JP4470481B2 - Electric vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気モータを駆動源とし、タイヤの転舵機構を持たない簡便な構成の電動車両の技術分野に属する。 The present invention belongs to the technical field of an electric vehicle having a simple configuration that uses an electric motor as a drive source and does not have a tire steering mechanism.
タイヤの転舵機構を持たない簡便な構成の車両形態としては、車両の後輪をキャスター形式とし、前輪を左右独立にモータ駆動するものが知られていて、この電動車両では、前輪のモータ出力を左右独立に調整することにより旋回半径の小さな旋回動作を実現するようにしている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、従来の電動車両にあっては、前輪に左右駆動力差を与えて旋回する構成であるため、車両旋回時の挙動は、車両後端が大回りする挙動となる。一方で、通常の前輪操舵の自動車の車両挙動は、車両前端が大回りする挙動である。したがって、通常の前輪操舵の自動車に慣れた運転者が、従来の電動車両を操作すると違和感が大きいという問題があった。 However, since the conventional electric vehicle is configured to turn with a difference in the left and right driving force applied to the front wheels, the behavior when the vehicle turns is a behavior in which the rear end of the vehicle turns largely. On the other hand, the vehicle behavior of a normal front-wheel-steered automobile is a behavior in which the front end of the vehicle turns largely. Therefore, there is a problem that a driver who is used to a normal front-wheel-steered vehicle has a sense of discomfort when operating a conventional electric vehicle.
また、従来の電動車両にあっては、車両の旋回特性が車速に応じて大きく変化することを考慮していない(車速に応じて車両の旋回特性が大きく変化することに関しては、安部著「自動車の運動と制御」平成6年5月31日山海堂発行などを参照)。そのため、常に低速に限定して走行し(例えば車速の上限が10km/h)、したがってその車速の範囲で車両の旋回特性がほぼ変わらないとみなせるような車両向きである。しかし、自動車のように車速が0km/hから100km/h以上まで変化する車両へ適用する場合には、車両の旋回特性が車速に応じて大きく変化することを考慮し、左右モータの出力を調整しなければならないという問題が生じる。 Moreover, in the conventional electric vehicle, it is not considered that the turning characteristic of the vehicle changes greatly according to the vehicle speed (for the change of the turning characteristic of the vehicle depending on the vehicle speed, “ Movement and control ”(see, for example, published by Sankaido on May 31, 1994). Therefore, it is suitable for a vehicle that always travels at a low speed (for example, the upper limit of the vehicle speed is 10 km / h), and therefore the turning characteristics of the vehicle can be regarded as almost unchanged within the range of the vehicle speed. However, when applied to vehicles such as automobiles where the vehicle speed changes from 0 km / h to 100 km / h or more, the left and right motor outputs are adjusted in consideration of the fact that the turning characteristics of the vehicle change greatly depending on the vehicle speed. The problem of having to do arises.
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、前輪にタイヤの転舵機構を持たない簡便な構成でありながら、通常の自動車に慣れた運転者が違和感少なく旋回でき、自動車としての高速走行やその車速での旋回動作を行うことができる電動車両を提供することを目的とする。 The present invention has been made paying attention to the above-mentioned problems, and while having a simple configuration without a tire steering mechanism on the front wheels, a driver accustomed to a normal automobile can turn with less discomfort and can operate at a high speed as an automobile. An object of the present invention is to provide an electric vehicle capable of running and turning at the vehicle speed.
上記目的を達成するため、本発明の電動車両では、電気モータにより左右輪に制駆動力および制駆動力差を発生させる後輪と、車体の重心位置が後輪寄りとされ、前記後輪と比較して車体横方向に小さな力しか発生せず、車体の向きに追従して回転する前輪と、旋回指令値、加減速指令値および車速検出値に応じて、前記電気モータの出力を演算するモータ出力演算手段と、を備え、前記モータ出力演算手段は、車両の旋回特性が所望の旋回特性となるように前記旋回指令値および前記車速検出値に応じて前記左右輪の電気モータの出力を調整する。 In order to achieve the above object, in the electric vehicle of the present invention, a rear wheel that generates a braking / driving force and a braking / driving force difference between the left and right wheels by an electric motor, a center of gravity position of the vehicle body is closer to the rear wheel, and the rear wheel Compared with the front wheel that generates only a small force in the lateral direction of the vehicle and rotates following the direction of the vehicle, the output of the electric motor is calculated according to the turn command value, the acceleration / deceleration command value, and the vehicle speed detection value. Motor output calculation means , wherein the motor output calculation means outputs the outputs of the left and right wheel electric motors according to the turning command value and the detected vehicle speed so that the turning characteristic of the vehicle becomes a desired turning characteristic. Adjust .
よって、本発明の電動車両にあっては、電気モータにより左右後輪に制駆動力差を発生させた場合、後輪と比較して車体横方向に小さな力しか発生しない前輪は車体の向きに追従して回転するため、前輪旋回時に車両前端が大回りする車両姿勢で旋回動作することが可能になる。また、モータ出力演算手段において、旋回指令値だけでなく車速検出値に応じて後輪左右駆動力差を調整するようにしたので、車速が大きく変化しそれに応じて車両の旋回特性が変化する場合にあっても、その変化に合わせて車両の挙動を安定に保つような旋回特性を実現することが可能になる。この結果、前輪にタイヤの転舵機構を持たない簡便な構成でありながら、通常の自動車に慣れた運転者が違和感少なく旋回でき、自動車としての高速走行やその車速での旋回動作を行うことができる。 Therefore, in the electric vehicle according to the present invention, when a braking / driving force difference is generated between the left and right rear wheels by the electric motor, the front wheel that generates only a small lateral force in the lateral direction of the vehicle compared to the rear wheel is directed toward the vehicle body. Since it follows and rotates, it becomes possible to turn in a vehicle posture in which the front end of the vehicle makes a large turn when turning the front wheel. Also, in the motor output calculation means, the difference between the rear wheel left and right driving force is adjusted according to not only the turn command value but also the vehicle speed detection value, so that the vehicle speed changes greatly and the turning characteristics of the vehicle change accordingly. Even in this case, it is possible to realize a turning characteristic that keeps the behavior of the vehicle stable in accordance with the change. As a result, while having a simple configuration without a tire steering mechanism on the front wheels, a driver accustomed to a normal car can turn with less discomfort, and can run at high speed as a car and turn at that speed. it can.
以下、本発明の電動車両を実施するための最良の形態を、図面に示す実施例1に基づいて説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out an electric vehicle of the present invention will be described based on Example 1 shown in the drawings.
まず、構成を説明する。
図1は実施例1の電動車両を示す全体システム図である。実施例1の電動車両は、図1に示すように、駆動力発生源としての電気モータ3RL、3RRを備えており、各々の電気モータ3RL、3RRの回転軸は、減速機4RL、4RRを介して、電動車両の後輪2RL、2RRに連結されている。ここで、2つの電気モータ3RL、3RRの出力特性、および、2つの減速機4RL、4RRの減速比、および、左右の2つの後輪2RL、2RRの半径はいずれも同じである。
First, the configuration will be described.
FIG. 1 is an overall system diagram illustrating an electric vehicle according to a first embodiment. As shown in FIG. 1, the electric vehicle according to the first embodiment includes electric motors 3RL and 3RR as driving force generation sources, and the rotation shafts of the electric motors 3RL and 3RR are connected to the reduction gears 4RL and 4RR. And connected to the rear wheels 2RL and 2RR of the electric vehicle. Here, the output characteristics of the two electric motors 3RL and 3RR, the reduction ratios of the two reduction gears 4RL and 4RR, and the radii of the two left and right rear wheels 2RL and 2RR are all the same.
前記電気モータ3RL、3RRは、いずれも永久磁石をロータに埋め込んだ三相同期モータである。リチウムイオンバッテリ6との電力授受を制御する駆動回路5RL、5RRが、それらの電気モータ3RL、3RRの力行および回生トルクを、統合コントローラ30から受信するトルク指令値tTRL(左後輪)、tTRR(右後輪)とそれぞれ一致するように調整する。ただし、トルク指令値通り出力すると後輪2RL、2RRが空転してしまう状況では、駆動回路5RL、5RRに対応する後輪2RL、2RRが空転しないよう、各後輪2RL、2RRごとにトルクを制限して出力する。そして、駆動回路5RL、5RRは、各々のモータ回転軸に取り付けられた図外の回転位置センサにより検出したモータ回転速度をそれぞれ統合コントローラ30(モータ出力演算手段)へ送信する。
Each of the electric motors 3RL and 3RR is a three-phase synchronous motor in which a permanent magnet is embedded in a rotor. Torque command values tTRL (left rear wheel), tTRR () in which the drive circuits 5RL and 5RR that control power transfer with the
ここで、後輪2RL、2RRが空転しないように各輪のモータトルクを制限して出力する方法としては、例えば、特開平6−98418号公報に開示されているように、車輪が路面から受ける反力を推定し、その推定値に基づき各輪のモータトルクを調整する方法、文献『Lateral Motion Stabilization with Feedback Controlled Wheels』(坂井ら6th International Symposium on Advanced Vehicle Control,2002)に開示されているように、モータトルクに対する車輪回転速度特性を表すモデルを使用し、そのモデルが出力する車輪回転速度と実回転速度との差に応じてモータトルクを各輪独立に調整する方法、あるいは、各輪のスリップ率が所定範囲内に収まるようにモータのトルクを各輪独立に調整する方法、などがあるが、いずれかの方式を用いればよいので、ここでは説明を省略する。 Here, as a method for limiting and outputting the motor torque of each wheel so that the rear wheels 2RL and 2RR do not slip, for example, as disclosed in JP-A-6-98418, the wheels receive from the road surface. A method of estimating the reaction force and adjusting the motor torque of each wheel based on the estimated value, as disclosed in the document “Lateral Motion Stabilization with Feedback Controlled Wheels” (Sakai et al. 6th International Symposium on Advanced Vehicle Control, 2002) In addition, using a model that represents the wheel rotation speed characteristics with respect to the motor torque, and adjusting the motor torque independently for each wheel according to the difference between the wheel rotation speed output by the model and the actual rotation speed, There is a method of adjusting the torque of the motor independently so that the slip ratio is within a predetermined range, but any method can be used, so the description is omitted here. To do.
