JP2016111777A - Drive power controller of electric vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動車両の駆動力を制御する装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for controlling driving force of an electric vehicle.
従来、操舵角に基づいて直進走行が指令されていると判定したときにヨーレートが発生していると判定すると、ヨーレートが目標ヨーレートに一致するように、左右輪に対応して設けられた左右の電動モータへのトルク指令値を補正する技術が知られている(特許文献1参照)。この技術によれば、各車輪の駆動力を狙い通りに制御して、直進性や旋回性を向上させることができる。 Conventionally, if it is determined that the yaw rate is generated when it is determined that the straight traveling is instructed based on the steering angle, the left and right wheels provided corresponding to the left and right wheels so that the yaw rate matches the target yaw rate. A technique for correcting a torque command value for an electric motor is known (see Patent Document 1). According to this technique, the driving force of each wheel can be controlled as intended to improve straightness and turning performance.
しかしながら、特許文献1に記載の技術では、ヨーレートの検出値に基づいて、左右の電動モータへのトルク指令値を補正するため、微小なヨーレートを検出するためには、高精度のセンサが必要であり、コストが高くなる。
However, in the technique described in
本発明は、ヨーレートセンサを必要とせずにモータのトルク指令値を補正して、車両の直進性や旋回性を向上させることができる技術を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a technique capable of correcting a torque command value of a motor without requiring a yaw rate sensor and improving the straight traveling performance and turning performance of the vehicle.
本発明による電動車両の駆動力制御装置は、右側の駆動輪に駆動力を伝達する右モータおよび左側の駆動輪に駆動力を伝達する左モータを有する電動車両の駆動力制御装置において、電動車両の操舵角を検出する操舵角検出手段と、右モータの回転速度を検出する右モータ回転速度検出手段と、左モータの回転速度を検出する左モータ回転速度検出手段とを備える。電動車両の駆動力制御装置はさらに、電動車両の操舵角および左右のモータの回転速度に基づいて、左右のモータのトルク差を推定するモータトルク差推定手段と、車両の状態に基づいて、左右のモータのトルク指令値を算出するモータトルク指令値算出手段と、左右のモータのトルク指令値を入力してその少なくとも一方を補正し、補正した場合は補正後のトルク指令値を最終トルク指令値として出力し、補正しなかった場合には入力されたトルク指令値を最終トルク指令値として出力するモータトルク指令値補正手段とを備える。電動車両の駆動力制御装置はさらに、モータトルク指令値補正手段から出力された右モータの最終トルク指令値および左モータの最終トルク指令値に基づいて、左右のモータのトルク差の目標値である目標モータトルク差を算出する目標モータトルク差算出手段と、推定された左右のモータのトルク差と目標モータトルク差とに基づいて、左右のモータのトルク補正値を算出するトルク補正値算出手段とを備える。モータトルク指令値補正手段は、トルク補正値算出手段によって算出されたトルク補正値に基づいて、左右のモータのトルク指令値の少なくとも一方を補正する。 The driving force control apparatus for an electric vehicle according to the present invention is a driving force control apparatus for an electric vehicle having a right motor that transmits driving force to the right driving wheel and a left motor that transmits driving force to the left driving wheel. Steering angle detecting means for detecting the steering angle, right motor rotating speed detecting means for detecting the rotating speed of the right motor, and left motor rotating speed detecting means for detecting the rotating speed of the left motor. The driving force control device for the electric vehicle further includes motor torque difference estimation means for estimating a torque difference between the left and right motors based on the steering angle of the electric vehicle and the rotational speed of the left and right motors, and left and right based on the state of the vehicle. The motor torque command value calculation means for calculating the torque command value of the motor and the torque command value of the left and right motors are input and at least one of them is corrected, and if corrected, the corrected torque command value is used as the final torque command value. And a motor torque command value correcting means for outputting the input torque command value as a final torque command value when it is not corrected. The driving force control device for the electric vehicle further has a target value for the difference in torque between the left and right motors based on the final torque command value for the right motor and the final torque command value for the left motor output from the motor torque command value correction means. Target motor torque difference calculating means for calculating a target motor torque difference; torque correction value calculating means for calculating torque correction values for the left and right motors based on the estimated torque difference between the left and right motors and the target motor torque difference; Is provided. The motor torque command value correcting means corrects at least one of the torque command values of the left and right motors based on the torque correction value calculated by the torque correction value calculating means.
本発明によれば、電動車両の操舵角および左右のモータの回転速度に基づいて、左右モータトルク差の推定値を求めるので、ヨーレートセンサを用いることなく、微小な左右モータトルク差を検知して、モータトルク指令値を補正することができる。 According to the present invention, since the estimated value of the left and right motor torque difference is obtained based on the steering angle of the electric vehicle and the rotation speeds of the left and right motors, a minute left and right motor torque difference is detected without using a yaw rate sensor. The motor torque command value can be corrected.
