JP6711485B2 - トラクション制御装置及びトラクション制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、トラクション制御装置及びトラクション制御方法に関する。

従来、駆動輪を回転させる車両において駆動輪の滑りを抑制するトラクション制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

従来のトラクション制御装置９００は、図７に示すように、駆動輪９２０において計測された車速Ｖａと従動輪９２２において計測された車速Ｖｂとを比較することにより駆動輪９２０の滑りの状態を検出する滑り検出部９４０と、滑り検出部９４０によって検出された滑りの状態に基づいてエンジン９１０の出力を制御するエンジン出力制御部９５０とを備える。なお、従動輪９２２において計測された車速Ｖａは、従動輪９２２に設けられた車速センサ９３４によって計測されたものであり、駆動輪９２０において計測された車速Ｖｂは、駆動輪９２０に設けられた車速センサ９３６によって計測されたものである。

従来のトラクション制御装置９００によれば、駆動輪９２０において計測された車速Ｖａと従動輪９２２において計測された車速Ｖｂとを比較することにより駆動輪９２０の滑りの状態を検出する滑り検出部９４０を備えるため、滑り検出部９４０によって検出された滑りの状態に基づいてエンジン出力制御部９５０がエンジン９１０の出力を制御することができ、その結果、駆動輪９２０の滑りを抑制することができる。

特開平４−７２４４５号公報

ところで、近年、駆動輪をモータで回転させる車両であって、構成が比較的簡単な車両（例えば、クラッチレスである電動二輪車等）が普及してきており、このような車両の技術の分野においても、トラクション制御を簡便な構成で実現可能なトラクション制御装置が求められている。

そこで、本発明は、上記した状況に鑑みてなされたものであり、駆動輪をモータで回転させる車両のトラクション制御を簡便な構成で実現可能なトラクション制御装置及びトラクション制御方法を提供することを目的とする。

［１］本発明のトラクション制御装置は、駆動輪をモータで回転させる車両において前記駆動輪の滑りを抑制するトラクション制御装置であって、前記モータにおけるロータの回転位置に基づいて前記モータの実角加速度を算出する機能を有する実角加速度算出部と、前記モータの出力トルク値を含む情報に基づいて前記モータの推定角加速度を算出する機能を有する推定角加速度算出部と、前記実角加速度算出部によって算出された前記実角加速度の単位時間当たりの変化量と前記推定角加速度算出部によって算出された前記推定角加速度の単位時間当たりの変化量とを比較することにより前記駆動輪の滑りの状態を検出する滑り検出部と、前記滑り検出部によって検出された前記駆動輪の滑りの状態に基づいて前記モータの出力トルク値を制御する出力トルク値制御部とを備えることを特徴とする。

［２］本発明のトラクション制御装置においては、前記推定角加速度算出部において、前記情報は、転がり抵抗値、勾配抵抗値及び空気抵抗値のうちの少なくとも一つをさらに含むことが好ましい。

［３］本発明のトラクション制御装置においては、前記モータは、ベクトル制御を使用した三相モータであり、前記出力トルク値は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の相電流値、前記モータに印加される電源電圧値及び前記モータにおけるロータの回転位置に基づいて算出されることが好ましい。

［４］本発明のトラクション制御装置においては、前記転がり抵抗値及び前記勾配抵抗値のうちの少なくとも一つは、前記滑り検出部によって検出された前記滑りの状態に応じて更新されることが好ましい。

［５］本発明のトラクション制御装置においては、前記出力トルク値制御部は、前記滑り検出部によって前記駆動輪の滑りを検出した場合において、前記駆動輪が滑っている状態の前記出力トルク値及び前記駆動輪が滑っている状態の前記実角加速度から算出された推定動摩擦係数と前記駆動輪が滑っていない状態の前記推定角加速度とに基づいて引き下げトルク値を算出し、前記出力トルク値を前記引き下げトルク値まで引き下げることが好ましい。

［６］本発明のトラクション制御装置においては、前記出力トルク値制御部は、前記推定動摩擦係数から算出された推定静止摩擦係数と前記駆動輪が滑っていない状態の前記推定角加速度とに基づいて引き上げトルク値を算出し、前記出力トルク値を前記引下げトルク地から前記引き上げトルク値まで引き上げることが好ましい。

［７］本発明のトラクション制御装置においては、前記出力トルク値制御部は、前記駆動輪が滑っていない状態の前記推定角加速度と前記駆動輪が滑っている状態の前記推定角加速度との差分に基づいて算出された「単位時間当たりの前記出力トルク値の変化量」で前記出力トルク値を前記引き下げトルク値から前記引き上げトルク値まで徐々に引き上げることが好ましい。

［８］本発明のトラクション制御装置においては、前記滑っていない状態の前記推定角加速度は、前記滑り検出部によって前記駆動輪の滑りを検出したときより所定時間前の推定角加速度であることが好ましい。

［９］本発明のトラクション制御方法は、駆動輪をモータで回転させる車両において前記駆動輪の滑りを抑制するトラクション制御方法であって、前記モータにおけるロータの回転位置に基づいて前記モータの実角加速度を算出する実角加速度算出ステップと、前記モータの出力トルク値を含む情報に基づいて前記モータの推定角加速度を算出する推定角加速度算出ステップと、前記実角加速度算出ステップにおいて算出された前記実角加速度の単位時間当たりの変化量と前記推定角加速度算出ステップにおいて算出された前記推定角加速度の単位時間当たりの変化量とを比較することにより前記駆動輪の滑りの状態を検出する滑り検出ステップと、前記滑り検出ステップにおいて検出された前記駆動輪の滑りの状態に基づいて前記モータの出力トルク値を制御する出力トルク値制御ステップとを含むことを特徴とする。

