JP6169256B2 - 車両のトラクション制御装置 - Google Patents
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Description
バッテリから電力の供給を受けて車両の駆動輪に対し動力を出力する電動モータと、
前記車両の被駆動輪の車輪速を検出する車輪速センサと、
前記車両の目標駆動トルクと前記車輪速センサにより検出された前記被駆動輪の車輪速と、ドライバのアクセル操作量に対応したアクセル操作量信号とから前記駆動輪が接している路面の路面状態を判定して前記車両の目標制限速度を生成する目標制限速度生成手段とを備え、
前記目標制限速度生成手段により生成された前記目標制限速度を、前記車輪速センサが前記被駆動輪の車輪速を検出できない速度領域において、前記路面の滑りやすさに応じて分類される制御モードに対応して段階的に切り替えるようにした車両のトラクション制御装置であって、
前記目標制限速度生成手段は、
前記アクセル操作量信号が所定の閾値を越えている時間であるアクセルオン時間に対応して、アクセルオン直後の前記電動モータのトルクの低下を抑制し得る値としてあらかじめ設定された前記被駆動輪の第1の仮想車速を少なくとも前記アクセルオン時間の開始から所定時間継続して出力し、前記出力された前記被駆動輪の第1の仮想車速に基づいて、前記制御モードを切り替える制御モード切替手段と、
前記制御モード切替手段により切り替えられた制御モードに対応してあらかじめ設定された仮想加速度と前記アクセルオン時間とに基づいて、少なくとも前記車輪速センサが前記被駆動輪の車輪速を検出できない速度領域が終了するまで、前記被駆動輪の第2の仮想車速を算出して出力する仮想車速演算手段と、
前記判定した路面状態に基づいて、前記出力された第1の仮想車速と前記出力された第2の仮想車速とのうちの絶対値の大きい一方を選択して他方から切り替える仮想車速選択手段とを備え、
前記仮想車速選択手段により前記第1の仮想車速と前記第2の仮想車速とのうちの一方を選択して他方から切り替える際に、前記電動モータの回転数を前記車両の走行が安定する閾値まで減速させ、前記電動モータの回転数が前記閾値を下回ったときに前記電動モータの前記減速を停止して前記切り替えられた仮想車速に基づいて前記車両のトラクションを制御するように構成された、
ことを特徴とする。
図1は、この発明の実施の形態1による車両のトラクション制御装置を搭載した電気自動車を示す構成図である。図1に於いて、電気自動車1は、被駆動輪である左前輪2FL及び右前輪2FR、駆動輪である左後輪2RL及び右後輪2RR、左後輪2RLと右後輪2RRを駆動する駆動トルクを出力する電動モータ3、左前輪2FLと右前輪2FRを制動する油圧ブレーキ7FL、7FR、及び電動モータ3に電力を供給するインバータ4、及び電動モータ3及びインバータ4の運転を総合的に制御することにより、左駆動輪2RL及び右駆動輪2RRの駆動トルクを制御する電子制御装置5を備えている。尚、電気自動車1は、図1に示すような後輪側に駆動トルクを出力する後輪駆動車(FR車)だけではなく、前輪側に駆動トルクを出力する前輪駆動車(FF車)であってもよい。
Sr=(Vw−V)÷Vw ・・・・・・式(1)
Sr:スリップ率、Vw:駆動輪の回転数、V:被駆動輪の回転数
第1の例として、駆動輪の回転数Vwが6000[rpm]、被駆動輪の回転数Vが4000[rpm]とした場合、スリップ率Srは「0.33」となる。又、第2の例として、駆動輪の回転数Vwが7000[rpm]、被駆動輪の回転数Vが第1の例と同様の4000[rpm]とした場合、スリップ率Srは「0.43」となり、この第2の例で求めた場合の方が第1の例の場合よりもスリップしている状態であると言える。
V0=V4+V4×Sr0÷(1−Sr0) ・・・・・式(2)
V0:目標制限速度、V4:最終車速、Sr0:目標スリップ率
制御モード「0」又は「1」でのVel>制御モード「2」でのVel>制御モード「3」でのVel>制御モード「4」でのVel
