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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Wendebewegungsunterstützungsvorrichtung
für ein mit Antriebsrädern ausgestattetes Elektrofahrzeug,
die jeweils von einem unabhängigen Motor angetrieben werden.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Es
stehen Techniken zur Verbesserung der Wendeleistung eines Fahrzeugs
und zur Stabilisierung seines Wendeverhaltens zur Verfügung.
Bei einer solchen Technik ist der geeignete Giermoment-Sollwert
nach Maßgabe eines bestimmten Lenkvorgangs durch einen
Fahrer eingestellt, und eine Lenk- und Bremskraft, die an die linken
und rechten Antriebsräder zu übertragen ist, wird
unabhängig gesteuert, so dass ein Differenzialdrehmoment
zwischen beiden Antriebsrädern erzeugt wird, wodurch ein
gewünschtes Giermoment entsteht. Eine weitere Technik,
die die Wendereaktion während der Anfangsphase des Lenkens
sicherstellen und einen ungleichmäßigen Reifenabrieb
unterdrücken soll, ist beispielsweise in der
JP-2006-282066-A beschrieben.
Bei dieser letzteren Technik wird der Sturzwinkel von gelenkten
Rädern nur während der Anfangsphase des Lenkens
geändert, um dadurch eine Seitenkraft (Sturzschub) zu erzeugen
und die Reaktion zu erzielen, und in einem Beharrungszustandsbereich
wird der Sturzwinkel zu einem Anfangswinkel zurück gebracht
und die Seitenkraft wird anhand eines Radschlupfwinkels aufgrund
des Lenkens erzeugt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Zur
Lenkung eines Fahrzeugs zum Wenden ist es normalerweise erforderlich,
die Richtung des vorwärts fahrenden Fahrzeugs zu ändern
und eine Gierbewegung zu erzeugen. Es besteht jedoch das Problem,
dass unter dem Übergangszustand der Wende insbesondere
Reifen leicht abgerieben werden, da ein beträchtliches
Giermoment erforderlich ist und da bei Antriebsrädern der
Radschlupfwinkel ebenfalls zunimmt.
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Die
in der obigen
JP-2006-282066-A offenbarte
Technik dient zum direkten Einstellen des gewünschten Giermoments
auf der Grundlage der Lenkvorgänge des Fahrers. Bei dieser
herkömmlichen Technik ändert sich das gewünschte
Giermoment jedoch nicht dynamisch nach Maßgabe des bestimmten
Verhaltens des Fahrzeugs und wird bezüglich eines Lenkwinkels
nur statisch bestimmt. Selbst wenn erwartet wird, dass sich die
Wendeeigenschaften verbessern, ist es bei Anwendung dieser herkömmlichen
Technik daher schwierig, eine Unterdrückungswirkung gegen
diesen Lenkrad-Reifenabrieb zu erhalten.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Wendebewegungsunterstützungsvorrichtung
für ein Elektrofahrzeug, die dazu ausgelegt ist, den Reifenabrieb
des Fahrzeugs bei gleichzeitiger Sicherstellung einer angemessenen Wendereaktion
wirksam zu senken.
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Zur
Lösung der vorstehenden Aufgabe ist ein Aspekt der vorliegenden
Erfindung eine Wendebewegungsunterstützungsvorrichtung
für ein Elektrofahrzeug mit einem Paar Antriebsrädern,
einem Paar Motoren, die jeweils zum unabhängigen Antreiben oder
Bremsen von einem der paarweisen Antriebsräder dienen,
und einem Paar gelenkter Räder, wobei die Unterstützungsvorrichtung
Folgendes umfasst: ein Lenkeingabemittel zum Steuern eines Lenkwinkels
von jedem der gelenkten Räder auf der Grundlage des Betrags
des Lenkens, das von einem Fahrer eingegeben wird; ein Mittel zum
Berechnen eines Soll-Radschlupfwinkels aus dem Lenkwinkel, der erforderlich
ist, damit das Fahrzeug einen aus dem Lenkwinkel bestimmten Soll-Wendeweg
entlangfährt; ein Mittel zum Erfassen von Fahrzeugzustandsquantitäten
einschließlich einer Beschleunigung und Geschwindigkeit
des Fahrzeugs; ein Mittel zum Berechnen eines Ist-Fahrzeugkörperschlupfwinkels
auf der Grundlage der Fahrzeugzustandsquantitäten; ein
Mittel zum Berechnen eines Ist-Radschlupfwinkels auf der Grundlage
des Ist-Fahrzeugkörperschlupfwinkels und des Lenkwinkels;
ein Mittel zum Berechnen eines Giermoments, das erforderlich ist,
damit das Fahrzeug den Soll-Wendeweg entlangfährt, aus
einer Differenz zwischen dem Soll-Radschlupfwinkel und dem Ist-Radschlupfwinkel;
und ein Mittel zum Berechnen eines Betrags der Drehmomentkorrektur,
die jedem der paarweisen Antriebsräder unabhängig
zuzuweisen ist, um an sie ein Differenzialdrehmoment zu übertragen
und das erforderliche Giermoment zu erzeugen; wobei die paarweisen Motoren
den jeweiligen Antriebsrädern unabhängig ein Drehmoment
zuweisen, das anhand des berechneten Betrags der Drehmomentkorrektur
korrigiert worden ist.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung können Erhöhung des Radschlupfwinkels
der gelenkten Räder unterdrückt werden, was wiederum
ermöglicht, den Reifenabrieb des Fahrzeugs unter gleichzeitiger Sicherstellung
einer angemessenen Wendereaktion zu verringern.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Gesamtblockschaltbild einer Wendebewegungsunterstützungsvorrichtung
für ein Elektrofahrzeug, die eine erste Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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2 ist
ein Blockschaltbild eines Controllers in der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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3 ist
ein Flussdiagramm der Motordrehmomentsteuerung durch den Controller
in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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4 zeigt
ein Beispiel einer Fahrzeugkörperbewegungsreaktion durch
die Wendebewegungsunterstützungsvorrichtung für
das Elektrofahrzeug, die die erste Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung ist;
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5 ist
ein Blockschaltbild eines Controllers in einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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6 ist
ein Flussdiagramm des Controllers von gelenkten Rädern
und Motoren durch den Controller in der zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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7 ist
ein Diagramm, das eine Antriebsschaltung in einer Wendebewegungsunterstützungsvorrichtung
für ein Elektrofahrzeug zeigt, die eine dritte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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8 ist
ein Blockschaltbild eines Controllers in einer vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung; und
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9 ist
ein Gesamtblockschaltbild einer Wendebewegungsunterstützungsvorrichtung
für ein Elektrofahrzeug, das eine fünfte Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung ist.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im
Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung
unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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1 ist
ein Gesamtblockschaltbild einer Wendebewegungsunterstützungsvorrichtung
für ein Elektrofahrzeug, die eine erste Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist.
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Größere
Bestandteilselemente des in 1 gezeigten
Elektrofahrzeugs beinhalten ein Paar gelenkter Räder 101 und 102,
ein Lenkrad (Lenkeingabeelement) 108, einen Wendeaktuator 110,
ein Betätigungspedal 113, ein Paar Antriebsräder 103 und 104,
ein Paar Motoren 105 und 106 und die Wendebewegungsunterstützungsvorrichtung 150.