［１０］本発明のトラクション制御方法においては、前記出力トルク値制御ステップは、前記駆動輪が滑っている状態の前記出力トルク値及び前記駆動輪が滑っている状態の前記実角加速度から推定動摩擦係数を算出し、当該推定動摩擦係数と前記駆動輪が滑っていない状態の前記推定角加速度とに基づいて引き下げトルク値を算出し、前記出力トルク値を前記引き下げトルク値まで引き下げる出力トルク値引き下げステップと、前記推定動摩擦係数から算出された推定静止摩擦係数と前記駆動輪が滑っていない状態の前記推定角加速度とに基づいて引き上げトルク値を算出し、前記出力トルク値を前記引き上げトルク値まで引き上げる出力トルク値引き下げステップとをこの順序で含むことが好ましい。

本発明のトラクション制御装置によれば、モータにおけるロータの回転位置に基づいてモータの実角加速度を算出する実角加速度算出部と、モータの出力トルク値を含む情報に基づいてモータの推定角加速度を算出する推定角加速度算出部と、実角加速度算出部によって算出された実角加速度の単位時間当たりの変化量と推定角加速度算出部によって算出された推定角加速度の単位時間当たりの変化量とを比較することにより駆動輪の滑りの状態を検出する滑り検出部とを備えるため、車両の駆動輪及び従動輪のどちらにも車速センサを設ける必要がなく、車両のトラクション制御を簡便な構成で実現することができる。

ところで、従来のトラクション制御装置９００のように、駆動輪において計測された車速と従動輪において計測された車速とを比較することにより駆動輪の滑りの状態を検出する場合には、駆動輪に滑りが発生した場合でも、滑りの影響が車速差に反映されるまでに時間がかかり、滑りに対する追従精度が高いトラクション制御をすることが難しい場合がある。これに対して、本発明のトラクション制御装置によれば、モータにおけるロータの回転位置に基づいて算出された実角加速度の単位時間当たりの変化量とモータが発生するトルクを含む情報に基づいて算出された推定角加速度の単位時間当たりの変化量とを比較することにより駆動輪の滑りの状態を検出する滑り検出部を備えるため、駆動輪に滑りが発生してから滑りの影響がモータの実角加速度に反映されるまでの時間が短く、滑りに対する追従精度が高いトラクション制御をすることができる。

また、本発明のトラクション制御装置及びトラクション制御方法によれば、モータにおけるロータの回転位置に基づいて算出された実角加速度の単位時間当たりの変化量とモータが発生するトルクを含む情報に基づいて算出された推定角加速度の単位時間当たりの変化量とを比較することにより駆動輪の滑りの状態を検出する滑り検出部を備えるため、滑りが車速に反映されていない段階（場合によっては滑りがまだ発生していない段階）でも駆動輪の滑り（又は滑りの予兆）を検出することができ、その結果、滑りの影響が小さい段階で駆動輪の滑りを低減するトラクション制御や、まだ滑りが発生していない段階で駆動輪の滑りを防ぐことが可能なトラクション制御をすることができる。

また、本発明のトラクション制御装置及びトラクション制御方法によれば、モータの出力トルク値を含む情報に基づいてモータの推定角加速度を算出する機能を有する推定角加速度算出部を備えるため、刻々変化する路面や車両の状態を推定角加速度に反映することができ、滑りに対する追従精度がより一層高いトラクション制御をすることができる。

実施形態における車両１を説明するために示す概念図である。 実施形態における車両１を説明するために示すブロック図である。 実施形態に係るトラクション制御装置１００を説明するために示すブロック図である。 出力トルク値制御部１５０により出力トルク値を回復させる様子を説明するために示すグラフである。 実施形態に係るトラクション制御方法を説明するために示すフローチャートである。 実施形態におけるトラクション制御装置１００の効果を説明するために示すグラフである。図６（ａ）は、想定速度及び実速度の時間変化を示し、図６（ｂ）は、想定加速度及び実加速度の時間変化を示し、図６（ｃ）は想定加速度の単位時間当たりの変化量及び実加速度の単位時間当たりの変化量の時間変化を示す。なお、想定速度、想定加速度及び想定加速度の単位時間当たりの変化量は、予め想定された通常走行のパターンに沿ってトラクション制御を行わずに走行したときの速度、加速度及び加速度の単位時間当たりの変化量である。また、実速度、実加速度及び実加速度の単位時間当たりの変化量は、予め想定された「滑りが発生する」走行のパターンに沿ってトラクション制御を行わずに走行したときの速度、加速度及び加速度の単位時間当たりの変化量である。ちなみに、想定速度、想定加速度及び想定加速度の単位時間当たりの変化量は、本明細書中の推定速度、推定加速度、推定加速度の単位時間当たりの変化量に対応するものであり、実速度、実加速度及び実加速度の単位時間当たりの変化量は、本明細書中の実速度、実加速度、実加速度の単位時間当たりの変化量に対応するものである。 従来のトラクション制御装置９００を説明するために示す図である。なお、図７中、符号９３２はスロットルセンサを示す。

以下、本発明のトラクション制御装置及びトラクション制御方法について、図に示す実施の形態に基づいて説明する。なお、各図面は模式図であり、必ずしも実際の寸法を厳密に反映したものではない。

［実施形態］
１．実施形態における車両１の構成
まず、実施形態における車両１について説明する。
実施形態における車両１は、クラッチレスの電動二輪車である。実施形態における車両１は、図１及び図２に示すように、駆動力源であるモータ１０と、駆動輪２０と、従動輪２２と、各種情報を取得する情報取得部３０と、モータ１０を制御するモータ制御部４０、情報保管部５０及びトラクション制御装置１００を有するエンジンコントロールユニット６０と、モータ１０を駆動させる電源装置７０とを備える。

