(57)【要約】【課題】低速時に車輪回転速度の測定精度が悪化しても安定したスリップ制御を行うことができ、車両挙動が乱れることを防止できるスリップ制御装置を提供する。【解決手段】車輪回転速度ωと許容回転速度ω′との偏差Δω、またはスリップ率λの偏差Δλを算出すると共に、積分補償と、比例補償もしくは微分補償あるいはその両方を行う可変の各ゲインＰＫＩ、ＫＰ、 ＫＤを用いて前記偏差Δωによりフィードバック制御を行うスリップ制御装置１１に適用される。車速Ｖがしきい値Ｖｔｈ以下のときに前記フィードバック制御に用いるゲインのうち、比例ゲインＫＰおよび微分ゲインＫＤのいずれかまたは両方を低下させ、積分ゲインＫＩはそのまま維持させまたは低下させるフィードバックゲイン変更部１４，１４Ａを有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機の力行・回生によって加速と減速が可能な車両に搭載され、車輪回転速度と許容車輪回転速度との偏差を算出すると共に、比例補償を行う可変の比例ゲインおよび微分補償を行う可変の微分ゲインのうちの少なくとも一方のゲインと積分補償を行う可変の積分ゲインとを用いて前記偏差からフィードバック演算値を計算し、入力された制駆動指令値を前記フィードバック演算値に応じて制御して前記電動機を駆動するスリップ制御装置であって、
フィードバックゲイン変更部を有し、
このフィードバックゲイン変更部は、
車速がしきい値以下のときに、前記比例ゲインおよび微分ゲインのうち、前記フィードバック演算値の計算に用いるゲインが比例ゲインおよび微分ゲインの両方である場合は両方のゲインまたはいずれか一方のゲインを低下させ、前記フィードバック演算値の計算に用いるゲインが比例ゲインおよび微分ゲインのいずれか一方である場合はその用いるゲインを低下させ、前記積分ゲインはそのまま維持させまたは低下させ、
前記各ゲインの低下前の大きさに対する低下後の大きさの割合である低下後割合、ただし低下させないゲインについては維持させた場合の割合も低下後割合と称す、について、
前記積分ゲインの前記低下後割合を最も大きくする、
ことを特徴とするスリップ制御装置。
【請求項２】
電動機の力行・回生によって加速と減速が可能な車両に搭載され、車輪回転速度と車速を用いて算出されるスリップ率とスリップ率許容値との偏差を算出すると共に、比例補償を行う可変の比例ゲインおよび微分補償を行う可変の微分ゲインのうちの少なくとも一方のゲインと積分補償を行う可変の積分ゲインとを用いて前記偏差からフィードバック演算値を計算し、入力された制駆動指令値を前記フィードバック演算値に応じて制御して前記電動機を駆動するスリップ制御装置であって、
フィードバックゲイン変更部を有し、
このフィードバックゲイン変更部は、
車速がしきい値以下のときに、前記比例ゲインおよび微分ゲインのうち、前記フィードバック演算値の計算に用いるゲインが比例ゲインおよび微分ゲインの両方である場合は両方のゲインまたはいずれか一方のゲインを低下させ、前記フィードバック演算値の計算に用いるゲインが比例ゲインおよび微分ゲインのいずれか一方である場合はその用いるゲインを低下させ、前記積分ゲインはそのまま維持させまたは低下させ、
前記各ゲインの低下前の大きさに対する低下後の大きさの割合である低下後割合、ただし低下させないゲインについては維持させた場合の割合も低下後割合と称す、について、
前記積分ゲインの前記低下後割合を最も大きくする、
ことを特徴とするスリップ制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載のスリップ制御装置において、前記フィードバックゲイン変更部は、車両が加速しているか減速しているかを判断し、加速時と減速時とで、前記比例ゲイン、積分ゲイン、および微分ゲインのいずれか一つまたは複数について、前記車速が前記しきい値以下のときに低下させる前記ゲインの低下の方法を変えるスリップ制御装置。
【請求項４】
請求項２に記載のスリップ制御装置において、前記フィードバックゲイン変更部は、車両が加速しているか減速しているかを判断し、加速時と減速時とで、前記比例ゲイン、積分ゲイン、および微分ゲインのいずれかについて、前記車速が前記しきい値以下のときに低下させる前記ゲインの前記低下の方法を変えるスリップ制御装置。
【請求項５】
請求項１または請求項３に記載のスリップ制御装置において、定められた規則によりスリップに影響する車両の因子の状態量の検出値から前記許容車輪回転速度を計算する許容回転速度計算部と、車輪回転速度と前記許容回転速度との偏差を計算する車輪回転速度偏差計算部と、前記積分補償と、比例補償もしくは微分補償またはその両方を行う可変の各ゲインを用いて前記偏差から前記フィードバック演算値を計算する制御器と、入力された制駆動指令値を前記フィードバック演算値に応じて変更し前記電動機のコントローラへ出力する制駆動指令値計算部とを備え、
前記フィードバックゲイン変更部は、車両が減速しているときには、同じ車速における加速時よりも、
比例ゲインもしくは微分ゲインの前記変化後割合を積分ゲインの前記低下後割合で除した値を小さくするスリップ制御装置。
【請求項６】
請求項２または請求項４に記載のスリップ制御装置において、車輪回転速度と車速を用いてスリップ率を計算するスリップ率計算部と、スリップ率とスリップ率許容値との偏差を計算するスリップ率偏差計算部と、前記積分補償と、比例補償もしくは微分補償またはその両方を行う可変の各ゲインを用いて前記偏差から前記フィードバック演算値を計算する制御器と、入力された制駆動指令値を前記フィードバック演算値に応じて変更し前記電動機のコントローラへ出力する制駆動指令値計算部とを備え、
前記フィードバックゲイン変更部は、車両が減速しているときには、同じ車速における加速時よりも、
比例ゲインもしくは微分ゲインの前記変化後割合を積分ゲインの前記低下後割合で除した値を小さくするスリップ制御装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のスリップ制御装置において、前記フィードバックゲイン変更部は、車速が前記しきい値以下のときに、比例ゲインおよび微分ゲインのいずれか一方または両方を、零または零に近い値に変更するスリップ制御装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のスリップ制御装置において、前記電動機は、駆動輪を独立に制御できる車両における前記駆動輪を駆動する電動機であるスリップ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両のタイヤスリップを抑制するスリップ制御装置に関し、特に各車輪を電動機で駆動する電気自動車のスリップ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、車両の加速時もしくは減速時に車輪がスピンもしくはロックするのを防止するスリップ制御装置が知られている。
