JP5708822B2 - 車両用駆動制御装置、車両用駆動制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両用駆動制御装置、及び車両用駆動制御方法に関するものである。

特許文献１に記載された従来技術は、モータ駆動輪のスリップを検出したときに、モータのトラクションコントロールを実行するものである。この従来技術では、路面摩擦係数を推定し、この路面摩擦係数に応じてモータ駆動輪のスリップを抑制可能なモータトルク下限値を算出し、実モータトルクがモータトルク下限値よりも小さくならないように、モータトルクダウンを行っている。

特開２００６−１３６１７４号公報

しかしながら、推定した路面摩擦係数に応じて、モータ駆動輪のスリップを抑制可能なモータトルク下限値を算出する場合、路面摩擦係数の推定に誤差が生じると、モータトルク下限値の精度にも影響を及ぼす。例えば、実際の路面摩擦係数よりも大きく推定してしまった場合には、その推定値に応じて算出されたモータトルク下限値までモータトルクダウンを行ったとしても、モータ駆動輪のスリップを抑制できない可能性がある。
本発明の課題は、駆動輪のスリップ傾向を検知したときに、そのグリップ力を確実に回復させ、尚且つ駆動トルクが低調になることも回避し、車両の加速性能を向上させることである。

本発明の一態様に係る車両用駆動制御装置は、路面摩擦係数を推定すると共に、路面摩擦係数に応じて、車輪のスリップ傾向を抑制可能な上限トルクを推定する。そして、車輪のスリップ傾向を検知したら、回転駆動源の駆動トルクを、車輪のスリップ傾向を抑制可能な範囲で予め設定した最小トルクまで減少させる。そして、回転駆動源の駆動トルクが最小トルクまで減少したら、回転駆動源の駆動トルクを、上限トルクに到達するまで、又は車輪のスリップ傾向を検知するまで、予め設定した第一の増加率で増加させる。そして、回転駆動源の駆動トルクが上限トルクまで増加したら、回転駆動源の駆動トルクを、車輪のスリップ傾向を検知するまで、第一の増加率よりも小さい範囲で予め設定した第二の増加率で増加させる。

本発明によれば、車輪のスリップ傾向を検知したら、回転駆動源の駆動トルクを、車輪のスリップ傾向を抑制可能な予め設定した最小トルクまで減少させるので、駆動輪のグリップ力を確実に回復させることができる。その後は、回転駆動源の駆動トルクを、上限トルクに到達するまで第一の増加率で増加させ、さらにその後は、第二の増加率で増加させるので、駆動トルクが低調になることも回避し、車両の加速性能を向上させることができる。

本実施形態の概略構成図である。 ４ＷＤコントローラで実行する演算処理のブロック図である。 目標モータトルク演算部２４Ａのブロック図である。 第１実施形態におけるトラクションコントロール処理の一例を示すフローチャートである。 発電制御部２４Ｃのブロック図である。 制御処理部４３のブロック図である。 モータ制御部２４Ｄのブロック図である。 比較例１を示すタイムチャートである。 比較例２を示すタイムチャートである。 本実施形態を示すタイムチャートである。 本実施形態の変形例１を示すタイムチャートである。 スリップ率Ｓと路面摩擦係数μの関係を示す図である。 車輪速Ｖｗと単位車輪当たりの制駆動力との関係を示す図である。 ドライビングスティフネスｋと最高摩擦係数μｍａｘとの関係を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
《第１実施形態》
《構成》
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、車両の概略構成図である。
本実施形態は、前輪１ＦＬ及び１ＦＲをエンジン２（内燃機関）で駆動する主駆動輪とし、後輪１ＲＬ及び１ＲＲを電動モータ３（電動機）で駆動可能な補助駆動輪とする所謂スタンバイ型の４輪駆動車両である。この電動モータ３は、界磁巻線式のモータからなる。

エンジン２の駆動力は、トルクコンバータを有する自動変速機４、及びディファレンシャルギヤ５を順に介して前輪１ＦＬ・１ＦＲに伝達されると共に、Ｖベルト６を介してジェネレータ７（発電機）に伝達される。このジェネレータ７は、Ｖベルト６を介して伝達された動力によって発電を行い、発電した電力はパワーケーブル８で送電され、パルス幅変調（ＰＷＭ）方式のインバータ９によって直流を交流に変換してから電動モータ３に供給される。電動モータ３の駆動力は、減速機１０、電磁クラッチ１１、及びディファレンシャルギヤ１２を順に介して後輪１ＲＬ・１ＲＲに伝達される。

Ｖベルト６は、例えば一本のベルトで複数の補機類を駆動するサーペンタイン式のＶリブドであり、エンジン２の動力をオルタネータ１５にも伝達する。オルタネータ１５は、Ｖベルト６を介して伝達された動力によって発電を行い、発電した電力はバッテリ１６に充電される。バッテリ１６は、車両に搭載された各種電装機器に電力を供給する。なお、サーペンタインとは、曲がりくねったという意であり、必要な巻き付け角度を確保しながらジグザグに複数のプーリ間に架け渡されている。また、ベルト張り調整は、例えばアジャストボルト方式やオートテンショナ方式とする。

エンジン２の出力は、エンジンコントローラ２０によって制御される。エンジンコントローラ２０は、アクセルセンサ２１で検出されるアクセル開度Ａｃｃに応じて、スロットルバルブ２２に連結されたスロットルモータ２３の回転角を調整することにより、エンジン２の出力を制御する。

ジェネレータ７の出力電圧は、４ＷＤコントローラ２４によって制御される。４ＷＤコントローラ２４は、ジェネレータ７に内蔵されたＩＣレギュレータを介して界磁電流Ｉｇを調整することにより、ジェネレータ７の出力電圧Ｖｇを制御する。ＩＣレギュレータの回路電源には、車両の１４Ｖバッテリ２５を用い、ジェネレータ７の出力電圧Ｖｇがバッテリ電圧Ｖｂ未満のときにバッテリ電圧Ｖｂを用い、出力電圧Ｖｇがバッテリ電圧Ｖｂ以上のときに出力電圧Ｖｇを用いるようにしてもよい。また、常時、バッテリ電圧Ｖｂを用いるようにしてもよい。

