JP2005051850A - 車両および車両の制御方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】スリップ発生時のモータに過大電流が流れるのを防止する。
【解決手段】ＤＣ／ＤＣコンバータ回路により昇圧されたバッテリの電力をインバータ回路を介して受け取って駆動軸にトルクを出力するモータを備える車両において、スリップ中に駆動軸の回転角加速度αが閾値αｒｅｆ未満となって路面状態の変化が推定されたときには、スリップ中に設定されたトルク上限値Ｔｍａｘに所定値βだけ上乗せしてトルク上限値Ｔｍａｘを更新してトルクの制限を解除し、その後、トルク上限値Ｔｍａｘの更新を小さな時間変化で行なってトルクの制限の解除を一時的に緩やかにし、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路２５の動作が安定する所定時間が経過したときには、トルク上限値Ｔｍａｘの更新を大きな時間変化で行なって、トルクの制限を迅速に解除する。
【選択図】 図１２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両および車両の制御方法に関し、詳しくは、駆動輪に接続された駆動軸への動力の出力により走行可能な車両および蓄電装置の電圧を所望の電圧に変換する電圧変換手段と該変換された電圧の電力を用いて駆動輪に接続された駆動軸に動力を出力可能な電動機を備える車両の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の車両としては、駆動輪の回転角速度の変化率（回転角加速度）が所定値以上のときに駆動輪の空転によるスリップが発生したとして走行用モータから駆動軸に出力されるトルクを制限するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−３０４５１４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、こうした車両では、トルクの制限により回転角加速度が低下したときに発生したスリップが収束したとして駆動軸に出力されるトルクの制限を解除すると、モータへの電力供給が不安定となる場合がある。例えば、モータに電力供給する二次電池の電圧を昇圧してモータに供給する昇圧回路を備える場合において、段差の乗り越えなどの収束時間が短いスリップの発生によって駆動軸へのトルクの制限とスリップの収束によるトルクの制限の解除とが比較的急激に行なわれるときには、昇圧回路の昇圧の遅れにより十分な電圧の電力をモータに供給することができず、モータを含む電力系統に過大電流が流れる場合がある。
【０００５】
本発明の車両および車両の制御方法は、こうした問題を解決し、スリップ発生時の電動機への電力供給を安定させることを目的の一つとする。また、本発明の車両および車両の制御方法は、スリップ発生時に電動機に接続された電力系統に過大電流が流れるのを防止することを目的の一つとする。
【０００６】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
本発明の車両および車両の制御方法は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の車両は、
駆動輪に接続された駆動軸への動力の出力により走行可能な車両であって、
蓄電装置の電圧を所望の電圧に変換する電圧変換手段と、
該電圧変換手段により変換された電圧の電力の供給を受けて前記駆動軸に動力の出力が可能な電動機と、
前記駆動輪の空転によるスリップを検出するスリップ検出手段と、
該スリップ検出手段によりスリップが検出されたとき、該検出されたスリップを収束可能に前記駆動軸に出力されるトルクが制限されるよう前記電動機を駆動制御するトルク制限制御手段と、
該トルク制限制御手段によるトルクの制限に基づいて、該制限を解除する際の初期トルクを設定する初期トルク設定手段と、
前記検出されたスリップが収束したとき、前記設定された初期トルクをもって前記駆動軸に出力されるトルクの制限が解除されるよう前記電動機を駆動制御するトルク制限制御手段と
を備えることを要旨とする。
【０００８】
この本発明の車両では、駆動輪の空転によるスリップが検出されたとき、検出されたスリップを収束可能に駆動軸に出力されるトルクが制限されるよう電動機を駆動制御し、このトルクの制限に基づいてトルクの制限を解除する際の初期トルクを設定し、検出されたスリップが収束したときに、設定された初期トルクをもって駆動軸に出力されるトルクの制限が解除されるよう電動機を駆動制御する。即ち、スリップの検出により行なわれる駆動軸に出力されるトルクの制限に基づいて、スリップが収束したときにトルクの制限を解除する際の初期トルクを設定するから、トルクの制限の程度に拘わらずこの制限を解除する際の電圧変換手段の電圧の変換を安定させることができ、スリップ発生時における電動機への電力供給を安定して行なうことができる。
【０００９】
こうした本発明の車両において、前記初期トルク設定手段は、前記トルク制限制御手段によるトルクの制限よりも所定量だけ制限を解除したトルクを前記初期トルクとして設定する手段であるものとすることもできる。
【００１０】
また、本発明の車両において、前記トルク制限解除制御手段は、前記初期トルクまで前記駆動軸に出力されるトルクの制限が解除された後、所定時間に亘って該トルクの制限の解除が抑制されるよう前記電動機を駆動制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、電動機への電力供給をより安定させることができる。この態様の本発明の車両において、前記トルク制限解除制御手段は、前記所定時間が経過するまでは第１の時間変化をもって前記駆動軸に出力されるトルクの制限が解除され、前記所定時間が経過したときには前記第１の時間変化よりも大きな第２の時間変化をもって該トルクの制限が解除されるよう前記電動機を駆動制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、電動機への電力の安定供給とスリップが収束したときの駆動軸に出力されるトルクの制限の迅速な解除とをある程度両立させることができる。また、これらの態様の本発明の車両において、前記所定時間は、前記電圧変換手段の動作の安定に要する時間として設定されてなるものとすることもできる。
