JP4005769B2

JP4005769B2 - 車両の走行制御装置

Info

Publication number: JP4005769B2
Application number: JP2000375815A
Authority: JP
Inventors: 哲也石田; 勉佐々木
Original assignee: UD Trucks Corp
Current assignee: UD Trucks Corp
Priority date: 2000-12-11
Filing date: 2000-12-11
Publication date: 2007-11-14
Anticipated expiration: 2020-12-11
Also published as: JP2002176707A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電動機に駆動される車両の走行制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動機に駆動される電気自動車（電動機と発電用エンジンを組み合わせるハイブリッド電気自動車も含む）においては、駆動対象の左右輪（駆動対象輪）に原動機としての電動機を個別に装備するものが知られている（特開平９−８４２１５号、参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来例においては、車両のアクセル操作量に応じた要求駆動力を左右の駆動輪（駆動対象輪）に等しく分担させるように各電動機の駆動トルクを制御するようになっているが、これだと車両が直進状態から旋回状態へ移行すると、旋回の内外輪に回転差を生じるため、電動機の駆動トルクは、旋回の内輪側が過剰となり、旋回の外輪側が不足する傾向があり、異常な車両挙動（スピンなど）やタイヤの偏摩耗を生じやすくなってしまう。
【０００４】
この発明は、このような課題に着目してなされたものであり、車両の旋回時においても、駆動対象の左右輪に与える駆動力または制動力を過不足なく制御しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
第１の発明では、駆動対象の左右輪に原動機として電動機を個別に装備する車両において、アクセル操作量に応じた要求駆動力を求める手段と、舵角を検出する手段と、舵角および車両緒元から各駆動対象輪の旋回半径を求める手段と、これら旋回半径比に応じて要求駆動力を左右の駆動輪に分担させるように各電動機の駆動トルクを制御する手段と、を備えるものにあって、各電動機の制御を補正する手段として、前軸および後軸の軸重を検出する手段と、車両の舵角と車体速と車両諸元とから予測される重心移動を絡め、各軸重の検出信号に基づいて、左右の駆動輪の荷重を推定することにより、推定荷重＞軸重／２の外輪側の電動機の旋回半径に応じた分担駆動トルクについては、推定荷重と軸重／２との差に応じた所定値を加算する一方、推定荷重＜軸重／２の内輪側の電動機の旋回半径に応じた分担駆動トルクについては、同じく差に応じた所定値を減算する手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００６】
第２の発明では、駆動対象の左右輪に原動機として電動機を個別に装備する車両において、ブレーキ操作量に応じた要求制動力を求める手段と、舵角を検出する手段と、舵角および車両諸元から各駆動対象輪の旋回半径を求める手段と、これら旋回半径比に応じて要求制動力を左右の駆動輪に分担させるように各電動機の制動トルクを制御する手段と、を備えるものにあって、各電動機の制御を補正する手段として、前軸および後軸の軸重を検出する手段と、車両の舵角と車体速と車両諸元とから予測される重心移動を絡め、各軸重の検出信号に基づいて、左右の駆動輪の荷重を推定することにより、推定荷重＞軸重／２の外輪側の電動機の旋回半径に応じた分担制動トルクについては、推定荷重と軸重／２との差に応じた所定値を加算する一方、推定荷重＜軸重／２の内輪側の電動機の旋回半径に応じた分担制動トルクについては、同じく差に応じた所定値を減算する手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
