JPH02262806A

JPH02262806A - 電気自動車

Info

Publication number: JPH02262806A
Application number: JP1083374A
Authority: JP
Inventors: Hiromasa Higasa; 樋笠　博正; Fumihiko Ishikawa; 文彦石川; Shigenori Matsumura; 松村　茂憲; Kazunobu Satou; 員暢佐藤
Original assignee: Shikoku Research Institute Inc
Current assignee: Shikoku Research Institute Inc
Priority date: 1989-03-31
Filing date: 1989-03-31
Publication date: 1990-10-25
Anticipated expiration: 2014-11-29
Also published as: JP2984724B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、車輪をモータで駆動する電気自動車にかか
り、とくにその走行性能の改善に関する。

（従来の技術）近時の自動車技術の進歩に伴ない、自動車の走行性能を
改善する技術として、４ＷＳ　（四輪操舵）、４ＷＤ　
（四輪駆動）、ＡＢＳ　（アンチスキッドブレーキ）、
トラクションコントロール等の新しい技術が提案されて
いる。

しかし、これらの新しい技術には各車輪の駆動力が関係
するので、これらを実施するには従来の自動車の構成に
新たな機械的構成を付加し、所要の条件に基づいて適切
に制御することが必要である。

（発明が解決すべき課題）従来の自動車においては、単一の駆動源たるエンジンの
動力を複数の駆動輪に分配する駆動系を構成しているの
で、これらの新しい技術を実施するために追加すべき機
構や、新たな機構を追加したことに伴なう機械的構成は
駆動系の構成との関係から複雑となりがちであり、かか
る事情は電気自動車においても同様である。

この発明は、このような背景に基づいてなされたもので
、機械的構成を複雑にせず、これらの新しい技術の実施
を行ないやすくする電気自動車のコンセプトを提供する
ことを目的とする。

（課題を解決するための手段）この目的に対し、この発明は、車体の両側に駆動輪を設
けた電気自動車において、前記駆動輪のそれぞれには独
立に駆動モータを設置し、これらの駆動モータの駆動ト
ルクおよび制動トルクを車両の走行に基づく信号により
独立に制御するようにしたものである。

（作用）この発明によれば、従来のような駆動力の分配の問題を
一切回避することができ、各駆動モータの駆動トルクお
よび制動トルクを独立に制御することにより、車体の両
側での駆動輪の周速や駆動力および制動力をそれぞれ独
立に自由に変化させることが容易である。

このため、各車輪の駆動力等の調整を伴なうこれらの新
たな技術の実施が容易であり、格別の機械的構成を必要
とせず、比較的簡単な機械的構成の下に新たな技術を実
施することのできる電気自動車のコンセプトを提供する
ことができる。

（実施例）以下、図面に示す一実施例によりこの発明を説明するが
、この実施例は四輪駆動（以下、４ＷＤという）式に構
成された四輪電気自動車であって、四輪操舵（以下、４
ＷＳという）機能、アンチスキッドブレーキ（ＡＢＳ）
機能、およびトラクションコントロール機能を有するも
のである。

まず、第１図および第２図により電気自動車の構成概略
を説明すると、電気自動車１は、車両進行方向（矢印Ｆ
）の両側に配置されたそれぞれ２つの前輪２ａ、２ｂお
よび後輪３ａ、３ｂに車体４が支持され、この車体４に
形成された車室５内には、フロントシート６、リヤシー
ト７が設置されている。

そして、フロントシート６の前方には、ステアリングハ
ンドル８が設けられ、このステアリングハンドル８には
例えばアッカーマン機構等からなる操舵装置（不図示）
を介して前輪２ａ、２ｂが連結されて操舵輪の機能が付
与されている。

