JP2005014711A

JP2005014711A - Vehicle control device

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Publication number: JP2005014711A
Application number: JP2003181049A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Maeda; 義紀前田; Shigekazu Yogo; 繁一余合; Hidekazu Sasaki; 英一佐々木
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-06-25
Filing date: 2003-06-25
Publication date: 2005-01-20

Abstract

【課題】左右輪の駆動力を独立に制御可能な車両において、旋回中の各輪の駆動分を考慮し、路面摩擦係数及び各輪の駆動トルク実行値を正確に求める。
【解決手段】左右輪を各々独立した左右のモータで駆動する車両において、車両の旋回中における車両の横力及びモーメントの釣り合い式を利用して、路面摩擦係数が算出される。ここで、横力の釣り合い式にはモータによる駆動力要素が含まれ、モーメントの釣り合い式にはモータが発生するモーメント要素が含まれる。これにより、モータにより生じる駆動力やモーメントを考慮して、路面摩擦係数を正確に算出することが可能となる。また、左右モータの回転角速度と左右輪の回転角速度との差、及び、ドライブシャフトの捻りバネ定数などを利用して路面摩擦係数を求めることができる。また、路面摩擦係数が既知である場合には、左右モータの回転角速度と左右輪の回転角速度との差を利用して、左右モータのトルク実行値を得ることができる。
【選択図】図３In a vehicle capable of independently controlling the driving force of left and right wheels, a road surface friction coefficient and a driving torque execution value of each wheel are accurately obtained in consideration of the driving amount of each wheel during turning.
In a vehicle in which left and right wheels are driven by left and right motors independent from each other, a road surface friction coefficient is calculated by using a balance equation of a lateral force and a moment of the vehicle while the vehicle is turning. Here, the lateral force balance formula includes a driving force element by the motor, and the moment balance formula includes a moment element generated by the motor. This makes it possible to accurately calculate the road surface friction coefficient in consideration of the driving force and moment generated by the motor. Further, the road surface friction coefficient can be obtained using the difference between the rotational angular velocity of the left and right motors and the rotational angular velocity of the left and right wheels and the torsion spring constant of the drive shaft. When the road surface friction coefficient is known, the torque execution value of the left and right motors can be obtained using the difference between the rotational angular velocities of the left and right motors and the rotational angular velocities of the left and right wheels.
[Selection] Figure 3

