CN100364803C - 路面状态变化推定装置、方法及具有该装置的汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种路面状态变化推定装置、方法及具有该装置的汽车。在向驱动轴直接输出扭矩的电机的旋转角加速度α超过可以检测出由于空转造成的滑动的发生的阈值αref后，检测出到达第1峰值的第1峰值角加速度α1和到达负的第2峰值的值乘以-1后的第2峰值角加速度α2，在第2峰值角加速度α2大于或等于阈值αref时以及虽然第2峰值角加速度α2小于阈值αref但是第2峰值角加速度α2大于常数k和第1峰值角加速度α1的乘积时，推定为路面状态发生了变化(从低μ路移动至高μ路上)。在推定为路面状态发生了变化时，使从电机向所述驱动轴输出的扭矩被限制规定时间。

Description

路面状态变化推定装置、方法及具有该装置的汽车
技术领域
本发明涉及一种推定汽车所行驶的路面状态的变化的推定(估计)装置、安装有该装置的汽车，以及路面状态变化的推定方法。
背景技术
传统地，作为所行驶路面的状态的变化的推定装置，提出了多种技术方案，如：根据在制动时使制动液压脉冲状地变化时所检测出的车轮速度的振动成分，来推定路面的摩擦系数(例如参照特开2000-313327号公报)；在推定车辆制动时制动扭矩梯度并计算其与目标值之间的偏差并同时进行控制以消除该偏差的装置中，当偏差大于或等于一定值持续规定时间时推定为路面的摩擦系数发生了变化(例如参照特开平11-321617号公报)；根据驱动轮速度与从动轮速度的偏差而判定不平整的道路或驱动系的振动(例如参照特开平11-38034号公报)。
此外，作为可以基于路面状态或驾驶状态处理滑动或摇摆的汽车，提出有在判定为滑动或摇摆时，禁止向驱动轴输出的扭矩的变化直到该状态收敛为止的技术方案(例如参照特开平7-143618号公报)。
为了使车辆行驶中的路面状态变化的推定结果，应用于对随着路面状态变化而产生的驱动轮的空转或驱动轮或从动轮的摇摆进行抑制的控制中，以确保更高的行驶稳定性，希望有精度更高的推定技术。
发明内容
本发明的路面状态变化推定装置及路面状态变化推定方法的一个目的在于通过与上述方案不同的方案来推定行驶期间的路面状态的变化。此外，本发明的路面状态变化推定装置及路面状态变化推定方法的一个目的在于推定路面的摩擦系数的急剧增加。本发明的汽车的目的在于能够有效地处理行驶期间路面状态的变化。
为了实现上述目的的至少一部分，本发明的路面状态变化推定装置、具有该装置的汽车及路面状态变化推定方法采用了以下技术方案。
本发明的路面状态变化推定装置为一种安装在汽车上推定该汽车所行驶路面的状态的变化的路面状态变化推定装置，具有：检测与所述车辆的驱动轮机械地连接的驱动轴的旋转角加速度的旋转角加速度检测部，和根据该检测出的旋转角加速度的变化来推定路面状态的变化的状态变化推定部。
在上述本发明的路面状态变化推定装置中，可以根据与车辆的驱动轮机械地连接的驱动轴的旋转角加速度的变化来推定路面的状态的变化。伴随着路面状态的变化的驱动轮的空转，表现为与路面状态的变化程度以及作用于驱动轮上的扭矩相对应的车轮速度的变化。因此，通过解析与车轮速度的变化相对应的驱动轴的旋转角加速度的变化，就可以推定路面的状态的变化。在此，“与驱动轮机械地连接的驱动轴”中，除了直接与单一的驱动轮连接的车轴以外，还包括通过差动齿轮等机械部件而与一对驱动轮连接的旋转轴等的轴。而且，“旋转角加速度检测部”中，除了包括直接检测旋转角加速度的检测部以外，还包括在检测驱动轴的旋转角速度的同时还根据所检测的旋转角速度计算驱动轴的旋转角加速度的检测部。
在如此构成的本发明的路面状态变化推定装置中，所述状态变化推定部，可以根据当所述检测出的旋转角加速度大于等于规定旋转角加速度时的该旋转角加速度的时间变化的周期的变化，来推定路面状态的变化。旋转角加速度的时间变化的周期，在路面状态没有变化时虽然有一些变化但不会发生急剧的变化，而在路面状态发生变化时会发生急剧的变化。可以根据旋转角加速度的时间变化的周期的变化来推定路面状态的变化是基于这一现象。在该情况下，所述状态变化推定部，可以在所述旋转角加速度的时间变化的周期变化大于等于规定比率时，推定为路面状态发生了变化。进而，在该情况下，当在所述检测出的旋转角加速度大于等于规定旋转角加速度之后最初被检测出的(第一)峰值的紧接的下一个被检测出的相反侧的(第二)峰值时的周期，比该最初被检测出的峰值时的周期短一个等于或大于该规定比率的量时，所述状态变化推定部推定为路面的摩擦系数急剧增加。如此，可以根据周期的变化将路面摩擦系数的急剧增加，即从低μ路向高μ路的变化推定为路面状态的变化。
