CN106132759A - 车辆的牵引力控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种即使是滑移率较大的路面也能够使车辆始终稳定行驶的车辆的牵引力控制装置。在利用虚拟车速切换单元选择第1虚拟车速和第2虚拟车速中的一个来从第1虚拟车速和第2虚拟车速中的另一个进行切换时，使电动马达的转速减速至使车辆稳定行驶的阈值，在电动马达的转速低于阈值时停止电动马达的所述减速，基于切换后的虚拟车速来控制所述车辆的牵引力。

Description

车辆的牵引力控制装置

技术领域

本发明涉及抑制车辆的驱动轮的打滑的车辆的牵引力控制装置。

背景技术

在汽车等车辆出发或加速时，从作为驱动源的内燃机(以下称为发动机)或电动机(以下称为电动马达)传递至轮胎的强驱动力有可能因与行驶路面的摩擦系数的关系而引起轮胎的空转(wheelspin)。轮胎的空转不但会白白消耗驱动力，而且大多数情况下会使车辆的行驶处于不稳定的状态，从而在安全方面也存在很大的问题。

一般情况下，车辆的牵引力控制中，根据车辆速度和各轮胎的转速等来掌握空转，并进行调节以减小来自发动机或电动马达的驱动力，由此消除空转状态。通过该控制，特别是在因降雪等而导致摩擦系数降低的路面，能够不依靠于驾驶员的能力来提高汽车的稳定性。然而，在将现有的发动机作为驱动源的车辆、或者将发动机和电动马达作为驱动源的混合动力车辆中，驾驶员需要精细地调节油门踏板的踩踏量来防止空转。

另一方面，搭载于电动汽车的电动马达的转矩响应是发动机的10倍以上，仅通过软件就有可能实现比通常的发动机汽车更高性能的牵引力控制。

专利文献1所公开的现有的电动汽车的牵引力控制装置中，对于驱动轮的打滑，判定由编码器型车轮速度传感器所检测到的驱动轮的转速是否超过阈值，然后对驱动转矩进行抑制。然而，在这种现有装置的情况下，在编码器型车轮侧传感器无法检测的低车速区域，无法判定驱动轮的打滑，从而无法抑制出发时的初始打滑。

因此，在申请人之前提出申请的专利文献2所涉及的牵引力控制装置中，在编码器型的车轮速度传感器无法检测的低车速区域，生成被驱动轮的虚拟速度，使用所生成的虚拟速度来控制相对于目标滑移率(slip rate)的输出转矩。即，根据油门接通时间、驱动轮(也称为被驱动轮，但在以下说明中称为被驱动轮)的转速来判定路面的易打滑程度，根据该判定得到的路面的易打滑程度来切换被驱动轮的虚拟速度。路面越容易打滑，所计算出的所述虚拟速度为越低的数值。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开平8-182119号公报

专利文献2：国际专利申请PCT/JP2013/079536

发明内容

发明所要解决的技术问题

在专利文献2的装置的情况下，在根据路面状态切换所生成的虚拟速度时，若在滑移率较大的状态下进行切换，则会在路面摩擦系数μ较低的状态下进行牵引力控制，因此，难以充分地抑制打滑。例如，在上坡路这样具有较低的路面摩擦系数μ的路面中，当在滑移率较大的状态下切换虚拟速度时，必须考虑到车辆在上坡路上向下坡方向溜车的危险性。

本发明是为了解决现有车辆的牵引力控制装置中的上述课题而完成的，其目的在于，提供一种即使是滑移率较大的路面也能够使车辆始终稳定行驶的车辆的牵引力控制装置。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明的车辆的牵引力控制装置包括：电动马达，该电动马达从电池接受供电并向车辆的驱动轮输出动力；车速传感器，该车速传感器检测所述车辆的被驱动轮的车轮速度；以及目标限制速度生成单元，该目标限制速度生成单元根据所述车辆的目标驱动转矩、所述被驱动轮的车轮速度、以及驾驶员的油门操作量信号来判定路面状态，并生成车辆的目标限制速度，且根据控制模式阶段性地切换由所述目标限制速度生成单元生成的目标限制速度，其中，所述控制模式在无法检测所述驱动轮的速度的速度区域中，根据路面的易打滑程度来分类，所述车辆的牵引力控制装置的特征在于：

所述目标限制速度生成单元包括：

控制模式切换单元，该控制模式切换单元基于所述被驱动轮的第1虚拟车速来切换所述控制模式，所述被驱动轮的第1虚拟车速根据基于所述油门操作量信号的油门接通时间和所述被驱动轮的车轮速度来计算得到；

虚拟车速运算单元，该虚拟车速运算单元基于与利用所述控制模式切换单元切换的控制模式相对应的虚拟加速度，来计算出所述被驱动轮的第2虚拟车速；以及

虚拟车速选择单元，该虚拟车速选择单元基于判定得到的所述路面状态来选择所述第1虚拟车速和所述第2虚拟车速中的一个，从而从所述第1虚拟车速和所述第2虚拟车速中的另一个来进行切换，

在利用所述虚拟车速切换单元选择所述第1虚拟车速和所述第2虚拟车速中的一个来从另一个进行切换时，使所述电动马达的转速减速至使所述车辆稳定行驶的阈值，在所述电动马达的转速低于所述阈值时停止所述电动马达的所述减速，基于切换后的所述虚拟车速来控制所述车辆的牵引力。

