(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
従動輪及び駆動輪を備え、前記駆動輪は電動機により駆動される電気駆動車両であって、
前記従動輪の車輪速度若しくは前記車両の車体速度が第１の設定値未満の場合は前記駆動輪の車輪速度を第２の設定値未満にするように前記電動機の出力するトルクを調整する制御手段を備えることを特徴とする電気駆動車両。
【請求項２】
請求項１記載の電気駆動車両において、
前記第２の設定値は前記第１の設定値よりも大きいことを特徴とする電気駆動車両。
【請求項３】
請求項２記載の電気駆動車両において、
前記制御手段は、
前記従動輪の車輪速度若しくは前記車両の車体速度が前記第１の設定値以上の場合は前記駆動輪の車輪速度と前記従動輪の車輪速度若しくは前記駆動輪の車輪速度と前記車両の車体速度に基づいて前記駆動輪のスリップ状態を判定して、スリップを検出する場合はトルク補正指令としてＯＮ指令を出力し、スリップを検出しない場合はトルク補正指令としてＯＦＦ指令を出力するスリップ状態判定器と、
前記トルク補正指令に応じて、前記電動機へのトルク指令を調整するトルク指令演算器と、
前記電動機の出力するトルクが前記トルク指令に従うように制御するトルク制御器とを備えることを特徴とする電気駆動車両。
【請求項４】
請求項３記載の電気駆動車両において、
前記スリップ状態判定器は、前記従動輪の車輪速度若しくは前記車両の車体速度が前記第１の設定値未満の場合は、前記駆動輪の車輪速度が前記第２の設定値以上の時に前記トルク補正指令としてＯＮ指令を出力することを特徴とする電気駆動車両。
【請求項５】
請求項３記載の電気駆動車両において、
前記スリップ状態判定器は、前記従動輪の車輪速度若しくは前記車両の車体速度が前記第１の設定値未満の場合は、前記駆動輪の車輪速度が前記第２の設定値以上の時に前記トルク補正指令としてＯＮ指令を出力し、この状態が所定時間継続すると、前記駆動輪の車輪速度が第３の設定値以上の時に前記トルク補正指令としてＯＮ指令を出力することを特徴とする電気駆動車両。
【請求項６】
請求項３記載の電気駆動車両において、
前記トルク指令演算器は前記トルク補正指令がＯＮ指令の場合は前記電動機へのトルク指令を単調に低減し、前記トルク補正指令がＯＦＦ指令の場合は前記電動機へのトルク指令を単調に回復させることを特徴とする電気駆動車両。
【請求項７】
請求項６に記載の電気駆動車両において、
前記電動機へのトルク指令を単調に低減させる時は前記車両の積載量に応じてトルク指令の変化率が変化し、前記積載量が少ない時は前記変化率の大きさが大きくなることを特徴とする電気駆動車両。
【請求項８】
請求項５記載の電気駆動車両において、
前記第３の設定値は前記第２の設定値よりも小さく、前記第１の設定値よりも大きいことを特徴とする電気駆動車両。
【請求項９】
請求項３記載の電気駆動車両において、
前記スリップ状態判定器は、前記従動輪の車輪速度が前記第１の設定値以上の場合、前記従動輪と前記駆動輪の車輪速度から演算される前記駆動輪のすべり量に基づいてスリップを検出することを特徴とする電気駆動車両。
【請求項１０】
請求項９記載の電気駆動車両において、
前記すべり量は、前記駆動輪のスリップ率若しくは前記駆動輪と前記従動輪の車輪速度の差であることを特徴とする電気駆動車両。
【請求項１１】
請求項３記載の電気駆動車両において、
前記スリップ状態判定器は、前記車両の車体速度が前記第１の設定値以上の場合、前記車両の車体速度と前記駆動輪の車輪速度から演算される前記駆動輪のすべり量に基づいてスリップを検出することを特徴とする電気駆動車両。
【請求項１２】
請求項１１記載の電気駆動車両において、
前記すべり量は、前記駆動輪のスリップ率若しくは前記駆動輪の車輪速度と前記車体速度の差であることを特徴とする電気駆動車両。
【請求項１３】
従動輪及び駆動輪を備え、前記駆動輪は電動機により駆動される電気駆動車両であって、
前記従動輪の車輪速度若しくは前記車両の車体速度が検出できない場合は前記駆動輪の車輪速度を所定の設定値未満にするように前記電動機の出力するトルクを調整する制御手段を備えることを特徴とする電気駆動車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電動機によって駆動輪が駆動されることで走行する電気駆動車両に係り、特に、ダンプトラック等の駆動輪のスリップを防止するスリップ制御装置を備える電気駆動車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
凍結路，圧雪路等の滑りやすい路面を走行中の車両において、運転者がアクセルを踏み込んで車両を加速させようとすると、駆動輪の車輪速度が急増し、駆動輪が空転する現象が発生する場合がある。このような現象を以下ではスリップと称する。このような駆動輪のスリップが発生すると、車両の挙動は不安定になり、またステアリング操作も効かず安定走行が困難になる。そこで、このような駆動輪のスリップの発生を抑制することが必要であり、その為には駆動輪に発生するスリップをいかに精度良く検出するかが重要である。【０００３】
従来の車両における駆動輪のスリップの発生を検出する方式としては、駆動輪と従動輪のそれぞれの車輪速度を検出して、それらから駆動輪のスリップ率を演算し、そのスリップ率が規定値を超えている場合に駆動輪にスリップが発生していると検出する方式や、駆動輪と従動輪のそれぞれの車輪速度を検出してそれらの速度差を演算し、その速度差が規定値を超えている場合に駆動輪にスリップが発生していると検出する方式が知られている（例えば、特許文献１参照）。【０００４】