例えば、特許文献１では、加速時に駆動輪の角加速度の値が角加速度しきい値を超えた場合に、角加速度にフィードバックゲインを乗じた項を含むトルク指令補正値を用いて、トルク指令にフィードバック制御を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１８２１１９号公報
【特許文献２】特開２０１７−０２２８７０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では、加速時に駆動輪の角加速度の値が角加速度しきい値を超えた場合に、角加速度にフィードバックゲインを乗じた値を含むトルク指令補正値を用いて、トルク指令にフィードバック制御を行うことで、スリップ制御を行っている。このとき、車輪回転速度に応じて角加速度しきい値またはフィードバックゲインを設定変更している。
【０００５】
ここで、特許文献１ではモータの出力特性を考慮し、高回転域では大トルクが出せないためにフィードバックゲインを変更している。しかし低速走行時の車輪回転速度の測定値の変動を考慮していない。車輪回転速度は、単位時間あたりの入力パルス数の変化から測定している。低速走行時には単位時間あたりの入力パルス数自体が減少するため、測定精度が悪化する。車輪回転速度の測定精度が悪化するとフィードバック制御によって振動が発生するため、安定したフィードバック制御を行うことができない。
【０００６】
車輪回転速度ではなく、スリップ率を用いてフィードバック制御を行う場合も上記と同様で、車輪回転速度の測定値が変動すると安定したフィードバック制御を行うことができない。それは、スリップ率λは、車輪回転速度ωと車速Ｖとから次の計算式（式(1) ）により計算され、この式（１）に車輪回転速度が含まれるためである。Ｒ０はタイヤの半径である。
【数１】
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【０００７】
振動を抑制するために、一律にゲインを小さくする方法も考えられるが、ゲインを小さくするとスリップ制御の応答性が低下するため車輪のスピンもしくはロックを防止できない可能性がある。
また、車速Ｖが高いときに車輪がスピンまたはロックすると車両挙動が乱れて危険な場合がある。
【０００８】
この発明の目的は、低速時に車輪回転速度の測定精度が悪化しても安定したスリップ制御を行うことができ、車両挙動が乱れることを防止できるスリップ制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明の第１のスリップ制御装置１１は、電動機４の力行・回生によって加速と減速が可能な車両１に搭載され、車輪回転速度ωと許容回転速度ω′との偏差Δωを算出すると共に、比例補償を行う可変の比例ゲインＫＰおよび微分補償を行う可変の微分ゲインＫＤのうちの少なくとも一方のゲインと積分補償を行う可変の積分ゲインＫＩとを用いて前記偏差Δωからフィードバック演算値ＫＰＩＤを計算し、入力された制駆動指令値を前記フィードバック演算値ＫＰＩＤに応じて制御して前記電動機４を駆動するスリップ制御装置１１であって、
フィードバックゲイン変更部１４を有し、
このフィードバックゲイン変更部１４は、
車速Ｖがしきい値Ｖｔｈ（Ｖｔｈ_Ｐ、Ｖｔｈ_Ｉ、Ｖｔｈ_Ｄ）以下のときに、前記比例ゲインＫＰおよび微分ゲインＫＤのうち、前記フィードバック演算値ＫＰＩＤの計算に用いるゲインが比例ゲインＫＰおよび微分ゲインＫＤの両方である場合は両方のゲインＫＰ，ＫＤまたはいずれか一方のゲインを低下させ、前記フィードバック演算値ＫＰＩＤの計算に用いるゲインが比例ゲインＫＰおよび微分ゲインＫＤのいずれか一方である場合はその用いるゲインを低下させ、前記積分ゲインＫＩはそのまま維持させまたは低下させ、
前記各ゲインＫＰ，ＫＩ，ＫＤの低下前の大きさに対する低下後の大きさの割合である低下後割合αＰ，αＩ，αＤ、ただし低下させないゲインについては維持させた場合の割合も低下後割合αＰ，αＩ，αＤと称す、について、
前記積分ゲインＫＩの前記低下後割合αＩを最も大きくすることを特徴とする。
なお、前記「積分ゲインＫＩの前記低下後割合αＩを最も大きくする」とは、他のいずれかのゲインＫＰ，ＫＤの低下後割合αＰ，αＤと積分ゲインＫＩの低下後割合αＩとが同じである場合を含み、後述の「〔満たすべき関係〕」で述べる事項を満足していれば良い。
前記しきい値Ｖｔｈおよび許容回転速度ω′は、設計により適宜定められる。
【００１０】
この構成につき説明すると、フィードバックゲイン変更部１４は、車速Ｖがしきい値Ｖｔｈ以下のときに、フィードバックゲインを低下させるが、前記スリップ制御装置１１が前記フィードバック演算値ＫＰＩＤを計算して行うフィードバック制御は、ＰＩＤ制御、ＰＩ制御、およびＩＤ制御のいずれであってもよい。
ある車速閾値Ｖｔｈ以下の場合に、上記のようにゲインを低下させるが、低下前に対する低下後のゲインの大きさの割合の大小関係は、積分のゲインＫＩの前記低下後割合αＩが最も大きくなっていれば、どんな条件でも良い。
ＰＩＤ制御の場合、比例ゲインＫＰと微分ゲインＫＤのどちらか一方のみを低下させてもよい。ただし、常に積分ゲインＫＩの前記低下後割合αＩが最も大きくならなければならないため、この場合は必然的に積分ゲインＫＩの値は低下させない。
つまり、各ゲインＫＰ，ＫＩ，ＫＤの低下後割合αＰ，αＩ，αＤは、以下の条件を満たす場合をすべて含む。
〔満たすべき関係〕
ＰＩＤ制御：    αＩ  ≧  αＰ    かつ  αＩ  ≧  αＤ  （αＰとαＤの大小関係は問わない）
ＰＩ制御：      αＩ  ≧  αＰ
ＩＤ制御：      αＩ  ≧  αＤ
ただし、
αＰ＝KP/ KB_P、  αＩ＝KI/ KB_I、  αＤ＝KD I / KB_D
【００１１】
KP、KI、KD：低下後（低下途中）の各ゲインの大きさ
KB_P、KB_I、KB_D：低下前の各ゲインの大きさ（基準値）
なお、この明細書において、各ゲインにつき、特に低下の前後を区別せずに示す場合は、低下後（低下途中）と同じ「 KP、KI、KD  」の標記をしている。
【００１２】
ここで、各ゲインを基準値から低下させる車速Ｖのしきい値をVth_P、Vth_I、Vth_Dとすると、必然的に、次式を満たす必要がある。
Vth_I ≦  Vth_P、Vth_D 
このとき、Vth_PとVth_Dの大小関係は問わず、上記３つのしきい値は全て同じ（Vth_P＝Vth_I＝Vth_D＝Vth）でも良い。
０ km/hでの各ゲインの低下後割合をα0_P、α0_I、α0_Dとしたとき、上記αＰ＝KP/ KB_P、αＩ＝KI/ KB_I、αD＝KD/ KB_D の関係式を満たすならば、α0_P、α0_I、α0_Dをどのように設定しても良い。
