JP6011105B2 - ホイール荷重算出方法、この算出方法を有する車両走行制御装置、およびこの制御装置を有する車両用走行装置 - Google Patents
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Description
TW = WW×μ×R …(式A)
モータトルクは、インホイールモータがホイールに伝達するトルクであって、トルク反力が作用するホイールを任意の回転速度で回転させるトルクを示す。モータトルクは、モータ供給電流およびトルク定数と相関を有する。このため、モータトルクを「TM」、トルク定数を「K」、およびモータ供給電流を「IS」と規定したとき、モータトルクは、以下の(式B)により記述することができる。
TM = K×IS …(式B)
上記車両においては、ホイールのトルク反力およびモータトルクが実質的に同じ大きさを有する。このため、(式A)および(式B)から計算式「WW×μ×R=K×IS」が導き出される。このため、モータ供給電流(IS)、トルク定数(K)、路面摩擦係数(μ)、および回転半径(R)に基づいて作用垂直荷重(WW)を算出することができる。このため、第1の手段のホイール荷重算出方法によれば、荷重センサの出力を用いることなく作用垂直荷重を算出することができる。
初期垂直荷重は、車両の構造と相関を有する。動的垂直荷重は、車両の加速度と相関を有する。作用垂直荷重は、車上重量物の重量に基づく垂直荷重の変化、および車両の加速度に基づく動的垂直荷重の変化が反映された値を示す。このため、既知の値としての初期垂直荷重、動的垂直荷重、および作用垂直荷重に基づいて、付加垂直荷重を算出することができる。なお、車上重量物は、車両の乗員および車両に搭載される物品の少なくとも一方を含む。
TM = K×IS×N …(式C)
上記車両においては、ホイールのトルク反力およびモータトルクが実質的に同じ大きさを有する。このため、(式A)および(式C)から計算式「WW×μ×R=K×IS×N」が導き出される。このため、モータ供給電流(IS)、トルク定数(K)、減速比(N)、路面摩擦係数(μ)、および回転半径(R)に基づいて作用垂直荷重(WW)を算出することができる。このため、第3の手段のホイール荷重算出方法によれば、荷重センサの出力を用いることなく作用垂直荷重を算出することができる。
図1を参照して、車両1の構成について説明する。なお、以下の説明において、右は、車両1の進行方向を基準としたときの車幅方向の右を示す。また、左は、車両1の進行方向を基準としたときの車幅方向の左を示す。また、構成要素に関する1組は、同一または類似の機能を有する複数の構成要素により構成される組を示す。
荷重演算部110は、ホイール荷重算出方法に基づく演算を行う。荷重演算部110は、ホイール荷重算出方法において、モータ供給電流IS、トルク定数K、路面摩擦係数μ、回転半径R、前後方向加速度GX、および左右方向加速度GYを規定する。荷重演算部110は、ホイール荷重算出方法において、作用垂直荷重WW、初期垂直荷重WB、動的垂直荷重WG、前後動的荷重WX、左右動的荷重WY、および付加垂直荷重WHを規定する。荷重演算部110は、規定した各パラメータを用いて所定の演算を行う。荷重演算部110は、各パラメータに「i」の識別子を付与することにより、互いに対応するパラメータと構成要素とを紐付ける。
制御情報記憶部111は、ホイール21に作用する初期垂直荷重WBの設定値である初期荷重設定値eWBiを記憶する。制御情報記憶部111は、ホイール21毎に設定された初期荷重設定値eWBiを記憶する。制御情報記憶部111は、第1〜第4の走行ユニット20のホイール21のそれぞれに対して、初期荷重設定値eWBiとして「eWB1」〜「eBW4」を割り当てる。制御情報記憶部111は、付加荷重演算部140にホイール21毎の初期荷重設定値eWBiを出力する。初期荷重設定値eWBiは、試験により測定された初期垂直荷重WBに基づいて設定される。
eWWi = (eKi×eISi)/(eμ×eRi) …(式1)
作用荷重演算部120は、第1〜第4の走行ユニット20のホイール21のそれぞれに対して、作用荷重演算値eWWiとして「eWW1」〜「eWW4」を割り当てる。作用荷重演算部120は、付加荷重演算部140にホイール21毎の作用荷重演算値eWWiを出力する。作用荷重演算部120は、作用荷重反映部150にホイール21毎の作用荷重演算値eWWiを出力する。
