電気自動車のモータ制御装置
【課題】 タイヤのスリップ発生による異常トルクの増大を防止でき、車両の安定走行に寄与できる電気自動車のモータ制御装置を提供する。
【解決手段】 車両の車輪２を駆動する全モータ６の駆動トルクの総和である総駆動トルクをＴｔ、車両質量をｍ、タイヤ半径をｒ、モータ６と車輪２間に挿入される減速機７の減速比を１／Ｒとする。車輪２の角加速度検出手段３９で検出される角加速度が、次式Ｗ＝ｋ１×Ｒ×Ｔｔ／ｍ／ｒ2 、（ｋ１：定数）で計算される許容角加速度Ｗ以内であるか否かを監視する角加速度監視手段３７を設ける。許容角加速度Ｗ外であると判定したときに、モータ駆動制御部３３にモータの駆動トルクを減少させるスリップ対応トルク低下手段３８を設ける。
【解決手段】 車両の車輪２を駆動する全モータ６の駆動トルクの総和である総駆動トルクをＴｔ、車両質量をｍ、タイヤ半径をｒ、モータ６と車輪２間に挿入される減速機７の減速比を１／Ｒとする。車輪２の角加速度検出手段３９で検出される角加速度が、次式Ｗ＝ｋ１×Ｒ×Ｔｔ／ｍ／ｒ2 、（ｋ１：定数）で計算される許容角加速度Ｗ以内であるか否かを監視する角加速度監視手段３７を設ける。許容角加速度Ｗ外であると判定したときに、モータ駆動制御部３３にモータの駆動トルクを減少させるスリップ対応トルク低下手段３８を設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、バッテリ駆動や燃料電池駆動等の電気自動車のモータ制御装置に関し、特にそのタイヤのスリップ制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車では、内燃機関に比べて応答性の高いモータが用いられ、そのモータはトルク制御される。特に、インホイールモータ型の電気自動車では、各輪独立に応答性の高いモータが用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１７２９３５公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように電気自動車では応答性の高いモータが用いられ、トルク制御されるため、タイヤがスリップ等で路面から離れたときに、タイヤは急激な回転上昇を発生させる。そのため、ブレーキが利かない状況になる恐れがある。このようなスリップによるモータの急激な回転上昇は自動車の安定した走行に好ましくない。車輪を個別に駆動するインホイールモータ型の電気自動車では、一部の駆動輪の上記のようなスリップによるモータの急激な回転上昇は、極力防止する必要がある。
【０００５】
この発明の目的は、タイヤのスリップ発生による異常トルクの増大を防止でき、車両の安定走行に寄与できる電気自動車のモータ制御装置を提供することである。
この発明の他の目的は、タイヤのスリップ発生による異常トルクの増大を防止でき、安定走行が行える電気自動車を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の第１の電気自動車のモータ制御装置２０は、トルク指令手段３４から与えられたトルク指令に応じて、車輪２を駆動するモータ６のトルクを制御するモータ駆動制御部３３を備えた電気自動車のモータ制御装置において、
前記モータ６で駆動される車輪２の角加速度を検出する角加速度検出手段３９と、
車両の車輪２を駆動する全モータ６の駆動トルクの総和である総駆動トルクをＴｔ、車両質量をｍ、タイヤ半径をｒ、モータ６と車輪２間に挿入される減速機７の減速比を１／Ｒとした場合に、前記車輪２の前記角加速度検出手段３９で検出される角加速度が、次式(1) 、
Ｗ＝ｋ１×Ｒ×Ｔｔ／ｍ／ｒ2 ……(1)
ただし、ｋ１：定数（１〜２内の任意の値）、
で計算される許容角加速度Ｗ以内であるか否かを監視する角加速度監視手段３７と、
この角加速度監視手段３７が許容角加速度Ｗ外であると判定したときに、前記モータ駆動制御部３３にモータの駆動トルクを減少させるスリップ対応トルク低下手段３８
とを設けたことを特徴とする。
各量の単位は、Ｔｔ（Ｎｍ）、ｍ（ｍ）、ｒ（ｗ）、Ｗ（rad/ｓ2 ）である（以下、同様）。
【０００７】
車輪２の、風圧等の外力等を考慮しない理論上の角加速度ｗは、次のように、モータ６の総駆動トルクＴｔ、車両質量ｍ、タイヤ半径ｒ、減速比を１／Ｒによって定まる。したがって、検出された車輪２の角加速度が前記理論上の角加速度ｗを超えていると、車輪２にスリップが生じていると推定される。
すなわち、減速機７の出力トルクは、（モータの総駆動トルクＴｔ）×（減速比の逆数Ｒ）であり、Ｔｔ×Ｒである。平地走行の場合、タイヤの接地点に生じる推進力Ｆは、減速機出力トルクＴｔ×Ｒをタイヤ半径ｒで除した値であり、Ｔｔ×Ｒ×１／ｒである。理論上の加速度αは、Ｆ＝ｍαの関係から、α＝Ｆ／ｍであり、Ｔｔ×Ｒ×１／ｒ×１／ｍである。角加速度に換算すると、理論上の角加速度ｗは、加速度αをタイヤ半径ｒで除して、Ｔｔ×Ｒ×１／ｒ×１／ｍ×１／ｒであり、整理すると、Ｒ×Ｔｔ／ｍ／ｒ2 である。この理論上の加速度ｗに、風圧等による外力、駆動伝達系の損失の影響の考慮や、ある程度のスリップを許容するための係数ｋ１を乗算すると、上記の(1) の右辺となる。
【０００８】
角加速度監視手段３７は、角加速度検出手段３９で検出される角加速度が、上記のように求まる理論上の加速度ｗに、ある程度のスリップを許容するため等の係数ｋ１を乗じた値である許容角加速度Ｗ内以内であるか否かを常時監視する。許容角加速度Ｗ外であると判定されると、スリップ対応トルク低下手段３８は、モータ駆動制御部３３にモータ６の駆動トルクを減少させる。このようにスリップ発生時に駆動トルク６を減少させることで、モータ駆動制御部３３が閉ループのトルク制御であっても、スリップ発生による異常トルクの増大を防止でき、安定した走行が行える。
前記係数ｋ１は、１とすると僅かなスリップでもトルク低減させることになるため、１以上であることが必要であるが、２以上と大きくし過ぎるとスリップ防止の実効が得られなくなるため、試験やシミュレーション等に基づき、１〜２の範囲で適宜の値に定めるのが良い。また、スリップ対応トルク低下手段３８により駆動トルクを減少させる程度は、適宜設定すれば良い。
【０００９】
上記(1) 式による許容角加速度Ｗは、平地走行である場合に適しており、坂道を走行する場合は、次式(2) または(3) により、登坂角度ａを考慮した値とするのが良い。登坂角度ａについては、登坂角度検出手段４１を有する場合は、その検出値を用いるのが良く、また登坂角度検出手段４１を有しない場合は、車両の設計上の最大登坂角度を用いるのが良い。
【００１０】
この発明の第２の電気自動車のモータ制御装置２０は、第１の電気自動車のモータ制御装置２０において、登坂角度検出手段４１を設けると共に、角加速度監視手段３７による許容角加速度Ｗの値、および判定を次のように行うものである。
すなわち、角加速度監視手段３７は、前記登坂角度検出手段４１で検出された車両登坂角度をａ（rad)とした場合に、前記車輪２の前記角加速度検出手段３９で検出される角加速度が、次式(2) 、
Ｗ＝ｋ２×Ｒ×Ｔｔ／ｍ／ｒ2 ＋ｍｇ× sin（ａ）／ｍ／ｒ ……(2)
ただし、ｋ２：定数（１〜２内の任意の値）、
ｇ：重力の加速度、
で計算される許容角加速度Ｗ以内であるか否かを監視する。前記車両登坂角度をａは、下り坂の場合は負の値とする。
【００１１】
この構成の場合、車両登坂角度ａによって影響する加速度成分である「ｍｇ× sin（ａ）／ｍ／ｒ」の値を、平地走行の場合の加速度成分に加えて許容角加速度Ｗの値を定め、監視する。そのため、坂道において、角加速度監視手段３７による適切なスリップ判断が行えて、効果的にスリップ防止やスリップによる異常トルク増大の防止のためのトルク減少が行える。また、登坂角度検出手段４１で実際の登坂角度ａを検出して制御するため、登坂角度ａに応じたスリップ判断を精度良く行うことができる。第２の電気自動車のモータ制御装置２０において、登坂角度検出手段４１で検出される登坂角度ａが零の場合、つまり平地走行の場合は、車両登坂角度ａによって影響する加速度成分である「ｍｇ× sin（ａ）／ｍ／ｒ」の値が零となるため、角加速度監視手段３７は、結果的に第１の電気自動車のモータ制御装置２０と同様の判断を行うことになる。
第２の電気自動車のモータ制御装置２０におけるその他の構成、効果は、第１の電気自動車のモータ制御装置と同様である。
【００１２】
この発明の第３の電気自動車のモータ制御装置２０は、第１の電気自動車のモータ制御装置において、角加速度監視手段３７の許容角加速度Ｗの値として、登坂角度の影響を考慮するについて、車両につき仕様として設定された最大の車両登坂角度ａを用いるものである。
すなわち、角加速度監視手段３７は、車両につき仕様として設定された最大の車両登坂角度をａとした場合に、前記車輪２の前記角加速度検出手段で検出される角加速度が、次式(3) 、
Ｗ＝ｋ３×Ｒ×Ｔｔ／ｍ／ｒ2 ＋ｍｇ× sin（ａ）／ｍ／ｒ ……(3)
ただし、ｋ３：定数（１〜２内の任意の値）、
で計算される許容角加速度Ｗ以内であるか否かを監視する。
【００１３】
この構成の場合も、車両登坂角度ａによって影響する加速度成分である「ｍｇ× sin（ａ）／ｍ／ｒ」の値を、平地走行の場合の加速度成分に加えて許容角加速度Ｗの値を定め、監視する。この場合、車両につき仕様として設定された最大の車両登坂角度をａを見込んで許容角加速度Ｗを定める。そのため、上り坂において、スリップ判断につき誤判断することが防止され、誤ってトルク減少させることが防止される。また、この構成の場合、仕様として設定された最大の車両登坂角度ａを判断に用いるため、登坂角度検出手段４１を設けることが不要であり、構成が簡素となる。
第３の電気自動車のモータ制御装置２０におけるその他の構成、効果は、第１の電気自動車のモータ制御装置と同様である。
【００１４】
この発明の第４の電気自動車のモータ制御装置２０は、第１の電気自動車のモータ制御装置２０において、角加速度監視手段３７における許容角加速度Ｗを計算するトルクとして、車両の車輪２を駆動する全モータ６の最大トルクの総和である総最大トルクをＴmaxtを用いる。
すなわち、角加速度監視手段３７は、車両の車輪２を駆動する全モータ６の最大トルクの総和である総最大トルクをＴmaxtとした場合に、前記車輪２の前記角加速度検出手段で検出される角加速度が、次式(4) 、
Ｗ＝ｋ４×Ｒ×Ｔmaxt／ｍ／ｒ2 ……(4)
ただし、ｋ４：定数（１〜２内の任意の値）、
で計算される許容角加速度Ｗ以内であるか否かを監視する。
【００１５】
この構成の場合、全モータ６のトルクの総和を求めるにつき、モータ６の最大トルクを用いる。そのため、実際の駆動トルクで計算する場合よりも、許容角加速度Ｗが大きく見積もられることになり、スリップ防止や異常トルク防止のためのトルク減少を行い過ぎることが防止される。
第４の電気自動車のモータ制御装置２０におけるその他の構成、効果は、第１の電気自動車のモータ制御装置２０と同様である。
【００１６】
この発明の第５の電気自動車のモータ制御装置２９は、第２の電気自動車のモータ制御装置２０において、角加速度監視手段３７における許容角加速度Ｗを計算するトルクとして、車両の車輪２を駆動する全モータ６の最大トルクの総和である総最大トルクをＴmaxtを用いる。
すなわち、角加速度監視手段３７は、車両の車輪２を駆動する全モータ６の最大トルクの総和である総最大トルクをＴmaxtとした場合に、前記車輪２の角加速度検出手段３９で検出される角加速度が、次式(5)
Ｗ＝ｋ２×Ｒ×Ｔmaxt／ｍ／ｒ2 ＋ｍｇ× sin（ａ）／ｍ／ｒ ……(5)
ただし、ｋ５：定数（１〜２内の任意の値）、
ｇ：重力の加速度、
で計算される許容角加速度Ｗ以内であるか否かを監視する。
【００１７】
この構成の場合も、全モータ６のトルクの総和を求めるにつき、モータ６の最大トルクを用いる。そのため、実際の駆動トルクで計算する場合よりも、許容角加速度Ｗが大きく見積もられることになり、スリップ防止や異常トルク増大防止のためのトルク減少を行い過ぎることが防止される。また、第２の電気自動車のモータ制御装置２０と同様に、車両登坂角度ａによって影響する加速度成分である「ｍｇ× sin（ａ）／ｍ／ｒ」の値を、平地走行の場合の加速度成分に加えて許容角加速度Ｗの値を定め、監視する。そのため、坂道において、角加速度監視手段３７による適切なスリップ判断が行えて、効果的にスリップ防止や異常トルク増大の防止のためのトルク減少が行える。また、登坂角度検出手段４１で実際の 登坂角度ａを検出して制御するため、登坂角度ａに応じたスリップ判断を精度良く行うことができる。
第５の電気自動車のモータ制御装置２０におけるその他の構成、効果は、第１または第２の電気自動車のモータ制御装置と同様である。
【００１８】
この発明の第６の電気自動車のモータ制御装置２０は、第３の電気自動車のモータ制御装置２０において、角加速度監視手段３７における許容角加速度Ｗを計算するトルクとして、車両の車輪２を駆動する全モータ６の最大トルクの総和である総最大トルクをＴmaxtを用いる。
すなわち、角加速度監視手段３７は、車両の車輪２を駆動する全モータ６の最大トルクの総和である総最大トルクをＴmaxtとし、仕様として設定された最大の車両登坂角度をａとした場合に、前記車輪２の前記角加速度検出手段で検出される角加速度が、次式(6)
Ｗ＝ｋ３×Ｒ×Ｔmaxt／ｍ／ｒ2 ＋ｍｇ× sin（ａ）／ｍ／ｒ ……(6)
ただし、ｋ６：定数（１〜２内の任意の値）、
で計算される許容角加速度Ｗ以内であるか否かを監視する。
