WO2017077936A1 - スリップ制御装置 - Google Patents

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WO2017077936A1
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wheel
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智洋 水貝
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Ntn株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a slip control device that suppresses tire slip of a vehicle, and more particularly, to a slip control device in an electric vehicle or the like that independently drives left and right wheels with a drive source such as an electric motor.
  • a slip control device that prevents the wheels from spinning or locking during acceleration or deceleration of the vehicle body.
  • a motor is incorporated in the wheel of a wheel, and the wheel is directly driven by the motor, so-called in-wheel motor type vehicle, or two motors installed on the vehicle body corresponding to the left and right wheels respectively.
  • the so-called on-board type vehicle has been developed in which the output of the motor is transmitted to each wheel via a drive shaft or the like to control the driving torque of each wheel.
  • a vehicle controller calculates a motor torque command value from information such as a vehicle speed sensor, an accelerator sensor, and a brake sensor, sends the calculated command value to the motor controller, and the motor controller controls the motor.
  • the Smith method disclosed in Non-Patent Document 1 and Patent Document 2 is widely used.
  • This Smith method is a method of stabilizing the control by predicting the output after the dead time using the control target model including the dead time. According to this method, a good response to the target input can be obtained, but the response to the disturbance is not always good. If the Smith method is applied to wheel slip control, the change in command torque caused by the driver's accelerator operation, etc., or the fluctuation of the reaction force from the road surface acting on the tires acts as a disturbance, which causes a problem that controllability deteriorates. is there.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and is an electric vehicle that drives each wheel, which is a driving wheel, by an electric motor.
  • a slip control device that suppresses tire slip of a vehicle, a torque command of a vehicle controller is provided.
  • a slip control device that can perform slip control stably and accurately and can be controlled relatively easily even when there is a relatively large dead time from the output to the input of the wheel rotation speed fed back to the vehicle controller. For the purpose.
  • a slip control device 1 of the present invention is a slip control device 1 that suppresses slipping of a tire of an automobile that drives each wheel 7 that is a drive wheel by an electric motor 5,
  • a permissible rotational speed calculating means 12 for calculating the permissible rotational speed ⁇ t of the wheel 7 from the vehicle state information including the vehicle speed and the steering angle;
  • PI / PID control means 13 for generating a torque compensation value K PID by PI control or PID control from the deviation between the allowable rotational speed ⁇ t and the rotational speed ⁇ of the wheel 7;
  • Adding means 16 that adds the torque compensation value K PID to the torque command input value T in received from the host control means 3 to obtain a torque command output value T out ;
  • a dead time compensation means 17 having a control target model 18 including dead time and adding dead time compensation in the generation of the torque compensation value K PID by the Smith method;
  • the input to the dead time compensation means 17 is an output K PD of P compensation or PD compensation excluding
  • the PI / PID control means 13 generates a torque compensation value K PID by PI control or PID control from the deviation between the allowable rotation speed ⁇ t and the wheel rotation speed ⁇ and receives it from the host control means 3.
  • the torque compensation value K PID is added to the torque command input value T in by the adding means 15 to obtain a torque command output value T out . Therefore, it is possible to suppress the wheel 7 from slipping.
  • the torque compensation value is determined by the PID control calculation or PI control calculation based on it, and the wheels are prevented from slipping.
  • a dead time compensation means 17 by the Smith method is provided, and the input torque to the dead time compensation means 17 is P compensation (proportional) excluding I compensation (integral compensation) of the PID compensation or PI compensation. Compensation), or the sum KPD of P compensation and D compensation (differential compensation).
  • P compensation proportional
  • I compensation integrated compensation
  • D compensation differential compensation
  • the input to the dead time compensation means 17, may not include a torque command input value T in given from said higher-level control unit 3. That is, the driving or braking torque command input value T in given by the slip control device 1 from the host control means 3 is not added to the input torque to the dead time compensating means 17. As a result, the steady-state deviation caused by the integral compensation and the dead time compensation by the torque command value does not occur further, and the control accuracy is improved.
  • the host control unit 3 it is possible to improve (the torque command value received from the host control unit 3 T in, the reaction force from the road surface acting on the tires) the target value and the disturbance responsive to changes in the.
  • the dead time compensation means uses the deviation between the allowable rotational speed and the rotational speed of the wheel as a deviation subtracted by an output value from the control target model.
  • the PI / PID control means may generate a torque compensation value by PI control or PID control from the subtracted deviation.
  • the rotational speed of the wheel used in the PI / PID control means is an actual rotational speed of the wheel and an element of the dead time of the control target model. It may be a rotational speed obtained by taking the difference from the output from.
  • FIG. 1 is a system configuration diagram showing a control system of a vehicle such as an electric vehicle equipped with a slip control device according to an embodiment of the present invention. It is a block diagram which shows the conceptual structure of the slip control apparatus. It is a graph which shows the simulation result of a torque command value and a wheel rotational speed with and without adding integral compensation to the input to the dead time compensating means in the slip control device. It is sectional drawing which shows an example of the in-wheel motor drive device of the vehicle to which the slip control apparatus is applied.
  • FIG. 1 is a system configuration diagram showing a control system of a vehicle such as an electric vehicle equipped with the slip control device 1.
  • the slip control device 1 is provided in the vehicle controller 2.
  • the motor controller 4, the electric motor 5, the resolver 6, and the wheel 7 are shown only for one wheel 7, but these may exist for each wheel 7 that is each driving wheel. For example, in a four-wheel drive vehicle, there are four each. In a two-wheel drive vehicle, there are two each.
  • the electric motor 5 is a three-phase AC motor such as an embedded magnet type synchronous motor.
  • the electric motor 5 may be an induction motor or a direct current motor.
  • the electric motor 5 may be a motor constituting an in-wheel motor driving device or may be an on-board type mounted on a chassis (not shown).
  • FIG. 4 shows an example of the in-wheel motor drive device 31.
  • the in-wheel motor drive device 31 includes an electric motor 5, a speed reducer 32, and a wheel bearing 33, and a part or all of these are disposed in the wheel 7.
