JP4419996B2

JP4419996B2 - スリップ判定装置およびスリップ判定方法

Info

Publication number: JP4419996B2
Application number: JP2006229138A
Authority: JP
Inventors: 英治前田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-08-25
Filing date: 2006-08-25
Publication date: 2010-02-24
Anticipated expiration: 2026-08-25
Also published as: US8725381B2; WO2008023497A1; US20090005947A1; JP2008049887A

Description

本発明は、スリップ判定装置およびスリップ判定方法に関する。

従来、この種のスリップ判定装置としては、駆動軸に出力される動力を駆動輪としての左右前輪に出力して走行する車両に搭載され、車輪速センサと駆動軸の回転位置を検出する回転位置センサとを備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、回転位置センサからの回転位置に基づいて計算した駆動軸の回転角加速度が閾値を超えているか否かにより駆動輪のスリップを判定し、左右前輪それぞれに取り付けられた車輪速センサからの左右輪速の偏差がグリップ時に推定される左右輪速の偏差を中心とする許容範囲を超えているか否かにより左右前輪のスリップを判定している。
特開２００５−４７３１３号公報

駆動輪の空転によるスリップを精度良く判定しようとすると、上述のスリップ判定装置のように駆動軸の回転角加速度と各駆動輪の車輪速とを用いるのが好ましいと考えられる。一方、組み付け工数の低減や保守の容易さなどの観点から、部品点数の低減が課題の一つとして考えられている。したがって、スリップ判定装置においても、判定精度を保持したまま、センサなどの部品点数の低減が望まれている。

本発明のスリップ判定装置およびスリップ判定方法は、左右の駆動輪のスリップ判定に必要な部品点数を低減することを目的の一つとする。また、本発明のスリップ判定装置およびスリップ判定方法は、左右の駆動輪のスリップを精度良く判定することを目的の一つとする。

本発明のスリップ判定装置およびスリップ判定方法は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。

本発明のスリップ判定装置は、
駆動軸に動力を出力して走行する車両のスリップを判定するスリップ判定装置であって、
前記駆動軸に接続された左右輪の一方の回転速度である第１車輪回転速度を検出する第１車輪回転速度検出手段と、
前記駆動軸の回転速度である駆動軸回転速度を検出する駆動軸回転速度検出手段と、
前記検出された第１車輪回転速度と前記検出された駆動軸回転速度とに基づいて前記左右輪の空転によるスリップを判定するスリップ判定手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明のスリップ判定装置は、駆動軸に接続された左右輪の一方の回転速度である第１車輪回転速度を検出し、駆動軸の回転速度である駆動軸回転速度を検出し、検出された第１車輪回転速度と検出された駆動軸回転速度とに基づいて左右輪の空転によるスリップを判定する。この結果、駆動軸回転速度と駆動輪の一方の車輪回転速度とを用いて左右の駆動輪のスリップを判定することができる。しかも、駆動軸の回転速度として車両が備える他の機器により検出されたものを代用するものとすれば、代用した駆動軸回転速度と第１車輪回転速度とに基づいてスリップを判定するから、左右の駆動輪のスリップ判定に必要な部品点数を低減することができる。

こうした本発明のスリップ判定装置において、前記車両は、前記駆動軸に接続された電動機を備える車両であり、前記駆動軸回転速度検出手段は、前記電動機の回転子の回転位置を検出すると共に該検出した回転位置を用いて前記駆動軸回転速度を演算する手段であるものとすることもできる。こうすれば、電動機の駆動制御に必要な高精度なセンサを代用してスリップを判定することができる。この結果、左右の駆動輪のスリップ判定に必要な部品点数を低減すると共にスリップを精度良く判定することができる。ここで、電動機の回転子の回転位置を検出するものには、レゾルバなどが含まれる。

