JP5012351B2 - 駆動制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の駆動輪に発生するスリップを抑制するための駆動制御装置に関する。

乗用車やトラック等の車両の駆動輪がスリップした場合、動力発生源が発生する動力を有効に制駆動力へ変換できないことにより推進効率が低下したりする。このため、駆動輪にスリップが発生した場合には、速やかに駆動輪のグリップを回復させる必要がある。特許文献１には、電動機の回転角加速度が所定の閾値を超えたときに車輪のスリップが発生したとして、電動機の出力を制限する技術が開示されている。

特開２００５−５１８４９号公報 段落番号０００８、図２

しかし、特許文献１に開示された技術は、車輪にスリップが発生してから電動機の出力を制限する。これによって、電動機の出力が抑制されるまでの間はスリップが発生してしまう。このため、駆動輪に発生するスリップをより早い段階で抑制して車両の挙動をより早期に安定させる必要がある。そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、駆動輪に発生するスリップをより早い段階で抑制して、車両の挙動を早期に安定させることのできる駆動制御装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る駆動制御装置は、車両が備える駆動輪に要求される要求駆動輪加速度、及び前記車両の駆動輪と前記駆動輪が接する路面との間の摩擦係数から前記駆動輪が発生することのできる上限の限界駆動輪加速度を求める加速度演算部と、前記要求駆動輪加速度と前記限界駆動輪加速度との内の小さい方を前記駆動輪が発生可能な発生可能駆動輪加速度とする発生可能加速度演算部と、前記発生可能駆動輪加速度が、現時点において前記駆動輪が発生している加速度よりも小さいか否かを判定する制御条件判定部と、前記発生可能駆動輪加速度が現時点において前記駆動輪が発生している加速度よりも小さいと前記制御条件判定部が判定すると、前記発生可能駆動輪加速度と現時点において前記駆動輪が発生している加速度と前記駆動輪のイナーシャとから求められる前記駆動輪のトルク補正値で、現時点において前記駆動輪に付与される駆動トルクを補正することにより、前記駆動輪に付与する駆動トルクを求める制駆動力演算部と、を含むことを特徴とする。

このように、要求駆動輪加速度と限界駆動輪加速度とを考慮して、車両が備える駆動輪の駆動トルクを求めるので、車輪速度のサンプリング周期による遅れやＥＣＵの通信の遅れ、あるいは車両の駆動系のねじれによる遅れ等により、駆動輪の駆動力が実際に低下するまでに時間を要しても、駆動輪の過大なスリップを抑制できる。その結果、駆動輪に発生するスリップを、より早い段階で抑制して、車両の挙動を早期に安定させることができる。

本発明の望ましい態様として、前記制駆動力演算部は、前記発生可能駆動輪加速度が現時点において前記駆動輪が発生している加速度以上であると前記制御条件判定部が判定すると、現時点において前記駆動輪に付与される駆動トルクを維持することが好ましい。

この発明によれば、駆動輪に発生するスリップを、より早い段階で抑制して、車両の挙動を早期に安定させることができる。

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この発明を実施するための最良の形態（以下実施形態という）によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲に含まれるものが含まれる。

以下においては、電動機を動力発生源とする車両、例えば、いわゆる電気自動車やＦＣＶ（Fuel Cell Vehicle：燃料電池車両）に本発明を適用した場合を説明するが、本発明の適用対象は、駆動輪の制駆動力を制御できる動力発生源を備えていればよい。このような車両であれば、本発明は、電動機と内燃機関とを組み合わせて動力発生源とする、いわゆるハイブリッド車両や、動力発生源に内燃機関を用いる車両に対しても適用できる。なお、本発明では、動力発生源のトルクを調整することによって駆動輪のスリップを抑制するため、車両が備える動力発生源は、例えば電動機のように、出力中のトルクを簡易に知ることができるとともに、出力するトルクを迅速に変更できるものであることが好ましい。また、駆動輪のスリップは、運転上許容できない大きさのスリップであり、駆動輪と路面との間の摩擦係数が最大値を超えたときのスリップである。

本実施形態は、車両が備える駆動輪に要求される要求駆動輪加速度、及び車両の駆動輪と駆動輪が接する路面との間の摩擦係数から駆動輪が発生することのできる上限の限界駆動輪加速度を求め、得られた要求駆動輪加速度と限界駆動輪加速度とに基づいて、車両の駆動輪が発生可能な発生可能駆動輪加速度を求める。そして、求めた発生可能駆動輪加速度と、現時点において駆動輪が発生している加速度とに基づいて、駆動輪の駆動トルクを求める点に特徴がある。

