JP2008199847A - 駆動力制御装置及び車輪の摩擦情報推定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トラクションドライブ方式による動力伝達装置において、車輪と路面との間のスリップ率や摩擦係数の推定精度を向上させること。
【解決手段】駆動装置ＤＴは、回転要素間に介在させた伝達油によって動力を伝達する減速装置ＲＧを介して電動機ＭＧの発生する動力を車輪Ｗに伝達する。車輪Ｗと路面ＧＬとの間のスリップ率及び摩擦係数は、次の手順で求められる。まず、減速装置ＲＧが備える回転要素間の滑り率に基づいて減速装置ＲＧの減速比を求める。そして、この減速比を用いて、車輪Ｗの慣性モーメントを電動機ＭＧの回転軸Ｚｍ上の等価慣性モーメントに換算する。そして、この等価慣性モーメントを用いて車輪Ｗと路面ＧＬとの間のスリップ率及び摩擦係数を求める。
【選択図】 図５

Description

本発明は、回転要素間に介在させたトラクション油（伝達油）によって動力を伝達する動力伝達装置に関する。

車両の走行安定性や走行性能を向上させるため、いわゆるトラクションコントロールに代表される駆動力制御が行われている。特許文献１には、車輪の駆動トルク、車輪の接地荷重、車輪の慣性質量等を用いて、車輪と路面との間のスリップ率や車輪と路面との間の摩擦係数を求め、車輪の目標制駆動トルクを制限する技術が開示されている。

特開２００６−３４０１２号公報

ところで、例えばローラのような回転要素を互いに接触させるとともに、回転要素間に介在させた伝達油のせん断力によって、接触させた回転要素間で動力を伝達する動力伝達方式がある。このような動力伝達方式を、トラクションドライブ方式という。トラクションドライブ方式を用いれば、歯車を用いた動力伝達装置と比較して、高い減速比や装置のコンパクト化を達成できる動力伝達装置を実現できる。

しかし、トラクションドライブ方式は、伝達油のせん断力によって動力を伝達するため、動力を伝達する回転要素同士の間に滑りが発生する場合があるため、動力伝達装置の減速比は一意に決定できない。ここで、駆動力制御に用いる車輪と路面との間のスリップ率や車輪と路面との間の摩擦係数は、車輪の慣性モーメントを、減速装置の減速比を用いて動力発生手段の軸上に換算した等価慣性モーメントを用いて決定される。

トラクションドライブ方式は、上述した理由から、動力伝達装置の減速比が一意に決定できないため、等価慣性モーメントも一意に決定できない。その結果、トラクションドライブ方式を用いる動力伝達手段を用いる場合、等価慣性モーメントが一義的に決定できない結果、車輪と路面との間のスリップ率や車輪と路面との間の摩擦係数の推定精度が低下するという問題がある。特許文献１に開示されている技術では、この点について言及されておらず、改善の余地がある。

この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、いわゆるトラクションドライブ方式による動力伝達装置において、車輪と路面との間のスリップ率や車輪と路面との間の摩擦係数といった車輪と路面との間における摩擦情報の推定精度を向上させることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る駆動力制御装置は、回転要素間に介在させた流体によって動力を伝達する動力伝達装置を介して動力発生手段の発生する動力を車輪に伝達する駆動装置を制御するものであり、前記動力伝達装置が備える回転要素間の滑り率を求める滑り率演算部と、前記滑り率に基づいて前記動力伝達装置の減速比を求める減速比演算部と、前記減速比演算部が求めた減速比に基づいて、前記車輪と前記車輪が接する路面との間の摩擦に関する摩擦情報を演算する摩擦情報演算部と、前記摩擦情報演算部が求めた前記摩擦情報に基づいて、前記車輪の駆動力を求める駆動力演算部と、を含むことを特徴とする。

この駆動力制御装置は、動力伝達装置が備える回転要素間における滑りを考慮して、車輪と路面との間のスリップ率や摩擦係数といった車輪と路面との間における摩擦情報を求めることができる。その結果、いわゆるトラクションドライブ方式による動力伝達装置において、車輪と路面との間における摩擦情報の推定精度を向上させることができ、駆動力制御の精度も向上する。

本発明の好ましい態様としては、前記摩擦情報演算部は、前記動力発生手段の出力が増加する場合にのみ、前記動力伝達装置が備える回転要素間の滑り率に基づいて求められた前記動力伝達装置の減速比に基づいて、前記車輪と前記車輪が接する路面との間の摩擦に関するパラメータを演算することが望ましい。

本発明の好ましい態様としては、前記滑り率演算部は、動力を伝達する前記回転要素同士の接触部における前記回転要素の接線力と前記接触部における垂直力との比に基づいて決定されるトラクション係数と、前記滑り率との関係に基づいて前記滑り率を求めることが望ましい。

本発明の好ましい態様としては、前記滑り率演算部は、前記動力伝達装置が備える回転要素間に介在する流体の温度に応じて、前記滑り率を変更することが望ましい。

本発明の好ましい態様としては、前記滑り率演算部は、前記流体の温度が高くなるにしたがって、同じトラクション係数における前記滑り率の値を大きくすることが望ましい。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る車輪の摩擦情報推定装置は、回転要素間に介在させた流体によって動力を伝達する動力伝達装置を介して動力発生手段の発生する動力を車輪に伝達する駆動装置において、前記車輪と路面との間の摩擦情報を求めるものであり、前記動力伝達装置が備える回転要素間の滑り率を求める滑り率演算部と、前記滑り率に基づいて前記動力伝達装置の減速比を求める減速比演算部と、前記減速比演算部が求めた減速比に基づいて、前記車輪と前記車輪が接する路面との間の摩擦に関する摩擦情報を求める摩擦情報演算部と、を含むことを特徴とする。

この車輪の摩擦情報推定装置は、動力伝達装置が備える回転要素間における滑りを考慮して、車輪と路面との間のスリップ率や摩擦係数といった車輪と路面との間における摩擦情報を求めることができる。その結果、いわゆるトラクションドライブ方式による動力伝達装置において、車輪と路面との間における摩擦情報の推定精度を向上させることができる。

本発明の好ましい態様としては、前記摩擦情報演算部は、前記動力発生手段の出力が増加する場合にのみ、前記動力伝達装置が備える回転要素間の滑り率に基づいて求められた前記動力伝達装置の減速比に基づいて、前記車輪と前記車輪が接する路面との間の摩擦に関するパラメータを演算することが望ましい。

本発明の好ましい態様としては、前記滑り率演算部は、動力を伝達する前記回転要素同士の接触部における前記回転要素の接線力と前記接触部における垂直力との比に基づいて決定されるトラクション係数と、前記滑り率との関係に基づいて前記滑り率を求めることが望ましい。

本発明の好ましい態様としては、前記滑り率演算部は、前記動力伝達装置が備える回転要素間に介在する流体の温度に応じて、前記滑り率を変更することが望ましい。

本発明に係る駆動力制御装置及び車輪の摩擦情報推定装置は、いわゆるトラクションドライブ方式による動力伝達装置において、車輪と路面との間のスリップ率や車輪と路面との間の摩擦係数といった車輪と路面との間における摩擦情報の推定精度を向上させることができる。

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この発明を実施するための最良の形態（以下実施形態という）によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。

以下においては、動力発生手段に電動機を用いる、いわゆる電気自動車に本発明を適用した場合について説明するが、本発明の適用対象はこれに限られるものではない。また、動力発生手段は電動機に限られるものではなく、内燃機関でもよく、内燃機関と電動機とを組み合わせた、いわゆるハイブリッドの動力発生手段を用いてもよい。

ここで、駆動力制御とは、車両が備える車輪の駆動力又は制動力を制御することにより、車両の安定性を向上させたり、車両の走行性能を向上させたりする制御をいう。駆動力制御には、例えば、車輪と路面との間に滑りが生じた場合に車輪の駆動力を抑制する、いわゆるトラクションコントロールや、車両の旋回性能を向上させたり、車両のスピンを抑制したりするため左右の車輪間で駆動力を異ならせる駆動力配分制御等がある。

