(57)【要約】【課題】  モータの出力トルクを用いたトルク配分制御中にバッテリ残容量が低下しモータに出力制限がかけられても、車両挙動を維持することができる電動車両の制御装置を提供する。【解決手段】  本発明の電動車の制御装置は、第１モータ３０１と第２モータ３０８の出力トルクを用いて前後輪トルク配分を制御するトルク配分制御手段と、ヨーレートを検出するヨーレートセンサ４０７と、を備えた電動車両において、バッテリ３０１の充電状態に応じて上限バッテリ出力を設定する上限バッテリ出力設定手段を設け、トルク配分制御手段は、トルク配分制御中に第１モータ３０１と第２モータ３０８の総出力が、前記上限バッテリ出力を超える場合、ヨーレートを保持するよう第１モータ３０１よりも先に第２モータ３０８に出力制限をかけることを特徴とする。【選択図】            図２
2007325372.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源として複数の電動機と、
前記複数の電動機に電力を供給するバッテリと、
前記複数の電動機の出力トルクを用いて前後輪トルク配分と左右輪トルク配分のうち少なくとも一方を制御するトルク配分制御手段と、ヨーレートを検出するヨーレート検出手段と、を備えた電動車両において、
前記バッテリの充電状態に応じて上限バッテリ出力を設定する上限バッテリ出力設定手段を設け、前記トルク配分制御手段は、トルク配分制御中に前記複数の電動機の総出力が、前記上限バッテリ出力を超える場合、前記ヨーレート検出手段により検出されたヨーレートを保持するよう前記複数の電動機に出力制限をかけることを特徴とする電動車両の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載された電動車両の制御装置において、
前記電動車両は、前後輪のうち一方の主駆動輪を駆動するエンジンおよび第１電動機と、前記前後輪のうち他方の副駆動輪を駆動する第２電動機と、前記第１電動機と前記第２電動機に電力を供給するバッテリとを備えた電動車両であり、
前記トルク配分制御手段は、前記第１電動機と前記第２電動機の出力トルクを用いた前後輪トルク配分制御中に前記第１電動機と前記第２電動機の総出力が、前記上限バッテリ出力を超えるとき、電動車両の前記ヨーレート検出手段により検出されたヨーレートを保持するよう前記第１電動機と前記第２電動機のそれぞれに出力制限をかけることを特徴とする電動車両の制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載された電動車両の制御装置において、
前記第１電動機と前記第２電動機に出力制限をかける際、前記第１電動機よりも先に前記第２電動機に出力制限をかけることを特徴とする電動車両の制御装置。
【請求項４】
請求項１に記載された電動車両の制御装置において、
前記電動車両は、前後輪のうち一方の主駆動輪を駆動するエンジンおよび第１電動機と、前記前後輪のうち他方の副駆動輪の左右輪を個別に駆動する第２モータおよび第３モータと、前記第１モータと前記第２モータと前記第３モータに電力を供給するバッテリとを備えた電動車両であり、
前記トルク配分制御手段は、前記第１モータと前記第２モータと前記第３モータの出力トルクを用いた前後輪トルク配分および左右輪トルク配分制御中に前記第１モータと前記第２モータと前記第３モータの総出力が、前記上限バッテリ出力を超えるとき、電動車両の前記ヨーレート検出手段により検出されたヨーレートを保持するよう前記第１モータと前記第２モータと前記第３モータのそれぞれに出力制限をかけることを特徴とする電動車両の制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載された電動車両の制御装置において、
前記弟１電動機と前記第２電動機と前記第３電動機のそれぞれに出力制限をかける際、
前記第２電動機と前記第３電動機のうち一方の外輪側の電動機、前記第１電動機、前記第２電動機と前記第３電動機のうち他方の内輪側の電動機の順に出力制限をかけることを特徴とする電動車両の制御装置。
【請求項６】
請求項１に記載された電動車両の制御装置において、
前記電動車両は、前後輪のうち一方の主駆動輪の左右輪を個別に駆動する第１電動機および第２電動機と、前後輪のうち他方の副駆動輪の左右輪を個別に駆動する第３電動機および第４電動機と、前記第１電動機と前記第２電動機と前記第３電動機と前記第４電動機に電力を供給するバッテリとを備えた電動車両であり、
前記トルク配分制御手段は、前記第１電動機と前記第２電動機と前記第３電動機と前記第４電動機の出力トルクを用いた前後輪トルク配分および左右輪トルク配分制御中に前記第１電動機と前記第２電動機と前記第３電動機と前記第４電動機の総出力が、前記上限バッテリ出力を超えるとき、電動車両の前記ヨーレート検出手段により検出されたヨーレートを保持するよう前記第１電動機と前記第２電動機と前記第３電動機と前記第４電動機のそれぞれに出力制限をかけることを特徴とする電動車両の制御装置。
【請求項７】
請求項６に記載された電動車両の制御装置において、
前記第１電動機と前記第２電動機と前記第３電動機と前記第４電動機のそれぞれに出力制限をかける際、前記第１電動機および前記第２電動機に出力制限をかける前に前記第３電動機と前記第４電動機のうち一方の外輪側の電動機に出力制限をかけ、前記第１電動機と前記第２電動機に出力制限をかけた後に前記第３電動機と前記第４電動機のうち他方の内輪側の電動機に出力制限をかけることを特徴とする電動車両の制御装置。
【請求項８】
前輪を駆動する第１電動機と、
後輪を駆動する第２電動機と、
前記第１電動機と前記第２電動機に電力を供給するバッテリと、
車両旋回中に前記第１電動機の出力トルクを減少させ、前記第２電動機の出力トルクを増大させる前後輪トルク配分制御を行うトルク配分制御手段と、
