JP2015035943A - 電気自動車のスリップ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】センサ類として、モータの回転制御用の回転角センサのみを用いて精度良くスリップ判断し、スリップを解消する速やかな制御が可能なスリップ制御装置を提供する。【解決手段】アクセルの操作量からモータが回転すべき角加速度を計算して閾値を求める閾値計算手段２１と、回転角センサの検出値を２回微分して角加速度を計算する角加速度計算手段２２を設ける。駆動輪がスリップしたことを判断するスリップ判断手段２３、およびスリップした場合にトルクを制限するスリップ時トルク制限手段２５を設ける。スリップ判断手段２３は、角加速度と閾値とを角加速度比較部２６で判断する。閾値を超えたとされる判断が連続する連続回数をカウントし、その連続回数が設定値に達するとスリップしたと判断する。スリップ時トルク制限手段２５は、スリップしたと判断された駆動輪と左右反対側の駆動輪のモータについてもトルクを制限させる。【選択図】図４

Description

この発明は、モータのみの駆動で走行する車両や、モータとエンジンとの両方を備える車両である電気自動車において、モータ走行時のスリップ発生時におけるトルク制御を行い、スリップを解消させる電気自動車のスリップ制御装置に関する。

車両のトラクション制御装置は、車両の加速時に駆動輪が過大駆動トルクによりスリップして加速性が低下することを防止するために、駆動輪のスリップ量を検出し、この駆動輪のスリップ量が路面の摩擦係数に対応する目標スリップ量となるように、エンジン出力や車輪制動力を制限するものとして、一般に知られている（例えば、特許文献１）。すなわち、エンジン出力を低下させるか、またはブレーキ力を増大させてスリップ量を制御する。

また、特許文献２には、駆動輪の角加速度の値が角加速度閾値を越えた場合に、角加速度にフィードバックゲインを乗じた項を含むトルク指令補正値ΔＴr を用いて、トルク指令にフィードバック補正を施すことが提案されている。具体的には、駆動輪が路面をグリップしたことを、角加速度と角加速度閾値との比較により検出する。駆動輪がスリップ路面から通常路面へと戻り角加速度が一時的に低下したことを、角加速度と角加速度閾値との比較により検出する。角加速度閾値並びにフィードバックゲインの値を、アクセル開度及び駆動輪の車輪速に応じて設定する。モータ回転数がベース回転数を越えたか否かにより、角加速度閾値やフィードバックゲインを決定する際の係数の値を変更する。

この他に、スリップ制御を行う電気自動車として、車輪用軸受、モータ、および減速機を有するインホイールモータ駆動装置に適用し、駆動輪に対する外力影響量の推定値を求める外乱オブザーバを設けたものが提案されている（例えば、特許文献３）。これは、求めた外力影響量の推定値を用いて駆動輪のスリップ量に対する補正値を求め、モータへのアクセル信号に補正し、モータトルク指令値とするものである。

特開昭６３−２５９１４１号公報 特開平８−１８２１１９号公報 特開２０１２−１８６９２７号公報

特許文献１に開示の技術では、スリップ量を計算するのに、駆動輪の回転速度と受動輪の回転速度が必要となる。そのため、左右２輪駆動の電気自動車においては、モータに付いている回転角センサ以外に、従動輪にも回転角センサが必要となる。さらに、エンジンとブレーキの応答性が悪いので、速やかな制御が不可能である。

特許文献２に開示の技術では、角加速度を直接に測るようにしているが、加速度センサは高価なセンサであるため、コストが高くなる。回転速度から間接的に角加速度を計算する場合は、精度が悪くて、実用性が薄くなる。

特許文献３の開示技術では、角速度を間接計算する場合は、精度が悪く、実用性に欠けると考えられる。

この発明の目的は、センサ類として、モータの回転制御用の回転角センサのみを用いて精度良くスリップ判断し、スリップを解消する速やかな制御が可能な電気自動車のスリップ制御装置を提供することである。
この発明の他の目的は、スリップ状態の解消が確実に行えるようにすることである。
この発明のさらに他の目的は、スリップ制御によって、乗車している人に急激な加減速感を感じさせることない快適な走行性を維持できるようにすることである。

この発明の電気自動車のスリップ制御装置２０は、走行駆動用の電動のモータ３を備えた車両５である電気自動車のスリップ制御を行う装置において、
アクセル４の操作量から前記モータ３が回転すべき角加速度を計算し、この計算した角加速度を基にスリップ判断の閾値を計算する閾値計算手段２１と、
前記モータ３の回転速度を検出する回転角センサ３ａの検出値から前記モータ３の角加速度を計算する角加速度計算手段２２と、
前記モータ３で駆動される車輪７がスリップしたことを判断するスリップ判断手段２３と、
このスリップ判断手段２３でスリップしたと判断された場合に、前記モータ３に発生させるトルクを制限するスリップ時トルク制限手段２５とを備える。
前記スリップ判断手段２３は、前記角加速度計算手段２２で計算された角加速度と前記閾値とを比較して角加速度が閾値を超えたかまたは閾値以上になったか否かを判断する角加速度比較部２６と、
この角加速度比較部２６により前記閾値以上となりまたは閾値を超えたとされる判断が連続する連続回数をカウントするカウント部２７と、
このカウント部２７によりカウントされた連続回数により定まる値が設定値に達するとスリップしたと判断するスリップ判断部２８とを有する、
前記スリップ時トルク制限手段２５は、スリップしたと判断された駆動輪と左右反対側の駆動輪を駆動するモータについても、発生させるトルクを制限する反対側駆動輪トルク制限部３２を有する。この反対側駆動輪トルク制限部３２は、例えば、アクセルの操作量によって定められるトルク指令値の５０％までトルクを低下させる。
前記カウント部２７によりカウントされた連続回数により定まる値は、連続回数そののものであっても、また後述のように連続回数に重み付けを行い、合計点で判断するようにしても良い。

