JP2016127713A - 四輪独立駆動車における一輪失陥時車両制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 四輪独立駆動車の利点を発揮させ、一輪失陥により生じるヨー角速度の急変を防止して、車両を安全に停止させることができる一輪失陥時車両制御装置を提供する。
【解決手段】 制御対象の車両1は、左右の前輪および左右の後輪となる各車輪2に独立して制駆動力を与えることができる車輪個別の制駆動源4を有する。車輪2毎に失陥が生じたことを検出し、その検出された車輪2である失陥輪に発生している制動力となる前後力を推定する失陥検出・前後力推定手段24を設ける。この手段24で失陥が生じたことが検出されると、前記失陥輪に作用していると推定された前後力に相当するトルクを前記失陥輪に対し対角に位置する車輪2に加えるように、前記対角に位置する車輪2の前記制駆動源4を制御する一輪失陥時制御手段34を設ける。
【選択図】 図1
【解決手段】 制御対象の車両1は、左右の前輪および左右の後輪となる各車輪2に独立して制駆動力を与えることができる車輪個別の制駆動源4を有する。車輪2毎に失陥が生じたことを検出し、その検出された車輪2である失陥輪に発生している制動力となる前後力を推定する失陥検出・前後力推定手段24を設ける。この手段24で失陥が生じたことが検出されると、前記失陥輪に作用していると推定された前後力に相当するトルクを前記失陥輪に対し対角に位置する車輪2に加えるように、前記対角に位置する車輪2の前記制駆動源4を制御する一輪失陥時制御手段34を設ける。
【選択図】 図1
Description
この発明は、インホイールモータ駆動装置などを搭載した四輪独立駆動車の一輪が失陥した場合の車両運動制御を行う一輪失陥時車両制御装置に関する。
左右独立駆動車の制駆動源の一つが故障して、正常な制駆動力を発生できなくなった場合の車両制御手法として、以下に挙げる提案がなされている。
特許文献1:前輪駆動の左右輪独立駆動車において、旋回走行中に駆動源の一方が駆動不能に陥ったとき、以下の方法で駆動力を制御して車両の挙動変化を抑制し、車両の走行安定性を向上させる。
a)旋回外輪側の前輪の駆動源が駆動不能に陥ると、旋回内輪側の前輪に対する駆動力を徐々に低下させていき、所定時間経過後には駆動力をゼロにする。
b)旋回内輪側の前輪の駆動源が駆動不能に陥ると、旋回外輪側の前輪に対する駆動力の供給を直ちに停止させる。
特許文献1:前輪駆動の左右輪独立駆動車において、旋回走行中に駆動源の一方が駆動不能に陥ったとき、以下の方法で駆動力を制御して車両の挙動変化を抑制し、車両の走行安定性を向上させる。
a)旋回外輪側の前輪の駆動源が駆動不能に陥ると、旋回内輪側の前輪に対する駆動力を徐々に低下させていき、所定時間経過後には駆動力をゼロにする。
b)旋回内輪側の前輪の駆動源が駆動不能に陥ると、旋回外輪側の前輪に対する駆動力の供給を直ちに停止させる。
特許文献2:四輪独立駆動車の一輪の駆動源が失陥した場合、失陥輪の左右反対側の制駆動力を失陥輪の制駆動力に近付ける。制駆動力の近づけ度合いを、故障の状況に応じて以下のように変える。
a)前輪のキングピンオフセットが正の車両では、前輪(転舵輪)の一方が失陥した場合は、後輪(非転舵輪)の一方が失陥した場合に比べ、制駆動力の近づけ度合いを高くする。
b)前輪のキングピンオフセットが負の車両では、前輪(転舵輪)の一方が失陥した場合は、後輪(非転舵輪)の一方が失陥した場合に比べ、制駆動力の近づけ度合いを低くする。
c)失陥した時の左右輪の制駆動力差が大きいほど、制駆動力の近づけ度合いを高くする。
a)前輪のキングピンオフセットが正の車両では、前輪(転舵輪)の一方が失陥した場合は、後輪(非転舵輪)の一方が失陥した場合に比べ、制駆動力の近づけ度合いを高くする。
b)前輪のキングピンオフセットが負の車両では、前輪(転舵輪)の一方が失陥した場合は、後輪(非転舵輪)の一方が失陥した場合に比べ、制駆動力の近づけ度合いを低くする。
c)失陥した時の左右輪の制駆動力差が大きいほど、制駆動力の近づけ度合いを高くする。
非特許文献1:八輪独立駆動車の一輪のモータが失陥した場合に、失陥モードに応じて以下のような対策を講じる。
a)フリーになった場合:失陥モータの左右反対側のモータをフリーにする。
b)ロックした場合:失陥モータの左右反対側のモータで回生制動力を発生させる。
a)フリーになった場合:失陥モータの左右反対側のモータをフリーにする。
b)ロックした場合:失陥モータの左右反対側のモータで回生制動力を発生させる。
