JP4736402B2 - Motor built-in suspension device and electric vehicle equipped with the same - Google Patents

Motor built-in suspension device and electric vehicle equipped with the same Download PDF

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Description

本発明は、車両のサスペンションストロークをアクティブに変化させるモータ組み込みサスペンション装置およびそれを備えた電動車両の技術分野に属する。   The present invention belongs to a technical field of a motor built-in suspension device that actively changes a suspension stroke of a vehicle and an electric vehicle including the same.

アクティブサスペンション技術としては、加速度センサ、車高センサ等のセンサ信号に応じて、車体と車輪との間に設けたサスペンション内の油圧シリンダへ供給する油圧を調整することにより、乗員の乗り心地を高めると共に、悪路走破性を向上させるものが知られている(例えば、非特許文献1参照)。
「自動車のサスペンション」:カヤバ工業株式会社著(山海堂)
As active suspension technology, the ride comfort of passengers is enhanced by adjusting the hydraulic pressure supplied to the hydraulic cylinders in the suspension provided between the vehicle body and wheels according to the sensor signals from the acceleration sensor, vehicle height sensor, etc. At the same time, one that improves the rough road running performance is known (see, for example, Non-Patent Document 1).
"Automotive suspension": Kayaba Industry Co., Ltd. (Sankaido)

しかしながら、上記従来技術にあっては、油圧発生装置や油圧回路等が必要であり、車両の構造が複雑になる。また、車両重量の増加やエネルギー消費を伴うため、車両の走行効率を向上させにくいという問題があった。   However, the conventional technology requires a hydraulic pressure generator, a hydraulic circuit, and the like, and the structure of the vehicle is complicated. In addition, there is a problem that it is difficult to improve the traveling efficiency of the vehicle because of an increase in vehicle weight and energy consumption.

本発明は、上記従来技術が抱える問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、構造が簡素で、かつエネルギー効率に優れたモータ組み込みサスペンション装置およびそれを備えた電動車両を提供することにある。   The present invention has been made paying attention to the problems of the above-described conventional technology, and its object is to provide a motor-integrated suspension device having a simple structure and excellent energy efficiency, and an electric vehicle equipped with the same. It is to provide.

上記目的を達成するため、本発明では、
車体と車輪を回転自在に支持する回転支持部とを連結し、車体の上下運動を減衰させるサスペンション機構と、
前記車輪に駆動力を発生させるモータと、
前記モータを前記回転支持部に対し車輪の回転軸周りに揺動自在に支持する揺動部材と、
前記揺動部材と前記車体とを連結し、モータの揺動方向に応じて車体を上下させる結合部材と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, in the present invention,
A suspension mechanism that connects the vehicle body and a rotation support unit that rotatably supports the wheel, and attenuates the vertical movement of the vehicle body;
A motor for generating a driving force on the wheels;
A swinging member for swinging the motor around the rotation axis of a wheel with respect to the rotation support unit;
And connecting the body and the swing member, a coupling member for lowering the vehicle body in response to the swinging direction of the motor,
It is characterized by providing.

よって、本発明にあっては、モータのトルク反力で車高を調整できるため、アクティブサスペンションのためにアクチュエータを車載する必要が無く、車両を簡素に構成できると共に、エネルギー効率に優れ、アクティブサスペンションと同様の効果が得られる。   Therefore, in the present invention, since the vehicle height can be adjusted by the torque reaction force of the motor, there is no need to mount an actuator on the vehicle for the active suspension, the vehicle can be configured simply, and the active suspension is excellent in energy efficiency. The same effect can be obtained.

以下、本発明の電動車両を実施するための最良の形態を、図面に示す実施例1〜3に基づいて説明する。   Hereinafter, the best mode for carrying out an electric vehicle of the present invention will be described based on Examples 1 to 3 shown in the drawings.

まず、構成を説明する。
[システムの全体構成]
図1は、実施例1の電動車両を示す全体システム図である。実施例1の電動車両は、図1に示すように、駆動力発生源としての電気モータ3RL,3RRを備えており、各々の電気モータ3RL,3RRの回転軸は、減速機4RL,4RRを介して、電動車両の後輪2RL,2RRに連結されている。ここで、2つの電気モータ3RL,3RRの出力特性および2つの減速機4RL,4RRの減速比、および、左右の2つの後輪2RL,2RRの半径はいずれも同じである。
First, the configuration will be described.
[System overall configuration]
FIG. 1 is an overall system diagram illustrating the electric vehicle according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the electric vehicle according to the first embodiment includes electric motors 3RL and 3RR as driving force generation sources, and the rotation shafts of the electric motors 3RL and 3RR are connected to speed reducers 4RL and 4RR. Thus, the electric vehicle is connected to the rear wheels 2RL and 2RR. Here, the output characteristics of the two electric motors 3RL and 3RR, the reduction ratios of the two reduction gears 4RL and 4RR, and the radii of the two left and right rear wheels 2RL and 2RR are all the same.

前記電気モータ3RL,3RRは、いずれも永久磁石をロータに埋め込んだ三相同期モータである。リチウムイオンバッテリ6との電力授受を制御する駆動回路5RL,5RRが、それらの電気モータ3RL,3RRの力行および回生トルクを、統合コントローラ(モータトルク制御手段)30から受信するトルク指令値tTRL(左後輪),tTRR(右後輪)とそれぞれ一致するように調整する。そして、駆動回路5RL,5RRは、各々のモータ回転軸に取り付けられた図外の回転位置センサにより検出したモータ回転速度をそれぞれ統合コントローラ30へ送信する。   Each of the electric motors 3RL and 3RR is a three-phase synchronous motor in which a permanent magnet is embedded in a rotor. A torque command value tTRL (left) is received by the drive circuits 5RL and 5RR that control power transfer to and from the lithium ion battery 6 from the integrated controller (motor torque control means) 30 with the power running and regenerative torque of the electric motors 3RL and 3RR. Rear wheel) and tTRR (right rear wheel) are adjusted to match each other. Then, the drive circuits 5RL and 5RR transmit the motor rotation speed detected by a rotation position sensor (not shown) attached to each motor rotation shaft to the integrated controller 30, respectively.

前輪42は、前輪42の転舵回転軸41に備え付けられており、詳細を図2に示す。前輪42の転舵回転軸41は、前輪42の中空支持部45の内側にあり、ベアリングを介して中空支持部45に対して回転運動する。要素44,43および前輪42は、いずれも転舵回転軸41を中心として一体で回転するように支持されている。ここで、回転軸41の中心を延長したときの地表面との交点Pと、タイヤの回転中心点43の直下点Qとは、距離がζ(>0)となるよう構成しており、車両走行時には走行抵抗により、前輪42の転舵回転軸41の進む向きとタイヤの向きAとが一致するようにタイヤが自然に転舵する、いわゆるキャスターの構造としている。前輪42の中空支持部45には、中空支持部45が車両の前後左右方向に変形しにくいよう、車体前後方向と車体横方向にそれぞれ図外の支持軸があり車体と連結されている。また、中空支持部45には、上下方向に対して図外のバネおよびダンパーが備えられており、前輪42が路面から受ける上下方向の力を車体に伝えにくくしている。   The front wheel 42 is provided on the turning rotation shaft 41 of the front wheel 42, and details are shown in FIG. 2. The turning rotation shaft 41 of the front wheel 42 is inside the hollow support portion 45 of the front wheel 42 and rotates with respect to the hollow support portion 45 via a bearing. The elements 44 and 43 and the front wheel 42 are all supported so as to rotate integrally around the turning shaft 41. Here, the intersection point P with the ground surface when the center of the rotation shaft 41 is extended and the point Q directly below the rotation center point 43 of the tire are configured such that the distance is ζ (> 0). A so-called caster structure in which the tire naturally steers so that the traveling direction of the turning rotation shaft 41 of the front wheel 42 coincides with the tire orientation A by traveling resistance during traveling is employed. The hollow support portion 45 of the front wheel 42 has a support shaft (not shown) in the vehicle longitudinal direction and the vehicle lateral direction so that the hollow support portion 45 is not easily deformed in the vehicle longitudinal and lateral directions. Further, the hollow support portion 45 is provided with a spring and a damper (not shown) with respect to the vertical direction, making it difficult to transmit the vertical force received by the front wheel 42 from the road surface to the vehicle body.

また、前輪42には、部位44に図外の油圧システムによる摩擦ブレーキが備え付けられており、ドライバによるブレーキペダル22の踏み込みに応じてブレーキ系の油圧が上昇し、油圧の上昇に応じて部位44に固定されたブレーキパッドが、前輪42と共に回転するディスクを挟み込むことで前輪42を制動させる。前記後輪2RL,2RRにも図外の摩擦ブレーキが備え付けられており、前輪42と同様に、ドライバによるブレーキペダル22の踏み込みに応じて後輪2RL,2RRを制動させる。   Further, the front wheel 42 is provided with a friction brake by a hydraulic system (not shown) at a part 44, and the hydraulic pressure of the brake system increases according to the depression of the brake pedal 22 by the driver, and the part 44 according to the increase of the hydraulic pressure. The brake pad fixed to the front wheel 42 brakes the front wheel 42 by sandwiching a disk that rotates together with the front wheel 42. The rear wheels 2RL and 2RR are also provided with friction brakes (not shown), and, like the front wheels 42, the rear wheels 2RL and 2RR are braked in response to depression of the brake pedal 22 by the driver.

[モータ組み込みサスペンション装置の構成]
次に、後輪2RL,2RRに装着された実施例1のモータ組み込みサスペンション装置を説明する。図3(a)は、右後輪2RRを車両前方から見た図、図3(b)は右後輪2RRを車両内側から見た図である。なお、左後輪2RLは右後輪2RRと同一形状であるため、右後輪2RRの構成のみ説明し、左後輪2RLの説明を省略する。
[Configuration of motor built-in suspension device]
Next, the motor built-in suspension device of the first embodiment mounted on the rear wheels 2RL and 2RR will be described. 3A is a view of the right rear wheel 2RR as viewed from the front of the vehicle, and FIG. 3B is a view of the right rear wheel 2RR as viewed from the inside of the vehicle. Since the left rear wheel 2RL has the same shape as the right rear wheel 2RR, only the configuration of the right rear wheel 2R R will be described, and the description of the left rear wheel 2R L will be omitted.

車輪63はブレーキディスク66(ブレーキパッドは不図示)および回転軸75と連結され、これらは同一の速度で回転する。回転軸75は図外のベアリングを介してハブ(回転支持部)64に回転支持されている。ハブ64は、アンダーアーム65を介して車体に接続され、さらに部材72およびバネ61,ダンパー62を介して車体に接続されている。バネ61、ダンパー62およびアンダーアーム65により、車体の上下運動を減衰させるサスペンション機構が構成される。   The wheels 63 are connected to a brake disc 66 (brake pads are not shown) and a rotating shaft 75, which rotate at the same speed. The rotary shaft 75 is rotatably supported by a hub (rotation support portion) 64 via a bearing (not shown). The hub 64 is connected to the vehicle body via the underarm 65, and further connected to the vehicle body via the member 72, the spring 61, and the damper 62. The spring 61, the damper 62, and the under arm 65 constitute a suspension mechanism that attenuates the vertical movement of the vehicle body.

