低損失旋回による航続距離延長制御システム及び方法
【課題】前輪舵角と駆動力差モーメントとの最適な組み合わせによって旋回時に必要な横力を発生させることにより、コーナリング抵抗を低減することによってエネルギー消費を低減する低損失旋回による航続距離延長制御システムを提供すること。
【解決手段】航続距離延長制御システム１００は、最適駆動力差モーメントＮz*を算出する最適駆動力差モーメント演算手段１０１と、前輪舵角δfを算出する前輪舵角演算手段１０２と、各モータに配分するトルク指令値を算出し、その各トルク指令値に基づき各モータを個別に制御するトルク配分制御手段１０３とからなる。ドライバーが旋回半径に応じてアクティブステアリングを操作すると、前輪舵角のみで旋回する場合に必要となる前輪舵角指令δh*がアクティブステアリングから出力される。駆動力Ｆaccはドライバーのアクセル操作から指令値として入力されるものとしてもよい。
【解決手段】航続距離延長制御システム１００は、最適駆動力差モーメントＮz*を算出する最適駆動力差モーメント演算手段１０１と、前輪舵角δfを算出する前輪舵角演算手段１０２と、各モータに配分するトルク指令値を算出し、その各トルク指令値に基づき各モータを個別に制御するトルク配分制御手段１０３とからなる。ドライバーが旋回半径に応じてアクティブステアリングを操作すると、前輪舵角のみで旋回する場合に必要となる前輪舵角指令δh*がアクティブステアリングから出力される。駆動力Ｆaccはドライバーのアクセル操作から指令値として入力されるものとしてもよい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低損失旋回による航続距離延長制御システム及び方法に関し、より詳細には、前輪舵角と駆動力差モーメントとの組み合わせによって旋回時に必要な横力を発生させる低損失旋回による航続距離延長制御システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化や化石燃料枯渇問題、大気汚染を始めとした環境問題が取り上げられている。ハイブリッド自動車（ＨＶ：Ｈｙｂｒｉｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）や電気自動車（ＥＶ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）は大気汚染の原因となる温室効果ガスの排出を従来の内燃機関自動車と比較し、大きく低減させることが可能である。
【０００３】
これらのことからエコカーと呼ばれる自動車への関心が非常に高まっている。エコカーとして注目度の高い電気自動車はモータを駆動力とすることにより、内燃機関自動車と比較し以下の優位点がある（非特許文献１参照）。
・小型高出力のため分散配置ができ、駆動力差を発生させることが可能
・内燃機関に比べてトルク応答が数百倍速い
・電流値の測定により正確なトルクの検出が可能
これらの特性は、車両姿勢制御の面でも非常に有効である。そのため、モータのトルク応答の速さを利用したスリップ率推定（特許文献１参照）や、前後輪独立操舵システムなども用いた車両姿勢制御（特願２００９−０１１２９８号明細書参照）も行われてきた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１４２１０８号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Y. Hori: ‘‘Future Vehicle by Electricity and Control-Research on Four-Wheel-Motored: UOT Electric March II’’, IEEE Trans. IE, Vol.51, No.5.2004
【非特許文献２】Rajesh Rajamani, ‘‘Vehicle Dynamics and Control’’, Springer
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、内燃機関の自動車と比較した優位点は多く挙げられるが、電気自動車が普及しない要因として、インフラの整備や価格が従来の自動車より高いなどが挙げられている。だが、最も大きな要因は、一充電走行距離が短いことが挙げられる。電気自動車は、先にも挙げたようにモータを駆動力としているので、一充電走行距離はバッテリーの容量に依存する。つまり、バッテリーの容量が大きくならない限り、走行距離の問題を解決することは不可能である。
【０００７】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、前輪アクティブステアリング機構を用いて前輪舵角と駆動力差モーメントとの最適な組み合わせによって旋回時に必要な横力を発生させることにより、必要な横力を前輪舵角のみで発生させていた従来法に対し、コーナリング抵抗を低減することによってエネルギー消費を低減する低損失旋回による航続距離延長制御システム（ＲＥＣＳ：Ｒａｎｇｅ Ｅｘｔｅｎｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍ）を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の本発明は、モータトルクによって駆動される駆動輪を左右に有する自動車の操舵輪舵角と駆動輪間のトルク配分とを制御する低損失旋回による航続距離延長制御システムであって、ドライバーが操作するステアリングホイールの中立位置からの回転角と所定のステアリングレシオとによって操舵輪舵角を決定する操舵輪制御手段と、前記回転角と車体速度から、旋回時の損失が最小になる最適駆動力差モーメントを算出する最適駆動力差モーメント演算手段と、前記最適駆動力差モーメントとアクセルから入力された駆動力指令から、駆動輪間に配分するトルクを算出し、前記算出されたトルクに基づき各駆動輪を制御するトルク配分制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、モータトルクによって駆動される駆動輪を左右に有する自動車に用いる、操舵輪舵角と駆動輪間のトルク配分とを制御する低損失旋回による航続距離延長制御システムであって、ドライバーが操作するステアリングホイールの中立位置からの回転角に対し、任意の操舵輪舵角を与えることができる操舵輪制御手段と、前記回転角と車体速度から、旋回時の損失が最小になる最適駆動力差モーメントを算出する最適駆動力差モーメント演算手段と、前記最適駆動力差モーメントから最適操舵輪舵角を算出する最適操舵輪舵角演算手段と、前記最適駆動力差モーメントとアクセルから入力された駆動力指令値から、駆動輪間に配分するトルク指令を算出し、前記算出されたトルク指令に基づき各駆動輪を制御するトルク配分制御手段とを備え、前記操舵輪制御手段は、前記最適操舵輪舵角に基づき前記操舵輪舵角を決定することを特徴する。