電気駆動車両
【課題】車輪半径の変化に影響されることなく、駆動輪のスリップを精度良く検出する電気駆動車両の提供。
【解決手段】車輪を駆動あるいは制動するための電動機１，４と、電動機を制御する電動機制御器３３を備えた電気駆動車両において、車両の従動輪及び駆動輪の回転速度を検出する速度検出器９，１０，１１，１２を備え、従動輪及び駆動輪の回転速度検出値から駆動輪のスリップ率を演算して駆動輪がスリップしているか否かを判定するスリップ判定器１８を備え、スリップ判定器１８は予め設定した従動輪及び前記駆動輪の車輪半径を用いて従動輪及び駆動輪の車輪速度を検出する手段を備え、車輪速度を検出する手段は駆動輪がスリップしていない状態で従動輪の車輪速度検出値と駆動輪の車輪速度検出値が近づくように、従動輪の車輪速度検出値あるいは駆動輪の車輪速度検出値を演算するゲインを調整する。
【解決手段】車輪を駆動あるいは制動するための電動機１，４と、電動機を制御する電動機制御器３３を備えた電気駆動車両において、車両の従動輪及び駆動輪の回転速度を検出する速度検出器９，１０，１１，１２を備え、従動輪及び駆動輪の回転速度検出値から駆動輪のスリップ率を演算して駆動輪がスリップしているか否かを判定するスリップ判定器１８を備え、スリップ判定器１８は予め設定した従動輪及び前記駆動輪の車輪半径を用いて従動輪及び駆動輪の車輪速度を検出する手段を備え、車輪速度を検出する手段は駆動輪がスリップしていない状態で従動輪の車輪速度検出値と駆動輪の車輪速度検出値が近づくように、従動輪の車輪速度検出値あるいは駆動輪の車輪速度検出値を演算するゲインを調整する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電動機によって駆動輪が駆動されることで走行する電気駆動車両の制御装置及び制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
凍結路，圧雪路等の滑りやすい路面を走行中の車両において、運転者がアクセルを踏み込んで車両を加速させようとすると、駆動輪の回転速度が急増し、駆動輪が空転する現象が発生する場合がある。また、逆に運転者がブレーキを踏み込んで車両を減速させようとすると、駆動輪の回転速度が急減し、駆動輪がロックする現象が発生する場合がある。以下ではまとめてこれらの現象をスリップと称する。このようなスリップが発生すると、車両の挙動は不安定になり、またステアリング操作も効かず安定走行が困難になる。そこで、このようなスリップの発生を抑制することが重要であり、そのためにはできるだけ精度良くスリップの発生を検出する必要がある。
【０００３】
従来の車両におけるスリップの発生を検出する方式について説明する。スリップの発生を検出する方式としては、駆動輪と従動輪のそれぞれの車輪速度を検出してそれらから駆動輪のスリップ率を演算し、そのスリップ率が規定値を超えることで検出する方式や、駆動輪と従動輪のそれぞれの車輪速度を検出してそれらの速度差を演算し、その速度差が規定値を超えることで検出する方式が挙げられる。一例として、特許文献１にこのような検出方法を採用した車両が記載されている。また、駆動輪の車輪速度を検出してその変化率を演算し、その変化率が規定値を超えることで検出する方式や、駆動輪の左右速度差が規定値を超えることで検出する方式が挙げられる。一例として、特許文献２にそのような検出方式を行う車両が記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２７６１０号公報
【特許文献２】米国特許６１４８２６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、駆動輪や従動輪の車輪速度を検出するためには、それら車輪の回転速度及び半径が必要となる。これは、車輪速度はその車輪の回転速度と半径の積に比例するためである。ここで、車輪の回転速度は例えばロータリーエンコーダのようなセンサを用いることで容易に検出可能である。しかし、車輪の半径はタイヤの磨耗や気温等の外的環境の変化によって変化するので、実際の車輪速度と検出する車輪速度の間にはずれが発生する。例えば、タイヤが磨耗して車輪の半径が仮に元の大きさの９５％になっていたとすると、検出する車輪速度も実際の車輪速度の９５％となり、５％の検出誤差が発生する。従って、このような誤差を含んだ車輪速度の検出値を用いてスリップの発生を判定すると、誤った判定を起こす可能性が高い。
【０００６】
一般に、加速中にスリップを検出した場合には駆動輪の駆動力を緩めるように制御し、減速中にスリップを検出した場合には駆動輪の制動力を緩めるように制御される。従って、誤った判定を起こすと、スリップが実際は発生していないにも関わらず、不必要に駆動力あるいは制動力を緩めて車両の乗り心地や加減速性能を悪化させたり、逆にスリップが実際は発生しているにも関わらず、駆動力あるいは制動力を緩めずに車両の挙動をますます不安定化させ、安定走行を困難にしてしまう可能性が考えられる。
【０００７】
以上のように、車輪速度を検出してスリップの発生を判定する場合には、車輪の半径の変化が判定の精度に大きく影響を与える。
【０００８】
本発明は、車輪の半径が変化する影響を受けることなく、常に精度良くスリップの発生を判定することを実現した電気駆動車両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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明では車輪を駆動あるいは制動するための電動機と、前記電動機を制御する電動機制御器を備えた電気駆動車両において、前記車両の従動輪及び駆動輪の回転速度を検出する速度検出器と、前記従動輪及び前記駆動輪の回転速度検出値から前記駆動輪のスリップ率を演算して前記駆動輪がスリップしているか否かを判定するスリップ判定器と、該スリップ判定器は予め設定した前記従動輪及び前記駆動輪の車輪半径を用いて前記従動輪及び前記駆動輪の車輪速度を検出する手段を備え、該車輪速度検出手段は前記駆動輪がスリップしていない状態で前記従動輪の車輪速度検出値と前記駆動輪の車輪速度検出値が近づくように、前記従動輪の車輪速度検出値あるいは前記駆動輪の車輪速度検出値を演算するゲインを調整することを特徴とするものである。
【００１０】
更に、本発明の電気駆動車両では、前記ゲインは前記従動輪と前記駆動輪の車輪速度検出値の比を入力とする一次遅れフィルタの出力であることを特徴とするものである。
【００１１】
更に、本発明の電気駆動車両では、前記スリップ判定器が前記駆動輪がスリップしていると判定した場合には前記電動機の出力するトルクを低減することを特徴とするものである。
【００１２】
また、上記目的を達成するために、本発明では車輪を駆動あるいは制動するための左側電動機及び右側電動機と、前記左側電動機及び前記右側電動機を制御する電動機制御器を備えた電気駆動車両において、前記車両の左側従動輪及び左側駆動輪及び右側従動輪及び右側駆動輪の回転速度を検出する速度検出器と、前記左側従動輪及び前記左側駆動輪の回転速度検出値から前記左側駆動輪のスリップ率を演算して前記左側駆動輪がスリップしているか否かを判定し、前記右側従動輪及び前記右側駆動輪の回転速度検出値から前記右側駆動輪のスリップ率を演算して前記右側駆動輪がスリップしているか否かを判定するスリップ判定器と、該スリップ判定器は予め設定した前記左側従動輪及び前記左側駆動輪の車輪半径を用いて前記左側従動輪及び前記左側駆動輪の車輪速度を検出する第１の車輪速度検出手段、及び、予め設定した前記右側従動輪及び前記右側駆動輪の車輪半径を用いて前記右側従動輪及び前記右側駆動輪の車輪速度を検出する第２の車輪速度検出手段とを備え、前記第１の車輪速度検出手段は前記左側駆動輪がスリップしていない状態で前記左側従動輪の車輪速度検出値と前記左側駆動輪の車輪速度検出値が近づくように、前記左側従動輪の車輪速度検出値あるいは前記左側駆動輪の車輪速度検出値を演算するゲインを調整し、前記第２の車輪速度検出手段は前記右側駆動輪がスリップしていない状態で前記右側従動輪の車輪速度検出値と前記右側駆動輪の車輪速度検出値が近づくように、前記右側従動輪の車輪速度検出値あるいは前記右側駆動輪の車輪速度検出値を演算するゲインを調整することを特徴とするものである。
