車両の制駆動力制御装置
【課題】 操舵力のヒステリシスを考慮した制御を行うことにより、高速走行時と低速走行時とのいずれにおいても、安定したステアリング性能を得ることができる車両の制駆動力制御装置を提供する。
【解決手段】 目標ヨーレートｒ＿ｒｅｆとヨーレートセンサ４によって検出されたヨーレートｒとの差分であるヨーレート差分Δｒがヒステリシスしきい値ｒ＿ｈｙｓ以下か否かを判断する。このとき、目標ヒステリシスを実現する目標ヨーモーメントＤＹＭ＿ａｂｓを求め、この目標ヨーモーメントＤＹＭ＿ａｂｓを達成する左右輪ＷＬ，ＷＲに対する制駆動力配分を算出する
【解決手段】 目標ヨーレートｒ＿ｒｅｆとヨーレートセンサ４によって検出されたヨーレートｒとの差分であるヨーレート差分Δｒがヒステリシスしきい値ｒ＿ｈｙｓ以下か否かを判断する。このとき、目標ヒステリシスを実現する目標ヨーモーメントＤＹＭ＿ａｂｓを求め、この目標ヨーモーメントＤＹＭ＿ａｂｓを達成する左右輪ＷＬ，ＷＲに対する制駆動力配分を算出する
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の制駆動力制御装置に係り、特に、安定したステアリング性能を有する車両の制駆動力制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の制駆動力制御装置として、従来、目標ヨーレートと、実際に検出したヨーレートとの差分に応じて、前後輪の駆動力配分を行うヨー運動制御装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。このヨー運動制御装置では、前輪の舵角および車速に基づいて目標ヨーレートを決定するとともに、車両のヨーレートを検出している。この目標ヨーレートと、検出したヨーレートとを差分に応じて前後輪の駆動量配分比を計算し、この駆動力配分比に基づいて車両の前後輪を制御し、両ヨーレートの差を無くす。こうして、車両のヨー運動が的確に制御されることとなり、車両における所望のステアリング性能が的確に得られることができるようにしている。
【特許文献１】特許第３０５４２６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、車輪を操舵する際における操舵力に、ヒステリシスが付与されていると、車両が高速走行を行う際に、運転者が意図しない操舵トルク変化に対して車両が敏感に反応することが防止される。このため、結果として車両の安定性が向上することとなる。その一方で、高速走行時を考慮したヒステリシスの付与を行うと、その背反として、低速走行時におけるステアリングの戻り性能が低下する問題が生じる。このように、操舵力に付与するヒステリシスは、車両の走行時におけるステアリング性能に影響を及ぼすものとなっている。
【０００４】
この点、上記特許文献１に開示されたヨー運動制御装置では、目標ヨーレートと検出したヨーレートとの差分に応じて前後輪の制御を行っているため、所望のステアリング性能を得るものとなっている。しかし、操舵力に付与されるヒステリシスについては考慮されていないため、高速走行時と低速走行時とのいずれにおいても、安定したステアリング性能を得ることは困難であるという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、操舵力のヒステリシスを考慮した制御を行うことにより、高速走行時と低速走行時とのいずれにおいても、安定したステアリング性能を得ることができる車両の制駆動力制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決した本発明に係る車両の制駆動力制御装置は、車両の運転状態に基づいて目標ヨーレートを算出する目標ヨーレート算出手段と、車両の実際のヨーレートである実ヨーレートを検出する実ヨーレート検出手段と、車両における操舵角速度を取得する操舵角速度取得手段と、車両の操舵トルクに対する目標ヒステリシスを取得する目標ヒステリシス取得手段と、操舵角速度取得手段によって取得された操舵角速度に基づいて、目標ヒステリシスを実現するヨーモーメントを算出するヨーモーメント算出手段と、ヨーモーメントを達成する車両の左右輪に対する制駆動力配分を算出する制駆動力配分算出手段と、目標ヨーレートと実ヨーレートとの差分が所定のしきい値以下の場合に、制駆動力配分によって車両の左右輪を制駆動する車輪制駆動手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る制駆動力制御装置においては、目標ヒステリシスを実現するヨーモーメントを算出し、このヨーモーメントを達成する制駆動力配分で車両の左右輪を制駆動している。このため、車両の高速走行時のほか、低速走行時であっても操舵力に所望のヒステリシスを付与することができる。したがって、操舵力のヒステリシスを考慮した制御を行うことにより、高速走行時と低速走行時とのいずれにおいても、安定したステアリング性能を得ることができる。
【０００８】
ここで、制駆動力配分算出手段は、車両における前輪における制駆動力配分を算出するにあたり、前輪を支持するフロントサスペンションのキングピンオフセット量を加味する態様とすることができる。
【０００９】
このように、車両における前輪における制駆動力配分を算出するにあたり、前輪を支持するフロントサスペンションのキングピンオフセット量を加味することにより、さらに好適にヒステリシスを付与することができ、より安定したステアリング性能を得ることができる。
【００１０】
また、車両のステアリングの操作を判断するステアリング操作方向判断手段を備え、ステアリングの操作が切り増し方向への操作である場合には、ヨーモーメントを付与する車輪として前輪を決定し、ステアリングの操作が切り戻し方向への操作である場合には、ヨーモーメントを付与する車輪として後輪を決定する態様とすることができる。
【００１１】
このように、ステアリングの操作が切り増し方向への操作であるときに目標ヒステリシスを実現するヨーモーメントを前輪に付与すると、前輪にロールを抑止する方向にモーメントが発生する。同様に、ステアリングの操作が切り戻し方向への操作であるときに前輪にヨーモーメントを後輪に付与すると、後輪に車輪ロールを抑止する方向にモーメントが発生する。このため、本発明によれば、安定したステアリング性能を得ることができるとともに、車両のロール挙動を抑制することもできる。
【００１２】
車輪制駆動制御手段が、各車輪に設けられたインホイールモータである態様とすることができる。
【００１３】
このように、車輪制駆動制御手段がインホイールモータであることにより、制駆動力制御を容易かつ精度よく行うことができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る車両の制駆動力制御装置によれば、操舵力のヒステリシスを考慮した制御を行うことにより、高速走行時と低速走行時とのいずれにおいても、安定したステアリング性能を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図示の便宜上、図面の寸法比率は説明のものと必ずしも一致しない。
【００１６】
図１は本発明の第１の実施形態に係る車両の制駆動力制御装置のブロック構成図である。図１に示すように、車両Ｍに設けられており、車両制御ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１を備えている。この車両Ｍには、インバータ２、バッテリ３、およびヨーレートセンサ４が設けられている。
【００１７】
さらに、車両Ｍには、右前輪ＷＦＲ、左前輪ＷＦＬ、右後輪ＷＲＲ、左後輪ＷＲＬおよびステアリングＳが設けられている。以下、右前輪ＷＦＲおよび左前輪ＷＦＬを合わせて前輪ＷＦ、右後輪ＷＲＲおよび左後輪ＷＲＬを合わせて後輪ＷＲと呼ぶことがある。