図１は、本実施形態に係る走行装置を備える車両の構成を示す概略図である。以下の説明においては、車両１が前進する方向（図１中の矢印Ｘ方向）を前とし、車両１が後進する方向、すなわち前進する方向とは反対の方向を後とする。また、左右の区別は、車両１の前進する方向を基準とする。すなわち、「左」とは、車両１の前進する方向に向かって左側をいい、「右」とは、車両１の前進する方向に向かって右側をいう。

本実施形態に係る車両１は、電動機のみを動力発生源とする走行装置１００を備える。走行装置１００は、動力発生源である左前側電動機１０ｆｌと、右前側電動機１０ｆｒと、左後側電動機１０ｒｌと、右後側電動機１０ｒｒとを備える。本実施形態において、左前側電動機１０ｆｌは左側前輪２ｆｌを駆動し、右前側電動機１０ｆｒは右側前輪２ｆｒを駆動し、左後側電動機１０ｒｌは左側後輪２ｒｌを駆動し、右後側電動機１０ｒｒは右側後輪２ｒｒを駆動する。

上述したように、この走行装置１００において、左側前輪２ｆｌ、右側前輪２ｆｒ、左側後輪２ｒｌ及び右側後輪２ｒｒは、それぞれ異なる電動機で駆動される。このように、車両１は、すべての車輪、すなわち左側前輪２ｆｌ、右側前輪２ｆｒ、左側後輪２ｒｌ及び右側後輪２ｒｒが駆動輪となる、いわゆる４輪駆動の駆動方式の車両である。これらの駆動輪のうち、左側前輪２ｆｌ、右側前輪２ｆｒは車両１の駆動輪であるとともに、ハンドル４によって操舵されて車両１の進行方向を変更する操舵輪としても機能する。なお、車両１は、すべての車輪を駆動輪とするものに限られず、前輪（左側前輪２ｆｌ及び右側前輪２ｆｒ）のみを駆動してもよいし、後輪（左側後輪２ｒｌ及び右側後輪２ｒｒ）のみを駆動してもよい。

この走行装置１００は、上述したように、左側前輪２ｆｌ、右側前輪２ｆｒ、左側後輪２ｒｌ及び右側後輪２ｒｒは、それぞれ異なる電動機によって直接駆動される。そして、左前側電動機１０ｆｌ、右前側電動機１０ｆｒ、左後側電動機１０ｒｌ及び右後側電動機１０ｒｒは、左側前輪２ｆｌ、右側前輪２ｆｒ、左側後輪２ｒｌ及び右側後輪２ｒｒのホイール内に配置される、いわゆるインホイール形式の構成となっている。

なお、電動機と車輪との間に減速機構を設け、左前側電動機１０ｆｌ、右前側電動機１０ｆｒ、左後側電動機１０ｒｌ及び右後側電動機１０ｒｒの回転数を減速して、左側前輪２ｆｌ、右側前輪２ｆｒ、左側後輪２ｒｌ及び右側後輪２ｒｒに伝達してもよい。一般に、電動機は小型化するとトルクが低下するが、減速機構を設けることによって電動機のトルクを増加させることができる。その結果、左前側電動機１０ｆｌ、右前側電動機１０ｆｒ、左後側電動機１０ｒｌ及び右後側電動機１０ｒｒを小型化することができる。

左前側電動機１０ｆｌ、右前側電動機１０ｆｒ、左後側電動機１０ｒｌ及び右後側電動機１０ｒｒは、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０によって制御されて、左側前輪２ｆｌ、右側前輪２ｆｒ、左側後輪２ｒｌ、右側後輪２ｒｒの制駆動力が調整される。本実施形態においては、アクセル開度センサ４１によって検出されるアクセル５の開度により走行装置１００の総制駆動力Ｆ＿ａｌｌ、及び左側前輪２ｆｌ、右側前輪２ｆｒ、左側後輪２ｒｌ、右側後輪２ｒｒ各輪の制駆動力が制御される。

また、本実施形態に係るスリップ抑制制御において、左側前輪２ｆｌ、右側前輪２ｆｒ、左側後輪２ｒｌ、右側後輪２ｒｒの制駆動力は、ＥＣＵ５０に組み込まれる駆動制御装置３０によって変更される。すなわち、本実施形態に係るスリップ抑制制御においては、駆動制御装置３０が、車両１が備える各駆動輪の制駆動力を変更する制駆動力変更手段としての機能を発揮する。また、本実施形態においては、上述した構成により、左側前輪２ｆｌ、右側前輪２ｆｒ、左側後輪２ｒｌ、右側後輪２ｒｒそれぞれの制駆動力を独立して制御することができる。これにより、本実施形態に係るスリップ抑制制御を実行する際には、左側前輪２ｆｌ、右側前輪２ｆｒ、左側後輪２ｒｌ、右側後輪２ｒｒそれぞれのスリップを個別に制御できる。