第３の発明では、第１の発明または第２の発明に係る車両の走行制御装置において、駆動輪のスリップ率に基づいて、各電動機の制御を補正する手段を備えたことを特徴とする。
【０００８】
第４の発明では、第１の発明または第２の発明に係る車両の走行制御装置において、車両のヨーレイトに基づいて、各電動機の制御を補正する手段を備えたことを特徴とする。
【０００９】
【発明の効果】
第１の発明では、車両の旋回時において、内外輪に回転差を生じるが、舵角および車両諸元から各駆動対象輪（駆動輪）の旋回半径を求め、要求駆動力をこれらの旋回半径比に応じて駆動輪に分担させるように各電動機の駆動トルクを制御することにより、内外輪に駆動力を過不足なく与えられるようになるため、車両挙動の安定化が得られ、タイヤの偏摩耗も防止できる。
【００１０】
第２の発明では、車両の旋回時において、内外輪に回転差を生じるが、舵角および車両諸元から各駆動対象輪（駆動輪）の旋回半径を求め、要求制動力をこれらの旋回半径比に応じて左右の駆動輪に分担させるように各電動機の制動トルクを制御することにより、内外輪に制動力を過不足なく与えられるようになるため車両挙動の安定化が得られ、タイヤの偏摩耗も防止できる。旋回時において、内外輪の回転差に拘わらず、各電動機の制動トルクを均等に制御すると、旋回の内輪側が過剰となり、旋回の外輪側が不足するようになってしまう。
【００１１】
第３の発明では、駆動輪のスリップ率に基づいて、各電動機の制御を補正することにより、路面摩擦係数などの影響が取り除かれ、左右輪に駆動力または制動力を適正に与えることが可能となる。
【００１２】
第４の発明では、車両のヨーレイトに基づいて、各電動機の制御を補正することにより、路面摩擦係数などの影響が取り除かれ、左右輪に駆動力または制動力を適正に与えることが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１において、車両の前部に１対の従動輪２ａ，２ｂ（前輪）が配置される。各従動輪２ａ，２ｂは前軸３（フロントアクスル）の端部にキングピン４を介して旋回自由なナックルスピンドルに取り付けられる。前軸３と平行にタイロッド５が配置され、ナックルスピンドルのナックルアーム６がそれぞれタイロッド５の端部に連結される。８はステアリングホイール９に連結するステアリングシャフトであり、ステアリングギヤボックス１０の入力軸に連結される。ギヤボックス１０に倍力装置が内蔵され、その出力軸はピットマンアーム７を介して片側の車輪のナックルスピンドルに連結される。ステアリングホイール９を回すと、その回転はステアリングシャフト８、ギヤボックス１０、ピットマンアーム７、を介して片側のナックルスピンドルへ伝達され、この動きがナックルアーム６、タイロッド５、を介して反対側のナックルアームへ伝達され、１対の前輪２ａ，２ｂを同期的に操向させる。
【００１４】
車両の後部に１対の駆動輪２０ａ，２０ｂ（後輪）が配置される。２１ａ，２１ｂは駆動輪２０ａ，２０ｂを個別に回転駆動するための交流電動機であり、後軸２２（リヤアクスル）の端部に搭載され、駆動輪２０ａ，２０ｂに図示しないドライブシャフト（またはドライブシャフトおよび変速ギヤ）を介して連結される。電動機２１ａ，２１ｂは、図示しないが、蓄電装置（たとえば、バッテリ）にインバータを介して配線される。インバータは、車両の駆動（力行運転）時に蓄電装置の直流を交流に交換して電動機２１ａ，２１ｂへ供給する一方、車両の制動（回生運転）時に電動機２１ａ，２１ｂの交流を直流に変換して蓄電装置へ供給する。インバータはコントローラ２５に配線され、コントローラ２５からの駆動トルク指令値または制動トルク指令値に応じた駆動トルクまたは制動トルクを電動機２１ａ，２１ｂに発生させるように制御される。