  • the rotation of the electric motor 5 is transmitted to the wheel 7 via the speed reducer 32 and the wheel bearing 33.
  • a brake rotor 35 constituting a friction brake device 34 is fixed to the flange portion of the hub wheel 33 a of the wheel bearing 33, and the brake rotor 35 rotates integrally with the wheel 7.
  • the electric motor 5 includes a stator 5b fixed to the housing 5c and a rotor 5a attached to the rotation output shaft 5d.
  • a resolver 6 is a means that is built in the electric motor 5 and detects the rotational speed ⁇ of the motor rotor. Instead of the resolver 6, another type of rotation detecting means (not shown) may be provided.
  • the motor controller 4 controls, for example, an inverter (not shown) that converts DC power of a battery (not shown) into AC power, and a current that is output from the inverter according to a given torque command value. It has a function.
  • the motor controller 4 is also referred to as an inverter device.
  • the vehicle controller 2 is a means for controlling the entire vehicle, and is composed of an ECU (Electric Control Unit) and includes the host control means 3 and the slip control device 1.
  • the host control means 3 and the slip control device 1 may be configured by different ECUs.
  • the vehicle controller 2 composed of the ECU includes a computer such as a microcomputer, a program executed on the computer, and various electronic circuits.
  • the vehicle controller 2 and the motor controller 4 are connected by an in-vehicle communication network such as a CAN (Control Area Network).
  • the host control means 3 drives and brakes the wheels 7 based on the operation amounts as acceleration commands and deceleration commands respectively inputted from the accelerator operation means such as the accelerator pedal 8 and the brake operation means such as the brake pedal 9. Is generated and transmitted to the motor controller 4 as a torque command value, and a function of performing cooperative control and overall control of the entire vehicle is provided.
  • the host control means 3 generates the torque command value, in addition to the vehicle speed detected by the vehicle speed detection means 10, vehicle acceleration detected by the acceleration sensor 11, steering means such as a steering handle (FIG. It has a function of adjusting the driving and braking commands of each wheel 7 in consideration of the steering angle obtained from the above (not shown).
  • the vehicle speed detecting means 10 is a means for detecting the vehicle speed, which is the speed of the vehicle body.
  • the vehicle speed detecting means 10 detects the rotational speed ⁇ of each wheel 7 with a rotation sensor or the like (not shown), and selects the highest speed among them.
  • a configuration or a configuration for calculating the vehicle speed by integrating the acceleration obtained from the acceleration sensor 11 is used.
  • FIG. 2 is a control block diagram of the slip control device 1 and shows only one wheel as a representative.
  • the slip control device 1 includes an allowable rotation speed calculation unit 12, a PI / PID control unit 13, an addition unit 16, and a dead time compensation unit 17.
  • the permissible rotational speed calculation means 12 is a means for calculating the permissible rotational speed ⁇ t of the wheel 7 from vehicle state information including the vehicle speed and the steering angle. Specifically, the permissible rotational speed calculation means 12 determines the permissible rotational speed ⁇ t that suppresses the slip of the corresponding wheel 7 from the detected values of the vehicle speed V, the yaw rate ⁇ , the steering angle ⁇ h , and the like according to a predetermined rule. Means. The predetermined rule is appropriately designed based on the results of experiments and simulations or past actual measurement data.
  • the PI / PID control means 13 is a means for generating a torque compensation value K PID by PI control or PID control from the deviation between the allowable rotational speed ⁇ t and the rotational speed ⁇ of the wheel. In the example of FIG. Is configured to do.
  • the PI / PID control means 13 includes a P compensation unit 24, an I compensation unit 23, and a D compensation unit 25.
  • the P compensation and D compensation are added by the adding means 14 (K PD described later), and I compensation is added to the added value by the adding means 15 (K PID ).
  • the adding means 16 is means for adding the torque compensation value K PID to the torque command input value T in received from the host control means 3 to obtain a torque command output value T out .
  • the dead time compensation means 17 is a means that has a control target model 18 including dead time and adds dead time compensation in the generation of the torque compensation value K PID by the Smith method.
  • the input to the dead time compensation means 17 is an output of P and D compensation (output K PD of the addition means 14) excluding I compensation in the PID compensation by the PI / PID control means 13.
  • the input to the dead time compensation means 17 is an output of P compensation excluding I compensation in the PI compensation.
  • the input to the dead time compensation means 17 does not include a torque command input value T in.
  • the control target 20 includes all of the motor controller 4, the electric motor 5, the wheel 7, the resolver 6, and the transmission characteristics of the objects interposed between them in FIG. 1, and is connected to the slip control device 1.
  • the control target 20 is represented by G (s) e ⁇ Ls .
  • G (s) is a rational transfer function of the controlled object 20, and e ⁇ Ls is a dead time of the controlled object 20.
  • Torque command input value T in that drives the wheels 7, the upper control unit 3 as described above, is calculated from the stroke amount or the operation amount of the depression force and the like of the brake pedal 9 of the accelerator pedal 8. This calculated value is the torque command input value T in received by the slip control device 1 from the host control means 3.
  • the PI / PID control means 13 always compares the rotational speed ⁇ of the wheel 7 being monitored with the allowable rotational speed ⁇ t by the comparison unit 21. When the rotational speed ⁇ exceeds the allowable rotational speed ⁇ t , the PI / PID control means 13 performs a PID calculation based on the deviation ⁇ between the rotational speed ⁇ and the allowable rotational speed ⁇ t to obtain a PID calculated value K PID .
  • K PID K P ⁇ (n) + K I ⁇ (n) + K D ( ⁇ (n ⁇ 1) ⁇ (n))
  • K P , K I , and K D gain constants for proportional calculation, integral calculation, and differential calculation, respectively.
  • the road surface reaction force acting on the tire from the road surface is always in the direction of suppressing tire idling, and of the disturbance acting on the slip control device 1, the disturbance causing the tire idling is only the torque command input. Therefore, the controllability hardly deteriorates even if the above-mentioned restriction is provided. On the other hand, due to the above limitation, response to changes in input and disturbance is accelerated, and controllability is improved.
