(57)【要約】【課題】駆動力源のトルクを制御することにより車輪がスリップすることを抑制できる車両の駆動力制御装置を提供する。【解決手段】駆動力源としてのモータと、モータのトルクが伝達されることにより駆動力を発生させる駆動輪とを備えた車両の駆動力制御装置において、モータの出力トルクを制御するコントローラを備え、コントローラは、鉛直方向の上側に向けた駆動輪の加速度を求め、加速度の変化率が負の値から正の値に変化した場合に、モータの出力トルクを減少させるように構成されている（ステップＳ１１）。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動力源としてのモータと、前記モータのトルクが伝達されることにより駆動力を発生させる駆動輪とを備えた車両の駆動力制御装置において、
前記モータの出力トルクを制御するコントローラを備え、
前記コントローラは、
鉛直方向の上側に向けた前記駆動輪の加速度を求め、
前記加速度の変化率が負の値から正の値に変化した場合に、前記モータの出力トルクを減少させるように構成されている
ことを特徴とする車両の駆動力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、モータを駆動力源として備えた車両の駆動力制御装置に関し、特に路面と駆動輪との摩擦力が低下した時の駆動力を制御する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、制動走行時に車輪に作用させる制動トルクが過大となって車輪がロックすることを抑制する制御装置が記載されている。この制御装置は、上下にそれぞれ設けられたサスペンションアームの相対距離を制御するアクチュエータが設けられており、車輪がスリップする可能性がある場合に、アクチュエータに伸張加速度を発生させて、車輪の設置荷重を増大させる向きの慣性力を車体に発生させることにより、車輪と路面との摩擦力を一時的に増大させ、スリップが生じることを抑制するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３７７９４２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された制御装置は、上下にそれぞれ設けられたサスペンションアームの相対距離を変動可能なアクチュエータを制御することにより、車輪がスリップすることを抑制するように構成されている。そのため、上記のようなアクチュエータを備えていない車両では、車輪がスリップすることを抑制できない。また、アクチュエータのストロークの限界の範囲内での制御に限られるため、摩擦係数が極めて小さい路面ではスリップを抑制することができない可能性があり、またはそのような路面でのスリップを抑制するためには、アクチュエータが大型化する可能性がある。
【０００５】
この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、駆動力源のトルクを制御することにより車輪がスリップすることを抑制できる車両の駆動力制御装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、上記の目的を達成するために、駆動力源としてのモータと、前記モータのトルクが伝達されることにより駆動力を発生させる駆動輪とを備えた車両の駆動力制御装置において、前記モータの出力トルクを制御するコントローラを備え、前記コントローラは、鉛直方向の上側に向けた前記駆動輪の加速度を求め、前記加速度の変化率が負の値から正の値に変化した場合に、前記モータの出力トルクを減少させるように構成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、鉛直方向における上側に向けた駆動輪の加速度を求め、その加速度の変化率が負の値から正の値に変化した場合に、モータの出力トルクを減少させるように構成されている。