(57)【要約】【課題】各車輪を別個独立した電気モータによって駆動する電気自動車において、コーナリング時のステア特性に応じて各車輪の最適な駆動力を制御する【解決手段】電気自動四輪車１０において車両制御装置１００は、各車輪に対して制御すべき制御前後力ＦＸｉ’を算出する駆動力演算部１２９を備える。実ヨーモーメントからステア特性を判定するステア特性判定部１２２を備える。ステア特性判定部１２２は、電気自動四輪車１０のコーナリング時に、ヨーモーメント演算部１２５で演算された電気自動四輪車１０のヨーモーメント、センサ部１１０から出力された操舵角δ、車速Ｖ、ヨーレートγ、加速度ａＸ  及び加速度ａＹ  に基づいて、電気自動四輪車１０のステア特性を判定する。駆動力演算部１２９は、ステア特性判定部１２２による判定結果に応じて、各車輪に対して制御すべき制御前後力ＦＸｉ’を変更する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
各車輪を別個独立した電気モータによって駆動する電気自動車に生じさせているモーメントを制御することによって電気自動車を制御する車両制御装置であって、
前記電気自動車に生じさせている実ヨーモーメントを演算するヨーモーメント演算部と、
前記各車輪に対して制御すべき制御前後力を演算する制御前後力演算部と、
前記制御前後力演算部によって演算された前記制御前後力に基づいて、前記電気モータに供給する電流値を制御する電気モータ制御部と、
前記電気自動車のコーナリング時において前記実ヨーモーメントに基づいて、少なくとも前記電気自動車がオーバーステアまたはアンダーステアであることを判定するステア特性判定部とを備え、
前記制御前後力演算部は、前記ステア特性判定部による判定結果がアンダーステアのとき、前記制御前後力を低減する電気自動車の車両制御装置。
【請求項２】
操舵角速度を検出する操舵角速度検出部を有し、
前記ステア特性判定部による判定結果がアンダーステア、且つ検出された前記操舵角速度が閾値以上のとき、前記制御前後力演算部は、前記モーメントの制御を中止して前記制御前後力を低減させる請求項１に記載の電気自動車の車両制御装置。
【請求項３】
前記ステア特性判定部による判定結果がアンダーステア、且つ検出された前記操舵角速度が閾値よりも小さいとき、前記制御前後力演算部は、制御すべき前記制御前後力の演算を行わない請求項２に記載の電気自動車の車両制御装置。
【請求項４】
操舵角を検出する操舵角検出部を有し、
前記ステア特性判定部による判定結果がオーバーステア、且つ検出された前記操舵角が前記電気自動車のコーナリング時の旋回方向と異なるとき、前記制御前後力演算部は、前記モーメントの制御を中止して前記制御前後力を低減させる請求項１に記載の電気自動車の車両制御装置。
【請求項５】
前記ステア特性判定部による判定結果がオーバーステア、且つ検出された前記操舵角が前記電気自動車のコーナリング時の旋回方向と同じとき、前記制御前後力演算部は、制御すべき前記制御前後力の演算を行わない請求項４に記載の電気自動車の車両制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各車輪を別個独立した電気モータによって駆動する電気自動車の車両制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、各車輪を別個独立した電気モータによって駆動する電気自動車の挙動制御に関して、左右の車輪の駆動力または制動力の差を用いて直接ヨーモーメントを発生させる、いわゆる直接ヨーモーメント制御（以下、ＤＹＣと記す）が知られている（例えば、特許文献１）。一般的なＤＹＣでは、各車輪の駆動力を制御する場合、各車輪の接地荷重（Ｆｚｉ）に応じて、駆動力を発生する電気モータの出力が制御される。
【特許文献１】特開２００８−１６７６４０号公報（第６−１７頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、上述のＤＹＣでは、以下の点が問題であった。すなわち、ＤＹＣが有効となる状況は、電気自動車が速度を上下させても、コーナリング時の旋回半径に変化がないステア特性（ニュートラルステア）に従う場合である。しかし、電気自動車がニュートラルステアに従わない速度でコーナリングしている状況下では、旋回限界速度を超えた場合に、ＤＹＣを行うと電気自動車の挙動が一層不安定になる場合があった。
