JP6705062B2 - Vehicle driving force control device and driving force control method - Google Patents
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Description
本発明は、車両の駆動力制御装置及び駆動力制御方法に関する。 The present invention relates to a driving force control device and a driving force control method for a vehicle.
一般に、電動自動車等の車両は、駆動源としてのモータの低回転トルクが比較的大きいため、凍結路や乾いた砂などが混じる道路等の路面摩擦が低い路面(以下、低μ路という)では、車両の発進時や走行中に車輪がスリップし易いという特性がある。 In general, a vehicle such as an electric vehicle has a relatively low low-rotation torque of a motor as a drive source, and therefore, on a road surface with low friction such as a frozen road or a road mixed with dry sand (hereinafter referred to as a low μ road). The wheels tend to slip when the vehicle starts or runs.
特許文献1には、このような電動車両におけるスリップを抑制する技術が提案されている。
特許文献1に記載の技術によれば、車輪のスリップ率(s)が目標スリップ率(s*)と一致するように制御が行われることで、スリップを抑制している。According to the technique described in
ここで、車輪のスリップ率(s)は、数式「s=(Vm−Vv)/Vm」によって演算される。但し、s:スリップ率、Vm:駆動輪速、Vv:車体速度である。 Here, the slip ratio (s) of the wheel is calculated by the mathematical expression "s=(Vm-Vv)/Vm". However, s: slip ratio, Vm: drive wheel speed, Vv: vehicle body speed.
ここで、車両がスリップしてからスリップ抑制制御を機能させるまで応答時間を短くするためには、スリップを検知してスリップ抑制制御をするのではなく、スリップ抑制制御の演算を常時実行することが必要になる。 Here, in order to shorten the response time from when the vehicle slips until the slip suppression control functions, it is not necessary to detect the slip and perform the slip suppression control, but always perform the calculation of the slip suppression control. You will need it.
しかし、スリップ抑制のためのフィードバック制御で上述した「s*=(Vm−Vv)/Vm」の演算を常時実行すると、この演算では、車体速度について割算を行う項(1/Vm)が存在するため、例えばVmが0よりも低い状態では、フィードバックゲインに含まれる1/Vmが大きな値となる。このように1/Vmが大きな値の状態で、フィードバックの応答遅れが生じると、制御の安定性が低下するという問題があった。However, if the above-mentioned calculation of "s * =(Vm-Vv)/Vm" is always executed in the feedback control for slip suppression, there is a term (1/Vm) for dividing the vehicle body speed in this calculation. Therefore, for example, when Vm is lower than 0, 1/Vm included in the feedback gain has a large value. As described above, when the feedback response delay occurs in the state where 1/Vm is large, there is a problem that the control stability is deteriorated.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、低速下においても、スリップ抑制制御の安定性を確保する車両の駆動力制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a driving force control device for a vehicle that ensures the stability of slip suppression control even at low speeds.
上記目的を達成するため、本発明に係る車両の駆動力制御装置及び駆動力制御方法は、モータを駆動源として搭載する車両の駆動力の制御にあたり、運転者のアクセル操作に基づいて目標モータトルクの指令値を算出し、駆動輪速度をVm、車体速度をVv、車輪の目標スリップ率に基づいて設定される値をKとして、VmとK・Vvの差分を0に収束させるフィードバック制御における補正量として、目標モータトルクの指令値に対する補正量を常時算出し、補正量に基づいて目標モータトルクの指令値を補正する。 In order to achieve the above object, a vehicle driving force control device and a driving force control method according to the present invention, when controlling a driving force of a vehicle equipped with a motor as a driving source, target motor torque based on an accelerator operation by a driver. Compensation in feedback control in which the difference between Vm and K·Vv converges to 0, where the drive wheel speed is Vm, the vehicle body speed is Vv, and the value set based on the target slip ratio of the wheels is K. As the amount, a correction amount for the target motor torque command value is constantly calculated, and the target motor torque command value is corrected based on the correction amount.
以下、本発明の一例としての実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。ここで、添付図面において同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複した説明は省略されている。なお、ここでの説明は本発明が実施される最良の形態であることから、本発明は当該形態に限定されるものではない。 Hereinafter, an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Here, in the accompanying drawings, the same members are designated by the same reference numerals, and duplicate description is omitted. Since the description here is the best mode for carrying out the invention, the invention is not limited to the mode.
[第1実施形態]
(第1実施形態に係る車両の駆動力制御装置の構成例)
図1、図2、図3A〜図3Cを参照して、第1実施形態に係る車両の駆動力制御装置1Aの構成例について説明する。[First Embodiment]
(Example of Configuration of Vehicle Driving Force Control Device According to First Embodiment)
A configuration example of the vehicle driving force control apparatus 1A according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1, 2, and 3A to 3C.
