JP2010259291A - Vehicle controller of electric vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、各車輪を別個独立した電気モータによって駆動する電気自動車の車両制御装置に関する。 The present invention relates to a vehicle control device for an electric vehicle in which each wheel is driven by an independent electric motor.
従来、電気モータによって駆動される電気自動車、及びエンジン等の内燃機関を備える自動四輪車などの車両には、凹凸、ドライ/ウェット等の路面の状態によって、縦揺れ(ピッチング)或いは上下跳ね(バウンシング)などの外乱が与えられる。 Conventionally, vehicles such as an electric vehicle driven by an electric motor and a four-wheeled vehicle including an internal combustion engine such as an engine have pitching or vertical jumping (pitching) or vertical jumping (depending on a road surface state such as unevenness and dry / wet) Disturbances such as bouncing are given.
コーナリング時に、上述した外乱が車両に与えられると、車輪に加わる荷重が車輪毎に変化する。そのため、車輪に装着されたタイヤ毎にコーナリングパワー(CP)が変化する。そのため、コーナリング時における車両の操縦安定性が低下することが問題になっていた。 When the above-described disturbance is applied to the vehicle during cornering, the load applied to the wheel changes for each wheel. Therefore, the cornering power (CP) changes for each tire mounted on the wheel. Therefore, it has been a problem that the steering stability of the vehicle during cornering is lowered.
これに対して、コーナリング時に、車両の駆動トルクを補正することによって車両を安定化させる制御システムが開示されている(例えば、特許文献1)。 On the other hand, a control system that stabilizes the vehicle by correcting the driving torque of the vehicle during cornering is disclosed (for example, Patent Document 1).
しかしながら、上述した制御システムには、次のような問題点がある。上述した車両のうち、各車輪を別個独立した電気モータによって駆動する電気自動車、具体的に電気自動四輪車では、駆動トルクは車輪毎に制御されるため、コーナリング時に、タイヤ毎のコーナリングパワー(CP)の違いが車輪毎の駆動トルクに及ぼす影響が大きい。 However, the control system described above has the following problems. Among the vehicles described above, in an electric vehicle in which each wheel is driven by an independent electric motor, specifically, an electric automobile, the driving torque is controlled for each wheel. Therefore, during cornering, the cornering power ( The influence of the difference in CP) on the driving torque for each wheel is large.
そのため、各車輪を別個独立した電気モータによって駆動する電気自動車では、特に、コーナリング時において操縦安定性を保つために、車輪毎の駆動トルクを適切に補正することが難しかった。 Therefore, in an electric vehicle in which each wheel is driven by an independent electric motor, it is difficult to appropriately correct the driving torque for each wheel, particularly in order to maintain steering stability during cornering.
そこで、本発明は、各車輪を別個独立した電気モータによって駆動する電気自動車において、コーナリング時に、電気自動車に縦揺れ(ピッチング)或いは上下跳ね(バウンシング)などの外乱が与えられても、操縦安定性の低下を防止することが可能な電気自動車の車両制御装置を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention is an electric vehicle in which each wheel is driven by an independent electric motor. Even when cornering, the electric vehicle is subjected to steering stability even if a disturbance such as pitching or bouncing is given to the electric vehicle. An object of the present invention is to provide a vehicle control device for an electric vehicle capable of preventing the decrease of the vehicle.
