JP2005051849A - 車両および車両の制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】スリップ発生中に路面の状態を推定してこれに対処する。
【解決手段】駆動輪に接続された駆動軸に直接トルクを出力するモータの回転角加速度αが空転によるスリップを検出可能な閾値αｓｌｉｐを超えたとき、モータから出力されるトルクを制限する。このトルクの制限中に、回転角加速度αが負の所定値αｒｅｆ未満となると、路面は極低μ路の状態にはないと推定して、駆動輪の車輪速Ｖｆと非駆動輪の車輪速Ｖｒとの偏差である車輪速差ΔＶが所定値Ｖｒｅｆ未満となった時点でモータから出力するトルクの制限を解除（緩和）する。一方、回転角加速度αが負の所定値αｒｅｆ未満となることなく負のピークを過ぎると共に緩やかに上昇してゼロを横切ると、路面は極低μ路の状態と推定しでゼロを横切った時点でモータから出力するトルクの制限を解除（緩和）する。
【選択図】 図８
【解決手段】駆動輪に接続された駆動軸に直接トルクを出力するモータの回転角加速度αが空転によるスリップを検出可能な閾値αｓｌｉｐを超えたとき、モータから出力されるトルクを制限する。このトルクの制限中に、回転角加速度αが負の所定値αｒｅｆ未満となると、路面は極低μ路の状態にはないと推定して、駆動輪の車輪速Ｖｆと非駆動輪の車輪速Ｖｒとの偏差である車輪速差ΔＶが所定値Ｖｒｅｆ未満となった時点でモータから出力するトルクの制限を解除（緩和）する。一方、回転角加速度αが負の所定値αｒｅｆ未満となることなく負のピークを過ぎると共に緩やかに上昇してゼロを横切ると、路面は極低μ路の状態と推定しでゼロを横切った時点でモータから出力するトルクの制限を解除（緩和）する。
【選択図】 図８
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両および車両の制御方法に関し、詳しくは、駆動輪に接続された駆動軸に動力を出力可能な原動機を備える車両およびその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の車両としては、制動時にブレーキ油圧をパルス状に変化させたときに検出される車輪速度の振動成分に基づいて路面の摩擦係数を推定するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、路面状態や運転状態に基づいてスリップやロックが判定されたときに、その状態が収束するまで駆動軸に出力されるトルクの変化を禁止するものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−３１３３２７号公報
【特許文献２】
特開平７−１４３６１８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように、路面状態を的確に把握して駆動輪の空転に対処することは、車両の安定走行を図る上で重要な問題として挙げることができる。特に、氷盤など極めて小さい摩擦係数の路面状態を推定してこれに対処できれば、車両の走行安定性を大きく向上させることができる。
【０００６】
本発明の車両および車両の制御方法は、こうした問題を解決し、摩擦係数の小さい路面の状態をより適切に推定して、これに対処することを目的の一つとする。また、本発明の車両および車両の制御方法は、車両の走行安定性をより向上させることを目的の一つとする。
【０００７】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
本発明の車両および車両の制御方法は、上述の目的の少なくとも一つを達成するために以下の手段を採った。
【０００８】
本発明の車両は、
駆動輪に接続された駆動軸に動力を出力可能な原動機を備える車両であって、
前記駆動輪の空転によるスリップを検出するスリップ検出手段と、
該スリップ検出手段によりスリップが検出されたとき、前記駆動軸に出力されるトルクが制限されるよう前記原動機を駆動制御する制御手段と、
前記駆動軸の回転状態を検出する回転状態検出手段と、
該制御手段によるトルクの制限の最中に前記回転状態検出手段により検出された駆動軸の回転状態に基づいて走行路面の状態を推定する路面状態推定手段と、
該推定された走行路面の状態に基づいて前記制御手段によるトルクの制限を調整するトルク制限調整手段と
を備えることを要旨とする。
【０００９】
この本発明の車両では、スリップが検出されたときに駆動輪に接続された駆動軸に出力されるトルクが制限されるよう原動機を駆動制御し、このトルクの制限の最中に検出された駆動軸の回転状態に基づいて走行路面の状態を推定し、推定された走行路面の状態に基づいてトルクの制限を調整する。スリップの検出に伴うトルクの制限の最中は、走行路面の状態によって駆動軸の回転状態が変わるから、トルクの制限の最中の駆動軸の回転状態を解析することにより走行路面の状態をより適切に把握できる。このように路面状態を推定してから駆動軸に出力されるトルクの制限を調整するから、スリップを効果的に抑制させることができる。ここで、「原動機」としては、制御における応答性が速い電動機または発電電動機が好ましい。
【００１０】
こうした本発明の車両において、前記回転状態検出手段は、前記駆動軸の回転角加速度を検出する回転角加速度検出手段であり、前記路面状態推定手段は、前記検出された駆動軸の回転角加速度に基づいて前記走行路面の状態を推定する手段であるものとすることもできる。ここで、「回転角加速度検出手段」には、回転角加速度を直接検出するものが含まれる他、駆動軸の回転角速度を検出すると共に検出された回転角速度に基づいて駆動軸の回転角加速度を演算するものが含まれる。この態様の本発明の車両において、前記スリップ検出手段は、前記回転角加速度検出手段により検出された駆動軸の回転角加速度に基づいてスリップを検出する手段であり、前記制御手段は、前記検出された駆動軸の回転角加速度に基づいて制限トルクを設定し、該設定した制限トルクに基づいて前記原動機を駆動制御する手段であるものとすることもできる。
【００１１】
制限トルクを設定して原動機を駆動制御する態様の本発明の車両において、前記制御手段は、前記検出された駆動軸の回転角加速度が大きくなるほど制限が大きくなる傾向に前記制限トルクを設定する手段であるものとすることもできる。
【００１２】
また、制限トルクを設定して原動機を駆動制御する態様の本発明の車両において、前記制御手段は、時間の経過と共に段階的に前記設定した制限トルクまで前記駆動軸に出力されるトルクが制限されるよう前記原動機を駆動制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、トルクの制限に伴うショックを抑制させることができる。この態様の本発明の車両において、前記制御手段は、時間の経過と共に大きくなる制限比率をもって前記駆動軸に出力されるトルクが制限されるよう前記原動機を駆動制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、トルクの制限に伴うショックを抑制させながらスリップの収束性をより向上させることができる。
【００１３】
また、本発明の車両において、前記路面状態推定手段は、前記走行路面の状態として少なくとも氷盤などの摩擦係数が極めて小さい極低μ路か否かを識別可能に推定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、摩擦係数が極めて小さい極低μ路におけるスリップに対する対処が可能となる。この態様の本発明の車両において、前記路面状態推定手段は、前記検出された回転角加速度が負の所定値を下回ったときには前記極低μ路でないと推定し、前記検出された回転角加速度が前記負の所定値を下回らなかったときには前記極低μ路と推定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、より適切に極低μ路を推定することができる。制限トルクを設定すると共に走行路面の状態として少なくとも極低μ路を推定する態様の本発明の車両において、前記トルク制限調整手段は、前記路面状態推定手段により前記走行路面の状態として前記極低μ路でないと推定されたときには、前記設定した制限トルクに拘わらず該極低μ路でないと推定した時点における前記制御手段によるトルクの制限が維持されるよう前記原動機を駆動制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、走行路面の状態に応じて過度のトルクの制限を防止することができる。
【００１４】
走行路面の状態として少なくとも極低μ路を推定する態様の本発明の車両において、前記トルク制限調整手段は、前記路面状態推定手段により推定された走行路面の状態に応じた態様をもって前記駆動軸に出力されるトルクの制限を解除する手段であるものとすることもできる。こうすれば、極低μ路か否かによりより適切なトルクの制限の解除を実施することができ、再スリップを効果的に防止することができる。
【００１５】
この走行路面の状態に応じた態様をもってトルクの制限を解除する態様の本発明の車両において、前記車両の駆動輪の回転角速度と非駆動輪の回転角速度とを検出する回転角速度検出手段を備え、前記トルク制限調整手段は、前記路面状態推定手段により前記路面状態として前記極低μ路でないと推定されたときには、前記検出された駆動輪の回転角速度と非駆動輪の回転角速度とに基づいて前記駆動軸に出力されるトルクの制限を解除する手段であるものとすることもできる。この態様の本発明の車両において、前記トルク制限調整手段は、前記駆動輪の回転角速度と前記非駆動輪の回転角速度との偏差が所定偏差以下となったときに、前記トルクの制限を解除する手段であるものとすることもできる。また、これらの態様の本発明の車両において、前記トルク制限調整手段は、時間の経過と共に段階的に前記トルクの制限を解除する手段であるものとすることもできる。こうすれば、トルクの制限を解除する際のショックや再スリップなどを防止することができる。この態様の本発明の車両において、前記トルク制限調整手段は、アクセル操作量が多いほど短時間で前記トルクの制限を解除する手段であるものとすることもできる。こうすれば、運転者のトルクの要求にある程度対応することができる。
【００１６】
また、駆動軸の回転角加速度に基づいて推定された走行路面の状態に応じた態様をもってトルクの制限を解除する態様の本発明の車両において、前記トルク制限調整手段は、前記路面状態推定手段により前記走行路面の状態として前記極低μ路と推定されたときには、前記検出される回転角加速度が負の回転角加速度から上昇する途中の所定のタイミングをもって前記トルクの制限を解除する手段であるものとすることもできる。こうすれば、駆動軸に作用している回転角加速度の方向と一致する方向にトルクを出力できるから、トルクの制限を解除する際の軸のねじれに伴うショックなどを防止することができる。この態様の本発明の車両において、前記所定のタイミングは、前記検出される回転角加速度が負から正へ移行するタイミングであるものとすることもできる。こうすれば、より確実にショックを防止することができる。
【００１７】
