JP5994192B2 - トラクション制御装置及びトラクション制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、トラクション制御装置、トラクション制御方法及びトラクション制御プログラム、並びに、当該トラクション制御プログラムが記録された記録媒体に関する。

近年、環境負荷等の観点から、アクセルペダルやブレーキペダルの踏み込み量に応じた駆動及び制動を電気モータによって行う電気自動車が注目されている。ここで、電気モータは電気部品であるため、電気自動車における駆動及び制動の応答性及び線形性は、駆動及び制動をエンジン及び油圧機構によって行う内燃機関自動車と比べて、格段に優れている。

すなわち、電気モータの応答速度は、油圧機構の１０倍程度速く、エンジンの１００倍程度速い。また、モータが発生する実トルク値Ｔ_mとモータ電流値（以下、「駆動電流値」ともいう）Ｉ_mとの関係は、次の（１）式で表される。
Ｔ_m＝Ｋ_t・Ｉ_m …（１）

ここで、トルク定数Ｋ_tは、事前測定により求めることができる。なお、トルク定数Ｋ_tは、モータのタイプによって、固定値であったり、モータ電流値Ｉ_mや回転速度に応じて変化するものであったりする。したがって、電気モータの作動中にモータ電流値Ｉ_mを電流センサ等で検出することにより、実トルク値Ｔ_mを正確に把握できる。また、モータ電流値Ｉ_mを制御することにより、実トルク値Ｔ_mに対する制御を容易に行うことができる。このため、エンジン制御やブレーキ油圧制御と比べて、安全性及び快適性が高いトラクション制御を電気自動車で実現するための様々な技術が提案されている。

こうした提案技術の第１の例として、走行中にスリップ率λ及び摩擦係数μを検出し、検出されたスリップ率λ及び摩擦係数μに基づいて、電気モータの駆動トルクの増減の幅を制御する技術（特許文献１参照：以下、「従来例１」という）がある。この従来例１の技術では、スリップ率λに対する摩擦係数μの比の平均値を算出して、走行している路面の状態を把握する。そして、滑りやすい路面では、駆動トルクの立ち上がりや立ち下りに制限を加えるようになっている。

提案技術の第２の例として、（ｉ）走行中にスリップ率λ及び摩擦係数μを計算により求め、（ii）計算されたスリップ率λ及び摩擦係数μから推定された最大摩擦係数に基づいて最大駆動トルクを算出して、要求トルクに制限を加える技術（特許文献２参照：以下、「従来例２」という）がある。この従来例２の技術では、現在までに計算されたスリップ率λと摩擦係数μとの相関関係に基づいて、走行路面のμ−λ特性カーブを選定して、最大摩擦係数を推定するようになっている。

提案技術の第３の例として、（ｉ）走行中におけるスリップ率λ及び駆動トルクＴの推定、（ii）推定されたスリップ率λ及び駆動トルクＴに基づく摩擦係数μの推定、及び（iii）推定された摩擦係数μ及び現在の上下方向の荷重における許容最大トルクの導出を順次行った後、導出された許容最大トルクに基づいて駆動トルクを制限する技術（特許文献３参照：以下、「従来例３」という）がある。この従来例３の技術では、スリップ率λ及び駆動トルクＴと、摩擦係数μとの関係を示す第１テーブルを参照して、摩擦係数μを推定するとともに、上下方向の荷重ごとに摩擦係数μと許容最大トルクとの関係を示す第２テーブルを参照して、許容最大トルクを求めるようになっている。

特開２００６−０３４０１２号公報 特開２００８−１６７６２４号公報 特開２０１２−１８６９２８号公報

路面を走行している車両の駆動輪のそれぞれの運動は、一輪モデル（以下、「駆動輪モデル」ともいう）に準じて表すことができる。図１には、当該駆動輪モデルにおける変数が示されている。図１において、「Ｍ」は移動体の重量であり、「Ｆ_d」は駆動輪ＷＨの駆動力であり、「Ｆ_dr」は走行抵抗である。また、「Ｔ_m」はモータが発生し、駆動輪ＷＨに付与される実トルク値であり、「ｖ」は移動体ＭＶの移動速度（以下、「車体速度」、又は、「車速」ともいう）であり、「ω」は駆動輪ＷＨの回転速度である。また、「Ｎ」は、駆動輪ＷＨに作用する垂直抗力であり、「ｒ」は駆動輪ＷＨの半径である。

図１に示される駆動輪モデルにおいては、移動体ＭＶの運動方程式は、次の（２）式で与えられる。
Ｍ・(ｄｖ／ｄｔ)＝Ｆ_d−Ｆ_dr …（２）

また、駆動輪ＷＨの運動方程式は、駆動輪ＷＨの慣性モーメントを「Ｊ_w」、駆動トルクを「Ｔ_d」として、次の（３）式で与えられる。
Ｊ_w・(ｄω／ｄｔ)＝Ｔ_m−ｒ・Ｆ_d＝Ｋ_t・Ｉ_m−Ｔ_d …（３）

駆動力Ｆ_dと垂直抗力Ｎとの関係は、駆動輪ＷＨにとっての路面の摩擦係数をμとして、次の（４）式で表される。
μ＝Ｆ_d／Ｎ …（４）

また、スリップ率λは、上述した駆動輪モデルにおいては、次の（５）式により表される。
λ＝(ｒ・ω−ｖ)／Ｍａｘ(ｒ・ω，ｖ) …（５）

ここで、Ｍａｘ(ｒ・ω，ｖ)は、（ｒ・ω）とｖとの数値の大きな方を示す。駆動時には、（ｒ・ω）がｖよりも大きいため、Ｍａｘ(ｒ・ω，ｖ)＝ｒ・ωである。一方、制動時には、ｖが（ｒ・ω）よりも大きいため、Ｍａｘ(ｒ・ω，ｖ)＝ｖである。

上記の駆動輪モデルにおいて、摩擦係数μとスリップ率λとの関係（すなわち、μ―λ特性）は、一般に、駆動時においては図２に示される通りであり、また、制動時には図３に示される通りである。なお、図２及び図３においては、乾燥路面におけるμ―λ特性が実線にて示され、湿潤路面におけるμ―λ特性が一点鎖線にて示されるとともに、凍結路面におけるμ―λ特性が二点鎖線にて示されている。

なお、図２に示される駆動時のスリップ率の増加に伴う摩擦係数μの変化において、摩擦係数μが最大となるスリップ率以下である状態が、移動体ＭＶが安定して走行できる状態（以下、「安定状態」という）となっている。一方、摩擦係数μが最大となるスリップ率よりも大きな状態が、駆動輪ＷＨの空転やロック現象が発生する状態（以下、「不安定状態」という）となっている。以下、安定状態となる領域を「安定領域」と呼び、不安定状態となる領域を「不安定領域」と呼ぶ。

また、図３に示される制動時のスリップ率の増加に伴う摩擦係数μの変化において、摩擦係数μが最小となるスリップ率以上である状態が安定状態となっている。一方、摩擦係数μが最小となるスリップ率よりも小さな状態が不安定状態となっている。

こうしたμ―λ特性を有している路面において、ある車両が、乾燥路面→凍結路面→乾燥路面という走行を行う場合を考える。こうした場合に、アクセルペダルの踏み込み量に応じたトルク指令値Ｔ_Cをそのままトルク設定値Ｔ_Sとしてモータ駆動系に入力した場合のシミュレーションの結果が、図４及び図５に示されている。これらの図４及び図５には、車体速度ｖ、車輪速度（ｒω）、スリップ率λ及び摩擦係数μのシミュレーション結果が示されている。

なお、当該シミュレーションの条件としては、４輪駆動の電気自動車であって、車重：１８００［ｋｇ］、駆動輪ＷＨの慣性モーメント：１．２［ｋｇ・ｍ²］及びモータのトルク応答：５［ｍｓ］（インホイールモータの場合を想定）という条件を採用した。また、時刻ｔ₁において乾燥路面から凍結路面に変化し、時刻ｔ₂（＞ｔ₁）において凍結路面から乾燥路面に変化することを想定して、シミュレーションを行った。

