专利名称：车辆的制动驱动力控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及对在车辆的各车轮产生的驱动力或者制动力分别进行控制的车辆的制动驱动力控制装直。
背景技术：
近年来，作为电动汽车的一个方式，开发出了如下的所谓的轮内装式电动机方式的车辆将电动机(马达)配置在作为簧下部件的车轮的轮内部或者其附近，并利用该电动机直接驱动车轮。在该轮内装式电动机方式的车辆中，通过对针对每个车轮设置的电动机分别进行旋转控制、即对各电动机分别进行驱动(牵引)控制或者再生控制，能够根据车辆的行驶状态对向各车轮施加的驱动力或者制动力分别进行控制。关于这样的轮内装式电动机方式的车辆，例如在下述专利文献I中公开了如下的 车辆的制动驱动力控制装置为了抑制车辆伴随着通过路面的台阶等时产生的起伏动作在上下方向上的振动，对各车轮施加不同的制动驱动力，从而降低绕车辆的重心产生的起伏转矩。并且，在下述专利文献2中公开有如下的轮内装式电动机系统能够充分地获得相对于轮胎外径的轮辋部的最小直径部分的直径，从而能够搭载输出大的马达，而且与具有相同尺寸的通常的截面形状的轮胎相比较，能够确保基于振动乘坐舒适性和大输入的耐冲击性，并且在此基础上能够大幅降低纵向弹性。专利文献I :日本特开2007 - 118898号公报专利文献2 :日本特开2005 - 75189号公报然而，一般情况下，当车辆正在行驶时，若因来自路面的输入而使构成车轮的轮胎产生挠曲等变形，则车轮会产生车辆前后方向的振动(前后振动)。进而，可以说，该前后振动是因相对于车轮产生的车辆前后方向的力(前后力)而产生。关于这种在车轮产生的前后力，在轮内装式电动机方式的车辆中，与通常的车辆相比，车轮的转动惯性矩大，因此，存在所产生的前后力变大的倾向。结果，容易产生大的前后振动，担心有损于车辆的乘坐舒适性。然而，在上述现有的车辆的制动驱动力控制装置中，尽管能够抑制车辆伴随着通过路面的台阶等时产生的起伏动作在上下方向上的振动，但完全没有考虑抑制上述前后力亦即前后振动这点。并且，在上述现有的轮内装式电动机系统中，尽管能够降低轮胎的纵向弹性，但仍完全没有考虑抑制上述前后力亦即前后振动这点。因而，在轮内装式电动机方式的车辆中，需要有效地抑制在车轮产生的前后振动，从而提高车辆的乘坐舒适性。
发明内容
本发明就是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供一种对在各车轮产生的驱动力或者制动力分别进行控制，从而降低在包含车轮在内的簧下部件产生的车辆前后方向的振动的车辆的制动驱动力控制装置。为了达成上述目的，本发明的特征在于，车辆的制动驱动力控制装置具备制动驱动力产生机构，该制动驱动力产生机构在车辆的车轮独立地产生电磁驱动力或者电磁制动力；以及控制单元，该控制单元控制上述驱动力产生机构从而在上述车轮产生独立的上述电磁驱动力或者电磁制动力，其中，上述控制单元具备簧下上下加速度检测单元，该簧下上下加速度检测单元检测包括上述车轮在内的车辆的簧下部件在车辆上下方向上的上下加速度；前后振动推定单元，该前后振动推定单元基于由上述簧下上下加速度检测单元检测出的上述上下加速度推定 在车辆的簧下部件产生的车辆前后方向上的前后振动；前后振动抑制力运算单元，该前后振动抑制力运算单元计算对由上述前后振动推定单元推定出的上述前后振动进行吸收的前后振动抑制力；以及制动驱动力产生机构动作单元，该制动驱动力产生机构动作单元基于由上述前后振动抑制力运算单元计算出的上述前后振动抑制力使上述制动驱动力产生机构动作。在该情况下，可以形成为上述前后振动抑制力运算单元使用由上述簧下上下加速度检测单元检测出的上述上下加速度来计算上述前后振动抑制力。并且，在该情况下，也可以形成为上述控制单元具备车轮转速检测单元，该车轮转速检测单元检测上述车轮在旋转方向上的速度，上述前后振动抑制力运算单元使用由上述簧下上下加速度检测单元检测出的上述上下加速度以及由上述车轮转速检测单元检测出的上述车轮在旋转方向上的速度来计算上述前后振动抑制力。此外，在该情况下，也可以形成为上述控制单元具备簧下前后加速度检测单元，该簧下前后加速度传感器检测车辆的上述簧下部件在车辆前后方向上的前后加速度，上述前后振动抑制力运算单元使用由上述簧下前后加速度检测单元检测出的上述前后加速度来计算上述前后振动抑制力。