专利名称：车辆以及车辆的控制方法
技术领域：
本发明涉及具备可向与驱动轮相连接的驱动轴输出动力的原动机、检测因前述驱动轮的空转所引起的打滑的打滑检测装置和以在由该打滑检测装置检测到打滑时限制向前述驱动轴输出的转矩的那样驱动控制前述原动机的控制装置的车辆以及其控制方法。
背景技术：
以往，作为这种车辆，提出了一种根据在制动时使制动油压呈脉动状地变化时所检测出的车轮速度的振动成分来推定(推断)路面的摩擦系数的车辆(例如，参照特开2000-313327号公报)。
另外，还提出了一种在根据路面状态或运转状态而判定了打滑或锁死时，禁止向驱动轴输出的转矩的变化直至该状态收敛为止的车辆(例如，参照特开平7-143618号公报)。
发明内容
这样，作为在谋求车辆的稳定行驶方面重要的问题可列举正确地掌握路面状态来应对驱动轮的空转这样的课题。特别是如果能够推定像冰面等摩擦系数极小的路面状态而对其进行处理，则能够大大提高车辆的行驶稳定性。
本发明的车辆以及车辆的控制方法，其一个目的即在于解决这样的问题，更准确地推定摩擦系数小的路面的状态而对其进行处理。另外，本发明的车辆以及车辆的控制方法，另一个目的在于更进一步提高车辆的行驶稳定性。
本发明的车辆以及车辆的控制方法，为了达成上述目的中的至少一个，采用了以下的方案。
本发明的车辆，是具备能够向与驱动轮相连接的驱动轴输出动力的原动机、检测因上述驱动轮的空转而引起的打滑的打滑检测装置和在由该打滑检测装置检测到打滑时以限制向上述驱动轴输出的转矩的方式驱动控制上述原动机的控制装置的车辆；其特征在于，具备检测上述驱动轴的旋转状态的旋转状态检测装置；在由上述控制装置进行的转矩的限制的期间根据由上述旋转状态检测装置所检测出的驱动轴的旋转状态来推定行驶路面的状态的路面状态推定装置；以及根据该推定出的行驶路面的状态调整由上述控制装置进行的转矩的限制的转矩限制调整装置。
在本发明的车辆中，在检测到打滑时，以限制向与驱动轮相连接的驱动轴输出的转矩的那样驱动控制原动机，并根据在该转矩的限制的期间检测到的驱动轴的旋转状态来推定行驶路面的状态，再根据所推定出的行驶路面的状态来调整转矩的限制。因为伴随打滑的检测而来的转矩的限制的期间，驱动轴的旋转状态根据行驶路面的状态而变化，所以通过解析转矩限制的期间的驱动轴的旋转状态，能够更准确地掌握行驶路面的状态。因为是在这样推定路面状态之后再调整向驱动轴输出的转矩的限制，所以可有效地抑制打滑。在此，作为“原动机”，最好是控制的应答性较快的电动机或发电电动机(发电电机)。
在这样的本发明的车辆中，还可以设定为上述旋转状态检测装置是检测上述驱动轴的旋转角加速度的旋转角加速度检测装置；上述路面状态推定装置，是根据上述所检测出的驱动轴的旋转角加速度来推定上述行驶路面的状态的装置。在此，对于“旋转角加速度检测装置”而言，除包括直接检测旋转角加速度的类型以外，还包括在检测驱动轴的旋转角速度的同时根据所检测出的旋转角速度来计算驱动轴的旋转角加速度的类型。另外，还可以设定为上述打滑检测装置是根据由上述旋转角加速度检测装置所检测出的驱动轴的旋转角加速度来检测打滑的装置；上述控制装置，是根据上述检测出的驱动轴的旋转角加速度设定限制转矩，根据该设定的限制转矩驱动控制上述原动机的装置。在该情况下，上述控制装置是以上述所检测出的驱动轴的旋转角加速度越大则使限制越大的倾向来设定上述限制转矩的装置。另外，还可以设定为上述控制装置是按照随着时间的经过而阶段性地限制向上述驱动轴输出的转矩直至达到上述所设定的限制转矩的方式来驱动控制上述原动机的装置。这样一来，就能够抑制伴随转矩的限制而来的冲击。在该情况下，上述控制装置，是按照以随着时间的经过而变大的限制比率来限制向上述驱动轴输出的转矩的方式驱动控制上述原动机的装置。这样一来，就能够在抑制伴随转矩的限制而来的冲击的同时进一步提高打滑的收敛性。
另外，在本发明的车辆中，还可以设定为上述路面状态推定装置是可识别地推定作为上述行驶路面的状态是否至少是冰面等摩擦系数极小的μ极低路面的装置。这样一来，就能够进行对摩擦系数极小的μ极低路面的打滑的处理。另外，还可以设定为上述旋转状态检测装置是检测上述驱动轴的旋转角加速度的旋转角加速度检测装置；上述路面状态推定装置，是在上述所检测出的旋转角加速度低于负的规定值时推定为不是上述μ极低路面、在上述所检测出的旋转角加速度不低于上述负的规定值时推定为是上述μ极低路面的装置。这样一来，能够更准确地推定μ极低路面。进而，还可以设定为上述旋转状态检测装置是检测上述驱动轴的旋转角加速度的旋转角加速度检测装置；上述打滑检测装置，是根据由上述旋转角加速度检测装置所检测出的驱动轴的旋转角加速度来检测打滑的装置；上述控制装置，是根据上述所检测出的驱动轴的旋转角加速度设定限制转矩，根据该设定的限制转矩来驱动控制上述原动机的装置；上述路面状态推定装置，是根据上述所检测出的驱动轴的旋转角加速度来推定上述行驶路面的状态的装置；上述转矩限制调整装置，是在作为上述行驶路面的状态由上述路面状态推定装置推定为不是上述μ极低路面时，不拘泥于上述所设定的限制转矩而维持推定为不是该μ极低路面的时刻的由上述控制装置进行的转矩的限制的装置。如此，则能够根据行驶路面的状态防止过度的转矩限制。
