制駆動力制御装置、自動車及び制駆動力制御方法
【課題】目標前後加速度及び目標ヨーモーメントを発生させる制御時に、車両挙動をより安定化すること。
【解決手段】目標前後加速度αに基づいて目標合計制駆動力Ｆdを設定し、その目標合計制駆動力Ｆdを目標ヨーモーメントに基づいて左前後輪１３FL、１３RL及び右前後輪１３FR、１３RRに分配し、左前後輪１３FL、１３RLの摩擦円利用率ｑijの差及び右前後輪１３FR、１３RRの摩擦円利用率ｑijの差がそれぞれ小さくなるように前記左右輪に分配された目標合計制駆動力Ｆdを前輪及び後輪に分配した。そのため、摩擦円利用率ｑijが高い車輪の制駆動力が低減され、摩擦円利用率ｑijが低い車輪により多くの制駆動力が配分されるので、目標前後加速度α及び目標ヨーモーメントＭを発生させる制御時に、特定の車輪１３FL〜１３RRだけタイヤグリップ力限界を超えることを防止でき、車両挙動がより安定化される。
【解決手段】目標前後加速度αに基づいて目標合計制駆動力Ｆdを設定し、その目標合計制駆動力Ｆdを目標ヨーモーメントに基づいて左前後輪１３FL、１３RL及び右前後輪１３FR、１３RRに分配し、左前後輪１３FL、１３RLの摩擦円利用率ｑijの差及び右前後輪１３FR、１３RRの摩擦円利用率ｑijの差がそれぞれ小さくなるように前記左右輪に分配された目標合計制駆動力Ｆdを前輪及び後輪に分配した。そのため、摩擦円利用率ｑijが高い車輪の制駆動力が低減され、摩擦円利用率ｑijが低い車輪により多くの制駆動力が配分されるので、目標前後加速度α及び目標ヨーモーメントＭを発生させる制御時に、特定の車輪１３FL〜１３RRだけタイヤグリップ力限界を超えることを防止でき、車両挙動がより安定化される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、目標前後力及び目標ヨーモーメントが発生するように制駆動力を制御する制駆動力制御装置、自動車及び制駆動力制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の技術としては、各車輪の前後方向摩擦円利用率（タイヤ−路面間の摩擦係数と垂直加重から得られる摩擦円に対してタイヤ前後力の占める割合）が最小となるように、目標ヨーモーメント及び目標前後力を発生させる制駆動力を発生するための制駆動力を各車輪に配分することで、所定の車体運動を実現する車体運動実現方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−１４５２５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来の技術にあっては、単に、前後方向摩擦円利用率が最小となるように制駆動力を各車輪に配分する構成となっているため、前後方向に限らない摩擦円利用率全体としては各車輪にばらつきが発生し、タイヤグリップ力限界まで余裕がある車輪とタイヤグリップ力限界を超える車輪とが混在し、運転者に違和感を与える可能性がある。
本発明は、上記従来の技術に鑑みてなされたものであって、目標前後加速度及び目標ヨーモーメントを発生させる制御時に、車両挙動をより安定化させる制駆動力制御装置、自動車及び制駆動力制御方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、本発明に係る制駆動力制御装置は、制御対象である車両の目標前後加速度を設定する目標前後加速度設定手段と、前記車両の目標ヨーモーメントを設定する目標ヨーモーメント設定手段と、前記目標前後加速度設定手段で設定された目標前後加速度及び前記目標ヨーモーメント設定手段で設定された目標ヨーモーメントが発生するように前記車両の各車輪の制駆動力を制御する制駆動力制御手段と、前記各車輪が発生している横力を推定する横力推定手段と、前記各車輪の摩擦円利用率を推定する摩擦円利用率推定手段と、を備え、前記制駆動力制御手段は、前記目標前後加速度設定手段で設定された目標前後加速度に基づいて前記各車輪に発生させる制駆動力の合計値である目標合計制駆動力を設定する制駆動力合計値設定手段と、前記目標ヨーモーメント設定手段で設定された目標ヨーモーメントから前記横力推定手段で推定された横力によるヨーモーメントを差し引いて前記目標ヨーモーメントを補正するヨーモーメント補正手段と、前記ヨーモーメント補正手段で補正された目標ヨーモーメントに基づいて前記制駆動力合計値設定手段で設定された目標合計制駆動力を左前後輪及び右前後輪に分配する合計値左右分配手段と、前記摩擦円推定手段で推定された左前後輪の摩擦円利用率の差が小さくなるように前記合計値左右分配手段で左前後輪に分配された目標合計制駆動力を左前輪及び左後輪に分配し、前記摩擦円推定手段で推定された右前後輪の摩擦円利用率の差が小さくなるように前記合計値左右分配手段で右前後輪に分配された目標合計制駆動力を右前輪及び右後輪に分配する合計値前後分配手段と、前記合計値前後分配手段で前記各輪に分配された目標合計制駆動力が発生するように前記各車輪の制動力を制御する制駆動力発生手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００５】
また、本発明に係る自動車は、制駆動力を発生するための車輪と、自車の目標前後加速度を設定する目標前後加速度設定手段と、自車の目標ヨーモーメントを設定する目標ヨーモーメント設定手段と、前記目標前後加速度設定手段で設定された目標前後加速度及び前記目標ヨーモーメント設定手段で設定された目標ヨーモーメントが発生するように前記各車輪の制駆動力を制御する制駆動力制御手段と、前記各車輪が発生している横力を推定する横力推定手段と、前記各車輪の摩擦円利用率を推定する摩擦円利用率推定手段と、を備え、前記制駆動力制御手段は、前記目標前後加速度設定手段で設定された目標前後加速度に基づいて前記各車輪に発生させる制駆動力の合計値である目標合計制駆動力を設定する制駆動力合計値設定手段と、前記目標ヨーモーメント設定手段で設定された目標ヨーモーメントから前記横力推定手段で推定された横力によるヨーモーメントを差し引いて前記目標ヨーモーメントを補正するヨーモーメント補正手段と、前記ヨーモーメント補正手段で補正された目標ヨーモーメントに基づいて前記制駆動力合計値設定手段で設定された目標合計制駆動力を左前後輪及び右前後輪に分配する合計値左右分配手段と、前記摩擦円推定手段で推定された左前後輪の摩擦円利用率の差が小さくなるように前記合計値左右分配手段で左前後輪に分配された目標合計制駆動力を左前輪及び左後輪に分配し、前記摩擦円推定手段で推定された右前後輪の摩擦円利用率の差が小さくなるように前記合計値左右分配手段で右前後輪に分配された目標合計制駆動力を右前輪及び右後輪に分配する合計値前後分配手段と、前記合計値前後分配手段で前記各輪に分配された目標合計制駆動力が発生するように前記各車輪の制動力を制御する制駆動力発生手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００６】
さらに、本発明に係る制駆動力制御方法は、目標前後加速度及び目標ヨーモーメントが発生するように各車輪の制駆動力を制御する制駆動力制御方法であって、目標前後加速度に基づいて前記各車輪に発生させる制駆動力の合計値を設定し、目標ヨーモーメントから前記各車輪が発生している横力によるヨーモーメントを差し引いて前記目標ヨーモーメントを補正し、その補正された目標ヨーモーメントに基づいて前記各車輪に発生させる制駆動力の合計値を左前後輪及び右前後輪に分配し、左前後輪の摩擦円利用率の差が小さくなるように左前後輪に分配された前記制駆動力の合計値を左前輪及び左後輪に分配し、右前後輪の摩擦円利用率の差が小さくなるように右前後輪に分配された前記制駆動力の合計値を右前輪及び右後輪に分配し、それら各車輪に分配された目標合計制駆動力が発生するように前記各車輪の制動力を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
したがって、本発明に係る制駆動力制御装置にあっては、摩擦円利用率が高い車輪の制駆動力が低減され、摩擦円利用率が低い車輪により多くの制駆動力が配分されるので、目標前後加速度及び目標ヨーモーメントを発生させる制御時に、各車輪の摩擦円利用率がばらつくことを抑制でき、その結果、タイヤグリップ力限界まで余裕がある車輪があるときに、特定の車輪だけタイヤグリップ力限界を超えることを防止でき、車両挙動がより安定化される。
【０００８】
また、本発明に係る自動車にあっては、摩擦円利用率が高い車輪の制駆動力が低減され、摩擦円利用率が低い車輪により多くの制駆動力が配分されるので、目標前後加速度及び目標ヨーモーメントを発生させる制御時に、各車輪の摩擦円利用率がばらつくことを抑制でき、その結果、タイヤグリップ力限界まで余裕がある車輪があるときに、特定の車輪だけタイヤグリップ力限界を超えることを防止でき、車両挙動がより安定化される。
【０００９】
さらに、本発明に係る制駆動力制御方法にあっては、摩擦円利用率が高い車輪の制駆動力が低減され、摩擦円利用率が低い車輪により多くの制駆動力が配分されるので、目標前後加速度及び目標ヨーモーメントを発生させる制御時に、各車輪の摩擦円利用率がばらつくことを抑制でき、その結果、タイヤグリップ力限界まで余裕がある車輪があるときに、特定の車輪だけタイヤグリップ力限界を超えることを防止でき、車両挙動がより安定化される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の制駆動力制御装置を、４輪をモータで独立に制駆動制御可能な自動車に適用した実施形態を図面に基づいて説明する。
＜第１実施形態＞
＜構成＞
図１は、本実施形態の制駆動力制御装置の概略構成を示す構成図である。この図１に示すように、制駆動力制御装置１は、舵角センサ２、アクセル開度センサ３、ブレーキ開度センサ４、四輪車輪速度センサ５、ヨーレートセンサ６、前後加速度センサ７、サスペンションストロークセンサ８、コントローラ９、モータ電源供給用インバータ１０、制駆動用モータ１１、及びブレーキ１２を含んで構成される。
【００１１】
舵角センサ２は、運転者のハンドル操作によるハンドル舵角を検出し、その検出結果をコントローラ９に出力する。
アクセル開度センサ３は、運転者のアクセルペダル操作によるアクセル開度を検出し、その検出結果をコントローラ９に出力する。
ブレーキ開度センサ４は、運転者のブレーキ操作によるブレーキ開度を検出し、その検出結果をコントローラ９に出力する。
【００１２】
四輪車輪速度センサ５は、各車輪１３FL〜１３RR（制駆動力を発生するための車輪）の車輪速を検出し、その検出結果をコントローラ９に出力する。
ヨーレートセンサ６は、制御対象である車両のヨーレートを検出し、その検出結果をコントローラ９に出力する。
