WO2021220693A1 - 車両の制御装置 - Google Patents

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WO2021220693A1
WO2021220693A1 PCT/JP2021/013226 JP2021013226W WO2021220693A1 WO 2021220693 A1 WO2021220693 A1 WO 2021220693A1 JP 2021013226 W JP2021013226 W JP 2021013226W WO 2021220693 A1 WO2021220693 A1 WO 2021220693A1
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vehicle
control device
torque
calculation unit
motor
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PCT/JP2021/013226
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English (en)
French (fr)
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悠太郎 岡村
渉 田ノ岡
亮太 ▲高▼橋
亮佑 古賀
直樹 ▲高▼橋
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三菱自動車工業株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/20—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L9/00—Electric propulsion with power supply external to the vehicle
    • B60L9/16—Electric propulsion with power supply external to the vehicle using ac induction motors
    • B60L9/18—Electric propulsion with power supply external to the vehicle using ac induction motors fed from dc supply lines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units, or advanced driver assistance systems for ensuring comfort, stability and safety or drive control systems for propelling or retarding the vehicle
    • B60W30/02—Control of vehicle driving stability
    • B60W30/045—Improving turning performance
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility

Definitions

  • the present invention relates to a vehicle control device equipped with a pair of electric motors for driving the left and right wheels and a differential mechanism for applying a torque difference to the left and right wheels.
  • the difference in driving force between the left and right wheels varies not only due to the difference in driving force distributed to the left and right wheels, but also due to the difference in inertial torque between the left and right wheels.
  • the magnitude of the inertial torque in the power transmission path from each motor to the right wheel does not necessarily match the magnitude of the inertial torque in the power transmission path from each motor to the left wheel.
  • the magnitude of the difference between the inertial torques on the left and right changes according to the traveling state of the vehicle. Therefore, in a situation where the yaw moment generated in the vehicle body due to the difference in inertial torque acts in the direction opposite to the turning direction, the turning behavior of the vehicle is hindered and the turning response of the vehicle body to steering is lowered.
  • One of the purposes of this case is to provide a vehicle control device that was created in light of the above-mentioned problems and that can improve the turning response of the vehicle body to steering. Not limited to this purpose, it is also an action and effect derived from each configuration shown in the “mode for carrying out the invention” described later, and it is also another purpose of the present invention to exert an action and effect that cannot be obtained by the conventional technique. Can be positioned as.
  • the disclosed vehicle control device is a vehicle control device equipped with a pair of electric motors that drive the left and right wheels and a differential mechanism that applies a torque difference to the left and right wheels.
  • This control device includes a calculation unit and a control unit.
  • the calculation unit calculates the compensation torque for canceling the turning obstruction yaw moment caused by the difference between the first inertia torque in the power transmission path from the motor to the right wheel and the second inertia torque in the power transmission path from the motor to the left wheel. ..
  • the control unit controls the operating state of the pair of motors to apply compensation torque to the vehicle.
  • the turning response of the vehicle body to steering can be improved.
  • FIG. (A) and (B) are flowcharts for explaining the contents of the control executed by the control device shown in FIG.
  • a vehicle control device 10 as an embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
  • the control device 10 includes a pair of electric motors 1 (motors) for driving at least the left and right wheels 5 (here, rear wheels) and a differential mechanism 3 for applying a torque difference to the left and right wheels 5.
  • Vehicles to which the control device 10 is applied include electric vehicles such as electric vehicles, hybrid vehicles, and plug-in hybrid vehicles.
  • Suffixes such as R and L added to the numerical code in this embodiment represent the arrangement position (on the right side or left side of the vehicle) of the elements related to the code. For example, 5R represents one of the left and right wheels 5 located on the right side (that is, the right wheel) of the vehicle, and 5L represents the other (that is, the left wheel) located on the left side (Left).
  • the pair of motors 1 has a function of driving at least one of the front wheels or the rear wheels of the vehicle, and may have a function of driving all four wheels.
  • one arranged on the right side is also called a right electric motor 1R (right motor), and the other arranged on the left side is also called a left electric motor 1L (left motor).
  • the right motor 1R and the left motor 1L operate independently of each other and can individually output driving forces of different magnitudes.
  • These motors 1 are connected to the differential mechanism 3 via a pair of speed reduction mechanisms 2 separately provided from each other.
  • the right electric motor 1R and the left electric motor 1L of this embodiment have the same rated output.
  • the deceleration mechanism 2 is a mechanism that increases torque by decelerating the driving force output from the motor 1.
  • the reduction ratio G of the reduction mechanism 2 is appropriately set according to the output characteristics and performance of the motor 1.
  • one arranged on the right side is also called a right deceleration mechanism 2R, and the other arranged on the left side is also called a left deceleration mechanism 2L.
  • the right reduction mechanism 2R and the left reduction mechanism 2L of this embodiment have the same reduction ratio G. If the torque performance of the motor 1 is sufficiently high, the reduction mechanism 2 may be omitted.
  • the differential mechanism 3 is a differential mechanism for a vehicle having a yaw control function, and is a wheel axle 4 (right wheel axle 4R) connected to the right wheel 5R and a wheel axle 4 (left wheel axle 4L) connected to the left wheel 5L. It is intervened between and.
  • the yaw control function is a function that adjusts the yaw moment by positively controlling the sharing ratio of the driving force (driving torque) of the left and right wheels to stabilize the posture of the vehicle.
  • a gear train such as a planetary gear mechanism or a differential gear mechanism is built in the differential mechanism 3. The driving force transmitted from the pair of motors 1 is distributed to the left and right wheels 5 via these gear trains.
  • FIG. 2 is a skeleton diagram illustrating the structures of the deceleration mechanism 2 and the differential mechanism 3.
  • the right reduction mechanism 2R incorporates a first gear 21, a second gear 22, a third gear 23, and a fourth gear 24.
  • the first gears 21 and 25 are gears fixed to the output shaft of each motor 1.
  • the second gear 22 is a gear having a diameter larger than that of the first gear 21, and is provided so as to mesh with the first gear 21.
  • the third gear 23 is a gear coaxial with the second gear 22 and rotates at the same angular velocity as the second gear 22.
  • the third gear 23 is formed to have a smaller diameter than the second gear 22.
  • the fourth gear 24 is a gear having a diameter larger than that of the third gear 23, and is provided so as to mesh with the third gear 23.
  • the left reduction mechanism 2L also incorporates a first gear 25, a second gear 26, a third gear 27, and a fourth gear 28.
  • the structures of the gears 25 to 28 are the same as the structures of the gears 21 to 24 as shown in FIG. 2, and the description thereof will be omitted.
  • the differential mechanism 3 incorporates a first annulus gear 31, a first planetary gear 32, an input sun gear 33, a second planetary gear 34, an output sun gear 35, a second annulus gear 36, and a carrier 37.