发明效果

根据本发明的车辆的牵引力控制装置，即使是滑移率较大的路面，也能够使车辆始终稳定行驶。

附图说明

图1是表示搭载有本发明的实施方式1所涉及的牵引力控制装置的电动汽车的结构图。

图2是表示图1所示的电动汽车的车轮速度传感器输出的转速的波形的波形图。

图3是表示本发明的实施方式1所涉及的车辆的牵引力控制装置中的电子控制装置的框图。

图4是表示本发明的实施方式1所涉及的车辆的牵引力控制装置中，路面与驱动轮的摩擦系数相对于驱动轮的滑移率的特性的特性图。

图5是表示本发明的实施方式1所涉及的车辆的牵引力控制装置中的目标限制速度生成单元的框图。

图6是表示本发明的实施方式1所涉及的车辆的牵引力控制装置中的控制模式切换单元的动作的流程图。

图7A是表示本发明的实施方式1所涉及的车辆的牵引力控制装置的动作的说明图。

图7B是表示本发明的实施方式1所涉及的车辆的牵引力控制装置中相对于控制模式的虚拟加速度的说明图。

图8是表示本发明的实施方式1所涉及的车辆的牵引力控制装置的动作的说明图。

图9是表示本发明的实施方式1所涉及的车辆的牵引力控制装置中的减速控制判定单元的动作的流程图。

图10是说明现有装置的动作的说明图。

图11是说明本发明的实施方式1所涉及的车辆的牵引力控制装置的动作的说明图。

图12是说明本发明的实施方式2所涉及的车辆的牵引力控制装置的动作的说明图。

图13是说明本发明的实施方式3所涉及的车辆的牵引力控制装置的动作的说明图。

具体实施方式

实施方式1.

图1是表示搭载有本发明的实施方式1所涉及的牵引力控制装置的电动汽车的结构图。图1中，电动汽车1包括：作为被驱动轮的左前轮2FL及右前轮2FR；作为驱动轮的左后轮2RL及右后轮2RR；输出驱动左后轮2RL及右后轮2RR的驱动转矩的电动马达3；对左前轮2FL及右前轮2FR进行制动的液压制动器7FL、7FR；向电动马达3供电的逆变器4；以及通过综合性地控制电动马达3和逆变器4的运行来控制左驱动轮2RL及右驱动轮2RR的驱动转矩的电子控制装置5。此外，电动汽车1不仅可以是图1所示那样的向后轮侧输出驱动转矩的后轮驱动车(FR车)，也可以是向前轮侧输出驱动转矩的前轮驱动车(FF车)。

电动马达3是交流马达，由逆变器4输出的交流电来进行驱动。从电动马达3输出的驱动转矩经由传动轴30和差速齿轮40被传递至左驱动轮2RL和右驱动轮2RR，由此驱动电动汽车1。逆变器4将未图示的高压电池中所蓄积的直流电转换成交流电，并提供给电动马达3。

电子控制装置5基于由未图示的驾驶员的油门操作而定的目标驱动转矩、以及电动汽车1的运行状态来生成提供给逆变器4的目标电压。并且，电子控制装置5基于作为被驱动轮的左前轮2FL及右前轮2FR的速度、作为驱动轮的左后轮2RL及右后轮2RR的速度、未图示的驾驶员的制动器操作量等电动汽车1的运行状态，来生成被驱动轮制动器7FL、7FR的液压指令。而且虽然省略了图示，但电子控制装置5在其内部包括进行运算的微处理器、存储用于使该微处理器执行各处理的程序的ROM、以及存储运算结果等各种数据的RAM。

此外，电子控制装置5与检测作为驱动轮的左后轮2RL及右后轮2RR各自的车轮速度的编码型的左后轮车轮速度传感器6RL及右后轮车辆侧传感器6RR、检测作为被驱动轮的左前轮2FL及右前轮2FR各自的车轮速度的编码型的左前轮车轮速度传感器6FL及右前轮车轮侧传感器6FR相连接。此外，将左后轮车轮速度传感器6RL、右后轮车轮速度传感器6RR、左前轮车轮速度传感器6FL、及右前轮车轮速度传感器6FR统一简称为车轮速度传感器。

图2是表示图1所示的电动汽车的车轮速度传感器6RL、6RR、6FL、6FR输出的转速的波形的波形图，纵轴是车轮的转速，横轴是时间。图2中，点划线是实际的转速，实线是编码型的各车轮速度传感器6RL、6RR、6FL、6FR实际输出的转速，在规定的转速以下的低车速下，车轮速度传感器的输出为“0”。因此，在低车速下，实际的转速与车轮速度传感器实际输出的转速相背离。因此，在上述的专利文献2中，在车轮速度传感器的输出为“0”的区域生成虚拟的车速，使用该生成的虚拟车速来进行牵引力控制。

图3是表示本发明的实施方式1所涉及的车辆的牵引力控制装置中的电子控制装置的框图，且一并示出生成提供给逆变器4的目标电压的流程。图3中，目标限制速度生成单元8基于目标滑移率Sr0、被驱动轮的转速V、油门信号A0，计算出目标限制速度V0、控制模式M。牵引力控制单元9在本实施方式1中使用PI(比例积分)控制。此外，牵引力控制单元9的控制也可以采用在PI(比例积分)控制的基础上增加微分控制、滤波器的结构。

转矩限制单元10构成为对PI(比例积分)控制的积分项进行修正，以使得牵引力控制单元9的输出大致与转矩限制单元10的转矩限制值一致。并且，转矩限制单元10对速度限制转矩T2的大小进行限制，以使得目标驱动转矩T0的符号不会与目标驱动转矩T1相反。即，将速度限制转矩T2的绝对值的大小限制在目标驱动转矩T0的绝对值以下，以使得其不会超过目标驱动转矩T0的绝对值的大小。

减速控制判定单元13接收控制模式M、被驱动轮的转速V和驱动轮的转速Vw，判定是否进行减速控制，在进行减速控制的情况下，将减速控制标记F设为“1”或“2”，在不进行减速控制的情况下，将减速控制标记F设为“0”。此外，减速控制标记为“1”还是为“2”的切换通过向电动马达3供电的电池的充电率(以下，称为SOC)来判定，在SOC低于阈值的情况下输出“1”作为减速控制标记F，在SOC大于阈值的情况下输出“2”作为减速控制标记F。