此外，在本发明的路面状态变化推定装置中，所述状态变化推定部，可以根据所述检测出的旋转角加速度大于等于规定旋转角加速度之后最初被检测出的第1峰值和紧接该第1峰值的下一个被检测出的相反侧的第2峰值，来推定路面状态的变化。当驱动轮在低μ路面上空转的情况下，第1峰值为紧接在空转开始之后的峰值，而第2峰值为在空转收敛时的峰值。当路面状态不发生变化时，在空转收敛时所通常产生的峰值根据路面状态(摩擦系数)和车辆类型而落在一定的范围内，而当路面状态发生变化时，即从低μ路面变化至高μ路面上时，在这种空转收敛时的峰值将超过该范围。可以根据第1峰值和第2峰值来推定路面状态的变化正是基于对这种现象的考察。在该方式的情况下，所述状态变化推定部，可以在所述第2峰值的绝对值相对于所述第1峰值变化大于等于规定比率时，推定为路面状态发生了变化。进而，在该情况下，所述状态变化推定部，可以在所述第2峰值的绝对值比所述第1峰值大一个大于或等于所述规定比率的量时，推定为路面的摩擦系数急剧增加。如此，可以根据第1峰值和第2峰值将路面摩擦系数的急剧增加，即从低μ路向高μ路的变化推定为路面状态的变化。
在本发明的路面状态变化推定装置中，所述状态变化推定部，可以根据所述检测出的旋转角加速度大于等于规定旋转角加速度之后被检测出的第2峰值，来推定路面状态的变化。如前所述，当驱动轮在低μ路面上空转的情况下，第2峰值为在空转收敛时的峰值。该第2峰值在路面状态不发生变化时落在一定的范围内，而当路面状态发生变化时将超出该范围。可以根据第2峰值来推定路面状态的变化正是基于对这种现象的考察。在该方式的情况下，所述状态变化推定部，可以在所述第2峰值的绝对值大于等于规定峰值时，推定为路面的摩擦系数急剧增加。如此，可以根据第2峰值推定作为路面状态的变化的路面摩擦系数的急剧增加，即从低μ路向高μ路的变化。
本发明的汽车具有：用以向与汽车的驱动轮机械地连接的驱动轴输出动力的原动机；检测所述驱动轴的旋转角加速度的旋转角加速度检测部；根据该检测出的旋转角加速度的变化来推定路面状态的变化的状态变化推定部；和在驱动控制所述原动机以使根据驾驶员的操作和车辆的行驶状态的扭矩向所述驱动轴输出的同时、驱动控制所述原动机以使在通过所述状态变化推定部推定为路面状态发生了变化时向所述驱动轴输出的扭矩被限制规定时间的驱动控制部。
在本发明的汽车中，在通过所述状态变化推定部推定为路面状态发生了变化时，对正在被驱动控制以使根据驾驶员的操作和车辆的行驶状态的扭矩向驱动轴输出的原动机进行驱动控制，以使向驱动轴输出的扭矩被限制规定时间。由于如此限制向驱动轴输出的扭矩，可以抑制伴随路面状态的变化而在车辆中产生的扭矩脉动(包括旋转角加速度的脉动)。而且，作为“原动机”优选为控制响应性快速的电动机或电动发电机。
在本发明的汽车中，所述驱动控制部可进行驱动控制，以使得在通过所述路面状态变化推定部(装置)推定为路面状态发生了变化时，使用根据推定该路面状态的变化时由所述旋转角加速度检测部检测出的旋转角加速度的峰值而设定的扭矩限制值，来限制向所述驱动轴输出的扭矩。由于推定路面状态的变化时的旋转角加速度的峰值可被认为能够在一定程度上反映路面状态的变化程度，所以可以通过根据该峰值而设定扭矩限制值，来进行适当的扭矩限制。而且，在该方式中，可以以峰值越大则扭矩限制值越大的倾向来设定扭矩限制值。在该方式的情况下，所述状态变化推定部，在所述检测出的旋转角加速度大于等于规定值时的该旋转角加速度的时间变化的周期变化一个大于等于规定比率的量时，推定为路面状态发生了变化；或者，所述状态变化推定部，当在所述检测出的旋转角加速度大于等于规定值之后最初被检测出的第1峰值的紧接的下一个被检测出的相反侧的第2峰值的绝对值，相对于该第1峰值变化大于等于规定比率时，推定为路面状态发生了变化；或者，所述状态变化推定部，在所述检测出的旋转角加速度大于等于规定值之后被检测出的第2峰值的绝对值大于等于规定值时，推定为路面状态发生了变化。
本发明的第1路面状态变化推定方法，为一种推定汽车所行驶路面的状态的变化的路面状态变化推定方法，其特征在于：(a)检测与所述车辆的驱动轮机械地连接的驱动轴的旋转角加速度；(b)在所述检测出的旋转角加速度大于等于规定旋转角加速度时的该旋转角加速度的时间变化的周期变化大于等于规定比率时，推定为路面状态发生了变化。
根据上述本发明的第1路面状态变化推定方法，可以通过在驱动轴的旋转角加速度大于等于规定旋转角加速度时的旋转角加速度的时间变化的周期变化大于等于规定比率时，而推定为路面状态发生了变化。如上所述，之所以可以通过驱动轴的旋转角加速度的时间变化的周期的变化来推定为路面状态的变化，是根据驱动轴的旋转角加速度的时间变化的周期在路面状态没有变化时虽然有一些变化但不会发生急剧的变化、而在路面状态发生变化时会发生急剧的变化的理由。
