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JP2008167640A - Vehicle control device and driving system for electric vehicle - Google Patents

Vehicle control device and driving system for electric vehicle Download PDF

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JP2008167640A
JP2008167640A JP2007203059A JP2007203059A JP2008167640A JP 2008167640 A JP2008167640 A JP 2008167640A JP 2007203059 A JP2007203059 A JP 2007203059A JP 2007203059 A JP2007203059 A JP 2007203059A JP 2008167640 A JP2008167640 A JP 2008167640A
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wheel
actual
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force
target
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JP2007203059A
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Japanese (ja)
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Haruo Iwano
治雄 岩野
Takayoshi Kamata
崇義 鎌田
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Bridgestone Corp
Original Assignee
Bridgestone Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vehicle control device and a driving system for an electric vehicle capable of controlling the optimum driving force, according to the operating conditions for each vehicle, in the electric vehicle that drives each wheel by a separate and independent electric motor. <P>SOLUTION: The vehicle control device 100 has a driving force calculating unit 129 that calculates a forward and backward control forth F<SB>Xi</SB>', (driving force of each wheel) that should be controlled with respect to each wheel; and an electric motor controller 131 that controls a current value i, supplied to in-wheel motors 30FL, 30FR, 30RL and 30RR, based on a calculated backward and forward control force F<SB>Xi</SB>', of each wheel (driving force), by using a difference F<SB>ex</SB>in the actual backward and forward force F<SP>Λ</SP><SB>X</SB>and a target backward and forward force F<SP>*</SP><SB>X</SB>of the electric vehicle; a lateral force difference F<SB>eY</SB>in an actual lateral force F<SP>Λ</SP><SB>Y</SB>and a target vehicle lateral force F<SP>*</SP><SB>Y</SB>; a difference M<SB>eZ</SB>in an actual yaw moment M<SP>Λ</SP><SB>Z</SB>and a target yaw moment M<SP>*</SP><SB>Z</SB>; and a tire operation availability η<SB>i</SB>in each wheel, determined on the basis of a grounding load in each wheel, with respect to the actual backward and forward force F<SP>Λ</SP><SB>X</SB>and the actual lateral force F<SP>Λ</SP><SB>Y</SB>of the wheel. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、電気自動車の挙動を制御する車両制御装置及び駆動システムに関し、特に、各車輪を別個独立した電気モータによって駆動する電気自動車の車両制御装置、及び電気自動車の駆動システムに関する。   The present invention relates to a vehicle control device and a drive system for controlling the behavior of an electric vehicle, and more particularly to a vehicle control device for an electric vehicle in which each wheel is driven by an independent electric motor, and a drive system for an electric vehicle.

従来、自動車の挙動制御に関して、左右の車輪の駆動力または制動力の差を用いて直接ヨーモーメントを発生させる、いわゆる直接ヨーモーメント制御(DYC)が知られている(例えば、特許文献1)。一般的なDYCでは、各車輪の駆動力を制御する場合、各車輪の接地荷重(Fzi)に応じて、駆動力を発生する内燃機関の出力が制御される。
特開2003−159966号公報(第4−9頁)
2. Description of the Related Art Conventionally, so-called direct yaw moment control (DYC) that directly generates a yaw moment using a difference in driving force or braking force between left and right wheels has been known (for example, Patent Document 1). In general DYC, when the driving force of each wheel is controlled, the output of the internal combustion engine that generates the driving force is controlled according to the ground load (F zi ) of each wheel.
Japanese Patent Laying-Open No. 2003-159966 (page 4-9)

ところで、近年、各車輪を別個独立した電気モータによって駆動する電気自動車の研究、開発が行われている。このような電気自動車に上述した従来のDYCを適用すると、次のような問題がある。すなわち、従来のDYCでは、各車輪の接地荷重(Fzi)に応じて、駆動力を発生する内燃機関の出力が制御されるため、各車輪で捉えた場合、必ずしも最適な駆動力に制御することができない。 In recent years, research and development have been conducted on electric vehicles in which each wheel is driven by an independent electric motor. When the above-described conventional DYC is applied to such an electric vehicle, there are the following problems. That is, in the conventional DYC, the output of the internal combustion engine that generates the driving force is controlled according to the ground contact load (F zi ) of each wheel. I can't.

つまり、各車輪、具体的には、空気入りタイヤの稼動状態は、路面の状態(例えば、スプリット路面)などによってそれぞれ異なるため、各車輪の稼動状態に応じた最適な駆動力を制御することができないといった問題がある。   In other words, since the operating state of each wheel, specifically, the pneumatic tire, differs depending on the road surface state (for example, split road surface), etc., it is possible to control the optimum driving force according to the operating state of each wheel. There is a problem that can not be.

そこで、本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、各車輪を別個独立した電気モータによって駆動する電気自動車において、各車輪の稼動状態に応じた最適な駆動力を制御することができる電気自動車の車両制御装置、及び電気自動車の駆動システムを提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made in view of such a situation, and in an electric vehicle in which each wheel is driven by an independent electric motor, the optimum driving force according to the operating state of each wheel is controlled. An object of the present invention is to provide a vehicle control device for an electric vehicle and a drive system for the electric vehicle.

上述した課題を解決するため、本発明は、次のような特徴を有している。まず、本発明の第1の特徴は、各車輪(車輪20FL,20FR,20RL,20RR)を別個独立した電気モータ(インホイールモータ30FL,30FR,30RL,30RR)によって駆動する電気自動車(電気自動四輪車10)の車両制御装置(車両制御装置100)であって、前記車輪のスリップ率(各車輪のスリップ率K)、及び前記車輪に生じる前後力(各車輪の前後力Fxi)と横力(各車輪の横力Fyi)との関係を示すタイヤデータ(タイヤデータTD)に基づいて、前記各車輪に生じさせている実前後力(FXi)とその総和(F )を演算する実前後力演算部(駆動力演算部129)と、前記タイヤデータに基づいて、前記各車輪に生じさせている実横力(FYi)及びその総和(F )を演算する実横力演算部(駆動力演算部129)と、前記実前後力演算部及び前記実横力演算部の各演算結果から、前記電気自動車に生じさせている実ヨーモーメント(実ヨーモーメントM )を演算するヨーモーメント演算部(ヨーモーメント演算部125)と、前記電気自動車の操舵角(操舵角δ)及び車速に基づいて、前記電気自動車が所望のステア特性となる前記電気自動車の目標車両前後力(F )を演算する目標前後力演算部(駆動力演算部129)と、前記電気自動車の操舵角及び車速に基づいて、前記電気自動車が前記所望のステア特性となる前記電気自動車の目標車両横力(F )を演算する目標横力演算部(駆動力演算部129)と、前記目標前後力演算部及び前記目標横力演算部の各演算結果から、前記電気自動車の目標ヨーモーメント(目標ヨーモーメントM )を演算する目標ヨーモーメント演算部(目標ヨーモーメント演算部123)と、前記実前後力演算部によって演算された前記実前後力の総和と前記目標前後力演算部によって演算された前記目標車両前後力との差(FeX)、前記実横力演算部によって演算された前記実横力の総和と前記目標横力演算部によって演算された前記目標車両横力との差(FeY)、前記ヨーモーメント演算部によって演算された実ヨーモーメントと前記目標ヨーモーメント演算部によって演算された目標ヨーモーメントとの差(MeZ)、及び、前記各車輪に生じさせている実前後力(FXi)と実横力(FYi)に対する前記各車輪の接地荷重(接地荷重FZi)に基づいて定められるタイヤ稼働率(各車輪のタイヤ稼働率η)を用いて、前記各車輪に対して制御すべき制御前後力(各車輪の制御前後力FXi’)を演算する制御前後力演算部(駆動力演算部129)と、前記制御前後力演算部によって演算された前記制御前後力に基づいて、前記電気モータに供給する電流値(電流値i)を制御する電気モータ制御部(電気モータ制御部131)とを備えることを要旨とする。 In order to solve the above-described problems, the present invention has the following features. First, the first feature of the present invention is that an electric vehicle (electric automobile 4) that drives each wheel (wheels 20FL, 20FR, 20RL, 20RR) by an independent electric motor (in-wheel motors 30FL, 30FR, 30RL, 30RR). A wheel control device (vehicle control device 100) for the wheel 10), the slip ratio of the wheels (the slip ratio K i of each wheel), and the longitudinal force generated in the wheels (the longitudinal force F xi of each wheel); Based on the tire data (tire data TD) indicating the relationship with the lateral force (lateral force F yi of each wheel), the actual longitudinal force (F Xi ) generated on each wheel and the sum (F ^ X ) Based on the tire data, the actual lateral force (F Yi ) generated on each wheel and the sum (F ^ Y ) are calculated based on the tire data. The actual yaw moment (actual yaw moment M generated in the electric vehicle) from the calculation results of the actual lateral force calculation unit (driving force calculation unit 129), the actual longitudinal force calculation unit and the actual lateral force calculation unit. ^ Z ) is calculated based on the yaw moment calculation unit (yaw moment calculation unit 125), the steering angle (steering angle δ) of the electric vehicle, and the vehicle speed. Based on the target longitudinal force calculation unit (driving force calculation unit 129) for calculating the target vehicle longitudinal force (F * X ) and the steering angle and vehicle speed of the electric vehicle, the electric vehicle has the desired steering characteristics. From the calculation results of the target lateral force calculation unit (driving force calculation unit 129) that calculates the target vehicle lateral force (F * Y ) of the electric vehicle, the target longitudinal force calculation unit, and the target lateral force calculation unit, Automatic Target yaw moment calculation unit for calculating a target yaw moment (the target yaw moment M * Z) and (target yaw moment calculation unit 123), wherein the sum of the actual longitudinal force calculated by the actual longitudinal force computing unit the target longitudinal The difference (F eX ) from the target vehicle longitudinal force calculated by the force calculation unit, the total of the actual lateral force calculated by the actual lateral force calculation unit, and the target vehicle calculated by the target lateral force calculation unit The difference from the lateral force (F eY ), the difference between the actual yaw moment calculated by the yaw moment calculator and the target yaw moment calculated by the target yaw moment calculator (M eZ ), and Tire gain determined based on the ground contact load (ground contact load F Zi ) of each wheel against the actual longitudinal force (F Xi ) and actual lateral force (F Yi ) being generated. Control front / rear force calculation unit (driving force calculation) that calculates the control front / rear force to be controlled for each wheel (control front / rear force F Xi ′ of each wheel) using the duty factor (tire operation rate η i of each wheel) 129) and an electric motor control unit (electric motor control unit 131) for controlling a current value (current value i) supplied to the electric motor based on the control longitudinal force calculated by the control longitudinal force calculation unit. It is a summary to provide.