しかし、駆動輪や従動輪の車輪速度は常に検出が可能ではなく、検出が困難になる場合がある。例えば、一般的に用いられる電磁ピックアップ方式の速度センサを用いると、低速域においてはセンサ出力信号がほとんどなくなるために、そのような低速域においては速度検出が不可能となる。また、ホールＩＣ等を利用した半導体方式の速度センサを用いると、低速域においてもセンサ出力信号は出力されるが、低速域では速度検出の遅れが大きいことから、そのような低速域においては速度検出の誤差が発生する。従って、いずれの方式においても、このような低速域においては駆動輪にスリップが発生しているか否かを誤検出してしまうことになる。一般的に、駆動輪にスリップが発生した場合は駆動輪を駆動するトルクを調整することでそのスリップを抑制するが、このようなスリップの誤検出が発生すると、実際は駆動輪にスリップが発生していてもスリップを抑制する動作に入らずにスリップ状態が持続したり、逆に駆動輪にスリップが発生していなくてもスリップを抑制する動作に入ることで不必要に駆動輪を駆動するトルクを調整して車両の加速性能が低下する等の問題が発生する。【０００５】
そこで、従動輪及び駆動輪の車輪速度が検出可能になってから、スリップを抑制する制御を開始する方式が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２７６１０号公報
【特許文献２】特開平４−１０３８４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献２記載のように、車輪速度が検出可能になってからスリップを抑制する制御を開始する方式では、車輪速度が検出可能な速度になるまでは駆動輪にスリップが発生するという問題がある。例えば、最大積載量が３００ｔのようなダンプトラックにおいて、滑りやすい路面上で車両を発進させる場合を考えると、駆動輪の車輪速度は上昇するが、駆動輪が滑ることで車両の速度がなかなか上昇せず、従動輪の車輪速度もなかなか上昇しないという状況が起こりうる。この時、従動輪の車輪速度が検出可能な速度領域まで上昇するまではスリップを抑制する制御が開始されないので、それまでは駆動輪の車輪速度が上昇し続けることになる。特に、滑りやすい上り坂で車両を坂道発進させる場合を考えると、ダンプトラックは車重が大きいために、重力の影響で坂道を下る方向に受ける力が大きく、更に従動輪の車輪速度も上昇し難くなるので、ますます駆動輪の車輪速度が上昇し易くなる。【０００８】
以上のように、滑りやすい路面上で車両を発進させる場合は、従動輪の車輪速度が検出可能な速度まで上昇するまでは駆動輪に発生するスリップが拡大し続けることになる。【０００９】
本発明の目的は、車輪速度が検出不可能な低速域において、駆動輪に発生するスリップを抑制することができる電気駆動車両を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、従動輪及び駆動輪を備え、前記駆動輪は電動機により駆動される電気駆動車両であって、
前記従動輪の車輪速度若しくは前記車両の車体速度が第１の設定値未満の場合は前記駆動輪の車輪速度を第２の設定値未満にするように前記電動機の出力するトルクを調整する制御手段を備えるようにしたものである。  
かかる構成により、車輪速度が検出不可能な低速域において、駆動輪に発生するスリップを抑制することができるものとなる。【００１１】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記第２の設定値は前記第１の設定値よりも大きくしたものである。【００１２】
（３）上記（２）において、好ましくは、前記制御手段は、前記従動輪の車輪速度若しくは前記車両の車体速度が前記第１の設定値以上の場合は前記駆動輪の車輪速度と前記従動輪の車輪速度若しくは前記駆動輪の車輪速度と前記車両の車体速度に基づいて前記駆動輪のスリップ状態を判定して、スリップを検出する場合はトルク補正指令としてＯＮ指令を出力し、スリップを検出しない場合はトルク補正指令としてＯＦＦ指令を出力するスリップ状態判定器と、前記トルク補正指令に応じて、前記電動機へのトルク指令を調整するトルク指令演算器と、前記電動機の出力するトルクが前記トルク指令に従うように制御するトルク制御器とを備えるようにしたものである。
【００１３】
（４）上記（３）において、好ましくは、前記スリップ状態判定器は、前記従動輪の車輪速度若しくは前記車両の車体速度が前記第１の設定値未満の場合は、前記駆動輪の車輪速度が前記第２の設定値以上の時に前記トルク補正指令としてＯＮ指令を出力するようにしたものである。
【００１４】
（５）上記（３）において、好ましくは、前記スリップ状態判定器は、前記従動輪の車輪速度若しくは前記車両の車体速度が前記第１の設定値未満の場合は、前記駆動輪の車輪速度が前記第２の設定値以上の時に前記トルク補正指令としてＯＮ指令を出力し、この状態が所定時間継続すると、前記駆動輪の車輪速度が第３の設定値以上の時に前記トルク補正指令としてＯＮ指令を出力するようにしたものである。
【００１５】
（６）上記（３）において、好ましくは、前記トルク指令演算器は前記トルク補正指令がＯＮ指令の場合は前記電動機へのトルク指令を単調に低減し、前記トルク補正指令がＯＦＦ指令の場合は前記電動機へのトルク指令を単調に回復させるようにしたものである。【００１６】
（７）上記（６）において、好ましくは、前記電動機へのトルク指令を単調に低減させる時は前記車両の積載量に応じてトルク指令の変化率が変化し、前記積載量が少ない時は前記変化率の大きさが大きくなるようにしたものである。【００１７】
（８）上記（５）において、好ましくは、前記第３の設定値は前記第２の設定値よりも小さく、前記第１の設定値よりも大きくしたものである。【００１８】
（９）上記（３）において、好ましくは、前記スリップ状態判定器は、前記従動輪の車輪速度が前記第１の設定値以上の場合、前記従動輪と前記駆動輪の車輪速度から演算される前記駆動輪のすべり量に基づいてスリップを検出するようにしたものである。【００１９】