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、左右輪の駆動を独立に制御可能な車両において、各輪の路面摩擦係数及び駆動トルク実行値を算出する手法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、左右前輪及び左右後輪のいずれか一方をエンジンにより駆動するとともに、他方を油圧式モータ又は電動式モータなどのエンジンとは別個の駆動装置により駆動する４輪駆動装置が知られている。そのような車両では、駆動装置の駆動力を制御して車両の走行状態が制御される。
【０００３】
モータなどの駆動装置による駆動力を制御するために、各輪の路面摩擦係数を算出することが行われている。車両の運動モデルを用い、車両の横力から路面摩擦係数を求める手法が提案されている（例えば特許文献１を参照）。この文献の手法は、車両の横力とモーメントとの釣り合い式に基づいて前後輪の横力を算出し、動的コーナリングパワーを求め、基準コーナリングパワーとの比を路面摩擦係数μｙとして算出している。また、左右輪を各々モータで駆動する車両において、モータトルク、スリップ率、車輪速などから各車輪の路面摩擦係数を求める方法や（例えば特許文献２を参照）、駆動輪の速度変化に基づいて路面摩擦係数を求める手法も提案されている（例えば特許文献３を参照）。また、車両の前後加速度をｇｘ、横加速度をｇｙとした場合、路面摩擦係数μに関して一般的に、
μ≧（ｇｘ^２＋ｇｙ^２）^１／２（式１）
が成立するので、この関係を利用して路面摩擦係数を求める手法が知られている。
【０００４】
一方、モータなどの駆動装置により車輪を駆動する車両においては、各輪の駆動トルクを算出することが要求される。モータにより車輪を駆動する車両において、トルク検出器によりモータの出力トルクを検出する手法が提案されている（例えば特許文献４を参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１２７８８２号公報
【特許文献２】
特許第２６７０６２６号公報
【特許文献３】
特表平３−５００８６６号公報
【特許文献４】
特開２００１−１７７９０６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の特許文献１の方法では、車両の旋回中の横力と基準コーナリングパワーによるモーメントの釣り合い式は車両の定常円旋回状態におけるものであり、車両旋回中の駆動／制動による横力やモーメントへの影響は考慮されていない。よって、左右輪をモータなどの駆動装置で駆動する車両においては、上記の方法により算出される路面摩擦係数は必ずしも高精度とはならない。車両のヨーコントロールを行う従来技術としては、ブレーキ、ステアリングなどを利用するものがあるが、精度や応答性に問題があるので、路面摩擦係数についてもある程度の精度が確保できれば問題はなかった。しかし、モータなどの駆動装置を用いてヨーコントロールを行う場合には、精度や応答性が向上するので、同時に路面摩擦係数の推定に関しても精度の向上が要求される。
【０００７】
また、上記式１を利用する方法では、高い制動／駆動領域では同式の等号が成立するが、低い制動／駆動領域では等号が成立せず、路面摩擦係数の推定速度が低下してしまう。
【０００８】
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、左右輪の駆動力を独立に制御可能な車両において、旋回中の各輪の駆動分を考慮し、路面摩擦係数及び各輪の駆動トルク実行値を正確に求めることが可能な車両の制御装置を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の１つの観点では、左右輪を各々独立した左右のモータで駆動する車両の制御装置は、旋回中における前記車両の横力及びモーメントの釣り合い式、並びに基準コーナリングパワーに基づいて、前記左右輪の路面摩擦係数を算出する路面摩擦係数算出部を備え、前記横力の釣り合い式は前記モータによる駆動力要素を含み、前記モーメントの釣り合い式は前記モータが発生するモーメント要素を含むことを特徴とする。
【００１０】
上記の車両においては、前後輪の少なくとも一方は左右輪を各々独立したモータにより駆動する構造を有する。車両の旋回中における車両の横力及びモーメントの釣り合い式を利用して、路面摩擦係数が算出される。ここで、横力の釣り合い式にはモータによる駆動力要素が含まれ、モーメントの釣り合い式にはモータが発生するモーメント要素が含まれる。これにより、モータにより生じる駆動力やモーメントを考慮して、路面摩擦係数を正確に算出することが可能となる。
【００１１】
上記の車両の制御装置の一態様では、前記路面摩擦係数算出部は、車両の仕様に関する車両情報、車両の状態に関する車両状態情報、及び、前記モータの発生駆動力を用いて前記釣り合い式を求め、前後輪の発生横力を求める横力算出手段と、前記前後輪の発生横力及び前記基準コーナリングパワーに基づいて、前記路面摩擦係数を求める摩擦係数算出手段と、を備えることができる。この態様によれば、モータの発生駆動力などにより求められる前後輪の発生横力と基準コーナリングパワーとの関係に基づいて、路面摩擦係数が求められる。
【００１２】
本発明の他の観点では、左右輪を各々独立した左右のモータで駆動する車両の制御装置は、前記左右のモータの出力回転角速度と、前記左右輪の回転角速度との差に基づいて、前記左右輪の路面摩擦係数を算出する路面摩擦係数算出部を備えることを特徴とする。
【００１３】
上記の車両においては、前後輪の少なくとも一方は左右輪を各々独立したモータにより駆動する構造を有する。左右のモータの出力回転角速度と左右輪の回転角速度との差は、路面摩擦係数と相関関係を有するので、それら回転角速度差を利用して、路面摩擦係数を算出することができる。
【００１４】
上記の車両の制御装置の一態様では、前記左右輪は左右のドライブシャフトにより左右の前記モータと連結されており、前記路面摩擦係数算出部は、前記左右のドライブシャフトの捻りバネ定数を用いて前記路面摩擦係数を算出する。これにより、モータの出力回転角速度と左右輪の回転角速度との差と、ドライブシャフトの捻れ分に基づいて、路面摩擦係数を求めることができる。
【００１５】
本発明の他の観点では、左右輪を各々独立したモータで駆動する車両の制御装置は、前記左右のモータの出力回転角速度と前記左右輪の回転角速度との差、及び、路面摩擦係数に基づいて、前記左右のモータのトルク実行値を算出するトルク実行値算出部を備えることを特徴とする。
【００１６】
上記の車両においては、前後輪の少なくとも一方は左右輪を各々独立したモータにより駆動する構造を有する。路面摩擦係数が既知であれば、前記左右のモータの出力回転角速度と前記左右輪の回転角速度との差に基づいて左右のモータのトルク実行値を算出することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００１８】
まず、本発明の実施形態に係る車両１００の概略構成について説明する。なお、本実施例に係る車両１００は、４ＷＤ（四輪駆動）仕様のＦＲ車両（エンジン前置き後輪駆動方式）に本発明を適用したものである。但し、本発明の適用はこれに限られるものではなく、ＦＦ車両（エンジン前置き前輪駆動方式）の後輪にも適用可能である。
【００１９】
図１に、本発明に係る車両１００の概略構成を示す平面図を示す。車両１００は、主として、エンジン１と、トルクコンバータ２と、トランスミッション３と、プロペラシャフト４と、ディファレンシャルギヤ５と、後輪用の左右のドライブシャフト６Ｌ及び６Ｒと、前輪用の左右のドライブシャフト９Ｌ及び９Ｒと、左右の後輪７Ｌ及び７Ｒと、左右の前輪１０Ｌ及び１０Ｒと、左右の駆動ユニット８Ｌ及び８Ｒと、を備える。なお、以下の説明では、左右対称に配置された構成要素については、左右の区別が必要な場合は符号に「Ｌ」、「Ｒ」を付し、左右の区別が不要な場合は符号を省略する。例えば、左右の駆動ユニットを指す場合は「駆動ユニット８」と記述し、左側のモータを指す場合は「駆動ユニット８Ｌ」と記述する。
【００２０】
エンジン１は、燃焼室内の混合気を爆発させて、動力を発生する内燃機関である。燃焼室内での混合気の燃焼によるピストンの往復運動は、コンロッド（図示略）を介してクランクシャフト（図示略）の回転運動に変換される。クランクシャフトは、トルクコンバータ２、トランスミッション３、プロペラシャフト４、ディファレンシャルギヤ５、及びドライブシャフト６を介して後輪７に動力を伝達する。
【００２１】
トルクコンバータ２は、エンジン１とトランスミッション３との間に設けられる。トルクコンバータ２は、油などの作動流体を利用することにより、エンジン１から出力される回転トルクを断続的にトランスミッション３へ伝達するクラッチとしての機能と、その回転トルクを増大させてトランスミッション３へ伝達する機能とを有する。
【００２２】
トランスミッション３は、トルクコンバータ２とプロペラシャフト４との間に設けられ、前進４段（第１速〜第４速）、後進１段の各変速段に対応する複数のギヤ（プラネタリギヤ）などを有する。トランスミッション３は、ＥＣＵからの指令信号に基づき、図示しない油圧制御装置を作動させることにより、低速段から高速段への変速操作（シフトアップ）、或いは高速段から低速段への変速操作（シフトダウン）を行う。
【００２３】
プロペラシャフト４は、トランスミッション３とディファレンシャルギヤ５との間に設けられ、エンジン１から得られる駆動力を後輪７側へ伝達する推進軸である。
【００２４】
ディファレンシャルギヤ５は、複数の傘歯歯車を組み合わせたものから構成され、車両旋廻時に内側の車輪と外側の車輪との回転速度を調整するギヤである。具体的には、車両１００が直線道路を走行するときは、ディファレンシャルギヤ５は、左右の後輪７を同一の速度で回転させる。一方、車両１００が旋回運動をするときは左右の後輪７の回転速度差が生じるため、ディファレンシャルギヤ５はそれらの回転速度を調整して、スムーズな旋回運動を可能とする。
【００２５】
ドライブシャフト６は、左右の後輪７と回転自在に連結される車軸である。ドライブシャフト６は、エンジン１からの駆動力によって回転し、後輪７へ動力を伝達する。
【００２６】
駆動ユニット８は、例えば電気エネルギーを機械エネルギーに変換する永久磁石型同期式モータなどの電動式モータと、減速機とを備え、左右の前輪を駆動させる位置に夫々設けられる。ドライブシャフト９は左右独立にそれぞれ左右前輪１０と回転自在に連結される車軸である。ドライブシャフト９は、それぞれ左右の駆動ユニット８の出力軸であり、各駆動ユニット８から独立に駆動力を与えられる。即ち、左右前輪１０の駆動は左右の駆動ユニット８により独立に行われる。
【００２７】
［第１実施例］
次に、本発明の第１実施例について説明する。第１実施例は、上述の車両において、旋回中に発生している横力と基準コーナリングパワーに基づいて路面摩擦係数μｙを求めるものであり、その際、駆動ユニット８内のモータによる駆動力要素及びモーメント要素を考慮している点に特徴を有する。
【００２８】
図２に、第１実施例に従って路面摩擦係数を算出するための構成を示す。本実施例による路面摩擦係数の算出は、主としてモータＣＰＵ２００により行われる。車両ＣＰＵ１５は主としてエンジン１を制御するものであり、車両１００の各部に設けられた各種のセンサからの出力信号から得られる検出信号に基づいて車両全体の動作を制御する。車両ＣＰＵ１５は、各種センサからの出力信号に基づいて車両の状態を示す車両状態情報を算出し、モータＣＰＵ２００へ供給する。
【００２９】
モータＣＰＵ２００は左右の駆動ユニット８内のモータを制御するものであり、例えば左右の駆動ユニット８から、左右モータ発生駆動力Ｆｌｘ及びＦｒｘを入力される。
【００３０】
図３は、モータＣＰＵ２００の内部構成を示す機能ブロック図である。モータＣＰＵ２００は、大別して、車両情報記憶部２３と、前後輪発生横力演算部２４と、路面摩擦係数算出部２５とを備える。
【００３１】
車両情報記憶部２３は、例えばＲＯＭなどの半導体メモリにより構成することができ、車両の基本的な仕様に関連する車両情報を記憶している。具体的には、車両情報は、ヨー方向慣性モーメントＩｚ、モータギヤ比ｎ、駆動輪動荷重半径Ｒ、車両重心点から後輪軸までの距離ｌｒ、車両重心点から前輪軸までの距離ｌｆ、ホイールベースＬ、モータ輪トレッドＤ、車両質量ｍなどを含む。
【００３２】
前後輪発生横力演算部２４は、前後輪の発生横力Ｙｆ及びＹｒを算出して路面摩擦係数算出部２５へ供給する。具体的には、前後輪発生横力演算部２４は、車両情報記憶部２３から上記の車両情報を取得し、左右の駆動ユニット８から左右のモータ発生駆動力Ｆｌｘ及びＦｒｘを取得する。また、前後輪発生横力演算部２４は、車両ＣＰＵ１５から車両の状態を示す車両状態情報を取得する。車両状態情報としては、車速ｖ、ヨーレートｒ、ヨーレート微分値ｄｒ／ｄｔ、車両スリップ角β、車両スリップ角微分値ｄβ／ｄｔ、前輪スリップ角βｆ、後輪スリップ角βｒ、前後加速度ｇｘなどが含まれる。そして、前後輪発生横力演算部２４は、車両情報記憶部２３から得た車両情報、車両ＣＰＵ１５から得た車両状態情報及び左右の駆動ユニット８から得たモータ発生駆動力に基づいて、後述の演算方法により前後輪発生横力Ｙｆ及びｙｒを算出し、路面摩擦係数算出部２５へ供給する。
【００３３】
路面摩擦係数算出部２５は、車両ＣＰＵ１５から前輪スリップ角βｆ及び後輪スリップ角βｒを受け取り、前後輪発生横力演算部２４から前後輪発生横力Ｙｆ及びＹｒを受け取る。さらに、路面摩擦係数算出部２５は、車両情報記憶部２３から前輪のコーナリングパワーの変化率ｅｆ、後輪のコーナリングパワーの変化率ｅｒ、前輪基準コーナリングパワーＫｆ０、後輪基準コーナリングパワーＫｒ０を受け取り、それらを利用して路面摩擦係数μｙを算出する。
【００３４】
次に、前後輪発生横力演算部２４における演算について詳しく説明する。本実施形態のように前輪側にモータを有する駆動ユニットがある場合、車両の横力の釣り合いにより式２が得られ、モーメントの釣り合いにより式３が得られる。
【００３５】
【数１】