さらに、本発明のスリップ判定装置において、前記スリップ判定手段は、前記検出された第１車輪回転速度に基づいて前記左右輪の一方のスリップを判定し、前記検出された第１車輪回転速度と前記検出された駆動軸回転速度とを用いて前記左右輪の他方の回転速度である第２車輪回転速度を演算すると共に該演算した第２車輪回転速度に基づいて前記左右輪の他方のスリップを判定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、より確実に左右輪のスリップを判定することができる。この場合、前記車両は、前記駆動軸と前記左右輪とに接続されたデファレンシャルギヤを備える車両であり、前記スリップ判定手段は、前記検出された第１車輪回転速度と前記検出された駆動軸回転速度と前記デファレンシャルギヤのギヤ比とを用いて前記第２車輪回転速度を演算する手段であるものとすることもできる。こうすれば、より確実に左右輪の他方のスリップを判定することができる。また、この場合、前記スリップ判定手段は、前記検出された第１車輪回転速度と前記演算した第２車輪回転速度との各微分値に相当する値に基づいて前記左右輪のスリップを判定する手段であるものとすることもできる。

あるいは、前記車両は、内燃機関と、該内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され電力と動力の入出力を伴って前記出力軸と前記駆動軸とに動力を入出力する電力動力入出力手段と、前記電動機および前記電力動力入出力手段と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、を備える車両であるものとすることもできる。

本発明のスリップ判定方法は、
駆動軸に動力を出力して走行する車両のスリップを判定するスリップ判定方法であって、
前記駆動軸に接続された左右輪の一方の回転速度である第１車輪回転速度と前記駆動軸の回転速度である駆動軸回転速度とに基づいて前記左右輪の空転によるスリップを判定する、
ことを特徴とする。

この本発明のスリップ判定方法では、駆動軸に接続された左右輪の一方の回転速度である第１車輪回転速度と駆動軸の回転速度である駆動軸回転速度とに基づいて左右輪の空転によるスリップを判定する。この結果、駆動軸回転速度と駆動輪の一方の車輪回転速度とを用いて左右の駆動輪のスリップを判定することができる。しかも、駆動軸の回転速度として車両が備える他の機器により検出されたものを代用するものとすれば、代用した駆動軸回転速度と第１車輪回転速度とに基づいてスリップを判定するから、左右の駆動輪のスリップ判定に必要な部品点数を低減することができる。

次に、本発明を実施するための最良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スリップ判定装置を搭載したハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にキャリアが接続されたプラネタリギヤ３０と、プラネタリギヤ３０のサンギヤに接続されたモータＭＧ１と、プラネタリギヤ３０のリングギヤとデファレンシャルギヤ６１を介して車軸に接続された駆動軸３２とに接続されたモータＭＧ２と、モータＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４４と、車軸に取り付けられた駆動輪の一方である左車輪６２ｂに取り付けられた車輪速センサ６４ｂと、メイン電子制御ユニット７０とを備える。ここで、メイン電子制御ユニット７０は、車両全体の制御装置として機能すると共にスリップ判定装置の制御装置としても機能している。なお、実施例のスリップ判定装置は、回転位置検出センサ４４と車輪速センサ６４ｂとメイン電子制御ユニット７０とにより構成されている。

モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、いずれも周知の同期発電電動機として構成され、インバータ４１，４２を介してバッテリ５０と電力のやりとりを行なう。回転位置検出センサ４４は、モータの回転子に配置された永久磁石の磁極位置を高精度で検出するレゾルバとして構成されており、また、車輪速センサ６４ｂは、比較的簡易な構造の電磁ピックアップ方式による回転速度センサとして構成されている。

メイン電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成され、ＣＰＵ７２の他にＲＯＭ７４とＲＡＭ７６と図示しない入出力ポートとを備える。メイン電子制御ユニット７０には、回転位置検出センサ４４からの回転位置θｍ２や車輪速センサ６４ｂからの左車輪速Ｖｌの他、エンジン２２の運転状態を検出する各種センサからの信号やインバータ４１，４２からモータＭＧ１，ＭＧ２への電力ラインに取り付けられた電流センサからの相電流，バッテリ５０を管理するのに必要な各種センサからの信号，図示しない車速センサからの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。メイン電子制御ユニット７０からは、エンジン２２を運転制御するための制御信号やインバータ４１，４２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。

次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０に搭載されたスリップ判定装置によりスリップを判定する際の動作について説明する。図２は、メイン電子制御ユニット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。このルーチンは、所定時間毎（例えば数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。

