JP2012055113A - 電気駆動車両 - Google Patents

Abstract

【課題】加速走行時における加速時間及び減速走行時における制動距離を短縮するとともに、電気駆動車両の振動を抑制する。
【解決手段】駆動輪３，６と、従動輪７，８と、駆動輪を駆動又は制動する電動機１，４と、電動機を制御する電動機制御器３３とを備える電気駆動車両において、駆動輪及び従動輪の車輪速度を検出する車輪速度検出器９〜１２と、駆動輪及び従動輪の車輪速度から駆動輪のスリップ率を演算する演算手段と、スリップ率がスリップ率判定値を超える場合に駆動輪がスリップしていると判定する判定器とを備える。判定器において、従動輪の車輪速度が設定速度より小さいとき、スリップ率判定値を、従動輪の車輪速度が設定速度より大きいときに利用される値と符号が同じで絶対値が大きい値に変更する。
【選択図】図１

Description

本発明は電動機によって駆動輪が駆動されることで走行する電気駆動車両に関する。

凍結路、圧雪路等の滑りやすい路面を走行中の車両において、運転者がアクセルを踏み込んで車両を加速させようとすると、駆動輪の回転速度が急増し、駆動輪が空転する現象が発生する場合がある。また逆に、運転者がブレーキを踏み込んで車両を減速させようとすると、駆動輪の回転速度が急減し、駆動輪がロックする現象が発生する場合がある（以下ではこれらの現象をまとめてスリップと称する）。このようなスリップが発生すると、車体の挙動は不安定になり、またステアリング操作も効かず、安定走行が困難になる。そこで、このようなスリップの発生を確実に抑制することが重要である。

従来の車両におけるスリップの発生を検出する方式としては、駆動輪と従動輪のそれぞれの車輪速度を検出してそれらから駆動輪のスリップ率を演算し、そのスリップ率が判定値を越えることで検出する方式や、駆動輪と従動輪のそれぞれの車輪速度を検出してそれらの速度差を演算し、その速度差が判定値を越えることで検出する方式があげられる（特許文献１等参照）。

特開２００２−２７６１０号公報

本発明の一つの目的は、加速走行時には電気駆動車両の加速時間を短縮させることと、減速走行時には電気駆動車両の制動距離を短縮させることである。一般に、加速中にスリップを検出した場合には駆動輪の駆動力を緩めるように制御し、減速中にスリップを検出した場合には駆動輪の制動力を緩めるように制御される（このような制御方法を以下ではスリップ制御と呼ぶ）。停止状態もしくは低速で走行中にアクセル操作（加速）を行う場合、駆動輪のスリップ率が一定値を越えた時に駆動輪の駆動力を緩めるように制御すると、低速域において過剰にスリップ制御が作動してしまい車両の加速時間が長くなるという問題がある。これは、低速域では、駆動輪と従動輪の車輪速度に発生する速度差が微小であっても駆動輪のスリップ率の値が大きくなりその結果、過剰にスリップ制御が作動して駆動輪の駆動トルクを緩めてしまうためである。特に上り坂においては、車両は重力の影響で加速する方向とは逆向きに力を受けるので、駆動輪の駆動トルクを緩めてしまうと車両はますます加速し難くなり、車両の加速時間が極端に延びてしまう。また、走行中にブレーキ操作（減速）を行う場合、駆動輪のスリップ率が一定値を越えた時に駆動輪の制動力を緩めるように制御すると、低速域において過剰にスリップ制御が作動してしまい制動距離が長くなるという問題がある。これは、低速域では、駆動輪と従動輪の車輪速度に発生する速度差が微小であっても駆動輪のスリップ率の値が負の方向へ大きくなりその結果、過剰にスリップ制御が作動して駆動輪の制動トルクを緩めてしまうためである。特に下り坂においては、車両は重力の影響で加速する方向に力を受けるので、駆動輪の制動トルクを緩めてしまうと車両はますます減速し難くなり、制動距離が極端に延びてしまう。

また本発明の他の目的は、電気駆動車両の振動を抑制することである。停止状態もしくは低速で走行中にアクセル操作を行う場合、駆動輪のスリップ率が一定値を越えた時に駆動輪の駆動力を緩めるように制御すると、低速域において過剰にスリップ制御が作動してしまい、駆動トルクが増加したり減少したりする変化が頻繁に発生する。駆動トルクがこのように頻繁に変化すると、車体が振動し乗り心地が悪化する。特に、上り坂においては前述したように駆動輪の駆動トルクを緩めてしまうと車両はますます加速し難いために、振動した状態が長く継続することになる。また走行中にブレーキ操作を行う場合、駆動輪のスリップ率が一定値を越えた時に駆動輪の制動力を緩めるように制御すると、低速域において過剰にスリップ制御が作動してしまい、制動トルクが増加したり減少したりする変化が頻繁に発生する。制動トルクがこのように頻繁に変化すると、車体が振動し乗り心地が悪化する。特に、下り坂においては前述したように駆動輪の制動トルクを緩めてしまうと車両はますます減速し難いために、振動した状態が長く継続することになる。

以上のように従動輪と駆動輪の車輪速度を検出して駆動輪におけるスリップの発生を判定する方式において、アクセル操作もしくはブレーキ操作を行う場合に低速域においてスリップ制御が過剰に作動することにより加速走行時には電気駆動車両の加速時間が長くなり、減速走行時には電気駆動車両の制動距離が長くなるという問題がある。更に駆動輪のトルクが増加したり減少したりする変化が頻繁に発生することで車両の振動が大きくなるという問題がある。

本発明の目的は、加速走行時における加速時間及び減速走行時における制動距離を短縮するとともに、電気駆動車両の振動を抑制することである。

本発明は、上記目的を達成するために、駆動輪と、従動輪と、前記駆動輪を駆動又は制動する電動機と、当該電動機を制御する電動機制御手段とを備える電気駆動車両において、前記駆動輪及び従動輪の車輪速度を検出する車輪速度検出手段と、前記駆動輪及び従動輪の車輪速度から前記駆動輪のスリップ率を演算する演算手段と、当該スリップ率がスリップ率判定値を超える場合に前記駆動輪がスリップしていると判定する判定手段とを備え、前記判定手段は、前記従動輪の車輪速度が設定速度より小さいとき、前記スリップ率判定値を、前記従動輪の車輪速度が前記設定速度より大きいときに利用される値と符号が同じで絶対値が大きい値に変更するものとする。