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の低損失旋回による航続距離延長制御システムにおいて、前記旋回時の損失は、走行抵抗と前記車体速度との積と、前記駆動力差モーメントと前記自動車の垂直方向周りの角速度であるヨーレートとの積との和であることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の低損失旋回による航続距離延長制御システムにおいて、前記左右の駆動輪は、それぞれ別のモータによって駆動されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の低損失旋回による航続距離延長制御システムにおいて、車体速度をドライバーからの車体速度指令に制御するように駆動力を算出する駆動力算出手段をさらに備え、前記制御するトルク配分制御手段は、アクセルから入力された前記駆動力指令に替えて、前記駆動力算出手段によって算出された駆動力を使用することを特徴とする。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、モータトルクによって駆動される駆動輪を左右に有する自動車の操舵輪舵角と駆動輪間のトルク配分とを制御する低損失旋回による航続距離延長制御方法であって、ドライバーが操作するステアリングホイールの中立位置からの回転角と所定のステアリングレシオとによって操舵輪舵角を決定する操舵輪制御ステップと、前記回転角と車体速度から、旋回時の損失が最小になる最適駆動力差モーメントを算出する最適駆動力差モーメント演算ステップと、前記最適駆動力差モーメントから最適操舵輪舵角を算出する操舵輪舵角演算ステップと、前記最適駆動力差モーメントとアクセルから入力された駆動力指令から、駆動輪間に配分するトルクを算出し、前記算出されたトルクに基づき各駆動輪を制御するトルク配分制御ステップとを備えたことを特徴とする。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、モータトルクによって駆動される駆動輪を左右に有する自動車に用いる、操舵輪舵角と駆動輪間のトルク配分とを制御する低損失旋回による航続距離延長制御ステップであって、ドライバーが操作するステアリングホイールの中立位置からの回転角に対し、任意の操舵輪舵角を与えることができる操舵輪制御ステップと、前記回転角と車体速度から、旋回時の損失が最小になる最適駆動力差モーメントを算出する最適駆動力差モーメント演算ステップと、前記最適駆動力差モーメントから最適操舵輪舵角を算出する最適操舵輪舵角演算ステップと、前記最適駆動力差モーメントとアクセルから入力された駆動力指令値から、駆動輪間に配分するトルク指令を算出し、前記算出されたトルク指令に基づき各駆動輪を制御するトルク配分制御ステップとを備え、前記操舵輪制御ステップは、前記最適操舵輪舵角に基づき前記操舵輪舵角を決定することを特徴する。
【００１５】
請求項８に記載の発明は、請求項６又は７に記載の低損失旋回による航続距離延長制御方法において、前記旋回時の損失は、走行抵抗と前記車体速度との積と、左右の駆動力差モーメントと前記自動車の垂直方向周りの角速度であるヨーレートとの積との和であることを特徴とする。
【００１６】
請求項９に記載の発明は、請求項６乃至８のいずれかに記載の低損失旋回による航続距離延長制御方法において、前記左右の駆動輪は、それぞれ別のモータによって駆動されていることを特徴とする。
【００１７】
請求項１０に記載の発明は、請求項６乃至９のいずれかに記載の低損失旋回による航続距離延長制御方法において、車体速度をドライバーからの車体速度指令に制御するように駆動力を算出する駆動力算出ステップをさらに備え、前記制御するトルク配分制御ステップは、アクセルから入力された前記駆動力指令に替えて、前記駆動力算出ステップによって算出された駆動力を使用することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、前輪アクティブステアリング機構を用いて前輪舵角と駆動力差モーメントとの最適な組み合わせによって旋回時に必要な横力を発生させることにより、必要な横力を前輪舵角のみで発生させていた従来法に対し、コーナリング抵抗を低減することによってエネルギー消費を低減する効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】一般的な４輪車の車両モデルを示す図である。
【図２】前輪舵角により生じるコーナリング抵抗を示す図である。
【図３】図３（ａ）は速度Ｖ＝１０［ｋｍ／ｈ］、旋回半径Ｒ＝２０［ｍ］での駆動力差モーメントと損失の関係を示す図であり、（ｂ）は速度Ｖ＝３０［ｋｍ／ｈ］、旋回半径Ｒ＝５０［ｍ］での駆動力差モーメントと損失の関係を示す図であり、（ｃ）は速度Ｖ＝６０［ｋｍ／ｈ］、旋回半径Ｒ＝５０［ｍ］での駆動力差モーメントと損失の関係を示す図である。
【図４】（ａ）は前輪舵角δfと左右の駆動力差モーメントＮzの実験車両での変化を測定した結果を示す図であり、（ｂ）は旋回における損失と前輪舵角の実験車両での変化を測定した結果を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る低損失旋回による航続距離延長制御システムの制御ブロック図である。
【図６】（ａ）は前輪舵角δf、（ｂ）は駆動力差モーメントＮz、（ｃ）は車体速度、（ｅ）は損失Ｐ、（ｆ）は消費エネルギーの時間変化のシミュレーション結果を示す図であり、（ｄ）は車体軌道のシミュレーション結果を示す図である。
【図７】（ａ）は前輪舵角δf、（ｂ）は駆動力差モーメントＮz、（ｃ）は車体速度、（ｅ）は損失Ｐ、（ｆ）は消費エネルギーの時間変化の実験結果を示す図であり、（ｄ）は車体軌道の実験結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【００２１】
【００２２】
【００２３】
【００２４】
【００２５】
【００２６】
本願明細書では前輪アクティブ操舵機構を有し、後輪駆動自動車を想定している。
【００２７】
【００２８】
【００２９】
【００３０】
【００３１】
【００３２】
式（２２）に式（２３）、式（３５）をそれぞれ代入し、従来の旋回方法である駆動力差モーメント０［Ｎｍ］から、実験車両が発生させることが可能な最大駆動力差モーメント１４００［Ｎｍ］まで損失の変化をシミュレーションした。図３（ａ）〜（ｃ）に、異なる車体速度での駆動力差モーメントと損失の関係を示す。Ｃf、Ｃrは、Ｃf＝１１２００、Ｃr＝３１６００をノミナル値として用いた。従来法の前輪舵角のみの旋回による損失を１００％とした。速度Ｖ＝１０［ｋｍ／ｈ］においては旋回半径Ｒ＝２０［ｍ］となるような前輪舵角、駆動力差モーメントを与え、速度Ｖ＝３０［ｋｍ／ｈ］、Ｖ＝６０［ｋｍ／ｈ］においては、旋回半径Ｒ＝５０［ｍ］となるように前輪舵角、駆動力差モーメントを与えている。
【００３３】