図1は、一実施の形態における電動車両の駆動力制御装置を備えた電動車両の主要構成を示すブロック図である。電動車両は、車両の駆動源の一部または全部として電動モータを備え、電動モータの駆動力により走行可能な車両であって、例えば電気自動車であるが、電気自動車に限定されることはなく、ハイブリッド自動車や燃料電池自動車であってもよい。この電動車両は、左右の駆動輪を独立に駆動するために、左右の駆動輪に応じた2つの電動モータ4R、4Lを備える。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a main configuration of an electric vehicle including a driving force control device for an electric vehicle according to an embodiment. The electric vehicle includes an electric motor as a part or all of the drive source of the vehicle, and is a vehicle that can travel by the driving force of the electric motor, for example, an electric vehicle, but is not limited to an electric vehicle, It may be a hybrid vehicle or a fuel cell vehicle. This electric vehicle includes two
電動モータコントローラ2は、車速V、アクセル開度θ、電動モータ(三相交流モータ)4R、4Lの回転子位相α、操舵角δf、電動モータ4R、4Lの電流iu、iv、iw等の車両状態を示す信号をデジタル信号として入力し、入力された信号に基づいて、電動モータ4R、4Lを制御するためのPWM信号を生成する。また、生成したPWM信号に応じてインバータ3の駆動信号を生成する。
The
インバータ3は、例えば、各相ごとに2対のスイッチング素子(例えば、IGBTやMOS−FET等のパワー半導体素子)を備え、駆動信号に応じてスイッチング素子をオン/オフすることにより、バッテリ1から供給される直流の電流を交流に変換し、電動モータ4Rに所望の電流を流す。
The inverter 3 includes, for example, two pairs of switching elements (for example, power semiconductor elements such as IGBTs and MOS-FETs) for each phase. The supplied direct current is converted into alternating current, and a desired current is supplied to the
電動モータ4Rは、右側の駆動輪9Rのホイール内に配置されたインホイールモータであり、インバータ3から供給される交流電流により駆動力を発生する。発生した駆動力は、減速ギア8Rを介して右側の駆動輪9Rに伝達される。電動モータ4Rはまた、車両の走行時に駆動輪9Rに連れ回されて回転するときに、回生駆動力を発生させることで、車両の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収する。この場合、インバータ3は、電動モータ4Rの回生運転時に発生する交流電流を直流電流に変換して、バッテリ1に供給する。なお、以下の説明における「右モータ」とは、電動モータ4Rのことである。
The electric motor 4 </ b> R is an in-wheel motor disposed in the wheel of the right drive wheel 9 </ b> R, and generates a driving force by an alternating current supplied from the inverter 3. The generated driving force is transmitted to the right
電流センサ7Rは、電動モータ4Rに流れる3相交流電流iu、iv、iwを検出する。ただし、3相交流電流iu、iv、iwの和は0であるため、任意の2相の電流を検出して、残りの1相の電流は演算により求めてもよい。
The
操舵角センサ5は、操舵角を検出する。回転センサ6Rは、例えば、レゾルバやエンコーダであり、電動モータ4Rの回転子位相αを検出する。
The
インバータ3は、また、駆動信号に応じてスイッチング素子をオン/オフすることにより、バッテリ1から供給される直流の電流を交流に変換し、電動モータ4Lに所望の電流を流す。
The inverter 3 also turns on / off the switching element in accordance with the drive signal, thereby converting the direct current supplied from the
電動モータ4Lは、左側の駆動輪9Lのホイール内に配置されたインホイールモータであり、インバータ3から供給される交流電流により駆動力を発生する。発生した駆動力は、減速ギア8Lを介して左側の駆動輪9Lに伝達される。電動モータ4Lはまた、車両の走行時に駆動輪9Lに連れ回されて回転するときに、回生駆動力を発生させることで、車両の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収する。この場合、インバータ3は、電動モータ4Lの回生運転時に発生する交流電流を直流電流に変換して、バッテリ1に供給する。なお、以下の説明における「左モータ」とは、電動モータ4Lのことである。
The
電流センサ7Lは、電動モータ4Lに流れる3相交流電流iu、iv、iwを検出する。ただし、3相交流電流iu、iv、iwの和は0であるため、任意の2相の電流を検出して、残りの1相の電流は演算により求めてもよい。
The
回転センサ6Lは、例えば、レゾルバやエンコーダであり、電動モータ4Lの回転子位相αを検出する。
The
図2は、電動モータコントローラ2によって行われるモータ電流制御の処理の流れを示すフローチャートである。以下では、電動モータ4Rを対象とした説明を行うが、電動モータ4Lに対しても同じ処理を行う。ただし、ステップS202の処理は、電動モータ4R、4Lの両方に共通する同じ処理であるため、一方のモータを対象として処理を行った場合、他方のモータに対しては、算出済みの値を用いるようにしてもよい。
FIG. 2 is a flowchart showing a flow of processing of motor current control performed by the
ステップS201では、車両状態を示す信号を入力する。ここでは、車速V(km/h)、アクセル開度θ(%)、電動モータ4Rの回転子位相α(rad)、電動モータ4Rの回転数Nm(rpm)、電動モータ4Rに流れる三相交流電流iu、iv、iw、バッテリ1とインバータ3間の直流電圧値Vdc(V)、操舵角δfを入力する。
In step S201, a signal indicating the vehicle state is input. Here, the vehicle speed V (km / h), the accelerator opening θ (%), the rotor phase α (rad) of the
車速V(km/h)は、図示しない車速センサや、図示しないブレーキコントローラ等の他のコントローラより通信にて取得する。または、左右のモータ回転速度の平均値にタイヤ動半径Rを乗算し、ファイナルギアのギア比で除算することにより車速v(m/s)を求め、3600/1000を乗算することにより単位変換して、車速V(km/h)を求める。 The vehicle speed V (km / h) is acquired by communication from a vehicle speed sensor (not shown) or another controller such as a brake controller (not shown). Alternatively, the vehicle speed v (m / s) is obtained by multiplying the average value of the left and right motor rotation speeds by the tire dynamic radius R and dividing by the gear ratio of the final gear, and unit conversion is performed by multiplying by 3600/1000. Thus, the vehicle speed V (km / h) is obtained.
アクセル開度θ(%)は、図示しないアクセル開度センサから取得するか、図示しない車両コントローラ等の他のコントローラから通信にて取得する。 The accelerator opening θ (%) is acquired from an accelerator opening sensor (not shown), or is acquired by communication from another controller such as a vehicle controller (not shown).
電動モータ4Rの回転子位相α(rad)は、回転センサ6Rから取得する。電動モータ4Rの回転数Nm(rpm)は、回転子の角速度ω(電気角)を電動モータ4Rの極対数で除算して、電動モータ4の機械的な角速度であるモータ回転速度ωm(rad/s)を求め、求めたモータ回転速度ωmに60/(2π)を乗算することによって求める。回転子の角速度ωは、回転子位相αを微分することによって求める。
The rotor phase α (rad) of the
電動モータ4Rに流れる電流iu、iv、iw(A)は、電流センサ7Rから取得する。
Currents iu, iv, iw (A) flowing through the
直流電圧値Vdc(V)は、バッテリ1とインバータ3間の直流電源ラインに設けられた電圧センサ(不図示)、または、図示しないバッテリコントローラから送信される電源電圧値から求める。
The DC voltage value Vdc (V) is obtained from a power supply voltage value transmitted from a voltage sensor (not shown) provided on a DC power supply line between the
操舵角δfは、操舵角センサ5から取得する。
The steering angle δ f is acquired from the
ステップS202では、電動モータ4Rに対するトルク指令値Tmr1 *および電動モータ4Lに対するトルク指令値TmL1 *を求める。具体的には、まず、ステップS201で入力されたアクセル開度θおよび車速Vに基づいて、図3に示すアクセル開度−トルクテーブルを参照することにより、第1のトルク指令値Tm1 *を設定する。次に、次式(1)、(2)により、電動モータ4Rに対するトルク指令値TmR1 *および電動モータ4Lに対するトルク指令値TmL1 *を求める。以下では、電動モータ4Rに対するトルク指令値TmR1 *を右モータトルク指令値Tmr1 *、電動モータ4Lに対するトルク指令値TmL1 *を左モータトルク指令値TmL1 *と呼ぶ。
In step S202, a torque command value Tm r1 * for the
ただし、式(1)、(2)において、αは、0≦α≦1を満たす任意の値であり、直進走行時は、α=1/2に設定する。 However, in the formulas (1) and (2), α is an arbitrary value that satisfies 0 ≦ α ≦ 1, and is set to α = ½ during straight traveling.