  • the first annulus gear 31 is an internal gear coaxial with the fourth gear 24 of the right reduction mechanism 2R, and rotates at the same angular velocity as the fourth gear 24.
  • the input sun gear 33 is an external gear that is coaxial with the fourth gear 28 of the left reduction mechanism 2L, and rotates at the same angular velocity as the fourth gear 28.
  • the first planetary gear 32 is a planetary gear that meshes with the inner circumference of the first annulus gear 31 and the outer circumference of the input sun gear 33.
  • the first planetary gear 32 is rotatably supported with respect to the carrier 37.
  • the second annular gear 36 is an internal tooth gear fixed to the housing of the differential mechanism 3.
  • the output sun gear 35 is an external tooth gear connected to the left wheel axle 4L.
  • the second planetary gear 34 is a planetary gear that meshes with the inner circumference of the second annulus gear 36 and the outer circumference of the output sun gear 35.
  • the second planetary gear 34 is rotatably supported by the carrier 37 and rotates at the same angular velocity as the first planetary gear 32. Further, the carrier 37 is connected to the right wheel axle 4R.
  • the number of teeth of the first annulus gear 31 is Y 1
  • the number of teeth of the first planetary gear 32 is Y 2
  • the number of teeth of the input sun gear 33 is Y 3
  • the number of teeth of the second planetary gear 34 is Y 4
  • the output sun gear is Y 5
  • Y 5 be the number of teeth of 35.
  • the motor 1 is electrically connected to the battery 7 via the inverter 6.
  • the inverter 6 is a converter (DC-AC inverter) that mutually converts the electric power of the DC circuit on the battery 7 side (DC power) and the electric power of the AC circuit on the electric motor 1 side (AC power).
  • the battery 7 is, for example, a lithium ion battery or a nickel hydrogen battery, which is a secondary battery capable of supplying a high voltage direct current of several hundred volts.
  • the DC power is converted into AC power by the inverter 6 and supplied to the motor 1.
  • the generated power is converted into DC power by the inverter 6 and charged to the battery 7.
  • the operating state of the inverter 6 is controlled by the control device 10.
  • the control device 10 is a computer (electronic control device) that controls the output of the motor 1 by managing the operating state of the inverter 6.
  • a processor central processing unit
  • a memory main memory
  • a storage device storage
  • an interface device and the like (not shown) are built in the control device 10, and these are connected to each other via an internal bus so as to be communicable with each other. ..
  • the control device 10 of this embodiment manages the operating state of each motor 1 in order to compensate and reduce the difference between the inertial torque of the power transmission path related to the right wheel 5R and the inertial torque of the power transmission path related to the left wheel 5L. Perform control.
  • the control device 10 is connected to an accelerator sensor 13, a brake sensor 14, a steering angle sensor 15, a vehicle speed sensor 16, a yaw rate sensor 17, a resolver 18, and a wheel speed sensor 19.
  • the accelerator sensor 13 is a sensor that detects the amount of depression of the accelerator pedal (accelerator opening degree) and the depression speed thereof.
  • the brake sensor 14 is a sensor that detects the amount of depression of the brake pedal (brake pedal stroke) and the depression speed thereof.
  • the steering angle sensor 15 is a sensor that detects the steering angle ⁇ (actual steering angle or steering angle of the steering) of the left and right wheels 5
  • the vehicle speed sensor 16 is a sensor that detects the vehicle speed V (traveling speed).
  • the yaw rate sensor 17 is a sensor that detects the yaw rate (angular velocity in the yaw direction) acting on the vehicle body.
  • the resolver 18 is a sensor that detects the rotational angular velocity (motor angular velocity ⁇ M1 , ⁇ M2 ) of the electric motor 1, and is individually provided for each electric motor 1.
  • the wheel speed sensor 19 is a sensor that detects the rotational angular velocities (wheel speeds ⁇ R , ⁇ L ) of the left and right wheels 5 (or wheel axles 4), and is located in the vicinity of the right wheel 5R and in the vicinity of the left wheel 5L, respectively. It is provided individually.
  • the control device 10 controls the operating state of the pair of electric motors 1 based on the information detected by the sensors 13 to 19.
  • control As shown in FIG. 1, at least a calculation unit 11 and a control unit 12 are provided inside the control device 10. These elements are shown by classifying the functions of the control device 10 for convenience. These elements can be described as independent programs, or can be described as a composite program in which a plurality of elements are combined. The program corresponding to each element is stored in the memory or storage device of the control device 10 and executed by the processor.
  • the calculation unit 11 determines the difference between the first inertial torque T 1 in the power transmission path from the motor 1 to the right wheel 5R and the second inertial torque T 2 in the power transmission path from the motor 1 to the left wheel 5L ⁇ T Ids (inertial torque difference).
  • the compensation torque ⁇ T for canceling the turning inhibition yaw moment caused by (also called ⁇ T Ids) is calculated.
  • the first inertial torque T 1 and the second inertial torque T 2 are given by, for example, the following equations 3 to 4, and the difference ⁇ T Ids is expressed as equation 5.
  • the calculation unit 11 of this embodiment calculates the compensation torque ⁇ T in consideration of the angular acceleration of the left and right wheels 5, the yaw rate ⁇ of the vehicle, and the value obtained by subtracting the target value from the actual yaw moment of inertia (I veh -I tgt). calculate.
  • the calculation unit 11 of the present embodiment calculates the compensation torque ⁇ T in consideration of not only the above-mentioned inertial torque difference ⁇ T Ids but also the amount of change in the yaw rate ⁇ and the yaw moment of inertia of the vehicle.
  • the value of the compensation torque ⁇ T is calculated according to, for example, Equation 6 below.
  • the first term on the right side of Equation 6 is the product of the actual yaw moment of inertia minus its target value (I veh -I tgt ) and the time derivative of the yaw rate ⁇ multiplied by twice the tire radius R. Corresponds to the one divided by the tread d. Further, the second and third terms on the right side of the equation 6 correspond to the right side of the equation 5.
  • the yaw moment of inertia I veh is the side slip angle of the center of gravity, the distance between the center of gravity and the wheel shaft 4, the cornering power of the left and right wheels 5 (proportional constant representing the proportional relationship of the cornering force with respect to the side slip angle of the tire), and the vehicle speed V. , Yaw rate ⁇ , etc., calculated using a known calculation method.
  • the target value Itgt of the yaw moment of inertia is calculated by using the target skid angle and vehicle speed instead of the actual skid angle and vehicle speed. Equation 7 illustrated below is a typical equation for calculating the yaw moment of inertia I. By using such a calculation formula, the yaw moment of inertia I veh and its target value I tgt can be easily obtained.
