車両の制駆動力制御装置
【課題】 制駆動力を制御することにより、ピッチ挙動やを抑制するとともに上下方向振動を適切に抑制する車両の制駆動力制御装置を提供すること。
【解決手段】 電子制御ユニット３０は、車両Ｖｅ（より具体的には車体Ｂｏ）に発生したピッチ挙動を抑制するピッチ制御の実行中において、上下加速度センサ３３から信号を入力し、車体Ｂｏの上下加速度Ａｚを検知する。そして、ユニット３０は、ピッチ制御に伴って各輪１１〜１４に発生させる駆動力Ｆの分力として推定されて車体Ｂｏに入力される上下力Ｆｚと検知した上下加速度Ａｚのそれぞれの作用方向が同一方向（振動増幅方向）であるときには各輪１１〜１４に発生させる駆動力Ｆを低減または「０」に制御する。一方、作用方向が互いに異なる方向（振動減衰方向）であるときには、駆動力Ｆを、上下力Ｆｚと上下加速度Ａｚとを用いて決定されるゲインＫを乗算して補正する。
【解決手段】 電子制御ユニット３０は、車両Ｖｅ（より具体的には車体Ｂｏ）に発生したピッチ挙動を抑制するピッチ制御の実行中において、上下加速度センサ３３から信号を入力し、車体Ｂｏの上下加速度Ａｚを検知する。そして、ユニット３０は、ピッチ制御に伴って各輪１１〜１４に発生させる駆動力Ｆの分力として推定されて車体Ｂｏに入力される上下力Ｆｚと検知した上下加速度Ａｚのそれぞれの作用方向が同一方向（振動増幅方向）であるときには各輪１１〜１４に発生させる駆動力Ｆを低減または「０」に制御する。一方、作用方向が互いに異なる方向（振動減衰方向）であるときには、駆動力Ｆを、上下力Ｆｚと上下加速度Ａｚとを用いて決定されるゲインＫを乗算して補正する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の前輪で発生させる駆動力または制動力と後輪で発生させる駆動力または制動力を個別に制御して、ピッチ挙動を抑制する車両の制駆動力制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気自動車の一形態として、車輪のホイール内部もしくはその近傍に電動機（モータ）を配置し、この電動機により車輪を直接駆動する、所謂、インホイールモータ方式の車両が開発されている。このインホイールモータ方式の車両においては、各車輪（駆動輪）ごとに設けた電動機を個別に回転制御する、すなわち、各電動機を個別に力行制御または回生制御することにより、各駆動輪に付与する駆動トルクまたは制動トルクを個別に制御して、車両の駆動力および制動力を走行状態に応じて適宜制御することができる。
【０００３】
そして、このように各駆動輪に付与する駆動トルクまたは制動トルクを個別に制御できることを利用して、ピッチングなどの挙動変化を抑制する制御装置が提案されている。例えば、下記特許文献１には、路面の段差等を通過するときに発生するピッチ挙動に伴う車両の上下方向の振動（ピッチレート）を抑制するために、各駆動輪に異なる制駆動力を付与して、車両の重心回りに生じるピッチモーメントを低減する車両の制駆動力制御装置が示されている。
【０００４】
また、下記特許文献２には、ピッチングやバウンシングなどの車両挙動の変動を抑制するために、前後輪においてそれぞれ独立して発生させる駆動力もしくは制動力の前後の駆動力配分比を求め、この駆動力配分比に基づいて前後輪で駆動力もしくは制動力を発生させることにより、車両のピッチングやバウンシングを抑制する車両の制御装置が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１１８８９８号公報
【特許文献２】特開２００９−２７３２７５号公報
【発明の概要】
【０００６】
ところで、上記従来の制御装置においては、駆動輪の駆動力や制動力を制御することにより、サスペンション機構にて発生するサスペンション反力を利用してピッチ挙動を抑制する。この場合、ピッチ挙動におけるピッチ角やピッチ角速度の変動を抑制することは可能であるが、制御自由度が不足しているためにバネ上（例えば、車体）の上下方向の運動も同時に変化する。すなわち、駆動力や制動力によって発生するサスペンション反力は、サスペンション機構のサスペンションジオメトリによって決まるといわれている。一方、上記従来の制御装置のようなピッチ挙動を抑制する制御においては、制御自由度として駆動力および制動力の２自由度であるのに対して、車両の運動状態変化はピッチ運動、上下方向運動および前後方向運動の３つとなる。したがって、制御自由度が２自由度である場合には、上記３つの運動状態変化のうちの１つは制御できないことになる。この場合、一般に、ピッチ挙動を抑制する制御においては、車両の前後方向運動を生じさせないように、例えば、加減速度を「０」に保つため、結果として、バネ上（車体）の上下方向運動（すなわち上下方向の振動）を抑制することができなくなり、乗り心地が損なわれる。
【０００７】
本発明は、上記した問題に対処するためになされたものであり、その目的は、駆動輪の制駆動力を制御することにより、サスペンション機構にて発生するサスペンション反力を利用して車両のピッチ挙動を抑制するとともに、上下方向運動を適切に抑制する車両の制駆動力制御装置を提供することにある。
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、少なくとも前輪と後輪とをそれぞれ独立して車体に連結するサスペンション機構と、少なくとも前記前輪と前記後輪とにそれぞれ独立して駆動力または制動力を発生させる駆動力発生機構と、前記車体のピッチ挙動を抑制するために前記駆動力発生機構を制御して前記前輪と前記後輪とにそれぞれ独立した駆動力または制動力を発生させる制御手段とを備えた車両の制動力制御装置において、前記制御手段が、前記車体のピッチ挙動を抑制するために前記前輪および前記後輪がそれぞれ独立して発生した駆動力または制動力に起因して前記サスペンション機構を介して前記前輪および前記後輪と連結された前記車体に発生する車両上下方向の運動状態量を推定する運動状態量推定手段と、前記車体に発生した車両上下方向の実運動状態量を検出する実運動状態量検出手段と、前記運動状態量推定手段によって推定された前記車両上下方向の運動状態量と、前記実運動状態量検出手段によって検出された実運動状態量とを用いて、前記駆動力発生機構によって前記前輪と前記後輪とにそれぞれ独立して発生させる駆動力または制動力を補正する補正手段とを備えたことにある。
【０００９】
この場合、前記制御手段が、さらに、前記運動状態量推定手段によって推定された前記車両上下方向の運動状態量によって表される前記車体の運動方向と、前記実運動状態量検出手段によって検出された前記車両上下方向の実運動状態量によって表される前記車体の実運動方向とが同一方向であるか否かを判定する運動方向判定手段を備え、前記補正手段が、前記運動方向判定手段によって前記車体の運動方向と前記車体の実運動方向とが同一方向であると判定されたときに、前記駆動力発生機構によって前記前輪と前記後輪とにそれぞれ独立して発生させる駆動力または制動力を低減させ、前記運動方向判定手段によって前記車体の運動方向と前記車体の実運動方向とが異なる方向であると判定されたときに、前記運動状態量推定手段によって推定された前記車両上下方向の運動状態量と前記実運動状態量検出手段によって検出された前記車両上下方向の実運動状態量とを用いて所定のゲインを決定し、前記駆動力発生機構によって前記前輪と前記後輪とにそれぞれ独立して発生させる駆動力または制動力を前記決定した所定のゲインを用いて補正するとよい。
【００１０】
そして、この場合、前記運動状態量推定手段は、例えば、前記車体のピッチ挙動を抑制するために前記前輪および前記後輪がそれぞれ独立して発生した駆動力または制動力の分力として前記車体に入力される車両上下方向の力の大きさと作用方向とを推定するものであり、前記実運動状態量検出手段は、少なくとも、例えば、前記車体に発生した車両上下方向の加速度の大きさと作用方向とを検出するものであるとよい。この場合、前記所定のゲインは、例えば、前記運動状態量推定手段によって推定された前記車体に入力される車両上下方向の力の大きさと、前記実運動状態量検出手段によって検出された前記車体に発生した車両上下方向の加速度に対して前記車体の質量を乗算して計算される前記車体の振動に伴って発生する力の大きさとの比であるとよい。
【００１１】
さらに、これらの場合、前記制御手段は、例えば、前記車体のピッチ挙動を抑制するために、前記駆動力発生機構を制御して、絶対値が同一でありかつ作用方向が逆方向となる駆動力または制動力を前記前輪と前記後輪とにそれぞれ独立して発生させるとよい。
【００１２】