ここで、図1は、第1実施形態に係る車両の駆動力制御装置1Aの構成例を示すブロック図、図2は、車両の駆動力制御装置1Aの補正量算出部103の構成例を示すブロック図、図3A〜図3Cは、車両の駆動力制御装置1Aによるスリップ抑制制御のシミュレーション結果を示すグラフである。
Here, FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of the vehicle driving force control device 1A according to the first embodiment, and FIG. 2 shows a configuration example of the correction
図1に示すように、本実施形態に係る車両の駆動力制御装置1Aは、モータやタイヤ等の構成部材を含む電動車両等の駆動部300について、運転者のアクセル操作に基づいて目標モータトルクの指令値を算出する目標モータトルク算出部101と、目標モータトルクの指令値に対する補正量を算出するPI制御装置等で構成される補正量算出部103と、補正量算出部103による演算結果に基づいて目標モータトルクの指令値を補正する補正トルク算出部106とを有している。
As shown in FIG. 1, a vehicle driving force control apparatus 1A according to the present embodiment relates to a target motor torque based on a driver's accelerator operation for a
なお、増幅器104は、車体速度Vvの増幅器である。
The
また、補正量算出部103の入力側には、駆動部300の駆動輪速Vmと、車体速度Vvの増幅値との速度差を算出する加減算器105が接続されている。
An adder/
そして、補正量算出部103は、駆動輪速度をVm、車体速度をVv、車輪の目標スリップ率に係る値をKとした場合に、VmとK・Vvの差分を0に収束させるフィードバック制御における補正量として、目標モータトルク算出部で算出された目標モータトルクの指令値に対する補正量を算出するようになっている。
Then, when the driving wheel speed is Vm, the vehicle body speed is Vv, and the value related to the target slip ratio of the wheel is K, the correction
なお、車両の駆動力制御装置1Aの各部は、中央演算処理装置(CPU)やメモリ、演算回路等により構成することができる。 Each unit of the vehicle driving force control device 1A can be configured by a central processing unit (CPU), a memory, an arithmetic circuit, and the like.
また、図2に示すように、補正量算出部103は、ノードn1を介して接続される増幅器201、202と、増幅器202に直列接続されて出力値(ゲイン3)を積分する積分器203と、増幅器201の出力値(ゲイン2)と積分器203による積分値とを加算する加算器204とを備えている。
As shown in FIG. 2, the correction
また、補正量算出部103は、VmとK・Vvの差分(「K・Vv−Vm」)を入力値として、目標モータトルク算出部101で算出された目標モータトルクの指令値に対する補正量を算出し、補正トルク算出部106は、目標モータトルクの指令値と、補正量算出部103で算出された補正量とを加算して補正トルクを算出するようになっている。
Further, the correction
ここで、車輪のスリップ率(s)と、駆動輪速度Vm、車体速度Vvとの関係は、次の数式(1)で表される。 Here, the relationship between the wheel slip ratio (s), the driving wheel speed Vm, and the vehicle body speed Vv is expressed by the following mathematical expression (1).
s=(Vm−Vv)/Vm ・・・(1)
(但し、s:車輪のスリップ率、Vm:駆動輪速、Vv:車体速度)s=(Vm-Vv)/Vm (1)
(However, s: wheel slip ratio, Vm: driving wheel speed, Vv: vehicle body speed)
この車輪のスリップ率(s)と、所定の目標スリップ率(s*)との差分が0に収束するよう目標モータトルクの指令値を補正すれば、スリップが抑制される。このように、両者の差分が0となる状態を数式で示すと、下記数式(2)となる。If the command value of the target motor torque is corrected so that the difference between the wheel slip ratio (s) and the predetermined target slip ratio (s * ) converges to 0, the slip is suppressed. In this way, when the state where the difference between the two is 0 is expressed by the mathematical formula, the following mathematical formula (2) is obtained.
s*=(Vm−Vv)/Vm ・・・(2)
(但し、s*:車輪の目標スリップ率)s * =(Vm-Vv)/Vm (2)
(However, s * : target slip ratio of the wheel)
ここで、数式(2)を変形すると、次の数式(3)のようになる。 Here, when the equation (2) is modified, the following equation (3) is obtained.
Vm=Vv/(1−s*)
=K・Vv ・・・(3)Vm=Vv/(1-s * )
=K·Vv (3)
但し、Kは次の数式(4)で表される。 However, K is represented by the following mathematical expression (4).
K=1/(1−s*) ・・・(4)K=1/(1-s * ) (4)
よって、車輪のスリップ率(s)に係るKは、目標スリップ率をs*とした場合に、K=1/(1−s*)で求めることができる。Therefore, K related to the wheel slip ratio (s) can be obtained by K=1/(1-s * ) when the target slip ratio is s * .
すなわち、数式(4)に、例えば所定の目標スリップ率s*=0.1を代入すると、
K=(1/0.9)=約1.1
となって、Kの値を求めることができる。That is, for example, by substituting a predetermined target slip ratio s * =0.1 into the equation (4),
K=(1/0.9)=about 1.1
Therefore, the value of K can be obtained.
補正量算出部103は、VmとK・Vvの差分を入力値として、目標モータトルク算出部101で算出された目標モータトルクの指令値に対する補正量を算出し、補正トルク算出部106は、目標モータトルクの指令値と、算出された補正量とを加算して補正トルクを算出している。補正量算出部103は、このような補正量を常時算出する。
The correction
本実施形態では、常時、補正量算出部103が補正量を算出しているが、補正の演算中に、速度を分母とする分数がないため、車体速度Vvが非常に小さな値となる場合(極低速の場合)であっても、フィードバック量の発散が抑制されており、安定したスリップ抑制制御を行うことができる。
In the present embodiment, the correction
また、このようにスリップ抑制制御の演算を常時行う構成であるため、実際に車両がスリップした状態から、早くモータトルクの補正が実行され、タイヤのグリップが回復する。
また、比較的簡易な演算により高速なスリップ抑制制御を行うことができる。In addition, since the slip suppression control is constantly calculated in this manner, the motor torque is corrected quickly and the tire grip is recovered from the state where the vehicle actually slips.
Further, high-speed slip suppression control can be performed by a relatively simple calculation.
そして、車両の駆動力制御装置1Aによれば、図3A〜図3Cのグラフに示すようなスリップ抑制制御のシミュレーション結果を得ることができた。 Then, according to the driving force control device 1A of the vehicle, the simulation result of the slip suppression control as shown in the graphs of FIGS. 3A to 3C could be obtained.
図3Aは、第1実施形態に係る車両の駆動力制御装置による制御のシミュレーション結果のうち、トルク指令値(C1)、補正トルク(C2)、最終トルク指令値(C3)を示すグラフである。 FIG. 3A is a graph showing a torque command value (C1), a correction torque (C2), and a final torque command value (C3) among the simulation results of the control by the vehicle driving force control apparatus according to the first embodiment.
