WO2002049871A1

WO2002049871A1 - Unite de commande pour automobile electrique

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Publication number: WO2002049871A1
Application number: PCT/JP2001/009420
Authority: WO
Inventors: Hiroshi Shimizu
Original assignee: Japan Science And Technology Corporation
Priority date: 2000-12-18
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Publication date: 2002-06-27
Also published as: US7072751B2; US20040027076A1; EP1344676A1; US6909950B2; JP3476770B2; EP1344676A4; JP2002186120A; US20050206332A1

Description

明紬電気自動車の制御装置技術分野

本発明は、車両の電子制御系にフールセィフ手段を備えた電気自動車の制御装置に関するものである。背景技術

モータリゼーシヨンによる空気汚染を防止する一つの決め手として完全電気自動車の開発が急務となってきている。自然環境の保全は 2 1世紀の大きな目標であることを認識して、本出願の発明者は 1 9 8 0年時代からその研究に着手し、その成果をあげつつある。

第 1図に示すように、電気自動車とは、電動機 1 0 1の駆動力のみを用いて走行が可能な車であり、その電動機 1 0 1に供給する電力源として、二次電池（バッテリ）を用いるものを狭義の電気自動車 A、エンジン発電機を用いるものをシリーズハイブリツド車 B、燃料電池を用いるものを燃料電池車 Cと呼ぶことにする。 1 0 2は車輪、 1 0 3はコント口一ラ、 1 0 4は二次電池、 2 0 1はェンジン、 2 0 2は発電機、 3 0 1は水素供給源、 3 0 2は燃料電池である。

このように、電気自動車とは、回転式電気電動機の駆動力のみを用いて走行が可能な車であり、その電気電動機に供給する電力源として、二次電池、燃料電池、内燃機関を用し、た発電機、太陽電池等およびこれらを組み合わせたものを使用した車と定義する。ただし、以下の説明では、二次電池のみを用いた電気自動車を念頭におくが、燃料電池、内燃機関発電機、太陽電池を電力源とする車も当然に含まれる。

車両の運転の安全性および使いやすさを向上させるために、車両の安全上問題となる電子システムは、次第に冗長な構成要素、例えばセンサ、計算機要素が搭載されるようになってきている。

例えば、運転者によって操作可能な操作部材の位置センサ、あるいは回転数センサなどが冗長に設けられている例が紹介されている。この冗長に構成された測定装置の信号は、それぞれほぼ同一のコンピュータプログラ厶に基づレ、て車両の駆動出力の制御を行う 2つのプロセッサに供給される。その際、両プロセッサの出力信号は車両の駆動ュニットの出力に影響を与える同一の可変量に作用する。しかし、この種のシステムを完全に冗長にすると著しく複雑になり、それによつてコストが増大し、故障の頻度も増大してしまう。

現在の車両には知られているように複数の電子制御ュニッ卜が搭載されている。特に速度制御ュニット、操舵制御ュニット等が挙げられる。これらの制御ュニットはそれぞれ車両の駆動ュニットの他の可変量に作用する。

現在の車両においては、これらの制御ュニットは電子接続システムによって互レ、に接続され、かつそれを介して互いにデ一夕および情報を交換する。

特に、電気自動車の速度制御は電動機に流す電流を制御する制御装置にァクセルペダルからの電気的信号を流す方法が用いられるが、複数個の電動機が駆動に使われる場合であって、かつ、車の加速、減速、旋回角を制御する場合には、車全体を制御する中央制御装置をもう 1台必要とする。これまで、このような制御装置では、中央制御装置と各電動機に取り付けられている制御装置との間が、それぞれ信号線で結ばれ制御が行われていた。発明の開示

しかし、このような制御の方法では、それぞれの通信線に不都合が生じた場合、個々の電動機を制御することが不可能となる。

本発明は、上記状況に鑑みて、それぞれの電動機に取り付けられた制御装置の間でも信号伝送を可能とし、レ、ずれかの伝送線に不都合が生じたときに迂回して制御情報を送受信できる電気自動車の制御装置を提供することを目的とする。本願発明は、上記目的を達成するために、

〔 1〕一台の車に複数の駆動輪があり、該駆動輪のそれぞれに 1個ずつの駆動用モーターが取り付けられている電気自動車において、前記駆動用モー夕一のそれぞれに外部からの電気信号によって加速と減速を行わせるための速度制御装置が取り付けられているとともに、該速度制御装置のそれぞれに運転者あるいは車載のセンサーからの指令に基づき、加減速のための制御信号を送り、かつ、前記駆動用モーターおよび前記速度制御装置の動作状況を制御用信号として受け取る機能を有する主制御装置を具備することを特徴とする。

〔2〕上記〔 1〕記載の電気自動車の制御装置において、前記主制御装置に入力するセンサー信号として、電池の電圧、該電池から供給される電流、電池温度のそれぞれが含まれることを特徴とする。

〔3〕上記〔 1〕記載の電気自動車の制御装置において、前記主制御装置に入力するセンサー信号として、ステアリングの操舵角が含まれることを特徴とする _c

〔4〕上記〔 1〕記載の電気自動車の制御装置において、前記主制御装置に入力するセンサー信号として、充電装置から充電中であることを示すセンサー信号が含まれることを特徴とする。

〔5〕上記〔 1〕記載の電気自動車の制御装置において、前記主制御装置に入力するセンサ一信号として、ブレーキ制御部からのブレーキ指令値およびマスターシリンダ一の油圧を示すセンサ一信号が含まれることを特徴とする。

〔6〕上記〔 1〕記載の電気自動車の制御装置において、前記主制御装置から送られる制御信号として、ステアリングの操舵角信号が含まれることを特徴とす

〔 7〕車両の電子制御系における通信障害を検出したノ一ドが伝送経路を探索する探索メッセージを送信し、伝送路を形成可能なノードが応答メッセージを返送して迂回路を形成する信号伝送路のフ一ルセィフ手段を備えたことを特徴とする。

〔8〕上記〔7〕記載の電気自動車の制御装置において、前記ノードは、自ノ一ドの識別子を記憶する自ノード I D記憶手段と、前記伝送路に接続されている隣接ノ一ドの識別子を記憶する隣接ノ一ド I D記憶手段と、前記ノ一ドに送られてくるメッセージに基づき経路設定の処理を行う処理手段とから構成されることを特徴とする。

