JP2005184978A - Controller for tricycle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、3輪車の制御装置に係り、特に、前輪2輪を左右独立の電動機で駆動する3輪車に用いるに好適な制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for a three-wheeled vehicle, and more particularly to a control device suitable for use in a three-wheeled vehicle in which two front wheels are driven by left and right independent motors.
従来の3輪車の制御装置としては、例えば、特開平11−215617号公報に記載されているように、3輪車の駆動を直流電動機で行うにあたり、操舵角センサもしくはタイヤ切れ角センサを用いずに、駆動中のモータ電流に基づき車両の旋回角度であるタイヤ切れ角を推定し、正転と逆転のコンタクタを切り替えて3輪車の制御を行うものが知られている。 As a conventional three-wheeled vehicle control device, for example, a steering angle sensor or a tire break angle sensor is used to drive a three-wheeled vehicle with a DC motor as described in JP-A-11-215617. In addition, it is known that a tire turning angle, which is a turning angle of a vehicle, is estimated based on a motor current during driving, and a three-wheeled vehicle is controlled by switching between a forward rotation and a reverse contactor.
また、特開2000−69603号公報に記載のように、3輪車の走行電動機の回生制動時に、電動機に装着されている回転センサの信号に基づいて電動機の界磁電流方向を決定し回生制動を行うものが知られている。 Further, as described in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-69603, during regenerative braking of a three-wheeled vehicle traveling motor, the field current direction of the motor is determined based on a signal from a rotation sensor mounted on the motor, and regenerative braking is performed. Is known to do.
さらに、特開2000−69613号公報に記載のように、ステアリング角を検出してその角度演算値より左右前輪各々のモータ電流指令を演算して左右輪を駆動するものが知られている。 Further, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-69613, there is known one that detects a steering angle, calculates a motor current command for each of the left and right front wheels from the calculated angle value, and drives the left and right wheels.
しかしながら、特開平11−215617号公報記載のものでは、タイヤ切れ角センサを用いず旋回時のモータ電流のみで旋回を判定し、モータ駆動用コンタクタを切り替える制御を行うが、モータ電流により旋回状態が推定可能なのはモータが力行駆動の状態のときであり、バッテリフォークリフトなどで必須である回生制動の動作の判定及び制御方法については考慮されていないものである。 However, in the one described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-215617, turning is determined based on only the motor current during turning without using the tire break angle sensor, and the motor driving contactor is switched. The estimation is possible when the motor is in a power running state, and the determination and control method of the regenerative braking operation that is essential in a battery forklift or the like is not taken into consideration.
また、特開2000−69603号公報記載のものでは、モータの回転方向に対して界磁電流通電方向を決定し回生制動を行うとあるが、3輪車では内輪が車両旋回中心になる場合があるので内輪の電動機速度がほぼゼロ速度になる場合があり、この場合の条件においての制御方法について考慮されていないものである。 Moreover, in the thing of Unexamined-Japanese-Patent No. 2000-69603, when the field current conduction | electrical_connection direction is determined with respect to the rotation direction of a motor and regenerative braking is performed, an inner wheel may become a vehicle turning center in a three-wheeled vehicle. Therefore, the motor speed of the inner ring may be almost zero, and the control method under the conditions in this case is not considered.
さらに、特開2000−69613号公報記載のものでは、タイヤ切れ角及びモータ回転数に基づき電流指令を求め電動機を制御するが、電動機回転に対応する電流指令により電流を制御しても、特に直流モータの場合では電動機の電流を制御することは電動機の発生トルクを制御することであり電動機の回転は負荷によって決まるため、電動機の回転を制御することにはならず車両走行時の負荷の状況で左右の電動機回転数に不整合が生じる。 Furthermore, in the one described in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-69613, a current command is obtained based on the tire turning angle and the motor rotation number, and the electric motor is controlled. In the case of a motor, controlling the current of the motor is controlling the torque generated by the motor, and the rotation of the motor is determined by the load. Inconsistency occurs between the left and right motor speeds.
また、いずれの従来技術においても、車両が実際に旋回を行っている際の車両の安定性を向上させることについては開示していないものである。 Also, none of the prior arts discloses improving the stability of the vehicle when the vehicle is actually turning.
本発明の目的は、3輪車の前輪の左右独立の電動機を制御するとともに、力行時の走行安定性を向上できる3輪車の制御装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a control device for a three-wheeled vehicle that can control the left and right independent motors of the front wheels of the three-wheeled vehicle and improve the running stability during powering.
また、本発明の他の目的は、回生制動時時で、かつ、旋回時にスムーズな旋回を可能として、走行性を向上できる3輪車の制御装置を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a control device for a three-wheeled vehicle capable of improving smoothness by enabling smooth turning at the time of regenerative braking and turning.
(1)上記目的を達成するために、本発明は、バッテリを電源とし、左右の前輪を各々独立した電動機で駆動し、1輪の後輪で操舵する3輪車の制御装置であって、運転者の意志を示す信号と、前記後輪のタイヤ切れ角を示すタイヤ切れ角信号と、前記電動機の回転信号とに基づいて、前記電動機を力行駆動する際に、前記電動機に対して左右個別の速度指令値を生成し、前記左右の電動機の回転速度がそれぞれの速度指令値となるように、前記電動機を各々独立して制御する制御手段を備えるようにしたものである。
かかる構成により、3輪車の前輪の左右独立の電動機を制御するとともに、力行時の走行安定性を向上できるものとなる。
(1) In order to achieve the above object, the present invention is a control device for a three-wheeled vehicle that uses a battery as a power source, drives left and right front wheels with independent motors, and steers with one rear wheel, When the motor is driven by powering based on a signal indicating the driver's will, a tire angle signal indicating the tire angle of the rear wheel, and a rotation signal of the motor, the left and right individual And a control means for independently controlling the motors so that the rotational speeds of the left and right motors become the respective speed command values.