【００１５】
コントローラ２５の制御に必要な検出手段として、アクセル操作量を検出するアクセルセンサ２６、ブレーキ操作量を検出するブレーキペダルストロークセンサ２７、舵角を検出する舵角センサ２８、車両の実車速を検出する車体速センサ３１、ヨーレイトを検出するヨーレイトセンサ２９、各車輪２ａ，２ｂ、２０ａ，２０ｂの回転速度を検出する車輪速センサ（図示せず）、前軸３および後軸２２の荷重（軸重）を検出する軸重センサ１１，３０、後輪２０ａ，２０ｂに働く駆動トルクまたは制動トルクを検出するトルクセンサ（図示せず）、が備えられる。コントローラ２５は、これら検出信号に基づいて、駆動トルク指令値または制動トルク指令値を求め、交流電動機２１ａ，２１ｂの各インバータに出力する。
【００１６】
車両の駆動時は、アクセル操作量に応じた要求駆動力を求め、舵角および車両諸元から各後輪２０ａ，２０ｂの旋回半径を求める。車両が直進状態のときは、舵角＝０であり、補正要因が生じない限り、２機の電動機２１ａ，２１ｂにより要求駆動力を発生させるべく、各インバータに要求駆動力の１／２に相当する駆動トルク指令値を出力する。車両が旋回状態（舵角＝０でない）のときは、図４のように舵角およびステアリングジオメトリに基づいて、従動輪２ａ，２ｂの操向角ｄＬ°、ｄＲ°を求め、これらとトレッドＡおよびホイールベースＢとから、駆動輪の旋回半径ｒ１，ｒ２を求める。そして、要求駆動力および駆動輪２０ａ，２０ｂの旋回半径ｒ１，ｒ２から、補正要因が生じない限り、ｒ１／（ｒ１＋ｒ２）×要求駆動力、に相当する駆動トルク指令値Ｔ１を外輪側（図示の場合、電動機２１ａ）のインバータに出力する一方、ｒ２／（ｒ１＋ｒ２）×要求駆動力、に相当する駆動トルク指令値Ｔ２を内輪側（図示の場合、電動機２１ｂ）のインバータに出力する。
【００１７】
車両の制動時は、ブレーキ操作量に応じた要求制動力を求め、舵角および車両諸元から各後輪の旋回半径を求める。車両が直進状態のときは、舵角＝０であり、補正要因が生じない限り、２機の交流電動機２１ａ，２１ｂにより要求制動力を発生させるべく、各インバータに要求制動力の１／２に相当する制動トルク指令値を出力する。車両が旋回状態（舵角＝０でない）のときは、舵角および車両諸元に基づいて、駆動輪の旋回半径ｒ１，ｒ２を求める（図４、参照）。そして、要求制動力および駆動輪２０ａ，２０ｂの旋回半径ｒ１，ｒ２から、補正要因が生じない限り、ｒ１／（ｒ１＋ｒ２）×要求制動力、に相当する制動トルク指令値を外輪側のインバータに出力する一方、ｒ２／（ｒ１＋ｒ２）×要求制動力、に相当する制動トルク指令値を内輪側のインバータに出力する。
【００１８】
図２は、車両の駆動制御を説明するフローチャートであり、ステップ１およびステップ２においては、アクセルセンサ２６の検出信号（アクセル操作量）および舵角センサ２８の検出信号（舵角）を読み取り、制御マップからアクセル操作量に応じた要求駆動力を求める。ステップ３においては、舵角＝０かどうかを判定する。ステップ３の判定がｙｅｓのときは、ステップ４へ進み、要求駆動力の１／２に相当する駆動トルク指定値を求める。ステップ３の判定がｎｏのときは、ステップ５へ進み、舵角および車両諸元から、駆動輪２０ａ，２０ｂの旋回半径ｒ１，ｒ２を求め、外輪側のインバータに対する駆動トルク指令値＝ｒ１／（ｒ１＋ｒ２）×要求駆動力、内輪側のインバータに対する駆動トルク指令値＝ｒ２／（ｒ１＋ｒ２）×要求駆動力、を求める。そして、ステップ６およびステップ７においては、駆動輪２０ａ，２０ｂ毎に駆動トルク指令値の補正処理を行うと共に、この補正処理で決定される駆動トルク指令値を各インバータに出力する。
