DE112013002128T5

DE112013002128T5 - Fahrzeug mit elektrischem Antrieb

Info

Publication number: DE112013002128T5
Application number: DE112013002128.5T
Authority: DE
Inventors: c/o Hitachi Ltd. Kobayashi Hiroyuki; c/o Hitachi Ltd. Kikuchi Akira; c/o Intellectual Property Depa Yasuda Tomohiko; c/o Intellectual Property Depa Sato Takayuki; c/o Hitachi Ltd. Saito Shinjiro
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2012-04-20
Filing date: 2013-04-11
Publication date: 2014-12-31
Anticipated expiration: 2033-04-12
Also published as: WO2013157484A1; US9315116B2; AU2013250411B2; AU2013250411A1; JP2013225975A; JP5824406B2; DE112013002128B4; US20150298577A1

Abstract

Es wird ein Fahrzeug mit elektrischen Antrieb bereitgestellt, dass die Radgeschwindigkeit steuern kann, um ein geeignetes Schlupfverhältnis der Räder zu erhalten, auch wenn die Stampfvibrationen des Fahrzeugs groß sind. Das Fahrzeug mit elektrischen Antrieb wird bereitgestellt mit Elektromotoren (1, 4), Antriebsrädern (3, 6), angetriebenen Rädern (7, 8) einem Elektromotor-Steuergerät (50), um die Elektromotoren zu steuern und Geschwindigkeitsdetektoren (9–12), um die Radgeschwindigkeit der Antriebsräder und der angetriebenen Räder zu detektieren. Das Elektromotor-Steuergerät wird bereit gestellt mit: einer Schlupfverhältnis-Berechnungseinheit (21), die das Schlupfverhältnis der Antriebsräder aus den detektierten Radgeschwindigkeitswerten berechnet, die von den Geschwindigkeitsdetektoren detektiert werden; einer Drehmomentbefehl-Berechnungseinheit (20), die Drehmomentbefehle für die Antriebsräder berechnet; einer Antriebskraft-Berechnungseinheit (19), die aus den detektierten Radgeschwindigkeitswerten der Antriebsräder und den Drehmomentbefehlen der angetriebenen Räder die Antriebskraft berechnet, die in den Antriebsrädern erzeugt wird; und Filtern (54, 55), die die Stampfvibrationsfrequenzkomponenten des Fahrzeugs reduzieren, die in dem Schlupfverhältnis und der Antriebskraft enthalten sind.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit elektrischem Antrieb, welches fahren kann, wenn seine Antriebsräder durch Elektromotoren angetrieben werden.
STAND DER TECHNIK
Zur Aufrechterhaltung der Fahrstabilität eines Fahrzeugs mit elektrischem Antrieb ist es erforderlich, eine Reibungscharakteristik genau zu schätzen und eine Raddrehzahl so zu steuern, dass jedes Rad ein geeignetes Schlupfverhältnis bezüglich der Reibungscharakteristik erreichen kann. Die hierin erwähnte Reibungscharakteristik bezeichnet die Beziehung zwischen einem Schlupfverhältnis eines Antriebsrads und einem Reibungsbeiwert zwischen dem Rad und einer Fahrbahnoberfläche oder einer dem Reibungsbeiwert gleichwertigen physikalischen Größe (zum Beispiel einer Antriebskraft des Antriebsrads). Zum Beispiel ist Patentliteratur 1 als ein Verfahren zum Schätzen einer Reibungscharakteristik zwischen einem Rad und einer Fahrbahnoberfläche und zum Steuern eines Drehmoments mit dem Ziel einer Maximierung der Antriebskraft während eines Beschleunigungsbetriebs oder einer Maximierung der Bremskraft während eines Verzögerungsbetriebs unter Verwendung des Schätzungsergebnisses bekannt. Patentliteratur 1 ist ein Verfahren, bei welchem ein Schlupfverhältnis jedes Antriebsrads aus erfassten Werten von Raddrehzahlen des Antriebsrads und eines entsprechenden angetriebenen Rads berechnet wird, ferner ein Reibungsbeiwert aus einer Bodenlast des Antriebsrads und einer Antriebskraft des Antriebsrads in einer Fahrtrichtung berechnet wird und ein Gradient des Reibungsbeiwerts bezüglich des Schlupfverhältnisses unter Verwendung des Reibungsbeiwerts und des Schlupfverhältnisses berechnet wird.
DRUCKSCHRIFTENVERZEICHNIS
PATENTLITERATUR

Patentliteratur 1: JP-A-2009-1158

KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
TECHNISCHES PROBLEM
Wenn die Fahrzeugkarosserie beschleunigt oder verzögert wird, tritt eine Nickschwingung in der Fahrzeugkarosserie auf, so dass die Vorderseite und die Hinterseite der Fahrzeugkarosserie mit einander entgegengesetzten Phasen senkrecht schwingen. Gewöhnlich ist eine solche Nickschwingung bei einem Auto usw. in den Wellenformen der Antriebskraft und des Schlupfverhältnisses nicht in hohem Maße enthalten. Demgemäß beeinträchtigt die Nickschwingung eine Steuerung der Raddrehzahl nicht allzusehr. Jedoch nimmt die Nickschwingung mit zunehmendem Fahrzeuggewicht zu. Demgemäß ist ein Nickschwingungs-Frequenzspektrum in den Wellenformen des Schlupfverhältnisses und der Antriebskraft in hohem Maße enthalten, wenn das Fahrzeuggewicht wie bei einem Muldenkipper in der Größenordnung von mehreren hundert Tonnen liegt. Deshalb wird das Nickschwingungs-Frequenzspektrum ein Faktor, welcher insbesondere in einem Nutzfahrzeug mit einem großen Fahrzeuggewicht eine Berechnung des Gradienten der Antriebskraft bezüglich des Schlupfverhältnisses behindern kann. Zusätzlich ist das durch einen Muldenkipper verkörperte Nutzfahrzeug nicht nur hinsichtlich des Fahrzeuggewichts, sondern auch hinsichtlich der Last so groß, dass das Nickschwingungs-Frequenzspektrum sich je nach Vorhandensein/Fehlen der Last ändern kann. Somit kann das Nickschwingungs-Frequenzspektrum eine Steuerung der Raddrehzahl beeinträchtigen, aber Patentliteratur 1 gibt keinen Hinweis über den Einfluss der Nickschwingung.
Eine Aufgabe der Erfindung ist, ein Fahrzeug mit elektrischem Antrieb bereitzustellen, welches eine Raddrehzahl so steuern kann, dass selbst bei einer großen Nickschwingung der Fahrzeugkarosserie ein geeignetes Schlupfverhältnis jedes Rads erreicht wird.
LÖSUNG DES PROBLEMS
Um die obengenannte Aufgabe zu erfüllen, stellt die Erfindung ein Fahrzeug mit elektrischem Antrieb bereit, enthaltend: Elektromotoren; Antriebsräder, welche durch die Elektromotoren angetrieben oder abgebremst werden; angetriebene Räder, welche durch die Drehung der Antriebsräder angetrieben werden; ein Elektromotor-Steuergerät, welches die Elektromotoren steuert; und Drehzahlgeber, welche Raddrehzahlen der Antriebsräder und der angetriebenen Räder erfassen; wobei: das Elektromotor-Steuergerät enthält: eine Schlupfverhältnis-Berechnungseinheit, welche aus durch die Drehzahlgeber erfassten Werten der Raddrehzahlen ein Schlupfverhältnis der Antriebsräder berechnet; eine Drehmomentbefehl-Berechnungseinheit, welche einen Drehmomentbefehl für die Antriebsräder berechnet; eine Antriebskraft-Berechnungseinheit, welche aus dem erfassten Wert der Raddrehzahl der Antriebsräder und dem Drehmomentbefehl für die Antriebsräder eine in den Antriebsrädern zu erzeugende Antriebskraft berechnet; und ein Filter, welches ein sowohl im Schlupfverhältnis als auch in der Antriebskraft enthaltenes Nickschwingungs-Frequenzspektrum einer Fahrzeugkarosserie verringert.
Gemäß der Erfindung ist es infolge der Bereitstellung des Filters, welches das sowohl im Schlupfverhältnis als auch in der Antriebskraft enthaltene Nickschwingungs-Frequenzspektrum der Fahrzeugkarosserie verringert, möglich, selbst dann ein geeignetes Schlupfverhältnis des Rads zu berechnen, wenn eine Nickschwingung der Fahrzeugkarosserie groß ist. Durch Verwendung des Berechnungsergebnisses ist es deshalb möglich, die Raddrehzahl so zu steuern, dass das geeignete Schlupfverhältnis erreicht wird.
Zusätzlich hat das Fahrzeug mit elektrischem Antrieb gemäß der Erfindung vorzugsweise die folgende Konfiguration.
Das Filter hat eine Filtercharakteristik zum Entfernen der Nickschwingung der Fahrzeugkarosserie mit einem Frequenzspektrum von etwa 1 bis 3 Hz. Es ist allgemein bekannt, dass die Nickschwingungsfrequenz eines schweren Fahrzeugs mit elektrischem Antrieb wie eines Muldenkippers 1 bis 3 Hz beträgt. Jedoch kann, wenn die Filtercharakteristik der Konfiguration bereitgestellt wird, die Raddrehzahl so gesteuert werden, dass selbst bei einem großen Fahrzeug mit elektrischem Antrieb ein geeignetes Schlupfverhältnis des Rads erreicht wird.
Die Konfiguration soll so beschaffen sein, dass das Fahrzeug mit elektrischem Antrieb außerdem enthält: einen Gewichtgeber, welcher eine Last einer Ladung erfasst; und eine Filtercharakteristik-Berechnungseinheit, welche auf der Grundlage eines Werts der durch den Gewichtgeber erfassten Last das Nickschwingungs-Frequenzspektrum der Fahrzeugkarosserie berechnet; wobei: das Filter das durch die Filtercharakteristik-Berechnungseinheit berechnete Nickschwingungs-Frequenzspektrum der Fahrzeugkarosserie entfernt. Zum Beispiel ändert sich das Fahrzeuggewicht eines Nutzfahrzeugs wie eines Muldenkippers stark zwischen dem Zustand, in welchem das Fahrzeug mit Ladung beladen ist, und dem Zustand, in welchem das Fahrzeug nicht mit Ladung beladen ist. Demgemäß schwankt auch der Wert der Nickschwingungsfrequenz der Fahrzeugkarosserie stark. Jedoch kann, wenn das Nickschwingungs-Frequenzspektrum der Fahrzeugkarosserie auf der Grundlage des Werts der Last berechnet wird wie bei der Konfiguration, die Raddrehzahl so gesteuert werden, dass ungeachtet der Last einer Ladung ein geeignetes Schlupfverhältnis des Rads erreicht wird.
Wenn die Filtercharakteristik-Berechnungseinheit eine Nickschwingungsfrequenz der Fahrzeugkarosserie so berechnet, dass die Nickschwingungsfrequenz der Fahrzeugkarosserie mit zunehmendem Wert der Last abnehmen kann, kann die Raddrehzahl in diesem Fall so gesteuert werden, dass entsprechend dem Wert der Last ein geeignetes Schlupfverhältnis erreicht wird.
Zusätzlich soll die Konfiguration so beschaffen sein, dass: eine Schwelle zum Ermitteln, ob die Ladung geladen ist, im voraus eingestellt ist; und die Filtercharakteristik-Berechnungseinheit eine erste Nickschwingungsfrequenz ausgibt, wenn der Wert der durch den Gewichtgeber erfassten Last nicht kleiner als die Schwelle ist, wohingegen die Filtercharakteristik-Berechnungseinheit eine zweite Nickschwingungsfrequenz ausgibt, wenn der Wert der durch den Gewichtgeber erfassten Last kleiner als die Schwelle ist. Gemäß der Konfiguration kann eine auszugebende Nickschwingungsfrequenz je nach Beladung mit/Entladung von Ladung ausgewählt werden. Somit besteht ein Vorteil, dass eine Steuerung der Raddrehzahl vereinfacht werden kann.
