JP6339610B2

JP6339610B2 - 車両の制御装置及び車両の制御方法

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Publication number: JP6339610B2
Application number: JP2016034296A
Authority: JP
Inventors: 寛史家永; 米田　毅; 毅米田
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2016-02-25
Filing date: 2016-02-25
Publication date: 2018-06-06
Anticipated expiration: 2036-02-25
Also published as: CN107117065A; US20170246957A1; CN107117065B; US10189356B2; DE102017100701A1; JP2017149296A

Description

本発明は、車両の制御装置及び車両の制御方法に関する。

従来、例えば下記の特許文献１には、スリップしている駆動輪にスリップ輪トルクを設定するとともに、駆動軸要求トルクからスリップ輪トルクを減じてスリップしていない駆動輪に出力すべき非スリップ輪トルクを設定することが記載されている。

特開２００２-０６７７２３号公報

しかしながら、上記特許文献に記載された技術は、前軸を駆動するモータＭＧ２、後軸を駆動するモータＭＧ３により前軸と後軸を駆動するものであり、前後左右の各車輪のトルクを制御することは想定していない。このため、前後左右の各車輪のスリップ状態に応じて、各車輪のスリップを最適に制御することは困難である。

また、スリップしている車輪のトルクをトルクダウンしてスリップしていない車輪のトルクに再配分することを想定した場合、例えば前輪と後輪のベースとなる前後配分が極端にどちらかに偏っている場合は、スリップ発生時のトルク移動量が大きくなるため、モータの回転に振動が発生し、乗り心地が低下する問題がある。また、これを防ぐためスリップ時のトルクダウン量やトルク移動量に制限をかけると、スリップ抑制性能が低下したり、車両の駆動力が低下する問題がある。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、スリップ発生時に前後輪のトルクの移動量が大きい場合であっても、ドライバビリティの低下を抑制することが可能な、新規かつ改良された車両の制御装置及び車両の制御方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、前後左右の各車輪のスリップを判定するスリップ判定部と、要求トルクと前後輪のトルクのベース配分比に基づいて前後輪に配分されるベース配分トルクを算出し、前記スリップ判定部によるスリップ判定の結果に基づいて、スリップが検知された場合に前記ベース配分比を変更するベース配分算出部と、前記スリップ判定部によるスリップ判定の結果に基づいて、スリップしているスリップ車輪の回転数が目標回転数と一致するように前記ベース配分トルクをトルクダウンする回転数制御部と、スリップしているスリップ車輪のトルクダウン量をスリップしていない非スリップ車輪の前記ベース配分トルクに再配分するトルク移動部と、を備え、前記ベース配分算出部は、前記回転数制御部による前記トルクダウンによって変化する前後輪のトルクの実配分比に基づいて前記ベース配分比を変更する、車両の制御装置が提供される。

前記ベース配分算出部は、スリップが検知される前は前記ベース配分比を効率重視の配分比とし、スリップが検知された後は前記ベース配分比を安定性重視の配分比に変更するものであっても良い。

また、前記効率重視の配分比は、前輪と後輪に偏ってトルクを配分するものであっても良い。

また、前記安定性重視の配分比は、重量配分比例でトルクを配分するものであっても良い。

また、前記ベース配分算出部は、スリップが検知された後、前後輪のトルクの実配分比が前記安定性重視の配分比に到達するまでは、前記ベース配分比を前記実配分比とするものであっても良い。

また、前記ベース配分算出部は、スリップが検知された後、前後輪のトルクの実配分比が前記安定性重視の配分比に到達した後は、前記ベース配分比を前記安定性重視の配分比とするものであっても良い。

また、前記ベース配分算出部は、スリップの終了判定が行われた後は、前記ベース配分比を前記効率重視の配分比に復帰させるものであっても良い。

また、前記トルク移動部は、各輪の前記ベース配分トルクを取得し、前記非スリップ車輪については、前記ベース配分トルクに前記トルクダウン量を加算するものであっても良い。

また、前記トルク移動部は、前記非スリップ車輪については、前記スリップ車輪の前記トルクダウン量の合計値を前記非スリップ車輪の数で除した値を前記非スリップ車輪へ均等に再配分するものであっても良い。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、各車輪のスリップを判定するステップと、要求トルクと前後輪のトルクのベース配分比に基づいて前後輪に配分されるベース配分トルクを算出し、前記スリップ判定の結果に基づいて、スリップが検知された場合に前記ベース配分比を変更するステップと、前記スリップ判定の結果に基づいて、スリップしているスリップ車輪の回転数が目標回転数と一致するように前記ベース配分トルクをトルクダウンするステップと、スリップしているスリップ車輪のトルクダウン量をスリップしていない非スリップ車輪の前記ベース配分トルクに再配分するステップと、を備え、前記ベース配分比を変更するステップにおいて、前記トルクダウンによって変化する前後輪のトルクの実配分比に基づいて前記ベース配分比を変更する、車両の制御方法が提供される。

