車両用走行制御装置
【課題】車両のヨー挙動をコントロールすると共に、車両のロール挙動を抑制することが可能な車両用走行制御装置を提供すること。
【解決手段】各車輪に制駆動力を出力する制駆動力出力手段（１１〜１４）と、車両のヨー挙動をコントロールすると共に、該車両のヨー挙動をコントロールする結果として車両のサスペンション特性に応じて生じる車両のロール挙動を抑制するように、前記制駆動力出力手段の出力を制御する制御手段（４０）と、を備える車両用走行制御装置（１）。
【解決手段】各車輪に制駆動力を出力する制駆動力出力手段（１１〜１４）と、車両のヨー挙動をコントロールすると共に、該車両のヨー挙動をコントロールする結果として車両のサスペンション特性に応じて生じる車両のロール挙動を抑制するように、前記制駆動力出力手段の出力を制御する制御手段（４０）と、を備える車両用走行制御装置（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン、モータ、ブレーキ等の制駆動力出力手段の出力制御を行なって、車両のヨー挙動をコントロールする車両用走行制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両姿勢や運転者の運転操作に基づいて各車輪に出力される制動力や駆動力を制御することにより、車両のヨー挙動をコントロールする技術について研究が進められ、また実用化が図られている。
【０００３】
例えば、ＶＳＣ（Vehicle Stability Control）と称される車載制御システムでは、オーバースピードでハンドルを切っても曲がらない場合には（アンダーステア）、エンジン出力を低下させるとともに内側後輪にブレーキをかけて車をコーナー内側に向け、急激なハンドル操作で車がスピン（オーバーステア）し始めると、外側前輪にブレーキをかけてスピンを抑制する制御を行なっている。
【０００４】
また、近年、各車輪を個別に駆動するモータを備え、これによって車両の走行制御を行なう技術について研究がなされている。係る技術を用いることにより、各車輪に出力される制動力や駆動力をより能動的に制御し、車両のヨー挙動をコントロールすることが可能となる。なお、駆動用のモータを各車輪の内部に備える場合、係るモータはインホイールモータ等と称されている。
【０００５】
各車輪を個別に駆動するモータにより車両の走行制御を行なう装置の一例として、車速と操舵角とに応じた目標操舵反力に基づいて左右前輪に駆動力差を発生させ、ドライバの操舵トルクを制御する操舵トルク制御手段を備える４輪独立駆動車の駆動力制御装置についての発明が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−１８７０４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来の特許文献１に記載の装置では、各車輪に対する制駆動力の出力の結果として生じうる車両のロール挙動についての考慮がなされていない。従って、乗員が予期せぬロール挙動によって不快感を覚える場合がある。特にロール制御が行なわれる車両において、左右の車輪に対して出力された制駆動力は、サスペンションリンクを介して、上下成分をもった力として車体に伝達されるからである。以下、これについて説明する。
【０００７】
係る車両では、図１０に示す如く、各車輪Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを車体に支持するサスペンションにおける瞬間回転中心ＣＡ、ＣＢ、ＣＣ、ＣＤは、前輪Ａ、Ｂと後輪Ｃ、Ｄの間に位置するように設定されている。
【０００８】
図１０（Ａ）に示す如く、前輪Ｂに制動トルクが付与されると、前輪Ｂの接地点Ｂｇに車両の進行方向に関して後向きの力ＦＢが作用し、これにより瞬間回転中心ＣＢには鉛直上向き方向の分力ＦＢＳＶを有するＦＢＳが作用する。すなわち、前輪Ｂを制動することによる車体の沈み込みを打ち消す方向の力が車体に作用する。また、例えば後輪Ｄに駆動トルクが付与されると、前輪Ｄの接地点Ｄｇに車両の進行方向に関して前向きの力ＦＤが作用し、これにより瞬間回転中心ＣＤには鉛直上向き方向の分力ＦＤＳＶを有するＦＤＳが作用する。すなわち、前輪Ｄを駆動することによる車体の沈み込みを打ち消す方向の力が車体に作用する。
【０００９】
図１０（Ｂ）に示す如く、前輪Ａに駆動トルクが付与されると、前輪Ａの接地点Ａｇに車両の進行方向に関して前向きの力ＦＡが作用し、これにより瞬間回転中心ＣＡには鉛直下向き方向の分力ＦＡＳＶを有するＦＡＳが作用する。すなわち、前輪Ａを駆動することによる車体の浮き上がりを打ち消す方向の力が車体に作用する。また、例えば後輪Ｃに制動トルクが付与されると、後輪Ｃの接地点Ｃｇに車両の進行方向に関して後向きの力ＦＣが作用し、これにより瞬間回転中心ＣＣには鉛直下向き方向の分力ＦＣＳＶを有するＦＣＳが作用する。すなわち、前輪Ｃを駆動することによる車体の浮き上がりを打ち消す方向の力が車体に作用する。
【００１０】
特に、インホイールモータにより各車輪を駆動する場合、ドライブシャフトを経由せずに各車輪に駆動力が伝達されるため、発生するロール挙動が更に大きくなってしまう。
【００１１】
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、車両のヨー挙動をコントロールすると共に、車両のロール挙動を抑制することが可能な車両用走行制御装置を提供することを、主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するための本発明の一態様は、
各車輪に制駆動力を出力する制駆動力出力手段と、
車両のヨー挙動をコントロールすると共に、該車両のヨー挙動をコントロールする結果として車両のサスペンション特性に応じて生じる車両のロール挙動を抑制するように、前記制駆動力出力手段の出力を制御する制御手段と、
を備える車両用走行制御装置ある。
【００１３】
この本発明の一態様によれば、車両のヨー挙動をコントロールすると共に、車両のヨー挙動をコントロールする結果として車両のサスペンション特性に応じて生じる車両のロール挙動を抑制するように制駆動力出力手段の出力を制御するため、車両のヨー挙動をコントロールすると共に車両のロール挙動を抑制することができる。
【００１４】
本発明の一態様において、
前記制駆動力出力手段は、例えば、各輪を個別に駆動するモータを含む。
【００１５】
また、本発明の一態様において、
前記制御手段は、車両のヨー挙動をコントロールすると共に、該車両のヨー挙動をコントロールする結果として車両のサスペンション特性に応じて生じる車両のロール挙動をゼロにするように、前記制駆動力出力手段の出力を制御する手段であるものとしてもよい。
【００１６】
また、本発明の一態様において、
前記制御手段は、
前記制駆動力出力手段の出力限界を超える場合には、
前記制駆動力出力手段の出力のうち、前記車両のロール挙動を抑制するための出力の優先順位を下げて前記制駆動力出力手段の出力を決定する手段であるものとしてもよい。
【００１７】
また、本発明の一態様において、
車速を検出する車速検出手段を備え、
前記制御手段は、前記車速検出手段により検出された車速が高くなるに従って、前記車両のロール挙動の抑制程度が大きくなるように、前記制駆動力出力手段を制御する手段であるものとしてもよい。
【００１８】
また、本発明の一態様において、
車両のヨーレートを検出するヨーレート検出手段と、
車両の操舵角を検出する操舵角検出手段と、
車速を検出する車速検出手段と、
車両の加速度を検出する加速度検出手段と、を備え、
前記制御手段は、前記検出される車両の操舵角、車速、及び車両の横方向加速度に基づいて算出される目標ヨーレートと、前記ヨー角速度検出手段により検出される車両のヨーレートと、の偏差に基づき目標ヨーモーメントを算出し、該算出した目標ヨーモーメントが実現されるように前記制駆動力出力手段の出力を制御して、車両のヨー挙動をコントロールする手段であるものとしてもよい。
【００１９】
また、本発明の一態様において、
車両のヨーレートを検出するヨーレート検出手段と、
車両の操舵角を検出する操舵角検出手段と、
車速を検出する車速検出手段と、
前記制御手段は、前記検出される車両の操舵角、及び車速に基づいて算出される目標ヨーレートと、前記ヨー角速度検出手段により検出される車両のヨーレートと、の偏差に基づき目標ヨーモーメントを算出し、該算出した目標ヨーモーメントが実現されるように前記制駆動力出力手段の出力を制御して、車両のヨー挙動をコントロールする手段であるものとしてもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、車両のヨー挙動をコントロールすると共に、車両のロール挙動を抑制することが可能な車両用走行制御装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。