With this configuration, it is possible to control the left and right independent motors of the front wheels of the three-wheeled vehicle and to improve running stability during power running.
(2)上記(1)において、好ましくは、前記制御手段は、前記前輪の内、内輪側の速度指令値を、前記タイヤ切れ角信号に応じ、前記タイヤ切れ角が第一のしきい値以上の時漸減し、第二のしきい値以上で反転するものである。 (2) In the above (1), preferably, the control means sets a speed command value on the inner wheel side of the front wheel according to the tire angle signal, and the tire angle is not less than a first threshold value. At this time, it gradually decreases and reverses above the second threshold value.
(3)上記(1)において、好ましくは、前記制御手段は、前記左右の電動機の回転速度がそれぞれの速度指令値となるように比例積分制御するとともに、前記タイヤ切れ角が所定のしきい値以上である場合には、前記速度制御の前記比例積分制御の積分演算を停止するものである。 (3) In the above (1), preferably, the control means performs proportional-integral control so that the rotational speeds of the left and right motors become respective speed command values, and the tire turning angle is a predetermined threshold value. In the case described above, the integral calculation of the proportional integral control of the speed control is stopped.
(4)上記(1)において、好ましくは、前記制御手段は、前記タイヤ切れ角が所定のしきい値以上の場合は力行の速度指令を制限するものである。 (4) In the above (1), preferably, the control means limits a power running speed command when the tire turning angle is a predetermined threshold value or more.
(5)また、上記目的を達成するために、本発明は、バッテリを電源とし、左右の前輪を各々独立した電動機で駆動し、1輪の後輪で操舵する3輪車の制御装置であって、運転者の意志を示す信号と、前記後輪のタイヤ切れ角を示すタイヤ切れ角信号と、前記電動機の回転信号とに基づいて、前記電動機を回生駆動する際に、前記電動機に対して左右個別のトルク指令値を生成し、前記電動機を各々独立にトルク制御する制御手段を備えるようにしたものである。
かかる構成により、回生制動時時で、かつ、旋回時にスムーズな旋回を可能として、走行性を向上できるものとなる。
(5) In order to achieve the above object, the present invention is a control device for a three-wheeled vehicle that uses a battery as a power source, drives left and right front wheels with independent electric motors, and steers with one rear wheel. When the motor is regeneratively driven based on a signal indicating the driver's intention, a tire angle signal indicating the tire angle of the rear wheel, and a rotation signal of the motor, the motor is regenerated. Control means for generating separate torque command values for the left and right sides and independently controlling the torque of the electric motors is provided.
With such a configuration, it is possible to perform smooth turning at the time of regenerative braking and at the time of turning, thereby improving traveling performance.
(6)上記(5)において、好ましくは、前記制御手段は、前記回生制動のトルク指令の制限を前記タイヤ切れ角に応じて行うようにしたものである。 (6) In the above (5), preferably, the control means limits the regenerative braking torque command in accordance with the tire turning angle.
(7)上記(1)または(5)において、好ましくは、前記運転者の意志を示す信号は、アクセルの踏み込み量の信号,前後進のいずれが選択されているかを示す信号,ブレーキが踏まれているか否かを示す信号としたものである。 (7) In the above (1) or (5), preferably, the signal indicating the driver's intention is a signal indicating an accelerator depression amount, a signal indicating whether forward / reverse driving is selected, or a brake is depressed. This is a signal indicating whether or not the
本発明によれば、3輪車の前輪の左右独立の電動機を制御するとともに、力行時の走行安定性を向上できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while controlling the left-right independent motor of the front wheel of a three-wheeled vehicle, the running stability at the time of power running can be improved.
また、回生制動時時で、かつ、旋回時にスムーズな旋回を可能として、走行性を向上できる。 Further, smooth revolving can be performed during regenerative braking and during turning, thereby improving traveling performance.
以下、図1〜図9を用いて、本発明の一実施形態による3輪車の制御装置の構成及び制御内容について説明する。
最初に、図1を用いて、本実施形態による3輪車の制御装置を用いた3輪車の全体構成について説明する。
図1は、本発明の一実施形態による3輪車の制御装置を用いた3輪車の全体構成を示すブロック図である。
Hereinafter, the configuration and control contents of the control device for a three-wheeled vehicle according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
First, the overall configuration of a three-wheeled vehicle using the three-wheeled vehicle control device according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of a three-wheeled vehicle using a three-wheeled vehicle control device according to an embodiment of the present invention.
3輪車は、2個の前輪15,16と、1個の後輪14を備えている。2個の前輪15,16は旋回しないものであり、後輪14が旋回可能である。旋回しない左右の前輪15,16には、それぞれ独立した右電動機1,左電動機2が備えられている。右電動機1及び左電動機2の回転数は、それぞれ、右回転検出手段3及び左回転検出手段4により検出される。右回転検出手段3によって検出された右回転検出信号5と、左回転検出手段4によって検出された左回転検出信号6は、それぞれ制御手段7に入力する。
The tricycle includes two
制御手段7には、アクセル装置8の踏込み量を示す信号と、前後進選択手段9において前進が選択されているか後進が選択されているかを示す信号と、ブレーキ手段10が踏み込まれているか否かを示す信号のように、運転者の意思を示す電気的な信号が入力する。制御手段7には、電源であるバッテリ11から電力が供給される。車体の操舵旋回を行う後輪14には、後輪14の切れ角を検出するタイヤ切れ角検出手段12が装着され、タイヤ切れ角信号13が制御手段7に伝達される。なお、タイヤ切れ角信号に代えて、ステアリング操舵角度を検出するステアリング操舵角度検出手段により検出されたステアリング角信号を用いるようにしてもよいものである。
The control means 7 includes a signal indicating the amount of depression of the
次に、図2を用いて、本実施形態による3輪車の制御装置の構成について説明する。
図2は、本発明の一実施形態による3輪車の制御装置の構成を示す制御ブロック図である。なお、図1と同一符号は、同一部分を示している。
Next, the configuration of the three-wheeled vehicle control device according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 2 is a control block diagram showing the configuration of the three-wheeled vehicle control device according to the embodiment of the present invention. The same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same parts.