【００１８】
また、右前輪ＷＦＲには右前輪駆動モータ５ＦＲが設けられている。同様に、左前輪ＷＦＬには左前輪駆動モータ５ＦＬ、右後輪ＷＲＲには右後輪駆動モータ５ＲＲ、左後輪ＷＲＬには左後輪駆動モータ５ＲＬがそれぞれ設けられている。以下、これらの右前輪駆動モータ５ＦＲ、左前輪駆動モータ５ＦＬ、右後輪駆動モータ５ＲＲ、および左後輪駆動モータ５ＲＬを総称して駆動モータ５と呼ぶことがある。
【００１９】
さらに、右前輪ＷＦＲには右前車輪速センサ６ＦＲが設けられている。同様に、左前輪ＷＦＬには左前車輪速センサ６ＦＬ、右後輪ＷＲＲには右後車輪速センサ６ＲＲ、左後輪ＷＲＬには左後車輪速センサ６ＲＬがそれぞれ設けられている。以下、これらの右前車輪速センサ６ＦＲ、左前車輪速センサ６ＦＬ、右後車輪速センサ６ＲＲ、左後車輪速センサ６ＲＬを総称して車輪速センサ６と呼ぶことがある。さらに、ステアリングＳには、舵角センサ７が設けられている。
【００２０】
車両制御ＥＣＵ１は、ＣＰＵ（Central ProcessingUnit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、および入出力ポート等を備える電子制御ユニットであり、車両Ｍの制駆動力制御を行う。
【００２１】
インバータ２は、車両制御ＥＣＵ１に接続されており、インバータ２にはバッテリ３が接続されている。また、バッテリ３には電気が蓄電されている。インバータ２は、バッテリ３に蓄電された電気を交流に変換し、駆動モータ５に対して供給する。車両制御ＥＣＵ１は、駆動モータ５における右前輪駆動モータ５ＦＲ、左前輪駆動モータ５ＦＬ、右後輪駆動モータ５ＲＲ、および左後輪駆動モータ５ＲＬの駆動量の配分を算出し、この駆動量の配分に応じた配分信号をインバータ２に出力する。インバータ２は、車両制御ＥＣＵ１の配分信号に応じた配分の電気を駆動モータ５に対して供給する。
【００２２】
ヨーレートセンサ４は、たとえば車体の一部に取り付けられており、車両Ｍのヨーレートを検出している。ヨーレートセンサ４は、検出したヨーレートを車両制御ＥＣＵ１に出力している。
【００２３】
駆動モータ５は、いわゆるインホイールモータからなり、バッテリ３から供給され、インバータ２で交流変換された電気によって車輪Ｗを回転させる。車輪速センサ６は、各車輪の車輪速を検出している。車輪速センサ６は、検出した車輪速を車両制御ＥＣＵ１に出力する。舵角センサ７は、ステアリングＳの操舵角ＳＡを検出している。舵角センサ７は検出した操舵角ＳＡを車両制御ＥＣＵ１に出力している。
【００２４】
本実施形態に係る制駆動力制御装置では、車両Ｍのヨー方向のモーメントであるヨーモーメントと前輪トータル復元トルクとの関係に着目し、左右輪への制駆動力配分を制御することにより、ステアリング性能の安定化を図る。
【００２５】
いま、ステアリングＳの操舵角速度ＳＶの方向として、車両Ｍの左旋回を増加させる方向を正方向と定義し、車両Ｍの左旋回を増加させる方向のヨーモーメントを正と定義する。このとき、車両Ｍに操舵角速度ＳＶの符号と同符号のヨーモーメント（以下「ダイレクトヨーモーメント」という）ＤＹＭが付与されている場合、車両Ｍの前輪ＷＦは操舵のみの旋回に比較してより小さな横力で旋回する。このため、ダイレクトヨーモーメントＤＹＭが付与されていない場合と比較するとタイヤ位置復元トルクＭｚｆが減少し、その結果、操舵力が軽くなる。逆に、車両Ｍに操舵角速度ＳＶの符号と逆符号のヨーモーメント（以下「アンチヨーモーメント」という）ＡＹＭが付与されている場合には、アンチヨーモーメントＡＹＭが付与されていない場合と比較して操舵力が重くなる。
【００２６】
車両ＭにダイレクトヨーモーメントＤＹＭを付与する場合、横力Ｆｙ＿ｆは、下記（１）式によって表すことができる。（１）式から判るように、横力Ｆｙ＿ｆはダイレクトヨーモーメントＤＹＭの変化に比例して変化する。また、タイヤ位置復元トルクＭｚｆは、下記（２）式に示すように表すことができ、（２）式から判るように、タイヤ位置復元トルクＭｚｆもダイレクトヨーモーメントＤＹＭの変化に比例して変化する。
【００２７】
Ｆｙ＿ｆ＝ｍｆ・ａ−ＤＹＭ／ｌｔ …（１）
Ｍｚｆ＝Ｆｙ＿ｆ・ξ＝ξ・ｍｆ・ａ−（ξ／ｌｔ）・ＤＹＭ …（２）
ここで、Ｆｙ＿ｆ：前輪トータル横力
ｍｆ：前輪荷重
ａ：旋回横加速度
ｌｔ：フロントトレッド
ξ：トレール
【００２８】
この関係は、車両ＭにアンチヨーモーメントＡＹＭを付与する場合も同様であり、ダイレクトヨーモーメントＤＹＭとアンチヨーモーメントＡＹＭとは、絶対値が同一であり、符号が逆となっている関係にある。ダイレクトヨーモーメントＤＹＭおよびアンチヨーモーメントＡＹＭは、左右輪への制駆動力配分によって制御することができる。このことから、本実施形態に係る制駆動力制御装置では、左右輪への制駆動力の配分を制御することにより、前輪トータル復元トルクを調整して、操舵力に所望のヒステリシスを付与する。こうして、ステアリング性能の安定化を図るものである。
【００２９】
以下、本実施形態に係る制駆動力制御装置の動作について説明する。図２は、制駆動力制御装置の動作手順を示すフローチャートである。この例では、後輪ＷＲに対してヨーモーメントを付与する制御を行う。
【００３０】
図２に示すように、本実施形態に係る制駆動力制御装置では、最初に、車両状態の検出を行う（Ｓ１）。車両状態の検出としては、具体的には、ヨーレートセンサ４によって車両Ｍのヨーレート（実ヨーレート）ｒを検出する。また、車輪速センサ６によって各車輪Ｗの車輪速を検出し、各車輪Ｗの車輪速に基づいて車速Ｖを算出する。さらに、舵角センサ７によってステアリングＳの操舵角ＳＡを検出する。
【００３１】
ヨーレートセンサ４、車輪速センサ６、および舵角センサ７は、検出したヨーレート、車輪速、および操舵角ＳＡをそれぞれ車両制御ＥＣＵ１に出力する。車両制御ＥＣＵ１においては、車輪速センサ６から出力された各車輪Ｗの車輪速に基づいて、車両Ｍの車速を算出する。
【００３２】
次に、目標ヨーレートｒ＿ｒｅｆを算出する（Ｓ２）。目標ヨーレートｒ＿ｒｅｆは、車両Ｍの車速Ｖおよび舵角センサ７から出力された操舵角ＳＡに基づいて算出する。続いて、下記（３）式によってステップＳ１で検出した実ヨーレートｒとステップＳ２で算出した目標ヨーレートｒ＿ｒｅｆとの差分であるヨーレート差分Δｒを算出する（Ｓ３）。
【００３３】
ｒ−ｒ＿ｒｅｆ＝Δｒ …（３）
【００３４】
ヨーレート差分Δｒを算出した後、操舵トルクのヒステリシス制御を行うか否かを判断する（Ｓ４）。ヒステリシス制御を行うか否かを判断は、ヨーレート差分Δｒの絶対値が所定のヒステリシスしきい値ｒ＿ｈｙｓ以下となっているか否かによって行う。その結果、ヨーレート差分Δｒの絶対値がヒステリシスしきい値ｒ＿ｈｙｓ以下であり、ヒステリシス制御を行わないと判断した場合には、通常のヨーコントロール制御を行い（Ｓ１０）、そのまま処理を終了する。
【００３５】
一方、ヨーレート差分Δｒの絶対値がヒステリシスしきい値ｒ＿ｈｙｓ以下となっていない（ヒステリシスしきい値ｒ＿ｈｙｓ以上となっている）場合には、以下の手順でヒステリシス制御を行う。ヒステリシス制御を行う際には、操舵トルクにヒステリシスを付与するために、目標ヒステリシスとなる前輪トータル復元トルクヒステリシス目標値Ｍｚ＿ｈｙｓを演算によって求める（Ｓ５）。前輪トータル復元トルクヒステリシス目標値Ｍｚ＿ｈｙｓは、たとえば図３に示す前輪トータル復元トルクヒステリシス目標値算出マップに対して、ステップＳ１で検出した車速Ｖを参照することによって算出する。
【００３６】
図３に示すマップでは、車速Ｖが第１所定値以下の場合には、前輪トータル復元トルクヒステリシス目標値Ｍｚ＿ｈｙｓを０とし、第１所定値を超え、第２所定値以下である場合には、車速Ｖが大きくなるに連れて前輪トータル復元トルクヒステリシス目標値Ｍｚ＿ｈｙｓが大きくなるようにし、第２所定値を超える場合には、前輪トータル復元トルクヒステリシス目標値Ｍｚ＿ｈｙｓを一定値とする。こうして、車速Ｖが小さい場合には、操舵トルクにヒステリシスを付与しないようにして、車速Ｖが大きい場合に、所望のヒステリシスを操舵トルクに付与するようにしている。
