JP2008109833A - Electric cart - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動モータを用いた電動レーシングカート等の電動カートに関する。 The present invention relates to an electric cart such as an electric racing cart using an electric motor.
近年、モータスポーツの普及に伴い、レーシングカート等のカートが幅広い年齢層に利用されるようになってきている。また、レーシングカート等のカートは、通常、左右の後輪を駆動輪として回転駆動する形式になっており、左右の後輪は、デファレンシャルギアを備えず直結され、共通のエンジン又は電動モータによって一体的に回転駆動するものであった。 In recent years, with the spread of motor sports, carts such as racing carts have been used by a wide range of age groups. In addition, a cart such as a racing cart is usually driven to rotate with the left and right rear wheels as drive wheels, and the left and right rear wheels are directly connected without a differential gear, and are integrated by a common engine or electric motor. It was rotationally driven.
なお、本発明に関連する先行技術として特許文献1及び特許文献2に示すものがある。
ところで、前述のように、レーシングカート等のカートの左右の後輪は、デファレンシャルギアを備えず直結され、共通のエンジン又は電動モータによって一体的に回転駆動する形式になっており、高度な駆動力配分制御をしているものが少ない。駆動力配分制御を可能にするには、車体速度を検出するためのセンサ等を備える必要があり、これによるコスト増が避けられないというのも問題点であった。そのため、カートは、エンジンのエンジントルク又は電動モータのモータトルクが増大すると、コーナリング中にオーバーステアの傾向が強くなって、スピンを招くおそれが生じる。一方、コーナリング中にエンジンのエンジントルク又は電動モータのモータトルクを小さくして、スピンを回避しようとすると、カートの旋回速度を十分に確保することができない。要するに、従来のカートにあっては、種々の制約から高度な駆動力配分制御を行うことが難しいため、コーナリング性能を高めることが極めて困難であるという問題があった。 By the way, as described above, the left and right rear wheels of a cart such as a racing cart are directly connected without a differential gear, and are driven to rotate integrally by a common engine or electric motor. There are few things that do distribution control. In order to enable the driving force distribution control, it is necessary to provide a sensor for detecting the vehicle body speed, and the increase in cost due to this is inevitable. Therefore, when the engine torque of the engine or the motor torque of the electric motor is increased, the cart has a tendency to oversteer during cornering, which may cause spin. On the other hand, if the engine torque of the engine or the motor torque of the electric motor is reduced during cornering to try to avoid spin, the cart turning speed cannot be sufficiently secured. In short, the conventional cart has a problem that it is extremely difficult to improve cornering performance because it is difficult to perform advanced driving force distribution control due to various restrictions.
そこで、本発明は、コーナリング性能を十分に高めることができる、新規な構成の電動カートを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an electric cart having a novel configuration that can sufficiently improve cornering performance.
本発明の第1の特徴(請求項1に記載の発明の特徴)は、左右の後輪を駆動輪として第1電動モータ及び第2電動モータで独立して回転駆動する電動カートにおいて、検出された操舵角及び車体速度に基づいて前記後輪のスリップ角を演算するスリップ角演算手段と、車体速度及び検出された各前記後輪の車輪速に基づいて各前記後輪のスリップ率を演算するスリップ率演算手段と、検出された横加速度及び検出された前後加速度に基づいて各前記後輪の車輪荷重を演算する車輪荷重演算手段と、演算された前記後輪のスリップ角及び演算された各前記後輪の車輪荷重を、タイヤ横力とスリップ角と車輪荷重の関係を示すタイヤ横力データに適用して、各前記後輪のタイヤ横力を演算するタイヤ横力演算手段と、演算された各前記後輪のスリップ率及び演算された各前記後輪の車輪荷重を、タイヤ前後力とスリップ率と車輪荷重の関係を示すタイヤ前後力データに適用して、各前記後輪のタイヤ前後力を演算するタイヤ前後力演算手段と、演算された各前記後輪のタイヤ横力及び演算された各前記後輪のタイヤ前後力に基づいて車両重心位置の周りのヨーモーメントを演算するヨーモーメント演算手段と、演算されたヨーモーメントと目標ヨーモーメントの差をなくすように前記第1電動モータの第1モータトルク指令値及び第2電動モータの第2モータトルク指令値を演算するモータトルク指令値演算手段と、演算された前記第1モータトルク指令値及び前記第2モータトルク指令値に基づいて前記第1電動モータ及び前記第2電動モータを制御するモータ制御手段と、を具備したことを要旨とする。 The first feature of the present invention (the feature of the invention described in claim 1) is detected in an electric cart that is driven to rotate independently by a first electric motor and a second electric motor with left and right rear wheels as drive wheels. Slip angle calculating means for calculating the slip angle of the rear wheel based on the steering angle and vehicle speed, and calculating the slip ratio of each rear wheel based on the vehicle speed and the detected wheel speed of each rear wheel. Slip rate calculating means, wheel load calculating means for calculating the wheel load of each rear wheel based on the detected lateral acceleration and detected longitudinal acceleration, the calculated slip angle of the rear wheel, and each calculated Tire lateral force calculating means for calculating the tire lateral force of each of the rear wheels by applying the wheel load of the rear wheel to tire lateral force data indicating a relationship between a tire lateral force, a slip angle, and a wheel load; Each of the rear wheels The tire front / rear force is calculated by applying the tire ratio and the calculated wheel load of each rear wheel to the tire longitudinal force data indicating the relationship between the tire longitudinal force, the slip ratio, and the wheel load. Force calculating means; and yaw moment calculating means for calculating a yaw moment around the center of gravity of the vehicle based on the calculated tire lateral force of each rear wheel and the calculated tire longitudinal force of each rear wheel. Motor torque command value calculating means for calculating the first motor torque command value of the first electric motor and the second motor torque command value of the second electric motor so as to eliminate the difference between the yaw moment and the target yaw moment. Motor control means for controlling the first electric motor and the second electric motor based on the first motor torque command value and the second motor torque command value. It is the gist of.