右電動機1に装着された右回転検出手段3によって検出された右回転検出信号5に基づいて、右速度演算手段32は、右回転速度30を演算する。左電動機2に装着された左回転検出手段4によって検出された左回転検出信号6に基づいて、左速度演算手段33は、左回転速度31を演算する。
Based on the right
タイヤ切れ角検出手段12は、タイヤ切れ角を検出して、タイヤ切れ角信号13として、制御手段7のモード判定手段17,右速度制御手段18及び左速度制御手段20に入力する。
The tire turning angle detection means 12 detects the tire turning angle and inputs the tire turning
モード判定手段17には、右回転速度信号30,左回転速度信号31,タイヤ切れ角信号13,アクセル装置8からのアクセル踏込み量の信号,前後進選択手段9からの前進若しくは後進が選択されたことを示す信号,ブレーキ手段10からのブレーキが踏まれているか否かを示す信号が入力する。モード判定手段17は、入力された信号に基づき、右電動機1及び左電動機2のそれぞれの動作モードを判定しモード信号22を生成する。モード判定手段17におけるモード判定処理の内容については、図3を用いて後述する。
For the mode determination means 17, the right
右速度制御手段18と右トルク制御手段19には、右回転速度信号30,タイヤ切れ角信号13,アクセル装置8からの信号,前後進選択手段9からの信号,ブレーキ手段10からの信号がそれぞれに入力し、それぞれ、右電動機1の右速度駆動力34及び右目標トルク35を演算する。左速度制御手段20と左トルク制御手段21には、左回転速度信号31,タイヤ切れ角信号13,アクセル装置8からの信号,前後進選択手段9からの信号,ブレーキ手段10からの信号がそれぞれに入力し、それぞれ、左電動機2の左速度駆動力36及び左目標トルク37を演算する。演算された右速度駆動力34と右目標トルク35は右指令選択手段24に伝達され、左速度駆動力36と左目標トルク37は左指令選択手段25に伝達される。
The right speed control means 18 and the right torque control means 19 respectively receive a right
右指令選択手段24は、モード信号22より、入力した右速度駆動力34か右目標トルク35のいずれかを選択し、右電動機1を力行制御により速度制御するか、回生制動によりトルク制御するかの右駆動信号28を生成する。左指令選択手段25は、モード信号22より、入力した左速度駆動力36か左目標トルク37のいずれかを選択し、左電動機2を力行制御により速度制御するか、回生制動によりトルク制御するかの左駆動信号29を生成する。旋回時には、右前輪と左前輪の回転数が異なることもあり、この場合、右電動機1と左電動機2は、独立に制御され、一方が力行制御で、他方が回生制動制御ということもある。
The right command selection means 24 selects either the input right speed
右駆動信号28及び左駆動信号29は、それぞれ、右電力変換手段26と左電力変換手段27に伝達され、右電動機1及び左電動機2それぞれを個別に駆動制御する。
The
次に、図3を用いて、本実施形態による3輪車の制御装置に用いるモード判定手段17のモード判定処理の内容について説明する。
図3は、本発明の一実施形態による3輪車の制御装置に用いるモード判定手段17のモード判定処理の内容を示すモード判定図である。
Next, the content of the mode determination process of the mode determination means 17 used for the three-wheeled vehicle control apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 3 is a mode determination diagram showing the contents of the mode determination process of the mode determination means 17 used in the control device for a three-wheeled vehicle according to the embodiment of the present invention.
図に示すモード判別は、右電動機又は左電動機のそれぞれについての判定内容であり、左右の各々の電動機については、それぞれ個別にこの判定内容を行うものである。 The mode discrimination shown in the figure is a determination content for each of the right motor and the left motor, and this determination content is individually performed for each of the left and right motors.
モード判定手段17は、アクセル装置8の状態信号,ブレーキ手段10の状態信号,前後進選択手段9の状態信号,タイヤ切れ角信号13,右回転速度30または左回転速度31のモータ回転速度信号に基づいて、表に示すような組み合わせの判定を行い、各電動機の動作モードを決定するようにする。
The mode determination means 17 converts the state signal of the
例えば、アクセルON、ブレーキがON又はOFF、前後進選択は前進を選択しタイヤ切れ角があるしきい値TR未満である場合に、電動機の回転速度Nmがあるしきい値−Nr以上である場合を考える。ここでしきい値−Nrはゼロ回転に近い値であり、例えば、−20rpmである。また、しきい値−Nrとして、ゼロ回転とすることもできるが、モード遷移時のトルクのつなぎをスムーズにして、モード遷移時のショックを低減するためには、しきい値−Nrを、例えば、−20rpmとすることが効果的である。しきい値TRは、例えば70°である。 For example, when the accelerator is ON, the brake is ON or OFF, the forward / reverse selection selects forward and the tire turning angle is less than a certain threshold value TR, and the motor rotational speed Nm is greater than or equal to a certain threshold value −Nr think of. Here, the threshold value -Nr is a value close to zero rotation, for example, -20 rpm. Further, the threshold value -Nr can be set to zero rotation. However, in order to smoothly connect the torque at the time of mode transition and reduce the shock at the time of mode transition, the threshold value -Nr is set to, for example, -20 rpm is effective. The threshold value TR is, for example, 70 °.