スリップ判定処理ルーチンが実行されると、メイン電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、モータＭＧ２の回転子の回転位置θｍ２や車輪速センサ６４ｂからの左車輪速Ｖｌなどスリップ判定に必要なデータを入力する処理を実行し（ステップＳ１００）、入力した回転位置θｍ２に基づいてモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を演算し（ステップＳ１１０）、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２とデファレンシャルギヤ６１のギヤ比Ｇｄと左車輪速Ｖｌと換算係数Ｋｎとに基づいて次式（１）を用いて右車輪６２ａの右車輪速Ｖｒを演算する（ステップＳ１２０）。ここで、換算係数Ｋｎは、左右輪速Ｖｌ，Ｖｒを車軸の回転数に換算する係数である。

Nm2・Gd=(Vl+Vr)/2×Kn (1)

続いて、今回のルーチンで入力または演算された現左右車輪速Ｖｌ，Ｖｒから前回のルーチンで入力された前回左右車輪速Ｖｌ，Ｖｒを減じることにより左右車輪加速度αｌ，αｒを計算し（ステップＳ１３０）、計算した左右車輪加速度αｌ，αｒが各閾値αｌｓｌｉｐ，αｒｓｌｉｐを超えているか否かを判定し（ステップＳ１４０，Ｓ１６０）、左右車輪加速度αｌ，αｒが各閾値αｌｓｌｉｐ，αｒｓｌｉｐを超えているときには左車輪６２ｂ，右車輪６２ａにスリップが発生したと判断して左右スリップフラグＦ１，Ｆ２に値１をセットして（ステップＳ１５０，Ｓ１７０）、本ルーチンを終了する。ここで、閾値αｌｓｌｉｐ，αｒｓｌｉｐは、左車輪６２ｂ，右車輪６２ａにスリップが発生したとみなすことのできる値として予め実験等により定めてＲＯＭ７４に記憶した値を用いるものとした。また、左右スリップフラグＦ１，Ｆ２は、左右輪にスリップが発生したことを示すフラグであり、ステップＳ１４０やステップＳ１６０で左右車輪加速度αｌ，αｒが各閾値αｌｓｌｉｐ，αｒｓｌｉｐ以下であるときには、左右輪にスリップが発生していないと判断して初期値としての値０がセットされた状態を保持する。

以上説明した実施例のスリップ判定装置によれば、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２と左車輪速Ｖｌとを用いて左右の駆動輪のスリップを判定することができる。しかも、モータＭＧ２の駆動制御に必要な回転位置検出センサ４４をスリップ判定に用いるセンサとして兼用するから、左右の駆動輪のスリップ判定に必要な部品点数を低減することができる。また、回転位置検出センサ４４として高精度なセンサを用いるから、左右の駆動輪のスリップを精度良く判定することができる。

実施例のスリップ判定装置では、左右車輪速Ｖｌ，Ｖｒにより計算された左右車輪加速度αｌ，αｒに基づいて左右輪のスリップを判定するものとしたが、左右車輪速Ｖｌ，Ｖｒに基づいて左右輪のスリップを判定するものであれば左右車輪加速度αｌ，αｒを計算することなく左右輪のスリップを判定するものとしてもよい。例えば、左右輪車速Ｖｌ，Ｖｒと図示しない車速センサからの車速Ｖとを比較することにより左右輪のスリップを判定するものとすることもできる。

実施例のスリップ判定装置では、モータＭＧ２は駆動軸３２に直接接続されるものとしたが、モータＭＧ２は減速ギヤを介して駆動軸３２に接続されるものとしてもよい。この場合、右車輪速Ｖｒの演算は、式（１）の回転数Ｎｍ２に代えて回転数Ｎｍ２を減速ギヤのギヤ比Ｇｒで除したもの（Ｎｍ２／Ｇｒ）を用いることにより行なうことができる。