第1の特徴によると、前記ヨーモーメント演算手段は、前記タイヤ横力演算手段によって演算された各前記後輪のタイヤ横力及び前記タイヤ前後力演算手段によって演算された各前記後輪のタイヤ前後力に基づいて車両重心位置の周りのヨーモーメントを演算し、前記モータトルク指令値演算手段は、演算されたヨーモーメントと目標ヨーモーメントの差をなくすように前記第1電動モータの第1モータトルク指令値及び第2電動モータの第2モータトルク指令値を演算し、前記モータ制御手段は、演算された前記第1モータトルク指令値及び前記第2モータトルク指令値に基づいて前記第1電動モータ及び前記第2電動モータを制御しているため、電動モータ全体のモータトルク(前記第1電動モータのモータトルクと前記第2電動モータのモータトルクの和)を小さくしなくても、前記第1電動モータの第1モータトルク及び前記第2電動モータの第2モータトルクを前記電動カートのコーナリング状況の変化に応じて可変することができる。具体的には、左コーナリング時に、前記第2電動モータのモータトルクを第1電動モータのモータトルクよりも十分に大きすると共に、右コーナリング時に、前記第1電動モータのモータトルクを前記第2電動モータのモータトルクよりも十分に大きくすることができる。 According to the first feature, the yaw moment calculating means includes the tire lateral force of each rear wheel calculated by the tire lateral force calculating means and the tire front and rear of each rear wheel calculated by the tire longitudinal force calculating means. The yaw moment around the center of gravity of the vehicle is calculated based on the force, and the motor torque command value calculation means calculates the first motor torque of the first electric motor so as to eliminate the difference between the calculated yaw moment and the target yaw moment. A command value and a second motor torque command value of the second electric motor are calculated, and the motor control means is configured to calculate the first electric motor based on the calculated first motor torque command value and the second motor torque command value. Since the second electric motor is controlled, the motor torque of the entire electric motor (the motor torque of the first electric motor and the second electric motor The first motor torque of the first electric motor and the second motor torque of the second electric motor can be varied according to a change in cornering status of the electric cart without reducing the sum of the motor torques. . Specifically, the motor torque of the second electric motor is sufficiently larger than the motor torque of the first electric motor during left cornering, and the motor torque of the first electric motor is increased to the second electric motor during right cornering. It can be made sufficiently larger than the motor torque of the motor.
本発明の第2の特徴(請求項2に記載の発明の特徴)では、第1の特徴に加えて、目標ヨーモーメントは、オーバステア、ニュートラルステア、アンダーステアが自由に設定されることを要旨とする。 The gist of the second feature of the present invention (feature of the invention described in claim 2) is that, in addition to the first feature, the target yaw moment is freely set to oversteer, neutral steer, and understeer. .
本発明の第3の特徴(請求項3に記載の発明の特徴)は、第1の特徴又は第2の特徴に加えて、タイヤ横力データは、タイヤ横力とスリップ角と車輪荷重の関係を示すタイヤ横力マップであって、タイヤ前後力データは、タイヤ前後力とスリップ率と車輪荷重の関係を示すタイヤ前後力マップであることを要旨とする。 The third feature of the present invention (the feature of the invention described in claim 3) is that, in addition to the first feature or the second feature, the tire lateral force data includes the relationship between the tire lateral force, the slip angle, and the wheel load. The tire longitudinal force data is a tire longitudinal force map indicating the relationship between the tire longitudinal force, the slip ratio, and the wheel load.
本発明の第4の特徴(請求項4に記載の発明の特徴)は、第1の特徴又は第2の特徴に加えて、タイヤ横力データは、タイヤ横力とスリップ角と車輪荷重の関係を示すマジックフォーミュラの関係式であって、タイヤ前後力データは、タイヤ前後力とスリップ率と車輪荷重の関係を示すマジックフォーミュラの関係式であることを要旨とする。 The fourth feature of the present invention (the feature of the invention described in claim 4) is that, in addition to the first feature or the second feature, the tire lateral force data includes the relationship between the tire lateral force, the slip angle, and the wheel load. The tire formula longitudinal force data is a magic formula relational formula indicating the relationship between the tire longitudinal force, the slip ratio, and the wheel load.
