(57)【要約】【課題】車両が低車速かつ大舵角旋回をおこなう場合に最大ヨーモーメントを発生させる駆動制御装置を提供すること。【解決手段】車速が所定車速以下かつ操舵角が所定角以上で車両Ｖｅが旋回をおこなう場合に、キングピンオフセットを考慮して車両重心点Ｐ２の周りに発生させるヨーモーメントを算出し、その算出されたヨーモーメントが最大になるように車両Ｖｅの転舵角δＬ，δＲが制御されるように構成されている。したがって、キングピンオフセットを考慮することにより、車両Ｖｅの旋回に適したヨーモーメントを算出することができるとともに、旋回動作中に車両Ｖｅに駆動力変化が生じず、車両Ｖｅの車両操作性を向上させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵されることにより車両を旋回させるヨーモーメントを発生させる左右の少なくとも二つの駆動輪もしくは前後の少なくとも二つの駆動輪の回転中心となるキングピンを備え、前記左右の少なくとも二つの駆動輪もしくは前後の少なくとも二つの駆動輪が操舵された場合に、その駆動トルクを個別に制御するように構成された車両の駆動力制御装置において、
前記操舵される左右の少なくとも二つの駆動輪もしくは前後の少なくとも二つの駆動輪の操舵角が所定操舵角より大きく、かつ前記車両の速度が所定車速以下で前記車両が旋回する場合に、前記車両の前後方向における駆動力変化を抑制するように前記駆動輪の駆動力を制御する駆動力制御手段と、
少なくとも前記キングピンの中心線と前記車両の走行する路面とが交わる交点を中心にして前記駆動輪に発生するモーメントを用いて、前記車両に発生させるヨーモーメントを算出するヨーモーメント算出手段と、
前記ヨーモーメント算出手段によって算出されたヨーモーメントが最大ヨーモーメントになるように前記駆動輪の操舵角を制御する最大ヨーモーメント操舵角制御手段と
を備えていることを特徴とする車両の駆動力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、左右の少なくとも二輪もしくは前後の少なくとも二輪の駆動力をそれぞれ独立して制御することのできる車両を対象とし、それらの駆動輪のトルクを制御する制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両の速度が所定車速以下であり、かつ操舵輪の操舵角が所定角度より大きく、車両を最小旋回半径を通るように旋回させる場合に、アッカーマンステアリングジオメトリを考慮し、また左右の操舵輪に付与する駆動トルク差を制御することにより、車両の旋回に要求されるヨーモーメントに対して比較的正確なヨーモーメントを発生させることができる。
【０００３】
上述した車両の旋回半径を最小にするための制御の一例が特許文献１に記載されている。特許文献１には、車両が所定の車速以下かつ操舵角が所定値以上の場合に、左右の副駆動輪間に大きな差動トルク差を生じさせることにより、最小旋回半径を低減するように構成された差動装置が記載されている。また特許文献２には、駆・制動力の左右輪差により、キングピンの中心軸と路面との交点を中心にしてモーメントが発生して、いわゆるハンドル取られが生じる場合に、そのモーメント（トルクステア）を打ち消すためのトルクステア防止補助反力トルクを発生させるように電動パワーステアリング装置を制御するように構成された装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−４４３１９号公報
【特許文献２】特開平１１−１２９９２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された装置によれば、車両が低車速かつ大舵角旋回をおこなうために要求されるヨーモーメントを発生させる場合に、アッカーマンステアリングジオメトリおよびキングピンのオフセットが考慮されていないので、正確なヨーモーメントを付与することができない虞がある。また、特許文献２に記載された装置は、左右輪別に駆動力または制動力による制御をおこなう場合に左右輪間の制御値に差が生じたら、すなわちモーメントが発生したら、そのモーメント（トルクステア）を打ち消すように構成されている。そのため、車両の旋回に要求される正確なヨーモーメントを付与することができない虞がある。