電動機の回転速度がNm≧−Nrであり、前進方向に駆動することが選択されてアクセルが踏み込まれていると判断され、かつタイヤ切れ角がしきい値TR未満である場合は車両の旋回角度が小さく電動機は正転方向に駆動すべきと判断され、駆動モードは「正転力行:速度制御」となる。このときの特性は、図4の(A)となるものであり、この点については、図4で後述する。 When the rotational speed of the electric motor is Nm ≧ −Nr, it is determined that driving in the forward direction is selected and the accelerator is depressed, and the turning angle of the vehicle is less than the threshold value TR, the turning angle of the vehicle Therefore, it is determined that the electric motor should be driven in the forward rotation direction, and the drive mode is “forward power running: speed control”. The characteristic at this time is as shown in FIG. 4A, and this point will be described later with reference to FIG.
ここで、電動機の回転速度がNm<−Nrの場合では、アクセルは踏み込まれていて前後進選択は前進に選択されているが、電動機の回転速度は−Nr以上に逆転している状態なので駆動モードは回生制動モードと判定し、駆動モードを「逆転SB(スイッチバック)回生:トルク制御」とする。 Here, when the rotational speed of the motor is Nm <−Nr, the accelerator is depressed and the forward / backward selection is selected to be forward, but the motor is driven because the rotational speed of the motor is reversed to −Nr or more. The mode is determined to be the regenerative braking mode, and the drive mode is set to “reverse rotation SB (switchback) regeneration: torque control”.
タイヤ切れ角がTR以上である場合で、電動機の回転速度がNm≦Nrである場合は、電動機は逆転駆動すべきと判断し、「逆転力行:速度制御」と判断する。電動機回転速度がNm>Nrである場合は、「正転SB回生:トルク制御」と判断する。 When the tire turning angle is equal to or greater than TR and the rotational speed of the motor is Nm ≦ Nr, it is determined that the motor should be driven in reverse, and “reverse power running: speed control” is determined. When the motor rotation speed is Nm> Nr, it is determined that “forward rotation SB regeneration: torque control”.
一方、アクセルがOFFである場合は、ブレーキがONかOFFによって、前後進選択手段が前進、後進、中立いずれかであっても、タイヤ切れ角がどの値であっても、電動機の回転速度がしきい値Nrと比較されることでモードを判定する。例えば、アクセルOFFでブレーキOFFの場合、電動機の回転速度がNm>Nrであれば、電動機が正転状態であり、この電動機を制動すべき判定し、「」正転アクセルオフ回生:トルク制御」と判定する。電動機の回転速度がNm≦−Nrであれば電動機が逆転状態であるので、これを「逆転アクセルオフ回生:トルク制御」と判定する。ブレーキがONである場合にはそれぞれ「正転ブレーキ回生:トルク制御」、「逆転ブレーキ回生:トルク制御」と判定する。 On the other hand, when the accelerator is OFF, the rotational speed of the electric motor does not depend on whether the forward / backward selection means is forward, reverse, or neutral depending on whether the brake is ON or OFF, or the tire turning angle is any value. The mode is determined by comparing with the threshold value Nr. For example, when the accelerator is OFF and the brake is OFF, if the rotational speed of the electric motor is Nm> Nr, it is determined that the electric motor is in a normal rotation state and the electric motor should be braked. Is determined. If the rotation speed of the electric motor is Nm ≦ −Nr, the electric motor is in the reverse rotation state, so this is determined as “reverse rotation accelerator-off regeneration: torque control”. When the brake is ON, it is determined that “forward brake regeneration: torque control” and “reverse brake regeneration: torque control”, respectively.
このように、本実施形態では、力行時は速度制御、回生制動時はトルク制御となるようにモードを判定している。そして、力行時は左右の電動機の速度を車両負荷によらず速度制御により、電動機の回転速度を制御でき、良好な走行安定性が得られる。回生制動時はトルク制御とすることで、車両状態によらず車両制動力である回生トルク自体を直接制御することができ、旋回時にスムーズな旋回を可能として、走行性を向上できる。 Thus, in this embodiment, the mode is determined so that speed control is performed during power running and torque control is performed during regenerative braking. During power running, the rotational speed of the motor can be controlled by speed control of the left and right motors regardless of the vehicle load, and good running stability can be obtained. By using torque control during regenerative braking, the regenerative torque itself, which is the vehicle braking force, can be directly controlled regardless of the vehicle state, enabling smooth turning during turning and improving running performance.
次に、図4を用いて、本実施形態による3輪車の制御装置における各駆動モード毎のトルク特性について説明する。
図4は、本発明の一実施形態による3輪車の制御装置における各駆動モード毎のトルク特性の説明図である。図において、横軸は電動機の回転数を示し、縦軸は電動機のトルク(駆動力)を示している。なお、横軸の−Nr及びNrは、図3におけるモータ回転数の判定に用いるしきい値である。
Next, torque characteristics for each drive mode in the three-wheeled vehicle control apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 4 is an explanatory diagram of torque characteristics for each drive mode in the three-wheeled vehicle control apparatus according to the embodiment of the present invention. In the figure, the horizontal axis represents the rotation speed of the electric motor, and the vertical axis represents the torque (driving force) of the electric motor. Note that -Nr and Nr on the horizontal axis are threshold values used for determination of the motor rotation speed in FIG.
図に示すトルク特性は、図3の右側の欄に示した各駆動モードと対応している。 The torque characteristics shown in the figure correspond to the drive modes shown in the right column of FIG.