また、本発明の車両において、前記路面状態推定手段は、前記走行路面の状態として前記前記回転状態検出手段により検出された駆動軸の回転状態に基づいて前記スリップ検出手段により検出されたスリップの収束状態を判定する手段であり、前記トルク制限調整手段は、前記判定されたスリップの収束状態に基づいて前記制御手段によるトルクの制限を調整する手段であるものとすることもできる。
【００１８】
本発明の車両の制御方法は、
駆動輪に接続された駆動軸に動力を出力可能な原動機を備える車両の制御方法であって、
（ａ）前記駆動輪の空転によるスリップを検出するステップと、
（ｂ）該ステップ（ａ）スリップが検出されたとき、前記駆動軸に出力されるトルクが制限されるよう前記原動機を駆動制御するステップと、
（ｃ）前記駆動軸の回転状態を検出するステップと、
（ｄ）該ステップ（ｂ）によるトルクの制限の最中に前記ステップ（ｃ）により検出された駆動軸の回転状態に基づいて走行路面の状態を推定するステップと、
（ｅ）該推定された走行路面の状態に基づいて前記ステップ（ｂ）によるトルクの制限を調整するステップと
を備えることを要旨とする。
【００１９】
スリップが検出されたときに駆動輪に接続された駆動軸に出力されるトルクが制限されるよう原動機を駆動制御し、このトルクの制限の最中に検出された駆動軸の回転状態に基づいて走行路面の状態を推定し、推定された走行路面の状態に基づいてトルクの制限を調整する。スリップの検出に伴うトルクの制限の最中は、走行路面の状態によって駆動軸の回転状態が変わるから、トルクの制限の最中の駆動軸の回転状態を解析することにより走行路面の状態をより適切に把握できる。このように路面状態を推定してから駆動軸に出力されるトルクの制限を調整するから、スリップを効果的に抑制させることができる。ここで、「原動機」としては、制御における応答性が速い電動機または発電電動機が好ましい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を実施例を用いて説明する。図１は、本発明の一実施例である自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例の自動車２０は、図示するように、バッテリ２６からインバータ回路２４を介して供給された電力を用いてディファレンシャルギヤ２９を介して駆動輪６２ａ，６２ｂに機械的に接続された駆動軸２８に動力の出力が可能なモータ２２と、車両全体をコントロールする電子制御ユニット７０とを備える。
【００２１】
モータ２２は、例えば、電動機として機能すると共に発電機としても機能する周知の同期発電電動機として構成され、インバータ回路２４は、バッテリ２６からの電力をモータ２２の駆動に適した電力に変換する複数のスイッチング素子により構成されている。
【００２２】
電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２を中心としたマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶したＲＯＭ７４と、一時的にデータを記憶するＲＡＭ７６と、入出力ポート（図示せず）とを備える。この電子制御ユニット７０には、モータ２２の回転軸（駆動軸２８）の回転位置を検出する回転位置検出センサ３２からの回転位置θｄや、駆動輪６２ａ，６２ｂの各回転角速度を検出する車輪速センサ３４ａ，３４ｂからの車輪速、非駆動輪６４ａ，６４ｂの各回転角速度を検出する車輪速センサ３６ａ，３６ｂからの車輪速、車両の走行速度を検出する車速センサ５２からの車速Ｖ、シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ、アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ、ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰなどが入力ポートを介して入力されている。また、電子制御ユニット７０からは、インバータ回路２４のスイッチング素子へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。
【００２３】
こうして構成された自動車２０の動作、特に、駆動輪６２ａ，６２ｂの空転によるスリップが発生したか否かを判定してモータ２２を駆動制御する際の動作について説明する。図２は、実施例の自動車２０の電子制御ユニット７０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎（例えば、８ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。
【００２４】
駆動制御ルーチンが実行されると、電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、アクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃや車速センサ５２からの車速Ｖ、車輪速センサ３４ａ，３４ｂ，３６ａ，３６ｂからの各車輪速に基づいて算出される車輪速Ｖｆ，Ｖｒ、回転位置検出センサ３２からの回転位置θｄに基づいて算出される駆動軸２８の回転数Ｎｄなどを入力し（ステップＳ１００）、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸２８に出力すべき要求トルクＴｄ＊を設定する（ステップＳ１０２）。ここで、車輪速Ｖｆ，Ｖｒは、それぞれ車輪速センサ３４ａ，３４ｂからの駆動輪６２ａ，６２ｂの各車輪速の平均と車輪速センサ３６ａ，３６ｂからの非駆動輪６４ａ，６４ｂの各車輪速の平均とを用いるものとした。また、要求トルクＴｄ＊の設定は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴｄ＊との関係を予め求めてマップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとが与えられると、マップから対応する要求トルクＴｄ＊を導出するものとした。このマップの一例を図３に示す。
【００２５】
続いて、入力した駆動軸２８の回転数Ｎｄに基づいて駆動軸２８の回転角加速度αを計算すると共に（ステップＳ１０４）、駆動輪６２ａ，６２ｂの各車輪速の平均（車輪速Ｖｆ）から非駆動輪６４ａ，６４ｂの各車輪速の平均（車輪速Ｖｒ）を減じて車輪速差ΔＶを計算し（ステップＳ１０６）、計算した回転角加速度αや車輪速差ΔＶに基づいて駆動輪６２ａ，６２ｂにスリップが発生したか否か或いは発生したスリップが収束したか否かを判定するスリップ判定処理を行なう（ステップＳ１０８）。ここで、回転角加速度αの計算は、実施例では、今回のルーチンで入力された現回転数Ｎｄから前回のルーチンで入力された前回回転数Ｎｄを減じる（現回転数Ｎｄ−前回回転数Ｎｄ）ことにより行なうものとした。なお、回転角加速度αの単位は、回転数Ｎｄの単位を１分間あたりの回転数［ｒｐｍ］で示すと、実施例では、本ルーチンの実行時間間隔は８ｍｓｅｃであるから、［ｒｐｍ／８ｍｓｅｃ］となる。勿論、回転数の時間変化率として示すことができれば、如何なる単位を採用するものとしても構わない。また、回転角加速度αは、誤差を小さくするために、それぞれ今回のルーチンから過去数回（例えば、３回）に亘って計算された角加速度の平均を用いるものとしても構わない。以下、スリップ判定処理の内容について詳細に説明する。
【００２６】
図４は、実施例の自動車２０の電子制御ユニット７０により実行されるスリップ判定処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。このスリップ判定処理ルーチンが実行されると、電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、図２の駆動制御ルーチンのステップＳ１０４で計算された回転角加速度αが、空転によるスリップが発生したとみなすことのできる閾値αｓｌｉｐを超えているか否かを判定し（ステップＳ１５０）、回転角加速度αが閾値αｓｌｉｐを超えていると判定されると、駆動輪６２ａ，６２ｂが空転してスリップが発生したと判断し、スリップの発生を示すスリップ発生フラグＦ１を値１にセットして（ステップＳ１５２）、本ルーチンを終了する。これにより後述するスリップ発生時処理ルーチンの実行により駆動軸２８に出力されるトルクの制限が実施される。
【００２７】
回転角加速度αが閾値αｓｌｉｐを超えていないと判定されると、スリップ発生フラグＦ１の値が値１であるか否かを判定する（ステップＳ１５４）。スリップ発生フラグＦ１が値１でないと判定されると、スリップは発生しておらずグリップの状態にあると判断して、本ルーチンを終了する。一方、スリップ発生フラグＦ１が値１であると判定されたときには、後述するステップＳ１６２の処理により路面が氷盤などの極めて小さい摩擦係数の路面としての極低μ路の状態でないとの判定がなされたか否かを判定する（ステップＳ１５６）。いま、スリップが発生した直後を考えているから、極低μ路でないとの判定はなされず、次に、回転角加速度αがゼロ未満であるか否かの判定を行なう（ステップＳ１５８）。回転角加速度αがゼロ未満であると判定されると、更に、路面の状態が上述の極低μ路の状態であるか否かを判定するために回転角加速度αが負の所定値αｒｅｆ未満であるか否かを判定する（ステップＳ１６０）。これは、路面が極低μ路の状態にあるときには、発生したスリップに対して後述するスリップ発生時処理ルーチンの実行により駆動軸２８に出力するトルクに制限を施しても駆動軸２８の回転数Ｎｄは緩やかにしか下降せず、回転角加速度αとしては摩擦係数が比較的大きい路面状態に比して高い値を維持するという理由に基づく。回転角加速度αが負の所定値αｒｅｆ未満になったと判定されると、路面は摩擦係数が比較的大きく極低μ路の状態ではないと判定して（ステップＳ１６２）、本ルーチンを終了する。一方、回転角加速度αが負の所定未満でないと判定されると、路面状態の判定は未だ行なうことができる段階にないと判断し、本ルーチンを終了する。
【００２８】
ステップＳ１６０で回転角加速度αが負の所定値αｒｅｆ未満となりステップＳ１６２で路面は極低μ路の状態ではないと判定されると、次回のスリップ判定処理ルーチンの実行からステップＳ１５６で肯定的な判定がなされるから、次に、図２の駆動制御ルーチンのステップＳ１０６で計算された車輪速差ΔＶが所定値Ｖｒｅｆ未満であるか否かを判定し（ステップＳ１６４）、車輪速差ΔＶが所定値Ｖｒｅｆ未満となったときに、発生したスリップは収束したと判断してスリップの収束を示すスリップ収束フラグＦ２を値１にセットして（ステップＳ１７０）、本ルーチンを終了する。一方、車輪速差ΔＶが所定値Ｖｒｅｆ未満でないと判定されると、発生したスリップは未だ収束していないと判断して、本ルーチンを終了する。このように、路面が極低μ路の状態ではないと判定されると、車輪速差ΔＶが所定値Ｖｒｅｆ未満となった時点でスリップが収束したと判断するのである。
【００２９】