前輪42FL、42FRは、前輪42FL、42FRの転舵回転軸41FL、41FRに備え付けられている。キャスター構造による左右前輪42FL、42FRのうち一輪の前輪42を図2に示す。前輪42の転舵回転軸41は、前輪42の中空支持部45の内側にあり、ベアリングを介して45に対して回転運動する。要素44,43および前輪42は、いずれも転舵回転軸41を中心として一体で回転するように支持されている。ここで、回転軸41の中心を延長したときの地表面との交点Pと、タイヤの回転中心点43の直下点Qとは、距離がζ(>0)となるよう構成しており、車両走行時には走行抵抗により、前輪42の転舵回転軸41の進む向きとタイヤの向きAとが一致するようにタイヤが自然に転舵する、いわゆるキャスターの構造としている。前輪42の中空支持部45には、中空支持部45が車両の前後左右方向に変形しにくいよう、車体前後方向と車体横方向にそれぞれ図外の支持軸があり車体と連結されている。また、中空支持部45には、上下方向に対して図外のバネおよびダンパーが備えられており、前輪42が路面から受ける上下方向の力を車体に伝えにくくしている。
The front wheels 42FL and 42FR are provided on the turning shafts 41FL and 41FR of the front wheels 42FL and 42FR. FIG. 2 shows one
また、前輪42には、部位44に図外の油圧システムによる摩擦ブレーキが備え付けられており、運転者によるブレーキペダル22の踏み込みに応じてブレーキ系の油圧が上昇し、油圧の上昇に応じて部位44に固定されたブレーキパッドが、前輪42と共に回転するディスクを挟み込むことで前輪42を制動させる。
In addition, the
前記後輪2RL、2RRにも図外の摩擦ブレーキが備え付けられており、前輪42と同様に、運転者によるブレーキペダル22の踏み込みに応じて後輪2RL、2RRを制動させる。更に、後輪2RL、2RRには左右輪を同じ大きさで転舵させるリンク51が接続されており、転舵用モータ52により、このリンク51を車両左右方向に移動させることで、後輪を転舵させる(後輪転舵手段)。前記転舵用モータ52には、モータ駆動回路53が接続されており、モータ駆動回路53は実舵角センサからの舵角検出値と統合コントローラ30から受信する後輪舵角目標値tδrに基づいて、後輪実転舵角が後輪舵角目標値tδrに一致するように転舵用モータ52のトルクを調整する。このような転舵装置としては、特開2003−19975号公報に開示されているものなどがある。
The rear wheels 2RL and 2RR are also provided with friction brakes (not shown), and the rear wheels 2RL and 2RR are braked in response to the driver's depression of the brake pedal 22, as with the
なお、図1の電動車両の前後重心位置は、後輪寄りになるように後輪2RL、2RRの前後位置に、電気モータ3RL、3RRやバッテリなどが配置されている。例えば、前輪45FL、45FRと後輪2RL、2RRの輪荷重比が、2:8となるように前後重心位置を設計しておく。 In addition, electric motors 3RL, 3RR, a battery, etc. are arrange | positioned in the front-back position of rear-wheel 2RL, 2RR so that the front-back center-of-gravity position of the electric vehicle of FIG. For example, the front-rear center of gravity position is designed so that the wheel load ratio between the front wheels 45FL and 45FR and the rear wheels 2RL and 2RR is 2: 8.
前記統合コントローラ30には、アクセルペダルセンサ23によって検出するアクセル開度信号と、ブレーキペダルセンサ22によって検出するブレーキ踏力信号と、ステアリングホイール11の回転軸に取り付けられた操舵角センサ21によって検出するステアリングホイール11の回転角信号と、車両重心位置に取り付けられた加速度センサ24によって検出する車体横加速度(車幅方向の加速度)および前後加速度信号と、ヨーレートセンサ8によって検出するヨーレート信号と、運転者によって操作されるシフトレバー25の状態信号と、左右前輪42FL、42FRの転舵回転軸43FL、43FRにそれぞれ取り付けられた前輪回転センサ49,50によって左右それぞれ検出する前輪回転速度信号が入力される。
The integrated
前記シフトレバー25のシフト位置としては、車両停止時のみ選択可能でパーキング時に使用する位置「P」、通常前進走行時に使用する位置「D」、通常後退走行時に使用する位置「R」、モードAでの前進走行時に使用する位置「A」、モードAでの後退走行時に使用する位置「AR」、モードBでの旋回時に使用する位置「B」がある。ここで、前記モードAは、旋回内輪の後輪近傍を旋回中心として、車両を回転させる運転モードであり、前記モードBは、左右後輪輪の間の点を旋回中心として車両を回転させる運転モードである。
The shift position of the
これらのシフト位置は、シフトレバー25の操作により運転者が選択する。前記統合コントローラ30は、これらの信号に基づいて後左輪モータ3RLへのトルク指令値tTRL、後右輪モータ3RRへのトルク指令値tTRR、後輪舵角目標値tδrを演算し、各モータ3RL、3RRの駆動回路5RL、5RRに送信する。ここで、後左輪モータ3RLへのトルク指令値tTRL、後右輪モータ3RRへのトルク指令値tTRRは、いずれも単位はNmで、車両を前向きに加速させる向きを正とする。後輪舵角目標値tδrは、単位はradで左に転舵する向きを正とする。
These shift positions are selected by the driver by operating the
次に、作用を説明する。 Next, the operation will be described.
[モード選択制御処理]
図3は実施例1の統合コントローラ30にて実行されるモード選択制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。なお、統合コントローラ30は、マイクロコンピュータのほかにRAM/ROMなどの周辺部品を備えており、図3のフローチャートを一定時間毎、例えば5ms毎に実行する。
[Mode selection control processing]
FIG. 3 is a flowchart showing the flow of the mode selection control process executed by the
ステップS401では、各センサ信号や、駆動回路5RL、5RRからの受信信号をRAM変数に格納し、ステップS402へ移行する。具体的には、アクセル開度信号を変数APS(単位は%で、全開時を100%とする。)に格納し、ブレーキ踏力信号を変数BRK(単位はPa)に格納し、ステアリングホイール11の回転角信号を変数δ(単位はradで、反時計回りを正とする。)に格納し、車体横加速度信号を変数YG(図1の左旋回時の向きを正にとる)に格納し、車体ヨーレート信号を変数γ(図1の左旋回時の向きを正にとる)に格納し、車体横加速度信号を変数YG(図1の左旋回時の向きを正にとる)に格納し、シフトレバー信号を変数SFTに格納する。また、左前輪回転センサ49からの回転速度信号は変数NFLに、右前輪回転センサ50からの回転速度信号を変数NFR(いずれも単位はrad/sで、車両が前進する向きを正とする。)に格納する。さらに、駆動回路5RL、5RRから受信する信号についても、それぞれのモータの回転速度を変数NRL、NRR(いずれも単位はrad/sで、車両が前進する向きを正とする。)に格納する。
In step S401, each sensor signal and the received signals from the drive circuits 5RL and 5RR are stored in the RAM variable, and the process proceeds to step S402. Specifically, the accelerator opening signal is stored in a variable APS (unit is% and fully opened is 100%), the brake pedal force signal is stored in a variable BRK (unit is Pa), and the
ステップS402では、車両の速度V(単位はm/sで、車両が前進する向きを正とする)を次式で演算し、ステップS403へ移行する(車速検出手段)。
V=(NFL*Rf+NFR*Rf+NRL/GG*Rr+NRR/GG*Rr)*R/4
ここで、Rfは前輪の半径、Rrは後輪の半径、GGは後輪の減速機の減速比である。
In step S402, the vehicle speed V (unit is m / s, and the direction in which the vehicle moves forward is positive) is calculated by the following equation, and the process proceeds to step S403 (vehicle speed detecting means).
V = (NFL * Rf + NFR * Rf + NRL / GG * Rr + NRR / GG * Rr) * R / 4
Here, Rf is the radius of the front wheel, Rr is the radius of the rear wheel, and GG is the reduction ratio of the reduction gear of the rear wheel.
ステップS403では、シフトレバー位置がパーキング時に使用する位置「P」であるか否かを判定し、「P」の場合、ステップS404へ移行し、tTRL=tTRR=tδr=0として本ルーチンを終了する。そうでない場合にはステップS410へ移行する。 In step S403, it is determined whether or not the shift lever position is the position “P” used during parking. If “P”, the process proceeds to step S404, and this routine is terminated with tTRL = tTRR = tδr = 0. . Otherwise, the process proceeds to step S410.
ステップS410では、シフトレバー位置が「D」もしくは「A」もしくは「B」であるか否かを判定し、シフトレバー位置が「D」もしくは「A」もしくは「B」である場合、ステップS411へ移行し、そうでない場合にはステップS420へ移行する。 In step S410, it is determined whether or not the shift lever position is “D”, “A”, or “B”. If the shift lever position is “D”, “A”, or “B”, the process proceeds to step S411. If not, the process proceeds to step S420.
ステップS411では、シフトレバー位置が「B」であり、かつ、車速Vが第2車速しきい値Vb(例えば、1m/s)未満であるか否かを判定し、Yesである場合、ステップS412へ移行し、後述のモードB時の演算ルーチンを実行し、本ルーチンを終了する。そうでない場合にはステップS413へ移行する。 In step S411, it is determined whether or not the shift lever position is “B” and the vehicle speed V is less than a second vehicle speed threshold value Vb (for example, 1 m / s). If yes, step S412 is performed. , The calculation routine in mode B described later is executed, and this routine is terminated. Otherwise, the process proceeds to step S413.
ステップS413では、シフトレバー位置が 「A」であり、かつ車速Vが第1車速しきい値Va(例えば、3m/s)未満であるか否かを判定し、Yesである場合、ステップS414へ移行し、後述のモードA時の演算ルーチンを実行し、本ルーチンを終了する。そうでない場合にはステップS415へ移行し、後述のモードD時の演算ルーチンを実行し、本ルーチンを終了する。 In step S413, it is determined whether or not the shift lever position is “A” and the vehicle speed V is less than a first vehicle speed threshold value Va (for example, 3 m / s). If yes, the process proceeds to step S414. Then, the calculation routine in mode A, which will be described later, is executed, and this routine ends. If not, the process proceeds to step S415, an arithmetic routine in mode D described later is executed, and this routine is terminated.
ステップS410からステップS420へ移行した場合は、ステップS420にて、シフトレバー位置が「AR」であり、かつ、車速Vの絶対値|V|が所定値Var(例えば、2m/s)未満であるか否かを判定し、Yesである場合、ステップS421へ移行し、後述のモードAR時の演算ルーチンを実行し、本ルーチンを終了する。そうでない場合にはステップS422へ移行し後述のモードR時の演算ルーチンを実行し、本ルーチンを終了する。 When the process proceeds from step S410 to step S420, in step S420, the shift lever position is “AR” and the absolute value | V | of the vehicle speed V is less than a predetermined value Var (for example, 2 m / s). If YES in step S421, the flow advances to step S421 to execute a calculation routine in mode AR described later, and this routine ends. If not, the process proceeds to step S422, an arithmetic routine for mode R described later is executed, and this routine is terminated.