前後加速度センサ７は、車両の前後加速度を検出し、その検出結果をコントローラ９に出力する。
【００１３】
サスペンションストロークセンサ８は、フロントサスペンション１４及びリアサスペンション１５のサスペンションストローク量を検出し、その検出結果をコントローラ９に出力する。
コントローラ９は、所定時間（例えば、10msec.）が経過するたびに制駆動力制御処理（後述）を実行し、舵角センサ２、アクセル開度センサ３、ブレーキ開度センサ４、四輪車輪速度センサ５、ヨーレートセンサ６、前後加速度センサ７、及びサスペンションストロークセンサ８から出力される検出結果に基づいて、制駆動用モータ１１及びブレーキに制駆動力を発生させる制駆動力発生指令をモータ電源供給用インバータ１０及びブレーキ１２に出力する。
【００１４】
モータ電源供給用インバータ１０は、コントローラ９から出力される制駆動力発生指令に応じた制駆動力が発生するように制駆動用モータ１１への供給電力を制御する。
制駆動用モータ１１は、モータ電源供給用インバータ１０から供給される電力によって、コントローラ９から出力される制駆動力発生指令に応じた制駆動力が発生するように各車輪１３FL〜１３RRの制駆動力を制御する。
ブレーキ１２は、コントローラ９から出力される制駆動力発生指令に応じた制動力が発生するように各車輪１３FL〜１３RRの制動力を制御する。
【００１５】
＜制駆動力制御処理＞
図２は、コントローラ９で実行される制駆動力制御処理を示すフローチャートである。この図２に示すように、制駆動力制御処理は実行されると、まず、そのステップＳ１で、舵角センサ２から出力されるハンドル舵角、アクセル開度センサ３から出力されるアクセル開度、ブレーキ開度センサ４から出力されるブレーキ開度、及び四輪車輪速度センサ５から出力される車輪速度（車両状態量）を読み込む。
【００１６】
次にステップＳ２に移行して、前記ステップＳ１で読み込んだ車両状態量に基づいて目標前後加速度α及び目標ヨーモーメントＭを算出する。
具体的には、まず、前記ステップＳ１で読み込んだ車輪速度に基づいて車体速を算出し、その車体速、アクセル開度及びブレーキ開度に基づき、予め用意された制駆動用モータ１１及びブレーキ１２の制駆動力特性マップ（車体速、アクセル開度、及びブレーキ開度に応じた前後加速度を表すマップ）に従って、目標前後加速度αを算出する。
なお、その際、この演算処理が前回実行されたときに算出された車輪１３FL〜１３RRの摩擦円利用率ｑij（後述）が予め設定された閾値（車輪がスリップしていることを示す閾値）より大きい場合には、車輪がスリップする恐れがあるので、目標前後加速度αを小さな値に補正する。
【００１７】
また、前記ステップＳ１で読み込んだハンドル舵角δ及び車体速Ｖに基づき、下記（１）式に従って、目標ヨーモーメントＭを算出する。
Ｍ＝ＩZ（ｄγ/ｄｔ） ・・・（１）
γ＝Ｖ/Ｌ・tan（δ/Ｎ）
但し、
はヨーレート、Ｌはホイルベース、Ｎはステアリングギア比（アッカーマンステアの場合は外輪のステアリングギア比）、ＩZは車体のヨーイナーシャである。
なお、この（１）式によれば、極低速旋回時に旋回半径が増加することを抑制する目標ヨーモーメントＭを設定でき、ニュートラルステア特性を得ることができる。
【００１８】
次にステップＳ３に移行して、前記ステップＳ２で算出した目標前後加速度α及び目標ヨーモーメントＭに基づいて目標合計制駆動力Ｆd（各車輪に発生させる制駆動力の合計値）及び制駆動力左右配分を算出する。
具体的には、前記ステップＳ２で算出した目標前後加速度α、車両特性（車体質量、各部回転慣性）及び走行抵抗ＦRoss（転がり抵抗、空気抵抗、勾配抵抗）に基づき、下記（２）式に従って、目標合計制駆動力Ｆdを算出する。
Ｗj・α＝Ｆd−ＦRoss ・・・（２）
但し、Ｗjは回転慣性を考慮して補正した車体質量である。
【００１９】
また、前記ステップＳ２で算出した目標ヨーモーメントＭから各車輪１３FL〜１３RRが発生している横力ＦyijによるヨーモーメントＭ’（この演算処理が前回実行されたときに算出された目標ヨーモーメントＭ）を差し引いて前記目標ヨーモーメントＭを補正し（制駆動力で発生すべきヨーモーメントとし）、そのヨーモーメントを拘束条件として、目標合計制駆動力Ｆdを左前後輪及び右前後輪に分配する（左前後輪制駆動力及び右前後輪制駆動力を設定する）。
【００２０】
ここで、左前後輪制駆動力と右前後輪合計制駆動力との比の設定方法としては、目標合計制駆動力Ｆdが１となるように（１−Ｄ）/２：（１＋Ｄ）/２（制動力と駆動力の向きの違いを考慮して、−３≦Ｄ≦３とする）と表した場合、モーメントのつりあいを表す下記（３）式に従って、目標ヨーモーメントＭから各車輪１３FL〜１３RRが発生している横力ＦyijによるヨーモーメントＭ’を減じることでＤの値を算出する方法が挙げられる。
Ｍ−（ＬF（ＦyFR^＋ＦyFL^）−ＬR（ＦyRR^＋ＦyRL^））＝ｄ/２（（（（１＋Ｄ）/２・Ｆd＋ＦXFR^＋ＦXRR^）−（（（１−Ｄ）/２・Ｆd＋ＦXFL^＋ＦXRL^）） ・・・（３）
但し、Ｆy^はタイヤ（各車輪１３FL〜１３RR）が発生している横力Ｆyijの車体横方向成分、ＦX^はタイヤが発生している横力Ｆyijの車体前後方向成分、ＬFはホイルベースから前輪軸までの距離、ＬRはホイルベースから後輪軸までの距離、ｄはトレッドである。
【００２１】
次にステップＳ４に移行して、舵角センサ２から出力されるハンドル舵角、四輪車輪速度センサ５から出力される車輪速度、ヨーレートセンサ６から出力されるヨーレート、及びサスペンションストロークセンサ８から出力されるサスペンションストローク量（車両状態量）を読み込む。
次にステップＳ５に移行して、前記ステップＳ４で読み出した車両状態量に基づいて各車輪１３FL〜１３RRが発生している横力Ｆｙij及び各車輪１３FL〜１３RRの摩擦円利用率を算出する。
【００２２】
具体的には、まず、前記ステップＳ４で読み出したハンドル舵角に基づき、アッカーマン特性を含めたハンドル舵角−車輪転舵角マップに従って、前輪転舵角（左前輪転舵角δL、右前輪転舵角δR）を算出する。
また、前記ステップＳ４で読み出したサスペンションストローク量に基づき、所定のマップ（フロントサスペンション１４及びリアサスペンション１５の幾何学的特性に応じたマップ）に従って、サスペンションストロークによるトー角変化量φを算出する。
【００２３】
そして、それら算出結果（前輪転舵角δL、δR、及びトー角変化量φ）に基づいて、各車輪点での実転舵角δL＋φFL、δR＋φFR、φRL、φRRを算出する。
また、前記ステップＳ４で読み出した車両状態量に基づいて車体スリップ角βbodYを算出し、その車体スリップ角βbodY、車体速、及びヨーレートに基づいて、各車輪１３FL〜１３RR点での車体スリップ角βbodY＋ＬF/Ｖ・γ、βbodY＋ＬF/Ｖ・γ、βbodY−ＬR/Ｖ・γ、βbodY−ＬR/Ｖ・γを算出する。
【００２４】
そして、それら実転舵角及び各車輪点での車体スリップ角に基づき、下記（４）式に従って、各車輪１３FL〜１３RRのタイヤスリップ角βFL〜βRRを算出する。
βFL＝βbodY＋ＬF/Ｖ・γ＋δL＋φFL
βFR＝βbodY＋ＬF/Ｖ・γ＋δR＋φFR
βRL＝βbodY−ＬR/Ｖ・γ＋δR＋φRL
βRR＝βbodY−ＬR/Ｖ・γ＋δR＋φRR ・・・（４）
【００２５】
また、前記ステップＳ４で読み出したサスペンションストローク量に基づいて垂直荷重ＦZを算出し、その垂直荷重ＦZ及び各車輪の前後力ＦX（この演算処理が前回実行されたときに算出された制駆動力目標値ＦXFL〜ＦXRR（後述））に基づき、コーナーリングパワーの荷重依存性を２次関数で近似した下記（５）式に従って、各車輪のコーナーリングパワーＫij（i、j＝１又は２、iは前後を示し、jは左右を示す）を算出する。
Ｋij＝（ａ1・ＦZij2＋ａ2・ＦZij）・（１−（ＦXij/μＦZij）2）1/2 ・・・（５）
但し、ａ1、ａ2はタイヤによって決まる定数、μは推定した路面摩擦係数である。
【００２６】
そして、それらタイヤスリップ角βFL〜βRR、及びコーナーリングパワーＫijに基づき、各車輪１３FL〜１３RRが発生している横力Ｆｙijのタイヤスリップ角βFL〜βRRに対する非線形性を２次関数で近似した下記（６）式に従って、各車輪１３FL〜１３RRが発生している横力Ｆｙijを算出する。
Ｆyij＝Ｋijβij―Ｋij2/（４μＦZij）・βij2 ・・・（６）
【００２７】
また、各車輪１３FL〜１３RRの前後力ＦZ（この演算処理が前回実行されたときに算出された制駆動力目標値ＦXFL〜ＦXRR）、横力Ｆyij、垂直荷重ＦZij、路面摩擦係数μに基づき、下記（７）式に従って、各車輪１３FL〜１３RRの摩擦円利用率ｑijを算出する。
ｑij＝（ＦXij2＋Ｆyij2）1/2/（μＦZij） ・・・（７）
【００２８】
次にステップＳ６に移行して、前記ステップＳ５で算出された各車輪１３FL〜１３RRの摩擦円利用率ｑijに基づいて、左前後輪１３FL、１３RLの摩擦円利用率ｑFL、ｑRLの差が最小（０）となるように左前後輪制駆動力を左前輪と右前輪とに分配し、右前後輪１３FR、１３RRの摩擦円利用率ｑRL、ｑRRの差が最小となるように右前後輪制駆動力を右前輪と右後輪とに分配する。
ここで、左前輪の駆動力と左後輪の駆動力との配分比の設定方法としては、ＤL：１−ＤL（０≦ＤL≦１）と表した場合、図３に示すように、左前後輪の摩擦円利用率の差の絶対値｜ｑFL−ｑRL｜が目標値０となるようにＤLの値を算出する方法が挙げられる。
【００２９】
また、右前輪の駆動力と右後輪の駆動力との配分比の設定方法としては、ＤR：１−ＤR（０≦ＤR≦１）と表した場合、左前後輪の摩擦円利用率の差の絶対値｜ｑFR−ｑRR｜が目標値０となるようにＤRの値を算出する方法が挙げられる。
次にステップＳ７に移行して、前記ステップＳ３及び１０６で算出した駆動力配分比Ｄ、ＤL、ＤRに基づき、下記（８）式に従って、各車輪１３FL〜１３RRの制駆動力目標値ＦXFL〜ＦXRRを算出する。
ＦXFL＝ＤL・（１−Ｄ）/２・Ｆd
ＦXFR＝ＤR・（１＋Ｄ）/２・Ｆd
ＦXRL＝（１−ＤL）・（１−Ｄ）/２・Ｆd
ＦXRR＝（１−ＤR）・（１＋Ｄ）/２・Ｆd ・・・（８）
【００３０】
次にステップＳ８に移行して、前記ステップＳ７で算出した各車輪１３FL〜１３RRの制駆動力目標値ＦXFL〜ＦXRRに従って、各車輪１３FL〜１３RRに制駆動力を発生させる制駆動力発生指令をモータ電源供給用インバータ１０及びブレーキ１２の少なくとも一方に出力する制駆動力配分制御を行った後、この演算処理を終了する。
