CN106458056B - 左右独立驱动车的带有牵引控制功能的驱动控制装置 - Google Patents

Abstract

设置牵引控制机构(18)，其夹设于转矩分配机构(11)和左右轮(3)的各转矩控制机构(17)之间，在加减速时抑制驱动轮(3)的滑移。设置前后力推算机构(23)，该机构推算分别作用于左右各轮(3)上的前后力；前后力一致控制机构(19)。前后力一致控制机构(19)对通过前后力推算机构(23)推算的左右轮(3)的前后力的绝对值进行比较，将下述指令提供给绝对值较大侧的驱动轮(3)的转矩控制机构(17)，该指令为与绝对值较小侧的前后力一致的作为前后力的驱动转矩的指令。

Description

左右独立驱动车的带有牵引控制功能的驱动控制装置

相关申请

本申请要求申请日为2014年6月9日、申请号为JP特愿2014—118473号申请的优先权，通过参照其整体，将其作为构成本申请的一部分的内容而进行引用。

技术领域

本发明涉及一种左右独立驱动车的带有牵引控制功能的驱动控制装置，该左右独立驱动车比如为轮毂电动机车等。

背景技术

作为左右独立驱动车的牵引控制方法，人们提出有下面列举的手段。在已有技术(专利文献1)中，根据左右轮中的一侧车轮的电动机旋转速度，确定作为控制对象的另一侧车轮的电动机旋转速度的基准速度。将在这里已确定的基准速度与一定的允许速度范围相加，将其作为控制对象的电动机旋转速度的限制速度范围而设定。通过根据已设定的限制速度范围，对转矩指令值设置限制，即使在容易滑移的路面，仍保持滑移而进行稳定的行驶。

在另一已有技术(非专利文献1)中，在左右独立驱动车中设定车轮的目标滑移率，对应于目标滑移率和实际的滑移率的差，控制驱动转矩，由此抑制伴随目标滑移率的车轮的滑移。

已有技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开2008—109787号公报

非专利文献1

非专利文献1：藤田武志ら著：電動車両のトラクション制御、自動車技術会秋季学術講演会前刷集、No.107-08(2008)、11-16

发明内容

发明要解决的课题

在已有技术1的控制中，由于没有采用与路面摩擦系数、作用于车辆上的前后力、或车轮的滑移率等的路面状况以及车轮的滑动有关的信息，故预计还具有无法充分地抑制车轮的滑移的情况。

在已有技术2的控制中，由于左右轮的目标滑移率相同，故像图7所示的那样，如果在左右轮中路面特性不同，则所产生的前后力产生左右差。其结果是，具有产生意料之外的横摆运动的可能性。

本发明的目的在于提供一种左右独立驱动车的带有牵引控制功能的驱动控制装置，其中，即使在左右轮的路面摩擦系数不同的情况下，仍可通过牵引控制而防止车轮的滑移，同时抑制不需要的横摆运动。

用于解决课题的技术方案

本发明的左右独立驱动车的带有牵引控制功能的驱动控制装置为下述的左右独立驱动车的带有牵引控制功能的驱动控制装置，其中，在左右独立驱动车中，左右的驱动轮3通过各自的驱动源4而独立地被驱动，该驱动控制装置控制上述左右各轮3的驱动源4，

该左右独立驱动车的带有牵引控制功能的驱动控制装置包括：

转矩控制机构17，该转矩控制机构17按照从转矩分配机构11分别提供给上述左右各轮3的指令转矩T*，控制上述各轮3的驱动源4；

左右轮3的牵引控制机构18(18_L、18_R)，该牵引控制机构分别夹设于上述转矩分配机构和上述各轮3的转矩控制机构17之间，在加减速时进行抑制驱动轮3的滑移的牵引控制，将作为控制结果的驱动转矩T(T_l，T_r)的指令提供给上述各转矩控制机构17；