【０００６】
この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、車両が低車速かつ大舵角旋回をおこなう場合に、アッカーマンステアリングジオメトリおよびキングピンオフセットを考慮して最小旋回半径を低減することのできる制御装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、操舵されることにより車両を旋回させるヨーモーメントを発生させる左右の少なくとも二つの駆動輪もしくは前後の少なくとも二つの駆動輪の回転中心となるキングピンを備え、前記左右の少なくとも二つの駆動輪もしくは前後の少なくとも二つの駆動輪が操舵された場合に、その駆動トルクを個別に制御するように構成された車両の駆動力制御装置において、前記操舵される左右の少なくとも二つの駆動輪もしくは前後の少なくとも二つの駆動輪の操舵角が所定操舵角より大きく、かつ前記車両の速度が所定車速以下で前記車両が旋回する場合に、前記車両の前後方向における駆動力変化を抑制するように前記駆動輪の駆動力を制御する駆動力制御手段と、少なくとも前記キングピンの中心線と前記車両の走行する路面とが交わる交点を中心にして前記駆動輪に発生するモーメントを用いて、前記車両に発生させるヨーモーメントを算出するヨーモーメント算出手段と、前記ヨーモーメント算出手段によって算出されたヨーモーメントが最大ヨーモーメントになるように前記駆動輪の操舵角を制御する最大ヨーモーメント操舵角制御手段とを備えていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、車両の前後方向における駆動力変化が抑制され、また、いわゆるキングピン回りのモーメントが考慮されてヨーモーメントが算出され、さらにまたアッカーマンステアリングジオメトリが考慮されて最大ヨーモーメントを発生するように駆動輪の操舵角が制御される。したがって、車両の旋回に要求される最大ヨーモーメントを従来よりも正確に発生させることができ、また、車両の旋回に要求される最大ヨーモーメントを発生させるように制御することができる。そのため、この発明に係る制御によれば、車両の最小旋回半径を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明に係る制御を説明するためのフローチャートである。
【図２】操舵輪に発生する力を模式的に示す図である。
【図３】左右の操舵輪それぞれに発生する力を包括して模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
つぎに、この発明をより具体的に説明する。この発明は、車両における左右二輪の駆動力もしくは前後二輪の駆動力を個別に制御できる駆動力制御装置である。この発明を適用できる車両Ｖｅは、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関（以下、エンジンと記す）や、エンジンと電動機とを併用したハイブリッド車両、あるいはモータなどを主たる駆動力源とし、その駆動力源から出力した動力を所定の二輪もしくは四輪に伝達して走行する車両、所定の二輪を前記主たる駆動力源の動力で駆動し、かつその駆動輪以外の二輪を電動機で駆動するいわゆる四輪駆動車、各車輪をモータによって個別に回転させることのできるいわゆるインホイールモータ車両などであって、いずれの車両の駆動装置にも適用することができる。
【００１１】
