特許 6764300 車両の制御装置及び車両の制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6764300

(24)【登録日】2020年9月15日

(45)【発行日】2020年9月30日

(54)【発明の名称】車両の制御装置及び車両の制御方法

(51)【国際特許分類】

   B60W 40/076 20120101AFI20200917BHJP

   G01C 9/08 20060101ALI20200917BHJP

   B60W 30/192 20120101ALI20200917BHJP

   B60W 30/02 20120101ALI20200917BHJP

   B60L 15/20 20060101ALI20200917BHJP

【ＦＩ】

   B60W40/076

   G01C9/08

   B60W30/192

   B60W30/02 300

   B60L15/20 Y

【請求項の数】10

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2016-192728(P2016-192728)

(22)【出願日】2016年9月30日

(65)【公開番号】特開2018-52384(P2018-52384A)

(43)【公開日】2018年4月5日

【審査請求日】2019年6月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005348

【氏名又は名称】株式会社ＳＵＢＡＲＵ

(74)【代理人】

【識別番号】110000936

【氏名又は名称】特許業務法人青海特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 章也

(72)【発明者】

【氏名】家永 寛史

(72)【発明者】

【氏名】米田 毅

【審査官】 佐々木 佳祐

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−１２６０５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−２３６５９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１８４６７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０４０３０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０９７９４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１０２７８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１０５０９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−０８０３７６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６０Ｗ １０／００−６０／００

Ｂ６０Ｌ １５／２０

Ｇ０１Ｃ ９／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

前後加速度センサ値と車輪速の変化量から求まる加速度とに基づいて勾配を推定する勾配推定部と、
車両を駆動するモータのトルクに基づいて車両の計算加速度を演算する計算加速度演算部と、
前記勾配推定部が推定した勾配に相当する勾配分加速度で前記計算加速度を補正して得られる補正計算加速度に基づいて、前記車輪速の前記変化量に制限をかける変化量制限部と、
を備えることを特徴とする、車両の制御装置。

【請求項2】

前記変化量制限部は、前記計算加速度と前記勾配分加速度との差分から前記補正計算加速度を算出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。

【請求項3】

前記変化量制限部は、今回の制御周期で演算された前記計算加速度から前回の制御周期で推定した勾配に相当する前記勾配分加速度を減算して今回の制御周期の前記補正計算加速度を求めることを特徴とする、請求項２に記載の車両の制御装置。

【請求項4】

前記計算加速度演算部は、車輪のスリップに応じてトルクダウンした前記トルクに基づいて前記計算加速度を演算することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の車両の制御装置。

【請求項5】

前記変化量制限部は、前記補正計算加速度に補正値を加えて得られる単位時間当たりの変化量制限値に基づいて、前記変化量に制限をかけることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の車両の制御装置。

【請求項6】

前記変化量制限部は、前記車輪速の単位時間当たりの変化量が前記変化量制限値よりも大きい場合に、前記変化量に制限をかけることを特徴とする、請求項５に記載の車両の制御装置。

【請求項7】

前記変化量制限部は、前記モータの駆動力域が低駆動力域の場合は、前記補正計算加速度に基づく前記変化量の制限に代えて、予め定めた単位時間当たりの変化量制限値に基づいて前記変化量に制限をかけることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の車両の制御装置。

【請求項8】

前記変化量制限部は、前記車輪速の単位時間当たりの変化量が前記変化量制限値よりも大きい場合に、前記変化量に制限をかけることを特徴とする、請求項７に記載の車両の制御装置。

【請求項9】

前記変化量制限部は、車輪速が減少する場合は、所定の下限値に基づいて前記変化量に制限をかけることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の車両の制御装置。