ステップS203では、ステップS202で算出した電動モータ4Rに対するトルク指令値TmR1 *の補正処理を行い、最終トルク指令値TmR2 *を算出する。補正処理の詳細については後述する。
In step S203, the torque command value Tm R1 * for the
ステップS204では、ステップS203で算出した電動モータ4Rの最終トルク指令値TmR2 *、モータ回転速度ωmおよび直流電圧値Vdcに基づいて、d軸電流目標値id*、q軸電流目標値iq*を求める。例えば、トルク指令値、モータ回転速度、および直流電圧値と、d軸電流目標値およびq軸電流目標値との関係を定めたテーブルを予め用意しておいて、このテーブルを参照することにより、d軸電流目標値id*、q軸電流目標値iq*を求める。
In step S204, the d-axis current target value id * and the q-axis current target value iq * are calculated based on the final torque command value Tm R2 * , the motor rotation speed ωm, and the DC voltage value Vdc of the
ステップS205では、d軸電流idおよびq軸電流iqをそれぞれ、ステップS204で求めたd軸電流目標値id*およびq軸電流目標値iq*と一致させるための電流制御を行う。このため、まず初めに、ステップS201で入力された三相交流電流値iu、iv、iwと、電動モータ4Rの回転子位相αとに基づいて、d軸電流idおよびq軸電流iqを求める。続いて、d軸、q軸電流指令値id*、iq*と、d軸、q軸電流id、iqとの偏差から、d軸、q軸電圧指令値vd、vqをそれぞれ算出する。なお、算出したd軸、q軸電圧指令値vd、vqに対して、d−q直交座標軸間の干渉電圧を相殺するために必要な非干渉電圧を加算するようにしてもよい。
In step S205, current control is performed to match the d-axis current id and the q-axis current iq with the d-axis current target value id * and the q-axis current target value iq * obtained in step S204, respectively. For this reason, first, the d-axis current id and the q-axis current iq are obtained based on the three-phase AC current values iu, iv, iw input in step S201 and the rotor phase α of the
次に、d軸、q軸電圧指令値vd、vqと、電動モータ4Rの回転子位相αから、三相交流電圧指令値vu、vv、vwを求める。そして、求めた三相交流電圧指令値vu、vv、vwと直流電圧値Vdcから、PWM信号tu(%)、tv(%)、tw(%)を求める。このようにして求めたPWM信号tu、tv、twにより、インバータ3のスイッチング素子を開閉することによって、電動モータ4Rをトルク指令値で指示された所望のトルクで駆動することができる。
Next, three-phase AC voltage command values vu, vv, vw are obtained from the d-axis and q-axis voltage command values vd, vq and the rotor phase α of the
図4は、第1のトルク指令値TmL1 *に基づいて算出された右モータトルク指令値TmR1 *、左モータトルク指令値TmL1 *を補正して、補正後の最終右モータトルク指令値TmR2 *、最終左モータトルク指令値TmL2 *を算出する制御ブロックを示す図である。以下では、左右モータトルク差補正値演算部401および左右トルク配分演算部402で行われる処理について説明する。なお、図4における電流指令値演算処理部41R、41Lは、図2のステップS204の処理を行い、電流制御演算部42R、42Lは、図2のステップS205の処理を行う。
FIG. 4 shows the corrected right motor torque command value Tm R1 * and left motor torque command value Tm L1 * calculated based on the first torque command value Tm L1 * , and the corrected final right motor torque command value. Tm R2 *, is a diagram showing a control block for calculating a final left motor torque command value Tm L2 *. Hereinafter, processing performed by the left and right motor torque difference correction
左右モータトルク差補正値演算部401は、電動モータ4Rの回転速度ωmR、電動モータ4Lの回転速度ωmL、最終右モータトルク指令値Tmr2 *、最終左モータトルク指令値TmL2 *、操舵角δf、車速Vを入力して、左右のモータトルク差補正量ΔTdを演算する。左右のモータトルク差補正量ΔTdの詳細な演算方法については後述する。
Left and right motor torque difference correction
左右トルク配分演算部402は、左右のモータトルク差補正量ΔTd、電動モータ4Rの回転速度ωmR、電動モータ4Lの回転速度ωmL、右モータトルク指令値TmR1 *、左モータトルク指令値TmL1 *、操舵角δf、車速Vを入力して、最終右モータトルク補正値ΔTmR3 *および最終左モータトルク補正値ΔTmL3 *を演算する。最終右モータトルク補正値ΔTmR3 *および最終左モータトルク補正値ΔTmL3 *の詳細な演算方法については後述する。
Right and left torque
加算器403は、右モータトルク指令値TmR1 *に最終右モータトルク補正値ΔTmR3 *を加算することにより、最終右モータトルク指令値TmR2 *を算出する。
The
加算器404は、左モータトルク指令値TmL1 *に最終左モータトルク補正値ΔTmL3 *を加算することにより、最終左モータトルク指令値TmL2 *を算出する。
The
左右モータトルク差補正値演算部401が左右のモータトルク差補正量ΔTdを演算する詳細な方法を以下で説明する。
A detailed method by which the left and right motor torque difference correction
図5は、車両の横運動をモデル化した図であり、4つの車輪51〜54を示している。車両の横方向・回転方向の運動方程式は、次式(3)、(4)で表される。
FIG. 5 is a diagram modeling the lateral movement of the vehicle, and shows four
ここで、式(3)、(4)中の各パラメータは、以下に示す通りである。
m:車体質量
V:車体速度
β:タイヤの横滑り角
γ:ヨーレート
Kf:前輪の発生するコーナーリングフォース
Kr:後輪の発生するコーナーリングフォース
lf:前輪軸から重心までの距離
lr:後輪軸から重心までの距離
δf:前輪の操舵角
Iz:ヨー方向の慣性モーメント
FR:右輪の駆動力
FL:左輪の駆動力
lw:後輪トレッド幅の1/2の距離
図6は、車両の前後運動をモデル化した図である。左右輪の駆動力FR、FLはそれぞれ次式(5)、(6)で表される。
Here, each parameter in the equations (3) and (4) is as shown below.