モータ１０は、ロータ(図示せず。)を回転させることにより、ロータに連結された駆動輪２０を回転させる。モータ１０は、図３に示すように、ロータの回転位置（具体的には、ロータに対するＵ相、Ｖ相及びＷ相の位置ω）を検出する位置センサ１２、電源装置７０から供給される電源電圧値Ｖを検出する電圧センサ１４、及び、モータ１０におけるＵ相、Ｖ相及びＷ相の相電流値ｉ（具体的には、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の各相電流値ｉ_Ｕ、ｉ_Ｖ、ｉ_Ｗ）を検出する電流センサ１６を有する。モータ１０は、各センサによって検出された、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の相電流値ｉ、モータ１０の電源電圧値Ｖ及びモータ１０におけるロータの回転位置の情報をトラクション制御装置１００に送信する。モータ１０としては、三相モータ（例えば、三相交流ブラシレスモータ）を用いることができる。

駆動輪２０は、図１及び図２に示すように、モータ１０のロータに連結され、ロータの回転に合わせて回転する。従動輪２２は、駆動輪２０の回転に合わせて回転する。

情報取得部３０は、車両１及び路面についての情報を取得(検出)する。情報取得部３０は、運転者によるスロットル開度Ｓを取得(検出)するスロットルセンサ３２、路面の勾配θを取得(検出)する勾配センサ３４、車重Ｍを取得(検出)する車重センサ３６を有する。情報取得部３０は、スロットル開度Ｓ、路面の勾配θ、車重Ｍ及び各慣性モーメントの値をトラクション制御装置１００へ送信する。なお、駆動輪２０及び従動輪２２には車速センサは設けられていない。

モータ制御部４０は、後述するトラクション制御装置１００から送信される制限トルク値τ_ｄとに基づいて電源装置７０（インバータ７４）からモータ１０へ供給される電源電圧を制御することによりモータ１０を制御する。

情報保管部５０は、図１〜図３に示すように、車両に対応した慣性モーメント（モータの慣性モーメント及びタイヤ/ホイールの慣性モーメント）の値を保管するとともに、実速度ｖ１、実角加速度ａ１、実角加速度の単位時間当たりの変化量ｓａ１、推定速度ｖ２、推定角加速度ａ２、推定角加速度の単位時間当たりの変化量ｓａ２、出力トルク値τ及び推定動摩擦係数μの情報を単位時間ごとに保管する。情報保管部５０は、図３に示すように、慣性モーメントの値を推定角加速度算出部１３０へ、推定動摩擦係数μを転がり抵抗算出部１２３へ、滑りを検知する所定時間前の出力トルク値τ’等（出力トルク値τ’、実角加速度ａ１、実角加速度の単位時間当たりの変化量ｓａ１、推定速度ｖ２、推定角加速度ａ２及び推定角加速度の単位時間当たりの変化量ｓａ２）を出力トルク値制御部１５０へそれぞれ送信する。

実施形態に係るトラクション制御装置１００については後述する。

電源装置７０は、バッテリ７２及びインバータ７４を有する。バッテリ７２は、直流の電圧を供給する。インバータ７４は、バッテリ７２からの直流電流を交流電流に変換するとともに、モータ制御部４０からの指令に応じた電圧（電源電圧）をモータ１０へ印加する。

２．実施形態に係るトラクション制御装置１００の構成
実施形態に係るトラクション制御装置１００は、図３に示すように、実角加速度算出部１１０と、トルク・抵抗算出部１２０と、推定角加速度算出部１３０と、滑り検出部１４０と、出力トルク値制御部１５０とを備える。

実角加速度算出部１１０は、モータ１０におけるロータの回転位置に基づいてモータ１０の（ひいては、駆動輪２０の）実速度ｖ１、実角加速度ａ１、及び、実角加速度の単位時間当たりの変化量ｓａ１を算出する機能を有する。実角加速度算出部１１０は、実速度ｖ１をトルク・抵抗算出部１２０の空気抵抗算出部１２２へ、実角加速度ａ１及び実角加速度の単位時間当たりの変化量ｓａ１を滑り検出部１４０へそれぞれ送信する。

トルク・抵抗算出部１２０は、出力トルク値算出部１２１と、空気抵抗算出部１２２と、転がり抵抗算出部１２３と、勾配抵抗算出部１２４とを有する。

出力トルク値算出部１２１は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の相電流値ｉ、モータ１０に供給される電源電圧値Ｖ及びモータ１０におけるロータの回転位置（ロータに対するＵ相、Ｖ相及びＷ相の位置ω）に基づいて出力トルク値τを算出し、算出した出力トルク値τを推定角加速度算出部１３０及び情報保管部５０へ送信する。

空気抵抗算出部１２２は、実角加速度算出部１１０で算出された実速度ｖ１に基づいて空気抵抗値Ｒａを算出し、算出した空気抵抗値Ｒａを推定角加速度算出部１３０へ送信する。

転がり抵抗算出部１２３は、勾配センサ３４で検出される勾配θと、車重センサ３６で検出される車重Ｍと、情報保管部５０から送信される推定動摩擦係数μとに基づいて転がり抵抗値Ｒｒを算出し、算出した転がり抵抗値Ｒｒを推定角加速度算出部１３０に送信する。

勾配抵抗算出部１２４は、勾配センサ３４で検出される勾配θと、車重センサ３６で検出される車重Ｍとに基づいて勾配抵抗値Ｒｅを算出し、算出した勾配抵抗値Ｒｅを推定角加速度算出部１３０に送信する。

推定角加速度算出部１３０は、トルク・抵抗算出部１２０から送信された、モータ１０の出力トルク値τ、転がり抵抗値Ｒｒ、勾配抵抗値Ｒｅ及び空気抵抗値Ｒａを含む情報と、情報取得部３０から送信される各慣性モーメントの値とに基づいてモータの（ひいては、駆動輪２０の）の推定速度ｖ２、推定角加速度ａ２、及び、推定角加速度の単位時間当たりの変化量ｓａ２を算出する機能を有する。推定角加速度算出部１３０は、推定速度ｖ２及び推定角加速度ａ２及び推定角加速度の単位時間当たりの変化量ｓａ２を滑り検出部１４０へそれぞれ送信する。