【０００４】
そこで、本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、各車輪を別個独立した電気モータによって駆動する電気自動車において、コーナリング時のステア特性に応じて駆動力を制御することができる電気自動車の車両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】
【０００５】
上述した課題を解決するため、本発明は、次のような特徴を有している。まず、本発明の第１の特徴は、各車輪（車輪２０ＦＬ，２０ＦＲ，２０ＲＬ，２０ＲＲ）を別個独立した電気モータ（インホイールモータ３０ＦＬ，３０ＦＲ，３０ＲＬ，３０ＲＲ）によって駆動する電気自動車（電気自動四輪車１０）に生じさせているモーメントを制御することによって電気自動車を制御する車両制御装置（車両制御装置１００）であって、前記電気自動車に生じさせている実ヨーモーメント（実ヨーモーメントＭ＾Ｚ）を演算するヨーモーメント演算部（ヨーモーメント演算部１２５）と、前記各車輪に対して制御すべき制御前後力を演算する制御前後力演算部と、前記制御前後力演算部によって演算された前記制御前後力に基づいて、前記電気モータに供給する電流値（電流値ｉ）を制御する電気モータ制御部（電気モータ制御部１３１）と、前記電気自動車のコーナリング時において前記実ヨーモーメントに基づいて、少なくとも前記電気自動車がオーバーステアまたはアンダーステアであることを判定するステア特性判定部（ステア特性判定部１２２）とを備え、制御前後力演算部（駆動力演算部１２９）は、前記ステア特性判定部による判定結果がアンダーステアのとき、前記制御前後力を低減することを要旨とする。
【０００６】
このような電気自動車の車両制御装置によれば、コーナリング時に、ステア特性がアンダーステアのときは、制御前後力（駆動力）を低減させる。すなわち、直接ヨーモーメント制御（ＤＹＣ）を実行する代わりに、制御前後力を低減させる。従って、ニュートラルステアに従わない速度でコーナリングしている状況下にＤＹＣが行われることによって電気自動車の挙動が一層不安定になる現象を抑制することができる。
【０００７】
従って、このような電気自動車の車両制御装置によれば、各車輪を別個独立した電気モータによって駆動する電気自動車において、コーナリング時のステア特性に応じて駆動力を制御することができる。
【０００８】
本発明の第２の特徴は、本発明の第１の特徴に係り、操舵角速度を検出する操舵角速度検出部を有し、前記ステア特性判定部による判定結果がアンダーステア、且つ検出された前記操舵角速度が閾値以上のとき、前記制御前後力演算部は、前記モーメントの制御を中止して前記制御前後力を低減させることを要旨とする。
【０００９】
本発明の第３の特徴は、本発明の第２の特徴に係り、前記ステア特性判定部による判定結果がアンダーステア、且つ検出された前記操舵角速度が閾値よりも小さいとき、前記制御前後力演算部は、制御すべき前記制御前後力の演算を行わないことを要旨とする。
【００１０】
本発明の第４の特徴は、本発明の第１の特徴に係り、操舵角を検出する操舵角検出部を有し、前記ステア特性判定部による判定結果がオーバーステア、且つ検出された前記操舵角が前記電気自動車のコーナリング時の旋回方向と異なるとき、前記制御前後力演算部は、前記モーメントの制御を中止して前記制御前後力を低減させることを要旨とする。
【００１１】
本発明の第５の特徴は、本発明の第４の特徴に係り、前記ステア特性判定部による判定結果がオーバーステア、且つ検出された前記操舵角が前記電気自動車のコーナリング時の旋回方向と同じとき、前記制御前後力演算部は、制御すべき前記制御前後力の演算を行わないことを要旨とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の特徴によれば、各車輪を別個独立した電気モータによって駆動する電気自動車において、コーナリング時のステア特性に応じて駆動力を制御することができる電気自動車の車両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】
【００１３】
