JP4968161B2 - 駆動力制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、車輪と路面との間で生じる駆動トルク、および車輪に与えるブレーキトルクを制御することの可能な、駆動力制御装置に関するものである。

一般に、車両には駆動力源が搭載されており、その駆動力源のトルクが車輪に伝達されて、車輪と路面との間で駆動トルクが発生する。また、車輪にブレーキトルクを与えることもできる。このように、車輪で生じる駆動トルク、および車輪に与えるブレーキトルクを制御する技術の一例が、特許文献１に記載されている。

この特許文献１に記載された車両の駆動トルク制御装置では、駆動装置が左右の前輪にトルク伝達可能に接続されている。この駆動装置は、電動機またはエンジンを含み、かつ、トランスミッションを含む。この駆動装置のトルクは、アクセル開度センサにより検出されるアクセルペダルの踏み込み量に基づいて、電子制御装置により制御される。また、駆動装置から左右の前輪に至るトルク伝達経路にはデファレンシャルが設けられている。さらに、前輪の他に左右の後輪が設けられており、前輪および後輪にブレーキトルクを与える制動装置が設けられている。この制動装置は、ドライバにより操作されるブレーキペダルと、左右の前輪および左右の後輪にそれぞれ別個に設けられたホイールシリンダと、ブレーキペダルの踏み込み量、またはブレーキペダルの踏み込み量に関わりなく、各ホイールシリンダの油圧を制御する油圧回路とを有している。

そして、駆動装置から前輪にトルクを伝達して駆動トルクが生じているときに、左右の前輪の一方がスリップしたときは、スリップしていない方の車輪の駆動トルクから、スリップした方の車輪の駆動トルクを減算して、スリップした車輪に与えるブレーキトルクを求めている。これにより、スリップした車輪における駆動トルクとブレーキトルクとの和が、スリップしていない車輪の駆動トルクと等しくなり、車種毎の適合を要することなく、スリップした車輪にブレーキトルクを過不足無く与えることができ、車輪のスリップを確実に抑制することができるとされている。なお、エンジントルクが車輪に伝達される構成の車両において、車輪のスリップが検出された場合に、エンジン回転数を制御することで、車輪のスリップを抑制する技術が、特許文献２に記載されている。

特開２００７−５０７５３号公報 特開平４−１６６６２８号公報

しかしながら、上記の特許文献１に記載された駆動制御装置では、スリップした車輪に付与されるブレーキトルクに応答遅れがあり、スリップした車輪の駆動トルクを低下させることで、その車輪のスリップを抑制すると、車輪のスリップが解消されて、再度、その車輪の駆動トルクを高めると、結局はその車輪が再度スリップする虞があり、加速性を向上することができなかった。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、第１の車輪または第２の車輪のうち、片方の車輪がスリップした場合に、車両の加速性を向上することの可能な駆動力制御装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、車両の左右方向または前後方向で異なる位置に配置された第１の車輪および第２の車輪と、前記第１の車輪および第２の車輪にトルクを伝達する駆動力源と、前記第１の車輪および第２の車輪にブレーキトルクを与える制動装置とを有し、前記駆動力源から前記第１の車輪にトルクが伝達されてその第１の車輪と路面との間に生じる駆動トルク、および前記制動装置により前記第１の車輪に与えられるブレーキトルクと、前記駆動力源から前記第２の車輪にトルクが伝達されてその第２の車輪と路面との間に生じる駆動トルク、および前記制動装置により前記第２の車輪に与えられるブレーキトルクとを、前記第１の車輪と第２の車輪とで個別に変更することのできる駆動力制御装置において、前記第１の車輪のスリップ量と第２の車輪のスリップ量とに差が生じた場合に、スリップ量が大きい方の車輪で生じる駆動トルクの最大値と、スリップ量が小さい方の車輪の駆動トルクの最大値との差を求める算出手段と、この算出手段で求められた駆動トルクの最大値同士の差に基づいて、前記スリップ量が大きい方の車輪に与えるブレーキトルクを制御する第１ブレーキトルク制御手段とを備えていることを特徴とするものである。