〔9〕上記〔8〕記載の電気自動車の制御装置において、前記ノードは、車両制御部および各車輪組毎に設けたモータ制御部に設けられていることを特徴とする。 C I 0〕上記〔8〕記載の電気自動車の制御装置において、前記ノードは電池制御部、ステアリング制御部、ブレーキ制御部、充電制御部に設けられていることを特徴とする。

〔 1 1〕上記〔9〕記載の電気自動車の制御装置において、前記車両制御部および各車輪組毎に設けたモ一夕制御部は、それぞれに設けたノードを介して入力した制御信号により電力変換器を制御することを特徴とする。

〔1 2〕上記〔9〕又は〔1 0〕記載の電気自動車の制御装置において、前記迂回路を、閉ループを構成する制御信号用迂回幹線伝送路と、該迂回幹線伝送路と前記各モ一夕制御部との間の迂回伝送路とから構成したことを特徴とする。

〔1 3〕上記〔1 2〕記載の電気自動車の制御装置において、特定のノードは、前記車両制御部との間の伝送路及び迂回伝送路の全てに障害が発生したことを検出したとき、前記モータ制御部の動作を停止し、前記車両制御部は、前記特定ノ一ドからの応答がないことを検出し、前記特定ノ一ドのモー夕制御部を制御部対象から切り離すことを特徴とする。図面の簡単な説明

第 1図は、電気動力自動車の基本構成を示す図である。

第 2図は、本発明の実施例を示す電気自動車のシステム構成図である。

第 3図は、本発明の実施例を示す電気自動車の電子制御系のプロック図である。第 4図は、本発明の実施例を示す車体速検出ステップを示すフローチヤ一トであ ·έ) ₀

第 5図は、本発明の実施例を示す目標ョーレイト（すべり角度）適合制御ステップを示すフローチヤ一トである。

第 6図は、本発明の実施例を示す T R C/A B S制御ステツプを示すフローチヤートである。

第 7図は、本発明の実施例を示す車両制御部の動作手順を示すフローチャートである。発明を実施するための最良の形態以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら、代表例となる、各 2輪がタンデムホイール式サスペンションで支持される車輪系を有し、 6輪以上の駆動輪を有し、各駆動輪をインホイール式ドライブとした電気自動車に搭載され、スリップ時における走行安定性を向上させるように各モータ制御する制御装置に、フェールセィフ機構を適用する本発明の実施態様について説明する。

本発明の特徴は電子制御ュニットを備える制御系におけるフェールセィフ手段にあり、その余の制御系および装置は適宜適用可能となる。

(1) システム構成

第 2図は本発明の実施例を示す電気自動車のシステム構成図である。

本発明においては、前後両車輪がタンデムホイール式サスペンションで支持された車輪系である必要はなく、前または後の車輪系のみが夕ンデムホイ一ル式サスペンションで支持された車輪系であってもよい。

この実施態様における電気自動車は、ィンホイールモータ型の 8輪駆動電気自動車である。すなわち、タンデムホイール式サスペンションで支持される車輪系を有し、車輪全輪にモー夕を組み込んだィンホイール式ドライブを備えた各駆動輪独立駆動型電気自動車である。

このように構成することにより、各車輪毎の支持荷重を少なくでき、それに見合う TRC又は ABS制御を行い、スリップ等を少なくし、走行安定性を向上させることができる。

各モータは、交流、直流、パルス等の各種の電源により駆動可能であり、その電源の種類により対応する変換器、例えば電源が交流のとき変換器がィンバ一夕であり、直流のときコンバータであり、パルスのときチヨッパなどである。

以下、電源が交流で変換器がィンバ一夕の場合の実施態様について説明する。車両制御部 1は、マイクロコンピュータを備え、各種センサからの検出情報を入力して必要な処理を行って各モータ制御部 2, 3， 4, 5へ制御措合を出力する。車両制御部 1からの前記制御指令は伝送路 R 1, R 2, R3, R 4, R 5, R 1 0, R l l, R 1 2, R 1 3、迂回伝送路 C R 2， CR 3, CR4, CR 5, CR 1 0, CR 1 1， CR 1 2, C R 1 3および制御信号用迂回幹線伝送路 C R を介して各モータ制御部 2, 3, 4および 5、電池制御部 A、充電制御部 B、ブレーキ制御部 C、ステアリング制御部 22へ出力される。

また、車両制御部 1は、各モータ 3 0， 3 1, 32, 3 3， 3 4， 3 5， 3 6， 3 7の出力トルクの制御、回転数制御、速度制御、車載各コンポーネントの状態監視■制御、車両乗員への車両状態の報知、バッテリの給電制御、バッテリの充電制御、ブレーキ制御、ステアリング制御、その他の機能を担う電子制御ュニット（ECU) よりなり、前記機能を行うための処理用マイクロプログラムを有する。さらに、車両制御部 1には、回転位置センサ（SM) 5 0， 5 1, 5 2， 5 3, 5 4, 5 5, 5 6および 5 7、バッテリの電圧値 '電流値検出のための電力センサ 9、ブレーキの操作を検出するブレーキセンサ 1 4、ハンドルの操舵角を検出する舵角センサ 1 5、シフトレバ一のシフトポジションを検出するシフトポジシヨン（SP) スィッチ 1 6、アクセルの開度を検出するアクセルセンサ 1 7、バッテリ温度 ·変換器温度等を検出する温度センサ 1 8、変換器の電圧値 ·電流値が閾値より低下したこと等を検出する異常検知センサ 1 9の検出出力が入力される。

各車輪毎に設けられている回転位置センサ（例えばレゾルバ） 50， 5 1, 5 2， 5 3， 5 4, 5 5， 5 6および 5 7は、それぞれの車輪の車輪速 VR F F, VRFR, VLFF, VLFR, VRRF, VRRR, VLRFおよび VLRR を示す信号（例えば微小角度位置変位毎のパルス信号）を生成し、車両制御部 1 に供給する。