减速控制单元14接收减速控制标记F，在减速控制标记F为“1”的情况下输出最终目标驱动转矩T3以通过输出再生转矩来进行使驱动轮的转速Vw减速的控制，在减速控制标记F为“2”的情况下，输出最终目标驱动转矩T3y以通过使电动马达3三相短路来进行使驱动轮的转速Vw减速的控制。此外，减速控制单元14还能输出最终目标驱动转矩T3，以在减速控制时，向被驱动轮施加制动器的制动力，从而防止车辆在路面摩擦系数μ较低的坡道这样的路面发生溜车。所述减速控制判定单元13和减速控制单元14构成作为本发明的实施方式1的特征的减速控制部100。

目标电流运算单元11将最终目标驱动转矩T3作为输入，输出提供给电动马达3的目标电流I0。目标电流控制单元12生成提供给逆变器4的目标电压E0，以追踪来自目标电流运算单元11的目标电流I0。

图4是表示本发明的实施方式1所涉及的车辆的牵引力控制装置中的路面摩擦系数μ相对于驱动轮的滑移率Sr的特性的特性图，纵轴是路面摩擦系数μ，横轴是滑移率Sr。图4中，首先，滑移率Sr是由下述式(1)表示的值。

Sr＝(Vw－V)÷Vw······式(1)

Sr：滑移率、Vw：驱动轮的转速、V：被驱动轮的转速

作为第1例，在驱动轮的转速Vw为6000[rpm]、被驱动轮的转速V为4000[rpm]的情况下，滑移率Sr为“0.33”。作为第2例，在驱动轮的转速Vw为7000[rpm]、被驱动轮的转速V为与第1例相同的4000[rpm]的情况下，滑移率Sr为“0.43”，该第2例中所求得的情况可认为是比第1例的情况更容易打滑的状态。

图4中，斜线部所表示的区域Z是路面摩擦系数μ相对于滑移率Sr单调增加的牵引力控制的可控制区域。若驱动轮的转速Vw变为“大”，滑移率Sr变高，则脱离了可控制区域Z，从而牵引力控制的精度变差。图4的滑移率阈值Srth被设定为可控制区域与不可控制区域的分界线，可通过实验等来求得。本发明的实施方式1的特征在于，在滑移率Sr变大至达到图4所示的可控制区域Z以外的不可控制区域的情况下，使驱动轮的转速Vw减速至可控制区域Z，从而使滑移率Sr为阈值Srth以下。

图5是表示本发明的实施方式1所涉及的车辆的牵引力控制装置中的目标限制速度生成单元的框图，示出上述图3所示的目标限制速度生成单元8的结构。图5中，若油门信号A0超过规定的阈值，则时间运算单元15判定油门信号A0为接通，计算油门接通时间At0。并且，在油门信号At0变为小于规定的阈值的情况下，或者在输入了复位信号的情况下，将油门接通时间At0复位为“零”。

控制模式切换单元16具有使用油门信号A0、被驱动轮的转速V、来自虚拟车速映射17的第1虚拟车速Vv1，来切换控制模式M的单元。详细内容将利用后述图6所示的流程图来说明。虚拟车速映射17使用来自时间运算单元15的油门接通时间At0，根据作为与油门接通时间At0相对应的输出而预先设定的数字串来输出第1虚拟车速Vv1。详细内容将利用后述的图7来说明。

虚拟车速运算单元18根据设定有与来自控制模式切换单元16的控制模式相对应的虚拟加速度的数字串的虚拟加速度映射，来获得与当前的控制模式相对应的虚拟加速度，计算出第2虚拟车速Vv2。详细内容将利用后述的图7来说明。虚拟车速选择单元19依次对第1虚拟车速Vv1与第2虚拟车速Vv2进行比较，输出它们中绝对值较大的一方作为最终虚拟车速Vv3。详细内容将利用后述的图7来说明。

最终车速选择单元20在被驱动轮的转速V为“0”时，使用上述的最终虚拟车速Vv3，在被驱动轮的转速V大于“0”时，输出被驱动轮的转速V以作为最终车速V4。详细内容将利用后述的图8来进行说明。目标限制速度运算单元21根据上述的最终车速V4和目标滑移率Sr0，使用下述式(2)来计算出目标限制速度V0。

V0＝V4+V4×Sr0÷(1－Sr0)·····式(2)

V0:目标限制速度、V4：最终车速、Sr0：目标滑移率

图6是表示本发明的实施方式1所涉及的车辆的牵引力控制装置中的控制模式切换单元的动作的流程图，示出上述图5所示的控制模式切换单元16的动作。本实施方式1中，作为一个示例，将控制模式M分类成路面摩擦系数μ较高的路面、平坦路且路面摩擦系数μ较低的路面、上坡路且路面摩擦系数μ较低的路面、路面摩擦系数μ极低的路面这四种路面状态。

这里，将路面摩擦系数μ较高的路面的控制模式M设为“0”或“1”，将平坦路且路面摩擦系数μ较低的路面的控制模式M设为“2”，将上坡路且路面摩擦系数μ较低的路面的控制模式M设为“3”，将路面摩擦系数μ极低的路面的控制模式M设为“4”。此外，在想要更为精细地进行控制的情况下，只要增加控制模式的数量及其判定处理的种类即可。

从控制模式切换单元16输出的控制模式M被输入到图5的虚拟车速运算单元18，并设定与控制模式M相对应的第2虚拟加速度Ve1，但在本实施方式1中，第2虚拟加速度Ve1的设定值的大小被设定为：