に設定されている。このように設定することで、滑りやすい路面ほど、車輪速の出力が低い速度領域での速度上昇が抑えられることがわかる。一般に、車輪速とタイヤの回転数との相対速度差が大きくなるほど、路面とタイヤ間の摩擦係数が低下することが知られており、路面状態が滑りやすい場合には速度上昇を抑制することで、路面、タイヤ間の摩擦係数の過剰な低下を防止することできる。
仮想車速マップ17は、アクセルON直後にトラクション制御でトルクが落ちることを防ぐため、高い車速を出力する。具体的には時間演算手段15からのアクセルON時間を用いて、アクセルON時間に対応する出力としてあらかじめ設定しておいた数値列から第1の仮想車速Vv1を出力する。図7Aに於いて、時刻t1にアクセルONされ、時刻t0−t2の期間では仮想車速MAPより計算される第1の仮想車速Vv1がアクセルON前とアクセルONしてから所定時間出力される。時刻t2は、アクセルONしてから所定時間経過して、第1の仮想車速Vv1が「0」となる瞬間である。 時刻t2-t3の期間は第1の仮想車速Vv1が「0」の期間である。
仮想車速演算手段18は、制御モード切替手段16からの制御モードMに対応した仮想加速度の数値列を設定した仮想加速度マップから、現在の制御モードMに対応した図7Bに示す仮想加速度Velを得て、下記の式(3)を用いて第2の仮想車速Vv2を算出する。図7Bは、この発明の実施の形態1による車両のトラクション制御装置に於ける、制御モードに対する仮想加速度を示す説明図であって、制御モードが「0」、「1」から「2」、「3」、「4」となるに従って仮想加速度Velを低下させている。
Vv2=Vel×アクセルON時間 ・・・式(3)
Vv2:第2の仮想車速、Vel:仮想加速度
仮想車速選択手段19は、前述の第1の仮想車速Vv1、第2の仮想車速Vv2を逐次比較し、それらのうちの絶対値の大きい方を最終仮想車速Vv3として用いる。つまり、
Vv3=MAX(Vv1、Vv2)
Vv3:最終仮想車速、Vv1:第1の仮想車速、Vv2:第2の仮想車速
仮想車速選択手段19は、前述の図7により説明したように、第1の仮想車速Vv1、第2の仮想車速Vv2を逐次比較し、それらのうちの絶対値の大きい方を最終仮想車速Vv3として用いる。図8に於いて、時刻t0−t2の期間では、第1の仮想車速Vv1が第2の仮想車速Vv2よりも大きい状態にあり、第1の仮想車速Vv1が最終仮想車速Vv3に選択される。時刻t2以降では、第2の仮想車速Vv2が第1の仮想車速Vv1よりも大きい状態となり、第2の仮想車速Vv2が最終仮想車速Vv3に選択される。
図8に於いて、鎖線は実際の被駆動輪の回転数、実線はエンコーダ式の車輪速センサ6FL、6FRが実際に出力する回転数である。時刻t0−t1の期間は、アクセルON前の状態であり、前述の2つの回転数はともに「0」である。次に、時刻t1は、アクセルONの瞬間である。時刻t1―t4の期間では、アクセルON時間が増加するにつれ、実際の被駆動輪の回転数が大きくなる。しかし、実際の車輪速センサが出力する回転数は「0」である。時刻t4は、実際の車輪速センサが出力する回転数は「0」より大きくなる瞬間である。時刻t4以降では、アクセルON時間が増加するにつれ、実際の車輪速センサが出力する回転数は大きくなる。
最終車速選択手段20は、被駆動輪の回転数が「0」のときに最終車速V4として最終仮想車速Vv3を用い、被駆動輪の回転数が「0」より大きいときに最終車速V4として実際の回転数に基づいた車輪速を用いる。時刻t0−t4の期間は、実際の車輪速センサが出力する回転数が「0」である期間であり、最終車速V4として最終仮想車速Vv3を用いる。時刻t4以降は、実際の車輪速センサが出力する回転数が「0」より大きい期間であり、最終車速V4として実際の車輪速センサが出力する回転数を用いる。