（１０）上記（９）において、好ましくは、前記すべり量は、前記駆動輪のスリップ率若しくは前記駆動輪と前記従動輪の車輪速度の差であるようにしたものである。【００２０】
（１１）上記（３）において、好ましくは、前記スリップ状態判定器は、前記車両の車体速度が前記第１の設定値以上の場合、前記車両の車体速度と前記駆動輪の車輪速度から演算される前記駆動輪のすべり量に基づいてスリップを検出するようにしたものである。【００２１】
（１２）上記（１１）において、好ましくは、前記すべり量は、前記駆動輪のスリップ率若しくは前記駆動輪の車輪速度と前記車体速度の差であるようにしたものである。【００２２】
（１３）また、上記目的を達成するために、本発明は、従動輪及び駆動輪を備え、前記駆動輪は電動機により駆動される電気駆動車両であって、前記従動輪の車輪速度若しくは前記車両の車体速度が検出できない場合は前記駆動輪の車輪速度を所定の設定値未満にするように前記電動機の出力するトルクを調整する制御手段を備えるようにしたものである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、車輪速度が検出不可能な低速域において、駆動輪に発生するスリップを抑制することができるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１の実施形態による電気駆動車両のスリップ制御装置を搭載した電気駆動車両の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による電気駆動車両のスリップ制御装置に用いるスリップ状態判定器の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態による電気駆動車両のスリップ制御装置に用いるトルク補正判定器の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施形態による電気駆動車両のスリップ制御装置に用いるスリップ率演算器の構成を示すブロック図である。
【図５】スリップ率と車輪−路面間の摩擦係数の関係の説明図である。
【図６】本発明の第１の実施形態による電気駆動車両のスリップ制御装置に用いるトルク補正判定器の動作を示すタイミングチャートである。
【図７】本発明の第１の実施形態による電気駆動車両のスリップ制御装置に用いるトルク指令演算器の動作を説明するタイミングチャートである。
【図８】本発明の第１の実施形態による電気駆動車両の変形例におけるトルク指令変化率の説明図である。
【図９】本発明の第１の実施形態による電気駆動車両の変形例のブロック図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態による電気駆動車両のスリップ制御装置に用いるトルク補正判定器の中の判定器の構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態による電気駆動車両のスリップ制御装置に用いるトルク補正器の動作を示すタイミングチャートである。
【図１２】本発明の第２の実施形態による電気駆動車両のスリップ制御装置に用いるトルク指令演算器の動作を説明するタイミングチャートである。
【図１３】本発明の第３の実施形態による電気駆動車両のスリップ制御装置に用いるトルク補正判定器の構成を示すブロック図である。
【図１４】本発明の第４の実施形態による電気駆動車両のスリップ制御装置を搭載した電気駆動車両の構成を示すブロック図である。
【図１５】本発明の第４の実施形態による電気駆動車両のスリップ制御装置に用いるスリップ状態判定器の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図１〜図６を用いて、本発明の第１の実施形態による電気駆動車両のスリップ制御装置の構成及び動作について説明する。  
最初に、図１を用いて、本実施形態による電気駆動車両のスリップ制御装置を搭載した電気駆動車両の構成について説明する。  
図１は、本発明の第１の実施形態による電気駆動車両のスリップ制御装置を搭載した電気駆動車両の構成を示すブロック図である。
【００２６】
電動機１がギア２を介して車輪３を駆動し、また、電動機４がギア５を介して車輪６を駆動することで車両が前進あるいは後進する。電動機１及び電動機４としては、例えば、誘導電動機を用いる。なお、電動機として、同期電動機を用いることもできる。
【００２７】
電動機１及び電動機４は、電動機制御器２２によって制御される。電動機制御器２２は、電力変換器１３と、トルク制御器１６と、トルク指令演算器１７と、スリップ状態判定器１８とを備えている。
【００２８】
発電機４２は、エンジン４３によって駆動され、直流電力を発生する。電力変換器１３は、発電機４２が出力する直流電力を３相交流電力に変換し、電動機１と電動機４を駆動する。
【００２９】
電流検出器１４は、電力変換器１３と電動機１の間に接続されており、それらの間に流れる電流を検出する。電流検出器１５は、電力変換器１３と電動機４の間に接続されており、それらの間に流れる電流を検出する。速度検出器９は、電動機１に接続されており、電動機１の回転速度を検出する。速度検出器１０は、電動機４に接続されており、電動機４の回転速度を検出する。速度検出器１１は、車輪７の軸に接続されており、車輪７の回転速度を検出する。速度検出器１２は、車輪８の軸に接続されており、車輪８の回転速度を検出する。
【００３０】
アクセル開度検出器１９は、運転者のアクセル操作に応じたアクセルペダルの開度を検出する。ブレーキ開度検出器２０は、運転者のブレーキ操作に応じたブレーキペダルの開度を検出する。ステアリング角度検出器２１は、運転者のステアリング操作に応じたステアリングの角度を検出する。