式２の左辺は、車両スリップ角の微分値ｄβ／ｄｔとヨーレートｒの和に車速ｖを乗じて車両の横加速度を算出し、それに車両質量ｍを乗じて車両の横力を求めている。一方、式２の右辺の第１項及び第２項は、前後輪の発生横力Ｙｆ及びＹｒの２倍の和により、４輪分の発生横力を算出している。さらに、第３項は前輪側の駆動ユニット８内のモータによる加減速成分を示している。
【００３６】
一方、式３の左辺はヨーレート微分値ｄｒ／ｄｔにヨー方向慣性モーメントＩｚを乗じて車体のモーメントを算出している。また、式３の右辺は、第１項及び第２項がそれぞれ前輪及び後輪により発生するモーメントを示し、第３項は駆動ユニット８内のモータが発生するモーメントを示している。
【００３７】
このように、式２及び式３においては、駆動ユニット内のモータによる駆動力要素（式２の右辺第３項）及びモーメント要素（式３の右辺第３項）を考慮して車両の横力及びモーメントの釣り合い式を立てている。
【００３８】
式２及び式３を前後輪の発生横力Ｙｆ及びＹｒについて解くと、式４が得られる。
【００３９】
【数２】

いま、前後輪の基準コーナリングパワーをそれぞれＫｆｏ、Ｋｒ０とし、車両旋回時のサスペンションのジオメトリ変化に起因する前後輪のコーナリングパワーの変化率をそれぞれｅｆ及びｅｒとすると、前後輪の発生横力Ｙｆ及びＹｒはそれぞれ式５及び式６となる。
【００４０】
【数３】

よって、式４〜式６により、前後輪での横力から求まる路面摩擦係数μｙｆ及びμｙｒはそれぞれ式７及び式８で得られる。
【００４１】
【数４】

最終的な横力から求まる路面摩擦係数μｙは、前後輪の路面摩擦係数μｙｆ及びμｙｒのうち小さい方としてヨーコントロールの安全性を確保する。即ち、
μｙ＝ｍｉｎ（μｙｆ，μｙｒ）
と得られる。この路面摩擦係数は、例えば動的コーナリングパワーを求める場合や、路面との摩擦を考慮して車両の駆動制御を行う場合などに使用される。
【００４２】
なお、上記の説明では、モータを備える駆動ユニットが車両の前輪側にある場合について説明したが、後輪側にある場合には、式２及び式３の代わりに下記の式９及び式１０を利用し同様の演算を行うことにより、路面摩擦係数を得ることができる。
【００４３】
【数５】