【００１３】
更に、本発明の電気駆動車両では、前記第１の車輪速度検出手段のゲインは前記左側従動輪と前記左側駆動輪の車輪速度検出値の比を入力とする一次遅れフィルタの出力であり、前記第２の車輪速度検出手段のゲインは前記右側従動輪と前記右側駆動輪の車輪速度検出値の比を入力とする一次遅れフィルタの出力であることを特徴とするものである。
【００１４】
更に、本発明の電気駆動車両では、前記スリップ判定器が前記左側駆動輪あるいは前記右側駆動輪がスリップしていると判定した場合には前記左側電動機及び、又は前記右側電動機の出力するトルクを低減することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の電気駆動車両によれば、車輪半径の変化に影響されることなく、駆動輪のスリップを精度良く検出することができる。従って、タイヤ磨耗や気温等の外的環境の変化によって車輪半径が変化しても、スリップを抑制することが可能であり、車両の安定走行を実現する電気駆動車両を提供することが実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に掛かる一実施例を図面を用いて説明する。図１は本発明の一実施例の全体構成を示す。
【００１７】
図１において、電動機１がギア２を介して車輪３を駆動し、電動機４がギア５を介して車輪６を駆動することで車両が前進あるいは後進する。電動機１及び電動機４は電動機制御器３３によって制御され、電力変換器１３は電動機１と電動機４を駆動する。電流検出器１４は電力変換器１３と電動機１の間に接続されており、それらの間に流れる電流を検出する。電流検出器１５は電力変換器１３と電動機４の間に接続されており、それらの間に流れる電流を検出する。速度検出器９は電動機１に接続されており、電動機１の回転速度を検出する。速度検出器１０は電動機４に接続されており、電動機４の回転速度を検出する。速度検出器１１は車輪７の軸に接続されており、車輪７の回転速度を検出する。速度検出器１２は車輪８の軸に接続されており、車輪８の回転速度を検出する。
【００１８】
アクセル開度検出器１９は運転者のアクセル操作に応じたアクセルペダルの開度を検出し、ブレーキ開度検出器２０は運転者のブレーキ操作に応じたブレーキペダルの開度を検出し、ステアリング角度検出器２１は運転者のステアリング操作に応じたステアリングの角度を検出する。
【００１９】
トルク指令演算器１７はアクセル開度検出器１９の出力するアクセル開度検出値及びブレーキ開度検出器２０の出力するブレーキ開度検出値及びステアリング角度検出器２１の出力するステアリング角度検出値を入力として、電動機１へのトルク指令及び電動機４へのトルク指令を出力する。
【００２０】
トルク制御器１６はトルク指令演算器１７の出力する電動機１へのトルク指令及び電流検出器１４の出力する電流検出値及び速度検出器９の出力する回転速度検出値から電動機１の出力するトルクが電動機１へのトルク指令に従うように、ＰＷＭ制御により電力変換器１３へのゲートパルス信号を出力する。また、トルク制御器１６はトルク指令演算器１７の出力する電動機４へのトルク指令及び電流検出器１５の出力する電流検出値及び速度検出器１０の出力する回転速度検出値から電動機４の出力するトルクが電動機４へのトルク指令に従うように、ＰＷＭ制御により電力変換器１３へのゲートパルス信号を出力する。電力変換器１３はこれらのゲートパルス信号を受け、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子が高速にスイッチングを行うことで、高応答なトルク制御を実現する。
【００２１】
スリップ判定器１８は速度検出器９，速度検出器１０，速度検出器１１，速度検出器１２の出力する回転速度検出値を入力として、駆動輪である車輪３あるいは車輪６にスリップが発生しているかどうかを判定する。仮に、スリップが発生していると判定した場合には、トルク指令演算器１７へ電動機１及び、又は電動機４の出力するトルクが低減するようにトルク低減指令を出力する。
【００２２】
次に、スリップ判定器１８の構成について説明する。
【００２３】
図２にスリップ判定器１８の構成図を示す。スリップ判定器１８は車両の左右に備わった駆動輪である車輪３と車輪６のスリップ率をそれぞれ演算してスリップが発生しているかどうかを判定する。
【００２４】
ゲイン２２は速度検出器９の出力する電動機１の回転速度検出値を入力として、ギア２のギア比Ｇｒの逆数で与えられるゲインを掛けることで車輪３の回転速度検出値を出力する。ゲイン２３はゲイン２２の出力する車輪３の回転速度検出値を入力として、予め設定した車輪３の半径Ｒｒを掛けることで、車輪３の車輪速度検出値を出力する。ゲイン２４は速度検出器１１の出力する車輪７の回転速度検出値を入力として、予め設定した車輪７の半径Ｒｆを掛けることで、車輪７の車輪速度検出値を出力する。
【００２５】
除算器２５はゲイン２４の出力する車輪７の車輪速度検出値をゲイン２３の出力する車輪３の車輪速度検出値で割ることで、車輪７と車輪３の車輪速度比を出力する。
【００２６】
一次遅れフィルタ２６は除算器２５の出力する車輪７と車輪３の車輪速度比を入力として、その変動成分を除去して直流成分を出力する。なお、一次遅れフィルタ以外のフィルタを用いても良い。
【００２７】
乗算器２７は一次遅れフィルタ２６の出力する車輪７と車輪３の車輪速度比の直流成分とゲイン２３の出力する車輪３の車輪速度検出値を掛けることで、車輪３の補正した車輪速度検出値を出力する。
【００２８】
スリップ率演算器２８は乗算器２７の出力する車輪３の補正した車輪速度検出値とゲイン２４の出力する車輪７の車輪速度検出値を入力として車輪３のスリップ率を演算する。ここで、車輪７は従動輪であることから、車輪７の車輪速度検出値は車輪７が備わっている側の実際の車両速度を表していると考えられる。例えば、図１の場合であれば車輪７の車輪速度検出値は車両左側の実際の速度を表すと考えられる。
【００２９】
同様に、速度検出器１０の出力する電動機４の回転速度検出値と、速度検出器１２の出力する車輪８の回転速度検出値を入力として、車輪６のスリップ率を演算する。ここで、車輪８は従動輪であることから車輪８の車輪速度検出値は車輪８が備わっている側の実際の車両速度を表していると考えられる。例えば、図１の場合であれば車輪８の車輪速度検出値は車両右側の実際の速度を表すと考えられる。
【００３０】
判定器２９はスリップ率演算器２８の出力する車輪３および車輪６のスリップ率を入力として、それらのいずれかが規定範囲を越えた場合にはスリップが発生したと判断して、トルク低減指令を出力する。
【００３１】
以上の構成により、車両の左右に備えられた駆動輪である車輪３及び車輪６のスリップ率をそれぞれ演算することが可能となり、車輪３あるいは車輪６にスリップが発生した場合には、電動機１及び、又は電動機４の出力するトルクを低減することによりスリップを抑制することができる。
【００３２】
次に、スリップ率演算器２８の構成について説明する。
【００３３】
図３にスリップ率演算器の構成図を示す。減算器３０は駆動輪の車輪速度検出値と従動輪の車輪速度検出値を入力とし、それらの差を出力する。最大値選択器３１は駆動輪の車輪速度検出値と従動輪の車輪速度検出値を入力とし、値の大きい方を出力する。除算器３２は減算器３０の出力を最大値選択器３１の出力で割ることでスリップ率を出力する。
【００３４】