０< V0 < Vth（＝Vth_P、Vth_Dのどちらか大きい方）となるようにV0を設定し、V0までα0_P、α0_I、α0_Dのいずれかもしくは複数を維持してもよい。
【００１３】
この発明の第２のスリップ制御装置１１は、スリップ率λを用いる構成であり、電動機４の力行・回生によって加速と減速が可能な車両１に搭載され、車輪回転速度ωと車速Ｖとを用いて算出されるスリップ率λとスリップ率許容値λ′との偏差Δλを算出すると共に、比例補償を行う可変の比例ゲインＫＰおよび微分補償を行う可変の微分ゲインＫＤのうちの少なくとも一方のゲインと積分補償を行う可変の積分ゲインＫＩとを用いて前記偏差Δλからフィードバック演算値ＫＰＩＤを計算し、入力された制駆動指令値を前記フィードバック演算値ＫＰＩＤに応じて制御して前記電動機４を駆動するスリップ制御装置１１であって、
フィードバックゲイン変更部１４Ａを有し、
このフィードバックゲイン変更部１４Ａは、
車速Ｖがしきい値Ｖｔｈ（Ｖｔｈ_Ｐ、Ｖｔｈ_Ｉ、Ｖｔｈ_Ｄ）以下のときに、前記比例ゲインＫＰおよび微分ゲインＫＤのうち、前記フィードバック演算値ＫＰＩＤの計算に用いるゲインが比例ゲインＫＰおよび微分ゲインＫＤの両方である場合は両方のゲインＫＰ，ＫＤまたはいずれか一方のゲインを低下させ、前記フィードバック演算値ＫＰＩＤの計算に用いるゲインが比例ゲインＫＰおよび微分ゲインＫＤのいずれか一方である場合はその用いるゲインを低下させ、前記積分ゲインＫＩはそのまま維持させまたは低下させ、
前記各ゲインＫＰ，ＫＩ，ＫＤの低下前の大きさに対する低下後の大きさの割合である低下後割合αＰ，αＩ，αＤ、ただし低下させないゲインについては維持させた場合の割合も低下後割合αＰ，αＩ，αＤと称す、について、
前記積分ゲインＫＩの前記低下後割合αＩを最も大きくすることを特徴とする。
なお、ゲインを低下させる条件および方法は、第１のスリップ制御装置１１と同じである。例えば、第１のスリップ制御装置１１と同じく、フィードバック制御は、ＰＩＤ制御、ＰＩ制御、およびＩＤ制御のいずれであってもよい。前記ゲインを低下させるときに、ＰＩＤ制御の場合、比例ゲインＫＰと微分ゲインＫＤの両方を低下させてもよく、またどちらか一方のみを低下させてもよい。
前記しきい値Ｖｔｈおよびスリップ率許容値λ′は、設計により任意に定められる値である。
【００１４】
これら第１と第２のスリップ制御装置１１の作用につき説明する。
低速走行時は、車輪回転速度ωの検出出力がパルスである場合に、単位時間当たりの入力パルス数が減少することなどから、車輪回転速度ωの測定精度が悪化する。そのため、車輪回転速度偏差Δω（例えば、車輪回転速度ωに所定の定数を乗じた許容回転速度ω′と車輪回転速度ωとの偏差Δωや、スリップ率偏差Δλ（スリップ率許容値λ′（上限値（＞０）または下限値（≦０）とスリップ率λの偏差）の変動が大きくなる。
ここで、フィードバック制御には比例補償、積分補償、微分補償がある。
微分補償、比例補償は、車輪回転速度偏差Δωやスリップ率偏差Δλの変動によって振動的になりやすい。微分補償は車輪回転速度偏差Δωまたはスリップ率偏差Δλを微分するため振動を増幅させてしまう。比例補償も車輪回転速度偏差Δωやスリップ率偏差Δλの変動をそのまま補償値に反映させてしまう。一方積分補償は、車輪回転速度偏差Δωやスリップ率偏差Δλが変動しても振動的になり難い。積分補償は、車輪回転速度偏差Δωまたはスリップ率偏差Δλを積分するため、車輪回転速度偏差Δωやスリップ率偏差Δλの変動の影響が小さくなる。
そこで、低速走行時は振動を発生させやすい比例補償、微分補償のゲイン（それぞれ比例ゲインＫＰ、微分ゲインＫＤ）を低下させ、または零にして比例補償、微分補償を弱めるかもしくは無効化する。これにより、低速時に車輪回転速度ωの測定精度が悪化しても安定したスリップ制御を行うことができ、車両挙動が乱れることを防止できる。
【００１５】
この発明において、前記フィードバックゲイン変更部１４は、車両が加速しているか減速しているかを判断し、加速時と減速時とで、前記比例ゲインＫＰ、積分ゲインＫＩ、および微分ゲインＫＤのいずれか一つまたは複数について、前記車速Ｖがしきい値Ｖｔｈ以下のときに低下させるゲインの低下の方法を変えてもよい。すなわち、加速時と減速時とで、ゲインを低下させる補償の種類を変えてもよく、また低下の程度を変えてもよく、低下の程度の変化を変えてもよい。
減速時と加速時とでは、安定したスリップ制御に対する各ゲインＫＰ，ＫＩ，ＫＤの影響が異なるため、減速時と加速時とで前記ゲインの低下の方法を変えることが好ましい。
【００１６】
前記第１のスリップ制御装置１１は、具体的には、例えば定められた規則によりスリップに影響する車両の因子の状態量の検出値から前記許容車輪回転速度ω′を計算する許容回転速度計算部１２と、前記車輪回転速度ωと前記許容車輪回転速度ω′との偏差Δωを算出する車輪回転速度偏差計算部１３と、前記比例補償、積分補償、および微分補償を行う可変の各ゲインＫＰ，ＫＩ，ＫＤを用いて前記偏差Δωからフィードバック演算値ＫＰＩＤを計算する制御器１５と、入力された制駆動指令値を前記フィードバック演算値ＫＰＩＤに応じて変更し前記電動機４のコントローラ１０へ出力する制駆動指令値計算部１６とを備え、前記フィードバックゲイン変更部１４は、車両が減速しているときには、同じ車速における加速時よりも、比例ゲインＫＰもしくは微分ゲインＫＤの前記変化後割合αP’、αI’、αD’を積分ゲインＫＩの前記低下後割合αI’で除した値を小さくする構成としてもよい。
【００１７】
すなわち、減速時の各ゲインＫＰ，ＫＩ，ＫＤの前記変化後割合（変化前の大きさに対する変化後の割合）をそれぞれαP’、αI’、αD’ 、加速時の各ゲインＫＰ，ＫＩ，ＫＤの前記変化後割合（変化前の大きさに対する変化後の割合）をそれぞれαP、αI、αDとしたとき、以下の関係を満たすようにゲインＫＰ，ＫＩ，ＫＤを変更する。
PID制御：  αP /αI  ≧  αP’/αI’   かつ  αD/αI  ≧  αD’/αI’
PI制御：αP /αI  ≧  αP’/αI’  
ID制御：αD/αI  ≧  αD’/αI’
減速時は積分補償が支配的となるようにゲインＫＰ，ＫＩ，ＫＤを変化させることで、より安定したフィードバック制御が可能となる。
この場合に、加速時と減速時で積分ゲインＫＩの前記割合αIを比較した場合は、加速時の方を小さくする方がより効果的である。
また、加速時と減速時で比例補償、微分補償のゲインＫＰ，ＫＤの前記割合αP’、αD’を比較した場合には、減速時の方を小さくする方が効果的である。
【００１８】
前記許容回転速度計算部１２は、前記定められた規則による計算として、例えばマップ等で車速Ｖおよびハンドル角δｈの検出値と許容回転速度ω′との関係を定めておき、この定められた関係を用いて許容回転速度ω′を計算するようにしてもよく、さらにヨーレートｒを加味して車許容回転速度ω′を計算するようにしてもよい。この他に、前記許容回転速度計算部１２は、車輪回転速度ωの検出値に所定の定数を乗じた値を許容回転速度ω′とする構成であってもよい。