図3Bは、第1実施形態に係る車両の駆動力制御装置による制御のシミュレーション結果のうち、駆動輪速度(D1)と従動輪速度(D2)を示すグラフである。 FIG. 3B is a graph showing the driving wheel speed (D1) and the driven wheel speed (D2) of the simulation results of the control by the vehicle driving force control apparatus according to the first embodiment.
図3Cは、第1実施形態に係る車両の駆動力制御装置による制御のシミュレーション結果のうち、実スリップ率(E1)を示すグラフである。 FIG. 3C is a graph showing the actual slip ratio (E1) of the simulation results of the control by the vehicle driving force control apparatus according to the first embodiment.
なお、図3A〜図3Cに示す例では、シミュレーション開始後3秒で高μ路から低μ路へ切り替えている(但し、μは摩擦係数の意味である)。高μ路は、例えば乾いたアスファルトの路面の摩擦係数であり、低μ路は、当該高μ路よりも摩擦係数が低い路面(例えば路面に積雪がある状態や凍結状態)である。
In the examples shown in FIGS. 3A to 3C, the high μ road is switched to the
図3B、図3Cを参照すると分かるように、シミュレーション開始後3秒で高μ路から低μ路に切り替わると、摩擦係数μ(以下、単にμという)の低減により駆動輪にスリップが瞬間的に発生している。すなわち、従動輪速度(D2)に比して、駆動輪速度(D1)が急激に上昇している。また、実スリップ率(E1)も急上昇している。 As can be seen from FIG. 3B and FIG. 3C, when the high μ road is switched to the low μ road within 3 seconds after the start of the simulation, the friction coefficient μ (hereinafter simply referred to as “μ”) is reduced, and the slip is instantaneously generated on the drive wheels. It has occurred. That is, the drive wheel speed (D1) is sharply increased as compared with the driven wheel speed (D2). Moreover, the actual slip ratio (E1) is also rapidly increasing.
しかし、図3Aに示すように、本発明によるスリップ抑制制御により、スリップ発生直後にトルクを下げるように速度差フィードバックの補正トルク(C2)および最終トルク指令値(C3)が出力される。そのため、従来のように比較的長いタイムラグを生じることなく、スリップを短時間で抑制することができる。すなわち、図3B、図3Cに示すように、駆動輪速度(D1)が従動輪速度(D2)に近付くように低減され、実スリップ率(E1)も短時間のうちに減少に転じている。 However, as shown in FIG. 3A, the slip suppression control according to the present invention outputs the speed difference feedback correction torque (C2) and the final torque command value (C3) so as to reduce the torque immediately after the slip occurs. Therefore, the slip can be suppressed in a short time without causing a relatively long time lag as in the conventional case. That is, as shown in FIGS. 3B and 3C, the drive wheel speed (D1) is reduced to approach the driven wheel speed (D2), and the actual slip ratio (E1) is also reduced in a short time.
このように、車両の駆動力制御装置1Aによれば、フィードバック量の発散を生じることなく、目標値に追従させることができる。 As described above, according to the vehicle driving force control apparatus 1A, it is possible to follow the target value without diverging the feedback amount.
[第2実施形態]
第2実施形態に係る車両の駆動力制御装置1Bの構成例について、図4、図5を参照して説明する。 [Second Embodiment]
A configuration example of the vehicle driving
ここで、図4は、第2実施形態に係る車両の駆動力制御装置1Bの構成例を示すブロック図、図5は、車両の駆動力制御装置1Bの補正量算出部301の構成例を示すブロック図である。
Here, FIG. 4 is a block diagram showing a configuration example of the vehicle driving
なお、第1実施形態に係る車両の駆動力制御装置1Aと同様の構成については、同一符号を付して重複した説明は省略する。 In addition, about the structure similar to 1 A of driving force control apparatuses of the vehicle which concerns on 1st Embodiment, the same code|symbol is attached|subjected and the overlapping description is abbreviate|omitted.
図4に示すように、本実施形態に係る車両の駆動力制御装置1Bは、モータやタイヤ等の構成部材を含む電動車両等の駆動部300について、運転者のアクセル操作に基づいて目標モータトルクの指令値を算出する目標モータトルク算出部101と、目標モータトルクの指令値に対する補正量を算出するPI制御装置等で構成される補正量算出部301と、補正量算出部301による演算結果に基づいて目標モータトルクの指令値を補正する補正トルク算出部106とを有している。
As shown in FIG. 4, the vehicle driving
更に、駆動力制御装置1Bは、補正量算出部301の補正量が0より大きい場合に補正量を0に変換するリミット部302を有している。リミット部302は、補正量算出部301から補正量が入力され、必要に応じてリミット処理をした補正量(0)を補正トルク算出部106に出力する。なおリミット処理については後述する。
Further, the driving
なお、補正量算出部301の入力側には、駆動部300の駆動輪速Vmと、車体速度Vvの増幅値との演算を行う加減算器105が接続されている。
An adder/
ここで、加減算器105は「K・Vv−Vm」を出力する(但し、K>1、Vm>Vv)。
Here, the adder/
「K・Vv<Vm」の関係が成立する場合には、加減算器105の出力は負となる(すなわち「K・Vv−Vm<0」)。この際の補正量算出部301への入力は負となる。
When the relationship of “K·Vv<Vm” is established, the output of the adder/
このように「Vv<K・Vv<Vm」の関係が成立する場合は、路面の摩擦が小さく、駆動輪がスリップしている状態に対応し、車両が低μ路を走行する場合に相当する。 When the relationship of “Vv<K·Vv<Vm” is established in this manner, the friction on the road surface is small, which corresponds to the state where the drive wheels are slipping, and corresponds to the case where the vehicle travels on a low μ road. ..