Vorzugsweise enthält das Fahrzeug mit elektrischem Antrieb außerdem: eine Antriebskraftgradienten-Berechnungseinheit, welche aus dem Schlupfverhältnis und der Antriebskraft, in welchen jeweils das Nickschwingungs-Frequenzspektrum der Fahrzeugkarosserie durch das Filter verringert wurde, einen Gradienten der Antriebskraft bezüglich des Schlupfverhältnisses berechnet; und eine Schlupfermittlungseinheit, welche auf der Grundlage des Gradienten der Antriebskraft bezüglich des Schlupfverhältnisses eine Schlupfermittlung durchführt, wobei der Gradient durch die Antriebskraftgradienten-Berechnungseinheit berechnet wird.
In diesem Fall kann die Schlupfermittlungseinheit ermitteln, dass die Antriebsräder durchschlupfen, wenn der durch die Antriebskraftgradienten-Berechnungseinheit berechnete Gradient der Antriebskraft bezüglich des Schlupfverhältnisses zum ersten Mal während eines Beschleunigungsbetriebs oder Verzögerung von positiv zu negativ übergeht.
Oder die Schlupfermittlungseinheit kann ermitteln, dass die Antriebsräder durchschlupfen, wenn der durch die Antriebskraftgradienten-Berechnungseinheit berechnete Gradient der Antriebskraft bezüglich des Schlupfverhältnisses zum ersten Mal während eines Beschleunigungsbetriebs oder Verzögerung eine vordefinierte Schwelle überschreitet.
Wenn die Schlupfermittlungseinheit die Schlupfermittlung durchführt, fügt die Drehmomentbefehl-Berechnungseinheit dem Drehmomentbefehl einen Drehmomentverringerungsbefehl hinzu, um das Schlupfverhältnis dem Schlupfverhältnis zum Zeitpunkt der Schlupfermittlung anzugleichen. Bei dieser Konfiguration können die Räder mit einem geeigneten Schlupfverhältnis gedreht werden.
Um die obengenannte Aufgabe zu erfüllen, stellt die Erfindung zusätzlich ein Fahrzeug mit elektrischem Antrieb bereit, enthaltend: Elektromotoren; Antriebsräder, welche durch den Elektromotor angetrieben oder abgebremst werden; angetriebene Räder, welche durch die Drehung der Antriebsräder angetrieben werden; ein Elektromotor-Steuergerät, welches die Elektromotoren steuert; und Drehzahlgeber, welche Raddrehzahlen der Antriebsräder und der angetriebenen Räder erfassen; wobei: das Elektromotor-Steuergerät enthält: ein Filter, welches ein in jedem der durch die Drehzahlgeber erfassten Werte der Raddrehzahlen enthaltenes Nickschwingungs-Frequenzspektrum einer Fahrzeugkarosserie verringert; und eine Schlupfverhältnis-Berechnungseinheit, welche aus den erfassten Werten der Raddrehzahlen, in welchen jeweils das Nickschwingungs-Frequenzspektrum der Fahrzeugkarosserie durch das Filter verringert wurde, ein Schlupfverhältnis der Antriebsräder berechnet.
Gemäß der Erfindung ist es infolge der Bereitstellung des Filters, welches das in jedem der erfassten Werte der Raddrehzahlen enthaltene Nickschwingungs-Frequenzspektrum der Fahrzeugkarosserie verringert, möglich, selbst dann ein geeignetes Schlupfverhältnis des Rads zu berechnen, wenn eine Nickschwingung der Fahrzeugkarosserie groß ist. Durch Verwendung des Berechnungsergebnisses ist es deshalb möglich, die Raddrehzahl so zu steuern, dass das geeignete Schlupfverhältnis erreicht wird.
Zusätzlich hat das Fahrzeug mit elektrischem Antrieb gemäß der Erfindung vorzugsweise die folgende Konfiguration.
Das Filter hat eine Filtercharakteristik zum Entfernen der Nickschwingung der Fahrzeugkarosserie mit einem Frequenzspektrum von etwa 1 bis 3 Hz. Es war allgemein bekannt, dass die Nickschwingungsfrequenz eines schweren Fahrzeugs mit elektrischem Antrieb wie eines Muldenkippers 1 bis 3 Hz beträgt. Jedoch kann, wenn die Filtercharakteristik der Konfiguration bereitgestellt wird, die Raddrehzahl so gesteuert werden, dass selbst bei einem großen Fahrzeug mit elektrischem Antrieb ein geeignetes Schlupfverhältnis des Rads erreicht wird.
Die Konfiguration soll so beschaffen sein, dass die elektrische Antriebseinrichtung außerdem enthalt: einen Gewichtgeber, welcher eine Last einer Ladung erfasst; und eine Filtercharakteristik-Berechnungseinheit, welche auf der Grundlage eines Werts der durch den Gewichtgeber erfassten Last das Nickschwingungs-Frequenzspektrum der Fahrzeugkarosserie berechnet; wobei: das Filter das durch die Filtercharakteristik-Berechnungseinheit berechnete Nickschwingungs-Frequenzspektrum der Fahrzeugkarosserie entfernt. Zum Beispiel ändert sich das Fahrzeuggewicht eines Nutzfahrzeugs wie eines Muldenkippers stark zwischen dem Zustand, in welchem das Fahrzeug mit Ladung beladen ist, und dem Zustand, in welchem das Fahrzeug nicht mit Ladung beladen ist. Demgemäß schwankt auch der Wert der Nickschwingungsfrequenz der Fahrzeugkarosserie stark. Jedoch kann, wenn das Nickschwingungs-Frequenzspektrum der Fahrzeugkarosserie auf der Grundlage des Werts der Last berechnet wird wie bei der Konfiguration, die Raddrehzahl so gesteuert werden, dass ungeachtet der Last einer Ladung ein geeignetes Schlupfverhältnis des Rads erreicht wird.
Wenn die Filtercharakteristik-Berechnungseinheit eine Nickschwingungsfrequenz der Fahrzeugkarosserie so berechnet, dass die Nickschwingungsfrequenz der Fahrzeugkarosserie mit zunehmendem Wert der Last abnehmen kann, kann die Raddrehzahl in diesem Fall so gesteuert werden, dass entsprechend dem Wert der Last ein geeignetes Schlupfverhältnis erreicht wird.
Zusätzlich soll die Konfiguration so beschaffen sein, dass eine Schwelle zum Ermitteln, ob die Ladung geladen ist, im voraus eingestellt ist; und die Filtercharakteristik-Berechnungseinheit eine erste Nickschwingungsfrequenz ausgibt, wenn der Wert der durch den Gewichtgeber erfassten Last nicht kleiner als die Schwelle ist, wohingegen die Filtercharakteristik-Berechnungseinheit eine zweite Nickschwingungsfrequenz ausgibt, wenn der Wert der durch den Gewichtgeber erfassten Last kleiner als die Schwelle ist. Gemäß der Konfiguration kann eine auszugebende Nickschwingungsfrequenz je nach Beladung mit/Entladung von Ladung ausgewählt werden. Somit besteht ein Vorteil, dass eine Steuerung der Raddrehzahl vereinfacht werden kann.
VORTEILHAFTE AUSWIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Gemäß dem Fahrzeug mit elektrischem Antrieb gemäß der Erfindung ist es möglich, selbst dann ein geeignetes Schlupfverhältnis jedes Rads zu berechnen, wenn eine Nickschwingung des Fahrzeugs auftritt, und ist es möglich, eine Steuerung so durchzuführen, dass eine geeignete Raddrehzahl entsprechend dem Berechnungsergebnis erreicht wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
[1] Eine Seitenansicht eines Muldenkippers gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
[2] Eine Ansicht der Konfiguration einer Steuereinrichtung des in 1 gezeigten Muldenkippers.
[3] Eine Ansicht der Konfiguration einer in 2 gezeigten Schlupfverhältnis-Berechnungseinrichtung.
[4] Eine Ansicht der Beziehung zwischen einem Schlupfverhältnis und einem Reibungsbeiwert zwischen einem Rad und einer Fahrbahnoberfläche.
[5] Wellenformen von Raddrehzahlen eines angetriebenen Rads und eines Antriebsrads während eines Beschleunigungsbetriebs unter Schlupfregelung.
[6] Wellenformen von Raddrehzahlen des angetriebenen Rads und des Antriebsrads während eines Verzögerungsbetriebs unter Schlupfregelung.
[7] Eine Ansicht der Konfiguration einer in 2 gezeigten Antriebskraft-Berechnungseinrichtung.
[8] Eine Ansicht der Konfiguration einer in 2 gezeigten Antriebskraftgradienten-Berechnungseinrichtung.
[9] Eine Ansicht eines Vergleichs zwischen der ersten Ausführungsform der Erfindung und dem Stand der Technik (hinsichtlich Antriebskraft F, Schlupfverhältnis λ, dF/dt, dλ/dt und dF/dλ).
[10] Eine Ansicht der Beziehung zwischen einer Last und einer Nickschwingungsfrequenz.
[11] Eine Ansicht der Konfiguration einer Antriebskraftgradienten-Berechnungseinrichtung gemäß Abwandlung 1.
[12] Eine schematische Ansicht einer Nickschwingung der Fahrzeugkarosserie.
[13] Eine Ansicht der Konfiguration einer Antriebskraftgradienten-Berechnungseinrichtung gemäß Abwandlung 2.
[14] Eine Ansicht der Konfiguration einer Schlupfverhältnis-Berechnungseinrichtung gemäß Abwandlung 3.
[15] Eine Ansicht der Konfiguration einer Antriebskraft-Berechnungseinrichtung gemäß Abwandlung 4.
[16] Eine Ansicht der Konfiguration einer Schlupfverhältnis-Berechnungseinrichtung eines Muldenkippers gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
[17] Eine Ansicht der Konfiguration einer Schlupfverhältnis-Berechnungseinrichtung gemäß Abwandlung 5.
[18] Eine Ansicht der Konfiguration einer Schlupfverhältnis-Berechnungseinrichtung gemäß Abwandlung 6.
[19] Eine Ansicht der Konfiguration einer Schlupfverhältnis-Berechnungseinrichtung gemäß Abwandlung 7.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachfolgend werden Ausführungsformen eines Fahrzeugs mit elektrischem Antrieb gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Übrigens sind die folgenden Ausführungsformen Beispiele, bei welchen die Erfindung auf einen Muldenkipper angewendet wird. Wie in 1 gezeigt, ist ein Muldenkipper gemäß einer ersten Ausführungsform so konfiguriert, dass er einen Rahmen B, welcher eine Karosserie bildet, ein Führerhaus C, welches an der Vorderseite des Rahmens B angeordnet ist, Räder (angetriebene Räder) 7 und 8 und Räder (Antriebsräder) 3 und 6 sowie einen Behälter V, welcher in einer Auf/Ab-Richtung schwenkbar bewegt werden kann, enthält. Der Muldenkipper fährt, wobei das Rad 3 als das Antriebsrad dient. Zusätzlich dient der Behälter V zum Laden von Ladung wie Schotter usw. aus einer Grube usw.