また、パワーケーブル８の途中に設けられたジャンクションボックス２６には、４ＷＤコントローラ２４からのリレー制御指令に応じて電動モータ３に対する電力供給のＯＮ／ＯＦＦを行うメインリレーと、通電電流Ｉａ、ジェネレータ電圧Ｖｇ、及びモータ誘起電圧Ｖｍを４ＷＤコントローラ２４でモニタするための電流センサ及び電圧検出回路と、が内蔵されている。

また、電動モータ３の出力は、４ＷＤコントローラ２４によって制御される。４ＷＤコントローラ２４は、インバータ９に内蔵されたスイッチング素子のデューティ比を調整すると共に、電動モータ３の界磁電流Ｉｍを調整することにより、電動モータ３の出力を制御する。この電動モータ３には、モータ回転数Ｎｍとモータ温度を４ＷＤコントローラ２４でモニタするためのモータ回転センサ及びサーミスタが取り付けられている。

また、電磁クラッチ１１は、４ＷＤコントローラ２４からのクラッチ制御指令に応じて励磁電流の通電が制御されることにより、電動モータ３から後輪１ＲＬ・１ＲＲへの動力伝達が制御される。
また、４ＷＤコントローラ２４には、エンジン回転数Ｎｅを検出するエンジン回転センサ、アクセル開度Ａｃｃを検出するアクセルセンサ、及び各車輪速Ｖｗ_ＦＬ〜Ｖｗ_ＲＲを検出する車輪速センサ２７ＦＬ〜２７ＲＲの各検出信号も入力される。

図２は、４ＷＤコントローラ２４で実行する演算処理のブロック図である。
４ＷＤコントローラ２４は、目標モータトルク演算部２４Ａと、モータ必要電力演算部２４Ｂと、発電制御部２４Ｃと、モータ制御部２４Ｄと、を備えている。なお、メインリレー及び電磁クラッチ１１の制御については、その詳細説明を省略するが、４ＷＤコントローラ２４は、電動モータ３を駆動制御する際、メインリレーへのリレー制御指令を出力して電動モータ３への電力供給をＯＮ状態に制御すると共に、電磁クラッチ１１へのクラッチ制御指令を出力してクラッチ１０を締結状態に制御しているものとする。

先ず、目標モータトルク演算部２４Ａで実行する演算処理について説明する。
図３は、目標モータトルク演算部２４Ａのブロック線図である。
スリップ速度算出部３０では、前輪１ＦＬ・１ＦＲのスリップ速度ΔＶ_Ｆを算出する。このスリップ速度ΔＶ_Ｆは、例えば下記（１）式に示すように、前輪１ＦＬ・１ＦＲの平均車輪速から、後輪１ＲＬ・１ＲＲの平均車輪速を減じて算出する。
ΔＶ_Ｆ＝（Ｖｗ_ＦＬ＋Ｖｗ_ＦＲ）／２−（Ｖｗ_ＲＬ＋Ｖｗ_ＲＲ）／２
………（１）

第１モータトルク算出部３１では、図中の制御マップを参照し、スリップ速度ΔＶ_Ｆに応じて第１モータトルクＴｍ１を算出する。ここで、制御マップは、横軸をスリップ速度ΔＶ_Ｆ、縦軸を第１モータトルクＴｍ１とし、スリップ速度ΔＶ_Ｆが増加すると、これに応じて第１モータトルクＴｍ１が増加するように設定されている。
一方、車速算出部３２では、車輪速Ｖｗ_ＦＬ〜Ｖｗ_ＲＲのセレクトローした値と車両の総駆動力Ｆとに応じて車速Ｖを算出する。ここで、総駆動力Ｆは、トルクコンバータ滑り比から推定される前輪駆動力と、目標モータトルクＴｍ^＊から推定される後輪駆動力との和によって求められる。

第２モータトルク算出部３３では、図中の制御マップを参照し、車速Ｖとアクセル開度Ａｃｃとに応じて第２モータトルクＴｍ２を算出する。ここで、制御マップは、横軸をアクセル開度Ａｃｃとし、縦軸を第２モータトルクＴｍ２とし、アクセル開度Ａｃｃが増加すると、これに応じて第２モータトルクＴｍ２が増加すると共に、車速Ｖが高いほど第２モータトルクＴｍ２が小さくなるように設定されている。

そして、目標モータトルク算出部３４では、第１モータトルクＴｍ１と第２モータトルクＴｍ２とのセレクトハイした値を、後輪速Ｖｗ_ＲＬ・Ｖｗ_ＲＲ、及び車速Ｖに基づいて、後輪１ＲＬ・１ＲＲの加速スリップを抑制する値まで制限し（公知のトラクションコントロール）、目標モータトルクＴｍ^＊を算出する。
トラクションコントロール部３５では、後輪１ＲＬ及び１ＲＲの加速スリップ（空転）を抑制するために、所定時間（例えば１０ｍｓｅｃ）毎にトラクションコントロール処理を実行し、最終的な目標モータトルクＴｍ^＊を算出する。

図４は、トラクションコントロール処理の一例を示すフローチャートである。
ステップＳ１０１では、次式に示すように、後輪車輪速Ｖｗ_ＲＬ及びＶｗ_ＲＲ、並びに車体速Ｖに応じて、後輪のスリップ率Ｓを算出してからステップＳ１０２に移行する。ここで、Ｖｗ_Ｒは後輪の平均車輪速であり、Ｖは車体速度である。
Ｓ＝（Ｖｗ_Ｒ−Ｖ）／Ｖｗ_Ｒ
Ｖｗ_Ｒ＝（Ｖｗ_ＲＬ＋Ｖｗ_ＲＲ）／２

