JP4432649B2 - 四輪独立駆動車の駆動力配分装置 - Google Patents
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Description
V=(V1+V2+V3+V4)÷4 ・・・(1)
により求める。なお、車速Vは車両前進方向を正とする。
tF=tFa+tFb ・・・(2)
により求める。なお、式(2)中の要求駆動力tFaは、図3に示すように、アクセルペダル6の踏込量AP及び車速Vに対応した要求駆動力を、予めコントローラ8のROMに記録した要求駆動トルクマップに基づいて設定したものである。また、要求制動力tFbは、図4に示すように、ブレーキペダル7の踏込量BPに対応した要求制動力を、予めコントローラ8のROMに記録した要求制動力マップに基づいて設定したものである。また、要求駆動力tFおよびtFa、要求制動力tFbは、いずれも車両を前方に加速させる向きを正とする。
Fx1=Fx3=(tF/4)−(ΔF/4) ・・・(3)
Fx2=Fx4=(tF/4)+(ΔF/4) ・・・(4)
により求める。なお、制駆動力Fx1,Fx2,Fx3,Fx4は車両を前進させる方向に働く力を正とする。
W1={(Lr−h・Xg)/2L−ηf・h・Yg/Lt}W/g ・・・(5)
W2={(Lr−h・Xg)/2L+ηf・h・Yg/Lt}W/g ・・・(6)
W3={(Lf+h・Xg)/2L−ηr・h・Yg/Lt}W/g ・・・(7)
W4={(Lf+h・Xg)/2L+ηr・h・Yg/Lt}W/g ・・・(8)
により演算し推定する。なお、図7に示すように、上記式中のL(=Lf+Lr)は車両のホイールベース[単位:m]、Lfは車両のヨー回転方向の車両重心位置から前輪車軸までの距離[単位:m]、Lrはヨー回転方向の車両重心位置から後輪車軸までの距離[単位:m]、Ltは車輌のトレッド[単位:m]、hは車両の重心高さ[単位:m]、Wは車輌の重量、gは重力加速度、ηfは前輪側のロール剛性配分、ηrは後輪側のロール剛性配分、Xgは車輌の前後加速度、Ygは車輌の横加速度を夫々示す。
β=∫(Yg/V−γ)dt ・・・(9)
により推定する。次いで、各車輪1〜4の横滑り角β1,β2,β3,β4は下記の式(10)および式(11)
β1=β2=β+θ/Gs−γ×Lf/V ・・・(10)
β3=β4=β+γ×Lr/V ・・・(11)
により推定する。ただし、β1,β2は前輪スリップ角、β3,β4は後輪スリップ角、Gsはステアリングギヤ15のギヤ比である。なお、β1,β2,β3,β4の符号は、車輪の前後方向から車輪速度の方向までの角度が鉛直上方から見て反時計回りになっている場合を正とする。
(Jm+Jw)ω’=Tm−Cmw・ω−Rmw−F・R ・・・(12)
にまとめられる。なお、Jm、Jwはモータ11〜14および車輪1〜4の慣性モーメント、Cm、Cwはモータ11〜14および車輪1〜4の回転系の粘性減衰定数、Rm、Rwはモータ11〜14および車輪1〜4の回転系の個体摩擦である。
F={Tm−(Jm+Jw)ω’−Cmw・ω−Rmw}/R ・・・(13)
として推定できる。従って、各車輪1〜4について夫々路面反力F1〜F4を推定して求める。
μ1=F1/W1 ・・・(14)
μ2=F2/W2 ・・・(15)
μ3=F3/W3 ・・・(16)
μ4=F4/W4 ・・・(17)
を用い、路面摩擦係数μ1、μ2、μ3、μ4を推定することができる。前記式(13)、(14)〜(17)で示されるような路面反力、路面摩擦係数の推定演算は、全てマイクロコンピュータのソフトウェアにより実現できる。
ki=dFy1/dFx1 ・・・(18)