【００３７】
続いて、操舵角速度ＳＶを演算によって算出する（Ｓ６）。操舵角速度ＳＶは、ステップＳ１で検出した操舵角ＳＡを微分することによって算出する。それから、前輪トータル復元トルクヒステリシス目標値Ｍｚ＿ｈｙｓに応じた目標ヨーモーメントＤＹＭ＿ａｂｓを算出する（Ｓ７）。目標ヨーモーメントＤＹＭ＿ａｂｓの向きは、ステアリングＳの操作方向によって決定される。ステアリングＳを切り戻しする方向に操作している場合には、ヨーモーメントとして、ダイレクトヨーモーメントＤＹＭを発生させることによって操舵力に対してヒステリシスが付与される。一方、ステアリングＳを切り増しする方向に操作している場合には、ヨーモーメントとして、アンチヨーモーメントＡＹＭを発生させることによって操舵力に対してヒステリシスが付与される。
【００３８】
また、前輪トータル復元トルクヒステリシス目標値Ｍｚ＿ｈｙｓを付与するための目標ヨーモーメントＤＹＭ＿ａｂｓは、下記（４）式で表すことができる。この（４）式によって前輪トータル復元トルクヒステリシス目標値Ｍｚ＿ｈｙｓを付与するための目標ヨーモーメントＤＹＭ＿ａｂｓを算出する。
【００３９】
ＤＹＭ＿Ａｂｓ＝（Ｍｚ＿ｈｙｓ／２）・（ｌｔ／ξ） …（４）
ここで、ｌｔ：フロントトレッド
ξ：トレール
【００４０】
また、前輪トータル復元トルクヒステリシス目標値Ｍｚ＿ｈｙｓを実現させるダイレクトヨーモーメントＤＹＭは、下記（５）式によって表される。合わせて、（５）式に基づく操舵角速度ＳＶとダイレクトヨーモーメントＤＹＭとの関係を図４に示す。
【００４１】
ＤＹＭ＝−ＤＹＭ＿ａｂｓ・ｓｉｇｎ（ＳＶ） …（５）
【００４２】
さらに、左右輪への制駆動力の配分を算出する（Ｓ８）。ダイレクトヨーモーメントＤＹＭと１輪への駆動力をＦｘ（制動力は−Ｆｘ）との関係は、左右輪に係る駆動力の絶対値が同じで向きが逆となるようにして、下記（６）式によって表される。そこで、下記（６）式に示す演算よって左右輪への制駆動力の配分を算出する。
【００４３】
Ｆｘ＝ＤＹＭ／ｌｔ …（６）
【００４４】
こうして、左右輪への制駆動力の配分を算出したら、左右輪に対して駆動力を発生させる（Ｓ９）。左右輪に対する駆動力は、駆動モータ５によって発生させられる。車両制御ＥＣＵ１は、算出した制駆動力の配分に関する配分信号をインバータ２に送信する。インバータ２は、車両制御ＥＣＵ１から送信された配分信号に基づいて、駆動モータ５における右前輪駆動モータ５ＦＲ、左前輪駆動モータ５ＦＬ、右後輪駆動モータ５ＲＲ、および左後輪駆動モータ５ＲＬへの電力の配分を行う。こうして、制駆動力制御装置による制御を終了する。このような制駆動力配分を行うことにより、操舵トルクにヒステリシスを付与することができる。操舵トルクにヒステリシスを付与することにより、図５に示すように、車両応答性に幅を持たせることができ、その分安定したステアリング性能を得ることができる。
【００４５】
また、左右輪に対する制駆動力配分制御を行うにあたり、後輪ＷＲに対する制動力配分を行うと、上記（１）式〜（６）式によって所望の目標ヒステリシスを操舵トルクに付与することができることとなる。また、操舵輪である前輪ＷＦに対して制動力配分を行う際には、フロントサスペンションのキングピンオフセットがあることから、上記（１）式〜（６）式とは異なることとなる。
【００４６】
いま、前輪ＷＦを用いた制御時のタイヤ位置復元トルクＭｚｆは、上記（２）式に対して、キングピンオフセットによって操舵トルクが発生するメカニズムに応じた分を加算して、下記（７）式によって表される。
【００４７】
Ｍｚｆ＝ξ・ｍｆ・ａ−（ξ／ｌｔ）・ＤＹＭ＋ＫＯ・（Ｆｘ１−Ｆｘ２） …（７）
ここで、ＫＯ：フロントサスペンションのキングピンオフセット
Ｆｘ１：前左輪の駆動力（駆動時が正）
Ｆｘ２：前右輪の駆動力（駆動時が正）
【００４８】
ダイレクトヨーモーメントＤＹＭは、前左右輪の駆動力Ｆｘ１，Ｆｘ２を用いて下記（８）式によって表される。
【００４９】
ＤＹＭ＝（ｌｔ／２）・（Ｆｘ２−Ｆｘ１） …（８）
【００５０】
このため、前輪ＷＦに対して制動力配分を行う際には、上記（２）式で表されたタイヤ位置復元トルクＭｚｆは、下記（９）式として表される。
【００５１】
Ｍｚｆ＝ξ・ｍｆ・ａ−{（ξ＋２・ＫＯ）／ｌｔ}・ＤＹＭ …（９）
【００５２】
さらに、上記（４）式で表された目標ヨーモーメントＤＹＭ＿ａｂｓは、下記（１０）式で表される。
【００５３】
ＤＹＭ＿Ａｂｓ＝（Ｍｚ＿ｈｙｓ／２）・｛ｌｔ／（ξ＋２・ＫＯ）｝ …（１０）
【００５４】
このように、前輪ＷＦに対してダイレクトヨーモーメントＤＹＭを付与することによって、操舵トルクにヒステリシスを付与することもできる。このとき、前輪ＷＦにおけるフロントサスペンションのキングピンオフセットも加味することにより、さらに好適にヒステリシスを付与することができ、より安定したステアリング性能を得ることができる。
【００５５】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態に係る制駆動力制御装置は、上記第１の実施形態に係る制駆動力装置と同様の構成を有しており、その制御態様が異なる。以下、その制御態様について説明する。本実施形態に係る制駆動力制御装置では、サスペンション特性を考慮し、操舵トルクへのヒステリシスの付与と同時に、ロール挙動の減少のために、前輪ＷＦと後輪ＷＲとのいずれかに制駆動力を配分する。
【００５６】
操舵トルクにヒステリシスを付与する場合、操舵角ＳＡの切り増しを行っている際にはアンチヨーモーメントＡＹＭを付与し、切り戻し時にはダイレクトヨーモーメントＤＹＭを付与することとなる。一方、制駆動力とサスペンション特性との関係から、制駆動力左右差を付加に伴い、下記（１１）式および（１２）式に示すロールモーメントＲＭが発生する。このうち、前輪制駆動力制御を行った場合に発生するロールモーメントＲＭを（１１）式に示し、後輪制駆動力制御を行った場合に発生するロールモーメントＲＭを（１２）式に示す。
【００５７】
ＲＭ＝Ａｎｆ・ＤＹＭ …（１１）
ＲＭ＝−Ａｎｒ・ＤＹＭ …（１２）
ここで、Ａｎｆ：アンチダイブ係数
Ａｎｒ：アンチリフト係数
【００５８】
上記（１１）式におけるアンチダイブ係数は、図６に示すように、車両Ｍにおける前輪ＷＦの地面との接触点から後方に行くにしたがって上昇する直線と地面となす角を正とする。また、アンチリフト係数は、車両Ｍにおける後輪ＷＲの地面との接触点から前方に行くにしたがって上昇する直線と地面となす角を正とする。
【００５９】
ここで、ダイレクトヨーモーメントＤＹＭとロールモーメントＲＭは、図７に示す関係にある。なお、図７では、ヨーモーメントについては運転者が操舵した方向にヨーモーメントを増加させる方向を正としている。また、ロールについては旋回外側へのロールを正としている。
【００６０】
図７から判るように、操舵トルクに対してヒステリシスを付与するにあたり、アンチヨーモーメントＡＹＭを付与すると、前輪ＷＦにロールを抑制する方向にモーメントが発生し、後輪ＷＲにロールを助長する方向にモーメントが発生する。また、操舵トルクに対してヒステリシスを付与するにあたり、ダイレクトヨーモーメントＤＹＭを付与すると、前輪ＷＦにはロールを助長する方向にモーメントが発生し、後輪ＷＲにはロールを抑制する方向にモーメントが発生する。
【００６１】
また、前輪ＷＦのみにダイレクトヨーモーメントＤＹＭを付与する制御を行う場合のロール挙動を図８に示し、後輪ＷＲのみにダイレクトヨーモーメントＤＹＭを付与する制御を行う場合のロール挙動を図９に示す。図８および図９に示すように、いずれの制御においても、切り増し側か切り戻し側かのいずれかの側の片側のロールが大きくなる。
