车辆的控制装置

技术领域

本发明涉及至少配备有马达作为驱动力源的车辆的控制装置，特别是涉及控制马达的扭矩的装置。

背景技术

作为抑制驱动轮的滑移的控制，已知有牵引力控制。例如，在专利文献1中记载的牵引力控制装置，在检测出驱动轮的滑移的情况下，通过马达的扭矩降低控制，使驱动轮的滑移力恢复。另外，在专利文献1记载的控制装置中，进行用于确保牵引力的马达扭矩的控制、以及用于谋求电路部件或机械部件(例如，齿轮)等的部件保护的马达扭矩的控制。进而，在从用于确保该牵引力的控制向用于谋求部件保护的控制进行切换时，为了抑制扭矩的急剧变化，根据所述切换时的扭矩的大小来控制马达扭矩。即，使用于确保牵引力的扭矩控制和用于谋求部件保护的扭矩控制相协调地进行控制。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006－136176号公报

发明内容

发明所要解决的课题

在专利文献1记载的控制装置中，在用于确保牵引力的扭矩控制中，与过去已知的牵引力控制一样，基于车轮速度进行滑移判定，基于该滑移判定对马达进行控制，以达到作为目标的马达扭矩。但是，路面的摩擦系数经常变化，另外，例如，在积雪路面或者结冰路面等μ极低的路面(下面，简称为低μ路)上，当如上所述根据车轮速度来判定滑移并控制马达扭矩时，存在着因控制延迟或控制误差，而不能使滑移率收敛于预定的目标值的风险。具体地，当包含有控制延迟或控制误差地对扭矩进行控制时，存在着因检测出滑移而使扭矩降低的控制与因检测出抓牢而使扭矩增大的控制交替地发生等、滑移状态与抓牢状态连锁出现的风险。换句话说，存在着发生相对于作为目标的滑移率或者作为目标的扭矩值而言，被输出的值的大小产生大的变动的波动的风险，存在着因此而使得车辆的行为变得不稳定的风险。

进而，在发生这样的波动的状态下，在路面从低μ路切换到了高μ路(例如，通常行驶的道路)时，一般地，结束牵引力控制，恢复到输出基于加速器要求的扭矩的通常控制，因此，在该情况下，存在着输出扭矩或者驱动扭矩急剧变化的风险。特别地，在将马达作为驱动力源的情况下，对马达扭矩进行电气控制，响应性优异。因此，在从低μ路切换到了高μ路时结束了上述的牵引力控制的情况下，存在着输出扭矩向扭矩增大的方向急剧地变化的风险。即，在路面从低μ路切换到了高μ路时，存在着加速度变得比驾驶员想要的加速度大，产生不协调感，车辆的行为变得不稳定的风险。

本发明是着眼于上述技术课题而想出的，其目的是提供一种车辆的控制装置，能够抑制在行驶于低μ路的情况下的驱动扭矩的急剧变化或波动，使车辆的行为稳定。

解决课题的手段

为了达到上述目的，本发明为一种车辆的控制装置，所述车辆配备有马达作为驱动力源，在路面的摩擦系数大于等于预定的规定值的高μ路的情况下，所述控制装置基于作为驾驶员对加速踏板的操作量的加速器开度来控制马达扭矩，其特征在于，所述控制装置配备有控制所述车辆的控制器，所述控制器判断是否是所述路面的摩擦系数小于等于预定的判断基准值的低μ路，在判断为是所述低μ路的情况下，计算驱动轮的滑移率成为预定的目标滑移率的所述马达的目标转速，并且，进行控制所述马达扭矩以便达到所述计算出的所述目标转速的第一反馈控制。

另外，在本发明中，可以构成为，利用检测所述马达的旋转角的解析器来进行所述第一反馈控制。

另外，在本发明中，可以构成为，所述控制器判断所述路面是否从所述低μ路切换到了所述高μ路，在判断为所述路面从所述低μ路切换到了所述高μ路的情况下，根据所述路面的摩擦系数和所述驾驶员的要求扭矩计算所述马达扭矩的上限值，进行以所述上限值作为目标值来控制所述马达扭矩的第二反馈控制。