本发明的第2路面状态变化推定方法，为一种推定汽车所行驶路面的状态的变化的路面状态变化推定方法，其特征在于：(a)检测与所述车辆的驱动轮机械地连接的驱动轴的旋转角加速度；(b)当在所述检测出的旋转角加速度大于等于规定旋转角加速度之后最初被检测出的第1峰值的紧接的下一个被检测出的相反侧的第2峰值的绝对值，相对于该第1峰值变化大于等于规定比率时，推定为路面状态发生了变化。
根据上述本发明的第2路面状态变化推定方法，可以通过当在驱动轴的旋转角加速度大于等于规定旋转角加速度之后最初被检测出的第1峰值的下一个被检测出的相反侧的第2峰值的绝对值，相对于该第1峰值变化大于等于规定比率时，推定为路面状态发生了变化。如上所述，之所以可以根据驱动轴的旋转角加速度的第1峰值和第2峰值来推定为路面状态的变化，是根据当路面状态发生变化时，相对于紧接驱动轮的空转开始之后的旋转角加速度的第1峰值的、空转收敛时的第2峰值发生很大变化的理由。
本发明的第3路面状态变化推定方法，为一种推定汽车所行驶路面的状态的变化的路面状态变化推定方法，其特征在于：(a)检测与所述车辆的驱动轮机械地连接的驱动轴的旋转角加速度；(b)在所述检测出的旋转角加速度大于等于规定旋转角加速度之后被检测出的第2峰值的绝对值大于等于规定峰值时，推定为路面状态发生了变化。
根据上述本发明的第3路面状态变化推定方法，可以通过在驱动轴的旋转角加速度大于等于规定旋转角加速度之后被检测出的第2峰值的绝对值大于等于规定峰值时，推定为路面状态发生了变化。之所以可以根据驱动轴的旋转角加速度的第2峰值来推定为路面状态的变化，如上所述，是根据当路面状态发生变化时第2峰值比路面状态没发生变化时大很多的事实。
附图说明
图1是概略地示出具有本发明的一实施例的路面状态变化推定装置功能的电机(电动机)12的控制装置20的电动汽车10的构成的结构示意图；
图2是示出由实施例的电子控制单元40所实行的路面状态变化推定处理的一例的流程图；
图3是示出路面状态未发生变化时的旋转角加速度α的时间变化与路面状态发生变化时的旋转角加速度α的时间变化的一例的说明图；
图4是示出扭矩限制量设定图表(映射)的一例的说明图；
图5是示出扭矩上限值设定图表的一例的说明图；
图6是示出由电子控制单元40所实行的电机驱动控制例程的一例的流程图；
图7是示出要求扭矩设定图表的一例的说明图；
图8是示出由电子控制单元40所实行的滑动(滑移，スリツプ)状态判定处理例程的一例的流程图；
图9是示出由电子控制单元40所实行的滑动发生时控制例程的一例的流程图；
图10是示出由电子控制单元40所实行的滑动收敛时控制例程的一例的流程图；
图11是示出由电子控制单元40所实行的扭矩限制量设定处理例程的一例的流程图；
图12是示出混合动力型汽车110的构成的大致结构图；
图13是示出混合动力型汽车210的构成的大致结构图；
图14是示出混合动力型汽车310的构成的大致结构图。
具体实施方式
下面，用实施例说明实施本发明的最佳方式。图1是概略地示出具有本发明的一实施例的路面状态变化推定装置功能的电机12的控制装置20的电动汽车10的构成的结构示意图。实施例的电机12的控制装置20，如图所示，构成为对利用从蓄电池16通过逆变器电路14供给的电力的、可向与电动汽车10的驱动轮18a、18b连接的驱动轴输出动力的电机12进行驱动控制的装置，具有：检测电机12的旋转轴的旋转角θ的旋转角传感器22、检测电动汽车10的驱动速度的车速传感器24、检测驱动轮18a、18b(前轮)的车轮速度以及随驱动轮18a、18b从动地转动的从动轮19a、19b(后轮)的车轮速度的车轮速度传感器26a、26b、28a、28b、检测驾驶员的各种操作的各种传感器(例如，检测换档杆31的位置的换档位置传感器32、检测加速踏板33的踏下量(加速器开度)的加速踏板位置传感器34、检测制动踏板35的踏下量(制动器开度)的制动踏板位置传感器36等)、和控制装置全体的电子控制单元40。
电机12例如构成为作为电动机发挥功能的同时也可以作为发电机发挥功能的周知的同步发电电动机，逆变器电路14是由将来自蓄电池16的电力变换为适于电机12的驱动的电力的多个开关元件而构成的。由于这种电机12和逆变器电路14的构成是周知的，而不是本发明的核心所在，在此省略对其进行更详细的说明。
电子控制单元40作为以CPU42为中心的微处理器而构成，除CPU42以外还具有存储处理程序的ROM44、暂时存储数据的RAM46、和输入输出端口(未示出)。由旋转角传感器22所检测的电机12的旋转轴的旋转角θ、由车速传感器24所检测的电动汽车10的车速V、由车轮速度传感器26a、26b、28a、28b所检测的驱动轮18a、18b的车轮速度Vf1、Vf2和从动轮19a、19b的车轮速度Vr1、Vr2、由换档位置传感器32所检测的换档位置、由加速踏板位置传感器34所检测的加速器开度Acc、由制动踏板位置传感器36所检测的制动器开度等通过输入端口输入该电子控制单元40。此外，从电子控制单元40通过输出端口向驱动控制电机12的逆变器电路14的开关元件输出开关控制信号等。
