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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wendebewegungsunterstützungsvorrichtung für ein mit Antriebsrädern ausgestattetes Elektrofahrzeug, die jeweils von einem unabhängigen Motor angetrieben werden, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine solche Unterstützungsvorrichtung ist aus der
JP 2008 - 109 833 A bekannt.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Es stehen Techniken zur Verbesserung der Wendeleistung eines Fahrzeugs und zur Stabilisierung seines Wendeverhaltens zur Verfügung. Bei einer solchen Technik ist der geeignete Giermoment-Sollwert nach Maßgabe eines bestimmten Lenkvorgangs durch einen Fahrer eingestellt, und eine Lenk- und Bremskraft, die an die linken und rechten Antriebsräder zu übertragen ist, wird unabhängig gesteuert, so dass ein Differenzialdrehmoment zwischen beiden Antriebsrädern erzeugt wird, wodurch ein gewünschtes Giermoment entsteht. Eine weitere Technik, die die Wendereaktion während der Anfangsphase des Lenkens sicherstellen und einen ungleichmäßigen Reifenabrieb unterdrücken soll, ist beispielsweise in der
JP 2006 - 282 066A beschrieben. Bei dieser letzteren Technik wird der Sturzwinkel von gelenkten Rädern nur während der Anfangsphase des Lenkens geändert, um dadurch eine Seitenkraft (Sturzschub) zu erzeugen und die Reaktion zu erzielen, und in einem Beharrungszustandsbereich wird der Sturzwinkel zu einem Anfangswinkel zurückgebracht und die Seitenkraft wird anhand eines Radschlupfwinkels aufgrund des Lenkens erzeugt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Zur Lenkung eines Fahrzeugs zum Wenden ist es normalerweise erforderlich, die Richtung des vorwärts fahrenden Fahrzeugs zu ändern und eine Gierbewegung zu erzeugen. Es besteht jedoch das Problem, dass unter dem Übergangszustand der Wende insbesondere Reifen leicht abgerieben werden, da ein beträchtliches Giermoment erforderlich ist und da bei Antriebsrädern der Radschlupfwinkel ebenfalls zunimmt.
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Die in der obigen
JP 2006 - 282 066 A offenbarte Technik dient zum direkten Einstellen des gewünschten Giermoments auf der Grundlage der Lenkvorgänge des Fahrers. Bei dieser herkömmlichen Technik ändert sich das gewünschte Giermoment jedoch nicht dynamisch nach Maßgabe des bestimmten Verhaltens des Fahrzeugs und wird bezüglich eines Lenkwinkels nur statisch bestimmt. Selbst wenn erwartet wird, dass sich die Wendeeigenschaften verbessern, ist es bei Anwendung dieser herkömmlichen Technik daher schwierig, eine Unterdrückungswirkung gegen diesen Lenkrad-Reifenabrieb zu erhalten.
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Die
JP 2008-109 833 A beschreibt eine Wendebewegungsunterstützungsvorrichtung für ein Elektrofahrzeug mit einem Paar Antriebsrädern, einem Paar Motoren, die jeweils zum unabhängigen Antreiben oder Bremsen von einem der paarweisen Antriebsräder dienen, und einem Paar gelenkter Räder, wobei die Unterstützungsvorrichtung Folgendes umfasst: ein Lenkeingabemittel, durch das ein bestimmter Lenkbetrag von einem Fahrer eingegeben wird; ein Mittel zum Berechnen eines Ist-Lenkwinkels durch Berechnen eines für das Wendegiermoment angemessenen Lenkwinkels, gefolgt von der Subtraktion des berechneten Lenkwinkels von dem eingegebenen Lenkwinkel; ein Mittel zum Steuern von jedem der gelenkten Räder zu dem Ist-Lenkwinkel; ein Mittel zum Erfassen von Zustandsquantitäten des Fahrzeugs einschließlich seiner Beschleunigung und Geschwindigkeit; ein Mittel zum Berechnen eines Giermoments, das erforderlich ist, damit das Fahrzeug den Soll-Wendeweg entlangfährt; und ein Mittel zum Berechnen eines Betrags der Drehmomentkorrektur, die jedem der paarweisen Antriebsräder unabhängig zuzuweisen ist, um ein Giermoment zu erzeugen, das einer Summe des Giermomenterfordernisses und des Wendegiermoments entspricht, indem an die paarweisen Antriebsräder ein Differenzialdrehmoment übertragen wird; wobei die paarweisen Motoren den jeweiligen Antriebsrädern unabhängig ein Drehmoment zuweisen, das anhand des berechneten Betrags der Drehmomentkorrektur korrigiert worden ist.
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Die
DE 696 07 553 T2 betrifft ein Regelsystem für das Verhalten von Kraftfahrzeugen basierend auf der Bewegung der Hinterräder. Diese Druckschrift beschreibt insbesondere folgende Merkmale:
- - ein Mittel zum Berechnen eines Soll-Radschlupfwinkels aus dem Lenkwinkel, der erforderlich ist, damit das Fahrzeug einen aus dem Lenkwinkel bestimmten Soll-Wendeweg entlangfährt,
- - ein Mittel zum Berechnen eines Ist-Fahrzeugkörperschlupfwinkels auf der Grundlage von Fahrzeugquantitäten,
- - ein Mittel zum Berechnen eines Ist-Radschlupfwinkels auf der Grundlage des Ist-Fahrzeugkörperschlupfwinkels und des Lenkwinkels, und
- - ein Mittel zum Berechnen eines Giermoments aus einer Differenz zwischen dem Soll-Radschlupfwinkel und dem Ist-Radschlupfwinkel.
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Aus der
JP 2008 - 94 214 A ist ebenfalls eine Wendebewegungsunterstützungsvorrichtung bekannt, die ein Wendegiermoment-Berechnungsmittel, ein Mittel zur Berechnung eines Ist-Lenkwinkels und ein Mittel zur Steuerung von jedem der gelenkten Räder zu dem Ist-Lenkwinkel in dem oben beschriebenen Sinne aufweist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Wendebewegungsunterstützungsvorrichtung für ein Elektrofahrzeug, die dazu ausgelegt ist, den Reifenabrieb des Fahrzeugs bei gleichzeitiger Sicherstellung einer angemessenen Wendereaktion wirksam zu senken.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Wendebewegungsunterstützungsvorrichtung für ein Elektrofahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst
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Unteransprüche sind auf Merkmale bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung gerichtet.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Erhöhung des Radschlupfwinkels der gelenkten Räder unterdrückt werden, was wiederum ermöglicht, den Reifenabrieb des Fahrzeugs unter gleichzeitiger Sicherstellung einer angemessenen Wendereaktion zu verringern.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Gesamtblockschaltbild einer Wendebewegungsunterstützungsvorrichtung für ein Elektrofahrzeug, die eine erste, nicht beanspruchte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
- 2 ist ein Blockschaltbild eines Controllers in der ersten, nicht beanspruchten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 3 ist ein Flussdiagramm der Motordrehmomentsteuerung durch den Controller in der ersten, nicht beanspruchten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 4 zeigt ein Beispiel einer Fahrzeugkörperbewegungsreaktion durch die Wendebewegungsunterstützungsvorrichtung für das Elektrofahrzeug, die die erste, nicht beanspruchte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
- 5 ist ein Blockschaltbild eines Controllers in einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 6 ist ein Flussdiagramm des Controllers von gelenkten Rädern und Motoren durch den Controller in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 7 ist ein Diagramm, das eine Antriebsschaltung in einer Wendebewegungsunterstützungsvorrichtung für ein Elektrofahrzeug zeigt, die eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
- 8 ist ein Blockschaltbild eines Controllers in einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
- 9 ist ein Gesamtblockschaltbild einer Wendebewegungsunterstützungsvorrichtung für ein Elektrofahrzeug, das eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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1 ist ein Gesamtblockschaltbild einer Wendebewegungsunterstützungsvorrichtung für ein Elektrofahrzeug, die eine erste, in den Patentansprüchen nicht beanspruchte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
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Größere Bestandteilselemente des in 1 gezeigten Elektrofahrzeugs beinhalten ein Paar gelenkter Räder 101 und 102, ein Lenkrad (Lenkeingabeelement) 108, einen Wendeaktuator 110, ein Betätigungspedal 113, ein Paar Antriebsräder 103 und 104, ein Paar Motoren 105 und 106 und die Wendebewegungsunterstützungsvorrichtung 150.