本発明の第5の特徴(請求項5に記載の発明の特徴)は、第1の特徴に加えて、第1電動モータのトルクを検知する第1トルク検出手段と、第2電動モータのトルクを検知する第2トルク検出手段と、第1トルク検出手段で検知されたトルク、第2トルク検出手段で検知されたトルク及び検出された前後加速度から車体速度を演算する車体速度演算手段とを備えることを要旨とする。 In addition to the first feature, a fifth feature of the present invention (a feature of the invention described in claim 5) is a first torque detecting means for detecting the torque of the first electric motor, and a torque of the second electric motor. And a vehicle body speed calculation means for calculating a vehicle body speed from the torque detected by the first torque detection means, the torque detected by the second torque detection means, and the detected longitudinal acceleration. This is the gist.
請求項1から請求項5のうちのいずれかの請求項に記載の発明によれば、前記電動モータ全体のモータトルクを小さくしなくても、前記第1電動モータの第1モータトルク及び前記第2電動モータの第2モータトルクを前記電動カートのコーナリング状況の変化に応じて可変できるため、前記電動カートの旋回速度を十分に確保しつつ、安定したコーナリングを容易に行うことができ、前記電動カートのコーナリング性能を十分に高めることができる。 According to the invention according to any one of claims 1 to 5, the first motor torque of the first electric motor and the first motor torque can be reduced without reducing the motor torque of the entire electric motor. Since the second motor torque of the two electric motors can be varied in accordance with the change in the cornering state of the electric cart, stable cornering can be easily performed while sufficiently securing the turning speed of the electric cart. The cornering performance of the cart can be sufficiently increased.
特に、請求項2から請求項5のうちのいずれかの請求項に記載の発明によれば、目標ヨーモーメントがニュートラルステアになるように設定されているため、前記電動カートのステアリング特性をニュートラルステア又はニュートラルステアに近い状態に保つことができ、前記電動カートのコーナリング性能を飛躍的に向上させることができる。 In particular, according to the invention described in any one of claims 2 to 5, since the target yaw moment is set to be neutral steer, the steering characteristic of the electric cart is set to neutral steer. Alternatively, it can be kept close to neutral steer, and the cornering performance of the electric cart can be greatly improved.
本発明の実施形態について図1から図5を参照して説明する。 An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
ここで、図1は、本発明の実施形態に係る電動レーシングカートの制御ブロック図、図2は、本発明の実施形態に係る電動レーシングカートの模式的な平面図、図3は、コントローラにおけるCPUによる一連のモータ制御処理のフローチャート、図4は、各後輪のタイヤ横力・タイヤ前後力、及び車両重心位置の周りのヨーモーメントを説明する図、図5(a)は、タイヤ横力マップを示す図、図5(b)は、タイヤ前後力を示す図である。 Here, FIG. 1 is a control block diagram of the electric racing cart according to the embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic plan view of the electric racing cart according to the embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a CPU in the controller. 4 is a flowchart of a series of motor control processes according to FIG. 4, FIG. 4 is a diagram illustrating tire lateral force / tire longitudinal force of each rear wheel, and yaw moment around the vehicle center of gravity, and FIG. 5 (a) is a tire lateral force map. FIG. 5B is a diagram showing the tire longitudinal force.