【００１１】
さらに、本発明の車両において、前記駆動軸の回転角加速度を検出する回転角加速度検出手段を備え、前記トルク制限制御手段は、前記スリップ検出手段によりスリップが検出された際に前記検出される回転角加速度のピーク値に基づいて設定されるトルク制限値を用いて前記駆動軸に出力されるトルクが制限されるよう前記電動機を駆動制御する手段であり、前記初期トルク設定手段は、前記トルク制限値に基づいて前記初期トルクを設定する手段であるものとすることもできる。
【００１２】
あるいは、本発明の車両において、前記トルク制限解除制御手段による駆動制御は、前記スリップ検出手段により検出されたスリップが短時間で収束したときに行われる制御であるものとすることもできる。
【００１３】
また、本発明の車両において、路面状態の変化を推定する路面状態変化推定手段を備え、前記トルク制限解除制御手段による駆動制御は、前記路面状態の変化が推定されたときに行なわれる制御であるものとすることもできる。
【００１４】
スリップが短時間で収束したときや路面状態の変化が推定されたときにトルク制限制御手段による制御が行なわれる態様の本発明の車両において、前記駆動軸の回転角加速度を検出する回転角加速度検出手段と、前記スリップが短時間で収束しなかったとき、または、前記路面状態推定手段により路面状態の変化が推定されなかったとき、前記スリップ検出手段によりスリップが検出された際に前記検出される前記駆動軸の回転角加速度の時間積分値が小さいほど制限を大きく解除する方向に初期トルクを設定する第２初期トルク設定手段と、前記検出されたスリップが収束したとき、前記設定された初期トルクを用いて前記駆動軸に出力されるトルクの制限が解除されるよう前記電動機を駆動制御する第２トルク制限解除制御手段とを備えるものとすることもできる。こうすれば、スリップが短時間で収束しなかったときや路面状態の変化が推定されなかったときに再スリップの発生を防止可能な範囲内でトルクの制限を迅速に解除させることができる。
【００１５】
本発明の車両の制御方法は、
蓄電装置の電圧を所望の電圧に変換する電圧変換手段と、該変換された電圧の電力を用いて駆動輪に接続された駆動軸に動力を出力可能な電動機とを備える車両の制御方法であって、
（ａ）前記駆動輪の空転によるスリップを検出するステップと、
（ｂ）該ステップ（ａ）によりスリップが検出されたとき、該検出されたスリップを収束可能に前記駆動軸に出力されるトルクが制限されるよう前記電動機を駆動制御するステップと、
（ｃ）該ステップ（ｂ）によるトルクの制限に基づいて、該制限を解除する際の初期トルクを設定するステップと、
（ｄ）前記ステップ（ａ）により検出されたスリップが収束したとき、前記ステップ（ｃ）により設定された初期トルクをもって前記駆動軸に出力されるトルクの制限が解除されるよう前記電動機を駆動制御するステップと
を備えることを要旨とする。
【００１６】
この本発明の車両の制御方法では、駆動輪の空転によるスリップが検出されたとき、検出されたスリップを収束可能に駆動軸に出力されるトルクが制限されるよう電動機を駆動制御し、このトルクの制限に基づいてトルクの制限を解除する際の初期トルクを設定し、検出されたスリップが収束したときに、設定された初期トルクをもって駆動軸に出力されるトルクの制限が解除されるよう電動機を駆動制御する。即ち、スリップの検出により行なわれる駆動軸に出力されるトルクの制限に基づいて、スリップが収束したときにトルクの制限を解除する際の初期トルクを設定するから、トルクの制限の程度に拘わらずこの制限を解除する際の電圧変換手段の電圧の変換を安定させることができ、スリップ発生時における電動機への電力供給を安定して行なうことができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を実施例を用いて説明する。図１は、本発明の一実施例である車両２０の構成の概略を示す構成図である。実施例の車両２０は、図示するように、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路２５とインバータ回路２４とを介してバッテリ２６から供給された電力を用いてディファレンシャルギヤ２９を介して駆動輪６２ａ，６２ｂに機械的に接続された駆動軸２８に動力を出力可能なモータ２２と、車両全体をコントロールするメイン電子制御ユニット７０とを備える。
【００１８】
モータ２２は、電動機として機能すると共に発電機としての機能する同期発電電動機として構成されており、インバータ回路２４は、バッテリ２６から入力された電力をモータ２２の駆動に適した電力に変換して出力する複数のスイッチング素子により構成されている。
【００１９】
ＤＣ／ＤＣコンバータ回路２５は、バッテリ２６の電圧を昇圧してインバータ回路２４に供給可能な回路として構成されており、インバータ回路２４（入力側）に印加される電圧が所望の電圧となるよう電子制御ユニット７０により駆動制御されている。
【００２０】
電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２を中心としたマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶したＲＯＭ７４と、一時的にデータを記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートを備えている。このメイン電子制御ユニット７０からは、駆動軸２８（モータ２２の回転軸）の回転位置を検出する回転位置検出センサ３２（例えば、レゾルバ）からの回転位置θｍやシフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ、車速センサ８８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。また、メイン電子制御ユニット７０からは、インバータ回路２４のスイッチング素子へのスイッチング制御信号やＤＣ／ＤＣコンバータ回路２５のスイッチング素子へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。