【００３１】
トルク指令演算器１７は、アクセル開度検出器１９の出力するアクセル開度検出値と、ブレーキ開度検出器２０の出力するブレーキ開度検出値と、ステアリング角度検出器２１の出力するステアリング角度検出値と、スリップ状態判定器１８の出力するトルク補正指令を入力として、電動機１及び電動機４へのトルク指令を出力する。
【００３２】
トルク制御器１６は、トルク指令演算器１７の出力する電動機１へのトルク指令と、電流検出器１４の出力する電流検出値と、速度検出器９の出力する回転速度検出値とから、電動機１の出力するトルクが電動機１へのトルク指令に従うように、ＰＷＭ制御により電力変換器１３へのゲートパルス信号を出力する。また、トルク制御器１６は、トルク指令演算器１７の出力する電動機４へのトルク指令と、電流検出器１５の出力する電流検出値と、速度検出器１０の出力する回転速度検出値とから、電動機４の出力するトルクが電動機４へのトルク指令に従うように、ＰＷＭ制御により電力変換器１３へのゲートパルス信号を出力する。
【００３３】
電力変換器１３は、これらのゲートパルス信号を受け、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子が高速にスイッチングを行うことで、高応答なトルク制御を実現する。
【００３４】
スリップ状態判定器１８は、速度検出器９と速度検出器１０と速度検出器１１と速度検出器１２の出力する回転速度検出値を入力として、駆動輪である車輪３及び車輪６のスリップ状態を判定して、スリップを検出するとトルク補正指令を出力する。スリップ状態判定器１８の詳細は、図２を用いて後述する。もし、スリップ状態判定器１８の出力するトルク補正指令がＯＮ指令であれば、トルク指令演算器１７は出力するトルク指令を低減することで、駆動輪である車輪３及び車輪６に発生するスリップを防止する動作を行う。
【００３５】
次に、図２を用いて、本実施形態による電気駆動車両のスリップ制御装置に用いるスリップ状態判定器１８の構成について説明する。  
図２は、本発明の第１の実施形態による電気駆動車両のスリップ制御装置に用いるスリップ状態判定器の構成を示すブロック図である。
【００３６】
スリップ状態判定器１８は、左駆動輪車輪速度演算器２３と、右駆動輪車輪速度演算器２４と、左従動輪車輪速度演算器２５と、右従動輪車輪速度演算器２６と、駆動輪車輪速度演算器２７と、従動輪車輪速度演算器２８と、トルク補正判定器２９とを備えている。
【００３７】
左駆動輪車輪速度演算器２３は、速度検出器９の出力する電動機１の回転速度検出値を入力として、車輪３の車輪速度検出値を出力する。右駆動輪車輪速度演算器２４は、速度検出器１０の出力する電動機４の回転速度検出値を入力として、車輪６の車輪速度検出値を出力する。
【００３８】
左従動輪車輪速度演算器２５は、速度検出器１１の出力する車輪７の回転速度検出値を入力として、車輪７の車輪速度検出値を出力する。右従動輪車輪速度演算器２６は、速度検出器１２の出力する車輪８の回転速度検出値を入力として、車輪８の車輪速度検出値を出力する。
【００３９】
駆動輪車輪速度演算器２７は、左駆動輪車輪速度演算器２３の出力する車輪３の車輪速度検出値と、右駆動輪車輪速度演算器２４の出力する車輪６の車輪速度検出値を入力として、それらの平均値を駆動輪車輪速度検出値として出力する。従動輪車輪速度演算器２８は、左従動輪車輪速度演算器２５の出力する車輪７の車輪速度検出値と、右従動輪車輪速度演算器２６の出力する車輪８の車輪速度検出値を入力として、それらの平均値を従動輪車輪速度検出値として出力する。
【００４０】
トルク補正判定器２９は、駆動輪車輪速度演算器２７の出力する駆動輪車輪速度検出値と従動輪車輪速度演算器２８の出力する従動輪車輪速度検出値を入力として、駆動輪である車輪３及び車輪６にスリップが発生しているかどうかを判定する。トルク補正判定器２９の詳細については、図３を用いて後述する。仮にスリップが発生していると判定した場合には、電動機１及び電動機４の出力するトルクが低減するようにトルク指令演算器１７へトルク補正指令としてＯＮ指令を出力する。スリップが発生していないと判定した場合には、電動機１及び電動機４の出力するトルクが低減しないようにトルク指令演算器１７へトルク補正指令としてＯＦＦ指令を出力する。
【００４１】
次に、図３を用いて、本実施形態による電気駆動車両のスリップ制御装置に用いるトルク補正判定器２９の構成について説明する。  
図３は、本発明の第１の実施形態による電気駆動車両のスリップ制御装置に用いるトルク補正判定器の構成を示すブロック図である。
【００４２】
トルク補正判定器２９は、判定器３０，３２と、スリップ率演算器３１と、切替器３３とから構成されている。
【００４３】
判定器３０は、駆動輪車輪速度検出値を入力として、電動機１及び電動機４の出力するトルクを補正するか否かを判定して、その判定結果をトルク補正指令として出力する。具体的には、判定器３０は、駆動輪車輪速度検出値が予め定めた駆動輪車輪速設定値Ｖｌｉｍ以上の場合は、トルク補正指令としてＯＮ指令を出力し、それ以外の場合はＯＦＦ指令を出力する。
【００４４】
スリップ率演算器３１は、駆動輪車輪速度検出値と従動輪車輪速度検出値を入力として、駆動輪のスリップ率検出値を出力する。スリップ率演算器３１の詳細については、図４を用いて後述する。
【００４５】
判定器３２は、スリップ率演算器３１の出力するスリップ率検出値を入力として、電動機１及び電動機４の出力するトルクを補正するか否かを判定して、その判定結果をトルク補正指令として出力する。具体的には、判定器３２は、スリップ率演算器３１の出力するスリップ率検出値が予め定めた所定値λ０以上の場合は、トルク補正指令としてＯＮ指令を出力し、それ以外の場合はＯＦＦ指令を出力する。