【００６２】
この関係を利用して、本実施形態に係る制駆動力制御では、前輪ＷＦおよび後輪ＷＲへの制駆動力配分を行い、操舵力に対してヒステリシスを付与しつつ、車両Ｍのロール挙動を抑制する制御を行う。以下、本実施形態に係る制駆動力制御の動作手順について説明する。図１０は、本実施形態に係る制駆動力制御の動作手順を示すフローチャートである。
【００６３】
図１０に示すように、本実施形態に係る制駆動力制御では、最初に、車両状態の検出を行い（Ｓ１１）、次に、目標ヨーレートｒ＿ｒｅｆの算出を行う（Ｓ１２）。続いて、実ヨーレートｒと目標ヨーレートｒ＿ｒｅｆとの差分であるヨーレート差分Δｒを算出し（Ｓ１３）、操舵トルクのヒステリシス制御を行うか否かを判断する（Ｓ１４）。
【００６４】
その結果、操舵トルクのヒステリシス制御を行わないと判断した場合には、通常のヨーコントロール制御を行い（Ｓ２３）、そのまま処理を終了する。一方、操舵トルクのヒステリシス制御を行うと判断した場合には、前輪トータル復元トルクヒステリシス目標値Ｍｚ＿ｈｙｓを演算によって求め（Ｓ１５）、操舵角速度ＳＶを演算によって求める（Ｓ１６）。ここまでは、上記第１の実施形態と同様の手順によって行う。
【００６５】
続いて、ステアリングＳの操作が切り増し操作であるか否かを判断する（Ｓ１７）。ステアリングＳの操作が切り増し操作であるか否かの判断は、舵角センサ７から送信され、ステップＳ１において取得され操舵角ＳＡおよびステップＳ１６で算出された操舵角速度ＳＶに基づいて行われる。
【００６６】
その結果、ステアリングＳの操作が切り増し操作であると判断した場合には、前輪ＷＦにアンチヨーモーメントを付与するアンチヨーモーメント制御を行う（Ｓ１８）。一方、ステアリングＳの操作が切り増し操作でない（切り戻し操作である）と判断した場合には、後輪ＷＲにヨーモーメントを付与するヨーモーメント制御を行う（Ｓ１９）。このように、ステアリングＳの切り増し時には、前輪ＷＦにアンチヨーモーメントを付与す、ステアリングＳの切り戻し時には後輪ＷＲにヨーモーメントを付与することにより、図１１に示すように、操舵力に対してヒステリシスを付与するとともに、車両Ｍのロール挙動を抑制することができる。
【００６７】
その後は、上記第１の実施形態と同様、目標ヨーモーメントを算出し（Ｓ２０）、左右輪制駆動力配分を演算によって算出する（Ｓ２１）。そして、左右輪に駆動力を発生させる制御を行って（Ｓ２２）、制駆動力制御を終了する。
【００６８】
このように、本実施形態に係る制駆動力制御では、上記第１の実施形態と同様、操舵トルクにヒステリシスを付与することができ、安定したステアリング性能を得ることができる。さらに、本実施形態に係る制駆動力制御装置では、車両Ｍの車輪にヨーモーメントを付与するにあたり、車両Ｍのロールを抑制する方向、具体的には、ステアリングＳの操作が切り増し操作である場合には前輪ＷＦにアンチヨーモーメントを付与し、ステアリングＳの操作が切り戻し操作である場合には後輪ＷＲにダイレクトヨーモーメントを付与する。このため、操舵トルクにヒステリシスを付与することができるとともに、車両Ｍに生じるロールを抑制することができる。
【００６９】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。たとえば、上記実施形態では、車両Ｍに制駆動力を付与するために車輪Ｗに駆動モータ５を取り付けているが、たとえばエンジンの駆動力を車輪に伝えるとともにディファレンシャル装置を用い、ディファレンシャル装置の駆動力配分を調整する制駆動力制御を行うこともできる。
【００７０】
また、上記実施形態では、操舵トルクにヒステリシスを付与するにあたって、車輪Ｗに付与するダイレクトヨーモーメントやアンチヨーモーメントは固定の値としているが、車両状態等に応じた値とすることもできる。たとえば、車速の増加に伴って車輪Ｗに付与するダイレクトヨーモーメントやアンチヨーモーメントを増加させる制御を行ったり、車両Ｍにかかる横加速度の増加に伴って車輪Ｗに付与するダイレクトヨーモーメントやアンチヨーモーメントを増減させる制御を行ったりすることができる。たとえば、車速の増加に伴って車輪Ｗに付与するダイレクトヨーモーメントやアンチヨーモーメントを増加させる制御を行うことにより、高速域での安定性を確保することができる。また、車両Ｍにかかる横加速度の増加に伴って車輪Ｗに付与するダイレクトヨーモーメントやアンチヨーモーメントを増加させる制御を行うことにより、高加速域での舵の据わりを確保することができる。逆に、車両Ｍにかかる横加速度の増加に伴って車輪Ｗに付与するダイレクトヨーモーメントやアンチヨーモーメントを減少させる制御を行うことにより、軽快感を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】第１の実施形態に係る制駆動力制御装置のブロック構成図である。
【図２】第１の実施形態に係る制駆動力制御装置の動作手順を示すフローチャートである。
【図３】前輪トータル復元トルクヒステリシス目標値算出マップである。
【図４】操舵角速度とダイレクトヨーモーメントとの関係を示すグラフである。
【図５】操舵トルクと車両応答性との関係を示すグラフである。
【図６】アンチダイブ係数とアンチリフト係数を説明する車両の側面図である。
【図７】ロールモーメントとヨーモーメントとの関係を示すグラフである。
【図８】前輪にダイレクトヨーモーメントを付与した場合の操舵角とロール角との関係を示すグラフである。
【図９】後輪にアンチヨーモーメントを付与した場合の操舵角とロール角との関係を示すグラフである。
【図１０】第２の実施形態に係る制駆動力制御装置の動作手順を示すフローチャートである。
【図１１】前輪にダイレクトヨーモーメントを付与し、または後輪にアンチヨーモーメントを付与した場合の操舵角とロール角との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７２】
１…車両制御ＥＣＵ、２…インバータ、３…バッテリ、４…ヨーレートセンサ、５…駆動モータ、６…車輪速センサ、７…舵角センサ、Ｍ…車両、Ｓ…ステアリング、Ｗ…車輪。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の制駆動力制御装置に係り、特に、安定したステアリング性能を有する車両の制駆動力制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の制駆動力制御装置として、従来、目標ヨーレートと、実際に検出したヨーレートとの差分に応じて、前後輪の駆動力配分を行うヨー運動制御装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。このヨー運動制御装置では、前輪の舵角および車速に基づいて目標ヨーレートを決定するとともに、車両のヨーレートを検出している。この目標ヨーレートと、検出したヨーレートとを差分に応じて前後輪の駆動量配分比を計算し、この駆動力配分比に基づいて車両の前後輪を制御し、両ヨーレートの差を無くす。こうして、車両のヨー運動が的確に制御されることとなり、車両における所望のステアリング性能が的確に得られることができるようにしている。
【特許文献１】特許第３０５４２６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、車輪を操舵する際における操舵力に、ヒステリシスが付与されていると、車両が高速走行を行う際に、運転者が意図しない操舵トルク変化に対して車両が敏感に反応することが防止される。このため、結果として車両の安定性が向上することとなる。その一方で、高速走行時を考慮したヒステリシスの付与を行うと、その背反として、低速走行時におけるステアリングの戻り性能が低下する問題が生じる。このように、操舵力に付与するヒステリシスは、車両の走行時におけるステアリング性能に影響を及ぼすものとなっている。