【００１９】
前記第２のスリップ制御装置１１は、例えば、車輪回転速度ωと車速Ｖを用いてスリップ率λを計算するスリップ率計算部２１と、スリップ率λとスリップ率許容値λ′との偏差Δλを計算するスリップ率偏差計算部２２と、前記比例補償、積分補償、および微分補償を行う可変の各ゲインＫＰ，ＫＩ．ＫＤを用いて前記偏差Δλからフィードバック演算値ＫＰＩＤを計算する制御器１５Ａと、入力された制駆動指令値を前記フィードバック演算値ＫＰＩＤに応じて変更し前記電動機４のコントローラへ出力する制駆動指令値計算部１６Ａとを備え、前記フィードバックゲイン変更部１４Ａは、車両が減速しているときには、同じ車速における加速時よりも、比例ゲインＫＰもしくは微分ゲインＫＤの前記変化後割合αP’、αI’、αD’を積分ゲインＫＩの前記低下後割合αI’で除した値を小さく する構成としてもよい。
第１の発明と同様に、以下の関係を満たすようにゲインＫＰ，ＫＩ，ＫＤを変更する。
PID制御：  αP /αI  ≧  αP’/αI’   かつ  αD/αI  ≧  αD’/αI’
PI制御：αP /αI  ≧  αP’/αI’  
ID制御：αD/αI  ≧  αD’/αI’
このように、減速時は積分補償が支配的となるようにゲインＫＰ，ＫＩ，ＫＤを変化させることで、より安定したフィードバック制御が可能となる。
【００２０】
この発明のスリップ制御装置１１において、前記フィードバックゲイン変更部１４は、車速Ｖが前記しきい値Ｖｔｈ以下のときに、比例ゲインＫＰおよび微分ゲインＫＤのいずれか一方または両方を、零または零に近い値に変更する構成としてもよい。
このように比例ゲインＫＰおよび微分ゲインＫＤのいずれか一方または両方を、零または零に近い値に変更することで、前記低下後割合αＰ（α0_P）もしくはαＤ（α0_D）あるいはその両方を零もしくは零に近い値としてもよい。
前記「零に近い値」は、制御上で零と見做せる値であり、設計により任意に定める。
【００２１】
この発明のスリップ制御装置１１において、前記電動機４は、駆動輪２を独立に制御できる車両１における前記駆動輪２を駆動する電動機４であってもよい。
駆動輪２を独立に制御できる車両１における前記電動機４は、インホイールモータ型であっても、オンボード型であってもよい。
駆動輪２を独立に制御できる車両１の場合、個々の駆動輪２のスリップ制御を独立に行えるため、スリップ制御の効果がより効果的となる。
【発明の効果】
【００２２】
この発明の第１のスリップ制御装置は、電動機の力行・回生によって加速と減速が可能な車両に搭載され、車輪回転速度と許容車輪回転速度との偏差を算出すると共に、比例補償を行う可変の比例ゲインおよび微分補償を行う可変の微分ゲインのうちの少なくとも一方のゲインと積分補償を行う可変の積分ゲインとを用いて前記偏差からフィードバック演算値を計算し、入力された制駆動指令値を前記フィードバック演算値に応じて制御して前記電動機を駆動するスリップ制御装置であって、フィードバックゲイン変更部を有し、このフィードバックゲイン変更部は、車速がしきい値以下のときに、前記比例ゲインおよび微分ゲインのうち、前記フィードバック演算値の計算に用いるゲインが比例ゲインおよび微分ゲインの両方である場合は両方のゲインまたはいずれか一方のゲインを低下させ、前記フィードバック演算値の計算に用いるゲインが比例ゲインおよび微分ゲインのいずれか一方である場合はその用いるゲインを低下させ、前記積分ゲインはそのまま維持させまたは低下させ、前記各ゲインの低下前の大きさに対する低下後の大きさの割合である低下後割合、ただし低下させないゲインについては維持させた場合の割合も低下後割合と称す、について、前記積分ゲインの前記低下後割合を最も大きくするため、低速時に車輪回転速度の測定精度が悪化しても安定したスリップ制御を行うことができ、車両挙動が乱れることを防止できる。
【００２３】
この発明の第２のスリップ制御装置は、電動機の力行・回生によって加速と減速が可能な車両に搭載され、車輪回転速度と車速を用いて算出されるスリップ率とスリップ率許容値との偏差を算出すると共に、比例補償を行う可変の比例ゲインおよび微分補償を行う可変の微分ゲインのうちの少なくとも一方のゲインと積分補償を行う可変の積分ゲインとを用いて前記偏差からフィードバック演算値を計算し、入力された制駆動指令値を前記フィードバック演算値に応じて制御して前記電動機を駆動するスリップ制御装置であって、フィードバックゲイン変更部を有し、このフィードバックゲイン変更部は、車速がしきい値以下のときに、前記比例ゲインおよび微分ゲインのうち、前記フィードバック演算値の計算に用いるゲインが比例ゲインおよび微分ゲインの両方である場合は両方のゲインまたはいずれか一方のゲインを低下させ、前記フィードバック演算値の計算に用いるゲインが比例ゲインおよび微分ゲインのいずれか一方である場合はその用いるゲインを低下させ、前記積分ゲインはそのまま維持させまたは低下させ、前記各ゲインの低下前の大きさに対する低下後の大きさの割合である低下後割合、ただし低下させないゲインについては維持させた場合の割合も低下後割合と称す、について、前記積分ゲインの前記低下後割合を最も大きくするため、低速時に車輪回転速度の測定精度が悪化しても安定したスリップ制御を行うことができ、車両挙動が乱れることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明の第１の実施形態に係るスリップ制御装置を搭載した車両の一例の概念構成を示す説明図である。
【図２】同スリップ制御装置の概念構成を示す機能ブロック図である。
【図３】第２の実施形態に係るスリップ制御装置の概念構成を示す機能ブロック図である。
【図４】同スリップ制御装置によるフィードバックゲインの変更例を示すグラフである。
【図５】同スリップ制御装置によるフィードバックゲインの他の変更例を示すグラフである。
【図６】同スリップ制御装置によるフィードバックゲインのさらに他の変更例を示すグラフである。
【図７】同スリップ制御装置によるフィードバックゲインのさらに他の変更例を示すグラフである。
【図８】各補償値、車速、および車輪速の時間変化例を示すグラフである。
【図９】同スリップ制御装置によるフィードバックゲインのさらに他の変更例を示すグラフである。
【図１０】同スリップ制御装置によるフィードバックゲインのさらに他の変更例を示すグラフである。
【図１１】同スリップ制御装置によるフィードバックゲインのさらに他の変更例を示すグラフである。
【図１２】各補償値、車速、および車輪速の他の時間変化例を示すグラフである。