次に、スリップ率と車輪−路面間の摩擦係数の関係について説明する。
【００３５】
図４にスリップ率と車輪−路面間の摩擦係数の関係を示す。ここで、摩擦係数が負の領域は車輪−路面間に発生する力が車両の進行方向と逆向きであることを表す。一般に、スリップ率の大きさが小さい領域は、スリップ率の大きさが増加するにつれて車輪−路面間の摩擦係数の大きさも増加するため、車輪−路面間に作用する力も増加し、スリップが発生しない。図４において、スリップが発生しないのはスリップ率λがλ1＜λ＜λ2を満たす領域である。
【００３６】
一方、スリップ率の大きさがある領域を超えると、スリップ率の大きさが増加するにつれて車輪−路面間の摩擦係数の大きさが逆に減少するため、車輪−路面間に作用する力も減少し、スリップが発生する。図４において、スリップが発生するのはスリップ率λがλ＞λ2あるいはλ＜λ1を満たす領域である。
【００３７】
従って、スリップ率を計算することで、スリップが発生したか否かを判定することができる。
【００３８】
次に、スリップ判定器１８の動作について説明する。
【００３９】
図５は図２において予め設定した車輪半径Ｒｆ及びＲｒが実際の車輪半径と一致する場合の動作を表す。
【００４０】
スリップが発生していない場合には、駆動輪と従動輪の実際の車輪速度はほぼ等しい。また、車輪半径が設定値と等しいので、車輪速度検出値は正しく検出される。従って、図２に示すように従動輪の車輪速度検出値２４１を駆動輪の車輪速度検出値２３１で割ることで演算する車輪速度比２５１は定常的にほぼ１となり、その車輪速度比２５１を入力とする一次遅れフィルタの出力２６１も定常的にほぼ１となる。従って、一次遅れフィルタの出力２６１と駆動輪の車輪速度検出値２３１を掛けて得られる駆動輪の補正した車輪速度検出値２７１はほぼ駆動輪の車輪速度検出値２３１と等しく、スリップ率の演算に用いられる従動輪の車輪速度検出値２４１と駆動輪の補正した車輪速度検出値２７１はほぼ等しくなる。この時、図３に示すスリップ率演算の構成より、演算したスリップ率２８１はほぼ零となる。従って、図５（ｄ）に示すように、スリップが発生していない場合には演算したスリップ率２８１はほぼ零となる。
【００４１】
ここで、例えばアクセル操作で加速中にぬかるみ等にはまることで車輪−路面間の摩擦係数が低下し、図５（ａ）に示すように駆動輪の回転速度２２１が増加する場合を考える。駆動輪の回転速度２２１が増加すると、図５（ｂ）に示すように駆動輪の車輪速度検出値２３１が増加するので、図２に示すように従動輪の車輪速度検出値２４１を駆動輪の車輪速度検出値２３１で割ることで演算する車輪速度比２５１は１よりも小さくなる。例えば、駆動輪の車輪速度検出値２３１が２倍に増加した場合を考えると、車輪速度比２５１はほぼ１からほぼ０.５に変化する。しかし、その車輪速度比２５１を入力とする一次遅れフィルタの出力２６１は一次遅れフィルタの時定数を十分大きく設定しておけばその出力は急変せずほぼ１を維持する。従って、一次遅れフィルタの出力２６１と駆動輪の車輪速度検出値２３１を掛けて得られる駆動輪の補正した車輪速度検出値２７１は図５（ｃ）に示すようにほぼ２倍に増加する。この時、図３に示すスリップ率演算の構成より、演算したスリップ率２８１は増加するので、図５（ｄ）に示すようにスリップ率２８１がλ2より大きくなると駆動輪がスリップしていることを検出することができる。なお、車輪−路面間の摩擦係数が元に戻り、駆動輪の回転速度２２１が元に戻ると、スリップ率２８１も元に戻り、駆動輪のスリップが解消したことを検出することができる。
【００４２】
次に、例えばブレーキ操作で減速中にぬかるみ等にはまることで車輪−路面間の摩擦係数が低下し、図５（ａ）に示すように駆動輪の回転速度２２１が減少する場合を考える。駆動輪の回転速度２２１が減少すると、図５（ｂ）に示すように駆動輪の車輪速度検出値２３１が減少するので、図２に示すように従動輪の車輪速度検出値２４１を駆動輪の車輪速度検出値２３１で割ることで演算する車輪速度比２５１は１よりも大きくなる。例えば、駆動輪の車輪速度検出値２３１が０.５倍に減少した場合を考えると、車輪速度比２５１はほぼ１からほぼ２に変化する。しかし、その車輪速度比２５１を入力とする一次遅れフィルタの出力２６１は一次遅れフィルタの時定数を十分大きく設定しておけばその出力は急変せずほぼ１を維持する。従って、一次遅れフィルタの出力２６１と駆動輪の車輪速度検出値２３１を掛けて得られる駆動輪の補正した車輪速度検出値２７１は図５（ｃ）に示すようにほぼ０.５倍に減少する。この時、図３に示すスリップ率演算の構成より、演算したスリップ率２８１は減少するので、図５（ｄ）に示すようにスリップ率２８１がλ1より小さくなると駆動輪がスリップしていることを検出することができる。なお、車輪−路面間の摩擦係数が元に戻り、駆動輪の回転速度２２１が元に戻ると、スリップ率２８１も元に戻り、駆動輪のスリップが解消したことを検出することができる。
【００４３】
図６は図２において予め設定した車輪半径ＲｆあるいはＲｒあるいはＲｆとＲｒの両方が実際の車輪半径と異なる場合の動作を表す。
【００４４】
スリップが発生していない場合には、駆動輪と従動輪の実際の車輪速度はほぼ等しい。しかし、車輪半径が設定値と等しくないので、車輪速度検出値は正しく検出されない。従って、図２に示すように従動輪の車輪速度検出値２４１を駆動輪の車輪速度検出値２３１で割ることで演算する車輪速度比２５１は車輪半径のずれによって様々な値になり得る。例えば、駆動輪のタイヤが磨耗して従動輪に対して車輪半径が約９５％になっていたとすると、１／０.９５≒１.０５より、駆動輪の実際の回転速度２２１は従動輪の実際の回転速度１１１の約１.０５倍となる。予め設定した車輪半径ＲｆとＲｒが仮に同じ値であったとすると、駆動輪の車輪速度検出値２３１は従動輪の車輪速度検出値２４１の約１.０５倍として検出される。従って、図２に示すように従動輪の車輪速度検出値２４１を駆動輪の車輪速度検出値２３１で割ることで演算する車輪速度比２５１は１／１.０５≒０.９５より、ほぼ０.９５となり、その車輪速度比２５１を入力とする一次遅れフィルタの出力２６１も定常的にほぼ０.９５となる。従って、一次遅れフィルタの出力２６１と駆動輪の車輪速度検出値２３１を掛けて得られる駆動輪の補正した車輪速度検出値２７１は駆動輪の車輪速度検出値２３１のほぼ０.９５倍となる。しかし、駆動輪の車輪速度検出値２３１は従動輪の車輪速度検出値２４１の約１.０５倍として検出されることから、０.９５×１.０５≒１より、スリップ率の演算に用いられる従動輪の車輪速度検出値２４１と駆動輪の補正した車輪速度検出値２７１はほぼ等しくなる。この時、図３に示すスリップ率演算の構成より、演算したスリップ率２８１はほぼ零となる。従って、図６（ｄ）に示すように、スリップが発生していない場合には演算したスリップ率２８１はほぼ零となる。
【００４５】
ここで、例えばアクセル操作で加速中にぬかるみ等にはまることで車輪−路面間の摩擦係数が低下し、図６（ａ）に示すように駆動輪の回転速度２２１が増加する場合を考える。駆動輪の回転速度２２１が増加すると、図６（ｂ）に示すように駆動輪の車輪速度検出値２３１が増加するので、図２に示すように従動輪の車輪速度検出値２４１を駆動輪の車輪速度検出値２３１で割ることで演算する車輪速度比２５１は０.９５よりも小さくなる。例えば、駆動輪の車輪速度検出値２３１が２倍に増加した場合を考えると、車輪速度比２５１はほぼ０.９５からほぼ０.４７５に変化する。しかし、その車輪速度比２５１を入力とする一次遅れフィルタの出力２６１は一次遅れフィルタの時定数を十分大きく設定しておけばその出力は急変せずほぼ０.９５を維持する。従って、一次遅れフィルタの出力２６１と駆動輪の車輪速度検出値２３１を掛けて得られる駆動輪の補正した車輪速度検出値２７１は図６（ｃ）に示すようにほぼ２倍に増加する。この時、図３に示すスリップ率演算の構成より、演算したスリップ率２８１は増加するので、図６（ｄ）に示すようにスリップ率２８１がλ2より大きくなると駆動輪がスリップしていることを検出することができる。なお、車輪−路面間の摩擦係数が元に戻り、駆動輪の回転速度２２１も元に戻ると、スリップ率２８１も元に戻り、駆動輪のスリップが解消したことを検出することができる。