以上説明したように本発明によれば、ススリップ発生時に前後輪のトルクの移動量が大きい場合であっても、ドライバビリティの低下を抑制することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る車両の構成を示す模式図である。本実施形態に係る車両の制御装置の主要構成を示す模式図である。回転数制御部、トルク移動部（再配分制御部）、目標回転数算出部を詳細に示すブロック図である。モータ回転数、モータトルク、モータ効率の関係を示す模式図である。スリップが発生した場合に、ベース前軸配分比Ｒｂを効率重視の前軸配分比Ｒｅから安定性重視の前軸配分比Ｒｓに変化させる様子を示す模式図である。ベース配分算出部１０４が図４のようにベース配分比Ｒｂを切り換えるための処理を示すフローチャートである。本実施形態の制御による効果を示す特性図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

まず、図１を参照して、本発明の一実施形態に係る車両５００の構成について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る車両５００の構成を示す模式図である。図１に示すように、車両５００は、前輪及び後輪の４つのタイヤ（車輪）１２，１４，１６，１８、車両制御装置（コントローラ）１００、後輪のタイヤ１６，１８のそれぞれの回転を制御する２つのモータ（駆動部）２０，２２、各モータ２０，２２と各タイヤ１６，１８を連結するドライブシャフト２４，２６、各モータ２０，２２の回転を減速してドライブシャフト２４，２６に伝達する減速機構（不図示）、後輪の各タイヤ１６，１８の回転から車輪速を検出する車輪速センサ２８，３０、各モータ２０，２２の回転数を検出するモータ回転数センサ３２，３４、加速度センサ３６、ヨーレートセンサ３８を有して構成されている。また、車両５００は、後輪と同様に、前輪のタイヤ１２，１４のそれぞれの回転を制御する２つのモータ（駆動部）５０，５２、各モータ５０，５２と各タイヤ１２，１４を連結するドライブシャフト５４，５６、前輪の各タイヤ１２，１４の回転から車輪速を検出する車輪速センサ５８，６０、前輪の各モータの回転数を検出するモータ回転数センサ６２，６４を有して構成されている。各輪の車輪速センサによって各輪のタイヤ回転数（車輪速）Ｎ＿ｗｈｅｅｌ（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）が検出される。また、各輪のモータ回転数センサによって各輪のモータ回転数Ｎ＿ｍｏｔｏｒ（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）が検出される。また、車両５００は、パワーステアリング機構（Ｐ／Ｓ）４０、舵角センサ４２、前輪の各タイヤ１２，１４の操舵角を操作するステアリング４４を有して構成されている。車両５００は、４つのタイヤ（１２，１４，１６，１８）を独立して駆動する電動車として構成されている。

図２は、本実施形態に係る車両の制御装置１００の主要構成を示す模式図である。図２に示すように、制御装置１００は、目標回転数算出部１０２、ベース配分算出部１０４、トルク移動部（再配分制御部）１０６、回転数制御部１１０を有して構成されている。回転数制御部１１０は、スリップ判定部１１２と回転数フィードバック（Ｆ／Ｂ）制御部（回転数制御部）１１４を有して構成されている。なお、図２に示す各構成要素は、回路（ハードウェア）、又はＣＰＵなどの中央演算処理装置とこれを機能させるためのプログラム（ソフトウェア）から構成されることができる。

図２において、先ず、アクセル開度、ブレーキ操作量、ハンドル操舵角等の車両状態に基づいて、上位側の要求トルクＴ＿ｒｅｑ＿０（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）が各輪毎に算出され、ベース配分算出部１０４へ入力される。なお、ＦＬは左前輪、ＦＲは右前輪、ＲＬは左後輪、ＲＲは右後輪を示している。

ベース配分算出部１０４は、ベース前軸配分比Ｒｂを算出し、各輪の要求トルクＴ＿ｒｅｑ＿０（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）をベース前軸配分比Ｒｂに従って前後輪に配分することで、各輪の前後配分トルクＴ＿ｒｅｑ＿ｓ（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）を算出する。なお、後述する実前軸配分比Ｒａもベース配分算出部１０４が算出する。

トルク移動部１０６は、４輪の総トルクダウン量を求め、トルクダウンの行われていない車輪へのトルクの移動（加算）を行う。なお、トルクの移動については後述する。

回転数制御部１１０、トルク移動部（再配分制御部）１０６、及び目標回転数算出部１０２から、本実施形態に係る各輪のスリップ制御系が構成される。本実施形態では、上位側の要求トルクＴ＿ｒｅｑ＿０によって各輪のモータを駆動した場合に、各輪にスリップが生じた場合は、スリップ制御系によってスリップを確実に抑える制御を行う。このスリップ制御系では、各車輪独立で回転数制御を行い、その結果を利用したトルクの再配分制御を行うことで、デフロック相当の駆動力と安定性を確保する。より詳細には、車体速度と車輪速度が乖離した状態をスリップと捉え、各車輪がバラバラにスリップすることを抑制（差動制限）することで、駆動力と安定性を確保する。