本発明によれば、従動輪の車輪速度検出値に応じて判定手段がスリップ率判定値又は速度差判定値を変化させることにより低速域において過剰なスリップ制御動作を抑制することで、加速走行時における加速時間及び減速走行時における制動距離を短縮するとともに、電気駆動車両の振動を抑制することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る電気駆動車両の全体図。 本発明の第１の実施の形態に係るスリップ判定器１８の構成図。 本発明の第１の実施の形態に係るスリップ率演算器２８の構成図。 スリップ率と車輪−路面間の摩擦係数との関係を示す図。 加速・減速走行時における従動輪の車輪速度検出値と判定器２９で利用されるスリップ率判定値との関係を示す図。 加速走行時における従動輪と駆動輪のスリップ制御を行った時の車輪速度の波形例を示す図。 減速走行時における従動輪と駆動輪のスリップ制御を行った時の車輪速度の波形例を示す図。 車体が停止している状態でアクセル操作を行うときのトルクと車体速度の関係を示した図。 車体が走行している状態から徐々に減速していく時のトルクと車体速度の関係を示した図。 本発明の第２の実施の形態に係る速度差演算器３９の構成図。 加速・減速走行時における従動輪７，８の車輪速度と、従動輪７，８と駆動輪３，６の車輪速度差との関係を示す図。 本発明の第３の実施の形態に係る電気駆動車両の全体図。 加速・減速走行時における従動輪７，８の車輪速度検出値と判定器２９で利用されるスリップ率判定値との関係を示す図。 加速・減速走行時における従動輪７，８の車輪速度検出値と判定器２９で利用される速度差判定値との関係を示す図。 本発明の第１の実施の形態に係るスリップ判定器の変形例１８Ｃの構成図。

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。

図１は本発明の第１の実施の形態に係る電気駆動車両の全体図である。この図に示す電気駆動車両は、駆動輪３及び駆動輪６と、従動輪７及び従動輪８と、ギヤ２を介して駆動輪３を駆動する電動機１と、ギア５を介して駆動輪６を駆動する電動機４と、電動機１及び電動機４を制御する電動機制御器（電動機制御手段）３３と、駆動輪３と駆動輪６のスリップ率をそれぞれ演算してスリップが発生するか否かを判定するスリップ判定器１８を備えている。

電動機制御器３３は、トルク指令演算器１７と、トルク制御器１６と、電力変換機１３を備えている。電動機１，４は電動機制御器３３によって制御されており、電動機１，４がギア２，５を介して駆動輪３，６を駆動することで車両は前進または後進する。

また、図１に示す電気駆動車両は、速度検出器９及び１０と、速度検出器１１及び１２を備えている。速度検出器９は、電動機１に接続されており、電動機１の回転速度を検出する。速度検出器１０は、電動機４に接続されており、電動機４の回転速度を検出する。速度検出器１１は、従動輪７の軸に接続されており、従動輪７の回転速度を検出する。速度検出器１２は、従動輪８の軸に接続されており、従動輪８の回転速度を検出する。速度検出器９，１０，１１，１２はスリップ判定器１８に接続されており、それらの検出速度はスリップ判定器１８に出力されている。また、速度検出器９，１０は、トルク制御器１６に接続されており、検出速度をトルク制御器１６に出力している。

トルク指令演算器１７には、運転者のアクセル操作に応じたアクセルペダルの開度を検出するアクセル開度検出器１９と、運転者のブレーキ操作に応じたブレーキペダルの開度を検出するブレーキ開度検出器２０と、運転者のステアリング操作に応じたステアリングの角度を検出するステアリング角度検出器２１が接続されている。トルク指令演算器１７は、アクセル開度検出器１９が出力するアクセル開度検出値、ブレーキ開度検出器２０が出力するブレーキ開度検出値及びステアリング角度検出器２１が出力するステアリング角度検出値を入力値として電動機１及び電動機４へのトルク指令を算出し、その算出したトルク指令をトルク制御器１６に出力する。

電流検出器１４は、電力変換器１３と電動機１の間に接続されており、これらの間に流れる電流を検出するものである。電流検出器１４の電流検出値はトルク制御器１６に出力されている。また、電流検出器１５は、電力変換器１３と電動機４の間に接続されており、これらの間に流れる電流を検出するものである。電流検出器１５の電流検出値はトルク制御器１６に出力されている。

トルク制御器１６は、トルク指令演算器１７が出力する電動機１へのトルク指令、電流検出器１４の出力する電流検出値及び速度検出器９の出力する回転速度検出値に基づいて、電動機１の出力するトルクが電動機１へのトルク指令に従うように、パルス幅変調制御（ＰＷＭ制御）により電力変換器１３へのゲートパルス信号を出力する。また、トルク制御器１６は、トルク指令演算器１７が出力する電動機４へのトルク指令、電流検出器１５が出力する電流検出値及び速度検出器１０が出力する回転速度検出値に基づいて、電動機４の出力するトルクが電動機４へのトルク指令に従うように、ＰＷＭ制御により電力変換器１３へのゲートパルス信号を出力する。

電力変換器１３はトルク制御器１６からのゲートパルス信号を受け、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）等のスイッチング素子が高速にスイッチングを行うことで、電動機１，４に対する高応答なトルク制御を実現する。

スリップ判定器１８は、速度検出器９、速度検出器１０、速度検出器１１及び速度検出器１２が出力する回転速度検出値を入力して、駆動輪３および駆動輪６にスリップが発生しているかどうかを判定する。例えば、駆動輪３、駆動輪６又は駆動輪３及び駆動輪６にスリップが発生していると判定した場合には、スリップ判定器１８は、電動機１、電動機４又は電動機１及び電動機４の出力するトルクが低減するようにトルク指令演算器１７にトルク低減指令を出力する。

次にスリップ判定器１８の構成について説明する。図２は本発明の第１の実施の形態に係るスリップ判定器１８の構成図である。なお、先の図と同じ部分には同じ符号を付して説明は省略する（後の図も同様とする）。図２に示すスリップ判定器１８は、駆動輪３，６及び従動輪７，８の車輪速度から駆動輪３，６のスリップ率を演算する演算手段として、ゲイン２２、ゲイン２３、ゲイン２４、ゲイン２５、ゲイン２６、ゲイン２７、加算器３５、加算器３６、ゲイン３７、ゲイン３８及びスリップ率演算器２８を備えており、さらに、これらの演算手段が算出したスリップ率がスリップ率判定値を超える場合に駆動輪３，６がスリップしていると判定する判定器（判定手段）２９を備えている。

