JP7510303B2 - 制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、制御装置に関する。

車両の車体挙動を安定化する目的で、車輪のスリップを抑制するためのスリップ抑制制御として、トルクダウン制御に関する技術が提案されている。トルクダウン制御は、例えば、特許文献１に開示されているように、車輪がスリップした場合に行われ、車輪のトルクを要求トルクに対して小さくする制御である。

特開２００７－０４９８２５号公報

駆動用モータによる従来のトルクダウン制御では、例えば、車輪速の時間変化量に応じたトルクダウン量でトルクダウンが行われた後に、フィードバック制御によってトルク指示値が決定されることがある。フィードバック制御では、車輪のスリップ率が目標スリップ率に近づくように制御される。ここで、車両内でのトルクの伝達では、駆動用モータからトルクが出力された後、タイヤに到達するまでに伝達遅れが生じる。ゆえに、トルクダウンの開始後、車輪速が低下し始めるまでに時間がかかる。つまり、トルクダウンの開始後、車輪のスリップ率が低下し始めるまでに時間がかかる。それにより、フィードバック制御により決定されるトルク指示値が過度に小さくなり、車輪のスリップ率が急激に低下してしまう場合がある。この場合、スリップ率が回復しきってタイヤがグリップし、トルクダウン制御が終了する。その後、車輪のスリップが再度発生し、トルクダウン制御が再度開始される。このようにトルクダウン制御が繰り返し行われることは、車体挙動を不安定にする要因となる。

そこで、本発明は、このような課題に鑑み、車体挙動を適切に安定化することが可能な制御装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明の制御装置は、車両の車輪のスリップの発生の有無を判定する判定部と、車輪のスリップが発生したと判定された場合に、各計算サイクルにおいて車輪の要求トルクよりも低い車輪のトルク指示値を決定して、車輪に出力するトルクをトルク指示値にトルクダウンさせるトルクダウン制御を行う制御部と、を備え、制御部は、トルクダウン制御において、車輪の車輪速の時間変化量および車輪の慣性モーメントに基づいて算出される第１トルク指示値候補と、車輪のスリップ率が目標スリップ率に近づくように制御されるフィードバック制御によって算出される第２トルク指示値候補とのうち絶対値が小さい方をトルク指示値として決定し、現在の車輪速の時間変化量と目標時間変化量との差に慣性モーメントを乗算して得られる値をトルクダウン量として算出し、要求トルクからトルクダウン量を減算して得られる値を、第１トルク指示値候補として決定する。

目標時間変化量は、車輪のスリップが発生したと判定される直前の車輪速の時間変化量に比例する値であってもよい。

フィードバック制御は、スリップ率と目標スリップ率との偏差に基づく積分制御を含んでもよい。

本発明によれば、車体挙動を適切に安定化することが可能となる。

本発明の実施形態に係る制御装置が搭載される車両の概略構成を示す模式図である。 本発明の実施形態に係る制御装置の機能構成の一例を示すブロック図である。 比較例に係るトルクダウン制御が実行された場合における各種状態量の推移の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係る制御装置が行う処理の流れの一例を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係るトルクダウン制御が実行された場合における各種状態量の推移の一例を示す図である。 車輪のトルクと車輪速の時間変化量との関係の一例を示す模式図である。 スリップ率とグリップ力との関係を示す模式図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

<車両の構成>
図１および図２を参照して、本発明の実施形態に係る制御装置１００が搭載される車両１の構成について説明する。

図１は、車両１の概略構成を示す模式図である。図１では、車両１の前進方向を前方向とし、前進方向に対して逆側の後退方向を後方向とし、前方向を向いた状態における左側および右側をそれぞれ左方向および右方向として、車両１が示されている。

車両１は、駆動源として、駆動用モータを備え、駆動用モータから出力されるトルクを用いて走行する電気車両である。

なお、以下で説明する車両１は、あくまでも本発明に係る制御装置が搭載される車両の一例であり、後述されるように、本発明に係る制御装置が搭載される車両の構成は車両１の構成に特に限定されない。

図１に示されるように、車両１は、前輪１１ａ、１１ｂと、後輪１１ｃ、１１ｄと、フロントディファレンシャル装置１３ｆと、リヤディファレンシャル装置１３ｒと、前輪駆動用モータ１５ｆと、後輪駆動用モータ１５ｒと、インバータ１７ｆ、１７ｒと、バッテリ１９と、前輪モータ回転数センサ２１ｆと、後輪モータ回転数センサ２１ｒと、制御装置１００とを備える。