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Die paarweisen gelenkten Räder 101 und 102 weisen einen Rotationsfreiheitsgrad auf, so dass sie für eine Wende gelenkt werden können, und sind jeweils an einem vorderen Abschnitt des Fahrzeugkörpers befestigt. Das Lenkrad (Lenkeingabeelement) 108, an das der Lenkbetrag von einem Fahrer eingegeben wird, ist mit dem Wendeaktuator (Lenkwinkel-Controller) 110 über einen Lenkwinkelsensor (Lenkwinkeldetektor) 109 verbunden.
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Der Wendeaktuator (Lenkwinkel-Controller) 110, der die Lenkwinkelsteuerung von jedem der gelenkten Räder 101 und 102 auf der Grundlage des Betrags der Manipulation des Lenkrads 108 ausführt, ist über eine Zugstange mit den gelenkten Rädern 101 und 102 verbunden. Beispielsweise können der Wendeaktuator 110 und das Lenkrad 108 des Fahrzeugs in der vorliegenden, nicht beanspruchten Ausführungsform über eine Lenksäule mechanisch miteinander verbunden sein, so dass das Betrag der Manipulation des Lenkrads 108 direkt in das Betrag der Steuerung des Wendeaktuators 100 einfließt, das heißt, den Lenkwinkel der gelenkten Räder 101 und 102.
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Die paarweisen Antriebsräder 102 und 104 sind über eine Achse mit den paarweisen Motoren 105 und 106 verbunden, die an einem hinteren Abschnitt des Fahrzeugs angebracht sind. Die Motoren 105 und 106 sind jeweils elektrisch mit einem Controller 107 verbunden und treiben die Antriebsräder 103 und 104 unabhängig an bzw. bremsen sie ab.
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Die Wendebewegungsunterstützungsvorrichtung 150, die zur Unterstützung einer Wendebewegung des Fahrzeugs ausgebildet ist, beinhaltet den Controller 107, einen Fahrzeugkörperbewegungssensor 111, einen Absolutgeschwindigkeitssensor 112 und Radgeschwindigkeitssensoren 114, 115, 116 und 117 als größere Bestandteilselemente.
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Der Controller 107 führt die Antriebssteuerung von jedem der Motoren 105 und 106 auf der Grundlage von Information aus, die von verschiedenen mit dem Controller 107 verbundenen Sensoren gesendet wird. Das Betätigungspedal 113 und der Lenkwinkelsensor 109 sind mit dem Controller 107 verbunden. Eine Beschleunigungsanfrage und eine Verlangsamungsanfrage werden von dem Fahrer an den Controller 107 über das Betätigungspedal 113 übertragen und eine Wendeanfrage wird vom Fahrer durch den Lenkwinkelsensor 109 an den Controller 107 übertragen. Außerdem ist der Controller 107 mit verschiedenen Sensoren verbunden. Diese Sensoren beinhalten beispielsweise die Radgeschwindigkeitssensoren 114, 115, 116 und 117, die Geschwindigkeiten der gelenkten Räder 101 und 102 und der Antriebsräder 103 und 104 erfassen, den Fahrzeugbewegungssensor 111, der eine Gierrate und -größe der Längs-/ Seitenbeschleunigung erfasst, und den Absolutgeschwindigkeitssensor 112, der eine Bodengeschwindigkeit des Fahrzeugs direkt misst. Der Controller 107 erwirbt Information über das Fahrzeug von den Sensoren 111, 112 und 114 bis 117.
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Zum Beschleunigen oder Verlangsamen des Fahrzeugs berechnet der Controller 107 ein Drehmoment, das zum Erreichen der Beschleunigung, die der Fahrer wünscht, erforderlich ist (d. h. ein Drehmomenterfordernis), wobei die Berechnung auf der Beschleunigungsanfrage oder Verlangsamungsanfrage des Fahrers beruht, die von dem Betätigungspedal 113 eingegeben worden ist. Als Nächstes führt der Controller 107 den Motoren 105 und 106 nach Maßgabe des berechneten Drehmomenterfordernisses einen angemessenen Antriebsstrom zu, wodurch er eine Fahrbewegung des Fahrzeugs steuert.
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2 ist ein Blockschaltbild des Controllers 107 in der ersten, nicht beanspruchten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Zusätzlich zu der vorstehend beschriebenen allgemeinen Steuerung führt der Controller 107 in der vorliegenden, nicht beanspruchten Ausführungsform eine Drehmomentsteuerung aus, um die Antriebsräder zu veranlassen, die Erzeugung eines für den Beginn einer Wende erforderlichen Giermoments zu unterstützen, wobei die Drehmomentsteuerung auf der angemessenen Korrektur des Antriebsstroms nach Maßgabe der Wendeanfrage des Fahrers beruht. Zur Umsetzung der Drehmomentsteuerung beinhaltet der Controller 107, wie in 2 gezeigt, eine Soll-Radschlupfwinkel-Berechnungseinheit 151, eine Ist-Fahrzeugkörperschlupfwinkel-Berechnungseinheit 152, eine Ist-Radschlupfwinkel-Berechnungseinheit 153, eine Giermomenterfordernis-Berechnungseinheit 154 und eine Drehmomentkorrekturdaten-Berechnungseinheit 155. Die Drehmomentsteuerung wird nachstehend unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
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3 ist ein Flussdiagramm der Drehmomentsteuerung der Motoren 105 und 106 durch den Controller 107.
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Wenn der Fahrer den fahrenden Fahrzeugkörper wendet, erwirbt der Controller 107 zuerst einen Lenkwinkel der gelenkten Räder 101 und 102, die von dem Fahrer über das Lenkrad 108 gelenkt worden sind, und berechnet einen Wenderadius des Fahrzeugs auf der Grundlage des erworbenen Lenkwinkels (Schritt 201). Der Controller 107 in der vorliegenden, nicht beanspruchten Ausführungsform erwirbt den Lenkwinkel der gelenkten Räder 101 und 102 durch Lesen eines Werts des Lenkwinkelsensors (Lenkwinkeldetektors) 109. Da der Lenkwinkel eine Größe der Wendeanfrage des Fahrers darstellt, tritt eine nachfolgende Steuerung auf, um den aus dem Lenkwinkel berechneten Wenderadius zu ermitteln.