ゲイン２２は、速度検出器９が出力する電動機１の回転速度に対してギア２のギア比Grの逆数で与えられるゲインをかけることで駆動輪３の回転速度検出値を算出し、当該検出値をゲイン２３に出力する。ゲイン２３は、ゲイン２２が出力する駆動輪３の回転速度検出値に対して駆動輪３の半径Rlrをかけることで駆動輪３の車輪速度検出値を算出し、当該検出値を加算器３６に出力する。ゲイン２４は、速度検出器１１が出力する従動輪７の回転速度検出値に対して従動輪７の半径Rlfをかけることで従動輪７の車輪速度検出値を算出し、当該検出値を加算器３５に出力する。

ゲイン２５は、速度検出器１０が出力する電動機４の回転速度検出値に対してギア５のギア比Grの逆数で与えられるゲインをかけることで駆動輪６の回転速度検出値を算出し、当該検出値をゲイン２５に出力する。ゲイン２６は、ゲイン２５が出力する駆動輪６の回転速度検出値に対して駆動輪６の半径Rrrをかけることで駆動輪６の車輪速度検出値を算出し、当該検出値を加算器３６に出力する。ゲイン２７は、速度検出器１２が出力する従動輪８の回転速度検出値に対して従動輪８の半径Rrfをかけることで従動輪８の車輪速度検出値を算出し、当該検出値を加算器３５に出力する。

加算器３５は、従動輪７と従動輪８の車輪速度検出値の和をゲイン３７に出力する。加算器３６は、駆動輪３と駆動輪６の車輪速度検出値の和をゲイン３８に出力する。ゲイン３７は、加算器３５で出力された従動輪７と従動輪８の車輪速度検出値の合計値に対してゲイン０．５をかけることで両者の車輪速度検出値の平均値を算出し、当該平均値をスリップ率演算器２８に出力する。ゲイン３８は、加算器３６で出力された駆動輪３と駆動輪６の車輪速度検出値の合計値に対してゲイン０．５をかけることで両者の車輪速度検出値の平均値を算出し、当該平均値をスリップ率演算器２８に出力する。

スリップ率演算器２８は、ゲイン３７が出力する従動輪７と従動輪８の車輪速度検出値の平均値およびゲイン３８が出力する駆動輪３と駆動輪６の車輪速度検出値の平均値に基づいて、駆動輪３および駆動輪６のスリップ率を演算する。ここでは、車輪７および車輪８は従動輪であることから、従動輪７と従動輪８の車輪速度検出値の平均値は実際の車両速度を表しているものとする。

ここで図３を参照してスリップ率演算器２８の具体的構成について説明する。図３は本発明の第１の実施の形態に係るスリップ率演算器２８の構成図である。この図に示すスリップ率演算器２８は、減算器３０と、最大値選択器３１と、除算器３２を備えている。減算器３０は、駆動輪３，６の車輪速度検出値と従動輪７，８の車輪速度検出値の入力を受け、駆動輪３，６の車輪速度検出値から従動輪７，８の車輪速度検出値を減じたものを除算器３２に出力する。最大値選択器３１は、駆動輪３，６の車輪速度検出値と従動輪７，８の車輪速度検出値の入力を受け、両者のうち値の大きい方を除算器３２に出力する。除算器３２は、減算器３０の出力を最大値選択器３１の出力で除することでスリップ率を出力する。これらの演算を式で表すと次式（１）が成立する。なお、次式（１）において、λはスリップ率演算器２８の出力する駆動輪のスリップ率、Ｖｒは駆動輪の車輪速度、Ｖは従動輪の車輪速度をそれぞれ表している。

ここで、スリップ率と車輪−路面間の摩擦係数との関係について説明する。図４はスリップ率と車輪−路面間の摩擦係数との関係を示す図である。この図において、摩擦係数が負の領域は車輪−路面間に発生する力が車両の進行方向と逆向きであることを表す。一般に、スリップ率の絶対値の大きさが小さい領域（図４においてスリップ率の絶対値が零に近い領域）では、その値が増加するにつれて車輪−路面間の摩擦係数の絶対値の大きさも増加するため、車輪−路面間に作用する力も増加し、スリップが発生しない。すなわち、図４においてスリップが発生しないのは、スリップ率λがλ_１＜λ＜λ_２を満たす領域である（スリップ非発生領域）。

一方、スリップ非発生領域において車輪−路面間の摩擦係数の絶対値が最大になると、それ以降はスリップ率の絶対値が増加するにつれて車輪−路面間の摩擦係数の絶対値の大きさが当該最大値から減少するため、車輪−路面間に作用する力も減少してスリップが発生する。図４においてスリップが発生するのはスリップ率λがλ＞λ_２あるいはλ＜λ_１を満たす領域である（スリップ発生領域）。したがって、スリップ率を計算し、その計算したスリップ率がスリップ発生領域に含まれるか否かを判定することで、スリップが発生するか否かを判定することができる。

判定器２９は、スリップ率演算器２８から出力されたスリップ率を入力しており、当該スリップ率がスリップ判定値（後述）を越える場合に駆動輪３，６がスリップしているものと判定するものである。判定器２９は、駆動輪３，６がスリップしていると判定した場合（「スリップ判定」と称することがある）には、スリップ制御を行うために電動機制御器３３に対してトルク低減指令を出力する。

図５は加速・減速走行時における従動輪の車輪速度検出値と判定器２９で利用されるスリップ率判定値との関係を示す図である。この図に示すように、判定器２９は、加速走行時において、従動輪７，８の車輪速度が設定速度Ｖａ_２（車輪速度検出手段の精度にもよるが、例えば、数ｋｍ／ｈ程度）より大きいときには、スリップ率判定値として一定値λａ_２を利用しており、従動輪７，８の車輪速度が当該設定速度Ｖａ_２より小さいときには、当該一定値λａ_２よりも大きい値（例えば、λａ_１）にスリップ率判定値を変更している。すなわち、加速走行時のスリップ判定値は、当該車輪速度が設定速度Ｖａ_２より小さくなったときに、符号が同じ（正）で絶対値が大きい値に変更される。なお、本実施の形態では、λａ_２は図４において摩擦係数が最大になるλ_２に相当するものとする。