以下、前輪１１ａ、前輪１１ｂ、後輪１１ｃおよび後輪１１ｄを区別しない場合には、これらを単に車輪１１とも呼ぶ。また、前輪駆動用モータ１５ｆおよび後輪駆動用モータ１５ｒを区別しない場合には、これらを単に駆動用モータ１５とも呼ぶ。また、インバータ１７ｆおよびインバータ１７ｒを区別しない場合には、これらを単にインバータ１７とも呼ぶ。また、前輪モータ回転数センサ２１ｆおよび後輪モータ回転数センサ２１ｒを区別しない場合には、これらを単にモータ回転数センサ２１とも呼ぶ。

前輪駆動用モータ１５ｆは、前輪１１ａ、１１ｂを駆動するトルクを出力する。なお、前輪１１ａは左前輪に相当し、前輪１１ｂは右前輪に相当する。

前輪駆動用モータ１５ｆは、バッテリ１９から供給される電力を用いて駆動される。前輪駆動用モータ１５ｆは、フロントディファレンシャル装置１３ｆと接続されている。フロントディファレンシャル装置１３ｆは、前輪１１ａ、１１ｂと、駆動軸を介してそれぞれ連結されている。前輪駆動用モータ１５ｆから出力されたトルクは、フロントディファレンシャル装置１３ｆに伝達された後、フロントディファレンシャル装置１３ｆによって、前輪１１ａ、１１ｂへ分配して伝達される。

前輪駆動用モータ１５ｆは、例えば、多相交流式のモータであり、インバータ１７ｆを介してバッテリ１９と接続されている。バッテリ１９から供給される直流電力は、インバータ１７ｆによって交流電力に変換され、前輪駆動用モータ１５ｆへ供給される。

前輪駆動用モータ１５ｆは、前輪１１ａ、１１ｂの駆動トルクを出力する機能の他に、前輪１１ａ、１１ｂの運動エネルギを用いて発電する発電機としての機能を有してもよい。前輪駆動用モータ１５ｆが発電機として機能する場合、前輪駆動用モータ１５ｆにより発電が行われるとともに、回生制動による制動力が車両１に付与される。前輪駆動用モータ１５ｆにより発電された交流電力は、インバータ１７ｆによって直流電力に変換され、バッテリ１９へ供給される。それにより、バッテリ１９が充電される。

後輪駆動用モータ１５ｒは、後輪１１ｃ、１１ｄを駆動するトルクを出力する。なお、後輪１１ｃは左後輪に相当し、後輪１１ｄは右後輪に相当する。

後輪駆動用モータ１５ｒは、バッテリ１９から供給される電力を用いて駆動される。後輪駆動用モータ１５ｒは、リヤディファレンシャル装置１３ｒと接続されている。リヤディファレンシャル装置１３ｒは、後輪１１ｃ、１１ｄと、駆動軸を介してそれぞれ連結されている。後輪駆動用モータ１５ｒから出力されたトルクは、リヤディファレンシャル装置１３ｒに伝達された後、リヤディファレンシャル装置１３ｒによって、後輪１１ｃ、１１ｄへ分配して伝達される。

後輪駆動用モータ１５ｒは、例えば、多相交流式のモータであり、インバータ１７ｒを介してバッテリ１９と接続されている。バッテリ１９から供給される直流電力は、インバータ１７ｒによって交流電力に変換され、後輪駆動用モータ１５ｒへ供給される。

後輪駆動用モータ１５ｒは、後輪１１ｃ、１１ｄの駆動トルクを出力する機能の他に、後輪１１ｃ、１１ｄの運動エネルギを用いて発電する発電機としての機能を有してもよい。後輪駆動用モータ１５ｒが発電機として機能する場合、後輪駆動用モータ１５ｒにより発電が行われるとともに、回生制動による制動力が車両１に付与される。後輪駆動用モータ１５ｒにより発電された交流電力は、インバータ１７ｒによって直流電力に変換され、バッテリ１９へ供給される。それにより、バッテリ１９が充電される。

前輪モータ回転数センサ２１ｆは、前輪駆動用モータ１５ｆの回転数を検出し、検出結果を出力する。前輪モータ回転数センサ２１ｆにより検出される前輪駆動用モータ１５ｆの回転数は、前輪１１ａ、１１ｂの車輪速を示す情報に相当し得る。

後輪モータ回転数センサ２１ｒは、後輪駆動用モータ１５ｒの回転数を検出し、検出結果を出力する。後輪モータ回転数センサ２１ｒにより検出される後輪駆動用モータ１５ｒの回転数は、後輪１１ｃ、１１ｄの車輪速を示す情報に相当し得る。

制御装置１００は、演算処理装置であるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＣＰＵが使用するプログラムや演算パラメータ等を記憶する記憶素子であるＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、および、ＣＰＵの実行において適宜変化するパラメータ等を一時記憶する記憶素子であるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等を含む。

制御装置１００は、車両１に搭載される各装置と通信を行う。例えば、制御装置１００は、インバータ１７ｆ、インバータ１７ｒ、前輪モータ回転数センサ２１ｆおよび後輪モータ回転数センサ２１ｒ等と通信を行う。制御装置１００と各装置との通信は、例えば、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）通信を用いて実現される。

