車両の姿勢制御装置
【課題】走行面の凹凸、横風、急旋回動作等によって生じるロール振動を抑制することができる技術を提供する。
【解決手段】 この車両１０は、車体２０の左右に回転可能に取付けられている２つの駆動輪１２ａ，１２ｂを異なる駆動トルクで駆動可能となっている。この車両は、車体２０のロール振動を抑制する姿勢制御装置３２を備えている。姿勢制御装置３２は、車体２０のロール角を検出するロール角検出手段３０と、ロール角検出手段で検出されるロール角の微分値に基づいて、左右の駆動輪に駆動トルク差が生じるように各駆動輪を駆動する制御部を有している。
【解決手段】 この車両１０は、車体２０の左右に回転可能に取付けられている２つの駆動輪１２ａ，１２ｂを異なる駆動トルクで駆動可能となっている。この車両は、車体２０のロール振動を抑制する姿勢制御装置３２を備えている。姿勢制御装置３２は、車体２０のロール角を検出するロール角検出手段３０と、ロール角検出手段で検出されるロール角の微分値に基づいて、左右の駆動輪に駆動トルク差が生じるように各駆動輪を駆動する制御部を有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の姿勢を制御する技術に関する。特に、車体のロール角を制御するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、車体のロール角を制御する車両が開示されている。この車両では、車体の左右に設けられた２つの駆動輪が異なる駆動トルクで駆動可能となっている。車両の走行中に車体のロール角が予め設定されたロール角以上となると、車体のロール角がそれまでのロール角より小さくなるように、ロール抑制モーメントが算出される。そして、算出されたロール抑制モーメントが発生するように、左右の駆動輪を異なる駆動トルクで駆動する。これによって、車体のロールが抑えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１２９７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
走行中の車両には、走行面の凹凸、横風、急旋回動作等によって、車体のロール角が周期的に変動するロール振動が発生する。特許文献１の技術は、車体のロール角を制御することはできるが、車体のロール振動を抑制することはできない。本発明は、車体のロール振動を抑制することができる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書に開示する姿勢制御装置は、車体の左右に回転可能に取付けられている２つの駆動輪を異なる駆動トルクで駆動可能な車両の姿勢制御装置であって、車体のロール角を検出するロール角検出手段と、ロール角検出手段で検出されるロール角の微分値に基づいて、左右の駆動輪に駆動トルク差が生じるように各駆動輪を駆動する制御部と、を有している。
【０００６】
この姿勢制御装置では、ロール角検出手段で検出されるロール角の微分値に基づいて、左右の駆動輪に駆動トルク差を発生させる。このため、車体のロール角が周期的に変化するロール振動が生じても、そのロール振動が減衰される。これによって、走行面の凹凸、横風、急旋回動作等によって生じるロール振動を抑制することができる。
【０００７】
上記の姿勢制御装置の制御部は、ロール角検出手段から出力されるロール角信号から一部の周波数領域の信号を低減して所定の周波数領域の信号を出力するフィルタと、フィルタから出力されるロール角信号の微分値に基づいて、左右の駆動輪に生じさせる駆動トルク差を算出する駆動トルク差算出手段を有していてもよい。この場合には、前記の所定の周波数領域には、車体のロール振動周波数が含まれていることが好ましい。このような構成によると、ロール角検出手段から出力されるロール角信号からノイズ成分（すなわち、一部の周波数領域の信号成分）が低減され、車体のロール振動周波数（すなわち、車体がロール振動する周波数）に基づいて駆動トルク差が算出されるため、車体の姿勢制御を適切に行うことができる。
【０００８】
ここで、上記のフィルタは、上記の車体のロール振動周波数において、ナイキスト軌跡が（−１，ｊ０）の単位円の外側に描かれるように設計されていることが好ましい。このような構成によると、車体のロール振動を抑制するフィードバック制御を安定して行うことができる。
【０００９】
また、上記の所定の周波数領域には、車体のヨー固有振動数が含まれていないことが好ましい。このような構成によると、車体にヨー振動が生じても、そのヨー振動がロール角振動を抑制するためのフィードバック制御に影響を及ぼすことを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施例に係る車両を模式的に示す図。
【図２】車両の制御系の構成を示すブロック図。
【図３】車両の制御装置で実行される処理の手順を示すフローチャート。
【図４】左右の駆動輪に駆動トルク差を発生させることでロールモーメントを発生させるメカニズムを説明するための図（平面図）。
【図５】左右の駆動輪に駆動トルク差を発生させることでロールモーメントを発生させるメカニズムを説明するための図（背面図）。
【図６】車両にロール運動が生じている状態を模式的に示す図（背面図）。
【図７】ロール振動を抑制する制御系の構成を示すブロック図。
【図８】制御装置の設計方法を説明するための図。
【図９】車両の駆動制御系の全体構成を示すブロック図。
【図１０】車両のロール振動を抑制する効果を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の一実施例に係る車両１０について、図面を参照しながら説明する。図１に示すように車両１０は、前輪１２ｂ，１２ａと、後輪１８と、前輪１２ａ，１２ｂ及び後輪１８が取付けられた車体２０を備えている。なお、以下の説明において、左右の区別は、車両１０の進行方向（図中の矢印Ａ）に対して右側を「右」といい、進行方向Ａに対して左側を「左」という。
【００１２】
前輪１２ａ，１２ｂは、車体２０の側面の前端側に回転可能に取付けられている。左前輪１２ａは、インホイールモータ１４ａと接続されており、インホイールモータ１４ａによって駆動される。右前輪１２ｂは、インホイールモータ１４ｂと接続されており、インホイールモータ１４ｂによって駆動される。すなわち、前輪１２ａ、１２ｂは、それぞれ独立して駆動される。前輪１２ａ，１２ｂを駆動することで、車両１０は走行面Ｆ（図５等に図示）を走行する。また、右前輪１２ａの回転駆動量（回転角速度）と左前輪１２ｂの回転駆動量（回転角速度）を変えることで、車両１０はその進行方向を変えることができる。一方、後輪１８は、従動輪であり、車体の５０の中央の後端側に回転可能に取付けられている。