【請求項10】

前後加速度センサ値と車輪速の変化量から求まる加速度とに基づいて勾配を推定するステップと、
車両を駆動するモータのトルクに基づいて車両の計算加速度を演算するステップと、
推定した勾配に相当する勾配分加速度で前記計算加速度を補正して得られる補正計算加速度に基づいて、前記車輪速の前記変化量に制限をかけるステップと、
を備えることを特徴とする、車両の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両の制御装置及び車両の制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、例えば下記の特許文献１には、車速に対応して設定した路面勾配の変化率の制限値および路面勾配の制限値を加味することにより、前後加速度センサのセンサ値から車輪速度の時間変動分を減算することで求めた勾配推定値の加速度換算値Ｇｇｒａｄ０が外乱要因の影響により正確でない値となる場合に制限を設けることが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００９−２５０８１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、前後加速度センサのセンサ値から車輪速度の時間変動分を減算することで勾配を推定する方法では、車輪にスリップが発生した場合に、車輪速と実際の車体速が乖離するため、勾配値の推定が不可能になる問題がある。

【0005】

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、車輪にスリップが発生した場合であっても、勾配推定を高精度に行うことが可能な、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。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、前後加速度センサ値と車輪速の変化量から求まる加速度とに基づいて勾配を推定する勾配推定部と、車両を駆動するモータのトルクに基づいて車両の計算加速度を演算する計算加速度演算部と、前記勾配推定部が推定した勾配に相当する勾配分加速度で前記計算加速度を補正して得られる補正計算加速度に基づいて、前記車輪速の前記変化量に制限をかける変化量制限部と、を備える、車両の制御装置が提供される。

【0007】

前記変化量制限部は、前記計算加速度と前記勾配分加速度との差分から前記補正計算加速度を算出するものであっても良い。

【0008】

また、前記変化量制限部は、今回の制御周期で演算された前記計算加速度から前回の制御周期で推定した勾配に相当する前記勾配分加速度を減算して今回の制御周期の前記補正計算加速度を求めるものであっても良い。

【0009】

また、前記計算加速度演算部は、車輪のスリップに応じてトルクダウンした前記トルクに基づいて前記計算加速度を演算するものであっても良い。

【0010】

また、前記変化量制限部は、前記補正計算加速度に補正値を加えて得られる単位時間当たりの変化量制限値に基づいて、前記変化量に制限をかけるものであっても良い。

【0011】

また、前記変化量制限部は、前記車輪速の単位時間当たりの変化量が前記変化量制限値よりも大きい場合に、前記変化量に制限をかけるものであっても良い。

【0012】

また、前記変化量制限部は、前記モータの駆動力域が低駆動力域の場合は、前記補正計算加速度に基づく前記変化量の制限に代えて、予め定めた単位時間当たりの変化量制限値に基づいて前記変化量に制限をかけるものであっても良い。

【0013】

また、前記変化量制限部は、前記車輪速の単位時間当たりの変化量が前記変化量制限値よりも大きい場合に、前記変化量に制限をかけるものであっても良い。

【0014】

また、前記変化量制限部は、車輪速が減少する場合は、所定の下限値に基づいて前記変化量に制限をかけるものであっても良い。

【0015】

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、前後加速度センサ値と車輪速の変化量から求まる加速度とに基づいて勾配を推定するステップと、車両を駆動するモータのトルクに基づいて車両の計算加速度を演算するステップと、推定した勾配に相当する勾配分加速度で前記計算加速度を補正して得られる補正計算加速度に基づいて、前記車輪速の前記変化量に制限をかけるステップと、を備える、車両の制御方法が提供される。

【発明の効果】

【0016】

以上説明したように本発明によれば、車輪にスリップが発生した場合であっても、勾配推定を高精度に行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】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。

【図2】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。

【図3】勾配推定部の構成を示す模式図である。

【図4】変化量制限部が変化量制限値Ｇｌｉｍｉｔを算出する際に用いるマップを示す模式図である。

【図5】本実施形態の基本的な処理を示すフローチャートである。

【図6】図５のステップＳ１６の処理を詳細に示すフローチャートである。

【図7】車両の走行時に４輪スリップが発生した場合に、速度、加速度、前後加速度センサ値Ｇｓ、推定した勾配値をそれぞれ示す特性図である。

【図8】トルクダウンが行われる様子を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

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。

【0019】

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、制御装置（コントローラ）１０００、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、後輪の各タイヤ１６，１８の回転から車輪速Ｖを検出する車輪速センサ２８，３０、前後加速度センサ３６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）、各モータと各タイヤ１２，１４を連結するドライブシャフト、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車輪速Ｖ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。このように、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のＡＷＤ（Ａｌｌ Ｗｈｅｅｌ Ｄｒｉｖｅ）車両として構成されている。