一方、「K・Vv>Vm」の関係が成立する場合には、加減算器105の出力は正となる(すなわち「K・Vv−Vm>0」)。この際の補正量算出部301への入力は正となる。
On the other hand, when the relationship of “K·Vv>Vm” is established, the output of the adder/
このように「K・Vv>Vm>Vv」の関係が成立する場合は、路面の摩擦が大きく、駆動輪と従動輪が同程度の速度で回転する状態に対応し、車両が高μ路を走行する場合に相当する。 When the relationship of “K·Vv>Vm>Vv” is established in this way, the friction of the road surface is large and the vehicle and the driven wheels rotate at the same speed, which corresponds to the case where the vehicle travels on a high μ road. It is equivalent to traveling.
そして、補正量算出部301は、駆動輪速度をVm、車体速度をVv、車輪の目標スリップ率に係る値をKとした場合に、VmとK・Vvの差分を0に収束させるフィードバック制御における補正量として、目標モータトルク算出部で算出された目標モータトルクの指令値に対する補正量を算出するようになっている。車両が高μ路を走行している状態では、「K・Vv−Vm>0」となり、加減算器105の出力は正となる結果、目標モータトルクが増大するよう制御されてしまい、ドライバの意図しない加速が生じる可能性がある。
Then, when the driving wheel speed is Vm, the vehicle body speed is Vv, and the value relating to the target slip ratio of the wheel is K, the correction
そこで、本実施形態では、「K・Vv−Vm>」0となる場合に、補正量算出部301で演算された補正量を0にセットするリミット部302を設けている。これにより、上述した、車両が高μ路を走行している場合における、ドライバの意図しない加速が抑制される。
Therefore, in this embodiment, a
なお、車両の駆動力制御装置1Bの各部は、中央演算処理装置(CPU)やメモリ、演算回路等により構成することができる。
Each unit of the vehicle driving
また、図5に示すように、補正量算出部301は、ノードn1を介して接続される増幅器401、402と、増幅器402に直列接続されて出力値(ゲイン1)を積分する積分器405と、増幅器401の出力値(ゲイン)と積分器405による積分値とを加算する加算器406とを備えている。
Further, as shown in FIG. 5, the correction
また、ノードn2を介して、差分と目標モータトルクの指令値が入力される演算器404が接続され、この演算器404からの出力値が積分器405に入力されるように構成されている。
Further, a
また、演算器404では、差分が0以上であるか否かが演算され、入力が正なら「フラグ1」を出力し、入力が負なら、「フラグ0」を出力する。
Further, the
そして、積分器405では、「フラグ1」が入力された場合には積分値を0にリセットし、「フラグ0」が入力された場合にはそのまま積分を継続する。
Then, the
なお、以下では、積分器405での積分値を0にリセットにする処理を「PIリセット処理」と呼ぶ。PIリセット処理については後述する。
In the following, the process of resetting the integral value of the
また、リミット部302は、補正量の上限「0」でリミットしている。これにより、高μ路であっても、補正トルクは0になるので、後述する参考例のように正の補正トルクを出力し続けることを回避することができる。
The
なお、リミット部302によって補正量の上限を「0」でリミットする処理を「リミット処理」と呼ぶ。リミット処理については後述する。
The process of limiting the upper limit of the correction amount by the
(PIリセット処理およびリミット処理)
次に、図6を参照して、本実施形態に係る車両の駆動力制御装置1Bで実行されるPIリセット処理およびリミット処理について説明する。(PI reset processing and limit processing)
Next, with reference to FIG. 6, the PI reset process and the limit process executed by the vehicle driving
ここで、図6は、第2実施形態に係る車両の駆動力制御装置で実行されるリミット処理およびPIリセット処理を示すフローチャートである。 Here, FIG. 6 is a flowchart showing a limit process and a PI reset process executed by the vehicle driving force control apparatus according to the second embodiment.
図6のフローチャートに示すように、この処理が開始されると、まずステップS10では、演算器404により、補正量算出部301への入力が「0」以上であるか否かが判定される。すなわち、加減算器105の出力である「K・Vv−Vm」が「0」以上であるか否かが判定される。すなわち、スリップ状態であれば「K・Vv−Vm」が「0」未満となり、トルク指令値を下げるよう補正がされるのに対し、「K・Vv−Vm」が「0」以上となる場合には、高グリップでVvとVmの差が小さい状態であり、結果として補正値が正となって、トルク指令値を増加させるようになる。このような「K・Vv−Vm」が「0」以上となり、トルク増加の補正がされると、ドライバの意図しない加速が生じるため、好ましくない。そこで、本実施形態では、第1実施形態に対し、以下の制御を加えている。
As shown in the flowchart of FIG. 6, when this process is started, first, in step S10, the
そして、ステップS10での判定結果が「NO」の場合には、ステップS11に移行して、積分器405の出力値をそのまま出力してステップS13に移行する。
Then, when the determination result in step S10 is "NO", the process proceeds to step S11, the output value of the
一方、ステップS10での判定結果が「YES」の場合には、ステップS12に移行して、積分器405の積分値を0にリセットする。すなわち、ステップS10での判定結果が「YES」の場合に、ステップS12で「PIリセット処理」を行う。
On the other hand, if the determination result in step S10 is "YES", the process proceeds to step S12, and the integral value of the
ステップS13では、リミット部302の処理により、積分器405の出力値は0以上であるか否かが判定され、判定結果が「NO」の場合にはステップS14に移行する。
In step S13, it is determined by the processing of the
ステップS14では、補正量算出部301の出力値を用いて、速度差フィードバックの補正トルクを算出した後、図示しないメイン制御フローにリターンする。
In step S14, a correction torque for speed difference feedback is calculated using the output value of the correction
一方、ステップS13で「YES」と判定された場合には、ステップS15に移行して、積分器405の出力値(PI出力値)を0にリセットした後(すなわち、速度差フィードバックの補正トルクを0にした後)、図示しないメイン制御フローにリターンする。すなわち、ステップS13での判定結果が「YES」の場合に、ステップS15で「リミット処理」を行う。
On the other hand, if “YES” is determined in step S13, the process proceeds to step S15 and the output value (PI output value) of the
(PIリセット処理による効果)
次に、図7A〜7D、図8A〜8Dを参照して、本実施形態に係る車両の駆動力制御装置1Bで実行されるPIリセット処理の効果について説明する。(Effect of PI reset processing)
Next, with reference to FIGS. 7A to 7D and FIGS. 8A to 8D, effects of the PI reset process executed by the vehicle driving
なお、図8A〜図8Dが、第2実施形態に対応し、図7A〜図7Dは、第1実施形態に対応する。 8A to 8D correspond to the second embodiment, and FIGS. 7A to 7D correspond to the first embodiment.
