JP2006115588A - 車両のモータトラクション制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 部品保護と加速不良の改善との両立を図ることができる車両のモータトラクション制御装置を提供すること。
【解決手段】 駆動輪を駆動する動力源に装備された少なくとも１つのモータと、駆動輪の駆動スリップを検出し、モータトルクダウン制御により駆動輪のグリップを回復させるモータトラクション制御手段と、を備えた車両のモータトラクション制御装置において、駆動輪のスリップ相当値を検出する駆動輪スリップ相当値検出手段を設け、前記モータトラクション制御手段は、駆動スリップ発生時に路面伝達駆動力を確保するトルクダウン制御を行うドライバビリティ制御部を有し、モータトラクション制御中、駆動輪スリップ相当値が大きい値であるほど、前記ドライバビリティ制御部にて算出されるトルクダウン量を大きくする補正を行う手段とした。
【選択図】 図６

Description

本発明は、ハイブリッド車や電気自動車等に適用され、駆動輪を駆動する動力源に少なくとも１つのモータが装備された車両のモータトラクション制御装置に関する。

駆動輪を駆動する動力源にモータが装備されたハイブリッド車や電気自動車等では、駆動輪が駆動スリップすると、駆動輪の駆動スリップに合わせてモータが過回転し、モータ駆動回路に過電流が発生するため、モータ駆動回路の部品保護のためには駆動スリップを応答良く収束させる必要がある。この部品保護を目的として駆動スリップを収束させるモータトラクション制御装置は、駆動輪の回転角速度の変化率（角加速度）が所定値以上のときに駆動スリップが発生すると予測し、モータトルクを低下する構成とし、モータトルクの増加に伴って生じる駆動スリップを防止している（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−３０４５１４号公報

しかしながら、上記従来のモータトラクション制御装置にあっては、部品保護を優先した角加速度制御のみを用いてトルクダウン量を与える構成としていたため、駆動スリップの発生を予測して角加速度制御に入るとモータの過電流を防止することはできるものの、駆動輪のポテンシャルを最大限まで使い切れていなくてドライバビリティ性能が低く、加速不良が発生する、という問題がある。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、部品保護と加速不良の改善との両立を図ることができる車両のモータトラクション制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明における車両のモータトラクション制御装置では、駆動輪を駆動する動力源に装備された少なくとも１つのモータと、駆動輪の駆動スリップを検出し、モータトルクダウン制御により駆動輪のグリップを回復させるモータトラクション制御手段と、を備えた車両のモータトラクション制御装置において、
駆動輪のスリップ相当値を検出する駆動輪スリップ相当値検出手段を設け、
前記モータトラクション制御手段は、駆動スリップ発生時に路面伝達駆動力を確保するトルクダウン制御を行うドライバビリティ制御部を有し、モータトラクション制御中、駆動輪スリップ相当値が大きい値であるほど、前記ドライバビリティ制御部にて算出されるトルクダウン量を大きくする補正を行うことを特徴とする。

よって、本発明の車両のモータトラクション制御装置にあっては、モータトラクション制御手段において、モータトラクション制御中、駆動輪スリップ相当値が大きい値であるほど、駆動スリップ発生時に路面伝達駆動力を確保するトルクダウン制御を行うドライバビリティ制御部にて算出されるトルクダウン量を大きくする補正が行われる。すなわち、モータトラクション制御としてドライバビリティ制御をベースとするトルクダウン量補正制御を採用している。したがって、例えば、駆動輪スリップ相当値が小さい値であるときは、ドライバビリティ制御部において、路面伝達駆動力を確保するトルクダウン量とする制御が行われ、路面伝達駆動力が確保される。一方、駆動輪スリップ相当値が大きい値になると、路面伝達駆動力を確保するトルクダウン量を増大する補正が行われることで、駆動輪スリップの発生による駆動輪の車輪速の急な立ち上がり勾配が修正されて緩やかな車輪速の立ち上がり特性となる。このトルクダウン量増大補正による車輪速特性の修正作用により、駆動輪速（＝モータ回転数）の過回転が抑えられ、部品保護の機能を達成することができるし、同時に、駆動輪の車輪速特性を勾配の緩やかな特性に修正することで路面伝達駆動力を確保するドライバビリティ制御が維持される。この結果、モータトラクション制御として角加速度制御を採用する場合の加速不良が改善され、部品保護と加速不良の改善との両立を図ることができる。

以下、本発明の車両のモータトラクション制御装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１〜実施例３に基づいて説明する。

まず、ハイブリッド車の駆動系構成を説明する。
図１は実施例１のモータトラクション制御装置が適用されたハイブリッド車の駆動系を示す全体システム図である。実施例１におけるハイブリッド車の駆動系は、図１に示すように、エンジンＥと、第１モータジェネレータMG1と、第２モータジェネレータMG2（モータ）と、出力スプロケットOS、動力分割機構TMと、を有する。

前記エンジンＥは、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンであり、後述するエンジンコントローラ１からの制御指令に基づいて、スロットルバルブのバルブ開度等が制御される。

前記第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2は、ロータに永久磁石を埋設しステータにステータコイルが巻き付けられた同期型モータジェネレータであり、後述するモータコントローラ２からの制御指令に基づいて、パワーコントロールユニット３により作り出された三相交流を印加することによりそれぞれ独立に制御される。
前記両モータジェネレータMG1,MG2は、バッテリ４からの電力の供給を受けて回転駆動する電動機として動作することもできるし（以下、この状態を「力行」と呼ぶ）、ロータが外力により回転している場合には、ステータコイルの両端に起電力を生じさせる発電機として機能してバッテリ４を充電することもできる（以下、この状態を「回生」と呼ぶ）。

前記動力分割機構TMは、サンギヤSと、ピニオンPと、リングギヤRと、ピニオンキャリアPCと、を有する単純遊星歯車により構成されている。そして、単純遊星歯車の３つの回転要素（サンギヤS、リングギヤR、ピニオンキャリアPC）に対する入出力部材の連結関係について説明する。前記サンギヤSには、第１モータジェネレータMG1が連結されている。前記リングギヤRには、第２モータジェネレータMG2と出力スプロケットOSとが連結されている。前記ピニオンキャリアPCには、エンジンダンパEDを介してエンジンＥが連結されている。なお、前記出力スプロケットOSは、チェーンベルトCBや図外のディファレンシャルやドライブシャフトを介して左右前輪（駆動輪）に連結されている。