ステップＳ１０２では、後輪のスリップ率Ｓが予め設定した判定閾値ｔｈより大きいか否かを判定する。この判定閾値ｔｈは、後輪１ＲＬ及び１ＲＲがスリップ傾向にあるか否かを判断するための閾値である。ここで、判定結果がＳ＞ｔｈであるときには、後輪１ＲＬ及び１ＲＲがスリップ傾向にあると判断してステップＳ１０３に移行する。一方、判定結果がＳ≦ｔｈであるときには、後輪１ＲＬ及び１ＲＲはスリップ傾向にはないと判断してステップＳ１０９に移行する。

ステップＳ１０３では、１サンプリング前のスリップ率Ｓ_{（ｎ−１）}が予め設定した判定閾値ｔｈ以下であるか否かを判定する。ここでは、判定結果がＳ_{（ｎ−１）}≦ｔｈであるときには、後輪１ＲＬ及び１ＲＲのスリップ傾向を検知した初回であると判断してステップＳ１０４に移行する。一方、判定結果がＳ_{（ｎ−１）}＞ｔｈであるときには、後輪１ＲＬ及び１ＲＲのスリップ傾向を検知した初回ではないと判断してステップＳ１０６に移行する。
ステップＳ１０４では、路面摩擦係数μを推定してからステップＳ１０５に移行する。
ここでは、トラクションコントロール制御が介入する前の車両の前後加速度から推定する。これは、四輪駆動車両のＡＢＳ（Antilock Brake System）制御などで公知の技術である。

ステップＳ１０５では、次式に示すように、推定した路面摩擦係数μに応じて、現在の路面状態で出力できるグリップ限界トルクＴ_ＬＩＭを推定してからステップＳ１０６に移行する。このグリップ限界トルクＴ_ＬＩＭは、現在の路面状態で後輪１ＲＬ及び１ＲＲのスリップ傾向を抑制できる上限値に相当する。
Ｔ_ＬＩＭ＝｛（ｍ×μ×ｒ）＋ζ｝／ｉ
ｍ：後軸重量
ｒ：タイヤ径
ζ：リヤドライブユニットのフリクション
ｉ：リヤ減速比

ステップＳ１０６では、予め設定した最小モータトルクＴ_ＭＩＮを、目標モータトルクＴｍ^＊として設定してからステップＳ１０７に移行する。ここで、最小モータトルクＴ_ＭＩＮとは、凍結路のように路面摩擦係数μが小さな状況でも、グリップ力の回復が保証されるようなモータトルクに相当し、前述したグリップ限界トルクＴ_ＬＩＭ以下の範囲で設定する。
ステップＳ１０７では、制御フラグをｆ＝１にセットしてからステップＳ１０８に移行する。
ステップＳ１０８では、目標モータトルクＴｍ^＊を出力してから所定のメインプログラムに復帰する。

ステップＳ１０９では、制御フラグがｆ＝１にセットされているか否かを判定する。この制御フラグｆとは、後輪１ＲＬ及び１ＲＲのスリップ傾向を検知し、トラクションコントロールが制御介入したか否かを表すフラグであり、初期値はｆ＝０にリセットされている。ここで、判定結果がｆ＝１であるときには、トラクションコントロールの制御介入によって後輪１ＲＬ及び１ＲＲのグリップ力が回復したと判断してステップＳ１１０に移行する。一方、判定結果がｆ＝０であるときには、トラクションコントロールは制御介入しておらず、元々、後輪１ＲＬ及び１ＲＲがグリップ状態にあったと判断して、そのまま上記ステップＳ１０８に移行する。

ステップＳ１１０では、現時点のモータトルクＴｍがグリップ限界トルクＴ_ＬＩＭよりも小さいか否かを判定する。ここで、判定結果がＴｍ＜Ｔ_ＬＩＭであるときには、まだモータトルクＴｍを上昇させることができると判断してステップＳ１１１に移行する。一方、判定結果がＴｍ≧Ｔ_ＬＩＭであるときには、既にモータトルクＴｍが後輪１ＲＬ及び１ＲＲのスリップ傾向を抑制できる上限値に達していると判断してステップＳ１１２に移行する。

ステップＳ１１１では、次式に示すように、現在のモータトルクＴｍに、予め設定した増加量αだけ加算したものを、設定モータトルクＴｓとして設定してからステップＳ１１３に移行する。ここで、増加量αとは、システム構成上、単位時間当たりにモータトルクＴｍを増加させることのできる最大増加率（最大増加速度）に相当する。
Ｔｓ ← Ｔｍ＋α
ステップＳ１１２では、次式に示すように、現在のモータトルクＴｍに、前述した増加量αよりも小さな範囲で予め設定した増加量βだけ加算したものを、設定モータトルクＴｓとして設定してからステップＳ１１３に移行する。
Ｔｓ ← Ｔｍ＋β

ステップＳ１１３では、設定モータトルクＴｓが目標モータトルクＴｍ^＊以上であるか否かを判定する。ここで、判定結果がＴｓ≧Ｔｍ^＊であるときには、設定モータトルクＴｓ以上のトルク要求はないと判断して、現在の目標モータトルクＴｍ^＊を優先させるためにステップＳ１１４に移行する。一方、判定結果がＴｓ＜Ｔｍ^＊であるときには、依然として設定モータトルクＴｓ以上のトルク要求があると判断して、現在の目標モータトルクＴｍ^＊を設定モータトルクＴｓに制限するためにステップＳ１１６に移行する。

ステップＳ１１４では、制御フラグをｆ＝０にリセットしてからステップＳ１１５に移行する。
ステップＳ１１５では、グリップ限界トルクＴ_ＬＩＭをリセットしてから上記ステップＳ１０８に移行する。
ステップＳ１１６では、次式に示すように、設定モータトルクＴｓを、目標モータトルクＴｍ^＊として設定してから上記ステップＳ１０８に移行する。
Ｔｍ^＊ ← Ｔｓ

次に、モータ必要電力演算部２４Ｂで実行する演算処理について説明する。
ここでは、電動モータ３に必要とされるモータ必要電力Ｐｍ^＊を、下記（２）式に示すように、目標モータトルクＴｍ^＊とモータ回転数Ｎｍとに応じて算出する。
Ｐｍ^＊＝Ｔｍ^＊×Ｎｍ ………（２）