図7A〜図7Dは、PIリセット処理を行わない場合のシミュレーション結果を示すグラフである。図8A〜図8Dは、PIリセット処理を行った場合のシミュレーション結果を示すグラフである。 7A to 7D are graphs showing simulation results when the PI reset process is not performed. 8A to 8D are graphs showing simulation results when the PI reset process is performed.
より具体的には、図7Aは、トルク指令値(C21)、補正トルク(C22)、最終トルク指令値(C23)を示すグラフである。図7Bは、駆動輪速度(D21)と従動輪速度(D22)を示すグラフである。図7Cは、実スリップ率(E21)を示すグラフである。図7Dは、補正量の積分値(F21)を示すグラフである。図7Dに示される積分値(F21)は、図2に示される積分器203での積分値である。
More specifically, FIG. 7A is a graph showing a torque command value (C21), a correction torque (C22), and a final torque command value (C23). FIG. 7B is a graph showing the driving wheel speed (D21) and the driven wheel speed (D22). FIG. 7C is a graph showing the actual slip ratio (E21). FIG. 7D is a graph showing the integrated value (F21) of the correction amount. The integrated value (F21) shown in FIG. 7D is the integrated value in the
なお、図7A〜図7Dに示す例では、シミュレーション開始後40秒で高μ路から低μ路へ切り替えている。
In the example shown in FIGS. 7A to 7D, the high μ road is switched to the
図8Aは、トルク指令値(C31)、補正トルク(C32)、最終トルク指令値(C33)を示すグラフである。図8Bは、駆動輪速度(D31)と従動輪速度(D32)を示すグラフである。図8Cは、実スリップ率(E31)を示すグラフである。図8Dは、補正量の積分値(F31)を示すグラフである。図8Dに示される積分値(F31)は、図5に示される積分器405での積分値である。
FIG. 8A is a graph showing a torque command value (C31), a correction torque (C32), and a final torque command value (C33). FIG. 8B is a graph showing the driving wheel speed (D31) and the driven wheel speed (D32). FIG. 8C is a graph showing the actual slip ratio (E31). FIG. 8D is a graph showing the integrated value (F31) of the correction amount. The integrated value (F31) shown in FIG. 8D is the integrated value in the
なお、図8A〜図8Dに示す例では、図7A〜図7Dに示す例と同様のシミュレーションの条件を設定しており、シミュレーション開始後40秒で高μ路から低μ路へ切り替えている。
In the example shown in FIGS. 8A to 8D, the same simulation conditions as those in the examples shown in FIGS. 7A to 7D are set, and the high μ road is switched to the
図7B、図7Cを参照すると分かるように、シミュレーション開始後40秒で高μ路から低μ路に切り替わると、摩擦係数μの低減により駆動輪にスリップが発生している
(すなわち、従動輪速度(D22)に比して、駆動輪速度(D21)が急激に上昇している。また、実スリップ率(E21)も急上昇している。)。As can be seen from FIGS. 7B and 7C, when the high μ road is switched to the
ところが、本例のようにPIリセット処理を行わない場合には、図7Dに示す補正量の積分値(F21)が「0」になるまではスリップ抑制制御を行うことができないので、図7Aに示すように、スリップした状態が所定時間(例えば、数秒)に亘って継続してしまう。 However, in the case where the PI reset process is not performed as in this example, the slip suppression control cannot be performed until the integral value (F21) of the correction amount shown in FIG. 7D becomes “0”. As shown, the slipped state continues for a predetermined time (for example, several seconds).
すなわち、PIリセット処理を行わない場合には、図7Dに示すように、正の値を積分し続ける。その結果、スリップが発生した後、暫くの間は補正量が正のままであり、積分値(F21)が0になるまではスリップの抑制処理がされない(図7A等参照)。 That is, when the PI reset process is not performed, positive values are continuously integrated as shown in FIG. 7D. As a result, the correction amount remains positive for a while after the slip occurs, and the slip suppression process is not performed until the integral value (F21) becomes 0 (see FIG. 7A and the like).
一方、図8Aに示すように、本発明によるPIリセット処理を伴うスリップ抑制制御によれば、スリップ発生直後に短時間でトルクを下げるように速度差フィードバックの補正トルク(C32)および最終トルク指令値(C33)が出力される。これは、図8Dに示すように、積分値は「0」にリセットされているので、スリップ発生時点で補正量が負の値になり、極短時間でスリップの抑制制御を行うことができるためである。 On the other hand, as shown in FIG. 8A, according to the slip suppression control involving the PI reset process according to the present invention, the correction torque (C32) and the final torque command value of the speed difference feedback are set so as to reduce the torque in a short time immediately after the slip occurs. (C33) is output. This is because, as shown in FIG. 8D, since the integral value is reset to "0", the correction amount becomes a negative value when the slip occurs, and the slip suppression control can be performed in an extremely short time. Is.