本実施形態は、回転要素間に介在させた流体（例えばトラクション油）によって動力を伝達する動力伝達装置において、動力伝達装置が備える回転要素間の滑り率に基づいて前記動力伝達装置の減速比を補正し、補正した減速比に基づいて、車輪と路面との間の摩擦情報を求める点に特徴がある。以下の説明においては、動力伝達装置として、入力される動力発生手段の回転数を減速して車輪に出力する減速装置を対象とする。なお、動力伝達装置は、入力回転数を増速して出力するものであってもよい。また、回転数は、単位時間あたりの回転数である（以下の実施形態でも同様）。

図１は、本実施形態に係る走行装置を備える車両の構成を示す概略図である。図１に示す車両１は、電動機のみを動力発生手段とする。車両１は、動力発生手段として、左前電動機３ｆｌ、右前電動機３ｆｒ、左後電動機３ｒｌ、右後電動機３ｒｒを備えている。そして、左前電動機３ｆｌは左側前輪２ｆｌを、右前電動機３ｆｒは右側前輪２ｆｒを、左後電動機３ｒｌは左側後輪２ｒｌを、右後電動機３ｒｒは右側後輪２ｒｒを駆動する。このように、この車両１は、すべての車輪が駆動輪となる全輪駆動形式となっている。

本実施形態において、電動機ＭＧと車輪Ｗとは、減速装置ＲＧを介して接続される。減速装置ＲＧは、各電動機及び各車輪に対して設けられる。すなわち、左前電動機３ｆｌと左側前輪２ｆｌとの間には左前減速装置１０ｆｌが設けられ、右前電動機３ｆｒと右側前輪２ｆｒとの間には右前減速装置１０ｆｒが設けられ、左後電動機３ｒｌと左側後輪２ｒｌとの間には左後減速装置１０ｒｌが設けられ、右後電動機３ｒｒと右側後輪２ｒｒとの間には右後減速装置１０ｒｒが設けられる。一般に、電動機は小型化するとトルクが低下するが、減速装置ＲＧを設けることによって電動機ＭＧのトルクを増加させることができる。その結果、車両１が搭載する電動機ＭＧを小型化することができる。

本実施形態において、左前電動機３ｆｌ、右前電動機３ｆｒ、左後電動機３ｒｌ、右後電動機３ｒｒ、及び左前減速装置１０ｆｌ、右前減速装置１０ｆｒ、左後減速装置１０ｒｌ、右後減速装置１０ｒｒは、左側前輪２ｆｌ、右側前輪２ｆｒ、左側後輪２ｒｌ、右側後輪２ｒｒのホイール内に配置される、いわゆるインホイール形式の構成となっている。以下の説明において、４台の電動機を区別しない場合には、単に電動機ＭＧといい、４輪を区別しない場合には、単に車輪Ｗといい、４台の減速装置を区別しない場合には、単に減速装置ＲＧという。

左前電動機３ｆｌと左前減速装置１０ｆｌと左側前輪２ｆｌとは、左前駆動装置１００ｆｌを構成し、右前電動機３ｆｒと右前減速装置１０ｆｒと右側前輪２ｆｒとは右前駆動装置１００ｆｒを構成する。また、左後電動機３ｒｌと左後減速装置１０ｒｌと左側後輪２ｒｌとは左後駆動装置１００ｒｌを構成し、右後電動機３ｒｒと右後減速装置１０ｒｒと右側後輪２ｒｒとは右後駆動装置１００ｒｒを構成する。４台の駆動装置を区別しない場合には、単に駆動装置ＤＴという。このように、本実施形態に係る車両１は、４台の駆動装置ＤＴによって走行する。

本実施形態において、左前電動機３ｆｌ、右前電動機３ｆｒ、左後電動機３ｒｌ、右後電動機３ｒｒは、ＥＣＵ（Engine Control Unit）５０によってそれぞれ独立に制御される。これによって、左側前輪２ｆｌ、右側前輪２ｆｒ、左側後輪２ｒｌ、右側後輪２ｒｒそれぞれの駆動力が独立して制御される。また、左側前輪２ｆｌの駆動力と、右側前輪２ｆｒの駆動力と、左側後輪２ｒｌの駆動力と、右側後輪２ｒｒの駆動力との配分比は、必要に応じてＥＣＵ５０によって変更することができる。これによって、旋回時において内外輪や前後輪の回転数差を設けて内外輪や前後輪の回転数差を吸収したり、トラクションコントロール等の駆動力制御を実行したりすることができる。

左前電動機３ｆｌ、右前電動機３ｆｒ、左後電動機３ｒｌ、右後電動機３ｒｒには、それぞれ左前電動機用レゾルバ４０ｆｌ、右前電動機用レゾルバ４０ｆｒ、左後電動機用レゾルバ４０ｒｌ、右後電動機用レゾルバ４０ｒｒによって回転角度や回転速度が検出される。左前電動機用レゾルバ４０ｆｌ、右前電動機用レゾルバ４０ｆｒ、左後電動機用レゾルバ４０ｒｌ、右後電動機用レゾルバ４０ｒｒの出力は、動力発生手段制御装置である電動機用ＥＣＵ８に取り込まれて、左前電動機３ｆｌ、右前電動機３ｆｒ、左後電動機３ｒｌ、右後電動機３ｒｒの制御に用いられる。ここで、４輪を区別しない場合には、単にレゾルバＱという。

左前電動機３ｆｌ、右前電動機３ｆｒ、左後電動機３ｒｌ、右後電動機３ｒｒは、電動機制御回路６に接続されている。電動機制御回路６には、図１に示す車両１が搭載する、例えばニッケル−水素電池や鉛蓄電池等の車載電源７が接続されており、必要に応じて、車載電源７から左前電動機３ｆｌ、右前電動機３ｆｒ、左後電動機３ｒｌ、右後電動機３ｒｒを駆動するための電力が供給される。電動機制御回路６は、Ｗ、Ｖ、Ｕの三相電流を発生させるための３つのインバータ回路より構成されている。インバータ回路は、ＥＣＵ５０からの指令に基づいて電動機用ＥＣＵ８が制御する。これによって、左前電動機３ｆｌ、右前電動機３ｆｒ、左後電動機３ｒｌ、右後電動機３ｒｒが駆動制御される。

本実施形態においては、アクセル開度センサ４２によって検出されるアクセル５の開度によって、左前電動機３ｆｌ、右前電動機３ｆｒ、左後電動機３ｒｌ、右後電動機３ｒｒの出力が制御されて、駆動装置ＤＴの駆動力が制御される。その結果、車両１の総駆動力ＦＤ＿ａｌｌが制御される。なお、本実施形態においては、一組のインバータ回路によって１台の電動機が制御される。車両１は４台の電動機、すなわち、左前電動機３ｆｌ、右前電動機３ｆｒ、左後電動機３ｒｌ、右後電動機３ｒｒを備えるため、これらを制御するために、電動機制御回路６には４組のインバータ回路が備えられる。

左前電動機３ｆｌ、右前電動機３ｆｒ、左後電動機３ｒｌ、右後電動機３ｒｒが車両１の動力発生手段として用いられる場合、車載電源７の電力が電動機制御回路６を介して供給される。また、例えば車両１の減速時には、左前電動機３ｆｌ、右前電動機３ｆｒ、左後電動機３ｒｌ、右後電動機３ｒｒが発電機として機能して回生発電を行い、これによって回収したエネルギーを車載電源７に蓄える。これは、ブレーキ信号やアクセルオフ等の信号に基づいて、ＥＣＵ５０が電動機制御回路６を制御することにより実現される。

ＥＣＵ５０は、本実施形態に係る駆動装置ＤＴの駆動力を制御したり、制動時には、電動機ＭＧにより電力を回生したりする。車両１が備える通信回線９には、レゾルバＱ、アクセル開度センサ４２、ヨーセンサ４３、車速センサ４４、操舵角センサ４５等が接続されている。そして、ＥＣＵ５０は、通信回線９を介して、駆動装置ＤＴの制御に必要な情報をこれらのセンサ類から取得する。また、後述するように、ＥＣＵ５０には駆動力制御装置３０及び車輪の摩擦情報推定装置３０Ｃが備えられており、本実施形態に係る駆動制御や車輪の摩擦情報の推定方法を実行する。なお、本実施形態において、駆動力制御装置３０は、ＥＣＵ５０の一機能として実現される。