これらによれば、前輪と後輪とに絶対値が同一かつ作用方向が逆方向となる駆動力または制動力をそれぞれ独立して発生させて車体に発生したピッチ挙動を抑制する状況において、車体に発生する運動状態量（例えば、上下方向の力）を推定することができるとともに車体の実運動状態量（例えば、上下方向の加速度）を検出することができる。そして、推定した車体の運動状態量と検出した車体の実運動状態量とを用いて、より具体的には、車体の運動状態量によって表される運動方向と車体の実運動状態量によって表される運動方向とが同一方向であるか否かを判定し、同一方向であるときには前輪および後輪に発生させる駆動力または制動力を低減させ、逆方向であるときには前輪および後輪に発生させる駆動力または制動力を所定のゲインを用いて補正することができる。ここで、所定のゲインは、推定された車体の運動状態量と検出された車体の実運動状態量とを用いて決定することができ、より具体的には、ピッチ制御に伴って車体に入力される上下方向の力の大きさと、振動に伴って車体に発生する力の大きさとの比として決定することができる。
【００１３】
これにより、ピッチ挙動を抑制する制御を実行中に、例えば、車体に上下方向の振動が発生している状況において、車体に上下方向の力が入力される場合であっても、振動方向と上下方向の力の作用方向とが同一方向であるときには、前輪および後輪に発生させる駆動力または制動力を低減する（または「０」とする）ことによって、車体に入力される上下方向の力を小さくすることができる。この結果、車体に発生している振動が増幅されることを効果的に防止することができ、ピッチ挙動を抑制しながら乗り心地を良好に確保することができる。一方、振動方向と上下方向の力の作用方向とが逆方向であるときには、前輪および後輪に発生させる駆動力または制動力を所定のゲインを用いて補正することにより、車体に入力される上下方向の力によって車体に発生している振動を減衰させることができる。この結果、車体に発生している振動を効果的にかつ速やかに低減（減衰）させることができ、ピッチ挙動を抑制しながら乗り心地を良好に確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の車両の制駆動力制御装置を適用可能な車両の構成を概略的に示す概略図である。
【図２】図１の車両に対してピッチ制御を実行した際に発生する力を説明するための図である。
【図３】図１の電子制御ユニットによって実行される上下振動力制プログラムのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を、図面を用いて詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る車両の制駆動制御装置が搭載される車両Ｖｅの構成を概略的に示している。
【００１６】
車両Ｖｅは、左右前輪１１，１２および左右後輪１３，１４を備えている。そして、左右前輪１１，１２は、互いにまたはそれぞれ独立してサスペンション機構１５，１６を介して車両Ｖｅの車体Ｂｏに支持されている。また、左右後輪１３，１４は、互いにまたはそれぞれ独立してサスペンション機構１７，１８を介して車両Ｖｅの車体Ｂｏに支持されている。
【００１７】
ここで、サスペンション機構１５〜１８は、本発明に直接関係しないため、その詳細な説明を省略するが、例えば、ショックアブソーバを内蔵したストラット、コイルスプリングおよびサスペンションアームなどから構成されるストラット型サスペンションや、コイルスプリング、ショックアブソーバおよび上下のサスペンションアームなどから構成されるウィッシュボーン型サスペンションなどの公知のサスペンションを採用することができる。
【００１８】
左右前輪１１，１２のホイール内部には電動機１９，２０が、また、左右後輪１３，１４のホイール内部には電動機２１，２２がそれぞれ組み込まれていて、それぞれ左右前輪１１，１２および左右後輪１３，１４に動力伝達可能に連結されている。すなわち、電動機１９〜２２は、所謂、インホイールモータ１９〜２２であり、左右前輪１１，１２および左右後輪１３，１４とともに車両Ｖｅのバネ下に配置されている。そして、各インホイールモータ１９〜２２の回転をそれぞれ独立して制御することにより、左右前輪１１，１２および左右後輪１３，１４に発生させる駆動力および制動力をそれぞれ独立して制御することができるようになっている。
【００１９】
これらの各インホイールモータ１９〜２２は、例えば、交流同期モータにより構成されていて、インバータ２３を介して、バッテリやキャパシタなどの蓄電装置２４の直流電力が交流電力に変換され、その交流電力が各インホイールモータ１９〜２２に供給されることにより各インホイールモータ１９〜２２が駆動（すなわち力行）されて、左右前輪１１，１２および左右後輪１３，１４に駆動トルクが付与される。また、各インホイールモータ１９〜２２は、左右前輪１１，１２および左右後輪１３，１４の回転エネルギーを利用して回生制御することも可能である。すなわち、各インホイールモータ１９〜２２の回生・発電時には、左右前輪１１，１２および左右後輪１３，１４の回転（運動）エネルギーが各インホイールモータ１９〜２２によって電気エネルギーに変換され、その際に生じる電力がインバータ２３を介して蓄電装置２４に蓄電される。このとき、左右前輪１１，１２および左右後輪１３，１４には、回生・発電力に基づく制動トルクが付与される。
【００２０】
また、各輪１１〜１４と、これらに対応する各インホイールモータ１９〜２２との間には、それぞれ、ブレーキ機構２５，２６，２７，２８が設けられている。各ブレーキ機構２５〜２８は、例えば、ディスクブレーキやドラムブレーキなどの公知の制動装置である。そして、これらのブレーキ機構２５〜２８は、例えば、図示を省略するマスタシリンダから圧送される油圧により、各輪１１〜１４に制動力を生じさせるブレーキキャリパのピストンやブレーキシュー（ともに図示省略）などを動作させるブレーキアクチュエータ２９に接続されている。
【００２１】
上記インバータ２３およびブレーキアクチュエータ２９は、各インホイールモータ１９〜２２の回転状態、および、ブレーキ機構２５〜２８の動作状態などを制御する電子制御ユニット３０にそれぞれ接続されている。したがって、各インホイールモータ１９〜２２、インバータ２３、蓄電装置２４、ブレーキ機構２５〜２８およびブレーキアクチュエータ２９は本発明の駆動力発生機構を構成し、電子制御ユニット３０は本発明の制御手段を構成する。
【００２２】
電子制御ユニット３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどからなるマイクロコンピュータを主要構成部品とするものであり、後述するプログラムを含む各種プログラムを実行するものである。このため、電子制御ユニット３０には、アクセルペダルの踏み込み量（あるいは、角度や圧力など）から運転者のアクセル操作量を検出するアクセルセンサ３１、ブレーキペダルの踏み込み量（あるいは、角度や圧力など）から運転者のブレーキ操作量を検出するブレーキセンサ３２、車体Ｂｏの上下方向における上下加速度を検出する実運動状態検出手段としての上下加速度センサ３３を含む各種センサからの各信号およびインバータ２３からの信号が入力されるようになっている。
【００２３】
このように、電子制御ユニット３０に対して上記各センサ３１〜３３およびインバータ２３が接続されて各信号が入力されることにより、電子制御ユニット３０は車両Ｖｅの走行状態および車体Ｂｏの挙動を把握して制御することができる。
【００２４】
具体的には、電子制御ユニット３０は、アクセルセンサ３１およびブレーキセンサ３２から入力される信号に基づいて、運転者のアクセル操作量およびブレーキ操作量に応じた要求駆動力および要求制動力、すなわち、車両Ｖｅを走行または制動させるための総駆動力を演算することができる。また、電子制御ユニット３０は、インバータ２３から入力される信号（例えば、各インホイールモータ１９〜２２の力行制御時に供給される電力量や電流値を表す信号）に基づいて、各インホイールモータ１９〜２２の出力トルク（モータトルク）をそれぞれ演算することができる。
【００２５】
これにより、電子制御ユニット３０は、インバータ２３を介して各インホイールモータ１９〜２２の回転をそれぞれ制御する信号やブレーキアクチュエータ２９を介して各ブレーキ機構２５〜２８の動作をそれぞれ制御する信号を出力することができる。したがって、電子制御ユニット３０は、アクセルセンサ３１およびブレーキセンサ３２から入力される信号に基づいて車両Ｖｅに要求される総駆動力を求め、その総駆動力を発生させるように各インホイールモータ１９〜２２の力行・回生状態、および、ブレーキアクチュエータ２９すなわち各ブレーキ機構２５〜２８の動作をそれぞれ制御する信号を出力することにより、車両Ｖｅの走行状態を制御することができる。
【００２６】
また、電子制御ユニット３０は、上下加速度センサ３３から入力される信号に基づいて、車体Ｂｏに発生したピッチ挙動を検出することができる。そして、電子制御ユニット３０は、検出されたピッチ挙動の状態に応じて、ピッチ挙動を抑制するために、車両Ｖｅに要求される総駆動力内で左右前輪１１，１２側で発生させる駆動力（または制動力）と左右後輪１３，１４側で発生させる駆動力（または制動力）とを変更する。ここで、左右前輪１１，１２側で発生させる駆動力（または制動力）と左右後輪１３，１４側で発生させる駆動力（または制動力）とをそれぞれ変更してピッチ挙動を抑制する制御（以下、ピッチ制御という）自体は、本発明に直接関係せず、また、ピッチ制御はいかなる公知の制御内容をも採用することができるため、その詳細な説明を省略するが、以下に簡単に説明しておく。
