JP2010259294A - 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)、旋回方向の車体揺れ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 equipped with an internal combustion engine such as an engine have pitching or vertical jumping (pitching) or vertical jumping ( Bouncing) and disturbances such as swinging of the vehicle body.
直進走行時に電気自動車に対して上述した外乱が与えられると、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スリップ率が変化する。そのため、直進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 electric vehicle during straight traveling, the load applied to the wheel changes for each wheel. Therefore, the slip rate changes for each tire mounted on the wheel. Therefore, there has been a problem that the steering stability of the vehicle when going straight is lowered.
これに対して、例えば、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の挙動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, for example, a control system that stabilizes the behavior of 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。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、路面の凹凸や路面の抵抗など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. 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, so the difference in road surface unevenness and road resistance is driven by each wheel. The effect on torque 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、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い。 Therefore, in an electric vehicle in which each wheel is driven by an independent electric motor, it is particularly difficult to appropriately correct the driving torque for each wheel in order to maintain steering stability.
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、電気自動車の直進走行時に、縦揺れ(ピッチング)、上下跳ね(バウンシング)、旋回方向の車体揺れ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。 Therefore, the present invention provides an electric vehicle in which each wheel is driven by an independent electric motor, and when the electric vehicle travels straight, disturbances such as pitching, bouncing and bouncing in the turning direction are given. Therefore, an object of the present invention is to provide a vehicle control device for an electric vehicle that can prevent a decrease in steering stability.
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、前記電気自動車の旋回方向の回転角が変化する速度を検出するヨーレート検出部と、検出された前記ヨーレートから前記電気自動車に生じているヨーモーメントを演算するヨーモーメント演算部と、算出された前記ピッチングモーメントの値及び前記ヨーモーメントの値が共に零になるように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備え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 for an electric vehicle in which each wheel is driven by an independent electric motor, the torque detection unit detecting an output torque of the electric motor, and the wheel mounted on each wheel. A pitching detection unit that detects vertical vibration around the left-right axis centered on the center of gravity of the electric vehicle based on a load applied to the ground contact surface of the tire by each tire, and calculates a pitching moment from the detected vertical vibration A pitching moment calculator; a yaw rate detector that detects a speed at which the rotation angle of the electric vehicle changes in the turning direction; and a yaw moment calculator that calculates a yaw moment generated in the electric vehicle from the detected yaw rate. The electric mode so that the calculated pitching moment value and yaw moment value are both zero. And summarized in that and a drive control section for controlling the output command value for driving the motor.
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、及び電気自動車の旋回方向の回転角が変化する速度(ヨーレート)に基づいて、これらの値が零になるように、電気モータを駆動させる。つまり、駆動制御部は、電気自動車のピッチングと、旋回方向の車体揺れ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、ピッチングや旋回方向の車体揺れによって車輪毎にかかる荷重が変動することによって車両の走行が不安定になることを防止することができる。 According to the first feature of the present invention, the drive control unit adjusts the pitching moment calculated from the vertical vibration (pitching) of the electric vehicle and the speed (yaw rate) at which the rotation angle of the turning direction of the electric vehicle changes. Based on this, the electric motor is driven so that these values become zero. That is, the drive control unit can set an appropriate output command value in consideration of the pitching of the electric vehicle and the vehicle body swing in the turning direction. As a result, it is possible to prevent the traveling of the vehicle from becoming unstable due to fluctuations in the load applied to each wheel due to pitching or swinging of the vehicle body in the turning direction.
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、車両直進時に、電気自動車に縦揺れ(ピッチング)、上下跳ね(バウンシング)、旋回方向の車体揺れ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, when the vehicle is traveling straight, the electric vehicle is pitched, bounced up and down, and in the turning direction. Even if a disturbance such as a body shake is given, it is possible to prevent a decrease in steering stability.