一方、減速走行時において、従動輪７，８の車輪速度が設定速度Ｖｂ_２（車輪速度検出手段の精度にもよるが、例えば、数ｋｍ／ｈ程度）より大きいときには、スリップ率判定値として一定値λｂ_２を利用しており、従動輪７，８の車輪速度が当該設定速度Ｖｂ_２より小さいときには、当該一定値λｂ_２よりも小さい値（例えば、λｂ_１）にスリップ率判定値を変更している。すなわち、減速走行時のスリップ判定値は、当該車輪速度が設定速度Ｖｂ_２より小さくなったときに、符号が同じ（負）で絶対値が大きい値に変更される。なお、本実施の形態では、λｂ_２は図４において摩擦係数が最大となるλ_１に相当するものとする。

したがって、上記をまとめると、本実施の形態における判定器２９は、加速・減速走行時のそれぞれにおいて従動輪７，８の車輪速度が設定速度Ｖａ_２，Ｖｂ_２より小さいとき、スリップ率判定値を、従動輪７，８の車輪速度が当該設定速度Ｖａ_２，Ｖｂ_２より大きいときに利用される値λａ_２，λｂ_２と符号が同じで絶対値が大きい値に変更している、と換言することができる。また、これは、従動輪７，８の車輪速度が当該設定速度Ｖａ_２，Ｖｂ_２より大きいときに利用される値λａ_２，λｂ_２よりもスリップしていると判定され難い値に変更している、と換言することもできる。

なお、本実施の形態では、スリップ制御に伴う車両の挙動変化を小さくして運転者の違和感を低減するために、下記のようにスリップ率判定値の変化に単調増加部及び単調減少部（下記［Ａ３］及び［Ｂ３］）を設定している。すなわち、本実施の形態において加速走行時に利用されるスリップ率判定値は、［Ａ１］従動輪７，８の車輪速度が設定速度Ｖａ_２（第１設定速度）よりも大きいとき、判定値λａ_２（第１判定値）に設定され、［Ａ２］設定速度Ｖａ_２よりも小さく設定された設定速度Ｖａ_１（第２設定速度）よりも従動輪７，８の車輪速度が小さいとき、判定値λａ_２よりも大きいλａ_１（第２判定値）に設定され、［Ａ３］従動輪７，８の車輪速度がＶａ_２よりも小さくＶａ_１よりも大きいとき、従動輪７，８の車輪速度が減少するにしたがってλａ_２からλａ_１まで単調増加するように設定されている。また、減速走行時に利用されるスリップ率判定値は、［Ｂ１］従動輪７，８の車輪速度が設定速度Ｖｂ_２（第３設定速度）よりも大きいとき判定値λｂ_２（第３判定値）に設定され、［Ｂ２］設定速度Ｖｂ_２よりも小さく設定された設定速度Ｖｂ_１（第３設定速度）よりも従動輪７，８の車輪速度が小さいとき、判定値λｂ_２よりも大きいλｂ_１（第４判定値）に設定され、［Ｂ３］従動輪７，８の車輪速度がＶｂ_２よりも小さくＶｂ_１よりも大きいとき、従動輪７，８の車輪速度が減少するにしたがってλｂ_２からλｂ_１まで単調減少するように設定されている。

次に、スリップ判定器１８（判定器２９）から電動機制御器３３に対してトルク低減指令が出力され、スリップ制御が行われたときの従動輪７，８と駆動輪３，６の車輪速度の変化について説明する。ここでは、まず、アクセル操作（加速走行）を行うときについて説明する。一般に滑りやすい路面でアクセル操作を行う時は駆動輪が空転してしまい、スリップ制御をしない時には駆動輪の車輪速度が従動輪の車輪速度よりも大きくなることが知られている。実際はスリップ制御を行うことで、駆動輪の車輪速度が従動輪の車輪速度に近い速度になるように車輪の回転を制御している。

図６は加速走行時における従動輪と駆動輪のスリップ制御を行った時の車輪速度の波形例を示す図である。この図に示すように、車体が停止もしくは走行している状態からアクセル操作を行うときにスリップ率の値がスリップ率判定値を超えると、前述したように駆動輪の駆動トルクを緩めるためにスリップ制御が実行され、駆動輪の車輪速度が従動輪の車輪速度に近づく挙動を示す。なお、アクセル操作中は常に（駆動輪車輪速度）≧（従動輪車輪速度）が成り立つと考えてよいので前述した式（１）は次式（２）のように変換できる。したがってアクセル操作時には常にスリップ率λの値は正になることがわかる。

次にブレーキ操作（減速走行）を行うときについて説明する。ブレーキ操作時は駆動輪がロックされてしまい、スリップ制御をしない時には駆動輪の車輪速度はほぼ零になることが知られている。実際はスリップ制御を行うことで、駆動輪の車輪速度が従動輪の車輪速度に近い速度になるように車輪の回転を制御している。

図７は減速走行時における従動輪と駆動輪のスリップ制御を行った時の車輪速度の波形例を示す図である。この図に示すように、車体が走行中にブレーキ操作を行うときにスリップ率の値がスリップ率判定値を下回ると、前述したように駆動輪の制動トルクを緩めるためにスリップ制御が実行され、駆動輪車輪速度が従動輪車輪速度に近づく挙動を示す。なお、ブレーキ操作中は常に（従動輪車輪速度）≧（駆動輪車輪速度）が成り立つと考えてよいので、前述した式（１）は次式（３）のように変換できる。したがってブレーキ操作時には常にスリップ率λの値は負になることがわかる。