【０００４】
この点、上記特許文献１に開示されたヨー運動制御装置では、目標ヨーレートと検出したヨーレートとの差分に応じて前後輪の制御を行っているため、所望のステアリング性能を得るものとなっている。しかし、操舵力に付与されるヒステリシスについては考慮されていないため、高速走行時と低速走行時とのいずれにおいても、安定したステアリング性能を得ることは困難であるという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、操舵力のヒステリシスを考慮した制御を行うことにより、高速走行時と低速走行時とのいずれにおいても、安定したステアリング性能を得ることができる車両の制駆動力制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決した本発明に係る車両の制駆動力制御装置は、車両の運転状態に基づいて目標ヨーレートを算出する目標ヨーレート算出手段と、車両の実際のヨーレートである実ヨーレートを検出する実ヨーレート検出手段と、車両における操舵角速度を取得する操舵角速度取得手段と、車両の操舵トルクに対する目標ヒステリシスを取得する目標ヒステリシス取得手段と、操舵角速度取得手段によって取得された操舵角速度に基づいて、目標ヒステリシスを実現するヨーモーメントを算出するヨーモーメント算出手段と、ヨーモーメントを達成する車両の左右輪に対する制駆動力配分を算出する制駆動力配分算出手段と、目標ヨーレートと実ヨーレートとの差分が所定のしきい値以下の場合に、制駆動力配分によって車両の左右輪を制駆動する車輪制駆動手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る制駆動力制御装置においては、目標ヒステリシスを実現するヨーモーメントを算出し、このヨーモーメントを達成する制駆動力配分で車両の左右輪を制駆動している。このため、車両の高速走行時のほか、低速走行時であっても操舵力に所望のヒステリシスを付与することができる。したがって、操舵力のヒステリシスを考慮した制御を行うことにより、高速走行時と低速走行時とのいずれにおいても、安定したステアリング性能を得ることができる。
【０００８】
ここで、制駆動力配分算出手段は、車両における前輪における制駆動力配分を算出するにあたり、前輪を支持するフロントサスペンションのキングピンオフセット量を加味する態様とすることができる。
【０００９】
このように、車両における前輪における制駆動力配分を算出するにあたり、前輪を支持するフロントサスペンションのキングピンオフセット量を加味することにより、さらに好適にヒステリシスを付与することができ、より安定したステアリング性能を得ることができる。
【００１０】
また、車両のステアリングの操作を判断するステアリング操作方向判断手段を備え、ステアリングの操作が切り増し方向への操作である場合には、ヨーモーメントを付与する車輪として前輪を決定し、ステアリングの操作が切り戻し方向への操作である場合には、ヨーモーメントを付与する車輪として後輪を決定する態様とすることができる。
【００１１】
このように、ステアリングの操作が切り増し方向への操作であるときに目標ヒステリシスを実現するヨーモーメントを前輪に付与すると、前輪にロールを抑止する方向にモーメントが発生する。同様に、ステアリングの操作が切り戻し方向への操作であるときに前輪にヨーモーメントを後輪に付与すると、後輪に車輪ロールを抑止する方向にモーメントが発生する。このため、本発明によれば、安定したステアリング性能を得ることができるとともに、車両のロール挙動を抑制することもできる。
【００１２】
車輪制駆動制御手段が、各車輪に設けられたインホイールモータである態様とすることができる。
【００１３】
このように、車輪制駆動制御手段がインホイールモータであることにより、制駆動力制御を容易かつ精度よく行うことができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る車両の制駆動力制御装置によれば、操舵力のヒステリシスを考慮した制御を行うことにより、高速走行時と低速走行時とのいずれにおいても、安定したステアリング性能を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図示の便宜上、図面の寸法比率は説明のものと必ずしも一致しない。
【００１６】
図１は本発明の第１の実施形態に係る車両の制駆動力制御装置のブロック構成図である。図１に示すように、車両Ｍに設けられており、車両制御ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１を備えている。この車両Ｍには、インバータ２、バッテリ３、およびヨーレートセンサ４が設けられている。
【００１７】
さらに、車両Ｍには、右前輪ＷＦＲ、左前輪ＷＦＬ、右後輪ＷＲＲ、左後輪ＷＲＬおよびステアリングＳが設けられている。以下、右前輪ＷＦＲおよび左前輪ＷＦＬを合わせて前輪ＷＦ、右後輪ＷＲＲおよび左後輪ＷＲＬを合わせて後輪ＷＲと呼ぶことがある。
【００１８】
また、右前輪ＷＦＲには右前輪駆動モータ５ＦＲが設けられている。同様に、左前輪ＷＦＬには左前輪駆動モータ５ＦＬ、右後輪ＷＲＲには右後輪駆動モータ５ＲＲ、左後輪ＷＲＬには左後輪駆動モータ５ＲＬがそれぞれ設けられている。以下、これらの右前輪駆動モータ５ＦＲ、左前輪駆動モータ５ＦＬ、右後輪駆動モータ５ＲＲ、および左後輪駆動モータ５ＲＬを総称して駆動モータ５と呼ぶことがある。
【００１９】
さらに、右前輪ＷＦＲには右前車輪速センサ６ＦＲが設けられている。同様に、左前輪ＷＦＬには左前車輪速センサ６ＦＬ、右後輪ＷＲＲには右後車輪速センサ６ＲＲ、左後輪ＷＲＬには左後車輪速センサ６ＲＬがそれぞれ設けられている。以下、これらの右前車輪速センサ６ＦＲ、左前車輪速センサ６ＦＬ、右後車輪速センサ６ＲＲ、左後車輪速センサ６ＲＬを総称して車輪速センサ６と呼ぶことがある。さらに、ステアリングＳには、舵角センサ７が設けられている。
【００２０】
車両制御ＥＣＵ１は、ＣＰＵ（Central ProcessingUnit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、および入出力ポート等を備える電子制御ユニットであり、車両Ｍの制駆動力制御を行う。
【００２１】
インバータ２は、車両制御ＥＣＵ１に接続されており、インバータ２にはバッテリ３が接続されている。また、バッテリ３には電気が蓄電されている。インバータ２は、バッテリ３に蓄電された電気を交流に変換し、駆動モータ５に対して供給する。車両制御ＥＣＵ１は、駆動モータ５における右前輪駆動モータ５ＦＲ、左前輪駆動モータ５ＦＬ、右後輪駆動モータ５ＲＲ、および左後輪駆動モータ５ＲＬの駆動量の配分を算出し、この駆動量の配分に応じた配分信号をインバータ２に出力する。インバータ２は、車両制御ＥＣＵ１の配分信号に応じた配分の電気を駆動モータ５に対して供給する。
【００２２】
ヨーレートセンサ４は、たとえば車体の一部に取り付けられており、車両Ｍのヨーレートを検出している。ヨーレートセンサ４は、検出したヨーレートを車両制御ＥＣＵ１に出力している。
【００２３】
駆動モータ５は、いわゆるインホイールモータからなり、バッテリ３から供給され、インバータ２で交流変換された電気によって車輪Ｗを回転させる。車輪速センサ６は、各車輪の車輪速を検出している。車輪速センサ６は、検出した車輪速を車両制御ＥＣＵ１に出力する。舵角センサ７は、ステアリングＳの操舵角ＳＡを検出している。舵角センサ７は検出した操舵角ＳＡを車両制御ＥＣＵ１に出力している。
【００２４】