次に、発電制御部２４Ｃで実行する演算処理について説明する。
図５は、発電制御部２４Ｃのブロック線図である。
目標電力算出部４０では、ジェネレータ７が出力すべき目標電力Ｐｇ^＊を、下記（３）式に示すように、モータ必要電力Ｐｍ^＊とモータ効率ηｍとに応じて算出する。
Ｐｇ^＊＝Ｐｍ^＊／ηｍ ………（３）

制限値算出部４１では、出力電力に対する制限値ＰＬ１及びＰＬ２を算出する。
ここで、制限値ＰＬ１は、Ｖベルト６のベルトスリップを抑制可能な上限値であり、下記（４）式に示すように、Ｖベルト６が伝達可能なトルク上限値ＴＬ、ジェネレータ回転数Ｎｇ、ジェネレータ効率ηｇに応じて算出する。
ＰＬ１＝ＴＬ×Ｎｇ×ηｇ ………（４）

また、制限値ＰＬ２は、エンジン２の過負荷に起因したエンストや運転性劣化を抑制可能な上限値であり、エンジン回転数Ｎｅに応じて算出してもよいし、所定値としてもよい。
最終目標電力算出部４２では、目標電力Ｐｇ^＊と制限値ＰＬ１及びＰＬ２とのセレクトローした値を最終的な目標電力Ｐｇ^＊として算出する。
制御処理部４３では、ジェネレータ７で目標電力Ｐｇ^＊が出力されるように、ジェネレータ７の界磁電流Ｉｇを制御する。

図６は、制御処理部４３のブロック線図である。
ここでは、目標電力Ｐｇ^＊と実際の出力電力Ｐｇとが一致するように、フィードバック制御によって界磁電流Ｉｇを制御する。
すなわち、出力電力算出部４３ａで、ジェネレータ電圧Ｖｇと通電電流Ｉａとの乗算によって実際の出力電力Ｐｇ（＝Ｖｇ×Ｉａ）を算出する。
そして、目標界磁電流算出部４３ｂで、実際の出力電力Ｐｇと目標電力Ｐｇ^＊との偏差ΔＰｇが０となるような目標界磁電流Ｉｇ^＊を算出する。
そして、界磁電流制御部４４ｃで、実際の界磁電流Ｉｇと目標界磁電流Ｉｇ^＊との偏差ΔＩｇが０となるように、ロータコイル７ａに流れる界磁電流Ｉｇを、ＩＣレギュレータを介して制御する。なお、実際の界磁電流Ｉｇは電流センサによって検出する。

次に、モータ制御部２４Ｄで実行する演算処理について説明する。
図７は、モータ制御部２４のブロック線図である。
ここでは、目標モータトルクＴｍ^＊とモータ回転数Ｎｍとに応じて公知のベクトル制御を行い、目標モータトルクＴｍ^＊が出力されるように、インバータ９に内蔵されたスイッチング素子のデューティ比、及び電動モータ３の界磁電流Ｉｍを調整する。

次に、４輪駆動走行の概略について説明する。
アクセルペダルが大きく踏込まれたり、或いは降雨路、雪路、凍結路のように路面の摩擦係数が低かったりして、エンジン２によって駆動される前輪１ＦＬ・１ＦＲが加速スリップしたとする。
このとき、前輪スリップ速度ΔＶ_Ｆの増加やアクセル開度Ａｃｃの増加に伴って目標モータトルクＴｍ^＊が算出され、これに応じてジェネレータ７の発電が開始されると共に、電動モータ３の力行が開始される。こうして、加速スリップで損失する回転エネルギーを電気エネルギーに変換することで、エンジン２の出力が抑制されることになり、前輪１ＦＬ・１ＦＲの加速スリップを抑制することができる。

また、ジェネレータ７で発電された電力を電動モータ３に供給し、この電動モータ３によって後輪１ＲＬ・１ＲＲを駆動する、つまり４輪駆動状態にすることにより、エネルギー効率を向上させるだけでなく、スムーズで安定した発進性能及び走行性能を発揮することができる。
また、電動モータ３に必要とされる必要電力Ｐｍ^＊を算出し、この必要電力Ｐｍ^＊からジェネレータ７が出力すべき目標電力Ｐｇ^＊を算出し、この目標電力Ｐｇ^＊が実際の出力電力Ｐｇと一致するようにジェネレータ７の界磁電流Ｉｇを制御するので、ジェネレータ７は電動モータ３に必要とされる必要電力Ｐｍ^＊を正確に供給することができ、目標モータトルクＴｍ^＊を正確に出力することができる。

また、ジェネレータ７の界磁電流Ｉｇを電流センサで検出し、この実際の界磁電流Ｉｇが目標界磁電流Ｉｇ^＊に追従するようにフィードバック制御するので、出力電力Ｐｇを確実に目標電力Ｐｇ^＊に追従させることができる。
なお、本実施形態では、前輪１ＦＬ・１ＦＲが加速スリップしているときに、電動モータ３を駆動する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、前輪１ＦＬ・１ＦＲがグリップ状態にあり、単に運転者のアクセル開度Ａｃｃに応じて電動モータ３を駆動してもよい。

また、本実施形態では、前輪スリップ速度ΔＶ_Ｆに応じて第１モータトルクＴｍ１を算出しているが、これに限定されるものではない。要は、前輪１ＦＬ・１ＦＲのスリップ傾向に応じて第１モータトルクＴｍ１を算出すればよいので、例えば前輪１ＦＬ・１ＦＲの車輪加速度やスリップ率に応じて第１モータトルクＴｍ１を算出してもよい。
また、本実施形態では、前輪１ＦＬ・１ＦＲをエンジン２で駆動する主駆動輪とし、後輪１ＲＬ・１ＲＲを電動モータ３で駆動可能な補助駆動輪としているが、これに限定されるものではなく、後輪１ＲＬ・１ＲＲを主駆動輪とし、前輪１ＦＬ・１ＦＲを補助駆動輪としてもよい。