次に、本発明に係る電気自動車の駆動システムの実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面の記載において、同一または類似の部分には、同一または類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。
【００１４】
したがって、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１５】
（電気自動四輪車の全体概略構成）
図１は、本実施形態に係る電気自動四輪車１０の概略斜視図である。電気自動四輪車１０は、車輪２０ＦＬ，２０ＦＲ，２０ＲＬ，２０ＲＲの内側に電気モータ、いわゆるインホイールモータをそれぞれ備える。つまり、電気自動四輪車１０は、各車輪（車輪２０ＦＬ，２０ＦＲ，２０ＲＬ，２０ＲＲ）を別個独立したインホイールモータ３０ＦＬ，３０ＦＲ，３０ＲＬ，３０ＲＲによって駆動する。
【００１６】
また、電気自動四輪車１０は、車両制御装置１００を備える。車両制御装置１００は、左右の車輪の駆動力または制動力（以下、駆動力と制動力とを総称して「制駆動力」又は「前後力」と呼ぶことがある。）の差を用いて直接ヨーモーメントを発生させる、いわゆる直接ヨーモーメント制御（ＤＹＣ）によって、電気自動四輪車１０の挙動を制御する。車両制御装置１００には、電気自動四輪車１０の各種状態（例えば、操舵角）を検出するセンサ部１１０が接続される。
【００１７】
本実施形態では、車両制御装置１００と、各車輪の内側に備えられたインホイールモータ３０ＦＬ，３０ＦＲ，３０ＲＬ，３０ＲＲによって、電気自動四輪車の駆動システムが構成される。
【００１８】
（電気自動四輪車の駆動システムの機能ブロック構成）
図２は、本実施形態に係る電気自動四輪車の駆動システムの機能ブロック構成図である。上述したように、車両制御装置１００と、各車輪の内側に備えられたインホイールモータ３０ＦＬ，３０ＦＲ，３０ＲＬ，３０ＲＲによって、電気自動四輪車の駆動システムが構成される。
【００１９】
車両制御装置１００は、フィードフォワードモーメント演算部１２１、目標ヨーモーメント演算部１２３、ヨーモーメント演算部１２５、ＰＩＤコントローラ１２７、駆動力演算部１２９、電気モータ制御部１３１、及びステア特性判定部１２２によって構成される。
【００２０】
本実施形態では、目標ヨーモーメント演算部１２３では、目標モデルに二輪モデルを用いている。また、駆動力演算部１２９における駆動力の演算では、いわゆる「最適制御」が取り入れられている。
【００２１】
具体的には、駆動力演算部１２９は、所定の評価関数を最小にするように補正量δＫ  を決定する。また、本実施形態では、車両ヨーモーメント（Ｍ）、車両横力（ＦＹ  ）、車両前後力（ＦＸ  ）、タイヤスリップ率（Ｋ）及びタイヤ稼働率（η）の配分誤差が用いられる。なお、車両制御装置１００による駆動力の制御の詳細については、後述する。
【００２２】
センサ部１１０は、操舵角センサ１１１、車速センサ１１３、ヨーレートセンサ１１５及び加速度センサ１１７によって構成される。
【００２３】
操舵角センサ１１１は、電気自動四輪車１０の前輪、具体的には、車輪２０ＦＬ及び車輪２０ＦＲの操舵角を検出する。この操舵角は、ハンドル角を検知しこれをステアリングギヤ比で割って演算により検出することもできる。車速センサ１１３は、電気自動四輪車１０の車速を検出する。
【００２４】
ヨーレートセンサ１１５は、電気自動四輪車１０（図３参照）におけるヨーレートを検出する。加速度センサ１１７は、電気自動四輪車１０に生じている前後方向（図３のｘ方向）の加速度（加速度ａＸ  ）、及び横方向（図３のｙ方向）の加速度（加速度ａＹ  ）を検出する。
【００２５】
次に、車両制御装置１００を構成する各機能ブロックについて、図２〜図５を参照して説明する。
【００２６】
（１）フィードフォワードモーメント演算部１２１
フィードフォワードモーメント演算部１２１は、フィードフォワード補償ヨーモーメントＭＦＦを演算する。具体的には、フィードフォワードモーメント演算部１２１は、センサ部１１０から出力された操舵角δ及び車速Ｖに基づいて、フィードフォワード補償ヨーモーメントＭＦＦを演算する。
【００２７】