次に、上記のようにスリップ率判定値を従動輪車輪速度に応じて変化させる理由について説明する。スリップ非発生領域は、図４に示したように、スリップ率λがλ_１＜λ＜λ_２を満たす領域である。そこで、スリップの発生を抑制するためには、加速走行時はスリップ率判定値をλ_２に設定してスリップ率λが当該判定値λ_２より大きくなる場合に駆動輪の駆動トルクを緩めるように制御し、減速走行時はスリップ率判定値をλ_１に設定してスリップ率λが当該判定値λ_１より小さくなる場合に駆動輪の制動トルクを緩めるように制御すれば良いはずである。しかし、発明者等は、従動輪の車輪速度が低速域（車輪速度検出手段の精度にもよるが、数ｋｍ／ｈ程度以下）に到達すると、以下に説明するようなスリップ誤判定の問題が発生することを知見した。なお、一般に、λ_１は−０．１から−０．２程度の値であり、λ_２は０．１から０．２程度の値である。そこで、以下では、λ_１＝−０．１、λ_２＝０．１とし、加速走行時のスリップ率判定値を０．１、減速走行時のスリップ率判定値を−０．１とした場合について説明する。

まず、車体が停止している状態から徐々に加速していく場合について考える。例えば、従動輪の車輪速度Ｖが１ｋｍ／ｈの時は、上記式（２）より、駆動輪の車輪速度Ｖｒが約１．１１ｋｍ／ｈより大きくなるとスリップ率λが０．１より大きくなることがわかる。一方、例えば、従動輪の車輪速度Ｖが５０ｋｍ／ｈの時は式（２）より、駆動輪の車輪速度Ｖｒが５５．６ｋｍ／ｈより大きくなるとスリップ率λが０．１より大きくなることがわかる。すなわち、時速数十キロ程度の高速域に比べて時速数キロ程度の低速域では、従動輪の車輪速度Ｖと駆動輪の車輪速度Ｖｒの車輪速度差が微小であっても、スリップ率λの値が相対的に大きく変化することがわかる。ところで、従動輪の車輪速度Ｖや駆動輪の車輪速度Ｖｒには必ず速度検出誤差が含まれるため、低速域においてはそのような速度検出誤差のためにスリップ率λの値がスリップ率判定値より大きくなる場合がある。したがって、このような場合には、実際には駆動輪３，６にスリップが発生していない場合でも、スリップが発生していると判定器２９で誤判定されてしまうことになる。

次に、車体が走行している状態から徐々に減速していく場合について考える。例えば、従動輪の車輪速度Ｖが５０ｋｍ／ｈの時は、上記式（３）より、従動輪の車輪速度Ｖｒが約４５ｋｍ／ｈより小さくなるとスリップ率λが−０．１より小さくなることがわかる。一方、従動輪の車輪速度Ｖが１ｋｍ／ｈの時は式（３）より、駆動輪の車輪速度Ｖｒが０．９ｋｍ／ｈより小さくなるとスリップ率λが−０．１より小さくなることがわかる。すなわち高速域に比べて低速域では、従動輪の車輪速度Ｖと駆動輪の車輪速度Ｖｒの車輪速度差が微小であっても、スリップ率λの値が小さくなることがわかる。したがって、加速走行時と同様に低速域においても速度検出誤差のためにスリップ率λの値がスリップ率判定値より小さくなる場合があり、そのような場合には、実際には駆動輪３，６にスリップが発生していない場合でもスリップが発生していると判定器２９で誤判定してしまうことになる。

そこで、本実施の形態においては、低速域において従動輪７，８の車輪速度Ｖや駆動輪３，６の車輪速度Ｖｒに速度検出誤差が含まれていてもスリップの誤判定を起こさないために、従動輪７，８の車輪速度に応じてスリップ率判定値を図５に示すように変化させることでスリップ率判定値を調整している。

次に、駆動輪のトルクと車体速度の関係について、本実施の形態のようにスリップ率判定値を変化させた場合とスリップ率判定値を一定にした場合とで比較する。図８は車体が停止している状態でアクセル操作を行うときのトルクと車体速度の関係を示した図である。スリップ率判定値を一定にした場合では、発進時の低速域においてトルクが頻繁に増減していることがわかる。これは低速域においては従動輪と駆動輪の車輪速度差がわずかであってもスリップしていると判定してしまうため、不必要に駆動トルクを緩めてしまうためである。不必要に駆動トルクを緩めることで平均して低トルク状態になり車両の加速性が悪化する。またトルクが頻繁に増減するため、車体に振動が発生し乗り心地が悪化する。

一方、本実施の形態の場合には、低速域においてスリップ率判定値を変化させることによりスリップの誤判定が防止されてトルクの頻繁な増減が緩和され、平均的に高い駆動トルクを出力するようになり、車両の加速性が向上する。またトルクの頻繁な増減も緩和されるために乗り心地も改善される。車体速度が加速走行に応じて上昇するとスリップ率判定値を一定にしている場合でも従動輪７，８と駆動輪３，６の車輪速度差がある程度大きくならないとスリップ率が大きい値にならないため、スリップの誤判定が起こらず、本発明を用いた場合での駆動トルクと同じような駆動トルク波形を出力する。

また、図９は車体が走行している状態から徐々に減速していく時のトルクと車体速度の関係を示した図である。ブレーキ操作を行う前、またはブレーキ操作を行った後しばらくはスリップ率判定値を一定にしている場合でも従動輪と駆動輪の車輪速度差がある程度大きくならないとスリップ率が大きい値にならないため、スリップの誤判定が起こらず、本実施の形態での制動トルクと同じような制動トルク波形を出力する。一方、減速時の低速域において、スリップ率判定値を一定にしている場合では、トルクが頻繁に増減していることがわかる。これは低速域においては従動輪と駆動輪の車輪速度差がわずかであってもスリップしていると判定してしまうため、不必要に制動トルクを緩めてしまうためである。不必要に制動トルクを緩めることで平均して低トルク状態になり車両の制動性が悪化する。またトルクが頻繁に増減するため、車体に振動が発生し乗り心地が悪化する。

一方、本実施の形態の場合には、低速域においてスリップ率判定値を変化させることによりスリップの誤判定が防止されてトルクの頻繁な増減が緩和され、平均的に高い制動トルクを出力するようになり、車両の制動性が向上する。またトルクの頻繁な増減も緩和されるために乗り心地も改善される。

以上のことから、加速・減速走行時ともにスリップ率判定値を一定にしている時には、低速域においてスリップの誤検出が起こりやすくなるためにトルクの頻繁な増減が起こり、その結果トルクを平均的に緩めてしまう傾向があることがわかる。本実施の形態ではそういった問題に対して、低速域においてスリップ率判定値を加速走行時は正の方向に増加、減速走行時は負の方向に増加させることにより、低速域におけるスリップの誤判定を防止し、トルクの頻繁な増減を緩和している。その結果、加速走行時には高い駆動トルクを、減速走行時には高い制動トルクを平均的に出力することができ、車両の加速性・制動性をそれぞれ高めている。したがって、本実施の形態によれば、低速域における過剰なスリップ制御動作が抑制されるので、加速走行時における加速時間及び減速走行時における制動距離を短縮するとともに、電気駆動車両の振動を抑制することができる。