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Die
paarweisen gelenkten Räder 101 und 102 weisen
einen Rotationsfreiheitsgrad auf, so dass sie für eine
Wende gelenkt werden können, und sind jeweils an einem
vorderen Abschnitt des Fahrzeugkörpers befestigt. Das Lenkrad
(Lenkeingabeelement) 108, an das der Lenkbetrag von einem
Fahrer eingegeben wird, ist mit dem Wendeaktuator (Lenkwinkel-Controller) 110 über
einen Lenkwinkelsensor (Lenkwinkeldetektor) 109 verbunden.
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Der
Wendeaktuator (Lenkwinkel-Controller) 110, der die Lenkwinkelsteuerung
von jedem der gelenkten Räder 101 und 102 auf
der Grundlage des Betrags der Manipulation des Lenkrads 108 ausführt, ist über
eine Zugstange mit den gelenkten Rädern 101 und 102 verbunden.
Beispielsweise können der Wendeaktuator 110 und
das Lenkrad 108 des Fahrzeugs in der vorliegenden Ausführungsform über eine
Lenksäule mechanisch miteinander verbunden sein, so dass
das Betrag der Manipulation des Lenkrads 108 direkt in
das Betrag der Steuerung des Wendeaktuators 100 einfließt,
das heißt, den Lenkwinkel der gelenkten Räder 101 und 102.
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Die
paarweisen Antriebsräder 102 und 104 sind über
eine Achse mit den paarweisen Motoren 105 und 106 verbunden,
die an einem hinteren Abschnitt des Fahrzeugs angebracht sind. Die
Motoren 105 und 106 sind jeweils elektrisch mit
einem Controller 107 verbunden und treiben die Antriebsräder 103 und 104 unabhängig
an bzw. bremsen sie ab.
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Die
Wendebewegungsunterstützungsvorrichtung 150, die
zur Unterstützung einer Wendebewegung des Fahrzeugs ausgebildet
ist, beinhaltet den Controller 107, einen Fahrzeugkörperbewegungssensor 111,
einen Absolutgeschwindigkeitssensor 112 und Radgeschwindigkeitssensoren 114, 115, 116 und 117 als
größere Bestandteilselemente.
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Der
Controller 107 führt die Antriebssteuerung von
jedem der Motoren 105 und 106 auf der Grundlage
von Information aus, die von verschiedenen mit dem Controller 107 verbundenen
Sensoren gesendet wird. Das Betätigungspedal 113 und
der Lenkwinkelsensor 109 sind mit dem Controller 107 verbunden.
Eine Beschleunigungsanfrage und eine Verlangsamungsanfrage werden
von dem Fahrer an den Controller 107 über das
Betätigungspedal 113 übertragen und eine
Wendeanfrage wird vom Fahrer durch den Lenkwinkelsensor 109 an
den Controller 107 übertragen. Außerdem
ist der Controller 107 mit verschiedenen Sensoren verbunden.
Diese Sensoren beinhalten bei spielsweise die Radgeschwindigkeitssensoren 114, 115, 116 und 117,
die Geschwindigkeiten der gelenkten Räder 101 und 102 und
der Antriebsräder 103 und 104 erfassen,
den Fahrzeugbewegungssensor 111, der eine Gierrate und
-größe der Längs-/Seitenbeschleunigung
erfasst, und den Absolutgeschwindigkeitssensor 112, der
eine Bodengeschwindigkeit des Fahrzeugs direkt misst. Der Controller 107 erwirbt
Information über das Fahrzeug von den Sensoren 111, 112 und 114 bis 117.
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Zum
Beschleunigen oder Verlangsamen des Fahrzeugs berechnet der Controller 107 ein
Drehmoment, das zum Erreichen der Beschleunigung, die der Fahrer
wünscht, erforderlich ist (d. h. ein Drehmomenterfordernis),
wobei die Berechnung auf der Beschleunigungsanfrage oder Verlangsamungsanfrage des
Fahrers beruht, die von dem Betätigungspedal 113 eingegeben
worden ist. Als Nächstes führt der Controller 107 den
Motoren 105 und 106 nach Maßgabe des
berechneten Drehmomenterfordernisses einen angemessenen Antriebsstrom
zu, wodurch er eine Fahrbewegung des Fahrzeugs steuert.
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2 ist
ein Blockschaltbild des Controllers 107 in der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Zusätzlich
zu der vorstehend beschriebenen allgemeinen Steuerung führt
der Controller 107 in der vorliegenden Ausführungsform
eine Drehmomentsteuerung aus, um die Antriebsräder zu veranlassen, die
Erzeugung eines für den Beginn einer Wende erforderlichen
Giermoments zu unterstützen, wobei die Drehmomentsteuerung
auf der angemessenen Korrektur des Antriebsstroms nach Maßgabe
der Wendeanfrage des Fahrers beruht. Zur Umsetzung der Drehmomentsteuerung
beinhaltet der Controller 107, wie in 2 gezeigt,
eine Soll-Radschlupfwinkel-Berechnungseinheit 151, eine
Ist-Fahrzeugkörperschlupfwinkel-Berechnungseinheit 152,
eine Ist- Radschlupfwinkel-Berechnungseinheit 153, eine
Giermomenterfordernis-Berechnungseinheit 154 und eine Drehmomentkorrekturdaten-Berechnungseinheit 155.
Die Drehmomentsteuerung wird nachstehend unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
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3 ist
ein Flussdiagramm der Drehmomentsteuerung der Motoren 105 und 106 durch
den Controller 107.
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Wenn
der Fahrer den fahrenden Fahrzeugkörper wendet, erwirbt
der Controller 107 zuerst einen Lenkwinkel der gelenkten
Räder 101 und 102, die von dem Fahrer über
das Lenkrad 108 gelenkt worden sind, und berechnet einen
Wenderadius des Fahrzeugs auf der Grundlage des erworbenen Lenkwinkels
(Schritt 201). Der Controller 107 in der vorliegenden
Ausführungsform erwirbt den Lenkwinkel der gelenkten Räder 101 und 102 durch
Lesen eines Werts des Lenkwinkelsensors (Lenkwinkeldetektors) 109.
Da der Lenkwinkel eine Größe der Wendeanfrage
des Fahrers darstellt, tritt eine nachfolgende Steuerung auf, um
den aus dem Lenkwinkel berechneten Wenderadius zu ermitteln.
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Als
Nächstes aktiviert der Controller 107 die Soll-Radschlupfwinkel-Berechnungseinheit 151 zur Berechnung
eines Wendewegs, der ein Steuerungsziel wird (nachstehend als der
Soll-Wendeweg bezeichnet), auf der Grundlage einer aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit
und dem Lenkwinkel, der in Schritt 201 erworben wurde,
und zum Berechnen eines Radschlupfwinkels (nachstehend als Soll-Radschlupfwinkel
bezeichnet), welcher erforderlich ist, damit das Fahrzeug den Soll-Wendeweg
entlangfährt (Schritt 202).
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Diese
Abfolge ist nachstehend in weiteren Einzelheiten beschrieben. Der
Controller 107 berechnet zuerst die Seitenbeschleunigung
(d. h. Zentrifugalkraft, die auf das Fahrzeug einwirkt), welche
erforderlich ist, damit das Fahrzeug den Soll-Wendeweg entlangfährt.
Als Nächstes berechnet der Controller 107 für
jedes der Räder 101 bis 104 eine Seitenkraft, die
zum Erzeugen der berechneten Seitenbeschleunigung notwendig ist.