  • the compensation torque ⁇ T When calculating the compensation torque ⁇ T based on the above equation 6, there are three methods for acquiring the angular acceleration of the left and right wheels 5.
  • the three acquisition methods described in detail below can be calculated independently of each other, and can be calculated simultaneously in parallel or sequentially in series.
  • the compensation torque ⁇ T may be calculated using the maximum value, the minimum value, the average value, the representative value, and the like.
  • the first method is a method of calculating the time derivative value of the rotational angular velocity of the left and right wheels 5.
  • the wheel speed sensor 19 detects the angular velocity (that is, the wheel speed ⁇ R , ⁇ L ) at any time, and calculates the amount of change (change gradient) per unit time to acquire the parameter corresponding to the angular acceleration. be able to. If the sampling interval of the angular velocity detected by the wheel speed sensor 19 is regarded as the time corresponding to the unit time, the difference between the current value and the previous value of the detected angular velocity becomes a parameter corresponding to the angular acceleration.
  • the second method is a calculation method based on the motor angular velocities ⁇ M1 and ⁇ M2 , which are the rotational angular velocities output from the motor 1.
  • the resolver 18 detects the motor angular velocities ⁇ M1 and ⁇ M2 at any time, and calculates the wheel speeds ⁇ R and ⁇ L based on the above equations 1 and 2.
  • the third method is a calculation method based on the steering angle ⁇ and the vehicle speed V.
  • the angular acceleration of the left and right wheels 5 is calculated using, for example, the following equations 8 and 9.
  • the compensation torque ⁇ T may be calculated using the maximum value, the minimum value, the average value, the representative value, and the like.
  • the first method is a method using a yaw rate sensor 17.
  • the value of the yaw rate ⁇ detected by the yaw rate sensor 17 is used as it is.
  • the second method is a calculation method based on the steering angle ⁇ and the vehicle speed V.
  • the yaw rate ⁇ is calculated using, for example, the following equation 10.
  • the detection value of the steering angle sensor 15 is used for the steering angle ⁇
  • the detection value of the vehicle speed sensor 16 is used for the vehicle speed V.
  • the control unit 12 controls the operating state of the pair of motors 1 to apply the compensation torque ⁇ T to the vehicle.
  • the magnitude of the drive torque distributed to the right motor 1R and the left motor 1L is controlled so that the compensation torque ⁇ T calculated by the calculation unit 11 is applied to the vehicle.
  • the turning obstruction yaw moment caused by the difference between the first inertial torque T 1 and the second inertial torque T 2 becomes smaller, or the turning obstruction yaw moment is canceled. Therefore, the turning behavior of the vehicle is stabilized, and the turning response of the vehicle body to steering is improved.
  • FIG. 3A is a flowchart showing a rough flow of control (control for applying compensation torque to the vehicle) executed by the control device 10.
  • control control for applying compensation torque to the vehicle
  • the operating state of the pair of motors 1 is controlled, and a compensation torque ⁇ T for canceling the turning obstruction yaw moment is applied to the vehicle.
  • step S1 information on the angular acceleration of the left and right wheels 5 is acquired when calculating the compensation torque ⁇ T.
  • step S2 information on the amount of change in the yaw moment of inertia (I veh -I tgt ) is acquired.
  • step S3 information on the yaw rate ⁇ is acquired.
  • step S4 the calculation unit 11 calculates the compensation torque ⁇ T based on the information acquired in steps S1 to S3. As a result, not only the turning obstruction moment derived from the inertial torque difference ⁇ T Ids but also the compensating torque ⁇ T for canceling the turning obstructing moment derived from the change in the yaw moment of inertia of the vehicle is calculated.
  • the control unit 12 controls the operating state of the pair of motors 1, and the compensation torque ⁇ T is applied to the vehicle.
  • the difference (inertial torque difference ⁇ T Ids ) between the first inertial torque T 1 of the power transmission path related to the right wheel 5R and the second inertial torque T 2 of the power transmission path related to the left wheel 5L is compensated by the compensation torque ⁇ T.
  • the turning inhibition yaw moment is reduced.
  • FIG. 3 (B) is a flowchart that further embodies the processing content shown in FIG. 3 (A).
  • the processing contents of steps A1 to A3 of FIG. 3B correspond to the processing contents of step S1 of FIG. 3A.
  • Steps A1 to A3 may be executed in parallel processing or serial processing.
  • step A4 corresponds to step S2
  • steps A5 to A6 correspond to step S3
  • step A7 corresponds to step S4
  • step A8 corresponds to step S5.
  • Steps A5 to A6 may be executed in parallel processing or serial processing.
  • step A1 the information on the wheel speeds ⁇ R and ⁇ L detected by the wheel speed sensor 19 is acquired, and the amount of change per unit time is calculated as the angular acceleration of the left and right wheels 5.
  • step A2 the information of the motor angular velocities ⁇ M1 and ⁇ M2 detected by the resolver 18 is acquired, and the estimated values of the wheel speeds ⁇ R and ⁇ L are calculated based on the above equations 1 and 2. Further, the amount of change in the estimated value per unit time is calculated as the angular acceleration of the left and right wheels 5.
  • step A3 the information on the steering angle ⁇ detected by the steering angle sensor 15 and the information on the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 16 are acquired, and the angular acceleration of the left and right wheels 5 is calculated based on the above equations 8 and 9. It is calculated.
  • the final angular acceleration value is determined based on the plurality of angular accelerations obtained in steps A1 to A3.
  • step A4 information on the actual yaw moment of inertia I veh and its target value I tgt (yaw moment of inertia of the target vehicle) is acquired, and the value (I veh -I tgt ) obtained by subtracting the latter from the former is calculated.
  • the yaw moment of inertia I veh and its target value I tgt are obtained from the above equation 7.
  • step A5 information on the yaw rate ⁇ detected by the yaw rate sensor 17 is acquired. Further, in step A6, the information on the steering angle ⁇ detected by the steering angle sensor 15 and the information on the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 16 are acquired, and the yaw rate ⁇ is calculated based on the above equation 10. The final value of the yaw rate ⁇ is determined based on the plurality of yaw rate ⁇ obtained in steps A5 to A6.
  • step A7 the compensation torque ⁇ T is calculated based on the angular acceleration of the left and right wheels 5, the value obtained by subtracting the target value from the actual yaw moment of inertia of the vehicle (I veh -I tgt ), and the yaw rate ⁇ of the vehicle. ..
  • the value of the compensation torque is calculated based on, for example, the above equation 6.
  • step A8 the operating state of the pair of motors 1 is controlled so that the compensation torque ⁇ T is applied to the vehicle.