図２は、本実施形態に係る車両の駆動装置支持構造の構成例を示す説明図である。図２に示す駆動系支持構造は、車両１の前輪、すなわち左側前輪２ｆｌ及び右側前輪２ｆｒの支持構造である。本実施形態に係る車両１を走行させる駆動装置ＤＴは、電動機ＭＧと、減速装置ＲＧと、車輪Ｗとで構成される。本実施形態に係る車両１では、駆動装置ＤＴに、いわゆるインホイール形式を採用するので、電動機ＭＧ、減速装置ＲＧ及び車輪Ｗは、懸架装置１Ｓのばね下構造物、すなわち、懸架装置１Ｓのばね２０Ｓよりも鉛直方向下方に存在する構造物となる。

電動機ＭＧ、減速装置ＲＧは、懸架装置１Ｓを構成する取付リンク２４に取り付けられる。減速装置ＲＧの回転軸（減速装置回転軸）ＲＧｓには車輪Ｗが取り付けられるので、車輪Ｗは、減速装置ＲＧを介して取付リンク２４に取り付けられる。本実施形態においては、減速装置ＲＧのリングローラ１０Ｒが取付リンク２４に固定される。そして、減速装置ＲＧには電動機ＭＧの回転軸（電動機回転軸）ＭＧｓが接続され、減速装置ＲＧの回転軸（減速装置回転軸）ＲＧｓには車輪Ｗが取り付けられる。これによって、電動機ＭＧの回転数を減速装置ＲＧで減速して、車輪Ｗを駆動する。

図２に示すように、本実施形態において、懸架装置１Ｓには、いわゆるストラット形式が用いられている。減衰力発生手段であるダンパー２０の一方の端部にはアッパーマウント２０Ｕが設けられ、これを介してダンパー２０が車両本体１Ｂに取り付けられる。ダンパー２０の他方の端部には、ブラケット２０Ｂが設けられている。

ダンパー２０のブラケット２０Ｂは、取付リンク２４に設けられる取付リンクブラケット２４ｂに取り付けられる。また、取付リンク２４のピポット部２４ｐは、トランスバースリンク２２のピボット受け２８と組み合わされ、ピン結合される。これによって、取付リンク２４とトランスバースリンク２２とが連結される。なお、取付リンク２４のピポット部２４ｐは、取付リンク２４に取り付けられる電動機ＭＧの電動機回転軸ＭＧｓに対して、取付リンクブラケット２４ｂとほぼ対称となる位置に設けられる。

このような構成により、懸架装置１Ｓを構成するダンパー２０とトランスバースリンク（ロワーアーム）２２とは、取付リンク２４によって連結される。そして、電動機ＭＧ、減速装置ＲＧ及び車輪Ｗは、取付リンク２４を介して懸架装置１Ｓに取り付けられ、車両１の車両本体１Ｂに支持される。

トランスバースリンク２２は、車両取付部２７で車両本体１Ｂに取り付けられている。そして、取付リンク２４が上下方向（図２中のＹ方向、以下同様）に動作することにより、車両取付部２７の揺動軸Ｚｓｆを中心として揺動運動する。ここで、上下方向とは、重力の作用方向と平行な方向である。

取付リンク２４に取り付けられる減速装置ＲＧの減速装置回転軸ＲＧｓには、ブレーキローター２１及びホイール１３が取り付けられる。ホイール１３には空気入りタイヤ２３が取り付けられて、車輪Ｗとなる。路面ＧＬから車輪Ｗへの入力によって、ホイール１３は上下方向に動作する。ホイール１３は減速装置回転軸ＲＧｓに取り付けられており、また、電動機ＭＧと減速装置ＲＧとは取付リンク２４に取り付けられているので、ホイール１３が上下方向に動作すると、電動機ＭＧ及び減速装置ＲＧは、取付リンク２４とともに上下方向に動作する。ばね下構造物である車輪Ｗ、電動機ＭＧ等が上下方向に動作することによる車両本体１Ｂへの入力は、懸架装置１Ｓのばね２０Ｓ及びダンパー２０で吸収される。

図３−１は、本実施形態に係る減速装置の構造を示す模式図である。図３−２は、本実施形態に係る減速装置が備える回転要素間の拡大図である。図４−１、図４−２は、本実施形態に係る駆動装置のスケルトン図である。図１に示す、本実施形態に係る車両１が備える駆動装置ＤＴは、電動機ＭＧが発生する動力を、減速装置ＧＲを介して車輪Ｗへ伝達する。減速装置ＧＲは、回転要素であるローラ同士の間に介在する流体のせん断力によって、ローラ間で動力を伝達する、いわゆるトラクションドライブ方式を採用する。

ローラ同士の間に介在する流体は、いわゆるトラクション油（以下伝達油という）が用いられる。ここで、伝達油のせん断力は、速度勾配に応じて発生する。このように、本実施形態に係る駆動装置ＤＴは、回転要素間に介在させた伝達油によって動力を伝達する動力伝達装置である減速装置ＲＧを介して、動力発生手段である電動機ＭＧの発生する動力（トルク）を車輪Ｗに伝達する。

図３−１に示すように、減速装置ＲＧは、複数種類の回転要素で構成されるトラクション遊星ローラであり、基本的な構成は、遊星歯車装置と同様である。減速装置ＲＧは、サンローラ１０Ｓと、ピニオンローラ１０Ｐと、キャリア１０Ｃと、リングローラ１０Ｒとを回転要素として備える。すなわち、減速装置ＲＧは４種類の回転要素を備えて構成される。リングローラ１０Ｒの内周部には、キャリア１０Ｃによって回転可能に支持された複数（本実施形態では３個）のピニオンローラ１０Ｐが等間隔に配置される。また、サンローラ１０Ｓの外周部には、複数のピニオンローラ１０Ｐが等間隔で配置される。キャリア１０Ｃは、複数のピニオンローラ１０Ｐの回転軸１０ＰＳを支持して、サンローラ１０Ｓに対するピニオンローラ１０Ｐの公転を取り出す部材である。

減速装置ＲＧは、サンローラ１０Ｓとピニオンローラ１０Ｐとの間、ピニオンローラ１０Ｐとリングローラ１０Ｒとの間で動力を伝達する。図３−２に示すように、減速装置ＲＧは、サンローラ１０Ｓとピニオンローラ１０Ｐとの間に伝達油ＴＦを介在させ、伝達油ＴＦの摩擦力によってサンローラ１０Ｓとピニオンローラ１０Ｐとの間で動力を伝達する。ピニオンローラ１０Ｐとリングローラ１０Ｒとの間も同様である。伝達油ＴＦは、回転要素同士の接触部に生じる高い圧力のもとでガラス状に固化する性質を持っており、サンローラ１０Ｓとピニオンローラ１０Ｐとの間や、ピニオンローラ１０Ｐとリングローラ１０Ｒとの間で、動力を伝達する。

このように、トラクション遊星ローラで構成される減速装置ＲＧは、回転要素間で動力を伝達するため、回転要素間の接触部に高い圧力を発生させる。このために、サンローラ１０Ｓとピニオンローラ１０Ｐとは、リングローラ１０Ｒの内周部へ、しまり嵌めのような状態で配置される。また、減速装置ＲＧが備える回転要素間に、サブミクロンオーダーの伝達油ＴＦの油膜を形成して、回転要素間で動力を伝達する。このため、サンローラ１０Ｓの表面、ピニオンローラ１０Ｐの表面、リングローラ１０Ｒの内周部の表面は、極めて高い精度で、かつ極めて滑らかに仕上げてある。

図４−１、図４−２に示すように、本実施形態の駆動装置ＤＴでは、減速装置ＲＧのサンローラ１０Ｓに電動機ＭＧの出力軸３Ｓを接続する。そして、図４−１に示すように、減速装置ＲＧのリングローラ１０Ｒを静止系Ｓに固定して、キャリア１０Ｃに接続した車輪Ｗを駆動するか、図４−２に示すように、減速装置ＲＧのキャリア１０Ｃを静止系Ｓに固定して、リングローラ１０Ｒに接続した車輪Ｗを駆動する。いずれの場合でも、サンローラ１０Ｓから入力される電動機ＭＧの回転数が減速されて、キャリア１０Ｃあるいはリングローラ１０Ｒへ出力される。