この構成によると、センサ類として、モータ３の回転速度を検出する回転角センサ３ａのみを用い、計算により角加速度を求めるため、駆動輪７の回転角センサ３ａ以外にはセンサ類が不要であり、また高価な加速度センサを必要とせず、コスト増が抑えられる。回転角センサ３ａから角加速度を求めるため、角加速度の検出精度は低いが、閾値以上となりまたは閾値を超えた連続回数、またはこの連続回数から定まる値が設定値に達するとスリップであると判断するため、精度良くスリップ発生の判断が行える。また、モータ３のトルクを制御してスリップを解消するため、エンジンやブレーキを制御してスリップを解消するものと異なり、応答性が良く、速やかな制御が可能となる。
前記スリップ時トルク制限手段２５の反対側駆動輪トルク制限部３２は、スリップしたと判断された駆動輪と左右反対側の駆動輪を駆動するモータについても、発生させるトルクを制限するため、片輪駆動となって直進性が低下することが防止される。

この発明において、前記スリップ時トルク制限手段２５は、前記スリップ判断手段２３でスリップしたと判断されると、前記モータ３に発生させるトルクを零にするトルク零化部２９を有するものとしても良い。
スリップが生じた車輪７のモータ３のトルクを零にするため、スリップの発生が確実に防止される。

この構成の場合に、前記トルク零化部２９により前記モータ３に発生させるトルクを零にした後、前記駆動輪７の回転速度が定められた基準回転速度よりも早い場合に、前記モータ３に回生トルクを生じさせる回生トルク入力部３３を有するようにしても良い。
スリップと判断された場合に、前記モータに回生トルクを生じさせて積極的に減速することで、単にモータトルクを零に維持するよりもスリップの解消がより迅速に行える。

この発明において、スリップ判断部２８は、前記カウント部１７による各カウント毎に重みを点数で付与し、総合点数が設定点数に達するとスリップしたと判断するようにしても良い。
連続回数に適切な重み付けを行うことにより、より一層精度良くスリップ判断を行うことができる。

また、前記トルク零化部２９を有する場合や、さらに前記回生トルク入力部３３を設けた場合に、前記スリップ時トルク制限手段２５は、前記モータ３の回転速度が前記スリップをしたと判断される前の回転速度を基準に定めたスリップ判断の基準回転速度まで低下したか否かを判断し、低下したと判断した場合に前記モータ３に発生させるトルクを徐々に回復させるトルク回復部３１を有するものとしても良い。
スリップが発生したモータ３のトルクを零にした後、急激にトルクを復元させると、車両５の急激な加速により、運転者等の乗者している人に加速感を与えるが、上記のようにトルク回復部３１がトルクを徐々に回復させる構成であると、加減速感を感じさせることない快適な走行性を維持することができる。

この発明において、前記スリップ時トルク制限手段２５は、スリップしたと判断された駆動輪と左右反対側の駆動輪がスリップしたことを判断する反対側駆動輪スリップ判断部３７を有し、前記反対側駆動輪トルク制限部３２は、前記反対側駆動輪スリップ判断部３７により前記左右反対側の駆動輪がスリップしていないと判断された場合にのみ、左右反対側の駆動輪を駆動するモータ３について、発生させるトルクを制限するようにしても良い。
左右の駆動輪のモータ３毎にこのスリップ制御装置２０を設けた場合、左右反対側の駆動輪がスリップを生じた場合は、その反対側駆動輪についてのスリップ制御装置２０により制御される。そのため、反対側の駆動輪がスリップした場合のみ、前記反対側駆動輪トルク制限部３２によるトルクの制限を行うことで、左右の駆動輪のスリップ制御装置２０の制御が干渉することが回避される。

この場合に、前記スリップ時トルク制限手段２５は、前記スリップ判断手段２３でスリップしたと判断されると、前記モータ３に発生させるトルクを零にするトルク零化部２９と、前記モータ３の回転速度が前記スリップをしたと判断される前の回転速度を基準に定めたスリップ判断の基準回転速度まで低下したか否かを判断し、低下したと判断した場合に前記モータ３に発生させるトルクを徐々に回復させるトルク回復部３１と、このトルク回復部３１によるトルク回復の過程で、前記反対側車輪がスリップしたか否かを判断し、スリップしていないと判断した場合に、左右の両駆動輪のトルクが同じになると前記反対側の駆動輪のトルクも回復させる反対側駆動輪トルク回復部３８とを有するようにしても良い。

この構成では、左右の反対側の駆動輪のトルクを零にした後、低μ路面から脱出するなどしてスリップした車輪のスリップがなくなり、前記トルク回復部３１によりトルクを回復させる過程で、反対側の駆動輪にスリップが生じていないことを確認した上で、反対側の駆動輪のトルクも回復させる。この後、左右の両駆動輪のトルクを同様なペースで回復させることができて、直進性向上し、操作フィーリングも向上する。これによりトルクが反対の車輪（スリップしていない車輪）のトルクが同じになったら、両輪を例えば同じペースで、アクセルに基づくトルク指令値まで回復させる。そうすることで、両輪トルクの差は完全になくすことができないものの、インホイールモータ等の左右輪独立駆動の優位性を発揮できて、運転者への違和感もある程度緩和される。

