CN116745185A - 车辆的驱动系统 - Google Patents
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Abstract
一种车辆(10)的驱动系统,包括:使车轮(11、12)彼此独立地驱动的驱动电动机(21、22);以及使车轮彼此独立地转向的转向机构(31、32)。车辆的驱动系统包括:指令值计算部(50),其基于用户所期望的车辆的期望行驶状态来计算各驱动电动机的各转矩指令值;异常检测部(43、44),其对驱动电动机中的一方只能输出与对应的转矩指令值不同的异常转矩的驱动异常进行检测;以及转向量计算部(46、50),其在检测出驱动异常的情况下,基于与除了异常的驱动电动机以外的驱动电动机对应的转矩指令值、异常转矩及期望行驶状态,将转向机构中的一方的转向量计算为第一转向量,并且将另一方的转向量计算为绝对值比第一转向量的绝对值小的第二转向量。
Description
相关申请的援引
本申请以2021年1月12日提交申请的日本专利申请第2021-003097号为基础,将其记载内容援引于此。
技术领域
本公开涉及一种车辆的驱动系统。
背景技术
以往,存在包括分别驱动车辆的后侧左右的驱动轮的彼此独立的驱动电动机和经由拉杆使前侧左右的转向轮向同一方向转向的转向机构的电动汽车(参照专利文献1)。在专利文献1所记载的电动汽车中,改变转向机构的转向量,以弥补由驱动电动机的异常引起的左右的驱动轮的驱动平衡的变化量。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利特许第5936306号公报
发明内容
然而,在专利文献1所记载的电动汽车(车辆)中,在以弥补左右的驱动轮的驱动平衡的变化量的方式改变转向机构的转向量的情况下,转向量的改变对车辆的行驶状态的影响较大。因此,有可能转向量的改变过大或过小,无法在驾驶员(用户)所期望的行驶状态下使车辆行驶。
本公开是为了解决上述技术问题而作出的,其主要目的在于即使在左右的驱动轮中的一方的驱动轮的驱动电动机发生异常的情况下,也容易使车辆在用户所期望的行驶状态下行驶。
用于解决上述技术问题的第一方式是一种车辆的驱动系统,上述车辆的驱动系统包括:
左右一对的驱动电动机,上述驱动电动机使车辆的左右的车轮彼此独立地驱动;
左右一对的转向机构,上述转向机构使上述车辆的左右的车轮彼此独立地转向;
指令值计算部,上述指令值计算部基于用户所期望的上述车辆的行驶状态即期望行驶状态,对各驱动电动机的各转矩指令值进行计算;
驱动控制部,上述驱动控制部基于由上述指令值计算部计算出的各上述转矩指令值来驱动各上述驱动电动机;
异常检测部,上述异常检测部对上述左右一对的驱动电动机中的一方只能输出与由上述指令值计算部计算出的对应的转矩指令值不同的异常转矩的驱动异常进行检测;
转向量计算部,上述转向量计算部在没有由上述异常检测部检测出上述驱动异常的情况下,基于由上述指令值计算部计算出的各上述转矩指令值及上述期望行驶状态来计算各转向机构的各转向量,在由上述异常检测部检测出上述驱动异常的情况下,基于与除了只能输出上述异常转矩的驱动电动机即异常电动机以外的驱动电动机对应的上述转矩指令值、上述异常转矩和上述期望行驶状态,将左右一对的上述转向机构中的一方的转向量计算为第一转向量,并且将另一方的转向量计算为绝对值比上述第一转向量的绝对值小的第二转向量;以及
转向控制部,上述转向控制部基于由上述转向量计算部计算出的各转向量来使各上述转向机构转向。
根据上述结构,左右一对的驱动电动机使车辆的左右的车轮彼此独立地驱动。左右一对的转向机构使上述车辆的左右的车轮彼此独立地转向。另外,左右一对的驱动电动机所驱动的车辆的左右的车轮可以是车辆的左右的前轮,也可以是左右的后轮,还可以是车辆的左右的前轮及左右的后轮。另外,左右一对的转向机构所转向的车辆的左右的车轮可以是车辆的左右的前轮,也可以是左右的后轮,还可以是车辆的左右的前轮及左右的后轮。
指令值计算部基于用户所期望的上述车辆的行驶状态即期望行驶状态,对各驱动电动机的各转矩指令值进行计算。另外,行驶状态包括向前直行、前左转弯、前右转弯、向后直行、后左转弯、后右转弯、车速等。期望行驶状态能够基于车辆的方向盘的操作量、油门踏板(油门操作部)的踏入量(操作量)、刹车踏板(刹车操作部)的踏入量(操作量)等来获取。另外,期望行驶状态能够基于使车辆以恒定速度行驶的定速行驶控制的设定、使车辆追随前车行驶的追随行驶控制的设定、使车辆在所设定的路径上自动行驶的自动驾驶(行驶)控制的设定等来获取。另外,在定速行驶控制、追随行驶控制及自动驾驶控制中,用户可以乘坐于车辆,也可以不乘坐于车辆。
驱动控制部基于由上述指令值计算部计算出的各上述转矩指令值来驱动各上述驱动电动机。因此,能够驱动各驱动电动机,以使车辆的行驶状态成为期望行驶状态。
在此,异常检测部对上述左右一对的驱动电动机中的一方只能输出与由上述指令值计算部计算出的对应的转矩指令值不同的异常转矩的驱动异常进行检测。例如,作为驱动异常,在对流过驱动电动机的电流进行检测的电流传感器为异常的情况下,有时驱动电动机能够输出的转矩被限制为转矩指令值的1/2而只能输出比转矩指令值小的转矩。另外,作为驱动异常,有时驱动电动机只能输出比转矩指令值大的异常转矩。
转向量计算部在没有由上述异常检测部检测出上述驱动异常的情况下,基于由上述指令值计算部计算出的各上述转矩指令值及上述期望行驶状态来计算各转向机构的各转向量。然后,转向控制部基于由上述转向量计算部计算出的各转向量来使各上述转向机构转向。因此,能够使各转向机构转向,以使车辆的行驶状态成为期望行驶状态。另外,转向量在直行的情况下为0,在向左右中的一方转向的情况下为正值,在向另一方转向的情况下为负值。
另一方面,转向量计算部在由上述异常检测部检测出上述驱动异常的情况下,基于与除了只能输出上述异常转矩的驱动电动机即异常电动机以外的驱动电动机对应的上述转矩指令值、上述异常转矩及上述期望行驶状态,将左右一对的上述转向机构中的一方的转向量计算为第一转向量,并且将另一方的转向量计算为绝对值比上述第一转向量的绝对值小的第二转向量。然后,转向控制部基于由上述转向量计算部计算出的各转向量(第一转向量及第二转向量)来使各上述转向机构转向。因此,即使在由上述异常检测部检测出上述驱动异常的情况下,也能够基于与除了异常电动机以外的驱动电动机对应的上述转矩指令值、上述异常转矩及上述期望行驶状态来使各转向机构转向,以使车辆接近期望行驶状态。
此外,第二转向量的绝对值小于第一转向量的绝对值。因此,能够抑制第二转向量对车辆的行驶状态的影响,并且容易通过第一转向量的调节来精细地控制车辆的行驶状态。因此,即使在左右的驱动轮中的一方的驱动轮的驱动电动机发生异常的情况下,也能够容易地使车辆在用户所期望的行驶状态下行驶。
在第二方式中,上述转向量计算部在上述期望行驶状态为直行且由上述异常检测部检测出上述驱动异常且上述异常转矩比与上述异常电动机对应的转矩指令值小的情况下,基于与除了上述异常电动机以外的驱动电动机对应的上述转矩指令值、上述异常转矩及上述期望行驶状态,将与上述异常电动机左右相同一侧的转向机构的转向量即上述第一转向量设为使车轮朝向与上述异常电动机左右相反一侧的转向量,并且将与上述异常电动机左右相反一侧的转向机构的转向量即上述第二转向量设为0。
在用户期望使车辆直行(包括向前直行和向后直行)的情况下,在左右中的一方的驱动电动机(异常电动机)只能输出比转矩指令值小的异常转矩的情况下,车辆要向与异常电动机左右相同一侧转弯。例如,在异常电动机是右侧的车轮的驱动电动机的情况下,车辆要向与异常电动机相同的右侧转弯。
针对这点,根据上述结构,上述转向量计算部在上述期望行驶状态为直行且由上述异常检测部检测出上述驱动异常且上述异常转矩比与上述异常电动机对应的转矩指令值小的情况下,基于与除了上述异常电动机以外的驱动电动机对应的上述转矩指令值、上述异常转矩及上述期望行驶状态,将与上述异常电动机左右相同一侧的转向机构的转向量即上述第一转向量设为使车轮朝向与上述异常电动机左右相反一侧的转向量。例如,在异常电动机是右侧的车轮的驱动电动机的情况下,将与异常电动机相同的右侧的转向机构的转向量即上述第一转向量设为使车轮朝向与上述异常电动机相反的左侧的转向量。因此,能够使要向与异常电动机左右相同一侧转弯的车辆接近直行。另外,异常电动机和左右相反一侧是以行进方向为基准的左右相反一侧,例如,在向前直行且右侧的驱动电动机为异常电动机的情况下,使车轮的前部朝向左侧,在向后直行且右侧的驱动电动机为异常电动机的情况下,使车轮的后部朝向左侧。