左前側電動機１０ｆｌ、右前側電動機１０ｆｒ、左後側電動機１０ｒｌ及び右後側電動機１０ｒｒは、左前側レゾルバ４０ｆｌ、右前側レゾルバ４０ｆｒ、左後側レゾルバ４０ｒｌ、右後側レゾルバ４０ｒｒによって回転角度や回転速度が検出される。左前側レゾルバ４０ｆｌ、右前側レゾルバ４０ｆｒ、左後側レゾルバ４０ｒｌ及び右後側レゾルバ４０ｒｒの出力は、ＥＣＵ５０に取り込まれて、左前側電動機１０ｆｌ、右前側電動機１０ｆｒ、左後側電動機１０ｒｌ及び右後側電動機１０ｒｒの制御に用いられる。

左前側電動機１０ｆｌ、右前側電動機１０ｆｒ、左後側電動機１０ｒｌ及び右後側電動機１０ｒｒは、インバータ６に接続されている。インバータ６は、左前側電動機１０ｆｌを駆動する左前側電動機用インバータ６ｆｌ、右前側電動機１０ｆｒを駆動する右前側電動機用インバータ６ｆｒ、左後側電動機１０ｒｌを駆動する左後側電動機用インバータ６ｒｌ、及び右後側電動機１０ｒｒを駆動する右後側電動機用インバータ６ｒｒで構成される。このように、本実施形態においては、それぞれの電動機に対応した４台のインバータで構成されており、１台のインバータで１台の電動機を制御する。

インバータ６には、例えばニッケル−水素電池や鉛蓄電池、あるいは燃料電池（ＦＣ：Fuel Cell）等の車載電源７が接続されており、必要に応じてインバータ６を介して左前側電動機１０ｆｌ、右前側電動機１０ｆｒ、左後側電動機１０ｒｌ及び右後側電動機１０ｒｒへ供給される。これらの出力は、ＥＣＵ５０からの指令によってインバータ６を制御することで制御される。

左前側電動機１０ｆｌ、右前側電動機１０ｆｒ、左後側電動機１０ｒｌ及び右後側電動機１０ｒｒが走行装置１００の動力発生源として用いられる場合、車載電源７の電力がインバータ６を介して供給される。また、例えば車両１の減速時には、左前側電動機１０ｆｌ、右前側電動機１０ｆｒ、左後側電動機１０ｒｌ及び右後側電動機１０ｒｒが発電機として機能して回生発電を行い、これによって車両１の運動エネルギを電気エネルギに変換して回収し、車載電源７に蓄える。これは、ブレーキ信号やアクセルオフ等の信号に基づいて、ＥＣＵ５０がインバータ６を制御することにより実現される。なお、本実施形態に係るスリップ抑制制御を実行する際にも、必要に応じて左前側電動機１０ｆｌ、右前側電動機１０ｆｒ、左後側電動機１０ｒｌ、右後側電動機１０ｒｒの回生発電を実行する。

以下においては、説明の便宜上、必要に応じて、左側前輪２ｆｌ、右側前輪２ｆｒ、左側後輪２ｒｌ、右側後輪２ｒｒを区別せず駆動輪２という。また、左前側電動機１０ｆｌ、右前側電動機１０ｆｒ、左後側電動機１０ｒｌ、右後側電動機１０ｒｒは、必要に応じて電動機１０といい、左前側レゾルバ４０ｆｌ、右前側レゾルバ４０ｆｒ、左後側レゾルバ４０ｒｌ、右後側レゾルバ４０ｒｒは、必要に応じてレゾルバ４０という。

図２は、車輪速度や路面反力等を説明する概念図である。図３−１は、車輪と路面との間の摩擦係数とスリップ率との関係を示す説明図である。図３−２は、車両速度又は車輪速度の時間変化を示す説明図である。図３−１に示すように、図２に示す車両１が備える駆動輪２と路面ＧＬとの間の摩擦係数μは、スリップ率ｓｌｉｐ（＝（Ｖｗ−Ｖｃ）／Ｖｗ）の増加とともに大きくなる。そして、摩擦係数μは、あるスリップ率において最大値（最大摩擦係数）μｍａｘになり、その後はスリップ率ｓｌｉｐの増加とともに低下する。最大摩擦係数μｍａｘのときのスリップ率は、ｓｌｉｐ＿ｍａｘである。図２に示す駆動輪２がスリップに至る場合、駆動輪２の回転速度（車輪速度）Ｖｗと車両１の速度（車両速度）Ｖｃとは、図３−２に示すように変化する。図３−２に示す時間ｔは、図３−１に示す時間ｔに対応しており、ｔ＝３とｔ＝４との間で最大摩擦係数μｍａｘになる。