推定角加速度算出部１３０は、モータ１０の推定速度ｖ２、推定角加速度ａ２、及び、推定角加速度の単位時間当たりの変化量ｓａ２を次のように算出する。
まず、トルク・抵抗算出部１２０から送信された「モータ１０の出力トルク値τ、転がり抵抗値Ｒｒ、勾配抵抗値Ｒｅ及び空気抵抗値Ｒａを含む情報」と、加速抵抗値Ｒｃとに基づいて運動方程式（下記（１）式）を導き出す。

（モータ１０の出力トルク値τ）＝Ｒｃ＋Ｒｒ＋Ｒｅ＋Ｒａ ・・・（１）
但し、
Ｒｃ＝（Ｊ_ｍｓω_ｍ＋Ｊ_１ｓω_１＋Ｍｓω_ｖ）
Ｒｒ＝μＭｇ・ｃｏｓθ
Ｒｅ＝Ｍｇ・ｓｉｎθ
Ｒａ＝λω_ｖ ^２
（Ｊ_ｍ：モータの慣性モーメント、Ｊ_１：タイヤ/ホイールの慣性モーメント、ｓω_ｍ：モータにおける単位時間当たりの角速度の変化量（角速度の時間微分）、ｓω_１：タイヤ・ホイールにおける単位時間当たりの角速度の変化量（角速度の時間微分）、Ｍ：車両の質量、Ｍｓω_ｖ：車体加速抵抗、μ：（推定）動摩擦係数、ｇ：重力加速度、λ：空気抵抗係数）

ここで、実施形態における車両１はクラッチレスの電動二輪車であることから、上記（１）式に、ω_１≒ｋω_ｍ、ωｖ≒Ｌω_１を代入し、ｓω_ｍの式を導くと、下記の式（２）となる。このｓω_ｍを推定角加速度ａ２とする。

（但し、ｋ：モータ軸変速定数、Ｌ：車速変換係数）

そして、単位時間前の推定角加速度ａ２との差分を算出し推定角加速度の単位時間当たりの変化量ｓａ２を算出する。また、推定角加速度ａ２と単位時間との積から推定速度ｖ２を算出する。

滑り検出部１４０は、実角加速度算出部１１０によって算出された実角加速度の単位時間当たりの変化量ｓａ１と推定角加速度算出部１３０によって算出された推定角加速度の単位時間当たりの変化量ｓａ２とを比較することにより駆動輪２０の滑りの状態を検出する（後述する図６（ｃ）における破線Ｂで囲まれた領域参照。）。検出された滑りの状態は、出力トルク値制御部１５０に送信される。

具体的には、滑り検出部１４０は、単位時間ごとに、実角加速度の単位時間当たりの変化量ｓａ_１と推定角加速度の単位時間当たりの変化量ｓａ_２との差分ｓａ_１−ｓａ_２を算出し、当該差分ｓａ_１−ｓａ_２が所定の範囲内にある場合には、滑り（又は滑りの兆候）が発生していないものとしてトラクション制御を行わず、当該差分ｓａ_１−ｓａ_２が所定の範囲内にない場合には、滑り（又は滑りの兆候）が発生したものとして滑りの状態（当該差分ｓａ_１−ｓａ_２に基づいた滑り率、そのときの実各加速度ａ１、推定角加速度ａ２、出力トルク値τ等）を出力トルク値制御部１５０に送信する。

なお、当該差分ｓａ_１−ｓａ_２が所定の範囲内にない場合（滑りが発生した場合）において、当該差分ｓａ_１−ｓａ_２が正のときは、加速時等に滑りが発生していることを示し、当該差分ｓａ_１−ｓａ_２が負のときは(回生ブレーキ等の影響により)減速時に滑りが発生していることを示す。

出力トルク値制御部１５０は、滑り検出部１４０によって滑りが検出されたときは、駆動輪２０の滑りの状態に基づいて制限トルク値τ_ｄを算出し、モータ制御部４０に当該制限トルク値τ_ｄを送信することでモータ１０の出力トルク値τを制御する。出力トルク値制御部１５０は、滑り検出部１４０から送信される滑り率が大きいとき（差分ｓａ_１−ｓａ_２の値が大きいとき）には、モータ１０の出力トルク値を大きく引き下げる。また、滑り検出部１４０から送信される滑り率が小さいとき（差分ｓａ_１−ｓａ_２の値が小さいとき）には、モータ１０の出力トルク値を小さく引き下げる。

具体的には、出力トルク値制御部１５０は、次のようにモータ１０の出力トルク値τを制御する。まず、出力トルク値制御部１５０は、滑り検出部１４０によって駆動輪２０の滑りを検出した場合において、駆動輪２０が滑っている状態における出力トルク値τ１及び実角加速度ａ１から算出された推定動摩擦係数μと駆動輪が滑っていない状態の推定角加速度ａ２とに基づいて引き下げトルク値τ２を算出し、出力トルク値を引き下げトルク値τ２まで引き下げる（図４の「出力トルク値引き下げ期」参照。）。

すなわち、出力トルク値制御部１５０は、制限トルク値τ_ｄとして、引き下げトルク値τ２をモータ制御部４０に送信することでモータ１０の出力トルク値を引き下げトルク値τ２まで引き下げる。なお、滑っていない状態の角加速度(実角加速度及び推定角加速度)は、滑り検出部１４０によって駆動輪２０の滑りを検出したときより所定時間前の角加速度であり、情報保管部５０から送信される。