此外,上述转向量计算部将与上述异常电动机左右相反一侧的转向机构的转向量即上述第二转向量设为0。因此,能够与没有检测出驱动异常的情况同样地控制与异常电动机左右相反一侧的转向机构,并且能够抑制第二转向量对车辆的行驶状态的影响,从而容易通过第一转向量的调节来精细地控制车辆的行驶状态。
在第三方式中,上述转向量计算部在上述期望行驶状态为转弯且由上述异常检测部检测出上述驱动异常且上述异常转矩比与上述异常电动机对应的转矩指令值小的情况下,基于与除了上述异常电动机以外的驱动电动机对应的上述转矩指令值、上述异常转矩及上述期望行驶状态,将与上述异常电动机左右相反一侧的转向机构的转向量即上述第一转向量设为与上述转弯对应的转向量,并且将与上述异常电动机左右相同一侧的转向机构的转向量即上述第二转向量设为0。
在用户期望使车辆转弯(包括前左转弯、前右转弯、后左转弯、后右转弯)的情况下,在左右中的一方的驱动电动机(异常电动机)只能输出比转矩指令值小的异常转矩的情况下,车辆会偏离用户所期望的车辆的转弯轨道(行进方向)。
针对这点,根据上述结构,上述转向量计算部在上述期望行驶状态为转弯且由上述异常检测部检测出上述驱动异常且上述异常转矩比与上述异常电动机对应的转矩指令值小的情况下,基于与除了上述异常电动机以外的驱动电动机对应的上述转矩指令值、上述异常转矩及上述期望行驶状态,将与上述异常电动机左右相反一侧的转向机构的转向量即上述第一转向量设为与上述转弯对应的转向量。因此,能够使要偏离用户所期望的车辆的转弯轨道的车辆接近用户所期望的车辆的转弯轨道。
此外,上述转向量计算部将与上述异常电动机左右相同一侧的转向机构的转向量即上述第二转向量设为0。因此,能够抑制第二转向量对车辆的行驶状态的影响,并且容易通过第一转向量的调节来精细地控制车辆的行驶状态。
在第四方式中,上述指令值计算部在没有由上述异常检测部检测出上述驱动异常的情况下,基于上述期望行驶状态来计算各驱动电动机的各转矩指令值,在由上述异常检测部检测出上述驱动异常的情况下,基于与除了上述异常电动机以外的驱动电动机对应的上述转矩指令值、上述异常转矩及上述期望行驶状态,对除了上述异常电动机以外的驱动电动机的各转矩指令值进行计算。根据这样的结构,通过驱动电动机的转矩的控制,也能够使车辆的转弯轨道接近用户所期望的转弯轨道。
第五方式是一种车辆的驱动系统,上述车辆的驱动系统包括:
左右一对的驱动电动机,上述驱动电动机使车辆的左右的车轮彼此独立地驱动;
左右一对的转向机构,上述转向机构使上述车辆的左右的车轮彼此独立地转向;
指令值计算部,上述指令值计算部基于用户所期望的上述车辆的行驶状态即期望行驶状态,对各驱动电动机的各转矩指令值进行计算;
驱动控制部,上述驱动控制部基于由上述指令值计算部计算出的各上述转矩指令值来驱动各上述驱动电动机;
异常检测部,上述异常检测部对上述左右一对的驱动电动机中的一方只能输出比由上述指令值计算部计算出的对应的转矩指令值小的异常转矩的驱动异常进行检测;
转向量计算部,上述转向量计算部在没有由上述异常检测部检测出上述驱动异常的情况下,基于由上述指令值计算部计算出的各上述转矩指令值及上述期望行驶状态来计算各转向机构的各转向量,在上述期望行驶状态为转弯且由上述异常检测部检测出上述驱动异常且上述期望行驶状态为向与只能输出上述异常转矩的驱动电动机即异常电动机左右相同一侧转弯的情况下,将各上述转向机构的各转向量设为0;以及
转向控制部,上述转向控制部基于由上述转向量计算部计算出的各转向量来使各上述转向机构转向。
根据上述结构,上述转向量计算部在上述期望行驶状态为转弯且由上述异常检测部检测出上述驱动异常且上述期望行驶状态为向与只能输出比对应的转矩指令值小的上述异常转矩的异常电动机左右相同一侧转弯的情况下,将各上述转向机构的各转向量设为0。因此,各转向机构使各车轮朝向车辆的正面并使车辆直行。但是,由于上述左右一对的驱动电动机中的一方只能输出比由上述指令值计算部计算出的对应的转矩指令值小的异常转矩,因此,车辆要向与异常电动机左右相同一侧转弯。因此,能够抑制各转向机构对车辆的行驶状态的影响,并且利用左右的驱动电动机所输出的转矩之差来使车辆向用户所期望的转弯方向转弯。
在第六方式中,以第五单元为前提,上述指令值计算部在没有由上述异常检测部检测出上述驱动异常的情况下,基于上述期望行驶状态来计算各驱动电动机的各转矩指令值,在上述期望行驶状态为转弯且由上述异常检测部检测出上述驱动异常且上述期望行驶状态为向与上述异常电动机左右相同一侧转弯的情况下,基于与除了上述异常电动机以外的驱动电动机对应的上述转矩指令值、上述异常转矩及上述期望行驶状态,对除了上述异常电动机以外的驱动电动机的各转矩指令值进行计算。
根据上述结构,能够将各转向机构的各转向量设为0并抑制各转向机构对车辆的行驶状态的影响,并且通过驱动电动机的转矩的控制,也能够使车辆的转弯轨道接近用户所期望的转弯轨道。
在第七方式中,包括轨道计算部,上述轨道计算部基于上述期望行驶状态来计算上述车辆所行驶的目标轨道,上述指令值计算部在没有由上述异常检测部检测出上述驱动异常的情况下,计算各驱动电动机的各转矩指令值,以使上述车辆所行驶的轨道成为上述目标轨道,在上述期望行驶状态为转弯且由上述异常检测部检测出上述驱动异常且上述车辆的速度高于第一速度的情况下,基于与除了上述异常电动机以外的驱动电动机对应的上述转矩指令值、上述异常转矩及上述目标轨道,以使上述车辆所行驶的轨道从上述目标轨道的外侧逐渐接近上述目标轨道的方式来计算除了上述异常电动机以外的驱动电动机的各转矩指令值,上述转向量计算部在没有由上述异常检测部检测出上述驱动异常的情况下,计算各转向机构的各转向量,以使上述车辆所行驶的轨道成为上述目标轨道,在上述期望行驶状态为转弯且由上述异常检测部检测出上述驱动异常且上述车辆的速度高于上述第一速度的情况下,基于与除了上述异常电动机以外的驱动电动机对应的上述转矩指令值、上述异常转矩及上述目标轨道,以使上述车辆所行驶的轨道从上述目标轨道的外侧逐渐接近上述目标轨道的方式来计算各上述转向机构的各转向量。
根据上述结构,轨道计算部基于上述期望行驶状态来计算上述车辆所行驶的目标轨道。上述指令值计算部在没有由上述异常检测部检测出上述驱动异常的情况下,计算各驱动电动机的各转矩指令值,以使上述车辆所行驶的轨道成为上述目标轨道。上述转向量计算部在没有由上述异常检测部检测出上述驱动异常的情况下,计算各转向机构的各转向量,以使上述车辆所行驶的轨道成为上述目标轨道。因此,在没有检测出驱动异常的情况下,能够将车辆所行驶的轨道设为目标轨道。
在此,如果发生驱动异常,则车辆所行驶的轨道会偏离目标轨道。如果在车辆以高于第一速度的速度行驶的情况下使车辆的轨道急剧接近目标轨道,则有可能会对车辆的驾驶员作用过大的离心力。
针对这点,上述指令值计算部在上述期望行驶状态为转弯且由上述异常检测部检测出上述驱动异常且上述车辆的速度高于第一速度的情况下,基于与除了上述异常电动机以外的驱动电动机对应的上述转矩指令值、上述异常转矩及上述目标轨道,以使上述车辆所行驶的轨道从上述目标轨道的外侧逐渐接近上述目标轨道的方式,对除了上述异常电动机以外的驱动电动机的各转矩指令值进行计算。另外,上述转向量计算部在上述期望行驶状态为转弯且由上述异常检测部检测出上述驱动异常且上述车辆的速度高于上述第一速度的情况下,基于与除了上述异常电动机以外的驱动电动机对应的上述转矩指令值、上述异常转矩及上述目标轨道,以使上述车辆所行驶的轨道从上述目标轨道的外侧逐渐接近上述目标轨道的方式,对各上述转向机构的各转向量进行计算。因此,能够抑制对车辆的驾驶员作用过大的离心力,能够抑制乘坐舒适度降低。
如果发生驱动异常,则车辆所行驶的轨道会偏离目标轨道。在车辆的速度比第一速度低且比低于第一速度的第二速度高的情况下,即使不使车辆的轨道逐渐接近目标轨道,也不易对车辆的驾驶员作用过大的离心力。
针对这点,在第八方式中,上述指令值计算部在上述期望行驶状态为转弯且由上述异常检测部检测出上述驱动异常且上述车辆的速度比上述第一速度低且比低于上述第一速度的第二速度高的情况下,基于与除了上述异常电动机以外的驱动电动机对应的上述转矩指令值、上述异常转矩及上述目标轨道,以允许上述车辆所行驶的轨道处于上述目标轨道的外侧及内侧且使上述车辆所行驶的轨道接近上述目标轨道的方式来计算除了上述异常电动机以外的驱动电动机的各转矩指令值,上述转向量计算部在上述期望行驶状态为转弯且由上述异常检测部检测出上述驱动异常且在上述车辆的速度比上述第一速度低且比上述第二速度高的情况下,基于与除了上述异常电动机以外的驱动电动机对应的上述转矩指令值、上述异常转矩及上述目标轨道,以允许上述车辆所行驶的轨道处于上述目标轨道的外侧及内侧且使上述车辆所行驶的轨道接近上述目标轨道的方式来计算各上述转向机构的各转向量。因此,在不易对车辆的驾驶员作用过大的离心力的情况下,能够使车辆所行驶的轨道迅速接近目标轨道。