【００２７】
本実施形態におけるピッチ制御は、ピッチ挙動を抑制するために、車体Ｂｏにピッチモーメントを発生させるピッチ制御を採用する。この場合、車両Ｖｅの前後方向運動に影響を与えない、言い換えれば、車両Ｖｅに加減速度を生じさせないように、左右前輪１１，１２側と左右後輪１３，１４側とで発生させる駆動力（または制動力）が互いに逆方向であり、かつ、その絶対値が同一である場合を想定する。これにより、左右前輪１１，１２側と左右後輪１３，１４側とで発生させる駆動力（または制動力）が互いに相殺し合うため、車両Ｖｅを走行させるために必要な総駆動力が低減することを防止することができる。
【００２８】
具体的に、本実施形態におけるピッチ制御は、図２に概略的に示すように、車両ＶｅのホイールベースＬに対して車両Ｖｅの前後方向における車両Ｖｅの重心Ｃｇと、左右前輪１１，１２の車軸との間の距離をＬｆ、ホイールベースＬに対して車両Ｖｅの重心Ｃｇと左右後輪１３，１４の車軸との間の距離をＬｒ、左右前輪１１，１２のサスペンション機構１５，１６の瞬間回転角をθｆ（推定値）、左右後輪１３，１４のサスペンション機構１７，１８の瞬間回転角をθｒ（推定値）とし、左右前輪１１，１２側と左右後輪１３，１４側とで絶対値が同一かつ互いに逆向きの駆動力Ｆを発生させて車両Ｖｅの重心Ｃｇに所定のピッチモーメントＭｐｉｃｈを発生させる。なお、図２においては、例示的に、左右後輪１３，１４側が発生する駆動力Ｆ（正の値）に対して左右前輪１１，１２側が制動力に相当する駆動力Ｆ（負の値）を発生する状況を示しているが、左右前輪１１，１２側が発生する駆動力Ｆ（正の値）に対して左右後輪１３，１４側が制動力に相当する駆動力Ｆ（負の値）を発生させる状況が存在することはいうまでもない。
【００２９】
このように、左右前輪１１，１２および左右後輪１３，１４に互いに逆向きの駆動力Ｆを発生させた場合、左右前輪１１，１２側から車体Ｂｏに入力される駆動力Ｆの上下方向の分力はサスペンション機構１５，１６の瞬間回転角をθｆを用いてＦ×ｔａｎθｆで表され、左右後輪１３，１４側から車体Ｂｏに入力される駆動力Ｆの上下方向の分力はサスペンション機構１７，１８の瞬間回転角をθｒを用いてＦ×ｔａｎθｒで表される。これにより、車両Ｖｅの重心Ｃｇに発生するピッチモーメントＭｐｉｃｈは、距離Ｌｆ，Ｌｒを用いた下記式１により計算することができる。
Ｍｐｉｃｈ＝Ｆ×（Ｌｒ×ｔａｎθｒ−Ｌｆ×ｔａｎθｆ） …式１
したがって、電子制御ユニット３０は、各輪１１〜１４にて発生させる駆動力Ｆを制御することにより、言い換えれば、インバータ２３を介して、インホイールモータ１９〜２２を駆動制御することにより、所定のピッチモーメントＭｐｉｃｈを発生させてピッチ挙動を抑制することができる。なお、この場合、電子制御ユニット３０は、インバータ２３を介してインホイールモータ１９〜２２を駆動制御することに代えてまたは加えて、ブレーキアクチュエータ２９を介してブレーキ機構２５〜２８を制動制御することによっても、各輪１１〜１４に制動力に相当する駆動力Ｆ（負の値）を発生させることができる。
【００３０】
ところで、上述したピッチ制御を実行した場合には、左右前輪１１，１２および左右後輪１３，１４から車体Ｂｏに駆動力Ｆの分力としてＦ×ｔａｎθｆとＦ×ｔａｎθｒとが入力される。このため、ピッチ制御を実行した場合には、下記式２に示すように、左右前輪１１，１２および左右後輪１３，１４から車体Ｂｏに入力されるＦ×ｔａｎθｆとＦ×ｔａｎθｒとの合力として車両Ｖｅの重心Ｃｇに上下力Ｆｚが入力される。
Ｆｚ＝Ｆ×（ｔａｎθｆ＋ｔａｎθｒ） …式２
なお、電子制御ユニット３０が前記式２に従って上下力Ｆｚを計算することは、本発明の運動状態推定手段に相当する。
【００３１】
ここで、各輪１１〜１４と車体Ｂｏとは、図２に示すように、サスペンション機構１５〜１８を介して連結されているため、車体Ｂｏに上下方向の振動が発生している状況下で、上下力Ｆｚが入力すると車体Ｂｏの上下方向の振動、言い換えれば、上下加速度が増幅して乗り心地が悪化する可能性がある。このため、電子制御ユニット３０は、図３に示す上下振動抑制制御プログラムを実行して、上下加速度の増幅を抑制する。以下、このプログラムを詳細に説明する。
【００３２】
電子制御ユニット３０（より詳しくは、ＣＰＵ）は、上下振動抑制制御プログラムをステップＳ１０にて開始し、続くステップＳ１１にて、現在、ピッチ制御中であるか否かを判定する。すなわち、電子制御ユニット３０は、現在、上述したピッチ制御を実行していなければ、ピッチ制御を実行するまでステップＳ１１にて「Ｎｏ」と判定し続ける。そして、電子制御ユニット３０は、ピッチ制御を実行していれば、「Ｙｅｓ」と判定してステップＳ１２に進む。
【００３３】
ステップＳ１２においては、電子制御ユニット３０は、上下加速度センサ３３から信号を入力し、この入力した信号によって表される車体Ｂｏに発生している上下加速度Ａｚを検知（検出）する。そして、電子制御ユニット３０は、上下加速度Ａｚを検知すると、ステップＳ１３に進む。
【００３４】
ステップＳ１３においては、電子制御ユニット３０は、上述したピッチ制御時に前記式３に従って計算されて車体Ｂｏに入力する上下力Ｆｚの符号（すなわち、作用方向であり車体Ｂｏの運動方向）と前記ステップＳ１２にて検知した上下加速度Ａｚの符号（すなわち、作用方向であり車体Ｂｏの運動方向）とが同一符号（すなわち、作用方向が同一）であるか否かを判定する。具体的に説明すると、電子制御ユニット３０は、例えば、計算して推定した上下力Ｆｚと検知した上下加速度Ａｚとを乗算して得られた値の符号が正であれば、上下力Ｆｚの符号と上下加速度Ａｚの符号が同一符号であるため「Ｙｅｓ」と判定してステップＳ１４に進む。一方、計算した上下力Ｆｚと検知した上下加速度Ａｚとを乗算して得られた値の符号が負であれば、上下力Ｆｚの符号と上下加速度Ａｚの符号が異符号であるため、電子制御ユニット３０は「Ｎｏ」と判定してステップＳ１５に進む。
【００３５】
ステップＳ１４においては、電子制御ユニット３０は、現在、ピッチ制御に伴って入力された上下力Ｆｚの作用方向と車体Ｂｏにおける上下加速度Ａｚの作用方向とが同一方向、言い換えれば、車体Ｂｏに入力された上下力Ｆｚが車体Ｂｏに発生している上下方向の振動を増幅するように作用しているため、ピッチ制御に伴って入力される上下力Ｆｚ（具体的には、ピッチ制御ゲイン）を低減させて補正する。すなわち、車体Ｂｏに入力される上下力Ｆｚは、上述したように、ピッチ制御に伴い、左右前輪１１，１２と左右後輪１３，１４に対して互いに逆向きでかつ同一の大きさの駆動力Ｆを発生させることにより、車両Ｖｅの上下方向に発生するＦ×ｔａｎθｆとＦ×ｔａｎθｒの合力である。したがって、電子制御ユニット３０は、車体Ｂｏに入力する上下力Ｆｚを低減する（または「０」とする）ために、各輪１１〜１４の発生させる駆動力Ｆを低減して（または「０」にして）補正する。
【００３６】
このため、電子制御ユニット３０は、インバータ２３を介して、各インホイールモータ１９〜２２の回転を制御して、左右前輪１１，１２および左右後輪１３，１４に発生させる駆動力Ｆの大きさを低減または「０」とする。これにより、車体Ｂｏに入力する上下力Ｆｚの大きさを低減（または「０」）することができ、上下力Ｆｚが車体Ｂｏに発生している上下加速度Ａｚすなわち車体Ｂｏに発生している上下方向の振動を増幅することを防止することができる。
【００３７】
一方、ステップＳ１５においては、電子制御ユニット３０は、現在、ピッチ制御に伴って入力された上下力Ｆｚの作用方向と車体Ｂｏにおける上下加速度Ａｚの作用方向とが異符号、言い換えれば、車体Ｂｏに入力された上下力Ｆｚが車体Ｂｏに発生している上下方向の振動を相殺するように作用している。このため、電子制御ユニット３０は、ピッチ制御に伴って入力される上下力Ｆｚによって効果的に上下方向の振動（すなわち上下加速度Ａｚ）を減衰させるために、前記計算して推定した上下力Ｆｚおよび検知した上下加速度Ａｚを用いた下記式３に従って、所定のゲインＫを決定する。
Ｋ＝（ｍ×Ａｚ）／Ｆｚ …式３
ただし、前記式４中におけるｍはバネ上である車体Ｂｏの質量を表す。このため、前記式３の右辺の分子（ｍ×Ａｚ）は車体Ｂｏに振動に伴って発生する力を表すものであり、したがって、ゲインＫは駆動力Ｆを発生させることによって車体Ｂｏに入力される上下力Ｆｚと車体Ｂｏに振動に伴って発生する力の比を表すものとなる。
【００３８】
そして、電子制御ユニット３０は、前記式４に従って決定したゲインＫをピッチ制御によって発生させる駆動力Ｆに乗算し、駆動力Ｆ（すなわち、上下力Ｆｚ）を補正する。これにより、車体Ｂｏに発生した振動を減衰させるために適切な大きさの上下力Ｆｚを車体Ｂｏに入力することができ、その結果、車体Ｂｏに発生した振動を速やかに抑えることができる。したがって、ピッチ制御に伴って車体Ｂｏに発生する上下方向の振動の発生を効果的にかつ速やかに抑制することができて、乗員の乗り心地を良好に確保することができる。