なお、図１に示すように、スリップ判定器１８に対して、上記で説明したスリップ制御の実施の中断又は従動輪７，８の車輪速度に応じたスリップ判定値の変更の中断を指示する指示手段（例えば、切り替えスイッチ）５０を設置しても良い。このように指示手段５０を設ければ、車両の使用環境に応じた設定変更が可能となる。

次に本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る電気駆動車両は、スリップ判定器１８において、スリップ率判定値の代わりに従動輪７，８と駆動輪３，６の車輪速度差で表される速度差判定値を用いている点が第１の実施の形態と異なる。ここでは、（駆動輪の車輪速度）−（従動輪の車輪速度）によって算出される車輪の速度差を「車輪速度差」と定義し、当該車輪速度差に基づいて駆動輪３，６がスリップしているかどうかを判定するための判定値を「速度差判定値」と定義する。

本実施の形態に係る電気駆動車両は、第１の実施の形態における図３に示したスリップ率演算器２８の代わりに、図１０に示す速度差演算器３９を備えている。なお、その他のハードウェア構成については第１の実施の形態のものと同じであるので説明は省略する。

図１０は本発明の第２の実施の形態に係る速度差演算器３９の構成図である。この図に示す速度差演算器３９は、ゲイン３７及びゲイン３８からの駆動輪３，６の車輪速度検出値と従動輪７，８の車輪速度検出値の入力を受け、駆動輪３，６の車輪速度検出値から従動輪７，８の車輪速度検出値を減じて車輪速度差を演算する減算器３０Ａを備えている。

図１１は、加速・減速走行時における従動輪７，８の車輪速度と、従動輪７，８と駆動輪３，６の車輪速度差との関係を示す図である。この図に示すように、判定器２９は、加速走行時において、従動輪７，８の車輪速度が設定速度ＶＡ（車輪速度検出手段の精度にもよるが、例えば、数ｋｍ／ｈ程度）より小さいときには、速度差判定値として一定値ΔＶＡを利用しており、従動輪７，８の車輪速度が当該設定速度ＶＡより大きいときには、従動輪７，８の車輪速度が増加するにしたがって当該一定値ΔＶＡから単調増加するように変更している。一方、減速走行時においては、従動輪７，８の車輪速度が設定速度ＶＢ（車輪速度検出手段の精度にもよるが、例えば、数ｋｍ／ｈ程度）より小さいときには、速度差判定値として一定値ΔＶＢを利用しており、従動輪７，８の車輪速度が当該設定速度ＶＢより大きいときには、従動輪７，８の車輪速度が増加するにしたがって当該一定値ΔＶＢから単調減少するように変更している。したがって、上記をまとめると、本実施の形態における判定器２９は、加速・減速走行時のそれぞれにおいて従動輪７，８の車輪速度が設定速度ＶＡ，ＶＢより小さいとき、速度差判定値を、従動輪７，８の車輪速度が当該設定速度ＶＡ，ＶＢより大きいときに利用される値よりもスリップしていると判定され難い値に変更している、と換言することができる。なお、加速走行時には（速度差判定値）≦（車輪速度差）の時にスリップが発生していると判定器２９（スリップ判定器１８）が判定し、減速走行時には（車輪速度差）≦（速度差判定値）の時にスリップが発生していると判定する。

ここで、図１１のように速度差判定値を従動輪の車輪速度に応じて変化させる理由について説明する。最初に加速走行について説明する。速度差判定値を従動輪７，８の車輪速度が大きくなるにつれて大きくすることは、第１の実施の形態においてスリップ率判定値を一定にすることに相当する。このことは上記式（１）から容易にわかることである。ところで、スリップ率判定値を用いた第１の実施の形態と同様に、低速域においては速度検出誤差のために車輪速度差の値が速度差判定値より大きくなる場合がある。したがって、このような場合には、実際には駆動輪３，６にスリップが発生していない場合でも、スリップが発生していると判定器２９で誤判定されてしまうことになる。また、減速走行についても同様のことが言えて、低速域においては速度検出誤差のために速度差判定値が車輪速度差より大きくなる場合があり、そのような場合には実際には、駆動輪３，６にスリップが発生していない場合でもスリップが発生していると誤判定されてしまうことになる。

そこで、本実施の形態においては、低速域において従動輪７，８の車輪速度Ｖや駆動輪３，６の車輪速度Ｖｒに速度検出誤差に含まれていてもスリップの誤判定を起こさないために、従動輪７，８の車輪速度に応じて速度差判定値を図１１に示すように変化させることで速度差判定値を調整している。このように加速走行時・減速走行時ともに低速域において速度差判定値が従動輪の車輪速度に関係なく一定値になるようにすることで、低速域におけるスリップの誤判定を防止することができる。したがって、本実施の形態によっても、低速域における過剰なスリップ制御動作が抑制されるので、加速走行時における加速時間及び減速走行時における制動距離を短縮するとともに、電気駆動車両の振動を抑制することができる。

すなわち、第１及び第２の実施の形態のように、従動輪７，８の車輪速度が低速領域にあるときにスリップ率判定値もしくは速度差判定値を変化させると、スリップ制御が過剰にかからないようになり、その結果、スリップ判定器１８が不必要にスリップ判定をして電動機１、電動機４又は電動機１及び電動機４が出力するトルクが低減することを抑制する。これにより、加速走行時には加速性が向上し、減速走行時には制動距離が短くなり、更にトルクの頻繁な増減に起因する車体の振動を抑制することができる。