図３は、回転数制御部１１０、トルク移動部（再配分制御部）１０６、目標回転数算出部１０２を詳細に示すブロック図である。以下では、図３に基づいて、本実施形態に係る車両の制御装置１００の構成について詳細に説明する。目標回転数算出部１０２には、各輪のタイヤ回転数Ｎ＿ｗｈｅｅｌ（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）、ハンドル操舵角、ヨーレート、上位側の要求トルクＴ＿ｒｅｑ＿０が入力される。目標回転数算出部１０２は、各輪のタイヤ回転数Ｎ＿ｗｈｅｅｌ（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）のうち、最も回転数の低い車輪の回転数をＮ＿ｂａｓｅ＿０に設定する。なお、目標回転数算出部１０２は、上位側の要求トルクＴ＿ｒｅｑ＿０から回生が行われていると判断した場合は、各輪のタイヤ回転数Ｎ＿ｗｈｅｅｌ（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）のうち、最も回転数の高い車輪の回転数をＮ＿ｂａｓｅ＿０に設定する。

また、目標回転数算出部１０２は、基準回転数Ｎ＿ｂａｓｅ＿０、ハンドル操舵角、ヨーレート等に基づいて、各輪の基準回転数Ｎ＿ｂａｓｅ（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）を算出する。この際、目標回転数算出部１０２は、基準回転数Ｎ＿ｂａｓｅ＿０とハンドル操舵角、ヨーレートから、車体の滑り角を算出し、車体の滑り角と車両パラメータ（前後トレッド、ホイルベース、重心と前後車軸間との距離）、基準回転数Ｎ＿ｂａｓｅ＿０から各輪の基準回転数Ｎ＿ｂａｓｅ（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）を算出する。各輪の基準回転数Ｎ＿ｂａｓｅ（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）は、スリップが生じていない場合の回転数に相当し、スリップ判定の基準となる回転数である。また、目標回転数算出部１０２は、各輪の基準回転数Ｎ＿ｂａｓｅ（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）と目標スリップ率とから、各輪の目標回転数Ｎ＿ｔｇｔ（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）を算出する。この際、目標回転数算出部１０２は、各輪の基準回転数Ｎ＿ｂａｓｅ（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）に目標スリップ率を乗算したものと、各輪の基準回転数Ｎ＿ｂａｓｅ（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）に目標差回転を加算したものとをそれぞれの車輪ごとに比較し、最も高い値（回生時は最も低い値）をそれぞれのＮ＿ｔｇｔ（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）とする。つまり、各輪の目標回転数Ｎ＿ｔｇｔ（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）は、スリップを前提にした目標回転数である。目標回転数算出部１０２は、算出した各輪の基準回転数Ｎ＿ｂａｓｅ（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）、各輪の目標回転数Ｎ＿ｔｇｔ（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）を回転数制御部１１０へ出力する。

上述したように、トルク移動部１０６には、上位側の要求トルクＴ＿ｒｅｑ＿０を前後に配分した前後配分トルクＴ＿ｒｅｑ＿ｓ（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）が入力される。また、トルク移動部１０６には、前回の制御周期における各輪のスリップ判定フラグｆ＿ｓｌｉｐ’が入力される。トルク移動部１０６は、前回の制御周期における各輪のトルクダウン量Ｔ＿ｄｏｗｎ（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）を算出し、前回の制御周期におけるトルクダウン量Ｔ＿ｄｏｗｎ（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）に基づいて、トルクダウン量の合計値をスリップしていない車輪に再配分して各輪のトルクを制御する。

具体的には、トルク移動部１０６は、前回の制御周期でスリップしている車輪が１つ以上あった場合は、スリップしている各輪のトルクダウン量(前回値)Ｔ＿ｄｏｗｎ’の合計値Ｔ＿ｄｏｗｎ＿ｔｏｔａｌを求める。そして、トルク移動部１０６は、今回の制御周期でスリップしていない車輪に対し、トルクダウン量合計値Ｔ＿ｄｏｗｎ＿ｔｏｔａｌをある割合で配分し、前後配分トルクＴ＿ｒｅｑ＿ｓ（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）と足し合わせたものを回転数制御部１１０への各輪の要求トルクＴ＿ｒｅｑ＿１とする。例えば、トルク移動部１０６は、トルクダウン量合計値Ｔ＿ｄｏｗｎ＿ｔｏｔａｌを今回の制御周期の非スリップ車輪で均等に配分し、前後配分トルクＴ＿ｒｅｑ＿ｓ（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）と足し合わせることで、各輪の要求トルク（トルク移動後トルク）Ｔ＿ｒｅｑ＿１（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）を算出する。