上述した課題を解決するため、本発明は、次のような特徴を有している。本発明の第1の特徴は、各車輪を別個独立した電気モータによって駆動する電気自動車の車両制御装置(車両制御装置100)であって、前記電気モータの出力トルクを検出するトルク検出部(モータトルク検出部110)と、各車輪に装着された各タイヤが前記タイヤの接地面に与える荷重により前記電気自動車の重心を中心とする左右軸回りの上下方向の振動を検出するピッチング検出部(ピッチング検出部130)と、検出された上下方向の振動からピッチングモーメントを演算するピッチングモーメント演算部(ピッチングモーメント演算部140)と、前記タイヤが前記接地面に与える前記荷重と、前記荷重が前記接地面に与えられるとき前記タイヤが許容するコーナリングパワーとの関係がマップ化されたタイヤデータを保持するタイヤデータ保持部(タイヤデータ記憶部150)と、演算された前記ピッチングモーメントに基づいて前記電気モータを駆動させるための出力指令値を制御する駆動制御部(トルク演算部160、モータ制御部170)とを有し、前記駆動制御部は、前記タイヤデータに基づいて、前記コーナリングパワーの最大値を超えない出力指令値を設定することを要旨とする。
In order to solve the above-described problems, the present invention has the following features. A first feature of the present invention is a vehicle control device (vehicle control device 100) for an electric vehicle in which each wheel is driven by an independent electric motor, and a torque detection unit (motor) for detecting an output torque of the electric motor. A torque detection unit 110) and a pitching detection unit (pitching detection unit) that detects vertical vibrations about a left-right axis centered on the center of gravity of the electric vehicle based on a load applied to a tire contact surface by each tire mounted on each wheel. A detecting unit 130), a pitching moment calculating unit (pitching moment calculating unit 140) for calculating a pitching moment from the detected vertical vibration, the load applied by the tire to the contact surface, and the load applied to the contact surface Holds tire data mapped to the cornering power allowed by the tire when given to A tire data holding unit (tire data storage unit 150) and a drive control unit (
本発明の第1の特徴によれば、駆動制御部は、電気自動車の上下方向の振動(ピッチング)から算出されるピッチングモーメントに基づいて、電気モータを駆動させる。更に、駆動制御部は、タイヤが接地面に与える荷重と、タイヤに許容されるコーナリングパワーとの関係に基づいて、コーナリングパワーの最大値を超えないように出力指令値を設定する。 According to the first feature of the present invention, the drive control unit drives the electric motor based on the pitching moment calculated from the vertical vibration (pitching) of the electric vehicle. Further, the drive control unit sets the output command value so as not to exceed the maximum value of the cornering power based on the relationship between the load applied to the ground contact surface by the tire and the cornering power allowed for the tire.
つまり、駆動制御部は、電気自動車のピッチングと、各車輪に取り付けられた各タイヤの持つコーナリング性能とを考慮して適切な出力指令値を設定することができる。 That is, the drive control unit can set an appropriate output command value in consideration of the pitching of the electric vehicle and the cornering performance of each tire attached to each wheel.
これにより、車輪毎にかかる荷重が変動することによりコーナリングパワーが不安定になることを防止することができる。 Thereby, it is possible to prevent the cornering power from becoming unstable due to fluctuations in the load applied to each wheel.
従って、本発明の第1の特徴によれば、各車輪を別個独立した電気モータによって駆動する電気自動車において、コーナリング時に、電気自動車に縦揺れ(ピッチング)或いは上下跳ね(バウンシング)などの外乱が与えられても、操縦安定性の低下を防止することができる。 Therefore, according to the first aspect of the present invention, in an electric vehicle in which each wheel is driven by an independent electric motor, a disturbance such as pitching or bouncing is given to the electric vehicle during cornering. Even if this is done, it is possible to prevent a decrease in steering stability.
本発明の第2の特徴は、前記駆動制御部が前記タイヤデータに基づいて、前記コーナリングパワーが最大値になる出力指令値を前記電気モータ毎に個別に設定することを要旨とする。 A second feature of the present invention is summarized in that the drive control unit individually sets an output command value at which the cornering power becomes a maximum value for each electric motor based on the tire data.
本発明の特徴によれば、各車輪を別個独立した電気モータによって駆動する電気自動車において、コーナリング時に、電気自動車に横揺れ(ロール)、縦揺れ(ピッチング)或いは上下跳ね(バウンシング)などの外乱が与えられても、操縦安定性の低下を防止することができる。 According to the features of the present invention, in an electric vehicle in which each wheel is driven by an independent electric motor, disturbance such as roll (roll), pitch (pitching), or vertical bouncing (bouncing) occurs in the electric vehicle during cornering. Even if it is given, it is possible to prevent a decrease in steering stability.
