WO2016125686A1 - 車両の制駆動トルク制御装置 - Google Patents

車両の制駆動トルク制御装置 Download PDF

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vehicle
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braking
upper limit
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雄大 鈴木
平田　淳一
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NTN Corp
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NTN Corp
NTN Toyo Bearing Co Ltd
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/20—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility

Definitions

  • the present invention relates to a braking / driving torque control device for suppressing tire slip of a vehicle and ensuring stability of posture.
  • the reference speed of the other motor rotation speed to be controlled is determined based on one motor rotation speed with a pair of left and right wheels.
  • a value obtained by adding a certain allowable speed range to the reference speed determined here is set as the speed limit range of the motor rotation speed to be controlled.
  • Non-Patent Document 1 a target slip ratio of wheels is set in a left and right independent drive vehicle, and the drive torque is controlled in accordance with the difference between the target slip ratio and the actual slip ratio, thereby achieving the target slip ratio. So that the wheel slip is suppressed.
  • the above proposed example has a problem in controlling the vehicle attitude. That is, in the above proposed example, the longitudinal force generated on the road surface by the respective driving wheels of the left and right independent drive vehicles is estimated, and the drive torque is controlled so that the left and right longitudinal forces coincide with the lower one. However, for example, if the external force such as the drag torque of the friction brake is greatly different between the left and right wheels, the estimated longitudinal force is greatly deviated from the actual longitudinal force. Further, although not described in Patent Document 1, when the external force is greatly different between the left and right wheels during braking, the estimated longitudinal force is greatly deviated from the actual longitudinal force.
  • the present invention has been made to solve the above-described problem, and suppresses tire slip that occurs when accelerating or decelerating in a place where the road surface friction coefficient is low, and an unnecessary yaw moment is generated in the vehicle. It is an object of the present invention to provide a braking / driving torque control device for a vehicle that can suppress changes in the vehicle posture.
  • the vehicle braking / driving torque control device of the present invention is a vehicle braking / driving torque control device for controlling a vehicle 1 having a braking / driving source 4 capable of independently controlling braking torque or driving torque of left and right wheels 2, Controlling the braking torque or driving torque of the left and right wheels 2 to control the slip ratio of the wheels 2 below the upper limit slip ratio or above the lower limit slip ratio, and the attitude of the vehicle 1
  • Vehicle attitude control device 15 for The vehicle attitude control device 15
  • Target yaw rate calculation means 23 for calculating a target yaw rate of the vehicle using at least the vehicle speed and the steering angle;
  • a yaw rate deviation calculating means 24 for calculating a yaw rate deviation which is a deviation between the actual yaw rate measured from the sensor 19 mounted on the vehicle 1 and the target yaw rate;
  • Control wheel setting means 25 for setting the wheel 2 for changing the upper limit slip ratio or the lower limit slip ratio as a control wheel;
  • a limit slip ratio calculation means 26 having at least one
  • the braking / driving torque control device having this configuration is applied to the vehicle 1 capable of independently controlling the braking torque or driving torque of each wheel 2.
  • the slip ratio control device 14 The braking torque or driving torque of the wheel 2 is controlled to be as follows.
  • the slip rate control device 14 controls the driving torque of the wheel 2 so as to be equal to or higher than the lower limit slip rate ( (Slip rate control combined with these two controls).
  • the front / rear force that can be generated saturates as the slip ratio of the wheel 2 increases. Therefore, it is preferable to set the upper limit slip ratio with the slip ratio at which the front / rear force is approximately saturated as an upper limit. Further, since the longitudinal force that can be generated is saturated when the slip ratio of the wheel 2 is reduced during driving, it is preferable to set the lower limit slip ratio with the slip ratio at which the longitudinal force is approximately saturated as a lower limit.
  • the target yaw rate is calculated by the target yaw rate calculation means 23 from values such as the vehicle speed and the steering angle, and the actual yaw rate is measured by an in-vehicle sensor 19 such as a yaw rate sensor.
  • the control wheel setting means 25 When the slip ratio control is operating with one or more wheels, if a deviation (yaw rate deviation) between the target yaw rate and the actual yaw rate occurs, the control wheel setting means 25 generates a yaw moment that eliminates the yaw rate deviation.
  • the limit slip rate calculating means 26 sets the wheels 2 of the turning inner wheel side or the turning outer wheel side orientation to be generated yaw moment as the control wheel 2 1, wherein the limit slip rate calculating means 26, the driving time of the turning direction to be generated yaw moment
  • the lower limit slip rate of the inner wheel 2 (control wheel) is increased, and the upper limit slip rate of the wheel 2 on the turning outer wheel side in the direction in which a yaw moment is desired to be reduced during braking.
  • the upper limit slip ratio By reducing the upper limit slip ratio, the longitudinal force generated by the wheel 2 is increased and the yaw moment is generated. Further, by increasing the lower limit slip ratio, the longitudinal force generated by the wheel 2 is reduced and the yaw moment is generated.
  • the drive torque acts on the control wheel during braking, and if the value of the lower limit slip ratio is increased from negative to positive, the control wheel during drive is increased.
  • the braking torque will act.
  • switching between driving and braking can be performed continuously only by changing the upper limit slip ratio or the lower limit slip ratio.
  • tire slip that occurs when accelerating or decelerating in a place where the road surface friction coefficient is low is suppressed to be equal to or lower than the upper limit slip ratio or higher than the lower limit slip ratio.
  • the term “acceleration” includes “start”.
  • a moment for eliminating the yaw rate deviation may be generated by lowering the upper limit slip ratio or increasing the lower upper limit slip ratio according to the yaw rate deviation generated in the vehicle 1, thereby suppressing the change in the vehicle posture. Since the control is to suppress the slip ratio by decreasing the upper limit slip ratio or increasing the lower limit slip ratio, there is no possibility of wheel spin or tire lock due to braking / driving torque, and the vehicle posture can be further stabilized.
  • the present invention suppresses tire slip that occurs when accelerating or decelerating in a place where the road surface friction coefficient is low, and also changes the vehicle posture even when an unnecessary yaw moment is generated in the vehicle 1. It can be suppressed.
  • the limited slip ratio calculating means 26 includes the upper limit slip ratio calculating means 26A, and the upper limit slip ratio calculating means 26A is an inner ring when turning occurs according to the magnitude of the yaw rate deviation during braking.
  • the upper limit slip ratio on the side may be reduced.
  • the limited slip ratio calculating means 26 includes the lower limit slip ratio calculating means 26B, and the lower limit slip ratio calculating means 26B is turned when driving according to the magnitude of the yaw rate deviation.
  • the lower limit slip ratio on the outer ring side may be increased. As the magnitude of the yaw rate deviation is larger, the generated upper yaw rate deviation is decreased or the lower limit slip ratio is increased, so that the generated yaw rate deviation can be eliminated early.
  • the upper limit slip ratio calculating means 26A may provide a lower limit value for the upper limit slip ratio. As a result, it is possible to limit the change in the vehicle posture when the upper limit slip ratio is reduced. Further, the lower limit slip ratio calculating means 26B may provide an upper limit value for the lower limit slip ratio. Thereby, it is possible to limit the change in the vehicle posture when the lower limit slip ratio is increased.
  • the control wheel setting means 25 may set a plurality of wheels 2 as the control wheel.