【００３９】
そして、電子制御ユニット３０は、前記ステップＳ１４または前記ステップＳ１５のステップ処理後、ステップＳ１６に進み、上下振動抑制制御プログラムの実行を一旦終了する。そして、所定に短い時間の経過後、電子制御ユニット３０は、ふたたび、ステップＳ１０にて同プログラムの実行を開始する。
【００４０】
以上の説明からも理解できるように、上記実施形態によれば、電子制御ユニット３０は、インバータ２３（またはブレーキアクチュエータ２９）を介してインホイールモータ１９〜２２（またはブレーキ機構２５〜２８）を制御して、左右前輪１１，１２と左右後輪１３，１４とに絶対値が同一かつ作用方向が逆方向となる駆動力Ｆ（または制動力Ｆ）をそれぞれ独立して発生させてピッチモーメントＭｐｉｃｈを発生させ、車体Ｂｏに生じたピッチ挙動を抑制することができる。そして、このピッチ制御において、電子制御ユニット３０は、車体Ｂｏに入力される運動状態量としての上下力Ｆｚを推定することができるとともに、上下加速度センサ３３から車体Ｂｏの実運動状態量としての上下加速度Ａｚを検出することができる。これにより、電子制御ユニット３０は、推定した上下力Ｆｚの作用方向（車体Ｂｏの運動方向）と上下加速度Ａｚの作用方向（車体Ｂｏの実運動方向）とが同一方向であるか否かを判定し、同一方向であるときには左右前輪１１，１２および左右後輪１３，１４に発生させる駆動力Ｆ（または制動力Ｆ）を低減させ、逆方向であるときには左右前輪１１，１２および左右後輪１３，１４に発生させる駆動力Ｆ（または制動力）を所定のゲインＫを用いて補正することができる。
【００４１】
これにより、ピッチ制御の実行中に、車体Ｂｏに上下方向の振動が発生している状況において、車体Ｂｏに対して上下力Ｆｚが入力される場合であっても、上下加速度Ａｚの作用方向（すなわち車体Ｂｏの振動方向）と上下力Ｆｚの作用方向とが同一方向であるときには、左右前輪１１，１２および左右後輪１３，１４に発生させる駆動力Ｆ（または制動力Ｆ）を低減する（または「０」とする）ことによって、車体Ｂｏに入力される上下力Ｆｚを小さくすることができる。この結果、車体Ｂｏに発生している振動が増幅されることを効果的に防止することができ、ピッチ挙動を抑制しながら乗り心地を良好に確保することができる。一方、上下加速度Ａｚの作用方向（すなわち車体Ｂｏの振動方向）と上下力Ｆｚの作用方向とが逆方向であるときには、左右前輪１１，１２および左右後輪１３，１４に発生させる駆動力Ｆ（または制動力Ｆ）を所定のゲインＫを用いて補正することにより、車体Ｂｏに入力される上下力Ｆｚによって車体Ｂｏに発生している振動を減衰させることができる。この結果、車体Ｂｏに発生している振動を効果的にかつ速やかに低減（減衰）させることができ、ピッチ挙動を抑制しながら乗り心地を良好に確保することができる。
【００４２】
本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【００４３】
例えば、上記実施形態においては、実運動状態量検出手段として車体Ｂｏに発生する上下加速度を検出する上下加速度センサ３３を設けて実施した。この場合、上下加速度センサ３３に代えて、または、加えて、例えば、車体Ｂｏに発生する車両上下方向の変位量（ストローク量）を検出するストロークセンサや車体Ｂｏに発生する車両上下方向の速度を検出する速度センサを設けて実施することも可能である。これらのストロークセンサや速度センサを設けた場合であっても、これらの各センサによって検出されたストローク量や速度から車両上下方向の上下加速度を算出することが可能であるため、この算出された上下加速度を用いることにより、前記式３に従って所定のゲインＫを決定することができる。したがって、この場合であっても、上記実施形態と同様の効果が得られる。
【００４４】
また、上記実施形態においては、電子制御ユニット３０が駆動力Ｆの分力として瞬間回転角をθｆおよび瞬間回転角をθｒを用いてＦ×ｔａｎθｆとＦ×ｔａｎθｒを求め、これら分力の合力として上下力Ｆｚを算出すなわち運動状態量として上下力Ｆｚを推定するように実施した。この場合、運動状態量として上下力Ｆｚを算出（推定）することに代えて、または、加えて、運動状態量としてピッチ制御に伴って各輪１１〜１４に発生させる駆動力Ｆに伴って車体Ｂｏに発生する上下加速度を算出（推定）するように実施することも可能である。具体的には、車体Ｂｏの質量ｍが既知であれば、例えば、前記式２に従って算出された上下力Ｆｚを質量ｍで除することにより上下加速度を推定することができる。そして、この場合には、前記式３に基づいて、例えば、推定された運動状態量である駆動力Ｆに起因して車体Ｂｏに発生する上下加速度と、実運動状態量である上下加速度センサ３３によって検出された上下加速度Ａｚとの比を所定のゲインＫとして決定することにより、上記実施形態と同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【００４５】
１１，１２…前輪、１３，１４…後輪、１５，１６，１７，１８…サスペンション機構、１９，２０，２１，２２…電動機（インホイールモータ）、２３…インバータ、２４…蓄電装置、２５，２６，２７，２８…ブレーキ機構、２９…ブレーキアクチュエータ、３０…電子制御ユニット、３１…アクセルセンサ、３２…ブレーキセンサ、３３…上下加速度センサ、Ｖｅ…車両、Ｂｏ…車体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の前輪で発生させる駆動力または制動力と後輪で発生させる駆動力または制動力を個別に制御して、ピッチ挙動を抑制する車両の制駆動力制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気自動車の一形態として、車輪のホイール内部もしくはその近傍に電動機（モータ）を配置し、この電動機により車輪を直接駆動する、所謂、インホイールモータ方式の車両が開発されている。このインホイールモータ方式の車両においては、各車輪（駆動輪）ごとに設けた電動機を個別に回転制御する、すなわち、各電動機を個別に力行制御または回生制御することにより、各駆動輪に付与する駆動トルクまたは制動トルクを個別に制御して、車両の駆動力および制動力を走行状態に応じて適宜制御することができる。
【０００３】
そして、このように各駆動輪に付与する駆動トルクまたは制動トルクを個別に制御できることを利用して、ピッチングなどの挙動変化を抑制する制御装置が提案されている。例えば、下記特許文献１には、路面の段差等を通過するときに発生するピッチ挙動に伴う車両の上下方向の振動（ピッチレート）を抑制するために、各駆動輪に異なる制駆動力を付与して、車両の重心回りに生じるピッチモーメントを低減する車両の制駆動力制御装置が示されている。
【０００４】
また、下記特許文献２には、ピッチングやバウンシングなどの車両挙動の変動を抑制するために、前後輪においてそれぞれ独立して発生させる駆動力もしくは制動力の前後の駆動力配分比を求め、この駆動力配分比に基づいて前後輪で駆動力もしくは制動力を発生させることにより、車両のピッチングやバウンシングを抑制する車両の制御装置が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１１８８９８号公報
【特許文献２】特開２００９−２７３２７５号公報
【発明の概要】
【０００６】
ところで、上記従来の制御装置においては、駆動輪の駆動力や制動力を制御することにより、サスペンション機構にて発生するサスペンション反力を利用してピッチ挙動を抑制する。この場合、ピッチ挙動におけるピッチ角やピッチ角速度の変動を抑制することは可能であるが、制御自由度が不足しているためにバネ上（例えば、車体）の上下方向の運動も同時に変化する。すなわち、駆動力や制動力によって発生するサスペンション反力は、サスペンション機構のサスペンションジオメトリによって決まるといわれている。一方、上記従来の制御装置のようなピッチ挙動を抑制する制御においては、制御自由度として駆動力および制動力の２自由度であるのに対して、車両の運動状態変化はピッチ運動、上下方向運動および前後方向運動の３つとなる。したがって、制御自由度が２自由度である場合には、上記３つの運動状態変化のうちの１つは制御できないことになる。この場合、一般に、ピッチ挙動を抑制する制御においては、車両の前後方向運動を生じさせないように、例えば、加減速度を「０」に保つため、結果として、バネ上（車体）の上下方向運動（すなわち上下方向の振動）を抑制することができなくなり、乗り心地が損なわれる。
【０００７】
本発明は、上記した問題に対処するためになされたものであり、その目的は、駆動輪の制駆動力を制御することにより、サスペンション機構にて発生するサスペンション反力を利用して車両のピッチ挙動を抑制するとともに、上下方向運動を適切に抑制する車両の制駆動力制御装置を提供することにある。