m: vehicle mass V: vehicle speed beta: slip angle of the tire gamma: yaw rate K f: front wheel of the generated cornering force K r: cornering force l f occurrence of rear wheels to a distance from the front wheel axis to the center of gravity l r: After Distance from wheel axis to center of gravity δ f : Steering angle of front wheel I z : Moment of inertia in the yaw direction F R : Driving force of right wheel F L : Driving force of left wheel l w : Distance of 1/2 of rear wheel tread width FIG. 6 is a diagram modeling the longitudinal motion of the vehicle. The driving forces F R and F L for the left and right wheels are expressed by the following equations (5) and (6), respectively.
ここで、式(5)、(6)中の各パラメータは、以下に示す通りである。
Kt:タイヤと路面の摩擦に関する係数
R:タイヤ荷重半径
N:オーバーオールギア比
ωmR:右輪モータ回転速度
ωmL:左輪モータ回転速度
図7は、電動モータ(4R、4L)の回転運動をモデル化した図である。電動モータ4R、4Lの回転方向の運動方程式は、それぞれ次式(7)、(8)で表される。
Here, each parameter in the equations (5) and (6) is as shown below.
K t : Coefficient related to friction between tire and road surface R: Tire load radius N: Overall gear ratio ωm R : Right wheel motor rotational speed ωm L : Left wheel motor rotational speed FIG. 7 shows the rotational motion of the electric motor (4R, 4L). It is the modeled figure. Equations of motion in the rotation direction of the
ここで、式(7)、(8)中の各パラメータは、以下に示す通りである。
Jm:モータイナーシャ
Jw:駆動軸イナーシャ
TmR:電動モータ4Rのトルク
TmL:電動モータ4Lのトルク
電動モータ4Rと電動モータ4Lの回転速度差Δωm(以下、左右モータ回転速度差Δωmと呼ぶ)をΔωm=ωmR−ωmL、電動モータ4Rと電動モータ4Lのトルク差ΔTm(以下、左右モータトルク差ΔTmと呼ぶ)をΔTm=TmR−TmLと定義し、左右モータトルク差ΔTmと操舵角δfから左右モータ回転速度差Δωmまでの伝達特性を求めると、次式(9)となる。ただし、式(9)中のGp(s)、Gd(s)はそれぞれ、次式(10)、(11)で表される。式(10)で表されるGp(s)は、左右モータトルク差ΔTmから左右モータ回転速度差Δωmまでの伝達特性を表す。
Here, each parameter in the formulas (7) and (8) is as shown below.
J m : Motor inertia J w : Drive shaft inertia Tm R : Torque Tm L of the
式(10)、(11)中の各項の定数は、上述した車両諸元によって求まる定数である。 The constants of the terms in the expressions (10) and (11) are constants obtained from the vehicle specifications described above.
式(9)より、左右モータトルク差の推定値ΔTm^を次式(12)により算出する。 From equation (9), an estimated value ΔTm ^ of the left and right motor torque difference is calculated by the following equation (12).
ただし、式(12)中のGH(s)は一次のローパスフィルタであり、次式(13)で表される。式(13)中のωHは、ローパスフィルタのカットオフ周波数である。 However, G H (s) in the equation (12) is a primary low-pass filter, and is represented by the following equation (13). In Expression (13), ω H is a cutoff frequency of the low-pass filter.
また、次式(14)より、左右モータトルク差の目標値である目標左右モータトルク差ΔTm*を演算する。 Further, a target left / right motor torque difference ΔTm * , which is a target value of the left / right motor torque difference, is calculated from the following equation (14).
そして、次式(15)に示すように、目標左右モータトルク差ΔTm*と左右モータトルク差の推定値ΔTm^との差分を求めることにより、左右モータトルク差補正量ΔTdを演算する。 Then, as shown in the following equation (15), the left / right motor torque difference correction amount ΔTd is calculated by obtaining the difference between the target left / right motor torque difference ΔTm * and the estimated value ΔTm ^ of the left / right motor torque difference.