まず、フィードフォワードモーメント演算部１２１における具体的な演算方法の説明に先立って、電気自動四輪車１０のヨーレートγについて説明する。電気自動四輪車１０では、ヨーレートγは、（１式）のように表すことができる。
【数１】
2010119204.tif 000003
【００２８】
また、図３は、電気自動四輪車１０を３方向（ｘ方向、ｙ方向、及び回転方向）に自由度を有する四輪モデルとして模式的に示している（つまり、ローリングは考慮していない）。図３に示すように、（１式）におけるδは実操舵角である。本実施形態では、ハンドル角を検知しこれをステアリングギヤ比で割って演算により検出した実操舵角を用いている。また、ｌ（ｌｆ＋ｌｒ）はホイールベース、ｍは車両質量、ｋｆは前輪のコーナリングパワー、ｋｒは後輪のコーナリングパワーである。
【００２９】
本実施形態では、車両制御装置１００は、ＤＹＣを用い、電気自動四輪車１０のステアリング特性がニュートラルステアとなるように各車輪の制駆動力（前後力）を制御する。
【００３０】
（１式）より、ニュートラルステア時のヨーレートγＮＳは、（２式）のように表すことができる。
【数２】
2010119204.tif 000004
【００３１】
ここで、Δγは、電気自動四輪車１０のステアリング特性をニュートラルステアにするために必要なヨーレートの増減量である。次に、電気自動四輪車１０のスタビリティファクターＫ、及び車両制御装置１００（ＤＹＣ）への入力に対するヨーレートγ（０）は、
（３式）のように表すことができる。
【数３】
2010119204.tif 000005
【００３２】
また、（２式）及び（３式）より、電気自動四輪車１０のステアリング特性をニュートラルステアにするために必要なフィードフォワード補償ヨーモーメントＭＦＦは、（４式）のように表すことができる。
【数４】
2010119204.tif 000006
【００３３】
ここで、Ｇｆｆ（Ｖ）は、フィードフォワードゲインである。
【００３４】
（２）目標ヨーモーメント演算部１２３
目標ヨーモーメント演算部１２３は、目標ヨーモーメントＭｄ  を演算する。具体的には、目標ヨーモーメント演算部１２３は、センサ部１１０から出力された操舵角δ及び車速Ｖに基づいて、目標ヨーモーメントＭｄ  を演算する。目標ヨーモーメントＭｄ  は、（５式）及び（５’式）のように表すことができる。
【数５】
2010119204.tif 000007
【数６】
2010119204.tif 000008
【００３５】
ここで、横力Ｙｆは、前輪（車輪２０ＦＬ及び車輪２０ＦＲ）に生じる横力（コーナリングフォース）である。また、横力Ｙｒは、後輪（車輪２０ＲＬ及び車輪２０ＲＲ）に生じる横力（コーナリングフォース）である。また、ヨーレートγＮＳ、ニュートラルステア時のすべり角βＮＳ、及び操舵角δとの関係は、（６式）のように表すことができる。
【数７】
2010119204.tif 000009
【００３６】
よって、（５’式）は、（７式）のように変形することができる。
【数８】
2010119204.tif 000010
【００３７】
ここで、Ｇｄ（Ｖ）は、目標ヨーモーメントゲインである。さらに、本実施形態では、ｋｆ=ｌｒ/ｌｆ・ｋｒを代入している。
【００３８】
（３）ヨーモーメント演算部１２５及びＰＩＤコントローラ１２７
ヨーモーメント演算部１２５は、電気自動四輪車１０の挙動を制御するために用いられる電気自動四輪車１０のヨーモーメントを演算する。具体的には、ヨーモーメント演算部１２５は、センサ部１１０から出力された操舵角δ、車速Ｖ、ヨーレートγ、加速度ａＸ  及び加速度ａＹ  に基づいて、電気自動四輪車１０のヨーモーメントを演算する。
【００３９】
また、ＰＩＤコントローラ１２７は、目標ヨーモーメント演算部１２３によって演算された目標ヨーモーメントＭｄ  及びヨーモーメント演算部１２５によって演算されたヨーモーメントをフィードバックさせるコントローラである。
【００４０】
ＰＩＤコントローラ１２７（フィードバック補償器）は、目標ヨーモーメント演算部１２３において用いられる目標モデルとの誤差がなくなるようにヨーモーメントをフィードバックさせる。具体的には、ＰＩＤコントローラ１２７は、（８式）に基づいて動作する。
【数９】
2010119204.tif 000011
【００４１】
