(57)【要約】【課題】タイヤに振動トルクを伝達させ、かつ、タイヤのスリップを防止する場合に、タイヤのスリップ率を確実に低下させることの可能な駆動力制御装置を提供する。【解決手段】駆動力源からタイヤに振動トルクを伝達することにより、タイヤと路面との間における摩擦係数を調整することのできる、駆動力制御装置において、摩擦係数を調整する制御がおこなわれているか否かを判断する第１判断手段（ステップＳ２）と、摩擦係数を調整する制御がおこなわれていると判断された場合に、タイヤのスリップ率が予め定めた所定値以上になったか否かを判断する第２判断手段（ステップＳ３）と、タイヤのスリップ率が予め定めた所定値以上になったと判断された場合は、タイヤのスリップ率を低下させるために基準トルクを低下させる補正をおこない、かつ、補正された基準トルクを基準として変化する振動トルクを、その補正された基準トルク以下で変化させる補正手段（ステップＳ４，Ｓ５）とを有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の乗員の要求に基づいて駆動力源からタイヤに伝達する基準トルクを求め、この基準トルクを基準として変化する振動トルクを求め、前記駆動力源から前記タイヤに前記振動トルクを伝達することにより、前記タイヤと路面との間における摩擦係数を調整することのできる、駆動力制御装置において、
前記駆動力源から前記タイヤに前記振動トルクを伝達して前記タイヤと路面との間における摩擦係数を調整する制御がおこなわれているか否かを判断する第１判断手段と、
この第１判断手段により、前記タイヤに前記振動トルクを伝達して前記タイヤと路面との間における摩擦係数を調整する制御がおこなわれていると判断された場合に、前記タイヤのスリップ率が予め定めた所定値以上になったか否かを判断する第２判断手段と、
この第２判断手段により、前記タイヤのスリップ率が予め定めた所定値以上になったと判断された場合は、前記タイヤのスリップ率を低下させるために前記基準トルクが低下する特性となるように補正するとともに、補正された基準トルクを基準として変化する振動トルクを、その補正された基準トルク以下で変化させる補正手段と
を有していることを特徴とする駆動力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両の駆動力源からタイヤに伝達するトルクを振動させることにより、タイヤと路面との間の摩擦係数を調整することことの可能な駆動力制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、車両に駆動力源が搭載されており、その駆動力源のトルクがタイヤに伝達されて、タイヤと路面との間で駆動力が発生する。ここで、駆動力源からタイヤに伝達されるトルクが同じであり、かつ、タイヤの回転数が同じであっても、タイヤと路面との間における摩擦係数が変化すると、駆動力も変化する。このように、車両の挙動は、タイヤと路面との間の摩擦係数により変化する。一方、タイヤと路面との間の摩擦係数と、タイヤに伝達されるトルク特性との関係に着目し、タイヤに伝達するトルクを振動させることにより、タイヤと路面との間の摩擦係数を任意に制御する技術が、特許文献１に記載されている。
【０００３】
この特許文献１に記載された車両制御装置では、車両の各車輪を駆動する電動モータが設けられており、必要とされる駆動トルクを得るためのモータトルク指令値にしたがって、電動モータが駆動および制御される。また、通常の制御では、各車輪あるいは電動モータの駆動トルクを検出し、検出された駆動トルクが、モータトルク指令値となるようにフィードバック制御される。さらに、上記の通常の制御に加えて、電動モータの駆動信号に微少振動の信号を重畳することによりタイヤに微少振動を与えて、タイヤの摩擦力を制御することが記載されている。例えば、タイヤに与えるトルクの微少振動の振幅、周波数、位相を制御して、タイヤと路面との間の摩擦係数を任意に調整することにより、車両の走行性能および挙動が安定化するものとされている。なお、タイヤに振動トルクを与えて摩擦係数を調整する制御は、特許文献２にも記載されている。
【０００４】
【特許文献１】再公表特許ＷＯ０２／０００４６３号公報