Nun werden anhand von 2 Einzelheiten eines Antriebssystems des Muldenkippers beschrieben. Wie in 2 gezeigt, treibt im Muldenkipper ein Elektromotor 1 das Rad 3 über ein Getriebe 2 an und treibt ein Elektromotor 4 das Rad 6 über ein Getriebe 5 an, so dass das Fahrzeug vorwärts oder rückwärts fahren kann. Der Elektromotor 1 und der Elektromotor 4 werden durch ein Elektromotor-Steuergerät 50 gesteuert. Ein Stromrichter 13 steuert den Elektromotor 1 und den Elektromotor 4 an. Ein Stromgeber 14 ist zwischen den Stromrichter 13 und den Elektromotor 1 geschaltet, um einen dazwischen fließenden Strom zu erfassen. Ein Stromgeber 15 ist zwischen den Stromrichter 13 und den Elektromotor 4 geschaltet, um einen dazwischen fließenden Strom zu erfassen.
Ein Drehzahlgeber 9 ist mit dem Elektromotor 1 verbunden, um eine Drehzahl des Elektromotors 1 zu erfassen. Ein Drehzahlgeber 10 ist mit dem Elektromotor 4 verbunden, um eine Drehzahl des Elektromotors 4 zu erfassen. Ein Drehzahlgeber 11 ist mit einer Achse des Rads 7 verbunden, um eine Drehzahl des Rads 7 zu erfassen. Ein Drehzahlgeber 12 ist mit einer Achse des Rads 8 verbunden, um eine Drehzahl des Rads 8 zu erfassen. Übrigens sind Lastgeber 25, 26, 27 und 28 mit Achsen der Räder 3, 6, 7 beziehungsweise 8 so verbunden, dass den jeweiligen Rädern aufgebürdete Lasten erfasst werden können.
Ein Gaspedalöffnungsgeber 22 erfasst eine Öffnung eines Gaspedals entsprechend einer durch einen Fahrer ausgeführten Gaspedalbetätigung. Ein Bremspedalöffnungsgeber 23 erfasst eine Öffnung eines Bremspedals entsprechend einer durch einen Fahrer ausgeführten Bremsenbetätigung. Ein Lenkwinkelgeber 24 erfasst einen Lenkwinkel entsprechend einer durch einen Fahrer ausgeführten Lenkbetätigung.
Eine Drehmomentbefehl-Berechnungseinrichtung (Drehmomentbefehl-Berechnungseinheit) 20 empfängt den durch den Gaspedalöffnungsgeber 22 ausgegebenen erfassten Wert der Gaspedalöffnung, den durch den Bremspedalöffnungsgeber 23 ausgegebenen erfassten Wert der Bremspedalöffnung und den durch den Lenkwinkelgeber 24 ausgegebenen erfassten Wert des Lenkwinkels als Eingangswerte und gibt einen Drehmomentbefehl an den Elektromotor 1 und einen Drehmomentbefehl an den Elektromotor 4 aus.
Eine Reibungscharakteristik-Berechnungseinrichtung 65 dient zum Berechnen einer Reibungscharakteristik einer Fahrbahnoberfläche und verfügt über eine Antriebskraft-Berechnungseinrichtung (Antriebskraft-Berechnungseinheit) 19, eine Antriebskraftgradienten-Berechnungseinrichtung (Antriebskraftgradienten-Berechnungseinheit) 18 und eine Schlupfermittlungseinrichtung (Schlupfermittlungseinheit) 17.
Die Antriebskraft-Berechnungseinrichtung 19 empfängt die aus der Drehmomentbefehl-Berechnungseinrichtung 20 an den Elektromotor 1 und den Elektromotor 4 ausgegebenen Drehmomentbefehle und die aus den Drehzahlgebern 9 und 10 ausgegebenen erfassten Werte der Raddrehzahlen der Antriebsräder als Eingangswerte und gibt eine Antriebskraft der Antriebsräder aus.
Die Antriebskraftgradienten-Berechnungseinrichtung 18 empfängt die durch die Antriebskraft-Berechnungseinrichtung 19 ausgegebene Antriebskraft der Antriebsräder, ein aus einer Schlupfverhältnis-Berechnungseinrichtung 21 ausgegebenes Schlupfverhältnis und die aus den Lastgebern 25, 26, 27 und 28 ausgegebenen erfassten Werte der Lasten derjeweiligen Räder als Eingangswerte und gibt einen Gradienten der Antriebskraft bezüglich des Schlupfverhältnisses aus.
Die Schlupfermittlungseinrichtung 17 empfängt den durch die Antriebskraftgradienten-Berechnungseinrichtung 18 ausgegebenen Gradienten der Antriebskraft bezüglich des Schlupfverhältnisses als einen Eingangswert und führt eine Schlupfermittlung durch. Wenn sie feststellt, dass an einem oder an beiden der Räder 3 und 6 Schlupf auftritt, gibt die Schlupfermittlungseinrichtung 17 einen Drehmomentverringerungsbefehl an die Drehmomentbefehl-Berechnungseinrichtung 20 aus, um das Drehmoment eines oder beider der Elektromotoren 1 und 4 zu verringern.
Ein Drehmoment-Steuergerät 16 gibt auf der Grundlage des durch die Drehmomentbefehl-Berechnungseinrichtung 20 an den Elektromotor 1 gegebenen Drehmomentbefehls, des durch den Stromgeber 14 ausgegebenen erfassten Werts des Stroms und des durch den Drehzahlgeber 9 ausgegebenen erfassten Werts der Drehzahl über PWM-(Pulsweitenmodulations-)Steuerung ein Steuerimpulssignal an den Stromrichter 13 aus, so dass ein durch den Elektromotor 1 ausgegebenes Drehmoment dem an den Elektromotor 1 gegebenen Drehmomentbefehl folgen kann. Zusätzlich gibt das Drehmoment-Steuergerät 16 auf der Grundlage des durch die Drehmomentbefehl-Berechnungseinrichtung 20 an den Elektromotor 4 gegebenen Drehmomentbefehls, des durch den Stromgeber 15 ausgegebenen erfassten Werts des Stroms und des durch den Drehzahlgeber 10 ausgegebenen erfassten Werts der Drehzahl über PWM-Steuerung ein Steuerimpulssignal an den Stromrichter 13 aus, so dass ein durch den Elektromotor 4 ausgegebenes Drehmoment dem an den Elektromotor 4 gegebenen Drehmomentbefehl folgen kann. Im Stromrichter 13, welcher diese Steuerimpulssignale empfängt, führen Schalteinrichtungen wie IGBTs (Isolierschicht-Bipolartransistoren) das Schalten mit einer hohen Geschwindigkeit durch, so dass eine Drehmomentsteuerung mit hoher Ansprechempfindlichkeit erreicht werden kann.
Nun wird die Konfiguration der Schlupfverhältnis-Berechnungseinrichtung (Schlupfverhältnis-Berechnungseinheit) 21 anhand von 3 beschrieben. Wie in 3 gezeigt, empfängt die Schlupfverhältnis-Berechnungseinrichtung 21 die durch den Drehzahlgeber 9, den Drehzahlgeber 10, den Drehzahlgeber 11 und den Drehzahlgeber 12 ausgegebenen erfassten Werte der Drehzahlen als Eingangswerte und berechnet sie ein Schlupfverhältnis der als Antriebsräder dienenden Räder 3 und 6.
Eine Verstärkung 29 empfängt die durch den Drehzahlgeber 9 ausgegebene Drehzahl des Elektromotors 1 als einen Eingangswert und multipliziert den Eingangswert mit einem als der Kehrwert eines Übersetzungsverhältnisses Gr des Getriebes 2 gegebenen Verstärkungsfaktor. Somit gibt die Verstärkung 29 einen erfassten Wert einer Drehzahl des Rads 3 aus. Eine Verstärkung 30 empfängt den durch die Verstärkung 29 ausgegebenen erfassten Wert der Drehzahl des Rads 3 als einen Eingangswert und multipliziert den Eingangswert mit einem Radius R_lr des Rads 3. Somit gibt die Verstärkung 30 einen erfassten Wert einer Raddrehzahl des Rads 3 aus. Eine Verstärkung 31 empfängt den durch den Drehzahlgeber 11 ausgegebenen erfassten Wert der Drehzahl des Rads 7 als einen Eingangswert und multipliziert den Eingangswert mit einem Radius R_lf des Rads 7. Somit gibt die Verstärkung 31 einen erfassten Wert einer Raddrehzahl des Rads 7 aus. Eine Verstärkung 32 empfängt den durch den Drehzahlgeber 10 ausgegebenen erfassten Wert der Drehzahl des Elektromotors 4 als einen Eingangswert und multipliziert den Eingangswert mit einem als der Kehrwert eines Übersetzungsverhältnisses Gr des Getriebes 5 gegebenen Verstärkungsfaktor. Somit gibt die Verstärkung 32 einen erfassten Wert einer Drehzahl des Rads 6 aus. Eine Verstärkung 33 empfängt den durch die Verstärkung 32 ausgegebenen erfassten Wert der Drehzahl des Rads 6 als einen Eingangswert und multipliziert den Eingangswert mit einem Radius R_rr des Rads 6. Somit gibt die Verstärkung 33 einen erfassten Wert einer Raddrehzahl des Rads 6 aus. Eine Verstärkung 34 empfängt den durch den Drehzahlgeber 12 ausgegebenen erfassten Wert der Drehzahl des Rads 8 als einen Eingangswert und multipliziert den Eingangswert mit einem Radius R_rf des Rads 8. Somit gibt die Verstärkung 34 einen erfassten Wert einer Raddrehzahl des Rads 8 aus.
Ein Addierer 35 empfängt den erfassten Wert der Raddrehzahl des Rads 7 und den erfassten Wert der Raddrehzahl des Rads 8 als Eingangswerte und gibt die Summe der Eingangswerte aus. Ein Addierer 36 empfängt den erfassten Wert der Raddrehzahl des Rads 3 und den erfassten Wert der Raddrehzahl des Rads 6 als Eingangswerte und gibt die Summe der Eingangswerte aus. Eine Verstärkung 37 empfängt die durch den Addierer 35 ausgegebene Summe der erfassten Werte der Raddrehzahlen der Räder 7 und 8 als einen Eingangswert und multipliziert den Eingangswert mit einem Verstärkungsfaktor von 0,5. Somit gibt die Verstärkung 37 einen Durchschnittswert der erfassten Werte der Raddrehzahlen der Räder 7 und 8 aus. Eine Verstärkung 38 empfängt die durch den Addierer 36 ausgegebene Summe der erfassten Werte der Raddrehzahlen der Räder 3 und 6 als einen Eingangswert und multipliziert den Eingangswert mit einem Verstärkungsfaktor von 0,5. Somit gibt die Verstärkung 38 einen Durchschnittswert der erfassten Werte der Raddrehzahlen der Räder 3 und 6 aus. Die Schlupfverhältnis-Berechnungseinrichtung 21 empfängt den durch die Verstärkung 37 ausgegebenen Durchschnittswert der erfassten Werte der Raddrehzahlen der Räder 7 und 8 und den durch die Verstärkung 38 ausgegebenen Durchschnittswert der erfassten Werte der Raddrehzahlen der Räder 3 und 6 als Eingangswerte und berechnet ein Schlupfverhältnis der Rader 3 und 6.
Nun sei berücksichtigt, dass der Durchschnittswert der erfassten Werte der Raddrehzahlen der Räder 7 und 8 eine tatsächliche Fahrgeschwindigkeit verkörpert, weil die Räder 7 und 8 angetriebene Räder sind. Ein Subtrahierer 39 empfängt den Durchschnittswert der erfassten Werte der Raddrehzahlen der Antriebsräder und den Durchschnittswert der erfassten Werte der Raddrehzahlen der angetriebenen Räder als Eingangswerte und gibt eine Differenz zwischen den Eingangswerten aus. Ein Höchstwertwähler 40 empfängt den Durchschnittswert der erfassten Werte der Raddrehzahlen der Antriebsräder und den Durchschnittswert der erfassten Werte der Raddrehzahlen der angetriebenen Räder als Eingangswerte und gibt einen größeren der Eingangswerte aus. Ein Dividierer 41 teilt den Ausgangswert des Subtrahierers 39 durch den Ausgangswert des Höchstwertwählers 40. Somit gibt der Dividierer 41 ein Schlupfverhältnis aus.