【0020】

図２は、本実施形態に係る車両の制御装置１０００の主要構成を示す模式図である。制御装置１０００は、勾配推定部１００、推定車体速度演算部２００、トラクション制御部３００を有して構成されている。

【0021】

勾配推定部１００は、車輪速Ｖ、モータトルク値Ｔｍ、前後加速度センサ値Ｇｓの入力を受けて、路面の勾配を推定し、勾配に相当する加速度Ｇｒを出力する。推定車体速度演算部２００は、前後加速度センサ値Ｇｓと勾配に相当する加速度Ｇｒの入力を受けて、推定車体速度を演算する。トラクション制御部３００は、推定車体速度に基づいてトラクション制御を行う。

【0022】

勾配推定部１００は、トラクション制御のために、前後加速度センサ３６から得られる前後加速度センサ値Ｇｓと、実際の車両の前後加速度（車輪速の微分値）との差から勾配推定を行う。前後加速度センサ３６が検出した前後加速度センサ値Ｇｓには、実際の車両の前後加速度と、勾配分に相当する加速度が含まれる。従って、勾配推定部１００は、以下の式（１）に基づいて、前後加速度センサ３６から得られる前後加速度センサ値Ｇｓと、実際の車両の前後加速度（車輪速Ｖの微分値）との差を求めることで、勾配に相当する加速度Ｇｒを求め、勾配推定を行う。なお、車両にスリップが発生している場合を想定し、車輪速Ｖは４輪の各車輪速のうち最も速度が低いものを用いる。
勾配分の加速度Ｇｒ＝前後加速度センサ値Ｇｓ−車両の前後加速度(車輪速微分値)ｄＶ／ｄｔ ・・・（１）

【0023】

勾配θは、勾配分の加速度Ｇｒに基づいて、以下の式（２）より算出することができる。式（２）において、ｇは重力加速度である。
勾配θ＝ｓｉｎ^−１（Ｇｒ／ｇ） ・・・（２）

【0024】

以上の手法によれば、車両にスリップが発生している場合であっても、車輪速Ｖとして４輪の各車輪速のうち最も速度が低いものを用いることで、４輪のうち１輪でもグリップしている車輪があれば、その車輪の車輪速Ｖから実際の車両の前後加速度（車輪速Ｖの微分値）を求めることができる。そして、実際の車両の前後加速度に基づいて、勾配を推定することが可能である。

【0025】

しかし、４輪にスリップが発生している場合は、車輪速Ｖとして４輪の各車輪速のうち最も速度が低いものを用いたとしても、車輪速Ｖと実際の車体速度は乖離してしまうため、上述の手法による勾配値の推定が困難になる。具体的には、４輪にスリップが発生している場合は、４輪の各車輪速のうち最も速度が低いものであっても、スリップによる空転により実際の車体速度相当の値よりも大きな値となる。従って、式（１）における実際の車両の前後加速度（車輪速の微分値）を正確に求めることができなくなる。このため、本実施形態では、車輪速Ｖの変化量に制限を設けることで、式（１）、式（２）による勾配推定を高精度に行う。

【0026】

図３は、勾配推定部１００の構成を示す模式図である。勾配推定部１００は、計算加速度演算部１０２、変化量制限部１０４、微分部１０６、減算部１０８を有して構成されている。また、勾配推定部１００は、式（２）により勾配分の加速度Ｇｒを勾配θに変換する変換部１１０を含む。４輪スリップ中は車輪速Ｖが実際の車体速から乖離してしまうため、勾配推定部１００は、モータトルクＴｍから計算された車体の計算加速度Ｇｔに基づいて加速度の変化量制限値Ｇｌｉｍｉｔを設定し、変化量制限値Ｇｌｉｍｉｔに基づいて勾配分の加速度Ｇｒを推定する。なお、図２及び図３に示す制御装置１０００の各構成要素は、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）から構成することができる。また、そのプログラムはメモリ等の記録媒体に格納されることができる。