河上清源ら:インホイールモータを用いた全輪駆動車におけるモータ失陥時の操縦安定性に関する評価、日本機械学會論文集C編、72-719(2006)、2123-2129
特許文献1の手法は、前輪駆動の2輪独立駆動車に適用する技術であり、4輪駆動車の場合に、必ずしも適切な制御とはならない。
特許文2,3の手法は、いずれも、失陥輪に対し左右反対側に位置する車輪に制動力を与えるため、旋回走行中に失陥が発生して前記制動力付与の制御を行った場合、失陥輪を含む前輪の横力の和あるいは後輪の横力の和が低下し、意図しない車両のヨーイング運動を招く可能性がある。
特許文2,3の手法は、いずれも、失陥輪に対し左右反対側に位置する車輪に制動力を与えるため、旋回走行中に失陥が発生して前記制動力付与の制御を行った場合、失陥輪を含む前輪の横力の和あるいは後輪の横力の和が低下し、意図しない車両のヨーイング運動を招く可能性がある。
例えば図4(B)に示すように、定常円を旋回する走行中に、×印を付したように右後輪が失陥し、制動力X4が発生した場合、タイヤの摩擦円の考えによると、右後輪の横力Y4が低下して右前輪の横力Y2よりも小さくなる。この状態で左右反対輪である左後輪に制動力X3を加えた場合、左後輪の横力Y3も小さくなり、左右後輪の横力の和(Y3+Y4)が、左右前輪の横力の和(Y1+Y2)よりも小さくなる。そのため、車両に大きなモーメントM1が発生し、意図しない車両のヨーイング運動、つまりヨー角速度の急変を招く恐れがある。
この発明の課題は、四輪独立駆動車の利点を発揮させ、一輪失陥により生じるヨー角速度の急変を防止して、車両を安全に停止させることができる四輪独立駆動車における一輪失陥時車両制御装置を提供することである。
この発明の四輪独立駆動車における一輪失陥時車両制御装置33は、左右の前輪および左右の後輪となる各車輪2(21〜24)に独立して制駆動力を与えることができる車輪個別の制駆動源4を有する制御装置であって、
前記車輪2毎に失陥が生じたことを検出し、その失陥が検出された車輪2である失陥輪に発生している制動力となる前後力を推定する失陥検出・前後力推定手段24と、この失陥検出・前後力推定手段24で失陥が生じたことが検出されると、前記失陥輪に作用していると推定された前後力に相当するトルクを前記失陥輪に対し対角に位置する車輪2に加えるように、前記対角に位置する車輪2の前記制駆動源4を制御する一輪失陥時制御手段34とを備える。
なお、この明細書で言う「車輪の失陥」とは、車輪2を回転駆動する制駆動源4およびその動力を伝達する伝達系を含む駆動系、および車輪2を支持する軸受の失陥を含む。前記「制駆動源」は、車輪2に駆動力を与える駆動源および制動力を与える制動源を合わせた概念であり、例えば回生制動機能を有する電動のモータである。
前記車輪2毎に失陥が生じたことを検出し、その失陥が検出された車輪2である失陥輪に発生している制動力となる前後力を推定する失陥検出・前後力推定手段24と、この失陥検出・前後力推定手段24で失陥が生じたことが検出されると、前記失陥輪に作用していると推定された前後力に相当するトルクを前記失陥輪に対し対角に位置する車輪2に加えるように、前記対角に位置する車輪2の前記制駆動源4を制御する一輪失陥時制御手段34とを備える。
なお、この明細書で言う「車輪の失陥」とは、車輪2を回転駆動する制駆動源4およびその動力を伝達する伝達系を含む駆動系、および車輪2を支持する軸受の失陥を含む。前記「制駆動源」は、車輪2に駆動力を与える駆動源および制動力を与える制動源を合わせた概念であり、例えば回生制動機能を有する電動のモータである。
この構成によると、車両の四輪のいずれかの車輪2に失陥が生じると、失陥検出・前後力推定手段24によりその失陥が検出され、その検出された車輪2である失陥輪に発生している制動力となる前後力が推定される。この失陥検出に応答して前記一輪失陥時制御手段34は、前記失陥輪に作用していると推定された前後力に相当するトルクを前記失陥輪に対し対角に位置する車輪2に加えるように、前記対角に位置する車輪2の前記制駆動源4を制御する。
一般に前後力が大きくなると、その車輪2が発生し得る横力は小さくなるため、失陥によりいずれか一輪の車輪2が制動力を発すると、その車輪2の横力が低下することがある。そのため、このままでは左右の前輪で生じる横力の和と、左右の後輪で生じる横力の和とが大きく異なってヨーイング運動が生じる恐れがある。しかし、上記のように、失陥輪に作用していると推定された前後力に相当するトルクを前記失陥輪に対し対角に位置する車輪2に加えることで、そのトルクを加えた対角の車輪2の横力も低下し、前輪の横力の和と後輪の横力の和との均衡が保たれる。これにより、失陥によるヨーイング運動の急変を抑えることができる。