図8は、左右モータトルク差補正値演算部401の詳細な構成を示すブロック図である。式(12)、(14)、(15)より、左右モータトルク差補正量ΔTdを演算する左右モータトルク差補正値演算部401は、図8に示すように、操舵角δfから左右モータ回転速度差Δωmまでの伝達特性GH(s)・Gd(s)を表す制御ブロック801と、左右モータトルク差ΔTmから左右モータ回転速度差Δωmまでの伝達特性Gp(s)の逆モデルを含む制御ブロック802と、ローパスフィルタ803を用いて構成される。
FIG. 8 is a block diagram illustrating a detailed configuration of the left and right motor torque difference correction
次に、図4の左右トルク配分演算部402について説明する。図9は、左右トルク配分演算部402の詳細な構成を示すブロック図である。
Next, the left and right torque
左右トルク補正値演算部901は、電動モータ4Rの回転速度ωmR、電動モータ4Lの回転速度ωmL、右モータトルク指令値TmR1 *、左モータトルク指令値TmL1 *、左右モータトルク差補正量ΔTdを入力して、右モータトルク補正値ΔTmR1 *および左モータトルク補正値ΔTmL1 *を演算する。左右トルク補正値演算部901で行われる演算処理の詳細については後述する。
Left and right torque correction
スリップ判定処理部902は、車速V、右モータトルク補正値ΔTmR1 *、左モータトルク補正値ΔTmL1 *を入力して、右モータトルク補正値ΔTmR2 *および左モータトルク補正値ΔTmL2 *を演算し、左右の駆動輪9R、9Lの少なくとも一方がスリップしていると判定すると、モータトルク指令値TmR1 *、TmL1 *の補正を中断する処理を行う。スリップ判定処理部902で行われる処理の詳細については後述する。
The slip
左右異径タイヤ判定処理部903は、操舵角δf、電動モータ4Rの回転速度ωmR、電動モータ4Lの回転速度ωmL、右モータトルク補正値ΔTmR2 *、左モータトルク補正値ΔTmL2 *を入力して、最終右モータトルク補正値ΔTmR3 *および最終左モータトルク補正値ΔTmL3 *を演算し、左右の駆動輪9R、9Lのタイヤ径が異なっていると判定すると、モータトルク指令値TmR1 *、TmL1 *の補正を中断する処理を行う。左右異径タイヤ判定処理部903で行われる処理の詳細については後述する。
Right and left different-diameter tire
左右トルク補正値演算部901で行われる演算処理の詳細について説明する。図10は、左右トルク補正値演算部901で行われる演算処理の手順を示すフローチャートである。
Details of the calculation process performed by the left-right torque correction
ステップS1001では、次式(16)、(17)により、右モータトルク補正値ΔTmR1 *、左モータトルク補正値ΔTmL1 *を演算する。 In step S1001, the right motor torque correction value ΔTm R1 * and the left motor torque correction value ΔTm L1 * are calculated by the following equations (16) and (17).
ステップS1002では、次式(18)、(19)より、最終右モータトルク指令値TmR2 *、最終左モータトルク指令値TmL2 *を算出する。 In step S1002, the final right motor torque command value Tm R2 * and the final left motor torque command value Tm L2 * are calculated from the following equations (18) and (19).
ステップS1003では、電動モータ4Rのモータ回転速度ωmRに基づいて、図11に示すモータ回転速度−上限トルクテーブルを参照して、電動モータ4Rの上限トルク(以下、右モータトルク上限値と呼ぶ)を算出する。また、電動モータ4Lのモータ回転速度ωmLに基づいて、図11に示すモータ回転速度−上限トルクテーブルを参照して、電動モータ4Lの上限トルク(以下、左モータトルク上限値と呼ぶ)を算出する。
In step S1003, based on the motor rotational speed ωm R of the
ステップS1004では、ステップS1002で算出した最終右モータトルク指令値TmR2 *がステップS1003で算出した右モータトルク上限値以下であるか否かを判定するとともに、ステップS1002で算出した最終左モータトルク指令値TmL2 *がステップS1003で算出した左モータトルク上限値以下であるか否かを判定する。判定を肯定すると、ステップS1001で演算した右モータトルク補正値ΔTmR1 *および左モータトルク補正値ΔTmL1 *を出力して、フローチャートの処理を終了する。一方、判定を否定すると、ステップS1005に進む。 In step S1004, it is determined whether or not the final right motor torque command value Tm R2 * calculated in step S1002 is equal to or less than the right motor torque upper limit value calculated in step S1003, and the final left motor torque command calculated in step S1002 is determined. It is determined whether or not the value Tm L2 * is less than or equal to the upper limit value of the left motor torque calculated in step S1003. If the determination is affirmative, the right motor torque correction value ΔTm R1 * and the left motor torque correction value ΔTm L1 * calculated in step S1001 are output, and the process of the flowchart ends. On the other hand, if the determination is negative, the process proceeds to step S1005.
ステップS1005では、左右モータトルク差補正量ΔTdの符号が正であるか否かを判定する。左右モータトルク差補正量ΔTdの符号が正である(ΔTd>0)と判定するとステップS1006に進み、負である(ΔTd<0)と判定するとステップS1007に進む。 In step S1005, it is determined whether the sign of the left and right motor torque difference correction amount ΔTd is positive. If it is determined that the sign of the left and right motor torque difference correction amount ΔTd is positive (ΔTd> 0), the process proceeds to step S1006, and if it is determined negative (ΔTd <0), the process proceeds to step S1007.
ステップS1006では、次式(20)、(21)より、右モータトルク補正値ΔTmR1 *、左モータトルク補正値ΔTmL1 *を算出する。 In step S1006, the right motor torque correction value ΔTm R1 * and the left motor torque correction value ΔTm L1 * are calculated from the following equations (20) and (21).
ステップS1007では、次式(22)、(23)より、右モータトルク補正値ΔTmR1 *、左モータトルク補正値ΔTmL1 *を算出する。 In step S1007, the right motor torque correction value ΔTm R1 * and the left motor torque correction value ΔTm L1 * are calculated from the following equations (22) and (23).