この図４及び図５において総合的に示されるように、トルク指令値Ｔ_Cをそのままトルク設定値Ｔ_Sとする場合には、トルク設定値Ｔ_S（＝Ｔ_C）が大きくなるにつれ、凍結路面上でのスリップ率λが大きくなっていく。そして、ある値を超えたトルク設定値Ｔ_S（＝Ｔ_C）となると、スリップ率λが増大して０．２以上となり、上述した図２で示した不安定領域に入ってしまう。これは、凍結路面では摩擦係数μが小さいためにグリップ力も小さく、そのグリップ力を超えてしまう程のトルク設定値Ｔ_Sとなると、不安定領域に入ってしまうことを示している。

こうした不安定領域に入ってしまう事態の発生を回避するために、トルク指令値Ｔ_Cに対して何らかの制限(リミッタ)処理を行うことで、トルク設定値Ｔ_Sを制限する方法が考えられる。上述した従来例１〜３の技術は、いずれも、この方法を採用している。すなわち、従来例１〜３の技術は、いずれも、路面状態、すなわち、μ−λ特性の推定結果に応じてトルク設定値Ｔ_Sの制限を可変させることにより、凍結路面ではトルク設定値Ｔ_Sを制限し、乾燥路面では必要以上にトルク設定値Ｔ_Sを制限しないという方法である。

しかしながら、従来例１〜３の技術は、μ−λ特性を推定するために、平均化処理（従来例１）、最小二乗法推定処理（従来例２）、及び、テーブルマッチング処理（従来例３）を行っており、複数のデータを用いる必要があるため、トルク設定値Ｔ_Sに適切な制限をかけるまでに、少なくても数秒程度の時間を必要としてしまう。このため、路面状態が変化した場合に、迅速に、適切なトルク設定値Ｔ_Sの制限をかけることができない。この結果、乾燥路面から凍結路面に急に変化した場合における安全性の確保や、凍結路面から乾燥路面に急に変化した場合における運転者の意図に沿った運転を、迅速に実現可能とするとはいいがたかった。

このため、路面状態が変化した場合に、迅速に、適切なトルク設定値Ｔ_Sの制限をかけることができる技術が望まれている。かかる要請に応えることが、本発明が解決すべき課題の一つとして挙げられる。

本発明は、上記の事情を鑑みてなされたものであり、必要な駆動力を確保しつつ安定な走行のための制御を、路面状態の変化に応じて迅速に実現することができるトラクション制御装置及びトラクション制御方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、モータによって駆動される駆動輪を有する移動体のトラクション制御装置であって、前記移動体の移動速度を取得する移動速度取得部と；前記駆動輪の回転速度を取得する回転速度取得部と；前記モータが発生する実トルク値を取得する実トルク値取得部と；前記モータの動作の制限制御を行う制御部と；を備え、前記制御部は、前記移動速度及び前記回転速度に基づいて、前記駆動輪のスリップ率を推定するスリップ率推定部と；前記回転速度を微分した値に前記駆動輪の慣性モーメント値を乗じた値を、前記実トルク値から減算した値に基づいて、前記駆動輪の駆動トルクを推定する駆動トルク推定部と；前記推定されたスリップ率と、前記推定された駆動トルクとに基づいて、前記モータに発生させようとするトルクに関するトルク設定値についてのリミット値を算出するリミット値算出部と；前記算出されたリミット値に基づいて、前記トルク設定値を制限するリミッタ部と；を備え、前記リミット値算出部は、前記推定されたスリップ率が小さいほど前記推定された駆動トルクからの差が大きな値を前記リミット値として算出し、前記推定されたスリップ率が大きいほど前記推定された駆動トルクからの差が小さな値を前記リミット値として算出する、ことを特徴とするトラクション制御装置である。

請求項７に記載の発明は、モータによって駆動される駆動輪を有する移動体のトラクション制御装置において使用されるトラクション制御方法であって、前記移動体の移動速度、前記駆動輪の回転速度、及び、前記モータが発生する実トルク値を取得する取得工程と；前記モータの動作の制限制御を行う制御工程と；を備え、前記制御工程は、前記移動速度及び前記回転速度に基づいて、前記駆動輪のスリップ率を推定するスリップ率推定工程と；前記回転速度を微分した値に前記駆動輪の慣性モーメント値を乗じた値を、前記実トルク値から減算した値に基づいて、前記駆動輪の駆動トルクを推定する駆動トルク推定工程と；前記推定されたスリップ率と、前記推定された駆動トルクとに基づいて、前記モータに発生させようとするトルクに関するトルク設定値についてのリミット値を算出するリミット値算出工程と；前記算出されたリミット値に基づいて、前記トルク設定値を制限するリミッタ工程と；を備え、前記リミット値算出工程では、前記推定されたスリップ率が小さいほど前記推定された駆動トルクからの差が大きな値を前記リミット値として算出し、前記推定されたスリップ率が大きいほど前記推定された駆動トルクからの差が小さな値を前記リミット値として算出する、ことを特徴とするトラクション制御方法である。

請求項８に記載の発明は、モータによって駆動される駆動輪を有する移動体のトラクション制御装置が有するコンピュータに、請求項７に記載のトラクション制御方法を実行させる、ことを特徴とするトラクション制御プログラムである。

請求項９に記載の発明は、モータによって駆動される駆動輪を有する移動体のトラクション制御装置が有するコンピュータにより読み取り可能に、請求項８に記載のトラクション制御プログラムが記録されている、ことを特徴とする記録媒体である。

駆動輪モデルにおける変数を示す図である。 駆動時のスリップ率と摩擦係数との関係を示す図である。 制動時のスリップ率と摩擦係数との関係を示す図である。 トラクション制御を行わない場合のシミュレーション結果を示す図（その１）である。 トラクション制御を行わない場合のシミュレーション結果を示す図（その２）である。 本発明の一実施形態に係るトラクション制御装置の構成を概略的に示すブロック図である。 図６の装置の制御部の構成を示すブロック図である。 スリップ率と、駆動トルク及びリミット値との関係（駆動時）を説明するための図である。 スリップ率と、駆動トルク及びリミット値との関係（制動時）を説明するための図である。 本発明の一実施例に係るトラクション制御装置の構成を概略的に示すブロック図である。 図１０のモータ駆動系における駆動制御部及び電流検出部の構成を説明するためのブロック図である。 図１０の装置によるトラクション制御のための処理を説明するためのフローチャートである。 図１２の駆動輪のそれぞれのリミット値の算出の処理を説明するためのフローチャートである。 図１０の装置による駆動時のトラクション処理のシミュレーション結果を示す図（その１）である。 図１０の装置による駆動時のトラクション処理のシミュレーション結果を示す図（その２）である。 図１０の装置による制動時のトラクション処理のシミュレーション結果を示す図（その１）である。 図１０の装置による制動時のトラクション処理のシミュレーション結果を示す図（その２）である。 リミット値算出の変形例１のトラクション制御の場合のシミュレーション結果を、比較例とともに示す図（その１）である。 リミット値算出の変形例１のトラクション制御の場合のシミュレーション結果を、比較例とともに示す図（その２）である。 リミット値算出の変形例１の有効性を説明するための図（その１）である。 リミット値算出の変形例１の有効性を説明するための図（その２）である。 リミット値算出の変形例２のトラクション制御の場合のシミュレーション結果を、比較例とともに示す図である。

１００ … トラクション制御装置
１１０ … 制御ユニット（移動速度取得部、回転速度取得部、
実トルク値取得部、制御部）
７００ … トラクション制御装置
７１０ … 移動速度取得部
７２０ … 回転速度取得部
７３０ … 実トルク値取得部
７４０ … 制御部
７４１ … スリップ率推定部
７４２ … 駆動トルク推定部
７４３ … リミット値算出部
７４４ … リミッタ部

以下、本発明の一実施形態を、図６，７を参照して説明する。なお、以下の説明及び図面においては、同一又は同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

［構成］
図６には、一実施形態に係るトラクション制御装置７００の位置付け及び構成が、ブロック図にて示されている。

＜トラクション制御装置７００の位置付け＞
図６に示されるように、トラクション制御装置７００は、移動体ＭＶ内に配置される。この移動体ＭＶには、トラクション制御装置７００に加えて、トルク指令値生成部８１０、加速度検出部８２０及びモータ駆動系９００が配置され、トラクション制御装置７００に接続される。