【図１３】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。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
＜＜車両全体構成＞＞
この発明の第１の実施形態を図１、図２、および図１３と共に説明する。図１に示すように、この実施形態は、４輪の駆動輪２に、インホイールモータ駆動装置３を構成する回転型の電動機４を備えた車両１に適用した例である。車両１は、電動機４の力行・回生によって加速と減速が可能であり、また４輪を独立して制御可能である。
インホイールモータ駆動装置３は、例えば図１３に示すように、車輪用軸受５と、前記電動機４と、この電動機４の回転出力を車輪用軸受５の回転輪となるハブ輪５ａに減速して伝達する減速機６とを備え、前記ハブ輪５ａに駆動輪１（図１）のホイールが取付けられる。電動機４は、例えば同期モータ等の交流モータであり、ステータ４ａとロータ４ｂとを有する。インホイールモータ駆動装置３は、車輪回転速度センサ７（図１）を備えている。車輪回転速度センサ７は、例えば磁気エンコーダと磁気センサとで構成され、車輪回転速度ωに比例したパルス間隔のパルス列を出力する。また車輪回転速度センサ７の代わりに図１１のレゾルバ２３の値を用いてもよい。レゾルバ２３は、電動機４のロータの回転速度を検出するセンサであり、車輪回転速度に比例した値を出力する。
【００２６】
図１において、車両１の統括制御を行うＶＣＵ等の上位ＥＣＵ８に、各種センサ９からアクセルペダルおよびブレーキペダルの踏み込み量等が入力され、上位ＥＣＵ８は各駆動輪１の電動機４を制御するモータコントローラ１０に制駆動指令を分配する。前記各種センサ９は、アクセルペダルセンサ、ブレーキペダルセンサ、および他の種々のセンサを一つで代表して示している。前記上位ＥＣＵ８とモータコントローラ１０との間に、スリップ制御装置１１が介在する。
【００２７】
モータコントローラ１０は、バッテリ（図示せず）の直流電力を電動機３に応じて交流電力に変換するインバータと、入力された制駆動指令に従って前記インバータの出力を制御すると共に電動機３の回転位相等に応じた効率化等の制御を行う制御手段とで構成される。モータコントローラ１０は、個々の電動機４毎に設けられているが、前輪側および後輪側の二つずつがそれぞれ一つの筐体に纏められており、図１ではその纏められたものを、一つのモータコントローラ１０のブロックとして示している。
【００２８】
スリップ制御装置１１は、個々の電動機４に対して設けられているが、図１では一つのブロックで代表して示している。スリップ制御装置１１には、車速検出手段１７から車速Ｖが入力され、かつ各電動機４の車輪回転速度センサ７で検出された車輪回転速度ωが、モータコントローラ１０を介して入力される。
【００２９】
＜＜第１の実施形態、スリップ制御装置＞＞
図２は、スリップ制御装置１１の概念構成例を示す。スリップ制御装置１１は、許容回転速度計算部１２と、車輪回転速度偏差計算部１３と、フィードバックゲイン変更部１４と、制御器１５と、制駆動指令値計算部１６とを備える。
許容回転速度計算部１２は、定められた規則により、スリップに影響する車両の因子の状態量の検出値から前記許容車輪回転速度ω′を計算する手段である。
前記許容回転速度計算部１２は、前記定められた規則による計算として、例えばマップ（図示せず）等で車速Ｖ、ハンドル角δｈ、およびヨーレートｒの検出値と許容回転速度ω′との関係を定めておき、この関係を用いて許容回転速度ω′を計算する。なお、ヨーレートｒは必ずしも上記計算に用いなくてもよい。
前記許容回転速度計算部１２は、この他に、車輪回転速度ωに所定の定数を乗じて許容車輪回転数ω′とする構成であってもよい。
【００３０】
車速Ｖは、車速検出手段１７により検出される。ハンドル角δｈは、ステアリングハンドル（図示せず）の中立位置からの操舵角度であり、ハンドル角測定手段１８で測定される。ヨーレートｒは、車両１に設置されたヨーレート測定手段１９で測定される。車輪回転速度ωは、前記車輪回転速度センサ７（図１参照）により検出されて前記モータコントローラ１０から転送される。
【００３１】
車輪回転速度偏差計算部１３は、車輪回転速度ωと前記許容回転速度ω′との偏差である車輪回転速度偏差Δωを算出する手段である。
制御器１５は、比例補償、積分補償、および微分補償を行う可変の各ゲインＫＰ、ＫＩ，ＫＤを用いて前記車輪回転速度偏差Δωからフィードバック演算値ＫＰＩＤを計算する手段である。このフィードバック演算値ＫＰＩＤは、上位ＥＣＵ８からスリップ制御装置１１に与えられる制駆動指令と同じ単位の値であり、この例ではトルク値である。
制駆動指令値計算部１６は、上位ＥＣＵ８から入力された制駆動指令値を、前記フィードバック演算値ＫＰＩＤに応じて変更しモータコントローラ１０へ出力する手段である。この例では、上位ＥＣＵ８が指令する制駆動指令値はトルク指令値であり、フィードバック演算値ＫＰＩＤもトルク値である。したがってこの例では、制駆動指令値計算部１６は、トルク指令値計算部である。
【００３２】
フィードバックゲイン変更部１４は、前記制御器１５が用いる前記比例補償、積分補償、および微分補償の前記各ゲインＫＰ、ＫＩ，ＫＤを変更する手段であり、車速Ｖがしきい値Ｖｔｈ以下のときに、前記比例ゲインＫＰおよび微分ゲインＫＤのうち、前記フィードバック演算値ＫＰＩＤの計算に用いるゲインが比例ゲインＫＰおよび微分ゲインＫＤの両方である場合は両方のゲインＫＰ，ＫＤまたはいずれか一方のゲインを低下させ、前記フィードバック演算値ＫＰＩＤの計算に用いるゲインが比例ゲインＫＰおよび微分ゲインＫＤのいずれか一方である場合はその用いるゲインを低下させ、前記積分ゲインＫＩはそのまま維持させまたは低下させ、
前記各ゲインＫＰ，ＫＩ，ＫＤの低下前の大きさに対する低下後の大きさの割合である低下後割合αＰ，αＩ，αＤ、ただし低下させないゲインについては維持させた場合の割合も低下後割合αＰ，αＩ，αＤと称す、について、
前記積分ゲインＫＩの前記低下後割合αＩを最も大きくする。
【００３３】
ここで、「前記積分ゲインＫＩの前記低下後割合αＩを最も大きくする。」とは、次の関係を満たすことである。
〔満たすべき関係〕
ＰＩＤ制御：    αＩ  ≧  αＰ    かつ  αＩ  ≧  αＤ  （αＰとαＤの大小関係は問わない。
ＰＩ制御：      αＩ  ≧  αＰ
ＩＤ制御：      αＩ  ≧  αＤ
ただし、
αＰ＝KP/ KB_P、  αＩ＝KI/ KB_I、  αＤ＝KD I/ KB_D
KP、KI、KD：低下後（低下途中）の各ゲインの大きさ
KB_P、KB_I、KB_D：低下前の各ゲインの大きさ（基準値）
なお、次のように、αＩがαＰおよびαＤよりも大きく、同じ値となる場合を除いても良い。
ＰＩＤ制御：    αＩ  ＞  αＰ    かつ  αＩ  ＞  αＤ  （αＰとαＤの大小関係は問わない。