従来は、駆動輪２のスリップ率が、最大摩擦係数μｍａｘに基づいて設定される制御閾値ｓｌｉｐ１を超えてから、すなわち、駆動輪２と路面ＧＬとの間の摩擦係数μが最大摩擦係数μｍａｘを超えてから、駆動輪２のスリップを抑制するための制御（例えば、駆動輪２の駆動力を低下させる）を実行していた。しかし、最大摩擦係数μｍａｘを超えてから駆動輪２の駆動力を低下させていたのでは、駆動輪２の回転速度Ｖｗのサンプリング周期による遅れやＥＣＵ５０の通信の遅れ、あるいは車両１の駆動系のねじれによる遅れ等により、駆動輪２の駆動力が実際に低下するまでに、駆動輪２には大きなスリップが発生してしまう。

また、最大摩擦係数μｍａｘあるいは路面反力Ｆｔｒｃのピーク値は、前回値との比較により求めるため、最大摩擦係数μｍａｘあるいは路面反力Ｆｔｒｃのピーク値を越えないとこれらを求めることはできない。そして、最大摩擦係数μｍａｘあるいは路面反力Ｆｔｒｃのピーク値を超えると、駆動輪２の回転速度Ｖｗは急激に増加するため、従来は、最大摩擦係数μｍａｘあるいは路面反力Ｆｔｒｃのピーク値を精度よく推定できなかった。このため、駆動輪２がスリップしていないにも関わらず駆動輪２がスリップしたと判定してしまい、駆動輪２の駆動力を低下させてしまったり、駆動輪２がスリップしているにも関わらず駆動輪２がスリップしていないと判定してしまい、駆動輪２の駆動力を低下させなかったりするおそれがあった。その結果、車両１の挙動にとって適切な制御とはなっていないおそれがあった。

本実施形態では、車両１が備える駆動輪２に要求される加速度、及び車両１が備える駆動輪２と路面ＧＬとの間の摩擦係数μから駆動輪２が発生することのできる上限の加速度を用いて、駆動輪２の発生可能な加速度を求める。そして、駆動輪２の発生可能な加速度と現時点において駆動輪２が発生している加速度とから駆動輪２の制駆動力を求め、駆動輪２を駆動する。

これによって、駆動輪２にスリップが発生する直前、すなわち、駆動輪２と路面ＧＬとの間の摩擦係数μが最大摩擦係数μｍａｘを超える前から、駆動輪２の制駆動力を制御する。その結果、車両１の挙動を安定させることができる。また、最大摩擦係数μｍａｘを超えた後における駆動輪２のスリップが増加する度合い（スリップ加速度）を小さくすることができるので、駆動輪２と路面ＧＬとの間の摩擦係数μの推定精度が向上する。

図４は、本実施形態に係る駆動制御の制御ブロック図である。図５は、路面反力とスリップ率との関係を示す概念図である。図６−１は、車輪と路面との間の摩擦係数とスリップ率との関係を示す説明図である。図６−２は、本実施形態に係る駆動制御を適用した場合における車両速度又は車輪速度の時間変化を示す説明図である。上述したように、本実施形態に係る駆動制御は、車両１が備える駆動輪に要求される加速度（要求駆動輪加速度）ａ１、及び車両１の駆動輪２と、この駆動輪２が接する路面ＧＬとの間の摩擦係数μから駆動輪２が発生することのできる上限の加速度（限界駆動輪加速度）ａ２を用いて、駆動輪２の発生可能な加速度（発生可能駆動輪加速度）ａ３を求める。そして、発生可能駆動輪加速度ａ３と現時点において駆動輪２が発生している加速度（実駆動輪加速度）ａｒとから駆動輪２の制駆動力Ｆｄを求め、駆動輪２を駆動する。次においては、図１に示す車両１が備える複数の駆動輪２のうちの一つを対象として説明する。

要求駆動輪加速度ａ１は、図１に示す車両１のドライバが車両１に要求する加速度である。要求駆動輪加速度ａ１は、ドライバ要求トルクＴｄに基づいて、式（１）で求めることができる。
ａ１＝Ｔｄ／（ｒ×ｍ×ｇ）・・（１）
ここで、ｒは駆動輪２の動荷重半径、ｍは駆動輪２が支持する車両１の荷重、ｇは重力加速度である。また、ドライバ要求トルクＴｄは、一つの駆動輪２に対する要求トルクである。なお、図１に示す車両１の左側前輪２ｆｌが担う荷重をｍ＿ｆｌ、右側前輪２ｆｒが担う荷重をｍ＿ｆｒ、左側後輪２ｒｌが担う荷重をｍ＿ｒｌ、右側後輪２ｒｒが担う荷重をｍ＿ｒｒとすると、すべての駆動輪２によって支持される車両１の荷重Ｍは、ｍ＿ｆｌ＋ｍ＿ｆｒ＋ｍ＿ｒｌ＋ｍ＿ｒｒとなる。