また、トルク移動部１０６は、今回の制御周期でスリップしている車輪に対しては、トルクダウン量合計値Ｔ＿ｄｏｗｎ＿ｔｏｔａｌを配分することなく、前後配分トルクＴ＿ｒｅｑ＿ｓ（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）を回転数制御部１１０への要求トルクＴ＿ｒｅｑ＿１とする。

このようにして算出された各輪の要求トルクＴ＿ｒｅｑ＿１（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）は、回転数制御部１１０へ入力される。また、回転数制御部１１０には、目標回転数算出部１０２が算出した各輪の基準回転数Ｎ＿ｂａｓｅ（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）、各輪の目標回転数Ｎ＿ｔｇｔ（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）が入力される。また、回転数制御部１１０には、各輪のモータ回転数Ｎ＿ｍｏｔｏｒ（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）、各輪のタイヤ回転数Ｎ＿ｗｈｅｅｌ（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）が入力される。

回転数制御部１１０は、入力された各輪の要求トルクＴ＿ｒｅｑ＿１（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）、各車輪の目標回転数Ｎ＿ｔｇｔ（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）、各輪の基準回転数Ｎ＿ｂａｓｅ（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）、各輪のモータ回転数Ｎ＿ｍｏｔｏｒ（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）、各輪のタイヤ回転数Ｎ＿ｗｈｅｅｌ（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）などを用いて回転数制御を行い、その結果を最終的な各輪のモータへの要求トルクＴ＿ｒｅｑ＿２（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）として出力する。このため、回転数制御部１１０は、左前輪（ＦＬ）のモータへの要求トルクＴ＿ｒｅｑ＿２（ＦＬ）を算出する回転数制御部１１０ａ、右前輪（ＦＲ）のモータへの要求トルクＴ＿ｒｅｑ＿２（ＦＲ）を算出する回転数制御部１１０ｂ、左後輪（ＲＬ）のモータへの要求トルクＴ＿ｒｅｑ＿２（ＲＬ）を算出する回転数制御部１１０ｃ、右後輪（ＲＲ）のモータへの要求トルクＴ＿ｒｅｑ＿２（ＲＲ）を算出する回転数制御部１１０ｄから構成されている。

図２に示したように、回転数制御部１１０は、スリップ判定部１１２、回転数フィードバック（Ｆ／Ｂ）制御部１１４を有して構成されている。回転数制御部１１０ａ〜１１０ｄのそれぞれがスリップ判定部１１２、回転数フィードバック（Ｆ／Ｂ）制御部１１４を有して構成されている。ここでは、左前輪（ＦＬ）の制御を例に挙げて説明する。回転数制御部１１０ａには、左前輪の要求トルクＴ＿ｒｅｑ＿１（ＦＬ）、左前輪の基準回転数Ｎ＿ｂａｓｅ（ＦＬ）、左前輪の目標回転数Ｎ＿ｔｇｔ（ＦＬ）、左前輪のモータ回転数Ｎ＿ｍｏｔｏｒ（ＦＬ）、左前輪のタイヤ回転数Ｎ＿ｗｈｅｅｌ（ＦＬ）が入力される。なお、回転数制御部１１０ｂ，１１０ｃ，１１０ｄにおいても、回転数制御部１１０ａと同様の処理が行われる。

スリップ判定部１１２は、モータ回転数Ｎ＿ｍｏｔｏｒ（ＦＬ）と基準回転数Ｎ＿ｂａｓｅ＿０（ＦＬ）の乖離度合に基づいてスリップ判定を行い、左前輪にスリップが生じている場合はスリップ判定フラグｆ＿ｓｌｉｐ（ＦＬ）を立ち上げる（ｆ＿ｓｌｉｐ（ＦＬ）＝１）。上述したように、基準回転数Ｎ＿ｂａｓｅ＿０（ＦＬ）は、スリップが生じていない場合の回転数に相当するため、基準回転数Ｎ＿ｂａｓｅ＿０（ＦＬ）とモータ回転数Ｎ＿ｍｏｔｏｒ（ＦＬ）とが所定値以上乖離している場合は、スリップが生じていると判定する。なお、スリップ判定部１１２に入力される左前輪のタイヤ回転数Ｎ＿ｗｈｅｅｌ（ＦＬ）は、主にスリップ終了判定に用いることができ、タイヤ回転数Ｎ＿ｗｈｅｅｌ（ＦＬ）が基準回転数Ｎ＿ｂａｓｅ＿０（ＦＬ）と一致又は近似した場合は、スリップが収束したものと判定できる。

回転数制御部１１０ａは、スリップ判定フラグｆ＿ｓｌｉｐ（ＦＬ）に基づいて、左前輪がスリップしていない場合は、トルク移動部１０６から入力された左前輪の要求トルクＴ＿ｒｅｑ＿１（ＦＬ）を最終的な左前輪のモータへの要求トルクＴ＿ｒｅｑ＿２（ＦＬ）として出力する。