【００１３】
図２に示すように、車体２０は、車体２０のロール角を検出するロール角検出センサ３０と、ステアリング装置２２と、アクセル装置２４と、インホイールモータ１４ａ、１４ｂに制御指令値を出力する制御装置３２を備えている。
【００１４】
ロール角検出センサ３０は、車体２０のロール角を検出するセンサである。ロール角検出センサ３０は、制御装置３２に電気的に接続されている。ロール角検出センサ３０から出力されるロール角信号（すなわち、車体２０のロール角を示す信号）は、制御装置３２に入力されるようになっている。ロール角検出センサ３０には、例えば、ジャイロセンサを用いることができる。なお、車体２０のロール角を検出する手段としては、ジャイロセンサ以外の他の構成を採ることができる。例えば、車輪１２ａ，１２ｂに接続された各サスペンションのストロークを検出するセンサを用いて、車体２０のロール角を検出することができる。
【００１５】
ステアリング装置２２は、運転者によって操作され、車両１０の目標進行方向が入力される。ステアリング装置２２には、運転者のステアリング操作を検出するステアリング操作検出センサ２６が設けられている。ステアリング操作検出センサ２６で検出される検出結果は、制御装置３２に入力される。ステアリング装置２２及びステアリング操作検出センサ２６には、公知の自動車に用いられている一般的なものを用いることができる。
【００１６】
アクセル装置２４は、運転者によって操作され、車両１０の目標速度が入力される。アクセル装置２４には、運転者のアクセル操作を検出するアクセル操作検出センサ２８が設けられている。アクセル操作検出センサ２８で検出された検出結果は、制御装置３２に入力される。アクセル装置２４及びアクセル操作検出センサ２８には、公知の自動車に用いられている一般的なものを用いることができる。
【００１７】
インホイールモータ１４ａ、１４ｂは、制御装置３２と電気的に接続されている。インホイールモータ１４ａ、１４ｂは、制御装置３２から入力される制御指令値にしたがって、前輪１２ａ、１２ｂをそれぞれ駆動する。インホイールモータ１４ａには、エンコーダ１６ａが設けられている。エンコーダ１６ａは、制御装置３２と電気的に接続されている。エンコーダ１６ａは、インホイールモータ１４ａの回転角速度（すなわち、左前輪１２ａの回転角速度）を検出する。エンコーダ１６ａが検出した左前輪１２ａの回転角速度は、制御装置３２に入力される。また、インホイールモータ１４ｂにも、エンコーダ１６ｂが設けられている。エンコーダ１６ｂは、右前輪１２ｂの回転角速度を検出する。エンコーダ１６ｂが検出した右前輪１２ｂの回転角速度も、制御装置３２に入力される。
【００１８】
制御装置３２は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を備えたコンピュータによって構成されている。制御装置３２は、車体２０に設置されている。制御装置３２は、インホイールモータ１４ａ、１４ｂと、エンコーダ１６ａ、１６ｂと、ロール角検出センサ３０と、ステアリング操作検出センサ２６と、アクセル操作検出センサ２８に電気的に接続されている。図２に示すように、制御装置３２は、その機能として、速度指令値算出部３８と、第１トルク指令値算出部３６と、トルク補償値算出部４０と、第２トルク指令値算出部３４を備えている。
【００１９】
速度指令値算出部３８は、ステアリング操作検出センサ２６から入力されるステアリング操作と、アクセル操作検出センサ２８から入力されるアクセル操作から、インホイールモータ１４ａ，１４ｂの速度指令値を算出する。すなわち、速度指令値算出部３８は、入力されるステアリング操作から車両１０の目標速度を算出し、入力されるアクセル操作から車両１０の目標進行方向を算出する。上述したように、本実施例では、左前輪１２ａと右前輪１２ｂの回転角速度の差によって車両１０の進行方向を変更する。したがって、速度指令値算出部３８は、車両１０が算出された目標速度と目標進行方向となるように、インホイールモータ１４ａ，１４ｂの速度指令値（回転角速度指令値）を算出する。
【００２０】
第１トルク指令値算出部３６は、速度指令値算出部３８から出力される回転角速度指令値と、エンコーダ１６ａ，１６ｂから出力されるインホイールモータ１４ａ，１４ｂの回転角速度とから、インホイールモータ１４ａ，１４ｂのトルク指令値を算出する。すなわち、第１トルク指令値算出部３６は、エンコーダ１６ａ，１６ｂから出力されるインホイールモータ１４ａ，１４ｂの回転角速度が速度指令値算出部３８から出力されるインホイールモータ１４ａ，１４ｂの回転角速度指令値となるように、インホイールモータ１４ａ，１４ｂのトルク指令値を算出する。
【００２１】
第２トルク指令値算出部３４は、第１トルク指令値算出部３６で算出されるインホイールモータ１４ａ，１４ｂのトルク指令値と、後述するトルク補償値算出部４０で算出されるインホイールモータ１４ａ，１４ｂのトルク補償値に基づいて、インホイールモータ１４ａ，１４ｂに出力する最終的なトルク指令値を算出する。具体的には、左前輪１２ａを駆動するインホイールモータ１４ａに対しては、第１トルク指令値算出部３６で算出されたインホイールモータ１４ａのトルク指令値にトルク補償値算出部４０で算出されたインホイールモータ１４ａのトルク補償値を加算する。一方、右前輪１２ｂを駆動するインホイールモータ１４ｂについては、第１トルク指令値算出部３６で算出されるインホイールモータ１４ｂのトルク指令値からトルク補償値算出部４０で算出されたインホイールモータ１４ｂのトルク補償値を減算する。これによって、左右の前輪１２ａ、１２ｂに、トルク補償値算出部４０で算出された駆動トルク差が与えられる。
【００２２】
トルク補償値算出部４０は、ロール角検出センサ３０で検出されるロール角の微分値に基づいて、左前輪１２ａと右前輪１２ｂとの間に駆動トルク差を発生させるためのトルク補償値（トルク指令値）を算出する。まず、左前輪１２ａと右前輪１２ｂに駆動トルク差を生じさせることによってロールモーメントが発生するメカニズムと、車両１０のロール運動の運動方程式について説明する。次いで、トルク補償値算出部４０の具体的な構成について詳細に説明する。
【００２３】
