JP4802643B2

JP4802643B2 - 車両およびその制御方法

Info

Publication number: JP4802643B2
Application number: JP2005291289A
Authority: JP
Inventors: 健介上地; 教寛岩瀬
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-10-04
Filing date: 2005-10-04
Publication date: 2011-10-26
Anticipated expiration: 2025-10-04
Also published as: JP2007099081A

Description

本発明は、車両およびその制御方法に関する。

従来、この種の車両としては、駆動輪を回転駆動するモータを備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この車両では、現在の速度指令値と車体の実速度との差と予め設定される標準加速度とに基づいて新たな速度指令値を設定すると共に設定した速度指令値に基づいてモータを制御することにより、駆動輪がスリップしないようにしている。
特開平９−１４０００９号公報

こうした車両では、駆動輪がスリップしないよう制御すると、発進時などの低車速時にスタックから脱出できなかったり、ある程度の車速のときに充分な加速性能が得られなかったりする場合が生じる。こうした問題を解消するために、低車速では比較的大きなスリップを許容しながら走行し、ある程度の車速では車両の安定性も考慮して若干のスリップを許容しながら走行することが考えられるが、このときには、許容されるスリップの程度が車速の変化に対して急変すると、駆動輪に出力される駆動力が急変することによって運転者にショックを与えてしまったり、モータの駆動状態が急変することによってモータと電力をやりとりするバッテリに過大な電力が入出力されてしまったりする場合がある。

本発明の車両及びその制御方法は、運転者にショックを与えるのを抑制することを目的の一つとする。また、本発明の車両およびその制御方法は、蓄電装置に過大な電力が入出力されるのを抑制することを目的の一つとする。

本発明の車両およびその制御方法は、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。

本発明の車両は、
駆動輪に駆動力を出力可能な駆動源を備える車両であって、
車速を検出する車速検出手段と、
少なくとも前記駆動輪の回転速度である車輪速を検出する車輪速検出手段と、
前記検出された車速と前記検出された車輪速とに基づいて前記駆動輪のスリップの程度としてのスリップ速度を演算するスリップ速度演算手段と、
前記検出された車速が第１の車速未満のときには前記演算されるスリップ速度が第１の許容範囲内となるよう前記駆動源を制御し、前記検出された車速が前記第１の車速より大きな第２の車速以上のときには前記演算されるスリップ速度が前記第１の許容範囲とは異なる第２の許容範囲内となるよう前記駆動源を制御し、前記検出された車速が前記第１の車速以上で前記第２の車速未満のときには前記演算されるスリップ速度が前記第１の許容範囲と前記第２の許容範囲とを滑らかに移行させるための移行用許容範囲内となるよう前記駆動源を制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の車両では、車速と少なくとも駆動輪の回転速である車輪速とに基づいて駆動輪のスリップの程度としてのスリップ速度を演算し、車速が第１の車速未満のときにはスリップ速度が第１の許容範囲内となるよう駆動源を制御し、車速が第１の車速より大きな第２の車速以上のときにはスリップ速度が第１の許容範囲とは異なる第２の許容範囲内となるよう駆動源を制御し、車速が第１の車速以上で第２の車速未満のときにはスリップ速度が第１の許容範囲と第２の許容範囲とを滑らかに移行させるための移行用許容範囲内となるよう駆動源を制御する。したがって、車速の変化に伴ってスリップ速度の許容範囲を滑らかに変化させるから、許容範囲が急変することに伴って駆動輪に出力される駆動力が急変するのを抑制することができる。この結果、駆動力の急変に伴って運転者にショックを与えるのを抑制することができる。ここで、前記第２の許容範囲は、前記第１の許容範囲よりも前記演算されるスリップ速度が制限される範囲であるものとすることもできる。

こうした本発明の車両において、走行用の要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段を備え、前記制御手段は、前記検出された車速が前記第１の車速未満のときには前記第１の許容範囲内の第１の速度を目標スリップ速度として設定し、前記検出された車速が前記第２の車速以上のときには前記第２の許容範囲内の第２の速度を前記目標スリップ速度として設定し、前記検出された車速が前記第１の車速以上で前記第２の車速未満のときには前記移行用許容範囲内で前記第１の速度と前記第２の速度とを滑らかに移行させるための移行用速度を前記目標スリップ速度として設定し、前記演算されるスリップ速度と該設定した目標スリップ速度とに基づいて設定される駆動力制限を用いて前記設定された要求駆動力を制限した駆動力が前記駆動輪に出力されるよう制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、スリップ速度と目標スリップ速度とに基づく駆動力制限を用いて要求駆動力を制限した駆動力を駆動輪に出力することができる。この場合、前記制御手段は、前記演算されるスリップ速度が前記設定した目標スリップ速度と等しいときには所定値を前記駆動力制限に設定し、前記演算されるスリップ速度が前記設定した目標スリップ速度より小さいときには該スリップ速度と該目標スリップ速度との偏差が大きいほど前記所定値に比して前記設定された要求駆動力を制限する程度が小さくなる傾向に前記駆動力制限を設定し、前記演算されるスリップ速度が前記設定した目標スリップ速度より大きいときには該スリップ速度と該目標スリップ速度との偏差が大きいほど前記所定値に比して前記設定された要求駆動力を制限する程度が大きくなる傾向に前記駆動力制限を設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、スリップ速度が目標スリップ速度を大きく超えてしまうのを抑制することできる。