本実施形態に係る制駆動力制御装置では、車両Ｍのヨー方向のモーメントであるヨーモーメントと前輪トータル復元トルクとの関係に着目し、左右輪への制駆動力配分を制御することにより、ステアリング性能の安定化を図る。
【００２５】
いま、ステアリングＳの操舵角速度ＳＶの方向として、車両Ｍの左旋回を増加させる方向を正方向と定義し、車両Ｍの左旋回を増加させる方向のヨーモーメントを正と定義する。このとき、車両Ｍに操舵角速度ＳＶの符号と同符号のヨーモーメント（以下「ダイレクトヨーモーメント」という）ＤＹＭが付与されている場合、車両Ｍの前輪ＷＦは操舵のみの旋回に比較してより小さな横力で旋回する。このため、ダイレクトヨーモーメントＤＹＭが付与されていない場合と比較するとタイヤ位置復元トルクＭｚｆが減少し、その結果、操舵力が軽くなる。逆に、車両Ｍに操舵角速度ＳＶの符号と逆符号のヨーモーメント（以下「アンチヨーモーメント」という）ＡＹＭが付与されている場合には、アンチヨーモーメントＡＹＭが付与されていない場合と比較して操舵力が重くなる。
【００２６】
車両ＭにダイレクトヨーモーメントＤＹＭを付与する場合、横力Ｆｙ＿ｆは、下記（１）式によって表すことができる。（１）式から判るように、横力Ｆｙ＿ｆはダイレクトヨーモーメントＤＹＭの変化に比例して変化する。また、タイヤ位置復元トルクＭｚｆは、下記（２）式に示すように表すことができ、（２）式から判るように、タイヤ位置復元トルクＭｚｆもダイレクトヨーモーメントＤＹＭの変化に比例して変化する。
【００２７】
Ｆｙ＿ｆ＝ｍｆ・ａ−ＤＹＭ／ｌｔ …（１）
Ｍｚｆ＝Ｆｙ＿ｆ・ξ＝ξ・ｍｆ・ａ−（ξ／ｌｔ）・ＤＹＭ …（２）
ここで、Ｆｙ＿ｆ：前輪トータル横力
ｍｆ：前輪荷重
ａ：旋回横加速度
ｌｔ：フロントトレッド
ξ：トレール
【００２８】
この関係は、車両ＭにアンチヨーモーメントＡＹＭを付与する場合も同様であり、ダイレクトヨーモーメントＤＹＭとアンチヨーモーメントＡＹＭとは、絶対値が同一であり、符号が逆となっている関係にある。ダイレクトヨーモーメントＤＹＭおよびアンチヨーモーメントＡＹＭは、左右輪への制駆動力配分によって制御することができる。このことから、本実施形態に係る制駆動力制御装置では、左右輪への制駆動力の配分を制御することにより、前輪トータル復元トルクを調整して、操舵力に所望のヒステリシスを付与する。こうして、ステアリング性能の安定化を図るものである。
【００２９】
以下、本実施形態に係る制駆動力制御装置の動作について説明する。図２は、制駆動力制御装置の動作手順を示すフローチャートである。この例では、後輪ＷＲに対してヨーモーメントを付与する制御を行う。
【００３０】
図２に示すように、本実施形態に係る制駆動力制御装置では、最初に、車両状態の検出を行う（Ｓ１）。車両状態の検出としては、具体的には、ヨーレートセンサ４によって車両Ｍのヨーレート（実ヨーレート）ｒを検出する。また、車輪速センサ６によって各車輪Ｗの車輪速を検出し、各車輪Ｗの車輪速に基づいて車速Ｖを算出する。さらに、舵角センサ７によってステアリングＳの操舵角ＳＡを検出する。
【００３１】
ヨーレートセンサ４、車輪速センサ６、および舵角センサ７は、検出したヨーレート、車輪速、および操舵角ＳＡをそれぞれ車両制御ＥＣＵ１に出力する。車両制御ＥＣＵ１においては、車輪速センサ６から出力された各車輪Ｗの車輪速に基づいて、車両Ｍの車速を算出する。
【００３２】
次に、目標ヨーレートｒ＿ｒｅｆを算出する（Ｓ２）。目標ヨーレートｒ＿ｒｅｆは、車両Ｍの車速Ｖおよび舵角センサ７から出力された操舵角ＳＡに基づいて算出する。続いて、下記（３）式によってステップＳ１で検出した実ヨーレートｒとステップＳ２で算出した目標ヨーレートｒ＿ｒｅｆとの差分であるヨーレート差分Δｒを算出する（Ｓ３）。
【００３３】
ｒ−ｒ＿ｒｅｆ＝Δｒ …（３）
【００３４】
ヨーレート差分Δｒを算出した後、操舵トルクのヒステリシス制御を行うか否かを判断する（Ｓ４）。ヒステリシス制御を行うか否かを判断は、ヨーレート差分Δｒの絶対値が所定のヒステリシスしきい値ｒ＿ｈｙｓ以下となっているか否かによって行う。その結果、ヨーレート差分Δｒの絶対値がヒステリシスしきい値ｒ＿ｈｙｓ以下であり、ヒステリシス制御を行わないと判断した場合には、通常のヨーコントロール制御を行い（Ｓ１０）、そのまま処理を終了する。
【００３５】
一方、ヨーレート差分Δｒの絶対値がヒステリシスしきい値ｒ＿ｈｙｓ以下となっていない（ヒステリシスしきい値ｒ＿ｈｙｓ以上となっている）場合には、以下の手順でヒステリシス制御を行う。ヒステリシス制御を行う際には、操舵トルクにヒステリシスを付与するために、目標ヒステリシスとなる前輪トータル復元トルクヒステリシス目標値Ｍｚ＿ｈｙｓを演算によって求める（Ｓ５）。前輪トータル復元トルクヒステリシス目標値Ｍｚ＿ｈｙｓは、たとえば図３に示す前輪トータル復元トルクヒステリシス目標値算出マップに対して、ステップＳ１で検出した車速Ｖを参照することによって算出する。
【００３６】
図３に示すマップでは、車速Ｖが第１所定値以下の場合には、前輪トータル復元トルクヒステリシス目標値Ｍｚ＿ｈｙｓを０とし、第１所定値を超え、第２所定値以下である場合には、車速Ｖが大きくなるに連れて前輪トータル復元トルクヒステリシス目標値Ｍｚ＿ｈｙｓが大きくなるようにし、第２所定値を超える場合には、前輪トータル復元トルクヒステリシス目標値Ｍｚ＿ｈｙｓを一定値とする。こうして、車速Ｖが小さい場合には、操舵トルクにヒステリシスを付与しないようにして、車速Ｖが大きい場合に、所望のヒステリシスを操舵トルクに付与するようにしている。
【００３７】
続いて、操舵角速度ＳＶを演算によって算出する（Ｓ６）。操舵角速度ＳＶは、ステップＳ１で検出した操舵角ＳＡを微分することによって算出する。それから、前輪トータル復元トルクヒステリシス目標値Ｍｚ＿ｈｙｓに応じた目標ヨーモーメントＤＹＭ＿ａｂｓを算出する（Ｓ７）。目標ヨーモーメントＤＹＭ＿ａｂｓの向きは、ステアリングＳの操作方向によって決定される。ステアリングＳを切り戻しする方向に操作している場合には、ヨーモーメントとして、ダイレクトヨーモーメントＤＹＭを発生させることによって操舵力に対してヒステリシスが付与される。一方、ステアリングＳを切り増しする方向に操作している場合には、ヨーモーメントとして、アンチヨーモーメントＡＹＭを発生させることによって操舵力に対してヒステリシスが付与される。
【００３８】
また、前輪トータル復元トルクヒステリシス目標値Ｍｚ＿ｈｙｓを付与するための目標ヨーモーメントＤＹＭ＿ａｂｓは、下記（４）式で表すことができる。この（４）式によって前輪トータル復元トルクヒステリシス目標値Ｍｚ＿ｈｙｓを付与するための目標ヨーモーメントＤＹＭ＿ａｂｓを算出する。
【００３９】
ＤＹＭ＿Ａｂｓ＝（Ｍｚ＿ｈｙｓ／２）・（ｌｔ／ξ） …（４）
ここで、ｌｔ：フロントトレッド
ξ：トレール
【００４０】
また、前輪トータル復元トルクヒステリシス目標値Ｍｚ＿ｈｙｓを実現させるダイレクトヨーモーメントＤＹＭは、下記（５）式によって表される。合わせて、（５）式に基づく操舵角速度ＳＶとダイレクトヨーモーメントＤＹＭとの関係を図４に示す。
【００４１】
ＤＹＭ＝−ＤＹＭ＿ａｂｓ・ｓｉｇｎ（ＳＶ） …（５）
【００４２】
さらに、左右輪への制駆動力の配分を算出する（Ｓ８）。ダイレクトヨーモーメントＤＹＭと１輪への駆動力をＦｘ（制動力は−Ｆｘ）との関係は、左右輪に係る駆動力の絶対値が同じで向きが逆となるようにして、下記（６）式によって表される。そこで、下記（６）式に示す演算よって左右輪への制駆動力の配分を算出する。
【００４３】
Ｆｘ＝ＤＹＭ／ｌｔ …（６）
【００４４】