なお、対角の車輪2に制動トルクを加えるので、失陥を生じた車輪2と左右同じ側で前後逆の車輪2に制動力を加えるのと異なり、左側の前後輪の横力の和と、右側の前後輪の横力の和との均衡も保たれ、左右輪の横力の和の相違によるヨーイング運動が回避される。
上記の対角の車輪2に制動トルクを加える制御は、特に、おおよそ一定の曲率を持ったカーブで、ハンドル角を保持したまま旋回している場面で有効である。
一般に前後力が大きくなると、その車輪2が発生し得る横力は小さくなるため、失陥によりいずれか一輪の車輪2が制動力を発すると、その車輪2の横力が低下することがある。そのため、このままでは左右の前輪で生じる横力の和と、左右の後輪で生じる横力の和とが大きく異なってヨーイング運動が生じる恐れがある。しかし、上記のように、失陥輪に作用していると推定された前後力に相当するトルクを前記失陥輪に対し対角に位置する車輪2に加えることで、そのトルクを加えた対角の車輪2の横力も低下し、前輪の横力の和と後輪の横力の和との均衡が保たれる。これにより、失陥によるヨーイング運動の急変を抑えることができる。
なお、対角の車輪2に制動トルクを加えるので、失陥を生じた車輪2と左右同じ側で前後逆の車輪2に制動力を加えるのと異なり、左側の前後輪の横力の和と、右側の前後輪の横力の和との均衡も保たれ、左右輪の横力の和の相違によるヨーイング運動が回避される。
上記の対角の車輪2に制動トルクを加える制御は、特に、おおよそ一定の曲率を持ったカーブで、ハンドル角を保持したまま旋回している場面で有効である。
この発明において、前記対角に位置する車輪2に加えるべき前後力が、この対角に位置する車輪2の前記制駆動源4が発生可能な最大トルクを超える場合に、前記一輪失陥時制御手段34は、前記対角に位置する車輪2の前記制駆動源4に発生可能な最大制動トルクを発生させると共に、前記失陥輪と前記対角に位置する車輪2を除いた残りの二輪の前記制駆動源4に対して駆動トルクの発生を停止させるようにしても良い。
制御により車両が減速しようとしているとき、失陥輪と制御輪を除いた二輪(非制御輪)に駆動トルクを加えていると、非制御輪のスリップ率は大きくなる可能性がある。その結果、非制御輪の横力が十分確保されなくなり、意図しないヨーイング運動が生じると考えられる。特に、車輪ロックのような大きな制動力を発生させる深刻な失陥が生じたときに、非制御輪に駆動トルクが与えられると、ヨーイング運動が急変すると予想される。
そこで、失陥輪に対して対角に位置する車輪2において、制御に必要な制動トルクが発生可能な最大制動トルクを超える場合は、深刻な失陥が生じていると判断する。そして、このとき、失陥輪に対して対角に位置する車輪2に発生可能な最大制動トルクを与えるとともに、非制御輪への駆動トルクの供給を停止する。この方法により、深刻な失陥が生じてもできる限りヨーイング運動の変化を小さくする。
そこで、失陥輪に対して対角に位置する車輪2において、制御に必要な制動トルクが発生可能な最大制動トルクを超える場合は、深刻な失陥が生じていると判断する。そして、このとき、失陥輪に対して対角に位置する車輪2に発生可能な最大制動トルクを与えるとともに、非制御輪への駆動トルクの供給を停止する。この方法により、深刻な失陥が生じてもできる限りヨーイング運動の変化を小さくする。
この発明において、前記各制駆動源4がインホイールモータ駆動装置7を構成するモータであっても良い。
四輪独立の制駆動は、インホイールモータ駆動装置を用いた車両の場合に一般的となるが、このような車両の場合に、この発明の前記各効果が効果的に発揮される。
四輪独立の制駆動は、インホイールモータ駆動装置を用いた車両の場合に一般的となるが、このような車両の場合に、この発明の前記各効果が効果的に発揮される。
この発明の四輪独立駆動車における一輪失陥時車両制御装置は、左右の前輪および左右の後輪となる各車輪に独立して制駆動力を与えることができる車輪個別の制駆動源を有する四輪独立駆動車における一輪失陥時車両制御装置であって、前記車輪毎に失陥が生じたことを検出し、その失陥が検出された車輪である失陥輪に発生している制動力となる前後力を推定する失陥検出・前後力推定手段と、この失陥検出・前後力推定手段で失陥が生じたことが検出されると、前記失陥輪に作用していると推定された前後力に相当するトルクを前記失陥輪に対し対角に位置する車輪に加えるように、前記対角に位置する車輪の前記制駆動源を制御する一輪失陥時制御手段とを備えるため、一輪の失陥が生じたときに、四輪独立駆動車の利点を発揮させ、一輪失陥により生じるヨー角速度の急変を防止して、車両を安全に停止させることができる。