また、本実施形態では、１台の電動モータ３で後輪１ＲＬ・１ＲＲを駆動する１モータ方式のパワートレイン（動力伝達システム）を採用しているが、これに限定されるものではない。例えば、２台の電動モータで夫々の車輪を駆動する２モータ方式や、モータをばね下（車体側に対し車輪側）に配置したインホイールモータ方式を採用してもよい。
また、本実施形態では、電動モータ３に交流モータを使用しているが、直流モータを使用してもよい。
さらに、本実施形態では、本発明を４輪車両に適用しているが、２輪車両や３輪車両、或いは５輪以上の車両に適用してもよい。

《作用》
次に、本実施形態の作用について説明する。
電動モータ３の駆動トルクを上昇させて、後輪１ＲＬ及び１ＲＲの車輪速が上昇してゆくと、後輪１ＲＬ及び１ＲＲのスリップ率Ｓが０から大きくなり始め、これに伴って車体の前後加速度が低下し始める。そして、スリップ率Ｓが判定閾値ｔｈを上回ったときに（Ｓ１０１の判定が“Yes”）、トラクションコントロールが制御介入し、電動モータ３の駆動トルクを低減させることになる。

このトラクションコントロールについては様々な手法が提案されているが、ここで二つの手法を比較例として説明する。
図８は、比較例１を示すタイムチャートである。
この比較例１では、トラクションコントロールの制御介入により、電動モータ３の駆動トルクを、後輪１ＲＬ及び１ＲＲのスリップ傾向を確実に抑制可能な最小モータトルクＴ_ＭＩＮまで減少させている。そして、電動モータ３の駆動トルクが最小モータトルクＴ_ＭＩＮまで低下したら、今度は電動モータ３の駆動トルクを、徐々に（緩やかに）上昇させてゆく。そして、後輪１ＲＬ及び１ＲＲのスリップ傾向を再び検知したら、電動モータ３の駆動トルクを最小モータトルクＴ_ＭＩＮまで減少させて、以後はこれを繰り返して実行している。
しかしながら、電動モータ３の駆動トルクを最小モータトルクＴ_ＭＩＮから上昇させるときに、その増加率（増加勾配）が緩やかであるため、駆動トルクが低調になり、車両の加速性能を向上させることができない。

図９は、比較例２を示すタイムチャートである。
この比較例２では、路面摩擦係数μを推定し、この路面摩擦係数μに応じて、車輪のスリップ傾向を抑制可能なグリップ限界トルクＴ_ＬＩＭを推定しておく。そして、トラクションコントロールが制御介入すると、電動モータ３の駆動トルクを、そのグリップ限界トルクＴ_ＬＩＭまで減少させている。そして、電動モータ３の駆動トルクがグリップ限界トルクＴ_ＬＩＭまで低下したら、今度は電動モータ３の駆動トルクを、徐々に（緩やかに）上昇させてゆく。そして、後輪１ＲＬ及び１ＲＲのスリップ傾向を再び検知したら、電動モータ３の駆動トルクをグリップ限界トルクＴ_ＬＩＭまで減少させて、以後はこれを繰り返して実行している。

しかしながら、推定した路面摩擦係数μに応じて、後輪１ＲＬ及び１ＲＲのスリップ傾向を抑制可能なグリップ限界トルクＴ_ＬＩＭを算出する場合、路面摩擦係数μの推定に誤差が生じると、グリップ限界トルクＴ_ＬＩＭの精度にも影響を及ぼす。例えば、実際の路面摩擦係数μよりも大きく推定してしまった場合には、その推定値に応じて算出されたグリップ限界トルクＴ_ＬＩＭまでモータトルクダウンを行ったとしても、後輪１ＲＬ及び１ＲＲのスリップ傾向を抑制できない可能性がある。すなわち、後輪１ＲＬ及び１ＲＲの車輪速度が充分に低下せず、スリップ傾向が継続される可能性がある。

勿論、推定した路面摩擦係数μが氷結路面相当を推定した場合には、電動モータ３の駆動トルクを、後輪１ＲＬ及び１ＲＲのスリップ傾向を確実に抑制可能な最小モータトルクＴ_ＭＩＮまで減少させることも考えられるが、前述した比較例１のように、駆動トルクが低調になり、車両の加速性能を向上させることができない。
そこで、本実施形態は、後輪１ＲＬ及び１ＲＲのスリップ傾向を検知したときに、そのグリップ力を確実に回復させ、尚且つ駆動トルクが低調になることも回避し、車両の加速性能を向上させる。

図１０は、本実施形態を示すタイムチャートである。
本実施形態では、先ず路面摩擦係数μを推定し（Ｓ１０４）、この路面摩擦係数μに応じて、車輪のスリップ傾向を抑制可能なグリップ限界トルクＴ_ＬＩＭを推定しておく（Ｓ１０５）。そして、トラクションコントロールが制御介入すると、電動モータ３の駆動トルクを、先ず後輪１ＲＬ及び１ＲＲのスリップ傾向を確実に抑制可能な最小モータトルクＴ_ＭＩＮまで減少させる（Ｓ１０６、Ｓ１０８）。

このように、後輪１ＲＬ及び１ＲＲのスリップ傾向を検知したら、電動モータ３の駆動トルクを、後輪１ＲＬ及び１ＲＲのスリップ傾向を抑制可能な最小モータトルクＴ_ＭＩＮまで減少させるので、後輪１ＲＬ及び１ＲＲのグリップ力を確実に回復させることができる。
そして、電動モータ３の駆動トルクが最小モータトルクＴ_ＭＩＮまで減少したことで、後輪１ＲＬ及び１ＲＲのスリップ傾向が解消したら（Ｓ１０２の判定が“No”）、電動モータ３の駆動トルクを、推定したグリップ限界トルクＴ_ＬＩＭに到達するまで（Ｓ１１０の判定が“Yes”）、演算周期毎に増加量αずつ増加させる（Ｓ１１１、Ｓ１１６、Ｓ１０８）。