を備えた電動車両において、
前記バッテリの充電状態に応じて上限バッテリ出力を設定する上限バッテリ出力設定手段を設け、前記トルク配分制御手段は、トルク配分制御中に前記第１電動機および前記第２電動機の総出力が、前記上限バッテリ出力を超える場合、前記第１電動機よりも先に前記第２電動機に出力制限をかけることを特徴とする電動車両の制御装置。
【請求項９】
前輪を駆動する第１電動機と、
後輪の左右輪のうち一方を駆動する第２電動機と、
前記後輪の左右輪のうち他方を駆動する第３電動機と、
前記第１電動機と前記第２電動機と前記第３電動機に電力を供給するバッテリと、
車両旋回中に前記第２電動機および前記第３電動機のうち外輪側の電動機の出力トルクが内輪側の電動機の出力トルクよりも大きくなるよう左右輪トルク配分制御を実行するトルク配分制御手段と、
を備えた電動車両において、
前記バッテリの充電状態に応じて上限バッテリ出力を設定する上限バッテリ出力設定手段を設け、前記トルク配分制御手段は、トルク配分制御中に前記第１電動機と前記第２電動機と前記第３電動機の総出力が、前記上限バッテリ出力を超える場合、前記第２電動機と前記第３電動機のうち外輪側の電動機、前記第１電動機、前記第２電動機と前記第３電動機のうち内輪側の電動機の順に出力制限をかけることを特徴とする電動車両の制御装置。
【請求項１０】
前輪の左右輪のうち一方を駆動する第１電動機と、
前記前輪の左右輪のうち他方を駆動する第２電動機と、
後輪の左右輪のうち一方を駆動する第３電動機と、
前記後輪の左右輪のうち他方を駆動する第４電動機と、
前記第１電動機と前記第２電動機と前記第３電動機と前記第４電動機に電力を供給するバッテリと、
車両旋回中に前記第３電動機および前記第４電動機のうち外輪側の電動機の出力トルクが内輪側の電動機の出力トルクよりも大きくなるよう左右輪トルク配分制御を実行するトルク配分制御手段と、
を備えた電動車両において、
前記バッテリの充電状態に応じて上限バッテリ出力を設定する上限バッテリ出力設定手段を設け、前記トルク配分制御手段は、トルク配分制御中に前記第１電動機と前記第２電動機と前記第３電動機と前記第４電動機の総出力が、前記上限バッテリ出力を超える場合、前記第１電動機および前記第２電動機に出力制限をかける前に前記第３電動機と前記第４電動機のうち一方の外輪側の電動機に出力制限をかけ、前記第１電動機と前記第２電動機に出力制限をかけた後に前記第３電動機と前記第４電動機のうち他方の内輪側の電動機に出力制限をかけることを特徴とする電動車両の制御装置。
【請求項１１】
請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載された電動車両の制御装置において、
車速を検出する車速センサを有し、電動機に出力制限をかける際の減少トルクの変化量は、車速または要求駆動力の少なくともどちらか一方が高いほど小さく設定されることを特徴とする電動車両の制御装置。
【請求項１２】
請求項１〜請求項１１のいずれか１項に記載された電動車両の制御装置において、
電動機に出力制限をかける際の減少トルクの変化量は、出力制限中における車両の旋回ヨーレート変化率が大きいほど大きく設定されることを特徴とする電動車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動力源として複数のモータを有し、モータの出力トルクを用いて前後輪トルク配分と左右輪トルク配分のうち、少なくとも一方を制御する電動車両の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
（従来技術１）
従来、エンジンと、このエンジンおよび前輪と機械的に結合されると共に、バッテリと電気的に結合された第１モータと、後輪と機械的に結合されると共に前記バッテリと電気的に結合された第２モータとを備えた電動四輪駆動車が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
（従来技術２）
一方、前後配分を３０：７０〜７０：３０、後輪左右配分を１００：０〜０：１００で無段階に制御してニュートラルステアを実現するメカ四輪駆動車が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００４−２２２４１３号公報
【特許文献２】特開２００４−１８９０６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来技術２の駆動力配分の技術思想を上記従来技術１の電動四輪駆動車に適用すると、以下のような問題が発生する。
すなわち、ニュートラルステアを実現するよう、第１モータおよび第２モータを駆動するが、車載する駆動用バッテリは単一であり、バッテリ特性を基に設定される入出力制限値は、両モータに対して共通で適用されることになる。つまり、バッテリ残容量が低下したとき、第１モータおよび第２モータの両方に出力制限がかかり、例えば、前輪駆動ベースの電動四輪駆動車両の場合、ニュートラルステア実現のために必要な前後輪の駆動力配分の比が崩れ、車両の挙動がオーバーステア傾向になるという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、モータの出力トルクを用いたトルク配分制御中にバッテリ残容量が低下しモータに出力制限がかけられても、車両挙動を維持することができる電動車両の制御装置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】