  • the difference (inertial torque difference ⁇ T Ids ) between the first inertial torque T 1 of the power transmission path related to the right wheel 5R and the second inertial torque T 2 of the power transmission path related to the left wheel 5L is compensated by the compensation torque ⁇ T.
  • the turning inhibition yaw moment is reduced.
  • the control device 10 is provided with a calculation unit 11 and a control unit 12.
  • the calculation unit 11 has a function of calculating the compensation torque ⁇ T for canceling the turning inhibition yaw moment caused by the difference ⁇ T Ids between the first inertial torque T 1 and the second inertial torque T 2.
  • the control unit 12 has a function of controlling the operating state of the motor 1 and applying the compensation torque ⁇ T to the vehicle.
  • Such a control configuration acts to reduce or cancel the turning impediment yaw moment caused by the inertial torque difference ⁇ T Ids. Therefore, the turning behavior of the vehicle is less likely to be hindered, and the turning response of the vehicle body to steering can be improved.
  • the calculation unit 11 sets the angular acceleration of the left and right wheels 5 and the value obtained by subtracting the target value from the actual yaw moment of inertia of the vehicle (I veh -I tgt ) and the yaw rate ⁇ of the vehicle. It has a function to calculate the compensation torque ⁇ T based on the compensation torque ⁇ T. In this way, by calculating the compensation torque ⁇ T in consideration of the amount of change in the yaw moment of inertia of the vehicle and the yaw rate ⁇ , the magnitude of the yaw moment generated in the vehicle body due to the turning motion can be accurately grasped. Therefore, it is possible to improve the turning performance and the kinetic performance of the vehicle. Further, the turning response of the vehicle body to steering can be further improved.
  • the calculation unit 11 has a function of calculating the angular acceleration of the left and right wheels 5 based on the steering angle ⁇ and the vehicle speed V.
  • the angular acceleration of the left and right wheels 5 can be calculated based on, for example, the above equations 8 and 9.
  • the information indicating the state of the operation input by the driver can be reflected in the value of the compensation torque ⁇ T, and the responsiveness of the control can be improved.
  • the values of the wheel speeds ⁇ R and ⁇ L can be estimated and the compensation torque can be estimated.
  • the value of ⁇ T can be obtained. Therefore, the turning response of the vehicle body to steering can be further improved.
  • the calculation unit 11 has a function of calculating the angular acceleration of the left and right wheels 5 based on the motor angular velocities ⁇ M1 and ⁇ M2 of the motor 1.
  • the angular acceleration of the left and right wheels 5 can be calculated based on, for example, the above equations 1 and 2.
  • the information that directly represents the operating state of the motor 1 can be reflected in the value of the compensation torque ⁇ T, and the responsiveness of the control can be improved.
  • the values of the wheel speeds ⁇ R and ⁇ L can be estimated and the compensation torque can be estimated.
  • the value of ⁇ T can be obtained. Therefore, it is possible to improve the turning response of the vehicle body to steering.
  • the calculation unit 11 has a function of calculating the yaw rate ⁇ based on the steering angle ⁇ and the vehicle speed V.
  • the yaw rate ⁇ can be calculated based on, for example, the above equation 10.
  • the calculation unit 11 has a function of calculating the compensation torque ⁇ T according to the above equation 6.
  • the control configuration can be simplified. For example, there is no need for a control map or table that defines the relationship between the compensation torque ⁇ T and the wheel speeds ⁇ R and ⁇ L, and the value of the compensation torque ⁇ T can be obtained accurately in a short time. Therefore, the calculation speed and processing speed of the compensation torque ⁇ T can be increased, and the responsiveness of the control can be improved.
  • the compensation torque ⁇ T can be calculated in consideration of not only the inertial torque difference ⁇ T Ids but also the amount of change in the yaw rate ⁇ and the moment of inertia of the vehicle. Therefore, the turning performance and the kinetic performance of the vehicle can be improved, and the turning response of the vehicle body to steering can be further improved.
  • control device applied to the rear wheels of the vehicle is illustrated, but it is possible to apply the same control device to the front wheels, and to apply the same control device to both the front and rear wheels.
  • the above control device can be applied to a vehicle equipped with a pair of electric motors 1 for driving the left and right wheels 5 and a differential mechanism 3 for applying a torque difference to the left and right wheels 5, and the above control can be applied. It is possible to obtain the same action and effect as the device.
  • the planetary gear mechanism is built in the differential mechanism 3, but the differential gear mechanism may be built in instead of the planetary gear mechanism. Further, instead of the single pinion type planetary gear mechanism, a multi-pinion type (double pinion type, triple pinion type, etc.) planetary gear mechanism may be incorporated. Regardless of the type of internal structure of the differential mechanism 3, by calculating the compensation torque ⁇ T for canceling the turning obstruction yaw moment and applying it to the vehicle, the same effect as that of the above control device can be obtained. ..