Um das Schlupfverhältnis durch eine Formel auszudrücken, wird die folgende Formel eingeführt. [Nummer 1]
wobei λ das durch die Schlupfverhältnis-Berechnungseinrichtung 21 ausgegebene Schlupfverhältnis der Antriebsräder bezeichnet, V_r die Raddrehzahl der Antriebsräder bezeichnet und V die Raddrehzahl der angetriebenen Räder bezeichnet.
Nun wird die Beziehung zwischen dem Schlupfverhältnis und einem Reibungsbeiwert für ein Rad und eine Fahrbahnoberfläche beschrieben. Die Beziehung zwischen einem Schlupfverhältnis λ und einem Reibungsbeiwert μ zwischen einem Rad und einer Fahrbahnoberfläche ist in 4 dargestellt. Hier drückt der Reibungsbeiwert μ in einem negativen Bereich eine Tatsache aus, dass eine Richtung einer zwischen dem Rad und der Fahrbahnoberfläche erzeugten Kraft einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs entgegengesetzt ist. Gewöhnlich nimmt in einem Bereich, wo der Wert des Schlupfverhältnisses klein ist, mit zunehmendem Wert des Schlupfverhältnisses auch der Wert des Reibungsbeiwerts zwischen dem Rad und der Fahrbahnoberfläche zu. Deshalb nimmt auch die zwischen dem Rad und der Fahrbahnoberfläche wirkende Kraft zu. Daher tritt kein Schlupf auf. Dies gilt auch für den Fall, in welchem das Schlupfverhältnis ein negativer Wert ist. Demgemäß tritt in einem Bereich, in welchem das Schlupfverhältnis λ die Beziehung λ₁ < λ < λ₂ in 4 erfüllt, kein Schlupf auf.
Andererseits nimmt der Wert des Reibungsbeiwerts zwischen dem Rad und der Fahrbahnoberfläche, wenn der Wert des Schlupfverhältnisses einen bestimmten Bereich verlässt, mit zunehmendem Wert des Schlupfverhältnisses umgekehrt ab. Deshalb nimmt auch die zwischen dem Rad und der Fahrbahnoberfläche wirkende Kraft ab. Daher tritt Schlupf auf. Schlupf tritt in einem Bereich auf, wo das Schlupfverhältnis λ die Beziehung λ > λ₂ oder die Beziehung λ < λ₁ in 4 erfüllt. Übrigens ist der Reibungsbeiwert μ proportional zu einer Antriebskraft F des Antriebsrads.
Demgemäß wird das Schlupfverhältnis λ₂ oder λ₁, welches sich entsprechend dem Zustand der Fahrbahnoberfläche ändert, als ein Steuerungsziel hergeleitet und wird das Schlupfverhältnis so gesteuert, dass es gleich dem hergeleiteten Wert wird (das heißt, die Drehzahl des Rads wird gesteuert), so dass eine maximale Antriebskraft oder eine maximale Bremskraft während einer Beschleunigung oder während einer Verzögerung erzielt werden kann. Im Folgenden wird diese Steuerung als ”Schlupfregelung” bezeichnet.
Nun wird die Änderung der Raddrehzahl während der Schlupfregelung bei jedem Antriebsrad beschrieben. Zuerst wird die Änderung der Raddrehzahl bei einer Betätigung des Gaspedals beschrieben. Gewöhnlich dreht das Antriebsrad durch, wenn das Gaspedal auf einer glitschigen Fahrbahnoberfläche betätigt wird. Wenn in einem solchen Fall eine Schlupfregelung nicht durchgeführt wird, wird die Raddrehzahl des Antriebsrads viel größer als die Raddrehzahl des angetriebenen Rads. In der Ausführungsform wird jedoch Schlupfregelung durchgeführt, um die Drehungen der Räder so zu steuern, dass die Raddrehzahl des Antriebsrads eine Drehzahl nahe der Raddrehzahl des angetriebenen Rads erreichen kann.
5 zeigt Beispiele von Wellenformen von Raddrehzahlen jedes angetriebenen Rads und jedes Antriebsrads, an welchen während eines Beschleunigungsbetriebs Schlupfregelung durchgeführt wird. Die Beziehung (Raddrehzahl des Antriebsrads) ≥ (Raddrehzahl des angetriebenen Rads) liegt während einer Gaspedalbetätigung immer vor. Demgemäß kann die obengenannte Formel (1) in die folgende Formel umgewandelt werden. [Nummer 2]
Demgemäß ist der Wert des Schlupfverhältnisses λ während einer Gaspedalbetätigung immer positiv. Wenn das Gaspedal in einem Zustand betätigt wird, in welchem die Fahrzeugkarosserie stehenbleibt oder fährt, nimmt das Schlupfverhältnis am Anfang in der positiven Richtung zu. Wenn die Schlupfermittlungseinrichtung 17, welche später noch beschrieben wird, ermittelt, dass das Antriebsrad durchschlupft, zeigt die Raddrehzahl des Antriebsrads ein Verhalten, dass sie sich der Raddrehzahl des angetriebenen Rads nähert, weil das Antriebsdrehmoment des Antriebsrads nachlässt.
Nun wird die Änderung der Raddrehzahl während einer Bremsenbetätigung beschrieben. Gewöhnlich blockiert das Antriebsrad, wenn die Bremse auf einer glitschigen Fahrbahnoberfläche betätigt wird. Wenn in einem solchen Fall eine Schlupfregelung nicht durchgeführt wird, wird die Raddrehzahl des Antriebsrads im Wesentlichen null. In der Ausführungsform wird jedoch Schlupfregelung durchgeführt, um die Drehungen der Räder so zu steuern, dass die Raddrehzahl des Antriebsrads eine Drehzahl nahe der Raddrehzahl des angetriebenen Rads erreichen kann.
6 zeigt Beispiele von Wellenformen von Raddrehzahlen jedes angetriebenen Rads und jedes Antriebsrads, an welchem während eines Verzögerungsbetriebs Schlupfregelung durchgeführt wird. Die Beziehung (Raddrehzahl des angetriebenen Rads) ≥ (Raddrehzahl des Antriebsrads) wird während einer Bremsenbetätigung immer aufrechterhalten. Demgemäß kann die obengenannte Formel (1) in die folgende Formel umgewandelt werden. [Nummer 3]
Demgemäß kann bekannt sein, dass der Wert des Schlupfverhältnisses λ während einer Bremsenbetatigung immer negativ ist. Wenn die Bremse bestätigt wird, während die Fahrzeugkarosserie fährt, nimmt das Schlupfverhältnis am Anfang in der negativen Richtung zu. Jedoch zeigt die Raddrehzahl des Antriebsrads, wenn die Schlupfermittlungseinrichtung 17, welche später noch beschrieben wird, ermittelt, dass das Antriebsrad durchschlupft, ein Verhalten, dass sie sich der Raddrehzahl des angetriebenen Rads nähert, weil das Bremsmoment des Antriebsrads nachlässt.
Nun werden Einzelheiten von durch die Antriebskraft-Berechnungseinrichtung 19, die Antriebskraftgradienten-Berechnungseinrichtung 18 beziehungsweise die Schlupfermittlungseinrichtung 17, welche die Reibungscharakteristik-Berechnungseinrichtung 65 bilden, durchgeführten Berechnungen beschrieben. Die Reibungscharakteristik-Berechnungseinrichtung 65 ermittelt, ob die Antriebsräder durchschlupfen. Wird ermittelt, dass die Antriebsräder durchschlupfen, leitet die Reibungscharakteristik-Berechnungseinrichtung 65 ein Steuerungsziel des Schlupfverhältnisses (im folgenden als ”Schlupfverhältnis-Sollwert” bezeichnet) her und gibt sie einen Drehmomentverringerungsbefehl an die Drehmomentbefehl-Berechnungseinrichtung 20 aus, um das Schlupfverhältnis an das hergeleitete Schlupfverhältnis anzugleichen. Dies schließt den Fall, in welchem der Drehmomentverringerungsbefehl ausgegeben wird, um das Drehmoment entweder des Elektromotors 1 oder des Elektromotors 4 zu verringern, und den Fall, in welchem der Drehmomentverringerungsbefehl ausgegeben wird, um sowohl das Drehmoment des Elektromotors 1 als auch das Drehmoment des Elektromotors 4 zu verringern, ein.
7 zeigt die Konfiguration der Antriebskraft-Berechnungseinrichtung 19. Ein Differenzierer 52 gibt einen Wert der Ableitung nach der Zeit des Produkts, welches man durch Multiplizieren des erfassten Werts der Raddrehzahl jedes Antriebsrads mit einer Trägheit 51 des Elektromotors und des Rads erhält, aus. Ein Subtrahierer 53 empfängt den durch die Drehmomentbefehl-Berechnungseinrichtung 20 ausgegebenen Drehmomentbefehl und den durch den Differenzierer 52 ausgegebenen Wert der Ableitung nach der Zeit als Eingangswerte und gibt eine Differenz zwischen den Eingangswerten als eine Antriebskraft F aus.
8 zeigt die Konfiguration der Antriebskraftgradienten-Berechnungseinrichtung 18. Die Antriebskraftgradienten-Berechnungseinrichtung 18 berechnet Änderungsgeschwindigkeiten des Schlupfverhältnisses λ und der Antriebskraft F in 4 bezüglich der Zeit, um dadurch einen Gradienten der Antriebskraft bezüglich des Schlupfverhältnisses zu berechnen.
Ein Nickschwingungsfrequenzspektrum-Sperrfilter 54 empfängt die aus der Antriebskraft-Berechnungseinrichtung 19 ausgegebene Antriebskraft F als eine Eingangsgröße und entfernt ein in der Antriebskraft F enthaltenes Nickschwingungs-Frequenzspektrum. Es ist allgemein bekannt, dass die Nickschwingungsfrequenz eines Muldenkippers im Bereich von etwa 1 bis 3 Hz liegt. Deshalb kann ein Bandsperrfilter mit einer Filtercharakteristik, um zum Beispiel nur das Frequenzband von etwa 1 bis 3 Hz zu entfernen, als das Filter 54 verwendet werden. Übrigens kann anstelle des Bandsperrfilters auch eine Kombination eines Tiefpassfilters und eines Hochpassfilters verwendet werden. Ein Differenzierer 55 empfängt die aus dem Nickschwingungsfrequenzspektrum-Sperrfilter 54 ausgegebene Antriebskraft F als eine Eingangsgröße und gibt einen Wert der Ableitung nach der Zeit dF/dt aus.
Entsprechend empfängt ein Nickschwingungsfrequenzspektrum-Sperrfilter 56 das aus der Schlupfverhältnis-Berechnungseinrichtung 21 ausgegebene Schlupfverhältnis λ als eine Eingangsgröße und entfernt es ein im Schlupfverhältnis λ enthaltenes Nickschwingungs-Frequenzspektrum. Übrigens wird ein Filter mit der gleichen Charakteristik wie derjenigen des Filters 54 als das Filter 56 verwendet. Ein Differenzierer 57 empfängt das aus dem Nickschwingungsfrequenzspektrum-Sperrfilter 56 ausgegebene Schlupfverhältnis λ als eine Eingangsgröße und gibt einen Wert der Ableitung nach der Zeit dλ/dt aus. Ein Dividierer 58 teilt den durch den Differenzierer 55 ausgegebenen Wert dF/dt durch den durch den Differenzierer 57 ausgegebenen Wert dλ/dt. Somit gibt der Dividierer 58 einen Gradienten dF/dλ der Antriebskraft bezüglich des Schlupfverhältnisses aus.