こうして、左右輪への制駆動力の配分を算出したら、左右輪に対して駆動力を発生させる（Ｓ９）。左右輪に対する駆動力は、駆動モータ５によって発生させられる。車両制御ＥＣＵ１は、算出した制駆動力の配分に関する配分信号をインバータ２に送信する。インバータ２は、車両制御ＥＣＵ１から送信された配分信号に基づいて、駆動モータ５における右前輪駆動モータ５ＦＲ、左前輪駆動モータ５ＦＬ、右後輪駆動モータ５ＲＲ、および左後輪駆動モータ５ＲＬへの電力の配分を行う。こうして、制駆動力制御装置による制御を終了する。このような制駆動力配分を行うことにより、操舵トルクにヒステリシスを付与することができる。操舵トルクにヒステリシスを付与することにより、図５に示すように、車両応答性に幅を持たせることができ、その分安定したステアリング性能を得ることができる。
【００４５】
また、左右輪に対する制駆動力配分制御を行うにあたり、後輪ＷＲに対する制動力配分を行うと、上記（１）式〜（６）式によって所望の目標ヒステリシスを操舵トルクに付与することができることとなる。また、操舵輪である前輪ＷＦに対して制動力配分を行う際には、フロントサスペンションのキングピンオフセットがあることから、上記（１）式〜（６）式とは異なることとなる。
【００４６】
いま、前輪ＷＦを用いた制御時のタイヤ位置復元トルクＭｚｆは、上記（２）式に対して、キングピンオフセットによって操舵トルクが発生するメカニズムに応じた分を加算して、下記（７）式によって表される。
【００４７】
Ｍｚｆ＝ξ・ｍｆ・ａ−（ξ／ｌｔ）・ＤＹＭ＋ＫＯ・（Ｆｘ１−Ｆｘ２） …（７）
ここで、ＫＯ：フロントサスペンションのキングピンオフセット
Ｆｘ１：前左輪の駆動力（駆動時が正）
Ｆｘ２：前右輪の駆動力（駆動時が正）
【００４８】
ダイレクトヨーモーメントＤＹＭは、前左右輪の駆動力Ｆｘ１，Ｆｘ２を用いて下記（８）式によって表される。
【００４９】
ＤＹＭ＝（ｌｔ／２）・（Ｆｘ２−Ｆｘ１） …（８）
【００５０】
このため、前輪ＷＦに対して制動力配分を行う際には、上記（２）式で表されたタイヤ位置復元トルクＭｚｆは、下記（９）式として表される。
【００５１】
Ｍｚｆ＝ξ・ｍｆ・ａ−{（ξ＋２・ＫＯ）／ｌｔ}・ＤＹＭ …（９）
【００５２】
さらに、上記（４）式で表された目標ヨーモーメントＤＹＭ＿ａｂｓは、下記（１０）式で表される。
【００５３】
ＤＹＭ＿Ａｂｓ＝（Ｍｚ＿ｈｙｓ／２）・｛ｌｔ／（ξ＋２・ＫＯ）｝ …（１０）
【００５４】
このように、前輪ＷＦに対してダイレクトヨーモーメントＤＹＭを付与することによって、操舵トルクにヒステリシスを付与することもできる。このとき、前輪ＷＦにおけるフロントサスペンションのキングピンオフセットも加味することにより、さらに好適にヒステリシスを付与することができ、より安定したステアリング性能を得ることができる。
【００５５】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態に係る制駆動力制御装置は、上記第１の実施形態に係る制駆動力装置と同様の構成を有しており、その制御態様が異なる。以下、その制御態様について説明する。本実施形態に係る制駆動力制御装置では、サスペンション特性を考慮し、操舵トルクへのヒステリシスの付与と同時に、ロール挙動の減少のために、前輪ＷＦと後輪ＷＲとのいずれかに制駆動力を配分する。
【００５６】
操舵トルクにヒステリシスを付与する場合、操舵角ＳＡの切り増しを行っている際にはアンチヨーモーメントＡＹＭを付与し、切り戻し時にはダイレクトヨーモーメントＤＹＭを付与することとなる。一方、制駆動力とサスペンション特性との関係から、制駆動力左右差を付加に伴い、下記（１１）式および（１２）式に示すロールモーメントＲＭが発生する。このうち、前輪制駆動力制御を行った場合に発生するロールモーメントＲＭを（１１）式に示し、後輪制駆動力制御を行った場合に発生するロールモーメントＲＭを（１２）式に示す。
【００５７】
ＲＭ＝Ａｎｆ・ＤＹＭ …（１１）
ＲＭ＝−Ａｎｒ・ＤＹＭ …（１２）
ここで、Ａｎｆ：アンチダイブ係数
Ａｎｒ：アンチリフト係数
【００５８】
上記（１１）式におけるアンチダイブ係数は、図６に示すように、車両Ｍにおける前輪ＷＦの地面との接触点から後方に行くにしたがって上昇する直線と地面となす角を正とする。また、アンチリフト係数は、車両Ｍにおける後輪ＷＲの地面との接触点から前方に行くにしたがって上昇する直線と地面となす角を正とする。
【００５９】
ここで、ダイレクトヨーモーメントＤＹＭとロールモーメントＲＭは、図７に示す関係にある。なお、図７では、ヨーモーメントについては運転者が操舵した方向にヨーモーメントを増加させる方向を正としている。また、ロールについては旋回外側へのロールを正としている。
【００６０】
図７から判るように、操舵トルクに対してヒステリシスを付与するにあたり、アンチヨーモーメントＡＹＭを付与すると、前輪ＷＦにロールを抑制する方向にモーメントが発生し、後輪ＷＲにロールを助長する方向にモーメントが発生する。また、操舵トルクに対してヒステリシスを付与するにあたり、ダイレクトヨーモーメントＤＹＭを付与すると、前輪ＷＦにはロールを助長する方向にモーメントが発生し、後輪ＷＲにはロールを抑制する方向にモーメントが発生する。
【００６１】
また、前輪ＷＦのみにダイレクトヨーモーメントＤＹＭを付与する制御を行う場合のロール挙動を図８に示し、後輪ＷＲのみにダイレクトヨーモーメントＤＹＭを付与する制御を行う場合のロール挙動を図９に示す。図８および図９に示すように、いずれの制御においても、切り増し側か切り戻し側かのいずれかの側の片側のロールが大きくなる。
【００６２】
この関係を利用して、本実施形態に係る制駆動力制御では、前輪ＷＦおよび後輪ＷＲへの制駆動力配分を行い、操舵力に対してヒステリシスを付与しつつ、車両Ｍのロール挙動を抑制する制御を行う。以下、本実施形態に係る制駆動力制御の動作手順について説明する。図１０は、本実施形態に係る制駆動力制御の動作手順を示すフローチャートである。
【００６３】
図１０に示すように、本実施形態に係る制駆動力制御では、最初に、車両状態の検出を行い（Ｓ１１）、次に、目標ヨーレートｒ＿ｒｅｆの算出を行う（Ｓ１２）。続いて、実ヨーレートｒと目標ヨーレートｒ＿ｒｅｆとの差分であるヨーレート差分Δｒを算出し（Ｓ１３）、操舵トルクのヒステリシス制御を行うか否かを判断する（Ｓ１４）。
【００６４】
その結果、操舵トルクのヒステリシス制御を行わないと判断した場合には、通常のヨーコントロール制御を行い（Ｓ２３）、そのまま処理を終了する。一方、操舵トルクのヒステリシス制御を行うと判断した場合には、前輪トータル復元トルクヒステリシス目標値Ｍｚ＿ｈｙｓを演算によって求め（Ｓ１５）、操舵角速度ＳＶを演算によって求める（Ｓ１６）。ここまでは、上記第１の実施形態と同様の手順によって行う。
【００６５】
続いて、ステアリングＳの操作が切り増し操作であるか否かを判断する（Ｓ１７）。ステアリングＳの操作が切り増し操作であるか否かの判断は、舵角センサ７から送信され、ステップＳ１において取得され操舵角ＳＡおよびステップＳ１６で算出された操舵角速度ＳＶに基づいて行われる。
【００６６】
その結果、ステアリングＳの操作が切り増し操作であると判断した場合には、前輪ＷＦにアンチヨーモーメントを付与するアンチヨーモーメント制御を行う（Ｓ１８）。一方、ステアリングＳの操作が切り増し操作でない（切り戻し操作である）と判断した場合には、後輪ＷＲにヨーモーメントを付与するヨーモーメント制御を行う（Ｓ１９）。このように、ステアリングＳの切り増し時には、前輪ＷＦにアンチヨーモーメントを付与す、ステアリングＳの切り戻し時には後輪ＷＲにヨーモーメントを付与することにより、図１１に示すように、操舵力に対してヒステリシスを付与するとともに、車両Ｍのロール挙動を抑制することができる。
【００６７】
その後は、上記第１の実施形態と同様、目標ヨーモーメントを算出し（Ｓ２０）、左右輪制駆動力配分を演算によって算出する（Ｓ２１）。そして、左右輪に駆動力を発生させる制御を行って（Ｓ２２）、制駆動力制御を終了する。
【００６８】