図2に示すように、本発明の実施形態に係る電動レーシングカート1は、電動カートの1つであって、車体フレーム3をベースとして具備している。また、車体フレーム3の後部には、左右の後輪5a,5bが回転可能に設けられており、車体フレーム3の前部には、左右の前輪5c,5dが回転可能に設けられている。そして、車体フレーム3の左側後部には、第1電動モータ7が設けられており、この第1電動モータ7の出力軸は、左側の後輪5aの回転軸にギア機構9又はチェーン機構(図示省略)を介して連動連結されている。同様に、車体フレーム3の右側後部には、第2電動モータ11が設けられており、この第2電動モータ11の出力軸は、右側の後輪5bの回転軸にギア機構13又はチェーン機構(図示省略)を介して連動連結されている。つまり、電動レーシングカート1は、左右の後輪5a,5bを駆動輪として第1電動モータ7及び第2電動モータ11によって独立して回転駆動するようになっている。
As shown in FIG. 2, an electric racing cart 1 according to an embodiment of the present invention is one of electric carts, and includes a vehicle body frame 3 as a base. In addition, left and right
車体フレーム3の前部には、左右の前輪5c,5dを転蛇するステアリングホイール15が設けられている。なお、図示は省略するが、車体フレーム3の中央部には、ドライバーが着座するシートが配設されており、車体フレーム3の前部には、アクセルペダル及びブレーキペダルがそれぞれ設けられている。
A
ステアリングホイール15のホイール軸の近傍には、操舵角δを検出する操舵角検出センサ17が設けられており、車体フレーム3の適宜位置には、車体速度Vを検出する車体速検出センサ19が設けられている。また、各後輪5a,5bの近傍には、車輪速Sa,Sbを検出する車輪速検出センサ21a,21bがそれぞれ設けられている。更に、車体フレーム3の適宜位置には、横方向(左右方向)の加速度を検出する横加速度検出センサ23、及び前後方向の加速度を検出する前後加速度検出センサ25がそれぞれ設けられている。
A steering
図1及び図2に示すように、車体フレーム3には、第1電動モータ7及び第2電動モータ11の制御等を行うコントローラ27が設けられており、このコントローラ27には、操舵角検出センサ17、車体速検出センサ19、車輪速検出センサ21a,21b、横加速度検出センサ23、及び前後加速度検出センサ25が電気的に接続されている。また、コントローラ27は、第1電動モータ7及び第2電動モータ11の制御を行うためのモータ制御プログラム等を記憶するROM(図示省略)と、このROMに記憶されたモータ制御プログラム等を解釈して実行するCPU(図示省略)と、このCPUの作業領域を提供するRaM(図示省略)とを備えている。そして、コントローラ27におけるROMは、タイヤ横力データ記憶部29としての機能及びタイヤ前後力データ記憶部31としての機能を有してあって、コントローラ27におけるCPUは、スリップ角演算部33としての機能、スリップ率演算部35としての機能、車輪荷重演算部37としての機能、タイヤ横力演算部39としての機能、タイヤ前後力演算部41としての機能、ヨーモーメント演算部43としての機能、モータトルク指令値演算部45としての機能、及びモータ制御部47としての機能を有しており、各機能の詳細は、次のようになる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the vehicle body frame 3 is provided with a
即ち、タイヤ横力データ記憶部29は、タイヤ横力Fyとスリップ角θと車輪荷重Fzの関係を示すタイヤ横力マップ(図5(a)参照)をタイヤ横力データとして記憶するものである。また、実際のタイヤ横力マップは、車輪荷重Fz毎に多数用意されている。なお、タイヤ横力データ記憶部29は、タイヤ横力マップの代わりに、タイヤ横力Fyとスリップ角θと車輪荷重Fzの関係を示すマジックフォーミュラの関係式をタイヤ横力データとして記憶するようにしても構わない。
That is, the tire lateral force
タイヤ前後力データ記憶部31は、タイヤ前後力Fxとスリップ率αと車輪荷重Fzの関係を示すタイヤ前後力マップ(図5(b)参照)をタイヤ前後力データとして記憶するものである。また、実際のタイヤ前後力マップは、車輪荷重Fz毎に多数用意されている。なお、タイヤ前後力データ記憶部31は、タイヤ前後力マップの代わりに、タイヤ前後力Fxとスリップ率αと車輪荷重Fzの関係を示すマジックフォーミュラの関係式を記憶するようにしても構わない。
The tire longitudinal force
スリップ角演算部33は、車体速検出センサ19によって検出された車体速度V及び操舵角検出センサ17によって検出された操舵角δを、
θ=f(δ,V) ・・・式(1)
に適用して、スリップ角θを演算するものである。
The slip
θ = f (δ, V) (1)
Is used to calculate the slip angle θ.
スリップ率演算部35は、車体速検出センサ19によって検出された車体速度V及び車輪速検出センサ21a,21bによって検出された各後輪5a,5bの車輪速Sa,Sbを、
α=(V−S)/S ・・・式(2)
に適用して、スリップ率αa,αbを演算するものである。
The slip
α = (V−S) / S (2)
To calculate slip ratios αa and αb.