このような電気自動車の車両制御装置によれば、実前後力の総和と目標車両前後力との差、実横力の総和と目標者両横力との差、実ヨーモーメントと目標ヨーモーメントとの差、及び、各車輪に生じさせている実前後力と実横力に対する各車輪の接地荷重に基づいて定められるタイヤ稼働率を用いて、各車輪に対して制御すべき制御前後力が演算される。   According to such a vehicle control apparatus for an electric vehicle, the difference between the total sum of the actual longitudinal forces and the target vehicle longitudinal force, the difference between the sum of the actual lateral forces and the target both side forces, the actual yaw moment and the target yaw moment The control longitudinal force to be controlled for each wheel is calculated using the tire operating rate determined based on the difference between the actual front / rear force generated on each wheel and the ground contact load of each wheel against the actual lateral force. Is done.

タイヤ稼働率は、実前後力と実横力との合力によって求めることができる摩擦円に基づいて定められる。つまり、このような電気自動車の車両制御装置によれば、車輪(空気入りタイヤ)のグリップ力を考慮した現実的な車両制御を実現することができる。従来の車両制御装置では、タイヤ稼働率は何ら考慮されずに制御すべき制御前後力が決定されるため、実際には摩擦円の外になるような前後力が決定され、有効な車両制御が実行できないといった問題があった。   The tire operating rate is determined based on a friction circle that can be obtained by the resultant force of the actual longitudinal force and the actual lateral force. That is, according to such a vehicle control device for an electric vehicle, realistic vehicle control in consideration of the grip force of the wheels (pneumatic tire) can be realized. In the conventional vehicle control device, the control longitudinal force to be controlled is determined without considering the tire operation rate, so the longitudinal force that is actually outside the friction circle is determined, and effective vehicle control is performed. There was a problem that it could not be executed.

すなわち、このような電気自動車の車両制御装置によれば、各車輪を別個独立した電気モータによって駆動する電気自動車において、各車輪の稼動状態に応じた最適な駆動力を制御することができる。   That is, according to such a vehicle control device for an electric vehicle, in an electric vehicle in which each wheel is driven by an independent electric motor, it is possible to control the optimum driving force according to the operating state of each wheel.

本発明の第2の特徴は、本発明の第1の特徴に係り、前記タイヤ稼働率は、前記各車輪の実前後力及び実横力の合計と、前記各車輪の接地荷重との比であることを要旨とする。   A second feature of the present invention relates to the first feature of the present invention, wherein the tire operating rate is a ratio of a total of actual longitudinal force and actual lateral force of each wheel and a ground load of each wheel. It is a summary.

本発明の第3の特徴は、本発明の第1の特徴に係り、前記各車輪のタイヤ稼働率ηは、前記各車輪の実前後力をFxi、前記各車輪の実横力をFyi、前記各車輪の接地荷重をFzi、及び前記各車輪が転動する路面の摩擦係数をμとした場合、

Figure 2008167640
であることを要旨とする。 The third feature of the present invention relates to the first feature of the present invention, wherein the tire operating rate η i of each wheel is the actual longitudinal force of each wheel F xi and the actual lateral force of each wheel is F yi , when the ground contact load of each wheel is F zi , and the friction coefficient of the road surface on which each wheel rolls is μ i ,
Figure 2008167640
It is a summary.

本発明の第4の特徴は、電気自動車を駆動する電気自動車の駆動システムであって、各車輪を別個独立に駆動する電気モータと、前記電気自動車の挙動を制御する車両制御装置とを含み、前記車両制御装置は、前記車輪のスリップ率、及び前記車輪に生じる前後力と横力との関係を示すタイヤデータに基づいて、前記各車輪に生じさせている実前後力を演算する実前後力演算部と、前記タイヤデータに基づいて、前記各車輪に生じさせている実横力を演算する実横力演算部と、前記実前後力演算部及び前記実横力演算部の各演算結果から、前記電気自動車に生じさせている実ヨーモーメントを演算するヨーモーメント演算部と、前記電気自動車の操舵角及び車速に基づいて、前記電気自動車が所望のステア特性となる前記電気自動車の目標車両前後力を演算する目標前後力演算部と、前記電気自動車の操舵角及び車速に基づいて、前記電気自動車が前記所望のステア特性となる前記電気自動車の目標車両横力を演算する目標横力演算部と、前記目標前後力演算部及び前記目標横力演算部の各演算結果から、前記電気自動車の目標ヨーモーメントを演算する目標ヨーモーメント演算部と、前記実前後力演算部によって演算された前記実前後力と前記目標前後力演算部によって演算された前記目標車両前後力との差、前記ヨーモーメント演算部によって演算された実ヨーモーメントと前記目標ヨーモーメント演算部によって演算された目標ヨーモーメントとの差、及び、前記各車輪に生じさせている実前後力と実横力に対する前記各車輪の接地荷重に基づいて定められるタイヤ稼働率を用いて、前記各車輪に対して制御すべき制御前後力を演算する制御前後力演算部と、前記制御前後力演算部によって演算された前記制御前後力に基づいて、前記電気モータに供給する電流値を制御する電気モータ制御部とを備えることを要旨とする。   A fourth feature of the present invention is an electric vehicle drive system for driving an electric vehicle, comprising: an electric motor that individually drives each wheel; and a vehicle control device that controls the behavior of the electric vehicle, The vehicle control device calculates an actual longitudinal force generated on each wheel based on tire slip data indicating a slip ratio of the wheel and a relationship between a longitudinal force and a lateral force generated on the wheel. From the calculation results of the calculation unit, the actual lateral force calculation unit that calculates the actual lateral force generated in each wheel based on the tire data, the actual longitudinal force calculation unit, and the actual lateral force calculation unit A target yaw moment calculation unit for calculating an actual yaw moment generated in the electric vehicle, and a target vehicle of the electric vehicle having a desired steering characteristic based on a steering angle and a vehicle speed of the electric vehicle. A target lateral force calculation unit that calculates a target vehicle lateral force of the electric vehicle that has the desired steering characteristics based on a steering angle and a vehicle speed of the electric vehicle, and a target longitudinal force calculation unit that calculates a longitudinal force A target yaw moment calculator that calculates a target yaw moment of the electric vehicle, and the actual longitudinal force calculator that calculates the target yaw moment from the calculation results of the target longitudinal force calculator and the target lateral force calculator. The difference between the actual longitudinal force and the target vehicle longitudinal force calculated by the target longitudinal force calculator, the actual yaw moment calculated by the yaw moment calculator and the target yaw moment calculated by the target yaw moment calculator Tire operating rate determined on the basis of the contact load of each wheel with respect to the difference between the actual front / rear force and actual lateral force generated on each wheel. A control longitudinal force calculation unit for calculating a control longitudinal force to be controlled for each wheel, and a current value supplied to the electric motor based on the control longitudinal force calculated by the control longitudinal force calculation unit And an electric motor control unit for controlling the operation.

本発明の第5の特徴は、本発明の第4の特徴に係り、前記タイヤ稼働率は、前記各車輪の実前後力及び実横力の合計と、前記各車輪の接地荷重との比であることを要旨とする。   A fifth feature of the present invention relates to the fourth feature of the present invention, wherein the tire operating rate is a ratio of a total of the actual longitudinal force and actual lateral force of each wheel and a ground load of each wheel. It is a summary.

本発明の第6の特徴は、本発明の第4の特徴に係り、前記各車輪のタイヤ稼働率ηは、前記各車輪の実前後力をFxi、前記各車輪の実横力をFyi、前記各車輪の接地荷重をFzi、及び前記各車輪が転動する路面の摩擦係数をμとした場合、

Figure 2008167640
であることを要旨とする。 A sixth feature of the present invention relates to the fourth feature of the present invention, wherein the tire operating rate η i of each wheel is the actual longitudinal force of each wheel F xi and the actual lateral force of each wheel is F yi , when the ground contact load of each wheel is F zi , and the friction coefficient of the road surface on which each wheel rolls is μ i ,
Figure 2008167640
It is a summary.

本発明の特徴によれば、各車輪を別個独立した電気モータによって駆動する電気自動車において、各車輪の稼動状態に応じた最適な駆動力を制御することができる電気自動車の車両制御装置、及び電気自動車の駆動システムを提供することができる。   According to the features of the present invention, in an electric vehicle in which each wheel is driven by an independent electric motor, the vehicle control device for the electric vehicle capable of controlling the optimum driving force according to the operating state of each wheel, and the electric An automobile drive system can be provided.

次に、本発明に係る電気自動車の駆動システムの実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面の記載において、同一または類似の部分には、同一または類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。   Next, an embodiment of an electric vehicle drive system according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, it should be noted that the drawings are schematic and ratios of dimensions are different from actual ones.

したがって、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。   Accordingly, specific dimensions and the like should be determined in consideration of the following description. Moreover, it is a matter of course that portions having different dimensional relationships and ratios are included between the drawings.

(電気自動四輪車の全体概略構成)
図1は、本実施形態に係る電気自動四輪車10の概略斜視図である。電気自動四輪車10は、車輪20FL,20FR,20RL,20RRの内側に電気モータ、いわゆるインホイールモータをそれぞれ備える。つまり、電気自動四輪車10は、各車輪(車輪20FL,20FR,20RL,20RR)を別個独立したインホイールモータ30FL,30FR,30RL,30RRによって駆動する。
(Overall schematic configuration of electric automobile)
FIG. 1 is a schematic perspective view of an electric automobile 10 according to the present embodiment. The electric automobile 10 includes electric motors, so-called in-wheel motors, inside the wheels 20FL, 20FR, 20RL, and 20RR. In other words, the electric automobile 10 drives each wheel (wheels 20FL, 20FR, 20RL, 20RR) by the independent in-wheel motors 30FL, 30FR, 30RL, 30RR.