  • the front and rear wheels 2 may be brake wheels. Although only one wheel may be used as a brake wheel, the vehicle posture can be stabilized more effectively by using a plurality of wheels as brake wheels.
  • the limited slip ratio calculating means 26 may hold the upper limit slip ratio or the lower limit slip ratio at a preset value. . (ESC (Electronic Stability Control) control, etc.). As described above, when the slip ratio is controlled when torques having different signs are generated on the left and right wheels, the upper limit slip ratio or the lower limit slip ratio is maintained at a preset value, thereby enabling stable control. Easy to do.
  • ESC Electronic Stability Control
  • the vehicle 1 may be configured such that each of the plurality of wheels 2 includes an electric motor 4.
  • the present invention can be applied even when the braking / driving source 4 is an internal combustion engine.
  • the present invention is superior in responsiveness and controllability compared to the internal combustion engine. The posture can be stabilized more effectively by controlling the driving torque.
  • FIG. 1 is a system configuration diagram showing a conceptual configuration of a vehicle equipped with a braking / driving torque control device according to an embodiment of the present invention. It is a block diagram which shows the one part specific example of the braking / driving torque control apparatus of the vehicle. It is explanatory drawing which shows the effect
  • FIG. 1 is a block diagram of a conceptual configuration of an electric vehicle that is a left and right wheel independent drive type vehicle equipped with a braking / driving torque control device according to this embodiment, and the right side of the figure is the front of the vehicle.
  • This electric vehicle is a four-wheel independent drive in which the left and right rear wheels 2 and the left and right front wheels 2 of the vehicle 1 are independently driven by a motor 4 as a braking / driving source for performing a regenerative operation.
  • the front wheel 2 is a steering wheel.
  • Each motor 4 is an electric motor and constitutes, for example, the in-wheel motor drive device 5 of FIG. 6, but may be an on-board type mounted on a chassis (not shown).
  • the in-wheel motor drive device 5 includes a motor 4 that is an in-wheel motor (IWM), a speed reducer 6, and a wheel bearing 7, and a part or all of these are arranged in the wheel 2. .
  • the rotation of the motor 4 is transmitted to the wheel 2 via the speed reducer 6 and the wheel bearing 7.
  • a brake rotor 8a constituting the friction brake device 8 is fixed to the flange portion of the hub wheel 7a of the wheel bearing 7, and the brake rotor 8a rotates integrally with the wheel 2.
  • the motor 4 is, for example, an embedded magnet type synchronous motor in which a permanent magnet is built in the core portion of the rotor 4a.
  • the motor 4 is a motor in which a radial gap is provided between a stator 4b fixed to the housing 4c and a rotor 4a attached to the rotation output shaft 9.
  • the vehicle 1 includes an ECU (electric control unit) 11 and a plurality (four in this example) of inverter devices 12 provided for each motor 4.
  • the ECU 11 includes a main ECU unit 13 having a general function, and a slip ratio control device 14 and a vehicle attitude control device 15 that are specific to this embodiment. Note that the slip ratio control device 14 and the vehicle attitude control device 15 may be provided as separate independent ECUs or may be provided in the inverter device 12 instead of being provided in the ECU 11.
  • the ECU 11 is a computer such as a microcomputer having a microprocessor, a ROM (Read Only Memory) having a program executed by the processor, and various electronic devices such as a RAM (Random Access Memory) and a coprocessor (Co-Processor). It consists of a circuit.
  • the ECU 11 and each inverter device 12 are connected by an in-vehicle communication network such as a CAN (control area network).
  • the main ECU unit 13 has a function of performing overall control and cooperative control of the entire vehicle and a braking / driving command generation function as its basic configuration.
  • This braking / driving command generation function includes a drive command that is a command of an operation amount detected by an accelerator pedal sensor 16 provided on an accelerator pedal (not shown), and a brake pedal sensor provided on a brake pedal (not shown).
  • This is a function for generating a braking / driving force command such as a torque command distributed to each motor 4 from a braking / driving command (braking command and drive command) which is a command of the operation amount detected by 36.
  • the braking / driving force command is input to the driving command and the braking / driving command, and is stored in a software or hardware LUT (Look Up Table) or a software library. It is generated and output using a predetermined conversion function or equivalent hardware (hereinafter referred to as “realization model”).
  • the accelerator pedal and the brake pedal may be other than a pedal type.
  • the braking / driving command generated by the main ECU 13 is normally sent to the inverter device 12, but in this embodiment is sent to the inverter device 12 via the vehicle attitude control device 15 and the slip ratio control device 14.
  • Each inverter device 12 has a control unit (not shown) for converting DC power of a battery (not shown) into AC power for driving the motor 4 and controlling the output, and is distributed as described above.
  • the responsible motor 4 is controlled in accordance with a braking / driving force command such as a torque command.
  • Each inverter device 12 includes a power circuit unit (not shown) such as a bridge circuit of a switching element that converts AC power, and the control unit that controls the power circuit unit.
  • the vehicle 1 is provided with a steering angle sensor 17, a vehicle speed sensor 18, and a yaw rate sensor 19 as sensors.
  • the steering angle sensor 17 is a sensor that detects the steering angle of a steering means (not shown) such as a steering wheel.
  • the steering angle sensor 17 may be a sensor that detects a steering angle of a steering device (not shown).
  • the motor 4 is provided with a rotation sensor (not shown) for detecting the motor rotation speed, and the inverter device 12 calculates the wheel speed, which is the rotation speed or angular speed of the wheel 2 from the detection signal of the rotation sensor. Means (not shown).
  • an accelerator command value is input from the accelerator pedal sensor 16 to the main ECU unit 13.
  • a brake command value is input from the brake pedal sensor 36 to the main ECU unit 13.
  • the input accelerator command value and brake command value are input from the main ECU 13 to the slip ratio control device 14 corresponding to each wheel 2 as a torque command value for driving each wheel 2.
  • the slip ratio control device 14 controls the braking torque or driving torque of the left and right wheels 1 to suppress the slip ratio of the wheels to an upper limit slip ratio which will be described later and to a lower limit slip ratio or more.
  • the slip ratio control device 14 includes a slip ratio calculation means 21 and a braking / driving torque calculation means 22.
  • the slip ratio calculating means 21 uses the vehicle speed input from the vehicle speed sensor 18 (that is, the vehicle speed) and the wheel speed input from the inverter device 12, specifically the above-described implementation model or software.
  • a hardware circuit that can calculate and output a slip ratio using a predetermined division function stored in a hardware library or equivalent hardware, etc. or a software function on a processor (not shown). Yes.
  • the braking / driving torque calculation means 22 includes the above-described realization model, or a predetermined control function for PID control stored in a software library, an arithmetic function, a comparison function, and hardware equivalent thereto. Use the PID control so that the slip rate does not exceed the preset upper limit slip rate before practical operation of the vehicle 1 or during maintenance, or in the same way, does not fall below the preset lower limit slip rate.
  • the final torque command value is calculated and output by a hardware circuit or a software function on a processor (not shown). The calculated final torque command value is given to the inverter device 12 as a braking / driving command.
  • the front / rear force that can be generated saturates as the slip ratio of the wheel increases, so the upper limit slip ratio is set with the slip ratio at which the front / rear force is approximately saturated as an upper limit.