【特許文献２】再公表特許ＷＯ０３／０９５２６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、タイヤに振動トルクを与えてタイヤと路面との間の摩擦係数を調整しているときに、摩擦係数が相対的に小さな路面を車両が走行することになった場合、タイヤのスリップ率を低下させるために、振動トルクを与える前の基準トルクを低下させることが可能である。しかしながら、基準トルクが低下しても振動トルクが上昇するとタイヤのスリップ率を低下させにくくなり、タイヤによる路面のグリップ力が弱まり、車両の加速性が低下する虞があった。
【０００６】
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、駆動力源からタイヤに振動トルクを伝達しているときに、タイヤのスリップ率を速やかに低下させることの可能な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】
【０００７】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、車両の乗員の要求に基づいて駆動力源からタイヤに伝達する基準トルクを求め、この基準トルクを基準として変化する振動トルクを求め、前記駆動力源から前記タイヤに前記振動トルクを伝達することにより、前記タイヤと路面との間における摩擦係数を調整することのできる、駆動力制御装置において、前記駆動力源から前記タイヤに前記振動トルクを伝達して前記タイヤと路面との間における摩擦係数を調整する制御がおこなわれているか否かを判断する第１判断手段と、この第１判断手段により、前記タイヤに前記振動トルクを伝達して前記タイヤと路面との間における摩擦係数を調整する制御がおこなわれていると判断された場合に、前記タイヤのスリップ率が予め定めた所定値以上になったか否かを判断する第２判断手段と、この第２判断手段により、前記タイヤのスリップ率が予め定めた所定値以上になったと判断された場合は、前記タイヤのスリップ率を低下させるために前記基準トルクが低下する特性となるように補正するとともに、補正された基準トルクを基準として変化する振動トルクを、その補正された基準トルク以下で変化させる補正手段とを有していることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１の発明によれば、車両の乗員の要求に基づいて駆動力源からタイヤに伝達する基準トルクを求め、この基準トルクを基準として変化する振動トルクを求め、駆動力源からタイヤに振動トルクを伝達することにより、タイヤと路面との間における摩擦係数を調整することができる。また、駆動力源からタイヤに前記振動トルクを伝達してタイヤと路面との間における摩擦係数を調整する制御がおこなわれているか否かを判断する。そして、タイヤに振動トルクを伝達してタイヤと路面との間における摩擦係数を調整する制御がおこなわれていると判断された場合は、タイヤのスリップ率が予め定めた所定値以上になったか否かを判断する。ここで、タイヤのスリップ率が予め定めた所定値以上になったと判断された場合は、タイヤのスリップ率を低下させるために基準トルクが低下する特性となるように補正するとともに、補正された基準トルクを基準として変化する振動トルクを、その補正された基準トルク以下で変化させる。このため、振動トルクが、補正後の基準トルクを越えることを防止でき、タイヤのスリップ率を確実に低下させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
この発明における駆動力源は、タイヤと動力伝達可能に接続された動力発生装置である。この駆動力源としては、電動モータ、エンジン、油圧モータが挙げられる。電動モータは、電気エネルギを運動エネルギに変換する回転装置であり、電動モータに供給する電力の電流値を制御することにより、電動モータのトルクを制御可能である。電動モータとしては、運動エネルギを電気エネルギに変換する機能を兼備したモータ・ジェネレータを用いることができる。前記エンジンは、燃料を燃焼させた時の熱エネルギを運動エネルギに変換する動力装置であり、エンジンとしては内燃機関、例えば、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、ＬＰＧエンジンを用いることができる。