在可识别地推定行驶路面的状态是否为μ极低路面的形态的本发明的车辆中，还可以设定为，上述转矩限制调整装置是以与由上述路面状态推定装置所推定出的行驶路面的状态相对应的形态来解除向上述驱动轴输出的转矩的限制的装置。这样一来，可根据是否为μ极低路面而实施更准确的转矩的限制的解除，还可有效地防止再次发生打滑。
在根据与该行驶路面的状态相对应的形态来解除向驱动轴输出的转矩的限制的形态的本发明的车辆中，还可以设定为具备检测上述车辆的驱动轮的旋转角速度和非驱动轮的旋转角速度的旋转角速度检测装置；上述转矩限制调整装置，是在作为上述路面状态由上述路面状态推定装置推定为不是上述μ极低路面时，根据上述所检测出的驱动轮的旋转角速度与非驱动轮的旋转角速度解除向上述驱动轴输出的转矩的限制的装置。另外，还可以设定为上述转矩限制调整装置是在上述驱动轮的旋转角速度与上述非驱动轮的旋转角速度的偏差小于或等于规定偏差时，解除上述转矩的限制的装置。进而，还可以设定为上述转矩限制调整装置是随着时间的经过而阶段性地解除上述转矩的限制的装置。这样一来，可防止解除转矩的限制之际的冲击和再次发生打滑等。在该情况下，还可以设定为上述转矩限制调整装置是加速踏板操作量越大多则以越短的时间解除前述转矩的限制的装置。这样一来，能够某种程度上应对驾驶者的转矩的要求。
另外，在根据与行驶路面的状态相对应的形态来解除向驱动轴输出的转矩的限制的方式的本发明的车辆中，还可以设定为上述旋转状态检测装置是检测上述驱动轴的旋转角加速度的旋转角加速度检测装置；上述路面状态推定装置，是根据上述所检测出的驱动轴的旋转角加速度来推定上述行驶路面的状态的装置；上述转矩限制调整装置，是在作为上述行驶路面的状态由上述路面状态推定装置推定为是上述μ极低路面时，以上述所检测的旋转角加速度从负的旋转角加速度开始上升的过程中的规定的时机(定时(タイミング))，解除上述转矩的限制的装置。这样一来，因为能够向与作用在驱动轴上的旋转角加速度的方向一致的方向输出转矩，所以能够防止伴随解除转矩的限制之际的轴的扭曲而来的冲击等。在该情况下，上述规定的时机是上述所检测出的旋转角加速度从负向正移动的时机。
在本发明的车辆中，还可以设定为上述路面状态推定装置是作为上述行驶路面的状态而根据由上述旋转状态检测装置所检测出的驱动轴的旋转状态来判定由上述打滑检测装置所检测出的打滑的收敛状态的装置；上述转矩限制调整装置，是根据上述所判定的打滑的收敛状态来调整由上述控制装置进行的转矩的限制的装置。
再者，本发明除了作为上述车辆的形态之外还可作为车辆的控制方法的形态。
图1是简要展示作为本发明的一个实施例的汽车20的结构的结构图。
图2展示由实施例的汽车20的电子控制单元70执行的驱动控制程序的一例的流程图。
图3是展示加速开度Acc、车速V与要求转矩Td*的关系的图表。
图4是展示由实施例的汽车20的电子控制单元70执行的打滑判定处理程序的一例的流程图。
图5是展示由实施例的汽车20的电子控制单元70执行的打滑发生时处理程序的一例的流程图。
图6是展示驱动轴28的旋转角加速度α与转矩上限值Tmax的关系的图表。
图7是展示由实施例的汽车20的电子控制单元70执行的打滑收敛时处理程序的一例的流程图。
图8是展示在由于发生打滑而限制向驱动轴28输出的转矩之际的驱动轮62a、62b的车轮速度Vf以及非驱动轮64a、64b的车轮速度Vr与驱动轴28的旋转角加速度α、电机22的目标转矩Tm*的时间变化的状态的说明图。
图9是简要展示变形例的汽车120的结构的结构图。
图10是简要展示变形例的汽车220的结构的结构图。
图11是简要展示变形例的汽车320的结构的结构图。
具体实施例方式
其次，用实施例说明本发明的具体的实施方式。图1是简要展示作为本发明的一个实施例的汽车20的结构的结构图。实施例的汽车20，如图所示，具备能够利用从蓄电池26经由转换电路24提供的电力向经由差速齿轮29而与驱动轮62a、62b机械地相连接的驱动轴28输出动力的电机22、和控制车辆整体的电子控制单元70。