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明の電動四輪駆動車両の制御装置は、駆動源として複数の電動機を有し、前記複数の電動機に電力を供給するバッテリと、前記複数のモータの出力トルクを用いて前後輪トルク配分と左右輪トルク配分のうち少なくとも一方を制御するトルク配分制御手段と、ヨーレートを検出するヨーレート検出手段と、を備えた電動車両において、前記バッテリの充電状態に応じて上限バッテリ出力を設定する上限バッテリ出力設定手段を設け、前記トルク配分制御手段は、トルク配分制御中に前記複数の電動機の総出力が、前記上限バッテリ出力を超える場合、前記ヨーレート検出手段により検出されたヨーレートを保持するよう前記複数の電動機に出力制限をかけることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の電動車両の制御装置にあっては、複数のモータの総出力が、上限バッテリ出力を超える場合、ヨーレートを保持するよう複数のモータに出力制限がかけられる。すなわち、複数のモータの総出力が上限バッテリ出力を超える場合、複数のモータに対し均等に出力制限をかけるのではなく、出力制限を越える前のヨーレートを保持するよう複数のモータに出力制限をかける。したがって、前輪駆動ベースの車両では、旋回時に出力制限がかけられてもオーバーステア傾向になることを防止することができ走行安定性を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の電動車両の制御装置を実施するための最良の形態を、図面に示す実施例１〜３に基づいて説明する。
図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
【実施例１】
【０００９】
まず構成を説明する。
図１は本発明の第１実施例になる電動車両の制御装置の全体構成図である。
実施例１の電動車両は、図１に示すように、ＣＰＵ１０１と、補助バッテリ１０２と、強電バッテリ３０１（バッテリ）と、ＦＲ用インバータ３０２と、第一モータ３０３（第１電動機）と、発電機３０４と、エンジン３０５と、動力分割機構３０６と、ＲＲ用インバータ３０７と、第二モータ３０８（第２電動機）と、デフ機構３１１（左右輪駆動力配分機構）と、アクセルセンサ４０１と、ブレーキセンサ４０２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０３と、舵角センサ４０４と、車輪速センサ４０６と、ヨーレートセンサ４０７と、警告灯４０８を備えている。
【００１０】
前記ＣＰＵ１０１は、強電バッテリ３０１をモニタし、ＳＯＣや温度や劣化状態に応じて入出力可能電力量を算出し、これを基にＦＲ用インバータ３０２を制御することにより、第一モータ３０３（フロント駆動用）と発電機３０４を動作させると共に、エンジン３０５を制御する。また、ＲＲ用インバータ３０７を制御することにより、第二モータ３０８（リア駆動用）を動作させ、さらに、デフ機構３１１に対し、左右輪へのトルク配分を指令することにより、ニュートラルステアを実現する前後輪の駆動力配分制御と左右後輪の駆動力配分制御を行う。さらに、舵角センサ４０４からの検出値をベースに、車両が旋回中か否かを判断している。また、前記ＣＰＵ１０１は、車輪速センサ４０６からの検出値を確認し、各車輪速度を把握する。そして、ヨーレートセンサ４０７からの検出値を確認し電動車両の挙動、すなわちヨーモーメントを把握する。
【００１１】
前記補助バッテリ１０２は、ＣＰＵ１０１の動作電源を提供する役目を有する。本システムでは、強電バッテリ３０１を電源としたＤＣ／ＤＣコンバータ４０３により電力を供給することとする。
【００１２】
前記強電バッテリ３０１は、第一モータ３０３に対し、ＦＲ用インバータ３０２を経由して電力を供給することで車両走行をアシストすると共に、発電機３０４が発電した電力をＲＲ用インバータ３０７を経由して回収する役目を有する。また、第２モータ３０８を力行させる場合、ＲＲ用インバータ３０７を経由して電力を供給することで車両走行をアシストすると共に、第２モータ３０８が発電作動した場合、ＲＲ用インバータ３０７を経由して電力を回収する役目も有する。
【００１３】
前記ＦＲ用インバータ３０２は、ＣＰＵ１０１により直接制御されている。エンジン３０５の発生トルク及び回転数に応じて強電バッテリ３０１の電気エネルギーを第１モータ３０３へ供給すること、及び発電機３０４を動作させて発生した電気エネルギーを強電バッテリ３０１へと戻す役目を有する。なお、第１モータ３０３と発電機３０４とエンジン３０５は、遊星歯車機構（動力分割機構３０６に内蔵）に直結しているため、トルク及び回転数のバランスを保つように制御しないと車両を正常に作動させることができない。
【００１４】
前記第１モータ３０３は、フロント駆動用で、車速が低い場合は単独で駆動トルクを発生させる。また、車速が高い場合は、エンジン３０５の駆動トルクをアシストしている。さらに、減速時は発電作用（回生作用）することにより電気エネルギーを発生させ、これをＦＲ用インバータ３０２を経由して強電バッテリ３０１へ戻す役目を有する。また、本モータ回転数＝車速として制御適用している。
【００１５】
前記発電機３０４は、ハイブリッド電気自動車は基本的にスタータを持たない。本システムを適用した車両始動時は、強電バッテリ３０１から電力を供給し、モータとして動作することでエンジン３０５の始動をサポートする。通常走行時は、第１モータ３０３とエンジン３０５とをバランスさせることで電気エネルギーを発生（発電）し、これを強電バッテリ３０１へ戻す。時には直接、第１モータ３０３へ供給することにより、急激な加速に対応することも可能である。
【００１６】
前記エンジン３０５は、ＣＰＵ１０１により直接制御されている。具体的には、車速が高い場合には車両駆動のためにトルクを発生させている。
【００１７】
前記動力分割機構３０６は、遊星歯車機構を有し、キャリアにはエンジン３０５、リングギヤには第一モータ３０３、サンギヤには発電機３０４が直接接続している。従来システムのトランスミッション相当も内部に構成されている。