  • the front / rear force that can be generated saturates when the wheel slip ratio decreases, so the lower limit slip ratio is set with the slip ratio at which the front / rear force is approximately saturated as a lower limit.
  • the upper limit slip ratio and the lower limit slip ratio can be changed by input from input means (not shown) provided in the vehicle attitude control device 15 (see FIG. 2).
  • the slip ratio control device 14 (see FIG. 2) outputs a final torque command value to the inverter device 12, and drives the motor by controlling the current so as to follow the final torque command value.
  • the inverter device 12 calculates the wheel speed from the motor rotation speed of the in-wheel motor.
  • vehicle speed control device 15 receives vehicle speed and steering angle information from vehicle speed sensor 18 and steering angle sensor 17 via main ECU unit 13.
  • the actual yaw rate measured by the on-vehicle yaw rate sensor 19 is also input.
  • the vehicle attitude control device 15 includes target yaw rate calculation means 23, yaw rate deviation calculation means 24, control wheel setting means 25, and limited slip ratio calculation means 26.
  • the limited slip ratio calculating means 26 includes an upper limit slip ratio calculating means 26A and a lower limit slip ratio calculating means 26B.
  • the target yaw rate calculation means 23 calculates the target yaw rate of the vehicle using at least the vehicle speed and the steering angle. Specifically, the target yaw rate calculation means 23 uses the above-described realization model or a predetermined four arithmetic operation function stored in a software library, hardware equivalent thereto, and the like to obtain information on the vehicle speed and the steering angle.
  • a hardware circuit or a processor (not shown) that can calculate and output a target yaw rate of the vehicle 1 from vehicle parameters such as a vehicle weight and a center of gravity position that are set in advance before practical operation of the vehicle 1 or during maintenance. It consists of the above software functions.
  • the yaw rate deviation calculation means 24 subtracts the actual yaw rate from the target yaw rate using the above-described realization model or a predetermined subtraction function stored in a software library or equivalent hardware. And a hardware function that outputs a yaw rate deviation or a software function on a processor (not shown).
  • the control wheel setting means 25 and the limited slip ratio calculation means 26 when a yaw rate deviation occurs when the slip ratio control is operating with one or more wheels, the control wheel setting means 25 and the upper limit slip ratio calculation means 26A or the lower limit slip The rate calculation means 26B functions.
  • the control wheel setting means 25 sets the wheel 1 that changes the upper limit slip ratio as a control wheel.
  • the control wheel setting means 25 uses, for example, a predetermined comparison function stored in the above-described implementation model or a software library, hardware equivalent thereto, and the like, for example, a target yaw rate, an actual yaw rate, From the sign of the yaw rate deviation, it is determined whether the vehicle 1 is in an understeer tendency or a spin tendency, and a yaw moment that eliminates the yaw rate deviation is generated so that the yaw moment can be generated during driving. set the wheel 2 as the control wheel 2 1 (FIG.
  • Control wheel 2 1 may be one wheel may be multiple rings.
  • the right wheel side friction coefficient is large and the left wheel side friction coefficient is small with respect to the traveling direction. An unnecessary moment is generated.
  • the upper limit slip ratio calculating means 26A lowers the upper limit slip ratio from a value before the yaw rate deviation occurs in order to eliminate the yaw rate deviation of the vehicle.
  • the upper limit slip ratio calculating means 26A uses the above-described realization model, or a predetermined control function and arithmetic function for PID control stored in a software library, hardware equivalent thereto, and the like. And a software function on a hardware circuit or a processor (not shown) that can calculate and output an upper limit slip ratio by PID control so that the input yaw rate deviation becomes zero.
  • the lower limit slip ratio calculating means 26B increases the lower limit slip ratio from a value before the yaw rate deviation occurs in order to eliminate the yaw rate deviation of the vehicle.
  • the lower limit slip ratio calculation means 26B uses the above-described realization model or a predetermined control function and arithmetic function for PID control stored in a software library, hardware equivalent thereto, and the like.
  • a software function on a hardware circuit or a processor (not shown) that can calculate and output a lower limit slip ratio by PID control so that the input yaw rate deviation becomes zero.
  • the driving force generated by the wheels is reduced and the yaw moment is generated.
  • the generated yaw rate deviation can be eliminated at an early stage by decreasing the upper limit slip ratio or increasing the lower limit slip ratio as the magnitude of the yaw rate deviation increases. If the value of the upper limit slip ratio is decreased from positive to negative, the drive torque acts on the control wheel during braking, and if the value of the lower limit slip ratio is increased from negative to positive, the control wheel during drive is increased. The braking torque will act.
  • switching between driving and braking can be performed continuously only by changing the upper limit slip ratio or the lower limit slip ratio.
  • a lower limit value may be set for the upper limit slip ratio, or the change in the vehicle posture when the lower limit slip ratio is increased.
  • an upper limit value may be set for the lower limit slip ratio.
  • tire slip that occurs when accelerating or decelerating in a place where the road surface friction coefficient is low is suppressed to be equal to or less than the upper limit slip rate or greater than the lower limit slip rate.
  • vehicle attitude by changing the vehicle attitude by generating a moment that eliminates the yaw rate deviation by reducing the upper limit slip rate according to the yaw rate deviation (FIG. 2) generated in the vehicle 1 or increasing the lower limit slip rate. suppress. Since control is performed by reducing the upper limit slip ratio or increasing the lower limit slip ratio to suppress the slip ratio, there is no possibility of wheel spin or tire lock due to braking / driving torque, and the vehicle posture can be further stabilized.
  • the slip ratio is controlled when torques having different signs are generated in the left and right wheels, the upper limit slip ratio or the lower limit slip ratio is held at a preset value (ESC control or the like).
  • This embodiment is applied to the vehicle 1 capable of independently controlling the braking torque or driving torque of each wheel 2.
  • the slip ratio control device 14 The braking torque or driving torque of the wheel 2 is controlled to be as follows.
  • the slip ratio control device 14 controls the driving torque of the wheel 2 so as to be equal to or higher than the lower limit slip ratio (these two With slip rate control).
  • the front / rear force that can be generated saturates as the slip ratio of the wheel 2 increases.
  • the upper limit slip ratio with the slip ratio at which the front / rear force is approximately saturated as an upper limit.
  • the longitudinal force that can be generated is saturated when the slip ratio of the wheel 2 is reduced during driving, it is preferable to set the lower limit slip ratio with the slip ratio at which the longitudinal force is approximately saturated as a lower limit.
  • the target yaw rate is calculated by the target yaw rate calculation means 23 from values such as the vehicle speed and the steering angle, and the actual yaw rate is measured by an in-vehicle sensor 19 such as a yaw rate sensor.
  • the control wheel setting means 25 When the slip ratio control is operating with one or more wheels, if a deviation (yaw rate deviation) between the target yaw rate and the actual yaw rate occurs, the control wheel setting means 25 generates a yaw moment that eliminates the yaw rate deviation.
  • the longitudinal force generated by the wheel 2 is reduced and the yaw moment is generated.
  • the generated upper yaw rate deviation is decreased or the lower limit slip ratio is increased, so that the generated yaw rate deviation can be eliminated early. If the value of the upper limit slip ratio is decreased from positive to negative, the drive torque acts on the control wheel during braking, and if the value of the lower limit slip ratio is increased from negative to positive, the control wheel during drive is increased. The braking torque will act.
