JP2018078665A

JP2018078665A - 車両の制御装置

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Publication number: JP2018078665A
Application number: JP2016216926A
Authority: JP
Inventors: 史之守屋; Fumiyuki Moriya; 寛史家永; Hiroshi Ienaga
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2016-11-07
Filing date: 2016-11-07
Publication date: 2018-05-17
Anticipated expiration: 2036-11-07
Also published as: JP6492045B2; US10639997B2; CN108058616B; US20180126852A1; CN108058616A

Abstract

【課題】悪路等により車両が発進不能となった場合に、このような状況を脱して車両を発進できる可能性を高められる車両の制御装置を提供する。
【解決手段】駆動輪と、トルク指令に応じて走行用の動力を発生する駆動部と、駆動部の動力を駆動輪へ伝達する動力伝達部とを有する車両に搭載され、駆動部を制御する車両の制御装置であって、動力伝達部の共振を制御する共振制御部（２０３、２０４）と、共振制御部を、共振を抑制する共振抑制状態と、共振を発生させる共振発生状態とに切り替える共振切替部（２０５）を備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、駆動部が発生する動力の制御を行う車両の制御装置に関する。

走行用モータによって駆動するＥＶ（Electric Vehicle）、ＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicle）などの電動車両がある。走行用モータの動力は、変速機およびドライブシャフトなどの伝達機構を介して駆動輪に伝達される。伝達機構はトルクの回転方向の振動に固有振動数を有するため、伝達される動力に固有振動数と同調する共振周波数成分が含まれると、伝達機構が共振してトルクの回転方向に大きな振動が発生する。このため、従来の電動車両では、走行用モータが発生する動力に共振周波数成分が含まれる場合、この成分を減衰させて伝達機構の共振を抑制する制御が一般に行われる。

特許文献１には、本願発明に関連する先行技術として、トルク指令に高周波の振動波形を合成してモータ制御部に供給し、異常振動等の検出を行う技術が開示されている。特許文献２には、本願発明に関連する先行技術として、要求トルクが所定レートを超えて増加する場合に、トルク指令値を振動させながら上昇させることで、スリップ発生を防止する技術が開示されている。

特開２０１１−２０５７９９号公報特開２００８−１６７６２３号公報

近年、前輪モータと後輪モータとを備え、前輪と後輪とを独立して駆動できる四輪駆動の電気自動車が提案されている。このような電気自動車は、前輪と後輪とを接続するプロペラシャフトが存在しない。このため、例えば悪路にはまって前輪が空転すると、前輪モータの動力を使うことができず、車両の最大出力は、後輪モータの動力だけすなわち通常時の最大出力の半分程度になってしまう。従って、悪路で前輪が空転するような状況では、駆動力が足りずに後輪および後輪モータがロックして、車両の発進が困難になる場合がある。

なお、悪路において車両が発進不能になる現象は、上述した前輪と後輪とが独立した四輪駆動の電動車両に限られず、二輪駆動の電動車両、二輪駆動又は四輪駆動のエンジン自動車などにも同様に生じえる。

本発明は、悪路等により車両が発進不能となった場合に、このような状況を脱して車両を発進できる可能性を高められる車両の制御装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、
駆動輪と、トルク指令に応じて走行用の動力を発生する駆動部と、前記駆動部の動力を前記駆動輪へ伝達する動力伝達部とを有する車両に搭載され、前記駆動部を制御する車両の制御装置であって、
前記動力伝達部の共振を制御する共振制御部と、
前記共振制御部を、前記共振を抑制する共振抑制状態と、前記共振を発生させる共振発生状態とに切り替える共振切替部と、
を備えていることを特徴としている。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の車両の制御装置において、
前記駆動輪の状態を表わす情報を入力する第１入力部を備え、
前記共振切替部は、前記駆動輪がロックされ、且つ、前記トルク指令が上限に達していることに基づいて、前記共振制御部を前記共振発生状態へ切り替えることを特徴とするとしている。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の車両の制御装置において、
前記駆動輪は、第１駆動輪と第２駆動輪とを含み、
前記駆動部は、前記第１駆動輪と前記第２駆動輪との動力をそれぞれ発生する第１駆動部と第２駆動部とを含み、
前記動力伝達部は、前記第１駆動輪と前記第２駆動輪とにそれぞれ動力を伝達する第１動力伝達部と第２動力伝達部とを含み、
前記共振制御部は、前記第１動力伝達部の共振と前記第２動力伝達部の共振とをそれぞれ制御する第１共振制御部と第２共振制御部とを含み、
さらに、前記駆動輪の状態を表わす情報を入力する第１入力部を備え、
前記共振切替部は、前記第１駆動輪と前記第２駆動輪とのうち一方が空転し、且つ、前記第１駆動輪と前記第２駆動輪とのうち空転していない駆動輪側の前記トルク指令が上限に達していることに基づいて、前記第１共振制御部と前記第２共振制御部とのうち前記空転していない駆動輪側の一方を前記共振発生状態へ切り替えることを特徴としている。