出力トルク値制御部１５０は、モータ１０の出力トルク値を引き下げトルク値τ２まで引き下げた後、推定動摩擦係数μから算出された推定静止摩擦係数μ_０と駆動輪２０が滑っていない状態の推定角加速度ａ２’とに基づいて引き上げトルク値τ３を算出し、出力トルク値τを引き上げトルク値τ３まで引き上げる。このとき、出力トルク値制御部１５０は、駆動輪２０が滑っていない状態の推定角加速度ａ２’と駆動輪２０が滑っている状態の推定角加速度ａ２との差分に基づいて「出力トルク値τの単位時間当たりの変化量」を算出し、当該「出力トルク値τの単位時間当たりの変化量」で出力トルク値τを段階的に引き上げる（図４の「出力トルク値引き上げ期」参照。）。

すなわち、出力トルク値制御部１５０は、制限トルク値τ_ｄとして、「出力トルク値の単位時間当たりの変化量」で段階的に引き上げる出力トルク値τをモータ制御部４０に送信し、出力トルク値τを引き上げトルク値τ３まで引き上げる。

出力トルク値制御部１５０は、出力トルク値を引き上げトルク値τ３まで引き上げた後、情報取得部３０から送信されるスロットル開度Ｓの情報に応じた復帰トルク値τ４まで出力トルク値を徐々に引き上げる。すなわち、出力トルク値制御部１５０は、制限トルク値τ_ｄとして、スロットル開度Ｓの情報に応じたトルク値をモータ制御部４０に送信することで出力トルク値τを復帰トルク値τ４まで引き上げる（図４の「出力トルク値復帰期」参照。）。

なお、出力トルク値制御部１５０は、推定動摩擦係数μ及び推定静止摩擦係数μ_０を情報保管部５０へ送信する。情報保管部５０は、転がり抵抗算出部１２３に推定動摩擦係数μを送信し、転がり抵抗の値を更新する。

３．実施形態に係るトラクション制御方法
次に、実施形態に係るトラクション制御装置１００を用いたトラクション制御方法（実施形態に係るトラクション制御方法）を説明する。実施形態に係るトラクション制御方法は、図５に示すように、実角加速度算出ステップＳ１０と、推定角加速度算出ステップＳ２０と、滑り検出ステップＳ３０と、出力トルク値制御ステップＳ４０と、モータ制御ステップＳ５０とを含む。

（１）実角加速度算出ステップＳ１０
実角加速度算出ステップＳ１０は、モータ１０におけるロータの回転位置に基づいてモータ１０の実角加速度を算出するステップである。実角加速度算出ステップＳ１０においては、モータ１０の位置センサ１２でロータの回転位置を検出して実角加速度算出部１１０に送信する。次に、実角加速度算出部１１０において、実速度ｖ１、実角加速度ａ１、実角加速度の単位時間当たりの変化量ｓａ１を算出する。

（２）推定角加速度算出ステップＳ２０
推定角加速度算出ステップＳ２０は、モータ１０の出力トルク値を含む情報に基づいてモータ１０の推定角加速度ａ２を算出するステップである。推定角加速度算出ステップＳ２０においては、モータ１０の出力トルク値τ、転がり抵抗値Ｒｒ、勾配抵抗値Ｒｅ及び空気抵抗値Ｒａを含む情報に基づいてモータ１０の推定速度ｖ２、推定角加速度ａ２、及び、推定角加速度の単位時間当たりの変化量ｓａ２を算出する。

なお、実角加速度算出ステップＳ１０と推定角加速度算出ステップＳ２０の順番は、実角加速度算出ステップＳ１０を実施した後に推定角加速度算出ステップＳ２０を実施してもよいし、その逆でもよいし、実角加速度算出ステップＳ１０と推定角加速度算出ステップＳ２０とを並行して実施してもよい。

（３）滑り検出ステップＳ３０
滑り検出ステップＳ３０は、実角加速度算出ステップＳ１０において算出された実角加速度の単位時間当たりの変化量ｓａ１と推定角加速度算出ステップＳ２０において算出された推定角加速度の単位時間当たりの変化量ｓａ２とを比較することにより駆動輪２０の滑りの状態を検出するステップである。

（４）出力トルク値制御ステップＳ４０
出力トルク値制御ステップＳ４０は、滑り検出ステップＳ３０において検出された駆動輪２０の滑りの状態に基づいてモータ１０の出力トルク値を制御するステップである。出力トルク値制御ステップＳ４０においては、以下の５つの場合がある（図４参照。）。以下それぞれの場合について説明する。

（４−１）出力トルク値引き下げ期（すべり検出時ｔ１〜出力トルク値引き下げ完了時ｔ２）
滑り検出ステップＳ３０において駆動輪２０の滑りが検出されたときには、駆動輪２０が滑っている状態における出力トルク値τ１及び実角加速度ａ１から算出された推定動摩擦係数μと駆動輪が滑っていない状態の推定角加速度ａ２とに基づいて引き下げトルク値τ２を算出し、制限トルク値τ_ｄとして、引き下げトルク値τ２をモータ制御部４０に送信することで、モータ１０の出力トルク値を引き下げトルク値τ２まで引き下げる。なお、出力トルク値引き下げ期においては、滑り判定を行わない。

（４−２）トラクション回復期（出力トルク値引き下げ完了時ｔ２〜出力トルク値引上げ開始時ｔ３）
出力トルク値を引き下げトルク値τ２まで引き下げた後は、上記（１）〜（３）のステップを実施して滑り判定を行う。滑り判定を行った結果、まだ、滑りを検出した場合には、再び引き下げトルク値を算出して、制限トルク値τ_ｄとして、新たに算出した引き下げトルク値をモータ制御部４０に送信することで、モータ１０の出力トルク値を新たに算出した引き下げトルク値まで引き下げる。

滑り判定を行った結果、滑りを検出しなかった場合には、トラクションを回復させるために一定時間、制限トルク値τ_ｄとして、引き下げトルク値τ２をモータ制御部４０に送信することで、モータ１０の出力トルク値を引き下げトルク値τ２の状態で維持する。