Abstract

左右輪（５）を駆動する一対の電動機（１）と左右輪（５）にトルク差を付与する差動機構（３）とが搭載された車両の制御装置（１０）であって、算出部（１１）と制御部（１２）とを備える。算出部（１１）は、電動機（５）から右輪（５Ｒ）に至る動力伝達経路における第一慣性トルク（T1）と電動機（５）から左輪（５Ｌ）に至る動力伝達経路における第二慣性トルク（T2）との差（ΔTIds）によって生じる旋回阻害ヨーモーメントを打ち消すための補償トルク（ΔT）を算出する。制御部（１２）は、一対の電動機（１）の作動状態を制御して補償トルク（ΔT）を車両に付与する。このような構成により、操舵に対する車体の旋回応答性を改善する。

Description

車両の制御装置
　本発明は、左右輪を駆動する一対の電動機とその左右輪にトルク差を付与する差動機構とが搭載された車両の制御装置に関する。
　従来、二つのモータ（電動機）で車両の左右輪を駆動する電動車両やハイブリッド車両の駆動システムにおいて、左右輪に配分される駆動力の割合を制御することで車両の旋回性能を改善する技術が存在する。例えば、旋回時の外輪に駆動力を多く配分することで、旋回方向に対応するヨーモーメントを車体に生成し、旋回性能を向上させる駆動システムが知られている（特許文献１参照）。
特許第4637136号公報
　ところで、左右輪の駆動力差は、左右輪に分配される駆動力の差だけでなく左右輪の慣性トルクの差によって変動する。例えば、各モータから右輪に至る動力伝達経路における慣性トルクの大きさは、各モータから左輪に至る動力伝達経路における慣性トルクの大きさとは必ずしも一致しない。また、左右の慣性トルク差の大きさは、車両の走行状態に応じて変化する。したがって、慣性トルク差によって車体に生じるヨーモーメントが旋回方向とは逆方向に作用するような状況においては、車両の旋回挙動が阻害され、操舵に対する車体の旋回応答性が低下してしまう。
　本件の目的の一つは、上記のような課題に照らして創案されたものであり、操舵に対する車体の旋回応答性を改善できるようにした車両の制御装置を提供することである。なおこの目的に限らず、後述する「発明を実施するための形態」に示す各構成から導き出される作用効果であって、従来の技術では得られない作用効果を奏することも、本件の他の目的として位置付けることができる。
　開示の車両の制御装置は、左右輪を駆動する一対の電動機と左右輪にトルク差を付与する差動機構とが搭載された車両の制御装置である。本制御装置は、算出部と制御部とを備える。算出部は、電動機から右輪に至る動力伝達経路における第一慣性トルクと電動機から左輪に至る動力伝達経路における第二慣性トルクとの差によって生じる旋回阻害ヨーモーメントを打ち消すための補償トルクを算出する。制御部は、一対の電動機の作動状態を制御して補償トルクを車両に付与する。
　開示の車両の制御装置によれば、操舵に対する車体の旋回応答性を改善できる。
実施例としての制御装置が適用された車両の模式図である。 図１に示す車両の駆動系の構造を示す骨子図である。 (A), (B)は図１に示す制御装置で実行される制御の内容を説明するためのフローチャートである。
［１．装置］
　図１～図３を参照して、実施例としての車両の制御装置１０について説明する。この制御装置１０は、図１に示すように、少なくとも左右輪５（ここでは後輪）を駆動する一対の電動機１（モータ）とその左右輪５にトルク差を付与する差動機構３とが搭載された車両に適用される。制御装置１０の適用対象となる車両には、電気自動車やハイブリッド自動車，プラグインハイブリッド自動車などの電動車両が含まれる。この実施例で数字符号に付加されるＲやＬなどの接尾符号は、当該符号にかかる要素の配設位置（車両の右側や左側にあること）を表す。例えば、５Ｒは左右輪５のうち車両の右側(Right)に位置する一方（すなわち右輪）を表し、５Ｌは左側(Left)に位置する他方（すなわち左輪）を表す。
　一対の電動機１は、車両の前輪または後輪の少なくともいずれか駆動する機能を持つものであり、四輪すべてを駆動する機能を持ちうる。一対の電動機１のうち右側に配置される一方は右電動機１Ｒ（右モータ）とも呼ばれ、左側に配置される他方は左電動機１Ｌ（左モータ）とも呼ばれる。右電動機１Ｒ及び左電動機１Ｌは、互いに独立して作動し、互いに異なる大きさの駆動力を個別に出力しうる。これらの電動機１は、互いに別設された一対の減速機構２を介して差動機構３に接続される。本実施例の右電動機１Ｒ及び左電動機１Ｌは、定格出力が同一である。
　減速機構２は、電動機１から出力される駆動力を減速することでトルクを増大させる機構である。減速機構２の減速比Gは、電動機１の出力特性や性能に応じて適宜設定される。一対の減速機構２のうち右側に配置される一方は右減速機構２Ｒとも呼ばれ、左側に配置される他方は左減速機構２Ｌとも呼ばれる。本実施例の右減速機構２Ｒ及び左減速機構２Ｌは、減速比Gが同一である。電動機１のトルク性能が十分に高い場合には、減速機構２を省略してもよい。
　差動機構３は、ヨーコントロール機能を持った車両用のディファレンシャル機構であり、右輪５Ｒに連結される車輪軸４（右輪軸４Ｒ）と左輪５Ｌに連結される車輪軸４（左輪軸４Ｌ）との間に介装される。ヨーコントロール機能とは、左右輪の駆動力（駆動トルク）の分担割合を積極的に制御することでヨーモーメントを調節し、車両の姿勢を安定させる機能である。差動機構３の内部には、遊星歯車機構や差動歯車機構などのギヤ列が内蔵される。一対の電動機１から伝達される駆動力は、これらのギヤ列を介して左右輪５に分配される。
　図２は、減速機構２及び差動機構３の構造を例示する骨子図である。右減速機構２Ｒには、第一ギヤ２１，第二ギヤ２２，第三ギヤ２３，第四ギヤ２４が内蔵される。第一ギヤ２１，２５は各電動機１の出力軸に固定されるギヤである。第二ギヤ２２は第一ギヤ２１よりも大径のギヤであり、第一ギヤ２１に歯合するように設けられる。第三ギヤ２３は、第二ギヤ２２と同軸のギヤであり、第二ギヤ２２と同一の角速度で回転する。好ましくは、第三ギヤ２３が第二ギヤ２２よりも小径に形成される。第四ギヤ２４は第三ギヤ２３よりも大径のギヤであり、第三ギヤ２３に歯合するように設けられる。
　左減速機構２Ｌにも第一ギヤ２５，第二ギヤ２６，第三ギヤ２７，第四ギヤ２８が内蔵される。これらのギヤ２５～２８の構造は、図２に示す通りギヤ２１～２４の構造と同様であり、説明を省略する。なお、減速機構２の減速比Gは、電動機１から減速機構２に伝達される回転角速度と、減速機構２から差動機構３に伝達される回転角速度の比（あるいはギヤの歯数の比）として表すことができる。例えば、第一ギヤ２１～第四ギヤ２４の各々の歯数をZ1，Z2，Z3，Z4とおけば、減速比Gは、G=(Z2・Z4)/(Z1・Z3)と表現される。
　差動機構３には、第一アニュラスギヤ３１，第一プラネタリギヤ３２，インプットサンギヤ３３，第二プラネタリギヤ３４，アウトプットサンギヤ３５，第二アニュラスギヤ３６，キャリア３７が内蔵される。第一アニュラスギヤ３１は、右減速機構２Ｒの第四ギヤ２４と同軸の内歯ギヤであり、第四ギヤ２４と同一の角速度で回転する。インプットサンギヤ３３は、左減速機構２Ｌの第四ギヤ２８と同軸の外歯ギヤであり、第四ギヤ２８と同一の角速度で回転する。第一プラネタリギヤ３２は、第一アニュラスギヤ３１の内周とインプットサンギヤ３３の外周とに歯合する遊星ギヤである。第一プラネタリギヤ３２は、キャリア３７に対して回転可能に軸支される。