  • the dead time compensation means 17 is means for performing dead time compensation by the Smith method, and adds a compensation element including the dead time as local feedback.
  • the output of the dead time compensation unit 17 is specifically compared with the deviation ⁇ between the rotational speed ⁇ and the allowable rotational speed ⁇ t input to the PI / PID control unit 13 by the comparison unit 22. Used for subtraction.
  • the rotational speed of the wheel used in the PI / PID control means 13 is specifically the actual rotational speed ⁇ of the wheel 7 and the control target model 18 described later, as shown in FIG. This is the rotational speed obtained by taking the difference from the output from the dead time element ( dead time model e ⁇ Ls ⁇ ).
  • G ⁇ (s) is a model (rational transfer function) that does not include the dead time in the controlled object model 18 in the slip control device 1, and e- Ls ⁇ is a dead time model.
  • the input KPD is the sum of proportional and differential compensation excluding integral compensation in PID compensation.
  • the input to the dead time compensation means 17 is the sum K PD of proportionality and differential compensation excluding integral compensation in PID compensation.
  • the torque command input value T in not added to the input torque to the dead time compensation means 17. As a result, a steady-state deviation caused by integral compensation or dead time compensation by the torque command value does not occur, and control accuracy is improved.
  • the torque command input value T in from the upper control unit 3 adds the adding means 16 therefore torque compensation value (PID calculation value) K PID, and the torque command output value T out from the slip control unit 1.
  • the permissible rotational speed calculation means 12, the PI / PID control means 13, and the dead time compensation means 17 are LUT (Look Up Table) realized by software or hardware, or a software library ( Library) and the required conversion function or equivalent hardware, and if necessary, use the specified target model or library comparison function or arithmetic operation function or equivalent hardware, etc. It consists of a hardware circuit or a software function on a processor (not shown) that can perform and output the result.
  • the slip control can be performed stably and accurately. .
  • Iw is the moment of inertia of the wheel 7. This is the result when the accelerator is stepped strongly at time 1 while traveling at a constant speed.
  • the frictional force from the road surface is set to zero for simplicity. This can be considered as simulating an extremely low ⁇ road.
  • the steady-state deviation becomes zero after a certain time has elapsed.
  • the input to the dead time compensation means 17 is K PID including I compensation (FIG. 3B)
  • a steady deviation remains even after a sufficient time has elapsed. This is because the I compensation acts to integrate the deviation and eliminate the steady deviation, but the output value of the I compensation is input to the dead time compensation means, and the corresponding dead time compensation output is subtracted from the deviation. This is because the steady-state deviation cannot be made zero.