Der Wert dF/dλ ist sowohl während eines Beschleunigungsbetriebs als auch während eines Verzögerungsbetriebs in einem Bereich ohne Schlupf positiv und in einem Bereich mit Schlupf negativ. Demgemäß ist das Schlupfverhältnis in einem Augenblick, in welchem der Wert dF/dλ von positiv zu negativ übergeht, ein Schlupfverhältnis, bei welchem die Antriebskraft während eines Beschleunigungsbetriebs maximiert werden kann oder die Bremskraft während eines Verzögerungsbetriebs maximiert werden kann.
Wenn der durch die Antriebskraftgradienten-Berechnungseinrichtung 18 ausgegebene Wert dF/dλ positiv ist, ermittelt die Schlupfermittlungseinrichtung 17, dass jedes Antriebsrad nicht durchschlupft, und korrigiert sie deshalb den Drehmomentbefehl nicht. In dem Augenblick, in welchem der Wert dF/dλ zum ersten Mal von positiv zu negativ übergeht, ermittelt die Schlupfermittlungseinrichtung 17, dass jedes Antriebsrad durchschlupft, und gibt sie einen Drehmomentverringerungsbefehl aus, um den Drehmomentbefehl so zu korrigieren, dass das Schlupfverhältnis gleich dem Schlupfverhältnis, bei welchem der Schlupf ermittelt wird, sein kann. Übrigens ist das Schlupfermittlungsverfahren nicht auf den Augenblick, in welchem der Wert dF/dλ zum ersten Mal von positiv zu negativ übergeht, beschränkt. Zum Beispiel kann die Ermittlung, dass jedes Antriebsrad durchschlupft, in einem Augenblick erfolgen, in welchem der Wert dF/dλ eine vordefinierte Schwelle überschreitet.
9 zeigt einen Vergleich zwischen dem Stand der Technik und der ersten Ausführungsform der Erfindung hinsichtlich Wellenformen der Antriebskraft F, des Schlupfverhältnisses λ und der jeweiligen Werte der Ableitungen nach der Zeit dF/dt, dλ/dt und dF/dλ während eines Verzögerungsbetriebs. Beim Stand der Technik ist in hohem Maße eine Nickschwingung in den Wellenformen der Antriebskraft F und des Schlupfverhältnisses λ enthalten. Wenn die Antriebskraft F und das Schlupfverhältnis λ nach der Zeit abgeleitet werden, schwanken demgemäß die beiden Werte dF/dt und dλ/dt stark in positiver und negativer Richtung, so dass der Wert dF/dλ nicht genau berechnet werden kann. Deshalb kann kein Schlupfverhältnis, bei welchem die Bremskraft maximiert werden kann, hergeleitet werden, so dass das Schlupfverhältnis nicht so gesteuert werden kann, dass es gleich einem geeigneten Schlupfverhältnis-Sollwert wird. Andererseits wird in der Ausführungsform eine sowohl in der Antriebskraft F als auch im Schlupfverhältnis λ enthaltene Nickschwingung entfernt. Demgemäß ist in keiner der Wellenformen der Ableitungen nach der Zeit ein Störsignal enthalten, so dass ein genauer Wert dF/dλ ausgegeben werden kann.
Wie oben beschrieben, kann gemäß dem Muldenkipper gemäß der ersten Ausführungsform der Wert dF/dλ selbst dann genau berechnet werden, wenn das Nickschwingungs-Frequenzspektrum der Fahrzeugkarosserie in den Wellenformen sowohl des Schlupfverhältnisses als auch der Antriebskraft enthalten ist. Ein Schlupfverhältnis, bei welchem die Antriebskraft während eines Beschleunigungsbetriebs maximiert werden kann oder die Bremskraft während eines Verzögerungsbetriebs maximiert werden kann, kann hergeleitet werden, so dass ein Drehmoment so gesteuert werden kann, dass das hergeleitete Schlupfverhältnis erreicht wird.
Die obengenannte erste Ausführungsform kann verschiedenartig abgewandelt werden. Demgemäß werden unten verschiedene Abwandlungen beschrieben.
[Abwandlung 1]
In Abwandlung 1 wird ein durch einen im Muldenkipper vorgesehenen Gewichtsensor (Gewichtgeber) 90 erfasstes Signal in eine Antriebskraftgradienten-Berechnungseinrichtung 18 eingegeben.
Der Gewichtsensor 90 dient zum Erfassen des Gewichts einer in den Behälter V geladenen Ladung. Übrigens kann auch irgendein anderer Sensor als der Gewichtsensor 90 verwendet werden, solange der Sensor die Last des Behälters V erfassen kann.
11 zeigt die Konfiguration der Antriebskraftgradienten-Berechnungseinrichtung 18 bei Berücksichtigung der Laständerung. Eine Filtercharakteristik-Berechnungseinrichtung 59 empfängt eine durch den Gewichtsensor 90 erfasste Last als einen Eingangswert und berechnet eine Nickschwingungsfrequenz der Fahrzeugkarosserie. Ein Nickschwingungsfrequenzspektrum-Sperrfilter 60 empfängt eine Antriebskraft F als eine Eingangsgröße und entfernt die durch die Filtercharakteristik-Berechnungseinrichtung 59 berechnete Nickschwingungsfrequenz aus der Antriebskraft F. Ein Differenzierer 61 empfängt die aus dem Nickschwingungsfrequenzspektrum-Sperrfilter 60 ausgegebene Antriebskraft F als eine Eingangsgröße und gibt einen Wert der Ableitung nach der Zeit dF/dt aus.
Entsprechend empfängt ein Nickschwingungsfrequenzspektrum-Sperrfilter 62 ein Schlupfverhältnis λ als eine Eingangsgröße und entfernt es die durch die Filtercharakteristik-Berechnungseinrichtung 59 berechnete Nickschwingungsfrequenz aus dem Schlupfverhältnis λ. Ein Differenzierer 63 empfängt das aus dem Nickschwingungsfrequenzspektrum-Sperrfilter 62 ausgegebene Schlupfverhältnis λ als eine Eingangsgröße und gibt einen Wert der Ableitung nach der Zeit dλ/dt aus. Ein Dividierer 64 teilt den durch den Differenzierer 61 ausgegebenen Wert dF/dt durch den durch den Differenzierer 63 ausgegebenen Wert dλ/dt. Somit gibt der Dividierer 54 einen dem Gradienten in 4 entsprechenden Wert dF/dλ aus.
Nun wird die Filtercharakteristik-Berechnungseinrichtung 59 beschrieben. 10 zeigt die Beziehung zwischen der Last und der Nickschwingungsfrequenz. Eine Eigenfrequenz der Fahrzeugkarosserie wird auf der Grundlage einer Bewegungsgleichung der Fahrzeugkarosserie berechnet, und man erhält eine der Last entsprechende Nickschwingungsfrequenz, welche in 10 als eine Kurve aufgetragen ist.
12 zeigt ein Schwingungsmodell der Fahrzeugkarosserie. Das in 12 gezeigte Schwingungsmodell ist ein einfaches Modell, bei welchem die Fahrzeugkarosserie in einen gefederten Teil und einen ungefederten Teil unterteilt ist. Setzen wir voraus, dass ein Nickwinkel durch θ bezeichnet ist. In diesem Fall kann die Bewegungsgleichung der Fahrzeugkarosserie durch die folgende Formel ausgedrückt werden.
[Nummer 4]

Iyθ .. = –2(kfIf² + krIr2)θ (4)
wobei I_y das Trägheitsmoment in einer y-Achsen-Richtung und gewöhnlich proportional zur Last ist, k_f und k_r Federkonstanten der Vorder- und der Hinterräder sind und I_f und I_r Abstände in einer x-Achsen-Richtung vom Schwerpunkt der Fahrzeugkarosserie zu den Vorder- und Hinterrädern sind.

Setzen wir nun voraus, dass die Eigenfrequenz der Fahrzeugkarosserie durch f bezeichnet ist. In diesem Fall lässt sich die Eigenfrequenz f durch die folgende Formel aus der Formel (4) ausdrücken. [Nummer 5]
Unter Verwendung der Formel (5) kann die Filtercharakteristik-Berechnungseinrichtung 59 ein der Last entsprechendes Nickschwingungs-Frequenzspektrum berechnen. Übrigens kann, da I_y gemäß der Formel (5) im Nenner steht, bekannt sein, dass die Eigenfrequenz f der Fahrzeugkarosserie mit zunehmender Last abnimmt. Das heißt, die Filtercharakteristik-Berechnungseinrichtung 59 berechnet die Nickschwingungsfrequenz der Fahrzeugkarosserie so, dass die Nickschwingungsfrequenz der Fahrzeugkarosserie mit zunehmendem Wert der Last abnehmen kann.
Laut der obigen Beschreibung kann der Muldenkipper gemäß Abwandlung 1, selbst wenn die Nickschwingungsfrequenz sich entsprechend der Änderung der Last ändert, das Nickschwingungs-Frequenzspektrum entfernen, ein Schlupfverhältnis herleiten, bei welchem die Antriebskraft während eines Beschleunigungsbetriebs maximiert werden kann oder die Bremskraft während eines Verzögerungsbetriebs maximiert werden kann, und ein Drehmoment so steuern, dass das hergeleitete Schlupfverhältnis erreicht wird.
[Abwandlung 2]
Bei Abwandlung 2 wird ein durch den im Muldenkipper vorgesehenen Gewichtsensor (Gewichtgeber) 90 erfasstes Signal in eine Antriebskraftgradienten-Berechnungseinrichtung 18” eingegeben. Der Gewichtsensor 90 dient zum Erfassen des Gewichts einer in den Behälter V geladenen Ladung. Übrigens kann auch irgendein anderer Sensor als der Gewichtsensor 90 verwendet werden, solange der Sensor die Last des Behälters V erfassen kann.
13 zeigt die Konfiguration der Antriebskraftgradienten-Berechnungseinrichtung 18” bei Berücksichtigung der Laständerung. Eine Filtercharakteristik-Berechnungseinrichtung 81 empfängt die Last als einen Eingangswert vom Gewichtsensor 90 und wählt aus vordefinierten Zahlenwerten eine Nickschwingungsfrequenz der Fahrzeugkarosserie aus.
Die Filtercharakteristik-Berechnungseinrichtung 81 ermittelt, ob der aus dem Gewichtsensor 90 eingegebene Wert der Last des Behälters V kleiner als eine vordefinierte Schwelle ist. Wenn der Wert der Last nicht kleiner als die vordefinierte Schwelle ist, geht die Filtercharakteristik-Berechnungseinrichtung 81 davon aus, dass Ladung in den Behälter V geladen ist. Demgemäß gibt die Filtercharakteristik-Berechnungseinrichtung 81 eine Nickschwingungsfrequenz f_l (erste Nickschwingungsfrequenz) aus. Andererseits, wenn der Wert der Last kleiner als die Schwelle ist, geht die Filtercharakteristik-Berechnungseinrichtung 81 davon aus, dass keine Ladung in den Behälter V geladen ist. Demgemäß gibt die Filtercharakteristik-Berechnungseinrichtung 81 eine Nickschwingungsfrequenz f_e (zweite Nickschwingungsfrequenz) aus.