この発明において、前記モータ３は、インホイールモータ装置１１を構成するモータ３であっても良い。
インホイールモータ装置１１の場合、各車輪７が個別にモータ駆動されて、スリップの影響が大きく、この発明によるスリップ制御による効果が、より効果的に発揮される。また、インホイールモータ装置１１とする場合、その制御を行うインバータ装置２にこのスリップ制御装置２０を設けることで、車両の統合制御，協調制御を図るメインのＥＣＵ（またはＶＣＵ）１とは独立して、インホイールモータ装置１１とインバータ装置２とでスリップ制御機能を完結したシステムとできる。そのため、スリップ制御機能を奏する車両の制御システムの構成が容易となる。

この発明の電気自動車のスリップ制御装置は、各駆動輪を個別に走行駆動する電動のモータを備えた車両である電気自動車のスリップ制御を行う電気自動車のスリップ制御装置において、アクセルの操作量から前記モータが回転すべき角加速度を計算し、この計算した角加速度を基にスリップ判断の閾値を計算する閾値計算手段と、前記モータの回転速度を検出する回転角センサの検出値から前記モータの角加速度を計算する角加速度計算手段と、前記モータで駆動される車輪がスリップしたことを判断するスリップ判断手段と、このスリップ判断手段でスリップしたと判断された場合に、前記モータに発生させるトルクを制限するスリップ時トルク制限手段とを備え、前記スリップ判断手段は、前記角加速度計算手段で計算された角加速度と前記閾値とを比較して角加速度が閾値を超えたかまたは閾値以上になったか否かを判断する角加速度比較部と、この角加速度比較部により前記閾値以上となりまたは閾値を超えたとされる判断が連続する連続回数をカウントするカウント部と、このカウント部によりカウントされた連続回数により定まる値が設定値に達するとスリップしたと判断するスリップ判断部とを有し、前記スリップ時トルク制限手段は、スリップしたと判断された駆動輪と左右反対側の駆動輪を駆動するモータについても、発生させるトルクを制限する反対側駆動輪トルク制限部を有するため、センサ類として、モータの回転制御用の回転角センサのみを用いて精度良くスリップ判断し、スリップを解消する速やかな制御が行える。

前記スリップ時トルク制限手段が、前記スリップ判断手段でスリップしたと判断されると、前記モータに発生させるトルクを零にするトルク零化部を有する場合は、スリップ状態の解消が確実に行える。
また、前記トルク零化部により前記モータに発生させるトルクを零にした後、前記駆動輪の回転速度が定められた基準回転速度よりも早い場合に、前記モータに回生トルクを生じさせる回生トルク入力部を有する場合は、単にモータトルクを零に維持するよりもスリップの解消がより迅速に行える。

この発明の第１の実施形態に係る電気自動車のスリップ制御装置を備えた電気自動車駆動装置の概念構成のブロック図である。 同電気自動車駆動装置の具体例を示すブロック図である。 同電気自動車駆動装置におけるスリップ制御装置の概念構成を示すブロック図である。 同スリップ制御装置の制御動作を示す流れ図である。 同スリップ制御装置の制御動作の変形例を示す流れ図である。 この発明の他の実施形態に係る電気自動車のスリップ制御装置の概念構成を示すブロック図である。 同スリップ制御装置の制御動作を示す流れ図である。 この発明のさらに他の実施形態に係る電気自動車のスリップ制御装置の概念構成を示すブロック図である。 同スリップ制御装置の制御動作を示す流れ図である。

この発明の第1の実施形態を図１〜図4と共に説明する。図１は、この実施形態に係るスリップ制御装置を備えた電気自動車駆動装置を示す。この電気自動車駆動装置は、ＶＣＵ（車両制御ユニット）１と、インバータ装置２とを備える。ＶＣＵ１は、車両の全体の統合制御，協調制御をするコンピュータ式の車両制御ユニットであり、「ＥＣＵ」（電気制御ユニット）とも呼ばれる。インバータ装置２は、ＶＣＵ１から送られた駆動指令に応じ、走行駆動用の各モータ３に駆動電流を与える装置である。ＶＣＵ１とインバータ装置２とは、ＣＡＮ（コントロールエリアネットワーク）通信等によって相互に信号伝達可能に接続されている。同図は、左右２輪をそれぞれモータ３で駆動する車両に適用した例である。モータ３は、この例では３相交流で駆動される同期モータまたは誘導モータからなる。アクセル操作センサ４ａから出力されたアクセル操作量を示す駆動指令は、ＶＣＵ１に入力され、このＶＣＵ１から各モータ３，３に対するインバータ装置２，２に分配して与えられる。

図２は、前記電気自動車駆動装置の具体例を示す。この電気自動車は、車両５の車体に前輪となる従動輪６，６、および後輪となる駆動輪７，７を備えた４輪の車両であり、後輪となる左右の駆動輪７，７はモータ３で駆動される。この例では、モータ３は、車輪用軸受９および減速機１０と共に、インホイールモータ駆動装置１１を構成する。減速機１０は、モータ３の回転出力を減速して車輪用軸受９の回転輪（図示せず）に伝達する。