【００４６】
次に、例えばブレーキ操作で減速中にぬかるみ等にはまることで車輪−路面間の摩擦係数が低下し、図６（ａ）に示すように駆動輪の回転速度２２１が減少する場合を考える。駆動輪の回転速度２２１が減少すると、図６（ｂ）に示すように駆動輪の車輪速度検出値２３１が減少するので、図２に示すように従動輪の車輪速度検出値２４１を駆動輪の車輪速度検出値２３１で割ることで演算する車輪速度比２５１は０.９５よりも大きくなる。例えば、駆動輪の車輪速度検出値２３１が０.５倍に減少した場合を考えると、車輪速度比２５１はほぼ０.９５からほぼ１.９に変化する。しかし、その車輪速度比２５１を入力とする一次遅れフィルタの出力２６１は一次遅れフィルタの時定数を十分大きく設定しておけばその出力は急変せずほぼ０.９５を維持する。従って、一次遅れフィルタの出力２６１と駆動輪の車輪速度検出値２３１を掛けて得られる駆動輪の補正した車輪速度検出値２７１は図６（ｃ）に示すようにほぼ０.５倍に減少する。この時、図３に示すスリップ率演算の構成より、演算したスリップ率２８１は減少するので、図６（ｄ）に示すようにスリップ率２８１がλ1より小さくなると駆動輪がスリップしていることを検出することができる。なお、車輪−路面間の摩擦係数が元に戻り、駆動輪の回転速度２２１も元に戻ると、スリップ率２８１も元に戻り、駆動輪のスリップが解消したことを検出することができる。
【００４７】
以上の実施例で示したスリップ判定器の構成とすることで、予め設定した駆動輪及び従動輪の車輪半径と実際の車輪半径が一致していてもしていなくても、スリップが発生していない場合はスリップ率はほぼ零であり、スリップが発生する場合はスリップ率が大きくあるいは小さくなることが分かる。従って、スリップ率を演算することで、スリップが発生したか否かを判定することができる。
【００４８】
なお、簡単の為に予め設定した車輪半径ＲｆとＲｒが同じ値である場合について述べたが、駆動輪と従動輪の実際の車輪半径が元々異なり、予め設定した車輪半径ＲｆとＲｒが異なる値である場合についても同様である。
【００４９】
また、図２においては、駆動輪の車輪速度を補正してスリップ率演算に用いているが、図７に示すように従動輪の車輪速度を補正する構成としても良い。
【００５０】
以上より、車輪半径の変化に影響されることなく、駆動輪のスリップを精度良く検出することができる。駆動輪のスリップを検出すると、スリップ判定器１８がトルク低減指令を出力することで、電動機１及び、又は電動機４の出力するトルクが低減し、駆動輪のスリップは抑制される。従って、駆動輪のスリップを精度良く検出することで、車両の安定走行を実現することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明によれば、車輪半径の変化に影響されることなく、駆動輪のスリップを精度良く検出することができる。従って、タイヤ磨耗や気温等の外的環境の変化によって車輪半径が変化しても、スリップを抑制することが可能であり、駆動輪を電動機により動かすいろいろな種類の車両に対して、本発明の技術を適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明を適用した電気駆動車両の制御装置の構成図。
【図２】スリップ判定器の構成図。
【図３】スリップ率演算器の構成図。
【図４】スリップ率と車輪−路面間の摩擦係数の関係図。
【図５】実際の車輪半径と一致する場合のスリップ判定器の動作図。
【図６】実際の車輪半径と異なる場合のスリップ判定器の動作図。
【図７】スリップ判定器の別の構成図。
【符号の説明】
【００５３】
１ 電動機
２，５ ギア
３ 車輪
４ 電動機
６，７，８ 車輪
９，１０，１１，１２ 速度検出器
１３ 電力変換器
１４，１５ 電流検出器
１６ トルク制御器
１７ トルク指令演算器
１８ スリップ判定器
１９ アクセル開度検出器
２０ ブレーキ開度検出器
２１ ステアリング角度検出器
２２，２３，２４ ゲイン
２５，３２ 除算器
２６ 一次遅れフィルタ
２７ 乗算器
２８ スリップ率演算器
２９ 判定器
３０ 減算器
３１ 最大値選択器
３３ 電動機制御器
１１１ 従動輪の回転速度
２２１ 駆動輪の回転速度
２３１ 駆動輪の車輪速度検出値
２４１ 従動輪の車輪速度検出値
２５１ 車輪速度比
２６１ 一次遅れフィルタの出力
２７１ 駆動輪の補正した車輪速度検出値
２８１ スリップ率
【技術分野】
【０００１】
本発明は電動機によって駆動輪が駆動されることで走行する電気駆動車両の制御装置及び制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
凍結路，圧雪路等の滑りやすい路面を走行中の車両において、運転者がアクセルを踏み込んで車両を加速させようとすると、駆動輪の回転速度が急増し、駆動輪が空転する現象が発生する場合がある。また、逆に運転者がブレーキを踏み込んで車両を減速させようとすると、駆動輪の回転速度が急減し、駆動輪がロックする現象が発生する場合がある。以下ではまとめてこれらの現象をスリップと称する。このようなスリップが発生すると、車両の挙動は不安定になり、またステアリング操作も効かず安定走行が困難になる。そこで、このようなスリップの発生を抑制することが重要であり、そのためにはできるだけ精度良くスリップの発生を検出する必要がある。
【０００３】
従来の車両におけるスリップの発生を検出する方式について説明する。スリップの発生を検出する方式としては、駆動輪と従動輪のそれぞれの車輪速度を検出してそれらから駆動輪のスリップ率を演算し、そのスリップ率が規定値を超えることで検出する方式や、駆動輪と従動輪のそれぞれの車輪速度を検出してそれらの速度差を演算し、その速度差が規定値を超えることで検出する方式が挙げられる。一例として、特許文献１にこのような検出方法を採用した車両が記載されている。また、駆動輪の車輪速度を検出してその変化率を演算し、その変化率が規定値を超えることで検出する方式や、駆動輪の左右速度差が規定値を超えることで検出する方式が挙げられる。一例として、特許文献２にそのような検出方式を行う車両が記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２７６１０号公報
【特許文献２】米国特許６１４８２６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、駆動輪や従動輪の車輪速度を検出するためには、それら車輪の回転速度及び半径が必要となる。これは、車輪速度はその車輪の回転速度と半径の積に比例するためである。ここで、車輪の回転速度は例えばロータリーエンコーダのようなセンサを用いることで容易に検出可能である。しかし、車輪の半径はタイヤの磨耗や気温等の外的環境の変化によって変化するので、実際の車輪速度と検出する車輪速度の間にはずれが発生する。例えば、タイヤが磨耗して車輪の半径が仮に元の大きさの９５％になっていたとすると、検出する車輪速度も実際の車輪速度の９５％となり、５％の検出誤差が発生する。従って、このような誤差を含んだ車輪速度の検出値を用いてスリップの発生を判定すると、誤った判定を起こす可能性が高い。
【０００６】
一般に、加速中にスリップを検出した場合には駆動輪の駆動力を緩めるように制御し、減速中にスリップを検出した場合には駆動輪の制動力を緩めるように制御される。従って、誤った判定を起こすと、スリップが実際は発生していないにも関わらず、不必要に駆動力あるいは制動力を緩めて車両の乗り心地や加減速性能を悪化させたり、逆にスリップが実際は発生しているにも関わらず、駆動力あるいは制動力を緩めずに車両の挙動をますます不安定化させ、安定走行を困難にしてしまう可能性が考えられる。