また、フロントシート６の前方には前後輪２　ａ。

２ｂ、３ａ、３ｂの回転速度を調整するアクセルペダル
１１と、図示しない油圧ブレーキ装置を操作するブレー
キペダル１２とが設置されている。

リヤシート７の下方には、前輪２ａ、２ｂ、および後輪
３ａ、３ｂを駆動する後述の各駆動モータの駆動用バッ
テリ１３が配置され、リヤシート７の後方には後述の各
駆動モータのコントローラ１４が設置されている。

そして、この電気自動車１の駆動装置は第１図に示すよ
うに構成されている。

すなわち、左右の前輪２ａ、２ｂおよび左右の後輪３ａ
、３ｂのそれぞれの駆動系は同様に形成されており、そ
れぞれの前輪２ａ、２ｂおよび後輪３ａ、３ｂの駆動源
としての駆動モータ２１ａ。

２　ｌ　ｂ、　　２２　ａ、　　２２　ｂから延びる駆
動軸２３ａ。

２３　ｂ、　　２４　ａ、　　２４　ｂを介して、ベベ
ルギヤ等で構成されたギヤボックス２５　ａ　、　２５
　ｂ　、　２６１Ｌ＋２６ｂを経て、　これらの前後輪
の車軸２７ａ。

２７　ｂ、　　２８　ａ、　　２８　ｂを回転駆動する
ように構成している。

ここで、前記駆動モータ２１ａ、２１ｂ、２２ａ。

２２ｂは駆動用バッテリ１３から供給される電流により
駆動されるが、これらはそれぞれコントローラ１４から
の信号により制御されて互いに独立に駆動するようにな
っている。

この電気自動車１の駆動モータ２１ａ、２１ｂ。

２２ａ、２２ｂを制御するコントローラ１４は、第３図
に示すように構成されている。

すなわち、コントローラ１４は、コンピュータ３１と４
つのモータコントローラ３２ａ、３２ｂ。

３３、ａ、３３ｂからなり、これらのモータコントロー
ラ３２　ａ、　　３２　ｂ、　　３３　ａ、　　３３　
ｂからの出力信号によってそれぞれに対応する駆動モー
タ２１　ａ、　　２　ｌ　ｂ、　　２２　ａ、　　２２
　ｂが独立に制御される。

また、コンピュータ３１には、各駆動モータ２１　ａ、
　　２　ｌ　ｂ、　　２２　ａ、　　２２　ｂ毎に設置
された車輪回転センサ３４からの回転速度信号（以下、
車輪回転信号という）と、前記ステアリングハンドル８
のステアリング軸に設置されたステアリング角センサ３
５からの操舵角信号（以下、ステアリング信号という）
と、アクセルペダル１１に設置されたアクセルセンサ３
６で検出した加速命令信号（以下、アクセル信号という
）と、ブレーキペダル１２に設置されたブレーキセンサ
３７で検出した制動命令信号（以下、ブレーキ信号とい
、う）とが入力される。

なお、駆動モータを有しない非駆動輪について車輪回転
信号を得る場合等には、車輪回転センサ３４を車輪ある
いは車軸に装着して構成することも可能である。

そして、これらの信号はコンピュータ３１内のＲＯＭ　
（Ｒｅａｄ　０ｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶媒体に
蓄積されたプログラムに従って演算され、また蓄積され
ている電気自動車１の走行データと比較判断され、所要
の出力を各モータコントローラ３２ａ。

３２　ｂ、　　３３　ａ、　　３３　ｂに供給すること
によって、各駆動モータ２１　ａ、　　２　ｌ　ｂ、　
　２２　ａ、　　２２　ｂを適切な回転状態にし、各車
輪の駆動力や制動力を制御するものである。