この発明一実施形態に係る四輪独立駆動車における一輪失陥時車両制御装置を図1ないし図10と共に説明する。図1は、一輪失陥時車両制御装置33を搭載した車両の概念構成を平面図で示す。車両1は、左右の前輪となる車輪2(21,22)および後輪となる車輪2(23,24)が、それぞれ制駆動源であるモータ4によって独立して駆動される四輪独立駆動車である。なお、各車輪21〜24は、それぞれ「前輪21,22、後輪23,24」と称する場合があり、また機能や状態に応じて「失陥輪」、「非制御輪」と称する場合がある。各モータ4は、車輪用軸受5、およびモータ4の回転を減速して車輪用軸受5の図示外の回転側軌道輪に伝達する減速機6と共に、インホイールモータ駆動装置7を構成する。左右の前輪となる車輪2は、転舵機構8により転舵可能であり、操舵入力手段であるハンドル9により転舵機構8を介して操舵される。
車両1の制御系について説明する。
車両1の制御系は、メインのECU21と、各モータ4をそれぞれ駆動するインバータ装置22とを有する。ECU21は、車両全体の協調制御,統括制御を行う電気制御ユニットであり、トルク分配手段23が設けられている。トルク分配手段23は、アクセルペダル13等のアクセル操作手段からの加速指令、およびブレーキペダル14等のブレーキ操作手段からの減速指令が入力され、前記加速指令と減速指令の差に応じた制駆動指令を、各モータ4に分配する。前記制駆動指令は、例えば、トルク指令である。
車両1の制御系は、メインのECU21と、各モータ4をそれぞれ駆動するインバータ装置22とを有する。ECU21は、車両全体の協調制御,統括制御を行う電気制御ユニットであり、トルク分配手段23が設けられている。トルク分配手段23は、アクセルペダル13等のアクセル操作手段からの加速指令、およびブレーキペダル14等のブレーキ操作手段からの減速指令が入力され、前記加速指令と減速指令の差に応じた制駆動指令を、各モータ4に分配する。前記制駆動指令は、例えば、トルク指令である。
トルク分配手段23から分配して出力される駆動指令は、各車輪2の各インバータ装置22に与えられる。各インバータ装置22は、図示外のバッテリの直流電力をモータ4の駆動用の交流電力に変換する図示外のインバータと、このインバータを制御するモータコントロール回路部(図示せず)とを有する。このモータコントロール回路部には、例えば、マイクロコンピュータおよびモータ制御プログラムが含まれる。各インバータ装置22は、与えられたトルク指令等の制駆動指令に応じて、前記インバータを制御し、モータ4に与える電力を制御する。
上記構成のECU21を構成するコンピュータおよびそのプログラムの一部で、この実施形態に係る一輪失陥時車両制御装置33が構成される。なお、前記メインのECU21とは別の専用のECU等で前記一輪失陥時車両制御装置33を構成しても良い。
この一輪失陥時車両制御装置33は、失陥検出・前後力推定手段24と一輪失陥時制御手段34とを備え、さらに報知手段35を備える。
この一輪失陥時車両制御装置33は、失陥検出・前後力推定手段24と一輪失陥時制御手段34とを備え、さらに報知手段35を備える。
前記失陥検出・前後力推定手段24は、前記車輪2毎に失陥が生じたことを検出し、その失陥が検出された車輪2である失陥輪に発生している制動力となる前後力を推定する手段である。一輪失陥時制御手段34は、モータ4の回転速度および車両1のヨー角速度の検出値等から失陥の検出および失陥輪の特定を行い、指令トルクおよびモータ回転速度の検出値から健全輪(失陥輪以外車輪2)の前後力を推定し、その推定した健全輪の前後力と車両の前後加速度の検出値とから失陥輪の前後力の推定を行う。
一輪失陥時制御手段34は、失陥検出・前後力推定手段24で失陥が生じたことが検出されると、前記失陥輪に作用していると推定された前後力に相当するトルクを前記失陥輪に対し対角に位置する車輪2に加えるように、前記対角に位置する車輪2の前記制駆動源であるモータ4を制御する手段である。
また、前記一輪失陥時制御手段34は、前記対角に位置する車輪2に加えるべき前後力が、この対角に位置する車輪2の前記制駆動源4が発生可能な最大トルクを超える場合は、前記対角に位置する車輪2の前記制駆動源4に発生可能な最大制動トルクを発生させると共に、前記失陥輪と前記対角に位置する車輪2を除いた二輪の前記制駆動源4に対して駆動トルクの発生を停止させる。