【００４６】
切替器３３は、従動輪車輪速度検出値が従動輪車輪速設定値Ｖｍｉｎ未満の場合は、判定器３０の出力するトルク補正指令を出力し、従動輪車輪速度検出値が従動輪車輪速設定値Ｖｍｉｎ以上の場合は、判定器３２の出力するトルク補正指令を出力する。従って、トルク補正判定器２９は、従動輪車輪速度検出値が従動輪車輪速設定値Ｖｍｉｎ未満の場合は、駆動輪車輪速度検出値が駆動輪車輪速設定値Ｖｌｉｍ以上の場合にトルク補正指令としてＯＮ指令を出力し、従動輪車輪速度検出値が従動輪車輪速設定値Ｖｍｉｎ以上の場合は、スリップ率検出値がλ０以上の場合にトルク補正指令としてＯＮ指令を出力する。
【００４７】
トルク補正判定器２９がトルク補正指令としてＯＮ指令を出力すると、トルク指令演算器１７は出力するトルク指令を低減するので、従動輪車輪速度検出値が従動輪車輪速設定値Ｖｍｉｎ未満の場合は駆動輪車輪速度検出値が駆動輪車輪速設定値Ｖｌｉｍ未満になって駆動輪のスリップを抑制し、従動輪車輪速度検出値が従動輪車輪速設定値Ｖｍｉｎ以上の場合は駆動輪のスリップ率検出値がスリップ判定をする値λ０未満になって駆動輪のスリップを抑制することができる。
【００４８】
なお、従動輪車輪速設定値Ｖｍｉｎは、従動輪の車輪速度が検出可能な最低速度に設定する。例えば、速度検出器９，１０，１１，１２により検出可能な最低速度を２〜３ｋｍ／ｈとすると、従動輪車輪速設定値Ｖｍｉｎを３ｋｍ／ｈに設定する。また、駆動輪車輪速設定値Ｖｌｉｍは、従動輪車輪速設定値Ｖｍｉｎよりも約１〜２ｋｍ／ｈ程度大きい値に設定する。例えば、駆動輪車輪速設定値Ｖｌｉｍは，５ｋｍ／ｈに設定する。このようにすることで、スリップ率が正しく検出できない低速域では駆動輪車輪速度をできるだけ低い値に制限することでスリップを抑制し、スリップ率が正しく検出できる速度領域においてはスリップ率検出値に基づいてスリップを抑制することができる。また、スリップ判定をする値λ０は、駆動輪と路面の間の摩擦係数が最大になるようなスリップ率に設定するのが良い。このようにすることで、駆動輪がスリップしない限界まで駆動輪を有効活用することができる。
【００４９】
ここで、切替器３３は、出力切替の判定に利用する従動輪車輪速設定値Ｖｍｉｎとして、従動輪の車輪速度が検出可能な最低速度に設定することで、従動輪の車輪速度が検出できない場合に、駆動輪の車輪速度を所定の制限値未満になるように電動機を制御できるものとなる。
【００５０】
次に、図４及び図５を用いて、本実施形態による電気駆動車両のスリップ制御装置に用いるスリップ率演算器３１の構成及び動作について説明する。  
図４は、本発明の第１の実施形態による電気駆動車両のスリップ制御装置に用いるスリップ率演算器の構成を示すブロック図である。図５は、スリップ率と車輪−路面間の摩擦係数の関係の説明図である。
【００５１】
スリップ率演算器３１は、減算器３４と、絶対値演算器３５，３６と、最大値選択器３７と、除算器３８とから構成される。
【００５２】
減算器３４は、駆動輪車輪速度検出値と従動輪車輪速度検出値を入力として、それらの差を出力する。絶対値演算器３５は、従動輪車輪速度検出値を入力として、その絶対値を出力する。絶対値演算器３６は、駆動輪車輪速度検出値を入力として、その絶対値を出力する。最大値選択器３７は、絶対値演算器３５の出力と絶対値演算器３６の出力を入力とし、値の大きい方を出力する。除算器３８は、減算器３４の出力を最大値選択器３７の出力で割ることで、駆動輪のスリップ率λを出力する。なお、駆動輪のスリップ率の演算には、駆動輪の対地速度が本来必要であるが、ここではその近似値として従動輪の車輪速度を用いている。
【００５３】
図５は、スリップ率λと車輪−路面間の摩擦係数の関係を示している。ここで、摩擦係数が負の領域は車輪−路面間に発生する力が車両の進行方向と逆向きであることを表す。
【００５４】
一般に、スリップ率の大きさが小さい領域は、スリップ率の大きさが増加するにつれて車輪−路面間の摩擦係数の大きさも増加するため、車輪−路面間に作用する力も増加し、スリップが発生しない。図５において、スリップが発生しないのはスリップ率λが−λ０＜λ＜λ０を満たす領域である。
【００５５】
一方、スリップ率の大きさがある領域を超えると、スリップ率の大きさが増加するにつれて車輪−路面間の摩擦係数の大きさが逆に減少するため、車輪−路面間に作用する力も減少し、スリップが発生する。図５において、スリップが発生するのはスリップ率λがλ＞λ０あるいはλ＜−λ０を満たす領域である。従って、スリップ率λが−λ０＜λ＜λ０を満たすように制御するのが一般に望ましい。スリップ判定をするスリップ率値λ０は、例えば、０．１〜０．２に設定する。
【００５６】
次に、図６を用いて、本実施形態による電気駆動車両のスリップ制御装置におけるトルク補正判定器２９の動作について説明する。  
図６は、本発明の第１の実施形態による電気駆動車両のスリップ制御装置に用いるトルク補正判定器の動作を示すタイミングチャートである。
【００５７】
図６において、横軸は時間を示している。図６（Ａ）の縦軸は、図２の駆動輪車輪速度演算器２７によって算出された駆動輪車輪速度を示している。図６（Ｂ）の縦軸は、図２の従動輪車輪速度演算器２８によって算出された従動輪車輪速度を示している。図６（Ｃ）は、図３のスリップ率演算器３１によって算出されたスリップ率λを示している。図６（Ｄ）は、図３の切替器３３から出力されるトルク補正指令を示している。図６（Ｅ）は、図１のトルク指令演算器１７から出力されるトルク指令を示している。
【００５８】
図６（Ｂ）に示すように、時刻０〜時刻Ｔ１の間は、従動輪車輪速度は、従動輪車輪速設定値Ｖｍｉｎよりも小さいものとする。この間は、車両の発進直後の時間であり、図３の切替器３３により、判定器３０の判定結果がトルク補正指令とされる。