限界駆動輪加速度ａ２は、図１に示す車両１が備える駆動輪２と路面ＧＬとの間における摩擦係数μの情報（μ情報）に基づいて求めることができる。ここで、摩擦係数μは、式（２）で求めることができる。そして、限界駆動輪加速度ａ２は、式（２）で求めた摩擦係数μ及び駆動輪２が支持する車両１の荷重ｍを用いて、式（３）で求めることができる。
μ＝Ｆｔｒｃ／（ｍ×ｇ）・・（２）
ａ２＝μ×ｇ＝Ｆｔｒｃ／ｍ・・（３）
Ｆｔｒｃ＝（Ｔ×ＲＤ−Ｉｖ×ａ）／ｒ・・（４）
ここで、Ｆｔｒｃは路面反力。ＲＤは減速比である。路面反力Ｆｔｒｃは、路面ＧＬが駆動輪２を押す力であり、駆動輪２の制駆動力Ｆｄと大きさが同じで向きが反対である。路面反力Ｆｔｒｃは、式（４）で求めることができ、図５に示すように、摩擦係数μと同様に変化する。

式（４）から分かるように、駆動輪加速度ａは、ｄω／ｄｔ、すなわち、駆動輪２の回転角速度ω（ｒａｄ／ｓｅｃ．）を時間ｔで微分することにより求めることができる。このように、本実施形態において、駆動輪加速度ａは回転角加速度になる。駆動系のイナーシャＩｖは、例えば、本実施形態における車両１においては、電動機１０のローターから駆動輪２までの間に存在する動力伝達に関わる構造物すべてのイナーシャである。

発生可能駆動輪加速度ａ３は、式（５）に示すように、要求駆動輪加速度ａ１又は限界駆動輪加速度ａ２の小さい方である。なお、ｍｉｎ（ａ１、ａ２）は、ａ１とａ２との小さい方を選択することを意味する。
ａ３＝ｍｉｎ（ａ１、ａ２）・・（５）

駆動輪２のトルク補正値Ｔｃは、式（５）から求めた発生可能駆動輪加速度ａ３と、実駆動輪加速度ａｒとを用いて、式（６）から求める。そして、駆動輪２に動力を与える電動機１０に対するトルク指令値Ｔｓを、式（６）で求めたトルク補正値Ｔｃによって補正する。トルク指令値Ｔｓの補正値（トルク補正指令値）Ｔｓ＿ｃは、式（７）のようになる。駆動輪２の制駆動力Ｆｄは、式（７）から求めたトルク補正指令値Ｔｓ＿ｃを用いて、式（８）から求める。ここで、Ｉｔは駆動輪２のイナーシャである。
Ｔｃ＝（ａ３−ａｒ）×Ｉｔ・・（６）
Ｔｓ＿ｃ＝Ｔｓ＋Ｔｃ・・（７）
Ｆｄ＝Ｔｓ＿ｃ×ｒ・・（８）

このような手法で駆動輪２の制駆動力を制御することにより、図６−１に示すように、駆動輪２と路面ＧＬとの間の摩擦係数μが最大摩擦係数μｍａｘになる前に、駆動輪２のスリップを抑制するための制御を実行することができる。これによって、駆動輪２の回転速度Ｖｗのサンプリング周期による遅れやＥＣＵ５０の通信の遅れ、あるいは車両１の駆動系のねじれによる遅れ等により、駆動輪２の駆動力が実際に低下するまでに時間を要しても、駆動輪２の過大なスリップを抑制できる。このように、本実施形態によれば、駆動輪２に発生するスリップを、より早い段階で抑制して、車両の挙動を早期に安定させることができる。

また、上述した手法で駆動輪２の制駆動力を制御することにより、図６−２のＡで示す部分のように、駆動輪２の回転速度Ｖｗの変化が緩やかになるので、駆動輪２の過剰なスリップを抑制できる。その結果、駆動輪２のスリップを抑制する場合において、駆動輪２へ与えるトルクの過大な低下を抑制できるので、駆動輪２のスリップを抑制する際の衝撃や振動を抑制できる。また、図６−１のＡで示す部分のように、最大摩擦係数μｍａｘの近傍における駆動輪２のスリップ率ｓｌｉｐの変化が緩やかになるので、最大摩擦係数μｍａｘ、すなわち路面反力Ｆｔｒｃのピークを正確に把握することができる。