請求項４記載の発明は、請求項１又は請求項３差に記載の車両の制御装置において、
前記共振の振動量を評価する評価部をさらに備え、
前記共振制御部は、前記共振発生状態の際、前記評価部の評価値が所定値となるように前記共振の発生を制御することを特徴としている。

請求項５記載の発明は、請求項４に記載の車両の制御装置において、
車両の発進状態を判別する発進判別部をさらに備え、
前記発進判別部の判別結果が非発進であり、且つ、共振発生状態になってからの継続期間が所定期間経過した場合に、前記共振切替部は前記共振の発生を抑制する指令（例えば、共振制御部を共振抑制状態に切り替える指令、駆動トルクを停止する指令、駆動トルクを低減する指令など）を出力することを特徴としている。

請求項６記載の発明は、請求項１から請求項５の何れか一項に記載の車両の制御装置において、
前記共振制御部を前記共振発生状態から前記共振抑制状態へ切り替える際、前記トルク指令に前記共振の大きさに応じた復帰時の補正を行って、前記復帰時の補正が無い場合より速やかに前記共振を減衰させる復帰処理部をさらに備えることを特徴としている。

本発明によれば、悪路等により車両が発進不能となった場合でも、共振制御部により動力伝達部の共振を発生させることで、発進不能の状況から脱出できる可能性を高めることができる。

本発明の実施形態に係る車両を示す構成図である。実施形態のＥＣＵの詳細を示す機能ブロック図である。Ｆｒ共振制御部の詳細を示す回路図である。共振発生時のモータトルク（Ａ）、イナーシャトルク（Ｂ）、車両の駆動力（Ｃ）を示すタイミングチャートである。共振切替部により実行される共振制御処理の手順を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態の車両を示す構成図である。

本発明の実施形態に係る車両１は、例えば電気自動車（ＥＶ）であり、複数の前輪２と、複数の後輪３と、前輪モータ１１と、後輪モータ１２と、Ｆｒ動力伝達部１３と、Ｒｒ動力伝達部１４と、運転操作部３１とを備える。また、車両１は、車輪速センサ１５ａ、１５ｂと、レゾルバ（角度検出器）１６ａ、１６ｂと、駆動回路１７ａ、１７ｂと、高電圧バッテリ１９と、車両状態を検出する例えば加速度センサなどの図示略のセンサと、ＥＣＵ（Electric Control Unit）２０と備える。

これらのうち、前輪２は本発明に係る駆動輪又は第１駆動輪の一例に相当する。後輪３は本発明に係る駆動輪又は第２駆動輪の一例に相当する。前輪モータ１１は、本発明に係る第１駆動部又は駆動部の一例に相当する。後輪モータ１２は、本発明に係る第２駆動部又は駆動部の一例に相当する。Ｆｒ動力伝達部１３は、本発明に係る第１動力伝達部又は動力伝達部の一例に相当する。Ｒｒ動力伝達部１４は、本発明に係る第２動力伝達部又は動力伝達部の一例に相当する。ＥＣＵ２０は、本発明に係る制御装置の一例に相当する。

前輪モータ１１は、ＥＣＵ２０の制御によって駆動され、前輪２の動力を発生する。前輪モータ１１は、駆動回路１７ａを介して高電圧バッテリ１９の電力が供給されて駆動する。前輪モータ１１の回転速度は、レゾルバ１６ａによって検出されてＥＣＵ２０へ送られる。

Ｆｒ動力伝達部１３は、前輪モータ１１の動力を前輪２へ伝達する。Ｆｒ動力伝達部１３は、変速機、デファレンシャルギア、およびドライブシャフトを含んでいてもよい。ドライブシャフトは、Ｆｒ動力伝達部１３の各要素間を接続するドライブシャフト、前輪２と接続されるドライブシャフト（アスクルシャフトとも言う）を含んでいてもよい。Ｆｒ動力伝達部１３は、トルクが発生する回転方向の運動に対して固有振動数を有し、例えば、入力軸に固有振動数に同調する回転方向の振動を与えると、Ｆｒ動力伝達部１３が共振して入力軸から出力軸にかけて回転方向に大きな振動が発生する。以下、固有振動数に同調する周波数成分を共振周波数成分と呼ぶ。

後輪モータ１２は、ＥＣＵ２０の制御によって駆動され、後輪３の動力を発生する。後輪モータ１２は、駆動回路１７ｂを介して高電圧バッテリ１９の電力が供給されて駆動する。後輪モータ１２の回転速度は、レゾルバ１６ｂによって検出されてＥＣＵ２０へ送られる。

Ｒｒ動力伝達部１４は、後輪モータ１２の動力を後輪３へ伝達する。Ｒｒ動力伝達部１４は、変速機、デファレンシャルギア、およびドライブシャフトを含んでいてもよい。ドライブシャフトは、Ｒｒ動力伝達部１４の各要素間を接続するドライブシャフト、後輪３と接続されるドライブシャフト（アスクルシャフトとも言う）を含んでいてもよい。Ｒｒ動力伝達部１４は、トルクが発生する方向の運動に対して固有振動数を有し、例えば、入力軸に固有振動数に同調する回転方向の振動を与えると、Ｒｒ動力伝達部１４が共振して入力軸から出力軸にかけて回転方向に大きな振動が発生する。以下、固有振動数に同調する周波数成分を共振周波数成分と呼ぶ。Ｆｒ動力伝達部１３の共振周波数成分と、Ｒｒ動力伝達部１４の共振周波数成分とは異なっている場合もあるし、ほぼ同一の場合もある。