したがって、例えば、凹凸の多い路面を車両が走行して、駆動輪が沈み込んだ状態から浮き上がる場合に、駆動輪が沈み込んだ状態から駆動輪が浮き上がり始める時点でモータの出力トルクが減少させられる。その結果、駆動輪が浮き上がることによる設置荷重の低下に伴って、駆動輪がスリップすることを抑制できる。そのため、駆動力が過度に低下することを抑制しつつ、車輪のスリップが生じることを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明で対象とすることのできる車両の一例を示す模式図である。
【図２】岩場を走行している時の車両の姿勢を示す模式図である。
【図３】この発明の実施形態における制御例を説明するためのフローチャートである。
【図４】岩場を走行している時における前輪の加速度、実行フラグ、補正フラグ、および第２モータの出力トルクの変化を説明するためのタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
この発明で対象とすることのできる車両は、モータを駆動力源として備えたものであればよく、モータのみを駆動力源として備えた電気自動車や、エンジンとモータとを駆動力源として備えたハイブリッド車両が含まれる。図１には、この発明の実施形態における車両の構成の一例を説明するための模式図を示してある。図１に示す車両１は、エンジンとモータとを駆動力源として備えたハイブリッド車両１であり、従来知られているフロントエンジン・後輪駆動車（ＦＲ車）をベースとした四輪駆動車の例である。この車両１は、車体の前方側にエンジン（Ｅ／Ｇ）２が車体の後方に向けて配置されており、そのエンジン２に続けてダンパ機構３と第１モータ（ＭＧ１）４と自動変速機（Ａ／Ｔ）５とが順に配列されている。
【００１０】
エンジン２は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関であり、アクセルペダル（図示せず）の踏み込み量（アクセル開度）などの要求駆動力に応じてスロットル開度や燃料噴射量が制御されて要求駆動力に応じたトルクを出力するように構成されている。また、エンジン２は、燃料の供給を停止（フューエルカット：Ｆ／Ｃ）した状態で空転させることも可能である。その場合、ポンピングロスなどによる動力損失によって制動力（エンジンブレーキ力）が発生する。
【００１１】
そのエンジン２の出力トルクは、従来知られているように混合気を燃焼させるサイクルに応じたトルクの変動（脈動）を含むため、そのトルクの変動を減衰して出力するためのダンパ機構３がエンジン２の出力軸６に連結されている。このダンパ機構３は、バネ力を介してトルクを伝達するバネダンパや、質量体が揺動することによりトルクの変動を低減させる振り子ダンパなどのいずれのダンパ機構であってもよい。図１に示す例では、バネダンパ３が設けられ、その出力軸７が第１モータ４のロータ軸に連結されている。この第１モータ４は、永久磁石式同期電動機などの発電機能のあるモータ（モータ・ジェネレータ：ＭＧ）であり、図１に示す例においては主として発電機として機能する。
【００１２】
また、自動変速機５は、従来知られている有段式の自動変速機や無段式の自動変速機であってよく、図１に示す例では、クラッチやブレーキなどの複数の係合機構を備え、それらの係合機構の係合および解放の状態に応じて、複数の前進段や後進段を設定できる有段式の自動変速機を示している。なお、自動変速機５に加えて、エンジントルクを伝達する方向を選択的に反転させることができる前後進切替機構などを更に設けていてよい。
【００１３】