如果发生驱动异常,则车辆所行驶的轨道会偏离目标轨道。在车辆的速度低于第二速度的情况下,作用于车辆的驾驶员的离心力较小,因此,控制车辆的速度的必要性较低。
针对这点,在第九方式中,上述转向量计算部在上述期望行驶状态为转弯且由上述异常检测部检测出上述驱动异常且上述车辆的速度低于上述第二速度的情况下,基于与除了上述异常电动机以外的驱动电动机对应的上述转矩指令值、上述异常转矩及上述目标轨道,以使上述车辆所行驶的轨道接近上述目标轨道的方式来计算各上述转向机构的各转向量。因此,在控制车辆的速度的必要性较低的情况下,不需要基于目标轨道来计算除了异常电动机以外的驱动电动机的各转矩指令值,能够减轻驱动系统的控制负荷。
在第十方式中,包括限制检测部,上述限制检测部对产生与上述左右一对的驱动电动机中的一方相关联的异常而使上述一方的驱动电动机所输出的转矩被限制为不超过上限值的限制状态进行检测,上述异常检测部在由上述限制检测部检测出上述限制状态且转矩被限制为不超过上述上限值的驱动电动机所对应的上述转矩指令值比上述上限值大的情况下,对上述驱动异常进行检测,上述转向量计算部在通过上述限制检测部检测出上述限制状态且转矩被限制为不超过上述上限值的驱动电动机所对应的上述转矩指令值比上述上限值小的情况下,基于由上述指令值计算部计算出的各上述转矩指令值及上述期望行驶状态来计算各转向机构的各转向量。
根据上述结构,限制检测部对产生与上述左右一对的驱动电动机中的一方相关联的异常而使上述一方的驱动电动机所输出的转矩被限制为不超过上限值的限制状态进行检测。在限制状态下,在转矩指令值大于上限值的情况下,所输出的转矩被限制为不超过上限值。因此,上述异常检测部在由上述限制检测部检测出上述限制状态且转矩被限制为不超过上述上限值的驱动电动机所对应的上述转矩指令值大于上述上限值的情况下,对上述驱动异常进行检测。而且,如上所述,转向量计算部在由上述异常检测部检测出上述驱动异常的情况下,基于与除了上述异常电动机以外的驱动电动机对应的上述转矩指令值、上述异常转矩及上述期望行驶状态,将左右一对的上述转向机构中的一方的转向量计算为第一转向量,并且将另一方的转向量计算为绝对值比上述第一转向量的绝对值小的第二转向量。
另一方面,即使在限制状态下,在转矩指令值小于上限值的情况下,即使是转矩被限制为不超过上限值的驱动电动机,也能够输出转矩指令值的转矩。针对这点,上述转向量计算部在由上述限制检测部检测出上述限制状态且转矩被限制为不超过上述上限值的驱动电动机所对应的上述转矩指令值小于上述上限值的情况下,基于由上述指令值计算部计算出的各上述转矩指令值及上述期望行驶状态,对各转向机构的各转向量进行计算。因此,能够使车辆在期望行驶状态下行驶。
会想到左右一对的驱动电动机中的双方成为只能输出比各转矩指令值小的共同的规定转矩的状态。在这种情况下,由于左右一对的驱动电动机所输出的转矩没有较大的不同,因此,将左右一对的转向机构的转向量计算为彼此不同的转向量的必要性较低。
针对这点,在第十一方式中,上述异常检测部对上述左右一对的驱动电动机中的双方只能输出比由上述指令值计算部计算出的对应的转矩指令值小的共同的规定转矩的两驱动异常进行检测,上述转向量计算部在由上述异常检测部检测出上述两驱动异常的情况下,基于上述规定转矩和上述期望行驶状态来计算各转向机构的各转向量。因此,能够减轻转向量计算部计算各转向量的处理负荷。
附图说明
参照附图和以下详细的记述,可以更明确本公开的上述目的、其他目的、特征和优点。附图如下所述。
图1是车辆的驱动系统的框图。
图2是表示前轮驱动车辆的正常时的转向机构的动作的示意图。
图3是表示异常时的转向机构的动作的示意图。
图4是表示异常时的驱动系统的控制步骤的流程图。
图5是表示异常时的转矩上限值的表。
图6是表示方向盘操作量、车速和目标转弯半径的关系的曲线图。
图7是表示异常时的转向机构的动作的变形例的示意图。
图8是表示异常时的转向机构的动作的另一变形例的示意图。
图9是表示异常时的驱动系统的控制的变形例的示意图。
图10是表示异常时的驱动系统的控制的另一变形例的示意图。
图11是表示后退中的异常时的转向机构的动作的示意图。
图12是表示后退中的异常时的转向机构的动作的变形例的示意图。
图13是表示后退中的异常时的转向机构的动作的另一变形例的示意图。
图14是表示后轮驱动车辆的正常时的转向机构的动作的示意图。
图15是表示异常时的转向机构的动作的示意图。
图16是表示异常时的转向机构的动作的变形例的示意图。
图17是表示异常时的转向机构的动作的另一变形例的示意图。
图18是表示四轮驱动车辆的异常时的转向机构的动作的示意图。
图19是表示异常时的转向机构的动作的变形例的示意图。
图20是表示异常时的转向机构的动作的另一变形例的示意图。
图21是表示异常时的转向机构的动作的另一变形例的示意图。
图22是表示异常时的转向机构的动作的另一变形例的示意图。
图23是表示异常时的转向机构的动作的另一变形例的示意图。
具体实施方式
以下,参照附图,对具体化为电动汽车的驱动系统的一实施方式进行说明。
如图1所示,电动汽车10(车辆)包括车轮11~14、驱动单元21、22、转向单元31、32、驱动控制部41、转矩决定部42、异常检出部43、异常判定部44、转向控制部45、转向量决定部46、车辆控制部50、方向盘操作量检测部51、油门操作量检测部52、车速检测部53等。
前侧的左侧的车轮11、右侧的车轮12是驱动电动汽车10的驱动轮。各车轮11、12由各驱动单元21、22驱动。各车轮11、12基于方向盘操作,通过各转向单元31、32来改变各转向角,并且兼作改变电动汽车10的行进方向的转向轮。后侧的左右车轮13、14是伴随着电动汽车10的行驶而从动的从动轮。另外,车轮11~14由刹车机构(省略图示)制动。各驱动单元21、22也可以具有对各车轮11、12进行制动的刹车机构的功能。
各驱动单元21、22包括驱动MG(Motor Generator:电动发电机)、INV(Inverter:逆变器)、电流传感器、温度传感器、旋转角传感器等。驱动MG(驱动电动机)是三相交流的电动发电机(交流电动机)。各驱动MG具有基于从各INV供给的电力来驱动各车轮11、12的功能和基于各车轮11、12的旋转来发电的功能。各驱动MG(各驱动单元21、22)彼此独立地驱动车轮11、12。各INV将从电池(图示略)供给的直流电力转换为交流电力并向各驱动MG供给。各INV例如是六个开关元件三相桥连接而成的电路。另外,各INV将通过各驱动MG的发电而供给的交流电力分别转换为直流电力并向电池供给。各INV(各驱动单元21、22)的驱动状态由驱动控制部41控制。在此,将三相交流作为一例进行了记载,但是相的数量不限于三相,也可以是六相或九相等。
各转向单元31、32使车轮11、12彼此独立地转向。各转向单元31、32(转向机构)包括转向MG、INV等。各转向MG(各转向电动机)产生使各车轮11、12的转向角(朝向)变化的力即转向力。各转向MG经由各INV与电池连接。各INV将来自电池的直流电力转换为交流电力并向各转向电动机供电。各INV(各转向单元31、32)的驱动状态由转向控制部45控制。
异常检出部43对各驱动单元21、22的异常进行检测。详细而言,基于由各电流传感器检测出的各驱动MG的电流、由各温度传感器检测出的各驱动MG的线圈的温度(以下,称为“线圈温度”)和由各旋转角传感器检测出的各驱动MG的旋转角,对各电流传感器、各温度传感器和各旋转角传感器的异常进行检测。此外,异常检出部43也可以对各驱动单元21、22的各驱动MG、各INV等的异常进行检测。
异常判定部44基于由异常检出部43检测出的异常来确定(判定)与产生异常的驱动单元对应的车轮即异常轮。而且,异常判定部44(异常检测部)对左右一对的驱动单元21、22的驱动MG的一方只能输出与由车辆控制部50计算出的对应的转矩指令值不同的异常转矩的驱动异常进行检测。以后,将只能输出异常转矩的驱动MG称为异常驱动MG(异常电动机)。详细而言,异常判定部44(限制检测部)对产生与左右一对的驱动单元21、22的驱动MG中的一方相关联的异常而使一方的驱动MG所输出的转矩被限制为不超过上限值的限制状态进行检测。异常判定部44在检测出限制状态且转矩被限制为不超过上限值的异常驱动MG所对应的转矩指令值大于上限值的情况下,检测出驱动异常。此外,异常判定部44对车辆控制部50与转矩决定部42的通信异常进行判定。异常判定部44将异常的判定结果发送至车辆控制部50。另外,由异常检出部43和异常判定部44构成异常检测部。