电机22，例如作为既具有作为电动机的功能同时又具有作为发电机的功能的众所周知的同步发电电动机而构成；转换电路24由将来自蓄电池26的电力转换为适合于电机22的驱动的电力的多个开关元件构成。
电子控制单元70，作为以CPU(中央处理器)72为中心的微处理机而构成，除CPU72之外还具备存储处理程序的ROM74、暂时存储数据的RAM76和输入输出端口(图未示)。将来自检测电机22的旋转轴(驱动轴28)的旋转位置的旋转位置检测传感器32的旋转位置θd、来自检测驱动轮62a、62b的各旋转角速度的车轮速度传感器34a、34b的车轮速度、来自检测非驱动轮64a、64b的各旋转角速度的车轮速度传感器36a、36b的车轮速度、来自检测车辆的行驶速度的车速传感器52的车速V、来自检测变速杆81的操作位置的变速杆位置传感器82的变速杆位置SP、来自检测加速踏板83的踩下量(踏下量)的加速踏板位置传感器84的加速开度Acc、和来自检测制动踏板85的踩下量的制动踏板位置传感器86的制动踏板位置BP等，经由输入端口而输入到该电子控制单元70内。另外，从电子控制单元70中经由输出端口而输出向转换电路24的转换元件输入的转换控制信号等。
对这样构成的汽车20的动作，特别是对判定是否因驱动轮62a、62b的空转而发生打滑而对电机22进行驱动控制之际的动作进行说明。图2是展示由实施例的汽车20的电子控制单元70执行的驱动控制程序的一例的流程图。该程序每隔规定时间(例如，每隔8msec)重复执行一次。
当驱动控制程序开始执行时，电子控制单元70的CPU72，首先将来自加速踏板位置传感器84的加速开度Acc、来自车速传感器52的车速V、根据来自车轮速度传感器34a、34b、36a、36b的各车轮速度所计算出的车轮速度Vf、Vr、根据来自旋转位置传感器32的旋转位置θd所计算出的驱动轴28的转速Nd等输入(步骤S100)，根据所输入的加速开度Acc与车速V设定应向驱动轴28输出的要求转矩Td*(步骤S102)。在此，车轮速度Vf、Vr设为分别使用来自车轮速度传感器34a、34b的驱动轮62a、62b的各车轮速度的平均值、和来自车轮速度传感器36a、36b的非驱动轮64a、64b的各车轮速度的平均值。另外，要求转矩Td*的设定，在实施例中，是通过以下方式进行的，即，预先求得加速开度Acc、车速V与要求转矩Td*的关系然后作为图表而预先存储到ROM74内，当给出加速开度Acc与车速V时，就从图表中导出对应的要求转矩Td*。在图3中展示了该图表的一例。
接着，根据所输入的驱动轴28的转速Nd来计算旋转轴28的旋转角加速度α(步骤S104)，同时从驱动轮62a、62b的各车轮速度的平均值(车轮速度Vf)中减去非驱动轮64a、64b的各车轮速度的平均值(车轮速度Vr)来计算车轮速度差ΔV(步骤S106)，再根据所计算出的旋转角加速度α和车轮速度差ΔV进行判定在驱动轮62a、62b上是否发生了打滑或发生的打滑是否已经收敛的打滑判定处理(步骤S108)。在此，旋转角加速度α的计算，在实施例中，是通过从在本次的程序中所输入的当前转速Nd中减去在前次程序中所输入的前次转速Nd(当前转速Nd-前次转速Nd)来进行的。再者，旋转角加速度α的单位，若用每1分钟的转速[rpm]来表示转速Nd的单位，则在实施例中，因为本程序的执行时间间隔是8msec，所以即为[rpm/8msec]。当然，只要能够作为转速的时间变化率来表示，采用任何单位都可以。另外，旋转角加速度α，为了减小误差，还可以采用以从本次的程序开始此前的数次(例如3次)来计算出的角加速度的平均值。以下，对打滑判定处理的内容进行详细的说明。
图4是展示由实施例的汽车20的电子控制单元70执行的打滑判定处理程序的一例的流程图。当该打滑判定处理程序开始执行时，电子控制单元70的CPU72就判定在图2的驱动控制程序的步骤S104中所计算出的旋转角加速度α，是否超过可视为发生了因空转而引起的打滑的阈值αslip(步骤S150)，当判定为旋转角加速度α超过阈值αslip时，就判断为驱动轮62a、62b空转而发生了打滑，将表示打滑的发生的打滑发生标志F1设置为1值(步骤S152)，然后结束本程序。由此，通过后述的打滑发生时处理程序的执行来进行向驱动轴28输出的转矩的限制。