図４に示すように、左前輪１２ａと右前輪１２ｂに駆動トルク差を与えると、その駆動トルク差によって左前輪１２ａと右前輪１２ｂに逆位相の駆動力Ｆ／２が生じる。一方、前輪１２ａ，１２ｂは走行面Ｆに拘束されるため、車体２０には前輪１２ａ，１２ｂの中心にトルクτが生じる。このトルクτによって、図５に示すように、車両１０の重心位置Ｇに横力Ｆｓが生じ、この横力Ｆｓによってロール軸Ｒの回りにロールモーメントτｒが発生する。（すなわち、左前輪１２ａと右前輪１２ｂに駆動トルク差を与えると、ロール軸Ｒ回りにロールモーメントτｒが生じる。）したがって、車体２０のロール角に応じて適切なロールモーメントτｒが生じるように、左前輪１２ａと右前輪１２ｂに駆動トルク差を与えることで、車体２０のロール振動を抑制することができる。なお、前輪１２ａ，１２ｂの駆動力差Ｆとロールモーメントτｒには比例関係があるため、次の式が成立するものとする。
τｒ＝Ｋｒ・Ｆ （式１）
ここで、定数Ｋｒは、車両に応じて決める定数である。
【００２４】
次に、車両１０のロール運動を表す運動方程式について説明する。ここで、ロール振動時の車体２０のロール角θは微少であるため、重力によるロール軸回りのモーメントの影響を無視する。また、ロール振動を励起させる原因は、車両１０の旋回動作による遠心力、走行面の凹凸、横風等であるが、これらの外力を車両１０の重心位置Ｇに作用する横力Ｆｄとして表す。したがって、ロール運動の運動方程式は、下記の式で表される。
Ｉθ（ｄ２θ／ｄｔ２）＝τｒ−Ｃθ（ｄθ／ｄｔ）−Ｋθθ―ｌＦｄ （式２）
上記の式において、Ｉθはロール軸回りの慣性モーメント、Ｃθはサスペンションによる粘性係数、Ｋθはサスペンションによるロール剛性係数、ｌはロール軸Ｒから重視位置Ｇまでの距離である。
【００２５】
上記の運動方程式からトルク補償値算出部４０の具体的な構成を決定することができる。例えば、まず、上記（式１）と（式２）から、前輪１２ａ，１２ｂの駆動力差Ｆと外力Ｆｄからθまでの伝達関数を求める。すなわち、（式２）に（式１）の関係を代入してラプラス変換を行うと、次の式が得られる。
θ＝｛１／（Ｉｓ２＋Ｃθｓ＋Ｋθ）｝・（Ｋｒ・Ｆ−ｌ・Ｆｄ） （式３）
したがって、ロール振動角周波数ωｒ（すなわち、ロール振動周波数）及び減衰係数ζｒは、次の式で表される。
ωｒ＝√（Ｋθ／Ｉθ） ζｒ＝Ｃθ／２ωｒ （式４）
なお、（式４）を（式３）に代入すると、（式３）は次の式で表される。
θ＝｛（１／Ｉθ）／（ｓ２＋２ζｒωｒｓ＋ωｒ２）｝・（Ｋｒ・Ｆ−ｌ・Ｆｄ） （式５）
【００２６】
ここで、ロール振動を抑制するためには、減衰係数ζｒを増大させるフィードバック制御を行えばよい。このために、本実施例のトルク補償値算出部４０は、前輪１２ａ，１２ｂの駆動力差Ｆをロール角の微分値に基づいて与える。すなわち、微分ゲインをＫｓとし、駆動力差Ｆを次の式で与える。
Ｆ＝−Ｋｓ・ｓθ （式６）
（式６）を（式５）に代入すると、次の式を得る。
θ＝｛（−ｌ／Ｉθ）／（ｓ２＋（２ζｒωｒｓ＋ＫｒＫｓ）ｓ＋ωｒ２）｝・Ｆｄ （式７）
（式７）より明らかなように、（式６）によって駆動力差Ｆを与えれば、ロール振動の減衰係数ζｒが見かけ上大きくなり、ロール振動を減衰させることができる。したがって、トルク補償値算出部４０が（式６）によって表される駆動力差Ｆを発生させることで、ロール振動を抑制することができる。
【００２７】
なお、ロール角検出センサ３０から出力されるロール角信号には各種ノイズ成分が含まれているため、これを除去してフィードバック制御を行うことが好ましい。フィードバック制御に必要な周波数成分はロール振動が生じる周波数成分（ロール振動角周波数ωｒを含む）であるため、ロール振動が生じる周波数成分を通過させるフィルタを用いることが好ましい。例えば、フィルタとしては、ロール振動が生じる周波数成分を通過させるバンドパスフィルタを用いることができる。なお、バンドパスフィルタが通過させる周波数領域には、車体２０のヨー運動の固有振動数が含まれないようにすることが好ましい。これによって、ロール運動のフィードバック制御にヨー振動が影響することを防止することができる。
【００２８】
バンドパスフィルタＦｂ（ｓ）を用いる場合は、（式６）の駆動力差Ｆは次の式で表される。
Ｆ＝−Ｋｓ・Ｆｂ（ｓ）・ｓθ （式８）
したがって、トルク補償値算出部４０は、微分ゲインＫｓとバンドパスフィルタＦｂ（ｓ）によって構成することができる。この場合、フィードバック制御系の安定性とロール振動の抑制性能を顧慮して、微分ゲインＫｓとバンドパスフィルタＦｂ（ｓ）を設計することとなる。
【００２９】
次に、微分ゲインＫｓとバンドパスフィルタＦｂ（ｓ）の設計方法（設計指針）の一例を説明する。ここで、駆動力差Ｆからロール角θまでの伝達関数をＰ（ｓ）とすると、Ｐ（ｓ）は次の式で表される。
Ｐ（ｓ）＝（Ｋｒ／Ｉθ）／（ｓ２＋２ζｒωｒｓ＋ωｒ２） （式９）
また、上記（式８）のフィードバック補償要素を次式のＣ（ｓ）で置き換える。すなわち、Ｃ（ｓ）は次の式で表される。
Ｃ（ｓ）＝Ｋｓ・Ｆｂ（ｓ）・ｓ （式１０）
（式９）と（式１０）より、トルク補償値算出部４０のフィードバック制御系をブロック線図で表すと、図７となる。図７から明らかなように、このフィードバック制御系の安定性の観点からは、Ｐ（ｊω）Ｃ（ｊω）のベクトル軌跡がナイキスト安定判別の安定条件を満たさなければならない。
【００３０】
一方、（式７）をＰ（ｓ）とＣ（ｓ）を使って書き換えると、次式が導かれる。
θ＝｛−ｌ／（１＋Ｐ（ｓ）Ｃ（ｓ））｝・Ｐ（ｓ）・ｌ／Ｋｒ・Ｆｄ （式１１）
したがって、外力Ｆｄが車両１０に作用したときにロール振動を抑制するためには、ロール振動の固有振動数（すなわち、ωｒ）の近傍の周波数領域（例えば、ロール振動の固有振動数ωｒであるときにωｒ±Δ０．２ωｒの周波数領域）で、次式を満足するフィードバック補償Ｃ（ｓ）を設計すればよい。
｜１／（１＋Ｐ（ｊω）Ｃ（ｊω））｜＜１ （式１２）
すなわち、｜１／（１＋Ｐ（ｊω）Ｃ（ｊω））｜が１より小さければ、外力Ｆｄが作用しても、ロール角θは減衰する。したがって、（式１２）を満足すれば、車両１０のロール振動が抑制することができる。なお、（式１２）の条件をＰ（ｊω）Ｃ（ｊω）のベクトル軌跡上で表現すると、図８に示すように、ロール振動周波数ωｒの近傍の周波数領域において、［−１，ｊ０］を中心とした単位円外でベクトル軌跡が描かれることを意味する。
【００３１】
したがって、微分ゲインＫｓとバンドパスフィルタＦｂ（ｓ）は、次の２つの条件が満足されるように設計することが好ましい。すなわち、（１）Ｐ（ｊω）Ｃ（ｊω）のベクトル軌跡（ナイキスト軌跡）がナイキスト安定判別の安定条件を満足し、（２）Ｐ（ｊω）Ｃ（ｊω）のベクトル軌跡（ナイキスト軌跡）がロール振動周波数の近傍の周波数領域において［−１，ｊ０］を中心とした単位円外で描かれるように、設計することが好ましい。このように微分ゲインＫｓとバンドパスフィルタＦｂ（ｓ）を設計することで、適切に車体２０のロール振動を抑制することができる。