回転軸75は、ギア71と連結されており、ギアは電動モータ(以下、モータ)70の出力軸と固定ギア比で歯車が噛み合っている。さらに回転軸75は回転支持部材69を貫通し、ベアリングを介して支持されており、回転支持部材69は、リンク73および74に支えられている。またモータ70のケースとギア71のケースとは一体に形成され、回転軸75周りを回転する。モータ70のケース上部は、ダンパー(結合部材)68およびバネ67を介して車体に接続されている。   The rotating shaft 75 is connected to a gear 71, and the gear meshes with the output shaft of an electric motor (hereinafter referred to as motor) 70 at a fixed gear ratio. Further, the rotation shaft 75 passes through the rotation support member 69 and is supported via a bearing, and the rotation support member 69 is supported by the links 73 and 74. The case of the motor 70 and the case of the gear 71 are integrally formed and rotate around the rotation shaft 75. The upper part of the case of the motor 70 is connected to the vehicle body via a damper (coupling member) 68 and a spring 67.

すなわち、モータ70は、サスペンション機構(バネ61およびダンパー62)のバネ下側にハブ64に対し車輪63の回転軸75周りに揺動自在に設けられ、車輪63を前進方向に回転させるようにモータ70が駆動された場合、モータ70自身が回転軸75周りを上方側(図3(b)の右回り)へ揺動するように設定されている。一方、車輪63を後進方向に回転させるようにモータ70が駆動された場合には、モータ70は回転軸75周りを下方側(左回り)へ揺動することとなる。   That is, the motor 70 is provided on the lower spring side of the suspension mechanism (the spring 61 and the damper 62) so as to be swingable around the rotation shaft 75 of the wheel 63 with respect to the hub 64, and rotates the wheel 63 in the forward direction. When the motor 70 is driven, the motor 70 itself is set to swing around the rotation shaft 75 upward (clockwise in FIG. 3B). On the other hand, when the motor 70 is driven so as to rotate the wheel 63 in the reverse direction, the motor 70 swings around the rotation shaft 75 downward (counterclockwise).

図1に示した電動車両では、その前後重心位置は、後輪寄りになるように後輪2RL,2RRの前後位置に、電気モータ3RL,3RRやバッテリなどが配置されている。例えば、前輪荷重と後左右輪の和の輪荷重との比が、2:8となるように前後重心位置を設計しておく。   In the electric vehicle shown in FIG. 1, electric motors 3RL, 3RR, a battery, and the like are arranged in front and rear positions of the rear wheels 2RL and 2RR so that the front and rear center-of-gravity positions are closer to the rear wheels. For example, the front / rear center of gravity position is designed so that the ratio of the front wheel load to the sum of the rear left and right wheels is 2: 8.

次に、統合コントローラ30について説明する。
統合コントローラ30には、アクセルペダルセンサ23によって検出するアクセル開度信号と、ブレーキペダルセンサ22によって検出するブレーキ踏力信号と、ステアリングホイール11の回転軸に取り付けられた操舵角センサ21によって検出するステアリングホイール11の回転角信号と、ドライバによって操作されるシフトレバー25の状態信号と、前輪42の転舵回転軸43に取り付けられた前輪回転センサ49によって検出する前輪回転速度信号と、駆動回路5RL,5RRから受信する後輪モータ3RL,3RRの回転速度が入力される。シフトレバー25のシフト位置としては、車両停止時のみ選択可能でパーキング時に使用する位置「P」、通常前進走行時に使用する位置「D」がある。
Next, the integrated controller 30 will be described.
The integrated controller 30 includes an accelerator opening signal detected by the accelerator pedal sensor 23, a brake pedaling force signal detected by the brake pedal sensor 22, and a steering wheel detected by a steering angle sensor 21 attached to the rotation shaft of the steering wheel 11. 11, a state signal of the shift lever 25 operated by the driver, a front wheel rotation speed signal detected by a front wheel rotation sensor 49 attached to the turning shaft 43 of the front wheel 42, and drive circuits 5 RL and 5 RR. The rotational speeds of the rear wheel motors 3RL and 3RR received from the above are input. The shift position of the shift lever 25 includes a position “P” that can be selected only when the vehicle is stopped and is used during parking, and a position “D” that is used during normal forward travel.

統合コントローラ30は、これらの信号に基づいて後左輪モータ3RLへのトルク指令値tTRL、後右輪モータ3RRへのトルク指令値tTRRを演算し、各モータ3RL,3RRの駆動回路5RL,5RRに送信する。ここで、後左輪モータ3RLへのトルク指令値tTRL、後右輪モータ3RRへのトルク指令値tTRRは、いずれも単位はNmで、車両を前向きに加速させる向きを正とする。   Based on these signals, the integrated controller 30 calculates a torque command value tTRL for the rear left wheel motor 3RL and a torque command value tTRR for the rear right wheel motor 3RR, and transmits them to the drive circuits 5RL and 5RR of the motors 3RL and 3RR. To do. Here, the torque command value tTRL to the rear left wheel motor 3RL and the torque command value tTRR to the rear right wheel motor 3RR are both in units of Nm, and the direction in which the vehicle is accelerated forward is positive.

次に、作用を説明する。
[モータトルクに応じた車高調整作用]
図3(b)において、車輪63を前進方向に回転(図の左回り)させるようにモータ70が駆動されると、モータ70の反力トルクによりモータ70は上方側(図の右回り)へ揺動する。これにより、モータ70と一体に設けられたダンパー68が上方に移動する。一方、車輪63を後進方向に回転(図の右回り)させるようにモータ70が駆動されると、モータ70の反力トルクによりモータ70は下方側(図の左回り)へ揺動する。これにより、ダンパー68が下方へ移動する。
Next, the operation will be described.
[Vehicle height adjustment according to motor torque]
In FIG. 3B, when the motor 70 is driven so as to rotate the wheel 63 in the forward direction (clockwise in the figure), the motor 70 moves upward (clockwise in the figure) by the reaction torque of the motor 70. Swing. Thereby, the damper 68 provided integrally with the motor 70 moves upward. On the other hand, when the motor 70 is driven to rotate the wheel 63 in the reverse direction (clockwise in the figure), the motor 70 swings downward (counterclockwise in the figure) by the reaction torque of the motor 70. Thereby, the damper 68 moves downward.

すなわち、モータ70が車両を駆動する向き(前進する向き)にトルクを発生させると、モータ70はギア71を介して回転軸75に駆動トルクを伝達すると共に、その反力で車体が上向きに押し上げられる。反対に、モータ70が車両を制動する向き(後進する向き)にトルクを発生させると、モータ70はギア71を介して回転軸75に制動トルクを伝達すると共に、その反力で車体が下向きに押し下げられる。   That is, when torque is generated in the direction in which the motor 70 drives the vehicle (forward direction), the motor 70 transmits the driving torque to the rotating shaft 75 via the gear 71 and the vehicle body is pushed upward by the reaction force. It is done. On the contrary, when the motor 70 generates torque in the direction of braking the vehicle (reverse direction), the motor 70 transmits the braking torque to the rotating shaft 75 via the gear 71 and the reaction force causes the vehicle body to face downward. Pushed down.

車体の押し上げ量および押し下げ量は、モータトルク、すなわちモータ70に供給される電流値に比例して増加するが、ダンパー68およびバネ67の特性(バネ定数、減衰係数等)を変えることで、モータトルクに対する車体の上下移動量を、車両に応じた所望の特性に設定可能である。   The push-up amount and the push-down amount of the vehicle body increase in proportion to the motor torque, that is, the current value supplied to the motor 70. By changing the characteristics of the damper 68 and the spring 67 (spring constant, damping coefficient, etc.), the motor The vertical movement amount of the vehicle body relative to the torque can be set to a desired characteristic according to the vehicle.

[モード選択制御処理]
図4は実施例1の統合コントローラ30にて実行されるモード選択制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。なお、統合コントローラ30は、マイクロコンピュータのほかにRAM/ROMなどの周辺部品を備えており、図4のフローチャートを一定時間毎、例えば5ms毎に実行する。
[Mode selection control processing]
FIG. 4 is a flowchart showing the flow of the mode selection control process executed by the integrated controller 30 according to the first embodiment. Each step will be described below. The integrated controller 30 includes peripheral components such as a RAM / ROM in addition to the microcomputer, and executes the flowchart of FIG. 4 at regular intervals, for example, every 5 ms.

ステップS401では、各センサ信号や、駆動回路5RL,5RRからの受信信号をRAM変数に格納し、ステップS402へ移行する。具体的には、アクセル開度信号を変数APS(単位は%で、全開時を100%とする。)に格納し、ブレーキ踏力信号を変数BRK(単位はPa)に格納し、ステアリングホイール11の回転角信号を変数δ(単位はradで、反時計回りを正とする。)に格納し、シフトレバー信号を変数SFTに格納する。また、前輪回転センサ49からの回転速度信号は変数NFL(単位はrad/sで、車両が前進する向きを正とする。)に格納する。さらに、駆動回路5RL,5RRから受信する信号についても、それぞれのモータの回転速度を変数NRL,NRR(いずれも単位はrad/sで、車両が前進する向きを正とする。)に格納する。   In step S401, each sensor signal and reception signals from the drive circuits 5RL and 5RR are stored in a RAM variable, and the process proceeds to step S402. Specifically, the accelerator opening signal is stored in a variable APS (unit is% and fully opened is 100%), the brake pedal force signal is stored in a variable BRK (unit is Pa), and the steering wheel 11 The rotation angle signal is stored in a variable δ (unit is rad, counterclockwise is positive), and the shift lever signal is stored in a variable SFT. Further, the rotational speed signal from the front wheel rotation sensor 49 is stored in a variable NFL (unit is rad / s, and the direction in which the vehicle moves forward is positive). Further, for the signals received from the drive circuits 5RL and 5RR, the rotational speeds of the respective motors are stored in the variables NRL and NRR (both units are rad / s, and the direction in which the vehicle advances is positive).

ステップS402では、車両の速度V(単位はm/sで、車両が前進する向きを正とする)を次式で演算し、ステップS403へ移行する。
V=(NFL*Rf+NRL/GG*Rr+NRR/GG*Rr)/3
ここで、Rfは前輪の半径、Rrは後輪の半径、GGは後輪の減速機の減速比である。
In step S402, the speed V of the vehicle (unit is m / s, the forward direction of the vehicle is positive) is calculated by the following equation, and the process proceeds to step S403.
V = (NFL * Rf + NRL / GG * Rr + NRR / GG * Rr) / 3
Here, Rf is the radius of the front wheel, Rr is the radius of the rear wheel, and GG is the reduction ratio of the reduction gear of the rear wheel.

ステップS403では、シフトレバー位置がパーキング時に使用する位置「P」であるか否かを判定し、「P」の場合、ステップS404へ移行し、tTRL=tTRR=0として本ルーチンを終了する。そうでない場合にはステップS405へ移行し,後述のモードD時の演算ルーチンを実行し、本ルーチンを終了する。   In step S403, it is determined whether or not the shift lever position is the position “P” used during parking. If “P”, the process proceeds to step S404, and this routine is terminated with tTRL = tTRR = 0. If not, the process proceeds to step S405, a calculation routine in mode D described later is executed, and this routine is terminated.