図３（ａ）のときは、駆動力差モーメントを用いない場合に旋回損失が最も小さくなる。図３（ｂ）においては適切な駆動力差モーメントを使い、不足するヨーモーメントを前輪舵角により補い旋回を行なうことにより、旋回損失が最小化される。図３（ｃ）においては、車両の最大駆動力差モーメントを用いる場合に旋回損失が最も小さくなる。
【００３４】
図４（ａ）に前輪舵角δfと左右の駆動力差モーメントＮzの実験車両での変化を測定した結果を示し、図４（ｂ）に旋回における損失と左右の駆動力差モーメントＮzの実験車両での変化を測定した結果を示す。車体速度Ｖ＝１５[ｋｍ／ｈ]、旋回半径８[ｍ]となるように速度及び前輪舵角指令値を与え、駆動力差モーメントを０から６００［Ｎｍ］まで入力した。実験車両では駆動力差モーメントを６００［Ｎｍ］以上出力可能だが、それ以上の駆動力差を用いても提案法におけるコーナリング抵抗の減少分より駆動力差による損失の方が大きくなり損失が単調増加する領域である。尚、駆動力差モーメントは式（１１）に示したＴＤＬを用いて左右の駆動力として与えた。図４（ａ）より駆動力差モーメントを用いるにつれ前輪舵角が減少すること、また図４（ｂ）より、駆動力差モーメントを１００［Ｎｍ］となるように与えたとき損失が最小となることが分かる。
【００３５】
以上より、旋回における損失は車体速度、旋回半径及び駆動力差モーメントに依存することが確認できる。
【００３６】
〈２・４〉制御回路構成
図５に、本発明の実施形態に係る低損失旋回による航続距離延長制御システムの制御ブロック図を示す。ＲＥＣＳ１００は、最適駆動力差モーメントＮz*を算出する最適駆動力差モーメント演算手段１０１と、前輪舵角δfを算出する前輪舵角演算手段１０２と、ＴＤＬに基づき各モータに配分するトルク指令値を算出し、その各トルク指令値に基づき各モータを個別に制御するトルク配分制御手段１０３とからなる。
【００３７】
ドライバーが旋回半径に応じてアクティブステアリングを操作すると、前輪舵角のみで旋回する場合に必要となる前輪舵角指令δh*がアクティブステアリングから出力される。また、車体速度Ｖの制御偏差から必要な駆動力Ｆaccを算出する。尚、この駆動力Ｆaccはドライバーのアクセル操作から指令値として入力されるものとしてもよい。
【００３８】
ＲＥＣＳ１００は、前輪舵角指令δh*および車体速度Ｖから損失Ｐを最小化する駆動力差モーメントＮzを算出し、算出した駆動力差モーメントＮzを式（３５）に代入して必要な前輪舵角δfを算出している。
【００３９】
また、各駆動輪のトルクは最適駆動力差モーメント演算手段１０１によって算出された最適駆動力差モーメントＮz*および駆動力Ｆaccから式（１１）に示すＴＤＬを用いて算出している。
【００４０】
本発明のように、損失Ｐを最小化する駆動力差モーメントＮzに対して前輪舵角δfが決まる場合、従来のように単に前輪舵角を与えるだけのステアリング機構では、旋回半径を決める前輪舵角δhと実際の前輪の舵角である前輪舵角δfとを同時に入力することはできない。また、何らかの方法で前輪舵角δh、δfを入力できたとしても、従来と同様の操作感覚でそれら異なる２つの値を同時に正確に入力することは困難である。
【００４１】
そこで本発明では、ドライバーが従来の自動車と同じ操作感覚でステアリングを操作する、すなわち前輪舵角δhを入力するだけで前輪舵角δfを実際の前輪舵角とするために、ステアバイワイヤシステムおよびアクティブステアリング機構を用いている。これにより、駆動力差モーメントＮzに対して常に正確な前輪舵角δfを実現できるので、損失をより正確に制御可能になる。
【００４２】
【００４３】
【００４４】
３．シミュレーションおよび実験による検証
以下、本発明の有効性をシミュレーション及び実験にて示す。
〈３・１〉実験車両
実験車両には独自に製作した電気自動車ＦＰＥＶ２−Ｋａｎｏｎを用いた。本実験車両は、駆動用モータとして４輪に東洋電機製造製アウターローター型インホイールモータを搭載している。このモータは、ダイレクトドライブ方式を採用しているため、減速ギアのバックラッシュの影響を受けずに路面からの反力が直接モータへ伝わる。そのため、本発明の各種制御法を実装するに当たり非常に適している。
【００４５】
前輪用モータとして±５００［Ｎｍ］、後輪用モータとして±３４０［Ｎｍ］と特性の異なるモータを搭載している。これらインホイールモータを分散配置して駆動力差モーメントを発生させることによって、ヨーモーメント制御を可能にしている。
【００４６】
ステアリング機構は、前後輪独立操舵方式を採用している。また、前後輪独立操舵用モータとしてｍａｘｏｎ社製の２５０Ｗモータを前後に搭載し、アクティブステアリング機構を実現している。また、前輪ステアリング機構はステアリングシャフトを取り外すことにより、ステアバイワイヤ方式を実現している。
【００４７】
バッテリーには、大容量かつ高速充電可能なリチウムイオン電池を搭載している。１モジュール当たり１６［Ｖ］のバッテリーを１０個直列に接続し、チョッパを介し２倍に電圧を昇圧し、インバータへと給電するシステムとなっている。
【００４８】
車両制御のコントローラとしてｄＳＰＡＣＥ製のＡＵＴＯＢＯＸを搭載している。本願明細書において示す実施形態では、駆動力とし後輪２輪のインホイールモータ及び、ステアリング機構として前輪アクティブ操舵機構を用いている。
【００４９】
〈３・２〉シミュレーションによる検証
本節では、航続距離延長制御システムを用いた旋回を行い、従来の旋回方法との消費エネルギーを比較する。シミュレーションにおいて、車両は実験車両を想定している。車両モデルとして２次元車両モデルを用いた。また、一定速における消費エネルギーの変化を比較するため車体速制御系を構築した。
【００５０】
【００５１】
【表１】
【００５２】
表１に１［ｋＷｈ］当たりに換算した走行距離を示す。本願明細書では、機械的損失のみで比較を行うため、チョッパやインバータ、モータの効率は全て１００％として扱っている。走行距離は速度を測定時間で積分を行い、エネルギーも同様にパワーを測定時間で積分を行った。そして、１［ｋＷｈ］当たりに換算した走行距離は、求めた走行距離をエネルギーで除算することにより求めた。モータ出力は、実験車両の５［ｋＷｈ］、市販されている電気自動車の１６［ｋＷｈ］を想定し等速で円旋回を行ったときの走行距離の変化を比較した。本発明の制御方法を用いると、従来法に対し１［ｋＷｈ］当たり３００［ｍ］走行距離が延長されている。
【００５３】
〈３・３〉実験による検証
図７（ａ）〜（ｆ）に、実機によるシミュレーションと同様の実験による検証結果を示す。図７（ａ）は前輪舵角δf、図７（ｂ）は駆動力差モーメントＮz、図７（ｃ）は車体速度、図７（ｅ）は損失Ｐ、図７（ｆ）は従来の旋回方法と本発明の旋回方法の消費エネルギーの差の積分値、の時間変化をそれぞれ示しており、図７（ｄ）は車体軌道を示している。実験は、アスファルトより路面摩擦係数が低いグラウンドで行った。実験における車体速制御系の極はシミュレーションと同様にＫ＝−１［ｒａｄ／ｓ］としている。実験において、従来法と提案法が同じ走行軌跡となるようにＣf、Ｃrの調整を行った。これらの条件で定常円旋回を行い、消費エネルギーの変化を検証した。実験結果の車体速と損失は、ノイズ除去のため位相遅れのないローパスフィルタを用いオフラインで処理を行っている。
