WO2013076902A1 - 車両用駆動制御装置、車両用駆動制御方法 - Google Patents

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雅仁 平
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日産自動車株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a vehicle drive control device and a vehicle drive control method.
  • Patent Document 1 executes motor traction control when a slip of a motor-driven wheel is detected.
  • a road surface friction coefficient is estimated, and a motor torque lower limit value that can suppress slipping of the motor-driven wheels is calculated according to the road surface friction coefficient, so that the actual motor torque does not become smaller than the motor torque lower limit value.
  • the motor torque is reduced.
  • An object of the present invention is to improve the acceleration performance of a vehicle by reliably recovering the grip force when a slip tendency of a drive wheel is detected and avoiding a decrease in drive torque.
  • the vehicle drive control apparatus estimates a road surface friction coefficient and estimates an upper limit torque capable of suppressing a wheel slip tendency according to the road surface friction coefficient. And if the slip tendency of a wheel is detected, the drive torque of a rotational drive source will be reduced to the preset minimum torque in the range which can suppress the slip tendency of a wheel.
  • the drive torque of the rotary drive source decreases to the minimum torque, the drive torque of the rotary drive source increases at a preset first increase rate until the upper limit torque is reached or until a slip tendency of the wheel is detected.
  • the second increase rate preset in a range smaller than the first increase rate until the drive torque of the rotational drive source detects the slip tendency of the wheels. Increase with.
  • the drive torque of the rotational drive source is reduced to a preset minimum torque that can suppress the slip tendency of the wheel, so that the grip force of the drive wheel is reliably recovered. be able to.
  • the drive torque of the rotary drive source is increased at the first increase rate until it reaches the upper limit torque, and thereafter, it is increased at the second increase rate.
  • the acceleration performance of the vehicle can be improved.
  • FIG. 10 is a time chart showing Comparative Example 1. 10 is a time chart showing Comparative Example 2. It is a time chart which shows this embodiment. It is a time chart which shows the modification 1 of this embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a vehicle.
  • the front wheels 1FL and 1FR are main drive wheels that are driven by the engine 2 (internal combustion engine), and the rear wheels 1RL and 1RR are auxiliary drive wheels that can be driven by the electric motor 3 (electric motor). It is a wheel drive vehicle.
  • the electric motor 3 is a field winding type motor.
  • the driving force of the engine 2 is transmitted to the front wheels 1FL and 1FR via the automatic transmission 4 having a torque converter and the differential gear 5 in order, and is also transmitted to the generator 7 (generator) via the V-belt 6. .
  • the generator 7 generates electric power using the power transmitted via the V-belt 6, and the generated electric power is transmitted through the power cable 8 and converted from direct current to alternating current by a pulse width modulation (PWM) inverter 9. It is supplied to the electric motor 3.
  • PWM pulse width modulation
  • the driving force of the electric motor 3 is transmitted to the rear wheels 1RL and 1RR via the speed reducer 10, the electromagnetic clutch 11, and the differential gear 12 in this order.
  • the V-belt 6 is, for example, a serpentine-type V-ribbed that drives a plurality of auxiliary machines with a single belt, and transmits the power of the engine 2 to the alternator 15.
  • the alternator 15 generates power using the power transmitted via the V belt 6, and the generated power is charged in the battery 16.
  • the battery 16 supplies electric power to various electrical equipment mounted on the vehicle.
  • the serpentine is meandering, and is zigzag between a plurality of pulleys while ensuring a necessary winding angle.
  • the belt tension adjustment is, for example, an adjustment bolt method or an auto tensioner method.
  • the output of the engine 2 is controlled by the engine controller 20.
  • the engine controller 20 controls the output of the engine 2 by adjusting the rotation angle of the throttle motor 23 connected to the throttle valve 22 in accordance with the accelerator opening Acc detected by the accelerator sensor 21.
  • the output voltage of the generator 7 is controlled by the 4WD controller 24.
  • the 4WD controller 24 controls the output voltage Vg of the generator 7 by adjusting the field current Ig via an IC regulator built in the generator 7.