ここで、ＭＦＢは、フィードバックヨーモーメント、Ｍは、制御対象である電気自動四輪車１０に生じているヨーモーメントである。また、ＫＰ  は比例ゲイン、ＫＩ  は積分ゲイン、ＫＤ  は微分ゲインである。さらに、（９式）が成立する。
【数１０】
2010119204.tif 000012
【００４２】
ＭＥ  は、ヨーモーメント誤差である。本実施形態では、ヨーモーメント誤差ＭＥ  を、電気自動四輪車１０がニュートラルステアとなるために制御すべきヨーモーメントＭＤＹＣ  とする。
【００４３】
また、図３に示すように、電気自動四輪車１０を３方向（ｘ方向、ｙ方向、及び回転方向）に自由度を有する四輪モデルとした場合、（１０式）が成立する。
【数１１】
2010119204.tif 000013
【００４４】
Ｆｘｆｌ  ，Ｆｘｆｒ  ，Ｆｘｒｌ  及びＦｘｒｒ  は、各車輪の前後力（前後力Ｆｘｉ）である。Ｆｙｆｌ  ，Ｆｙｆｒ  ，Ｆｙｒｌ  及びＦｙｒｒ  は、各車輪の横力（横力Ｆｙｉ）である。Ｉは、電気自動四輪車１０のヨー方向の慣性モーメントである。ｄは、電気自動四輪車１０のトレッド幅である。また、ｕ，νは、ｘ，ｙ方向（図３参照）の速度成分である。
【００４５】
次に、車輪２０ＦＬ，２０ＦＲ，２０ＲＬ，２０ＲＲを構成する空気入りタイヤの摩擦円は、（１１式）のように表すことができる。
【数１２】
2010119204.tif 000014
【００４６】
ここで、ｒ（摩擦円半径）またはａ，ｂ（摩擦楕円の幅及び高さ）が分かれば、各車輪の前後力Ｆｘｉ及び横力Ｆｙｉを演算することができる。さらに、垂直方向も考慮すると、接地荷重ＦＺ  は、（１２式）のように表すことができる。
【数１３】
2010119204.tif 000015
【００４７】
（１１式）及び（１２式）から、（１）各車輪のｒまたはａ，ｂ、（２）各車輪の前後力初期値ＦＸＯｉ  ，横力初期値ＦＹＯｉ  、（３）各車輪の傾き係数α（摩擦係数μ対スリップ率λ特性を示す曲線の傾きに応じて定まる係数）が分かれば、車輪２０ＦＬ，２０ＦＲ，２０ＲＬ，２０ＲＲの前後力Ｆｘｉ及び横力Ｆｙｉを演算することができる。
【００４８】
なお、本実施形態は、上述した各車輪の前後力Ｆｘｉ及び横力Ｆｙｉを求めるため、マジックフォーミュラ（ＭＦ）に基づくデータをタイヤデータＴＤとして使用する。
【００４９】
次に、電気自動四輪車１０の走行に伴う垂直荷重（Ｗｘ，Ｗｙ）の変化について考える。図４は、電気自動四輪車１０の加減速に伴う車両前後方向の垂直荷重が変化する様子を説明する説明図である。図５は、電気自動四輪車１０のコーナリングに伴う車幅方向の垂直荷重が変化する様子を説明する説明図である。
【００５０】
電気自動四輪車１０の加減速時における垂直荷重の変化は、（１３式）のように表すことができる。
【数１４】
2010119204.tif 000016
【００５１】
また、電気自動四輪車１０のコーナリング時における垂直荷重の変化は、（１４式）のように表すことができる。
【数１５】
2010119204.tif 000017
【００５２】
ここで、Ｈは、路面から重心点ＣＧまでの高さである。よって、前後方向の加速度ａＸ  及び横方向の加速度ａＹ  を測定すれば、（１４’式）によって、各車輪の垂直荷重、つまり、接地荷重ＦＺ  を求めることができる。
【数１６】
2010119204.tif 000018
【００５３】
ここで、ＦＺ０ｉ  は各車輪の１Ｇ（静的）状態における垂直荷重である。次に、前後力Ｆｘｉについて考えると、電気自動四輪車１０は、電気モータ（インホイールモータ）を用いるため、前後力Ｆｘｉは、一般式で（１５式）のように表すことができる。
【数１７】
2010119204.tif 000019
【００５４】
ここで、ＫＭ  はトルク定数、ｉは電流値である。また、動特性を考慮し、電気モータを一次遅れ系とすると、（１５’式）のように表すことができる。
【数１８】
2010119204.tif 000020
【００５５】
ここで、τは時定数、Ｆｘ０は静トルクである。
【００５６】
なお、車輪２０ＦＬ，２０ＦＲ，２０ＲＬ，２０ＲＲ（具体的には、空気入りタイヤ）が転動する路面の摩擦係数μは、（１７式）に基づいて推定される。また、摩擦係数μの前後方向成分、即ち、前後方向の摩擦係数μｘ  や、摩擦係数μの横方向成分、即ち、横方向の摩擦係数μｙ  は、（１７’式）、（１７’’式）、（１７’’’式）によって推定される。