駆動モードにより、電動機回転速度Nmが正の値である正転時と負の値の逆転時の両方において、電動機回転速度Nmが正転時で駆動力が正の値の時は力行となり、このときはX1のエリアで駆動され、速度制御で制御される。駆動力が負の値の時は回生となり、この時はY1のエリアで駆動される。電動機回転速度Nmが逆転の時はトルクの正負の関係が入れ替わり、X2エリアとY2エリアでそれぞれ駆動が行われる。 Depending on the drive mode, both the forward rotation when the motor rotation speed Nm is positive and the reverse rotation of the negative value are both power running when the motor rotation speed Nm is forward rotation and the driving force is positive. Sometimes it is driven in the X1 area and controlled by speed control. When the driving force is negative, regeneration is performed, and at this time, driving is performed in the area Y1. When the motor rotation speed Nm is reverse, the positive / negative relationship of the torque is switched, and driving is performed in the X2 area and the Y2 area, respectively.
X1エリアでは、特性Aに従って、正転力行モードで、電動機の回転数に応じたトルクが出力されるように、速度制御される。Y1エリアでは、特性B(正転SB回生),特性E(正転アクセルオフ回生),特性F(正転ブレーキ回生)に従って、回生制動モードで、電動機の回転数に応じたトルクが出力されるように、トルク制御される。X2エリアでは、特性Cに従って、逆転力行モードで、電動機の回転数に応じたトルクが出力されるように、速度制御される。Y2エリアでは、特性D(逆転SB回生),特性G(逆転ブレーキ回生),特性H(逆転アクセルオフ回生)に従って、回生制動モードで、電動機の回転数に応じたトルクが出力されるように、トルク制御される。 In the X1 area, speed control is performed in accordance with the characteristic A so that torque according to the rotation speed of the electric motor is output in the normal rotation power running mode. In the Y1 area, torque according to the rotational speed of the motor is output in the regenerative braking mode in accordance with characteristic B (forward rotation SB regeneration), characteristic E (forward rotation accelerator-off regeneration), and characteristic F (forward rotation brake regeneration). Thus, torque control is performed. In the X2 area, the speed is controlled in accordance with the characteristic C so that a torque corresponding to the rotation speed of the motor is output in the reverse power running mode. In the Y2 area, according to the characteristic D (reverse rotation SB regeneration), the characteristic G (reverse rotation brake regeneration), and the characteristic H (reverse rotation accelerator off regeneration), torque corresponding to the rotation speed of the motor is output in the regenerative braking mode. Torque controlled.
次に、図5〜図8を用いて、本実施形態による3輪車の制御装置に用いる速度制御手段18,20の構成及び動作について説明する。
図5は、本発明の一実施形態による3輪車の制御装置に用いる速度制御手段の構成を示す制御ブロック図である。なお、図1と同一符号は、同一部分を示している。図6は、本発明の一実施形態による3輪車の制御装置に用いる速度制御手段の第1の制御内容の説明図である。図7は、本発明の一実施形態による3輪車の制御装置に用いる速度制御手段の第2の制御内容の説明図である。図8は、本発明の一実施形態による3輪車の制御装置に用いる速度制御手段の第3の制御内容の説明図である。
Next, the configuration and operation of the speed control means 18 and 20 used in the three-wheeled vehicle control device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
FIG. 5 is a control block diagram showing the configuration of speed control means used in the control device for a three-wheeled vehicle according to one embodiment of the present invention. The same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same parts. FIG. 6 is an explanatory diagram of the first control content of the speed control means used in the control device for a three-wheeled vehicle according to one embodiment of the present invention. FIG. 7 is an explanatory diagram of the second control content of the speed control means used in the control device for a three-wheeled vehicle according to one embodiment of the present invention. FIG. 8 is an explanatory diagram of the third control content of the speed control means used in the control device for a three-wheeled vehicle according to one embodiment of the present invention.
図2に示したように、速度制御手段は右速度制御手段18と左速度制御手段20に別れており、右速度制御手段18と左速度制御手段20の内容が同じであるため、図5では、代表的な構成を示す。 As shown in FIG. 2, the speed control means is divided into a right speed control means 18 and a left speed control means 20, and the contents of the right speed control means 18 and the left speed control means 20 are the same. A typical configuration is shown.
図5において、目標速度演算手段38は、アクセル装置8からの信号,前後進選択手段9からの信号,ブレーキ手段10からの信号,タイヤ切れ角検出信号13,右回転速度30または左回転速度31からの信号に基づいて、電動機の目標速度である右目標速度34または左目標速度36を演算する。
In FIG. 5, the target speed calculation means 38 is a signal from the
ここで、図6を用いて、電動機の目標速度について説明する。図6は、本実施形態による3輪車の制御装置におけるタイヤ切れ角と目標速度の特性を示す図である。図6において、横軸はタイヤ切れ角信号13を示し、縦軸は目標速度を示している。目標速度において、実線が外輪速度を示し、一点鎖線が内輪速度を示している。
Here, the target speed of the electric motor will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a diagram showing characteristics of a tire turning angle and a target speed in the three-wheeled vehicle control apparatus according to the present embodiment. In FIG. 6, the horizontal axis indicates the tire
タイヤ切れ角がある角度θ1までの間は、車両はほぼ直進状態なので、左右の電動機の目標速度は同じに指令する。ここで、角度θ1は、例えば、20°である。 Since the vehicle is in a substantially straight state until the tire cut angle reaches an angle θ1, the target speeds of the left and right motors are commanded to be the same. Here, the angle θ1 is, for example, 20 °.
