特開 2021-136737 駆動制御装置および駆動制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2021-136737(P2021-136737A)

(43)【公開日】2021年9月13日

(54)【発明の名称】駆動制御装置および駆動制御方法

(51)【国際特許分類】

   B60L 9/18 20060101AFI20210816BHJP

   H02P 5/46 20060101ALI20210816BHJP

【ＦＩ】

   B60L9/18 S

   H02P5/46 H

   H02P5/46 J

   B60L9/18 P

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2020-29759(P2020-29759)

(22)【出願日】2020年2月25日

(71)【出願人】

【識別番号】000237592

【氏名又は名称】株式会社デンソーテン

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】特許業務法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】萩原 正俊

【テーマコード（参考）】

5H125

5H572

【Ｆターム（参考）】

5H125AA01

5H125AC12

5H125BA06

5H125BB01

5H125BB02

5H125BB07

5H125CA02

5H125CA15

5H125DD16

5H125EE08

5H125FF02

5H572AA02

5H572EE03

5H572GG07

5H572HB07

5H572HC07

5H572JJ03

5H572JJ17

5H572LL45

(57)【要約】

【課題】モータ駆動車両において、モータの制御のみによるスリップの解消を実現すること。
【解決手段】実施形態に係る駆動制御装置は、検出部と、駆動制御部とを備える。検出部は、駆動輪ごとに設けられたモータで駆動する車両において、駆動輪のスリップを検出する。駆動制御部は、検出部によってスリップが検出された駆動輪を駆動させるモータに対し、負トルクを印加する。
【選択図】図２Ｂ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

駆動輪ごとに設けられたモータで駆動する車両において、前記駆動輪のスリップを検出する検出部と、
前記検出部によってスリップが検出された前記駆動輪を駆動させる前記モータに対し、負トルクを印加する駆動制御部と
を備えることを特徴とする駆動制御装置。

【請求項2】

前記駆動制御部は、
前記検出部によってスリップが検出された場合に、通常時の正弦波制御から矩形波制御へ制御方式を切り替える
ことを特徴とする請求項１に記載の駆動制御装置。

【請求項3】

前記駆動制御部は、
前記検出部によってスリップが検出された場合で、出力可能な最大トルクが要求されるトルク値に対して不足する場合に、前記矩形波制御へ制御方式を切り替える
ことを特徴とする請求項２に記載の駆動制御装置。

【請求項4】

前記駆動制御部は、
前記検出部によってスリップが検出された前記駆動輪のスリップが解消した場合に、通常時の正弦波制御へ制御方式を戻す
ことを特徴とする請求項２または３に記載の駆動制御装置。

【請求項5】

前記モータに対し１対１で設けられるインバータである
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の駆動制御装置。

【請求項6】

駆動輪ごとに設けられたモータで駆動する車両において、前記駆動輪のスリップを検出する検出工程と、
前記検出工程においてスリップが検出された前記駆動輪を駆動させる前記モータに対し、負トルクを印加する駆動制御工程と
を含むことを特徴とする駆動制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

開示の実施形態は、駆動制御装置および駆動制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、エンジン駆動車両あるいはモータ駆動車両において、タイヤのスリップを抑制するためのＴＲＣ（Traction Control System）システムが知られている（たとえば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００７−１１６８６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上述した従来技術には、モータ駆動車両において、モータの制御のみによるスリップの解消を実現するうえで、さらなる改善の余地がある。

【0005】

具体的には、ＴＲＣシステムでは、ドライバによるブレーキ操作なしでスリップ輪にブレーキをかける必要があるため、任意の駆動輪にのみ油圧を発生させるＥＢＤ（Electronic Brake force Distribution）を搭載する必要があった。

【0006】

また、スリップ時には、エンジンあるいはモータの出力を制限するため、スリップしていないグリップ輪のトルクも下げることになり、駆動力が過剰に抑制される場合があった。

【0007】

実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、モータ駆動車両において、モータの制御のみによるスリップの解消を実現することができる駆動制御装置および駆動制御方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

実施形態の一態様に係る駆動制御装置は、検出部と、駆動制御部とを備える。前記検出部は、駆動輪ごとに設けられたモータで駆動する車両において、前記駆動輪のスリップを検出する。前記駆動制御部は、前記検出部によってスリップが検出された前記駆動輪を駆動させる前記モータに対し、負トルクを印加する。