下面说明如此构成的电机12的控制装置20的动作，特别是，推定行驶中的路面状态的变化时的动作、和使用该路面状态的变化的推定结果而进行的电动汽车10的驱动轮18a、18b空转而滑动时的电机12的驱动控制。首先说明推定路面状态的变化的处理，其后说明电机12的驱动控制。
图2是示出由实施例的电子控制单元40所实行的路面状态变化推定处理的一例的流程图。该处理每隔规定时间(例如每8msec)重复执行。当执行路面状态变化推定处理时，电子控制单元40的CPU42首先输入根据旋转角传感器22的旋转角θ算出的电机转速Nm(步骤S100)，同时根据所输入的电机转速Nm计算旋转角加速度α(步骤S102)。在此，旋转角加速度α的计算在实施例中通过从当前处理中所输入的当前转速Nm减去前一次处理中所输入的前一次转速Nm(当前转速Nm-前一次转速Nm)来进行。而且，在转速Nm的单位以每1分钟的转速[rpm]表示时，在实施例中，由于本处理的执行时间间隔为8msec，所以旋转角加速度α的单位成为[rpm/8msec]。当然，只要是可以作为旋转速度的时间变化率来表示，采用任意单位都是可以的。此外，对于旋转角加速度α和车轮速度差ΔV，为了减小误差，也可以使用分别从当前的例程至以前多次(例如，3次)期间所计算的旋转角加速度的平均值和车轮速度差的平均值。
接着检查路面状态变化判定标记FC的值(步骤S104)。路面状态变化判定标记FC，在下一步骤S106的旋转角加速度α超过用于判定由于驱动轮18a、18b的空转而发生了滑动的阈值αslip(α滑动)时，作为到达判定路面状态的变化的条件而设定为值1(步骤S108)。即，在路面状态变化判定标记FC的值为0时将所计算的旋转角加速度α与阈值αslip相比较(步骤S106)，当旋转角加速度α小于或等于阈值αslip时结束本处理，当旋转角加速度α大于阈值αslip时将路面状态变化判定标记FC的值设定为1(步骤S108)。
当如此将路面状态变化判定标记FC的值设定为1或在步骤S104判定为路面状态变化判定标记FC的值为1后，判定旋转角加速度α是否到达第1峰值(步骤S110)，当到达第1峰值时，将此时的旋转角加速度α设定作为第1峰值角加速度α1(步骤S112)。旋转角加速度α的第1峰值为在旋转角加速度α超过阈值αslip之后当旋转角加速度α的时间微分值从正值变为负值时的值。在设定第1峰值角加速度α1后，判定旋转角加速度α是否到达第2峰值(步骤S114)，当到达第2峰值时，将此时的旋转角加速度α乘以-1所得到的结果设定作为第2峰值角加速度α2(步骤S116)。在此第2峰值是指紧接在第1峰值之后出现的负侧的峰值。因此，将旋转角加速度α乘以-1来设定第2峰值角加速度α2是为了使其与第1峰值角加速度α1的符号一致。
在设定了第1峰值角加速度α1与第2峰值角加速度α2后，比较第2峰值角加速度α2与阈值αref(步骤S118)，并比较第2峰值角加速度α2与常数k和第1峰值角加速度α1的乘积(步骤S120)。在此，阈值αref被设定为比在由于空转而发生滑动时的第1峰值角加速度α1的通常范围的设定值更大的值。例如，在进行使作为实验对象的电动汽车10在低μ路面上由于空转而发生滑动的实验时，第1峰值角加速度α1的最大设定值为100[rpm/8msec]时，可以使阈值αref为120或140等值。而且，常数k被设定为大于或等于1的值，例如可以设定为1.2或1.4等值。
当第2峰值角加速度α2小于阈值αref且第2峰值角加速度α2不大于常数k和第1峰值角加速度α 1的乘积时，(CPU42)推定为没有发生路面状态变化，并将路面状态变化判定标记FC的值设定为0(步骤S122)，从而结束该路面状态变化推定处理。当第2峰值角加速度α2大于或等于阈值αref时、或者当第2峰值角加速度α2小于阈值αref而第2峰值角加速度α2大于常数k和第1峰值角加速度α1的乘积时，判定为路面状态发生变化，即从低μ路移动至高μ路上(步骤S124)。当驱动轮18a、18b在低μ路面上空转的情况下，第1峰值为紧接在空转开始之后的峰值，而第2峰值为在空转收敛时的峰值。当路面状态不发生变化时，在空转收敛时所通常产生的第2峰值根据路面状态(摩擦系数)和车辆类型而落在一定的范围内，而当路面状态发生变化时，即从低μ路面移动至高μ路面上时，在这种空转收敛时的第2峰值将超过该范围。因此，当第2峰值角加速度α2大于或等于设定为比在由于空转而发生滑动时的第1峰值角加速度α1的通常范围的设定值更大的值的阈值αref时，可以判定为路面状态发生变化(从低μ路面移动至高μ路面上)。此外，当第2峰值角加速度α2小于阈值αref而第2峰值角加速度α2大于常数k和第1峰值角加速度α1的乘积时，也可推定为路面状态发生变化，这是根据已通过实验结果确认的当路面状态不发生变化时在空转收敛时所通常产生的第2峰值通常不大于第1峰值的事实。