Auf der Grundlage einer Größe der berechneten
Seitenkraft und der Bodenoberflächenkontaktzustände
von jedem der Räder 101 bis 104 (zum
Beispiel einer Bodenkontaktlast und eines Bodenkontaktwinkels des
Rads) werden weitere Berechnungen ausgeführt, um den Soll-Radschlupfwinkel
des Rads zu ermitteln. Der Soll-Fahrzeugkörperschlupfwinkel
kann als der Soll-Radschlupfwinkel der Antriebsräder 103 und 104 verwendet
werden, die dem Lenken nicht unterworfen sind. Der Grund dafür ist,
dass, da die Antriebsräder 103 und 104 fast
parallel zu einer Längsrichtung des Fahrzeugkörpers eingebaut
sind, dies eine Gleichwertigkeit zum Steuern des Soll-Fahrzeugkörperschlupfwinkels
als gewünschtem Wert bedeutet.
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Als
Nächstes erwirbt der Controller 107 in Schritt 203 Fahrzeugzustandsquantitäten,
die zur Steuerung der Motoren 105 und 106 erforderlich sind,
wie etwa die Beschleunigung und Geschwindigkeit des Fahrzeugs, über
verschiedene Sensoren (Fahrzeugzustandssensoren), die in und/oder
an dem Fahrzeug ausgestattet sind. Der Fahrzeugkörperbewegungssensor 111,
der Absolutgeschwindigkeitssensor 112, die Fahrzeuggeschwindigkeitssensoren 114, 115, 116 und 117 und
dergleichen fallen unter eine Kategorie der Fahrzeugzustandsdetektoren
in der vorliegenden Ausführungsform. Der Controller 107 erwirbt
Information über die Längs-/Seitenbeschleunigung
und die Gierrate von dem Fahrzeugkörperbewegungssensor 111 und
Information über die Fahrzeuggeschwindigkeit und andere
Fahrzeugzustandsquantitäten von dem Absolutgeschwindigkeitssensor 112 oder
den Fahrzeuggeschwindigkeitssensoren 114, 115, 116 und 117.
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Als
Nächstes verwendet der Controller 107 in Schritt 204 die
Ist-Fahrzeugkörperschlupfwinkel-Berechnungseinheit 152 zur
Berechnung des Ist-Fahrzeugkörperschlupfwinkels auf der
Grundlage der Fahrzeugzustandsquantitäten, die in Schritt 203 erworben
wurden.
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Zu
diesem Zeitpunkt wird, da der Ist-Fahrzeugkörperschlupfwinkel
im Allgemeinen schwierig zu messen ist, für dessen Berechnung
vorzugsweise eines von verschiedenen Verfahren angewendet, die beispielsweise
einschließen: (1) Näherungsrechnung, die die Fahrzeuggeschwindigkeit,
den Lenkwinkel, die Gierrate und/oder die Seitenbeschleunigung verwendet,
und (2) Steuerung durch einen Beobachter unter Verwendung eines
Fahrzeugbewegungsmodells. Bei letzterem Beobachterverfahren (2)
wird beispielsweise ein Fahrzeugbewegungsmodell zum Simulieren dynamischer
Wendebewegungen eines Fahrzeugs in einer Steuerungslogik aufgebaut
und danach werden die in Schritt 204 erworbenen Fahrzeugzustandsquantitäten
in das Modell eingegeben, wodurch dann ein Fahrzustand des Modells
gleichzeitig mit einem Ist-Fahrzustand reproduziert wird. Als Nächstes
wird, nachdem eine messbare Fahrzeugzustandsquantität,
wie etwa die Gierrate, mit derjenigen des Modells verglichen worden
ist, ein Fehler zwischen beiden Zustandsquantitäten in
das Modell zurückgeführt, um dessen Verhalten
mit demjenigen des tatsächlichen Fahrzeugs abzugleichen. Der
Fahrzeugkörperschlupfwinkel, der die somit ermittelte interne
Variable des Fahrzeugbewegungsmodells ist, dient als ein Schätzfahrzeugkörperschlupfwinkel
zur Steuerung und dieses Konzept liegt dem Beobachterverfahren zugrunde.
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Als
Nächstes verwendet der Controller 107 in Schritt 205 die
Ist-Radschlupfwinkel-Berechnungseinheit 153 zum Berechnen
der Ist-Radschlupfwinkel von jedem der Räder 101 bis 104 auf
der Grundlage relativer Positionen von jedem der Räder 101 bis 104 (hauptsächlich
des Lenkwinkels der gelenkten Räder 101 und 102)
und des in Schritt 204 berechneten Ist-Fahrzeugkörperschlupfwinkels.
Genauer gesagt, erfolgt eines der einfachsten Verfahren der Berechnung
des Ist-Radschlupfwinkels der gelenkten Räder 101 und 102 durch
Subtrahieren des berechneten Ist-Fahrzeugkörperschlupfwinkels
in Schritt 204 aus dem Lenkwinkel. Für die an
dem Fahrzeugkörper befestigten Antriebsräder 103 und 104 wäre
ein Verfahren, bei dem der in Schritt 204 berechnete Ist-Fahrzeugkörperschlupfwinkel
als der Ist-Radschlupfwinkel betrachtet wird, das einfachste aller
denkbaren Verfahren. Alternativ können, nachdem beliebige Veränderungen
an der Geometrie aufgrund einer Verschiebung einer Aufhängung
in Form einer Tabelle oder dergleichen in der Steuerung festgehalten worden
sind, diese Änderungen verwendbar sein, um die Berechnungsgenauigkeit
des Ist-Radschlupfwinkels zu verbessern.
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Als
Nächstes benutzt der Controller 107 in Schritt 206 die
Giermomenterfordernis-Berechnungseinheit 154, um die Soll-Radschlupfwinkel
von jedem Rad, die in Schritt 202 berechnet wurden, und die
Ist-Radschlupfwinkel jedes Rads, die in Schritt 205 berechnet
wurden, zu vergleichen, und das Giermomenterfordernis zu berechnen,
das das Giermoment ist, das für das Fahrzeug erforderlich
ist, um den Soll-Wendeweg entlangzufahren.
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Genauer
gesagt, sind die folgenden Verfahren hier anwendbar, um das Giermomenterfordernis zu
berechnen. Da die von einem Reifen erzeugte Seitenkraft ein Produkt
einer Kurvenfahrtleistung und eines Radschlupfwinkels ist, kann
zuerst unter der Annahme eines linearen Bereichs ein Fehlbetrag
der Seitenkraft sehr einfach als ein Wert betrachtet werden, der
durch Multiplizieren eines Differenzials zwischen dem Soll-Radschlupfwinkel
von jedem der Räder 101 bis 104 und dem
Ist-Radschlupfwinkel durch die Kurvenfahrtleistung ermittelt wird.
Daher kann das Giermomenterfordernis durch Multiplizieren des Fehlbetrags
der Seitenkraft mit einem Abstand von einem Schwerpunkt zu dem entsprechenden
Rad und Ableiten einer Gesamtsumme für alle Räder 101 bis 104 berechnet
werden. Im Hinblick auf das Absorbieren von Drehmomentverzögerungen,
Erfassungsfehlern, Ausgabefehlern und dergleichen ist es bevorzugt,
dass: ein Controller, wie etwa ein PID-Regler, angebracht werden
sollte und ein Wert, der durch Multiplizieren des vorstehend berechneten
Giermomenterfordernisses durch die eine oder andere Steuerungsverstärkung
als das Momenterfordernis genommen werden sollte, das einen Steuerungswert darstellt.