[規範モデル応答を実現するコントローラの設計原理および演算形態について]
さて次に、ステップS405のモードD時の演算ルーチン(図5)において、後左輪モータ3RLへのトルク指令値tTRL、後右輪モータ3RRへのトルク指令値tTRRを演算する方法について説明するが、その演算処理を説明する前に、モードDにおけるモータトルク指令値の演算原理および実現方法について説明する。
[About the design principle and operation form of the controller that realizes the reference model response]
Next, a method for calculating the torque command value tTRL for the rear left wheel motor 3RL and the torque command value tTRR for the rear right wheel motor 3RR in the calculation routine (FIG. 5) in mode D of step S405 will be described. Before describing the calculation process, the calculation principle and method of motor torque command value in mode D will be described.

「自動車の運動と制御」(山海堂)には、前後輪を操舵する車両挙動の運動方程式が示されている。例えば、p194には前輪舵角δf[rad]と後輪舵角δr[rad]を操作量とし、車両のヨーレートγ[rad/s]および車体重心位置の車体すべり角β[rad]を状態量としたときの運動方程式が示されている。この運動方程式は、車速V[m/s]は一定(dV=0)かつV≠0かつ滑り角(β[rad])は微少(|β|<<1、sinβ≒β、cosβ≒1)などの前提で導出している。
本運動方程式の考え方は、本発明の実施例1の電動車両にも拡張して適用できる。即ち、右輪の駆動力をu[N]、左輪の駆動力を−u[N] とする操作量を付加し、前輪を図2のキャスター形式とすることによる作用として、前輪で発生する横力がほぼ0として、運動方程式を次のように導出することができる。

Figure 0004736402
“Motor motion and control” (Sankaido) shows the equation of motion of the vehicle behavior for steering the front and rear wheels. For example, for p194, the front wheel rudder angle δf [rad] and the rear wheel rudder angle δr [rad] are the manipulated variables, and the vehicle yaw rate γ [rad / s] and the vehicle slip angle β [rad] at the vehicle body center of gravity are the state variables. The equation of motion is shown. This equation of motion shows that the vehicle speed V [m / s] is constant (dV = 0), V ≠ 0, and the slip angle (β [rad]) is very small (| β | << 1, sinβ ≒ β, cosβ ≒ 1) Derived on the premise of.
The concept of the equation of motion can be applied to the electric vehicle according to the first embodiment of the present invention. That is, the operation amount of the right wheel driving force u [N] and the left wheel driving force −u [N] is added, and the front wheel has the caster type shown in FIG. Assuming that the force is almost zero, the equation of motion can be derived as follows.
Figure 0004736402

ここで、Lrは後輪軸と重心との距離[m]、Ltは後輪のトレッドベース距離/2[m]、mは車重[kg]、Iγはヨー慣性モーメント[Nmss]である。また、Krは後輪タイヤコーナリングスティッフネス[N/rad]であり、後輪ステアリング剛性の影響によるステアリング角に対するコーナリングパワーの低下分も加味した値である。Vは車速[m/s]であり、γはヨーレート[rad/s]、βは車体重心位置の車体すべり角[rad]である。   Here, Lr is the distance [m] between the rear wheel shaft and the center of gravity, Lt is the tread base distance / 2 [m] of the rear wheel, m is the vehicle weight [kg], and Iγ is the yaw moment of inertia [Nmss]. Kr is the rear wheel tire cornering stiffness [N / rad], which takes into account the decrease in cornering power with respect to the steering angle due to the influence of the rear wheel steering stiffness. V is the vehicle speed [m / s], γ is the yaw rate [rad / s], and β is the vehicle slip angle [rad] at the center of gravity of the vehicle.

この運動方程式は、微分演算子sを用いて次の形に書き換えられる。
β={Q13(s)/Qden(s)}・u
γ={Q23(s)/Qden(s)}・u …(A3)
そして、Q13(s)、Q23(s)、Qden(s)は、いずれも車速Vの関数になっており、次の式で表される。
13(s)=−2Lt(mV2−2LrKr)
23(s)=2VLt(mVs+2Kr)
Qden(s)=mV2Iγs2+2VKr(mLr2+Iγ)s+2mV2LrKr …(A4)
This equation of motion can be rewritten into the following form using the differential operator s.
β = {Q13 (s) / Qden (s)} · u
γ = {Q23 (s) / Qden (s)} · u (A3)
Q13 (s), Q23 (s), and Qden (s) are all functions of the vehicle speed V and are expressed by the following equations.
Q 13 (s) = − 2Lt (mV 2 −2LrKr)
Q 23 (s) = 2VLt (mVs + 2Kr)
Qden (s) = mV 2 I γ s 2 +2 VKr (mLr 2 + I γ ) s +2 mV 2 LrKr (A4)

実施例1においては、ステアリング操作量δに対するヨーレートγの応答が望ましい伝達特性(規範モデル)となるように、ステアリング操作量δから左右輪の駆動力差の指令値u*を演算するコントローラp1(s)を以下のように導くことができる。   In the first embodiment, the controller p1 (calculating the command value u * of the driving force difference between the left and right wheels from the steering operation amount δ so that the response of the yaw rate γ to the steering operation amount δ becomes a desirable transfer characteristic (reference model). s) can be derived as follows.

いま、ステアリング操作量δに対するヨーレートγの望ましい伝達特性(規範モデル)をGγδとおき、例えば次の特性とする。
γδ=m2/(s2+2wns+wn2) …(A5)
Now, a desirable transfer characteristic (normative model) of the yaw rate γ with respect to the steering operation amount δ is set as G γδ , for example, as follows.
G γδ = m2 / (s 2 + 2wns + wn 2 )… (A5)

つまり、ステアリング操作量δに対するヨーレートγの望ましい応答を滑らかな2次応答特性(例えば、wn=4π,m2=wn2/4)に設定する。一方、ステアリング操作量δとヨーレートγとの関係は、次の関係にある。
γ=({Q23(s)/Qden(s)}p1(s) δ …(A6)
That is, the desired response of the yaw rate γ to the steering operation amount δ is set to a smooth secondary response characteristic (for example, wn = 4π, m 2 = wn2 / 4). On the other hand, the relationship between the steering operation amount δ and the yaw rate γ is as follows.
γ = ({Q23 (s) / Qden (s)} p1 (s) δ (A6)

したがって、この伝達特性を望ましい伝達特性Gγδと一致させるという条件から、式(A7)が導かれ、
γδ=m2/(s2+2wns+wn2)={Q23(s)/Qden(s)}p1(s) …(A7)
式(A4)の関係式を用いて,この連立方程式を解くことで、コントローラp1(s)は式(A8)のように導出できる。
p1(s)=(m2/2Lt){mVIγs2+2Kr(mLr2+Iγ)s+2mVLrKr}/{(mVs+2Kr)(s2+2wns+wn2)}
…(A8)
Therefore, the equation (A7) is derived from the condition that this transfer characteristic matches the desired transfer characteristic G γδ ,
G γδ = m 2 / (s 2 + 2wns + wn 2) = {Q23 (s) / Qden (s)} p1 (s) ... (A7)
By solving this simultaneous equation using the relational expression of equation (A4), the controller p1 (s) can be derived as in equation (A8).
p1 (s) = (m 2 / 2Lt) {mVI γ s 2 + 2Kr (mLr 2 + I γ ) s + 2mVLrKr} / {(mVs + 2Kr) (s 2 + 2wns + wn 2 )}
… (A8)

このように、実施例1において、ステアリング操作量δに対する、ヨーレートγの応答が望ましい伝達特性(規範モデル)となるように、左右輪の駆動力差の指令値u*を演算するコントローラp1(s)を導くことができる。 As described above, in the first embodiment, the controller p1 (s ) that calculates the command value u * of the driving force difference between the left and right wheels so that the response of the yaw rate γ to the steering operation amount δ becomes a desirable transfer characteristic (reference model). ).

次に、式(A8)のコントローラp1(s)の実現方法について説明する。p1(s)は次の(A9)式で書き直せるため、(A9)式の実現方法を説明する。b0,b1,b2は車速Vなどの関数である。 yx=(b2s2+b1s+b0)/(s3+a2s2+a1s+a0) ux …(A9) Next, a method for realizing the controller p1 (s) of the formula (A8) will be described. Since p1 (s) can be rewritten by the following equation (A9), a method for realizing equation (A9) will be described. b0, b1, and b2 are functions such as the vehicle speed V. yx = (b2s 2 + b1s + b0) / (s 3 + a2s 2 + a1s + a0) ux (A9)

ここで、式(A9)は図6のように書き換えることができる。よって、所定時間ごとに(例えば、5ms毎に)、まず、図6中のa2,a1,a0,b0,b1,b2を車速Vに応じて逐次更新し,積分演算を例えばオイラー近似で行なうことでX3,X2,X1を更新した上で、最後にX3,X2,X1,b0,b1,b2から出力yxを時々刻々と演算することで実現できる。   Here, equation (A9) can be rewritten as shown in FIG. Therefore, at predetermined time intervals (for example, every 5 ms), first, a2, a1, a0, b0, b1, b2 in FIG. 6 are sequentially updated according to the vehicle speed V, and the integration calculation is performed by Euler approximation, for example. After updating X3, X2, and X1, the output yx is finally calculated from X3, X2, X1, b0, b1, and b2 every moment.

[モードD時の演算ルーチン]
図4のステップS405のモードD時の演算ルーチンでは、図5のフローチャートを実行する。
[Calculation routine in mode D]
In the calculation routine in the mode D of step S405 in FIG. 4, the flowchart in FIG. 5 is executed.

ステップS501では、車両の目標駆動力(駆動力目標値)tTDを演算する(駆動力目標値生成手段に相当)。演算は、予めROMに格納してあるマップMAP_tTD(V,APS)を表引きすることで行なう。マップMAP_tTD(V,APS)は、車速Vとアクセル開度APSを軸とした特性データであり、例えば図7のように設定しておく。   In step S501, the target driving force (driving force target value) tTD of the vehicle is calculated (corresponding to driving force target value generating means). The calculation is performed by referring to a map MAP_tTD (V, APS) stored in advance in the ROM. The map MAP_tTD (V, APS) is characteristic data with the vehicle speed V and the accelerator opening APS as axes, and is set as shown in FIG. 7, for example.

ステップS502〜S504では、ステアリングホイール回転角δおよび車速Vに応じて、後輪左右モータに発生させる駆動力差分の目標トルクtU[Nm]を演算する。演算は、上記設計原理を踏まえ、ステアリング操作量δに対するヨーレートγの応答が望ましい伝達特性(式(A5)に示す規範モデル)となるように演算する。   In steps S502 to S504, the target torque tU [Nm] of the driving force difference generated in the rear wheel left and right motors is calculated according to the steering wheel rotation angle δ and the vehicle speed V. Based on the above design principle, the calculation is performed so that the response of the yaw rate γ to the steering operation amount δ is a desirable transfer characteristic (the normative model shown in Expression (A5)).