ステップＳ１５８で回転角加速度αが負の値ではない、すなわちゼロ以上と判定されたとき、前回の図２の駆動制御ルーチンのステップＳ１０４で計算された前回回転角加速度αが負の値であるか否かを判定する（ステップＳ１６６）。前回回転角加速度αが負の値であると判定されると、回転角加速度αが負の所定値αｒｅｆ未満とならないまま、すなわち極低μ路との判定がなされないまま回転角加速度αが負の値からゼロクロス点を横切った場合であるから、路面は極低μ路の状態にあると判定すると共に（ステップＳ１６８）、発生したスリップは収束しており後述するスリップ発生時処理ルーチンの実行に伴うトルクの制限を解除するのに適切なタイミングであると判断し、スリップ収束フラグＦ２を値１にセットして（ステップＳ１７０）、本ルーチンを終了する。これにより、駆動軸２８に作用している回転角加速度αの方向と一致する方向にトルクを作用させることができるから、トルクの制限の解除に伴って発生する駆動軸２８のねじれによる振動を効果的に防止することができる。なお、回転角加速度αはゼロ以上であるがステップＳ１６６で前回回転角加速度αは負の値でないと判定されると、発生したスリップは収束していないか或いはトルクの制限を解除するタイミングとして不適当であると判断して、本ルーチンを終了する。このように、路面状態が極低μ路であるときには、回転角加速度αが負の値からゼロクロス点を横切ったタイミングでトルクの制限を解除するのである。以上が、スリップ判定処理ルーチンの処理である。
【００３０】
図２の駆動制御ルーチンに戻って、このようにしてスリップ判定処理がなされると、判定結果に応じた処理を行なう（ステップＳ１１０〜Ｓ１１８）。具体的には、スリップ発生フラグＦ１とスリップ収束フラグＦ２が共に値０でありスリップは発生していない（グリップの状態）と判定されたときには、ステップＳ１０２で設定された要求トルクＴｄ＊をモータ２２の目標トルクＴｍ＊に設定して（ステップＳ１１２）、設定した目標トルクＴｍ＊に基づいてモータ２２を駆動制御して（ステップＳ１１８）、本ルーチンを終了する。また、スリップ発生フラグＦ１が値１でスリップ収束フラグＦ２が値０でありスリップが発生したと判定されたときにはスリップ発生時処理を行ない（ステップＳ１１４）、スリップ発生フラグＦ１とスリップ収束フラグＦ２が共に値１であり発生したスリップが収束したと判定されたときにはスリップ収束時処理を行なって（ステップＳ１１６）、各々の処理において設定されたモータ２２の目標トルクＴｍ＊に基づいてモータ２２を駆動制御して（ステップＳ１１８）、本ルーチンを終了する。なお、モータ２２の駆動制御は、具体的には、目標トルクＴｍ＊に見合うトルクが駆動軸２８に出力されるようインバータ回路２４のスイッチング素子にスイッチング制御信号を出力することにより行なわれる。以下、スリップ発生時処理とスリップ収束時処理とを順に詳細に説明する。
【００３１】
スリップ発生時処理は、発生したスリップを抑制するために駆動軸２８に要求される要求トルクＴｄ＊に制限を加えてモータ２２の目標トルクＴｍ＊を設定する処理であり、図５のスリップ発生時処理ルーチンによって実行される。このスリップ発生時処理ルーチンが実行されると、電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、図２の駆動制御ルーチンのステップＳ１０４で計算した回転角加速度αがピーク値αｐｅａｋを超えているか否かを判定して（ステップＳ２００）、回転角加速度αがピーク値αｐｅａｋを超えているときにはピーク値αｐｅａｋをその回転角加速度αに更新する処理を行なう（ステップＳ２０２）。ここで、ピーク値αｐｅａｋは、基本的には、スリップの発生により回転角加速度αが上昇してピークを示すときの値であり、初期値としては値０が設定されている。したがって、回転角加速度αが上昇してピークに達するまでの間はピーク値αｐｅａｋを回転角加速度αの値に順次更新していき、回転角加速度αがピークに達した時点でその回転角加速度αがピーク値αｐｅａｋとして固定されることになる。こうしてピーク値αｐｅａｋが設定されると、このピーク値αｐｅａｋに基づいて発生したスリップを抑制するためにモータ２２から出力してもよいトルクの上限値であるトルク上限値Ｔｍａｘを設定する処理を行なう（ステップＳ２０４）。この処理は、実施例では、図６に例示するトルク上限値設定マップの横軸を回転角加速度αに置き換えて用いることにより行なった。このマップでは、図示するように、回転角加速度αが大きくなるほどトルク上限値Ｔｍａｘが小さくなる特性を有している。したがって、回転角加速度αが上昇してピーク値αｐｅａｋが大きくなるほど、即ちスリップの程度が大きいほど、トルク上限値Ｔｍａｘとして小さな値が設定され、その分モータ２２から出力されるトルクが制限されることになる。
【００３２】
こうして、トルク上限値Ｔｍａｘが設定されると、次に、このスリップ発生時処理ルーチンの実行が初回の実行であるか否かを判定する（ステップＳ２０６）。いま、スリップ発生時処理ルーチンの初回の実行を考えているから、初回の実行であると判定され、スリップが発生したときに駆動軸２８に出力されているトルクをスリップ発生トルクＴｍｓｌｉｐとして設定すると共に（ステップＳ２０８）、設定したトルク上限値Ｔｍａｘを調整するための調整トルクＴＬを初期トルクＴ０に設定する（ステップＳ２１０）。ここで、スリップ発生トルクＴｍｓｌｉｐは、実施例では、前回の図２の駆動制御ルーチンで設定されたモータ２２の前回目標トルクＴｍ＊を設定するものとした。また、初期トルクＴ０は、トルク上限値Ｔｍａｘによる駆動軸２８への要求トルクＴｄ＊に対する急激な制限を抑制するために設定されるトルクである。
【００３３】
こうして調整トルクＴＬが設定されると、設定した調整トルクＴＬが設定したトルク上限値Ｔｍａｘよりも大きいか否かを判定し（ステップＳ２２０）、調整トルクＴＬがトルク上限値Ｔｍａｘよりも大きいと判定されると、トルク上限値Ｔｍａｘを調整トルクＴＬとなるよう調整し（ステップＳ２２２）、調整したトルク上限値Ｔｍａｘと図２の駆動制御ルーチンのステップＳ１０２で設定された要求トルクＴｄ＊とのうち小さい方をモータ２２の目標トルクＴｍ＊として設定して（ステップＳ２２４）、本ルーチンを終了する。これにより、要求トルクＴｄ＊は調整トルクＴＬに調整されたトルク上限値Ｔｍａｘにより制限されて、モータ２２の目標トルクＴｍ＊が設定されることになるから、スリップを抑制させるために駆動軸２８に出力されるトルクが急激に制限されるのを防止でき、トルクショックを抑制することができる。なお、調整トルクＴＬがトルク上限値Ｔｍａｘ以下と判定されると、ステップＳ２０４で設定したトルク上限値Ｔｍａｘと図２の駆動制御ルーチンのステップＳ１０２で設定された要求トルクＴｄ＊とのうち小さい方をモータ２２の目標トルクＴｍ＊として設定して（ステップＳ２２４）、本ルーチンを終了する。
【００３４】
スリップ発生時処理ルーチンが繰り返し実行されて、ステップＳ２０６で初回の実行でないと判定されると、図４のスリップ判定処理ルーチンのステップＳ１６２の処理により路面が極低μ路の状態ではないとの判定がなされたか否かを判定し（ステップＳ２１２）、現時点では極低μ路の状態ではないとの判定がなされていないと判定されると、本ルーチンの実行が開始されてから所定時間が経過するまでは（ステップＳ２１４）、第１の値Ｔ１を前回の調整トルクＴＬから減じて調整トルクＴＬを更新し（ステップＳ２１６）、スリップ発生時処理ルーチンの実行が開始されてから所定時間が経過したときには（ステップＳ２１４）、第１の値Ｔ１よりも大きい値の第２の値Ｔ２を前回の調整トルクＴＬから減じて調整トルクＴＬを更新する（ステップＳ２１８）。このように、スリップ発生時処理ルーチンが繰り返し実行されるたびに、調整トルクＴＬを徐々に小さいトルクに更新していくから、駆動軸２８に出力されるトルクの制限に伴うショックを緩和させながら最終的にはステップＳ２０４で設定されたトルク上限値Ｔｍａｘをもってモータ２２の目標トルクＴｍ＊を制限して、スリップを収束させることができる。また、調整トルクＴＬの更新は、第１の値Ｔ１を前回の調整トルクＴＬから減じて行ない、時間の経過と共に第１の値Ｔ１よりも大きい値である第２の値Ｔ２を前回の調整トルクＴＬから減じて行なうから、スリップの収束性をより向上させることができる。ステップＳ２１２の処理で路面が極低μ路の状態ではないとの判定がなされたと判定されると、ステップＳ２０４で設定されたトルク上限値Ｔｍａｘまでモータ２２の目標トルクＴｍ＊を制限しなくてもスリップは収束可能であると判断して、調整トルクＴＬの更新を行なわずに、トルク上限値Ｔｍａｘを調整すると共に（ステップＳ２２０，２２２）、モータ２２の目標トルクＴｍ＊を設定する処理を行なって（ステップＳ２２４）、本ルーチンを終了する。これにより、駆動軸２８に出力されるトルクが過度に制限されることなく、スリップが収束することになる。以上が、スリップ発生時処理ルーチンの処理である。
【００３５】
スリップ収束時処理は、発生したスリップが収束したときに要求トルクＴｄ＊に掛けられていた制限を解除（緩和）するための処理であり、図７のスリップ収束時処理ルーチンにより実行される。スリップ収束時処理ルーチンが実行されると、電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、図５のスリップ発生時処理ルーチンのステップＳ２０８で設定されているスリップ発生トルクＴｍｓｌｉｐに所定の係数Ｋを乗じてトルク上限値Ｔｍａｘを設定し（ステップＳ３００）、図２の駆動制御ルーチンのステップＳ１０２で設定した要求トルクＴｄ＊を設定したトルク上限値Ｔｍａｘでガードする処理を行なう（ステップＳ３０２）。ここで、係数Ｋは、再スリップを防止するために値０〜値１の範囲内で設定される。そして、スリップ収束時処理ルーチンの初回の実行が開始されてから所定時間経過したか否かを判定する（ステップＳ３０４）。所定時間が経過していないと判定されると、そのまま本ルーチンを終了し、所定時間が経過したと判定されると、スリップ発生フラグＦ１とスリップ収束フラグＦ２を共に値０にリセットする処理を行なって（ステップＳ３０６）、本ルーチンを終了する。したがって、スリップ収束時処理ルーチンの初回の実行が開始されてから所定時間が経過するまでは、スリップが発生したときに駆動軸２８に出力されていたトルクに対して所定の割合のトルク（Ｔｍｓｌｉｐ・Ｋ）をもって要求トルクＴｄ＊が制限され、所定時間が経過したときに、トルク上限値Ｔｍａｘによる制限が完全に解除されて、モータ２２の目標トルクＴｍ＊として要求トルクＴｄ＊が設定されてモータ２２が駆動制御されることになる。
【００３６】