ＶＣＵ１には、アクセル４のアクセル操作センサ４ａ、ブレーキ１２のブレーキ操作センサ１２ａ、およびハンドル１３の操舵センサ１３ａから、アクセル操作量、ブレーキ操作量、およびハンドル操作量の信号が入力される。ＶＣＵ１は、アクセル操作センサ４ａのアクセル操作量の信号に従い、前記ブレーキ操作量およびハンドル操作量の信号を加味して左右の各モータ３，３に分配すべきトルク指令値を生成し、各インバータ装置２，２に与える。各インバータ装置２，２は、バッテリ８の直流電力を交流電力のモータ駆動電流に変換すると共に、前記トルク指令に従って前記モータ駆動電流を制御する。

この各インバータ装置２，２に、この実施形態に係る電気自動車のスリップ制御装置２０，２０が設けられている。なお、このスリップ制御装置２０は、ＶＣＵ１に設けられていても良い。

図３は、前記インバータ装置２の構成、特にスリップ制御装置２０の構成を示した機能ブロック図である。インバータ装置２は、直流電力を３相の交流電力に変換するインバータ１７と、ＶＣＵ１から与えられたトルク指令を電流指令に変換してインバータ１７の電流出力を制御するトルク制御手段１６とが設けられている。トルク制御手段１６は、モータ３のロータ（図示せず）の回転角度に応じて効率化を図るベクトル制御等の制御手段を有し、その制御のために、モータ３に設けられた回転角センサ３ａの回転角度の検出値が入力される。

インバータ装置２の前記トルク制御手段１６は、マイクロコンピュータやその他の電子回路で構成される弱電回路部分に設けられている。この弱電回路部分に、スリップ制御装置２０が設けられている。

このスリップ制御装置２０は、図４に流れ図で示す制御を行う装置である。図３において、スリップ制御装置２０は、閾値計算手段２１、角加速度計算手段２２、スリップ判断手段２３、およびスリップ時トルク制限手段２５を有する。スリップ判断手段２３は、加速度比較部２６、カウント部２７、およびスリップ判断部２８を有する。スリップ時トルク制限手段２５は、トルク零化部２９、反対側駆動輪トルク制限部３２、基準速度計算部３０、およびトルク回復部３１を有する。これらの各手段および各部の機能は、「課題を解決するための手段」の項で前述したとおりであるが、その詳細を図４の流れ図と共に説明する。スリップ制御装置２０は、この他に反対側スリップ時制御手段３４を有する。

図４は、この制御装置２０の制御動作を示す流れ図である。図３と共に説明する。まず、スリップ判断の閾値の計算を行う（過程Ｓ１）。この閾値計算の過程（Ｓ１）では、アクセル操作センサ４ａから出力するアクセル４の操作量から、モータ３が回転すべき角加速度を計算し、この計算した角加速度を閾値とする。この計算した角加速度に、適宜に定めた係数等を掛けて閾値としても良い。
閾値についての具体例を示すと、アクセルにより車両に与える加速度ａは次の公式で計算される。

但し、Ｔは車両５が備える各モータ３（図示の例では２つ）のモータトルクの和、ｍは車両５の質量、ｒは駆動輪７のタイヤの半径である。
前記モータトルクの和Ｔを、アクセル４の操作量として上記の式１，式２から求まる角加速度・ωを閾値とする。
この過程Ｓ１の処理を行う手段が前記閾値演算手段２１である。

回転速度観測の過程（Ｓ２）では、モータ３の回転角を回転角センサ３ａで測り、加速度計算過程（Ｓ３）では、その測った回転角度を２回微分して角加速度とする。この過程Ｓ２，Ｓ３の処理を行う手段が前記角加速度計算手段２２である。
センサ類として回転角センサ３ａのみを用い、高価なセンサである加速度センサを用いないため、コスト低下が図れるが、上記のように２回微分した値は、ばらつきが大きくてそのままでは使えないため、次のように連続複数回の判断でスリップ判断を行う。

角加速度の閾値に対する判断過程（Ｓ４）では、過程Ｓ３で計算した角加速度が、過程Ｓ１で求めた閾値を超えたか否かを判断する。閾値以上であるか否かで判断を行っても良い。閾値を超えていない場合は、スリップを生じていない場合であるため、カウンタ部２７のカウンタ２７ａを（図３）を零にリセットし（Ｓ１０）、過程Ｓ１からの処理を再開する。この再開時は、カウント値が零の状態で行う。なお、図４のカウンタリセットの過程（Ｓ１０）からリターンして過程Ｓ１からの処理を再開しても良い。

閾値を超えた場合は、スリップにより角加速度が大きくなった可能性があるため、次のスリップ判断のために前記カウンタ２７ａに１を加算する（Ｓ５）。カウンタ２７ａの初期値は零である。
このカウンタ２７ａのカウント値が、設定回数Ｎに達したか否か、図示の例ではカウント値Ｎ≧１５の条件を充足したか否かを判断し、設定回数に達していない場合は過程Ｓ１に戻り、またはリターンしてから過程Ｓ１に戻り、過程Ｓ１から処理を再開する。この再開時は、カウンタ２７ａがリセットされていないので、前回のカウント値Ｎを維持したままで再開する。