アクセルセンサ 1 7は、アクセルペダル（図示せず）の踏み込み量を示す信号を、ブレーキセンサ 1 4は、ブレーキペダル 20の踏み込み量を示す信号を、シフトポジションスィッチ 1 6は、シフトレバー（図示せず）の投入レンジ（及びエンジンブレーキレンジ等では当該レンジ内でのシフトレノく一位置）すなわちシフトポジションを示す信号を、それぞれ出力させる。舵角センサ 1 5は、ハンドルの舵角検出の結果を示す信号例えば舵角 5 tを示す信号を出力させる。ノテリ 6の電力センサ 9は、バッテリ 6の電圧値 ·電流値を測定して出力する。温度センサ 1 8は、インバー夕等の機器の温度を測定して出力する。異常検知センサ 1 9は、インバー夕の電圧値 ·電流値が閾値以下になったときに異常信号を出力する。これらのセンサの出力は、いずれも、車両制御部 1に入力されるにあたって、車両制御部 1にて処理可能な形式のデータに変換される。車両制御部 1は、変換後のデータを用いて、トルク指令、回転数指令および速度指令等の決定、制御方法の切り換え等を実行する。以下、例示としてトルク制御の実施態様について説明する。

各モータ制御部 2, 3， 4， 5は、マイクロコンピュータを備え、車両制御部 1からの制御指令を伝送路を介して入力して必要な処理をし、インバータ 1 0， 1 0 ' , 1 1， 1 Γ , 1 2, 1 2' , 1 3, 1 3 ' に制御指合を出力するように構成されている。モー夕制御部 2は、トルク指合 TRFに応じて、モー夕制御部 3はトルク指令 T L Fに応じて、モ一夕制御部 4はトルク指令 T R Rに応じて、モータ制御部 5はトルク指令 TLRに応じて、それぞれ対応するインバー夕 1 0， 1 0 ' , 1 1, 1 1 ' , 1 2, 1 2' ， 1 3, 1 3 ' を制御して、モータ 3 0 , 3 1, 32, 33, 34， 35, 3 6, 37をトルク制御する。モ一夕制御部 2， 3, 4および 5に与えられるトルク指令は、全て車両制御部 1から出力される。各モー夕 3 0， 3 1， 3 2, 3 3， 34, 3 5, 3 6, 3 7に対するインバ一夕 1 0， 1 0 ' ， 1 1， 1 1 ' , 1 2， 1 2' , 1 3, 1 3 ' の制御は、図示しない電流センサから得たモータの各相電流検出値に基づき、あるいはロー夕角度位置等から求めたモー夕の各相電流推定値に基づき行う。

タンデムホイール式サスペンションで支持される車輪系は、右前部前輪 RFF 4 0、右前部後輪 RFR 4 1、左前部前輪 LFF 4 2、左前部後輪 LFR 4 3、右後部前輪 RRF 4 4、右後部後輪 RRR4 5、左後部前輪 LRF 4 6および左後部後輪 LRR 4 7に、それぞれモータ 30、 3 1、 32、 33、 3 4、 35、 3 6および 3 7が組み込まれている。

バッテリ 6は各モー夕への駆動電力供給源であり、その出力はインバー夕 1 0, 1 0 ' を介しモータ 3 0， 3 1に、インバ一タ 1 1, 1 を介しモー夕 32, 3 3に、インバ一夕 1 2, 1 2' を介しモータ 34, 35に、そしてインバー夕 1 3, 1 3' を介しモータ 3 6， 37に、それぞれ給電されている。インバ一夕 1 0, 1 0 ' は、車両制御部 1に制御されるモータ制御部 2の制御のもとに、バッテリ 6の出力をモータ 30, 3 1にトルク制御、速度制御等を行うために電力変換（この図では三相交流に変換）して給電する。インバー夕 1 1, 1 1 ' , 1 2, 1 2' ， 1 3, 1 3' も同様に動作する。

第 2図では、安全性を確保する設計方針により、タンデム式前後左右各輪を油圧及び回生双方にて制動する制動システムが用いられている。

すなわち、ブレーキペダル 20が踏まれると、これに応じてマスタシリンダ 2 1にて発生した油圧が、それぞれの車輪に設けられているホイールシリンダを介してブレーキホイール BW60、 BW6 1、 BW62、 BW63、 BW64. B W65、 BW66および BW67に作用し、車輪に制動トルクが付与される。他方で、ブレーキセンサ 1 4を用いて検出されたブレーキ力（マスタシリンダ 2 1の油圧） FBに応じた検出信号がノード N 1 2を介した伝送路 R 1 2により車両制御部 1に入力され、車両制御部 1は前記検出信号に基づいて回生にかかるトルク指令 TRF， TLF, TRRおよび TLRを発生させる。回生指合は制御指令に応じた指令、例えばトルク指合、速度指合などになる。

従って、第 2図の車両における制動力配分は、ブレーキ力 FBの増大に伴い油圧回生双方が増大する配分となる。このように油圧系統と回生系統がブレーキセンサ 1 4以降は分離しさらに伝送路によりバックアップされているため、油圧及び回生のいずれか一方が誤動作したとしても他方にて車両を退避させることができる。

更に、油圧系統には TRC/ABS制御のための油圧ポンプが設けられておらず、油圧制動力の前後配分を適正化するためのプロポ一ショニングバルブが設けられているのみであるので油圧制動システムの構成が簡単になる。なお、油圧系統に TRCZABSのための油圧装置を設けなくてもよい理由の一つは、後述のように、モータ 1 2 FR、 1 2 FL、 1 2 RR及び 1 2 R Lの出力トルクの制御を利用して走行安定性制御を行うという本実施形態の特徴的構成にある。

本発明の特徴となるフェイルセーフ機構は、閉ループを構成する制御信号用迂回幹線伝送路 CRと、この迂回幹線伝送路 CRから各モー夕制御部 2， 3, 4， 5、電池制御部 A、充電制御部 B、ブレーキ制御部 (：、ステアリング制御部 22 へ接続される迂回伝送路 CR 2, CR 3, CR 4, CR 5, CR 1 0, CR 1 1, CR 1 2, CR 1 3と、各モー夕制御部 2, 3， 4, 5、電池制御部 A、充電制御部 B、ブレーキ制御部 (：、ステアリング制御部 22と、全体の制御を行う車両制御部 1と、この各モータ制御部、電池制御部 A、充電制御部 B、ブレーキ制御部 (：、ステアリング制御部 22と車両制御部 1とを接続する伝送路とから構成される。