図８に、スリップの発生により駆動軸２８に出力するトルクを制限する際の駆動輪６２ａ，６２ｂの車輪速Ｖｆおよび非駆動輪６４ａ，６４ｂの車輪速Ｖｒと駆動軸２８の回転角加速度αとモータ２２の目標トルクＴｍ＊の時間変化の様子を説明する説明図である。図８中実線の車輪速Ｖｆおよび車輪速Ｖｒ，回転角加速度α，目標トルクＴｍ＊は、雪路などの低μ路を走行しているときにスリップが発生したときの時間変化の様子を示し、図８中破線の車輪速Ｖｆおよび車輪速Ｖｒ，回転角加速度α，目標トルクＴｍ＊は、氷盤などの極低μ路を走行しているときにスリップが発生したときの時間変化の様子を示す。雪路などの低μ路を走行しているときに駆動軸２８の回転角加速度αが時刻ｔ１に閾値αｓｌｉｐを超えてスリップが発生したと判定されると、それに伴って回転角加速度αに応じてトルク上限値Ｔｍａｘが設定される。このとき、まず、時刻ｔ２に初期トルクＴ０まで要求トルクＴｄ＊が制限されてモータ２２の目標トルクＴｍ＊が引き下げられ、その後、回転角加速度αがピークのときのトルク上限値Ｔｍａｘに向けて時間の経過と共に徐々にモータ２２の目標トルクＴｍ＊が引き下げられる。回転角加速度αが時刻ｔ３に負の所定値αｒｅｆ未満となると、路面は氷盤路などの極低μ路の状態ではないと判定されるから、そのときの要求トルクＴｄ＊の制限が維持されてモータ２２の目標トルクＴｍ＊は一定となる。そして、駆動輪６２ａ，６２ｂの車輪速Ｖｆと非駆動輪６４ａ，６４ｂの車輪速Ｖｒとの偏差である車輪速差ΔＶが時刻ｔ４に所定値Ｖｒｅｆ未満となってスリップが収束すると、要求トルクＴｄ＊の制限が解除されてモータ２２の目標トルクＴｍ＊は引き上げられていく。一方、氷盤路などの極低μ路を走行しているときに駆動軸２８の回転角加速度αが時刻ｔ１に閾値αｓｌｉｐを超えてスリップが発生したと判定されると、上述の雪路などの低μ路の走行時と同様に要求トルクＴｄ＊が制限されてモータ２２の目標トルクＴｍ＊が引き下げられる。路面が極低μ路の状態のときには回転角加速度αは負の所定値αｒｅｆ未満となることがないから、モータ２２の目標トルクＴｍ＊は回転角加速度αがピークのときのトルク上限値Ｔｍａｘまで引き下げられる。回転角加速度αが時刻ｔ５に負の値から上昇してゼロクロス点を横切ると、要求トルクＴｄ＊の制限が解除されてモータ２２の目標トルクＴｍ＊は引き上げられていく。
【００３７】
以上説明した実施例の自動車２０によれば、スリップの発生により駆動軸２８に出力されるトルクが制限されている最中に駆動軸２８の回転角加速度αに基づいて路面の状態を推定し、推定した路面の状態に基づいて駆動軸２８に出力されるトルクの制限を調整するから、路面の状態に拘わらず発生したスリップを効果的に収束させることができる。特に、路面が氷盤などの極低μ路の状態にあるか否かを識別可能に判定して、極低μ路の状態に対処するから、極低μ路を走行しているときに発生したスリップに対する収束性をより向上させることができる。
【００３８】
実施例の自動車２０では、路面が極低μ路の状態ではないと判定された以降（図５のスリップ発生時処理ルーチンのステップＳ２１２で肯定的な判定がなされた以降）は、トルク上限値Ｔｍａｘを調整するための調整トルクＴＬの更新を行なわずに判定された時点における駆動軸２８への要求トルクＴｄ＊に対する制限を維持するものとしたが、調整トルクＴＬが小さくなるよう更新して、回転角加速度αがピークに達したときに図５のマップを用いて設定されるトルク上限値Ｔｍａｘとなるまで駆動軸２８への要求トルクＴｄ＊に対する制限を大きくしていくものとしてもよい。
【００３９】
実施例の自動車２０では、スリップの発生に伴う駆動軸２８への要求トルクＴｄ＊に対する制限を時間の経過と共に徐々に大きくするものとしたが、スリップの発生に伴う要求トルクＴｄ＊に対する制限を一度で行なうものとしてもよい。また、実施例の自動車２０では、駆動軸２８への要求トルクＴｄ＊に対する制限を時間の経過と共に大きくなる比率をもって徐々に大きくするものとしたが、駆動軸２８への要求トルクＴｄ＊に対する制限を一定の比率をもって時間の経過と共に徐々に大きくするものとしてもよい。
【００４０】
実施例の自動車２０では、路面が極低μ路の状態ではないと判定されたとき、駆動輪６２ａ，６２ｂの車輪速Ｖｆと非駆動輪６４ａ，６４ｂの車輪速Ｖｒとの偏差（車輪速差ΔＶ）に基づいて要求トルクＴｄ＊に対する制限を解除（緩和）するものとしたが、回転角加速度αに基づいて要求トルクＴｄ＊に対する制限を解除するものとしてもよい。例えば、回転角加速度αが負の値（ゼロ未満）となってから所定時間が経過したときや回転角加速度αが負の所定値αｒｅｆ未満となったとき、回転角加速度αが負の所定値αｒｅｆ未満となってから所定時間が経過したときなどのタイミングで要求トルクＴｄ＊に対する制限を解除するものとしてもよい。
【００４１】
実施例の自動車２０では、路面が極低μ路の状態であると判定されたとき、回転角加速度αが負の値から上昇してゼロを横切るタイミングで駆動軸２８に出力されるトルクの制限を解除するものとしたが、回転角加速度αが負の値から上昇している途中における何れのタイミングで駆動軸２８に出力されるトルクの制限を解除するものとしても差し支えない。
【００４２】
実施例の自動車２０では、駆動軸２８に出力されるトルクを制限している最中に駆動軸２８の回転角加速度αが負の所定値αｒｅｆ未満となったか否かを判定することにより路面の状態を推定するものとしたが、他の手法を用いて路面の状態を推定するものとしてもよい。例えば、駆動軸２８の回転角加速度αの負のピークを検出し、この負のピークの大きさに基づいて路面の状態を判定するものとしてもよい。また、回転角加速度αの代わりに或いは回転角加速度αと併せて駆動輪６２ａ，６２ｂの車輪速Ｖｆなどを用いて路面の状態を推定するものとしてもよい。
【００４３】
実施例では、駆動輪６２ａ，６８ｂに接続された駆動軸に直接的に動力の出力が可能に機械的に接続されたモータ２２を備える自動車２０に適用して説明したが、駆動軸に動力の出力が可能な電動機を備える車両であれば、如何なる構成の車両に適用するものとしても構わない。例えば、エンジンと、エンジンの出力軸に接続されたジェネレータと、ジェネレータからの発電電力を用いて駆動軸に動力を出力するモータとを備えるいわゆるシリーズ型のハイブリッド自動車に適用するものとしてもよい。また、図９に示すように、エンジン１２２と、エンジン１２２に接続されたプラネタリギヤ１２６と、プラネタリギヤ１２６に接続された発電可能なモータ１２４と、同じくプラネタリギヤ１２６に接続されると共に駆動輪６２ａ，６２ｂに接続された駆動軸に動力が出力可能に駆動軸に機械的に接続されたモータ２２とを備えるいわゆる機械分配型のハイブリッド自動車１２０に適用することもできるし、図１０に示すように、エンジンの２２２の出力軸に接続されたインナーロータ２２４ａと駆動輪６２ａ，６２ｂに接続された駆動軸に取り付けられたアウターロータ２２４ｂとを有しインナーロータ２２４ａとアウターロータ２２４ｂとの電磁的な作用により相対的に回転するモータ２２４と、駆動軸に動力が出力可能に駆動軸に機械的に接続されたモータ２２と備えるいわゆる電気分配型のハイブリッド自動車２２０に適用することもできる。或いは、図１１に示すように、駆動輪６２ａ，６２ｂに接続された駆動軸に変速機３２４（無段変速機や有段の自動変速機など）を介して接続されたモータ２２と、クラッチＣＬを介してモータ２２の回転軸と接続されたエンジン３２２とを備えるハイブリッド自動車３２０に適用することもできる。このとき、駆動輪にスリップが発生したときの制御としては、制御における出力応答性の速さなどから主に駆動軸に機械的に接続されたモータを制御することにより駆動軸に出力されるトルクを制限するが、このモータの制御と協調して他のモータを制御したりエンジンを制御したりするものとしてもよい。
【００４４】
以上、本発明の実施の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である自動車２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】実施例の自動車２０の電子制御ユニット７０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図３】アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴｄ＊との関係を示すマップである。
【図４】実施例の自動車２０の電子制御ユニット７０により実行されるスリップ判定処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図５】実施例の自動車２０の電子制御ユニット７０により実行されるスリップ発生時処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図６】駆動軸２８の回転角加速度αとトルク上限値Ｔｍａｘとの関係を示すマップである。
【図７】実施例の自動車２０の電子制御ユニット７０により実行されるスリップ収束時処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図８】スリップの発生により駆動軸２８に出力するトルクを制限する際の駆動輪６２ａ，６２ｂの車輪速Ｖｆおよび非駆動輪６４ａ，６４ｂの車輪速Ｖｒと駆動軸２８の回転角加速度αとモータ２２の目標トルクＴｍ＊の時間変化の様子を示す説明図である。
【図９】変形例の自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。
【図１０】変形例の自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。
【図１１】変形例の自動車３２０の構成の概略を示す構成図である。
【符号の説明】
２０，１２０，２２０，３２０ 自動車、２２ モータ、２４ インバータ回路、２６ バッテリ、２８ 駆動軸、２９ ディファレンシャルギヤ、３２ 回転位置検出センサ、５２ 車速センサ、５４ 勾配センサ、５６ 蛇角センサ、６２ａ，６２ｂ 駆動輪、７０ 電子制御ユニット、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、１２２，２２２，３２２ エンジン、１２４ モータ、１２６ プラネタリギヤ、２２４ モータ、２２４ａ インナロータ、２２４ｂ アウタロータ、３２４ 変速機。
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両および車両の制御方法に関し、詳しくは、駆動輪に接続された駆動軸に動力を出力可能な原動機を備える車両およびその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の車両としては、制動時にブレーキ油圧をパルス状に変化させたときに検出される車輪速度の振動成分に基づいて路面の摩擦係数を推定するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、路面状態や運転状態に基づいてスリップやロックが判定されたときに、その状態が収束するまで駆動軸に出力されるトルクの変化を禁止するものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−３１３３２７号公報
【特許文献２】
特開平７−１４３６１８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように、路面状態を的確に把握して駆動輪の空転に対処することは、車両の安定走行を図る上で重要な問題として挙げることができる。特に、氷盤など極めて小さい摩擦係数の路面状態を推定してこれに対処できれば、車両の走行安定性を大きく向上させることができる。
【０００６】
本発明の車両および車両の制御方法は、こうした問題を解決し、摩擦係数の小さい路面の状態をより適切に推定して、これに対処することを目的の一つとする。また、本発明の車両および車両の制御方法は、車両の走行安定性をより向上させることを目的の一つとする。
【０００７】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
本発明の車両および車両の制御方法は、上述の目的の少なくとも一つを達成するために以下の手段を採った。