このように角加速度が閾値を超えた否かの判断（Ｓ４）と、閾値を超えた場合に設定回数に達したか否かの判断（Ｓ６）を繰り返す。角加速度が閾値を超えなかった場合は、上記のようにカウンタ２７ａがリセット（Ｓ１０）されるので、設定回数に達したか否かの判断（Ｓ６）は、閾値を超えた場合の連続回数をカウントすることになる。カウント値が設定回数Ｎｓに達すると、スリップした判断し、次のスリップ解消のための過程Ｓ７に進む。
このように、角加速度が閾値を超える状態が設定回数Ｎｓまで連続した場合にスリップであると判断するため、回転角センサ３を２回微分して得た角加速度によりスリップ判断しても、確実なスリップ判断が行える。

前記角加速度の閾値に対する判断過程（Ｓ４）を行う手段が前記角速度比較部２６であり、前記カウンタ加算の過程（Ｓ５）およびカウンタリセットの過程（Ｓ１０）を行う手段が前記カウント部２７である。前記設定回数に達したか否かの判断過程（Ｓ６）を行う手段が前記スリップ判断部２８である。これら角速度比較部２６、カウント部２７、およびスリップ判断部２８により、前記スリップ判断手段２３が構成される。

スリップしたと判断され、過程Ｓ７に進むと、スリップの解消のために、モータ３に発生させるトルクを零にするように、トルク制御手段１６に指令を与える。また、スリップしたと判断された駆動輪７と左右反対側の駆動輪７を駆動するモータについても、発生させるトルクを零にするように制限する指令を生成する。この生成された反対側の駆動輪７のトルクを制限する指令は、その左右反対側の駆動輪７を駆動するインバータ装置２に、ＶＣＵ１介して、または直接に与える。この過程Ｓ７のトルクを零にする処理を行う手段が前記トルク零化部２９となる。また、この過程Ｓ７の左右反対側の駆動輪７のトルクを制限する指令を生成する手段が前記反対側駆動輪トルク制限部３２となる。
スリップが生じた駆動輪７のモータのトルクを零にするため、スリップが確実に解消される。モータ３のトルクを制御してスリップを解消するため、エンジンやブレーキを制御してスリップを解消するものと異なり、応答性が良く、速やかな制御が可能となる。また、スリップが生じた駆動輪７だけでなく、スリップが生じた駆動輪７と左右反対側の駆動輪７についてトルクを零にするため、左右の片輪だけ駆動されて車両５の直進性が阻害されることが回避される。

前記反対側駆動輪トルク制限部３２によりトルク制限の指令を受けた側のインバータ装置２では、ＶＣＵ１から分配されるアクセル操作量に応じたトルク指令に優先して、前記反対側スリップ時制御手段３４により、そのトルク制限の指令に応じたトルク制限を行う。

過程Ｓ７では、前記のトルクを零にする処理の他に、トルク回復判断の基準回転速度とするために、前記設定回数Ｎｓまでカウントされた１回目の角加速度比較時（Ｓ４）の回転速度を所定の記憶領域に記録する。この回転速度を以下の説明では「記録回転速度」と称す。なお、角加速度比較時（Ｓ４）における閾値を超えた場合の回転速度は、常に記憶しておき、過程Ｓ７では、その連続Ｎ回の最初の回転速度をトルク回復判断の基準回転速度とするための所定の記憶領域に記録する。この過程Ｓ７の処理を行う手段が、前記基準速度計算部３０である。なお、この明細書で言う「回転数」と「回転速度」とは同義である。

上記のようにトルクを零化した後、回転角センサ３ａの検出値より得られる現在の車輪７の回転速度と記録回転速度とを比較し（Ｓ８）、現在の回転速度が記録回転速度よりも速い場合は、スリップがまだ解消していないと判断する。すなわち、車輪７がグリップをまだしていないと判断する。スリップがまだ解消していないと判断した場合は、過程Ｓ７の処理に戻り、トルクを零に保持する。

過程Ｓ８の比較で、現在の回転速度が記録回転速度以下となった場合は、スリップが回復した、すなわちグリップしたと判断する。換言すれば、現在の回転速度がスリップする前の回転速度まで落ちてきたら、グリップと判断する。

グリップと判断されると、トルクを次第に回復させる。具体的には、トルクを設定時間毎に僅かな設定量（例えば０．１Ｎｍ）ずつ回復させる（Ｓ９）。トルクの最大値はアクセル操作量に従ってモータ３に分配されたトルク指令値とする。この過程Ｓ９の処理を行う手段が前記トルク回復部３１である。このようにトルクを回復させた後、リターンする。
なお、トルク回復部３１は、前記反対側の駆動輪７のモータ３についても、上記と同様にトルクを次第に回復させる指令を反対側のインバータ装置２へ送る。この反対側のインバータ装置２における反対側スリップ時制御手段３４は、その受けたトルク回復の指令に応じてトルクを回復させる。

スリップが発生したモータ３のトルクを零にした後、急激にトルクを復元させると、車両の急激な加速により、運転者等の乗者している人に加速感を与えるが、上記のようにトルク回復部３１がトルクを徐々に回復させる構成であると、加減速感を感じさせることない快適な走行性を維持することができる。
前記トルク零化部２９、反対側駆動輪トルク制限部３２、基準速度計算部３０、およびトルク回復部３１により、スリップ時トルク制限手段２５が構成される。