図12は、この発明の実施の形態2による車両のトラクション制御装置の動作を説明する説明図であって、SOCが閾値より高い条件で電動モータを三相短絡して駆動輪の回転数を減速する場合の、トルク、SOC、駆動輪の回転数、被駆動輪の回転数、制御モード、減速制御フラグ、のそれぞれの時間的推移を示している。以下の説明では、実施の形態1との相違点を主体に説明する。図12に於いて、時刻t0−t4の期間は、仮想車速MAPにより計算される第1の仮想車速がアクセルONしてから所定時間出力されている期間である。時刻t0−t1の期間は、アクセルONの前の状態であり、駆動輪、被駆動輪の実際の回転数がともに「0」の期間である。時刻t1は、アクセルONした瞬間である。
(1) バッテリから電力の供給を受けて車両の駆動輪に対し動力を出力する電動モータと、
前記車両の被駆動輪の車輪速を検出する車輪速センサと、
前記車両の目標駆動トルクと前記車輪速センサにより検出された前記被駆動輪の車輪速と、ドライバのアクセル操作量に対応したアクセル操作量信号とから前記駆動輪が接している路面の路面状態を判定して前記車両の目標制限速度を生成する目標制限速度生成手段とを備え、
前記目標制限速度生成手段により生成された前記目標制限速度を、前記車輪速センサが前記被駆動輪の車輪速を検出できない速度領域において、前記路面の滑りやすさに応じて分類される制御モードに対応して段階的に切り替えるようにした車両のトラクション制御装置であって、
前記目標制限速度生成手段は、
前記アクセル操作量信号が所定の閾値を越えている時間であるアクセルオン時間に対応して、アクセルオン直後の前記電動モータのトルクの低下を抑制し得る値としてあらかじめ設定された前記被駆動輪の第1の仮想車速を少なくとも前記アクセルオン時間の開始から所定時間継続して出力し、前記出力された前記被駆動輪の第1の仮想車速に基づいて、前記制御モードを切り替える制御モード切替手段と、
前記制御モード切替手段により切り替えられた制御モードに対応してあらかじめ設定された仮想加速度と前記アクセルオン時間とに基づいて、少なくとも前記車輪速センサが前記被駆動輪の車輪速を検出できない速度領域が終了するまで、前記被駆動輪の第2の仮想車速を算出して出力する仮想車速演算手段と、
前記判定した路面状態に基づいて、前記出力された第1の仮想車速と前記出力された第2の仮想車速とのうちの絶対値の大きい一方を選択して他方から切り替える仮想車速選択手段とを備え、
前記仮想車速選択手段により前記第1の仮想車速と前記第2の仮想車速とのうちの一方を選択して他方から切り替える際に、前記電動モータの回転数を前記車両の走行が安定する閾値まで減速させ、前記電動モータの回転数が前記閾値を下回ったときに前記電動モータの前記減速を停止して前記切り替えられた仮想車速に基づいて前記車両のトラクションを制御するように構成された、
ことを特徴とする車両のトラクション制御装置。
この構成により、スリップ率の大きい路面であっても車両を常に安定して走行させることができる。
ことを特徴とする上記(1)に記載の車両のトラクション制御装置。
この構成により、電池状態に応じて、充電不足、過充電を抑制した減速制御が可能となる。
ことを特徴とする上記(2)に記載の車両のトラクション制御装置。
この構成により、回生によりバッテリの充電不足を補うことができる。
前記選択された減速手段は、前記三相交流電動機の電機子巻線を三相短絡することにより前記減速を行わせる減速手段である、
ことを特徴とする上記(2)に記載の車両のトラクション制御装置。
この構成により、電力消費をすることなしに減速制御を行い、バッテリの過充電を防止することができる。
前記電動モータの回転数を前記車両の走行が安定する閾値まで減速させるときに、前記制動手段により前記被駆動輪に制動力を加え、
前記前記電動モータの回転数が前記閾値を下回ったときに、前記制動手段による前記制動力を解除する、
ことを特徴とする上記(1)から(4)のうちの何れか一つに記載の車両のトラクション制御装置。
この構成により、低い路面摩擦係数の登坂路での車両のずり落ちを抑制し、運転者の意図に合わせて車両を走行させることができる。