【発明の効果】

【0009】

実施形態の一態様によれば、モータ駆動車両において、モータの制御のみによるスリップの解消を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1A】図１Ａは、実施形態に係る駆動制御方法の概要説明図（その１）である。

【図1B】図１Ｂは、実施形態に係る駆動制御方法の概要説明図（その２）である。

【図2A】図２Ａは、実施形態に係る駆動制御システムの構成例を示すブロック図である。

【図2B】図２Ｂは、実施形態に係るインバータの構成例を示すブロック図である。

【図3】図３は、制御方式を切り替えた場合の効果を示す図である。

【図4】図４は、実施形態に係るインバータが実行する処理手順を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、添付図面を参照して、本願の開示する駆動制御装置および駆動制御方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

【0012】

なお、以下では、実施形態に係る車両がインホイールモータ（以下、「ＩＷＭ」という）で駆動する車両Ｖであり、実施形態に係る駆動制御装置が、かかるＩＷＭの動作を制御するインバータ３０である場合を例に挙げて説明を行う。

【0013】

まず、実施形態に係る駆動制御方法の概要について、図１Ａおよび図１Ｂを用いて説明する。図１Ａおよび図１Ｂは、実施形態に係る駆動制御方法の概要説明図（その１）および（その２）である。なお、図１Ａは、比較例に係る駆動制御方法の概要を示すものとなっている。

【0014】

図１Ａに示すように、比較例に係る駆動制御方法では、比較例に係る車両Ｖ’は、たとえばエンジン駆動車両あるいはモータ駆動車両であり、駆動源からトランスミッション（Ｔ／Ｍ）および差動装置（ＤＥＦ）を介して連結されたタイヤＷを駆動輪として駆動する。

【0015】

そして、かかる駆動系においてＴＲＣを実現する場合、ＥＢＤを搭載する必要があった。ＥＢＤは、同図に示すように、スリップ検出時、自動的にスリップ輪のみブレーキＢのブレーキ制御を行う。

【0016】

このため、比較例に係る駆動制御方法には、ＥＢＤレスによる低コスト化および軽量化を図りにくいという問題点があった。また、同図に示すように、比較例に係る駆動制御方法には、スリップ検出時、エンジンあるいはモータの出力を制限するため、グリップ輪の駆動力も低下させてしまうという問題点もあった。

【0017】

そこで、実施形態に係る駆動制御方法では、ＩＷＭで駆動する車両において、スリップ検出時に、スリップ輪のみ負トルク（制動トルク）を印加してスリップを解消することとした。

【0018】

また、そのうえで、実施形態に係る駆動制御方法では、スリップ検出時に、インバータ３０が、制御方式を正弦波制御から矩形波制御に切り替えてＩＷＭの動作を制御することとした。

【0019】

具体的には、図１Ｂに示すように、実施形態に係る駆動制御方法では、各タイヤＷに搭載されたＩＷＭ４０で駆動する車両Ｖにおいて、車両制御装置１０によって動作指令を指示される各インバータ３０が、スリップ検出時、スリップ輪のみ負トルクを印加することとした（ステップＳ１）。これにより、ＩＷＭ４０の制御のみでＥＢＤレスによるスリップの解消を実現でき、低コスト化および軽量化を図ることができる。

【0020】

ところで、減速機なしのＩＷＭ４０は駆動トルクの変動がダイレクトに路面へ伝達されるため、インバータ３０は通常、ドライバビリティを考慮して、同図に示すようにトルク変動の小さい正弦波制御方式を全回転域に対して採用している。ただし、かかる正弦波制御方式は、同図に示すように最大トルクが小さい、すなわち限界までトルクを出せないというデメリットがある。

【0021】

すると、たとえば高速域でスリップが発生した場合、ＩＷＭ４０の特性として高回転ではトルクが出せなくなることと、正弦波制御方式を採用していることで負トルクが不足し、スリップの解消に時間がかかってしまう。

【0022】

これに対し、同図に示すように、矩形波制御方式は、正弦波制御方式に比べてトルク変動が大きいというデメリットはあるが、最大トルクは大きいというメリットがある。しかも、スリップ発生時は路面にトルクが伝わっていないので、通常時ほどドライバビリティを考慮する必要がない。