なお、上記実施形態では、スリップ判断の過程Ｓ６で、カウンタ２７ａのカウント値と設定回数Ｎｓとを比較するようにしたが、カウント値に重み付けを行ってスリップ判断を行うようにしても良い。
すなわち、図５に示すように、カウント部２７による各カウント（Ｓ５）毎に重みを点数で付与する（Ｓ５ａ）。例えば、１回目は１点、２回目は２点と言うように、回数が増えるに従って点数が多くなるように重み付けを行っても、また１回目は５点、２回目は３点というように、回数が増えるに従って点数が少なくなるように重み付けを行っても良い。重みの付け方は、試験やシミュレーション等によって適切な値を適宜求めて付ける。スリップの判断過程（Ｓ６ａ）では、総合点数を設定点数と比較し、設定点数に達するとスリップしたと判断する（Ｓ６ａ）。総合点数が設定点数に満たない場合は、過程Ｓ１に戻る。この例の場合、前記総合点数でスリップ判断（Ｓ６ａ）を行う手段が、スリップ判断部２８となる。カウント値リセットの過程（Ｓ１０）では、カウンタを零にリセットするときに、総合点数も零にリセットする。

このように連続回数に適切な重み付けを行うことにより、より一層精度良くスリップ判断を行うことができる。
この実施形態におけるその他の構成，効果は、図１〜図４に示した第１の実施形態と同様である。

なお、この発明とは異なるが、参考例として示すと、前記実施形態の前記スリップ判断の過程Ｓ６，Ｓ６ａでは、角加速度が閾値を超える場合が必ずしも全て連続していなくても、例えば角加速度が閾値を超える場合が連続する中で、１〜２度超えない場合が生じても、設定回数または設定点数を超える場合は、スリップが生じたと判断するようにしても良い。その場合、例えば角加速度が閾値を超える場合が連続する中で超えない場合があったときは、カウント値のリセットの過程Ｓ１０，Ｓ１０′を経ずに閾値計算の過程Ｓ１に戻るようにする。また、全て連続する場合と、途切れる場合とで、スリップ判断の過程Ｓ６，Ｓ６ａにおける設定回数または設定点数を異ならせても良い。

図６，図７は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態では、図１〜図４に示す第１の実施形態において、回生トルク入力部３３を設けたものである。また、基準速度計算部３０Ａの処理内容を第１の実施形態とは異ならせている。その他の事項は、特に説明する事項を除き、第１の実施形態と同様である。回生トルク入力部３３および基準速度計算部３０Ａの機能は、図７の流れ図と共に説明する。

この実施形態では、現回転数と基準回転速度とを比較した結果、現回転数が基準回転速度を超える場合、つまりまだグリップ状態となっていない場合は、モータ３に回生トルクを発生させる（Ｓ９ａ）。この場合に、回生トルクは徐々に、例えば０．１Ｎｍずつ増大させる。回生トルクを発生させる過程（Ｓ９ａ）の後は、図７の例ではリターンしているが、現回転数と基準回転速度との比較の過程（Ｓ８′）に戻り、再度スリップ判断を行うようにしても良い。この回生トルクを発生させる過程（Ｓ９ａ）の処理を行う手段が、前記回生トルク入力部３３となる。

このように、スリップと判断された場合に、前記モータ３に回生トルクを生じさせて積極的に減速することで、単にモータトルクを零に維持するよりもスリップの解消がより迅速に行える。

現回転数と基準回転速度とを比較の過程（Ｓ８′）で、現回転数が基準回転速度以下であると判断された場合、つまりグリップされた場合は、前記実施形態と同様に、徐々にトルクを回復させる（Ｓ９）。

また、現回転数と基準回転速度との比較の過程（Ｓ８′）における基準回転速度は、前記実施形態と同様の記録回転速度としても良いが、この実施形態では次のように基準回転速度計算部３０Ａにより基準回転速度を計算で求めている。
この場合、トルクを零にする過程（Ｓ７）の後、基準回転速度計算過程（Ｓ７ａ）で、基準回転速度を求める。

基準回転速度は、次のように求める。
片輪スリップの場合、すなわち、スリップしたと判断された駆動輪７とは左右の反対側の駆動輪７がスリップ状態であると判断されていない場合は、この反対側の駆動輪７の現在の回転速度と、スリップと判断された駆動輪７の前記の記録した１回目の角加速度比較時の回転速度とを比較し、低い方の回転速度を基準回転速度とする。
両輪スリップの場合、すなわち、スリップしたと判断された駆動輪７とは左右の反対側の駆動輪７もスリップ状態であると判断されている場合は、元のスリップと判断された駆動輪７の前記カウント部２７によりカウントされた１回目の角加速度比較時の回転速度を基準回転速度とする。この基準回転速度計算過程（Ｓ７ａ）の処理を行う手段と、過程Ｓ７における連続Ｎ回の最初の回転速度を所定の記憶領域に記録する処理を行う手段とを合わせたものが基準速度計算部３０Ａとなる。
このように基準回転速度を計算して現回転数と比較することで、より正確なスリップ判断が行える。

図８，図９は、さらに他の実施形態を示す。この例は、図１〜図４と共に説明した第１の実施形態において、次のように追加，変更したものである。特に説明した事項の他は、図１と同様である。
この実施形態では、前記スリップ時トルク制限手段２５は、スリップしたと判断された駆動輪と左右反対側の駆動輪がスリップしたことを判断する反対側駆動輪スリップ判断部３７を有する。このスリップ判断は、例えば図２のように左右の各駆動輪７，７のモータに対してスリップ制御装置２０が設けられている場合、反対側駆動輪のスリップ制御装置２０が、前記過程Ｓ５，Ｓ６のようにスリップ判断した結果を用いてもよく、また別の方法でスリップ判断しても良い。前記反対側駆動輪トルク制限部３２は、前記反対側駆動輪スリップ判断部３７により前記左右反対側の駆動輪がスリップしていないと判断された場合にのみ、左右反対側の駆動輪を駆動するモータ３について、発生させるトルクを制限する。この場合、前記反対側駆動輪トルク制限部３２は、具体的には、例えば左右反対側のモータ３のインバータ装置２へトルク制限の指令を送り、その指令を受け取ったインバータ装置２でトルク制限を行う。