図２に、操舵され、また駆動力を発生させる操舵輪に発生する力を模式的に示してある。符号１は操舵され、また駆動力を発生させる操舵輪を示し、符号Ｆは操舵輪１から出力される駆動力を示し、符号Ｐ１は、操舵輪１が転舵される場合にその転舵の回転中心になるキングピン（図示せず）の中心線（図示せず）と路面との交点を示しており、符号ＰＬは破断線で示した操舵輪１の接地面中心線ＸとＰ１点との距離を示している。この操舵輪１はキングピンの中心線と路面との交点であるＰ１点が接地中心線ＸからＰＬ分だけ離れており、いわゆるキングピンオフセットされている。したがって、操舵輪１を転舵する場合に、その操舵輪１に対してＰ１点を回転中心として操舵輪１を回転させるモーメントＭ＿ｔが発生する。このモーメントＭ＿ｔは下記の（１）式で表わされる。なお、図２では、キングピンの中心線と路面との交点であるＰ１点が接地中心線Ｘよりも車両Ｖｅの内側にオフセットされた例を示している。
【００１２】
【数１】
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【００１３】
この操舵輪１に発生したモーメントＭ＿ｔによって、操舵輪１にすべり角（スリップ角）βが生じる。言い換えれば、このすべり角βは操舵輪１の接地中心線Ｘと破断線で示した操舵輪１の進行方向Ｌとの間のなす角度を示している。ここで、すべり角βは下記の（２）式および（３）式で表わされる。
【００１４】
【数２】
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【００１５】
上記の（２）式におけるＩ＿ｔｉｒｅは、操舵輪１が路面に接地している状態で、操舵輪１を転舵角方向に回転させる場合に生じる慣性モーメントを示している。なお、このＩ＿ｔｉｒｅは、実験やシミュレーションなどによって予め求めることができる。
【００１６】
また、図２に示す操舵輪１はすべり角βを伴いながら転動しているから、操舵輪１の回転面に対して垂直方向に横力が発生する。ここで、横力は下記の（４）式で表わされる。
【００１７】
【数３】
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【００１８】
上記の（４）式におけるＫｆは操舵輪コーナリングパワー（コーナリングフォース）を示している。上述したように、この横力は操舵輪１がすべり角βを伴って転動する場合に、操舵輪１の回転面に対して垂直方向に発生するから、車両Ｖｅを旋回させる正確なヨーモーメントを算出する場合には、この横力を考慮する必要がある。
【００１９】
図３に、操舵され、また駆動力を発生させる左右の操舵輪１Ｌ，１Ｒそれぞれに発生する力を包括して模式的に示してある。破断線で示す矢印は、操舵輪１Ｌ，１Ｒの進行する方向Ｌを示し、点線で示す矢印は操舵輪１Ｌ，１Ｒが駆動力を出力する方向を示している。図３に示す車両Ｖｅは、例えばフロントエンジン・フロントドライブ（ＦＦ）車あるいはフロントエンジン・リヤドライブ（ＦＲ）車をベースにしたインホイール式四輪駆動車であり、符号１Ｌ，１Ｒは、左右の前輪かつ操舵輪であって、ステアリングホイールを含むステアリング機構（図示せず）によって操舵されるように構成されている。操舵輪１Ｌ，１Ｒには、エンジン（図示せず）の出力するトルクが伝達されるように構成されている。ステアリング機構は、左右の前輪１Ｌ，１Ｒの操舵を補助するギア比可変ステアリング機構（ＶＧＲＳと記すことがある）などの操舵アシスト装置（図示せず）を備えており、電気的に制御できるように構成されている。またフロントエンジン・リヤドライブ（ＦＲ）車をベースにしたインホイール式四輪駆動車の場合には、例えば左右の前輪１Ｌ，１Ｒにインホイールモータが設けられている。ｌは車両Ｖｅの重心から左右の車輪までのトレッド間距離を示しており、Ｌｆは車両Ｖｅの重心から前輪までの距離を示している。
【００２０】