  • switching between driving and braking can be performed continuously only by changing the upper limit slip ratio or the lower limit slip ratio.
  • a lower limit value may be set for the upper limit slip ratio, or the change in the vehicle posture when the lower limit slip ratio is increased.
  • an upper limit value may be set for the lower limit slip ratio.
  • an in-wheel motor type four-wheel drive vehicle has been described.
  • the present invention can be applied to a rear wheel drive vehicle in which only two rear wheels have an in-wheel motor or a non-in-wheel motor type. Electricity of a configuration in which the output of two motors installed on the vehicle body corresponding to each of the left and right wheels, for example, is transmitted to each wheel via a drive shaft or the like, and the driving torque of each wheel is controlled independently. It can also be applied to automobiles.
  • the present invention can also be applied to a vehicle having a braking / driving source having an internal combustion engine as a driving source and a friction brake as a braking source.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Regulating Braking Force (AREA)

Abstract

　路面摩擦係数が低い場所等で加速や減速をする際に発生するタイヤスリップを抑制するとともに、車両に不要なヨーモーメントが発生した場合にも車両姿勢の変化を抑えられるようにする。左右の車輪(2)の制駆動トルクを制御することで車輪(2)のスリップ率を上限スリップ率以下または下限スリップ率以上に抑制するスリップ率制御装置(14)と、車両姿勢制御装置(15)とを備える。車両姿勢制御装置(15)は、実ヨーレートと目標ヨーレートとの偏差を計算するヨーレート偏差計算手段(24)と、上限または下限スリップ率を変更する車輪(2)を制御輪として設定する制御輪設定手段(25)と、上限スリップ率計算手段(26A)と、下限スリップ率計算手段(26B)とを備える。上限スリップ率計算手段(26A)および下限スリップ率計算手段(26B)は、それぞれヨーレート偏差を無くすように、上限スリップ率を低下させ、または下限スリップ率を増加させる。

Description

車両の制駆動トルク制御装置 関連出願
　本出願は、２０１５年２月２日出願の特願２０１５－０１８１１３の優先権、および２０１５年４月１５日出願の特願２０１５－０８３２８４の優先権を主張するものであり、それらの全体を参照により本願の一部をなすものとして引用する。
　この発明は、車両のタイヤスリップを抑制し、かつ姿勢の安定性を確保するための制駆動トルク制御装置に関する。
　従来より、左右独立駆動車のトラクション制御手法として、路面摩擦係数が低い場所等で加速や減速をする際に発生するタイヤスリップを抑制するとともに、車両に不要なヨーモーメントが発生することを抑える制御が提案されている。従来技術１（特許文献１）では、左右輪を一対として、一方のモータ回転速度に基づいて、制御対象とする他方のモータ回転速度の基準速度を決める。ここで決めた基準速度に一定の許容速度範囲を加算したものを、制御対象のモータ回転速度の制限速度範囲として設定する。設定した制限速度範囲に基づいてトルク指令値に制限を設けることにより、スリップしやすい路面でもグリップを保ち安定した走行ができる。
　従来技術２（非特許文献１）では、左右独立駆動車で車輪の目標スリップ率を設定し、目標スリップ率と実際のスリップ率との差に応じて駆動トルクを制御することで、目標スリップ率に追従するようにして、車輪のスリップを抑制する。
特開２００８－１０９７８７号公報
藤田武志ら著：電動車両のトラクション制御、自動車技術会　秋季学術講演会前刷集、No.107-08 （2008）、11-16
　従来技術１の制御では、路面摩擦係数、車輪に働く前後力、あるいは車輪のスリップ率など路面状況や車輪の滑りに関する情報を用いていないため、車輪のスリップを十分に抑制できない場面もあると予想される。
　従来技術２の制御では、左右輪の目標スリップ率を同じにしているため、左右輪で路面特性が異なると発生する前後力に左右差が生じる。その結果、意図しないヨーイング運動が生じる可能性がある。
　このような課題を解消するため、路面摩擦係数が低い場所等で発進や加速をする際に発生するタイヤスリップを抑制するとともに、車両に不要なヨーモーメントが発生することを抑える制御を提案した。例えば、左右独立駆動車のそれぞれの駆動輪が路面に対して発生している前後力を推定し、左右の前後力が低い方に一致するように駆動トルクを制御することで、車両に不要なヨーモーメントが発生しないように制御する。
　しかし、上記提案例では、車両姿勢の制御の上で課題がある。すなわち、上記提案例では、左右独立駆動車のそれぞれの駆動輪が路面に対して発生している前後力を推定し、左右の前後力が低い方に一致するように駆動トルクを制御しているが、例えば摩擦ブレーキの引き摺りトルク等の外力が左右輪で大きく異なると、推定した前後力が実際の前後力から大きくずれてしまう。また、特許文献１には記載されていないが、制動時も同様に外力が左右輪で大きく異なると、推定した前後力が実際の前後力から大きくずれてしまう。これらの場合、推定した左右の前後力を低い方に一致させるよう制駆動トルクを制御しても実際の前後力は左右で異なるため、車両には不要なヨーモーメントが発生し車両姿勢が変化する場合がある。また路面が局所的に異なる等の路面摩擦係数の急変があると、制御が応答性良く追従できない場合には同様に不要なヨーモーメントが車両に発生し、車両姿勢が変化する場合がある。
　この発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、路面摩擦係数が低い場所等で加速や減速をする際に発生するタイヤスリップを抑制するとともに、車両に不要なヨーモーメントが発生した場合にも車両姿勢の変化を抑えられる車両の制駆動トルク制御装置を提供することを目的とする。