【００５９】
例えば、時刻Ｔ０において、図６（Ａ）に示すように、駆動輪車輪速度が駆動輪車輪速設定値Ｖｌｉｍを超えようとすると、図６（Ｄ）に示すように、トルク補正判定器２９は、トルク補正指令としてＯＮ指令を出力する。ここでは、時間Ｔ０からＴ１の間はトルク補正指令がＯＮ指令になっており、図６（Ｅ）に示すように、トルク指令演算器１７は、そのトルク補正指令を受けて、出力するトルク指令を低減するので、図６（Ａ）に示すように、駆動輪車輪速度は駆動輪車輪速設定値Ｖｌｉｍを超えないように制御される。
【００６０】
時刻Ｔ１において、従動輪車輪速度は、従動輪車輪速設定値Ｖｍｉｎを超えると、図３の切替器３３により、判定器３２の判定結果がトルク補正指令とされる。判定器３２は、スリップ率演算器３１が演算したスリップ率λを参照するため、時刻Ｔ１〜Ｔ２の間は、スリップ率λがスリップ判定スリップ率値λ０より小さく、図６（Ｄ）に示すように、トルク補正判定器２９は、トルク補正指令としてＯＦＦ指令を出力している。
【００６１】
それに対して、時刻Ｔ２において、図６（Ｃ）に示すように、駆動輪のスリップ率がλ０を超えようとすると、図６（Ｄ）に示すように、トルク補正判定器２９は、トルク補正指令としてＯＮ指令を出力する。トルク指令演算器１７は、そのトルク補正指令を受けて、図６（Ｅ）に示すように、出力するトルク指令を低減するので駆動輪のスリップ率がλ０を超えないように制御される。
【００６２】
以上説明したように、本実施形態では、従動輪車輪速度が従動輪車輪速設定値Ｖｍｉｎ未満の低速域においては駆動輪車輪速度が駆動輪車輪速設定値Ｖｌｉｍを超えないように制御し、従動輪車輪速度が従動輪車輪速設定値Ｖｍｉｎ以上の速度領域においては駆動輪のスリップ率がλ０を超えないように制御している。これにより、車輪速度が検出不可能な低速域から車輪速度が検出可能な高速域まで駆動輪に発生するスリップを抑制することが可能となる。従って、発進直後の車両の安定走行を実現することが可能である。
【００６３】
ここで、図７を用いて、本実施形態による電気駆動車両のスリップ制御装置に用いるトルク指令演算器１７の動作について説明する。  
図７は、本発明の第１の実施形態による電気駆動車両のスリップ制御装置に用いるトルク指令演算器の動作を説明するタイミングチャートである。
【００６４】
これまでトルク指令演算器１７の動作の詳細については述べてこなかったが，実際はトルク補正指令としてＯＮ指令を受けるとトルク指令を元の指令から単調に低減させ、トルク補正指令としてＯＦＦ指令を受けるとトルク指令を元の指令に向かって単調に回復させるような動作となる。
【００６５】
図７は、この時の動作波形例を示している。図６では簡単のために、駆動輪車輪速度が駆動輪車輪速設定値Ｖｌｉｍを越えないように制御している時刻Ｔ０〜Ｔ１の間や、駆動輪のスリップ率がλ０を超えないように制御している時刻Ｔ２以降はトルク補正指令はＯＮ指令として表示しているが、トルク指令演算器１７の動作が上記の場合は、実際は図７に示すように時刻Ｔ０〜Ｔ１の間は駆動輪車輪速度が駆動輪車輪速設定値Ｖｌｉｍ近傍で前後し、時刻Ｔ２以降は駆動輪のスリップ率がλ０近傍で前後するので、トルク補正指令はＯＮ指令とＯＦＦ指令を繰り返す波形となる。この結果、時刻Ｔ０〜Ｔ１の間は駆動輪車輪速度が駆動輪車輪速設定値Ｖｌｉｍ近傍に制御されるようにトルク指令が調整され、時刻Ｔ２以降は駆動輪のスリップ率がλ０近傍に制御されるようにトルク指令が調整されることになる。
【００６６】
次に、図８及び図９を用いて、本実施形態による電気駆動車両の変形例について説明する。  
図８は、本発明の第１の実施形態による電気駆動車両の変形例におけるトルク指令変化率の説明図である。図９は、本発明の第１の実施形態による電気駆動車両の変形例のブロック図である。
【００６７】
ダンプトラックは最大積載量が非常に大きいために積載量に応じて車体重量が大きく変化し、積載量によって駆動輪の滑りやすさが大きく変化する。これは、車輪と路面の間に働く摩擦力は車輪にかかる重量に比例するため、積載量が変化することで摩擦力も変化するためである。一般に、積載量が少ない時は摩擦力が小さくなるため駆動輪が特に滑り易くなる。従って、積載量が少ない時に駆動輪にスリップが発生する場合は駆動輪のトルク指令を短時間で低減させる方がスリップを抑制し易い。
【００６８】
そこで、図８に示すように、駆動輪のトルク指令の変化率を積載量に応じて変化させても良い。このようにすることで、スリップ発生時に積載量が少ない時は駆動輪のトルク指令を短時間で低減させることが可能となる。
【００６９】
ただし、積載量を検出する積載量検出器が必要となるので、この場合の電気駆動車両の構成を示すブロック図を図９に示す。図１と異なるのは積載量検出器４４を備え、トルク指令演算器１７’が積載量検出器４４の出力する積載量検出値も入力としている点である。トルク指令演算器１７’は積載量検出器４４の出力する積載量検出値に応じて、駆動輪に発生するスリップを検出した場合にトルク指令を低減する時の変化率を変化させる機能を有する。
【００７０】
次に、図１０及び図１１を用いて、本発明の第２の実施形態による電気駆動車両のスリップ制御装置の構成及び動作について説明する。なお、本実施形態による電気駆動車両のスリップ制御装置を搭載した電気駆動車両の構成は、図１に示したものと同様である。また、本実施形態による電気駆動車両のスリップ制御装置に用いるスリップ状態判定器１８の構成は、図２に示したものと同様である。さらに、本実施形態による電気駆動車両のスリップ制御装置に用いるトルク補正判定器２９の構成は、基本的には、図３に示したものと同様であるが、判定器３０の構成及び動作が異なっている。
【００７１】