【００５４】
図７（ａ）、（ｂ）より、前輪舵角が減少し駆動力差モーメントが発生し式（２７）を満たしていることがわかる。図７（ｄ）より、旋回軌跡を比較すると従来法と提案法でほぼ同様の旋回が行われている。図７（ｅ）より、損失が減少していることが分かる。図７（ｆ）より、１０［ｓ］間の旋回で約６００［Ｗｓ］の消費エネルギーが減少していることが分かる。
【００５５】
〈３・２〉のシミュレーションと同様の計算方法を用いて１［ｋＷｈ］当たりに換算した走行距離を導出し、その値を表２に示す。本発明の制御方法を用いると、従来法に対し１［ｋＷｈ］当たり約６００［ｍ］の走行距離が延長される。
【００５６】
【表２】
【００５７】
また、アクティブステアリング機構を使用しないで通常のステアリング機構を使用する場合、すなわち、ステアリングの回転角のみから前輪舵角δfを決める場合について説明する。ステアリング機構を使用する場合、車体速度Ｖ、前輪舵角δfから、最適駆動力差モーメントＮz*および前輪舵角δhを決定する。そして、各駆動輪のトルクは最適駆動力差モーメントＮz*および駆動力Ｆaccから式（１１）に示すＴＤＬを用いて算出する。
【００５８】
この場合、前輪舵角δhはシステム側では使用しないが、通常、ドライバーは旋回半径を決める前輪舵角δhに応じてステアリング操作を行うため、ドライバーはステアリング操作に対する実際の車両の向きや軌跡から前輪舵角δhを認識し、その前輪舵角δhに応じてステアリング操作を行う。
【００５９】
尚、本願明細書では後輪駆動自動車について説明したが、本発明は、各種パラメータを前輪駆動自動車に適合させれば、前輪駆自動車においても同様の効果を奏することは明らかである。
【符号の説明】
【００６０】
１００ 航続距離延長制御システム
１０１ 最適駆動力差モーメント演算手段
１０２ 操舵輪舵角演算手段
１０３ 制御するトルク配分制御手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低損失旋回による航続距離延長制御システム及び方法に関し、より詳細には、前輪舵角と駆動力差モーメントとの組み合わせによって旋回時に必要な横力を発生させる低損失旋回による航続距離延長制御システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化や化石燃料枯渇問題、大気汚染を始めとした環境問題が取り上げられている。ハイブリッド自動車（ＨＶ：Ｈｙｂｒｉｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）や電気自動車（ＥＶ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）は大気汚染の原因となる温室効果ガスの排出を従来の内燃機関自動車と比較し、大きく低減させることが可能である。
【０００３】
これらのことからエコカーと呼ばれる自動車への関心が非常に高まっている。エコカーとして注目度の高い電気自動車はモータを駆動力とすることにより、内燃機関自動車と比較し以下の優位点がある（非特許文献１参照）。
・小型高出力のため分散配置ができ、駆動力差を発生させることが可能
・内燃機関に比べてトルク応答が数百倍速い
・電流値の測定により正確なトルクの検出が可能
これらの特性は、車両姿勢制御の面でも非常に有効である。そのため、モータのトルク応答の速さを利用したスリップ率推定（特許文献１参照）や、前後輪独立操舵システムなども用いた車両姿勢制御（特願２００９−０１１２９８号明細書参照）も行われてきた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１４２１０８号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Y. Hori: ‘‘Future Vehicle by Electricity and Control-Research on Four-Wheel-Motored: UOT Electric March II’’, IEEE Trans. IE, Vol.51, No.5.2004
【非特許文献２】Rajesh Rajamani, ‘‘Vehicle Dynamics and Control’’, Springer
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、内燃機関の自動車と比較した優位点は多く挙げられるが、電気自動車が普及しない要因として、インフラの整備や価格が従来の自動車より高いなどが挙げられている。だが、最も大きな要因は、一充電走行距離が短いことが挙げられる。電気自動車は、先にも挙げたようにモータを駆動力としているので、一充電走行距離はバッテリーの容量に依存する。つまり、バッテリーの容量が大きくならない限り、走行距離の問題を解決することは不可能である。
【０００７】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、前輪アクティブステアリング機構を用いて前輪舵角と駆動力差モーメントとの最適な組み合わせによって旋回時に必要な横力を発生させることにより、必要な横力を前輪舵角のみで発生させていた従来法に対し、コーナリング抵抗を低減することによってエネルギー消費を低減する低損失旋回による航続距離延長制御システム（ＲＥＣＳ：Ｒａｎｇｅ Ｅｘｔｅｎｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍ）を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の本発明は、モータトルクによって駆動される駆動輪を左右に有する自動車の操舵輪舵角と駆動輪間のトルク配分とを制御する低損失旋回による航続距離延長制御システムであって、ドライバーが操作するステアリングホイールの中立位置からの回転角と所定のステアリングレシオとによって操舵輪舵角を決定する操舵輪制御手段と、前記回転角と車体速度から、旋回時の損失が最小になる最適駆動力差モーメントを算出する最適駆動力差モーメント演算手段と、前記最適駆動力差モーメントとアクセルから入力された駆動力指令から、駆動輪間に配分するトルクを算出し、前記算出されたトルクに基づき各駆動輪を制御するトルク配分制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、モータトルクによって駆動される駆動輪を左右に有する自動車に用いる、操舵輪舵角と駆動輪間のトルク配分とを制御する低損失旋回による航続距離延長制御システムであって、ドライバーが操作するステアリングホイールの中立位置からの回転角に対し、任意の操舵輪舵角を与えることができる操舵輪制御手段と、前記回転角と車体速度から、旋回時の損失が最小になる最適駆動力差モーメントを算出する最適駆動力差モーメント演算手段と、前記最適駆動力差モーメントから最適操舵輪舵角を算出する最適操舵輪舵角演算手段と、前記最適駆動力差モーメントとアクセルから入力された駆動力指令値から、駆動輪間に配分するトルク指令を算出し、前記算出されたトルク指令に基づき各駆動輪を制御するトルク配分制御手段とを備え、前記操舵輪制御手段は、前記最適操舵輪舵角に基づき前記操舵輪舵角を決定することを特徴する。