JP2021056061A - Vehicle weight estimation device and vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、車両の重量を推定する車重推定装置および車両に関する。 The present disclosure relates to a vehicle weight estimation device and a vehicle that estimate the weight of a vehicle.
車両の重量を推定し、推定した重量を用いて車両の加速度や減速度を補正することが行われている。このような補正は、重量が大きく、積載物によって重量が変化するトラック等の大型の車両で特に有用である。 The weight of the vehicle is estimated, and the acceleration and deceleration of the vehicle are corrected using the estimated weight. Such corrections are particularly useful in large vehicles such as trucks, which are heavy and vary in weight depending on the load.
精度よく加速度や減速度の補正を行うためには、車両の重量を精度よく推定する必要がある。車両重量の推定方法として、例えば特許文献1に開示された技術がある。特許文献1には、駆動力が駆動輪に伝達されている状態における車両加速度と、駆動力の駆動輪への伝達が断たれている状態における車両加速度と、車両走行速度と、に基づいて、車両重量を推定する方法が開示されている。
In order to accurately correct acceleration and deceleration, it is necessary to accurately estimate the weight of the vehicle. As a method for estimating the vehicle weight, for example, there is a technique disclosed in
近年、トラック等の大型の車両でも電動化が進められている。電気自動車ではモータが発生させる駆動力がクラッチ等の駆動力伝達装置を介さずに駆動輪に伝えられる。 In recent years, electrification has been promoted even in large vehicles such as trucks. In an electric vehicle, the driving force generated by the motor is transmitted to the driving wheels without going through a driving force transmitting device such as a clutch.
特許文献1に開示された技術では、駆動力の駆動輪への伝達と断絶とがクラッチにより行われている。このため、電気自動車では、特許文献1に開示された技術を用いて車重を推定することができない。
In the technique disclosed in
本開示は、駆動力がクラッチ等の駆動力伝達装置を介さずに駆動輪に伝えられる場合でも、好適に車重を推定することができる車重推定装置および車両を提供することを目的とする。 An object of the present disclosure is to provide a vehicle weight estimation device and a vehicle capable of suitably estimating a vehicle weight even when the driving force is transmitted to the drive wheels without a driving force transmission device such as a clutch. ..
本開示の一態様に係る車重推定装置は、車両の重量を推定する車重推定装置であって、アクセルペダルの開度を検知するアクセル開度センサと、前記開度に基づいて駆動トルクを発生させる駆動源と、前記駆動源の制御を行う駆動源制御部と、前記車両の加速度を算出する加速度算出部と、前記車両の走行中の2つ以上の時点における前記駆動トルクおよび前記加速度に基づいて前記重量を推定する車重推定部と、を有し、前記駆動源制御部は、前記アクセルペダルに対して前記開度が閾値以上の変化量で変化する踏み込み操作がなされた場合に、前記車両の慣性モーメントを補償する補償トルクを、前記開度に対応したトルクに加えた第1トルクを前記駆動源に発生させ、前記車重推定部は、前記第1トルクによる前記車両の加速中の第1時点における前記駆動トルクおよび前記加速度を前記重量の推定に用いる。 The vehicle weight estimation device according to one aspect of the present disclosure is a vehicle weight estimation device that estimates the weight of a vehicle, and is an accelerator opening sensor that detects the opening degree of the accelerator pedal and a drive torque based on the opening degree. The drive source to be generated, the drive source control unit that controls the drive source, the acceleration calculation unit that calculates the acceleration of the vehicle, and the drive torque and the acceleration at two or more time points while the vehicle is running. The drive source control unit has a vehicle weight estimation unit that estimates the weight based on the vehicle weight, and the drive source control unit performs a stepping operation on the accelerator pedal in which the opening degree changes by a change amount equal to or greater than a threshold value. A first torque is generated in the drive source by adding a compensation torque for compensating the inertial moment of the vehicle to a torque corresponding to the opening degree, and the vehicle weight estimation unit is accelerating the vehicle by the first torque. The driving torque and the acceleration at the first time point of the above are used for estimating the weight.
本開示の一態様に係る車両は、上記車重推定装置を有する。 The vehicle according to one aspect of the present disclosure has the above-mentioned vehicle weight estimation device.
駆動力がクラッチ等の駆動力伝達装置を介さずに駆動輪に伝えられる場合でも、好適に車重を推定することができる。 Even when the driving force is transmitted to the driving wheels without passing through a driving force transmitting device such as a clutch, the vehicle weight can be preferably estimated.