ステップS502では、ステップS402で演算した車速Vを用い、式(A8)について、式(A9)のa0,a1,a2に対応する値を次のように演算する。
a2= 2(Kr/m/V + wn)
a1= wn(4Kr/m/V + wn)
a0= 2Krwn2/m/V …(B0)
mおよびKrは、車両設計値を用いる。また、以下車速Vの値は、演算内で0割を起こさないように最小値を小さい値(例えば0.01)に制限して演算する。
In step S502, using the vehicle speed V calculated in step S402, the values corresponding to a0, a1, and a2 in equation (A9) are calculated as follows for equation (A8).
a2 = 2 (Kr / m / V + wn)
a1 = wn (4Kr / m / V + wn)
a0 = 2Krwn 2 / m / V… (B0)
Vehicle design values are used for m and Kr. Further, the value of the vehicle speed V is calculated by limiting the minimum value to a small value (for example, 0.01) so that 0% does not occur in the calculation.

ステップS503では、ステップS402で演算した車速Vを用い、式(A8)について、式(A9)のb0,b1,b2に対応する値を次のように演算する。b2={m2/(2Lt)}・Ir
b1={m2/Lt}・Kr(mLr2+Ir)/m/V
b0={m2/Lt}・LrKr …(B1)
ここでm2は、ステアリングホイール回転角δに対するヨーレートの定常値が、例えば、δ/4となるように、
m2=wn2/4
としておく。mおよびIrおよびLrおよびLtは車両設計値を用いる。
In step S503, using the vehicle speed V calculated in step S402, the values corresponding to b0, b1, and b2 in equation (A9) are calculated as follows for equation (A8). b2 = {m 2 / (2Lt)} ・ Ir
b1 = {m 2 / Lt} · Kr (mLr 2 + Ir) / m / V
b0 = {m 2 / Lt} · LrKr (B1)
Here, m 2 is such that the steady value of the yaw rate with respect to the steering wheel rotation angle δ is, for example, δ / 4.
m 2 = wn 2/4
Keep it as Vehicle design values are used for m, Ir, Lr, and Lt.

ステップS504では、前回のステップS504を実行した時のX3,X2,X1を用い、図6の積分演算をオイラー近似することでX3,X2,X1を更新する。図6中のuxはステアリングホイール回転角δであり、出力yxは目標左右駆動力差の変数tUに対応する。X3,X2,X1を更新した後は、それらの値とステップS503で求めたb0,b1,b2に応じ、図6に示す関係式から出力yxを演算しtUに代入する。   In step S504, X3, X2, and X1 obtained by executing step S504 in the previous time are used, and X3, X2, and X1 are updated by Euler approximation of the integral calculation in FIG. In FIG. 6, ux is the steering wheel rotation angle δ, and the output yx corresponds to the variable tU of the target left / right driving force difference. After updating X3, X2, and X1, the output yx is calculated from the relational expression shown in FIG. 6 according to those values and b0, b1, and b2 obtained in step S503, and substituted for tU.

ステップS505では、目標駆動力tTDと目標左右駆動力差tUから、後輪へのトルク指令値tTRL,tTRRを次式で演算する(トルク指令値生成手段に相当)。
tTRL=tTD*Rr/GG/2−tU*Rr/GG
tTRR=tTD*Rr/GG/2+tU*Rr/GG …(B3)
In step S505, torque command values tTRL and tTRR for the rear wheels are calculated from the target driving force tTD and the target left / right driving force difference tU by the following equation (corresponding to torque command value generating means).
tTRL = tTD * Rr / GG / 2−tU * Rr / GG
tTRR = tTD * Rr / GG / 2 + tU * Rr / GG… (B3)

ステップS506では、ステップS505求めたトルク指令値に対してそれぞれ次の伝達特性W1(s)のフィルタリング処理を行なうことで、進み補償を行なう(進み補償手段に相当)。
W1(s) = (τ2s + 1 ) / (τ1s + 1 )
ここで進み補償となる条件として、τ21と設定しておく。例えば、τ1=0.05,τ2=0.1とする。
そしてステップS506の演算後、本ルーチンを終了する。
In step S506, advance compensation is performed by performing filtering processing of the next transfer characteristic W1 (s) on the torque command value obtained in step S505 (corresponding to advance compensation means).
W1 (s) = (τ 2 s +1) / (τ 1 s +1)
Here, τ 21 is set as a condition for lead compensation. For example, τ 1 = 0.05 and τ 2 = 0.1.
Then, after the calculation in step S506, this routine ends.

[従来のアクティブサスペンションの課題]
車両のサスペンションストロークをアクティブに変化させる技術としては、アクティブサスペンション技術があり、「自動車のサスペンション」(カヤバ工業株式会社編:山海堂)の8.3節には、その適用例が複数示されている。
[Problems of conventional active suspension]
As a technology for actively changing the suspension stroke of a vehicle, there is an active suspension technology. Section 8.3 of “Automobile Suspension” (Edited by Kayaba Kogyo Co., Ltd .: Sankaido) shows a plurality of application examples.

これに示される油圧式アクティブサスペンション技術は、車体と車輪の間に位置するサスペンション内に油圧シリンダを有し、車両側の油圧源からの供給圧を制御バルブにより調整することで、油圧シリンダ内の油圧を調整し、サスペンションの特性を変更するものである。車両に備えられた各種センサ(加速度センサ、車高センサなど)の信号に応じて、油圧シリンダ内の油圧を調整することで、アンチロール制御(旋回時のロールを小さくする制御)、アンチダイブ制御(ブレーキ時にノーズダイブを小さくする制御)、バウンシング制御(路面入力による車体ゆれを小さくする制御)、車高調整機能などを実現し、乗員の乗り心地を高めると共に、悪路走破性を高める効果を実現している。   The hydraulic active suspension technology shown here has a hydraulic cylinder in the suspension located between the vehicle body and the wheel, and adjusts the supply pressure from the hydraulic source on the vehicle side by a control valve, It adjusts the hydraulic pressure and changes the characteristics of the suspension. Anti-roll control (control to reduce the roll during turning) and anti-dive control by adjusting the hydraulic pressure in the hydraulic cylinder according to the signals of various sensors (acceleration sensor, height sensor, etc.) provided in the vehicle (Control to reduce nose dive during braking), bouncing control (control to reduce vehicle body shake due to road surface input), vehicle height adjustment function, etc., enhancing ride comfort for passengers and improving bad road running Realized.

ところが、上記従来のアクティブサスペンションでは、アクティブサスペンション用のエネルギー発生源やエネルギー伝達回路として、油圧発生装置や油圧回路などが必要であり、車両の構造が複雑になるために製造コストがあがるといった課題や、車両重量の増加やエネルギー消費を伴うために車両の走行効率を向上させにくいという課題があった。   However, the above-described conventional active suspension requires a hydraulic pressure generating device, a hydraulic circuit, etc. as an energy generation source and energy transmission circuit for the active suspension, and the manufacturing cost increases due to the complicated structure of the vehicle. There is a problem that it is difficult to improve the running efficiency of the vehicle because of an increase in vehicle weight and energy consumption.

[モータ反力を利用したアクティブサスペンション作用]
これに対し、実施例1の電動車両では、後輪2RL,2RRにモータ組み込みサスペンションを備え、左右モータ3RL,3RRが車両を駆動する際、モータ反力により車両を持ち上げる構成としている。これにより、車両の加速駆動時にはモータトルクが後輪2RL,2RRを押し下げる向きに作用するため、左右モータ3RL,3RRの慣性により後輪2RL,2RRの輪荷重が増し、トラクション性能が向上する効果を実現できている。
[Active suspension action using motor reaction force]
On the other hand, the electric vehicle according to the first embodiment includes a motor-integrated suspension in the rear wheels 2RL and 2RR, and when the left and right motors 3RL and 3RR drive the vehicle, the vehicle is lifted by a motor reaction force. As a result, when the vehicle is accelerated, the motor torque acts in a direction to push down the rear wheels 2RL and 2RR, so that the inertia of the left and right motors 3RL and 3RR increases the wheel load of the rear wheels 2RL and 2RR, thereby improving the traction performance. It has been realized.

また、旋回時には外輪の駆動力を内輪の駆動力より大きな値とするように左右モータ3RL,3RRのトルクを調整している(式(A8)においてp1(0)>0であることから、左旋回時に右の外輪の駆動力が大きくなる特徴を実現している)。したがって、外輪の駆動力により車両を持ち上げる力が、内輪の駆動力により車両を持ち上げる力よりも大きくなり、車両のロール運動を抑制することができる。なお、モータ組み込みサスペンション装置の設計パラメータによっては、逆ロールを実現することもできる。   Also, the torques of the left and right motors 3RL and 3RR are adjusted so that the driving force of the outer ring is greater than the driving force of the inner ring during turning (p1 (0)> 0 in equation (A8)). The driving force of the right outer ring increases during rotation). Therefore, the force that lifts the vehicle by the driving force of the outer ring becomes larger than the force that lifts the vehicle by the driving force of the inner ring, and the roll motion of the vehicle can be suppressed. Depending on the design parameters of the motor built-in suspension device, a reverse roll can be realized.

さらに、加速駆動時には後輪2RL,2RRで駆動力を発生するため(式(B3))、モータ反力により車両後端が持ち上げられ、車両のスクワット動作を抑制することができる。なお、設計パラメータによっては、ダイブ動作を実現することもできる。   Further, since driving force is generated by the rear wheels 2RL and 2RR during acceleration driving (formula (B3)), the rear end of the vehicle is lifted by the motor reaction force, and the squat operation of the vehicle can be suppressed. Depending on the design parameters, a dive operation can be realized.

さらに、ブレーキ踏み込みやアクセルオフ等の減速制動時には、後輪2RL,2RRで回生制動力を発生するため(図7の特性と式(B3)参照)、モータ反力により車両後端が押し下げられ、車両のダイブ動作を抑制することができる。この場合も、設計パラメータによっては、スクワット動作を実現することもできる。   Furthermore, during deceleration braking such as when the brake is depressed or the accelerator is off, regenerative braking force is generated by the rear wheels 2RL and 2RR (see the characteristics and equation (B3) in FIG. 7), so the rear end of the vehicle is pushed down by the motor reaction force, The dive operation of the vehicle can be suppressed. Again, depending on the design parameters, a squat operation can be achieved.

また、実施例1では、モータ3RL,3RRにトルクを指令する際に進み補償を行なっている(ステップS506)。モータ3RL,3RRのトルクを変化させる際には、モータ3RL,3RRの位置がモータ反力により上下に変化するためにその分のエネルギーが駆動力として伝達されない課題があるが、進み補償によりそのエネルギー分を補償するようにしたため、より精度良く設定した目標駆動力tTDを実現することができる。   In the first embodiment, advance compensation is performed when torque is commanded to the motors 3RL and 3RR (step S506). When changing the torque of the motors 3RL, 3RR, the position of the motors 3RL, 3RR changes up and down by the motor reaction force, so there is a problem that the energy is not transmitted as the driving force. Therefore, the target driving force tTD set with higher accuracy can be realized.