控制模式“0”或“1”下的Vel＞控制模式“2”下的Vel＞控制模式“3”下的Vel＞控制模式“4”下的Vel。

通过进行上述设定可知，越是容易打滑的路面，在车轮速度的输出较低的速度区域中的速度上升越是可得到抑制。一般而言，众所周知车轮速度与轮胎的转速间的相对速度差越大，路面与轮胎间的摩擦系数越低，通过在路面状态容易打滑的情况下对速度上升进行抑制，能够防止路面、轮胎间的摩擦系数的过度下降。

接着，基于图6对控制模式切换单元16的动作进行说明。图6中，步骤S100中判定是否是路面状态为平坦路且路面摩擦系数μ较低的路面。在该判定中，若是路面状态为平坦路且路面摩擦系数μ较低的路面，则判定结果设定为“1”，若不是则判定结果设定为“0”。若步骤S100中的判定的结果为否，则前进至步骤S102，判定是否是路面状态为上坡路且路面摩擦系数μ较低的路面。在该判定中，若是路面状态为上坡路且路面摩擦系数μ较低的路面，则判定结果设定为“1”，若不是则判定结果设定为“0”。

若步骤S102中的判定的结果为否，则前进至步骤S103，判定路面状态是否是路面摩擦系数μ极低的路面。在该判定中，若路面状态是路面摩擦系数μ极低的路面，则判定结果设定为“1”，若不是则判定结果设定为“0”。

在步骤S100中的判定结果为是的情况下，前进至步骤S101，紧接着油门接通之后，判定第1虚拟车速Vv1是否比“0”大，若第1虚拟车速Vv1比“0”大，则前进至步骤S104，将控制模式M设定为“0”。若步骤S101中的判定结果不是第1虚拟车速Vv1比“0”大，则前进至步骤S105，将控制模式M设定为“1”。

若步骤S102中的判定结果为是，则前进至步骤S106，将控制模式M设定为“2”。若步骤S103中的判定结果为是，则前进至步骤S107，将控制模式M设定为“3”。若步骤S103中的判定结果为否，则前进至步骤S108，将控制模式M设定为“4”。

图7A是表示本发明的实施方式1所涉及的车辆的牵引力控制装置的动作的说明图，示出从虚拟车速映射17输出的第1虚拟车速Vv1、由虚拟车速运算单元18运算得到的第2虚拟车速Vv2、及虚拟车速选择单元19通过比较第1虚拟车速Vv1和第2虚拟车速Vv2而选择得到的最终虚拟车速Vv3分别随时间的变化。接着，基于紧接着油门接通之后的示例来说明第1虚拟车速Vv1、第2虚拟车速Vv2、最终虚拟车速Vv3。

(1)第1虚拟车速Vv1

虚拟车速映射17为了防止紧接着油门接通之后牵引力控制中转矩下降而输出较高车速。具体而言，使用来自时间运算单元15的油门接通时间，根据作为与油门接通时间相对应的输出而预先设定的数字串来输出第1虚拟车速Vv1。在图7A中，在时刻t1油门被接通(ON)，在时刻t0－t2的期间，在油门接通之前和在油门接通之后的规定时间内输出第1虚拟车速Vv1，该第1虚拟车速Vv1根据虚拟车速映射计算得到。时刻t2是在油门接通之后经过规定时间，第1虚拟车速Vv1变为“0”的瞬间。时刻t2－t3的期间是第1虚拟车速Vv1为“0”的期间。

(2)第2虚拟车速Vv2

虚拟车速运算单元18根据设定有与来自控制模式切换单元16的控制模式M相对应的虚拟加速度的数字串的虚拟加速度映射，来获得与当前的控制模式M相对应的图7B所示的虚拟加速度Vel，使用下述式(3)计算出第2虚拟车速Vv2。图7B是表示本发明的实施方式1所涉及的车辆的牵引力控制装置中相对于控制模式的虚拟加速度的说明图，随着控制模式从“0”、“1”变为“2”、“3”、“4”，使虚拟加速度Vel降低。

Vv2＝Vel×油门接通时间···式(3)

Vv2：第2虚拟车速、Vel：虚拟加速度

此外，若第2虚拟车速Vv2达到规定速度Vlim，则进行削减处理(Clippingprocessing)以使得第2虚拟车速Vv2不会增加到该值以上。时刻t0－t1的期间是油门接通之前的状态，第2虚拟车速Vv2为“0”。时刻t1是油门已被接通(ON)的瞬间。时刻t1－t3的期间是在油门接通(ON)之后，使用与控制模式M相对应的虚拟加速度Vel，计算出第2虚拟车速Vv2。时刻t3是以规定速度Vlim进行削减处理的瞬间。规定速度Vlim与通过后述图8说明的被驱动轮的车轮速度传感器输出的车速相一致。时刻t3之后，输出经过削减处理后的规定速度Vlim。

(3)最终虚拟车速Vv3

虚拟车速选择单元19依次对所述第1虚拟车速Vv1与第2虚拟车速Vv2进行比较，使用它们中绝对值较大的一方作为最终虚拟车速Vv3。即，

Vv3＝MAX(Vv1、Vv2)

Vv3：最终虚拟车速、Vv1：第1虚拟车速、Vv2：第2虚拟车速

时刻t0－t2中，处于第1虚拟车速Vv1比第2虚拟车速Vv2要大的状态，从而选择第1虚拟车速Vv1作为最终虚拟车速Vv3。在时刻t2之后，处于第2虚拟车速Vv2比第1虚拟车速Vv1要大的状态，从而选择第2虚拟车速Vv2作为最终虚拟车速Vv3。