図７は、本実施形態に係る駆動制御装置の構成例を示す説明図である。図７に示すように、駆動制御装置３０は、ＥＣＵ５０に組み込まれて構成されている。ＥＣＵ５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央演算装置）５０ｐと、記憶部５０ｍと、入力ポート５５及び出力ポート５６と、入力インターフェース５７及び出力インターフェース５８とから構成される。

なお、ＥＣＵ５０とは別個に、本実施形態に係る駆動制御装置３０を用意し、これをＥＣＵ５０に接続してもよい。そして、本実施形態に係るスリップ抑制制御を実現するにあたっては、ＥＣＵ５０が備える走行装置１００等に対する制御機能を、前記駆動制御装置３０が利用できるように構成してもよい。

駆動制御装置３０は、制御条件判定部３１と、加速度演算部３２と、発生可能加速度演算部３３と、制駆動力演算部３４とを含んで構成される。これらが、本実施形態に係るスリップ抑制制御を実行する部分となる。本実施形態において、駆動制御装置３０は、ＥＣＵ５０を構成するＣＰＵ５０ｐの一部として構成される。

駆動制御装置３０の制御条件判定部３１と、加速度演算部３２と、発生可能加速度演算部３３と、制駆動力演算部３４とは、バス５４_１、バス５４_２、及び入力ポート５５及び出力ポート５６を介して接続される。これにより、駆動制御装置３０を構成する制御条件判定部３１と、加速度演算部３２と、発生可能加速度演算部３３とは、相互に制御データをやり取りしたり、一方に命令を出したりできるように構成される。

また、ＣＰＵ５０ｐが備える駆動制御装置３０と、記憶部５０ｍとは、バス５４_３を介して接続される。これによって、駆動制御装置３０は、ＥＣＵ５０が有する走行装置１００の運転制御データを取得し、これを利用することができる。また、駆動制御装置３０は、本実施形態に係るスリップ抑制制御を、ＥＣＵ５０が予め備えている運転制御ルーチンに割り込ませたりすることができる。

入力ポート５５には、入力インターフェース５７が接続されている。入力インターフェース５７には、左前側レゾルバ４０ｆｌ、右前側レゾルバ４０ｆｒ、左後側レゾルバ４０ｒｌ、右後側レゾルバ４０ｒｒ、アクセル開度センサ４１、操舵角センサ４２、ヨーレートセンサ４３、前後方向加速度センサ４４、横方向加速度センサ４５その他の、走行装置１００の運転制御に必要な情報を取得するセンサ類が接続されている。

これらのセンサ類から出力される信号は、入力インターフェース５７内のＡ／Ｄコンバータ５７ａやディジタル入力バッファ５７ｄにより、ＣＰＵ５０ｐが利用できる信号に変換されて入力ポート５５へ送られる。これにより、ＣＰＵ５０ｐは、走行装置１００の運転制御や、本実施形態に係るスリップ抑制制御に必要な情報を取得することができる。

出力ポート５６には、出力インターフェース５８が接続されている。出力インターフェース５８には、スリップ抑制制御に必要な制御対象が接続されている。本実施形態では、左前側電動機１０ｆｌ、右前側電動機１０ｆｒ、左後側電動機１０ｒｌ及び右後側電動機１０ｒｒを制御するためのインバータ６が、本実施形態に係るスリップ抑制制御に必要な制御対象である。出力インターフェース５８は、制御回路５８_１、５８_２等を備えており、ＣＰＵ５０ｐで演算された制御信号に基づき、前記制御対象を動作させる。このような構成により、前記センサ類からの出力信号に基づき、ＥＣＵ５０のＣＰＵ５０ｐは、左前側電動機１０ｆｌ、右前側電動機１０ｆｒ、左後側電動機１０ｒｌ及び右後側電動機１０ｒｒの制駆動力を制御することができる。

記憶部５０ｍには、本実施形態に係るスリップ抑制制御の処理手順を含むコンピュータプログラムや制御マップ、あるいは本実施形態に係るスリップ抑制制御に用いるデータマップ等が格納されている。ここで、記憶部５０ｍは、ＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性のメモリ、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ、あるいはこれらの組み合わせにより構成することができる。

上記コンピュータプログラムは、ＣＰＵ５０ｐへ既に記録されているコンピュータプログラムとの組み合わせによって、本実施形態に係る駆動制御の処理手順を実現できるものであってもよい。また、この駆動制御装置３０は、前記コンピュータプログラムの代わりに専用のハードウェアを用いて、制御条件判定部３１、加速度演算部３２、発生可能加速度演算部３３及び制駆動力演算部３４の機能を実現するものであってもよい。次に、本実施形態に係る駆動制御を説明する。本実施形態に係る駆動制御は、上述した駆動制御装置３０により実現できる。