左右轮3的前后力推算机构23，该前后力推算机构推算分别作用于上述左右各轮3上的前后力F_l、F_r；

前后力一致控制机构19，该前后力一致控制机构19对该左右轮3的前后力推算机构23已推算的前后力F_l、F_r的绝对值进行比较，代替从上述牵引控制机构18而输出的驱动转矩，将下述指令提供给绝对值较大侧的驱动轮3的上述转矩控制机构17，该指令为与绝对值较小侧的前后力一致的作为前后力的驱动转矩的指令。

按照该方案，首先，在左右独立驱动车的牵引控制中，推算作用于左右轮3的每个上的前后力F_l、F_r。根据已推算的前后力F_l、F_r，按照绝对值较大侧的前后力与绝对值较小侧的前后力一致的方式控制驱动转矩。由此，可没有左右轮3的前后力差，防止不需要的横摆力矩的发生。

于是，即使在于左右轮3中，路面摩擦系数不同的情况下，仍可在通过牵引控制，防止车轮的滑移的同时，抑制不需要的横摆运动。

在本发明的一个实施方式中，上述驱动源4也可为电动机。如果驱动源4为电动机，由于响应性良好，牵引控制以及前后力一致控制能更加良好地进行。

上述牵引控制机构18也可通过任意的控制方法进行牵引控制，比如，上述牵引控制机构18也可根据驱动轮3的旋转角速度计算假定没有滑移时的转矩，经由控制器21将该已计算的转矩和驱动转矩的差反馈，由此，降低指令转矩T*，输出实际上提供给上述转矩控制机构17的驱动转矩T。由此，能良好地进行牵引控制。

此外，也可形成下述方案，其中，上述牵引控制机构18设定上述驱动轮3的目标滑移率λ*，根据该已设定的目标滑移率λ*和实际的滑移率的差，经由控制器21输出实际上提供给上述转矩控制机构17的驱动转矩。即使在该方案的情况下，仍可良好地进行牵引控制。

在本发明的一个实施方式中，上述驱动源4也可为构成轮毂电动机驱动装置的电动机。同样在该方案的场合，由于驱动源4为电动机，故响应性良好，故牵引控制以及前后力一致控制能更加良好地进行。

权利要求书和/或说明书和/或附图中公开的至少2个结构中的任意的组合均包含在本发明中。特别是，权利要求书中的各项权利要求的2个以上的任意的组合也包含在本发明中。

附图说明

根据参照附图的下面的优选的实施形式的说明，会更清楚地理解本发明。但是，实施形式和附图用于单纯的图示和说明，不应用于确定本发明的范围。本发明的范围由权利要求书确定。在附图中，多个附图中的同一部件标号表示同一或相应部分。