  • the actions and advantages of the slip control device 1 having this configuration will be summarized and described. It monitors the wheel rotation speed omega of the wheels 7, in the case where the wheel rotation speed omega of the wheels 7 exceeds the allowable rotation speed omega t, PID based on the deviation ⁇ of the rotational speed omega and the allowable rotation speed omega t of the wheels
  • the torque compensation value K PID is determined by calculation to suppress the wheel 7 from slipping.
  • the magnitude of the integral compensation in the PID calculation is limited as follows. That is, it is limited by the magnitude of the drive or braking torque command input value T in calculated by the host control means 3 from the stroke amount of the accelerator pedal 8 or the depression force of the brake pedal 9 and received by the slip control device 1. Thus, it is possible to improve (the torque command input value received from the host control unit 3 T in, the reaction force from the road surface acting on the tires) the target value and the disturbance responsive to changes in the.
  • the dead time compensation means 17 by the Smith method is provided, and the input torque to the dead time compensation means 17 is the sum of proportional compensation and differential compensation excluding integral compensation in the PID compensation. Further, the torque command input value T in the driving or braking from the higher-level control unit 3 slip control device 1 receives is not added to the input torque to the dead time compensation means 17. As a result, a steady-state deviation caused by integral compensation or dead time compensation by the torque command value does not occur, and control accuracy is improved.

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Abstract

許容回転速度と車輪の回転速度との偏差からＰＩ制御またはＰＩＤ制御によるトルク補償値ＫPIDを生成するＰＩ/ＰＩＤ制御手段(13)を有する。上位制御手段(3)から受け取るトルク指令入力値に前記トルク補償値を加算してトルク指令出力値とする加算手段(16)を有する。無駄時間を含む制御対象モデル(18)を有しスミス法により前記トルク補償値の生成に無駄時間補償を加える無駄時間補償手段(17)を有する。前記無駄時間補償手段(17)への入力は前記ＰＩ補償または前記ＰＩＤ補償の内のＩ補償を除くＰ補償またはＰＤ補償の出力とする。

Description

スリップ制御装置 関連出願
　本出願は、２０１５年１１月２日出願の特願２０１５－２１５３９３の優先権を主張するものであり、その全体を参照により本願の一部をなすものとして引用する。
　この発明は、車両のタイヤスリップを抑制するスリップ制御装置に関し、特に、左右の車輪を電気モータ等の駆動源で独立して駆動する電気自動車等におけるスリップ制御装置に関する。
　従来、車体の加速時もしくは減速時に車輪がスピンまたはロックするのを防止するスリップ制御装置が知られている。近年、電気自動車の一形態として、車輪のホイールにモータを組み込み、車輪をモータで直接に駆動する、いわゆるインホイールモータ方式の車両や、左右輪それぞれに対応させて車体に設置された２つのモータの出力を、ドライブシャフト等を介して各車輪にそれぞれ伝達し、各車輪の駆動トルクを制御するいわゆるオンボード方式の車両が開発されている。
　これらのインホイールモータ方式やオンボード方式の車両は、各車輪に付与する駆動トルクまたは制動トルクを各輪個別に制御できるという特徴を持つ。この特徴を活かし、スリップ制御を行なう制御装置が提案されている（例えば、特許文献１）。この従来例では車両コントローラが、車速センサ、アクセルセンサ、ブレーキセンサ等の情報からモータトルク指令値を演算し、演算された指令値をモータコントローラへ送り、モータコントローラがモータの制御を行なう。
特許第３９７２５３５号公報 特許第２８８５５４４号公報
阿部直人，児島晃著，「むだ時間・分布定数系の制御」，コロナ社(2007)
　上記特許文献１に記載の技術では、車両コントローラで演算されたモータトルク指令値を車両コントローラからモータコントローラへ送る際、車両コントローラとモータコントローラ間の通信速度が遅い場合、通信によってモータトルク指令に遅れが生じ、モータコントローラが行なうモータの制御も遅れてしまうという問題がある。例えば、一般に自動車に採用されているＣＡＮ（コントロール　エリア　ネットワーク）による通信では、各部位の通信を同じ配線上で順に行う時間多重のシリアル通信であるため、通信速度が遅い。