すなわち、PIリセット処理を行った場合には、図8Dに示すように、積分値(F31)は一旦0にリセットされるため、スリップの発生直後に積分値(F31)は負の値になり、スリップを抑制することができる(図8A等参照)。 That is, when the PI reset process is performed, the integrated value (F31) is once reset to 0 as shown in FIG. 8D, so that the integrated value (F31) becomes a negative value immediately after the occurrence of slip, Slip can be suppressed (see FIG. 8A etc.).
これにより、図7A〜図7Dのように、スリップ抑制が働くまで比較的長いタイムラグを生じることなく、スリップを短時間で抑制することができる(すなわち、図8Bに示すように、駆動輪速度(D31)が従動輪速度(D32)に近付くように低減されている)。 As a result, as shown in FIGS. 7A to 7D, the slip can be suppressed in a short time without causing a relatively long time lag until the slip suppression works (that is, as shown in FIG. 8B, the drive wheel speed ( D31) is reduced to approach the driven wheel speed (D32)).
(リミット処理による効果)
次に、図9A〜9Cを参照して、本実施形態に係る車両の駆動力制御装置1Bで実行されるリミット処理の効果について説明する。(Effect of limit processing)
Next, with reference to FIGS. 9A to 9C, the effect of the limit process executed by the vehicle driving
図9A〜図9Cは、リミット処理を行った場合のシミュレーション結果を示すグラフである。 9A to 9C are graphs showing simulation results when limit processing is performed.
図9Aは、トルク指令値(C41)、補正トルク(C42)、最終トルク指令値(C43)を示すグラフである。図9Bは、駆動輪速度(D41)と従動輪速度(D42)を示すグラフである。図9Cは、実スリップ率(E41)を示すグラフである。 FIG. 9A is a graph showing the torque command value (C41), the correction torque (C42), and the final torque command value (C43). FIG. 9B is a graph showing the driving wheel speed (D41) and the driven wheel speed (D42). FIG. 9C is a graph showing the actual slip ratio (E41).
なお、図9A〜図9Cに示す例では、図3A〜図3Cに示す例と同様のシミュレーションの条件を設定しており、シミュレーション開始後3秒で高μ路から低μ路へ切り替えている。
In the example shown in FIGS. 9A to 9C, the same simulation conditions as those in the examples shown in FIGS. 3A to 3C are set, and the high μ road is switched to the
図3A〜図3Cに示すようにリミット処理を行わない場合には、高μ路においてスリップ抑制の補正を要しない場合であっても正の補正量が出力されてしまい、運転者の意図しない加速になり得る。 When the limit process is not performed as shown in FIGS. 3A to 3C, a positive correction amount is output even if the slip suppression correction is not required on the high μ road, and the driver does not intend to accelerate the vehicle. Can be.
これに対して、リミット処理を行う場合には、図9A等に示すように、高μ路においてはスリップ抑制の補正を行わないようにできる。 On the other hand, when the limit process is performed, the slip suppression correction may not be performed on the high μ road, as shown in FIG. 9A and the like.
一方、走行している路面状態が、高μ路から低μ路に変わった場合には、「K・Vv−Vm」が「0」未満となり、第1実施形態で述べたスリップ制御が再開される。 On the other hand, when the running road surface state changes from the high μ road to the low μ road, “K·Vv−Vm” becomes less than “0”, and the slip control described in the first embodiment is restarted. It
以上のように、本実施形態に係る車両の駆動力制御装置によれば、フィードバックゲイン(制御性能)が車速による影響を受けないようにでき、極低車速においても制御の安定性を保持することができる。 As described above, according to the vehicle driving force control apparatus of the present embodiment, the feedback gain (control performance) can be prevented from being influenced by the vehicle speed, and the stability of control can be maintained even at an extremely low vehicle speed. You can
また、スリップの抑制制御を常時オンにできるので、発進時(極低速)にもスリップ抑制を機能させることができ、発進時のスリップに素早く対応することができる。 Further, since the slip suppression control can be constantly turned on, the slip suppression can be made to function even at the time of starting (extremely low speed), and the slip at the time of starting can be quickly dealt with.
さらに、低μ路以外の路面においても、スリップの抑制制御を機能させることができるので、スリップ抑制効果を向上させることができる。 Further, even on a road surface other than the low μ road, the slip suppression control can be made to function, so that the slip suppression effect can be improved.
このようにリミット処理を伴う場合には、より有効にスリップ抑制制御を行うことができ、さらには、一層運転者の意図に即した加速を実現することができるようになる。 When the limit process is performed as described above, the slip suppression control can be more effectively performed, and further, the acceleration that is more in line with the driver's intention can be realized.
[第3実施形態]
第3実施形態に係る車両の駆動力制御装置1Cの構成例について、図10及び図11を参照して説明する。[Third Embodiment]
A configuration example of the vehicle driving
ここで、図10は、第3実施形態に係る車両の駆動力制御装置1Cの構成例を示すブロック図、図11は、高μ路及び低μ路におけるスリップ率に対する車輪のグリップ力特性を示す図である。
Here, FIG. 10 is a block diagram showing a configuration example of a driving
なお、第1実施形態に係る車両の駆動力制御装置1A、及び、第2実施形態に係る車両の駆動制御装置1Bと同様の構成については、同一符号を付して重複した説明は省略する。
The same components as those of the vehicle driving force control apparatus 1A according to the first embodiment and the vehicle driving
図11に示すように、高μ路と低μ路とでは、μピーク(同図におけるμの最大値であり、対応するスリップ率が当該路面において最もグリップする)が異なる。本実施形態では、路面に応じて目標スリップ率(s*)を変更する目標スリップ率設定部107を有している。なお、μピーク値のスリップ率よりも大きいスリップ率では、タイヤがスリップ状態となり、μピーク値のスリップ率以下であれば、タイヤはグリップする。As shown in FIG. 11, the high μ road and the low μ road have different μ peaks (the maximum value of μ in the figure, and the corresponding slip ratio grips most on the road surface). In this embodiment, the target slip
下記数式(5)が成立した場合、現在の目標スリップ率が、当該路面におけるμピークとなるスリップ率よりも大きく、μ-スリップ率曲線におけるスリップ領域にいると推定する。 When the following mathematical expression (5) is satisfied, it is estimated that the current target slip ratio is larger than the slip ratio that is the μ peak on the road surface and is in the slip region in the μ-slip ratio curve.