に従って求める。ここで、制駆動力変化dFx1(単位:N、dFx1>0)はタイヤ荷重W1と比較して十分微小な制駆動力である。即ち、制駆動力Fx1が微小なdFx1だけ変化した時のタイヤ横力Fy1の変化量dFy1を求めることによって、制駆動力Fx1の変化に対するタイヤ横力Fy1の感度kiを求める。
ΔFx1:ΔFx2:ΔFx3:ΔFx4
=(Lt/L)(k4−k2)+k2(k4−k3):−(Lt/L)(k3−k1)−k1(k4−k3):−(Lt/L)(k4−k2)−k4(k2−k1):(Lt/L)(k3−k1)+k3(k2−k1) ・・・(19)
用いて求める。各輪1〜4の制駆動力補正量ΔFxiの比を上記式(19)の通りにすれば、前後方向の加速度Xg、横方向の加速度Yg、車両重心周りのヨーモーメントMの変化を抑えることができる。
ΔFx1=ΔFs ・・・(20)
ΔFx2={−(Lt/L)(k3−k1)+k1(k4−k3)}/{(Lt/L)(k4−k2)+k2(k4−k3)}×ΔFs ・・・(21)
ΔFx3={−(Lt/L)(k4−k2)+k4(k2−k1)}/{(Lt/L)(k4−k2)+k2(k4−k3)}×ΔFs ・・・(22)
ΔFx4={(Lt/L)(k3−k1)+k3(k2−k1)}/{(Lt/L)(k4−k2)+k2(k4−k3)}×ΔFs ・・・(23)
の通り求める。他の車輪1〜4の場合についても、同様にして各輪1〜4の制駆動力補正量ΔFx1,ΔFx2,ΔFx3,ΔFx4を求める。
Fx1←Fx1+ΔFx1 ・・・(24)
Fx2←Fx2+ΔFx2 ・・・(25)
Fx3←Fx3+ΔFx3 ・・・(26)
Fx4←Fx4+ΔFx4 ・・・(27)
の通り補正する。
Fx=Fx1+Fx2+Fx3+Fx4 ・・・(28)
Fy=Fy1+Fy2+Fy3+Fy4 ・・・(29)
M={(Fx2+Fx4)−(Fx1+Fx3)}Lt/2+{(Fy1+Fy2)×Lf−(Fy3+Fy4)×Lr} ・・・(30)
の通り表すことができる。
ΔFx=ΔFx1+ΔFx2+ΔFx3+ΔFx4 ・・・(31)
ΔFy=ΔFy1+ΔFy2+ΔFy3+ΔFy4 ・・・(32)
ΔM={(ΔFx2+ΔFx4)−(ΔFx1+ΔFx3)}Lt/2+{(ΔFy1+ΔFy2)×Lf−(ΔFy3+ΔFy4)×Lr} ・・・(33)
の通りになる。
ki=ΔFyi/ΔFxi ・・・(34)
で求めることができる。
ΔFy=k1ΔFx1+k2ΔFx2+k3ΔFx3+k4ΔFx4 ・・・(35)
ΔM={(ΔFx2+ΔFx4)−(ΔFx1+ΔFx3)}Lt/2+{(ΔFy1+ΔFy2)×Lf−(ΔFy3+ΔFy4)×Lr}
=(k1Lf−Lt/2)ΔFx1+(k2Lf+Lt/2)ΔFx2+(−k3Lr−Lt/2)ΔFx3+(−k4LR+Lt/2)ΔFx4 ・・・(36)
の通り置き換えることができる。
ΔFx2={−(Lt/L)(k3−k1)−k1(k4−k3)}/{(Lt/L)(k4−k2)+k2(k4−k3)}×ΔFx1 ・・・(39)
ΔFx3={−(Lt/L)(k4−k2)−k4(k2−k1)}/{(Lt/L)(k4−k2)+k2(k4−k3)}×ΔFx1 ・・・(40)
ΔFx4={+(Lt/L)(k3−k1)+k3(k2−k1)}/{(Lt/L)(k4−k2)+k2(k4−k3)}×ΔFx1 ・・・(41)
の通り表される。ただし、Lはホイールベース長さで、L=Lf+Lrである。
ΔFx1:ΔFx2:ΔFx3:ΔFx4
=(Lt/L)(k4−k2)+k2(k4−k3):−(Lt/L)(k3−k1)−k1(k4−k3):−(Lt/L)(k4−k2)−k4(k2−k1):(Lt/L)(k3−k1)+k3(k2−k1) ・・・(19)