また、本発明の車両において、前記駆動源は駆動力を出力可能な電動機を備えてなり、前記駆動源と電力のやりとりが可能な蓄電手段を備えるものとすることもできる。また、前記駆動源は内燃機関と該内燃機関の出力軸と前記駆動輪に連結された駆動軸とに接続され電力と動力の入出力を伴って該内燃機関からの動力の少なくとも一部を駆動軸に出力する電力動力入出力手段と前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機とを備えてなり、前記駆動源と電力のやりとりが可能な蓄電手段を備えるものとすることもできる。これらの場合、前述の許容範囲が急変するの抑制することにより、電動機の駆動状態が急変するのを抑制することができる。この結果、蓄電手段に過大な電力が入出力されるのを抑制することができる。駆動源が電動機を備えてなる態様の本発明の車両において、前記駆動源は前記電動機を駆動する駆動回路を備えてなり、前記第１の許容範囲および／または前記第２の許容範囲は前記電動機の定格と前記駆動回路の容量と前記蓄電手段の容量とのうち少なくとも一つに基づいて設定される範囲であるものとすることもできる。こうすれば、第１の許容範囲および第２の許容範囲をより適正に設定することができる。

さらに、本発明の車両において、運転者の操作により前記演算されるスリップ速度を許容する許容範囲を変更する許容範囲変更スイッチを備え、前記制御手段は前記許容範囲変更スイッチがオフのときには前記検出された車速に拘わらずに前記演算されるスリップ速度が前記第２の許容範囲よりも制限される前記第３の許容範囲内となるよう前記駆動源を制御し、前記許容範囲変更スイッチがオンのときには前記演算されるスリップ速度が前記検出された車速に基づいて前記第１の許容範囲内または前記第２の許容範囲内または前記移行用許容範囲内となるよう前記駆動源を制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、スリップ速度を許容範囲変更スイッチの状態に応じた許容範囲内とすることができる。

あるいは、本発明の車両において、前記駆動輪に制動力を付与可能な制動力付与手段を備え、前記制御手段は前記検出された車速が前記第２の車速以上のときには前記駆動源と前記制動力付与手段とを制御する手段であるものとすることもできる。

本発明の車両の制御方法は、
駆動輪に駆動力を出力可能な駆動源を備える車両の制御方法であって、
（ａ）車速と少なくとも前記駆動輪の回転速度である車輪速とに基づいて該駆動輪のスリップの程度としてのスリップ速度を演算し、
（ｂ）前記車速が第１の車速未満のときには前記演算されるスリップ速度が第１の許容範囲内となるよう前記駆動源を制御し、前記車速が前記第１の車速より大きな第２の車速以上のときには前記演算されるスリップ速度が前記第１の許容範囲とは異なる第２の許容範囲内となるよう前記駆動源を制御し、前記検出された車速が前記第１の車速以上で前記第２の車速未満のときには前記演算されるスリップ速度が前記第１の許容範囲と前記第２の許容範囲とを滑らかに移行させるための移行用許容範囲内となるよう前記駆動源を制御する
ことを要旨とする。

この本発明の車両の制御方法によれば、車速と少なくとも駆動輪の回転速度である車輪速とに基づいて駆動輪のスリップの程度としてのスリップ速度を演算し、車速が第１の車速未満のときにはスリップ速度が第１の許容範囲内となるよう駆動源を制御し、車速が第１の車速より大きな第２の車速以上のときにはスリップ速度が第１の許容範囲とは異なる第２の許容範囲内となるよう駆動源を制御し、車速が第１の車速以上で第２の車速未満のときにはスリップ速度が第１の許容範囲と第２の許容範囲とを滑らかに移行させるための移行用許容範囲内となるよう駆動源を制御する。したがって、車速の変化に伴ってスリップ速度の許容範囲を滑らかに変化させるから、許容範囲が急変することに伴って駆動輪に出力される駆動力が急変するのを抑制することができる。この結果、駆動力の急変に伴って運転者にショックを与えるのを抑制することができる。

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、本発明の一実施例としての電気自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例の電気自動車２０は、図示するように、駆動輪３０ａ，３０ｂにデファレンシャルギヤ３１を介して連結された駆動軸２８に動力を入出力可能なモータ２２と、モータ２２を駆動するインバータ２４を介してモータ２２と電力のやりとりを行なうバッテリ２６と、車両全体をコントロールするメイン電子制御ユニット５０とを備える。

モータ２２は、電動機として機能すると共に発電機としての機能する同期発電電動機として構成されている。また、インバータ２４は、スイッチング素子のスイッチングによりバッテリ２６からの直流電力を三相交流電力に変換してモータ２２に供給する。