また、電気自動四輪車10は、車両制御装置100を備える。車両制御装置100は、左右の車輪の駆動力または制動力(以下、駆動力と制動力とを総称して「制駆動力」又は「前後力」と呼ぶことがある。)の差を用いて直接ヨーモーメントを発生させる、いわゆる直接ヨーモーメント制御(DYC)によって、電気自動四輪車10の挙動を制御する。車両制御装置100には、電気自動四輪車10の各種状態(例えば、操舵角)を検出するセンサ部110が接続される。   In addition, the electric automobile 10 includes a vehicle control device 100. The vehicle control device 100 uses the difference between the driving force or braking force of the left and right wheels (hereinafter, the driving force and the braking force may be collectively referred to as “braking / driving force” or “front / rear force”). The behavior of the electric automobile 4 is controlled by so-called direct yaw moment control (DYC) that generates a direct yaw moment. A sensor unit 110 that detects various states (for example, steering angle) of the electric automobile 10 is connected to the vehicle control device 100.

本実施形態では、車両制御装置100と、各車輪の内側に備えられたインホイールモータ30FL,30FR,30RL,30RRによって、電気自動四輪車の駆動システムが構成される。   In the present embodiment, the vehicle control device 100 and the in-wheel motors 30FL, 30FR, 30RL, 30RR provided inside each wheel constitute a drive system for an electric automobile.

(電気自動四輪車の駆動システムの機能ブロック構成)
図2は、本実施形態に係る電気自動四輪車の駆動システムの機能ブロック構成図である。上述したように、車両制御装置100と、各車輪の内側に備えられたインホイールモータ30FL,30FR,30RL,30RRによって、電気自動四輪車の駆動システムが構成される。
(Functional block configuration of electric automobile drive system)
FIG. 2 is a functional block configuration diagram of the drive system for the electric automobile according to the present embodiment. As described above, the vehicle control apparatus 100 and the in-wheel motors 30FL, 30FR, 30RL, and 30RR provided inside each wheel constitute a drive system for an electric automobile.

車両制御装置100は、フィードフォワードモーメント演算部121、目標ヨーモーメント演算部123、ヨーモーメント演算部125、PIDコントローラ127、駆動力演算部129、及び電気モータ制御部131によって構成される。   The vehicle control device 100 includes a feedforward moment calculator 121, a target yaw moment calculator 123, a yaw moment calculator 125, a PID controller 127, a driving force calculator 129, and an electric motor controller 131.

本実施形態では、目標ヨーモーメント演算部123では、目標モデルに二輪モデルを用いている。また、駆動力演算部129における駆動力の演算では、いわゆる「最適制御」が取り入れられている。   In the present embodiment, the target yaw moment calculator 123 uses a two-wheel model as the target model. Further, in the calculation of the driving force in the driving force calculation unit 129, so-called “optimal control” is adopted.

具体的には、駆動力演算部129は、所定の評価関数を最小にするように補正量δを決定する。また、本実施形態では、車両ヨーモーメント(M)、車両横力(F)、車両前後力(F)、タイヤスリップ率(K)及びタイヤ稼働率(η)の配分誤差が用いられる。なお、車両制御装置100による駆動力の制御の詳細については、後述する。 Specifically, the driving force computing unit 129 determines the correction amount [delta] K to minimize a predetermined evaluation function. In the present embodiment, distribution errors of the vehicle yaw moment (M), the vehicle lateral force (F Y ), the vehicle longitudinal force (F X ), the tire slip rate (K), and the tire operation rate (η) are used. The details of the driving force control by the vehicle control device 100 will be described later.

センサ部110は、操舵角センサ111、車速センサ113、ヨーレートセンサ115及び加速度センサ117によって構成される。   The sensor unit 110 includes a steering angle sensor 111, a vehicle speed sensor 113, a yaw rate sensor 115, and an acceleration sensor 117.

操舵角センサ111は、電気自動四輪車10の前輪、具体的には、車輪20FL及び車輪20FRの操舵角を検出する。この操舵角は、ハンドル角を検知しこれをステアリングギヤ比で割って演算により検出することもできる。車速センサ113は、電気自動四輪車10の車速を検出する。   The steering angle sensor 111 detects the steering angles of the front wheels of the electric four-wheeled vehicle 10, specifically, the wheels 20FL and 20FR. This steering angle can also be detected by calculating the steering angle by dividing the steering angle by the steering gear ratio. The vehicle speed sensor 113 detects the vehicle speed of the electric automobile 4.

ヨーレートセンサ115は、電気自動四輪車10(図3参照)におけるヨーレートを検出する。加速度センサ117は、電気自動四輪車10に生じている前後方向(図3のx方向)の加速度(加速度a)、及び横方向(図3のy方向)の加速度(加速度a)を検出する。 The yaw rate sensor 115 detects the yaw rate in the electric automobile 10 (see FIG. 3). The acceleration sensor 117 measures the acceleration (acceleration a X ) in the front-rear direction (x direction in FIG. 3) and the acceleration (acceleration a Y ) in the lateral direction (y direction in FIG. 3) occurring in the electric automobile 10. To detect.

次に、車両制御装置100を構成する各機能ブロックについて、図2〜図5を参照して説明する。   Next, each functional block which comprises the vehicle control apparatus 100 is demonstrated with reference to FIGS.

(1)フィードフォワードモーメント演算部121
フィードフォワードモーメント演算部121は、フィードフォワード補償ヨーモーメントMFFを演算する。具体的には、フィードフォワードモーメント演算部121は、センサ部110から出力された操舵角δ及び車速Vに基づいて、フィードフォワード補償ヨーモーメントMFFを演算する。
(1) Feed forward moment calculation unit 121
Feedforward moment calculation unit 121 calculates the feedforward compensation yaw moment M FF. Specifically, the feedforward moment calculation unit 121, based on the steering angle δ and the vehicle speed V outputted from the sensor unit 110, calculates a feed-forward compensation yaw moment M FF.

まず、フィードフォワードモーメント演算部121における具体的な演算方法の説明に先立って、電気自動四輪車10のヨーレートγについて説明する。電気自動四輪車10では、ヨーレートγは、(1式)のように表すことができる。

Figure 2008167640
First, the yaw rate γ of the electric automobile 10 will be described prior to the description of a specific calculation method in the feedforward moment calculation unit 121. In the electric automobile 10, the yaw rate γ can be expressed as (Expression 1).
Figure 2008167640

また、図3は、電気自動四輪車10を3方向(x方向、y方向、及び回転方向)に自由度を有する四輪モデルとして模式的に示している(つまり、ローリングは考慮していない)。図3に示すように、(1式)におけるδは実操舵角である。本実施形態では、ハンドル角を検知しこれをステアリングギヤ比で割って演算により検出した実操舵角を用いている。また、l(lf+lr)はホイールベース、mは車両質量、kfは前輪のコーナリングパワー、krは後輪のコーナリングパワーである。   FIG. 3 schematically shows the electric automobile 10 as a four-wheel model having degrees of freedom in three directions (x direction, y direction, and rotation direction) (that is, rolling is not considered). ). As shown in FIG. 3, δ in (Expression 1) is an actual steering angle. In the present embodiment, the steering angle is detected, and this is divided by the steering gear ratio, and the actual steering angle detected by calculation is used. Further, l (lf + lr) is a wheel base, m is a vehicle mass, kf is a cornering power of a front wheel, and kr is a cornering power of a rear wheel.

本実施形態では、車両制御装置100は、DYCを用い、電気自動四輪車10のステアリング特性がニュートラルステアとなるように各車輪の制駆動力(前後力)を制御する。(1式)より、ニュートラルステア時のヨーレートγNSは、(2式)のように表すことができる。

Figure 2008167640
In the present embodiment, the vehicle control device 100 uses DYC to control the braking / driving force (front / rear force) of each wheel so that the steering characteristic of the electric four-wheeled vehicle 10 is neutral steer. From (Equation 1), the yaw rate γ NS during neutral steering can be expressed as (Equation 2).
Figure 2008167640

ここで、Δγは、電気自動四輪車10のステアリング特性をニュートラルステアにするために必要なヨーレートの増減量である。次に、電気自動四輪車10のスタビリティファクターK、及び車両制御装置100(DYC)への入力に対するヨーレートγ(0)は、(3式)のように表すことができる。

Figure 2008167640
Here, Δγ is an increase / decrease amount of the yaw rate necessary for setting the steering characteristic of the electric automobile 10 to neutral steer. Next, the stability factor K of the electric automobile 10 and the yaw rate γ (0) with respect to the input to the vehicle control device 100 (DYC) can be expressed as (Expression 3).
Figure 2008167640

また、(2式)及び(3式)より、電気自動四輪車10のステアリング特性をニュートラルステアにするために必要なフィードフォワード補償ヨーモーメントMFFは、(4式)のように表すことができる。

Figure 2008167640
ここで、Gff(V)は、フィードフォワードゲインである。 Further, from (Expression 2) and (Expression 3), the feedforward compensation yaw moment M FF necessary for setting the steering characteristic of the electric automobile 10 to neutral steering can be expressed as (Expression 4). it can.
Figure 2008167640
Here, G ff (V) is a feed forward gain.

(2)目標ヨーモーメント演算部123
目標ヨーモーメント演算部123は、目標ヨーモーメントMを演算する。具体的には、目標ヨーモーメント演算部123は、センサ部110から出力された操舵角δ及び車速Vに基づいて、目標ヨーモーメントMを演算する。目標ヨーモーメントMは、(5式)及び(5’式)のように表すことができる。

Figure 2008167640
Figure 2008167640
(2) Target yaw moment calculation unit 123
Target yaw moment calculation unit 123 calculates a target yaw moment M d. Specifically, the target yaw moment calculation unit 123, based on the steering angle δ and the vehicle speed V outputted from the sensor unit 110 computes a target yaw moment M d. Target yaw moment M d may be expressed as (equation 5) and (5 'type).
Figure 2008167640
Figure 2008167640

ここで、横力Yfは、前輪(車輪20FL及び車輪20FR)に生じる横力(コーナリングフォース)である。また、横力Yrは、後輪(車輪20RL及び車輪20RR)に生じる横力(コーナリングフォース)である。また、ヨーレートγNS、ニュートラルステア時のすべり角βNS、及び操舵角δとの関係は、(6式)のように表すことができる。

Figure 2008167640
Here, the lateral force Yf is a lateral force (cornering force) generated on the front wheels (wheels 20FL and 20FR). Further, the lateral force Yr is a lateral force (cornering force) generated in the rear wheels (wheel 20RL and wheel 20RR). Further, the relationship among the yaw rate γ NS , the slip angle β NS at the time of neutral steering, and the steering angle δ can be expressed as (Expression 6).
Figure 2008167640

よって、(5’式)は、(7式)のように変形することができる。

Figure 2008167640
Therefore, (5 ′ equation) can be transformed into (7 equation).
Figure 2008167640

ここで、Gd(V)は、目標ヨーモーメントゲインである。さらに、本実施形態では、kf=lr/lf・krを代入している。   Here, Gd (V) is a target yaw moment gain. Furthermore, in this embodiment, kf = lr / lf · kr is substituted.