本発明に係る電気自動車について、図面を参照しながら説明する。具体的には、1)電気自動四輪車の全体概略構成、2)電気自動四輪車の車両制御装置の構成、3)モータトルクの制御方法、4)作用・効果、及び5)その他の実施形態について説明する。 An electric vehicle according to the present invention will be described with reference to the drawings. Specifically, 1) overall schematic configuration of electric automobile, 2) configuration of vehicle control device of electric automobile, 3) motor torque control method, 4) action and effect, and 5) other Embodiments will be described.
なお、以下の図面の記載において、同一または類似の部分には、同一または類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。 In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, it should be noted that the drawings are schematic and ratios of dimensions are different from actual ones.
したがって、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。 Accordingly, specific dimensions and the like should be determined in consideration of the following description. Moreover, it is a matter of course that portions having different dimensional relationships and ratios are included between the drawings.
(1)電気自動四輪車の全体概略構成
図1は、本実施形態に係る電気自動四輪車10の概略斜視図である。電気自動四輪車10は、車輪20FL,20FR,20RL,20RRの内側に電気モータ、いわゆるインホイールモータをそれぞれ備える。つまり、電気自動四輪車10は、各車輪(車輪20FL,20FR,20RL,20RR)を別個独立したインホイールモータ30FL,30FR,30RL,30RRによって駆動する。
(1) Overall schematic configuration of an electric automobile FIG. 1 is a schematic perspective view of an
また、電気自動四輪車10は、車両制御装置100を備える。車両制御装置100は、インホイールモータ30FL,30FR,30RL,30RRの実際の出力値(出力トルク)に応じて、出力指令値を制御する。
In addition, the
(2)電気自動四輪車の車両制御装置の構成
図2は、本実施形態に係る電気自動四輪車10の構成図である。車両制御装置100は、出力指令値取得部110と、モータトルク検出部120と、ピッチング検出部130と、ピッチングモーメント演算部140と、タイヤデータ記憶部150と、トルク演算部160と、モータ制御部170とを有する。
(2) Configuration of Vehicle Control Device for Electric Four-wheeled Vehicle FIG. 2 is a configuration diagram of the electric four-
出力指令値取得部110は、運転者のアクセル操作に基づく信号、すなわちインホイールモータ30FL,30FR,30RL,30RRにおいて所定のモータトルクを発生させるための出力指令値を取得する。
The output command
モータトルク検出部120は、電気自動四輪車10のインホイールモータ30FL,30FR,30RL,30RRの出力トルクを検出する。モータトルク検出部120は、モータ電流値から演算によりトルクを求める。トルクセンサを使用してもよい。
The
ピッチング検出部130は、各車輪(車輪20FL,20FR,20RL,20RR)に装着されたタイヤが接地面に与える荷重によって電気自動四輪車10の重心を中心とする左右軸回りの上下方向の振動を検出する加速度センサである。上下方向の振動には、縦揺れ(ピッチング)及び上下跳ね(バウンシング)などの外乱による振動が含まれる。
The
ピッチングモーメント演算部140は、ピッチング検出部130において検出された上下方向の振動を表す信号からピッチングモーメントを演算する。
The
タイヤデータ記憶部150は、タイヤが接地面に与える荷重と、荷重が接地面に与えられるときタイヤが許容するコーナリングパワーとの関係がタイヤの種類毎にマップ化されたタイヤデータを保持する。
The tire