これらのエンジンは、吸入空気量、燃料噴射量を制御することにより、出力トルクを制御可能である。また、ガソリンエンジンおよびＬＰＧエンジンは、点火時期を制御することにより、出力トルクを制御可能である。油圧モータは、オイルの流体エネルギをロータの運動エネルギに変換する流体機械であり、油圧モータは回転式の油圧モータ、例えば、歯車モータ、ベーンモータ、ねじモータを用いることができる。油圧モータでは、ロータに運動エネルギを与えるオイルの油圧を制御することにより、ロータの出力トルクを制御可能である。この発明における基準トルクは、車両の前後方向における要求駆動力に基づいて求められる。この発明における振動トルクは、車両の前後方向における振動トルクである。この発明において、基準トルクが低下する特性となるとは、零ニュートンメートルに近づく方向に減少することを意味する。なお、この発明においては、スリップ率の判断をおこなうため、基準トルクは正の値（力行）であるときが対象となる。
【００１０】
つぎに、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。図２は、車両２の概略構成を示す平面図である。この車両１は４個の車輪、具体的には、右前輪２および左前輪３および右後輪４および左後輪５を有している。各車輪は、ホイール６にタイヤ７を取り付けて構成されるとともに、そのホイール６の内側に電動モータ８を配置した車輪、つまり、インホイールモータ形式の車輪である。この電動モータ８は、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行（駆動）機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを兼備したモータ・ジェネレータである。すなわち、電動モータ８が電動機として動作させることが力行制御であり、電動モータ８を発電機として動作させることが回生制御である。また、電動モータ８からホイール６に至る動力の伝達経路には減速機９が配置されている。この減速機９は、入力回転数よりも出力回転数の方が低回転となる構成であり、減速機９としては、例えば、常時噛み合い式の歯車変速機構を用いることが可能である。
【００１１】
このように、図２に示された車両１は、各車輪のタイヤ７に伝達するトルクを、独立して制御することの可能な四輪駆動車である。この電動モータ８および減速機９および各車輪は、懸架装置を介して車体により支持されている。この懸架装置は、ショックアブソーバ、スプリングなどを有する公知のものである。さら、車体には電源１３が設けられている。この電源１３としては、放電および充電をおこなうことの可能な二次電池、例えば、バッテリまたはキャパシタを用いることが可能である。さらに、二次電池に加えて、燃料電池を用いることもできる。この電源１３と各電動モータ８とが、インバータ（図示せず）を有する電気回路により接続されている。
【００１２】
また、各車輪に与える制動力を制御する制動装置が設けられている。この制動装置は、ホイール７と一体回転するロータと、このロータを挟み付けるディスクキャリパと、ディスクキャリパを作動させるホイールシリンダ１０と、ホイールシリンダ１０の油圧を制御するアクチュエータ１１とを有している。ホイールシリンダ１０は、各車輪毎に設けられており、アクチュエータ１１は車体に設けられている。さらに、各車輪、特に前輪の操舵角を制御する操舵装置１２が設けられている。この操舵装置１２は、室内に設けられたステアリングホイール、車体の下方に設けられたタイロッド、ステアリングホイールの回転操作をタイロッドの動作力に変換するギヤボックスなどを有する公知の構造である。この操舵装置１２のステアリングホイールが運転者により操作されると、右前輪２および左前輪３の操舵角が変化し、かつ、右後輪４および左後輪５の操舵角が変化する構成である。つまり、車両１は四輪の操舵角を制御可能である。さらに、制動装置および電動モータ８を制御する電子制御装置１４が設けられており、電子制御装置１４には、アクセルペダルの操作状態、ブレーキペダルの操作状態、各車輪の操舵角、車両１の重心周りのヨーレート、車速、各車輪の回転数、電動モータ８の回転数およびトルク、各車輪で支持する荷重、各車輪における懸架装置のストロークなどを検出するセンサやスイッチの信号が入力される。この電子制御装置１４からは、電動モータ８の回転数およびトルクを制御する振動、ホイールシリンダ１０の油圧を制御する信号などが出力される。