本実施形態において、図４−１に示す駆動装置ＤＴの構成を実現する場合、上述した図２に示す懸架装置１Ｓにおいて、減速装置ＲＧのリングローラ１０Ｒを、静止系である取付リンク２４に固定する。これによって、電動機回転軸ＭＧｓの回転数を減速して車輪Ｗを駆動する。また、図４−２に示す駆動装置ＤＴの構成を実現する場合には、減速装置ＲＧのキャリア１０Ｃを、静止系である取付リンク２４に固定し、減速装置ＲＧのリングローラ１０Ｒに車輪Ｗを取り付ける。

本実施形態の減速装置ＲＧに用いるトラクション遊星ローラは、歯車式の遊星ギヤと比較して、減速比を大きくとることができる。このため、より高い回転数で電動機を用いることができる。本実施形態においては、トラクション遊星ローラを用いる減速装置ＲＧにより、大きな減速比が確保できるので、小型の電動機を高い回転数で用いることができる。その結果、車両１の駆動装置ＤＴが備える電動機ＭＧを小型化することができる。これによって、本実施形態に係る駆動装置ＤＴのようにインホイール形式を用いる場合には、ばね下質量を軽減して、車両１の走行性能を向上させたり、乗り心地を向上させたりすることができる。

図５は、本実施形態に係る駆動装置をモデル化した模式図である。上述したように、本実施形態に係る駆動装置ＤＴは、電動機ＭＧと、減速装置ＲＧと、車輪Ｗとで構成される。各車輪の駆動力を制御するトラクションコントロールや左右輪間で駆動力を異ならせる駆動力配分制御等の駆動力制御を実行する際には、車輪Ｗと、車輪Ｗが接する路面ＧＬとの間の摩擦情報が必要である。車輪Ｗと路面ＧＬとの間の摩擦情報は、駆動力制御に用いるものであり、車輪と路面との間のスリップ率（車輪スリップ率）Ｓｗ、及び車輪と路面との間の摩擦係数（路面摩擦係数という）μＲである。この場合、式（１）によって車輪スリップ率Ｓｗを求め、式（２）によって路面摩擦係数μＲを求める。

ここで、Ｒｗは車輪Ｗの動荷重半径、Ｆｗは車輪Ｗに対する垂直荷重、ωは車輪Ｗの回転角速度、Ｔｗは車輪Ｗのトルク、Ｊは等価慣性モーメントである。なお、車輪ＷのトルクＴｗは、電動機ＭＧのトルク（電動機トルク）ＴＭの関数である。等価慣性モーメントＪは、車輪Ｗの慣性モーメントＪｗを、電動機ＭＧの回転軸Ｚｍ上に換算した値である。トラクションコントロールや駆動力配分制御等の駆動力制御では、電動機ＭＧのトルクを制御することから、等価慣性モーメントＪを用いる。等価慣性モーメントＪは、車輪Ｗの慣性モーメントＪｗ、減速装置ＲＧの減速比ηを用いて、式（３）で求めることができる。

上述したように、本実施形態の減速装置ＲＧに用いるトラクション遊星ローラは、大きい減速比を確保できるという利点があるが、回転要素間に介在する伝達油ＴＦのせん断力によって動力を伝達するため、回転要素間に滑りが発生する。この滑りは、伝達油ＴＦの温度や伝達トルクその他の減速装置ＲＧの動作条件によって変化するため、減速装置ＲＧの減速比ηは不定となる。

したがって、式（３）によって求められる等価慣性モーメントＪも不定となり、式（１）によって求められる車輪スリップ率Ｓｗや、式（２）によって求められる路面摩擦係数μＲの精度が低下するおそれがある。その結果、車輪スリップ率Ｓｗや路面摩擦係数μＲに基づいたトラクションコントロールや駆動力配分制御等といった駆動制御の精度が低下するおそれがある。そこで、減速装置ＲＧの動作条件に応じて変化する減速比を推定し、等価慣性モーメントＪを補正することにより、車輪スリップ率Ｓｗや路面摩擦係数μＲの推定精度を確保することができる。次に、この手法を説明する。

図６−１は、本実施形態に係る摩擦情報推定方法を説明するための模式図である。図６−２は、本実施形態に係る減速装置が備える回転要素の拡大図である。図７は、回転要素間のトラクション係数と滑り率との関係を記述した滑り率マップの概念図である。図６−１に示す減速装置ＲＧにおいて、減速装置ＲＧを構成するリングローラ１０Ｒの半径をＲＲ、ピニオンローラ１０Ｐの半径をＲＰ、サンローラ１０Ｓの半径をＲＳとする。また、サンローラ１０Ｓとピニオンローラ１０Ｐとの接触部をＰＳ、ピニオンローラ１０Ｐとリングローラ１０Ｒとの接触部をＰＲとする。

図４−１に示す構成の場合、すなわち、リングローラ１０Ｒを静止系Ｓに固定した場合、減速比ηは、サンローラ１０Ｓの回転数（減速装置入力回転数）Ｎｉｎをキャリア１０Ｃの回転数（減速装置出力回転数）Ｎｏｕｔで除することによって求められる。この場合、減速比ηは、式（４）で表すことができる。また、図４−２に示す構成の場合、減速比ηは、式（５）で表すことができる。式（４）、式（５）中のＳＬＰは、動力を伝達する回転要素間の滑り率である。また、減速装置出力回転数Ｎｏｕｔは車輪Ｗの回転数Ｎｗであり、減速装置入力回転数Ｎｉｎは電動機ＭＧの回転数Ｎｍである。

上述したように、減速装置入力回転数Ｎｉｎは、電動機ＭＧの回転数であり、レゾルバＱによって検出することができる。したがって、式（４）、式（５）において、滑り率ＳＬＰが求まれば、減速装置出力回転数Ｎｏｕｔを求めることができる。このために、本実施形態に係る摩擦情報推定方法では、図７に示す滑り率マップ６０から、滑り率ＳＬＰを求める。滑り率マップ６０は、減速装置ＲＧの回転要素間のトラクション係数μＴと滑り率ＳＬＰとの関係が記述してある。なお、滑り率マップ６０は、ＥＣＵ５０の記憶部５０ｍに格納される。

ここで、図６−２を用いて、滑り率ＳＬＰについて説明する。本実施形態において、滑り率ＳＬＰは、回転要素同士の接触部において、入力側の回転要素の接線方向速度をＶｉ、被入力側の回転要素の接線方向速度をＶｏとすると、ＳＬＰ＝Ｖｏ／（Ｖｉ−Ｖｏ）となる。例えば、入力側がサンローラ１０Ｓであり被入力側がピニオンローラ１０Ｐである場合に、両者の接触部におけるサンローラ１０Ｓの接線方向速度をＶｓ、ピニオンローラ１０Ｐの接線方向速度をＶｐとすると、ＳＬＰ＝Ｖｐ／（Ｖｓ−Ｖｐ）となる。

減速装置ＲＧの回転要素間は、サンローラ１０Ｓとピニオンローラ１０Ｐとの間、ピニオンローラ１０Ｐとリングローラ１０Ｒとの間があるが、各回転要素間において、接線方向の力は等しいという条件が成立する。このため、いずれの回転要素間においても、滑り率ＳＬＰは等しくなり、図７に示す滑り率マップ６０の関係が成立する。

滑り率マップ６０は、例えば、２円筒試験機等を用いた実験により、トラクション係数μＴと滑り率ＳＬＰとの関係を予め求めておくことにより作成する。また、トラクション係数μＴと滑り率ＳＬＰとの理論式を用いて滑り率マップ６０を作成してもよい。滑り率マップ６０に、現在の運転条件におけるトラクション係数μＴを与えれば、そのときの滑り率ＳＬＰを求めることができる。トラクション係数μＴは、次の手順により求める。

接触部ＰＳ、あるいは接触部ＰＲで伝達可能な接線力（一接触部あたりの接線力）Ｆは、式（６）で求めることができる。式（６）中のＦＮは、図６−２に示すように、回転要素間における垂直方向の押付力（垂直方向押付力）であり、減速装置ＲＧが備えるサンローラ１０Ｓ及びリングローラ１０Ｒの回転軸Ｚｒと、ピニオンローラ１０Ｐの回転軸Ｚｐとを通る直線上での押付力である。押付力ＦＮは、減速装置ＲＧの仕様から求めることができる。式（６）から分かるように、トラクション係数μＴは、回転要素同士の接触部における接線力Ｆと垂直方向の垂直方向押付力ＦＮとの比である。