タイヤ切れ角が角度θ1以上となると、車両の旋回角度が大きくなってきたことになるので、区間bに一点鎖線で示すように、内輪側の目標速度をタイヤ切れ角に応じて漸減する。このことにより、タイヤ切れ角に対する電動機の回転速度の釣り合いをとることができる。このb区間では外輪、内輪ともに同方向に回転している状態である。 When the tire turning angle becomes equal to or greater than the angle θ1, the turning angle of the vehicle has increased, so the target speed on the inner ring side is gradually reduced according to the tire turning angle, as indicated by the dashed line in section b. This makes it possible to balance the rotational speed of the electric motor with respect to the tire turning angle. In this section b, both the outer ring and the inner ring are rotating in the same direction.
さらに、タイヤ切れ角がθ2に達した場合、この場合は車両が内輪を中心として旋回するポイントとなるので、この時は内輪の電動機の目標速度はゼロとなり、Vi1=0となる。角度θ2は、例えば、70°であり、図3に示したしきい値TRに等しい角度である。 Further, when the tire turning angle reaches θ2, in this case, the vehicle turns around the inner ring, so that the target speed of the inner ring motor is zero and Vi1 = 0. The angle θ2 is, for example, 70 ° and is equal to the threshold value TR shown in FIG.
さらに、タイヤ切れ角がθ2以上になると、内輪が逆転する必要が生じるため、目標速度は反転し、負値に切り替わる。タイヤ切れ角がθ3に達するとタイヤ切れ角は90°になり、この時は外輪の目標速度Vo2と内輪の目標速度Vi2は同じ速度となる。このc区間では外輪と内輪は逆方向に回転しており、内輪が逆転駆動となる状態となる。 Further, when the tire turning angle is equal to or greater than θ2, the inner wheel needs to be reversed, so the target speed is reversed and switched to a negative value. When the tire turning angle reaches θ3, the tire turning angle becomes 90 °. At this time, the outer wheel target speed Vo2 and the inner wheel target speed Vi2 become the same speed. In this section c, the outer ring and the inner ring rotate in opposite directions, and the inner ring is in a reverse rotation drive state.
このように目標速度演算手段38により、タイヤ切れ角に応じて外輪と内輪の目標速度を決定する。 In this manner, the target speed calculation means 38 determines the target speeds of the outer and inner wheels according to the tire turning angle.
次に、図5において、右目標速度34または左目標速度36は、右回転速度30または左回転速度31と付き合わされ、その差が零となるように速度フィードバックされる。この目標速度に追従するように電動機を速度制御することによって、力行旋回時の走行安定性を向上することができる。
Next, in FIG. 5, the
両者の差出力は、比例積分制御39に入力する。比例積分制御39で演算された内容は、リミッタ41を通して右速度駆動力34または左速度駆動力36として出力される。
The difference output between the two is input to the proportional-
ここで、タイヤ切れ角判定手段42は、タイヤ切れ角信号13の値に応じてあるしきい値以上の場合に積分停止フラグ45を発生し、積分停止手段40に出力する。積分停止フラグ45により比例積分制御39では積分停止フラグ45がセットされている場合に、積分停止手段40により、比例積分制御39の積分加算処理を切り離すように制御する。このことにより、タイヤ切れ角信号13があるしきい値以上の場合は、速度制御は比例項のみで動作するように制御する。
Here, the tire turning angle determination means 42 generates an
ここで、図7を用いて、積分停止手段40の機能について説明する。図7の横軸は電動機回転速度を示し、縦軸は駆動力を示しており、そのときの車両の走行抵抗曲線Vrは図示のようになる。バッテリフォークリフト等の車速が15km/h前後の車両の場合は、走行抵抗曲線はほぼ水平直線の特性となる。3輪車が旋回を行っている場合には外輪の目標速度はVo、内輪の目標速度はViの指令となる。 Here, the function of the integration stopping means 40 will be described with reference to FIG. The horizontal axis in FIG. 7 represents the motor rotation speed, and the vertical axis represents the driving force. The running resistance curve Vr of the vehicle at that time is as shown in the figure. In the case of a vehicle having a vehicle speed of around 15 km / h such as a battery forklift, the running resistance curve has a substantially horizontal straight line characteristic. When the three-wheeled vehicle is turning, the target speed of the outer wheel is Vo and the target speed of the inner wheel is Vi.
ここで、外輪目標速度Vo及び内輪目標速度Viで左右の電動機を駆動回転した場合、左右の駆動輪のタイヤ径が理想的に同じである場合には左右の駆動輪は外輪目標速度Vo及び内輪目標速度Vi通りに回転するが、実際には左右の駆動輪のタイヤ径は摩耗や空気圧等の影響もあり同じであることは少ない。この場合内輪のタイヤ径が外輪のタイヤ径よりも小さい場合には内輪目標速度Viに対して実際の駆動輪野回転速度はVi’の低い回転になる。 Here, when the left and right motors are driven and rotated at the outer wheel target speed Vo and the inner wheel target speed Vi, when the tire diameters of the left and right drive wheels are ideally the same, the left and right drive wheels are the outer wheel target speed Vo and the inner wheel. Although it rotates according to the target speed Vi, the tire diameters of the left and right drive wheels are rarely the same due to the influence of wear, air pressure, and the like. In this case, when the tire diameter of the inner ring is smaller than the tire diameter of the outer ring, the actual drive wheel field rotation speed is a rotation with a lower Vi 'with respect to the inner ring target speed Vi.