  • a 14V battery 25 of the vehicle is used, the battery voltage Vb is used when the output voltage Vg of the generator 7 is less than the battery voltage Vb, and the output voltage Vg when the output voltage Vg is equal to or higher than the battery voltage Vb. May be used. Further, the battery voltage Vb may be always used.
  • a junction box 26 provided in the middle of the power cable 8 includes a main relay that turns on / off the power supply to the electric motor 3 in response to a relay control command from the 4WD controller 24, an energization current Ia, and a generator voltage.
  • a current sensor and a voltage detection circuit for monitoring Vg and the motor induced voltage Vm by the 4WD controller 24 are incorporated.
  • the output of the electric motor 3 is controlled by the 4WD controller 24.
  • the 4WD controller 24 controls the output of the electric motor 3 by adjusting the duty ratio of the switching element built in the inverter 9 and adjusting the field current Im of the electric motor 3.
  • the electric motor 3 is provided with a motor rotation sensor and a thermistor for monitoring the motor rotation speed Nm and the motor temperature with the 4WD controller 24.
  • the electromagnetic clutch 11 is controlled in power transmission from the electric motor 3 to the rear wheels 1RL and 1RR by controlling the energization of the excitation current in accordance with the clutch control command from the 4WD controller 24.
  • the 4WD controller 24 includes an engine rotation sensor that detects the engine speed Ne, an accelerator sensor that detects the accelerator opening Acc, and wheel speed sensors 27FL to 27RR that detect the wheel speeds Vw FL to Vw RR. A signal is also input.
  • FIG. 2 is a block diagram of arithmetic processing executed by the 4WD controller 24.
  • the 4WD controller 24 includes a target motor torque calculator 24A, a motor required power calculator 24B, a power generation controller 24C, and a motor controller 24D. Although the detailed description of the control of the main relay and the electromagnetic clutch 11 is omitted, the 4WD controller 24 outputs a relay control command to the main relay to drive the electric motor 3 when the electric motor 3 is driven and controlled. And the clutch 10 is controlled to be engaged by outputting a clutch control command to the electromagnetic clutch 11.
  • FIG. 3 is a block diagram of the target motor torque calculator 24A.
  • slip speed calculating section 30 calculates the slip speed [Delta] V F of the front wheels 1FL ⁇ 1FR.
  • the slip speed [Delta] V F for example, as shown in the following formula (1), from an average wheel speed of the front wheels 1FL ⁇ 1FR, calculated by subtracting the average wheel speed of the rear wheels 1RL ⁇ 1RR.
  • ⁇ V F (Vw FL + Vw FR ) / 2 ⁇ (Vw RL + Vw RR ) / 2 .
  • the first motor torque calculation unit 31 with reference to the control map in FIG calculates the first motor torque Tm1 in accordance with the slip speed [Delta] V F.
  • the control map the slip on the horizontal axis velocity [Delta] V F, the vertical axis and the first motor torque Tm1
  • the slip speed [Delta] V F is increased
  • the first motor torque Tm1 is set so as to increase accordingly Yes.
  • the vehicle speed calculation unit 32 calculates the vehicle speed V according to the selected low value of the wheel speeds Vw FL to Vw RR and the total driving force F of the vehicle.
  • the total driving force F is obtained by the sum of the front wheel driving force estimated from the torque converter slip ratio and the rear wheel driving force estimated from the target motor torque Tm * .
  • the second motor torque calculation unit 33 refers to the control map in the figure and calculates the second motor torque Tm2 according to the vehicle speed V and the accelerator opening Acc.
  • the horizontal axis is the accelerator opening Acc
  • the vertical axis is the second motor torque Tm2
  • the second motor torque Tm2 is set to be smaller as the value is higher.
  • the target motor torque calculation unit 34 uses the rear wheel speeds Vw RL and Vw RR and the vehicle speed V to select the high values of the first motor torque Tm1 and the second motor torque Tm2, and the rear wheels 1RL and 1RR. To a value that suppresses the acceleration slip (known traction control), and calculates a target motor torque Tm * .
  • the traction control unit 35 executes a traction control process every predetermined time (for example, 10 msec) in order to suppress acceleration slip (idling) of the rear wheels 1RL and 1RR, and calculates a final target motor torque Tm * .