一輪失陥時制御手段34によるトルクの制御は、トルク配分手段23で前述のように配分するトルクに対して加減すること等で行われる。
また、前記一輪失陥時制御手段34は、前記対角に位置する車輪2に加えるべき前後力が、この対角に位置する車輪2の前記制駆動源4が発生可能な最大トルクを超える場合は、前記対角に位置する車輪2の前記制駆動源4に発生可能な最大制動トルクを発生させると共に、前記失陥輪と前記対角に位置する車輪2を除いた二輪の前記制駆動源4に対して駆動トルクの発生を停止させる。
一輪失陥時制御手段34によるトルクの制御は、トルク配分手段23で前述のように配分するトルクに対して加減すること等で行われる。
報知手段35は、失陥検出・前後力推定手段24から失陥の検出結果を受け、車両1の運転席にあるメータ類等の表示装置の画面や音声発生手段(いずれも図示せず)等から、ドライバーへ異常発生の旨の報知を行う。
上記構成の作用を説明する。なお、前記失陥検出・前後力推定手段24の具体的な構成および作用については、後に、図7〜図10と共に説明する。
前記失陥検出・前後力推定手段24は、図2に流れ図で示すように、走行中に四輪の車輪2の内で、失陥輪の有無を判断し、失陥輪があればどの車輪2が失陥しているか特定し(ステップS1)、さらに失陥輪に作用する制動力となる前後力を推定する(ステップ2,3)。
前記失陥検出・前後力推定手段24は、図2に流れ図で示すように、走行中に四輪の車輪2の内で、失陥輪の有無を判断し、失陥輪があればどの車輪2が失陥しているか特定し(ステップS1)、さらに失陥輪に作用する制動力となる前後力を推定する(ステップ2,3)。
ここで、車両1が定常円旋回中(定常円に沿って旋回する走行中)に右後輪となる車輪2が失陥し、制動力が生じたと仮定して制御動作を説明する。車輪2の番号は‘1’が左前輪、‘2’が右前輪、‘3’が左後輪、‘4’が右後輪(失陥輪)を表す。このとき、右後輪と対角に位置する左前輪に、X4と同じ制動力を与えるべく、制動トルクを次式(1)の通り与える。
T1=RX4 …(1)
T1=RX4 …(1)
Rは車輪半径を表す。モータ3が駆動源であれば、式(1)の制動トルクはモータ制御による回生制動で与えるのが簡単である。一般に前後力が大きくなると、その車輪が発生し得る横力は小さくなるため、失陥により右後輪24が制動力を発すると、右後輪の横力が低下することがある。したがって、従来技術のように失陥輪に対して左右反対側の車輪に制動力を与えると、図4(B)に示す通り、前輪の横力の和(Y1+Y2)と後輪の横力の和(Y3+Y4)とが不均衡になって車両1のヨーイング運動が失陥後に急変する可能性がある。
しかしながら、図4(A)に示すように式(1)の制動トルクを失陥輪である右後輪24に対して対角に位置する左前輪21に加えることで、左前輪21の横力Y1も低下し、前輪21,22の横力の和(Y1+Y2)と後輪23,24の横力の和(Y3+Y4)の均衡は保たれて、失陥によるヨーイング運動の急変を抑えることができる。
失陥輪が左後輪23であっても上記と同様であり、図5(B)に示すように、左右反対側の車輪24に制動力X4を与えると、前輪21,22の横力の和(Y1+Y2)と後輪23,24の横力の和(Y3+Y4)とが不均衡になるが、図5(A)に示すよう制動トルクRX2(=RX3)を失陥輪である左後輪23に対して対角に位置する右前輪22に加えることで、ヨーイング運動の急変を抑えることができる。
車両運動のシミュレーションにより、この実施形態の制御の効果を検証した結果を図3に示す。図3は定常円旋回中に右後輪24が失陥して、ドライバーの意図しない制動力が生じた場面を想定している。制御をしない場合、あるいは失陥後に失陥輪に対し左右反対側に位置する左後輪23に制動力を与える場合(左後輪制御)と比べて、失陥輪24に対し対角に位置する左前輪21に制動力を与える場合(左前輪制御)は、ヨー角速度が変化しに難いことが、同図より確認できる。
また、制御により車両が減速しようとしているとき、失陥輪と制御輪を除いた残りの二輪(非制御輪)に駆動トルクを加えていると、非制御輪のスリップ率は大きくなる可能性がある。その結果、図6(B)に示すように非制御輪の横力Y2、Y3が十分確保されなくなり、意図しないヨーイング運動が生じると考えられる。特に、車輪ロックのような大きな制動力を発生させる深刻な失陥が生じたときに、非制御輪に駆動トルクが与えられると、ヨーイング運動が急変すると予想される。