ここで、制駆動力配分制御にあっては、通常時は、制駆動力目標値ＦXFL〜ＦXRRが発生されるように、制駆動用モータ１１の駆動制御又は回生制御を行わせる制駆動力発生指令をモータ電源供給用インバータ１０に出力し、制駆動用モータ１１による回生制御では十分な制動力が得られないときには、制駆動用モータ１１に最大制動力を発生させる制駆動力発生指令をモータ電源供給用インバータ１０に出力し、制駆動用モータ１１の最大制動力では足りない分をブレーキ１２に発生させる制駆動力発生指令をブレーキ１２に出力する。
【００３１】
＜具体的動作＞
まず、旋回走行中に、コントローラ９で制駆動力制御処理が実行されたとする。すると、図２及び図４に示すように、まず、そのステップＳ１で、各種センサ２〜５から出力される車両状態量が読み込まれ、ステップＳ２で、それら車両状態量に基づいて目標前後加速度α及び目標ヨーモーメントＭが算出され、ステップＳ３で、それら目標前後加速度α及び目標ヨーモーメントＭに基づいて目標合計制駆動力Ｆd及び左右輪の制駆動力左右配分Ｄが算出され、ステップＳ４で、各種センサ２、５、６、８から出力される車両状態量が読み込まれる。
【００３２】
ここで、車両がオーバステア傾向にあり、旋回外側の後輪がタイヤグリップ力限界に近づいていたとする。すると、ステップＳ５で、前記読み込まれた車両状態量に基づいて、旋回外側の後輪の摩擦円利用率ｑijが他の車輪の摩擦円利用率ｑijより大きな値に算出される。
また、ステップＳ６で、それら各車輪１３FL〜１３RRの摩擦円利用率ｑijに基づいて、旋回外側の後輪の摩擦円利用率ｑijが小さくなり、旋回外側の前輪の摩擦円利用率ｑijが大きくなるように（旋回外側の後輪への分配量が低減され、旋回外側の前輪への分配量が増大されるように）左前後輪の駆動力配分比ＤL及び右前後輪の駆動力配分比ＤRが算出される。
【００３３】
さらに、ステップＳ７で、前記算出された駆動力配分比Ｄ、ＤL、ＤRに基づいて各車輪１３FL〜１３RRの制駆動力目標値ＦXが算出され、ステップＳ８で、制駆動力配分制御が行われ、それら制駆動力目標値ＦXFL〜ＦXRRを発生させる制駆動力発生指令がモータ電源供給用インバータ１０及びブレーキ１２に出力された後、この演算処理を終了する。
そして、制駆動用モータ１１及びブレーキ１２によって、旋回外側の後輪の制動力が低減され、旋回外側の前輪の制動力が増大され、旋回外側の後輪でタイヤグリップ力限界までの余裕が増加し、旋回外側の後輪の摩擦円利用率が低減され、安定な車両挙動を実現できる。
【００３４】
＜特許請求の範囲との対応＞
以上、本実施形態では、図１のコントローラ９、図２のステップＳ２が特許請求の範囲に記載の目標前後加速度設定手段及び目標ヨーモーメント設定手段を構成し、以下同様に、図１のコントローラ９、図２のステップＳ３及びＳ６が制駆動力制御手段を構成し、図１のコントローラ９、図２のステップＳ５が横力推定手段及び摩擦円利用率推定手段を構成し、図２のステップＳ３が制駆動力合計値設定手段、ヨーモーメント補正手段及び合計値左右分配手段を構成し、図２のステップＳ６及びＳ７が合計値前後分配手段を構成し、図２のステップＳ８が制駆動力発生手段を構成し、図１のサスペンションストロークセンサ８がサスペンションストローク量検出手段を構成する。
【００３５】
＜作用・効果＞
（１）このように、本実施形態の制駆動力制御装置１にあっては、目標前後加速度αに基づいて各車輪１３FL〜１３RRに発生させる制駆動力の合計値（目標合計制駆動力Ｆd）を設定し、目標ヨーモーメントＭから各車輪１３FL〜１３RRが発生している横力Ｆｙijによるヨーモーメントを差し引いて前記目標ヨーモーメントＭを補正し、その補正された目標ヨーモーメントに基づいて目標合計制駆動力Ｆdを左前後輪１３FL、１３RL及び右前後輪１３FR、１３RRに分配し、左前後輪１３FL、１３RLの摩擦円利用率ｑijの差が小さくなるように前記左前後輪に分配された目標合計制駆動力Ｆdを左前輪１３FL及び左後輪１３RLに分配し、右前後輪１３FR、１３RRの摩擦円利用率ｑijの差が小さくなるように前記右前後輪に分配された目標合計制駆動力Ｆdを左前輪１３FR及び左後輪１３RRに分配し、それら各輪に分配された目標合計制駆動力が発生するように各車輪１３FL〜１３RRの制動力を制御するようにした。そのため、摩擦円利用率ｑijが高い車輪の制駆動力が低減され、摩擦円利用率ｑijが低い車輪により多くの制駆動力が配分されるので、目標前後加速度α及び目標ヨーモーメントＭを発生させる制御時に、各車輪１３FL〜１３RRの摩擦円利用率ｑijがばらつくことを抑制でき、その結果、タイヤグリップ力限界まで余裕がある車輪１３FL〜１３RRがあるときに、特定の車輪１３FL〜１３RRだけタイヤグリップ力限界を超えることを防止でき、車両挙動がより安定化される。
【００３６】
（２）また、フロントサスペンション１４及びリアサスペンション１５のストローク量、並びにフロントサスペンション１４及びリアサスペンション１５の幾何学的特性に基づいて、各車輪１３FL〜１３RRが発生している横力Ｆｙijを推定するようにした。そのため、路面凹凸等の外乱が生じ、サスペンションストロークによって各車輪１３FL〜１３RRのトー角が変化し、そのトー角の変化によって各車輪１３FL〜１３RRが発生している横力Ｆｙijが変化しても、その変化量を高い応答性をもって推定することができる。そのため、その横力Ｆyに基づいて目標ヨーモーメントＭを補正することで、外乱に起因するヨーモーメントを打ち消すように左右輪に制駆動力を配分することができ、より安定な車両挙動を実現できる。
また、その横力Ｆyijに基づいて各車輪１３FL〜１３RRの摩擦円利用率ｑijを算出することで、摩擦円利用率ｑijをより正確に推定することができ、各車輪１３FL〜１３RRの摩擦円利用率ｑijのばらつきを小さくする制御の効果を向上することができる。
【００３７】
（３）また、本発明に係る自動車は、目標前後加速度αに基づいて各車輪１３FL〜１３RRに発生させる制駆動力の合計値（目標合計制駆動力Ｆd）を設定し、目標ヨーモーメントＭから各車輪１３FL〜１３RRが発生している横力Ｆｙijによるヨーモーメントを差し引いて前記目標ヨーモーメントＭを補正し、その補正された目標ヨーモーメントに基づいて目標合計制駆動力Ｆdを左前後輪１３FL、１３RL及び右前後輪１３FR、１３RRに分配し、左前後輪１３FL、１３RLの摩擦円利用率ｑijの差が小さくなるように前記左前後輪に分配された目標合計制駆動力Ｆdを左前輪１３FL及び左後輪１３RLに分配し、右前後輪１３FR、１３RRの摩擦円利用率ｑijの差が小さくなるように前記右前後輪に分配された目標合計制駆動力Ｆdを左前輪１３FR及び左後輪１３RRに分配し、それら各輪に分配された目標合計制駆動力が発生するように各車輪１３FL〜１３RRの制動力を制御するようにした。そのため、摩擦円利用率ｑijが高い車輪の制駆動力が低減され、摩擦円利用率ｑijが低い車輪により多くの制駆動力が配分されるので、目標前後加速度α及び目標ヨーモーメントＭを発生させる制御時に、各車輪１３FL〜１３RRの摩擦円利用率ｑijがばらつくことを抑制でき、その結果、タイヤグリップ力限界まで余裕がある車輪１３FL〜１３RRがあるときに、特定の車輪１３FL〜１３RRだけタイヤグリップ力限界を超えることを防止でき、車両挙動がより安定化される。
【００３８】
（４）さらに、本発明に係る制駆動力制御方法は、目標前後加速度αに基づいて各車輪１３FL〜１３RRに発生させる制駆動力の合計値（目標合計制駆動力Ｆd）を設定し、目標ヨーモーメントＭから各車輪１３FL〜１３RRが発生している横力Ｆｙijによるヨーモーメントを差し引いて前記目標ヨーモーメントＭを補正し、その補正された目標ヨーモーメントに基づいて目標合計制駆動力Ｆdを左前後輪１３FL、１３RL及び右前後輪１３FR、１３RRに分配し、左前後輪１３FL、１３RLの摩擦円利用率ｑijの差が小さくなるように前記左前後輪に分配された目標合計制駆動力Ｆdを左前輪１３FL及び左後輪１３RLに分配し、右前後輪１３FR、１３RRの摩擦円利用率ｑijの差が小さくなるように前記右前後輪に分配された目標合計制駆動力Ｆdを左前輪１３FR及び左後輪１３RRに分配し、それら各輪に分配された目標合計制駆動力が発生するように各車輪１３FL〜１３RRの制動力を制御するようにした。そのため、摩擦円利用率ｑijが高い車輪の制駆動力が低減され、摩擦円利用率ｑijが低い車輪により多くの制駆動力が配分されるので、目標前後加速度α及び目標ヨーモーメントＭを発生させる制御時に、各車輪１３FL〜１３RRの摩擦円利用率ｑijがばらつくことを抑制でき、その結果、タイヤグリップ力限界まで余裕がある車輪１３FL〜１３RRがあるときに、特定の車輪１３FL〜１３RRだけタイヤグリップ力限界を超えることを防止でき、車両挙動がより安定化される。
【００３９】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態を説明する。
この第２実施形態は、フロントサスペンション１４及びリアサスペンション１５として、定常旋回時に、左右輪の摩擦円利用率ｑijがほぼ均等となるように、バウンド側及びリバウンド側のトー変化特性がともにトーインとなる機械式サスペンション（摩擦円利用率ｑijという観点から、サスペンションストロークによるトー角変化量φが前記第１実施形態の制駆動力制御装置に好適な特性を持つサスペンション）を備えた点が前記第１実施形態のものと異なる。
【００４０】
＜サスペンションの構成＞
図５は、フロントサスペンション１４及びリアサスペンション１５の概略構成を示す構成図である。この図５に示すように、フロントサスペンション１４及びリアサスペンション１５は、ダブルウイッシュボーン式サスペンションを構成しており、ロアアーム１６よりトーコントロールアーム１７が長く形成され、それらロアアーム１６及びトーコントロールアーム１７が平行に配置されて、図６に示すように、バウンド側及びリバウンド側のトー変化特性がともにトーインとなり、ロール変化量に対するトー変化量の関係が原点を通る２次関数状となっている。
【００４１】
また、フロントサスペンション１４及びリアサスペンション１５は、制駆動力制御処理による各車輪１３FL〜１３RRの摩擦円利用率ｑijの算出誤差が小さくなるように、アッパーアーム１８がロアアーム１６より短く形成され、対地キャンバ変化が極力０に近づくようになっている。
さらに、フロントサスペンション１４及びリアサスペンション１５は、前後剛性が低下して乗り心地が向上し、且つ、前後力コンプライアンスステア及び横力コンプライアンスステアが無視できるような十分小さな値となるように、リンク配置とブッシュ剛性が前後方向のみ弾性変形で動くことが可能なものとなっている。
【００４２】
＜サスペンションの構成と左右輪の摩擦円利用率との関係＞