【００２１】
こうして構成された実施例の車両２０の動作、特に、駆動輪６２ａ，６２ｂの空転によるスリップの発生を検出してモータ２２を駆動制御する際の動作について説明する。図２は、実施例の車両２０の制御ユニット７０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎（例えば、８ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。
【００２２】
駆動制御ルーチンが実行されると、電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、アクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃや車速センサ８８からの車速Ｖ、回転位置検出センサ３２からの回転位置θｍに基づいて算出される駆動軸２８の回転数Ｎｍなどを入力し（ステップＳ１００）、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいてモータ２２から駆動軸２８に出力すべきトルクとしてのモータトルクＴｍ＊を設定する（ステップＳ１０２）。ここで、モータトルクＴｍ＊の設定は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速ＶとモータトルクＴｍ＊との関係を予め求めてマップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとが与えられたときにマップから対応するモータトルクＴｍ＊を導出することにより行なうものとした。このマップの一例を図３に示す。
【００２３】
続いて、入力した回転数Ｎｍに基づいて駆動軸２８の回転角加速度αを計算し（ステップＳ１０４）、計算した回転角加速度αに基づいて駆動輪６２ａ，６２ｂにスリップの状態を判定するスリップ状態判定処理を行なう（ステップＳ１０６）。ここで、回転角加速度αの計算は、実施例では、今回のルーチンで入力された現回転数Ｎｍから前回のルーチンで入力された前回回転数Ｎｍを減じる（現回転数Ｎｍ−前回回転数Ｎｍ）ことにより行なうものとした。なお、回転角加速度αの単位は、回転数Ｎｍの単位を１分間あたりの回転数［ｒｐｍ］で示すと、実施例では、本ルーチンの実行時間間隔は８ｍｓｅｃであるから、［ｒｐｍ／８ｍｓｅｃ］となる。勿論、回転数の時間変化率として示すことができれば、如何なる単位を採用するものとしても構わない。また、回転角加速度αは、誤差を小さくするために、それぞれ今回のルーチンから過去数回（例えば、３回）に亘って計算された角加速度の平均を用いるものとしても構わない。以下、スリップ状態判定処理の内容について詳細に説明する。
【００２４】
図４は、実施例の車両２０の電子制御ユニット７０により実行されるスリップ状態判定処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。このスリップ状態判定処理ルーチンが実行されると、電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、図２の駆動制御ルーチンのステップＳ１０４で計算された回転角加速度αが、空転によるスリップが発生したとみなすことのできる閾値αｓｌｉｐを超えているか否かを判定し（ステップＳ１２０）、回転角加速度αが閾値αｓｌｉｐを超えていると判定されると、駆動輪６２ａ，６２ｂが空転してスリップが発生したと判断し、スリップの発生を示すスリップ発生フラグＦ１を値１にセットして（ステップＳ１２２）、本ルーチンを終了する。
【００２５】
回転角加速度αが閾値αｓｌｉｐを超えていないと判定されると、スリップ発生フラグＦ１が値１であるか否かを判定する（ステップＳ１２４）。スリップ発生フラグＦ１が値１でないと判定されると、駆動輪６２ａ，６２ｂにスリップは発生しておらずグリップの状態にあると判断して、本ルーチンを終了する。一方、スリップ発生フラグＦ１が値１であると判定されたときには、回転角加速度αが負の値であり且つその状態が所定時間以上継続しているか否かを判定し（ステップＳ１２６，Ｓ１２８）、回転角加速度αが負の値であり且つその状態が所定時間以上継続したと判定されたときには駆動輪６２ａ，６２ｂに発生したスリップは収束したと判断し、発生したスリップの収束を示すスリップ収束フラグＦ２を値１にセットして（ステップＳ１３０）、本ルーチンを終了する。回転角加速度αが負の値でないと判定されたり、角加速度αが負の値であってもその状態が所定時間以上継続していないと判定されたときには、発生したスリップは未だ収束していないと判断して、本ルーチンを終了する。
【００２６】
図２の駆動制御ルーチンに戻って、このようにしてスリップの状態の判定がなされると、判定結果に応じた処理を行なう（ステップＳ１０８〜Ｓ１１６）。具体的には、スリップ発生フラグＦ１とスリップ収束フラグＦ２が共に値０でありスリップは発生していない（グリップの状態にある）と判定されたときには、ステップＳ１０２で設定されたモータトルクＴｍ＊によりモータ２２を駆動制御する処理を行なって（ステップＳ１１４）、本ルーチンを終了する。また、スリップ発生フラグＦ１が値１でスリップ収束フラグＦ２が値０でありスリップが発生したと判定されたときにはスリップ発生時処理を行ない（ステップＳ１１０）、スリップ発生フラグＦ１とスリップ収束フラグＦ２が共に値１であり発生したスリップが収束したと判定されたときにはスリップ収束時処理を行なって（ステップＳ１１４）、各々の処理において制限されたモータトルクＴｍ＊によりモータ２２を駆動制御する処理を行なって（ステップＳ１１２）、本ルーチンを終了する。なお、モータ２２の駆動制御は、具体的には、目標トルクＴｍ＊に見合うトルクが駆動軸２８に出力されるようインバータ回路２４やＤＣ／ＤＣコンバータ回路２５のスイッチング素子にスイッチング制御信号を出力することにより行なわれる。以下、スリップ発生時処理とスリップ収束時処理とを順に詳述する。