【００１９】
この構成の場合も、全モータ６のトルクの総和を求めるにつき、モータ６の最大トルクを用いる。そのため、実際の駆動トルクで計算する場合よりも、許容角加速度Ｗが大きく見積もられることになり、スリップ防止や異常トルク増大防止のためのトルク減少を行い過ぎることが防止される。また、第３の電気自動車のモータ制御装置２０と同様に、車両登坂角度ａによって影響する加速度成分である「ｍｇ× sin（ａ）／ｍ／ｒ」の値を、平地走行の場合の加速度成分に加えて許容角加速度Ｗの値を定め、監視する。この場合、車両につき仕様として設定された最大の車両登坂角度をａを見込んで許容角加速度Ｗを定める。そのため、上り坂において、スリップ判断につき誤判断することが防止され、誤ってトルク減少させることが防止される。また、この構成の場合、仕様として設定された最大の車両登坂角度ａを判断に用いるため、登坂角度検出手段４１を設けることが不要であり、構成が簡素となる。
第６の電気自動車のモータ制御装置におけるその他の構成、効果は、第１または第３の電気自動車のモータ制御装置と同様である。
【００２０】
この発明において、前記モータ６は、前記電気自動車の車輪２を個別に駆動するモータ６であっても良い。電気自動車ではモータ６をトルク制御し、またモータ６は応答性が高いため、各車輪２を個別にモータ駆動する車両では、駆動輪のうちの一部の車輪２が中に浮くなどすると、負荷が軽くなる結果、その車輪２のモータが加速されることになる。そのため、この発明による、加速度判定によるトルク減少の制御が、安定走行の上でより効果的となる。
【００２１】
この発明において、車輪２を個別にモータ６で駆動する電気自動車では、前記スリップ対応トルク低下手段３８は、前記角加速度検出手段３９で検出される角加速度が前記許容角加速度Ｗ外である車輪を駆動するモータ６のみ、前記モータ駆動制御部３３にモータ６の駆動トルクを減少させるものとしても良い。
上記のように、各車輪２を個別にモータ駆動する車両では、駆動輪のうちの一部の車輪２が中に浮くなどすると、その車輪２のモータ６が加速されることになるため、その加速されたモータ６のみ、前記モータ駆動制御部３３にモータの駆動トルクを減少させることが、走行の安定の上で好ましい。
【００２２】
この発明において、前記モータ６は、一部または全体が車輪２内に配置されて前記モータ６と減速機７とを含むインホイールモータ装置８を構成するものであっても良い。また、電気自動車が前記モータ６の回転を減速する減速機７を備え、この減速機は１／４以上の高減速比を有するものであっても良い。前記電気自動車が前記モータ６の回転を減速する減速機７を備え、この減速機７はサイロイド減速機であっても良い。
インホイールモータ装置を用いた電気自動車であると、各輪２が独立して応答性の良いモータ６で駆動されるため、駆動車輪のスリップに対する制御が走行の安定性に大きく影響する。そのため、この発明によるスリップ低減の効果が、走行の安定性向上により効果的に発揮される。また、サイロイド減速機を用いるなど、インホイールモータ装置８等の減速機７の減速比が高い場合、モータ６の小型化に寄与するが、モータ６のトルクは拡大して車輪に伝達される。そのため、タイヤのスリップ防止やスリップによる異常トルク増大の防止はより重要となる。
【００２３】
この発明の電気自動車は、この発明の上記いずれかの構成の電気自動車のモータ制御装置２０を備えたものである。そのため、タイヤのスリップ発生による異常トルクの増大を防止でき、安定走行が行える。
【発明の効果】
【００２４】
この発明の第１の電気自動車のモータ制御装置は、トルク指令手段から与えられたトルク指令に応じて、車輪を駆動するモータのトルクを制御するモータ駆動制御部を備えた電気自動車のモータ制御装置において、前記モータで駆動される車輪の角加速度を検出する角加速度検出手段と、車両の車輪を駆動する全モータの駆動トルクの総和である総駆動トルクをＴｔ、車両質量をｍ、タイヤ半径をｒ、モータと車輪間に挿入される減速機の減速比を１／Ｒとした場合に、前記車輪の前記角加速度検出手段で検出される角加速度が、次式、Ｗ＝ｋ１×Ｒ×Ｔｔ／ｍ／ｒ2 、ただし、ｋ１：定数（１〜２内の任意の値）、で計算される許容角加速度Ｗ以内であるか否かを監視する角加速度監視手段と、この角加速度監視手段が許容角加速度Ｗ外であると判定したときに、前記モータ駆動制御部にモータの駆動トルクを減少させるスリップ対応トルク低下手段とを設けたため、タイヤのスリップ発生による異常トルクの増大を防止でき、車両の安定走行に寄与することができる。
【００２５】
この発明の第２の電気自動車のモータ制御装置は、第１の電気自動車のモータ制御装置において、登坂角度検出手段を設け、角加速度監視手段は、前記登坂角度検出手段で検出された車両登坂角度をａとした場合に、前記車輪の前記角加速度検出手段で検出される角加速度が、次式、Ｗ＝ｋ２×Ｒ×Ｔｔ／ｍ／ｒ2 ＋ｍｇ× sin（ａ）／ｍ／ｒ、ただし、ｋ２：定数（１〜２内の任意の値）、ｇ：重力の加速度、で計算される許容角加速度Ｗ以内であるか否かを監視するようにしたため、坂道においてもタイヤのスリップ発生による異常トルクの増大を防止でき、車両の安定走行に寄与することができる。
【００２６】
この発明の第３の電気自動車のモータ制御装置は、第１の電気自動車のモータ制御装置において、角加速度監視手段は、車両につき仕様として設定された最大の車両登坂角度をａとした場合に、前記車輪の前記角加速度検出手段で検出される角加速度が、次式、Ｗ＝ｋ３×Ｒ×Ｔｔ／ｍ／ｒ2 ＋ｍｇ× sin（ａ）／ｍ／ｒ、ただし、ｋ３：定数（１〜２内の任意の値）、で計算される許容角加速度Ｗ以内であるか否かを監視するようにしたため、坂道においてもタイヤのスリップが発生したことを迅速に検出して簡単な制御でスリップ防止やスリップによる異常トルク増大の防止が行え、車両の安定走行に寄与することができる。
【００２７】
この発明の第４の電気自動車のモータ制御装置は、第１の電気自動車のモータ制御装置において、角加速度監視手段における許容角加速度Ｗを計算するトルクとして、車両の車輪を駆動する全モータの最大トルクの総和である総最大トルクをＴmaxtを用い、角加速度監視手段は、車両の車輪を駆動する全モータの最大トルクの総和である総最大トルクをＴmaxtとした場合に、前記車輪の前記角加速度検出手段で検出される角加速度が、次式、Ｗ＝ｋ４×Ｒ×Ｔmaxt／ｍ／ｒ2 、ただし、ｋ４：定数（１〜２内の任意の値）、で計算される許容角加速度Ｗ以内であるか否かを監視するようにしたため、タイヤのスリップが発生したことを迅速に検出して簡単な制御でスリップ防止が行えて、車両の安定走行に寄与することができ、また許容角加速度Ｗが大きく見積もられることになり、スリップ防止や異常トルク増大の防止のためのトルク減少を行い過ぎることが防止される。
【００２８】
この発明の第５の電気自動車のモータ制御装置は、第２の電気自動車のモータ制御装置において、角加速度監視手段における許容角加速度Ｗを計算するトルクとして、車両の車輪を駆動する全モータの最大トルクの総和である総最大トルクをＴmaxtを用いるようにしたため、坂道においても、タイヤのスリップ発生による異常トルクの増大を防止でき、車両の安定走行に寄与することができ、また許容角加速度Ｗが大きく見積もられることになり、スリップ防止のためのトルク減少を行い過ぎることが防止される。
【００２９】
この発明の第６の電気自動車のモータ制御装置は、第３の電気自動車のモータ制御装置において、角加速度監視手段における許容角加速度Ｗを計算するトルクとして、車両の車輪を駆動する全モータの最大トルクの総和である総最大トルクをＴmaxtを用いるようにしたため、坂道においても、タイヤのスリップ発生による異常トルクの増大を防止できて、車両の安定走行に寄与することができ、また許容角加速度Ｗが大きく見積もられることになり、スリップ防止や異常トルク増大の防止のためのトルク減少を行い過ぎることが防止される。
【００３０】
この発明の電気自動車は、この発明の上記いずれかの構成の電気自動車のモータ制御装置を備えたものである。そのため、タイヤのスリップ発生による異常トルクの増大を防止でき、安定走行が行える。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】この発明の一実施形態に係るモータ制御装置を装備した電気自動車を平面図で示す概念構成のブロック図である。
【図２】同電気自動車のモータ制御装置におけるインバータ装置の概念構成のブロック図である。
【図３】同電気自動車におけるトルクと加速度の関係を示す説明図である。
【図４】同電気自動車におけるトルクと加速度の関係を示すブロック図および登坂時の作用力の説明図である。
【図５】同電気自動車のモータ制御装置におけるスリップ対応トルク低下手段によるトルク低下例の説明図である。
【図６】同電気自動車におけるインホイールモータ駆動装置の破断正面図である。
【図７】図６のVII-VII 線断面図である。
【図８】図７の部分拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
この発明の一実施形態を図１ないし図８と共に説明する。この電気自動車は、車体１の左右の後輪となる車輪２が駆動輪とされ、左右の前輪となる車輪３が従動輪の操舵輪とされた４輪の自動車である。駆動輪および従動輪となる車輪２，３は、いずれもタイヤを有し、それぞれ車輪用軸受４，５を介して車体１に支持されている。車輪用軸受４，５は、図１ではハブベアリングの略称「Ｈ／Ｂ」を付してある。駆動輪となる左右の車輪２，２は、それぞれ独立の走行用のモータ６，６により駆動される。モータ６の回転は、減速７および車輪用軸受４を介して車輪２に伝達される。これらモータ６、減速機７、および車輪用軸受４は、互いに一つの組立部品であるインホイールモータ装置８を構成しており、インホイールモータ装置８は、一部または全体が車輪２内に配置される。インホイールモータ装置８は、インホイールモータユニットとも称される。モータ６は、減速機７を介さずに直接に車輪２を回転駆動するものであっても良い。各車輪２，３には、電動式等のブレーキ９，１０が設けられている。
【００３３】
左右の前輪となる操舵輪である車輪３，３は、転舵機構１１を介して転舵可能であり、操舵機構１２により操舵される。転舵機構１１は、タイロッド１１ａを左右移動させることで、車輪用軸受５を保持した左右のナックルアーム１１ｂの角度を変える機構であり、操舵機構１２の指令によりＥＰＳ（電動パワーステアリング）モータ１３を駆動させ、回転・直線運動変換機構（図示せず）を介して左右移動させられる。操舵角は操舵角センサ１５で検出し、このセンサ出力はＥＣＵ２１に出力され、その情報は左右輪の加速・減速指令等に使用される。
【００３４】
制御系を説明する。自動車全般の制御を行う電気制御ユニットであるＥＣＵ２１と、このＥＣＵ２１の指令に従って走行用のモータ６の制御を行うインバータ装置２２と、ブレーキコントローラ２３とが、車体１に搭載されている。ＥＣＵ２１は、コンピュータとこれに実行されるプログラム、並びに各種の電子回路等で構成される。この実施形態のモータ制御装置２０は、主に、前記ＥＣＵ２１とインバータ装置２２とで構成される。
【００３５】
ＥＣＵ２１は、トルク指令手段３４と一般制御部２１ｂとを有している。トルク指令手段３４は、アクセル操作部１６の出力する加速指令と、ブレーキ操作部１７の出力する減速指令と、操舵角センサ１５の出力する旋回指令とから、左右輪の走行用モータ６，６に与える加速・減速指令を生成し、インバータ装置２２へ出力する。トルク指令手段３４は、上記の他に、出力する加速・減速指令を、各車輪２，３の車輪用軸受４，５に設けられた回転センサ２４から得られるタイヤ速度の情報や、車載の各センサの情報を用いて補正する機能を有していても良い。アクセル操作部１６は、アクセルペダルとその踏み込み量を検出して前記加速指令を出力するセンサ１６ａとでなる。ブレーキ操作部１７は、ブレーキペダルとその踏み込み量を検出して前記減速指令を出力するセンサ１７ａとでなる。
【００３６】
ＥＣＵ２１の一般制御部２１ｂは、前記ブレーキ操作部１７の出力する減速指令をブレーキコントローラ２３へ出力する機能、各種の補機システム２５を制御する機能、コンソールの操作パネル２６からの入力指令を処理する機能、表示手段２７に表示を行う機能などを有する。前記補機システム２５は、例えば、エアコン、ライト、ワイパー、ＧＰＳ、エアバッグ等であり、ここでは代表して一つのブロックとして示す。
【００３７】
ブレーキコントローラ２３は、ＥＣＵ２１から出力される減速指令に従って、各車輪２，３のブレーキ９，１０に制動指令を与える手段である。ＥＣＵ２１から出力される制動指令には、ブレーキ操作部１７の出力する減速指令によって生成される指令の他に、ＥＣＵ２１の持つ安全性向上のための手段によって生成される指令がある。ブレーキコントローラ２３は、この他にアンチロックブレーキシステムを備える。ブレーキコントローラ２３は、電子回路やマイコン等により構成される。
【００３８】
インバータ装置２２は、各モータ６に対して設けられたパワー回路部２８と、このパワー回路部２８を制御するモータコントロール部２９とで構成される。モータコントロール部２９は、各パワー回路部２８に対して共通して設けられていても、別々に設けられていても良いが、共通して設けられた場合であっても、各パワー回路部２８を、例えば互いにモータトルクが異なるように独立して制御可能なものとされる。モータコントロール部２９は、このモータコントロール部２９が持つインホイールモータ８に関する各検出値や制御値等の各情報（「ＩＷＭシステム情報」と称す）をＥＣＵに出力する機能を有する。