【実施例】
【００２２】
以下、本発明の一実施例に係る車両用走行制御装置１について説明する。車両用走行制御装置１は、例えば４輪をインホイールモータによって駆動する電気自動車である。また、これに限らず、主たる動力をエンジン（内燃機関）から出力し、ヨー挙動コントロールのための補助動力を４輪ないし２輪に配設されたインホイールモータから出力する構成であってもよい。また、エンジンと４輪に独立して制動力を出力可能な電子制御式ブレーキ装置と、を備える構成であってもよいし、エンジンと駆動力配分デフを備える構成であってもよいし、４輪をインホイールモータによって駆動すると共に必要に応じて電子制御式ブレーキ装置から４輪に独立して制動力を出力する構成であってもよい。
【００２３】
すなわち、各車輪に個別に制駆動力を出力することが可能であれば、如何なる構成であっても構わない。以下の実施例では、４輪をインホイールモータによって各車輪を駆動する構成として説明する。
【００２４】
［構成］
図１は、車両用走行制御装置１の全体構成の一例を示す図である。車両用走行制御装置１は、主要な構成として、バッテリー１０と、各車輪に配設されたインホイールモータ１１、１２、１３、１４と、インバータ２０と、車速センサー３０と、ヨーレートセンサー３１と、ステアリング操舵角センサー３２と、Ｇセンサー３３と、アクセル開度センサー３５と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）４０と、を備える。図中矢印は、例えば多重通信線を介し、ＣＡＮ（Controller Area Network）やＢＥＡＮ、ＡＶＣ−ＬＡＮ、ＦｌｅｘＲａｙ等の適切な通信プロトコルを用いて行なわれる車両内の主要な情報通信の流れを示す。
【００２５】
バッテリー１０は、例えば水素等の燃料と酸素等の酸化剤を供給し続けることで継続的に電力を供給可能な燃料電池である。また、これに限らず、充放電可能な二次電池であってもよい。後者の場合、バッテリー１０の充電は、別個備えるエンジンが出力する動力を利用してもよいし、太陽光発電により充電を行なってもよい。また、インホイールモータ１１、１２、１３、１４の回生制御によって充電されてもよいのは勿論である。
【００２６】
各インホイールモータは、例えば永久磁石をロータに埋め込んだ三相式の同期発電電動機であり、インバータ２０によって個別に出力トルクが制御される。各インホイールモータは、ロータが車輪側（回転側）に、ステータが車体側（非回転側）に、それぞれ連結されている。各インイールモータの車体側連結部は、サスペンション構造を介して車体に連結される。ここで、本装置が搭載される車両のサスペンション構造は、所定のキャスタ角やキャンバ角をもって車輪を車体に連結させる周知の構造（ジオメトリ）となっている。なお、インホイールモータ１１、１２が前輪を駆動し、インホイールモータ１３、１４が後輪を駆動するものとする。
【００２７】
インバータ２０は、バッテリー１０から供給される直流電力を、三相交流に変換して各インホイールモータに供給する。
【００２８】
車速センサー３０は、例えば、各輪に取り付けられた車輪速センサーとスキッドコントロールコンピューターからなり、車輪速センサーが出力する車輪速パルス信号をスキッドコントロールコンピューターが車速矩形波パルス信号（車速信号）に変換してＥＣＵ４０に出力する。
【００２９】
ヨーレートセンサー３１は、例えば、車両のセンターコンソール部の下方に取り付けられ、圧電セラミックスの歪み量と方向により、車両の鉛直軸まわりの回転角速度（＝ヨーレート）を検出してＥＣＵ４０に出力する。
【００３０】
ステアリング操舵角センサー３２は、例えば、ステアリングコラム内部に配設され、ステアリングホイールの切れ角を検出してステアリング操舵角信号としてＥＣＵ４０に出力する。
【００３１】
Ｇセンサー３３は、例えば、車両のセンターコンソール部の下方に取り付けられ、車両の加速度に応じて発生するセンサー内のビームの歪みを計測して、電気信号に置き換えて出力する２軸式のＧセンサーである。Ｇセンサー３３は、車両の前後方向に対して異なる角度をもって取り付けられた２個のＧセンサーの組み合わせからなり、これら検出値の組み合わせにより、水平方向の全ての方向における加速度を検出することが可能である。Ｇセンサー３３の出力値は、ＥＣＵ４０に入力される。
【００３２】
アクセル開度センサー３５は、例えば、アクセルペダルに取り付けられ、アクセル開度（操作量）に応じた磁界の傾きを、ホール素子を用いて直線的に出力電圧として取り出している。アクセル開度センサー３５は、こうして検出したアクセル開度（操作量）を、ＥＣＵ４０に送信する。
【００３３】
ＥＣＵ４０は、ＣＰＵを中心としてＲＯＭやＲＡＭ等がバスを介して相互に接続されたコンピューターユニットであり、その他、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）やＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等の記憶媒体やＩ／Ｏポート、タイマー、カウンター等を備える。ＲＯＭには、ＣＰＵが実行するプログラムやデータが格納されている。ＥＣＵ４０は、インバータ２０が各インホイールモータに電力供給する際の電流の印可タイミング、電圧値、電流値、及びデューティー比等を表す信号波（キャリア）を生成し、インバータ２０に出力する。
【００３４】
［基本制御］
ＥＣＵ４０は、基本的な制御として、アクセル開度センサー３５により検出されたアクセル開度と車速センサー３０により検出された車速と、に基づいて車両全体として出力すべき目標トルクを算出し、これを各インホイールモータに所定の配分比をもって配分する。そして、配分されたトルクが出力されるように、各インホイールモータについて個別にキャリアを生成する。なお、前述した如く、このような主たる動力の出力については、エンジンが出力するものとしてもよい。
【００３５】
また、ＥＣＵ４０は、車両のヨー挙動をコントロールするための制御として、上記アクセル開度に基づく各インホイールモータの制御に加えて、いわゆるダイレクトヨーモーメントコントロール制御（ＤＹＣ）を行なう。係る制御は、例えば車両のスリップ等によって好ましくないヨー挙動が発生した際に、これを抑制するためのダイレクトヨーモーメント（目標ヨーモーメント）ＤＹＭを算出し、ダイレクトヨーモーメントＤＹＭが出力されるように各インホイールモータの出力を増減するものである。
【００３６】
ダイレクトヨーモーメントＤＹＭは、例えば、車速や操舵角により生じる理想的なヨーレートである目標ヨーレートＹｒ*と、ヨーレートセンサー３１により検出されるヨーレート（実ヨーレート）Ｙｒとの差分Δγに、所定の係数を乗じて算出する（次式（１）参照）。式（１）中、ｍは車両重量であり、ｇは重力加速度であり、ＹＧはヨーゲインであり、Ｃｐｆは前コーナリングパワーであり、Ｃｐｒは後コーナリングパワーであり、ｌｆは前軸と重心との間の距離であり、ｌｒは後軸と重心との間の距離であり、Ｖは車速であり、Ｋｈはスタビリティファクタである。
【００３７】
【数１】
【００３８】
また、目標ヨーレートＹｒ*は、例えば、次式（２）により算出される。式（２）中、Ｓｔｒはステアリング操舵角であり、ｎはステアリングギヤ比であり、ＷＢはホイールベースであり、Ｇｙは車両の横方向の加速度である。なお、式（２）における、“−Ｋｈ・Ｇｙ”の部分は省略してもよい。
【００３９】
Ｙｒ*＝Ｖ・（Ｓｔｒ／（ｎ・ＷＢ）−Ｋｈ・Ｇｙ） …（２）
【００４０】
そして、ダイレクトヨーモーメントＤＹＭを生じさせるのに必要な、各インホイールモータが出力すべき制駆動力を算出し、前述したアクセル開度に基づく各インホイールモータの出力と合計して、各インホイールモータの出力を決定する。
【００４１】
また、上記の目標ヨーレートＹｒ*と実ヨーレートＹｒとの乖離に基づく制御に限らず、車両のアンダーステアが大きいときに内側の車輪に配設されたインホイールモータから制動力を出力する（或いは駆動力を減ずる）等の制御を行なってもよい。
【００４２】
係る制御によって、車両のヨー挙動を適切にコントロールすることができる。従って、よりスムーズなコーナリングが実現されることとなる。
【００４３】
［３＿１．特徴的な制御内容（１）］
