電動車両の制御装置
【課題】回生協調制御による電費向上効果を最大限に生かしつつ、限界領域に近い走行シーンにおいて車両挙動の安定性を確保すること。
【解決手段】電動車両の制御装置は、回生協調ブレーキ制御手段としてモータコントローラ２１およびブレーキコントローラ１０と、舵角補正ステアリング制御手段として４ＷＡＳコントローラ２２と、車両挙動制御手段として車両コントローラ９と、を備える。車両コントローラ９は、回生協調ブレーキ制御時、車両挙動の乱れを補償するように、舵角補正ステアリング制御により舵角補正をした後、依然として車両挙動が不安定であると判断されたとき（図４のステップＳ６でNO）、回生協調ブレーキ制御による回生トルクを低下させる制御を行う（図４のステップＳ７，Ｓ８）。
【解決手段】電動車両の制御装置は、回生協調ブレーキ制御手段としてモータコントローラ２１およびブレーキコントローラ１０と、舵角補正ステアリング制御手段として４ＷＡＳコントローラ２２と、車両挙動制御手段として車両コントローラ９と、を備える。車両コントローラ９は、回生協調ブレーキ制御時、車両挙動の乱れを補償するように、舵角補正ステアリング制御により舵角補正をした後、依然として車両挙動が不安定であると判断されたとき（図４のステップＳ６でNO）、回生協調ブレーキ制御による回生トルクを低下させる制御を行う（図４のステップＳ７，Ｓ８）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車やハイブリッド車、等の電動車両に適用され、回生協調ブレーキ制御による車両挙動の乱れを舵角補正により補償する電動車両の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、回生協調制動に伴い、前輪もしくは後輪のタイヤでコンプライアンスステアの変化が生じ、車両挙動の乱れとなった場合、前後輪のうち少なくともどちらか一方の舵角を補正するステアリング制御によって車両挙動の乱れを補償する制動制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。なお、コンプライアンスステアとは、タイヤに制動力や横力等の入力があったとき、サスペンションリンクの支持ブッシュの弾性変形によってサスペンションジオメトリに変化が生じ、これによって引き起こされるトー角変化（＝舵角変化）をいう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−９０８９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の制動制御装置にあっては、回生協調制動時、タイヤの横すべり角に対する横力が線形な領域のコンプライアンスステアに対し、舵角を補正することで車両挙動の乱れを補償するようにしている。このため、操舵に対してタイヤが発生する横力が飽和し、操舵に対して非線形な車両挙動を示すような、より限界領域に近い走行シーンにおいては、舵角を補正するだけでは車両挙動の乱れを補償することが困難である、という問題があった。
【０００５】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、回生協調制御による電費向上効果を最大限に生かしつつ、限界領域に近い走行シーンにおいて車両挙動の安定性を確保することができる電動車両の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の電動車両の制御装置は、回生協調ブレーキ制御手段と、舵角補正ステアリング制御手段と、車両挙動制御手段と、を備える手段とした。
前記回生協調ブレーキ制御手段は、ブレーキ操作に基づく総制動トルクからモータ駆動輪による回生トルクを差し引いた残りの制動トルク分を、前後輪の各摩擦ブレーキによる摩擦ブレーキトルクに配分する回生協調ブレーキ制御を行う。
前記舵角補正ステアリング制御手段は、前記回生協調ブレーキ制御時、車両挙動の乱れを補償するように、前後輪のうち少なくともどちらか一方の舵角を補正する。
前記車両挙動制御手段は、前記舵角補正ステアリング制御手段により舵角補正をした後、依然として車両挙動が不安定であると判断されたとき、前記回生協調ブレーキ制御手段による回生トルクを低下させる制御を行う。
【発明の効果】
【０００７】
よって、回生協調ブレーキ制御時、舵角補正ステアリング制御手段において、車両挙動の乱れを補償するように、前後輪のうち少なくともどちらか一方の舵角が補正される。そして、舵角補正ステアリング制御手段により舵角補正をした後、依然として車両挙動が不安定であると判断されたとき、車両挙動制御手段において、回生協調ブレーキ制御手段による回生トルクを低下させる制御が行われる。
すなわち、舵角補正のみにより車両挙動の乱れが補償される走行シーンにおいては、回生トルクを低下させることがなく、期待通りの回生量が確保される。一方、舵角補正制御を先行し、例えば、タイヤに横力を加える操舵介入により、舵角補正をしても依然として車両挙動が不安定である走行シーンになったときに限り、回生トルクを低下させるという制御が行われる。この二段構えの制御により、できる限り多くの回生量を確保しながら、限界領域に近い走行シーンにおいて、タイヤグリップ力の回復と制動力の前後配分調整により車両挙動の安定性が確保される。
この結果、回生協調制御による電費向上効果を最大限に生かしつつ、限界領域に近い走行シーンにおいて車両挙動の安定性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１の制御装置が適用された電気自動車（電動車両の一例）の回生協調ブレーキ制御システムと４輪アクティブステア制御システムを示す全体システム図である。
【図２】実施例１の車両コントローラ９にて実行される車両挙動制御演算処理の全体構成を示すブロック図である。
【図３】実施例１の車両挙動制御演算処理のうち舵角補正ロジックの詳細を示すブロック図である。
【図４】実施例１の車両コントローラ９にて実行される車両挙動制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】タイヤ横すべり角に対するタイヤ横力の関係を示すタイヤ横力特性図である。
【図６】規範挙動との差分に対する回生トルク低減代の関係を示す特性図である。
【図７】実施例１を適用した場合の一定Ｇ制動からの操舵シーンにおけるハンドル角・ヨーレイト・前輪舵角補正量・制動Ｇの各時系列応答を示すタイムチャートである。
【図８】実施例２の車両コントローラ９にて実行される車両挙動制御演算処理の全体構成を示すブロック図である。
【図９】実施例２の車両挙動制御演算処理のうち舵角補正ロジックの詳細を示すブロック図である。
【図１０】実施例１の車両コントローラ９にて実行される車両挙動制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図１１】タイヤ本来のタイヤスリップ率に対する見かけの路面μとタイヤ最大横力の関係を示すタイヤ特性図である。
【図１２】実施例２の車両挙動制御処理で用いられるタイヤスリップ率に対するタイヤ横力推定値の関係でタイヤ横力限界線を示すタイヤ特性マップである。
【図１３】タイヤ横力比率（＝タイヤ横力推定値／タイヤ横力限界値）に対する回生低減ゲインの関係を示す特性図である。
【図１４】実施例２においてタイヤ特性マップ上で瞬間のタイヤ状態値が移動する場合における車両挙動制御作用を示す作用説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の電動車両の制御装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１および実施例２に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１０】
まず、構成を説明する。
図１は、実施例１の制御装置が適用された電気自動車（電動車両の一例）の回生協調ブレーキ制御システムと４輪アクティブステア制御システムを示す全体システム図である。以下、図１に基づき全体システム構成を説明する。
【００１１】
実施例１の電気自動車は、図１に示すように、ＦＦ車ベースであり、左前輪タイヤ14FL、右前輪タイヤ14FR、左後輪タイヤ14RL、右後輪タイヤ14RRを備え、左右前輪タイヤ14FL、14FRを、駆動輪/操舵輪とし、左右後輪タイヤ14RL、14RRを従動輪とする。
【００１２】
前記左右前輪タイヤ14FL、14FRには、走行時、駆動モータ１による駆動トルクが加えられる。制動時には、回生ブレーキによる回生トルクと、摩擦ブレーキによる摩擦トルクと、の双方が加えられる。また、旋回時やレーンチェンジ時等には、操舵角と、必要に応じて補正舵角と、が加えられる。
【００１３】
前記左右後輪タイヤ14RL、14RRには、制動時には、摩擦ブレーキによる摩擦トルクが加えられる。また、旋回時やレーンチェンジ時等には、必要に応じて補正舵角が加えられる。
【００１４】
前記回生協調ブレーキ制御システムは、図１に示すように、駆動モータ１と、駆動モータインバータ２と、二次バッテリ３と、バッテリコントローラ４と、アクセルペダル５と、アクセル開度センサ６と、ブレーキペダル７と、ブレーキストロークセンサ８と、車両コントローラ９と、ブレーキコントローラ１０と、ブレーキアクチュエータ１１と、マスタシリンダ１２と、マスタシリンダ圧センサ１３と、ブレーキ液圧系統１５と、車速センサ１６と、を備えている。
【００１５】
前記駆動モータ１は、電気自動車の走行用駆動源であり、ファイナルデファレンシャルギヤ２３を介して駆動輪である左右前輪タイヤ14FL、14FRに連結される。この駆動モータ１は、モータコントローラ２１から駆動モータインバータ２に対し正のトルク指令が出力されている時には、二次バッテリ３からの放電電力を使って駆動トルクを発生する駆動動作をし、左右前輪タイヤ14FL、14FRを駆動する（力行）。一方、モータコントローラ２１から駆動モータインバータ２に対し負のトルク指令が出力されている時には、左右前輪タイヤ14FL、14FRからの回転エネルギーを電気エネルギーに変換する発電動作をし、発電した電力を二次バッテリ３の充電電力とする（回生）。このモータ回生時、駆動モータ１からの発電負荷が、左右前輪タイヤ14FL、14FRに与えられ、この発電負荷が、左右前輪タイヤ14FL、14FRを制動させる回生ブレーキとなり、回生トルクを発生させる。
【００１６】
前記バッテリコントローラ４は、二次バッテリ３の状態である電圧、充放電電流、充電量（＝バッテリSOC）、内部温度（＝IGBT等の温度）、劣化度（＝バッテリ使用時間等）、等を検出する。また、二次バッテリ３の状態に基づいてバッテリ入出力可能電力を算出し、バッテリ状態情報やバッテリ入出力可能電力情報を車両コントローラ９に出力する。
【００１７】
前記ブレーキコントローラ１０は、ブレーキストロークセンサ８からのブレーキストローク情報を入力し、車両コントローラ９にブレーキストローク情報を出力する。車両コントローラ９からブレーキ液圧指令値を入力すると、マスタシリンダ圧センサ１３からのマスタシリンダ圧情報に基づき、ブレーキ液圧指令値に応じた摩擦トルクを得る制御指令をブレーキアクチュエータ１１に出力する。
【００１８】
前記ブレーキアクチュエータ１１は、車両コントローラ９からブレーキコントローラ１０に対し、摩擦ブレーキトルクを得る指令が出力されると、マスタシリンダ圧を元圧とする液圧制御により４系統のブレーキ液圧を作り出す。この４系統のブレーキ液圧は、ブレーキ液圧管15FL、15FR、15RL、15RRを経過して各輪タイヤ14FL、14FR、14RL、14RRのホイールシリンダに供給され、ブレーキパッドが、ブレーキディスクを挟み込むように摩擦圧接することで各輪タイヤ14FL、14FR、14RL、14RRに摩擦ブレーキトルクを与える。