続いて、図9のスリップ判定処理部902で行われる処理の詳細について説明する。図12は、スリップ判定処理部902で行われる処理の手順を示すフローチャートである。
Next, details of processing performed by the slip
ステップS1201では、次式(24)、(25)より、右側の駆動輪9Rのスリップ率λRおよび左側の駆動輪9Lのスリップ率λLを演算する。
In step S1201, the following equation (24), (25) than to calculate a slip ratio lambda L of the slip ratio lambda R and left
ステップS1202では、ステップS1201で演算した右側の駆動輪9Rのスリップ率λRおよび左側の駆動輪9Lのスリップ率λLがいずれも所定値未満であるか否かを判定する。右輪のスリップ率λRおよび左輪のスリップ率λLがいずれも所定値未満であると判定すると、左右の駆動輪9R、9Lはスリップしていないと判断してステップS1203に進み、少なくとも一方のスリップ率が所定値以上であると判定すると、左右の駆動輪9R、9Lの少なくとも一方がスリップしていると判断して、ステップS1204に進む。
In step S1202, the determining whether the slip ratio lambda R and left slip ratio lambda L of the
ステップS1203では、次式(26)、(27)より、右モータトルク補正値ΔTmR2 *および左モータトルク補正値ΔTmL2 *を演算する。すなわち、左右の駆動輪9R、9Lがスリップしていないと判定すると、左右トルク補正値演算部901で演算された右モータトルク補正値ΔTmR1 *、左モータトルク補正値ΔTmL1 *をそのまま右モータトルク補正値ΔTmR2 *、左モータトルク補正値ΔTmL2 *として出力する。
In step S1203, the right motor torque correction value ΔTm R2 * and the left motor torque correction value ΔTm L2 * are calculated from the following equations (26) and (27). That is, if it is determined that the left and
一方、ステップS1204では、次式(28)、(29)に示すように、右モータトルク補正値ΔTmR2 *および左モータトルク補正値ΔTmL2 *をそれぞれ0とする。すなわち、左右の駆動輪9R、9Lの少なくとも一方がスリップしていると判定した場合には、補正量を0とすることにより、モータトルク指令値TmR1 *、TmL1 *の補正を中断する。なお、モータトルク指令値TmR1 *、TmL1 *を補正するための最終右モータトルク補正値ΔTmR3 *および最終左モータトルク補正値ΔTmL3 *は、後段の左右異径タイヤ判定処理部903で算出されるが、右モータトルク補正値ΔTmR2 *および左モータトルク補正値ΔTmL2 *が0の場合には、最終右モータトルク補正値ΔTmR3 *および最終左モータトルク補正値ΔTmL3 *も0となる。
On the other hand, in step S1204, as shown in the following expressions (28) and (29), the right motor torque correction value ΔTm R2 * and the left motor torque correction value ΔTm L2 * are set to 0, respectively. That is, when it is determined that at least one of the left and
続いて、図9の左右異径タイヤ判定処理部903で行われる処理の詳細について説明する。図13は、左右異径タイヤ判定処理部903で行われる処理の手順を示すフローチャートである。
Next, details of processing performed in the left and right different diameter tire
ステップS1301では、左右モータ回転速度差Δωmが所定速度以上であるか否かを判定する。左右モータ回転速度差Δωmが所定速度以上であると判定するとステップS1302に進み、所定速度未満であると判定すると、ステップS1303に進む。 In step S1301, it is determined whether the left-right motor rotational speed difference Δωm is equal to or greater than a predetermined speed. If it is determined that the left-right motor rotational speed difference Δωm is equal to or greater than the predetermined speed, the process proceeds to step S1302, and if it is determined that the difference is less than the predetermined speed, the process proceeds to step S1303.
ステップS1302では、次式(30)、(31)より、最終右モータトルク補正値ΔTmR3 *、最終左モータトルク補正値ΔTmL3 *を演算する。 In step S1302, the final right motor torque correction value ΔTm R3 * and the final left motor torque correction value ΔTm L3 * are calculated from the following equations (30) and (31).
ステップS1303では、操舵角δfが所定角度未満であるか否かを判定する。操舵角δfが所定角度未満であると判定するとステップS1302に進み、所定角度以上であると判定すると、ステップS1304に進む。 In step S1303, it is determined whether the steering angle δ f is less than a predetermined angle. If it is determined that the steering angle δ f is less than the predetermined angle, the process proceeds to step S1302.
ステップS1304では、操舵角δfが所定角度以上である時間を計測するためのタイマのカウントアップを開始する。 In step S1304, the steering angle [delta] f starts timer counting up for measuring at a time more than a predetermined angle.
ステップS1305では、操舵角δfが所定角度以上である継続時間が所定時間未満であるか否かを判定する。操舵角δfが所定角度以上である継続時間が所定時間未満であると判定するとステップS1302に進み、所定時間以上であると判定すると、ステップS1306に進む。 In step S1305, it is determined whether or not the duration for which the steering angle δ f is equal to or greater than a predetermined angle is less than the predetermined time. If it is determined that the duration for which the steering angle δ f is equal to or greater than the predetermined angle is less than the predetermined time, the process proceeds to step S1302, and if it is determined that the duration is equal to or greater than the predetermined time, the process proceeds to step S1306.
ステップS1306では、次式(32)、(33)に示すように、最終右モータトルク補正値ΔTmR3 *および最終左モータトルク補正値ΔTmL3 *をそれぞれ0とする。すなわち、左右モータ回転速度差Δωmが所定速度未満のときに、操舵角δfが所定角度以上である継続時間が所定時間以上である場合には、左右の駆動輪9R、9Lのタイヤ径が異なっていると判定して、補正量を0とすることにより、モータトルク指令値TmR1 *、TmL1 *の補正を中断する。
In step S1306, as shown in the following equations (32) and (33), the final right motor torque correction value ΔTm R3 * and the final left motor torque correction value ΔTm L3 * are set to 0, respectively. That is, when the difference between the left and right motor rotational speeds Δωm is less than the predetermined speed, the tire diameters of the left and
以上、一実施の形態における電動車両の駆動力制御装置は、車両の状態に基づいて、右モータトルク指令値TmR1 *および左モータトルク指令値TmL1 *を算出し、電動車両の操舵角δf、右モータ4Rの回転速度ωmR、および、左モータ4Lの回転速度ωmLに基づいて、左右モータトルク差の推定値ΔTm^を求める。また、最終右モータトルク指令値TmR2 *および最終左モータトルク指令値TmL2 *に基づいて、目標左右モータトルク差ΔTm*を算出し、左右モータトルク差の推定値ΔTm^と目標左右モータトルク差ΔTm*とに基づいて、左右モータトルク差補正量ΔTdを算出する。そして、算出した左右モータトルク差補正量ΔTdに基づいて、右モータトルク指令値TmR1 *および左モータトルク指令値TmL1 *の少なくとも一方を補正して、最終右モータトルク指令値TmR2 *および最終左モータトルク指令値TmL2 *を算出する。電動車両の操舵角δfおよび左右のモータ4R、4Lの回転速度ωmR、ωmLに基づいて、左右モータトルク差の推定値ΔTm^を求めるので、ヨーレートセンサを用いることなく、微小な左右モータトルク差を検知して、モータトルク指令値を補正することができる。また、操舵角δfおよび左右のモータ4R、4Lの回転速度ωmR、ωmLに基づいて求めた左右モータトルク差の推定値ΔTm^と、左右のモータ4R、4Lに対する最終モータトルク指令値TmR2 *、TmL2 *に基づいて求めた目標左右モータトルク差ΔTm*とに基づいて、左右モータトルク差補正量ΔTdを算出し、算出した左右モータトルク差補正量ΔTdに基づいて、右モータトルク指令値TmR1 *および左モータトルク指令値TmL1 *の少なくとも一方を補正するので、旋回中に意図的に左右のモータトルク指令値に異なる指令値を付与している場合でも、発生トルクの誤差のみを補正することができる。
As described above, the driving force control apparatus for an electric vehicle according to an embodiment calculates the right motor torque command value Tm R1 * and the left motor torque command value Tm L1 * based on the state of the vehicle, and the steering angle δ of the electric vehicle. Based on f , the rotational speed ωm R of the
また、左右モータトルク差ΔTmから左右モータ回転速度差Δωmまでの伝達特性Gp(s)の逆モデルと、操舵角δfから左右モータ回転速度差Δωmまでの伝達特性Gp(s)・Gd(s)とを用いて、左右モータトルク差の推定値ΔTm^を求めるので、左右モータトルク差の推定値ΔTm^を精度良く求めることができる。 Further, the inverse model of the transfer characteristics Gp from the left and right motor torque difference ΔTm to the left and right motor speed difference Δωm (s), transfer characteristic Gp (s) · Gd (s from the steering angle [delta] f to the left and right motor speed difference Derutaomegaemu ) Is used to obtain the estimated value ΔTm ^ of the left and right motor torque difference, so that the estimated value ΔTm ^ of the left and right motor torque difference can be obtained with high accuracy.