次に、第１実施例による路面摩擦係数の算出処理について説明する。図４は、路面摩擦係数算出処理のフローチャートである。前述のように、この処理は主としてモータＣＰＵ２００が各種の情報を取得し、演算することにより行われる。
【００４４】
まず、モータＣＰＵ２００内の前後輪発生横力演算部２４は車両ＣＰＵから車両状態情報を取得し（ステップＳ１）、左右の駆動ユニット８のモータからモータ情報としてモータ発生駆動力を取得し（ステップＳ２）、さらに車両情報記憶部２３から車両情報を取得する（ステップＳ３）。そして、前後輪発生横力演算部２４は、上述の演算手法に従って前後輪の発生横力を算出し、路面摩擦係数算出部２５へ供給する（ステップＳ４）。路面摩擦係数算出部２５は、車両ＣＰＵからの前後輪スリップ角などの車両状態情報、前後輪発生横力演算部２４からの前後輪発生横力及び車両情報記憶部２３からの車両情報に基づいて、前述の方法により路面摩擦係数μｙを求める（ステップＳ５）。
【００４５】
以上のように、第１実施例によれば、前輪又は後輪側に設けられたモータの駆動力を考慮して車両の横力及びモーメントの釣り合い式を求め、路面摩擦係数を求めているので、前後輪の一方又は両方をモータなどにより駆動する車両において、モータによる駆動／制動分を考慮して正しく路面摩擦係数を算出することができる。
【００４６】
［第２実施例］
次に、本発明の第２実施例について説明する。第２実施例は、車両１００がモータを利用した駆動ユニット８を備えることを利用し、モータ出力回転角速度と、モータが連結されている車輪の回転角速度との角速度差に基づいて、左右輪の各々について路面摩擦係数を算出するものである。なお、第２実施例においては、車両の構成は図１に示したものと同様である。
【００４７】
図５に、第２実施例による路面摩擦係数の算出のための制御部分の構成を示す。第２実施例における路面摩擦係数の算出は、第１実施例と同様に車両ＣＰＵ１５及びモータＣＰＵ２００により実行される。
【００４８】
第２実施例による路面摩擦係数の算出において使用される値を図６に示している。図５に示すように、車両ＣＰＵ１５は左右の前輪１０からそれぞれ左輪回転角速度ω＿ｔｉ＿ｌ及び右輪回転角速度ω＿ｔｉ＿ｒを受け取り、モータＣＰＵ２００へ供給する。また、モータＣＰＵ２００は、左右の駆動ユニット８から左モータ回転角速度ωｍｏ＿ｌ及び右モータ回転角速度ωｍｏ＿ｒを受け取る。モータＣＰＵ２００は、第１実施例の場合と同様に車両の仕様に関する車両情報を記憶するための車両情報記憶部２３を備える。本実施例においては、車両情報記憶部２３は、モータギヤ比ｎ、左輪加重Ｗｌ、右輪加重Ｗｒ、左ドライブシャフト捻りバネ定数Ｋｌ、右ドライブシャフト捻りバネ定数Ｋｒ、及び、駆動輪動荷重半径Ｒを記憶している。
【００４９】
次に、第２実施例における路面摩擦係数算出処理について説明する。図７は、路面摩擦係数算出処理のフローチャートである。なお、この処理は、モータＣＰＵ２００により実行される。
【００５０】
まず、モータＣＰＵ２００は、左右の駆動ユニット８から左右のモータ回転角速度ωｍｏ＿ｌ及びωｍｏ＿ｒを取得し（ステップＳ１１）、次に車両ＣＰＵ１５からモータ駆動輪の左右輪回転角速度ω＿ｔｉ＿ｌ及びω＿ｔｉ＿ｒを取得する（ステップＳ１２）。次に、モータＣＰＵ２００は、左右輪について、モータ回転角速度と車輪回転角速度との差の絶対値Δωｌ及びΔωｒを算出する（ステップＳ１３）。具体的には、図７に示すように、左モータ回転角速度ωｍｏ＿ｌをモータギヤ比ｎで除算することによりドライブシャフトの回転角速度を算出し、その値から左輪回転角速度ω＿ｔｉ＿ｌを減算して絶対値をとることにより左輪のモータ回転角速度と車輪回転角速度との差Δωｌを得る。また、同様に右輪のモータ回転角速度と車輪回転角速度との差Δωｒを得る。
【００５１】
これら回転速度差Δωｌ及びΔωｒにそれぞれドライブシャフト捻りバネ定数Ｋｌ及びＫｒを乗算することにより、左右輪における車輪の回転とドライブシャフトの回転とのねじれ分（Ｋｌ・Δωｌ、Ｋｒ・Δωｒ）が求められる。よって、これらをモータギヤ比ｎ、左右モータ駆動輪荷重Ｗｌ、Ｗｒ及び駆動輪荷重半径Ｒで割ることにおｙり、各輪での路面摩擦係数μｌ及びμｒが得られる。即ち、下記の式１１及び式１２により、左右輪の路面摩擦係数μｌ及びμｒを算出し（ステップＳ１４）、出力する（ステップＳ１５）。
【００５２】
μｌ＝（Ｋｌ・Δωｌ）／（Ｒ・ｎ・Ｗｌ）（式１１）
μｒ＝（Ｋｒ・Δωｒ）／（Ｒ・ｎ・Ｗｒ）（式１２）
以上のように、第２実施例では、左右駆動輪のモータ回転角速度及び車輪回転角速度、及び、左右のドライブシャフトのバネ定数に基づいて、精度よく路面摩擦係数を求めることができる。本実施例の手法を用いることにより、高い制動／駆動領域以外でも路面摩擦係数を正確に得ることができる。また、左右輪の路面摩擦係数が異なる路面を車両が走行した場合でも、左右独立にモータ発生駆動力を制御することが可能となり、車両の挙動を安定させることが可能となる。
【００５３】
［第３実施例］
次に、本発明の第３実施例について説明する。第３実施例は、駆動ユニット８内のモータのトルク実行値を求めるものである。図１に示した車両では、モータを備える左右の駆動ユニット８により左右輪を独立に駆動することができる。即ち、モータＣＰＵ２００から各駆動ユニット８へ出力モータトルクの指示値を与えることにより、左右の駆動ユニット８のモータトルク出力値が制御される。よって、実際に左右各輪が指示値どおりのトルクを出力しているか否かを検出する必要がある。そこで、本実施例では、既に得られた路面摩擦係数の推定値μ、左右モータ回転角速度ωｍｏ＿ｌ及びωｍｏ＿ｒ、左右輪回転角速度ω＿ｔｉ＿ｌ及びω＿ｔｉ＿ｒに基づいて、左右各輪についてのモータトルク実行値を算出する。
【００５４】
本実施例においてモータトルク実行値の算出に使用される制御部分は図５に示した第２実施例のものと同様である。即ち、モータトルク実行値の算出は、取得しモータＣＰＵ２００により実行される。
【００５５】
モータトルク実行値の算出に用いられる各値を図８に示す。図５及び図８を参照すると、左右モータ回転角速度ωｍｏ＿ｌ及びωｍｏ＿ｒは車両ＣＰＵ１５からモータＣＰＵ２００へ供給される。また、左右輪回転角速度ω＿ｔｉ＿ｌ及びω＿ｔｉ＿ｒは左右の駆動ユニット８からモータＣＰＵ２００へ供給される。さらに、モータギヤ比ｎ、左右輪荷重Ｗｌ及びＷｒ、駆動輪動荷重半径ＲなどはモータＣＰＵ２００内の車両情報記憶部２３に記憶されている。また、本実施例では、路面摩擦係数の推定値μは既知とする。モータＣＰＵ２００は、上記の各値に基づいて、左右のモータトルク実行値ｔｑ＿ｌ＿ｃｕｒ及びｔｑ＿ｒ＿ｃｕｒを算出する。
【００５６】
モータトルク実行値算出処理のフローチャートを図９に示す。まず、モータＣＰＵ２００は、左右の駆動ユニット８から左右のモータ回転角速度ωｍｏ＿ｌ及びωｍｏ＿ｒを取得し（ステップＳ１０１）、次に車両ＣＰＵ１５から左右輪回転角速度ω＿ｔｉ＿ｌ及びω＿ｔｉ＿ｒを取得する（ステップＳ１０２）。次に、モータＣＰＵ２００は、左右輪について、モータ回転角速度と車輪回転角速度との差Δωｌ及びΔωｒを算出する（ステップＳ１０３）。
【００５７】
次に、モータＣＰＵ２００は、駆動ユニット８のモータにより左輪が駆動されているか否かを判定する（ステップＳ１０４）。モータにより左輪が駆動されていない場合には、ドライブシャフトにねじれは生じず、左モータ回転角速度ωｍｏ＿ｌと左輪回転角速度ω＿ｔｉ＿ｌとの差Δωｌはゼロとなる。よって、Δωｌの値がゼロでなければ（ステップＳ１０４；Ｙｅｓ）、左輪は駆動されていると判断される。
【００５８】
次に、右輪に対して同様の判断が行われる。即ち、右モータ回転角速度ωｍｏ＿ｒと右輪回転角速度ω＿ｔｉ＿ｒとの差Δωｒがゼロでなければ（ステップＳ１０５）、右輪はモータにより駆動されていると判断される。
【００５９】
こうして、左右輪がともに駆動されていると判断されると、モータＣＰＵ２００は式１３及び式１４に従い、左右のモータトルク実行値を算出する（ステップＳ１０６）。
【００６０】
ｔｑ＿ｌ＿ｃｕｒ＝μ・Ｗｌ・Ｒ／Δωｌ（式１３）
ｔｑ＿ｒ＿ｃｕｒ＝μ・Ｗｒ・Ｒ／Δωｒ（式１４）
このように、本実施例では、路面摩擦係数μが既知であれば、左右モータ回転角速度ωｍｏ＿ｌ及びωｍｏ＿ｒと、左右輪回転角速度ω＿ｔｉ＿ｌ及びω＿ｔｉ＿ｒを検出することにより、左右モータのトルク実行値を得ることができる。よって、モータＣＰＵ２００は、左右の駆動ユニット８に与えたモータトルク指示値と、上記の方法で算出されたモータトルク実行値とを比較することにより、駆動ユニット８の出力トルクを制御することができる。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、前輪又は後輪の左右輪を、モータなどを利用した駆動ユニットにより独立に駆動可能な車両において、モータの駆動力や回転角速度などを利用して、路面摩擦係数を正確に算出することができる。また、路面摩擦係数が得られた状態では、モータ及び車輪の回転角速度を検出することにより、各輪のモータトルク実行値を求めることができ、左右輪のモータトルクを正しく制御することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る車両の概略構成を示す図である。
【図２】第１実施例による路面摩擦係数算出のための制御部分の概略構成を示すブロック図である。
【図３】図２に示すモータＣＰＵの内部構成を示すブロック図である。
【図４】第１実施例による路面摩擦係数算出処理のフローチャートである。
【図５】第１実施例による路面摩擦係数算出のための制御部分の概略構成を示すブロック図である。
【図６】第２実施例による路面摩擦係数算出に使用される各値を示す。
【図７】第２実施例による路面摩擦係数算出処理のフローチャートである。
【図８】第３実施例によるモータトルク実行値の算出に使用される各値を示す。
【図９】第３実施例によるモータトルク実行値算出処理のフローチャートである。
【符号の説明】
１エンジン
３トランスミッション
７前輪
８モータ
１０後輪
１５車両ＣＰＵ
１００車両
２００モータＣＰＵ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for calculating a road surface friction coefficient and a driving torque execution value of each wheel in a vehicle capable of independently controlling driving of left and right wheels.
[0002]
[Prior art]
In recent years, there has been known a four-wheel drive device in which one of the left and right front wheels and the left and right rear wheels is driven by an engine and the other is driven by a drive device such as a hydraulic motor or an electric motor. In such a vehicle, the driving state of the vehicle is controlled by controlling the driving force of the driving device.
[0003]
In order to control the driving force by a driving device such as a motor, the road surface friction coefficient of each wheel is calculated. There has been proposed a method for obtaining a road surface friction coefficient from a lateral force of a vehicle using a vehicle motion model (see, for example, Patent Document 1). The method of this document calculates the lateral force of the front and rear wheels based on the balance formula of the lateral force and moment of the vehicle, obtains the dynamic cornering power, and calculates the ratio with the reference cornering power as the road surface friction coefficient μy. Yes. Further, in a vehicle in which the left and right wheels are each driven by a motor, a method for obtaining a road surface friction coefficient of each wheel from a motor torque, a slip ratio, a wheel speed, etc. A method for obtaining a road surface friction coefficient has also been proposed (see, for example, Patent Document 3). Further, when the longitudinal acceleration of the vehicle is gx and the lateral acceleration is gy, the road surface friction coefficient μ is generally
μ ≧ (gx ² + gy ² ) ^1/2 (Formula 1)
Therefore, a method for obtaining a road surface friction coefficient using this relationship is known.
[0004]
On the other hand, in a vehicle that drives wheels by a driving device such as a motor, it is required to calculate the driving torque of each wheel. In a vehicle in which wheels are driven by a motor, a method has been proposed in which the output torque of the motor is detected by a torque detector (see, for example, Patent Document 4).
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2002-127882 A [Patent Document 2]
Japanese Patent No. 2670626 [Patent Document 3]
Japanese National Patent Publication No. 3-500086 [Patent Document 4]
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-177906
[Problems to be solved by the invention]