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の低損失旋回による航続距離延長制御システムにおいて、前記旋回時の損失は、走行抵抗と前記車体速度との積と、前記駆動力差モーメントと前記自動車の垂直方向周りの角速度であるヨーレートとの積との和であることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の低損失旋回による航続距離延長制御システムにおいて、前記左右の駆動輪は、それぞれ別のモータによって駆動されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の低損失旋回による航続距離延長制御システムにおいて、車体速度をドライバーからの車体速度指令に制御するように駆動力を算出する駆動力算出手段をさらに備え、前記制御するトルク配分制御手段は、アクセルから入力された前記駆動力指令に替えて、前記駆動力算出手段によって算出された駆動力を使用することを特徴とする。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、モータトルクによって駆動される駆動輪を左右に有する自動車の操舵輪舵角と駆動輪間のトルク配分とを制御する低損失旋回による航続距離延長制御方法であって、ドライバーが操作するステアリングホイールの中立位置からの回転角と所定のステアリングレシオとによって操舵輪舵角を決定する操舵輪制御ステップと、前記回転角と車体速度から、旋回時の損失が最小になる最適駆動力差モーメントを算出する最適駆動力差モーメント演算ステップと、前記最適駆動力差モーメントから最適操舵輪舵角を算出する操舵輪舵角演算ステップと、前記最適駆動力差モーメントとアクセルから入力された駆動力指令から、駆動輪間に配分するトルクを算出し、前記算出されたトルクに基づき各駆動輪を制御するトルク配分制御ステップとを備えたことを特徴とする。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、モータトルクによって駆動される駆動輪を左右に有する自動車に用いる、操舵輪舵角と駆動輪間のトルク配分とを制御する低損失旋回による航続距離延長制御ステップであって、ドライバーが操作するステアリングホイールの中立位置からの回転角に対し、任意の操舵輪舵角を与えることができる操舵輪制御ステップと、前記回転角と車体速度から、旋回時の損失が最小になる最適駆動力差モーメントを算出する最適駆動力差モーメント演算ステップと、前記最適駆動力差モーメントから最適操舵輪舵角を算出する最適操舵輪舵角演算ステップと、前記最適駆動力差モーメントとアクセルから入力された駆動力指令値から、駆動輪間に配分するトルク指令を算出し、前記算出されたトルク指令に基づき各駆動輪を制御するトルク配分制御ステップとを備え、前記操舵輪制御ステップは、前記最適操舵輪舵角に基づき前記操舵輪舵角を決定することを特徴する。
【００１５】
請求項８に記載の発明は、請求項６又は７に記載の低損失旋回による航続距離延長制御方法において、前記旋回時の損失は、走行抵抗と前記車体速度との積と、左右の駆動力差モーメントと前記自動車の垂直方向周りの角速度であるヨーレートとの積との和であることを特徴とする。
【００１６】
請求項９に記載の発明は、請求項６乃至８のいずれかに記載の低損失旋回による航続距離延長制御方法において、前記左右の駆動輪は、それぞれ別のモータによって駆動されていることを特徴とする。
【００１７】
請求項１０に記載の発明は、請求項６乃至９のいずれかに記載の低損失旋回による航続距離延長制御方法において、車体速度をドライバーからの車体速度指令に制御するように駆動力を算出する駆動力算出ステップをさらに備え、前記制御するトルク配分制御ステップは、アクセルから入力された前記駆動力指令に替えて、前記駆動力算出ステップによって算出された駆動力を使用することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、前輪アクティブステアリング機構を用いて前輪舵角と駆動力差モーメントとの最適な組み合わせによって旋回時に必要な横力を発生させることにより、必要な横力を前輪舵角のみで発生させていた従来法に対し、コーナリング抵抗を低減することによってエネルギー消費を低減する効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】一般的な４輪車の車両モデルを示す図である。
【図２】前輪舵角により生じるコーナリング抵抗を示す図である。
【図３】図３（ａ）は速度Ｖ＝１０［ｋｍ／ｈ］、旋回半径Ｒ＝２０［ｍ］での駆動力差モーメントと損失の関係を示す図であり、（ｂ）は速度Ｖ＝３０［ｋｍ／ｈ］、旋回半径Ｒ＝５０［ｍ］での駆動力差モーメントと損失の関係を示す図であり、（ｃ）は速度Ｖ＝６０［ｋｍ／ｈ］、旋回半径Ｒ＝５０［ｍ］での駆動力差モーメントと損失の関係を示す図である。
【図４】（ａ）は前輪舵角δfと左右の駆動力差モーメントＮzの実験車両での変化を測定した結果を示す図であり、（ｂ）は旋回における損失と前輪舵角の実験車両での変化を測定した結果を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る低損失旋回による航続距離延長制御システムの制御ブロック図である。
【図６】（ａ）は前輪舵角δf、（ｂ）は駆動力差モーメントＮz、（ｃ）は車体速度、（ｅ）は損失Ｐ、（ｆ）は消費エネルギーの時間変化のシミュレーション結果を示す図であり、（ｄ）は車体軌道のシミュレーション結果を示す図である。
【図７】（ａ）は前輪舵角δf、（ｂ）は駆動力差モーメントＮz、（ｃ）は車体速度、（ｅ）は損失Ｐ、（ｆ）は消費エネルギーの時間変化の実験結果を示す図であり、（ｄ）は車体軌道の実験結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【００２１】
【００２２】
【００２３】
【００２４】
【００２５】
【００２６】
本願明細書では前輪アクティブ操舵機構を有し、後輪駆動自動車を想定している。
【００２７】
【００２８】
【００２９】
【００３０】
【００３１】
【００３２】
式（２２）に式（２３）、式（３５）をそれぞれ代入し、従来の旋回方法である駆動力差モーメント０［Ｎｍ］から、実験車両が発生させることが可能な最大駆動力差モーメント１４００［Ｎｍ］まで損失の変化をシミュレーションした。図３（ａ）〜（ｃ）に、異なる車体速度での駆動力差モーメントと損失の関係を示す。Ｃf、Ｃrは、Ｃf＝１１２００、Ｃr＝３１６００をノミナル値として用いた。従来法の前輪舵角のみの旋回による損失を１００％とした。速度Ｖ＝１０［ｋｍ／ｈ］においては旋回半径Ｒ＝２０［ｍ］となるような前輪舵角、駆動力差モーメントを与え、速度Ｖ＝３０［ｋｍ／ｈ］、Ｖ＝６０［ｋｍ／ｈ］においては、旋回半径Ｒ＝５０［ｍ］となるように前輪舵角、駆動力差モーメントを与えている。