(3)ヨーモーメント演算部125及びPIDコントローラ127
ヨーモーメント演算部125は、電気自動四輪車10の挙動を制御するために用いられる電気自動四輪車10のヨーモーメントを演算する。具体的には、ヨーモーメント演算部125は、センサ部110から出力された操舵角δ、車速V、ヨーレートγ、加速度a及び加速度aに基づいて、電気自動四輪車10のヨーモーメントを演算する。
(3) Yaw moment calculation unit 125 and PID controller 127
The yaw moment calculator 125 calculates the yaw moment of the electric automobile 10 used for controlling the behavior of the electric automobile 10. Specifically, the yaw moment calculating unit 125 calculates the yaw moment of the electric automobile 4 based on the steering angle δ, the vehicle speed V, the yaw rate γ, the acceleration a X, and the acceleration a Y output from the sensor unit 110. Calculate.

また、PIDコントローラ127は、目標ヨーモーメント演算部123によって演算された目標ヨーモーメントM及びヨーモーメント演算部125によって演算されたヨーモーメントをフィードバックさせるコントローラである。 Also, PID controller 127 is a controller for feedback yaw moment calculated by the target yaw moment M d and the yaw moment calculating section 125 calculated by the target yaw moment calculation unit 123.

PIDコントローラ127(フィードバック補償器)は、目標ヨーモーメント演算部123において用いられる目標モデルとの誤差がなくなるようにヨーモーメントをフィードバックさせる。具体的には、PIDコントローラ127は、(8式)に基づいて動作する。

Figure 2008167640
The PID controller 127 (feedback compensator) feeds back the yaw moment so that there is no error with the target model used in the target yaw moment calculator 123. Specifically, the PID controller 127 operates based on (Equation 8).
Figure 2008167640

ここで、MFBは、フィードバックヨーモーメント、Mは、制御対象である電気自動四輪車10に生じているヨーモーメントである。また、Kは比例ゲイン、Kは積分ゲイン、Kは微分ゲインである。さらに、(9式)が成立する。

Figure 2008167640
Here, M FB is a feedback yaw moment, and M is a yaw moment generated in the electric automobile 10 to be controlled. Also, K P is a proportional gain, K I is an integral gain, K D is the derivative gain. Furthermore, (Equation 9) is established.
Figure 2008167640

は、ヨーモーメント誤差である。本実施形態では、ヨーモーメント誤差Mを、電気自動四輪車10がニュートラルステアとなるために制御すべきヨーモーメントMDYC とする。 M E is the yaw moment error. In this embodiment, the yaw moment error M E, electric four-wheeled vehicle 10 is a yaw moment M DYC should be controlled in order to become a neutral steering.

また、図3に示すように、電気自動四輪車10を3方向(x方向、y方向、及び回転方向)に自由度を有する四輪モデルとした場合、(10式)が成立する。

Figure 2008167640
As shown in FIG. 3, when the electric automobile 10 is a four-wheel model having degrees of freedom in three directions (x direction, y direction, and rotation direction), (Equation 10) is established.
Figure 2008167640

xfl ,Fxfr ,Fxrl 及びFxrr は、各車輪の前後力(前後力Fxi)である。Fyfl ,Fyfr ,Fyrl 及びFyrr は、各車輪の横力(横力Fyi)である。Iは、電気自動四輪車10のヨー方向の慣性モーメントである。dは、電気自動四輪車10のトレッド幅である。また、u,νは、x,y方向(図3参照)の速度成分である。 F xfl , F xfr , F xrl and F xrr are front and rear forces (front and rear forces F xi ) of the respective wheels. F yfl , F yfr , F yrl and F yrr are lateral forces (lateral forces F yi ) of each wheel. I is the moment of inertia of the electric automobile 10 in the yaw direction. d is the tread width of the electric automobile 10. U and ν are velocity components in the x and y directions (see FIG. 3).

次に、車輪20FL,20FR,20RL,20RRを構成する空気入りタイヤの摩擦円は、(11式)のように表すことができる。

Figure 2008167640
Next, the friction circles of the pneumatic tires constituting the wheels 20FL, 20FR, 20RL, and 20RR can be expressed as (Expression 11).
Figure 2008167640

ここで、r(摩擦円半径)またはa,b(摩擦楕円の幅及び高さ)が分かれば、各車輪の前後力Fxi及び横力Fyiを演算することができる。さらに、垂直方向も考慮すると、接地荷重Fは、(12式)のように表すことができる。

Figure 2008167640
Here, if r (friction circle radius) or a and b (width and height of the friction ellipse) are known, the longitudinal force F xi and lateral force F yi of each wheel can be calculated. Further, the vertical direction is taken into consideration, the ground contact load F Z can be expressed as (Expression 12).
Figure 2008167640

(11式)及び(12式)から、(1)各車輪のrまたはa,b、(2)各車輪の前後力初期値FXOi ,横力初期値FYOi 、(3)各車輪の傾き係数α(摩擦係数μ対スリップ率λ特性を示す曲線の傾きに応じて定まる係数)が分かれば、車輪20FL,20FR,20RL,20RRの前後力Fxi及び横力Fyiを演算することができる。 From (Expression 11) and (Expression 12), (1) r or a, b of each wheel, (2) longitudinal force initial value F XOi , lateral force initial value F YOi of each wheel, (3) inclination of each wheel If the coefficient α (coefficient determined according to the slope of the curve indicating the friction coefficient μ vs. the slip ratio λ characteristic) is known, the longitudinal force F xi and lateral force F yi of the wheels 20FL, 20FR, 20RL, 20RR can be calculated. .

なお、本実施形態は、上述した各車輪の前後力Fxi及び横力Fyiを求めるため、マジックフォーミュラ(MF)に基づくデータをタイヤデータTDとして使用する。 In the present embodiment, data based on the magic formula (MF) is used as the tire data TD in order to obtain the longitudinal force Fxi and the lateral force Fyi of each wheel described above.

次に、電気自動四輪車10の走行に伴う垂直荷重(Wx,Wy)の変化について考える。図4は、電気自動四輪車10の加減速に伴う車両前後方向の垂直荷重が変化する様子を説明する説明図である。図5は、電気自動四輪車10のコーナリングに伴う車幅方向の垂直荷重が変化する様子を説明する説明図である。   Next, a change in the vertical load (Wx, Wy) accompanying the traveling of the electric automobile 10 will be considered. FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining a change in the vertical load in the vehicle front-rear direction accompanying the acceleration / deceleration of the electric automobile 10. FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining a change in the vertical load in the vehicle width direction accompanying cornering of the electric automobile 10.

電気自動四輪車10の加減速時における垂直荷重の変化は、(13式)のように表すことができる。

Figure 2008167640
The change in the vertical load during acceleration / deceleration of the electric automobile 10 can be expressed as (13).
Figure 2008167640

また、電気自動四輪車10のコーナリング時における垂直荷重の変化は、(14式)のように表すことができる。

Figure 2008167640
Further, the change in vertical load during cornering of the electric automobile 10 can be expressed as (14).
Figure 2008167640

ここで、Hは、路面から重心点CGまでの高さである。よって、前後方向の加速度a及び横方向の加速度aを測定すれば、(14’式)によって、各車輪の垂直荷重、つまり、接地荷重Fを求めることができる。

Figure 2008167640
Here, H is the height from the road surface to the center of gravity point CG. Thus, by measuring the acceleration a Y of the acceleration a X and transverse the longitudinal direction, by (14 'equation), the vertical load of each wheel, i.e., it is possible to determine the vertical load F Z.
Figure 2008167640

ここで、FZ0i は各車輪の1G(静的)状態における垂直荷重である。次に、前後力Fxiについて考えると、電気自動四輪車10は、電気モータ(インホイールモータ)を用いるため、前後力Fxiは、一般式で(15式)のように表すことができる。

Figure 2008167640
Here, FZ0i is the vertical load in the 1G (static) state of each wheel. Next, considering the longitudinal force F xi , since the electric automobile 10 uses an electric motor (in-wheel motor), the longitudinal force F xi can be expressed as a general expression (Expression 15). .
Figure 2008167640

ここで、Kはトルク定数、iは電流値である。また、動特性を考慮し、電気モータを一次遅れ系とすると、(15’式)のように表すことができる。

Figure 2008167640
Here, K M is the torque constant, i is a current value. If the electric motor is a first-order lag system in consideration of dynamic characteristics, it can be expressed as (15 ′ equation).
Figure 2008167640

ここで、τは時定数、Fx0は静トルクである。 Here, τ is a time constant, and F x0 is a static torque.