上記連結関係により、図４に示す共線図上において、第１モータジェネレータMG1（サンギヤS）、エンジンＥ（プラネットキャリアPC）、第２モータジェネレータMG2及び出力スプロケットOS（リングギヤR）の順に配列され、単純遊星歯車の動的な動作を簡易的に表せる剛体レバーモデル（３つの回転数が必ず直線で結ばれる関係）を導入することができる。
ここで、「共線図」とは、差動歯車のギヤ比を考える場合、式により求める方法に代え、より簡単で分かりやすい作図により求める方法で用いられる速度線図であり、縦軸に各回転要素の回転数（回転速度）をとり、横軸に各回転要素をとり、各回転要素の間隔をサンギヤSとリングギヤRの歯数比λに基づく共線図レバー比（１：λ）になるように配置したものである。

次に、ハイブリッド車の制御系を説明する。
実施例１におけるハイブリッド車の制御系は、図１に示すように、エンジンコントローラ１と、モータコントローラ２と、パワーコントロールユニット３（強電ユニット）と、バッテリ４（二次電池）と、ブレーキコントローラ５と、統合コントローラ６と、を有して構成されている。

前記統合コントローラ６には、アクセル開度センサ７と、車速センサ８と、エンジン回転数センサ９と、第１モータジェネレータ回転数センサ１０と、第２モータジェネレータ回転数センサ１１と、から入力情報がもたらされる。なお、車速センサ８と第２モータジェネレータ回転数センサ１１は、同じ動力分割機構TMの出力回転数を検出するもであるため、車速センサ８を省略し、第２モータジェネレータ回転数センサ１１からのセンサ信号を車速信号として用いても良い。

前記ブレーキコントローラ５には、前左車輪速センサ１２と、前右車輪速センサ１３と、後左車輪速センサ１４と、後右車輪速センサ１５と、操舵角センサ１６と、マスタシリンダ圧センサ１７と、ブレーキストロークセンサ１８と、から入力情報がもたらされる。

前記エンジンコントローラ１は、アクセル開度センサ７からのアクセル開度APとエンジン回転数センサ９からのエンジン回転数Neを入力する統合コントローラ６からの目標エンジントルク指令等に応じ、エンジン動作点（Ne,Te）を制御する指令を、例えば、図外のスロットルバルブアクチュエータへ出力する。

前記モータコントローラ２は、レゾルバによる両モータジェネレータ回転数センサ１０，１１からのモータジェネレータ回転数N1,N2を入力する統合コントローラ６からの目標モータジェネレータトルク指令等に応じ、第１モータジェネレータMG1のモータ動作点（N1,T1）と、第２モータジェネレータMG2のモータ動作点（N2,T2）と、をそれぞれ独立に制御する指令をパワーコントロールユニット３へ出力する。なお、このモータコントローラ２は、バッテリ４の充電状態をあらわすバッテリS.O.Cの情報を用いる。

前記パワーコントロールユニット３は、より少ない電流で両モータジェネレータMG1,MG2への電力供給が可能な電源系高電圧システムを構成するもので、図５に示すように、ジョイントボックス３ａと、昇圧コンバータ３ｂと、駆動モータ用インバータ３ｃと、発電ジェネレータ用インバータ３ｄと、コンデンサ３ｅと、を有する。前記第２モータジェネレータMG2のステータコイルには、駆動モータ用インバータ３ｃが接続される。前記第１モータジェネレータMG1のステータコイルには、発電ジェネレータ用インバータ３ｄが接続される。また、前記ジョイントボックス３ａには、力行時に放電し回生時に充電するバッテリ４が接続される。

前記ブレーキコントローラ５は、低μ路制動時や急制動時等において、４輪のブレーキ液圧を独立に制御するブレーキ液圧ユニット１９への制御指令によりＡＢＳ制御を行い、また、エンジンブレーキやフットブレーキによる制動時、統合コントローラ６への制御指令とブレーキ液圧ユニット１９への制御指令を出すことで回生ブレーキ協調制御を行う。このブレーキコントローラ５には、各車輪速センサ１２，１３，１４，１５からの車輪速情報や、操舵角センサ１６からの操舵角情報や、マスタシリンダ圧センサ１７やブレーキストロークセンサ１８からの制動操作量情報が入力される。そして、これらの入力情報に基づいて、所定の演算処理を実行し、その処理結果による制御指令を統合コントローラ６とブレーキ液圧ユニット１９へ出力する。なお、前記ブレーキ液圧ユニット１９には、前左車輪ホイールシリンダ２０と、前右車輪ホイールシリンダ２１と、後左車輪ホイールシリンダ２２と、後右車輪ホイールシリンダ２３と、が接続されている。

前記統合コントローラ６は、車両全体の消費エネルギを管理し、最高効率で車両を走らせるための機能を担うもので、加速走行時等において、エンジンコントローラ１への制御指令によりエンジン動作点制御を行い、また、停止時や走行時や制動時等において、モータコントローラ２への制御指令によりモータジェネレータ動作点制御を行う。この統合コントローラ６には、各センサ７，８，９，１０，１１からのアクセル開度APと車速VSPとエンジン回転数Neと第１モータジェネレータ回転数N1と第２モータジェネレータ回転数N2とが入力される。そして、これらの入力情報に基づいて、所定の演算処理を実行し、その処理結果による制御指令をエンジンコントローラ１とモータコントローラ２へ出力する。なお、統合コントローラ６とエンジンコントローラ１、統合コントローラ６とモータコントローラ２、統合コントローラ６とブレーキコントローラ５は、情報交換のためにそれぞれ双方向通信線２４，２５，２６により接続されている。