当判定为旋转角加速度α没有超过阈值αslip时，就判定打滑发生标志F1的值是否是1值(步骤S154)。当判定为打滑发生标志F1不是1值时，就判断为没有发生打滑而处于抓地牢固的状态，然后结束本程序。另一方面，当判定为打滑发生标志F1是1值时，就判定是否通过后述的步骤S162的处理进行了路面不是作为像冰面等摩擦系数极小的路面的μ极低路面的状态那样的判定(步骤S156)。开始，因为考虑的是打滑刚刚发生之后，所以没有进行不是μ极低路面的判定；接着，进行旋转角加速度α是否小于零的判定(步骤S158)。当判定为旋转角加速度α小于零时，进而为了判定路面状态是否为上述的μ极低路面的状态而判定旋转角加速度α是否小于负的规定值αref(步骤S160)。这是因为，当路面为μ极低路面的状态时，即便相对于发生的打滑通过后述的打滑发生时处理程序的执行而对向驱动轴28输出的转矩施加限制，驱动轴28的转速Nd也只会缓慢地下降，从而作为旋转角加速度α，与摩擦系数较大的路面状态相比，会维持较高的值。当判定为旋转角加速度α为小于负的规定值αref时，就判定为路面摩擦系数较大而不是μ极低路面的状态(步骤S162)，然后结束本程序。另一方面，当判定为旋转角加速度α并非小于负的规定值时，就判断为还不到能够进行路面状态的判定的阶段，然后结束本程序。
因为若在步骤S160中判定为旋转角加速度α小于负的规定值αref，在步骤S162中判定为路面不是μ极低路面的状态，则从下次的打滑判定处理程序开始在步骤S156中就作出肯定的判定，所以，其次判定在图2的驱动控制程序的步骤S106中所计算出的车轮速度差ΔV是否小于规定值Vref(步骤S164)，当车轮速度差ΔV变为小于规定值Vref时，就判断为发生的打滑已经收敛，而将表示打滑的收敛的打滑收敛标志F2设置为1值(步骤S170)，然后结束本程序。另一方面，当判定为车轮速度差ΔV并非小于规定值Vref时，就判断为发生的打滑还没有收敛，然后结束本程序。这样，当判定为路面不是μ极低路面的状态时，在车轮速度差ΔV小于规定值Vref的时刻就判断为打滑已收敛。
当在步骤S158判定旋转角加速度α不是负的值，即在零或其以上时，则判定在前次的图2的驱动控制程序的步骤S104中所计算出的前次旋转角加速度α是否为负的值(步骤S166)。当判定为前次旋转角加速度α为负的值时，则因为是在旋转角加速度α并没有变为小于负的规定值αref、即μ极低路面的判定还没被进行的状态下，旋转角加速度α从负的值经过零交叉点的情况，所以判定为路面是μ极低路面的状态(步骤S168)，并且判断为发生的打滑收敛且是解除伴随后述的打滑发生时处理程序的执行而来的转矩的限制的最好的时机，将打滑收敛标志F2设置为1值(步骤S170)，然后结束本程序。由此，因为能够使转矩在与作用在驱动轴28上的旋转角加速度α的方向一致的方向上发挥作用，所以能够有效地防止因伴随转矩的限制的解除而发生的驱动轴28的扭曲所引起的振动。再者，当旋转角加速度α为零或其以上而在步骤S166中判定为前次旋转角加速度α不是负的值时，就判断为发生的打滑没有收敛或不适合作为解除转矩的限制的时机，然后结束本程序。这样，当路面状态为μ极低路面时，在旋转角加速度α从负的值经过零交叉点的时机解除转矩的限制。以上是打滑判定处理程序。
返回图2的驱动控制程序，当这样进行了打滑判定处理后，进行与判定结果相对应的处理(步骤S110～S118)。具体的说，当打滑发生标志F1与打滑收敛标志F2均为0值、判定为没有发生打滑(抓地牢靠的状态)时，将在步骤S102设定的要求转矩Td*设定为电机22的目标转矩Tm*(步骤S112)，根据设定的目标转矩Tm*驱动控制电机22(步骤S118)，然后结束本程序。另外，当打滑发生标志F1为1值打滑收敛标志F2为0值、判定为发生了打滑时，进行打滑发生时处理(步骤S114)；当打滑发生标志F1与打滑收敛标志F2均为1值、判定为发生的打滑已收敛时，进行打滑收敛时处理(步骤S116)，然后根据各个处理中所设定的电机22的目标转矩Tm*驱动控制电机22(步骤S118)，然后结束本程序。再者，电机22的驱动控制，具体的说，是通过以将与目标转矩Tm*相称的转矩向驱动轴28输出的方式向转换电路24的开关元件输出开关控制信号来进行的。以下，依次详细叙述打滑发生时处理和打滑收敛时处理。
打滑发生时处理是为了抑制发生的打滑而对驱动轴28所要求的要求转矩Td*加以限制、设定电机22的目标转矩Tm*的处理，根据图5的打滑发生时处理程序来执行。当该打滑发生时处理程序开始执行时，电子控制单元70的CPU72，首先判定在图2的驱动控制程序的步骤S104中所计算出的旋转角加速度α是否超过峰值αpeak(步骤S200)，当旋转角加速度α超过峰值αpeak时进行将峰值αpeak更新为该旋转角加速度α的处理(步骤202)。在此，峰值αpeak，基本上是因打滑的发生而使旋转角加速度α上升从而表现为峰的时刻的值，作为初期值设定为0值。因而，在旋转角加速度α上升直至达到峰的期间顺次将峰值αpeak更新为旋转角加速度α的值，在旋转角加速度α达到峰的时刻将该旋转角加速度α作为峰值αpeak而固定。当这样设定了峰值αpeak后，进行根据该峰值αpeak来设定为了抑制发生的打滑而可以从电机22输出的转矩的上限值、即转矩上限值Tmax的处理(步骤S204)。该处理，在实施例中，是通过将图6所示的转矩上限值设定图表的横轴设置为旋转角加速度α来进行的。在该图表中，如图所示，具有旋转角加速度α越大则转矩上限值Tmax变得越小的特性。因而，越是旋转角加速度α上升而峰值αpeak变大，即打滑的程度越大，则作为转矩上限值Tmax就设定越小的值，从而相应程度地限制从电机22输出的转矩。