【００２７】
スリップ発生時処理は、発生したスリップを抑制するために駆動軸２８に要求されたモータトルクＴｍ＊を制限する処理であり、図５のスリップ発生時処理ルーチンによって実行される。このスリップ発生時処理ルーチンが実行されると、電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、図２の駆動制御ルーチンのステップＳ１０４で計算した回転角加速度αがピーク値αｐｅａｋを超えているか否かを判定して（ステップＳ１４０）、回転角加速度αがピーク値αｐｅａｋを超えているときにはピーク値αｐｅａｋをその回転角加速度αに更新する処理を行なう（ステップＳ１４２）。ここで、ピーク値αｐｅａｋは、基本的には、スリップの発生により回転角加速度αが上昇してピークを示すときの値であり、初期値としては値０が設定されている。したがって、回転角加速度αが上昇してピークに達するまでの間はピーク値αｐｅａｋを回転角加速度αの値に順次更新していき、回転角加速度αがピークに達した時点でその回転角加速度αがピーク値αｐｅａｋとして固定されることになる。こうしてピーク値αｐｅａｋが設定されると、このピーク値αｐｅａｋに基づいて発生したスリップを抑制するためにモータ２２から出力してもよいトルクの上限値であるトルク上限値Ｔｍａｘを設定する処理を行なう（ステップＳ１４４）。この処理は、実施例では、図６に例示するトルク上限値設定マップの横軸を回転角加速度αに置き換えて用いることにより行なった。このマップでは、図示するように、回転角加速度αが大きくなるほどトルク上限値Ｔｍａｘが小さくなる特性を有している。したがって、回転角加速度αが上昇してピーク値αｐｅａｋが大きくなるほど、即ちスリップの程度が大きいほど、トルク上限値Ｔｍａｘとして小さな値が設定され、その分モータ２２から出力されるトルクが制限されることになる。トルク上限値Ｔｍａｘが設定されると、モータトルクＴｍ＊を設定したトルク上限値Ｔｍａｘで制限して（ステップＳ１４６，１４８）、本ルーチンを終了する。こうした処理により、スリップ発生時においてモータ２２から出力されるトルクは、スリップを抑制させるための低いトルク（具体的には、図５のマップにおいて回転角加速度のピーク値αｐｅａｋに対応するトルク上限値Ｔｍａｘ）に制限されるから、スリップを効果的に抑制することができる。
【００２８】
スリップ収束時処理は、スリップ発生時の路面状態の変化を推定する図７に例示する路面状態変化推定処理の推定結果に基づいて実行される。まず、図７の路面状態変化推定処理について説明し、その後にスリップ収束時処理について説明する。図７の路面状態変化推定処理は、所定時間毎（例えば、８ｍｓｅｃごと）に繰り返し実行される。路面状態変化推定処理が実行されると、電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、回転位置検出センサ３２からの回転位置θｍに基づいて算出される駆動軸２８の回転数Ｎｍを入力すると共に（ステップＳ１５０）、入力した回転数Ｎｍに基づいて駆動軸２８の回転角加速度αを計算する（ステップＳ１５２）。
【００２９】
そして、路面状態変化判定フラグＦＣの値を調べる（ステップＳ１５４）。路面状態変化判定フラグＦＣは、次のステップＳ１５６の回転角加速度αが閾値αｓｌｉｐを超えたとき、即ち、スリップが発生したときに路面状態の変化を判定する条件に至ったとして値１が設定される（ステップＳ１５８）。即ち、路面状態変化判定フラグＦＣが値０のときには計算した回転角加速度αを閾値αｓｌｉｐと比較して（ステップＳ１５６）、回転角加速度αが閾値αｓｌｉｐ以下のときには本処理を終了し、回転角加速度αが閾値αｓｌｉｐより大きいときには路面状態変化判定フラグＦＣに値１をセットする（ステップＳ１５８）。
【００３０】
こうして路面状態変化判定フラグＦＣに値１がセットされるかステップＳ１５４で路面状態変化判定フラグＦＣが値１であると判定されると、回転角加速度αが第１ピークに至ったか否かを判定し（ステップＳ１６０）、第１ピークに至ったときには、そのときの回転角加速度αを第１ピーク角加速度α１としてセットする（ステップＳ１６２）。回転角加速度αの第１ピークは、回転角加速度αが閾値αｓｌｉｐを超えてから回転角加速度αの時間微分値が正から負に至るときである。第１ピーク角加速度α１をセットすると、回転角加速度αが第２ピークに至ったか否かを判定し（ステップＳ１６４）、第２ピークに至ったときには、そのときの回転角加速度αに−１を乗じたものを第２ピーク角加速度α２としてセットする（ステップＳ１６６）。ここで第２ピークは、第１ピークの直後に生じる負側のピークを意味する。したがって、第２ピーク角加速度α２をセットするのに回転角加速度αに−１を乗じるのは第１ピーク角加速度α１と符号を揃えるためである。
【００３１】
第１ピーク角加速度α１と第２ピーク角加速度α２とがセットされると、第２ピーク角加速度α２と閾値αｒｅｆとを比較すると共に（ステップＳ１６８）、第２ピーク角加速度α２と定数ｋを乗じた第１ピーク角加速度α１とを比較する（ステップＳ１７０）。ここで、閾値ｒｅｆは、空転によるスリップが生じたときの第１ピーク角加速度α１にセットされ得る通常範囲の値により大きな値として設定されている。例えば、対象となる車両２０を低μ路で空転によるスリップを生じさせる実験を行なったときに第１ピーク角加速度α１にセットされ得る最大の値が１００［ｒｐｍ／８ｍｓｅｃ］であったときには、閾値αｒｅｆには１２０や１４０などの値を用いることができる。また、定数ｋは、値１以上の値として設定されており、例えば、１．２や１．４などのように設定することもできる。
【００３２】