車輪荷重演算部37は、横加速度検出センサ23によって検出された横加速度Gx及び前後加速度検出センサ25によって検出された前後加速度Gyを、
Fz=f(Gy,Gx) ・・・式(3)
に適用して、各後輪5a,5bの車輪荷重Fza,Fzbを演算するものである。
The
Fz = f (Gy, Gx) (3)
To calculate the wheel loads Fza and Fzb of the
タイヤ横力演算部39は、スリップ角演算部33によって演算された後輪5a,5bのスリップ角θ及び車輪荷重演算部37によって演算された各後輪5a,5bの車輪荷重Fza,Fzbを、タイヤ横力データ記憶部29に記憶されたタイヤ横力マップに適用して、各後輪5a,5bのタイヤ横力Fya,Fyb(図4参照)を演算するものである。
The tire
タイヤ前後力演算部41は、スリップ率演算部35によって演算された各後輪5a,5bのスリップ率αa,αb及び車輪荷重演算部37によって演算された各後輪5a,5bの車輪荷重Fza,Fzbを、タイヤ前後力データ記憶部31に記憶されたタイヤ前後力マップに適用して、各後輪5a,5bのタイヤ前後力Fxa,Fxb(図4参照)を演算するものである。
The tire longitudinal
ヨーモーメント演算部43は、タイヤ横力演算部39によって演算された各後輪5a,5bのタイヤ横力Fya,Fyb及びタイヤ前後力演算部41によって演算された各後輪5a,5bのタイヤ前後力Fxa,Fxbを、
YM=−Lr(Fya+Fyb)−1/2Wt(Fxa−Fxb) ・・・式(4)
に適用して、車両重心位置GCの周りのヨーモーメントYM(図4参照)を演算するものである。ここで、前記式(4)において、Wtは、電動レーシングカート1のトレッド、Lrは、後輪5a,5bの車軸と車両重心位置GCとの前後方向の距離である(図4参照)。
The yaw
YM = −Lr (Fya + Fyb) −1/2 Wt (Fxa−Fxb) (4)
To calculate the yaw moment YM (see FIG. 4) around the vehicle center of gravity position GC. Here, in the formula (4), Wt is the tread of the electric racing cart 1, and Lr is the distance in the front-rear direction between the axle of the
モータトルク指令値演算部45は、ヨーモーメント演算部43によって演算されたヨーモーメントYMと、車両の運動方程式からニュートラルステアになるように設定された目標ヨーモーメントGYMの差をなくすように第1電動モータ7の第1モータトルク指令値TP1及び第2電動モータ11の第2モータトルク指令値TP2を演算するものである。なお、より具体的には、モータトルク指令値演算部45は、車両重心位置GCの周りのヨーモーメントYMと第1電動モータ7の第1モータトルクと第2電動モータ11の第2モータトルクとの関係式に、ヨーモーメント演算部43によって演算されたヨーモーメントYMを適用して、第1電動モータ7の第1モータトルク指令値TP1及び第2電動モータ11の第2モータトルク指令値TP2を演算するものである。なお、目標ヨーモーメントは、ニュートラルステアのほか、オーバステア、アンダーステアになるように設定することもできる。
The motor torque command
モータ制御部47は、モータトルク指令値演算部45によって演算された第1モータトルク指令値TP1及び第2モータトルク指令値TP2に基づいて第1電動モータ7及び第2電動モータ11を制御するものである。なお、より具体的には、モータ制御部47は、第1電動モータ7に供給される電流値及び第2電動モータ11に供給される電流値を制御するものである。
The
続いて、コントローラ27におけるCPUによる一連のモータ制御処理について図3を参照して説明する。なお、コントローラ27におけるCPUによる一連のモータ制御処理は、所定の周期(例えば4msec)毎に実行される。
Next, a series of motor control processes by the CPU in the
まず、コントローラ27におけるCPUは、各種の検出センサの入力信号検知処理を実行する(ステップ1)。具体的には、コントローラ27におけるCPUは、操舵角検出センサ17、車体速検出センサ19、車輪速検出センサ21a,21b、横加速度検出センサ23、及び前後加速度検出センサ25からの入力信号を検知する。
First, the CPU in the
ステップ1の終了後に、コントローラ27におけるCPUは、スリップ率・スリップ角・車輪荷重の演算処理を実行する(ステップ2)。具体的には、コントローラ27におけるCPU(スリップ角演算部33)は、検出された操舵角δ及び検出された車体速度Vを前記式(1)に適用して、スリップ角θを演算する共に、コントローラ27におけるCPU(スリップ率演算部35)は、検出された車体速度V及び検出された各後輪5a,5bの車輪速Sa,Sbを前記式(2)に適用して、スリップ率αa,αbを演算する。また、コントローラ27におけるCPU(車輪荷重演算部37)は、検出された横加速度Gx及び検出された前後加速度Gyを前記式(3)に適用して、各後輪5a,5bの車輪荷重Fza,Fzbを演算する。
After the end of step 1, the CPU in the
ステップ2の終了後に、コントローラ27におけるCPUは、タイヤ横力・タイヤ前後力の演算処理を実行する(ステップ3)。具体的には、コントローラ27におけるCPU(タイヤ横力演算部39)は、演算された後輪5a,5bのスリップ角θ及び演算された各後輪5a,5bの車輪荷重Fza,Fzbをタイヤ横力マップに適用して、各後輪5a,5bのタイヤ横力Fya,Fybを演算する。また、コントローラ27におけるCPU(タイヤ前後力演算部41)は、演算された各後輪5a,5bのスリップ率αa,αb及び演算された各後輪5a,5bの車輪荷重Fza,Fzbをタイヤ前後力マップに適用して、各後輪5a,5bのタイヤ前後力Fxa,Fxbを演算する。
After the end of step 2, the CPU in the
ステップ3の終了後に、コントローラ27におけるCPUは、ヨーモーメントの演算処理を実行する(ステップ4)。具体的には、コントローラ27におけるCPU(ヨーモーメント演算部43)は、演算された各後輪5a,5bのタイヤ横力Fya,Fyb及び演算された各後輪5a,5bのタイヤ前後力Fxa,Fxbを前記式(4)に適用して、車両重心位置GCの周りのヨーモーメントYMを演算する。