しかしながら、車両のヨー挙動をコントロールするための制御によって、車両に予期せぬロール挙動が生じる場合がある。特にロール制御が行なわれる車両において、左右の車輪に対して出力された制駆動力は、サスペンションリンクを介して、上下成分をもった力として車体に伝達されるからである。以下、これについて説明する。
【００４４】
係る車両では、図１０に示す如く、各車輪Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを車体に支持するサスペンションにおける瞬間回転中心ＣＡ、ＣＢ、ＣＣ、ＣＤは、前輪Ａ、Ｂと後輪Ｃ、Ｄの間に位置するように設定されている。
【００４５】
図１０（Ａ）に示す如く、前輪Ｂに制動トルクが付与されると、前輪Ｂの接地点Ｂｇに車両の進行方向に関して後向きの力ＦＢが作用し、これにより瞬間回転中心ＣＢには鉛直上向き方向の分力ＦＢＳＶを有するＦＢＳが作用する。すなわち、前輪Ｂを制動することによる車体の沈み込みを打ち消す方向の力が車体に作用する。また、例えば後輪Ｄに駆動トルクが付与されると、前輪Ｄの接地点Ｄｇに車両の進行方向に関して前向きの力ＦＤが作用し、これにより瞬間回転中心ＣＤには鉛直上向き方向の分力ＦＤＳＶを有するＦＤＳが作用する。すなわち、前輪Ｄを駆動することによる車体の沈み込みを打ち消す方向の力が車体に作用する。
【００４６】
図１０（Ｂ）に示す如く、前輪Ａに駆動トルクが付与されると、前輪Ａの接地点Ａｇに車両の進行方向に関して前向きの力ＦＡが作用し、これにより瞬間回転中心ＣＡには鉛直下向き方向の分力ＦＡＳＶを有するＦＡＳが作用する。すなわち、前輪Ａを駆動することによる車体の浮き上がりを打ち消す方向の力が車体に作用する。また、例えば後輪Ｃに制動トルクが付与されると、後輪Ｃの接地点Ｃｇに車両の進行方向に関して後向きの力ＦＣが作用し、これにより瞬間回転中心ＣＣには鉛直下向き方向の分力ＦＣＳＶを有するＦＣＳが作用する。すなわち、前輪Ｃを駆動することによる車体の浮き上がりを打ち消す方向の力が車体に作用する。
【００４７】
特に、インホイールモータにより各車輪を駆動する場合、ドライブシャフトを経由せずに各車輪に駆動力が伝達されるため、発生するロール挙動が更に大きくなってしまう。
【００４８】
そこで、本実施例の車両用走行制御装置１では、車両のヨー挙動をコントロールすると共に、車両のヨー挙動をコントロールする結果として車両のサスペンション特性に応じて生じる車両のロール挙動を抑制するように、各インホイールモータの出力を決定することとした。ここで、車両のサスペンション特性とは、具体的には、前輪アンチダイブ係数Anf及び後輪アンチリフト係数Anrをいう。なお、図１０における、前輪Ａの接地点Ａｇ及び瞬間回転中心ＣＡを結ぶ向きと地面のなす角（＝前輪Ｂの接地点Ｂｇ及び瞬間回転中心ＣＢを結ぶ向きと地面のなす角）をアンチダイブ角θｆ、後輪Ｃの接地点Ｃｇ及び瞬間回転中心ＣＣを結ぶ向きと地面のなす角（＝前輪Ｄの接地点Ｄｇ及び瞬間回転中心ＣＤを結ぶ向きと地面のなす角）をアンチリフト角θｒとすると、前輪アンチダイブ係数Anfはｔａｎ(θｆ)であり、後輪アンチリフト係数Anrはｔａｎ(θｒ)である。
【００４９】
なお、「予期せぬ」ロール挙動とは、通常のコーナリングフォースによって生じる自然なロール挙動ではなく、前述した車両のヨー挙動をコントロールするための制御によってサスペンション特性に応じて生じるロール挙動を意味する。
【００５０】
次式（３）に、車両において発生する一般的なロールモーメントＲｍの発生に関する車両モデルを示す。式中、Ｈｃｇは重心高であり、ｌｔはトレッド幅であり、Ｆｘ１〜４はインホイールモータ１１〜１４が出力する制駆動力（トルク又は接地面に作用する力；以下、トルクを決定するものとして説明する）である。
【００５１】
【数２】
【００５２】
上式（３）のうち、右辺第三項が、車両のヨー挙動をコントロールするための制御によってサスペンション特性に応じて生じるロールモーメントを示す。従って、Ａｎｆ（−Ｆｘ1＋Ｆｘ２）＋Ａｎｒ（−Ｆｘ３＋Ｆｘ４）を小さくすることにより、車両の予期せぬロール挙動を抑制することができる。なお、ＤＹＭをＦｘ１〜４を用いて表現すると、次式（４）の如くなる。
【００５３】
【数３】
【００５４】
係る制御を実現するために、本実施例の車両用走行制御装置１では、ＥＣＵ４０のＲＯＭ等に予めＦｘ１〜４の組み合わせを規定する出力決定用マップを記憶させておき、これに基づいてＦｘ１〜４を決定することとした。図２は、各インホイールモータの出力トルク（以下、説明を簡略化するため、アクセル開度に基づく各インホイールモータの出力トルクを除く）Ｆｘ１〜４と、目標ヨーモーメントＹｒ*との関係を規定する出力決定用マップの一例である。図示する如く、Ｆｘ１とＦｘ２、Ｆｘ３とＦｘ４が符号を逆にした対照値となるように設定され、且つ、Ｆｘ１及びＦｘ２と、Ｆｘ３及びＦｘ４との比率が一定となっている。そして、この比率は、上記前輪アンチダイブ係数Anf及び後輪アンチリフト係数Anrに応じて決定されている。従って、出力決定用マップに従ってＦｘ１〜４を決定することにより、車両のヨー挙動をコントロールする結果としてサスペンション特性に応じて生じる車両のロール挙動をゼロにすることができる。
【００５５】
なお、図２に例示したマップは、Ｆｘ１〜４が完全に出力決定用マップの条件を満たすものとしてもよいが、有る程度の誤差ないし許容範囲をもってマップを反映させるものとしてもよい。係る許容範囲を設定することにより、車両のヨー挙動をコントロールするための各インホイールモータの出力を、より柔軟に設定することが可能となるからである。
【００５６】
本実施例の車両用走行制御装置１によれば、車両のヨー挙動をコントロールするための制御によってサスペンション特性に応じて生じるロールモーメントが小さくなるように、各インホイールモータの出力トルクを決定する。従って、車両のヨー挙動をコントロールすると共に、車両の予期せぬロール挙動を抑制することができ、ドライバーフィーリングの良いヨーコントロールが実現される。
【００５７】
図３は、上記の制御を実現するためにＥＣＵ４０により実行される処理の流れを示すフローチャートの一例である。まず、車速センサー３０、ステアリング操舵角センサー３２、及びＧセンサー３３から、車速Ｖ、ステアリング操舵角Ｓｔｒ、横方向加速度Ｇｙをそれぞれ入力し（Ｓ１００）、前述の如く、目標ヨーレートＹｒ*を算出する（Ｓ１０２）。
【００５８】
続いて、ヨーレートセンサー３１から実ヨーレートＹｒを入力する（Ｓ１０４）。
【００５９】
そして、目標ヨーレートＹｒ*と実ヨーレートＹｒの差分に基づきダイレクトヨーモーメントＤＹＭを算出する（Ｓ１０６）。
【００６０】
ダイレクトヨーモーメントＤＹＭを算出すると、ＲＯＭ等に予め記憶された出力決定用マップを参照して、適切な各インホイールモータの出力トルクＦｘ１〜４を導出し（Ｓ１０８）、これらをアクセル開度に基づく各インホイールモータの出力トルクに合算して、各インホイールモータの最終的な出力トルクを決定する（Ｓ１１０）。
【００６１】
［３＿２．特徴的な制御内容（２）］
また、車両のヨー挙動をコントロールするための制御によってサスペンション特性に応じて生じるロールモーメントのみならず、ダイレクトヨーモーメントＤＹＭの影響により直接的に生じるロールモーメントをも抑制するように、各インホイールモータの出力を決定するものとしてもよい。すなわち、上式（３）における第二項及び第三項が共に小さくなるように各インホイールモータの出力Ｆｘ１〜４を決定する。こうすれば、車両に発生するロール挙動自体を小さくすることができる。
【００６２】
この場合、各インホイールモータの出力Ｆｘ１〜４は、図２に例示した出力決定用マップを遵守するのではなく、例えば、図４に示す如き出力決定用マップの範囲内で決定する。従って、Ｆｘ１〜４の自由度がより高くなり、総エネルギーとのトレードオフによりこれらを決定することができる。
【００６３】
係る制御によれば、目標ヨーレートＹｒ*を実現しつつ、発生するロール挙動を抑制することができる。従って、ドライバーフィーリングの良いヨーコントロールが実現される。
【００６４】
［３＿３．特徴的な制御内容（３）］
また、いずれかのインホイールモータの出力トルク（又は出力パワー）が出力限界を超える場合には、車両のロール挙動を抑制するための出力の優先順位を下げて、各インホイールモータの出力Ｆｘ１〜４を決定するものとしてもよい。
【００６５】
この場合、例えば、図５に示す如き出力決定用マップを用いて各インホイールモータの出力Ｆｘ１〜４を決定する。図示する如く、インホイールモータ１１及び１２の出力が限界に達した場合（図中、Ｙｒ*＝Ｙ１の制御ポイントよりも右側）、更に目標ヨーモーメントＹｒ*が大きくなった場合には、インホイールモータ１３及び１４の出力を増加させて目標ヨーモーメントＹｒ*の実現を優先する（基本的には、前輪側のインホイールモータから後輪側に比して大きいトルクを出力するのが通常である）。