这样一来，当设定了转矩上限值Tmax后，接着，判定该打滑发生时处理程序的执行是否为初次执行(步骤S206)。由于首先考虑打滑发生时处理程序的初次的执行，所以判定为初次的执行，将在打滑发生时向驱动轴28输出的转矩作为打滑发生转矩Tmslip来设定(步骤S208)，同时将用于调整设定的转矩上限值Tmax的调整转矩TL设定为初始转矩T0(步骤S210)。在此，打滑发生转矩Tmslip，在实施例中，设定为在前次的图2的驱动控制程序中所设定的电机22的前次目标转矩Tm*。另外，初始转矩T0是为了抑制由转矩上限值Tmax进行的对向驱动轴28输出的要求转矩Td*的急剧的限制而设定的转矩。
当这样设定了调整转矩TL后，判定所设定的调整转矩TL是否比所设定的转矩上限值Tmax还大(步骤S220)，当判定调整转矩TL比转矩上限值Tmax还大时，就以将转矩上限值Tmax变为调整转矩TL的那样进行调整(步骤S222)，然后，将调整后的转矩上限值Tmax与在图2的驱动控制程序的步骤S102中所设定的要求转矩Td*中较小的一方设定为电机22的目标转矩Tm(步骤S224)，然后结束本程序。由此，要求转矩Td*被由调整转矩TL调整过的转矩上限值Tmax所限制，从而来设定电机22的目标转矩Tm*，因此，能够防止为了抑制打滑而使向驱动轴28输出的转矩受到急剧限制，能够抑制转矩冲击。再者，当判定为调整转矩TL在转矩上限值Tmax或其以下时，将在步骤S204中所设定的转矩上限值Tmax与在图2的驱动控制程序的步骤S102中所设定的要求转矩Td*中较小的一方设定为电机22的目标转矩Tm*(步骤S224)，然后结束本程序。
当打滑发生时处理程序被重复执行，在步骤S206中判定为不是初次执行时，就判定是否通过图4的打滑判定处理程序的步骤S162的处理作出了路面不是μ极低路面的状态的判定(步骤S212)，当在当前时刻判定为没有作出不是μ极低路面的状态的判定时，在从本程序的执行开始到经过规定时间为止的期间(步骤S214)，从前次的调整转矩TL减去第一值T1而将调整转矩TL更新(步骤S216)；当从打滑发生时处理程序的执行开始后经过了规定时间时(步骤S214)，从前次的调整转矩TL减去比第一值T1还大的值的第二值T2而将调整转矩TL更新(步骤S218)。这样，因为每次重复执行打滑发生时处理程序时，将调整转矩TL逐渐更新为较小的转矩，所以能够在缓和伴随向驱动轴28输出的转矩的限制而来的冲击的同时，最终以在步骤S204中所设定的转矩上限值Tmax来限制电机22的目标转矩Tm*，从而使打滑收敛。另外，因为调整转矩TL的更新是从前次的调整转矩TL中减去第一值T1，且随着时间的经过，再从前次的调整转矩TL减去作为比第一值T1还大的值的第二值T2来进行的，所以能够进一步提高打滑的收敛性。当在步骤S212的处理中判定为作出了路面不是μ极低路面的状态的判定时，判断为即便不将电机22的目标转矩Tm*限制到在步骤S204中所设定的的转矩上限值Tmax也能够收敛打滑，从而进行调整转矩TL的更新，而在调整转矩上限值Tmax的同时(步骤S220、S222)，进行设定电机22的目标转矩Tm*的处理(步骤S224)，然后结束本程序。由此，就不会过度地限制向驱动轴28输出的转矩而使打滑收敛。以上是打滑发生时处理程序的处理。
打滑收敛时处理，是用于解除(缓和)在发生的打滑已收敛时加在要求转矩Td*上的限制的处理，通过图7的打滑收敛时处理程序来执行。当打滑收敛时处理程序开始执行时，电子控制单元70的CPU72，首先在由图5的打滑发生时处理程序的步骤S208所设定的打滑发生转矩Tmslip上乘以规定的系数K来设定转矩上限值Tmax(步骤S 300)，并进行用所设定的转矩上限值Tmax来保护在图2的驱动控制程序的步骤S102中所设定的要求转矩Td*的处理(步骤S 302)。在此，系数K是为了防止再次打滑而在0值～1值的范围内设定的。然后，判定从打滑收敛时处理程序的初次的执行开始是否经过了规定时间(步骤S304)。当判定为没有经过规定时间时，就直接结束本程序；当判定为经过了规定时间时，进行将打滑发生标志F1与打滑收敛标志F2均重置为0值的处理(步骤S306)，然后结束本程序。因而，在从打滑收敛时处理程序的初次的执行开始到经过规定时间为止的期间，以打滑发生时向驱动轴28输出的转矩的规定比例的转矩(Tmslip·K)来限制要求转矩Td*，当经过了规定时间以后，完全解除由转矩上限值Tmax进行的限制，将要求转矩Td*设定为电机22的目标转矩Tm*而对电机22进行驱动控制。