【００１３】
図２に示す車両１は、走行性能を制御する機能として、アンチロックブレーキシステム、トラクションコントロールシステムなどを備えている。これらのシステムは、タイヤ７の摩擦力を最大に発揮させて車体を安定化させるように、タイヤ７の摩擦力を制御するものであり、例えば、コーナリングフォースが充分大きく、かつ、制動力が大きくなるような目標スリップ率を求め、タイヤ７の実際のスリップ率を目標スリップ率に近づけるように、制動装置のホイールシリンダ１０の油圧制御、電動モータ８の回転数およびトルクの制御などをおこなうことにより、車両１の操舵性能、動力性能、制動性能、旋回性能などを確保しようとするものである。このような制御をおこなうため電子制御装置１４には、タイヤ７のスリップ率と、タイヤ７と路面との間の摩擦係数との関係を表すマップおよびデータが記憶されており、このデータおよびマップに基づいて、ホイールシリンダ１０の油圧、および電動モータ８のトルクおよび回転数が制御される。
【００１４】
一方、タイヤ７のスリップ率と、タイヤ７と路面との間の摩擦係数との対応関係は、路面条件により異なる。また、タイヤ７に伝達するトルクを変動させる、つまり、トルクに振動を与えることで、タイヤ７と路面との間の摩擦係数を、任意に調整することが可能であることが知られている。具体的にはタイヤ７に与える電動モータ８のトルクを振動させるときに、その振動の振幅、周波数、位相などを制御することにより、タイヤ７と路面との間の摩擦係数を、任意に調整することが知られている。この原理は、再公表特許公報ＷＯ−０２／０００４６３号公報に記載されている。例えば、タイヤ７に代えてゴムブロックを用いた摩擦モデルは、下記の振動方程式１で表すことができる。
【数１】
2010074947.tif 000003
【００１５】
この振動方程式１において、Ｆｎは、ゴムブロックが路面に接触する垂直方向の荷重であり、μ・Ｆｎは、一定方向に滑るゴムブロックに作用する摩擦力（μは、路面の摩擦係数）であり、ｍは、ゴムブロックの質量、ｋは、ゴムブロックと路面間のバネ定数、ｃは、ゴムブロックの減衰係数、ω0 は、ゴムブロックの共振周波数である。この振動方程式１を解くことにより、ゴムブロックに微少振動を与えないときの摩擦力と、ゴムブロックに微少振動を与えた場合の摩擦力との比μｒｅ１が、次式２で求められる。
【数２】
2010074947.tif 000004
【００１６】
上記の２つの数式から、制御対象となるタイヤ７の前後方向、具体的には回転方向に振動トルクを与えることにより、タイヤ７と路面との間おける摩擦係数を任意に調整できることが分かる。上記の比μｒｅ１は、与える振動トルクの周波数ωに依存し、周波数ωが共振周波数ω0 に近づくほど、比ｒｅ１の値が小さくなる傾向を示す。また、共振周波数ω0 より高い周波数の振動トルクを周波数変調により与えることで、比ｒｅ１の値を相対的に大きくすることも可能である。さらに、タイヤ７の回転方向に振動トルクを付与することで、タイヤ７の前後方向における摩擦係数とスリップ率との関係は、スリップ率が増加することにともない摩擦係数が大きくなる傾向になることが知られており、これは、再公表特許公報ＷＯ−０２／０００４６３号公報にも記載されている。
【００１７】
この実施例では、実際の摩擦係数が、目標摩擦係数となったか否かを推定するため、電子制御装置１４には、スリップ率と摩擦係数との関係を示すマップおよびデータが記憶されている。そして、タイヤ７のスリップ率を推定するとともに、マップおよびデータから、実際の摩擦係数を推定可能である。なお、各タイヤ７のスリップ率は、各車輪の回転速度を検知するセンサの信号に基づいて推定可能であり、その推定方法は、特開２００２−２７４３５６号公報、特開平６−２５８１９６号公報などに記載されているように周知であるので、具体的な説明を省略する。このように、タイヤに伝達するトルクを振動させることにより、タイヤと路面との間における前後方向の摩擦係数を調整することが可能である。なお、タイヤに振動トルクを与えた場合と与えない場合とを比較すると、前後方向におけるスリップ率が同じであるとすれば、振動トルクを与えた場合の方が、振動トルクを与えない場合に比べて、タイヤの前後方向の摩擦係数が小さくなることが知られている。また、タイヤに振動トルクを与えた場合と与えない場合とを比較すると、前後方向におけるスリップ率が同じであるとすれば、タイヤに振動トルクを与えた場合の方が、振動トルクを与えない場合に比べて、タイヤの左右方向、つまり幅方向の摩擦係数が大きくなることが知られている。これらの原理は、例えば、再公表特許公報ＷＯ−０２／０００４６３号公報に記載されている。