Im Fall des Muldenkippers ist der Behälter V häufig entweder vollständig mit Ladung beladen oder leer. In Abwandlung 2 kann, legt man den Schwerpunkt auf diese Tatsache, die Filtercharakteristik-Berechnungseinrichtung 81 auf der Grundlage des Eingangswerts aus dem Gewichtsensor 90 selektiv die Nickschwingungsfrequenz f_l, wenn eine Last vorhanden ist, und die Nickschwingungsfrequenz f_e, wenn keine Last vorhanden ist, ausgeben.
Ein Nickschwingungsfrequenzspektrum-Sperrfilter 82 empfängt eine Antriebskraft F als eine Eingangsgröße und entfernt die durch die Filtercharakteristik-Berechnungseinrichtung 81 ausgewählte Nickschwingungsfrequenz aus der Antriebskraft F. Ein Differenzierer 83 empfängt die aus dem Nickschwingungsfrequenzspektrum-Sperrfilter 82 ausgegebene Antriebskraft F als eine Eingangsgröße und gibt einen Wert der Ableitung nach der Zeit dF/dt aus.
Entsprechend empfängt ein Nickschwingungsfrequenzspektrum-Sperrfilter 84 ein Schlupfverhältnis λ als eine Eingangsgröße und entfernt es die durch die Filtercharakteristik-Berechnungseinrichtung 81 ausgewählte Nickschwingungsfrequenz aus dem Schlupfverhältnis λ. Ein Differenzierer 63 empfängt das aus dem Nickschwingungsfrequenzspektrum-Sperrfilter 62 ausgegebene Schlupfverhältnis λ als eine Eingangsgröße und gibt einen Wert der Ableitung nach der Zeit dλ/dt aus. Ein Dividierer 64 teilt den durch den Differenzierer 61 ausgegebenen Wert dF/dt durch den durch den Differenzierer 63 ausgegebenen Wert dλ/dt. Somit gibt der Dividierer 64 einen dem Gradienten in 4 entsprechenden Wert dF/dλ aus.
Laut der obigen Beschreibung kann der Muldenkipper gemäß Abwandlung 2, selbst wenn die Nickschwingungsfrequenz sich entsprechend der Änderung der Last ändert, das Nickschwingungs-Frequenzspektrum entfernen, ein Schlupfverhältnis herleiten, bei welchem die Antriebskraft während eines Beschleunigungsbetriebs maximiert werden kann oder die Bremskraft während eines Verzögerungsbetriebs maximiert werden kann, und ein Drehmoment so steuern, dass das hergeleitete Schlupfverhältnis erreicht wird. Gemäß Abwandlung 2 kann eine auszugebende Nickschwingungsfrequenz je nach Beladung mit einer/Entladung einer Ladung ausgewählt werden. Somit besteht ein Vorteil, dass eine Steuerung der Raddrehzahl vereinfacht werden kann.
[Abwandlung 3]
Abwandlung 3 hat eine Konfiguration, bei welcher ein Schlupfverhältnis der linken Räder und ein Schlupfverhältnis der rechten Räder getrennt berechnet werden. Die Konfiguration jeder der Schlupfverhältnis-Berechnungseinrichtungen gemäß Abwandlung 3 ist in 14 dargestellt.
Eine Schlupfverhältnis-Berechnungseinrichtung für die linken Räder 48 empfängt die durch den Drehzahlgeber 9 und den Drehzahlgeber 11 ausgegebenen erfassten Werte der Drehzahlen als Eingangswerte und berechnet ein Schlupfverhältnis für das Rad 3 als ein Antriebsrad und das Rad 7 als ein angetriebenes Rad. Die Verstärkung 29 empfängt die durch den Drehzahlgeber 9 ausgegebene Drehzahl des Elektromotors 1 als einen Eingangswert und multipliziert den Eingangswert mit einem als der Kehrwert des Übersetzungsverhältnisses Gr des Getriebes 2 gegebenen Verstärkungsfaktor. Somit gibt die Verstärkung 29 einen erfassten Wert einer Drehzahl des Rads 3 aus. Die Verstärkung 30 empfängt den durch die Verstärkung 29 ausgegebenen erfassten Wert der Drehzahl des Rads 3 als einen Eingangswert und multipliziert den Eingangswert mit dem Radius R_lr des Rads 3. Somit gibt die Verstärkung 30 einen erfassten Wert einer Raddrehzahl des Rads 3 aus. Die Verstärkung 31 empfängt den durch den Drehzahlgeber 11 ausgegebenen erfassten Wert der Drehzahl des Rads 7 als einen Eingangswert und multipliziert den Eingangswert mit dem Radius R_lf des Rads 7. Somit gibt die Verstärkung 31 einen erfassten Wert einer Raddrehzahl des Rads 7 aus.
Nun sei berücksichtigt, dass der erfasste Wert der Raddrehzahl des Rads 7 eine tatsächliche Fahrgeschwindigkeit verkörpert, weil das Rad 7 ein angetriebenes Rad ist. Ein Subtrahierer 42 empfängt den erfassten Wert der Raddrehzahl des Antriebsrads und den erfassten Wert der Raddrehzahl des angetriebenen Rads als Eingangswerte und gibt eine Differenz zwischen den Eingangswerten aus. Ein Höchstwertwähler 43 empfängt den erfassten Wert der Raddrehzahl des Antriebsrads und den erfassten Wert der Raddrehzahl des angetriebenen Rads als Eingangswerte und gibt einen größeren der Eingangswerte aus. Ein Dividierer 44 teilt den Ausgangswert des Subtrahierers 42 durch den Ausgangswert des Höchstwertwählers 43. Somit gibt der Dividierer 44 ein Schlupfverhältnis der linken Räder aus. Übrigens ist, wenn das ausgegebene Schlupfverhältnis der linken Räder durch eine Formel dargestellt wird, die Formel die obengenannte Formel (1).
Andererseits empfängt eine Schlupfverhältnis-Berechnungseinrichtung für die rechten Räder 49 die durch den Drehzahlgeber 10 und den Drehzahlgeber 12 ausgegebenen erfassten Werte der Drehzahlen als Eingangswerte und berechnet sie ein Schlupfverhältnis für das Rad 6 als ein Antriebsrad und das Rad 8 als ein angetriebenes Rad. Die Verstärkung 32 empfängt den durch den Drehzahlgeber 10 ausgegebenen erfassten Wert der Drehzahl des Elektromotors 4 als einen Eingangswert und multipliziert den Eingangswert mit einem als der Kehrwert des Übersetzungsverhältnisses Cr des Getriebes 5 gegebenen Verstärkungsfaktor. Somit gibt die Verstärkung 32 einen erfassten Wert einer Drehzahl des Rads 6 aus. Die Verstärkung 33 empfängt den durch die Verstärkung 32 ausgegebenen erfassten Wert der Drehzahl des Rads 6 als einen Eingangswert und multipliziert den Eingangswert mit dem Radius R_rr des Rads 6. Somit gibt die Verstärkung 33 einen erfassten Wert einer Raddrehzahl des Rads 6 aus. Die Verstärkung 34 empfängt den durch den Drehzahlgeber 12 ausgegebenen erfassten Wert der Drehzahl des Rads 8 als einen Eingangswert und multipliziert den Eingangswert mit dem Radius R_rf des Rads 8. Somit gibt die Verstärkung 34 einen erfassten Wert einer Raddrehzahl des Rads 8 aus.
Nun sei berücksichtigt, dass der erfasste Wert der Raddrehzahl des Rads 8 eine tatsächliche Fahrgeschwindigkeit verkörpert, weil das Rad 8 ein angetriebenes Rad ist. Ein Subtrahierer 45 empfängt den erfassten Wert der Raddrehzahl des Antriebsrads und den erfassten Wert der Raddrehzahl des angetriebenen Rads als Eingangswerte und gibt eine Differenz zwischen den Eingangswerten aus. Ein Höchstwertwähler 46 empfängt den erfassten Wert der Raddrehzahl des Antriebsrads und den erfassten Wert der Raddrehzahl des angetriebenen Rads als Eingangswerte und gibt einen größeren der Eingangswerte aus. Ein Dividierer 47 teilt den Ausgangswert des Subtrahierers 45 durch den Ausgangswert des Höchstwertwählers 46. Somit gibt der Dividierer 47 ein Schlupfverhältnis der rechten Räder aus. Übrigens ist, wenn das ausgegebene Schlupfverhältnis der rechten Räder durch eine Formel dargestellt wird, die Formel die obengenannte Formel (1).
Laut der obigen Beschreibung kann der Muldenkipper gemäß Abwandlung 3 das Schlupfverhältnis der linken Räder und das Schlupfverhältnis der rechten Räder getrennt berechnen, um Drehmomente der Antriebsräder 3 und 6 unabhängig und getrennt für die linke Seite und die rechte Seite zu steuern. Demgemäß kann der Muldenkipper gemäß Abwandlung 3 die Drehzahlen der Räder mit höherer Genauigkeit steuern. Zusätzlich kann gemäß Abwandlung 3 das Schlupfverhältnis selbst dann berechnet werden, wenn zum Beispiel entweder die linken Raddrehzahlgeber 9 und 10 oder die rechten Raddrehzahlgeber 11 und 12 ausfallen. Demgemäß kann eine Steuerung der Drehzahlen der Räder selbst dann fortgesetzt werden, wenn einige der Drehzahlgeber ausfallen.
[Abwandlung 4]
Abwandlung 4 hat eine Konfiguration, bei welcher eine Antriebskraft des linken Antriebsrads und eine Antriebskraft des rechten Antriebsrads getrennt berechnet werden. Die Konfiguration jeder der Antriebskraft-Berechnungseinrichtungen gemäß Abwandlung 4 ist in 15 gezeigt.
Eine Antriebskraft-Berechnungseinrichtung 72 dient zum Berechnen einer Antriebskraft F des linken Antriebsrads. Ein Differenzierer 67 gibt einen Wert der Ableitung nach der Zeit des Produkts, welches man durch Multiplizieren eines erfassten Werts der Raddrehzahl des linken Antriebsrads mit einer Trägheit 66 des Elektromotors und des Rads erhält, aus. Ein Subtrahierer 68 empfängt einen durch die Drehmomentbefehl-Berechnungseinrichtung 20 ausgegebenen Drehmomentbefehl für das linke Antriebsrad und den durch den Differenzierer 67 ausgegebenen Wert der Ableitung nach der Zeit als Eingangswerte und gibt eine Differenz zwischen den Eingangswerten aus.
Andererseits dient eine Antriebskraft-Berechnungseinrichtung 73 dazu, eine Antriebskraft F des rechten Antriebsrads zu berechnen. Ein Differenzierer 70 gibt einen Wert der Ableitung nach der Zeit des Produkts, welches man durch Multiplizieren eines erfassten Werts der Raddrehzahl des rechten Antriebsrads mit einer Trägheit 69 des Elektromotors und des Rads erhält, aus. Ein Subtrahierer 71 empfängt einen durch die Drehmomentbefehl-Berechnungseinrichtung 20 ausgegebenen Drehmomentbefehl für das rechte Antriebsrad und den durch den Differenzierer 70 ausgegebenen Wert der Ableitung nach der Zeit als Eingangswerte und gibt eine Differenz zwischen den Eingangswerten als die Antriebskraft F des rechten Antriebsrads aus.