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Als
Nächstes verwendet der Controller 107 in Schritt 207 die
Drehmomentkorrekturdaten-Berechnungseinheit 155, um den
Betrag der Drehmomentkorrektur zu berechnen, die als Drehmomentkorrekturwert
jedem der Antriebsräder 103 und 104 unabhängig
zu geben ist, um an die Antriebsräder 103 und 104 ein
Differenzialdrehmoment zu übertragen und das in Schritt 206 berechnete
Giermomenterfordernis zu erzeugen. Die jedem der Antriebsräder 103 und 104 zu
gebende Kraft kann grundsätzlich durch Dividieren des Werts
des Giermomenterfordernisses in Schritt 206 durch den Abstand
vom Schwerpunkt zu den Antriebsrädern 103 und 104 berechnet
werden. Daher kann der Betrag der Drehmomentkorrektur zum Erzeugen
des Giermomenterfordernisses durch Multiplizieren der vorstehend
berechneten Kraft mit einem Radius der Antriebsräder 103 und 104 berechnet
werden.
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In
Schritt 208 addiert der Controller 107 den Drehmomentkorrekturwert,
der in Schritt 207 berechnet wurde, zu einem Drehmomenterfordernis
hinzu, das aus dem Betrag des Niederdrückens des Betätigungspedals 113 (d.
h. der von dem Fahrer angeforderten Beschleunigung) berechnet wurde,
und berechnet ein Drehmoment, das tatsächlich als Ist-Drehmoment
jedem der Antriebsräder 103 und 104 unabhängig
zu geben ist. In Schritt 209 kann das Giermoment, das erforderlich
ist, damit das Fahrzeug den Soll-Wendeweg entlangfährt,
erzeugt werden, in dem das so berechnete Ist-Drehmoment jedem der Antriebsräder 103 und 104 über
die Motoren 105 und 106 unabhängig gegeben
wird.
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Als
Nächstes wird die Betätigung der vorstehend konstruierten
Wendebewegungsunterstützungsvorrichtung für das
Elektrofahrzeug unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. 4 zeigt
ein Beispiel einer Fahrzeugkörperreaktion durch die Wendebewegungsunterstützungsvorrichtung
für das Elektrofahrzeug, die die erste Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist.
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Eine
ausgezogene Linie 301 in 4 gibt Zeitvariationsänderungen
im Lenkwinkel der gelenkten Räder 101 und 102 an.
Außerdem gibt eine gestrichelte Linie 302 Zeitvariationsänderungen
im Radschlupfwinkel der gelenkten Räder 101 und 102 an, der
in einem herkömmlichen Beispiel erhalten wird, wenn die
in 3 beschriebene Drehmomentkorrektur nicht ausgeführt
wird. Des Weiteren gibt eine ausgezogene Linie 303 Zeitvariationsänderungen
im Radschlupfwinkel der gelenkten Räder 101 und 102 an, das
in einem Beispiel der vorliegenden Ausführungsform erhalten
wird, wenn die obige Steuerung ausgeführt wird.
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Wie
durch die ausgezogene Linie 301 angegeben, lässt
eine Erhöhung des Lenkwinkels im herkömmlichen
Beispiel den Radschlupfwinkel 302 der gelenkten Räder 101 und 102 abrupt
größer werden und bewirkt, dass der Fahrzeugkörper
in einen Übergangszustand eintritt, in dem er eine Gierbewegung beginnt.
Nachdem der Fahrzeugkörper durch den Übergangszustand
gegangen ist, konvergiert der Radschlupfwinkel als Nächstes
zu einem, der gleich groß wie die Zentrifugalkraft ist,
und der Fahrzeugkörper wechselt in einen Dauerwendezustand.
In der vorliegenden Ausführungsform geht jedoch die Er zeugung
eines Giermoments in 3 durch die Antriebsräder 103 und 104 derjenigen
eines Giermoments durch die gelenkten Räder 101 und 102 voraus.
Dies erlaubt es dem Fahrzeugkörper, den Radschlupfwinkel 303 der
gelenkten Räder 101 und 103 rasch zu
konvergieren, ohne den Übergangszustand zu erreichen, und
somit zu dem Dauerwendezustand überzugehen. Auf diese Weise
unterdrückt die vorliegende Ausführungsform im
Vergleich zum konventionellen Beispiel maßgeblich jegliche
Erhöhung des Radschlupfwinkels des wendenden Fahrzeugs
und unterdrückt somit jegliche Ausweitungen eines dynamischen
Reibungsbereichs der Reifen und senkt den Reifenabrieb.
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Außerdem
gibt eine gestrichelte Linie 304 in 4 Zeitvariationsänderungen
im Radschlupfwinkel der Antriebsräder 103 und 104 (d.
h. dem Fahrzeugkörperschlupfwinkel) an, der in dem herkömmlichen
Beispiel ermittelt wird, wenn die Steuerung nicht ausgeführt
wird, wohingegen eine ausgezogene Linie 305 Zeitvariationsänderungen
im Radschlupfwinkel des Antriebsrads 103, 104 angibt,
der in einem Beispiel der vorliegenden Ausführungsform
erhalten wird, wenn die Steuerung ausgeführt wird.
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Es
ist ersichtlich, dass, wie in 4 gezeigt, eine
Erhöhung des Lenkwinkels bewirkt, dass der Radschlupfwinkel 305 in
der vorliegenden Ausführungsform den Übergangszustand
rasch verlässt, in dem eine Änderung einer Fahrtstrecke
einer Drehbewegung des Fahrzeugkörpers und einem Wechsel
in den Dauerwendezustand vorangeht. Außerdem besteht der
Vorteil, dass, wenn sich der Fahrzeugkörperschlupfwinkel
oder der Radschlupfwinkel auf diese Weise rasch auf einem stetigen
Wert stabilisiert, das Fahrzeug leicht ein Überschreiten
(d. h. einen Drallzustand) des Fahrzeugkörperschlupfwinkels vermeiden
kann, bei dem die Tendenz besteht, dass er insbesondere auf einer
rutschigen Straßenoberfläche auftritt.
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Linke
und rechte Antriebsdrehmomente der Antriebsräder 103 und 104 während
der Steuerung sind weiterhin an einer unteren Position der 4 gezeigt.
Eine ausgezogene Linie 306 gibt Zeitvariationsänderungen
des Antriebsdrehmoments des Rads an, das außerhalb des
Wendewegs positioniert ist, und eine gepunktete Linie 307 gibt
Zeitvariationsänderungen des Antriebsdrehmoments des Rads
an, das innerhalb des Wendewegs positioniert ist. Wie in 4 gezeigt,
wird im Beispiel der vorliegenden Ausführungsform ein beträchtliches
Links-Rechts-Differenzialdrehmoment während des Übergangszustands
der Anfangsphase der Wende erzeugt, um dadurch ein Giermoment zu
erzeugen. Wenn das Fahrzeug im Vergleich zum Steuerungsziel Untersteuerungseigenschaften
zeigt, kann das tatsächlich auftretende Drehmoment durch
Berechnen des Betrags der Drehmomentkorrektur zum Unterstützen der
Wende nicht nur in seinem Übergangszustand, sondern auch
im Beharrungszustand (d. h. dem Links-Rechts-Differenzialdrehmoment
im Beharrungszustand) und anschließendes Addieren des berechneten
Werts zum Drehmomenterfordernis ermittelt werden.