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of the traction control process.
  • step S101 as shown in the following equation, the rear wheel speed Vw RL and Vw RR, and in accordance with the vehicle speed V, the transition from to calculate the slip ratio S of the rear wheels in step S102.
  • Vw R is the average wheel speed of the rear wheels
  • V is the vehicle body speed.
  • S (Vw R ⁇ V) / Vw R
  • Vw R (Vw RL + Vw RR ) / 2
  • step S102 it is determined whether or not the rear wheel slip ratio S is greater than a preset determination threshold th.
  • the determination threshold th is a threshold for determining whether or not the rear wheels 1RL and 1RR are in a slip tendency.
  • the determination result is S> th, it is determined that the rear wheels 1RL and 1RR are in a slip tendency, and the process proceeds to step S103.
  • the determination result is S ⁇ th, it is determined that the rear wheels 1RL and 1RR are not in the slip tendency, and the process proceeds to step S109.
  • step S103 it is determined whether or not the slip rate S (n-1) before one sampling is equal to or less than a predetermined determination threshold th.
  • a predetermined determination threshold th it is determined that the slip tendency of the rear wheels 1RL and 1RR is detected, and the process proceeds to step S104.
  • the determination result is S (n ⁇ 1) > th, it is determined that the slip tendency of the rear wheels 1RL and 1RR is not detected, and the process proceeds to step S106.
  • step S104 the road surface friction coefficient ⁇ is estimated, and then the process proceeds to step S105.
  • step S105 as shown in the following equation, the grip limit torque T LIM that can be output in the current road surface condition is estimated according to the estimated road surface friction coefficient ⁇ , and then the process proceeds to step S106.
  • the grip limit torque T LIM corresponds to an upper limit value that can suppress the slip tendency of the rear wheels 1RL and 1RR in the current road surface state.
  • T LIM ⁇ (m ⁇ ⁇ ⁇ r) + ⁇ / i m: Rear axle weight r: Tire diameter ⁇ : Friction of rear drive unit i: Rear reduction ratio
  • step S106 the preset minimum motor torque TMIN is set as the target motor torque Tm * , and then the process proceeds to step S107.
  • the minimum motor torque T MIN corresponds to a motor torque that guarantees the recovery of the grip force even when the road surface friction coefficient ⁇ is small as in a frozen road, and is equal to or less than the above-described grip limit torque T LIM .
  • step S108 after outputting the target motor torque Tm * , the process returns to a predetermined main program.
  • step S110 it is determined whether or not the current motor torque Tm is smaller than the grip limit torque TLIM .
  • the determination result is Tm ⁇ T LIM , it is determined that the motor torque Tm can still be increased, and the process proceeds to step S111.
  • the determination result is Tm ⁇ TLIM, it is determined that the motor torque Tm has already reached the upper limit value capable of suppressing the slip tendency of the rear wheels 1RL and 1RR, and the process proceeds to step S112.
  • step S111 a value obtained by adding a preset increase amount ⁇ to the current motor torque Tm is set as the set motor torque Ts, and then the process proceeds to step S113.
  • the increase amount ⁇ corresponds to a maximum increase rate (maximum increase speed) at which the motor torque Tm can be increased per unit time in the system configuration.
  • Ts ⁇ Tm + ⁇ a value obtained by adding a preset increase amount ⁇ in a range smaller than the above-described increase amount ⁇ to the current motor torque Tm is set as the set motor torque Ts.
  • the process proceeds to S113.
  • step S113 it is determined whether or not the set motor torque Ts is equal to or greater than the target motor torque Tm * .
  • the determination result is Ts ⁇ Tm *
  • it is determined that there is no torque request equal to or greater than the set motor torque Ts and the process proceeds to step S114 in order to prioritize the current target motor torque Tm * .
  • the determination result is Ts ⁇ Tm *
  • it is determined that there is still a torque request equal to or greater than the set motor torque Ts and the process proceeds to step S116 in order to limit the current target motor torque Tm * to the set motor torque Ts.
  • step S115 the grip limit torque TLIM is reset, and then the process proceeds to step S108.