（４−３）出力トルク値引き上げ期（出力トルク値引上げ開始時ｔ３〜出力トルク値引き上げ完了時ｔ４）
一定時間、出力トルク値τを引き下げトルク値τ２の状態で維持した後は、推定動摩擦係数μから算出された推定静止摩擦係数μ_０と駆動輪２０が滑っていない状態の推定角加速度ａ２’とに基づいて引き上げトルク値τ３を算出する。そして、駆動輪２０が滑っていない状態の推定角加速度ａ２’と駆動輪２０が滑っている状態の推定角加速度ａ２との差分に基づいて算出された「出力トルク値τの単位時間当たりの変化量」で段階的に出力トルク値τを引き上げトルク値τ３まで引き上げる。具体的には、制限トルク値として、「出力トルク値τの単位時間当たりの変化量」で段階的に引き上げるトルク値をモータ制御部４０に送信することで、出力トルク値τを引き上げトルク値τ３まで段階的に引き上げる。なお、出力トルク値引き上げ期においては、滑り判定を行わない。

（４−４）トラクション回復期２（出力トルク値引き上げ完了時ｔ４〜出力トルク値復帰開始時ｔ５）
出力トルク値τを引き上げトルク値τ３まで引き上げた後は、上記（１）〜（３）のステップを実施して滑り判定を行う。滑り判定を行った結果、滑りを検出した場合には、再び引き下げトルク値を新たに算出して、制限トルク値τ_ｄとして、新たに算出した引き下げトルク値をモータ制御部４０に送信することで、モータ１０の出力トルク値τを新たに算出した引き下げトルク値まで引き下げる。

滑り判定を行った結果、滑りを検出しなかった場合には、トラクションを回復させるために一定時間、制限トルク値τ_ｄとして、引き上げトルク値τ３をモータ制御部４０に送信することで、モータ１０の出力トルク値を引き上げトルク値τ３の状態で維持する。

（４−５）出力トルク値復帰期（出力トルク値復帰開始時ｔ５〜出力トルク値復帰完了時ｔ６）
出力トルク値を引き上げトルク値τ３で維持した後、情報取得部３０のスロットル開度Ｓに応じたトルク値（復帰トルク値τ４）まで出力トルク値τを徐々に引き上げる。

（５）モータ制御ステップＳ５０
モータ制御ステップＳ５０においては、出力トルク値制御ステップＳ４０において出力トルク値制御部１５０から送信される制限トルク値τ_ｄに従って、モータ１０を制御する(具体的にはモータ１０に電源装置７０から供給する電源電圧値を制御する。)。

このようにして、駆動輪２０の滑りを抑制することができる。

４．実施形態に係るトラクション制御装置１００及びトラクション制御方法の効果
実施形態に係るトラクション制御装置１００によれば、モータ１０におけるロータの回転位置に基づいてモータ１０の実角加速度ａ１を算出する実角加速度算出部１１０と、モータ１０の出力トルク値τを含む情報に基づいてモータ１０の推定角加速度ａ２を算出する推定角加速度算出部１３０と、実角加速度算出部１１０によって算出された実角加速度の単位時間当たりの変化量ｓａ１と推定角加速度算出部１３０によって算出された推定角加速度の単位時間当たりの変化量ｓａ２とを比較することにより駆動輪２０の滑りの状態を検出する滑り検出部１４０とを備えるため、車両１の駆動輪２０及び従動輪２２のどちらにも車速センサを設ける必要がなく、車両のトラクション制御を簡便な構成で実現することができる。

ところで、図６からも分かるように、駆動輪において計測された車速と従動輪において計測された車速とを比較することにより駆動輪の滑りの状態を検出する場合には、駆動輪に滑りが発生した場合でも、滑りの影響が車速差に反映される（例えば、図６（ａ）における破線Ａで囲まれた領域）までに時間がかかり、滑りに対する追従精度が高いトラクション制御をすることが難しい場合がある。これに対して、実施形態に係るトラクション制御装置１００によれば、モータ１０におけるロータの回転位置に基づいて算出された実角加速度の単位時間当たりの変化量ｓａ１とモータ１０が発生するトルクを含む情報に基づいて算出された推定角加速度の単位時間当たりの変化量ｓａ２とを比較することにより駆動輪２０の滑りの状態を検出する滑り検出部１４０を備えるため（例えば、推定角加速度の単位時間当たりの変化量のピークとなる時点で滑りを検出する滑り検出部１４０を備える、図６（ｃ）における破線Ｂで囲まれた領域参照。）、駆動輪２０に滑りが発生してから滑りの影響がモータ１０の実角加速度ａ１に反映されるまでの時間が短く、滑りに対する追従精度が高いトラクション制御をすることができる。

また、実施形態に係るトラクション制御装置１００及びトラクション制御方法によれば、モータ１０におけるロータの回転位置に基づいて算出された実角加速度の単位時間当たりの変化量ｓａ１とモータ１０が発生するトルクを含む情報に基づいて算出された推定角加速度の単位時間当たりの変化量ｓａ２とを比較することにより駆動輪２０の滑りの状態を検出する滑り検出部１４０を備えるため、滑りが車速に反映されていない段階（図６（ｃ）における破線Ｂで囲まれた領域参照。）や、場合によっては滑りがまだ発生していない段階でも駆動輪２０の滑り（又は滑りの予兆）を検出することができ、その結果、滑りの影響が小さい段階で駆動輪２０の滑りを低減するトラクション制御や、まだ滑りが発生していない段階で駆動輪２０の滑りを防ぐことが可能なトラクション制御をすることができる。

また、実施形態に係るトラクション制御装置１００及びトラクション制御方法によれば、モータ１０の出力トルク値τを含む情報に基づいてモータの推定角加速度ａ２を算出する機能を有する推定角加速度算出部１３０を備えるため、刻々変化する車両の状態を推定角加速度ａ２に反映することができ、滑りに対する追従精度がより一層高いトラクション制御をすることができる。