图8是说明因打滑的发生而限制向驱动轴28输出的转矩之际的驱动轮62a、62b的车轮速度Vf以及非驱动轮64a、64b的车轮速度Vr与驱动轴28的旋转角加速度α、电机22的目标转矩Tm*的时间变化的状态的说明图。图8中实线的车轮速度Vf以及车轮速度Vr、旋转角加速度α、目标转矩Tm*表示的是行驶在雪路等低μ路(μ低路面)上时发生了打滑时的时间变化的状态，图8中虚线的车轮速度Vf以及车轮速度Vr、旋转角加速度α、目标转矩Tm*表示的是行驶在冰面等μ极低路面上时发生了打滑时的时间变化的状态。当在行驶在雪路等低μ路上时驱动轴28的旋转角加速度α在时刻t1超过阈值αslip而判定为发生了打滑时，则随之而与旋转角加速度α相对应地设定转矩上限值Tmax。这时，首先，在时刻t2将要求转矩Td*限制到初始转矩T0，从而使电机22的目标转矩Tm*降低，之后，随着时间的经过渐渐地使电机22的目标转矩Tm*向旋转角加速度α为峰值时的转矩上限值Tmax降低。当旋转角加速度α在时刻t3变为小于负的规定值αref时，因为判定为路面不是冰面路面等μ极低路面的状态，所以维持彼时的要求转矩Td*的限制，电机22的目标转矩Tm*变为恒定。然后，当作为驱动轮62a、62b的车轮速度Vf与非驱动轮64a、64b的车轮速度Vr的偏差的车轮速度差ΔV在时刻t4变为小于规定值Vref、打滑收敛时，解除要求转矩Td*的限制，而拉高电机22的目标转矩Tm*。另一方面，当行驶在冰面路面等μ极低路面上时驱动轴28的旋转角加速度α在时刻t1超过阈值αslip而判定为发生了打滑时，与上述雪路等低μ路的行驶时同样地限制要求转矩Td*，而使电机22的目标转矩Tm*降低。因为在路面为μ极低路面的状态时旋转角加速度α不会小于负的规定值αref，所以电机22的目标转矩Tm*被降低到旋转角加速度α为峰值时的转矩上限值Tmax。当旋转角加速度α在时刻t5从负的值上升而经过零交叉点时，解除要求转矩Td*的限制，而拉高电机22的目标转矩Tm*。
根据以上说明的实施例的汽车20，因为在限制因打滑的发生而向驱动轴28输出的转矩的期间根据驱动轴28的旋转角加速度α来推定路面的状态，并根据所推定出的路面的状态来调整对向驱动轴28输出的转矩施加的限制，所以能够不拘泥于路面的状态而有效地收敛发生的打滑。特别是，因为能够识别地判定路面是否为冰面等μ极低路面的状态，由此针对μ极低路面的状态进行处理，所以能够进一步提相对于在高行驶在μ极低路面上时所发生的打滑的收敛性。
在实施例的汽车20中，虽然是在判定为路面不是μ极低路面的状态之后(在图5的打滑发生时处理程序的步骤S212中作出了肯定的判定之后)，不进行用于调整转矩上限值Tmax的调整转矩TL的更新而维持相对于在进行了判定的时刻的对向驱动轴28输出的要求转矩Td*的限制，但也可以以使调整转矩TL变小的那样进行更新，增大相对于输出至驱动轴28的要求转矩Td*的限制，直到在旋转角加速度α达到峰时成为用图5的图表设定的转矩上限值Tmax。
在实施例的汽车20中，虽然是使伴随打滑的发生而来的相对于向驱动轴28的要求转矩Td*的限制随着时间的经过而逐渐增大，但也可以一次进行伴随打滑的发生而来的对要求转矩Td*的限制。另外，在实施例的汽车20中，虽然是以随着时间的经过而变大的比率来逐渐加大相对于输出至驱动轴28的要求转矩Td*的限制，但也可以以固定的比率随着时间的经过逐渐加大相对于输出至驱动轴28的要求转矩Td*的限制。
在实施例的汽车20中，虽然在判定为路面不是μ极低路面的状态时，根据驱动轮62a、62b的车轮速度Vf与非驱动轮64a、64b的车轮速度Vr的偏差(车轮速度差ΔV)来解除(缓和)相对于要求转矩Td*的限制，但也可根据旋转角加速度α来解除相对于要求转矩Td*的限制。例如，也可以以旋转角加速度α变为负的值(小于零)之后经过了规定时间时的时刻(时机)，或在旋转角加速度α成为小于负的规定值αref时、以旋转角加速度α变为小于负的规定值αref之后经过了规定时间的时刻(时机)等，来解除相对于要求转矩Td*的限制。