この数式(5)におけるαは、当該推定が成り立つ所定閾値であり、目標スリップ率の初期値(例えば0.1)や、現在の目標スリップ率として設定される。 Α in the mathematical expression (5) is a predetermined threshold value for which the estimation is valid, and is set as an initial value (for example, 0.1) of the target slip ratio or the current target slip ratio.
目標スリップ率設定部107は、当該路面における最適な目標スリップ率(μピークとなるスリップ率であり、以下、最適スリップ率と称する)を探索し、設定する。なお、最適スリップ率を探索する方法については、「電気自動車の特長を生かした路面状態の推定と制御」(堀洋一、古川公久 著)等で知られている。このように目標スリップ率設定部107は、目標スリップ率を最適スリップ率に設定し、上述した式(4)に基づいてKを更新する。
The target slip
(Vm−Vv)/Vm>α ・・・(5) (Vm-Vv)/Vm>α (5)
ここで、数式(5)では、速度の分母が存在するが、この目標スリップ率設定部107は、車両の駆動力制御装置1Cの制御系100(図10における二点鎖線で囲われた構成)に含まれず、速度の分母自体が、駆動力制御装置1Cのフィードバックループにおけるゲインにはならないため、第1実施形態で言及した課題は生じない。
Here, although the denominator of the speed exists in the mathematical expression (5), the target slip
以上、実施形態に沿って本発明の内容を説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変形及び改良が可能であることは、当業者には自明である。この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。 Although the content of the present invention has been described above with reference to the embodiments, the present invention is not limited to these descriptions, and it is obvious to those skilled in the art that various modifications and improvements can be made. The discussion and drawings that form part of this disclosure should not be understood as limiting the invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples, and operation techniques will be apparent to those skilled in the art.
例えば、第2実施形態の構成に、第3実施形態の構成(目標スリップ率設定部107)を適用させてもよい。 For example, the configuration of the third embodiment (target slip ratio setting unit 107) may be applied to the configuration of the second embodiment.
この場合には、まず、目標スリップ率に基づいて上述した第1実施形態のスリップ制御が行われる。その際に、上記数式(5)を満たす状態(言い換えれば、走行している低μ路のμピーク値のスリップ率が当該目標スリップ率よりも小さい状態であり、当該目標スリップ率でスリップ制御してもスリップ状態から抜け出せない)になると、第3実施形態で述べたとおり、目標スリップ率設定部107が最適スリップ率を探索し、設定する。
In this case, first, the slip control of the above-described first embodiment is performed based on the target slip ratio. At that time, the above condition (5) is satisfied (in other words, the slip ratio of the μ peak value on the traveling low μ road is smaller than the target slip ratio, and slip control is performed at the target slip ratio. However, if the slip state cannot be obtained), the target slip
そして、低μ路における最適スリップ率を設定して走行している状態から、路面状態が高μ路に変わり、「K・Vv−Vm」が「0」以上になると、目標スリップ率を初期値(例えば0.1)に戻すとともに、第2実施形態で述べたとおりリミット処理を行う。さらに、リミット処理がされた状態で、高μ路から低μ路に変わり、「K・Vv−Vm<0」の状態になるとリミット処理が解除され、目標スリップ率に基づくスリップ抑制制御(目標モータトルクの指令値の補正)が再開される。 Then, when the road condition changes from a state where the vehicle is traveling with the optimum slip ratio set on the low μ road to a high μ road and “K·Vv−Vm” becomes “0” or more, the target slip ratio is set to the initial value. While returning to (for example, 0.1), limit processing is performed as described in the second embodiment. Further, when the limit processing is performed, the high μ road is changed to the low μ road, and when the condition of “K·Vv−Vm<0” is reached, the limit processing is released, and the slip suppression control based on the target slip ratio (target motor The correction of the torque command value) is restarted.
なお、目標スリップ率設定部107が、現在のμを推定して、推定されたμが所定値よりも大きくなると、目標スリップ率を初期値(例えば0.1)に戻してもよい。ちなみに、本実施形態では目標スリップ率設定部107は、下記数式(6)に基づきμを演算するが、特に限定されない。
Note that the target slip
ただし、上記数式(6)において、rはタイヤ半径、Jは車軸イナーシャ、ωは駆動輪角速度、Nは垂直抗力、T:最終トルク指令値である。 However, in the above formula (6), r is the tire radius, J is the axle inertia, ω is the drive wheel angular velocity, N is the vertical drag force, and T is the final torque command value.
上述した実施形態で示した各機能は、1又は複数の処理回路により実装され得る。処理回路は、電気回路を含む処理装置等のプログラムされた処理装置を含む。処理装置は、また、実施形態に記載された機能を実行するようにアレンジされた特定用途向け集積回路(ASIC)や従来型の回路部品のような装置を含む。 Each function shown in the above-described embodiments may be implemented by one or a plurality of processing circuits. The processing circuit includes a programmed processing device such as a processing device including an electrical circuit. Processing devices also include devices such as application specific integrated circuits (ASICs) and conventional circuit components arranged to perform the functions described in the embodiments.