　以下、この発明について、理解を容易にするために、便宜上実施形態の符号を参照して説明する。
　この発明の車両の制駆動トルク制御装置は、左右の車輪２の制動トルクまたは駆動トルクを独立に制御可能な制駆動源４を有する車両１を制御する車両の制駆動トルク制御装置であって、
　前記左右の車輪２の前記制動トルクまたは駆動トルクを制御することで前記車輪２のスリップ率を上限スリップ率以下または下限スリップ率以上に抑制するスリップ率制御装置１４と、前記車両１の姿勢を制御する車両姿勢制御装置１５とを備え、
　前記車両姿勢制御装置１５は、
　少なくとも車両速度および操舵角を用いて車両の目標ヨーレートを計算する目標ヨーレート計算手段２３と、
　車両１に搭載したセンサ１９から測定される実ヨーレートと前記目標ヨーレートとの偏差であるヨーレート偏差を計算するヨーレート偏差計算手段２４と、
　前記上限スリップ率または前記下限スリップ率を変更する車輪２を制御輪として設定する制御輪設定手段２５と、
　前記制御輪の前記上限スリップ率を計算する上限スリップ率計算手段２６Ａおよび前記下限スリップ率を計算する下限スリップ率計算手段２６Ｂの少なくとも一方を有する制限スリップ率計算手段２６とを備え、
　前記制御輪設定手段２５は、前記ヨーレート偏差が車両に生じたときに、右または左のいずれか一方の車輪を制御輪として設定し、
　前記制限スリップ率計算手段２６は、車両１の前記ヨーレート偏差を無くすため、前記上限スリップ率計算手段２６Ａが、前記上限スリップ率を前記ヨーレート偏差が生じる前の値よりも小さく、または前記下限スリップ率計算手段２６Ｂが、前記下限スリップ率を前記ヨーレート偏差が生じる前の値よりも大きくさせる。
　この構成の制駆動トルク制御装置は、各車輪２の制動トルクまたは駆動トルクを独立に制御することができる車両１に適用する。制動時に生じるスリップ率を正、駆動時に生じるスリップ率を負としたとき、ある車輪２のスリップ率が予め設定しておいた上限スリップ率を超えた場合、スリップ率制御装置１４は、上限スリップ率以下になるよう前記車輪２の制動トルクまたは駆動トルクを制御する。また、ある車輪２のスリップ率が予め設定しておいた下限となるスリップ率よりも低い場合、スリップ率制御装置１４は、下限スリップ率以上になるように前記車輪２の駆動トルクを制御する（これら２つの制御を合わせて、スリップ率制御）。なお、一般的に、制動時においては、車輪２のスリップ率が大きくなると発生可能な前後力は飽和するため、前後力がおおよそ飽和するスリップ率を上限として上限スリップ率を設定することが好ましい。また、駆動時においては車輪２のスリップ率が小さくなると発生可能な前後力は飽和するため、前後力がおおよそ飽和するスリップ率を下限として下限スリップ率を設定することが好ましい。
　走行中に車両速度や操舵角等の値から目標ヨーレートを目標ヨーレート計算手段２３により計算するとともに、ヨーレートセンサ等の車載のセンサ１９で実ヨーレートを計測する。前記スリップ率制御が一輪以上で動作しているときに、目標ヨーレートと実ヨーレートとの偏差（ヨーレート偏差）が生じた場合、ヨーレート偏差を解消するヨーモーメントを発生させるために、制御輪設定手段２５はヨーモーメントを発生させたい向きの旋回内輪側または旋回外輪側の車輪２を前記制御輪２１として設定し、前記制限スリップ率計算手段２６は、駆動時はヨーモーメントを発生させたい向きの旋回内輪側の車輪２（制御輪）の下限スリップ率を増加させ、制動時はヨーモーメントを発生させたい向きの旋回外輪側の車輪２の上限スリップ率を低下させる。上限スリップ率を低下させることで、車輪２が発生する前後力を大きくしヨーモーメントを発生させる。また、下限スリップ率を増加させることで、車輪２が発生する前後力を小さくしヨーモーメントを発生させる。
　上限スリップ率の値を正から負に低下させれば、制動時の制御輪には駆動トルクが作用し、下限スリップ率の値を負から正に増加させれば、駆動時の制御輪には制動トルクが作用することになる。この発明では、上限スリップ率もしくは下限スリップ率を変更することのみで、駆動と制動の切替えを連続的に行うことができる。
　この発明では、各車輪２のスリップ率を制御することで、路面摩擦係数が低い場所で加速や減速をする際に発生するタイヤスリップを上限スリップ率以下または下限スリップ率以上に抑制する。なお、この明細書において、前記「加速」は、「発進」を含む意味である。さらに車両１に発生したヨーレート偏差に応じて上限スリップ率を低下または下上限スリップ率を増加させることで、ヨーレート偏差を解消するモーメントを発生させ、これにより車両姿勢の変化を抑えても良い。上限スリップ率を低下または下限スリップ率を増加させてスリップ率を抑制する制御であるため、制駆動トルクによるホイールスピンやタイヤロックの可能性が無く、車両姿勢がより安定化できる。この発明は、このように、路面摩擦係数が低い場所等で加速や減速をする際に発生するタイヤスリップを抑制するとともに、車両１に不要なヨーモーメントが発生した場合にも車両姿勢の変化を抑えられる。
　この発明において、前記制限スリップ率計算手段２６が前記上限スリップ率計算手段２６Ａを有し、この上限スリップ率計算手段２６Ａは、制動時に前記ヨーレート偏差の大きさに応じて、旋回が生じるときの内輪側の前記上限スリップ率を小さくしても良い。また、この発明において、前記制限スリップ率計算手段２６が前記下限スリップ率計算手段２６Ｂを有し、この下限スリップ率計算手段２６Ｂは、駆動時に前記ヨーレート偏差の大きさに応じて、旋回が生じるときの外輪側の前記下限スリップ率を大きくしても良い。ヨーレート偏差の大きさが大きいほど上限スリップ率を低下もしくは下限スリップ率を増加させることで、発生したヨーレート偏差を早期に解消できる。
　これらの場合に、前記上限スリップ率計算手段２６Ａは、前記上限スリップ率に下限値を設けるようにしても良い。これにより、上限スリップ率を低下させた時の車両姿勢の変化に制限を設けることができる。また、前記下限スリップ率計算手段２６Ｂは、前記下限スリップ率に上限値を設けても良い。これにより、下限スリップ率を増加させた時の車両姿勢の変化に制限を設けることができる。
　この発明において、前記制御輪設定手段２５は、前記制御輪として複数の車輪２を設定しても良い。例えば、四輪駆動車において、前後の車輪２を制動輪としても良い。一輪のみを制動輪としても良いが、複数輪を制動輪とすることで、車両姿勢の安定化がより効果的に行える。
　この発明において、左右輪でトルクの正負の符号が異なる場合は、前記制限スリップ率計算手段２６は、前記上限スリップ率もしくは下限スリップ率を予め設定しておいた値に保持するようにしても良い。（ＥＳＣ（Electronic Stability Control）制御等）。このように、左右輪で符号が異なるトルクを発生させているときにスリップ率を制御する場合は、上限スリップ率もしくは下限スリップ率は予め設定していた値に保持することで、安定した制御が簡単に行える。
　この発明において、前記車両１は複数の車輪２にそれぞれ電気モータ４を備える構成であっても良い。この発明は、前記制駆動源４が内燃機関であっても適用できるが、前記制駆動源４として電気モータ４を備える場合は、内燃機関に比べて応答性や制御性に優れるため、この発明の駆動トルク制御による姿勢の安定化がより一層効果的に行える。
　請求の範囲および／または明細書および／または図面に開示された少なくとも２つの構成のどのような組合せも、この発明に含まれる。特に、請求の範囲の各請求項の２つ以上のどのような組合せも、この発明に含まれる。