　実際の制御装置では、上記通信速度による遅れの他に、モータコントローラ内のインバータの演算における遅れや、車輪速センサの検出における遅れ等があり、車両コントローラのトルク指令の出力から車両コントローラにフィードバックされる車輪回転速度の入力までに車輪の慣性に起因する遅れ以外にも様々な遅れを持つ。これらの遅れには、無駄時間を含む場合がある。無駄時間を含む場合、制御入力の効果が直ぐには出力に現れず、また出力が直ぐにコントローラにフィードバックされないため、車両コントローラが車輪回転速度の値に基づいてスリップ制御を実施しようとすると、その無駄時間が大きくなるにつれ、ＰＩＤ補償のみでは制御が困難になり易い。
　無駄時間を含む制御系の制御性を改善する方法として、例えば非特許文献１、特許文献２に開示されているスミス法が広く用いられている。このスミス法は、無駄時間を含む制御対象モデルを用いて無駄時間後の出力を予測し、制御の安定化を図る手法である。この手法によると、目標入力に対して良い応答を得ることができるが、外乱に対する応答は必ずしも良くない。スミス法を車輪のスリップ制御に適用しようとすると、運転者のアクセル操作等による指令トルクの変化やタイヤに作用する路面からの反力の変動が外乱として作用するため、制御性が劣化する問題がある。入力外乱に対する応答を向上させる手法として、新たにフィードバックループに補償器を導入し、２自由度系にする方法が提案されているが、新たな補償器の導入により制御設計に工数がかかる。
　この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、駆動輪である各車輪を電気モータで駆動する電気自動車で、車両のタイヤスリップを抑制するスリップ制御装置において、車両コントローラのトルク指令の出力から車両コントローラにフィードバックされる車輪回転速度の入力までに比較的大きな無駄時間を持つ場合にも、安定かつ精度良くスリップ制御可能で、比較的に容易に制御設計可能なスリップ制御装置を提供することを目的とする。
　以下、この発明について、理解を容易にするために、便宜上実施形態の符号を参照して説明する。
　この発明のスリップ制御装置１は、駆動輪である各車輪７を電気モータ５で駆動する自動車のタイヤのスリップを抑制するスリップ制御装置１であって、
　車速と操舵角とを含む車両の状態の情報から車輪７の許容回転速度ωtを演算する許容回転速度演算手段１２と、
　前記許容回転速度ωtと車輪７の回転速度ωとの偏差からＰＩ制御またはＰＩＤ制御によるトルク補償値ＫPIDを生成するＰＩ/ＰＩＤ制御手段１３と、
　上位制御手段３から受け取るトルク指令入力値Ｔinに前記トルク補償値ＫPIDを加算してトルク指令出力値Ｔoutとする加算手段１６と、
　無駄時間を含む制御対象モデル１８を有しスミス法により前記トルク補償値ＫPIDの生成において無駄時間補償を加える無駄時間補償手段１７とを備え、
　前記無駄時間補償手段１７への入力は前記ＰＩ補償または前記ＰＩＤ補償の内のＩ補償を除くＰ補償またはＰＤ補償の出力ＫPDである。
　なお、ここで、Ｐは、前記ＰＩまたはＰＩＤ制御における比例補償、Ｉは、当該制御における積分補償、Ｄは、当該制御における微分補償である。
　この構成によると、前記ＰＩ/ＰＩＤ制御手段１３は、許容回転速度ωtと車輪の回転速度ωとの偏差からＰＩ制御またはＰＩＤ制御によるトルク補償値ＫPIDを生成し、上位制御手段３から受け取るトルク指令入力値Ｔinに前記トルク補償値ＫPIDを前記加算手段１５により加算してトルク指令出力値Ｔoutとする。そのため、車輪７がスリップするのを抑制することができる。例えば、各車輪７の車輪回転速度ωを監視し、各車輪７の車輪回転速度ωが許容回転速度ωtを超えた場合に、各車輪７の回転速度ωと許容回転速度ωtの偏差に基づくＰＩＤ制御演算、またはＰＩ制御演算によりトルク補償値を定め、車輪がスリップするのを抑制する。
　この構成を前提として、スミス法による無駄時間補償手段１７を設け、前記無駄時間補償手段１７への入力トルクは，前記ＰＩＤ補償またはＰＩ補償の内のＩ補償（積分補償）を除くＰ補償（比例補償）、またはＰ補償とＤ補償（微分補償）の和ＫPDとする。これにより、Ｉ補償（積分補償）やトルク指令値による無駄時間補償に起因する定常偏差が生じなくなり、制御精度が向上する。以上により、車両コントローラのトルク指令の出力から車両コントローラにフィードバックされる車輪回転速度の入力までに比較的大きな無駄時間を持つ場合にも、安定かつ精度良くスリップ制御可能で、比較的に容易に制御設計可能なスリップ制御装置を提供できる。
　この発明のスリップ制御装置１において、前記無駄時間補償手段１７への入力に、前記上位制御手段３から与えられるトルク指令入力値Ｔinを含まないようにしても良い。すなわち、上位制御手段３からこのスリップ制御装置１が与えられる駆動または制動のトルク指令入力値Ｔinを、前記無駄時間補償手段１７への入力トルクに加算しないようにする。これにより、積分補償やトルク指令値による無駄時間補償に起因する定常偏差が、より一層生じなくなり、制御精度が向上する。
　この発明のスリップ制御装置１において、前記ＰＩ/ＰＩＤ制御手段１３を構成するＩ補償部２３は、Ｉ補償の大きさを、前記上位制御手段３から受け取る前記トルク指令入力値Ｔinの絶対値（ＡＢ＝｜Ｔin｜）で制限するようにしても良い。すなわち、前記ＰＩＤ演算またはＰＩ演算におけるＩ補償つまり積分補償の大きさを、アクセルペダル８のストローク量またはブレーキペダル９の踏力等から算出されて上位制御手段３で算出されてこのスリップ制御装置１が受け取る駆動または制動のトルク指令入力値Ｔinの大きさで制限する。これにより、目標値や外乱（上位制御手段３から受け取るトルク指令値Ｔinと、タイヤに作用する路面からの反力）の変化に対する応答性を向上させることができる。
　この発明のスリップ制御装置１において、具体的には、無駄時間補償手段は、前記許容回転速度と前記車輪の回転速度との前記偏差を、前記制御対象モデルからの出力値で減算された偏差とし、前記ＰＩ/ＰＩＤ制御手段は、この減算された偏差からＰＩ制御またはＰＩＤ制御によるトルク補償値を生成してもよい。また、この発明のスリップ制御装置１において、具体的には、前記ＰＩ/ＰＩＤ制御手段で使用する前記車輪の回転速度は、実際の車輪の回転速度と、前記制御対象モデルの前記無駄時間の要素からの出力との差分をとった回転速度であってよい。
　請求の範囲および／または明細書および／または図面に開示された少なくとも２つの構成のどのような組合せも、この発明に含まれる。特に、請求の範囲の各請求項の２つ以上のどのような組合せも、この発明に含まれる。
　この発明は、添付の図面を参考にした以下の好適な実施形態の説明から、より明瞭に理解されるであろう。しかしながら、実施形態および図面は単なる図示および説明のためのものであり、この発明の範囲を定めるために利用されるべきものではない。この発明の範囲は添付の請求の範囲によって定まる。添付図面において、複数の図面における同一の符号は、同一または相当する部分を示す。
この発明の一実施形態に係るスリップ制御装置を備えた電気自動車等の車両の制御系を示すシステム構成図である。 同スリップ制御装置の概念構成を示すブロック図である。 同スリップ制御装置における無駄時間補償手段への入力に積分補償を加えない場合と加えた場合との、トルク指令値と車輪回転速度のシミュレーション結果を示すグラフである。 同スリップ制御装置を適用する車両のインホイールモータ駆動装置の一例を示す断面図である。