の通りの比をとると、駆動力、タイヤ横力およびヨーモーメントの総和変化量ΔFx=ΔFy=ΔM=0となり、駆動力・タイヤ横力およびヨーモーメントFx,Fy,Mの変化を0にすることができる。
ΔFx1:ΔFx3
=(Lt/L)(k4−k2)+k2(k4−k3):−(Lt/L)(k4−k2)−k4(k2−k1)
=(Lt/L)(k4−k2)+k2k4−k2k3:−(Lt/L)(k4−k2)−k2k4−k1k4=1:−1
(∵k1・k4=k2・k3) ・・・(42)
ΔFx2:ΔFx4
=(Lt/L)(k3−k1)−k1(k4−k3):−(Lt/L)(k3−k1)+k3(k2−k1)
=(Lt/L)(k3−k1)−k1k4+k1k3:−(Lt/L)(k3−k1)+k2k3−k1k3=1:−1
(∵k1・k4=k2・k3) ・・・(43)
ΔFx4/ΔFx1
={[Lt/L](k3−k1)+k3(k2−k1)}/{[Lt/L](k4−k2)+k2(k4−k3)}
ここで、k1・k4=k2・k3=ηと置いた場合、k1=ηk2、k3=ηk4となり、上記式に代入すると
={[Lt/L](ηk4−ηk2)+ηk4(k2−ηk2)}/{[Lt/L](k4−k2)+k2(k4−ηk4)}
=η{[Lt/L](k4−k2)+k2k4(1−η)}/{[Lt/L](k4−k2)+k2k4(1−η)}
=η
=k1/k2=k3/k4 ・・・(44)
の通り式変形ができることで説明ができる。
ΔFx4/ΔFx1=k1/k2=1・・・(45)
の通りになることで説明ができる。
ΔFx4/ΔFx1
={[Lt/L](k3−k1)+k3(k2−k1)}/{[Lt/L](k4−k2)+k2(k4−k3)}
=k3/k4 (∵k1=0、k2=0) ・・・(46)
ΔFx4/ΔFx1
={[Lt/L](k3−k1)+k3(k2−k1)}/{[Lt/L](k4−k2)+k2(k4−k3)}
=k1/k2 (∵k3=0、k4=0) ・・・(47)
の通り近似することで説明できる。
ki=dFy1/dFx1 ・・・(18)
に従って求める。ここで、制駆動力変化dFx1(単位:N、dFx1>0)はタイヤ荷重W1と比較して十分微小な制駆動力である。即ち、制駆動力Fx1が微小なdFx1だけ変化した時のタイヤ横力Fy1の変化量dFy1を求めることによって、制駆動力Fx1の変化に対するタイヤ横力Fy1の感度kiを求める。
左後輪3および右後輪4の感度k3、k4が共にほぼ0である場合は、左前輪1の制駆動力補正量ΔFx1と右後輪4の制駆動力補正量ΔFx4との比を、ΔFx4/ΔFx1=k1/k2と決定するため、後輪駆動時、前輪駆動時において、いずれかの車輪1〜4のスリップやロック等の防止のために制駆動力を補正する場合に、一層高精度に、前後及び横方向の加速度と車両重心周りのヨーモーメントの変化を抑える各輪の制駆動力の補正量ΔFx1,ΔFx2,ΔFx3,ΔFx4を求めることができる。
ΔFx1:ΔFx2:ΔFx3:ΔFx4
=(Lt/L)(k4−k2)+k2(k4−k3):−(Lt/L)(k3−k1)−k1(k4−k3):−(Lt/L)(k4−k2)−k4(k2−k1):(Lt/L)(k3−k1)+k3(k2−k1)
に基づき決定するため、上記(イ)〜(キ)の走行状態を含み、更に上記(イ)〜(キ)に含まれないその他の走行状態においても、いずれかの車輪1〜4のスリップやロック等の防止のために制駆動力を補正する場合に、前後及び横方向の加速度と車両重心周りのヨーモーメントの変化を抑える各輪の制駆動力の補正量ΔFx1,ΔFx2,ΔFx3,ΔFx4を高精度に求めることができる。
5 ステアリング
6 アクセルペダル
7 ブレーキペダル
8 コントローラ
9 バッテリ
11〜14 モータ
15 ステアリングギヤ
21〜24 車輪速センサ