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Als Nächstes aktiviert der Controller 107 die Soll-Radschlupfwinkel-Berechnungseinheit 151 zur Berechnung eines Wendewegs, der ein Steuerungsziel wird (nachstehend als der Soll-Wendeweg bezeichnet), auf der Grundlage einer aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Lenkwinkel, der in Schritt 201 erworben wurde, und zum Berechnen eines Radschlupfwinkels (nachstehend als Soll-Radschlupfwinkel bezeichnet), welcher erforderlich ist, damit das Fahrzeug den Soll-Wendeweg entlangfährt (Schritt 202).
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Diese Abfolge ist nachstehend in weiteren Einzelheiten beschrieben. Der Controller 107 berechnet zuerst die Seitenbeschleunigung (d. h. Zentrifugalkraft, die auf das Fahrzeug einwirkt), welche erforderlich ist, damit das Fahrzeug den Soll-Wendeweg entlangfährt. Als Nächstes berechnet der Controller 107 für jedes der Räder 101 bis 104 eine Seitenkraft, die zum Erzeugen der berechneten Seitenbeschleunigung notwendig ist. Auf der Grundlage einer Größe der berechneten Seitenkraft und der Bodenoberflächenkontaktzustände von jedem der Räder 101 bis 104 (zum Beispiel einer Bodenkontaktlast und eines Bodenkontaktwinkels des Rads) werden weitere Berechnungen ausgeführt, um den Soll-Radschlupfwinkel des Rads zu ermitteln. Der Soll-Fahrzeugkörperschlupfwinkel kann als der Soll-Radschlupfwinkel der Antriebsräder 103 und 104 verwendet werden, die dem Lenken nicht unterworfen sind. Der Grund dafür ist, dass, da die Antriebsräder 103 und 104 fast parallel zu einer Längsrichtung des Fahrzeugkörpers eingebaut sind, dies eine Gleichwertigkeit zum Steuern des Soll-Fahrzeugkörperschlupfwinkels als gewünschtem Wert bedeutet.
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Als Nächstes erwirbt der Controller 107 in Schritt 203 Fahrzeugzustandsquantitäten, die zur Steuerung der Motoren 105 und 106 erforderlich sind, wie etwa die Beschleunigung und Geschwindigkeit des Fahrzeugs, über verschiedene Sensoren (Fahrzeugzustandssensoren), die in und/oder an dem Fahrzeug ausgestattet sind. Der Fahrzeugkörperbewegungssensor 111, der Absolutgeschwindigkeitssensor 112, die Fahrzeuggeschwindigkeitssensoren 114, 115, 116 und 117 und dergleichen fallen unter eine Kategorie der Fahrzeugzustandsdetektoren in der vorliegenden Ausführungsform. Der Controller 107 erwirbt Information über die Längs-/ Seitenbeschleunigung und die Gierrate von dem Fahrzeugkörperbewegungssensor 111 und Information über die Fahrzeuggeschwindigkeit und andere Fahrzeugzustandsquantitäten von dem Absolutgeschwindigkeitssensor 112 oder den Fahrzeuggeschwindigkeitssensoren 114, 115, 116 und 117.
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Als Nächstes verwendet der Controller 107 in Schritt 204 die Ist-Fahrzeugkörperschlupfwinkel-Berechnungseinheit 152 zur Berechnung des Ist-Fahrzeugkörperschlupfwinkels auf der Grundlage der Fahrzeugzustandsquantitäten, die in Schritt 203 erworben wurden.
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Zu diesem Zeitpunkt wird, da der Ist-Fahrzeugkörperschlupfwinkel im Allgemeinen schwierig zu messen ist, für dessen Berechnung vorzugsweise eines von verschiedenen Verfahren angewendet, die beispielsweise einschließen: (1) Näherungsrechnung, die die Fahrzeuggeschwindigkeit, den Lenkwinkel, die Gierrate und/oder die Seitenbeschleunigung verwendet, und (2) Steuerung durch einen Beobachter unter Verwendung eines Fahrzeugbewegungsmodells. Bei letzterem Beobachterverfahren (2) wird beispielsweise ein Fahrzeugbewegungsmodell zum Simulieren dynamischer Wendebewegungen eines Fahrzeugs in einer Steuerungslogik aufgebaut und danach werden die in Schritt 204 erworbenen Fahrzeugzustandsquantitäten in das Modell eingegeben, wodurch dann ein Fahrzustand des Modells gleichzeitig mit einem Ist-Fahrzustand reproduziert wird. Als Nächstes wird, nachdem eine messbare Fahrzeugzustandsquantität, wie etwa die Gierrate, mit derjenigen des Modells verglichen worden ist, ein Fehler zwischen beiden Zustandsquantitäten in das Modell zurückgeführt, um dessen Verhalten mit demjenigen des tatsächlichen Fahrzeugs abzugleichen. Der Fahrzeugkörperschlupfwinkel, der die somit ermittelte interne Variable des Fahrzeugbewegungsmodells ist, dient als ein Schätzfahrzeugkörperschlupfwinkel zur Steuerung und dieses Konzept liegt dem Beobachterverfahren zugrunde.
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Als Nächstes verwendet der Controller 107 in Schritt 205 die Ist-Radschlupfwinkel-Berechnungseinheit 153 zum Berechnen der Ist-Radschlupfwinkel von jedem der Räder 101 bis 104 auf der Grundlage relativer Positionen von jedem der Räder 101 bis 104 (hauptsächlich des Lenkwinkels der gelenkten Räder 101 und 102) und des in Schritt 204 berechneten Ist-Fahrzeugkörperschlupfwinkels. Genauer gesagt, erfolgt eines der einfachsten Verfahren der Berechnung des Ist-Radschlupfwinkels der gelenkten Räder 101 und 102 durch Subtrahieren des berechneten Ist-Fahrzeugkörperschlupfwinkels in Schritt 204 aus dem Lenkwinkel. Für die an dem Fahrzeugkörper befestigten Antriebsräder 103 und 104 wäre ein Verfahren, bei dem der in Schritt 204 berechnete Ist-Fahrzeugkörperschlupfwinkel als der Ist-Radschlupfwinkel betrachtet wird, das einfachste aller denkbaren Verfahren. Alternativ können, nachdem beliebige Veränderungen an der Geometrie aufgrund einer Verschiebung einer Aufhängung in Form einer Tabelle oder dergleichen in der Steuerung festgehalten worden sind, diese Änderungen verwendbar sein, um die Berechnungsgenauigkeit des Ist-Radschlupfwinkels zu verbessern.
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Als Nächstes benutzt der Controller 107 in Schritt 206 die Giermomenterfordernis-Berechnungseinheit 154, um die Soll-Radschlupfwinkel von jedem Rad, die in Schritt 202 berechnet wurden, und die Ist-Radschlupfwinkel jedes Rads, die in Schritt 205 berechnet wurden, zu vergleichen, und das Giermomenterfordernis zu berechnen, das das Giermoment ist, das für das Fahrzeug erforderlich ist, um den Soll-Wendeweg entlangzufahren.