以下、本開示の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は一例であり、本開示はこの実施形態により限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. The embodiments described below are examples, and the present disclosure is not limited to these embodiments.
図1は、電気自動車1の構成について例示するための図である。電気自動車1は、図1に示すように、制御装置10、モータ11、インバータ12、バッテリ13、プロペラシャフト14、ディファレンシャルギア15、駆動輪16、車速センサ17、およびアクセル開度センサ18と、を有する。
FIG. 1 is a diagram for exemplifying the configuration of the
制御装置10は、モータ11、インバータ12、およびバッテリ13の動作を制御する。なお、モータ11、インバータ12、およびバッテリ13のそれぞれの制御は、例えば個別に設けられたECU(Electric Control Unit)が互いにCAN(Control Area Network)通信を行いながら協働して制御を実施していてもよいが、本実施の形態では1つの制御装置10により各構成が制御されるものとして説明する。
The
制御装置10は、CPU(Central Processing Unit)、制御プログラムを格納したROM(Read Only Memory)、および、RAM(Random Access Memory)等の作業用メモリ等を備える。CPUは、ROMから制御プログラムを読み出してRAMに展開し、展開した制御プログラムと協働してモータ11、インバータ12、およびバッテリ13の動作を集中制御する。制御装置10は、電気自動車1の統括的な制御を行うECU(Electronic Control Unit)としての機能を果たすものである。
The
制御装置10は、電気自動車1の走行制御処理を行う。走行制御処理において、制御装置10は、アクセル開度センサ18で検出されたアクセルペダルの開度に基づいて、モータ11を、バッテリ13から供給される電力を用いて回転させ、開度に対応する駆動トルクを出力させる。モータ11の出力した駆動トルクが、プロペラシャフト14およびディファレンシャルギア15を介して駆動輪16に伝達されることで、電気自動車1が走行する。
The
また、制御装置10は、モータ11から得られる駆動トルクから算出した駆動力と、車速センサ17から算出した加速度と、に基づいて、電気自動車1の重量を推定する車重推定処理を行う。車重推定処理の詳細については、後述する。
Further, the
インバータ12は、制御装置10によりモータ11の駆動が要求された場合に、バッテリ13の直流電力を3相交流電力に変換してモータ11に供給する。バッテリ13は、制御装置10によりモータ11の駆動が要求された場合に、インバータ12を介してモータ11に対して電力を供給する。
When the
車速センサ17は、例えば駆動輪16の回転数等に基づいて電気自動車1の車速を検出して出力する。
The
アクセル開度センサ18は、電気自動車1のドライバーがアクセルペダル(図示せず)を踏み込むことによる、アクセルペダルの開度(以下、単に開度と記載することがある)を検出して出力する。
The
図2は、制御装置10が有する機能について説明するためのブロック図である。図2に示すように、制御装置10は、加速度算出部101と、モータ制御部102と、車重推定部103と、を有する。
FIG. 2 is a block diagram for explaining the function of the
加速度算出部101は、車速センサ17から得られた車速に基づいて、電気自動車1の加速度を算出する。
The
モータ制御部102は、図示しないアクセルペダル等の操作受付部に対するドライバーの操作、および、車重推定部103からの要求に応じて、モータ11の回転制御を行う。
The
車重推定部103は、電気自動車1の走行中、電気自動車1が加速したタイミングの加速度を用いて、電気自動車1の車重を推定する。
The vehicle
以下では、制御装置10が行う車重推定処理について詳細に説明する。図3は、制御装置10による車重推定処理について説明するためのフローチャートである。
Hereinafter, the vehicle weight estimation process performed by the
ステップS1において、制御装置10は、アクセルペダルに対して、踏み込み操作(加速操作)がなされたか否かを判定する。この判定は、アクセル開度センサ18が出力する、開度の変化速度に基づいて行われればよい。踏み込み操作ありと判定した場合(ステップS1:YES)、制御装置10は、処理をステップS2に進め、そうでない場合(ステップS1:NO)、ステップS1の処理を繰り返す。
In step S1, the
ステップS2において、制御装置10は、ステップS1における踏み込み量が、閾値を超えるか否かを判定する。踏み込み量が閾値を超える場合(ステップS2:YES)、制御装置10は、処理をステップS3に進め、そうでない場合(ステップS2:NO)、処理をステップS1に戻す。
In step S2, the
ステップS1およびS2の処理は、換言すれば、電気自動車1のドライバーが、大きな加速力を要求しているか否かを判定するための処理である。
In other words, the processes of steps S1 and S2 are processes for determining whether or not the driver of the