在实施例的汽车20中，虽然是在判定为路面是μ极低路面的状态时，在旋转角加速度α从负的值上升而经过零的时机来解除对向驱动轴28输出的转矩施加的限制，但也可以是在旋转角加速度α从负的值上升的过程中的任何一个时机解除向驱动轴28输出的转矩的限制。
在实施例的汽车20中，虽然在对向驱动轴28输出的转矩进行限制的过程中通过判定驱动轴28的旋转角加速度α是否小于负的规定值αref来推定路面的状态，但也可以利用其他的方法来推定路面的状态。例如，可以检测驱动轴28的旋转角加速度α的负的峰值，根据该负的峰值的大小来判定路面的状态。另外，还可以代替旋转角加速度α或与旋转角加速度α一起，利用驱动轮62a、62b的车轮速度Vf等来推定路面的状态。
在实施例中，虽然适用于具备可直接向与驱动轮62a、62b相连接的驱动轴输出动力的被机械地连接的电机22的汽车20而进行了说明，但只要是具备可向驱动轴输出动力的电动机的车辆，适用于任何结构的车辆都可以。例如，可适用于具备发动机、与发动机的输出轴相连接的发电机和利用来自发电机的发电电力向驱动轴输出动力的电机的、所谓的串联型复合动力汽车(串联式混合动力汽车)。另外，如图9所示，还可适用于具备发动机122、与发动机122相连接的行星齿轮126、与行星齿轮126相连接的可发电的电机124、和同样地与行星齿轮126相连接且同时可向与驱动轮62a、62b相连接的驱动轴输出动力地机械式地连接着在驱动轴上的电机22、的所谓的机械分配型复合动力汽车(机械分配式混合动力汽车)120；如图10所示，还可适用于具备具有与发动机222的输出轴相连接的内转子224a和安装在与驱动轮62a、62b相连接的驱动轴上的外转子224b、并通过内转子224a与外转子224b的电磁的作用而相对地旋转的电机224、和可向驱动轴输出动力地、机械地连接在驱动轴上的电机22的、所谓的电气分配型复合动力汽车(电气分配式混合动力汽车)220。或者，如图11所示，还可适用于具备经由变速器324(无极变速器或有极自动变速器等)而连接至与驱动轮62a、62b相连接的驱动轴上的电机22，和经由离合器CL而与电机22的旋转轴相连接的发动机322的复合动力汽车(混合动力汽车)320。这时，作为在驱动轮上发生打滑时的控制，虽然从控制的输出应答性的速度等来考虑，主要是通过控制机械地与驱动轴相连接的电机来限制向驱动轴输出的转矩，但也可与该电机的控制相协调地控制其他的电机或控制发动机。
以上，虽然利用实施例对本发明的实施形态进行了说明，但本发明不限定于这样的实施例，显然在不脱离本发明的宗旨的范围内，可以运用各种形态来实施。
权利要求
1.一种车辆，它是具备能够向与驱动轮相连接的驱动轴输出动力的原动机、检测因上述驱动轮的空转而引起的打滑的打滑检测装置和在由该打滑检测装置检测到打滑时以限制向上述驱动轴输出的转矩的方式驱动控制上述原动机的控制装置的车辆；其特征在于，具备检测上述驱动轴的旋转状态的旋转状态检测装置；在由上述控制装置进行的转矩的限制的期间根据由上述旋转状态检测装置所检测出的驱动轴的旋转状态来推定行驶路面的状态的路面状态推定装置；以及根据该推定出的行驶路面的状态调整由上述控制装置进行的转矩的限制的转矩限制调整装置。
2.如权利要求1所述的车辆，其中上述旋转状态检测装置，是检测上述驱动轴的旋转角加速度的旋转角加速度检测装置；上述路面状态推定装置，是根据上述所检测出的驱动轴的旋转角加速度来推定上述行驶路面的状态的装置。
3.如权利要求2所述的车辆，其中上述打滑检测装置，是根据由上述旋转角加速度检测装置所检测出的驱动轴的旋转角加速度来检测打滑的装置；上述控制装置，是根据上述检测出的驱动轴的旋转角加速度设定限制转矩，根据该设定的限制转矩驱动控制上述原动机的装置。
4.如权利要求3所述的车辆，其中上述控制装置，是以上述所检测出的驱动轴的旋转角加速度越大则使限制越大的倾向来设定上述限制转矩的装置。
5.如权利要求3或4所述的车辆，其中上述控制装置，是按照随着时间的经过而阶段性地限制向上述驱动轴输出的转矩直至达到上述所设定的限制转矩的方式来驱动控制上述原动机的装置。
6.如权利要求5所述的车辆，其中上述控制装置，是按照以随着时间的经过而变大的限制比率来限制向上述驱动轴输出的转矩的方式驱动控制上述原动机的装置。
7.如权利要求1所述的车辆，其中上述路面状态推定装置，是可识别地推定作为上述行驶路面的状态是否至少是冰面等摩擦系数极小的μ极低路面的装置。
8.如权利要求7所述的车辆，其中上述旋转状态检测装置，是检测上述驱动轴的旋转角加速度的旋转角加速度检测装置；上述路面状态推定装置，是根据上述所检测出的驱动轴的旋转角加速度来推定上述行驶路面的状态的装置。