前記スリップ時トルク制限手段２５は、次のトルク零化部２９、トルク回復部３１、および反対側駆動輪トルク回復部３８を有する。トルク零化部２９は、前記スリップ判断手段２３でスリップしたと判断されると、前記モータ３に発生させるトルクを零にする。トルク回復部３１は、前記モータ３の回転速度が前記スリップをしたと判断される前の回転速度を基準に定めたスリップ判断の基準回転速度まで低下したか否かを判断し、低下したと判断した場合に前記モータ３に発生させるトルクを徐々に回復させる。反対側駆動輪トルク回復部３８は、前記トルク回復部３１によるトルク回復の過程で、前記反対側車輪がスリップしたか否かを判断し、スリップしていないと判断した場合に、左右の両駆動輪のトルクが同じになると前記反対側の駆動輪のトルクも回復させる。左右の両駆動輪のトルクは、
例えば各輪のモータ３の電流の検出値から得る。

この実施形態の場合、両輪独立のインホイールモータ駆動装置を搭載する車両において、スプリットμ路面で片輪スリップ発生した際に、安全のためにスリップした車輪のトルクを零にする一方で、スリップしていない車輪のトルクも指令値の例えば５０％にする。そして、スリップした車輪のスリップがなくなって（低μ路面から脱出した) 、トルクが回復する。さらに、回復してトルクが反対の車輪（スリップしていない車輪) のトルクが同じになったら、両輪が同じペースで指令トルクまで回復する。このように制御するため、両輪トルクの差は完全になくすことができないものの、インホイールモータ駆動装置の優位性を発揮できて、運転者への違和感もある程度緩和できる。

また、この実施形態の場合、次の利点が得られる。左右の駆動輪のモータ３毎にこのスリップ制御装置２０を設けた場合、左右反対側の駆動輪がスリップを生じた場合は、その反対側駆動輪についてのスリップ制御装置２０により制御される。そのため、両輪のスリップ制御装置２０による制御の干渉が懸念されるが、この実施形態のように、反対側の駆動輪がスリップした場合のみ、前記反対側駆動輪トルク制限部３２によるトルクの制限を行うことで、左右の駆動輪のスリップ制御装置２０の制御が干渉することが回避される。また、この実施形態では、左右の反対側の駆動輪のトルクを零にした場合、前記トルク回復部３１によるトルク回復の過程で、反対側の駆動輪にスリップが生じていないことを確認した上で、反対側の駆動輪のトルクも回復させる。これにより、左右の両駆動輪のトルクを同様なペースで拡幅させることができて、直進性向上し、操作フィーリングも向上する。

この実施形態の全体の制御の流れにつき、図９の流れ図を参照して説明する。
閾値（過程Ｓ１）
アクセルにより車両に与える加速度は、前述の式１、式２で計算され、これらの式１，式２から求まる角加速度・ωを閾値とする。

観測値（過程Ｓ２）
モータ３の回転角センサ３ａで測った回転角度を２回微分して、角加速度とする。２回微分するから、値のばらつきかなり大きくて、そのままではスリップ判断に使えないため、次のように連続複数回の判断でスリップ判断を行う。

スリップの判断（過程Ｓ４〜Ｓ６）
モータ３の角加速度が閾値より大きくなったらスリップしたと判断するべきであるが、値のばらつきかなり大きいので、連続閾値を超える回数がＮ回（図９の例ではＮ＝３）になったら、スリップと判断する。この後、反対車輪のスリップ判断を行い（Ｓ７ｃ）、反対車輪がスリップしていない場合（Ｓ７e）は、反対車輪の回転数を基準回転数とする。反対車輪もスリップした場合（Ｓ７ｄ）は、スリップ前の値、例えば遡って１回目の記録回転数を、基準回転速度とする。

トルクを減らす（過程Ｓ７ｄ、Ｓ７e）
スリップと判断したら、トルクは零まで減らす（Ｓ７ｄ）。反対車輪がスリップしていない場合は、反対車輪のトルクを指令トルクの５０％まで落とす（Ｓ７e）。
グリップの判断（過程Ｓ８）
現回転数は基準回転速度まで落ちてきたら、グリップと判断する。

トルク回復（過程Ｓ９〜Ｓ１５）
グリップと判断したら、トルクがゆっくり（１Ｎｍずつ) 回復していく（Ｓ９）。最大値はアクセルのトルク指令値とする。反対車輪のスリップを判断し（Ｓ１１）、反対車輪がスリップしていない場合は、両輪のトルクが同じとなった時点から、同じペースで回復する（Ｓ１４，１５）。
両輪のトルクが同じになるまで（Ｓ１４）、および前記反対車輪スリップの判断過程（Ｓ１１）で反対車輪がスリップしたと判断した場合は、現在のトルクがアクセルのトルク指令値に達しているか否かを判断する（Ｑ１２）。達している場合はそのままリターンし、達していない場合は、現在のトルクをアクセルのトルク指令値に一致するように制御する（Ｓ１３）。