另外，在本发明中，所述上限值可以是比所述要求扭矩小的值。

另外，在本发明中，可以构成为，在判断为所述路面从所述低μ路切换到了所述高μ路的情况下，所述控制器实施使所述马达扭矩逐渐向所述上限值增大的钝化处理。

另外，在本发明中，可以构成为，在从所述低μ路切换到了所述高μ路之后，将所述第二反馈控制继续进行预定的规定时间。

另外，在本发明中，可以构成为，所述控制器在经过了所述规定时间之后，结束所述第二反馈控制，在所述第二反馈控制结束之后，恢复到基于所述加速器开度来控制所述马达扭矩的通常控制。

另外，在本发明中，所述马达的目标转速可以是成为所述目标滑移率的转速或者成为所述驱动轮的目标驱动轮速度的转速。

发明的效果

根据本发明，在路面的摩擦系数为预定的判断基准值的低μ路的情况下，计算驱动轮的滑移率成为目标滑移率(例如，能够输出最大驱动力的滑移率)的马达的目标转速，并且控制马达扭矩，以便变成该计算出的目标转速。即，对马达进行反馈控制，以便变成目标转速。因此，例如，与如上述的过去已知的控制那样基于车轮速度进行滑移判定并实施牵引力控制的情况相比，由于能够减小控制延迟，因此，能够抑制上述波动的发生，并且，能够可靠地将马达扭矩控制成目标值。另外，由于能够这样将马达扭矩控制成目标值，因此，在行驶于低μ路时，能够抑制车辆行为变得不稳定。

另外，根据本发明，在路面从低μ路切换到了高μ路时，抑制上述的扭矩的急剧变化。具体地说，根据路面的摩擦系数和驾驶员的要求扭矩来计算马达扭矩的上限值。另外，该上限值被设为比要求扭矩小的值，并且，基于该计算出的上限值来控制马达扭矩。即，在从低μ路切换到了高μ路时，以上述上限值作为目标值进行反馈控制。因此，在路面从低μ路切换到了高μ路时，将比要求扭矩小的上限值作为最大值对马达扭矩进行控制，因此，能够抑制从低μ路转移到了高μ路时的扭矩的急剧变化，进而能够抑制车辆的行为变得不稳定。

另外，根据本发明，在以所述上限值作为目标值进行马达的反馈控制时，实施使扭矩逐渐向上限值增大的钝化处理。因此，能够进一步抑制上述的扭矩的急剧变化，其结果为，能够抑制车辆的行为变得不稳定。并且，通过实施钝化处理使扭矩增大，在从低μ路向高μ路切换时，能够实现驾驶员想要的加速，换句话说，能够避免或者抑制由扭矩的急剧变化或者车辆的行为变得不稳定而使驾驶员感到不快。

附图说明

图1是表示可以在本发明中作为对象的车辆的一个例子的示意图。

图2是用于说明本发明的实施方式中的控制的一个例子的流程图。

图3是用于说明马达的F/B控制的框图。

图4是用于说明扭矩控制的上限值以及钝化处理的图。

图5是用于说明本发明的实施方式中的效果的图。

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的实施方式。另外，下面所示的实施方式只不过是将本发明具体化的情况的一个例子，并不对本发明加以限定。

作为本发明的实施方式的控制对象的车辆是至少将一个马达作为驱动力源的车辆。从而，也可以是搭载有一个或者多个马达作为驱动力源的电动汽车。或者，也可以是搭载了发动机及马达作为驱动力源的所谓混合动力车辆。混合动力车辆，例如，可以是经由采用行星齿轮机构的动力分配机构连接发动机及马达的方式的车辆。在任一方式的车辆中，只要是能够利用马达输出的马达扭矩来产生驱动力而使车辆行驶(EV行驶)的结构即可。