[モード選択制御作用]
シフトレバー25のシフト位置として車両停止時のみ選択可能でパーキング時に使用する「P」位置が選択されたときは、図3のフローチャートにおいて、ステップS401→ステップS402→ステップS403→ステップS404へと進む流れとなり、ステップS404では、後左輪モータ3RLへのトルク指令値tTRL、後右輪モータ3RRへのトルク指令値tTRR、後輪舵角目標値tδrは、tTRL=tTRR=tδr=0として本ルーチンを終了する。
[Mode selection control action]
When the shift position of the
シフトレバー25のシフト位置として、「D」または「A」または「B」の位置が選択されたときであって、「A」位置選択条件と「B」位置選択条件の何れも成立しないときは、図3のフローチャートにおいて、ステップS401→ステップS402→ステップS403→ステップS410→ステップS411→ステップS413→ステップS415へと進む流れとなり、ステップS415では、通常前進走行時に使用するモードD時の演算ルーチンを実行し、本ルーチンを終了する。
When “D” or “A” or “B” is selected as the shift position of the
シフトレバー25のシフト位置として、「D」または「A」または「B」の位置が選択されたときであって、「A」位置選択で、かつ、V<VaというA位置選択条件が成立するときは、図3のフローチャートにおいて、ステップS401→ステップS402→ステップS403→ステップS410→ステップS411→ステップS413→ステップS414へと進む流れとなり、ステップS414では、極低速前進走行時に使用するモードA時の演算ルーチンを実行し、本ルーチンを終了する。
すなわち、「A」位置選択であっても、車速Vが第1設定しきい値Va以上のときは、ステップS415へと進み、モードD時の演算ルーチンを実行するというように、モードAへの移行が禁止される。このため、車両進行中に急に運転モードAに移行することによる車両挙動不安定化を抑制できる。
When the position of “D”, “A”, or “B” is selected as the shift position of the
That is, even when the “A” position is selected, when the vehicle speed V is equal to or higher than the first set threshold value Va, the process proceeds to step S415, and the calculation routine for mode D is executed. migration Ru is prohibited. For this reason, it is possible to suppress instability of vehicle behavior due to abrupt transition to driving mode A while the vehicle is traveling.
シフトレバー25のシフト位置として、「D」または「A」または「B」の位置が選択されたときであって、「B」位置選択で、かつ、V<VbというB位置選択条件が成立するときは、図3のフローチャートにおいて、ステップS401→ステップS402→ステップS403→ステップS410→ステップS411→ステップS412へと進む流れとなり、ステップS412では、極低速旋回時に使用するモードB時の演算ルーチンを実行し、本ルーチンを終了する。
すなわち、「B」位置選択であっても、車速Vが第2設定しきい値Vb以上のときは、ステップS413→ステップS415へと進み、モードD時の演算ルーチンを実行するというように、モードBへの移行が禁止される。このため、車両進行中に急に運転モードBに移行することによる車両挙動不安定化を抑制できる。
When the position of “D”, “A”, or “B” is selected as the shift position of the
That is, even in the “B” position selection, when the vehicle speed V is equal to or higher than the second set threshold value Vb, the process proceeds from step S413 to step S415 and the calculation routine in mode D is executed. the transition to B is Ru is prohibited. For this reason, it is possible to suppress instability of vehicle behavior due to abrupt transition to driving mode B while the vehicle is traveling.
シフトレバー25のシフト位置としてモードAでの後退走行時に使用する「AR」位置が選択されたときであって、車速絶対値|V|が所定値Var未満というAR位置選択条件が成立するときは、図3のフローチャートにおいて、ステップS401→ステップS402→ステップS403→ステップS410→ステップS420→ステップS421へと進む流れとなり、ステップS421では、後退走行時に使用するモードAR時の演算ルーチンを実行し、本ルーチンを終了する。
すなわち、「AR」位置選択であっても、車速絶対値|V|が所定値Var以上のときは、ステップS420→ステップS422へと進み、モードR時の演算ルーチンを実行するというように、モードARへの移行が禁止される。このため、後退走行時に急に運転モードARに移行することによる車両挙動不安定化を抑制できる。
When the “AR” position used during reverse travel in mode A is selected as the shift position of the
That is, even in the “AR” position selection, if the vehicle speed absolute value | V | is equal to or greater than the predetermined value Var, the process proceeds from step S420 to step S422, and the calculation routine in mode R is executed. Transition to AR is prohibited. For this reason, the vehicle behavior instability caused by suddenly shifting to the driving mode AR when traveling backward can be suppressed.
シフトレバー25のシフト位置として通常後退走行時に使用する「R」位置が選択されたときは、図3のフローチャートにおいて、ステップS401→ステップS402→ステップS403→ステップS410→ステップS420→ステップS422へと進む流れとなり、ステップS422では、通常後退走行時に使用するモードR時の演算ルーチンを実行し、本ルーチンを終了する。
When the “R” position used during normal reverse travel is selected as the shift position of the
[規範モデル応答を実現するコントローラの設計原理および演算形態について]
さて次にステップS415のモードD時の演算ルーチン(図5)、ステップS414のモードA時の演算ルーチン(図8)、ステップS412のモードB時の演算ルーチン(図10)、ステップS422のモードR時の演算ルーチン(図12)、ステップS421のモードAR時の演算ルーチン(図14)において、後左輪モータ3RLへのトルク指令値tTRL、後右輪モータ3RRへのトルク指令値tTRR、後輪舵角目標値tδrを演算する方法について、順次説明するが、各演算ルーチンでの演算処理を説明する前に、まず、その演算原理および実現方法について説明する。
[About the design principle and operation form of the controller that realizes the reference model response]
Next, the calculation routine in step S415 in mode D (FIG. 5), the calculation routine in step S414 in mode A (FIG. 8), the calculation routine in step S412 in mode B (FIG. 10), and the mode R in step S422 In the time calculation routine (FIG. 12) and the calculation routine in the mode AR of step S421 (FIG. 14), the torque command value tTRL to the rear left wheel motor 3RL, the torque command value tTRR to the rear right wheel motor 3RR, and the rear wheel steering The method for calculating the target angle value tδr will be described in order. Before describing the calculation processing in each calculation routine, the calculation principle and the implementation method will be described first.
「自動車の運動と制御」(山海堂)には、前後輪を操舵する車両挙動の運動方程式が示されている。例えば、p194には前輪舵角δf[rad]と後輪舵角δr[rad]を操作量とし、車両のヨーレートγ[rad/s]および車体重心位置の車体すべり角β[rad]を状態量としたときの運動方程式が示されている。この運動方程式は、車速V[m/s]は一定(dV=0)かつV≠0かつ滑り角(β[rad])は微少(|β|<<1、sinβ?β、cosβ?1)などの前提で導出している。 “Motor motion and control” (Sankaido) shows the equation of motion of the vehicle behavior for steering the front and rear wheels. For example, for p194, the front wheel rudder angle δf [rad] and the rear wheel rudder angle δr [rad] are the manipulated variables, and the vehicle yaw rate γ [rad / s] and the vehicle slip angle β [rad] at the vehicle body center of gravity are the state variables. The equation of motion is shown. This equation of motion shows that the vehicle speed V [m / s] is constant (dV = 0), V ≠ 0, and the slip angle (β [rad]) is very small (| β | << 1, sinβ? Β, cosβ? 1). Derived on the premise of.
本運動方程式の考え方は、本発明の実施例1の電動車両にも拡張して適用できる。即ち、右輪の駆動力をu[N]、左輪の駆動力を-u[N] とする操作量を付加し、前輪を図2のキャスター形式とすることによる作用として、前輪で発生する横力がほぼ0として、運動方程式を次のように導出することができる。
ここで、Lrは後輪軸と重心との距離[m]、Ltは後輪のトレッドベース距離/2[m]、mは車重[kg]、Iγはヨー慣性モーメント[Nmss]である。また、Krは後輪タイヤコーナリングスティッフネス[N/rad] であり、後輪ステアリング剛性の影響によるステアリング角に対するコーナリングパワーの低下分も加味した値である。Vは車速[m/s]であり、γはヨーレート[rad/s]、βは車体重心位置の車体すべり角[rad]である。
「自動車の運動と制御」(山海堂)p52に記されているように横力Y[N]とヨーレートγ[rad/s]と滑り角β[rad]は次の関係にある。
Y=mV(dβ/dt+γ) …(A2)
The concept of the equation of motion can be applied to the electric vehicle according to the first embodiment of the present invention. That is, by adding the operation amount that the driving force of the right wheel is u [N] and the driving force of the left wheel is -u [N], and the front wheel is the caster type of FIG. Assuming that the force is almost zero, the equation of motion can be derived as follows.
Here, Lr is the distance [m] between the rear wheel shaft and the center of gravity, Lt is the tread base distance / 2 [m] of the rear wheel, m is the vehicle weight [kg], and Iγ is the yaw moment of inertia [Nmss]. Kr is the rear wheel tire cornering stiffness [N / rad], which takes into account the decrease in cornering power with respect to the steering angle due to the influence of the rear wheel steering stiffness. V is the vehicle speed [m / s], γ is the yaw rate [rad / s], and β is the vehicle slip angle [rad] at the center of gravity of the vehicle.
As described in “Vehicle Movement and Control” (Sankaido) p52, the lateral force Y [N], the yaw rate γ [rad / s], and the slip angle β [rad] have the following relationship.
Y = mV (dβ / dt + γ) (A2)
これらの運動方程式は、微分演算子sを用いて次の形に書き換えられる。
β={Q12(s)/Qden(s)}・δr+{Q13(s)/Qden(s)}・u
γ={Q22(s)/Qden(s)}・δr+{Q23(s)/Qden(s)}・u
Y={Q32(s)/Qden(s)}・δr+{Q33(s)/Qden(s)}・u …(A3)
そして、Q12(s)、Q13(s)、Q22(s)、Q23(s)、Q32(s)、Q33(s)、Qden(s)は、いずれも車速Vの関数になっており、次の式で表される。
Q12(s)=2VKr(Iγs+mVLr)
Q13(s)=-2Lt(mV2−2LrKr)
Q22(s)=-2mV2KrLrs
Q23(s)=2VLt(mVs+2Kr)
Q32(s)=2mV2KrIγs2
Q33(s)=4mVLtKr(Lrs+V)
Qden(s)=mV2Iγs2+2VKr(mLr2+Iγ)s+2mV2LrKr … (A4)
These equations of motion can be rewritten into the following form using the differential operator s.
β = {Q 12 (s) / Qden (s)} · δr + {Q 13 (s) / Qden (s)} · u
γ = {Q 22 (s) / Qden (s)} · δr + {Q 23 (s) / Qden (s)} · u
Y = {Q 32 (s) / Qden (s)} · δr + {Q 33 (s) / Qden (s)} · u (A3)
Q 12 (s), Q 13 (s), Q 22 (s), Q 23 (s), Q 32 (s), Q 33 (s), and Qden (s) are all functions of the vehicle speed V. It is expressed by the following formula.