【００３２】
以上、制御装置３２の各部３４〜４０の構成を詳細に説明したが、制御装置３２の全体構成をブロック線図で表すと、図９に示すようになる。すなわち、左右の車輪速度制御則３７ａ、３７ｂ（第１トルク指令値算出部３６に相当）には、エンコーダ１６ａ，１６ｂからの検出値（Ｖｒ，Ｖｌ）が入力されると共に、速度指令値算出部３８より目標角速度（Ｖｒref，Ｖｌref）が入力される。そして、左右の車輪速度制御則３７ａ、３７ｂは、入力されたこれらの値に基づいてトルク指令値を算出する。一方、フィードバック補償Ｃ（ｓ）には、ロール角θが入力され、このロール角θを用いて左右の前輪１２ａ，１２ｂの駆動トルク差が算出され、この駆動トルク差は各車輪１２ａ，１２ｂに分配される。加算器３４ａ，３４ｂ（第２トルク指令値算出部３４に相当）は、車輪速度制御則３７ａ、３７ｂから入力されるトルク指令値と、フィードバック補償Ｃ（ｓ）から入力される駆動トルク差（トルク補償値）に基づいて、左右のインホイールモータ１４ａ，１４ｂに出力するトルク指令値（τｒref，τｌref）を算出する。これによって、左右の車輪１２ａ，１２ｂに適切な駆動トルク差が与えられ、車体２０のロール振動が抑制される。
【００３３】
次に、上述した車両１０の制御装置３２で行われる処理を、図３のフローチャートに従って説明する。制御装置３２は、所定の制御周期毎に、図３に示すステップＳ１０〜Ｓ２４の処理を繰り返し実行する。これにより、車両１０は走行面Ｆを走行する。
【００３４】
図３に示すように、制御装置３２は、まず、センサ２６，２８の出力に基づいて、運転者がステアリング操作及びアクセル操作を行ったか否かを判断する（Ｓ１０）。運転者がステアリング操作及びアクセル操作を行っていない場合（ステップＳ１０でＮＯ）は、そのまま待機し、運転者がステアリング操作及びアクセル操作を行っている場合（ステップＳ１０でＹＥＳ）は、ステップＳ１２に進む。
【００３５】
ステップＳ１２に進むと、制御装置３２は、運転者から入力されたステアリング操作及びアクセル操作に基づいて、左右のインホイールモータ１４ａ，１４ｂの目標回転角速度（速度指令値）を算出する（Ｓ１２）。また、制御装置３２は、エンコーダ１６ａ，１６ｂの出力からインホイールモータ１４ａ，１４ｂの実際の回転角速度を検出し（Ｓ１４）、ロール角検出センサ３０の出力から車体２０のロール角を検出する（Ｓ１６）。
【００３６】
次いで、制御装置３２は、ステップＳ１２で算出された目標回転角速度と、ステップＳ１４で検出した実際の回転角速度とから、インホイールモータ１４ａ，１４ｂの回転角速度が目標回転角速度となるようにトルク指令値（第１トルク指令値）を算出する（Ｓ１８）。また、制御装置３２は、ステップＳ１６で検出したロール角を用いて、左右のインホイールモータ１４ａ，１４ｂに与えるトルク補償値（駆動トルク差）を算出する（Ｓ２０）。そして、制御装置３２は、ステップＳ１８で算出したトルク指令値と、ステップＳ２０で算出したトルク補償値に基づいて、インホイールモータ１４ａ，１４ｂに出力するトルク指令値（第２トルク指令値）を算出し（Ｓ２２）、その算出したトルク指令値を各インホイールモータ１４ａ，１４ｂに出力する（Ｓ２４）。これによって、左右の前輪１２ａ，１２ｂに適切な駆動トルク差が与えられ、ロール振動が減衰される。
【００３７】
図１０は、本実施例の車両１０に外力Ｆｄによりロール振動が生じたときのロール角θの経時変化と、従来の車両（トルク補償値を与えない車両）に外力Ｆｄが作用したときのロール角θの経時変化を併せて示すグラフである。図１０より明らかなように、本実施例の車両１０では、従来の車両と比較して、車体２０のロール振動が短時間の間に減衰している。
【００３８】
上述した説明から明らかなように、本実施例の車両１０では、車体２０のロール角θの微分値に基づいて、左右の前輪１２ａ，１２ｂに駆動トルク差を発生させる。このため、走行面の凹凸、横風、急旋回動作等によって生じるロール振動を速やかに減衰させ、安定した走行を実現することができる。特に、トレッド幅の狭い車両や、車高の高い車両においてはロール振動が大きな問題となるが、このような車両においてもロール振動を好適に抑制することができる。
【００３９】
なお、上述した実施例では、バンドパスフィルタを用いてトルク補償値算出部４０を構成したが、バンドパスフィルタの代わりに不必要な周波数成分の信号を除去するバンドエリミネイトフィルタを用いることができる。
【００４０】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００４１】
１０ 車両
１２ａ 左前輪
１２ｂ 右前輪
１４ａ，１４ｂ インホイールモータ
１４ａ，１４ｂ 左右前輪
１４ａ，１４ｂ 各車輪
１４ａ，１４ｂ インホイールモータ
１４ａ，１４ｂ インホイールモータ
１６ａ，１６ｂ エンコーダ
１８ 後輪
２０ 車体
２２ ステアリング装置
２４ アクセル装置
２６ ステアリング操作検出センサ
２８ アクセル操作検出センサ
３０ ロール角検出センサ
３２ 制御装置
３４ トルク指令値算出部
３６ 第１トルク指令値算出部
３８ 速度指令値算出部
４０ トルク補償値算出部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の姿勢を制御する技術に関する。特に、車体のロール角を制御するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、車体のロール角を制御する車両が開示されている。この車両では、車体の左右に設けられた２つの駆動輪が異なる駆動トルクで駆動可能となっている。車両の走行中に車体のロール角が予め設定されたロール角以上となると、車体のロール角がそれまでのロール角より小さくなるように、ロール抑制モーメントが算出される。そして、算出されたロール抑制モーメントが発生するように、左右の駆動輪を異なる駆動トルクで駆動する。これによって、車体のロールが抑えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１２９７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