第２ピーク角加速度α２が閾値αｒｅｆ未満のときで第２ピーク角加速度α２が定数ｋを乗じた第１ピーク角加速度α１以下のときには、路面状態の変化は推定されないとして路面状態変化判定フラグＦＣに値０をセットすると共に路面状態変化発生フラグＦｃｈａｎｇｅを値０にセットして（ステップＳ１７２）、この路面状態変化推定処理を終了し、第２ピーク角加速度α２が閾値αｒｅｆ以上のときや第２ピーク角加速度α２が閾値αｒｅｆ未満であっても第２ピーク角加速度α２が定数ｋを乗じた第１ピーク角加速度α１より大きいときには、路面状態の変化、即ち低μ路から高μ路へ移行したと判定して路面状態変化発生フラグＦｃａｎｇｅを値１にセットする（ステップＳ１７４）。低μ路で駆動輪６２ａ，６２ｂが空転した場合、第１ピークは空転開始直後のピークとなり、第２ピークは空転の収束の際のピークとなる。路面状態に変化がなければ空転の収束の際に通常生じる第２ピークの値は路面状態（摩擦係数）や車両にもよるが一定の範囲内となるが、路面状態に変化が生じたとき、即ち低μ路から高μ路に変化したときには、こうした空転の収束の際の第２ピーク角加速度α２がその範囲を超える。したがって、第２ピーク角加速度α２が空転によるスリップが生じたときの第１ピーク角加速度α１にセットされ得る通常範囲の値により大きな値として設定された閾値αｒｅｆ以上のときには、路面状態の変化（低μ路から高μ路への移行）を判定することができるのである。また、第２ピーク角加速度α２が閾値αｒｅｆ未満であっても第２ピーク角加速度α２が定数ｋを乗じた第１ピーク角加速度α１より大きいときに路面状態の変化を推定できるのは、路面状態に変化がなければ空転の収束の際に通常生じる第２ピークの値は第１ピークの値以下となるのが通常であることが実験により確かめられたことに基づく。
【００３３】
続いて、こうした図７の路面状態変化推定処理の推定結果に基づいて実行される図８に例示するスリップ収束時処理について説明する。スリップ収束時処理が実行されると、電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、路面状態変化発生フラグＦｃｈａｎｇｅの値を調べ（ステップＳ２００）、路面状態変化発生フラグＦｃｈａｎｇｅが値１でない、即ち、路面変化が推定されなかったときには、図９に例示する通常時トルク制限解除処理を実行し（ステップＳ２０２）、路面状態変化発生フラグＦｃｈａｎｇｅが値１である、即ち、路面変化が推定されたときには、図１１に例示する路面状態変化発生時トルク制限解除処理を実行して（ステップＳ２０４）、本処理を終了する。以下、まず、図９の通常時トルク制限解除処理について説明し、その後に図１１の路面状態変化発生時トルク制限解除処理について説明する。
【００３４】
通常時トルク制限解除処理では、まず、トルク制限解除実行フラグＦａが値０であるか否かを調べ（ステップＳ２１０）、トルク制限解除実行フラグＦａが値０と判定されると、本処理の初回の実行であるとしてトルク制限量δ（単位は、回転角加速度と同じ単位の［ｒｐｍ／８ｍｓｅｃ］）を入力すると共に（ステップＳ２１２）、トルク制限解除実行フラグＦａを値１にセットする（ステップＳ２１４）。ここで、トルク制限量δは、スリップ発生時制御において回転角加速度のピーク値に対応して設定されたトルク上限値Ｔｍａｘを引き上げてトルクの制限を解除する際の度合を設定するためのパラメータであり、図１０のトルク制限量設定処理により設定される。図１０のトルク制限量設定処理は、図４に例示するスリップ状態判定処理ルーチンのステップＳ１２２でスリップ発生フラグＦ１に値１がセットされたとき、即ち、回転角加速度αが閾値αｓｌｉｐを超えたときに実行される。トルク制限量設定処理では、まず、回転位置検出センサ３２により検出された駆動軸２８の回転位置θｍに基づいて算出された回転数Ｎｍを入力し、入力した回転数Ｎｍに基づいて回転角加速度αを計算し、計算した回転角加速度αが閾値αｓｌｉｐを超えた時点からの回転角加速度αの時間積分値αｉｎｔを計算する処理を回転角加速度αが再び閾値αｓｌｉｐ未満となるまで繰り返し行なう（ステップＳ２３０〜Ｓ２３６）。回転角加速度の時間積分値αｉｎｔの計算は、実施例では、次式（１）を用いて行なうものとした。ここで式（１）中「Δｔ」は、本処理のステップＳ２６０〜Ｓ２６６の繰り返しの実行時間であり、実施例では、８ｍｓｅｃに調整するものとした。
【００３５】
αｉｎｔ←αｉｎｔ＋（α−αｓｌｉｐ）・Δｔ ・・・（１）
【００３６】
そして、回転角加速度αが再び閾値αｓｌｉｐ未満となって時間積分値αｉｎｔの計算が終了すると、計算した時間積分値αｉｎｔに所定の係数Ｋを乗じることにより時間積分値αｉｎｔに応じたトルク制限量δを設定して（ステップＳ２３８）、本ルーチンを終了する。なお、本処理では、トルク制限量δは、所定の係数Ｋを乗じて計算するものとしたが、時間積分値αｉｎｔとトルク制限量δとの関係を予め求めてマップとして用意しておき、時間積分値αｉｎｔが計算されたときにマップからトルク制限量δを導出することにより設定するものとしてもよい。
【００３７】
図９の通常時トルク制限解除処理に戻って、こうして設定されたトルク制限量δを入力したり、ステップＳ２１０でトルク制限解除実行フラグＦａが値０でない（値１）と判定されると、トルク制限量δが更新時期に至ったか否かを判定する（ステップＳ２１６）。更新時期に至ったと判定されると、トルク制限量δに所定値を引いて新たにトルク制限量δを設定することによりトルク制限量δを更新する（ステップＳ２１８）。この処理は、ステップＳ２１２で入力したトルク制限量δを用いて後述するステップＳ２２０の処理によりトルク上限値Ｔｍａｘを設定した後に、更新時期に至るたびに設定したトルク上限値Ｔｍａｘを段階的に引き上げてトルクの制限を徐々に解除していくために行なわれる処理である。なお、未だ更新時期に至っていないと判定されると、トルク制限量δの更新は行なわれない。そして、トルク制限量δに基づいてモータ２２から出力してもよいトルクの上限であるモータトルク上限値Ｔｍａｘを図６のマップを用いて設定し（ステップＳ２２０）、設定したトルク上限値Ｔｍａｘで図２のルーチンのステップＳ１０２で設定したモータトルクＴｍ＊を制限する（ステップＳ２２２，Ｓ２２４）。そして、トルク制限量δの値０以下となったか否かを判定し（ステップＳ２２６）、値０以下になったときにはスリップ発生フラグＦ１とスリップ収束フラグＦ２とを値０にセットして（ステップＳ２２８）、本ルーチンを終了する。このように、回転角加速度αの時間積分値αｉｎｔに応じて設定されたトルク制限量δにより設定されるトルク上限値Ｔｍａｘを用いて駆動軸２８に出力されるトルクの制限を解除する際のトルク（初期トルク）を設定するのは、発生したスリップが収束したときに、発生したスリップの状況に応じて適切な量だけトルクの制限を解除することにより、過剰なトルクの制限を伴うことなくより確実に再スリップの発生を防止するためである。