なお、本実施形態に係る制御装置１００が有する機能は複数の制御装置により分割されてもよく、複数の機能が１つの制御装置によって実現されてもよい。制御装置１００が有する機能が複数の制御装置により分割される場合、当該複数の制御装置は、ＣＡＮ等の通信バスを介して、互いに接続されてもよい。

図２は、制御装置１００の機能構成の一例を示すブロック図である。

例えば、図２に示されるように、制御装置１００は、取得部１１０と、判定部１２０と、制御部１３０とを有する。

取得部１１０は、判定部１２０および制御部１３０が行う処理において用いられる各種情報を取得し、判定部１２０および制御部１３０へ出力する。例えば、取得部１１０は、前輪モータ回転数センサ２１ｆおよび後輪モータ回転数センサ２１ｒから情報を取得する。

判定部１２０は、各種判定を行う。判定部１２０による判定結果は、制御部１３０が行う処理に利用される。特に、判定部１２０は、車輪１１のスリップの発生の有無を判定するスリップ判定を行う。スリップは、車輪１１のスリップ率が過度に大きくなり、当該車輪１１が空転する現象を意味する。スリップ率は、車輪速と車速との差を車速で除算して得られる値である。スリップは、例えば、凍結している走行路等の低μ路に車両１が進入した際に生じ得る。

制御部１３０は、車両１内の各装置の動作を制御することによって、車両１の走行を制御する。特に、制御部１３０は、前輪駆動用モータ１５ｆおよび後輪駆動用モータ１５ｒの動作を制御する。

具体的には、制御部１３０は、インバータ１７ｆのスイッチング素子の動作を制御することによって、バッテリ１９と前輪駆動用モータ１５ｆとの間の電力の供給を制御する。それにより、前輪駆動用モータ１５ｆにより出力される前輪１１ａ、１１ｂのトルクが制御される。また、制御部１３０は、インバータ１７ｒのスイッチング素子の動作を制御することによって、バッテリ１９と後輪駆動用モータ１５ｒとの間の電力の供給を制御する。それにより、後輪駆動用モータ１５ｒにより出力される後輪１１ｃ、１１ｄのトルクが制御される。上記のように、制御部１３０は、前輪１１ａ、１１ｂのトルクと後輪１１ｃ、１１ｄのトルクとを個別に制御することができる。

制御部１３０は、車両１の駆動モードを、前輪駆動モードと、四輪駆動モードとの間で切り替え可能である。前輪駆動モードは、後輪１１ｃ、１１ｄが駆動されずに前輪１１ａ、１１ｂが駆動される駆動モードである。四輪駆動モードは、前輪１１ａ、１１ｂおよび後輪１１ｃ、１１ｄが駆動される駆動モードである。制御部１３０は、例えば、ドライバによる入力操作に応じて駆動モードを切り替えてもよい。また、制御部１３０は、例えば、車両１の走行状態に応じて駆動モードを切り替えてもよい。なお、制御部１３０は、前輪駆動モードに替えて、または、前輪駆動モードに加えて、前輪１１ａ、１１ｂが駆動されずに後輪１１ｃ、１１ｄが駆動される後輪駆動モードを実行可能であってもよい。

ここで、制御部１３０は、車輪１１のスリップが発生したと判定された場合に、車輪１１のスリップを抑制するためのスリップ抑制制御として、トルクダウン制御を行う。トルクダウン制御では、制御部１３０は、車輪１１のトルクを要求トルクに対して低下させるトルクダウンを行う。具体的には、制御部１３０は、各計算サイクルにおいて車輪１１の要求トルクよりも低い車輪１１のトルク指示値を決定して、駆動用モータ１５から車輪１１に出力するトルクをトルク指示値にトルクダウンさせる。

なお、制御部１３０は、前輪１１ａ、１１ｂに対するトルクダウン制御と、後輪１１ｃ、１１ｄに対するトルクダウン制御とを個別に実行する。つまり、制御部１３０は、前輪１１ａ、１１ｂのスリップが発生したと判定された場合、前輪１１ａ、１１ｂに対するトルクダウン制御を行う。また、制御部１３０は、後輪１１ｃ、１１ｄのスリップが発生したと判定された場合、後輪１１ｃ、１１ｄに対するトルクダウン制御を行う。

本実施形態では、トルクダウン制御の各計算サイクルにおけるトルク指示値の決定処理を工夫することによって、車体挙動を適切に安定化することが可能となる。なお、制御装置１００によるトルクダウン制御に関する処理の詳細については、後述する。