车辆控制部50(上位控制部)对电动汽车10的整体进行控制。车辆控制部50例如是包括CPU、RAM、ROM、输入输出接口等的微型计算机。向车辆控制部50输入方向盘操作量检测部51、油门操作量检测部52、车速检测部53等的检测值。
方向盘操作量检测部51对方向盘(转向部)的转向角(操作量)进行检测。油门操作量检测部52对油门踏板(油门操作部)的踏入量(操作量)进行检测。车速检测部53对电动汽车10的速度(车速)进行检测。
车辆控制部50基于检测部51~53的检测值等,执行电动汽车10的各种控制。车辆控制部50(指令值计算部)基于检测部51~53的检测值及异常判定部44的判定结果等,对各驱动单元21、22的转矩指令值(基本转矩值)及转矩分配以及各转向单元31、32的转向量指令值(基本转向量)及转向量分配进行计算。即,基于驾驶员(用户)所期望的电动汽车10的行驶状态即期望行驶状态,对各驱动单元21、22的各驱动MG的各转矩指令值进行计算。例如,在电动汽车10直行的情况下,使驱动单元21、22的转矩分配均等,在左转弯的情况下,使驱动单元22的转矩分配比驱动单元21的转矩分配大。例如,在驱动单元21、22正常的情况下,使转向单元31、32的转向量分配均等,在驱动单元21、22中的一方异常的情况下,如后所述,使转向单元31、32的转向量分配从均等开始改变。
转矩决定部42例如是包括CPU、RAM、ROM、输入输出接口等的微型计算机。转矩决定部42基于转矩指令值、转矩分配及上限值来决定最终转矩指令值。
详细而言,转矩决定部42基于由各驱动单元21、22的各温度传感器检测出的线圈温度,对各驱动单元21、22的各驱动MG能够产生的转矩的上限值(以下,称为“转矩上限值”)进行限制。详细而言,转矩决定部42在线圈温度小于T1的情况下,将转矩上限值设为上限值Tr1。转矩决定部42在线圈温度为T1以上的情况下(由异常判定部44检测出上述驱动异常的情况下),线圈温度越高,使转矩上限值越小。而且,转矩决定部42在线圈温度超过T2(>T1)的情况下(由异常判定部44检测出上述驱动异常的情况下),将转矩上限值设为0。转矩决定部42将转矩指令值限制为转矩上限值以下(上限保护)来决定最终转矩指令值,并且将所决定的最终转矩指令值发送至驱动控制部41。另外,此处的转矩值假定为绝对值。
另外,在产生了电流传感器的规定异常的情况下,有可能会错误地检测电流而使驱动MG所产生的转矩急剧变化。作为规定异常,例如存在与电流传感器相关的配线的断线、电流传感器的短路、电流传感器的增益异常等。因此,转矩决定部42在检测出电流传感器的规定异常的情况下(由异常判定部44检测出上述驱动异常的情况下),将比检测出规定异常的情况更早的规定期间内的转矩指令值决定为减小了规定程度的最终转矩指令值。最终转矩指令值例如是使转矩指令值1/2后的值。另外,也可以采用使转矩指令值1/3后的值或从转矩指令值中减去规定值后的值。
另外,在旋转角传感器产生异常的情况下,无法根据旋转角来适当地控制驱动MG,有可能会使驱动MG所产生的转矩急剧变化。因此,转矩决定部42在检测出旋转角传感器的异常的情况下(由异常判定部44检测出上述驱动异常的情况下),将比检测出异常的情况更早的规定期间内的转矩指令值决定为减小了规定程度的最终转矩指令值。最终转矩指令值例如是使转矩指令值1/4后的值。另外,也可以将转矩指令值设为0。
驱动控制部41基于最终转矩指令值来控制各驱动单元21、22的各INV的驱动状态,由此,控制各驱动单元21、22的各驱动MG的驱动及发电。驱动控制部41在各驱动单元21、22中,基于由各电流传感器检测出的各驱动MG的各相的电流及由各旋转角传感器检测出的各驱动MG的旋转角,对各INV的驱动状态进行控制,以使各驱动MG所产生的转矩成为最终转矩指令值。即,基于由车辆控制部50计算出的各转矩指令值及由转矩决定部42决定的各最终转矩指令值,驱动各驱动单元21、22的各驱动MG。
转向量决定部46例如是包括CPU、RAM、ROM、输入输出接口等的微型计算机。
转向量决定部46在没有由异常判定部44检测出上述驱动异常的情况下,基于转向量指令值及转向量分配来决定(计算)最终转向量指令值。即,转向量决定部46在没有由异常判定部44检测出上述驱动异常的情况下,基于由车辆控制部50计算出的各转矩指令值及期望行驶状态,决定各转向单元31、32的各最终转向量指令值(各转向量)。详细而言,如图2所示,转向量决定部46例如在向前直行时将转向单元31、32的各最终转向量指令值、即车轮11、12的各转向量决定为0。转向量决定部46例如在前左转弯时将转向单元31、32的各最终转向量指令值决定为共同的正值。转向量决定部46例如在前右转弯时将转向单元31、32的各最终转向量指令值决定为共同的负值。另外,细箭头表示作用于各车轮的转矩,用涂黑表示驱动轮,用空白表示从动轮(以后也是同样的)。由转向量决定部46和车辆控制部50构成转向量计算部。
在此,在驾驶员期望使电动汽车10向前直行(直行)的情况下,例如在与车轮12对应的驱动MG(异常驱动MG)只能输出比转矩指令值小的异常转矩的情况下,电动汽车10要向与异常驱动MG左右相同一侧转弯。例如,在异常驱动MG是与右侧的车轮12对应的驱动MG的情况下,电动汽车10要向与异常驱动MG相同的右侧转弯。
因此,如图3所示,转向量决定部46在由异常判定部44检测出上述驱动异常的情况下,基于与除了异常驱动MG以外的驱动MG对应的转矩指令值、上述异常转矩及期望行驶状态,将左右一对的转向单元31、32中的一方的转向量计算为第一转向量,并且将另一方的转向量计算为绝对值比第一转向量的绝对值小的第二转向量。另外,细箭头的长度表示作用于各车轮的转矩的大小,用阴影表示异常轮(以后也是同样的)。
详细而言,转向量决定部46在期望行驶状态为直行且由异常判定部44检测出驱动异常且异常转矩比与异常驱动MG对应的转矩指令值小的情况下,基于与除了异常驱动MG以外的驱动MG对应的转矩指令值、异常转矩及期望行驶状态,将与异常驱动MG左右相同一侧的转向单元的转向量即第一转向量设为使车轮朝向与异常驱动MG左右相反一侧的转向量。例如,在异常驱动MG是与右侧的车轮12对应的驱动MG的情况下,将与异常驱动MG相同的右侧的转向单元32的转向量即第一转向量设为使车轮12朝向与异常驱动MG相反的左侧的正转向量。由此,使要向与异常驱动MG左右相同一侧转弯的电动汽车10接近直行。即,使电动汽车10的行驶状态接近期望行驶状态。另外,与异常驱动MG左右相反一侧是指以行进方向为基准的左右相反一侧,例如在向前直行且右侧的驱动MG为异常驱动MG的情况下,使车轮12的前部朝向左侧。此外,转向量决定部46将与异常驱动MG左右相反一侧的转向单元31的转向量即第二转向量设为0。即,与没有检测出驱动异常的情况同样地控制与异常驱动MG左右相反一侧的转向单元31。
另外,在驾驶员期望使电动汽车10转弯(前左转弯、前右转弯)的情况下,在左右中的一方的驱动MG(异常驱动MG)只能输出比转矩指令值小的异常转矩的情况下,电动汽车10会从驾驶员所期望的电动汽车10的转弯轨道(行进方向)偏离。
因此,如图3所示,转向量决定部46在期望行驶状态为转弯且由异常判定部44检测出驱动异常且异常转矩比与异常驱动MG对应的转矩指令值小的情况下,基于与除了异常驱动MG以外的驱动MG对应的转矩指令值、异常转矩及期望行驶状态,将与异常驱动MG左右相反一侧的转向单元的转向量即第一转向量设为与转弯对应的转向量。即,使电动汽车10的行驶状态接近期望行驶状态。例如,在前左转弯时异常驱动MG是与右侧的车轮12对应的驱动MG的情况下,将与异常驱动MG相反的左侧的转向单元31的转向量即第一转向量设为与左转弯对应的正转向量。另外,在前右转弯时异常驱动MG是与右侧的车轮12对应的驱动MG的情况下,将与异常驱动MG相反的左侧的转向单元31的转向量即第一转向量设为与右转弯对应的负转向量。此外,转向量决定部46将与异常驱动MG左右相同一侧的转向单元32的转向量即第二转向量设为0(绝对值比第一转向量的绝对值小的转向量)。由此,能够抑制第二转向量对电动汽车10的行驶状态的影响,并且通过第一转向量的调节来精细地控制电动汽车10的行驶状态。
另外,即使在一方的驱动MG所输出的转矩被限制为不超过上限值的限制状态下,在转矩指令值比上限值小的情况下,异常驱动MG也能够输出转矩指令值的转矩。因此,在由异常判定部44检测出限制状态且转矩被限制为不超过上限值的异常驱动MG所对应的转矩指令值小于上限值的情况下,转向量决定部46基于由车辆控制部50计算出的各转矩指令值及期望行驶状态,对各转向单元31、32的各最终转向量指令值进行计算。由此,使电动汽车10在期望行驶状态下行驶。