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、少なくとも前輪と後輪とをそれぞれ独立して車体に連結するサスペンション機構と、少なくとも前記前輪と前記後輪とにそれぞれ独立して駆動力または制動力を発生させる駆動力発生機構と、前記車体のピッチ挙動を抑制するために前記駆動力発生機構を制御して前記前輪と前記後輪とにそれぞれ独立した駆動力または制動力を発生させる制御手段とを備えた車両の制動力制御装置において、前記制御手段が、前記車体のピッチ挙動を抑制するために前記前輪および前記後輪がそれぞれ独立して発生した駆動力または制動力に起因して前記サスペンション機構を介して前記前輪および前記後輪と連結された前記車体に発生する車両上下方向の運動状態量を推定する運動状態量推定手段と、前記車体に発生した車両上下方向の実運動状態量を検出する実運動状態量検出手段と、前記運動状態量推定手段によって推定された前記車両上下方向の運動状態量と、前記実運動状態量検出手段によって検出された実運動状態量とを用いて、前記駆動力発生機構によって前記前輪と前記後輪とにそれぞれ独立して発生させる駆動力または制動力を補正する補正手段とを備えたことにある。
【０００９】
この場合、前記制御手段が、さらに、前記運動状態量推定手段によって推定された前記車両上下方向の運動状態量によって表される前記車体の運動方向と、前記実運動状態量検出手段によって検出された前記車両上下方向の実運動状態量によって表される前記車体の実運動方向とが同一方向であるか否かを判定する運動方向判定手段を備え、前記補正手段が、前記運動方向判定手段によって前記車体の運動方向と前記車体の実運動方向とが同一方向であると判定されたときに、前記駆動力発生機構によって前記前輪と前記後輪とにそれぞれ独立して発生させる駆動力または制動力を低減させ、前記運動方向判定手段によって前記車体の運動方向と前記車体の実運動方向とが異なる方向であると判定されたときに、前記運動状態量推定手段によって推定された前記車両上下方向の運動状態量と前記実運動状態量検出手段によって検出された前記車両上下方向の実運動状態量とを用いて所定のゲインを決定し、前記駆動力発生機構によって前記前輪と前記後輪とにそれぞれ独立して発生させる駆動力または制動力を前記決定した所定のゲインを用いて補正するとよい。
【００１０】
そして、この場合、前記運動状態量推定手段は、例えば、前記車体のピッチ挙動を抑制するために前記前輪および前記後輪がそれぞれ独立して発生した駆動力または制動力の分力として前記車体に入力される車両上下方向の力の大きさと作用方向とを推定するものであり、前記実運動状態量検出手段は、少なくとも、例えば、前記車体に発生した車両上下方向の加速度の大きさと作用方向とを検出するものであるとよい。この場合、前記所定のゲインは、例えば、前記運動状態量推定手段によって推定された前記車体に入力される車両上下方向の力の大きさと、前記実運動状態量検出手段によって検出された前記車体に発生した車両上下方向の加速度に対して前記車体の質量を乗算して計算される前記車体の振動に伴って発生する力の大きさとの比であるとよい。
【００１１】
さらに、これらの場合、前記制御手段は、例えば、前記車体のピッチ挙動を抑制するために、前記駆動力発生機構を制御して、絶対値が同一でありかつ作用方向が逆方向となる駆動力または制動力を前記前輪と前記後輪とにそれぞれ独立して発生させるとよい。
【００１２】
これらによれば、前輪と後輪とに絶対値が同一かつ作用方向が逆方向となる駆動力または制動力をそれぞれ独立して発生させて車体に発生したピッチ挙動を抑制する状況において、車体に発生する運動状態量（例えば、上下方向の力）を推定することができるとともに車体の実運動状態量（例えば、上下方向の加速度）を検出することができる。そして、推定した車体の運動状態量と検出した車体の実運動状態量とを用いて、より具体的には、車体の運動状態量によって表される運動方向と車体の実運動状態量によって表される運動方向とが同一方向であるか否かを判定し、同一方向であるときには前輪および後輪に発生させる駆動力または制動力を低減させ、逆方向であるときには前輪および後輪に発生させる駆動力または制動力を所定のゲインを用いて補正することができる。ここで、所定のゲインは、推定された車体の運動状態量と検出された車体の実運動状態量とを用いて決定することができ、より具体的には、ピッチ制御に伴って車体に入力される上下方向の力の大きさと、振動に伴って車体に発生する力の大きさとの比として決定することができる。
【００１３】
これにより、ピッチ挙動を抑制する制御を実行中に、例えば、車体に上下方向の振動が発生している状況において、車体に上下方向の力が入力される場合であっても、振動方向と上下方向の力の作用方向とが同一方向であるときには、前輪および後輪に発生させる駆動力または制動力を低減する（または「０」とする）ことによって、車体に入力される上下方向の力を小さくすることができる。この結果、車体に発生している振動が増幅されることを効果的に防止することができ、ピッチ挙動を抑制しながら乗り心地を良好に確保することができる。一方、振動方向と上下方向の力の作用方向とが逆方向であるときには、前輪および後輪に発生させる駆動力または制動力を所定のゲインを用いて補正することにより、車体に入力される上下方向の力によって車体に発生している振動を減衰させることができる。この結果、車体に発生している振動を効果的にかつ速やかに低減（減衰）させることができ、ピッチ挙動を抑制しながら乗り心地を良好に確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の車両の制駆動力制御装置を適用可能な車両の構成を概略的に示す概略図である。
【図２】図１の車両に対してピッチ制御を実行した際に発生する力を説明するための図である。
【図３】図１の電子制御ユニットによって実行される上下振動力制プログラムのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を、図面を用いて詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る車両の制駆動制御装置が搭載される車両Ｖｅの構成を概略的に示している。
【００１６】
車両Ｖｅは、左右前輪１１，１２および左右後輪１３，１４を備えている。そして、左右前輪１１，１２は、互いにまたはそれぞれ独立してサスペンション機構１５，１６を介して車両Ｖｅの車体Ｂｏに支持されている。また、左右後輪１３，１４は、互いにまたはそれぞれ独立してサスペンション機構１７，１８を介して車両Ｖｅの車体Ｂｏに支持されている。
【００１７】
ここで、サスペンション機構１５〜１８は、本発明に直接関係しないため、その詳細な説明を省略するが、例えば、ショックアブソーバを内蔵したストラット、コイルスプリングおよびサスペンションアームなどから構成されるストラット型サスペンションや、コイルスプリング、ショックアブソーバおよび上下のサスペンションアームなどから構成されるウィッシュボーン型サスペンションなどの公知のサスペンションを採用することができる。
【００１８】
左右前輪１１，１２のホイール内部には電動機１９，２０が、また、左右後輪１３，１４のホイール内部には電動機２１，２２がそれぞれ組み込まれていて、それぞれ左右前輪１１，１２および左右後輪１３，１４に動力伝達可能に連結されている。すなわち、電動機１９〜２２は、所謂、インホイールモータ１９〜２２であり、左右前輪１１，１２および左右後輪１３，１４とともに車両Ｖｅのバネ下に配置されている。そして、各インホイールモータ１９〜２２の回転をそれぞれ独立して制御することにより、左右前輪１１，１２および左右後輪１３，１４に発生させる駆動力および制動力をそれぞれ独立して制御することができるようになっている。
【００１９】
これらの各インホイールモータ１９〜２２は、例えば、交流同期モータにより構成されていて、インバータ２３を介して、バッテリやキャパシタなどの蓄電装置２４の直流電力が交流電力に変換され、その交流電力が各インホイールモータ１９〜２２に供給されることにより各インホイールモータ１９〜２２が駆動（すなわち力行）されて、左右前輪１１，１２および左右後輪１３，１４に駆動トルクが付与される。また、各インホイールモータ１９〜２２は、左右前輪１１，１２および左右後輪１３，１４の回転エネルギーを利用して回生制御することも可能である。すなわち、各インホイールモータ１９〜２２の回生・発電時には、左右前輪１１，１２および左右後輪１３，１４の回転（運動）エネルギーが各インホイールモータ１９〜２２によって電気エネルギーに変換され、その際に生じる電力がインバータ２３を介して蓄電装置２４に蓄電される。このとき、左右前輪１１，１２および左右後輪１３，１４には、回生・発電力に基づく制動トルクが付与される。
【００２０】
また、各輪１１〜１４と、これらに対応する各インホイールモータ１９〜２２との間には、それぞれ、ブレーキ機構２５，２６，２７，２８が設けられている。各ブレーキ機構２５〜２８は、例えば、ディスクブレーキやドラムブレーキなどの公知の制動装置である。そして、これらのブレーキ機構２５〜２８は、例えば、図示を省略するマスタシリンダから圧送される油圧により、各輪１１〜１４に制動力を生じさせるブレーキキャリパのピストンやブレーキシュー（ともに図示省略）などを動作させるブレーキアクチュエータ２９に接続されている。