在图1中，表示在本发明的实施方式中作为控制对象的车辆Ve的一个例子。图1所示的车辆Ve具有前轮1及后轮2，作为驱动力源配备有马达(MG)3。在该图1所示的例子中，车辆Ve构成为前轮驱动车，该前轮驱动车将作为驱动力源的马达3输出的动力经由动力传递机构(TM)4以及驱动轴(图中未示出)传递给前轮1而产生驱动力。另外，作为车辆Ve，也可以是将驱动力源输出的动力传递给后轮2而产生驱动力的后轮驱动车。或者，也可以是将驱动力源输出的动力分别传递给前轮1及后轮2而产生驱动力的四轮驱动车。由于图1所示的车辆Ve是前轮驱动车，因此，在以下的说明中，前轮1也称为驱动轮。

马达(MG)3例如是永久磁铁式的同步马达，或者，是感应马达等电动马达，通过供应电力而被驱动，输出马达扭矩。另外，该马达3是所谓的电动发电机，兼具作为上述电动机的功能、以及通过接受来自于外部的扭矩而被驱动从而产生电力的发电机的功能。马达3的输出转速或输出扭矩受到电气控制，另外，作为电动机的功能和作为发电机的功能的切换等受到电气控制。另外，该车辆Ve，在制动时，通过使上述马达3作为发电机工作，将车辆Ve的动能转换成电能，将该变换的能量回收到电池(图中未示出)中。

动力传递机构(TM)4，例如，是过去一般已知的有级的自动变速器、或者带式或超环面式的无级变速器，能够控制所设定的变速级(或者变速比)。另外，在混合动力车辆的情况下，对发动机及马达3输出的动力进行合成、分配的动力分配机构也相当于该动力传递机构4。

另外，车辆Ve配备有用于控制上述马达3、动力传递机构4等的控制器(ECU)5。控制器5例如是以微型计算机作为主体而构成的电子控制装置。由各种传感器、车载装置类检测或计算出的数据被输入控制器5。该被输入的数据例如是加速器开度Acc、前轮1及后轮2的车轮速度Vw、车身速度V、路面的摩擦系数μ、各车轮的滑移率S、来自于与马达转速Nm相当的解析器6的信号、马达扭矩Tm、电池的充电剩余量等。另外，控制器5使用被输入的各种数据及预先存储的数据、计算公式等进行运算。并且，控制器5将该运算结果作为控制指令信号输出，分别控制上述马达3、动力传递机构4的动作。另外，在图1中表示出了设有一个控制器5的例子，但是，例如，也可以对控制马达3、动力传递机构4的每个装置、或者每个控制内容设有多个控制器。

在这样构成的车辆Ve中，通常，输出与作为驾驶员的加速踏板的操作量的加速器开度Acc相应的马达扭矩。另一方面，当与加速器开度Acc相应地输出扭矩时，在行驶于摩擦系数μ低的低μ路的时候，存在着驱动轮滑移的情况。另外，在从低μ路向高μ路(通常的行驶道路)切换时，存在着驱动扭矩急剧变化的情况。即，在任一情况下，当基于加速器开度Acc求出马达扭矩并输出时，存在着车辆Ve的行为变得不稳定的可能性。因此，本发明的实施方式的控制装置被构成为抑制在行驶于低μ路的期间以及在从低μ路向高μ路转移时，车辆Ve的行为变得不稳定的情况。

图2是表示该控制的一个例子的流程图。如上所述，该控制例构成为使在行驶于低μ路的期间以及在从低μ路向高μ路切换时的车辆Ve的行为稳定，特别地，构成为如下所述地控制马达扭矩Tm。