車輪速センサ１５ａ、１５ｂは、それぞれ前輪２の回転速度と後輪３の回転速度とを検出する。車輪速センサ１５ａ、１５ｂの出力と、車両状態を検出する図示略の各種センサの出力とは、ＥＣＵ２０へ送られる。

運転操作部３１は、アクセルペダルに加えて、ブレーキペダル、操舵を行うハンドル、変速用のシフトレバー又はシフトスイッチなどを含んでいてもよい。運転操作部３１の各操作量または各操作位置は運転操作信号（図２を参照）としてＥＣＵ２０へ送られる。

ＥＣＵ２０は、車両１に搭載される制御装置であり、運転操作に基づいて前輪モータ１１と後輪モータ１２とを駆動して車両１の走行制御を行う。また、ＥＣＵ２０は、Ｆｒ動力伝達部１３とＲｒ動力伝達部１２との共振の制御を行う。

図２は、実施形態のＥＣＵの詳細を示す機能ブロック図である。

ＥＣＵ２０は、Ｆｒトルク要求部２０１、Ｒｒトルク要求部２０２、Ｆｒ共振制御部２０３、Ｒｒ共振制御部２０４、および共振切替部２０５など、複数の機能ブロックを備える。これらのうち、Ｆｒ共振制御部２０３は本発明に係る第１共振制御部又は共振制御部の一例に相当する。Ｒｒ共振制御部２０４は本発明に係る第２共振制御部又は共振制御部の一例に相当する。共振切替部２０５は、本発明に係る共振切替部、復帰処理部および発進判別部の一例に相当する。

ＥＣＵ２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、制御プログラムを格納した不揮発性メモリ、作業用のＲＡＭ（Random Access Memory）、および、信号の入出力を行うＩ／Ｏ回路を含んだマイクロコンピュータである。また、ＥＣＵ２０は、特定の機能を実現するデジタル回路部又はアナログ回路部を含んでいてもよい。ＥＣＵ２０は、ＣＰＵが実行するソフトウェアと、Ｉ／Ｏ回路、デジタル回路部又はアナログ回路部などのハードウェアとの協働によって、上記複数の機能ブロックを実現する。

ＥＣＵ２０には、入力部ｉ１〜ｉ３を介して、車輪速センサ１５ａ、１５ｂの出力であるＦｒ車輪速、Ｒｒ車輪速の情報と、加速度センサなど各種センサから出力される車両状態を表わす情報と、運転操作部３１からの運転操作信号とが入力される。入力部ｉ１は、本発明に係る第２入力部に相当し、入力部ｉ２は本発明に係る第１入力部に相当する。

これらの入力に基づき、Ｆｒトルク要求部２０１およびＲｒトルク要求部２０２は、車両状態と運転操作とに応じた前輪２のトルクと後輪３のトルクとをそれぞれ計算する。さらに、Ｆｒトルク要求部２０１およびＲｒトルク要求部２０２は、計算したトルクを前輪モータ１１の出力トルクおよび後輪モータ１２の出力トルクにそれぞれ換算した値を、各要求トルクとして出力する。

Ｆｒ共振制御部２０３は、Ｆｒ動力伝達部１３の共振の制御を行う。具体的には、Ｆｒ共振制御部２０３は、Ｆｒ動力伝達部１３の共振が抑制されるように、或いは、Ｆｒ動力伝達部１３の共振が発生するように要求トルクを補正し、指示トルクとして出力する。指示トルクは駆動回路１７ａへ送られ、これにより、指示トルクが出力されるように前輪モータ１１が駆動される。指示トルクは、本発明に係るトルク指令の一例に相当し、要求トルクは補正前のトルク指令に相当する。

Ｆｒ共振制御部２０３には、前輪モータ１１の要求トルクと、共振周波数成分の目標振幅と、前輪モータ１１の回転速度（レゾルバ１６ａの出力）とが入力される。Ｆｒ共振制御部２０３は、目標振幅がゼロに近いとき、共振を抑制する処理を行う共振抑制状態となり、目標振幅がゼロより大きな値になると、目標振幅の共振が発生するように処理を行う共振発生状態となる。Ｆｒ共振制御部２０３の詳細は後述する。

Ｒｒ共振制御部２０４は、Ｆｒ共振制御部２０３と同様の構成を有し、同様の制御を行う。Ｆｒ共振制御部２０３が、前輪２、前輪モータ１１およびＦｒ動力伝達部１３に対応する共振の制御を行うのに対し、Ｒｒ共振制御部２０４は、後輪３、後輪モータ１２およびＲｒ動力伝達部１４に対応する共振の制御を行う。