このように、実施例1の電動車両では、サスペンションのバネ定数や減衰係数によるサスペンション特性とは別に、ロールやピッチを抑えることができる。したがって、例えば、定速走行時のサスペンション特性を柔らかくしつつ、ロールやピッチを抑えることなども可能である。   As described above, in the electric vehicle according to the first embodiment, it is possible to suppress the roll and the pitch separately from the suspension characteristics due to the spring constant and the damping coefficient of the suspension. Therefore, for example, it is possible to suppress rolls and pitches while softening suspension characteristics during constant speed running.

次に、効果を説明する。
実施例1の電動車両にあっては、以下に列挙する効果が得られる。
Next, the effect will be described.
In the electric vehicle according to the first embodiment, the following effects can be obtained.

(1) 車体と後輪2RL,2RRを回転自在に支持するハブ64とを連結し、車体の上下運動を減衰させるサスペンション機構(バネ61、ダンパー62、アンダーアーム65)と、後輪2RL,2RRに駆動力を発生させるモータ3RL,3RRと、車体に対しモータトルクの発生方向に応じて車体を上下させるモータ反力が作用するようにモータ3RL,3RRと車体とを結合するダンパー68と、を備えるため、アクティブサスペンションのためにアクチュエータを車載する必要が無く、車両を簡素に構成できる。さらに、エネルギー効率に優れ、アクティブサスペンションと同様の効果が得られる。   (1) Suspension mechanism (spring 61, damper 62, underarm 65) that attenuates the vertical movement of the vehicle body by connecting the vehicle body and the hub 64 that rotatably supports the rear wheels 2RL, 2RR, and the rear wheels 2RL, 2RR Motors 3RL and 3RR that generate a driving force on the motor, and a damper 68 that couples the motors 3RL and 3RR and the vehicle body so that a motor reaction force that moves the vehicle body up and down according to the direction in which the motor torque is generated acts on the vehicle body. Therefore, it is not necessary to mount an actuator for the active suspension, and the vehicle can be configured simply. Furthermore, it is excellent in energy efficiency and the same effect as the active suspension can be obtained.

(2) モータ3RL,3RRを、サスペンション機構のバネ下側にハブ64に対し後輪2RL,2RRの回転軸75周りに揺動自在に設け、後輪2RL,2RRを前進方向に回転させるようにモータ3RL,3RRが駆動されたとき、モータ自身が回転軸75周りを上方側へ揺動し、ダンパー68が車体を上方へ押し上げるように設定したため、車両の加速駆動時にはモータトルクが後輪2RL,2RRを押し下げる向きに作用し、モータ3RL,3RRの慣性により後輪2RL,2RRの輪荷重を増加させ、トラクション性能を高めることができる。   (2) The motors 3RL and 3RR are provided on the unsprung side of the suspension mechanism so as to be swingable around the rotation shaft 75 of the rear wheels 2RL and 2RR with respect to the hub 64 so that the rear wheels 2RL and 2RR are rotated in the forward direction. When the motors 3RL and 3RR are driven, the motor itself swings around the rotating shaft 75 and the damper 68 pushes up the vehicle body, so that the motor torque is increased when the vehicle is accelerated. It acts in the direction of pushing down 2RR, and the wheel load of the rear wheels 2RL and 2RR can be increased by the inertia of the motors 3RL and 3RR, thereby improving the traction performance.

(3) 車両の左右後輪2RL,2RRと車体とを連結するサスペンション装置として、モータ組み込みサスペンション装置を用いたため、サスペンション機構のバネ定数や減衰係数によるサスペンション特性とは別に、ロール動作やピッチ動作をモータトルクに応じて制御することができる。   (3) Since the suspension device built in the motor is used as the suspension device that connects the left and right rear wheels 2RL and 2RR of the vehicle and the vehicle body, roll operation and pitch operation are performed separately from the suspension characteristics due to the spring constant and damping coefficient of the suspension mechanism. It can be controlled according to the motor torque.

(4) 車両の走行状態に応じて左右モータ3RL,3RRのモータトルクを制御する統合コントローラ30を備えるため、車両の加速駆動時や減速制動時において、走行状態に適した車体のロール動作やピッチ動作を実現できる。   (4) Since the integrated controller 30 that controls the motor torque of the left and right motors 3RL and 3RR according to the running state of the vehicle is provided, the roll operation and pitch of the vehicle body suitable for the running state during acceleration driving and deceleration braking of the vehicle Operation can be realized.

(5) 統合コントローラ30は、車両の旋回時、旋回外輪側となるモータトルクを、旋回内輪側となるモータトルクよりも大きくするため、旋回時における車両のロール運動を抑制でき、乗り心地の悪化を防止できる。   (5) Since the integrated controller 30 increases the motor torque on the outer turning wheel side when turning the vehicle, the motor torque on the turning inner wheel side can be suppressed, so that the roll motion of the vehicle during turning can be suppressed and the ride comfort is deteriorated. Can be prevented.

(6) モータ組み込みサスペンション装置を装着した後輪2RL,2RRを、車両の前後重心位置よりも後方側に配置したため、車両の加速駆動時および減速制動時における車両後端側の車高を自由に調節できる。   (6) Since the rear wheels 2RL and 2RR equipped with the motor built-in suspension device are arranged on the rear side of the front / rear center of gravity position of the vehicle, the vehicle height at the rear end side of the vehicle at the time of acceleration driving and deceleration braking can be freely set. Can be adjusted.

(7) 統合コントローラ30は、車両の加速駆動時、左右モータ3RL,3RRを駆動動作させるため、車両後端が持ち上げられ、加速駆動時の重心後方移動に伴う車両のスクワット動作を抑制することができる。   (7) Since the integrated controller 30 drives the left and right motors 3RL and 3RR during acceleration driving of the vehicle, the rear end of the vehicle is lifted, and the squat operation of the vehicle accompanying the backward movement of the center of gravity during acceleration driving can be suppressed. it can.

(8) 統合コントローラ30は、車両の減速制動時、左右モータ3RL,3RRを回生動作させるため、車両後端が押し下げられ、減速制動時の重心前方移動に伴う車両のダイブ動作を抑制することができる。   (8) The integrated controller 30 regenerates the left and right motors 3RL and 3RR during deceleration braking of the vehicle, so that the rear end of the vehicle is pushed down to suppress the dive operation of the vehicle accompanying the forward movement of the center of gravity during deceleration braking. it can.

(9) 車両の目標駆動力tTDを生成する駆動力目標値生成手段(ステップS501)と、目標駆動力tTDに対応するトルク指令値tTRL,tTRRを生成するトルク指令値生成手段(ステップS505)と、トルク指令値tTRL,tTRRに対し、進み補償を実施するトルク補償手段(ステップS506)と、を備えるため、モータトルクが駆動力として後輪2RL,2RRへ伝達されないエネルギー分を、進み補償により補償することで、目標駆動力tTDを精度良く実現できる。   (9) Driving force target value generating means (step S501) for generating a target driving force tTD of the vehicle, torque command value generating means (step S505) for generating torque command values tTRL and tTRR corresponding to the target driving force tTD, And torque compensation means (step S506) for performing advance compensation with respect to the torque command values tTRL and tTRR, the amount of energy that is not transmitted to the rear wheels 2RL and 2RR as the driving force is compensated by advance compensation. By doing so, the target driving force tTD can be realized with high accuracy.

まず、構成を説明する。
図8は、実施例2の4輪を別々の電気モータで駆動する電動車両の構成図である。なお、図1に示した実施例1の構成と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。
First, the configuration will be described.
FIG. 8 is a configuration diagram of an electric vehicle in which the four wheels according to the second embodiment are driven by separate electric motors. The same parts as those of the first embodiment shown in FIG.

実施例2の電動車両は、駆動力発生源としての電気モータ3FL,3FR,3RL,3RRを備えており、各々のモータの回転軸は、減速機4FL,4FR,4RL,4RRを介して、電動車両の左右前輪2FL,2FRおよび左右後輪2RL,2RRに連結されている。4つのモータ3FL,3FR,3RL,3RRの出力特性、4つの減速機の減速比および4つの車輪の半径はいずれも同一に設定されている。そして各モータ3FL,3FR,3RL,3RRおよび減速機4FL,4FR,4RL,4RRは、図3(a),(b)に示したサスペンションに組み込まれている。ここでサスペンションのバネ特性、ダンパー特性は全て同一であるものとする。   The electric vehicle according to the second embodiment includes electric motors 3FL, 3FR, 3RL, and 3RR as driving force generation sources. The rotation shafts of the respective motors are electrically driven via the speed reducers 4FL, 4FR, 4RL, and 4RR. It is connected to left and right front wheels 2FL and 2FR and left and right rear wheels 2RL and 2RR of the vehicle. The output characteristics of the four motors 3FL, 3FR, 3RL, 3RR, the reduction ratios of the four reduction gears, and the radii of the four wheels are all set to be the same. The motors 3FL, 3FR, 3RL, 3RR and the speed reducers 4FL, 4FR, 4RL, 4RR are incorporated in the suspension shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b). Here, it is assumed that the spring characteristics and damper characteristics of the suspension are all the same.

各モータ3FL,3FR,3RL,3RRは、いずれも永久磁石をロータに埋め込んだ三相同期モータである。リチウムイオンバッテリ6との電力授受を制御する駆動回路5FL,5FR,5RL,5RRが、それらのモータの力行および回生トルクを統合コントローラ30から受信するトルク指令値tTFL(左前輪),tTFR(右前輪),tTRL(左後輪),tTRR(右後輪)とそれぞれ一致するように調整する。   Each of the motors 3FL, 3FR, 3RL, and 3RR is a three-phase synchronous motor in which a permanent magnet is embedded in a rotor. Torque command values tTFL (front left wheel), tTFR (front right wheel) that drive circuits 5FL, 5FR, 5RL, and 5RR that control power exchange with the lithium ion battery 6 receive the power running and regenerative torque of those motors from the integrated controller 30 ), TTRL (left rear wheel), and tTRR (right rear wheel).

前輪2FL,2FRは、ドライバが操作するステアリングホイール11の回転運動によりステアリングギア14を介して機械的に操舵される。   The front wheels 2FL and 2FR are mechanically steered via the steering gear 14 by the rotational movement of the steering wheel 11 operated by the driver.

統合コントローラ30には、アクセルペダルセンサ23によって検出するアクセル開度信号と、ブレーキペダルセンサ22によって検出するブレーキ踏力信号と、ステアリンクホイール11の回転軸に取り付けられた操舵角センサ21によって検出するステアリンクホイール11の回転角信号とが入力される。統合コントローラ30は、これらの信号に基づいて各モータへのトルク指令値tTFL,tTFR,tTRL,tTRRを演算し、各モータ3FL,3FR,3RL,3RRの駆動回路5FL,5FR,5RL,5RRに送信する。また、各輪のサスペンション車体側には、上下の加速度を検出する加速度センサ(不図示)が備え付けられており、それぞれの加速度信号も統合コントローラ30に入力されている。
なお、実施例2の本電動車両の前後重心位置は、前輪2FL,2FRと後輪2RL,2RRとのほぼ中央に位置するようにバッテリ6や各モータ3FL,3FR,3RL,3RRが配置されている。
The integrated controller 30 includes an accelerator opening signal detected by the accelerator pedal sensor 23, a brake pedaling force signal detected by the brake pedal sensor 22, and a steering angle sensor 21 attached to the rotating shaft of the steer wheel 11. A rotation angle signal of the link wheel 11 is input. Based on these signals, the integrated controller 30 calculates torque command values tTFL, tTFR, tTRL, tTRR for each motor and transmits them to the drive circuits 5FL, 5FR, 5RL, 5RR of the motors 3FL, 3FR, 3RL, 3RR. To do. Further, an acceleration sensor (not shown) for detecting vertical acceleration is provided on the suspension vehicle body side of each wheel, and each acceleration signal is also input to the integrated controller 30.
Note that the battery 6 and the motors 3FL, 3FR, 3RL, 3RR are arranged so that the front-rear center of gravity of the electric vehicle according to the second embodiment is located approximately at the center between the front wheels 2FL, 2FR and the rear wheels 2RL, 2RR. Yes.