【００１９】
前記車両コントローラ９は、車両挙動の安定性を確保しつつ、高い電費性能を確保するというように、回生協調ブレーキシステムと４輪アクティブステア制御システムを統括して管理するコントローラである。このため、車両コントローラ９と、バッテリコントローラ４と、ブレーキコントローラ１０と、モータコントローラ２１と、４ＷＡＳコントローラ２２は、情報交換可能な双方向通信線であるＣＡＮ通信線２４により接続されている。
【００２０】
前記車両コントローラ９で行われる回生協調制御の一例を説明する。回生協調制御による制動時には、ブレーキストロークセンサ８からのブレーキストロークに基づき、総制動トルク指令を算出する。そして、ドライバ要求回生トルクとバッテリ回生可能トルクとモータ回生可能トルクに基づき、駆動モータ１の回生制御により発生させる回生トルク指令を決める。そして、総制動トルクに対して回生トルクだけでは不足する分を摩擦トルクで補うように、ブレーキコントローラ１０に対し摩擦ブレーキトルク指令を出力する。
【００２１】
なお、車両コントローラ９には、ハンドルの角度を計測する操舵角センサ１７、車両のヨーレイトを検出するヨーレイトセンサ１８、車両の横方向の加速度を検出する横Ｇセンサ１９、各輪の車輪速を検出する車輪速センサ２０等からの情報が入力される。
【００２２】
前記４輪アクティブステア制御システムは、図１に示すように、操舵角センサ１７と、４ＷＡＳコントローラ２２と、ハンドル２５と、ステアリングギヤシャフト２６と、４ＷＡＳフロントモータ２７と、４ＷＡＳフロントロックソレノイドバルブ２８と、前輪舵角センサ２９と、ステアリングシャフト３０と、前輪側ラック＆ピニオン機構３１と、４ＷＡＳリヤモータ３２と、後輪舵角センサ３３と、後輪側ラック＆ピニオン機構３４と、を備えている。
【００２３】
前記ステアリングギヤシャフト２６と、４ＷＡＳフロントモータ２７と、４ＷＡＳフロントロックソレノイドバルブ２８と、前輪舵角センサ２９と、により４ＷＡＳフロントアクチュエータが構成される。この４ＷＡＳフロントアクチュエータは、ハンドル操舵角θに対する前輪舵角の比である舵角比を変更する。すなわち、４ＷＡＳコントローラ２２から４ＷＡＳフロントモータ２７に対し前輪舵角補正指令が出力されると、モータ回転角を操舵角θに対し加減算することで舵角比を変更する。
【００２４】
前記４ＷＡＳリヤモータ３２と、後輪舵角センサ３３と、により４ＷＡＳリヤアクチュエータが構成される。この４ＷＡＳリヤアクチュエータは、４ＷＡＳコントローラ２２から４ＷＡＳリヤモータ３２に対し後輪舵角補正指令が出力されると、モータ回転角に応じて後輪に舵角を与える。
【００２５】
図２は、実施例１の車両コントローラ９にて実行される車両挙動制御演算処理の全体構成を示すブロック図であり、舵角補正ロジックＢ１と、車両挙動判断ロジックＢ２と、回生補正ロジックＢ３と、の３つのブロックによって構成される。
【００２６】
前記舵角補正ロジックＢ１では、操舵角センサ１７によって計測されるハンドル角およびヨーレイトセンサ１８や横Ｇセンサ１９によって計測される車両の実挙動を用いて、前輪舵角補正指令および後輪舵角補正指令と、車両挙動規範値を演算する。前輪舵角補正指令および後輪舵角補正指令は、図１のシステムに従い、４ＷＡＳコントローラ２２に送られる。車両挙動規範値は、次の車両挙動判断ロジックＢ２に送られる。
【００２７】
前記車両挙動判断ロジックＢ２では、実際の車両挙動（例えば、ヨーレイトセンサ値）と規範の車両挙動（例えば、ヨーレイト規範値）を比較し、その差分によって最終的に回生トルクの低減代を決定する。
【００２８】
前記回生補正ロジックＢ３では、車両挙動判断ロジックＢ２から送られてきた回生トルク低減代の指令値と、総制動トルク指令と、に従って、回生トルクを低減し、摩擦ブレーキトルクを増加さる指令値を出力する。
【００２９】
図３は、実施例１の車両挙動制御演算処理のうち舵角補正ロジックの詳細を示すブロック図であり、規範挙動推定ロジックＢ１１と、差分器Ｂ１４と、舵角補正ロジックＢ１２と、を有して構成される。
【００３０】
前記規範挙動推定ロジックＢ１１では、ハンドル角θおよび車速Ｖにより、その瞬間の規範モデル応答による車両挙動規範値を算出する。算出方法としては、車両一定条件での操舵角入力の２輪モデルといった簡単なモデルを用いて、その応答を導出してもよいし、複雑な車両モデルでもよいし、それらモデルをドライバが望む応答となるようなモデルを用いてもよい。
【００３１】
前記差分器Ｂ１４では、実車両挙動（例えば、ヨーレイトセンサ値）と車両挙動規範値（例えば、ヨーレイト規範値）の差を演算し、舵角補正ロジックＢ１２へ送る。
【００３２】
前記舵角補正ロジックＢ１２では、その挙動の差分相当を補うだけの前輪および後輪の舵角補正量を演算する。ここでは、実際の車両が操舵に対する車両応答を示す車両モデルの逆モデルによって、挙動入力の操舵角出力を演算する。
【００３３】
図４は、実施例１の車両コントローラ９にて実行される車両挙動制御処理の流れを示すフローチャートである。以下、図４の各ステップについて説明する。なお、この実施例１では、車両挙動乱れ指標値を、ヨーレイト偏差Δγにより与えるようにしている。
【００３４】
ステップＳ１では、回生制動が開始されると、ハンドル角θ、車速Ｖ、ヨーレイトγを読み込み、ステップＳ２へ進む。
【００３５】
ステップＳ２では、ステップＳ１での車両挙動読み込みに続き、読み込んだハンドル角θと車速Ｖに基づいて車両挙動規範値であるヨーレイト規範値γ*を演算し、ステップＳ３へ進む。なお、ヨーレイト規範値の演算方法は、図３の規範挙動推定ロジックＢ１１の説明の通りである。
【００３６】
ステップＳ３では、ステップＳ２でのヨーレイト規範値γ*の演算に続き、ヨーレイト規範値γ*とステップＳ１で読み込んだ実ヨーレイトγの差分を補正する前輪と後輪の舵角補正値を演算し、ステップＳ４へ進む。なお、前輪と後輪の舵角補正値の演算方法は、図３の舵角補正ロジックＢ１２の説明通りである。
【００３７】
ステップＳ４では、ステップＳ３での前輪と後輪の舵角補正値演算に続き、演算した前輪と後輪の舵角補正値に基づき、前輪と後輪の実舵角を補正する舵角補正指令を出力し、ステップＳ５へ進む。
【００３８】
ステップＳ５では、ステップＳ４での舵角補正に続き、回生制動を行っているか否かを判断し、YES（回生制動中）の場合はステップＳ６へ進み、NO（回生制動中ではない）の場合は、リターンへ進む。
【００３９】
ステップＳ６では、ステップＳ５での回生制動中であるとの判断に続き、実挙動を示す実ヨーレイトγと規範挙動を示すヨーレイト規範値γ*のヨーレイト偏差Δγが閾値γth以内か否かを判断する。YES（Δγ≦γth）の場合はリターンへ進み、NO（Δγ＞γth）の場合はステップＳ７へ進む。
ここで、閾値γthは、図５に示すように、タイヤ横すべり角に対するタイヤ横力の特性において、線形域と非線形域との境界領域の値に設定される。
【００４０】
ステップＳ７では、ステップＳ６でのΔγ＞γthであるとの判断に続き、回生トルク低減代の演算を行い、ステップＳ８へ進む。
ここで、回生トルク低減代（回生トルクを下げる値）の演算は、図６に示すように、ヨーレイト偏差Δγが閾値γthを超えると、ヨーレイト偏差Δγの大きさに応じて与える。つまり、ヨーレイト偏差ΔγがΔγ1までは、ヨーレイト偏差Δγが大きくなるほど回生トルク低減する量(回生トルクを下げる量)を増やし、ヨーレイト偏差ΔγがΔγ1を超えると回生トルク低減する量を一定量で与える。そして、ヨーレイト偏差Δγの時間変化が大きい時は、時間変化が小さいときのΔγ1をΔγ1'まで下げ、回生トルクを低下する量を時間変化が小さいときより増やしている。
【００４１】
ステップＳ８では、ステップＳ７での回生トルク低減代演算に続き、ステップＳ８で演算された回生トルク指令値に基づいて、駆動モータ１で回生する回生トルク量を低減する制御を行い、リターンへ進む。
【００４２】
次に、作用を説明する。
実施例１の電気自動車の制御作用を、「回生協調ブレーキ制御の課題」、「回生制動時の車両挙動制御作用」に分けて説明する。
【００４３】
［回生協調ブレーキ制御の課題］
まず、車両のタイヤに入力することができる駆動力・制動力・横力のトータル入力の許容値は、そのときのタイヤ−路面間摩擦係数や輪荷重などにより決まっていて、これをタイヤキャパシティという。
【００４４】
そこで、図１に示す実施例１の電気自動車についてみると、回生制動時において、例えば、制動初期に回生トルクのみにより制動する場合、左右の前輪タイヤ14FL,14FRには、総制動トルクに相当する大きな回生制動力が加わり、このとき操舵が介入すると回生制動力にさらに横力が加わることになる。なお、左右の後輪タイヤ14RL,14RRには、摩擦ブレーキトルクを与えない限り、制動力も横力も加わらないため、制動力配分も前輪のみに片寄った配分となる。
【００４５】
したがって、回生制動時、左右の前輪タイヤ14FL,14FRへ大きな回生制動力が加わっていてタイヤキャパシティ限界の状態で操舵介入による横力が入力されると、操舵に対して左右の前輪タイヤ14FL,14FRが発生する横力が飽和する。このように、操舵に対してタイヤが発生する横力がタイヤキャパシティを超えて飽和すると、図５の非線形域に示すように、操舵に対して非線形な車両挙動を示す。
【００４６】
このように、タイヤへの入力がタイヤキャパシティを超えて飽和すると、タイヤの路面グリップ力が低下してしまうため、舵角補正を行っても車両挙動の乱れを補償することが困難となる。つまり、車両挙動の乱れを補償するには、タイヤへの入力がタイヤキャパシティ以下となるようにしなければならず、実施例１の場合、左右の前輪タイヤ14FL,14FRへ加えている回生トルクを低下させる必要がある。
【００４７】
したがって、回生制動時に操舵が介入すると、総制動トルクに対し、予め回生トルクを制限し、摩擦ブレーキトルクとの併用による回生協調制御を行うようにする。この場合、タイヤへの入力がタイヤキャパシティ以下で、かつ、制動力が前後輪に配分される状態が保たれ、車両挙動の乱れを抑制することができる。しかし、操舵の介入により車両挙動に乱れが生じるか否かにかわらず、操舵介入開始時から回生トルクを制限することになり、必要以上の回生トルク制限により、回生量の確保による電費向上効果を損なう。
【００４８】
［回生制動時の車両挙動制御作用］
そこで、電費向上と車両挙動安定化の両立を図るため、操舵に対して線形な車両挙動を示す線形域と、操舵に対して非線形な車両挙動を示す非線形域と、に分け、線形域では舵角補正を行い、非線形域になると回生トルクの低減を加える構成を採用した。
【００４９】
回生協調ブレーキ制御時であって、ヨーレイト偏差Δγが閾値γth以内であるとき、図４のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ４→ステップＳ５→ステップＳ６→リターンへと進む流れが繰り返される。すなわち、ステップＳ４において、車両挙動の乱れを補償するように、演算した前輪と後輪の舵角補正値に基づき、前輪と後輪の実舵角を補正する舵角補正指令が出力され、前後輪のうち少なくともどちらか一方の舵角が補正される。
【００５０】
そして、上記舵角補正にかかわらず、依然として車両挙動が不安定であり、ヨーレイト偏差Δγが閾値γthを超えていると判断されると、図４のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ４→ステップＳ５→ステップＳ６→ステップＳ７→ステップＳ８→リターンへと進む流れが繰り返される。すなわち、ステップＳ７において、回生トルク低減代が演算され、ステップＳ８において、回生トルクを低下させる制御が行われる。