【0027】

このため、計算加速度演算部１０２は、モータトルク値Ｔｍと車両重量などの車両諸元に基づいて、運動方程式から計算加速度Ｇｔを演算する。具体的に、計算加速度演算部１０２は、以下の式（３）に基づいて計算加速度Ｇｔを演算する。
Ｇｔ＝（Ｔｍ×減速比／タイヤ半径）／車両重量 ・・・（３）

【0028】

変化量制限部１０４は、計算加速度Ｇｔを用いて車輪速の単位時間当たりの変化量制限値Ｇｌｉｍｉｔを算出する。図４は、変化量制限部１０４が変化量制限値Ｇｌｉｍｉｔを算出する際に用いるマップを示す模式図であって、横軸は計算加速度Ｇｔを、縦軸は計算加速度Ｇｔに応じて算出される変化量制限値Ｇｌｉｍｉｔを示している。図４に示すように、中駆動力域、高低駆動力域では計算加速度Ｇｔに対して補正値Ａを加算することで、変化量制限値Ｇｌｉｍｉｔが算出される（Ｇｌｉｍｉｔ＝Ｇｔ＋Ａ）。また、低駆動力域では補正値Ｂが変化量制限値Ｇｌｉｍｉｔとして設定される（Ｇｌｉｍｉｔ＝Ｂ）。つまり、低駆動力域〜高低駆動力域において、「Ｇｔ＋Ａ」と「Ｂ」のいずれか大きい方が変化量制限値Ｇｌｉｍｉｔとされる。

【0029】

以上のように、変化量制限値Ｇｌｉｍｉｔを算出する際には、ロバスト性を考慮し、駆動力の全域で計算加速度Ｇｔに補正値Ａを加えて変化量制限値Ｇｌｉｍｉｔを算出する。計算加速度Ｇｔを変化量制限値Ｇｌｉｍｉｔとしてしまうと、不要な駆動力制限が行われる可能性があるが、計算加速度Ｇｔに補正値Ａを加えた値を変化量制限値Ｇｌｉｍｉｔとすることで、余裕度を確保し、不要な駆動力制限が行われることを抑止できる。

【0030】

また、低駆動力域では急勾配の降坂を想定した補正値Ｂを変化量制限値Ｇｌｉｍｉｔとして使用する。補正値Ｂは、例えば急な下り坂を低駆動力域で走行する場面を想定して使用する。このような場面では、変化量制限値Ｇｌｉｍｉｔを小さくすると下り坂を降りる際に減速感を与えてしまうため、補正値Ｂを用いることで変化量制限値Ｇｌｉｍｉｔを大きくしている。なお、補正値Ａ、補正値Ｂは適合により決定することができる。補正値Ａ、補正値Ｂを用いることにより、変化量制限値Ｇｌｉｍｉｔに余裕度を持たせることができ、外乱による誤作動を抑止することが可能となる。

【0031】

以下の式（４）は、変化量制限部１０４が図４に基づいて変化量制限値Ｇｌｉｍｉｔを算出する際に用いる式である。そして、変化量制限部１０４は、以下の式（５）を用いて変化量制限後の車輪速Ｖ’を演算する。なお、車輪速Ｖ’の演算は制御周期（＝Δｔ）毎に行われる。なお、式（４）においても、車輪速Ｖは４輪の各車輪速のうち最も速度が低いものを用いる。
Ｇｌｉｍｉｔ＝ＭＡＸ（Ｇｔ＋Ａ，Ｂ） ・・・（４）
Ｖ’＝Ｖ’(前回値)＋ＭＡＸ（ＭＩＮ（Ｖ−Ｖ’(前回値)，Ｇｌｉｍｉｔ×△ｔ），−Ｇｌｍ×Δｔ） ・・・（５）