After the end of step 3, the CPU in the
ステップ4の終了後に、コントローラ27におけるCPUは、モータトルク指令値の演算処理を実行する(ステップ5)。具体的には、コントローラ27におけるCPU(モータトルク指令値演算部45)は、演算されたヨーモーメントYMとニュートラルステアになるように設定された目標ヨーモーメントGYMの差をなくすように、第1電動モータ7の第1モータトルク指令値TP1及び第2電動モータ11の第2モータトルク指令値TP2を演算する。
After the end of step 4, the CPU in the
ステップ5の終了後に、コントローラ27におけるCPUは、モータトルク制御処理を実行する(ステップ6)。具体的には、コントローラ27におけるCPU(モータ制御部47)は、演算された第1モータトルク指令値TP1及び第2モータトルク指令値TP2に基づいて第1電動モータ7及び第2電動モータ11を制御する。
After the end of step 5, the CPU in the
上述した実施形態では、車体速検出センサ19により車体速度Vを検出する例について説明したが、駆動に係わるモータのトルクと前後加速度から車体速度を演算することもできる。以下、電動カート1の左右後輪に直結された第1電動モータ7のトルク、第2電動モータ11のトルク及び前後加速度から車体速度を演算する例について説明する。
In the embodiment described above, the example in which the vehicle body speed V is detected by the vehicle body
図6に示す電動レーシングカートの制御ブロックにおいて、図1に示した構成と同一の機能を有するものは、図1と同一の番号を付して詳細な説明を省略する。図6に示す制御ブロックは、第1電動モータ7のトルクを検出する第1モータトルク検出センサ53と、第2電動モータ11のトルクを検出する第2モータトルク検出センサ55とを備え、コントローラ51は、これらトルク検出センサにより検出されたモータのトルクと前後加速度検出センサ25により検出された前後加速度から車体速度Vを算出する車体速演算部57を備えることを特徴とする。
In the control block of the electric racing cart shown in FIG. 6, those having the same functions as those in the configuration shown in FIG. The control block shown in FIG. 6 includes a first motor
車体速度は、コントローラ51における車体速演算部57により算出することができるので、図6に示す本実施形態では、図1に示した車体速検出センサ19を設ける必要がない。
Since the vehicle body speed can be calculated by the vehicle body
続いて、コントローラ51におけるCPUによる一連のモータ制御処理について図7を参照して説明する。なお、コントローラ51におけるCPUによる一連のモータ制御処理は、所定の周期(例えば4msec)毎に実行される。 Next, a series of motor control processes by the CPU in the controller 51 will be described with reference to FIG. Note that a series of motor control processes by the CPU in the controller 51 is executed every predetermined cycle (for example, 4 msec).
コントローラ51におけるCPUは、各種の検出センサの入力信号検知処理を実行する(ステップ11)。具体的には、コントローラ51におけるCPUは、操舵角検出センサ17、車体速検出センサ19、車輪速検出センサ21a,21b、横加速度検出センサ23、及び前後加速度検出センサ25からの入力信号を検知する。
The CPU in the controller 51 executes input signal detection processing for various detection sensors (step 11). Specifically, the CPU in the controller 51 detects input signals from the steering
ステップ11の終了後に、コントローラ51におけるCPU(車体速演算部57)は、第1モータトルク検出センサ53と、第2モータトルク検出センサ55と、これらトルク検出センサにより検出されたモータのトルクと、前後加速度検出センサ25により検出された前後加速度から車体速度を算出する(ステップ12)。
After the end of
ステップ12の終了後に、コントローラ27におけるCPUは、スリップ率・スリップ角・車輪荷重の演算処理を実行する(ステップ13)。これ以降のステップ13乃至ステップ17の処理は、図3に示したステップ2乃至ステップ6の処理に準ずる。即ち、コントローラ27におけるCPU(スリップ角演算部33)は、検出された操舵角δ及び検出された車体速度Vを前記式(1)に適用して、スリップ角θを演算する共に、コントローラ27におけるCPU(スリップ率演算部35)は、ステップ12で算出された車体速度V及び検出された各後輪5a,5bの車輪速Sa,Sbを前記式(2)に適用して、スリップ率αa,αbを演算する。また、コントローラ27におけるCPU(車輪荷重演算部37)は、検出された横加速度Gx及び検出された前後加速度Gyを前記式(3)に適用して、各後輪5a,5bの車輪荷重Fza,Fzbを演算する。
After the end of step 12, the CPU in the
ステップ13の終了後に、コントローラ27におけるCPUは、タイヤ横力・タイヤ前後力の演算処理を実行する(ステップ14)。具体的には、コントローラ27におけるCPU(タイヤ横力演算部39)は、演算された後輪5a,5bのスリップ角θ及び演算された各後輪5a,5bの車輪荷重Fza,Fzbをタイヤ横力マップに適用して、各後輪5a,5bのタイヤ横力Fya,Fybを演算する。また、コントローラ27におけるCPU(タイヤ前後力演算部41)は、演算された各後輪5a,5bのスリップ率αa,αb及び演算された各後輪5a,5bの車輪荷重Fza,Fzbをタイヤ前後力マップに適用して、各後輪5a,5bのタイヤ前後力Fxa,Fxbを演算する。