さらに、操舵輪１Ｌ，１Ｒの操舵を補助する操舵アシスト装置やエンジンの出力するトルクおよびインホイールモータを制御するための電子制御装置（ＥＣＵと記すことがある。図示せず）が設けられている。このＥＣＵは、マイクロコンピュータを主体として構成され、入力されたデータおよび予め記憶しているデータに基づいて演算を行い、その演算の結果を制御指令信号として出力するように構成されている。この入力されるデータとは、例えば操舵輪あるいは各インホイールモータを操舵するステアリングホイール（図示せず）の操舵角θや車速Ｖなどである。
【００２１】
符号Ｆｆｌは、例えば左前輪１Ｌが右方向に転舵角δＬだけ操舵された場合の左前輪１Ｌの駆動力を示し、その駆動力Ｆｆｌは車両Ｖｅの横方向の駆動力ＦｆｌｓｉｎδＬと車両Ｖｅの前後方向の駆動力ＦｆｌｓｉｎδＲとに分解される。また上述したように、キングピンの中心軸と路面との交点であるＰ１ｌ点は、左前輪１Ｌの接地中心線ＸｌからＰＬｌ分だけオフセットされているので、左前輪１Ｌには横力Ｋｆβｌが生じる。この横力Ｋｆβｌは車両Ｖｅの横方向の横力ＫｆβｌｃｏｓδＬと車両Ｖｅの前後方向の横力ＫｆβｌｓｉｎδＬとに分解される。また、Ｐ１ｌ点を回転中心として左前輪１Ｌを回転させるモーメントＭ＿ｔｌが発生する。ここで、車両Ｖｅが右方向に旋回する場合に、モーメントＭ＿ｔｌはＰ１ｌ点よりも車両重心点Ｐ２を中心とした旋回円の外側に作用するので、このモーメントＭ＿ｔｌによって左前輪１Ｌにすべり角βｌが生じる。このモーメントＭ＿ｔｌは、車両Ｖｅが右方向に旋回する場合には、操舵輪１Ｌの接地中心線Ｘｌと操舵輪１Ｌの進行方向Ｌｌとの間のなす角度を大きくするように作用する。
【００２２】
一方、符号Ｆｆｒは、例えば右前輪１Ｌが右方向に転舵角δＲだけ操舵された場合の右前輪１Ｒの駆動力を示しており、その駆動力Ｆｆｒは車両Ｖｅの横方向の駆動力ＦｆｒｃｏｓδＲと車両Ｖｅの前後方向の駆動力ＦｆｒｃｏｓδＲとに分解される。また上述したように、キングピンの中心軸と路面との交点であるＰ１ｒ点は、右前輪１Ｒの接地中心線ＸｒからＰＬｒ分だけオフセットされているので、右前輪１Ｒには横力Ｋｆβｒが生じる。この横力Ｋｆβｒは車両Ｖｅの横方向の横力ＫｆβｒｃｏｓδＲと車両Ｖｅの前後方向の横力ＫｆβｒｓｉｎδＲとに分解される。また、Ｐ１ｒ点を回転中心として右前輪１Ｒを回転させるモーメントＭ＿ｔｒが発生する。ここで、車両Ｖｅが右方向に旋回する場合に、モーメントＭ＿ｔｒはＰ１ｒ点よりも車両重心点Ｐ２を中心とした旋回円の内側に作用するので、このモーメントＭ＿ｔｒによって右前輪１Ｒに、すべり角βｒが生じる。このモーメントＭ＿ｔｒは、車両Ｖｅが右方向に旋回する場合には、操舵輪１Ｒの接地中心線Ｘと操舵輪１Ｒの進行方向Ｌとの間のなす角度を小さくするように作用する。
【００２３】
この発明に係る制御は、キングピンオフセットを考慮して車両Ｖｅが最小旋回半径を通るようにヨーモーメントを発生させるから、その制御の開始条件として、操舵輪１Ｌ，１Ｒを操舵する操舵装置の操舵角θの絶対値が適合値以上であり、かつ車速Ｖが適合値以下である必要がある。ここで、適合値とは実験やシミュレーションなどによって予め求めることができる。
【００２４】
またこの発明に係る制御では、例えば右前輪１Ｒから最大駆動力が出力されるように制御し、左前輪１Ｌから車両前後方向に駆動力変化を生じさせないための駆動力が出力されるように制御する。したがって、車両Ｖｅが最小旋回半径を通るような旋回をおこなう場合には、言い換えれば、車両Ｖｅが大舵角旋回をおこなう場合には、左前輪１Ｌの駆動力変化量ΔＦｆｌと右前輪１Ｒの駆動力変化量ΔＦｆｒとの間に下記の（５）式の関係が成り立つように制御される。
【００２５】
【数４】
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【００２６】
ここで、左前輪１Ｌのすべり角βｌとその角速度とには、下記の（６）式および（７）式が与えられる。
【００２７】
【数５】
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【００２８】