なお、車輪20FL,20FR,20RL,20RR(具体的には、空気入りタイヤ)が転動する路面の摩擦係数μは、(17式)に基づいて推定される。また、摩擦係数μの前後方向成分、即ち、前後方向の摩擦係数μや、摩擦係数μの横方向成分、即ち、横方向の摩擦係数μは、(17’式)、(17’’式)、(17’’’式)によって推定される。

Figure 2008167640
Note that the friction coefficient μ of the road surface on which the wheels 20FL, 20FR, 20RL, 20RR (specifically, pneumatic tires) roll is estimated based on (Expression 17). Further, the front-rear direction component of the friction coefficient μ, that is, the front-rear direction friction coefficient μ x, and the lateral direction component of the friction coefficient μ, that is, the lateral friction coefficient μ y are expressed by (17 ′), (17 ″) (Equation) and (17 ′ ″ equation).
Figure 2008167640

ここで、Fμは路面と空気入りタイヤとの摩擦力である。(17式)に示すように、前後力F及び接地荷重Fが分かれば、前後方向の摩擦係数μが推定できる。横方向の摩擦係数μは、タイヤデータから演算される各車輪の実横力Fyiを使用して、(17’’式)から演算できる。よって、摩擦係数μは、(17’’’式)から推定できる。つまり、加速については、電気モータ(インホイールモータ)のトルクを用いて検出できる。また、減速については、電気自動四輪車10の制動装置の油圧に基づいて演算した減速トルクを用いて検出できる。なお、本実施形態では、摩擦係数μを固定値とした。 Here, Fμ is the frictional force between the road surface and the pneumatic tire. As shown in (Equation 17), if the longitudinal force F x and the ground contact load F Z are known, the longitudinal friction coefficient μ x can be estimated. The lateral friction coefficient μ y can be calculated from (17 ″) using the actual lateral force F yi of each wheel calculated from the tire data. Therefore, the friction coefficient μ can be estimated from (Expression 17 ′ ″). That is, acceleration can be detected using the torque of an electric motor (in-wheel motor). Further, the deceleration can be detected using the deceleration torque calculated based on the hydraulic pressure of the braking device of the electric automobile 10. In the present embodiment, the friction coefficient μ is a fixed value.

(4)駆動力演算部129
駆動力演算部129は、インホイールモータ30FL,30FR,30RL,30RRによる制駆動力(前後力)を演算する。具体的には、駆動力演算部129は、所定の評価関数を最適制御することによって、制駆動力を演算する。
(4) Driving force calculation unit 129
The driving force calculator 129 calculates the braking / driving force (front / rear force) by the in-wheel motors 30FL, 30FR, 30RL, 30RR. Specifically, the driving force calculation unit 129 calculates the braking / driving force by optimally controlling a predetermined evaluation function.

本実施形態では、駆動力演算部129は、上述したように、最適制御のために評価関数Lを用いる。評価関数Lは、(18式)のように表すことができる。

Figure 2008167640
In the present embodiment, the driving force calculation unit 129 uses the evaluation function L for optimal control as described above. The evaluation function L can be expressed as (18).
Figure 2008167640

また、各車輪のタイヤ稼働率ηは、(19式)のように表すことができる。

Figure 2008167640
Further, the tire operation rate η i of each wheel can be expressed as (Equation 19).
Figure 2008167640

本実施形態では、タイヤ稼働率ηを左右の前後2輪で平均化した。そのため、制御においては、左右それぞれの前後輪のタイヤ稼働率ηfl、ηfr、ηrl、ηrrをそれぞれ演算し、前2輪及び後2輪の各タイヤ稼働率の平均値と、各車輪のタイヤ稼働率ηfl、ηfr、ηrl、ηrrとから、各車輪のタイヤ稼働率誤差ηefl 、ηefr 、ηerl 、ηerr を、(19’式)のように定義した。

Figure 2008167640
In this embodiment, the tire operation rate η is averaged between the left and right front and rear wheels. Therefore, in the control, the tire operating rates η fl , η fr , η rl , and η rr of the left and right front and rear wheels are calculated, respectively, and the average value of the tire operating rates of the front two wheels and the rear two wheels and the wheels From the tire operation rates η fl , η fr , η rl , and η rr , tire operation rate errors η efl , η efr , η erl , and η err of each wheel were defined as shown in (19 ′).
Figure 2008167640

ここで、評価関数Lを最小にすることを考える。ここで、評価関数Lを表す(18式)の右辺におけるEは目標車両前後・横力、ヨーモーメント、及び、タイヤ稼働率と、配分した各車輪のタイヤから生じさせる実前後・横力、ヨーモーメント、及び、タイヤ稼働率との配分誤差であり、従来の制御と比較して、ヨーモーメント以外に実車両前後・横力を目標車両前後・横力に追従させ、さらに、タイヤ稼働率を左右の2輪で平均化するように制御することに特徴がある。この配分誤差Eは、(20式)のように表すことができる。

Figure 2008167640
Here, it is considered that the evaluation function L is minimized. Here, E on the right-hand side of the evaluation function L (Equation 18) is the target vehicle longitudinal / lateral force, yaw moment, and tire operating rate, and the actual longitudinal / lateral force, yaw generated from the tire of each allocated wheel. This is a distribution error between the moment and the tire operating rate. Compared to the conventional control, the actual vehicle longitudinal and lateral forces follow the target vehicle longitudinal and lateral forces in addition to the yaw moment, and the tire operating rate The characteristic is that the control is performed so as to average the two wheels. This distribution error E can be expressed as (Equation 20).
Figure 2008167640

ここで、(20式)におけるF は目標車両前後力、F は目標車両横力、M は目標ヨーモーメントである。また、F は各車輪に配分して生じさせている実前後力FXiの総和である車両の実前後力、F は各車輪に生じさせている実横力FYiの総和である車両の実横力、M は車両の実ヨーモーメントである。さらに、FeXは車両の前後力の配分誤差、FeYは車両の横力の配分誤差、MeZは車両のヨーモーメントの配分誤差である。なお、(18式)における補正量δはスリップ率Kの補正量である。この補正量δは、各車輪のスリップ率補正量δKfl 、δKfr 、δKrl 、δKrr の床関数によって、(21式)のように表すことができる。

Figure 2008167640
Here, in (Expression 20), F * X is the target vehicle longitudinal force, F * Y is the target vehicle lateral force, and M * Z is the target yaw moment. Further, F ^ X is the total actual longitudinal force F Xi distributed and distributed to each wheel, and F ^ Y is the total actual lateral force FYi generated on each wheel. An actual lateral force M ^ Z of a vehicle is an actual yaw moment of the vehicle. Further, F eX is a vehicle front-rear force distribution error, F eY is a vehicle lateral force distribution error, and M eZ is a vehicle yaw moment distribution error. Incidentally, the correction amount of the correction amount [delta] K is the slip ratio K in (18 type). The correction amount [delta] K, each wheel slip ratio correction amount δ Kfl, δ Kfr, δ Krl , the floor function of [delta] Krr, can be expressed as (21 type).
Figure 2008167640

また、W、WδKは、配分誤差E及びスリップ率補正量δに対する重み関数であり、それぞれ(22式)、(23式)のように表すことができる。

Figure 2008167640
Figure 2008167640
Further, W E, W .delta.K is a weight function for the distribution error E and the slip ratio correction amount [delta] K, respectively (22 type), it can be expressed as (23 type).
Figure 2008167640
Figure 2008167640

さらに、各車輪に配分したタイヤ稼働率η(ηfl,ηfr,ηrl,ηrr)、車両の前後力F、横力F及びヨーモーメントMは、各車輪に生じさせている実前後力FXi(FXfl ,FXfr ,FXrl ,FXrr )、実横力FYi(FYfl ,FYfr ,FYrl ,FYrr )、実ヨーモーメントM 、及び、実タイヤ稼働率η (η fl ,η fr ,η rl ,η rr )と、(24式)に示すヤコビアンJとによって、(25式)のように表すことができる。

Figure 2008167640
Figure 2008167640
Further, the tire operation rate η ifl , η fr , η rl , η rr ), the vehicle longitudinal force F X , the lateral force F Y, and the yaw moment M Z allocated to each wheel are generated in each wheel. The actual longitudinal force F Xi (F Xfl , F Xfr , F Xrl , F Xrr ), the actual lateral force F Yi (F Yfl , F Yfr , F Yrl , F Yrr ), the actual yaw moment M ^ Z , and the actual tire The availability factor η ^ i^ fl , η ^ fr , η ^ rl , η ^ rr ) and the Jacobian J shown in (24) can be expressed as (25).
Figure 2008167640
Figure 2008167640

ここで、Mdyc は、車両制御によるヨーモーメントである。以上から、評価関数Lを最小にするためのスリップ率補正量δは、(26式)を満たすことにより与えられる。

Figure 2008167640
Here, M dyc is a yaw moment by vehicle control. From the above, the slip ratio correction amount δ K for minimizing the evaluation function L is given by satisfying (Equation 26).
Figure 2008167640

よって、スリップ率補正量δは、(27式)のように表すことができる。

Figure 2008167640
Accordingly, the slip ratio correction amount [delta] K can be expressed as (27 type).
Figure 2008167640

ここで、(27式)中のΔは、各車輪のタイヤ稼働率の配分誤差ηefl ,ηefr ,ηerl ,ηerr と、車両の前後力の配分誤差FeX、車両の横力の配分誤差FeY、車両のヨーモーメントの配分誤差MeZとの床関数によって、(28式)のように表すことができる。

Figure 2008167640
Here, ΔE in (Equation 27) is the distribution error η efl , η efr , η erl , η err of the tire operating rate of each wheel, the distribution error F eX of the vehicle longitudinal force, and the lateral force of the vehicle By a floor function of the distribution error F eY and the distribution error M eZ of the yaw moment of the vehicle, it can be expressed as (Equation 28).
Figure 2008167640

駆動力演算部129は、(27式)及び(28式)を用いた演算結果に基づいて、車輪20FL,20FR,20RL,20RRに配分する制駆動力を決定する。具体的には、駆動力演算部129は、(27式)及び(28式)により算出される、各車輪についての評価関数Lを最小にするためのスリップ率Kの補正量δから、各車輪のタイヤデータTDに基づいて、各車輪の制御すべき制御前後力Fxi’(駆動力)を算出し、トルク指令値として出力する。なお、F 及びFYeは、用いなくても構わない。 The driving force calculation unit 129 determines the braking / driving force to be distributed to the wheels 20FL, 20FR, 20RL, and 20RR based on the calculation results using (Expression 27) and (Expression 28). Specifically, the driving force calculation unit 129 calculates from the correction amount δ K of the slip ratio K i calculated by (Expression 27) and (Expression 28) to minimize the evaluation function L for each wheel. Based on the tire data TD of each wheel, a control longitudinal force F xi ′ (driving force) to be controlled by each wheel is calculated and output as a torque command value. Note that F * Y and F Ye may not be used.