【００６６】
図６は、いずれかのインホイールモータの出力トルク（又は出力パワー）が出力限界を超えた場合でも、ロールモーメントを小さくする優先順位を変えない場合の出力決定用マップの一例である。係る場合、Ｙｒ*＝Ｙ１の制御ポイントよりも右側において、目標ヨーモーメントＹｒ*を満たすことができなくなる。安全面を考慮すると、ドライバーフィーリングよりもヨーコントロールの方を優先すべきであると考えられるため、図５に示す如きマップを用いるのが、より適切である。
【００６７】
なお、通常、モータの出力限界は、トルク及びパワーの双方に存在するため、出力限界を示すＹ１は一定値とならないことが想定される。この場合、図２に例示した出力決定用マップを基本的に用い、いずれかのインホイールモータが出力限界に達したときに、使用するマップを動的に切替える（又はその時点で生成する）ものとすればよい。
【００６８】
係る制御によれば、車両のヨー挙動をコントロールすると共に、車両の予期せぬロール挙動を抑制することができ、更に、より安全な運転を実現することができる。
【００６９】
［３＿４．特徴的な制御内容（４）］
また、車速センサー３０により検出された車速に応じて、図２又は図５に例示したマップの遵守程度を変更するものとしてもよい。車速が高いときには運転者のロール感度が高いと考えられ、また車速が低いときには運転者のロール感度が低く、且つヨーコントロールの必要性が高いと考えられるからである。
【００７０】
ここで、遵守程度を変更するには、出力決定用マップに対して許容範囲を設定するものとしてもよいが、出力決定用マップで規定する目標トルクに対する制御ゲインＫを変更するものとしてもよい。後者の場合、例えば、図７に示す如き制御ゲイン変更用マップに基づいて、制御ゲインＫを決定する。なお、制御ゲインＫは、各インホイールモータについて個別に変更されてもよい（インホイールモータ別の制御ゲイン変更用マップによってゲインＫ１〜Ｋ４を設定する）。
【００７１】
係る制御によって、車速に応じて変化する必要特性に基づいて、より柔軟な制御を行なうことができる。
【００７２】
図８は、［特徴的な制御内容（３）］、及び［特徴的な制御内容（４）］の双方を実現するために、ＥＣＵ４０により実行される処理の流れを示すフローチャートである。
【００７３】
まず、車速センサー３０、ステアリング操舵角センサー３２、及びＧセンサー３３から、車速Ｖ、ステアリング操舵角Ｓｔｒ、横方向加速度Ｇｙをそれぞれ入力し（Ｓ２００）、前述の如く、目標ヨーレートＹｒ*を算出する（Ｓ２０２）。
【００７４】
続いて、ヨーレートセンサー３１から実ヨーレートＹｒを入力し（Ｓ２０４）、目標ヨーレートＹｒ*と実ヨーレートＹｒの差分に基づきダイレクトヨーモーメントＤＹＭを算出する（Ｓ２０６）。
【００７５】
ダイレクトヨーモーメントＤＹＭを算出すると、車速Ｖを用いて制御ゲイン変更用マップを参照し、目標トルクに対する制御ゲインを導出する（Ｓ２０８）。続いて、導出した制御ゲインを用いて、図５に例示した如き出力決定用マップを修正する（Ｓ２１０）。図９は、車速に応じて修正された出力決定用マップを例示する図である。
【００７６】
そして、修正した出力決定用マップを用いて各インホイールモータの出力Ｆｘ１〜４を決定し（Ｓ２１２）、これらをアクセル開度に基づく各インホイールモータの出力トルクに合算して、各インホイールモータの最終的な出力トルクを決定する（Ｓ２１４）。
【００７７】
本実施例の車両用走行制御装置１によれば、車両のヨー挙動をコントロールすると共に、車両のロール挙動を抑制することができる。
【００７８】
以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明は、自動車製造業や自動車部品製造業等に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の一実施例に係る車両用走行制御装置１の全体構成の一例を示す図である。
【図２】各インホイールモータの出力トルクＦｘ１〜４と、目標ヨーモーメントＹｒ*との関係を規定する出力決定用マップの一例である。
【図３】ＥＣＵ４０により実行される処理の流れを示すフローチャートの一例である。
【図４】出力決定用マップの他の例である。
【図５】出力決定用マップの他の例である。
【図６】出力決定用マップの他の例である。
【図７】車速と、目標トルクに対する制御ゲインとの関係を規定する制御ゲイン変更用マップの一例を示す図である。
【図８】ＥＣＵ４０により実行される処理の流れを示すフローチャートの他の例である。
【図９】車速に応じて修正された出力決定用マップを例示する図である。
【図１０】ロール制御が行なわれる車両において上下力が発生するメカニズムを説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００８１】
１ 車両用走行制御装置
１０ バッテリー
１１、１２、１３、１４ インホイールモータ
２０ インバータ
３０ 車速センサー
３１ ヨーレートセンサー
３２ ステアリング操舵角センサー
３３ Ｇセンサー
３５ アクセル開度センサー
４０ ＥＣＵ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン、モータ、ブレーキ等の制駆動力出力手段の出力制御を行なって、車両のヨー挙動をコントロールする車両用走行制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両姿勢や運転者の運転操作に基づいて各車輪に出力される制動力や駆動力を制御することにより、車両のヨー挙動をコントロールする技術について研究が進められ、また実用化が図られている。
【０００３】
例えば、ＶＳＣ（Vehicle Stability Control）と称される車載制御システムでは、オーバースピードでハンドルを切っても曲がらない場合には（アンダーステア）、エンジン出力を低下させるとともに内側後輪にブレーキをかけて車をコーナー内側に向け、急激なハンドル操作で車がスピン（オーバーステア）し始めると、外側前輪にブレーキをかけてスピンを抑制する制御を行なっている。
【０００４】
また、近年、各車輪を個別に駆動するモータを備え、これによって車両の走行制御を行なう技術について研究がなされている。係る技術を用いることにより、各車輪に出力される制動力や駆動力をより能動的に制御し、車両のヨー挙動をコントロールすることが可能となる。なお、駆動用のモータを各車輪の内部に備える場合、係るモータはインホイールモータ等と称されている。
【０００５】
各車輪を個別に駆動するモータにより車両の走行制御を行なう装置の一例として、車速と操舵角とに応じた目標操舵反力に基づいて左右前輪に駆動力差を発生させ、ドライバの操舵トルクを制御する操舵トルク制御手段を備える４輪独立駆動車の駆動力制御装置についての発明が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−１８７０４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来の特許文献１に記載の装置では、各車輪に対する制駆動力の出力の結果として生じうる車両のロール挙動についての考慮がなされていない。従って、乗員が予期せぬロール挙動によって不快感を覚える場合がある。特にロール制御が行なわれる車両において、左右の車輪に対して出力された制駆動力は、サスペンションリンクを介して、上下成分をもった力として車体に伝達されるからである。以下、これについて説明する。
【０００７】
係る車両では、図１０に示す如く、各車輪Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを車体に支持するサスペンションにおける瞬間回転中心ＣＡ、ＣＢ、ＣＣ、ＣＤは、前輪Ａ、Ｂと後輪Ｃ、Ｄの間に位置するように設定されている。
【０００８】
図１０（Ａ）に示す如く、前輪Ｂに制動トルクが付与されると、前輪Ｂの接地点Ｂｇに車両の進行方向に関して後向きの力ＦＢが作用し、これにより瞬間回転中心ＣＢには鉛直上向き方向の分力ＦＢＳＶを有するＦＢＳが作用する。すなわち、前輪Ｂを制動することによる車体の沈み込みを打ち消す方向の力が車体に作用する。また、例えば後輪Ｄに駆動トルクが付与されると、前輪Ｄの接地点Ｄｇに車両の進行方向に関して前向きの力ＦＤが作用し、これにより瞬間回転中心ＣＤには鉛直上向き方向の分力ＦＤＳＶを有するＦＤＳが作用する。すなわち、前輪Ｄを駆動することによる車体の沈み込みを打ち消す方向の力が車体に作用する。