After the end of
ステップ14の終了後に、コントローラ27におけるCPUは、ヨーモーメントの演算処理を実行する(ステップ15)。具体的には、コントローラ27におけるCPU(ヨーモーメント演算部43)は、演算された各後輪5a,5bのタイヤ横力Fya,Fyb及び演算された各後輪5a,5bのタイヤ前後力Fxa,Fxbを前記式(4)に適用して、車両重心位置GCの周りのヨーモーメントYMを演算する。
After the end of step 14, the CPU in the
ステップ15の終了後に、コントローラ27におけるCPUは、モータトルク指令値の演算処理を実行する(ステップ16)。具体的には、コントローラ27におけるCPU(モータトルク指令値演算部45)は、演算されたヨーモーメントYMとニュートラルステアになるように設定された目標ヨーモーメントGYMの差をなくすように、第1電動モータ7の第1モータトルク指令値TP1及び第2電動モータ11の第2モータトルク指令値TP2を演算する。
After the end of
ステップ16の終了後に、コントローラ27におけるCPUは、モータトルク制御処理を実行する(ステップ17)。具体的には、コントローラ27におけるCPU(モータ制御部47)は、演算された第1モータトルク指令値TP1及び第2モータトルク指令値TP2に基づいて第1電動モータ7及び第2電動モータ11を制御する。
After the end of step 16, the CPU in the
続いて、本発明の実施形態の作用及び効果について説明する。 Then, the effect | action and effect of embodiment of this invention are demonstrated.
ヨーモーメント演算部43は、タイヤ横力演算部39によって演算された各後輪5a,5bのタイヤ横力Fya,Fyb及びタイヤ前後力演算部41によって演算された各後輪5a,5bのタイヤ前後力Fxa,Fxbを前記式(4)に適用してヨーモーメントYMを演算し、モータトルク指令値演算部45は、演算されたヨーモーメントYMと目標ヨーモーメントGYMの差をなくすように第1電動モータ7の第1モータトルク指令値TP1及び第2電動モータ11の第2モータトルク指令値TP2を演算し、モータ制御部47は、演算された第1モータトルク指令値TP1及び第2モータトルク指令値TP2に基づいて第1電動モータ7及び第2電動モータ11を制御しているため、電動モータ全体のモータトルク(第1電動モータ7のモータトルクと第2電動モータ11のモータトルクの和)を小さくしなくても、第1電動モータ7の第1モータトルク及び第2電動モータ11の第2モータトルクを電動レーシングカート1のコーナリング状況の変化に応じて可変することができる。具体的には、左コーナリング時に、第2電動モータ11のモータトルクを第1電動モータ7のモータトルクよりも十分に大きすると共に、右コーナリング時に、第1電動モータ7のモータトルクを第2電動モータ11のモータトルクよりも十分に大きくすることができる。
The yaw
また、図6、図7を用いて説明したように、第1電動モータ7のトルクを検出する第1モータトルク検出センサ53と、第2電動モータ11のトルクを検出する第2モータトルク検出センサ55とを設け、コントローラ51が、これらトルク検出センサにより検出されたモータのトルクと前後加速度検出センサ25により検出された前後加速度から車体速度を算出する車体速演算部57を備えることにより、車体速度を検出するための車体速度センサ等を設けることなく、高度な駆動力配分制御が可能になる。これにより、車体速度センサ等によるコスト増を低減することができる。
As described with reference to FIGS. 6 and 7, the first motor
従って、本発明の実施形態によれば、電動レーシングカート1の旋回速度を十分に確保しつつ、安定したコーナリングを容易に行うことができ、電動レーシングカート1のコーナリング性能を十分に高めることができる。特に、目標ヨーモーメントGYMがニュートラルステアになるように設定されているため、電動レーシングカート1のステアリング特性をニュートラルステア又はニュートラルステアに近い状態に保つことができ、電動レーシングカート1のコーナリング性能を飛躍的に向上させることができる。 Therefore, according to the embodiment of the present invention, stable cornering can be easily performed while sufficiently securing the turning speed of the electric racing cart 1, and the cornering performance of the electric racing cart 1 can be sufficiently enhanced. . In particular, since the target yaw moment GYM is set to be neutral steer, the steering characteristics of the electric racing cart 1 can be maintained at a neutral steer or a state close to neutral steer, and the cornering performance of the electric racing cart 1 can be greatly improved. Can be improved.
なお、本発明は、前述の実施形態の説明に限られるものではなく、その他、種々の態様で実施可能である。また、本発明に包含される権利範囲は、これらの実施形態に限定されないものである。 In addition, this invention is not restricted to description of the above-mentioned embodiment, In addition, it can implement in a various aspect. Further, the scope of rights encompassed by the present invention is not limited to these embodiments.