【０００８】
本発明の車両は、
駆動輪に接続された駆動軸に動力を出力可能な原動機を備える車両であって、
前記駆動輪の空転によるスリップを検出するスリップ検出手段と、
該スリップ検出手段によりスリップが検出されたとき、前記駆動軸に出力されるトルクが制限されるよう前記原動機を駆動制御する制御手段と、
前記駆動軸の回転状態を検出する回転状態検出手段と、
該制御手段によるトルクの制限の最中に前記回転状態検出手段により検出された駆動軸の回転状態に基づいて走行路面の状態を推定する路面状態推定手段と、
該推定された走行路面の状態に基づいて前記制御手段によるトルクの制限を調整するトルク制限調整手段と
を備えることを要旨とする。
【０００９】
この本発明の車両では、スリップが検出されたときに駆動輪に接続された駆動軸に出力されるトルクが制限されるよう原動機を駆動制御し、このトルクの制限の最中に検出された駆動軸の回転状態に基づいて走行路面の状態を推定し、推定された走行路面の状態に基づいてトルクの制限を調整する。スリップの検出に伴うトルクの制限の最中は、走行路面の状態によって駆動軸の回転状態が変わるから、トルクの制限の最中の駆動軸の回転状態を解析することにより走行路面の状態をより適切に把握できる。このように路面状態を推定してから駆動軸に出力されるトルクの制限を調整するから、スリップを効果的に抑制させることができる。ここで、「原動機」としては、制御における応答性が速い電動機または発電電動機が好ましい。
【００１０】
こうした本発明の車両において、前記回転状態検出手段は、前記駆動軸の回転角加速度を検出する回転角加速度検出手段であり、前記路面状態推定手段は、前記検出された駆動軸の回転角加速度に基づいて前記走行路面の状態を推定する手段であるものとすることもできる。ここで、「回転角加速度検出手段」には、回転角加速度を直接検出するものが含まれる他、駆動軸の回転角速度を検出すると共に検出された回転角速度に基づいて駆動軸の回転角加速度を演算するものが含まれる。この態様の本発明の車両において、前記スリップ検出手段は、前記回転角加速度検出手段により検出された駆動軸の回転角加速度に基づいてスリップを検出する手段であり、前記制御手段は、前記検出された駆動軸の回転角加速度に基づいて制限トルクを設定し、該設定した制限トルクに基づいて前記原動機を駆動制御する手段であるものとすることもできる。
【００１１】
制限トルクを設定して原動機を駆動制御する態様の本発明の車両において、前記制御手段は、前記検出された駆動軸の回転角加速度が大きくなるほど制限が大きくなる傾向に前記制限トルクを設定する手段であるものとすることもできる。
【００１２】
また、制限トルクを設定して原動機を駆動制御する態様の本発明の車両において、前記制御手段は、時間の経過と共に段階的に前記設定した制限トルクまで前記駆動軸に出力されるトルクが制限されるよう前記原動機を駆動制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、トルクの制限に伴うショックを抑制させることができる。この態様の本発明の車両において、前記制御手段は、時間の経過と共に大きくなる制限比率をもって前記駆動軸に出力されるトルクが制限されるよう前記原動機を駆動制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、トルクの制限に伴うショックを抑制させながらスリップの収束性をより向上させることができる。
【００１３】
また、本発明の車両において、前記路面状態推定手段は、前記走行路面の状態として少なくとも氷盤などの摩擦係数が極めて小さい極低μ路か否かを識別可能に推定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、摩擦係数が極めて小さい極低μ路におけるスリップに対する対処が可能となる。この態様の本発明の車両において、前記路面状態推定手段は、前記検出された回転角加速度が負の所定値を下回ったときには前記極低μ路でないと推定し、前記検出された回転角加速度が前記負の所定値を下回らなかったときには前記極低μ路と推定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、より適切に極低μ路を推定することができる。制限トルクを設定すると共に走行路面の状態として少なくとも極低μ路を推定する態様の本発明の車両において、前記トルク制限調整手段は、前記路面状態推定手段により前記走行路面の状態として前記極低μ路でないと推定されたときには、前記設定した制限トルクに拘わらず該極低μ路でないと推定した時点における前記制御手段によるトルクの制限が維持されるよう前記原動機を駆動制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、走行路面の状態に応じて過度のトルクの制限を防止することができる。
【００１４】
走行路面の状態として少なくとも極低μ路を推定する態様の本発明の車両において、前記トルク制限調整手段は、前記路面状態推定手段により推定された走行路面の状態に応じた態様をもって前記駆動軸に出力されるトルクの制限を解除する手段であるものとすることもできる。こうすれば、極低μ路か否かによりより適切なトルクの制限の解除を実施することができ、再スリップを効果的に防止することができる。
【００１５】
この走行路面の状態に応じた態様をもってトルクの制限を解除する態様の本発明の車両において、前記車両の駆動輪の回転角速度と非駆動輪の回転角速度とを検出する回転角速度検出手段を備え、前記トルク制限調整手段は、前記路面状態推定手段により前記路面状態として前記極低μ路でないと推定されたときには、前記検出された駆動輪の回転角速度と非駆動輪の回転角速度とに基づいて前記駆動軸に出力されるトルクの制限を解除する手段であるものとすることもできる。この態様の本発明の車両において、前記トルク制限調整手段は、前記駆動輪の回転角速度と前記非駆動輪の回転角速度との偏差が所定偏差以下となったときに、前記トルクの制限を解除する手段であるものとすることもできる。また、これらの態様の本発明の車両において、前記トルク制限調整手段は、時間の経過と共に段階的に前記トルクの制限を解除する手段であるものとすることもできる。こうすれば、トルクの制限を解除する際のショックや再スリップなどを防止することができる。この態様の本発明の車両において、前記トルク制限調整手段は、アクセル操作量が多いほど短時間で前記トルクの制限を解除する手段であるものとすることもできる。こうすれば、運転者のトルクの要求にある程度対応することができる。
【００１６】
また、駆動軸の回転角加速度に基づいて推定された走行路面の状態に応じた態様をもってトルクの制限を解除する態様の本発明の車両において、前記トルク制限調整手段は、前記路面状態推定手段により前記走行路面の状態として前記極低μ路と推定されたときには、前記検出される回転角加速度が負の回転角加速度から上昇する途中の所定のタイミングをもって前記トルクの制限を解除する手段であるものとすることもできる。こうすれば、駆動軸に作用している回転角加速度の方向と一致する方向にトルクを出力できるから、トルクの制限を解除する際の軸のねじれに伴うショックなどを防止することができる。この態様の本発明の車両において、前記所定のタイミングは、前記検出される回転角加速度が負から正へ移行するタイミングであるものとすることもできる。こうすれば、より確実にショックを防止することができる。
【００１７】
また、本発明の車両において、前記路面状態推定手段は、前記走行路面の状態として前記前記回転状態検出手段により検出された駆動軸の回転状態に基づいて前記スリップ検出手段により検出されたスリップの収束状態を判定する手段であり、前記トルク制限調整手段は、前記判定されたスリップの収束状態に基づいて前記制御手段によるトルクの制限を調整する手段であるものとすることもできる。
【００１８】
本発明の車両の制御方法は、
駆動輪に接続された駆動軸に動力を出力可能な原動機を備える車両の制御方法であって、
（ａ）前記駆動輪の空転によるスリップを検出するステップと、
（ｂ）該ステップ（ａ）スリップが検出されたとき、前記駆動軸に出力されるトルクが制限されるよう前記原動機を駆動制御するステップと、
（ｃ）前記駆動軸の回転状態を検出するステップと、
（ｄ）該ステップ（ｂ）によるトルクの制限の最中に前記ステップ（ｃ）により検出された駆動軸の回転状態に基づいて走行路面の状態を推定するステップと、
（ｅ）該推定された走行路面の状態に基づいて前記ステップ（ｂ）によるトルクの制限を調整するステップと
を備えることを要旨とする。
【００１９】
スリップが検出されたときに駆動輪に接続された駆動軸に出力されるトルクが制限されるよう原動機を駆動制御し、このトルクの制限の最中に検出された駆動軸の回転状態に基づいて走行路面の状態を推定し、推定された走行路面の状態に基づいてトルクの制限を調整する。スリップの検出に伴うトルクの制限の最中は、走行路面の状態によって駆動軸の回転状態が変わるから、トルクの制限の最中の駆動軸の回転状態を解析することにより走行路面の状態をより適切に把握できる。このように路面状態を推定してから駆動軸に出力されるトルクの制限を調整するから、スリップを効果的に抑制させることができる。ここで、「原動機」としては、制御における応答性が速い電動機または発電電動機が好ましい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を実施例を用いて説明する。図１は、本発明の一実施例である自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例の自動車２０は、図示するように、バッテリ２６からインバータ回路２４を介して供給された電力を用いてディファレンシャルギヤ２９を介して駆動輪６２ａ，６２ｂに機械的に接続された駆動軸２８に動力の出力が可能なモータ２２と、車両全体をコントロールする電子制御ユニット７０とを備える。
【００２１】
モータ２２は、例えば、電動機として機能すると共に発電機としても機能する周知の同期発電電動機として構成され、インバータ回路２４は、バッテリ２６からの電力をモータ２２の駆動に適した電力に変換する複数のスイッチング素子により構成されている。
【００２２】
電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２を中心としたマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶したＲＯＭ７４と、一時的にデータを記憶するＲＡＭ７６と、入出力ポート（図示せず）とを備える。この電子制御ユニット７０には、モータ２２の回転軸（駆動軸２８）の回転位置を検出する回転位置検出センサ３２からの回転位置θｄや、駆動輪６２ａ，６２ｂの各回転角速度を検出する車輪速センサ３４ａ，３４ｂからの車輪速、非駆動輪６４ａ，６４ｂの各回転角速度を検出する車輪速センサ３６ａ，３６ｂからの車輪速、車両の走行速度を検出する車速センサ５２からの車速Ｖ、シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ、アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ、ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰなどが入力ポートを介して入力されている。また、電子制御ユニット７０からは、インバータ回路２４のスイッチング素子へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。