メイン電子制御ユニット５０は、ＣＰＵ５２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ５２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ５４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ５６と、図示しない入出力ポートを備える。メイン電子制御ユニット５０には、モータ２２の回転軸（駆動軸２８）の回転位置を検出する回転位置検出センサ２３からの回転位置θｍや，駆動輪３０ａ，３０ｂの車輪速を検出する車輪速センサ３４ａ，３４ｂからの車輪速Ｖｆｌ，Ｖｆｒ，非駆動輪３２ａ，３２ｂの車輪速を検出する車輪速センサ３４ｃ，３４ｄからの車輪速Ｖｒｌ，Ｖｒｒ，イグニッションスイッチ６０からのイグニッション信号，シフトレバー６１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ６２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル６３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ６４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル６５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ６６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ６８からの車速Ｖ，通常オンの状態に設定されると共に運転者によりオフされたときに駆動輪３０ａ，３０ｂのスリップの程度としてのスリップ速度を許容する許容範囲を大きくするＴＲＣスイッチ６９からのオンオフ信号などが入力ポートを介して入力されている。ＴＲＣスイッチ５９について詳細は後述するが、実施例では、ＴＲＣスイッチ６９がオンのときには、車両の安定性を確保するために、スリップ速度が比較的小さい許容範囲内となるようモータ２２を制御するトラクションコントロール（ＴＲＣ）が行なわれるものとした。メイン電子制御ユニット５０からは、インバータ２４のスイッチング素子へのスイッチング制御信号や、駆動輪３０ａ，３０ｂに取り付けられた油圧式のブレーキ４０ａ，４０ｂへの駆動信号，非駆動輪３２ａ，３２ｂに取り付けられた油圧式のブレーキ４０ｃ，４０ｄへの駆動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電気自動車２０の動作、特に駆動輪３０ａ，３０ｂの空転によるスリップをある程度許容しながら走行する際の動作について説明する。図２は、実施例のメイン電子制御ユニット５０により実行される駆動制御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。

駆動制御ルーチンが実行されると、メイン電子制御ユニット５０のＣＰＵ５２は、まず、アクセルペダルポジションセンサ６４からのアクセル開度Ａｃｃや車速センサ６８からの車速Ｖ，車輪速センサ３４ａ，３４ｂからの駆動輪３０ａ，３０ｂの車輪速Ｖｆｌ，Ｖｆｒ，ＴＲＣスイッチ６９からのオンオフ信号など制御に必要なデータを入力する処理を実行すると共に（ステップＳ１００）、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて車両の走行用の要求トルクＴｄ＊を設定する（ステップＳ１１０）。要求トルクＴｒ＊は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴｒ＊との関係を予め定めて要求トルク設定用マップとしてＲＯＭ５４に記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとが与えられると記憶したマップから対応する要求トルクＴｒ＊を導出して設定するものとした。図３に要求トルク設定用マップの一例を示す。

続いて、駆動輪３０ａ，３０ｂの車輪速Ｖｆｌ，Ｖｆｒのうち大きい方の値を駆動輪速Ｖｆとして設定すると共に（ステップＳ１２０）、計算した駆動輪速Ｖｆから車速Ｖを減じることによりスリップ速度Ｖｓｌｉｐを計算する（ステップＳ１３０）。ステップＳ１２０，Ｓ１３０の処理は、空転によるスリップの程度が大きい駆動輪のスリップ速度を計算する処理であり、駆動輪３０ａ，３０ｂが共に完全にグリップしているときには略値０となる。そして、ＴＲＣスイッチ６９の状態を調べ（ステップＳ１４０）、ＴＲＣスイッチ６９がオンのときには、目標スリップ速度Ｖｓｌｉｐ＊に所定速度Ｖｓ１を設定する（ステップＳ１５０）。ここで、目標スリップ速度Ｖｓｌｉｐ＊は許容範囲内の値として設定されるものであり、所定速度Ｖｓ１はＴＲＣスイッチ６９がオンのときの許容範囲内の値としてモータ２２の定格やインバータ２４の容量，バッテリ２６の容量などに基づいて設定され、例えば、５ｋｍ／ｈや１０ｋｍ／ｈなどに設定される。いま、スタックから脱出する際に運転者がアクセルペダル６３を大きく踏み込んだときを考える。ＴＲＣスイッチ６９がオンのときには、前述したように、スリップ速度Ｖｓｌｉｐが比較的小さい許容範囲内となるようモータ２２が制御されるため、スタックから脱出できない場合が生じうる。一方、運転者によりＴＲＣスイッチ６９がオフされたときには、許容範囲を大きくすることにより、スタックからの脱出性能を確保することができる。ステップ１４０でＴＲＣスイッチ６９の状態を調べるのは、運転者が許容範囲を大きくすることを要求しているか否かを判定するためである。

スリップ速度Ｖｓｌｉｐおよび目標スリップ速度Ｖｓｌｉｐ＊を設定すると、設定したスリップ速度Ｖｓｌｉｐから目標スリップ速度Ｖｓｌｉｐ＊を減じることによりスリップ速度偏差ΔＶｓｌｉｐを計算し（ステップＳ１７０）、計算したスリップ速度偏差ΔＶｓｌｉｐに基づいてトルク制限係数αを設定し（ステップＳ１８０）、設定したトルク制限係数αを要求トルクＴｄ＊に乗じることによりモータ２２のトルク指令Ｔｍ＊を計算し（ステップＳ１９０）、計算したトルク指令Ｔｍ＊でモータ２２が駆動されるようインバータ２４のスイッチング素子のスイッチング制御を行ない（ステップＳ２００）、駆動制御ルーチンを終了する。ここで、トルク制限係数αは、実施例では、スリップ速度偏差ΔＶｓｌｉｐとトルク制限係数αとの関係を予め実験的に定めてトルク制限係数設定用マップとしてＲＯＭ５４に記憶しておき、スリップ速度偏差ΔＶｓｌｉｐが与えられると記憶したマップから対応するトルク制限係数αを導出して設定するものとした。トルク制限係数設定用マップの一例を図４に示す。トルク制限係数αは、図示するように、スリップ速度偏差ΔＶｓｌｉｐが負の所定値Ｖ０未満のときに値１が設定され、スリップ速度偏差ΔＶｓｌｉｐが所定値Ｖ０以上のときにはスリップ速度偏差ΔＶｓｌｉｐが値０のときに所定値α１となると共にスリップ速度偏差ΔＶｓｌｉｐが大きいほど値１から値０に向けて小さくなる傾向に設定され、スリップ速度Ｖｓｌｉｐが前述した許容範囲外とならないような値に設定される。ここで、所定値Ｖ０は、その絶対値が所定速度Ｖｓ１より小さい値を設定するものとした。したがって、駆動輪３０ａ，３０ｂが共に完全にグリップしているときには、スリップ速度偏差ΔＶｓｌｉｐが値（−Ｖｓ１）となるため、トルク制限係数αには値１が設定される。このようにトルク制限係数αを設定することにより、スリップ速度偏差ΔＶｓｌｉｐ（＝Ｖｓｌｉｐ−Ｖｓｌｉｐ＊）が大きいほどモータ２２から駆動輪３０ａ，３０ｂに出力されるトルクは小さくなるから、スリップ速度Ｖｓｌｉｐが目標スリップ速度Ｖｓｌｉｐ＊を大きく超えてしまうのを抑制することができる。この結果、ＴＲＣスイッチ６９がオンのときには、スリップ速度Ｖｓｌｉｐが比較的小さい許容範囲内となるようモータ２２を制御するトラクションコントロール（ＴＲＣ）を行ないがら走行することになる。なお、駆動輪３０ａ，３０ｂが共に完全にグリップしているときには、要求トルクＴｄ＊をモータ２２から駆動輪３０ａ，３０ｂに出力しながら走行することになる。