つまり、駆動力演算部129は、各車輪のスリップ率K、及び各車輪に生じる前後力Fxiと横力Fyiとの関係を示すタイヤデータTDに基づいて、各車輪に生じさせている実前後力FXiの総和である車両の実前後力F と、各車輪に生じさせている実横力FYiの総和である車両の実横力F とを演算する。なお、駆動力演算部129は、車輪の回転速度と、電気自動四輪車10の車速Vとに基づいて、各車輪のスリップ率Kを演算する。本実施形態において、駆動力演算部129は、実前後力演算部を構成する。 That is, the driving force calculation unit 129 generates each wheel based on the slip ratio K i of each wheel and the tire data TD indicating the relationship between the longitudinal force F xi and the lateral force F yi generated on each wheel. calculating real and longitudinal force F ^ X of the vehicle is the sum of the actual longitudinal force F Xi, the actual lateral force F ^ Y of the vehicle is the sum of the actual lateral force F Yi are inflicting on each wheel. The driving force calculation unit 129 calculates the slip ratio K i of each wheel based on the rotational speed of the wheel and the vehicle speed V of the electric four-wheeled vehicle 10. In the present embodiment, the driving force calculation unit 129 constitutes an actual longitudinal force calculation unit.

さらに、駆動力演算部129は、電気自動四輪車10の操舵角δ及び車速Vに基づいて、電気自動四輪車10がニュートラルステアとなる電気自動四輪車10の目標車両前後力F と目標車両横力F とを演算する。本実施形態において、駆動力演算部129は、目標前後力演算部を構成する。 Further, the driving force calculation unit 129, based on the steering angle δ and the vehicle speed V of the electric four-wheeled vehicle 10, the target vehicle longitudinal force F * of the electric four-wheeled vehicle 10 in which the electric four-wheeled vehicle 10 becomes neutral steer . X and the target vehicle lateral force F * Y are calculated. In the present embodiment, the driving force calculation unit 129 constitutes a target longitudinal force calculation unit.

また、駆動力演算部129は、演算した車両の実前後力F と目標車両前後力F との前後力誤差FeX、演算した車両の実横力F と目標車両横力F との横力誤差FeY、車両の実ヨーモーメントM と目標ヨーモーメントM との誤差MeZ、及び、各車輪に生じている実前後力F と実横力F に対する各車輪の接地荷重FZiに基づいて定められる各車輪のタイヤ稼働率ηを用いて、各車輪に対して制御すべき制御前後力FXi’(各車輪の駆動力)を演算する。本実施形態において、駆動力演算部129は、制御前後力演算部を構成する。 The driving force calculation unit 129 also calculates the longitudinal force error F eX between the calculated actual vehicle longitudinal force F ^ X and the target vehicle longitudinal force F * X , the calculated vehicle actual lateral force F ^ Y, and the target vehicle lateral force. F * Y lateral force error F eY , vehicle actual yaw moment M ^ Z and target yaw moment M * Z error M eZ , and actual longitudinal force F ^ X and actual lateral force generated on each wheel Using the tire operating rate η i of each wheel determined based on the ground contact load F Zi of F ^ Y, the control longitudinal force F Xi ′ (driving force of each wheel) to be controlled for each wheel is calculated. Calculate. In the present embodiment, the driving force calculation unit 129 constitutes a control longitudinal force calculation unit.

電気モータ制御部131は、駆動力演算部129によって演算された各車輪の制御前後力FXi’(駆動力)に基づいて、インホイールモータ30FL,30FR,30RL,30RRに供給する電流値iを制御する。 The electric motor control unit 131 calculates the current value i supplied to the in-wheel motors 30FL, 30FR, 30RL, 30RR based on the control longitudinal force F Xi ′ (driving force) of each wheel calculated by the driving force calculation unit 129. Control.

(電気自動四輪車の駆動システムの動作概要)
次に、上述した車両制御装置100の動作概要について説明する。図6は、車両制御装置100による制駆動力(前後力)の制御動作フローである。
(Overview of operation of the drive system for electric automobiles)
Next, an outline of the operation of the vehicle control device 100 described above will be described. FIG. 6 is a control operation flow of braking / driving force (front / rear force) by the vehicle control device 100.

図6に示すように、ステップS10において、車両制御装置100は、各車輪(車輪20FL,20FR,20RL,20RR)に生じさせている実前後力FXiの総和である車両の実前後力F と、各車輪に生じさせている実横力FYiの総和である車両の実横力F とを演算する。具体的には、車両制御装置100は、各車輪のスリップ率Kと、各車輪に生じる前後力Fxiと横力Fyiとの関係を示すタイヤデータTDとに基づいて、各車輪に生じさせている実前後力FXi及びその総和である車両の実前後力F と、各車輪に生じさせている実横力FYi及びその総和である車両の実横力F とを演算する。 As shown in FIG. 6, in step S10, the vehicle control device 100 determines that the vehicle actual longitudinal force F ^ is the sum of the actual longitudinal forces F Xi generated in the wheels (wheels 20FL, 20FR, 20RL, 20RR). X and the actual lateral force F ^ Y of the vehicle, which is the sum of the actual lateral forces FYi generated on each wheel, are calculated. Specifically, the vehicle control device 100 is generated at each wheel based on the slip ratio K i of each wheel and the tire data TD indicating the relationship between the longitudinal force F xi and the lateral force F yi generated at each wheel. and the actual longitudinal force F ^ X of the vehicle is the actual longitudinal force F Xi and the sum is made to, the actual lateral force F ^ Y of the vehicle is the actual lateral force F Yi and the sum is causing the wheels Calculate.

ステップS20において、車両制御装置100は、電気自動四輪車10がニュートラルステアとなる電気自動四輪車10の目標車両前後力F と目標車両横力F とを演算する。具体的には、車両制御装置100は、上述した(10式)や(27式)及び(28式)を用いて、電気自動四輪車10がニュートラルステアとなる目標車両前後力F と目標車両横力F とを演算する。 In step S20, the vehicle control apparatus 100 calculates the target vehicle longitudinal force F * X and the target vehicle lateral force F * Y of the electric four-wheel vehicle 10 in which the electric four-wheel vehicle 10 becomes neutral steer. Specifically, the vehicle control apparatus 100 uses the above-described (10 formula), (27 formula), and (28 formula) to calculate the target vehicle longitudinal force F * X at which the electric four-wheel vehicle 10 becomes neutral steer. The target vehicle lateral force F * Y is calculated.

ステップS30において、車両制御装置100は、ステップS10において演算した車両の実前後力F 及び実横力F と、ステップS20において演算した目標車両前後力F 及び目標車両横力F と、各車輪のタイヤ稼働率ηとを用いて、各車輪に対して制御すべき制御前後力Fxi’(各車輪の駆動力)を演算する。 In step S30, the vehicle control device 100 performs the actual longitudinal force F ^ X and actual lateral force F ^ Y calculated in step S10, and the target vehicle longitudinal force F * X and target vehicle lateral force F calculated in step S20. * Using Y and the tire operation rate η i of each wheel, a control longitudinal force F xi ′ (driving force of each wheel) to be controlled for each wheel is calculated.

具体的には、車両制御装置100は、車両の実前後力F 、実横力F 、実ヨーモーメントM と、目標車両前後力F 、目標車両横力F 、目標ヨーモーメントM との配分誤差FeXi 、FeY、MeZ、及び、各車輪のタイヤ稼働率ηを用い、上述した(27式)及び(28式)などを用いて、各車輪についての評価関数Lを最小にするためのスリップ率Kの補正量δを求める。さらに、求めたスリップ率Kの補正量δと各車輪のタイヤデータTDとに基づいて、各車輪の制御すべき制御前後力Fxi’(駆動力)を算出する。 Specifically, the vehicle control apparatus 100 includes the actual longitudinal force F ^ X , the actual lateral force F ^ Y , the actual yaw moment M ^ Z , the target vehicle longitudinal force F * X , and the target vehicle lateral force F * Y. , Distribution errors F eXi , F eY , M eZ with target yaw moment M * Z , and tire operation rate η i of each wheel, and using the above-described (Expression 27) and (Expression 28), etc. A correction amount δ K of the slip ratio K i for minimizing the evaluation function L for the wheel is obtained. Further, based on the obtained correction amount δ K of the slip ratio K i and the tire data TD of each wheel, a control longitudinal force F xi ′ (driving force) to be controlled by each wheel is calculated.

ステップS40において、車両制御装置100は、演算した各車輪の制御すべき制御前後力Fxi’(駆動力)に基づいて、インホイールモータ30FL,30FR,30RL,30RRに供給する電流値iを制御する。 In step S40, the vehicle control device 100, based on the calculated each wheel controlled longitudinal force F xi to be controlled of the '(driving force), in-wheel motor 30FL, 30FR, 30RL, controls the current i supplied to 30RR To do.

(比較評価)
次に、図7〜図9を参照して、本実施形態に係る車両制御装置100の比較評価の方法及び結果について説明する。
(Comparison evaluation)
Next, a comparative evaluation method and results of the vehicle control device 100 according to this embodiment will be described with reference to FIGS.

(1)評価方法
ここでは、本実施形態に係る車両制御装置100を搭載した電気自動四輪車(以下、実施例)、比較例に係る車両制御装置を搭載した電気自動四輪車(以下、比較例)、及び車両制御装置を搭載しない電気自動四輪車(以下、従来例)について比較評価を実施した。なお、実施例と比較例とでは、車両制御に用いられる評価関数Lの基となるパラメータの内容が以下のように異なっている。
(1) Evaluation Method Here, an electric automobile (hereinafter referred to as an example) equipped with the vehicle control device 100 according to the present embodiment, an electric automobile (hereinafter referred to as an automobile) equipped with a vehicle control device according to a comparative example A comparative evaluation was carried out on a comparative example) and an electric four-wheeled vehicle (hereinafter, a conventional example) not equipped with a vehicle control device. In addition, the content of the parameter used as the basis of the evaluation function L used for vehicle control differs in an Example and a comparative example as follows.

・実施例: ヨーモーメントM、前後力Fxi、横力Fyi、スリップ率K及びタイヤ稼働率η
・比較例: ヨーモーメントM、前後力Fxi、横力Fyi、スリップ率K
また、比較評価の各種条件などは、以下のとおりである。
Example: Yaw moment M, longitudinal force F xi , lateral force F yi , slip rate K i and tire operating rate η i
Comparative example: Yaw moment M, longitudinal force F xi , lateral force F yi , slip ratio K i
Various conditions for comparative evaluation are as follows.