請求項２の発明は、請求項１の構成に加えて、前記第１ブレーキトルク制御手段の処理により、スリップ量が大きい方の車輪のスリップが解消された後、その車輪に与えるブレーキトルクを、前記駆動力源からこの車輪に与えられていたトルク以下の値に制限する第２ブレーキトルク制御手段を、さらに有していることを特徴とするものである。

請求項１の発明によれば、第１の車輪のスリップ量と第２の車輪のスリップ量とに差が生じた場合は、スリップ量が大きい車輪で生じる駆動トルクの最大値と、スリップ量が小さい車輪の駆動トルクの最大値との差を求める。ついで、求められた駆動トルクの最大値同士の差に基づいて、スリップ量が大きい車輪に与えるブレーキトルクを制御する。このため、スリップ量が大きい車輪の駆動トルクを一旦低下させて、その車輪のスリップを解消し、その後に、その車輪の駆動トルクを増加するときに、駆動トルクが最大値になるまではスリップしないため、他方の車輪で生じる駆動トルクを相対的に高くすることができる。したがって、車両の加速性が向上する。

請求項２の発明によれば、請求項１の発明と同様の効果を得られる他に、一方の車輪がスリップし、その後に車輪がスリップしなくなった場合は、車輪に伝達されるトルクの合計値が、制動側の値となることはなく、車両がドライバーの意思以上に減速されることを防止できる。

この発明において、車両の前後方向とは、車両の走行方向に沿った方向であり、車両の左右方向とは、車両の走行方向に対して直交する方向である。この発明における駆動力源は、車輪に伝達するトルクを発生し、かつ、そのトルクを制御できる装置である。この駆動力源には、エンジン、電動機、油圧モータ、フライホイールなどが含まれる。前記エンジンは、燃料を燃焼させてその熱エネエルギを運動エネルギに変換する動力装置である。このエンジンとしては内燃機関、例えば、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、ＬＰＧエンジンを用いることができる。電動機は、電気エネルギを運動エネルギに変換する動力装置であり、電動機としては直流型電動機または交流型電動機を用いることができる。前記油圧モータは、オイルの流体エネルギを回転軸の運動エネルギに変換する動力装置である。フライホイールは、回転部材の回転慣性力を出力部材の運動エネルギに変換して出力する動力装置である。この発明においては、駆動力源のトルクが、デファレンシャルを経由して第１の車輪と第２の車輪とに分配される構成である。このため、第１の車輪と第２の車輪との回転数差が、デファレンシャルにより吸収される。この発明において、車輪と路面との間に生じる駆動トルクは、駆動力と言い換えることもできる。この発明における第１の車輪および第２の車輪は、駆動力源のトルクが伝達される駆動輪である。第１の車輪および第２の車輪には、左右で異なる位置に配置された右車輪および左車輪、または前後方向で異なる位置に配置された前輪および後輪が含まれる。この発明における車輪のスリップ量の大小関係は、例えば、車輪がスリップしたか否か、またはスリップ率の大小により判断される。また、第１ブレーキトルク制御手段および第２ブレーキトルク制御手段とは、ブレーキトルクを制御する手段である「ブレーキトルク制御手段」として、第１と第２とを有するという意味である。

つぎに、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。図１に示された車両１には、駆動力源２が搭載されており、その駆動力源２の出力軸と、変速機３の入力軸とトルク伝達可能に接続されている。前記駆動力源２としては、エンジンまたは電動機のうちの少なくとも一方を用いることができる。このエンジンは、燃料噴射量または吸入空気量点火時期を制御することにより、エンジントルクを制御可能である。電動機は、電流値の制御により出力トルクを制御できる。また、変速機３は入力回転数と出力回転数との比、つまり変速比を変更可能な動力伝達装置であり、変速機３としては、無段変速機または有段変速機の何れを用いても良い。無段変速機とは、変速比を無段階、つまり、連続的に変更可能な変速機であり、無段変速機としては、トロイダル型無段変速機、またはベルト式無段変速機を用いることができる。これに対して有段変速機とは、変速比を段階的、つまり、不連続に変更可能な変速機であり、有段変速機としては、選択歯車式変速機、常時噛み合い式変速機、遊星歯車式変速機を用いることができる。