【０００９】
図１０（Ｂ）に示す如く、前輪Ａに駆動トルクが付与されると、前輪Ａの接地点Ａｇに車両の進行方向に関して前向きの力ＦＡが作用し、これにより瞬間回転中心ＣＡには鉛直下向き方向の分力ＦＡＳＶを有するＦＡＳが作用する。すなわち、前輪Ａを駆動することによる車体の浮き上がりを打ち消す方向の力が車体に作用する。また、例えば後輪Ｃに制動トルクが付与されると、後輪Ｃの接地点Ｃｇに車両の進行方向に関して後向きの力ＦＣが作用し、これにより瞬間回転中心ＣＣには鉛直下向き方向の分力ＦＣＳＶを有するＦＣＳが作用する。すなわち、前輪Ｃを駆動することによる車体の浮き上がりを打ち消す方向の力が車体に作用する。
【００１０】
特に、インホイールモータにより各車輪を駆動する場合、ドライブシャフトを経由せずに各車輪に駆動力が伝達されるため、発生するロール挙動が更に大きくなってしまう。
【００１１】
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、車両のヨー挙動をコントロールすると共に、車両のロール挙動を抑制することが可能な車両用走行制御装置を提供することを、主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するための本発明の一態様は、
各車輪に制駆動力を出力する制駆動力出力手段と、
車両のヨー挙動をコントロールすると共に、該車両のヨー挙動をコントロールする結果として車両のサスペンション特性に応じて生じる車両のロール挙動を抑制するように、前記制駆動力出力手段の出力を制御する制御手段と、
を備える車両用走行制御装置ある。
【００１３】
この本発明の一態様によれば、車両のヨー挙動をコントロールすると共に、車両のヨー挙動をコントロールする結果として車両のサスペンション特性に応じて生じる車両のロール挙動を抑制するように制駆動力出力手段の出力を制御するため、車両のヨー挙動をコントロールすると共に車両のロール挙動を抑制することができる。
【００１４】
本発明の一態様において、
前記制駆動力出力手段は、例えば、各輪を個別に駆動するモータを含む。
【００１５】
また、本発明の一態様において、
前記制御手段は、車両のヨー挙動をコントロールすると共に、該車両のヨー挙動をコントロールする結果として車両のサスペンション特性に応じて生じる車両のロール挙動をゼロにするように、前記制駆動力出力手段の出力を制御する手段であるものとしてもよい。
【００１６】
また、本発明の一態様において、
前記制御手段は、
前記制駆動力出力手段の出力限界を超える場合には、
前記制駆動力出力手段の出力のうち、前記車両のロール挙動を抑制するための出力の優先順位を下げて前記制駆動力出力手段の出力を決定する手段であるものとしてもよい。
【００１７】
また、本発明の一態様において、
車速を検出する車速検出手段を備え、
前記制御手段は、前記車速検出手段により検出された車速が高くなるに従って、前記車両のロール挙動の抑制程度が大きくなるように、前記制駆動力出力手段を制御する手段であるものとしてもよい。
【００１８】
また、本発明の一態様において、
車両のヨーレートを検出するヨーレート検出手段と、
車両の操舵角を検出する操舵角検出手段と、
車速を検出する車速検出手段と、
車両の加速度を検出する加速度検出手段と、を備え、
前記制御手段は、前記検出される車両の操舵角、車速、及び車両の横方向加速度に基づいて算出される目標ヨーレートと、前記ヨー角速度検出手段により検出される車両のヨーレートと、の偏差に基づき目標ヨーモーメントを算出し、該算出した目標ヨーモーメントが実現されるように前記制駆動力出力手段の出力を制御して、車両のヨー挙動をコントロールする手段であるものとしてもよい。
【００１９】
また、本発明の一態様において、
車両のヨーレートを検出するヨーレート検出手段と、
車両の操舵角を検出する操舵角検出手段と、
車速を検出する車速検出手段と、
前記制御手段は、前記検出される車両の操舵角、及び車速に基づいて算出される目標ヨーレートと、前記ヨー角速度検出手段により検出される車両のヨーレートと、の偏差に基づき目標ヨーモーメントを算出し、該算出した目標ヨーモーメントが実現されるように前記制駆動力出力手段の出力を制御して、車両のヨー挙動をコントロールする手段であるものとしてもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、車両のヨー挙動をコントロールすると共に、車両のロール挙動を抑制することが可能な車両用走行制御装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。
【実施例】
【００２２】
以下、本発明の一実施例に係る車両用走行制御装置１について説明する。車両用走行制御装置１は、例えば４輪をインホイールモータによって駆動する電気自動車である。また、これに限らず、主たる動力をエンジン（内燃機関）から出力し、ヨー挙動コントロールのための補助動力を４輪ないし２輪に配設されたインホイールモータから出力する構成であってもよい。また、エンジンと４輪に独立して制動力を出力可能な電子制御式ブレーキ装置と、を備える構成であってもよいし、エンジンと駆動力配分デフを備える構成であってもよいし、４輪をインホイールモータによって駆動すると共に必要に応じて電子制御式ブレーキ装置から４輪に独立して制動力を出力する構成であってもよい。
【００２３】
すなわち、各車輪に個別に制駆動力を出力することが可能であれば、如何なる構成であっても構わない。以下の実施例では、４輪をインホイールモータによって各車輪を駆動する構成として説明する。
【００２４】
［構成］
図１は、車両用走行制御装置１の全体構成の一例を示す図である。車両用走行制御装置１は、主要な構成として、バッテリー１０と、各車輪に配設されたインホイールモータ１１、１２、１３、１４と、インバータ２０と、車速センサー３０と、ヨーレートセンサー３１と、ステアリング操舵角センサー３２と、Ｇセンサー３３と、アクセル開度センサー３５と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）４０と、を備える。図中矢印は、例えば多重通信線を介し、ＣＡＮ（Controller Area Network）やＢＥＡＮ、ＡＶＣ−ＬＡＮ、ＦｌｅｘＲａｙ等の適切な通信プロトコルを用いて行なわれる車両内の主要な情報通信の流れを示す。
【００２５】
バッテリー１０は、例えば水素等の燃料と酸素等の酸化剤を供給し続けることで継続的に電力を供給可能な燃料電池である。また、これに限らず、充放電可能な二次電池であってもよい。後者の場合、バッテリー１０の充電は、別個備えるエンジンが出力する動力を利用してもよいし、太陽光発電により充電を行なってもよい。また、インホイールモータ１１、１２、１３、１４の回生制御によって充電されてもよいのは勿論である。
【００２６】
各インホイールモータは、例えば永久磁石をロータに埋め込んだ三相式の同期発電電動機であり、インバータ２０によって個別に出力トルクが制御される。各インホイールモータは、ロータが車輪側（回転側）に、ステータが車体側（非回転側）に、それぞれ連結されている。各インイールモータの車体側連結部は、サスペンション構造を介して車体に連結される。ここで、本装置が搭載される車両のサスペンション構造は、所定のキャスタ角やキャンバ角をもって車輪を車体に連結させる周知の構造（ジオメトリ）となっている。なお、インホイールモータ１１、１２が前輪を駆動し、インホイールモータ１３、１４が後輪を駆動するものとする。
【００２７】
インバータ２０は、バッテリー１０から供給される直流電力を、三相交流に変換して各インホイールモータに供給する。
【００２８】
車速センサー３０は、例えば、各輪に取り付けられた車輪速センサーとスキッドコントロールコンピューターからなり、車輪速センサーが出力する車輪速パルス信号をスキッドコントロールコンピューターが車速矩形波パルス信号（車速信号）に変換してＥＣＵ４０に出力する。
【００２９】
ヨーレートセンサー３１は、例えば、車両のセンターコンソール部の下方に取り付けられ、圧電セラミックスの歪み量と方向により、車両の鉛直軸まわりの回転角速度（＝ヨーレート）を検出してＥＣＵ４０に出力する。
【００３０】
ステアリング操舵角センサー３２は、例えば、ステアリングコラム内部に配設され、ステアリングホイールの切れ角を検出してステアリング操舵角信号としてＥＣＵ４０に出力する。
【００３１】