このように、本実施形態に係る制駆動力制御では、上記第１の実施形態と同様、操舵トルクにヒステリシスを付与することができ、安定したステアリング性能を得ることができる。さらに、本実施形態に係る制駆動力制御装置では、車両Ｍの車輪にヨーモーメントを付与するにあたり、車両Ｍのロールを抑制する方向、具体的には、ステアリングＳの操作が切り増し操作である場合には前輪ＷＦにアンチヨーモーメントを付与し、ステアリングＳの操作が切り戻し操作である場合には後輪ＷＲにダイレクトヨーモーメントを付与する。このため、操舵トルクにヒステリシスを付与することができるとともに、車両Ｍに生じるロールを抑制することができる。
【００６９】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。たとえば、上記実施形態では、車両Ｍに制駆動力を付与するために車輪Ｗに駆動モータ５を取り付けているが、たとえばエンジンの駆動力を車輪に伝えるとともにディファレンシャル装置を用い、ディファレンシャル装置の駆動力配分を調整する制駆動力制御を行うこともできる。
【００７０】
また、上記実施形態では、操舵トルクにヒステリシスを付与するにあたって、車輪Ｗに付与するダイレクトヨーモーメントやアンチヨーモーメントは固定の値としているが、車両状態等に応じた値とすることもできる。たとえば、車速の増加に伴って車輪Ｗに付与するダイレクトヨーモーメントやアンチヨーモーメントを増加させる制御を行ったり、車両Ｍにかかる横加速度の増加に伴って車輪Ｗに付与するダイレクトヨーモーメントやアンチヨーモーメントを増減させる制御を行ったりすることができる。たとえば、車速の増加に伴って車輪Ｗに付与するダイレクトヨーモーメントやアンチヨーモーメントを増加させる制御を行うことにより、高速域での安定性を確保することができる。また、車両Ｍにかかる横加速度の増加に伴って車輪Ｗに付与するダイレクトヨーモーメントやアンチヨーモーメントを増加させる制御を行うことにより、高加速域での舵の据わりを確保することができる。逆に、車両Ｍにかかる横加速度の増加に伴って車輪Ｗに付与するダイレクトヨーモーメントやアンチヨーモーメントを減少させる制御を行うことにより、軽快感を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】第１の実施形態に係る制駆動力制御装置のブロック構成図である。
【図２】第１の実施形態に係る制駆動力制御装置の動作手順を示すフローチャートである。
【図３】前輪トータル復元トルクヒステリシス目標値算出マップである。
【図４】操舵角速度とダイレクトヨーモーメントとの関係を示すグラフである。
【図５】操舵トルクと車両応答性との関係を示すグラフである。
【図６】アンチダイブ係数とアンチリフト係数を説明する車両の側面図である。
【図７】ロールモーメントとヨーモーメントとの関係を示すグラフである。
【図８】前輪にダイレクトヨーモーメントを付与した場合の操舵角とロール角との関係を示すグラフである。
【図９】後輪にアンチヨーモーメントを付与した場合の操舵角とロール角との関係を示すグラフである。
【図１０】第２の実施形態に係る制駆動力制御装置の動作手順を示すフローチャートである。
【図１１】前輪にダイレクトヨーモーメントを付与し、または後輪にアンチヨーモーメントを付与した場合の操舵角とロール角との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７２】
１…車両制御ＥＣＵ、２…インバータ、３…バッテリ、４…ヨーレートセンサ、５…駆動モータ、６…車輪速センサ、７…舵角センサ、Ｍ…車両、Ｓ…ステアリング、Ｗ…車輪。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の運転状態に基づいて目標ヨーレートを算出する目標ヨーレート算出手段と、
前記車両の実際のヨーレートである実ヨーレートを検出する実ヨーレート検出手段と、
前記車両における操舵角速度を取得する操舵角速度取得手段と、
前記車両の操舵トルクに対する目標ヒステリシスを取得する目標ヒステリシス取得手段と、
前記操舵角速度取得手段によって取得された操舵角速度に基づいて、前記目標ヒステリシスを実現するヨーモーメントを算出するヨーモーメント算出手段と、
前記ヨーモーメントを達成する前記車両の左右輪に対する制駆動力配分を算出する制駆動力配分算出手段と、
前記目標ヨーレートと前記実ヨーレートとの差分が所定のしきい値以下の場合に、前記制駆動力配分によって前記車両の左右輪を制駆動する車輪制駆動手段と、
を備えることを特徴とする車両の制駆動力制御装置。
【請求項２】
前記制駆動力配分算出手段は、車両における前輪における制駆動力配分を算出するにあたり、
前記前輪を支持するフロントサスペンションのキングピンオフセット量を加味する請求項１に記載の車両の制駆動力制御装置。
【請求項３】
前記車両のステアリングの操作を判断するステアリング操作方向判断手段を備え、
前記ステアリングの操作が切り増し方向への操作である場合には、前記ヨーモーメントを付与する車輪として前輪を決定し、前記ステアリングの操作が切り戻し方向への操作である場合には、前記ヨーモーメントを付与する車輪として後輪を決定する請求項１または請求項２に記載の車両の制駆動力制御装置。
【請求項４】
前記車輪制駆動制御手段が、各車輪に設けられたインホイールモータである請求項１〜請求項３のうちのいずれか１項に記載の車両の制駆動力制御装置。
【請求項１】
車両の運転状態に基づいて目標ヨーレートを算出する目標ヨーレート算出手段と、
前記車両の実際のヨーレートである実ヨーレートを検出する実ヨーレート検出手段と、
前記車両における操舵角速度を取得する操舵角速度取得手段と、
前記車両の操舵トルクに対する目標ヒステリシスを取得する目標ヒステリシス取得手段と、
前記操舵角速度取得手段によって取得された操舵角速度に基づいて、前記目標ヒステリシスを実現するヨーモーメントを算出するヨーモーメント算出手段と、
前記ヨーモーメントを達成する前記車両の左右輪に対する制駆動力配分を算出する制駆動力配分算出手段と、
前記目標ヨーレートと前記実ヨーレートとの差分が所定のしきい値以下の場合に、前記制駆動力配分によって前記車両の左右輪を制駆動する車輪制駆動手段と、
を備えることを特徴とする車両の制駆動力制御装置。
【請求項２】
前記制駆動力配分算出手段は、車両における前輪における制駆動力配分を算出するにあたり、
前記前輪を支持するフロントサスペンションのキングピンオフセット量を加味する請求項１に記載の車両の制駆動力制御装置。
【請求項３】
前記車両のステアリングの操作を判断するステアリング操作方向判断手段を備え、
前記ステアリングの操作が切り増し方向への操作である場合には、前記ヨーモーメントを付与する車輪として前輪を決定し、前記ステアリングの操作が切り戻し方向への操作である場合には、前記ヨーモーメントを付与する車輪として後輪を決定する請求項１または請求項２に記載の車両の制駆動力制御装置。
【請求項４】
前記車輪制駆動制御手段が、各車輪に設けられたインホイールモータである請求項１〜請求項３のうちのいずれか１項に記載の車両の制駆動力制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−２７４５２８（Ｐ２００９−２７４５２８Ａ）
【公開日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１２６３４５（Ｐ２００８−１２６３４５）
【出願日】平成２０年５月１３日（２００８．５．１３）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月１３日（２００８．５．１３）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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