【００２３】
こうして構成された自動車２０の動作、特に、駆動輪６２ａ，６２ｂの空転によるスリップが発生したか否かを判定してモータ２２を駆動制御する際の動作について説明する。図２は、実施例の自動車２０の電子制御ユニット７０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎（例えば、８ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。
【００２４】
駆動制御ルーチンが実行されると、電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、アクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃや車速センサ５２からの車速Ｖ、車輪速センサ３４ａ，３４ｂ，３６ａ，３６ｂからの各車輪速に基づいて算出される車輪速Ｖｆ，Ｖｒ、回転位置検出センサ３２からの回転位置θｄに基づいて算出される駆動軸２８の回転数Ｎｄなどを入力し（ステップＳ１００）、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸２８に出力すべき要求トルクＴｄ＊を設定する（ステップＳ１０２）。ここで、車輪速Ｖｆ，Ｖｒは、それぞれ車輪速センサ３４ａ，３４ｂからの駆動輪６２ａ，６２ｂの各車輪速の平均と車輪速センサ３６ａ，３６ｂからの非駆動輪６４ａ，６４ｂの各車輪速の平均とを用いるものとした。また、要求トルクＴｄ＊の設定は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴｄ＊との関係を予め求めてマップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとが与えられると、マップから対応する要求トルクＴｄ＊を導出するものとした。このマップの一例を図３に示す。
【００２５】
続いて、入力した駆動軸２８の回転数Ｎｄに基づいて駆動軸２８の回転角加速度αを計算すると共に（ステップＳ１０４）、駆動輪６２ａ，６２ｂの各車輪速の平均（車輪速Ｖｆ）から非駆動輪６４ａ，６４ｂの各車輪速の平均（車輪速Ｖｒ）を減じて車輪速差ΔＶを計算し（ステップＳ１０６）、計算した回転角加速度αや車輪速差ΔＶに基づいて駆動輪６２ａ，６２ｂにスリップが発生したか否か或いは発生したスリップが収束したか否かを判定するスリップ判定処理を行なう（ステップＳ１０８）。ここで、回転角加速度αの計算は、実施例では、今回のルーチンで入力された現回転数Ｎｄから前回のルーチンで入力された前回回転数Ｎｄを減じる（現回転数Ｎｄ−前回回転数Ｎｄ）ことにより行なうものとした。なお、回転角加速度αの単位は、回転数Ｎｄの単位を１分間あたりの回転数［ｒｐｍ］で示すと、実施例では、本ルーチンの実行時間間隔は８ｍｓｅｃであるから、［ｒｐｍ／８ｍｓｅｃ］となる。勿論、回転数の時間変化率として示すことができれば、如何なる単位を採用するものとしても構わない。また、回転角加速度αは、誤差を小さくするために、それぞれ今回のルーチンから過去数回（例えば、３回）に亘って計算された角加速度の平均を用いるものとしても構わない。以下、スリップ判定処理の内容について詳細に説明する。
【００２６】
図４は、実施例の自動車２０の電子制御ユニット７０により実行されるスリップ判定処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。このスリップ判定処理ルーチンが実行されると、電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、図２の駆動制御ルーチンのステップＳ１０４で計算された回転角加速度αが、空転によるスリップが発生したとみなすことのできる閾値αｓｌｉｐを超えているか否かを判定し（ステップＳ１５０）、回転角加速度αが閾値αｓｌｉｐを超えていると判定されると、駆動輪６２ａ，６２ｂが空転してスリップが発生したと判断し、スリップの発生を示すスリップ発生フラグＦ１を値１にセットして（ステップＳ１５２）、本ルーチンを終了する。これにより後述するスリップ発生時処理ルーチンの実行により駆動軸２８に出力されるトルクの制限が実施される。
【００２７】
回転角加速度αが閾値αｓｌｉｐを超えていないと判定されると、スリップ発生フラグＦ１の値が値１であるか否かを判定する（ステップＳ１５４）。スリップ発生フラグＦ１が値１でないと判定されると、スリップは発生しておらずグリップの状態にあると判断して、本ルーチンを終了する。一方、スリップ発生フラグＦ１が値１であると判定されたときには、後述するステップＳ１６２の処理により路面が氷盤などの極めて小さい摩擦係数の路面としての極低μ路の状態でないとの判定がなされたか否かを判定する（ステップＳ１５６）。いま、スリップが発生した直後を考えているから、極低μ路でないとの判定はなされず、次に、回転角加速度αがゼロ未満であるか否かの判定を行なう（ステップＳ１５８）。回転角加速度αがゼロ未満であると判定されると、更に、路面の状態が上述の極低μ路の状態であるか否かを判定するために回転角加速度αが負の所定値αｒｅｆ未満であるか否かを判定する（ステップＳ１６０）。これは、路面が極低μ路の状態にあるときには、発生したスリップに対して後述するスリップ発生時処理ルーチンの実行により駆動軸２８に出力するトルクに制限を施しても駆動軸２８の回転数Ｎｄは緩やかにしか下降せず、回転角加速度αとしては摩擦係数が比較的大きい路面状態に比して高い値を維持するという理由に基づく。回転角加速度αが負の所定値αｒｅｆ未満になったと判定されると、路面は摩擦係数が比較的大きく極低μ路の状態ではないと判定して（ステップＳ１６２）、本ルーチンを終了する。一方、回転角加速度αが負の所定未満でないと判定されると、路面状態の判定は未だ行なうことができる段階にないと判断し、本ルーチンを終了する。
【００２８】
ステップＳ１６０で回転角加速度αが負の所定値αｒｅｆ未満となりステップＳ１６２で路面は極低μ路の状態ではないと判定されると、次回のスリップ判定処理ルーチンの実行からステップＳ１５６で肯定的な判定がなされるから、次に、図２の駆動制御ルーチンのステップＳ１０６で計算された車輪速差ΔＶが所定値Ｖｒｅｆ未満であるか否かを判定し（ステップＳ１６４）、車輪速差ΔＶが所定値Ｖｒｅｆ未満となったときに、発生したスリップは収束したと判断してスリップの収束を示すスリップ収束フラグＦ２を値１にセットして（ステップＳ１７０）、本ルーチンを終了する。一方、車輪速差ΔＶが所定値Ｖｒｅｆ未満でないと判定されると、発生したスリップは未だ収束していないと判断して、本ルーチンを終了する。このように、路面が極低μ路の状態ではないと判定されると、車輪速差ΔＶが所定値Ｖｒｅｆ未満となった時点でスリップが収束したと判断するのである。
【００２９】
ステップＳ１５８で回転角加速度αが負の値ではない、すなわちゼロ以上と判定されたとき、前回の図２の駆動制御ルーチンのステップＳ１０４で計算された前回回転角加速度αが負の値であるか否かを判定する（ステップＳ１６６）。前回回転角加速度αが負の値であると判定されると、回転角加速度αが負の所定値αｒｅｆ未満とならないまま、すなわち極低μ路との判定がなされないまま回転角加速度αが負の値からゼロクロス点を横切った場合であるから、路面は極低μ路の状態にあると判定すると共に（ステップＳ１６８）、発生したスリップは収束しており後述するスリップ発生時処理ルーチンの実行に伴うトルクの制限を解除するのに適切なタイミングであると判断し、スリップ収束フラグＦ２を値１にセットして（ステップＳ１７０）、本ルーチンを終了する。これにより、駆動軸２８に作用している回転角加速度αの方向と一致する方向にトルクを作用させることができるから、トルクの制限の解除に伴って発生する駆動軸２８のねじれによる振動を効果的に防止することができる。なお、回転角加速度αはゼロ以上であるがステップＳ１６６で前回回転角加速度αは負の値でないと判定されると、発生したスリップは収束していないか或いはトルクの制限を解除するタイミングとして不適当であると判断して、本ルーチンを終了する。このように、路面状態が極低μ路であるときには、回転角加速度αが負の値からゼロクロス点を横切ったタイミングでトルクの制限を解除するのである。以上が、スリップ判定処理ルーチンの処理である。
【００３０】
図２の駆動制御ルーチンに戻って、このようにしてスリップ判定処理がなされると、判定結果に応じた処理を行なう（ステップＳ１１０〜Ｓ１１８）。具体的には、スリップ発生フラグＦ１とスリップ収束フラグＦ２が共に値０でありスリップは発生していない（グリップの状態）と判定されたときには、ステップＳ１０２で設定された要求トルクＴｄ＊をモータ２２の目標トルクＴｍ＊に設定して（ステップＳ１１２）、設定した目標トルクＴｍ＊に基づいてモータ２２を駆動制御して（ステップＳ１１８）、本ルーチンを終了する。また、スリップ発生フラグＦ１が値１でスリップ収束フラグＦ２が値０でありスリップが発生したと判定されたときにはスリップ発生時処理を行ない（ステップＳ１１４）、スリップ発生フラグＦ１とスリップ収束フラグＦ２が共に値１であり発生したスリップが収束したと判定されたときにはスリップ収束時処理を行なって（ステップＳ１１６）、各々の処理において設定されたモータ２２の目標トルクＴｍ＊に基づいてモータ２２を駆動制御して（ステップＳ１１８）、本ルーチンを終了する。なお、モータ２２の駆動制御は、具体的には、目標トルクＴｍ＊に見合うトルクが駆動軸２８に出力されるようインバータ回路２４のスイッチング素子にスイッチング制御信号を出力することにより行なわれる。以下、スリップ発生時処理とスリップ収束時処理とを順に詳細に説明する。
【００３１】
スリップ発生時処理は、発生したスリップを抑制するために駆動軸２８に要求される要求トルクＴｄ＊に制限を加えてモータ２２の目標トルクＴｍ＊を設定する処理であり、図５のスリップ発生時処理ルーチンによって実行される。このスリップ発生時処理ルーチンが実行されると、電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、図２の駆動制御ルーチンのステップＳ１０４で計算した回転角加速度αがピーク値αｐｅａｋを超えているか否かを判定して（ステップＳ２００）、回転角加速度αがピーク値αｐｅａｋを超えているときにはピーク値αｐｅａｋをその回転角加速度αに更新する処理を行なう（ステップＳ２０２）。ここで、ピーク値αｐｅａｋは、基本的には、スリップの発生により回転角加速度αが上昇してピークを示すときの値であり、初期値としては値０が設定されている。したがって、回転角加速度αが上昇してピークに達するまでの間はピーク値αｐｅａｋを回転角加速度αの値に順次更新していき、回転角加速度αがピークに達した時点でその回転角加速度αがピーク値αｐｅａｋとして固定されることになる。こうしてピーク値αｐｅａｋが設定されると、このピーク値αｐｅａｋに基づいて発生したスリップを抑制するためにモータ２２から出力してもよいトルクの上限値であるトルク上限値Ｔｍａｘを設定する処理を行なう（ステップＳ２０４）。この処理は、実施例では、図６に例示するトルク上限値設定マップの横軸を回転角加速度αに置き換えて用いることにより行なった。このマップでは、図示するように、回転角加速度αが大きくなるほどトルク上限値Ｔｍａｘが小さくなる特性を有している。したがって、回転角加速度αが上昇してピーク値αｐｅａｋが大きくなるほど、即ちスリップの程度が大きいほど、トルク上限値Ｔｍａｘとして小さな値が設定され、その分モータ２２から出力されるトルクが制限されることになる。
