(57)【要約】【課題】  駆動輪のスリップを抑制すべく駆動源の駆動トルクを制御する際の制御応答性を高める。【解決手段】  変換手段Ｍ４は、スリップ率算出手段Ｍ３が算出した駆動輪Ｗｒのスリップ率をスリップ操作値に変換し、駆動トルク指令値算出手段Ｍ８は、車速、アクセル開度およびブレーキ操作量から算出した駆動トルク指令基本値をスリップ操作値で補正して電動機Ｍの駆動トルク指令値を算出するとともに、車速の増加時には｜上限閾値｜＜｜下限閾値｜となり、車速の減少時には｜上限閾値｜＞｜下限閾値｜となる上限閾値および下限閾値を設定し、前記上限閾値および前記下限閾値により駆動トルク指令値の時間変化率を制限する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動輪（Ｗｒ）を駆動する駆動源（Ｍ）と、
車速を検出する車速検出手段（Ｓｆ）と、
アクセル開度を検出するアクセル開度検出手段（Ｓａ）と、
運転者によるブレーキ操作量を検出するブレーキ操作量検出手段（Ｓｂ）と、
前記駆動輪（Ｗｒ）のスリップ率を算出するスリップ率算出手段（Ｍ３）と、
前記スリップ率をスリップ操作値に変換する変換手段（Ｍ４）と、
前記駆動源（Ｍ）の駆動トルク指令値を算出する駆動トルク指令値算出手段（Ｍ８）とを備え、
前記駆動トルク指令値算出手段（Ｍ８）は、前記車速、前記アクセル開度および前記ブレーキ操作量から算出した駆動トルク指令基本値を前記スリップ操作値で補正して前記駆動トルク指令値を算出するとともに、車速の増加時には｜上限閾値｜＜｜下限閾値｜となり、車速の減少時には｜上限閾値｜＞｜下限閾値｜となる上限閾値および下限閾値を設定し、前記上限閾値および前記下限閾値により前記駆動トルク指令値の時間変化率を制限することを特徴とする自動車のトルク制御装置。
【請求項２】
前記スリップ操作値はトルク係数であり、前記駆動トルク指令値算出手段（Ｍ８）は前記駆動トルク指令基本値に前記トルク係数を乗算して前記駆動トルク指令値を算出することを特徴とする、請求項１に記載の自動車のトルク制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動輪のスリップを抑制するために駆動源の駆動トルクを制御する自動車のトルク制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の駆動輪に減速機構および駆動軸を介して接続し、駆動輪を駆動および制動するトルクを発生する駆動源の駆動トルクを減少させて駆動輪のスリップを抑制するスリップ抑制制御を行うにあたり、駆動輪のスリップ率が、スリップ率に対する路面摩擦係数の特性において路面摩擦係数のピーク値のスリップ率より小さいスリップ率の領域となるように駆動源の駆動トルクを制御することで、片輪のみが路面摩擦係数のピーク値を超えることを回避し、左右輪間の駆動力差が拡大して車両挙動が不安定になるのを防止するものが、下記特許文献１により公知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−５６９７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで上記従来のものは、駆動輪速度と目標駆動輪速度との偏差を算出し、その偏差がゼロになるように駆動源の駆動トルクをフィードバック制御することで駆動輪のスリップを抑制している。しかしながら、駆動輪に最大のトラクションを発生させるべく、スリップ率がゼロよりも大きい所定値に収束するように駆動源の駆動トルクをフィードバック制御すると、スリップ率がゼロに収束するようにフィードバック制御する場合に比べて制御応答性が低下する問題がある。