【００５１】
すなわち、舵角補正のみにより車両挙動の乱れが補償される走行シーン（ヨーレイト偏差Δγ≦γth）においては、回生トルクを低下させることがなく、期待通りの回生量が確保される。一方、舵角補正制御を先行し、舵角補正をしても依然として車両挙動が不安定である走行シーン（ヨーレイト偏差Δγ＞閾値γth）になったときに限り、回生トルクを低下させるという制御が行われる。この二段構えの制御により、できる限り多くの回生量を確保しながら、この二段構えの制御により、できる限り多くの回生量を確保しながら、限界領域に近い走行シーンにおいて、タイヤグリップ力の回復と制動力の前後配分調整により車両挙動の安定性が確保される。
【００５２】
つまり、回生トルクを低下すると、低下分を後輪もしくは前後輪での摩擦ブレーキトルクにより分担することになり、左右の前輪タイヤ14FL,14FRが分担する制動力がタイヤキャパシティ以下に抑えられ、左右の前輪タイヤ14FL,14FRの路面グリップ力が回復する。この路面グリップ力が回復した状態で舵角補正の制御を行うと、タイヤの横すべり角に対する横力が線形な領域での舵角補正となり、車両挙動乱れを補償する効果が発揮される。加えて、前後輪の制動力配分を等配分方向に調整することによって、車両挙動乱れを補償する効果が発揮される。
【００５３】
ちなみに、図７は、実施例１を適用した場合の一定Ｇ制動からの操舵シーンにおけるハンドル角・ヨーレイト・前輪舵角補正量・制動Ｇの各時系列応答を示すタイムチャートである。
【００５４】
時刻t0から時刻t1までの一定制動Ｇ条件では、100％回生ブレーキによる制動が行われている。そして、ハンドル角特性に示すように、時刻t0からの操舵の開始に伴い、車両挙動規範値（ヨーレイト規範値γ*）と車両挙動（実ヨーレイトγ）との間に乖離が生じる。しかし、時刻t1までの領域においては、前輪の舵角を補正することによって、車両挙動規範値（ヨーレイト規範値γ*）と車両挙動（実ヨーレイトγ）の乖離幅を小さくする。そして、ハンドル角を増やすに従い、タイヤの非線形領域に入り、車両挙動規範値（ヨーレイト規範値γ*）と車両挙動（実ヨーレイトγ）のヨーレイト偏差Δγが急激に広がり、時刻t1にて閾値γthを超える。ヨーレイト偏差Δγが閾値γthを超えると、100％回生制動から回生トルクを低減し、回生トルクと摩擦ブレーキトルクを併用する制動へと切り替えられる。そして、前輪および後輪の前後力配分が調整されて、車両挙動（実ヨーレイトγ）は、車両挙動規範値（ヨーレイト規範値γ*）に追従し、車両挙動の安定化を図ることができる。
【００５５】
上記のように、実施例１では、回生制動時、舵角補正制御を先行し、舵角補正をしても依然として車両挙動が不安定である走行シーン（ヨーレイト偏差Δγ＞閾値γth）になったときに限り、回生トルクを低下させる制御を行うようにした。
したがって、回生協調制御による電費向上効果を最大限に生かしつつ、限界領域に近い走行シーンにおいて車両挙動の安定性が確保される。
【００５６】
実施例１では、舵角補正制御により舵角補正した後、車両挙動の乱れ量をあらわす車両挙動乱れ指標値（ヨーレイト偏差Δγ）が、タイヤ横力の線形域と非線形域の境界領域の値に設定された閾値（閾値γth）を超えるとき、車両挙動が不安定であると判断するようにした。
すなわち、操舵に対して線形な車両挙動を示す線形域で舵角補正とし、操舵に対して非線形な車両挙動を示す非線形域で舵角補正に回生トルクの低減を加える制御を行う。
したがって、操舵に対して線形な車両挙動を示す線形域で回生協調制御による電費向上効果が最大限に確保され、限界領域に近い走行シーンにおいて確実に車両挙動の安定性が確保される。
【００５７】
実施例１では、車両挙動乱れ指標値（ヨーレイト偏差Δγ）が大きいほど、回生トルクの下げ幅を大きくする（図６）。
したがって、車両挙動乱れ指標値（ヨーレイト偏差Δγ）が大きいほど、回生トルク低減する量(回生トルクを下げる量)が増やされ、車両挙動の安定化が図られる。
【００５８】
実施例１では、車両挙動乱れ指標値（ヨーレイト偏差Δγ）の時間変化が大きいとき、回生トルクの下げ幅を大きくする（図６）。
したがって、車両挙動乱れ指標値（ヨーレイト偏差Δγ）の時間変化が大きい時、回生トルクを低下する量を増やすことで、早期に車両挙動を安定化させる作用が発揮される。
【００５９】
実施例１では、車両挙動規範値（ヨーレイト規範値γ*）と車両実挙動値（実ヨーレイトγ）との車両挙動差（ヨーレイト偏差Δγ）を、車両挙動乱れ指標値とする。
したがって、限界領域に近い走行シーンにおいて、車両重心回りの実ヨーレイトγがヨーレイト規範値γ*に収束することで、車両挙動の安定性が確保される。
【００６０】
次に、効果を説明する。
実施例１の電気自動車の制御装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００６１】
(1) ブレーキ操作に基づく総制動トルクからモータ駆動輪（左右前輪タイヤ14FL,14FR）による回生トルクを差し引いた残りの制動トルク分を、前後輪の各摩擦ブレーキによる摩擦ブレーキトルクに配分する回生協調ブレーキ制御を行う回生協調ブレーキ制御手段（モータコントローラ２１，ブレーキコントローラ１０）と、
前記回生協調ブレーキ制御時、車両挙動の乱れを補償するように、前後輪のうち少なくともどちらか一方の舵角を補正する舵角補正ステアリング制御手段（４ＷＡＳコントローラ２２）と、
前記舵角補正ステアリング制御手段（４ＷＡＳコントローラ２２）により舵角補正をした後、依然として車両挙動が不安定であると判断されたとき、前記回生協調ブレーキ制御手段（モータコントローラ２１，ブレーキコントローラ１０）による回生トルクを低下させる制御を行う車両挙動制御手段（車両コントローラ９、図４）と、
を備える。
このため、回生協調制御による電費向上効果を最大限に生かしつつ、限界領域に近い走行シーンにおいて車両挙動の安定性を確保することができる。
【００６２】
(2) 前記車両挙動制御手段（車両コントローラ９、図４）は、前記舵角補正ステアリング制御により舵角補正した後、車両挙動の乱れ量もしくは乱れ予測量をあらわす車両挙動乱れ指標値（ヨーレイト偏差Δγ）が、タイヤ横力の線形域と非線形域の境界領域の値に設定された閾値（閾値γth）を超えるとき、車両挙動が不安定であると判断する（図４のステップＳ６）。
このため、上記(1)の効果に加え、限界領域に近い走行シーンにおいて確実に車両挙動の安定性を確保しながら、操舵に対して線形な車両挙動を示す線形域で回生協調制御による電費向上効果を最大限に確保することができる。
【００６３】
(3) 前記車両挙動制御手段（車両コントローラ９、図４）は、前記車両挙動乱れ指標値（ヨーレイト偏差Δγ）が大きいほど、回生トルクの下げ幅を大きくする（図６）。
このため、上記(2)の効果に加え、車両挙動乱れ指標値（ヨーレイト偏差Δγ）が大きいほど、シームレスに回生トルク低減する量が増やされることで、回生トルクを下げることによって生じる車両挙動の変化を抑制することができる。
【００６４】
(4) 前記車両挙動制御手段（車両コントローラ９、図４）は、前記車両挙動乱れ指標値（ヨーレイト偏差Δγ）の時間変化が大きいとき、回生トルクの下げ幅を大きくする（図６）。
このため、上記(2)または(3)の効果に加え、過渡的な車両挙動変化に対して、早急に対応することで、急な車両挙動変化(不安定な車両挙動)を抑えることができる。
【００６５】
(5) 前記車両挙動制御手段（車両コントローラ９、図４）は、車両挙動規範値（ヨーレイト規範値γ*）と車両実挙動値（実ヨーレイトγ）との車両挙動差（ヨーレイト偏差Δγ）を、前記車両挙動乱れ指標値とする。
このため、上記(2)〜(4)の効果に加え、限界領域に近い走行シーンにおいて、車両重心回りの実ヨーレイトγをヨーレイト規範値γ*に収束させることで、車両ヨー挙動の安定性を確保することができる。
【実施例２】
【００６６】
実施例２は、車両挙動乱れ指標値として、車両挙動の乱れ予測量をあらわすタイヤ横力比率Fyrを用いた例である。
【００６７】
まず、構成を説明する。
実施例２の電気自動車の制御装置において、全体システム構成は、実施例１の図１と同じであるので、図示並びに説明を省略する。
【００６８】
図８は、実施例２の車両コントローラ９にて実行される車両挙動制御演算処理の全体構成を示すブロック図であり、舵角補正ロジックＢ１と、タイヤキャパシティ推定ロジックＢ４と、回生補正ロジックＢ５と、の３つのブロックによって構成される。
【００６９】
前記舵角補正ロジックＢ１では、操舵角センサ１７によって計測されるハンドル角およびヨーレイトセンサ１８や横Ｇセンサ１９によって計測される車両の実挙動を用いて、前輪舵角補正指令および後輪舵角補正指令と、タイヤ横力推定値を演算する。前輪舵角補正指令および後輪舵角補正指令は、図１のシステムに従い、４ＷＡＳコントローラ２２に送られる。タイヤ横力推定値は、タイヤキャパシティ推定ロジックＢ４と回生補正ロジックＢ５に送られる。
【００７０】
前記タイヤキャパシティ推定ロジックＢ４では、タイヤ特性マップに従い各輪のタイヤスリップ量で発生し得る最大横力と、推定横力の値を比較し、回生トルクの低減をするかどうかの判断をする。また、タイヤ特性マップに従い瞬間のタイヤスリップにおいてタイヤが発生し得る最大のタイヤ横力限界値を演算し、回生補正ロジックＢ５へ送る。
【００７１】
前記回生補正ロジックＢ５では、タイヤキャパシティ推定ロジックＢ４から送られてきたタイヤ横力限界値と、回生低減ON/OFFと、総制動トルク指令と、に従って、回生トルクを低減し、摩擦ブレーキトルクを増加さる指令値を出力する。
【００７２】
図９は、実施例２の車両挙動制御演算処理のうち舵角補正ロジックの詳細を示すブロック図であり、規範挙動推定ロジックＢ１１と、差分器Ｂ１４と、舵角補正ロジックＢ１２と、タイヤ横力推定ロジックＢ１３と、を有して構成される。なお、規範挙動推定ロジックＢ１１と差分器Ｂ１４と舵角補正ロジックＢ１２は、実施例１と同様であるため、説明を省略する。
【００７３】
前記タイヤ横力推定ロジックＢ１３では、ハンドル角θ、車速Ｖ、車両挙動によって回生制動を行うタイヤのタイヤ横力推定値を算出する。タイヤ横力推定値の算出方法は、車両一定条件での操舵角入力の２輪モデルといった簡単なモデルを用いたオブザーバによって導出することが可能であり、車両モデルとして複雑な車両モデルを用いたり、オブザーバにカルマンフィルターや拡張カルマンフィルターといった手法を用いたりし、より精度の高い手法を適用することも可能である。
【００７４】
図１０は、実施例２の車両コントローラ９にて実行される車両挙動制御処理の流れを示すフローチャートである。以下、図１０の各ステップについて説明する。なお、この実施例２では、車両挙動乱れ指標値を、タイヤ横力比率Fyrにより与えるようにしている。
図１０のステップＳ２１〜ステップＳ２５の各ステップは、図４のステップＳ１〜ステップＳ５の各ステップと同じであるため、説明を省略する。
【００７５】
ステップＳ２６では、ステップＳ２５での回生制動中であるとの判断に続き、回生輪のタイヤスリップ率に対するタイヤ最大横力を定義しているタイヤ特性マップを読み込み、ステップＳ２７へ進む。
ここで、タイヤ特性マップを説明するために、タイヤ本来の特性を図１１に示す。図１１は、タイヤスリップ率に対する見かけの路面μ（前後力）と、タイヤ最大横力Fyの関係を示している。タイヤ前後方向の力の大きさを示す見かけの路面μは、あるスリップ率にピークがあり、それ以上では飽和する特性がある。それ対して、タイヤ最大横力はスリップ率の上昇に従い低下する特性を持っている。この特性を利用し、図１２に示すタイヤ特性マップを実際のタイヤの特性に従い設定する。