一方、ステップＳ１４０でＴＲＣスイッチ６９がオフのときには、車速Ｖに基づいて目標スリップ速度Ｖｓｌｉｐ＊を設定すると共に（ステップＳ１６０）、スリップ速度Ｖｓｌｉｐから目標スリップ速度Ｖｓｌｉｐ＊を減じることによりスリップ速度偏差ΔＶｓｌｉｐを計算し（ステップＳ１７０）、スリップ速度偏差ΔＶｓｌｉｐに基づいてトルク制限係数αを設定し（ステップＳ１８０）、トルク制限係数αと要求トルクＴｄ＊とを用いてモータ２２のトルク指令Ｔｍ＊を計算し（ステップＳ１９０）、モータ２２を制御して（ステップＳ２００）、駆動制御ルーチンを終了する。ここで、ＴＲＣスイッチ６９がオフのときの目標スリップ速度Ｖｓｌｉｐ＊は、実施例では、車速Ｖと目標スリップ速度Ｖｓｌｉｐ＊との関係を予め実験的に定めて目標スリップ速度設定用マップとしてＲＯＭ５４に記憶しておき、車速Ｖが与えられると記憶したマップから対応する目標スリップ速度Ｖｓｌｉｐ＊を導出して設定するものとした。目標スリップ速度設定用マップの一例を図５に示す。図中、実線はＴＲＣスイッチ６９がオフのときの目標スリップ速度Ｖｓｌｉｐ＊を示し、参考のために一点鎖線としてＴＲＣスイッチ６９がオンのときの目標スリップ速度Ｖｓｌｉｐ＊（所定速度Ｖｓ１）を示す。ＴＲＣスイッチ６９がオフのときの目標スリップ速度Ｖｓｌｉｐ＊は、図示するように、車速Ｖが所定車速Ｖ１未満のときには比較的大きい所定速度Ｖｓ２が設定され、車速Ｖが所定車速Ｖ１より大きい所定車速Ｖ２以上のときには所定車速Ｖ２より小さくて所定車速Ｖｓ１より大きい所定速度Ｖｓ３が設定され、車速Ｖが所定車速Ｖ１以上で所定車速Ｖ２未満のときには車速Ｖの増加に伴って所定速度Ｖｓ２と所定速度Ｖｓ３とを滑らかに移行するよう設定されるものとした。ここで、所定速度Ｖｓ２は、ＴＲＣスイッチ６９がオフのときであって車速Ｖが所定車速Ｖ１未満のときの許容範囲内の値としてモータ２２の定格やインバータ２４の容量，バッテリ２６の容量などに基づいて設定され、例えば、３５ｋｍ／ｈや４０ｋｍ／ｈなどに設定される。また、所定速度Ｖｓ３は、ＴＲＣスイッチ６９がオフのときであって車速Ｖが所定車速Ｖ２以上のときの許容範囲内の値としてモータ２２の定格やインバータ２４の容量，バッテリ２６の容量などに基づいて設定され、例えば、１５ｋｍ／ｈや２０ｋｍなどに設定される。なお、ＴＲＣスイッチ６９がオフのときであって車速Ｖが所定車速Ｖ２以上のときの許容範囲は、ＴＲＣスイッチ６９がオフのときであって車速Ｖが所定車速Ｖ１未満のときの許容範囲よりも小さく、且つ、ＴＲＣスイッチ６９がオフのときの許容範囲よりも大きい範囲として設定される。いま、ＴＲＣスイッチ６９がオンのときに運転者がアクセルペダル６３を大きく踏み込んだときを考える。このとき、前述したように、目標スリップ速度Ｖｓｌｉｐ＊に比較的小さい所定速度Ｖｓ１が設定されるため、発進時などの低車速時にスタックから脱出できなかったり、ある程度の車速のときに十分な加速性能が得られなかったりする場合が生じる。こうした問題を解消するために、運転者によりＴＲＣスイッチ６９がオフされたときに、低車速時には目標スリップ速度Ｖｓｌｉｐ＊に比較的大きな所定車速Ｖｓ２を設定し、ある程度の車速のときには車両の安定性も考慮して目標スリップ速度Ｖｓｌｉｐ＊に所定速度Ｖｓ２より小さくて所定速度Ｖｓ１より大きい所定速度Ｖｓ３を設定することが考えられるが、この場合、アクセルペダル６３の踏み込みによる車速Ｖの増加に伴って目標スリップ速度Ｖｓｌｉｐ＊が所定速度Ｖｓ２から所定速度Ｖｓ３に急変すると、スリップ速度偏差ΔＶｓｌｉｐが急変しトルク制限係数αが急変しモータ２２から駆動輪３０ａ，３０ｂへの出力が急変することによって運転者に違和感を与えてしまったりバッテリ２６に過大な電力が入出力されてしまったりする場合が生じる。したがって、実施例では、車速Ｖが所定車速Ｖ１未満のときには目標スリップ速度Ｖｓｌｉｐ＊に所定速度Ｖｓ２を設定し、車速Ｖが所定車速Ｖ２以上のときには目標スリップ速度Ｖｓｌｉｐ＊に所定速度Ｖｓ３を設定し、車速Ｖが所定車速Ｖ１以上で所定車速Ｖ２未満のときには車速Ｖの増加に伴って所定速度Ｖｓ２から所定速度Ｖｓ３に滑らかに移行するよう目標スリップ速度Ｖｓｌｉｐ＊を設定するものとした。ここで、所定車速Ｖ１は、スタックからの脱出性を確保する必要があると考えられる車速Ｖの上限近傍の値として設定され、例えば、５ｋｍ／ｈや１０ｋｍ／ｈなどに設定される。また、所定車速Ｖ２は、車両の安定性を考慮する必要があると考えられる車速の下限近傍の値として設定され、例えば、１５ｋｍ／や２５ｋｍ／などに設定される。こうして設定した目標スリップ速度Ｖｓｌｉｐ＊とスリップ速度Ｖｓｌｉｐと要求トルクＴｄ＊とを用いてモータ２２を制御することにより、即ち、車速Ｖの変化に対して滑らかに変化する目標スリップ速度Ｖｓｌｉｐ＊とスリップ速度Ｖｓｌｉｐとに基づいてモータ２２を制御しながら走行することにより、車速Ｖの変化に対してモータ２２から駆動輪３０ａ，３０ｂに出力されるトルクが急変するのを抑制することができる。この結果、運転者に違和感を与えるのを抑制することができると共にモータモータ２２の駆動状態の急変に伴ってバッテリ２６に過大な電力が入出力されるのを抑制することができる。もとより、スリップ速度Ｖｓｌｉｐが目標スリップ速度Ｖｓｌｉｐ＊を大きく超えてしまうのを抑制することができる。