<制御装置の動作>
続いて、図３～図７を参照して、本発明の実施形態に係る制御装置１００の動作について説明する。

図３は、比較例に係るトルクダウン制御が実行された場合における各種状態量の推移の一例を示す図である。図３では、各種状態量として、トルクダウン制御の対象となる車輪１１の車輪速Ｌ１、スリップ率が目標スリップ率となる車輪速である目標車輪速Ｌ２、車速Ｌ３、トルクダウン制御の対象となる車輪１１に対して駆動用モータ１５から出力されるトルクである出力トルクＬ４、スリップ率が目標スリップ率となる車輪１１のトルクである目標トルクＬ５、および、路面反力と釣り合う車輪１１のトルクである路面反力相当トルクＬ６が示されている。車輪１１のトルクが路面反力相当トルクＬ６になると、スリップ率は０％となる。

図３に示される例では、時刻ｔ１において、トルクダウン制御が開始される。比較例では、トルクダウン制御における初回の計算サイクルである時刻ｔ１において、トルク指示値は、目標トルクＬ５に決定される。ゆえに、２回目の計算サイクルである時刻ｔ２付近において、出力トルクＬ４が目標トルクＬ５となっている。なお、目標トルクＬ５は、具体的には、車輪速Ｌ１の時間変化量および車輪１１の慣性モーメントに基づいて決定され得る。そして、２回目以降の計算サイクルである時刻ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ５、ｔ６において、トルク指示値は、スリップ率が目標スリップ率に近づくように制御されるフィードバック制御によって決定される。

ここで、車両１内でのトルクの伝達では、駆動用モータ１５からトルクが出力された後、タイヤに到達するまでに伝達遅れが生じる。ゆえに、出力トルクＬ４の変化に対して、車輪速Ｌ１の変化は遅れる。よって、図３に示される例では、出力トルクＬ４が時刻ｔ１から低下し始めているものの、車輪速Ｌ１は時刻ｔ４付近まで上昇し続けている。つまり、スリップ率の回復は、時刻ｔ４付近まで開始されない。それにより、２回目以降の計算サイクルでフィードバック制御により決定されるトルク指示値は過度に小さくなる。特に、フィードバック制御が積分制御を含む場合、積分制御の成分の作用によってトルク指示値が過度に小さい状態が維持されやすくなる。

例えば、図３に示される例では、時刻ｔ２から時刻ｔ６までの間の多くの時間において、出力トルクＬ４が負の値となる程度まで小さくなっている。この結果、時刻ｔ４から時刻ｔ５にかけて、車輪速Ｌ１が急激に低下し、スリップ率が回復しきってタイヤがグリップする。それにより、時刻ｔ５付近においてトルクダウン制御が終了する。その後、時刻ｔ６付近において、車輪１１のスリップが再度発生し、トルクダウン制御が再度開始される。このようにトルクダウン制御が繰り返し行われることは、車体挙動を不安定にする要因となる。

そこで、本実施形態では、上記の比較例のようにトルクダウン制御が繰り返し行われることが抑制されるように、トルクダウン制御の各計算サイクルにおけるトルク指示値の決定処理が工夫されている。以下、本実施形態に係る制御装置１００が行うトルクダウン制御に関する処理について、説明する。

図４は、本実施形態に係る制御装置１００が行う処理の流れの一例を示すフローチャートである。図４に示される制御フローは、トルクダウン制御が実行されていない場合に開始される。図４に示される制御フローは、終了した後、例えば、設定時間間隔を空けて開始される。

図５は、本実施形態に係るトルクダウン制御が実行された場合における各種状態量の推移の一例を示す図である。図５では、各種状態量として、図３と同様に、トルクダウン制御の対象となる車輪１１の車輪速Ｌ１、目標車輪速Ｌ２、車速Ｌ３、出力トルクＬ４、目標トルクＬ５、および、路面反力相当トルクＬ６が示されている。

以下、図５を適宜参照しながら、図４に示される制御フローについて説明する。

図４に示される制御フローが開始されると、まず、ステップＳ１０１において、判定部１２０は、車輪１１のスリップが発生したか否かを判定する。車輪１１のスリップが発生したと判定された場合（ステップＳ１０１／ＹＥＳ）、制御装置１００は、トルクダウン制御を開始し、ステップＳ１０２に進む。車輪１１のスリップが発生していないと判定された場合（ステップＳ１０１／ＮＯ）、制御装置１００は、図４に示される制御フローを終了する。

ここで、車輪１１がスリップすると、車輪１１の車輪速が急激に上昇するので、当該車輪１１と接続される駆動用モータ１５の回転数の大きな時間変化が発生する。そこで、判定部１２０は、例えば、駆動用モータ１５の回転数の時間変化量が時間変化量閾値以上となる状態が継続時間閾値以上継続した場合、車輪１１のスリップが発生したと判定する。