【数１９】
2010119204.tif 000021
【００５７】
ここで、Ｆμは路面と空気入りタイヤとの摩擦力である。（１７式）に示すように、前後力Ｆｘ  及び接地荷重ＦＺ  が分かれば、前後方向の摩擦係数μｘ  が推定できる。横方向の摩擦係数μｙ  は、タイヤデータから演算される各車輪の実横力Ｆｙｉを使用して、（１７’’式）から演算できる。よって、摩擦係数μは、（１７’’’式）から推定できる。つまり、加速については、電気モータ（インホイールモータ）のトルクを用いて検出できる。また、減速については、電気自動四輪車１０の制動装置の油圧に基づいて演算した減速トルクを用いて検出できる。なお、本実施形態では、摩擦係数μを固定値とした。
【００５８】
（４）駆動力演算部１２９
駆動力演算部１２９は、インホイールモータ３０ＦＬ，３０ＦＲ，３０ＲＬ，３０ＲＲによる制駆動力（前後力）を演算する。具体的には、駆動力演算部１２９は、所定の評価関数を最適制御することによって、制駆動力を演算する。
【００５９】
本実施形態では、駆動力演算部１２９は、上述したように、最適制御のために評価関数Ｌを用いる。評価関数Ｌは、（１８式）のように表すことができる。
【数２０】
2010119204.tif 000022
【００６０】
また、各車輪のタイヤ稼働率ηｉ  は、（１９式）のように表すことができる。
【数２１】
2010119204.tif 000023
【００６１】
本実施形態では、タイヤ稼働率ηを左右の前後２輪で平均化した。そのため、制御においては、左右それぞれの前後輪のタイヤ稼働率ηｆｌ、ηｆｒ、ηｒｌ、ηｒｒをそれぞれ演算し、前２輪及び後２輪の各タイヤ稼働率の平均値と、各車輪のタイヤ稼働率ηｆｌ、ηｆｒ、ηｒｌ、ηｒｒとから、各車輪のタイヤ稼働率誤差ηｅｆｌ  、ηｅｆｒ  、ηｅｒｌ  、ηｅｒｒ  を、（１９’式）のように定義した。
【数２２】
2010119204.tif 000024
【００６２】
ここで、評価関数Ｌを最小にすることを考える。ここで、評価関数Ｌを表す（１８式）の右辺におけるＥは目標車両前後・横力、ヨーモーメント、及び、タイヤ稼働率と、配分した各車輪のタイヤから生じさせる実前後・横力、ヨーモーメント、及び、タイヤ稼働率との配分誤差であり、従来の制御と比較して、ヨーモーメント以外に実車両前後・横力を目標車両前後・横力に追従させ、さらに、タイヤ稼働率を左右の２輪で平均化するように制御することに特徴がある。この配分誤差Ｅは、（２０式）のように表すことができる。
【数２３】
2010119204.tif 000025
【００６３】
ここで、（２０式）におけるＦ＊Ｘは目標車両前後力、Ｆ＊Ｙは目標車両横力、Ｍ＊Ｚは目標ヨーモーメントである。また、Ｆ＾Ｘは各車輪に配分して生じさせている実前後力ＦＸｉの総和である車両の実前後力、Ｆ＾Ｙは各車輪に生じさせている実横力ＦＹｉの総和である車両の実横力、Ｍ＾Ｚは車両の実ヨーモーメントである。さらに、ＦｅＸは車両の前後力の配分誤差、ＦｅＹは車両の横力の配分誤差、ＭｅＺは車両のヨーモーメントの配分誤差である。なお、（１８式）における補正量δＫ  はスリップ率Ｋの補正量である。この補正量δＫ  は、各車輪のスリップ率補正量δＫｆｌ  、δＫｆｒ  、δＫｒｌ  、δＫｒｒ  によって、（２１式）のように表すことができる。
【数２４】
2010119204.tif 000026
【００６４】
また、ＷＥ  、ＷδＫは、配分誤差Ｅ及びスリップ率補正量δＫ  に対する重み関数であり、それぞれ（２２式）、（２３式）のように表すことができる。
【数２５】
2010119204.tif 000027
【数２６】
2010119204.tif 000028
【００６５】
さらに、各車輪に配分したタイヤ稼働率ηｉ  （ηｆｌ，ηｆｒ，ηｒｌ，ηｒｒ）、車両の前後力ＦＸ  、横力ＦＹ  及びヨーモーメントＭＺ  は、各車輪に生じさせている実前後力ＦＸｉ（ＦＸｆｌ  ，ＦＸｆｒ  ，ＦＸｒｌ  ，ＦＸｒｒ  ）、実横力ＦＹｉ（ＦＹｆｌ  ，ＦＹｆｒ  ，ＦＹｒｌ  ，ＦＹｒｒ  ）、実ヨーモーメントＭ＾Ｚ、及び、実タイヤ稼働率η＾ｉ（η＾ｆｌ  ，η＾ｆｒ  ，η＾ｒｌ  ，η＾ｒｒ  ）と、（２４式）に示すヤコビアンＪとによって、（２５式）のように表すことができる。