図１に示す自動変速機５は、複数の係合機構のうちの少なくともいずれか一つの係合機構８を解放することにより、エンジン２と後輪９とのトルクの伝達を遮断したニュートラル状態を形成できるように構成されている。なお、無段式の自動変速機を備える場合には、前後進切替機構に設けられる係合機構を解放することによりニュートラル状態を形成できるように構成してもよい。また、自動変速機５の構成に関わらず、エンジン２の出力軸６と自動変速機５の入力軸１０とのトルクの伝達を遮断し、または自動変速機５の出力軸と後輪９とのトルクの伝達を遮断できる発進クラッチを設けていてもよい。
【００１４】
図１に示す例では、自動変速機５には、副変速機１１が設けられている。この副変速機１１は、例えば、自動変速機５の出力軸と後輪９との変速比が大きいローギヤ段と、その変速比が小さいギヤ段とを選択的に設定できるものなどいずれの構成であってもよい。そして、副変速機１１にリヤプロペラシャフト１２を介してリヤデファレンシャルギヤユニット１３が連結されており、リヤデファレンシャルギヤユニット１３から左右の後輪９に駆動トルクが伝達される。
【００１５】
また、図１に示す例では、リヤプロペラシャフト１２と平行にフロントプロペラシャフト１４が配置されている。このフロントプロペラシャフト１４には、フロントデファレンシャルギヤ１５を介して前輪１６が連結されている。
【００１６】
上記のフロントプロペラシャフト１４を駆動する第２モータ（ＭＧ２）１７が減速機構１８を介してトルク伝達可能に設けられている。この減速機構１８は、第２モータ１７のトルクを二段階に増幅してフロントプロペラシャフト１４にトルクが伝達されるように構成されており、図１に示す減速機構１８は、所定のギヤ比となる減速ギヤ対１８ａと、シングルピニオン型の遊星歯車機構１８ｂとにより構成されている。
【００１７】
具体的には、第２モータ１７の出力軸１９に出力ギヤ２０が取り付けられており、出力ギヤ２０よりも大径のドリブンギヤ２１が出力ギヤ２０に噛み合っている。また、ドリブンギヤ２１に取り付けられた出力軸２２が、遊星歯車機構１８ｂのサンギヤ２３に連結されている。さらに、遊星歯車機構１８ｂのリングギヤ２４とケースなどの固定部Ｃに選択的に連結できるブレーキ機構Ｂが設けられ、キャリヤ２５がフロントプロペラシャフト１４に連結されている。したがって、ブレーキ機構Ｂを係合してリングギヤ２４の回転を停止することにより、サンギヤ２３に伝達されたトルクが増幅されてフロントプロペラシャフト１４に伝達され、それとは反対に、ブレーキ機構Ｂを解放してリングギヤ２４が空転できるようにすることにより、遊星歯車機構１８ｂを介した第２モータ１７と前輪１６とのトルクの伝達が遮断される。なお、第２モータ１７は、第１モータ４と同様に永久磁石式同期電動機などの発電機能のあるモータによって構成することができる。
【００１８】
第１モータ４と第２モータ１７とは、蓄電池やキャパシターなどの蓄電装置（ＢＡＴＴ）にそれぞれ電気的に接続されている。したがって、第１モータ４および第２モータ１７を蓄電装置の電力によってモータとして機能させ、あるいはこれらのモータ４，１７で発電した電力を蓄電装置に充電することが可能である。また、第１モータ４で発電した電力によって第２モータ１７をモータとして機能させ、その第２モータ１７のトルクで走行することも可能である。
【００１９】
上述したエンジン２、各モータ４，１７、自動変速機５などを制御する電子制御装置（ＥＣＵ）２６が設けられている。このＥＣＵ２６はマイクロコンピュータを主体にして構成され、入力されるデータおよび予め記憶しているデータに基づいて演算を行い、演算の結果を制御指令信号として出力するように構成されている。ＥＣＵ２６は、エンジン２などの上述した機器を制御するためのものであるから、エンジン用ＥＣＵやモータ用ＥＣＵならびに自動変速機用ＥＣＵなどを統合した制御装置であってもよく、あるいはこれらの各ＥＣＵに指令信号を出力する上位の制御装置であってもよい。なお、このＥＣＵ２６が、以下に示すフローチャートを実行するように構成されている。
【００２０】