【００１９】
ステップ６おいては、駆動輪２０ａ，２０ｂのスリップ率に基づく補正処理および車両のヨーレートに基づく補正処理が設定される。駆動輪２０ａ，２０ｂのスリップ率に基づく補正処理については、スリップ率＝（車体速−車輪速）／車体速を後輪２０ａ，２０ｂ毎に求め、スリップ率＞０のときは、インバータへの駆動トルク指令値からスリップ率に応じた所定値を加算する一方、スリップ率＜０のときは、インバータへの駆動トルク指令値にスリップ率に応じた所定値を減算する。各輪の車体速は、車体速センサ３１の検出値に基づいて各輪位置および旋回半径から算出する。ヨーレイトに基づく補正処理については、ヨーレイトの予測値と実測値（ヨーレイトセンサ２９の検出信号）との偏差＝予測値−実測値を求め、偏差＞０のときは、偏差に応じた所定値を外輪側のインバータへの駆動トルク指令値に加算すると共に内輪側を減算する一方、偏差＜０のときは、偏差に応じた所定値を内輪側のインバータへの駆動トルク指令値に加算すると共に外輪側を減算する。ヨーレイトの予測値は、車体速と舵角および駆動軸重とから求められる。
【００２０】
図３は、車両の制動制御を説明するフローチャートであり、ステップ１１およびステップ１２においては、ブレーキペダルストロークセンサ２７の検出信号（ブレーキ操作量）および舵角センサ２８の検出信号（舵角）を読み取り、制御マップからブレーキ操作量に応じた要求制動力を求める。ステップ１３においては、舵角＝０かどうかを判定する。ステップ１３の判定がｙｅｓのときは、ステップ１４へ進み、要求制動力の１／２に相当する制動トルク指定値を求める。ステップ１３の判定がｎｏのときは、ステップ１５へ進み、舵角および車両諸元から、駆動輪２０ａ，２０ｂの旋回半径ｒ１，ｒ２を求め、外輪側のインバータに対する制動トルク指令値＝ｒ１／（ｒ１＋ｒ２）×要求制動力、内輪側のインバータに対する制動トルク指令値＝ｒ２／（ｒ１＋ｒ２）×要求制動力、を求める。そして、ステップ１６およびステップ１７においては、駆動輪２０ａ，２０ｂ毎に制動トルク指令値の補正処理を行うと共に、この補正処理で決定される制動トルク指令値を各インバータに出力する。
【００２１】
ステップ１６おいては、駆動輪２０ａ，２０ｂのスリップ率に基づく補正処理および車両のヨーレートに基づく補正処理が設定される。駆動輪２０ａ，２０ｂのスリップ率に基づく補正処理については、スリップ率＝（車体速−車輪速）／車体速を後輪２０ａ，２０ｂ毎に求め、スリップ率＞０のときは、インバータへの制動トルク指令値からスリップ率に応じた所定値を減算すると共に、スリップ率が規定値（車輪ロックの発生しそうな状態を判断する基準値）を超えるときは、インバータへの制動トルク指令値を０にする。各輪の車体速は、車体速センサ３１の検出値に基づいて各輪位置および旋回半径から算出する。ヨーレイトに基づく補正処理については、ヨーレイトの予測値と実測値（ヨーレイトセンサの検出信号）との偏差＝予測値−実測値を求め、偏差＞０のときは、偏差に応じた所定値を内輪側のインバータへの制動トルク指令値に加算すると共に外輪側を減算する一方、偏差＜０のときは、偏差に応じた所定値を外輪側のインバータへの制動トルク指令値に加算すると共に内輪側を減算する。ヨーレイトの予測値は、車体速と舵角および駆動軸重とから求められる。
【００２２】
このような構成により、車両の旋回時において、内外輪に回転差を生じるが、舵角および車両諸元から各駆動輪２０ａ，２０ｂの旋回半径を求め、これらの旋回半径比に応じて要求駆動力または要求制動力を左右の駆動輪２０ａ，２０ｂに分担させるように各電動機２１ａ，２１ｂの駆動トルクまたは制動トルクを制御するので、内外輪に駆動力または制動力を過不足なく与えられるようになる。このため、車両挙動の安定化が得られ、タイヤの偏摩耗も防止できる。旋回時において、内外輪の回転差に係わらず、各電動機２１ａ，２１ｂの駆動トルクまたは制動トルクを均等に制御すると、後輪２０ａ，２０ｂに働く駆動力または制動力は、旋回の内輪側が過剰となり、旋回の外輪側が不足するようになってしまうのである。