【００３９】
図２は、インバータ装置２２の概念構成を示すブロック図である。パワー回路部２８は、バッテリ１９の直流電力をモータ６の駆動に用いる３相の交流電力に変換するインバータ３１と、このインバータ３１を制御するＰＷＭドライバ３２とで構成される。モータ６は３相の埋め込み磁石型同期モータ等からなる。インバータ３１は、複数の半導体スイッチング素子（図示せず）で構成され、ＰＷＭドライバ３２は、入力された電流指令をパルス幅変調し、前記各半導体スイッチング素子にオンオフ指令を与える。
【００４０】
モータコントロール部２９は、コンピュータとこれに実行されるプログラム、および電子回路により構成され、その基本となる制御部としてモータ駆動制御部３３を有している。モータ駆動制御部３３は、上位制御手段であるＥＣＵ２１のトルク指令手段３４から与えられるトルク指令による加速・減速指令に従い、電流指令に変換して、パワー回路部２８のＰＷＭドライバ３２に電流指令を与える手段である。モータ駆動制御部３３は、インバータ３１からモータ６に流すモータ電流値を電流検出手段３５から得て、電流フィードバック制御を行う。また、モータ駆動制御部３３は、モータ６のロータの回転角を角度センサ３６から得て、ロータ回転角に応じた制御をベクトル制御等で行う。
【００４１】
この実施形態では、上記構成のモータコントロール部２９に、次の角加速度監視手段３７、スリップ対応トルク低下手段３８、および報告手段４２を設けている。また、モータ６で駆動される車輪２の角加速度を検出する角加速度検出手段３９と、登坂角度検出手段４１とが設けられている。
角加速度検出手段３９は、例えば、前記回転センサ２４から得られるタイヤ回転速度の検出値を微分して角加速度を検出する手段等からなり、モータコントロール部２９の一部として設けられていても、またモータコントロール部２９とは独立したセンサとして設けられていても良い。登坂角度検出手段４１は、例えば、車両の車体１の姿勢を検出するジャイロ等からなり、車体１の適宜の箇所に搭載されている。登坂角度検出手段４１は、車体１の姿勢を検出するものに限らず、駆動系の監視等によって登坂角度を検出するものであっても良い。
【００４２】
角加速度監視手段３７は、車両の車輪２を駆動する全モータ６の駆動トルクの総和である総駆動トルクをＴｔ、車両質量をｍ、タイヤ半径をｒ、モータ６と車輪２間に挿入される減速機７の減速比を１／Ｒ、登坂角度検出手段４１で検出された車両登坂角度をａとした場合に、車輪２の前記角加速度検出手段３９で検出される角加速度が、次式(2) 、
Ｗ＝ｋ２×Ｒ×Ｔｔ／ｍ／ｒ2 ＋ｍｇ× sin（ａ）／ｍ／ｒ ……(2)
ただし、ｋ２：定数（１〜２内の任意の値）、
ｇ：重力の加速度、
で計算される許容角加速度Ｗ（rad/s2）以内であるか否かを監視する手段である。前記車両登坂角度ａは、下り坂の場合は負の値とする。
各量の単位は、Ｔｔ（Ｎｍ）、ｍ（ｍ）、ｒ（ｗ）、ａ（rad)、Ｗ（rad/ｓ2 ）、である（以下、同様）。
なお、角加速度監視手段３７は、平地走行の場合は、上記の式(2) における右辺の「
sin（ａ）／ｍ／ｒ」の項が零になるため、結果的に、
次式(1) 、
Ｗ＝ｋ１×Ｒ×Ｔｔ／ｍ／ｒ2 ……(1)
ただし、ｋ１：定数（１〜２内の任意の値）、
で計算される許容角加速度Ｗ以内であるか否かを監視することになる。
角加速度監視手段３７において、総駆動トルクＴｔの値は、インバータ装置２２におけるモータ駆動制御部３３で、電流計３５の電流検出値等から認識している現在のモータ駆動トルクの値を、車両の全てのモータ６のインバータ装置２２から得て加算することで求める。総駆動トルクＴｔの値は、ＥＣＵ２１で各インバータ装置２２のモータ駆動制御部３３より得た値を加算し、各インバータ装置２２の角加速度監視手段３７へ与えるようにしても良い。
【００４３】
スリップ対応トルク低下手段３８は、角加速度監視手段３７が許容角加速度Ｗ外であると判定したときに、モータ駆動制御部３３にモータの駆動トルクを減少させる手段である。スリップ対応トルク低下手段３８によりどのように駆動トルクを減少させるかは、任意に定められた規則式に従って行うようにすれば良く、例えば、図５（Ａ）に示すように、許容角加速度Ｗ外であると判定された時点ｔ１から、次第に駆動トルクを減少させるようにしても良く、同図（Ｂ）に示すように、許容角加速度Ｗ外であると判定された時点ｔ１で設定割合まで駆動トルクを減少させるようにしても良い。駆動トルクの減少の程度は、試験やシミュレーション等により適切な値を見出して適宜設定すれば良い。また、スリップ対応トルク低下手段３８は、角加速度監視手段３７が許容角加速度Ｗ内に戻ったことを検出したときは、駆動トルクを減少させる制御を解除する。
【００４４】
図２の報告手段４２は、角加速度監視手段３７が許容角加速度Ｗ外であるとの判定結果、およびスリップ対応トルク低下手段３８で駆動トルクを減少させる制御を行った内容の情報を、ＥＣＵ２１に報告する。ＥＣＵ２１は、その報告を受けて、例えばトルク指令手段３４等により、車両全体の統合制御を行う。また、ＥＣＵ２１は、報告手段４２の報告を受けて運転席の表示装置２７の画面に、スリップが生じている旨や、スリップに対応してトルク減少させている旨等の表示を行うようにしても良い。
【００４５】
上記構成によるスリップ検出およびスリップ対応処置等につき、図３，図４を参照して説明する。
車輪２の、風圧等の外力等を考慮しない理論上の角加速度ｗは、次のように、モータ６の総駆動トルクＴｔ、車両質量ｍ、タイヤ半径ｒ、減速比を１／Ｒによって定まる。したがって、検出された車輪２の角加速度が前記理論上の角加速度ｗを超えていると、車輪２にスリップが生じていると推定される。
すなわち、減速機７の出力トルクは、（モータの総駆動トルクＴｔ）×（減速比の逆数Ｒ）であり、Ｔｔ×Ｒである。平地走行の場合、タイヤの接地点に生じる推進力Ｆは、減速機出力トルクＴｔ×Ｒをタイヤ半径ｒで除した値であり、Ｔｔ×Ｒ×１／ｒである。理論上の加速度αは、Ｆ＝ｍαの関係から、α＝Ｆ／ｍであり、Ｔｔ×Ｒ×１／ｒ×１／ｍである。角加速度に換算すると、理論上の角加速度ｗは、加速度αをタイヤ半径ｒで除して、Ｔｔ×Ｒ×１／ｒ×１／ｍ×１／ｒであり、整理すると、Ｒ×Ｔｔ／ｍ／ｒ2 である。この理論上の加速度ｗに、風圧等による外力、駆動伝達系の損失の影響の考慮や、ある程度のスリップを許容するための係数ｋ１を乗算すると、上記の(1) の右辺となる。この(1) 式の右辺は、(2) 式の右辺の第１項である（ただし、(2) 式では係数ｋ２）。
【００４６】
坂道を走行する間は、路面傾斜角度ａ（rad)によって生じる車両質量ｍによる力「ｍｇ× sin（ａ）」が前記推進力Ｆ（Ｎ）に加わる。この加わった力による加速度成分は、(2) 式の右辺第２項であり、「ｍｇ× sin（ａ）／ｍ／ｒ」となる。
したがって、坂道を走行するときは、(2) 式、
Ｗ＝ｋ２×Ｒ×Ｔｔ／ｍ／ｒ2 ＋ｍｇ× sin（ａ）／ｍ／ｒ ……(2)
によって定まる許容角加速度Ｗを超える角加速度が検出された場合、スリップを生じていると推定できる。
なお、平地を走行する場合は、車両登坂角度ａによって影響する加速度成分である「ｍｇ× sin（ａ）／ｍ／ｒ」の値が零となるため、(2) 式を用いることで、平地、坂道を問わず、スリップの推定が行える。
【００４７】
角加速度監視手段３７は、角加速度検出手段３９で検出される角加速度が、上記のように求まる理論上の加速度ｗに、ある程度のスリップを許容するため等の係数ｋ２を乗じた値である許容角加速度Ｗ内以内であるか否かを常時監視する。許容角加速度Ｗ外であると判定されると、スリップ対応トルク低下手段３８は、モータ駆動制御部３３にモータ６の駆動トルクを減少させる。このようにスリップ発生時に駆動トルク６を減少させることで、スリップ発生による異常トルクの増大を防止でき、安定した走行が行える。
前記係数ｋ１，ｋ２は、１とすると僅かなスリップでもトルク低減させることになるため、１以上であることが必要であるが、２以上と大きくし過ぎるとスリップ防止や異常トルク増大の防止の実効が得られなくなるため、試験やシミュレーション等に基づき、１〜２の範囲で適宜の値に定めるのが良い。
【００４８】
この構成によると、上記のようにして、平地、坂道を問わず、角加速度監視手段３７による適切なスリップ判断が行えて、スリップ発生による異常トルクの増大防止のためのトルク減少が行える。また、登坂角度検出手段４１で実際の登坂角度ａを検出して制御するため、登坂角度ａに応じたスリップ判断を精度良く行うことができる。
【００４９】
なお、上記実施形態では、登坂角度検出手段４１により登坂角度ａを検出して制御するようにしたが、登坂角度検出手段４１を用いず、登坂角度の影響を考慮する車両仕様として設定された最大の車両登坂角度ａを用いても良い。
すなわち、角加速度監視手段３７は、車両につき仕様として設定された最大の車両登坂角度をａとした場合に、前記車輪２の前記角加速度検出手段で検出される角加速度が、次式(3) 、
Ｗ＝ｋ３×Ｒ×Ｔｔ／ｍ／ｒ2 ＋ｍｇ× sin（ａ）／ｍ／ｒ ……(3)
ただし、ｋ３：定数（１〜２内の任意の値）、
で計算される許容角加速度Ｗ以内であるか否かを監視するようにしても良い。
【００５０】
この構成の場合も、車両登坂角度ａによって影響する加速度成分である「ｍｇ× sin（ａ）／ｍ／ｒ」の値を、平地走行の場合の加速度成分に加えて許容角加速度Ｗの値を定め、監視する。この場合、車両につき仕様として設定された最大の車両登坂角度をａを見込んで許容角加速度Ｗを定める。そのため、上り坂において、スリップ判断につき誤判断することが回避され、誤ってトルク減少させることが回避される。また、この構成の場合、仕様として設定された最大の車両登坂角度ａを判断に用いるため、登坂角度検出手段４１を設けることが不要であり、構成が簡素となる。
【００５１】
また、上記各実施形態では、モータ６の実際に動作しているときの駆動トルクをスリップ判定に用いるようにしたが、モータ６の最大トルクを用いても良い。この場合に、車両登坂角度につき、検出値を用いても、また車両につき仕様として設定された最大の車両登坂角度を用いても良い。
すなわち、平地走行の場合、角加速度監視手段３７は、車両の車輪２を駆動する全モータ６の最大トルクの総和である総最大トルクをＴmaxtとした場合に、前記車輪２の前記角加速度検出手段で検出される角加速度が、次式(4) 、
Ｗ＝ｋ４×Ｒ×Ｔmaxt／ｍ／ｒ2 ……(4)
ただし、ｋ４：定数（１〜２内の任意の値）、
で計算される許容角加速度Ｗ以内であるか否かを監視するものとしても良い。
【００５２】
坂道走行では、角加速度監視手段３７は、車両の車輪２を駆動する全モータ６の最大トルクの総和である総最大トルクをＴmaxtとした場合に、前記車輪２の角加速度検出手段３９で検出される角加速度が、次式(5) 、
Ｗ＝ｋ２×Ｒ×Ｔmaxt／ｍ／ｒ2 ＋ｍｇ× sin（ａ）／ｍ／ｒ
ただし、ｋ５：定数（１〜２内の任意の値）、
ｇ：重力の加速度、
で計算される許容角加速度Ｗ以内であるか否かを監視するものとしても良い。この場合の角度ａは、登坂角度検出手段４１で検出された車両登坂角度である。
【００５３】
また、角加速度監視手段３７は、車両の車輪２を駆動する全モータ６の最大トルクの総和である総最大トルクをＴmaxtとし、仕様として設定された最大の車両登坂角度をａとした場合に、前記車輪２の前記角加速度検出手段で検出される角加速度が、次式(6) 、
Ｗ＝ｋ３×Ｒ×Ｔmaxt／ｍ／ｒ2 ＋ｍｇ× sin（ａ）／ｍ／ｒ
ただし、ｋ６：定数（１〜２内の任意の値）、
で計算される許容角加速度Ｗ以内であるか否かを監視するものとしても良い。
【００５４】
上記のように、全モータ６のトルクの総和を求めるにつき、モータ６の最大トルクを用いる場合は、実際の駆動トルクで計算する場合よりも、許容角加速度Ｗが大きく見積もられることになり、スリップ防止や異常トルク増大の防止のためのトルク減少を行い過ぎることが回避される。
【００５５】
次に、図６〜図８と共に、前記インホイールモータ装置８の具体例を示す。このインホイールモータ装置８は、車輪用軸受４とモータ６との間に減速機７を介在させ、車輪用軸受４で支持される駆動輪である車輪２のハブとモータ６の回転出力軸７４とを同軸心上で連結してある。減速機７は、サイクロイド減速機であって、モータ６の回転出力軸７４に同軸に連結される回転入力軸８２に偏心部８２ａ，８２ｂを形成し、偏心部８２ａ，８２ｂにそれぞれ軸受８５を介して曲線板８４ａ，８４ｂを装着し、曲線板８４ａ，８４ｂの偏心運動を車輪用軸受４へ回転運動として伝達する構成である。なお、この明細書において、車両に取り付けた状態で車両の車幅方向の外側寄りとなる側をアウトボード側と呼び、車両の中央寄りとなる側をインボード側と呼ぶ。
【００５６】
車輪用軸受４は、内周に複列の転走面５３を形成した外方部材５１と、これら各転走面５３に対向する転走面５４を外周に形成した内方部材５２と、これら外方部材５１および内方部材５２の転走面５３，５４間に介在した複列の転動体５５とで構成される。内方部材５２は、駆動輪を取り付けるハブを兼用する。この車輪用軸受４は、複列のアンギュラ玉軸受とされていて、転動体５５はボールからなり、各列毎に保持器５６で保持されている。上記転走面５３，５４は断面円弧状であり、各転走面５３，５４は接触角が背面合わせとなるように形成されている。外方部材５１と内方部材５２との間の軸受空間のアウトボード側端は、シール部材５７でシールされている。
【００５７】