图3是示出路面状态未发生变化时的旋转角加速度α的时间变化与路面状态发生变化时的旋转角加速度α的时间变化的一例的说明图。如图所示，路面状态未发生变化时，第2峰值角加速度α2不仅小于阈值αref，而且还小于第1峰值角加速度α1，而在路面状态发生变化时(从低μ路面移动至高μ路面上)，旋转角加速度α急剧地向负值侧变化，并且，第2峰值角加速度α2不仅大于第1峰值角加速度α1，并有时会大于阈值αref。在实施例中，路面状态的变化，即，在由于空转而发生滑动期间从低μ路面移动至高μ路面上的状态变化，通过比较第2峰值角加速度α2与阈值αref来推定，并在第2峰值角加速度α2小于阈值αref时通过比较第2峰值角加速度α 2与值为大于或等于1的常数k和第1峰值角加速度α1的乘积来推定。
如此推定路面状态的变化时，在规定时间内限制从电机12输出的扭矩(步骤S126)、结束路面状态变化推定处理。扭矩的限制，在实施例中，根据第2峰值角加速度α2例如通过图4所示的扭矩限制量设定图表来设定扭矩限制量δchange(δ变化量)，并根据该扭矩限制量δchange例如通过图5所例示的扭矩上限值设定图表来导出扭矩上限值Tmax。如图4所示，第2峰值角加速度α2越大则扭矩限制量δchange设定得越大，而如图5所示，扭矩限制量δchange越大则扭矩上限值Tmax设定得越小，因此，第2峰值角加速度α2越大则扭矩上限值Tmax设定得越小。如此以扭矩上限值Tmax限制从电机12输出的扭矩的扭矩限制进行规定时间，是为了抑制随路面状态的变化而产生的旋转角加速度α的振动，即车辆纵向(前后方向)的振动。规定时间可以通过进行伴随这种路面状态的变化的实验测量振动收敛所需时间来设定。图3的路面状态发生变化时的旋转角加速度α的时间变化中的虚线，表示出没有进行经过这种规定时间的扭矩限制时的旋转角加速度α的时间变化。
下面，说明使用该路面状态变化的推定结果而进行的电机12的驱动控制的一例。图6是示出由电子控制单元40所实行的电机驱动控制例程的一例的流程图。该例程每隔规定时间(例如每8msec)重复执行。
在执行电机驱动控制例程时，电子控制单元40的CPU42首先输入来自加速踏板位置传感器34的加速器开度Acc、来自车速传感器24的车速V、来自车轮速度传感器26a、26b、28a、28b的车轮速度Vf、Vr、基于旋转角传感器22的旋转角θ计算出来的电机转速Nm等(步骤S200)。在此，车轮速度Vf、Vr，在实施例中，采用通过车轮速度传感器26a、26b和车轮速度传感器28a、28b所分别检测的车轮速度Vf1、Vf2和车轮速度Vr1、Vr2的平均值。而且，关于车速V，在实施例中，使用了通过车速传感器24所检测出的值，也可以从通过车轮速度传感器26a、26b、28a、28b所检测的车轮速度Vf1、Vf2、Vr1、Vr2计算出。
接着，根据输入的加速器开度Acc和车速V设定电机12的要求扭矩Tm*(步骤S202)。在实施例中，电机要求扭矩Tm*的设定为：预先求出加速器开度Acc和车速V和电机要求扭矩Tm*的关系并作为要求扭矩设定图表存储在ROM44中，当给出加速器开度Acc和车速V时，可以从该图表导出对应的电机要求扭矩Tm*。图7中示出了该图表的一例。
接着，根据在步骤S200输入的电机转速Nm计算旋转角加速度α(步骤S204)，并根据计算出的旋转角加速度α判定驱动轮18a、18b的滑动状态(步骤S206)。该滑动状态的判定根据图8的滑动状态判定处理例程进行。以下，暂时中断对图6的电机驱动控制例程的处理的说明，来说明图8的滑动状态判定处理例程的处理。当执行滑动状态判定处理例程时，电子控制单元40的CPU42判定由图6的例程的步骤S204所计算出的旋转角加速度α是否超过可视为由于空转而发生滑动时的阈值αslip(步骤S220)。当判定为旋转角加速度α超过阈值αslip时，判断为驱动轮18a、18b上发生了滑动，并将表示滑动发生的滑动发生标记F1设定为值1(步骤S222)，结束本例程。另一方面，当判定为旋转角加速度α未超过阈值αslip时，接着检查滑动发生标记F1的值(步骤S224)。当滑动发生标记F1的值为1时，判定旋转角加速度α是否为负值且经过了规定时间(步骤S226)，当判定为旋转角加速度α为负值且持续规定时间时，判断为驱动轮18a、18b上发生的滑动已收敛且将滑动收敛标记F2设定为值1(步骤S228)，结束本例程。当判定为滑动发生标记F1的值为1，而旋转角加速度α不为负值时、或者旋转角加速度α为负值却未持续规定时间时，判断为发生的滑动尚未收敛，并直接结束该例程。