次に、駆動力性能について説明する。
実施例１のハイブリッド車の駆動力は、図２(b)に示すように、エンジン直接駆動力（エンジン総駆動力から発電機駆動分を差し引いた駆動力）とモータ駆動力（両モータジェネレータMG1,MG2の総和による駆動力）との合計で示される。その最大駆動力の構成は、図２(a)に示すように、低い車速ほどモータ駆動力が多くを占める。このように、変速機を持たず、エンジンＥの直接駆動力と電気変換したモータ駆動力を加えて走行させることから、低速から高速まで、定常運転のパワーの少ない状態からアクセルペダル全開のフルパワーまで、ドライバの要求に対しシームレスに応答良く駆動力をコントロールすることができる（トルク・オン・デマンド）。
そして、実施例１のハイブリッド車では、動力分割機構TMを介し、エンジンＥと両モータジェネレータMG1,MG2と左右前輪の駆動輪とがクラッチ無しで繋がっている。また、上記のように、エンジンパワーの大部分を発電機で電気エネルギに変換し、高出力かつ高応答のモータで車両を走らせている。このため、例えば、アイスバーン等の滑りやすい路面での走行時において、駆動輪のスリップやブレーキ時の駆動輪のロック等で車両の駆動力が急変する場合、過剰電流からのパワーコントロールユニット３（モータ駆動回路）の部品保護、あるいは、動力分割機構TMのピニオン過回転からの部品保護を行う必要がある。これに対し、高出力・高応答のモータ特性を活かし、部品保護の機能から発展させて、駆動輪のスリップを瞬時に検出し、そのグリップを回復させ、車両を安全に走らせるためのモータトラクション制御を採用している。

次に、制動力性能について説明する。
実施例１のハイブリッド車では、エンジンブレーキやフットブレーキによる制動時には、モータとして作動している第２モータジェネレータMG2を、ジェネレータ（発電機）として作動させることにより、車両の運動エネルギを電気エネルギに変換してバッテリ４に回収し、再利用する回生ブレーキシステムを採用している。
この回生ブレーキシステムでの一般的な回生ブレーキ協調制御は、図３(a)に示すように、ブレーキペダル踏み込み量に対し要求制動力を算出し、要求制動力に大きさにかかわらず、算出された要求制動力を回生分と油圧分とで分担することで行われる。
これに対し、実施例１のハイブリッド車で採用している回生ブレーキ協調制御は、図３(b)に示すように、ブレーキペダル踏み込み量に対し要求制動力を算出し、算出された要求制動力に対し回生ブレーキを優先し、回生分で賄える限りは油圧分を用いることなく、最大限まで回生分の領域を拡大している。これにより、特に加減速を繰り返す走行パターンにおいて、エネルギ回収効率が高く、より低い車速まで回生制動によるエネルギの回収を実現している。

次に、車両モードについて説明する。
実施例１のハイブリッド車での車両モードとしては、図４の共線図に示すように、「停車モード」、「発進モード」、「エンジン始動モード」、「定常走行モード」、「加速モード」を有する。
「停車モード」では、図４(1)に示すように、エンジンＥと発電機MG1とモータMG2は止まっている。「発進モード」では、図４(2)に示すように、モータMG2鑿の駆動で発進する。「エンジン始動モード」では、図４(3)に示すように、エンジンスタータとしての機能を持つ発電機MG1によって、サンギヤSが回ってエンジンＥを始動する。「定常走行モード」では、図４(4)に示すように、主にエンジンＥにて走行し、効率を高めるために発電を最小にする。「加速モード」では、図４(5)に示すように、エンジンＥの回転数を上げると共に、発電機MG1による発電を開始し、その電力とバッテリ４の電力を使ってモータMG2の駆動力を加え、加速する。
なお、後退走行は、図４(4)に示す「定常走行モード」において、エンジンＥの回転数上昇を抑えたままで、発電機MG1の回転数を上げると、モータMG2の回転数が負側に移行し、後退走行を達成することができる。

始動時は、イグニッションキーを回すとエンジンＥが始動し、エンジンＥを暖機した後、直ぐにエンジンＥは停止する。発進時や軽負荷時は、発進時やごく低速で走行する緩やかな坂を下るときなどは、エンジン効率の悪い領域は燃料をカットし、エンジンは停止してモータMG2により走行する。通常走行時は、エンジンＥの駆動力は、動力分割機構TMにより一方は車輪を直接駆動し、他方は発電機MG1を駆動し、モータMG2をアシストする。全開加速時は、バッテリ４からパワーが供給され、さらに、駆動力を追加する。減速時や制動時には、車輪がモータMG2を駆動し、発電機として作用することで回生発電を行う。回収した電気エネルギはバッテリ４に蓄えられる。バッテリ４の充電量が少なくなると、発電機MG1をエンジンＥにより駆動し、充電を開始する。車両停止時には、エアコン使用時やバッテリ充電時等を除き、エンジンＥを自動的に停止する。

次に、作用を説明する。
［モータトラクション制御処理］
図６は実施例１の統合コントローラ６にて実行されるモータトラクション制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する（モータトラクション制御手段に相当）。

ステップＳ１では、要求モータトルクを算出し、ステップＳ２へ移行する。
ここで、「要求モータトルク」は、アクセル開度等から算出される要求駆動トルクからエンジン分担トルクを差し引いたトルクであり、例えば、第２モータジェネレータMG2のみを駆動源とする走行時には、エンジン分担トルクはゼロとなり、また、第２モータジェネレータMG2とエンジンＥとを駆動源とする走行時には、エンジン分担トルクTeはエンジン直接駆動力（図２参照）となる。

ステップＳ２では、ステップＳ１での要求モータトルクの算出に続き、車輪速センサ１２，１３，１４，１５からの車輪速情報に基づき、前輪速平均値（駆動輪速）と後輪速平均値（車体速）とを演算し、ステップＳ３へ移行する。

ステップＳ３では、ステップＳ２での前輪速平均値と後輪速平均値との演算に続き、駆動輪のスリップ率ρを下記の式により演算し、ステップＳ４へ移行する。
ここで、「スリップ率ρ」は、
ρ＝｛（前輪速平均値−後輪速平均値）／前輪速平均値｝×100［％］
の式により求められる。