In the method of Patent Document 1 described above, the balance formula between the lateral force during turning of the vehicle and the moment based on the reference cornering power is that in the steady circular turning state of the vehicle, and the lateral force and moment due to driving / braking during turning of the vehicle. The effect of is not considered. Therefore, in a vehicle in which left and right wheels are driven by a driving device such as a motor, the road surface friction coefficient calculated by the above method is not necessarily highly accurate. As a conventional technique for controlling the yaw of a vehicle, there is a technique using a brake, a steering or the like. However, there is a problem in accuracy and responsiveness. However, when yaw control is performed using a driving device such as a motor, accuracy and responsiveness are improved, and at the same time, improvement in accuracy is also required for estimation of a road surface friction coefficient.
[0007]
Further, in the method using the above formula 1, the equal sign of the same formula is established in the high braking / driving region, but the equal sign is not established in the low braking / driving region, and the estimated speed of the road surface friction coefficient is reduced. End up.
[0008]
The present invention has been made in view of the above points, and in a vehicle capable of independently controlling the driving force of the left and right wheels, the road friction coefficient and the driving of each wheel are considered in consideration of the driving amount of each wheel during turning. It is an object of the present invention to provide a vehicle control device capable of accurately obtaining a torque execution value.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In one aspect of the present invention, a control apparatus for a vehicle that drives left and right wheels with independent left and right motors is based on a balance formula of lateral force and moment of the vehicle during turning and a reference cornering power. A road surface friction coefficient calculating unit that calculates a road surface friction coefficient of the wheel, wherein the lateral force balance equation includes a driving force element by the motor, and the moment balance equation includes a moment element generated by the motor. And
[0010]
In the above vehicle, at least one of the front and rear wheels has a structure in which the left and right wheels are driven by independent motors. A road surface friction coefficient is calculated using a balance equation of the lateral force and moment of the vehicle while the vehicle is turning. Here, the lateral force balance formula includes a driving force element by the motor, and the moment balance formula includes a moment element generated by the motor. This makes it possible to accurately calculate the road surface friction coefficient in consideration of the driving force and moment generated by the motor.
[0011]
In one aspect of the vehicle control apparatus, the road surface friction coefficient calculation unit obtains the balance equation using vehicle information related to vehicle specifications, vehicle state information related to the vehicle state, and generated driving force of the motor. Lateral force calculating means for determining the generated lateral force of the front and rear wheels; and friction coefficient calculating means for determining the road surface friction coefficient based on the generated lateral force of the front and rear wheels and the reference cornering power. According to this aspect, the road surface friction coefficient is obtained based on the relationship between the generated lateral force of the front and rear wheels and the reference cornering power obtained from the generated driving force of the motor.
[0012]
In another aspect of the present invention, a vehicle control device that drives left and right wheels with independent left and right motors is based on a difference between an output rotational angular velocity of the left and right motors and a rotational angular velocity of the left and right wheels. A road surface friction coefficient calculating unit that calculates the road surface friction coefficient of the left and right wheels is provided.
[0013]
In the above vehicle, at least one of the front and rear wheels has a structure in which the left and right wheels are driven by independent motors. Since the difference between the output rotational angular velocities of the left and right motors and the rotational angular velocities of the left and right wheels has a correlation with the road surface friction coefficient, the road surface friction coefficient can be calculated using these rotational angular speed differences.
[0014]
In one aspect of the vehicle control apparatus, the left and right wheels are connected to the left and right motors by left and right drive shafts, and the road surface friction coefficient calculation unit uses a torsion spring constant of the left and right drive shafts. The road surface friction coefficient is calculated. Accordingly, the road surface friction coefficient can be obtained based on the difference between the output rotational angular velocity of the motor and the rotational angular velocity of the left and right wheels and the twisted portion of the drive shaft.
[0015]
In another aspect of the present invention, a vehicle control apparatus that drives left and right wheels with independent motors is based on a difference between an output rotational angular velocity of the left and right motors and a rotational angular velocity of the left and right wheels, and a road surface friction coefficient. And a torque execution value calculation unit for calculating torque execution values of the left and right motors.
[0016]
In the above vehicle, at least one of the front and rear wheels has a structure in which the left and right wheels are driven by independent motors. If the road friction coefficient is known, the torque execution values of the left and right motors can be calculated based on the difference between the output rotational angular velocities of the left and right motors and the rotational angular velocities of the left and right wheels.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0018]
First, a schematic configuration of the vehicle 100 according to the embodiment of the present invention will be described. In addition, the vehicle 100 according to the present embodiment is an application of the present invention to an FR vehicle (engine front and rear wheel drive system) of 4WD (four wheel drive) specification. However, the application of the present invention is not limited to this, and can also be applied to the rear wheels of an FF vehicle (engine front front wheel drive system).
[0019]
FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of a vehicle 100 according to the present invention. The vehicle 100 mainly includes an engine 1, a torque converter 2, a transmission 3, a propeller shaft 4, a differential gear 5, left and