また、最終右モータトルク指令値TmR2 *、最終左モータトルク指令値TmL2 *と、左右のモータ4R、4Lの回転速度ωmR、ωmLとに基づいて、左右モータトルク差補正量ΔTdを左右のモータ4R、4Lのトルク指令値の補正値に配分する補正割合を決定する。具体的には、左右のモータ4R、4Lの回転速度ωmR、ωmLに基づいて、右モータトルク上限値、左モータトルク上限値を設定し、最終右モータトルク指令値TmR2 *、最終左モータトルク指令値TmL2 *と、右モータトルク上限値、左モータトルク上限値とをそれぞれ比較して、最終右モータトルク指令値TmR2 *が右モータトルク上限値を超えないように、また、最終左モータトルク指令値TmL2 *が左モータトルク上限値を超えないように、右モータトルク指令値TmR1 *および左モータトルク指令値TmL1 *の少なくとも一方を補正する。これにより、車両の動力性能範囲内でモータトルク指令値を補正することができる。
Further, based on the final right motor torque command value Tm R2 * , the final left motor torque command value Tm L2 *, and the rotational speeds ωm R and ωm L of the left and
さらに、左右の駆動輪それぞれのスリップ率λR、λLを算出し、算出した左右の駆動輪のスリップ率λR、λLのうち少なくとも一方のスリップ率が所定値以上であると判定すると、右モータトルク指令値TmR1 *および左モータトルク指令値TmL1 *の補正を行わない(右モータトルク補正値ΔTmR2 *および左モータトルク補正値ΔTmL2 *を0とすることにより、最終右モータトルク補正値ΔTmR3 *および最終左モータトルク補正値ΔTmL3 *を0とする)。これにより、左右の駆動輪にスリップが発生した場合に、左右のモータ4R、4Lに対するトルク指令値の補正を行うことによって車両が不安定な挙動になるのを防ぐことができる。
Furthermore, each of the slip ratio left and right driving wheels lambda R, calculates the lambda L, the slip ratio lambda R of the calculated left and right drive wheels, when at least one of the slip rate of the lambda L is determined to be equal to or greater than the predetermined value, The right motor torque command value Tm R1 * and the left motor torque command value Tm L1 * are not corrected (by setting the right motor torque correction value ΔTm R2 * and the left motor torque correction value ΔTm L2 * to 0, the final right motor Torque correction value ΔTm R3 * and final left motor torque correction value ΔTm L3 * are set to 0). Thus, when slip occurs in the left and right drive wheels, it is possible to prevent the vehicle from becoming unstable by correcting the torque command values for the left and
また、左右モータ回転速度差Δωmが所定速度未満のときに、操舵角δfが所定角度以上である状態が所定時間継続すると、右モータトルク指令値TmR1 *および左モータトルク指令値TmL1 *の補正を行わない(最終右モータトルク補正値ΔTmR3 *および最終左モータトルク補正値ΔTmL3 *を0とする)。これにより、左右の駆動輪9R、9Lのタイヤ径が異なっている状態で走行していることを検知した場合に、左右のモータ4R、4Lに対するトルク指令値の補正を中止することができる。
Further, when the left-right motor rotational speed difference Δωm is less than the predetermined speed and the state where the steering angle δ f is equal to or greater than the predetermined angle continues for a predetermined time, the right motor torque command value Tm R1 * and the left motor torque command value Tm L1 * (The final right motor torque correction value ΔTm R3 * and the final left motor torque correction value ΔTm L3 * are set to 0). Accordingly, when it is detected that the left and
本発明は、上述した一実施の形態に限定されることはない。例えば、上述した説明において、電動モータ4R、4Lの回転速度を用いる演算を行う際に、左右輪の回転速度を代用してもよい。
The present invention is not limited to the embodiment described above. For example, in the above description, the rotation speeds of the left and right wheels may be substituted when performing calculations using the rotation speeds of the
2…電動モータコントローラ(モータトルク差推定手段、モータトルク指令値算出手段、モータトルク指令値補正手段、目標モータトルク差算出手段、トルク補正値算出手段)
3…インバータ
4R、4L…電動モータ
5…操舵角センサ
6R…回転センサ(右モータ回転速度検出手段)
6L…回転センサ(左モータ回転速度検出手段)
9R、9L…駆動輪
2. Electric motor controller (motor torque difference estimating means, motor torque command value calculating means, motor torque command value correcting means, target motor torque difference calculating means, torque correction value calculating means)
3 ...