統合コントローラ30は、マイクロコンピュータのほかにRAM/ROMなどの周辺部品を備えており、各センサ信号に基づいて各モータへのトルク指令値tTFL,tTFR,tTRL,tTRRを演算するする処理を実行する。   The integrated controller 30 includes peripheral components such as RAM / ROM in addition to the microcomputer, and executes a process of calculating torque command values tTFL, tTFR, tTRL, tTRR to each motor based on each sensor signal. .

次に、作用を説明する。
[トルク指令値演算制御処理]
図9は、統合コントローラ30にて実行されるトルク指令値演算制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。なお、この制御処理は、一定時間、例えば5ms毎に実行される。
Next, the operation will be described.
[Torque command value calculation control processing]
FIG. 9 is a flowchart showing the flow of torque command value calculation control processing executed by the integrated controller 30, and each step will be described below. This control process is executed every certain time, for example, every 5 ms.

まずステップS901では、センサ信号や駆動回路5FL,5FR,5RL,5RRからの受信信号をRAM変数に格納する。具体的には、アクセル開度信号を変数APS(単位は%。ただし全開時を100%とする)に格納し、ブレーキ踏力信号を変数BRK(単位はPa)に格納し、ステアリングホイール11の回転角信号を変数STR(単位はradで、反時計回りを正とする。)に格納する。また、駆動回路5FL,5FR,5RL,5RRから受信する信号についても、それぞれのモータの回転速度を変数NFL,NFR,NRL,NRR(いずれも単位はrad/sで、車両が前進する向きを正とする。)に格納する。また、各車輪の上方車体に取り付けられた加速度センサ信号の信号を積算することで各車輪の位置の車体上下速度も演算し、変数VFL,VFR,VRL,VRRに格納する(下向きを正とする)。   First, in step S901, sensor signals and received signals from the drive circuits 5FL, 5FR, 5RL, and 5RR are stored in RAM variables. Specifically, the accelerator opening signal is stored in the variable APS (unit:%, where 100% is fully opened), the brake pedal force signal is stored in the variable BRK (unit: Pa), and the steering wheel 11 is rotated. The angle signal is stored in the variable STR (unit is rad, counterclockwise is positive). Also, for the signals received from the drive circuits 5FL, 5FR, 5RL, 5RR, the rotation speed of each motor is set to the variable NFL, NFR, NRL, NRR (all units are rad / s, and the direction in which the vehicle moves forward is corrected). ). Also, the vehicle vertical speed at each wheel position is calculated by integrating the signals of the acceleration sensor signals attached to the upper body of each wheel, and stored in the variables VFL, VFR, VRL, and VRR (the downward direction is positive) ).

ステップS902では、車両の速度V(単位はm/sで、車両が前進する向きを正とする。)を次式で演算する。
V = (NFL/GG*R + NFR/GG*R + NRL/GG*R + NRR/GG*R) /4
ここで、Rは車輪の半径、GGは減速機の減速比である。
In step S902, the vehicle speed V (unit is m / s, and the forward direction of the vehicle is positive) is calculated by the following equation.
V = (NFL / GG * R + NFR / GG * R + NRL / GG * R + NRR / GG * R) / 4
Where R is the wheel radius and GG is the reduction gear ratio.

ステップS903では、車両の目標駆動力tTDを演算する。演算は、予めROMに格納してあるマップMAP_tTD(V,APS)を表引きすることで行なう。マップMAP_tTD(V,APS)は、車速とアクセル開度を軸とした特性データであり、例えば実施例1と同様、図7のように設定しておく。   In step S903, the target driving force tTD of the vehicle is calculated. The calculation is performed by referring to a map MAP_tTD (V, APS) stored in advance in the ROM. The map MAP_tTD (V, APS) is characteristic data with the vehicle speed and the accelerator opening as axes, and is set as shown in FIG.

ステップS904では、目標左右駆動力差tUを演算する。演算は、予めROMに格納してあるマップMAP_tU(V,STR)を表引きすることで行なう。マップMAP_tU(V,STR)は、車速とステアリングホイール11の回転角信号を軸とした特性データであり、例えば、ステアリングホイール11の回転角信号STRの絶対値が大きいほど絶対値の大きな値に設定し、車速Vが高いほど絶対値の小さい値に設定する。また、ステアリングホイール11の回転角信号STRが正のとき(左に操舵しているとき)に正の値となり、STRが負のとき(右に操舵しているとき)に負の値となるように設定する。このような構成とすることで、左右駆動力差による旋回アシストを実現できる。   In step S904, a target left / right driving force difference tU is calculated. The calculation is performed by referring to the map MAP_tU (V, STR) stored in advance in the ROM. The map MAP_tU (V, STR) is characteristic data with the vehicle speed and the rotation angle signal of the steering wheel 11 as axes. For example, the larger the absolute value of the rotation angle signal STR of the steering wheel 11, the larger the absolute value is set. However, the higher the vehicle speed V, the smaller the absolute value is set. Further, the value is positive when the rotation angle signal STR of the steering wheel 11 is positive (when steering to the left), and negative when STR is negative (when steering to the right). Set to. By adopting such a configuration, it is possible to realize turning assist based on the difference between the left and right driving forces.

ステップS905では、目標駆動力tTDと目標左右駆動力差tUから、4輪へのトルク指令値tTFL,tTFR,tTRL,tTRRを次式で演算する。
tTFL = tTD*R/GG/6 − tU*R/GG/4
tTFR = tTD*R/GG/6 + tU*R/GG/4
tTRL = tTD*R/GG/3 − tU*R/GG/4
tTRR = tTD*R/GG/3 + tU*R/GG/4
In step S905, torque command values tTFL, tTFR, tTRL, tTRR for the four wheels are calculated from the target driving force tTD and the target left / right driving force difference tU by the following equations.
tTFL = tTD * R / GG / 6 − tU * R / GG / 4
tTFR = tTD * R / GG / 6 + tU * R / GG / 4
tTRL = tTD * R / GG / 3 − tU * R / GG / 4
tTRR = tTD * R / GG / 3 + tU * R / GG / 4

ステップS906では、ステップS905求めたトルク指令値tTFL,tTFR,tTRL,tTRRに対してそれぞれ次の伝達特性W1(s)のフィルタリング処理を行なうことで、進み補償を行なう。
W1(s) = (τ2s + 1 ) / (τ1s + 1 )
ここで、進み補償となる条件として、τ21と設定しておく。例えば、τ1=0.05,τ2=0.1とする。
In step S906, lead compensation is performed by performing filtering processing of the next transfer characteristic W1 (s) on the torque command values tTFL, tTFR, tTRL, and tTRR obtained in step S905.
W1 (s) = (τ 2 s +1) / (τ 1 s +1)
Here, τ 21 is set as a condition for lead compensation. For example, τ 1 = 0.05 and τ 2 = 0.1.

ステップS907では、路面からの凸凹外乱による車体の上下振動を抑制すべく、ステップS906求めたトルク指令値 tTFL,tTFR,tTRL,tTRRに対し、まず、それぞれ各車輪の位置の車体上下速度VFL,VFR,VRL,VRR(下向きが正)を加速度センサからの信号により求め(路面段差検出手段)車体上下速度VFL,VFR,VRL,VRRに応じた補正を行なう(トルク指令値補正手段に相当)。
tTFL=tTFL+K1・VFL
tTFR=tTFR+K1・VFR
tTRL=tTRL+K1・VRL
tTRR=tTRR+K1・VRR
In step S907, in order to suppress the vertical vibration of the vehicle body due to unevenness disturbance from the road surface, with the obtained torque command value tTFL step S906, tTFR, tTRL, tTRR respect, firstly, each vehicle body vertical speed VFL of the position of each wheel, VFR, VRL, VRR determined Me by a signal a (downward positive) from the acceleration sensor (road surface detecting means), the vehicle body vertical velocity VFL, VFR, VRL, corresponds to the correction is carried out (torque command value correcting means in accordance with the VRR ).
tTFL = tTFL + K1, VFL
tTFR = tTFR + K1 ・ VFR
tTRL = tTRL + K1 ・ VRL
tTRR = tTRR + K1 ・ VRR

ここで、K1は正の値であり、車体が上向きに動いているときにはモータトルクを小さくすることで車体へ下向きの力を発生させ、車体が下向きに動いているときにはモータトルクを大きくすることで車体へ上向きの力を発生させる。このような制御を行なうことで、車体の上下運動を抑制する効果を実現する。   Here, K1 is a positive value.When the vehicle body is moving upward, the motor torque is reduced to generate a downward force on the vehicle body.When the vehicle body is moving downward, the motor torque is increased. Generate upward force on the car body. By performing such control, an effect of suppressing the vertical movement of the vehicle body is realized.

さらにステップS907では、前式の補正により駆動力の総和が変化しないように、次の補正を続けて行なう。
tTFL=tTFL−K1・(VFL+VFR+VRL+VRR)/4
tTFR=tTFR−K1・(VFL+VFR+VRL+VRR)/4
tTRL=tTRL−K1・(VFL+VFR+VRL+VRR)/4
tTRR=tTRR−K1・(VFL+VFR+VRL+VRR)/4
Further, in step S907, the next correction is continuously performed so that the total sum of the driving forces is not changed by the correction of the previous equation.
tTFL = tTFL−K1, (VFL + VFR + VRL + VRR) / 4
tTFR = tTFR−K1 ・ (VFL + VFR + VRL + VRR) / 4
tTRL = tTRL−K1 ・ (VFL + VFR + VRL + VRR) / 4
tTRR = tTRR−K1 ・ (VFL + VFR + VRL + VRR) / 4

ステップS908では、4輪へのトルク指令値tTFL,tTFR,tTRL,tTRRを各モータに対する駆動回路5FL,5FR,5RL,5RRに送信する。   In step S908, torque command values tTFL, tTFR, tTRL, tTRR for the four wheels are transmitted to the drive circuits 5FL, 5FR, 5RL, 5RR for each motor.