right drive shafts

6L and 6R, and left and right drive shafts 9L. And 9R, left and right

rear wheels

7L and 7R, left and right

front wheels

10L and 10R, and left and right drive units 8L and 8R. In the following description, for the components arranged symmetrically, “L” and “R” are added to the reference signs when the left and right distinction is necessary, and the reference numerals are omitted when the right and left distinction is not necessary. To do. For example, when referring to the left and right drive units, “drive unit 8” is described, and when referring to the left motor, “drive unit 8L” is described.
[0020]
The engine 1 is an internal combustion engine that generates power by exploding an air-fuel mixture in a combustion chamber. The reciprocating motion of the piston due to the combustion of the air-fuel mixture in the combustion chamber is converted into the rotational motion of the crankshaft (not shown) via the connecting rod (not shown). The crankshaft transmits power to the rear wheel 7 via the torque converter 2, the transmission 3, the propeller shaft 4, the differential gear 5, and the drive shaft 6.
[0021]
The torque converter 2 is provided between the engine 1 and the transmission 3. The torque converter 2 uses a working fluid such as oil to function as a clutch for intermittently transmitting the rotational torque output from the engine 1 to the transmission 3 and to transmit the rotational torque to the transmission 3 by increasing the rotational torque. It has the function to do.
[0022]
The transmission 3 is provided between the torque converter 2 and the propeller shaft 4 and includes a plurality of gears (planetary gears) corresponding to each of the four forward speeds (first speed to fourth speed) and the first reverse speed. . The transmission 3 operates a hydraulic control device (not shown) based on a command signal from the ECU, thereby performing a shift operation from a low speed to a high speed (shift up) or a shift from a high speed to a low speed (shift down). )I do.
[0023]
The propeller shaft 4 is a propulsion shaft that is provided between the transmission 3 and the differential gear 5 and transmits the driving force obtained from the engine 1 to the rear wheel 7 side.
[0024]
The differential gear 5 is composed of a combination of a plurality of bevel gears, and is a gear that adjusts the rotational speeds of the inner and outer wheels when the vehicle rotates. Specifically, when the vehicle 100 travels on a straight road, the differential gear 5 rotates the left and right rear wheels 7 at the same speed. On the other hand, when the vehicle 100 performs a turning motion, a difference in rotational speed between the left and right rear wheels 7 is generated, so that the differential gear 5 adjusts the rotational speed of the differential gear 5 to enable a smooth turning motion.
[0025]
The drive shaft 6 is an axle that is rotatably connected to the left and right rear wheels 7. The drive shaft 6 is rotated by a driving force from the engine 1 and transmits power to the rear wheel 7.
[0026]
The drive unit 8 includes, for example, an electric motor such as a permanent magnet type synchronous motor that converts electrical energy into mechanical energy, and a speed reducer, and is provided at a position for driving the left and right front wheels. The drive shaft 9 is an axle that is rotatably connected to the left and right front wheels 10 independently on the left and right. The drive shafts 9 are output shafts of the left and right drive units 8, respectively, and are given drive force independently from each drive unit 8. That is, the left and right front wheels 10 are driven independently by the left and right drive units 8.
[0027]
[First embodiment]
Next, a first embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment, the road surface friction coefficient μy is obtained based on the lateral force generated during turning and the reference cornering power in the above-described vehicle. At that time, the driving force element by the motor in the drive unit 8 is obtained. And the feature is that the moment element is taken into consideration.
[0028]
FIG. 2 shows a configuration for calculating the road surface friction coefficient according to the first embodiment. The calculation of the road surface friction coefficient according to the present embodiment is mainly performed by the motor CPU 200. The vehicle CPU 15 mainly controls the engine 1 and controls the operation of the entire vehicle based on detection signals obtained from output signals from various sensors provided in each part of the vehicle 100. The vehicle CPU 15 calculates vehicle state information indicating the state of the vehicle based on output signals from various sensors, and supplies the vehicle state information to the motor CPU 200.
[0029]
The motor CPU 200 controls the motors in the left and right drive units 8. For example, the left and right drive units 8 receive left and right motor generation drive forces Flx and Frx.
[0030]
FIG. 3 is a functional block diagram showing the internal configuration of the motor CPU 200. The motor CPU 200 roughly includes a vehicle information storage unit 23, a front and rear wheel generated lateral force calculation unit 24, and a road surface friction coefficient calculation unit 25.
[0031]
The vehicle information storage unit 23 can be configured by a semiconductor memory such as a ROM, for example, and stores vehicle information related to basic specifications of the vehicle. Specifically, the vehicle information includes the yaw inertia moment Iz, the motor gear ratio n, the driving wheel dynamic load radius R, the distance lr from the vehicle center of gravity to the rear wheel axis, the distance if from the vehicle center of gravity to the front wheel axis, the wheel base L, motor wheel tread D, vehicle mass m and the like.
[0032]
The front and rear wheel generated lateral force calculation unit 24 calculates the generated lateral forces Yf and Yr of the front and rear wheels and supplies them to the road surface friction coefficient calculation unit 25. Specifically, the front and rear wheel generated lateral force calculation unit 24 acquires the vehicle information from the vehicle information storage unit 23 and acquires the left and right motor-generated driving forces Flx and Frx from the left and right drive units 8. Further, the front and rear wheel generated lateral force calculation unit 24 acquires vehicle state information indicating the state of the vehicle from the vehicle CPU 15. The vehicle state information includes vehicle speed v, yaw rate r, yaw rate differential value dr / dt, vehicle slip angle β, vehicle slip angle differential value dβ / dt, front wheel slip angle βf, rear wheel slip angle βr, longitudinal acceleration gx, and the like. It is. Then, the front and rear wheel generated lateral force calculation unit 24 is described later based on vehicle information obtained from the vehicle information storage unit 23, vehicle state information obtained from the vehicle CPU 15, and motor generated drive force obtained from the left and right drive units 8. The front and rear wheel generated lateral forces Yf and yr are calculated by the calculation method and supplied to the road surface friction coefficient calculating unit 25.
[0033]
The road surface friction coefficient calculating unit 25 receives the front wheel slip angle βf and the rear wheel slip angle βr from the vehicle CPU 15, and receives the front and rear wheel generated lateral forces Yf and Yr from the front and rear wheel generated lateral force calculating unit 24. Further, the road surface friction coefficient calculating unit 25 receives the change rate ef of the cornering power of the front wheels, the change rate er of the cornering power of the rear wheels, the front wheel reference cornering power Kf0, and the rear wheel reference cornering power Kr0 from the vehicle information storage unit 23, The road surface friction coefficient μy is calculated using them.
[0034]
Next, the calculation in the front and rear wheel generated lateral force calculation unit 24 will be described in detail. When there is a drive unit having a motor on the front wheel side as in this embodiment, Equation 2 is obtained by balancing the lateral force of the vehicle, and Equation 3 is obtained by balancing the moment.
[0035]
[Expression 1]