图1为表示采用本发明的第1实施方式的带有牵引控制功能的驱动控制装置的左右独立驱动车的构思方案的说明图；

图2为表示该左右独立驱动车的ECU和一个逆变装置的构思方案的方框图；

图3为表示带有该牵引控制功能的驱动控制装置的构思方案的方框图；

图4为表示驱动控制装置的规定条件时的状态的说明图；

图5为表示另一实施方式的左右独立驱动车的带有牵引控制功能的驱动控制装置的构思方案的方框图；

图6为表示该驱动控制装置的规定条件时的状态的说明图；

图7为表示普通的滑移率与前后力的关系的曲线图；

图8为表示牵引控制装置的一个例子的构思方案的方框图；

图9为表示过去的牵引控制的横摆力矩发生的课题的说明图；

图10为表示仅仅进行牵引控制的场合的横摆角速度的变化的曲线图；

图11为表示在牵引控制中添加左右轮的前后力一致控制的场合的横摆角速度的变化的曲线图；

图12为表示牵引控制装置的另一例子的方框图。

具体实施方式

根据图1～图4，对本发明的第1实施方式进行说明。图1表示作为采用本实施方式的带有牵引控制功能的驱动控制装置的左右独立驱动车的电动车辆的构思方案。车辆1为包括构成前轮的从动轮2、2与构成后轮的驱动轮3、3的4轮的车辆。构成车辆1的后轮的左右的驱动轮3、3分别通过作为驱动轮的电动机4、4而独立地驱动。在本例子中，电动机4与车辆用轴承5和减速器6一起地构成轮毂电动机驱动装置7。减速器6使电动机4的旋转输出的速度降低，将其传递给车轮用轴承5的旋转轮(在图中未示出)。构成前轮的从动轮2、2为转舵轮，其通过方向盘等的操舵操作机构8，经由转舵机构(在图中未示出)而操舵。

车辆1的控制系统由ECU9、驱动各电动机4、4的2个逆变装置10(10_L、10_R)构成。ECU9和逆变装置10通过CAN通信等，以可相互信号传递的方式连接。另外，在附图和说明书中，具有在相对右侧的驱动轮3的部分，附加下标R或r，在相对左侧的驱动轮3的部分，附加下标L或l的情况，但是，特别是在没有必要区分左右的场合，省略这些下标。

ECU9为进行车辆1的整体的协调控制、总体控制的电子控制单元。在ECU9中设置转矩分配机构11。转矩分配机构11对左右的各驱动轮3、3施加指令转矩T*。具体来说，转矩分配机构11从检测加速踏板等的加速操作机构12以及制动踏板等的减速操作机构13的操作量的检测器12a、13a接收加速和减速的信号，产生输出给各逆变装置10的指令转矩T*。转矩分配机构11还可包括下述的功能，即对应于从操舵操作机构8的操舵量检测器8a而获得的操舵量，将不同的指令转矩T*分别提供给左右的逆变装置10_L、10_R，但是，在以下的说明中，对将相同的指令转矩T*提供给两个逆变装置10_L、10_R的直进时的场合进行说明。

逆变装置10像图2所示的那样，由逆变器14与电动机控制部15构成，逆变器14将电池16的直流电变换为交流电，施加到电动机4上。电动机控制部15主要由转矩控制机构17构成，该转矩控制机构17接收上述指令转矩T*，将驱动转矩的指令提供给逆变器14。转矩控制机构17按照从转矩控制机构11提供给左右的驱动轮3、3的指令转矩T*，控制作为左右的各驱动轮3、3的驱动源的电动机4、4。转矩控制机构17为通过矢量控制等的相位控制，以良好的效率控制电动机4的机构。在这样的结构的逆变装置10中的电动机控制部15中，设置牵引控制机构18和前后力一致控制机构19。牵引控制机构18夹设于转矩分配机构11和转矩控制机构17之间，在图示的例子中，设置于各逆变装置10_L、10_R中。在图示的例子中，单一的前后力一致控制机构19跨过两个逆变装置10_L、10_R，每次一部分地设置。或者，还可在各逆变装置10_L、10_R中，分别设置前后力一致控制机构19。牵引控制机构18和前后力一致控制机构19由软件等构成。另外，牵引控制机构18和前后力一致控制机构19还可设置于ECU9中。

图3表示牵引控制机构18(18_L、18_R)和前后力一致控制机构19的具体例子。图4为针对抽取图3的一部分，并且左侧轮的前后力F₁小于右侧轮的前后力F_r的场合，省略没有功能的块的图。在图3中，牵引控制机构18为在加减速时进行抑制驱动轮3的滑移的牵引控制，将作为控制结果的驱动转矩的指令提供给上述转矩控制机构17的机构。在本例子中，牵引控制机构18通过粘接模型20，根据驱动轮3的旋转角速度计算假定没有滑移时的转矩，经由控制器21，将已计算的转矩和驱动转矩的差反馈，由此，降低指令转矩T*，输出实际上提供给上述转矩控制机构17的驱动转矩T。驱动轮3的旋转角速度根据比如设置于车轮用轴承5(图1)上的旋转角检测器(在图中未示出)或设置于电动机4上的旋转角检测器(在图中未示出)的检测值，计算而求出。