電動機ＭＧの発生するトルク（電動機トルク）をＴＭ、減速装置ＲＧが備えるピニオンローラ１０Ｐの個数をｎｐとすれば、一接触部あたりの接線力Ｆは、式（７）で表される。ここで、接線力Ｆは、接触部ＰＳ、あるいは接触部ＰＲにおけるサンローラ１０Ｓ、ピニオンローラ１０Ｐ、リングローラ１０Ｒの接線方向の力である。

力の釣り合いから、式（６）の接線力と式（７）の接線力とは等しいため、式（６）の右辺＝式（７）の右辺としてトラクション係数μＴについて整理すると、式（８）のようになる。式（８）に電動機トルクＴＭを与えれば、そのときのトラクション係数μＴを求めることができる。式（８）に電動機トルクＴＭを与えることによって得られたトラクション係数μＴを、図７に示す滑り率マップ６０に与えれば、そのときの滑り率ＳＬＰを求めることができる。これによって得られた滑り率ＳＬＰ及びレゾルバＱによって得られる電動機ＭＧの回転数、すなわち、減速装置入力回転数Ｎｉｎを式（４）あるいは式（５）に与えれば、減速装置ＲＧの減速比ηを求めることができる。

図８は、回転要素間に介在する伝達油の温度を考慮した滑り率マップの概念図である。図３−１に示す減速装置ＲＧが備える回転要素間のトラクション係数μＴと滑り率ＳＬＰとの関係は、図８に示す滑り率マップ６１のように、減速装置ＲＧの回転要素間に介在する伝達油ＴＦの温度（油膜温度）θに応じて変化する。すなわち、油膜温度θが高くなるにしたがって、同じトラクション係数μＴであっても、滑り率ＳＬＰは大きくなる。このため、油膜温度θを考慮しないと、減速装置ＲＧの減速比ηの推定精度が低下する。

そこで、本実施形態では、異なる油膜温度θに対して、それぞれトラクション係数μＴと滑り率ＳＬＰとの関係（以下トラクションカーブという）を用意し、油膜温度θに応じて適切なトラクションカーブを用いて滑り率ＳＬＰを求める。図８に示す滑り率マップ６１において、油膜温度がθａのときのトラクションカーブはａ、油膜温度がθｂのときのトラクションカーブはｂ、油膜温度がθｃのときのトラクションカーブはｃであり、θａ＜θｂ＜θｃである。

図８に示す滑り率マップ６１から分かるように、油膜温度θが高くなるにしたがって、同じトラクション係数μＴにおける滑り率ＳＬＰの値は大きくなる。このように記述した滑り率マップ６１を用いて滑り率ＳＬＰを求めることにより、滑り率ＳＬＰの推定精度の低下を抑制できる。なお、図８に示す滑り率マップ６１に記述されているトラクションカーブは離散的なので、油膜温度θがトラクションカーブ間にある場合には、例えば線形補間によって滑り率ＳＬＰを求める。本実施形態によれば、運転条件や環境によって油膜温度θが変化した場合でも、滑り率ＳＬＰの推定精度の低下を抑制できるので、減速比ηの推定精度の低下を抑制できる。

油膜温度θは、例えば、減速装置ＲＧの回転要素間に介在する伝達油ＴＦの近傍の温度を測定し、この温度を油膜温度θとして用いる。例えば、本実施形態では、図４−１や図４−２に示す構成において、最も発熱量の大きい電動機ＭＧに直結するサンローラ１０Ｓの温度を、例えば熱電対やサーミスタ等で計測する。そして、これによって得られた温度を油膜温度θとして用いる。

また、減速装置ＲＧが備える回転要素同士が接触する接触部の滑り損失に基づいて、油膜温度θそのものを推定してもよい。すなわち、滑り損失が回転要素間に介在する伝達油ＴＦの温度を上昇させるので、滑り損失による温度上昇分を考慮して、油膜温度θを求める。これによって、電動機ＭＧのトルクが急激に増加するような過渡的な運転状態においても、油膜温度θの推定精度の低下を抑制できるので、減速比ηの推定精度の低下を抑制できる。

式（４）〜式（７）、及び滑り率マップ６０等を用いて求めた減速比ηによって等価慣性モーメントＪを補正することにより、車輪スリップ率Ｓｗや路面摩擦係数μＲの推定精度を向上させることができる。これによって、駆動力制御の精度も向上する。

図９−１は、駆動力制御の実行中におけるトラクション係数及び滑り率の変化を説明する模式図である。図９−２は、駆動力制御の実行中における車輪の駆動力及び電動機トルクの時間変化を示す概念図である。トラクションコントロールや駆動力配分制御等の駆動力制御においては、車輪Ｗの駆動力ＦＤを制御するために、電動機トルクＴＭを制御する。式（８）から分かるように、滑り率ＳＬＰを求める際に用いるトラクション係数μＴは、電動機トルクＴＭの関数になる。したがって、駆動力制御を実行するために電動機トルクＴＭを制御すると、トラクション係数μＴは変化する。駆動力制御を実行しているときにおけるトラクション係数μＴの変化をΔμＴとすると、図９−１に示すように、滑り率ＳＬＰはΔＳＬＰの範囲で変化する。

駆動力制御の実行中には、頻繁に電動機トルクＴＭが変動するため、トラクション係数μＴも頻繁に変動する。これにともなって、滑り率ＳＬＰも頻繁に変動する。式（４）、式（５）から分かるように、減速比ηは滑り率ＳＬＰの関数なので、駆動力制御の実行中においては、減速比ηの関数である等価慣性モーメントＪ（式（３）参照）も頻繁に変動することになる。

このように、駆動力制御の実行中には、等価慣性モーメントＪが頻繁に変動するため、これに基づいて求められる車輪スリップ率Ｓｗや路面摩擦係数μＲを求める際に、演算の収束性が悪化する。その結果、車輪スリップ率Ｓｗや路面摩擦係数μＲに基づいて求められる車輪Ｗの駆動力の指令値がハンチングして、車両１の駆動力が振動的になって、トラクション性能の低下やドライバビリティの低下を招くおそれがある。

これを回避するため、本実施形態では、駆動力制御において滑り率ＳＬＰが増加する場合、すなわち電動機ＧＭの出力、より具体的には電動機トルクＴＭが増加して車輪Ｗの駆動力ＦＤが増加する場合にのみ、電動機トルクＴＭの変化を反映したトラクション係数μＴから求められる滑り率ＳＬＰを用いて減速比ηを補正する。そして、補正した減速比ηを用いて等価慣性モーメントＪを補正して、駆動力制御に用いる車輪スリップ率Ｓｗや路面摩擦係数μＲを求める。図９−２においては、時刻ｔ＝ｔｓでトラクションコントロール等の駆動力制御が開始する。そして、Ａ〜Ｄで示す部分が、電動機トルクＴＭが増加して車輪Ｗの駆動力ＦＤが増加する箇所になる。

本実施形態では、電動機ＧＭの出力、より具体的には電動機トルクＴＭが増加して車輪Ｗの駆動力ＦＤが増加する場合にのみ、減速比ηを補正する。電動機トルクＴＭが増加して車輪Ｗの駆動力ＦＤが増加すると、式（８）から分かるようにトラクション係数μＴが増加するので、滑り率マップ６０、６１から分かるように、トラクション係数μＴから求められる滑り率ＳＬＰも増加する。すると、式（４）、式（５）から分かるように、減速比ηは増加する。これによって、式（３）で決定される等価慣性モーメントＪは小さくなるので、駆動力制御においては、車輪Ｗの回転変動を検知する感度が増加する。これによって、車輪Ｗの駆動力ＦＤの過剰な増加を抑制して、駆動力ＦＤを効果的に制御することができるとともに、ドライバビリティの悪化も抑制できる。

また、電動機ＧＭの出力、より具体的には電動機トルクＴＭが減少して車輪Ｗの駆動力ＦＤが減少する場合には、電動機トルクＴＭが増加して車輪Ｗの駆動力ＦＤが増加する場合とは反対に、等価慣性モーメントＪは大きくなる。その結果、車輪Ｗの回転変動を検知する感度が減少して、車輪Ｗの駆動力ＦＤの抑制効果が低減されるおそれがある。しかし、本実施形態では、電動機トルクＴＭが減少して車輪Ｗの駆動力ＦＤが減少する場合には、減速比ηを補正しない。その結果、等価慣性モーメントＪは増加しないので、車輪Ｗの回転変動を検知する感度低下を抑制できる。これによって、電動機トルクＴＭが減少して車輪Ｗの駆動力ＦＤが減少する場合においても、車輪Ｗの駆動力ＦＤを効果的に制御することができる。