さらに、変速機３の出力側には、プロペラシャフト２０を介在させてデファレンシャル４が動力伝達可能に接続されている。このデファレンシャル４は、回転可能に設けられたデフケースと、デフケースに取り付けられたピニオンギヤと、このピニオンギヤに噛合された２個のサイドギヤとを有している。２個のサイドギヤには別々にアクスルシャフト５，６が接続されており、アクスルシャフト５には左後輪７が動力伝達可能に接続され、アクスルシャフト６には右後輪８が動力伝達可能に接続されている。また、車両１の前後方向で左前輪７よりも前方には左前輪９が設けられており、車両１の前後方向で右前輪８よりも前方には右前輪１０が設けられている。なお、駆動力源２のトルクは、右前輪１０および左前輪９には伝達されない構成である。また、各車輪は、金属製のホイールの外周に、ゴム材料を主体とするタイヤが取り付けて構成されている。

さらに、右前輪１０および左前輪９および右後輪８および左後輪７に与えるブレーキトルクを、個別に制御可能な制動装置１１が設けられている。この制動装置１１は、運転者により操作されるブレーキペダル１２と、右前輪１０に設けられたホイールシリンダ１３と、左前輪９に設けられたホイールシリンダ１４と、右後輪８に設けられたホイールシリンダ１５と、左後輪７に設けられたホイールシリンダ１６と、ホイールシリンダ１３，１４，１５，１６の油圧を個別に制御することのできる油圧回路１７とを有している。この油圧回路１７は、マスターシリンダおよびソレノイドバルブなどを有する公知のものである。そして、油圧回路１７は油圧式のアクチュエータであり、ホイールシリンダ１３，１４，１５，１６の油圧を個別に制御することにより、右前輪１０および左前輪９および右後輪８および左後輪７に与えるブレーキトルクを個別に調整できる。具体的には、ホイールシリンダの油圧を低下させると、車輪に与えられるブレーキトルクが低下し、ホイールシリンダの油圧を上昇させると、車輪に与えられるブレーキトルクが上昇する。

上記のように構成された車両１において、アクセルペダルの踏み込み量および車速に基づいて、車両１における要求駆動力が求められ、その要求駆動力に基づいて、駆動力源２の回転数およびトルクが制御され、かつ、変速機３の変速比が制御される。図２に示された車両においては、駆動力源２のトルクが、変速機３およびデファレンシャル４を経由してアクスルシャフト５，６に伝達される。そして、右後輪８にトルクが伝達されると、図３に示すように、右後輪８と路面１９との接触部分で駆動トルク（駆動力）が生じ、左後輪７にトルクが伝達されると、左後輪７と路面１９との接触部分で駆動トルク（駆動力）が生じる。さらに、ブレーキペダル１２が踏み込まれると、ホイールシリンダ１３，１４，１５，１６の油圧が高められて、右前輪１０および左前輪９および右後輪８および左後輪７にブレーキトルクが与えられる。ここで、各車輪に伝達されるトルク、およびブレーキトルク、各車輪で生じる駆動トルクを、図３に基づいて説明する。例えば、車両１が前進走行するとき、駆動力源２から右後輪８および左後輪７に反時計方向のトルクが与えられ、図３で左向きの駆動トルクが生じる。これに対して、ブレーキトルクは右後輪８および左後輪７に、図３で時計方向に与えられる。さらに、この実施例では、アクセルペダルが踏み込まれ、かつ、ブレーキペダル１２が踏み込まれていない時に、各車輪に与えるブレーキトルクを個別に制御することができる。そこで、ブレーキペダルが踏み込まれていないときに、各車輪にブレーキトルクを与える場合の制御例を説明する。

（第１制御例）
この第１制御例は、アクセルペダルが踏み込まれて加速要求が生じ、かつ、駆動力源２のトルクが右後輪８および左後輪７に伝達されて、右後輪８および左後輪７で駆動力が発生している時の例である。まず、右後輪８のタイヤと路面１９との間で生じる駆動トルク、および左後輪７のタイヤと路面１９との間で生じる駆動トルクが計算される（ステップＳ１）。このステップＳ１では、例えば次式を用いることができる。
Ｔｗｒ＝（Ｔｄ−ＩｄＶｄｄ）Ｒｇ／２−ＩｗＶｗｄ−Ｔｂ ・・・（１）
ここで、Ｔｗｒは各車輪毎の駆動トルク、Ｔｄは駆動力源２のトルク、Ｉｄは動力伝達部材の慣性モーメント、Ｖｄｄは動力伝達部材の回転加速度、Ｒｇは変速機３およびデファレンシャル４のギヤ比、Ｉｗは車輪の慣性モーメント、Ｖｗｄは車輪の回転加速度、Ｔｂは車輪に与えられるブレーキトルクである。なお、上記の動力伝達部材には、アクスルシャフト５，６およびプロペラシャフト２０が含まれる。