上記のトルク指令値生成部８１０は、不図示のアクセル開度センサ、ブレーキ量センサ、ステアリング角度センサ等によるトルク指令値Ｔ_cの生成に利用される検出結果に基づいて、トルク指令値Ｔ_cを生成する。こうして生成されたトルク指令値Ｔ_cは、トラクション制御装置７００へ送られる。

上記の加速度検出部８２０は、移動体ＭＶの移動方向の加速度αを検出する。こうして検出された加速度αは、トラクション制御装置７００へ送られる。

上記のモータ駆動系９００は、駆動制御部９１０と、インバータ９２０と、モータ９３０とを備えている。また、モータ駆動系９００は、回転位置検出部９４０と、電流検出部９５０を備えている。

上記の駆動制御部９１０は、トラクション制御装置７００から送られたトルク設定値Ｔ_sを受ける。そして、駆動制御部９１０は、トルク設定値Ｔ_s、回転位置検出部９４０により検出された回転位置θ、及び、電流検出部９５０により検出された検出電流値Ｉ_Dに基づいて、駆動電圧を算出する。例えば、モータ９３０が３相モータの場合には、駆動制御部９１０は、駆動電圧として、３相電圧を算出する。こうして算出された駆動電圧は、インバータ９２０へ送られる。

上記のインバータ９２０は、駆動制御部９１０から送られた駆動電圧を受ける。そして、インバータ９２０は、駆動電圧に対応する電流をモータ９３０に供給する。この結果、モータ９３０は、トルク設定値Ｔ_sに基づいてモータ回転運動を行い、駆動輪を回転させる。

上記の回転位置検出部９４０は、レゾルバ又はエンコーダを備えて構成されている。この回転位置検出部９４０は、モータ９３０の回転位置θを検出する。こうして検出された回転位置θは、トラクション制御装置７００、駆動制御部９１０及び電流検出部９５０へ送られる。

上記の電流検出部９５０は、モータ９３０を流れる電流値を検出する。例えば、モータ９３０が３相モータの場合には、電流検出部９５０は、モータ９３０を流れる３相電流のうちの少なくとも２種類の電流値を検出する。こうして検出された電流値は、検出電流値Ｉ_Dとして、トラクション制御装置７００及び駆動制御部９１０へ送られる。

＜トラクション制御装置７００の構成＞
トラクション制御装置７００は、移動速度取得部７１０と、回転速度取得部７２０と、実トルク値取得部７３０と、制御部７４０とを備えている。

上記の移動速度取得部７１０は、加速度検出部８２０から送られた加速度αを受ける。そして、移動速度取得部７１０は、加速度αの時間積分を行って、移動速度ｖを取得する。こうして取得された移動速度ｖは、制御部７４０へ送られる。

上記の回転速度取得部７２０は、回転位置検出部９４０から送られた回転位置θを受ける。そして、回転速度取得部７２０は、回転位置θの時間微分を行って、回転速度ωを取得する。こうして取得された回転速度ωは、制御部７４０へ送られる。

上記の実トルク値取得部７３０は、電流検出部９５０から送られた検出電流値Ｉ_Dを受ける。引き続き、実トルク取得部７３０は、検出電流値Ｉ_Dに基づいてモータ電流値Ｉ_mを算出する。なお、モータ電流値Ｉ_mは検出電流値Ｉ_Dの大きさを示しており、Ｉ_m＝｜Ｉ_D｜である。

次に、実トルク値取得部７３０は、上述した（１）式を利用して実トルク値Ｔ_mを算出することにより、実トルク値Ｔ_mを取得する。こうして取得された実トルク値Ｔ_mは、制御部７４０へ送られる。

上記の制御部７４０は、トルク指令値生成部８１０から送られたトルク指令値Ｔ_cを受ける。引き続き、制御部７４０は、移動速度ｖ、回転速度ω及び実トルク値Ｔ_mに基づいて、トルク指令値Ｔ_cに対してリミッタ制御を行って、トルク設定値Ｔ_sを算出する。そして、制御部７４０は、算出されたトルク設定値Ｔ_sを駆動制御部９１０へ送る。

かかる機能を有する制御部７４０は、図７に示されるように、スリップ率推定部７４１と、駆動トルク推定部７４２とを備えている。また、制御部７４０は、リミット値算出部７４３と、リミッタ部７４４とを備えている。

上記のスリップ率推定部７４１は、移動速度取得部７１０から送られた移動速度ｖ、及び、回転速度取得部７２０から送られた回転速度ωを受ける。そして、スリップ率推定部７４１は、上述した（５）式により、スリップ率λを算出することにより、スリップ率推定を行う。こうして算出されたスリップ率λは、リミット値算出部７４３へ送られる。

上記の駆動トルク推定部７４２は、回転速度取得部７２０から送られた回転速度ω、及び、実トルク値取得部７３０から送られた実トルク値Ｔ_mを受ける。引き続き、駆動トルク推定部７４２は、上述した（３）式を変形して得られる次の（６）式により得られる値を、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）を介させて、駆動トルクＴ_dを算出することにより、駆動トルク推定を行う。
Ｔ_d＝Ｔ_m−Ｊ_w・(ｄω／ｄｔ) …（６）
こうして推定された駆動トルクＴ_dは、リミット値算出部７４３へ送られる。

上記のリミット値算出部７４３は、スリップ率推定部７４１から送られたスリップ率λ、及び、駆動トルク推定部７４２から送られた駆動トルクＴ_dを受ける。そして、リミット値算出部７４３は、スリップ率λ及び駆動トルクＴ_dに基づいて、リミット値Ｌを算出する。こうして算出されたリミット値Ｌは、リミッタ部７４４へ送られる。

なお、本実施形態では、次の（７）式により、リミット値Ｌを算出する
Ｌ＝Ｔ_d・（ａ＋ｋ／λ） …（７）
ここで、定数ａ及びリミッタ係数ｋは、適切なトラクション制御を行うとの観点から、実験、シミュレーション等により、予め定められる。

上記のリミッタ部７４４は、トルク指令値生成部８１０から送られたトルク指令値Ｔ_cを受ける。そして、リミッタ部７４４は、リミット値算出部７４３から送られたリミット値Ｌに従って、トルク指令値Ｔ_cに対してリミッタ制御を行って、トルク設定値Ｔ_sを算出する。

かかるリミッタ制御に際して、トルク指令値Ｔ_cがリミット値Ｌ以下の場合には、リミッタ部７４４は、トルク指令値Ｔ_cをトルク設定値Ｔ_sとする。また、トルク指令値Ｔ_cがリミット値Ｌよりも大きな場合には、リミッタ部７４４は、リミット値Ｌをトルク設定値Ｔ_sとする。こうして算出されたトルク設定値Ｔ_sは、モータ駆動系９００（より詳しくは、駆動制御部９１０）へ送られる。

ここで、移動体のスリップ現象と駆動トルクの関係について述べる。

上述した（３），（４）式より、Ｔ_d＝ｒ・Ｆ_d＝r・μ・Ｎの関係が成り立つ。このため、駆動輪の半径ｒと垂直抗力Ｎに変化が無ければ、図８，９において細線で示されるように、スリップ率λと駆動トルクＴ_dとは、図２，３におけるスリップ率λと摩擦係数μとの関係と同様となる。走行中の現在の駆動トルクＴ_dの値に比べて、実トルク値Ｔ_mが大きいと、（３）式からわかるように回転速度ωが増加し、（５）式で示されるスリップ率λも増加する。

こうした場合、スリップ率λの値によって動作が異なる。スリップ率λが「０．２」以下であれば、図８，９に示されるように駆動トルクＴ_dも増加するので駆動力Ｆ_dが増加する。このため、空気抵抗等によるＦ_drの変化が小さければ、（２）式により示されるように、移動速度ｖも増加する。よって、（５）式で表されるスリップ率λの増加が緩和されるため安定に走行できる。しかし、スリップ率λが「０．２」を超えてしまうと，図８，９に示されるように、駆動トルクＴ_dが増加しないので、駆動力Ｆ_dも増加せず、（２）における移動速度ｖが増加しない。この結果、（５）式で表されるスリップ率λの増加が進行してしまい、更にスリップ率λが大きくなるため、走行が不安定になる。