Laut der obigen Beschreibung kann der Muldenkipper gemäß Abwandlung 4 die Antriebskraft des linken Antriebsrads und die Antriebskraft des rechten Antriebsrads getrennt berechnen, um Drehmomente der Antriebsräder 3 und 6 unabhängig und getrennt für die linke Seite und die rechte Seite zu steuern. Demgemäß kann der Muldenkipper gemäß Abwandlung 4 die Drehzahlen der Räder mit höherer Genauigkeit steuern. Zusätzlich kann gemäß Abwandlung 4 die Antriebskraft selbst dann, wenn zum Beispiel entweder die linken Raddrehzahlgeber 9 und 10 oder die rechten Raddrehzahlgeber 11 und 12 ausfallen, berechnet werden. Demgemäß kann eine Steuerung der Drehzahlen der Räder selbst dann fortgesetzt werden, wenn einige der Drehzahlgeber ausfallen.
[Muldenkipper gemäß der zweiten Ausführungsform]
Nachfolgend wird ein Muldenkipper gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben. Übrigens unterscheidet sich die zweite Ausführungsform in dem Punkt von der ersten Ausführungsform, dass die Filter in der ersten Ausführungsform das in der Antriebskraft F und im Schlupfverhältnis λ enthaltene Nickschwingungs-Frequenzspektrum entfernen, wohingegen Filter in der zweiten Ausführungsform ein in erfassten Werten der Raddrehzahlen der Räder enthaltenes Nickschwingungs-Frequenzspektrum entfernen. Anders ausgedrückt, die zweite Ausführungsform unterscheidet sich in dem Punkt von der ersten Ausführungsform, dass die Filter in der ersten Ausführungsform in der Antriebskraftgradienten-Berechnungseinrichtung vorgesehen sind, wohingegen die Filter in der zweiten Ausführungsform in einer Schlupfverhältnis-Berechnungseinrichtung vorgesehen sind. Demgemäß wird in der folgenden Beschreibung vor allem der Unterschied erläutert und auf eine Beschreibung der gleichen Bestandteile wie derjenigen in der ersten Ausführungsform wird verzichtet. Übrigens sind die gleichen Bestandteile wie diejenigen in der ersten Ausführungsform in der Zeichnung entsprechend durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
16 zeigt die Konfiguration einer Schlupfverhältnis-Berechnungseinrichtung 79 im Muldenkipper gemäß der zweiten Ausführungsform. Wie in 16 gezeigt, sind Nickschwingungsfrequenzspektrum-Sperrfilter 74, 75, 76 und 77 in der Schlupfverhältnis-Berechnungseinrichtung 79 für aus den Drehzahlgebern 9, 10, 11 beziehungsweise 12 ausgegebene erfasste Werte der Raddrehzahlen der Räder 3, 6, 7 beziehungsweise 8 angeordnet. Ein in den erfassten Werten der Raddrehzahlen enthaltenes Nickschwingungs-Frequenzspektrum wird durch die Nickschwingungsfrequenzspektrum-Sperrfilter 74, 75, 76 beziehungsweise 77 entfernt. Die Schlupfverhältnis-Berechnungseinrichtung 79 empfängt einen Durchschnittswert der Raddrehzahlen des linken und des rechten angetriebenen Rads 7 und 8 und einen Durchschnittswert der Raddrehzahlen des linken und des rechten Antriebsrads 3 und 6, aus welchen jeweils das Nickschwingungs-Frequenzspektrum entfernt wurde, als Eingangswerte und berechnet ein Schlupfverhältnis.
Somit kann in der zweiten Ausführungsform, selbst wenn das Nickschwingungs-Frequenzspektrum der Fahrzeugkarosserie in den erfassten Werten der Raddrehzahlen enthalten ist, dieses Frequenzspektrum durch die Filter entfernt werden. Demgemäß ist es möglich, das Schlupfverhältnis genau zu berechnen, ein Schlupfverhältnis, bei welchem die Antriebskraft während eines Beschleunigungsbetriebs maximiert werden kann oder die Bremskraft während eines Verzögerungsbetriebs maximiert werden kann, herzuleiten und ein Drehmoment so zu steuern, dass das hergeleitete Schlupfverhältnis erreicht wird.
Übrigens sind die Nickschwingungsfrequenzspektrum-Sperrfilter 74, 75, 76 und 77 Bandsperrfilter, welche jeweils eine Filtercharakteristik haben, um nur eine Frequenzbandbreite von etwa 1 bis 3 Hz zu entfernen. Dies ist so, weil die Nickschwingungsfrequenz des Muldenkippers etwa 1 bis 3 Hz beträgt. Es versteht sich von selbst, dass anstelle der Bandsperrfilter Kombinationen von Tiefpassfiltern und Hochpassfiltern verwendet werden können.
Die obengenannte zweite Ausführungsform kann verschiedenartig abgewandelt werden. Deshalb werden unten verschiedene Abwandlungen beschrieben.
[Abwandlung 5]
Bei Abwandlung 5 wird ein durch den im Muldenkipper vorgesehenen Gewichtsensor (Gewichtgeber) 90 erfasstes Signal in eine Schlupfverhältnis-Berechnungseinrichtung 80 eingegeben. Dieser Gewichtsensor 90 dient zum Erfassen des Gewichts einer in den Behälter V geladenen Ladung. Übrigens kann auch irgendein anderer Sensor als der Gewichtsensor 90 verwendet werden, solange der Sensor die Last des Behälters V erfassen kann.
17 zeigt die Konfiguration der Schlupfverhältnis-Berechnungseinrichtung 80 bei Berücksichtigung der Laständerung. Eine Filtercharakteristik-Berechnungseinrichtung 78 empfängt die Last als einen Eingangswert vom Gewichtsensor 90 und berechnet unter Verwendung der obengenannten Formel (5) eine Nickschwingungsfrequenz der Fahrzeugkarosserie. Gemäß der Formel (5) steht I_y im Nenner, so dass bekannt sein kann, dass die Eigenfrequenz f der Fahrzeugkarosserie mit zunehmender Last abnimmt. Das heißt, die Filtercharakteristik-Berechnungseinrichtung 78 berechnet die Nickschwingungsfrequenz der Fahrzeugkarosserie so, dass die Nickschwingungsfrequenz der Fahrzeugkarosserie mit zunehmendem Wert der Last abnehmen kann. Die Nickschwingungsfrequenzspektrum-Sperrfilter 74, 75, 76 und 77 entfernen das durch die Filtercharakteristik-Berechnungseinrichtung 78 berechnete Nickschwingungs-Frequenzspektrum aus den erfassten Werten der Raddrehzahlen. Die Schlupfverhältnis-Berechnungseinrichtung 80 empfängt einen Durchschnittswert der Raddrehzahlen des linken und des rechten angetriebenen Rads 7 und 8 und einen Durchschnittswert der Raddrehzahlen des linken und des rechten Antriebsrads 3 und 6, aus welchen jeweils das Nickschwingungs-Frequenzspektrum entfernt wurde, als Eingangswerte und berechnet ein Schlupfverhältnis.
Laut der obigen Beschreibung kann der Muldenkipper gemäß Abwandlung 5, selbst wenn die Nickschwingungsfrequenz sich entsprechend der Änderung der Last ändert, das Nickschwingungs-Frequenzspektrum entfernen, ein Schlupfverhältnis herleiten, bei welchem die Antriebskraft während eines Beschleunigungsbetriebs maximiert werden kann oder die Bremskraft während eines Verzögerungsbetriebs maximiert werden kann, und ein Drehmoment so steuern, dass das hergeleitete Schlupfverhältnis erreicht wird.
[Abwandlung 6]
In Abwandlung 6 wird ein durch den im Muldenkipper vorgesehenen Gewichtsensor (Gewichtgeber) 90 erfasstes Signal in eine Schlupfverhältnis-Berechnungseinrichtung 88 eingegeben. Dieser Gewichtsensor 90 dient zum Erfassen des Gewichts einer in den Behälter V geladenen Ladung. Übrigens kann auch irgendein anderer Sensor als der Gewichtsensor 90 verwendet werden, solange der Sensor die Last des Behälters V erfassen kann.
18 zeigt die Konfiguration der Schlupfverhältnis-Berechnungseinrichtung 88 bei Berücksichtigung der Laständerung. Eine Filtercharakteristik-Berechnungseinrichtung 87 ermittelt, ob der aus dem Gewichtsensor 90 eingegebene Wert der Last des Behälters V kleiner als eine vordefinierte Schwelle ist. Wenn der Wert der Last nicht kleiner als die Schwelle ist, geht die Filtercharakteristik-Berechnungseinrichtung 87 davon aus, dass Ladung in den Behälter V geladen ist. Deshalb gibt die Filtercharakteristik-Berechnungseinrichtung 87 eine Nickschwingungsfrequenz f_l (erste Nickschwingungsfrequenz) aus. Andererseits, wenn der Wert der Last kleiner als die Schwelle ist, geht die Filtercharakteristik-Berechnungseinrichtung 87 davon aus, dass keine Ladung in den Behälter V geladen ist. Deshalb gibt die Filtercharakteristik-Berechnungseinrichtung 87 eine Nickschwingungsfrequenz f_e (zweite Nickschwingungsfrequenz) aus.
Im Fall des Muldenkippers ist der Behälter V häufig entweder voll mit Ladung beladen oder leer. In Abwandlung 6 kann, legt man den Schwerpunkt auf diese Tatsache, die Filtercharakteristik-Berechnungseinrichtung 87 auf der Grundlage des Eingangswerts aus dem Gewichtsensor 90 selektiv die Nickschwingungsfrequenz f_l oder die Nickschwingungsfrequenz f_e ausgeben.
Die Nickschwingungsfrequenzspektrum-Sperrfilter 74, 75, 76 und 77 entfernen das durch die Filtercharakteristik-Berechnungseinrichtung 78 ausgewählte Nickschwingungs-Frequenzspektrum jeweils aus den erfassten Werten der Raddrehzahlen. Die Schlupfverhältnis-Berechnungseinrichtung 88 empfängt einen Durchschnittswert der Raddrehzahlen des linken und des rechten angetriebenen Rads 7 und 8 und einen Durchschnittswert der Raddrehzahlen des linken und des rechten Antriebsrads 3 und 6, aus welchen jeweils das Nickschwingungs-Frequenzspektrum entfernt wurde, als Eingangswerte und berechnet ein Schlupfverhältnis.
Laut der obigen Beschreibung kann der Muldenkipper gemäß Abwandlung 6, selbst wenn die Nickschwingungsfrequenz sich entsprechend der Änderung der Last ändert, das Nickschwingungs-Frequenzspektrum entfernen, ein Schlupfverhältnis herleiten, bei welchem die Antriebskraft während eines Beschleunigungsbetriebs maximiert werden kann oder die Bremskraft während eines Verzögerungsbetriebs maximiert werden kann, und ein Drehmoment so steuern, dass das hergeleitete Schlupfverhältnis erreicht wird. Zusätzlich kann gemäß Abwandlung 6 eine auszugebende Nickschwingungsfrequenz je nach Beladung mit/Entladung von Ladung ausgewählt werden. Somit besteht ein Vorteil, dass eine Steuerung der Raddrehzahlen vereinfacht werden kann.
[Abwandlung 7]
Der Muldenkipper gemäß der zweiten Ausführungsform kann eine Konfiguration haben, bei welcher ein Schlupfverhältnis der linken Räder und ein Schlupfverhältnis der rechten Räder getrennt berechnet werden. In diesem Fall ist, wie in 19 gezeigt, in einer Schlupfverhältnis-Berechnungseinrichtung für die linken Räder 91 ein Nickschwingungsfrequenzspektrum-Sperrfilter 74 zwischen dem Drehzahlgeber 11 und der Verstärkung 31 angeordnet und ist ein Nickschwingungsfrequenzspektrum-Sperrfilter 75 zwischen dem Drehzahlgeber 9 und der Verstärkung 29 angeordnet. Zusätzlich ist in einer Schlupfverhältnis-Berechnungseinrichtung für die rechten Räder 92 ein Nickschwingungsfrequenzspektrum-Sperrfilter 76 zwischen dem Drehzahlgeber 12 und der Verstärkung 34 angeordnet und ist ein Nickschwingungsfrequenzspektrum-Sperrfilter 77 zwischen dem Drehzahlgeber 10 und der Verstärkung 32 angeordnet.