ステップＳ４では、ステップＳ３でのスリップ率ρの演算に続き、駆動輪のスリップ率ρが路面伝達駆動力を確保する最適領域に入るようにトルクダウン量を演算し、ステップＳ５へ移行する（ドライバビリティ制御部、スリップ率制御部）。
ここで、「スリップ率制御」によるトルクダウン量の決め方は、図７に示すように、スリップ率ρを、前後力の駆動力μｄが最大値μｄmaxを含む領域で横力Fyが高い20％前後の領域となるように決める。
すなわち、図７はスリップ率ρに対する駆動輪の代表的な特性であり、スリップ率ρが大きくなると前後力の駆動力μｄおよび横力Fyが共に減少する。特に、横力Fyの減少は駆動輪の横滑り摩擦力を失わせ、走行安定性に悪影響を及ぼし車体は不安定になる。「スリップ率制御」は、このように走行不安定になるのを防ぎつつ駆動力を確保して加速性能を向上させるために、スリップ率ρを適正な範囲に制限する制御システムである。例えば、従動輪（後輪）に対し駆動輪（前輪）がスリップアップした場合、そのスリップアップ量に応じてトルクダウン量を決定する。トルクダウン量の決定方法としては、例えば、従動輪に対する駆動輪のスリップアップ量を制御量として、スリップアップ量とトルクダウン量との関係を予めマップの形で準備しておき、このマップに応じてトルクダウン量を決める。

ステップＳ５では、ステップＳ４でのスリップ率制御でのトルクダウン量の演算に続き、駆動輪の角加速度を演算し、ステップＳ６へ移行する（駆動輪スリップ相当値検出手段）。
ここで、駆動輪の「角加速度」は、駆動輪の回転数と対応関係にある第２モータジェネレータMG2の回転数N2の時間変化により求める。一例を述べると、第２モータジェネレータ回転数センサ１１が制御周期毎に回転数を測定し、直前の過去３回における回転数N2の平均値（すなわち移動平均）を求める。そして、この平均値の変化を角加速度として決定する。

ステップＳ６では、ステップＳ５での角加速度の演算に続き、角加速度制御でのトルクダウン量を演算し、ステップＳ７へ移行する（部品保護制御部、角加速度制御部）。
ここで、「角加速度制御」によるトルクダウン量の決め方は、例えば、図８に示すトルクダウン量マップを用い、角加速度ω’が第１設定値ω1'までの低角加速度領域ではトルクダウン量をゼロとし、角加速度ω’が第１設定値ω1'から第２設定値ω2'までの中角加速度領域では角加速度ω’が大きいほど比例的にトルクダウン量を増し、角加速度ω’が第２設定値ω2'を超える高角加速度領域では角加速度ω’の大きさによらず一定値（最大トルクダウン量）とすることで決められる。

ステップＳ７では、ステップＳ６での「角加速度制御」によるトルクダウン量の演算に続き、ステップＳ４で演算された「スリップ率制御」によるトルクダウン量と、ステップＳ６で演算された「角加速度制御」によるトルクダウン量のうち、何れのトルクダウン量が大きいか比較し、トルクダウン量の大きい方を選択し、ステップＳ８へ移行する（選択部）。

ステップＳ８では、ステップＳ７にて選択されたトルクダウン量が、「スリップ率制御」によるトルクダウン量であるか否かが判断され、YESの場合はステップＳ９へ移行し、NOの場合はステップＳ１０へ移行する。

ステップＳ９では、ステップＳ８での「スリップ率制御」によるトルクダウン量選択時であるとの判断に基づき、「スリップ率制御」によるトルクダウン量が、ステップＳ５にて演算された角加速度により補正され、ステップＳ１０へ移行する。
ここで、「スリップ率制御」によるトルクダウン量の角加速度補正は、図９に示すように、角加速度ω’が第１設定値ω1'までは補正ゲインを１とし、角加速度ω’が第１設定値ω1'を超えると角加速度ω’の大きさに比例して大きくなる１以上の値により補正ゲインを決め、この決められた補正ゲインと「スリップ率制御」によるトルクダウン量とを掛け合わせることで行われる。つまり、補正ゲインが１以上であるときには、トルクダウン量が増大補正されることになる。

ステップＳ１０では、ステップＳ１で求めた要求モータトルクから、ステップＳ７またはステップＳ９にて補正されたトルクダウン量を差し引くことで、モータトルク値を演算し、ステップＳ１１へ移行する。

ステップＳ１１では、ステップＳ１０にて演算したモータトルク値を得るトルク指令をモータコントローラ２へ出力し、リターンへ移行する。
［トラクション制御の背景技術について］
特開平６−２２９２６４号公報や特開平５−３１２０６１号公報等を含め、駆動輪に駆動スリップが発生したとき、当該駆動輪へ付与する駆動トルクを駆動スリップ状態に応じて調整するトルク低減制御を実施する車両用トラクション制御装置は、多数発表されている。

その車両用トラクション制御装置が、エンジンの駆動トルクを制御する方式を採用したものである場合、車両の低速走行時、特に発進時において以下の点が問題になることがある。
発進時には運転者が過度なアクセル操作を行った場合に生じる駆動スリップを低く抑えるためには、できるだけ早期にトラクション制御を開始することが望ましく、そのためにはスリップ基準値（スリップ目標値またはスリップ閾値、以下同様）を低い値に設定して、できるだけ早期に当該駆動スリップを検出する必要があり、特に、低車速時においては、エンジンやトランスミッション等の作動遅れ時間が大きいため、早期の駆動スリップの検出が駆動スリップを抑制する上で有効である。
しかし、低車速時にスリップ基準値を低く設定すると、駆動トルクを低下させすぎて、場合によってはエンジン回転数が極めて低くなってエンジン振動が大きくなる結果、運転フィーリングが良好にならず、さらに、エンジン回転数が低下し過ぎた場合、エンジンがストールしてしまう（エンストする）おそれがある。その結果、スリップ初期のスリップ基準値は高い値に設定する必要がある。

しかし、スリップ初期のスリップ基準値は高い値に設定すると、氷結路での転舵発進においては、ＦＦ車ではアンダーステアリングが発生し、ＦＲ車ではオーバーステアリングが発生するし、さらに、二次電池と駆動モータを用いた電気自動車等で、本制御を用いた場合には、発電機での発電が追いつかず、結果的に二次電池からの電力量の持ち出し量が多くなってしまい、大電流が発生するおそれがある。