【００７６】
ステップＳ２７では、ステップＳ２６でのタイヤ特性マップの読み込みに続き、回生輪の車輪速と車速によって演算されるタイヤスリップ率を求め、ステップＳ２８へ進む。
【００７７】
ステップＳ２８では、ステップＳ２７でのタイヤスリップ率の読み込みに続き、ステップＳ２６で読み込んだタイヤ特性マップを、ステップＳ２７で読み込んだタイヤスリップ率の値により検索し、回生輪のその瞬間に発生できる横力の最大値であるタイヤ横力限界値を求め、ステップＳ２９へ進む。
【００７８】
ステップＳ２９では、ステップＳ２８での最大横力算出に続き、図９のタイヤ横力推定ロジックＢ１３の説明で示したとおり、回生輪の瞬間のタイヤ横力推定値を演算し、ステップＳ３０へ進む。
【００７９】
ステップＳ３０では、ステップＳ２９での実横力演算に続き、ステップＳ２８で算出した回生輪のタイヤ横力限界値に対するステップＳ２９で演算した回生輪の実際のタイヤ横力推定値の比であるタイヤ横力比率Fyrを算出し、このタイヤ横力比率Fyrが閾値Fyth以内であるか否かを判断する。YES（Fyr≦Fyth）の場合はリターンへ進み、NO（Fyr＞Fyth）の場合はステップＳ３１へ進む。
ここで、閾値Fythは、実横力を示すタイヤ横力推定値がタイヤ横力限界値に達する前の１より小さい値に設定する。
【００８０】
ステップＳ３１では、ステップＳ３０でのFyr＞Fythであるとの判断に続き、回生トルクの低減代を演算し、ステップＳ３２へ進む。
回生トルクの低減方法は、次式のとおりであり、
Freg＝(１−Ｋ)×Freg_req …(1)
ここで、Freg：回生トルク指令補正値
Freg_req：回生トルク指令値
Ｋ：回生低減ゲイン
である。
回生低減ゲインＫは、図１３に示すように、タイヤ横力比率Fyrに対して決定する。タイヤ横力比率Fyrが閾値Fythを超えると、タイヤ横力比率Fyrが大きくなるほど回生低減ゲインＫは、Ｋ＝０から徐々に高まり、タイヤ横力比率FyrがFyr1になるとＫ＝１の値を示す。回生低減ゲインＫがＫ＝０の場合は、Freg＝Freg_reqとなり、回生ブレーキで制動する。回生低減ゲインＫがＫ＝１の場合は、Freg＝０となり、回生ブレーキがゼロ（摩擦ブレーキのみで制動）である。そして、タイヤ横力比率Fyrの時間変化が大きいときは、閾値Fythを低い値側にシフトし（閾値Fyth'）、タイヤ横力比率Fyrが大きくなったときに回生低減ゲインＫが早期にＫ＝１に達するように設定する。
【００８１】
ステップＳ３２では、ステップＳ３１での回生トルク低減代演算に続き、ステップＳ３１で演算された回生トルク指令補正値に基づいて、駆動モータ１で回生する回生トルク量を低減する制御を行い、リターンへ進む。
【００８２】
次に、実施例２での回生制動時の車両挙動制御作用を説明する。
回生協調ブレーキ制御時であって、タイヤ横力比率Fyrが閾値Fyth以内であるとき、図１０のフローチャートにおいて、ステップＳ２１→ステップＳ２２→ステップＳ２３→ステップＳ２４→ステップＳ２５→ステップＳ２６→ステップＳ２７→ステップＳ２８→ステップＳ２９→ステップＳ３０→リターンへと進む流れが繰り返される。すなわち、ステップＳ２４において、車両挙動の乱れを補償するように、演算した前輪と後輪の舵角補正値に基づき、前輪と後輪の実舵角を補正する舵角補正指令が出力され、前後輪のうち少なくともどちらか一方の舵角が補正される。
【００８３】
そして、上記舵角補正にかかわらず、依然として車両挙動が不安定であり、タイヤ横力比率Fyrが閾値Fythを超えていると判断されると、図１０のフローチャートにおいて、ステップＳ３０からステップＳ３１→ステップＳ３２→リターンへと進む流れが繰り返される。すなわち、ステップＳ３０において、図１２に示すタイヤ特性マップを用いて車両挙動が不安定であると判断されると、ステップＳ３１において、回生トルク低減代が演算され、ステップＳ３２において、回生トルクを低下させる制御が行われる。
【００８４】
ここで、ステップＳ３０のタイヤ特性マップを用いて行われる車両挙動が不安定か否かの判断方法を、図１４に示す例で説明する。
まず、図１２に示すタイヤ特性マップは、タイヤスリップ率とタイヤ横力推定値の２軸に対して、回生トルク制限領域と回生トルク非制限領域の２つの領域によって分けられる。したがって、図１４において、瞬間のタイヤスリップ率におけるタイヤ横力推定値がＡの場合は、タイヤが飽和せずに力を発生することが可能であると判断し、回生トルクを下げることはしない。それに対して、瞬間のタイヤスリップ率におけるタイヤ横力推定値がＢの場合は、タイヤ横力推定値はタイヤが発生できるタイヤ横力限界線よりも大きいため、回生トルクを下げ、瞬間のタイヤスリップ率を下げることで、タイヤ横力を発生できる領域のＣに推移させ、車両挙動を安定化させる。
【００８５】
実施例２では、回生トルクの低減するにあたり、図１３に示すように、タイヤ横力比率Fyrに対して回生低減ゲインＫを決定することで行うようにしている。このように、タイヤ横力比率Fyrによって、回生量を制限することで急激な回生絞りを抑え、スムーズな補正を行うことができる。そして、タイヤ横力比率Fyrが急激に変化する場合は、緩やかに変化する場合に回生低減ゲインＫが１となるタイヤ横力比率Fyrより、タイヤ横力比率Fyrを小さい側にシフトするように、タイヤ横力比率Fyrの閾値Fythを下げるようにしている。したがって、急な操舵に対して、タイヤの横力が急に非線形領域に突入し、車両挙動が乱れやすくなるのを未然に防止することが可能となる。なお、他の作用は、実施例１と同様であるので、説明を省略する。
【００８６】
次に、効果を説明する。
実施例２の電気自動車の制御装置にあっては、実施例１の(2)〜(4)の効果に加え、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００８７】
(6) 前記車両挙動制御手段（車両コントローラ９、図１０）は、タイヤスリップに対してタイヤが発生できる横力特性を示すタイヤ特性マップ（図１２）によりタイヤ横力限界値を決定し（ステップＳ２８）、実際にタイヤが発生しているタイヤ横力推定値を演算し（ステップＳ２９）、前記タイヤ横力限界値に対する前記タイヤ横力推定値の比であるタイヤ横力比率Fyrを、前記車両挙動乱れ指標値とする（ステップＳ３０）。
このため、限界領域に近い走行シーンにおいて、タイヤ横力推定値がタイヤ横力限界値に達する前に車両挙動の補償を開始できるというように、回生トルクの低下による車両挙動の補償を容易に行うことができる。
【００８８】
(7) 前記車両挙動制御手段（車両コントローラ９、図１０）は、前記タイヤ横力比率Fyrの時間変化が大きいとき、前記タイヤ横力比率Fyrの閾値Fythを下げる（図１３）。
このため、上記(6)の効果に加え、急な操舵に対して、タイヤの横力が急に非線形領域に突入し、車両挙動が乱れやすくなるのを未然に防止することができる。
【００８９】
以上、本発明の電動車両の制御装置を実施例１，２に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例１，２に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００９０】
実施例１では、車両挙動乱れ指標値としてヨーレイト偏差Δγを用い、実施例２では、車両挙動乱れ指標値としてタイヤ横力比率Fyrを用いる例を示した。しかし、車両挙動乱れ指標値としては、これらの例に限られるものではなく、車両挙動の乱れ量もしくは乱れ予測量をあらわす指標値であれば含まれる。例えば、実施例１のヨーレイト偏差Δγに代え、車両挙動差として、横加速度偏差を用いる例、あるいは、ヨーレイトと横加速度の複合値偏差を用いる例、あるいは、横すべり角偏差を用いる例、等であっても良い。また、実施例２のタイヤ横力比率Fyrに代えて、最大横力と実横力の差を用いるような例としても良い。
【００９１】
実施例１，２では、電動車両として、前輪駆動の電気自動車（EV車）の例を示した。しかし、後輪駆動の電気自動車（EV車）、前後輪駆動の電気自動車（EV車）、ハイブリッド車（HEV車）、燃料電池車（FCV車）、等の他の電動車両に適用することができる。すなわち、前輪と後輪の少なくとも一方をモータ駆動する車両であり、前輪と後輪の少なくとも一方の舵角を補正するステアリング制御システムを搭載した電動車両であれば適用することができる。
【符号の説明】
【００９２】
１ 駆動モータ
２ 駆動モータインバータ
３ 二次バッテリ
４ バッテリコントローラ
５ アクセルペダル
６ アクセル開度センサ
７ ブレーキペダル
８ ブレーキストロークセンサ
９ 車両コントローラ（車両挙動制御手段）
１０ ブレーキコントローラ（回生協調ブレーキ制御手段）
１１ ブレーキアクチュエータ
１２ マスタシリンダ
１３ マスタシリンダ圧センサ
１４ 車輪
１５ ブレーキ液圧系統
１６ 車速センサ
１７ 操舵角センサ
１８ ヨーレイトセンサ
１９ 横Ｇセンサ
２０ 車輪速センサ
２１ モータコントローラ（回生協調ブレーキ制御手段）
２２ ４ＷＡＳコントローラ（舵角補正ステアリング制御手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車やハイブリッド車、等の電動車両に適用され、回生協調ブレーキ制御による車両挙動の乱れを舵角補正により補償する電動車両の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、回生協調制動に伴い、前輪もしくは後輪のタイヤでコンプライアンスステアの変化が生じ、車両挙動の乱れとなった場合、前後輪のうち少なくともどちらか一方の舵角を補正するステアリング制御によって車両挙動の乱れを補償する制動制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。なお、コンプライアンスステアとは、タイヤに制動力や横力等の入力があったとき、サスペンションリンクの支持ブッシュの弾性変形によってサスペンションジオメトリに変化が生じ、これによって引き起こされるトー角変化（＝舵角変化）をいう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−９０８９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の制動制御装置にあっては、回生協調制動時、タイヤの横すべり角に対する横力が線形な領域のコンプライアンスステアに対し、舵角を補正することで車両挙動の乱れを補償するようにしている。このため、操舵に対してタイヤが発生する横力が飽和し、操舵に対して非線形な車両挙動を示すような、より限界領域に近い走行シーンにおいては、舵角を補正するだけでは車両挙動の乱れを補償することが困難である、という問題があった。
【０００５】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、回生協調制御による電費向上効果を最大限に生かしつつ、限界領域に近い走行シーンにおいて車両挙動の安定性を確保することができる電動車両の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の電動車両の制御装置は、回生協調ブレーキ制御手段と、舵角補正ステアリング制御手段と、車両挙動制御手段と、を備える手段とした。
前記回生協調ブレーキ制御手段は、ブレーキ操作に基づく総制動トルクからモータ駆動輪による回生トルクを差し引いた残りの制動トルク分を、前後輪の各摩擦ブレーキによる摩擦ブレーキトルクに配分する回生協調ブレーキ制御を行う。