入力されるデータは、車速Ｖ、アクセル開度ＡCC、蓄電装置の充電残量ＳＯＣ、エンジン回転数Ｎｅ、自動変速機５の入力軸（ダンパ機構３の出力軸）１０の回転数ＮT、車両１の鉛直方向の加速度、車両１の前後加速度などである。また、制御指令信号として、第１モータ（ＭＧ１）４の制御信号、第２モータ（ＭＧ２）１７の制御信号、エンジン２における電子スロットルバルブの開度信号、変速段制御信号などが出力される。なお、ＥＣＵ２６はこの発明の実施形態における「コントローラ」に相当する。
【００２１】
上述したように構成されたハイブリッド車両１は、エンジン２のみを駆動力源として走行するエンジン走行モードや、エンジン２と第２モータ１７とを駆動力源として走行するＨＶ走行モード、あるいは第２モータ１７のみを駆動力源として走行するＥＶ走行モードなどを設定することができる。言い換えると、エンジン走行モードは、要求される駆動力（指令駆動力）のうちエンジン２に出力する割合（以下、エンジン２の分担率と記す）を１００％に設定するとともに、第２モータ１７に出力する割合（以下、第２モータ１７の分担率と記す）を０％に設定したモードであり、ＥＶ走行モードは、第２モータ１７の分担率を１００％に設定するとともに、エンジン２の分担率を０％に設定したモードであり、ＨＶ走行モードは、エンジン２の分担率と第２モータ１７の分担率とを、蓄電装置の充電残量ＳＯＣなどのハイブリッド車両１の状態に応じて適宜設定したモードである。なお、ＨＶ走行モードは、第１モータ４を発電機として機能させてエンジン２の動力の一部を電力に変換し、その電力を第２モータ１７に供給して走行してもよく、蓄電装置から第２モータ１７に電力を供給して走行してもよい。
【００２２】
凹凸が多い悪路を上述した車両１が走行する場合には、前輪１６の沈み込みと浮き上がりとが繰り返される可能性がある。より具体的には、図２に示すように岩場を走行する場合などには、一旦、車両１の前方が鉛直方向における下側となるように傾斜し、その後に、鉛直方向における上側となるように傾斜する。車両１の前方が下側となるように傾斜した場合には、車両１の慣性力が前輪１６に作用することにより前輪１６の鉛直方向における加速度（以下、単に、前輪１６の加速度ａｚと記す）が下側に増大して設置荷重が増大する。それとは反対に、車両１の前方が鉛直方向における上側となるように傾斜した場合には、前輪が路面から突き上げられることにより、前輪１６の加速度ａｚは、上側に増大して、設置荷重が低下する。前輪１６と路面との摩擦力は、以下の式（１）で表すことができるため、上記のように前輪１６の鉛直方向における上側に加速度ａｚが増大すると、摩擦力が低下する。その場合に、第２モータ１７から一定の駆動トルクを出力していると、前輪１６の駆動力Ｆｄが摩擦力Ｆｆよりも大きくなって、前輪１６がスリップ（空転）する可能性がある。なお、第２モータ１７の駆動トルクに応じた前輪１６の駆動力を式（２）に示してある。
Ｆｆ＝μｍ（ｇ−ａｚ）    …（１）
Ｆｄ＝Ｔｍ・Ｒ／ｒｔ      …（２）
なお、上式におけるμは、路面と車輪（前輪１６）との摩擦係数であり、ｍは、自重および車両１や乗員を含む前輪１６にかかる重量であり、ｇは、重力加速度であり、Ｒは第２モータ１７と前輪１６との間のギヤ比であり、ｒｔは、前輪１６の半径である。
【００２３】
そのため、この発明の実施形態における駆動力制御装置は、駆動輪に連結されたモータの駆動トルクを制御することにより、駆動輪がスリップ（空転）することを抑制するように構成されている。その制御の一例を図３に示してある。図３に示す制御例では、まず、第２モータ１７が駆動トルクを出力しているか否かを判断する（ステップＳ１）。このステップＳ１は、第２モータ１７への指令信号の出力の有無に基づいて判断することができる。なお、ステップＳ１は、選択されている走行モードに基づいて判断してもよい。
【００２４】