【０００７】
以上のように、車輪速度を検出してスリップの発生を判定する場合には、車輪の半径の変化が判定の精度に大きく影響を与える。
【０００８】
本発明は、車輪の半径が変化する影響を受けることなく、常に精度良くスリップの発生を判定することを実現した電気駆動車両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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明では車輪を駆動あるいは制動するための電動機と、前記電動機を制御する電動機制御器を備えた電気駆動車両において、前記車両の従動輪及び駆動輪の回転速度を検出する速度検出器と、前記従動輪及び前記駆動輪の回転速度検出値から前記駆動輪のスリップ率を演算して前記駆動輪がスリップしているか否かを判定するスリップ判定器と、該スリップ判定器は予め設定した前記従動輪及び前記駆動輪の車輪半径を用いて前記従動輪及び前記駆動輪の車輪速度を検出する手段を備え、該車輪速度検出手段は前記駆動輪がスリップしていない状態で前記従動輪の車輪速度検出値と前記駆動輪の車輪速度検出値が近づくように、前記従動輪の車輪速度検出値あるいは前記駆動輪の車輪速度検出値を演算するゲインを調整することを特徴とするものである。
【００１０】
更に、本発明の電気駆動車両では、前記ゲインは前記従動輪と前記駆動輪の車輪速度検出値の比を入力とする一次遅れフィルタの出力であることを特徴とするものである。
【００１１】
更に、本発明の電気駆動車両では、前記スリップ判定器が前記駆動輪がスリップしていると判定した場合には前記電動機の出力するトルクを低減することを特徴とするものである。
【００１２】
また、上記目的を達成するために、本発明では車輪を駆動あるいは制動するための左側電動機及び右側電動機と、前記左側電動機及び前記右側電動機を制御する電動機制御器を備えた電気駆動車両において、前記車両の左側従動輪及び左側駆動輪及び右側従動輪及び右側駆動輪の回転速度を検出する速度検出器と、前記左側従動輪及び前記左側駆動輪の回転速度検出値から前記左側駆動輪のスリップ率を演算して前記左側駆動輪がスリップしているか否かを判定し、前記右側従動輪及び前記右側駆動輪の回転速度検出値から前記右側駆動輪のスリップ率を演算して前記右側駆動輪がスリップしているか否かを判定するスリップ判定器と、該スリップ判定器は予め設定した前記左側従動輪及び前記左側駆動輪の車輪半径を用いて前記左側従動輪及び前記左側駆動輪の車輪速度を検出する第１の車輪速度検出手段、及び、予め設定した前記右側従動輪及び前記右側駆動輪の車輪半径を用いて前記右側従動輪及び前記右側駆動輪の車輪速度を検出する第２の車輪速度検出手段とを備え、前記第１の車輪速度検出手段は前記左側駆動輪がスリップしていない状態で前記左側従動輪の車輪速度検出値と前記左側駆動輪の車輪速度検出値が近づくように、前記左側従動輪の車輪速度検出値あるいは前記左側駆動輪の車輪速度検出値を演算するゲインを調整し、前記第２の車輪速度検出手段は前記右側駆動輪がスリップしていない状態で前記右側従動輪の車輪速度検出値と前記右側駆動輪の車輪速度検出値が近づくように、前記右側従動輪の車輪速度検出値あるいは前記右側駆動輪の車輪速度検出値を演算するゲインを調整することを特徴とするものである。
【００１３】
更に、本発明の電気駆動車両では、前記第１の車輪速度検出手段のゲインは前記左側従動輪と前記左側駆動輪の車輪速度検出値の比を入力とする一次遅れフィルタの出力であり、前記第２の車輪速度検出手段のゲインは前記右側従動輪と前記右側駆動輪の車輪速度検出値の比を入力とする一次遅れフィルタの出力であることを特徴とするものである。
【００１４】
更に、本発明の電気駆動車両では、前記スリップ判定器が前記左側駆動輪あるいは前記右側駆動輪がスリップしていると判定した場合には前記左側電動機及び、又は前記右側電動機の出力するトルクを低減することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の電気駆動車両によれば、車輪半径の変化に影響されることなく、駆動輪のスリップを精度良く検出することができる。従って、タイヤ磨耗や気温等の外的環境の変化によって車輪半径が変化しても、スリップを抑制することが可能であり、車両の安定走行を実現する電気駆動車両を提供することが実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に掛かる一実施例を図面を用いて説明する。図１は本発明の一実施例の全体構成を示す。
【００１７】
図１において、電動機１がギア２を介して車輪３を駆動し、電動機４がギア５を介して車輪６を駆動することで車両が前進あるいは後進する。電動機１及び電動機４は電動機制御器３３によって制御され、電力変換器１３は電動機１と電動機４を駆動する。電流検出器１４は電力変換器１３と電動機１の間に接続されており、それらの間に流れる電流を検出する。電流検出器１５は電力変換器１３と電動機４の間に接続されており、それらの間に流れる電流を検出する。速度検出器９は電動機１に接続されており、電動機１の回転速度を検出する。速度検出器１０は電動機４に接続されており、電動機４の回転速度を検出する。速度検出器１１は車輪７の軸に接続されており、車輪７の回転速度を検出する。速度検出器１２は車輪８の軸に接続されており、車輪８の回転速度を検出する。
【００１８】
アクセル開度検出器１９は運転者のアクセル操作に応じたアクセルペダルの開度を検出し、ブレーキ開度検出器２０は運転者のブレーキ操作に応じたブレーキペダルの開度を検出し、ステアリング角度検出器２１は運転者のステアリング操作に応じたステアリングの角度を検出する。
【００１９】
トルク指令演算器１７はアクセル開度検出器１９の出力するアクセル開度検出値及びブレーキ開度検出器２０の出力するブレーキ開度検出値及びステアリング角度検出器２１の出力するステアリング角度検出値を入力として、電動機１へのトルク指令及び電動機４へのトルク指令を出力する。
【００２０】
トルク制御器１６はトルク指令演算器１７の出力する電動機１へのトルク指令及び電流検出器１４の出力する電流検出値及び速度検出器９の出力する回転速度検出値から電動機１の出力するトルクが電動機１へのトルク指令に従うように、ＰＷＭ制御により電力変換器１３へのゲートパルス信号を出力する。また、トルク制御器１６はトルク指令演算器１７の出力する電動機４へのトルク指令及び電流検出器１５の出力する電流検出値及び速度検出器１０の出力する回転速度検出値から電動機４の出力するトルクが電動機４へのトルク指令に従うように、ＰＷＭ制御により電力変換器１３へのゲートパルス信号を出力する。電力変換器１３はこれらのゲートパルス信号を受け、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子が高速にスイッチングを行うことで、高応答なトルク制御を実現する。
【００２１】
スリップ判定器１８は速度検出器９，速度検出器１０，速度検出器１１，速度検出器１２の出力する回転速度検出値を入力として、駆動輪である車輪３あるいは車輪６にスリップが発生しているかどうかを判定する。仮に、スリップが発生していると判定した場合には、トルク指令演算器１７へ電動機１及び、又は電動機４の出力するトルクが低減するようにトルク低減指令を出力する。
【００２２】
次に、スリップ判定器１８の構成について説明する。
【００２３】
図２にスリップ判定器１８の構成図を示す。スリップ判定器１８は車両の左右に備わった駆動輪である車輪３と車輪６のスリップ率をそれぞれ演算してスリップが発生しているかどうかを判定する。