  • step S116 as shown in the following equation, the set motor torque Ts is set as the target motor torque Tm * , and then the process proceeds to step S108. Tm * ⁇ Ts
  • the required motor power Pm * required for the electric motor 3 is calculated according to the target motor torque Tm * and the motor rotational speed Nm, as shown in the following equation (2).
  • Pm * Tm * ⁇ Nm (2)
  • FIG. 5 is a block diagram of the power generation control unit 24C.
  • the target power calculation unit 40 calculates the target power Pg * to be output by the generator 7 according to the required motor power Pm * and the motor efficiency ⁇ m as shown in the following equation (3).
  • Pg * Pm * / ⁇ m (3)
  • the limit value calculation unit 41 calculates limit values PL1 and PL2 for the output power.
  • the limit value PL1 is an upper limit value that can suppress the belt slip of the V belt 6, and as shown in the following equation (4), the torque upper limit value TL that can be transmitted by the V belt 6, the generator rotational speed Ng, It is calculated according to the generator efficiency ⁇ g.
  • PL1 TL ⁇ Ng ⁇ ⁇ g (4)
  • the limit value PL2 is an upper limit value that can suppress engine stall or drivability deterioration due to overload of the engine 2, and may be calculated according to the engine speed Ne or may be a predetermined value.
  • the final target power calculation unit 42 calculates the value selected by the target power Pg * and the limit values PL1 and PL2 as the final target power Pg * .
  • the control processing unit 43 controls the field current Ig of the generator 7 so that the generator 7 outputs the target power Pg * .
  • FIG. 6 is a block diagram of the control processing unit 43.
  • the field current Ig flowing through the rotor coil 7a is passed through the IC regulator so that the deviation ⁇ Ig between the actual field current Ig and the target field current Ig * becomes zero. Control.
  • the actual field current Ig is detected by a current sensor.
  • FIG. 7 is a block diagram of the motor control unit 24.
  • known vector control is performed in accordance with the target motor torque Tm * and the motor rotational speed Nm, and the duty ratio of the switching element built in the inverter 9 and the electric motor so that the target motor torque Tm * is output.
  • the field current Im of the motor 3 is adjusted.
  • the front wheels 1FL and 1FR driven by the engine 2 have accelerated and slipped due to a large depression of the accelerator pedal or a low friction coefficient of the road surface such as a rainy road, a snowy road, and a frozen road.
  • the target motor torque Tm * is calculated with an increase in growth and the accelerator opening Acc of the front wheel slip speed [Delta] V F, with power generation of the generator 7 is started in response to this, powering the start of the electric motor 3 Is done.
  • the output of the engine 2 is suppressed, and the acceleration slip of the front wheels 1FL and 1FR can be suppressed.
  • the generator 7 by supplying the electric power generated by the generator 7 to the electric motor 3 and driving the rear wheels 1RL and 1RR by the electric motor 3, that is, in a four-wheel drive state, not only energy efficiency is improved, Smooth and stable starting performance and running performance can be exhibited.
  • the required power Pm required for the electric motor 3 * calculates the required power Pm * target power generator 7 to be output from the Pg *, and the target power Pg * is the actual output power Pg Since the field current Ig of the generator 7 is controlled so as to match, the generator 7 can accurately supply the necessary electric power Pm * required for the electric motor 3 and accurately output the target motor torque Tm *. be able to.
  • the field current Ig of the generator 7 is detected by a current sensor, and feedback control is performed so that the actual field current Ig follows the target field current Ig * , so that the output power Pg can be reliably set to the target power Pg *. Can be followed.
  • the electric motor 3 is driven when the front wheels 1FL and 1FR are slipping at acceleration.
  • the present invention is not limited to this, and the front wheels 1FL and 1FR are in a grip state.
  • the electric motor 3 may be driven simply according to the accelerator opening Acc of the driver.
  • the present embodiment calculates the first motor torque Tm1 in accordance with the front wheel slip rate [Delta] V F, but is not limited thereto.
  • the first motor torque Tm1 may be calculated according to the slip tendency of the front wheels 1FL and 1FR, for example, the first motor torque Tm1 may be calculated according to the wheel acceleration and the slip ratio of the front wheels 1FL and 1FR.