以下、この実施例における４　Ｗ　Ｓ　ｍ　ａ、４ＷＤ
機能、ＡＢＳｍ能、およびトラクションコントロール機
能について説明する。

まず、４ＷＳ機能について第４図および第５図によって
説明するが、まず、第４図により低速走行時における４
Ｗ３機能を説明する。

ステアリングハンドル８でステアリング装置を操作する
ことに伴なう車両の旋回中心をＭＯとし、旋回の外側と
なる前輪２ｂおよび後輪３ｂの駆動力ΔＦｌ、　　ΔＦ
３より、旋回の内側となる前輪２ａ、３ａの駆動力ΔＦ
２を小さく、あるいは制動力ΔＲ２，ΔＲ４を生じさせ
るように各車輪の対応する駆動モータを制御すると、左
右の後輪３ａ、３ｂ間では、キャタピラ車両と同様の操
舵効果を生じるので、旋回中心は前記ＭＯより車両に近
寄ったＭの位置となり、車両の旋回半径が小さくなる４
ＷＳ効果が生じる。

なお、この場合各車輪において生じる駆動力の車両の前
後方向の合力を等しくした条件下で行なえば、車両の進
行方向への加速度が生じず車両の走行安定性のうえから
好ましい。

次に、第５図により、高速走行時の４ＷＳ効果について
説明する。

一般に、高速走行での旋回時には過渡のヨーイングモー
メントにより、車体が瞬間的な進行方向に対して内側に
向く姿勢を取り、車両の走行安定性を損なうおそれがあ
る。

これに対しこの実施例では、各車輪の駆動力および制動
力を制御し適度の逆方向のヨーイングモーメントを発生
させて相殺することにより、瞬間的な進行方向と車体の
向きとを一致させ高速安定性の向上を図るものである。

すなわち、第５図に示すような右旋回を考えると、車体
中央の重心の右回りに過渡のヨーイングモーメントが生
じるが、これに対し、各駆動モータを制御することによ
り、各車輪に駆動力変化ΔＦ２．　　ΔＦ４、また、制
動力変化ΔＲ１，ΔＲ３を与え、これにより左回りのヨ
ーイングモーメントを車体に与え前記右回りのヨーイン
グモーメントを相段することにより車体姿勢を制御する
。

この場合に付与する制動力としては、各駆動モータによ
る回生ブレーキを利用すればよい。

なお、車体姿勢を制御するための力によつ工車両の進行
方向の加速度を生じなくするために、車両の前後方向の
合力が等しくなるように制御することは前述の低速走行
時の４ＷＳ機能の場合と同様である。

このように、この実施例は各車軸のＸＫ勤モータを適切
に制御することによって４　Ｗ　Ｓ　腸（ＩＦを交し、
走行安定性を向上することができ、格別の機構を追加す
ることも不要である。

次に、４ＷＤ機能について説明すると、この電気自動車
１は各車輪２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂについてそれぞれ駆
動モータ２１　ａ、　　２　ｌ　ｂ、　　２２　ａ。

２２ｂを設置しであるので、直進状態において各車輪の
回転速度を等しくするようにそれぞれの駆動モータを制
御すれば、フルタイム４ＷＤの機能を交する。

また一般に、セレクテイブ方式の４ＷＤ機能を有する自
動車が四輪駆動で旋回する場合、旋回によって生じる内
輪差のために、旋回の外側となる車輪の走行距離と内側
となる車輪の走行距離とが等しくなく、前後輪間が差動
不能であることにより、ブレーキング現象を生じること
となる。

しかし、この実施例の電気自動車１にあっては、各車輪
２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂ毎に駆動モータを有しているの
で、前記ステアリング角センサ３５からのステアリング
信号に基づいて、旋回の内側となって旋回中心との距離
が短くなる車輪（例えば、最も短い後輪３ａ）の駆動モ
ータ（例えば、２２ａ）の回転速度を旋回中心との距離
が最も長くなる車輪（例えば、前輪２ｂ）の駆動モータ
（例えば、２１ｂ）の回転速度よりそれぞれ適当量だけ
低く制御すれば、このブレーキング現象の改善を図るこ
とができる。