このように、本実施形態では、電動機ＧＭの出力、より具体的には電動機トルクＴＭが増加して車輪Ｗの駆動力ＦＤが増加する場合のみに減速比ηを補正して、等価慣性モーメントＪを補正する。なお、等価慣性モーメントＪは、上述したように、駆動力制御に用いる車輪スリップ率Ｓｗや路面摩擦係数μＲを求める際に用いるものである。

これによって、電動機トルクＴＭが増加して車輪Ｗの駆動力ＦＤが増加する場合に対応した等価慣性モーメントＪの補正のみで、車輪Ｗの駆動力ＦＤを効果的に制御することができる。その結果、例えば、トラクションコントロールにおいては、車輪Ｗのスリップを早期に収束させてグリップ状態を回復させることができる。また、駆動力配分制御においては、運転者の操作意思をより迅速に反映させることができるので、ドライバビリティが向上する。次に、本実施形態に係る駆動力制御装置及び車輪の摩擦情報推定装置の構成を説明する。

図１０は、本実施形態に係る駆動力制御装置及び車輪の摩擦情報推定装置の構成例を示す説明図である。図１０に示すように、駆動力制御装置３０は、ＥＣＵ５０に組み込まれて構成されている。また、駆動力制御装置３０は、車輪の摩擦情報推定装置３０Ｃを備えて構成される。ＥＣＵ５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央演算装置）５０ｐと、記憶部５０ｍと、入力及び出力ポート５５、５６とから構成される。

なお、ＥＣＵ５０とは別個に、本実施形態に係る駆動力制御装置３０を用意し、これをＥＣＵ５０に接続してもよい。そして、本実施形態に係る駆動制御を実現するにあたっては、ＥＣＵ５０が備える、駆動装置ＤＴ等に対する制御機能を、前記駆動力制御装置３０が利用できるように構成してもよい。

駆動力制御装置３０は、滑り率演算部３１と、減速比演算部３２と、摩擦情報演算部３３と、駆動力演算部３４と、制御条件判定部３５とを含んで構成される。このうち、滑り率演算部３１と、減速比演算部３２と、摩擦情報演算部３３とが、車輪の摩擦情報推定装置（以下摩擦情報推定装置という）３０Ｃを構成する。本実施形態において、駆動力制御装置３０は、ＥＣＵ５０を構成するＣＰＵ５０ｐの一部として構成される。ＣＰＵ５０ｐには、電動機出力制御部５０ｐｅが備えられており、車両１の走行時における電動機ＭＧの出力や電力の回生を制御する他、駆動力制御装置３０の演算結果に基づいて電動機ＭＧを制御する。また、ＣＰＵ５０ｐには、総合制御部５０ｐｃが備えられており、電動機ＭＧの制御に必要な情報を演算する。

ＣＰＵ５０ｐと記憶部５０ｍとは、バス５４₁〜５４₃を介して、入力ポート５５及び出力ポート５６を介して接続される。これにより、駆動力制御装置３０を構成する滑り率演算部３１と減速比演算部３２と摩擦情報演算部３３と駆動力演算部３４と制御条件判定部３５とは、相互に制御データをやり取りしたり、一方に命令を出したりできるように構成される。また、駆動力制御装置３０は、ＥＣＵ５０が有する、駆動装置ＤＴの運転制御データを取得し、これを利用することもできる。さらに、駆動力制御装置３０は、本実施形態に係る駆動力制御をＥＣＵ５０が予め備えている運転制御ルーチンに割り込ませたりすることができる。

入力ポート５５は、通信回線９と接続される。通信回線９には、アクセル開度センサ４２、ヨーセンサ４３、車速センサ４４、操舵角センサ４５、電動機駆動電流検出回路４６その他の、駆動装置ＤＴの運転制御に必要な情報を取得するセンサ類が接続されている。ＣＰＵ５０ｐは、通信回線９を介して、これらのセンサ類から出力される信号を取得する。これにより、ＣＰＵ５０ｐは、駆動装置ＤＴの運転制御や、本実施形態に係る駆動力制御の実行に必要な情報を取得することができる。また、出力ポート５６は、通信回線９と接続されている。そして、ＣＰＵ５０ｐが演算した電動機ＭＧ（左前電動機３ｆｌ、右前電動機３ｆｒ、左後電動機３ｒｌ、右後電動機３ｒｒ）に対する駆動制御指令は、通信回線９を介して電動機用ＥＣＵ８に発信される。これによって、電動機用ＥＣＵ８を介して、電動機ＭＧを制御することができる。

記憶部５０ｍには、本実施形態に係る駆動力制御の処理手順を含むコンピュータプログラムや滑り率マップ６０、６１、あるいは本実施形態に係る駆動力制御に用いるデータ等が格納されている。ここで、記憶部５０ｍは、ＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性のメモリ、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ、あるいはこれらの組み合わせにより構成することができる。

上記コンピュータプログラムは、ＣＰＵ５０ｐへ既に記録されているコンピュータプログラムと組み合わせによって、本実施形態に係る駆動力制御の処理手順を実現できるものであってもよい。また、この駆動力制御装置３０は、前記コンピュータプログラムの代わりに専用のハードウェアを用いて、滑り率演算部３１、減速比演算部３２、摩擦情報演算部３３、駆動力演算部３４及び制御条件判定部３５の機能を実現するものであってもよい。

通信回線９に接続される電動機用ＥＣＵ８は、入力ポート８ｉと、ＣＰＵ８ｐと、プリドライバ８ｄとを備えている。入力ポート８ｉは通信回線９に接続されており、ＣＰＵ８ｐは、通信回線９及び入力ポート８ｉを介して、ＥＣＵ５０から発信される電動機ＭＧの駆動制御指令を取得する。ＣＰＵ８ｐは、取得した駆動制御指令に基づいて電動機ＭＧに供給する電流の値、すなわち電流指令値を演算する。そして、ＣＰＵ８ｐは、演算した電流指令値をプリドライバ８ｄに出力し、プリドライバ８ｄ及びプリドライバ８ｄに接続される電動機制御回路６を介して、電動機ＭＧを駆動制御する。

また、ＣＰＵ８ｐは、入力ポート８ｉに接続されるレゾルバＱ（左前電動機用レゾルバ４０ｆｌ、右前電動機用レゾルバ４０ｆｒ、左後電動機用レゾルバ４０ｒｌ、右後電動機用レゾルバ４０ｒｒ）が検出する電動機回転速度や、入力ポート８ｉに接続される電動機駆動電流検出回路４６が検出する電動機ＭＧの駆動電流値を取得する。そして、ＣＰＵ８ｐは、取得した電動機回転速度や駆動電流値に基づいて、ＥＣＵ５０から発信される電動機ＭＧの駆動制御指令の通りに電動機ＭＧが駆動されるように、電動機ＭＧをフィードバック制御する。

電動機用ＥＣＵ８が備えるプリドライバ８ｄは、ＣＰＵ８ｐで演算された電流指令値を、パルス幅変調されたデューティ指令値Ｗ、Ｖ、Ｕ、Ｗｂ、Ｖｂ、Ｕｂに変換するためのものである。ここで、デューティ指令値Ｗ、Ｖ、Ｕは正相の三相信号を表し、デューティ指令値Ｗｂ、Ｖｂ、Ｕｂは逆相の三相信号を表す。プリドライバ８ｄから出力されるデューティ指令値Ｗ、Ｖ、Ｕ、Ｗｂ、Ｖｂ、Ｕｂは電動機制御回路６が備えるインバータ回路に送られて、左前電動機３ｆｌ、右前電動機３ｆｒ、左後電動機３ｒｌ、右後電動機３ｒｒが駆動制御される。次に、本実施形態に係る駆動力制御及び車輪の摩擦情報推定方法を説明する。