【００１８】
つぎに、この実施例で実行可能な制御例を、図１のフローチャートに基づいて説明する。まず、電子制御装置１４に入力される信号に基づいて、各種の処理がおこなわれる（ステップＳ１）。このステップＳ１では、例えば、車速およびアクセル開度をパラメータとして要求駆動力を求め、その要求駆動力に基づいて、電動モータ８から出力する基準トルク（要求トルク）Ｔ０を求める処理がおこなわれる。この基準トルクを求めるためのデータおよびマップが、電子制御装置１４に記憶されている。また、車両１は四輪駆動車であるため、前輪および後輪の全てのタイヤ７について、それぞれ基準トルクが求められる。なお、前輪のタイヤ７に伝達する前輪用要求トルクと、後輪のタイヤに伝達する後輪用要求トルクとの分配比を等分にする制御、または、前輪と後輪との間における支持荷重の分配比に基づいて、前輪のタイヤ７に伝達する前輪用要求トルクと、後輪のタイヤに伝達する後輪用要求トルクとの分配比を決定する制御をおこなうことが可能である。
【００１９】
また、ステップＳ１についで、各タイヤ７に伝達するトルクの振動を開始する条件が成立しているか否かが判断される（ステップＳ２）。例えば、タイヤ７と路面との間の摩擦係数を調整するために、トルク振動を開始するか否かを、ドライバーの意思により選択するスイッチが設けられていれば、そのスイッチの操作状態に基づいて、ステップＳ２の判断をおこなうことができる。このステップＳ２で否定的に判断された場合は、各タイヤ７に伝達するトルクを振動させることなく、リターンする。
【００２０】
これに対して、ステップＳ２で肯定的に判断された場合は、各車輪のタイヤ７毎に振動トルクを与える制御がおこなわれる。このタイヤ７に振動トルクを与える制御の概略は以下のとおりである。まず、各車輪のタイヤ７毎に、基準トルクＴ０に基づいて振動トルクのゲインＧおよび振動トルクの周波数Ｆを求める。この処理を図３の波形図により説明する。この図３は基準トルクＴ０と振動トルクとの関係を示す波形図である。図３においては、縦軸がトルクであり、横軸が時間である。この図３では、便宜上、基準トルクが一定に示されている。図３のように、基準トルクに所定トルクを加算し、かつ、基準トルクから所定トルクを減算して、基準トルクを境界として交番的に変化するトルク、つまり、振動トルクが求められる。この基準トルクＴ０と振動トルクとの差が、ゲインＴであり、単位時間あたりにおける振動周期の回数が周波数である。
【００２１】
この振動周期は、基準トルクを開始点として、その基準トルクよりも高くなり、ついで、基準トルクを経由して、基準トルクよりも低くなり、その後、基準トルクに戻るまでの時間である。この実施例では、車速と摩擦係数との対応関係を示すデータおよびマップが電子制御装置１４に記憶されており、車速から目標摩擦係数が求められる。ついで、その目標摩擦係数毎に、ゲインＴおよび周波数を決定したマップおよびデータが、電子制御装置１４に記憶されており、このマップおよびデータを用いて、ゲインＴおよび周波数が求められる。
【００２２】
さらに、図４のマップには基準トルクＴ０が正の値（力行）であり、かつ、時間の経過にともない基準トルクＴ０が変化する例が示されている。ここで、時刻ｔ１以前においてはトラクションコントロール制御が実行されていない（ＴＲＣ制御ＯＦＦ）。このトラクションコントロール制御については後述する。時刻ｔ１以前では、加速性が求められているため基準トルクが上昇しているとともに、タイヤのスリップ率が所定値以下であるために、トラクションコントロール制御は実行されていない。この時刻ｔ１以前では、振動トルクＴｂが次式（３）で求められる。
Ｔｂ＝Ｔ０＋Ｔsin ωt                                    ・・・（３）
そして、上記のステップＳ２で肯定判断された場合は、この数式３を用いて振動トルクが求められる。
【００２３】