【数２７】
2010119204.tif 000029
【数２８】
2010119204.tif 000030
【００６６】
ここで、Ｍｄｙｃ  は、車両制御によるヨーモーメントである。以上から、評価関数Ｌを最小にするためのスリップ率補正量δＫ  は、（２６式）を満たすことにより与えられる。
【数２９】
2010119204.tif 000031
【００６７】
よって、スリップ率補正量δＫ  は、（２７式）のように表すことができる。
【数３０】
2010119204.tif 000032
【００６８】
ここで、（２７式）中のΔＥ  は、各車輪のタイヤ稼働率の配分誤差ηｅｆｌ  ，ηｅｆｒ  ，ηｅｒｌ  ，ηｅｒｒ  と、車両の前後力の配分誤差ＦｅＸ、車両の横力の配分誤差ＦｅＹ、車両のヨーモーメントの配分誤差ＭｅＺによって、（２８式）のように表すことができる。
【数３１】
2010119204.tif 000033
【００６９】
駆動力演算部１２９は、（２７式）及び（２８式）を用いた演算結果に基づいて、車輪２０ＦＬ，２０ＦＲ，２０ＲＬ，２０ＲＲに配分する制駆動力を決定する。具体的には、駆動力演算部１２９は、（２７式）及び（２８式）により算出される、各車輪についての評価関数Ｌを最小にするためのスリップ率Ｋｉ  の補正量δＫ  から、各車輪のタイヤデータＴＤに基づいて、各車輪の制御すべき制御前後力Ｆｘｉ’（駆動力）を算出し、トルク指令値として出力する。なお、Ｆ＊Ｙ及びＦＹｅは、用いなくても構わない。
【００７０】
つまり、駆動力演算部１２９は、各車輪のスリップ率Ｋｉ  、及び各車輪に生じる前後力Ｆｘｉと横力Ｆｙｉとの関係を示すタイヤデータＴＤに基づいて、各車輪に生じさせている実前後力ＦＸｉの総和である車両の実前後力Ｆ＾Ｘと、各車輪に生じさせている実横力ＦＹｉの総和である車両の実横力Ｆ＾Ｙとを演算する。なお、駆動力演算部１２９は、車輪の回転速度と、電気自動四輪車１０の車速Ｖとに基づいて、各車輪のスリップ率Ｋｉ  を演算する。
【００７１】
さらに、駆動力演算部１２９は、電気自動四輪車１０の操舵角δ及び車速Ｖに基づいて、電気自動四輪車１０がニュートラルステアとなる電気自動四輪車１０の目標車両前後力Ｆ＊Ｘと目標車両横力Ｆ＊Ｙとを演算する。本実施形態において、駆動力演算部１２９は、目標前後力演算部を構成する。
【００７２】
また、駆動力演算部１２９は、演算した車両の実前後力Ｆ＾Ｘと目標車両前後力Ｆ＊Ｘとの前後力誤差ＦｅＸ、演算した車両の実横力Ｆ＾Ｙと目標車両横力Ｆ＊Ｙとの横力誤差ＦｅＹ、車両の実ヨーモーメントＭ＾Ｚと目標ヨーモーメントＭ＊Ｚとの誤差ＭｅＺ、及び、各車輪に生じている実前後力Ｆ＾Ｘと実横力Ｆ＾Ｙに対する各車輪の接地荷重ＦＺｉに基づいて定められる各車輪のタイヤ稼働率ηｉ  を用いて、各車輪に対して制御すべき制御前後力ＦＸｉ’（各車輪の駆動力）を演算する。本実施形態において、駆動力演算部１２９は、制御前後力演算部を構成する。
【００７３】
また、駆動力演算部１２９は、ステア特性判定部１２２による判定結果に応じて、各車輪に対して制御すべき制御前後力ＦＸｉ’を変更する。
【００７４】
電気モータ制御部１３１は、駆動力演算部１２９によって演算された各車輪の制御前後力ＦＸｉ’（駆動力）に基づいて、インホイールモータ３０ＦＬ，３０ＦＲ，３０ＲＬ，３０ＲＲに供給する電流値ｉを制御する。
【００７５】
（５）ステア特性判定部１２２
ステア特性判定部１２２は、電気自動四輪車１０のコーナリング時に、ヨーモーメント演算部１２５で演算された電気自動四輪車１０のヨーモーメント（実ヨーモーメント）と、センサ部１１０から出力された操舵角δ、車速Ｖ、ヨーレートγ、加速度ａＸ  及び加速度ａＹ  に基づいて、電気自動四輪車１０のステア特性を判定する。
【００７６】
ヨーモーメントからステア特性（アンダーステア（ＵＳ）、オーバステア（ＯＳ）、ニュートラルステア（ＮＳ））を算出する方法の一例を以下に示す。センサ部１１０から出力された操舵角δと、車速Ｖからニュートラルステア（ＮＳ）時のヨーモーメントＭＮＳを予め演算しておく。このヨーモーメントＭＮＳを基準値として、コーナリング時に、ヨーモーメント演算部１２５で演算された電気自動四輪車１０のヨーモーメント（実ヨーモーメント）と、ＭＮＳとを比較する。