图8是表示本发明的实施方式1所涉及的车辆的牵引力控制装置的动作的说明图，是表示图5的最终虚拟车速Vv3、被驱动轮的转速V、最终车速V4的图。即，图8示出最终虚拟车速Vv3、被驱动轮的转速V、最终车速V4各自的时间迁移。接着，基于该图8，以紧接着油门接通之后的情况为例，来说明虚拟车速选择单元19所选择的最终虚拟车速Vv3、实际的被驱动轮的转速和车轮速度传感器实际输出的转速、最终车速选择单元20通过比较这两个转速而选择得到的最终车速V4。此外，这里，上述转速与速度设为等价。

(1)最终虚拟车速Vv3

虚拟车速选择单元19如利用上述图7所说明的那样，依次对第1虚拟车速Vv1与第2虚拟车速Vv2进行比较，4使用它们中绝对值较大的一方作为最终虚拟车速Vv3。图8中，在时刻t0－t2的期间，处于第1虚拟车速Vv1比第2虚拟车速Vv2要大的状态，从而第1虚拟车速Vv1被选择作为最终虚拟车速Vv3。在时刻t2之后，处于第2虚拟车速Vv2比第1虚拟车速Vv1要大的状态，从而第2虚拟车速Vv2被选择作为最终虚拟车速Vv3。

(2)被驱动轮的转速V

图8中，点划线是实际的被驱动轮的转速，实线是编码型的车轮速度传感器6FL、6FR实际输出的转速。时刻t0－t1的期间是油门接通之前的状态，所述两个转速均为“0”。接着，时刻t1是油门接通的瞬间。时刻t1－t4的期间，随着油门接通时间增加，实际的被驱动轮的转速变大。但是，车轮速度传感器实际输出的转速为“0”。时刻t4是车轮速度传感器实际输出的转速变为大于“0”的瞬间。在时刻t4之后，随着油门接通时间增加，车轮速度传感器实际输出的转速变大。

(3)最终车速V4

最终车速选择单元20在被驱动轮的转速为“0”时，使用最终虚拟车速Vv3作为最终车速V4，在被驱动轮的转速大于“0”时，使用基于实际的转速的车轮速度作为最终车速V4。时刻t0－t4的期间是车轮速度传感器实际输出的转速为“0”的期间，使用最终虚拟车速Vv3作为最终车速V4。时刻t4之后是车轮速度传感器实际输出的转速大于“0”的期间，使用车轮速度传感器实际输出的转速作为最终车速V4。

图9是表示本发明的实施方式1所涉及的车辆的牵引力控制装置中的减速控制判定单元的动作的流程图，示出上述图3所示的减速控制判定单元13的动作。图9中，在步骤S500中，车辆的低压电源接通(ON)后的第一次，将减速控制标记F初始化为“0”。在步骤S501中，判定减速控制标记F是否为“0”，在减速控制标记F为“1”或“2”的情况下(是)，前进至步骤S503，在为“0”的情况下(否)，转移至步骤S502。在步骤S502中，以控制模式M被切换的瞬间作为触发，将检测到该触发的情况判定为是。

若在步骤S502中判定为是并前进至步骤S503，则判定驱动轮的转速V是否大于阈值V1，在大于阈值V1的情况下(是)，前进至步骤S504，在低于阈值V1的情况下(否)，转移至步骤S506。转速的阈值V1是通过试验等求得的用于进入图4所示的牵引力控制的可控制区域Z的驱动轮的转速上限值。步骤S504中判定被驱动轮的转速V是否为“0”，在为“0”的情况下(是)，前进至步骤S505，在不为“0”的情况下(否)，转移至步骤S506。此外，被驱动轮的转速V是否为“0”的判定可以通过被驱动轮的转速V的绝对值是否在阈值V1以下来判定。

步骤S505中判定SOC是否大于阈值S1，在大于阈值S1的情况下(是)，转移至步骤S508，在低于阈值S1的情况下(否)，转移至步骤S507。上述阈值S1设为实际的SOC不会因步骤S507的再生转矩的充电而超过目标SOC的值，使用通过试验等求得的数值。此外，在该实施方式1中，以SOC作为电池状态的判定基准，但也可以以电池的电压代替SOC来作为判定基准。

步骤S506中将减速控制标记F设为“0”，结束减速控制判定处理。S507中，将减速控制标记F设为“1”以进行基于再生转矩的减速控制，结束减速控制判定处理。S508中，将减速控制标记F设为“2”以进行基于电动马达3的三相短路的减速控制，结束减速控制判定处理。

这里，为了与本申请实施方式1所涉及的车辆的牵引力控制装置进行比较，对上述专利文献2所提出的牵引力控制装置的动作进行说明。图10是说明该现有装置的动作的说明图，分别示出转矩、SOC、驱动轮的转速、被驱动轮的转速、控制模式的时间迁移。图10中，时刻t0－t4的期间是在油门接通(ON)之后的规定时间内输出第1虚拟车速的期间，该第1虚拟车速由虚拟车速映射计算得到。时刻t0－t1的期间是油门接通前的状态，点划线表示的驱动轮、被驱动轮的实际的转速均为“0”的期间。时刻t1是油门已被接通(ON)的瞬间。

时刻t1－t2的期间是在油门接通之后，因转矩增加而使得驱动轮、被驱动轮的实际转速均变大的期间。时刻t2是驱动轮的转速超过用于判定是否是平坦路且路面摩擦系数μ较低的路面的阈值V0的瞬间，从该瞬间起判定是否是路面状态为平坦路且路面摩擦系数μ较低的路面。使用在路面状态为平坦路且路面摩擦系数μ较低的路面的情况下，通过试验等求得的打滑时的驱动轮的转速来作为上述阈值V0。

时刻t2－t3的期间是驱动轮的转速大于阈值V0，被驱动轮的转速为“0”的状态持续的期间，在该期间，判定是否是路面状态为平坦路且路面摩擦系数μ较低的路面。时刻t3是驱动轮的转速大于阈值V0，被驱动轮的转速为“0”的状态经过了规定时间的瞬间，判定为是路面状态为平坦路且路面摩擦系数μ较低的路面，并将该判定结果设为“1”。