The left side of Equation 2 calculates the lateral acceleration of the vehicle by multiplying the sum of the differential value dβ / dt of the vehicle slip angle and the yaw rate r by the vehicle speed v, and multiplies it by the vehicle mass m to obtain the lateral force of the vehicle. On the other hand, the first term and the second term on the right side of Equation 2 calculate the generated lateral force for four wheels by the sum of the generated lateral forces Yf and Yr of the front and rear wheels. Further, the third term represents an acceleration / deceleration component by the motor in the front-wheel drive unit 8.
[0036]
On the other hand, the left side of Equation 3 calculates the moment of the vehicle body by multiplying the yaw rate differential value dr / dt by the yaw direction moment of inertia Iz. In the right side of Equation 3, the first term and the second term indicate the moments generated by the front wheels and the rear wheels, respectively, and the third term indicates the moment generated by the motor in the drive unit 8.
[0037]
In this way, in the

formulas

2 and 3, the lateral force of the vehicle is considered in consideration of the driving force element (the third term on the right side of the formula 2) and the moment element (the third term on the right side of the formula 3). And a balance formula of moments.
[0038]
When Expression 2 and Expression 3 are solved for the generated lateral forces Yf and Yr of the front and rear wheels, Expression 4 is obtained.
[0039]
[Expression 2]

Now, assuming that the reference cornering powers of the front and rear wheels are Kfo and Kr0, respectively, and the rate of change of the cornering power of the front and rear wheels due to the change in the suspension geometry when turning the vehicle is ef and er, respectively, the generated lateral force Yf and Yr becomes Formula 5 and Formula 6, respectively.
[0040]
[Equation 3]

Therefore, the road surface friction coefficients μyf and μyr obtained from the lateral forces at the front and rear wheels are obtained by Expressions 7 and 8 according to Expressions 4 to 6, respectively.
[0041]
[Expression 4]

The road surface friction coefficient μy obtained from the final lateral force ensures the safety of yaw control as the smaller one of the road surface friction coefficients μyf and μyr of the front and rear wheels. That is,
μy = min (μyf, μyr)
And obtained. This road surface friction coefficient is used, for example, when obtaining dynamic cornering power or when driving control of the vehicle in consideration of friction with the road surface.
[0042]
In the above description, the case where the drive unit including the motor is on the front wheel side of the vehicle has been described. However, when the drive unit is on the rear wheel side, the following Expression 9 and Expression 10 are used instead of Expression 2 and Expression 3. A road surface friction coefficient can be obtained by performing the same calculation using the same.
[0043]
[Equation 5]