首先，检测是否为低μ路(步骤S1)。该步骤是判断当前行驶的道路是否为低μ路、即驱动轮是否正在滑移或者是否存在滑移的风险的步骤，例如，根据马达扭矩Tm和车轮速度Vw推定或检测摩擦系数μ。另外，对于是否为低μ路的判断，可以根据计算求出的摩擦系数μ例如是否不到作为预定的判断基准值的摩擦系数μ1来进行判断，即，在推定的摩擦系数μ比规定的摩擦系数μ1小的情况下，判断为是低μ路。从而，在该步骤S1中做出否定的判断的情况下，即，在判断为不是低μ路的情况下，不实施之后的控制，暂时结束该控制例。另外，上述的摩擦系数μ1是指一般的低μ路(例如，摩擦系数0.1)、或者摩擦系数0.1～0.4的规定范围内的摩擦系数。

与此相反，在该步骤S1中做出肯定的判断的情况下，即，在判断为是低μ路的情况下，根据马达3的转速实施马达转矩的反馈控制(下面，简单地记作F/B控制)(步骤S2)。该F/B控制是所谓的牵引力控制。过去已知的牵引力控制被构成为，求出车轮速度及车身速度，根据该车轮速度及车身速度进行驱动轮的滑移判定，对马达扭矩进行F/B控制。另外，通常，作为目标的滑移率被设为能够输出最大驱动力的滑移率，进行扭矩控制，以便达到该目标滑移率。特别地，在低μ路的情况下，存在着因略微的控制误差或控制延迟而使得F/B控制相对于目标值发散的情况。

因此，在该步骤S2，根据马达转速Nm实施马达扭矩Tm的F/B控制。图3是用于说明该F/B控制的例子的框图。在这里所示的例子中，该框图由车身速度检测部B1、目标滑移率计算部B2、目标马达转速计算部B3、马达转速F/B控制部B4、以及马达转速检测部B5构成。

首先，利用车身速度检测部B1检测车身速度V，或者，通过接收来自于图中未示出的ABS传感器的信号来检测车身速度V。另外，利用目标滑移率计算部B2计算目标滑移率St。该目标滑移率St是能够输出最大驱动力的预定的滑移率(例如，10％)，基于各种车辆或车轮的特性被适宜地设定。并且，基于检测出的车身速度V和计算出的目标滑移率St，由目标马达转速计算部B3计算目标的马达转速。进而，利用F/B控制部B4对马达3进行扭矩的指令，以便达到该目标的马达转速。即，在该图3的F/B控制中，控制马达扭矩，以便达到目标滑移率St。并且，在由马达转速检测部B5检测出的实际的马达转速Nm相对于目标转速产生偏离的情况下，再次返回F/B控制部B4。另外，对于马达转速检测部B5中的马达转速Nm的检测，例如，使用作为附设于马达3的旋转角传感器的解析器6进行检测。解析器6是过去已知的传感器，构成为对通过旋转的转子和被固定的定子(图中均未示出)的电抗变化而产生的电信号进行累积来检测旋转角度。

接着，检测行驶道路是否为高μ路(步骤3)。这与在上述步骤S1中的是否为低μ路的判断一样，根据马达扭矩Tm和车轮速度Vw推定或者检测摩擦系数μ。另外，对于是否为高μ路的判断，可以通过是否在预定的摩擦系数μ2以上来进行判断，即，在推定的摩擦系数μ大于等于规定的摩擦系数μ2的情况下，判断为是高μ路。从而，在该步骤S3中做出否定的判断的情况下，即，在判断为不是高μ路的情况下，返回步骤S2。即，在判断为路面仍是低μ路的情况下，直到检测到高μ路为止，反复实施上述的F/B控制。另外，上述的摩擦系数μ2意味着一般的高μ路(例如，摩擦系数在0.8左右)、或者摩擦系数在0.8～1的规定范围内的摩擦系数。

另一方面，在该步骤S3中做出肯定的判断的情况下，即，在检测出高μ路的情况下，计算由加速踏板的操作产生的扭矩要求(步骤S4)。即，计算基于作为驾驶员的加速踏板的操作的加速器开度Acc的要求扭矩Tm_req。