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Genauer gesagt, sind die folgenden Verfahren hier anwendbar, um das Giermomenterfordernis zu berechnen. Da die von einem Reifen erzeugte Seitenkraft ein Produkt einer Kurvenfahrtleistung und eines Radschlupfwinkels ist, kann zuerst unter der Annahme eines linearen Bereichs ein Fehlbetrag der Seitenkraft sehr einfach als ein Wert betrachtet werden, der durch Multiplizieren eines Differenzials zwischen dem Soll-Radschlupfwinkel von jedem der Räder 101 bis 104 und dem Ist-Radschlupfwinkel durch die Kurvenfahrtleistung ermittelt wird. Daher kann das Giermomenterfordernis durch Multiplizieren des Fehlbetrags der Seitenkraft mit einem Abstand von einem Schwerpunkt zu dem entsprechenden Rad und Ableiten einer Gesamtsumme für alle Räder 101 bis 104 berechnet werden. Im Hinblick auf das Absorbieren von Drehmomentverzögerungen, Erfassungsfehlern, Ausgabefehlern und dergleichen ist es bevorzugt, dass: ein Controller, wie etwa ein PID-Regler, angebracht werden sollte und ein Wert, der durch Multiplizieren des vorstehend berechneten Giermomenterfordernisses durch die eine oder andere Steuerungsverstärkung als das Momenterfordernis genommen werden sollte, das einen Steuerungswert darstellt.
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Als Nächstes verwendet der Controller 107 in Schritt 207 die Drehmomentkorrekturdaten-Berechnungseinheit 155, um den Betrag der Drehmomentkorrektur zu berechnen, die als Drehmomentkorrekturwert jedem der Antriebsräder 103 und 104 unabhängig zu geben ist, um an die Antriebsräder 103 und 104 ein Differenzialdrehmoment zu übertragen und das in Schritt 206 berechnete Giermomenterfordernis zu erzeugen. Die jedem der Antriebsräder 103 und 104 zu gebende Kraft kann grundsätzlich durch Dividieren des Werts des Giermomenterfordernisses in Schritt 206 durch den Abstand vom Schwerpunkt zu den Antriebsrädern 103 und 104 berechnet werden. Daher kann der Betrag der Drehmomentkorrektur zum Erzeugen des Giermomenterfordernisses durch Multiplizieren der vorstehend berechneten Kraft mit einem Radius der Antriebsräder 103 und 104 berechnet werden.
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In Schritt 208 addiert der Controller 107 den Drehmomentkorrekturwert, der in Schritt 207 berechnet wurde, zu einem Drehmomenterfordernis hinzu, das aus dem Betrag des Niederdrückens des Betätigungspedals 113 (d. h. der von dem Fahrer angeforderten Beschleunigung) berechnet wurde, und berechnet ein Drehmoment, das tatsächlich als Ist-Drehmoment jedem der Antriebsräder 103 und 104 unabhängig zu geben ist. In Schritt 209 kann das Giermoment, das erforderlich ist, damit das Fahrzeug den Soll-Wendeweg entlangfährt, erzeugt werden, in dem das so berechnete Ist-Drehmoment jedem der Antriebsräder 103 und 104 über die Motoren 105 und 106 unabhängig gegeben wird.
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Als Nächstes wird die Betätigung der vorstehend konstruierten Wendebewegungsunterstützungsvorrichtung für das Elektrofahrzeug unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. 4 zeigt ein Beispiel einer Fahrzeugkörperreaktion durch die Wendebewegungsunterstützungsvorrichtung für das Elektrofahrzeug, die die erste, nicht beanspruchte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
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Eine ausgezogene Linie 301 in 4 gibt Zeitvariationsänderungen im Lenkwinkel der gelenkten Räder 101 und 102 an. Außerdem gibt eine gestrichelte Linie 302 Zeitvariationsänderungen im Radschlupfwinkel der gelenkten Räder 101 und 102 an, der in einem herkömmlichen Beispiel erhalten wird, wenn die in 3 beschriebene Drehmomentkorrektur nicht ausgeführt wird. Des Weiteren gibt eine ausgezogene Linie 303 Zeitvariationsänderungen im Radschlupfwinkel der gelenkten Räder 101 und 102 an, das in einem Beispiel der vorliegenden Ausführungsform erhalten wird, wenn die obige Steuerung ausgeführt wird.
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Wie durch die ausgezogene Linie 301 angegeben, lässt eine Erhöhung des Lenkwinkels im herkömmlichen Beispiel den Radschlupfwinkel 302 der gelenkten Räder 101 und 102 abrupt größer werden und bewirkt, dass der Fahrzeugkörper in einen Übergangszustand eintritt, in dem er eine Gierbewegung beginnt. Nachdem der Fahrzeugkörper durch den Übergangszustand gegangen ist, konvergiert der Radschlupfwinkel als Nächstes zu einem, der gleich groß wie die Zentrifugalkraft ist, und der Fahrzeugkörper wechselt in einen Dauerwendezustand. In der vorliegenden Ausführungsform geht jedoch die Erzeugung eines Giermoments in 3 durch die Antriebsräder 103 und 104 derjenigen eines Giermoments durch die gelenkten Räder 101 und 102 voraus. Dies erlaubt es dem Fahrzeugkörper, den Radschlupfwinkel 303 der gelenkten Räder 101 und 103 rasch zu konvergieren, ohne den Übergangszustand zu erreichen, und somit zu dem Dauerwendezustand überzugehen. Auf diese Weise unterdrückt die vorliegende Ausführungsform im Vergleich zum konventionellen Beispiel maßgeblich jegliche Erhöhung des Radschlupfwinkels des wendenden Fahrzeugs und unterdrückt somit jegliche Ausweitungen eines dynamischen Reibungsbereichs der Reifen und senkt den Reifenabrieb.
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Außerdem gibt eine gestrichelte Linie 304 in 4 Zeitvariationsänderungen im Radschlupfwinkel der Antriebsräder 103 und 104 (d. h. dem Fahrzeugkörperschlupfwinkel) an, der in dem herkömmlichen Beispiel ermittelt wird, wenn die Steuerung nicht ausgeführt wird, wohingegen eine ausgezogene Linie 305 Zeitvariationsänderungen im Radschlupfwinkel des Antriebsrads 103, 104 angibt, der in einem Beispiel der vorliegenden, nicht beanspruchten Ausführungsform erhalten wird, wenn die Steuerung ausgeführt wird.
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Es ist ersichtlich, dass, wie in 4 gezeigt, eine Erhöhung des Lenkwinkels bewirkt, dass der Radschlupfwinkel 305 in der vorliegenden, nicht beanspruchten Ausführungsform den Übergangszustand rasch verlässt, in dem eine Änderung einer Fahrtstrecke einer Drehbewegung des Fahrzeugkörpers und einem Wechsel in den Dauerwendezustand vorangeht. Außerdem besteht der Vorteil, dass, wenn sich der Fahrzeugkörperschlupfwinkel oder der Radschlupfwinkel auf diese Weise rasch auf einem stetigen Wert stabilisiert, das Fahrzeug leicht ein Überschreiten (d. h. einen Drallzustand) des Fahrzeugkörperschlupfwinkels vermeiden kann, bei dem die Tendenz besteht, dass er insbesondere auf einer rutschigen Straßenoberfläche auftritt.