更具体地说，牵引控制机构18应用图8所示的控制机构。该图的牵引控制机构18为输入为指令转矩T*、输出为驱动轮3的旋转角速度的控制，但是，在图3的实施方式中，输出为驱动转矩。在图3中，P(s)为表示实际的车辆特性的车辆特性模型22。P^-1(s)为通过称为下述式(1)表示的粘接模型的块，粘接模型20为根据驱动轮3的旋转角速度ω，计算假定没有滑移的场合的转矩的模型。

[数1]

在这里，I表示车轮旋转部的惯性力矩，m表示车辆质量，n表示驱动轮的数量，R表示车轮半径。求出通过粘接模型20而计算的转矩和驱动转矩T的差，经由控制器21进行反馈，由此，按照抑制滑移的方式降低指令转矩T*，形成实际上提供的驱动转矩T。

在上述牵引控制中，在左右的驱动轮(在下面简称为“左右轮”的情况)3的路面摩擦系数相同的场合，在左右轮3中产生的前后力相同，可在抑制驱动轮3的滑移的同时，稳定地加速。但是，在左右轮3的路面摩擦系数不同的场合，虽然具有滑移抑制的效果，但是，如图9所示，具有左右轮3的前后力产生差，在车辆中产生横摆力矩，妨碍稳定的行驶的可能性。

于是，像图3所示的那样，在牵引控制中，通过前后力一致控制机构19而追加使左右轮3的前后力一致的控制。另外，为了用于使左右轮3的前后力一致的控制，设置前后力推算机构23，该前后力推算机构23推算分别作用于左右的各轮3上的前后力。各前后力推算机构23根据车轮的运动方程式，通过下述式(2)、(3)而推算牵引控制中的左右轮3的前后力。

[数2]

在式(2)、(3)中，下标‘l’表示左轮，下标‘r’表示右轮。如果为电动机驱动车辆，由于容易把握驱动转矩，故可通过上式而推算前后力。驱动转矩根据比如检测流过电动机4的电流值的电流传感器(在图中未示出)的检测值而计算。电流值和驱动转矩处于一定的关系。另外，前后力推算机构23也可为下述结构，其中，不但进行上述运动方程式的计算，而且还可比如，根据形变检测传感器(在图中没有示出)的检测值，求出作用于支承驱动轮3的车轮用轴承5(图1)等的车轮支承机构上的规定方向的荷载，检测前后力。

前后力一致控制机构19像上述那样，对左右轮3的前后力推算机构23已推算的前后力F_l、F_r进行比较，按照绝对值较大的一方与较小的一方一致的方式，调整提供给前后力的绝对值较大的一方的驱动转矩。即，不同于牵引控制，通过下述式(4)、(5)而给予前后力的绝对值较大的一方的驱动转矩：

[数3]

T₁＝RF_r(|F₁|＞|F_r|时) (4)

T_r＝RF_l(|F₁|＜|F_r|时) (5)

图4表示像前述那样，左侧轮的前后力F_l的绝对值小于右侧轮的前后力F_r的绝对值的场合。在该场合，相对左侧轮，从牵引控制机构18_L而输出的驱动转矩T_l用于电动机驱动，相对右侧轮，通过前后力一致控制机构19而运算的左侧轮的前后力F₁与车轮半径R相乘而求出的驱动转矩用于电动机驱动。

在图3中，前后力一致控制机构19由比较部19a、转矩计算部19b与切换部19c构成，该比较部19a进行上述绝对值的比较，该转矩计算部19b将车轮半径R与上述绝对值较小方的前后力相乘，计算驱动转矩T，该切换部19c对应于上述比较部19a的比较的结果，针对对转矩控制机构17是提供从上述牵引控制机构18而输出的驱动转矩T，还是提供通过上述转矩计算部19b而计算的转矩的情况进行切换。