そこで、一輪失陥時制御手段34により次の制御を行うようにした。式(1)に関連して、失陥輪に対して対角に位置する車輪において、制御に必要な制動トルクが発生可能な最大制動トルクを超える場合は、深刻な失陥が生じていると判断する。そして、このとき、図6(A)に示すように失陥輪24に対して対角に位置する車輪21に発生可能な最大制動トルクを与えるとともに、非制御輪22,23への駆動トルクの供給を停止する。この方法により、深刻な失陥が生じてもできる限りヨーイング運動の変化を小さくする。
この実施形態によると、上述のように一輪失陥により生じるヨー角速度の急変を防止して、車両を安全に停止させることができる。
図2は、以上の制御の流れを示す。この制御は、特に、おおよそ一定の曲率を持ったカーブで、ハンドル角を保持したまま旋回している場面で有効である。
図2は、以上の制御の流れを示す。この制御は、特に、おおよそ一定の曲率を持ったカーブで、ハンドル角を保持したまま旋回している場面で有効である。
次に、前記失陥検出・前後力推定手段24の具体例につき、図7〜図10と共に説明する。この失陥検出・前後力推定手段24は、車両速度計算手段25と、速度差計算手段26と、判定部27と、正常時前後力推定手段28と、異常時前後力推定手段29と、記憶手段30とを有する。正常時前後力推定手段28および異常時前後力推定手段29は、各車輪2の前後力を推定するとき、例えば、独立して駆動する各車輪2に与える駆動トルクを一時的に等しくする指令を、各モータ4をそれぞれ制御するインバータ装置(制御手段)22に与える。
車両速度計算手段25は、車輪2毎に次式で車両速度Vをそれぞれ求める。
Vj=Rωj±(d/2)r …(2)
Rは車輪半径、ωは車輪の角速度、dは前後輪のトレッド、rはヨー角速度を表す。式(2)の符号は、左側の車輪では正、右側の車輪では負とする。添え字jは車輪の番号を表す。例えば、添え字j=1が左前輪、j=2が右前輪、j=3が左後輪、j=4が右後輪を表す。車輪半径R、トレッドdは、車両固有のパラメータであり、例えば、記憶手段30に記憶されてこの記憶手段30から取得し得る。
Vj=Rωj±(d/2)r …(2)
Rは車輪半径、ωは車輪の角速度、dは前後輪のトレッド、rはヨー角速度を表す。式(2)の符号は、左側の車輪では正、右側の車輪では負とする。添え字jは車輪の番号を表す。例えば、添え字j=1が左前輪、j=2が右前輪、j=3が左後輪、j=4が右後輪を表す。車輪半径R、トレッドdは、車両固有のパラメータであり、例えば、記憶手段30に記憶されてこの記憶手段30から取得し得る。
角速度ωは、例えば、各車輪2に設けた回転センサ15(図1参照)より取得される。ヨー角速度rは、ヨー角速度センサより取得してもよいし、ハンドル9の操舵角を検出する操舵検出センサ11から演算により求めてもよい。演算により求める場合、具体的には、例えば、車両試験により、操舵角に対するヨー角速度rの伝達特性を予め求めておき、図7の車両速度計算手段25は、求めた伝達特性に基づき、操舵検出センサ11で検出された操舵角から相応なヨー角速度rを求める。
速度差計算手段26は、車両速度計算手段25で求めた車両速度の差を車輪同士で互いに求める。例えば、4番目の車輪24の角速度より求めた車両速度を、他の車輪2(21,22,23)の角速度より求めた車両速度と比較するときは、その車両速度の差を次式で計算する。
ΔVj4=Vj−V4(j=1〜3) …(3)
ΔVj4=Vj−V4(j=1〜3) …(3)
表1に示すように、式(3)と同様の計算を1〜3番目の車輪についても行う。判定部27は、計算の結果、車両速度の差ΔVの大きさに応じて次のように前後力推定方法を変える。
A.(判定部27により、全ての車両速度の差が閾値以下と判定された場合)
この場合は4輪全てに大きなトルク損失が発生していないと考える。この場合、正常時前後力推定手段28が、全ての車輪2につき、定められた運動方程式より各車輪2の前後力を推定する。前記閾値は、記憶手段30に書換え可能に記憶される。
この場合は4輪全てに大きなトルク損失が発生していないと考える。この場合、正常時前後力推定手段28が、全ての車輪2につき、定められた運動方程式より各車輪2の前後力を推定する。前記閾値は、記憶手段30に書換え可能に記憶される。
ここで図8は、この車両1の車輪2の運動モデルを示す図である。
前記定められた運動方程式は、例えば、次のように表される。
I(dω/dt)=T−RF …(4)