【００１８】
前記ＲＲ用インバータ３０７は、ＣＰＵ１０１により直接制御されている。第２モータ３０８の発生トルク及び回転数に応じて強電バッテリ３０１の電気エネルギーを供給／回収する役目を有する。また、温度上昇時に電力入出力制限（部品保護）できるよう、温度センサを内蔵し、検出値をＣＰＵ１０１へと送信する。
【００１９】
前記第２モータ３０８は、リア駆動用であり、通常走行時は４ＷＤ車両としての機能を担当し、旋回走行時は、内輪差により発生する走行コース増大分においてトルク発生し、走行・操縦安定性向上に寄与する。
【００２０】
前記デフ機構３１１は、第２モータ３０８の発生トルクを、左右輪へと分配する機能を有する。具体的には、左右適切にトルク配分できるよう、通常のデフ機構以外に、増速機構や右側クラッチや左側クラッチを有し、ＣＰＵ１０１からの指令に応じ、これらを制御する。
【００２１】
前記アクセルセンサ４０１は、ドライバーが加速時に踏み込んだアクセルペダルストローク量をＣＰＵ１０１へ送信する。
【００２２】
前記ブレーキセンサ４０２は、ドライバーが減速時に踏み込んだブレーキペダルストロ
ーク量をＣＰＵ１０１へ送信する。
【００２３】
前記ＤＣ／ＤＣコンバータ４０３は、強電バッテリ３０１からのエネルギーを１２Ｖへと変換し、補助バッテリ１０２へと供給する。すなわち、従来のエンジン車両におけるオルタネータと同様の機能を有する。
【００２４】
前記舵角センサ４０４は、ドライバーのステアリング操作により検出される舵角を、ＣＰＵ１０１へ送信する役目を有する。
【００２５】
前記車輪速センサ４０６は、各車輪の速度情報を検出し、検出値を車輪速情報としてＣＰＵ１０１へと送信する。
【００２６】
前記ヨーレートセンサ４０７は、自車挙動、すなわちヨーモーメントを検出し、検出値をＣＰＵ１０１へと送信する。
【００２７】
前記警告灯４０８は、本発明の制御、すなわちモータ出力制限時の制御を行っているか否かを運転者にアナウンスするためのもので、ＣＰＵ１０１により制御される。
【００２８】
次に、作用を説明する。
図２は実施例１のＣＰＵ１０１にて実行される駆動力配分制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する（駆動力配分制御手段）。
【００２９】
ステップＳ１では、車両旋回中か否かを判断し、Ｙｅｓの場合はステップＳ２へ移行し、Ｎｏの場合はステップＳ１へ戻る。
ここで、「車両旋回中の判断」は、舵角センサ４０４からの検出値（絶対値）が規定値以上である場合、旋回中であると判断する。
【００３０】
ステップＳ２では、ステップＳ１での車両旋回中であるとの判断に続き、第一モータ３０３の回転数から認識する車速Ｖと、舵角センサ４０４から認識する旋回半径Ｒにより四輪に対する必要トルク配分を設定し、ステップＳ３へ移行する。
ここで、「前後輪トルク配分」は、例えば、旋回半径Ｒが小さく、車速Ｖが高いほど、後輪トルクを増大する配分とし、「後輪左右トルク配分」は、旋回時の内輪差について、車速Ｖが高いほど小さく、舵角が大きいほど大きいという特性を織り込んだもので、旋回半径Ｒが小さく（＝舵角が大きく）、車速Ｖが高いほど、旋回外輪側へのトルク配分を増大する。
【００３１】
ステップＳ３では、ステップＳ２での四輪トルク配分の設定に続き、設定したトルクを発生できるだけの強電バッテリ３０１のＳＯＣ有無を確認するため、強電バッテリ３０１のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ：充電容量）やバッテリ温度（電池温度）を確認し、ステップＳ４へ移行する。
【００３２】
ステップＳ４では、ステップＳ３でのバッテリＳＯＣモニタに続き、駆動力配分制御を実現可能か否かを判断し、Ｙｅｓの場合はステップＳ５へ移行し、Ｎｏの場合はステップＳ６へ移行する。
ここで、「駆動力配分制御の実現可能か否かの判断」は、強電バッテリ３０１のＳＯＣと温度により、上限バッテリ出力を設定し（上限バッテリ出力設定手段）、四輪トルク配分に必要な第１モータ３０３と第二モータ３０８の総出力が上限バッテリ出力以下であると駆動力配分制御の実現が可能と判断し、第１モータ３０３と第２モータ３０８の総出力が上限バッテリ出力を超えると駆動力配分制御の実現が不可能と判断する。
【００３３】
ステップＳ５では、ステップＳ４での駆動力配分制御の実現が可能であるとの判断に続き、ステップＳ４にて設定された四輪への配分トルクを得る制御指令を出力し、リターンへ移行する。
ここで、「四輪への配分トルク指令」は、前後輪の配分トルクの設定に対しては、ＦＲ用インバータ３０２とＲＲ用インバータ３０７に対して制御指令を出力し、後輪左右配分トルクの設定に対しては、デフ機構３１１に対して制御指令を出力することで行われる。
【００３４】
ステップＳ６では、ステップＳ４での駆動力配分制御の実現が不可能であるとの判断に続き、ヨーレートを確認する。また、このヨーレート確認により外輪はどの車輪であるかを判定する。
【００３５】
ステップＳ７では、強電バッテリ３０１のＳＯＣと温度、そして、車速とヨーレートの検出値に基づき図８のマップを参照することによりモータの出力制限値を設定する。
【００３６】
ステップＳ８では、まず第１モータ３０３への出力制限を開始する。続いてステップＳ９で第２モータへの出力制限を開始し、リターンに移行する。