返回图6的电机驱动控制例程，在通过上述图8的滑动状态判定处理例程判定为滑动发生时或滑动收敛时之后，进行与判定结果相对应的处理(步骤S210、S212)，即，当判定为滑动发生标记F1的值为1而滑动收敛标记F2的值为0的滑动发生时，进行滑动发生时处理(步骤S210)，而当判定为滑动发生标记F1和滑动收敛标记F2的值都为1的所发生的滑动收敛时，进行滑动收敛时处理(步骤S212)。后面讲述这些处理。
(CPU42)判定通过图2的路面状态变化推定处理的规定时间的扭矩限制是否正在执行，即是否设定了扭矩限制量δchange(步骤S214)，当未设定扭矩限制量δchange时，在着地行驶(グリツプ)时，使用在步骤S202设定的电机要求扭矩Tm*驱动控制电机12(步骤S220)，结束该例程。当设定了扭矩限制量δchange时，通过用扭矩限制量δchange和图5的扭矩上限值设定图表导出的限制值来限制电机要求扭矩Tm*(步骤S216、S218)，使用受限制的电机要求扭矩Tm*来驱动控制电机12((步骤S220)，结束该例程。通过这种扭矩限制，如上所述，可以抑制随路面状态的变化而产生的旋转角加速度α的振动，即车辆纵向的振动。
步骤S210的滑动发生时处理通过如图9所例示的滑动发生时控制例程进行。当实行该例程时，首先判定旋转角加速度α是否超过峰值α peak(步骤S230)，当判定为旋转角加速度α超过了峰值αpeak时，进行将峰值αpeak的值更新为旋转角加速度α的处理(步骤S232)。在此，峰值αpeak基本上为由于滑动造成旋转角加速度α上升而为峰值时的旋转角加速度的值，初始值设定为0。因此，在旋转角加速度α上升而到达峰值之前的期间峰值αpeak依次更新为旋转角加速度α的值，在旋转角加速度α到达峰值的时刻该旋转角加速度α固定为该峰值αpeak。在如此设定峰值αpeak后，进行根据该峰值αpeak设定可由电机12输出的扭矩的上限即扭矩上限值Tmax的处理(步骤S234)。该处理，在实施例中，通过使用将横轴更换为旋转角加速度α的图5所例示的扭矩上限值设定图表来进行。如图所示，在该图中具有旋转角加速度α越大则扭矩上限值Tmax被设定得越小的特性。因此，旋转角加速度α上升而峰值αpeak越大，即，滑动程度越大，则作为扭矩上限值Tmax被设定为越小的值，并由该值来限制从电机12输出的扭矩。在设定了扭矩上限值Tmax后，用设定的扭矩上限值Tmax对电机要求扭矩Tm*进行限制(步骤S236、S238)，结束本例程。通过这种处理，在滑动发生时从电机12输出的扭矩被限制成可用于抑制滑动的较低的扭矩(具体地，在图5中与旋转角加速度的峰值αpeak对应的扭矩上限值Tmax)，所以可以有效地抑制滑动。
步骤S212的滑动收敛时处理通过如图10所示的滑动收敛时控制例程进行。在执行该例程时，首先进行输入扭矩限制量δ1(单位为与旋转角加速度相同的单位[rpm/8msec])的处理(步骤S240)。在此，扭矩限制量δ1为：提高在滑动发生时控制中与旋转角加速度的峰值αpeak对应设定的扭矩上限值Tmax而从扭矩限制进行恢复时的恢复程度的设定所用的参数，其根据图11的扭矩限制量设定处理例程来设定。在图8所例示的滑动状态判定处理例程的步骤S222中滑动发生标记F1设定为值1时(即，旋转角加速度α超过阈值αslip时)执行该扭矩限制量设定处理例程。在该例程中，输入根据旋转角传感器22检测出的旋转角θ算出的电机转速Nm，并根据输入的电机转速Nm计算旋转角加速度α，并从旋转角加速度α超过阈值αslip时开始重复进行计算旋转角加速度α的时间积分值αint的处理，直到旋转角加速度α小于阈值αslip为止(步骤S260-S264)。旋转角加速度α的时间积分值αint的计算在实施例中采用下式(1)进行。在此，Δt为本例程的步骤S260-S264的重复执行的时间间隔，在实施例中为8msec。
αint←αint+(α-αslip)  ·Δt    (1)
当旋转角加速度α小于阈值αslip时，使计算的时间积分值αint与规定的系数k1相乘来设定扭矩限制量δ1(步骤S268)，结束本例程。而且，在本例程中，扭矩限制量δ1是使用规定的系数k1进行计算来求出的，但是也可以准备表示扭矩上限值Tmax与时间积分值αint的关系的图表，根据所计算的时间积分值αint应用该图表来导出(扭矩上限值Tmax)。
返回图10的滑动收敛时控制例程，在输入如此设定的扭矩限制量δ1后，输入解除扭矩限制量δ1的解除要求(步骤S2 42)，判定是否有解除要求(步骤S244)。该处理为判定是否有用于解除在设定从扭矩限制的恢复程度时所使用的参数即扭矩限制量δ1(逐渐增大恢复程度)的要求的输入，在本实施例中为输入以解除量Δδ1进行的解除的要求，其中该解除量Δδ1从本例程最初被执行每当经过规定的待机期间时从零开始仅以一定的增加量增加的方式被设定。该待机期间或解除量Δδ1的增加量可以根据驾驶员自己的解除要求，例如表示驾驶员所希望的扭矩输出要求的加速器开度的大小进行变更。在判定为有解除要求时，从步骤S240输入的扭矩限制量δ1减去解除量Δδ1来解除扭矩限制量δ1(步骤S246)。当判定为无解除要求时，即从本例程的开始执行至经过所述的规定的待机期间为止，不进行扭矩限制量δ1的解除。