eWGi = eWX+eWY …(式2)
動的荷重演算部130は、第1〜第4の走行ユニット20のホイール21のそれぞれに対して、動的荷重演算値eWGiとして「eWG1」〜「eWG4」を割り当てる。動的荷重演算部130は、付加荷重演算部140にホイール21毎の動的荷重演算値eWGiを出力する。
eWHi = eWWi−eWGi−eWBi …(式3)
付加荷重演算部140は、第1〜第4の走行ユニット20のホイール21のそれぞれに対して、付加荷重演算値eWHiとして「eWH1」〜「eWH4」を割り当てる。付加荷重演算部140は、乗車類型判定部160にホイール21毎の付加荷重演算値eWHiを出力する。
乗車類型判定部160は、付加荷重演算値eWHiに基づいて車両1の乗車類型を判定する。乗車類型は、車両1の各座席における乗員の乗車形態を示す。車両1は、運転席、助手席、右後部座席、および左後部座席を有する。図6(a)〜図6(h)および図7(a)〜図7(h)は、それぞれ車両1の座席のモデル図を示す。各モデル図の右上の四角は、運転席を示す。各モデル図の左上の四角は、助手席を示す。各モデル図の右下の四角は、右後部座席を示す。各モデル図の左下の四角は、左後部座席を示す。各モデル図のドット部分は、乗員が着座している座席を示す。
車両1においては、ホイール21のトルク反力およびモータトルクが次に説明する関係を有する。ホイール21のトルク反力は、ホイール21と路面との間の摩擦に基づいてホイール21に作用するトルクの反力を示す。ホイール21のトルク反力は、作用垂直荷重WW、路面摩擦係数μ、および回転半径Rと相関を有する。このため、ホイール21のトルク反力を「TW」と規定したとき、ホイール21のトルク反力TWは、以下の(式A)により記述することができる。
TW = WW×μ×R …(式A)
モータトルクは、モータ25がホイール21に伝達するトルクであって、トルク反力TWが作用するホイール21を任意の回転速度で回転させるトルクを示す。モータトルクは、モータ供給電流ISおよびトルク定数Kと相関を有する。このため、モータトルクを「TM」と規定したとき、モータトルクTMは、以下の(式B)により記述することができる。
TM = K×IS …(式B)
車両1においては、ホイール21のトルク反力TWおよびモータトルクTMが実質的に同じ大きさを有する。このため、(式A)および(式B)から計算式「WW×μ×R=K×IS」が導き出される。このため、モータ供給電流IS、トルク定数K、路面摩擦係数μ、および回転半径Rに基づいて作用垂直荷重WWを算出することができる。このため、(式1)を有するホイール荷重算出方法によれば、荷重センサの出力を用いることなく作用垂直荷重WWを算出することができる。
(1)車両1は、車両走行制御装置50を有する。車両走行制御装置50は、統括制御ユニット100を有する。統括制御ユニット100は、荷重演算部110を有する。荷重演算部110は、作用荷重演算部120を有する。作用荷重演算部120は、(式1)を用いて作用荷重演算値eWWiを算出する。この構成によれば、荷重センサの出力を用いることなく作用垂直荷重WWを算出することができる。
第2実施形態の車両1は、第1実施形態の車両1と比較して、走行ユニット20および荷重演算部110の構成の一部が異なる。第2実施形態の車両1は、その他の部分において第1実施形態の車両1と同一の構成を有する。なお、第1実施形態の車両1と共通する構成については同一の符号を付して、その説明の一部または全部を省略する。また、以下の説明において、符号が付された各構成要素は、図1〜図3に記載される車両1の各構成要素を示している。
eWWi = (eKi×eISi×eNi)/(eμ×eRi) …(式4)
作用荷重演算部120は、第1〜第4の走行ユニット20のホイール21のそれぞれに対して、作用荷重演算値eWWiとして「eWW1」〜「eWW4」を割り当てる。作用荷重演算部120は、付加荷重演算部140にホイール21毎の作用荷重演算値eWWiを出力する。作用荷重演算部120は、作用荷重反映部150にホイール21毎の作用荷重演算値eWWiを出力する。
車両1においては、ホイール21のトルク反力TWおよびモータトルクTMが次に説明する関係を有する。モータトルクTMは、モータ供給電流IS、トルク定数K、および減速機の減速比Nと相関を有する。このため、モータトルクTMは、以下の(式C)により記述することができる。