なお、上記各実施形態は、インホイールモータ装置１１を有する車両に適用したが、インホイールモータ装置１１の場合、各車輪７が個別にモータ駆動されて、スリップの影響が大きく、この実施形態によるスリップ制御による効果が、より効果的に発揮される。またインホイールモータ装置１１を用いた車両では、インホイールモータ装置１１とインバータ装置２とで、スリップ制御装置を含む制御システムが完結し、ＶＣＵ１の変更は特に行わず済み、または僅かな変更で済む。そのため、このスリップ制御装置の実用化が図り易くなる。

また、上記各実施形態は、任意の組で、互いに組み合わせてもよい。

１…ＶＣＵ
２…インバータ装置
３…モータ
３ａ…回転角センサ
４…アクセル
４ａ…アクセル操作センサ
５…車両
７…駆動輪
１１…インホイールモータ装置
２０…スリップ制御装置
２１…閾値計算手段
２２…角加速度計算手段
２３…スリップ判断手段
２４…スリップ判断前トルク漸減手段
２５…スリップ時トルク制限手段
２６…角加速度比較部
２７…カウント部
２８…スリップ判断部
２９…トルク零化部
３０，３０Ａ…基準速度計算部
３１…トルク回復部
３２…反対側駆動輪トルク制限部
３３…回生トルク入力部
３４…反対側スリップ時制御手段
３７…反対側駆動輪スリップ判断部
３８…反対側駆動輪トルク回復部

Claims (8)

1. 各駆動輪を個別に走行駆動する電動のモータを備えた車両である電気自動車のスリップ制御を行う電気自動車のスリップ制御装置において、
   アクセルの操作量から前記モータが回転すべき角加速度を計算し、この計算した角加速度を基にスリップ判断の閾値を計算する閾値計算手段と、
   前記モータの回転速度を検出する回転角センサの検出値から前記モータの角加速度を計算する角加速度計算手段と、
   前記モータで駆動される車輪がスリップしたことを判断するスリップ判断手段と、
   このスリップ判断手段でスリップしたと判断された場合に、前記モータに発生させるトルクを制限するスリップ時トルク制限手段とを備え、
   前記スリップ判断手段は、前記角加速度計算手段で計算された角加速度と前記閾値とを比較して角加速度が閾値を超えたかまたは閾値以上になったか否かを判断する角加速度比較部と、
   この角加速度比較部により前記閾値以上となりまたは閾値を超えたとされる判断が連続する連続回数をカウントするカウント部と、
   このカウント部によりカウントされた連続回数により定まる値が設定値に達するとスリップしたと判断するスリップ判断部とを有し、
   前記スリップ時トルク制限手段は、スリップしたと判断された駆動輪と左右反対側の駆動輪を駆動するモータについても、発生させるトルクを制限する反対側駆動輪トルク制限部を有する、
   ことを特徴とする電気自動車のスリップ制御装置。
2. 請求項１に記載の電気自動車のスリップ制御装置において、前記スリップ時トルク制限手段は、前記スリップ判断手段でスリップしたと判断されると、前記モータに発生させるトルクを零にするトルク零化部を有する電気自動車のスリップ制御装置。
3. 請求項２に記載の電気自動車のスリップ制御装置において、前記トルク零化部により前記モータに発生させるトルクを零にした後、前記駆動輪の回転速度が定められた基準回転速度よりも早い場合に、前記モータに回生トルクを生じさせる回生トルク入力部を有する電気自動車のスリップ制御装置。
4. 請求項２または請求項３に記載の電気自動車のスリップ制御装置において、前記スリップ時トルク制限手段は、前記モータの回転速度が前記スリップをしたと判断される前の回転速度を基準に定めたスリップ判断の基準回転速度まで低下したか否かを判断し、低下したと判断した場合に前記モータに発生させるトルクを徐々に回復させるトルク回復部を有する電気自動車のスリップ制御装置。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の電気自動車のスリップ制御装置において、スリップ判断部は、前記カウント部による各カウント毎に重みを点数で付与し、総合点数が設定点数に達するとスリップしたと判断する電気自動車のスリップ制御装置。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の電気自動車のスリップ制御装置において、前記スリップ時トルク制限手段は、スリップしたと判断された駆動輪と左右反対側の駆動輪がスリップしたことを判断する反対側駆動輪スリップ判断部を有し、前記反対側駆動輪トルク制限部は、前記反対側駆動輪スリップ判断部により前記左右反対側の駆動輪がスリップしていないと判断された場合にのみ、左右反対側の駆動輪を駆動するモータについて、発生させるトルクを制限する電気自動車のスリップ制御装置。
7. 請求項６に記載の電気自動車のスリップ制御装置において、前記スリップ時トルク制限手段は、前記スリップ判断手段でスリップしたと判断されると、前記モータに発生させるトルクを零にするトルク零化部と、前記モータの回転速度が前記スリップをしたと判断される前の回転速度を基準に定めたスリップ判断の基準回転速度まで低下したか否かを判断し、低下したと判断した場合に前記モータに発生させるトルクを徐々に回復させるトルク回復部と、このトルク回復部によるトルク回復の過程で、前記反対側車輪がスリップしたか否かを判断し、スリップしていないと判断した場合に、左右の両駆動輪のトルクが同じになると前記反対側の駆動輪のトルクも回復させる反対側駆動輪トルク回復部とを有する電気自動車のスリップ制御装置。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の電気自動車のスリップ制御装置において、前記モータは、インホイールモータ装置を構成するモータである電気自動車のスリップ制御装置。

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