Iは車輪2の回転部の慣性モーメント、ωは車輪2の角速度、Tは駆動トルク、Rは車輪2の半径、Fは前後力を表す(なお、ここまでの説明では、前後力Fのうちの制動力をXと称した)。図2に示すように、慣性モーメントIと車輪2の半径Rは、車両固有のパラメータであり、例えば、記憶手段30から容易に取得し得る。角速度ωは、例えば、各車輪2に設けた回転センサ15より取得し得る(図1参照)。
前記定められた運動方程式は、例えば、次のように表される。
I(dω/dt)=T−RF …(4)
Iは車輪2の回転部の慣性モーメント、ωは車輪2の角速度、Tは駆動トルク、Rは車輪2の半径、Fは前後力を表す(なお、ここまでの説明では、前後力Fのうちの制動力をXと称した)。図2に示すように、慣性モーメントIと車輪2の半径Rは、車両固有のパラメータであり、例えば、記憶手段30から容易に取得し得る。角速度ωは、例えば、各車輪2に設けた回転センサ15より取得し得る(図1参照)。
また駆動源がモータ4であるため、図1に示すように、各モータ4に流れる電流を観測する電流検出手段32を設け、この電流検出手段32により電流を観測することでこの電流と比例関係にある駆動トルクTを正確に把握し得る。したがって、全ての車両速度の差が閾値以下と判定された場合、式(4)を用いて各車輪2の前後力を推定し得る。
B.(任意の車輪と他の車輪との車両速度の差が閾値より大と判定された場合)
例えば、表1の太枠内に示したように、車両速度の差ΔV14、ΔV24、ΔV34が設定した閾値εより大きいと判定部27で判定された場合、4番目の車輪24に大きなトルク損失が発生している、すなわち4番目の車輪24が異常輪であると判断する。このとき、前述の式(4)は成立しなくなり、前後力Fを正しく推定できなくなる。この場合、異常時前後力推定手段29が、次式(5)により、異常輪の前後力を推定する。但し、他の1〜3番目の車輪2については、前記A.と同様に式(4)を使って、前後力Fを推定する。
例えば、表1の太枠内に示したように、車両速度の差ΔV14、ΔV24、ΔV34が設定した閾値εより大きいと判定部27で判定された場合、4番目の車輪24に大きなトルク損失が発生している、すなわち4番目の車輪24が異常輪であると判断する。このとき、前述の式(4)は成立しなくなり、前後力Fを正しく推定できなくなる。この場合、異常時前後力推定手段29が、次式(5)により、異常輪の前後力を推定する。但し、他の1〜3番目の車輪2については、前記A.と同様に式(4)を使って、前後力Fを推定する。
mは車両重量、axは車両の前後加速度、maxは車両に働く前後力(4輪に働く前後力の和)に相当する。車両重量mは、例えば、記憶手段30より取得する。前後加速度axは、例えば、車両1に取り付けた加速度センサ36より取得する。なおトルク損失が大きくなるといった異常は、1輪毎に発生して複数輪同時に発生するとは考えにくい。よって、B.の異常時前後力推定手段29により、異常が生じた車輪2の前後力を推定し得る。したがって、車輪2に予期せぬトルク損失が発生していても、車輪2の前後力を直接検出するセンサ等を用いることなく、各車輪2の前後力を精度良く推定し得る。このため、例えば、車輪の前後力を直接検出する従来技術よりも製造コストの低減を図れる。
前記報知手段35(図1参照)は、判定部27で異常輪があると判定したときに、例えば、異常が発生した車輪2を運転席のモニター等(図示せず)に表示して、運転者の注意を喚起する。トルク損失が大きくなる異常の原因は、例えば、インホイールモータ駆動装置7の構成部品(歯車や軸受)等の異常に起因する。
図9は、前後力推定装置の前後力推定手順を示すフローチャートである。以後、図1,図7、図8も適宜参照しつつ説明する。例えば、この車両1の電源を投入後、同図の処理を、走行中および停止中に繰り返して行う。前後力の推定を開始し、速度差計算手段26は、車両速度計算手段25で求めた車両速度の差ΔVを車輪同士で互いに求める(ステップS1)。次に、判定部27が、ΔVが全て閾値以下か否かを判定する(ステップS2)。ΔVが全て閾値以下のとき(ステップS2:Yes)、正常時前後力推定手段28は、式(4)より各車輪2の前後力を推定する(ステップS3)。その後、本処理を終了する。
ステップS2において、判定部27は、閾値以下でないΔVがあると判定したとき(ステップS2:No)、表1より異常輪の特定を行う(ステップS4)。次に、異常時前後力推定手段29は、式(4)より異常輪以外の三輪の前後力を推定する(ステップS5)。次に、異常時前後力推定手段29は、式(5)より異常輪の前後力を推定する(ステップS6)。その後本処理を終了する。