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Linke und rechte Antriebsdrehmomente der Antriebsräder 103 und 104 während der Steuerung sind weiterhin an einer unteren Position der 4 gezeigt. Eine ausgezogene Linie 306 gibt Zeitvariationsänderungen des Antriebsdrehmoments des Rads an, das außerhalb des Wendewegs positioniert ist, und eine gepunktete Linie 307 gibt Zeitvariationsänderungen des Antriebsdrehmoments des Rads an, das innerhalb des Wendewegs positioniert ist. Wie in 4 gezeigt, wird im Beispiel der vorliegenden Ausführungsform ein beträchtliches Links-Rechts-Differenzialdrehmoment während des Übergangszustands der Anfangsphase der Wende erzeugt, um dadurch ein Giermoment zu erzeugen. Wenn das Fahrzeug im Vergleich zum Steuerungsziel Untersteuerungseigenschaften zeigt, kann das tatsächlich auftretende Drehmoment durch Berechnen des Betrags der Drehmomentkorrektur zum Unterstützen der Wende nicht nur in seinem Übergangszustand, sondern auch im Beharrungszustand (d. h. dem Links-Rechts-Differenzialdrehmoment im Beharrungszustand) und anschließendes Addieren des berechneten Werts zum Drehmomenterfordernis ermittelt werden.
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Im Elektrofahrzeug der vorliegenden, nicht beanspruchten Ausführungsform mit der vorstehend beschriebenen Konfiguration kann die Erzeugung des für den Beginn der Wende erforderlichen Giermoments mit den Antriebsrädern 103 und 104 nach Maßgabe des bestimmten Betrags des Lenkens unterstützt werden. Dies bedeutet, dass eine Längskraft durch die Antriebsräder 103 und 104 zusätzlich zur Seitenkraft durch das Lenken der gelenkten Räder 101 und 102 verwendet werden kann, um die Gierbewegung des Fahrzeugkörpers während der Wende (d. h. der Drehbewegung in einer Richtung der Wende) zu erzeugen. Dies erlaubt es, eine Seitenkraftlast der gelenkten Räder 101 und 102 zu reduzieren, was es gestattet, deren Radschlupfwinkel zu verringern und den Reifenabrieb zu verringern. Kurz, gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann der Reifenabrieb des Fahrzeugs bei gleichzeitiger Sicherstellung der Wendereaktion reduziert werden, da Erhöhungen des Radschlupfwinkels unterdrückt werden können. Weiterhin nimmt die vorliegende Ausführungsform, wie vorstehend beschrieben, auch Bezug auf den Radschlupfwinkel der Antriebsräder 103 und 104 während der Steuerung, so dass der Fahrzeugkörperschlupfwinkel bezüglich des Sollwerts gesteuert wird. Dies erlaubt eine Stabilisierung der Fahreigenschaften, da das Fahrzeug das Auftreten eines „Übersteuerns“, eines Drallzustands, in dem ein übermäßiger Fahrzeugkörperschlupfwinkel entsteht, und ein Auftreten eines „Untersteuerns“, eines Zustands, in dem ein übermäßiger Gelenktes-Rad-Schlupfwinkel entsteht, vermeiden kann.
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In der obigen Beschreibung sind die Soll-Radschlupfwinkel und die Ist-Radschlupfwinkel aller Räder 101 bis 104 (nämlich der gelenkten Räder 101 und 102 und der Antriebsräder 103 und 104) berechnet worden, um in Schritt 206 das notwendige Giermoment zu berechnen. Jedoch kann das erforderliche Giermoment durch Ableiten des Soll-Radschlupfwinkels und des Ist-Radschlupfwinkels von entweder der Gelenktes-Rad-Paarung 101, 102 oder der Antriebsradpaarung 103, 104 berechnet werden. Dies liegt daran, dass im Vergleich zu dem entsprechenden Wert, der in dem konventionellen Beispiel ermittelbar ist, der Radschlupfwinkel der gelenkten Räder 101 und 102 gleichermaßen durch Berechnen des notwendigen Giermoments auf diese Weise reduziert werden kann. Die Steuerung insbesondere der Gelenktes-Rad-Paarung 101, 102 erlaubt die Verhinderung ihres Schlupfens und die Steuerung der Antriebsradpaarung 103, 104 erlaubt die Stabilisierung des Fahrzeugkörpers.
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Als Nächstes wird nachstehend eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die vorliegende Ausführungsform senkt die Last der gelenkten Räder 101 und 102 in der ersten, nicht beanspruchten Ausführungsform noch weiter, indem sie das durch die Drehmomentkorrektur der Antriebsräder 103 und 104 erzeugte Giermoment aktiv erhöht. Beispielsweise kann eine weitere Verringerung des Abriebs an den gelenkten Rädern erreicht werden, wenn das Giermoment, das erforderlich ist, damit sich der Fahrzeugkörper während der Dauerwende auf seiner Achse dreht, durch die Drehmomentkorrektur erzeugt wird.
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Die vorliegende Ausführungsform geht davon aus, dass der Lenkaktuator 110 und das Lenkrad 108 voneinander mechanisch getrennt sind oder dass letzteres beispielsweise einen Variables-Übersetzungsverhältnis-Mechanismus beinhaltet, der in der Mitte in oder an einer Lenksäule positioniert ist. Ein Aufbau des Fahrzeugs auf diese Weise erlaubt es, den Lenkwinkel der gelenkten Räder 101 und 102 unabhängig vom Lenkwinkel des Lenkrads 108 einzustellen. Der Grund für diesen Aufbau ist, dass, anders als bei der ersten, nicht beanspruchten Ausführungsform, die die mechanische Verbindung zwischen dem Lenkaktuator 110 und dem Lenkrad 108 wegen der gelenkten Räder 101 und 102, die von der Steuerung des Lenkwinkels durch den Controller 107 ausgenommen sind, nicht benötigt, die zweite Ausführungsform davon ausgeht, dass der Lenkwinkel der gelenkten Räder 101 und 102 gesteuert wird.
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5 ist ein Blockschaltbild eines Controllers 107A in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Zusätzlich zu den in der ersten, nicht beanspruchten Ausführungsform verwendeten Bestandteilselementen beinhaltet der in 5 gezeigte Controller 107A eine Wendegiermoment-Berechnungseinheit 156 und eine Ist-Lenkwinkel-Berechnungseinheit 157.
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6 ist ein Flussdiagramm der Steuerung der gelenkten Räder 101 und 102 und der Motoren 105 und 106 durch den Controller 107A.
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Wenn der Fahrer den Fahrzeugkörper mittels des Lenkrads 108 wendet, erwirbt der Controller 107A zuerst über den Lenkradsensor 109 den Betrag des Lenkens (d. h. Lenkwinkel) des Lenkrads 108, der von dem Fahrer eingegeben wird (Schritt 401).