进而，在该情况下，也可以形成为上述前后振动抑制力运算单元从上述簧下前后加速度检测单元通过反馈输入上述检测出的上述前后加速度，并使用所输入的上述前后加速度来计算上述前后振动抑制力。并且，在上述情况下，也可以形成为上述前后振动推定单元使用由上述上述簧下上下加速度检测单元检测出的上述上下加速度来计算在车辆的上述簧下部件产生的车辆前后方向上的前后力，并基于该计算出的前后力来推定上述前后振动。进而，在该情况下，也可以形成为上述制动驱动力产生机构动作单元使用从由上述前后振动推定单元计算出的上述前后力减去由上述前后振动抑制力运算单元计算出的上述前后振动抑制力而得到的值，使上述制动驱动力产生机构动作。由此，控制单元例如能够检测借助由制动驱动力产生机构产生的电磁驱动力行驶的车辆的簧下部件的簧下上下加速度，并基于所检测出的簧下上下加速度来推定在簧下部件产生的前后振动。此时，控制单元具体而言能够使用簧下上下加速度来计算在簧下部件产生的前后力，并基于所计算出的前后力来推定前后振动。进而，控制单元能够计算吸收所推定出的前后振动的前后振动抑制力，并基于所计算出的前后振动抑制力使制动驱动力产生机构动作。在该情况下，控制单元具体而言能够使用簧下上下加速度、簧下上下加速度和车轮的旋转方向的速度以及簧下前后加速度中的至少一方来计算前后振动抑制力。并且，在计算出了前后力的情况下，控制单元能够使用从该前后力减去前后振动抑制力而得到的值使制动驱动力产生机构动作，从而使其产生电磁驱动力或者电磁制动力。
这样，根据本发明的制动驱动力控制装置，能够推定车辆的簧下部件的前后振动，计算出吸收该前后振动的前后振动抑制力，并基于该前后振动抑制力使制动驱动力产生机构动作。因而，根据本发明的制动驱动力控制装置，即便是车轮的转动惯性矩大的例如轮内装式电动机的车辆，也能够有效地抑制在包括车轮在内的黃下部件广生的如后振动，能够提高车辆的乘坐舒适性。
图I是简要地示出在各实施方式中通用的、能够应用车辆的制动驱动力控制装置的车辆的结构的简图。图2是用于对因来自路面的输入而导致的车辆行驶时的轮胎的变形进行说明的图。图3是用于对悬架机构的悬架几何模型进行说明的图。 图4是用于对在本发明的第一实施方式以及第三实施方式中通用的等价模型进行说明的图。图5是本发明的第一实施方式所涉及的简要的运算框图。图6是用于对通过降低前后力而前后振动降低的情况进行说明的图。图7是用于对本发明的第二实施方式所涉及的等价模型进行说明的图。图8是本发明的第二实施方式所涉及的简要的运算框图。图9是本发明的第三实施方式所涉及的简要的运算框图。
具体实施例方式a.第一实施方式以下，使用附图对本发明的实施方式进行详细说明。图I简要地示出在各实施方式中通用的搭载有车辆的制动驱动力控制装置的车辆Ve的结构。车辆Ve具备左右前轮11、12以及左右后轮13、14。进而，左右前轮11、12相互或者各自独立地经由悬架机构15、16被支承于车辆Ve的车身Bo。并且，左右后轮13、14相互或者各自独立地经由悬架机构17、18被支承于车辆Ve的车身Bo。此处，对于悬架机构15 18的构造，由于与本发明并无直接关系，因此省略详细说明，例如能够采用由内置有减震器的支撑杆、螺旋弹簧以及悬架臂等构成的支撑杆式悬架，或由螺旋弹簧、减震器以及上下的悬架臂等构成的双摇臂式悬架等公知的悬架。在左右前轮11、12的轮内部组装有电动机19、20，并且，在左右后轮13、14的轮内部组装有电动机21、22，且各电动机分别与左右前轮11、12以及左右后轮13、14以能够进行动力传递的方式连结。即，电动机19 22是所谓的轮内装式电动机19 22，且与左右前轮11、12以及左右后轮13、14 一起配置于车辆Ve的簧下。进而，通过对各轮内装式电动机19 22的旋转分别独立地进行控制，能够对在左右前轮11、12以及左右后轮13、14产生的驱动力以及制动力分别独立地进行控制。上述各轮内装式电动机19 22例如由交流同步电动机构成。进而，经由逆变器23将蓄电池或电容器等蓄电装置24的直流电转换成交流电，并将该交流电供给至各轮内装式电动机19 22。由此，对各轮内装式电动机19 22进行驱动控制(或者牵引控制)，从而对左右前轮11、12以及左右后轮13、14施加电磁驱动力。并且，各轮内装式电动机19 22能够利用左右前轮11、12以及左右后轮13、14的旋转进行再生控制。