【００３３】
図３（ａ）のときは、駆動力差モーメントを用いない場合に旋回損失が最も小さくなる。図３（ｂ）においては適切な駆動力差モーメントを使い、不足するヨーモーメントを前輪舵角により補い旋回を行なうことにより、旋回損失が最小化される。図３（ｃ）においては、車両の最大駆動力差モーメントを用いる場合に旋回損失が最も小さくなる。
【００３４】
図４（ａ）に前輪舵角δfと左右の駆動力差モーメントＮzの実験車両での変化を測定した結果を示し、図４（ｂ）に旋回における損失と左右の駆動力差モーメントＮzの実験車両での変化を測定した結果を示す。車体速度Ｖ＝１５[ｋｍ／ｈ]、旋回半径８[ｍ]となるように速度及び前輪舵角指令値を与え、駆動力差モーメントを０から６００［Ｎｍ］まで入力した。実験車両では駆動力差モーメントを６００［Ｎｍ］以上出力可能だが、それ以上の駆動力差を用いても提案法におけるコーナリング抵抗の減少分より駆動力差による損失の方が大きくなり損失が単調増加する領域である。尚、駆動力差モーメントは式（１１）に示したＴＤＬを用いて左右の駆動力として与えた。図４（ａ）より駆動力差モーメントを用いるにつれ前輪舵角が減少すること、また図４（ｂ）より、駆動力差モーメントを１００［Ｎｍ］となるように与えたとき損失が最小となることが分かる。
【００３５】
以上より、旋回における損失は車体速度、旋回半径及び駆動力差モーメントに依存することが確認できる。
【００３６】
〈２・４〉制御回路構成
図５に、本発明の実施形態に係る低損失旋回による航続距離延長制御システムの制御ブロック図を示す。ＲＥＣＳ１００は、最適駆動力差モーメントＮz*を算出する最適駆動力差モーメント演算手段１０１と、前輪舵角δfを算出する前輪舵角演算手段１０２と、ＴＤＬに基づき各モータに配分するトルク指令値を算出し、その各トルク指令値に基づき各モータを個別に制御するトルク配分制御手段１０３とからなる。
【００３７】
ドライバーが旋回半径に応じてアクティブステアリングを操作すると、前輪舵角のみで旋回する場合に必要となる前輪舵角指令δh*がアクティブステアリングから出力される。また、車体速度Ｖの制御偏差から必要な駆動力Ｆaccを算出する。尚、この駆動力Ｆaccはドライバーのアクセル操作から指令値として入力されるものとしてもよい。
【００３８】
ＲＥＣＳ１００は、前輪舵角指令δh*および車体速度Ｖから損失Ｐを最小化する駆動力差モーメントＮzを算出し、算出した駆動力差モーメントＮzを式（３５）に代入して必要な前輪舵角δfを算出している。
【００３９】
また、各駆動輪のトルクは最適駆動力差モーメント演算手段１０１によって算出された最適駆動力差モーメントＮz*および駆動力Ｆaccから式（１１）に示すＴＤＬを用いて算出している。
【００４０】
本発明のように、損失Ｐを最小化する駆動力差モーメントＮzに対して前輪舵角δfが決まる場合、従来のように単に前輪舵角を与えるだけのステアリング機構では、旋回半径を決める前輪舵角δhと実際の前輪の舵角である前輪舵角δfとを同時に入力することはできない。また、何らかの方法で前輪舵角δh、δfを入力できたとしても、従来と同様の操作感覚でそれら異なる２つの値を同時に正確に入力することは困難である。
【００４１】
そこで本発明では、ドライバーが従来の自動車と同じ操作感覚でステアリングを操作する、すなわち前輪舵角δhを入力するだけで前輪舵角δfを実際の前輪舵角とするために、ステアバイワイヤシステムおよびアクティブステアリング機構を用いている。これにより、駆動力差モーメントＮzに対して常に正確な前輪舵角δfを実現できるので、損失をより正確に制御可能になる。
【００４２】
【００４３】
【００４４】
３．シミュレーションおよび実験による検証
以下、本発明の有効性をシミュレーション及び実験にて示す。
〈３・１〉実験車両
実験車両には独自に製作した電気自動車ＦＰＥＶ２−Ｋａｎｏｎを用いた。本実験車両は、駆動用モータとして４輪に東洋電機製造製アウターローター型インホイールモータを搭載している。このモータは、ダイレクトドライブ方式を採用しているため、減速ギアのバックラッシュの影響を受けずに路面からの反力が直接モータへ伝わる。そのため、本発明の各種制御法を実装するに当たり非常に適している。
【００４５】
前輪用モータとして±５００［Ｎｍ］、後輪用モータとして±３４０［Ｎｍ］と特性の異なるモータを搭載している。これらインホイールモータを分散配置して駆動力差モーメントを発生させることによって、ヨーモーメント制御を可能にしている。
【００４６】
ステアリング機構は、前後輪独立操舵方式を採用している。また、前後輪独立操舵用モータとしてｍａｘｏｎ社製の２５０Ｗモータを前後に搭載し、アクティブステアリング機構を実現している。また、前輪ステアリング機構はステアリングシャフトを取り外すことにより、ステアバイワイヤ方式を実現している。
【００４７】
バッテリーには、大容量かつ高速充電可能なリチウムイオン電池を搭載している。１モジュール当たり１６［Ｖ］のバッテリーを１０個直列に接続し、チョッパを介し２倍に電圧を昇圧し、インバータへと給電するシステムとなっている。
【００４８】
車両制御のコントローラとしてｄＳＰＡＣＥ製のＡＵＴＯＢＯＸを搭載している。本願明細書において示す実施形態では、駆動力とし後輪２輪のインホイールモータ及び、ステアリング機構として前輪アクティブ操舵機構を用いている。
【００４９】
〈３・２〉シミュレーションによる検証
本節では、航続距離延長制御システムを用いた旋回を行い、従来の旋回方法との消費エネルギーを比較する。シミュレーションにおいて、車両は実験車両を想定している。車両モデルとして２次元車両モデルを用いた。また、一定速における消費エネルギーの変化を比較するため車体速制御系を構築した。
【００５０】
【００５１】
【表１】
【００５２】
表１に１［ｋＷｈ］当たりに換算した走行距離を示す。本願明細書では、機械的損失のみで比較を行うため、チョッパやインバータ、モータの効率は全て１００％として扱っている。走行距離は速度を測定時間で積分を行い、エネルギーも同様にパワーを測定時間で積分を行った。そして、１［ｋＷｈ］当たりに換算した走行距離は、求めた走行距離をエネルギーで除算することにより求めた。モータ出力は、実験車両の５［ｋＷｈ］、市販されている電気自動車の１６［ｋＷｈ］を想定し等速で円旋回を行ったときの走行距離の変化を比較した。本発明の制御方法を用いると、従来法に対し１［ｋＷｈ］当たり３００［ｍ］走行距離が延長されている。
【００５３】
〈３・３〉実験による検証