・路面摩擦係数(μ): 0.25(低μ路)
・走行パターン: スラローム走行(ISO1999準拠)、車速60km/h
・タイヤデータ: マジックフォーミュラ(MF)使用
・ Friction coefficient of road surface (μ): 0.25 (low μ road)
・ Driving pattern: Slalom running (ISO1999 compliant), vehicle speed 60km / h
Tire data: Magic formula (MF) used

(2)比較評価の結果
図7は、実施例、比較例及び従来例に係る電気自動四輪車のスラローム走行における操舵角δの状況を示している。図7に示すように、比較例及び従来例では、操舵可能な角度を使い切ってしまっている。つまり、比較例及び従来例に係る電気自動四輪車では、スラローム走行に伴う電気自動四輪車の挙動を制御できず破綻している。
(2) Results of Comparative Evaluation FIG. 7 shows the state of the steering angle δ in the slalom running of the electric automobile according to the example, the comparative example, and the conventional example. As shown in FIG. 7, in the comparative example and the conventional example, the steerable angle is used up. In other words, the electric automobiles according to the comparative example and the conventional example fail because the behavior of the electric automobile according to the slalom running cannot be controlled.

図8は、実施例、比較例及び従来例に係る電気自動四輪車のスラローム走行におけるすべり角βの状況を示している。また、図9は、実施例、比較例及び従来例に係る電気自動四輪車のスラローム走行におけるヨーレートγの状況を示している。   FIG. 8 shows the state of the slip angle β in the slalom running of the electric automobile according to the example, the comparative example, and the conventional example. FIG. 9 shows the state of the yaw rate γ in the slalom running of the electric automobile according to the example, the comparative example, and the conventional example.

図8及び図9に示すように、実施例に係る電気自動四輪車は、すべり角β及びヨーレートγの変化量が最も小さく、挙動が安定している。   As shown in FIGS. 8 and 9, the electric automobile according to the embodiment has the smallest change amount of the slip angle β and the yaw rate γ, and the behavior is stable.

(作用・効果)
以上説明した本実施形態に係る車両制御装置100によれば、各車輪の実前後力FXiの総和である車両の実前後力F 、各車輪の実横力FYiの総和である車両の実横力F 、実ヨーモーメントM と、目標車両前後力F 、目標車両横力F 、目標ヨーモーメントM との配分誤差FeXi 、FeY、MeZ、及び、各車輪の実前後力FXiと実横力FYiに対する各車輪の接地荷重FZiに基づいて定められる各車輪のタイヤ稼働率ηを用いて、各車輪に対して制御すべき制御前後力FXi’(各車輪の駆動力)が演算される。
(Action / Effect)
According to the vehicle control apparatus 100 according to the present embodiment described above, the vehicle is the sum of the actual longitudinal force F ^ X of the vehicle, which is the sum of the actual longitudinal forces F Xi of each wheel, and the actual lateral force F Yi of each wheel. Error F eXi , F eY , M eZ of actual lateral force F ^ Y , actual yaw moment M ^ Z , and target vehicle longitudinal force F * X , target vehicle lateral force F * Y , target yaw moment M * Z And each wheel should be controlled using the tire operating rate η i of each wheel determined based on the ground contact load F Zi of each wheel with respect to the actual longitudinal force F Xi and actual lateral force F Yi of each wheel. A control longitudinal force F Xi ′ (driving force of each wheel) is calculated.

各車輪のタイヤ稼働率ηは、各車輪の実前後力FXi と各車輪の実横力FYi との合力によって求めることができる摩擦円に基づいて定められる。つまり、このような車両制御装置100によれば、車輪(空気入りタイヤ)のグリップ力を考慮した現実的な車両制御を実現することができる。従来の車両制御装置では、タイヤ稼働率ηは何ら考慮されずに制御すべき制御前後力FXi’が決定されるため、実際には摩擦円の外になるような制御前後力FXi’が決定され、有効な車両制御が実行できないといった問題があった。 The tire operation rate η i of each wheel is determined based on a friction circle that can be obtained by the resultant force of the actual longitudinal force F Xi of each wheel and the actual lateral force F Yi of each wheel. That is, according to such a vehicle control apparatus 100, realistic vehicle control in consideration of the grip force of the wheels (pneumatic tire) can be realized. In the conventional vehicle control device, the tire operating rate eta i is controlled longitudinal force F Xi to be controlled in any way without being considered 'to be determined, the actual control longitudinal force such that the outside of the friction circle in F Xi' There is a problem that effective vehicle control cannot be executed.

すなわち、このような車両制御装置100によれば、各車輪を別個独立したインホイールモータ30FL,30FR,30RL,30RRによって駆動する電気自動四輪車10において、各車輪の稼動状態に応じた最適な駆動力を制御することができる。   That is, according to such a vehicle control device 100, in the electric four-wheeled vehicle 10 in which each wheel is driven by the independent in-wheel motors 30FL, 30FR, 30RL, and 30RR, the optimum according to the operating state of each wheel. The driving force can be controlled.

また、車両制御装置100によれば、車輪(空気入りタイヤ)が有しているグリップ力などの性能を十分に引き出しつつ、空気入りタイヤの摩耗限界までの寿命を延ばすことができる。つまり、車両制御装置100によれば、摩擦円の外になるような制御前後力FXi’が決定されることがないため、車輪(空気入りタイヤ)のスリップ量が抑制されるのである。 Further, according to the vehicle control device 100, it is possible to extend the life to the wear limit of the pneumatic tire while sufficiently extracting the performance such as the gripping force possessed by the wheel (pneumatic tire). That is, according to the vehicle control device 100, since the control longitudinal force F Xi ′ that is outside the friction circle is not determined, the slip amount of the wheel (pneumatic tire) is suppressed.

(その他の実施形態)
上述したように、本発明の実施形態を通じて本発明の内容を開示したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
(Other embodiments)
Although the contents of the present invention have been disclosed through the embodiments of the present invention as described above, it should not be understood that the descriptions and drawings constituting a part of this disclosure limit the present invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples and operational techniques will be apparent to those skilled in the art.

例えば、上述した実施形態で用いたタイヤ稼働率ηは、各車輪の前後力Fxi及び横力Fyiの合計と、各車輪の接地荷重との比としてもよい。 For example, the tire operation rate η i used in the above-described embodiment may be a ratio between the total of the longitudinal force F xi and the lateral force F yi of each wheel and the ground load of each wheel.

また、上述した実施形態では、マジックフォーミュラによるタイヤデータTDが用いられていたが、タイヤデータTDは、タイヤモデル(例えば、ブラッシュモデル)に基づいたものでもよい。或いは、タイヤデータTDは、実験値に基づいたものでもよい。   In the embodiment described above, the tire data TD based on the magic formula is used. However, the tire data TD may be based on a tire model (for example, a brush model). Alternatively, the tire data TD may be based on experimental values.

このように、本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態などを含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は、上述の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。例えば、本実施形態では四輪の電気自動車を例に取って説明したが、本発明は例えば六輪等、四輪以外の車輪を有する自動車にも適用可能である。   As described above, the present invention naturally includes various embodiments that are not described herein. Therefore, the technical scope of the present invention is defined only by the invention specifying matters according to the scope of claims reasonable from the above description. For example, in the present embodiment, a four-wheel electric vehicle has been described as an example, but the present invention is also applicable to a vehicle having wheels other than four wheels, such as six wheels.

本発明の実施形態に係る電気自動四輪車の概略斜視図である。1 is a schematic perspective view of an electric automobile according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る電気自動四輪車の駆動システムの機能ブロック構成図である。It is a functional block block diagram of the drive system of the electric four-wheeled vehicle which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る電気自動四輪車を3方向(x方向、y方向、及び回転方向)に自由度を有する四輪モデルとして模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the electric motor vehicle which concerns on embodiment of this invention as a four-wheel model which has a freedom degree in three directions (x direction, y direction, and a rotation direction). 本発明の実施形態に係る電気自動四輪車の加減速に伴う車両前後方向の垂直荷重が変化する様子を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining a mode that the vertical load of the vehicle front-back direction accompanying the acceleration / deceleration of the electric four-wheeled vehicle which concerns on embodiment of this invention changes. 本発明の実施形態に係る電気自動四輪車のコーナリングに伴う車幅方向の垂直荷重が変化する様子を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining a mode that the vertical load of the vehicle width direction accompanying the cornering of the electric motor vehicle which concerns on embodiment of this invention changes. 本発明の実施形態に係る車両制御装置による制駆動力(前後力)の制御動作フローである。It is a control operation | movement flow of the braking / driving force (front-rear force) by the vehicle control apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る車両制御装置、比較例及び従来例の比較評価結果(操舵角)を示すグラフである。It is a graph which shows the comparative evaluation result (steering angle) of the vehicle control apparatus which concerns on embodiment of this invention, a comparative example, and a prior art example. 本発明の実施形態に係る車両制御装置、比較例及び従来例の比較評価結果(すべり角)を示すグラフである。It is a graph which shows the vehicle control apparatus which concerns on embodiment of this invention, the comparative evaluation result (slip angle) of a comparative example, and a prior art example. 本発明の実施形態に係る車両制御装置、比較例及び従来例の比較評価結果(ヨーレート)を示すグラフである。It is a graph which shows the comparative evaluation result (yaw rate) of the vehicle control apparatus which concerns on embodiment of this invention, a comparative example, and a prior art example.