共振切替部２０５は、車両状態の情報と、Ｆｒ車輪速およびＲｒ車輪速の情報と、前輪モータ１１および後輪モータ１２の各要求トルクと、前輪側および後輪側の各共振の振幅評価値とを入力する。共振切替部２０５は、これらの入力に基づいて、Ｆｒ共振制御部２０３の状態又はＲｒ共振制御部２０４の状態を切り替える。また、共振切替部２０５は、所定の条件に基づいて、Ｆｒトルク要求部２０１に前輪モータ１１の駆動を停止させる駆動停止指令と、Ｒｒトルク要求部２０２に後輪モータ１２の駆動を停止させる駆動停止指令とを出力する。共振切替部２０５の詳細な動作については後述する。

＜共振制御部の詳細＞
図３は、Ｆｒ共振制御部の詳細を示す回路図である。

Ｆｒ共振制御部２０３は、図３に示すように、バンドパスフィルタ２１１、振幅評価部２１２、減算器２１３、アンプ２１４、ＰＤ制御回路２１５、および加算器２１６を備える。ここで、振幅評価部２１２は、本発明に係る評価部の一例に相当する。

バンドパスフィルタ２１１は、前輪モータ１１の回転速度の信号からＦｒ動力伝達部１３の共振周波数成分を通過させて後段に出力する。以下、この信号を「Ｆｒ共振信号」と呼ぶ。バンドパスフィルタ２１１は、例えばデジタルフィルタによって構成できる。

ＰＤ制御回路２１５は、Ｆｒ共振信号の比例成分と微分成分とを帰還させて、Ｆｒ共振信号を収束させる帰還制御を行う。帰還させる比例成分の信号の大きさを決定する比例ゲインＫｐと、帰還させる微分成分の信号の大きさを決定する微分ゲインＫｄとには、Ｆｒ共振信号が速やかに収束するように予め最適値が設定されている。このような値は、設計時に、例えばシミュレーション等によって決定できる。

アンプ２２３、２２５は、共振抑制時において、予め設定されている比例ゲインＫｐと微分ゲインＫｄとの最適値をそれぞれ出力する。離散微分器２２１はＦｒ共振信号の微分演算を行う。乗算器２２２はＦｒ共振信号の演算結果に微分ゲインＫｄを乗算して出力する。乗算器２２４は、Ｆｒ共振信号に比例ゲインＫｐを乗算して、Ｆｒ共振信号の比例成分を出力する。加算器２２６は、Ｆｒ共振信号の比例成分と微分成分とを加算して、帰還信号として出力する。加算器２１６は帰還信号を要求トルクに加算して指示トルクを生成する。

一方、ＰＤ制御回路２１５は、比例ゲインＫｐと微分ゲインＫｄとを最適値から変化させることで、Ｆｒ共振信号を増大或いはその収束を遅延させる作用を及ぼすことができる。アンプ２２３、２２５の入力であるベースゲインＫａが変化することで、比例ゲインＫｐと微分ゲインＫｄとが最適値から変化する。

なお、図３に示したように、Ｆｒ共振制御部２０３にはＰＤ制御（比例微分制御）が適用されている。ＰＩＤ制御（比例微分積分制御）のような積分成分の帰還を行う制御を適用しないことで、指示トルクが要求トルクを超えることを抑制し、指示トルクが前輪モータ１１の上限トルクを超えないように容易に制御することができる。しかし、要求トルクの設定方法によっては、Ｆｒ共振制御部２０３にＰＩＤ制御を適用してもよい。

振幅評価部２１２は、Ｆｒ共振信号の振幅を評価し、評価した値（「振幅評価値」と呼ぶ）を出力する。振幅の評価方法としては、例えば移動平均によりノイズ成分を除去したＦｒ共振信号の極大値と極小値との差を計算する方法などを採用すればよい。振幅評価値は、減算器２１３へ出力されることに加え、共振切替部２０５（図２を参照）にも出力される。

減算器２１３は、振幅評価値と、共振切替部２０５から出力される目標振幅との差を計算し、アンプ２１４に出力する。

アンプ２１４は、ＰＤ制御回路２１５の比例ゲインＫｐと微分ゲインＫｄとを同一の比率で変化させるベースゲインＫａを生成する。ベースゲインＫａは、減算器２１３の出力に応じて変化する。一例として、アンプ２１４は、入力がゼロ以下のときベースゲインＫａの値を「１」とし、入力値が上昇するとベースゲインＫａを「１」より大きく変化させるように設定すればよい。また、アンプ２２３、２２５のゲインは、比例ゲインＫｐと微分ゲインＫｄとの最適値に設定すればよい。

このような構成により、目標振幅がゼロのとき、ベースゲインＫａは「１」、比例ゲインＫｐと微分ゲインＫｄとは最適値となり、ＰＤ制御回路２１５においてＦｒ共振信号が速やかに収束するような帰還制御が行われる。

一方、Ｆｒ共振信号が収束している状態で、目標振幅が任意の値に上昇すると、ベースゲインＫａが上昇して、比例ゲインＫｐと微分ゲインＫｄとが最適値から上昇する。これにより、ＰＤ制御回路２１５においてＦｒ共振信号が大きくなるような帰還制御が行われる。また、Ｆｒ共振信号が大きくなって振幅評価値が目標振幅に近づくと、アンプ２１４の入力はゼロの方へ変化し、ベースゲインＫａも「１」の方へ変化する。すると、ＰＤ制御回路２１５は、Ｆｒ共振信号を収集する方向へ制御が変化する。従って、ゼロでない目標振幅が設定されることで、目標振幅を超えないレベルでＦｒ共振信号を発生させる帰還制御が実現する。