　この発明の一実施形態を図面と共に説明する。図１は、このスリップ制御装置１を備えた電気自動車等の車両の制御系を示すシステム構成図である。このスリップ制御装置１は、車両コントローラ２に設けられている。モータコントローラ４、電気モータ５、レゾルバ６、および車輪７は、車輪７の１輪分についてのみを図示しているが、これらは、各駆動輪となる車輪７毎に存在していても良い。例えば、４輪駆動車では、それぞれ４つずつ存在する。２輪駆動車では、２つずつ存在する。
　電気モータ５は、埋込磁石型同期モータ等の３相の交流モータである。電気モータ５は、誘導モータであってもよく、また直流モータであってもよい。電気モータ５は、インホイールモータ駆動装置を構成するモータであっても、また車台（図示せず）上に搭載されるオンボード形式であっても良い。
　図４は、インホイールモータ駆動装置３１の一例を示す。このインホイールモータ駆動装置３１は、電気モータ５、減速機３２、および車輪用軸受３３を有し、これらの一部または全体が車輪７内に配置される。電気モータ５の回転は、減速機３２および車輪用軸受３３を介して車輪７に伝達される。車輪用軸受３３のハブ輪３３ａのフランジ部には摩擦ブレーキ装置３４を構成するブレーキロータ３５が固定され、同ブレーキロータ３５は車輪７と一体に回転する。電気モータ５は、ハウジング５ｃに固定したステータ５ｂと、回転出力軸５ｄに取り付けられたロータ５ａとを有する。
　図１において、レゾルバ６は、電気モータ５に内蔵されてモータロータの回転速度ωを検出する手段である。レゾルバ６に代えて他の形式の回転検出手段（図示せず）を設けても良い。モータコントローラ４は、例えば、バッテリ（図示せず）の直流電力を交流電力に変換するインバータ（図示せず）、およびこのインバータの出力となる電流を、与えられたトルク指令値に応じて制御する機能を備える。このモータコントローラ４は、インバータ装置とも称される。
　車両コントローラ２は、車両の全体の制御を行う手段であり、ＥＣＵ（電気制御ユニット）で構成され、前記上位制御手段３および前記スリップ制御装置１を備えている。上位制御手段３およびスリップ制御装置１は、互いに別のＥＣＵで構成されていても良い。前記ＥＣＵからなる車両コントローラ２は、マイクロコンピュータ等のコンピュータとこれに実行されるプログラム、並びに各種の電子回路等で構成される。車両コントローラ２とモータコントローラ４とは、ＣＡＮ（コントロール・エリア・ネットワーク）等の車内通信網で接続されている。
　上位制御手段３は、アクセルペダル８等のアクセル操作手段、およびブレーキペダル９等のブレーキ操作手段からそれぞれ入力される加速指令および減速指令となる操作量を基に、各車輪７の駆動および制動指令を生成し、モータコントローラ４へトルク指令値として送信する機能、ならびに車両全体の協調制御や統括制御を行う機能を備えている。上位制御手段３は、前記トルク指令値を生成する手段として、上記の他に、車速検出手段１０で検出された車速、加速度センサ１１で検出された車両の加速度、ステアリングハンドル等の操舵手段（図示せず）から得られる操舵角等を加味して前記各車輪７の駆動および制動指令を調整する機能を有している。前記車速検出手段１０は、車体の速度である車速を検出する手段であり、各車輪７の回転速度ωを回転センサ等（図示せず）でそれぞれ検出し、その中で最も高い速度を選択する構成や、加速度センサ１１から得られる加速度の積分により車速を計算する構成のものが用いられる。
　図２は、前記スリップ制御装置１の制御ブロック図であり、１輪分のみを代表して図示している。このスリップ制御装置１は、許容回転速度演算手段１２、ＰＩ/ＰＩＤ制御手段１３、加算手段１６、および無駄時間補償手段１７を有する。
　許容回転速度演算手段１２は、車速と操舵角とを含む車両の状態の情報から車輪７の許容回転速度ωtを演算する手段である。許容回転速度演算手段１２は、詳しくは、車速Ｖ、ヨーレートγ、および操舵角δｈの検出値等から対応する車輪７のスリップを抑制する許容回転速度ωtを、定められた規則によって決定する手段である。前記定められた規則は、実験やシミュレーションの結果、または過去の実測データ等に基づいて適宜に設計される。
　ＰＩ/ＰＩＤ制御手段１３は、前記許容回転速度ωtと車輪の回転速度ωとの偏差からＰＩ制御またはＰＩＤ制御によるトルク補償値ＫPIDを生成する手段であり、図２の例では、ＰＩＤ制御を行うように構成されている。ＰＩ/ＰＩＤ制御手段１３は、Ｐ補償部２４、Ｉ補償部２３、およびＤ補償部２５を有する。Ｐ補償とＤ補償とは、加算手段１４で加算され（後述のＫPD）、その加算値にＩ補償が加算手段１５で加算される（ＫPID）。
　前記加算手段１６は、上位制御手段３から受け取るトルク指令入力値Ｔinに前記トルク補償値ＫPIDを加算してトルク指令出力値Ｔoutとする手段である。
　無駄時間補償手段１７は、無駄時間を含む制御対象モデル１８を有しスミス法により前記トルク補償値ＫPIDの生成において無駄時間補償を加える手段である。この無駄時間補償手段１７への入力は、前記ＰＩ/ＰＩＤ制御手段１３による前記ＰＩＤ補償の内のＩ補償を除くＰおよびＤ補償の出力（加算手段１４の出力ＫPD）とされている。前記ＰＩ/ＰＩＤ制御手段１３がＤ補償を行わないＰＩ補償を行う構成である場合は、無駄時間補償手段１７への入力は、前記ＰＩ補償の内のＩ補償を除くＰ補償の出力とされる。なお、図２では、無駄時間補償手段１７への入力には、トルク指令入力値Ｔinが含まれていない。
　制御対象２０は、図１のモータコントローラ４、電気モータ５、車輪７、レゾルバ６、およびこれらの間に介在する物の伝達特性等を全て含み、スリップ制御装置１に接続されている。図２において、制御対象２０は、Ｇ（ｓ）ｅ-Lsによって表される。Ｇ（ｓ）は、制御対象２０の有理伝達関数、ｅ-Lsは制御対象２０の無駄時間である。
　上記構成のスリップ制御装置１の動作および各部の詳細を説明する。各車輪７を駆動するトルク指令入力値Ｔinは、前述のように上位制御手段３により、アクセルペダル８のストローク量またはブレーキペダル９の踏力等の操作量から算出される。この算出値が、上位制御手段３からスリップ制御装置１が受け取るトルク指令入力値Ｔinとなる。
　ＰＩ/ＰＩＤ制御手段１３は、常時、監視している車輪７の回転速度ωと前記許容回転速度ωtとを比較部２１で比較する。ＰＩ/ＰＩＤ制御手段１３は、回転速度ωが許容回転速度ωtを超えた場合に、回転速度ωと許容回転速度ωtの偏差Δωに基づくＰＩＤ演算を行い、ＰＩＤ演算値ＫPIDを得る。
　トルク補償値（ＰＩＤ演算値）ＫPIDは、次式で示される。
　　ＫPID＝ＫPΔω（ｎ）＋ＫＩΣΔω（ｎ）＋ＫＤ（Δω（ｎ－１）－Δω（ｎ））
　ここで、ＫＰ，ＫＩ，ＫＤは、それぞれ比例演算、積分演算、微分演算のゲイン定数である。
　積分補償部２３は、上位制御手段３からスリップ制御装置１が受け取る駆動または制動のトルク指令入力値Ｔinを常時監視し、積分の演算値は、上位制御手段３から受け取る駆動または制動のトルク指令入力値Ｔinの絶対値の大きさ（ＡＢ＝｜Ｔin｜）で制限する。例えば、過大な駆動トルクの指令入力値Ｔinによりタイヤが空転しようとする場合、Ｉ補償は負のトルク（制動トルク）を出力し、トルク指令出力値Ｔinを低下させて空転を抑制するが、Ｉ補償の大きさはトルク指令入力値Ｔinで制限されるため、Ｉ補償のみではトルク指令出力値Ｔoutは最低で零であり、負の値になることはない。路面からタイヤに作用する路面反力は常にタイヤの空転を抑える方向であり、このスリップ制御装置１に作用する外乱の内、タイヤの空転を引き起こす外乱はトルク指令入力のみである。よって、前記の制限を設けても制御性はほとんど劣化しない。一方、前記の制限により、入力や外乱の変化に対する応答が早くなり，制御性が向上する。