次に、バウンド側及びリバウンド側のトー変化特性がともにトーインとなる機械式サスペンションを用いることで、左右輪の摩擦円利用率ｑijをほぼ均等にできることを説明する。
まず、横力Ｆyの釣り合い式及び重心まわりのヨーモーメントの釣り合い式は、横力Ｆyがタイヤスリップ角βFL〜βRRに対して線形となっており、且つ、前輪１３FL、１３FRの転舵角δL、δRが小さいものとして線形近似を行うと、それぞれ下記（９）式で表される。
ＬF（ＫFRβFR＋ＫFLβFL）＝ＬR（ＫRRβRR＋ＫRLβRL）
W・ｄ2ｙ/ｄｔ2＝ＫFRβFR＋ＫFLβFL＋ＫRRβRR＋ＫRLβRL ・・・（９）
但し、ｄ2ｙ/ｄｔ2は横加速度である。
【００４３】
また、各車輪１３FL〜１３RRの垂直荷重ＦZFL〜ＦZRRは、各車輪１３FL〜１３RRの荷重移動量を考慮すると、下記（１０）式で表される。
ＦZFL＝（ＬR／２Ｌ−ｈ/ｄ・ＧF・ｄ2ｙ/ｄｔ2）W
ＦZFR＝（ＬR／２Ｌ＋ｈ/ｄ・ＧF・ｄ2ｙ/ｄｔ2）W
ＦZRL＝（ＬF／２Ｌ−ｈ/ｄ・（１−ＧF）・ｄ2ｙ/ｄｔ2）W
ＦZRR＝（ＬF／２Ｌ＋ｈ/ｄ・（１−ＧF）・ｄ2ｙ/ｄｔ2）W ・・・（１０）
但し、hは重心高、ＧＦは前輪のロール剛性配分比である。
さらに、左右輪の摩擦円利用率ｑijを均等とする制約条件は、下記（１１）式で表される。
ＫFRβFR/（μＦZFR）＝ＫFLβFL/（μＦZFL）
ＫRRβRR/（μＦZRR）＝ＫRLβRL/（μＦZRL） ・・・（１１）
【００４４】
そして、タイヤの輪荷重依存性については、前記第１実施形態の場合と同様に、２次関数で近似できるとすると、上記（９）〜（１１）式の連立方程式より、各車輪１３FL〜１３RRのタイヤスリップ角βFL〜βRRは、下記（１２）式で表される。
βFL＝（ｄ2ｙ/ｄｔ2）/（ａ1（ＬR/２L）−ｈ/ｄ・ＧF・ｄ2ｙ/ｄｔ2）Ｗ＋ａ2
βFR＝（ｄ2ｙ/ｄｔ2）/（ａ1（ＬR/２L）＋ｈ/ｄ・ＧF・ｄ2ｙ/ｄｔ2）Ｗ＋ａ2
βRL＝（ｄ2ｙ/ｄｔ2）/（ａ1（ＬF/２L）−ｈ/ｄ・（１−ＧF）・ｄ2ｙ/ｄｔ2）Ｗ＋ａ2
βRR＝（ｄ2ｙ/ｄｔ2）/（ａ1（ＬF/２L）＋ｈ/ｄ・（１−ＧF）・ｄ2ｙ/ｄｔ2）Ｗ＋ａ2 ・・・（１２）
【００４５】
また、サスペンションストローク量Ｚに対するトー角φijの変化量∂φij/∂Ｚは、下記（１３）式で表すことができる。
φij＝∂φij/∂Ｚ・ｄｈＷ/（２Ｋφ）・ｄ2ｙ/ｄｔ2 ・・・（１３）
但し、Ｋφは車体のロール剛性値である。
ここで、前記（１２）式によるタイヤスリップ角βFL〜βRR及び前記（１３）式によるトー角φijの値を、内外輪それぞれのタイヤスリップ角βFL〜βRRとトー角φijの変化量∂φij/∂Ｚの関係式に代入し、車体スリップ角βbodY分を消去すると、ｄ4ｙ/ｄｔ4の項を無視でき、且つ、サスペンションストローク量Ｚに対するトー変化量の関係を２次関数として表現できる場合には（すなわち、下記（１４）式で表現できる場合には）、前記（１３）式の解を得ることが可能となり、その解は下記（１３）式及び図６で表すことができる。
∂φバウンド側/∂Ｚ−∂φリバウンド側/∂Ｚ＝Δφ・ｄ2ｙ/ｄｔ2 ・・・（１４）
ΔφF＝（−２Ｋφａ1ＧF）/（ｄ2・（ａ1・ＬR/２L・W＋ａ2）2）
ΔφR＝（−２Ｋφａ1（１−ＧF））/（ｄ2・（ａ1・ＬR/２L・W＋ａ2）2）・・・（１３）
但し、ΔφFは前輪サスペンションのトー変化特性を決める係数、ΔφRは後輪サスペンションのトー変化特性を決める係数である。
【００４６】
よって、前記（１１）式の制約条件を用いて導いた前記（１３）式及び図６より、バウンド側及びリバウンド側のトー変化特性がともにトーインとなる特性を持ったサスペンションを用いることで、線形領域（すなわち、前後加速度及び横加速度が大きくない定常旋回時）において、左右輪の摩擦円利用率ｑijをほぼ均等にできることがわかる。
【００４７】
＜特許請求の範囲との対応＞
以上、本実施形態では、図１のフロントサスペンション１４及びリアサスペンション１５が特許請求の範囲に記載のサスペンションを構成する。
＜作用・効果＞
このように、本実施形態の制駆動力制御装置にあっては、フロントサスペンション１４及びリアサスペンション１５として、定常旋回時に、トー変化特性がバウンド側及びリバウンド側ともトーインとなる機械式サスペンション（左右輪の摩擦円利用率ｑijがほぼ均等となるサスペンション）を用いた。そのため、日常走行で多用される前後加速度及び横加速度が高くない領域では、目標前後加速度α及び目標ヨーモーメントＭを発生させる制御時に、各車輪１３FL〜１３RRの摩擦円利用率ｑijをほぼ均等に近づけることができる。そして、各車輪１３FL〜１３RRとも同じようにタイヤグリップ力限界までの余裕を大きくとりながら、安定な車両挙動を実現できるようになり、日常走行における安全性をより向上させることができる。
【００４８】
ちなみに、フロントサスペンション１４及びリアサスペンション１５は、通常、外乱安定性等を考慮して、ストローク時のトー角変化特性や前後力・横力によるコンプライアンスステア特性がそれぞれアンダーステア方向となるように設計がなされている。つまり、４輪の摩擦円利用率ｑijが均等に近づくように、各車輪１５FL〜１５RRで横力Ｆyijをバランスよく発生できるようにするという観点では設計されていなかった。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】制駆動力制御装置の概略構成を示す構成図である。
【図２】コントローラで実行される制駆動力制御処理を示すフローチャートである。
【図３】前後輪の駆動力配分比の算出方法を示すブロック図である。
【図４】制駆動力制御装置の動作を説明するための説明図である。
【図５】サスペンションの概略構成を示す構成図である。
【図６】サスペンションストロークとトー変化との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５０】
１は制駆動力制御装置、２は舵角センサ、３はアクセル開度センサ、４はブレーキ開度センサ、５は四輪車輪速度センサ、６はヨーレートセンサ、７は前後加速度センサ、８はサスペンションストロークセンサ、９はコントローラ、１０はモータ電源供給用インバータ、１１は制駆動用モータ、１２はブレーキ、１３は車輪、１４はフロントサスペンション、１５はリアサスペンション、１６はロアアーム、１７はトーコントロールアーム、１８はアッパーアーム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、目標前後力及び目標ヨーモーメントが発生するように制駆動力を制御する制駆動力制御装置、自動車及び制駆動力制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の技術としては、各車輪の前後方向摩擦円利用率（タイヤ−路面間の摩擦係数と垂直加重から得られる摩擦円に対してタイヤ前後力の占める割合）が最小となるように、目標ヨーモーメント及び目標前後力を発生させる制駆動力を発生するための制駆動力を各車輪に配分することで、所定の車体運動を実現する車体運動実現方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−１４５２５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来の技術にあっては、単に、前後方向摩擦円利用率が最小となるように制駆動力を各車輪に配分する構成となっているため、前後方向に限らない摩擦円利用率全体としては各車輪にばらつきが発生し、タイヤグリップ力限界まで余裕がある車輪とタイヤグリップ力限界を超える車輪とが混在し、運転者に違和感を与える可能性がある。
本発明は、上記従来の技術に鑑みてなされたものであって、目標前後加速度及び目標ヨーモーメントを発生させる制御時に、車両挙動をより安定化させる制駆動力制御装置、自動車及び制駆動力制御方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、本発明に係る制駆動力制御装置は、制御対象である車両の目標前後加速度を設定する目標前後加速度設定手段と、前記車両の目標ヨーモーメントを設定する目標ヨーモーメント設定手段と、前記目標前後加速度設定手段で設定された目標前後加速度及び前記目標ヨーモーメント設定手段で設定された目標ヨーモーメントが発生するように前記車両の各車輪の制駆動力を制御する制駆動力制御手段と、前記各車輪が発生している横力を推定する横力推定手段と、前記各車輪の摩擦円利用率を推定する摩擦円利用率推定手段と、を備え、前記制駆動力制御手段は、前記目標前後加速度設定手段で設定された目標前後加速度に基づいて前記各車輪に発生させる制駆動力の合計値である目標合計制駆動力を設定する制駆動力合計値設定手段と、前記目標ヨーモーメント設定手段で設定された目標ヨーモーメントから前記横力推定手段で推定された横力によるヨーモーメントを差し引いて前記目標ヨーモーメントを補正するヨーモーメント補正手段と、前記ヨーモーメント補正手段で補正された目標ヨーモーメントに基づいて前記制駆動力合計値設定手段で設定された目標合計制駆動力を左前後輪及び右前後輪に分配する合計値左右分配手段と、前記摩擦円推定手段で推定された左前後輪の摩擦円利用率の差が小さくなるように前記合計値左右分配手段で左前後輪に分配された目標合計制駆動力を左前輪及び左後輪に分配し、前記摩擦円推定手段で推定された右前後輪の摩擦円利用率の差が小さくなるように前記合計値左右分配手段で右前後輪に分配された目標合計制駆動力を右前輪及び右後輪に分配する合計値前後分配手段と、前記合計値前後分配手段で前記各輪に分配された目標合計制駆動力が発生するように前記各車輪の制動力を制御する制駆動力発生手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００５】
また、本発明に係る自動車は、制駆動力を発生するための車輪と、自車の目標前後加速度を設定する目標前後加速度設定手段と、自車の目標ヨーモーメントを設定する目標ヨーモーメント設定手段と、前記目標前後加速度設定手段で設定された目標前後加速度及び前記目標ヨーモーメント設定手段で設定された目標ヨーモーメントが発生するように前記各車輪の制駆動力を制御する制駆動力制御手段と、前記各車輪が発生している横力を推定する横力推定手段と、前記各車輪の摩擦円利用率を推定する摩擦円利用率推定手段と、を備え、前記制駆動力制御手段は、前記目標前後加速度設定手段で設定された目標前後加速度に基づいて前記各車輪に発生させる制駆動力の合計値である目標合計制駆動力を設定する制駆動力合計値設定手段と、前記目標ヨーモーメント設定手段で設定された目標ヨーモーメントから前記横力推定手段で推定された横力によるヨーモーメントを差し引いて前記目標ヨーモーメントを補正するヨーモーメント補正手段と、前記ヨーモーメント補正手段で補正された目標ヨーモーメントに基づいて前記制駆動力合計値設定手段で設定された目標合計制駆動力を左前後輪及び右前後輪に分配する合計値左右分配手段と、前記摩擦円推定手段で推定された左前後輪の摩擦円利用率の差が小さくなるように前記合計値左右分配手段で左前後輪に分配された目標合計制駆動力を左前輪及び左後輪に分配し、前記摩擦円推定手段で推定された右前後輪の摩擦円利用率の差が小さくなるように前記合計値左右分配手段で右前後輪に分配された目標合計制駆動力を右前輪及び右後輪に分配する合計値前後分配手段と、前記合計値前後分配手段で前記各輪に分配された目標合計制駆動力が発生するように前記各車輪の制動力を制御する制駆動力発生手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００６】