外方部材５１は静止側軌道輪となるものであって、減速機７のアウトボード側のハウジング８３ｂに取り付けるフランジ５１ａを有し、全体が一体の部品とされている。フランジ５１ａには、周方向の複数箇所にボルト挿通孔６４が設けられている。また、ハウジング８３ｂには，ボルト挿通孔６４に対応する位置に、内周にねじが切られたボルト螺着孔９４が設けられている。ボルト挿通孔９４に挿通した取付ボルト６５をボルト螺着孔９４に螺着させることにより、外方部材５１がハウジング８３ｂに取り付けられる。
【００５８】
内方部材５２は回転側軌道輪となるものであって、車輪取付用のハブフランジ５９ａを有するアウトボード側材５９と、このアウトボード側材５９の内周にアウトボード側が嵌合して加締めによってアウトボード側材５９に一体化されたインボード側材６０とでなる。これらアウトボード側材５９およびインボード側材６０に、前記各列の転走面５４が形成されている。インボード側材６０の中心には貫通孔６１が設けられている。ハブフランジ５９ａには、周方向複数箇所にハブボルト６６の圧入孔６７が設けられている。アウトボード側材５９のハブフランジ５９ａの根元部付近には、駆動輪および制動部品（図示せず）を案内する円筒状のパイロット部６３がアウトボード側に突出している。このパイロット部６３の内周には、前記貫通孔６１のアウトボード側端を塞ぐキャップ６８が取り付けられている。
【００５９】
減速機７は、上記したようにサイクロイド減速機であり、図７のように外形がなだらかな波状のトロコイド曲線で形成された２枚の曲線板８４ａ，８４ｂが、それぞれ軸受８５を介して回転入力軸８２の各偏心部８２ａ，８２ｂに装着してある。これら各曲線板８４ａ，８４ｂの偏心運動を外周側で案内する複数の外ピン８６を、それぞれハウジング８３ｂに差し渡して設け、内方部材２のインボード側材６０に取り付けた複数の内ピン８８を、各曲線板８４ａ，８４ｂの内部に設けられた複数の円形の貫通孔８９に挿入状態に係合させてある。回転入力軸８２は、モータ６の回転出力軸７４とスプライン結合されて一体に回転する。なお、回転入力軸８２はインボード側のハウジング８３ａと内方部材５２のインボード側材６０の内径面とに２つの軸受９０で両持ち支持されている。
【００６０】
モータ６の回転出力軸７４が回転すると、これと一体回転する回転入力軸８２に取り付けられた各曲線板８４ａ，８４ｂが偏心運動を行う。この各曲線板８４ａ，８４ｂの偏心運動が、内ピン８８と貫通孔８９との係合によって、内方部材５２に回転運動として伝達される。回転出力軸７４の回転に対して内方部材５２の回転は減速されたものとなる。例えば、１段のサイクロイド減速機で１／１０以上の減速比を得ることができる。
【００６１】
前記２枚の曲線板８４ａ，８４ｂは、互いに偏心運動が打ち消されるように１８０°位相をずらして回転入力軸８２の各偏心部８２ａ，８２ｂに装着され、各偏心部８２ａ，８２ｂの両側には、各曲線板８４ａ，８４ｂの偏心運動による振動を打ち消すように、各偏心部８２ａ，８２ｂの偏心方向と逆方向へ偏心させたカウンターウエイト９１が装着されている。
【００６２】
図８に拡大して示すように、前記各外ピン８６と内ピン８８には軸受９２，９３が装着され、これらの軸受９２，９３の外輪９２ａ，９３ａが、それぞれ各曲線板８４ａ，８４ｂの外周と各貫通孔８９の内周とに転接するようになっている。したがって、外ピン８６と各曲線板８４ａ，８４ｂの外周との接触抵抗、および内ピン８８と各貫通孔８９の内周との接触抵抗を低減し、各曲線板８４ａ，８４ｂの偏心運動をスムーズに内方部材５２に回転運動として伝達することができる。
【００６３】
図６において、モータ６は、円筒状のモータハウジング７２に固定したモータステータ７３と、回転出力軸７４に取り付けたモータロータ７５との間にラジアルギャップを設けたラジアルギャップ型のＩＰＭモータである。回転出力軸７４は、減速機７のインボード側のハウジング８３ａの筒部に２つの軸受７６で片持ち支持されている。
【００６４】
モータステータ７３は、軟質磁性体からなるステータコア部７７とコイル７８とでなる。ステータコア部７７は、その外周面がモータハウジング７２の内周面に嵌合して、モータハウジング７２に保持されている。モータロータ７５は、モータステータ７３と同心に回転出力軸７４に外嵌するロータコア部７９と、このロータコア部７９に内蔵される複数の永久磁石８０とでなる。
【００６５】
モータ６には、モータステータ７３とモータロータ７５の間の相対回転角度を検出する複数（ここでは２つ）の角度センサ３６Ａ，３６Ｂが設けられる。これら角度センサ３６Ａ，３６Ｂは、図１，図２における角度センサ３６である。各角度センサ３６Ａ，３６Ｂは、モータステータ７３とモータロータ７５の間の相対回転角度を表す信号を検出して出力する角度センサ本体７０と、この角度センサ本体７０の出力する信号から角度を演算する角度演算回路７１とを有する。角度センサ本体７０は、回転出力軸７４の外周面に設けられる被検出部７０ａと、モータハウジング７２に設けられ前記被検出部７０ａに例えば径方向に対向して近接配置される検出部７０ｂとでなる。被検出部７０ａと検出部７０ｂは軸方向に対向して近接配置されるものであっても良い。ここでは、各角度センサ３６Ａ，３６Ｂとして、互いに種類の異なるものが用いられている。すなわち、例えば一方の角度センサ３６Ａとして、その角度センサ本体７０の被検出部７０ａが磁気エンコーダからなるものが用いられ、他方の角度センサ３６Ｂとしてレゾルバが用いられる。モータ６の回転制御は上記モータコントロール部２９（図１，２）により行われる。このモータ６では、その効率を最大にするため、角度センサ３６Ａ，３６Ｂの検出するモータステータ７３とモータロータ７５の間の相対回転角度に基づき、モータステータ７３のコイル７８へ流す交流電流の各波の各相の印加タイミングを、モータコントロール部２９のモータ駆動制御部３３によってコントロールするようにされている。
【００６６】
なお、前記実施形態では、角加速度監視手段３７およびスリップ対応トルク低下手段３８をインバータ装置２２に設けたが、これらの手段３７，３８は、ＥＣＵ２１に設けても良い。
【符号の説明】
【００６７】
１…車体
２，３…車輪
４，５…車輪用軸受
６…モータ
７…減速機
８…インホイールモータ駆動装置
９，１０…電動式のブレーキ
１１…転舵機構
１２…操舵機構
２０…モータ制御装置
２１…ＥＣＵ
２２…インバータ装置
２４…回転センサ
２８…パワー回路部
２９…モータコントロール部
３１…インバータ
３２…ＰＷＭドライバ
３３…モータ駆動制御部
３４…トルク指令手段
３７…加速度監視手段
３８…スリップ対応トルク低下手段
３９…角加速度検出手段
４１…登坂角度検出手段
【技術分野】
【０００１】
この発明は、バッテリ駆動や燃料電池駆動等の電気自動車のモータ制御装置に関し、特にそのタイヤのスリップ制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車では、内燃機関に比べて応答性の高いモータが用いられ、そのモータはトルク制御される。特に、インホイールモータ型の電気自動車では、各輪独立に応答性の高いモータが用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１７２９３５公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように電気自動車では応答性の高いモータが用いられ、トルク制御されるため、タイヤがスリップ等で路面から離れたときに、タイヤは急激な回転上昇を発生させる。そのため、ブレーキが利かない状況になる恐れがある。このようなスリップによるモータの急激な回転上昇は自動車の安定した走行に好ましくない。車輪を個別に駆動するインホイールモータ型の電気自動車では、一部の駆動輪の上記のようなスリップによるモータの急激な回転上昇は、極力防止する必要がある。
【０００５】
この発明の目的は、タイヤのスリップ発生による異常トルクの増大を防止でき、車両の安定走行に寄与できる電気自動車のモータ制御装置を提供することである。
この発明の他の目的は、タイヤのスリップ発生による異常トルクの増大を防止でき、安定走行が行える電気自動車を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の第１の電気自動車のモータ制御装置２０は、トルク指令手段３４から与えられたトルク指令に応じて、車輪２を駆動するモータ６のトルクを制御するモータ駆動制御部３３を備えた電気自動車のモータ制御装置において、
前記モータ６で駆動される車輪２の角加速度を検出する角加速度検出手段３９と、
車両の車輪２を駆動する全モータ６の駆動トルクの総和である総駆動トルクをＴｔ、車両質量をｍ、タイヤ半径をｒ、モータ６と車輪２間に挿入される減速機７の減速比を１／Ｒとした場合に、前記車輪２の前記角加速度検出手段３９で検出される角加速度が、次式(1) 、
Ｗ＝ｋ１×Ｒ×Ｔｔ／ｍ／ｒ2 ……(1)
ただし、ｋ１：定数（１〜２内の任意の値）、
で計算される許容角加速度Ｗ以内であるか否かを監視する角加速度監視手段３７と、
この角加速度監視手段３７が許容角加速度Ｗ外であると判定したときに、前記モータ駆動制御部３３にモータの駆動トルクを減少させるスリップ対応トルク低下手段３８
とを設けたことを特徴とする。
各量の単位は、Ｔｔ（Ｎｍ）、ｍ（ｍ）、ｒ（ｗ）、Ｗ（rad/ｓ2 ）である（以下、同様）。
【０００７】
車輪２の、風圧等の外力等を考慮しない理論上の角加速度ｗは、次のように、モータ６の総駆動トルクＴｔ、車両質量ｍ、タイヤ半径ｒ、減速比を１／Ｒによって定まる。したがって、検出された車輪２の角加速度が前記理論上の角加速度ｗを超えていると、車輪２にスリップが生じていると推定される。
すなわち、減速機７の出力トルクは、（モータの総駆動トルクＴｔ）×（減速比の逆数Ｒ）であり、Ｔｔ×Ｒである。平地走行の場合、タイヤの接地点に生じる推進力Ｆは、減速機出力トルクＴｔ×Ｒをタイヤ半径ｒで除した値であり、Ｔｔ×Ｒ×１／ｒである。理論上の加速度αは、Ｆ＝ｍαの関係から、α＝Ｆ／ｍであり、Ｔｔ×Ｒ×１／ｒ×１／ｍである。角加速度に換算すると、理論上の角加速度ｗは、加速度αをタイヤ半径ｒで除して、Ｔｔ×Ｒ×１／ｒ×１／ｍ×１／ｒであり、整理すると、Ｒ×Ｔｔ／ｍ／ｒ2 である。この理論上の加速度ｗに、風圧等による外力、駆動伝達系の損失の影響の考慮や、ある程度のスリップを許容するための係数ｋ１を乗算すると、上記の(1) の右辺となる。
【０００８】
角加速度監視手段３７は、角加速度検出手段３９で検出される角加速度が、上記のように求まる理論上の加速度ｗに、ある程度のスリップを許容するため等の係数ｋ１を乗じた値である許容角加速度Ｗ内以内であるか否かを常時監視する。許容角加速度Ｗ外であると判定されると、スリップ対応トルク低下手段３８は、モータ駆動制御部３３にモータ６の駆動トルクを減少させる。このようにスリップ発生時に駆動トルク６を減少させることで、モータ駆動制御部３３が閉ループのトルク制御であっても、スリップ発生による異常トルクの増大を防止でき、安定した走行が行える。
前記係数ｋ１は、１とすると僅かなスリップでもトルク低減させることになるため、１以上であることが必要であるが、２以上と大きくし過ぎるとスリップ防止の実効が得られなくなるため、試験やシミュレーション等に基づき、１〜２の範囲で適宜の値に定めるのが良い。また、スリップ対応トルク低下手段３８により駆動トルクを減少させる程度は、適宜設定すれば良い。
【０００９】
上記(1) 式による許容角加速度Ｗは、平地走行である場合に適しており、坂道を走行する場合は、次式(2) または(3) により、登坂角度ａを考慮した値とするのが良い。登坂角度ａについては、登坂角度検出手段４１を有する場合は、その検出値を用いるのが良く、また登坂角度検出手段４１を有しない場合は、車両の設計上の最大登坂角度を用いるのが良い。
【００１０】
この発明の第２の電気自動車のモータ制御装置２０は、第１の電気自動車のモータ制御装置２０において、登坂角度検出手段４１を設けると共に、角加速度監視手段３７による許容角加速度Ｗの値、および判定を次のように行うものである。
すなわち、角加速度監視手段３７は、前記登坂角度検出手段４１で検出された車両登坂角度をａ（rad)とした場合に、前記車輪２の前記角加速度検出手段３９で検出される角加速度が、次式(2) 、
Ｗ＝ｋ２×Ｒ×Ｔｔ／ｍ／ｒ2 ＋ｍｇ× sin（ａ）／ｍ／ｒ ……(2)
ただし、ｋ２：定数（１〜２内の任意の値）、
ｇ：重力の加速度、
で計算される許容角加速度Ｗ以内であるか否かを監視する。前記車両登坂角度をａは、下り坂の場合は負の値とする。
【００１１】
この構成の場合、車両登坂角度ａによって影響する加速度成分である「ｍｇ× sin（ａ）／ｍ／ｒ」の値を、平地走行の場合の加速度成分に加えて許容角加速度Ｗの値を定め、監視する。そのため、坂道において、角加速度監視手段３７による適切なスリップ判断が行えて、効果的にスリップ防止やスリップによる異常トルク増大の防止のためのトルク減少が行える。また、登坂角度検出手段４１で実際の登坂角度ａを検出して制御するため、登坂角度ａに応じたスリップ判断を精度良く行うことができる。第２の電気自動車のモータ制御装置２０において、登坂角度検出手段４１で検出される登坂角度ａが零の場合、つまり平地走行の場合は、車両登坂角度ａによって影響する加速度成分である「ｍｇ× sin（ａ）／ｍ／ｒ」の値が零となるため、角加速度監視手段３７は、結果的に第１の電気自動車のモータ制御装置２０と同様の判断を行うことになる。