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の直進走行時に、横揺れ(ロール)、縦揺れ(ピッチング)、上下跳ね(バウンシング)、旋回方向の車体揺れ(ヨー)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, during straight running of an electric vehicle in which each wheel is driven by an independent electric motor, roll (roll), pitch (pitching), vertical jump (bouncing), body swing in the turning direction ( Even if a disturbance such as yaw) 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) the overall schematic configuration of the electric automobile, (2) the configuration of the vehicle control device for the electric automobile, (3) the motor torque control method, (4) the action / 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、直進判定・加速度演算部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、ヨーレートセンサ150と、ヨーモーメント演算部160と、トルク演算部170と、モータ制御部180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
直進判定・加速度演算部120は、図示しない、車速センサ、操舵角センサ、その他の加速度センサからの信号に基づいて、電気自動四輪車10が直進していることを判定する。
The straight traveling determination /
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。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
ヨーレートセンサ150は、電気自動四輪車10に働くヨーレートを検出する。すなわち、電気自動四輪車10の旋回方向の回転角が変化する速度を検出する。ヨーモーメント演算部160は、検出されたヨーレートから電気自動四輪車10に働くヨーモーメントを算出する。
The
トルク演算部170は、直進判定・加速度演算部120において直進状態であることが検出されたとき、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、ヨーモーメント演算部160において算出されたヨーモーメントとから、インホイールモータ30FL,30FR,30RL,30RRの出力トルクを算出する。具体的に、トルク演算部170は、電気自動四輪車10が直進しているとき、ピッチングモーメントの値及びヨーモーメントの値が共に零になるようなインホイールモータ30FL,30FR,30RL,30RRの出力トルクを算出する。
The torque calculator 170 is configured to detect the motor torque based on the output command value acquired by the output command
モータ制御部180は、トルク演算部170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。
Based on the torque calculated by the torque calculation unit 170, 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、直進判定・加速度演算部120は、電気自動四輪車10が直進していることを判定する。直進しているとき、ステップS2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。また、ヨーレートセンサ150は、電気自動四輪車10の旋回方向の回転角が変化する速度を検出する。
As shown in FIG. 3, in step S <b> 1, the straight travel determination /
ステップS3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電気自動四輪車10に働くピッチングモーメントを算出する。ヨーモーメント演算部160は、検出されたヨーレートから電気自動四輪車10に働くヨーモーメントを算出する。
In step S <b> 3, the pitching
ステップS4において、トルク演算部170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の値及びヨーモーメントの値が共に零になるようなインホイールモータ30FL,30FR,30RL,30RRの出力トルクを算出する。
In step S4, the torque calculation unit 170 calculates the output torque of the in-wheel motors 30FL, 30FR, 30RL, and 30RR so that the pitching moment value and the yaw moment value calculated by the pitching
ステップS5において、モータ制御部180は、トルク演算部170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)、及び電気自動四輪車10の旋回方向の回転角が変化する速度(ヨーレート)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及びヨーモーメントの値が零になるように、インホイールモータ30FL,30FR,30RL,30RRを駆動させる。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、旋回方向の車体揺れ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、ピッチングや旋回方向の車体揺れによって車輪毎にかかる荷重が変動することによって車両の走行が不安定になることを防止することができる。
(4) Action / Effect The
従って、電気自動四輪車10の車両制御装置100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四輪車10の直進走行時に、電気自動四輪車10に縦揺れ(ピッチング)、上下跳ね(バウンシング)、旋回方向の車体揺れ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
本実施形態では、一例として、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。 In the present embodiment, as an example, a four-wheeled electric four-wheeled automobile has been described as an example, but the present invention can also be applied to an automobile having wheels other than four wheels such as six wheels.
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…直進判定・加速度演算部、 130…ピッチング検出部、 140…ピッチングモーメント演算部、 150…ヨーレートセンサ、 160…ヨーモーメント演算部、 170…トルク演算部、180…モータ制御部
DESCRIPTION OF
Claims (1)
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、
前記電気自動車の旋回方向の回転角が変化する速度を検出するヨーレート検出部と、
検出された前記ヨーレートから前記電気自動車に生じているヨーモーメントを演算するヨーモーメント演算部と、
算出された前記ピッチングモーメントの値及び前記ヨーモーメントの値が共に零になるように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備え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 yaw rate detector that detects the speed at which the rotation angle of the turning direction of the electric vehicle changes;
A yaw moment calculator for calculating a yaw moment generated in the electric vehicle from the detected yaw rate;
A vehicle control device for an electric vehicle, comprising: a drive control unit that controls an output command value for driving the electric motor so that the calculated pitching moment value and yaw moment value are both zero.
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