走行中の車両には、走行面の凹凸、横風、急旋回動作等によって、車体のロール角が周期的に変動するロール振動が発生する。特許文献１の技術は、車体のロール角を制御することはできるが、車体のロール振動を抑制することはできない。本発明は、車体のロール振動を抑制することができる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書に開示する姿勢制御装置は、車体の左右に回転可能に取付けられている２つの駆動輪を異なる駆動トルクで駆動可能な車両の姿勢制御装置であって、車体のロール角を検出するロール角検出手段と、ロール角検出手段で検出されるロール角の微分値に基づいて、左右の駆動輪に駆動トルク差が生じるように各駆動輪を駆動する制御部と、を有している。
【０００６】
この姿勢制御装置では、ロール角検出手段で検出されるロール角の微分値に基づいて、左右の駆動輪に駆動トルク差を発生させる。このため、車体のロール角が周期的に変化するロール振動が生じても、そのロール振動が減衰される。これによって、走行面の凹凸、横風、急旋回動作等によって生じるロール振動を抑制することができる。
【０００７】
上記の姿勢制御装置の制御部は、ロール角検出手段から出力されるロール角信号から一部の周波数領域の信号を低減して所定の周波数領域の信号を出力するフィルタと、フィルタから出力されるロール角信号の微分値に基づいて、左右の駆動輪に生じさせる駆動トルク差を算出する駆動トルク差算出手段を有していてもよい。この場合には、前記の所定の周波数領域には、車体のロール振動周波数が含まれていることが好ましい。このような構成によると、ロール角検出手段から出力されるロール角信号からノイズ成分（すなわち、一部の周波数領域の信号成分）が低減され、車体のロール振動周波数（すなわち、車体がロール振動する周波数）に基づいて駆動トルク差が算出されるため、車体の姿勢制御を適切に行うことができる。
【０００８】
ここで、上記のフィルタは、上記の車体のロール振動周波数において、ナイキスト軌跡が（−１，ｊ０）の単位円の外側に描かれるように設計されていることが好ましい。このような構成によると、車体のロール振動を抑制するフィードバック制御を安定して行うことができる。
【０００９】
また、上記の所定の周波数領域には、車体のヨー固有振動数が含まれていないことが好ましい。このような構成によると、車体にヨー振動が生じても、そのヨー振動がロール角振動を抑制するためのフィードバック制御に影響を及ぼすことを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施例に係る車両を模式的に示す図。
【図２】車両の制御系の構成を示すブロック図。
【図３】車両の制御装置で実行される処理の手順を示すフローチャート。
【図４】左右の駆動輪に駆動トルク差を発生させることでロールモーメントを発生させるメカニズムを説明するための図（平面図）。
【図５】左右の駆動輪に駆動トルク差を発生させることでロールモーメントを発生させるメカニズムを説明するための図（背面図）。
【図６】車両にロール運動が生じている状態を模式的に示す図（背面図）。
【図７】ロール振動を抑制する制御系の構成を示すブロック図。
【図８】制御装置の設計方法を説明するための図。
【図９】車両の駆動制御系の全体構成を示すブロック図。
【図１０】車両のロール振動を抑制する効果を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の一実施例に係る車両１０について、図面を参照しながら説明する。図１に示すように車両１０は、前輪１２ｂ，１２ａと、後輪１８と、前輪１２ａ，１２ｂ及び後輪１８が取付けられた車体２０を備えている。なお、以下の説明において、左右の区別は、車両１０の進行方向（図中の矢印Ａ）に対して右側を「右」といい、進行方向Ａに対して左側を「左」という。
【００１２】
前輪１２ａ，１２ｂは、車体２０の側面の前端側に回転可能に取付けられている。左前輪１２ａは、インホイールモータ１４ａと接続されており、インホイールモータ１４ａによって駆動される。右前輪１２ｂは、インホイールモータ１４ｂと接続されており、インホイールモータ１４ｂによって駆動される。すなわち、前輪１２ａ、１２ｂは、それぞれ独立して駆動される。前輪１２ａ，１２ｂを駆動することで、車両１０は走行面Ｆ（図５等に図示）を走行する。また、右前輪１２ａの回転駆動量（回転角速度）と左前輪１２ｂの回転駆動量（回転角速度）を変えることで、車両１０はその進行方向を変えることができる。一方、後輪１８は、従動輪であり、車体の５０の中央の後端側に回転可能に取付けられている。
【００１３】
図２に示すように、車体２０は、車体２０のロール角を検出するロール角検出センサ３０と、ステアリング装置２２と、アクセル装置２４と、インホイールモータ１４ａ、１４ｂに制御指令値を出力する制御装置３２を備えている。
【００１４】
ロール角検出センサ３０は、車体２０のロール角を検出するセンサである。ロール角検出センサ３０は、制御装置３２に電気的に接続されている。ロール角検出センサ３０から出力されるロール角信号（すなわち、車体２０のロール角を示す信号）は、制御装置３２に入力されるようになっている。ロール角検出センサ３０には、例えば、ジャイロセンサを用いることができる。なお、車体２０のロール角を検出する手段としては、ジャイロセンサ以外の他の構成を採ることができる。例えば、車輪１２ａ，１２ｂに接続された各サスペンションのストロークを検出するセンサを用いて、車体２０のロール角を検出することができる。
【００１５】
ステアリング装置２２は、運転者によって操作され、車両１０の目標進行方向が入力される。ステアリング装置２２には、運転者のステアリング操作を検出するステアリング操作検出センサ２６が設けられている。ステアリング操作検出センサ２６で検出される検出結果は、制御装置３２に入力される。ステアリング装置２２及びステアリング操作検出センサ２６には、公知の自動車に用いられている一般的なものを用いることができる。
【００１６】
アクセル装置２４は、運転者によって操作され、車両１０の目標速度が入力される。アクセル装置２４には、運転者のアクセル操作を検出するアクセル操作検出センサ２８が設けられている。アクセル操作検出センサ２８で検出された検出結果は、制御装置３２に入力される。アクセル装置２４及びアクセル操作検出センサ２８には、公知の自動車に用いられている一般的なものを用いることができる。
【００１７】