在时刻t3－t4的期间，基于目标限制速度进行牵引力控制。时刻t4是油门接通时间持续规定时间，第1虚拟车速变为“0”的瞬间。在时刻t4－t5的期间，基于根据第2虚拟车速计算出的目标限制速度进行牵引力控制，但由于驱动轮的转速较高，因此是滑移率较高的状况。此外，由于滑移率较高，因此位于牵引力可控制区域外，从而实际的驱动轮的转速相对于目标限制速度的追随性不好。时刻t5是利用上限值Vlim对第2虚拟车速进行削减处理的瞬间。

在时刻t5之后，基于削减处理后的目标限制速度进行牵引力控制。然而，由于滑移率较高从而处于牵引力可控制区域外，因此驱动轮的转速相对于目标控制速度的追随性不好。此外，由于滑移率较高的状况持续，因此车辆无法前进的状况持续，进行不符合驾驶员的意图的动作。此外，在摩擦系数μ较低的坡道这样的路面，若处于这种状态，则有可能发生车辆溜车。

图11是说明本发明的实施方式1所涉及的车辆的牵引力控制装置的动作的说明图，示出在SOC低于阈值的条件下使用再生转矩来对驱动轮的转速进行减速时，转矩、SOC、驱动轮的转速、被驱动轮的转速、控制模式、减速控制标记各自的时间迁移。图11中，时刻t0－t4的期间是在油门接通(ON)之后的规定时间内输出第1虚拟车速Vv1的期间，该第1虚拟车速Vv1由虚拟车速映射计算得到。时刻t0－t1的期间是油门接通前的状态，是驱动轮、被驱动轮的实际的转速均为0的期间。

时刻t1是油门已被接通(ON)的瞬间。时刻t1－t2的期间是在油门接通之后，因转矩增加而使得驱动轮、被驱动轮的实际转速均变大的期间。时刻t2是驱动轮的转速超过用于判定是否是路面状态为平坦路且路面摩擦系数μ较低的路面的阈值V0的瞬间，从该瞬间起判定是否是路面状态为平坦路且路面摩擦系数μ较低的路面。时刻t2－t3的期间是驱动轮的转速大于阈值V0，被驱动轮的转速为“0”的状态持续的期间，在该期间，判定是否是路面状态为平坦路且路面摩擦系数μ较低的路面。

时刻t3是驱动轮的转速大于阈值V0，被驱动轮的转速为“0”的状态经过了规定时间的瞬间，若判定为是路面状态为平坦路且路面摩擦系数μ较低的路面，则将该判定结果设为“1”。在时刻t3－t4的期间，基于目标限制速度进行牵引力控制。时刻t4是油门接通时间持续规定时间，第1虚拟车速变为“0”的瞬间，控制模式从“0”切换为“1”。在该瞬间决定进行减速控制。此外，在该瞬间判定SOC是否大于阈值S1，由于该判定结果为SOC低于阈值S1，因此输出减速控制标记“1”。

时刻t4－t5的期间，减速控制单元15接收减速控制标记“1”，输出再生转矩，对驱动轮的转速进行减速，使滑移率减少到牵引力可控制区域。此外，由于进行再生，SOC增加，充电不足的情况得以消除。时刻t5是驱动轮的转速低于阈值V1的瞬间，减速控制标记变为“0”。通过关闭减速控制，从而切换为使用根据最终虚拟车速计算得到的目标限制速度的通常的牵引力控制。时刻t5－t6的期间是进行牵引力控制的状态。时刻t6是利用上限值Vlim对第2虚拟车速进行削减处理的瞬间。时刻t6－t7的期间是利用上限值Vlim对第2虚拟车速进行削减处理的期间。时刻t7是车轮速度传感器实际的输出变为大于“0”，从而切换为最终车速的瞬间。在时刻t7之后，基于目标限制速度进行牵引力控制。

实施方式2.

图12是说明本发明的实施方式2所涉及的车辆的牵引力控制装置的动作的说明图，示出在SOC高于阈值的条件下使电动马达三相短路来对驱动轮的转速进行减速时，转矩、SOC、驱动轮的转速、被驱动轮的转速、控制模式、减速控制标记各自的时间迁移。在以下的说明中，以与实施方式1的不同点为主体进行说明。图12中，时刻t0－t4的期间是在油门接通(ON)之后的规定时间内输出第1虚拟车速的期间，该第1虚拟车速由虚拟车速映射计算得到。时刻t0－t1的期间是油门接通前的状态，是驱动轮、被驱动轮的实际的转速均为“0”的期间。时刻t1是油门已被接通(ON)的瞬间。

时刻t1－t2的期间是在油门接通之后，因转矩增加而使得驱动轮、被驱动轮的实际转速均变大的期间。时刻t2是驱动轮的转速超过用于判定是否是路面状态为平坦路且路面摩擦系数μ较低的路面的阈值V0的瞬间，从该瞬间起判定是否是路面状态为平坦路且路面摩擦系数μ较低的路面。时刻t2－t3是驱动轮的转速大于阈值V0，被驱动轮的转速为“0”的状态持续的期间，在该期间，判定是否是路面状态为平坦路且路面摩擦系数μ较低的路面。

时刻t3是驱动轮的转速大于阈值V0，被驱动轮的转速为“0”的状态经过了规定时间的瞬间，若判定为是路面状态为平坦路且路面摩擦系数μ较低的路面，则将该判定结果设为“1”。在时刻t3－t4的期间，基于目标限制速度进行牵引力控制。时刻t4是油门接通时间持续规定时间，第1虚拟车速变为“0”的瞬间，控制模式从“0”切换为“1”。在该瞬间决定进行减速控制。此外，在该瞬间判定SOC是否大于阈值S1，由于该判定结果为SOC大于阈值S1，因此输出减速控制标记“2”。