(2) 車両の基本的制御

第 7図は本発明の実施例を示す車両制御部の動作手順を示すフローチャートである。

車両制御部 1は、まず車体速 VSの検出を実行する（ステップ S 1)。

車体速 V Sの検出手順としては様々な手順を採用することができる力例えば、第 4図に示すような手順を採用するのが好ましい。以下、車体速 VSを検出する手順を第 4図のフローチャートで示す。この図においては、車両制御部 1は、まずタンデム構造になっている 2輪毎に 1セットとして車輪速センサ SMの検出値 Vを読み込み（ステップ S 30) 、その車輪角加速度 dcoZd tを演算する（ステツプ 3 1 ) 。車輪角加速度の演算式としては、次の式

άω/ά t - (1/R) · d V/d t

を用いることができる。上式中、 Rは車輪半径であり、 V及び ωは、現在車輪角加速度を求めようとしている車輪にかかる車輪速及び車輪角速度である。

車両制御部 1は、このようにして求めた車輪角加速度 dcoZd tの絶対値が所定の閾値を上回っているか、上記 1セットについて比較する。 1セットの内 2輪とも（全輪とも）車輪角加速度 dw/d tの絶対値が閾値を上回っているときはスリップ（SL) と判定し、 1セットの内 1輪が閾値を上回っているがもう 1輪が閾値を上回らない場合は、非スリップ（SX) と判断すると共に閾値を上回らない方の車輪速 Vをそのセットの車輪速として保持し、 1セットの内 2輪とも (全輪とも）車輪角加速度 do)ノ d tの絶対値が閾値を上回らないときは非スリップ（SX) と判定すると共に大きい値の車輪速をそのセットの車輪速として保持する（ステップ S 32)。

その 1セットの車輪について非スリップ（SX) と判定したときは、変数 VS にその車輪の車輪速 Vを積算する（ステップ S 33) 。逆に、その 1セットの車輪についてスリップと判定したときは、角加速度 dwZd tの絶対値が所定の閾値を上回っているのであれば、その車輪についてはスリップ又はその傾向が発生しているとみなすことができるため、スリップ又はその傾向が生じているとみなせる車輪（スリップ輪）の個数をカウントするための変数である N Sを 1インクリメントさせる（ステップ S 3 4 ) 。

車両制御部 1は、ステップ S 3 3又は S 3 4を実行した後、その 1セットの車輪の位置及び車輪速 Vを内蔵するメモリ等に記憶する（ステップ S 3 5 ) 。車両制御部 1は、ステップ S 3 1〜S 3 5にかかる手順を、全てのタンデム構造の車輪を含むすべての駆動輪について実行する（ステップ S 3 6 ) 。

車両制御部 1は、このようにして全ての駆動輪についてスリップ輪かそれとも非スリップ輪かの判定を行った後に、スリップ輪の個数 N Sが 4に等しいか否かすなわち全ての駆動輪がスリップしているのかそうでないのかを判定する（ステップ S 3 7 ) 。通常は、全ての駆動輪が同時にスリップ又はその傾向を示しはしないため、車両制御部 1は、ステップ S 3 3の繰り返し実行により V Sに積算された値を 4—N Sすなわち非スリップ輪の個数にて除すことにより、車体速 V S を算出する（ステップ S 3 8 ) 。

逆に、 N S = 4が成立しているときには、過去においてステップ S 3 5を実行した際に記憶した情報を利用して、最後にスリップし始めた駆動輪がどの車輪であるのかをサーチする（ステップ S 3 9 ) 。

車両制御部 1は、このサーチの結果発見された駆動輪すなわち最後にスリップし始めた車輪が、スリップし始める直前に有していた車輪速 Vの値を、車体速 V Sとして用いることとする（ステップ S 4 0 ) 。

このように、本実施形態においては、原則として非スリップ輪の車輪速のみから車体速 V Sを求めることにより、車体速 V Sを比較的正確に決定することを可能にしており、ひいては後述する手順にて仮確定されるトルク指令値を適切なものとしている。また、タンデムサスペンション構造であることから、 8個の車輪全てがスリップ又はその傾向を示すことは極めてまれな状態ということになるが、そのときにも、最後にスリップし始めた車輪がスリップし始める直前から所定時間内に有していた車輪速の平均をもつて車体速 V Sとしているため、比較的信頼性のおける車体速情報をトルク指令値の仮確定に利用することができる。ステツプ S 3 8又は S 4 0実行後は、車両制御部 1の動作は、第 7図のステップ S 2に民る。

第 7図においては、車体速 V Sを検出した後、まず操舵の状態を判断するために、舵角 5 tの絶対値が所定の閾値と同じかまたはそれ以上かの判定が実行される（ステップ S 2 ) 。舵角が閾値より大きい場合で、スリップがないとき（ステップ S 1 2 ) 、車両制御部 1は目標ョ—レイト適合制御や目標すベり角度適合制御（例えばすベり角度 0制御）を実行する（ステップ S 3 ) 。

例えば、舵角センサ 1 5で検出される舵角 5 tの絶対値が所定の閾値以上であるとき、すなわち車両操縦者が操舵を行っていると判断されるときに、操舵に伴う車体の走行不安定性の発生を防止乃至抑制すべく、目標ョーレイト適合制御乃至目標すべり角度適合制御を実行する。

目標ョーレイト適合制御乃至目標すベり角度適合制御の手順の一例を、第 5図に示す。

第 5図に示すフローにおいては、車両制御部 1は、まずアクセルセンサ 1 7の出力に基づき判定できるアクセルオン/オフ状態、シフトポジションスィツチ 1 6にて与えられるシフトポジション、舵角センサ 1 5から与えられる舵角 (5 t及びこれに基づき算出できる d (5 i / ά t等に基づき、結合係数群（経験に基づく式）を選択している（ステップ S 5 0 ) 。

車両制御部 1は、更に、タンデムサスペンション構造の各車輪毎に、車輪加速度 d v Z d tを求めこれに基づき路面摩擦係数// (経験に基づく式）を演算する (ステップ S 5 1 ) 。車両制御部 1は、路面摩擦係数//及び舵角 5 tに基づき、かつステップ S 5 0にて選択した結合係数群を用いて補正係数 kを車輪毎に決定する（ステップ S 5 2 ) 。

車両制御部 1は、アクセルがオンしているときには（ステップ S 5 3 ) 、車輪速 V、アクセル開度 V A及びシフトポジションに基づきカ行トルクマップから各車輪毎にトルク指令を仮確定する（ステップ S 5 4 ) 。またアクセルがオフしているときには（ステップ S 5 3 ) 、車輪速 V、ブレーキ力 F B及びシフトポジシヨンに基づき回生トルクマップから、各車輪毎にトルク指令を仮確定する（ステップ S 5 5 ) 。カ行トルクマップは回転数及びトルクが共に正の領域におけるモ ―夕の回転数トルク特性をあらわすマップであり、回生トルクマツプは回転数が正、トルクが負の領域におけるモータの回転数トルク特性を示すマップであり、経験で求めておく。