  • the front wheels 1FL and 1FR are the main drive wheels that are driven by the engine 2, and the rear wheels 1RL and 1RR are auxiliary drive wheels that can be driven by the electric motor 3.
  • the present invention is not limited to this.
  • the rear wheels 1RL and 1RR may be main driving wheels, and the front wheels 1FL and 1FR may be auxiliary driving wheels.
  • a single-motor power train that drives the rear wheels 1RL and 1RR with a single electric motor 3
  • the present invention is not limited to this.
  • an AC motor is used for the electric motor 3, but a DC motor may be used.
  • the present invention is applied to a four-wheel vehicle, but may be applied to a two-wheel vehicle, a three-wheel vehicle, or a vehicle having five or more wheels.
  • FIG. 8 is a time chart showing the first comparative example.
  • the driving torque of the electric motor 3 is reduced to the minimum motor torque TMIN that can reliably suppress the slip tendency of the rear wheels 1RL and 1RR by the intervention of the traction control.
  • the driving torque of the electric motor 3 decreases to the minimum motor torque TMIN , the driving torque of the electric motor 3 is gradually increased (slowly).
  • the drive torque of the electric motor 3 is reduced to the minimum motor torque TMIN, and this is repeated thereafter.
  • the rate of increase increase in slope
  • FIG. 9 is a time chart showing the second comparative example.
  • the road surface friction coefficient ⁇ is estimated, and the grip limit torque T LIM that can suppress the slip tendency of the wheels is estimated according to the road surface friction coefficient ⁇ .
  • the driving torque of the electric motor 3 is reduced to the grip limit torque T LIM .
  • the driving torque of the electric motor 3 decreases to the grip limit torque T LIM , the driving torque of the electric motor 3 is gradually increased (slowly).
  • the slip tendency of the rear wheels 1RL and 1RR is detected again, the drive torque of the electric motor 3 is reduced to the grip limit torque T LIM, and this is repeated thereafter.
  • the grip limit torque T LIM that can suppress the slip tendency of the rear wheels 1RL and 1RR according to the estimated road surface friction coefficient ⁇
  • the grip limit torque T It also affects the accuracy of LIM . For example, if the estimation is larger than the actual road surface friction coefficient ⁇ , even if the motor torque is reduced to the grip limit torque T LIM calculated according to the estimated value, the rear wheels 1RL and 1RR Slip tendency may not be suppressed. That is, the wheel speeds of the rear wheels 1RL and 1RR are not sufficiently lowered, and the slip tendency may be continued.
  • FIG. 10 is a time chart showing the present embodiment.
  • the road surface friction coefficient ⁇ is estimated (S104), and the grip limit torque T LIM that can suppress the slip tendency of the wheels is estimated according to the road surface friction coefficient ⁇ (S105).
  • the drive torque of the electric motor 3 is first reduced to the minimum motor torque TMIN that can reliably suppress the slip tendency of the rear wheels 1RL and 1RR (S106, S108).
  • the driving torque of the electric motor 3 when detecting a slip tendency of the rear wheels 1RL and 1RR, the driving torque of the electric motor 3, because it reduces the slip tendency of the rear wheels 1RL and 1RR to the minimum motor torque T MIN that can be suppressed, the rear wheels 1RL and The grip force of 1RR can be reliably recovered.
  • a driving torque of the electric motor 3 is reduced to the minimum motor torque T MIN, After corrective slip tendency of the rear wheels 1RL and 1RR (the determination in S102 "No"), the driving torque of the electric motor 3, the estimated Until the grip limit torque T LIM is reached (determination in S110 is “Yes”), the amount of increase ⁇ is increased every calculation cycle (S111, S116, S108).
  • the increase amount ⁇ corresponds to the maximum increase amount by which the drive torque can be increased by the electric motor 3. Therefore, since the drive torque Tm of the electric motor 3 is increased at the maximum increase rate that can be increased in the system configuration, the drive torque can be quickly increased and the acceleration performance of the vehicle can be improved.
  • the driving torque of the electric motor 3 is increased to the grip limit torque T LIM at a later stage.