上記問題を解決するため、特開昭６０−１０４４２８号公報、特開昭６２−２６５４３０号公報等が提案されており、これらには、車両の速度（車体速）が低いときに、スリップ基準値を高めに変更し、より多くの駆動スリップを許容するようにスリップ判定レベルを変更（よりスリップする判定方向）する技術が開示されている。
また、特開平５−３１２０６１号公報のように、駆動トルク調整手段による駆動トルク調整の開始以降に、スリップ基準値を当初設定した値より高い値に変更することで、運転フィーリング向上やエンジンストールを防止する技術が開示されている。しかし、これらの従来技術では、電力や電流について考慮されているわけではない。

一方、特開平１０−３０４５１４号公報には、スリップ率ではなく、スリップ初期に応答性を向上させる技術（角加速度制御）が開示されている。この手法は、主にハイブリッド車や電気自動車や燃料電池車等のように、駆動力を発生させるユニットとしてモータを用いた車両に適用されるケースが多い。

この技術の基本は、駆動輪の回転角速度の変化率（角加速度）が所定値以上のときに駆動スリップが発生すると予測し、モータトルクを低下させる構成となっている。この構成とすることにより、モータトルクの増加に伴って生じる駆動スリップを防止することができる。

ここで、駆動力を発生させるユニットとしてモータを用いたハイブリッド車において、駆動スリップの発生初期に高応答性にてスリップを抑制する「角加速度制御」が必要な理由について説明する。
仮にモータトラクション制御装置が無くて駆動スリップした場合には、エンジンの発電が追いつかず、モータはバッテリからどんどん電流を持ち出す。よって、モータ駆動回路に過電流が発生し、回路上の素子等にダメージを与えることになる。例えば、実施例１のパワーコントロールユニット３において、図５の矢印に示すように、コンデンサ３ｅを介して過電流が流れると、ジョイントボックス３ａのヒューズや昇圧コンバータ３ｂのスイッチング回路がダメージを受けてしまう場合がある。しかも、ハイブリッド車や燃料電池車では、二次電池に対してモータ出力（モータ出力比）が大きければ大きいほど過電流が流れやすい。また、二次電池に対してエンジン、燃料電池の出力（エンジン出力比）が大きければ大きいほど過電圧、過電流が流れやすい。という関係がある。
したがって、確実に部品保護を図るためには、滑ったらトルク制限をかけるという「角加速度制御」により、駆動スリップを応答良く収束させるモータトラクション制御が必要となる。

しかしながら、従来の「角加速度制御」にあっては、駆動スリップが生じやすい低μ路における部品保護を優先し、駆動スリップの発生が予測されると大きなモータトルクダウン制御量を与える構成としていた。このため、例えば、図１０(a)の駆動輪の車輪速特性に示すように、駆動スリップの発生により駆動輪車輪速が増大すると、モータトルクが低減し、モータトルクの低減に伴って駆動輪車輪速も低下する。この駆動輪車輪速が低下して駆動輪グリップが回復すると、モータトルクの増加が許容され、再び駆動輪車輪速が増大するというように、スリップ発生とスリップ収束による駆動輪車輪速の大きな変動動作が繰り返される。

つまり、「角加速度制御」の場合、過電流は防止できるものの、駆動輪の車輪速変動が大きいため、図１０(b)に示すように、コーナリングパワーの高い領域を含みながらも、コーナリングパワーの低い領域まで制御範囲が拡大している。このため、駆動輪のポテンシャルを最大限まで使い切れていないく、図１１に示すように、駆動トルクの出力低下が大きくて駆動輪車輪速が車両速度に張り付くような場合、もたつきによる加速不良（スタンブル）が発生してしまうという問題がある。

また、「角加速度制御」の場合、図１０および図１１に示すように、駆動輪においてスリップ発生とスリップ収束とが繰り返され車輪速回転が変動すると、その反力により車両前後Ｇが変動する前後Ｇハンチングが発生してしまうという問題がある。

［モータトラクション制御作用］
実施例１のハイブリッド車のモータトラクション制御装置では下記の点に着目した。
「角加速度制御」は、部品保護性能が高いという点では有効な制御であるが、上記のように、駆動輪のポテンシャルを最大限まで使い切れ無い制御となるため、ドライバビリティ性能の面で劣る。
一方、トラクション制御として周知の「スリップ率制御」は、駆動性能が高いという点では有効であるが、駆動スリップが発生したことを検知して制御が開始されるため、応答性の高いモータトラクション制御では、モータ過回転を許容してしまう可能性があり、部品保護性能の面で劣る。
そこで、「スリップ率制御」をベースとしながら、この「スリップ率制御」に部品保護機能を持たせることを考えた。

上記の点に着目し、実施例１では、モータトラクション制御中、角加速度ω’（駆動輪スリップ相当値）が大きい値であるほど、駆動スリップ発生時に路面伝達駆動力を確保するトルクダウン制御を行う「スリップ率制御」にて算出されるトルクダウン量を大きくする補正を行うことで、モータトラクション制御として角加速度制御を採用する場合の加速不良が改善され、部品保護と加速不良の改善との両立を図るようにした。

すなわち、駆動スリップの発生時に「スリップ率制御」が選択されている場合、図６のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ４→ステップＳ５→ステップＳ６→ステップＳ８→ステップＳ９→ステップＳ１０→ステップＳ１１へと進む流れとなる。

つまり、ステップＳ９において、モータトラクション制御中、駆動輪の角加速度ω’が大きい値であるほど、「スリップ率制御」によるトルクダウン量を大きくする補正が行われる。したがって、角加速度ω’が第１設定値ω1'以下の小さい値であるときは、スリップ率ρを20％前後の領域に収めるトルクダウン量のままとする（補正無し）「スリップ率制御」が行われ、路面伝達駆動力が確保される。

一方、駆動輪の角加速度ω’が第１設定値ω1'を超える大きい値になると、角加速度ω’が大きいほど路面伝達駆動力を確保する「スリップ率制御」によるトルクダウン量をより増大する補正が行われる。このため、図１３の駆動輪の車輪速特性に示すように、駆動輪スリップの発生による駆動輪の車輪速の急な立ち上がり勾配が修正されて緩やかな車輪速の立ち上がり特性となる。このトルクダウン量増大補正による車輪速特性の修正作用により、駆動輪速（＝モータ回転数）の過回転が抑えられ、部品保護の機能を達成することができる。同時に、駆動輪の車輪速特性を勾配の緩やかな特性に修正することで、図１３のトルクダウン量特性に示すように、路面伝達駆動力を確保する「スリップ率制御」が維持される。