車両制御部 1は、ステップ S 5 4又は S 5 5にて仮確定したトルク指令にステップ S 5 2にて決定した補正係数を乗ずることによりトルク指令を決定し（ステップ S 5 6 ) 、決定したトルク指令を対応するモータ制御部に出力する（ステツプ S 5 7 ) 。

従って、ステップ S 5 0にて選択対象となる結合係数群の値や、ステップ S 5 2における補正係数 kの設定手法次第では、目標ョーレイト適合制御乃至目標すベり角度適合制御を実行してレ、るときのトルク指令が採りうる範囲は、アクセルオン時でも回生領域に属する値となることがあり、またアクセルオフ時でもカ行領域に属する値となることがある。このような制御を行うことで、本実施形態では、操舵時における車体の走行安定性を向上させている。

なお、目標ョーレイト適合制御や目標すベり角度適合制御に関しては、特開平 1 0 - 2 1 0 6 0 4号公報の開示を参照されたい。また、目標ョ—レイト適合制御や目標すベり角度適合制御に代えて、車体に作用するョーレイトを含め車両の運動状態を示す複数の状態量を用いて走行安定性制御を実行する手法を採用してもよい。

この手法に関しては、特開平 1 0— 2 7 1 6 1 3号公報を参照されたい。目標ョーレイト適合制御や目標すベり角度適合制御を終了した後は、車両制御部 1の動作は、第 7図に戻る。

車両制御部 1は、ステップ S 1に戻り動作を繰り返す。また、車体速 V Sを検出した後実行されるステップ S 2において、目標ョーレイト適合制御や目標すベり角度適合制御を実行する必要がないと認められる場合、即ち舵角の絶対値が閾《直より小さいとき、車両制御部 1は、原則として 8 WD制御にかかる手順を実行する（ステップ S 6 ) 。

車両制御部 1は、この 8 WD制御ステップ S 6を開始するに際して、まず、車体速 V Sを検出する手順にて検出した夕ンデムサスぺンション構造での車輪 1セットに対応するスリップ輪の個数 N Sに関する判定 ·分類処理を実行する。すなわち、検出されたスリップ輪の個数 NSが 4に等しいときすなわち全ての駆動輪がスリップまたはその傾向を示しているとき（ステップ S 7) や、スリツプ輪の個数 NSが 3に等しいときすなわちスリップ又はその傾向を示していないタンデムサスペンション構造の駆動輪が 1個（ 1セット）しかないとき（ステツプ S 8 ) には、車両制御部 1の動作は 8 WD制御（ステツプ S 6 ) ではなく TR CZABS相当制御に移行する（ステップ S 9) 。

また、スリップ輪の個数 NSが 2に等しいときすなわちスリップ又はその傾向を示していないタンデムサスぺンション構造の駆動輪が 2個存在しているとき (ステップ S 1 0) であっても、検出されたスリップ輪が共に左側の車輪である場合や共に右側の車輪である場合（ステップ S 1 1 ) には、 TRCZABS相当制御へと移行する（ステップ S 9)。

更に、前述のステップ S 2において目標ョ一レイト適合制御乃至目標すベり角度適合制御が必要とみられる状態であると判定されたときであっても、スリップ輪の個数 NSが非 0であるときすなわちいずれかの夕ンデムサスペンション構造の駆動輪がスリップ又はその傾向を示していると認められるときには（ステップ S 1 2) 、やはり TRCZABS相当制御へと移行する（ステップ S 9) 。

TRC/A B S相当制御の手順の一例を第 6図に示す。

TRCZABS相当制御を実行するに際しては、車両制御部 1は、まず、各車輪の車輪速 Vの高低や、アクセルオンオフ等に応じて、結合係数群、制御定数群等を選択する（ステップ S 60) 。

ここでいう結合係数群は、後述の角加速度判定に使用する閾値群を決定するために使用する係数の集合であり、制御定数群は、フィードハックトルクを決定する際に使用する定数の集合である。車両制御部 1は、ステップ S 6 1において、アクセルがオンしているときには、車輪速 V、アクセル開度 VA及びシフトポジションに応じカ行トルクマップから（ステップ S 62) 、アクセルがオフしているときには、車輪速 V、ブレーキ力 FB及びシフトポジションに応じ回生トルクマップから（ステップ S 63) 、トルク指令を仮確定する。

車両制御部 38は、更に、ステップ S 6 1において、アクセルがオンしているときには、アクセル開度 V A及びステップ S 60にて選択した結合係数群とに基づき閾値群を決定する（ステップ S 6 4) 。また、アクセルがオフしているときには、ブレーキ力 FBとステップ S 6 0にて選択した結合係数群とに基づき、閾値群を決定する（ステップ S 6 5) 。

車両制御部 1は、ステップ S 6 4又は S 6 5にて決定した閾値群を基準として、各車輪の角加速度 dco/d tを分類する（ステップ S 6 6) 。車両制御部 1は、分類の結果に応じ、異なる演算式等を使用してフィードバックトルクを決定する。例えば、車輪角加速度 dwZd tが第 1の範囲に属するときには第 1の演算式によるフィードバックトルク決定処理を（ステップ S 6 7— 1 ) 、第 2の範囲に属するときには第 2の演算式に基づくフィードバックトルク決定処理を（ステップ S 6 7— 2) 、第 3の範囲に属するときには第 3の演算式によるフィードバックトルク決定処理を（ステップ S 6 7— 3) 、 …第 nの範囲に属するときには第 n の演算式に基づくフィードバックトルク決定処理を（ステップ S 6 7-n) というように、各車輪毎にその回転角加速度 dco/d tの属する範囲に応じた演算式にてフィ一ドバックトルクを決定する。

更に、ステップ S 6 7— 1, S 6 7— 2, S 6 7— 3， · · ■ステップ S 6 7 - nにかかる演算式中の定数は、ステップ S 6 0にて選択した制御定数群にかかる値とする。車両制御部 1は、このようにして決定したフィードバックトルクを、ステップ S 6 2又は S 6 3にて仮確定したトルク指令値から減ずることによりトルク指令値を確定し（ステップ S 6 8) 、確定したトルク指令値を対応するモー夕制御部に出力する（ステップ S 6 9) 。