Q 12 (s) = 2VKr (I γ s + mVLr)
Q 13 (s) = -2Lt (mV 2 -2LrKr)
Q 22 (s) = -2mV 2 KrLrs
Q 23 (s) = 2VLt (mVs + 2Kr)
Q 32 (s) = 2mV 2 KrI γ s 2
Q 33 (s) = 4mVLtKr (Lrs + V)
Qden (s) = mV 2 I γ s 2 + 2VKr (
「自動車の運動と制御」(山海堂)p203-p207には、ステアリング操作量δに対する、車両のヨーレートγおよび滑り角βの応答が望ましい伝達特性(規範モデル)となるように、前輪舵角の指令値δf*と後輪舵角の指令値δr*を生成するコントローラの導出方法も示されている。この方法に従えば、本発明の実施例1において、ステアリング操作量δに対するヨーレートγおよび滑り角βの応答が望ましい伝達特性(規範モデル)となるように、左右輪の駆動力差の指令値u*と後輪舵角の指令値δf*を演算するコントローラ(図4(a)中のP1(s)とP2(s))を以下のように導くことができる。 “Automotive motion and control” (Sankaido) p203-p207, the front wheel rudder angle is adjusted so that the response of the vehicle yaw rate γ and slip angle β to the steering operation amount δ is a desirable transfer characteristic (reference model). A controller derivation method for generating the command value δf * and the rear wheel steering angle command value δr * is also shown. According to this method, in the first embodiment of the present invention, the command value u of the driving force difference between the left and right wheels is set so that the response of the yaw rate γ and the slip angle β to the steering operation amount δ is a desirable transmission characteristic (reference model). A controller (P1 (s) and P2 (s) in FIG. 4 (a)) for calculating * and the rear wheel steering angle command value δf * can be derived as follows.
いま、ステアリング操作量δに対するヨーレートγの望ましい伝達特性(規範モデル)をGγδ、ステアリング操作量δに対する滑り角βの望ましい伝達特性(規範モデル)をGβδとおき、例えば次の特性とする。
Gγδ=m2/(s2+2wns+wn2)
Gβδ=0 …(A5)
Now, let G γδ be the desired transfer characteristic (normative model) of yaw rate γ with respect to the steering operation amount δ, and G βδ be the desired transfer characteristic (normative model) of the slip angle β with respect to the steering operation amount δ.
G γδ = m2 / (s 2 + 2wns + wn 2 )
G βδ = 0 (A5)
つまり、ステアリング操作量δに対するヨーレートγの望ましい応答を滑らかな2次応答特性(例えば、wn=4π,m2=wn2/4)とし、ステアリング操作量δによらず常に滑り角βが0となるように設定する。
ところで、図4(a)において、ステアリング操作量δとヨーレートγとの関係、および、ステアリング操作量δと滑り角βとの関係は、次の関係にある。ここで、1/Td(s)は、後輪操舵系のサーボ遅れである。
β=({Q13(s)/Qden(s)}p1(s)+{Q12(s)/Qden(s)}・{p2(s)/Td(s)})δ
γ=({Q23(s)/Qden(s)}p1(s)+{Q22(s)/Qden(s)}・{p2(s)/Td(s)})δ …(A6)
したがって、この伝達特性を、それぞれ望ましい伝達特性Gβδ、Gγδと一致させるという条件から、式(A7)が導かれ、
Gβδ=0={Q13(s)/Qden(s)}p1(s)+{Q12(s)/Qden(s)}・{p2(s)/Td(s)}
Gγδ=m2/(s2+2wns+wn2)
That is, desired response smooth second order response of the yaw rate γ for steering operation amount [delta] (e.g., wn = 4π, m2 =
In FIG. 4A, the relationship between the steering operation amount δ and the yaw rate γ and the relationship between the steering operation amount δ and the slip angle β are as follows. Here, 1 / Td (s) is the servo delay of the rear wheel steering system.
β = ({Q 13 (s ) / Qden (s)} p1 (s) + {Q 12 (s) / Qden (s)} · {p2 (s) / Td (s)}) δ
γ = ({Q 23 (s ) / Qden (s)} p1 (s) + {Q 22 (s) / Qden (s)} · {p2 (s) / Td (s)}) δ ... (A6)
Therefore, the equation (A7) is derived from the condition that these transfer characteristics are made to coincide with the desired transfer characteristics G βδ and G γδ , respectively.
G βδ = 0 = {Q 13 (s) / Qden (s)} p1 (s) + {Q 12 (s) / Qden (s)} · {p2 (s) / Td (s)}
G γδ = m2 / (s 2 + 2wns + wn 2 )
={Q23(s)/Qden(s)}p1(s)+{Q22(s)/Qden(s)}・{p2(s)/Td(s)} …(A7)
この連立方程式を解き、式(A4)の関係式を用いることで、コントローラP1(s)とP2(s)は式(A8)のように導出できる。ここで後輪操舵のサーボ遅れについては、時定数τ(例えば、τ=0.1[s])の一次遅れとし、つまり、Td=τs+1としている。
p1(s)={m2/2Lt}{(Iγs+mVLr)/(s2+2wns+wn2)}
p2(s)={m2(mV2−2LrKr)/2VKr}{(τs+1)/(s2+2wns+wn2)} …(A8)
= {Q 23 (s) / Qden (s)} p1 (s) + {Q 22 (s) / Qden (s)} · {p2 (s) / Td (s)} ... (A7)
By solving this simultaneous equation and using the relational expression of equation (A4), controllers P1 (s) and P2 (s) can be derived as in equation (A8). Here, the servo delay of the rear wheel steering is a first-order delay of a time constant τ (for example, τ = 0.1 [s]), that is, Td = τs + 1.
p1 (s) = {m2 / 2Lt} {(I γ s + mVLr) / (s 2 + 2wns + wn 2 )}
p2 (s) = {m2 (mV 2 −2LrKr) / 2VKr} {(τs + 1) / (s 2 + 2wns + wn 2 )}… (A8)
このように本発明の実施例1において、ステアリング操作量δに対する、ヨーレートγおよび滑り角βの応答が望ましい伝達特性(規範モデル)となるように、左右輪の駆動力差の指令値u*と後輪舵角の指令値δf*を演算するコントローラ(図4(a)中のP1(s)とP2(s))を導くことができる。 As described above, in the first embodiment of the present invention, the command value u * for the driving force difference between the left and right wheels is set so that the response of the yaw rate γ and the slip angle β to the steering operation amount δ is a desirable transmission characteristic (reference model). A controller (P1 (s) and P2 (s) in FIG. 4 (a)) for calculating the rear wheel steering angle command value δf * can be derived.
さて次に、式(A8)のコントローラP1(s)とP2(s)の実現方法について説明する。P1(s)とP2(s)は次の(A9)式で書き直せるため、(A9)式の実現方法を説明する。b0,b1は車速Vの関数である。
yx=(b1s+b0)/(s2+2wns+wn2) …(A9)
式(A9)は図4(b)のように書き換えることができる。よって、所定時間ごとに(例えば、5ms毎に)、まず、図4(b)中の積分演算を例えばオイラー近似で行なうことで、X2,X1を更新し、次に、b0,b1を車速Vに応じて逐次更新した上で、最後にX2,X1,b0,b1から出力yxを時々刻々と演算することで実現できる。
Next, a method for realizing the controllers P1 (s) and P2 (s) in the equation (A8) will be described. Since P1 (s) and P2 (s) can be rewritten by the following equation (A9), a method for realizing the equation (A9) will be described. b0 and b1 are functions of the vehicle speed V.
yx = (b1s + b0) / (s 2 + 2wns + wn 2 )… (A9)
Equation (A9) can be rewritten as shown in FIG. Therefore, at predetermined time intervals (for example, every 5 ms), first, X2 and X1 are updated by performing the integration operation in FIG. 4B by Euler approximation, for example, and then b0 and b1 are set to the vehicle speed V. This is realized by sequentially updating the output yx from X2, X1, b0, and b1 from time to time.
[モードD時の演算ルーチン]
図3中のステップS415のモードD時の演算ルーチンでは、図5のフローチャートを実行する。
[Calculation routine in mode D]
In the calculation routine in mode D of step S415 in FIG. 3, the flowchart of FIG. 5 is executed.
ステップS501では、車両の目標駆動力tTDを演算する。演算は、予めROMに格納してあるマップMAP_tTD(V、APS)を表引きすることで行なう。マップMAP_tTD(V、APS)は、車速Vとアクセル開度APSを軸とした特性データであり、例えば図6のように設定しておく。 In step S501, the target driving force tTD of the vehicle is calculated. The calculation is performed by referring to a map MAP_tTD (V, APS) stored in advance in the ROM. The map MAP_tTD (V, APS) is characteristic data with the vehicle speed V and the accelerator opening APS as axes, and is set as shown in FIG. 6, for example.
ステップS503〜S506では、ステアリングホイール回転角δおよび車速Vに応じて、後輪左右モータに発生させる駆動力差分の目標トルクtU[Nm]および後輪操舵指令値δtrを演算する。演算は、上記設計原理を踏まえ、ステアリングホイール回転角δに対するヨーレートの応答が規範モデル応答と一致し、ステアリングホイール回転角δに対する車体すべり角の応答も規範モデル応答と一致するように演算する。ステアリングホイール回転角δに対するヨーレートの規範モデル応答は、式(A5)に示す2次伝達特性とし、ステアリングホイール回転角δに対する車体すべり角の規範モデル応答は常に0として説明する。 In steps S503 to S506, the target torque tU [Nm] and the rear wheel steering command value δtr of the driving force difference generated in the rear wheel left and right motors are calculated according to the steering wheel rotation angle δ and the vehicle speed V. Based on the above design principle, the calculation is performed so that the response of the yaw rate to the steering wheel rotation angle δ matches the reference model response, and the response of the vehicle slip angle to the steering wheel rotation angle δ also matches the reference model response. The reference model response of the yaw rate with respect to the steering wheel rotation angle δ is assumed to be the secondary transfer characteristic shown in the equation (A5), and the reference model response of the vehicle body slip angle with respect to the steering wheel rotation angle δ is always assumed to be zero.
ステップS503では、ステップS420で演算した車速Vを用い、式(A8)一段目の式について、式(A9)のb0,b1に対応する値を次のように演算する。
b1=m2*Ir/2/Lt
b0=m2*m*V*Lr/2/Lt …(B1)
ここでm2は、ステアリングホイール回転角δに対するヨーレートの定常値が、例えば、δ/4となるように、
m2=wn2/4 (wnは、例えば4πとする)
としておく。mおよびIrおよびLrおよびLtは車両設計値を用いる。
In step S503, the vehicle speed V calculated in step S420 is used to calculate the values corresponding to b0 and b1 in equation (A9) for the first equation in equation (A8) as follows.
b1 = m2 * Ir / 2 / Lt
b0 = m2 * m * V * Lr / 2 / Lt (B1)
Here, m2 is such that the steady value of the yaw rate with respect to the steering wheel rotation angle δ is, for example, δ / 4.
m2 = wn 2/4 (wn is set to, for example, 4 [pi])
Keep it as Vehicle design values are used for m, Ir, Lr, and Lt.