同様に、右前輪１Ｒのすべり角βｒとその角速度とには、下記の（８）式および（９）式が与えられる。
【００２９】
【数６】
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【００３０】
上記の（６）式ないし（９）式により、（５）式を下記の（１０）式のように変形できる。
【００３１】
【数７】
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【００３２】
したがって、（１０）式のように左前輪１Ｌの駆動力変化量ΔＦｆｌに対して右前輪１ＲからΔＦｆｒの駆動力を出力することにより、車両前後方向の駆動力変化を抑制もしくは防止することができる。
【００３３】
また、車両Ｖｅが最小旋回半径を通るような旋回をおこなう場合に、その車両重心点Ｐ２の周りに発生させるヨーモーメントは、下記の（１１）式で表わされる。
【００３４】
【数８】
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【００３５】
上記の（１１）式における第１項に上述した（１０）式を代入すると、下記式が与えられる。
【００３６】
【数９】
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【００３７】
したがって、（１１）式は下記の（１２）式のように整理される。
【００３８】
【数１０】
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【００３９】
なお、左前輪１Ｌのすべり角βｌとその角速度とには、上述した（６）式および（７）式が与えられる。また同様に、右前輪１Ｒのすべり角βｒとその角速度とには、上述した（８）式および（９）式が与えられる。
【００４０】
したがって、（１２）式を用いることにより、車両Ｖｅが最小旋回半径を通るような旋回をおこなう場合に、キングピンオフセットを考慮したヨーモーメントを算出することができる。
【００４１】
また、車両Ｖｅが最小旋回半径を通るような旋回をおこなう場合には、車両重心点Ｐ２の周りに最大ヨーモーメントを発生させる必要がある。その最大ヨーモーメントは、上述した（１２）式から下記に説明するように求められる。
【００４２】
上述した（１２）式におけるΔＦｆｌおよびβｌならびにβｒは、運転者の駆動要求（アクセル操作）によって与えられる値であるから、最大ヨーモーメントを車両重心点Ｐ２の周りに発生させるための変数は、転舵角δＬ，δＲになる。これらの転舵角δＬ，δＲは、転舵操作によって一意的に決定される値である。したがって、最大ヨーモーメントを発生させるような転舵角δＬ，δＲを（１２）式に与えればよい。また同様に、最大ヨーモーメントを発生させるような転舵角δＬ，δＲを出力することにより、車両Ｖｅを最小旋回半径で旋回させることができる。
【００４３】
より具体的には、ΔＦｆｌ，βｌ，βｒに応じてヨーモーメントが最大となるようなδＬ，δＲの値を予めＭＡＰとしてＥＣＵに保持しておき、車両Ｖｅが最小旋回半径制御を実施する場合には、操舵を補助するＶＧＲＳなどの操舵アシスト装置を用いて操舵輪１Ｌ，１Ｒの転舵角δＬ，δＲを制御して最大ヨーモーメントを発生させる。最大ヨーモーメントを発生させるための操舵アシスト装置による転舵角δＬ，δＲの制御は、最大ヨーモーメントを発生させるために不足する操舵輪１Ｌ，１Ｒの切れ角分だけ付与するように制御される。
【００４４】
したがって、上述した制御によれば、キングピンオフセットを考慮することにより、最小旋回半径を通るような最大ヨーモーメントを車両Ｖｅに付与することができ、車両操作性を向上させることができる。
【００４５】
図１は、上述した制御を説明するためのフローチャートであって、先ず、ダイレクト・ヨーイング・コントロール（以下、ＤＹＣと記す）制御がＯＮ状態、すなわち旋回のための制御が実行中であるか否かが判断される（ステップＳ１）。