このような手順を採用することによって、各駆動輪に作用するトルクを適宜変動させることができ、在来エンジン車両における TRC/ABS制御に相当する機能を実現することができる。なお、 TRCZABS相当制御に関しては、特開平 8— 1 8 2 1 1 9号公報や、特開平 1 0— 2 1 0 6 04号公報による開示を参照されたい。第 6図に示す手順を終了した後は、車両制御部 1の動作は第 7図に示すステップ S 4に移行する。

車両制御部 1は、目標ョーレイト適合制御乃至目標すベり角度適合制御への移行条件や TRCZABS相当制御への移行条件がいずれも成立しないとき、すなわち舵角 <5 tの絶対値が閾値以上となっておらず、タンデムサスペンション構造のスリップ輪の個数 NS (セット数）が 2以下であって、かつ左側の 2個の車輪又は右側の 2個の車輪がいずれもスリップ輪となってはいないときに、 8WD制御（ステップ S 6) にかかる手順を実行する。

その際に、車両制御部 1は、まず、上記スリップ輪の個数 NSが 1であるか否かを判定する（ステップ S 1 3) 。通常の走行路では、 NS = 0であるので、車両制御部 1の動作はステップ S 1 4及び S 1 5に移行する。ステップ S 1 4では、車両制御部 1は、夕ンデムサスペンション構造の全ての駆動輪を配分輪として決定する。ここでいう配分輪とは、実際にトルク出力を配分する駆動輪である。ステツプ S 1 5では、車両制御部 1は、各配分輪に対するトルク出力の配分の比重を通常値に設定する。例えば、全ての駆動輪に対し、配分の比重 = 1を設定するただし、この配分の比重は、車両積載重量に応じて変化させてもよいし、車体の構造に応じて前後の車輪間で異なる所定比重としても構わない。

逆に、ステップ S 1 3において NS= 1であると判定したときや、ステップ S 1 1において TRCZABS相当制御への移行条件が成立していないと判定されたときには、車両制御部 1はスリップ輪以外の車輪を配分輪として決定する（ステツプ S 1 6)。

更に、実際にトルクを出力したときに車体重心を中心としたョ一方向のモ一メントが新たに車体に作用することとならないよう、すなわち左右がバランスするように、各車両に対する配分比重を調整する（ステップ S 1 7) 。

例えば、ステップ S 1 6において配分輪に選択されなかった駆動輪すなわちスリップ輪についてはトルク指令が与えられないよう配分比重を 0とし、左側及び右側のうちスリツプ輪が属する側の非スリップ輪の配分比重には、スリップしてレ、なければスリップ輪に配分されるはずであつたトルク出力に相当する配分比重を上乗せする。

車両制御部 1は、ステップ S 1 5又は S 1 7を実行した後、ステップ S 1 8において、アクセルがオンしていれば、車体速 VS、アクセル開度 VA及びシフトポジションに応じカ行トルクマップから（ステップ S 1 9) 、アクセルがオフしていれば、車体速 VS、ブレーキ力 FB及びシフトポジションに応じ回生トルクマップから（ステップ S 20) トルク指令を仮確定する。車両制御部 1は、ステップ S 1 9又は S 20を実行した後、ステップ S 1 5又は S 1 7にてあらかじめ設定乃至調整されている配分比重に応じて、ステップ S 1 9又は S 20にて仮確定したトルク指令値に調整を施し（例えば配分比重を乗算し）、これにより各車輪に対するトルク指令値を確定する（ステップ S 21 ) c 車両制御部 1は、ステップ S 2 1にて確定した各トルク指令値をそれぞれ対応するモータ制御部へと出力し（ステップ S 22) 、その後ステップ S 4に移行す。

従って、本実施形態では、タンデムサスペンション構造の各車輪のスリップ状態に応じて、制御状態が切り替わる。まず、タンデムサスペンション構造の 2輪を 1個の単位とすると、 4個の車輪のうち 1個のみがスリップしているときすなわち NS= 1であるときには、スリップしていなければ当該スリップ輪にてさせるはずであったトルク指令が、このスリップ輪と同じ側にある他の駆動輪にて出力されることになる。また同様に NS = 2であるときのうち、スリップ輪が左右に 1個ずつ存在しているときには、左右 1個ずつ残っている非スリップ輪にてトルク指令が実現される。さらに、 NS= 2でありかつスリップ輪がいずれも左側

(又は右側）にあるときには、 TRCZABS相当制御が実行される。更に、 N S= 3であるときや、 NS = 4であるときには、やはり、 TRCZABS相当制御が実行される。このように、本実施形態によれば、各車輪におけるスリップ又はその傾向の発生状況、特にスリップ輪の個数や位置に応じて、車両制御部 1による各モータ出力の制御モードゃ各車輪に対するトルク配分比重を切り換え又は変更するようにしているため、ィンホイールモータ型の 8輪駆動電気自動車において好適な 8 WD制御や TRCZAB S相当制御を実現し、走行安定性を維持改善することができる。

(3) フェイルセーフ機構

上記のとおり、主要な電子制御ュニットは、制御信号用迂回幹線伝送路 CRを介して接続されているので、伝送路等に障害が発生した場合にも制御系をバックアップでき、通常通りの制御を行うことができる。

信号伝送系は、第 3図に示すように電子制御ュニットを形成する車両制御部しモータ制御部 2, 3, 4, 5、電池制御部 A、充電制御部 B、ブレーキ制御部 (：、ステアリング制御部 22に設けられたノード（通信装置）に基づいて構成される。各ノード（通信装置）は、自ノードの識別子 Nl, N2, N3, N4, N5, N 1 0, Ni l, N1 2， N 13を記憶する自ノード I D記憶手段 N 1 b， N2b， N 3 b， N 4 b, N 5 b, N 1 0 b, 1 1 b, N 1 2 b, N 1 3 bと、伝送路および迂回伝送路に接続されている隣接ノ一ドの識別子を記憶する隣接ノ一ド I D記憶手段 N l c， N 2 c, N 3 c, N 4 c, N 5 c, Nl O c, Ni l e, N 1 2 c、 N 1 3 cと、ノードに送られてくるメッセージに基づき経路設定の処理を行う処理手段 N 1 a, N2 a, N3 a, N4 a， N 5 a, N 1 0 a, N 1 1 a, N 12 a, Nl 3 aとをそれぞれ有した複数のノード Nl, N2， N3, N4， N 5, N 1 0, Ni l, N 12, N 13とそれらを接続する伝送路 R 1， R 2, R3, R4, R5, R I O, R 1 1, R 12, R 1 3と迂回伝送路 CR 2, CR 3, CR 4, CR 5, CR 10, CR , CR 12, CR 1 3と制御信号用迂回幹線伝送路 C Rからなり、発生した障害箇所を迂回して通信経路を設定する迂回経路設定方式をとっている。