ここで、増加量αとは、電動モータ３で駆動トルクを増加させることのできる最大増加量に相当する。したがって、電動モータ３の駆動トルクＴｍを、システム構成上、増加させることのできる最大増加率で増加させるので、駆動トルクを速やかに上昇させ、車両の加速性能を向上させることができる。

仮に、路面摩擦係数μの推定に誤差が生じ、実際の路面摩擦係数μよりも大きく推定してしまったとしても、電動モータ３の駆動トルクを、グリップ限界トルクＴ_ＬＩＭまで上昇させる段階で、後輪１ＲＬ及び１ＲＲのスリップ傾向を検知した時点で（Ｓ１０２の判定が“Yes”）、電動モータ３の駆動トルクを、後輪１ＲＬ及び１ＲＲのスリップ傾向を抑制可能な最小モータトルクＴ_ＭＩＮまで減少させるので、後輪１ＲＬ及び１ＲＲのグリップ力を確実に回復させることができる。

一方、後輪１ＲＬ及び１ＲＲのスリップ傾向を検知することなく、電動モータ３の駆動トルクがグリップ限界トルクＴ_ＬＩＭまで上昇したら（Ｓ１１０の判定が“No”）、電動モータ３の駆動トルクを、後輪１ＲＬ及び１ＲＲのスリップ傾向を検知するまで、演算周期毎に増加量αよりも小さな増加量βずつ増加させる（Ｓ１１２、Ｓ１１６、Ｓ１０８）。
したがって、路面摩擦係数μの推定に誤差が生じ、実際の路面摩擦係数μよりも小さく推定してしまったとしても、電動モータ３の駆動トルクを、更に徐々に上昇させてゆくので、路面摩擦係数μに応じた最大限の駆動トルクを得られるため、車両の加速性能を向上させることができる。
なお、本実施形態の趣旨を逸脱しない範囲で、他の処理に代替したり、処理手順を置換したりしてもよい。

《変形例１》
本実施形態では、単に路面摩擦係数μに応じてグリップ限界トルクＴ_ＬＩＭを推定しているが、トラクションコントロールの制御介入により駆動トルクの減少を開始してからの後輪１ＲＬ及び１ＲＲの減速度を加味してグリップ限界トルクＴ_ＬＩＭを推定してもよい。

図１１は、本実施形態の変形例１を示すタイムチャートである。
ここでは、トラクションコントロールの制御介入により、駆動トルクを最小モータトルクＴ_ＭＩＮまで減少させる際に、後輪１ＲＬ及び１ＲＲの減速度を検出し、減速度が大きいほど、グリップ限界トルクＴ_ＬＩＭを大きく調整（補正）する。逆に、後輪１ＲＬ及び１ＲＲの減速度が小さいほど、グリップ限界トルクＴ_ＬＩＭを小さくする。これは、路面摩擦係数μが大きいほど、大きな減速度で後輪１ＲＬ及び１ＲＲのグリップ力が回復し、路面摩擦係数μが小さいほど、小さな減速度で後輪１ＲＬ及び１ＲＲのグリップ力が回復するからである。

このように、後輪１ＲＬ及び１ＲＲの減速度も加味してグリップ限界トルクＴ_ＬＩＭを推定することで、よりきめ細かくグリップ限界トルクＴ_ＬＩＭを調整することができる。すなわち、グリップ限界トルクＴ_ＬＩＭの推定において、過不足を抑制し、より適切なグリップ限界トルクＴ_ＬＩＭを推定することができる。

《変形例２》
本実施形態では、トラクションコントロール制御が介入する前の車両の前後加速度から路面摩擦係数μを推定しているが、例えば下記の要領で推定してもよい。
図１２は、スリップ率Ｓと路面摩擦係数μの関係を示す図である。
車輪スリップ率Ｓに対する路面摩擦係数μ（換言すれば、車輪の制駆動力）の変化特性は、高μ路では実線で示すようになり、低μ路では一点鎖線で示すようになることが知られている。何れの場合も、路面摩擦係数の最高値μｍａｘは異なるが、ほぼ同じような傾向を持った特性を呈する。上記の関係は、車輪スリップ率Ｓが図のような加速時におけるＳ≦Ｓｏの領域だけでなく、制動時におけるＳ≧−Ｓｏの領域においても、同様に成立する。

図１３は、車輪速Ｖｗと単位車輪当たりの制駆動力との関係を示す図である。
そして、車輪スリップ率Ｓに対する路面摩擦係数μの変化特性がほぼ線形とみなせる車輪スリップ率Ｓｏ以下の領域の領域においては、車輪速と単位荷重当たりの制駆動力とで表記される二次元座標上に各車輪１〜４の車輪速Ｖｗ１〜Ｖｗ４と、単位荷重当たりの制駆動力Ｆ１〜Ｆ４との組み合わせを車輪毎にプロットすると、このプロットにより発生した四点は、実線で示すように、ほぼ同じ直線上の位置に配置される。そして、この直線と二次元座標の車輪速（Ｖｗ）軸とが交差する点における車輪速値が車体速Ｖそのものであり、また、車輪速（Ｖｗ）軸に対する直線の勾配が、車輪スリップ率Ｓに対する路面摩擦係数μの立ち上がり勾配に対応した車両のドライビングスティフネスｋである。

図１４は、ドライビングスティフネスｋと最高摩擦係数μｍａｘとの関係を示す図である。
前述した図１２の実線特性及び一点鎖線特性の比較から明らかなように、ドライビングスティフネスｋと、路面摩擦係数の最高値μｍａｘとの間には、図１４に示すような関係が成立する。そして、最高摩擦係数μｍａｘが路面の絶対的な滑り難さ（本明細書では、この絶対的な滑り難さも一般的な呼称であることから、路面摩擦係数μと称する）を表すことから、図１３の車輪速（Ｖｗ）軸に対する直線の勾配（ドライビングスティフネスｋ）から、路面の絶対的な滑り難さである路面摩擦係数μを推定することができる。