由此，在各轮内装式电动机19 22进行再生/发电时，左右前轮11、12以及左右后轮13、14的旋转(运动)能由各轮内装式电动机19 22转换成电能，此时产生的电力(再生电力)经由逆变器23蓄积于蓄电装置24。此时，各轮内装式电动机19 22对左右前轮11、12以及左右后轮13、14施加基于再生发电的电磁制动力。并且，在各轮11 14和与它们对应的各轮内装式电动机19 22之间分别设置有制动机构25、26、27、28。各制动机构25 28例如是盘式制动器或鼓式制动器等公知的制动装置。进而，上述的制动机构25 28例如连接于借助从省略图示的制动主缸加压输送的油压使在各轮11 14产生制动力的制动钳的活塞、制动蹄(均省略图示)等动作的制动致动器29。上述逆变器23以及制动致动器29分别连接于对各轮内装式电动机19 22的旋·转状态以及制动机构25 28的动作状态等进行控制的电子控制单元30。因而，各轮内装式电动机19 22、逆变器23以及蓄电装置24构成本发明的制动驱动力产生机构，电子控制单元30构成本发明的控制单元。电子控制单元30以由CPU、R0M、RAM等构成的微型计算机作为主要构成部件，并执行各种程序而对各轮内装式电动机19 22的动作进行控制。因此，在电子控制单元26输入有来自于包括根据加速踏板的踏下量(或者角度、压力等)检测驾驶者的加速操作量的加速传感器31、根据制动踏板的踏下量(或者角度、压力等)检测驾驶者的制动操作量的制动传感器32、检测车辆Ve的车速U的车速传感器33在内的各种传感器的各信号以及来自于逆变器23的信号。这样，在电子控制单元30连接有上述各传感器31 33以及逆变器23并对电子控制单元30输入各信号，由此，电子控制单元30能够把握车辆Ve的行驶状态并进行控制。具体而言，电子控制单元30能够基于从加速传感器31以及制动传感器32输入的信号计算与驾驶者的加速操作量以及制动操作量相应的要求驱动力以及要求制动力、即用于使车辆Ve行驶或对车辆Ve进行制动的总驱动力。并且，电子控制单元30能够基于从逆变器23输入的信号(例如表不在各轮内装式电动机19 22的驱动控制时供给的电力量、电流值的信号)分别计算各轮内装式电动机19 22的输出转矩(马达转矩)。由此，电子控制单元30能够输出经由逆变器23对各轮内装式电动机19 22的旋转分别进行控制的信号、经由制动致动器29对各制动机构25 28的动作分别进行控制的信号。因而，电子控制单元30基于从加速传感器31以及制动传感器32输入的信号求出车辆Ve所要求的总驱动力，并输出对各轮内装式电动机19 22的驱动/再生状态以及制动致动器29即各制动机构25 28的动作分别进行控制的信号，以便产生上述总驱动力，由此能够对车辆Ve的行驶状态进行控制。然而，一般情况下，在行驶中的车辆中，当根据路面的表面形状而存在从路面对旋转的车轮以及悬架机构的沿车辆上下方向的输入时，存在在簧下部件产生在车辆前后方向上的振动，从而使乘坐舒适性恶化的情况。即，在行驶中的车辆中，如图2所示，根据路面的表面形状，构成旋转的车轮的轮胎挠曲变形。进而，当这样因来自路面的输入而轮胎变形时,如图2中以虚线所示,轮胎的动载荷半径相对于静载荷半径变动，并且,旋转的轮胎的车轮角速度变化，因此车辆的车速变化。由此，会在车辆的簧下部件产生在车辆前后方向上的振动，且因该前后振动传递到车身而导致乘坐舒适性恶化。这样，在产生前后振动的情况下，会在作为簧下部件的车轮产生在车辆前后方向上的力(前后力)。因而，在车辆产生的前后力会导致产生前后振动而使乘坐舒适性恶化。此处，对在车辆产生的前后力进行说明。一般情况下，当车辆的簧下部件上下往复移动时，会从轮胎对悬架机构输入前后力，并且，会因车辆的簧下部件上下往复移动而在构成悬架机构的减震器产生前后力。此处，考虑如图3所示的由车辆上下方向的z轴以及车辆前后方向的X轴确定的坐标系中的悬架机构的悬架几何模型。在这种悬架机构中，根据该悬架几何模型，在几何学上下述式I 6成立，能够根据下述式7计算前后力Fx。另外，对于下述式I 7的导出，能够基于图3所示的悬架几何模型通过公知的方法以几何学方式导出，因此省略说明，特别是下述式I 3是计算在基于后述的等价模型进行的控制中使用的弹性主轴的刚性以及减震系统的衰减性能(具体而言是由减震器的衰减系数、弹簧的弹簧常数确定的衰减性能)的公式。进而，通过决定下述的各参数(参照图3)，根据下述式I 6计算出的值分别被决定为静态常数。A、B表示决定弹性主轴的位置的常数，β ο表示弹性主轴的倾斜度，H表示簧下重心位置与弹性主轴之间的在车辆上下方向(ζ轴方向)上的偏移量，Kx0> Kz0> K0o分别表不弹性主轴的轴线方向、弯曲方向、旋转(Θ )方向的主轴刚性。并且，L表示簧下重心位置与减震器之间的在车辆前后方向(X轴方向)上的偏移量，ct ^表不减震器的倾斜度,Kstl表不减震系统的轴线方向的衰减性能。