以上説明した実施例の自動車２０によれば、ＴＲＣスイッチ６９がオフのときには、車速Ｖが所定車速Ｖ１未満のときには比較的大きい所定速度Ｖｓ２を目標スリップ速度Ｖｓｌｉｐ＊として設定し、車速Ｖが所定車速Ｖ１より大きい所定車速Ｖ２以上のときには所定速度Ｖｓ２より小さい所定速度Ｖｓ３を目標スリップ速度Ｖｓｌｉｐ＊として設定し、車速Ｖが所定車速Ｖ１以上で所定車速Ｖ２未満のときには所定速度Ｖｓ２と所定速度Ｖｓ３とを滑らかに移行するよう目標スリップ速度Ｖｓｌｉｐ＊を設定し、駆動輪速Ｖｆから車速Ｖを減じて得られるスリップ速度Ｖｓｌｉｐと目標スリップ速度Ｖｓｌｉｐ＊との偏差としてのスリップ速度偏差ΔＶｓｌｉｐに基づくトルク制限係数αを用いて要求トルクＴｄ＊を制限したトルクが駆動輪３０ａ，３０ｂに出力されるようモータ２２を制御するから、車速Ｖの変化に伴って駆動輪３０ａ，３０ｂに出力されるトルクが急変するのを抑制することができる。この結果、運転者に違和感を与えるのを抑制することができると共にモータ２２の駆動状態の急変によってバッテリ２６に過大な電力が入出力されるのを抑制することができる。もとより、スリップ速度Ｖｓｌｉｐが目標スリップ速度Ｖｓｌｉｐ＊を大きく超えてしまうのを抑制することができる。

実施例の電気自動車２０では、ＴＲＣスイッチ６９を備えるものとしたが、ＴＲＣスイッチ６９を備えないものとしてもよい。この場合、スタックからの脱出性や車両の加速性能，車両の安定性などを考慮し、図２の駆動制御ルーチンのステップＳ１４０でＴＲＣスイッチ６９がオフのときと同様に、前述した図５の目標スリップ速度設定用マップの実線を用いて車速Ｖに基づいて目標スリップ速度Ｖｓｌｉｐ＊を設定すればよい。

実施例の電気自動車２０では、車輪速Ｖｆｌ，Ｖｆｒとのうち大きい方の値を駆動輪速Ｖｆとして設定するものとしたが、車輪速Ｖｆｌ，Ｖｆｒの平均値などを駆動輪速Ｖｆとして設定するものとしてもよい。