6L ... rotation sensor (left motor rotation speed detection means)
9R, 9L ... Drive wheels
Claims (5)
前記電動車両の操舵角を検出する操舵角検出手段と、
前記右モータの回転速度を検出する右モータ回転速度検出手段と、
前記左モータの回転速度を検出する左モータ回転速度検出手段と、
前記電動車両の操舵角、前記右モータの回転速度、および、前記左モータの回転速度に基づいて、前記右モータおよび前記左モータのトルク差を推定するモータトルク差推定手段と、
車両の状態に基づいて、前記右モータのトルク指令値および前記左モータのトルク指令値を算出するモータトルク指令値算出手段と、
前記モータトルク指令値算出手段によって算出された前記右モータのトルク指令値および前記左モータのトルク指令値を入力してその少なくとも一方を補正し、補正した場合は補正後のトルク指令値を最終トルク指令値として出力し、補正しなかった場合には入力されたトルク指令値を最終トルク指令値として出力するモータトルク指令値補正手段と、
前記モータトルク指令値補正手段から出力された前記右モータの最終トルク指令値および前記左モータの最終トルク指令値に基づいて、前記右モータおよび前記左モータのトルク差の目標値である目標モータトルク差を算出する目標モータトルク差算出手段と、
前記モータトルク差推定手段によって推定された前記右モータおよび前記左モータのトルク差と、前記目標モータトルク差算出手段によって算出された前記目標モータトルク差とに基づいて、前記右モータおよび前記左モータのトルク補正値を算出するトルク補正値算出手段と、
を備え、
前記モータトルク指令値補正手段は、前記トルク補正値算出手段によって算出されたトルク補正値に基づいて、前記右モータのトルク指令値および前記左モータのトルク指令値の少なくとも一方を補正する、
ことを特徴とする電動車両の駆動力制御装置。 In a driving force control device for an electric vehicle having a right motor that transmits driving force to the right driving wheel and a left motor that transmits driving force to the left driving wheel,
Steering angle detecting means for detecting a steering angle of the electric vehicle;
Right motor rotation speed detection means for detecting the rotation speed of the right motor;
Left motor rotation speed detecting means for detecting the rotation speed of the left motor;
Motor torque difference estimating means for estimating a torque difference between the right motor and the left motor based on a steering angle of the electric vehicle, a rotation speed of the right motor, and a rotation speed of the left motor;
Motor torque command value calculating means for calculating the torque command value of the right motor and the torque command value of the left motor based on the state of the vehicle;
Input the torque command value of the right motor and the torque command value of the left motor calculated by the motor torque command value calculation means to correct at least one of them, and if corrected, use the corrected torque command value as the final torque. A motor torque command value correcting means for outputting the command value as a final torque command value when the command value is not corrected and
Based on the final torque command value of the right motor and the final torque command value of the left motor output from the motor torque command value correcting means, a target motor torque that is a target value of a torque difference between the right motor and the left motor Target motor torque difference calculating means for calculating the difference;
The right motor and the left motor based on the torque difference between the right motor and the left motor estimated by the motor torque difference estimating means and the target motor torque difference calculated by the target motor torque difference calculating means. Torque correction value calculating means for calculating the torque correction value of
With
The motor torque command value correcting means corrects at least one of the torque command value of the right motor and the torque command value of the left motor based on the torque correction value calculated by the torque correction value calculating means;
A driving force control apparatus for an electric vehicle characterized by the above.
前記モータトルク差推定手段は、前記右モータおよび前記左モータのトルク差から前記右モータおよび前記左モータの回転速度差までの伝達特性の逆モデルと、前記操舵角から前記右モータおよび前記左モータの回転速度差までの伝達特性とを用いて、前記右モータおよび前記左モータのトルク差を推定する、
ことを特徴とする電動車両の駆動力制御装置。 The driving force control apparatus for an electric vehicle according to claim 1,
The motor torque difference estimating means includes an inverse model of transfer characteristics from a torque difference between the right motor and the left motor to a rotation speed difference between the right motor and the left motor, and the right motor and the left motor from the steering angle. The torque difference between the right motor and the left motor is estimated using the transfer characteristic up to the rotational speed difference of
A driving force control apparatus for an electric vehicle characterized by the above.
前記モータトルク指令値補正手段は、前記右モータの最終トルク指令値および前記左モータの最終トルク指令値と、前記右モータの回転速度および前記左モータの回転速度とに基づいて、前記トルク補正値算出手段によって算出されたトルク補正値を、前記右モータのトルク指令値の補正値および前記左モータのトルク指令値の補正値に配分する補正割合を決定する、
ことを特徴とする電動車両の駆動力制御装置。 In the driving force control device for an electric vehicle according to claim 1 or 2,
The motor torque command value correction means is configured to determine the torque correction value based on a final torque command value of the right motor and a final torque command value of the left motor, and a rotation speed of the right motor and a rotation speed of the left motor. Determining a correction ratio to distribute the torque correction value calculated by the calculation means to the correction value of the torque command value of the right motor and the correction value of the torque command value of the left motor;
A driving force control apparatus for an electric vehicle characterized by the above.
左右の駆動輪それぞれのスリップ率を算出するスリップ率算出手段をさらに備え、
前記モータトルク指令値補正手段は、前記スリップ率算出手段によって算出された左右の駆動輪のスリップ率のうち少なくとも一方のスリップ率が所定値以上であると判定すると、前記右モータのトルク指令値および前記左モータのトルク指令値の補正を行わない、
ことを特徴とする電動車両の駆動力制御装置。 In the driving force control device for an electric vehicle according to any one of claims 1 to 3,
A slip ratio calculating means for calculating the slip ratio of each of the left and right drive wheels;
When the motor torque command value correction means determines that at least one of the slip ratios of the left and right drive wheels calculated by the slip ratio calculation means is greater than or equal to a predetermined value, the torque command value of the right motor and Do not correct the torque command value of the left motor,
A driving force control apparatus for an electric vehicle characterized by the above.
前記モータトルク指令値補正手段は、前記右モータおよび前記左モータの回転速度差が所定速度未満のときに、前記操舵角が所定角度以上である状態が所定時間継続すると、前記右モータのトルク指令値および前記左モータのトルク指令値の補正を行わない、
ことを特徴とする電動車両の駆動力制御装置。 In the driving force control device for an electric vehicle according to any one of claims 1 to 4,
The motor torque command value correcting means is configured such that when the difference in rotational speed between the right motor and the left motor is less than a predetermined speed, the state where the steering angle is equal to or greater than a predetermined angle continues for a predetermined time, the torque command for the right motor The value and the torque command value of the left motor are not corrected,
A driving force control apparatus for an electric vehicle characterized by the above.
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Date | Code | Title | Description |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20161205 |