さらに、「スリップ率制御」のみを採用した場合には、加速開始時のトルクアップに対しては部品保護機能が十分でない場合もあり得るので、実施例１の場合、「角加速度制御」と「スリップ率制御」とを組み合わせた。そして、部品保護の確保のために、「角加速度制御」のトルクダウン量と「スリップ率制御」のトルクダウン量のうち、セレクトハイ（モータトルク値としてはセレクトロー）とする方法を採用した。

しかし、この場合、加速開始時のトルクアップに対しては「角加速度制御」のトルクダウン量が効き、部品保護を達成することができるものの、「スリップ率制御」に移行してのモータトラクション制御中に駆動輪の車輪速が上昇し、角加速度閾値を超えると、再び「角加速度制御」に入ることになり、モータトルクの急変を招く。

これに対し、実施例１では、「スリップ率制御」が選択されている場合、角加速度ω’の発生に応じてトルクダウン量を増大補正する制御を行うことで、駆動輪の車輪速特性が勾配の緩やかな特性に修正されるため、「スリップ率制御」の選択中、「角加速度制御」の介入が事前に防止されるし、「スリップ率制御」が維持されることで、モータトルクの急変も防止されることになる。仮に、「スリップ率制御」の選択中に「角加速度制御」が介入した場合も、トルクダウン量の増大補正により、モータトルクの急変が防止される。

すなわち、角加速度制御＋スリップ率制御を採用した実施例１のハイブリッド車のモータトラクション制御装置では、図１２に示すように、加速開始時には「角加速度制御」が選択されることで、第２モータジェネレータMG2の過回転を抑える。そして、スリップ率ρが駆動輪のコーナリングパワーが高い領域に入ると、「角加速度制御」から「スリップ率制御」に切り替えられ、「スリップ率制御」が選択されると、「角加速度制御」が介入しないように車輪速変動が小さい状態が維持され、駆動輪のコーナリングパワーの高いスリップ率ρの領域を推移することで、加速度が改善されることになる。

次に、効果を説明する。
実施例１の車両のモータトラクション制御装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。

(1) 駆動輪を駆動する動力源に装備された少なくとも１つのモータと、駆動輪の駆動スリップを検出し、モータトルクダウン制御により駆動輪のグリップを回復させるモータトラクション制御手段と、を備えた車両のモータトラクション制御装置において、駆動輪のスリップ相当値を検出する駆動輪スリップ相当値検出手段を設け、前記モータトラクション制御手段は、駆動スリップ発生時に路面伝達駆動力を確保するトルクダウン制御を行うドライバビリティ制御部を有し、モータトラクション制御中、駆動輪スリップ相当値が大きい値であるほど、前記ドライバビリティ制御部にて算出されるトルクダウン量を大きくする補正を行うため、ドライバビリティ制御をベースとするトルクダウン量補正制御により、部品保護と加速不良の改善との両立を図ることができる。

(2) 前記モータトラクション制御手段は、駆動スリップ発生時にモータ駆動回路部品を保護するトルクダウン制御を行う部品保護制御部と、駆動スリップ発生時に路面伝達駆動力を確保するトルクダウン制御を行うドライバビリティ制御部と、部品保護制御部とドライバビリティ制御部とのどちらか一方を選択摺る選択部と、を有し、前記ドライバビリティ制御部が選択されているとき、駆動輪スリップ相当値が大きい値であるほどドライバビリティ制御部にて算出されるトルクダウン量を大きくする補正を行うため、部品保護と加速不良の改善との両立を図りながら、ドライバビリティ制御中における部品保護制御の介入を事前に防止することができる。

(3) 前記部品保護制御部は、駆動輪の角加速度が所定値以上のときに駆動スリップが発生すると予測してトルクダウンする角加速度制御部であり、前記ドライバビリティ制御部は、駆動輪のスリップ率が路面伝達駆動力を確保する最適領域に入るようにトルクダウンするスリップ率制御部であるため、「角加速度制御」による高い部品保護機能と、「スリップ率制御」による高い加速性能と、の両立を達成することができる。

(4) 前記選択部は、駆動スリップの発生時、部品保護制御部によるトルクダウン量とドライバビリティ制御部によるトルクダウン量のうち、トルクダウン量が大きい方を選択するため、加速開始時のトルクアップに対しモータの過回転を確実に防止することでの部品保護を達成することができると共に、加速開始後はドライバビリティ制御の維持による高い加速性能を達成することができる。

(5) 前記駆動輪スリップ相当値検出手段は、駆動輪の角加速度ω’を駆動輪スリップ相当値として検出するため、「角加速度制御」の入力情報をそのままトルクダウン量の補正に流用することができると共に、「スリップ率制御」の選択中に「角加速度制御」が介入してきても、トルク変動を抑えたシームレスな制御とすることができる。

実施例２は、モータを駆動する強電ユニットに流れる電流をトルクダウン量の増大補正に用いる駆動輪スリップ相当値として検出する例である。なお、実施例２の構成は、実施例１と同様であるので、図示並びに説明を省略する。

作用を説明すると、図１４は実施例２の統合コントローラ６にて実行されるモータトラクション制御処理の流れを示すフローチャートである。

ステップＳ２９では、ステップＳ２８での「スリップ率制御」によるトルクダウン量選択時であるとの判断に基づき、「スリップ率制御」によるトルクダウン量が、例えば、図１６に示すように、ポイントＩ（ジョイントボックスのヒューズ）を流れる電流により補正され、ステップＳ３０へ移行する。
ここで、「スリップ率制御」によるトルクダウン量の電流補正は、図１５に示すように、ポイントＩの電流ｉが第１設定値ｉ₁までは補正ゲインを１とし、電流ｉが第１設定値ｉ₁を超えると電流ｉの大きさに比例して大きくなる１以上の値により補正ゲインを決め、この決められた補正ゲインと「スリップ率制御」によるトルクダウン量とを掛け合わせることで行われる。つまり、補正ゲインが１以上であるときには、トルクダウン量が増大補正されることになる。
なお、ステップＳ２９を除くステップＳ２１〜ステップＳ３１は、図６のステップＳ９を除くステップＳ１〜ステップＳ１１とそれぞれ同一の処理を行うステップであるため、説明を省略する。