これは、駆動トルクＴ_dの最大値と実トルク値Ｔ_mとの関係によって、どちらの動作になるか決まる。駆動トルクＴ_dの最大値よりも実トルク値Ｔ_mが余裕を持って小さければ、安定走行を維持できる。一方、駆動トルクＴ_dの最大値よりも実トルク値Ｔ_mが多少大きな値のときに、不安定領域に入ってしまうのである。

このため、本実施形態では、現在の駆動トルクＴ_dの値とスリップ率λの値とを推定する。そして、それらの推定値を用いた（７）式により求められるリミット値Ｌによって、トルク設定値Ｔ_sを制限することにより、実トルク値Ｔ_mが駆動トルクＴ_dの値に比べて大きすぎないようにするモータ制御を行う。

（７）式により算出されるリミット値Ｌを採用することにより、スリップ率λが大きいほど、リミット値Ｌを駆動トルクＴ_dに近い値とするとともに、スリップ率λが小さいほど、リミット値Ｌを駆動トルクＴ_dから離れた値とすることができる。図８，９には、（７）式によるリミット値Ｌの算出例が、太線にて示されている。

したがって、本実施形態では、スリップ率λが大きくなるほど、現在の駆動トルクＴ_dに近い値にトルク設定値Ｔ_sが制限される。また、スリップ率λが小さくなるほど、トルク制限が弱くなるため、現在の駆動トルクＴ_dよりも大きなトルク設定値Ｔ_sが許可される。

なお、スリップ率λが大きいほど、リミット値Ｌを駆動トルクＴ_dに近い値とするため、定数ａは、「１」に近い値とすることが好ましい。また、リミッタ係数ｋを小さくするほど、強いリミッタをかけることができるため、スリップ率λが大きくなると強いトルク制限がかかり、結果としてスリップ率λの増加を抑えることができる。しかし、スリップ率λが小さく安定領域内であれば、必要以上にトルク制限をかけたくないため、リミッタ係数ｋを小さくしすぎることは好ましくない。

［動作］
次に、上記のように構成されたトラクション制御装置７００の動作について説明する。

なお、トルク指令値生成部８１０、加速度検出部８２０及びモータ駆動系９００は、既に動作を開始しており、トルク指令値Ｔ_c、加速度α、回転位置θ及び検出電流値Ｉ_Dが、逐次、トラクション制御装置７００へ送られているものとする（図６参照）。

トラクション制御装置７００では、トラクション制御に際して、移動速度取得部７１０が、加速度検出部８２０から送られた加速度αの時間積分を行って、移動速度ｖを取得する。そして、移動速度取得部７１０は、取得された移動速度ｖを制御部７４０へ逐次送る（図６参照）。

また、回転速度取得部７２０が、回転位置検出部９４０から送られた回転位置θの時間微分を行って、回転速度ωを取得する。そして、回転速度取得部７２０は、取得された回転速度ωを制御部７４０へ逐次送る（図６参照）。

また、実トルク値取得部７３０が、電流検出部９５０から送られた検出電流値Ｉ_Dに基づいて実トルク値Ｔ_mを算出することにより、実トルク値Ｔ_mの取得を行う。そして、実トルク値取得部７３０は、取得された実トルク値Ｔ_mを制御部７４０へ逐次送る（図６参照）。

制御部７４０では、スリップ率推定部７４１が、移動速度取得部７１０から送られた移動速度ｖ、及び、回転速度取得部７２０から送られた回転速度ωに基づいて、上述した（５）式により、スリップ率λを算出することにより、スリップ率推定を行う。そして、スリップ率推定部７４１は、推定されたスリップ率λは、リミット値算出部７４３へ逐次送る（図７参照）。

また、駆動トルク推定部７４２が、回転速度取得部７２０から送られた回転速度ω、及び、実トルク値取得部７３０から送られた実トルク値Ｔ_mに基づいて、上述した（６）式により得られる値を、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）を介させて、駆動トルクＴ_dを算出することにより、駆動トルク推定を行う。そして、駆動トルク推定部７４２は、推定された駆動トルクＴ_dをリミット値算出部７４３へ逐次送る（図７参照）。

リミット値算出部７４３は、スリップ率推定部７４１から送られたスリップ率λ、及び、駆動トルク推定部７４２から送られた駆動トルクＴ_dに基づいて、上述した（７）式により、リミット値Ｌを算出する。そして、リミット値算出部７４３は、算出されたリミット値Ｌをリミッタ部７４４へ逐次送る（図７参照）。

リミッタ部７４４は、リミット値算出部７４３から送られたリミット値Ｌに基づいて、上述したようにして、トルク指令値Ｔ_cに対してリミッタ制御を行って、トルク設定値Ｔ_sを算出する。そして、リミッタ部７４４は、算出されたトルク設定値Ｔ_sをモータ駆動系９００へ逐次送る（図７参照）。

モータ駆動系９００では、トラクション制御装置７００から送られたトルク設定値Ｔ_sに基づいて、トルク設定値Ｔ_sに対応する電流をモータ９３０に供給する。この結果、モータ９３０は、トルク設定値Ｔ_sに対応するトルク値で駆動される。

以上説明したように、本実施形態では、モータ９３０によって駆動される駆動輪を有する移動体ＭＶの移動速度ｖ、移動体ＭＶの駆動輪の回転速度ω、及び、モータ９３０が発生する実トルク値Ｔ_mを取得する。ここで、移動速度ｖ、回転速度ω及び実トルク値Ｔ_mは、迅速な取得が可能である。

引き続き、制御部７４０が、移動速度ｖ及び回転速度ωに基づいて、迅速な演算が可能な（５）式を利用して駆動輪のスリップ率λを推定する。また、制御部７４０が、回転速度ω及び実トルク値Ｔ_mに基づいて、迅速な演算が可能な（６）式を利用して利用して駆動輪の駆動トルクＴ_dを推定する。

次に、制御部７４０が、スリップ率λと駆動トルクＴ_dとに基づいて、迅速な演算が可能な（７）式を利用して、トルク指令値Ｔ_cに対するリミット値Ｌを算出する。そして、制御部７４０は、リミット値Ｌを用いてトルク指令値Ｔ_cに対する制限処理を行って、トルク設定値Ｔ_sと生成し、生成されたトルク設定値Ｔ_sをモータ駆動系９００へ送る。

したがって、本実施形態によれば、必要な駆動力を確保しつつ安定な走行のための制御を、路面状態の変化に応じて迅速に実現することができる。

［実施形態の変形］
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。

例えば、上記の実施形態では、駆動輪ごとにリミット値を算出するようにした。これに対し、移動体の駆動輪の数が複数である場合には、複数の駆動輪のそれぞれについて上記の実施形態の場合と同様にして得られたリミット値の最小値を、複数の駆動輪の全てのトルク指令値に対するリミット値とするようにしてもよい。この場合には、複数の駆動輪間におけるトルク設定値の差を抑制できるので、安定な走行を確保することができる。

また、上記の実施形態では、制御部７４０が、リミット値の算出を上述の（７）式によって算出するようにした。これに対し、スリップ率の値ごとに（７）式の右辺の括弧内の値を予め計算しておき、スリップ率と当該計算の結果とを関連付けた参照テーブルを作成しておく。そして、推定されたスリップ率に基づいて参照テーブルから読み出した値を、駆動トルクに乗じることでリミット値を算出するようにしてもよい。

また、上記の実施形態では、インホイールモータのように、トルク設定値に対する駆動輪の駆動トルクの応答速度が速い場合を想定した。これに対し、トルク設定値に対する駆動輪の駆動トルクの応答が迅速とはいえない場合には、次の（８）式又は（９）式により、リミット値Ｌを算出するようにしてもよい。

Ｌ＝Ｔ_d・（ｂ＋ｋ₁₁／λ²） …（８）
ここで、定数ｂ及びリミッタ係数ｋ₁₁は、乾燥路面における駆動トルクの確保と、路面状態によらず安定な走行を実現するとの観点から、実験、シミュレーション等により予め定められる。