ここで、第１モータおよび第２モータへと出力制限をかける際、図６および図７に示すトルク減少速度設定マップに基づきそれぞれのモータに出力制限をかけている。図６は、車速および要求トルクが大きいほどトルク減少速度を小さく設定している。これは、車速が高いとヨーレート変化に対する車両挙動への影響が大きくなることを考慮したものである。また、図７は、ヨーレート変化量が大きいほどトルク減少速度を大きくしている。これは、ヨーレート変化量が大きいと車両挙動への影響が大きくなることを考慮したものである。図８は、ヨーレートと車速を考慮して出力制限率を設定するマップである。車速が高いほど電力消費量が大きくなり、また、ヨーレートが高いほどリア外輪出力が大きくなり電力消費量が大きくなることを考慮して、ヨーレートと車速が高いほど出力制限率を大きくなるよう設定している。なお、モータの出力制限率は、強電バッテリ３０１のＳＯＣおよび温度によって設定される制限率に図８のマップを参照して設定された出力制限率を乗算することにより演算される。
【００３７】
次に図９に示すタイムチャートに基づき第１モータと第２モータの要求トルクの変化特性を説明する。
図９に示すようにモータの出力制限がかからない通常時における第１モータと第２モータの要求トルクは、旋回中、ニュートラルステアを実現するために旋回程度が大きくなるほど第１モータの要求トルクが徐々に減少し、第２モータへの要求トルクが徐々に増大する。つまり、前後輪駆動力配分比としては、前輪側に多くトルク配分される配分比から旋回程度が大きくなるほど後輪側へのトルク配分を増すことで、アンダーステア傾向が緩和される。
また、後輪左右トルク比率は、車両が左旋回中にある場合、左後輪へのトルク配分が徐々に減少し、旋回外輪である右後輪へのトルク配分が徐々に増大する。このため、ステア特性としては、左右後輪への配分トルクが等配分のままでコーナーに突入してきた場合、オーバーステアモーメントの発生がないのに対し、コーナーに突入した後、旋回外輪へのトルク配分が増すことで、オーバーステアモーメントが発生し、弱アンダーステア特性が緩和され、ニュートラルステアが実現される。このように出力制限がかからない状態における旋回走行時には、第１モータと第２モータの出力制御およびデフ機構３１１の分配比制御による前後輪と左右後輪の駆動力配分制御を実行することで、走行安定性の高いニュートラルステアを実現できる。
【００３８】
ＳＯＣ低時、すなわち出力制限がかかる場合の第１モータと第２モータの要求トルクの変化特性は、図９に示すように、出力制限が開始されるとまず第２モータの要求トルクが徐々に減少する。そして、第２モータの出力制限に続き第１モータの要求トルクが徐々に減少する。このときの前後総トルクは、第１モータおよび第２モータへの出力を制限した分だけ減少する。そして前後総トルク比率も通常時と異なることになるが、本発明では第１モータおよび第２モータへと同時に出力制限をかけるのではなく、最初に第２モータへと出力制限をかけ、その後に第１モータに出力制限をかけている。
このため、ステア特性としては、第１モータおよび第２モータへと同時に同様の出力制限量で出力制限をかけた場合にはステア傾向を示すことになるが、本発明では、先に第２モータへと出力制限をかけることでステア特性を弱アンダー傾向とし、その後に第１モータへと出力制限をかけることによりステア特性を弱オーバー傾向としていることにより、出力制限をかける前後のヨーレートを保持するようにしている。
【００３９】
次に効果を説明する。
実施例１の電動車両の制御装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００４０】
駆動源として第１モータ３０１と第２モータ３０８と、前記第１モータ３０１と第２モータ３０８に電力を供給するバッテリ３０１と、第１モータ３０１と第２モータ３０８の出力トルクを用いて前後輪トルク配分を制御するトルク配分制御手段と、ヨーレートを検出するヨーレートセンサ４０７と、を備えた電動車両において、前記バッテリ３０１の充電状態に応じて上限バッテリ出力を設定する上限バッテリ出力設定手段を設け、前記トルク配分制御手段は、トルク配分制御中に第１モータ３０１と第２モータ３０８の総出力が、前記上限バッテリ出力を超える場合、前記ヨーレートセンサ４０７により検出されたヨーレートを保持するよう第１モータ３０１よりも先に第２モータ３０８に出力制限をかけることで、旋回時に出力制限がかけられても走行安定性を確保することができる。
【００４１】
さらに、前記第１モータ３０１と前記第２モータ３０８それぞれの出力制限時におけるトルク減少速度を、図６に示すマップを用いて車速または要求トルクが大きいほど小さくなるよう、また、図７に示すトルク減少速度設定マップを用いて、ヨーレート変化量が大きいほどトルク減少速度が大きくなるよう設定したので、出力制限時における車両乗員に対する車両挙動変化の違和感を抑制することができる。
【実施例２】
【００４２】
実施例２は、左右後輪を２つのモータにより左右後輪のトルク配分制御を行うようにした例である。
【００４３】
まず、構成を説明する。図３は、実施例３の電動車両の制御装置が適用されたシステム構成図である。
図７に示すように、ＣＰＵ１０１と、補助バッテリ１０２と、強電バッテリ３０１と、ＦＲ用インバータ３０２と、第１モータ３０３（第１電動機）と、発電機３０４と、エンジン３０５と、動力分割機構３０６と、ＲＲ用インバータ３０７と、第２モータ３０８（第２モータ）と、第３モータ３０９と、アクセルセンサ４０１と、ブレーキセンサ４０２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０３と、舵角センサ４０４と、車輪速センサ４０６と、ヨーレートセンサ４０７と、警告灯４０８を備えている。そして、左右後輪をそれぞれ独立に駆動する第２モータ３０８と第３モータ３０９により左右輪駆動力配分機構を構成する。なお、図１に示す実施例１の構成と同一機能を保有する構成については説明を省略する。
【００４４】
前記ＣＰＵ１０１は、ＲＲ用インバータ３０７を制御することにより、第２モータ３０８（右リア駆動用）と第３モータ３０９（左リア駆動用）を動作させ、ニュートラルステアを実現する左右後輪の駆動力配分制御を行う。