【０００５】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、駆動輪のスリップを抑制すべく駆動源の駆動トルクを制御する際の制御応答性を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、駆動輪を駆動する駆動源と、車速を検出する車速検出手段と、アクセル開度を検出するアクセル開度検出手段と、運転者によるブレーキ操作量を検出するブレーキ操作量検出手段と、前記駆動輪のスリップ率を算出するスリップ率算出手段と、前記スリップ率をスリップ操作値に変換する変換手段と、前記駆動源の駆動トルク指令値を算出する駆動トルク指令値算出手段とを備え、前記駆動トルク指令値算出手段は、前記車速、前記アクセル開度および前記ブレーキ操作量から算出した駆動トルク指令基本値を前記スリップ操作値で補正して前記駆動トルク指令値を算出するとともに、車速の増加時には｜上限閾値｜＜｜下限閾値｜となり、車速の減少時には｜上限閾値｜＞｜下限閾値｜となる上限閾値および下限閾値を設定し、前記上限閾値および前記下限閾値により前記駆動トルク指令値の時間変化率を制限することを特徴とする自動車のトルク制御装置が提案される。
【０００７】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記スリップ操作値はトルク係数であり、前記駆動トルク指令値算出手段は前記駆動トルク指令基本値に前記トルク係数を乗算して前記駆動トルク指令値を算出することを特徴とする自動車のトルク制御装置が提案される。
【０００８】
なお、実施の形態の電動機Ｍは本発明の駆動源に対応し、実施の形態の後輪Ｗｒは本発明の駆動輪に対応し、実施の形態の車輪速検出手段Ｓｆは本発明の車速検出手段に対応する。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の構成によれば、駆動源の駆動トルク指令値を算出する駆動トルク指令値算出手段は、車速、アクセル開度およびブレーキ操作量から算出した駆動トルク指令基本値をスリップ操作値で補正して駆動トルク指令値を算出するので、その駆動トルク指令値で駆動源の駆動トルクをフィードフォワード制御することで、駆動源の駆動トルクをフィードバック制御する場合に比べて、制御応答性を高めて駆動輪のスリップを素早く収束させることができる。
【００１０】
しかも加速時には｜上限閾値｜＜｜下限閾値｜となるように上限閾値および下限閾値を設定し、上限閾値および下限閾値により駆動トルク指令値の時間変化率を制限するので、加速時に駆動トルクの低減により一旦減少したスリップ率が次の駆動トルクの増加により再び増加するときに、その駆動トルクの増加率を小さく抑えて再スリップを抑制し、かつ駆動トルクの増加により一旦増加したスリップ率が次の駆動トルクの減少により再び減少するときに、その駆動トルクの減少率を大きく確保してスリップを速やかに収束させ、制御応答性を高めることができる。
【００１１】
逆に、減速時には｜上限閾値｜＞｜下限閾値｜となるように上限閾値および下限閾値を設定し、上限閾値および下限閾値により駆動トルク指令値の時間変化率を制限するので、減速時に駆動トルクの増加により一旦減少したスリップ率が次の駆動トルクの減少により再び増加するときに、その駆動トルクの減少率を小さく抑えて再スリップを抑制し、かつ駆動トルクの減少により一旦増加したスリップ率が次の駆動トルクの増加により再び減少するときに、その駆動トルクの増加率を大きく確保してスリップを速やかに収束させ、制御応答性を高めることができる。
【００１２】
また請求項２の構成によれば、スリップ操作値はトルク係数であり、駆動トルク指令値算出手段は駆動トルク指令基本値にトルク係数を乗算して駆動トルク指令値を算出するので、駆動トルク指令値の演算が容易になって制御応答性がさらに向上するだけでなく、駆動トルク指令基本値に対して駆動トルク指令値が小さくなることを保証してスリップを確実に収束させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】トルク制御装置を備えた電気自動車の全体構成を示す図。
【図２】電子制御ユニットの機能を示すブロック図。
【図３】スリップ率からトルク係数を検索するマップを示す図。
【図４】リミット処理手段の機能を示すブロック図。
【図５】トルク制御の一例を示すタイムチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図１〜図５に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