【００３８】
次に、路面状態の変化が発生したときの図１１の路面変化発生時トルク制限解除処理について説明する。図１１の路面状態変化発生時トルク制限解除処理が実行されると、まず、トルク制限解除実行フラグＦｂが値０であるかを調べ（ステップＳ２５０）、トルク制限解除実行フラグＦｂが値０であると判定されると、本処理の初回の実行であるとしてトルク制限解除実行フラグＦｂを値１にセットすると共に図５のスリップ発生時処理ルーチンのステップＳ１４４で設定された回転角加速度のピーク値αｐｅａｋに対応するトルク上限値Ｔｍａｘに所定値βを加えることにより、トルクの制限を解除する際にモータ２２から出力してもよいトルクの上限としてのトルク上限値Ｔｍａｘを新たに設定する（ステップＳ２５２，Ｓ２５４）。ここで、所定値βは、トルクの制限を解除する際のＤＣ／ＤＣコンバータ回路２５による昇圧の遅れに伴ってインバータ回路２４の入力側の電圧が低下し、その分だけモータ２２に過大電流が流れるのを防止できるよう実験的に求めた値として設定することができ、例えば、３０〜７０Ｎｍ程度（実施例では、５０Ｎｍ）などのように設定することができる。こうしてトルク上限値Ｔｍａｘを新たに設定すると、図２の駆動制御ルーチンのステップＳ１０２で設定されたモータトルクＴｍ＊を設定したトルク上限値Ｔｍａｘで制限することにより、トルクの制限の解除を開始する際の初期トルクを設定する処理を行なって（ステップＳ２５６，Ｓ２５８）、本ルーチンを終了する。スリップ中に路面状態の変化、即ち、路面の摩擦係数の増大するとスリップは比較的短時間で収束するから、図９の通常時トルク制限解除処理によると、回転角加速度αの時間積分値αｉｎｔとしては小さな値となると共にこの時間積分値αｉｎｔに比例的に設定されるトルク制限量δも小さくなることにより、トルク上限値Ｔｍａｘとしては大きな値が設定されることになる。このため、モータ２２が出力すべきモータトルクＴｍ＊は比較的大きなトルクに設定されるから、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路２５による昇圧の遅れによりモータ２２に過大電流が印加されるおそれがある。スリップ中に路面状態が変化したときに、図９の通常時トルク制限解除処理の代わりに図１１の路面状態変化時トルク制限解除処理を実行するのは、こうしたモータ２２への過大電流の印加を防止するという理由に基づいている。
【００３９】
ステップＳ２５０でトルク制限解除実行フラグＦｂが値１であると判定されると、ステップＳ２５４で設定されたトルク上限値ＴｍａｘによるモータトルクＴｍ＊の制限が行なわれたとき（図５のスリップ発生時処理によるトルクの制限の解除を開始したとき）から第１所定時間が経過したか否かを判定し（ステップＳ２６０）、第１所定時間が経過したと判定されるまでは、所定値ＴＬｏｗだけ上乗せしてトルク上限値Ｔｍａｘを更新する処理を繰り返し行なう（ステップＳ２６２）。ここで、所定値ＴＬｏｗは、トルク上限値Ｔｍａｘの時間変化が緩やかとなるよう小さな値が設定され、第１所定時間は、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路２５による昇圧動作が安定するまでの待ち時間として設定され、待ち時間としては、例えば、４００ｍｓｅｃ〜６００ｍｓｅｃ程度の時間（実施例では、５００ｍｓｅｃ）として設定することができる。一方、第１所定時間が経過したと判定、即ち、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路２５の昇圧動作が安定するまでの待ち時間が経過したと判定されると、以降のトルクの制限を迅速に解除するために所定値ＴＬｏｗよりも大きな所定値ＴＨｉを上乗せしてトルク上限値Ｔｍａｘを更新する処理を第２所定時間が経過するまで繰り返し行なう（ステップＳ２６４，Ｓ２６６）。こうしてトルク上限値Ｔｍａｘを更新すると、更新したトルク上限値Ｔｍａｘを用いてモータトルクＴｍ＊を制限する処理を行なって（ステップＳ２５８）、本ルーチンを終了する。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路２５に昇圧動作の安定性を確保しながら、スリップ収束時のトルクの制限の解除を迅速に行なうことができる。なお、ステップＳ２６４で第２所定時間が経過したと判定されると、スリップ発生フラグＦ１とスリップ収束フラグＦ２とを共に値０にセットすると共にトルク制限解除実行フラグＦｂに値をセットすることによりトルクの制限を完全に解除して（ステップＳ２６８）、本ルーチンを終了する。
【００４０】
図１２に、スリップ発生時に路面状態に変化が生じたときの回転角加速度αとモータトルクＴｍ＊の時間変化の様子を説明するための図を示す。図示するように、時刻ｔ１にスリップが発生して回転角加速度のピーク値αｐｅａｋに応じたトルク上限値Ｔｍａｘを設定して駆動軸２８に出力されるトルクを制限しているときに路面状態に変化、即ち、低μ路から高μ路に移行したときには、第２ピーク角加速度α２は第１ピーク角加速度α１よりも大きくなるだけでなく場合によっては閾値αｒｅｆよりも大きくなる。このとき、時刻ｔ２にスリップが収束すると、まず、スリップ発生時に設定されたトルク上限値Ｔｍａｘを所定値βだけ引き上げてトルクの制限が解除される。以降、所定時間（時刻２〜ｔ３）が経過するまではトルクの制限の解除の度合が緩やかになり、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路２５の昇圧動作を安定させる。時刻ｔ３に所定時間が経過、即ち、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路２５の昇圧動作が安定すると、トルクの制限を迅速に解除されることになる。