第２の電気自動車のモータ制御装置２０におけるその他の構成、効果は、第１の電気自動車のモータ制御装置と同様である。
【００１２】
この発明の第３の電気自動車のモータ制御装置２０は、第１の電気自動車のモータ制御装置において、角加速度監視手段３７の許容角加速度Ｗの値として、登坂角度の影響を考慮するについて、車両につき仕様として設定された最大の車両登坂角度ａを用いるものである。
すなわち、角加速度監視手段３７は、車両につき仕様として設定された最大の車両登坂角度をａとした場合に、前記車輪２の前記角加速度検出手段で検出される角加速度が、次式(3) 、
Ｗ＝ｋ３×Ｒ×Ｔｔ／ｍ／ｒ2 ＋ｍｇ× sin（ａ）／ｍ／ｒ ……(3)
ただし、ｋ３：定数（１〜２内の任意の値）、
で計算される許容角加速度Ｗ以内であるか否かを監視する。
【００１３】
この構成の場合も、車両登坂角度ａによって影響する加速度成分である「ｍｇ× sin（ａ）／ｍ／ｒ」の値を、平地走行の場合の加速度成分に加えて許容角加速度Ｗの値を定め、監視する。この場合、車両につき仕様として設定された最大の車両登坂角度をａを見込んで許容角加速度Ｗを定める。そのため、上り坂において、スリップ判断につき誤判断することが防止され、誤ってトルク減少させることが防止される。また、この構成の場合、仕様として設定された最大の車両登坂角度ａを判断に用いるため、登坂角度検出手段４１を設けることが不要であり、構成が簡素となる。
第３の電気自動車のモータ制御装置２０におけるその他の構成、効果は、第１の電気自動車のモータ制御装置と同様である。
【００１４】
この発明の第４の電気自動車のモータ制御装置２０は、第１の電気自動車のモータ制御装置２０において、角加速度監視手段３７における許容角加速度Ｗを計算するトルクとして、車両の車輪２を駆動する全モータ６の最大トルクの総和である総最大トルクをＴmaxtを用いる。
すなわち、角加速度監視手段３７は、車両の車輪２を駆動する全モータ６の最大トルクの総和である総最大トルクをＴmaxtとした場合に、前記車輪２の前記角加速度検出手段で検出される角加速度が、次式(4) 、
Ｗ＝ｋ４×Ｒ×Ｔmaxt／ｍ／ｒ2 ……(4)
ただし、ｋ４：定数（１〜２内の任意の値）、
で計算される許容角加速度Ｗ以内であるか否かを監視する。
【００１５】
この構成の場合、全モータ６のトルクの総和を求めるにつき、モータ６の最大トルクを用いる。そのため、実際の駆動トルクで計算する場合よりも、許容角加速度Ｗが大きく見積もられることになり、スリップ防止や異常トルク防止のためのトルク減少を行い過ぎることが防止される。
第４の電気自動車のモータ制御装置２０におけるその他の構成、効果は、第１の電気自動車のモータ制御装置２０と同様である。
【００１６】
この発明の第５の電気自動車のモータ制御装置２９は、第２の電気自動車のモータ制御装置２０において、角加速度監視手段３７における許容角加速度Ｗを計算するトルクとして、車両の車輪２を駆動する全モータ６の最大トルクの総和である総最大トルクをＴmaxtを用いる。
すなわち、角加速度監視手段３７は、車両の車輪２を駆動する全モータ６の最大トルクの総和である総最大トルクをＴmaxtとした場合に、前記車輪２の角加速度検出手段３９で検出される角加速度が、次式(5)
Ｗ＝ｋ２×Ｒ×Ｔmaxt／ｍ／ｒ2 ＋ｍｇ× sin（ａ）／ｍ／ｒ ……(5)
ただし、ｋ５：定数（１〜２内の任意の値）、
ｇ：重力の加速度、
で計算される許容角加速度Ｗ以内であるか否かを監視する。
【００１７】
この構成の場合も、全モータ６のトルクの総和を求めるにつき、モータ６の最大トルクを用いる。そのため、実際の駆動トルクで計算する場合よりも、許容角加速度Ｗが大きく見積もられることになり、スリップ防止や異常トルク増大防止のためのトルク減少を行い過ぎることが防止される。また、第２の電気自動車のモータ制御装置２０と同様に、車両登坂角度ａによって影響する加速度成分である「ｍｇ× sin（ａ）／ｍ／ｒ」の値を、平地走行の場合の加速度成分に加えて許容角加速度Ｗの値を定め、監視する。そのため、坂道において、角加速度監視手段３７による適切なスリップ判断が行えて、効果的にスリップ防止や異常トルク増大の防止のためのトルク減少が行える。また、登坂角度検出手段４１で実際の 登坂角度ａを検出して制御するため、登坂角度ａに応じたスリップ判断を精度良く行うことができる。
第５の電気自動車のモータ制御装置２０におけるその他の構成、効果は、第１または第２の電気自動車のモータ制御装置と同様である。
【００１８】
この発明の第６の電気自動車のモータ制御装置２０は、第３の電気自動車のモータ制御装置２０において、角加速度監視手段３７における許容角加速度Ｗを計算するトルクとして、車両の車輪２を駆動する全モータ６の最大トルクの総和である総最大トルクをＴmaxtを用いる。
すなわち、角加速度監視手段３７は、車両の車輪２を駆動する全モータ６の最大トルクの総和である総最大トルクをＴmaxtとし、仕様として設定された最大の車両登坂角度をａとした場合に、前記車輪２の前記角加速度検出手段で検出される角加速度が、次式(6)
Ｗ＝ｋ３×Ｒ×Ｔmaxt／ｍ／ｒ2 ＋ｍｇ× sin（ａ）／ｍ／ｒ ……(6)
ただし、ｋ６：定数（１〜２内の任意の値）、
で計算される許容角加速度Ｗ以内であるか否かを監視する。
【００１９】
この構成の場合も、全モータ６のトルクの総和を求めるにつき、モータ６の最大トルクを用いる。そのため、実際の駆動トルクで計算する場合よりも、許容角加速度Ｗが大きく見積もられることになり、スリップ防止や異常トルク増大防止のためのトルク減少を行い過ぎることが防止される。また、第３の電気自動車のモータ制御装置２０と同様に、車両登坂角度ａによって影響する加速度成分である「ｍｇ× sin（ａ）／ｍ／ｒ」の値を、平地走行の場合の加速度成分に加えて許容角加速度Ｗの値を定め、監視する。この場合、車両につき仕様として設定された最大の車両登坂角度をａを見込んで許容角加速度Ｗを定める。そのため、上り坂において、スリップ判断につき誤判断することが防止され、誤ってトルク減少させることが防止される。また、この構成の場合、仕様として設定された最大の車両登坂角度ａを判断に用いるため、登坂角度検出手段４１を設けることが不要であり、構成が簡素となる。
第６の電気自動車のモータ制御装置におけるその他の構成、効果は、第１または第３の電気自動車のモータ制御装置と同様である。
【００２０】
この発明において、前記モータ６は、前記電気自動車の車輪２を個別に駆動するモータ６であっても良い。電気自動車ではモータ６をトルク制御し、またモータ６は応答性が高いため、各車輪２を個別にモータ駆動する車両では、駆動輪のうちの一部の車輪２が中に浮くなどすると、負荷が軽くなる結果、その車輪２のモータが加速されることになる。そのため、この発明による、加速度判定によるトルク減少の制御が、安定走行の上でより効果的となる。
【００２１】
この発明において、車輪２を個別にモータ６で駆動する電気自動車では、前記スリップ対応トルク低下手段３８は、前記角加速度検出手段３９で検出される角加速度が前記許容角加速度Ｗ外である車輪を駆動するモータ６のみ、前記モータ駆動制御部３３にモータ６の駆動トルクを減少させるものとしても良い。
上記のように、各車輪２を個別にモータ駆動する車両では、駆動輪のうちの一部の車輪２が中に浮くなどすると、その車輪２のモータ６が加速されることになるため、その加速されたモータ６のみ、前記モータ駆動制御部３３にモータの駆動トルクを減少させることが、走行の安定の上で好ましい。
【００２２】
この発明において、前記モータ６は、一部または全体が車輪２内に配置されて前記モータ６と減速機７とを含むインホイールモータ装置８を構成するものであっても良い。また、電気自動車が前記モータ６の回転を減速する減速機７を備え、この減速機は１／４以上の高減速比を有するものであっても良い。前記電気自動車が前記モータ６の回転を減速する減速機７を備え、この減速機７はサイロイド減速機であっても良い。
インホイールモータ装置を用いた電気自動車であると、各輪２が独立して応答性の良いモータ６で駆動されるため、駆動車輪のスリップに対する制御が走行の安定性に大きく影響する。そのため、この発明によるスリップ低減の効果が、走行の安定性向上により効果的に発揮される。また、サイロイド減速機を用いるなど、インホイールモータ装置８等の減速機７の減速比が高い場合、モータ６の小型化に寄与するが、モータ６のトルクは拡大して車輪に伝達される。そのため、タイヤのスリップ防止やスリップによる異常トルク増大の防止はより重要となる。
【００２３】
この発明の電気自動車は、この発明の上記いずれかの構成の電気自動車のモータ制御装置２０を備えたものである。そのため、タイヤのスリップ発生による異常トルクの増大を防止でき、安定走行が行える。
【発明の効果】
【００２４】
この発明の第１の電気自動車のモータ制御装置は、トルク指令手段から与えられたトルク指令に応じて、車輪を駆動するモータのトルクを制御するモータ駆動制御部を備えた電気自動車のモータ制御装置において、前記モータで駆動される車輪の角加速度を検出する角加速度検出手段と、車両の車輪を駆動する全モータの駆動トルクの総和である総駆動トルクをＴｔ、車両質量をｍ、タイヤ半径をｒ、モータと車輪間に挿入される減速機の減速比を１／Ｒとした場合に、前記車輪の前記角加速度検出手段で検出される角加速度が、次式、Ｗ＝ｋ１×Ｒ×Ｔｔ／ｍ／ｒ2 、ただし、ｋ１：定数（１〜２内の任意の値）、で計算される許容角加速度Ｗ以内であるか否かを監視する角加速度監視手段と、この角加速度監視手段が許容角加速度Ｗ外であると判定したときに、前記モータ駆動制御部にモータの駆動トルクを減少させるスリップ対応トルク低下手段とを設けたため、タイヤのスリップ発生による異常トルクの増大を防止でき、車両の安定走行に寄与することができる。
【００２５】
この発明の第２の電気自動車のモータ制御装置は、第１の電気自動車のモータ制御装置において、登坂角度検出手段を設け、角加速度監視手段は、前記登坂角度検出手段で検出された車両登坂角度をａとした場合に、前記車輪の前記角加速度検出手段で検出される角加速度が、次式、Ｗ＝ｋ２×Ｒ×Ｔｔ／ｍ／ｒ2 ＋ｍｇ× sin（ａ）／ｍ／ｒ、ただし、ｋ２：定数（１〜２内の任意の値）、ｇ：重力の加速度、で計算される許容角加速度Ｗ以内であるか否かを監視するようにしたため、坂道においてもタイヤのスリップ発生による異常トルクの増大を防止でき、車両の安定走行に寄与することができる。
【００２６】
この発明の第３の電気自動車のモータ制御装置は、第１の電気自動車のモータ制御装置において、角加速度監視手段は、車両につき仕様として設定された最大の車両登坂角度をａとした場合に、前記車輪の前記角加速度検出手段で検出される角加速度が、次式、Ｗ＝ｋ３×Ｒ×Ｔｔ／ｍ／ｒ2 ＋ｍｇ× sin（ａ）／ｍ／ｒ、ただし、ｋ３：定数（１〜２内の任意の値）、で計算される許容角加速度Ｗ以内であるか否かを監視するようにしたため、坂道においてもタイヤのスリップが発生したことを迅速に検出して簡単な制御でスリップ防止やスリップによる異常トルク増大の防止が行え、車両の安定走行に寄与することができる。
【００２７】
この発明の第４の電気自動車のモータ制御装置は、第１の電気自動車のモータ制御装置において、角加速度監視手段における許容角加速度Ｗを計算するトルクとして、車両の車輪を駆動する全モータの最大トルクの総和である総最大トルクをＴmaxtを用い、角加速度監視手段は、車両の車輪を駆動する全モータの最大トルクの総和である総最大トルクをＴmaxtとした場合に、前記車輪の前記角加速度検出手段で検出される角加速度が、次式、Ｗ＝ｋ４×Ｒ×Ｔmaxt／ｍ／ｒ2 、ただし、ｋ４：定数（１〜２内の任意の値）、で計算される許容角加速度Ｗ以内であるか否かを監視するようにしたため、タイヤのスリップが発生したことを迅速に検出して簡単な制御でスリップ防止が行えて、車両の安定走行に寄与することができ、また許容角加速度Ｗが大きく見積もられることになり、スリップ防止や異常トルク増大の防止のためのトルク減少を行い過ぎることが防止される。
【００２８】
この発明の第５の電気自動車のモータ制御装置は、第２の電気自動車のモータ制御装置において、角加速度監視手段における許容角加速度Ｗを計算するトルクとして、車両の車輪を駆動する全モータの最大トルクの総和である総最大トルクをＴmaxtを用いるようにしたため、坂道においても、タイヤのスリップ発生による異常トルクの増大を防止でき、車両の安定走行に寄与することができ、また許容角加速度Ｗが大きく見積もられることになり、スリップ防止のためのトルク減少を行い過ぎることが防止される。
【００２９】
この発明の第６の電気自動車のモータ制御装置は、第３の電気自動車のモータ制御装置において、角加速度監視手段における許容角加速度Ｗを計算するトルクとして、車両の車輪を駆動する全モータの最大トルクの総和である総最大トルクをＴmaxtを用いるようにしたため、坂道においても、タイヤのスリップ発生による異常トルクの増大を防止できて、車両の安定走行に寄与することができ、また許容角加速度Ｗが大きく見積もられることになり、スリップ防止や異常トルク増大の防止のためのトルク減少を行い過ぎることが防止される。
【００３０】
この発明の電気自動車は、この発明の上記いずれかの構成の電気自動車のモータ制御装置を備えたものである。そのため、タイヤのスリップ発生による異常トルクの増大を防止でき、安定走行が行える。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】この発明の一実施形態に係るモータ制御装置を装備した電気自動車を平面図で示す概念構成のブロック図である。