【００２４】
ゲイン２２は速度検出器９の出力する電動機１の回転速度検出値を入力として、ギア２のギア比Ｇｒの逆数で与えられるゲインを掛けることで車輪３の回転速度検出値を出力する。ゲイン２３はゲイン２２の出力する車輪３の回転速度検出値を入力として、予め設定した車輪３の半径Ｒｒを掛けることで、車輪３の車輪速度検出値を出力する。ゲイン２４は速度検出器１１の出力する車輪７の回転速度検出値を入力として、予め設定した車輪７の半径Ｒｆを掛けることで、車輪７の車輪速度検出値を出力する。
【００２５】
除算器２５はゲイン２４の出力する車輪７の車輪速度検出値をゲイン２３の出力する車輪３の車輪速度検出値で割ることで、車輪７と車輪３の車輪速度比を出力する。
【００２６】
一次遅れフィルタ２６は除算器２５の出力する車輪７と車輪３の車輪速度比を入力として、その変動成分を除去して直流成分を出力する。なお、一次遅れフィルタ以外のフィルタを用いても良い。
【００２７】
乗算器２７は一次遅れフィルタ２６の出力する車輪７と車輪３の車輪速度比の直流成分とゲイン２３の出力する車輪３の車輪速度検出値を掛けることで、車輪３の補正した車輪速度検出値を出力する。
【００２８】
スリップ率演算器２８は乗算器２７の出力する車輪３の補正した車輪速度検出値とゲイン２４の出力する車輪７の車輪速度検出値を入力として車輪３のスリップ率を演算する。ここで、車輪７は従動輪であることから、車輪７の車輪速度検出値は車輪７が備わっている側の実際の車両速度を表していると考えられる。例えば、図１の場合であれば車輪７の車輪速度検出値は車両左側の実際の速度を表すと考えられる。
【００２９】
同様に、速度検出器１０の出力する電動機４の回転速度検出値と、速度検出器１２の出力する車輪８の回転速度検出値を入力として、車輪６のスリップ率を演算する。ここで、車輪８は従動輪であることから車輪８の車輪速度検出値は車輪８が備わっている側の実際の車両速度を表していると考えられる。例えば、図１の場合であれば車輪８の車輪速度検出値は車両右側の実際の速度を表すと考えられる。
【００３０】
判定器２９はスリップ率演算器２８の出力する車輪３および車輪６のスリップ率を入力として、それらのいずれかが規定範囲を越えた場合にはスリップが発生したと判断して、トルク低減指令を出力する。
【００３１】
以上の構成により、車両の左右に備えられた駆動輪である車輪３及び車輪６のスリップ率をそれぞれ演算することが可能となり、車輪３あるいは車輪６にスリップが発生した場合には、電動機１及び、又は電動機４の出力するトルクを低減することによりスリップを抑制することができる。
【００３２】
次に、スリップ率演算器２８の構成について説明する。
【００３３】
図３にスリップ率演算器の構成図を示す。減算器３０は駆動輪の車輪速度検出値と従動輪の車輪速度検出値を入力とし、それらの差を出力する。最大値選択器３１は駆動輪の車輪速度検出値と従動輪の車輪速度検出値を入力とし、値の大きい方を出力する。除算器３２は減算器３０の出力を最大値選択器３１の出力で割ることでスリップ率を出力する。
【００３４】
次に、スリップ率と車輪−路面間の摩擦係数の関係について説明する。
【００３５】
図４にスリップ率と車輪−路面間の摩擦係数の関係を示す。ここで、摩擦係数が負の領域は車輪−路面間に発生する力が車両の進行方向と逆向きであることを表す。一般に、スリップ率の大きさが小さい領域は、スリップ率の大きさが増加するにつれて車輪−路面間の摩擦係数の大きさも増加するため、車輪−路面間に作用する力も増加し、スリップが発生しない。図４において、スリップが発生しないのはスリップ率λがλ1＜λ＜λ2を満たす領域である。
【００３６】
一方、スリップ率の大きさがある領域を超えると、スリップ率の大きさが増加するにつれて車輪−路面間の摩擦係数の大きさが逆に減少するため、車輪−路面間に作用する力も減少し、スリップが発生する。図４において、スリップが発生するのはスリップ率λがλ＞λ2あるいはλ＜λ1を満たす領域である。
【００３７】
従って、スリップ率を計算することで、スリップが発生したか否かを判定することができる。
【００３８】
次に、スリップ判定器１８の動作について説明する。
【００３９】
図５は図２において予め設定した車輪半径Ｒｆ及びＲｒが実際の車輪半径と一致する場合の動作を表す。
【００４０】
スリップが発生していない場合には、駆動輪と従動輪の実際の車輪速度はほぼ等しい。また、車輪半径が設定値と等しいので、車輪速度検出値は正しく検出される。従って、図２に示すように従動輪の車輪速度検出値２４１を駆動輪の車輪速度検出値２３１で割ることで演算する車輪速度比２５１は定常的にほぼ１となり、その車輪速度比２５１を入力とする一次遅れフィルタの出力２６１も定常的にほぼ１となる。従って、一次遅れフィルタの出力２６１と駆動輪の車輪速度検出値２３１を掛けて得られる駆動輪の補正した車輪速度検出値２７１はほぼ駆動輪の車輪速度検出値２３１と等しく、スリップ率の演算に用いられる従動輪の車輪速度検出値２４１と駆動輪の補正した車輪速度検出値２７１はほぼ等しくなる。この時、図３に示すスリップ率演算の構成より、演算したスリップ率２８１はほぼ零となる。従って、図５（ｄ）に示すように、スリップが発生していない場合には演算したスリップ率２８１はほぼ零となる。
【００４１】
ここで、例えばアクセル操作で加速中にぬかるみ等にはまることで車輪−路面間の摩擦係数が低下し、図５（ａ）に示すように駆動輪の回転速度２２１が増加する場合を考える。駆動輪の回転速度２２１が増加すると、図５（ｂ）に示すように駆動輪の車輪速度検出値２３１が増加するので、図２に示すように従動輪の車輪速度検出値２４１を駆動輪の車輪速度検出値２３１で割ることで演算する車輪速度比２５１は１よりも小さくなる。例えば、駆動輪の車輪速度検出値２３１が２倍に増加した場合を考えると、車輪速度比２５１はほぼ１からほぼ０.５に変化する。しかし、その車輪速度比２５１を入力とする一次遅れフィルタの出力２６１は一次遅れフィルタの時定数を十分大きく設定しておけばその出力は急変せずほぼ１を維持する。従って、一次遅れフィルタの出力２６１と駆動輪の車輪速度検出値２３１を掛けて得られる駆動輪の補正した車輪速度検出値２７１は図５（ｃ）に示すようにほぼ２倍に増加する。この時、図３に示すスリップ率演算の構成より、演算したスリップ率２８１は増加するので、図５（ｄ）に示すようにスリップ率２８１がλ2より大きくなると駆動輪がスリップしていることを検出することができる。なお、車輪−路面間の摩擦係数が元に戻り、駆動輪の回転速度２２１が元に戻ると、スリップ率２８１も元に戻り、駆動輪のスリップが解消したことを検出することができる。
【００４２】
次に、例えばブレーキ操作で減速中にぬかるみ等にはまることで車輪−路面間の摩擦係数が低下し、図５（ａ）に示すように駆動輪の回転速度２２１が減少する場合を考える。駆動輪の回転速度２２１が減少すると、図５（ｂ）に示すように駆動輪の車輪速度検出値２３１が減少するので、図２に示すように従動輪の車輪速度検出値２４１を駆動輪の車輪速度検出値２３１で割ることで演算する車輪速度比２５１は１よりも大きくなる。例えば、駆動輪の車輪速度検出値２３１が０.５倍に減少した場合を考えると、車輪速度比２５１はほぼ１からほぼ２に変化する。しかし、その車輪速度比２５１を入力とする一次遅れフィルタの出力２６１は一次遅れフィルタの時定数を十分大きく設定しておけばその出力は急変せずほぼ１を維持する。従って、一次遅れフィルタの出力２６１と駆動輪の車輪速度検出値２３１を掛けて得られる駆動輪の補正した車輪速度検出値２７１は図５（ｃ）に示すようにほぼ０.５倍に減少する。この時、図３に示すスリップ率演算の構成より、演算したスリップ率２８１は減少するので、図５（ｄ）に示すようにスリップ率２８１がλ1より小さくなると駆動輪がスリップしていることを検出することができる。なお、車輪−路面間の摩擦係数が元に戻り、駆動輪の回転速度２２１が元に戻ると、スリップ率２８１も元に戻り、駆動輪のスリップが解消したことを検出することができる。