TM = K×IS×N …(式C)
車両1においては、ホイール21のトルク反力TWおよびモータトルクTMが実質的に同じ大きさを有する。このため、(式A)および(式C)から計算式「WW×μ×R=K×IS×N」が導き出される。このため、モータ供給電流IS、トルク定数K、減速比N、路面摩擦係数μ、および回転半径Rに基づいて作用垂直荷重WWを算出することができる。このため、(式4)を有するホイール荷重算出方法によれば、荷重センサの出力を用いることなく作用垂直荷重WWを算出することができる。
本発明は、第1および第2実施形態以外の実施形態を含む。以下、本発明のその他の実施形態としての第1および第2実施形態の変形例を示す。なお、以下の各変形例は、互いに組み合わせることもできる。
10…車両用走行装置
20…走行ユニット、21…ホイール、22…ホイール本体、23…タイヤ、24…ホイールハブ、25…モータ、26…モータ本体、27…ロータシャフト
30…車両制御装置、31…操舵角センサ、32…操舵トルクセンサ、33…電流センサ、34…前後加速度センサ、35…左右加速度センサ
40…車両挙動制御装置、41…車両挙動制御部、42…車両モデル記憶部
50…車両走行制御装置
60…個別制御ユニット
100…統括制御ユニット
110…荷重算出部、111…制御情報記憶部、112…摩擦係数演算部、113…供給電流演算部、114…前後加速度演算部、115…左右加速度演算部、120…作用荷重演算部、130…動的荷重演算部、140…付加荷重演算部、150…作用荷重反映部、160…乗車類型判定部
SA…操舵角信、SB…操舵トルク信号、SC…電流信号、SD…前後加速度信号、SE…左右加速度信号
WB…初期垂直荷重、WW…作用垂直荷重、WG…動的垂直荷重、WX…前後動的荷重、WY…左右動的荷重、WH…付加垂直荷重、GX…前後方向加速度、GY…左右方向加速度、IS…モータ供給電流、K…トルク定数、N…減速比、R…回転半径、μ…路面摩擦係数
eWWi…作用荷重演算値、eWBi…初期荷重設定値、eWGi…動的荷重演算値、eWHi…付加荷重演算値、eWX…前後動的荷重演算値、eWY…左右動的荷重演算値、eGX…前後加速度演算値、eGY…左右加速度演算値、eISi…供給電流演算値、eKi…トルク定数設定値、eKi…トルク定数演算値、eNi…減速比設定値、eNi…減速比演算値、eRi…回転半径設定値、eRi…回転半径演算値、eμ…摩擦係数設定値、eμ…摩擦係数演算値、ePH…乗車類型判定値、eWWA…垂直荷重設定値
Claims (10)
- インホイールモータにより駆動されるホイールに作用する垂直荷重を作用垂直荷重と規定し、前記インホイールモータに供給される電流の大きさを示すモータ供給電流、前記インホイールモータのトルク定数、車両が走行する路面の摩擦係数を示す路面摩擦係数、および前記ホイールの半径を示す回転半径に基づいて、前記作用垂直荷重を算出し、
車上重量物が存在していない状態において前記ホイールに作用する垂直荷重を初期垂直荷重と規定し、加速度に基づいて前記ホイールに作用する垂直荷重を動的垂直荷重と規定し、車上重量物の重量に基づいて前記ホイールに作用する垂直荷重を付加垂直荷重と規定し、前記作用垂直荷重、前記動的垂直荷重、および前記初期垂直荷重に基づいて前記付加垂直荷重を算出する
ホイール荷重算出方法。 - インホイールモータにより駆動されるホイールに作用する垂直荷重を作用垂直荷重と規定し、前記インホイールモータに供給される電流の大きさを示すモータ供給電流、前記インホイールモータのトルク定数、車両が走行する路面の摩擦係数を示す路面摩擦係数、および前記ホイールの半径を示す回転半径に基づいて、前記作用垂直荷重を算出し、
前記車両は、車両挙動制御装置を有し、
前記車両挙動制御装置は、車両モデル記憶部を有し、
前記車両モデル記憶部は、車両モデルを記憶し、
前記車両モデルは、前記ホイールに作用する垂直荷重の設定値を示す垂直荷重設定値を有し、
前記垂直荷重設定値を前記作用垂直荷重により更新する
ホイール荷重算出方法。 - インホイールモータにより駆動されるホイールに作用する垂直荷重を作用垂直荷重と規定し、前記インホイールモータに供給される電流の大きさを示すモータ供給電流、前記インホイールモータのトルク定数、前記インホイールモータの回転を減速して前記ホイールに伝達する減速機の減速比、車両が走行する路面の摩擦係数を示す路面摩擦係数、および前記ホイールの半径を示す回転半径に基づいて、前記作用垂直荷重を算出する