权利要求
1.一种车辆的制动驱动力控制装置,具备 制动驱动力产生机构，该制动驱动力产生机构在车辆的车轮独立地产生电磁驱动力或者电磁制动力；以及控制单元，该控制单元控制上述制动驱动力产生机构从而在上述车轮产生独立的上述电磁驱动力或者电磁制动力， 上述车辆的制动驱动力控制装置的特 征在于， 上述控制单元具备 簧下上下加速度检测单元，该簧下上下加速度检测单元检测包括上述车轮在内的车辆的簧下部件在车辆上下方向上的上下加速度； 前后振动推定单元，该前后振动推定单元基于由上述簧下上下加速度检测单元检测出的上述上下加速度推定在车辆的簧下部件产生的车辆前后方向上的前后振动； 前后振动抑制力运算单元，该前后振动抑制力运算单元计算对由上述前后振动推定单元推定出的上述前后振动进行吸收的前后振动抑制力；以及 制动驱动力产生机构动作单元，该制动驱动力产生机构动作单元基于由上述前后振动抑制力运算单元计算出的上述前后振动抑制力使上述制动驱动力产生机构动作。
2.根据权利要求I所述的车辆的制动驱动力控制装置，其特征在于， 上述前后振动抑制力运算单元使用由上述簧下上下加速度检测单元检测出的上述上下加速度来计算上述前后振动抑制力。
3.根据权利要求2所述的车辆的制动驱动力控制装置，其特征在于， 上述控制单元具备车轮转速检测单元，该车轮转速检测单元检测上述车轮在旋转方向上的速度， 上述前后振动抑制力运算单元使用由上述车轮转速检测单元检测出的上述车轮在旋转方向上的速度来计算上述前后振动抑制力。
4.根据权利要求I 3中任一项所述的车辆的制动驱动力控制装置，其特征在于， 上述控制单元具备簧下前后加速度检测单元，该簧下前后加速度检测单元检测车辆的上述簧下部件的在车辆前后方向的前后加速度， 上述前后振动抑制力运算单元使用由上述簧下前后加速度检测单元检测出的上述前后加速度来计算上述前后振动抑制力。
5.根据权利要求I 4中任一项所述的车辆的制动驱动力控制装置，其特征在于， 上述前后振动推定单元使用由上述上述簧下上下加速度检测单元检测出的上述上下加速度来计算在车辆的上述簧下部件产生的车辆前后方向上的前后力，并基于该计算出的iu后力来推定上述如后振动。
6.根据权利要求5所述的车辆的制动驱动力控制装置，其特征在于， 上述制动驱动力产生机构动作单元使用从由上述前后振动推定单元计算出的上述前后力减去由上述前后振动抑制力运算单元计算出的上述前后振动抑制力而得到的值，使上述制动驱动力产生机构动作。
7.根据权利要求4所述的车辆的制动驱动力控制装置，其特征在于， 上述前后振动抑制力运算单元从上述簧下前后加速度检测单元通过反馈而输入上述检测出的上述前后加速度，并使用该输入的上述前后加速度来计算上述前后振动抑制力。
全文摘要
一种车辆的制驱动力制动驱动力控制装置，电子控制单元(30)检测因伴随车辆(Ve)的行驶从路面朝左右前轮(11、12)及左右后轮(13、14)的输入而在包括各轮(11～14)的车辆(Ve)的簧下部件产生的簧下上下加速度。电子控制单元(30)使用检测出的簧下上下加速度计算在各轮(11～14)产生的前后力，并推定在各轮(11～14)产生的前后振动。电子控制单元(30)使用检测出的簧下上下加速度计算用于吸收前后振动的前后振动抑制力。电子控制单元(30)从计算的前后力减去计算的前后振动抑制力，经由逆变器(23)控制轮内装式电动机(19～22)的输出扭矩而使其动作。由此，能有效抑制车辆(Ve)的簧下部件的前后振动，提高车辆(Ve)乘坐舒适性。
文档编号B60G17/018GK102958743SQ20108006784
公开日2013年3月6日 申请日期2010年8月31日 优先权日2010年8月31日
发明者藤井大悟, 香村伸吾 申请人:丰田自动车株式会社