Die Schlupfverhältnis-Berechnungseinrichtung 91 kann unter Verwendung der erfassten Werte der Raddrehzahlen, aus welchen das Nickschwingungs-Frequenzspektrum durch die Nickschwingungsfrequenzspektrum-Sperrfilter 74 beziehungsweise 75 entfernt wurde, ein Schlupfverhältnis der linken Räder berechnen. Ebenso kann die Schlupfverhältnis-Berechnungseinrichtung 92 ein Schlupfverhältnis der rechten Räder berechnen.
Laut der obigen Beschreibung kann der Muldenkipper gemäß Abwandlung 7 das Schlupfverhältnis der linken Räder und das Schlupfverhältnis der rechten Räder getrennt berechnen und Drehmomente der Antriebsräder 3 und 6 unabhängig und getrennt für die linke Seite und die rechte Seite steuern. Demgemäß kann der Muldenkipper gemäß Abwandlung 7 die Drehzahlen der Räder mit höherer Genauigkeit steuern. Zusätzlich kann gemäß Abwandlung 7 das Schlupfverhältnis selbst dann berechnet werden, wenn entweder die linken Raddrehzahlgeber 9 und 10 oder die rechten Raddrehzahlgeber 11 und 12 ausfallen. Demgemäß kann eine Steuerung der Drehzahlen der Räder selbst dann fortgesetzt werden, wenn einige der Drehzahlgeber ausfallen.
Bezugszeichenliste

1, 4: Elektromotor
2, 5: Getriebe
3, 6: Rad (Antriebsrad)
7, 8: Rad (angetriebenes Rad)
9, 10, 11, 12: Drehzahlgeber
13: Stromrichter
14, 15: Stromgeber
16: Drehmoment-Steuergerät
17: Schlupfermittlungseinrichtung (Schlupfermittlungseinheit)
18, 18', 18'': Antriebskraftgradienten-Berechnungseinrichtung (Antriebskraftgradienten-Berechnungseinheit)
19, 72, 73: Antriebskraft-Berechnungseinrichtung
20: Drehmomentbefehl-Berechnungseinrichtung (Drehmomentbefehl-Berechnungseinheit)
21, 48, 49, 79, 80, 88, 91, 92: Schlupfverhältnis-Berechnungseinrichtung (Schlupfverhältnis-Berechnungseinheit)
22: Gaspedalöffnungsgeber
23: Bremspedalöffnungsgeber
24: Lenkwinkelgeber
25, 26, 27, 28: Lastgeber
29, 30, 31, 32, 33, 34, 37, 38: Verstärkung
35, 36: Addierer
39, 42, 45: Subtrahierer
40, 43, 46: Höchstwertwähler
41, 44, 47, 58, 64, 86: Dividierer
50: Elektromotor-Steuergerät
51, 66, 69: Trägheit des Elektromotors (elektromotorseitig umgewandelter Wert)
52, 55, 57, 61, 63, 67, 70, 83, 95: Differenzierer
53, 68, 71: Subtrahierer
54, 56, 60, 62, 74, 75, 76, 77, 82, 84: Nickschwingungsfrequenzspektrum-Sperrfilter (Filter)
59, 78, 81, 87: Filtercharakteristik-Berechnungseinrichtung (Filtercharakteristik-Berechnungseinheit)
65: Reibungscharakteristik-Berechnungseinrichtung
90: Gewichtsensor (Gewichtgeber)

Claims

Fahrzeug mit elektrischem Antrieb, enthaltend: Elektromotoren; Antriebsräder, welche durch die Elektromotoren angetrieben oder abgebremst werden; angetriebene Räder, welche durch die Drehung der Antriebsräder angetrieben werden; ein Elektromotor-Steuergerät, welches die Elektromotoren steuert; und Drehzahlgeber, welche Raddrehzahlen der Antriebsräder und der angetriebenen Räder erfassen; wobei: das Elektromotor-Steuergerät enthält: eine Schlupfverhältnis-Berechnungseinheit, welche aus durch die Drehzahlgeber erfassten Werten der Raddrehzahlen ein Schlupfverhältnis der Antriebsräder berechnet; eine Drehmomentbefehl-Berechnungseinheit, welche einen Drehmomentbefehl für die Antriebsräder berechnet; eine Antriebskraft-Berechnungseinheit, welche aus dem erfassten Wert der Raddrehzahl der Antriebsräder und dem Drehmomentbefehl für die Antriebsräder eine in den Antriebsrädern zu erzeugende Antriebskraft berechnet; und ein Filter, welches ein sowohl im Schlupfverhältnis als auch in der Antriebskraft enthaltenes Nickschwingungs-Frequenzspektrum einer Fahrzeugkarosserie verringert.
Fahrzeug mit elektrischem Antrieb nach Anspruch 1, wobei: das Filter eine Filtercharakteristik zum Entfernen der Nickschwingung der Fahrzeugkarosserie mit einem Frequenzspektrum von etwa 1 bis 3 Hz hat.
Fahrzeug mit elektrischem Antrieb nach Anspruch 1, außerdem enthaltend: einen Gewichtgeber, welcher eine Last einer Ladung erfasst; und eine Filtercharakteristik-Berechnungseinheit, welche auf der Grundlage eines Werts der durch den Gewichtgeber erfassten Last das Nickschwingungs-Frequenzspektrum der Fahrzeugkarosserie berechnet; wobei: das Filter das durch die Filtercharakteristik-Berechnungseinheit berechnete Nickschwingungs-Frequenzspektrum der Fahrzeugkarosserie entfernt.
Fahrzeug mit elektrischem Antrieb nach Anspruch 3, wobei: die Filtercharakteristik-Berechnungseinheit eine Nickschwingungsfrequenz der Fahrzeugkarosserie so berechnet, dass die Nickschwingungsfrequenz der Fahrzeugkarosserie mit zunehmendem Wert der Last abnehmen kann.
Fahrzeug mit elektrischem Antrieb nach Anspruch 3, wobei: eine Schwelle zum Ermitteln, ob die Ladung geladen ist, im Voraus eingestellt ist; und die Filtercharakteristik-Berechnungseinheit eine erste Nickschwingungsfrequenz ausgibt, wenn der Wert der durch den Gewichtgeber erfassten Last nicht kleiner als die Schwelle ist, wohingegen die Filtercharakteristik-Berechnungseinheit eine zweite Nickschwingungsfrequenz ausgibt, wenn der Wert der durch den Gewichtgeber erfassten Last kleiner als die Schwelle ist.
Fahrzeug mit elektrischem Antrieb nach Anspruch 1, außerdem enthaltend: eine Antriebskraftgradienten-Berechnungseinheit, welche aus dem Schlupfverhältnis und der Antriebskraft, in welchen jeweils das Nickschwingungs-Frequenzspektrum der Fahrzeugkarosserie durch das Filter verringert wurde, einen Gradienten der Antriebskraft bezüglich des Schlupfverhältnisses berechnet; und eine Schlupfermittlungseinheit, welche auf der Grundlage des Gradienten der Antriebskraft bezüglich des Schlupfverhältnisses eine Schlupfermittlung durchführt, wobei der Gradient durch die Antriebskraftgradienten-Berechnungseinheit berechnet wird.
Fahrzeug mit elektrischem Antrieb nach Anspruch 6, wobei: die Schlupfermittlungseinheit ermittelt, dass die Antriebsräder durchschlupfen, wenn der durch die Antriebskraftgradienten-Berechnungseinheit berechnete Gradient der Antriebskraft bezüglich des Schlupfverhältnisses zum ersten Mal während eines Beschleunigungsbetriebs oder Verzögerungsbetriebs von positiv zu negativ übergeht.
Fahrzeug mit elektrischem Antrieb nach Anspruch 6, wobei: die Schlupfermittlungseinheit ermittelt, dass die Antriebsräder durchschlupfen, wenn der durch die Antriebskraftgradienten-Berechnungseinheit berechnete Gradient der Antriebskraft bezüglich des Schlupfverhältnisses zum ersten Mal während eines Beschleunigungsbetriebs oder Verzögerungsbetriebs eine vordefinierte Schwelle überschreitet.
Fahrzeug mit elektrischem Antrieb nach Anspruch 6, wobei: wenn die Schlupfermittlungseinheit die Schlupfermittlung durchführt, die Drehmomentbefehl-Berechnungseinheit dem Drehmomentbefehl einen Drehmomentverringerungsbefehl hinzufügt, um das Schlupfverhältnis dem Schlupfverhältnis zum Zeitpunkt der Schlupfermittlung anzugleichen.
Fahrzeug mit elektrischem Antrieb, enthaltend: Elektromotoren; Antriebsräder, welche durch die Elektromotoren angetrieben oder abgebremst werden; angetriebene Räder, welche durch die Drehung der Antriebsräder angetrieben werden; ein Elektromotor-Steuergerät, welches die Elektromotoren steuert; und Drehzahlgeber, welche Raddrehzahlen der Antriebsräder und der angetriebenen Räder erfassen; wobei: das Elektromotor-Steuergerät enthält: ein Filter, welches ein in jedem der durch die Drehzahlgeber erfassten Werte der Raddrehzahlen enthaltenes Nickschwingungs-Frequenzspektrum einer Fahrzeugkarosserie verringert; und eine Schlupfverhältnis-Berechnungseinheit, welche aus den erfassten Werten der Raddrehzahlen, in welchen jeweils das Nickschwingungs-Frequenzspektrum der Fahrzeugkarosserie durch das Filter verringert wurde, ein Schlupfverhältnis der Antriebsräder berechnet.
Fahrzeug mit elektrischem Antrieb nach Anspruch 10, wobei: das Filter eine Filtercharakteristik zum Entfernen der Nickschwingung der Fahrzeugkarosserie mit einem Frequenzspektrum von etwa 1 bis 3 Hz hat.
Fahrzeug mit elektrischem Antrieb nach Anspruch 10, außerdem enthaltend: einen Gewichtgeber, welcher eine Last einer Ladung erfasst; und eine Filtercharakteristik-Berechnungseinheit, welche auf der Grundlage eines Werts der durch den Gewichtgeber erfassten Last das Nickschwingungs-Frequenzspektrum der Fahrzeugkarosserie berechnet; wobei: das Filter das durch die Filtercharakteristik-Berechnungseinheit berechnete Nickschwingungs-Frequenzspektrum der Fahrzeugkarosserie entfernt.
Fahrzeug mit elektrischem Antrieb nach Anspruch 12, wobei: die Filtercharakteristik-Berechnungseinheit eine Nickschwingungsfrequenz der Fahrzeugkarosserie so berechnet, dass die Nickschwingungsfrequenz der Fahrzeugkarosserie mit zunehmendem Wert der Last abnehmen kann.
Fahrzeug mit elektrischem Antrieb nach Anspruch 12, wobei: eine Schwelle zum Ermitteln, ob die Ladung geladen ist, im Voraus eingestellt ist; und die Filtercharakteristik-Berechnungseinheit eine erste Nickschwingungsfrequenz ausgibt, wenn der Wert der durch den Gewichtgeber erfassten Last nicht kleiner als die Schwelle ist, wohingegen die Filtercharakteristik-Berechnungseinheit eine zweite Nickschwingungsfrequenz ausgibt, wenn der Wert der durch den Gewichtgeber erfassten Last kleiner als die Schwelle ist.