Ｌ＝Ｔ_d・{（ｃ＋ｋ₂₁／λ²−ｋ₂₂・（ｄλ／ｄｔ）} …（９）
ここで、定数ｃ及びリミッタ係数ｋ₂₁，k₂₂は、乾燥路面における駆動トルクの確保と、路面状態によらず安定な走行を実現するとの観点から、実験、シミュレーション等により予め定められる。

なお、上記の実施形態のトラクション制御装置を、中央処理装置（ＣＰＵ：Central Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等を備えた演算手段としてのコンピュータとして構成し、予め用意されたプログラムを当該コンピュータで実行することにより、上記の実施形態のトラクション制御装置の機能の一部又は全部を実行するようにしてもよい。このプログラムはハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、当該コンピュータによって記録媒体からロードされて実行される。また、このプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等の可搬型記録媒体に記録された形態で取得されるようにしてもよいし、インターネットなどのネットワークを介した配信の形態で取得されるようにしてもよい。

次に、本発明の一実施例を、図１０〜図１７を主に参照して説明する。なお、以下の説明においては、上述した実施形態を含めて、同一又は同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明を極力省略する。

［構成］
図１０には、一実施例に係るトラクション制御装置１００の構成が概略的に示されている。このトラクション制御装置１００は、上述した一実施形態に係るトラクション制御装置７００の一の変形例の一態様となっている。

図１０に示されるように、トラクション制御装置１００は、移動体ＭＶとしての車両ＣＲ内に配置される。なお、車両ＣＲは、互いに独立に駆動可能な４つの駆動輪である左前側駆動輪ＷＨ_FL、右前側駆動輪ＷＨ_FR、左後側駆動輪ＷＨ_RL及び右後側駆動輪ＷＨ_RRの４個の駆動輪を備えている。

車両ＣＲには、トラクション制御装置１００に加えて、トルク指令値生成部８１０、加速度検出部８２０及びモータ駆動系９００_FL〜９００_RRが配置されている。ここで、モータ駆動系９００_j（ｊ＝ＦＬ〜ＲＲ）のそれぞれは、上述した実施形態において説明したモータ駆動系９００と同様に構成されている。

すなわち、モータ駆動系９００_jは、上述した駆動制御部９１０と同様の機能を有する駆動制御部９１０_jと、上述したインバータ９２０と同様の機能を有するインバータ９２０_jと、上述したモータ９３０と同様の機能を有するモータ９３０_jとを備えている。また、モータ駆動系９００_jは、上述した回転位置検出部９４０と同様の機能を有する回転位置検出部９４０_jと、上述した電流検出部９５０と同様の機能を有する電流検出部９５０_jを備えている。

ここで、駆動制御部９１０_jは、トラクション制御装置１００から送られたトルク設定値Ｔ_s,j、回転位置検出部９４０_jにより検出された回転位置θ_j、及び、電流検出部９５０_jにより検出された検出電流値Ｉ_D,jに基づいて、駆動電圧を算出する。そして、駆動制御部９１０_jは、算出された駆動電圧を、インバータ９２０_jへ送る。

また、回転位置検出部９４０_jは、モータ９３０_jの回転位置θ_jを検出する。そして、回転位置検出部９４０_jは、検出された回転位置θ_jを、トラクション制御装置１００及び駆動制御部９１０_jへ送る。

また、電流検出部９５０_jは、モータ９３０_jを流れる電流値を検出する。そして、電流検出部９５０_jは、検出された電流値を、検出電流値Ｉ_D,jとして、トラクション制御装置１００及び駆動制御部９１０_jへ送る。

なお、トルク指令値生成部８１０からは、４個の駆動輪ＷＨ_FL〜ＷＨ_RRに対応してトルク指令値Ｔ_c,FL〜Ｔ_c,RRが、トラクション制御装置１００へ送られる。

＜駆動制御部９１０_j及び電流検出部９５０_jの構成＞
ここで、駆動制御部９１０_j及び電流検出部９５０_jについて、図１１を参照して、より詳しく説明する。なお、本実施例では、モータ９３０_jは、３相モータとなっている。

まず、駆動制御部９１０_jについて説明する。この駆動制御部９１０_jは、ベクトル制御により、モータ９３０_jの駆動を制御する。かかる機能を有する駆動制御部９１０_jは、電流指令値生成部９１１と、減算部９１２_d，９１２_qと、比例及び積分（ＰＩ）演算部９１３_d，９１３_qとを備えている。また、駆動制御部９１０_jは、座標変換部９１４と、パルス幅変調（ＰＷＭ）部９１５とを備えている。

上記の電流指令値生成部９１１は、トラクション制御装置１００から送られたトルク設定値Ｔ_s,jを受ける。そして、電流指令値生成部９１１は、トルク設定値Ｔ_s,jのモータトルクを発生させるべく、d軸電流指令値Ｉ_d,j ^＊及びｑ軸電流指令値Ｉ_q,j ^＊を生成する。こうして生成されたd軸電流指令値Ｉ_d,j ^＊は、減算部９１２_dへ送られるとともに、ｑ軸電流指令値Ｉ_q,j ^＊は、減算部９１２_qへ送られる

上記の減算部９１２_dは、電流指令値生成部９１１から送られたｄ軸電流指令値Ｉ_d,j ^＊を受ける。そして、減算部９１２_dは、電流検出部９５０_jから送られたｄ軸検出電流値Ｉ_d,jを、d軸電流指令値Ｉ_d,j ^＊から差し引く。減算部９１２_dによる減算結果は、ＰＩ演算部９１３_dへ送られる。

上記の減算部９１２_qは、電流指令値生成部９１１から送られたｑ軸電流指令値Ｉ_q,j ^＊を受ける。そして、減算部９１２_qは、電流検出部９５０_jから送られたｑ軸検出電流値Ｉ_q,jを、ｑ軸電流指令値Ｉ_q,j ^＊から差し引く。減算部９１２_qによる減算結果は、ＰＩ演算部９１３_qへ送られる。

上記のＰＩ演算部９１３_dは、減算部９１２_dから送られた減算結果を受ける。そして、ＰＩ演算部９１３_dは、当該減算結果に基づいて比例及び積分演算を行い、ｄ軸電圧指令値Ｖ_d,j ^＊を算出する。ＰＩ演算部９１３_dにより算出されたｄ軸電圧指令値Ｖ_d,j ^＊は、座標変換部９１４へ送られる。

上記のＰＩ演算部９１３_qは、減算部９１２_qから送られた減算結果を受ける。そして、ＰＩ演算部９１３_qは、当該減算結果に基づいて比例及び積分演算を行い、ｑ軸電圧指令値Ｖ_q,j ^＊を算出する。ＰＩ演算部９１３_qにより算出されたｑ軸電圧指令値Ｖ_q,j ^＊は、座標変換部９１４へ送られる。

上記の座標変換部９１４は、ＰＩ演算部９１３_dから送られたｄ軸電圧指令値Ｖ_d,j ^＊、及び、ＰＩ演算部９１３_qから送られたｑ軸電圧指令値Ｖ_q,j ^＊を受ける。そして、座標変換部９１４は、回転位置検出部９４０_jから送られた回転位置θ_jを参照して、ｄ軸電圧指令値Ｖ_d,j ^＊及びｑ軸電圧指令値Ｖ_q,j ^＊に対して座標変換を施して、ｕ軸制御電圧値Ｖ_u,j ^＊、ｖ軸制御電圧値Ｖ_v,j ^＊及びｗ軸制御電圧値Ｖ_w,j ^＊を算出する。座標変換部９１４による算出結果は、ＰＷＭ部９１５へ送られる。

上記のＰＷＭ部９１５は、座標変換部９１４から送られた３相制御電圧を受ける。そして、ＰＷＭ部９１５は、当該３相制御電圧に対してパルス幅変調を施して、３相ＰＷＭ信号を生成する。こうして生成された３相ＰＷＭ信号は、インバータ９２０_jへ送られる。