ステップS3において、制御装置10は、アクセル開度に応じたトルクに、電気自動車1のイナーシャ(慣性モーメント)を打ち消す(補償する)ための補償トルクを加えた第1トルクを算出し、モータ制御部102により、第1トルクをモータ11に要求する。
In step S3, the
電気自動車1のイナーシャとは、例えば引きずり抵抗(ブレーキの構成部品により駆動軸に掛かる抵抗)等、電気自動車1に固有の走行抵抗に相当する。このイナーシャを補償する補償トルクは、例えば電気自動車1の設計時に固有の値として取得され、制御装置10の図示しないメモリ等に記憶されている。補償トルクは、例えばシミュレーションにより取得されてもよいし、空荷状態の電気自動車1を実際に走行させる実験により取得されてもよい。
The inertia of the
このようなステップS3の処理により、電気自動車1のドライバーがアクセルペダルの踏み込みより要求したトルクに補償トルクを加えた第1トルクがモータ11により出力され、電気自動車1が加速する。
By the process of step S3 as described above, the
ステップS4において、制御装置10は、加速度算出部101により、モータ11が第1トルクを出力したことにより加速中の第1時点における加速度を算出する。加速度の算出方法としては、例えば車速センサ17で検出された車速の変化率に基づいて算出する方法が採用されうる。
In step S4, the
その後、ステップS5において、制御装置10は、アクセル開度センサ18からの出力値に基づいて、アクセルペダルの踏み込みが解除されたか否かを判定する。踏み込みが解除された状態とは、電気自動車1のドライバーがアクセルペダルから足を離した状態、すなわち開度が0となった状態である。踏み込みが解除されたと判定した場合(ステップS5:YES)、制御装置10は、処理をステップS6に進め、そうでない場合(ステップS5:NO)、ステップS5の処理を繰り返す。
After that, in step S5, the
ステップS6において、制御装置10は、ステップS1で検出したアクセルペダルの踏み込みがあってから、ステップS5で検出したアクセルペダルの踏み込み解除までの時間T1が、所定時間Tth以内であるか否かを判定する。T1がTth以内であると判定した場合(ステップS6:YES)、制御装置10は、処理をステップS7に進め、そうでない場合、ステップS9に進める。
In step S6, the
ステップS6でT1がTth以内であると判定された場合、ステップS7において、制御装置10は、加速度算出部101により、踏み込みが解除された後、楕行中の第2時点における加速度を算出する。そして、ステップS8において、制御装置10は、車重推定部103により、第1時点における加速度および第1時点における駆動トルク(第1トルク)、並びに、第2時点における加速度および第2時点における駆動トルクに基づいて、電気自動車1の重量を推定する。
When it is determined in step S6 that T 1 is within T th , in step S7, the
車重推定部103による車重推定方法としては、例えば以下のような方法が採用されうる。周知の運動方程式により、第1時点と第2時点のそれぞれについて、以下の式(1)および式(2)が成立する。
F1−R=m×a1・・・(1)
F2−R=m×a2・・・(2)
As the vehicle weight estimation method by the vehicle
F 1 −R = m × a 1 ... (1)
F 2- R = m × a 2 ... (2)
式(1)において、F1は第1時点における駆動トルク(第1トルク)から算出した、第1時点の駆動力、a1は第1時点における加速度、Rは電気自動車の走行抵抗をR、mは電気自動車1の重量である。また、式(2)において、F2は第2時点における駆動トルクから算出した、第2時点の駆動力、a2は第2時点における加速度である。
In the formula (1), F 1 is the driving force at the first time point calculated from the driving torque at the first time point (first torque), a 1 is the acceleration at the first time point, and R is the running resistance of the electric vehicle. m is the weight of the
式(1)および式(2)から、重量mは以下の式(3)で表される。
m=(F1−F2)/(a1−a2)・・・(3)
From the formula (1) and the formula (2), the weight m is represented by the following formula (3).
m = (F 1 −F 2 ) / (a 1 −a 2 ) ・ ・ ・ (3)
第2時点における駆動力は、電気自動車1が楕行中であることから0となるため、重量mは以下の式(4)で表される。
m=F1/(a1−a2)・・・(4)
Since the driving force at the second time point is 0 because the
m = F 1 / (a 1 −a 2 ) ・ ・ ・ (4)
なお、駆動トルクTから駆動力Fを算出するには、以下の式(5)が一般的に用いられる。
F=T・if/r・・・(5)
The following equation (5) is generally used to calculate the driving force F from the driving torque T.