Ｒｒ共振制御部２０４は、Ｆｒ共振制御部２０３とほぼ同様の構成なので、詳細な説明を省略する。Ｆｒ共振制御部２０３において、Ｆｒ動力伝達部１３の共振周波数成分、バンドパスフィルタ２１１を通過するＦｒ共振信号は、Ｒｒ共振制御部２０４においてＲｒ動力伝達部１４の共振周波数成分、Ｒｒ共振信号とそれぞれ読み替えられる。

次に、図４（Ａ）−（Ｃ）を参照して、悪路などの影響により前輪２がロックしている状況で、共振発生の制御を行った場合の車両１の動作について説明する。図４（Ａ）−（Ｃ）は、共振発生時の前輪モータ１１のモータトルク、Ｆｒ動力伝達部１３のイナーシャトルク、車両の駆動力を、それぞれ示すタイミングチャートである。

図４（Ａ）に示すように、モータトルクが上限トルクまで達している状態で、Ｆｒ共振制御部２０３にゼロより大きい目標振幅が設定されたとする（タイミングｔ１）。すると、ＰＤ制御回路２１５において目標振幅を超えないレベルでＦｒ共振信号を発生させる帰還制御が行われる。これにより、指示トルクに上限トルクを超えないように共振周波数成分の振動が付加され、前輪モータ１１から比較的に小さい振幅で且つ共振周波数成分の振動が加わったモータトルクが出力される。

前輪モータ１１から出力されるモータトルクは、前輪２がロックしている場合、Ｆｒ動力伝達部１３の各部をトルクの回転方向に歪めるイナーシャトルクとなって現れる。さらに、このモータトルクが、Ｆｒ動力伝達部１３の共振周波数で振動することで、図４（Ｂ）に示すように、Ｆｒ動力伝達部１３が共振してイナーシャトルクの振幅が大きくなる。

これらの結果、前輪２には、図４（Ａ）のモータトルクが伝達されたトルクと、図４（Ｂ）のイナーシャトルクとが加算されたトルクが生じる。このトルクは、図４（Ｃ）に示すように、共振周波数で振動する部分が上限トルクを超えたレベルに達する。

ここで、例えば、車両１が悪路にはまって、後輪３にスリップ等によりトルクが伝わらず、且つ、前輪２に上限トルクが付加されても車両１が動かない場合を想定する。このような場合、図４（Ｃ）に示した駆動力を車両１に発生させることによって、車両１が僅かに動く可能性がある。そして、僅かな動きによって、前輪２および後輪３の接地点が変化することで、後輪３のスリップが改善されて、前輪２の駆動力と後輪３の駆動力とを合せて悪路から車両１を脱出できる可能性を高めることができる。

＜共振制御処理＞
続いて、図５を参照しながら、Ｆｒ共振制御部２０３又はＲｒ共振制御部２０４の動作状態を切り替える共振制御処理について説明する。図５は、共振切替部により実行される共振制御処理の手順を示すフローチャートである。

共振制御処理は、例えば車両の電装系の起動時に開始される。この処理が開始されると、先ず、共振切替部２０５は、Ｆｒ共振制御部２０３とＲｒ共振制御部２０４との各目標振幅に初期値（例えば「０」）を設定する（ステップＳ１）。目標振幅が初期値となることで、Ｆｒ共振制御部２０３とＲｒ共振制御部２０４とは、共振抑制状態となり、要求トルクに含まれる共振周波数成分を抑制する処理を実行する。

続いて、共振切替部２０５は、車両状態の情報とＦｒ車輪速、Ｒｒ車輪速の情報とに基づいて車両状態を判別する（ステップＳ２）。そして、共振切替部２０５は、車両１が停止して前輪２又は後輪３がスリップする状態か否かを判別する（ステップＳ３）。その結果、ＮＯであれば、共振切替部２０５はステップＳ２に処理を戻す。一方、ＹＥＳであれば、共振切替部２０５は、スリップしていない方の前輪２又は後輪３（以下、「非スリップ駆動輪」と呼ぶ）の要求トルクが上限トルクに達したか判別する（ステップＳ４）。なお、上限トルクとは最大定格の８０％など、許容幅を含めた値として適宜設定されてもよい。ステップＳ４の判別の結果、ＮＯであれば、共振切替部２０５は、処理をステップＳ２に戻す。