また、実施形態に係るトラクション制御装置１００によれば、情報は、転がり抵抗値Ｒｒ、勾配抵抗値Ｒｅ及び空気抵抗値Ｒａを含むため、路面及び車両の状態をきめ細かく反映させた推定角加速度ａ２を算出することができ、滑りに対する追従精度がより一層高いトラクション制御をすることができる。

また、実施形態に係るトラクション制御装置１００によれば、モータ１０は、ベクトル制御を使用した三相モータであり、出力トルク値τは、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の相電流値ｉ、モータ１０に印加される電源電圧値Ｖ及びモータ１０におけるロータの回転位置に基づいて算出されるため、出力トルク値τを含む情報に基づいて算出される推定角加速度ａ２も、モータ１０の電流及び電圧を考慮して算出される。従って、実施形態に係るトラクション制御装置１００は、モータ１０の電流及び電圧を考慮したトラクション制御をすることができる。

また、実施形態に係るトラクション制御装置１００によれば、転がり抵抗値Ｒｒは、滑り検出部１４０によって検出された滑りの状態に応じて更新されるため、転がり抵抗値Ｒｒを含む情報に基づいて算出される推定角加速度ａ２も滑りの状態に応じて更新されることになる。従って、実施形態に係るトラクション制御装置１００は、滑りの状態に応じたトラクション制御が可能となる。

また、実施形態に係るトラクション制御装置１００によれば、出力トルク値制御部１５０は、滑り検出部１４０によって駆動輪２０の滑りを検出した場合において、駆動輪２０が滑っている状態における出力トルク値τ及び実角加速度ａ１から算出された推定動摩擦係数μと駆動輪２０が滑っていない状態の推定角加速度ａ２’とに基づいて引き下げトルク値τ２を算出し、出力トルク値τを引き下げトルク値τ２まで引き下げるため、駆動輪２０の滑りの状態に合わせて出力トルク値τを引き下げることができる。

また、実施形態に係るトラクション制御装置１００によれば、出力トルク値制御部１５０は、推定動摩擦係数μから算出された推定静止摩擦係数と駆動輪２０が滑っていない状態の推定角加速度ａ２’とに基づいて引き上げトルク値τ３を算出し、出力トルク値τを引き上げトルク値τ３まで引き上げるため、駆動輪２０の滑りの状態に合わせて出力トルク値τを引き上げることができる。

また、実施形態に係るトラクション制御装置１００によれば、出力トルク値制御部１５０は、駆動輪２０が滑っていない状態の推定角加速度ａ２’と駆動輪２０が滑っている状態の推定角加速度ａ２との差分に基づいて算出された「出力トルク値の単位時間当たりの変化量」で出力トルク値を引き下げトルク値τ２から引き上げトルク値τ３まで徐々に引き上げるため、急激に出力トルク値を引き上げることによって再び駆動輪２０の滑りが発生することを防ぐことができる。

また、実施形態に係るトラクション制御装置１００によれば、滑っていない状態の出力トルク値は、滑り検出部１４０によって駆動輪２０の滑りを検出したときより所定時間前の出力トルク値τ’であるため、滑り検出部１４０は、実際の路面の状態に近い状態（例えば、路面の傾斜、砂利道か否か等の状態）における滑りが発生していない状態を基準に滑り判定をすることができる。その結果、実施形態に係るトラクション制御装置１００は、実際の路面や車両の状態に応じたトラクション制御をすることができる。

以上、本発明を上記の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。その趣旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。

（１）上記実施形態において記載した構成要素の数、材質、形状、位置、大きさ等は例示であり、本発明の効果を損なわない範囲において変更することが可能である。

（２）上記実施形態においては、モータとして、三相交流ブラシレスモータを用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。モータとして、ロータの回転位置及び電流値（Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の相電流値）を検出できる適宜のモータを用いてもよい。

（３）上記実施形態においては、差分ｓａ_１−ｓａ_２が所定の範囲を超えたときに滑りが発生したと判定したが、本発明はこれに限定されるものではない。差分ｓａ_１−ｓａ_２が０でなくなったとき（すなわち、実角加速度の単位時間当たりの変化量と推定角加速度の単位時間当たりの変化量とに差が生じたとき）に滑りが発生したと判定してもよいし、差分ｓａ_１−ｓａ_２の時間変化がピークとなったところで滑りが発生したと判定してもよい。

（４）上記実施形態においては、出力トルク値制御ステップＳ４０において、出力トルク値引き下げ期と出力トルク値引き上げ期の間にトラクション回復期１を設けたが、本発明はこれに限定されるものではない。出力トルク値引き下げ期と出力トルク値引き上げ期の間にトラクション回復期１を設けなくてもよい。

（５）上記実施形態においては、出力トルク値制御ステップＳ４０において、出力トルク値引き上げ期と出力トルク値復帰期の間にトラクション回復期２を設けたが、本発明はこれに限定されるものではない。出力トルク値引き上げ期と出力トルク値復帰期の間にトラクション回復期２を設けなくてもよい。

（６）上記実施形態においては、推定角加速度ａ２を算出する情報として、転がり抵抗値Ｒｒ、勾配抵抗値Ｒｅ及び空気抵抗値Ｒａの全てを含む情報を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。推定角加速度を算出する情報として、転がり抵抗値、勾配抵抗値及び空気抵抗値のうちのいずれかを含む情報を用いてもよい。