さらに、本発明に係る制駆動力制御方法は、目標前後加速度及び目標ヨーモーメントが発生するように各車輪の制駆動力を制御する制駆動力制御方法であって、目標前後加速度に基づいて前記各車輪に発生させる制駆動力の合計値を設定し、目標ヨーモーメントから前記各車輪が発生している横力によるヨーモーメントを差し引いて前記目標ヨーモーメントを補正し、その補正された目標ヨーモーメントに基づいて前記各車輪に発生させる制駆動力の合計値を左前後輪及び右前後輪に分配し、左前後輪の摩擦円利用率の差が小さくなるように左前後輪に分配された前記制駆動力の合計値を左前輪及び左後輪に分配し、右前後輪の摩擦円利用率の差が小さくなるように右前後輪に分配された前記制駆動力の合計値を右前輪及び右後輪に分配し、それら各車輪に分配された目標合計制駆動力が発生するように前記各車輪の制動力を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
したがって、本発明に係る制駆動力制御装置にあっては、摩擦円利用率が高い車輪の制駆動力が低減され、摩擦円利用率が低い車輪により多くの制駆動力が配分されるので、目標前後加速度及び目標ヨーモーメントを発生させる制御時に、各車輪の摩擦円利用率がばらつくことを抑制でき、その結果、タイヤグリップ力限界まで余裕がある車輪があるときに、特定の車輪だけタイヤグリップ力限界を超えることを防止でき、車両挙動がより安定化される。
【０００８】
また、本発明に係る自動車にあっては、摩擦円利用率が高い車輪の制駆動力が低減され、摩擦円利用率が低い車輪により多くの制駆動力が配分されるので、目標前後加速度及び目標ヨーモーメントを発生させる制御時に、各車輪の摩擦円利用率がばらつくことを抑制でき、その結果、タイヤグリップ力限界まで余裕がある車輪があるときに、特定の車輪だけタイヤグリップ力限界を超えることを防止でき、車両挙動がより安定化される。
【０００９】
さらに、本発明に係る制駆動力制御方法にあっては、摩擦円利用率が高い車輪の制駆動力が低減され、摩擦円利用率が低い車輪により多くの制駆動力が配分されるので、目標前後加速度及び目標ヨーモーメントを発生させる制御時に、各車輪の摩擦円利用率がばらつくことを抑制でき、その結果、タイヤグリップ力限界まで余裕がある車輪があるときに、特定の車輪だけタイヤグリップ力限界を超えることを防止でき、車両挙動がより安定化される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の制駆動力制御装置を、４輪をモータで独立に制駆動制御可能な自動車に適用した実施形態を図面に基づいて説明する。
＜第１実施形態＞
＜構成＞
図１は、本実施形態の制駆動力制御装置の概略構成を示す構成図である。この図１に示すように、制駆動力制御装置１は、舵角センサ２、アクセル開度センサ３、ブレーキ開度センサ４、四輪車輪速度センサ５、ヨーレートセンサ６、前後加速度センサ７、サスペンションストロークセンサ８、コントローラ９、モータ電源供給用インバータ１０、制駆動用モータ１１、及びブレーキ１２を含んで構成される。
【００１１】
舵角センサ２は、運転者のハンドル操作によるハンドル舵角を検出し、その検出結果をコントローラ９に出力する。
アクセル開度センサ３は、運転者のアクセルペダル操作によるアクセル開度を検出し、その検出結果をコントローラ９に出力する。
ブレーキ開度センサ４は、運転者のブレーキ操作によるブレーキ開度を検出し、その検出結果をコントローラ９に出力する。
【００１２】
四輪車輪速度センサ５は、各車輪１３FL〜１３RR（制駆動力を発生するための車輪）の車輪速を検出し、その検出結果をコントローラ９に出力する。
ヨーレートセンサ６は、制御対象である車両のヨーレートを検出し、その検出結果をコントローラ９に出力する。
前後加速度センサ７は、車両の前後加速度を検出し、その検出結果をコントローラ９に出力する。
【００１３】
サスペンションストロークセンサ８は、フロントサスペンション１４及びリアサスペンション１５のサスペンションストローク量を検出し、その検出結果をコントローラ９に出力する。
コントローラ９は、所定時間（例えば、10msec.）が経過するたびに制駆動力制御処理（後述）を実行し、舵角センサ２、アクセル開度センサ３、ブレーキ開度センサ４、四輪車輪速度センサ５、ヨーレートセンサ６、前後加速度センサ７、及びサスペンションストロークセンサ８から出力される検出結果に基づいて、制駆動用モータ１１及びブレーキに制駆動力を発生させる制駆動力発生指令をモータ電源供給用インバータ１０及びブレーキ１２に出力する。
【００１４】
モータ電源供給用インバータ１０は、コントローラ９から出力される制駆動力発生指令に応じた制駆動力が発生するように制駆動用モータ１１への供給電力を制御する。
制駆動用モータ１１は、モータ電源供給用インバータ１０から供給される電力によって、コントローラ９から出力される制駆動力発生指令に応じた制駆動力が発生するように各車輪１３FL〜１３RRの制駆動力を制御する。
ブレーキ１２は、コントローラ９から出力される制駆動力発生指令に応じた制動力が発生するように各車輪１３FL〜１３RRの制動力を制御する。
【００１５】
＜制駆動力制御処理＞
図２は、コントローラ９で実行される制駆動力制御処理を示すフローチャートである。この図２に示すように、制駆動力制御処理は実行されると、まず、そのステップＳ１で、舵角センサ２から出力されるハンドル舵角、アクセル開度センサ３から出力されるアクセル開度、ブレーキ開度センサ４から出力されるブレーキ開度、及び四輪車輪速度センサ５から出力される車輪速度（車両状態量）を読み込む。
【００１６】
次にステップＳ２に移行して、前記ステップＳ１で読み込んだ車両状態量に基づいて目標前後加速度α及び目標ヨーモーメントＭを算出する。
具体的には、まず、前記ステップＳ１で読み込んだ車輪速度に基づいて車体速を算出し、その車体速、アクセル開度及びブレーキ開度に基づき、予め用意された制駆動用モータ１１及びブレーキ１２の制駆動力特性マップ（車体速、アクセル開度、及びブレーキ開度に応じた前後加速度を表すマップ）に従って、目標前後加速度αを算出する。
なお、その際、この演算処理が前回実行されたときに算出された車輪１３FL〜１３RRの摩擦円利用率ｑij（後述）が予め設定された閾値（車輪がスリップしていることを示す閾値）より大きい場合には、車輪がスリップする恐れがあるので、目標前後加速度αを小さな値に補正する。
【００１７】
また、前記ステップＳ１で読み込んだハンドル舵角δ及び車体速Ｖに基づき、下記（１）式に従って、目標ヨーモーメントＭを算出する。
Ｍ＝ＩZ（ｄγ/ｄｔ） ・・・（１）
γ＝Ｖ/Ｌ・tan（δ/Ｎ）
但し、
はヨーレート、Ｌはホイルベース、Ｎはステアリングギア比（アッカーマンステアの場合は外輪のステアリングギア比）、ＩZは車体のヨーイナーシャである。
なお、この（１）式によれば、極低速旋回時に旋回半径が増加することを抑制する目標ヨーモーメントＭを設定でき、ニュートラルステア特性を得ることができる。
【００１８】
次にステップＳ３に移行して、前記ステップＳ２で算出した目標前後加速度α及び目標ヨーモーメントＭに基づいて目標合計制駆動力Ｆd（各車輪に発生させる制駆動力の合計値）及び制駆動力左右配分を算出する。
具体的には、前記ステップＳ２で算出した目標前後加速度α、車両特性（車体質量、各部回転慣性）及び走行抵抗ＦRoss（転がり抵抗、空気抵抗、勾配抵抗）に基づき、下記（２）式に従って、目標合計制駆動力Ｆdを算出する。
Ｗj・α＝Ｆd−ＦRoss ・・・（２）
但し、Ｗjは回転慣性を考慮して補正した車体質量である。
【００１９】
また、前記ステップＳ２で算出した目標ヨーモーメントＭから各車輪１３FL〜１３RRが発生している横力ＦyijによるヨーモーメントＭ’（この演算処理が前回実行されたときに算出された目標ヨーモーメントＭ）を差し引いて前記目標ヨーモーメントＭを補正し（制駆動力で発生すべきヨーモーメントとし）、そのヨーモーメントを拘束条件として、目標合計制駆動力Ｆdを左前後輪及び右前後輪に分配する（左前後輪制駆動力及び右前後輪制駆動力を設定する）。
【００２０】
ここで、左前後輪制駆動力と右前後輪合計制駆動力との比の設定方法としては、目標合計制駆動力Ｆdが１となるように（１−Ｄ）/２：（１＋Ｄ）/２（制動力と駆動力の向きの違いを考慮して、−３≦Ｄ≦３とする）と表した場合、モーメントのつりあいを表す下記（３）式に従って、目標ヨーモーメントＭから各車輪１３FL〜１３RRが発生している横力ＦyijによるヨーモーメントＭ’を減じることでＤの値を算出する方法が挙げられる。
Ｍ−（ＬF（ＦyFR^＋ＦyFL^）−ＬR（ＦyRR^＋ＦyRL^））＝ｄ/２（（（（１＋Ｄ）/２・Ｆd＋ＦXFR^＋ＦXRR^）−（（（１−Ｄ）/２・Ｆd＋ＦXFL^＋ＦXRL^）） ・・・（３）
但し、Ｆy^はタイヤ（各車輪１３FL〜１３RR）が発生している横力Ｆyijの車体横方向成分、ＦX^はタイヤが発生している横力Ｆyijの車体前後方向成分、ＬFはホイルベースから前輪軸までの距離、ＬRはホイルベースから後輪軸までの距離、ｄはトレッドである。
【００２１】
次にステップＳ４に移行して、舵角センサ２から出力されるハンドル舵角、四輪車輪速度センサ５から出力される車輪速度、ヨーレートセンサ６から出力されるヨーレート、及びサスペンションストロークセンサ８から出力されるサスペンションストローク量（車両状態量）を読み込む。
次にステップＳ５に移行して、前記ステップＳ４で読み出した車両状態量に基づいて各車輪１３FL〜１３RRが発生している横力Ｆｙij及び各車輪１３FL〜１３RRの摩擦円利用率を算出する。
【００２２】
具体的には、まず、前記ステップＳ４で読み出したハンドル舵角に基づき、アッカーマン特性を含めたハンドル舵角−車輪転舵角マップに従って、前輪転舵角（左前輪転舵角δL、右前輪転舵角δR）を算出する。