実施例の電気自動車２０では、車速Ｖに拘わらず、スリップ速度偏差ΔＶｓｌｉｐに応じて要求トルクＴｄ＊を制限したトルクをモータ２２から出力するものとしたが、車速Ｖによっては、例えば、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ以上のときには、これに加えてまたは代えて、ブレーキ４０ａ，４０ｂから制動力を作用させるものとしてもよい。ここで、閾値Ｖｒｅｆは、ハイブリッド自動車２０の仕様などにより定められ、変形例では、前述の所定車速Ｖ２を用いるものとした。車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ（所定車速Ｖ２）以上のときに、要求トルクＴｄ＊の制限に代えてブレーキ４０ａ，４０ｂから制動力を作用させる態様の駆動制御ルーチンについて図６に示し、要求トルクＴｄ＊の制限に加えてブレーキ４０ａ，４０ｂから制動力を作用させる態様の駆動制御ルーチンについて図７に示す。図６および図７の駆動制御ルーチンにおいて、図２の駆動制御ルーチンと同一の処理については同一のステップ番号を付し、その詳細な説明は省略する。まず、図６の駆動制御ルーチンについて説明する。この駆動制御ルーチンでは、ステップＳ１５０，Ｓ１６０で目標スリップ速度Ｖｓｌｉｐ＊を設定すると、車速Ｖを閾値Ｖｒｅｆと比較し（ステップＳ３００）、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ未満のときには、図２の駆動制御ルーチンと同様に、スリップ速度偏差ΔＶｓｌｉｐに基づいてトルク制限係数αを設定すると共にトルク制限係数αを用いて要求トルクＴｄ＊を制限してモータ２２のトルク指令Ｔｍ＊を計算し（ステップＳ１７０〜Ｓ１９０）、モータ２２を制御して（ステップＳ２００）、駆動制御ルーチンを終了する。一方、ステップＳ３００で車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ以上のときには、目標スリップ速度Ｖｓｌｉｐ＊と駆動輪３０ａ，３０ｂの車輪速Ｖｆｌ，Ｖｆｒとに基づいてブレーキ４０ａ，４０ｂを制御すると共に（ステップＳ３１０）、要求トルクＴｄ＊をモータ２２のトルク指令Ｔｍ＊に設定し（ステップＳ３２０）、設定したトルク指令Ｔｍ＊でモータ２２を制御して（ステップＳ２００）、駆動制御ルーチンを終了する。ここで、ブレーキ４０ａ，４０ｂの制御は、例えば、車輪速Ｖｆｌ，Ｖｆｒから車速Ｖを減じることにより駆動輪３０ａ，３０ｂの各々の駆動輪スリップ速度Ｖｌｓｌｉｐ，Ｖｒｓｌｉｐを計算し、計算した駆動輪スリップ速度Ｖｌｓｌｉｐ，Ｖｒｓｌｉｐのうち目標スリップ速度Ｖｓｌｉｐ＊を超えている駆動輪に対して駆動輪スリップ速度が目標スリップ速度Ｖｓｌｉｐ＊となるようブレーキから制動力を作用させることにより行なうことができる。このように、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ以上のときには、要求トルクＴｄ＊をモータ２２から出力すると共に駆動輪スリップ速度Ｖｌｓｌｉｐ，Ｖｒｓｌｉｐが目標スリップ速度Ｖｓｌｉｐ＊を超えている駆動輪に対して制動力を作用させることにより、駆動輪３０ａ，３０ｂのうち駆動輪スリップ速度Ｖｌｓｌｉｐ，Ｖｒｓｌｉｐが目標スリップ速度Ｖｓｌｉｐ＊未満の駆動輪については充分なトルクを出力することができ、駆動輪スリップ速度Ｖｌｓｌｉｐ，Ｖｒｓｌｉｐが目標スリップ速度Ｖｓｌｉｐ＊以上の駆動輪については駆動輪スリップ速度を目標スリップ速度Ｖｓｌｉｐ＊以下にすることができる。しかも、この場合、ブレーキ４０ａ，４０ｂにより駆動輪ごとに制動力を作用させるから、要求トルクＴｄ＊を制限するものに比してより確実に駆動輪３０ａ，３０ｂの各々の駆動輪スリップ速度Ｖｌｓｌｉｐ，Ｖｒｓｌｉｐを目標スリップ速度Ｖｓｌｉｐ＊以下にすることができる。いま、ＴＲＣスイッチ６９がオフのときに車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ未満の状態から運転者がアクセルペダル６３を大きく踏み込んだときを考える。このとき、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆより若干小さいときに比較的大きい目標スリップ速度Ｖｓｌｉｐ（例えば、前述した所定車速Ｖｓ２など）を設定すると共に車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ以上のときに比較的小さい目標スリップ速度Ｖｓｌｉｐ＊（例えば、前述した所定車速Ｖｓ３など）を設定するものとすると、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ（車速Ｖ）を跨ぐ際に、即ち要求トルクＴｄ＊の制限からブレーキ４０ａ，４０ｂからの制動力の作用に移行する際に、目標スリップ速度Ｖｓｌｉｐ＊の急変に伴ってスリップの程度が大きい駆動輪に対してブレーキから大きな制動力を作用させることにより、駆動輪３０ａ，３０ｂの車輪速Ｖｆｌ，Ｖｆｒが急激に小さくなる場合が生じ、この場合には、バッテリ２６に過大な電力が入力されてしまうおそれがある。これに対して、実施例と同様に、ステップＳ１６０で図５の目標スリップ速度設定用マップの実線を用いて車速Ｖに基づいて目標スリップ速度Ｖｓｌｉｐ＊を設定することにより、目標スリップ速度Ｖｓｌｉｐ＊は車速Ｖの変化に対して滑らかに変化するから、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆを跨ぐ際に駆動輪３０ａ，３０ｂの車輪速Ｖｆｌ，Ｖｆｒが急減するのを抑制することができる。この結果、運転者に違和感を与えるのを抑制することができると共に車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆを跨ぐ際にバッテリ２６に過大な電力が入力されるのを抑制することができる。