判定部１２０は、具体的には、前輪１１ａ、１１ｂに対するスリップ判定と、後輪１１ｃ、１１ｄに対するスリップ判定とを個別に実行する。つまり、判定部１２０は、前輪駆動用モータ１５ｆの回転数の時間変化量が時間変化量閾値以上となる状態が継続時間閾値以上継続した場合、前輪１１ａ、１１ｂのスリップが発生したと判定する。また、判定部１２０は、後輪駆動用モータ１５ｒの回転数の時間変化量が時間変化量閾値以上となる状態が継続時間閾値以上継続した場合、後輪１１ｃ、１１ｄのスリップが発生したと判定する。

例えば、図５に示される例では、時刻ｔ１において、車輪１１のスリップが発生したと判定され、トルクダウン制御が開始される。

図４中のステップＳ１０１でＹＥＳと判定された場合、ステップＳ１０２において、制御部１３０は、車輪速の時間変化量および車輪１１の慣性モーメントに基づいてトルク指示値を決定する。そして、ステップＳ１０２の次に、ステップＳ１０３において、制御部１３０は、車輪１１のトルクをトルク指示値にトルクダウンさせる。なお、車輪速の時間変化量は、車輪速の単位時間あたりの変化量を意味する。

ステップＳ１０２で決定されるトルク指示値は、車輪１１のトルクと車輪速の時間変化量との関係に着目した理論式により決定される理論値に相当する。図６は、車輪１１のトルクと車輪速の時間変化量との関係の一例を示す模式図である。

図６中のトルクＴ１は、図５中の路面反力相当トルクＬ６に相当する。つまり、トルクＴ１は、路面反力と釣り合うトルクである。車輪１１のトルクがトルクＴ１より小さい場合、車輪１１はスリップしておらず、車輪１１のトルクがトルクＴ１を超えると、車輪１１はスリップする。ゆえに、図６に示される例では、車輪１１のトルクがトルクＴ１まで増加する過程では、車輪速の時間変化量は小さな傾きで増加する。そして、車輪１１のトルクがトルクＴ１を超えた後、車輪速の時間変化量は、車輪１１のトルクがトルクＴ１より小さい場合と比べて大きな傾きで増加する。

制御部１３０は、例えば、車輪１１のトルクと車輪速の時間変化量との関係に着目した以下の式（１）を用いてトルクダウン量ΔＴを算出し、要求トルクからトルクダウン量ΔＴを減算して得られる値をトルク指示値として決定する。

ΔＴ＝Ｉ（ω’１－ω’２×Ｋ） ・・・（１）

式（１）において、Ｉは、車輪１１の慣性モーメントを示す。ω’１は、現在の車輪１１の車輪速の時間変化量を示す。ω’２は、車輪１１のスリップが発生したと判定される直前の車輪１１の車輪速の時間変化量を示す。Ｋは、係数を示す。後述するように、（ω’２×Ｋ）は、車輪速の時間変化量の目標値である目標時間変化量に相当する。

図６に示されるように、トルクダウン制御中には、車輪１１はスリップしているので、現在の車輪１１の車輪速の時間変化量ω’１は、車輪１１のスリップが発生したと判定される直前の車輪１１の車輪速の時間変化量ω’２よりも大きい。図６の例では、現在の車輪１１の要求トルクは、トルクＴ２となっている。時間変化量ω’２は、トルクがトルクＴ１の時の車輪速の時間変化量に相当する。さらに、車輪１１のトルクがトルクＴ１より大きい場合におけるトルクに対する車輪速の時間変化量の傾きは、１／Ｉとなる。

例えば、図６の例において、式（１）中のＫが１である場合、トルクダウン量ΔＴは、（Ｔ２－Ｔ１）になる。つまり、トルク指示値は、図５中の路面反力相当トルクＬ６に相当するトルクＴ１となる。ゆえに、車輪速の目標時間変化量は、ω’２となる。

また、例えば、図６の例において、式（１）中のＫを１より大きな値にすることによって、トルクダウン量ΔＴを、（Ｔ２－Ｔ１）より小さくすることができる。それにより、トルク指示値を、図５中の目標トルクＬ５にすることができる。この場合、車輪速の目標時間変化量は、１より大きな値であるＫをω’２に乗算して得られる値（ω’２×Ｋ）となる。

上記のように、制御部１３０は、例えば、現在の車輪１１の車輪速の時間変化量ω’１と目標時間変化量（ω’２×Ｋ）との差に車輪１１の慣性モーメントＩを乗算して得られる値をトルクダウン量ΔＴとして算出し、要求トルクからトルクダウン量ΔＴを減算して得られる値を、トルク指示値として決定する。また、目標時間変化量（ω’２×Ｋ）は、車輪１１のスリップが発生したと判定される直前の車輪１１の車輪速の時間変化量ω’２に応じた値である。

例えば、図５に示される例では、トルクダウン制御における初回の計算サイクルである時刻ｔ１において、制御部１３０は、上記の式（１）を用いて、トルク指示値を、目標トルクＬ５になるように決定する。ゆえに、２回目の計算サイクルである時刻ｔ２付近において、出力トルクＬ４が目標トルクＬ５となっている。