図７（ａ）〜（ｆ）に、実機によるシミュレーションと同様の実験による検証結果を示す。図７（ａ）は前輪舵角δf、図７（ｂ）は駆動力差モーメントＮz、図７（ｃ）は車体速度、図７（ｅ）は損失Ｐ、図７（ｆ）は従来の旋回方法と本発明の旋回方法の消費エネルギーの差の積分値、の時間変化をそれぞれ示しており、図７（ｄ）は車体軌道を示している。実験は、アスファルトより路面摩擦係数が低いグラウンドで行った。実験における車体速制御系の極はシミュレーションと同様にＫ＝−１［ｒａｄ／ｓ］としている。実験において、従来法と提案法が同じ走行軌跡となるようにＣf、Ｃrの調整を行った。これらの条件で定常円旋回を行い、消費エネルギーの変化を検証した。実験結果の車体速と損失は、ノイズ除去のため位相遅れのないローパスフィルタを用いオフラインで処理を行っている。
【００５４】
図７（ａ）、（ｂ）より、前輪舵角が減少し駆動力差モーメントが発生し式（２７）を満たしていることがわかる。図７（ｄ）より、旋回軌跡を比較すると従来法と提案法でほぼ同様の旋回が行われている。図７（ｅ）より、損失が減少していることが分かる。図７（ｆ）より、１０［ｓ］間の旋回で約６００［Ｗｓ］の消費エネルギーが減少していることが分かる。
【００５５】
〈３・２〉のシミュレーションと同様の計算方法を用いて１［ｋＷｈ］当たりに換算した走行距離を導出し、その値を表２に示す。本発明の制御方法を用いると、従来法に対し１［ｋＷｈ］当たり約６００［ｍ］の走行距離が延長される。
【００５６】
【表２】
【００５７】
また、アクティブステアリング機構を使用しないで通常のステアリング機構を使用する場合、すなわち、ステアリングの回転角のみから前輪舵角δfを決める場合について説明する。ステアリング機構を使用する場合、車体速度Ｖ、前輪舵角δfから、最適駆動力差モーメントＮz*および前輪舵角δhを決定する。そして、各駆動輪のトルクは最適駆動力差モーメントＮz*および駆動力Ｆaccから式（１１）に示すＴＤＬを用いて算出する。
【００５８】
この場合、前輪舵角δhはシステム側では使用しないが、通常、ドライバーは旋回半径を決める前輪舵角δhに応じてステアリング操作を行うため、ドライバーはステアリング操作に対する実際の車両の向きや軌跡から前輪舵角δhを認識し、その前輪舵角δhに応じてステアリング操作を行う。
【００５９】
尚、本願明細書では後輪駆動自動車について説明したが、本発明は、各種パラメータを前輪駆動自動車に適合させれば、前輪駆自動車においても同様の効果を奏することは明らかである。
【符号の説明】
【００６０】
１００ 航続距離延長制御システム
１０１ 最適駆動力差モーメント演算手段
１０２ 操舵輪舵角演算手段
１０３ 制御するトルク配分制御手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータトルクによって駆動される駆動輪を左右に有する自動車の操舵輪舵角と駆動輪間のトルク配分とを制御する低損失旋回による航続距離延長制御システムであって、
ドライバーが操作するステアリングホイールの中立位置からの回転角と所定のステアリングレシオとによって操舵輪舵角を決定する操舵輪制御手段と、
前記回転角と車体速度から、旋回時の損失が最小になる最適駆動力差モーメントを算出する最適駆動力差モーメント演算手段と、
前記最適駆動力差モーメントとアクセルから入力された駆動力指令から、駆動輪間に配分するトルクを算出し、前記算出されたトルクに基づき各駆動輪を制御するトルク配分制御手段と
を備えたことを特徴とする低損失旋回による航続距離延長制御システム。
【請求項２】
モータトルクによって駆動される駆動輪を左右に有する自動車に用いる、操舵輪舵角と駆動輪間のトルク配分とを制御する低損失旋回による航続距離延長制御システムであって、
ドライバーが操作するステアリングホイールの中立位置からの回転角に対し、任意の操舵輪舵角を与えることができる操舵輪制御手段と、
前記回転角と車体速度から、旋回時の損失が最小になる最適駆動力差モーメントを算出する最適駆動力差モーメント演算手段と、
前記最適駆動力差モーメントから最適操舵輪舵角を算出する最適操舵輪舵角演算手段と、
前記最適駆動力差モーメントとアクセルから入力された駆動力指令値から、駆動輪間に配分するトルク指令を算出し、前記算出されたトルク指令に基づき各駆動輪を制御するトルク配分制御手段と
を備え、前記操舵輪制御手段は、前記最適操舵輪舵角に基づき前記操舵輪舵角を決定することを特徴する低損失旋回による航続距離延長制御システム。
【請求項３】
前記旋回時の損失は、走行抵抗と前記車体速度との積と、前記駆動力差モーメントと前記自動車の垂直方向周りの角速度であるヨーレートとの積との和であることを特徴とする請求項１又は２に記載の低損失旋回による航続距離延長制御システム。
【請求項４】
前記左右の駆動輪は、それぞれ別のモータによって駆動されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の低損失旋回による航続距離延長制御システム。
【請求項５】
車体速度をドライバーからの車体速度指令に制御するように駆動力を算出する駆動力算出手段をさらに備え、前記制御するトルク配分制御手段は、アクセルから入力された前記駆動力指令に替えて、前記駆動力算出手段によって算出された駆動力を使用することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の低損失旋回による航続距離延長制御システム。
【請求項６】
モータトルクによって駆動される駆動輪を左右に有する自動車の操舵輪舵角と駆動輪間のトルク配分とを制御する低損失旋回による航続距離延長制御方法であって、
ドライバーが操作するステアリングホイールの中立位置からの回転角と所定のステアリングレシオとによって操舵輪舵角を決定する操舵輪制御ステップと、
前記回転角と車体速度から、旋回時の損失が最小になる最適駆動力差モーメントを算出する最適駆動力差モーメント演算ステップと、
前記最適駆動力差モーメントから最適操舵輪舵角を算出する操舵輪舵角演算ステップと、
前記最適駆動力差モーメントとアクセルから入力された駆動力指令から、駆動輪間に配分するトルクを算出し、前記算出されたトルクに基づき各駆動輪を制御するトルク配分制御ステップと
を備えたことを特徴とする低損失旋回による航続距離延長制御方法。
【請求項７】
モータトルクによって駆動される駆動輪を左右に有する自動車に用いる、操舵輪舵角と駆動輪間のトルク配分とを制御する低損失旋回による航続距離延長制御ステップであって、
ドライバーが操作するステアリングホイールの中立位置からの回転角に対し、任意の操舵輪舵角を与えることができる操舵輪制御ステップと、
前記回転角と車体速度から、旋回時の損失が最小になる最適駆動力差モーメントを算出する最適駆動力差モーメント演算ステップと、
前記最適駆動力差モーメントから最適操舵輪舵角を算出する最適操舵輪舵角演算ステップと、
前記最適駆動力差モーメントとアクセルから入力された駆動力指令値から、駆動輪間に配分するトルク指令を算出し、前記算出されたトルク指令に基づき各駆動輪を制御するトルク配分制御ステップと
を備え、前記操舵輪制御ステップは、前記最適操舵輪舵角に基づき前記操舵輪舵角を決定することを特徴する低損失旋回による航続距離延長制御方法。
【請求項８】