次に、図７の駆動制御ルーチンについて説明する。この駆動制御ルーチンでは、ステップＳ１７０でスリップ速度偏差ΔＶｓｌｉｐを計算すると、スリップ速度偏差ΔＶｓｌｉｐと車速Ｖとに基づいてトルク制限係数αを設定し（ステップＳ４００）、車速Ｖを閾値Ｖｒｅｆと比較し（ステップＳ４１０）、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ未満のときには、トルク制限係数αと要求トルクＴｄ＊とを用いてモータ２２のトルク指令Ｔｍ＊を計算してモータ２２を制御して（ステップＳ１９０，Ｓ２００）、駆動制御ルーチンを終了し、ステップＳ４１０で車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ以上のときには、車輪速Ｖｆｌ，Ｖｆｒと目標スリップ速度Ｖｓｌｉｐ＊とに基づいて図６の駆動制御ルーチンと同様にブレーキ４０ａ，４０ｂを制御し（ステップＳ４２０）、モータ２２を制御して（ステップＳ１９０，Ｓ２００）、駆動制御ルーチンを終了する。トルク制限係数αは、変形例では、スリップ速度偏差ΔＶｓｌｉｐと車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ以上か否かとトルク制限係数αとの関係を予め実験的に定めてトルク制限係数設定用マップとしてＲＯＭ５４に記憶しておき、スリップ速度偏差ΔＶｓｌｉｐが与えられると記憶したマップから対応するトルク制限係数αを導出して設定するものとした。この場合のトルク制限係数設定用マップの一例を図８に示す。図中、実線は車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ未満のときのトルク制限係数αを示し、一点鎖線は車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ以上のときのトルク制限係数αを示す。なお、図中、実線は、図４のトルク制限係数設定用マップにおけるトルク制限係数αと同様の値を用いるものとした。トルク制限係数αは、図示するように、スリップ速度偏差ΔＶｓｌｉｐが大きいほど小さくなる傾向に設定されると共に車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ以上のときの方が車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ未満のときよりも大きくなる傾向に設定される。この変形例では、このように設定されたトルク制限係数αを用いて、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ未満のときには要求トルクＴｄ＊の制限によりスリップ速度Ｖｓｌｉｐが目標スリップ速度Ｖｓｌｉｐ＊を大きく超えてしまうのを抑制することができ、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ以上のときには要求トルクＴｄ＊の制限およびスリップの程度が大きい駆動輪へのブレーキからの制動力の作用によりスリップ速度Ｖｓｌｉｐが目標スリップ速度Ｖｓｌｉｐ＊を大きく超えてしまうのを抑制することができる。また、図６の駆動制御ルーチンと同様に、ＴＲＣスイッチがオフのときに、運転者に違和感を与えるのを抑制することができると共に車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ未満の状態から車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆを跨ぐ際にバッテリ２６に過大な電力が入力されるのを抑制することができる。変形例では、閾値Ｖｒｅｆは、所定車速Ｖ２を用いるものとしたが、所定車速Ｖ２より若干大きい値や若干小さい値を用いるものとしてもよい。

実施例の電気自動車２０では、駆動輪３０ａ，３０ｂおよび非駆動輪３２ａ，３２ｂに制動力を作用させるものとして油圧式のブレーキ４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄを用いるものとしたが、油圧以外のアクチュエータにより作動するブレーキを用いるものとしてもよい。

実施例では、駆動輪３０ａ，３０ｂに動力を出力可能な駆動源としてモータ２２を備える電気自動車２０について説明したが、モータ２２に加えて、図９の変形例の電気自動車１２０に示すように、駆動輪３０ａ，３０ｂに連結された駆動軸２８に遊星歯車機構１２６を介してエンジン１２２とモータ１２４とを接続した電気自動車１２０に適用するものとしてもよいし、図１０の変形例の電気自動車２２０に示すように、エンジンと２２２と、エンジン２２２のクランクシャフトに接続されたインナーロータ２３２と駆動輪３０ａ，３０ｂに動力を出力する駆動軸３２に接続されたアウターロータ２３４とを有しエンジン２２の動力の一部を駆動軸３２に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機２３０とを備える電気自動車２２０に適用するものとしてもよい。また、駆動輪に動力を出力可能な駆動源としてエンジンだけを備える自動車に適用するものとしてもよい。

実施例では、駆動輪３０ａ，３０ｂに動力を出力可能なモータ２２を備える電気自動車２０について説明したが、自動車以外の車両に適用するものとしてもよい。

以上、本発明を実施するための最良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。

本発明の一実施例である電気自動車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５０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。トルク制限係数設定用マップの一例を示す説明図である。目標スリップ速度設定用マップの一例を示す説明図である。変形例の駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。変形例の駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。変形例のトルク制限係数設定用マップの一例を示す説明図である。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。変形例の電気自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。

符号の説明

２０，１２０，２２０電気自動車、２２モータ、２４インバータ、２６バッテリ、２８駆動軸、３０ａ，３０ｂ駆動輪、３１デファレンシャルギヤ、３２ａ，３２ｂ非駆動輪、３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄ車輪速センサ、４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄブレーキ、５０メイン電子制御ユニット、５２ＣＰＵ、５４ＲＯＭ、５６ＲＡＭ、６１シフトレバー、６２シフトポジションセンサ、６３アクセルペダル、６４アクセルペダルポジションセンサ、６５ブレーキペダル、６６ブレーキペダルポジションセンサ、６８車速センサ、６９ＴＲＣスイッチ、１２２エンジン、１２４モータ、１２６遊星歯車機構、２３０対ロータ式電動機、２３２インナーロータ、２３４アウターロータ。