ところで、上記のようにステップＳ２で肯定判断されて振動トルクを各タイヤに与えて摩擦係数を調整しているときに、トラクションコントロール制御が実行（ＯＮ）されているか否かが判断される（ステップＳ３）。この実施例では、タイヤのスリップ率が、電子制御装置１４に予め記憶されている所定値以上になったときに、トラクションコントロール制御が実行される。言い換えれば、車両の速度とタイヤの回転速度との差が、予め定められた値以上になると、スリップ率が所定値以上になる。そこで、タイヤに伝達トルクを相対的に低く制御することにより、そのスリップ率を所定値未満に維持する制御が、トラクションコントロール制御である。このステップＳ３で否定的に判断された場合は、リターンされる。つまり、車速およびアクセル開度に基づいて基準トルクが求められる。
【００２４】
これに対して、ステップＳ３で肯定的に判断された場合は、補正後の基準トルクの勾配が「零」を越えているか否かが判断される（ステップＳ４）。つまり、補正後の基準トルクが時間の経過にともない上昇（増加）する傾向（正の勾配）にあるか否かが判断される。図４の時刻ｔ１以降では、トラクションコントロール制御が実行中（ＯＮ）になっている。つまり、時刻ｔ１以降では、加速要求があるものの、スリップ率が所定値以上になったために、トラクションコントロール制御が実行されている。この時刻ｔ１から時刻ｔ２の間は、補正後の基準トルクが時間の経過にともない低下する傾向になっている。
【００２５】
このステップＳ４の判断時点で基準トルクが低下（減少）する特性であるとき（負の勾配）は、ステップＳ４で否定的に判断されて、タイヤに与える振動トルクＴｂを次式（４）により求め（ステップＳ５）、リターンする。
Ｔｂ＝Ttrc−Ｔ（sin ωｔ＋１）                  ・・・（４）
この数式（４）において、「１」は、振動トルクＴｂを、トラクションコントロール制御用の基準トルクTtrc（補正後の基準トルク）以下に維持するための値である。つまり、図４に示すように、時刻ｔ１から時刻ｔ２の間、振動トルクＴｂが基準トルクTtrc以下で変化する。
【００２６】
これに対して、ステップＳ４で肯定的に判断された場合、つまり、トラクションコントロール制御用の基準トルクTrc （補正後の基準トルク）が、時刻ｔ２以降のように増加傾向（上昇傾向）にあるときは、タイヤに与える振動トルクＴｂを次式（５）により求め（ステップＳ６）、リターンする。
Ｔｂ＝Ttrc＋Ｔsin ωｔ                            ・・・（５）
つまり、時刻ｔ２以降は、振動トルクＴｂが基準トルクTtrcを基準として交番的に変化される。
【００２７】
このように、ステップＳ４を経由してステップＳ５に進むルーチン、つまり、振動トルクをタイヤに与えて摩擦係数を調整しているときに、トラクションコントロール制御が実行され、かつ、そのトラクションコントロール制御で用いる補正用の基準トルクTtrcが低下する特性となる場合は、振動トルクＴｂが基準トルクTtrc以下で変化される。このためタイヤのスリップ率が増加することを確実に抑制でき、タイヤが路面をグリップする力が低下することを回避できる。したがって、車両の乗員が意図している加速性が低下することを抑制できる。ここで、図１に示された機能的手段と、この発明の構成との対応関係を説明すると、ステップＳ２が、この発明における第１判断手段に相当し、ステップＳ３が、この発明の第２判断手段に相当し、ステップＳ４，Ｓ５が、この発明の補正手段に相当する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】この発明の駆動力制御装置で実行可能な制御例を示すフローチャートである。
【図２】この発明の駆動力制御装置の対象となる車両の概念図である。
【図３】この発明でタイヤに伝達される振動トルクを示す波形図である。
【図４】この発明で基準トルクが変化する場合における振動トルク例を示す波形図である。
【符号の説明】
【００２９】
１…車両、  ７…タイヤ、  ８…電動モータ、  １４…電子制御装置。
【図１】
2010074947.tif 000005
【図２】
2010074947.tif 000006
【図３】
2010074947.tif 000007
【図４】
2010074947.tif 000008