[路面高変化時の上下振動抑制作用]
シミュレーション結果例を図10に示す。図10は、車両が直進状態から1秒後に旋回状態に移行するときの旋回外輪のシミュレーション結果である。時刻1秒から輪荷重が約1000N増大し、時刻5秒から6.5秒の間に3cmの段差を乗り上げる状況において、実施例2のモータ組み込みサスペンションを適用した電動車両(実線)と、適用しない従来車両(点線)との結果を示している。4段目は車体上下変位量を表している。
[Vertical vibration suppression effect when the road surface changes]
An example of the simulation result is shown in FIG. FIG. 10 is a simulation result of the turning outer wheel when the vehicle shifts to the turning state after one second from the straight traveling state. In a situation where the wheel load increases by about 1000 N from the time 1 second and climbs a step of 3 cm between the time 5 seconds and 6.5 seconds, the electric vehicle (solid line) to which the motor built-in suspension of Example 2 is applied and the conventional vehicle not to be applied The result with (dotted line) is shown. The fourth level represents the vertical displacement of the vehicle body.

従来車両では、輪荷重の増加に伴い車体が下に変位していることを確認できる。また、段差を乗り上げる際に車体が上下に振動的に変位する様子も確認できる。   In the conventional vehicle, it can be confirmed that the vehicle body is displaced downward as the wheel load increases. Also, it can be confirmed that the vehicle body is displaced up and down in vibration when climbing the step.

これに対し、実施例2のモータ組み込みサスペンション装置を適用した場合(実線)は、輪荷重の増加に伴い、点線とは逆に車体が上に変位していることを確認できる。つまり旋回時に外輪の車高が内輪より高くなる逆ロールを実現している。また、段差を乗り上げる際にも、従来車両と比較して車体の上下振動が抑制され、乗り心地を改善できることがわかる。   On the other hand, when the motor built-in suspension device of Example 2 is applied (solid line), it can be confirmed that the vehicle body is displaced upward as the wheel load increases, contrary to the dotted line. That is, a reverse roll is realized in which the vehicle height of the outer wheel is higher than that of the inner wheel when turning. In addition, when climbing up the step, it can be seen that the vertical vibration of the vehicle body is suppressed as compared with the conventional vehicle, and the ride comfort can be improved.

また、実施例2では、加速駆動時において後輪2RL,2RRで前輪2FL,2RRよりも大きな駆動力を発生させるため(ステップS905)、モータ反力により車両後端が持ち上げられ、車両のスクワット動作を抑制することができる。モータ組み込みサスペンションの設計パラメータによっては、ダイブ動作を実現することもできる。   In the second embodiment, the rear wheels 2RL and 2RR generate a larger driving force than the front wheels 2FL and 2RR during acceleration driving (step S905), so that the rear end of the vehicle is lifted by the motor reaction force and the squat operation of the vehicle is performed. Can be suppressed. Depending on the design parameters of the motor built-in suspension, dive operation can also be realized.

さらに、アクセルオフで減速制動時には、後輪RL,2RRで前輪2FL,2RRよりも大きな回生制動力を発生させるため(ステップS905)、モータ反力により車両後端が押し下げられ、車両のダイブ動作を抑制することができる。モータ組み込みサスペンションの設計パラメータによっては、スクワット動作を実現することもできる。   Further, during deceleration braking with the accelerator off, the rear wheels RL and 2RR generate a regenerative braking force greater than that of the front wheels 2FL and 2RR (step S905). Can be suppressed. Depending on the design parameters of the motor built-in suspension, a squat operation can be realized.

また、路面の上下変化がある場合にその変化を車体の上下速度として検出し、路面が凸であるときにはモータへのトルク指令値を制動力側に補正し、凹であるときには駆動力側に補正するようにした(ステップS907)。これにより、路面の上下変化による車体上限運動を抑制できる。   Also, when there is a vertical change in the road surface, the change is detected as the vertical speed of the vehicle body. When the road surface is convex, the torque command value to the motor is corrected to the braking force side, and when it is concave, it is corrected to the driving force side. (Step S907). Thereby, the vehicle body upper limit movement by the vertical change of a road surface can be suppressed.

さらには、路面の上下変化によるモータトルク補正分を、他のモータで再補正するようにしたため(ステップS907)、車両の目標駆動力を精度良く実現できる。これにより、ドライバによる車両の運転性をあげることができる。   Furthermore, since the motor torque correction due to the vertical change of the road surface is corrected again by another motor (step S907), the target driving force of the vehicle can be realized with high accuracy. Thereby, the drivability of the vehicle by a driver can be raised.

次に、効果を説明する。
実施例2の電動車両にあっては、実施例1の効果(1)〜(9)に加え、以下に列挙する効果が得られる。
Next, the effect will be described.
In the electric vehicle of the second embodiment, the effects listed below are obtained in addition to the effects (1) to (9) of the first embodiment.

(10) モータ組み込みサスペンション装置を装着した前輪2FL,2FRを、車両の前後重心位置よりも前方側に配置し、統合コントローラ30は、車両の加速駆動時、前輪モータトルクによる車体押し上げ量が後輪モータトルクによる車体押し上げ量よりも小さくなるように、前後輪の駆動力配分を行なう(ステップS905)ため、加速駆動時のスクワット動作を抑制できる。   (10) The front wheels 2FL and 2FR fitted with the motor built-in suspension device are arranged in front of the front / rear center of gravity of the vehicle, and the integrated controller 30 allows the front wheel motor torque to be increased by the front wheel motor torque when the vehicle is driven to accelerate. Since the driving force is distributed between the front and rear wheels so as to be smaller than the vehicle body push-up amount by the motor torque (step S905), the squat operation during acceleration driving can be suppressed.

(11) 統合コントローラ30は、車両の減速制動時、前輪モータトルクによる車体を押し下げ量が後輪モータトルクによる車体押し下げ量よりも小さくなるように、前後輪の回生トルク配分を行なう(ステップS905)ため、減速制動時のダイブ動作を抑制できる。   (11) At the time of deceleration braking of the vehicle, the integrated controller 30 distributes the regenerative torque of the front and rear wheels so that the amount of pushing down the vehicle body by the front wheel motor torque is smaller than the amount of pushing down the vehicle body by the rear wheel motor torque (step S905). Therefore, the dive operation at the time of deceleration braking can be suppressed.

(12) 路面段差を検出する路面段差検出手段と、検出された路面が凸であるとき、各モータ3FL,3FR,3RL,3RRへのトルク指令値tTFL,tTFR,tTRL,tTRRを制動力側に補正し、検出された路面が凹であるとき、各モータ3FL,3FR,3RL,3RRへのトルク指令値tTFL,tTFR,tTRL,tTRRを駆動力側に補正するトルク指令値補正手段(ステップS907)と、を備えるため、路面段差に伴う車体の上下動が抑制され、乗り心地の悪化を防止できる。   (12) Road surface level detecting means for detecting the road surface level and when the detected road surface is convex, the torque command values tTFL, tTFR, tTRL, tTRR to the motors 3FL, 3FR, 3RL, 3RR are set to the braking force side. When the detected road surface is concave, torque command value correction means for correcting the torque command values tTFL, tTFR, tTRL, tTRR to the motors 3FL, 3FR, 3RL, 3RR to the driving force side (step S907) Therefore, the vertical movement of the vehicle body due to the road surface step is suppressed, and deterioration of the ride comfort can be prevented.

(13) トルク指令値補正手段は、検出された路面が凸であるとき、各モータ3FL,3FR,3RL,3RRへのトルク指令値tTFL,tTFR,tTRL,tTRRを制動力側に補正すると共に、各モータ3FL,3FR,3RL,3RRへのトルク指令値tTFL,tTFR,tTRL,tTRRを駆動力側に再補正し、検出された路面が凹であるとき、各モータ3FL,3FR,3RL,3RRへのトルク指令値tTFL,tTFR,tTRL,tTRRを駆動力側に補正すると共に、各モータ3FL,3FR,3RL,3RRへのトルク指令値tTFL,tTFR,tTRL,tTRRを制動力側に再補正する(ステップS907)ため、路面段差に伴う車体の上下動を抑制しつつ、車両の目標駆動力tTDを精度良く実現できる。   (13) The torque command value correcting means corrects the torque command values tTFL, tTFR, tTRL, tTRR to the motors 3FL, 3FR, 3RL, 3RR to the braking force side when the detected road surface is convex, Torque command values tTFL, tTFR, tTRL, tTRR for each motor 3FL, 3FR, 3RL, 3RR are corrected again to the driving force side, and when the detected road surface is concave, each motor 3FL, 3FR, 3RL, 3RR Torque command values tTFL, tTFR, tTRL, tTRR are corrected to the driving force side, and torque command values tTFL, tTFR, tTRL, tTRR to the motors 3FL, 3FR, 3RL, 3RR are corrected again to the braking force side ( Therefore, the target driving force tTD of the vehicle can be accurately realized while suppressing the vertical movement of the vehicle body due to the road surface step.

まず、構成を説明する。
図11(a)は、実施例3のモータ組み込みサスペンション装置の構造を示す右後輪を車両前方から見た図、図11(b)は右後輪を車両内側から見た図である。
First, the configuration will be described.
FIG. 11A is a view of the right rear wheel showing the structure of the motor-integrated suspension device of the third embodiment as seen from the front of the vehicle, and FIG. 11B is a view of the right rear wheel as seen from the inside of the vehicle.

車輪63は、ブレーキディスク66(ブレーキパッドは不図示)および回転軸75と連結されており同一の速度で回転する。回転軸75はモータ70の出力軸であり、ベアリングを介してハブ64と部材69に回転支持されている。ハブ64は、アンダーアーム65を介して車体に接続されており、また部材72およびバネ61、ダンパー62を介して車体に接続されている。部材69は、リンク73および74に支えられている。またモータ70のケースは一体で、回転軸75周りを回転するようになっており、モータ70のケース側面部は、ダンパー68およびバネ67を介して車体に接続されている。   The wheel 63 is connected to a brake disk 66 (a brake pad is not shown) and a rotary shaft 75 and rotates at the same speed. The rotating shaft 75 is an output shaft of the motor 70 and is rotatably supported by the hub 64 and the member 69 via a bearing. The hub 64 is connected to the vehicle body via the underarm 65, and is connected to the vehicle body via the member 72, the spring 61, and the damper 62. The member 69 is supported by the links 73 and 74. The case of the motor 70 is integrated and rotates around the rotation shaft 75, and the case side surface portion of the motor 70 is connected to the vehicle body via a damper 68 and a spring 67.

次に、作用を説明する。
[モータトルクに応じた車高調整作用]
図11(b)において、車輪63を前進方向に回転させるようにモータ70が駆動されると、モータ70は75に駆動トルクを伝達すると共に、その反力でモータ70のケースは上向きに押し上げられる。反対に、モータ70が車両を制動する向きにトルクを発生させると、モータ70は回転軸75に制動トルクを伝達すると共に、その反力でモータ70のケースは下向きに押し下げられる。
Next, the operation will be described.
[Vehicle height adjustment according to motor torque]
In FIG. 11B, when the motor 70 is driven so as to rotate the wheel 63 in the forward direction, the motor 70 transmits a driving torque to 75 and the reaction force pushes the case of the motor 70 upward. . On the contrary, when the motor 70 generates torque in the direction of braking the vehicle, the motor 70 transmits the braking torque to the rotating shaft 75 and the reaction force pushes the case of the motor 70 downward.

よって、実施例3のモータ組み込みサスペンション装置にあっては、実施例1の効果(1),(2)と同様の効果が得られる。   Therefore, in the motor built-in suspension device of the third embodiment, the same effects as the effects (1) and (2) of the first embodiment can be obtained.