9.如权利要求7所述的车辆，其中上述旋转状态检测装置，是检测上述驱动轴的旋转角加速度的旋转角加速度检测装置；上述路面状态推定装置，是在上述所检测出的旋转角加速度低于负的规定值时则推定为并非是上述μ极低路面、在上述所检测出的旋转角加速度不低于上述负的规定值时则推定为是上述μ极低路面的装置。
10.如权利要求7至9中的任意一项所述的车辆，其中上述旋转状态检测装置，是检测上述驱动轴的旋转角加速度的旋转角加速度检测装置；上述打滑检测装置，是根据由上述旋转角加速度检测装置所检测出的驱动轴的旋转角加速度来检测打滑的装置；上述控制装置，是根据上述所检测出的驱动轴的旋转角加速度设定限制转矩，根据该设定的限制转矩驱动控制上述原动机的装置；上述路面状态推定装置，是根据上述所检测出的驱动轴的旋转角加速度来推定上述行驶路面的状态的装置；上述转矩限制调整装置，是在作为上述行驶路面的状态由上述路面状态推定装置推定为并非是上述μ极低路面时，不拘泥于上述所设定的限制转矩而维持推定为并非是该μ极低路面的时刻的由上述控制装置进行的转矩的限制的装置。
11.如权利要求7所述的车辆，其中上述转矩限制调整装置，是以与由上述路面状态推定装置所推定出的行驶路面的状态相对应的形态来解除向上述驱动轴输出的转矩的限制的装置。
12.如权利要求11所述的车辆，其中具备检测上述车辆的驱动轮的旋转角速度和非驱动轮的旋转角速度的旋转角速度检测装置；上述转矩限制调整装置，是在作为上述路面状态由上述路面状态推定装置推定为并非是上述μ极低路面时，根据上述所检测出的驱动轮的旋转角速度与非驱动轮的旋转角速度解除向上述驱动轴输出的转矩的限制的装置。
13.如权利要求12所述的车辆，其中上述转矩限制调整装置，是在上述驱动轮的旋转角速度与上述非驱动轮的旋转角速度的偏差小于或等于规定偏差时，解除上述转矩的限制的装置。
14.如权利要求12所述的车辆，其中上述转矩限制调整装置，是随着时间的经过而阶段性地解除上述转矩的限制的装置。
15.如权利要求14所述的车辆，其中上述转矩限制调整装置，是加速操作量越大则以越短的时间解除上述转矩的限制的装置。
16.如权利要求11至15中的任意一项所述的车辆，其中上述旋转状态检测装置，是检测上述驱动轴的旋转角加速度的旋转角加速度检测装置；上述路面状态推定装置，是根据上述所检测出的驱动轴的旋转角加速度来推定上述行驶路面的状态的装置；上述转矩限制调整装置，是在作为上述行驶路面的状态由上述路面状态推定装置推定为是上述μ极低路面时，以上述所检测的旋转角加速度从负的旋转角加速度开始上升的过程中的规定的时机，解除上述转矩的限制的装置。
17.如权利要求16所述的车辆，其中上述规定的时机是上述所检测的旋转角加速度从负向正转移的时机。
18.如权利要求1至7、11中的任意一项所述的车辆，其中上述路面状态推定装置，是作为上述行驶路面的状态而根据由上述旋转状态检测装置所检测出的驱动轴的旋转状态来判定由上述打滑检测装置所检测出的打滑的收敛状态的装置；上述转矩限制调整装置，是根据上述所判定的打滑的收敛状态来调整由上述控制装置进行的转矩的限制的装置。
19.一种具备可向连接在驱动轮上的驱动轴输出动力的原动机的车辆的控制方法，其特征在于，具备(a)检测因上述驱动轮的空转而引起的打滑的步骤；(b)在由该步骤(a)检测到打滑时，以限制向上述驱动轴输出的转矩的方式驱动控制上述原动机的步骤；(c)检测上述驱动轴的旋转状态的步骤；(d)在由该步骤(b)进行的转矩的限制的期间根据由上述步骤(c)所检测出的驱动轴的旋转状态来推定行驶路面的状态的步骤；以及(e)根据该推定出的行驶路面的状态调整由上述步骤(b)所进行的转矩的限制的步骤。
全文摘要
本发明涉及车辆及车辆的控制方法，在打滑发生期间推定路面的状态并对其进行处理。当向与驱动轮相连的驱动轴直接输出转矩的电机的旋转角加速度α超过可检测为因空转而引起的打滑的阈值αslip时，限制从电机输出的转矩。在该转矩的限制期间，当旋转角加速度α小于负的规定值αref时，推定为路面不是μ极低路面的状态，在作为驱动轮的车轮速度Vf与非驱动轮的车轮速度Vr的偏差的车轮速度差ΔV小于规定值Vref的时刻解除对从电机输出的转矩进行的限制。另一方面，当旋转角加速度α并非小于负的规定值αref而经过负的峰值且缓慢上升而经过零时，就推定为路面是μ极低路面的状态，在经过零的时刻解除从电机输出的转矩的限制。
文档编号B60L15/20GK1778597SQ200410091218
公开日2006年5月31日 申请日期2004年11月17日 优先权日2004年11月17日
发明者本美明 申请人:丰田自动车株式会社