インホイールモータ１４ａ、１４ｂは、制御装置３２と電気的に接続されている。インホイールモータ１４ａ、１４ｂは、制御装置３２から入力される制御指令値にしたがって、前輪１２ａ、１２ｂをそれぞれ駆動する。インホイールモータ１４ａには、エンコーダ１６ａが設けられている。エンコーダ１６ａは、制御装置３２と電気的に接続されている。エンコーダ１６ａは、インホイールモータ１４ａの回転角速度（すなわち、左前輪１２ａの回転角速度）を検出する。エンコーダ１６ａが検出した左前輪１２ａの回転角速度は、制御装置３２に入力される。また、インホイールモータ１４ｂにも、エンコーダ１６ｂが設けられている。エンコーダ１６ｂは、右前輪１２ｂの回転角速度を検出する。エンコーダ１６ｂが検出した右前輪１２ｂの回転角速度も、制御装置３２に入力される。
【００１８】
制御装置３２は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を備えたコンピュータによって構成されている。制御装置３２は、車体２０に設置されている。制御装置３２は、インホイールモータ１４ａ、１４ｂと、エンコーダ１６ａ、１６ｂと、ロール角検出センサ３０と、ステアリング操作検出センサ２６と、アクセル操作検出センサ２８に電気的に接続されている。図２に示すように、制御装置３２は、その機能として、速度指令値算出部３８と、第１トルク指令値算出部３６と、トルク補償値算出部４０と、第２トルク指令値算出部３４を備えている。
【００１９】
速度指令値算出部３８は、ステアリング操作検出センサ２６から入力されるステアリング操作と、アクセル操作検出センサ２８から入力されるアクセル操作から、インホイールモータ１４ａ，１４ｂの速度指令値を算出する。すなわち、速度指令値算出部３８は、入力されるステアリング操作から車両１０の目標速度を算出し、入力されるアクセル操作から車両１０の目標進行方向を算出する。上述したように、本実施例では、左前輪１２ａと右前輪１２ｂの回転角速度の差によって車両１０の進行方向を変更する。したがって、速度指令値算出部３８は、車両１０が算出された目標速度と目標進行方向となるように、インホイールモータ１４ａ，１４ｂの速度指令値（回転角速度指令値）を算出する。
【００２０】
第１トルク指令値算出部３６は、速度指令値算出部３８から出力される回転角速度指令値と、エンコーダ１６ａ，１６ｂから出力されるインホイールモータ１４ａ，１４ｂの回転角速度とから、インホイールモータ１４ａ，１４ｂのトルク指令値を算出する。すなわち、第１トルク指令値算出部３６は、エンコーダ１６ａ，１６ｂから出力されるインホイールモータ１４ａ，１４ｂの回転角速度が速度指令値算出部３８から出力されるインホイールモータ１４ａ，１４ｂの回転角速度指令値となるように、インホイールモータ１４ａ，１４ｂのトルク指令値を算出する。
【００２１】
第２トルク指令値算出部３４は、第１トルク指令値算出部３６で算出されるインホイールモータ１４ａ，１４ｂのトルク指令値と、後述するトルク補償値算出部４０で算出されるインホイールモータ１４ａ，１４ｂのトルク補償値に基づいて、インホイールモータ１４ａ，１４ｂに出力する最終的なトルク指令値を算出する。具体的には、左前輪１２ａを駆動するインホイールモータ１４ａに対しては、第１トルク指令値算出部３６で算出されたインホイールモータ１４ａのトルク指令値にトルク補償値算出部４０で算出されたインホイールモータ１４ａのトルク補償値を加算する。一方、右前輪１２ｂを駆動するインホイールモータ１４ｂについては、第１トルク指令値算出部３６で算出されるインホイールモータ１４ｂのトルク指令値からトルク補償値算出部４０で算出されたインホイールモータ１４ｂのトルク補償値を減算する。これによって、左右の前輪１２ａ、１２ｂに、トルク補償値算出部４０で算出された駆動トルク差が与えられる。
【００２２】
トルク補償値算出部４０は、ロール角検出センサ３０で検出されるロール角の微分値に基づいて、左前輪１２ａと右前輪１２ｂとの間に駆動トルク差を発生させるためのトルク補償値（トルク指令値）を算出する。まず、左前輪１２ａと右前輪１２ｂに駆動トルク差を生じさせることによってロールモーメントが発生するメカニズムと、車両１０のロール運動の運動方程式について説明する。次いで、トルク補償値算出部４０の具体的な構成について詳細に説明する。
【００２３】
図４に示すように、左前輪１２ａと右前輪１２ｂに駆動トルク差を与えると、その駆動トルク差によって左前輪１２ａと右前輪１２ｂに逆位相の駆動力Ｆ／２が生じる。一方、前輪１２ａ，１２ｂは走行面Ｆに拘束されるため、車体２０には前輪１２ａ，１２ｂの中心にトルクτが生じる。このトルクτによって、図５に示すように、車両１０の重心位置Ｇに横力Ｆｓが生じ、この横力Ｆｓによってロール軸Ｒの回りにロールモーメントτｒが発生する。（すなわち、左前輪１２ａと右前輪１２ｂに駆動トルク差を与えると、ロール軸Ｒ回りにロールモーメントτｒが生じる。）したがって、車体２０のロール角に応じて適切なロールモーメントτｒが生じるように、左前輪１２ａと右前輪１２ｂに駆動トルク差を与えることで、車体２０のロール振動を抑制することができる。なお、前輪１２ａ，１２ｂの駆動力差Ｆとロールモーメントτｒには比例関係があるため、次の式が成立するものとする。
τｒ＝Ｋｒ・Ｆ （式１）
ここで、定数Ｋｒは、車両に応じて決める定数である。
【００２４】
次に、車両１０のロール運動を表す運動方程式について説明する。ここで、ロール振動時の車体２０のロール角θは微少であるため、重力によるロール軸回りのモーメントの影響を無視する。また、ロール振動を励起させる原因は、車両１０の旋回動作による遠心力、走行面の凹凸、横風等であるが、これらの外力を車両１０の重心位置Ｇに作用する横力Ｆｄとして表す。したがって、ロール運動の運動方程式は、下記の式で表される。
Ｉθ（ｄ２θ／ｄｔ２）＝τｒ−Ｃθ（ｄθ／ｄｔ）−Ｋθθ―ｌＦｄ （式２）
上記の式において、Ｉθはロール軸回りの慣性モーメント、Ｃθはサスペンションによる粘性係数、Ｋθはサスペンションによるロール剛性係数、ｌはロール軸Ｒから重視位置Ｇまでの距離である。
【００２５】
上記の運動方程式からトルク補償値算出部４０の具体的な構成を決定することができる。例えば、まず、上記（式１）と（式２）から、前輪１２ａ，１２ｂの駆動力差Ｆと外力Ｆｄからθまでの伝達関数を求める。すなわち、（式２）に（式１）の関係を代入してラプラス変換を行うと、次の式が得られる。
θ＝｛１／（Ｉｓ２＋Ｃθｓ＋Ｋθ）｝・（Ｋｒ・Ｆ−ｌ・Ｆｄ） （式３）
したがって、ロール振動角周波数ωｒ（すなわち、ロール振動周波数）及び減衰係数ζｒは、次の式で表される。
ωｒ＝√（Ｋθ／Ｉθ） ζｒ＝Ｃθ／２ωｒ （式４）
なお、（式４）を（式３）に代入すると、（式３）は次の式で表される。