トルク演算部160は、モータトルク検出部120において検出された出力トルクと、出力指令値取得部110によって取得された出力指令値に基づくモータトルクと、ピッチングモーメント演算部140において算出されたピッチングモーメントとから、インホイールモータ30FL,30FR,30RL,30RRの出力トルクを算出する。トルク演算部160は、タイヤデータ記憶部150に記憶されたタイヤデータに基づいて、コーナリングパワーの最大値を超えない出力トルクを算出する。
The
モータ制御部170は、トルク演算部160において算出されたトルクに基づいて、インホイールモータ30FL,30FR,30RL,30RRにおいて所定のモータトルクを発生させるように、インホイールモータ30FL,30FR,30RL,30RRに与える出力指令値を制御する。
The
(3)モータトルクの制御方法
図3は、本実施形態に係る電気自動四輪車10のインホイールモータ30FL,30FR,30RL,30RRの出力指令値の制御方法を示すフローチャートである。本実施形態に係る電気自動車の車両制御方法は、以下のステップを有する。
(3) Motor Torque Control Method FIG. 3 is a flowchart showing a method for controlling output command values of the in-wheel motors 30FL, 30FR, 30RL, 30RR of the
図3に示すように、ステップS1において、ピッチング検出部130は、縦揺れ(ピッチング)及び上下跳ね(バウンシング)などの外乱による振動を検出する。
As shown in FIG. 3, in step S <b> 1, the
ステップS2において、ピッチングモーメント演算部140は、ピッチング検出部130において検出された信号からピッチングモーメントを算出する。
In step S <b> 2, the pitching
ステップS3において、トルク演算部160は、ピッチングモーメント演算部140において算出されたピッチングモーメントが所定値を上回るか否かを判別する。所定値以下の場合、ステップS1に戻る。一方、所定値を上回る場合、ステップS4に進む。
In step S3, the
ステップS4において、トルク演算部160は、モータトルク検出部120において検出された出力トルクと、出力指令値取得部110によって取得された出力指令値に基づくモータトルクと、ピッチングモーメント演算部140において算出されたピッチングモーメントとから、インホイールモータ30FL,30FR,30RL,30RRの出力トルクを算出する。このとき、トルク演算部160は、タイヤデータ記憶部150に記憶されたタイヤデータに基づいて、コーナリングパワーの最大値を超えない出力トルクを算出する。
In step S <b> 4, the
ステップS5において、モータ制御部170は、トルク演算部160において算出されたトルクに基づいて、インホイールモータ30FL,30FR,30RL,30RRにおいて所定のモータトルクを発生させるように、インホイールモータ30FL,30FR,30RL,30RRに与える出力指令値を制御する。
In step S5, the
(4)作用・効果
車両制御装置100は、電気自動四輪車10の上下方向の振動(ピッチング及びバウンシング)を検出し、上下方向の揺動から算出されるピッチングモーメントに基づいて、インホイールモータ30FL,30FR,30RL,30RRを駆動させる。このとき、車両制御装置100は、タイヤが接地面に与える荷重と、タイヤに許容されるコーナリングパワーとの関係に基づいて、コーナリングパワーの最大値を超えないように出力指令値を設定する。つまり、車両制御装置100は、電気自動四輪車10のピッチングと、各車輪に取り付けられた各タイヤの持つコーナリング性能とを考慮して適切な出力指令値を設定することができる。これにより、車輪毎にかかる荷重が変動することによってコーナリングパワーが不安定になることを防止できる。
(4) Action / Effect The
従って、車両制御装置100によれば、各車輪を別個独立したインホイールモータ30FL,30FR,30RL,30RRによって駆動する電気自動四輪車10において、コーナリング時に、電気自動四輪車10に縦揺れ(ピッチング)或いは上下跳ね(バウンシング)などの外乱が与えられても、操縦安定性の低下を防止することができる。
Therefore, according to the
(5)その他の実施形態
本発明の一実施形態により本発明の内容を開示した。しかし、本発明は、上述した論述及び図面に限定されない。上述した論述及び図面を基に当業者にとって明らかになる様々な実施形態は、全て本発明に含まれる。
(5) Other Embodiments The content of the present invention has been disclosed according to an embodiment of the present invention. However, the present invention is not limited to the above discussion and drawings. Various embodiments that will be apparent to those skilled in the art based on the above discussion and drawings are all included in the present invention.