【0023】

そこで、同図に示すように、実施形態に係る駆動制御方法ではさらに、スリップ検出時に、インバータ３０が、制御方式を正弦波制御から矩形波制御に切り替えてＩＷＭ４０の動作を制御することとした（ステップＳ２）。

【0024】

これにより、スリップの解消時間を短縮し、適正なスリップの抑制を実現することができる。なお、正弦波制御から矩形波制御への切り替えは、スリップ発生時の緊急的な措置であり、スリップが解消すれば、実施形態に係る駆動制御方法では、インバータ３０が、矩形波制御から正弦波制御へ制御方式を元に戻す。これにより、スリップの非発生時におけるドライバビリティを確保することができる。

【0025】

以下、実施形態に係る駆動制御方法を適用した駆動制御システム１の構成例について、より具体的に説明する。

【0026】

図２Ａは、実施形態に係る駆動制御システム１の構成例を示すブロック図である。また、図２Ｂは、実施形態に係るインバータ３０の構成例を示すブロック図である。なお、図２Ａおよび図２Ｂでは、実施形態の特徴を説明するために必要な構成要素のみを表しており、一般的な構成要素についての記載を省略している。

【0027】

換言すれば、図２Ａおよび図２Ｂに図示される各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。例えば、各ブロックの分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することが可能である。

【0028】

また、図２Ａおよび図２Ｂを用いた説明では、既に説明済みの構成要素については、説明を簡略するか、省略する場合がある。

【0029】

まず図２Ａに示すように、実施形態に係る駆動制御システム１は、車両制御装置１０と、各種センサ２０と、インバータ３０と、ＩＷＭ４０とを含む。なお、ここでは、４輪車両に対応し、インバータ３０と、ＩＷＭ４０とをそれぞれ４つずつ含む場合を例に挙げている。

【0030】

車両制御装置１０は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）であって、車両Ｖに搭載された速度センサや、アクセルセンサ、ブレーキセンサ、ステアリングセンサ、バッテリセンサ等を含む各種センサ２０からのセンサ値に基づいて車両Ｖの状況を取得し、かかる状況に応じてたとえばＩＷＭ４０ごとの動作指示を生成して、インバータ３０のそれぞれへ出力する。動作指示には、車両制御装置１０が取得した各種センサ２０のセンサ値等が含まれる。

【0031】

インバータ３０は、車両制御装置１０からの動作指示に基づいてＩＷＭ４０の動作を制御する。図２Ｂに示すように、インバータ３０は、記憶部３１と、制御部３２とを備える。記憶部３１は、たとえば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ（Flash Memory）等の半導体メモリ素子等によって実現され、図２Ｂの例では、マップ情報３１ａを記憶する。

【0032】

マップ情報３１ａは、車速およびアクセル開度から要求される要求トルクが定義された要求トルクマップや、回転数および電池電圧から出力可能な最大トルクが定義された最大トルクマップ等を含む。

【0033】

制御部３２は、コントローラ（controller）であり、たとえば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Micro Processing Unit）等によって、インバータ３０内部の記憶デバイスに記憶されている各種プログラムがＲＡＭを作業領域として実行されることにより実現される。また、制御部３２は、たとえば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の集積回路により実現することができる。

【0034】

制御部３２は、検出部３２ａと、算出部３２ｂと、選択部３２ｃと、駆動制御部３２ｄとを有し、以下に説明する情報処理の機能や作用を実現または実行する。

【0035】

検出部３２ａは、ＩＷＭ４０の単位時間当たりの回転数変化量に基づいてスリップの有無を検出し、検出結果を算出部３２ｂへ通知する。

【0036】

算出部３２ｂは、車両制御装置１０からの動作指示、検出部３２ａによる検出結果およびマップ情報３１ａ等に基づいて、トルク要求値を算出する。

【0037】

具体的には、算出部３２ｂは、スリップが検出された場合には、対応するタイヤＷの所定時間前の回転数を目標回転数として設定する。そして、算出部３２ｂは、式「ＦＦ項（制動トルク）＋ＦＢ項（目標回転数，現在回転数）」に基づいてトルク要求値を算出する。