図４中のステップＳ１０３の次に、ステップＳ１０４において、判定部１２０は、トルクダウン制御の終了条件が満たされたか否かを判定する。トルクダウン制御の終了条件が満たされたと判定された場合（ステップＳ１０４／ＹＥＳ）、制御装置１００は、ステップＳ１０５に進み、トルクダウン制御を終了し、図４に示される制御フローを終了する。トルクダウン制御の終了条件が満たされていないと判定された場合（ステップＳ１０４／ＮＯ）、制御装置１００は、ステップＳ１０６に進む。

トルクダウン制御の終了条件は、例えば、トルクダウン制御の対象である車輪１１のスリップ率が０％近傍まで回復したことである。この終了条件は、車両１が高μ路に進入した場合に満たされ得る。なお、制御装置１００は、上記の条件以外の他の終了条件が満たされた場合に、トルクダウン制御を終了してもよい。例えば、他の終了条件は、アクセルペダルを踏む操作が解除され、ドライバによるアクセル要求がなくなったことであってもよい。また、例えば、他の終了条件は、ブレーキペダルが踏まれ、ドライバによるブレーキ要求が生じたことであってもよい。

ステップＳ１０４でＮＯと判定された場合、ステップＳ１０６において、判定部１２０は、サイクルタイムが経過したか否かを判定する。サイクルタイムが経過したと判定された場合（ステップＳ１０６／ＹＥＳ）、制御装置１００は、ステップＳ１０７に進む。サイクルタイムが経過していないと判定された場合（ステップＳ１０６／ＮＯ）、制御装置１００は、ステップＳ１０４に戻る。なお、サイクルタイムは、車両１内の各装置の仕様等に応じて適宜設定され得る。

ステップＳ１０６でＹＥＳと判定された場合、ステップＳ１０７において、制御部１３０は、車輪速の時間変化量および車輪１１の慣性モーメントＩに基づいて第１トルク指示値候補を算出する。

ステップＳ１０７で算出される第１トルク指示値候補は、ステップＳ１０２で決定されるトルク指示値と同様に、車輪１１のトルクと車輪速の時間変化量との関係に着目した理論式により決定される理論値に相当する。制御部１３０は、例えば、ステップＳ１０２におけるトルク指示値の算出処理と同様に、上記の式（１）を用いてトルクダウン量ΔＴを算出する。つまり、制御部１３０は、例えば、現在の車輪１１の車輪速の時間変化量ω’１と目標時間変化量（ω’２×Ｋ）との差に車輪１１の慣性モーメントＩを乗算して得られる値をトルクダウン量ΔＴとして算出し、要求トルクからトルクダウン量ΔＴを減算して得られる値を、第１トルク指示値候補として決定する。

次に、ステップＳ１０８において、制御部１３０は、フィードバック制御を用いて第２トルク指示値候補を算出する。

上記のフィードバック制御では、車輪１１のスリップ率が目標スリップ率に近づくように制御される。目標スリップ率は、タイヤと路面との間に生じる摩擦力であるグリップ力が効果的に回復される範囲内の値に設定される。

図７は、スリップ率とグリップ力との関係を示す模式図である。図７に示されるように、一般に、グリップ力の進行方向成分である縦グリップ力は、車輪１１のスリップ率が０％から２０％程度まで増大する過程で増大し、その後、車輪１１のスリップ率が増大する過程では減少する。また、一般に、グリップ力の進行方向に垂直な成分である横グリップ力は、車輪１１のスリップ率が高くなるにつれて減少する。ゆえに、縦グリップ力および横グリップ力を高い水準で両立させるためには、１０％程度から２０％程度までの目標領域内に車輪１１のスリップ率を調整することが好ましい。よって、目標スリップ率は、例えば、車輪１１のタイヤのグリップ力が効果的に回復される範囲である上記の目標領域内の値に設定される。

制御部１３０は、例えば、車輪１１のスリップ率と目標スリップ率との偏差に基づくＰＩＤ制御を用いて第２トルク指示値候補を算出する。この場合、算出される第２トルク指示値候補は、例えば、以下の式（２）によって表される。

Ｔｃ＝Ｔｐ＋Ｔｉ＋Ｔｄ ・・・（２）

式（２）において、Ｔｃは、第２トルク指示値候補を示す。Ｔｐは、上記の偏差に基づく比例制御の成分であるＰ成分のトルクを示す。Ｐ成分のトルクＴｐは、上記の偏差にゲインを乗じて得られる。Ｔｉは、上記の偏差に基づく積分制御の成分であるＩ成分のトルクを示す。Ｉ成分のトルクＴｉは、上記の偏差の積分値にゲインを乗じて得られる。Ｔｄは、上記の偏差の積算値に基づく微分制御の成分であるＤ成分のトルクを示す。Ｄ成分のトルクＴｄは、上記の偏差の微分値にゲインを乗じて得られる。