本出願は、2017年5月25日に出願された日本国特許願第2017−103586号に基づく優先権を主張しており、この出願の全内容が参照により本明細書に組み込まれる。 This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2017-103586 filed on May 25, 2017, the entire contents of which are incorporated herein by reference.
1A、1B 駆動力制御装置
101 目標モータトルク算出部
103、301 補正量算出部
105 加減算器
106 補正トルク算出部
107 目標スリップ率設定部
201、202、401、402 増幅器
203、405 積分器
204、406 加算器
300 駆動部
302 リミット部
404 演算器
405 積分器1A, 1B Driving
Claims (7)
運転者のアクセル操作に基づいて目標モータトルクの指令値を算出する目標モータトルク算出部と、
常時、前記目標モータトルクの指令値に対する補正量を算出する補正量算出部と、
前記補正量算出部による演算結果に基づいて前記目標モータトルクの指令値を補正する補正トルク算出部と、
を有し、
前記補正量算出部は、
駆動輪速度をVm、車体速度をVv、車輪の目標スリップ率に基づいて設定される値をKとして、VmとK・Vvの差分を0に収束させるフィードバック制御における補正量として、前記目標モータトルク算出部で算出された目標モータトルクの指令値に対する前記補正量を算出すること
を特徴とする車両の駆動力制御装置。A drive force control device for a vehicle equipped with a motor as a drive source,
A target motor torque calculation unit that calculates a command value of the target motor torque based on the accelerator operation of the driver,
A correction amount calculation unit that constantly calculates a correction amount for the command value of the target motor torque;
A correction torque calculation unit that corrects the command value of the target motor torque based on the calculation result by the correction amount calculation unit;
Have
The correction amount calculation unit,
The target motor torque is defined as a correction amount in feedback control that converges the difference between Vm and K·Vv to 0, where Vm is the driving wheel speed, Vv is the vehicle body speed, and K is a value set based on the target slip ratio of the wheels. A driving force control device for a vehicle, which calculates the correction amount for a command value of a target motor torque calculated by a calculation unit.
前記目標スリップ率設定部は、「(Vm−Vv)/Vm」が所定値よりも大きくなったときに、現在の路面における最適スリップ率を探索して、当該最適スリップ率を前記目標スリップ率として設定し、前記Kを更新する目標スリップ率設定部を、さらに有すること
を特徴とする車両の駆動力制御装置。The driving force control device for a vehicle according to claim 1,
The target slip ratio setting unit searches for the optimum slip ratio on the current road surface when "(Vm-Vv)/Vm" becomes larger than a predetermined value, and sets the optimum slip ratio as the target slip ratio. A driving force control device for a vehicle, further comprising a target slip ratio setting unit that sets and updates the K.
前記Kは、前記目標スリップ率をs*とした場合に、K=1/(1−s*)で設定されること
を特徴とする車両の駆動力制御装置。The driving force control device for a vehicle according to claim 1 or 2, wherein
The driving force control device for a vehicle, wherein the K is set as K=1/(1-s * ) when the target slip ratio is s * .
前記補正量算出部は、
VmとK・Vvの差分を入力値として、前記目標モータトルク算出部で算出された目標モータトルクの指令値に対する補正量を算出し、
前記補正トルク算出部は、
前記目標モータトルクの指令値と、算出された補正量とを加算して補正トルクを算出すること
を特徴とする車両の駆動力制御装置。The driving force control device for a vehicle according to any one of claims 1 to 3,
The correction amount calculation unit,
Using the difference between Vm and K·Vv as an input value, a correction amount for the target motor torque command value calculated by the target motor torque calculation unit is calculated,
The correction torque calculation unit,
A driving force control device for a vehicle, wherein a correction torque is calculated by adding a command value of the target motor torque and a calculated correction amount.
前記補正量算出部と前記補正トルク算出部との間に配置され、前記補正量算出部の補正量が0より大きい場合に補正量を0に変換するリミット部を備えること
を特徴とする車両の駆動力制御装置。The driving force control device for a vehicle according to any one of claims 1 to 4,
A vehicle is characterized by further comprising a limit unit arranged between the correction amount calculation unit and the correction torque calculation unit, the limit unit converting the correction amount to 0 when the correction amount of the correction amount calculation unit is larger than 0. Driving force control device.
前記補正量算出部は、積分器を有し、
前記積分器は、算出した積分値が0より大きい場合に0にリセットするリセット部を備えること
を特徴とする車両の駆動力制御装置。The driving force control device for a vehicle according to any one of claims 1 to 5,
The correction amount calculation unit has an integrator,
The driving force control device for a vehicle, wherein the integrator includes a reset unit that resets the calculated integral value to 0 when the calculated integral value is larger than 0.
運転者のアクセル操作に基づいて目標モータトルクの指令値を算出し、
駆動輪速度をVm、車体速度をVv、車輪の目標スリップ率に係る値をKとして、VmとK・Vvの差分を0に収束させるフィードバック制御における補正量として、前記目標モータトルクの指令値に対する前記補正量を常時算出し、
前記補正量に基づいて前記目標モータトルクの指令値を補正すること
を特徴とする車両の駆動力制御方法。A driving force control method for a vehicle equipped with a motor as a driving source, comprising:
Calculate the target motor torque command value based on the driver's accelerator operation,
The driving wheel speed is Vm, the vehicle body speed is Vv, the value relating to the target slip ratio of the wheels is K, and the correction amount in the feedback control for converging the difference between Vm and K·Vv to 0 is set to the command value of the target motor torque. The correction amount is constantly calculated,
A driving force control method for a vehicle, comprising: correcting a command value of the target motor torque based on the correction amount.
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