然后,转向控制部45对各转向单元31、32的各INV的驱动状态进行控制,以使各转向单元31、32的转向量成为各最终转向量指令值。即,转向控制部45基于由转向量决定部46决定(计算)的各最终转向量指令值来使各转向单元31、32转向。
图4是表示异常时的驱动系统的控制步骤的流程图。
首先,异常检出部43对是否检测出各驱动单元21、22的异常、详细而言各驱动单元21、22的各电流传感器、各温度传感器及各旋转角传感器的异常进行判定(S10)。在该判定中,在判定为没有检测出各驱动单元21、22的异常的情况下(S10:否),再次执行S10的判定。
另一方面,在S10的判定中,在判定为检测出各驱动单元21、22的异常的情况下(S10:是),异常判定部44确定异常轮(S11)。
接着,转矩决定部42设定与异常轮对应的异常驱动MG的转矩的上限值(S12)。如图5所示,在电流传感器产生异常的情况下,将转矩的上限值设定为转矩指令值的1/2,在旋转角传感器产生异常的情况下,将转矩的上限值设定为转矩指令值的1/4,在产生通信异常的情况下,将转矩的上限值设定为之前的转矩指令值。
接着,方向盘操作量检测部51对方向盘的转向角(操作量)进行检测(S13)。油门操作量检测部52对油门踏板(油门操作部)的踏入量(操作量)进行检测(S14)。车速检测部53对电动汽车10的速度(车速)进行检测(S15)。
接着,车辆控制部50(轨道计算部)对电动汽车10的目标轨道进行计算(S16)。详细而言,如图6所示,基于表示检测出的方向盘操作量、检测出的车速和目标转弯半径的关系的曲线来计算目标转弯半径(目标轨道)。另外,图6的曲线能够预先根据电动汽车10的规格等进行设定。
接着,车辆控制部50基于计算出的目标轨道及检测出的油门操作量来计算各驱动MG的各转矩指令值(S17)。
接着,转向量决定部46基于计算出的目标轨道来计算各转向单元31、32的各转向量指令值(S18)。详细而言,对各转向单元31、32的各转向量指令值进行计算,以使电动汽车10的轨道成为目标轨道。
接着,转矩决定部42对任一个驱动MG的转矩指令值是否大于上限值进行判定(S19)。在该判定中,在判定为所有的驱动MG的转矩指令值都不大于上限值的情况下(S19:否),转矩决定部42将各转矩指令值设为各最终转矩指令值(S20)。转向量决定部46将各转向量指令值设为各最终转向量指令值(S21)。之后,从S13的处理开始再次执行。另外,驱动控制部41基于各最终转矩指令值来控制各驱动单元21、22,转向控制部45基于各最终转向量指令值来控制各转向单元31、32。
另一方面,在S19的判定中,在判定为某一个驱动MG的转矩指令值大于上限值的情况下(S19:是),转矩决定部42将上限值设为最终转矩指令值(S22)。即,将被上限值限制了转矩指令值后的值设为最终转矩指令值(上限保护)。
接着,如上所述,转向量决定部46将第一转向量和第二转向量设为各最终转向量指令值(S23)。另外,驱动控制部41基于各最终转矩指令值来控制各驱动单元21、22,转向控制部45基于各最终转向量指令值来控制各转向单元31、32。
接着,车辆控制部50对车速是否为0进行判定(S24)。在该判定中,在判定为车速不是0的情况下(S24:否),从S13的处理开始再次执行。另一方面,在该判定中,在判定为车速为0的情况下(S24:是),结束该一系列的处理(结束)。
以上详述的本实施方式具有以下的优点。
·异常判定部44对左右一对的驱动MG中的一方只能输出与由车辆控制部50计算出的对应的转矩指令值不同的异常转矩的驱动异常进行检测。转向量决定部46在没有由异常判定部44检测出驱动异常的情况下,基于由车辆控制部50计算出的各转矩指令值及期望行驶状态来计算各转向单元31、32的各转向量。然后,转向控制部45基于由转向量决定部46计算出的各转向量来使各转向单元31、32转向。因此,能够使各转向单元31、32转向,以使电动汽车10的行驶状态成为期望行驶状态。
·转向量决定部46在由异常判定部44检测出驱动异常的情况下,基于与除了只能输出异常转矩的驱动MG即异常驱动MG以外的驱动MG对应的转矩指令值、异常转矩及期望行驶状态,将左右一对的转向单元31、32中的一方的转向量计算为第一转向量,并且将另一方的转向量计算为绝对值比第一转向量的绝对值小的第二转向量。然后,转向控制部45基于由转向量决定部46计算出的各转向量(第一转向量及第二转向量)来使各转向单元31、32转向。因此,即使在由异常判定部44检测出驱动异常的情况下,也能够基于与除了异常驱动MG以外的驱动MG对应的转矩指令值、异常转矩及期望行驶状态来使各转向单元31、32转向,以使电动汽车10接近期望行驶状态。
此外,第二转向量的绝对值小于第一转向量的绝对值。因此,能够抑制第二转向量对电动汽车10的行驶状态的影响,并且容易通过第一转向量的调节来精细地控制电动汽车10的行驶状态。因此,即使在左右的车轮11、12(驱动轮)中的一方的驱动轮的驱动MG发生异常的情况下,也能够容易地使电动汽车10以用户所期望的行驶状态行驶。
·转向量决定部46在期望行驶状态为直行且由异常判定部44检测出驱动异常且异常转矩比与异常驱动MG对应的转矩指令值小的情况下,基于与除了异常驱动MG以外的驱动MG对应的转矩指令值、异常转矩及期望行驶状态,如图3的向前直行所示,将与异常驱动MG左右相同一侧的转向单元32的转向量即第一转向量设为使车轮12朝向与异常驱动MG左右相反一侧的转向量。因此,能够使要向与异常驱动MG左右相同一侧转弯的电动汽车10接近直行。
·如图3的向前直行所示,转向量决定部46将与异常驱动MG左右相反一侧的转向单元31的转向量即第二转向量设为0。因此,能够与没有检测出驱动异常的情况同样地控制与异常驱动MG左右相反一侧的转向单元31,并且能够抑制第二转向量对电动汽车10的行驶状态的影响,从而容易通过第一转向量的调节来精细地控制电动汽车10的行驶状态。
·如图3的前左转弯和前右转弯所示,转向量决定部46在期望行驶状态为转弯且由异常判定部44检测出驱动异常且异常转矩比与异常驱动MG对应的转矩指令值小的情况下,基于与除了异常驱动MG以外的驱动MG对应的转矩指令值、异常转矩及期望行驶状态,将与异常驱动MG左右相反一侧的转向单元31的转向量即第一转向量设为与转弯对应的转向量。因此,能够使要偏离用户所期望的电动汽车10的转弯轨道的电动汽车10接近用户所期望的电动汽车10的转弯轨道。
此外,转向量决定部46将与异常驱动MG左右相同一侧的转向单元32的转向量即第二转向量设为0。因此,能够抑制第二转向量对电动汽车10的行驶状态的影响,并且容易通过第一转向量的调节来精细地控制电动汽车10的行驶状态。
·异常判定部44对产生与左右一对的驱动MG中的一方相关联的异常而使一方的驱动MG所输出的转矩被限制为不超过上限值的限制状态进行检测。在限制状态下,在转矩指令值大于上限值的情况下,所输出的转矩被限制为不超过上限值。因此,异常判定部44在由异常判定部44检测出限制状态且转矩被限制为不超过上限值的驱动MG所对应的转矩指令值大于上限值的情况下,检测出驱动异常。然后,转向量决定部46在由异常判定部44检测出驱动异常的情况下,如上所述,基于与除了异常驱动MG以外的驱动MG对应的转矩指令值、异常转矩及期望行驶状态,将左右一对的转向单元31、32中的一方的转向量计算为第一转向量,并且将另一方的转向量计算为绝对值比第一转向量的绝对值小的第二转向量。因此,能够使电动汽车10的行驶状态接近期望行驶状态。
·即使在限制状态下,在转矩指令值小于上限值的情况下,即使是转矩被限制为不超过上限值的驱动MG,也能够输出转矩指令值的转矩。在由异常判定部44检测出限制状态且转矩被限制为不超过上限值的驱动MG所对应的转矩指令值小于上限值的情况下,转向量决定部46基于由车辆控制部50计算出的各转矩指令值及期望行驶状态,对各转向单元31、32的各转向量进行计算。因此,能够使电动汽车10在期望行驶状态下行驶。
另外,上述实施方式也可以进行以下变更并实施。对于与上述实施方式相同的部分,通过标注相同的符号来省略说明。