前記舵角補正ステアリング制御手段は、前記回生協調ブレーキ制御時、車両挙動の乱れを補償するように、前後輪のうち少なくともどちらか一方の舵角を補正する。
前記車両挙動制御手段は、前記舵角補正ステアリング制御手段により舵角補正をした後、依然として車両挙動が不安定であると判断されたとき、前記回生協調ブレーキ制御手段による回生トルクを低下させる制御を行う。
【発明の効果】
【０００７】
よって、回生協調ブレーキ制御時、舵角補正ステアリング制御手段において、車両挙動の乱れを補償するように、前後輪のうち少なくともどちらか一方の舵角が補正される。そして、舵角補正ステアリング制御手段により舵角補正をした後、依然として車両挙動が不安定であると判断されたとき、車両挙動制御手段において、回生協調ブレーキ制御手段による回生トルクを低下させる制御が行われる。
すなわち、舵角補正のみにより車両挙動の乱れが補償される走行シーンにおいては、回生トルクを低下させることがなく、期待通りの回生量が確保される。一方、舵角補正制御を先行し、例えば、タイヤに横力を加える操舵介入により、舵角補正をしても依然として車両挙動が不安定である走行シーンになったときに限り、回生トルクを低下させるという制御が行われる。この二段構えの制御により、できる限り多くの回生量を確保しながら、限界領域に近い走行シーンにおいて、タイヤグリップ力の回復と制動力の前後配分調整により車両挙動の安定性が確保される。
この結果、回生協調制御による電費向上効果を最大限に生かしつつ、限界領域に近い走行シーンにおいて車両挙動の安定性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１の制御装置が適用された電気自動車（電動車両の一例）の回生協調ブレーキ制御システムと４輪アクティブステア制御システムを示す全体システム図である。
【図２】実施例１の車両コントローラ９にて実行される車両挙動制御演算処理の全体構成を示すブロック図である。
【図３】実施例１の車両挙動制御演算処理のうち舵角補正ロジックの詳細を示すブロック図である。
【図４】実施例１の車両コントローラ９にて実行される車両挙動制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】タイヤ横すべり角に対するタイヤ横力の関係を示すタイヤ横力特性図である。
【図６】規範挙動との差分に対する回生トルク低減代の関係を示す特性図である。
【図７】実施例１を適用した場合の一定Ｇ制動からの操舵シーンにおけるハンドル角・ヨーレイト・前輪舵角補正量・制動Ｇの各時系列応答を示すタイムチャートである。
【図８】実施例２の車両コントローラ９にて実行される車両挙動制御演算処理の全体構成を示すブロック図である。
【図９】実施例２の車両挙動制御演算処理のうち舵角補正ロジックの詳細を示すブロック図である。
【図１０】実施例１の車両コントローラ９にて実行される車両挙動制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図１１】タイヤ本来のタイヤスリップ率に対する見かけの路面μとタイヤ最大横力の関係を示すタイヤ特性図である。
【図１２】実施例２の車両挙動制御処理で用いられるタイヤスリップ率に対するタイヤ横力推定値の関係でタイヤ横力限界線を示すタイヤ特性マップである。
【図１３】タイヤ横力比率（＝タイヤ横力推定値／タイヤ横力限界値）に対する回生低減ゲインの関係を示す特性図である。
【図１４】実施例２においてタイヤ特性マップ上で瞬間のタイヤ状態値が移動する場合における車両挙動制御作用を示す作用説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の電動車両の制御装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１および実施例２に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１０】
まず、構成を説明する。
図１は、実施例１の制御装置が適用された電気自動車（電動車両の一例）の回生協調ブレーキ制御システムと４輪アクティブステア制御システムを示す全体システム図である。以下、図１に基づき全体システム構成を説明する。
【００１１】
実施例１の電気自動車は、図１に示すように、ＦＦ車ベースであり、左前輪タイヤ14FL、右前輪タイヤ14FR、左後輪タイヤ14RL、右後輪タイヤ14RRを備え、左右前輪タイヤ14FL、14FRを、駆動輪/操舵輪とし、左右後輪タイヤ14RL、14RRを従動輪とする。
【００１２】
前記左右前輪タイヤ14FL、14FRには、走行時、駆動モータ１による駆動トルクが加えられる。制動時には、回生ブレーキによる回生トルクと、摩擦ブレーキによる摩擦トルクと、の双方が加えられる。また、旋回時やレーンチェンジ時等には、操舵角と、必要に応じて補正舵角と、が加えられる。
【００１３】
前記左右後輪タイヤ14RL、14RRには、制動時には、摩擦ブレーキによる摩擦トルクが加えられる。また、旋回時やレーンチェンジ時等には、必要に応じて補正舵角が加えられる。
【００１４】
前記回生協調ブレーキ制御システムは、図１に示すように、駆動モータ１と、駆動モータインバータ２と、二次バッテリ３と、バッテリコントローラ４と、アクセルペダル５と、アクセル開度センサ６と、ブレーキペダル７と、ブレーキストロークセンサ８と、車両コントローラ９と、ブレーキコントローラ１０と、ブレーキアクチュエータ１１と、マスタシリンダ１２と、マスタシリンダ圧センサ１３と、ブレーキ液圧系統１５と、車速センサ１６と、を備えている。
【００１５】
前記駆動モータ１は、電気自動車の走行用駆動源であり、ファイナルデファレンシャルギヤ２３を介して駆動輪である左右前輪タイヤ14FL、14FRに連結される。この駆動モータ１は、モータコントローラ２１から駆動モータインバータ２に対し正のトルク指令が出力されている時には、二次バッテリ３からの放電電力を使って駆動トルクを発生する駆動動作をし、左右前輪タイヤ14FL、14FRを駆動する（力行）。一方、モータコントローラ２１から駆動モータインバータ２に対し負のトルク指令が出力されている時には、左右前輪タイヤ14FL、14FRからの回転エネルギーを電気エネルギーに変換する発電動作をし、発電した電力を二次バッテリ３の充電電力とする（回生）。このモータ回生時、駆動モータ１からの発電負荷が、左右前輪タイヤ14FL、14FRに与えられ、この発電負荷が、左右前輪タイヤ14FL、14FRを制動させる回生ブレーキとなり、回生トルクを発生させる。
【００１６】
前記バッテリコントローラ４は、二次バッテリ３の状態である電圧、充放電電流、充電量（＝バッテリSOC）、内部温度（＝IGBT等の温度）、劣化度（＝バッテリ使用時間等）、等を検出する。また、二次バッテリ３の状態に基づいてバッテリ入出力可能電力を算出し、バッテリ状態情報やバッテリ入出力可能電力情報を車両コントローラ９に出力する。
【００１７】
前記ブレーキコントローラ１０は、ブレーキストロークセンサ８からのブレーキストローク情報を入力し、車両コントローラ９にブレーキストローク情報を出力する。車両コントローラ９からブレーキ液圧指令値を入力すると、マスタシリンダ圧センサ１３からのマスタシリンダ圧情報に基づき、ブレーキ液圧指令値に応じた摩擦トルクを得る制御指令をブレーキアクチュエータ１１に出力する。
【００１８】
前記ブレーキアクチュエータ１１は、車両コントローラ９からブレーキコントローラ１０に対し、摩擦ブレーキトルクを得る指令が出力されると、マスタシリンダ圧を元圧とする液圧制御により４系統のブレーキ液圧を作り出す。この４系統のブレーキ液圧は、ブレーキ液圧管15FL、15FR、15RL、15RRを経過して各輪タイヤ14FL、14FR、14RL、14RRのホイールシリンダに供給され、ブレーキパッドが、ブレーキディスクを挟み込むように摩擦圧接することで各輪タイヤ14FL、14FR、14RL、14RRに摩擦ブレーキトルクを与える。
【００１９】
前記車両コントローラ９は、車両挙動の安定性を確保しつつ、高い電費性能を確保するというように、回生協調ブレーキシステムと４輪アクティブステア制御システムを統括して管理するコントローラである。このため、車両コントローラ９と、バッテリコントローラ４と、ブレーキコントローラ１０と、モータコントローラ２１と、４ＷＡＳコントローラ２２は、情報交換可能な双方向通信線であるＣＡＮ通信線２４により接続されている。
【００２０】
前記車両コントローラ９で行われる回生協調制御の一例を説明する。回生協調制御による制動時には、ブレーキストロークセンサ８からのブレーキストロークに基づき、総制動トルク指令を算出する。そして、ドライバ要求回生トルクとバッテリ回生可能トルクとモータ回生可能トルクに基づき、駆動モータ１の回生制御により発生させる回生トルク指令を決める。そして、総制動トルクに対して回生トルクだけでは不足する分を摩擦トルクで補うように、ブレーキコントローラ１０に対し摩擦ブレーキトルク指令を出力する。
【００２１】
なお、車両コントローラ９には、ハンドルの角度を計測する操舵角センサ１７、車両のヨーレイトを検出するヨーレイトセンサ１８、車両の横方向の加速度を検出する横Ｇセンサ１９、各輪の車輪速を検出する車輪速センサ２０等からの情報が入力される。
【００２２】
前記４輪アクティブステア制御システムは、図１に示すように、操舵角センサ１７と、４ＷＡＳコントローラ２２と、ハンドル２５と、ステアリングギヤシャフト２６と、４ＷＡＳフロントモータ２７と、４ＷＡＳフロントロックソレノイドバルブ２８と、前輪舵角センサ２９と、ステアリングシャフト３０と、前輪側ラック＆ピニオン機構３１と、４ＷＡＳリヤモータ３２と、後輪舵角センサ３３と、後輪側ラック＆ピニオン機構３４と、を備えている。
【００２３】
前記ステアリングギヤシャフト２６と、４ＷＡＳフロントモータ２７と、４ＷＡＳフロントロックソレノイドバルブ２８と、前輪舵角センサ２９と、により４ＷＡＳフロントアクチュエータが構成される。この４ＷＡＳフロントアクチュエータは、ハンドル操舵角θに対する前輪舵角の比である舵角比を変更する。すなわち、４ＷＡＳコントローラ２２から４ＷＡＳフロントモータ２７に対し前輪舵角補正指令が出力されると、モータ回転角を操舵角θに対し加減算することで舵角比を変更する。
【００２４】
前記４ＷＡＳリヤモータ３２と、後輪舵角センサ３３と、により４ＷＡＳリヤアクチュエータが構成される。この４ＷＡＳリヤアクチュエータは、４ＷＡＳコントローラ２２から４ＷＡＳリヤモータ３２に対し後輪舵角補正指令が出力されると、モータ回転角に応じて後輪に舵角を与える。
【００２５】
図２は、実施例１の車両コントローラ９にて実行される車両挙動制御演算処理の全体構成を示すブロック図であり、舵角補正ロジックＢ１と、車両挙動判断ロジックＢ２と、回生補正ロジックＢ３と、の３つのブロックによって構成される。
【００２６】
前記舵角補正ロジックＢ１では、操舵角センサ１７によって計測されるハンドル角およびヨーレイトセンサ１８や横Ｇセンサ１９によって計測される車両の実挙動を用いて、前輪舵角補正指令および後輪舵角補正指令と、車両挙動規範値を演算する。前輪舵角補正指令および後輪舵角補正指令は、図１のシステムに従い、４ＷＡＳコントローラ２２に送られる。車両挙動規範値は、次の車両挙動判断ロジックＢ２に送られる。
【００２７】
前記車両挙動判断ロジックＢ２では、実際の車両挙動（例えば、ヨーレイトセンサ値）と規範の車両挙動（例えば、ヨーレイト規範値）を比較し、その差分によって最終的に回生トルクの低減代を決定する。
【００２８】
前記回生補正ロジックＢ３では、車両挙動判断ロジックＢ２から送られてきた回生トルク低減代の指令値と、総制動トルク指令と、に従って、回生トルクを低減し、摩擦ブレーキトルクを増加さる指令値を出力する。