また、回転数制御部１１０ａは、スリップ判定フラグｆ＿ｓｌｉｐ（ＦＬ）に基づいて、左前輪がスリップしている場合は、トルク移動部１０６から入力された左前輪の要求トルクＴ＿ｒｅｑ＿１（ＦＬ）に対して回転数制御を行い、左前輪のモータへの要求トルクＴ＿ｒｅｑ＿２（ＦＬ）を出力する。このため、回転数制御部１１０ａは、目標回転数Ｎ＿ｔｇｔ（ＦＬ）とモータ回転数Ｎ＿ｍｏｔｏｒ（ＦＬ）の乖離を判定し、目標回転数Ｎ＿ｔｇｔ（ＦＬ）に対してモータ回転数Ｎ＿ｍｏｔｏｒ（ＦＬ）が一致するように制御を行う。

具体的には、要求トルクＴ＿ｒｅｑ＿１（ＦＬ）からどれだけのトルクダウンをすれば目標回転数Ｎ＿ｔｇｔ（ＦＬ）に対してモータ回転数Ｎ＿ｍｏｔｏｒ（ＦＬ）が一致するかを回転数フィードバック（Ｆ／Ｂ）制御部１１４を用いて演算し、得られたトルクダウン量を要求トルクＴ＿ｒｅｑ＿１（ＦＬ）から減算して要求トルクＴ＿ｒｅｑ＿２（ＦＬ）を出力する。例えば、目標回転数Ｎ＿ｔｇｔ（ＦＬ）と、モータ回転数Ｎ＿ｍｏｔｏｒ（ＦＬ）（又はタイヤ回転数Ｎ＿ｗｈｅｅｌ（ＦＬ））によるＰＩＤ制御を行うことで、目標回転数Ｎ＿ｔｇｔ（ＦＬ）に対してモータ回転数Ｎ＿ｍｏｔｏｒ（ＦＬ）（又はタイヤ回転数Ｎ＿ｗｈｅｅｌ（ＦＬ））が一致するようにトルクダウン量を求める。ＰＩＤ制御のゲインは適合によって決定する。この際、モータ回転数Ｎ＿ｍｏｔｏｒ（ＦＬ）は変動し易いため、車輪速Ｎ＿ｗｈｅｅｌ（ＦＬ）から得られる車輪角加速度からモータイナーシャを計算し、より変動に対して安定している基準回転数Ｎ＿ｂａｓｅ＿０（ＦＬ）に基づいて、角加速度の変化を打ち消すようにトルクダウン量を算出することで、回転数変化を抑えることができる。

各輪のモータは、以上のようにして算出された回転数制御後のモータトルクＴ＿ｒｅｑ＿２（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）によって制御される。

また、回転数制御後のモータトルクＴ＿ｒｅｑ＿２（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）は、トルク移動部１０６に送られる。トルク移動部１０６は、最終的に得られた要求トルクＴ＿ｒｅｑ＿２（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）と前後配分トルクＴ＿ｒｅｑ＿ｓ（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）との差分からトルクダウン量Ｔ＿ｄｏｗｎ（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）を算出する。トルク移動部１０６は、算出したトルクダウン量Ｔ＿ｄｏｗｎ（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）を前回の制御周期におけるトルクダウン量として、次の制御周期では、このトルクダウン量Ｔ＿ｄｏｗｎ（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）の合計値をスリップしていない車輪に再配分して各輪のトルクを制御する。

以上のように、回転数制御部１１０により各輪のモータを独立して制御し、各輪のモータ回転数を拘束することで、トルクで制御する場合と比較してモータの振動を確実に抑えることができ、制御の応答性、安定性を高めることができる。また、回転数制御と独立してトルク移動部１０６による再配分制御を行い、トルク移動部１０６を回転数制御部１１０の上位に配置したことで、回転数制御を働かせた状態でトルクの再配分制御を行うことができ、モータの振動を抑えた状態でトルク配分を確実に行うことができる。また、トルク移動部１０６による再配分結果を回転数制御部１１０への要求トルクとすることで、再配分によるスリップや振動を回転数制御により抑制することができるため、トルク上限を設けることなくトルクの再配分を行うことが可能となり、駆動力低下を確実に抑えることができる。従って、差動制限機能に制限をかけることなくドライバビリティを向上させることができ、またトルク上限を設けない場合であってもドライバビリティを向上させることができる。

また、回転数制御を行った後に再配分制御を行うと、再配分によってトルクが変動してしまい、モータの振動が発生する可能性がある。本実施形態のように再配分後に回転数制御を行うことで、モータに振動を生じさせることなく、安定した制御を行うことが可能となる。

次に、ベース配分算出部１０４による前後トルク配分の制御について説明する。本実施形態では、スリップを検出した場合に上述したトルク移動部１０６によるトルクの再配分制御を行うとともに、ベース配分算出部１０４によりベース前軸配分比Ｒｂを制御する。