·如图7的向前直行所示,转向量决定部46也可以在期望行驶状态为直行且由异常判定部44检测出驱动异常且异常转矩比与异常驱动MG对应的转矩指令值小的情况下,基于与除了异常驱动MG以外的驱动MG对应的转矩指令值、异常转矩及期望行驶状态,将与异常驱动MG左右相反一侧的转向单元31的转向量即第一转向量设为使车轮11朝向与异常驱动MG左右相反一侧的转向量。由此,能够使要向与异常驱动MG左右相同一侧转弯的电动汽车10接近直行。而且,转向量决定部46将与异常驱动MG左右相同一侧的转向单元32的转向量即第二转向量设为0(绝对值比第一转向量的绝对值小的转向量)。由此,能够与没有检测出驱动异常的情况同样地控制与异常驱动MG左右相同一侧的转向单元32,并且能够抑制第二转向量对电动汽车10的行驶状态的影响,从而容易通过第一转向量的调节来精细地控制电动汽车10的行驶状态。
·如图7的前左转弯和前右转弯所示,转向量决定部46也可以在期望行驶状态为转弯且由异常判定部44检测出驱动异常且异常转矩比与异常驱动MG对应的转矩指令值小的情况下,基于与除了异常驱动MG以外的驱动MG对应的转矩指令值、异常转矩及期望行驶状态,将与异常驱动MG左右相同一侧的转向单元31的转向量即第一转向量设为与转弯对应的转向量。因此,能够使要偏离用户所期望的电动汽车10的转弯轨道的电动汽车10接近用户所期望的电动汽车10的转弯轨道。
·如图8的前右转弯所示,转向量决定部46也可以在期望行驶状态为转弯且由异常判定部44检测出驱动异常且期望行驶状态是向与只能输出异常转矩的驱动MG即异常驱动MG左右相同一侧转弯的情况下,将各转向单元31、32的各转向量设为0。根据这样的结构,各转向单元31、32使各车轮11、12朝向电动汽车10的正面并使电动汽车10直行。但是,由于左右一对的驱动MG中的一方只能输出比由车辆控制部50计算出的对应的转矩指令值小的异常转矩,因此,电动汽车10要向与异常驱动MG左右相同一侧(图8中为右侧)转弯。因此,能够抑制各转向单元31、32对电动汽车10的行驶状态的影响,并且利用左右的驱动MG所输出的转矩之差来使电动汽车10向用户所期望的转弯方向转弯。
此外,车辆控制部50也可以在期望行驶状态为转弯且由异常判定部44检测出驱动异常且期望行驶状态是向与异常驱动MG左右相同一侧转弯的情况下,基于与除了异常驱动MG以外的驱动MG对应的转矩指令值、异常转矩及期望行驶状态,对除了异常驱动MG以外的驱动MG(在图8中为车轮11的驱动MG)的各转矩指令值进行计算。详细而言,对车轮11的驱动MG的转矩指令值进行计算,以使电动汽车10的转弯轨道接近用户所期望的转弯轨道。根据这样的结构,将各转向单元31、32的各转向量设为0以抑制各转向单元31、32对电动汽车10的行驶状态的影响,并且通过驱动MG的转矩的控制,也能够使电动汽车10的转弯轨道接近用户所期望的转弯轨道。
·如果发生驱动异常,则电动汽车10所行驶的轨道会偏离目标轨道。如果在电动汽车10以高于第一速度(例如40[km/h])的速度行驶的情况下使电动汽车10的轨道急剧接近目标轨道,则有可能会对电动汽车10的驾驶员作用过大的离心力。
因此,如图9所示,车辆控制部50也可以在期望行驶状态为转弯且由异常判定部44检测出驱动异常且电动汽车10的速度高于第一速度的情况下,基于与除了异常驱动MG以外的驱动MG对应的转矩指令值、异常转矩及目标轨道,对除了异常驱动MG以外的驱动MG的各转矩指令值进行计算,以使电动汽车10所行驶的轨道从目标轨道的外侧逐渐接近目标轨道。另外,转向量决定部46也可以在期望行驶状态为转弯且由异常判定部44检测出驱动异常且电动汽车10的速度高于第一速度的情况下,基于与除了异常驱动MG以外的驱动MG对应的转矩指令值、异常转矩及目标轨道,对各转向单元31、32的各转向量进行计算,以使电动汽车10所行驶的轨道从目标轨道的外侧逐渐接近目标轨道。由此,能够抑制过大的离心力作用于电动汽车10的驾驶员,能够抑制乘坐舒适度降低。
·如果发生驱动异常,则电动汽车10所行驶的轨道会偏离目标轨道。在电动汽车10的速度比上述第一速度低且比低于第一速度的第二速度(例如10[km/h])高的情况下,即使不使电动汽车10的轨道逐渐接近目标轨道,也不易对电动汽车10的驾驶员作用过大的离心力。
因此,如图10所示,车辆控制部50也可以在期望行驶状态为转弯且由异常判定部44检测出驱动异常且电动汽车10的速度比第一速度低且比低于第一速度的第二速度高的情况下,基于与除了异常驱动MG以外的驱动MG对应的转矩指令值、异常转矩及目标轨道,以允许电动汽车10所行驶的轨道处于目标轨道的外侧及内侧且使电动汽车10所行驶的轨道接近目标轨道的方式来计算除了异常驱动MG以外的驱动MG的各转矩指令值。另外,转向量决定部46也可以在期望行驶状态为转弯且由异常判定部44检测出驱动异常且电动汽车10的速度低于第一速度且高于第二速度的情况下,基于与除了异常驱动MG以外的驱动MG对应的转矩指令值、异常转矩及目标轨道,以允许电动汽车10所行驶的轨道处于目标轨道的外侧及内侧且使电动汽车10所行驶的轨道接近目标轨道的方式来计算各转向单元31、32的各转向量。因此,在不易对电动汽车10的驾驶员作用过大的离心力的情况下,能够使电动汽车10所行驶的轨道迅速接近目标轨道。
另外,在电动汽车10的速度低于第一速度且高于第二速度的情况下,也可以执行与上述电动汽车10的速度高于第一速度的情况相同的控制。另外,在电动汽车10的速度高于第一速度的情况下,也可以执行与电动汽车10的速度低于第一速度且高于第二速度的情况相同的控制。
·如果发生驱动异常,则电动汽车10所行驶的轨道会偏离目标轨道。在电动汽车10的速度低于上述第二速度的情况下,作用于电动汽车10的驾驶员的离心力较小,因此,控制电动汽车10的速度的必要性较低。
另外,转向量决定部46也可以在期望行驶状态为转弯且由异常判定部44检测出驱动异常且电动汽车10的速度低于第二速度的情况下,基于与除了异常驱动MG以外的驱动MG对应的转矩指令值、异常转矩及目标轨道,对各转向单元31、32的各转向量进行计算,以使电动汽车10所行驶的轨道接近目标轨道。由此,在控制电动汽车10的速度的必要性较低的情况下,不需要基于目标轨道来计算除了异常驱动MG以外的驱动MG的各转矩指令值,能够减轻驱动系统的控制负荷。另外,在电动汽车10的速度低于第二速度的情况下,也可以执行与上述电动汽车10的速度低于第一速度且高于第二速度的情况相同的控制。
·会想到左右一对的驱动MG中的双方成为只能输出比各转矩指令值小的共同的规定转矩的状态。在这种情况下,由于左右一对的驱动MG所输出的转矩没有较大的不同,因此,将左右一对的转向单元31、32的转向量计算为彼此不同的转向量的必要性较低。
因此,也可以是异常判定部44对左右一对的驱动MG中的双方只能输出比由车辆控制部50计算出的对应的转矩指令值小的共同的规定转矩的两驱动异常进行检测,转向量决定部46在由异常判定部44检测出两驱动异常的情况下,基于上述规定转矩和期望行驶状态来计算各转向单元31、32的各转向量。由此,能够减轻转向量决定部46计算各转向量的处理负荷。
·如图11所示,在电动汽车10后退的情况下,也可以执行与上述实施方式相同的控制。具体而言,转向量决定部46在期望行驶状态为向后直行且由异常判定部44检测出驱动异常且异常转矩比与异常驱动MG对应的转矩指令值小的情况下,基于与除了异常驱动MG以外的驱动MG对应的转矩指令值、异常转矩及期望行驶状态,如图11的向后直行所示,将与异常驱动MG左右相同一侧的转向单元32的转向量即第一转向量设为使车轮12朝向与异常驱动MG左右相反一侧的转向量。由此,能够使要向与异常驱动MG左右相同一侧转弯的电动汽车10接近直行。另外,与异常驱动MG左右相反一侧是以行进方向为基准的左右相反一侧,例如在向前直行且右侧的驱动MG为异常驱动MG的情况下,使车轮的前部朝向左侧,在向后直行且右侧的驱动MG为异常驱动MG的情况下,使车轮的后部朝向左侧。此外,如图11的向后直行所示,转向量决定部46将与异常驱动MG左右相反一侧的转向单元31的转向量即第二转向量设为0(绝对值比第一转向量的绝对值小的转向量)。由此,能够与没有检测出驱动异常的情况同样地控制与异常驱动MG左右相反一侧的转向单元31,并且能够抑制第二转向量对电动汽车10的行驶状态的影响,从而容易通过第一转向量的调节来精细地控制电动汽车10的行驶状态。
如图11的后左转弯和后右转弯所示,转向量决定部46在期望行驶状态为后转弯且由异常判定部44检测出驱动异常且异常转矩比与异常驱动MG对应的转矩指令值小的情况下,基于与除了异常驱动MG以外的驱动MG对应的转矩指令值、异常转矩及期望行驶状态,将与异常驱动MG左右相反一侧的转向单元31的转向量即第一转向量设为与转弯对应的转向量。因此,能够使要偏离用户所期望的电动汽车10的转弯轨道的电动汽车10接近用户所期望的电动汽车10的转弯轨道。此外,转向量决定部46将与异常驱动MG左右相同一侧的转向单元32的转向量即第二转向量设为0(绝对值比第一转向量的绝对值小的转向量)。因此,能够抑制第二转向量对电动汽车10的行驶状态的影响,并且容易通过第一转向量的调节来精细地控制电动汽车10的行驶状态。