Next, the road surface friction coefficient calculation process according to the first embodiment will be described. FIG. 4 is a flowchart of road surface friction coefficient calculation processing. As described above, this process is mainly performed by the motor CPU 200 acquiring and calculating various types of information.
[0044]
First, the front and rear wheel generated lateral force calculation unit 24 in the motor CPU 200 acquires vehicle state information from the vehicle CPU (step S1), and acquires motor generated driving force as motor information from the motors of the left and right drive units 8 (step S2). Further, vehicle information is acquired from the vehicle information storage unit 23 (step S3). Then, the front and rear wheel generated lateral force calculation unit 24 calculates the generated lateral force of the front and rear wheels in accordance with the above-described calculation method, and supplies it to the road surface friction coefficient calculation unit 25 (step S4). The road surface friction coefficient calculating unit 25 is based on vehicle state information such as front and rear wheel slip angles from the vehicle CPU, front and rear wheel generated lateral force from the front and rear wheel generated lateral force calculating unit 24, and vehicle information from the vehicle information storage unit 23. Then, the road surface friction coefficient μy is obtained by the above-described method (step S5).
[0045]
As described above, according to the first embodiment, the balance formula of the lateral force and moment of the vehicle is obtained in consideration of the driving force of the motor provided on the front wheel or rear wheel side, and the road surface friction coefficient is obtained. In a vehicle in which one or both of the front and rear wheels are driven by a motor or the like, the road surface friction coefficient can be correctly calculated in consideration of driving / braking by the motor.
[0046]
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The second embodiment utilizes the fact that the vehicle 100 includes a drive unit 8 that uses a motor, and based on the angular speed difference between the motor output rotational angular velocity and the rotational angular velocity of the wheel to which the motor is connected, The road surface friction coefficient is calculated for each. In the second embodiment, the configuration of the vehicle is the same as that shown in FIG.
[0047]
FIG. 5 shows the configuration of a control portion for calculating the road surface friction coefficient according to the second embodiment. The calculation of the road surface friction coefficient in the second embodiment is executed by the vehicle CPU 15 and the motor CPU 200 as in the first embodiment.
[0048]
FIG. 6 shows values used in calculating the road surface friction coefficient according to the second embodiment. As shown in FIG. 5, the vehicle CPU 15 receives the left wheel rotation angular velocity ω_ti_l and the right wheel rotation angular velocity ω_ti_r from the left and right front wheels 10, and supplies them to the motor CPU 200. The motor CPU 200 receives the left motor rotation angular velocity ωmo_l and the right motor rotation angular velocity ωmo_r from the left and right drive units 8. The motor CPU 200 includes a vehicle information storage unit 23 for storing vehicle information related to vehicle specifications, as in the first embodiment. In the present embodiment, the vehicle information storage unit 23 includes a motor gear ratio n, a left wheel load Wl, a right wheel load Wr, a left drive shaft torsion spring constant Kl, a right drive shaft torsion spring constant Kr, and a driving wheel dynamic load radius R. Is remembered.
[0049]
Next, the road surface friction coefficient calculation process in the second embodiment will be described. FIG. 7 is a flowchart of road surface friction coefficient calculation processing. This process is executed by the motor CPU 200.
[0050]
First, the motor CPU 200 acquires the left and right motor rotation angular velocities ωmo_l and ωmo_r from the left and right drive units 8 (step S11), and then acquires the left and right wheel rotation angular velocities ω_ti_l and ω_ti_r of the motor drive wheels from the vehicle CPU 15 (step S12). ). Next, the motor CPU 200 calculates the absolute values Δωl and Δωr of the difference between the motor rotation angular velocity and the wheel rotation angular velocity for the left and right wheels (step S13). Specifically, as shown in FIG. 7, the rotational angular velocity of the drive shaft is calculated by dividing the left motor rotational angular velocity ωmo_l by the motor gear ratio n, and the absolute value is obtained by subtracting the left wheel rotational angular velocity ω_ti_l from that value. Thus, a difference Δωl between the motor rotational angular velocity of the left wheel and the wheel rotational angular velocity is obtained. Similarly, a difference Δωr between the motor rotational angular velocity of the right wheel and the wheel rotational angular velocity is obtained.
[0051]
By multiplying these rotational speed differences Δωl and Δωr by the drive shaft torsion spring constants Kl and Kr, respectively, the torsional amount (Kl · Δωl, Kr · Δωr) between the rotation of the wheel and the rotation of the drive shaft in the left and right wheels is obtained. . Therefore, by dividing these by the motor gear ratio n, the left and right motor drive wheel loads Wl and Wr, and the drive wheel load radius R, the road surface friction coefficients μl and μr for each wheel can be obtained. That is, the road surface friction coefficients μl and μr of the left and right wheels are calculated by the following equations 11 and 12 (step S14) and output (step S15).
[0052]
μl = (Kl · Δωl) / (R · n · Wl) (Formula 11)
μr = (Kr · Δωr) / (R · n · Wr) (Formula 12)
As described above, in the second embodiment, the road surface friction coefficient can be accurately obtained based on the motor rotation angular velocity and wheel rotation angular velocity of the left and right drive wheels, and the spring constants of the left and right drive shafts. By using the technique of this embodiment, the road surface friction coefficient can be accurately obtained even outside the high braking / driving range. Further, even when the vehicle travels on road surfaces with different road surface friction coefficients between the left and right wheels, the motor-generated driving force can be controlled independently on the left and right sides, and the behavior of the vehicle can be stabilized.
[0053]
[Third embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the third embodiment, the torque execution value of the motor in the drive unit 8 is obtained. In the vehicle shown in FIG. 1, the left and right wheels can be independently driven by the left and right drive units 8 having motors. That is, the motor torque output values of the left and right drive units 8 are controlled by giving an instruction value of the output motor torque from the motor CPU 200 to each drive unit 8. Therefore, it is necessary to detect whether or not the left and right wheels are actually outputting torque as indicated. In this embodiment, therefore, the motor torque execution value for each of the left and right wheels is calculated based on the estimated value μ of the road surface friction coefficient, the left and right motor rotation angular velocities ωmo_l and ωmo_r, and the left and right wheel rotation angular velocities ω_ti_l and ω_ti_r. .
[0054]
In this embodiment, the control portion used for calculating the motor torque execution value is the same as that of the second embodiment shown in FIG. That is, the calculation of the motor torque execution value is acquired and executed by the motor CPU 200.
[0055]
Each value used for calculation of the motor torque execution value is shown in FIG. Referring to FIGS. 5 and 8, the left and right motor rotational angular velocities ωmo_l and ωmo_r are supplied from the vehicle CPU 15 to the motor CPU 200. The left and right wheel rotational angular velocities ω_ti_l and ω_ti_r are supplied from the left and right drive units 8 to the motor CPU 200. Further, the motor gear ratio n, the left and right wheel loads Wl and Wr, the driving wheel dynamic load radius R, and the like are stored in the vehicle information storage unit 23 in the motor CPU 200. In this embodiment, it is assumed that the estimated value μ of the road surface friction coefficient is known. The motor CPU 200 calculates the left and right motor torque execution values tq_l_cur and tq_r_cur based on the above values.
[0056]
A flowchart of the motor torque execution value calculation process is shown in FIG. First, the motor CPU 200 acquires the left and right motor rotation angular velocities ωmo_l and ωmo_r from the left and right drive units 8 (step S101), and then acquires the left and right wheel rotation angular velocities ω_ti_l and ω_ti_r from the vehicle CPU 15 (step S102). Next, the motor CPU 200 calculates the difference Δωl and Δωr between the motor rotation angular velocity and the wheel rotation angular velocity for the left and right wheels (step S103).
[0057]
Next, the motor CPU 200 determines whether or not the left wheel is driven by the motor of the drive unit 8 (step S104). When the left wheel is not driven by the motor, the drive shaft is not twisted, and the difference Δωl between the left motor rotational angular velocity ωmo_l and the left wheel rotational angular velocity ω_ti_l is zero. Therefore, if the value of Δωl is not zero (step S104; Yes), it is determined that the left wheel is being driven.
[0058]
Next, the same determination is made for the right wheel. That is, if the difference Δωr between the right motor rotation angular velocity ωmo_r and the right wheel rotation angular velocity ω_ti_r is not zero (step S105), it is determined that the right wheel is driven by the motor.
[0059]
Thus, when it is determined that both the left and right wheels are driven, the motor CPU 200 calculates the left and right motor torque execution values according to the equations 13 and 14 (step S106).
[0060]
tq_l_cur = μ · Wl · R / Δωl (Formula 13)
tq_r_cur = μ · Wr · R / Δωr (Formula 14)
Thus, in this embodiment, if the road surface friction coefficient μ is known, the left and right motor rotational angular velocities ωmo_l and ωmo_r and the left and right wheel rotational angular velocities ω_ti_l and ω_ti_r are detected to obtain the torque execution values of the left and right motors. Can do. Therefore, the motor CPU 200 can control the output torque of the drive unit 8 by comparing the motor torque instruction value given to the left and right drive units 8 with the motor torque execution value calculated by the above method. .
[0061]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in the vehicle in which the left and right wheels of the front wheel or the rear wheel can be independently driven by a drive unit using a motor or the like, using the driving force of the motor, the rotational angular velocity, etc., The road surface friction coefficient can be accurately calculated. Further, in the state where the road surface friction coefficient is obtained, the motor torque execution value of each wheel can be obtained by detecting the rotational angular velocity of the motor and wheels, and the motor torque of the left and right wheels can be correctly controlled. Become.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a vehicle according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of a control portion for calculating a road surface friction coefficient according to the first embodiment.
3 is a block diagram showing an internal configuration of a motor CPU shown in FIG. 2. FIG.
FIG. 4 is a flowchart of road surface friction coefficient calculation processing according to the first embodiment.
FIG. 5 is a block diagram showing a schematic configuration of a control portion for calculating a road surface friction coefficient according to the first embodiment.
FIG. 6 shows each value used for road surface friction coefficient calculation according to the second embodiment.
FIG. 7 is a flowchart of road surface friction coefficient calculation processing according to the second embodiment.
FIG. 8 shows each value used for calculating a motor torque execution value according to the third embodiment.
FIG. 9 is a flowchart of a motor torque execution value calculation process according to a third embodiment.
[Explanation of symbols]
1 Engine 3 Transmission 7 Front wheel 8 Motor 10 Rear wheel 15 Vehicle CPU
100 Vehicle 200 Motor CPU

Claims

In a vehicle control device that drives left and right wheels with independent left and right motors,
A road surface friction coefficient calculation unit that calculates a road surface friction coefficient of the left and right wheels based on a balance equation of a lateral force and a moment of the vehicle during turning and a reference cornering power,
2. The vehicle control apparatus according to claim 1, wherein the lateral force balance formula includes a driving force element generated by the motor, and the moment balance formula includes a moment element generated by the motor.

The road surface friction coefficient calculator is
Lateral force calculation means for obtaining vehicle information relating to vehicle specifications, vehicle state information relating to the state of the vehicle, and the balance equation using the generated driving force of the motor, and for determining the lateral force generated by the front and rear wheels;
The vehicle control device according to claim 1, further comprising: a friction coefficient calculation unit that obtains the road surface friction coefficient based on the generated lateral force of the front and rear wheels and the reference cornering power.

In a vehicle control device that drives left and right wheels with independent left and right motors,
A vehicle control apparatus, comprising: a road surface friction coefficient calculation unit that calculates a road surface friction coefficient of the left and right wheels based on a difference between an output rotation angular velocity of the left and right motors and a rotation angular speed of the left and right wheels.

The left and right wheels are connected to the left and right motors by left and right drive shafts,
The control device according to claim 3, wherein the road surface friction coefficient calculation unit calculates the road surface friction coefficient using a torsion spring constant of the left and right drive shafts.

In a vehicle control device that drives left and right wheels with independent motors,
A torque execution value calculation unit that calculates a torque execution value of the left and right motors based on a difference between an output rotation angular velocity of the left and right motors and a rotation angular velocity of the left and right wheels, and a road surface friction coefficient; A vehicle control device.