次に本発明の第３の実施の形態について説明する。図１２は、本発明の第３の実施の形態に係る電気駆動車両の全体図である。この図に示す電気駆動車両は、車両が走行している路面の傾斜角度を感知する傾斜センサ（傾斜検出手段）３４を備えている。傾斜センサ３４が検出した路面の傾斜角度はスリップ判定器１８Ｂ内の判定器２９に出力されており、当該出力された傾斜角度は、判定器２９において、走行路面が加速走行時においてスリップ率判定値の変更が必要な程度の上り坂であるか否か、又は、当該路面が減速走行時においてスリップ率判定値の変更が必要な程度の下り坂であるか否かを判定する際に利用される。本実施の形態では、判定器２９は、傾斜角度の検出値が設定角度θａより大きいときに上記条件を満たす上り坂であると判定し、設定角度θｂより小さいときに上記条件を満たす下り坂であると判定するものとする。

図１３は、加速・減速走行時における従動輪７，８の車輪速度検出値と判定器２９で利用されるスリップ率判定値との関係を示す図である。この図に示すように、判定器２９は、加速走行時において、路面の傾斜角度が設定角度θａより大きくかつ従動輪７，８の車輪速度が設定速度Ｖａ_２より小さいとき、スリップ率判定値を、傾斜角度が設定角度θａより小さくかつ従動輪７，８の車輪速度が設定速度Ｖａ_２より小さいときに利用される値（すなわち、平坦路及び下り坂におけるスリップ率判定値：λａ_１）よりも大きい値（λａ_３）に変更している。一方、減速走行時において、路面の傾斜角度が設定角度θｂより小さくかつ従動輪７，８の車輪速度が設定速度Ｖｂ_２より小さいとき、スリップ率判定値を、傾斜角度が設定角度θｂより大きくかつ従動輪７，８の車輪速度が設定速度Ｖｂ_２より小さいときに利用される値（すなわち、平坦路及び上り坂におけるスリップ率判定値：λｂ_１）よりも小さい値（λｂ_３）に変更している。

このようにスリップ率判定値を路面の傾斜角度及び従動輪７，８の車輪速度に応じて変化させるのは次のような理由による。すなわち、上り坂を加速走行する場合には、下り坂および平坦路に比べて車両の加速を妨げる方向に重力の影響を受ける分、第１の実施の形態と同様のスリップの誤検出が起こると加速しづらくなるからである。本実施の形態では、これを防ぐために上り坂でスリップ率判定値を大きくしている。一方、下り坂を減速走行する場合には、上り坂および平坦路に比べて車両の減速を妨げる方向に重力の影響を受ける分、第１の実施の形態と同様のスリップの誤検出が起こると減速しづらくなるからである。本実施の形態では、これを防ぐために下り坂でスリップ率判定値を小さくしている。

したがって、本実施の形態のようにスリップ率判定値を変化させると、低速域における過剰なスリップ制御動作が抑制されるので、上り坂を加速走行する際の加速時間と下り坂を減速走行する際の制動距離を短縮することができ、さらに、電気駆動車両の振動を抑制することができる。

なお、これと同様の理由で、第２の実施の形態で利用した従動輪７，８と駆動輪３，６の車輪速度差で表される速度差判定値を、路面の傾斜角度及び従動輪７，８の車輪速度に応じて変化させても良い。

図１４は、加速・減速走行時における従動輪７，８の車輪速度検出値と判定器２９で利用される速度差判定値との関係を示す図である。この図に示すように、判定器２９は、加速走行時において、路面の傾斜角度が設定角度θａより大きくかつ従動輪７，８の車輪速度が設定速度ＶＡ’（ＶＡ’＞ＶＡ）より小さいとき、速度差判定値を、傾斜角度が設定角度θａより小さくかつ従動輪７，８の車輪速度が設定速度ＶＡ’より小さいときに利用される値（すなわち、平坦路及び下り坂におけるスリップ率判定値：例えば、ΔＶＡ）よりも大きい値（ΔＶＡ’）に変更している。一方、減速走行時において、路面の傾斜角度が設定角度θｂより小さくかつ従動輪７，８の車輪速度が設定速度ＶＢ’（ＶＢ’＞ＶＢ）より小さいとき、スリップ率判定値を、傾斜角度が設定角度θｂより大きくかつ従動輪７，８の車輪速度が設定速度ＶＢ’より小さいときに利用される値（すなわち、平坦路及び上り坂におけるスリップ率判定値：例えば、ΔＶＢ）よりも小さい値（ΔＶＢ’）に変更している。

このように速度差判定値を変化させても、低速域における過剰なスリップ制御動作が抑制されるので、上り坂を加速走行する際の加速時間と下り坂を減速走行する際の制動距離を短縮することができ、さらに、電気駆動車両の振動を抑制することができる。

なお、上記の実施の形態では、傾斜角度が設定角度θａより大きいときと小さいとき（設定角度θｂより小さいときと大きいとき）で選択的にスリップ率判定値又は速度差判定値を変更するものとしたが、傾斜角度の大きさに比例させてスリップ率判定値又は速度差判定値の大きさを変更させる構成としても良い。

なお、上記の各実施の形態では、図２に示すように、スリップ率演算器２８や速度差演算器３９において、左右の従動輪７，８と駆動輪３，６の車輪速度の平均値を入力してスリップ率又は速度差を求めるものとして説明してきた。しかし、図１５に示すよう左側車輪用のスリップ率演算器４０と右側車輪用のスリップ率演算器４１を備えるスリップ判定器１８Ｃを車両に設置し、各演算器４０，４１に左右の車輪ごとに従動輪７，８と駆動輪３，６の車輪速度を入力することでそれぞれにスリップ率を演算し、左右独立に駆動輪３，６のトルクを制御しても良い。このような構成を採用すると、左側車輪用の速度検出器９，１０又は右側車輪用の速度検出器１１，１２のうち一方が故障等しても、スリップ率を算出することができる。なお、図１５では、スリップ率を演算する場合についてのみ説明したが、同様に車輪速度差を演算しても同様の効果が得られることは言うまでもない。

１，４ 電動機
３，６ 駆動輪
７，８ 従動輪
９，１０，１１，１２ 速度検出器
１３ 電力変換器
１４，１５ 電流検出器
１６ トルク制御器
１７ トルク指令演算器
１８ スリップ判定器
２９ 判定器
１９ アクセル開度検出器
２０ ブレーキ開度検出器
２１ ステアリング角度検出器
２２，２３，２４，２５，２６，２７，３７，３８ ゲイン
２８，４０，４１ スリップ率演算器
３０ 減算器
３１ 最大値選択器
３２ 除算器
３３ 電動機制御器
３４ 傾斜センサ
３５，３６ 加算器
３９ 速度差演算器
５０ 指示手段