Ｇセンサー３３は、例えば、車両のセンターコンソール部の下方に取り付けられ、車両の加速度に応じて発生するセンサー内のビームの歪みを計測して、電気信号に置き換えて出力する２軸式のＧセンサーである。Ｇセンサー３３は、車両の前後方向に対して異なる角度をもって取り付けられた２個のＧセンサーの組み合わせからなり、これら検出値の組み合わせにより、水平方向の全ての方向における加速度を検出することが可能である。Ｇセンサー３３の出力値は、ＥＣＵ４０に入力される。
【００３２】
アクセル開度センサー３５は、例えば、アクセルペダルに取り付けられ、アクセル開度（操作量）に応じた磁界の傾きを、ホール素子を用いて直線的に出力電圧として取り出している。アクセル開度センサー３５は、こうして検出したアクセル開度（操作量）を、ＥＣＵ４０に送信する。
【００３３】
ＥＣＵ４０は、ＣＰＵを中心としてＲＯＭやＲＡＭ等がバスを介して相互に接続されたコンピューターユニットであり、その他、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）やＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等の記憶媒体やＩ／Ｏポート、タイマー、カウンター等を備える。ＲＯＭには、ＣＰＵが実行するプログラムやデータが格納されている。ＥＣＵ４０は、インバータ２０が各インホイールモータに電力供給する際の電流の印可タイミング、電圧値、電流値、及びデューティー比等を表す信号波（キャリア）を生成し、インバータ２０に出力する。
【００３４】
［基本制御］
ＥＣＵ４０は、基本的な制御として、アクセル開度センサー３５により検出されたアクセル開度と車速センサー３０により検出された車速と、に基づいて車両全体として出力すべき目標トルクを算出し、これを各インホイールモータに所定の配分比をもって配分する。そして、配分されたトルクが出力されるように、各インホイールモータについて個別にキャリアを生成する。なお、前述した如く、このような主たる動力の出力については、エンジンが出力するものとしてもよい。
【００３５】
また、ＥＣＵ４０は、車両のヨー挙動をコントロールするための制御として、上記アクセル開度に基づく各インホイールモータの制御に加えて、いわゆるダイレクトヨーモーメントコントロール制御（ＤＹＣ）を行なう。係る制御は、例えば車両のスリップ等によって好ましくないヨー挙動が発生した際に、これを抑制するためのダイレクトヨーモーメント（目標ヨーモーメント）ＤＹＭを算出し、ダイレクトヨーモーメントＤＹＭが出力されるように各インホイールモータの出力を増減するものである。
【００３６】
ダイレクトヨーモーメントＤＹＭは、例えば、車速や操舵角により生じる理想的なヨーレートである目標ヨーレートＹｒ*と、ヨーレートセンサー３１により検出されるヨーレート（実ヨーレート）Ｙｒとの差分Δγに、所定の係数を乗じて算出する（次式（１）参照）。式（１）中、ｍは車両重量であり、ｇは重力加速度であり、ＹＧはヨーゲインであり、Ｃｐｆは前コーナリングパワーであり、Ｃｐｒは後コーナリングパワーであり、ｌｆは前軸と重心との間の距離であり、ｌｒは後軸と重心との間の距離であり、Ｖは車速であり、Ｋｈはスタビリティファクタである。
【００３７】
【数１】
【００３８】
また、目標ヨーレートＹｒ*は、例えば、次式（２）により算出される。式（２）中、Ｓｔｒはステアリング操舵角であり、ｎはステアリングギヤ比であり、ＷＢはホイールベースであり、Ｇｙは車両の横方向の加速度である。なお、式（２）における、“−Ｋｈ・Ｇｙ”の部分は省略してもよい。
【００３９】
Ｙｒ*＝Ｖ・（Ｓｔｒ／（ｎ・ＷＢ）−Ｋｈ・Ｇｙ） …（２）
【００４０】
そして、ダイレクトヨーモーメントＤＹＭを生じさせるのに必要な、各インホイールモータが出力すべき制駆動力を算出し、前述したアクセル開度に基づく各インホイールモータの出力と合計して、各インホイールモータの出力を決定する。
【００４１】
また、上記の目標ヨーレートＹｒ*と実ヨーレートＹｒとの乖離に基づく制御に限らず、車両のアンダーステアが大きいときに内側の車輪に配設されたインホイールモータから制動力を出力する（或いは駆動力を減ずる）等の制御を行なってもよい。
【００４２】
係る制御によって、車両のヨー挙動を適切にコントロールすることができる。従って、よりスムーズなコーナリングが実現されることとなる。
【００４３】
［３＿１．特徴的な制御内容（１）］
しかしながら、車両のヨー挙動をコントロールするための制御によって、車両に予期せぬロール挙動が生じる場合がある。特にロール制御が行なわれる車両において、左右の車輪に対して出力された制駆動力は、サスペンションリンクを介して、上下成分をもった力として車体に伝達されるからである。以下、これについて説明する。
【００４４】
係る車両では、図１０に示す如く、各車輪Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを車体に支持するサスペンションにおける瞬間回転中心ＣＡ、ＣＢ、ＣＣ、ＣＤは、前輪Ａ、Ｂと後輪Ｃ、Ｄの間に位置するように設定されている。
【００４５】
図１０（Ａ）に示す如く、前輪Ｂに制動トルクが付与されると、前輪Ｂの接地点Ｂｇに車両の進行方向に関して後向きの力ＦＢが作用し、これにより瞬間回転中心ＣＢには鉛直上向き方向の分力ＦＢＳＶを有するＦＢＳが作用する。すなわち、前輪Ｂを制動することによる車体の沈み込みを打ち消す方向の力が車体に作用する。また、例えば後輪Ｄに駆動トルクが付与されると、前輪Ｄの接地点Ｄｇに車両の進行方向に関して前向きの力ＦＤが作用し、これにより瞬間回転中心ＣＤには鉛直上向き方向の分力ＦＤＳＶを有するＦＤＳが作用する。すなわち、前輪Ｄを駆動することによる車体の沈み込みを打ち消す方向の力が車体に作用する。
【００４６】
図１０（Ｂ）に示す如く、前輪Ａに駆動トルクが付与されると、前輪Ａの接地点Ａｇに車両の進行方向に関して前向きの力ＦＡが作用し、これにより瞬間回転中心ＣＡには鉛直下向き方向の分力ＦＡＳＶを有するＦＡＳが作用する。すなわち、前輪Ａを駆動することによる車体の浮き上がりを打ち消す方向の力が車体に作用する。また、例えば後輪Ｃに制動トルクが付与されると、後輪Ｃの接地点Ｃｇに車両の進行方向に関して後向きの力ＦＣが作用し、これにより瞬間回転中心ＣＣには鉛直下向き方向の分力ＦＣＳＶを有するＦＣＳが作用する。すなわち、前輪Ｃを駆動することによる車体の浮き上がりを打ち消す方向の力が車体に作用する。
【００４７】
特に、インホイールモータにより各車輪を駆動する場合、ドライブシャフトを経由せずに各車輪に駆動力が伝達されるため、発生するロール挙動が更に大きくなってしまう。
【００４８】
そこで、本実施例の車両用走行制御装置１では、車両のヨー挙動をコントロールすると共に、車両のヨー挙動をコントロールする結果として車両のサスペンション特性に応じて生じる車両のロール挙動を抑制するように、各インホイールモータの出力を決定することとした。ここで、車両のサスペンション特性とは、具体的には、前輪アンチダイブ係数Anf及び後輪アンチリフト係数Anrをいう。なお、図１０における、前輪Ａの接地点Ａｇ及び瞬間回転中心ＣＡを結ぶ向きと地面のなす角（＝前輪Ｂの接地点Ｂｇ及び瞬間回転中心ＣＢを結ぶ向きと地面のなす角）をアンチダイブ角θｆ、後輪Ｃの接地点Ｃｇ及び瞬間回転中心ＣＣを結ぶ向きと地面のなす角（＝前輪Ｄの接地点Ｄｇ及び瞬間回転中心ＣＤを結ぶ向きと地面のなす角）をアンチリフト角θｒとすると、前輪アンチダイブ係数Anfはｔａｎ(θｆ)であり、後輪アンチリフト係数Anrはｔａｎ(θｒ)である。
【００４９】
なお、「予期せぬ」ロール挙動とは、通常のコーナリングフォースによって生じる自然なロール挙動ではなく、前述した車両のヨー挙動をコントロールするための制御によってサスペンション特性に応じて生じるロール挙動を意味する。
【００５０】
次式（３）に、車両において発生する一般的なロールモーメントＲｍの発生に関する車両モデルを示す。式中、Ｈｃｇは重心高であり、ｌｔはトレッド幅であり、Ｆｘ１〜４はインホイールモータ１１〜１４が出力する制駆動力（トルク又は接地面に作用する力；以下、トルクを決定するものとして説明する）である。
【００５１】
【数２】
【００５２】
上式（３）のうち、右辺第三項が、車両のヨー挙動をコントロールするための制御によってサスペンション特性に応じて生じるロールモーメントを示す。従って、Ａｎｆ（−Ｆｘ1＋Ｆｘ２）＋Ａｎｒ（−Ｆｘ３＋Ｆｘ４）を小さくすることにより、車両の予期せぬロール挙動を抑制することができる。なお、ＤＹＭをＦｘ１〜４を用いて表現すると、次式（４）の如くなる。
【００５３】
【数３】
【００５４】