【００４３】
図６は図２において予め設定した車輪半径ＲｆあるいはＲｒあるいはＲｆとＲｒの両方が実際の車輪半径と異なる場合の動作を表す。
【００４４】
スリップが発生していない場合には、駆動輪と従動輪の実際の車輪速度はほぼ等しい。しかし、車輪半径が設定値と等しくないので、車輪速度検出値は正しく検出されない。従って、図２に示すように従動輪の車輪速度検出値２４１を駆動輪の車輪速度検出値２３１で割ることで演算する車輪速度比２５１は車輪半径のずれによって様々な値になり得る。例えば、駆動輪のタイヤが磨耗して従動輪に対して車輪半径が約９５％になっていたとすると、１／０.９５≒１.０５より、駆動輪の実際の回転速度２２１は従動輪の実際の回転速度１１１の約１.０５倍となる。予め設定した車輪半径ＲｆとＲｒが仮に同じ値であったとすると、駆動輪の車輪速度検出値２３１は従動輪の車輪速度検出値２４１の約１.０５倍として検出される。従って、図２に示すように従動輪の車輪速度検出値２４１を駆動輪の車輪速度検出値２３１で割ることで演算する車輪速度比２５１は１／１.０５≒０.９５より、ほぼ０.９５となり、その車輪速度比２５１を入力とする一次遅れフィルタの出力２６１も定常的にほぼ０.９５となる。従って、一次遅れフィルタの出力２６１と駆動輪の車輪速度検出値２３１を掛けて得られる駆動輪の補正した車輪速度検出値２７１は駆動輪の車輪速度検出値２３１のほぼ０.９５倍となる。しかし、駆動輪の車輪速度検出値２３１は従動輪の車輪速度検出値２４１の約１.０５倍として検出されることから、０.９５×１.０５≒１より、スリップ率の演算に用いられる従動輪の車輪速度検出値２４１と駆動輪の補正した車輪速度検出値２７１はほぼ等しくなる。この時、図３に示すスリップ率演算の構成より、演算したスリップ率２８１はほぼ零となる。従って、図６（ｄ）に示すように、スリップが発生していない場合には演算したスリップ率２８１はほぼ零となる。
【００４５】
ここで、例えばアクセル操作で加速中にぬかるみ等にはまることで車輪−路面間の摩擦係数が低下し、図６（ａ）に示すように駆動輪の回転速度２２１が増加する場合を考える。駆動輪の回転速度２２１が増加すると、図６（ｂ）に示すように駆動輪の車輪速度検出値２３１が増加するので、図２に示すように従動輪の車輪速度検出値２４１を駆動輪の車輪速度検出値２３１で割ることで演算する車輪速度比２５１は０.９５よりも小さくなる。例えば、駆動輪の車輪速度検出値２３１が２倍に増加した場合を考えると、車輪速度比２５１はほぼ０.９５からほぼ０.４７５に変化する。しかし、その車輪速度比２５１を入力とする一次遅れフィルタの出力２６１は一次遅れフィルタの時定数を十分大きく設定しておけばその出力は急変せずほぼ０.９５を維持する。従って、一次遅れフィルタの出力２６１と駆動輪の車輪速度検出値２３１を掛けて得られる駆動輪の補正した車輪速度検出値２７１は図６（ｃ）に示すようにほぼ２倍に増加する。この時、図３に示すスリップ率演算の構成より、演算したスリップ率２８１は増加するので、図６（ｄ）に示すようにスリップ率２８１がλ2より大きくなると駆動輪がスリップしていることを検出することができる。なお、車輪−路面間の摩擦係数が元に戻り、駆動輪の回転速度２２１も元に戻ると、スリップ率２８１も元に戻り、駆動輪のスリップが解消したことを検出することができる。
【００４６】
次に、例えばブレーキ操作で減速中にぬかるみ等にはまることで車輪−路面間の摩擦係数が低下し、図６（ａ）に示すように駆動輪の回転速度２２１が減少する場合を考える。駆動輪の回転速度２２１が減少すると、図６（ｂ）に示すように駆動輪の車輪速度検出値２３１が減少するので、図２に示すように従動輪の車輪速度検出値２４１を駆動輪の車輪速度検出値２３１で割ることで演算する車輪速度比２５１は０.９５よりも大きくなる。例えば、駆動輪の車輪速度検出値２３１が０.５倍に減少した場合を考えると、車輪速度比２５１はほぼ０.９５からほぼ１.９に変化する。しかし、その車輪速度比２５１を入力とする一次遅れフィルタの出力２６１は一次遅れフィルタの時定数を十分大きく設定しておけばその出力は急変せずほぼ０.９５を維持する。従って、一次遅れフィルタの出力２６１と駆動輪の車輪速度検出値２３１を掛けて得られる駆動輪の補正した車輪速度検出値２７１は図６（ｃ）に示すようにほぼ０.５倍に減少する。この時、図３に示すスリップ率演算の構成より、演算したスリップ率２８１は減少するので、図６（ｄ）に示すようにスリップ率２８１がλ1より小さくなると駆動輪がスリップしていることを検出することができる。なお、車輪−路面間の摩擦係数が元に戻り、駆動輪の回転速度２２１も元に戻ると、スリップ率２８１も元に戻り、駆動輪のスリップが解消したことを検出することができる。
【００４７】
以上の実施例で示したスリップ判定器の構成とすることで、予め設定した駆動輪及び従動輪の車輪半径と実際の車輪半径が一致していてもしていなくても、スリップが発生していない場合はスリップ率はほぼ零であり、スリップが発生する場合はスリップ率が大きくあるいは小さくなることが分かる。従って、スリップ率を演算することで、スリップが発生したか否かを判定することができる。
【００４８】
なお、簡単の為に予め設定した車輪半径ＲｆとＲｒが同じ値である場合について述べたが、駆動輪と従動輪の実際の車輪半径が元々異なり、予め設定した車輪半径ＲｆとＲｒが異なる値である場合についても同様である。
【００４９】
また、図２においては、駆動輪の車輪速度を補正してスリップ率演算に用いているが、図７に示すように従動輪の車輪速度を補正する構成としても良い。
【００５０】
以上より、車輪半径の変化に影響されることなく、駆動輪のスリップを精度良く検出することができる。駆動輪のスリップを検出すると、スリップ判定器１８がトルク低減指令を出力することで、電動機１及び、又は電動機４の出力するトルクが低減し、駆動輪のスリップは抑制される。従って、駆動輪のスリップを精度良く検出することで、車両の安定走行を実現することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明によれば、車輪半径の変化に影響されることなく、駆動輪のスリップを精度良く検出することができる。従って、タイヤ磨耗や気温等の外的環境の変化によって車輪半径が変化しても、スリップを抑制することが可能であり、駆動輪を電動機により動かすいろいろな種類の車両に対して、本発明の技術を適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明を適用した電気駆動車両の制御装置の構成図。
【図２】スリップ判定器の構成図。
【図３】スリップ率演算器の構成図。
【図４】スリップ率と車輪−路面間の摩擦係数の関係図。
【図５】実際の車輪半径と一致する場合のスリップ判定器の動作図。
【図６】実際の車輪半径と異なる場合のスリップ判定器の動作図。
【図７】スリップ判定器の別の構成図。
【符号の説明】
【００５３】
１ 電動機
２，５ ギア
３ 車輪
４ 電動機
６，７，８ 車輪
９，１０，１１，１２ 速度検出器
１３ 電力変換器
１４，１５ 電流検出器
１６ トルク制御器
１７ トルク指令演算器
１８ スリップ判定器
１９ アクセル開度検出器
２０ ブレーキ開度検出器
２１ ステアリング角度検出器
２２，２３，２４ ゲイン
２５，３２ 除算器
２６ 一次遅れフィルタ
２７ 乗算器
２８ スリップ率演算器
２９ 判定器
３０ 減算器
３１ 最大値選択器
３３ 電動機制御器
１１１ 従動輪の回転速度
２２１ 駆動輪の回転速度
２３１ 駆動輪の車輪速度検出値
２４１ 従動輪の車輪速度検出値
２５１ 車輪速度比
２６１ 一次遅れフィルタの出力
２７１ 駆動輪の補正した車輪速度検出値