时刻t4－t5的期间，减速控制单元15接收减速控制标记“2”，通过进行电动马达的三相短路，从而对驱动轮的转速进行减速，使滑移率减少到牵引力可控制区域。此外，由于进行三相短路来代替基于再生转矩的减速，因此抑制了过充电。时刻t5是驱动轮的转速低于阈值V1的瞬间，减速控制标记变为“0”。通过关闭减速控制，从而切换为使用根据最终虚拟车速计算得到的目标限制速度的通常的牵引力控制。

时刻t5－t6的期间是进行牵引力控制的状态。时刻t6是利用上限值Vlim对第2虚拟车速进行削减处理的瞬间。时刻t6－t7的期间是利用上限值Vlim对第2虚拟车速进行削减处理的期间。时刻t7是车轮速度传感器实际的输出变为大于“0”，从而切换为最终车速的瞬间。在时刻t7之后，基于目标限制速度进行牵引力控制。

图13是说明本发明的实施方式3所涉及的车辆的牵引力控制装置的动作的说明图，示出在SOC低于阈值的条件下使用再生转矩来对驱动轮的转速进行减速时，使用被驱动轮的制动器的情况下的转矩、SOC、驱动轮的转速、被驱动轮的转速、控制模式、减速控制标记、以及被驱动轮的制动器转矩各自的时间迁移。在以下的说明中，以与实施方式1的不同点为主体进行说明。图13中，时刻t0－t4的期间是在油门接通(ON)之后的规定时间内输出第1虚拟车速的期间，该第1虚拟车速由虚拟车速映射计算得到。

时刻t0－t1的期间是油门接通前的状态，是驱动轮、被驱动轮的实际的转速均为“0”的期间。时刻t1是油门已被接通(ON)的瞬间。时刻t1－t2的期间是在油门接通之后，因转矩增加而使得驱动轮、被驱动轮的实际转速均变大的期间。时刻t2是驱动轮的转速超过用于判定是否是路面状态为平坦路且路面摩擦系数μ较低的路面的阈值V0的瞬间，从该瞬间起判定是否是路面状态为平坦路且路面摩擦系数μ较低的路面。时刻t2－t3的期间是驱动轮的转速大于阈值V0，被驱动轮的转速为“0”的状态持续的期间，在该期间，判定是否是路面状态为平坦路且路面摩擦系数μ较低的路面。

时刻t3是驱动轮的转速大于阈值V0，被驱动轮的转速为“0”的状态经过了规定时间的瞬间，判定为是路面状态为平坦路且路面摩擦系数μ较低的路面，并将该判定结果设为“1”。在时刻t3－t4的期间，基于目标限制速度进行牵引力控制。时刻t4是油门接通时间持续规定时间，第1虚拟车速变为“0”的瞬间，控制模式从“0”切换为“1”，决定进行减速控制。此外，在该瞬间判定SOC是否大于阈值S1，由于该判定结果为SOC低于阈值S1，因此输出减速控制标记“1”。

时刻t4－t5的期间，减速控制单元15接收减速控制标记“1”，输出再生转矩，对驱动轮的转速进行减速，使打滑减少到牵引力可控制区域。此外，由于进行再生，因而SOC增加，充电不足的情况得以消除。并且，通过在该期间施加被驱动轮的制动器转矩，使被驱动轮停止，从而能够抑制较低摩擦率μ的坡道这样的状况下的车辆的溜车。这里所使用的制动器假设为液压制动器，但若使用电动制动器，则响应性更好。

时刻t5是驱动轮的转速低于阈值V1的瞬间，减速控制标记变为“0”。通过关闭减速控制，从而切换为使用根据最终虚拟车速计算得到的目标限制速度的通常的牵引力控制。时刻t5－t6的期间是进行牵引力控制的状态。时刻t6是利用上限值Vlim对第2虚拟车速进行削减处理的瞬间。时刻t6－t7的期间是利用上限值Vlim对第2虚拟车速进行削减处理的期间。时刻t7中，车轮速度传感器实际的输出变为大于“0”，从而切换为最终车速。

上述本发明的实施方式1到3所涉及的车辆的牵引力控制装置是对下述至少一个发明进行具体化后得到的实施方式。

(1)一种车辆的牵引力控制装置，包括：电动马达，该电动马达从电池接受供电并向车辆的驱动轮输出动力；车速传感器，该车速传感器检测所述车辆的被驱动轮的车轮速度；以及目标限制速度生成单元，该目标限制速度生成单元根据所述车辆的目标驱动转矩、所述被驱动轮的车轮速度、以及驾驶员的油门操作量信号来判定路面状态，并生成车辆的目标限制速度，该车辆的牵引力控制装置根据控制模式阶段性地切换由所述目标限制速度生成单元生成的目标限制速度，其中，所述控制模式在无法检测所述驱动轮的速度的速度区域中，根据路面的易打滑程度来分类，该车辆的牵引力控制装置的特征在于：

所述目标限制速度生成单元包括：

控制模式切换单元，该控制模式切换单元基于所述被驱动轮的第1虚拟车速来切换所述控制模式，所述被驱动轮的第1虚拟车速根据基于所述油门操作量信号的油门接通时间和所述被驱动轮的车轮速度来计算得到；

虚拟车速运算单元，该虚拟车速运算单元基于与利用所述控制模式切换单元切换的控制模式相对应的虚拟加速度，来计算出所述被驱动轮的第2虚拟车速；以及

虚拟车速选择单元，该虚拟车速选择单元基于判定得到的所述路面状态来选择所述第1虚拟车速和所述第2虚拟车速中的一个，从而从所述第1虚拟车速和所述第2虚拟车速中的另一个来进行切换，