【0038】

また、算出部３２ｂは、マップ情報３１ａに含まれる最大トルクマップに基づき、出力可能最大トルクを算出する。

【0039】

また、算出部３２ｂは、スリップが検出されなかった場合には、マップ情報３１ａに含まれる要求トルクマップに基づき、トルク要求値を算出する。

【0040】

選択部３２ｃは、算出部３２ｂの算出結果に基づき、インバータ３０の制御方式を選択する。具体的には、選択部３２ｃは、スリップが検出された場合には、算出部３２ｂによって算出されたトルク要求値と出力可能最大トルクとを比較し、出力可能最大トルクがトルク要求値よりも小さい、すなわちトルク不足であれば、矩形波制御方式を選択する。

【0041】

一方、出力可能最大トルクがトルク要求値よりも大きい、すなわちトルク不足でなければ、選択部３２ｃは、正弦波制御方式を選択する。また、選択部３２ｃは、スリップが検出されなかった場合には、正弦波制御方式を選択する。

【0042】

駆動制御部３２ｄは、算出部３２ｂによって算出されたトルク要求値に基づき、選択部３２ｃによって選択された制御方式でＩＷＭ４０の動作を制御する。

【0043】

ここで、図３に制御方式を切り替えた場合の効果を示す。図３は、制御方式を切り替えた場合の効果を示す図である。なお、同図の上段には、時間ｔ１においてスリップが検出された場合に、スリップ輪に負トルクを印加するものの、制御方式は正弦波制御方式のままとした場合の回転数およびトルクの推移を示している。

【0044】

かかる上段のケースによれば、時間ｔ１からスリップ輪へ負トルクが印加され、時間ｔ２から時間ｔ５にかけて負トルクの低下が見られたものの、時間ｔ６にはスリップ輪の回転数が非スリップ輪（すなわち、グリップ輪）の回転数と同等にまで回復してスリップが解消されたことが分かる。

【0045】

ただし、ここでさらに、負トルクの低下が見られる区間に制御方式を切り替えれば、同図の下段のような改善が見込める。具体的には、同図の下段のケースでは、時間ｔ１においてスリップが検出された場合に、スリップ輪に負トルクを印加するとともに、上段では負トルクの低下が見られた時間ｔ２から制御方式を正弦波制御方式から矩形波制御方式へ切り替えている。

【0046】

すると、上段のケースでは、負トルクの低下が見られた時間ｔ２から時間ｔ５の区間が、下段のケースでは、時間ｔ２から時間ｔ３へ短縮し、負トルクの低下量も減少していることが分かる。そして、上段のケースでは、時間ｔ１から時間ｔ６までかかったスリップの解消が、下段のケースでは、時間ｔ１から時間ｔ４までに短縮していることが分かる。

【0047】

このように、スリップが検出された場合に、スリップ輪へ負トルクを印加するとともに、負トルクが低下する、すなわちトルクが不足する区間のインバータ３０の制御方式を正弦波制御方式から矩形波制御方式へ切り替えることによって、ＩＷＭ４０の制御のみでＥＢＤレスによるスリップの解消を実現できるとともに、スリップの解消時間を短縮し、適正なスリップの抑制を実現することができる。

【0048】

次に、実施形態に係るインバータ３０が実行する処理手順について、図４を用いて説明する。図４は、実施形態に係るインバータ３０が実行する処理手順を示すフローチャートである。

【0049】

図４に示すように、まず検出部３２ａがスリップを検出したか否かが判定される（ステップＳ１０１）。ここで、スリップを検出した場合（ステップＳ１０１，Ｙｅｓ）、算出部３２ｂは、対応するタイヤＷの所定時間前の回転数を目標回転数として設定する（ステップＳ１０２）。

【0050】

そして、算出部３２ｂは、式「ＦＦ項（制動トルク）＋ＦＢ項（目標回転数，現在回転数）」に基づいてスリップ時のトルク要求値を算出する（ステップＳ１０３）。また、算出部３２ｂは、マップ情報３１ａに含まれる最大トルクマップに基づき、出力可能最大トルクを算出する（ステップＳ１０４）。

【0051】

そして、選択部３２ｃが、トルク要求値と出力可能最大トルクとを比較し、トルク不足であるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。