【００４５】
前記強電バッテリ３０１は、第２モータ３０８と第３モータ３０９を力行させる場合、ＲＲ用インバータ３０７を経由して電力を供給することで車両走行をアシストすると共に、第２モータ３０８と第３モータ３０９が発電作動した場合、ＲＲ用インバータ３０７を経由して電力を回収する役目も有する。
【００４６】
前記第２モータ３０８は、通常走行時は４ＷＤ車両として右リア駆動を担当し、旋回走行時は、内輪差により発生する走行コース増大分においてトルク発生し、走行・操縦安定性向上に寄与する。
【００４７】
前記第３モータ３０９は、通常走行時は４ＷＤ車両として左リア駆動を担当し、旋回走行時は、内輪差により発生する走行コース増大分においてトルク発生し、走行・操縦安定性向上に寄与する。
【００４８】
作用については、実施例１では、トルク制限制御を第１モータ３０３と第２モータ３０８にて行い、左右後輪への駆動力配分の最適化制御をデフ機構３１１により行うのに対し、実施例２では、トルク制限制御と左右後輪への駆動力配分の最適化制御を、第１モータ３０３と第２モータ３０８と第３モータ３０８にて行う点で相違するものである。
【００４９】
図８は、実施例２のＣＰＵ１０１にて実行されるフローチャートで、実施例１と相違するステップについて説明する。
【００５０】
実施例２においては、ステップＳ５の「四輪への配分トルク指令」が、後輪左右配分トルクの設定に対してＲＲ用インバータ３０７に対して制御指令を出力することで行われる。
【００５１】
ステップＳ６では、ヨーレート確認において外輪判定を行うが、ここでは第２モータ３０８がリア外輪を駆動するものとする。
【００５２】
ステップＳ７では、第１モータ３０３と第２モータ３０８と第３モータ３０９の出力制限値を設定する。
【００５３】
ステップＳ８では、まず第２モータ３０８の出力制限を開始する。続いてステップＳ９では、第１モータへの出力制限を開始し、そして、ステップＳ１０で第３モータ３０９の出力制限を開始し、リターンに移行する。ここで、第１モータ、第２モータ、第３モータへと出力制限をかける際、実施例１と同様に出力制限値およびトルク減少速度は、図３、図４、図５のマップに基づき設定される。
【００５４】
次に図９に示すタイムチャートに基づき第１モータ、第２モータおよび第３モータの要求トルクの変化特性を説明する。
図９に示すようにモータの出力制限がかからない通常時における第１モータ、第２モータおよび第３モータの要求トルクは、旋回中、後輪左右トルク比率は、車両が左旋回中にある場合、第２モータの要求トルクが増大し、第３モータへの要求トルクが減少する。このため、ステア特性としては、左右後輪への配分トルクが等配分のままでコーナーに突入してきた場合、オーバーステアモーメントの発生がないのに対し、コーナーに突入した後、旋回外輪へのトルク配分が増すことで、オーバーステアモーメントが発生し、弱アンダーステア特性が緩和され、ニュートラルステアが実現される。このように出力制限がかからない状態における旋回走行時には、第２モータおよび第３モータの出力制御による前後輪と左右後輪の駆動力配分制御を実行することで、走行安定性の高いニュートラルステアを実現できる。
【００５５】
ＳＯＣ低時、すなわち出力制限がかかる場合の第１モータ、第２モータおよび第３モータの要求トルクの変化特性は、図９に示すように、出力制限が開始されるとまず第２モータの要求トルクが徐々に減少する。そして、第２モータの出力制限に続き第１モータの要求トルクが徐々に減少する。最後に第３モータの要求トルクが減少する。このときの前後総トルクは、第１モータ、第２モータおよび第３モータへの出力を制限した分だけ減少する。そして前後総トルク比率、左右後輪トルク比率も通常時と異なることになるが、本発明の第２実施例では第１モータ、第２モータおよび第３モータへと同時に出力制限をかけるのではなく、最初に第２モータへと出力制限をかけ、次に第１モータに出力制限をかけ、最後に第３モータに出力制限をかけている。
このため、ステア特性としては、第１モータ、第２モータおよび第３モータへと同時に同様の出力制限量で出力制限をかけた場合にはオーバーステア傾向を示すことになるが、本発明では、先に第２モータへと出力制限をかけることでステア特性を弱アンダー傾向とし、その後に第１モータへと出力制限をかけることによりステア特性を弱オーバー傾向として、最後に第３モータへ出力制限をかけている。つまり出力制限をかけるタイミングを適切にずらすことにより、出力制限をかける前後のヨーレートを保持するようにし、オーバーステア傾向を抑制している。
【００５６】
次に効果を説明する。
実施例２の電動車両の制御装置にあっては、下記の効果を得ることができる。
前輪を駆動する第１モータ３０３と、後輪の右輪を駆動する第２モータ３０８と、後輪の左輪を駆動する第３モータ３０９と、前記第１モータ３０３と前記第２モータ３０８と前記第３モータ３０９に電力を供給するバッテリ３０１と、車両旋回中に前記第２モータ３０８および前記第３モータ３０９のうち外輪側の電動機の出力トルクが内輪側の電動機の出力トルクよりも大きくなるよう左右輪トルク配分制御を実行するトルク配分制御手段と、を備えた電動車両において、
前記バッテリ３０１の充電状態に応じて上限バッテリ出力を設定する上限バッテリ出力設定手段を設け、前記トルク配分制御手段は、トルク配分制御中に前記第１モータ３０３と前記第２モータ３０８と前記第３モータ３０９の総出力が、前記上限バッテリ出力を超える場合、左旋回中にあっては、前記第２モータ３０８、前記第１モータ３０３、前記第３モータ３０９の順に出力制限をかけることで、旋回中に出力制限がかかってもオーバーステア傾向を抑制することができ、走行安定性を確保することができる。
【実施例３】
【００５７】
実施例３は、実施例２に対して左右前輪に個別にモータを設置し、各車輪に対しモータが設置された例である。