ベースとなる前後トルク配分は、走行安定性を重視すると荷重配分相当かその付近（例えば、前輪荷重：後輪荷重＝５：５）とするのが良いが、電力消費の効率を考慮すると、前輪の配分を後輪よりも大きくする、あるいは後輪の配分を前輪よりも大きくする、などの偏った配分にした方が電力消費の点で有利になる場合がある。

図４は、モータ回転数、モータトルク、モータ効率の関係を示す模式図である。図４に示すように、ある動作回転数である総要求トルクが指示された場合に、前後偏重配分で車両を駆動すると、高トルク側のモータは動作点２で駆動し、低トルク側のモータは動作点１で駆動する。この場合、前後均等配分時の動作点３で前後のモータを駆動するよりも、前後偏重配分の高トルク側で前後均等配分時よりも高効率な領域を使用できるため、全体として損失を低減できる。

このため、本実施形態では、スリップの発生していない通常走行時は、効率を重視するため、後輪のトルク配分を前輪よりも大きくして電力消費を最小限に抑える。一方、スリップが発生した場合は、効率を重視した配分比から安定性を重視した配分比に切り換え、前輪トルク：後輪トルク＝５：５程度とする。

これにより、スリップの発生していない通常走行時に電力消費を最小限に抑えるとともに、スリップが発生した場合に車両安定性を大幅に高めることが可能となる。

図５は、スリップが発生した場合に、ベース配分算出部１０４が各輪の前後配分トルクＴ＿ｒｅｑ＿ｓ（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）を算出する際に用いるベース前軸配分比Ｒｂを、効率重視の前軸配分比Ｒｅから安定性重視の前軸配分比Ｒｓに変化させる様子を示す模式図である。図５において、時刻ｔ１まではスリップの発生していない通常走行であり、効率重視の前軸配分比Ｒｅによって前後配分トルクＴ＿ｒｅｑ＿ｓ（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）が算出される。時刻ｔ１でスリップが検知されると、安定性重視の前軸配分比Ｒｓによって前後配分トルクＴ＿ｒｅｑ＿ｓ（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）が算出され、時刻ｔ２において、例えばドライバーによるブレーキ操作が検知されたことでスリップ状態が終了したことが判定されると、効率重視の前軸配分比Ｒｅによって前後配分トルクＴ＿ｒｅｑ＿ｓ（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）が算出される。

図５に示すように、効率重視の前軸配分比Ｒｅは、例えば０．２程度の値である。このため、要求トルクの２０％程度が前輪に配分され、残りの８０％程度が後輪に配分される。ベース配分算出部１０４は、上位側の各輪の要求トルクＴ＿ｒｅｑ＿０（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）を前軸配分比Ｒｅに従って前後に配分し、前後配分トルクＴ＿ｒｅｑ＿ｓ（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）を算出する。このように、要求トルクを後輪に対して重点的に配分することにより、効率を最大限に高めることができ、電力消費を最小限に抑えることができる。なお、本実施形態では、効率を重視する際に後輪へのトルク配分を高めているが、効率重視の配分はこれに限定されるものではなく、例えば、前輪へのトルク配分を高めても良い。

一方、図５に示すように、安定性重視の前軸配分比Ｒｓは、例えば０．５程度の値である。このため、要求トルクの５０％程度が前輪に配分され、残りの５０％程度が後輪に配分される。このように、要求トルクを前輪と後輪に均等に配分することにより、走行安定性を高めることができる。なお、安定性重視の前軸配分比Ｒｓは、前輪と後輪の重量配分比に応じた配分比であっても良い。

図５では、効率重視の前軸配分比Ｒｅ、安定性重視の前軸配分比Ｒｓとともに、実前軸配分比Ｒａを示している。実前軸配分比Ｒａは、実際の前軸配分比であり、ベース配分算出部１０４が以下の式から算出する。なお、以下の式において、前軸モータトルクは、左前輪のモータのトルクと右前輪のモータのトルクの平均値とすることができる。同様に、後軸モータトルクは、左後輪のモータのトルクと右後輪のモータのトルクの平均値とすることができる。
実前軸配分比Ｒａ＝（前軸モータトルク×前軸減速比）／（前軸モータトルク×前軸減速比＋後軸モータトルク×後軸減速比）

図５中に実線で示す実前軸配分比Ｒａの特性は、時刻ｔ１でスリップが検知された場合に、上述したトルクダウン量Ｔ＿ｄｏｗｎ（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）の合計値をスリップしていない車輪に再配分する制御を行うとともに、ベース前軸配分比Ｒｂを効率重視の前軸配分比Ｒｅから安定性重視の前軸配分比Ｒｓへ遷移させた場合の特性を示している。このように、トルクダウン量の再配分とともに前後のトルク配分比を遷移させることで、前後のトルク移動の際にモータ回転に振動が生じてしまうことを確実に抑えることができる。