　第二アニュラスギヤ３６は、差動機構３のハウジングに固定された内歯ギヤである。アウトプットサンギヤ３５は、左輪軸４Ｌに接続される外歯ギヤである。第二プラネタリギヤ３４は、第二アニュラスギヤ３６の内周とアウトプットサンギヤ３５の外周とに歯合する遊星ギヤである。第二プラネタリギヤ３４は、キャリア３７に対して回転可能に軸支され、第一プラネタリギヤ３２と同一の角速度で回転する。また、キャリア３７は右輪軸４Ｒに接続される。
　ここで、第一アニュラスギヤ３１の歯数をY1，第一プラネタリギヤ３２の歯数をY2，インプットサンギヤ３３の歯数をY3，第二プラネタリギヤ３４の歯数をY4，アウトプットサンギヤ３５の歯数をY5とおく。差動機構３の内部において、左電動機１Ｌの駆動力が右輪５Ｒに伝達される経路（インプットサンギヤ３３を介して右輪５Ｒへ至る経路）のギヤ比b1は、b1={(Y2・Y5)/(Y3・Y4)}-1と表現される。また、右電動機１Ｒの駆動力が左輪５Ｌに伝達される経路（第一アニュラスギヤ３１を介して左輪５Ｌへ至る経路）のギヤ比b2は、b2={(Y2・Y5)/(Y1・Y4)}と表現される。また、左右の電動機１の回転角速度をモータ角速度ωM1，ωM2とおき、左右輪５の回転角速度をそれぞれ車輪速ωR，ωLとおけば、本実施例では以下の式１～式２が成立する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　図１に示すように、電動機１はインバータ６を介してバッテリ７に電気的に接続される。インバータ６は、バッテリ７側の直流回路の電力（直流電力）と電動機１側の交流回路の電力（交流電力）とを相互に変換する変換器（DC-ACインバーター）である。また、バッテリ７は、例えばリチウムイオン電池やニッケル水素電池であり、数百ボルトの高電圧直流電流を供給しうる二次電池である。電動機１の力行時には、直流電力がインバータ６で交流電力に変換されて電動機１に供給される。電動機１の発電時には、発電電力がインバータ６で直流電力に変換されてバッテリ７に充電される。
　インバータ６の作動状態は、制御装置１０によって制御される。制御装置１０は、インバータ６の作動状態を管理することで電動機１の出力を制御するコンピュータ（電子制御装置）である。制御装置１０の内部には、図示しないプロセッサ（中央処理装置），メモリ（メインメモリ），記憶装置（ストレージ），インタフェース装置などが内蔵され、内部バスを介してこれらが互いに通信可能に接続される。本実施例の制御装置１０は、右輪５Ｒに係る動力伝達経路の慣性トルクと左輪５Ｌに係る動力伝達経路の慣性トルクとの差を補償して減少させるべく、各電動機１の作動状態を管理する制御を実行する。
　制御装置１０には、図１に示すように、アクセルセンサ１３，ブレーキセンサ１４，舵角センサ１５，車速センサ１６，ヨーレートセンサ１７，レゾルバ１８，車輪速センサ１９が接続される。アクセルセンサ１３はアクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）やその踏み込み速度を検出するセンサである。ブレーキセンサ１４は、ブレーキペダルの踏み込み量（ブレーキペダルストローク）やその踏み込み速度を検出するセンサである。舵角センサ１５は、左右輪５の舵角δ（実舵角またはステアリングの操舵角）を検出するセンサであり、車速センサ１６は、車速Ｖ（走行速度）を検出するセンサである。
　ヨーレートセンサ１７は、車体に作用するヨーレート（ヨー方向の角速度）を検出するセンサである。レゾルバ１８は、電動機１の回転角速度（モータ角速度ωM1，ωM2）を検出するセンサであり、各電動機１に個別に設けられる。同様に、車輪速センサ１９は、左右輪５（または車輪軸４）の回転角速度（車輪速ωR，ωL）を検出するセンサであり、右輪５Ｒの近傍及び左輪５Ｌの近傍のそれぞれに個別に設けられる。制御装置１０は、これらのセンサ１３～１９で検出された情報に基づいて、一対の電動機１の作動状態を制御する。
［２．制御］
　図１に示すように、制御装置１０の内部には、少なくとも算出部１１と制御部１２とが設けられる。これらの要素は、制御装置１０の機能を便宜的に分類して示したものである。これらの要素は独立したプログラムとして記述することができ、複数の要素を合体させた複合プログラムとして記述することもできる。各要素に相当するプログラムは、制御装置１０のメモリや記憶装置に記憶され、プロセッサで実行される。
　算出部１１は、電動機１から右輪５Ｒに至る動力伝達経路における第一慣性トルクT1と電動機１から左輪５Ｌに至る動力伝達経路における第二慣性トルクT2との差ΔTIds（慣性トルク差ΔTIdsとも呼ばれる）によって生じる旋回阻害ヨーモーメントを打ち消すための補償トルクΔTを算出するものである。第一慣性トルクT1及び第二慣性トルクT2は、例えば以下の式３～式４で与えられ、差ΔTIdsは式５のように表現される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　本実施例の算出部１１は、左右輪５の角加速度と車両のヨーレートγと実際のヨー慣性モーメントからその目標値を減じた値(Iveh-Itgt)とが考慮された補償トルクΔTを算出する。言い換えれば、本実施例の算出部１１は、上記の慣性トルク差ΔTIdsだけでなく、車両のヨーレートγやヨー慣性モーメントの変化量を考慮して補償トルクΔTを算出する。補償トルクΔTの値は、例えば以下の式６に従って算出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　式６の右辺の第一項は、実際のヨー慣性モーメントからその目標値を減じた値(Iveh-Itgt)とヨーレートγの時間微分値との積にタイヤ動半径Ｒの二倍を乗じてトレッドdで除したものに相当する。また、式６の右辺の第二項及び第三項は、式５の右辺に相当する。式６に基づく補償トルクΔTの算出により、慣性トルク差ΔTIdsに由来する旋回阻害モーメントだけでなく、車両のヨー慣性モーメントの変化に由来する旋回阻害モーメントを打ち消すための補償トルクΔTを算出することができる。
　なお、ヨー慣性モーメントIvehは、重心点の横滑り角や重心点と車輪軸４との距離，左右輪５のコーナリングパワー（タイヤの横滑り角に対するコーナリングフォースの比例関係を表す比例定数），車速Ｖ，ヨーレートγなどに基づいて、公知の演算手法を利用して算出される。同様に、ヨー慣性モーメントの目標値Itgtは、実際の横滑り角や車速の代わりに目標とすべき横滑り角や車速が用いられて算出される。以下に例示する式７は、典型的なヨー慣性モーメントIの算出式である。このような算出式を用いることで、ヨー慣性モーメントIvehやその目標値Itgtが容易に求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　上記の式６に基づく補償トルクΔTの算出に際し、左右輪５の角加速度の取得手法としては、三通りの手法が挙げられる。以下に詳述する三通りの取得手法は、互いに独立して演算することができ、同時並行的に演算することも逐次直列的に演算することもできる。複数の手法を併用して複数の角加速度を取得した場合には、それらの最大値，最小値，平均値，代表値などを用いて補償トルクΔTを算出すればよい。