Claims (12)

1. 駆動輪と、従動輪と、前記駆動輪を駆動又は制動する電動機と、当該電動機を制御する電動機制御手段とを備える電気駆動車両において、
   前記駆動輪及び従動輪の車輪速度を検出する車輪速度検出手段と、
   前記駆動輪及び従動輪の車輪速度から前記駆動輪のスリップ率を演算する演算手段と、
   当該スリップ率がスリップ率判定値を超える場合に前記駆動輪がスリップしていると判定する判定手段とを備え、
   前記判定手段は、前記従動輪の車輪速度が設定速度より小さいとき、前記スリップ率判定値を、前記従動輪の車輪速度が前記設定速度より大きいときに利用される値と符号が同じで絶対値が大きい値に変更することを特徴とする電気駆動車両。
2. 請求項１に記載の電気駆動車両において、
   前記電気駆動車両が走行している路面の傾斜角度を感知する傾斜検出手段をさらに備え、
   前記判定手段は、
   加速走行時において前記傾斜角度が設定角度より大きくかつ前記従動輪の車輪速度が設定速度より小さいとき、前記スリップ率判定値を、前記傾斜角度が前記設定角度より小さくかつ前記従動輪の車輪速度が前記設定速度より小さいときに利用される値よりも大きい値に変更することを特徴とする電気駆動車両。
3. 請求項１に記載の電気駆動車両において、
   前記電気駆動車両が走行している路面の傾斜角度を感知する傾斜検出手段をさらに備え、
   前記判定手段は、
   減速走行時において前記傾斜角度が設定角度より小さくかつ前記従動輪の車輪速度が設定速度より小さいとき、前記スリップ率判定値を、前記傾斜角度が前記設定角度より大きくかつ前記従動輪の車輪速度が前記設定速度より小さいときに利用される値よりも小さい値に変更することを特徴とする電気駆動車両。
4. 請求項１に記載の電気駆動車両において、
   前記判定手段で加速走行時に利用される前記スリップ率判定値は、
   前記従動輪の車輪速度が第１設定速度よりも大きいとき、第１判定値に設定され、
   前記第１設定速度よりも小さく設定された第２設定速度よりも前記従動輪の車輪速度が小さいとき、前記第１判定値よりも大きい第２判定値に設定され、
   前記従動輪の車輪速度が前記第１設定速度よりも小さく第２設定速度よりも大きいとき、前記従動輪の車輪速度が減少するにしたがって前記第１判定値から前記第２判定値まで単調増加するように設定されることを特徴とする電気駆動車両。
5. 請求項１に記載の電気駆動車両において、
   前記判定手段で減速走行時に利用される前記スリップ率判定値は、
   前記従動輪の車輪速度が第３設定速度よりも大きいとき、第３判定値に設定され、
   前記第３設定速度よりも小さく設定された第４設定速度よりも前記従動輪の車輪速度が小さいとき、前記第３判定値よりも小さい第４判定値に設定され、
   前記従動輪の車輪速度が前記第３設定速度よりも小さく第４設定速度よりも大きいとき、前記従動輪の車輪速度が減少するにしたがって前記第３判定値から前記第４判定値まで単調減少するように設定されることを特徴とする電気駆動車両。
6. 請求項１に記載の電気駆動車両において、
   前記判定手段に対して、スリップ制御の実施の中断又は前記スリップ判定値の変更の中断を指示する指示手段をさらに備えることを特徴とする電気駆動車両。
7. 駆動輪と、従動輪と、前記駆動輪を駆動又は制動する電動機と、当該電動機を制御する電動機制御手段とを備える電気駆動車両において、
   前記駆動輪及び従動輪の車輪速度を検出する車輪速度検出手段と、
   前記駆動輪及び従動輪の車輪速度の速度差を演算する演算手段と、
   当該速度差が速度差判定値を超える場合に前記駆動輪がスリップしていると判定する判定手段とを備え、
   前記判定手段は、前記従動輪の車輪速度が設定速度より小さいとき、前記速度差判定値を、前記従動輪の車輪速度が前記設定速度より大きいときに利用される値と符号が同じで絶対値が大きい値に変更することを特徴とする電気駆動車両。
8. 請求項７に記載の電気駆動車両において、
   前記電気駆動車両が走行している路面の傾斜角度を感知する傾斜検出手段をさらに備え、
   前記判定手段は、
   加速走行時において前記傾斜角度が設定角度より大きくかつ前記従動輪の車輪速度が設定速度より小さいとき、前記速度差判定値を、前記傾斜角度が前記設定角度より小さくかつ前記従動輪の車輪速度が前記設定速度より小さいときに利用される値よりも大きい値に変更することを特徴とする電気駆動車両。
9. 請求項７に記載の電気駆動車両において、
   前記電気駆動車両が走行している路面の傾斜角度を感知する傾斜検出手段をさらに備え、
   前記判定手段は、
   減速走行時において前記傾斜角度が設定角度より小さくかつ前記従動輪の車輪速度が設定速度より小さいとき、前記速度差判定値を、前記傾斜角度が前記設定角度より大きくかつ前記従動輪の車輪速度が前記設定速度より小さいときに利用される値よりも小さい値に変更することを特徴とする電気駆動車両。
10. 請求項７に記載の電気駆動車両において、
    前記判定手段で加速走行時に利用される前記速度差判定値は、
    前記従動輪の車輪速度が第１設定速度よりも小さいとき、第１判定値に設定され、
    前記従動輪の車輪速度が前記第１設定速度よりも大きいとき、前記従動輪の車輪速度が増加するにしたがって前記第１判定値から単調増加するように設定されることを特徴とする電気駆動車両。
11. 請求項７に記載の電気駆動車両において、
    前記判定手段で減速走行時に利用される前記速度差判定値は、
    前記従動輪の車輪速度が第２設定速度よりも小さいとき、第２判定値に設定され、
    前記従動輪の車輪速度が前記第２設定速度よりも大きいとき、前記従動輪の車輪速度が増加するにしたがって前記第２判定値から単調減少するように設定されることを特徴とする電気駆動車両。
12. 請求項７に記載の電気駆動車両において、
    前記判定手段に対して、スリップ制御の実施の中断又は前記速度差判定値の変更の中断を指示する指示手段をさらに備えることを特徴とする電気駆動車両。

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