係る制御を実現するために、本実施例の車両用走行制御装置１では、ＥＣＵ４０のＲＯＭ等に予めＦｘ１〜４の組み合わせを規定する出力決定用マップを記憶させておき、これに基づいてＦｘ１〜４を決定することとした。図２は、各インホイールモータの出力トルク（以下、説明を簡略化するため、アクセル開度に基づく各インホイールモータの出力トルクを除く）Ｆｘ１〜４と、目標ヨーモーメントＹｒ*との関係を規定する出力決定用マップの一例である。図示する如く、Ｆｘ１とＦｘ２、Ｆｘ３とＦｘ４が符号を逆にした対照値となるように設定され、且つ、Ｆｘ１及びＦｘ２と、Ｆｘ３及びＦｘ４との比率が一定となっている。そして、この比率は、上記前輪アンチダイブ係数Anf及び後輪アンチリフト係数Anrに応じて決定されている。従って、出力決定用マップに従ってＦｘ１〜４を決定することにより、車両のヨー挙動をコントロールする結果としてサスペンション特性に応じて生じる車両のロール挙動をゼロにすることができる。
【００５５】
なお、図２に例示したマップは、Ｆｘ１〜４が完全に出力決定用マップの条件を満たすものとしてもよいが、有る程度の誤差ないし許容範囲をもってマップを反映させるものとしてもよい。係る許容範囲を設定することにより、車両のヨー挙動をコントロールするための各インホイールモータの出力を、より柔軟に設定することが可能となるからである。
【００５６】
本実施例の車両用走行制御装置１によれば、車両のヨー挙動をコントロールするための制御によってサスペンション特性に応じて生じるロールモーメントが小さくなるように、各インホイールモータの出力トルクを決定する。従って、車両のヨー挙動をコントロールすると共に、車両の予期せぬロール挙動を抑制することができ、ドライバーフィーリングの良いヨーコントロールが実現される。
【００５７】
図３は、上記の制御を実現するためにＥＣＵ４０により実行される処理の流れを示すフローチャートの一例である。まず、車速センサー３０、ステアリング操舵角センサー３２、及びＧセンサー３３から、車速Ｖ、ステアリング操舵角Ｓｔｒ、横方向加速度Ｇｙをそれぞれ入力し（Ｓ１００）、前述の如く、目標ヨーレートＹｒ*を算出する（Ｓ１０２）。
【００５８】
続いて、ヨーレートセンサー３１から実ヨーレートＹｒを入力する（Ｓ１０４）。
【００５９】
そして、目標ヨーレートＹｒ*と実ヨーレートＹｒの差分に基づきダイレクトヨーモーメントＤＹＭを算出する（Ｓ１０６）。
【００６０】
ダイレクトヨーモーメントＤＹＭを算出すると、ＲＯＭ等に予め記憶された出力決定用マップを参照して、適切な各インホイールモータの出力トルクＦｘ１〜４を導出し（Ｓ１０８）、これらをアクセル開度に基づく各インホイールモータの出力トルクに合算して、各インホイールモータの最終的な出力トルクを決定する（Ｓ１１０）。
【００６１】
［３＿２．特徴的な制御内容（２）］
また、車両のヨー挙動をコントロールするための制御によってサスペンション特性に応じて生じるロールモーメントのみならず、ダイレクトヨーモーメントＤＹＭの影響により直接的に生じるロールモーメントをも抑制するように、各インホイールモータの出力を決定するものとしてもよい。すなわち、上式（３）における第二項及び第三項が共に小さくなるように各インホイールモータの出力Ｆｘ１〜４を決定する。こうすれば、車両に発生するロール挙動自体を小さくすることができる。
【００６２】
この場合、各インホイールモータの出力Ｆｘ１〜４は、図２に例示した出力決定用マップを遵守するのではなく、例えば、図４に示す如き出力決定用マップの範囲内で決定する。従って、Ｆｘ１〜４の自由度がより高くなり、総エネルギーとのトレードオフによりこれらを決定することができる。
【００６３】
係る制御によれば、目標ヨーレートＹｒ*を実現しつつ、発生するロール挙動を抑制することができる。従って、ドライバーフィーリングの良いヨーコントロールが実現される。
【００６４】
［３＿３．特徴的な制御内容（３）］
また、いずれかのインホイールモータの出力トルク（又は出力パワー）が出力限界を超える場合には、車両のロール挙動を抑制するための出力の優先順位を下げて、各インホイールモータの出力Ｆｘ１〜４を決定するものとしてもよい。
【００６５】
この場合、例えば、図５に示す如き出力決定用マップを用いて各インホイールモータの出力Ｆｘ１〜４を決定する。図示する如く、インホイールモータ１１及び１２の出力が限界に達した場合（図中、Ｙｒ*＝Ｙ１の制御ポイントよりも右側）、更に目標ヨーモーメントＹｒ*が大きくなった場合には、インホイールモータ１３及び１４の出力を増加させて目標ヨーモーメントＹｒ*の実現を優先する（基本的には、前輪側のインホイールモータから後輪側に比して大きいトルクを出力するのが通常である）。
【００６６】
図６は、いずれかのインホイールモータの出力トルク（又は出力パワー）が出力限界を超えた場合でも、ロールモーメントを小さくする優先順位を変えない場合の出力決定用マップの一例である。係る場合、Ｙｒ*＝Ｙ１の制御ポイントよりも右側において、目標ヨーモーメントＹｒ*を満たすことができなくなる。安全面を考慮すると、ドライバーフィーリングよりもヨーコントロールの方を優先すべきであると考えられるため、図５に示す如きマップを用いるのが、より適切である。
【００６７】
なお、通常、モータの出力限界は、トルク及びパワーの双方に存在するため、出力限界を示すＹ１は一定値とならないことが想定される。この場合、図２に例示した出力決定用マップを基本的に用い、いずれかのインホイールモータが出力限界に達したときに、使用するマップを動的に切替える（又はその時点で生成する）ものとすればよい。
【００６８】
係る制御によれば、車両のヨー挙動をコントロールすると共に、車両の予期せぬロール挙動を抑制することができ、更に、より安全な運転を実現することができる。
【００６９】
［３＿４．特徴的な制御内容（４）］
また、車速センサー３０により検出された車速に応じて、図２又は図５に例示したマップの遵守程度を変更するものとしてもよい。車速が高いときには運転者のロール感度が高いと考えられ、また車速が低いときには運転者のロール感度が低く、且つヨーコントロールの必要性が高いと考えられるからである。
【００７０】
ここで、遵守程度を変更するには、出力決定用マップに対して許容範囲を設定するものとしてもよいが、出力決定用マップで規定する目標トルクに対する制御ゲインＫを変更するものとしてもよい。後者の場合、例えば、図７に示す如き制御ゲイン変更用マップに基づいて、制御ゲインＫを決定する。なお、制御ゲインＫは、各インホイールモータについて個別に変更されてもよい（インホイールモータ別の制御ゲイン変更用マップによってゲインＫ１〜Ｋ４を設定する）。
【００７１】
係る制御によって、車速に応じて変化する必要特性に基づいて、より柔軟な制御を行なうことができる。
【００７２】
図８は、［特徴的な制御内容（３）］、及び［特徴的な制御内容（４）］の双方を実現するために、ＥＣＵ４０により実行される処理の流れを示すフローチャートである。
【００７３】
まず、車速センサー３０、ステアリング操舵角センサー３２、及びＧセンサー３３から、車速Ｖ、ステアリング操舵角Ｓｔｒ、横方向加速度Ｇｙをそれぞれ入力し（Ｓ２００）、前述の如く、目標ヨーレートＹｒ*を算出する（Ｓ２０２）。
【００７４】
続いて、ヨーレートセンサー３１から実ヨーレートＹｒを入力し（Ｓ２０４）、目標ヨーレートＹｒ*と実ヨーレートＹｒの差分に基づきダイレクトヨーモーメントＤＹＭを算出する（Ｓ２０６）。
【００７５】
ダイレクトヨーモーメントＤＹＭを算出すると、車速Ｖを用いて制御ゲイン変更用マップを参照し、目標トルクに対する制御ゲインを導出する（Ｓ２０８）。続いて、導出した制御ゲインを用いて、図５に例示した如き出力決定用マップを修正する（Ｓ２１０）。図９は、車速に応じて修正された出力決定用マップを例示する図である。
【００７６】
そして、修正した出力決定用マップを用いて各インホイールモータの出力Ｆｘ１〜４を決定し（Ｓ２１２）、これらをアクセル開度に基づく各インホイールモータの出力トルクに合算して、各インホイールモータの最終的な出力トルクを決定する（Ｓ２１４）。
【００７７】
本実施例の車両用走行制御装置１によれば、車両のヨー挙動をコントロールすると共に、車両のロール挙動を抑制することができる。
【００７８】
以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明は、自動車製造業や自動車部品製造業等に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の一実施例に係る車両用走行制御装置１の全体構成の一例を示す図である。