ＰＩ制御：      αＩ  ＞  αＰ
ＩＤ制御：      αＩ  ＞  αＤ
【００３４】
フィードバックゲイン変更部１４は、より具体的には、車速Ｖが前記しきい値Ｖｔｈとしてゲイン毎に定められたしきい値Ｖｔｈ_Ｐ、Ｖｔｈ_Ｉ、Ｖｔｈ_Ｄ以下のときに、前記比例補償、積分補償、および微分補償の前記各ゲインＫＰ，ＫＩ，ＫＤを低下させ、積分補償のゲインＫＩの低下前の大きさに対する低下後の大きさの割合を、比例補償および微分補償のゲインＫＰ，ＫＤの低下前の大きさに対する低下後の大きさの割合よりも大きくする。低下前の各ゲインの大きさをそれぞれＫＢ_Ｐ，ＫＢ_Ｉ，ＫＢ_Ｄとし、低下後の大きさの割合である低下後割合をαとすると、各ゲインのαは式(2)〜(4） となる。
αＰ＝ＫＰ/  ＫＢ_Ｐ      (2) 
αＩ＝ＫＩ  /  ＫＢ_Ｉ    （3）
αＤ＝ＫＤ  /  ＫＢ_Ｄ      (4)             
フィードバックゲイン変更部１４は、比例ゲインＫＰおよび微分ゲインＫＤの低下後割合αＰ、αＤの値を積分ゲインＫＤの低下後割合αＩよりも小さくする。例えば、フィードバックゲイン変更部１４は、比例補償および微分補償のゲインＫＰ、ＫＤを零に変更する。比例補償および微分補償のゲインＫＰ、ＫＤは、必ずしも零まで低下させなくてもよく、零に近い値としてもよい。比例ゲインＫＰおよび微分ゲインＫＤの低下後割合αＰ、αＤは、別々の値であっても、互いに同じ値であってもよい。
一例を挙げると、前記フィードバックゲイン変更部１４は、
・比例ゲインＫＰ：  1000  →  0  、変化後の大きさの割合  αＰ：0%
・積分ゲインＫＩ：  10  →  2  、変化後の大きさの割合  αＩ：20%
・微分ゲインＫＤ：  100  →  0  、変化後の大きさの割合  αＤ：0%、
とする。この例ではαＰとαＤの両方を零にしたが、αＰとαＤの値がαＩよりも小さければよく、αＰとαＤが異なる値となるようにＫＰ、ＫＤを変更しても良い。
【００３５】
なお、前記ゲイン毎に定められた速度のしきい値Ｖｔｈ_Ｐ、Ｖｔｈ_Ｉ、Ｖｔｈ_Ｄは、別々の値であってもよく、また互いに同じ値であってもよい。ただし、大小関係は、必然的に次のようになる（図４、図５参照）。
ＰＩＤ制御：    Vth_I  ≦  Vth_P    かつ  Vth_I  ≦  Vth_D 
（Vth_PとVth_Dの大小関係は問わない）
ＰＩ制御：      Vth_I  ≦  Vth_P
ＩＤ制御：      Vth_I  ≦  Vth_D
【００３６】
フィードバックゲイン変更部１４は、積分補償のゲイン（積分ゲインＫＩ）については、車両が加速しているか減速しているかを判断して変更する。具体的には、加速しているときは積分補償のゲインＫＩを基準値よりも小さくする。減速するときは、同じ車速Ｖにおける加速時よりも積分ゲインを大きくする。前記「基準値」は、設計により任意に、かつ独立に定められる値である。
フィードバックゲイン変更部１４は、車両１が加速しているか減速しているかを判断する加速／減速判断部１４ａを有する。加速／減速判断部１４ａは、例えば加速度センサ（図示せず）の前後加速度信号の正負によって判断する。
【００３７】
＜作用、効果＞
低速走行時は、スリップ制御装置１１に車輪回転速度ωとして入力される車輪回転速度センサ７の単位時間当たりのパルス数が減少することなどから、車輪回転速度ωの測定精度が悪化する。そのため、車輪回転速度偏差Δωの変動が大きくなる。
ここで、フィードバック制御における微分補償、および比例補償は、車輪回転速度偏差Δωの変動によって振動的になりやすい。微分補償は、車輪回転速度偏差Δωを微分するため振動を増幅させてしまう。比例補償も車輪回転速度偏差Δωの変動をそのまま補償値に反映させてしまう。一方積分補償は、車輪回転速度偏差Δωが変動しても振動的になり難い。積分補償は、車輪回転速度偏差Δωを積分するため、車輪回転速度偏差Δωの変動の影響が小さくなる。
そこで、低速走行時は、振動を発生させやすい比例補償ゲインＫＰ，微分補償ゲインＫＤを低下させ、または零にして比例補償、微分補償を無効化する。これにより、低速時に車輪回転速度ωの測定精度が悪化しても安定したスリップ制御を行うことができ、車両挙動が乱れることを防止できる。
【００３８】
積分補償のゲインＫＩの影響については、車両１が加速しているか減速しているかによって異なる。そこで、フィードバックゲイン変更部１４は、車両１が加速しているか減速しているかを判断し、加速しているときは積分補償ゲインＫＩを基準値よりも小さくする。  加速している時は、積分補償ゲインＫＩを基準値よりも小さくすることで、振動を抑制しつつスリップ制御を行うことができる。これにより、スリップ制御の応答性が低下するが、低速走行時には応答性が下がっても車両挙動が乱れにくいため問題とならない。
【００３９】
減速している時は、フィードバックゲイン変更部１４は、同じ車速Ｖにおける加速時よりも積分ゲインＫＩを大きくする。
減速時は、低速まで車両が減速するまでの間に車輪回転速度偏差Δωの積分値が大きくなっている。そのため、低速走行時に車輪回転速度ωの測定値が変動しても、積分補償の値に与える影響は微小となる。したがって、加速時よりも積分ゲインＫＩを大きくしても、振動が発生しにくい。加速時よりも積分ゲインＫＩを大きくすることで、より応答性良くフィードバック制御を行うことができる。応答性良くフィードバック制御ができると、車輪のロックを防ぎ車両挙動が乱れることを防止できる。
なお、加速時と減速時のゲインの変更方法の変更は、いずれかひとつのゲインについてでもよく、変更しないゲインが合っても良い（図１１参照）。
【００４０】
上記のように、車速Ｖに応じてフィードバック制御における各ゲインＫＰ，ＫＩ．ＫＤを変化させ、更に車両１が加速しているか減速しているかを判断し、加速時と減速時でゲインＫＩの低下方法を変更することで、低速時に車輪回転速度ωの測定精度が悪化しても安定したスリップ制御を行うことができ、車両挙動が乱れることを防止できる。
また、この実施形態は、４輪の各駆動輪２を独立に制御できる車両１に適用しており、個々の駆動輪２のスリップ制御を独立に行えるため、スリップ制御の効果がより効果的となる。
なお、作用の詳細については低下後と同様であり、第２の実施形態において説明する。
【００４１】
＜＜第２の実施形態、スリップ制御装置＞＞
この発明の第２の実施形態につき、図３ないし図６と共に説明する。この実施形態において、特に説明する事項の他は、第１の実施形態と同様である。
この実施形態は、図１と共に前述した車両１において、スリップ制御装置１１を図３に示す構成としている。
図３において、スリップ制御装置１１は、スリップ率計算部２１、スリップ率偏差計算部２２と、フィードバックゲイン変更部１４Ａと、制御器１５Ａと、制駆動指令値計算部１６Ａとを備える。