第２モータ１７が駆動トルクを出力していないことによりステップＳ１で否定的に判断された場合は、そのままこのルーチンを一旦終了する。それとは反対に、第２モータ１７が駆動トルクを出力していることによりステップＳ１で肯定的に判断された場合は、車輪が空転することを防止するための制御の実行フラグＦｌａｇ１がオンであるか否かを判断する（ステップＳ２）。この実行フラグＦｌａｇ１は、後述するステップＳ４でオンに切り替えられ、またステップＳ１２でオフに切り替えられるように構成されており、その実行フラグＦｌａｇ１を参照する。
【００２５】
実行フラグＦｌａｇ１がオフであることによりステップＳ２で否定的に判断された場合は、前輪１６の加速度ａｚが、所定値ａｚ＿ｔｈ以下であるか否かを判断する（ステップＳ３）。このステップＳ３は、車両１の前方が沈み込んで走行しているか否か、言い換えると、その後に、駆動輪１６が浮き上がって前輪１６と路面との摩擦力が低下する可能性があるか否かを判断するためのステップである。したがって、所定値ａｚ＿ｔｈは、前輪１６の加速度ａｚが正側となった場合に、前輪１６と路面との摩擦力が過度に低下してスリップが生じる可能性がある大きさに定められている。なお、前輪１６の加速度ａｚは、図示しないサスペンションアームのストローク量の変化率などに基づいて判断することができる。
【００２６】
実行フラグＦｌａｇ１がオフであり、かつ前輪１６の加速度ａｚが所定値ａｚ＿ｔｈよりも大きい場合には、前輪１６の加速度ａｚが変化することに伴って、前輪１６と路面との摩擦力Ｆｆが低下する可能性が低いため、そのままこのルーチンを一旦終了する。それとは反対に、前輪１６の加速度ａｚが所定値ａｚ＿ｔｈ以下である場合には、前輪１６の加速度ａｚが変化することに伴って、前輪１６と路面との摩擦力が低下する可能性が高いため、実行フラグＦｌａｇ１をオンに切り替える（ステップＳ４）。
【００２７】
上記の実行フラグＦｌａｇ１がオンであることによりステップＳ１で肯定的に判断された場合や、ステップＳ４により実行フラグＦｌａｇ１がオンに切り替えられた場合には、ついで、前輪１６の加速度ａｚの時間変化率ｄａｚ／ｄｔを記録する（ステップＳ５）。
【００２８】
ステップＳ５についで、第２モータ１７の出力トルクを補正する補正フラグＦｌａｇ２がオンであるか否かを判断する（ステップＳ６）。この補正フラグＦｌａｇ２は、後述するステップＳ８でオンに切り替えられ、またステップＳ１２でオフに切り替えられるように構成されており、その補正フラグＦｌａｇ２を参照する。
【００２９】
補正フラグＦｌａｇ２がオフであることによりステップＳ６で否定的に判断された場合は、前輪１６の加速度ａｚの変化率ｄａｚ／ｄｔが正であるか否かを判断する（ステップＳ７）。このステップＳ７で前回のルーチンを実行した際における前輪１６の加速度ａｚ、今回のルーチンを実行した際における前輪１６の加速度ａｚとの変化量Δａｚを、ルーチンのサイクル時間で除算して求めることができる。
【００３０】
前輪１６の加速度ａｚの変化率ｄａｚ／ｄｔが正でないことによりステップＳ７で否定的に判断された場合は、そのままこのルーチンを一旦終了する。それとは反対に、前輪１６の加速度ａｚの変化率ｄａｚ／ｄｔが正であることによりステップＳ７で肯定的に判断された場合は、車両１の前方が浮き上がることにより、前輪１６と路面との摩擦力が低下する可能性があるため、補正フラグＦｌａｇ２をオンに切り替える（ステップＳ８）。すなわち、実行フラグＦｌａｇ１がオンされていることにより、前輪１６の加速度ａｚの変化率ｄａｚ／ｄｔは負の値であり、その状態から前輪１６の加速度ａｚの変化率ｄａｚ／ｄｔが正の値に変化した時に、補正フラグＦｌａｇ２がオンに切り替えられる。
【００３１】
補正フラグＦｌａｇ２がオンであることによりステップＳ６で肯定的に判断された場合や、ステップＳ８で補正フラグＦｌａｇ２がオンに切り替えられた場合は、ついで、前輪１６の加速度ａｚの変化率ｄａｚ／ｄｔが負であり、かつ前輪１６の加速度ａｚが「０」であるか否かを判断する（ステップＳ９）。このステップＳ９は、車両１の前方が浮き上がった状態から、通常の状態、つまり平坦路を走行する状態に戻ったか否かを判断するためのステップである。