不但进行牵引控制，而且通过进行式(4)、(5)的操作，不仅防止车轮的滑移，而且没有左右轮3的前后力差，可防止不需要的横摆力矩的发生。

图10表示仅仅采用图8所示的牵引控制，实施直进加速的行驶试验的场合的车辆的横摆角速度。另外，像图3所示的那样，图11表示在牵引控制中，追加式(4)、(5)的操作的前后力一致控制，实施相同试验的场合的车辆的横摆角速度。左轮的路面的最大摩擦系数为0.2，右轮的路面的最大摩擦系数为0.05，左右的该系数不同。像图8所示的那样，不仅在牵引控制中，而且在加速时，产生横摆角速度，与打算直进的驾驶员的意思相反，进行旋转运动。由于相对该情况，通过在牵引控制中追加式(4)、(5)的操作，左右轮3的前后力一致，故像图11所示的那样，几乎不产生横摆角速度，可进行直进加速。

另外，在图10、图11中，牵引控制的开始从由图中的纵向的虚线表示的时刻起。另外，在图10的右端，横摆角速度急剧恢复的原因在于停止加速，解除牵引控制的适用。

此外，牵引控制机构18不限于图3、图4所示的结构，也可为图5、图6所示的结构。在该图的例子中，除了特别说明的事项，其它的方面与结合图1～图4而说明的第1实施方式相同。图6为针对抽取图5的一部分，并且左侧轮的前后力F₁小于右侧轮的前后力F_r的场合，省略没有发挥功能的块而表示的图。在图5、图6的例子中，牵引控制机构18设定驱动轮的目标滑移率λ*，根据该已设定的滑移率λ*与实际的滑移率的差，经由控制器21，输出实际上提供给上述转矩控制机构17的驱动转矩。在该控制中，滑移率λ通过下述式(6)而定义。

[数4]

在式(6)中，Rω表示车轮速度，V表示车辆速度。本实施方式的图5所示的方框线图为在图12所示的牵引控制中，追加进行式(4)、(5)的操作的前后力一致控制机构19的结构。其中，牵引控制机构18将输出作为驱动转矩。

更具体地说，在该图的例子中，“滑移率λ*”作为向牵引控制机构18的输入值而设定。另外，独立于牵引控制机构18而配备滑移率监视机构25。在该滑移率监视机构25中，经常计算实际的滑移率λ，根据计算结果，像下述那样改变转矩计算方法。

(1)在λ＞λ*时，与转矩分配机构11的输出(转矩)无关，像图5、图6那样，采用牵引控制机构18计算转矩。

(2)在λ≤λ*时，不采用图5、图6的牵引控制机构18，而将转矩分配机构11的输出(转矩)原样地输入到切换部19c中。

“滑移率λ*”为目标值，在图7所示的曲线图中，相对任何的路面，均设定前后力在最大值附近的值(λ*＝0.1～0.2)，用于控制。即，参考图7，前述的(1)、(2)中所述的转矩计算方法的变更具有下述的效果。

(1)在前后力下降或几乎没有改变的区域(λ＞λ*)，通过牵引控制抑制滑移，提供通过路面而可获取的最大值附近的前后力。

(2)在前后力增加的区域(λ≤λ*)，由于不进行牵引控制，故驾驶员可进行与踏板操作相对应的通常的行驶。

同样在该方案的场合，不但进行牵引控制，而且通过进行式(4)、(5)的操作，可不仅防止驱动轮3的滑移，并且可消除左右轮3的前后力差，防止不需要的横摆力矩的发生。

另外，本发明不仅可适用于车辆加速时，而且可适用于通过电动机4而减速的场合。其中，在于减速时，进行采用图12所示的滑移率的牵引控制的场合，滑移率的定义不仅为上述式(6)，而且为下述式(7)。