このステップＳ１についで、車輪、具体的には後輪でスリップが発生しているか否かが判断される（ステップＳ２）。車輪のスリップの有無は、
スリップ率＝（（車輪回転速度−車体速度）／車輪回転速度）×１００
で求めることができ、例えば、特開２００３−２０４５３４号公報、特開２００３−２０４５３６号公報、特開２００３−２０３７４号公報などに記載されている周知の判定装置を用いればよい。このステップＳ２で肯定的に判断された場合は、駆動輪にスリップしていない車輪があるか否かが判断される（ステップＳ３）。右後輪８または左後輪７のいずれか一方がスリップしており、かつ、他方がスリップしていない場合は、ステップＳ３で肯定的に判断される。例えば、一方の駆動輪が積雪路、または凍結路に接触し、他方の駆動輪が舗装路に接触している場合に、ステップＳ３で肯定的に判断される。そして、車輪のスリップ率が、予め定められた値よりも大であるために、駆動力源２のトルクが低下されたか否かが判断される（ステップＳ４）。

このステップＳ４の技術的の意味を説明する。この実施例では、車輪がスリップした場合、スリップした車輪にブレーキトルクを与えて車輪のスリップ率を低下させるが、スリップ率が、予め定められた値よりも大である場合、ブレーキトルクを与えても車輪のスリップを抑制できない可能性があるため、ブレーキトルクの付与に加えて、駆動力源２のトルクを低下させる制御がおこなわれる。このステップＳ４で肯定的に判断された場合は、スリップしていない車輪（高μ輪）のタイヤと、路面１９との間で生じる駆動トルクの最大値が、電子制御装置１８に記憶される（ステップＳ５）。また、スリップしている車輪（低μ輪）のタイヤと、路面１９との間で生じる駆動トルクの最大値が、電子制御装置１８に記憶される（ステップＳ６）。このステップＳ５およびステップＳ６の処理は、何れを先におこなってもよく、または同時におこなってもよい。

このステップＳ５，Ｓ６の処理を、図４のマップにより説明する。図４のマップでは、横軸に車輪のスリップ率が示され、縦軸に駆動トルクが示されている。この図４には、高μ輪の特性および低μ輪の特性が示されている。この高μ輪はスリップしない車輪の特性を示し、低μ輪はスリップする車輪の特性を示す。スリップ率が同じであるとき、高μ輪の駆動トルクは低μ輪の駆動トルクよりも高い。なお、スリップ率が大きくなるほど駆動トルクが上昇し、所定のスリップ率以上になると、駆動トルクが低下する特性は、高μ輪および低μ輪で共通である。この図４に示すように、ステップＳ５では低μ輪でスリップが生じたとき、高μ輪の駆動トルクの最大値が記憶される。また、ステップＳ６では、低μ輪の駆動トルクの最大値が記憶される。つまり、ステップＳ６で記憶されるのは、スリップした車輪の実際の駆動トルクではない。ついで、ステップＳ５で求めた駆動トルクの最大値から、ステップＳ６で求めた駆動トルクの最大値を減算して、スリップした車輪に与えるブレーキトルクを計算する（ステップＳ７）。つまり、ステップＳ７では、図４の駆動トルク同士の差に対応するブレーキトルクが求められる。そして、スリップしている車輪にブレーキトルクを与える信号を出力し（ステップＳ８）、この制御ルーチンを終了する。