【図２】各インホイールモータの出力トルクＦｘ１〜４と、目標ヨーモーメントＹｒ*との関係を規定する出力決定用マップの一例である。
【図３】ＥＣＵ４０により実行される処理の流れを示すフローチャートの一例である。
【図４】出力決定用マップの他の例である。
【図５】出力決定用マップの他の例である。
【図６】出力決定用マップの他の例である。
【図７】車速と、目標トルクに対する制御ゲインとの関係を規定する制御ゲイン変更用マップの一例を示す図である。
【図８】ＥＣＵ４０により実行される処理の流れを示すフローチャートの他の例である。
【図９】車速に応じて修正された出力決定用マップを例示する図である。
【図１０】ロール制御が行なわれる車両において上下力が発生するメカニズムを説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００８１】
１ 車両用走行制御装置
１０ バッテリー
１１、１２、１３、１４ インホイールモータ
２０ インバータ
３０ 車速センサー
３１ ヨーレートセンサー
３２ ステアリング操舵角センサー
３３ Ｇセンサー
３５ アクセル開度センサー
４０ ＥＣＵ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各車輪に制駆動力を出力する制駆動力出力手段と、
車両のヨー挙動をコントロールすると共に、該車両のヨー挙動をコントロールする結果として車両のサスペンション特性に応じて生じる車両のロール挙動を抑制するように、前記制駆動力出力手段の出力を制御する制御手段と、
を備える車両用走行制御装置。
【請求項２】
前記制駆動力出力手段は、各輪を個別に駆動するモータを含む、
請求項１に記載の車両用走行制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、車両のヨー挙動をコントロールすると共に、該車両のヨー挙動をコントロールする結果として車両のサスペンション特性に応じて生じる車両のロール挙動をゼロにするように、前記制駆動力出力手段の出力を制御する手段である、
請求項１又は２に記載の車両用走行制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、
前記制駆動力出力手段の出力限界を超える場合には、
前記制駆動力出力手段の出力のうち、前記車両のロール挙動を抑制するための出力の優先順位を下げて前記制駆動力出力手段の出力を決定する手段である、
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の車両用走行制御装置。
【請求項５】
車速を検出する車速検出手段を備え、
前記制御手段は、前記車速検出手段により検出された車速が高くなるに従って、前記車両のロール挙動の抑制程度が大きくなるように、前記制駆動力出力手段を制御する手段である、
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の車両用走行制御装置。
【請求項６】
車両のヨーレートを検出するヨーレート検出手段と、
車両の操舵角を検出する操舵角検出手段と、
車速を検出する車速検出手段と、
車両の加速度を検出する加速度検出手段と、を備え、
前記制御手段は、前記検出される車両の操舵角、車速、及び車両の横方向加速度に基づいて算出される目標ヨーレートと、前記ヨー角速度検出手段により検出される車両のヨーレートと、の偏差に基づき目標ヨーモーメントを算出し、該算出した目標ヨーモーメントが実現されるように前記制駆動力出力手段の出力を制御して、車両のヨー挙動をコントロールする手段である、
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の車両用走行制御装置。
【請求項７】
車両のヨーレートを検出するヨーレート検出手段と、
車両の操舵角を検出する操舵角検出手段と、
車速を検出する車速検出手段と、
前記制御手段は、前記検出される車両の操舵角、及び車速に基づいて算出される目標ヨーレートと、前記ヨー角速度検出手段により検出される車両のヨーレートと、の偏差に基づき目標ヨーモーメントを算出し、該算出した目標ヨーモーメントが実現されるように前記制駆動力出力手段の出力を制御して、車両のヨー挙動をコントロールする手段である、
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の車両用走行制御装置。
【請求項１】
各車輪に制駆動力を出力する制駆動力出力手段と、
車両のヨー挙動をコントロールすると共に、該車両のヨー挙動をコントロールする結果として車両のサスペンション特性に応じて生じる車両のロール挙動を抑制するように、前記制駆動力出力手段の出力を制御する制御手段と、
を備える車両用走行制御装置。
【請求項２】
前記制駆動力出力手段は、各輪を個別に駆動するモータを含む、
請求項１に記載の車両用走行制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、車両のヨー挙動をコントロールすると共に、該車両のヨー挙動をコントロールする結果として車両のサスペンション特性に応じて生じる車両のロール挙動をゼロにするように、前記制駆動力出力手段の出力を制御する手段である、
請求項１又は２に記載の車両用走行制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、
前記制駆動力出力手段の出力限界を超える場合には、
前記制駆動力出力手段の出力のうち、前記車両のロール挙動を抑制するための出力の優先順位を下げて前記制駆動力出力手段の出力を決定する手段である、
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の車両用走行制御装置。
【請求項５】
車速を検出する車速検出手段を備え、
前記制御手段は、前記車速検出手段により検出された車速が高くなるに従って、前記車両のロール挙動の抑制程度が大きくなるように、前記制駆動力出力手段を制御する手段である、
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の車両用走行制御装置。
【請求項６】
車両のヨーレートを検出するヨーレート検出手段と、
車両の操舵角を検出する操舵角検出手段と、
車速を検出する車速検出手段と、
車両の加速度を検出する加速度検出手段と、を備え、
前記制御手段は、前記検出される車両の操舵角、車速、及び車両の横方向加速度に基づいて算出される目標ヨーレートと、前記ヨー角速度検出手段により検出される車両のヨーレートと、の偏差に基づき目標ヨーモーメントを算出し、該算出した目標ヨーモーメントが実現されるように前記制駆動力出力手段の出力を制御して、車両のヨー挙動をコントロールする手段である、
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の車両用走行制御装置。
【請求項７】
車両のヨーレートを検出するヨーレート検出手段と、
車両の操舵角を検出する操舵角検出手段と、
車速を検出する車速検出手段と、
前記制御手段は、前記検出される車両の操舵角、及び車速に基づいて算出される目標ヨーレートと、前記ヨー角速度検出手段により検出される車両のヨーレートと、の偏差に基づき目標ヨーモーメントを算出し、該算出した目標ヨーモーメントが実現されるように前記制駆動力出力手段の出力を制御して、車両のヨー挙動をコントロールする手段である、
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の車両用走行制御装置。
【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２００９−１４３３１０（Ｐ２００９−１４３３１０Ａ）
【公開日】平成２１年７月２日（２００９．７．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３２０９９４（Ｐ２００７−３２０９９４）
【出願日】平成１９年１２月１２日（２００７．１２．１２）
【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７月２日（２００９．７．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月１２日（２００７．１２．１２）
【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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