　第一の手法は、左右輪５の回転角速度の時間微分値を算出する手法である。この場合、車輪速センサ１９で角速度（すなわち車輪速ωR，ωL）を随時検出し、その単位時間あたりの変化量（変化勾配）を算出することで、角加速度に相当するパラメータを取得することができる。なお、車輪速センサ１９で検出される角速度のサンプリング間隔を単位時間に相当する時間とみなせば、検出された角速度の今回値と前回値との差が角加速度に対応するパラメータとなる。
　第二の手法は、電動機１から出力される回転角速度であるモータ角速度ωM1，ωM2に基づく算出手法である。この場合、レゾルバ１８でモータ角速度ωM1，ωM2を随時検出し、上記の式１，式２に基づいて車輪速ωR，ωLを算出する。その車輪速ωR，ωLの単位時間あたりの変化量（時間変化勾配）を算出することで、角加速度に相当するパラメータを取得することができる。また、第三の手法は、舵角δ及び車速Ｖに基づく算出手法である。左右輪５の角加速度は、例えば以下の式８，式９を用いて算出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　また、上記の式６に基づく補償トルクΔTの算出に際し、ヨーレートγの取得手法としては二通りの手法が挙げられる。以下に詳述する二通りの取得手法は、互いに独立して演算することができ、同時並行的に演算することも逐次直列的に演算することもできる。二通りの手法を併用して二つの角加速度を取得した場合には、それらの最大値，最小値，平均値，代表値などを用いて補償トルクΔTを算出すればよい。
　第一の手法は、ヨーレートセンサ１７を用いる手法である。この場合、ヨーレートセンサ１７で検出されたヨーレートγの値がそのまま使用される。第二の手法は、舵角δ及び車速Ｖに基づく算出手法である。この場合、ヨーレートγは、例えば以下の式１０を用いて算出される。舵角δには舵角センサ１５の検出値が用いられ、車速Ｖには車速センサ１６の検出値が用いられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　制御部１２は、一対の電動機１の作動状態を制御して補償トルクΔTを車両に付与するものである。ここでは、算出部１１で算出された補償トルクΔTが車両に付与されるように、右電動機１Ｒと左電動機１Ｌとに分配される駆動トルクの大きさが制御される。これにより、第一慣性トルクT1と第二慣性トルクT2との差によって生じる旋回阻害ヨーモーメントが小さくなり、あるいは旋回阻害ヨーモーメントが打ち消される。したがって、車両の旋回挙動が安定化し、操舵に対する車体の旋回応答性が改善される。
［３．フローチャート］
　図３(A)は、制御装置１０で実行される制御（補償トルクを車両に付与する制御）のおおまかな流れを示すフローチャートである。この制御では、一対の電動機１の作動状態が制御されて、旋回阻害ヨーモーメントを打ち消すための補償トルクΔTが車両に付与される。ステップＳ１では、補償トルクΔTの算出に際し、左右輪５の角加速度の情報が取得される。また、ステップＳ２では、ヨー慣性モーメントの変化量(Iveh-Itgt)の情報が取得される。続くステップＳ３では、ヨーレートγの情報が取得される。
　ステップＳ４では、ステップＳ１～Ｓ３で取得された情報に基づき、算出部１１で補償トルクΔTが算出される。これにより、慣性トルク差ΔTIdsに由来する旋回阻害モーメントだけでなく、車両のヨー慣性モーメントの変化に由来する旋回阻害モーメントを打ち消すための補償トルクΔTが算出される。その後のステップＳ５では、制御部１２において一対の電動機１の作動状態が制御されて、補償トルクΔTが車両に付与される。これにより、右輪５Ｒに係る動力伝達経路の第一慣性トルクT1と左輪５Ｌに係る動力伝達経路の第二慣性トルクT2との差（慣性トルク差ΔTIds）が補償トルクΔTによって補償され、旋回阻害ヨーモーメントが減少する。
　図３(B)は、図３(A)に示す処理内容をさらに具体化したフローチャートである。図３(B)のステップＡ１～Ａ３の処理内容は、図３(A)のステップＳ１の処理内容に対応する。ステップＡ１～Ａ３は、並列処理で実行されてもよいし直列処理で実行されてもよい。また、ステップＡ４はステップＳ２に対応し、ステップＡ５～Ａ６はステップＳ３に対応し、ステップＡ７はステップＳ４に対応し、ステップＡ８はステップＳ５に対応する。ステップＡ５～Ａ６は、並列処理で実行されてもよいし直列処理で実行されてもよい。
　ステップＡ１では、車輪速センサ１９で検出された車輪速ωR，ωLの情報が取得され、その単位時間あたりの変化量が左右輪５の角加速度として算出される。
　ステップＡ２では、レゾルバ１８で検出されたモータ角速度ωM1，ωM2の情報が取得され、上記の式１，式２に基づいて車輪速ωR，ωLの推定値が算出される。また、その推定値の単位時間あたりの変化量が左右輪５の角加速度として算出される。
　ステップＡ３では、舵角センサ１５で検出された舵角δの情報と車速センサ１６で検出された車速Ｖの情報が取得され、上記の式８，式９に基づいて左右輪５の角加速度が算出される。ステップＡ１～Ａ３で得られた複数の角加速度に基づき、最終的な角加速度の値が決定される。
　ステップＡ４では、実際のヨー慣性モーメントIveh及びその目標値Itgt（目標車両のヨー慣性モーメント）の情報が取得され、前者から後者を減算した値(Iveh-Itgt)が算出される。ヨー慣性モーメントIveh及びその目標値Itgtは、上記の式７から求められる。
　ステップＡ５では、ヨーレートセンサ１７で検出されたヨーレートγの情報が取得される。また、ステップＡ６では、舵角センサ１５で検出された舵角δの情報と車速センサ１６で検出された車速Ｖの情報が取得され、上記の式１０に基づいてヨーレートγが算出される。ステップＡ５～Ａ６で得られた複数のヨーレートγに基づき、最終的なヨーレートγの値が決定される。
　ステップＡ７では、左右輪５の角加速度と車両の実際のヨー慣性モーメントからその目標値を減じた値(Iveh-Itgt)と車両のヨーレートγとに基づいて、補償トルクΔTが算出される。補償トルクの値は、例えば上記の式６に基づいて算出される。また、ステップＡ８では、補償トルクΔTが車両に付与されるように、一対の電動機１の作動状態が制御される。これにより、右輪５Ｒに係る動力伝達経路の第一慣性トルクT1と左輪５Ｌに係る動力伝達経路の第二慣性トルクT2との差（慣性トルク差ΔTIds）が補償トルクΔTによって補償され、旋回阻害ヨーモーメントが減少する。
［４．効果］