図８は、本実施形態に係る駆動制御の手順を示すフローチャートである。ステップＳ１０１において、図７に示す駆動制御装置３０の制御条件判定部３１は、摩擦係数μの情報が存在するか否かを判定する。μ情報は、上述した式（２）によって得られる駆動輪２と路面ＧＬとの間の摩擦係数であり、駆動輪２にスリップが発生した場合に得られる路面反力Ｆｔｒｃから求めて、ＥＣＵ５０の記憶部５０ｍに格納しておく。μ情報は、駆動輪２にスリップが発生した場合には、そのときに得られる路面反力Ｆｔｒｃから求めた最新の摩擦係数μに更新される。μ情報は、例えば、駆動輪２と乾燥路面との間における摩擦係数μを初期値として記憶部５０ｍに格納しておいてもよい。

ステップＳ１０１でＹｅｓと判定された場合、すなわち、駆動制御装置３０の制御条件判定部３１が、μ情報はあると判定した場合、ステップＳ１０２に進み、駆動制御装置３０の加速度演算部３２は、上述した式（１）及び式（３）を用いて、要求駆動輪加速度ａ１及び限界駆動輪加速度ａ２を求める。また、ステップＳ１０１でＮｏと判定された場合、すなわち、駆動制御装置３０の制御条件判定部３１が、μ情報はないと判定した場合、ステップＳ１０３に進み、駆動制御装置３０の加速度演算部３２は、上述した式（１）を用いて、要求駆動輪加速度ａ１のみを求める。すなわち、ドライバの要求が優先される。

要求駆動輪加速度ａ１及び限界駆動輪加速度ａ２、又は要求駆動輪加速度ａ１が求められたらステップＳ１０４に進む。ステップＳ１０４において、駆動制御装置３０の発生可能加速度演算部３３は、式（５）を用いて発生可能駆動輪加速度ａ３を求める。そして、ステップＳ１０５において、制御条件判定部３１は、発生可能駆動輪加速度ａ３と、実駆動輪加速度ａｒとを比較する。

ステップＳ１０５においてＹｅｓと判定された場合、すなわち、制御条件判定部３１が、ａ３＜ａｒであると判定した場合、駆動輪２にスリップが発生すると判断できる。この場合、制駆動力演算部３４は、ステップＳ１０６において式（６）を用いてトルク補正値Ｔｃを求める。そして、ステップＳ１０７で、制駆動力演算部３４は、式（８）を用いて、電動機１０に対する現時点におけるトルク指令値Ｔｓを、ステップＳ１０６で求めたトルク補正値Ｔｃで補正することにより、トルク補正指令値Ｔｓ＿ｃを求める。その後、制駆動力演算部３４は、ステップＳ１０７で求めたトルク補正指令値Ｔｓ＿ｃを図１、図７に示すインバータ６へ出力して、ステップＳ１０８において電動機１０を駆動する。

ステップＳ１０５でＮｏと判定された場合、すなわち、制御条件判定部３１が、ａ３≧ａｒであると判定した場合、駆動輪２にスリップが発生しないと判断できる。この場合、ステップＳ１０９に進む。ステップＳ１０９において、制駆動力演算部３４は、現時点における制御条件を維持し、ステップＳ１０８において電動機１０を駆動する。すなわち、現時点におけるトルク指令値Ｔｓで電動機１０を駆動することにより、現時点において駆動輪２に付与される駆動トルクを維持する。これによって、制駆動力の変化による車両１の挙動変化を抑制することができる。

例えば、車両１が段差を乗り越えるような場合には、発生可能駆動輪加速度ａ３は実駆動輪加速度ａｒよりも大きくなる。このような場合に、発生可能駆動輪加速度ａ３を用いてトルク補正値Ｔｃを求め、現時点におけるトルク指令値Ｔｓを補正すると、トルク補正指令値Ｔｓ＿ｃは、現時点におけるトルク指令値Ｔｓよりも大きくなる。その結果、段差を乗り越える際にショックが発生するおそれがある。このため、ａ３＞ａｒである場合、現時点におけるトルク指令値Ｔｓで、電動機１０を駆動する。これによって、制駆動力の変化による車両１の挙動変化を抑制することができる。

また、例えば、車両１のハンドブレーキが引かれたままで車両１が走行したり、ブレーキを引きずりながら車両１が走行したりするような場合には、発生可能駆動輪加速度ａ３は実駆動輪加速度ａｒよりも大きくなる。このような場合に、発生可能駆動輪加速度ａ３を用いてトルク補正値Ｔｃを求め、現時点におけるトルク指令値Ｔｓを補正すると、トルク補正指令値Ｔｓ＿ｃは、現時点におけるトルク指令値Ｔｓよりも大きくなる。その結果、ブレーキの過熱を招くおそれがあるので、ａ３＞ａｒである場合、現時点におけるトルク指令値Ｔｓで、電動機１０を駆動する。これによって、ブレーキの過熱を抑制することができる。