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Im
Elektrofahrzeug der vorliegenden Ausführungsform mit der
vorstehend beschriebenen Konfiguration kann die Erzeugung des für
den Beginn der Wende erforderlichen Giermoments mit den Antriebsrädern 103 und 104 nach
Maßgabe des bestimmten Betrags des Lenkens unterstützt
werden. Dies bedeutet, dass eine Längskraft durch die Antriebsräder 103 und 104 zusätzlich
zur Seitenkraft durch das Lenken der gelenkten Räder 101 und 102 verwendet
werden kann, um die Gierbewegung des Fahrzeugkörpers während
der Wende (d. h. der Drehbewegung in einer Richtung der Wende) zu
erzeugen. Dies erlaubt es, eine Seitenkraftlast der gelenkten Räder 101 und 102 zu
reduzieren, was es gestattet, deren Radschlupfwinkel zu verringern
und den Reifenabrieb zu verringern. Kurz, gemäß der
vorliegenden Ausführungsform kann der Reifenabrieb des
Fahrzeugs bei gleichzeitiger Sicherstellung der Wendereaktion reduziert
werden, da Erhöhungen des Radschlupfwinkels unterdrückt
werden können. Weiterhin nimmt die vorliegende Ausführungsform, wie
vorstehend beschrieben, auch Bezug auf den Radschlupfwinkel der
Antriebsräder 103 und 104 während
der Steuerung, so dass der Fahrzeugkörperschlupfwinkel
bezüglich des Sollwerts gesteuert wird. Dies erlaubt eine
Stabilisierung der Fahreigenschaften, da das Fahrzeug das Auftreten
eines „Übersteuerns”, eines Drallzustands,
in dem ein übermäßiger Fahrzeugkörperschlupfwinkel
entsteht, und ein Auftreten eines „Untersteuerns”,
eines Zustands, in dem ein übermäßiger
Gelenktes-Rad-Schlupfwinkel entsteht, vermeiden kann.
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In
der obigen Beschreibung sind die Soll-Radschlupfwinkel und die Ist-Radschlupfwinkel
aller Räder 101 bis 104 (nämlich
der gelenkten Räder 101 und 102 und der
Antriebsräder 103 und 104) berechnet
worden, um in Schritt 206 das notwendige Giermoment zu
berechnen. Jedoch kann das erforderliche Giermoment durch Ableiten
des Soll-Radschlupfwinkels und des Ist-Radschlupfwinkels von entweder der
Gelenktes-Rad-Paarung 101, 102 oder der Antriebsradpaarung 103, 104 berechnet
werden. Dies liegt daran, dass im Vergleich zu dem entsprechenden
Wert, der in dem konventionellen Beispiel ermittelbar ist, der Radschlupfwinkel
der gelenkten Räder 101 und 102 gleichermaßen
durch Berechnen des notwendigen Giermoments auf diese Weise reduziert werden
kann. Die Steuerung insbesondere der Gelenktes-Rad-Paarung 101, 102 erlaubt
die Verhinderung ihres Schlupfens und die Steuerung der Antriebsradpaarung 103, 104 erlaubt
die Stabilisierung des Fahrzeugkörpers.
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Als
Nächstes wird nachstehend eine zweite Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die vorliegende Ausführungsform
senkt die Last der gelenkten Räder 101 und 102 in
der ersten Aus führungsform noch weiter, indem sie das durch
die Drehmomentkorrektur der Antriebsräder 103 und 104 erzeugte
Giermoment aktiv erhöht. Beispielsweise kann eine weitere
Verringerung des Abriebs an den gelenkten Rädern erreicht
werden, wenn das Giermoment, das erforderlich ist, damit sich der
Fahrzeugkörper während der Dauerwende auf seiner
Achse dreht, durch die Drehmomentkorrektur erzeugt wird.
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Die
vorliegende Ausführungsform geht davon aus, dass der Lenkaktuator 110 und
das Lenkrad 108 voneinander mechanisch getrennt sind oder dass
letzteres beispielsweise einen Variables-Übersetzungsverhältnis-Mechanismus
beinhaltet, der in der Mitte in oder an einer Lenksäule
positioniert ist. Ein Aufbau des Fahrzeugs auf diese Weise erlaubt es,
den Lenkwinkel der gelenkten Räder 101 und 102 unabhängig
vom Lenkwinkel des Lenkrads 108 einzustellen. Der Grund
für diesen Aufbau ist, dass, anders als bei der ersten
Ausführungsform, die die mechanische Verbindung zwischen
dem Lenkaktuator 110 und dem Lenkrad 108 wegen
der gelenkten Räder 101 und 102, die
von der Steuerung des Lenkwinkels durch den Controller 107 ausgenommen
sind, nicht benötigt, die zweite Ausführungsform
davon ausgeht, dass der Lenkwinkel der gelenkten Räder 101 und 102 gesteuert
wird.
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5 ist
ein Blockschaltbild eines Controllers 107A in der zweiten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Zusätzlich
zu den in der ersten Ausführungsform verwendeten Bestandteilselementen
beinhaltet der in 5 gezeigte Controller 107A eine
Wendegiermoment-Berechnungseinheit 156 und eine Ist-Lenkwinkel-Berechnungseinheit 157.
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6 ist
ein Flussdiagramm der Steuerung der gelenkten Räder 101 und 102 und
der Motoren 105 und 106 durch den Controller 107A.
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Wenn
der Fahrer den Fahrzeugkörper mittels des Lenkrads 108 wendet,
erwirbt der Controller 107A zuerst über den Lenkradsensor 109 den
Betrag des Lenkens (d. h. Lenkwinkel) des Lenkrads 108, der
von dem Fahrer eingegeben wird (Schritt 401).
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Als
Nächstes aktiviert der Controller 107A die Wendegiermoment-Berechnungseinheit 156 zum Berechnen
des Giermoments, mit dem die gelenkten Räder 101 und 102 unter
der Annahme zu belasten sind, dass der Fahrzeugkörper an
dem Lenkwinkel wendet, der durch den Betrag des Lenkens (Wendeanfrage)
direkt bestimmt wurde, der in Schritt 401 erworben wurde
(der bestimmte Winkel wird nachstehend als der eingegebene Lenkwinkel
bezeichnet). In Schritt 402 berechnet der Controller 107A weiterhin eine
Lastrate des berechneten Giermoments, um die Wende mit dem Giermoment
zu unterstützen, das durch die Drehmomentsteuerung der
Antriebsräder 103 und 104 zu erzeugen
ist (dieses Drehmoment wird nachstehend als das Wendegiermoment
bezeichnet). Mit anderen Worten, in der vorliegenden Ausführungsform
wird ein Teil des Giermoments, mit dem die gelenkten Räder 101 und 102 in
der ersten Ausführungsform belastet worden sind, den Antriebsrädern 103,
und 104 auf der Grundlage einer vorgegebenen Lastrate oder
dergleichen zugeteilt, wodurch der Betrag des Giermoments, mit dem
die Antriebsräder 103 und 104 zu belasten
sind, als der Betrag der Erzeugung des Wendegiermoments bestimmt.