【００３２】
したがって、前輪１６の加速度ａｚの変化率ｄａｚ／ｄｔが正であり、または前輪１６の加速度ａｚが「０」でないことによりステップＳ９で否定的に判断された場合は、前輪１６がスリップしないようにするための第２モータ１７の補正量（減少量）ΔＴを算出する（ステップＳ１０）。このステップＳ１０は、ステップＳ５で記憶された前輪１６の加速度ａｚの時間変化率ｄａｚ／ｄｔに、第２モータ１７のトルクを補正するために要する時間を積算し、その積算された値に路面との摩擦係数μと、前輪１６にかかる重量ｍとを積算して求めることができる。
【００３３】
そして、ステップＳ１０で算出された第２モータ１７の補正量ΔＴを現時点における第２モータ１７の出力トルクから減算する補正を行って（ステップＳ１１）、このルーチンを一旦終了する。
【００３４】
一方、前輪１６の加速度ａｚの変化率ｄａｚ／ｄｔが負であり、かつ前輪１６の加速度ａｚが「０」であることによりステップＳ９で肯定的に判断された場合は、前輪１６の加速度ａｚが変化することに伴ってスリップが発生する可能性が低くなるため、上記の実行フラグＦｌａｇ１、補正フラグＦｌａｇ２をオフに切り替えるとともに、加速度ａｚの時間変化率ｄａｚ／ｄｔをクリアして（ステップＳ１２）、このルーチンを一旦終了する。
【００３５】
図４は、図２に示す路面を走行する際における前輪１６の加速度ａｚ、実行フラグＦｌａｇ１および補正フラグＦｌａｇ２、第２モータ１７の出力トルクの変化を説明するためのタイムチャートである。図４に示す例では、ｔ０時点では、平坦路を走行していること、言い換えると、前輪１６の上下方向の加速度ａｚが「０」となる平坦路を走行しているため、実行フラグＦｌａｇ１と補正フラグＦｌａｇ２とがオフであり、その結果、第２モータ１７の出力トルクは、要求トルクに制御されている。
【００３６】
ｔ１時点で、前輪１６が岩の間の窪みに差し掛かることにより前輪１６の加速度ａｚが負方向に変化し始めている。そして、ｔ２時点で前輪１６の加速度ａｚが所定値ａｚ＿ｔｈ以下となることにより、実行フラグＦｌａｇ１がオンに切り替えられ、ｔ３時点で前輪１６が浮き上がり始めて前輪１６の加速度ａｚの変化率ｄａｚ／ｄｔが正方向に変化し始めていることにより、補正フラグＦｌａｇ２がオンに切り替えられる。その結果、第２モータ１７のトルクが次第に低下し始めている。
【００３７】
そして、ｔ４時点で、前輪１６の加速度ａｚの変化率ｄａｚ／ｄｔが負方向に変化し始めることにより第２モータ１７の出力トルクの補正量（減少量）が減少し始めている。ついで、ｔ５時点で前輪１６の加速度ａｚが「０」となることにより、実行フラグＦｌａｇ１と補正フラグＦｌａｇ２とがオフに切り替えられ、それに伴って、第２モータ１７の出力トルクが要求トルクに応じた値に戻っている。
【００３８】
上述したように制御することにより、モータが連結された駆動輪が沈み込んだ状態から浮き上がる場合に、駆動輪が沈み込んだ状態から駆動輪が浮き上がり始める時点でモータの出力トルクが減少させられる。つまり、駆動力が低下させられる。その結果、駆動輪が浮き上がることによる設置荷重の低下に伴って、駆動輪と路面との摩擦力が低下したとしても、駆動輪がスリップすることを抑制できる。そのため、駆動力が過度に低下することを抑制しつつ、車輪のスリップが生じることを抑制できる。
【符号の説明】
【００３９】
１…車両、  ２…エンジン、  ４，１７…モータ、  ９…後輪、  １６…前輪、  ２６…電子制御装置（ＥＣＵ）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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