１…車両、１０…モータ、２０，９２０…駆動輪、２２，９２２…従動輪、３０…情報取得部、４０…モータ制御部、５０…電源装置、５２…バッテリ、５４…インバータ、１００，９００…トラクション制御装置、１１０…実角加速度算出部、１２０…トルク・抵抗算出部、１２１…空気抵抗算出部、１２２…出力トルク値算出部、１２３…転がり抵抗算出部、１２４…勾配抵抗算出部、１３０…推定角加速度算出部、１４０，９４０…滑り検出部、１５０…出力トルク値制御部、９４０…エンジン出力制御部、ｉ…電流値、Ｍ…車重、Ｒａ…空気抵抗値、Ｒｃ…加速抵抗値、Ｒｅ…勾配抵抗値、Ｒｒ…転がり抵抗値、Ｖａ…駆動輪の車速、Ｖｂ…従動輪の車速、ａ１…実角加速度、ａ１’…（滑り検出時より所定時間前の）実角加速度、ａ２…推定角加速度、ａ２’…（滑り検出時より所定時間前の）推定角加速度、ｓａ１…実角加速度の単位時間当たりの変化量、ｓａ１’…（滑り検出時より所定時間前の）実角加速度の単位時間当たりの変化量、ｓａ２…推定角加速度の単位時間当たりの変化量、ｓａ２’…（滑り検出時より所定時間前の）推定角加速度の単位時間当たりの変化量、ｓω…角速度の時間微分、ｖ１…実速度、ｖ２…推定速度、θ…(路面の)勾配、τ…出力トルク値、τ’…（滑り検出時より所定時間前の）τ１…すべり時のトルク値、τ２…引き下げトルク値、τ３…引き上げトルク値、τ４…復帰トルク値、τ_ｄ…制限トルク値

Claims (7)

1. 駆動輪をモータで回転させる車両において前記駆動輪の滑りを抑制するトラクション制御装置であって、
   前記モータにおけるロータの回転位置に基づいて前記モータの実角加速度を算出する機能を有する実角加速度算出部と、
   前記モータの出力トルク値を含む情報に基づいて前記モータの推定角加速度を算出する機能を有する推定角加速度算出部と、
   前記実角加速度算出部によって算出された前記実角加速度の単位時間当たりの変化量と前記推定角加速度算出部によって算出された前記推定角加速度の単位時間当たりの変化量とを比較することにより前記駆動輪の滑りの状態を検出する滑り検出部と、
   前記滑り検出部によって検出された前記駆動輪の滑りの状態に基づいて前記モータの出力トルク値を制御する出力トルク値制御部とを備え、
   前記出力トルク値制御部は、
   前記滑り検出部によって前記駆動輪の滑りを検出した場合において、前記駆動輪が滑っている状態の前記出力トルク値及び前記駆動輪が滑っている状態の前記実角加速度から算出された推定動摩擦係数と前記駆動輪が滑っていない状態の前記推定角加速度とに基づいて引き下げトルク値を算出し、前記出力トルク値を前記引き下げトルク値まで引き下げ、
   前記推定動摩擦係数から算出された推定静止摩擦係数と前記駆動輪が滑っていない状態の前記推定角加速度とに基づいて引き上げトルク値を算出し、前記出力トルク値を前記引き下げトルク値から前記引き上げトルク値まで引き上げることを特徴とするトラクション制御装置。
2. 前記情報は、転がり抵抗値、勾配抵抗値及び空気抵抗値のうちの少なくとも一つをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のトラクション制御装置。
3. 前記モータは、ベクトル制御を使用した三相モータであり、
   前記出力トルク値は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の相電流値、前記モータに印加される電源電圧値及び前記モータにおけるロータの回転位置に基づいて算出されることを特徴とする請求項１又は２に記載のトラクション制御装置。
4. 前記転がり抵抗値及び前記勾配抵抗値のうちの少なくとも一つは、前記滑り検出部によって検出された前記滑りの状態に応じて更新されることを特徴とする請求項２に記載のトラクション制御装置。
5. 前記出力トルク値制御部は、前記駆動輪が滑っていない状態の前記推定角加速度と前記駆動輪が滑っている状態の前記推定角加速度との差分に基づいて「出力トルク値の単位時間当たりの変化量」を算出し、前記出力トルク値を、当該「出力トルク値の単位時間当たりの変化量」で前記引き下げトルク値から前記引き上げトルク値まで引き上げることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のトラクション制御装置。
6. 前記滑っていない状態の前記推定角加速度は、前記滑り検出部によって前記駆動輪の滑りを検出したときより所定時間前の推定角加速度であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のトラクション制御装置。
7. 駆動輪をモータで回転させる車両において前記駆動輪の滑りを抑制するトラクション制御方法であって、
   前記モータにおけるロータの回転位置に基づいて前記モータの実角加速度を算出する実角加速度算出ステップと、
   前記モータの出力トルク値を含む情報に基づいて前記モータの推定角加速度を算出する推定角加速度算出ステップと、
   前記実角加速度算出ステップにおいて算出された前記実角加速度の単位時間当たりの変化量と前記推定角加速度算出ステップにおいて算出された前記推定角加速度の単位時間当たりの変化量とを比較することにより前記駆動輪の滑りの状態を検出する滑り検出ステップと、
   前記滑り検出ステップにおいて検出された前記駆動輪の滑りの状態に基づいて前記モータの出力トルク値を制御する出力トルク値制御ステップとを含み、
   前記出力トルク値制御ステップは、
   前記駆動輪が滑っている状態の前記出力トルク値及び前記駆動輪が滑っている状態の前記実角加速度から推定動摩擦係数を算出し、当該推定動摩擦係数と前記駆動輪が滑っていない状態の前記推定角加速度とに基づいて引き下げトルク値を算出し、前記出力トルク値を前記引き下げトルク値まで引き下げる出力トルク値引き下げステップと、
   前記推定動摩擦係数から算出された推定静止摩擦係数と前記駆動輪が滑っていない状態の前記推定角加速度とに基づいて引き上げトルク値を算出し、前記出力トルク値を前記引き上げトルク値まで引き上げる出力トルク値引き上げステップとをこの順序で含むことを特徴とするトラクション制御方法。

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