ステップS504では、前回のステップS504を実行した時のX2、X1を用い、図4(b)の積分演算をオイラー近似することでX2、X1を更新する。図4(b)中のuxはステアリングホイール回転角δであり、出力yxは左右輪の駆動力差指令値tUである。演算する際には図4(b)中のX2、X1としては、ステップS504で使用する変数として、変数X2a、X1aを用いることとする。図4(b)のX2、X1を更新した後は、それらの値とステップS503で求めたb0、b1に応じ、図4(b)に示す関係式から出力yxを演算することで、左右輪の駆動力差指令値tUを演算する。 In step S504, X2 and X1 at the time when the previous step S504 was executed are used, and X2 and X1 are updated by Euler approximation of the integral calculation of FIG. 4B. In FIG. 4B, ux is the steering wheel rotation angle δ, and the output yx is the driving force difference command value tU for the left and right wheels. When calculating, variables X2a and X1a are used as variables used in step S504 as X2 and X1 in FIG. After updating X2 and X1 in FIG. 4 (b), the left and right wheels are calculated by calculating the output yx from the relational expression shown in FIG. 4 (b) according to the values and b0 and b1 obtained in step S503. The driving force difference command value tU is calculated.
ステップS505では、ステップS420で演算した車速Vを用い、式(A8)二段目の式について、式(A9)のb0、b1に対応する値を次のように演算する。なお0割を防止する意味で車速Vについては最小値をVmin(例えば、1m/s)に制限して演算を行なう。
b1=m2*(m*V*V−2*Lr*Kr)/2/V/Kr*τ
b0=m2*(m*V*V−2*Lr*Kr)/2/V/Kr …(B2)
ここで、mおよびIrおよびLrおよびLtおよびKrは車両設計値を用いる。またτは、後輪操舵系のサーボ遅れに合わせて例えば0.1程度に設定する。
In step S505, the vehicle speed V calculated in step S420 is used to calculate the values corresponding to b0 and b1 in equation (A9) for the equation in the second stage of equation (A8) as follows. In order to prevent 0%, the vehicle speed V is calculated by limiting the minimum value to Vmin (for example, 1 m / s).
b1 = m2 * (m * V * V-2 * Lr * Kr) / 2 / V / Kr * τ
b0 = m2 * (m * V * V-2 * Lr * Kr) / 2 / V / Kr (B2)
Here, m, Ir, Lr, Lt, and Kr use vehicle design values. Also, τ is set to, for example, about 0.1 in accordance with the servo delay of the rear wheel steering system.
ステップS506では、前回のステップS506を実行した時のX2、X1を用い、図4(b)の積分演算をオイラー近似することでX2、X1を更新する。図4(b)中のuxはステアリングホイール回転角δであり、出力yxは後輪操舵指令値tδrである。演算する際には図4(b)中のX2、X1としては、ステップS504で使用する変数として、変数X2b、X1bを用いることとする。図4(b)のX2、X1を更新した後は、それらの値とステップS505で求めたb0、b1に応じ、図4(b)に示す関係式から出力yxを演算することで、後輪操舵指令値tδrを演算する。 In step S506, X2 and X1 at the time when the previous step S506 was executed are used, and X2 and X1 are updated by Euler approximation of the integral calculation in FIG. 4B. In FIG. 4B, ux is the steering wheel rotation angle δ, and the output yx is the rear wheel steering command value tδr. When calculating, variables X2b and X1b are used as variables used in step S504 as X2 and X1 in FIG. After updating X2 and X1 in FIG. 4 (b), the rear wheel is calculated by calculating the output yx from the relational expression shown in FIG. 4 (b) according to these values and b0 and b1 obtained in step S505. A steering command value tδr is calculated.
ステップS507では、目標駆動力tTDと目標左右駆動力差tUから、後輪へのトルク指令値tTRL、tTRRを次式で演算する。
TTRL=tTD*Rr/GG/2-tU*Rr/GG
TTRR=tTD*Rr/GG/2+tU*Rr/GG …(B3)
ステップS507の演算後、本ルーチンを終了する。
In step S507, torque command values tTRL and tTRR to the rear wheels are calculated from the target driving force tTD and the target left / right driving force difference tU by the following equation.
TTRL = tTD * Rr / GG / 2-tU * Rr / GG
TTRR = tTD * Rr / GG / 2 + tU * Rr / GG… (B3)
After the calculation in step S507, this routine ends.
以上の車両挙動シミュレーション例を図7に示す。車重は1670kg。減速機の減速比は4としている。車速100km/hで走行中に、時刻0にてステアリングホイールをステップ的に操舵した場合の結果例である。図7(a)は時系列波形であり、図7(b)は車両軌跡(上空から見た図)である。車体滑り角をほぼ常に0付近に保ちつつ、旋回動作を行なっており、所望の動作を実現できていることを確認できる。
An example of the above vehicle behavior simulation is shown in FIG. The vehicle weight is 1670kg. The reduction ratio of the reduction gear is set to 4. This is an example of the result when the steering wheel is steered stepwise at
[モードA時の演算ルーチン]
図3中のステップS414のモードA時の演算ルーチンでは、図8のフローチャートを実行する。
[Calculation routine in mode A]
In the calculation routine in mode A of step S414 in FIG. 3, the flowchart of FIG. 8 is executed.
ステップS801では、後輪軸の中心位置の目標速度tVを演算する。例えば、アクセル演算APSが0のときtV=0となり、APSが100%のときにtV=3[m/s]となるように比例的に割り当てる。 In step S801, a target speed tV at the center position of the rear wheel shaft is calculated. For example, when the accelerator calculation APS is 0, tV = 0, and when the APS is 100%, tV = 3 [m / s] is assigned proportionally.
ステップS802では、後輪軸の中心位置の旋回半径の逆数値の目標値tρを演算する。目標値tρは左旋回時、つまり左に車両の旋回中心があるときには正の値とし、右旋回時、つまり右に車両の旋回中心があるときには負の値とするものとし、ステアリングホイール回転角δに応じて、例えば、図9のような特性にしておく。ここで、タイヤの幅の半分の長さをWt、後輪のトレッドベース距離の半分の長さをLtとしたときに、目標値tρが-1/(Lt+Wt)と1/(Lt+Wt)との間の範囲となるように設定する。 In step S802, a target value tρ that is an inverse value of the turning radius of the center position of the rear wheel shaft is calculated. The target value tρ is a positive value when turning left, that is, when the vehicle's turning center is on the left, and negative when turning right, that is, when the vehicle's turning center is on the right. For example, the characteristics shown in FIG. 9 are set according to δ. Here, when the length of half of the tire width is Wt and the length of half of the tread base distance of the rear wheel is Lt, the target value tρ is -1 / (Lt + Wt) and 1 / (Lt + Set to be in the range between (Wt) .
ステップS803では、後輪軸の中心位置の目標速度tVおよび後輪軸の中心位置の旋回半径の逆数値の目標値tρから、左後輪モータおよび右後輪モータの目標回転速度tNRL、tNRRを次式で演算する。
tNRL=tV*(1-Lt*tρ)/Rr*GG
tNRR=tV*(1+Lt*tρ)/Rr*GG …(C1)
In step S803, the target rotational speeds tNRL and tNRR of the left rear wheel motor and the right rear wheel motor are calculated from the target speed tV of the center position of the rear wheel shaft and the target value tρ of the reciprocal value of the turning radius of the center position of the rear wheel shaft by the following equations: Calculate with.
tNRL = tV * (1-Lt * tρ) / Rr * GG
tNRR = tV * (1 + Lt * tρ) / Rr * GG… (C1)
ステップS804では、左後輪モータの回転速度NRLが左後輪モータの目標回転速度tNRLに近づくようにフィードバック制御する。例えば、次式のように比例制御を行ない、左後輪モータへのトルク指令値tTRLを演算する。Kp1は比例ゲインである。
tTRL=Kp1*(tNRL-NRL)
In step S804, feedback control is performed so that the rotation speed NRL of the left rear wheel motor approaches the target rotation speed tNRL of the left rear wheel motor. For example, proportional control is performed as in the following equation to calculate a torque command value tTRL for the left rear wheel motor. Kp1 is a proportional gain.
tTRL = Kp1 * (tNRL-NRL)
ステップS805では、右後輪モータの回転速度NRRが右後輪モータの目標回転速度tNRRに近づくようにフィードバック制御する。例えば、次式のように比例制御を行ない、右後輪モータへのトルク指令値tTRRを演算する。Kp1はステップS804と同じ比例ゲインである。
tTRR=Kp1*(tNRR+NRR)
In step S805, feedback control is performed so that the rotational speed NRR of the right rear wheel motor approaches the target rotational speed tNRR of the right rear wheel motor. For example, proportional control is performed as in the following equation to calculate the torque command value tTRR for the right rear wheel motor. Kp1 is the same proportional gain as in step S804.
tTRR = Kp1 * (tNRR + NRR)
ステップS806では、後輪操舵指令値tδrを演算する。演算は、例えばtδr=0とする。他にも、ステアリングホイール回転角δに応じて関連付けしておいたテーブルをROM内にもたせておき、そのテーブルを参照して演算する方法などでも良い。ステップS806の演算後、本ルーチンを終了する。 In step S806, a rear wheel steering command value tδr is calculated. For example, tδr = 0. In addition, a table associated in accordance with the steering wheel rotation angle δ may be provided in the ROM, and a calculation may be performed with reference to the table. After the calculation in step S806, this routine ends.
以上の演算を行なうことにより、図16(a)に示すように、旋回内輪の後輪近傍(但し、タイヤ幅を除外)を旋回中心として車両を小回り旋回する動作ができるようになる。 By performing the above calculation, as shown in FIG. 16 (a), it becomes possible to perform an operation of turning the vehicle in a small turn around the vicinity of the rear wheel of the turning inner wheel (excluding the tire width) as the turning center.
[モードB時の演算ルーチン]
図3中のステップS412のモードB時の演算ルーチンでは、図10のフローチャートを実行する。
[Calculation routine in mode B]
In the calculation routine in mode B of step S412 in FIG. 3, the flowchart of FIG. 10 is executed.
ステップS1101では、旋回動作を行なうか否かを判定する。アクセル演算APSが0のときは、f_MB=0とし旋回動作を行なわず、それ以外の時にはf_MB=1とし旋回動作を行なうように判定する。 In step S1101, it is determined whether or not a turning operation is performed. When the accelerator calculation APS is 0, it is determined that f_MB = 0 and the turning operation is not performed, and otherwise f_MB = 1 is set and the turning operation is performed.