【００２９】
図３は、実施例１の車両挙動制御演算処理のうち舵角補正ロジックの詳細を示すブロック図であり、規範挙動推定ロジックＢ１１と、差分器Ｂ１４と、舵角補正ロジックＢ１２と、を有して構成される。
【００３０】
前記規範挙動推定ロジックＢ１１では、ハンドル角θおよび車速Ｖにより、その瞬間の規範モデル応答による車両挙動規範値を算出する。算出方法としては、車両一定条件での操舵角入力の２輪モデルといった簡単なモデルを用いて、その応答を導出してもよいし、複雑な車両モデルでもよいし、それらモデルをドライバが望む応答となるようなモデルを用いてもよい。
【００３１】
前記差分器Ｂ１４では、実車両挙動（例えば、ヨーレイトセンサ値）と車両挙動規範値（例えば、ヨーレイト規範値）の差を演算し、舵角補正ロジックＢ１２へ送る。
【００３２】
前記舵角補正ロジックＢ１２では、その挙動の差分相当を補うだけの前輪および後輪の舵角補正量を演算する。ここでは、実際の車両が操舵に対する車両応答を示す車両モデルの逆モデルによって、挙動入力の操舵角出力を演算する。
【００３３】
図４は、実施例１の車両コントローラ９にて実行される車両挙動制御処理の流れを示すフローチャートである。以下、図４の各ステップについて説明する。なお、この実施例１では、車両挙動乱れ指標値を、ヨーレイト偏差Δγにより与えるようにしている。
【００３４】
ステップＳ１では、回生制動が開始されると、ハンドル角θ、車速Ｖ、ヨーレイトγを読み込み、ステップＳ２へ進む。
【００３５】
ステップＳ２では、ステップＳ１での車両挙動読み込みに続き、読み込んだハンドル角θと車速Ｖに基づいて車両挙動規範値であるヨーレイト規範値γ*を演算し、ステップＳ３へ進む。なお、ヨーレイト規範値の演算方法は、図３の規範挙動推定ロジックＢ１１の説明の通りである。
【００３６】
ステップＳ３では、ステップＳ２でのヨーレイト規範値γ*の演算に続き、ヨーレイト規範値γ*とステップＳ１で読み込んだ実ヨーレイトγの差分を補正する前輪と後輪の舵角補正値を演算し、ステップＳ４へ進む。なお、前輪と後輪の舵角補正値の演算方法は、図３の舵角補正ロジックＢ１２の説明通りである。
【００３７】
ステップＳ４では、ステップＳ３での前輪と後輪の舵角補正値演算に続き、演算した前輪と後輪の舵角補正値に基づき、前輪と後輪の実舵角を補正する舵角補正指令を出力し、ステップＳ５へ進む。
【００３８】
ステップＳ５では、ステップＳ４での舵角補正に続き、回生制動を行っているか否かを判断し、YES（回生制動中）の場合はステップＳ６へ進み、NO（回生制動中ではない）の場合は、リターンへ進む。
【００３９】
ステップＳ６では、ステップＳ５での回生制動中であるとの判断に続き、実挙動を示す実ヨーレイトγと規範挙動を示すヨーレイト規範値γ*のヨーレイト偏差Δγが閾値γth以内か否かを判断する。YES（Δγ≦γth）の場合はリターンへ進み、NO（Δγ＞γth）の場合はステップＳ７へ進む。
ここで、閾値γthは、図５に示すように、タイヤ横すべり角に対するタイヤ横力の特性において、線形域と非線形域との境界領域の値に設定される。
【００４０】
ステップＳ７では、ステップＳ６でのΔγ＞γthであるとの判断に続き、回生トルク低減代の演算を行い、ステップＳ８へ進む。
ここで、回生トルク低減代（回生トルクを下げる値）の演算は、図６に示すように、ヨーレイト偏差Δγが閾値γthを超えると、ヨーレイト偏差Δγの大きさに応じて与える。つまり、ヨーレイト偏差ΔγがΔγ1までは、ヨーレイト偏差Δγが大きくなるほど回生トルク低減する量(回生トルクを下げる量)を増やし、ヨーレイト偏差ΔγがΔγ1を超えると回生トルク低減する量を一定量で与える。そして、ヨーレイト偏差Δγの時間変化が大きい時は、時間変化が小さいときのΔγ1をΔγ1'まで下げ、回生トルクを低下する量を時間変化が小さいときより増やしている。
【００４１】
ステップＳ８では、ステップＳ７での回生トルク低減代演算に続き、ステップＳ８で演算された回生トルク指令値に基づいて、駆動モータ１で回生する回生トルク量を低減する制御を行い、リターンへ進む。
【００４２】
次に、作用を説明する。
実施例１の電気自動車の制御作用を、「回生協調ブレーキ制御の課題」、「回生制動時の車両挙動制御作用」に分けて説明する。
【００４３】
［回生協調ブレーキ制御の課題］
まず、車両のタイヤに入力することができる駆動力・制動力・横力のトータル入力の許容値は、そのときのタイヤ−路面間摩擦係数や輪荷重などにより決まっていて、これをタイヤキャパシティという。
【００４４】
そこで、図１に示す実施例１の電気自動車についてみると、回生制動時において、例えば、制動初期に回生トルクのみにより制動する場合、左右の前輪タイヤ14FL,14FRには、総制動トルクに相当する大きな回生制動力が加わり、このとき操舵が介入すると回生制動力にさらに横力が加わることになる。なお、左右の後輪タイヤ14RL,14RRには、摩擦ブレーキトルクを与えない限り、制動力も横力も加わらないため、制動力配分も前輪のみに片寄った配分となる。
【００４５】
したがって、回生制動時、左右の前輪タイヤ14FL,14FRへ大きな回生制動力が加わっていてタイヤキャパシティ限界の状態で操舵介入による横力が入力されると、操舵に対して左右の前輪タイヤ14FL,14FRが発生する横力が飽和する。このように、操舵に対してタイヤが発生する横力がタイヤキャパシティを超えて飽和すると、図５の非線形域に示すように、操舵に対して非線形な車両挙動を示す。
【００４６】
このように、タイヤへの入力がタイヤキャパシティを超えて飽和すると、タイヤの路面グリップ力が低下してしまうため、舵角補正を行っても車両挙動の乱れを補償することが困難となる。つまり、車両挙動の乱れを補償するには、タイヤへの入力がタイヤキャパシティ以下となるようにしなければならず、実施例１の場合、左右の前輪タイヤ14FL,14FRへ加えている回生トルクを低下させる必要がある。
【００４７】
したがって、回生制動時に操舵が介入すると、総制動トルクに対し、予め回生トルクを制限し、摩擦ブレーキトルクとの併用による回生協調制御を行うようにする。この場合、タイヤへの入力がタイヤキャパシティ以下で、かつ、制動力が前後輪に配分される状態が保たれ、車両挙動の乱れを抑制することができる。しかし、操舵の介入により車両挙動に乱れが生じるか否かにかわらず、操舵介入開始時から回生トルクを制限することになり、必要以上の回生トルク制限により、回生量の確保による電費向上効果を損なう。
【００４８】
［回生制動時の車両挙動制御作用］
そこで、電費向上と車両挙動安定化の両立を図るため、操舵に対して線形な車両挙動を示す線形域と、操舵に対して非線形な車両挙動を示す非線形域と、に分け、線形域では舵角補正を行い、非線形域になると回生トルクの低減を加える構成を採用した。
【００４９】
回生協調ブレーキ制御時であって、ヨーレイト偏差Δγが閾値γth以内であるとき、図４のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ４→ステップＳ５→ステップＳ６→リターンへと進む流れが繰り返される。すなわち、ステップＳ４において、車両挙動の乱れを補償するように、演算した前輪と後輪の舵角補正値に基づき、前輪と後輪の実舵角を補正する舵角補正指令が出力され、前後輪のうち少なくともどちらか一方の舵角が補正される。
【００５０】
そして、上記舵角補正にかかわらず、依然として車両挙動が不安定であり、ヨーレイト偏差Δγが閾値γthを超えていると判断されると、図４のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ４→ステップＳ５→ステップＳ６→ステップＳ７→ステップＳ８→リターンへと進む流れが繰り返される。すなわち、ステップＳ７において、回生トルク低減代が演算され、ステップＳ８において、回生トルクを低下させる制御が行われる。
【００５１】
すなわち、舵角補正のみにより車両挙動の乱れが補償される走行シーン（ヨーレイト偏差Δγ≦γth）においては、回生トルクを低下させることがなく、期待通りの回生量が確保される。一方、舵角補正制御を先行し、舵角補正をしても依然として車両挙動が不安定である走行シーン（ヨーレイト偏差Δγ＞閾値γth）になったときに限り、回生トルクを低下させるという制御が行われる。この二段構えの制御により、できる限り多くの回生量を確保しながら、この二段構えの制御により、できる限り多くの回生量を確保しながら、限界領域に近い走行シーンにおいて、タイヤグリップ力の回復と制動力の前後配分調整により車両挙動の安定性が確保される。
【００５２】
つまり、回生トルクを低下すると、低下分を後輪もしくは前後輪での摩擦ブレーキトルクにより分担することになり、左右の前輪タイヤ14FL,14FRが分担する制動力がタイヤキャパシティ以下に抑えられ、左右の前輪タイヤ14FL,14FRの路面グリップ力が回復する。この路面グリップ力が回復した状態で舵角補正の制御を行うと、タイヤの横すべり角に対する横力が線形な領域での舵角補正となり、車両挙動乱れを補償する効果が発揮される。加えて、前後輪の制動力配分を等配分方向に調整することによって、車両挙動乱れを補償する効果が発揮される。
【００５３】
ちなみに、図７は、実施例１を適用した場合の一定Ｇ制動からの操舵シーンにおけるハンドル角・ヨーレイト・前輪舵角補正量・制動Ｇの各時系列応答を示すタイムチャートである。
【００５４】
時刻t0から時刻t1までの一定制動Ｇ条件では、100％回生ブレーキによる制動が行われている。そして、ハンドル角特性に示すように、時刻t0からの操舵の開始に伴い、車両挙動規範値（ヨーレイト規範値γ*）と車両挙動（実ヨーレイトγ）との間に乖離が生じる。しかし、時刻t1までの領域においては、前輪の舵角を補正することによって、車両挙動規範値（ヨーレイト規範値γ*）と車両挙動（実ヨーレイトγ）の乖離幅を小さくする。そして、ハンドル角を増やすに従い、タイヤの非線形領域に入り、車両挙動規範値（ヨーレイト規範値γ*）と車両挙動（実ヨーレイトγ）のヨーレイト偏差Δγが急激に広がり、時刻t1にて閾値γthを超える。ヨーレイト偏差Δγが閾値γthを超えると、100％回生制動から回生トルクを低減し、回生トルクと摩擦ブレーキトルクを併用する制動へと切り替えられる。そして、前輪および後輪の前後力配分が調整されて、車両挙動（実ヨーレイトγ）は、車両挙動規範値（ヨーレイト規範値γ*）に追従し、車両挙動の安定化を図ることができる。
【００５５】
上記のように、実施例１では、回生制動時、舵角補正制御を先行し、舵角補正をしても依然として車両挙動が不安定である走行シーン（ヨーレイト偏差Δγ＞閾値γth）になったときに限り、回生トルクを低下させる制御を行うようにした。
したがって、回生協調制御による電費向上効果を最大限に生かしつつ、限界領域に近い走行シーンにおいて車両挙動の安定性が確保される。
【００５６】
実施例１では、舵角補正制御により舵角補正した後、車両挙動の乱れ量をあらわす車両挙動乱れ指標値（ヨーレイト偏差Δγ）が、タイヤ横力の線形域と非線形域の境界領域の値に設定された閾値（閾値γth）を超えるとき、車両挙動が不安定であると判断するようにした。
すなわち、操舵に対して線形な車両挙動を示す線形域で舵角補正とし、操舵に対して非線形な車両挙動を示す非線形域で舵角補正に回生トルクの低減を加える制御を行う。
したがって、操舵に対して線形な車両挙動を示す線形域で回生協調制御による電費向上効果が最大限に確保され、限界領域に近い走行シーンにおいて確実に車両挙動の安定性が確保される。
【００５７】
実施例１では、車両挙動乱れ指標値（ヨーレイト偏差Δγ）が大きいほど、回生トルクの下げ幅を大きくする（図６）。