ステップＳ２〜Ｓ４はループ処理であり、共振切替部２０５は、ステップＳ３、Ｓ４の判別結果の両方がＹＥＳであると、ループ処理を抜けてステップＳ５へ処理を進める。ステップＳ３、Ｓ４の判別結果の両方がＹＥＳとなった状態とは、悪路にはまって車両１が停止し、前輪２又は後輪３の一方がスリップし、別の一方が上限トルクを加えてもロックした状態を示す。なお、前輪２がスリップして後輪３に上限トルクが出力されていても、前輪２がスリップしながら車両１が加速している場合など、後輪３がロック状態でない場合がある。従って、共振切替部２０５は、車輪速センサ１５ａ、１５ｂの出力と、前輪２又は後輪３に出力されるトルクとに基づいて、ロックの発生を判別してもよい。具体的には、共振切替部２０５は、後輪３の車輪速センサ１５ｂの出力が速度ゼロ（又はゼロ近傍）を示し、且つ、後輪３が上限トルクに達している場合に、後輪３がロックしていると判別できる。また、共振切替部２０５は、前輪２についても同様の条件でロックを判別できる。このような判別方法により、前輪２又は後輪３のロックの検知精度が向上する。さらに、このような判別方法が採用される場合には、ステップＳ３のスリップの判別処理は省略されてもよい。

ステップＳ５に処理が移行すると、共振切替部２０５は、非スリップ駆動輪側の共振制御部（Ｆｒ共振制御部２０３又はＲｒ共振制御部２０４）の目標振幅をゼロより大きい所定値に設定する（ステップＳ５）。例えば、非スリップ駆動輪が前輪２であれば、ステップＳ５の処理により、Ｆｒ共振制御部２０３が共振発生状態に切り替えられて、指示トルクに共振周波数成分の振動が付加される。その結果、Ｆｒ動力伝達部１３の共振が発生し、前輪２に図４（Ｃ）に示した上限トルク以上の駆動力が発生する。逆に、非スリップ駆動輪が後輪３であれば、ステップＳ５の処理により、Ｒｒ共振制御部２０４が共振発生状態に切り替えられて、指示トルクに共振周波数成分の振動が付加され、後輪３に図４（Ｃ）のような上限トルク以上の駆動力が発生する。

次に、共振切替部２０５は、車両状態の情報とＦｒ車輪速、Ｒｒ車輪速の情報とに基づいて車両状態を判別する（ステップＳ６）。さらに、共振切替部２０５は、非スリップ駆動輪側の共振制御部（Ｆｒ共振制御部２０３又はＲｒ共振制御部２０４）から送られる振幅評価値を入力する（ステップＳ７）。

そして、共振切替部２０５は、ステップＳ６の結果から車両１が発進したか否かを判別し（ステップＳ８：発進判別部としての処理に相当）、ＮＯ（非発進状態）であれば、ステップＳ５で目標振幅を所定値に設定して共振発生状態になってからの継続期間が閾値期間以上となったか判別する（ステップＳ９）。ここで、共振発生状態になってからの継続期間は振幅評価値が閾値（Ａ１）以上になってからの継続時間から算出する。そして、ステップＳ９の判別結果がＮＯであれば、振幅評価値は閾値（Ａ２）以上か判別する（ステップＳ１０）。閾値（Ａ２）は、共振によりＦｒ動力伝達部１３又はＲｒ動力伝達部１４が破壊される恐れのない範囲で大きい値に設定すればよい。一方、閾値（Ａ１）は閾値（Ａ２）より小さく、共振発生状態と判断できる値に設定すればよい。ステップＳ１０の判別結果、ＮＯであれば、共振切替部２０５は、処理をステップＳ６に戻す。

ステップＳ６〜Ｓ１０はループ処理であり、共振切替部２０５は、ステップＳ８の判別結果がＹＥＳ（発進状態）であれば、ループ処理を抜けてステップＳ１２へ処理を進める。また、共振切替部２０５は、ステップＳ９又はステップＳ１０の判別結果がＹＥＳであれば、ループ処理を抜けてステップＳ１１へ処理を進める。

その結果、ステップＳ８で車両１の発進が判別されたら、共振切替部２０５は、ステップＳ７で入力した振幅評価値に応じた、復帰用の目標振幅と復帰時間とを取得する（ステップＳ１２）。ここで、復帰用の目標振幅および復帰時間とは、共振発生状態から共振抑制状態へ切り替える際に、目標振幅をゼロに設定するよりも、速やかに共振周波数成分の振動を収束できる目標振幅および収束するまでの時間とを意味する。ＰＤ制御回路２１５における共振抑制時の比例ゲインＫｐと微分ゲインＫｄとは、共振が小さい範囲のときに速やかに共振周波数成分を収束するよう最適化されている。従って、比較的に大きな共振が発生しているときには、比例ゲインＫｐと微分ゲインＫｄとを異なる値にした方が、より速やかに共振周波数成分を収束することができる。上記の復帰用の目標振幅は、比較的に大きな共振が生じている状況で、ベースゲインＫａを変化させて、より速やかに共振を収束できる比例ゲインＫｐと微分ゲインＫｄとを設定するものである。このような、振幅評価値に応じた復帰用の目標振幅および復帰時間は、例えばシミュレーション等により予め求めて制御データとして共振切替部２０５に保持させておけばよい。