　（１）上記の制御装置１０には、算出部１１と制御部１２とが設けられる。算出部１１は、第一慣性トルクT1と第二慣性トルクT2との差ΔTIdsによって生じる旋回阻害ヨーモーメントを打ち消すための補償トルクΔTを算出する機能を持つ。また、制御部１２は、電動機１の作動状態を制御して補償トルクΔTを車両に付与する機能を持つ。このような制御構成は、慣性トルク差ΔTIdsによって生じる旋回阻害ヨーモーメントを減少させ、あるいは打ち消すように作用する。したがって、車両の旋回挙動が阻害されにくくなり、操舵に対する車体の旋回応答性を改善することができる。
　（２）上記の制御装置１０では、算出部１１が左右輪５の角加速度と車両の実際のヨー慣性モーメントからその目標値を減じた値(Iveh-Itgt)と車両のヨーレートγとに基づいて補償トルクΔTを算出する機能を有する。このように、車両のヨー慣性モーメントの変化量やヨーレートγを考慮して補償トルクΔTを算出することで、旋回運動によって車体に生じるヨーモーメントの大きさを精度よく把握することができる。したがって、車両の旋回性能や運動性能を向上させることができる。また、操舵に対する車体の旋回応答性をさらに改善することができる。
　（３）上記の制御装置１０では、算出部１１が舵角δ及び車速Ｖに基づいて左右輪５の角加速度を算出する機能を有する。左右輪５の角加速度は、例えば上記の式８，式９に基づいて算出可能である。このような演算により、運転者による操作入力の状態を表す情報を補償トルクΔTの値に反映させることができ、制御の応答性を向上させることができる。また、例えば車輪速センサ１９で検出される車輪速ωR，ωLの情報を利用できないような状況であっても、その車輪速ωR，ωLの値を推定することができ、補償トルクΔTの値を求めることができる。したがって、操舵に対する車体の旋回応答性をさらに改善することができる。
　（４）上記の制御装置１０では、算出部１１が電動機１のモータ角速度ωM1，ωM2に基づいて左右輪５の角加速度を算出する機能を有する。左右輪５の角加速度は、例えば上記の式１，式２に基づいて算出可能である。このような演算により、電動機１の作動状態を直接的に表す情報を補償トルクΔTの値に反映させることができ、制御の応答性を向上させることができる。また、例えば車輪速センサ１９で検出される車輪速ωR，ωLの情報を利用できないような状況であっても、その車輪速ωR，ωLの値を推定することができ、補償トルクΔTの値を求めることができる。したがって、操舵に対する車体の旋回応答性を改善することができる。
　（５）上記の制御装置１０では、算出部１１が舵角δ及び車速Ｖに基づいてヨーレートγを算出する機能を有する。ヨーレートγは、例えば上記の式１０に基づいて算出可能である。このような演算により、運転者による操作入力の状態を表す情報をヨーレートγの値に反映させることができ、制御の応答性を向上させることができる。また、例えばヨーレートセンサ１７で検出されるヨーレートγの情報を利用できないような状況であっても、そのヨーレートγの値を推定することができる。
　（６）上記の制御装置１０では、算出部１１が上記の式６に従って補償トルクΔTを算出する機能を有する。このような演算により、制御構成を簡素化することができる。例えば、補償トルクΔTと車輪速ωR，ωLとの関係を規定した制御マップやテーブルが不要であり、短時間で精度よく補償トルクΔTの値を求めることができる。したがって、補償トルクΔTの算出速度や処理速度を上昇させることができ、ひいては制御の応答性を向上させることができる。また、式６を用いることで、慣性トルク差ΔTIdsだけでなく、車両のヨーレートγやヨー慣性モーメントの変化量を考慮して補償トルクΔTを算出することができる。したがって、車両の旋回性能や運動性能を向上させることができ、操舵に対する車体の旋回応答性をさらに改善することができる。
［５．変形例］
　上記の実施例はあくまでも例示に過ぎず、本実施例で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施例の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。また、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることができる。
　例えば、上記の実施例では車両の後輪に適用された制御装置を例示したが、前輪に同様の制御装置を適用することは可能であり、前後輪の両方に同様の制御装置を適用することも可能である。少なくとも、左右輪５を駆動する一対の電動機１と左右輪５にトルク差を付与する差動機構３とが搭載された車両であれば、上記の制御装置を適用することができ、上記の制御装置と同様の作用効果を獲得することができる。
　また、上記の実施例では差動機構３に遊星歯車機構が内蔵されているが、遊星歯車機構の代わりに差動歯車機構を内蔵させてもよい。また、シングルピニオン式の遊星歯車機構の代わりに、マルチピニオン式（ダブルピニオン式，トリプルピニオン式など）の遊星歯車機構を内蔵させてもよい。差動機構３の内部構造の種類にかかわらず、旋回阻害ヨーモーメントを打ち消すための補償トルクΔTを算出して車両に付与することで、上記の制御装置と同様の作用効果を獲得することができる。
１　電動機
２　減速機構
３　差動機構
４　車輪軸
５　左右輪
１０　制御装置
１１　算出部
１２　制御部
１５　舵角センサ
１６　車速センサ
１７　ヨーレートセンサ
１８　レゾルバ
１９　車輪速センサ
 

Claims (6)

  1. 　左右輪を駆動する一対の電動機と前記左右輪にトルク差を付与する差動機構とが搭載された車両の制御装置であって、
    　前記電動機から右輪に至る動力伝達経路における第一慣性トルクと前記電動機から左輪に至る動力伝達経路における第二慣性トルクとの差によって生じる旋回阻害ヨーモーメントを打ち消すための補償トルクを算出する算出部と、
    　前記一対の電動機の作動状態を制御して前記補償トルクを前記車両に付与する制御部と、
    を備えることを特徴とする、車両の制御装置。
  2. 　前記算出部が、前記左右輪の角加速度と前記車両の実際のヨー慣性モーメントからその目標値を減じた値と前記車両のヨーレートとに基づいて前記補償トルクを算出する
    ことを特徴とする、請求項１記載の車両の制御装置。
  3. 　前記算出部が、舵角及び車速に基づいて前記角加速度を算出する
    ことを特徴とする、請求項２記載の車両の制御装置。
  4. 　前記算出部が、前記電動機から出力される回転角速度であるモータ角速度に基づいて前記角加速度を算出する
    ことを特徴とする、請求項２または３記載の車両の制御装置。
  5. 　前記算出部が、舵角及び車速に基づいて前記ヨーレートを算出する
    ことを特徴とする、請求項２～４のいずれか１項に記載の車両の制御装置。
  6. 　前記算出部が、以下の式Ａに従って前記補償トルクを算出する
    ことを特徴とする、請求項１～５のいずれか１項に記載の車両の制御装置。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
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