  • the driving torque of the electric motor 3 is reduced to the minimum motor torque T MIN that can suppress the slip tendency of the rear wheels 1RL and 1RR. Therefore, the grip force of the rear wheels 1RL and 1RR can be reliably recovered.
  • the driving torque of the electric motor 3 increases to the grip limit torque T LIM without detecting the slip tendency of the rear wheels 1RL and 1RR (determination in S110 is “No”), the driving torque of the electric motor 3 is changed to the rear. Until the slip tendency of the wheels 1RL and 1RR is detected, it is increased by an increase amount ⁇ smaller than the increase amount ⁇ every calculation cycle (S112, S116, S108). Therefore, even if an error occurs in the estimation of the road surface friction coefficient ⁇ and the estimation is smaller than the actual road surface friction coefficient ⁇ , the driving torque of the electric motor 3 is further gradually increased. Since the maximum driving torque according to ⁇ can be obtained, the acceleration performance of the vehicle can be improved. It should be noted that other processes may be substituted or processing procedures may be replaced without departing from the spirit of the present embodiment.
  • the grip limit torque TLIM is simply estimated according to the road surface friction coefficient ⁇ . However, the deceleration of the rear wheels 1RL and 1RR after the reduction of the drive torque by the control intervention of the traction control is started. In consideration, the grip limit torque T LIM may be estimated.
  • FIG. 11 is a time chart showing a first modification of the present embodiment.
  • the drive torque is reduced to the minimum motor torque T MIN by the control intervention of the traction control, the deceleration of the rear wheels 1RL and 1RR is detected, and the grip limit torque T LIM is increased as the deceleration increases. (to correct.
  • the grip limit torque TLIM is made smaller.
  • the road surface friction coefficient ⁇ is larger, the grip force of the rear wheels 1RL and 1RR recovers with a larger deceleration, and as the road surface friction coefficient ⁇ is smaller, the grip force of the rear wheels 1RL and 1RR recovers with a smaller deceleration. Because.
  • the grip limit torque T LIM can be adjusted more finely by estimating the grip limit torque T LIM in consideration of the deceleration of the rear wheels 1RL and 1RR. That is, in estimating the grip limit torque T LIM , excess and deficiency can be suppressed and a more appropriate grip limit torque T LIM can be estimated.
  • the road surface friction coefficient ⁇ is estimated from the longitudinal acceleration of the vehicle before the traction control control intervenes, but may be estimated in the following manner, for example.
  • FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the slip ratio S and the road surface friction coefficient ⁇ . It is known that the change characteristic of the road surface friction coefficient ⁇ with respect to the wheel slip ratio S (in other words, the braking / driving force of the wheel) is indicated by a solid line on a high ⁇ road and indicated by a one-dot chain line on a low ⁇ road. It has been. In either case, the maximum value ⁇ max of the road surface friction coefficient is different, but exhibits characteristics having almost the same tendency. The above relationship holds true not only in the region where the wheel slip ratio S is S ⁇ So during acceleration as shown in the figure, but also in the region where S ⁇ ⁇ So during braking.
  • FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the wheel speed Vw and the braking / driving force per unit wheel.
  • the two-dimensional coordinates represented by the wheel speed and the braking / driving force per unit load When the combinations of the wheel speeds Vw1 to Vw4 of the wheels 1 to 4 and the braking / driving forces F1 to F4 per unit load are plotted for each wheel, the four points generated by this plot are almost as shown by the solid line. Arranged on the same straight line.
  • the wheel speed value at the point where the straight line and the two-dimensional wheel speed (Vw) axis intersect is the vehicle speed V itself, and the gradient of the straight line with respect to the wheel speed (Vw) axis is the wheel slip ratio S.
  • FIG. 14 is a diagram showing the relationship between the driving stiffness k and the maximum friction coefficient ⁇ max.
  • the relationship shown in FIG. 14 is established between the driving stiffness k and the maximum value ⁇ max of the road surface friction coefficient.
  • the maximum friction coefficient ⁇ max represents the absolute difficulty of slipping on the road surface (in this specification, this absolute difficulty of slipping is also a general term, and therefore referred to as the road surface friction coefficient ⁇ ).