【００２１】
上記インバータ２３およびブレーキアクチュエータ２９は、各インホイールモータ１９〜２２の回転状態、および、ブレーキ機構２５〜２８の動作状態などを制御する電子制御ユニット３０にそれぞれ接続されている。したがって、各インホイールモータ１９〜２２、インバータ２３、蓄電装置２４、ブレーキ機構２５〜２８およびブレーキアクチュエータ２９は本発明の駆動力発生機構を構成し、電子制御ユニット３０は本発明の制御手段を構成する。
【００２２】
電子制御ユニット３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどからなるマイクロコンピュータを主要構成部品とするものであり、後述するプログラムを含む各種プログラムを実行するものである。このため、電子制御ユニット３０には、アクセルペダルの踏み込み量（あるいは、角度や圧力など）から運転者のアクセル操作量を検出するアクセルセンサ３１、ブレーキペダルの踏み込み量（あるいは、角度や圧力など）から運転者のブレーキ操作量を検出するブレーキセンサ３２、車体Ｂｏの上下方向における上下加速度を検出する実運動状態検出手段としての上下加速度センサ３３を含む各種センサからの各信号およびインバータ２３からの信号が入力されるようになっている。
【００２３】
このように、電子制御ユニット３０に対して上記各センサ３１〜３３およびインバータ２３が接続されて各信号が入力されることにより、電子制御ユニット３０は車両Ｖｅの走行状態および車体Ｂｏの挙動を把握して制御することができる。
【００２４】
具体的には、電子制御ユニット３０は、アクセルセンサ３１およびブレーキセンサ３２から入力される信号に基づいて、運転者のアクセル操作量およびブレーキ操作量に応じた要求駆動力および要求制動力、すなわち、車両Ｖｅを走行または制動させるための総駆動力を演算することができる。また、電子制御ユニット３０は、インバータ２３から入力される信号（例えば、各インホイールモータ１９〜２２の力行制御時に供給される電力量や電流値を表す信号）に基づいて、各インホイールモータ１９〜２２の出力トルク（モータトルク）をそれぞれ演算することができる。
【００２５】
これにより、電子制御ユニット３０は、インバータ２３を介して各インホイールモータ１９〜２２の回転をそれぞれ制御する信号やブレーキアクチュエータ２９を介して各ブレーキ機構２５〜２８の動作をそれぞれ制御する信号を出力することができる。したがって、電子制御ユニット３０は、アクセルセンサ３１およびブレーキセンサ３２から入力される信号に基づいて車両Ｖｅに要求される総駆動力を求め、その総駆動力を発生させるように各インホイールモータ１９〜２２の力行・回生状態、および、ブレーキアクチュエータ２９すなわち各ブレーキ機構２５〜２８の動作をそれぞれ制御する信号を出力することにより、車両Ｖｅの走行状態を制御することができる。
【００２６】
また、電子制御ユニット３０は、上下加速度センサ３３から入力される信号に基づいて、車体Ｂｏに発生したピッチ挙動を検出することができる。そして、電子制御ユニット３０は、検出されたピッチ挙動の状態に応じて、ピッチ挙動を抑制するために、車両Ｖｅに要求される総駆動力内で左右前輪１１，１２側で発生させる駆動力（または制動力）と左右後輪１３，１４側で発生させる駆動力（または制動力）とを変更する。ここで、左右前輪１１，１２側で発生させる駆動力（または制動力）と左右後輪１３，１４側で発生させる駆動力（または制動力）とをそれぞれ変更してピッチ挙動を抑制する制御（以下、ピッチ制御という）自体は、本発明に直接関係せず、また、ピッチ制御はいかなる公知の制御内容をも採用することができるため、その詳細な説明を省略するが、以下に簡単に説明しておく。
【００２７】
本実施形態におけるピッチ制御は、ピッチ挙動を抑制するために、車体Ｂｏにピッチモーメントを発生させるピッチ制御を採用する。この場合、車両Ｖｅの前後方向運動に影響を与えない、言い換えれば、車両Ｖｅに加減速度を生じさせないように、左右前輪１１，１２側と左右後輪１３，１４側とで発生させる駆動力（または制動力）が互いに逆方向であり、かつ、その絶対値が同一である場合を想定する。これにより、左右前輪１１，１２側と左右後輪１３，１４側とで発生させる駆動力（または制動力）が互いに相殺し合うため、車両Ｖｅを走行させるために必要な総駆動力が低減することを防止することができる。
【００２８】
具体的に、本実施形態におけるピッチ制御は、図２に概略的に示すように、車両ＶｅのホイールベースＬに対して車両Ｖｅの前後方向における車両Ｖｅの重心Ｃｇと、左右前輪１１，１２の車軸との間の距離をＬｆ、ホイールベースＬに対して車両Ｖｅの重心Ｃｇと左右後輪１３，１４の車軸との間の距離をＬｒ、左右前輪１１，１２のサスペンション機構１５，１６の瞬間回転角をθｆ（推定値）、左右後輪１３，１４のサスペンション機構１７，１８の瞬間回転角をθｒ（推定値）とし、左右前輪１１，１２側と左右後輪１３，１４側とで絶対値が同一かつ互いに逆向きの駆動力Ｆを発生させて車両Ｖｅの重心Ｃｇに所定のピッチモーメントＭｐｉｃｈを発生させる。なお、図２においては、例示的に、左右後輪１３，１４側が発生する駆動力Ｆ（正の値）に対して左右前輪１１，１２側が制動力に相当する駆動力Ｆ（負の値）を発生する状況を示しているが、左右前輪１１，１２側が発生する駆動力Ｆ（正の値）に対して左右後輪１３，１４側が制動力に相当する駆動力Ｆ（負の値）を発生させる状況が存在することはいうまでもない。
【００２９】
このように、左右前輪１１，１２および左右後輪１３，１４に互いに逆向きの駆動力Ｆを発生させた場合、左右前輪１１，１２側から車体Ｂｏに入力される駆動力Ｆの上下方向の分力はサスペンション機構１５，１６の瞬間回転角をθｆを用いてＦ×ｔａｎθｆで表され、左右後輪１３，１４側から車体Ｂｏに入力される駆動力Ｆの上下方向の分力はサスペンション機構１７，１８の瞬間回転角をθｒを用いてＦ×ｔａｎθｒで表される。これにより、車両Ｖｅの重心Ｃｇに発生するピッチモーメントＭｐｉｃｈは、距離Ｌｆ，Ｌｒを用いた下記式１により計算することができる。
Ｍｐｉｃｈ＝Ｆ×（Ｌｒ×ｔａｎθｒ−Ｌｆ×ｔａｎθｆ） …式１
したがって、電子制御ユニット３０は、各輪１１〜１４にて発生させる駆動力Ｆを制御することにより、言い換えれば、インバータ２３を介して、インホイールモータ１９〜２２を駆動制御することにより、所定のピッチモーメントＭｐｉｃｈを発生させてピッチ挙動を抑制することができる。なお、この場合、電子制御ユニット３０は、インバータ２３を介してインホイールモータ１９〜２２を駆動制御することに代えてまたは加えて、ブレーキアクチュエータ２９を介してブレーキ機構２５〜２８を制動制御することによっても、各輪１１〜１４に制動力に相当する駆動力Ｆ（負の値）を発生させることができる。
【００３０】
ところで、上述したピッチ制御を実行した場合には、左右前輪１１，１２および左右後輪１３，１４から車体Ｂｏに駆動力Ｆの分力としてＦ×ｔａｎθｆとＦ×ｔａｎθｒとが入力される。このため、ピッチ制御を実行した場合には、下記式２に示すように、左右前輪１１，１２および左右後輪１３，１４から車体Ｂｏに入力されるＦ×ｔａｎθｆとＦ×ｔａｎθｒとの合力として車両Ｖｅの重心Ｃｇに上下力Ｆｚが入力される。
Ｆｚ＝Ｆ×（ｔａｎθｆ＋ｔａｎθｒ） …式２
なお、電子制御ユニット３０が前記式２に従って上下力Ｆｚを計算することは、本発明の運動状態推定手段に相当する。
【００３１】
ここで、各輪１１〜１４と車体Ｂｏとは、図２に示すように、サスペンション機構１５〜１８を介して連結されているため、車体Ｂｏに上下方向の振動が発生している状況下で、上下力Ｆｚが入力すると車体Ｂｏの上下方向の振動、言い換えれば、上下加速度が増幅して乗り心地が悪化する可能性がある。このため、電子制御ユニット３０は、図３に示す上下振動抑制制御プログラムを実行して、上下加速度の増幅を抑制する。以下、このプログラムを詳細に説明する。
【００３２】
電子制御ユニット３０（より詳しくは、ＣＰＵ）は、上下振動抑制制御プログラムをステップＳ１０にて開始し、続くステップＳ１１にて、現在、ピッチ制御中であるか否かを判定する。すなわち、電子制御ユニット３０は、現在、上述したピッチ制御を実行していなければ、ピッチ制御を実行するまでステップＳ１１にて「Ｎｏ」と判定し続ける。そして、電子制御ユニット３０は、ピッチ制御を実行していれば、「Ｙｅｓ」と判定してステップＳ１２に進む。
【００３３】
ステップＳ１２においては、電子制御ユニット３０は、上下加速度センサ３３から信号を入力し、この入力した信号によって表される車体Ｂｏに発生している上下加速度Ａｚを検知（検出）する。そして、電子制御ユニット３０は、上下加速度Ａｚを検知すると、ステップＳ１３に進む。
【００３４】