上記迂回経路設定方式によれば、各ノ一ドは接続された伝送路および迂回伝送路を介した隣接ノード間のポーリングにより、相手からの応答がないとき両者間の伝送路または迂回路伝送路における通信の障害として検出し、前記通信障害を検出したノードは、自己の識別子と、前記通信障害が検出された伝送路に接続された隣接ノードの識別子とを探索メッセージ sとして送信し、前記探索メッセージを受信したノードは、前記探索メッセージ中の前記隣接ノードの識別子 Dを自己の自ノード I D記憶手段または隣接ノ一ド I D記憶手段に記憶されている識別子と比較し、前記比較の結果、いずれも一致しなければ、前記探索メッセージを受信したノードは、前記探索メッセージを他のノードに中継し、一方、前記比較の結果、いずれかが一致すれば、前記探索メッセージを受信したノードは、迂回路設定のための応答メッセージ rを前記通信障害を検出したノードに送り返す。探索メッセージ sや応答メッセ一ジ rは、送信信号のフレームの制御部に、探索メッセージや応答メッセージ等のメッセージ種類、送信先通信装置の識別子 (ID) , 送信元通信装置の識別子（ I D)、障害関連通信装置の識別子（ I D)、回線残り容量などをのせる。障害関連通信装置とは、障害を発生している通信装置または障害を発生している伝送路に接続された隣接の通信装置を指す。車両制御部 1のノ一ド N 1と各モータ制御部のノ一ド N nとの間の伝送路が確保できたことを各ノードが検出すると、各ノードは自モ一夕制御部および自インバー夕をス夕ンバイ状態に設定する。伝送路を介して制御指令が入力したときには、自モータ制御部は自インバータを制御指令によって制御する。

〔事例（a ) 〕

例えば、車両制御部 1 とモータ制御部 2の間の信号伝送路 R 2で通信障害 B 1 が発生した場合にっレ、て、第 2図と第 3図を用レ、て説明する。

ノード N 2は、接続された伝送路および迂回伝送路を介した隣接ノ一ド N 1間のポーリングにより、相手からの応答がないとき通信の障害として検出する。ノード N 2の処理手段 N 2 aは、信号フレームの制御部に、メッセージ種類が探索メッセージ sであり、送信元通信装置の識別子が N 2であり、障害関連通信装置の識別子が N 1である旨の信号をのせてノード N 1 3又は N 3に送信する。

( a - 1 ) まず、ノード N 3を介した迂回路の設定について説明する。ノード N

3は、この探索メッセ一ジ sを受信すると、処理手段 N 3 aにおいて探索メッセ —ジ sから障害関連ノードの識別子 N 1を取り出し、この識別子 N 1を自ノード

I D記憶部 N 3 bに記憶されたデータ N 3及び隣接ノ一ド I D記憶部 N 3 cに記憶されたデータ N l， N 2 , N 1 0と比較する。この比較の結果、識別子 N 1が隣接ノ一ド I D記憶部 N 3 cに記憶されたデータ N 1 と一致するので、ノ一ド N

3がノード N 2とノード N 1との間の伝送路、即ち、迂回伝送路 C R 2→迂回幹線伝送路 C R→迂回伝送路 C R 3→ノード N 3→伝送路 R 3→伝送路 R 1と接続されるようにノード N 2に応答メッセージ rを送信するとともに、自己の経路切替え部に対して、伝送路 R 2を経由するノード N 2への通信経路に代わってノード N 3を経由してノード N 2への迂回経路を設定することを指示する経路設定信可を送る。

応答メッセージ rは、メッセ一ジ種類が応答メッセージであり、送信先ノ一ドの識別子が N 2であり、送信元ノ一ドの識別子が N 3である旨の信号を、信号フレームの制御部にのせた送信信号である。

一方、応答メッセージ rを受信したノード N 2は、応答メッセージ rを受信すると、送信元通信装置の識別子が N 3である旨の信号を取り出し、これに基づき迂回経路を設定すべき相手のノードを確認して、自己の経路切替え部に対して、上記の実施態様と同様にノード N 3への迂回経路を設定することを指示する経路設定信号を送る。

(a— 2) ノード N 1 3を介した迂回路の設定について説明する。

上記（a— 1 ) で説明した手順と同様の手順により、迂回伝送路 CR 2→迂回幹線伝送路 CR→迂回伝送路 CR 1 3→ノード N 1 3→伝送路 R 1 3→伝送路 R 1 と接続される迂回路を形成する。

以上の 2つの経路設定信号に基づき迂回経路が設定される。

〔事例（b) 〕

例えば、車両制御部 1とモータ制御部 2の間の信号伝送路 R 2で B 1の通信障害および迂回幹線伝送路 CRで B 2の通信障害が発生した場合について、第 2図と第 3図を用いて説明する。

この場合には、上記（a— 2) で説明した迂回路だけが設定でき、上記（a— 1) で説明した迂回路は設定できない。

〔事例（ c ) 〕

例えば、車両制御部 1とモータ制御部 2の間の信号伝送路 R 2で B 1の通信障害および迂回幹線伝送路 CRで B 2および B 3の通信障害が発生した場合について、第 2図と第 3図を用いて説明する。

この場合、 B l， B 2および B 3の通信障害発生により、ノード N 2は車両制御部 1への伝送路がすべてなくなったことを、所定時間内にポーリングに対する応答がないことによりノード N 2が検出し、モータ制御部 2のスタンバイモードを停止モードに変えィンバ一夕 1 0, 1 0' を停止する。

車両制御部 1は、所定時間内にノード N 2からの応答がないことを検出し、ノ ―ド N 2を伝送回路から切り離し、残りのノードを介してバックアップして残りのモータ制御部を制御する。