符号の説明Explanation of symbols

10…電気自動四輪車、20FL,20FR,20RL,20RR…車輪、30FL,30FR,30RL,30RR…インホイールモータ、100…車両制御装置、110…センサ部、111…操舵角センサ、113…車速センサ、115…ヨーレートセンサ、117…加速度センサ、121…フィードフォワードモーメント演算部、123…目標ヨーモーメント演算部、125…ヨーモーメント演算部、127…PIDコントローラ、129…駆動力演算部、131…電気モータ制御部、CG…重心点、d…トレッド幅、a,a…加速度、Fxi…電気自動四輪車の前後力、Fyi…電気自動四輪車の横力、TD…タイヤデータ、β…すべり角、γ…ヨーレート、δ…操舵角 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Electric four-wheeled vehicle, 20FL, 20FR, 20RL, 20RR ... Wheel, 30FL, 30FR, 30RL, 30RR ... In-wheel motor, 100 ... Vehicle control apparatus, 110 ... Sensor part, 111 ... Steering angle sensor, 113 ... Vehicle speed Sensor: 115 ... Yaw rate sensor, 117 ... Acceleration sensor, 121 ... Feed forward moment calculator, 123 ... Target yaw moment calculator, 125 ... Yaw moment calculator, 127 ... PID controller, 129 ... Driving force calculator, 131 ... Electricity Motor control unit, CG: center of gravity, d: tread width, a X , a Y : acceleration, F xi ... longitudinal force of electric automobile, F yi ... lateral force of electric automobile, TD ... tire data , Β ... Slip angle, γ ... Yaw rate, δ ... Steering angle

Claims (6)

各車輪を別個独立した電気モータによって駆動する電気自動車の車両制御装置であって、
前記車輪のスリップ率、及び前記車輪に生じる前後力と横力との関係を示すタイヤデータに基づいて、前記各車輪に生じさせている実前後力とその総和を演算する実前後力演算部と、
前記タイヤデータに基づいて、前記各車輪に生じさせている実横力及びその総和を演算する実横力演算部と、
前記実前後力演算部及び前記実横力演算部の各演算結果から、前記電気自動車に生じさせている実ヨーモーメントを演算するヨーモーメント演算部と、
前記電気自動車の操舵角及び車速に基づいて、前記電気自動車が所望のステア特性となる前記電気自動車の目標車両前後力を演算する目標前後力演算部と、
前記電気自動車の操舵角及び車速に基づいて、前記電気自動車が前記所望のステア特性となる前記電気自動車の目標車両横力を演算する目標横力演算部と、
前記目標前後力演算部及び前記目標横力演算部の各演算結果から、前記電気自動車の目標ヨーモーメントを演算する目標ヨーモーメント演算部と、
前記実前後力演算部によって演算された前記実前後力の総和と前記目標前後力演算部によって演算された前記目標車両前後力との差、前記実横力演算部によって演算された前記実横力の総和と前記目標横力演算部によって演算された前記目標車両横力との差、前記ヨーモーメント演算部によって演算された実ヨーモーメントと前記目標ヨーモーメント演算部によって演算された目標ヨーモーメントとの差、及び、前記各車輪に生じさせている実前後力と実横力に対する前記各車輪の接地荷重に基づいて定められるタイヤ稼働率を用いて、前記各車輪に対して制御すべき制御前後力を演算する制御前後力演算部と、
前記制御前後力演算部によって演算された前記制御前後力に基づいて、前記電気モータに供給する電流値を制御する電気モータ制御部と
を備える電気自動車の車両制御装置。
A vehicle control device for an electric vehicle in which each wheel is driven by an independent electric motor,
Based on tire slip data indicating the relationship between the slip ratio of the wheel and the longitudinal force and lateral force generated in the wheel, an actual longitudinal force calculating unit that calculates the actual longitudinal force generated in each wheel and the sum thereof; ,
Based on the tire data, an actual lateral force calculating unit that calculates the actual lateral force generated in each wheel and the sum thereof, and
From each calculation result of the actual longitudinal force calculation unit and the actual lateral force calculation unit, a yaw moment calculation unit that calculates an actual yaw moment generated in the electric vehicle;
A target longitudinal force calculator that calculates a target vehicle longitudinal force of the electric vehicle based on a steering angle and a vehicle speed of the electric vehicle, the electric vehicle having a desired steering characteristic;
A target lateral force calculator that calculates a target vehicle lateral force of the electric vehicle based on a steering angle and a vehicle speed of the electric vehicle, the electric vehicle having the desired steering characteristics;
From each calculation result of the target longitudinal force calculation unit and the target lateral force calculation unit, a target yaw moment calculation unit that calculates a target yaw moment of the electric vehicle;
The difference between the total of the actual longitudinal force calculated by the actual longitudinal force calculation unit and the target vehicle longitudinal force calculated by the target longitudinal force calculation unit, the actual lateral force calculated by the actual lateral force calculation unit Of the target vehicle lateral force calculated by the target lateral force calculator, the actual yaw moment calculated by the yaw moment calculator and the target yaw moment calculated by the target yaw moment calculator The control longitudinal force to be controlled for each wheel using the difference and the tire operating rate determined based on the ground contact load of each wheel with respect to the actual longitudinal force and the actual lateral force generated on each wheel. Control longitudinal force calculation unit for calculating
An electric motor vehicle control device comprising: an electric motor control unit that controls a current value supplied to the electric motor based on the control front / rear force calculated by the control front / rear force calculation unit.
前記タイヤ稼働率は、前記各車輪の実前後力及び実横力の合計と、前記各車輪の接地荷重との比である請求項1に記載の電気自動車の車両制御装置。   The vehicle control device for an electric vehicle according to claim 1, wherein the tire operation rate is a ratio of a sum of an actual longitudinal force and an actual lateral force of each wheel and a ground load of each wheel. 前記各車輪の実前後力をFxi、前記各車輪の実横力をFyi、前記各車輪の接地荷重をFzi、及び前記各車輪が転動する路面の摩擦係数をμとした場合、前記各車輪のタイヤ稼働率ηは、
Figure 2008167640
である請求項1に記載の電気自動車の車両制御装置。
When the actual longitudinal force of each wheel is F xi , the actual lateral force of each wheel is F yi , the ground load of each wheel is F zi , and the friction coefficient of the road surface on which each wheel rolls is μ i The tire operating rate η i of each wheel is
Figure 2008167640
The vehicle control apparatus for an electric vehicle according to claim 1.
電気自動車を駆動する電気自動車の駆動システムであって、
各車輪を別個独立に駆動する電気モータと、
前記電気自動車の挙動を制御する車両制御装置と
を含み、
前記車両制御装置は、
前記車輪のスリップ率、及び前記車輪に生じる前後力と横力との関係を示すタイヤデータに基づいて、前記各車輪に生じさせている実前後力を演算する実前後力演算部と、
前記タイヤデータに基づいて、前記各車輪に生じさせている実横力を演算する実横力演算部と、
前記実前後力演算部及び前記実横力演算部の各演算結果から、前記電気自動車に生じさせている実ヨーモーメントを演算するヨーモーメント演算部と、
前記電気自動車の操舵角及び車速に基づいて、前記電気自動車が所望のステア特性となる前記電気自動車の目標車両前後力を演算する目標前後力演算部と、
前記電気自動車の操舵角及び車速に基づいて、前記電気自動車が前記所望のステア特性となる前記電気自動車の目標車両横力を演算する目標横力演算部と、
前記目標前後力演算部及び前記目標横力演算部の各演算結果から、前記電気自動車の目標ヨーモーメントを演算する目標ヨーモーメント演算部と、
前記実前後力演算部によって演算された前記実前後力と前記目標前後力演算部によって演算された前記目標車両前後力との差、前記ヨーモーメント演算部によって演算された実ヨーモーメントと前記目標ヨーモーメント演算部によって演算された目標ヨーモーメントとの差、及び、前記各車輪に生じさせている実前後力と実横力に対する前記各車輪の接地荷重に基づいて定められるタイヤ稼働率を用いて、前記各車輪に対して制御すべき制御前後力を演算する制御前後力演算部と、
前記制御前後力演算部によって演算された前記制御前後力に基づいて、前記電気モータに供給する電流値を制御する電気モータ制御部と
を備える電気自動車の駆動システム。
An electric vehicle drive system for driving an electric vehicle,
An electric motor that drives each wheel independently;
A vehicle control device for controlling the behavior of the electric vehicle,
The vehicle control device includes:
Based on the tire slip data indicating the relationship between the slip ratio of the wheel and the longitudinal force and lateral force generated in the wheel, an actual longitudinal force calculation unit that calculates the actual longitudinal force generated in each wheel;
Based on the tire data, an actual lateral force calculation unit that calculates an actual lateral force generated in each wheel;
From each calculation result of the actual longitudinal force calculation unit and the actual lateral force calculation unit, a yaw moment calculation unit that calculates an actual yaw moment generated in the electric vehicle;
A target longitudinal force calculator that calculates a target vehicle longitudinal force of the electric vehicle based on a steering angle and a vehicle speed of the electric vehicle, the electric vehicle having a desired steering characteristic;
A target lateral force calculator that calculates a target vehicle lateral force of the electric vehicle based on a steering angle and a vehicle speed of the electric vehicle, the electric vehicle having the desired steering characteristics;
From each calculation result of the target longitudinal force calculation unit and the target lateral force calculation unit, a target yaw moment calculation unit that calculates a target yaw moment of the electric vehicle;
The difference between the actual longitudinal force calculated by the actual longitudinal force calculation unit and the target vehicle longitudinal force calculated by the target longitudinal force calculation unit, the actual yaw moment calculated by the yaw moment calculation unit, and the target yaw Using the tire operation rate determined based on the difference between the target yaw moment calculated by the moment calculation unit and the ground contact load of each wheel with respect to the actual longitudinal force and actual lateral force generated in each wheel, A control front / rear force calculator for calculating a control front / rear force to be controlled for each wheel;
An electric vehicle drive system comprising: an electric motor control unit that controls a current value supplied to the electric motor based on the control longitudinal force calculated by the control longitudinal force calculation unit.
前記タイヤ稼働率は、前記各車輪の実前後力及び実横力の合計と、前記各車輪の接地荷重との比である請求項4に記載の電気自動車の駆動システム。   5. The electric vehicle drive system according to claim 4, wherein the tire operation rate is a ratio of a total of an actual longitudinal force and an actual lateral force of each wheel and a ground load of each wheel. 前記各車輪の実前後力をFxi、前記各車輪の実横力をFyi、前記各車輪の接地荷重をFzi、及び前記各車輪が転動する路面の摩擦係数をμとした場合、前記各車輪のタイヤ稼働率ηは、
Figure 2008167640
である請求項4に記載の電気自動車の駆動システム。
When the actual longitudinal force of each wheel is F xi , the actual lateral force of each wheel is F yi , the ground load of each wheel is F zi , and the friction coefficient of the road surface on which each wheel rolls is μ i The tire operating rate η i of each wheel is
Figure 2008167640
The drive system for an electric vehicle according to claim 4.
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