Wenn zum Beispiel das gesamte notwendige Giermoment durch die Drehmomentsteuerung
erzeugt wird, wird die Wende des Fahrzeugkörpers nur Drehmomentlenkcharakteristiken
aufweisen, ohne dass die gelenkten Räder 101 und 102 eingeschlagen
werden, und umgekehrt, wenn die Erzeugungsrate durch die Drehmomentsteuerung
verringert wird, werden sich der Lenkwinkel und der Wen defahrzeugzustand
dem „nicht-gesteuerten” Fahrzeugzustand nähern.
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Als
Nächstes aktiviert der Controller 107A die Ist-Lenkwinkel-Berechnungseinheit 157 zum
Berechnen eines Lenkwinkels (Lenkwinkel-Korrekturwert), der für
das Wendegiermoment, das in Schritt 402 berechnet wurde,
angemessen ist, und dann zum Berechnen eines Ist-Lenkwinkels für
die Ist-Steuerung der gelenkten Räder 101 und 102 durch
Subtrahieren des vorstehend berechneten Lenkwinkels aus dem eingegebenen
Lenkwinkel. Auf der Grundlage dieses Ist-Lenkwinkels steuert der Wendeaktuator 110 die
gelenkten Räder 101 und 102 in Schritt 403.
Dabei kann der Lenkwinkel-Korrekturwert beispielsweise durch Berechnen
einer Seitenkraft, die dem in Schritt 402 berechneten Wendegiermoment äquivalent
ist, und Dividieren dieser Seitenkraft durch die Kurvenfahrtleistung
des Reifens berechnet werden. Der Ist-Lenkwinkel kann danach durch
Subtrahieren des berechneten Lenkwinkel-Korrekturwerts von dem eingegebenen
Lenkwinkel berechnet werden, welcher der Lenkwinkel ist, der durch
Multiplizieren des Betrags des Lenkens in Schritt 401 durch
eine Lenkverstärkung ermittelt wurde.
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In
den Schritten von 404 bis 408 wird das erforderliche
Giermoment grundsätzlich berechnet, indem im Wesentlichen
der gleiche Ablauf von den Schritten 202 bis 206,
der in der ersten Ausführungsform dargelegt ist, verwendet
wird. Jedoch unterscheidet sich die vorliegende Ausführungsform
von der ersten Ausführungsform darin, dass bei der Soll-Radschlupfwinkel-Berechnungseinheit 151 (Schritt 404)
und der Ist-Radschlupfwinkel-Berechnungseinheit 153 (Schritt 407)
der Ist-Schlupfwinkel, der in Schritt 403 berechnet wurde,
als der Lenkwinkel der gelenkten Räder 101 und 102 verwendet
wird.
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Als
Nächstes aktiviert der Controller 107A die Drehmomentkorrekturdaten-Berechnungseinheit 155,
um in Schritt 409 den Betrag der Drehmomentkorrektur zu
berechnen, die jedem der Antriebsräder 103 und 104 unabhängig
zu geben ist, um durch Erzeugen eines Differenzialdrehmoments zwischen
ihnen den Betrag des Giermoments zu erzeugen, das einer Summe eines
in Schritt 408 berechneten Giermomenterfordernisses und
dem in Schritt 402 berechneten Wendegiermoment gleichwertig
ist.
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In
Schritt 410 berechnet der Controller 107A ein
Ist-Drehmoment durch Addieren eines Drehmomenterfordernisses zu
dem Betrag der Drehmomentkorrektur, der in Schritt 409 berechnet
wurde, und weist in Schritt 411 das berechnete Ist-Drehmoment den
Antriebsrädern 103 und 104 über
die Motoren 105 und 106 zu.
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Gemäß der
vorliegenden Ausführungsform, die aufgebaut ist, um wie
vorstehend beschrieben zu arbeiten, kann der Lenkwinkel der gelenkten
Räder 101 und 102 unter denjenigen gesenkt
werden, der in der ersten Ausführungsform erzielt wird,
da der Betrag des durch die gelenkten Räder 101 und 102 erzeugten
Giermoments durch das Äquivalent des Wendegiermoments gesenkt
werden kann, das zur Unterstützung der Wende mit den Antriebsrädern 103 und 104 verwendet
wurde. Somit wird die Seitenkraftlast auf die gelenkten Räder 101 und 102 gesenkt
und der Reifenabrieb entsprechend verringert.
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Da
in der vorliegenden Ausführungsform ein Giermoment während
der Dauerwende erzeugt und gleichzeitig der Lenkwinkel nach Maßgabe
des Betrags des erzeugten Giermoments gesteuert wird, kann eine
Wendereaktionsverstärkung stets auf einem konstanten Niveau
gehalten werden, und zwar für Zwecke wie etwa das Verhindern
eines Übersteuerns des Lenkwinkels bezüglich des
Betrags des Lenkens, der von dem Lenkrad (Lenkeingabeelement) 108 eingegeben
wird. Ein unbehagliches Gefühl während der Lenkvorgänge
des Fahrers kann daher während der Erzeugung des Giermoments
im Beharrungswendezustand sowie während der Erzeugung des
Giermoments im Übergangszustand der Wende (d. h. während
des Beginns der Wende) verringert werden. Infolgedessen lässt
sich das Betätigungsgefühl verbessern.
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Als
Nächstes wird nachstehend eine dritte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die vorliegende Ausführungsform
betrifft eine Fahrzeugkonfiguration mit Doppelmotor, wobei die von
dem einen Motor erzeugte elektrische Leistung dem anderen Motor
zugeführt wird. Beispielsweise muss zum Erzeugen eines
Giermoments unter einem Nicht-Beschleunigungs- oder Nicht-Verlangsamungs-Zustand
oder einem beliebigen anderen Zustand eines Fast-Null-Antriebsdrehmoments
ein Motor (zum Beispiel der Motor 105) ein Antriebsrad (zum
Beispiel das Antriebsrad 103) antreiben, um den Leistungsbetrieb
des Fahrzeugs umzusetzen, während der andere Motor (zum
Beispiel der Motor 106) das andere Antriebsrad (zum Beispiel 104) bremsen
muss, um einen regenerativen Fahrzeugbetrieb umzusetzen. In einem
solchen Fall kann elektrische Leistung, die während des
regenerativen Betriebs erzeugt worden ist, durch Modifizieren einer Antriebsschaltungszusammensetzung
als diejenige des Leistungsbetriebs eingesetzt werden.
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7 ist
ein Diagramm, das eine Antriebsschaltung in der Wendebewegungsunterstützungsvorrichtung
des Elektrofahrzeugs zeigt, die die dritte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist. Auf die Beschreibung der Elemente,
denen jeweils das gleiche Bezugszeichen wie in allen vorigen Diagrammen
zugeteilt ist, wird verzichtet, was auch für alle nachfolgenden
Diagramme gilt.
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Die
in 7 gezeigte Schaltung beinhaltet einen Elektroleistungsgenerator,
eine Batterie oder irgendeine andere Spannungsquelle 501,
die in einem normalen Antriebszustand steht, einen Wechselrichter 503,
der mit dem Motor 105 zur Steuerung eines diesem zugeführten
elektrischen Stroms verbunden ist, einem Wechselrichter 504,
der mit dem Motor 106 zur Steuerung des diesem zugeführten elektrischen
Stroms verbunden ist, und einen Schalter 502, der die Verbindungs-/Nichtverbindungs-Auswahl
zwischen den Wechselrichtern 503, 504 und der Spannungsquelle 501 unternimmt.