また、前記ステップＳ４で読み出したサスペンションストローク量に基づき、所定のマップ（フロントサスペンション１４及びリアサスペンション１５の幾何学的特性に応じたマップ）に従って、サスペンションストロークによるトー角変化量φを算出する。
【００２３】
そして、それら算出結果（前輪転舵角δL、δR、及びトー角変化量φ）に基づいて、各車輪点での実転舵角δL＋φFL、δR＋φFR、φRL、φRRを算出する。
また、前記ステップＳ４で読み出した車両状態量に基づいて車体スリップ角βbodYを算出し、その車体スリップ角βbodY、車体速、及びヨーレートに基づいて、各車輪１３FL〜１３RR点での車体スリップ角βbodY＋ＬF/Ｖ・γ、βbodY＋ＬF/Ｖ・γ、βbodY−ＬR/Ｖ・γ、βbodY−ＬR/Ｖ・γを算出する。
【００２４】
そして、それら実転舵角及び各車輪点での車体スリップ角に基づき、下記（４）式に従って、各車輪１３FL〜１３RRのタイヤスリップ角βFL〜βRRを算出する。
βFL＝βbodY＋ＬF/Ｖ・γ＋δL＋φFL
βFR＝βbodY＋ＬF/Ｖ・γ＋δR＋φFR
βRL＝βbodY−ＬR/Ｖ・γ＋δR＋φRL
βRR＝βbodY−ＬR/Ｖ・γ＋δR＋φRR ・・・（４）
【００２５】
また、前記ステップＳ４で読み出したサスペンションストローク量に基づいて垂直荷重ＦZを算出し、その垂直荷重ＦZ及び各車輪の前後力ＦX（この演算処理が前回実行されたときに算出された制駆動力目標値ＦXFL〜ＦXRR（後述））に基づき、コーナーリングパワーの荷重依存性を２次関数で近似した下記（５）式に従って、各車輪のコーナーリングパワーＫij（i、j＝１又は２、iは前後を示し、jは左右を示す）を算出する。
Ｋij＝（ａ1・ＦZij2＋ａ2・ＦZij）・（１−（ＦXij/μＦZij）2）1/2 ・・・（５）
但し、ａ1、ａ2はタイヤによって決まる定数、μは推定した路面摩擦係数である。
【００２６】
そして、それらタイヤスリップ角βFL〜βRR、及びコーナーリングパワーＫijに基づき、各車輪１３FL〜１３RRが発生している横力Ｆｙijのタイヤスリップ角βFL〜βRRに対する非線形性を２次関数で近似した下記（６）式に従って、各車輪１３FL〜１３RRが発生している横力Ｆｙijを算出する。
Ｆyij＝Ｋijβij―Ｋij2/（４μＦZij）・βij2 ・・・（６）
【００２７】
また、各車輪１３FL〜１３RRの前後力ＦZ（この演算処理が前回実行されたときに算出された制駆動力目標値ＦXFL〜ＦXRR）、横力Ｆyij、垂直荷重ＦZij、路面摩擦係数μに基づき、下記（７）式に従って、各車輪１３FL〜１３RRの摩擦円利用率ｑijを算出する。
ｑij＝（ＦXij2＋Ｆyij2）1/2/（μＦZij） ・・・（７）
【００２８】
次にステップＳ６に移行して、前記ステップＳ５で算出された各車輪１３FL〜１３RRの摩擦円利用率ｑijに基づいて、左前後輪１３FL、１３RLの摩擦円利用率ｑFL、ｑRLの差が最小（０）となるように左前後輪制駆動力を左前輪と右前輪とに分配し、右前後輪１３FR、１３RRの摩擦円利用率ｑRL、ｑRRの差が最小となるように右前後輪制駆動力を右前輪と右後輪とに分配する。
ここで、左前輪の駆動力と左後輪の駆動力との配分比の設定方法としては、ＤL：１−ＤL（０≦ＤL≦１）と表した場合、図３に示すように、左前後輪の摩擦円利用率の差の絶対値｜ｑFL−ｑRL｜が目標値０となるようにＤLの値を算出する方法が挙げられる。
【００２９】
また、右前輪の駆動力と右後輪の駆動力との配分比の設定方法としては、ＤR：１−ＤR（０≦ＤR≦１）と表した場合、左前後輪の摩擦円利用率の差の絶対値｜ｑFR−ｑRR｜が目標値０となるようにＤRの値を算出する方法が挙げられる。
次にステップＳ７に移行して、前記ステップＳ３及び１０６で算出した駆動力配分比Ｄ、ＤL、ＤRに基づき、下記（８）式に従って、各車輪１３FL〜１３RRの制駆動力目標値ＦXFL〜ＦXRRを算出する。
ＦXFL＝ＤL・（１−Ｄ）/２・Ｆd
ＦXFR＝ＤR・（１＋Ｄ）/２・Ｆd
ＦXRL＝（１−ＤL）・（１−Ｄ）/２・Ｆd
ＦXRR＝（１−ＤR）・（１＋Ｄ）/２・Ｆd ・・・（８）
【００３０】
次にステップＳ８に移行して、前記ステップＳ７で算出した各車輪１３FL〜１３RRの制駆動力目標値ＦXFL〜ＦXRRに従って、各車輪１３FL〜１３RRに制駆動力を発生させる制駆動力発生指令をモータ電源供給用インバータ１０及びブレーキ１２の少なくとも一方に出力する制駆動力配分制御を行った後、この演算処理を終了する。
ここで、制駆動力配分制御にあっては、通常時は、制駆動力目標値ＦXFL〜ＦXRRが発生されるように、制駆動用モータ１１の駆動制御又は回生制御を行わせる制駆動力発生指令をモータ電源供給用インバータ１０に出力し、制駆動用モータ１１による回生制御では十分な制動力が得られないときには、制駆動用モータ１１に最大制動力を発生させる制駆動力発生指令をモータ電源供給用インバータ１０に出力し、制駆動用モータ１１の最大制動力では足りない分をブレーキ１２に発生させる制駆動力発生指令をブレーキ１２に出力する。
【００３１】
＜具体的動作＞
まず、旋回走行中に、コントローラ９で制駆動力制御処理が実行されたとする。すると、図２及び図４に示すように、まず、そのステップＳ１で、各種センサ２〜５から出力される車両状態量が読み込まれ、ステップＳ２で、それら車両状態量に基づいて目標前後加速度α及び目標ヨーモーメントＭが算出され、ステップＳ３で、それら目標前後加速度α及び目標ヨーモーメントＭに基づいて目標合計制駆動力Ｆd及び左右輪の制駆動力左右配分Ｄが算出され、ステップＳ４で、各種センサ２、５、６、８から出力される車両状態量が読み込まれる。
【００３２】
ここで、車両がオーバステア傾向にあり、旋回外側の後輪がタイヤグリップ力限界に近づいていたとする。すると、ステップＳ５で、前記読み込まれた車両状態量に基づいて、旋回外側の後輪の摩擦円利用率ｑijが他の車輪の摩擦円利用率ｑijより大きな値に算出される。
また、ステップＳ６で、それら各車輪１３FL〜１３RRの摩擦円利用率ｑijに基づいて、旋回外側の後輪の摩擦円利用率ｑijが小さくなり、旋回外側の前輪の摩擦円利用率ｑijが大きくなるように（旋回外側の後輪への分配量が低減され、旋回外側の前輪への分配量が増大されるように）左前後輪の駆動力配分比ＤL及び右前後輪の駆動力配分比ＤRが算出される。
【００３３】
さらに、ステップＳ７で、前記算出された駆動力配分比Ｄ、ＤL、ＤRに基づいて各車輪１３FL〜１３RRの制駆動力目標値ＦXが算出され、ステップＳ８で、制駆動力配分制御が行われ、それら制駆動力目標値ＦXFL〜ＦXRRを発生させる制駆動力発生指令がモータ電源供給用インバータ１０及びブレーキ１２に出力された後、この演算処理を終了する。
そして、制駆動用モータ１１及びブレーキ１２によって、旋回外側の後輪の制動力が低減され、旋回外側の前輪の制動力が増大され、旋回外側の後輪でタイヤグリップ力限界までの余裕が増加し、旋回外側の後輪の摩擦円利用率が低減され、安定な車両挙動を実現できる。
【００３４】
＜特許請求の範囲との対応＞
以上、本実施形態では、図１のコントローラ９、図２のステップＳ２が特許請求の範囲に記載の目標前後加速度設定手段及び目標ヨーモーメント設定手段を構成し、以下同様に、図１のコントローラ９、図２のステップＳ３及びＳ６が制駆動力制御手段を構成し、図１のコントローラ９、図２のステップＳ５が横力推定手段及び摩擦円利用率推定手段を構成し、図２のステップＳ３が制駆動力合計値設定手段、ヨーモーメント補正手段及び合計値左右分配手段を構成し、図２のステップＳ６及びＳ７が合計値前後分配手段を構成し、図２のステップＳ８が制駆動力発生手段を構成し、図１のサスペンションストロークセンサ８がサスペンションストローク量検出手段を構成する。
【００３５】
＜作用・効果＞
（１）このように、本実施形態の制駆動力制御装置１にあっては、目標前後加速度αに基づいて各車輪１３FL〜１３RRに発生させる制駆動力の合計値（目標合計制駆動力Ｆd）を設定し、目標ヨーモーメントＭから各車輪１３FL〜１３RRが発生している横力Ｆｙijによるヨーモーメントを差し引いて前記目標ヨーモーメントＭを補正し、その補正された目標ヨーモーメントに基づいて目標合計制駆動力Ｆdを左前後輪１３FL、１３RL及び右前後輪１３FR、１３RRに分配し、左前後輪１３FL、１３RLの摩擦円利用率ｑijの差が小さくなるように前記左前後輪に分配された目標合計制駆動力Ｆdを左前輪１３FL及び左後輪１３RLに分配し、右前後輪１３FR、１３RRの摩擦円利用率ｑijの差が小さくなるように前記右前後輪に分配された目標合計制駆動力Ｆdを左前輪１３FR及び左後輪１３RRに分配し、それら各輪に分配された目標合計制駆動力が発生するように各車輪１３FL〜１３RRの制動力を制御するようにした。そのため、摩擦円利用率ｑijが高い車輪の制駆動力が低減され、摩擦円利用率ｑijが低い車輪により多くの制駆動力が配分されるので、目標前後加速度α及び目標ヨーモーメントＭを発生させる制御時に、各車輪１３FL〜１３RRの摩擦円利用率ｑijがばらつくことを抑制でき、その結果、タイヤグリップ力限界まで余裕がある車輪１３FL〜１３RRがあるときに、特定の車輪１３FL〜１３RRだけタイヤグリップ力限界を超えることを防止でき、車両挙動がより安定化される。
【００３６】
（２）また、フロントサスペンション１４及びリアサスペンション１５のストローク量、並びにフロントサスペンション１４及びリアサスペンション１５の幾何学的特性に基づいて、各車輪１３FL〜１３RRが発生している横力Ｆｙijを推定するようにした。そのため、路面凹凸等の外乱が生じ、サスペンションストロークによって各車輪１３FL〜１３RRのトー角が変化し、そのトー角の変化によって各車輪１３FL〜１３RRが発生している横力Ｆｙijが変化しても、その変化量を高い応答性をもって推定することができる。そのため、その横力Ｆyに基づいて目標ヨーモーメントＭを補正することで、外乱に起因するヨーモーメントを打ち消すように左右輪に制駆動力を配分することができ、より安定な車両挙動を実現できる。
また、その横力Ｆyijに基づいて各車輪１３FL〜１３RRの摩擦円利用率ｑijを算出することで、摩擦円利用率ｑijをより正確に推定することができ、各車輪１３FL〜１３RRの摩擦円利用率ｑijのばらつきを小さくする制御の効果を向上することができる。
【００３７】