F = T ・if / r ・ ・ ・ (5)
式(5)において、ifはファイナルギヤ比、rは駆動輪17の半径である。
In equation (5), if is the final gear ratio and r is the radius of the
一方、ステップS6でT1がTthより大きいと判定された場合、制御装置10は、ステップS9において、ステップS4で取得した、第1時点における加速度を破棄する。換言すれば、制御装置10は、第1時点における加速度を重量推定には用いないようにする。そして、制御装置10は、処理をステップS1に戻す。
On the other hand, when it is determined in step S6 that T 1 is larger than T th , the
なお、上記説明したステップS1からステップS9の処理は、微少時間(例えばミリ秒)単位で繰り返し行われており、これにより、制御装置10の車重推定部103によって電気自動車1の重量は好適に推定される。
The processes of steps S1 to S9 described above are repeated in minute time (for example, milliseconds) units, whereby the weight of the
<作用、効果>
以上説明したように、本開示の実施の形態に係る制御装置(車重推定装置)10は、電気自動車1の重量を推定する車重推定装置であって、アクセルペダルの開度を検知するアクセル開度センサ18と、開度に基づいて駆動トルクを発生させるモータ(駆動源)11と、モータ11の制御を行うモータ制御部(駆動源制御部)102と、電気自動車1の加速度を算出する加速度算出部101と、電気自動車1の走行中の2つ以上の時点における駆動トルクおよび加速度に基づいて重量を推定する車重推定部103と、を有し、モータ制御部102は、アクセルペダルに対して開度が閾値以上の変化量で変化する踏み込み操作がなされた場合に、電気自動車1の慣性モーメントを補償する補償トルクを、開度に対応したトルクに加えた第1トルクをモータ11に発生させ、車重推定部103は、第1トルクによる電気自動車1の加速中の第1時点における駆動トルクおよび加速度を重量の推定に用いる。
<Action, effect>
As described above, the control device (vehicle weight estimation device) 10 according to the embodiment of the present disclosure is a vehicle weight estimation device that estimates the weight of the
また、本開示の実施の形態に係る制御装置(車重推定装置)10では、車重推定部103は、第1トルクによる加速中の第1時点における駆動トルクおよび加速度に加えて、踏み込み操作が解除されて車両が楕行または減速中の第2時点における駆動トルクおよび加速度を重量の推定に用いる。
Further, in the control device (vehicle weight estimation device) 10 according to the embodiment of the present disclosure, the vehicle
このような構成により、以下のような効果が得られる。従来、電気自動車では、モータが発生させる駆動力がクラッチ等の駆動力伝達装置を介さずに駆動輪に伝えられるため、電気自動車の互いに異なる2時点における加速度および駆動トルクから重量推定を行う際に、2時点における加速度および駆動トルクがそれぞれ近い値となってしまい、加速度および駆動トルクの値を検出する際に含まれる誤差の影響が大きくなりがちであった。しかしながら、本開示の実施の形態に係る制御装置(車重推定装置)10によれば、補償トルクを加えた第1トルクで加速中の第1時点における加速度を取得し、第1時点の加速度と、第1トルクと、楕行中の第2時点における加速度とを用いて重量推定を行うことにより、補償トルクを加えない場合と比較して第1時点の加速度a1と第2時点の加速度a2との差を大きくすることができる。このため、上記式(4)を用いて重量推定を行う際に、a1とa2の大きさが近いことによる、誤差の影響を小さくすることができ、高精度な重量推定を行うことができる。 With such a configuration, the following effects can be obtained. Conventionally, in an electric vehicle, the driving force generated by the motor is transmitted to the drive wheels without using a driving force transmission device such as a clutch. Therefore, when the weight is estimated from the acceleration and the driving torque at two different time points of the electric vehicle. The acceleration and the drive torque at the two time points are close to each other, and the influence of the error included in detecting the values of the acceleration and the drive torque tends to be large. However, according to the control device (vehicle weight estimation device) 10 according to the embodiment of the present disclosure, the acceleration at the first time point during acceleration is acquired by the first torque to which the compensation torque is added, and the acceleration at the first time point is obtained. a first torque, by performing weight estimation using the acceleration at a second time point in楕行, acceleration a of the acceleration a 1 and the second point of the first time point as compared with the case without the addition of compensation torque The difference from 2 can be increased. Therefore, when weight estimation is performed using the above equation (4) , the influence of error due to the close sizes of a 1 and a 2 can be reduced, and highly accurate weight estimation can be performed. it can.