次いで、電流検出部９５０_jについて説明する。この電流検出部９５０_jは、電流検出器９５１と、座標変換部９５２とを備えている。

上記の電流検出器９５１は、モータ９３０_jを流れるｕ軸電流値及びｖ軸電流値を検出する。そして、電流検出器９５１は、検出結果を、ｕ軸検出電流値Ｉ_u,j及びｖ軸検出電流値Ｉ_v,jとして、座標変換部９５２へ送る。なお、ｗ軸電流値（Ｉ_w,j）を検出してもよいが、「Ｉ_u,j＋Ｉ_v,j＋Ｉ_w,j＝０」との関係が成立しているため、ｗ軸電流値（Ｉ_w,j）を検出しなくても済む。

上記の座標変換部９５２は、電流検出器９５１から送られたｕ軸検出電流値Ｉ_u,j及びｖ軸検出電流値Ｉ_v,jを受ける。そして、座標変換部９５２は、回転位置検出部９４０_jから送られた回転位置θ_jを参照して、ｕ軸検出電流値Ｉ_u,j及びｖ軸検出電流値Ｉ_v,jに対して座標変換を施して、ｄ軸検出電流値Ｉ_d,j及びｑ軸検出電流値Ｉ_q,jを算出する。座標変換部９５２による算出結果は、検出電流値Ｉ_D,jとして、トラクション制御装置１００及び駆動制御部９１０_jへ送られる。

なお、Ｉ_D,jの大きさ｜Ｉ_D,j｜は、次の（１０）式により算出される。
｜Ｉ_D,j｜＝（Ｉ_d,j ^２+Ｉ_q,j ^２）^1/2 …（１０）

＜トラクション制御装置１００の構成＞
次に、トラクション制御装置１００の構成について説明する。

図１０に戻り、トラクション制御装置１００は、制御ユニット１１０と、記憶ユニット１２０とを備えている。

上記の制御ユニット１１０は、演算手段としての中央処理装置（ＣＰＵ）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）を備えて構成される。この制御ユニット１１０は、プログラムを実行することにより、上述した実施形態における移動速度取得部７１０、回転速度取得部７２０、実トルク値取得部７３０及び制御部７４０としての機能を果たすようになっている。

制御ユニット１１０が実行するプログラムは、記憶ユニット１２０に記憶され、記録ユニットからロードされて実行される。このプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等の可搬型記録媒体に記録された形態で取得されるようにしてもよいし、インターネットなどのネットワークを介した配信の形態で取得されるようにしてもよい。

なお、制御ユニット１１０が実行する処理については、後述する。

上記の記憶ユニット１２０には、制御ユニット１１０は利用する様々な情報データが記憶される。こうした情報データには、制御ユニット１１０が実行するプログラムが含まれている。この記憶ユニット１２０には、制御ユニット１１０がアクセスできるようになっている。

［動作］
次に、上記のように構成されたトラクション制御装置１００によるトラクション制御の動作について、制御ユニット１１０による処理に着目して説明する。

なお、トルク指令値生成部８１０、加速度検出部８２０及びモータ駆動系９００_jは、既に動作を開始しており、トルク指令値Ｔ_c,j、加速度α、回転位置θ_j及び検出電流値Ｉ_D,jが、逐次、トラクション制御装置７００へ送られているものとする（図１０参照）。

トラクション制御は、不図示の入力部を介して、利用者が適応型リミッタ制御の開始指令を入力することにより、開始される。かかるトラクション制御に際しては、図１２に示されるように、まず、ステップＳ１１において、制御ユニット１１０が、当該入力部を介して、適応型リミッタ制御の中止指令を受けたか否かを判定する。ステップＳ１１における判定の結果が否定的であった場合（ステップＳ１１：Ｎ）には、処理はステップＳ１２へ進む。

ステップＳ１２では、制御ユニット１１０が、４個の駆動輪ＷＨ_FL〜ＷＨ_RRのそれぞれについてのリミット値Ｌ_FL〜Ｌ_RRを算出する。なお、ステップＳ１２におけるリミット値Ｌ_FL〜Ｌ_RRの算出処理については、後述する。

次に、ステップＳ１３において、制御ユニット１１０が、算出されたリミット値Ｌ_FL〜Ｌ_RRにおける最小リミット値Ｌ_minを抽出する。そして、制御ユニット１１０が、抽出された最小リミット値Ｌ_minを、４個の駆動輪ＷＨ_FL〜ＷＨ_RRの全てに共通なリミット値とする。

次いで、ステップＳ１４において、制御ユニット１１０が、最小リミット値Ｌ_minに基づいて、トルク指令値生成部８１０から送られたトルク指令値Ｔ_c,FL〜Ｔ_c,RRに対してリミッタ制御を行って、トルク設定値Ｔ_s,FL〜Ｔ_s,RRを算出する。そして、ステップＳ１５において、制御ユニット１１０が、算出されたトルク設定値Ｔ_s,FL〜Ｔ_s,RRを、モータ駆動系９００_FL〜９００_RRへ逐次出力する（図１０参照）。

この結果、トルク指令値Ｔ_c,j（ｊ＝ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）が最小リミット値Ｌ_min以下の場合には、トルク指令値Ｔ_c,jが、トルク設定値Ｔ_s,jとして、モータ駆動系９００_jへ出力される。また、トルク指令値Ｔ_c,jが最小リミット値Ｌ_minより大きい場合には、最小リミット値Ｌ_minが、モータ駆動系９００_jへ出力される。

ステップＳ１５の処理が終了すると、処理はステップＳ１１へ戻る。以後、ステップＳ１１における判定の結果が肯定的となるまで、ステップＳ１１〜ステップＳ１５の処理が繰り返される。

適応型リミッタ制御の中止指令を受け、ステップＳ１１における判定の結果が肯定的となると（ステップＳ１１：Ｙ）、処理はステップＳ１６へ進む。このステップＳ１６では、制御ユニット１１０が、リミッタ解除を行う。この結果、トルク指令値Ｔ_c,jの大きさにかかわらず、トルク指令値Ｔ_c,jが、トルク設定値Ｔ_s,jとして、モータ駆動系９００_jへ出力されるようになる。

＜リミット値Ｌ_FL〜Ｌ_RRの算出処理＞
次に、リミット値Ｌ_FL〜Ｌ_RRの算出処理について説明する。

ステップＳ１２におけるリミット値Ｌ_jの算出処理に際しては、図１３に示されるように、まず、ステップＳ２１において、制御ユニット１１０が、加速度α、回転位置θ_j及び検出電流値Ｉ_D,jを収集する。そして、制御ユニット１１０は、加速度αの時間積分を行って車速（移動速度）ｖを取得し、回転位置θ_jの時間微分を行って回転速度ω_jを取得する。

また、制御ユニット１１０は、検出電流値Ｉ_D,jに基づいて、モータ電流値Ｉ_m,j（＝｜Ｉ_D,j｜）を、上述した（１０）式を利用して算出する。そして、制御ユニット１１０は、上述した（１）式を利用して実トルク値Ｔ_m,jを算出することにより、実トルク値Ｔ_m,jを取得する。

次に、ステップＳ２２において、制御ユニット１１０が、車速ｖ及び回転速度ω_jに基づき、上述した（５）式により、スリップ率λ_jを算出することにより、スリップ率推定を行う。引き続き、ステップＳ２３において、制御ユニット１１０が、回転速度ω_j及び実トルク値Ｔ_m,jに基づき、上述した（６）式により得られる値を、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）を介させて、駆動トルクＴ_d,jを算出することにより、駆動トルク推定を行う。

次いで、ステップＳ２４において、制御ユニット１１０が、スリップ率λ_j及び駆動トルクＴ_d,jに基づき、上述した（７）式において、定数ａを「１」とし、リミッタ係数ｋを「０．０１」とした次の（１１）式により、リミット値Ｌ_jを算出する
Ｌ_j＝Ｔ_d,j・（１＋０．０１／λ_j） …（１１）