ステップS1102では、左後輪モータの目標回転速度tNRLおよび右後輪モータの目標回転速度tNRRをステアリングホイール回転角δに応じて演算する。このときtNRLとtNRRとは符号が逆になるように(左右輪が逆に回転するように)設定し、特にステアリングホイール回転角δの絶対値が最大のときには、tNRLの絶対値とtNRRの絶対値とが一致するようにするとよい。こうすることで、ステアリングホイール回転角δの絶対値が最大のときに、車両の旋回中心を後輪軸の中心位置近傍で実現することができる。また、ステアリングホイール回転角δが0と最大値との間は、tNRL/tNRRの値が単調に変化するように設定すると、ステアリングホイール回転角δを切り増すにつれて車両の旋回中心が後輪軸の中心位置近傍に近寄ってくる連続的な動きを実現できる。 In step S1102, the target rotational speed tNRL of the left rear wheel motor and the target rotational speed tNRR of the right rear wheel motor are calculated according to the steering wheel rotational angle δ. At this time, tNRL and tNRR are set so that the signs are reversed (the left and right wheels rotate in reverse), especially when the absolute value of the steering wheel rotation angle δ is maximum, the absolute value of tNRL and the absolute value of tNRR It is recommended that the values match. Thus, when the absolute value of the steering wheel rotation angle δ is maximum, the turning center of the vehicle can be realized in the vicinity of the center position of the rear wheel shaft. When the steering wheel rotation angle δ is between 0 and the maximum value, if the tNRL / tNRR value is set to change monotonously, the turning center of the vehicle increases as the steering wheel rotation angle δ increases. A continuous movement approaching the vicinity of the position can be realized.
ステップS1104では、左後輪へのトルク指令値tTRLを次式のように演算する。なお、Kp2は比例ゲインである。
tTRL=Kp2*(RAT*tNRL-NRL)
ここでRATは、初期値が0とし、f_MB=1のときに所定の速度で1に一致させるように増やし(例えば、5msで0.005ずつ1に近づける)、f_MB=0のときに所定の速度で0に一致させるように減らす(例えば、5msで0.005ずつ0に近づける)操作を行なった変数である。こうすることによって、f_MB=0のときとf_MB=1のときの切替え時において、車両挙動を連続的に変化させる。
In step S1104, the torque command value tTRL for the left rear wheel is calculated as follows. Kp2 is a proportional gain.
tTRL = Kp2 * (RAT * tNRL-NRL)
Here, the initial value of RAT is set to 0, and is increased so as to match 1 at a predetermined speed when f_MB = 1 (for example, it approaches 0.001 in 5 ms at 5 ms), and at a predetermined speed when f_MB = 0. It is a variable that has been manipulated to be reduced to 0 (for example, 0.005 in steps of 5 ms). By doing so, the vehicle behavior is continuously changed at the time of switching between f_MB = 0 and f_MB = 1.
ステップS1105では、右後輪へのトルク指令値tTRRを次式のように演算する。Kp2は、ステップS1104と同じ比例ゲインである。
tTRR=Kp2*(RAT*tNRR-NRR)
ここでRATは、ステップS1104と同一の値を使用する。
In step S1105, the torque command value tTRR for the right rear wheel is calculated as follows. Kp2 is the same proportional gain as in step S1104.
tTRR = Kp2 * (RAT * tNRR-NRR)
Here, RAT uses the same value as in step S1104.
ステップS1106では、後輪操舵指令値tδrを演算する。演算は、例えばtδr=0とする。他にも、ステアリングホイール回転角δに応じて関連付けしておいたテーブルをROM内にもたせておき、そのテーブルを参照して演算する方法などでも良い。ステップS1106の演算後、本ルーチンを終了する。 In step S1106, a rear wheel steering command value tδr is calculated. For example, tδr = 0. In addition, a table associated in accordance with the steering wheel rotation angle δ may be provided in the ROM, and a calculation may be performed with reference to the table. After the calculation in step S1106, this routine ends.
以上の演算を行なうことにより、図16(b)に示すように、後輪左右輪の間の点を旋回中心として車両を回転させる小回り旋回を行うことができ、車両をモードAより更に小回り動作させることができるようになる。 By performing the above calculation, as shown in FIG. 16 (b), it is possible to perform a small turn where the vehicle is rotated with the point between the left and right rear wheels as the turning center, and the vehicle is further turned from mode A. To be able to.
[モードR時の演算ルーチン]
図3中のステップS422のモードR時の演算ルーチンでは、図12のフローチャートを実行する。
[Calculation routine in mode R]
In the calculation routine in the mode R of step S422 in FIG. 3, the flowchart of FIG. 12 is executed.
ステップS1301では、車両の目標駆動力tTDを演算する。演算は、予めROMに格納してあるマップMAP_tTDR(V、APS)を表引きすることで行なう。マップMAP_tTDR(V、APS)は、車速Vとアクセル開度APSを軸とした特性データであり、例えば、図13のように設定しておく。 In step S1301, a target driving force tTD for the vehicle is calculated. The calculation is performed by referring to the map MAP_tTDR (V, APS) stored in advance in the ROM. The map MAP_tTDR (V, APS) is characteristic data with the vehicle speed V and the accelerator opening APS as axes, and is set as shown in FIG. 13, for example.
ステップS1302では、目標左右駆動力差tUを演算する。目標左右駆動力差tUは、ステアリングホイール回転角δに比例するように次式で演算する。
tU=KK*δ
KKはステアリングを左に切っているときに、車両上空から見て、車両が時計回りに回転するよう負の値としておく。
In step S1302, a target left / right driving force difference tU is calculated. The target left / right driving force difference tU is calculated by the following equation so as to be proportional to the steering wheel rotation angle δ.
tU = KK * δ
When the steering wheel is turned to the left, KK is set to a negative value so that the vehicle rotates clockwise as viewed from above the vehicle.
ステップS1303では、目標駆動力tTDと目標左右駆動力差tUから、後輪へのトルク指令値tTRL、tTRRを次式で演算する。
tTRL=tTD*Rr/GG/2−tU*Rr/GG
tTRR=tTD*Rr/GG/2+tU*Rr/GG
In step S1303, torque command values tTRL and tTRR for the rear wheels are calculated from the target driving force tTD and the target left / right driving force difference tU by the following equations.
tTRL = tTD * Rr / GG / 2−tU * Rr / GG
tTRR = tTD * Rr / GG / 2 + tU * Rr / GG
ステップS1304では、後輪操舵指令値tδrを演算する。演算は、例えばtδr=0とする。他にも、ステアリングホイール回転角δに応じて関連付けしておいたテーブルをROM内にもたせておき、そのテーブルを参照して演算する方法などでも良い。ステップS1304の演算後、本ルーチンを終了する。
以上の演算を行なうことにより、車両を後退させることができる。
In step S1304, a rear wheel steering command value tδr is calculated. For example, tδr = 0. In addition, a table associated in accordance with the steering wheel rotation angle δ may be provided in the ROM, and a calculation may be performed with reference to the table. After the calculation in step S1304, this routine ends.
By performing the above calculation, the vehicle can be moved backward.
[モードAR時の演算ルーチン]
図3中のステップS421のモードAR時の演算ルーチンでは、図14のフローチャートを実行する。
[Calculation routine in mode AR]
In the calculation routine in the mode AR of step S421 in FIG. 3, the flowchart of FIG. 14 is executed.
ステップS1501では、後輪軸の中心位置の目標速度tVを演算する。例えばアクセル演算APSが0のときtV=0となり、APSが100%のときにtV=-3[m/s]となるように比例的に割り当てる。 In step S1501, a target speed tV at the center position of the rear wheel shaft is calculated. For example, when the accelerator calculation APS is 0, tV = 0, and when the APS is 100%, tV = −3 [m / s] is assigned proportionally.
ステップS1502では、後輪軸の中心位置の旋回半径の逆数値の目標値tρを演算する。目標値tρは左旋回時、つまり左に車両の旋回中心があるときには正の値とし、右旋回時、つまり右に車両の旋回中心があるときには負の値とするものとし、ステアリングホイール回転角δに応じて、例えば図9のような特性にしておく。ここで、タイヤの幅の半分の長さをWt、後輪のトレッドベース距離の半分の長さをLtとしたときに、目標値tρが-1/(Lt+Wt)と1/(Lt+Wt)との間の範囲となるように設定する。 In step S1502, a target value tρ that is an inverse value of the turning radius of the center position of the rear wheel shaft is calculated. The target value tρ is a positive value when turning left, that is, when the vehicle's turning center is on the left, and negative when turning right, that is, when the vehicle's turning center is on the right. According to δ, for example, the characteristics as shown in FIG. 9 are set. Here, when the length of half of the tire width is Wt and the length of half of the tread base distance of the rear wheel is Lt, the target value tρ is -1 / (Lt + Wt) and 1 / (Lt + Set to be in the range between (Wt) .
ステップS1503では、後輪軸の中心位置の目標速度tVおよび後輪軸の中心位置の旋回半径の逆数値の目標値tρから、左後輪モータおよび右後輪モータの目標回転速度tNRL、tNRRを次式で演算する。
tNRL=tV*(1-Lt*tρ)/Rr*GG
tNRR=tV*(1+Lt*tρ)/Rr*GG …(D1)
In step S1503, the target rotational speeds tNRL and tNRR of the left rear wheel motor and the right rear wheel motor are calculated from the target speed tV at the center position of the rear wheel shaft and the target value tρ of the reciprocal value of the turning radius at the center position of the rear wheel shaft by the following equations: Calculate with.
tNRL = tV * (1-Lt * tρ) / Rr * GG
tNRR = tV * (1 + Lt * tρ) / Rr * GG… (D1)
ステップS1504では、左後輪モータの回転速度NRLが左後輪モータの目標回転速度tNRLに近づくようにフィードバック制御する。例えば、次式のように比例制御を行ない、左後輪モータへのトルク指令値tTRLを演算する。Kp3は比例ゲインである。
tTRL=Kp3*(tNRL-NRL)
In step S1504, feedback control is performed so that the rotation speed NRL of the left rear wheel motor approaches the target rotation speed tNRL of the left rear wheel motor. For example, proportional control is performed as in the following equation to calculate a torque command value tTRL for the left rear wheel motor. Kp3 is a proportional gain.
tTRL = Kp3 * (tNRL-NRL)
ステップS1505では、右後輪モータの回転速度NRRが右後輪モータの目標回転速度tNRRに近づくようにフィードバック制御する。例えば、次式のように比例制御を行ない、右後輪モータへのトルク指令値tTRRを演算する。Kp3はステップS1504と同じ比例ゲインである。
tTRR=Kp3*(tNRR-NRR)
In step S1505, feedback control is performed so that the rotational speed NRR of the right rear wheel motor approaches the target rotational speed tNRR of the right rear wheel motor. For example, proportional control is performed as in the following equation to calculate the torque command value tTRR for the right rear wheel motor. Kp3 is the same proportional gain as in step S1504.
tTRR = Kp3 * (tNRR-NRR)
ステップS1506では、後輪操舵指令値tδrを演算する。演算は、例えばtδr=0とする。他にも、ステアリングホイール回転角δに応じて関連付けしておいたテーブルをROM内にもたせておき、そのテーブルを参照して演算する方法などでも良い。ステップS1506の演算後、本ルーチンを終了する。
以上の演算を行なうことにより、車両を後退させながら小回りさせることができる。
In step S1506, a rear wheel steering command value tδr is calculated. For example, tδr = 0. In addition, a table associated in accordance with the steering wheel rotation angle δ may be provided in the ROM, and a calculation may be performed with reference to the table. After the calculation in step S1506, this routine ends.