実施例では、車軸に接続された駆動軸３２に動力を出力可能な動力源としてエンジン２２とモータＭＧ２とを備えるハイブリッド自動車２０に適用して説明したが、駆動軸に動力を出力して走行する車両であれば、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、図３に示すように、モータＭＧ２の動力により走行する電気自動車１２０に適用するものとしてもよい。また、実施例では、駆動軸３２に動力を出力可能な動力源としてモータＭＧ２を備えると共にモータＭＧ２の回転子の回転位置θｍ２を検出する回転位置検出センサ４４を備えるハイブリッド自動車２０に適用して説明したが、動力源としてモータを備えない車両に適用する場合、モータの回転位置検出センサに代えて、例えば動力源としてのエンジンに接続された変速機の出力軸の回転数センサなどを代用するものとすればよい。

実施例では、ハイブリッド自動車２０に適用して説明したが、列車などの自動車以外の車両に適用するものとしてもよいし、自動車や列車を含む車両のスリップを判定するスリップ判定方法の形態としても構わない。

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。

本発明は、車両の製造産業などに利用可能である。

本発明の一実施例であるハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のメイン電子制御ユニット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。変形例の電気自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。

符号の説明

２０ハイブリッド自動車、１２０電気自動車、２２エンジン、２６クランクシャフト、３０プラネタリギヤ、３２駆動軸、４１，４２インバータ、４４回転位置検出センサ、５０バッテリ、６１デファレンシャルギヤ、６２ａ右車輪、６２ｂ左車輪、６４ｂ車輪速センサ、７０メイン電子制御ユニット、７２ＣＰＵ、７４ＲＯＭ、７６ＲＡＭ、ＭＧ１，ＭＧ２モータ。

Claims

駆動軸に動力を出力して走行する車両のスリップを判定するスリップ判定装置であって、
前記駆動軸に接続された左右輪の一方の回転速度である第１車輪回転速度を検出する第１車輪回転速度検出手段と、
前記駆動軸の回転速度である駆動軸回転速度を検出する駆動軸回転速度検出手段と、
前記検出された第１車輪回転速度に基づいて前記左右輪の一方の空転によるスリップを判定し、前記検出された駆動軸回転速度と所定の係数との積から前記検出された第１車輪回転速度を減じることにより前記左右輪の他方の回転速度である第２車輪回転速度を演算すると共に該演算した第２車輪回転速度に基づいて前記左右輪の他方の空転によるスリップを判定するスリップ判定手段と、
を備えるスリップ判定装置。
請求項１記載のスリップ判定装置であって、
前記車両は、前記駆動軸に接続された電動機を備える車両であり、
前記駆動軸回転速度検出手段は、前記電動機の回転子の回転位置を検出すると共に該検出した回転位置を用いて前記駆動軸回転速度を演算する手段である
スリップ判定装置。
請求項１または２記載のスリップ判定装置であって、
前記車両は、前記駆動軸と前記左右輪とに接続されたデファレンシャルギヤを備える車両であり、
前記スリップ判定手段は、前記デファレンシャルギヤのギヤ比に基づく前記所定の係数を用いて前記第２車輪回転速度を演算する手段である
スリップ判定装置。
前記スリップ判定手段は、前記検出された第１車輪回転速度と前記演算した第２車輪回転速度との各微分値に相当する値に基づいて前記左右輪のスリップを判定する手段である請求項１ないし３いずれか記載のスリップ判定装置。
前記車両は、内燃機関と、該内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され電力と動力の入出力を伴って前記出力軸と前記駆動軸とに動力を入出力する電力動力入出力手段と、前記電動機および前記電力動力入出力手段と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、を備える車両である請求項２ないし４いずれか記載のスリップ判定装置。
駆動軸に動力を出力して走行する車両のスリップを判定するスリップ判定方法であって、
前記駆動軸に接続された左右輪の一方の回転速度である第１車輪回転速度に基づいて前記左右輪の一方の空転によるスリップを判定し、前記駆動軸の回転速度である駆動軸回転速度と所定の係数との積から前記第１車輪回転速度を減じて前記左右輪の他方の回転速度である第２車輪回転速度を演算すると共に該演算した第２車輪回転速度に基づいて前記左右輪の他方の空転によるスリップを判定する、
ことを特徴とするスリップ判定方法。