（３）また、本発明に係る自動車は、目標前後加速度αに基づいて各車輪１３FL〜１３RRに発生させる制駆動力の合計値（目標合計制駆動力Ｆd）を設定し、目標ヨーモーメントＭから各車輪１３FL〜１３RRが発生している横力Ｆｙijによるヨーモーメントを差し引いて前記目標ヨーモーメントＭを補正し、その補正された目標ヨーモーメントに基づいて目標合計制駆動力Ｆdを左前後輪１３FL、１３RL及び右前後輪１３FR、１３RRに分配し、左前後輪１３FL、１３RLの摩擦円利用率ｑijの差が小さくなるように前記左前後輪に分配された目標合計制駆動力Ｆdを左前輪１３FL及び左後輪１３RLに分配し、右前後輪１３FR、１３RRの摩擦円利用率ｑijの差が小さくなるように前記右前後輪に分配された目標合計制駆動力Ｆdを左前輪１３FR及び左後輪１３RRに分配し、それら各輪に分配された目標合計制駆動力が発生するように各車輪１３FL〜１３RRの制動力を制御するようにした。そのため、摩擦円利用率ｑijが高い車輪の制駆動力が低減され、摩擦円利用率ｑijが低い車輪により多くの制駆動力が配分されるので、目標前後加速度α及び目標ヨーモーメントＭを発生させる制御時に、各車輪１３FL〜１３RRの摩擦円利用率ｑijがばらつくことを抑制でき、その結果、タイヤグリップ力限界まで余裕がある車輪１３FL〜１３RRがあるときに、特定の車輪１３FL〜１３RRだけタイヤグリップ力限界を超えることを防止でき、車両挙動がより安定化される。
【００３８】
（４）さらに、本発明に係る制駆動力制御方法は、目標前後加速度αに基づいて各車輪１３FL〜１３RRに発生させる制駆動力の合計値（目標合計制駆動力Ｆd）を設定し、目標ヨーモーメントＭから各車輪１３FL〜１３RRが発生している横力Ｆｙijによるヨーモーメントを差し引いて前記目標ヨーモーメントＭを補正し、その補正された目標ヨーモーメントに基づいて目標合計制駆動力Ｆdを左前後輪１３FL、１３RL及び右前後輪１３FR、１３RRに分配し、左前後輪１３FL、１３RLの摩擦円利用率ｑijの差が小さくなるように前記左前後輪に分配された目標合計制駆動力Ｆdを左前輪１３FL及び左後輪１３RLに分配し、右前後輪１３FR、１３RRの摩擦円利用率ｑijの差が小さくなるように前記右前後輪に分配された目標合計制駆動力Ｆdを左前輪１３FR及び左後輪１３RRに分配し、それら各輪に分配された目標合計制駆動力が発生するように各車輪１３FL〜１３RRの制動力を制御するようにした。そのため、摩擦円利用率ｑijが高い車輪の制駆動力が低減され、摩擦円利用率ｑijが低い車輪により多くの制駆動力が配分されるので、目標前後加速度α及び目標ヨーモーメントＭを発生させる制御時に、各車輪１３FL〜１３RRの摩擦円利用率ｑijがばらつくことを抑制でき、その結果、タイヤグリップ力限界まで余裕がある車輪１３FL〜１３RRがあるときに、特定の車輪１３FL〜１３RRだけタイヤグリップ力限界を超えることを防止でき、車両挙動がより安定化される。
【００３９】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態を説明する。
この第２実施形態は、フロントサスペンション１４及びリアサスペンション１５として、定常旋回時に、左右輪の摩擦円利用率ｑijがほぼ均等となるように、バウンド側及びリバウンド側のトー変化特性がともにトーインとなる機械式サスペンション（摩擦円利用率ｑijという観点から、サスペンションストロークによるトー角変化量φが前記第１実施形態の制駆動力制御装置に好適な特性を持つサスペンション）を備えた点が前記第１実施形態のものと異なる。
【００４０】
＜サスペンションの構成＞
図５は、フロントサスペンション１４及びリアサスペンション１５の概略構成を示す構成図である。この図５に示すように、フロントサスペンション１４及びリアサスペンション１５は、ダブルウイッシュボーン式サスペンションを構成しており、ロアアーム１６よりトーコントロールアーム１７が長く形成され、それらロアアーム１６及びトーコントロールアーム１７が平行に配置されて、図６に示すように、バウンド側及びリバウンド側のトー変化特性がともにトーインとなり、ロール変化量に対するトー変化量の関係が原点を通る２次関数状となっている。
【００４１】
また、フロントサスペンション１４及びリアサスペンション１５は、制駆動力制御処理による各車輪１３FL〜１３RRの摩擦円利用率ｑijの算出誤差が小さくなるように、アッパーアーム１８がロアアーム１６より短く形成され、対地キャンバ変化が極力０に近づくようになっている。
さらに、フロントサスペンション１４及びリアサスペンション１５は、前後剛性が低下して乗り心地が向上し、且つ、前後力コンプライアンスステア及び横力コンプライアンスステアが無視できるような十分小さな値となるように、リンク配置とブッシュ剛性が前後方向のみ弾性変形で動くことが可能なものとなっている。
【００４２】
＜サスペンションの構成と左右輪の摩擦円利用率との関係＞
次に、バウンド側及びリバウンド側のトー変化特性がともにトーインとなる機械式サスペンションを用いることで、左右輪の摩擦円利用率ｑijをほぼ均等にできることを説明する。
まず、横力Ｆyの釣り合い式及び重心まわりのヨーモーメントの釣り合い式は、横力Ｆyがタイヤスリップ角βFL〜βRRに対して線形となっており、且つ、前輪１３FL、１３FRの転舵角δL、δRが小さいものとして線形近似を行うと、それぞれ下記（９）式で表される。
ＬF（ＫFRβFR＋ＫFLβFL）＝ＬR（ＫRRβRR＋ＫRLβRL）
W・ｄ2ｙ/ｄｔ2＝ＫFRβFR＋ＫFLβFL＋ＫRRβRR＋ＫRLβRL ・・・（９）
但し、ｄ2ｙ/ｄｔ2は横加速度である。
【００４３】
また、各車輪１３FL〜１３RRの垂直荷重ＦZFL〜ＦZRRは、各車輪１３FL〜１３RRの荷重移動量を考慮すると、下記（１０）式で表される。
ＦZFL＝（ＬR／２Ｌ−ｈ/ｄ・ＧF・ｄ2ｙ/ｄｔ2）W
ＦZFR＝（ＬR／２Ｌ＋ｈ/ｄ・ＧF・ｄ2ｙ/ｄｔ2）W
ＦZRL＝（ＬF／２Ｌ−ｈ/ｄ・（１−ＧF）・ｄ2ｙ/ｄｔ2）W
ＦZRR＝（ＬF／２Ｌ＋ｈ/ｄ・（１−ＧF）・ｄ2ｙ/ｄｔ2）W ・・・（１０）
但し、hは重心高、ＧＦは前輪のロール剛性配分比である。
さらに、左右輪の摩擦円利用率ｑijを均等とする制約条件は、下記（１１）式で表される。
ＫFRβFR/（μＦZFR）＝ＫFLβFL/（μＦZFL）
ＫRRβRR/（μＦZRR）＝ＫRLβRL/（μＦZRL） ・・・（１１）
【００４４】
そして、タイヤの輪荷重依存性については、前記第１実施形態の場合と同様に、２次関数で近似できるとすると、上記（９）〜（１１）式の連立方程式より、各車輪１３FL〜１３RRのタイヤスリップ角βFL〜βRRは、下記（１２）式で表される。
βFL＝（ｄ2ｙ/ｄｔ2）/（ａ1（ＬR/２L）−ｈ/ｄ・ＧF・ｄ2ｙ/ｄｔ2）Ｗ＋ａ2
βFR＝（ｄ2ｙ/ｄｔ2）/（ａ1（ＬR/２L）＋ｈ/ｄ・ＧF・ｄ2ｙ/ｄｔ2）Ｗ＋ａ2
βRL＝（ｄ2ｙ/ｄｔ2）/（ａ1（ＬF/２L）−ｈ/ｄ・（１−ＧF）・ｄ2ｙ/ｄｔ2）Ｗ＋ａ2
βRR＝（ｄ2ｙ/ｄｔ2）/（ａ1（ＬF/２L）＋ｈ/ｄ・（１−ＧF）・ｄ2ｙ/ｄｔ2）Ｗ＋ａ2 ・・・（１２）
【００４５】
また、サスペンションストローク量Ｚに対するトー角φijの変化量∂φij/∂Ｚは、下記（１３）式で表すことができる。
φij＝∂φij/∂Ｚ・ｄｈＷ/（２Ｋφ）・ｄ2ｙ/ｄｔ2 ・・・（１３）
但し、Ｋφは車体のロール剛性値である。
ここで、前記（１２）式によるタイヤスリップ角βFL〜βRR及び前記（１３）式によるトー角φijの値を、内外輪それぞれのタイヤスリップ角βFL〜βRRとトー角φijの変化量∂φij/∂Ｚの関係式に代入し、車体スリップ角βbodY分を消去すると、ｄ4ｙ/ｄｔ4の項を無視でき、且つ、サスペンションストローク量Ｚに対するトー変化量の関係を２次関数として表現できる場合には（すなわち、下記（１４）式で表現できる場合には）、前記（１３）式の解を得ることが可能となり、その解は下記（１３）式及び図６で表すことができる。
∂φバウンド側/∂Ｚ−∂φリバウンド側/∂Ｚ＝Δφ・ｄ2ｙ/ｄｔ2 ・・・（１４）
ΔφF＝（−２Ｋφａ1ＧF）/（ｄ2・（ａ1・ＬR/２L・W＋ａ2）2）
ΔφR＝（−２Ｋφａ1（１−ＧF））/（ｄ2・（ａ1・ＬR/２L・W＋ａ2）2）・・・（１３）
但し、ΔφFは前輪サスペンションのトー変化特性を決める係数、ΔφRは後輪サスペンションのトー変化特性を決める係数である。
【００４６】
よって、前記（１１）式の制約条件を用いて導いた前記（１３）式及び図６より、バウンド側及びリバウンド側のトー変化特性がともにトーインとなる特性を持ったサスペンションを用いることで、線形領域（すなわち、前後加速度及び横加速度が大きくない定常旋回時）において、左右輪の摩擦円利用率ｑijをほぼ均等にできることがわかる。
【００４７】
＜特許請求の範囲との対応＞
以上、本実施形態では、図１のフロントサスペンション１４及びリアサスペンション１５が特許請求の範囲に記載のサスペンションを構成する。
＜作用・効果＞
このように、本実施形態の制駆動力制御装置にあっては、フロントサスペンション１４及びリアサスペンション１５として、定常旋回時に、トー変化特性がバウンド側及びリバウンド側ともトーインとなる機械式サスペンション（左右輪の摩擦円利用率ｑijがほぼ均等となるサスペンション）を用いた。そのため、日常走行で多用される前後加速度及び横加速度が高くない領域では、目標前後加速度α及び目標ヨーモーメントＭを発生させる制御時に、各車輪１３FL〜１３RRの摩擦円利用率ｑijをほぼ均等に近づけることができる。そして、各車輪１３FL〜１３RRとも同じようにタイヤグリップ力限界までの余裕を大きくとりながら、安定な車両挙動を実現できるようになり、日常走行における安全性をより向上させることができる。
【００４８】
ちなみに、フロントサスペンション１４及びリアサスペンション１５は、通常、外乱安定性等を考慮して、ストローク時のトー角変化特性や前後力・横力によるコンプライアンスステア特性がそれぞれアンダーステア方向となるように設計がなされている。つまり、４輪の摩擦円利用率ｑijが均等に近づくように、各車輪１５FL〜１５RRで横力Ｆyijをバランスよく発生できるようにするという観点では設計されていなかった。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】制駆動力制御装置の概略構成を示す構成図である。
【図２】コントローラで実行される制駆動力制御処理を示すフローチャートである。
【図３】前後輪の駆動力配分比の算出方法を示すブロック図である。
【図４】制駆動力制御装置の動作を説明するための説明図である。
【図５】サスペンションの概略構成を示す構成図である。
【図６】サスペンションストロークとトー変化との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５０】