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Als Nächstes aktiviert der Controller 107A die Wendegiermoment-Berechnungseinheit 156 zum Berechnen des Giermoments, mit dem die gelenkten Räder 101 und 102 unter der Annahme zu belasten sind, dass der Fahrzeugkörper an dem Lenkwinkel wendet, der durch den Betrag des Lenkens (Wendeanfrage) direkt bestimmt wurde, der in Schritt 401 erworben wurde (der bestimmte Winkel wird nachstehend als der eingegebene Lenkwinkel bezeichnet). In Schritt 402 berechnet der Controller 107A weiterhin eine Lastrate des berechneten Giermoments, um die Wende mit dem Giermoment zu unterstützen, das durch die Drehmomentsteuerung der Antriebsräder 103 und 104 zu erzeugen ist (dieses Drehmoment wird nachstehend als das Wendegiermoment bezeichnet). Mit anderen Worten, in der vorliegenden Ausführungsform wird ein Teil des Giermoments, mit dem die gelenkten Räder 101 und 102 in der ersten, nicht beanspruchten Ausführungsform belastet worden sind, den Antriebsrädern 103, und 104 auf der Grundlage einer vorgegebenen Lastrate oder dergleichen zugeteilt, wodurch der Betrag des Giermoments, mit dem die Antriebsräder 103 und 104 zu belasten sind, als der Betrag der Erzeugung des Wendegiermoments bestimmt. Wenn zum Beispiel das gesamte notwendige Giermoment durch die Drehmomentsteuerung erzeugt wird, wird die Wende des Fahrzeugkörpers nur Drehmomentlenkcharakteristiken aufweisen, ohne dass die gelenkten Räder 101 und 102 eingeschlagen werden, und umgekehrt, wenn die Erzeugungsrate durch die Drehmomentsteuerung verringert wird, werden sich der Lenkwinkel und der Wendefahrzeugzustand dem „nicht-gesteuerten“ Fahrzeugzustand nähern.
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Als Nächstes aktiviert der Controller 107A die Ist-Lenkwinkel-Berechnungseinheit 157 zum Berechnen eines Lenkwinkels (Lenkwinkel-Korrekturwert), der für das Wendegiermoment, das in Schritt 402 berechnet wurde, angemessen ist, und dann zum Berechnen eines Ist-Lenkwinkels für die Ist-Steuerung der gelenkten Räder 101 und 102 durch Subtrahieren des vorstehend berechneten Lenkwinkels aus dem eingegebenen Lenkwinkel. Auf der Grundlage dieses Ist-Lenkwinkels steuert der Wendeaktuator 110 die gelenkten Räder 101 und 102 in Schritt 403. Dabei kann der Lenkwinkel-Korrekturwert beispielsweise durch Berechnen einer Seitenkraft, die dem in Schritt 402 berechneten Wendegiermoment äquivalent ist, und Dividieren dieser Seitenkraft durch die Kurvenfahrtleistung des Reifens berechnet werden. Der Ist-Lenkwinkel kann danach durch Subtrahieren des berechneten Lenkwinkel-Korrekturwerts von dem eingegebenen Lenkwinkel berechnet werden, welcher der Lenkwinkel ist, der durch Multiplizieren des Betrags des Lenkens in Schritt 401 durch eine Lenkverstärkung ermittelt wurde.
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In den Schritten von 404 bis 408 wird das erforderliche Giermoment grundsätzlich berechnet, indem im Wesentlichen der gleiche Ablauf von den Schritten 202 bis 206, der in der ersten, nicht beanspruchten Ausführungsform dargelegt ist, verwendet wird. Jedoch unterscheidet sich die vorliegende Ausführungsform von der ersten, nicht beanspruchten Ausführungsform darin, dass bei der Soll-Radschlupfwinkel-Berechnungseinheit 151 (Schritt 404) und der Ist-Radschlupfwinkel-Berechnungseinheit 153 (Schritt 407) der Ist-Schlupfwinkel, der in Schritt 403 berechnet wurde, als der Lenkwinkel der gelenkten Räder 101 und 102 verwendet wird.
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Als Nächstes aktiviert der Controller 107A die Drehmomentkorrekturdaten-Berechnungseinheit 155, um in Schritt 409 den Betrag der Drehmomentkorrektur zu berechnen, die jedem der Antriebsräder 103 und 104 unabhängig zu geben ist, um durch Erzeugen eines Differenzialdrehmoments zwischen ihnen den Betrag des Giermoments zu erzeugen, das einer Summe eines in Schritt 408 berechneten Giermomenterfordernisses und dem in Schritt 402 berechneten Wendegiermoment gleichwertig ist.
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In Schritt 410 berechnet der Controller 107A ein Ist-Drehmoment durch Addieren eines Drehmomenterfordernisses zu dem Betrag der Drehmomentkorrektur, der in Schritt 409 berechnet wurde, und weist in Schritt 411 das berechnete Ist-Drehmoment den Antriebsrädern 103 und 104 über die Motoren 105 und 106 zu.
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Gemäß der vorliegenden Ausführungsform, die aufgebaut ist, um wie vorstehend beschrieben zu arbeiten, kann der Lenkwinkel der gelenkten Räder 101 und 102 unter denjenigen gesenkt werden, der in der ersten, nicht beanspruchten Ausführungsform erzielt wird, da der Betrag des durch die gelenkten Räder 101 und 102 erzeugten Giermoments durch das Äquivalent des Wendegiermoments gesenkt werden kann, das zur Unterstützung der Wende mit den Antriebsrädern 103 und 104 verwendet wurde. Somit wird die Seitenkraftlast auf die gelenkten Räder 101 und 102 gesenkt und der Reifenabrieb entsprechend verringert.
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Da in der vorliegenden Ausführungsform ein Giermoment während der Dauerwende erzeugt und gleichzeitig der Lenkwinkel nach Maßgabe des Betrags des erzeugten Giermoments gesteuert wird, kann eine Wendereaktionsverstärkung stets auf einem konstanten Niveau gehalten werden, und zwar für Zwecke wie etwa das Verhindern eines Übersteuerns des Lenkwinkels bezüglich des Betrags des Lenkens, der von dem Lenkrad (Lenkeingabeelement) 108 eingegeben wird. Ein unbehagliches Gefühl während der Lenkvorgänge des Fahrers kann daher während der Erzeugung des Giermoments im Beharrungswendezustand sowie während der Erzeugung des Giermoments im Übergangszustand der Wende (d. h. während des Beginns der Wende) verringert werden. Infolgedessen lässt sich das Betätigungsgefühl verbessern.
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Als Nächstes wird nachstehend eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die vorliegende Ausführungsform betrifft eine Fahrzeugkonfiguration mit Doppelmotor, wobei die von dem einen Motor erzeugte elektrische Leistung dem anderen Motor zugeführt wird. Beispielsweise muss zum Erzeugen eines Giermoments unter einem Nicht-Beschleunigungs- oder Nicht-Verlangsamungs-Zustand oder einem beliebigen anderen Zustand eines Fast-Null-Antriebsdrehmoments ein Motor (zum Beispiel der Motor 105) ein Antriebsrad (zum Beispiel das Antriebsrad 103) antreiben, um den Leistungsbetrieb des Fahrzeugs umzusetzen, während der andere Motor (zum Beispiel der Motor 106) das andere Antriebsrad (zum Beispiel 104) bremsen muss, um einen regenerativen Fahrzeugbetrieb umzusetzen. In einem solchen Fall kann elektrische Leistung, die während des regenerativen Betriebs erzeugt worden ist, durch Modifizieren einer Antriebsschaltungszusammensetzung als diejenige des Leistungsbetriebs eingesetzt werden.
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7 ist ein Diagramm, das eine Antriebsschaltung in der Wendebewegungsunterstützungsvorrichtung des Elektrofahrzeugs zeigt, die die dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist. Auf die Beschreibung der Elemente, denen jeweils das gleiche Bezugszeichen wie in allen vorigen Diagrammen zugeteilt ist, wird verzichtet, was auch für alle nachfolgenden Diagramme gilt.