【0032】

式（５）によれば、車輪速Ｖ（今回値）と車輪速Ｖ’(前回値)との差が、変化量制限値Ｇｌｉｍｉｔと制御周期Δｔの積よりも小さい場合は、車輪速Ｖ（今回値）と車輪速Ｖ’(前回値)との差を車輪速Ｖ’(前回値)に加算した値が車輪速Ｖ’の今回値とされる。この場合、車輪速Ｖ（今回値）と車輪速Ｖ’(前回値)との乖離が小さいため、変化量制限値Ｇｌｉｍｉｔによる制限をかけることなく、車輪速Ｖ（今回値）と車輪速Ｖ’(前回値)との差を車輪速Ｖ’(前回値)に加算した値が車輪速Ｖ’の今回値となる。

【0033】

また、式（５）によれば、車輪速Ｖ（今回値）と車輪速Ｖ’(前回値)との差が、変化量制限値Ｇｌｉｍｉｔと制御周期Δｔの積よりも大きい場合は、変化量制限値Ｇｌｉｍｉｔと制御周期Δｔの積を車輪速Ｖ’(前回値)に加算した値が車輪速Ｖ’の今回値とされる。この場合、車輪速Ｖ（今回値）と車輪速Ｖ’(前回値)との乖離が大きいため、変化量制限値Ｇｌｉｍｉｔと制御周期Δｔの積を車輪速Ｖ’(前回値)に加算した値が車輪速Ｖ’の今回値となる。これにより、変化量制限値Ｇｌｉｍｉｔによる制限がかけられた車輪速Ｖ’を算出することができる。

【0034】

また、式（５）によれば、車輪速Ｖ（今回値）と車輪速Ｖ’(前回値)との差、または、変化量制限値Ｇｌｉｍｉｔと制御周期Δｔの積のいずれかが、減速側制限値（−Ｇｌｍ）と制御周期Δｔとの積よりも小さい場合は、−Ｇｌｍ×Δｔを車輪速Ｖ’(前回値)に加算した値が車輪速Ｖ’の今回値となる。これにより、減速側に過度に車輪速Ｖ’が変化してしまうことを抑止できる。減少側制限値（−Ｇｌｍ）を適切な値に設定することで、例えばスリップ中のタイヤの急激なグリップ回復等による勾配推定値の急な変化を抑制することができる。なお、Ｇｌｍの値は適合により決定することができ、０より大きな値とするが、例えばＧｌｍを無限大に設定しても良い。

【0035】

変化量制限後の車輪速Ｖ’を用いることで、式（１）は以下の式（１）’となる。変化量制限部１０４が算出した車輪速Ｖ’は微分部１０６に送られ、微分部１０６は車輪速Ｖ’を時間微分してｄＶ’／ｄｔを算出する。車輪速Ｖ’の微分値ｄＶ’／ｄｔは減算部１０８に送られ、減算部１０８は、式（１）’により勾配分の加速度Ｇｒを算出する。
Ｇｒ＝Ｇｓ−ｄＶ’／ｄｔ ・・・（１）’

【0036】

これにより、４輪スリップ時に車輪速Ｖと実際の車体速が乖離する場合であっても、変化量制限後の車輪速Ｖ’を用いて式（１）’から勾配分の加速度Ｇｒが算出されるため、車体速と乖離した車輪速Ｖに基づいて勾配分の加速度Ｇｒが算出されることがなく、勾配推定を高精度に行うことが可能となる。

【0037】

上述した補正値Ａ、補正値Ｂは、ロバスト性確保のため比較的大きめの値を設定するが、勾配分の加速度Ｇｒの前回値Ｇｒ０を計算加速度Ｇｔの今回値から減算した車体の計算加速度 Ｇｔ’を変化量制限値Ｇｌｉｍｉｔの算出に使用することで、比較的小さな補正値ａ、補正値ｂを設定することができる。この場合、変化量制限値Ｇｌｉｍｉｔは、以下の式（４）’から算出される。なお、補正値ａ、補正値ｂは適合により決定することができる。
Ｇｌｉｍｉｔ＝ＭＡＸ（Ｇｔ’＋ａ，ｂ） ・・・（４）’