By performing the above calculation, the vehicle can be rotated slightly while moving backward.
[電動車両での走行作用]
従来の特開昭48−44914号公報に記載されている電動車両にあっては、前輪に左右駆動力差を与えて旋回する構成であるため、車両旋回時の挙動は、図15(a)に示すように、車両後端が大回りする挙動となる。一方で、通常の前輪操舵の自動車の車両挙動は、図15(b)に示すように、車両前端が大回りする挙動である。したがって、通常の前輪操舵の自動車に慣れた運転者が、特開昭48−44914号公報に記載されている電動車両を操作すると違和感が大きい。
[Running effect on electric vehicle]
The conventional electric vehicle described in Japanese Patent Laid-Open No. 48-44914 is configured to turn with a difference in the left and right driving force applied to the front wheels, and therefore the behavior when the vehicle turns is shown in FIG. As shown in FIG. 4, the rear end of the vehicle turns around. On the other hand, the vehicle behavior of a normal front-wheel steering automobile is a behavior in which the front end of the vehicle turns largely as shown in FIG. Therefore, when a driver accustomed to a normal front-wheel-steered vehicle operates an electric vehicle described in Japanese Patent Laid-Open No. 48-44914, there is a great sense of discomfort.
これに対し、実施例1では、電気モータ3RL、3RRにより左右輪に制駆動力および制駆動力差を発生させる後輪2RL、2RRと、車体の重心位置が後輪寄りとされ、前記後輪2RL、2RRと比較して車体横方向に小さな力しか発生せず、車体の向きに追従して転舵動作する前輪42FL、42FRと、旋回指令値および加減速指令値および車速に応じて、前記電気モータ3RL、3RRの出力を演算する統合コントローラ30と、を備えて電動車両を構成するようにした。この構成により、以下の作用を同時に達成することができるようになった。
1) 旋回時に図15(b)のように車両前端が大回りする車両姿勢で旋回動作することが可能であり、通常の前輪操舵の自動車に慣れた運転者も違和感少なく車を操作できる。
2) 特開昭48−44914号公報の電動車両と同様に、通常の車よりも小回りすることができる(図16(a)および(b)の動作)。
3) 旋回指令値だけでなく車速に応じて後輪左右駆動力差を調整するようにしたので、車速が大きく変化しそれに応じて車両の旋回特性が変化する場合にあっても、その変化に合わせて車両の挙動を安定に保つような旋回挙動を実現することが可能になる。
4) 車輪各輪にブレーキ機構を付加することで自動車としての制動性能を達成できる。
5) 前輪の転舵角調整機構が不要となるため車両が軽量化できる。また、車両前部の乗員座席を設定するというように、車室空間を拡大することができる。さらに、車両前部のデザイン自由度も増す。
On the other hand, in the first embodiment, the rear wheels 2RL and 2RR that generate a braking / driving force and a braking / driving force difference between the left and right wheels by the electric motors 3RL and 3RR, and the center of gravity of the vehicle body are located closer to the rear wheels, and the rear wheels Compared with 2RL and 2RR, only a small force is generated in the lateral direction of the vehicle body, and the front wheels 42FL and 42FR that steer following the direction of the vehicle body, the turning command value, the acceleration / deceleration command value, and the vehicle speed, The electric vehicle is configured to include an
1) When turning, it is possible to turn in a vehicle posture in which the front end of the vehicle turns as shown in FIG. 15 (b), and even a driver who is accustomed to a normal front-wheel-steering vehicle can operate the vehicle with less discomfort.
2) Similar to the electric vehicle disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 48-44914, the vehicle can make a smaller turn than an ordinary vehicle (the operations shown in FIGS. 16A and 16B).
3) Since the rear wheel left / right driving force difference is adjusted according to not only the turn command value but also the vehicle speed, even if the vehicle speed changes greatly and the turning characteristics of the vehicle change accordingly, the change In addition, it is possible to realize a turning behavior that keeps the behavior of the vehicle stable.
4) Brake performance as an automobile can be achieved by adding a brake mechanism to each wheel.
5) Since the front wheel turning angle adjustment mechanism is not required, the vehicle can be lightened. Further, the passenger compartment space can be expanded by setting a passenger seat at the front of the vehicle. Furthermore, the degree of freedom in designing the front part of the vehicle is also increased.
また、旋回指令値に応じて後輪2RL,2RRを操舵させるリンク51および転舵用モータ52を有するようにした。これにより、自動車の旋回運動性能としてより好ましい、以下の作用を同時に達成することができるようになった。
1) 車両の横方向の移動速度を向上させることができ、車両の横移動時の応答性を速めることが可能となった。実施例1の場合、旋回指令発生時に左右駆動力差を発生させると車両にヨーモーメントが発生し、それに応じて後輪に滑り角がつき、それにあわせて車両横方向の力が発生するメカニズムになっているため、旋回指令発生から車両横方向に力が発生するまでの遅れが存在する。これに対し、旋回指令発生と共に後輪を操舵することで直ちに車両横方向に力を発生させることができるようになったので、速やかなレーンチェンジ動作など、車両横方向のより俊敏な動作が可能となった。
2) 車両時の旋回動作(旋回半径やヨーレート)と旋回姿勢を独立に調整できるようになった。車両挙動を調整できる操作入力として、後輪の左右駆動力差および後輪の転舵角の2つを有することで、車両の旋回動作(旋回半径やヨーレート)と旋回姿勢の2つを過渡的にも独立に所望の特性となるように調整することができる。
Further, a link 51 and a
1) The moving speed of the vehicle in the lateral direction can be improved, and the responsiveness when the vehicle moves laterally can be increased. In the case of the first embodiment, if a left / right driving force difference is generated when a turn command is generated, a yaw moment is generated in the vehicle, a slip angle is given to the rear wheel accordingly, and a lateral force is generated accordingly. Therefore, there is a delay from the generation of the turn command to the generation of force in the lateral direction of the vehicle. On the other hand, since it is now possible to generate force in the lateral direction of the vehicle by steering the rear wheel at the same time as the turn command is generated, more agile motion in the lateral direction of the vehicle such as quick lane change operation is possible. It became.
2) The turning motion (turning radius and yaw rate) and turning posture of the vehicle can be adjusted independently. By having two operation inputs that can adjust the vehicle behavior, the difference between the left and right driving force of the rear wheel and the turning angle of the rear wheel, the vehicle's turning motion (turning radius and yaw rate) and turning posture are made transient. In addition, it is possible to independently adjust the desired characteristics.
さらに、旋回内輪の後輪近傍を旋回中心として、車両を旋回させる運転モードAを有するようにした。これにより、旋回半径を小さくしての旋回動作、すなわち、図16(a)に示す車両動作が可能となり、低速における車両の取りまわしが容易になった。 Furthermore, the vehicle has a driving mode A in which the vehicle is turned with the vicinity of the rear wheel of the turning inner wheel as the turning center. As a result, the turning operation with a small turning radius, that is, the vehicle operation shown in FIG. 16 (a) is possible, and the handling of the vehicle at low speed is facilitated.
加えて、運転モードAにおいて、後輪内輪の接地面内に車両の旋回中心がある場合、後輪内輪のタイヤの表面は旋回中心を中心としてねじられ(通常の車ですえ切りしたときの前輪の状態と同じ)、タイヤが摩耗するとともにタイヤ表面と路面とのずれる音(以下、すえ切り音と呼ぶ)が発生する。そこで、実施例1では、運転モードAにおいて、旋回内輪の後輪幅内を旋回中心として除外するようにした。これにより、後輪内輪の摩耗を抑制できるとともに、タイヤのすえ切り音も抑制できるようになった。 In addition, in the driving mode A, when the turning center of the vehicle is in the ground contact surface of the inner ring of the rear wheel, the tire surface of the inner wheel of the rear wheel is twisted about the turning center (the front wheel when the normal wheel is worn out) As the tire wears, the tire surface and the road surface are deviated from each other (hereinafter referred to as a “set-off sound”). Therefore, in the first embodiment, in the operation mode A, the inside width of the rear wheel of the turning inner wheel is excluded as the turning center. As a result, it is possible to suppress the wear of the rear inner ring and to suppress the tired sound of the tire.
そして、車速Vが第1設定しきい値Va以上のときには運転モードAへの移行を禁止するようにした。この結果、車両進行中に急に運転モードAに移行することによる車両挙動不安定化を抑制できるようになった。 When the vehicle speed V is equal to or higher than the first set threshold value Va, the shift to the operation mode A is prohibited. As a result, vehicle behavior instability due to abrupt transition to driving mode A while the vehicle is traveling can be suppressed.
さらに加えて、後輪左右輪の間の点を旋回中心として車両を回転させる運転モードBを有するようにした。これにより、運転モードAより更に小さな旋回半径で旋回動作を行なう(図16(b))ことができるようになった。したがって、低速における車両の取りまわしが更に容易になった。 In addition, the vehicle has an operation mode B in which the vehicle is rotated with the point between the left and right rear wheels as a turning center. As a result, the turning operation can be performed with a turning radius smaller than that of the operation mode A (FIG. 16B). Therefore, handling of the vehicle at low speed is further facilitated.
そして、車速Vが第2設定しきい値Vb以上のときには運転モードBへの移行を禁止するようにした。この結果、車両進行中に急に運転モードBに移行することによる車両挙動不安定化を抑制できるようになった。 When the vehicle speed V is equal to or higher than the second set threshold value Vb, the transition to the operation mode B is prohibited. As a result, vehicle behavior instability due to abrupt transition to driving mode B while the vehicle is traveling can be suppressed.
次に、効果を説明する。
実施例1の電動車両にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
Next, the effect will be described.
In the electric vehicle according to the first embodiment, the effects listed below can be obtained.