なお、ステップＳ１０５における発生可能駆動輪加速度ａ３と、実駆動輪加速度ａｒとの比較をせず、ステップＳ１０４で発生可能駆動輪加速度ａ３を求めたら、これを用いてトルク補正値Ｔｃを求め、現時点におけるトルク指令値Ｔｓをトルク補正値Ｔｃで補正してもよい。

以上、本実施形態では、車両が備える駆動輪に要求される要求駆動輪加速度、及び車両の駆動輪と駆動輪が接する路面との間の摩擦係数から駆動輪が発生することのできる上限の限界駆動輪加速度を求め、得られた要求駆動輪加速度と限界駆動輪加速度とに基づいて、車両の駆動輪が発生可能な発生可能駆動輪加速度を求める。そして、求めた発生可能駆動輪加速度と、現時点において駆動輪が発生している加速度とに基づいて、駆動輪の駆動トルクを求める。これによって、要求駆動輪加速度と限界駆動輪加速度とを考慮して、車両が備える駆動輪の駆動トルクを求めるので、車輪速度のサンプリング周期による遅れやＥＣＵの通信の遅れ、あるいは車両の駆動系のねじれによる遅れ等により、駆動輪の駆動力が実際に低下するまでに時間を要しても、駆動輪の過大なスリップを抑制できる。その結果、駆動輪に発生するスリップを、より早い段階で抑制して、車両の挙動を早期に安定させることができる。また、ドライバの意思を尊重しつつ、路面反力のピーク値の近傍で、駆動輪を駆動することができる。

以上のように、本発明に係る駆動制御装置は、駆動輪のスリップを抑制することに有用であり、特に、駆動輪に発生したスリップを、より早い段階で抑制することに適している。

本実施形態に係る走行装置を備える車両の構成を示す概略図である。 車輪速度や路面反力等を説明する概念図である。 車輪と路面との間の摩擦係数とスリップ率との関係を示す説明図である。 車両速度又は車輪速度の時間変化を示す説明図である。 本実施形態に係る駆動制御の制御ブロック図である。 路面反力とスリップ率との関係を示す概念図である。 車輪と路面との間の摩擦係数とスリップ率との関係を示す説明図である。 本実施形態に係る駆動制御を適用した場合における車両速度又は車輪速度の時間変化を示す説明図である。 本実施形態に係る駆動制御装置の構成例を示す説明図である。 本実施形態に係る駆動制御の手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 車両
２ 駆動輪
４ ハンドル
５ アクセル
６ インバータ
７ 車載電源
１０ 電動機
３０ 駆動制御装置
３１ 制御条件判定部
３２ 加速度演算部
３３ 発生可能加速度演算部
３４ 制駆動力演算部
４０ レゾルバ
４１ アクセル開度センサ
４２ 操舵角センサ
４３ ヨーレートセンサ
４４ 前後方向加速度センサ
４５ 横方向加速度センサ
５０ ＥＣＵ
１００ 走行装置

Claims (2)

1. 車両が備える駆動輪に要求される要求駆動輪加速度、及び前記車両の駆動輪と前記駆動輪が接する路面との間の摩擦係数から前記駆動輪が発生することのできる上限の限界駆動輪加速度を求める加速度演算部と、
   前記要求駆動輪加速度と前記限界駆動輪加速度との内の小さい方を前記駆動輪が発生可能な発生可能駆動輪加速度とする発生可能加速度演算部と、
   前記発生可能駆動輪加速度が、現時点において前記駆動輪が発生している加速度よりも小さいか否かを判定する制御条件判定部と、
   前記発生可能駆動輪加速度が現時点において前記駆動輪が発生している加速度よりも小さいと前記制御条件判定部が判定すると、前記発生可能駆動輪加速度と現時点において前記駆動輪が発生している加速度と前記駆動輪のイナーシャとから求められる前記駆動輪のトルク補正値で、現時点において前記駆動輪に付与される駆動トルクを補正することにより、前記駆動輪に付与する駆動トルクを求める制駆動力演算部と、
   を含むことを特徴とする駆動制御装置。
2. 前記制駆動力演算部は、
   前記発生可能駆動輪加速度が現時点において前記駆動輪が発生している加速度以上であると前記制御条件判定部が判定すると、現時点において前記駆動輪に付与される駆動トルクを維持することを特徴とする請求項１に記載の駆動制御装置。

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