なお、第２トルク指示値候補の算出で用いられるフィードバック制御は、ＰＩＤ制御に限定されない。例えば、ＰＩＤ制御がＰＩ制御に置き換えられてもよい。つまり、式（２）からトルクＴｄが省略されてもよい。

図４中のステップＳ１０８の次に、ステップＳ１０９において、判定部１２０は、第１トルク指示値候補の絶対値が第２トルク指示値候補の絶対値より小さいか否かを判定する。第１トルク指示値候補の絶対値が第２トルク指示値候補の絶対値より小さいと判定された場合（ステップＳ１０９／ＹＥＳ）、制御部１３０は、ステップＳ１１０に進み、第１トルク指示値候補をトルク指示値として決定する。第１トルク指示値候補の絶対値が第２トルク指示値候補の絶対値より大きいと判定された場合（ステップＳ１０９／ＮＯ）、制御部１３０は、ステップＳ１１１に進み、第２トルク指示値候補をトルク指示値として決定する。なお、第１トルク指示値候補の絶対値が第２トルク指示値候補の絶対値と一致する場合、制御部１３０は、第１トルク指示値候補をトルク指示値として決定してもよく、第２トルク指示値候補をトルク指示値として決定してもよい。

ステップＳ１１０またはステップＳ１１１の次に、ステップＳ１１２において、制御部１３０は、車輪１１のトルクをトルク指示値にトルクダウンさせる。

次に、ステップＳ１１３において、判定部１２０は、トルクダウン制御の終了条件が満たされたか否かを判定する。トルクダウン制御の終了条件が満たされたと判定された場合（ステップＳ１１３／ＹＥＳ）、制御装置１００は、ステップＳ１１４に進み、トルクダウン制御を終了し、図４に示される制御フローを終了する。トルクダウン制御の終了条件が満たされていないと判定された場合（ステップＳ１１３／ＮＯ）、制御装置１００は、ステップＳ１１５に進む。なお、トルクダウン制御の終了条件は、ステップＳ１０４における終了条件と同様である。

ステップＳ１１３でＮＯと判定された場合、ステップＳ１１５において、判定部１２０は、サイクルタイムが経過したか否かを判定する。サイクルタイムが経過したと判定された場合（ステップＳ１１５／ＹＥＳ）、制御装置１００は、ステップＳ１０７に戻る。サイクルタイムが経過していないと判定された場合（ステップＳ１１５／ＮＯ）、制御装置１００は、ステップＳ１１３に戻る。

上記のように、本実施形態では、制御部１３０は、トルクダウン制御における２回目以降の計算サイクルにおいて、車輪速の時間変化量および車輪１１の慣性モーメントＩに基づいて算出される第１トルク指示値候補と、車輪１１のスリップ率が目標スリップ率に近づくように制御されるフィードバック制御によって算出される第２トルク指示値候補とのうち絶対値が小さい方をトルク指示値として決定する。

例えば、図５に示される例では、図３に示される比較例と同様に、出力トルクＬ４が時刻ｔ１から低下し始めているものの、車輪速Ｌ１は時刻ｔ４付近まで上昇し続けている。つまり、スリップ率の回復は、時刻ｔ４付近まで開始されない。それにより、２回目以降の計算サイクル（例えば、時刻ｔ２、ｔ３、ｔ４等）でフィードバック制御により算出される第２トルク指示値候補は、過度に小さくなる。

一方、２回目以降の計算サイクル（例えば、時刻ｔ２、ｔ３、ｔ４等）で車輪速の時間変化量および車輪１１の慣性モーメントＩに基づいて算出される第１トルク指示値候補は、初回の計算サイクルである時刻ｔ１において決定されたトルク指示値と同様に、目標トルクＬ５となる。ゆえに、２回目以降の計算サイクル（例えば、時刻ｔ２、ｔ３、ｔ４等）では、第１トルク指示値候補がトルク指示値として決定される。それにより、出力トルクＬ４が負の値となる程度まで小さくなることが抑制される。

この結果、時刻ｔ４以降において、車輪速Ｌ１が急激に低下することが抑制されるので、スリップ率が回復しきってタイヤがグリップすることが抑制される。ゆえに、図５に示される例では、時刻ｔ５付近において、トルクダウン制御は終了せず、車輪速Ｌ１が目標車輪速Ｌ２に近づくように制御される。つまり、トルクダウン制御によって、スリップ率が目標スリップ率に近づくように制御される。上記のように、本実施形態によれば、トルクダウン制御が繰り返し行われることが抑制されるので、車体挙動を適切に安定化することができる。