【図２】同電気自動車のモータ制御装置におけるインバータ装置の概念構成のブロック図である。
【図３】同電気自動車におけるトルクと加速度の関係を示す説明図である。
【図４】同電気自動車におけるトルクと加速度の関係を示すブロック図および登坂時の作用力の説明図である。
【図５】同電気自動車のモータ制御装置におけるスリップ対応トルク低下手段によるトルク低下例の説明図である。
【図６】同電気自動車におけるインホイールモータ駆動装置の破断正面図である。
【図７】図６のVII-VII 線断面図である。
【図８】図７の部分拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
この発明の一実施形態を図１ないし図８と共に説明する。この電気自動車は、車体１の左右の後輪となる車輪２が駆動輪とされ、左右の前輪となる車輪３が従動輪の操舵輪とされた４輪の自動車である。駆動輪および従動輪となる車輪２，３は、いずれもタイヤを有し、それぞれ車輪用軸受４，５を介して車体１に支持されている。車輪用軸受４，５は、図１ではハブベアリングの略称「Ｈ／Ｂ」を付してある。駆動輪となる左右の車輪２，２は、それぞれ独立の走行用のモータ６，６により駆動される。モータ６の回転は、減速７および車輪用軸受４を介して車輪２に伝達される。これらモータ６、減速機７、および車輪用軸受４は、互いに一つの組立部品であるインホイールモータ装置８を構成しており、インホイールモータ装置８は、一部または全体が車輪２内に配置される。インホイールモータ装置８は、インホイールモータユニットとも称される。モータ６は、減速機７を介さずに直接に車輪２を回転駆動するものであっても良い。各車輪２，３には、電動式等のブレーキ９，１０が設けられている。
【００３３】
左右の前輪となる操舵輪である車輪３，３は、転舵機構１１を介して転舵可能であり、操舵機構１２により操舵される。転舵機構１１は、タイロッド１１ａを左右移動させることで、車輪用軸受５を保持した左右のナックルアーム１１ｂの角度を変える機構であり、操舵機構１２の指令によりＥＰＳ（電動パワーステアリング）モータ１３を駆動させ、回転・直線運動変換機構（図示せず）を介して左右移動させられる。操舵角は操舵角センサ１５で検出し、このセンサ出力はＥＣＵ２１に出力され、その情報は左右輪の加速・減速指令等に使用される。
【００３４】
制御系を説明する。自動車全般の制御を行う電気制御ユニットであるＥＣＵ２１と、このＥＣＵ２１の指令に従って走行用のモータ６の制御を行うインバータ装置２２と、ブレーキコントローラ２３とが、車体１に搭載されている。ＥＣＵ２１は、コンピュータとこれに実行されるプログラム、並びに各種の電子回路等で構成される。この実施形態のモータ制御装置２０は、主に、前記ＥＣＵ２１とインバータ装置２２とで構成される。
【００３５】
ＥＣＵ２１は、トルク指令手段３４と一般制御部２１ｂとを有している。トルク指令手段３４は、アクセル操作部１６の出力する加速指令と、ブレーキ操作部１７の出力する減速指令と、操舵角センサ１５の出力する旋回指令とから、左右輪の走行用モータ６，６に与える加速・減速指令を生成し、インバータ装置２２へ出力する。トルク指令手段３４は、上記の他に、出力する加速・減速指令を、各車輪２，３の車輪用軸受４，５に設けられた回転センサ２４から得られるタイヤ速度の情報や、車載の各センサの情報を用いて補正する機能を有していても良い。アクセル操作部１６は、アクセルペダルとその踏み込み量を検出して前記加速指令を出力するセンサ１６ａとでなる。ブレーキ操作部１７は、ブレーキペダルとその踏み込み量を検出して前記減速指令を出力するセンサ１７ａとでなる。
【００３６】
ＥＣＵ２１の一般制御部２１ｂは、前記ブレーキ操作部１７の出力する減速指令をブレーキコントローラ２３へ出力する機能、各種の補機システム２５を制御する機能、コンソールの操作パネル２６からの入力指令を処理する機能、表示手段２７に表示を行う機能などを有する。前記補機システム２５は、例えば、エアコン、ライト、ワイパー、ＧＰＳ、エアバッグ等であり、ここでは代表して一つのブロックとして示す。
【００３７】
ブレーキコントローラ２３は、ＥＣＵ２１から出力される減速指令に従って、各車輪２，３のブレーキ９，１０に制動指令を与える手段である。ＥＣＵ２１から出力される制動指令には、ブレーキ操作部１７の出力する減速指令によって生成される指令の他に、ＥＣＵ２１の持つ安全性向上のための手段によって生成される指令がある。ブレーキコントローラ２３は、この他にアンチロックブレーキシステムを備える。ブレーキコントローラ２３は、電子回路やマイコン等により構成される。
【００３８】
インバータ装置２２は、各モータ６に対して設けられたパワー回路部２８と、このパワー回路部２８を制御するモータコントロール部２９とで構成される。モータコントロール部２９は、各パワー回路部２８に対して共通して設けられていても、別々に設けられていても良いが、共通して設けられた場合であっても、各パワー回路部２８を、例えば互いにモータトルクが異なるように独立して制御可能なものとされる。モータコントロール部２９は、このモータコントロール部２９が持つインホイールモータ８に関する各検出値や制御値等の各情報（「ＩＷＭシステム情報」と称す）をＥＣＵに出力する機能を有する。
【００３９】
図２は、インバータ装置２２の概念構成を示すブロック図である。パワー回路部２８は、バッテリ１９の直流電力をモータ６の駆動に用いる３相の交流電力に変換するインバータ３１と、このインバータ３１を制御するＰＷＭドライバ３２とで構成される。モータ６は３相の埋め込み磁石型同期モータ等からなる。インバータ３１は、複数の半導体スイッチング素子（図示せず）で構成され、ＰＷＭドライバ３２は、入力された電流指令をパルス幅変調し、前記各半導体スイッチング素子にオンオフ指令を与える。
【００４０】
モータコントロール部２９は、コンピュータとこれに実行されるプログラム、および電子回路により構成され、その基本となる制御部としてモータ駆動制御部３３を有している。モータ駆動制御部３３は、上位制御手段であるＥＣＵ２１のトルク指令手段３４から与えられるトルク指令による加速・減速指令に従い、電流指令に変換して、パワー回路部２８のＰＷＭドライバ３２に電流指令を与える手段である。モータ駆動制御部３３は、インバータ３１からモータ６に流すモータ電流値を電流検出手段３５から得て、電流フィードバック制御を行う。また、モータ駆動制御部３３は、モータ６のロータの回転角を角度センサ３６から得て、ロータ回転角に応じた制御をベクトル制御等で行う。
【００４１】
この実施形態では、上記構成のモータコントロール部２９に、次の角加速度監視手段３７、スリップ対応トルク低下手段３８、および報告手段４２を設けている。また、モータ６で駆動される車輪２の角加速度を検出する角加速度検出手段３９と、登坂角度検出手段４１とが設けられている。
角加速度検出手段３９は、例えば、前記回転センサ２４から得られるタイヤ回転速度の検出値を微分して角加速度を検出する手段等からなり、モータコントロール部２９の一部として設けられていても、またモータコントロール部２９とは独立したセンサとして設けられていても良い。登坂角度検出手段４１は、例えば、車両の車体１の姿勢を検出するジャイロ等からなり、車体１の適宜の箇所に搭載されている。登坂角度検出手段４１は、車体１の姿勢を検出するものに限らず、駆動系の監視等によって登坂角度を検出するものであっても良い。
【００４２】
角加速度監視手段３７は、車両の車輪２を駆動する全モータ６の駆動トルクの総和である総駆動トルクをＴｔ、車両質量をｍ、タイヤ半径をｒ、モータ６と車輪２間に挿入される減速機７の減速比を１／Ｒ、登坂角度検出手段４１で検出された車両登坂角度をａとした場合に、車輪２の前記角加速度検出手段３９で検出される角加速度が、次式(2) 、
Ｗ＝ｋ２×Ｒ×Ｔｔ／ｍ／ｒ2 ＋ｍｇ× sin（ａ）／ｍ／ｒ ……(2)
ただし、ｋ２：定数（１〜２内の任意の値）、
ｇ：重力の加速度、
で計算される許容角加速度Ｗ（rad/s2）以内であるか否かを監視する手段である。前記車両登坂角度ａは、下り坂の場合は負の値とする。
各量の単位は、Ｔｔ（Ｎｍ）、ｍ（ｍ）、ｒ（ｗ）、ａ（rad)、Ｗ（rad/ｓ2 ）、である（以下、同様）。
なお、角加速度監視手段３７は、平地走行の場合は、上記の式(2) における右辺の「
sin（ａ）／ｍ／ｒ」の項が零になるため、結果的に、
次式(1) 、
Ｗ＝ｋ１×Ｒ×Ｔｔ／ｍ／ｒ2 ……(1)
ただし、ｋ１：定数（１〜２内の任意の値）、
で計算される許容角加速度Ｗ以内であるか否かを監視することになる。
角加速度監視手段３７において、総駆動トルクＴｔの値は、インバータ装置２２におけるモータ駆動制御部３３で、電流計３５の電流検出値等から認識している現在のモータ駆動トルクの値を、車両の全てのモータ６のインバータ装置２２から得て加算することで求める。総駆動トルクＴｔの値は、ＥＣＵ２１で各インバータ装置２２のモータ駆動制御部３３より得た値を加算し、各インバータ装置２２の角加速度監視手段３７へ与えるようにしても良い。
【００４３】
スリップ対応トルク低下手段３８は、角加速度監視手段３７が許容角加速度Ｗ外であると判定したときに、モータ駆動制御部３３にモータの駆動トルクを減少させる手段である。スリップ対応トルク低下手段３８によりどのように駆動トルクを減少させるかは、任意に定められた規則式に従って行うようにすれば良く、例えば、図５（Ａ）に示すように、許容角加速度Ｗ外であると判定された時点ｔ１から、次第に駆動トルクを減少させるようにしても良く、同図（Ｂ）に示すように、許容角加速度Ｗ外であると判定された時点ｔ１で設定割合まで駆動トルクを減少させるようにしても良い。駆動トルクの減少の程度は、試験やシミュレーション等により適切な値を見出して適宜設定すれば良い。また、スリップ対応トルク低下手段３８は、角加速度監視手段３７が許容角加速度Ｗ内に戻ったことを検出したときは、駆動トルクを減少させる制御を解除する。
【００４４】
図２の報告手段４２は、角加速度監視手段３７が許容角加速度Ｗ外であるとの判定結果、およびスリップ対応トルク低下手段３８で駆動トルクを減少させる制御を行った内容の情報を、ＥＣＵ２１に報告する。ＥＣＵ２１は、その報告を受けて、例えばトルク指令手段３４等により、車両全体の統合制御を行う。また、ＥＣＵ２１は、報告手段４２の報告を受けて運転席の表示装置２７の画面に、スリップが生じている旨や、スリップに対応してトルク減少させている旨等の表示を行うようにしても良い。
【００４５】
上記構成によるスリップ検出およびスリップ対応処置等につき、図３，図４を参照して説明する。
車輪２の、風圧等の外力等を考慮しない理論上の角加速度ｗは、次のように、モータ６の総駆動トルクＴｔ、車両質量ｍ、タイヤ半径ｒ、減速比を１／Ｒによって定まる。したがって、検出された車輪２の角加速度が前記理論上の角加速度ｗを超えていると、車輪２にスリップが生じていると推定される。
すなわち、減速機７の出力トルクは、（モータの総駆動トルクＴｔ）×（減速比の逆数Ｒ）であり、Ｔｔ×Ｒである。平地走行の場合、タイヤの接地点に生じる推進力Ｆは、減速機出力トルクＴｔ×Ｒをタイヤ半径ｒで除した値であり、Ｔｔ×Ｒ×１／ｒである。理論上の加速度αは、Ｆ＝ｍαの関係から、α＝Ｆ／ｍであり、Ｔｔ×Ｒ×１／ｒ×１／ｍである。角加速度に換算すると、理論上の角加速度ｗは、加速度αをタイヤ半径ｒで除して、Ｔｔ×Ｒ×１／ｒ×１／ｍ×１／ｒであり、整理すると、Ｒ×Ｔｔ／ｍ／ｒ2 である。この理論上の加速度ｗに、風圧等による外力、駆動伝達系の損失の影響の考慮や、ある程度のスリップを許容するための係数ｋ１を乗算すると、上記の(1) の右辺となる。この(1) 式の右辺は、(2) 式の右辺の第１項である（ただし、(2) 式では係数ｋ２）。
【００４６】
坂道を走行する間は、路面傾斜角度ａ（rad)によって生じる車両質量ｍによる力「ｍｇ× sin（ａ）」が前記推進力Ｆ（Ｎ）に加わる。この加わった力による加速度成分は、(2) 式の右辺第２項であり、「ｍｇ× sin（ａ）／ｍ／ｒ」となる。
したがって、坂道を走行するときは、(2) 式、
Ｗ＝ｋ２×Ｒ×Ｔｔ／ｍ／ｒ2 ＋ｍｇ× sin（ａ）／ｍ／ｒ ……(2)
によって定まる許容角加速度Ｗを超える角加速度が検出された場合、スリップを生じていると推定できる。
なお、平地を走行する場合は、車両登坂角度ａによって影響する加速度成分である「ｍｇ× sin（ａ）／ｍ／ｒ」の値が零となるため、(2) 式を用いることで、平地、坂道を問わず、スリップの推定が行える。
【００４７】
角加速度監視手段３７は、角加速度検出手段３９で検出される角加速度が、上記のように求まる理論上の加速度ｗに、ある程度のスリップを許容するため等の係数ｋ２を乗じた値である許容角加速度Ｗ内以内であるか否かを常時監視する。許容角加速度Ｗ外であると判定されると、スリップ対応トルク低下手段３８は、モータ駆動制御部３３にモータ６の駆動トルクを減少させる。このようにスリップ発生時に駆動トルク６を減少させることで、スリップ発生による異常トルクの増大を防止でき、安定した走行が行える。
前記係数ｋ１，ｋ２は、１とすると僅かなスリップでもトルク低減させることになるため、１以上であることが必要であるが、２以上と大きくし過ぎるとスリップ防止や異常トルク増大の防止の実効が得られなくなるため、試験やシミュレーション等に基づき、１〜２の範囲で適宜の値に定めるのが良い。
【００４８】