【００３２】
こうして、トルク上限値Ｔｍａｘが設定されると、次に、このスリップ発生時処理ルーチンの実行が初回の実行であるか否かを判定する（ステップＳ２０６）。いま、スリップ発生時処理ルーチンの初回の実行を考えているから、初回の実行であると判定され、スリップが発生したときに駆動軸２８に出力されているトルクをスリップ発生トルクＴｍｓｌｉｐとして設定すると共に（ステップＳ２０８）、設定したトルク上限値Ｔｍａｘを調整するための調整トルクＴＬを初期トルクＴ０に設定する（ステップＳ２１０）。ここで、スリップ発生トルクＴｍｓｌｉｐは、実施例では、前回の図２の駆動制御ルーチンで設定されたモータ２２の前回目標トルクＴｍ＊を設定するものとした。また、初期トルクＴ０は、トルク上限値Ｔｍａｘによる駆動軸２８への要求トルクＴｄ＊に対する急激な制限を抑制するために設定されるトルクである。
【００３３】
こうして調整トルクＴＬが設定されると、設定した調整トルクＴＬが設定したトルク上限値Ｔｍａｘよりも大きいか否かを判定し（ステップＳ２２０）、調整トルクＴＬがトルク上限値Ｔｍａｘよりも大きいと判定されると、トルク上限値Ｔｍａｘを調整トルクＴＬとなるよう調整し（ステップＳ２２２）、調整したトルク上限値Ｔｍａｘと図２の駆動制御ルーチンのステップＳ１０２で設定された要求トルクＴｄ＊とのうち小さい方をモータ２２の目標トルクＴｍ＊として設定して（ステップＳ２２４）、本ルーチンを終了する。これにより、要求トルクＴｄ＊は調整トルクＴＬに調整されたトルク上限値Ｔｍａｘにより制限されて、モータ２２の目標トルクＴｍ＊が設定されることになるから、スリップを抑制させるために駆動軸２８に出力されるトルクが急激に制限されるのを防止でき、トルクショックを抑制することができる。なお、調整トルクＴＬがトルク上限値Ｔｍａｘ以下と判定されると、ステップＳ２０４で設定したトルク上限値Ｔｍａｘと図２の駆動制御ルーチンのステップＳ１０２で設定された要求トルクＴｄ＊とのうち小さい方をモータ２２の目標トルクＴｍ＊として設定して（ステップＳ２２４）、本ルーチンを終了する。
【００３４】
スリップ発生時処理ルーチンが繰り返し実行されて、ステップＳ２０６で初回の実行でないと判定されると、図４のスリップ判定処理ルーチンのステップＳ１６２の処理により路面が極低μ路の状態ではないとの判定がなされたか否かを判定し（ステップＳ２１２）、現時点では極低μ路の状態ではないとの判定がなされていないと判定されると、本ルーチンの実行が開始されてから所定時間が経過するまでは（ステップＳ２１４）、第１の値Ｔ１を前回の調整トルクＴＬから減じて調整トルクＴＬを更新し（ステップＳ２１６）、スリップ発生時処理ルーチンの実行が開始されてから所定時間が経過したときには（ステップＳ２１４）、第１の値Ｔ１よりも大きい値の第２の値Ｔ２を前回の調整トルクＴＬから減じて調整トルクＴＬを更新する（ステップＳ２１８）。このように、スリップ発生時処理ルーチンが繰り返し実行されるたびに、調整トルクＴＬを徐々に小さいトルクに更新していくから、駆動軸２８に出力されるトルクの制限に伴うショックを緩和させながら最終的にはステップＳ２０４で設定されたトルク上限値Ｔｍａｘをもってモータ２２の目標トルクＴｍ＊を制限して、スリップを収束させることができる。また、調整トルクＴＬの更新は、第１の値Ｔ１を前回の調整トルクＴＬから減じて行ない、時間の経過と共に第１の値Ｔ１よりも大きい値である第２の値Ｔ２を前回の調整トルクＴＬから減じて行なうから、スリップの収束性をより向上させることができる。ステップＳ２１２の処理で路面が極低μ路の状態ではないとの判定がなされたと判定されると、ステップＳ２０４で設定されたトルク上限値Ｔｍａｘまでモータ２２の目標トルクＴｍ＊を制限しなくてもスリップは収束可能であると判断して、調整トルクＴＬの更新を行なわずに、トルク上限値Ｔｍａｘを調整すると共に（ステップＳ２２０，２２２）、モータ２２の目標トルクＴｍ＊を設定する処理を行なって（ステップＳ２２４）、本ルーチンを終了する。これにより、駆動軸２８に出力されるトルクが過度に制限されることなく、スリップが収束することになる。以上が、スリップ発生時処理ルーチンの処理である。
【００３５】
スリップ収束時処理は、発生したスリップが収束したときに要求トルクＴｄ＊に掛けられていた制限を解除（緩和）するための処理であり、図７のスリップ収束時処理ルーチンにより実行される。スリップ収束時処理ルーチンが実行されると、電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、図５のスリップ発生時処理ルーチンのステップＳ２０８で設定されているスリップ発生トルクＴｍｓｌｉｐに所定の係数Ｋを乗じてトルク上限値Ｔｍａｘを設定し（ステップＳ３００）、図２の駆動制御ルーチンのステップＳ１０２で設定した要求トルクＴｄ＊を設定したトルク上限値Ｔｍａｘでガードする処理を行なう（ステップＳ３０２）。ここで、係数Ｋは、再スリップを防止するために値０〜値１の範囲内で設定される。そして、スリップ収束時処理ルーチンの初回の実行が開始されてから所定時間経過したか否かを判定する（ステップＳ３０４）。所定時間が経過していないと判定されると、そのまま本ルーチンを終了し、所定時間が経過したと判定されると、スリップ発生フラグＦ１とスリップ収束フラグＦ２を共に値０にリセットする処理を行なって（ステップＳ３０６）、本ルーチンを終了する。したがって、スリップ収束時処理ルーチンの初回の実行が開始されてから所定時間が経過するまでは、スリップが発生したときに駆動軸２８に出力されていたトルクに対して所定の割合のトルク（Ｔｍｓｌｉｐ・Ｋ）をもって要求トルクＴｄ＊が制限され、所定時間が経過したときに、トルク上限値Ｔｍａｘによる制限が完全に解除されて、モータ２２の目標トルクＴｍ＊として要求トルクＴｄ＊が設定されてモータ２２が駆動制御されることになる。
【００３６】
図８に、スリップの発生により駆動軸２８に出力するトルクを制限する際の駆動輪６２ａ，６２ｂの車輪速Ｖｆおよび非駆動輪６４ａ，６４ｂの車輪速Ｖｒと駆動軸２８の回転角加速度αとモータ２２の目標トルクＴｍ＊の時間変化の様子を説明する説明図である。図８中実線の車輪速Ｖｆおよび車輪速Ｖｒ，回転角加速度α，目標トルクＴｍ＊は、雪路などの低μ路を走行しているときにスリップが発生したときの時間変化の様子を示し、図８中破線の車輪速Ｖｆおよび車輪速Ｖｒ，回転角加速度α，目標トルクＴｍ＊は、氷盤などの極低μ路を走行しているときにスリップが発生したときの時間変化の様子を示す。雪路などの低μ路を走行しているときに駆動軸２８の回転角加速度αが時刻ｔ１に閾値αｓｌｉｐを超えてスリップが発生したと判定されると、それに伴って回転角加速度αに応じてトルク上限値Ｔｍａｘが設定される。このとき、まず、時刻ｔ２に初期トルクＴ０まで要求トルクＴｄ＊が制限されてモータ２２の目標トルクＴｍ＊が引き下げられ、その後、回転角加速度αがピークのときのトルク上限値Ｔｍａｘに向けて時間の経過と共に徐々にモータ２２の目標トルクＴｍ＊が引き下げられる。回転角加速度αが時刻ｔ３に負の所定値αｒｅｆ未満となると、路面は氷盤路などの極低μ路の状態ではないと判定されるから、そのときの要求トルクＴｄ＊の制限が維持されてモータ２２の目標トルクＴｍ＊は一定となる。そして、駆動輪６２ａ，６２ｂの車輪速Ｖｆと非駆動輪６４ａ，６４ｂの車輪速Ｖｒとの偏差である車輪速差ΔＶが時刻ｔ４に所定値Ｖｒｅｆ未満となってスリップが収束すると、要求トルクＴｄ＊の制限が解除されてモータ２２の目標トルクＴｍ＊は引き上げられていく。一方、氷盤路などの極低μ路を走行しているときに駆動軸２８の回転角加速度αが時刻ｔ１に閾値αｓｌｉｐを超えてスリップが発生したと判定されると、上述の雪路などの低μ路の走行時と同様に要求トルクＴｄ＊が制限されてモータ２２の目標トルクＴｍ＊が引き下げられる。路面が極低μ路の状態のときには回転角加速度αは負の所定値αｒｅｆ未満となることがないから、モータ２２の目標トルクＴｍ＊は回転角加速度αがピークのときのトルク上限値Ｔｍａｘまで引き下げられる。回転角加速度αが時刻ｔ５に負の値から上昇してゼロクロス点を横切ると、要求トルクＴｄ＊の制限が解除されてモータ２２の目標トルクＴｍ＊は引き上げられていく。
【００３７】
以上説明した実施例の自動車２０によれば、スリップの発生により駆動軸２８に出力されるトルクが制限されている最中に駆動軸２８の回転角加速度αに基づいて路面の状態を推定し、推定した路面の状態に基づいて駆動軸２８に出力されるトルクの制限を調整するから、路面の状態に拘わらず発生したスリップを効果的に収束させることができる。特に、路面が氷盤などの極低μ路の状態にあるか否かを識別可能に判定して、極低μ路の状態に対処するから、極低μ路を走行しているときに発生したスリップに対する収束性をより向上させることができる。
【００３８】
実施例の自動車２０では、路面が極低μ路の状態ではないと判定された以降（図５のスリップ発生時処理ルーチンのステップＳ２１２で肯定的な判定がなされた以降）は、トルク上限値Ｔｍａｘを調整するための調整トルクＴＬの更新を行なわずに判定された時点における駆動軸２８への要求トルクＴｄ＊に対する制限を維持するものとしたが、調整トルクＴＬが小さくなるよう更新して、回転角加速度αがピークに達したときに図５のマップを用いて設定されるトルク上限値Ｔｍａｘとなるまで駆動軸２８への要求トルクＴｄ＊に対する制限を大きくしていくものとしてもよい。
【００３９】
実施例の自動車２０では、スリップの発生に伴う駆動軸２８への要求トルクＴｄ＊に対する制限を時間の経過と共に徐々に大きくするものとしたが、スリップの発生に伴う要求トルクＴｄ＊に対する制限を一度で行なうものとしてもよい。また、実施例の自動車２０では、駆動軸２８への要求トルクＴｄ＊に対する制限を時間の経過と共に大きくなる比率をもって徐々に大きくするものとしたが、駆動軸２８への要求トルクＴｄ＊に対する制限を一定の比率をもって時間の経過と共に徐々に大きくするものとしてもよい。
【００４０】
実施例の自動車２０では、路面が極低μ路の状態ではないと判定されたとき、駆動輪６２ａ，６２ｂの車輪速Ｖｆと非駆動輪６４ａ，６４ｂの車輪速Ｖｒとの偏差（車輪速差ΔＶ）に基づいて要求トルクＴｄ＊に対する制限を解除（緩和）するものとしたが、回転角加速度αに基づいて要求トルクＴｄ＊に対する制限を解除するものとしてもよい。例えば、回転角加速度αが負の値（ゼロ未満）となってから所定時間が経過したときや回転角加速度αが負の所定値αｒｅｆ未満となったとき、回転角加速度αが負の所定値αｒｅｆ未満となってから所定時間が経過したときなどのタイミングで要求トルクＴｄ＊に対する制限を解除するものとしてもよい。