【００４２】
スリップ率計算部２１は、スリップ率λを、車輪回転速度ω、車速Ｖ 、ヨーレートｒとハンドル角δｈ から式(5)〜(10) により算出する。
【００４３】
【数２】
2019054707.tif 000004
【００４４】
ここで、Ｒ０はタイヤ半径、βは車両重心点での横滑り角、ｄｆは前輪トレッド、ｄｒは後輪トレッド、ｌｆは重心位置から前輪車輪位置までの距離である。また、V 、δ、ωの添字は車輪を示しており、FL：左前輪、FR：右前輪、RL：左後輪、RR：右後輪である。スリップ率λは駆動輪２の滑り度合いを表しており、グリップ状態ではλ＝０、ロック時はλ＞０、ホイルスピン時はλ＜０とする。
【００４５】
車速Ｖは、車速検出手段１７により検出される。ハンドル角δｈは、ステアリングハンドル（図示せず）の中立位置からの操舵角度であり、ハンドル角測定手段１８で測定される。ヨーレートｒは、ヨーレート測定手段１９で測定される。車輪回転速度ωは、前記車輪回転速度センサ７（図１参照）により検出されて前記モータコントローラ１０から転送される。
【００４６】
スリップ率偏差計算部２２は、スリップ率許容値λ′（上限値（＞０）または下限値（＜０））とスリップ率λの偏差Δλを計算する。スリップ率許容値λ′ は、シミュレーション等に基づく設計により任意に定められる。
制御器１５Ａは、各駆動輪２のスリップ率λを監視し、スリップ率λがスリップ率許容値λ′ （上限値(>0)または下限値(<0)）を超えた場合に、スリップ率偏差Δλに基づくＰＩＤ演算を行い、フィードバック演算値ＫＰＩＤを得る。
【００４７】
【数３】
2019054707.tif 000005
ここで、ＫＰ，ＫＩ，ＫＤは、それぞれ比例ゲイン、積分ゲイン、微分ゲインである。本実施例では、比例補償、積分補償、微分補償のすべてを行うフィードバック制御を例に示すが、比例補償と積分補償を行うフィードバック制御、あるいは積分補償と微分補償を行うフィードバック制御に適用してもよい。
【００４８】
加速／減速判断部１４ａは、車両１が加速しているか減速しているかを判断する。例えば、加速度センサ（図示せず）の前後加速度信号の正負によって判断する。加速／減速判断部１４ａは、フィードバックゲイン変更部１４Ａの一部として設けられている。
【００４９】
フィードバックゲイン変更部１４Ａは、前述した比例ゲインＫＰ、積分ゲインＫＩ、微分ゲインＫＤを、車速Ｖの変数として計算する。
【００５０】
フィードバックゲイン変更部１４Ａは、前記制御器１５Ａが用いる前記比例補償、積分補償、および微分補償の前記各ゲインＫＰ、ＫＩ，ＫＤを変更する手段であり、車速Ｖがゲイン毎に定められたしきい値Ｖｔｈ_Ｐ、Ｖｔｈ_Ｉ、Ｖｔｈ_Ｄ以下のときに、前記比例補償、積分補償、および微分補償の前記各ゲインＫＰ，ＫＩ，ＫＤを低下させ、積分補償のゲインＫＩの低下前の大きさに対する低下後の大きさの割合を、比例補償および微分補償のゲインＫＰ，ＫＤの低下前の大きさに対する低下後の大きさの割合よりも大きくする。低下前の各ゲインの大きさをそれぞれＫＢ_Ｐ，ＫＢ_Ｉ，ＫＢ_Ｄとし、低下後の大きさの割合をαとすると、各ゲインのαは式(12)〜(14)となる。
αＰ＝ＫＰ/  ＫＢ_Ｐ    (12)
αＩ＝ＫＩ  /  ＫＢ_Ｉ    (13)
αＤ＝ＫＤ  /  ＫＢ_Ｄ     (14)  
フィードバックゲイン変更部１４Ａは、αＰとαＤの値をαＩよりも小さくする。例えば、フィードバックゲイン変更部１４Ａは、比例補償および微分補償のゲインＫＰ、ＫＤを零に変更する。比例補償および微分補償のゲインＫＰ、ＫＤは、必ずしも零まで低下させなくてもよく、零に近い値としてもよい。
一例を挙げると、前記フィードバックゲイン変更部１４Ａは、
・比例ゲインＫＰ：  1000  →  0  、変化後の大きさの割合  αＰ：0%
・積分ゲインＫＩ：  10  →  2  、変化後の大きさの割合  αＩ：20%
・微分ゲインＫＤ：  100  →  0  、変化後の大きさの割合  αＤ：0%、
とする。この例ではαＰとαＤの両方を零にしたが、αＰとαＤの値がαＩよりも小さければよく、αＰとαＤが異なる値となるようにＫＰ、ＫＤを変更しても良い。
【００５１】
フィードバックゲイン変更部１４は、積分補償のゲイン（積分ゲインＫＩ）については、車両１が加速しているか減速しているかを判断して変更する。具体的には、加速しているときは積分補償のゲインＫＩを基準値よりも小さくする。減速するときは、同じ車速Ｖにおける加速時よりも積分ゲインを大きくする。また減速時は積分ゲインの値を必ずしも低下させる必要はなく、基準値のままとしても良い。前記「基準値」は、設計により任意に定められる値である。
【００５２】
制駆動指令値計算部１６Ａは、上位ＥＣＵ８が指令した制駆動指令値に制御器１５Ａが算出したフィードバック演算値ＫＰＩＤを足すことで、出力する制駆動指令値を計算する。この例では、上位ＥＣＵ８が指令する制駆動指令値はトルク指令値であり、フィードバック演算値ＫＰＩＤもトルク値である。したがってこの例では、制駆動指令値計算部１６Ａは、トルク指令値計算部である。
トルク指令値が負の場合、すなわち回生ブレーキをかけている場合は回生ブレーキを緩め、トルク指令値が正の場合は駆動トルクを緩める。これにより、スリップ率λがスリップ率許容値λ′以下になるように前記駆動輪２のトルク指令値が制御され、駆動輪２のロックまたはスピンを抑制できる。
【００５３】
＜作用、効果＞
前述したように、制御器１５Ａは、積分補償と、比例補償もしくは微分補償、あるいはその両方を備える。
ここで、低速走行時は車輪回転速度ωの測定精度が悪化するため、スリップ率λの変動が大きくなる。スリップ率λの変動によってスリップ率偏差Δλにも変動が生じる。変動が生じたスリップ率偏差Δλが制御器１５Ａに入力されると、微分補償が最も振動の原因となりやすく、次に比例補償が振動の原因となる。一方積分補償は振動の原因となりにくい。微分補償はスリップ率偏差を微分するため振動を増幅させてしまう。比例補償はスリップ率偏差Δλの変動をそのまま補償値に反映させてしまう。一方、積分補償はスリップ率偏差を積分するため、測定値の変動の影響が小さくなる。
【００５４】
上記の理由から、振動の原因となりやすい比例補償もしくは微分補償、あるいはその両方を低速走行時に弱めるかもしくは無効化する。例えば、車速０km/hで比例ゲインＫＰと微分ゲインＫＤをα0_Ｐ、α0_Ｄとなるようにそれぞれ設定する。このとき、α0_Ｐもしくはα0_Ｄを零とすれば、比例補償もしくは微分補償を無効化できる。これら２つのゲインＫＰ、ＫＤは、図４のように車速０〜Ｖｔｈ_Ｐ、Ｖｔｈ_Ｄkm/h にて値を連続的に変化させる。Ｖｔｈ_Ｐ、Ｖｔｈ_Ｄはそれぞれ車速に対するゲインのしきい値であり、１０〜１５ km/h 、例えばＶｔｈ_Ｐ＝１２ km/h、Ｖｔｈ_Ｄ＝１５ km/h に設定される。この例ではＶｔｈ_Ｐ≠Ｖｔｈ_Ｄとしたが、Ｖｔｈ_ＰとＶｔｈ_Ｄを同じ値としてもよい。図４では積分補償も同様に車速０〜Ｖｔｈ_Ikm/h にて値を連続的に変化させる。このとき、必ずαＩ≧αＰ、かつαＩ≧αＤとなるように値を変化させる。Ｖｔｈ_Ｉは、Ｖｔｈ_Ｉ≦Ｖｔｈ_Ｐ、かつＶｔｈ_Ｉ≦Ｖｔｈ_Ｄとなるように設定する必要があるため、例えば１０km/h とする。この例では、Ｖｔｈ_ＩをＶｔｈ_Ｐ、Ｖｔｈ_Ｄと異なる値としたが、Ｖｔｈ_Ｉ＝Ｖｔｈ_Ｐ、またはＶｔｈ_Ｉ＝Ｖｔｈ_Ｄとなるように設定しても良い。例えば、Ｖｔｈ_Ｉ＝Ｖｔｈ_Ｐ≦Ｖｔｈ_Ｄのように微分補償のみ車速のしきい値を大きくしても良い。