【0052】

ここで、トルク不足である、すなわち出力可能最大トルクがトルク要求値よりも小さい場合（ステップＳ１０５，Ｙｅｓ）、選択部３２ｃは矩形波制御方式を選択し（ステップＳ１０６）、駆動制御部３２ｄは、選択された矩形波制御方式でＩＷＭ４０の動作を制御する。

【0053】

一方、トルク不足でない、すなわち、出力可能最大トルクがトルク要求値よりも大きい場合（ステップＳ１０５，Ｎｏ）、選択部３２ｃは、正弦波制御方式を選択し（ステップＳ１０８）、駆動制御部３２ｄは、トルク要求値に基づき、選択された正弦波制御方式でＩＷＭ４０の動作を制御する。

【0054】

また、ステップＳ１０１でスリップを検出しなかった場合（ステップＳ１０１，Ｎｏ）、算出部３２ｂは、マップ情報３１ａに含まれる要求トルクマップに基づき、トルク要求値を算出する（ステップＳ１０７）。そして、選択部３２ｃは、正弦波制御方式を選択し（ステップＳ１０８）、駆動制御部３２ｄは、トルク要求値に基づき、選択された正弦波制御方式でＩＷＭ４０の動作を制御する。

【0055】

上述してきたように、実施形態に係るインバータ３０（「駆動制御装置」の一例に相当）は、検出部３２ａと、駆動制御部３２ｄとを備える。検出部３２ａは、ＩＷＭ４０（「駆動輪ごとに設けられたモータ」の一例に相当）で駆動する車両Ｖにおいて、駆動輪のスリップを検出する。駆動制御部３２ｄは、検出部３２ａによってスリップが検出された駆動輪を駆動させるＩＷＭ４０に対し、負トルクを印加する。

【0056】

したがって、実施形態に係るインバータ３０によれば、車両Ｖにおいて、ＩＷＭ４０の制御のみによるスリップの解消を実現することができる。

【0057】

また、駆動制御部３２ｄは、検出部３２ａによってスリップが検出された場合に、通常時の正弦波制御から矩形波制御へ制御方式を切り替える。

【0058】

したがって、実施形態に係るインバータ３０によれば、スリップの解消時間を短縮し、適正なスリップの抑制を実現することができる。

【0059】

また、駆動制御部３２ｄは、検出部３２ａによってスリップが検出された場合で、出力可能な最大トルクが要求されるトルク値に対して不足する場合に、矩形波制御へ制御方式を切り替える。

【0060】

したがって、実施形態に係るインバータ３０によれば、スリップが検出され、かつ、トルクの不足する場合にのみ、緊急的な措置で制御方式を矩形波制御へ切り替えるので、スリップの抑制とドラバビリティの確保とを両立させることができる。

【0061】

また、駆動制御部３２ｄは、検出部３２ａによってスリップが検出された駆動輪のスリップが解消した場合に、通常時の正弦波制御へ制御方式を戻す。

【0062】

したがって、実施形態に係るインバータ３０によれば、スリップの非発生時におけるドライバビリティを確保することができる。

【0063】

また、実施形態に係るインバータ３０は、ＩＷＭ４０に対し１対１で設けられる。

【0064】

したがって、実施形態に係るインバータ３０によれば、ＩＷＭ４０に対し個別にスリップを解消させることができる。

【0065】

なお、上述した実施形態では、インバータ３０を駆動制御装置の一例としたが、たとえば車両制御装置１０を駆動制御装置の一例としてもよい。かかる場合、車両制御装置１０はたとえば統括的に、ＩＷＭ４０それぞれのスリップを検出し、スリップが検出されたＩＷＭ４０に対応するインバータ３０の制御方式を選択して、かかる制御方式やトルク要求値までもインバータ３０へ指示することとなる。

【0066】

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

【符号の説明】

【0067】

１ 駆動制御システム
１０ 車両制御装置
２０ 各種センサ
３０ インバータ
３１ 記憶部
３１ａ マップ情報
３２ 制御部
３２ａ 検出部
３２ｂ 算出部
３２ｃ 選択部
３２ｄ 駆動制御部
Ｖ 車両

【図1A】

【図1B】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】