図１１は、本実施形態に係る駆動力制御及び摩擦情報推定方法の処理手順を示すフローチャートである。本実施形態に係る駆動力制御は、本実施形態に係る摩擦情報推定方法を含んでいる。本実施形態に係る駆動力制御及び摩擦情報推定方法を実行するにあたり、ステップＳ１０１において、図１０に示す駆動力制御装置３０の制御条件判定部３５は、トラクションコントロールや駆動力配分制御等の駆動力制御を実行中であるか否かを判定する。

例えば、車輪Ｗの回転角速度ω'や車輪Ｗを駆動するための電動機トルクＴＭの変化率ＴＭ'等に基づいて、滑りやすい路面においてトラクションコントロールを実行しているか否かを判定することができる。また、ヨーセンサ４３、車速センサ４４、操舵角センサ４５等の情報から、車両１の旋回に必要なヨーモーメントを発生させるため、車両１の左右の車輪間で駆動力を異ならせる駆動力配分制御を実行中であるか否かを判定できる。

ステップＳ１０１でＮｏと判定された場合、すなわち制御条件判定部３５が、トラクションコントロール等の駆動力制御を実行中でないと判定した場合には、減速比ηの補正は実行しない。この場合、ステップＳ１０２に進み、制御条件判定部３５は、減速比補正実行フラグＦＬＧを０として、ＥＣＵ５０の記憶部５０ｍへ格納する。ここで、減速比補正実行フラグＦＬＧは、減速装置ＲＧの減速比ηの補正を実行中であるか否かを判定するためのフラグであり、ＦＬＧ＝１であれば減速比ηの補正を実行中であり、ＦＬＧ＝０であれば減速比ηの補正を実行していない。

ステップＳ１０１でＹｅｓと判定された場合、すなわち、制御条件判定部３５が、トラクションコントロール等の駆動力制御を実行中であると判定した場合には、ステップＳ１０３へ進む。ステップＳ１０３において、制御条件判定部３５は、減速比補正実行フラグＦＬＧが０であるか否かを判定する。

ステップＳ１０３でＹｅｓと判定された場合、すなわち、制御条件判定部３５がＦＬＧ＝０であると判定した場合は、減速比ηの補正は実行されていない。この場合、ステップＳ１０４へ進む。ステップＳ１０４において、制御条件判定部３５は、車両１が停止しているか否かを判定する。車両１の発進時と走行中とでは、減速比ηの初期値が異なるからである。車両１の停止は、例えば、車速センサ４４からの情報により判定する。

ステップＳ１０４でＹｅｓと判定された場合、すなわち、制御条件判定部３５が、車両１は停止していると判定した場合、ステップＳ１０５に進む。ここで、ステップＳ１０５以降は、それぞれの車輪Ｗに対して実行される。車両１が停止している場合、車両１はこれから発進する状態にあると判断できる。この場合、駆動力制御装置３０（摩擦情報推定装置３０Ｃ）の滑り率演算部３１は、減速装置ＲＧが備える回転要素の滑り率ＳＬＰの判定値（滑り率判定値）ＳＬＰ＿０を０に設定して、ＥＣＵ５０の記憶部５０ｍに格納する。すなわち、車両１が停止しているときには電動機トルクＴＭが０になるため、トラクション係数μＴは０になる。これによって、図７や図８に示す滑り率マップ６０、６１から分かるように、滑り率も０になるので、滑り率判定値ＳＬＰ＿０＝０とする。なお、滑り率判定値ＳＬＰ＿０を設定することにより、減速比ηの補正が開始されるので、制御条件判定部３５は、減速比補正実行フラグＦＬＧを１として、ＥＣＵ５０の記憶部５０ｍへ格納する。

ステップＳ１０４でＮｏと判定された場合、すなわち、制御条件判定部３５が、車両１は走行中であると判定した場合、ステップＳ１０６に進む。車両１が走行中である場合、電動機トルクＴＭは、減速装置ＲＧへ入力された後、車輪Ｗへ伝達されて、車輪Ｗの駆動力ＦＤとなる。滑り率演算部３１は、減速装置ＲＧへ入力される電動機トルクＴＭからトラクション係数μＴを求め、このトラクション係数μＴを図７や図８に示す滑り率マップ６０あるいは６１に与え、対応する滑り率ＳＬＰを求める。これが、現状の滑り率ＳＬＰとなる。滑り率演算部３１は、滑り率判定値ＳＬＰ＿０を現状の滑り率ＳＬＰに設定するともに、減速比補正実行フラグＦＬＧを１として、ＥＣＵ５０の記憶部５０ｍに格納する。

ステップＳ１０５あるいはステップＳ１０６で、滑り率判定値ＳＬＰ＿０が設定されたらステップＳ１０７へ進む。ステップＳ１０７において、滑り率演算部３１は、現時点における電動機トルクＴＭから決定したトラクション係数μＴを滑り率マップ６０あるいは６１に与え、現時点における滑り率ＳＬＰを求める。現時点における滑り率ＳＬＰを求めたら、ステップＳ１０８へ進む。

ステップＳ１０８において、制御条件判定部３５は、ステップＳ１０７で求めた現状における滑り率ＳＬＰと、ステップＳ１０５又はステップＳ１０６で設定した滑り率判定値ＳＬＰ＿０と比較する。ステップＳ１０８でＹｅｓと判定された場合、すなわち、制御条件判定部３５が、ＳＬＰ＞ＳＬＰ＿０であると判定した場合、ステップＳ１０９に進む。

ＳＬＰ＞ＳＬＰ＿０である場合、図７や図８に示す滑り率マップ６０あるいは６１から分かるように、滑り率ＳＬＰは増加傾向にあるといえる。すなわち、トラクション係数μＴも増加傾向にあるといえる。トラクション係数μＴが増加傾向にあるということは、式（８）から分かるように、電動機トルクＴＭ、すなわち電動機ＭＧの出力が増加傾向にあるので、車輪Ｗの駆動力ＦＤも増加傾向にある。

本実施形態では、電動機ＭＧの出力、より具体的には電動機トルクＴＭが増加して車輪Ｗの駆動力ＦＤが増加する場合にのみ、減速比ηを補正するので、ＳＬＰ＞ＳＬＰ＿０である場合、滑り率演算部３１は、ステップＳ１０９において、ステップＳ１０７で求めた滑り率ＳＬＰを、滑り率判定値ＳＬＰ＿０として設定する。滑り率判定値ＳＬＰ＿０を設定したら、ステップＳ１１０へ進む。

ステップＳ１１０において、駆動力制御装置３０（摩擦情報推定装置３０Ｃ）の減速比演算部３２は、ステップＳ１０９で設定した滑り率判定値ＳＬＰ＿０を用いて、減速装置ＲＧの現時点における減速比ηを求める。これは、式（４）あるいは式（５）に、ステップＳ１０９で設定した滑り率判定値ＳＬＰ＿０を与えることにより求めることができる。現時点における減速比ηを求めたら、ステップＳ１１１へ進む。

ステップＳ１１１において、駆動力制御装置３０（摩擦情報推定装置３０Ｃ）の摩擦情報演算部３３は、ステップＳ１１０で求めた現時点における減速比ηを式（３）に与えて、等価慣性モーメントＪを補正する。そして、摩擦情報演算部３３は、補正した等価慣性モーメントＪ及び現時点における電動機トルクＴＭを式（１）に与えて、現時点における車輪スリップ率Ｓｗを求める。また、摩擦情報演算部３３は、補正した等価慣性モーメントＪ及び現時点における電動機トルクＴＭを式（２）に与えて、現時点における路面摩擦係数μＲを求める。車輪スリップ率Ｓｗ及び路面摩擦係数μＲを求めたら、ステップＳ１１２へ進む。

ステップＳ１１２において、駆動力制御装置３０の駆動力演算部３４は、ステップＳ１１１で求めた車輪スリップ率Ｓｗ及び路面摩擦係数μＲを用いて、車輪Ｗに要求される駆動力ＦＤを求める。そして、ステップＳ１１３において、図１０に示すＥＣＵ５０が備える電動機出力制御部５０ｐｅは、ステップＳ１１２で求められた駆動力ＦＤを発生させるための電動機ＭＧの出力を求めて、これに基づいて電動機に対する出力指令値を演算する。ステップＳ１１４において、図１０に示す電動機用ＥＣＵ８は、ステップＳ１１３で演算された出力指令値に基づいてプリドライバ８ｄを駆動する。これによって、プリドライバ８ｄは、電動機制御回路６を介して電動機ＭＧを駆動する。