ホイール荷重算出方法。 - 前記ホイール荷重算出方法は、
前記モータ供給電流の演算値を示す供給電流演算値(eIS)と、
前記トルク定数の演算値を示すトルク定数演算値(eK)、または前記トルク定数の設定値を示すトルク定数設定値(eK)と、
前記減速比の演算値を示す減速比演算値(eN)、または前記減速比の設定値を示す減速比設定値(eN)と、
前記路面摩擦係数の演算値を示す摩擦係数演算値(eμ)、または前記路面摩擦係数の設定値を示す摩擦係数設定値(eμ)と、
前記回転半径の演算値を示す回転半径演算値(eR)、または前記回転半径の設定値を示す回転半径設定値(eR)と、
下記計算式と
に基づいて、前記作用垂直荷重の演算値を示す作用荷重演算値(eWW)を算出する
eWW = (eK×eIS×eN)/(eμ×eR)
請求項3に記載のホイール荷重算出方法。 - 前記ホイール荷重算出方法は、車上重量物が存在していない状態において前記ホイールに作用する垂直荷重を初期垂直荷重と規定し、加速度に基づいて前記ホイールに作用する垂直荷重を動的垂直荷重と規定し、車上重量物の重量に基づいて前記ホイールに作用する
垂直荷重を付加垂直荷重と規定し、前記作用垂直荷重、前記動的垂直荷重、および前記初期垂直荷重に基づいて前記付加垂直荷重を算出する
請求項3または4に記載のホイール荷重算出方法。 - 前記ホイール荷重算出方法は、前記付加垂直荷重に基づいて乗員の乗車類型を判定する
請求項5に記載のホイール荷重算出方法。 - 前記車両は、
前記ホイールとして、右フロントホイール、左フロントホイール、右リアホイール、および左リアホイールを有し、
前記ホイール荷重算出方法は、
前記初期垂直荷重として、前記右フロントホイールの初期垂直荷重を示す右前初期垂直荷重、前記左フロントホイールの初期垂直荷重を示す左前初期垂直荷重、前記右リアホイールの初期垂直荷重を示す右後初期垂直荷重、および前記左リアホイールの初期垂直荷重を示す左後初期垂直荷重を記憶し、
前記右フロントホイールの作用垂直荷重を示す右前作用垂直荷重、前記左フロントホイールの作用垂直荷重を示す左前作用垂直荷重、前記右リアホイールの作用垂直荷重を示す右後作用垂直荷重、および前記左リアホイールの作用垂直荷重を示す左後作用垂直荷重を算出し、
前記右フロントホイールの動的垂直荷重を示す右前動的垂直荷重、前記左フロントホイールの動的垂直荷重を示す左前動的垂直荷重、前記右リアホイールの動的垂直荷重を示す右後動的垂直荷重、および前記左リアホイールの動的垂直荷重を示す左後動的垂直荷重を算出し、
前記右前作用垂直荷重、前記右前動的垂直荷重、および前記右前初期垂直荷重に基づいて、前記右フロントホイールの付加垂直荷重を示す右前付加垂直荷重を算出し、
前記左前作用垂直荷重、前記左前動的垂直荷重、および前記左前初期垂直荷重に基づいて、前記左フロントホイールの付加垂直荷重を示す左前付加垂直荷重を算出し、
前記右後作用垂直荷重、前記右後動的垂直荷重、および前記右後初期垂直荷重に基づいて、前記右リアホイールの付加垂直荷重を示す右後付加垂直荷重を算出し、
前記左後作用垂直荷重、前記左後動的垂直荷重、および前記左後初期垂直荷重に基づいて、前記左リアホイールの付加垂直荷重を示す左後付加垂直荷重を算出し、
複数の乗車類型と、前記右前付加垂直荷重、前記左前付加垂直荷重、前記右後付加垂直荷重、および前記左後付加垂直荷重との関係を示す対応類型情報に基づいて、前記乗員の乗車類型を判定する
請求項6に記載のホイール荷重算出方法。 - 前記車両は、車両挙動制御装置を有し、
前記車両挙動制御装置は、車両モデル記憶部を有し、
前記車両モデル記憶部は、車両モデルを記憶し、
前記車両モデルは、前記ホイールに作用する垂直荷重の設定値を示す垂直荷重設定値を有し、
前記ホイール荷重算出方法は、前記垂直荷重設定値を前記作用垂直荷重により更新する
請求項3〜7のいずれか一項に記載のホイール荷重算出方法。 - 作用垂直荷重を算出する作用荷重演算部を有する車両走行制御装置であって、
前記作用荷重演算部は、請求項1〜8のいずれか一項に記載のホイール荷重算出方法を用いて前記作用垂直荷重を算出する
車両走行制御装置。 - インホイールモータと、
ホイールと、
請求項9に記載の車両走行制御装置と
を有する車両用走行装置。
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