[数5]

另外，上面的说明是针对直进的场合而描述的，但是，也可前后力一致控制机构19从比如操舵操作机构8的操舵量检测器8a获得操舵量，具有仅仅在操舵量视为直进的允许范围内的场合进行的机构(在图中没有示出)。另外，针对前述实施方式对左右独立驱动轮为轮毂电动机车的场合进行了描述，但是，本发明还可有效地适用于作为下述左右独立驱动车的电动车辆，在该左右独立驱动车中，在车架(在图中没有示出)上装载电动机，该电动机分别驱动左右的驱动轮。另外，不限于行驶驱动源为电动机的场合，本发明也可适用于由内燃机构成的左右独立驱动车。此外，本发明还可适用于4轮驱动车，在该场合，在前轮的2轮之间、以及后轮的2轮之间，可适用前后力一致控制机构19的控制。

标号的说明：

标号3表示驱动轮；

标号4表示电动机(驱动源)；

标号5表示车轮用轴承；

标号6表示减速器；

标号7表示轮毂电动机驱动装置；

标号9表示ECU；

标号10、10L、10R表示逆变装置；

标号11表示转矩分配机构；

标号17表示转矩控制机构；

标号18表示牵引控制机构；

标号19表示前后力一致控制机构；

标号20表示粘接模型；

标号21表示控制器；

标号22表示车辆特性模型；

标号23表示前后力推算机构。

Claims (5)

1.一种左右独立驱动车的带有牵引控制功能的驱动控制装置，在该左右独立驱动车中，左右的驱动轮通过各自的驱动源而被独立地驱动，该驱动控制装置控制上述左右各轮的驱动源，

该左右独立驱动车的带有牵引控制功能的驱动控制装置包括：

转矩控制机构，该转矩控制机构按照从转矩分配机构分别提供给上述左右各轮的指令转矩，控制上述各轮的驱动源；

左侧轮用的牵引控制机构和右侧轮用的牵引控制机构，该左侧轮用的牵引控制机构和右侧轮用的牵引控制机构分别夹设于上述转矩分配机构和上述各轮的转矩控制机构之间，在加减速时进行抑制驱动轮的滑移的牵引控制，将作为控制结果的驱动转矩的指令提供给上述转矩控制机构；

左侧轮用的前后力推算机构和右侧轮用的前后力推算机构，该左侧轮用的前后力推算机构和右侧轮用的前后力推算机构推算分别作用于上述左右各轮上的前后力；

前后力一致控制机构，该前后力一致控制机构对该左右轮的前后力推算机构已推算的前后力的绝对值进行比较，代替从上述牵引控制机构而输出的驱动转矩，将下述指令提供给绝对值较大侧的驱动轮的上述转矩控制机构，该指令为与绝对值较小侧的前后力一致的作为前后力的驱动转矩的指令。

2.根据权利要求1所述的左右独立驱动车的带有牵引控制功能的驱动控制装置，其中，上述驱动源为电动机。

3.根据权利要求1或2所述的左右独立驱动车的带有牵引控制功能的驱动控制装置，其中，上述牵引控制机构根据驱动轮的旋转角速度计算假定没有滑移时的转矩，经由控制器将该已计算的转矩和驱动转矩的差反馈，由此降低指令转矩，输出实际上提供给上述转矩控制机构的驱动转矩。

4.根据权利要求1或2所述的左右独立驱动车的带有牵引控制功能的驱动控制装置，其中，上述牵引控制机构设定上述驱动轮的目标滑移率，根据该已设定的目标滑移率和实际的滑移率的差，经由控制器输出实际上提供给上述转矩控制机构的驱动转矩。

5.根据权利要求1或2所述的左右独立驱动车的带有牵引控制功能的驱动控制装置，其中，上述驱动源为构成轮毂电动机驱动装置的电动机。