Claims

駆動輪に駆動力を出力可能な駆動源として、内燃機関，該内燃機関の出力軸と前記駆動輪に連結された駆動軸とに接続され電力と動力の入出力を伴って該内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力する電力動力入出力手段，前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機を備える車両であって、
前記駆動源と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
前記駆動輪に制動力を付与可能な制動力付与手段と、
車速を検出する車速検出手段と、
少なくとも前記駆動輪の回転速度である車輪速を検出する車輪速検出手段と、
前記検出された車速と前記検出された車輪速とに基づいて前記駆動輪のスリップの程度としてのスリップ速度を演算するスリップ速度演算手段と、
前記検出された車速が第１の車速未満のときには前記演算されるスリップ速度が第１の許容範囲内となるよう前記駆動源を制御し、前記検出された車速が前記第１の車速より大きな第２の車速以上のときには前記演算されるスリップ速度が前記第１の許容範囲とは異なる第２の許容範囲内となるよう前記駆動源と前記制動力付与手段とを制御し、前記検出された車速が前記第１の車速以上で前記第２の車速未満のときには前記演算されるスリップ速度が前記第１の許容範囲と前記第２の許容範囲とを滑らかに移行させるための移行用許容範囲内となるよう前記駆動源を制御する制御手段と、
を備える車両。
前記第２の許容範囲は、前記第１の許容範囲よりも前記演算されるスリップ速度が制限される範囲である請求項１記載の車両。
請求項１または２記載の車両であって、
走行用の要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段を備え、
前記制御手段は、前記検出された車速が前記第１の車速未満のときには前記第１の許容範囲内の第１の速度を目標スリップ速度として設定し、前記検出された車速が前記第２の車速以上のときには前記第２の許容範囲内の第２の速度を前記目標スリップ速度として設定し、前記検出された車速が前記第１の車速以上で前記第２の車速未満のときには前記移行用許容範囲内で前記第１の速度と前記第２の速度とを滑らかに移行させるための移行用速度を前記目標スリップ速度として設定し、前記演算されるスリップ速度と該設定した目標スリップ速度とに基づいて設定される駆動力制限を用いて前記設定された要求駆動力を制限した駆動力が前記駆動輪に出力されるよう制御する手段である
車両。
前記制御手段は、前記演算されるスリップ速度が前記設定した目標スリップ速度と等しいときには所定値を前記駆動力制限に設定し、前記演算されるスリップ速度が前記設定した目標スリップ速度より小さいときには該スリップ速度と該目標スリップ速度との偏差が大きいほど前記所定値に比して前記設定された要求駆動力を制限する程度が小さくなる傾向に前記駆動力制限を設定し、前記演算されるスリップ速度が前記設定した目標スリップ速度より大きいときには該スリップ速度と該目標スリップ速度との偏差が大きいほど前記所定値に比して前記設定された要求駆動力を制限する程度が大きくなる傾向に前記駆動力制限を設定する手段である請求項３記載の車両。
前記駆動源は、前記電動機を駆動する駆動回路を備えてなり、
前記第１の許容範囲および／または前記第２の許容範囲は、前記電動機の定格と前記駆動回路の容量と前記蓄電手段の容量とのうち少なくとも一つに基づいて設定される範囲である請求項１ないし４いずれか記載の車両。
請求項１ないし５いずれか記載の車両であって、
運転者の操作により前記演算されるスリップ速度を許容する許容範囲を変更する許容範囲変更スイッチを備え、
前記制御手段は、前記許容範囲変更スイッチがオフのときには前記検出された車速に拘わらずに前記演算されるスリップ速度が前記第２の許容範囲よりも制限される前記第３の許容範囲内となるよう前記駆動源を制御し、前記許容範囲変更スイッチがオンのときには前記演算されるスリップ速度が前記検出された車速に基づいて前記第１の許容範囲内または前記第２の許容範囲内または前記移行用許容範囲内となるよう前記駆動源を制御する手段である
車両。
駆動輪に駆動力を出力可能な駆動源として、内燃機関，該内燃機関の出力軸と前記駆動輪に連結された駆動軸とに接続され電力と動力の入出力を伴って該内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力する電力動力入出力手段，前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機を備えると共に、前記駆動源と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、前記駆動輪に制動力を付与可能な制動力付与手段と、を備える車両の制御方法であって、
（ａ）車速と少なくとも前記駆動輪の回転速度である車輪速とに基づいて該駆動輪のスリップの程度としてのスリップ速度を演算し、
（ｂ）前記車速が第１の車速未満のときには前記演算されるスリップ速度が第１の許容範囲内となるよう前記駆動源を制御し、前記車速が前記第１の車速より大きな第２の車速以上のときには前記演算されるスリップ速度が前記第１の許容範囲とは異なる第２の許容範囲内となるよう前記駆動源と前記制動力付与手段とを制御し、前記検出された車速が前記第１の車速以上で前記第２の車速未満のときには前記演算されるスリップ速度が前記第１の許容範囲と前記第２の許容範囲とを滑らかに移行させるための移行用許容範囲内となるよう前記駆動源を制御する
車両の制御方法。