したがって、内輪目標速度Viに対し速度フィードバックはVi’となるので速度偏差ΔNが生じる。通常の比例積分演算による速度制御を行った場合、比例積分制御の積分項によりこの速度偏差ΔNをゼロとすべく制御する。このことにより内輪の速度はVi’からViに移行しようとすることになるが、実際には内輪タイヤ径はVi’で回転すべきなので結果的に内輪速度が必要以上に高くなり内輪にスリップが発生しながら旋回するようになる。そこで、本実施形態の比例積分制御39では、タイヤ切れ角信号13がある一定値以上の場合には積分制御を停止するため、内輪の制御は内輪目標速度Viに対し走行抵抗極性Vrと速度偏差の傾斜線Kとの交点で速度偏差ΔNを持ったまま速度Vi’の点で釣り合って駆動できるようになる。このことにより旋回制御時の内輪の過度の駆動によるスリップ等を避けることができる。
Accordingly, the speed feedback becomes Vi ′ with respect to the inner ring target speed Vi, and thus a speed deviation ΔN occurs. When the speed control is performed by a normal proportional integral calculation, the speed deviation ΔN is controlled to be zero by the integral term of the proportional integral control. As a result, the inner ring speed tends to shift from Vi ′ to Vi. However, since the inner ring tire diameter should actually rotate at Vi ′, the inner ring speed becomes higher than necessary, resulting in slippage in the inner ring. It turns while generating. Therefore, in the proportional
次に、図8を用いて、速度制御手段38における速度制限処理について説明する。図8は、本実施形態におけるタイヤ切れ角に対する速度制限係数の特性を示している。 Next, the speed limiting process in the speed control means 38 will be described with reference to FIG. FIG. 8 shows the characteristics of the speed limiting coefficient with respect to the tire turning angle in the present embodiment.
3輪車の旋回においては後輪が1輪である車体構成であるが故に、旋回速度が高い場合車両が後輪1輪を軸として車体が傾斜するなど車両が不安定になる懸念がある。そこでタイヤ切れ角に応じてタイヤ切れ角がTas1以上で速度制限係数Kspを100%から漸減し、タイヤ切れ角Tas2で速度制限係数KspをSLまで低減する。このままタイヤ切れ角90°まで制限を行う。この速度制限係数Kspを用いて右目標速度34と左目標速度36を補正することにより制限を行う。なお、タイヤ切れ角がTas1は、例えば、40°であり、タイヤ切れ角Tas2は、例えば、80°であり、速度制限係数Ksp=SLは、例えば、40%である。
In the turning of a three-wheeled vehicle, since the rear wheel has a single body configuration, there is a concern that the vehicle may become unstable, for example, when the turning speed is high, the vehicle leans around the rear wheel as an axis. Therefore, the speed limiting coefficient Ksp is gradually decreased from 100% when the tire cutting angle is Tas1 or more according to the tire cutting angle, and the speed limiting coefficient Ksp is reduced to SL at the tire cutting angle Tas2. In this state, the tire cutting angle is limited to 90 °. Limiting is performed by correcting the
このことにより車両旋回時に適切に車両速度を抑制することが可能となり、車両の旋回時の安定性向上に寄与できるようになる。 This makes it possible to appropriately suppress the vehicle speed when the vehicle is turning, and to contribute to improving the stability of the vehicle when turning.
次に、図9を用いて、本実施形態による3輪車の制御装置に用いるトルク制御手段19,21の動作について説明する。図9は、本実施形態におけるタイヤ切れ角に対する回生トルク制限係数の特性を示している。
図9は、本発明の一実施形態による3輪車の制御装置に用いるトルク制御手段の動作説明図である。
Next, the operation of the torque control means 19 and 21 used in the three-wheeled vehicle control apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 9 shows the characteristics of the regenerative torque limiting coefficient with respect to the tire turning angle in the present embodiment.
FIG. 9 is an operation explanatory view of torque control means used in the control device for a three-wheeled vehicle according to one embodiment of the present invention.
3輪車の旋回においては力行時の車両速度も車両安定性に対し影響するが、同様に旋回走行中からの回生制動においても直進状態と同じような制動を行った場合には車両の安定性を損なう場合が想定される。よって同様にタイヤ切れ角に応じてタイヤ切れ角がTal1以上で回生トルク制限係数Krtを100%から漸減し、タイヤ切れ角Tal2で回生トルク制限係数KrtをTLまで低減する。このままタイヤ切れ角90°まで制限を行う。この回生トルク制限係数Krtを用いて右目標トルク35と左目標トルク37を補正することにより制限を行う。なお、タイヤ切れ角がTal1は、例えば、20°であり、タイヤ切れ角Tal2は、例えば、80°であり、で回生トルク制限係数Krt=TLは、例えば、40%である。
In turning of a three-wheeled vehicle, the vehicle speed during power running also affects the vehicle stability. Similarly, in the case of regenerative braking during turning, if the same braking as in the straight running state is performed, the stability of the vehicle It is assumed that the damage will be lost. Accordingly, similarly, the regenerative torque limit coefficient Krt is gradually reduced from 100% when the tire cut angle is Tal1 or more according to the tire cut angle, and the regenerative torque limit coefficient Krt is reduced to TL at the tire cut angle Tal2. In this state, the tire cutting angle is limited to 90 °. Limiting is performed by correcting the
このように、車両旋回中の回生制動時に、必要以上に制動力をかけず適切に制動することが可能となり、車両の旋回時の安定性を向上できる。 As described above, during regenerative braking during turning of the vehicle, it is possible to appropriately brake without applying a braking force more than necessary, and stability during turning of the vehicle can be improved.
以上説明したように、本実施形態によれば、3輪車が旋回を行う際に、後輪の切れ角に応じて前輪の左右の電動機の速度を適切に制御することが可能となり、3輪車の走行性能を向上できる。 As described above, according to the present embodiment, when the three-wheeled vehicle turns, it becomes possible to appropriately control the speeds of the left and right motors of the front wheel according to the turning angle of the rear wheel. The driving performance of the car can be improved.
また、3輪車の前輪のタイヤ径が不揃いである場合であっても、旋回時に不必要に内輪をスリップさせることなく旋回することができるものとなる。 Further, even when the tire diameters of the front wheels of the three-wheeled vehicle are uneven, it is possible to turn without unnecessarily slipping the inner wheel during turning.