この実施例２において、モータを駆動する強電ユニットに流れる電流をトルクダウン量の増大補正に用いる駆動輪スリップ相当値とする理由を説明する。駆動スリップの発生により第２モータジェネレータMG2の回転数が増大すると、強電ユニットから電流を取り出し、強電ユニットに流れる電流は上昇する。よって、強電ユニットに流れる電流は、モータ回転数の上昇、つまり、駆動輪スリップに相当する。また、強電ユニットに流れる電流とすることで、電流の上昇に対応してトルクダウン量が増大補正され、強電ユニットに流れる電流の上昇を抑えるため、より確実に部品保護を達成することができる。

そして、「スリップ率制御」の選択時には、図１７に示すように、トルクダウン量の電流補正が行われることで、駆動輪の車輪速特性は、「角加速度制御（部品保護制御）」が介入する車輪速閾値を超えることが無く、「スリップ率制御」がそのまま維持されることになる。なお、他の作用は実施例１と同様であるので説明を省略する。

次に、効果を説明する。
実施例２の車両のモータトラクション制御装置にあっては、実施例１の(1),(2),(3),(4)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。

(6) 前記駆動輪スリップ相当値検出手段は、モータを駆動する強電ユニットに流れる電流を駆動輪スリップ相当値とするため、部品ダメージの原因となる過電流を抑えることで確実に部品保護を達成することができると共に、「スリップ率制御」の選択中に「角加速度制御」が介入してきても、トルク変動を抑えたシームレスな制御とすることができる。

実施例３は、モータを駆動する強電ユニットで使用する電力をトルクダウン量の増大補正に用いる駆動輪スリップ相当値として検出する例である。なお、実施例３の構成は、実施例１と同様であるので、図示並びに説明を省略する。

作用を説明すると、図１８は実施例３の統合コントローラ６にて実行されるモータトラクション制御処理の流れを示すフローチャートである。

ステップＳ３９では、ステップＳ３８での「スリップ率制御」によるトルクダウン量選択時であるとの判断に基づき、「スリップ率制御」によるトルクダウン量が、例えば、図２０に示すように、ポイントＷ（ジョイントボックス）で使用される電力により補正され、ステップＳ４０へ移行する。
ここで、「スリップ率制御」によるトルクダウン量の電流補正は、図１９に示すように、ポイントＷの電力ｗが第１設定値ｗ₁までは補正ゲインを１とし、電力ｗが第１設定値ｗ₁を超えると電力ｗの大きさに比例して大きくなる１以上の値により補正ゲインを決め、この決められた補正ゲインと「スリップ率制御」によるトルクダウン量とを掛け合わせることで行われる。つまり、補正ゲインが１以上であるときには、トルクダウン量が増大補正されることになる。
なお、ステップＳ３９を除くステップＳ３１〜ステップＳ４１は、図６のステップＳ９を除くステップＳ１〜ステップＳ１１とそれぞれ同一の処理を行うステップであるため、説明を省略する。

この実施例３において、モータを駆動する強電ユニットで使用する電力をトルクダウン量の増大補正に用いる駆動輪スリップ相当値とする理由は、電力ｗが、電力ｗ＝電流ｉ×電圧ｖにて計算されることから、上記実施例２での電流ｉの場合と同様に、駆動スリップの発生により第２モータジェネレータMG2の回転数が増大すると、強電ユニットで使用される電力が上昇することによる。なお、他の作用は実施例１と同様であるので説明を省略する。

次に、効果を説明する。
実施例３の車両のモータトラクション制御装置にあっては、実施例１の(1),(2),(3),(4)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。

(7) 前記駆動輪スリップ相当値検出手段は、モータを駆動する強電ユニットで使用する電力を駆動輪スリップ相当値とするため、部品ダメージの原因となる過電流を抑えることで確実に部品保護を達成することができると共に、「スリップ率制御」の選択中に「角加速度制御」が介入してきても、トルク変動を抑えたシームレスな制御とすることができる。

以上、本発明の車両のモータトラクション制御装置を実施例１〜実施例３に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

実施例１〜３では、駆動輪スリップ相当値検出手段として、駆動輪の角加速度、モータを駆動する強電ユニットを流れる電流、モータを駆動する強電ユニットで使用する電力、をそれぞれ駆動輪スリップ相当値とする例を示したが、駆動輪スリップ相当値を検出する手段であれば、実施例１〜３で示した以外の駆動輪スリップ相当値検出手段を用いても良いし、また、実施例１〜３で示した駆動輪スリップ相当値を複数組み合わせて検出するようにしても良い。

実施例１〜３では、モータトラクション制御手段として、部品保護制御部とドライバビリティ制御部とを有する例を示したが、トルクダウン量の補正として部品保護機能を高めたものとすることにより、モータトラクション制御手段としてドライバビリティ制御部のみを有するシステムにも適用することができる。

実施例１〜３では、モータトラクション制御手段として、部品保護制御部とドライバビリティ制御部とを組み合わせ、トルクダウン量が大きい方を選択する例を示したが、部品保護制御部とドライバビリティ制御部とを組み合わせた場合、駆動スリップの発生初期には部品保護制御部を選択し、その後、ドライバビリティ制御部を選択する等、他の選択方法を採用しても良い。

実施例１〜３では、ドライバビリティ制御部として、駆動輪のスリップ率が路面伝達駆動力を確保する最適領域に入るようにトルクダウンするスリップ率制御部の例を示したが、駆動輪のスリップ比やスリップ量（前後輪回転速度偏差）が路面伝達駆動力を確保する最適領域に入るようにトルクダウンする制御部であれば、実施例１〜３のスリップ率制御には限られない。

実施例１〜３では、１つのエンジンと２つのモータジェネレータと動力分割機構を備えたハイブリッド車への適用例を示したが、本発明のモータトラクション制御装置は、他のパワーユニット構造を備えたハイブリッド車や電気自動車や燃料電池車やモータ４ＷＤ車等、要するに、駆動輪を駆動する動力源に少なくとも１つのモータが装備された車両であれば適用することができる。