復帰用の目標振幅と復帰時間とを取得したら、共振切替部２０５は、非スリップ駆動輪側の共振制御部（Ｆｒ共振制御部２０３又はＲｒ共振制御部２０４）に、復帰用の目標振幅を出力する（ステップＳ１３）。続いて、共振切替部２０５は、復帰時間を経過するのを待機する（ステップＳ１４）。ステップＳ１２〜Ｓ１４の処理により、車両１が悪路から脱して発進した場合に、共振させていた動力伝達部（Ｆｒ動力伝達部１３又はＲｒ動力伝達部１４）の共振をより速やかに収束させることができる。ステップＳ１２〜Ｓ１４の処理は、本発明に係る復帰処理部としての処理の一例に相当する。

一方、ステップＳ９で共振発生の期間が閾値期間以上と判別されるか、或いは、ステップＳ１０で振幅評価値が閾値以上と判別されたら、共振の発生をこれ以上継続しても、車両１を悪路から抜け出すことができず、共振による悪影響が生じかねない状況と見なすことができる。従って、この場合、共振切替部２０５は、Ｆｒトルク要求部２０１とＲｒトルク要求部２０２とに駆動停止指令を出力し（ステップＳ１１）、共振制御処理を終了する。これにより、ＥＣＵ２０から駆動回路１７ａ、１７ｂへの指示トルクの出力が停止され、車両１はＥＣＵ２０を再起動しないと運転操作を受け付けない状態となる。なお、ステップＳ１１において、共振切替部２０５は、駆動停止指令の代わり、駆動トルクを低い値に低減する指令を出力したり、或いは、目標振幅をゼロ又は低い値に低減する処理を行ってもよい。また、ステップＳ１１において、ステップＳ１２及びステップＳ１３と同様の方法で目標振幅をゼロ又は低い値に低減する処理を行ってもよい。目標振幅をゼロにすることは、Ｆｒ共振制御部２０３又はＲｒ共振制御部２０４の該当する方を共振抑制状態に切り替える指令を、共振切替え部２０５が出力したことに相当する。

以上のように、本実施形態の車両１およびＥＣＵ２０の制御によれば、車両１が悪路にはまって発進できないような状況でも、Ｆｒ動力伝達部１３の共振又はＲｒ動力伝達部１４の共振を発生させることで、悪路を脱出できる可能性を高めることができる。

また、本実施形態によれば、共振切替部２０５は、各駆動輪の状態に基づいて自動的に共振を発生させるので、不要なときに共振が発生してしまうことを回避できる。また、共振切替部２０５は、前輪２又は後輪３の一方がスリップし、他方がロックした状況で、ロックした方の共振を発生させる。従って、共振により悪路から脱出できる可能性の高い状況に限定して、共振発生の制御が実行され、それ以外の状況で非効果的に共振が発生することを回避できる。

また、本実施形態によれば、Ｆｒ共振制御部２０３およびＲｒ共振制御部２０４は、共振の振幅を評価する振幅評価部２１２を備え、さらに、目標振幅が入力され、これらに基づいて目標振幅を超えないように共振を発生させる。従って、共振が大きくなって各部が破壊される恐れが生じることを回避できる。

また、本実施形態によれば、共振切替部２０５は、車両１の発進が確認できずに共振評価値が閾値以上となった場合、或いは、共振の発生から所定期間以上となった場合に、駆動停止指令を出力して車両１の駆動を停止する。従って、効果が得られない共振が長く継続することを抑制できる。

また、本実施形態によれば、共振切替部２０５は、共振を発生させた状態から共振を抑制させる場合に、通常の共振抑制状態のときよりも共振を速やかに収束させる復帰用の制御処理（ステップＳ１２〜Ｓ１４）を行う。従って、共振により車両１が悪路を脱出した場合に、より速やかに共振を収束させることができる。

以上、本発明の実施形態について説明した。しか、本発明は上記の実施の形態に限られない。例えば、上記実施形態では、共振切替部２０５が、駆動輪（前輪２と後輪３）の状態に基づいて共振が発生するように切り替える例を示した。しかし、本発明に係る共振切替部は、乗員の共振発生の操作指令に基づいて共振を発生させる状態に切り替えるようにしてもよい。また、本発明に係る共振切替部は、乗員の共振発生の操作指令と、駆動輪の状態又は車両状態とに基づいて共振を発生させる状態に切り替えるようにしてもよい。これらの場合、運転席等に共振発生の操作ボタン等を設け、これから共振発生の操作指令を入力すればよい。

また、上記実施形態では、前輪と後輪とが互いに独立した動力で駆動される車両に、本発明に係る共振の制御を適用した例について説明した。しかし、本発明の共振の制御は、前輪又は後輪の一方のみに動力が伝達される車両に適用してもよい。この場合、共振切替部は、例えば、駆動輪がロックした場合に、共振を発生可能とする制御を行えばよい。また、本発明は、走行用モータとエンジンとを有する車両に適用されてもよいし、動力源としてエンジンのみを有する車両に適用されてもよい。また、本発明は、インホイールモータ車など、３つ以上の駆動輪が互いに独立した走行用モータで駆動される車両に適用することもできる。

また、上記実施形態では、互いに独立して駆動される２組の駆動輪（前輪２と後輪３）のうち、一方がスリップし、別の一方がロックした場合に、ロックした駆動輪の側で共振を発生させる構成を示した。しかし、２組の駆動輪の両方がロックした場合に、一方又は両方で共振を発生させる構成を適用してもよい。