<制御装置の効果>
続いて、本発明の実施形態に係る制御装置１００の効果について説明する。

本実施形態に係る制御装置１００では、制御部１３０は、トルクダウン制御において、車輪速の時間変化量および車輪１１の慣性モーメントＩに基づいて算出される第１トルク指示値候補と、車輪１１のスリップ率が目標スリップ率に近づくように制御されるフィードバック制御によって算出される第２トルク指示値候補とのうち絶対値が小さい方をトルク指示値として決定する。それにより、トルクダウン制御の実行中に、トルク指示値が過度に小さくなることが抑制される。ゆえに、トルクダウン制御の対象となる車輪１１の車輪速が急激に低下することが抑制されるので、スリップ率が回復しきってタイヤがグリップすることが抑制される。よって、トルクダウン制御が繰り返し行われることが抑制されるので、車体挙動を適切に安定化することができる。

また、本実施形態に係る制御装置１００では、制御部１３０は、現在の車輪１１の車輪速の時間変化量ω’１と目標時間変化量（ω’２×Ｋ）との差に車輪１１の慣性モーメントＩを乗算して得られる値をトルクダウン量ΔＴとして算出し、要求トルクからトルクダウン量ΔＴを減算して得られる値を、第１トルク指示値候補として決定することが好ましい。それにより、車輪速を目標時間変化量（ω’２×Ｋ）に近づけ得る値を、第１トルク指示値候補として決定することができる。

また、本実施形態に係る制御装置１００では、目標時間変化量（ω’２×Ｋ）は、車輪１１のスリップが発生したと判定される直前の車輪１１の車輪速の時間変化量ω’２に応じた値であることが好ましい。それにより、目標トルクＬ５または路面反力相当トルクＬ６を、第１トルク指示値候補として決定することができる。

また、本実施形態に係る制御装置１００では、第２トルク指示値候補の算出で用いられるフィードバック制御は、車輪１１のスリップ率と目標スリップ率との偏差に基づく積分制御を含むことが好ましい。ここで、トルクダウン制御の実行中に、フィードバック制御により算出されるトルク指示値が過度に小さくなった場合、積分制御の成分であるＩ成分の作用によってトルク指示値が過度に小さい状態が維持されやすくなる。ゆえに、フィードバック制御として積分制御を含む制御が利用される場合に、車体挙動を適切に安定化する効果が特に有効となる。

以上、添付図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されないことは勿論であり、特許請求の範囲に記載された範疇における各種の変更例または修正例についても、本発明の技術的範囲に属することは言うまでもない。

例えば、上記では、図１を参照して、車両１の構成について説明したが、本発明に係る車両の構成は、このような例に限定されない。本発明に係る車両は、例えば、図１に示される車両１に対して一部の構成要素の削除、追加または変更を加えたものであってもよい。また、本発明に係る車両は、例えば、各車輪１１に対してそれぞれ駆動用モータ１５が設けられる車両であってもよい。なお、本発明に係る車両における駆動源の一部が駆動用モータ以外の駆動源（例えば、エンジン等）であってもよい。

また、例えば、本明細書においてフローチャートを用いて説明した処理は、必ずしもフローチャートに示された順序で実行されなくてもよい。また、追加的な処理ステップが採用されてもよく、一部の処理ステップが省略されてもよい。

本発明は、制御装置に利用できる。

１ 車両
１１ 車輪
１３ｆ フロントディファレンシャル装置
１３ｒ リヤディファレンシャル装置
１５ 駆動用モータ
１７ インバータ
１９ バッテリ
２１ モータ回転数センサ
１００ 制御装置
１１０ 取得部
１２０ 判定部
１３０ 制御部

Claims (3)

1. 車両の車輪のスリップの発生の有無を判定する判定部と、
   前記車輪のスリップが発生したと判定された場合に、各計算サイクルにおいて前記車輪の要求トルクよりも低い前記車輪のトルク指示値を決定して、前記車輪に出力するトルクを前記トルク指示値にトルクダウンさせるトルクダウン制御を行う制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記トルクダウン制御において、前記車輪の車輪速の時間変化量および前記車輪の慣性モーメントに基づいて算出される第１トルク指示値候補と、前記車輪のスリップ率が目標スリップ率に近づくように制御されるフィードバック制御によって算出される第２トルク指示値候補とのうち絶対値が小さい方を前記トルク指示値として決定し、
   現在の前記車輪速の時間変化量と目標時間変化量との差に前記慣性モーメントを乗算して得られる値をトルクダウン量として算出し、前記要求トルクから前記トルクダウン量を減算して得られる値を、前記第１トルク指示値候補として決定する、
   制御装置。
2. 前記目標時間変化量は、前記車輪のスリップが発生したと判定される直前の前記車輪速の時間変化量に比例する値である、
   請求項１に記載の制御装置。
3. 前記フィードバック制御は、前記スリップ率と前記目標スリップ率との偏差に基づく積分制御を含む、
   請求項１または２に記載の制御装置。

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