1 電動レーシングカート
3 車体フレーム
5a,5b 後輪
5c,5d 前輪
7 第1電動モータ
11 第2電動モータ
17 操舵角検出センサ
19 車体速検出センサ
21a,21b 車輪速検出センサ
23 横加速度検出センサ
25 前後加速度検出センサ
27 コントローラ
29 タイヤ横力データ記憶部
31 タイヤ前後力データ記憶部
33 スリップ角演算部
35 スリップ率演算部
37 車輪荷重演算部
39 タイヤ横力演算部
41 タイヤ前後力演算部
43 ヨーモーメント演算部
45 モータトルク指令値演算部
47 モータ制御部
51 コントローラ
53 第1モータトルク検出センサ
55 第2モータトルク検出センサ
57 車体速度演算部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electric racing cart 3
Claims (5)
検出された操舵角及び車体速度に基づいて前記後輪のスリップ角を演算するスリップ角演算手段と、
車体速度及び検出された各前記後輪の車輪速に基づいて各前記後輪のスリップ率を演算するスリップ率演算手段と、
検出された横加速度及び検出された前後加速度に基づいて各前記後輪の車輪荷重を演算する車輪荷重演算手段と、
演算された前記後輪のスリップ角及び演算された各前記後輪の車輪荷重を、タイヤ横力とスリップ角と車輪荷重の関係を示すタイヤ横力データに適用して、各前記後輪のタイヤ横力を演算するタイヤ横力演算手段と、
演算された各前記後輪のスリップ率及び演算された各前記後輪の車輪荷重を、タイヤ前後力とスリップ率と車輪荷重の関係を示すタイヤ前後力データに適用して、各前記後輪のタイヤ前後力を演算するタイヤ前後力演算手段と、
演算された各前記後輪のタイヤ横力及び演算された各前記後輪のタイヤ前後力に基づいて車両重心位置の周りのヨーモーメントを演算するヨーモーメント演算手段と、
演算されたヨーモーメントと目標ヨーモーメントの差をなくすように前記第1電動モータの第1モータトルク指令値及び第2電動モータの第2モータトルク指令値を演算するモータトルク指令値演算手段と、
演算された前記第1モータトルク指令値及び前記第2モータトルク指令値に基づいて前記第1電動モータ及び前記第2電動モータを制御するモータ制御手段と、
を具備したことを特徴とする電動カート。 In the electric cart that is driven to rotate independently by the first electric motor and the second electric motor using the left and right rear wheels as drive wheels,
Slip angle calculating means for calculating the slip angle of the rear wheel based on the detected steering angle and vehicle body speed;
Slip ratio calculating means for calculating a slip ratio of each rear wheel based on a vehicle body speed and a detected wheel speed of each rear wheel;
Wheel load calculating means for calculating the wheel load of each of the rear wheels based on the detected lateral acceleration and the detected longitudinal acceleration;
Applying the calculated slip angle of the rear wheel and the calculated wheel load of each rear wheel to tire lateral force data indicating the relationship between the tire lateral force, the slip angle, and the wheel load, the tire of each rear wheel Tire lateral force calculating means for calculating lateral force;
The calculated slip ratio of each rear wheel and the calculated wheel load of each rear wheel are applied to the tire longitudinal force data indicating the relationship between the tire longitudinal force, the slip ratio, and the wheel load. Tire longitudinal force calculating means for calculating tire longitudinal force;
A yaw moment calculating means for calculating a yaw moment around the center of gravity of the vehicle based on the calculated tire lateral force of each rear wheel and the calculated tire longitudinal force of each rear wheel;
Motor torque command value calculating means for calculating the first motor torque command value of the first electric motor and the second motor torque command value of the second electric motor so as to eliminate the difference between the calculated yaw moment and the target yaw moment;
Motor control means for controlling the first electric motor and the second electric motor based on the calculated first motor torque command value and the second motor torque command value;
An electric cart comprising:
前記第2電動モータのトルクを検知する第2トルク検出手段と、
前記第1トルク検出手段で検知されたトルク、前記第2トルク検出手段で検知されたトルク、及び検出された前記前後加速度から車体速度を演算する車体速度演算手段を備えることを特徴とする請求項1に記載の電動カート。 First torque detecting means for detecting the torque of the first electric motor;
Second torque detecting means for detecting the torque of the second electric motor;
The vehicle body speed calculating means for calculating a vehicle body speed from the torque detected by the first torque detecting means, the torque detected by the second torque detecting means, and the detected longitudinal acceleration. The electric cart according to 1.
Priority Applications (1)
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2010187480A (en) * | 2009-02-12 | 2010-08-26 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | Turning assisting device of electric vehicle |
JP2019025938A (en) * | 2017-07-25 | 2019-02-21 | 株式会社ジェイテクト | Motion control device of vehicle |
-
2006
- 2006-12-26 JP JP2006350332A patent/JP2008109833A/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2010187480A (en) * | 2009-02-12 | 2010-08-26 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | Turning assisting device of electric vehicle |
US8285452B2 (en) | 2009-02-12 | 2012-10-09 | Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. | Turning motion assistance device for electric vehicle |
DE102010007630B4 (en) | 2009-02-12 | 2019-02-07 | Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. | Turning motion assist device for electric vehicle |
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