【００１５】
図１に示すように、本実施の形態の自動車は従動輪である左右の前輪Ｗｆ，Ｗｆと、駆動輪である左右の後輪Ｗｒ，Ｗｒとを備えており、左右の後輪Ｗｒ，Ｗｒは駆動源である電動機Ｍにより減速機Ｒを介して駆動される。ブレーキペダルＰｂにより作動してブレーキ液圧を発生するマスタシリンダＣｍは，電動オイルポンプを内蔵した電動サーボブレーキ装置Ｈを介して前輪Ｗｆ，ＷｆのブレーキキャリパＣｆ，Ｃｆおよび後輪Ｗｒ，ＷｒのブレーキキャリパＣｒ，Ｃｒに接続される。電動サーボブレーキ装置Ｈは、電動オイルポンプにより発生したブレーキ液圧を前輪Ｗｆ，ＷｆのブレーキキャリパＣｆ，Ｃｆおよび後輪Ｗｒ，ＷｒのブレーキキャリパＣｒ，Ｃｒに供給して制動力を任意に制御することができ、また電動オイルポンプの失陥時にはマスタシリンダＣｍが発生したブレーキ液圧を前輪Ｗｆ，ＷｆのブレーキキャリパＣｆ，Ｃｆおよび後輪Ｗｒ，ＷｒのブレーキキャリパＣｒ，Ｃｒに直接供給することで、異常時における制動力を確保することができる。
【００１６】
電動機Ｍの駆動トルクを制御する電子制御ユニットＵには、アクセルペダルＰａの操作量を検出するアクセル開度検出手段Ｓａと、ブレーキペダルＰｂの操作量を検出するブレーキ操作量検出手段Ｓｂと、前輪Ｗｆ，Ｗｆの車輪速を検出する車輪速検出手段Ｓｆ，Ｓｆと、後輪Ｗｒ，Ｗｒの車輪速を検出する車輪速検出手段Ｓｒ，Ｓｒとが接続される。
【００１７】
図２に示すように、電子制御ユニットＵは通常時トルクマップＭ１と、制動時トルクマップＭ２と、スリップ率算出手段Ｍ３と、変換手段Ｍ４と、リミット処理手段Ｍ５と、加算器Ｍ６と、乗算器Ｍ７とを備え、リミット処理手段Ｍ５および乗算器Ｍ７は駆動トルク指令値算出手段Ｍ８を構成する。
【００１８】
アクセル開度検出手段Ｓａは通常時トルクマップＭ１に接続され、ブレーキ操作量検出手段Ｓｂは制動時トルクマップＭ２に接続され、前輪Ｗｆ，Ｗｆの車輪速検出手段Ｓｆ，Ｓｆは通常時トルクマップＭ１、制動時トルクマップＭ２および変換手段Ｍ４に接続され、前輪Ｗｆ，Ｗｆの車輪速検出手段Ｓｆ，Ｓｆおよび後輪Ｗｒ，Ｗｒの車輪速検出手段Ｓｒ，Ｓｒはスリップ率算出手段Ｍ３に接続され、リミット処理手段Ｍ５は電動機Ｍに接続される。
【００１９】
次に、加速時に駆動輪である後輪Ｗｒ，Ｗｒがスリップしたときのスリップ抑制制御（トラクションコントロール制御）について説明する。
【００２０】
図２において、前輪Ｗｆ，Ｗｆの車輪速検出手段Ｓｆ，Ｓｆで検出した左右の前輪車輪速である車速と、アクセル開度検出手段Ｓａで検出したアクセル開度とが通常時トルクマップＭ１に入力され、車速およびアクセル開度に基づいて通常時トルクマップＭ１から通常時（非制動時）の電動機Ｍの目標駆動トルクが検索される。また車輪速検出手段Ｓｆ，Ｓｆで検出した車速と、ブレーキ操作量検出手段Ｓｂで検出したブレーキ操作量とが制動時トルクマップＭ２に入力され、車速およびブレーキ操作量に基づいて制動時トルクマップＭ２から制動時の電動機Ｍの目標回生トルクが検索される。
【００２１】
すなわち、電気自動車では、回生制動によるエネルギー回収効率を高めるために、運転者のブレーキ操作量に対応する制動力の一部が優先的に電動機Ｍの回生制動による回生制動力により賄われ、制動力の残りの一部が電動サーボブレーキ装置Ｈが出力するブレーキ液圧による液圧制動力により賄われる。制動時トルクマップＭ２が出力する目標回生トルクは、このときの電動機Ｍの回生トルクの目標値である。
【００２２】
加算器Ｍ６は、通常時トルクマップＭ１が出力する電動機Ｍの目標駆動トルクと、制動時トルクマップＭ２が出力する電動機Ｍの目標回生トルクとを加算し、駆動トルク指令基本値として出力する。
【００２３】
一方、前輪Ｗｆ，Ｗｆの車輪速検出手段Ｓｆ，Ｓｆで検出した前輪車輪速と、後輪Ｗｒ，Ｗｒの車輪速検出手段Ｓｒ，Ｓｒで検出した後輪車輪速とが入力されるスリップ率算出手段Ｍ３は、前輪車輪速ＶＦＷと後輪車輪速ＶＲＷとから、駆動輪である後輪Ｗｒ，Ｗｒのスリップ率を、（ＶＦＷ−ＶＲＷ）／ＶＲＷにより算出する。そして車輪速検出手段Ｓｆ，Ｓｆで検出した車速と、スリップ率算出手段Ｍ３で算出したスリップ率とは変換手段Ｍ４に入力され、変換手段Ｍ４は車速およびスリップ率に基づいてスリップ操作値としてのトルク係数をマップ検索する。