如图12的向后直行所示,转向量决定部46也可以在期望行驶状态为向后直行且由异常判定部44检测出驱动异常且异常转矩比与异常驱动MG对应的转矩指令值小的情况下,基于与除了异常驱动MG以外的驱动MG对应的转矩指令值、异常转矩及期望行驶状态,将与异常驱动MG左右相反一侧的转向单元31的转向量即第一转向量设为使车轮11朝向与异常驱动MG左右相同一侧的转向量。由此,能够使要向与异常驱动MG左右相同一侧后转弯的电动汽车10接近向后直行。而且,转向量决定部46将与异常驱动MG左右相同一侧的转向单元32的转向量即第二转向量设为0(绝对值比第一转向量的绝对值小的转向量)。由此,能够与没有检测出驱动异常的情况同样地控制与异常驱动MG左右相同一侧的转向单元32,并且能够抑制第二转向量对电动汽车10的行驶状态的影响,从而容易通过第一转向量的调节来精细地控制电动汽车10的行驶状态。
如图12的后左转弯和后右转弯所示,转向量决定部46也可以在期望行驶状态为后转弯且由异常判定部44检测出驱动异常且异常转矩比与异常驱动MG对应的转矩指令值小的情况下,基于与除了异常驱动MG以外的驱动MG对应的转矩指令值、异常转矩及期望行驶状态,将与异常驱动MG左右相同一侧的转向单元31的转向量即第一转向量设为与后转弯对应的转向量。因此,能够使要偏离用户所期望的电动汽车10的转弯轨道的电动汽车10接近用户所期望的电动汽车10的转弯轨道。
·如图13的后右转弯所示,转向量决定部46也可以在期望行驶状态为后转弯且由异常判定部44检测出驱动异常且期望行驶状态是向与只能输出异常转矩的驱动MG即异常驱动MG左右相同一侧后转弯的情况下,将各转向单元31、32的各转向量设为0。根据这样的结构,各转向单元31、32使各车轮11、12朝向电动汽车10的正后面并使电动汽车10向后直行。但是,由于左右一对的驱动MG中的一方只能输出比由车辆控制部50计算出的对应的转矩指令值小的异常转矩,因此,电动汽车10要向与异常驱动MG左右相同一侧(图13中为右侧)后转弯。因此,能够抑制各转向单元31、32对电动汽车10的行驶状态的影响,并且利用左右的驱动MG所输出的转矩之差来使电动汽车10向用户所期望的后转弯方向转弯。
·如图14~17所示,也可以具体化为车轮11、12为转向轮且为从动轮,车轮13、14为驱动轮的电动汽车10的驱动系统。图14表示后轮驱动车辆的正常时的转向机构的动作。
图15表示异常时的转向机构的动作。在这种情况下,针对前侧的车轮11、12,进行与图3所示的实施方式相同的转向控制。即,驱动轮可以是电动汽车10的前轮,也可以是后轮。另外,针对后侧的车轮13、14,通过上限值来限制车轮14的异常驱动MG的转矩。通过这样的结构,也能够起到与图3所示的实施方式相同的作用效果。
在图16中,针对前侧的车轮11、12,进行与图7所示的实施方式相同的转向控制。通过这样的结构,也能够起到与图7所示的实施方式相同的作用效果。
在图17中,针对前侧的车轮11、12,进行与图8所示的实施方式相同的转向控制。通过这样的结构,也能够起到与图8所示的实施方式相同的作用效果。
·如图18~20所示,也可以具体化为车轮11、12为驱动轮且为转向轮,车轮13、14为驱动轮且为转向轮的电动汽车10的驱动系统。在此,示出了车轮12、13为异常轮的示例。
图18表示异常时的转向机构的动作。在这种情况下,针对前侧的车轮11、12,进行与图3所示的实施方式相同的转向控制。即,驱动轮也可以是电动汽车10的前轮和后轮。另外,针对后侧的车轮13、14,执行通过与针对前侧的车轮11、12的转向控制的组合,使电动汽车10的行驶状态接近期望行驶状态的控制。
在图19中,针对前侧的车轮11、12,进行与图7所示的实施方式相同的转向控制。通过这样的结构,也能够起到与图7所示的实施方式相同的作用效果。另外,针对后侧的车轮13、14,执行通过与针对前侧的车轮11、12的转向控制的组合,使电动汽车10的行驶状态接近期望行驶状态的控制。
在图20中,针对前侧的车轮11、12,进行与图8所示的实施方式相同的转向控制。通过这样的结构,也能够起到与图8所示的实施方式相同的作用效果。另外,针对后侧的车轮13、14,执行通过与针对前侧的车轮11、12的转向控制的组合,使电动汽车10的行驶状态接近期望行驶状态的控制。
·如图21~23所示,也可以具体化为车轮11、12为驱动轮且为转向轮,车轮13、14为驱动轮且为转向轮的电动汽车10的驱动系统。在此,示出了车轮12、14为异常轮的示例。
图21表示异常时的转向机构的动作。在这种情况下,针对前侧的车轮11、12,进行与图3所示的实施方式相同的转向控制。即,驱动轮也可以是电动汽车10的前轮和后轮。另外,针对后侧的车轮13、14,执行通过与针对前侧的车轮11、12的转向控制的组合,使电动汽车10的行驶状态接近期望行驶状态的控制。
在图22中,针对前侧的车轮11、12,进行与图7所示的实施方式相同的转向控制。通过这样的结构,也能够起到与图7所示的实施方式相同的作用效果。另外,针对后侧的车轮13、14,执行通过与针对前侧的车轮11、12的转向控制的组合,使电动汽车10的行驶状态接近期望行驶状态的控制。
在图23中,针对前侧的车轮11、12和后侧的车轮13、14,进行与图8所示的实施方式相同的转向控制。通过这样的结构,也能够起到与图8所示的实施方式为相同的作用效果。
·车辆控制部50也可以在没有由异常判定部44检测出驱动异常的情况下,基于期望行驶状态来计算各驱动MG的各转矩指令值,在由异常判定部44检测出驱动异常的情况下,基于与除了异常驱动MG以外的驱动MG对应的转矩指令值、异常转矩及期望行驶状态,对除了异常驱动MG以外的驱动MG的各转矩指令值进行计算。即,考虑除了异常驱动MG以外的驱动MG所产生的转矩及异常驱动MG所产生的异常转矩,以使电动汽车10在期望行驶状态下行驶的方式对除了异常驱动MG以外的驱动MG的各转矩指令值进行计算。根据这样的结构,通过驱动MG的转矩的控制,也能够使车辆的转弯轨道接近用户所期望的转弯轨道。
·车辆控制部50也可以包括异常判定部44的功能。车辆控制部50也可以包括转矩决定部42的功能。车辆控制部50也可以包括转向量决定部46的功能。另外,转矩决定部42也可以包括车辆控制部50计算转矩指令值的功能。转向量决定部46也可以包括车辆控制部50计算转向量指令值的功能。
·作为驱动异常,有时驱动MG只能输出比转矩指令值大的异常转矩。在这种情况下,异常判定部44也检测出左右一对的驱动MG中的一方只能输出与由车辆控制部50计算出的对应的转矩指令值不同的异常转矩(比转矩指令值大的转矩)的驱动异常。转向量决定部46在由异常判定部44检测出驱动异常的情况下,基于与除了只能输出异常转矩的驱动MG即异常驱动MG以外的驱动MG对应的转矩指令值、异常转矩及期望行驶状态,将左右一对的转向单元31、32中的一方的转向量计算为第一转向量,并且将另一方的转向量计算为绝对值比第一转向量的绝对值小的第二转向量。根据这样的结构,即使在由异常判定部44检测出驱动异常的情况下,也能够基于与除了异常驱动MG以外的驱动MG对应的转矩指令值、异常转矩及期望行驶状态来使各转向单元31、32转向,以使电动汽车10接近期望行驶状态。此外,第二转向量的绝对值小于第一转向量的绝对值。因此,能够抑制第二转向量对电动汽车10的行驶状态的影响,并且容易通过第一转向量的调节来精细地控制电动汽车10的行驶状态。
·不限于驾驶员(用户)来驾驶电动汽车10的情况,在车辆控制部50执行使电动汽车10以恒定速度行驶的定速行驶控制时,也可以执行各上述实施方式。另外,在车辆控制部50执行使电动汽车10追随前车行驶的追随行驶控制时,也可以执行各上述实施方式。另外,在车辆控制部50执行使电动汽车10在所设定的路径上自动行驶的自动驾驶(行驶)控制时,也可以执行各上述实施方式。在这些控制中,能够基于定速行驶控制的设定、追随行驶控制的设定、自动驾驶(行驶)控制的设定等来获取期望行驶状态。另外,在定速行驶控制、追随行驶控制及自动驾驶控制中,用户可以乘坐电动汽车10,也可以不乘坐电动汽车10。
虽然基于实施例对本公开进行了记述,但是应当理解,本公开并不限定于上述实施例、结构。本公开也包含各种各样的变形例、等同范围内的变形。除此之外,各种各样的组合、方式、进而在它们中包含仅一个要素、其以上或其以下的其他组合、方式也属于本公开的范畴、思想范围。
Claims (11)
1.一种车辆的驱动系统,所述车辆的驱动系统包括:
左右一对的驱动电动机(21、22),所述驱动电动机使车辆(10)的左右的车轮(11~14)彼此独立地驱动;