【0038】

この場合、図３に示すように、減算部１０８が式（１）’から算出した勾配分の加速度Ｇｒは、変化量制限部１０４に送られる。変化量制限部１０４は、以下の式（６）に基づいて、現制御周期に算出された計算加速度Ｇｔから、前回の制御周期で算出された勾配分の加速度Ｇｒ（前回値Ｇｒ０）を減算し、補正後の計算加速度Ｇｔ’を算出する。
Ｇｔ’＝Ｇｔ−Ｇｒ ・・・（６）

【0039】

ここで、補正値ａ、補正値ｂは、勾配の影響を取除いたロバスト性のみを考慮しているため、値が小さくなる。すなわち、補正値ａ、補正値ｂを用いた場合は、勾配を外乱として考えないため、補正値ａは補正値Ａよりも小さくなり、補正値ｂは補正値Ｂよりも小さくなる。想定される外乱には勾配、路面の凸凹、モデル化誤差等があるが、変化量制限値Ｇｌｉｍｉｔの算出には勾配の影響が大きく関わるため、式（４）により変化量制限値Ｇｌｉｍｉｔを算出する場合、余裕度として補正値Ａ、補正値Ｂを比較的大きな値としておく。一方、式（６）により算出した補正後の計算加速度Ｇｔ’は、勾配分の加速度Ｇｒが除かれているため、式（４）’から変化量制限値Ｇｌｉｍｉｔを算出する際には勾配を外乱として考慮する必要がなく、変化量制限値Ｇｌｉｍｉｔの算出精度を高めることができ、補正値ａ、補正値ｂの値を小さくすることができる。これにより、変化量制限値Ｇｌｉｍｉｔをより精度良く求めることが可能となり、勾配推定の精度を向上することができる。なお、外乱として勾配以外にも上述したモデル化誤差等の影響を考慮するため、小さい値ではあるが補正値ａ、補正値ｂを設けている。

【0040】

以上のようにして勾配分の加速度Ｇｒが算出されると、推定車体速度演算部２００は、勾配分の加速度Ｇｒと前後加速度センサ値Ｇｓとに基づいて、推定車体速度を演算する。具体的には、前後加速度センサ値Ｇｓから勾配分の加速度Ｇｒの要因を除くことで、実際の車両の前後加速度が得られ、この前後加速度の積分値から推定車体速度を得ることができる。

【0041】

トラクション制御部３００は、推定車体速度に基づいてトラクション制御を行う。トラクション制御部３００は、４輪スリップ中はトラクション制御により各輪を駆動するモータトルクのトルクダウンを行う。４輪スリップ中のトラクション制御のためには、車体速度を精度良く推定する必要がある。一方、前後加速度センサ値Ｇｓには勾配分の加速度Ｇｒが含まれているため、前後加速度センサ値Ｇｓから車体速度を精度良く推定するためには、高精度の勾配推定が重要になる。本実施形態では、上述の手法により勾配推定を高精度に行うことができるため、スリップ中の車体速度を精度良く推定することが可能となる。従って、トラクション制御部３００は、推定車体速度に基づいてトラクション制御を精度良く行うことが可能となる。

【0042】

車体にスリップが発生している場合のトラクション制御部３００による基本的な制御は以下の通りである。トラクション制御部３００は、ドライバーのアクセル開度に応じたモータトルク（要求トルク）からどれだけのトルクダウンをすれば目標車体速度（目標回転数）に対してモータ回転数が一致するかを外乱オブザーバ（フィードバック制御）を用いて演算し、得られたトルクダウン量をアクセル開度に応じたモータトルクから減算して最終的なモータトルクＴｍを出力する。ここで、目標回転数は、任意のスリップ率を推定車体速度に乗算し、モータ軸の回転数に換算した回転数である。また、モータ回転数は、モータ回転数センサの値または車輪速を、モータ軸の回転数に換算した回転数である。外乱オブザーバは、入力と出力を監視（オブザーブ）して、外乱や揺らぎを計測して制御系にフィードバックする仕組みである。