次に、ＡＢＳ機能について説明すると、この実施例の電
気自動車においては、各ｉＬ輸２ａ、２ｂ。

３ａ、３ｂにそれぞれ車輪回転センサ３４が設置されて
おり、これらのセンサ３４の車輪回転信号から各車輪角
加速度を求めるとともに、プレーキイ８号やステアリン
グ信号や車速、および例えば予め記憶されている限界制
動力から要求制動力および要求車輪角加速度を求め、路
面状況を考慮したうえで各駆動モータの制動力や駆動力
を演算して補正する。

なお、前記限界制動力は各センサからの信号の演算値で
あってもよく、また、制動力の調整としては各駆動モー
タの回生ブレーキ力および駆動力を調整することとすれ
ばよい。

このように各駆動モータの駆動力等や制動力を補正する
ので、各駆動モータの駆動力や制動力が限界制動力を越
えることがなく、急制動時において生じる横すべりを防
止し、アンチスキッド機能を会することができる。

次に、トラクションコントロール４ｊ［について説明す
ると、この実施例の電気自動車１の雪道等の摩擦係数の
小さい道路においてとりつる。車輪回転加速度の限界値
を予め前記コンピュータ３１の記憶媒体に蓄積しておき
、アクセル信号と車速と限界駆動力より要求駆動力と要
求車輪角加速度とを演算し、車輪回転信号から求めた車
輪回転角加速度と要求車輪角加速度により、路面状況を
考慮して各駆動モータの駆動力を演算することができる
。

なお、前記限界駆動力は各センサからの信号の演算値で
あってもよい。

そして、アクセルセンサ３６からの加速命令が限Ｖ？−
駆動力を越える場合であってもこの５ｉｌ算結果が前記
限界値を越えることがなく、アクセルセンサ３６からの
加速命令の駆動モータへの伝達を制限することによって
、限界値を越えた駆動力での車輪の回転が防止され、摩
擦係数の小さい雪道等でのスリップを抑制してトラクシ
ョンコントロール機自馳をなす。

なお、これと同時に制動力をも併せて検出し、前記ＡＢ
８機能が同時に発揮されることにより摩擦係数の小さい
路面でのスリップの発生を確実に防止することができる
。

この実施例においては、以上の機能を総合的に発揮する
ために、第６図に示すような信号処理がＯｇＩ記コシコ
ンピユータ３１ログラムで行なわれるようになっている
。

まず、コンピュータ３１には各車輪２ａ、２ｂ。

３ａ、３ｂの駆動モータ２１　ａ、　　２　ｌ　ｂ、　
　２２　ａ。

２２ｂのそれぞれに設置された車輪回転センサ３４から
の」ＩＩ輸回転信号が人力され、これらから車速が演算
される（Ａ）。

そして、アクセルペダル１１に設置されたアクセルセン
サ３６からのアクセル信号と、ブレーキペダル１２に設
置されたブレーキセンサ３７からのブレーキ信号とが入
力され、これらのアクセル信号とブレーキ信号とからｉ
ｌ１両が減速中であるか否かが判断され（Ｂ）、減速中
である場合には（Ｃ）に進み、定速あるいは加速中であ
る場合には（Ｇ）にすすむ。

車両が減速中であり（Ｃ）にすすむと、ブレーキ信号と
車速と限界制動力とから要求制動力と要求車輪角加速度
を演算して（Ｄ）に進む。

（Ｄ）においては、各車輪回転信号より求めた各１１１
輪角加速度と要求車輪角加速度から路面状態を考慮した
各駆動モータのｍｌ＋動力（トルク）および駆動力（ト
ルク）を演算し、　（Ｅ）にすすむ。

そして、ステアリング角センサ３５からのステアリング
信号により車両が１」χ回申であるか否かが判断され（
Ｅ）、ＹＥＳの場合には（Ｆ）にすすみ、Ｎｏの場合に
はそのまま適切なモータコントローラへの出力となる。

（Ｆ）においては、車両の旋回によるコーナリングフォ
ースを考慮して限界制動力と比較してステアリング信号
と車速により要求車輪角加速度を補正し、各モータの操
作量の演算結果を各モータコントローラに出力する。