一方、ステップＳ４の判断時点で、スリップ率が予め定められた値以下であると、駆動力源２のトルクを低下させる制御がおこなわれず、そのステップＳ４で否定的に判断される。このように、ステップＳ４で否定的に判断された場合は、スリップしていない車輪の駆動トルクから、スリップしている車輪の駆動トルクを減算して、スリップしている車輪に与えるブレーキトルクを計算し（ステップＳ９）、ステップＳ８に進む。また、ステップＳ３を経由してステップＳ１０に進んだ場合は、左右の後輪が共にスリップしないように、左右の後輪に与えるブレーキトルクが求められる。さらに、ステップＳ２を経由してステップＳ１０に進んだ場合は、ブレーキペダル１２の踏み込み量に基づいて、左右の後輪に与えるブレーキトルクが計算される。すなわち、ステップＳ１０では、今回のルーチンで車輪に与えるブレーキトルクは、前回のルーチンで車輪に与えたブレーキ力と同じになる。

上記のように、右後輪８または左後輪７のいずれか一方がスリップし、かつ、他方がスリップしない状況となり、かつ、スリップしている車輪におけるブレーキトルクの付与応答性が相対的に低い場合は、駆動力源２のトルクダウン制御がおこなわれて、ステップＳ４で肯定的に判断されて、ステップＳ５，Ｓ６，Ｓ７，Ｓ８の処理がおこなわれる。つまり、スリップした車輪に与えられるブレーキトルクは、駆動トルクの最大値に基づく値であるため、ステップした車輪にブレーキトルクを与えてその車輪のスリップを解消し、再度、駆動力源２のトルクを高め、かつ、ブレーキトルクを低減させたとき、前回スリップした車輪が、今回はスリップしにくくなる。より具体的には、前回車輪がスリップした駆動トルクではスリップしないため、前回スリップしなかった車輪における今回の駆動トルクを相対的に高めることができる。したがって、車両１の加速性能を向上することができる。

なお、上記の具体例では、一方の車輪がスリップし、他方の車輪がスリップしない場合について説明しているが、左右の後輪が共にスリップした場合、そのスリップ率が相対的に高い車輪と低い車輪に分けて、図１および図５のフローチャートを実行することもできる。この場合、ステップＳ３では、左右の駆動輪のスリップ率に差があるかを判断し、このステップＳ３で肯定的に判断された場合はステップＳ４に進み、このステップＳ３で否定的に判断された場合はステップＳ１０に進むルーチンとなる。ここで、図１に示された機能的手段と、この発明の構成との対応関係を説明すると、図１のステップＳ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６の処理が、この発明の算出手段に相当し、ステップＳ７，Ｓ８の処理が、この発明の第１ブレーキトルク制御手段に相当する。

（第２制御例）
つぎに、アクセルペダルが踏み込まれ、かつ、ブレーキペダル１２が踏み込まれていない時に、各車輪に与えるブレーキトルクを個別に制御を含む第２制御例を、図５に基づいて説明する。特に、第２制御例は、車輪がスリップしてブレーキトルクを低下させる制御をおこない、かつ、車輪のスリップが解消された後に、アクセルペダルの踏み込み量が減少した時におこなわれる処理を含む。この図５に示すステップにおいて、図１と同じ処理をおこなうステップについては、図１と同じステップ番号を付してある。この第２制御例において、ステップＳ２で否定的に判断された場合は、前回のルーチンでスリップした車輪に与えられたブレーキトルクと、駆動力源からスリップした車輪に伝達されたトルクとを加えた値が、零ニュートン・メートル未満であったか否かが判断される（ステップＳ１１）。図５のステップＳ１１に示された「伝達トルク」は、駆動力源から、スリップした車輪に伝達されたトルクの意味である。このステップＳ１１で否定的に判断された場合はステップＳ１０に進む。

これに対して、ステップＳ１１で肯定的に判断された場合は、前回スリップした車輪に与える今回のブレーキトルクを、そのスリップした車輪に伝達したトルクの大きさ、またはそれ以下の値に制限し（ステップＳ１２）、ステップＳ８に進む。このステップＳ１２の処理は、図５では
ブレーキトルク出力量＝−１×伝達トルク
として示されている。この第２制御例でも第１制御例と同じ処理部分は、第１制御例と同じ効果を得られる。また、第２制御例では、車輪がスリップし、その後に車輪がスリップしなくなり、ステップＳ２からステップＳ１１を経由してステップＳ１２に進んだ場合は、個別の車輪に伝達されるトルクの合計値が、制動側の値となることはなく、車両１がドライバーの意思以上に減速されることを防止できる。また、スリップした車輪に与えるブレーキトルクが必要以上となることもない。ここで、図５に示された機能的手段と、この発明の構成との対応関係を説明すると、ステップＳ２，Ｓ１１，Ｓ１２の処理が、この発明の第２ブレーキトルク制御手段に相当する。