【００２３】
車両のヨーレイトや駆動輪２０ａ，２０ｂのスリップ率に基づいて、各電動機２１ａ，２１ｂの制御を補正することにより、路面摩擦係数などの影響が取り除かれ、駆動対象の左右輪２０ａ，２０ｂに駆動力または制動力を適正に与えることが可能となる。なお、補正処理において、車両の舵角と車体速と車両諸元とから予測される重心移動を絡め、軸重センサ１１，３０の検出信号に基づいて、駆動輪２０ａ，２０ｂの荷重を推定することにより、推定荷重＞軸重／２の外輪側については、駆動トルク指令値または制動トルク指令値を推定荷重と軸重／２との差に応じた所定値を加算する一方、推定荷重＜軸重／２の内輪側については、駆動トルク指令値または制動トルク指令値を同じく差に応じた所定値を減算するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態を表す概要構成図である。
【図２】同じく制御内容を説明するフローチャートである。
【図３】同じく制御内容を説明するフローチャートである。
【図４】同じく制御内容に係る説明図である
【符号の説明】
２０ａ，２０ｂ駆動輪
２１ａ，２１ｂ電動機
２５コントローラ
２６アクセルセンサ
２７ブレーキペダルストロークセンサ
２８舵角センサ
２９ヨーレイトセンサ
３０軸重センサ
３１車体速センサ

Claims

駆動対象の左右輪に原動機として電動機を個別に装備する車両において、アクセル操作量に応じた要求駆動力を求める手段と、舵角を検出する手段と、舵角および車両緒元から各駆動対象輪の旋回半径を求める手段と、これら旋回半径比に応じて要求駆動力を左右の駆動輪に分担させるように各電動機の駆動トルクを制御する手段と、を備えるものにあって、各電動機の制御を補正する手段として、前軸および後軸の軸重を検出する手段と、車両の舵角と車体速と車両諸元とから予測される重心移動を絡め、各軸重の検出信号に基づいて、左右の駆動輪の荷重を推定することにより、推定荷重＞軸重／２の外輪側の電動機の旋回半径に応じた分担駆動トルクについては、推定荷重と軸重／２との差に応じた所定値を加算する一方、推定荷重＜軸重／２の内輪側の電動機の旋回半径に応じた分担駆動トルクについては、同じく差に応じた所定値を減算する手段と、を備えたことを特徴とする車両の走行制御装置。
駆動対象の左右輪に原動機として電動機を個別に装備する車両において、ブレーキ操作量に応じた要求制動力を求める手段と、舵角を検出する手段と、舵角および車両諸元から各駆動対象輪の旋回半径を求める手段と、これら旋回半径比に応じて要求制動力を左右の駆動輪に分担させるように各電動機の制動トルクを制御する手段と、を備えるものにあって、各電動機の制御を補正する手段として、前軸および後軸の軸重を検出する手段と、車両の舵角と車体速と車両諸元とから予測される重心移動を絡め、各軸重の検出信号に基づいて、左右の駆動輪の荷重を推定することにより、推定荷重＞軸重／２の外輪側の電動機の旋回半径に応じた分担制動トルクについては、推定荷重と軸重／２との差に応じた所定値を加算する一方、推定荷重＜軸重／２の内輪側の電動機の旋回半径に応じた分担制動トルクについては、同じく差に応じた所定値を減算する手段と、を備えたことを特徴とする車両の走行制御装置。
駆動輪のスリップ率に基づいて、各電動機の制御を補正する手段を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２の記載に係る車両の走行制御装置。
車両のヨーレイトに基づいて、各電動機の制御を補正する手段を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２の記載に係る車両の走行制御装置。