前記旋回時の損失は、走行抵抗と前記車体速度との積と、左右の駆動力差モーメントと前記自動車の垂直方向周りの角速度であるヨーレートとの積との和であることを特徴とする請求項６又は７に記載の低損失旋回による航続距離延長制御方法。
【請求項９】
前記左右の駆動輪は、それぞれ別のモータによって駆動されていることを特徴とする請求項６乃至８のいずれかに記載の低損失旋回による航続距離延長制御方法。
【請求項１０】
車体速度をドライバーからの車体速度指令に制御するように駆動力を算出する駆動力算出ステップをさらに備え、前記制御するトルク配分制御ステップは、アクセルから入力された前記駆動力指令に替えて、前記駆動力算出ステップによって算出された駆動力を使用することを特徴とする請求項６乃至９のいずれかに記載の低損失旋回による航続距離延長制御方法。
【請求項１】
モータトルクによって駆動される駆動輪を左右に有する自動車の操舵輪舵角と駆動輪間のトルク配分とを制御する低損失旋回による航続距離延長制御システムであって、
ドライバーが操作するステアリングホイールの中立位置からの回転角と所定のステアリングレシオとによって操舵輪舵角を決定する操舵輪制御手段と、
前記回転角と車体速度から、旋回時の損失が最小になる最適駆動力差モーメントを算出する最適駆動力差モーメント演算手段と、
前記最適駆動力差モーメントとアクセルから入力された駆動力指令から、駆動輪間に配分するトルクを算出し、前記算出されたトルクに基づき各駆動輪を制御するトルク配分制御手段と
を備えたことを特徴とする低損失旋回による航続距離延長制御システム。
【請求項２】
モータトルクによって駆動される駆動輪を左右に有する自動車に用いる、操舵輪舵角と駆動輪間のトルク配分とを制御する低損失旋回による航続距離延長制御システムであって、
ドライバーが操作するステアリングホイールの中立位置からの回転角に対し、任意の操舵輪舵角を与えることができる操舵輪制御手段と、
前記回転角と車体速度から、旋回時の損失が最小になる最適駆動力差モーメントを算出する最適駆動力差モーメント演算手段と、
前記最適駆動力差モーメントから最適操舵輪舵角を算出する最適操舵輪舵角演算手段と、
前記最適駆動力差モーメントとアクセルから入力された駆動力指令値から、駆動輪間に配分するトルク指令を算出し、前記算出されたトルク指令に基づき各駆動輪を制御するトルク配分制御手段と
を備え、前記操舵輪制御手段は、前記最適操舵輪舵角に基づき前記操舵輪舵角を決定することを特徴する低損失旋回による航続距離延長制御システム。
【請求項３】
前記旋回時の損失は、走行抵抗と前記車体速度との積と、前記駆動力差モーメントと前記自動車の垂直方向周りの角速度であるヨーレートとの積との和であることを特徴とする請求項１又は２に記載の低損失旋回による航続距離延長制御システム。
【請求項４】
前記左右の駆動輪は、それぞれ別のモータによって駆動されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の低損失旋回による航続距離延長制御システム。
【請求項５】
車体速度をドライバーからの車体速度指令に制御するように駆動力を算出する駆動力算出手段をさらに備え、前記制御するトルク配分制御手段は、アクセルから入力された前記駆動力指令に替えて、前記駆動力算出手段によって算出された駆動力を使用することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の低損失旋回による航続距離延長制御システム。
【請求項６】
モータトルクによって駆動される駆動輪を左右に有する自動車の操舵輪舵角と駆動輪間のトルク配分とを制御する低損失旋回による航続距離延長制御方法であって、
ドライバーが操作するステアリングホイールの中立位置からの回転角と所定のステアリングレシオとによって操舵輪舵角を決定する操舵輪制御ステップと、
前記回転角と車体速度から、旋回時の損失が最小になる最適駆動力差モーメントを算出する最適駆動力差モーメント演算ステップと、
前記最適駆動力差モーメントから最適操舵輪舵角を算出する操舵輪舵角演算ステップと、
前記最適駆動力差モーメントとアクセルから入力された駆動力指令から、駆動輪間に配分するトルクを算出し、前記算出されたトルクに基づき各駆動輪を制御するトルク配分制御ステップと
を備えたことを特徴とする低損失旋回による航続距離延長制御方法。
【請求項７】
モータトルクによって駆動される駆動輪を左右に有する自動車に用いる、操舵輪舵角と駆動輪間のトルク配分とを制御する低損失旋回による航続距離延長制御ステップであって、
ドライバーが操作するステアリングホイールの中立位置からの回転角に対し、任意の操舵輪舵角を与えることができる操舵輪制御ステップと、
前記回転角と車体速度から、旋回時の損失が最小になる最適駆動力差モーメントを算出する最適駆動力差モーメント演算ステップと、
前記最適駆動力差モーメントから最適操舵輪舵角を算出する最適操舵輪舵角演算ステップと、
前記最適駆動力差モーメントとアクセルから入力された駆動力指令値から、駆動輪間に配分するトルク指令を算出し、前記算出されたトルク指令に基づき各駆動輪を制御するトルク配分制御ステップと
を備え、前記操舵輪制御ステップは、前記最適操舵輪舵角に基づき前記操舵輪舵角を決定することを特徴する低損失旋回による航続距離延長制御方法。
【請求項８】
前記旋回時の損失は、走行抵抗と前記車体速度との積と、左右の駆動力差モーメントと前記自動車の垂直方向周りの角速度であるヨーレートとの積との和であることを特徴とする請求項６又は７に記載の低損失旋回による航続距離延長制御方法。
【請求項９】
前記左右の駆動輪は、それぞれ別のモータによって駆動されていることを特徴とする請求項６乃至８のいずれかに記載の低損失旋回による航続距離延長制御方法。
【請求項１０】
車体速度をドライバーからの車体速度指令に制御するように駆動力を算出する駆動力算出ステップをさらに備え、前記制御するトルク配分制御ステップは、アクセルから入力された前記駆動力指令に替えて、前記駆動力算出ステップによって算出された駆動力を使用することを特徴とする請求項６乃至９のいずれかに記載の低損失旋回による航続距離延長制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１８８５６１（Ｐ２０１１−１８８５６１Ａ）
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４８４４３（Ｐ２０１０−４８４４３）
【出願日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【出願人】（５０４１８２２５５）国立大学法人横浜国立大学 (429)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【出願人】（５０４１８２２５５）国立大学法人横浜国立大学 (429)
【Ｆターム（参考）】
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