在利用所述虚拟车速切换单元选择所述第1虚拟车速和所述第2虚拟车速中的一个来从另一个进行切换时，使所述电动马达的转速减速至使所述车辆稳定行驶的阈值，在所述电动马达的转速低于所述阈值时停止所述电动马达的所述减速，基于所述切换后的虚拟车速来控制所述车辆的牵引力。

通过该结构，即使是滑移率较大的路面，也能够使车辆始终稳定地行驶。

(2)上述(1)所记载的车辆的牵引力控制装置的特征在于，基于所述电池的状态，来选择使所述电动机减速到所述阈值的减速方式。

通过该结构，能够根据电池状态，来进行充电不足、过充电得以抑制的减速控制。

(3)上述(2)所记载的车辆的牵引力控制装置的特征在于，所选择的所述减速方式是通过使所述电动马达输出再生转矩来进行所述减速的减速方式。

通过该结构，能够利用再生来弥补电池的充电不足。

(4)上述(2)所记载的车辆的牵引力控制装置的特征在于，所述电动马达由三相交流电动机构成，

所选择的所述减速方式是通过对所述三相交流电动机的电枢绕组进行三相短路来进行所述减速的减速方式。

通过该结构，在不消耗电力的情况下进行减速控制，能够防止电池的过充电。

(5)上述(1)至(4)中任一项所记载的车辆的牵引力控制装置的特征在于，

具备对所述被驱动轮进行制动的制动单元，

在使所述电动马达的转速减速到使所述车辆稳定行驶的阈值时，利用所述制动单元向所述被驱动轮施加制动力，

在所述电动马达的转速低于所述阈值时，解除所述制动单元施加的所述制动力。

通过该结构，能够抑制车辆在路面摩擦系数较低的上坡路上溜车，能够使车辆按照驾驶员的意图行驶。

此外，本发明可以在该发明的范围内对各实施方式自由地进行组合，或对各实施方式进行适当的变形、省略。

工业上的实用性

本发明能适用于车辆、特别是电动汽车领域。

标号说明

1电动汽车、2FL左前轮、2FR右前轮、

2RL左后轮、2RR右后轮、3电动马达、

4逆变器、5电子控制装置、6FL左前轮的车轮速度传感器、

6FR右前轮的车轮速度传感器、6RL左后轮的车轮速度传感器、

6RR右后轮的车轮速度传感器、7FL、7FR被驱动轮制动器、

8目标限制速度生成单元、9牵引力控制单元、

10转矩限制单元、11目标电流运算单元、

12目标电流控制单元、13减速控制判定单元、

14减速控制单元、15时间运算单元、17虚拟车速映射、

18虚拟车速运算单元、19虚拟车速选择单元、

20最终车速选择单元、21目标限制速度运算单元、

100减速控制部。

Claims (5)

1.一种车辆的牵引力控制装置，包括：电动马达，该电动马达从电池接受供电并向车辆的驱动轮输出动力；车速传感器，该车速传感器检测所述车辆的被驱动轮的车轮速度；以及目标限制速度生成单元，该目标限制速度生成单元根据所述车辆的目标驱动转矩、所述被驱动轮的车轮速度、以及驾驶员的油门操作量信号来判定路面状态，并生成车辆的目标限制速度，该车辆的牵引力控制装置根据控制模式阶段性地切换由所述目标限制速度生成单元生成的目标限制速度，其中，所述控制模式在无法检测所述驱动轮的速度的速度区域中，根据路面的易打滑程度来分类，该车辆的牵引力控制装置的特征在于：

所述目标限制速度生成单元包括：

控制模式切换单元，该控制模式切换单元基于所述被驱动轮的第1虚拟车速来切换所述控制模式，所述被驱动轮的第1虚拟车速根据基于所述油门操作量信号的油门接通时间和所述被驱动轮的车轮速度来计算得到；

虚拟车速运算单元，该虚拟车速运算单元基于与利用所述控制模式切换单元切换得到的控制模式相对应的虚拟加速度，来计算出所述被驱动轮的第2虚拟车速；以及

虚拟车速选择单元，该虚拟车速选择单元基于判定得到的所述路面状态来选择所述第1虚拟车速和所述第2虚拟车速中的一个，从而从所述第1虚拟车速和所述第2虚拟车速中的另一个进行切换，

在利用所述虚拟车速选择单元选择所述第1虚拟车速和所述第2虚拟车速中的一个来从另一个进行切换时，使所述电动马达的转速减速至使所述车辆稳定行驶的阈值，在所述电动马达的转速低于所述阈值时停止所述电动马达的所述减速，基于切换后的所述虚拟车速来控制所述车辆的牵引力。

2.如权利要求1所述的车辆的牵引力控制装置，其特征在于，

基于所述电池的状态，来选择使所述电动马达减速到所述阈值的减速方式。

3.如权利要求2所述的车辆的牵引力控制装置，其特征在于，

所选择的所述减速方式是通过使所述电动马达输出再生转矩来进行所述减速的减速方式。

4.如权利要求2所述的车辆的牵引力控制装置，其特征在于，

所述电动马达由三相交流电动机构成，

所选择的所述减速方式是通过对所述三相交流电动机的电枢绕组进行三相短路来进行所述减速的减速方式。

5.如权利要求1至4的任一项所述的车辆的牵引力控制装置，其特征在于，

具备对所述被驱动轮进行制动的制动单元，

在使所述电动马达的转速减速到使所述车辆稳定行驶的阈值时，利用所述制动单元向所述被驱动轮施加制动力，

在所述电动马达的转速低于所述阈值时，解除所述制动单元施加的所述制动力。