θ＝｛（１／Ｉθ）／（ｓ２＋２ζｒωｒｓ＋ωｒ２）｝・（Ｋｒ・Ｆ−ｌ・Ｆｄ） （式５）
【００２６】
ここで、ロール振動を抑制するためには、減衰係数ζｒを増大させるフィードバック制御を行えばよい。このために、本実施例のトルク補償値算出部４０は、前輪１２ａ，１２ｂの駆動力差Ｆをロール角の微分値に基づいて与える。すなわち、微分ゲインをＫｓとし、駆動力差Ｆを次の式で与える。
Ｆ＝−Ｋｓ・ｓθ （式６）
（式６）を（式５）に代入すると、次の式を得る。
θ＝｛（−ｌ／Ｉθ）／（ｓ２＋（２ζｒωｒｓ＋ＫｒＫｓ）ｓ＋ωｒ２）｝・Ｆｄ （式７）
（式７）より明らかなように、（式６）によって駆動力差Ｆを与えれば、ロール振動の減衰係数ζｒが見かけ上大きくなり、ロール振動を減衰させることができる。したがって、トルク補償値算出部４０が（式６）によって表される駆動力差Ｆを発生させることで、ロール振動を抑制することができる。
【００２７】
なお、ロール角検出センサ３０から出力されるロール角信号には各種ノイズ成分が含まれているため、これを除去してフィードバック制御を行うことが好ましい。フィードバック制御に必要な周波数成分はロール振動が生じる周波数成分（ロール振動角周波数ωｒを含む）であるため、ロール振動が生じる周波数成分を通過させるフィルタを用いることが好ましい。例えば、フィルタとしては、ロール振動が生じる周波数成分を通過させるバンドパスフィルタを用いることができる。なお、バンドパスフィルタが通過させる周波数領域には、車体２０のヨー運動の固有振動数が含まれないようにすることが好ましい。これによって、ロール運動のフィードバック制御にヨー振動が影響することを防止することができる。
【００２８】
バンドパスフィルタＦｂ（ｓ）を用いる場合は、（式６）の駆動力差Ｆは次の式で表される。
Ｆ＝−Ｋｓ・Ｆｂ（ｓ）・ｓθ （式８）
したがって、トルク補償値算出部４０は、微分ゲインＫｓとバンドパスフィルタＦｂ（ｓ）によって構成することができる。この場合、フィードバック制御系の安定性とロール振動の抑制性能を顧慮して、微分ゲインＫｓとバンドパスフィルタＦｂ（ｓ）を設計することとなる。
【００２９】
次に、微分ゲインＫｓとバンドパスフィルタＦｂ（ｓ）の設計方法（設計指針）の一例を説明する。ここで、駆動力差Ｆからロール角θまでの伝達関数をＰ（ｓ）とすると、Ｐ（ｓ）は次の式で表される。
Ｐ（ｓ）＝（Ｋｒ／Ｉθ）／（ｓ２＋２ζｒωｒｓ＋ωｒ２） （式９）
また、上記（式８）のフィードバック補償要素を次式のＣ（ｓ）で置き換える。すなわち、Ｃ（ｓ）は次の式で表される。
Ｃ（ｓ）＝Ｋｓ・Ｆｂ（ｓ）・ｓ （式１０）
（式９）と（式１０）より、トルク補償値算出部４０のフィードバック制御系をブロック線図で表すと、図７となる。図７から明らかなように、このフィードバック制御系の安定性の観点からは、Ｐ（ｊω）Ｃ（ｊω）のベクトル軌跡がナイキスト安定判別の安定条件を満たさなければならない。
【００３０】
一方、（式７）をＰ（ｓ）とＣ（ｓ）を使って書き換えると、次式が導かれる。
θ＝｛−ｌ／（１＋Ｐ（ｓ）Ｃ（ｓ））｝・Ｐ（ｓ）・ｌ／Ｋｒ・Ｆｄ （式１１）
したがって、外力Ｆｄが車両１０に作用したときにロール振動を抑制するためには、ロール振動の固有振動数（すなわち、ωｒ）の近傍の周波数領域（例えば、ロール振動の固有振動数ωｒであるときにωｒ±Δ０．２ωｒの周波数領域）で、次式を満足するフィードバック補償Ｃ（ｓ）を設計すればよい。
｜１／（１＋Ｐ（ｊω）Ｃ（ｊω））｜＜１ （式１２）
すなわち、｜１／（１＋Ｐ（ｊω）Ｃ（ｊω））｜が１より小さければ、外力Ｆｄが作用しても、ロール角θは減衰する。したがって、（式１２）を満足すれば、車両１０のロール振動が抑制することができる。なお、（式１２）の条件をＰ（ｊω）Ｃ（ｊω）のベクトル軌跡上で表現すると、図８に示すように、ロール振動周波数ωｒの近傍の周波数領域において、［−１，ｊ０］を中心とした単位円外でベクトル軌跡が描かれることを意味する。
【００３１】
したがって、微分ゲインＫｓとバンドパスフィルタＦｂ（ｓ）は、次の２つの条件が満足されるように設計することが好ましい。すなわち、（１）Ｐ（ｊω）Ｃ（ｊω）のベクトル軌跡（ナイキスト軌跡）がナイキスト安定判別の安定条件を満足し、（２）Ｐ（ｊω）Ｃ（ｊω）のベクトル軌跡（ナイキスト軌跡）がロール振動周波数の近傍の周波数領域において［−１，ｊ０］を中心とした単位円外で描かれるように、設計することが好ましい。このように微分ゲインＫｓとバンドパスフィルタＦｂ（ｓ）を設計することで、適切に車体２０のロール振動を抑制することができる。
【００３２】
以上、制御装置３２の各部３４〜４０の構成を詳細に説明したが、制御装置３２の全体構成をブロック線図で表すと、図９に示すようになる。すなわち、左右の車輪速度制御則３７ａ、３７ｂ（第１トルク指令値算出部３６に相当）には、エンコーダ１６ａ，１６ｂからの検出値（Ｖｒ，Ｖｌ）が入力されると共に、速度指令値算出部３８より目標角速度（Ｖｒref，Ｖｌref）が入力される。そして、左右の車輪速度制御則３７ａ、３７ｂは、入力されたこれらの値に基づいてトルク指令値を算出する。一方、フィードバック補償Ｃ（ｓ）には、ロール角θが入力され、このロール角θを用いて左右の前輪１２ａ，１２ｂの駆動トルク差が算出され、この駆動トルク差は各車輪１２ａ，１２ｂに分配される。加算器３４ａ，３４ｂ（第２トルク指令値算出部３４に相当）は、車輪速度制御則３７ａ、３７ｂから入力されるトルク指令値と、フィードバック補償Ｃ（ｓ）から入力される駆動トルク差（トルク補償値）に基づいて、左右のインホイールモータ１４ａ，１４ｂに出力するトルク指令値（τｒref，τｌref）を算出する。これによって、左右の車輪１２ａ，１２ｂに適切な駆動トルク差が与えられ、車体２０のロール振動が抑制される。
【００３３】
次に、上述した車両１０の制御装置３２で行われる処理を、図３のフローチャートに従って説明する。制御装置３２は、所定の制御周期毎に、図３に示すステップＳ１０〜Ｓ２４の処理を繰り返し実行する。これにより、車両１０は走行面Ｆを走行する。
【００３４】
図３に示すように、制御装置３２は、まず、センサ２６，２８の出力に基づいて、運転者がステアリング操作及びアクセル操作を行ったか否かを判断する（Ｓ１０）。運転者がステアリング操作及びアクセル操作を行っていない場合（ステップＳ１０でＮＯ）は、そのまま待機し、運転者がステアリング操作及びアクセル操作を行っている場合（ステップＳ１０でＹＥＳ）は、ステップＳ１２に進む。
【００３５】