このとき、図５のように、α0_Ｐ、α0_Ｄの大小関係は車速によって入れ替わっても良い。積分ゲインＫＩは、図４と同様に常にαＩ≧αＰ、かつαＩ≧αＤとなるように値を変化させる。図４と図５の実施例では各ゲインを線形に変化させているが、この限りではなく、αＩ≧αＰ、かつαＩ≧αＤの関係が満たされるならば非線形に変化させても良い。また、図６のように、０ ＜∨０＜∨ｔｈを設定し、∨０〜∨ｔｈ km/hにて値を連続的に変化させ、０〜 ∨０ km/hまでは∨０km/hで設定されるαの値を維持しても良い。α0_Ｐ、α0_Ｄは、図７のようにα＝０を維持してもよい。αは、零に限らず、零に近い値であってもよい。
また、加速／減速判断部の判断から、加速時と減速時でゲインの変化方法を切り替える。
【００５５】
加速時には、積分補償のゲイン（積分ゲインＫＩ）は、例えば、図９のように車速Ｖ０km/hで基準値（例えば15 km/h 以上のゲイン）の1/4 とし、車速Ｖが上昇するにつれて連続的にゲインＫＩを変化させる。
このとき、比例ゲインＫＰや微分ゲインＫＤと同じように、車速Ｖ０km/hで積分ゲインＫＩを０としてはならない。積分ゲインも０にしてしまうと、スリップ制御が作動しなくなる。
【００５６】
図８に加速時の車速Ｖ、車輪速、スリップ制御とスリップ率偏差（＝比例補償値）、積分補償値、微分補償値を示す。上記のように低速走行中、加速時のゲインを設定することで、振動を抑制しつつスリップ制御を行うことができる。またスリップ制御の応答性が低下するが、例えば１５ km/h 以下のような低速走行時にはスリップ制御の応答性が低下しても車両挙動が乱れにくいため問題とならない。
【００５７】
減速時には、以下の式(14)を満たすようにいずれかもしくは複数のゲインを変更する。
αP /αI  ≧  αP’/αI’   かつ  αD/αI  ≧  αD’/αI’      (14)
ここで、減速時の、各ゲインの低下後割合（低下前の大きさに対する低下後の割合）をそれぞれαP’、 αI’、 αD’とする。
すなわち、加速時と減速時で積分補償のゲインの前記割合を比較した場合には、減速時の方が加速時よりもゲインの前記割合を大きくする。例えば、図９のように、加速時の車速閾値Ｖth_Iよりも小さい値となる車速閾値Vth_I’を設定し、０〜Ｖth_I km/hにて値を変化させる。加速時と減速時で積分補償のゲインの前記低下後割合αI、αI’  を比較した場合は、同図のように加速時の方を小さくする方がより効果的である。
一方、比例補償もしくは微分補償のゲインの前記割合を比較した場合には、減速時の方が加速時よりもゲインの前記割合を小さくする。例えば図１０のように、加速時の車速のしきい値∨０、∨ｔｈと異なる減速時の車速のしきい値∨０’、∨ｔｈ’を、∨０＜∨０’＜∨ｔｈ＜∨ｔｈ’となるように設定し、∨０’〜∨ｔｈ’km/hにて値を連続的に変化させても良い。
加速時と減速時で比例補償、微分補償のゲインの前記低下後割合αP、αP’ 、αD、αD’ 、αI’を比較した場合には、同図のように減速時の方が小さくする方が効果的である。
ここで、図１０の例では比例ゲインと微分ゲインを同時に変化させたが、別々に変化させても良い。また、図１１に示すように加速時と減速時で、例えば微分ゲインのみゲインの変更方法を変えなくても良い。
上記のように加速時と減速時でゲインの変化方法を変更することで、より安定したフィードバック制御が可能となる。
【００５８】
図１１に減速時の車速Ｖ、車輪速、スリップ制御とスリップ率偏差（＝比例補償値）、積分補償値、微分補償値を示す。上記のように低速走行時、減速時のゲインを設定することで、振動を抑制しつつスリップ制御を行うことができる。更に、加速時よりも積分ゲインを大きく設定できるためスリップ制御の応答性も確保することができ、車両挙動が乱れにくい。
【００５９】
このように、この実施形態のスリップ制御装置１１によれば、車速Ｖに応じてフィードバック制御における各ゲインＫＰ、ＫＩ，ＫＤを変化させ、更に車両が加速しているか減速しているかを判断し、加速時と減速時でゲインＫＩの変化方法を変更することで、低速時に車輪回転速度ωの測定精度が悪化しても安定したスリップ制御を行うことができ、車両挙動が乱れることを防止することができる。
【００６０】
なお、第２の実施形態につき説明した各事項は、偏差につき、第２の実施形態では車輪回転速度ωと車速Ｖとを用いて算出されるスリップ率λとスリップ率許容値λ′との偏差Δλを用いているのに対して、第１の実施形態では車輪回転速度ωと許容回転速度ω′との偏差Δωを用いていることを除き、第１の実施形態にそのまま適用することができる。  また、前記偏差につき異なる他は、第１の実施形態につき説明した事項は、第２の実施形態にそのまま適用することができる。
【００６１】
なお、前記各実施形態は、４輪にインホイールモータ駆動装置３を用いた車両１に適用した場合につき説明したが、この発明は、オンボード型の４輪独立駆動車や、左右輪独立駆動型の２輪駆動車、１モータ型等の車両に適用することができる。
【００６２】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００６３】
２…駆動輪
３…インホイールモータ駆動装置
４…電動機
７…車輪回転速度センサ
８…上位ＥＣＵ
９…各種センサ
１０…モータコントローラ
１１…スリップ制御装置
１２…許容回転速度計算部
１３…車輪回転速度偏差計算部
１４、１４Ａ…フィードバックゲイン変更部
１５，１５Ａ…制御器
１６，１６Ａ…制駆動指令値計算部
１７…車速検出手段
１８…ハンドル角測定手段
１９…ヨーレート測定手段
２１…スリップ率計算部
２２…スリップ率偏差計算部
２３…レゾルバ
Ｖ…車速
ｒ…ヨーレート
δｈ…ハンドル角
λ…スリップ率
λ′…スリップ率許容値
Δλ…スリップ率偏差
ω…車輪回転速度
ω′…許容回転速度
Δω…車輪回転速度偏差
ＫＰＩＤ…フィードバック演算値
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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