なお、制御装置10が第1時点でモータ11に発生させる第1トルクは、実際にはドライバーが要求したトルク(開度に応じたトルク)よりも補償トルクの分だけ大きい。しかしながら、ドライバーがアクセルペダルを強く踏み込んだときのみ補償トルクの追加を行っているため、ドライバーが違和感を覚えにくいようになっている。
The first torque generated by the
さらに、本開示の実施の形態に係る制御装置(車重推定装置)10では、車重推定部103は、第1時点から第2時点までの時間が所定時間より長い場合、前記第1時点における加速度および第1トルクを前記重量の推定に用いないようにする。これは、第1時点と、踏み込みが解除され楕行中となった第2時点との間隔が開いている場合には、例えば電気自動車1が走行する道路の勾配が変化することで、上記式(1)および式(2)に表れる走行抵抗Rの値が変化し、精度のよい重量推定を行うことが難しくなるためである。このような処理により、第1時点と第2時点とがある程度以上近い場合のみ重量推定を行うため、精度のよい重量推定を常に行うことができるようになる。
Further, in the control device (vehicle weight estimation device) 10 according to the embodiment of the present disclosure, when the time from the first time point to the second time point is longer than the predetermined time, the vehicle
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。 Although the embodiments of the present disclosure have been described above, the present disclosure is not limited to the above-described embodiments, and can be appropriately modified and implemented without departing from the spirit of the present disclosure.
本開示は、車両の重量を好適に推定する車重推定装置に適用することができる。 The present disclosure can be applied to a vehicle weight estimation device that suitably estimates the weight of a vehicle.
1 電気自動車
10 制御装置
101 加速度算出部
102 モータ制御部
103 車重推定部
11 モータ
12 インバータ
13 バッテリ
14 プロペラシャフト
15 ディファレンシャルギア
16 駆動輪
17 車速センサ
18 アクセル開度センサ
1
Claims (5)
アクセルペダルの開度を検知するアクセル開度センサと、
前記開度に基づいて駆動トルクを発生させる駆動源と、
前記駆動源の制御を行う駆動源制御部と、
前記車両の加速度を算出する加速度算出部と、
前記車両の走行中の2つ以上の時点における前記駆動トルクおよび前記加速度に基づいて前記重量を推定する車重推定部と、
を有し、
前記駆動源制御部は、前記アクセルペダルに対して前記開度が閾値以上の変化量で変化する踏み込み操作がなされた場合に、前記車両の慣性モーメントを補償する補償トルクを、前記開度に対応したトルクに加えた第1トルクを前記駆動源に発生させ、
前記車重推定部は、前記第1トルクによる前記車両の加速中の第1時点における前記駆動トルクおよび前記加速度を前記重量の推定に用いる、
車重推定装置。 It is a vehicle weight estimation device that estimates the weight of a vehicle.
An accelerator opening sensor that detects the opening of the accelerator pedal,
A drive source that generates drive torque based on the opening degree,
A drive source control unit that controls the drive source,
An acceleration calculation unit that calculates the acceleration of the vehicle,
A vehicle weight estimation unit that estimates the weight based on the drive torque and the acceleration at two or more time points while the vehicle is running.
Have,
The drive source control unit corresponds to the opening degree by providing compensation torque for compensating for the moment of inertia of the vehicle when a stepping operation is performed on the accelerator pedal in which the opening degree changes by a change amount equal to or greater than a threshold value. A first torque added to the generated torque is generated in the drive source to generate the first torque.
The vehicle weight estimation unit uses the drive torque and the acceleration at the first time point during acceleration of the vehicle by the first torque to estimate the weight.
Vehicle weight estimation device.
請求項1に記載の車重推定装置。 In addition to the drive torque and the acceleration at the first time point during acceleration by the first torque, the vehicle weight estimation unit is said to have said that at the second time point when the stepping operation is released and the vehicle is elliptical or decelerating. The drive torque and the acceleration are used to estimate the weight.
The vehicle weight estimation device according to claim 1.
請求項2に記載の車重推定装置。 When the time from the first time point to the second time point is longer than a predetermined time, the vehicle weight estimation unit prevents the acceleration and the first torque at the first time point from being used for estimating the weight.
The vehicle weight estimation device according to claim 2.
請求項1または2に記載の車重推定装置。 The drive source is an electric motor.
The vehicle weight estimation device according to claim 1 or 2.
車両。 The vehicle weight estimation device according to any one of claims 1 to 4.
vehicle.
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