2RL 左後輪、2RR 右後輪、3 電動モータ、
4 インバータ、5 電子制御装置、6FL 左前輪の車輪速センサ、
6FR 右前輪の車輪速センサ、6RL 左後輪の車輪速センサ、
6RR 右後輪の車輪速センサ、7FL、7FR 被駆動輪ブレーキ、
8 目標制限速度生成手段、9 トラクション制御手段、
10 トルク制限手段、11 目標電流演算手段、
12 目標電流制御手段、13 減速制御判定手段、
14 減速制御手段、15 時間演算手段、17 仮想車速マップ、
18 仮想車速演算手段、19 仮想車速選択手段、
20 最終車速選択手段、21 目標制限速度演算手段、
100 減速制御部。
Claims (5)
- バッテリから電力の供給を受けて車両の駆動輪に対し動力を出力する電動モータと、
前記車両の被駆動輪の車輪速を検出する車輪速センサと、
前記車両の目標駆動トルクと前記車輪速センサにより検出された前記被駆動輪の車輪速と、ドライバのアクセル操作量に対応したアクセル操作量信号とから前記駆動輪が接している路面の路面状態を判定して前記車両の目標制限速度を生成する目標制限速度生成手段とを備え、
前記目標制限速度生成手段により生成された前記目標制限速度を、前記車輪速センサが前記被駆動輪の車輪速を検出できない速度領域において、前記路面の滑りやすさに応じて分類される制御モードに対応して段階的に切り替えるようにした車両のトラクション制御装置であって、
前記目標制限速度生成手段は、
前記アクセル操作量信号が所定の閾値を越えている時間であるアクセルオン時間に対応して、アクセルオン直後の前記電動モータのトルクの低下を抑制し得る値としてあらかじめ設定された前記被駆動輪の第1の仮想車速を少なくとも前記アクセルオン時間の開始から所定時間継続して出力し、前記出力された前記被駆動輪の第1の仮想車速に基づいて、前記制御モードを切り替える制御モード切替手段と、
前記制御モード切替手段により切り替えられた制御モードに対応してあらかじめ設定された仮想加速度と前記アクセルオン時間とに基づいて、少なくとも前記車輪速センサが前記被駆動輪の車輪速を検出できない速度領域が終了するまで、前記被駆動輪の第2の仮想車速を算出して出力する仮想車速演算手段と、
前記判定した路面状態に基づいて、前記出力された第1の仮想車速と前記出力された第2の仮想車速とのうちの絶対値の大きい一方を選択して他方から切り替える仮想車速選択手段とを備え、
前記仮想車速選択手段により前記第1の仮想車速と前記第2の仮想車速とのうちの一方を選択して他方から切り替える際に、前記電動モータの回転数を前記車両の走行が安定する閾値まで減速させ、前記電動モータの回転数が前記閾値を下回ったときに前記電動モータの前記減速を停止して前記切り替えられた仮想車速に基づいて前記車両のトラクションを制御するように構成された、
ことを特徴とする車両のトラクション制御装置。 - 前記バッテリの状態に基づいて、前記電動モータを前記閾値まで減速させる減速手段を選択する、
ことを特徴とする請求項1に記載の車両のトラクション制御装置。 - 前記選択された減速手段は、前記電動モータに回生トルクを出力させることにより前記減速を行わせる減速手段である、
ことを特徴とする請求項2に記載の車両のトラクション制御装置。 - 前記電動モータは三相交流電動機により構成され、
前記選択された減速手段は、前記三相交流電動機の電機子巻線を三相短絡することにより前記減速を行わせる減速手段である、
ことを特徴とする請求項2に記載の車両のトラクション制御装置。 - 前記被駆動輪を制動する制動手段を備え、
前記電動モータの回転数を前記車両の走行が安定する閾値まで減速させるときに、前記制動手段により前記被駆動輪に制動力を加え、
前記電動モータの回転数が前記閾値を下回ったときに、前記制動手段による前記制動力を解除する、
ことを特徴とする請求項1から4のうちの何れか一項に記載の車両のトラクション制御装置。
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