実施形態では、各車輪(車輪20FL,20FR,20RL,20RR)にインホイールモータ30FL,30FR,30RL,30RRを備える電気自動四輪車10の場合に付いて説明したが、例えば、後輪(車輪20RL,20RR)のみに、インホイールモータが装着された車両であっても良い。また、本発明は、インホイールモータを備えない車両であっても適用可能である。
In the embodiment, the description has been given for the case of the electric four-wheeled
また、タイヤデータ記憶部170に記憶されたタイヤデータには、同一のタイヤに関して、空気圧が異なるときの、空気圧の違いによるタイヤが許容するコーナリングパワーとの関係などが記憶されていてもよい。タイヤの内圧などを検出するセンサを備えることによって、車両の操縦安定性を一層高めることができる。
Further, the tire data stored in the tire
例えば、本実施形態では四輪の電気自動四輪車を例に取って説明したが、六輪等、四輪以外の車輪を有する自動車にも適用可能である。 For example, in the present embodiment, a four-wheeled electric automatic four-wheeled vehicle has been described as an example.
車輪の内部に充填される充填体は、空気でなくてもよい。例えば、窒素でもよい。また、気体に限らない。液体であってもよい。 The filler filled in the wheel may not be air. For example, nitrogen may be used. Moreover, it is not restricted to gas. It may be a liquid.
このように、本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態などを含むことは勿論である。本発明の技術的範囲は、上述の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められる。 As described above, the present invention naturally includes various embodiments that are not described herein. The technical scope of the present invention is defined only by the invention specifying matters according to the scope of claims reasonable from the above description.
10…電気自動四輪車、 20FL,20FR,20RL,20RR…車輪、 30FL,30FR,30RL,30RR…インホイールモータ、 100…車両制御装置、 110…出力指令値取得部、 120…モータトルク検出部、 130…ピッチング検出部、 140…ピッチングモーメント演算部、 150…タイヤデータ記憶部、 160…トルク演算部、 170…モータ制御部
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記電気モータの出力トルクを検出するトルク検出部と、
各車輪に装着された各タイヤが前記タイヤの接地面に与える荷重により前記電気自動車の重心を中心とする左右軸回りの上下方向の振動を検出するピッチング検出部と、
検出された上下方向の振動からピッチングモーメントを演算するピッチングモーメント演算部と、
前記タイヤが前記接地面に与える前記荷重と、前記荷重が前記接地面に与えられるとき前記タイヤが許容するコーナリングパワーとの関係がマップ化されたタイヤデータを保持するタイヤデータ保持部と、
演算された前記ピッチングモーメントに基づいて前記電気モータを駆動させるための出力指令値を制御する駆動制御部とを有し、
前記駆動制御部は、前記タイヤデータに基づいて、前記コーナリングパワーの最大値を超えない出力指令値を設定する電気自動車の車両制御装置。 A vehicle control device for an electric vehicle in which each wheel is driven by an independent electric motor,
A torque detector for detecting an output torque of the electric motor;
A pitching detector that detects vertical vibrations about a left-right axis centered on the center of gravity of the electric vehicle by a load applied to each wheel by each tire, which is applied to the ground contact surface of the tire;
A pitching moment calculator for calculating the pitching moment from the detected vertical vibration;
A tire data holding unit for holding tire data in which a relationship between the load applied to the ground contact surface by the tire and cornering power allowed by the tire when the load is applied to the ground contact surface is mapped;
A drive control unit that controls an output command value for driving the electric motor based on the calculated pitching moment;
The drive control unit is a vehicle control device for an electric vehicle that sets an output command value that does not exceed a maximum value of the cornering power based on the tire data.
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JP2014184758A (en) * | 2013-03-22 | 2014-10-02 | Toyota Motor Corp | Vehicle behavior control unit |
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2009
- 2009-04-28 JP JP2009109736A patent/JP2010259291A/en active Pending
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