【００５８】
まず、構成を説明する。図１０は、実施例３の電動車両の制御装置が適用されたシステム構成図である。
図１０に示すように、ＣＰＵ１０１と、補助バッテリ１０２と、強電バッテリ３０１と、ＦＲ用インバータ３０２と、第１モータ３０３（第１電動機）と、第２モータ３０８（第２電動機）と、ＲＲ用インバータ３０７と、第３モータ３０９（第３電動機）と、第４モータ３１０と、アクセルセンサ４０１と、ブレーキセンサ４０２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０３と、舵角センサ４０４と、車輪速センサ４０６と、ヨーレートセンサ４０７と、警告灯４０８を備えている。そして、左右後輪をそれぞれ独立に駆動する第３モータ３０９と第４モータ３１０により左右輪駆動力配分機構を構成する。なお、図１に示す実施例１の構成と同一機能を保有する構成については説明を省略する。
【００５９】
前記ＣＰＵ１０１は、ＲＲ用インバータ３０７を制御することにより、第３モータ３０９（右リア駆動用）および第４モータ３１０（左リア駆動用）を動作させ、ニュートラルステアを実現する左右後輪の駆動力配分制御を行う。
【００６０】
前記強電バッテリ３０１は、第３モータ３０８と第４モータ３１０を力行させる場合、ＲＲ用インバータ３０７を経由して電力を供給することで車両走行をアシストすると共に、第３モータ３０９と第４モータ３１０が発電作動した場合、ＲＲ用インバータ３０７を経由して電力を回収する役目も有する。
【００６１】
前記第１モータ３０３および前記第２モータ３０８は、本実施例の電動車両の主駆動力源である。
【００６２】
前記第３モータ３０９は、通常走行時は４ＷＤ車両として右リア駆動を担当し、旋回走行時は、内輪差により発生する走行コース増大分においてトルク発生し、走行・操縦安定性向上に寄与する。
【００６３】
前記第４モータ３１０は、通常走行時は４ＷＤ車両として左リア駆動を担当し、旋回走行時は、内輪差により発生する走行コース増大分においてトルク発生し、走行・操縦安定性向上に寄与する。
【００６４】
作用については、実施例１および２では前輪をエンジンと第１モータ３０３で駆動するのに対し、実施例３では、第１モータ３０３と第２モータ３０８で駆動する点て相違するものである。
【００６５】
図１１は、実施例３のＣＰＵ１０１にて実行されるフローチャートで、実施例２と相違するステップについて説明する。
【００６６】
ステップＳ６では、ヨーレート確認において外輪判定を行うが、ここでは第３モータ３０９がリア外輪を駆動するものとする。
【００６７】
ステップＳ７では、第１モータ３０３、第２モータ３０８、第３モータ３０９および第４モータ３１０の出力制限値を設定する。
【００６８】
ステップＳ８では、まず第３モータ３０９の出力制限を開始する。続いてステップＳ９では、第１モータ３０３および第２モータ３０８への出力制限を開始し、そして最後にステップＳ１０で第４モータ３１０の出力制限を開始し、リターンに移行する。ここで、第１モータ、第２モータ、第３モータ、第４モータへと出力制限をかける際、実施例１と同様に出力制限値およびトルク減少速度は、図３、図４、図５のマップに基づき設定される。
【００６９】
次に図１２に示すタイムチャートに基づき第１モータ、第２モータ、第３モータ、および第４モータの要求トルクの変化特性を説明する。
図１２に示すようにモータの出力制限がかからない通常時における第１モータ、第２モータ、第３モータおよび第４モータの要求トルクは、旋回中、ニュートラルステアを実現するために旋回程度が大きくなるほど、後輪左右トルク比率は、車両が左旋回中にある場合、第３モータの要求トルクが増大し、第４モータへの要求トルクが減少する。このため、ステア特性としては、左右後輪への配分トルクが等配分のままでコーナーに突入してきた場合、オーバーステアモーメントの発生がないのに対し、コーナーに突入した後、旋回外輪へのトルク配分が増すことで、オーバーステアモーメントが発生し、弱アンダーステア特性が緩和され、ニュートラルステアが実現される。このように出力制限がかからない状態における旋回走行時には、第３モータおよび第４モータの出力制御による左右後輪の駆動力配分制御を実行することで、走行安定性の高いニュートラルステアを実現できる。
【００７０】
ＳＯＣ低時、すなわち出力制限がかかる場合の第１モータ、第２モータ、第３モータおよび第４モータの要求トルクの変化特性は、図９に示すように、出力制限が開始されるとまず第３モータの要求トルクが徐々に減少する。そして、第３モータの出力制限に続き第１モータおよび第２モータの要求トルクが徐々に減少する。最後に第４モータの要求トルクが減少する。このときの前後総トルクは、第１モータ、第２モータ、第３モータおよび第４モータへの出力を制限した分だけ減少する。そして前後総トルク比率、左右後輪トルク比率も通常時と異なることになるが、本発明の第３実施例では第１モータ、第２モータ第３モータおよび第４モータへと同時に出力制限をかけるのではなく、最初に第３モータへと出力制限をかけ、次に第１モータと第２モータに出力制限をかけ、最後に第４モータに出力制限をかけている。
このため、ステア特性としては、第１モータ、第２モータ、第３モータおよび第４モータへと同時に同一の出力制限量で出力制限をかけた場合にはオーバーステア傾向を示すことになるが、本発明では、先に第３モータへと出力制限をかけることでステア特性を弱アンダー傾向とし、その後に第１モータおよび第２モータへと出力制限をかけることによりステア特性を弱オーバー傾向として、最後に第４モータへ出力制限をかけている。つまり出力制限をかけるタイミングを適切にずらすことにより、出力制限をかける前後のヨーレートを保持するようにし、オーバーステア傾向を抑制している。
【００７１】