　無駄時間補償手段１７は、スミス法により無駄時間補償を行う手段であり、局所フィードバックとして無駄時間を含んだ補償要素を加える。無駄時間補償手段１７の出力は、本実施形態では、具体的には、前記ＰＩ/ＰＩＤ制御手段１３に入力される前記回転速度ωと許容回転速度ωtの偏差Δωに対し、比較部２２での減算に使用される。なお、ＰＩ/ＰＩＤ制御手段１３で使用する車輪の回転速度は、本実施形態では、具体的には、図２に示すように、実際の車輪７の回転速度ωと、後述の制御対象モデル１８の無駄時間要素（無駄時間モデルｅ-Ls＾）からの出力との差分をとった回転速度である。Ｇ＾（ｓ）は、スリップ制御装置１内の制御対象モデル１８における無駄時間を含まないモデル（有理伝達関数）、ｅ-Ls＾は無駄時間のモデルである。入力されるＫPDはＰＩＤ補償の内の積分補償を除く比例と微分補償の和である。無駄時間補償手段１７への入力は、ＰＩＤ補償の内の積分補償を除く比例と微分補償の和ＫPDとする。また、トルク指令入力値Ｔinも、前記無駄時間補償手段１７への入力トルクに加算しない。これにより、積分補償やトルク指令値による無駄時間補償に起因する定常偏差が生じなくなり、制御精度が向上する。
　上位制御手段３からのトルク指令入力値Ｔinに、加算手段１６よってトルク補償値（ＰＩＤ演算値）ＫPIDを加算し、このスリップ制御装置１からのトルク指令出力値Ｔoutとする。
　なお、許容回転速度演算手段１２、ＰＩ/ＰＩＤ制御手段１３および無駄時間補償手段１７は、具体的には、ソフトウエアやハードウエアで実現されたＬＵＴ（Look Up Table）、またはソフトウエアのライブラリ（Library）に収められた所定の変換関数やそれに等価のハードウエア、また必要に応じて、所定の対象モデルもしくはライブラリの比較関数もしくは四則演算関数やそれらに等価のハードウエア等を用いて、演算を行って結果を出力しうるハードウエア回路またはプロセッサ（不図示）上のソフトウエア関数で構成されている。
　以上により、車両コントローラ２の上位制御手段３のトルク指令出力から車両コントローラ２へフィードバックされる車輪回転速度ωの入力値までに比較的大きな無駄時間を持つ場合にも、安定かつ精度良くスリップ制御できる。
　制御対象２０の有理伝達関数Ｇ（ｓ）を１／（Ｉｗ・ｓ）とした場合のシミュレーション結果の例を図３に示す。Ｉｗは車輪７の慣性モーメントである。一定速度で走行中に、時刻１においてアクセルを強く踏んだ場合の結果である。ここでは、簡単のために路面からの摩擦力は零とした。これは、極低μ路を模擬していると考えることができる。
　この実施形態を適用し、無駄時間補償手段１７への入力をＰ補償とＤ補償の和ＫPDとした場合（図３（ａ））、一定時間経過後に定常偏差が零となる。一方、無駄時間補償手段１７への入力をＩ補償も含むＫPIDとした場合（図３（ｂ））、十分に時間が経った後でも定常偏差が残る。この理由は、Ｉ補償が偏差を積分し定常偏差をなくすように作用するが、Ｉ補償の出力値が無駄時間補償手段に入力され、対応する無駄時間補償出力が偏差より差し引かれるため、結果として定常偏差を零にすることができないためである。
　この構成のスリップ制御装置１による作用および利点を纏め直して説明する。各車輪７の車輪回転速度ωを監視し、各車輪７の車輪回転速度ωが許容回転速度ωtを超えた場合に、各車輪の回転速度ωと許容回転速度ωtの偏差Δωに基づくＰＩＤ演算によりトルク補償値ＫPIDを定め、車輪７がスリップするのを抑制する。
　この場合に、前記ＰＩＤ演算における積分補償の大きさが、次のように制限される。すなわち、アクセルペダル８のストローク量またはブレーキペダル９の踏力等から上位制御手段３で算出されてスリップ制御装置１が受け取る駆動または制動のトルク指令入力値Ｔinの大きさで制限する。これにより、目標値や外乱（上位制御手段３から受け取るトルク指令入力値Ｔinと、タイヤに作用する路面からの反力）の変化に対する応答性を向上させることができる。
　スミス法による無駄時間補償手段１７を設け、前記無駄時間補償手段１７への入力トルクは、前記ＰＩＤ補償の内の積分補償を除く比例補償と微分補償の和とする。また、上位制御手段３からスリップ制御装置１が受け取る駆動または制動のトルク指令入力値Ｔinは、前記無駄時間補償手段１７への入力トルクに加算しない。これにより、積分補償やトルク指令値による無駄時間補償に起因する定常偏差が生じなくなり、制御精度が向上する。
　以上、図面を参照しながら実施例に基づいて本発明を実施するための好適な形態を説明したが、ここで開示した実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示される。当業者であれば、本件明細書を見て、自明な範囲内で種々の変更および修正を容易に想定するであろう。したがって、そのような変更および修正は、請求の範囲から定まる発明の範囲内またはこれと均等の範囲内のものと解釈される。
１…スリップ制御装置
２…車両コントローラ
３…上位制御手段
４…モータコントローラ
５…電気モータ
６…レゾルバ
７…車輪
８…アクセルペダル
９…ブレーキペダル
１０…車速検出手段
１１…加速度センサ
１２…許容回転速度演算手段
１３…ＰＩ/ＰＩＤ制御手段
１４，１５，１６…加算手段
１７…無駄時間補償手段
１８…制御対象モデル
２０…制御対象
２１，２２…比較部
２３…Ｉ補償部
２４…Ｐ補償部
２５…Ｄ補償部
ＫPD…比例と微分補償の和
ＫPID…トルク補償値
Ｔin…トルク指令入力値
Ｔout…トルク指令出力値
ω…回転速度
ωt…許容回転速度

Claims (5)

  1. 　駆動輪である各車輪を電気モータで駆動する自動車のタイヤのスリップを抑制するスリップ制御装置であって、
    　車速と操舵角とを含む車両の状態の情報から車輪の許容回転速度を演算する許容回転速度演算手段と、
    　前記許容回転速度と車輪の回転速度との偏差からＰＩ制御またはＰＩＤ制御によるトルク補償値を生成するＰＩ/ＰＩＤ制御手段と、
    　上位制御手段から受け取るトルク指令入力値に前記トルク補償値を加算してトルク指令出力値とする加算手段と、
    　無駄時間を含む制御対象モデルを有しスミス法により前記トルク補償値の生成において無駄時間補償を加える無駄時間補償手段とを備え、
    　前記無駄時間補償手段への入力は前記ＰＩ補償または前記ＰＩＤ補償の内のＩ補償を除くＰ補償またはＰＤ補償の出力である、
    　スリップ制御装置。
  2. 　請求項１に記載のスリップ制御装置において、前記無駄時間補償手段への入力に、前記上位制御手段から与えられる前記トルク指令入力値を含まないスリップ制御装置。
  3. 　請求項１または請求項２に記載のスリップ制御装置において、前記ＰＩ/ＰＩＤ制御手段を構成するＩ補償部は、Ｉ補償の大きさを、前記上位制御手段から受け取る前記トルク指令入力値の絶対値で制限するスリップ制御装置。