(1) 電気モータ3RL、3RRにより左右輪に制駆動力および制駆動力差を発生させる後輪2RL、2RRと、車体の重心位置が後輪寄りとされ、前記後輪2RL、2RRと比較して車体横方向に小さな力しか発生せず、車体の向きに追従して回転する前輪42FL、42FRと、旋回指令値および加減速指令値および車速に応じて、前記電気モータ3RL、3RRの出力を演算する統合コントローラ30と、を備えて電動車両を構成したため、前輪42FL,42FRにタイヤの転舵機構を持たない簡便な構成でありながら、通常の自動車に慣れた運転者が違和感少なく旋回でき、自動車としての高速走行やその車速での旋回動作を行うことができる。
(1) The rear wheels 2RL and 2RR, which generate a braking / driving force difference between the left and right wheels by the electric motors 3RL and 3RR, and the center of gravity of the vehicle body are closer to the rear wheels, compared with the rear wheels 2RL and 2RR. The output of the electric motors 3RL and 3RR is generated in accordance with the front wheels 42FL and 42FR which generate only a small force in the lateral direction of the vehicle body and rotate following the direction of the vehicle body, and the turn command value, the acceleration / deceleration command value and the vehicle speed. Since the electric vehicle is configured with the
(2) 旋回指令値に応じて後輪2RL,2RRを操舵させるリンク51および転舵用モータ52を有するため、旋回指令発生と共に後輪2RL,2RRを操舵することで直ちに車両横方向に力を発生させることができ、速やかなレーンチェンジ動作など、車両横方向のより俊敏な動作が可能であると共に、車両挙動を調整できる操作入力として、後輪2RL,2RRの左右駆動力差および後輪2RL,2RRの転舵角の2つを有することで、車両の旋回動作と旋回姿勢の2つを過渡的にも独立に所望の特性となるように調整することができる。
(2) Since there is a link 51 and a
(3) 前記統合コントローラ30は、旋回内輪の後輪近傍を旋回中心として、車両を旋回させる運転モードAを有するため、旋回半径を小さくしての旋回動作が可能となり、低速における車両の取りまわしを容易にすることができる。
(3) Since the
(4) 前記統合コントローラ30は、運転モードAの選択時、旋回内輪のタイヤ幅内を旋回中心として除外するため、後輪内輪の摩耗を抑制することができるとともに、タイヤのすえ切り音も抑制することができる。
(4) When the operation mode A is selected, the
(5) 前記統合コントローラ30は、車速Vが第1車速しきい値Va以上のときには運転モードAへの移行を禁止するため、車両進行中に急に運転モードAに移行することによる車両挙動不安定化を抑制することができる。
(5) Since the
(6) 前記統合コントローラ30は、後輪左右輪の間の点を旋回中心として車両を回転させる運転モードBを有するため、運転モードAより更に小さな旋回半径で旋回動作を行なうことができ、低速における車両の取りまわしを更に容易にすることができる。
(6) Since the
(7) 前記統合コントローラ30は、車速Vが第2車速しきい値Vb以上のときには運転モードBへの移行を禁止するため、車両進行中に急に運転モードBに移行することによる車両挙動不安定化を抑制することができる。
(7) The integrated
以上、本発明の電動車両を実施例1に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施例1に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。 As mentioned above, although the electric vehicle of this invention has been described based on Example 1, it is not restricted to this Example 1 about a concrete structure, The summary of the invention which concerns on each claim of a claim Unless it deviates, design changes and additions are allowed.
駆動システムとしては、図1に示す形態に限られるものではなく、例えば、後輪の駆動形態としては、図17に示すようなものでもよい。図17は、後輪をクラッチモータ60(モータのインナーおよびアウターがいずれも回転支持されており、モータにトルクを発生させることで減速機63R、63Lを介して左右輪に逆のトルクを付加することができるモータであり、特開平4−332927号公報などに開示されている。)により後輪左右輪に駆動力差をつけるとともに、駆動用モータ61でデファレンシャルギア62を介して車両に制駆動力を発生させる形態である。このように後輪の左右輪トルクを独立に調整できる形態であれば良い。
The drive system is not limited to the form shown in FIG. 1. For example, the drive form of the rear wheels may be as shown in FIG. FIG. 17 shows that the rear wheel is a clutch motor 60 (both the inner and outer motors are rotationally supported, and reverse torque is applied to the left and right wheels via the
また、前輪の形態も車体横向きの力を発生しにくいものであればよく、キャスター式である必要は必ずしも無い。例えば、前輪は全く転舵せず、前輪のタイヤを図18に示すように、転動面方向の回転軸(軸Z)を有する円筒形状のゴム回転体を、路面への接地部分に多数配列したものとしても良い。 Further, the form of the front wheel may be any as long as it does not easily generate a lateral force of the vehicle body, and is not necessarily a caster type. For example, the front wheels are not steered at all, and a large number of cylindrical rubber rotating bodies having a rotation axis (axis Z) in the rolling surface direction are arranged at the ground contact portion on the road surface as shown in FIG. It is good to have done.
図1において後輪転舵手段がない形態についても同じように実現できる。即ち、上述の実施例1に対し、次のように変更することで実現できる。
1) モードP、D、A、B、R、ARの全てにおいて後輪操舵指令値を演算するステップを削除する。
2) モードDについては、実施例1では、ステアリングホイール回転角δに対するヨーレートの応答が規範モデル応答と一致し、ステアリングホイール回転角δに対する車体すべり角の応答も規範モデル応答と一致するように演算するようにしていた。しかし、後輪転舵手段がない形態では操作入力が1つ減るためこれを実現することはできない。そこで、ステアリングホイール回転角δに対するヨーレートの応答のみが規範モデル応答と一致するように左右輪の駆動力差指令値tUを演算する形態とする。つまり式(A7)の第二式の代わりに、Q23(s)/Qden(s)*P1(s)=Gγδを用いて、P1(s)を導出し、それをもとに同様に左右輪の駆動力差指令値tUを演算すればよい。
The configuration without the rear wheel steering means in FIG. 1 can be similarly realized. That is, it can be realized by changing the above-described first embodiment as follows.
1) The step of calculating the rear wheel steering command value is deleted in all modes P, D, A, B, R, and AR.
2) For mode D, in Example 1, the yaw rate response to the steering wheel rotation angle δ matches the reference model response, and the response of the vehicle slip angle to the steering wheel rotation angle δ also matches the reference model response. I was trying to do it. However, in the form without the rear wheel steering means, the operation input is reduced by 1, so this cannot be realized. Therefore, the driving force difference command value tU for the left and right wheels is calculated so that only the response of the yaw rate with respect to the steering wheel rotation angle δ matches the reference model response. That is, instead of the second formula of formula (A7), using Q 23 (s) / Qden ( s) * P1 (s) = G γδ, derives P1 (s), it similarly based The driving force difference command value tU for the left and right wheels may be calculated.
実施例1では、左右後輪を独立の電気モータで駆動する駆動システムと、後輪転舵手段とを備えた電動車両を示したが、上記のように、後輪の左右輪トルクを独立に調整できる駆動システムを搭載した電動車両にも適用することができるし、また、上記のように、後輪転舵手段がない電動車両にも適用することができる。 In the first embodiment, the electric vehicle including the drive system for driving the left and right rear wheels with independent electric motors and the rear wheel steering means is shown. However, as described above, the left and right wheel torques of the rear wheels are independently adjusted. The present invention can also be applied to an electric vehicle equipped with a drive system capable of being applied, and can also be applied to an electric vehicle without rear wheel steering means as described above.
2RL、2RR 後輪
3RL、3RR 電気モータ
8 ヨーレートセンサ
11 ステアリングホイール
21 操舵角センサ(旋回指令値検出手段)
22 ブレーキペダルセンサ
23 アクセルペダルセンサ
24 加速度センサ
25 シフトレバー
30 統合コントローラ(モータ出力演算手段)
42FL、42FR 前輪
49、50 前輪の回転センサ
51 リンク(後輪転舵手段)
52 転舵用モータ(後輪転舵手段)
2RL, 2RR Rear wheel 3RL,
22
42FL,
52 Steering motor (rear wheel steering means)
Claims (8)
車体の重心位置が後輪寄りとされ、前記後輪と比較して車体横方向に小さな力しか発生せず、車体の向きに追従して回転する前輪と、
旋回指令値、加減速指令値および車速検出値に応じて、前記電気モータの出力を演算するモータ出力演算手段と、
を備え、
前記モータ出力演算手段は、車両の旋回特性が所望の旋回特性となるように前記旋回指令値および前記車速検出値に応じて前記左右輪の電気モータの出力を調整することを特徴とする電動車両。 A rear wheel that generates a braking / driving force difference between the left and right wheels by an electric motor;
The front center wheel is positioned near the rear wheel, generates less force in the lateral direction of the vehicle compared to the rear wheel, and rotates following the direction of the vehicle,
Motor output calculating means for calculating the output of the electric motor in accordance with a turning command value, an acceleration / deceleration command value and a vehicle speed detection value;
Equipped with a,
The motor output calculating means adjusts outputs of the electric motors of the left and right wheels according to the turning command value and the detected vehicle speed so that the turning characteristic of the vehicle becomes a desired turning characteristic. .
旋回指令値に応じて後輪を転舵させる後輪転舵手段を有することを特徴とする電動車両。 In the electric vehicle according to claim 1,
An electric vehicle comprising rear wheel turning means for turning a rear wheel in accordance with a turn command value.
前記モータ出力演算手段は、旋回指令時に車速検出値に応じて前記左右輪の電気モータの制駆動力差を調整することを特徴とする電動車両。 In the electric vehicle according to claim 1 or 2,
The electric vehicle characterized in that the motor output calculation means adjusts a braking / driving force difference between the electric motors of the left and right wheels in accordance with a detected vehicle speed at a turn command.
前記モータ出力演算手段は、旋回内輪の後輪近傍を旋回中心として、車両を旋回させる運転モードAを有することを特徴とする電動車両。 In the electric vehicle according to any one of claims 1 to 3,
The electric vehicle characterized in that the motor output calculation means has an operation mode A in which the vehicle is turned with the vicinity of the rear wheel of the turning inner wheel as the turning center.
前記モータ出力演算手段は、運転モードAの選択時、旋回内輪のタイヤ幅内を旋回中心として除外することを特徴とする電動車両。 In the electric vehicle according to claim 4,
The motor output calculating means, when the driving mode A is selected, excludes within the tire width of the turning inner wheel as a turning center.
前記モータ出力演算手段は、車速検出値が第1車速しきい値以上のときには運転モードAへの移行を禁止することを特徴とする電動車両。 In the electric vehicle according to claim 4 or 5,
The motor output calculating means prohibits the transition to the operation mode A when the vehicle speed detection value is equal to or greater than a first vehicle speed threshold value.
前記モータ出力演算手段は、後輪左右輪の間の点を旋回中心として車両を回転させる運転モードBを有することを特徴とする電動車両。 In the electric vehicle according to any one of claims 1 to 6,
The motor output calculating means has an operation mode B in which the vehicle is rotated with a point between the left and right rear wheels as a turning center.
前記モータ出力演算手段は、車速検出値が第2車速しきい値以上のときには運転モードBへの移行を禁止することを特徴とする電動車両。 In the electric vehicle according to claim 7,
The motor output calculating means prohibits the transition to the operation mode B when the vehicle speed detection value is equal to or greater than a second vehicle speed threshold value.
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