図１０は、本発明の第２の実施形態による電気駆動車両のスリップ制御装置に用いるトルク補正判定器の中の判定器３０’の構成を示すブロック図である。図１１は、本発明の第２の実施形態による電気駆動車両のスリップ制御装置に用いるトルク補正判定器の動作を示すタイミングチャートである。
【００７２】
図１０に示すように、判定器３０’は、判定手段３０Ａと、駆動輪車輪速設定値発生器３０Ｂと、タイマー回路３０Ｃとを備えている。判定手段３０Ａは、駆動輪車輪速度検出値が駆動輪車輪速設定値発生器３０Ｂに設定された駆動輪車輪速設定値を超えると、トルク補正指令としてＯＮ指令を出力する。ここで、駆動輪車輪速設定値発生器３０Ｂは、図１１（Ａ）の時刻０〜時刻Ｔ１において破線で示すように、当初第１の駆動輪車輪速設定値Ｖｌｉｍを発生している。時刻Ｔ０において、実線で示す駆動輪車輪速度検出値が第１の駆動輪車輪速設定値Ｖｌｉｍを超えようとすると、タイマー回路３０Ｃが動作し、タイマー回路３０Ｃが時間（時刻Ｔ１−時刻Ｔ０）を計時すると、図１１（Ａ）の時刻Ｔ１〜時刻Ｔ２において破線で示すように、第１の駆動輪車輪速設定値Ｖｌｉｍから、第２の駆動輪車輪速設定値Ｖｌｉｍ２に向けて徐々に減少させ、第２の駆動輪車輪速設定値Ｖｌｉｍ２になると、その値を保持する。
【００７３】
ここで、図１１を用いて本実施形態の動作について説明する。
【００７４】
例えば、時刻Ｔ０において、図１１（Ａ）に示すように、駆動輪車輪速度が駆動輪車輪速設定値Ｖｌｉｍを超えようとすると、図１１（Ｄ）に示すように、トルク補正判定器２９は、トルク補正指令としてＯＮ指令を出力する。ここでは、時間Ｔ０からＴ１の間はトルク補正指令がＯＮ指令になっており、図１１（Ｅ）に示すように、トルク指令演算器１７は、そのトルク補正指令を受けて、出力するトルク指令を低減するので、図１１（Ａ）に示すように、駆動輪車輪速度は駆動輪車輪速設定値Ｖｌｉｍを超えないように制御される。
【００７５】
図１１（Ａ）に破線で示すように、時間Ｔ０からＴ１の間は駆動輪車輪速度の制限を駆動輪車輪速設定値Ｖｌｉｍにしているが、タイマー回路３０Ｂが時間（時刻Ｔ１−時刻Ｔ０）を計時すると、図１１（Ａ）の時刻Ｔ１〜時刻Ｔ２において破線で示すように、駆動輪車輪速度の制限を第１の駆動輪車輪速設定値Ｖｌｉｍから第２の駆動輪車輪速設定値Ｖｌｉｍ２まで下げる。そして、時間Ｔ２からＴ３の間は駆動輪車輪速度の制限を駆動輪車輪速設定値Ｖｌｉｍ２にしている。このように、駆動輪車輪速度が駆動輪車輪速設定値Ｖｌｉｍを超えないように制御されている状態が所定のある一定期間継続する場合は、駆動輪車輪速度の制限を下げるようにする。
【００７６】
このようにすることで、駆動輪に発生するスリップが小さくなり、その結果、駆動輪−路面間の摩擦係数の大きさが増加し、駆動輪−路面間に作用する力も増加して、車両の加速性が向上する。ただし、第２の駆動輪車輪速設定値Ｖｌｉｍ２は、従動輪車輪速設定値Ｖｍｉｎよりも大きな値に設定する必要がある。第１の駆動輪車輪速設定値Ｖｌｉｍを５ｋｍ／ｈとし、従動輪車輪速設定値Ｖｍｉｎを３ｋｍ／ｈとすると、第２の駆動輪車輪速設定値Ｖｌｉｍ２は、例えば、４ｋｍ／ｈとする。これは、駆動輪の車輪速度の制限を従動輪車輪速設定値Ｖｍｉｎよりも小さくすると、従動輪の車輪速度が従動輪車輪速設定値Ｖｍｉｎよりも大きくならないために駆動輪の車輪速度が制限され続けて、車両の速度がいつまでたっても上昇しなくなるためである。
【００７７】
時刻Ｔ３において、図１１（Ｂ）に示すように、従動輪車輪速度は、従動輪車輪速設定値Ｖｍｉｎを超えると、図３の切替器３３により、判定器３２の判定結果がトルク補正指令とされる。判定器３２は、スリップ率演算器３１が演算したスリップ率λを参照するため、時刻Ｔ３〜Ｔ４の間は、スリップ率λがスリップ判定スリップ率値λ０より小さく、図１１（Ｄ）に示すように、トルク補正判定器２９は、トルク補正指令としてＯＦＦ指令を出力している。
【００７８】
それに対して、時刻Ｔ４において、図１１（Ｃ）に示すように、駆動輪のスリップ率がλ０を超えようとすると、図１１（Ｄ）に示すように、トルク補正判定器２９は、トルク補正指令としてＯＮ指令を出力する。トルク指令演算器１７は、そのトルク補正指令を受けて、図１１（Ｅ）に示すように、出力するトルク指令を低減するので駆動輪のスリップ率がλ０を超えないように制御される。
【００７９】
以上説明したように、本実施形態では、従動輪車輪速度が従動輪車輪速設定値Ｖｍｉｎ未満の低速域において、駆動輪車輪速度が駆動輪車輪速設定値Ｖｌｉｍを超えないように制御されている状態が所定のある一定期間継続する場合は、駆動輪車輪速度の制限を駆動輪車輪速設定値Ｖｌｉｍより下げることで、車輪速度が検出不可能な低速域で駆動輪に発生するスリップを抑制することが可能になると同時に、車両の加速性能を向上することが可能となる。
【００８０】
ここで、図１２を用いて、本実施形態による電気駆動車両のスリップ制御装置に用いるトルク指令演算器１７の動作について説明する。  
図１２は、本発明の第２の実施形態による電気駆動車両のスリップ制御装置に用いるトルク指令演算器の動作を説明するタイミングチャートである。
【００８１】
ここで、トルク指令演算器１７がトルク補正指令としてＯＮ指令を受けるとトルク指令を元の指令から単調に低減させ、トルク補正指令としてＯＦＦ指令を受けるとトルク指令を元の指令に向かって単調に回復させる動作を行う場合は、図７と同様に実際は図１２のような動作波形例になる。また、本実施形態においても、駆動輪のトルク指令の変化率を積載量に応じて変化させても良い。
【００８２】
次に、図１３を用いて、本発明の第３の実施形態による電気駆動車両のスリップ制御装置の構成及び動作について説明する。なお、本実施形態による電気駆動車両のスリップ制御装置を搭載した電気駆動車両の構成は、図１に示したものと同様である。また、本実施形態による電気駆動車両のスリップ制御装置に用いるスリップ状態判定器１８の構成は、図２に示したものと同様である。  