  • the road surface friction coefficient ⁇ From the linear gradient (driving stiffness k) with respect to the wheel speed (Vw) axis of 13, the road surface friction coefficient ⁇ , which is the absolute difficulty of slipping on the road surface, can be estimated.
  • the wheel speeds Vw1 to Vw4 and the braking / driving forces F1 to F4 per unit load are obtained for each wheel, and the wheel speeds Vw1 to Vw4 and the braking / driving forces F1 to F4 per unit load are obtained. Even if the points for each wheel representing the combination of these are represented on two-dimensional coordinates as shown in FIG. 13, straight lines representing these points are obtained, and the vehicle body speed V and the road surface friction coefficient ⁇ are estimated as described above. Good.
  • this embodiment demonstrated the traction control of the electric motor 3 in an electric 4WD vehicle, it is not limited to this, It applies also to the vehicle using any other rotational drive source including an internal combustion engine and a motor. Can be applied. That is, the present embodiment is applied to an electric vehicle (EV) using only a motor as a drive source, a hybrid vehicle (HEV) using only an engine and a motor as a drive source, and a normal vehicle using only an engine as a drive source. Can be adopted.
  • EV electric vehicle
  • HEV hybrid vehicle
  • HEV hybrid vehicle
  • a normal vehicle using only an engine as a drive source.
  • the electric motor 3 corresponds to the “rotation drive source”
  • the processing in steps S101 and S102 corresponds to the “slip tendency detection unit”
  • the processing in steps S103 to S116 corresponds to the “traction control unit”.
  • the process of step S104 corresponds to the “friction coefficient estimation unit”
  • the process of step S105 corresponds to the “upper limit torque estimation unit”
  • the process of step S106 corresponds to the “torque down control unit”.
  • the processes of steps S111 and S116 correspond to the “first torque up control unit”
  • the processes of steps S112 and S116 correspond to the “second torque up control unit”.
  • the grip limit torque T LIM corresponds to the “upper limit torque”
  • the minimum motor torque T MIN corresponds to the “minimum torque”.
  • the rate at which the motor torque Tm is increased by an increase amount ⁇ for each calculation cycle corresponds to the “first increase rate”, and the rate at which the motor torque Tm is increased by an increase amount ⁇ at each calculation cycle is “second increase”. Corresponds to "rate”.
  • the grip limit torque T LIM capable of estimating the road surface friction coefficient ⁇ and suppressing the slip tendency of the rear wheels 1RL and 1RR according to the road surface friction coefficient ⁇ . Is estimated.
  • the preset minimum motor torque that can suppress the drive torque of the electric motor 3 that drives the rear wheels 1RL and 1RR can be suppressed. Decrease to T MIN .
  • the slip tendency of the rear wheels 1RL and 1RR is detected until the drive torque of the electric motor 3 reaches the grip limit torque T LIM. Up to an increment ⁇ for each calculation cycle. Further, after the drive torque of the electric motor 3 is increased to the grip limit torque T LIM , the drive torque of the electric motor 3 is set to be larger than the increase amount ⁇ every calculation cycle until the slip tendency of the rear wheels 1RL and 1RR is detected. Increase by small increments ⁇ .
  • the driving torque of the electric motor 3 is reduced to a preset minimum motor torque T MIN that can suppress the slip tendency of the rear wheels 1RL and 1RR, so that the rear wheels 1RL and 1RR are reduced.
  • T MIN a preset minimum motor torque
  • the grip strength of can be reliably recovered.
  • the driving torque of the electric motor 3 is increased by an increase amount ⁇ every calculation cycle until reaching the grip limit torque T LIM , and thereafter, the increase amount ⁇ is increased by an increase amount ⁇ smaller than the increase amount ⁇ every calculation cycle. Therefore, it is possible to prevent the drive torque from becoming low and to improve the acceleration performance of the vehicle.
  • the increase amount ⁇ is set to the maximum increase amount by which the electric motor 3 can increase the drive torque.
  • the grip limit torque T LIM is estimated.