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Die in 7 gezeigte Schaltung beinhaltet einen Elektroleistungsgenerator, eine Batterie oder irgendeine andere Spannungsquelle 501, die in einem normalen Antriebszustand steht, einen Wechselrichter 503, der mit dem Motor 105 zur Steuerung eines diesem zugeführten elektrischen Stroms verbunden ist, einem Wechselrichter 504, der mit dem Motor 106 zur Steuerung des diesem zugeführten elektrischen Stroms verbunden ist, und einen Schalter 502, der die Verbindungs-/Nichtverbindungs-Auswahl zwischen den Wechselrichtern 503, 504 und der Spannungsquelle 501 unternimmt.
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Diese Schaltung ist so zusammengesetzt, dass bei normalen Fahrbedingungen der Schalter 502 geschlossen ist, so dass die Wechselrichter 503, 504 den Zufuhrstrom von der Spannungsquelle steuern und die Motoren 105 bzw. 106 ansteuern. Unter Betriebsbedingungen, die einen der paarweisen Motoren 105 und 106 veranlassen, auf das entsprechende Antriebsrad ein Bremsdrehmoment auszuüben, und den anderen Motor veranlassen, auf das andere entsprechende Antriebsrad ein Antriebsdrehmoment auszuüben, wird der Schalter 502 geöffnet, um die Spannungsquelle 501 von der Schaltung elektrisch zu isolieren. Bei der Isolierung der Spannungsquelle 501 wird die regenerative elektrische Leistung, die ein Motor während des regenerativen Bremsens erzeugt hat, von dem anderen Motor aufgenommen und für seinen Leistungsantrieb verbraucht, so dass die regenerative elektrische Leistung ungeachtet einer Ladungsrate oder ob eine Batterie vorhanden ist, wieder verwendet werden kann. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann daher die während der Erzeugung eines Giermoments verbrauchte elektrische Leistung unter den Bedingungen verringert werden, dass der Leistungsbetrieb und das regenerative Bremsen zur selben Zeit auftreten.
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Während der Schalter 502 in der obigen Schaltungszusammensetzung unter dem gleichzeitigen Auftreten von Leistungsbetrieb und regenerativen Bremsen geöffnet worden ist, kann anstelle des Öffnens des Schalters 502 eine Steuerung ausgeführt werden, die die Zufuhrspannung der Spannungsquelle 501 niedriger als eine Spannung einstellt, die während des regenerativen Bremsens erzeugt worden ist. Die Verwendung einer solchen Schaltungszusammensetzung erlaubt es, die regenerative elektrische Leistung dem anderen Motor zuzuführen, womit sich im Wesentlichen die gleichen vorteilhaften Wirkungen wie diejenigen, die vorstehend beschrieben wurden, ergeben.
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Alternativ kann die obige Schaltung eine Zusammensetzung verwenden, in der ein Wandler zum Umwandeln einer Leistung erzeugenden Ausgabe der Motoren 105 und 106 in ein höheres Niveau als die Zufuhrspannung der Spannungsquelle 501 parallel bezüglich der Wechselrichter 503 und 504 angebracht ist, so dass eine Leistung erzeugende Ausgabe des regenerativen Bremsmotors während des gleichzeitigen Auftretens von Leistungsbetrieb und regenerativem Bremsen mit dem Wandler gesteigert werden kann. Ein Auftreten von regenerativer elektrischer Leistung in einem batterielosen Fahrzeug macht es notwendig, die regenerative elektrische Leistung durch Einfügen eines Widerstands oder dergleichen in Wärme umzuwandeln. Das Hinzufügen des Wandlers zur Schaltungszusammensetzung erlaubt es jedoch, dass die regenerative elektrische Leistung wirksam durch den anderen Motor verbraucht wird, ohne die regenerative elektrische Leistung selbst in einem batterielosen Fahrzeug in Wärme umzuwandeln.
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Als Nächstes wird nachstehend eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. In der vorliegenden Ausführungsform wird der Betrag der Erzeugung des Wendegiermoments, mit dem die Antriebsräder 103 und 104 zu belasten sind, auf der Grundlage des Reifenabriebgrads der gelenkten Räder 101 und 102 und der Antriebsräder 13 und 104 bestimmt.
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8 ist ein Blockschaltbild eines Controllers 107B in der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der in 8 gezeigte Controller 107B beinhaltet eine Reifenabrieb-Schätzeinheit 158 zusätzlich zu jedem Element, das in der zweiten Ausführungsform beschrieben ist.
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Die Reifenabrieb-Schätzeinheit 158 schätzt den Reifenabriebgrad der gelenkten Räder 101 und 102 und der Antriebsräder 103 und 104 aus solchen kumulativen Daten wie der Bremskraft und Antriebskraft (Brems-/Antriebskraft), die von den Motoren 105 und 106 auf die Antriebsräder 103 und 104 ausgeübt werden, und den Radschlupfwinkeln der gelenkten Räder 101 und 102 und Antriebsräder 103 und 104.
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Ein haftender Bereich ohne Anzeigen eines Rutschens gegen die Bodenoberfläche und ein gleitender Bereich mit solchen Anzeigen sind auf einem Profil des Reifens ausgebildet. Reifenabrieb liegt hauptsächlich an dem gleitenden Bereich auf dem Reifenprofil, weswegen Vergrößerungen des gleitenden Bereichs auf dem Reifenprofil mit Erhöhungen des Radschlupfreifens oder der Brems-/Antriebskraft von den Motoren 105 und 106 auch den Reifenabrieb erhöhen. Ein Schätzwert des Betrags des Reifenabriebs kann daher durch Integrieren der Werte berechnet werden, die durch Multiplizieren der Brems-/Antriebskraft und des Radschlupfwinkels mit vorgegebenen jeweiligen Reifenabriebverstärkungen ermittelt werden.
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Die Wendegiermoment-Berechnungseinheit 156 in der vorliegenden Ausführungsform berechnet, wie in der zweiten Ausführungsform, zunächst das Giermoment, mit dem die gelenkten Räder 101 und 102 unter der Annahme, dass der Fahrzeugkörper mit dem eingegebenen Lenkwinkel wendet, zu belasten sind. Von den berechneten Giermomentkomponenten wird nur der Betrag der Erzeugung des Wendegiermoments, das sich die Antriebsräder 13 und 14 teilen sollen, als Nächstes berechnet. Vor dieser Berechnung wird der Betrag der Erzeugung des Wendegiermoments auf der Grundlage des geschätzten Reifenabriebgrads der Räder 101 bis 104 eingestellt, das in der Reifenabrieb-Schätzeinheit 158 berechnet wird, damit sich der Reifenabriebgrad von jedem der Räder 101 bis 104 gleichermaßen nähert. Nach der Berechnung wird im Wesentlichen der gleiche Ablauf wie ab Schritt 403 in der zweiten Ausführungsform auf der Grundlage des so berechneten Wendegiermoments ausgeführt.
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Die Einstellung des Betrags der Erzeugung des Wendegiermoments auf der Grundlage des Reifenabriebgrads der gelenkten Räder 101 und 102 und der Antriebsräder 103 und 104 auf diese Weise erlaubt die Unterdrückung einer Ungleichmäßigkeit des Reifenabriebgrads von jedem der Räder 101 bis 104 und daher die Senkung von Wartungskosten im Zusammenhang mit der Reifenrotation und dergleichen.