25 ステアリング角センサ
26 アクセルストロークセンサ
27 ブレーキストロークセンサ
31〜34 インバータ
100 加速度センサ
101 ヨーレートセンサ
Claims (6)
- 四輪を夫々独立に駆動可能であり、車両の運動要求に基づいて四輪夫々の制駆動力を決定する制駆動力決定手段を備える四輪独立駆動車の駆動力配分装置において、
左前輪、右前輪、左後輪、右後輪夫々の駆動力変化に対するタイヤ横力の感度k1,k2,k3,k4を推定するタイヤ横力感度推定手段と、
前記タイヤ横力感度推定手段で推定した感度k1,k2,k3,k4に基づいて左前輪、右前輪、左後輪、右後輪夫々の駆動力を補正する手段と、を備え、
前記制駆動力決定手段により決定された制駆動力を変更する場合には、前記駆動力補正手段は、前記タイヤ横力感度推定手段で推定した感度k1,k2,k3,k4に基づいて、前記車両の運動要求を満たすように左前輪、右前輪、左後輪、右後輪夫々の駆動力をΔFx1,ΔFx2,ΔFx3,ΔFx4だけ補正することを特徴とする四輪独立駆動車の駆動力配分装置。 - 前記駆動力補正手段は、前記タイヤ横力感度推定手段で推定した左前輪および右後輪の感度k1およびk4の積と右前輪および左後輪の感度k2およびk3の積との差がほぼ0である場合には、左前輪および左後輪の駆動力補正量と右前輪および右後輪の駆動力補正量とを、ΔFx1:ΔFx2:ΔFx3:ΔFx4=k2:−k1:−k2:k1の関係とすることを特徴とする請求項1に記載の四輪独立駆動車の駆動力配分装置。
- 前記駆動力補正手段は、前記タイヤ横力感度推定手段で推定された左前輪および右前輪の感度k1とk2の差、または左後輪および右後輪の感度k3とk4の差がほぼ0である場合、左前輪、右前輪、左後輪、右後輪夫々の駆動力補正量を、ΔFx1:ΔFx2:ΔFx3:ΔFx4=1:−1:−1:1の関係に決定することを特徴とする請求項2に記載の四輪独立駆動車の駆動力配分装置。
- 前記駆動力補正手段は、前記タイヤ横力感度推定手段で推定された左前輪および右前輪の感度k1,k2が共にほぼ0である場合は、左前輪、右前輪、左後輪、右後輪夫々の駆動力補正量を、ΔFx1:ΔFx2:ΔFx3:ΔFx4=k4:−k3:−k4:k3の関係に決定することを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の四輪独立駆動車の駆動力配分装置。
- 前記駆動力補正手段は、前記タイヤ横力感度推定手段で推定された左前輪、右前輪、左後輪、右後輪の感度k1,k2,k3,k4に基づいて、左前輪、右前輪、左後輪、右後輪の駆動力補正量ΔFx1,ΔFx2,ΔFx3,ΔFx4の比を該四輪独立駆動車のトレッド長さLtとホイールベース長さLを用いた下記の数式に基づき決定することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一つに記載の四輪独立駆動車の駆動力配分装置。
ΔFx1:ΔFx2:ΔFx3:ΔFx4
=(Lt/L)(k4−k2)+k2(k4−k3):−(Lt/L)(k3−k1)−k1(k4−k3):−(Lt/L)(k4−k2)−k4(k2−k1):(Lt/L)(k3−k1)+k3(k2−k1) - 前記タイヤ横力感度推定手段は、少なくとも各車輪の輪荷重、路面摩擦係数および横滑り角に基づいて、左前輪、右前輪、左後輪、右後輪夫々の駆動力変化に対するタイヤ横力の感度k1,k2,k3,k4を推定することを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一つに記載の四輪独立駆動車の駆動力配分装置。
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