実施例１のモータトラクション制御装置が適用されたハイブリッド車を示す全体システム図である。 実施例１のモータトラクション制御装置が適用されたハイブリッド車における駆動力性能特性図と駆動力概念図である。 実施例１のモータトラクション制御装置が適用されたハイブリッド車における回生協調による制動力性能をあらわす対比特性図である。 実施例１のモータトラクション制御装置が適用されたハイブリッド車における各車両モードを示す共線図である。 実施例１のハイブリッド車のモータ駆動制御系（バッテリ・パワーコントロールユニット・第１モータジェネレータ・第２モータジェネレータ）を示すブロック図である。 実施例１の統合コントローラにて実行されるモータトラクション制御処理の流れを示すフローチャートである。 実施例１の「スリップ率制御」におけるスリップ率制御領域を示す前後力の駆動係数特性図および横力特性図である。 実施例１の「角加速度制御」における角加速度に対するトルクダウン量の関係を示すトルクダウン量マップである。 実施例１の「スリップ率制御」において角加速度に対するトルクダウン量の補正ゲインマップである。 従来の「角加速度制御」での駆動輪の車輪速特性及び車体速特性とコーナリングパワー特性を示す図である。 従来の「角加速度制御」のみによるモータトラクションコントロールを採用した場合のアクセル開度・車両速度・駆動輪車速の各特性を示すタイムチャートである。 実施例１での「角加速度制御」＋「スリップ率制御」での駆動輪の車輪速特性及び車体速特性とコーナリングパワー特性と車輪速・トルク対比特性を示す図である。 改善前（「角加速度制御」のみ）と改善後（「角加速度制御」＋「スリップ率制御」）での駆動輪の車輪速とトルクダウン量の対比特性図である。 実施例２の統合コントローラにて実行されるモータトラクション制御処理の流れを示すフローチャートである。 実施例２の「スリップ率制御」においてポイントＩの電流に対するトルクダウン量の補正ゲインマップである。 実施例２のポイントＩを説明する強電ユニットの一例を示す図である。 実施例２において電流に対するトルクダウン量の補正が行われた場合の電流特性と駆動輪の車輪速特性を示す図である。 実施例３の統合コントローラにて実行されるモータトラクション制御処理の流れを示すフローチャートである。 実施例３の「スリップ率制御」においてポイントＷの電力に対するトルクダウン量の補正ゲインマップである。 実施例３のポイントＷを説明する強電ユニットの一例を示す図である。

符号の説明

Ｅ エンジン
MG1 第１モータジェネレータ
MG2 第２モータジェネレータ（モータ）
OS 出力スプロケット
TM 動力分割機構
１ エンジンコントローラ
２ モータコントローラ
３ パワーコントロールユニット
４ バッテリ
５ ブレーキコントローラ
６ 統合コントローラ
７ アクセル開度センサ
８ 車速センサ
９ エンジン回転数センサ
１０ 第１モータジェネレータ回転数センサ
１１ 第２モータジェネレータ回転数センサ
１２ 前左車輪速センサ
１３ 前右車輪速センサ
１４ 後左車輪速センサ
１５ 後右車輪速センサ
１６ 操舵角センサ
１７ マスタシリンダ圧センサ
１８ ブレーキストロークセンサ
１９ ブレーキ液圧ユニット
２０ 前左車輪ホイールシリンダ
２１ 前右車輪ホイールシリンダ
２２ 後左車輪ホイールシリンダ
２３ 後右車輪ホイールシリンダ

Claims (7)

1. 駆動輪を駆動する動力源に装備された少なくとも１つのモータと、駆動輪の駆動スリップを検出し、モータトルクダウン制御により駆動輪のグリップを回復させるモータトラクション制御手段と、を備えた車両のモータトラクション制御装置において、
   駆動輪のスリップ相当値を検出する駆動輪スリップ相当値検出手段を設け、
   前記モータトラクション制御手段は、駆動スリップ発生時に路面伝達駆動力を確保するトルクダウン制御を行うドライバビリティ制御部を有し、モータトラクション制御中、駆動輪スリップ相当値が大きい値であるほど、前記ドライバビリティ制御部にて算出されるトルクダウン量を大きくする補正を行うことを特徴とする車両のモータトラクション制御装置。
2. 請求項１に記載された車両のモータトラクション制御装置において、
   前記モータトラクション制御手段は、駆動スリップ発生時にモータ駆動回路部品を保護するトルクダウン制御を行う部品保護制御部と、駆動スリップ発生時に路面伝達駆動力を確保するトルクダウン制御を行うドライバビリティ制御部と、部品保護制御部とドライバビリティ制御部とのトルクダウン量のどちらか一方を選択する選択部と、を有し、前記ドライバビリティ制御部が選択されているとき、駆動輪スリップ相当値が大きい値であるほどドライバビリティ制御部にて算出されるトルクダウン量を大きくする補正を行うことを特徴とする車両のモータトラクション制御装置。
3. 請求項２に記載された車両のモータトラクション制御装置において、
   前記部品保護制御部は、駆動輪の角加速度が所定値以上のときに駆動スリップが発生すると予測してトルクダウンする角加速度制御部であり、前記ドライバビリティ制御部は、駆動輪のスリップ率が路面伝達駆動力を確保する最適領域に入るようにトルクダウンするスリップ率制御部であることを特徴とする車両のモータトラクション制御装置。
4. 請求項２または請求項３に記載された車両のモータトラクション制御装置において、
   前記選択部は、駆動スリップの発生時、部品保護制御部によるトルクダウン量とドライバビリティ制御部によるトルクダウン量のうち、トルクダウン量が大きい方を選択することを特徴とする車両のモータトラクション制御装置。
5. 請求項１乃至４の何れか１項に記載された車両のモータトラクション制御装置において、
   前記駆動輪スリップ相当値検出手段は、駆動輪の角加速度を駆動輪スリップ相当値として検出することを特徴とする車両のモータトラクション制御装置。
6. 請求項１乃至４の何れか１項に記載された車両のモータトラクション制御装置において、
   前記駆動輪スリップ相当値検出手段は、モータを駆動する強電ユニットに流れる電流を駆動輪スリップ相当値とすることを特徴とする車両のモータトラクション制御装置。
7. 請求項１乃至４の何れか１項に記載された車両のモータトラクション制御装置において、
   前記駆動輪スリップ相当値検出手段は、モータを駆動する強電ユニットでの使用電力を駆動輪スリップ相当値とすることを特徴とする車両のモータトラクション制御装置。

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