并且，根据在该步骤S4中计算出的要求扭矩Tm_req和当前的路面上的摩擦系数μ，计算扭矩的上限值Tm_max(步骤S5)。通常，当检测出切换到了高μ路时，结束牵引力控制，像过去已知的那样，输出基于加速器开度Acc的马达扭矩。另一方面，当这样切换到了高μ路时，在与加速器开度Acc相应地实施了扭矩控制的情况下，由于马达3被电气地控制，因此，扭矩的响应性高，存在着驱动扭矩急剧变动的可能性。即，由于马达3在扭矩控制的响应性方面优异，因此，在刚刚恢复到通常的行驶道路之后立即结束上述F/B控制的情况下，存在着产生比驾驶员想要的扭矩大的扭矩的可能性。因此，在该步骤S5，为了抑制扭矩的急剧变化，设定扭矩的上限值Tm_max。

如图4所示，该扭矩的上限值Tm_max是比基于加速器开度Acc的要求扭矩Tm_req小的扭矩值，并且，是与该要求扭矩Tm_req的差不足规定值的值。即，被设定为相对于要求扭矩Tm_req而言差值不过大、相对于驾驶员的加速要求而言没有不协调感的程度的扭矩值。另外，该上限值根据摩擦系数μ的大小来计算，该摩擦系数μ越高，则变成越大的值。另外，可以一并计算扭矩的下限值Tm_min，该下限值Tm_min例如被设为驱动轮不锁定的程度的扭矩值。另外，在图4中，表示出了低μ路的扭矩的上限值Tm_max，该低μ路的上限值，例如，被设为比行驶于低μ路时的最大驱动力能够输出的扭矩稍小的值。

接着，对于在步骤S5中计算出的上限值Tm_max实施钝化处理，并且，控制马达扭矩(步骤S6)。如上所述，在本发明的实施方式中，构成为抑制从低μ路切换到了高μ路时的扭矩的急剧变动。因此，即使在设定了比要求扭矩Tm_req低的上限值Tm_max的情况下，当在刚刚切换到了高μ路之后立即输出上限值Tm_max时，存在着没有达到抑制扭矩的急剧变动的风险。因此，在该步骤S6，根据当前的摩擦系数μ和在步骤S5中计算出的上限值Tm_max，求出在从低μ路切换到了高μ路时，能够抑制扭矩的急剧变动的扭矩曲线，控制马达扭矩以便追随该扭矩曲线。

具体地说，按照图4所示的扭矩曲线来控制马达扭矩。如上所述，在低μ路的情况下，通过F/B控制，基于目标滑移率进行扭矩控制(A点)。另外，在判断为从低μ路切换到了高μ路的情况下，将马达扭矩Tm向箭头所示的方向、即从A点到B点转移到高μ路，从B点到C点逐渐使扭矩增大，从C点到D点输出高μ路的上限值Tm_max。即，不是因检测到高μ路而立即输出最近似于要求扭矩Tm_req的上限值Tm_max，而是为了抑制扭矩的急剧变动，一边加入钝化处理一边使马达扭矩Tm增大。换句话说，将上限值Tm_max作为目标值而进行反馈控制。

接着，判断基于加速器开度Acc的要求扭矩Tm_req与通过该钝化处理得到的指令扭矩Tm_cmd之差是否不足预定的阈值α(步骤S7)。该步骤是判断被指令并输出的马达扭矩是否输出了近似于上限值Tm_max的扭矩的步骤。例如，在马达扭矩Tm以B点或者C点的程度输出的情况下，由于与要求扭矩Tm_req的偏离大，因此，在该步骤S7中做出否定的判断。从而，在该步骤S7做出否定的判断的情况下，即，要求扭矩Tm_req与指令扭矩Tm_cmd之差大于等于阈值α的情况下，返回步骤S4。