したがって、車両挙動乱れ指標値（ヨーレイト偏差Δγ）が大きいほど、回生トルク低減する量(回生トルクを下げる量)が増やされ、車両挙動の安定化が図られる。
【００５８】
実施例１では、車両挙動乱れ指標値（ヨーレイト偏差Δγ）の時間変化が大きいとき、回生トルクの下げ幅を大きくする（図６）。
したがって、車両挙動乱れ指標値（ヨーレイト偏差Δγ）の時間変化が大きい時、回生トルクを低下する量を増やすことで、早期に車両挙動を安定化させる作用が発揮される。
【００５９】
実施例１では、車両挙動規範値（ヨーレイト規範値γ*）と車両実挙動値（実ヨーレイトγ）との車両挙動差（ヨーレイト偏差Δγ）を、車両挙動乱れ指標値とする。
したがって、限界領域に近い走行シーンにおいて、車両重心回りの実ヨーレイトγがヨーレイト規範値γ*に収束することで、車両挙動の安定性が確保される。
【００６０】
次に、効果を説明する。
実施例１の電気自動車の制御装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００６１】
(1) ブレーキ操作に基づく総制動トルクからモータ駆動輪（左右前輪タイヤ14FL,14FR）による回生トルクを差し引いた残りの制動トルク分を、前後輪の各摩擦ブレーキによる摩擦ブレーキトルクに配分する回生協調ブレーキ制御を行う回生協調ブレーキ制御手段（モータコントローラ２１，ブレーキコントローラ１０）と、
前記回生協調ブレーキ制御時、車両挙動の乱れを補償するように、前後輪のうち少なくともどちらか一方の舵角を補正する舵角補正ステアリング制御手段（４ＷＡＳコントローラ２２）と、
前記舵角補正ステアリング制御手段（４ＷＡＳコントローラ２２）により舵角補正をした後、依然として車両挙動が不安定であると判断されたとき、前記回生協調ブレーキ制御手段（モータコントローラ２１，ブレーキコントローラ１０）による回生トルクを低下させる制御を行う車両挙動制御手段（車両コントローラ９、図４）と、
を備える。
このため、回生協調制御による電費向上効果を最大限に生かしつつ、限界領域に近い走行シーンにおいて車両挙動の安定性を確保することができる。
【００６２】
(2) 前記車両挙動制御手段（車両コントローラ９、図４）は、前記舵角補正ステアリング制御により舵角補正した後、車両挙動の乱れ量もしくは乱れ予測量をあらわす車両挙動乱れ指標値（ヨーレイト偏差Δγ）が、タイヤ横力の線形域と非線形域の境界領域の値に設定された閾値（閾値γth）を超えるとき、車両挙動が不安定であると判断する（図４のステップＳ６）。
このため、上記(1)の効果に加え、限界領域に近い走行シーンにおいて確実に車両挙動の安定性を確保しながら、操舵に対して線形な車両挙動を示す線形域で回生協調制御による電費向上効果を最大限に確保することができる。
【００６３】
(3) 前記車両挙動制御手段（車両コントローラ９、図４）は、前記車両挙動乱れ指標値（ヨーレイト偏差Δγ）が大きいほど、回生トルクの下げ幅を大きくする（図６）。
このため、上記(2)の効果に加え、車両挙動乱れ指標値（ヨーレイト偏差Δγ）が大きいほど、シームレスに回生トルク低減する量が増やされることで、回生トルクを下げることによって生じる車両挙動の変化を抑制することができる。
【００６４】
(4) 前記車両挙動制御手段（車両コントローラ９、図４）は、前記車両挙動乱れ指標値（ヨーレイト偏差Δγ）の時間変化が大きいとき、回生トルクの下げ幅を大きくする（図６）。
このため、上記(2)または(3)の効果に加え、過渡的な車両挙動変化に対して、早急に対応することで、急な車両挙動変化(不安定な車両挙動)を抑えることができる。
【００６５】
(5) 前記車両挙動制御手段（車両コントローラ９、図４）は、車両挙動規範値（ヨーレイト規範値γ*）と車両実挙動値（実ヨーレイトγ）との車両挙動差（ヨーレイト偏差Δγ）を、前記車両挙動乱れ指標値とする。
このため、上記(2)〜(4)の効果に加え、限界領域に近い走行シーンにおいて、車両重心回りの実ヨーレイトγをヨーレイト規範値γ*に収束させることで、車両ヨー挙動の安定性を確保することができる。
【実施例２】
【００６６】
実施例２は、車両挙動乱れ指標値として、車両挙動の乱れ予測量をあらわすタイヤ横力比率Fyrを用いた例である。
【００６７】
まず、構成を説明する。
実施例２の電気自動車の制御装置において、全体システム構成は、実施例１の図１と同じであるので、図示並びに説明を省略する。
【００６８】
図８は、実施例２の車両コントローラ９にて実行される車両挙動制御演算処理の全体構成を示すブロック図であり、舵角補正ロジックＢ１と、タイヤキャパシティ推定ロジックＢ４と、回生補正ロジックＢ５と、の３つのブロックによって構成される。
【００６９】
前記舵角補正ロジックＢ１では、操舵角センサ１７によって計測されるハンドル角およびヨーレイトセンサ１８や横Ｇセンサ１９によって計測される車両の実挙動を用いて、前輪舵角補正指令および後輪舵角補正指令と、タイヤ横力推定値を演算する。前輪舵角補正指令および後輪舵角補正指令は、図１のシステムに従い、４ＷＡＳコントローラ２２に送られる。タイヤ横力推定値は、タイヤキャパシティ推定ロジックＢ４と回生補正ロジックＢ５に送られる。
【００７０】
前記タイヤキャパシティ推定ロジックＢ４では、タイヤ特性マップに従い各輪のタイヤスリップ量で発生し得る最大横力と、推定横力の値を比較し、回生トルクの低減をするかどうかの判断をする。また、タイヤ特性マップに従い瞬間のタイヤスリップにおいてタイヤが発生し得る最大のタイヤ横力限界値を演算し、回生補正ロジックＢ５へ送る。
【００７１】
前記回生補正ロジックＢ５では、タイヤキャパシティ推定ロジックＢ４から送られてきたタイヤ横力限界値と、回生低減ON/OFFと、総制動トルク指令と、に従って、回生トルクを低減し、摩擦ブレーキトルクを増加さる指令値を出力する。
【００７２】
図９は、実施例２の車両挙動制御演算処理のうち舵角補正ロジックの詳細を示すブロック図であり、規範挙動推定ロジックＢ１１と、差分器Ｂ１４と、舵角補正ロジックＢ１２と、タイヤ横力推定ロジックＢ１３と、を有して構成される。なお、規範挙動推定ロジックＢ１１と差分器Ｂ１４と舵角補正ロジックＢ１２は、実施例１と同様であるため、説明を省略する。
【００７３】
前記タイヤ横力推定ロジックＢ１３では、ハンドル角θ、車速Ｖ、車両挙動によって回生制動を行うタイヤのタイヤ横力推定値を算出する。タイヤ横力推定値の算出方法は、車両一定条件での操舵角入力の２輪モデルといった簡単なモデルを用いたオブザーバによって導出することが可能であり、車両モデルとして複雑な車両モデルを用いたり、オブザーバにカルマンフィルターや拡張カルマンフィルターといった手法を用いたりし、より精度の高い手法を適用することも可能である。
【００７４】
図１０は、実施例２の車両コントローラ９にて実行される車両挙動制御処理の流れを示すフローチャートである。以下、図１０の各ステップについて説明する。なお、この実施例２では、車両挙動乱れ指標値を、タイヤ横力比率Fyrにより与えるようにしている。
図１０のステップＳ２１〜ステップＳ２５の各ステップは、図４のステップＳ１〜ステップＳ５の各ステップと同じであるため、説明を省略する。
【００７５】
ステップＳ２６では、ステップＳ２５での回生制動中であるとの判断に続き、回生輪のタイヤスリップ率に対するタイヤ最大横力を定義しているタイヤ特性マップを読み込み、ステップＳ２７へ進む。
ここで、タイヤ特性マップを説明するために、タイヤ本来の特性を図１１に示す。図１１は、タイヤスリップ率に対する見かけの路面μ（前後力）と、タイヤ最大横力Fyの関係を示している。タイヤ前後方向の力の大きさを示す見かけの路面μは、あるスリップ率にピークがあり、それ以上では飽和する特性がある。それ対して、タイヤ最大横力はスリップ率の上昇に従い低下する特性を持っている。この特性を利用し、図１２に示すタイヤ特性マップを実際のタイヤの特性に従い設定する。
【００７６】
ステップＳ２７では、ステップＳ２６でのタイヤ特性マップの読み込みに続き、回生輪の車輪速と車速によって演算されるタイヤスリップ率を求め、ステップＳ２８へ進む。
【００７７】
ステップＳ２８では、ステップＳ２７でのタイヤスリップ率の読み込みに続き、ステップＳ２６で読み込んだタイヤ特性マップを、ステップＳ２７で読み込んだタイヤスリップ率の値により検索し、回生輪のその瞬間に発生できる横力の最大値であるタイヤ横力限界値を求め、ステップＳ２９へ進む。
【００７８】
ステップＳ２９では、ステップＳ２８での最大横力算出に続き、図９のタイヤ横力推定ロジックＢ１３の説明で示したとおり、回生輪の瞬間のタイヤ横力推定値を演算し、ステップＳ３０へ進む。
【００７９】
ステップＳ３０では、ステップＳ２９での実横力演算に続き、ステップＳ２８で算出した回生輪のタイヤ横力限界値に対するステップＳ２９で演算した回生輪の実際のタイヤ横力推定値の比であるタイヤ横力比率Fyrを算出し、このタイヤ横力比率Fyrが閾値Fyth以内であるか否かを判断する。YES（Fyr≦Fyth）の場合はリターンへ進み、NO（Fyr＞Fyth）の場合はステップＳ３１へ進む。
ここで、閾値Fythは、実横力を示すタイヤ横力推定値がタイヤ横力限界値に達する前の１より小さい値に設定する。
【００８０】
ステップＳ３１では、ステップＳ３０でのFyr＞Fythであるとの判断に続き、回生トルクの低減代を演算し、ステップＳ３２へ進む。
回生トルクの低減方法は、次式のとおりであり、
Freg＝(１−Ｋ)×Freg_req …(1)
ここで、Freg：回生トルク指令補正値
Freg_req：回生トルク指令値
Ｋ：回生低減ゲイン
である。
回生低減ゲインＫは、図１３に示すように、タイヤ横力比率Fyrに対して決定する。タイヤ横力比率Fyrが閾値Fythを超えると、タイヤ横力比率Fyrが大きくなるほど回生低減ゲインＫは、Ｋ＝０から徐々に高まり、タイヤ横力比率FyrがFyr1になるとＫ＝１の値を示す。回生低減ゲインＫがＫ＝０の場合は、Freg＝Freg_reqとなり、回生ブレーキで制動する。回生低減ゲインＫがＫ＝１の場合は、Freg＝０となり、回生ブレーキがゼロ（摩擦ブレーキのみで制動）である。そして、タイヤ横力比率Fyrの時間変化が大きいときは、閾値Fythを低い値側にシフトし（閾値Fyth'）、タイヤ横力比率Fyrが大きくなったときに回生低減ゲインＫが早期にＫ＝１に達するように設定する。
【００８１】
ステップＳ３２では、ステップＳ３１での回生トルク低減代演算に続き、ステップＳ３１で演算された回生トルク指令補正値に基づいて、駆動モータ１で回生する回生トルク量を低減する制御を行い、リターンへ進む。
【００８２】
次に、実施例２での回生制動時の車両挙動制御作用を説明する。
回生協調ブレーキ制御時であって、タイヤ横力比率Fyrが閾値Fyth以内であるとき、図１０のフローチャートにおいて、ステップＳ２１→ステップＳ２２→ステップＳ２３→ステップＳ２４→ステップＳ２５→ステップＳ２６→ステップＳ２７→ステップＳ２８→ステップＳ２９→ステップＳ３０→リターンへと進む流れが繰り返される。すなわち、ステップＳ２４において、車両挙動の乱れを補償するように、演算した前輪と後輪の舵角補正値に基づき、前輪と後輪の実舵角を補正する舵角補正指令が出力され、前後輪のうち少なくともどちらか一方の舵角が補正される。
【００８３】
そして、上記舵角補正にかかわらず、依然として車両挙動が不安定であり、タイヤ横力比率Fyrが閾値Fythを超えていると判断されると、図１０のフローチャートにおいて、ステップＳ３０からステップＳ３１→ステップＳ３２→リターンへと進む流れが繰り返される。すなわち、ステップＳ３０において、図１２に示すタイヤ特性マップを用いて車両挙動が不安定であると判断されると、ステップＳ３１において、回生トルク低減代が演算され、ステップＳ３２において、回生トルクを低下させる制御が行われる。