【0043】

図８は、トルクダウンが行われる様子を示す模式図であって、横軸はスリップ率を、縦軸はモータの要求トルクを示している。横軸のスリップ率は、以下の式（７）で表すことができる。スリップ率＝０の場合は車体速度と車輪速の差が小さく、スリップ率＝１の場合は車体速度と車輪速の差が大きくなる。車体速度と車輪速は、いずれもモータ軸の回転数に換算した値を用いることができる。
スリップ率＝（車輪速−車体速度）／車輪速 ・・・（７）
図８に示す特性は、路面摩擦係数が高い場合と低い場合のそれぞれにおいて、その路面で出力可能な最大駆動力をスリップ率に応じて示している。トルクダウン前のトルクが図８中のＰに相当する場合、路面摩擦係数が低い場合は、スリップ率が大きく、最大駆動力を出力することができない。このため、図中に矢印Ａ１で示すようなトルクダウンを行い、スリップ率を目標スリップ率まで低下させることで、最大駆動力を出力できるようにする。

【0044】

スリップ時には、以上のようにしてトルクダウンされたモータトルクＴｍに基づいて、各輪のモータが制御される。また、トラクション制御部３００が出力したトルクダウン後のモータトルクＴｍは、勾配分の加速度Ｇｒを推定するため、勾配推定部１００（計算加速度演算部１０２）に入力される。

【0045】

次に、図５及び図６のフローチャートに基づいて、本実施形態で行われる処理について説明する。図５は、本実施形態の基本的な処理を示すフローチャートである。以下では、補正値ａ、補正値ｂを用いて変化量制限値Ｇｌｉｍｉｔを算出する場合について説明する。先ず、ステップＳ１０では、前後加速度センサ値Ｇｓ、車輪速Ｖ、実モータトルクＴｍを取得する。次のステップＳ１２では、勾配分の加速度Ｇｒの前回値Ｇｒ０を取得する。

【0046】

次のステップＳ１４では、式（６）に基づいて、計算加速度Ｇｔ’を算出する。次のステップＳ１６では、式（４）’、式（５）に基づいて、変化量を制限した後の車輪速Ｖ’を算出する。次のステップＳ１８では、車輪速Ｖ’の微分値ｄＶ’／ｄｔを算出する。次のステップＳ２０では、式（１）’に基づいて、勾配分の加速度Ｇｒを算出する。次のステップＳ２２では、式（２）に基づいて、加速度Ｇｒから勾配θを算出する。

【0047】

図６は、図５のステップＳ１６の処理を詳細に示すフローチャートである。先ず、ステップＳ３０では、増加側の変化量制限値Ｇｌｉｍｉｔを算出する。次のステップＳ３２では、減速側の変化量制限値Ｇｌｍを算出する。なお、減速側制限値は予め定めた値とすることができる。次のステップＳ３４では、変化量制限後の車輪速Ｖ’の前回値Ｖ’０を取得する。

【0048】

次のステップＳ３６では、車輪速Ｖの今回値から変化量制限後の車輪速Ｖ’の前回値Ｖ’０を減算した値ｆ１を算出する。次のステップＳ３８では、変化量制限値Ｇｌｉｍｉｔに制御周期Δｔを乗算した値ｆ２を算出する。

【0049】

次のステップＳ４０では、ｆ１＜ｆ２であるか否かを判定し、ｆ１＜ｆ２の場合はステップＳ４２へ進む。ステップＳ４２では、ｆ３＝ｆ１とする。一方、ステップＳ４０でｆ１≧ｆ２の場合はステップＳ４４へ進み、ｆ３＝ｆ２とする。ステップＳ４２，Ｓ４４の後はステップＳ４６へ進む。

【0050】

ステップＳ４６では、変化量制限値（−Ｇｌｍ）に制御周期Δｔを乗算した値ｆ４を算出する。次のステップＳ４８では、ｆ３＞ｆ４であるか否かを判定し、ｆ３＞ｆ４の場合はステップＳ５０へ進み、ｆ５＝ｆ３とする。一方、ステップＳ４８でｆ３≦ｆ４の場合はステップＳ５２へ進み、ｆ５＝ｆ４とする。ステップＳ５０，Ｓ５２の後はステップＳ５４へ進み、Ｖ’＝Ｖ’０＋ｆ５とする。以上の処理により、式（５）で説明した処理が実行され、変化量制限後の車輪速Ｖ’が算出される。