次に効果を説明する。
実施例３の電動車両の制御装置にあっては、下記の効果を得ることができる。
前輪の右輪を駆動する第１モータ３０３と、前記前輪の左輪を駆動する第２モータ３０８と、後輪の右輪を駆動する第３モータ３０９と、前記後輪の左輪を駆動する第４モータ３１０と、前記第１モータ３０３と前記第２モータ３０８と前記第３モータ３０９と前記第４モータ３１０に電力を供給するバッテリ３０１と、車両旋回中に前記第３モータ３０９および前記第４モータ３１０のうち外輪側の電動機の出力トルクが内輪側の電動機の出力トルクよりも大きくなるよう左右輪トルク配分制御を実行するトルク配分制御手段と、を備えた電動車両において、前記バッテリ３０１の充電状態に応じて上限バッテリ出力を設定する上限バッテリ出力設定手段を設け、前記トルク配分制御手段は、トルク配分制御中に前記第１モータ３０３と前記第２モータ３０８と前記第３モータ３０９と前記第４モータ３１０の総出力が、前記上限バッテリ出力を超える場合、前記第１モータ３０３および前記第２モータ３０８に出力制限をかける前に前記第３モータ３０９と前記第４モータ３１０のうち一方の外輪側のモータに出力制限をかけ、前記第１モータ３０３と前記第２モータ３０８に出力制限をかけた後に前記第３モータ３０９と前記第４モータ３１０のうち他方の内輪側のモータに出力制限をかけることで、旋回中にＳＯＣ低となり出力制限がかかってもオーバーステア傾向を抑制することができ、前後左右輪を個別に駆動するモータを備えた電動車両の走行安定性を確保することができる。
【００７２】
以上、本発明の電動車両の制御装置を実施例１〜実施例３に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００７３】
実施例１〜３では、前輪駆動ベースの電動四輪駆動車への適用例を示したが、後輪駆動ベースの電動四輪駆動車への適用であっても本発明に含まれる。すなわち、前輪駆動ベースの電動四輪駆動車では、主駆動輪（前輪）駆動力の過大により発生するアンダーステアを抑制するべく後輪の駆動力を増大するに際して、バッテリ状態に起因するモータの出力制限を各モータに同時にかけず、ヨーレートを保持するように出力制限のタイミングをずらしているため、バッテリ状態に起因する制限によってオーバーステア傾向になるといった課題を解決できる。一方、後輪駆動ベースの電動四輪駆動車では、主駆動輪（後輪）駆動力の過大により発生するオーバーステアを抑制するべく前輪の駆動力を増大するに際して、バッテリ状態に起因するモータの出力制限を各モータに同時にかけず、ヨーレートを保持するように出力制限のタイミングをずらしているため、バッテリ状態に起因する制限によってアンダーステア傾向になるといった課題を解決できる。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
実施例１〜３では、前輪駆動ベースの電動車への適用例を示したが、上記のように、後輪駆動ベースの電動四輪駆動車に適用することもできる。要するに、複数のモータと、該複数のモータとに電気的に結合されたバッテリと、車両のステア特性がニュートラルステアとなるように、運転状態に応じて複数のモータの出力を制御する駆動力配分制御手段と、を備えた車両であれば本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】実施例１の制御装置が適用された電動車の全体システム図である。
【図２】実施例１のＣＰＵにて実行される制御の流れを示すフローチャートである。
【図３】実施例１〜３で用いられるトルク減少速度設定設定マップの一例を示す図である。
【図４】実施例１〜３で用いられるトルク減少速度設定マップの一例を示す図である。
【図５】実施例１〜３で用いられる出力制限率設定マップの一例を示す図である。
【図６】実施例１におけるモータの要求トルクの変化特性を示すタイムチャートである。
【図７】実施例２の制御装置が適用された電動車の全体システム図である。
【図８】実施例２のＣＰＵにて実行される制御の流れを示すフローチャートである。
【図９】実施例２におけるモータの要求トルクの変化特性を示すタイムチャートである。
【図１０】実施例３の制御装置が適用された電動車の全体システム図である。
【図１１】実施例３のＣＰＵにて実行される制御の流れを示すフローチャートである。
【図１２】実施例３におけるモータの要求トルクの変化特性を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００７６】
１０１  ＣＰＵ
１０２  補助バッテリ
３０１  強電バッテリ（バッテリ）
３０２  ＦＲ用インバータ
３０３  第１モータ
３０４  発電機
３０５  エンジン
３０６  動力分割機構
３０７  ＲＲ用インバータ
３０８  第２モータ
３０９  第３モータ
３１０  第４モータ
３１１  デフ機構
４０１  アクセルセンサ
４０２  ブレーキセンサ
４０３  ＤＣ／ＤＣコンバータ
４０４  舵角センサ
４０６  車輪速センサ
４０７  ヨーレートセンサ
４０８  警告灯
【図１】
2007325372.tif 000003
【図２】
2007325372.tif 000004
【図３】
2007325372.tif 000005
【図４】
2007325372.tif 000006
【図５】
2007325372.tif 000007
【図６】
2007325372.tif 000008
【図７】
2007325372.tif 000009
【図８】
2007325372.tif 000010
【図９】
2007325372.tif 000011
【図１０】
2007325372.tif 000012
【図１１】
2007325372.tif 000013
【図１２】
2007325372.tif 000014