(他の実施例)
以上、本発明を実施するための最良の形態を、実施例1〜3に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は、各実施例に限定されるものではない。

(Other examples)
Although the best mode for carrying out the present invention, Examples 1-3 to have been described on the basis that the specific configuration of the present invention, have name limited to the embodiments.

また、実施例1では、前輪を回転キャスターとしているが、ほかにも、電気モータで転舵角を調整できる、いわゆるステア・バイ・ワイヤーシステムとしても良い。その場合には、車輪の位置が進むべき向きに転舵角を調整するようにすれば良い。   In the first embodiment, the front wheels are rotating casters, but a so-called steer-by-wire system in which the turning angle can be adjusted with an electric motor is also possible. In that case, the turning angle may be adjusted in the direction in which the wheel position should proceed.

実施例1の電動車両を示す全体システム図である。1 is an overall system diagram illustrating an electric vehicle according to a first embodiment. 実施例1の電動車両に適用された前輪を示す側面図および平面図である。It is the side view and top view which show the front wheel applied to the electric vehicle of Example 1. FIG. 実施例1のモータ組み込みサスペンション装置の構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the motor built-in suspension apparatus of Example 1. FIG. 実施例1の統合コントローラ30にて実行されるモード選択制御処理の流れを示すフローチャートである。3 is a flowchart illustrating a flow of mode selection control processing executed by the integrated controller 30 of the first embodiment. 実施例1でのモードD時の演算ルーチンを示すフローチャートである。6 is a flowchart illustrating a calculation routine in mode D according to the first embodiment. 実施例1での演算方法を示す図である。It is a figure which shows the calculation method in Example 1. FIG. 実施例1および実施例2でのモードD時の演算ルーチンにて使用する目標駆動力tTDのROMデータ特性図である。FIG. 10 is a ROM data characteristic diagram of a target driving force tTD used in a calculation routine in mode D in the first and second embodiments. 実施例2の電動車両を示す全体システム図である。FIG. 3 is an overall system diagram illustrating an electric vehicle according to a second embodiment. 統合コントローラ30にて実行されるトルク指令値演算制御処理の流れを示すフローチャートである。3 is a flowchart showing a flow of torque command value calculation control processing executed by an integrated controller 30. 実施例1の電動車両のシミュレーション結果例である。It is an example of a simulation result of the electric vehicle of Example 1. FIG. 実施例3のモータ組み込みサスペンション装置の構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the motor built-in suspension apparatus of Example 3. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

2RL,2RR 後輪
3RL,3RR 電気モータ
8 ヨーレートセンサ
11 ステアリングホイール
21 操舵角センサ
22 ブレーキペダルセンサ
23 アクセルペダルセンサ
24 加速度センサ
25 シフトレバー
30 統合コントローラ
41FL,41FR 転舵回転軸
42FL,42FR 前輪
45FL,45FR 中空支持部材
49 前輪回転センサ
2RL, 2RR Rear wheel 3RL, 3RR Electric motor 8 Yaw rate sensor 11 Steering wheel 21 Steering angle sensor 22 Brake pedal sensor 23 Accelerator pedal sensor 24 Acceleration sensor 25 Shift lever 30 Integrated controller 41FL, 41FR Steering rotary shaft 42FL, 42FR Front wheel 45FL, 45FR hollow support member 49 Front wheel rotation sensor

Claims (13)

車体と車輪を回転自在に支持する回転支持部とを連結し、車体の上下運動を減衰させるサスペンション機構と、
前記車輪に駆動力を発生させるモータと、
前記モータを前記回転支持部に対し車輪の回転軸周りに揺動自在に支持する揺動部材と、
前記揺動部材と前記車体とを連結し、モータの揺動方向に応じて車体を上下させる結合部材と、
を備えることを特徴とするモータ組み込みサスペンション装置。
A suspension mechanism that connects the vehicle body and a rotation support unit that rotatably supports the wheel, and attenuates the vertical movement of the vehicle body;
A motor for generating a driving force on the wheels;
A swinging member for swinging the motor around the rotation axis of a wheel with respect to the rotation support unit;
And connecting the body and the swing member, a coupling member for lowering the vehicle body in response to the swinging direction of the motor,
A motor-embedded suspension device comprising:
請求項1に記載のモータ組み込みサスペンション装置において、
前記モータを、サスペンション機構のバネ下側に前記回転支持部に対し車輪の回転軸周りに揺動自在に設け、
前記車輪を前進方向に回転させるようにモータが駆動されたとき、モータ自身が前記回転軸周りを上方側へ揺動し、前記結合部材が車体を上方へ押し上げるように設定したことを特徴とするモータ組み込みサスペンション装置。
The motor built-in suspension device according to claim 1,
The motor, swingably provided around the rotation axis of the wheel against the rotational support portion unsprung side of the suspension mechanism,
When the motor is driven so as to rotate the wheel in the forward direction, the motor itself swings upward around the rotation shaft, and the coupling member pushes the vehicle body upward. Motor built-in suspension device.
車両の左右車輪と車体とをそれぞれ連結するサスペンション装置として、請求項1または請求項2に記載のモータ組み込みサスペンション装置を用いたことを特徴とする電動車両。 As the suspension system for connecting a wheel and a vehicle body of the left and right sides of the vehicle respectively, an electric vehicle characterized by using a motor built suspension system of claim 1 or claim 2. 請求項3に記載の電動車両において、
車両の走行状態に応じて左右モータのモータトルクを制御するモータトルク制御手段を備えることを特徴とする電動車両。
In the electric vehicle according to claim 3,
Electric vehicle, characterized in that it comprises a motor torque control means for controlling the motor torque of the left and right motors in accordance with the running state of the vehicle.
請求項4に記載の電動車両において、
前記モータトルク制御手段は、車両の旋回時、旋回外輪側となるモータのモータトルクを、旋回内輪側となるモータのモータトルクよりも大きくすることを特徴とする電動車両。
The electric vehicle according to claim 4,
The motor torque control means makes the motor torque of the motor on the side of the turning outer wheel larger than the motor torque of the motor on the side of the turning inner wheel when the vehicle turns.
請求項4または請求項5に記載の電動車両において、
前記モータトルク制御手段は、
車両の駆動力目標値を生成する駆動力目標値生成手段と、
前記駆動力目標値に対応するトルク指令値を生成するトルク指令値生成手段と、
前記トルク指令値に対し、進み補償を実施する進み補償手段と、
を備えることを特徴とする電動車両。
In the electric vehicle according to claim 4 or 5 ,
The motor torque control means includes
Driving force target value generating means for generating a driving force target value of the vehicle;
Torque command value generating means for generating a torque command value corresponding to the driving force target value;
Advance compensation means for performing advance compensation on the torque command value;
An electric vehicle comprising:
請求項4ないし請求項6のいずれか1項に記載の電動車両において、
各車輪位置の路面段差をそれぞれ検出する路面段差検出手段を設け、
前記モータトルク制御手段は、所定の車輪位置で検出された路面が凸であるとき、当該車輪位置に対応するモータへのトルク指令値を制動力側に補正し、所定の車輪位置で検出された路面が凹であるとき、当該車輪位置に対応するモータへのトルク指令値を駆動力側に補正するトルク指令値補正手段を備えることを特徴とする電動車両。
The electric vehicle according to any one of claims 4 to 6,
The road surface detection means for detecting a road level difference of each wheel position respectively provided,
When the road surface detected at a predetermined wheel position is convex, the motor torque control unit corrects the torque command value to the motor corresponding to the wheel position to the braking force side, and is detected at the predetermined wheel position . An electric vehicle comprising torque command value correction means for correcting a torque command value to a motor corresponding to the wheel position to a driving force side when the road surface is concave.
請求項7に記載の電動車両において、
前記トルク指令値補正手段は、所定の車輪位置で検出された路面が凸であるとき、当該車輪位置に対応するモータへのトルク指令値を制動力側に補正すると共に、他の少なくとも1つのモータへのトルク指令値を駆動力側に補正し、
所定の車輪位置で検出された路面が凹であるとき、当該車輪位置に対応するモータへのトルク指令値を駆動力側に補正すると共に、他の少なくとも1つのモータへのトルク指令値を制動力側に補正することを特徴とする電動車両。
The electric vehicle according to claim 7,
When the road surface detected at a predetermined wheel position is convex, the torque command value correction means corrects the torque command value to the motor corresponding to the wheel position to the braking force side and at least one other motor Correct the torque command value to the driving force side,
When the road surface detected at a predetermined wheel position is concave, the torque command value to the motor corresponding to the wheel position is corrected to the driving force side, and the torque command value to at least one other motor is applied to the braking force. The electric vehicle characterized by correcting to the side.
請求項ないし請求項に記載の電動車両において、
前記モータ組み込みサスペンション装置を装着した車輪を、車両の前後重心位置よりも後方側に配置したことを特徴とする電動車両。
The electric vehicle according to claims 3 to 8,
An electric vehicle characterized in that the wheel on which the motor built-in suspension device is mounted is arranged on the rear side of the front-rear center of gravity position of the vehicle.
請求項9に記載の電動車両において、
前記モータトルク制御手段は、車両の加速駆動時、左右モータを駆動動作させることを特徴とする電動車両。
The electric vehicle according to claim 9,
The motor torque control means, an electric vehicle, wherein during acceleration driving of a vehicle, the driving operation of the left and right motors.
請求項9または請求項10に記載の電動車両において、
前記モータトルク制御手段は、車両の減速制動時、左右モータを回生動作させることを特徴とする電動車両。
In the electric vehicle according to claim 9 or 10,
The motor torque control means, an electric vehicle, wherein the deceleration braking of the vehicle, the left and right motor be regenerative operation.
請求項ないし請求項11のいずれか1項に記載の電動車両において、
前記モータ組み込みサスペンション装置を装着した車輪を、車両の前後重心位置よりも後方側と前方側とにそれぞれ配置し、
前記モータトルク制御手段は、車両の加速駆動時、前輪モータトルクによる車体押し上げ量が後輪モータトルクによる車体押し上げ量よりも小さくなるように、前後輪の駆動力配分を行なうことを特徴とする電動車両。
The electric vehicle according to any one of claims 9 to 11,
The wheels equipped with the motor built-in suspension device are respectively arranged on the rear side and the front side of the front and rear center of gravity position of the vehicle,
The motor torque control means distributes the driving force of the front and rear wheels so that the vehicle body push-up amount by the front wheel motor torque is smaller than the vehicle push-up amount by the rear wheel motor torque when the vehicle is accelerated. vehicle.
請求項12に記載の電動車両において、
前記モータトルク制御手段は、車両の減速制動時、前輪モータトルクによる車体を押し下げ量が後輪モータトルクによる車体押し下げ量よりも小さくなるように、前後輪の回生トルク配分を行なうことを特徴とする電動車両。
The electric vehicle according to claim 12,
The motor torque control means distributes the regenerative torque of the front and rear wheels so that the amount of depression of the vehicle body by the front wheel motor torque is smaller than the amount of depression of the vehicle body by the rear wheel motor torque during deceleration braking of the vehicle. Electric vehicle.
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