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Diese
Schaltung ist so zusammengesetzt, dass bei normalen Fahrbedingungen
der Schalter 502 geschlossen ist, so dass die Wechselrichter 503, 504 den
Zufuhrstrom von der Spannungsquelle steuern und die Motoren 105 bzw. 106 ansteuern.
Unter Betriebsbedingungen, die einen der paarweisen Motoren 105 und 106 veranlassen,
auf das entsprechende Antriebsrad ein Bremsdrehmoment auszuüben, und
den anderen Motor veranlassen, auf das andere entsprechende Antriebsrad
ein Antriebsdrehmoment auszuüben, wird der Schalter 502 geöffnet,
um die Spannungsquelle 501 von der Schaltung elektrisch zu
isolieren. Bei der Isolierung der Spannungsquelle 501 wird
die regenerative elektrische Leistung, die ein Motor während
des regenerativen Bremsens erzeugt hat, von dem anderen Motor aufgenommen und
für seinen Leistungsantrieb verbraucht, so dass die regenerative
elektrische Leistung ungeachtet einer Ladungsrate oder ob eine Batterie
vorhanden ist, wieder verwendet werden kann. Gemäß der
vorliegenden Ausführungsform kann daher die während der
Erzeugung eines Giermoments verbrauchte elektrische Leistung unter
den Bedingungen verringert werden, dass der Leistungsbetrieb und
das regenerative Bremsen zur selben Zeit auftreten.
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Während
der Schalter 502 in der obigen Schaltungszusammensetzung
unter dem gleichzeitigen Auftreten von Leistungsbetrieb und regenerativen
Bremsen geöffnet worden ist, kann anstelle des Öffnens
des Schalters 502 eine Steuerung ausgeführt werden,
die die Zufuhrspannung der Spannungsquelle 501 niedriger
als eine Spannung einstellt, die während des regenerativen
Bremsens erzeugt worden ist. Die Verwendung einer solchen Schaltungszusammensetzung
erlaubt es, die regenerative elektrische Leistung dem anderen Motor
zuzuführen, womit sich im Wesentlichen die gleichen vorteilhaften
Wirkungen wie diejenigen, die vorstehend beschrieben wurden, ergeben.
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Alternativ
kann die obige Schaltung eine Zusammensetzung verwenden, in der
ein Wandler zum Umwandeln einer Leistung erzeugenden Ausgabe der
Motoren 105 und 106 in ein höheres Niveau
als die Zufuhrspannung der Spannungsquelle 501 parallel
bezüglich der Wechselrichter 503 und 504 angebracht
ist, so dass eine Leistung erzeugende Ausgabe des regenerativen
Bremsmotors während des gleichzeitigen Auftretens von Leistungsbetrieb
und regenerativem Bremsen mit dem Wandler gesteigert werden kann.
Ein Auftreten von regenerativer elektrischer Leistung in einem batterielosen
Fahrzeug macht es notwendig, die regenerative elektrische Leistung
durch Einfügen eines Widerstands oder dergleichen in Wärme
umzuwandeln. Das Hinzufügen des Wandlers zur Schaltungszusammensetzung
erlaubt es jedoch, dass die regenerative elektrische Leistung wirksam
durch den anderen Motor verbraucht wird, ohne die regenerative elektrische
Leistung selbst in einem batterielosen Fahrzeug in Wärme
umzuwandeln.
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Als
Nächstes wird nachstehend eine vierte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben. In der vorliegenden Ausführungsform
wird der Betrag der Erzeugung des Wendegiermoments, mit dem die
Antriebsräder 103 und 104 zu belasten sind,
auf der Grundlage des Reifenabriebgrads der gelenkten Räder 101 und 102 und
der Antriebsräder 13 und 104 bestimmt.
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8 ist
ein Blockschaltbild eines Controllers 107B in der vierten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der in 8 gezeigte
Controller 107B beinhaltet eine Reifenabrieb-Schätzeinheit 158 zusätzlich
zu jedem Element, das in der zweiten Ausführungsform beschrieben
ist.
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Die
Reifenabrieb-Schätzeinheit 158 schätzt den
Reifenabriebgrad der gelenkten Räder 101 und 102 und
der Antriebsräder 103 und 104 aus solchen kumulativen
Daten wie der Bremskraft und Antriebskraft (Brems-/Antriebskraft),
die von den Motoren 105 und 106 auf die Antriebsräder 103 und 104 ausgeübt werden,
und den Radschlupfwinkeln der gelenkten Räder 101 und 102 und
Antriebsräder 103 und 104.
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Ein
haftender Bereich ohne Anzeigen eines Rutschens gegen die Bodenoberfläche
und ein gleitender Bereich mit solchen Anzeigen sind auf einem Profil
des Reifens ausgebildet. Reifenabrieb liegt hauptsächlich
an dem gleitenden Bereich auf dem Reifenprofil, weswegen Vergrößerungen
des gleitenden Bereichs auf dem Reifenprofil mit Erhöhungen des
Radschlupfreifens oder der Brems-/Antriebskraft von den Motoren 105 und 106 auch
den Reifenabrieb erhöhen. Ein Schätzwert des Betrags
des Reifenabriebs kann daher durch Integrieren der Werte berechnet
werden, die durch Multiplizieren der Brems-/Antriebskraft und des
Radschlupfwinkels mit vorgegebenen jeweiligen Reifenabriebverstärkungen
ermittelt werden.
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Die
Wendegiermoment-Berechnungseinheit 156 in der vorliegenden
Ausführungsform berechnet, wie in der zweiten Ausführungsform,
zunächst das Giermoment, mit dem die gelenkten Räder 101 und 102 unter
der Annahme, dass der Fahrzeugkörper mit dem eingegebenen
Lenkwinkel wendet, zu belasten sind. Von den berechneten Giermo mentkomponenten
wird nur der Betrag der Erzeugung des Wendegiermoments, das sich
die Antriebsräder 13 und 14 teilen sollen,
als Nächstes berechnet. Vor dieser Berechnung wird der
Betrag der Erzeugung des Wendegiermoments auf der Grundlage des
geschätzten Reifenabriebgrads der Räder 101 bis 104 eingestellt, das
in der Reifenabrieb-Schätzeinheit 158 berechnet wird,
damit sich der Reifenabriebgrad von jedem der Räder 101 bis 104 gleichermaßen
nähert. Nach der Berechnung wird im Wesentlichen der gleiche
Ablauf wie ab Schritt 403 in der zweiten Ausführungsform auf
der Grundlage des so berechneten Wendegiermoments ausgeführt.
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Die
Einstellung des Betrags der Erzeugung des Wendegiermoments auf der
Grundlage des Reifenabriebgrads der gelenkten Räder 101 und 102 und
der Antriebsräder 103 und 104 auf diese
Weise erlaubt die Unterdrückung einer Ungleichmäßigkeit des
Reifenabriebgrads von jedem der Räder 101 bis 104 und
daher die Senkung von Wartungskosten im Zusammenhang mit der Reifenrotation
und dergleichen.
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Als
Nächstes wird eine fünfte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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9 ist
ein Gesamtblockschaltbild einer Wendebewegungsunterstützungsvorrichtung
für ein Elektrofahrzeug, die die fünfte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist.