　この発明は、添付の図面を参考にした以下の好適な実施形態の説明から、より明瞭に理解されるであろう。しかしながら、実施形態および図面は単なる図示および説明のためのものであり、この発明の範囲を定めるために利用されるべきものではない。この発明の範囲は添付の請求の範囲によって定まる。添付図面において、複数の図面における同一の符号は、同一または相当する部分を示す。
この発明の一実施形態に係る制駆動トルク制御装置を搭載した車両の概念構成を示すシステム構成図である。 同車両の制駆動トルク制御装置の一部の具体例を示すブロック図である。 同車両の制駆動トルク制御装置の駆動時の作用を示す説明図である。 同車両の制駆動トルク制御装置の制動時の作用を示す説明図である。 車輪のスリップ率と前後力の関係を示すグラフである。 同制駆動トルク制御装置を適用する車両のインホイールモータ駆動装置の一例を示す断面図である。
　この発明の一実施形態を図１ないし図６と共に説明する。図１は、この実施形態に係る制駆動トルク制御装置を搭載した左右輪独立駆動式車両である電気自動車の概念構成のブロック図であり、図の右側が車両の前方である。この電気自動車は、車両１の左右の後輪となる車輪２および左右の前輪となる車輪２が、いずれも回生動作を行う制駆動源となるモータ４で独立して駆動される４輪独立駆動の自動車である。前輪となる車輪２は操舵輪とされている。また、各モータ４は電気モータであって、例えば図６のインホイールモータ駆動装置５を構成するが、車台（図示せず）上に搭載されるオンボード形式であっても良い。
　図６において、インホイールモータ駆動装置５は、インホイールモータ（ＩＷＭ）であるモータ４、減速機６、および車輪用軸受７を有し、これらの一部または全体が車輪２内に配置される。モータ４の回転は、減速機６および車輪用軸受７を介して車輪２に伝達される。車輪用軸受７のハブ輪７ａのフランジ部には摩擦ブレーキ装置８を構成するブレーキロータ８ａが固定され、同ブレーキロータ８ａは車輪２と一体に回転する。モータ４は、例えば、ロータ４ａのコア部に永久磁石が内蔵された埋込磁石型同期モータである。このモータ４は、ハウジング４ｃに固定したステータ４ｂと、回転出力軸９に取り付けたロータ４ａとの間にラジアルギャップを設けたモータである。
　図１において、制御系を説明する。車両１は、ＥＣＵ（電気制御ユニット）１１と、各モータ４に対して設けられた複数（この例では４つ）のインバータ装置１２とを備える。ＥＣＵ１１は、一般的な機能のメインＥＣＵ部１３と、この実施形態に特有のスリップ率制御装置１４および車両姿勢制御装置１５とで構成される。なお、スリップ率制御装置１４および車両姿勢制御装置１５は、ＥＣＵ１１内に設けられる代わりに、別個の独立したＥＣＵとして設けられていても、またインバータ装置１２に設けられていても良い。ＥＣＵ１１は、マイクロプロセッサを有するマイクロコンピュータ等のコンピュータと、前記プロセッサで実行されるプログラムを有するＲＯＭ（Read Only Memory）、並びにＲＡＭ（Random Access Memory）やコプロセッサ（Co-Processor）等の各種の電子回路等で構成される。ＥＣＵ１１と各インバータ装置１２とは、ＣＡＮ（コントロール・エリア・ネットワーク）等の車内通信網で接続されている。
　メインＥＣＵ部１３は、その基本的な構成として、車両全般の統括制御や協調制御を行う機能と、制駆動指令生成機能とを有する。この制駆動指令生成機能は、アクセルペダル（図示せず）に設けられたアクセルペダルセンサ１６が検出した操作量の指令である駆動指令、およびブレーキペダル（図示せず）に設けられたブレーキペダルセンサ３６が検出した操作量の指令である制駆動指令（制動指令および駆動指令）から各モータ４へ分配するトルク指令等の制駆動力の指令を生成する機能である。前記制駆動力の指令は、前記駆動指令および前記制駆動指令の入力を受けて、ソフトウエアやハードウエアで実現されたＬＵＴ（Look Up Table）、またはソフトウエアのライブラリ（Library）に収められた所定の変換関数やそれに等価のハードウエア等（以下、「具現化モデル」という。）を用いて、生成され出力される。前記アクセルペダルおよびブレーキペダルは、ペダル形式以外であっても良い。メインＥＣＵ部１３が生成した制駆動指令は、通常はインバータ装置１２へ送られるが、この実施形態では前記車両姿勢制御装置１５およびスリップ率制御装置１４を介してインバータ装置１２へ送られる。
　各インバータ装置１２は、バッテリ（図示せず）の直流電力をモータ４の駆動のための交流電力に変換し、その出力を制御する制御部（図示せず）を有して、上記の分配されたトルク指令等の制駆動力の指令に従って担当のモータ４を制御する。各インバータ装置１２は、交流電力に変換するスイッチング素子のブリッジ回路等のパワー回路部（図示せず）と、そのパワー回路部を制御する前記制御部とを有する。
　車両１に、センサ類としては、前記アクセルペダルセンサ１６およびブレーキペダルセンサ３６の他に、舵角センサ１７、車速センサ１８、およびヨーレートセンサ１９が設けられている。舵角センサ１７は、ステアリングホイール等の操舵手段（図示せず）の操舵角を検出するセンサである。舵角センサ１７は、転舵装置（図示せず）の転舵角を検出するセンサであっても良い。また、モータ４にはモータ回転速度を検出する回転センサ（図示せず）が設けられていて、インバータ装置１２は、前記回転センサの検出信号から車輪２の回転速度や角速度である車輪速を演算する手段（図示せず）を有している。
　運転者がアクセルペダルを操作し駆動を指示した場合、アクセルペダルセンサ１６からアクセル指令値がメインＥＣＵ部１３に入力される。また、運転者が、ブレーキペダル３６を操作し制動を指示した場合、ブレーキペダルセンサ３６からブレーキ指令値がメインＥＣＵ部１３に入力される。入力されたアクセル指令値とブレーキ指令値とは、メインＥＣＵ部１３から各車輪２を駆動するためのトルク指令値として各車輪２に対応するスリップ率制御装置１４に入力される。
　スリップ率制御装置１４は、左右の車輪１の前記制動トルクまたは駆動トルクを制御することで前記車輪のスリップ率を後述の上限スリップ率以下かつ下限スリップ率以上に抑制する。図２に示すように、スリップ率制御装置１４は、スリップ率計算手段２１と制駆動トルク計算手段２２を含む。スリップ率計算手段２１は、この例では、車速センサ１８から入力される車速（すなわち車両速度）とインバータ装置１２から入力される前記車輪速を用い、具体的には上記の具現化モデル、またはソフトウエアのライブラリに収められた所定の除算関数やそれに等価のハードウエア等を使用して、スリップ率を計算して出力しうるハードウエア回路またはプロセッサ（不図示）上のソフトウエア関数で構成されている。制駆動トルク計算手段２２は、具体的には上記の具現化モデル、またはソフトウエアのライブラリに収められたＰＩＤ制御のための所定の制御関数、演算関数および比較関数やそれに等価のハードウエア等を使用して、スリップ率が車両１の実用運転の前や整備時等に予め設定された上限スリップ率を超えないように、または同様に予め設定された下限スリップ率を下回らないように、ＰＩＤ制御で最終トルク指令値を算出して出力しうるハードウエア回路またはプロセッサ（不図示）上のソフトウエア関数で構成されている。算出した最終トルク指令値は、インバータ装置１２へ制駆動指令として与える。