ステップＳ１３においては、電子制御ユニット３０は、上述したピッチ制御時に前記式３に従って計算されて車体Ｂｏに入力する上下力Ｆｚの符号（すなわち、作用方向であり車体Ｂｏの運動方向）と前記ステップＳ１２にて検知した上下加速度Ａｚの符号（すなわち、作用方向であり車体Ｂｏの運動方向）とが同一符号（すなわち、作用方向が同一）であるか否かを判定する。具体的に説明すると、電子制御ユニット３０は、例えば、計算して推定した上下力Ｆｚと検知した上下加速度Ａｚとを乗算して得られた値の符号が正であれば、上下力Ｆｚの符号と上下加速度Ａｚの符号が同一符号であるため「Ｙｅｓ」と判定してステップＳ１４に進む。一方、計算した上下力Ｆｚと検知した上下加速度Ａｚとを乗算して得られた値の符号が負であれば、上下力Ｆｚの符号と上下加速度Ａｚの符号が異符号であるため、電子制御ユニット３０は「Ｎｏ」と判定してステップＳ１５に進む。
【００３５】
ステップＳ１４においては、電子制御ユニット３０は、現在、ピッチ制御に伴って入力された上下力Ｆｚの作用方向と車体Ｂｏにおける上下加速度Ａｚの作用方向とが同一方向、言い換えれば、車体Ｂｏに入力された上下力Ｆｚが車体Ｂｏに発生している上下方向の振動を増幅するように作用しているため、ピッチ制御に伴って入力される上下力Ｆｚ（具体的には、ピッチ制御ゲイン）を低減させて補正する。すなわち、車体Ｂｏに入力される上下力Ｆｚは、上述したように、ピッチ制御に伴い、左右前輪１１，１２と左右後輪１３，１４に対して互いに逆向きでかつ同一の大きさの駆動力Ｆを発生させることにより、車両Ｖｅの上下方向に発生するＦ×ｔａｎθｆとＦ×ｔａｎθｒの合力である。したがって、電子制御ユニット３０は、車体Ｂｏに入力する上下力Ｆｚを低減する（または「０」とする）ために、各輪１１〜１４の発生させる駆動力Ｆを低減して（または「０」にして）補正する。
【００３６】
このため、電子制御ユニット３０は、インバータ２３を介して、各インホイールモータ１９〜２２の回転を制御して、左右前輪１１，１２および左右後輪１３，１４に発生させる駆動力Ｆの大きさを低減または「０」とする。これにより、車体Ｂｏに入力する上下力Ｆｚの大きさを低減（または「０」）することができ、上下力Ｆｚが車体Ｂｏに発生している上下加速度Ａｚすなわち車体Ｂｏに発生している上下方向の振動を増幅することを防止することができる。
【００３７】
一方、ステップＳ１５においては、電子制御ユニット３０は、現在、ピッチ制御に伴って入力された上下力Ｆｚの作用方向と車体Ｂｏにおける上下加速度Ａｚの作用方向とが異符号、言い換えれば、車体Ｂｏに入力された上下力Ｆｚが車体Ｂｏに発生している上下方向の振動を相殺するように作用している。このため、電子制御ユニット３０は、ピッチ制御に伴って入力される上下力Ｆｚによって効果的に上下方向の振動（すなわち上下加速度Ａｚ）を減衰させるために、前記計算して推定した上下力Ｆｚおよび検知した上下加速度Ａｚを用いた下記式３に従って、所定のゲインＫを決定する。
Ｋ＝（ｍ×Ａｚ）／Ｆｚ …式３
ただし、前記式４中におけるｍはバネ上である車体Ｂｏの質量を表す。このため、前記式３の右辺の分子（ｍ×Ａｚ）は車体Ｂｏに振動に伴って発生する力を表すものであり、したがって、ゲインＫは駆動力Ｆを発生させることによって車体Ｂｏに入力される上下力Ｆｚと車体Ｂｏに振動に伴って発生する力の比を表すものとなる。
【００３８】
そして、電子制御ユニット３０は、前記式４に従って決定したゲインＫをピッチ制御によって発生させる駆動力Ｆに乗算し、駆動力Ｆ（すなわち、上下力Ｆｚ）を補正する。これにより、車体Ｂｏに発生した振動を減衰させるために適切な大きさの上下力Ｆｚを車体Ｂｏに入力することができ、その結果、車体Ｂｏに発生した振動を速やかに抑えることができる。したがって、ピッチ制御に伴って車体Ｂｏに発生する上下方向の振動の発生を効果的にかつ速やかに抑制することができて、乗員の乗り心地を良好に確保することができる。
【００３９】
そして、電子制御ユニット３０は、前記ステップＳ１４または前記ステップＳ１５のステップ処理後、ステップＳ１６に進み、上下振動抑制制御プログラムの実行を一旦終了する。そして、所定に短い時間の経過後、電子制御ユニット３０は、ふたたび、ステップＳ１０にて同プログラムの実行を開始する。
【００４０】
以上の説明からも理解できるように、上記実施形態によれば、電子制御ユニット３０は、インバータ２３（またはブレーキアクチュエータ２９）を介してインホイールモータ１９〜２２（またはブレーキ機構２５〜２８）を制御して、左右前輪１１，１２と左右後輪１３，１４とに絶対値が同一かつ作用方向が逆方向となる駆動力Ｆ（または制動力Ｆ）をそれぞれ独立して発生させてピッチモーメントＭｐｉｃｈを発生させ、車体Ｂｏに生じたピッチ挙動を抑制することができる。そして、このピッチ制御において、電子制御ユニット３０は、車体Ｂｏに入力される運動状態量としての上下力Ｆｚを推定することができるとともに、上下加速度センサ３３から車体Ｂｏの実運動状態量としての上下加速度Ａｚを検出することができる。これにより、電子制御ユニット３０は、推定した上下力Ｆｚの作用方向（車体Ｂｏの運動方向）と上下加速度Ａｚの作用方向（車体Ｂｏの実運動方向）とが同一方向であるか否かを判定し、同一方向であるときには左右前輪１１，１２および左右後輪１３，１４に発生させる駆動力Ｆ（または制動力Ｆ）を低減させ、逆方向であるときには左右前輪１１，１２および左右後輪１３，１４に発生させる駆動力Ｆ（または制動力）を所定のゲインＫを用いて補正することができる。
【００４１】
これにより、ピッチ制御の実行中に、車体Ｂｏに上下方向の振動が発生している状況において、車体Ｂｏに対して上下力Ｆｚが入力される場合であっても、上下加速度Ａｚの作用方向（すなわち車体Ｂｏの振動方向）と上下力Ｆｚの作用方向とが同一方向であるときには、左右前輪１１，１２および左右後輪１３，１４に発生させる駆動力Ｆ（または制動力Ｆ）を低減する（または「０」とする）ことによって、車体Ｂｏに入力される上下力Ｆｚを小さくすることができる。この結果、車体Ｂｏに発生している振動が増幅されることを効果的に防止することができ、ピッチ挙動を抑制しながら乗り心地を良好に確保することができる。一方、上下加速度Ａｚの作用方向（すなわち車体Ｂｏの振動方向）と上下力Ｆｚの作用方向とが逆方向であるときには、左右前輪１１，１２および左右後輪１３，１４に発生させる駆動力Ｆ（または制動力Ｆ）を所定のゲインＫを用いて補正することにより、車体Ｂｏに入力される上下力Ｆｚによって車体Ｂｏに発生している振動を減衰させることができる。この結果、車体Ｂｏに発生している振動を効果的にかつ速やかに低減（減衰）させることができ、ピッチ挙動を抑制しながら乗り心地を良好に確保することができる。
【００４２】
本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【００４３】
例えば、上記実施形態においては、実運動状態量検出手段として車体Ｂｏに発生する上下加速度を検出する上下加速度センサ３３を設けて実施した。この場合、上下加速度センサ３３に代えて、または、加えて、例えば、車体Ｂｏに発生する車両上下方向の変位量（ストローク量）を検出するストロークセンサや車体Ｂｏに発生する車両上下方向の速度を検出する速度センサを設けて実施することも可能である。これらのストロークセンサや速度センサを設けた場合であっても、これらの各センサによって検出されたストローク量や速度から車両上下方向の上下加速度を算出することが可能であるため、この算出された上下加速度を用いることにより、前記式３に従って所定のゲインＫを決定することができる。したがって、この場合であっても、上記実施形態と同様の効果が得られる。
【００４４】
また、上記実施形態においては、電子制御ユニット３０が駆動力Ｆの分力として瞬間回転角をθｆおよび瞬間回転角をθｒを用いてＦ×ｔａｎθｆとＦ×ｔａｎθｒを求め、これら分力の合力として上下力Ｆｚを算出すなわち運動状態量として上下力Ｆｚを推定するように実施した。この場合、運動状態量として上下力Ｆｚを算出（推定）することに代えて、または、加えて、運動状態量としてピッチ制御に伴って各輪１１〜１４に発生させる駆動力Ｆに伴って車体Ｂｏに発生する上下加速度を算出（推定）するように実施することも可能である。具体的には、車体Ｂｏの質量ｍが既知であれば、例えば、前記式２に従って算出された上下力Ｆｚを質量ｍで除することにより上下加速度を推定することができる。そして、この場合には、前記式３に基づいて、例えば、推定された運動状態量である駆動力Ｆに起因して車体Ｂｏに発生する上下加速度と、実運動状態量である上下加速度センサ３３によって検出された上下加速度Ａｚとの比を所定のゲインＫとして決定することにより、上記実施形態と同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【００４５】