１は制駆動力制御装置、２は舵角センサ、３はアクセル開度センサ、４はブレーキ開度センサ、５は四輪車輪速度センサ、６はヨーレートセンサ、７は前後加速度センサ、８はサスペンションストロークセンサ、９はコントローラ、１０はモータ電源供給用インバータ、１１は制駆動用モータ、１２はブレーキ、１３は車輪、１４はフロントサスペンション、１５はリアサスペンション、１６はロアアーム、１７はトーコントロールアーム、１８はアッパーアーム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御対象である車両の目標前後加速度を設定する目標前後加速度設定手段と、前記車両の目標ヨーモーメントを設定する目標ヨーモーメント設定手段と、前記目標前後加速度設定手段で設定された目標前後加速度及び前記目標ヨーモーメント設定手段で設定された目標ヨーモーメントが発生するように前記車両の各車輪の制駆動力を制御する制駆動力制御手段と、前記各車輪が発生している横力を推定する横力推定手段と、前記各車輪の摩擦円利用率を推定する摩擦円利用率推定手段と、を備え、
前記制駆動力制御手段は、前記目標前後加速度設定手段で設定された目標前後加速度に基づいて前記各車輪に発生させる制駆動力の合計値である目標合計制駆動力を設定する制駆動力合計値設定手段と、前記目標ヨーモーメント設定手段で設定された目標ヨーモーメントから前記横力推定手段で推定された横力によるヨーモーメントを差し引いて前記目標ヨーモーメントを補正するヨーモーメント補正手段と、前記ヨーモーメント補正手段で補正された目標ヨーモーメントに基づいて前記制駆動力合計値設定手段で設定された目標合計制駆動力を左前後輪及び右前後輪に分配する合計値左右分配手段と、前記摩擦円推定手段で推定された左前後輪の摩擦円利用率の差が小さくなるように前記合計値左右分配手段で左前後輪に分配された目標合計制駆動力を左前輪及び左後輪に分配し、前記摩擦円推定手段で推定された右前後輪の摩擦円利用率の差が小さくなるように前記合計値左右分配手段で右前後輪に分配された目標合計制駆動力を右前輪及び右後輪に分配する合計値前後分配手段と、前記合計値前後分配手段で前記各輪に分配された目標合計制駆動力が発生するように前記各車輪の制動力を制御する制駆動力発生手段と、を備えたことを特徴とする制駆動力制御装置。
【請求項２】
前記車両のサスペンションのストローク量を検出するサスペンションストローク量検出手段を備え、
前記横力推定手段は、前記サスペンションストローク量検出手段で検出されたストローク量及び前記サスペンションの幾何学的特性に基づいて、前記各車輪が発生している横力を推定する請求項１に記載の制駆動力制御装置。
【請求項３】
制駆動力を発生するための車輪と、自車の目標前後加速度を設定する目標前後加速度設定手段と、自車の目標ヨーモーメントを設定する目標ヨーモーメント設定手段と、前記目標前後加速度設定手段で設定された目標前後加速度及び前記目標ヨーモーメント設定手段で設定された目標ヨーモーメントが発生するように前記各車輪の制駆動力を制御する制駆動力制御手段と、前記各車輪が発生している横力を推定する横力推定手段と、前記各車輪の摩擦円利用率を推定する摩擦円利用率推定手段と、を備え、
前記制駆動力制御手段は、前記目標前後加速度設定手段で設定された目標前後加速度に基づいて前記各車輪に発生させる制駆動力の合計値である目標合計制駆動力を設定する制駆動力合計値設定手段と、前記目標ヨーモーメント設定手段で設定された目標ヨーモーメントから前記横力推定手段で推定された横力によるヨーモーメントを差し引いて前記目標ヨーモーメントを補正するヨーモーメント補正手段と、前記ヨーモーメント補正手段で補正された目標ヨーモーメントに基づいて前記制駆動力合計値設定手段で設定された目標合計制駆動力を左前後輪及び右前後輪に分配する合計値左右分配手段と、前記摩擦円推定手段で推定された左前後輪の摩擦円利用率の差が小さくなるように前記合計値左右分配手段で左前後輪に分配された目標合計制駆動力を左前輪及び左後輪に分配し、前記摩擦円推定手段で推定された右前後輪の摩擦円利用率の差が小さくなるように前記合計値左右分配手段で右前後輪に分配された目標合計制駆動力を右前輪及び右後輪に分配する合計値前後分配手段と、前記合計値前後分配手段で前記各輪に分配された目標合計制駆動力が発生するように前記各車輪の制動力を制御する制駆動力発生手段と、を備えたことを特徴とする自動車。
【請求項４】
前記サスペンションは、定常旋回時に、トー変化特性がバウンド側及びリバウンド側ともトーインとなる機械式サスペンションであることを特徴とする請求項３に記載の自動車。
【請求項５】
目標前後加速度及び目標ヨーモーメントが発生するように各車輪の制駆動力を制御する制駆動力制御方法であって、
目標前後加速度に基づいて前記各車輪に発生させる制駆動力の合計値を設定し、目標ヨーモーメントから前記各車輪が発生している横力によるヨーモーメントを差し引いて前記目標ヨーモーメントを補正し、その補正された目標ヨーモーメントに基づいて前記各車輪に発生させる制駆動力の合計値を左前後輪及び右前後輪に分配し、左前後輪の摩擦円利用率の差が小さくなるように左前後輪に分配された前記制駆動力の合計値を左前輪及び左後輪に分配し、右前後輪の摩擦円利用率の差が小さくなるように右前後輪に分配された前記制駆動力の合計値を右前輪及び右後輪に分配し、それら各車輪に分配された目標合計制駆動力が発生するように前記各車輪の制動力を制御することを特徴とする制駆動力制御方法。
【請求項１】
制御対象である車両の目標前後加速度を設定する目標前後加速度設定手段と、前記車両の目標ヨーモーメントを設定する目標ヨーモーメント設定手段と、前記目標前後加速度設定手段で設定された目標前後加速度及び前記目標ヨーモーメント設定手段で設定された目標ヨーモーメントが発生するように前記車両の各車輪の制駆動力を制御する制駆動力制御手段と、前記各車輪が発生している横力を推定する横力推定手段と、前記各車輪の摩擦円利用率を推定する摩擦円利用率推定手段と、を備え、
前記制駆動力制御手段は、前記目標前後加速度設定手段で設定された目標前後加速度に基づいて前記各車輪に発生させる制駆動力の合計値である目標合計制駆動力を設定する制駆動力合計値設定手段と、前記目標ヨーモーメント設定手段で設定された目標ヨーモーメントから前記横力推定手段で推定された横力によるヨーモーメントを差し引いて前記目標ヨーモーメントを補正するヨーモーメント補正手段と、前記ヨーモーメント補正手段で補正された目標ヨーモーメントに基づいて前記制駆動力合計値設定手段で設定された目標合計制駆動力を左前後輪及び右前後輪に分配する合計値左右分配手段と、前記摩擦円推定手段で推定された左前後輪の摩擦円利用率の差が小さくなるように前記合計値左右分配手段で左前後輪に分配された目標合計制駆動力を左前輪及び左後輪に分配し、前記摩擦円推定手段で推定された右前後輪の摩擦円利用率の差が小さくなるように前記合計値左右分配手段で右前後輪に分配された目標合計制駆動力を右前輪及び右後輪に分配する合計値前後分配手段と、前記合計値前後分配手段で前記各輪に分配された目標合計制駆動力が発生するように前記各車輪の制動力を制御する制駆動力発生手段と、を備えたことを特徴とする制駆動力制御装置。
【請求項２】
前記車両のサスペンションのストローク量を検出するサスペンションストローク量検出手段を備え、
前記横力推定手段は、前記サスペンションストローク量検出手段で検出されたストローク量及び前記サスペンションの幾何学的特性に基づいて、前記各車輪が発生している横力を推定する請求項１に記載の制駆動力制御装置。
【請求項３】
制駆動力を発生するための車輪と、自車の目標前後加速度を設定する目標前後加速度設定手段と、自車の目標ヨーモーメントを設定する目標ヨーモーメント設定手段と、前記目標前後加速度設定手段で設定された目標前後加速度及び前記目標ヨーモーメント設定手段で設定された目標ヨーモーメントが発生するように前記各車輪の制駆動力を制御する制駆動力制御手段と、前記各車輪が発生している横力を推定する横力推定手段と、前記各車輪の摩擦円利用率を推定する摩擦円利用率推定手段と、を備え、
前記制駆動力制御手段は、前記目標前後加速度設定手段で設定された目標前後加速度に基づいて前記各車輪に発生させる制駆動力の合計値である目標合計制駆動力を設定する制駆動力合計値設定手段と、前記目標ヨーモーメント設定手段で設定された目標ヨーモーメントから前記横力推定手段で推定された横力によるヨーモーメントを差し引いて前記目標ヨーモーメントを補正するヨーモーメント補正手段と、前記ヨーモーメント補正手段で補正された目標ヨーモーメントに基づいて前記制駆動力合計値設定手段で設定された目標合計制駆動力を左前後輪及び右前後輪に分配する合計値左右分配手段と、前記摩擦円推定手段で推定された左前後輪の摩擦円利用率の差が小さくなるように前記合計値左右分配手段で左前後輪に分配された目標合計制駆動力を左前輪及び左後輪に分配し、前記摩擦円推定手段で推定された右前後輪の摩擦円利用率の差が小さくなるように前記合計値左右分配手段で右前後輪に分配された目標合計制駆動力を右前輪及び右後輪に分配する合計値前後分配手段と、前記合計値前後分配手段で前記各輪に分配された目標合計制駆動力が発生するように前記各車輪の制動力を制御する制駆動力発生手段と、を備えたことを特徴とする自動車。
【請求項４】
前記サスペンションは、定常旋回時に、トー変化特性がバウンド側及びリバウンド側ともトーインとなる機械式サスペンションであることを特徴とする請求項３に記載の自動車。
【請求項５】
目標前後加速度及び目標ヨーモーメントが発生するように各車輪の制駆動力を制御する制駆動力制御方法であって、
目標前後加速度に基づいて前記各車輪に発生させる制駆動力の合計値を設定し、目標ヨーモーメントから前記各車輪が発生している横力によるヨーモーメントを差し引いて前記目標ヨーモーメントを補正し、その補正された目標ヨーモーメントに基づいて前記各車輪に発生させる制駆動力の合計値を左前後輪及び右前後輪に分配し、左前後輪の摩擦円利用率の差が小さくなるように左前後輪に分配された前記制駆動力の合計値を左前輪及び左後輪に分配し、右前後輪の摩擦円利用率の差が小さくなるように右前後輪に分配された前記制駆動力の合計値を右前輪及び右後輪に分配し、それら各車輪に分配された目標合計制駆動力が発生するように前記各車輪の制動力を制御することを特徴とする制駆動力制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００８−１４３２５９（Ｐ２００８−１４３２５９Ａ）
【公開日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３３０７２１（Ｐ２００６−３３０７２１）
【出願日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
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