実際の車両走行中に1輪だけにトルク損失を発生させ、車輪毎に車両速度を推定した例を図10に示す。異常輪の有無を判定するために、駆動輪に同じ駆動トルクを加えて式(2)より車輪毎の車両速度を計算するのが適切であるが、より簡単な方法としては、駆動トルクを与えずに惰性で走行しているときの車両速度を調べるのが良い。正常時前後力推定手段28および異常時前後力推定手段29は、独立して駆動する各車輪2に与える駆動トルクを一時的に零とする指令を各インバータ装置22に与える。この場合、路面の摩擦係数に依存せずに異常輪の有無を判定できる。
なお、インホイールモータ駆動装置7においては、サイクロイド式の減速機、遊星減速機、2軸並行減速機、その他の減速機を適用可能であり、また、減速機を採用しない、所謂ダイレクトモータタイプであってもよい。
以上、実施例に基づいて本発明を実施するための形態を説明したが、ここで開示した実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
1…車両
2,21,22,23,24…車輪
4…モータ(駆動源)
7…インホイールモータ駆動装置
24…失陥検出・前後力推定手段
25…車両速度計算手段
26…速度差計算手段
28…正常時前後力推定手段
29…異常時前後力推定手段
33…一輪失陥時車両制御装置
34…一輪失陥時車両制御手段
35…放置装置
2,21,22,23,24…車輪
4…モータ(駆動源)
7…インホイールモータ駆動装置
24…失陥検出・前後力推定手段
25…車両速度計算手段
26…速度差計算手段
28…正常時前後力推定手段
29…異常時前後力推定手段
33…一輪失陥時車両制御装置
34…一輪失陥時車両制御手段
35…放置装置
Claims (3)
- 左右の前輪および左右の後輪となる各車輪に独立して制駆動力を与えることができる車輪個別の制駆動源を有する四輪独立駆動車における一輪失陥時車両制御装置であって、
前記車輪毎に失陥が生じたことを検出し、その失陥が検出された車輪である失陥輪に発生している制動力となる前後力を推定する失陥検出・前後力推定手段と、この失陥検出・前後力推定手段で失陥が生じたことが検出されると、前記失陥輪に作用していると推定された前後力に相当するトルクを前記失陥輪に対し対角に位置する車輪に加えるように、前記対角に位置する車輪の前記制駆動源を制御する一輪失陥時制御手段とを備える
ことを特徴とする四輪独立駆動車における一輪失陥時車両制御装置。 - 請求項1に記載の四輪独立駆動車における一輪失陥時車両制御装置において、前記対角に位置する車輪に加えるべき前後力が、この対角に位置する車輪の前記制駆動源が発生可能な最大トルクを超える場合に、前記一輪失陥時制御手段は、前記対角に位置する車輪の前記制駆動源に発生可能な最大制動トルクを発生させると共に、前記失陥輪と前記対角に位置する車輪を除いた残りの二輪の前記制駆動源に対して駆動トルクの発生を停止させる四輪独立駆動車における一輪失陥時車両制御装置。
- 請求項1または請求項2に記載の四輪独立駆動車における一輪失陥時車両制御装置において、前記各制駆動源が、インホイールモータ駆動装置を構成するモータである四輪独立駆動車における一輪失陥時車両制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015000296A JP2016127713A (ja) | 2015-01-05 | 2015-01-05 | 四輪独立駆動車における一輪失陥時車両制御装置 |
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ID=56358263
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JP2015000296A Pending JP2016127713A (ja) | 2015-01-05 | 2015-01-05 | 四輪独立駆動車における一輪失陥時車両制御装置 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112886905A (zh) * | 2021-04-13 | 2021-06-01 | 吉林大学 | 一种基于规则的电动轮驱动八轮车辆驱动容错控制方法 |
-
2015
- 2015-01-05 JP JP2015000296A patent/JP2016127713A/ja active Pending
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