この構成によると、上記のようにして、平地、坂道を問わず、角加速度監視手段３７による適切なスリップ判断が行えて、スリップ発生による異常トルクの増大防止のためのトルク減少が行える。また、登坂角度検出手段４１で実際の登坂角度ａを検出して制御するため、登坂角度ａに応じたスリップ判断を精度良く行うことができる。
【００４９】
なお、上記実施形態では、登坂角度検出手段４１により登坂角度ａを検出して制御するようにしたが、登坂角度検出手段４１を用いず、登坂角度の影響を考慮する車両仕様として設定された最大の車両登坂角度ａを用いても良い。
すなわち、角加速度監視手段３７は、車両につき仕様として設定された最大の車両登坂角度をａとした場合に、前記車輪２の前記角加速度検出手段で検出される角加速度が、次式(3) 、
Ｗ＝ｋ３×Ｒ×Ｔｔ／ｍ／ｒ2 ＋ｍｇ× sin（ａ）／ｍ／ｒ ……(3)
ただし、ｋ３：定数（１〜２内の任意の値）、
で計算される許容角加速度Ｗ以内であるか否かを監視するようにしても良い。
【００５０】
この構成の場合も、車両登坂角度ａによって影響する加速度成分である「ｍｇ× sin（ａ）／ｍ／ｒ」の値を、平地走行の場合の加速度成分に加えて許容角加速度Ｗの値を定め、監視する。この場合、車両につき仕様として設定された最大の車両登坂角度をａを見込んで許容角加速度Ｗを定める。そのため、上り坂において、スリップ判断につき誤判断することが回避され、誤ってトルク減少させることが回避される。また、この構成の場合、仕様として設定された最大の車両登坂角度ａを判断に用いるため、登坂角度検出手段４１を設けることが不要であり、構成が簡素となる。
【００５１】
また、上記各実施形態では、モータ６の実際に動作しているときの駆動トルクをスリップ判定に用いるようにしたが、モータ６の最大トルクを用いても良い。この場合に、車両登坂角度につき、検出値を用いても、また車両につき仕様として設定された最大の車両登坂角度を用いても良い。
すなわち、平地走行の場合、角加速度監視手段３７は、車両の車輪２を駆動する全モータ６の最大トルクの総和である総最大トルクをＴmaxtとした場合に、前記車輪２の前記角加速度検出手段で検出される角加速度が、次式(4) 、
Ｗ＝ｋ４×Ｒ×Ｔmaxt／ｍ／ｒ2 ……(4)
ただし、ｋ４：定数（１〜２内の任意の値）、
で計算される許容角加速度Ｗ以内であるか否かを監視するものとしても良い。
【００５２】
坂道走行では、角加速度監視手段３７は、車両の車輪２を駆動する全モータ６の最大トルクの総和である総最大トルクをＴmaxtとした場合に、前記車輪２の角加速度検出手段３９で検出される角加速度が、次式(5) 、
Ｗ＝ｋ２×Ｒ×Ｔmaxt／ｍ／ｒ2 ＋ｍｇ× sin（ａ）／ｍ／ｒ
ただし、ｋ５：定数（１〜２内の任意の値）、
ｇ：重力の加速度、
で計算される許容角加速度Ｗ以内であるか否かを監視するものとしても良い。この場合の角度ａは、登坂角度検出手段４１で検出された車両登坂角度である。
【００５３】
また、角加速度監視手段３７は、車両の車輪２を駆動する全モータ６の最大トルクの総和である総最大トルクをＴmaxtとし、仕様として設定された最大の車両登坂角度をａとした場合に、前記車輪２の前記角加速度検出手段で検出される角加速度が、次式(6) 、
Ｗ＝ｋ３×Ｒ×Ｔmaxt／ｍ／ｒ2 ＋ｍｇ× sin（ａ）／ｍ／ｒ
ただし、ｋ６：定数（１〜２内の任意の値）、
で計算される許容角加速度Ｗ以内であるか否かを監視するものとしても良い。
【００５４】
上記のように、全モータ６のトルクの総和を求めるにつき、モータ６の最大トルクを用いる場合は、実際の駆動トルクで計算する場合よりも、許容角加速度Ｗが大きく見積もられることになり、スリップ防止や異常トルク増大の防止のためのトルク減少を行い過ぎることが回避される。
【００５５】
次に、図６〜図８と共に、前記インホイールモータ装置８の具体例を示す。このインホイールモータ装置８は、車輪用軸受４とモータ６との間に減速機７を介在させ、車輪用軸受４で支持される駆動輪である車輪２のハブとモータ６の回転出力軸７４とを同軸心上で連結してある。減速機７は、サイクロイド減速機であって、モータ６の回転出力軸７４に同軸に連結される回転入力軸８２に偏心部８２ａ，８２ｂを形成し、偏心部８２ａ，８２ｂにそれぞれ軸受８５を介して曲線板８４ａ，８４ｂを装着し、曲線板８４ａ，８４ｂの偏心運動を車輪用軸受４へ回転運動として伝達する構成である。なお、この明細書において、車両に取り付けた状態で車両の車幅方向の外側寄りとなる側をアウトボード側と呼び、車両の中央寄りとなる側をインボード側と呼ぶ。
【００５６】
車輪用軸受４は、内周に複列の転走面５３を形成した外方部材５１と、これら各転走面５３に対向する転走面５４を外周に形成した内方部材５２と、これら外方部材５１および内方部材５２の転走面５３，５４間に介在した複列の転動体５５とで構成される。内方部材５２は、駆動輪を取り付けるハブを兼用する。この車輪用軸受４は、複列のアンギュラ玉軸受とされていて、転動体５５はボールからなり、各列毎に保持器５６で保持されている。上記転走面５３，５４は断面円弧状であり、各転走面５３，５４は接触角が背面合わせとなるように形成されている。外方部材５１と内方部材５２との間の軸受空間のアウトボード側端は、シール部材５７でシールされている。
【００５７】
外方部材５１は静止側軌道輪となるものであって、減速機７のアウトボード側のハウジング８３ｂに取り付けるフランジ５１ａを有し、全体が一体の部品とされている。フランジ５１ａには、周方向の複数箇所にボルト挿通孔６４が設けられている。また、ハウジング８３ｂには，ボルト挿通孔６４に対応する位置に、内周にねじが切られたボルト螺着孔９４が設けられている。ボルト挿通孔９４に挿通した取付ボルト６５をボルト螺着孔９４に螺着させることにより、外方部材５１がハウジング８３ｂに取り付けられる。
【００５８】
内方部材５２は回転側軌道輪となるものであって、車輪取付用のハブフランジ５９ａを有するアウトボード側材５９と、このアウトボード側材５９の内周にアウトボード側が嵌合して加締めによってアウトボード側材５９に一体化されたインボード側材６０とでなる。これらアウトボード側材５９およびインボード側材６０に、前記各列の転走面５４が形成されている。インボード側材６０の中心には貫通孔６１が設けられている。ハブフランジ５９ａには、周方向複数箇所にハブボルト６６の圧入孔６７が設けられている。アウトボード側材５９のハブフランジ５９ａの根元部付近には、駆動輪および制動部品（図示せず）を案内する円筒状のパイロット部６３がアウトボード側に突出している。このパイロット部６３の内周には、前記貫通孔６１のアウトボード側端を塞ぐキャップ６８が取り付けられている。
【００５９】
減速機７は、上記したようにサイクロイド減速機であり、図７のように外形がなだらかな波状のトロコイド曲線で形成された２枚の曲線板８４ａ，８４ｂが、それぞれ軸受８５を介して回転入力軸８２の各偏心部８２ａ，８２ｂに装着してある。これら各曲線板８４ａ，８４ｂの偏心運動を外周側で案内する複数の外ピン８６を、それぞれハウジング８３ｂに差し渡して設け、内方部材２のインボード側材６０に取り付けた複数の内ピン８８を、各曲線板８４ａ，８４ｂの内部に設けられた複数の円形の貫通孔８９に挿入状態に係合させてある。回転入力軸８２は、モータ６の回転出力軸７４とスプライン結合されて一体に回転する。なお、回転入力軸８２はインボード側のハウジング８３ａと内方部材５２のインボード側材６０の内径面とに２つの軸受９０で両持ち支持されている。
【００６０】
モータ６の回転出力軸７４が回転すると、これと一体回転する回転入力軸８２に取り付けられた各曲線板８４ａ，８４ｂが偏心運動を行う。この各曲線板８４ａ，８４ｂの偏心運動が、内ピン８８と貫通孔８９との係合によって、内方部材５２に回転運動として伝達される。回転出力軸７４の回転に対して内方部材５２の回転は減速されたものとなる。例えば、１段のサイクロイド減速機で１／１０以上の減速比を得ることができる。
【００６１】
前記２枚の曲線板８４ａ，８４ｂは、互いに偏心運動が打ち消されるように１８０°位相をずらして回転入力軸８２の各偏心部８２ａ，８２ｂに装着され、各偏心部８２ａ，８２ｂの両側には、各曲線板８４ａ，８４ｂの偏心運動による振動を打ち消すように、各偏心部８２ａ，８２ｂの偏心方向と逆方向へ偏心させたカウンターウエイト９１が装着されている。
【００６２】
図８に拡大して示すように、前記各外ピン８６と内ピン８８には軸受９２，９３が装着され、これらの軸受９２，９３の外輪９２ａ，９３ａが、それぞれ各曲線板８４ａ，８４ｂの外周と各貫通孔８９の内周とに転接するようになっている。したがって、外ピン８６と各曲線板８４ａ，８４ｂの外周との接触抵抗、および内ピン８８と各貫通孔８９の内周との接触抵抗を低減し、各曲線板８４ａ，８４ｂの偏心運動をスムーズに内方部材５２に回転運動として伝達することができる。
【００６３】
図６において、モータ６は、円筒状のモータハウジング７２に固定したモータステータ７３と、回転出力軸７４に取り付けたモータロータ７５との間にラジアルギャップを設けたラジアルギャップ型のＩＰＭモータである。回転出力軸７４は、減速機７のインボード側のハウジング８３ａの筒部に２つの軸受７６で片持ち支持されている。
【００６４】
モータステータ７３は、軟質磁性体からなるステータコア部７７とコイル７８とでなる。ステータコア部７７は、その外周面がモータハウジング７２の内周面に嵌合して、モータハウジング７２に保持されている。モータロータ７５は、モータステータ７３と同心に回転出力軸７４に外嵌するロータコア部７９と、このロータコア部７９に内蔵される複数の永久磁石８０とでなる。
【００６５】
モータ６には、モータステータ７３とモータロータ７５の間の相対回転角度を検出する複数（ここでは２つ）の角度センサ３６Ａ，３６Ｂが設けられる。これら角度センサ３６Ａ，３６Ｂは、図１，図２における角度センサ３６である。各角度センサ３６Ａ，３６Ｂは、モータステータ７３とモータロータ７５の間の相対回転角度を表す信号を検出して出力する角度センサ本体７０と、この角度センサ本体７０の出力する信号から角度を演算する角度演算回路７１とを有する。角度センサ本体７０は、回転出力軸７４の外周面に設けられる被検出部７０ａと、モータハウジング７２に設けられ前記被検出部７０ａに例えば径方向に対向して近接配置される検出部７０ｂとでなる。被検出部７０ａと検出部７０ｂは軸方向に対向して近接配置されるものであっても良い。ここでは、各角度センサ３６Ａ，３６Ｂとして、互いに種類の異なるものが用いられている。すなわち、例えば一方の角度センサ３６Ａとして、その角度センサ本体７０の被検出部７０ａが磁気エンコーダからなるものが用いられ、他方の角度センサ３６Ｂとしてレゾルバが用いられる。モータ６の回転制御は上記モータコントロール部２９（図１，２）により行われる。このモータ６では、その効率を最大にするため、角度センサ３６Ａ，３６Ｂの検出するモータステータ７３とモータロータ７５の間の相対回転角度に基づき、モータステータ７３のコイル７８へ流す交流電流の各波の各相の印加タイミングを、モータコントロール部２９のモータ駆動制御部３３によってコントロールするようにされている。
【００６６】
なお、前記実施形態では、角加速度監視手段３７およびスリップ対応トルク低下手段３８をインバータ装置２２に設けたが、これらの手段３７，３８は、ＥＣＵ２１に設けても良い。
【符号の説明】
【００６７】
１…車体
２，３…車輪
４，５…車輪用軸受
６…モータ
７…減速機
８…インホイールモータ駆動装置
９，１０…電動式のブレーキ
１１…転舵機構
１２…操舵機構
２０…モータ制御装置
２１…ＥＣＵ
２２…インバータ装置
２４…回転センサ
２８…パワー回路部
２９…モータコントロール部
３１…インバータ
３２…ＰＷＭドライバ
３３…モータ駆動制御部
３４…トルク指令手段
３７…加速度監視手段
３８…スリップ対応トルク低下手段
３９…角加速度検出手段
４１…登坂角度検出手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トルク指令手段から与えられたトルク指令に応じて、車輪を駆動するモータのトルクを制御するモータ駆動制御部を備えた電気自動車のモータ制御装置において、
前記モータで駆動される車輪の角加速度を検出する角加速度検出手段と、
車両の車輪を駆動する全モータの駆動トルクの総和である総駆動トルクをＴｔ、車両質量をｍ、タイヤ半径をｒ、モータと車輪間に挿入される減速機の減速比を１／Ｒとした場合に、いずれかの車輪の前記角加速度検出手段で検出される角加速度が、次式、
Ｗ＝ｋ１×Ｒ×Ｔｔ／ｍ／ｒ2
ただし、ｋ１：定数（１〜２内の任意の値）、
で計算される許容角加速度Ｗ以内であるか否かを監視する角加速度監視手段と、
この角加速度監視手段が許容角加速度Ｗ外であると判定したときに、前記モータ駆動制御部にモータの駆動トルクを減少させるスリップ対応トルク低下手段
とを設けたことを特徴とする電気自動車のモータ制御装置。
【請求項２】
トルク指令手段から与えられたトルク指令に応じて、車輪を駆動するモータのトルクを制御するモータ駆動制御部を備えた電気自動車のモータ制御装置において、
前記モータで駆動される各車輪の角加速度を検出する角加速度検出手段と、
車両の登坂角度を検出する登坂角度検出手段と、
車両の車輪を駆動する全モータの駆動トルクの総和である総駆動トルクをＴｔ、車両質量をｍ、タイヤ半径をｒ、モータと車輪間に挿入される減速機の減速比を１／Ｒ、前記登坂角度検出手段で検出された車両登坂角度をａとした場合に、いずれかの車輪の前記角加速度検出手段で検出される角加速度が、次式、