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Zusätzlich
zu den in der ersten Ausführungsform beschriebenen Bestandteilselementen
beinhaltet die in 9 gezeigte Wendebewegungsunterstützungsvorrichtung 150A für
ein Elektrofahrzeug einen Positionsdetektor 601, der die
Fahrposition des Fahrzeugs erfasst, und eine Streckeninformations-Speichereinheit 602,
in welche Fahrtstreckeninformation (zum Beispiel eine Krümmung,
ein Gradient und der Straßenoberflächenzustand
einer Straße) auf einer Fahrtstrecke des Fahrzeugs in verknüpfter
Form mit der Positionsinformation gespeichert wird. Der Positionsdetektor 601 und
die Streckeninformations-Speichereinheit 602 sind mit dem
Controller 107 verbunden. Der Controller 107 erwirbt
eine aktuelle Fahrtposition über den Positionsdetektor 601,
ruft aus der Streckeninformations-Speichereinheit 602 die
Fahrtstreckeninformation auf, die bei der aktuellen Fahrposition
oder an einer Position, durch welche das Fahrzeug planmäßig
nach einer vorgegebenen Zeit fahren soll, vorhanden ist, und nimmt
rechtzeitig bei jedem der Schritte, die während der Drehmomentsteuerung
der Antriebsräder 103 und 104 ausgeführt
werden, auf die aufgerufene Fahrtstreckeninformation rechtzeitig
Bezug.
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Beispiele
von Positionserfassungsverfahren, die für den Positionsdetektor 601 einsetzbar
sind, umfassen: (1) eine Absolut-Koordinaten-Messung auf der Grundlage
von GPS (globales Positionierungssystem), (2) Koppelnavigation auf
der Grundlage von Radgeschwindigkeit, Lenkwinkel, Gierratenmessung
und Durchgangsdiskriminierung mit Markierern, Funkwellenelemente,
Fotoröhren und/oder anderen auf der Fahrtstrecke (zum Beispiel
dem Verlauf) vorgesehenen Elementen, und (3) ein GPS-Koppelnavigations-Kombinationsschema
für eine verbesserte Erfassungsgenauigkeit.
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Beispiele
von Verfahren zum Speichern von Streckeninformation in die Streckeninformations-Speichereinheit 602 beinhalten
das Eingeben von Karteninformation vorab. Für wiederholtes
Fahren auf einer bestimmten Strecke gibt es ein Verfahren, bei dem
Fahrtstreckeninformation erzeugt wird, indem das Fahrzeug zum Fahren
gebracht wird, während der Fahrtweg als Positionsinformation
in einen internen Speicher gespeichert wird.
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Gemäß dem
Elektrofahrzeug mit der vorliegenden Ausführungsform, die
so aufgebaut ist, dass sie wie vorstehend beschrieben arbeitet,
kann der Controller 107 die Fahrtstreckeninformation, die
bei gegenwärtigen und zukünftigen Fahrpositionen
vorhanden ist, in Echtzeit aus der Streckeninformations-Speichereinheit 602 während
der Fahrzeugfahrt aufrufen. Somit kann der Controller vorab Fahrtstreckeninformation über
eine Form und andere Faktoren der Straße erwerben, auf
dem sich das Fahrzeug befindet. Wenn zum Beispiel der erforderliche
Betrag des Giermoments während der Bezugnahme auf die somit
aufgerufene Fahrtstreckeninformation berechnet wird, kann die Erzeugung
des Giermoments mit den Antriebsrädern 103 und 104 zu
einer früheren Phase unterstützt werden und die
Erzeugung eines Giermoments, das die gesamte Fahrtstrecke berücksichtigt,
kann geplant werden. Außerdem können von der Fahrtstreckeninformation
nur die Straßenkrümmung der Fahrtstrecke verwendet
werden, um eine Belastungsrate des erzeugten Wendegiermoments zu
bestimmen. Das bedeutet, dass die Belastungsrate nach Maßgabe
der bestimmten Straßenkrümmung der Fahrtstrecke
bestimmt werden kann. Alternativ können nach der vorherigen
Speicherung der Radoberflächenreibungskoeffizienten und
anderer Information in die Streckeninformations-Speichereinheit 602 der
Positionsdetektor 601 und die Streckeninformations-Speichereinheit 602 die
gespeicherte Information verwenden, um Kurvenfahrtleistung und andere
Daten einzustellen, die die Modelleigenschaften bestimmen.
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In
den obigen Ausführungsformen ist kein Bezug auf die Art
des Fahrzeugs genommen worden, bei der die vorliegende Erfindung
angewendet wird, aber die Erfindung wird vorzugsweise bei einem Transportfahrzeug
angewendet, das dazu ausgelegt ist, hinten mit schweren Gegenständen
beladen zu werden (zum Beispiel einem Fahrzeug mit einer Trageplattform
hinten oder ein Fahrzeug für den Containertransport). Das
Beladen einer solchen Art Fahrzeug mit schweren Gegenständen
verlagert den Schwerpunkt auf die Hinterräder (Antriebsräder)
und verringert die Last der Vorderräder (gelenkten Räder).
Da die Seitenkraft proportional zu sowohl Last als auch Schlupfwinkel
ist, benötigen die Vorderräder, bei denen die
Last geringer ist, einen größeren Schlupfwinkel,
um die gleiche Seitenkraft zu entwickeln. Mit anderen Worten, bei
Fahrzeugen dieser Art besteht bei den gelenkten Rädern,
die die Vorderräder sind, die Tendenz, wegen einer Wende
leichter Abrieb zu erfahren. Die Anwendung der Wendebewegungsunterstützungsvorrichtung
gemäß der vorliegenden Erfindung jedoch erlaubt
es, dass eine Seitenkraft unter Verwendung der Antriebsräder
(Hinterräder) erzeugt wird, die eine größere
Last tragen, und somit die gewünschte Seitenkraft leicht
erhalten wird, während ein Abrieb der gelenkten Räder
unterdrückt wird. Infolgedessen entwickelt das Fahrzeug
im Vergleich zu einem allgemeinen Fahrzeug insbesondere bemerkenswerte
vorteilhafte Wirkungen.
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Die
obigen Ausführungsformen sind jeweils in Bezug auf ein
Fahrzeug beschrieben worden, dessen gelenkte Räder und
Antriebsräder voneinander getrennt sind (d. h. primär
ein Fahrzeug, das von den Hinterrädern angetrieben wird).
Jedoch selbst bei anderen Fahrzeugaufbauten mit einem Paar Räder,
die in Kombination sowohl als Paar gelenkter Räder als auch
als Paar Antriebsräder wirken (d. h. primär ein von
den Vorderrädern angetriebenes Fahrzeug) kann die Erfindung
gleichermaßen auf die Ausführungsformen angewendet
werden. In jenem Fall können Radschlupfwinkel der Antriebsräder
als diejenigen der angetriebenen Räder (Hinterräder)
ersetzt werden. In diesem Fall wird eine Wende die Antriebsräder
in einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs ausrichten. Daher besteht im
Hinblick auf die Erzeugung eines Wendegiermoments eine vorteilhafte
Wirkung darin, dass das Wendegiermoment effizienter erzeugt werden kann
als in den hinter rad-getriebenen Fahrzeugaufbauten, die die Ausführungsformen
betreffen.
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Während
die beste Art und Weise zur Ausführung der vorliegenden
Erfindung beschrieben worden ist, ist eine spezifischere Konfiguration
der Erfindung nicht auf die obigen Ausführungsformen beschränkt,
und jegliche Entwurfsänderungen, die unter den Rahmen der
Erfindung fallen, sind in der Erfindung umfasst.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 282066
A [0002]
- - JP 2006-282066 A [0004]