【００４１】
以上説明した実施例の車両２０によれば、スリップ中に路面状態の変化が推定されたときには、スリップ発生時に回転角加速度のピーク値αｐｅａｋに応じたトルク上限値Ｔｍａｘによって駆動軸２８に出力されるトルクの制限に対して所定値βだけを上乗せして設定されたトルク上限値Ｔｍａｘを用いてスリップ発生時におけるトルクの制限を解除するから、スリップ中のトルクの制限に拘わらずＤＣ／ＤＣコンバータ回路２５の昇圧動作を安定させることができる。この結果、モータ２２に供給する電力を安定させることができる。しかも、スリップ発生時のトルクの制限を所定値βだけ解除した後、所定時間が経過するまではトルク制限の解除を緩やかに行なう（抑制する）から、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路２５の昇圧動作のより確実に安定させることができる。もとより、その所定時間が経過したときには、トルクの制限の解除を迅速に行なうことができる。
【００４２】
実施例の車両２０では、スリップが収束したとき、スリップ発生時に回転角加速度のピーク値αｐｅａｋに応じて設定されたトルク上限値Ｔｍａｘに対して所定値βだけ上乗せしたトルク上限値Ｔｍａｘを用いて駆動軸２８に出力されるトルクの制限を解除した後には、２段階の時間変化をもってトルク上限値Ｔｍａｘを引き上げてトルクの制限を解除するものとしたが、３段階以上の時間変化をもってトルク上限値Ｔｍａｘを引き上げてトルクの制限の解除を行なうものとしてもよいし、また、トルク上限値Ｔｍａｘを更新する時間変化を一律にするものとしてもよい。
【００４３】
実施例の車両２０では、路面状態の変化を推定すると共に路面状態の変化が推定されたときに、スリップ発生時の回転角加速度のピーク値αｐｅａｋに対応するトルク上限値Ｔｍａｘに所定量βを上乗せしてトルクの制限の解除を開始する際に用いるトルク上限値Ｔｍａｘを新たに設定する（図１１の路面状態変化推定時トルク制限解除処理を実行）するものとしたが、スリップが発生したときに発生したスリップが収束するまでの時間を計測し、計測した時間が所定時間未満のときにこうした図１１の路面状態変化推定時トルク制限解除処理と同様の処理を実行するものとしてもよいし、路面状態の変化やスリップが収束するまでの時間に拘わらず図１１の路面状態変化推定時トルク制限解除処理と同様の処理を実行するものとしてもよい。
【００４４】
実施例では、駆動輪６２ａ，６２ｂに接続された駆動軸に直接的に動力の出力が可能に機械的に接続されたモータ２２を備える車両２０に適用して説明したが、駆動軸に動力の出力が可能な電動機を備える車両であれば、如何なる構成の車両に適用するものとしても構わない。例えば、エンジンと、エンジンの出力軸に接続されたジェネレータと、ジェネレータからの発電電力を用いて駆動軸に動力を出力するモータとを備えるいわゆるシリーズ型のハイブリッド車両に適用するものとしてもよい。また、図１３に示すように、エンジン１２２と、エンジン１２２に接続されたプラネタリギヤ１２６と、プラネタリギヤ１２６に接続された発電可能なモータ１２４と、同じくプラネタリギヤ１２６に接続されると共に駆動輪６２ａ，６２ｂに接続された駆動軸に動力が出力可能に駆動軸に機械的に接続されたモータ２２とを備えるいわゆる機械分配型のハイブリッド車両１２０に適用することもできるし、図１４に示すように、エンジンの２２２の出力軸に接続されたインナーロータ２２４ａと駆動輪６２ａ，６２ｂに接続された駆動軸に取り付けられたアウターロータ２２４ｂとを有しインナーロータ２２４ａとアウターロータ２２４ｂとの電磁的な作用により相対的に回転するモータ２２４と、駆動軸に動力が出力可能に駆動軸に機械的に接続されたモータ２２と備えるいわゆる電気分配型のハイブリッド車両２２０に適用することもできる。或いは、図１５に示すように、駆動輪６２ａ，６２ｂに接続された駆動軸に変速機３２４（無段変速機や有段の自動変速機など）を介して接続されたモータ２２と、クラッチＣＬを介してモータ２２の回転軸と接続されたエンジン３２２とを備えるハイブリッド車両３２０に適用することもできる。このとき、駆動輪にスリップが発生したときの制御としては、制御における出力応答性の速さなどから主に駆動軸に機械的に接続されたモータを制御することにより駆動軸に出力されるトルクを制限するが、このモータの制御と協調して他のモータを制御したりエンジンを制御したりするものとしてもよい。
【００４５】
以上、本発明の実施の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である車両２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】実施例の車両２０の電子制御ユニット７０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図３】アクセル開度Ａｃｃと車速ＶとモータトルクＴｍ＊との関係を示すマップである。
【図４】実施例の車両２０の電子制御ユニット７０により実行されるスリップ状態判定処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図５】実施例の車両２０の電子制御ユニット７０により実行されるスリップ発生時処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図６】回転角加速度αとトルク上限値Ｔｍａｘとの関係を示すマップである。
【図７】実施例の車両２０の電子制御ユニット７０により実行される路面状態変化推定処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図８】実施例の車両２０の電子制御ユニット７０により実行されるスリップ収束時処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図９】実施例の車両２０の電子制御ユニット７０により実行される通常時トルク制限解除処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図１０】実施例の車両２０の電子制御ユニット７０により実行されるトルク制限量設定処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図１１】実施例の車両２０の電子制御ユニット７０により実行される路面状態変化時トルク制限解除処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図１２】スリップ中に路面状態が変化したときの回転角加速度αとモータトルクＴｍ＊の時間変化の様子を示す説明図である。