一方、図５中に破線で示す実前軸配分比Ｒａの特性は、時刻ｔ１でスリップが検知された場合に、上述したトルクダウン量Ｔ＿ｄｏｗｎ（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）の合計値をスリップしていない車輪に再配分する制御のみを行った場合を示している。この場合、スリップ時に後輪から前輪へのトルク移動量が大きくなるため、トルク移動量に振動が生じ、ドライバビリティが低下してしまう。また、これを防ぐために、トルクダウン量または前後のトルク移動量に制限をかけると、スリップ抑制性能や車両の駆動力が低下してしまう。

従って、本実施形態による制御により、スリップが発生した場合に、トルクダウン量の再配分とともにベース配分比の変更を行うことで、前後のトルク移動に振動が発生することを抑えることができ、車両挙動を安定させることが可能である。

具体的に、ベース配分算出部１０４は、実前軸配分比Ｒａを参照しながら、ベース配分比を制御する。図５に示すように、スリップが検知される時刻ｔ１以前では、ベース前軸配分比Ｒｂを効率重視の前軸配分比Ｒｅとする（区間（１））。時刻ｔ１でスリップが検知されると、一度Ｒａ≧Ｒｓとなるまでは、ベース配分比Ｒｂを実前軸配分比Ｒａとする（区間（２））。つまり、上述したトルクの再配分制御により実前軸配分比Ｒａが変化するので、実前軸配分比Ｒａの変化に伴って、ベース配分比Ｒｂが実前軸配分比Ｒａとなるように制御される。その後、一度Ｒａ≧Ｒｓとなった後は、ベース配分比Ｒｂを安定性重視の前軸配分比Ｒｓとする（区間（３））。その後、時刻ｔ２に到達し、終了判定が行われると、ベース配分比Ｒｂを安定性重視の前軸配分比Ｒｓから効率重視の前軸配分比Ｒｅへ徐々に変化させ、前軸配分比Ｒｅに到達した後は前軸配分比Ｒｅを維持する（区間（４））。これにより、図５中に実線の実前軸配分比Ｒａで示したように、前後のトルク移動に振動が生じてしまうことを確実に抑えることが可能となる。

なお、図５では、効率重視の前軸配分比Ｒｅで後輪にトルクを偏重した配分比としたが、効率重視の前軸配分比Ｒｅで前輪にトルクを偏重した配分比とした場合も、同様の手法でベース配分比を変更することができる。

図６は、ベース配分算出部１０４が図５のようにベース配分比Ｒｂを切り換えるための処理を示すフローチャートである。先ず、ステップＳ１０では、制御状態フラグ（前回値）を取得する。制御状態フラグは、ベース配分比Ｒｂの制御状態を示すフラグであり、ベース配分比Ｒｂを効率重視の前軸配分比Ｒｅに制御する状態では“０”に設定され、ベース配分比Ｒｂを安定性重視の前軸配分比Ｒｓに制御する状態では“２”に設定され、ベース配分比Ｒｂを実前軸配分比Ｒａに制御する状態では“１”に設定される。

次のステップＳ１２では、スリップが検出されたか、又は制御状態フラグ（前回値）が０以外の値であるか、を判定する。ステップＳ１２でスリップが検出された場合、又は制御状態フラグ（前回値）が０以外の値である場合は、ステップＳ１４へ進む。

ステップＳ１４では、終了判定が行われたか否かを判定し、終了判定が行われていない場合（終了判定フラグ＝０）はステップＳ１６へ進む。ステップＳ１６では、制御状態フラグ（前回値）の値が２以外の値であるか否かを判定し、制御状態フラグ（前回値）が２以外の値の場合はステップＳ１８へ進む。

ステップＳ１８では、Ｒａ＜Ｒｓであるか否かを判定し、Ｒａ＜Ｒｓの場合はステップＳ２０へ進み、制御状態フラグを“１”に設定する。ステップＳ２０の後はステップＳ２２へ進み、ベース前軸配分比Ｒｂを実前軸配分比Ｒａとする。

一方、ステップＳ１６で制御状態フラグ（前回値）の値が２の場合、またはステップＳ１８でＲａ≧Ｒｓの場合はステップＳ２４へ進み、制御状態フラグを“２”に設定する。ステップＳ２４の後はステップＳ２６へ進み、ベース前軸配分比Ｒｂを安定性重視の前軸配分比Ｒｓとする。

また、ステップＳ１２でスリップが検出されなかった場合、又は制御状態フラグ（前回値）が０の場合は、ステップＳ２８へ進む。ステップＳ１４で終了判定が行われた場合（終了判定フラグ＝１）も、ステップＳ２８へ進む。ステップＳ２８では、制御状態フラグを“０”に設定し、次のステップＳ３０では、ベース前軸配分比Ｒｂを効率重視の前軸配分比Ｒｅとする。