したがって、線形領域にある車輪に関して、各車輪の車輪速Ｖｗ１〜Ｖｗ４及び単位荷重当たりの制駆動力Ｆ１〜Ｆ４を求めると共に、これらの車輪速Ｖｗ１〜Ｖｗ４及び単位荷重当たりの制駆動力Ｆ１〜Ｆ４の組み合わせを表す車輪毎の点を、図１３のような二次元座標上に表記し、これらの点を代表する直線を求め、上記の要領で車体速Ｖ及び路面摩擦係数μを推定してもよい。

《応用例》
本実施形態は、電動４ＷＤ車両における電動モータ３のトラクションコントロールについて説明したが、これに限定されるものではなく、内燃機関やモータを含め、他の如何なる回転駆動源を用いた車両に対しても適用することができる。すなわち、モータのみを駆動源とする電気自動車（ＥＶ）や、エンジン及びモータを駆動源とするハイブリッド自動車（ＨＥＶ）、さらにはエンジンのみを駆動源とする通常の自動車に対しても本実施形態を採用することができる。

以上より、電動モータ３が「回転駆動源」に対応し、ステップＳ１０１、Ｓ１０２の処理が「スリップ傾向検知部」に対応し、ステップＳ１０３〜Ｓ１１６の処理が「トラクションコントロール部」に対応する。また、ステップＳ１０４の処理が「摩擦係数推定部」に対応し、ステップＳ１０５の処理が「上限トルク推定部」に対応し、ステップＳ１０６の処理が「トルクダウン制御部」に対応する。また、ステップＳ１１１、Ｓ１１６の処理が「第一のトルクアップ制御部」に対応し、ステップＳ１１２、Ｓ１１６の処理が「第二のトルクアップ制御部」に対応する。また、グリップ限界トルクＴ_ＬＩＭが「上限トルク」に対応し、最小モータトルクＴ_ＭＩＮが「最小トルク」に対応する。また、演算周期毎にモータトルクＴｍを増加量αずつ増加させる割合が「第一の増加率」に対応し、演算周期毎にモータトルクＴｍを増加量βずつ増加させる割合が「第二の増加率」に対応する。

《効果》
次に、第１実施形態における主要部の効果を記す。
（１）本実施形態の車両用駆動制御装置によれば、路面摩擦係数μを推定すると共に、路面摩擦係数μに応じて、後輪１ＲＬ及び１ＲＲのスリップ傾向を抑制可能なグリップ限界トルクＴ_ＬＩＭを推定する。そして、後輪１ＲＬ及び１ＲＲのスリップ傾向を検知したときに、後輪１ＲＬ及び１ＲＲを駆動する電動モータ３の駆動トルクを、後輪１ＲＬ及び１ＲＲのスリップ傾向を抑制可能な予め設定した最小モータトルクＴ_ＭＩＮまで減少させる。そして、電動モータ３の駆動トルクを最小モータトルクＴ_ＭＩＮまで減少させた後に、電動モータ３の駆動トルクを、グリップ限界トルクＴ_ＬＩＭに到達するまで、又は後輪１ＲＬ及び１ＲＲのスリップ傾向を検知するまで、演算周期毎に増加量αずつ増加させる。また、電動モータ３の駆動トルクをグリップ限界トルクＴ_ＬＩＭまで増加させた後に、電動モータ３の駆動トルクを、後輪１ＲＬ及び１ＲＲのスリップ傾向を検知するまで、演算周期毎に増加量αよりも小さな増加量βずつ増加させる。

このように、車輪のスリップ傾向を検知したら、電動モータ３の駆動トルクを、後輪１ＲＬ及び１ＲＲのスリップ傾向を抑制可能な予め設定した最小モータトルクＴ_ＭＩＮまで減少させるので、後輪１ＲＬ及び１ＲＲのグリップ力を確実に回復させることができる。その後は、電動モータ３の駆動トルクを、グリップ限界トルクＴ_ＬＩＭに到達するまで演算周期毎に増加量αずつ増加させ、さらにその後は、演算周期毎に増加量αよりも小さな増加量βずつ増加させるので、駆動トルクが低調になることも回避し、車両の加速性能を向上させることができる。

（２）本実施形態の車両用駆動制御装置によれば、増加量αは、電動モータ３で駆動トルクを増加させることのできる最大増加量に設定される。
このように、電動モータ３の駆動トルクＴｍを、システム構成上、増加させることのできる最大増加率で増加させるので、駆動トルクを速やかに上昇させ、車両の加速性能を向上させることができる。

（３）本実施形態の車両用駆動制御装置によれば、推定した路面の摩擦係数μ、及びトラクションコントロールがモータトルクの減少を開始してからの後輪１ＲＬ及び１ＲＲの減速度に応じて、グリップ限界トルクＴ_ＬＩＭを推定する。
このように、後輪１ＲＬ及び１ＲＲの減速度も加味してグリップ限界トルクＴ_ＬＩＭを推定することで、よりきめ細かくグリップ限界トルクＴ_ＬＩＭを調整することができる。すなわち、グリップ限界トルクＴ_ＬＩＭの推定において、過不足を抑制し、より適切なグリップ限界トルクＴ_ＬＩＭを推定することができる。

（４）本実施形態の車両用駆動制御装置によれば、最小モータトルクＴ_ＭＩＮは、推定したグリップ限界トルクＴ_ＬＩＭ以下となるように予め設定される。
このように、最小モータトルクＴ_ＭＩＮを、推定したグリップ限界トルクＴ_ＬＩＭ以下となるように予め設定することで、後輪１ＲＬ及び１ＲＲのグリップ力を確実に回復させることができる。