Ｗ＝ｋ２×Ｒ×Ｔｔ／ｍ／ｒ2 ＋ｍｇ× sin（ａ）／ｍ／ｒ
ただし、ｋ２：定数（１〜２内の任意の値）、
ｇ：重力の加速度、
で計算される許容角加速度Ｗ以内であるか否かを監視する角加速度監視手段と、
この角加速度監視手段が許容角加速度Ｗ外であると判定したときに、前記モータ駆動制御部にモータの駆動トルクを減少させるスリップ対応トルク低下手段
とを設けたことを特徴とする電気自動車のモータ制御装置。
【請求項３】
トルク指令手段から与えられたトルク指令に応じて、車輪を駆動するモータのトルクを制御するモータ駆動制御部を備えた電気自動車のモータ制御装置において、
前記モータで駆動される各車輪の角加速度を検出する角加速度検出手段と、
車両の車輪を駆動する全モータの駆動トルクの総和である総駆動トルクをＴｔ、車両質量をｍ、タイヤ半径をｒ、モータと車輪間に挿入される減速機の減速比を１／Ｒ、車両につき仕様として設定された最大の車両登坂角度をａとした場合に、いずれかの車輪の前記角加速度検出手段で検出される角加速度が、次式、
Ｗ＝ｋ３×Ｒ×Ｔｔ／ｍ／ｒ2 ＋ｍｇ× sin（ａ）／ｍ／ｒ
ただし、ｋ３：定数（１〜２内の任意の値）、
で計算される許容角加速度Ｗ以内であるか否かを監視する角加速度監視手段と、
この角加速度監視手段が許容角加速度Ｗ外であると判定したときに、前記モータ駆動制御部にモータの駆動トルクを減少させるスリップ対応トルク低下手段
とを設けたことを特徴とする電気自動車のモータ制御装置。
【請求項４】
トルク指令手段から与えられたトルク指令に応じて、車輪を駆動するモータのトルクを制御するモータ駆動制御部を備えた電気自動車のモータ制御装置において、
前記モータで駆動される各車輪の角加速度を検出する角加速度検出手段と、
車両の車輪を駆動する全モータの最大トルクの総和である総最大トルクをＴmaxt、車両質量をｍ、タイヤ半径をｒ、モータと車輪間に挿入される減速機の減速比を１／Ｒとした場合に、いずれかの車輪の前記角加速度検出手段で検出される角加速度が、次式、
Ｗ＝ｋ４×Ｒ×Ｔmaxt／ｍ／ｒ2
ただし、ｋ４：定数（１〜２内の任意の値）、
で計算される許容角加速度Ｗ以内であるか否かを監視する角加速度監視手段と、
この角加速度監視手段が許容角加速度Ｗ外であると判定したときに、前記モータ駆動制御部にモータの駆動トルクを減少させるスリップ対応トルク低下手段
とを設けたことを特徴とする電気自動車のモータ制御装置。
【請求項５】
トルク指令手段から与えられたトルク指令に応じて、車輪を駆動するモータのトルクを制御するモータ駆動制御部を備えた電気自動車のモータ制御装置において、
前記モータで駆動される各車輪の角加速度を検出する角加速度検出手段と、
車両の登坂角度を検出する登坂角度検出手段と、
車両の車輪を駆動する全モータの最大トルクの総和である総最大トルクをＴmaxt、車両質量をｍ、タイヤ半径をｒ、モータと車輪間に挿入される減速機の減速比を１／Ｒ、前記登坂角度検出手段で検出された車両登坂角度をａとした場合に、いずれかの車輪の前記角加速度検出手段で検出される角加速度が、次式、
Ｗ＝ｋ２×Ｒ×Ｔmaxt／ｍ／ｒ2 ＋ｍｇ× sin（ａ）／ｍ／ｒ
ただし、ｋ５：定数（１〜２内の任意の値）、
ｇ：重力の加速度、
で計算される許容角加速度Ｗ以内であるか否かを監視する角加速度監視手段と、
この角加速度監視手段が許容角加速度Ｗ外であると判定したときに、前記モータ駆動制御部にモータの駆動トルクを減少させるスリップ対応トルク低下手段
とを設けたことを特徴とする電気自動車のモータ制御装置。
【請求項６】
トルク指令手段から与えられたトルク指令に応じて、車輪を駆動するモータのトルクを制御するモータ駆動制御部を備えた電気自動車のモータ制御装置において、
前記モータで駆動される各車輪の角加速度を検出する角加速度検出手段と、
車両の車輪を駆動する全モータの最大トルクの総和である総最大トルクをＴmaxt、車両質量をｍ、タイヤ半径をｒ、モータと車輪間に挿入される減速機の減速比を１／Ｒ、仕様として設定された最大の車両登坂角度をａとした場合に、いずれかの車輪の前記角加速度検出手段で検出される角加速度が、次式、
Ｗ＝ｋ３×Ｒ×Ｔmaxt／ｍ／ｒ2 ＋ｍｇ× sin（ａ）／ｍ／ｒ
ただし、ｋ６：定数（１〜２内の任意の値）、
で計算される許容角加速度Ｗ以内であるか否かを監視する角加速度監視手段と、
この角加速度監視手段が許容角加速度Ｗ外であると判定したときに、前記モータ駆動制御部にモータの駆動トルクを減少させるスリップ対応トルク低下手段
とを設けたことを特徴とする電気自動車のモータ制御装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項において、前記モータは、前記電気自動車の車輪を個別に駆動するモータである電気自動車のモータ制御装置。
【請求項８】
請求項７において、前記スリップ対応トルク低下手段は、前記角加速度検出手段で検出される角加速度が前記許容角加速度Ｗ外である車輪を駆動するモータのみ、前記モータ駆動制御部にモータの駆動トルクを減少させる電気自動車のモータ制御装置。
【請求項９】
請求項７または請求項８において、前記モータは、一部または全体が車輪内に配置されて前記モータと減速機とを含むインホイールモータ装置を構成する電気自動車のモータ制御装置。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のいずれか１項において、前記電気自動車が前記モータの回転を減速する減速機を備え、この減速機は１／４以上の高減速比を有するサイロイド減速機である電気自動車のモータ制御装置。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載の電気自動車のモータ制御装置を備えた電気自動車。
【請求項１】
トルク指令手段から与えられたトルク指令に応じて、車輪を駆動するモータのトルクを制御するモータ駆動制御部を備えた電気自動車のモータ制御装置において、
前記モータで駆動される車輪の角加速度を検出する角加速度検出手段と、
車両の車輪を駆動する全モータの駆動トルクの総和である総駆動トルクをＴｔ、車両質量をｍ、タイヤ半径をｒ、モータと車輪間に挿入される減速機の減速比を１／Ｒとした場合に、いずれかの車輪の前記角加速度検出手段で検出される角加速度が、次式、
Ｗ＝ｋ１×Ｒ×Ｔｔ／ｍ／ｒ2
ただし、ｋ１：定数（１〜２内の任意の値）、
で計算される許容角加速度Ｗ以内であるか否かを監視する角加速度監視手段と、
この角加速度監視手段が許容角加速度Ｗ外であると判定したときに、前記モータ駆動制御部にモータの駆動トルクを減少させるスリップ対応トルク低下手段
とを設けたことを特徴とする電気自動車のモータ制御装置。
【請求項２】
トルク指令手段から与えられたトルク指令に応じて、車輪を駆動するモータのトルクを制御するモータ駆動制御部を備えた電気自動車のモータ制御装置において、
前記モータで駆動される各車輪の角加速度を検出する角加速度検出手段と、
車両の登坂角度を検出する登坂角度検出手段と、
車両の車輪を駆動する全モータの駆動トルクの総和である総駆動トルクをＴｔ、車両質量をｍ、タイヤ半径をｒ、モータと車輪間に挿入される減速機の減速比を１／Ｒ、前記登坂角度検出手段で検出された車両登坂角度をａとした場合に、いずれかの車輪の前記角加速度検出手段で検出される角加速度が、次式、
Ｗ＝ｋ２×Ｒ×Ｔｔ／ｍ／ｒ2 ＋ｍｇ× sin（ａ）／ｍ／ｒ
ただし、ｋ２：定数（１〜２内の任意の値）、
ｇ：重力の加速度、
で計算される許容角加速度Ｗ以内であるか否かを監視する角加速度監視手段と、
この角加速度監視手段が許容角加速度Ｗ外であると判定したときに、前記モータ駆動制御部にモータの駆動トルクを減少させるスリップ対応トルク低下手段
とを設けたことを特徴とする電気自動車のモータ制御装置。
【請求項３】
トルク指令手段から与えられたトルク指令に応じて、車輪を駆動するモータのトルクを制御するモータ駆動制御部を備えた電気自動車のモータ制御装置において、
前記モータで駆動される各車輪の角加速度を検出する角加速度検出手段と、
車両の車輪を駆動する全モータの駆動トルクの総和である総駆動トルクをＴｔ、車両質量をｍ、タイヤ半径をｒ、モータと車輪間に挿入される減速機の減速比を１／Ｒ、車両につき仕様として設定された最大の車両登坂角度をａとした場合に、いずれかの車輪の前記角加速度検出手段で検出される角加速度が、次式、
Ｗ＝ｋ３×Ｒ×Ｔｔ／ｍ／ｒ2 ＋ｍｇ× sin（ａ）／ｍ／ｒ
ただし、ｋ３：定数（１〜２内の任意の値）、
で計算される許容角加速度Ｗ以内であるか否かを監視する角加速度監視手段と、
この角加速度監視手段が許容角加速度Ｗ外であると判定したときに、前記モータ駆動制御部にモータの駆動トルクを減少させるスリップ対応トルク低下手段
とを設けたことを特徴とする電気自動車のモータ制御装置。
【請求項４】
トルク指令手段から与えられたトルク指令に応じて、車輪を駆動するモータのトルクを制御するモータ駆動制御部を備えた電気自動車のモータ制御装置において、
前記モータで駆動される各車輪の角加速度を検出する角加速度検出手段と、
車両の車輪を駆動する全モータの最大トルクの総和である総最大トルクをＴmaxt、車両質量をｍ、タイヤ半径をｒ、モータと車輪間に挿入される減速機の減速比を１／Ｒとした場合に、いずれかの車輪の前記角加速度検出手段で検出される角加速度が、次式、
Ｗ＝ｋ４×Ｒ×Ｔmaxt／ｍ／ｒ2
ただし、ｋ４：定数（１〜２内の任意の値）、
で計算される許容角加速度Ｗ以内であるか否かを監視する角加速度監視手段と、
この角加速度監視手段が許容角加速度Ｗ外であると判定したときに、前記モータ駆動制御部にモータの駆動トルクを減少させるスリップ対応トルク低下手段
とを設けたことを特徴とする電気自動車のモータ制御装置。
【請求項５】
トルク指令手段から与えられたトルク指令に応じて、車輪を駆動するモータのトルクを制御するモータ駆動制御部を備えた電気自動車のモータ制御装置において、
前記モータで駆動される各車輪の角加速度を検出する角加速度検出手段と、
車両の登坂角度を検出する登坂角度検出手段と、
車両の車輪を駆動する全モータの最大トルクの総和である総最大トルクをＴmaxt、車両質量をｍ、タイヤ半径をｒ、モータと車輪間に挿入される減速機の減速比を１／Ｒ、前記登坂角度検出手段で検出された車両登坂角度をａとした場合に、いずれかの車輪の前記角加速度検出手段で検出される角加速度が、次式、
Ｗ＝ｋ２×Ｒ×Ｔmaxt／ｍ／ｒ2 ＋ｍｇ× sin（ａ）／ｍ／ｒ
ただし、ｋ５：定数（１〜２内の任意の値）、
ｇ：重力の加速度、
で計算される許容角加速度Ｗ以内であるか否かを監視する角加速度監視手段と、
この角加速度監視手段が許容角加速度Ｗ外であると判定したときに、前記モータ駆動制御部にモータの駆動トルクを減少させるスリップ対応トルク低下手段
とを設けたことを特徴とする電気自動車のモータ制御装置。
【請求項６】
トルク指令手段から与えられたトルク指令に応じて、車輪を駆動するモータのトルクを制御するモータ駆動制御部を備えた電気自動車のモータ制御装置において、
前記モータで駆動される各車輪の角加速度を検出する角加速度検出手段と、
車両の車輪を駆動する全モータの最大トルクの総和である総最大トルクをＴmaxt、車両質量をｍ、タイヤ半径をｒ、モータと車輪間に挿入される減速機の減速比を１／Ｒ、仕様として設定された最大の車両登坂角度をａとした場合に、いずれかの車輪の前記角加速度検出手段で検出される角加速度が、次式、
Ｗ＝ｋ３×Ｒ×Ｔmaxt／ｍ／ｒ2 ＋ｍｇ× sin（ａ）／ｍ／ｒ
ただし、ｋ６：定数（１〜２内の任意の値）、
で計算される許容角加速度Ｗ以内であるか否かを監視する角加速度監視手段と、
この角加速度監視手段が許容角加速度Ｗ外であると判定したときに、前記モータ駆動制御部にモータの駆動トルクを減少させるスリップ対応トルク低下手段
とを設けたことを特徴とする電気自動車のモータ制御装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項において、前記モータは、前記電気自動車の車輪を個別に駆動するモータである電気自動車のモータ制御装置。
【請求項８】
請求項７において、前記スリップ対応トルク低下手段は、前記角加速度検出手段で検出される角加速度が前記許容角加速度Ｗ外である車輪を駆動するモータのみ、前記モータ駆動制御部にモータの駆動トルクを減少させる電気自動車のモータ制御装置。
【請求項９】
請求項７または請求項８において、前記モータは、一部または全体が車輪内に配置されて前記モータと減速機とを含むインホイールモータ装置を構成する電気自動車のモータ制御装置。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のいずれか１項において、前記電気自動車が前記モータの回転を減速する減速機を備え、この減速機は１／４以上の高減速比を有するサイロイド減速機である電気自動車のモータ制御装置。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載の電気自動車のモータ制御装置を備えた電気自動車。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−１１０９２７（Ｐ２０１３−１１０９２７Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５６１４１（Ｐ２０１１−２５６１４１）
【出願日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]