【００８４】
ここで、ステップＳ３０のタイヤ特性マップを用いて行われる車両挙動が不安定か否かの判断方法を、図１４に示す例で説明する。
まず、図１２に示すタイヤ特性マップは、タイヤスリップ率とタイヤ横力推定値の２軸に対して、回生トルク制限領域と回生トルク非制限領域の２つの領域によって分けられる。したがって、図１４において、瞬間のタイヤスリップ率におけるタイヤ横力推定値がＡの場合は、タイヤが飽和せずに力を発生することが可能であると判断し、回生トルクを下げることはしない。それに対して、瞬間のタイヤスリップ率におけるタイヤ横力推定値がＢの場合は、タイヤ横力推定値はタイヤが発生できるタイヤ横力限界線よりも大きいため、回生トルクを下げ、瞬間のタイヤスリップ率を下げることで、タイヤ横力を発生できる領域のＣに推移させ、車両挙動を安定化させる。
【００８５】
実施例２では、回生トルクの低減するにあたり、図１３に示すように、タイヤ横力比率Fyrに対して回生低減ゲインＫを決定することで行うようにしている。このように、タイヤ横力比率Fyrによって、回生量を制限することで急激な回生絞りを抑え、スムーズな補正を行うことができる。そして、タイヤ横力比率Fyrが急激に変化する場合は、緩やかに変化する場合に回生低減ゲインＫが１となるタイヤ横力比率Fyrより、タイヤ横力比率Fyrを小さい側にシフトするように、タイヤ横力比率Fyrの閾値Fythを下げるようにしている。したがって、急な操舵に対して、タイヤの横力が急に非線形領域に突入し、車両挙動が乱れやすくなるのを未然に防止することが可能となる。なお、他の作用は、実施例１と同様であるので、説明を省略する。
【００８６】
次に、効果を説明する。
実施例２の電気自動車の制御装置にあっては、実施例１の(2)〜(4)の効果に加え、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００８７】
(6) 前記車両挙動制御手段（車両コントローラ９、図１０）は、タイヤスリップに対してタイヤが発生できる横力特性を示すタイヤ特性マップ（図１２）によりタイヤ横力限界値を決定し（ステップＳ２８）、実際にタイヤが発生しているタイヤ横力推定値を演算し（ステップＳ２９）、前記タイヤ横力限界値に対する前記タイヤ横力推定値の比であるタイヤ横力比率Fyrを、前記車両挙動乱れ指標値とする（ステップＳ３０）。
このため、限界領域に近い走行シーンにおいて、タイヤ横力推定値がタイヤ横力限界値に達する前に車両挙動の補償を開始できるというように、回生トルクの低下による車両挙動の補償を容易に行うことができる。
【００８８】
(7) 前記車両挙動制御手段（車両コントローラ９、図１０）は、前記タイヤ横力比率Fyrの時間変化が大きいとき、前記タイヤ横力比率Fyrの閾値Fythを下げる（図１３）。
このため、上記(6)の効果に加え、急な操舵に対して、タイヤの横力が急に非線形領域に突入し、車両挙動が乱れやすくなるのを未然に防止することができる。
【００８９】
以上、本発明の電動車両の制御装置を実施例１，２に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例１，２に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００９０】
実施例１では、車両挙動乱れ指標値としてヨーレイト偏差Δγを用い、実施例２では、車両挙動乱れ指標値としてタイヤ横力比率Fyrを用いる例を示した。しかし、車両挙動乱れ指標値としては、これらの例に限られるものではなく、車両挙動の乱れ量もしくは乱れ予測量をあらわす指標値であれば含まれる。例えば、実施例１のヨーレイト偏差Δγに代え、車両挙動差として、横加速度偏差を用いる例、あるいは、ヨーレイトと横加速度の複合値偏差を用いる例、あるいは、横すべり角偏差を用いる例、等であっても良い。また、実施例２のタイヤ横力比率Fyrに代えて、最大横力と実横力の差を用いるような例としても良い。
【００９１】
実施例１，２では、電動車両として、前輪駆動の電気自動車（EV車）の例を示した。しかし、後輪駆動の電気自動車（EV車）、前後輪駆動の電気自動車（EV車）、ハイブリッド車（HEV車）、燃料電池車（FCV車）、等の他の電動車両に適用することができる。すなわち、前輪と後輪の少なくとも一方をモータ駆動する車両であり、前輪と後輪の少なくとも一方の舵角を補正するステアリング制御システムを搭載した電動車両であれば適用することができる。
【符号の説明】
【００９２】
１ 駆動モータ
２ 駆動モータインバータ
３ 二次バッテリ
４ バッテリコントローラ
５ アクセルペダル
６ アクセル開度センサ
７ ブレーキペダル
８ ブレーキストロークセンサ
９ 車両コントローラ（車両挙動制御手段）
１０ ブレーキコントローラ（回生協調ブレーキ制御手段）
１１ ブレーキアクチュエータ
１２ マスタシリンダ
１３ マスタシリンダ圧センサ
１４ 車輪
１５ ブレーキ液圧系統
１６ 車速センサ
１７ 操舵角センサ
１８ ヨーレイトセンサ
１９ 横Ｇセンサ
２０ 車輪速センサ
２１ モータコントローラ（回生協調ブレーキ制御手段）
２２ ４ＷＡＳコントローラ（舵角補正ステアリング制御手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブレーキ操作に基づく総制動トルクからモータ駆動輪による回生トルクを差し引いた残りの制動トルク分を、前後輪の各摩擦ブレーキによる摩擦ブレーキトルクに配分する回生協調ブレーキ制御を行う回生協調ブレーキ制御手段と、
前記回生協調ブレーキ制御時、車両挙動の乱れを補償するように、前後輪のうち少なくともどちらか一方の舵角を補正する舵角補正ステアリング制御手段と、
前記舵角補正ステアリング制御手段により舵角補正をした後、依然として車両挙動が不安定であると判断されたとき、前記回生協調ブレーキ制御手段による回生トルクを低下させる制御を行う車両挙動制御手段と、
を備えることを特徴とする電動車両の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載された電動車両の制御装置において、
前記車両挙動制御手段は、前記舵角補正ステアリング制御により舵角補正した後、車両挙動の乱れ量もしくは乱れ予測量をあらわす車両挙動乱れ指標値が、タイヤ横力の線形域と非線形域の境界領域の値に設定された閾値を超えるとき、車両挙動が不安定であると判断することを特徴とする電動車両の制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載された電動車両の制御装置において、
前記車両挙動制御手段は、前記車両挙動乱れ指標値が大きいほど、回生トルクの下げ幅を大きくすることを特徴とする電動車両の制御装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載された電動車両の制御装置において、
前記車両挙動制御手段は、前記車両挙動乱れ指標値の時間変化が大きいとき、回生トルクの下げ幅を大きくすることを特徴とする電動車両の制御装置。
【請求項５】
請求項２から請求項４までの何れか１項に記載された電動車両の制御装置において、
前記車両挙動制御手段は、車両挙動規範値と車両実挙動値との車両挙動差を、前記車両挙動乱れ指標値とすることを特徴とする電動車両の制御装置。
【請求項６】
請求項２から請求項４までの何れか１項に記載された電動車両の制御装置において、
前記車両挙動制御手段は、タイヤスリップに対してタイヤが発生できる横力特性を示すタイヤ特性マップによりタイヤ横力限界値を決定し、実際にタイヤが発生しているタイヤ横力推定値を演算し、前記タイヤ横力限界値に対する前記タイヤ横力推定値の比であるタイヤ横力比率を、前記車両挙動乱れ指標値とすることを特徴とする電動車両の制御装置。
【請求項７】
請求項６に記載された電動車両の制御装置において、
前記車両挙動制御手段は、前記タイヤ横力比率の時間変化が大きいとき、前記タイヤ横力比率の閾値を下げることを特徴とする電動車両の制御装置。
【請求項１】
ブレーキ操作に基づく総制動トルクからモータ駆動輪による回生トルクを差し引いた残りの制動トルク分を、前後輪の各摩擦ブレーキによる摩擦ブレーキトルクに配分する回生協調ブレーキ制御を行う回生協調ブレーキ制御手段と、
前記回生協調ブレーキ制御時、車両挙動の乱れを補償するように、前後輪のうち少なくともどちらか一方の舵角を補正する舵角補正ステアリング制御手段と、
前記舵角補正ステアリング制御手段により舵角補正をした後、依然として車両挙動が不安定であると判断されたとき、前記回生協調ブレーキ制御手段による回生トルクを低下させる制御を行う車両挙動制御手段と、
を備えることを特徴とする電動車両の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載された電動車両の制御装置において、
前記車両挙動制御手段は、前記舵角補正ステアリング制御により舵角補正した後、車両挙動の乱れ量もしくは乱れ予測量をあらわす車両挙動乱れ指標値が、タイヤ横力の線形域と非線形域の境界領域の値に設定された閾値を超えるとき、車両挙動が不安定であると判断することを特徴とする電動車両の制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載された電動車両の制御装置において、
前記車両挙動制御手段は、前記車両挙動乱れ指標値が大きいほど、回生トルクの下げ幅を大きくすることを特徴とする電動車両の制御装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載された電動車両の制御装置において、
前記車両挙動制御手段は、前記車両挙動乱れ指標値の時間変化が大きいとき、回生トルクの下げ幅を大きくすることを特徴とする電動車両の制御装置。
【請求項５】
請求項２から請求項４までの何れか１項に記載された電動車両の制御装置において、
前記車両挙動制御手段は、車両挙動規範値と車両実挙動値との車両挙動差を、前記車両挙動乱れ指標値とすることを特徴とする電動車両の制御装置。
【請求項６】
請求項２から請求項４までの何れか１項に記載された電動車両の制御装置において、
前記車両挙動制御手段は、タイヤスリップに対してタイヤが発生できる横力特性を示すタイヤ特性マップによりタイヤ横力限界値を決定し、実際にタイヤが発生しているタイヤ横力推定値を演算し、前記タイヤ横力限界値に対する前記タイヤ横力推定値の比であるタイヤ横力比率を、前記車両挙動乱れ指標値とすることを特徴とする電動車両の制御装置。
【請求項７】
請求項６に記載された電動車両の制御装置において、
前記車両挙動制御手段は、前記タイヤ横力比率の時間変化が大きいとき、前記タイヤ横力比率の閾値を下げることを特徴とする電動車両の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１２−５６３６７（Ｐ２０１２−５６３６７Ａ）
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９９２９４（Ｐ２０１０−１９９２９４）
【出願日】平成２２年９月６日（２０１０．９．６）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月６日（２０１０．９．６）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
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