ステップＳ１２に進むと、制御装置３２は、運転者から入力されたステアリング操作及びアクセル操作に基づいて、左右のインホイールモータ１４ａ，１４ｂの目標回転角速度（速度指令値）を算出する（Ｓ１２）。また、制御装置３２は、エンコーダ１６ａ，１６ｂの出力からインホイールモータ１４ａ，１４ｂの実際の回転角速度を検出し（Ｓ１４）、ロール角検出センサ３０の出力から車体２０のロール角を検出する（Ｓ１６）。
【００３６】
次いで、制御装置３２は、ステップＳ１２で算出された目標回転角速度と、ステップＳ１４で検出した実際の回転角速度とから、インホイールモータ１４ａ，１４ｂの回転角速度が目標回転角速度となるようにトルク指令値（第１トルク指令値）を算出する（Ｓ１８）。また、制御装置３２は、ステップＳ１６で検出したロール角を用いて、左右のインホイールモータ１４ａ，１４ｂに与えるトルク補償値（駆動トルク差）を算出する（Ｓ２０）。そして、制御装置３２は、ステップＳ１８で算出したトルク指令値と、ステップＳ２０で算出したトルク補償値に基づいて、インホイールモータ１４ａ，１４ｂに出力するトルク指令値（第２トルク指令値）を算出し（Ｓ２２）、その算出したトルク指令値を各インホイールモータ１４ａ，１４ｂに出力する（Ｓ２４）。これによって、左右の前輪１２ａ，１２ｂに適切な駆動トルク差が与えられ、ロール振動が減衰される。
【００３７】
図１０は、本実施例の車両１０に外力Ｆｄによりロール振動が生じたときのロール角θの経時変化と、従来の車両（トルク補償値を与えない車両）に外力Ｆｄが作用したときのロール角θの経時変化を併せて示すグラフである。図１０より明らかなように、本実施例の車両１０では、従来の車両と比較して、車体２０のロール振動が短時間の間に減衰している。
【００３８】
上述した説明から明らかなように、本実施例の車両１０では、車体２０のロール角θの微分値に基づいて、左右の前輪１２ａ，１２ｂに駆動トルク差を発生させる。このため、走行面の凹凸、横風、急旋回動作等によって生じるロール振動を速やかに減衰させ、安定した走行を実現することができる。特に、トレッド幅の狭い車両や、車高の高い車両においてはロール振動が大きな問題となるが、このような車両においてもロール振動を好適に抑制することができる。
【００３９】
なお、上述した実施例では、バンドパスフィルタを用いてトルク補償値算出部４０を構成したが、バンドパスフィルタの代わりに不必要な周波数成分の信号を除去するバンドエリミネイトフィルタを用いることができる。
【００４０】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００４１】
１０ 車両
１２ａ 左前輪
１２ｂ 右前輪
１４ａ，１４ｂ インホイールモータ
１４ａ，１４ｂ 左右前輪
１４ａ，１４ｂ 各車輪
１４ａ，１４ｂ インホイールモータ
１４ａ，１４ｂ インホイールモータ
１６ａ，１６ｂ エンコーダ
１８ 後輪
２０ 車体
２２ ステアリング装置
２４ アクセル装置
２６ ステアリング操作検出センサ
２８ アクセル操作検出センサ
３０ ロール角検出センサ
３２ 制御装置
３４ トルク指令値算出部
３６ 第１トルク指令値算出部
３８ 速度指令値算出部
４０ トルク補償値算出部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体の左右に回転可能に取付けられている２つの駆動輪を異なる駆動トルクで駆動可能な車両の姿勢制御装置であって、
車体のロール角を検出するロール角検出手段と、
ロール角検出手段で検出されるロール角の微分値に基づいて、左右の駆動輪に駆動トルク差が生じるように各駆動輪を駆動する制御部と、を有する姿勢制御装置。
【請求項２】
制御部は、
ロール角検出手段から出力されるロール角信号から一部の周波数領域の信号を低減して所定の周波数領域の信号を出力するフィルタと、
フィルタから出力されるロール角信号の微分値に基づいて、左右の駆動輪に生じさせる駆動トルク差を算出する駆動トルク差算出手段と、を有しており、
前記の所定の周波数領域には、車体のロール振動周波数が含まれている、請求項１に記載の姿勢制御装置。
【請求項３】
前記フィルタは、前記の車体のロール振動周波数において、ナイキスト軌跡が（−１，ｊ０）の単位円の外側に描かれるように設計されている、請求項２に記載の姿勢制御装置。
【請求項４】
前記の所定の周波数領域には、車体のヨー固有振動数が含まれていない、請求項２又は３に記載の姿勢制御装置。
【請求項１】
車体の左右に回転可能に取付けられている２つの駆動輪を異なる駆動トルクで駆動可能な車両の姿勢制御装置であって、
車体のロール角を検出するロール角検出手段と、
ロール角検出手段で検出されるロール角の微分値に基づいて、左右の駆動輪に駆動トルク差が生じるように各駆動輪を駆動する制御部と、を有する姿勢制御装置。
【請求項２】
制御部は、
ロール角検出手段から出力されるロール角信号から一部の周波数領域の信号を低減して所定の周波数領域の信号を出力するフィルタと、
フィルタから出力されるロール角信号の微分値に基づいて、左右の駆動輪に生じさせる駆動トルク差を算出する駆動トルク差算出手段と、を有しており、
前記の所定の周波数領域には、車体のロール振動周波数が含まれている、請求項１に記載の姿勢制御装置。
【請求項３】
前記フィルタは、前記の車体のロール振動周波数において、ナイキスト軌跡が（−１，ｊ０）の単位円の外側に描かれるように設計されている、請求項２に記載の姿勢制御装置。
【請求項４】
前記の所定の周波数領域には、車体のヨー固有振動数が含まれていない、請求項２又は３に記載の姿勢制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１８００１１（Ｐ２０１２−１８００１１Ａ）
【公開日】平成２４年９月２０日（２０１２．９．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４４２２７（Ｐ２０１１−４４２２７）
【出願日】平成２３年３月１日（２０１１．３．１）
【出願人】（０００００３６０９）株式会社豊田中央研究所 (4,200)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月２０日（２０１２．９．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１日（２０１１．３．１）
【出願人】（０００００３６０９）株式会社豊田中央研究所 (4,200)
【Ｆターム（参考）】
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