（５）本実施形態の車両用駆動制御方法によれば、路面摩擦係数μを推定すると共に、路面摩擦係数μに応じて、後輪１ＲＬ及び１ＲＲのスリップ傾向を抑制可能なグリップ限界トルクＴ_ＬＩＭを推定する。そして、後輪１ＲＬ及び１ＲＲのスリップ傾向を検知したときに、後輪１ＲＬ及び１ＲＲを駆動する電動モータ３の駆動トルクを、後輪１ＲＬ及び１ＲＲのスリップ傾向を抑制可能な予め設定した最小モータトルクＴ_ＭＩＮまで減少させる。そして、電動モータ３の駆動トルクを最小モータトルクＴ_ＭＩＮまで減少させた後に、電動モータ３の駆動トルクを、グリップ限界トルクＴ_ＬＩＭに到達するまで、又は後輪１ＲＬ及び１ＲＲのスリップ傾向を検知するまで、演算周期毎に増加量αずつ増加させる。また、電動モータ３の駆動トルクをグリップ限界トルクＴ_ＬＩＭまで増加させた後に、電動モータ３の駆動トルクを、後輪１ＲＬ及び１ＲＲのスリップ傾向を検知するまで、演算周期毎に増加量αよりも小さな増加量βずつ増加させる。

このように、車輪のスリップ傾向を検知したら、電動モータ３の駆動トルクを、後輪１ＲＬ及び１ＲＲのスリップ傾向を抑制可能な予め設定した最小モータトルクＴ_ＭＩＮまで減少させるので、後輪１ＲＬ及び１ＲＲのグリップ力を確実に回復させることができる。その後は、電動モータ３の駆動トルクを、グリップ限界トルクＴ_ＬＩＭに到達するまで演算周期毎に増加量αずつ増加させ、さらにその後は、演算周期毎に増加量αよりも小さな増加量βずつ増加させるので、駆動トルクが低調になることも回避し、車両の加速性能を向上させることができる。

以上、本願が優先権を主張する日本国特許出願Ｐ２０１１−２５７６０８（２０１１年１１月２５日出願）の全内容はここに引用例として包含される。
ここでは、限られた数の実施形態を参照しながら説明したが、権利範囲はそれらに限定されるものではなく、上記の開示に基づく各実施形態の改変は当業者にとって自明のことである。

１ＦＬ・１ＦＲ 前輪（主駆動輪）
１ＲＬ・１ＲＲ 後輪（補助駆動輪）
２ エンジン（内燃機関）
３ 電動モータ（電動機）
４ 自動変速機
５ ディファレンシャルギヤ
６ Ｖベルト
７ ジェネレータ
８ パワーケーブル
９ インバータ
１０ 減速機１０
１１ 電磁クラッチ
１２ ディファレンシャルギヤ
１５ オルタネータ
１６ バッテリ
２０ エンジンコントローラ
２１ アクセルセンサ
２２ スロットルバルブ
２３ スロットルモータ
２４ ４ＷＤコントローラ
２５ １４Ｖバッテリ
２６ ジャンクションボックス
２４Ａ 目標モータトルク演算部
２４Ｂ モータ必要電力演算部
２４Ｃ 発電制御部
２４Ｄ モータ制御部
３５ トラクションコントロール部

Claims (5)

1. 車輪を駆動する回転駆動源と、
   前記車輪のスリップ傾向を検知するスリップ傾向検知部と、
   前記スリップ傾向検知部で前記車輪のスリップ傾向を検知したときに、前記回転駆動源の駆動トルクを抑制するトラクションコントロール部と、を備え、
   前記トラクションコントロール部は、
   路面の摩擦係数を推定する摩擦係数推定部と、
   前記摩擦係数推定部が推定した路面の摩擦係数に応じて、前記車輪のスリップ傾向を抑制可能な上限トルクを推定する上限トルク推定部と、
   前記スリップ傾向検知部で前記車輪のスリップ傾向を検知したときに、前記回転駆動源の駆動トルクを、前記車輪のスリップ傾向を抑制可能な範囲で予め設定した最小トルクまで減少させるトルクダウン制御部と、
   前記トルクダウン制御部で前記回転駆動源の駆動トルクを前記最小トルクまで減少させた後に、前記回転駆動源の駆動トルクを、前記上限トルク推定部で推定した前記上限トルクに到達するまで、又は前記スリップ傾向検知部で前記車輪のスリップ傾向を検知するまで、予め設定した第一の増加率で増加させる第一のトルクアップ制御部と、
   前記第一のトルクアップ制御部で前記回転駆動源の駆動トルクを前記上限トルクまで増加させた後に、前記回転駆動源の駆動トルクを、前記スリップ傾向検知部で前記車輪のスリップ傾向を検知するまで、前記第一の増加率よりも小さな範囲で予め設定した第二の増加率で増加させる第二のトルクアップ制御部と、を備えることを特徴とする車両用駆動制御装置。
2. 前記第一の増加率は、
   前記回転駆動源で駆動トルクを増加させることのできる最大増加率に設定されることを特徴とする請求項１に記載の車両用駆動制御装置。
3. 前記上限トルク推定部は、
   前記摩擦係数推定部が推定した路面の摩擦係数、及び前記トルクダウン制御部で前記駆動トルクの減少を開始してからの前記車輪の減速度に応じて、前記上限トルクを推定することを特徴とする請求項１に記載の車両用駆動制御装置。
4. 前記最小トルクは、
   前記上限トルク推定部で推定した前記上限トルク以下となるように予め設定されることを特徴とする請求項１に記載の車両用駆動制御装置。
5. 路面摩擦係数を推定し、
   前記路面摩擦係数に応じて、車輪のスリップ傾向を抑制可能な上限トルクを推定し、
   前記車輪のスリップ傾向を検知したら、前記車輪を駆動する回転駆動源の駆動トルクを、前記車輪のスリップ傾向を抑制可能な範囲で予め設定した最小トルクまで減少させ、
   前記回転駆動源の駆動トルクが前記最小トルクまで減少したら、前記回転駆動源の駆動トルクを、前記上限トルクに到達するまで、又は前記車輪のスリップ傾向を検知するまで、予め設定した第一の増加率で増加させ、
   前記回転駆動源の駆動トルクが前記上限トルクまで増加したら、前記回転駆動源の駆動トルクを、前記車輪のスリップ傾向を検知するまで、前記第一の増加率よりも小さい範囲で予め設定した第二の増加率で増加させることを特徴とする車両用駆動制御方法。
   

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