次に、ステップＳ１０３に戻って説明する。ステップＳ１０３でＮｏと判定された場合、すなわち、制御条件判定部３５がＦＬＧ＝１であると判定した場合は、既に減速比ηの補正が実行されている。すなわち、滑り率判定値ＳＬＰ＿０は０でない値に設定されている。この場合、滑り率判定値ＳＬＰ＿０の設定は不要なので、駆動力制御装置３０（摩擦情報推定装置３０Ｃ）は、既に設定されてＥＣＵ５０の記憶部５０ｍに格納されている滑り率判定値ＳＬＰ＿０を用いてステップＳ１０７以降の手順を実行する。

次に、ステップＳ１０８に戻って説明する。ステップＳ１０８においてＮｏと判定された場合、すなわち、制御条件判定部３５が、ＳＬＰ≦ＳＬＰ＿０であると判定した場合、滑り率ＳＬＰは増加傾向ではないといえる。すなわち、トラクション係数μＴも増加傾向ではないといえる。トラクション係数μＴが増加傾向ではないということは、式（８）から分かるように、電動機ＭＧの出力、より具体的には電動機トルクＴＭも増加傾向ではないので、車輪Ｗの駆動力ＦＤも増加傾向ではない。

本実施形態では、電動機ＭＧの出力、より具体的には電動機トルクＴＭが増加して車輪Ｗの駆動力ＦＤが増加する場合にのみ、減速比ηを補正するので、ＳＬＰ≦ＳＬＰ＿０である場合には、減速比ηは補正しない。この場合、駆動力制御装置３０（摩擦情報推定装置３０Ｃ）は、減速比ηを補正するためのステップＳ１０９、ステップＳ１１０を実行せず、ステップＳ１１１以降の手順を実行する。

以上、本実施形態では、いわゆるトラクションドライブ方式を用いる減速装置が備える回転要素間の滑り率に基づいて、減速装置の減速比を補正し、補正した減速比に基づいて、車輪と路面との間のスリップ率や摩擦係数を求める。これによって、減速装置が備える回転要素間における滑りを考慮した等価慣性モーメントを用いて、車輪と路面との間のスリップ率や摩擦係数を求めることができる。その結果、動力車輪と路面との間のスリップ率や摩擦係数の推定精度を向上させることができる。

以上のように、本発明に係る駆動力制御装置及び車輪の摩擦情報推定装置は、トラクションドライブ方式による動力伝達装置に有用であり、特に、トラクションコントロール等の駆動力制御を実行する際に用いるパラメータを求めることに適している。

本実施形態に係る走行装置を備える車両の構成を示す概略図である。 本実施形態に係る車両の駆動装置支持構造の構成例を示す説明図である。 本実施形態に係る減速装置の構造を示す模式図である。 本実施形態に係る減速装置が備える回転要素間の拡大図である。 本実施形態に係る駆動装置のスケルトン図である。 本実施形態に係る駆動装置のスケルトン図である。 本実施形態に係る駆動装置をモデル化した模式図である。 本実施形態に係る摩擦情報推定方法を説明するための模式図である。 本実施形態に係る減速装置が備える回転要素の拡大図である。 回転要素間のトラクション係数と滑り率との関係を記述した滑り率マップの概念図である。 回転要素間に介在する伝達油の温度を考慮した滑り率マップの概念図である。 駆動力制御の実行中におけるトラクション係数及び滑り率の変化を説明する模式図である。 駆動力制御の実行中における車輪の駆動力及び電動機トルクの時間変化を示す概念図である。 本実施形態に係る駆動力制御装置及び車輪の摩擦情報推定装置の構成例を示す説明図である。 本実施形態に係る駆動力制御及び摩擦情報推定方法の処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 車両
８ 電動機用ＥＣＵ
９ 通信回線
１０Ｃ キャリア
１０Ｐ ピニオンローラ
１０Ｒ リングローラ
１０Ｓ サンローラ
１３ ホイール
２３ タイヤ
３０ 駆動力制御装置
３０Ｃ 車輪の摩擦情報推定装置（摩擦情報推定装置）
３１ 滑り率演算部
３２ 減速比演算部
３３ 摩擦情報演算部
３４ 駆動力演算部
３５ 制御条件判定部
４２ アクセル開度センサ
４３ ヨーセンサ
４４ 車速センサ
４５ 操舵角センサ
４６ 電動機駆動電流検出回路
５０ ＥＣＵ
５０ｍ 記憶部
５０ｐ ＣＰＵ
５０ｐｃ 総合制御部
５０ｐｅ 電動機出力制御部
６０、６１ 滑り率マップ
ＤＴ 駆動装置
ＭＧ 電動機
ＲＧ 減速装置
Ｑ レゾルバ
Ｗ 車輪

Claims (10)

1. 回転要素間に介在させた流体によって動力を伝達する動力伝達装置を介して動力発生手段の発生する動力を車輪に伝達する駆動装置を制御するものであり、
   前記動力伝達装置が備える回転要素間の滑り率を求める滑り率演算部と、
   前記滑り率に基づいて前記動力伝達装置の減速比を求める減速比演算部と、
   前記減速比演算部が求めた減速比に基づいて、前記車輪と前記車輪が接する路面との間の摩擦に関する摩擦情報を演算する摩擦情報演算部と、
   前記摩擦情報演算部が求めた前記摩擦情報に基づいて、前記車輪の駆動力を求める駆動力演算部と、
   を含むことを特徴とする駆動力制御装置。
2. 前記摩擦情報演算部は、
   前記動力発生手段の出力が増加する場合にのみ、前記動力伝達装置が備える回転要素間の滑り率に基づいて求められた前記動力伝達装置の減速比に基づいて、前記車輪と前記車輪が接する路面との間の摩擦に関するパラメータを演算することを特徴とする請求項１に記載の駆動力制御装置。
3. 前記滑り率演算部は、
   動力を伝達する前記回転要素同士の接触部における前記回転要素の接線力と前記接触部における垂直力との比に基づいて決定されるトラクション係数と、前記滑り率との関係に基づいて前記滑り率を求めることを特徴とする請求項１又は２に記載の駆動力制御装置。
4. 前記滑り率演算部は、
   前記動力伝達装置が備える回転要素間に介在する流体の温度に応じて、前記滑り率を変更することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の駆動力制御装置。
5. 前記滑り率演算部は、
   前記流体の温度が高くなるにしたがって、同じトラクション係数における前記滑り率の値を大きくすることを特徴とする請求項４に記載の駆動力制御装置。
6. 回転要素間に介在させた流体によって動力を伝達する動力伝達装置を介して動力発生手段の発生する動力を車輪に伝達する駆動装置において、前記車輪と路面との間の摩擦情報を求めるものであり、
   前記動力伝達装置が備える回転要素間の滑り率を求める滑り率演算部と、
   前記滑り率に基づいて前記動力伝達装置の減速比を求める減速比演算部と、
   前記減速比演算部が求めた減速比に基づいて、前記車輪と前記車輪が接する路面との間の摩擦に関する摩擦情報を求める摩擦情報演算部と、
   を含むことを特徴とする車輪の摩擦情報推定装置。
7. 前記摩擦情報演算部は、
   前記動力発生手段の出力が増加する場合にのみ、前記動力伝達装置が備える回転要素間の滑り率に基づいて求められた前記動力伝達装置の減速比に基づいて、前記車輪と前記車輪が接する路面との間の摩擦に関するパラメータを演算することを特徴とする請求項６に記載の車輪の摩擦情報推定装置。
8. 前記滑り率演算部は、
   動力を伝達する前記回転要素同士の接触部における前記回転要素の接線力と前記接触部における垂直力との比に基づいて決定されるトラクション係数と、前記滑り率との関係に基づいて前記滑り率を求めることを特徴とする請求項６又は７に記載の車輪の摩擦情報推定装置。
9. 前記滑り率演算部は、
   前記動力伝達装置が備える回転要素間に介在する流体の温度に応じて、前記滑り率を変更することを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の車輪の摩擦情報推定装置。
10. 前記滑り率演算部は、
    前記流体の温度が高くなるにしたがって、同じトラクション係数における前記滑り率の値を大きくすることを特徴とする請求項９に記載の車輪の摩擦情報推定装置。

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