また、上記実施形態では、共振を抑制するＰＤ制御回路２１５の比例ゲインＫｐおよび微分ゲインＫｄを最適値から変化させることで、共振を発生させる構成を採用した。しかし、共振を発生させる構成は、例えば、共振周波数成分の信号を指示トルクに付加する一方、共振振幅を検出し、共振振幅が目標振幅に収束するような帰還制御を行って、指示トルクに付加する共振周波数成分の信号を調整する構成が採用されてもよい。共振振幅の検出は、例えば歪みセンサを用いて動力伝達部の歪みを検出することで行ってもよい。

また、上記実施形態では、共振の振動量を評価する構成として、共振の振幅の評価を行う構成を示したが、共振の振幅と共振の継続時間とから振動量を評価する構成を採用してもよい。

また、上記実施形態では、共振発生により車両１が発進した場合に、共振切替部２０５が復帰用の目標振幅を出力し、より速やかな共振の収束を図る例を示した。しかし、別箇に復帰用の帰還回路を設けておき、これを機能させて復帰時の共振のより速やかな収束を図るようにしてもよい。その他、実施の形態で示した細部は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

１車両
２前輪（第１駆動輪、駆動輪）
３後輪（第２駆動輪、駆動輪）
１１前輪モータ（第１駆動部、駆動部）
１２後輪モータ（第２駆動部、駆動部）
１３Ｆｒ動力伝達部（第１動力伝達部、動力伝達部）
１４Ｒｒ動力伝達部（第２動力伝達部、動力伝達部）
１５ａ、１５ｂ車輪速センサ
１６ａ、１６ｂレゾルバ
１７ａ、１７ｂ駆動回路
２０ＥＣＵ（制御装置）
３１運転操作部
２０１Ｆｒトルク要求部
２０２Ｒｒトルク要求部
２０３Ｆｒ共振制御部（第１共振制御部、共振制御部）
２０４Ｒｒ共振制御部（第２共振制御部、共振制御部）
２０５共振切替部（共振切替部、復帰処理部）
２１１バンドパスフィルタ
２１２振幅評価部（評価部）
２１３減算器
２１４アンプ
２１５ＰＤ制御回路
２２１離散微分器
２２３、２２５アンプ
ｉ１入力部（第２入力部）
ｉ２入力部（第１入力部）

Claims

駆動輪と、トルク指令に応じて走行用の動力を発生する駆動部と、前記駆動部の動力を前記駆動輪へ伝達する動力伝達部とを有する車両に搭載され、前記駆動部を制御する車両の制御装置であって、
前記動力伝達部の共振を制御する共振制御部と、
前記共振制御部を、前記共振を抑制する共振抑制状態と、前記共振を発生させる共振発生状態とに切り替える共振切替部と、
を備えていることを特徴とする車両の制御装置。
前記駆動輪の状態を表わす情報を入力する第１入力部を備え、
前記共振切替部は、前記駆動輪がロックされ、且つ、前記トルク指令が上限に達していることに基づいて、前記共振制御部を前記共振発生状態へ切り替えることを特徴とする請求項１記載の車両の制御装置。
前記駆動輪は、第１駆動輪と第２駆動輪とを含み、
前記駆動部は、前記第１駆動輪と前記第２駆動輪との動力をそれぞれ発生する第１駆動部と第２駆動部とを含み、
前記動力伝達部は、前記第１駆動輪と前記第２駆動輪とにそれぞれ動力を伝達する第１動力伝達部と第２動力伝達部とを含み、
前記共振制御部は、前記第１動力伝達部の共振と前記第２動力伝達部の共振とをそれぞれ制御する第１共振制御部と第２共振制御部とを含み、
さらに、前記駆動輪の状態を表わす情報を入力する第１入力部を備え、
前記共振切替部は、前記第１駆動輪と前記第２駆動輪とのうち一方が空転し、且つ、前記第１駆動輪と前記第２駆動輪とのうち空転していない駆動輪側の前記トルク指令が上限に達していることに基づいて、前記第１共振制御部と前記第２共振制御部とのうち前記空転していない駆動輪側の一方を前記共振発生状態へ切り替えることを特徴とする請求項１記載の車両の制御装置。
前記共振の振動量を評価する評価部をさらに備え、
前記共振制御部は、前記共振発生状態の際、前記評価部の評価値が所定値となるように前記共振の発生を制御することを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の車両の制御装置。
車両の発進状態を判別する発進判別部をさらに備え、
前記発進判別部の判別結果が非発進状態であり、且つ、共振発生状態になってからの継続期間が所定期間経過した場合に、前記共振切替部は前記共振の発生を抑制する指令を出力することを特徴とする請求項４に記載の車両の制御装置。
前記共振制御部を前記共振発生状態から前記共振抑制状態へ切り替える際、前記トルク指令に前記共振の大きさに応じた復帰時の補正を行って、前記復帰時の補正が無い場合より速やかに前記共振を減衰させる復帰処理部をさらに備えることを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一項に記載の車両の制御装置。