　制動時に生じるスリップ率を正、駆動時に生じるスリップ率を負としたとき、図５の前後力（駆動力は正、制動力は負）とスリップ率との特性図に曲線で示すように一般的に、制動時においては車輪のスリップ率が大きくなると発生可能な前後力は飽和するため、前後力がおおよそ飽和するスリップ率を上限として上限スリップ率を設定する。また、駆動時においては車輪のスリップ率が小さくなると発生可能な前後力は飽和するため、前後力がおおよそ飽和するスリップ率を下限として下限スリップ率を設定する。上限スリップ率と下限スリップ率は、車両姿勢制御装置１５（図２参照）に設けられた入力手段（図示せず）からの入力で変更できるようになっている。スリップ率制御装置１４（図２参照）はインバータ装置１２へ最終トルク指令値を出力し、最終トルク指令値に追従するよう電流を制御してモータを駆動する。インバータ装置１２は、インホイールモータのモータ回転速度から車輪速を計算する。
　図１および図２において、車両姿勢制御装置１５には、車速センサ１８および舵角センサ１７からメインＥＣＵ部１３を介して車速および舵角の情報が入力される。また車載されたヨーレートセンサ１９で計測した実ヨーレートも入力される。
　図２において、車両姿勢制御装置１５には、目標ヨーレート計算手段２３、ヨーレート偏差計算手段２４、制御輪設定手段２５、および制限スリップ率計算手段２６がある。制限スリップ率計算手段２６は、上限スリップ率計算手段２６Ａおよび下限スリップ率計算手段２６Ｂを有する。目標ヨーレート計算手段２３は、少なくとも車両速度および操舵角を用いて車両の目標ヨーレートを計算する。目標ヨーレート計算手段２３は、具体的には、上記の具現化モデル、またはソフトウエアのライブラリに収められた所定の四則演算関数やそれに等価のハードウエア等を用いて、車速および舵角の情報と、車両１の実用運転の前や整備時等に予め設定されている車重や重心位置等の車両パラメータから、車両１の目標ヨーレートを計算して出力しうるハードウエア回路またはプロセッサ（不図示）上のソフトウエア関数で構成されている。
　ヨーレート偏差計算手段２４は、具体的には、上記の具現化モデル、またはソフトウエアのライブラリに収められた所定の減算関数やそれに等価のハードウエア等を用いて、目標ヨーレートから、実ヨーレートを減算しヨーレート偏差を出力するハードウエア回路またはプロセッサ（不図示）上のソフトウエア関数で構成されている。制御輪設定手段２５と制限スリップ率計算手段２６については、スリップ率制御が一輪以上で動作しているときにヨーレート偏差が生じた場合、制御輪設定手段２５と上限スリップ率計算手段２６Ａまたは下限スリップ率計算手段２６Ｂが機能する。
　制御輪設定手段２５は、上限スリップ率を変更する車輪１を制御輪として設定する。制御輪設定手段２５は、具体的には、上記の具現化モデル、またはソフトウエアのライブラリに収められた所定の比較関数やそれに等価のハードウエア等を用いて、例えば、目標ヨーレートと実ヨーレートおよびヨーレート偏差の符号から、車両１がアンダーステア傾向であるかスピン傾向であるかを判定し、ヨーレートの偏差を解消するヨーモーメントを発生できるよう、駆動時にはヨーモーメントを発生させたい向きの旋回内輪側の車輪２を制御輪２１として設定し（図３）、また、制動時にはヨーモーメントを発生させたい向きの旋回外輪側を制御輪２１として設定する（図４）ハードウエア回路またはプロセッサ（不図示）上のソフトウエア関数で構成されている。制御輪２１は一輪としても良いし、複数輪としても良い。なお、図３および図４の例では、進行方向に対して、右輪側の摩擦係数が大きく、左輪側の摩擦係数が小さくなっているので、図３および図４に各々示す向きの旋回が生じるような不要なモーメントが発生している。
　上限スリップ率計算手段２６Ａは、車両の前記ヨーレート偏差を無くすため、前記上限スリップ率を前記ヨーレート偏差が生じる前の値よりも低下させる。上限スリップ率計算手段２６Ａは、具体的には、上記の具現化モデルを用いて、またはソフトウエアのライブラリに収められたＰＩＤ制御のための所定の制御関数および演算関数やそれに等価のハードウエア等を用いて、入力されたヨーレート偏差をゼロにするようにＰＩＤ制御で上限スリップ率を計算して出力しうるハードウエア回路またはプロセッサ（不図示）上のソフトウエア関数で構成されている。
　また、下限スリップ率計算手段２６Ｂは、車両の前記ヨーレート偏差を無くすため、前記下限スリップ率を前記ヨーレート偏差が生じる前の値よりも増加させる。下限スリップ率計算手段２６Ｂは、具体的には、上記の具現化モデルを用いて、またはソフトウエアのライブラリに収められたＰＩＤ制御のための所定の制御関数および演算関数やそれに等価のハードウエア等を用いて、入力されたヨーレート偏差をゼロにするようにＰＩＤ制御で下限スリップ率を計算して出力しうるハードウエア回路またはプロセッサ（不図示）上のソフトウエア関数で構成されている。上限スリップ率を低下させることで、車輪１が発生する制動力を小さくしヨーモーメントを発生させる。また、下限スリップ率を増加させることで、車輪が発生する駆動力を小さくしヨーモーメントを発生させる。ヨーレート偏差の大きさが大きいほど上限スリップ率を低下させることで、または下限スリップ率を増加させることで、発生したヨーレート偏差を早期に解消できる。上限スリップ率の値を正から負に低下させれば、制動時の制御輪には駆動トルクが作用し、下限スリップ率の値を負から正に増加させれば、駆動時の制御輪には制動トルクが作用することになる。
　この実施形態では、上限スリップ率または下限スリップ率を変更することのみで、駆動と制動の切替えを連続的に行うことができる。なお、上限スリップ率を低下させた時の車両姿勢の変化に制限を設けるために、上限スリップ率に下限値を設定しても良いし、下限スリップ率を増加させた時の車両姿勢の変化に制限を設けるために、下限スリップ率に上限値を設定しても良い。
　この実施形態では、各車輪２のスリップ率を制御することで、路面摩擦係数が低い場所で加速や減速をする際に発生するタイヤスリップを上限スリップ率以下または下限スリップ率以上に抑制する。さらに車両１に発生したヨーレート偏差（図２）に応じて上限スリップ率を低下させることで、または下限スリップ率を増加させることで、ヨーレート偏差を解消するモーメントを発生することで車両姿勢の変化を抑える。上限スリップ率を低下させて、または下限スリップ率を増加させてスリップ率を抑制する制御であるため、制駆動トルクによるホイールスピンやタイヤロックの可能性が無く、車両姿勢がより安定化ができる。また、左右輪で符号が異なるトルクを発生させているときにスリップ率を制御する場合は、上限スリップ率もしくは下限スリップ率を予め設定していた値に保持するものとする（ＥＳＣ制御等）。
　上記構成による作用を、纏め直して説明する。この実施形態は、各車輪２の制動トルクまたは駆動トルクを独立に制御することができる車両１に適用される。制動時に生じるスリップ率を正、駆動時に生じるスリップ率を負としたとき、ある車輪２のスリップ率が予め設定しておいた上限スリップ率を超えた場合、スリップ率制御装置１４は、上限スリップ率以下になるよう前記車輪２の制動トルクまたは駆動トルクを制御する。また、ある車輪２のスリップ率が予め設定しておいた下限スリップ率よりも低い場合、スリップ率制御装置１４は、下限スリップ率以上になるよう前記車輪２の駆動トルクを制御する（これら２つでスリップ率制御）。なお、一般的に、制動時においては、車輪２のスリップ率が大きくなると発生可能な前後力は飽和するため、前後力がおおよそ飽和するスリップ率を上限として上限スリップ率を設定することが好ましい。また、駆動時においては車輪２のスリップ率が小さくなると発生可能な前後力は飽和するため、前後力がおおよそ飽和するスリップ率を下限として下限スリップ率を設定することが好ましい。