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Als Nächstes wird eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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9 ist ein Gesamtblockschaltbild einer Wendebewegungsunterstützungsvorrichtung für ein Elektrofahrzeug, die die fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
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Zusätzlich zu den in der ersten, nicht beanspruchten Ausführungsform beschriebenen Bestandteilselementen beinhaltet die in 9 gezeigte Wendebewegungsunterstützungsvorrichtung 150A für ein Elektrofahrzeug einen Positionsdetektor 601, der die Fahrposition des Fahrzeugs erfasst, und eine Streckeninformations-Speichereinheit 602, in welche Fahrtstreckeninformation (zum Beispiel eine Krümmung, ein Gradient und der Straßenoberflächenzustand einer Straße) auf einer Fahrtstrecke des Fahrzeugs in verknüpfter Form mit der Positionsinformation gespeichert wird. Der Positionsdetektor 601 und die Streckeninformations-Speichereinheit 602 sind mit dem Controller 107 verbunden. Der Controller 107 erwirbt eine aktuelle Fahrtposition über den Positionsdetektor 601, ruft aus der Streckeninformations-Speichereinheit 602 die Fahrtstreckeninformation auf, die bei der aktuellen Fahrposition oder an einer Position, durch welche das Fahrzeug planmäßig nach einer vorgegebenen Zeit fahren soll, vorhanden ist, und nimmt rechtzeitig bei jedem der Schritte, die während der Drehmomentsteuerung der Antriebsräder 103 und 104 ausgeführt werden, auf die aufgerufene Fahrtstreckeninformation rechtzeitig Bezug.
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Beispiele von Positionserfassungsverfahren, die für den Positionsdetektor 601 einsetzbar sind, umfassen: (1) eine Absolut-Koordinaten-Messung auf der Grundlage von GPS (globales Positionierungssystem), (2) Koppelnavigation auf der Grundlage von Radgeschwindigkeit, Lenkwinkel, Gierratenmessung und Durchgangsdiskriminierung mit Markierern, Funkwellenelemente, Fotoröhren und/oder anderen auf der Fahrtstrecke (zum Beispiel dem Verlauf) vorgesehenen Elementen, und (3) ein GPS-Koppelnavigations-Kombinationsschema für eine verbesserte Erfassungsgenauigkeit.
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Beispiele von Verfahren zum Speichern von Streckeninformation in die Streckeninformations-Speichereinheit 602 beinhalten das Eingeben von Karteninformation vorab. Für wiederholtes Fahren auf einer bestimmten Strecke gibt es ein Verfahren, bei dem Fahrtstreckeninformation erzeugt wird, indem das Fahrzeug zum Fahren gebracht wird, während der Fahrtweg als Positionsinformation in einen internen Speicher gespeichert wird.
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Gemäß dem Elektrofahrzeug mit der vorliegenden Ausführungsform, die so aufgebaut ist, dass sie wie vorstehend beschrieben arbeitet, kann der Controller 107 die Fahrtstreckeninformation, die bei gegenwärtigen und zukünftigen Fahrpositionen vorhanden ist, in Echtzeit aus der Streckeninformations-Speichereinheit 602 während der Fahrzeugfahrt aufrufen. Somit kann der Controller vorab Fahrtstreckeninformation über eine Form und andere Faktoren der Straße erwerben, auf dem sich das Fahrzeug befindet. Wenn zum Beispiel der erforderliche Betrag des Giermoments während der Bezugnahme auf die somit aufgerufene Fahrtstreckeninformation berechnet wird, kann die Erzeugung des Giermoments mit den Antriebsrädern 103 und 104 zu einer früheren Phase unterstützt werden und die Erzeugung eines Giermoments, das die gesamte Fahrtstrecke berücksichtigt, kann geplant werden. Außerdem können von der Fahrtstreckeninformation nur die Straßenkrümmung der Fahrtstrecke verwendet werden, um eine Belastungsrate des erzeugten Wendegiermoments zu bestimmen. Das bedeutet, dass die Belastungsrate nach Maßgabe der bestimmten Straßenkrümmung der Fahrtstrecke bestimmt werden kann. Alternativ können nach der vorherigen Speicherung der Radoberflächenreibungskoeffizienten und anderer Information in die Streckeninformations-Speichereinheit 602 der Positionsdetektor 601 und die Streckeninformations-Speichereinheit 602 die gespeicherte Information verwenden, um Kurvenfahrtleistung und andere Daten einzustellen, die die Modelleigenschaften bestimmen.
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In den obigen Ausführungsformen ist kein Bezug auf die Art des Fahrzeugs genommen worden, bei der die vorliegende Erfindung angewendet wird, aber die Erfindung wird vorzugsweise bei einem Transportfahrzeug angewendet, das dazu ausgelegt ist, hinten mit schweren Gegenständen beladen zu werden (zum Beispiel einem Fahrzeug mit einer Trageplattform hinten oder ein Fahrzeug für den Containertransport). Das Beladen einer solchen Art Fahrzeug mit schweren Gegenständen verlagert den Schwerpunkt auf die Hinterräder (Antriebsräder) und verringert die Last der Vorderräder (gelenkten Räder). Da die Seitenkraft proportional zu sowohl Last als auch Schlupfwinkel ist, benötigen die Vorderräder, bei denen die Last geringer ist, einen größeren Schlupfwinkel, um die gleiche Seitenkraft zu entwickeln. Mit anderen Worten, bei Fahrzeugen dieser Art besteht bei den gelenkten Rädern, die die Vorderräder sind, die Tendenz, wegen einer Wende leichter Abrieb zu erfahren. Die Anwendung der Wendebewegungsunterstützungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung jedoch erlaubt es, dass eine Seitenkraft unter Verwendung der Antriebsräder (Hinterräder) erzeugt wird, die eine größere Last tragen, und somit die gewünschte Seitenkraft leicht erhalten wird, während ein Abrieb der gelenkten Räder unterdrückt wird. Infolgedessen entwickelt das Fahrzeug im Vergleich zu einem allgemeinen Fahrzeug insbesondere bemerkenswerte vorteilhafte Wirkungen.
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Die obigen Ausführungsformen sind jeweils in Bezug auf ein Fahrzeug beschrieben worden, dessen gelenkte Räder und Antriebsräder voneinander getrennt sind (d. h. primär ein Fahrzeug, das von den Hinterrädern angetrieben wird). Jedoch selbst bei anderen Fahrzeugaufbauten mit einem Paar Räder, die in Kombination sowohl als Paar gelenkter Räder als auch als Paar Antriebsräder wirken (d. h. primär ein von den Vorderrädern angetriebenes Fahrzeug) kann die Erfindung gleichermaßen auf die Ausführungsformen angewendet werden. In jenem Fall können Radschlupfwinkel der Antriebsräder als diejenigen der angetriebenen Räder (Hinterräder) ersetzt werden. In diesem Fall wird eine Wende die Antriebsräder in einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs ausrichten. Daher besteht im Hinblick auf die Erzeugung eines Wendegiermoments eine vorteilhafte Wirkung darin, dass das Wendegiermoment effizienter erzeugt werden kann als in den hinterrad-getriebenen Fahrzeugaufbauten, die die Ausführungsformen betreffen.
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Während die beste Art und Weise zur Ausführung der vorliegenden Erfindung beschrieben worden ist, ist eine spezifischere Konfiguration der Erfindung nicht auf die obigen Ausführungsformen beschränkt, und jegliche Entwurfsänderungen, die unter den Rahmen der Erfindung fallen, sind in der Erfindung umfasst.