１１，１２…前輪、１３，１４…後輪、１５，１６，１７，１８…サスペンション機構、１９，２０，２１，２２…電動機（インホイールモータ）、２３…インバータ、２４…蓄電装置、２５，２６，２７，２８…ブレーキ機構、２９…ブレーキアクチュエータ、３０…電子制御ユニット、３１…アクセルセンサ、３２…ブレーキセンサ、３３…上下加速度センサ、Ｖｅ…車両、Ｂｏ…車体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも前輪と後輪とをそれぞれ独立して車体に連結するサスペンション機構と、少なくとも前記前輪と前記後輪とにそれぞれ独立して駆動力または制動力を発生させる駆動力発生機構と、前記車体のピッチ挙動を抑制するために前記駆動力発生機構を制御して前記前輪と前記後輪とにそれぞれ独立した駆動力または制動力を発生させる制御手段とを備えた車両の制動力制御装置において、
前記制御手段が、
前記車体のピッチ挙動を抑制するために前記前輪および前記後輪がそれぞれ独立して発生した駆動力または制動力に起因して前記サスペンション機構を介して前記前輪および前記後輪と連結された前記車体に発生する車両上下方向の運動状態量を推定する運動状態量推定手段と、
前記車体に発生した車両上下方向の実運動状態量を検出する実運動状態量検出手段と、
前記運動状態量推定手段によって推定された前記車両上下方向の運動状態量と、前記実運動状態量検出手段によって検出された実運動状態量とを用いて、前記駆動力発生機構によって前記前輪と前記後輪とにそれぞれ独立して発生させる駆動力または制動力を補正する補正手段とを備えたことを特徴とする車両の制駆動力制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載した車両の制駆動力制御装置において、さらに、
前記運動状態量推定手段によって推定された前記車両上下方向の運動状態量によって表される前記車体の運動方向と、前記実運動状態量検出手段によって検出された前記車両上下方向の実運動状態量によって表される前記車体の実運動方向とが同一方向であるか否かを判定する運動方向判定手段を備え、
前記補正手段が、
前記運動方向判定手段によって前記車体の運動方向と前記車体の実運動方向とが同一方向であると判定されたときに、前記駆動力発生機構によって前記前輪と前記後輪とにそれぞれ独立して発生させる駆動力または制動力を低減させ、
前記運動方向判定手段によって前記車体の運動方向と前記車体の実運動方向とが異なる方向であると判定されたときに、前記運動状態量推定手段によって推定された前記車両上下方向の運動状態量と前記実運動状態量検出手段によって検出された前記車両上下方向の実運動状態量とを用いて所定のゲインを決定し、前記駆動力発生機構によって前記前輪と前記後輪とにそれぞれ独立して発生させる駆動力または制動力を前記決定した所定のゲインを用いて補正することを特徴とする車両の制駆動力制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載した車両の制駆動力制御装置において、
前記運動状態量推定手段は、
前記車体のピッチ挙動を抑制するために前記前輪および前記後輪がそれぞれ独立して発生した駆動力または制動力の分力として前記車体に入力される車両上下方向の力の大きさと作用方向とを推定するものであり、
前記実運動状態量検出手段は、少なくとも、
前記車体に発生した車両上下方向の加速度の大きさと作用方向とを検出することを特徴とする車両の制駆動力制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載した車両の制駆動力制御装置において、
前記所定のゲインは、
前記運動状態量推定手段によって推定された前記車体に入力される車両上下方向の力の大きさと、前記実運動状態量検出手段によって検出された前記車体に発生した車両上下方向の加速度に対して前記車体の質量を乗算して計算される前記車体の振動に伴って発生する力の大きさとの比であることを特徴とする車両の制駆動力制御装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のうちのいずれか一つに記載した車両の制駆動力制御装置において、
前記制御手段は、
前記車体のピッチ挙動を抑制するために、前記駆動力発生機構を制御して、絶対値が同一でありかつ作用方向が逆方向となる駆動力または制動力を前記前輪と前記後輪とにそれぞれ独立して発生させることを特徴とする車両の制駆動力制御装置。
【請求項１】
少なくとも前輪と後輪とをそれぞれ独立して車体に連結するサスペンション機構と、少なくとも前記前輪と前記後輪とにそれぞれ独立して駆動力または制動力を発生させる駆動力発生機構と、前記車体のピッチ挙動を抑制するために前記駆動力発生機構を制御して前記前輪と前記後輪とにそれぞれ独立した駆動力または制動力を発生させる制御手段とを備えた車両の制動力制御装置において、
前記制御手段が、
前記車体のピッチ挙動を抑制するために前記前輪および前記後輪がそれぞれ独立して発生した駆動力または制動力に起因して前記サスペンション機構を介して前記前輪および前記後輪と連結された前記車体に発生する車両上下方向の運動状態量を推定する運動状態量推定手段と、
前記車体に発生した車両上下方向の実運動状態量を検出する実運動状態量検出手段と、
前記運動状態量推定手段によって推定された前記車両上下方向の運動状態量と、前記実運動状態量検出手段によって検出された実運動状態量とを用いて、前記駆動力発生機構によって前記前輪と前記後輪とにそれぞれ独立して発生させる駆動力または制動力を補正する補正手段とを備えたことを特徴とする車両の制駆動力制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載した車両の制駆動力制御装置において、さらに、
前記運動状態量推定手段によって推定された前記車両上下方向の運動状態量によって表される前記車体の運動方向と、前記実運動状態量検出手段によって検出された前記車両上下方向の実運動状態量によって表される前記車体の実運動方向とが同一方向であるか否かを判定する運動方向判定手段を備え、
前記補正手段が、
前記運動方向判定手段によって前記車体の運動方向と前記車体の実運動方向とが同一方向であると判定されたときに、前記駆動力発生機構によって前記前輪と前記後輪とにそれぞれ独立して発生させる駆動力または制動力を低減させ、
前記運動方向判定手段によって前記車体の運動方向と前記車体の実運動方向とが異なる方向であると判定されたときに、前記運動状態量推定手段によって推定された前記車両上下方向の運動状態量と前記実運動状態量検出手段によって検出された前記車両上下方向の実運動状態量とを用いて所定のゲインを決定し、前記駆動力発生機構によって前記前輪と前記後輪とにそれぞれ独立して発生させる駆動力または制動力を前記決定した所定のゲインを用いて補正することを特徴とする車両の制駆動力制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載した車両の制駆動力制御装置において、
前記運動状態量推定手段は、
前記車体のピッチ挙動を抑制するために前記前輪および前記後輪がそれぞれ独立して発生した駆動力または制動力の分力として前記車体に入力される車両上下方向の力の大きさと作用方向とを推定するものであり、
前記実運動状態量検出手段は、少なくとも、
前記車体に発生した車両上下方向の加速度の大きさと作用方向とを検出することを特徴とする車両の制駆動力制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載した車両の制駆動力制御装置において、
前記所定のゲインは、
前記運動状態量推定手段によって推定された前記車体に入力される車両上下方向の力の大きさと、前記実運動状態量検出手段によって検出された前記車体に発生した車両上下方向の加速度に対して前記車体の質量を乗算して計算される前記車体の振動に伴って発生する力の大きさとの比であることを特徴とする車両の制駆動力制御装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のうちのいずれか一つに記載した車両の制駆動力制御装置において、
前記制御手段は、
前記車体のピッチ挙動を抑制するために、前記駆動力発生機構を制御して、絶対値が同一でありかつ作用方向が逆方向となる駆動力または制動力を前記前輪と前記後輪とにそれぞれ独立して発生させることを特徴とする車両の制駆動力制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−３０７６０（Ｐ２０１２−３０７６０Ａ）
【公開日】平成２４年２月１６日（２０１２．２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１７４２０６（Ｐ２０１０−１７４２０６）
【出願日】平成２２年８月３日（２０１０．８．３）
【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２４年２月１６日（２０１２．２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月３日（２０１０．８．３）
【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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