　走行中に車両速度や操舵角等の値から目標ヨーレートを目標ヨーレート計算手段２３により計算するとともに、ヨーレートセンサ等の車載のセンサ１９で実ヨーレートを計測する。前記スリップ率制御が一輪以上で動作しているときに、目標ヨーレートと実ヨーレートとの偏差（ヨーレート偏差）が生じた場合、ヨーレート偏差を解消するヨーモーメントを発生させるために、制御輪設定手段２５は、上限スリップ率計算手段２６Ａまたは下限スリップ率計算手段２６Ｂに対して、駆動時はヨーモーメントを発生させたい向きの旋回内輪側の車輪２１（制御輪）の下限スリップ率を増加させ、制動時はヨーモーメントを発生させたい向きの旋回外輪側の車輪２１の上限スリップ率を低下させる。上限スリップ率を低下させることで、車輪が発生する前後力を大きくしヨーモーメントを発生させる。
　また、下限スリップ率を増加させることで、車輪２が発生する前後力を小さくしヨーモーメントを発生させる。ヨーレート偏差の大きさが大きいほど上限スリップ率を低下もしくは下限スリップ率を増加させることで、発生したヨーレート偏差を早期に解消できる。上限スリップ率の値を正から負に低下させれば、制動時の制御輪には駆動トルクが作用し、下限スリップ率の値を負から正に増加させれば、駆動時の制御輪には制動トルクが作用することになる。
　この実施形態では、上限スリップ率もしくは下限スリップ率を変更することのみで、駆動と制動の切替えを連続的に行うことができる。また、上限スリップ率を低下させた時の車両姿勢の変化に制限を設けるために、上限スリップ率に下限値を設定しても良いし、下限スリップ率を増加させた時の車両姿勢の変化に制限を設けるために、下限スリップ率に上限値を設定しても良い。
　なお、上記実施形態では、インホイールモータ方式の四輪駆動車を用いて説明したが、この発明は、後輪２輪のみにインホイールモータを備える後輪駆動車や、非インホイールモータ方式の車両、例えば、左右輪それぞれに対応させて車体に設置された２つのモータの出力を、ドライブシャフト等を介して各車輪にそれぞれ伝達し、各車輪の駆動トルクを独立して制御する構成の電気自動車においても適用することができる。さらに、この発明は内燃機関を駆動源とし、摩擦ブレーキを制動源とする制駆動源を持つ車両にも適用することができる。
　以上、図面を参照しながら実施形態に基づいて本発明を実施するための好適な形態を説明したが、ここで開示した実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示される。当業者であれば、本件明細書を見て、自明な範囲内で種々の変更および修正を容易に想定するであろう。したがって、そのような変更および修正は、請求の範囲から定まる発明の範囲内またはこれと均等の範囲内のものと解釈される。
１…車両
２…車輪
４…モータ（制駆動源）
５…インホイールモータ駆動装置
６…減速機
７…車輪用軸受
８…摩擦ブレーキ装置
１１…ＥＣＵ
１２…インバータ装置
１３…メインＥＣＵ部
１４…スリップ率制御装置
１５…車両姿勢制御装置
１６…アクセルペダルセンサ
１７…舵角センサ
１８…車速センサ
１９…ヨーレートセンサ
２１…スリップ率計算手段
２２…制駆動トルク計算手段
２３…目標ヨーレート計算手段
２４…ヨーレート偏差計算手段
２５…制御輪設定手段
２６…制限スリップ率計算手段
２６Ａ…上限スリップ率計算手段
２６Ｂ…下限スリップ率計算手段
３６…ブレーキペダルセンサ

Claims (8)

  1. 　左右の車輪の制動トルクまたは駆動トルクを独立に制御可能な制駆動源を有する車両を制御する車両の制駆動トルク制御装置であって、
    　前記左右の車輪の前記制動トルクまたは駆動トルクを制御することで前記車輪のスリップ率を上限スリップ率以下または下限スリップ率以上に抑制するスリップ率制御装置と、前記車両の姿勢を制御する車両姿勢制御装置とを備え、
    　前記車両姿勢制御装置は、
    　少なくとも車両速度および操舵角を用いて車両の目標ヨーレートを計算する目標ヨーレート計算手段と、
    　車両に搭載したセンサから測定される実ヨーレートと前記目標ヨーレートとの偏差であるヨーレート偏差を計算するヨーレート偏差計算手段と、
    　前記上限スリップ率または前記下限スリップ率を変更する車輪を制御輪として設定する制御輪設定手段と、
    　前記制御輪の前記上限スリップ率を計算する上限スリップ率計算手段および前記下限スリップ率を計算する下限スリップ率計算手段の少なくとも一方を有する制限スリップ率計算手段とを備え、
    　前記制御輪設定手段は、前記ヨーレート偏差が車両に生じたときに、右または左のいずれか一方の車輪を制御輪として設定し、
    　前記制限スリップ率計算手段は、車両の前記ヨーレート偏差を無くすため、前記上限スリップ率計算手段が、前記上限スリップ率を前記ヨーレート偏差が生じる前の値よりも小さく、または前記下限スリップ率計算手段が、前記下限スリップ率を前記ヨーレート偏差が生じる前の値よりも大きくさせる、
    　車両の制駆動トルク制御装置。
  2. 　請求項１に記載の車両の制駆動トルク制御装置において、前記制限スリップ率計算手段が前記上限スリップ率計算手段を有し、この上限スリップ率計算手段は、制動時に前記ヨーレート偏差の大きさに応じて、旋回が生じるときの内輪側の前記上限スリップ率を小さくする車両の制駆動トルク制御装置。
  3. 　請求項１に記載の車両の制駆動トルク制御装置において、前記制限スリップ率計算手段が前記下限スリップ率計算手段を有し、この下限スリップ率計算手段は、駆動時に前記ヨーレート偏差の大きさに応じて、旋回が生じるときの外輪側の前記下限スリップ率を大きくする車両の制駆動トルク制御装置。
  4. 　請求項２に記載の車両の制駆動トルク制御装置において、前記上限スリップ率計算手段は、前記上限スリップ率に下限値を設ける車両の制駆動トルク制御装置。
  5. 　請求項３に記載の車両の制駆動トルク制御装置において、前記下限スリップ率計算手段は、前記下限スリップ率に上限値を設ける車両の制駆動トルク制御装置。
  6. 　請求項１ないし請求項５のいずれか１項の車両の制駆動トルク制御装置において、前記制御輪設定手段は、前記制御輪として複数の車輪を設定する車両の制駆動トルク制御装置。
  7. 　請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の車両の制駆動トルク制御装置において、左右輪でトルクの正負の符号が異なる場合は、前記制限スリップ率計算手段は、前記上限スリップ率もしくは下限スリップ率を予め設定しておいた値に保持する車両の制駆動トルク制御装置。
  8. 　請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の車両の制駆動トルク制御装置において、前記車両は複数の車輪にそれぞれ電気モータを備える車両の制駆動トルク制御装置。
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