接着，根据扭矩限制量δ1，使用图5的扭矩上限值设定图表，来设定可以从电机12输出的扭矩的上限即扭矩上限值Tmax(步骤S248)，用所设定的扭矩上限值Tmax来限制电机要求扭矩Tm*(步骤S250、S252)。然后，判定扭矩限制量δ1的值是否被解除至值0或0以下(步骤S254)，当被解除至值0或0以下时，将滑动发生标记F1和滑动收敛标记F2重置为值0(步骤S256)，结束本例程。如此，根据与旋转角加速度α的时间积分值对应地设定的扭矩限制量δ1来控制电机12的扭矩，是为了在发生的滑动收敛时根据所发生的滑动的状况恢复适量的扭矩。即，在旋转角加速度α的时间积分值较大、易于发生再次滑动的状况下，在滑动收敛时恢复的扭矩被设定得较低，而在旋转角加速度α的时间积分值较小、难以发生再次滑动的状况下，在滑动收敛时恢复的扭矩被设定得较高，可以不会伴随有过多的扭矩限制从而可以可靠地防止再次滑动的发生。
即使如此通过步骤S210的滑动发生时处理或者步骤S212的滑动收敛时处理对电机12的电机要求扭矩Tm*进行了限制，但是，如图6的步骤S214-S218所示，在推定为路面状态发生了变化时，被限制了的电机要求扭矩Tm*还会受到根据通过路面状态的变化的推定结果而设定的扭矩限制量δchange的扭矩上限值的限制。结果，与滑动发生时或滑动收敛时无关地，可以抑制在路面状态发生了变化时产生的旋转角加速度α的振动，即车辆纵向的振动。
根据上述实施例的电动汽车10，可以仅根据由于空转造成滑动时的与驱动轮18a、18b的车轴连接的驱动轴的旋转角加速度α的第2峰值角加速度α2或者根据其第1峰值角加速度α1和第2峰值角加速度α2，来推定路面状态的变化。此外，根据实施例的电动汽车10，在推定为路面状态发生了变化时，由于在规定的时间段对从电机12输出的扭矩进行限制，所以可以抑制在路面状态发生了变化时产生的旋转角加速度α的振动(车辆纵向的振动)。
在实施例的电动汽车10中，在第2峰值角加速度α2大于或等于阈值αref时以及虽然第2峰值角加速度α2小于阈值αref但是第2峰值角加速度α2大于常数k和第1峰值角加速度α1的乘积时，推定为路面状态发生了变化，但是也可以仅当第2峰值角加速度α2大于或等于阈值αref时推定为路面状态发生了变化，或者也可以不管第2峰值角加速度α2的大小，当第2峰值角加速度α2大于常数k和第1峰值角加速度α1的乘积时，推定为路面状态发生了变化。
在实施例的电动汽车10中，根据第2峰值角加速度α2或第1峰值角加速度α1推定路面状态的变化，但是也可以如图3所示，根据包括第1峰值角加速度α1的旋转角加速度α的时间变化的第1周期和包括第2峰值角加速度α2的旋转角加速度α的时间变化的第2周期的不同，来推定路面状态的变化。例如当第2周期比小于1的常数r和第1周期的乘积小时，推定为从低μ路移动至高μ路上。
在实施例的电动汽车10中，在推定为路面状态发生变化时，使用第2峰值角加速度α2和扭矩限制量设定图表来设定扭矩限制量δchange，使用所设定的扭矩限制量δchange和扭矩上限值设定图表来导出扭矩上限值Tmax，从而进行电机12的扭矩限制，但是也可以作成可从第2峰值角加速度α2直接导出扭矩上限值Tmax的图表，来导出扭矩上限值Tmax，从而进行电机12的扭矩限制。
在实施例的电动汽车10中，在推定为路面状态发生变化时，根据第2峰值角加速度α2导出扭矩上限值Tmax，但是，也可以根据第1峰值角加速度α1和第2峰值角加速度α2的偏差、第1峰值角加速度α1和第2峰值角加速度α2的比率、包括第1峰值角加速度α1的旋转角加速度α的时间变化的周期和包括第2峰值角加速度α2的旋转角加速度α的时间变化的周期的比率等，来导出扭矩上限值Tmax。