左右一对的转向机构(31、32),所述转向机构使所述车辆的左右的车轮彼此独立地转向;
指令值计算部(50),所述指令值计算部基于用户所期望的所述车辆的行驶状态即期望行驶状态,对各驱动电动机的各转矩指令值进行计算;
驱动控制部(41),所述驱动控制部基于由所述指令值计算部计算出的各所述转矩指令值来驱动各所述驱动电动机;
异常检测部(43、44),所述异常检测部对左右一对的所述驱动电动机中的一方只能输出异常转矩的驱动异常进行检测,所述异常转矩与由所述指令值计算部计算出的对应的转矩指令值不同;
转向量计算部(46、50),所述转向量计算部在没有由所述异常检测部检测出所述驱动异常的情况下,基于由所述指令值计算部计算出的各所述转矩指令值及所述期望行驶状态来计算各转向机构的各转向量,在由所述异常检测部检测出所述驱动异常的情况下,基于与除了异常电动机以外的驱动电动机对应的所述转矩指令值、所述异常转矩和所述期望行驶状态,将左右一对的所述转向机构中的一方的转向量计算为第一转向量,并且将另一方的转向量计算为绝对值比所述第一转向量的绝对值小的第二转向量,所述异常电动机是只能输出所述异常转矩的驱动电动机;以及
转向控制部(45),所述转向控制部基于由所述转向量计算部计算出的各转向量来使各所述转向机构转向。
2.如权利要求1所述的车辆的驱动系统,其特征在于,
所述转向量计算部在所述期望行驶状态为直行且由所述异常检测部检测出所述驱动异常且所述异常转矩比与所述异常电动机对应的转矩指令值小的情况下,基于与除了所述异常电动机以外的驱动电动机对应的所述转矩指令值、所述异常转矩及所述期望行驶状态,将与所述异常电动机左右相同一侧的转向机构的转向量即所述第一转向量设为使车轮朝向与所述异常电动机左右相反一侧的转向量,并且将与所述异常电动机左右相反一侧的转向机构的转向量即所述第二转向量设为0。
3.如权利要求1或2所述的车辆的驱动系统,其特征在于,
所述转向量计算部在所述期望行驶状态为转弯且由所述异常检测部检测出所述驱动异常且所述异常转矩比与所述异常电动机对应的转矩指令值小的情况下,基于与除了所述异常电动机以外的驱动电动机对应的所述转矩指令值、所述异常转矩及所述期望行驶状态,将与所述异常电动机左右相反一侧的转向机构的转向量即所述第一转向量设为与所述转弯对应的转向量,并且将与所述异常电动机左右相同一侧的转向机构的转向量即所述第二转向量设为0。
4.如权利要求1至3中任一项所述的车辆的驱动系统,其特征在于,
所述指令值计算部在没有由所述异常检测部检测出所述驱动异常的情况下,基于所述期望行驶状态来计算各驱动电动机的各转矩指令值,在由所述异常检测部检测出所述驱动异常的情况下,基于与除了所述异常电动机以外的驱动电动机对应的所述转矩指令值、所述异常转矩及所述期望行驶状态,对除了所述异常电动机以外的驱动电动机的各转矩指令值进行计算。
5.一种车辆的驱动系统,所述车辆的驱动系统包括:
左右一对的驱动电动机(21、22),所述驱动电动机使车辆(10)的左右的车轮(11~14)彼此独立地驱动;
左右一对的转向机构(31、32),所述转向机构使所述车辆的左右的车轮彼此独立地转向;
指令值计算部(50),所述指令值计算部基于用户所期望的所述车辆的行驶状态即期望行驶状态,对各驱动电动机的各转矩指令值进行计算;
驱动控制部(41),所述驱动控制部基于由所述指令值计算部计算出的各所述转矩指令值来驱动各所述驱动电动机;
异常检测部(43、44),所述异常检测部对左右一对的所述驱动电动机中的一方只能输出比由所述指令值计算部计算出的对应的转矩指令值小的异常转矩的驱动异常进行检测;
转向量计算部(46、50),所述转向量计算部在没有由所述异常检测部检测出所述驱动异常的情况下,基于由所述指令值计算部计算出的各所述转矩指令值及所述期望行驶状态来计算各转向机构的各转向量,在所述期望行驶状态为转弯且由所述异常检测部检测出所述驱动异常且所述期望行驶状态为向与异常电动机左右相同一侧转弯的情况下,将各所述转向机构的各转向量设为0,所述异常电动机是只能输出所述异常转矩的驱动电动机;以及
转向控制部(45),所述转向控制部基于由所述转向量计算部计算出的各转向量来使各所述转向机构转向。
6.如权利要求5所述的车辆的驱动系统,其特征在于,
所述指令值计算部在没有由所述异常检测部检测出所述驱动异常的情况下,基于所述期望行驶状态来计算各驱动电动机的各转矩指令值,在所述期望行驶状态为转弯且由所述异常检测部检测出所述驱动异常且所述期望行驶状态为向与所述异常电动机左右相同一侧转弯的情况下,基于与除了所述异常电动机以外的驱动电动机对应的所述转矩指令值、所述异常转矩及所述期望行驶状态,对除了所述异常电动机以外的驱动电动机的各转矩指令值进行计算。
7.如权利要求1至6中任一项所述的车辆的驱动系统,其特征在于,
所述车辆的驱动系统包括轨道计算部(50),所述轨道计算部基于所述期望行驶状态来计算所述车辆所行驶的目标轨道,
所述指令值计算部在没有由所述异常检测部检测出所述驱动异常的情况下,计算各驱动电动机的各转矩指令值,以使所述车辆所行驶的轨道成为所述目标轨道,在所述期望行驶状态为转弯且由所述异常检测部检测出所述驱动异常且所述车辆的速度高于第一速度的情况下,基于与除了所述异常电动机以外的驱动电动机对应的所述转矩指令值、所述异常转矩及所述目标轨道,以使所述车辆所行驶的轨道从所述目标轨道的外侧逐渐接近所述目标轨道的方式来计算除了所述异常电动机以外的驱动电动机的各转矩指令值,
所述转向量计算部在没有由所述异常检测部检测出所述驱动异常的情况下,计算各转向机构的各转向量,以使所述车辆所行驶的轨道成为所述目标轨道,在所述期望行驶状态为转弯且由所述异常检测部检测出所述驱动异常且所述车辆的速度高于所述第一速度的情况下,基于与除了所述异常电动机以外的驱动电动机对应的所述转矩指令值、所述异常转矩及所述目标轨道,以使所述车辆所行驶的轨道从所述目标轨道的外侧逐渐接近所述目标轨道的方式来计算各所述转向机构的各转向量。
8.如权利要求7所述的车辆的驱动系统,其特征在于,
所述指令值计算部在所述期望行驶状态为转弯且由所述异常检测部检测出所述驱动异常且所述车辆的速度比所述第一速度低且比低于所述第一速度的第二速度高的情况下,基于与除了所述异常电动机以外的驱动电动机对应的所述转矩指令值、所述异常转矩及所述目标轨道,以允许所述车辆所行驶的轨道处于所述目标轨道的外侧及内侧且使所述车辆所行驶的轨道接近所述目标轨道的方式来计算除了所述异常电动机以外的驱动电动机的各转矩指令值,
所述转向量计算部在所述期望行驶状态为转弯且由所述异常检测部检测出所述驱动异常且所述车辆的速度比所述第一速度低且比所述第二速度高的情况下,基于与除了所述异常电动机以外的驱动电动机对应的所述转矩指令值、所述异常转矩及所述目标轨道,以允许所述车辆所行驶的轨道处于所述目标轨道的外侧及内侧且使所述车辆所行驶的轨道接近所述目标轨道的方式来计算各所述转向机构的各转向量。
9.如权利要求8所述的车辆的驱动系统,其特征在于,
所述转向量计算部在所述期望行驶状态为转弯且由所述异常检测部检测出所述驱动异常且所述车辆的速度低于所述第二速度的情况下,基于与除了所述异常电动机以外的驱动电动机对应的所述转矩指令值、所述异常转矩及所述目标轨道,以使所述车辆所行驶的轨道接近所述目标轨道的方式来计算各所述转向机构的各转向量。
10.如权利要求1至9中任一项所述的车辆的驱动系统,其特征在于,
所述车辆的驱动系统包括限制检测部(44),所述限制检测部对产生与左右一对的所述驱动电动机中的一方相关联的异常而使所述一方的驱动电动机所输出的转矩被限制为不超过上限值的限制状态进行检测,
所述异常检测部在由所述限制检测部检测出所述限制状态且转矩被限制为不超过所述上限值的驱动电动机所对应的所述转矩指令值比所述上限值大的情况下,检测出所述驱动异常,
所述转向量计算部在通过所述限制检测部检测出所述限制状态且转矩被限制为不超过所述上限值的驱动电动机所对应的所述转矩指令值比所述上限值小的情况下,基于由所述指令值计算部计算出的各所述转矩指令值及所述期望行驶状态来计算各转向机构的各转向量。
11.如权利要求1至10中任一项所述的车辆的驱动系统,其特征在于,
所述异常检测部对左右一对的所述驱动电动机中的双方只能输出比由所述指令值计算部计算出的对应的转矩指令值小的共同的规定转矩的两驱动异常进行检测,
所述转向量计算部在由所述异常检测部检测出所述两驱动异常的情况下,基于所述规定转矩和所述期望行驶状态来计算各转向机构的各转向量。
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