さらに、3輪車の走行条件において直進中や旋回中あるいは左右の車輪が逆の回転をするような状況においても、左右の電動機の動作状況に応じ個別かつ的確に力行及び回生の判断を行うことが可能となり、3輪車の走行性能を向上できる。 Furthermore, even when the vehicle is running straight or turning under the driving conditions of a three-wheeled vehicle, or when the left and right wheels rotate in the opposite direction, power running and regeneration must be determined individually and accurately according to the operating conditions of the left and right motors. It becomes possible to improve the running performance of the three-wheeled vehicle.
また、直進と旋回で力行速度指令及び回生トルク指令を適切に制限することが可能となり、3輪車の走行安定性を向上できる。
In addition, the power running speed command and the regenerative torque command can be appropriately limited by going straight and turning, and the running stability of the three-wheeled vehicle can be improved.
1…右電動機
2…左電動機
3…右回転検出手段
4…左回転検出手段
7…制御手段
8…アクセル手段
9…前後進選択手段
10…ブレーキ手段
11…バッテリ
12…タイヤ切れ角検出手段
13…タイヤ切れ角検出信号
14…後輪
15…右駆動輪
16…左駆動輪
17…モード判定手段
18…右速度制御手段
19…右トルク制御手段
20…左速度制御手段
21…左トルク制御手段
22…モード信号
24…右指令選択手段
25…左指令選択手段
26…右電力変換手段
27…左電力変換手段
30…右回転速度
31…左回転速度
34…右目標速度
36…左目標速度
38…目標速度演算手段
39…比例積分制御
40…積分停止手段
42…タイヤ切れ角判定手段
45…積分停止フラグ
DESCRIPTION OF
Claims (7)
運転者の意志を示す信号と、前記後輪のタイヤ切れ角を示すタイヤ切れ角信号と、前記電動機の回転信号とに基づいて、前記電動機を力行駆動する際に、前記電動機に対して左右個別の速度指令値を生成し、前記左右の電動機の回転速度がそれぞれの速度指令値となるように、前記電動機を各々独立して制御する制御手段を備えたことを特徴とする3輪車の制御装置。 A control device for a three-wheeled vehicle using a battery as a power source, driving left and right front wheels with independent motors, and steering with one rear wheel,
When the motor is driven by powering based on a signal indicating the driver's will, a tire angle signal indicating the tire angle of the rear wheel, and a rotation signal of the motor, the left and right individual And a control means for independently controlling the motors so that the rotational speeds of the left and right motors become the respective speed command values. apparatus.
前記制御手段は、前記前輪の内、内輪側の速度指令値を、前記タイヤ切れ角信号に応じ、前記タイヤ切れ角が第一のしきい値以上の時漸減し、第二のしきい値以上で反転することを特徴とする3輪車の制御装置。 The control device for a three-wheeled vehicle according to claim 1,
The control means gradually reduces the speed command value on the inner wheel side of the front wheel according to the tire angle signal when the tire angle is equal to or greater than a first threshold value, and is equal to or greater than a second threshold value. A three-wheeled vehicle control device, wherein
前記制御手段は、前記左右の電動機の回転速度がそれぞれの速度指令値となるように比例積分制御するとともに、
前記タイヤ切れ角が所定のしきい値以上である場合には、前記速度制御の前記比例積分制御の積分演算を停止することを特徴とする3輪車の制御装置。 The control device for a three-wheeled vehicle according to claim 1,
The control means performs proportional-integral control so that the rotational speeds of the left and right motors become respective speed command values,
The three-wheeled vehicle control device, wherein when the tire turning angle is equal to or greater than a predetermined threshold value, the integral calculation of the proportional integral control of the speed control is stopped.
前記制御手段は、前記タイヤ切れ角が所定のしきい値以上の場合は力行の速度指令を制限することを特徴とする3輪車の制御装置。 The control device for a three-wheeled vehicle according to claim 1,
The control means limits a power running speed command when the tire turning angle is equal to or greater than a predetermined threshold value.
運転者の意志を示す信号と、前記後輪のタイヤ切れ角を示すタイヤ切れ角信号と、前記電動機の回転信号とに基づいて、前記電動機を回生駆動する際に、前記電動機に対して左右個別のトルク指令値を生成し、前記電動機を各々独立にトルク制御する制御手段を備えたことを特徴とする3輪車の制御装置。 A control device for a three-wheeled vehicle using a battery as a power source, driving left and right front wheels with independent motors, and steering with one rear wheel,
When the motor is regeneratively driven based on a signal indicating the driver's will, a tire angle signal indicating the tire angle of the rear wheel, and a rotation signal of the motor, the left and right individual motors A control device for a three-wheeled vehicle comprising control means for generating a torque command value of the motor and independently controlling the torque of the motors.
前記制御手段は、前記回生制動のトルク指令の制限を前記タイヤ切れ角に応じて行うことを特徴とする3輪車の制御装置。 The control device for a three-wheeled vehicle according to claim 5,
The three-wheeled vehicle control device, wherein the control means limits the torque command for the regenerative braking according to the tire turning angle.
前記運転者の意志を示す信号は、アクセルの踏み込み量の信号,前後進のいずれが選択されているかを示す信号,ブレーキが踏まれているか否かを示す信号であることを特徴とする3輪車の制御装置。 In the control device for a three-wheeled vehicle according to any one of claims 1 and 5,
The three-wheel vehicle is characterized in that the signal indicating the driver's will is a signal indicating the amount of depression of the accelerator, a signal indicating whether the forward / reverse driving is selected, or a signal indicating whether the brake is being pressed. Car control device.
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