ステップＳ２４の処理が終了すると、ステップＳ１２の処理が終了する。そして、処理は、上述した図１２のステップＳ１３へ進む。

なお、図１４，１５には、本実施例によるアンチスリップ性能についての駆動時のシミュレーション結果が示されている。また、図１６，１７には、本実施例によるアンチスリップ性能についての制動時のシミュレーション結果が示されている。なお、当該シミュレーションの条件としては、上述したリミッタ制御を行わない場合のシミュレーションと同様に、４輪駆動の電気自動車であって、車重：１８００［ｋｇ］、駆動輪ＷＨの慣性モーメント：１．２［ｋｇ・ｍ²］及びモータのトルク応答：５［ｍｓ］という条件を採用した。また、時刻ｔ₁において乾燥路面から凍結路面に変化し、時刻ｔ₂（＞ｔ₁）において凍結路面から乾燥路面に変化することを想定して、シミュレーションを行った。

なお、図１４〜１７（後述する図１８，１９，２２においても同様）には、リミッタ制御を行わない場合のシミュレーション結果として、上述した図４，５で示した車体速度ｖ、車輪速度（ｒω）、スリップ率λ及び摩擦係数μに加えて、算出されたリミット値Ｌ、推定された駆動トルクＴ_d及びトルク設定値Ｔ_sのシミュレーション結果が示されている。ここで、算出されたリミット値Ｌ（図１４〜１９，２２においては「算出リミット値Ｌ」と記す）、推定された駆動トルクＴ_d（図１４〜１９，２２においては「推定駆動トルク値Ｔ_d」と記す）及びトルク設定値Ｔ_sについては、トルク指令値Ｔ_cとの比較が容易となるような図示となっている。

図１４，１５により総合的に示されるように、乾燥路面でのリミット値はトルク指令値Ｔ_cよりも大きいため、トルク設定値Ｔ_sは制限されない。凍結路面に入ると，リミット値Ｌはトルク設定値Ｔ_sより低下するので、リミット値Ｌで瞬時に制限されたトルク設定値Ｔ_sとなる。この結果、スリップ率λの増加が抑制できていることが確認できる。すなわち、乾燥路面での十分な加速と、凍結路面でのスリップを防止した走行とが両立できることが確認できる。

また、図１６，１７により総合的に示されるように、乾燥路面でのリミット値はトルク指令値Ｔ_cよりも大きいため、トルク設定値Ｔ_sは制限されない。凍結路面に入ると，リミット値Ｌはトルク設定値Ｔ_sより低下するので、リミット値Ｌで瞬時に制限されたトルク設定値Ｔ_sとなる。この結果、スリップ率λの増加が抑制できていることが確認できる。すなわち、乾燥路面での十分な減速と、凍結路面でのスリップを防止した制動とが両立できることが確認できる。

以上説明したように、本実施例では、制御ユニット１１０が、モータ９３０_jによって駆動される駆動輪を有する車両ＣＲの車速、車両ＣＲの駆動輪の回転速度、及び、モータ９３０_jが発生する実トルク値を取得する。ここで、車速、回転速度及び実トルク値は、迅速な取得が可能である。

引き続き、制御ユニット１１０が、車速及び回転速度に基づいて、迅速な演算が可能な（５）式を利用して駆動輪のスリップ率を推定する。また、制御ユニット１１０が、回転速度及び実トルク値に基づいて、迅速な演算が可能な（６）式を利用して駆動輪の駆動トルクを推定する。

次に、制御ユニット１１０が、スリップ率と駆動トルクとに基づいて、迅速な演算が可能な（１１）式を利用して、トルク指令値に対するリミット値Ｌを算出する。そして、制御ユニット１１０は、リミット値に基づいてトルク指令値に対する制限処理を行って、トルク設定値を生成し、生成されたトルク設定値をモータ駆動系へ送る。

したがって、本実施例によれば、必要な駆動力を確保しつつ安定な走行のための制御を、路面状態の変化に応じて迅速に実現することができる。

また、本実施例では、複数の駆動輪のそれぞれについて算出されたリミット値の中の最小値を、複数の駆動輪の全てのトルク指令値に対するリミット値とする。この場合には、複数の駆動輪間におけるトルク設定値の差を抑制できるので、安定な走行を確保することができる。例えば、道路の左側のみ凍結しているような路面を走行する場合に、左側の駆動輪を対象として算出したリミット値が右側駆動輪にも適応されるため、左右トルクのアンバランスが回避され、車体の向きが変化することを防止できる。

［実施例の変形］
本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。

例えば、上記の実施例では、制御ユニット１１０が、リミット値の算出を上述の（１１）式によって算出するようにした。これに対し、スリップ率の値ごとに（１１）式の右辺の括弧内の値を予め計算しておき、スリップ率と当該計算の結果と関連付けた参照テーブルを記憶ユニット１２０に登録しておく。そして、制御ユニット１１０が、推定されたスリップ率に基づいて参照テーブルから読み出した値を、駆動トルクに乗じることでリミット値を算出するようにしてもよい。

また、上記の実施例では、車速の取得に際して加速度センサを利用するようにしたが、光学式対地センサを利用するようにしてもよい。

また、図１１で説明したように、ｄ軸検出電流値Ｉ_d,j及びｑ軸検出電流値Ｉ_q,jは、それぞれｄ軸電流指令値Ｉ_d,j ^＊及びｑ軸電流指令値Ｉ_q,j ^＊と同じになるように制御が行われる。したがって、ＰＩ演算とモータ特性とによる応答時間の遅れがあるが、結果として実トルク値Ｔ_mは、トルク設定値Ｔ_sと等しくなるように制御される。このため、上記の実施例では、モータの実トルク値Ｔ_ｍを（１）式から求めたが、Ｔ_sにトルク応答特性を乗じる次の（１２）式により、実トルク値Ｔ_ｍを算出するようにしてもよい。
Ｔ_ｍ＝Ｔ_s・（１／（τ₁ｓ＋１）） …（１２）
ここで、値τ₁は、トルク応答の時定数である。

また、上記の実施例では、（１１）式を利用して、トルク指令値に対するリミット値を算出するようにした。これに対し、他の数式を利用してリミット値を算出するようにしてもよい。以下に、リミット値算出の変形例を示す。

＜リミット値算出の変形例１＞
オンボード型電気自動車のように、モータから駆動輪までの間に機構部品が介在する場合には、インホイール型電気自動車の場合と比べて、駆動輪で発生するトルク応答が遅くなる。例えば、トルク応答時間が５０［ｍｓ］であった場合には、駆動トルクＴ_dの推定に遅れが生じ、リミット値Ｌの算出にも遅れが生じる。この結果、上述した（７）式をそのまま利用した場合には、トルク応答時間が５［ｍｓ］の場合と比べて、トルク制限にも遅れが生じる。この結果、図１８（Ａ）に示されるシミュレーション結果（トルク応答時間：５［ｍｓ］）と、図１８（Ｂ）に示されるシミュレーション結果（トルク応答時間：５０［ｍｓ］）とを比べてわかるように、スリップ率λの増加の抑制度合いが小さくなってしまう。

このため、例えば、リミッタ係数ｋを「０．０１」から「０．００３」に減少させると、トルク制限が強くなり、スリップ率λの増加を抑制できる。しかしながら、スリップ率が小さい領域でもトルク制限がかかり、図１９（Ａ）に示されるシミュレーション結果からわかるように、乾燥路面に戻る際のトルク設定値Ｔ_sにも制限がかかってしまう。

そこで、スリップ率λが大きい時は強くトルク制限を行い、スリップ率λが小さい時はトルク制限を弱くするため、上述の（８）式を再掲する次の（１３）式により、リミット値Ｌを算出するようにしてもよい。
Ｌ＝Ｔ_d・（ｂ＋ｋ₁₁／λ²） …（１３）

（１３）式において、定数ｂを「１」とし、リミッタ係数ｋ₁₁を「０．００１」とした場合のシミュレーション結果が、図１９（Ｂ）に示されている。図１９（Ｂ）からわかるように、凍結路面に入ったときにスリップ率λが一旦増加するものの、時間経過に伴ってスリップ率λが低下されるように動作している。また、乾燥路面に戻る際の不必要なトルク設定値Ｔ_sの低下も生じていない。

なお、図１８，１９に示される結果を得たシミュレーションの条件は、上記に明示したトルク応答時間を除いて、上述した図１５（Ｂ）に示される結果を得たシミュレーションの場合と同様とした。