  4. 　請求項１～３のいずれか一項に記載のスリップ制御装置において、
    　無駄時間補償手段は、前記許容回転速度と前記車輪の回転速度との前記偏差を、前記制御対象モデルからの出力値で減算された偏差とし、前記ＰＩ/ＰＩＤ制御手段は、この減算された偏差からＰＩ制御またはＰＩＤ制御によるトルク補償値を生成するスリップ制御装置。
  5. 　請求項１～４のいずれか一項に記載のスリップ制御装置において、
    　前記ＰＩ/ＰＩＤ制御手段で使用する前記車輪の回転速度は、実際の車輪の回転速度と、前記制御対象モデルの前記無駄時間の要素からの出力との差分をとった回転速度であるスリップ制御装置。
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7149713B2 (ja) * 2017-09-13 2022-10-07 Ntn株式会社 スリップ制御装置
CN109484203B (zh) * 2017-09-13 2023-07-11 Ntn株式会社 滑移控制装置
CN110857033B (zh) * 2018-08-22 2021-05-14 宝沃汽车（中国）有限公司 抖动控制方法、装置和车辆
EP3715224B1 (en) 2019-03-29 2022-10-05 Ningbo Geely Automobile Research & Development Co. Ltd. A vehicle and a method of simulating a drifting/skidding movement of a vehicle
WO2021115580A1 (de) * 2019-12-11 2021-06-17 Gkn Automotive Ltd. Verfahren zur regelung einer angetriebenen achse eines kraftfahrzeugs und kraftfahrzeug
CN112977080B (zh) * 2019-12-16 2022-08-26 华为技术有限公司 驱动防滑控制方法、装置以及驱动防滑控制系统
KR20210094713A (ko) * 2020-01-22 2021-07-30 현대자동차주식회사 인휠모터 차량의 조향시 제동 제어 방법
JP7343459B2 (ja) * 2020-09-30 2023-09-12 トヨタ自動車株式会社 車両の制御装置
CN113978466B (zh) * 2021-10-25 2024-04-05 智新控制系统有限公司 电动汽车驱动系统的防滑控制方法及系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002229605A (ja) * 2001-02-02 2002-08-16 Yaskawa Electric Corp フィードバック制御装置
JP2006291870A (ja) * 2005-04-12 2006-10-26 Nissan Motor Co Ltd 車速制御装置
JP2010178509A (ja) * 2009-01-29 2010-08-12 Mitsubishi Electric Corp モータ駆動制御装置
WO2014069206A1 (ja) * 2012-11-02 2014-05-08 日立オートモティブシステムズ株式会社 車両制御装置

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62210808A (ja) * 1986-03-12 1987-09-16 Hitachi Ltd 電気車の高粘着制御装置
JP2716437B2 (ja) * 1987-04-20 1998-02-18 信雄 山本 制御系の汎用性時間差比較補償方法及び装置
JP2885544B2 (ja) * 1991-06-11 1999-04-26 株式会社東芝 むだ時間補償制御装置
EP0518651B1 (en) * 1991-06-11 1996-08-14 Kabushiki Kaisha Toshiba Process control system
JP3972535B2 (ja) * 1999-09-28 2007-09-05 日産自動車株式会社 自動車の制動力制御装置
JP3804060B2 (ja) 2000-12-14 2006-08-02 株式会社安川電機 フィードバック制御装置
US7337054B2 (en) * 2004-07-29 2008-02-26 Caterpillar Inc. Systems and methods for controlling slip
US8335625B2 (en) * 2005-09-06 2012-12-18 Nissan Motor Co., Ltd. Slip control device and method for a vehicle
WO2009037740A1 (ja) * 2007-09-18 2009-03-26 Mitsubishi Electric Corporation 電気車用制御装置
CN101396976B (zh) * 2007-09-25 2012-01-04 奇瑞汽车股份有限公司 一种混合动力汽车中电机控制方法及装置
JP4818463B2 (ja) * 2008-11-13 2011-11-16 株式会社東芝 電気車制御装置
JP5761570B2 (ja) * 2011-11-22 2015-08-12 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 制御装置
US9145287B2 (en) * 2013-02-15 2015-09-29 Sumitomo Heavy Industries, Ltd. Motor drive apparatus for electric forklift and electric forklift adopting the same
CN103522915B (zh) * 2013-10-31 2015-11-18 重庆长安汽车股份有限公司 一种纯电动汽车防止坡起后溜的扭矩控制方法
JP2015100149A (ja) * 2013-11-18 2015-05-28 Ntn株式会社 アンチロックブレーキ制御装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002229605A (ja) * 2001-02-02 2002-08-16 Yaskawa Electric Corp フィードバック制御装置
JP2006291870A (ja) * 2005-04-12 2006-10-26 Nissan Motor Co Ltd 車速制御装置
JP2010178509A (ja) * 2009-01-29 2010-08-12 Mitsubishi Electric Corp モータ駆動制御装置
WO2014069206A1 (ja) * 2012-11-02 2014-05-08 日立オートモティブシステムズ株式会社 車両制御装置

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