【図１３】変形例の車両１２０の構成の概略を示す構成図である。
【図１４】変形例の車両２２０の構成の概略を示す構成図である。
【図１５】変形例の車両３２０の構成の概略を示す構成図である。
【符号の説明】
２０，１２０，２２０，３２０ 車両、２２ モータ、２４ インバータ回路、２５ ＤＣ／ＤＣコンバータ回路、２６ バッテリ、２８ 駆動軸、３２ 回転位置検出センサ、３４ａ，３４ｂ，３６ａ，３６ｂ 車輪速センサ、６２ａ，６２ｂ 駆動輪、６４ａ，６４ｂ 非駆動輪、７０ 電子制御ユニット、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８８ 車速センサ、１２２，２２２，３２２ エンジン、１２４ モータ、１２６ プラネタリギヤ、２２４ モータ、２２４ａ インナロータ、２２４ｂ アウタロータ、３２４ 変速機、ＣＬ クラッチ。

Claims (10)

  1. 駆動輪に接続された駆動軸への動力の出力により走行可能な車両であって、
    蓄電装置の電圧を所望の電圧に変換する電圧変換手段と、
    該電圧変換手段により変換された電圧の電力の供給を受けて前記駆動軸に動力の出力が可能な電動機と、
    前記駆動輪の空転によるスリップを検出するスリップ検出手段と、
    該スリップ検出手段によりスリップが検出されたとき、該検出されたスリップを収束可能に前記駆動軸に出力されるトルクが制限されるよう前記電動機を駆動制御するトルク制限制御手段と、
    該トルク制限制御手段によるトルクの制限に基づいて、該制限を解除する際の初期トルクを設定する初期トルク設定手段と、
    前記検出されたスリップが収束したとき、前記設定された初期トルクをもって前記駆動軸に出力されるトルクの制限が解除されるよう前記電動機を駆動制御するトルク制限制御手段と
    を備える車両。
  2. 前記初期トルク設定手段は、前記トルク制限制御手段によるトルクの制限よりも所定量だけ制限を解除したトルクを前記初期トルクとして設定する手段である請求項１記載の車両。
  3. 前記トルク制限解除制御手段は、前記初期トルクまで前記駆動軸に出力されるトルクの制限が解除された後、所定時間に亘って該トルクの制限の解除が抑制されるよう前記電動機を駆動制御する手段である請求項１または２記載の車両。
  4. 前記トルク制限解除制御手段は、前記所定時間が経過するまでは第１の時間変化をもって前記駆動軸に出力されるトルクの制限が解除され、前記所定時間が経過したときには前記第１の時間変化よりも大きな第２の時間変化をもって該トルクの制限が解除されるよう前記電動機を駆動制御する手段である請求項３記載の車両。
  5. 前記所定時間は、前記電圧変換手段の動作の安定に要する時間として設定されてなる請求項３または４記載の車両。
  6. 請求項１ないし５いずれか記載の車両であって、
    前記駆動軸の回転角加速度を検出する回転角加速度検出手段を備え、
    前記トルク制限制御手段は、前記スリップ検出手段によりスリップが検出された際に前記検出される回転角加速度のピーク値に基づいて設定されるトルク制限値を用いて前記駆動軸に出力されるトルクが制限されるよう前記電動機を駆動制御する手段であり、
    前記初期トルク設定手段は、前記トルク制限値に基づいて前記初期トルクを設定する手段である
    車両。
  7. 前記トルク制限解除制御手段による駆動制御は、前記スリップ検出手段により検出されたスリップが短時間で収束したときに行われる制御である請求項１ないし６いずれか記載の車両。
  8. 請求項１ないし７いずれか記載の車両であって、
    路面状態の変化を推定する路面状態変化推定手段を備え、
    前記トルク制限解除制御手段による駆動制御は、前記路面状態の変化が推定されたときに行なわれる制御である
    車両。
  9. 請求項７または８記載の車両であって、
    前記駆動軸の回転角加速度を検出する回転角加速度検出手段と、
    前記スリップが短時間で収束しなかったとき、または、前記路面状態推定手段により路面状態の変化が推定されなかったとき、前記スリップ検出手段によりスリップが検出された際に前記検出される前記駆動軸の回転角加速度の時間積分値が小さいほど制限を大きく解除する方向に初期トルクを設定する第２初期トルク設定手段と、
    前記検出されたスリップが収束したとき、前記設定された初期トルクを用いて前記駆動軸に出力されるトルクの制限が解除されるよう前記電動機を駆動制御する第２トルク制限解除制御手段と
    を備える車両。
  10. 蓄電装置の電圧を所望の電圧に変換する電圧変換手段と、該変換された電圧の電力を用いて駆動輪に接続された駆動軸に動力を出力可能な電動機とを備える車両の制御方法であって、
    （ａ）前記駆動輪の空転によるスリップを検出するステップと、
    （ｂ）該ステップ（ａ）によりスリップが検出されたとき、該検出されたスリップを収束可能に前記駆動軸に出力されるトルクが制限されるよう前記電動機を駆動制御するステップと、
    （ｃ）該ステップ（ｂ）によるトルクの制限に基づいて、該制限を解除する際の初期トルクを設定するステップと、
    （ｄ）前記ステップ（ａ）により検出されたスリップが収束したとき、前記ステップ（ｃ）により設定された初期トルクをもって前記駆動軸に出力されるトルクの制限が解除されるよう前記電動機を駆動制御するステップと
    を備える車両の制御方法。
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