【0051】

図７は、車両５００の走行時に４輪スリップが発生した場合に、速度、加速度、前後加速度センサ値Ｇｓ、推定した勾配値をそれぞれ示す特性図である。図７において、時刻ｔ０まではタイヤ１２，１４，１６，１８がグリップしている状態であり、時刻ｔ０以降に４輪のスリップが発生するものとする。図７では、路面に勾配が無い状態で４輪スリップが発生した場合に、勾配があるものと推定されてしまう場合を示している。

【0052】

図７の速度の特性において、二点鎖線は車輪速Ｖを、一点鎖線は補正値Ａ、補正値Ｂを用いて変化量制限を行った場合の推定車体速度を、破線は補正値ａ、補正値ｂを用いて変化量制限を行った場合の推定車体速度を、実線は実車体速度を、それぞれ示している。

【0053】

また、図７の加速度の特性において、二点鎖線は車輪速Ｖの微分値ｄＶ／ｄｔを、一点鎖線は補正値Ａ、補正値Ｂを用いて変化量制限を行った場合の車輪速Ｖ’の微分値ｄＶ’／ｄｔを、破線は補正値ａ、補正値ｂを用いて変化量制限を行った場合の車輪速Ｖ’の微分値ｄＶ’／ｄｔを、実線は実車体加速度を、それぞれ示している。

【0054】

また、図７の勾配値の特性において、二点鎖線は車輪速Ｖの微分値ｄＶ／ｄｔを用いて推定した勾配値を、一点鎖線は補正値Ａ、補正値Ｂを用いて変化量制限を行った場合に推定した勾配値を、破線は補正値ａ、補正値ｂを用いて変化量制限を行った場合に推定した勾配値を、実線は実勾配を、それぞれ示している。

【0055】

図７の速度の特性に示すように、スリップに起因して車輪速Ｖは大きくなるが、補正値Ａ，Ｂを用いて推定した推定車体速度は車輪速Ｖよりも小さくなる。また、補正値ａ，ｂを用いて推定した推定車体速度は、補正値Ａ，Ｂを用いて推定した場合よりも更に小さくなり、実車体速により近い値となる。加速度の特性においても、補正値Ａ，Ｂを用いた場合に得られる加速度（速度の微分値）は、車輪速Ｖから得られる加速度よりも小さくなる。また、補正値ａ，ｂを用いた場合に得られる加速度は、補正値Ａ，Ｂを用いた場合よりも、より実加速度に近くなる。

【0056】

また、勾配値の特性に示すように、４輪スリップが発生している場合、車輪速Ｖの微分値ｄＶ／ｄｔを用いて勾配値を推定すると、本来は勾配が無い路面を走行している場合であっても、比較的大きな勾配値が推定されるため、勾配推定の誤差が大きくなる。一方、補正値Ａ，Ｂを用いて推定した勾配値は、車輪速Ｖの微分値ｄＶ／ｄｔを用いて推定した勾配値よりも小さくなる。また、補正値ａ，ｂを用いて推定した勾配値は、補正値Ａ，Ｂを用いた場合よりも、より実際の勾配に近くなる。従って、本実施形態によれば、変化量制限値Ｇｌｉｍｉｔに基づいて車輪速Ｖ’の変化量に制限をかけることで、勾配推定の精度を大幅に向上させることが可能となる。

【0057】

以上説明したように本実施形態によれば、前後加速度センサ値Ｇｓと、車輪速の変化量（車輪速の微分値ｄＶ／ｄｔ）から求まる車両の前後加速度との差分から勾配推定を行う際に、車両の計算加速度Ｇｔに基づいて車輪速の変化量に制限をかけるようにしたため、スリップ中に車輪速Ｖと実際の車体速度に乖離が生じる場合であっても、勾配を高精度に推定することが可能となる。

【0058】

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。

【符号の説明】

【0059】

１０００ 制御装置
１００ 勾配推定部
１０４ 変化量制限部
２００ 計算加速度演算部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】