なお、前記（Ｄ）〜（Ｆ）はＡＢＳ機能に該当する。

一方、　（Ｂ）で減速中でないと判断された場合には、
　（Ｇ）にすすみ、アクセル信号と車速と限界駆動力か
ら要求駆動力と要求車輪角加速度が演算され、　（Ｈ）
にすすむ。

（Ｈ）においては、各車輪回転信号より求めた各車輪角
加速度と要求車輪角加速度から路面状態を考慮した各駆
動モータの制動力および駆動力を演算し、　（Ｊ）にす
すむ。

なお、これらの（Ｇ）（Ｈ）はトラクションコントロー
ル機能に該当する。

そして、ステアリング角センサ３５からのステアリング
信号により車両が５７回中であるか盃かが判断され（Ｊ
）、ＹＥＳの場合には（Ｋ）にすすみ、ＮＯの場合には
そのまま各モータの操作量の演算結果は各モータコント
ローラへの出力となる。

（Ｋ）においては、ステアリング信号と、各車輪回転信
号より両側の車輪の差動量を考慮して、各駆動モータの
駆動力および制動力を演算して補正値（４ＷＤにおける
ブレーキング防止機能）を得て（Ｌ）にすすむ。

（Ｌ）では、車両が高速で走行中であるか盃かを前記車
速から判断し、高速走行中であると（Ｐ）にすすみ、高
速走行中でないと（Ｑ）にすすむ。

（Ｌ）において高速走行中であると判断されると、　（
Ｐ）においてステアリング信号と、各車輪回転信号およ
び車速から車両のヨーイングモーメントを演算し、この
ヨーイングモーメントをキャンセルする各駆動力の補正
値を得る（高速走行時の４ＷＳ機能）。

一方、　（Ｌ）において高速走行中でないと判断された
場合、　（Ｑ）において、ステアリング信号と各車輪回
転信号と車速から、車両回転半径を最小化するための各
駆動輪の駆動力差を演算し、各駆動輪の各駆動力の補正
値を得る（低速走行時の４ＷＳ機能）。

このようにして得られた各駆動力の補正値は、演算結果
に基づいて各駆動モータ用のモータコントローラに入力
され、適切な車輪の駆動力や制動力が調整される。

以上説明したように、この実施例においては単一のコン
ピュータシステムとして総合的に構成して、車両の走行
に基づく信号を多面的に活用し、各車輪の駆動力および
制動力を制御することによって、車両の走行制御や姿勢
制御を行なうこととしたので、車両の走行安定性のうえ
から好ましいものである。

また、この実施例は、４ＷＳ、４ＷＤ、ＡＢＳ、トラク
ションコントロールの４つの機能を付与したものを説明
したが、必ずしも４つの機能を付与せずともこの発明を
実施することができるのはいうまでもない。

（効果）この発明は、以上説明したように構成したがら、従来の
ような駆動力の分配の問題を一切回避することができ、
各駆動モータの駆動トルクおよび制動トルクを独立に制
御することにより、車体の両側での駆動輪の周速や駆動
力をそれぞれ独立に自由に変化させることが容易である
。

【図面の簡単な説明】

図面は、この発明の一実施例に関し、第１図は電気自動
車の駆動装置の構成平面図、第２図は電気自動車の概略
構造図、第３図は駆動装置の制御装置のブロック図、第
４図は低速走行時の４ＷＳ機能の説明図、第５図は高速
走行時の４ＷＳ機能の説明図、第６図はフロー図である
。１；電気自動車、２　　ａ。２　ｂ・前輪、３　　ａ。３　ｂ；後輪、１ｂ２　２　　ａ。２ｂ駆動モータ、

Claims

【特許請求の範囲】車体の両側に駆動輪を設けた電気自動車において、前記駆動輪のそれぞれには独立に駆動モータを設置し、
これらの駆動モータの駆動トルクおよび制動トルクを車
両の走行に基づく信号により独立に制御することを特徴
とする電気自動車。