図７は、本実施形態の制御による効果を示す特性図であって、左右輪で異なる摩擦係数の路面（スプリット路面）を走行した場合に、時間の経過に伴って前後加速度、横加速度が変化する様子を示している。図７において、上段の特性は本実施形態の制御を行った場合を示している。具体的には、上段の特性は、トルクダウン量Ｔ＿ｄｏｗｎ（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）の合計値をスリップしていない車輪に再配分する制御を行うとともに、ベース前軸配分比Ｒｂを効率重視の前軸配分比Ｒｅから安定性重視の前軸配分比Ｒｓへ遷移させた場合の特性を示している。一方、図７において、下段の特性は比較のため本実施形態の制御を行わない場合を示している。具体的は、下段の特性は、トルクダウン量Ｔ＿ｄｏｗｎ（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）の合計値をスリップしていない車輪に再配分する制御のみを行った場合を示している。

図７の下段の特性に示すように、本実施形態の制御を行わない場合は、前後のトルク移動量が過大になるため、前後加速度、横加速度が共に振動している。一方、本実施形態によるベース配分比の調整を行うことで、前後加速度、横加速度の双方で振動の発生を抑止することが可能である。

以上説明したように本実施形態によれば、スリップを検出した場合に上述したトルク移動部１０６によるトルクの再配分制御を行うとともに、ベース配分算出部１０４によりベース前軸配分比Ｒｂを制御することで、トルク移動に伴う振動の発生を確実に抑止することが可能となる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１００制御装置
１０４ベース配分算出部
１１２スリップ判定部
１１４回転Ｆ／Ｂ制御部
１１６トルク移動部

Claims

前後左右の各車輪のスリップを判定するスリップ判定部と、
要求トルクと前後輪のトルクのベース配分比に基づいて前後輪に配分されるベース配分トルクを算出し、前記スリップ判定部によるスリップ判定の結果に基づいて、スリップが検知された場合に前記ベース配分比を変更するベース配分算出部と、
前記スリップ判定部によるスリップ判定の結果に基づいて、スリップしているスリップ車輪の回転数が目標回転数と一致するように前記ベース配分トルクをトルクダウンする回転数制御部と、
スリップしているスリップ車輪のトルクダウン量をスリップしていない非スリップ車輪の前記ベース配分トルクに再配分するトルク移動部と、
を備え、
前記ベース配分算出部は、前記回転数制御部による前記トルクダウンによって変化する前後輪のトルクの実配分比に基づいて前記ベース配分比を変更することを特徴とする、車両の制御装置。
前記ベース配分算出部は、スリップが検知される前は前記ベース配分比を効率重視の配分比とし、スリップが検知された後は前記ベース配分比を安定性重視の配分比に変更することを特徴とする、請求項１に記載の車両の制御装置。
前記効率重視の配分比は、前輪と後輪に偏ってトルクを配分することを特徴とする、請求項２に記載の車両の制御装置。
前記安定性重視の配分比は、重量配分比例でトルクを配分することを特徴とする、請求項２又は３に記載の車両の制御装置。
前記ベース配分算出部は、スリップが検知された後、前後輪のトルクの実配分比が前記安定性重視の配分比に到達するまでは、前記ベース配分比を前記実配分比とすることを特徴とする、請求項２〜４のいずれかに記載の車両の制御装置。
前記ベース配分算出部は、スリップが検知された後、前後輪のトルクの実配分比が前記安定性重視の配分比に到達した後は、前記ベース配分比を前記安定性重視の配分比とすることを特徴とする、請求項２〜５のいずれかに記載の車両の制御装置。
前記ベース配分算出部は、スリップの終了判定が行われた後は、前記ベース配分比を前記効率重視の配分比に復帰させることを特徴とする、請求項２〜５のいずれかに記載の車両の制御装置。
前記トルク移動部は、各輪の前記ベース配分トルクを取得し、前記非スリップ車輪については、前記ベース配分トルクに前記トルクダウン量を加算することを特徴とする、請求項１に記載の車両の制御装置。
前記トルク移動部は、前記非スリップ車輪については、前記スリップ車輪の前記トルクダウン量の合計値を前記非スリップ車輪の数で除した値を前記非スリップ車輪へ均等に再配分することを特徴とする、請求項８に記載の車両の制御装置。
各車輪のスリップを判定するステップと、
要求トルクと前後輪のトルクのベース配分比に基づいて前後輪に配分されるベース配分トルクを算出し、前記スリップ判定の結果に基づいて、スリップが検知された場合に前記ベース配分比を変更するステップと、
前記スリップ判定の結果に基づいて、スリップしているスリップ車輪の回転数が目標回転数と一致するように前記ベース配分トルクをトルクダウンするステップと、
スリップしているスリップ車輪のトルクダウン量をスリップしていない非スリップ車輪の前記ベース配分トルクに再配分するステップと、
を備え、
前記ベース配分比を変更するステップにおいて、前記トルクダウンによって変化する前後輪のトルクの実配分比に基づいて前記ベース配分比を変更することを特徴とする、車両の制御方法。