関するタイヤ横力データ及びタイヤ前後力に関するタイヤ前後力データに基づいて各駆動輪５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄのタイヤ横力Ｆｙａ，Ｆｙｂ，Ｆｙｃ，Ｆｙｄ及びタイヤ前後力Ｆｘａ，Ｆｘｂ，Ｆｘｃ，Ｆｘｄを演算し、演算された前記タイヤ横力Ｆｙａ，Ｆｙｂ，Ｆｙｃ，Ｆｙｄ及びタイヤ前後力Ｆｘａ，Ｆｘｂ，Ｆｘｃ，Ｆｘｄに基づいて実ヨーモーメントＹＭを演算する代わりに、ヨーレイトセンサ（図示量略）によって検出された実ヨーレイトＹＲの微分値ｄ（ＹＲ）／ｄｔ）にヨー慣性モーメントＩを乗算することによって実ヨーモーメントＹＭを演算するにしても構わない。
【００３２】
ステップ４の終了後に、ヨー制御装置１９におけるＣＰＵは、操作量演算処理を実行する（ステップ５）。
【００３３】
具体的には、ヨー制御装置１９におけるＣＰＵ（減算部２７）は、演算された目標ヨーモーメントＧＹＭから演算された実ヨーモーメントＹＭを減算して、目標ヨーモーメントＧＹＭと実ヨーモーメントＹＭの偏差を演算する。そして、ヨー制御装置１９におけるＣＰＵ（操作量演算部２９）は、演算された目標ヨーモーメントと実ヨーモーメントの偏差に基づいてＰＩＤ制御により操作量Ｈを演算する。
【００３４】
ステップ５の終了後に、ヨー制御装置１９におけるＣＰＵは、補正量演算処理を実行する（ステップ６）。
【００３５】
具体的には、ヨー制御装置１９におけるＣＰＵ（補正量演算部３１）は、操舵角検出センサ９によって検出された操舵角δ及び車体速検出センサ１１によって検出された車体速Ｖを、補正量Ｃ＝ｆ（δ，Ｖ）…式(7)  に適用して、時間的遅れによる操作量Ｈの補正量Ｃを演算する。
【００３６】
ステップ６の終了後に、ヨー制御装置１９におけるＣＰＵは、モータトルク指令値演算処理を実行する（ステップ７）。
【００３７】
具体的には、ヨー制御装置１９におけるＣＰＵ（加算部３３）は、演算された操作量Ｈに演算された補正量Ｃを加算して、補正済みの操作量ＨＣを演算する。そして、ヨー制御装置１９におけるＣＰＵ（モータトルク指令値演算部３５）は、演算された補正済みの操作量ＨＣに基づいて各インホイールモータ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄのモータトルク指令値ＴＰａ，ＴＰｂ，ＴＰｃ，ＴＰｄを演算する。
【００３８】
ステップ７の終了後に、ヨー制御装置１９におけるＣＰＵは、モータ制御処理を実行する（ステップ８）。
【００３９】
具体的には、ヨー制御装置１９におけるＣＰＵ（モータ制御部３７）は、各モータトルク指令値ＴＰａ，ＴＰｂ，ＴＰｃ，ＴＰｄに基づいて各インホイールモータ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄを制御する。
【００４０】
以上により、電気自動車１のヨー制御を行うことができる。
【００４１】
続いて、本発明の実施形態の作用及び効果について説明する。
【００４２】
ヨー制御装置１９におけるＣＰＵ（目標ヨーレイト演算部２１）は、車体速Ｖと操舵角δに基づいて目標ヨーレイトＧＹＲを演算し、ヨー制御装置１９におけるＣＰＵ（目標ヨーモーメント演算部２３）は、演算された目標ヨーレイトＧＹＲの微分値ｄ（ＧＭＲ）／ｄｔにヨー慣性モーメントＩを乗算することによって目標ヨーモーメントＧＹＭを演算するため、車両の運動方程式を用いることなく、目標ヨーモーメントＧＹＭを演算することができる。これにより、目標ヨーモーメントＧＹＭを演算する際に、目標ヨーレイトＧＹＲ等を積分する必要がなくなって、制御誤差が生じ難くなる。
【００４３】
従って、本発明の実施形態によれば、制御誤差の溜まりによる目標ヨーモーメントＧＹＭの発散を確実に防止することができる。
【００４４】
なお、本発明は、前述の実施形態の説明に限られるものではなく、次のように、種々の態様で実施可能である。即ち、左右の前輪５ａ，５ｂ及び左右の後輪５ｃ，５ｄが回転駆動する代わりに、左右の前輪５ａ，５ｂのみが回転駆動するようにしたり、左右の後輪５ｃ，５ｄのみが回転駆動するようにしたりしても構わない。また、車体速検出センサ１１によって車体速Ｖを検出する代わりに、横加速度検出センサ１５によって検出された横加速度Ｇｙ、前後加速度検出センサ１７によって検出された前後加速度Ｇｘ、及び各インホイールモータ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄのモータトルクに基づいて車体速Ｖを演算しても構わない。
【００４５】
更に、本発明に包含される権利範囲は、これらの実施形態に限定されないものである。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施形態に係るヨー制御装置を説明する図である。
【図２】本発明の実施形態に係るヨー制御装置による一連のヨー制御処理のフローチャートである。
【図３】各駆動輪のタイヤ横力、各駆動輪のタイヤ前後力、及びヨーモーメントを説明する図である。
【図４】図４（ａ）は、タイヤ横力マップを示す図、図４（ｂ）は、タイヤ前後力を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１          電気自動車
３          車体フレーム
５ａ，５ｂ  前輪
５ｃ，５ｄ  後輪
７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ        インホイールモータ
９          操舵角検出センサ
１１          車体速検出センサ
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ  車輪速検出センサ
１５          横加速度検出センサ
１７          前後加速度検出センサ
１９          ヨー制御装置
２１          目標ヨーレイト演算部
２３          目標ヨーモーメント演算部
２５          実ヨーモーメント演算部
２７          減算部
２９          操作量演算部
３１          補正量演算部
３３          加算部
３５          モータトルク指令値演算部
３７          モータ制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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