（１３）式によるリミット値算出の有効性の理由を、図２０，２１を参照して説明する。ここで、図２０には、トルク応答時間が５０［ｍｓ］の場合に、（７）式で算出されるリミット値Ｌと、駆動トルクＴ_dとの関係が示されている。また、図２１には、トルク応答時間が５０［ｍｓ］の場合に、（１３）式で算出されるリミット値Ｌと、駆動トルクＴ_dとの関係が示されている。

（７）式で算出されるリミット値Ｌを用いると、図２０に示されるように、スリップ率λが「０．２」より小さい場合にも、比較的強いトルク制限が行われてしまう。これに対し、（１３）式で算出されるリミット値Ｌを用いると、スリップ率λが「０．２」よりも小さい領域では、図２０の場合と比べて、リミット値Ｌに大きな低下はなく弱いトルク制限になっている。これは、（１３）式では、リミッタ係数ｋ₁₁をλ²で除算しているため、スリップ率λが小さくなると、値（ｋ₁₁／λ²）が、値（ｋ／λ）よりも急激に大きくなるためである。したがって、リミッタ係数ｋ₁₁を小さくし、スリップ率λが大きい時のリミッタを強くしても、スリップ率λが小さい時における不必要なトルク制限を防止することができる。

同様の考え方を用い、リミッタ係数をλ³で除算するようにしてもよい。

なお、（１３）式は、オンボード型電気自動車Vのようなトルク応答が遅い場合のみに限定されるものではなく、トルク応答が早い場合であっても使用することができる。すなわち、駆動輪のトルク応答時間に応じてリミッタ係数ｋ₁₁の値を適切に設定することで、どのような応答時間であっても、（１３）式を適用することができる。

＜リミット値算出の変形例２＞
上述の（１３）式を用いた場合の結果では，凍結路面に入った瞬間にスリップ率λが一旦増加してしまう。かかる増加の後、できるだけ迅速にスリップ率λを低下させるため、上述の（９）式を再掲する次の（１４）式により、リミット値Ｌを算出するようにしてもよい。
Ｌ＝Ｔ_d・{（ｃ＋ｋ₂₁／λ²−ｋ₂₂・（ｄλ／ｄｔ）} …（１４）

（１４）式において、定数ｃを「１」とし、リミッタ係数ｋ₂₁を「０．００１」とし、リミッタ係数ｋ₂₂を「１」とした場合のシミュレーション結果が、図２２（Ｃ）に示されている。なお、本変形例との効果の比較のために、図２２（Ａ）に、上記の実施例における図１５（Ｂ）のシミュレーション結果を再掲するとともに、図２２（Ｂ）に、上記のリミット値算出の変形例１における図１９（Ｂ）の場合のシミュレーション結果を再掲している。

図２２（Ｃ）に示される場合は、図２２（Ｂ）の場合と比べて、凍結路面に入った瞬間のスリップ率λの急増を若干抑制できている。また、その後の凍結路面上でのスリップ率λの低下も迅速に行えている。

なお、図２２に示される結果を得たシミュレーションの条件は、上記に明示したトルク応答時間を除いて、上述した図１８，１９に示される結果を得たシミュレーションの場合と同様とした。

Claims (9)

1. モータによって駆動される駆動輪を有する移動体のトラクション制御装置であって、
   前記移動体の移動速度を取得する移動速度取得部と；
   前記駆動輪の回転速度を取得する回転速度取得部と；
   前記モータが発生する実トルク値を取得する実トルク値取得部と；
   前記モータの動作の制限制御を行う制御部と；を備え、
   前記制御部は、
   前記移動速度及び前記回転速度に基づいて、前記駆動輪のスリップ率を推定するスリップ率推定部と；
   前記回転速度を微分した値に前記駆動輪の慣性モーメント値を乗じた値を、前記実トルク値から減算した値に基づいて、前記駆動輪の駆動トルクを推定する駆動トルク推定部と；
   前記推定されたスリップ率と、前記推定された駆動トルクとに基づいて、前記モータに発生させようとするトルクに関するトルク設定値についてのリミット値を算出するリミット値算出部と；
   前記算出されたリミット値に基づいて、前記トルク設定値を制限するリミッタ部と；を備え、
   前記リミット値算出部は、前記推定されたスリップ率が小さいほど前記推定された駆動トルクからの差が大きな値を前記リミット値として算出し、前記推定されたスリップ率が大きいほど前記推定された駆動トルクからの差が小さな値を前記リミット値として算出する、
   ことを特徴とするトラクション制御装置。
2. 前記リミット値算出部は、前記推定されたスリップ率に応じた値を前記推定された駆動トルクに乗じて、前記リミット値を算出する、ことを特徴とする請求項１に記載のトラクション制御装置。
3. 前記リミット値算出部は、前記推定された駆動トルクＴ_d、前記推定されたスリップ率λ、予め定められた定数ａ及びリミッタ係数ｋを用いて、下記の（Ｉ）式により、前記リミット値Ｌを算出する、
   Ｌ＝Ｔ_d・（ａ＋ｋ／λ） …（Ｉ）
   ことを特徴とする請求項１に記載のトラクション制御装置。
4. 前記リミット値算出部は、前記推定された駆動トルクＴ_d、前記推定されたスリップ率λ、予め定められた定数ｂ及びリミッタ係数ｋ₁₁を用いて、下記の（II）式により、前記リミット値Ｌを算出する、
   Ｌ＝Ｔ_d・（ｂ＋ｋ₁₁／λ²） …（II）
   ことを特徴とする請求項１に記載のトラクション制御装置。
5. 前記リミット値算出部は、前記推定された駆動トルクＴ_d、前記推定されたスリップ率λ、予め定められた定数ｃ及びリミッタ係数ｋ₂₁，k₂₂、並びに、前記推定されたスリップ率λの時間変化率（ｄλ／ｄｔ）を用いて、下記の（III）式により、前記リミット値Ｌを算出する、
   Ｌ＝Ｔ_d・{（ｃ＋ｋ₂₁／λ²−ｋ₂₂・（ｄλ／ｄｔ）}…（III）
   ことを特徴とする請求項１に記載のトラクション制御装置。
6. 前記駆動輪の数は複数であり、
   前記リミッタ部は、前記複数の駆動輪のそれぞれについて算出されたリミット値の最小値に基づいて、前記複数の駆動輪の全てのトルク設定値を制限する、
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のトラクション制御装置。
7. モータによって駆動される駆動輪を有する移動体のトラクション制御装置において使用されるトラクション制御方法であって、
   前記移動体の移動速度、前記駆動輪の回転速度、及び、前記モータが発生する実トルク値を取得する取得工程と；
   前記モータの動作の制限制御を行う制御工程と；を備え、
   前記制御工程は、
   前記移動速度及び前記回転速度に基づいて、前記駆動輪のスリップ率を推定するスリップ率推定工程と；
   前記回転速度を微分した値に前記駆動輪の慣性モーメント値を乗じた値を、前記実トルク値から減算した値に基づいて、前記駆動輪の駆動トルクを推定する駆動トルク推定工程と；
   前記推定されたスリップ率と、前記推定された駆動トルクとに基づいて、前記モータに発生させようとするトルクに関するトルク設定値についてのリミット値を算出するリミット値算出工程と；
   前記算出されたリミット値に基づいて、前記トルク設定値を制限するリミッタ工程と；を備え、
   前記リミット値算出工程では、前記推定されたスリップ率が小さいほど前記推定された駆動トルクからの差が大きな値を前記リミット値として算出し、前記推定されたスリップ率が大きいほど前記推定された駆動トルクからの差が小さな値を前記リミット値として算出する、
   ことを特徴とするトラクション制御方法。
8. モータによって駆動される駆動輪を有する移動体のトラクション制御装置が有するコンピュータに、請求項７に記載のトラクション制御方法を実行させる、ことを特徴とするトラクション制御プログラム。
9. モータによって駆動される駆動輪を有する移動体のトラクション制御装置が有するコンピュータにより読み取り可能に、請求項８に記載のトラクション制御プログラムが記録されている、ことを特徴とする記録媒体。

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