  • the grip limit torque T LIM can be adjusted more finely by estimating the grip limit torque T LIM in consideration of the deceleration of the rear wheels 1RL and 1RR. That is, in estimating the grip limit torque T LIM , excess and deficiency can be suppressed and a more appropriate grip limit torque T LIM can be estimated.
  • the minimum motor torque T MIN is set in advance so as to be equal to or less than the estimated grip limit torque T LIM .
  • the grip force of the rear wheels 1RL and 1RR can be reliably recovered by setting the minimum motor torque T MIN in advance so as to be equal to or less than the estimated grip limit torque T LIM .
  • the road surface friction coefficient ⁇ is estimated, and the grip limit torque T LIM that can suppress the slip tendency of the rear wheels 1RL and 1RR according to the road surface friction coefficient ⁇ . Is estimated.
  • the preset minimum motor torque that can suppress the drive torque of the electric motor 3 that drives the rear wheels 1RL and 1RR can be suppressed. Decrease to T MIN .
  • the slip tendency of the rear wheels 1RL and 1RR is detected until the drive torque of the electric motor 3 reaches the grip limit torque T LIM. Up to an increment ⁇ for each calculation cycle.
  • the drive torque of the electric motor 3 is set to be larger than the increase amount ⁇ every calculation cycle until the slip tendency of the rear wheels 1RL and 1RR is detected. Increase by small increments ⁇ .
  • the driving torque of the electric motor 3 is reduced to a preset minimum motor torque T MIN that can suppress the slip tendency of the rear wheels 1RL and 1RR, so that the rear wheels 1RL and 1RR are reduced.
  • T MIN a preset minimum motor torque
  • the grip strength of can be reliably recovered.
  • the driving torque of the electric motor 3 is increased by an increase amount ⁇ every calculation cycle until reaching the grip limit torque T LIM , and thereafter, the increase amount ⁇ is increased by an increase amount ⁇ smaller than the increase amount ⁇ every calculation cycle. Therefore, it is possible to prevent the drive torque from becoming low and to improve the acceleration performance of the vehicle.

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Abstract

 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を目的とする。路面摩擦係数μを推定し、この路面摩擦係数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TLIM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、電動モータ3の駆動トルクを最小モータトルクTMINまで減少させる。そして、電動モータ3の駆動トルクが最小モータトルクTMINまで減少したら、今度はグリップ限界トルクTLIMに到達するまで、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の駆動トルクがグリップ限界トルクTLIMまで増加したら、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。

Description

車両用駆動制御装置、車両用駆動制御方法
 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VwFL~VwRR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を算出する。このスリップ速度ΔV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=(VwFL+VwFR)/2-(VwRL+VwRR)/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、縦軸を第1モータトルクTm1とし、スリップ速度ΔV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VwFL~VwRR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VwRL・VwRR、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VwRL及びVwRR、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は後輪の平均車輪速であり、Vは車体速度である。
  S=(Vw-V)/Vw
  Vw=(VwRL+VwRR)/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TLIM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TLIM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。
  TLIM={(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TMIN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TMIN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TLIM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TLIMよりも小さいか否かを判定する。ここで、判定結果がTm<TLIM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≧TLIM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TLIM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TMIN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TMIN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TMIN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TMIN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TLIM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TLIM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TLIM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TLIM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TLIM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TLIM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TLIM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TMIN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TLIM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TMIN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TMIN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TMIN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TLIM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TLIM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TMIN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TLIM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TLIM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TLIM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TMIN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TLIM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TLIM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TLIMを推定することで、よりきめ細かくグリップ限界トルクTLIMを調整することができる。すなわち、グリップ限界トルクTLIM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TLIM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TLIMが「上限トルク」に対応し、最小モータトルクTMIN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TLIM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TMIN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TMIN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TLIM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TLIM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TMIN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TLIM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TLIM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TLIMを推定することで、よりきめ細かくグリップ限界トルクTLIMを調整することができる。すなわち、グリップ限界トルクTLIM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TLIM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TMINは、推定したグリップ限界トルクTLIM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TMINを、推定したグリップ限界トルクTLIM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TLIM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TMIN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TMIN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TLIM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TLIM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TMIN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TLIM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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