在实施例中，对具有可直接向与驱动轮18a、18b连接的驱动轴输出动力地机械地连接的电机12的汽车10中的电机12的控制进行了说明，但是，只要是具有可直接向与驱动轴或车轴输出动力的电动机的车辆，可以适用于任何结构的车辆。例如，可以适用于具有发动机、与发动机的输出轴连接的发电机、将来自发电机的发电电力进行充电的蓄电池、和与驱动轮连接的驱动轴机械地连接并接受来自蓄电池的电力的供给进行驱动的电机的所谓串联型的混合动力汽车。在该情况下，电机不必安装在驱动轴上，可以安装在车轴上，也可以如轮毂式电机(ホイ-ルインモ-タ)的方式直接安装在驱动轮上。此外，如图12所示，也可以适用于具有发动机111、与发动机111连接的行星齿轮117、与行星齿轮117连接的可发电的电机113、与该行星齿轮117连接的同时可直接向与驱动轮连接的驱动轴输出动力并与驱动轴机械连接的电机112的所谓机械分配型混合动力汽车110，也可以适用于如图13所示的具备：具有与发动机211的输出轴连接的内转子213a和安装在与驱动轮218a、218b连接的驱动轴上的外转子213b并通过内转子213a和外转子213b的电磁作用而相对旋转的电机213、和可直接向驱动轴输出动力并与驱动轴机械连接的电机212的所谓的电气分配型混合动力汽车210。或者，如图14所示，可以适用于具有：通过变速器314(无级变速器或有级自动变速器等)和与驱动轮318a、318b连接的驱动轴连接的发动机311、位于发动机311的后级并通过变速器314与驱动轴连接的电机312(或者与驱动轴直接连接的电机)的混合动力汽车310。此时，作为在驱动轮上发生滑动时的控制，因为扭矩的输出响应性等主要是控制与驱动轴机械连接的电机，来控制向驱动轴输出的扭矩，但是，也可以与该电机的控制相协调地控制其它电机或控制发动机来进行。
在实施例中，说明了起推定车辆行驶/驱动中的路面状态的变化的路面状态变化推定装置作用的控制装置20的形态，但是，也可以为推定车辆行驶中的路面状态的变化的路面状态变化推定方法的形态。
以上，用实施例说明了本发明的实施方式，但是本发明并不限于上述实施例，在不脱离本发明的主旨的范围内，当然能以各种变形来实施。
产业上的实用性
本发明可以应用于汽车(车辆)工业。

Claims (11)

1.一种安装在汽车上推定该汽车所行驶路面的状态的变化的路面状态变化推定装置，具有：
检测与所述车辆的驱动轮机械地连接的驱动轴的旋转角加速度的旋转角加速度检测部，和
根据当所述检测出的旋转角加速度大于等于规定旋转角加速度时的该旋转角加速度的时间变化的周期的变化，来推定路面状态的变化的状态变化推定部。
2.根据权利要求1中所述的路面状态变化推定装置，其特征在于，所述状态变化推定部，在所述旋转角加速度的时间变化的周期变化大于等于规定比率时，推定为路面状态发生了变化。
3.根据权利要求2所述的路面状态变化推定装置，其特征在于，当在所述检测出的旋转角加速度大于等于规定旋转角加速度之后最初被检测出的峰值的紧接的下一个被检测出的相反侧的峰值时的周期，比该最初被检测出的峰值时的周期短一个等于或大于该规定比率的量时，所述状态变化推定部推定为路面的摩擦系数急剧增加。
4.根据权利要求1所述的路面状态变化推定装置，其特征在于，所述状态变化推定部，根据所述检测出的旋转角加速度大于等于所述规定旋转角加速度之后最初被检测出的第1峰值和紧接该第1峰值的下一个被检测出的相反侧的第2峰值，来推定路面状态的变化。
5.根据权利要求4所述的路面状态变化推定装置，其特征在于，所述状态变化推定部，在所述第2峰值的绝对值相对于所述第1峰值变化大于等于规定比率时，推定为路面状态发生了变化。
6.根据权利要求5所述的路面状态变化推定装置，其特征在于，所述状态变化推定部，在所述第2峰值的绝对值比所述第1峰值大一个等于或大于所述规定比率的量时，推定为路面的摩擦系数急剧增加。
7.根据权利要求1所述的路面状态变化推定装置，其特征在于，所述状态变化推定部，根据所述检测出的旋转角加速度大于等于所述规定旋转角加速度之后被检测出的第2峰值，来推定路面状态的变化。
8.根据权利要求7所述的路面状态变化推定装置，其特征在于，所述状态变化推定部，在所述第2峰值的绝对值大于等于规定峰值时，推定为路面的摩擦系数急剧增加。
9.一种推定汽车所行驶路面的状态的变化的路面状态变化推定方法，其特征在于：
(a)检测与所述车辆的驱动轮机械地连接的驱动轴的旋转角加速度；
(b)在所述检测出的旋转角加速度大于等于规定旋转角加速度时的该旋转角加速度的时间变化的周期变化大于等于规定比率时，推定为路面状态发生了变化。
10.一种推定汽车所行驶路面的状态的变化的路面状态变化推定方法，其特征在于：
(a)检测与所述车辆的驱动轮机械地连接的驱动轴的旋转角加速度；
(b)当在所述检测出的旋转角加速度大于等于规定旋转角加速度之后最初被检测出的第1峰值的紧接的下一个被检测出的相反侧的第2峰值的绝对值，相对于该第1峰值，变化大于等于规定比率时，推定为路面状态发生了变化。
11.一种推定汽车所行驶路面的状态的变化的路面状态变化推定方法，其特征在于：
(a)检测与所述车辆的驱动轮机械地连接的驱动轴的旋转角加速度；
(b)在所述检测出的旋转角加速度大于等于规定旋转角加速度之后被检测出的第2峰值的绝对值大于等于规定峰值时，推定为路面状态发生了变化。
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