以下、車両制御部 1と各制御部 2, 3, 4, 5, 1 0, 1 1, 1 2， 1 3との迂回路は上記した実施態様と同様に設定される。

以上、詳細に説明したように、本発明によれば、以下のような効果を奏することができる。

( 1 ) 走行安定性を向上できる電子制御を採用し、タンデムホイール式サスぺンシヨンで支持される車輪系を有し、車輪全輪に電子制御のモー夕を組み込んだィンホイール式ドライブを備えた各駆動輪独立駆動型電気自動車を、特定の電子制御系に障害が発生しても、迂回経路を設定することにより、制御機能を維持したまま、車両の制御動作を継続することができる。

( 2 ) 電子制御系にフェールセィフ機構を組み込んだので、車両制御を安定に行うことができる。つまり、タンデムホイール式サスペンションで支持される車輪系を有し、車輪全輪にモー夕を組み込んだィンホイール式ドライブを備えた各駆動輪独立駆動型電気自動車において、走行安定性を向上できる制御を採用したので、各輪毎の支持荷重を少なくでき、それに見合う T R C又は A B S制御ができるので、スリップ等を少なくすることができ、走行安定性を向上させることができる。また、非スリップ輪が車体の左側及び右側に少なくとも 1個ずつあるときに、車体に新たなョー方向モーメントが作用しないよう調整を施した上で、各モータに対し出力トルク値を指合するようにしたため、ョ一方向モーメントの発生を防ぎながら 8 WDを実現でき、スリップ時における信頼性の高い走行安定性制御を実現することができる。

( 3 ) 電子制御系にフェールセィフ機構を組み込んだので、車両制御を安定に行うことができる。つまり、タンデムホイール式サスペンションで支持される車輪系を有し、車輪全輪にモータを組み込んだィンホイール式ドライブを備えた各駆動輪独立駆動型電気自動車において、走行安定性を向上できる制御を採用したので、スリップ等を少なくでき、走行安定性を向上させることができ、また、非スリップ輪が車体の左側に 1個もないとき及び右側に 1個もないときに、スリップ輪のスリップ状態に応じ調整を施した上で、各モータに対し出力トルク値を指令するようにしたため、 T R C/A B S相当制御を制動用流体の圧力操作のための部材なしで実現することができ、かつ T R CZA B S相当制御が適切な状況下で動作するため、スリップ時における信頼性の高い走行安定性制御を実現できる。産業上の利用可能性本発明の電気自動車の制御装置は、それぞれの電動機に取り付けられた制御装置の間で的確な制御を行うことが可能であり、特に、地球温暖化に寄与する排気ガスのない電気自動車の制御装置として好適である。

Claims

請求の範囲

1 . 一台の車に複数の駆動輪があり、該駆動輪のそれぞれに 1個ずつの駆動用モ

—夕一が取り付けられている電気自動車において、

前記駆動用モータ一のそれぞれに外部からの電気信号によって加速と減速を行わせるための速度制御装置が取り付けられているとともに、該速度制御装置のそれぞれに運転者あるいは車載のセンサ一からの指令に基づき、加減速のための制御信号を送り、かつ、前記駆動用モーターおよび前記速度制御装置の動作状況を制御用信号として受け取る機能を有する主制御装置を具備することを特徴とする電気自動車の制御装置。

2 . 請求項 1記載の電気自動車の制御装置において、前記主制御装置に入力するセンサー信号として、電池の電圧、該電池から供給される電流、電池温度のそれぞれが含まれることを特徴とする電気自動車の制御装置。

3 . 請求項 1記載の電気自動車の制御装置において、前記主制御装置に入力するセンサ一信号として、ステアリングの操舵角が含まれることを特徴とする電気自動車の制御装置。

4 . 請求項 1記載の電気自動車の制御装置において、前記主制御装置に入力するセンサー信号として、充電装置から充電中であることを示すセンサー信号が含まれることを特徴とする電気自動車の制御装置。

5 . 請求項 1記載の電気自動車の制御装置において、前記主制御装置に入力するセンサー信号として、ブレーキ制御部からのブレ一キ指合値およびマスターシリンダ一の油圧を示すセンサ一信号が含まれることを特徴とする電気自動車の制御

6 . 請求項 1記載の電気自動車の制御装置において、前記主制御装置から送られる制御信号として、ステアリングの操舵角信号が含まれることを特徴とする電気自動車の制御装置。

7 . 車両の電子制御系における通信障害を検出したノードが伝送経路を探索する探索メッセージを送信し、伝送路を形成可能なノードが応答メッセージを返送して迂回路を形成する信号伝送路のフールセィフ手段を備えたことを特徴とする電気自動車の制御装置。

8 . 請求項 7記載の電気自動車の制御装置において、前記ノードは、自ノードの識別子を記憶する自ノード I D記憶手段と、前記伝送路に接続されている隣接ノ一ドの識別子を記憶する隣接ノ一ド I D記憶手段と、前記ノ一ドに送られてくるメッセージに基づき経路設定の処理を行う処理手段とから構成されることを特徴とする電気自動車の制御装置。

9 . 請求項 8記載の電気自動車の制御装置において、前記ノードは、車両制御部および各車輪組毎に設けたモー夕制御部に設けられていることを特徴とする電気自動車の制御装置。

1 0 . 請求項 8記載の電気自動車の制御装置において、前記ノードは電池制御部、ステアリング制御部、ブレーキ制御部、充電制御部に設けられていることを特徴とする電気自動車の制御装置。

1 1 . 請求項 9記載の電気自動車の制御装置において、前記車両制御部および各車輪組毎に設けたモータ制御部は、それぞれに設けたノードを介して入力した制御信号により電力変換器を制御することを特徴とする電気自動車の制御装置。

1 2 . 請求項 9又は 1 0記載の電気自動車の制御装置において、前記迂回路を、閉ル一プを構成する制御信号用迂回幹線伝送路と、該迂回幹線伝送路と前記各モ一夕制御部との間の迂回伝送路とから構成したことを特徴とする電気自動車の制御装置。

1 3 . 請求項 1 2記載の電気自動車の制御装置において、特定のノードは、前記車両制御部との間の伝送路及び迂回伝送路の全てに障害が発生したことを検出したとき、前記モータ制御部の動作を停止し、前記車両制御部は、前記特定ノードからの応答がないことを検出し、前記特定ノードのモータ制御部を制御部対象から切り離すことを特徴とする電気自動車の制御装置。