与此相反，在该步骤S7中做出肯定的判断的情况下，即，在要求扭矩Tm_req与指令扭矩Tm_cmd之差不足阈值α的情况下，结束包括上述的钝化处理在内的F/B控制(步骤S8)。即，恢复到输出与加速器开度Acc相应的马达扭矩Tm的通常控制。

接着，对于本发明的实施方式中的作用进行说明。如上所述，在本发明的实施方式中，在行驶于低μ路的期间，换句话说，在驱动轮滑移时，实施牵引力控制。该牵引力控制构成为，在行驶于低μ路的期间，基于根据目标滑移率St计算出的作为目标的马达转速，对马达扭矩进行F/B控制。图5是对本发明的实施方式中的牵引力控制与过去已知的牵引力控制进行比较的图。在图的上侧表示的过去的控制中，在行驶于低μ路时，扭矩产生上下波动。另一方面，在本发明的实施方式中，如图5的下侧所示，在行驶于低μ路的期间，由于基于用于控制成目标滑移率St的目标马达转速，实施F/B控制，因此，扭矩的变动小。因此，在行驶于低μ路的期间，可以抑制车辆Ve的行为变得不稳定。

另外，在本发明的实施方式中，在从低μ路向高μ路转移时，按照扭矩的上限值进行扭矩控制。这相当于上述图2的控制例中的步骤S6以及在图4中说明的钝化处理，在路面从低μ路切换到了高μ路之后，还继续进行包括规定时间的钝化处理在内的F/B控制。由此，例如，像过去的控制那样，能够抑制向高μ路转移时产生的扭矩的急剧变化的发生。即，通过将向控制与加速器开度Acc相应的扭矩的通常控制的恢复延迟，并将上限值Tm_max作为目标值继续进行F/B控制，能够抑制产生超出驾驶员意愿的加速。并且，通过这样实施F/B控制以及钝化处理，在路面从低μ路切换到了高μ路时，能够抑制车辆Ve的行为变得不稳定，另外，能够抑制或者避免由此引起的给予驾驶员的不快感。

上面，对于本发明的实施方式进行了说明，但是，本发明并不限于上述例子，在实现本发明的目的的范围内，也可以适当地进行改变。在上述实施方式中，构成为判断是否为低μ路并实施上述反馈控制，但是，也可以代替是否为低μ路的判断，而判断驱动轮是否滑移，在判断为正在滑移的情况下，实施上述的反馈控制。另外，驱动轮的滑移率S可以利用过去已知的各种方法来求出，例如，可以通过将从车轮速度Vw中减去车身速度V得到的值除以车身速度V来求出。

另外，在图3的框图中的反馈控制中，计算目标滑移率St，并且，计算成为该目标滑移率St的目标的马达转速来控制马达3，但是，也可以代替目标滑移率St，将作为目标的驱动轮速度作为参数。即，计算成为该目标驱动轮速度的作为目标的马达的转速，控制马达3。另外，在上述实施方式中，说明了在是否为低μ路的判断中将摩擦系数μ1作为基准值，进而，在是否为高μ路的判断中以比该摩擦系数μ1大的摩擦系数μ2作为基准值，分别对它们设定基准值，但是，例如，也可以代之以设置规定的一个判断基准值来判断是低μ路或高μ路。在这种情况下，在摩擦系数比该判断基准值小的情况下，判断为低μ路，在摩擦系数比该判断基准值大的情况下，判断为高μ路。

另外，在上述实施方式中，在步骤S2及图3的框图中说明的扭矩控制相当于本发明的实施方式中的“第一反馈控制”，在步骤S6及图4中说明的将上限值Tm_max作为目标值的扭矩控制相当于本发明的实施方式中的“第二反馈控制”。

附图标记说明

1···前轮(驱动轮)，2···后轮，3···马达(MG)，4···动力传递机构(TM)，5···控制器(ECU)，6···解析器，Ve···车辆。