また、図２に示された車両１は、駆動力源のトルクが後輪に伝達される構成の二輪駆動車であるが、図１および図５の制御は、駆動力源のトルクが、左右の前輪に伝達される構成の二輪駆動車でも実行可能である。この場合、前述した説明のうち、右後輪８を右前輪１０と読み替え、左後輪７を左前輪９と読み替えればよい。さらに、駆動力源のトルクが、トランスファおよびセンターデファレンシャルを経由して、前輪と後輪とに分配される構成の四輪駆動車において、この発明を用いることもできる。この場合、図１および図５のフローチャートの説明において、右後輪および左後輪を、前輪および後輪と読み替えればよい。つまり、前輪のスリップ率と、後輪のスリップ率との差に基づいて、駆動力源から前輪および後輪に伝達するトルクを制御し、制動装置から、前輪および後輪に与えるブレーキトルクを制御することにより、車輪のスリップを抑制し、かつ、加速性能を向上させることができる。

また、図２に示された制動装置は、油圧式のアクチュエータによりブレーキトルクを生じる構造であるが、電磁力によりブレーキトルクを生じる制動装置を有する車両にも、この発明を適用できる。さらに、この具体例では、車両に対する加速要求を判断するために、運転者が足で操作するアクセルペダルを挙げているが、運転者が手で操作するレバー、ノブ、スイッチなどの操作量に基づいて、車両に対する加速要求を判断する車両においても、この発明を実行可能である。さらに、この具体例では、車両に対する制動要求を判断するために、運転者が足で操作するブレーキペダルを挙げているが、運転者が手で操作するレバー、ノブ、スイッチなどの操作量に基づいて、車両に対する制動要求を判断する車両においても、この発明を実行可能である。

この発明の駆動力制御装置で実行可能な第１制御例を示すフローチャートである。 この発明の駆動力制御装置の対象となる車両の概念図である。 図２に示された車輪におけるトルクを示す概念図である。 図２に示された車輪のスリップ率と駆動トルクとの関係を示すマップである。 この発明の駆動力制御装置で実行可能な第２制御例を示すフローチャートである。

符号の説明

１…車両、 ２…駆動力源、 ７…左後輪、 ８…右後輪、 １１…制動装置、 １９…路面。

Claims (2)

1. 車両の左右方向または前後方向で異なる位置に配置された第１の車輪および第２の車輪と、前記第１の車輪および第２の車輪にトルクを伝達する駆動力源と、前記第１の車輪および第２の車輪にブレーキトルクを与える制動装置とを有し、前記駆動力源から前記第１の車輪にトルクが伝達されてその第１の車輪と路面との間に生じる駆動トルク、および前記制動装置により前記第１の車輪に与えられるブレーキトルクと、前記駆動力源から前記第２の車輪にトルクが伝達されてその第２の車輪と路面との間に生じる駆動トルク、および前記制動装置により前記第２の車輪に与えられるブレーキトルクとを、前記第１の車輪と第２の車輪とで個別に変更することのできる駆動力制御装置において、
   前記第１の車輪のスリップ量と第２の車輪のスリップ量とに差が生じた場合に、スリップ量が大きい方の車輪で生じる駆動トルクの最大値と、スリップ量が小さい方の車輪の駆動トルクの最大値との差を求める算出手段と、
   この算出手段で求められた駆動トルクの最大値同士の差に基づいて、前記スリップ量が大きい方の車輪に与えるブレーキトルクを制御する第１ブレーキトルク制御手段と
   を備えていることを特徴とする駆動力制御装置。
2. 前記第１ブレーキトルク制御手段の処理により、スリップ量が大きい方の車輪のスリップが解消された後、その車輪に与えるブレーキトルクを、前記駆動力源からこの車輪に与えられていたトルク以下の値に制限する第２ブレーキトルク制御手段を、さらに有していることを特徴とする請求項１に記載の駆動力制御装置。

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