【００２４】
図３はトルク係数を検索するためのマップの一例を示すもので、各車速毎に設定されたマップにスリップ率を適用することで、トルク係数が検索される。スリップ率が０のときにトルク係数は１であり、そこからスリップ率の絶対値が大きくなると、トルク係数は０に向けて漸減する。なお、図３は後輪車輪速ＶＲＷが前輪車輪速ＶＦＷよりも大きくなる加速スリップ時のものであるため、スリップ率の数値は負値になっており、後輪Ｗｒ，Ｗｒが強くスリップするほどスリップ率の数値は負方向に増加する。このようなトルク係数を検索するためのマップは、実験に基づいて作成される。
【００２５】
図２に戻り、乗算器Ｍ７は、加算器Ｍ６が出力する駆動トルク指令基本値に、変換手段Ｍ４が出力するトルク係数を乗算したものを、駆動トルク指令値として出力する。トルク係数は１以下であるため、駆動トルク指令基本値にトルク係数を乗算した駆動トルク指令値は駆動トルク指令基本値よりも小さくなり、これにより加速時における電動機Ｍの駆動トルクが、スリップ率の絶対値が大きいときほど小さくなるように制御される。
【００２６】
乗算器Ｍ７が出力する駆動トルク指令値はリミット処理手段Ｍ５に入力され、リミット処理手段Ｍ５は駆動トルク指令値の増加方向の傾き（時間微分値）および減少方向の傾き（時間微分値）を閾値により制限するリミット処理を行う。
【００２７】
図４は駆動トルク指令値のリミット処理の内容を示すもので、先ず駆動トルク指令値から前回の最終駆動トルク指令値を減算器にて減算して差分を算出する。この差分は駆動トルク指令値の増加あるいは減少の傾き、つまり駆動トルク指令値の時間微分値に対応する。そして、この差分を上限閾値および下限閾値のマップに適用し、差分の上限を上限閾値により制限し、差分の下限を下限閾値により制限する。車速の増加時、つまり電動機Ｍの駆動トルクが過剰で駆動輪である後輪Ｗｒ，Ｗｒが加速スリップしているときには、上限閾値の絶対値は、下限閾値の絶対値よりも小さく設定されている。そして加算器にてリミット処理された後の差分を前回の最終駆動トルク指令値に加算し、得られた今回の最終駆動トルク指令値を目標値として電動機Ｍの駆動トルクを制御する。
【００２８】
図５は、上述した加速時に駆動輪である後輪Ｗｒ，Ｗｒにスリップが発生したときのスリップ抑制制御の一例を示すもので、運転者がアクセルペダルＰａを踏み込むと駆動トルク指令値が増加することで電動機Ｍの駆動トルクが増加し、後輪Ｗｒ，Ｗｒがスリップする。その結果、破線で示す前輪Ｗｆ，Ｗｆの車輪速（車速）はゆっくりと増加するのに対し、後輪Ｗｒ，Ｗｒの車輪速は急激に増加し、それと同時にスリップ率の絶対値も急激に増加する。スリップ率の絶対値が増加すると、トルク係数が１から０に向かって減少するため、トルク係数の減少に応じて駆動トルク指令値が減少することで、後輪Ｗｒ，Ｗｒの車輪速は急激に減少して前輪Ｗｆ，Ｗｆの車輪速に一致するが、それに応じてトルク係数が１に向かって増加するため、駆動トルク指令値が増加して後輪Ｗｒ，Ｗｒは再びスリップすることになる。このように、駆動トルク指令値が短い時間間隔で増減することで、後輪Ｗｒ，Ｗｒの車輪速は短い時間間隔で増減しながら前輪Ｗｆ，Ｗｆの車輪速に収束し、後輪Ｗｒ，Ｗｒのスリップが抑制される。
【００２９】
図５において、駆動トルク指令値および車輪速の鎖線はリミット処理を行わない比較例に対応し、実線はリミット処理を行う実施の形態に対応する。実施の形態では、駆動トルク指令値が増加する過程で、その増加の傾きが大きくなり過ぎると、絶対値が小さく設定されている上限閾値によりリミット処理されるため、駆動トルク指令値が増加する傾きが比較例よりも小さく抑えられ、その結果として後輪Ｗｒ，Ｗｒのスリップ率の絶対値が小さく抑えられる。また駆動トルク指令値が減少する過程では、下限閾値の絶対値が大きく設定されているため、駆動トルク指令値が減少する傾きが小さく抑えられることは殆どなく、その結果として後輪Ｗｒ，Ｗｒのスリップ率の絶対値は比較例よりも速やかに減少する。
【００３０】