【００４６】
ステップＳ１で肯定的に判断された場合は、操舵装置の操舵角θが予め定めた適合値αの絶対値を超えているか否かが判断される（ステップＳ２）。この適合値αは、車両Ｖｅが最小旋回半径を通るように操舵される場合の操舵角θの最小値として、実験やシミュレーションなどによって予め求めることができる。操舵角θが適合値αを超えている場合には、ステップＳ２で肯定的に判断される。
【００４７】
そのステップＳ２での制御に続けて、もしくはこれと並行して、車速Ｖが予め定めた適合値Ｖ’以下であるか否かが判断される（ステップＳ３）。車速Ｖの適合値Ｖ’は、車両Ｖｅが最小旋回半径を通るように操舵する場合の車速Ｖの最高速度として、実験やシミュレーションなどによって予め求めることができる。車速Ｖが適合値Ｖ’以下である場合には、ステップＳ３で肯定的に判断される。
【００４８】
ステップＳ３で肯定的に判断されると、上述したように車両前後方向に駆動力変化を生じさせないための駆動力が左右前輪１Ｌ，１Ｒの駆動力が算出される（ステップＳ４）。このステップＳ４では、右前輪１Ｒから最大駆動力が出力され、左前輪１Ｌから車両前後方向に駆動力変化を生じさせないための駆動力が出力される。換言すれば、旋回中に車両Ｖｅを加減速させないための駆動力が左前輪１Ｌから出力されるように制御される。
【００４９】
ステップＳ４の制御に続けて、車両重心点Ｐ２の周りに発生させるヨーモーメントが最大となるような転舵角δＬ，δＲがＥＣＵに保持されたＭＡＰから算出される（ステップＳ５）。上述したようにΔＦｆｌおよびβｌならびにβｒは、運転者の駆動要求（アクセル操作）によって与えられる値であるから、最大ヨーモーメントを車両重心点Ｐ２の周りに発生させるための変数は（１２）式より転舵角δＬ，δＲになる。したがって、ヨーモーメントを最大にするような転舵角δＬ，δＲの値がＭＡＰから読み込まれる。
【００５０】
そしてステップＳ５の制御に続けて、上述のように算出された操舵装置の操舵角θ、すなわち転舵角δＬ，δＲがギア比可変ステアリング（ＶＧＲＳ）などの操舵アシスト装置によって車両Ｖｅに与えられる（ステップＳ６）。より具体的には、このステップＳ６による制御は、最大ヨーモーメントを発生させるために不足する操舵輪１Ｌ，１Ｒの切れ角分だけ、ＶＧＲＳなどの操舵アシスト装置によって車両Ｖｅに与えられるように制御される。
【００５１】
なお、前述したステップＳ１で否定的に判断された場合は、このルーチンを一旦終了する。また、前述したステップＳ２で否定的に判断された場合は、操舵角θが適合値αを超えないので、このルーチンを一旦終了する。さらに、ステップＳ３で否定的に判断された場合は、車速Ｖが適合値Ｖ’を超えているので、このルーチンを一旦終了する。
【００５２】
この発明によれば、低車速かつ大舵角旋回に要求されるヨーモーメントを算出する場合に、キングピンオフセットを考慮することのより、車両重心点Ｐ２の周りに発生させるヨーモーメントを適切に求めることができる。また、車両Ｖｅの最小旋回半径を低減できるとともに、駆動輪１Ｌ，１Ｒから出力される駆動力が制御されるから、旋回動作中における車両Ｖｅの加減速を防止もしくは抑制することができる。したがって、旋回動作中に車両Ｖｅに駆動力変化が生じず、車両Ｖｅの車両操作性を向上させることができる。
【符号の説明】
【００５３】
１Ｌ，１Ｒ…左右前輪（駆動輪）、  δＬ，δＲ…転舵角、  Ｆｆｌ，Ｆｆｒ…駆動力、  Ｐ１ｌ，Ｐ１ｒ…キングピンの中心軸と路面との交点、  ＰＬｌ，ＰＬｒ…キングピンのオフセット距離、  Ｍ＿ｔｌ，Ｍ＿ｔｒ…キングピン周りのモーメント、  Ｐ２…車両重心点。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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