図１３は、本発明の第３の実施形態による電気駆動車両のスリップ制御装置に用いるトルク補正判定器の構成を示すブロック図である。
【００８３】
トルク補正判定器２９’は、判定器３０，４０と、切替器３３と、減算器３９から構成されている。
【００８４】
図３にて説明した実施形態では、トルク補正判定器２９は、従動輪車輪速度が従動輪車輪速設定値Ｖｍｉｎ以上の速度領域においては駆動輪のスリップ率がλ０を超えないように制御することで駆動輪のスリップを抑制していた。
【００８５】
それに対して、本実施形態のトルク補正判定器２９’では、駆動輪と従動輪の車輪速度の差が予め定めた所定値を超えないように制御する。減算器３９は、駆動輪車輪速度検出値と従動輪車輪速度検出値の速度差の検出値を出力する。判定器４０は、減算器３９の出力する速度差検出値を入力として、その速度差検出値が予め定めた速度差判定値Ｖ０以上の場合はトルク補正指令としてＯＮ指令を出力し、それ以外の場合はＯＦＦ指令を出力する。このように駆動輪と従動輪の車輪速度の差が速度差判定値Ｖ０を超えないように制御することで駆動輪のスリップを抑制することもできる。速度差判定値Ｖ０としては、例えば、２〜４ｋｍ／ｈとする。
【００８６】
以上説明したように、本実施形態では、従動輪車輪速度が従動輪車輪速設定値Ｖｍｉｎ未満の低速域においては駆動輪車輪速度が駆動輪車輪速設定値Ｖｌｉｍを超えないように制御し、従動輪車輪速度が従動輪車輪速設定値Ｖｍｉｎ以上の速度領域においては駆動輪と従動輪の車輪速度の差が速度差判定値Ｖ０を超えないように制御している。これにより、車輪速度が検出不可能な低速域から車輪速度が検出可能な高速域まで駆動輪に発生するスリップを抑制することが可能となる。従って、発進直後の車両の安定走行を実現することが可能である。
【００８７】
次に、図１４及び図１５を用いて、本発明の第４の実施形態による電気駆動車両のスリップ制御装置の構成及び動作について説明する。  
図１４は、本発明の第４の実施形態による電気駆動車両のスリップ制御装置を搭載した電気駆動車両の構成を示すブロック図である。図１５は、本発明の第４の実施形態による電気駆動車両のスリップ制御装置に用いるスリップ状態判定器の構成を示すブロック図である。なお、図１４及び図１５において、図１及び図２と同一符号は同一部分を示している。
【００８８】
図１４に示すように、本実施形態では、図１に示した速度検出器１１及び速度検出器１２の代わりに、車体速度検出器４１を備えて、車体速度検出器４１の出力する車体速度検出値を従動輪車輪速度検出値の代わりとしている。車体速度は、例えば、非接触式の対地速度センサやＧＰＳを利用すれば検出することが可能である。
【００８９】
図１５に示すように、スリップ状態判定器１８’は、図２に示したスリップ状態判定器１８と異なり、従動輪車輪速度検出値の代わりに車体速度検出値をトルク補正判定器２９に入力する。従動輪車輪速度は一般に車体速度と一致するので、このように従動輪車輪速度検出値の代わりに車体速度検出値を用いることができる。
【００９０】
ここで、トルク補正判定器２９の中の切替器３３（図３に示した）は、出力切替の判定に利用する車体速設定値Ｖｍｉｎとして、車体速度が検出可能な最低速度に設定することで、車体速度が検出できない場合に、駆動輪の車輪速度を所定の制限値未満になるように電動機を制御できるものとなる。
【００９１】
以上説明したように、本実施形態では、車体速度が車体速設定値Ｖｍｉｎ未満の低速域においては駆動輪車輪速度が駆動輪車輪速設定値Ｖｌｉｍを超えないように制御し、車体速度が設定値Ｖｍｉｎ以上の速度領域においては駆動輪のスリップ率がλ０を超えないように制御している。これにより、車輪速度が検出不可能な低速域から車輪速度が検出可能な高速域まで駆動輪に発生するスリップを抑制することが可能となる。従って、発進直後の車両の安定走行を実現することが可能である。
【符号の説明】
【００９２】
１…電動機
２，５…ギア
３，６，７，８…車輪
４…電動機
９，１０，１１，１２…速度検出器
１３…電力変換器
１４，１５…電流検出器
１６…トルク制御器
１７，１７’…トルク指令演算器
１８，１８’…スリップ状態判定器
１９…アクセル開度検出器
２０…ブレーキ開度検出器
２１…ステアリング角度検出器
２２…電動機制御器
２３…左駆動輪車輪速度演算器
２４…右駆動輪車輪速度演算器
２５…左従動輪車輪速度演算器
２６…右従動輪車輪速度演算器
２７…駆動輪車輪速度演算器
２８…従動輪車輪速度演算器
２９，２９‘…トルク補正判定器
３０，３０’，３２，４０…判定器
３１…スリップ率演算器
３３…切替器
３４，３９…減算器
３５，３６…絶対値演算器
３７…最大値選択器
３８…除算器
４１…車体速度検出器
４２…発電機
４３…エンジン
４４…積載量検出器
【図１】
0005473020.tif 000002
【図２】
0005473020.tif 000003
【図３】
0005473020.tif 000004
【図４】
0005473020.tif 000005
【図５】
0005473020.tif 000006
【図６】
0005473020.tif 000007
【図７】
0005473020.tif 000008
【図８】
0005473020.tif 000009
【図９】
0005473020.tif 000010
【図１０】
0005473020.tif 000011
【図１１】
0005473020.tif 000012
【図１２】
0005473020.tif 000013
【図１３】
0005473020.tif 000014
【図１４】
0005473020.tif 000015
【図１５】
0005473020.tif 000016