以上のように、本実施の形態によれば、電動機Ｍの駆動トルク指令値を算出する駆動トルク指令値算出手段Ｍ８は、駆動トルク指令基本値をトルク係数で補正して駆動トルク指令値を算出するので、その駆動トルク指令値で電動機Ｍの駆動トルクをフィードフォワード制御することで、電動機Ｍの駆動トルクをフィードバック制御する場合に比べて、制御応答性を高めて駆動輪である後輪Ｗｒ，Ｗｒのスリップを素早く収束させることができる。
【００３１】
また加速時には｜上限閾値｜＜｜下限閾値｜となるように上限閾値および下限閾値を設定し、上限閾値および下限閾値により駆動トルク指令値の時間変化率を制限するので、加速時に駆動トルクの低減により一旦減少したスリップ率の絶対値が次の駆動トルクの増加により再び増加するときに、その駆動トルクの増加率を小さく抑えて再スリップを抑制し、かつ駆動トルクの増加により一旦増加したスリップ率の絶対値が次の駆動トルクの減少により再び減少するときに、その駆動トルクの減少率を大きく確保してスリップを速やかに収束させ、制御応答性を高めることができる。
【００３２】
ここまで加速時における後輪Ｗｒ，Ｗｒのスリップ抑制制御について説明したが、本発明は減速時における後輪Ｗｒ，Ｗｒのスリップ抑制制御についても同様に適用することができる。
【００３３】
すなわち、電動機Ｍを回生制動する減速時には、回生制動力により後輪Ｗｒ，Ｗｒがロックして路面に対してスリップ（減速スリップ）する場合がある。この減速スリップ時には、目標回生制動力の増加により、言い換えると駆動トルク指令値の減少により後輪Ｗｒ，Ｗｒのスリップ率が増加すると、目標回生制動力を減少させることにより、言い換えると駆動トルク指令値を増加させることにより後輪Ｗｒ，Ｗｒのスリップを抑制し、この繰り返しによって後輪Ｗｒ，Ｗｒの車輪速を前輪Ｗｆ，Ｗｆの車輪速に収束させることになる。
【００３４】
減速時のスリップ抑制制御では、電動機Ｍの駆動トルクの増加・減少の関係が加速時のスリップ抑制制御と逆になり、リミット処理手段Ｍ５における上限閾値および下限閾値の関係が逆になるため、｜上限閾値｜＞｜下限閾値｜となるように上限閾値および下限閾値を設定する。これにより、減速時に駆動トルクの増加により一旦減少したスリップ率が次の駆動トルクの減少により再び増加するときに、その駆動トルクの減少率を小さく抑えて再スリップを抑制し、かつ駆動トルクの減少により一旦増加したスリップ率が次の駆動トルクの増加により再び減少するときに、その駆動トルクの増加率を大きく確保してスリップを速やかに収束させることができる。
【００３５】
以上本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００３６】
例えば、実施の形態ではスリップ操作値がトルク係数であり、このトルク係数を駆動トルク指令基本値に乗算して駆動トルク指令値を算出しているが、スリップ操作値をトルク補正値とし、このトルク補正値を駆動トルク指令基本値に加算して駆動トルク指令値を算出しても良い。
【００３７】
ただし、実施の形態のごとくスリップ操作値としてトルク係数を採用した場合には、駆動トルク指令値の演算が容易になって制御応答性がさらに向上し、しかも駆動トルク指令基本値に対して駆動トルク指令値が小さくなることを保証してスリップを一層確実に収束させることができる。
【００３８】
また実施の形態の自動車は電動機Ｍを駆動源とする電気自動車であるが、本発明は内燃機関を駆動源とする自動車に対しても適用することができる。
【００３９】
また本発明の駆動輪は実施の形態の後輪Ｗｒ，Ｗｒに限定されず、前輪Ｗｆ，Ｗｆであっても良い。
【符号の説明】
【００４０】
Ｍ          電動機（駆動源）
Ｍ３        スリップ率算出手段
Ｍ４        変換手段
Ｍ８        駆動トルク指令値算出手段
Ｓｆ        車輪速検出手段（車速検出手段）
Ｓａ        アクセル開度検出手段
Ｓｂ        ブレーキ操作量検出手段
Ｗｒ        後輪（駆動輪）
【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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