【００４１】
実施例の自動車２０では、路面が極低μ路の状態であると判定されたとき、回転角加速度αが負の値から上昇してゼロを横切るタイミングで駆動軸２８に出力されるトルクの制限を解除するものとしたが、回転角加速度αが負の値から上昇している途中における何れのタイミングで駆動軸２８に出力されるトルクの制限を解除するものとしても差し支えない。
【００４２】
実施例の自動車２０では、駆動軸２８に出力されるトルクを制限している最中に駆動軸２８の回転角加速度αが負の所定値αｒｅｆ未満となったか否かを判定することにより路面の状態を推定するものとしたが、他の手法を用いて路面の状態を推定するものとしてもよい。例えば、駆動軸２８の回転角加速度αの負のピークを検出し、この負のピークの大きさに基づいて路面の状態を判定するものとしてもよい。また、回転角加速度αの代わりに或いは回転角加速度αと併せて駆動輪６２ａ，６２ｂの車輪速Ｖｆなどを用いて路面の状態を推定するものとしてもよい。
【００４３】
実施例では、駆動輪６２ａ，６８ｂに接続された駆動軸に直接的に動力の出力が可能に機械的に接続されたモータ２２を備える自動車２０に適用して説明したが、駆動軸に動力の出力が可能な電動機を備える車両であれば、如何なる構成の車両に適用するものとしても構わない。例えば、エンジンと、エンジンの出力軸に接続されたジェネレータと、ジェネレータからの発電電力を用いて駆動軸に動力を出力するモータとを備えるいわゆるシリーズ型のハイブリッド自動車に適用するものとしてもよい。また、図９に示すように、エンジン１２２と、エンジン１２２に接続されたプラネタリギヤ１２６と、プラネタリギヤ１２６に接続された発電可能なモータ１２４と、同じくプラネタリギヤ１２６に接続されると共に駆動輪６２ａ，６２ｂに接続された駆動軸に動力が出力可能に駆動軸に機械的に接続されたモータ２２とを備えるいわゆる機械分配型のハイブリッド自動車１２０に適用することもできるし、図１０に示すように、エンジンの２２２の出力軸に接続されたインナーロータ２２４ａと駆動輪６２ａ，６２ｂに接続された駆動軸に取り付けられたアウターロータ２２４ｂとを有しインナーロータ２２４ａとアウターロータ２２４ｂとの電磁的な作用により相対的に回転するモータ２２４と、駆動軸に動力が出力可能に駆動軸に機械的に接続されたモータ２２と備えるいわゆる電気分配型のハイブリッド自動車２２０に適用することもできる。或いは、図１１に示すように、駆動輪６２ａ，６２ｂに接続された駆動軸に変速機３２４（無段変速機や有段の自動変速機など）を介して接続されたモータ２２と、クラッチＣＬを介してモータ２２の回転軸と接続されたエンジン３２２とを備えるハイブリッド自動車３２０に適用することもできる。このとき、駆動輪にスリップが発生したときの制御としては、制御における出力応答性の速さなどから主に駆動軸に機械的に接続されたモータを制御することにより駆動軸に出力されるトルクを制限するが、このモータの制御と協調して他のモータを制御したりエンジンを制御したりするものとしてもよい。
【００４４】
以上、本発明の実施の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である自動車２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】実施例の自動車２０の電子制御ユニット７０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図３】アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴｄ＊との関係を示すマップである。
【図４】実施例の自動車２０の電子制御ユニット７０により実行されるスリップ判定処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図５】実施例の自動車２０の電子制御ユニット７０により実行されるスリップ発生時処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図６】駆動軸２８の回転角加速度αとトルク上限値Ｔｍａｘとの関係を示すマップである。
【図７】実施例の自動車２０の電子制御ユニット７０により実行されるスリップ収束時処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図８】スリップの発生により駆動軸２８に出力するトルクを制限する際の駆動輪６２ａ，６２ｂの車輪速Ｖｆおよび非駆動輪６４ａ，６４ｂの車輪速Ｖｒと駆動軸２８の回転角加速度αとモータ２２の目標トルクＴｍ＊の時間変化の様子を示す説明図である。
【図９】変形例の自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。
【図１０】変形例の自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。
【図１１】変形例の自動車３２０の構成の概略を示す構成図である。
【符号の説明】
２０，１２０，２２０，３２０ 自動車、２２ モータ、２４ インバータ回路、２６ バッテリ、２８ 駆動軸、２９ ディファレンシャルギヤ、３２ 回転位置検出センサ、５２ 車速センサ、５４ 勾配センサ、５６ 蛇角センサ、６２ａ，６２ｂ 駆動輪、７０ 電子制御ユニット、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、１２２，２２２，３２２ エンジン、１２４ モータ、１２６ プラネタリギヤ、２２４ モータ、２２４ａ インナロータ、２２４ｂ アウタロータ、３２４ 変速機。
Claims (18)
- 駆動輪に接続された駆動軸に動力を出力可能な原動機を備える車両であって、
前記駆動輪の空転によるスリップを検出するスリップ検出手段と、
該スリップ検出手段によりスリップが検出されたとき、前記駆動軸に出力されるトルクが制限されるよう前記原動機を駆動制御する制御手段と、
前記駆動軸の回転状態を検出する回転状態検出手段と、
該制御手段によるトルクの制限の最中に前記回転状態検出手段により検出された駆動軸の回転状態に基づいて走行路面の状態を推定する路面状態推定手段と、
該推定された走行路面の状態に基づいて前記制御手段によるトルクの制限を調整するトルク制限調整手段と
を備える車両。 - 請求項１記載の車両であって、
前記回転状態検出手段は、前記駆動軸の回転角加速度を検出する回転角加速度検出手段であり、
前記路面状態推定手段は、前記検出された駆動軸の回転角加速度に基づいて前記走行路面の状態を推定する手段である
車両。 - 請求項２記載の車両であって、
前記スリップ検出手段は、前記回転角加速度検出手段により検出された駆動軸の回転角加速度に基づいてスリップを検出する手段であり、
前記制御手段は、前記検出された駆動軸の回転角加速度に基づいて制限トルクを設定し、該設定した制限トルクに基づいて前記原動機を駆動制御する手段である
車両。 - 前記制御手段は、前記検出された駆動軸の回転角加速度が大きくなるほど制限が大きくなる傾向に前記制限トルクを設定する手段である請求項３記載の車両。
- 前記制御手段は、時間の経過と共に段階的に前記設定した制限トルクまで前記駆動軸に出力されるトルクが制限されるよう前記原動機を駆動制御する手段である請求項３または４記載の車両。
- 前記制御手段は、時間の経過と共に大きくなる制限比率をもって前記駆動軸に出力されるトルクが制限されるよう前記原動機を駆動制御する手段である請求項５記載の車両。
- 前記路面状態推定手段は、前記走行路面の状態として少なくとも氷盤などの摩擦係数が極めて小さい極低μ路か否かを識別可能に推定する手段である請求項１ないし６いずれか記載の車両。
- 前記路面状態推定手段は、前記検出された回転角加速度が負の所定値を下回ったときには前記極低μ路でないと推定し、前記検出された回転角加速度が前記負の所定値を下回らなかったときには前記極低μ路と推定する手段である請求項７記載の車両。
- 前記トルク制限調整手段は、前記路面状態推定手段により前記走行路面の状態として前記極低μ路でないと推定されたときには、前記設定した制限トルクに拘わらず該極低μ路でないと推定した時点における前記制御手段によるトルクの制限が維持されるよう前記原動機を駆動制御する手段である請求項３に係る請求項７または８記載の車両。
- 前記トルク制限調整手段は、前記路面状態推定手段により推定された走行路面の状態に応じた態様をもって前記駆動軸に出力されるトルクの制限を解除する手段である請求項７ないし９いずれか記載の車両。
- 請求項１０記載の車両であって、
前記車両の駆動輪の回転角速度と非駆動輪の回転角速度とを検出する回転角速度検出手段を備え、
前記トルク制限調整手段は、前記路面状態推定手段により前記路面状態として前記極低μ路でないと推定されたときには、前記検出された駆動輪の回転角速度と非駆動輪の回転角速度とに基づいて前記駆動軸に出力されるトルクの制限を解除する手段である
車両。 - 前記トルク制限調整手段は、前記駆動輪の回転角速度と前記非駆動輪の回転角速度との偏差が所定偏差以下となったときに、前記トルクの制限を解除する手段である請求項１１記載の車両。
- 前記トルク制限調整手段は、時間の経過と共に段階的に前記トルクの制限を解除する手段である請求項１１または１２記載の車両。
- 前記トルク制限調整手段は、アクセル操作量が多いほど短時間で前記トルクの制限を解除する手段である請求項１３記載の車両。
- 前記トルク制限調整手段は、前記路面状態推定手段により前記走行路面の状態として前記極低μ路と推定されたときには、前記検出される回転角加速度が負の回転角加速度から上昇する途中の所定のタイミングをもって前記トルクの制限を解除する手段である請求項２に係る請求項１０ないし１４いずれか記載の車両。
- 前記所定のタイミングは、前記検出される回転角加速度が負から正へ移行するタイミングである請求項１５記載の車両。
- 請求項１ないし１６いずれか記載の車両であって、
前記路面状態推定手段は、前記走行路面の状態として前記前記回転状態検出手段により検出された駆動軸の回転状態に基づいて前記スリップ検出手段により検出されたスリップの収束状態を判定する手段であり、
前記トルク制限調整手段は、前記判定されたスリップの収束状態に基づいて前記制御手段によるトルクの制限を調整する手段である
車両。 - 駆動輪に接続された駆動軸に動力を出力可能な原動機を備える車両の制御方法であって、
（ａ）前記駆動輪の空転によるスリップを検出するステップと、
（ｂ）該ステップ（ａ）スリップが検出されたとき、前記駆動軸に出力されるトルクが制限されるよう前記原動機を駆動制御するステップと、
（ｃ）前記駆動軸の回転状態を検出するステップと、
（ｄ）該ステップ（ｂ）によるトルクの制限の最中に前記ステップ（ｃ）により検出された駆動軸の回転状態に基づいて走行路面の状態を推定するステップと、
（ｅ）該推定された走行路面の状態に基づいて前記ステップ（ｂ）によるトルクの制限を調整するステップと
を備える車両の制御方法。
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