２８１ スリップ率
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪を駆動あるいは制動するための電動機と、前記電動機を制御する電動機制御器を備えた電気駆動車両において、
前記車両の従動輪及び駆動輪の回転速度を検出する速度検出器と、
前記従動輪及び前記駆動輪の回転速度検出値から前記駆動輪のスリップ率を演算して前記駆動輪がスリップしているか否かを判定するスリップ判定器と、
該スリップ判定器は予め設定した前記従動輪及び前記駆動輪の車輪半径を用いて前記従動輪及び前記駆動輪の車輪速度を検出する手段を備え、
該車輪速度検出手段は前記駆動輪がスリップしていない状態で前記従動輪の車輪速度検出値と前記駆動輪の車輪速度検出値が近づくように、前記従動輪の車輪速度検出値あるいは前記駆動輪の車輪速度検出値を演算するゲインを調整することを特徴とする電気駆動車両。
【請求項２】
請求項１において、
前記ゲインは前記従動輪と前記駆動輪の車輪速度検出値の比を入力とする一次遅れフィルタの出力であることを特徴とする電気駆動車両。
【請求項３】
請求項１において、
前記スリップ判定器が前記駆動輪がスリップしていると判定した場合には前記電動機の出力するトルクを低減することを特徴とする電気駆動車両。
【請求項４】
車輪を駆動あるいは制動するための左側電動機及び右側電動機と、前記左側電動機及び前記右側電動機を制御する電動機制御器を備えた電気駆動車両において、
前記車両の左側従動輪及び左側駆動輪及び右側従動輪及び右側駆動輪の回転速度を検出する速度検出器と、
前記左側従動輪及び前記左側駆動輪の回転速度検出値から前記左側駆動輪のスリップ率を演算して前記左側駆動輪がスリップしているか否かを判定し、前記右側従動輪及び前記右側駆動輪の回転速度検出値から前記右側駆動輪のスリップ率を演算して前記右側駆動輪がスリップしているか否かを判定するスリップ判定器と、
該スリップ判定器は予め設定した前記左側従動輪及び前記左側駆動輪の車輪半径を用いて前記左側従動輪及び前記左側駆動輪の車輪速度を検出する第１の車輪速度検出手段、及び、予め設定した前記右側従動輪及び前記右側駆動輪の車輪半径を用いて前記右側従動輪及び前記右側駆動輪の車輪速度を検出する第２の車輪速度検出手段とを備え、
前記第１の車輪速度検出手段は前記左側駆動輪がスリップしていない状態で前記左側従動輪の車輪速度検出値と前記左側駆動輪の車輪速度検出値が近づくように、前記左側従動輪の車輪速度検出値あるいは前記左側駆動輪の車輪速度検出値を演算するゲインを調整し、
前記第２の車輪速度検出手段は前記右側駆動輪がスリップしていない状態で前記右側従動輪の車輪速度検出値と前記右側駆動輪の車輪速度検出値が近づくように、前記右側従動輪の車輪速度検出値あるいは前記右側駆動輪の車輪速度検出値を演算するゲインを調整することを特徴とする電気駆動車両。
【請求項５】
請求項４において、
前記第１の車輪速度検出手段のゲインは前記左側従動輪と前記左側駆動輪の車輪速度検出値の比を入力とする一次遅れフィルタの出力であり、
前記第２の車輪速度検出手段のゲインは前記右側従動輪と前記右側駆動輪の車輪速度検出値の比を入力とする一次遅れフィルタの出力であることを特徴とする電気駆動車両。
【請求項６】
請求項４において、
前記スリップ判定器が前記左側駆動輪あるいは前記右側駆動輪がスリップしていると判定した場合には前記左側電動機及び、又は前記右側電動機の出力するトルクを低減することを特
徴とする電気駆動車両。
【請求項１】
車輪を駆動あるいは制動するための電動機と、前記電動機を制御する電動機制御器を備えた電気駆動車両において、
前記車両の従動輪及び駆動輪の回転速度を検出する速度検出器と、
前記従動輪及び前記駆動輪の回転速度検出値から前記駆動輪のスリップ率を演算して前記駆動輪がスリップしているか否かを判定するスリップ判定器と、
該スリップ判定器は予め設定した前記従動輪及び前記駆動輪の車輪半径を用いて前記従動輪及び前記駆動輪の車輪速度を検出する手段を備え、
該車輪速度検出手段は前記駆動輪がスリップしていない状態で前記従動輪の車輪速度検出値と前記駆動輪の車輪速度検出値が近づくように、前記従動輪の車輪速度検出値あるいは前記駆動輪の車輪速度検出値を演算するゲインを調整することを特徴とする電気駆動車両。
【請求項２】
請求項１において、
前記ゲインは前記従動輪と前記駆動輪の車輪速度検出値の比を入力とする一次遅れフィルタの出力であることを特徴とする電気駆動車両。
【請求項３】
請求項１において、
前記スリップ判定器が前記駆動輪がスリップしていると判定した場合には前記電動機の出力するトルクを低減することを特徴とする電気駆動車両。
【請求項４】
車輪を駆動あるいは制動するための左側電動機及び右側電動機と、前記左側電動機及び前記右側電動機を制御する電動機制御器を備えた電気駆動車両において、
前記車両の左側従動輪及び左側駆動輪及び右側従動輪及び右側駆動輪の回転速度を検出する速度検出器と、
前記左側従動輪及び前記左側駆動輪の回転速度検出値から前記左側駆動輪のスリップ率を演算して前記左側駆動輪がスリップしているか否かを判定し、前記右側従動輪及び前記右側駆動輪の回転速度検出値から前記右側駆動輪のスリップ率を演算して前記右側駆動輪がスリップしているか否かを判定するスリップ判定器と、
該スリップ判定器は予め設定した前記左側従動輪及び前記左側駆動輪の車輪半径を用いて前記左側従動輪及び前記左側駆動輪の車輪速度を検出する第１の車輪速度検出手段、及び、予め設定した前記右側従動輪及び前記右側駆動輪の車輪半径を用いて前記右側従動輪及び前記右側駆動輪の車輪速度を検出する第２の車輪速度検出手段とを備え、
前記第１の車輪速度検出手段は前記左側駆動輪がスリップしていない状態で前記左側従動輪の車輪速度検出値と前記左側駆動輪の車輪速度検出値が近づくように、前記左側従動輪の車輪速度検出値あるいは前記左側駆動輪の車輪速度検出値を演算するゲインを調整し、
前記第２の車輪速度検出手段は前記右側駆動輪がスリップしていない状態で前記右側従動輪の車輪速度検出値と前記右側駆動輪の車輪速度検出値が近づくように、前記右側従動輪の車輪速度検出値あるいは前記右側駆動輪の車輪速度検出値を演算するゲインを調整することを特徴とする電気駆動車両。
【請求項５】
請求項４において、
前記第１の車輪速度検出手段のゲインは前記左側従動輪と前記左側駆動輪の車輪速度検出値の比を入力とする一次遅れフィルタの出力であり、
前記第２の車輪速度検出手段のゲインは前記右側従動輪と前記右側駆動輪の車輪速度検出値の比を入力とする一次遅れフィルタの出力であることを特徴とする電気駆動車両。
【請求項６】
請求項４において、
前記スリップ判定器が前記左側駆動輪あるいは前記右側駆動輪がスリップしていると判定した場合には前記左側電動機及び、又は前記右側電動機の出力するトルクを低減することを特
徴とする電気駆動車両。
【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２００９−７７５０５（Ｐ２００９−７７５０５Ａ）
【公開日】平成２１年４月９日（２００９．４．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２４３２１３（Ｐ２００７−２４３２１３）
【出願日】平成１９年９月２０日（２００７．９．２０）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月９日（２００９．４．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月２０日（２００７．９．２０）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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