【００７７】
比較の結果、Ｍ−ＭＮＳ＞０のとき、オーバステア（ＯＳ）である。Ｍ−ＭＮＳ＝０のとき、ニュートラルステアである。Ｍ−ＭＮＳ＞０のとき、アンダーステア（ＵＳ）である。なお、ニュートラルステア時のヨーモーメントＭＮＳ、及びコーナリング時の実ヨーモーメントは、（５式）、（５’式）、（６式）、（７式）に基づいて算出することができる。
【００７８】
ステア特性判定部１２２は、判定結果を駆動力演算部１２９に送る。具体的に、ステア特性がアンダーステアのとき、各車輪に対して制御すべき制御前後力ＦＸｉ’を低減する。詳細は、（ステア特性による駆動力の制御の動作概要）において説明する。
【００７９】
（電気自動四輪車の駆動システムの動作概要）
次に、上述した車両制御装置１００の動作概要について説明する。図６は、車両制御装置１００による制駆動力（前後力）の制御動作フローである。
【００８０】
図６に示すように、ステップＳ１０において、車両制御装置１００は、各車輪（車輪２０ＦＬ，２０ＦＲ，２０ＲＬ，２０ＲＲ）に生じさせている実前後力ＦＸｉの総和である車両の実前後力Ｆ＾Ｘと、各車輪に生じさせている実横力ＦＹｉの総和である車両の実横力Ｆ＾Ｙとを演算する。具体的には、車両制御装置１００は、各車輪のスリップ率Ｋｉ  と、各車輪に生じる前後力Ｆｘｉと横力Ｆｙｉとの関係を示すタイヤデータＴＤとに基づいて、各車輪に生じさせている実前後力ＦＸｉ及びその総和である車両の実前後力Ｆ＾Ｘと、各車輪に生じさせている実横力ＦＹｉ及びその総和である車両の実横力Ｆ＾Ｙとを演算する。
【００８１】
ステップＳ２０において、車両制御装置１００は、電気自動四輪車１０がニュートラルステアとなる電気自動四輪車１０の目標車両前後力Ｆ＊Ｘと目標車両横力Ｆ＊Ｙとを演算する。具体的には、車両制御装置１００は、上述した（１０式）や（２７式）及び（２８式）を用いて、電気自動四輪車１０がニュートラルステアとなる目標車両前後力Ｆ＊Ｘと目標車両横力Ｆ＊Ｙとを演算する。
【００８２】
ステップＳ３０において、車両制御装置１００は、ステップＳ１０において演算した車両の実前後力Ｆ＾Ｘ及び実横力Ｆ＾Ｙと、ステップＳ２０において演算した目標車両前後力Ｆ＊Ｘ及び目標車両横力Ｆ＊Ｙと、各車輪のタイヤ稼働率ηｉ  とを用いて、各車輪に対して制御すべき制御前後力Ｆｘｉ’（各車輪の駆動力）を演算する。
【００８３】
具体的には、車両制御装置１００は、車両の実前後力Ｆ＾Ｘ、実横力Ｆ＾Ｙ、実ヨーモーメントＭ＾Ｚと、目標車両前後力Ｆ＊Ｘ、目標車両横力Ｆ＊Ｙ、目標ヨーモーメントＭ＊Ｚとの配分誤差ＦｅＸｉ  、ＦｅＹ、ＭｅＺ、及び、各車輪のタイヤ稼働率ηｉ  を用い、上述した（２７式）及び（２８式）などを用いて、各車輪についての評価関数Ｌを最小にするためのスリップ率Ｋｉ  の補正量δＫ  を求める。さらに、求めたスリップ率Ｋｉ  の補正量δＫ  と各車輪のタイヤデータＴＤとに基づいて、各車輪の制御すべき制御前後力Ｆｘｉ’（駆動力）を算出する。
【００８４】
ステップＳ４０において、車両制御装置１００は、演算した各車輪の制御すべき制御前後力Ｆｘｉ’（駆動力）に基づいて、インホイールモータ３０ＦＬ，３０ＦＲ，３０ＲＬ，３０ＲＲに供給する電流値ｉを制御する。
【００８５】
（ステア特性による駆動力の制御の動作概要）
本実施形態では、ステア特性による駆動力の制御を行う。図７は、ステップＳ４０の処理を具体的に説明するフローチャートである。
【００８６】
ステップＳ４１において、ステア特性判定部１２２は、ヨーモーメント演算部１２５で求められた電気自動四輪車１０の実ヨーモーメントを受け取る。また、ニュートラルステア（ＮＳ）時のヨーモーメントＭＮＳ（基準値）を受け取る。
【００８７】
ステップＳ４２において、ステア特性判定部１２２は、電気自動四輪車１０のコーナリング時に、ヨーモーメント演算部１２５で演算された電気自動四輪車１０の実ヨーモーメントと、基準値ＭＮＳとに基づいて、ステア特性を判定する。
【００８８】
ステップＳ４２において、ステア特性がアンダーステア（ＵＳと記す）のとき、ステップＳ４３に進む。ステア特性判定部１２２は、ステップＳ４３において、操舵角速度が閾値以上か否かを判定する。
【００８９】
ステップＳ４３において、操舵角速度が閾値以上のとき、駆動力演算部１２９は、ステップＳ４４において、各車輪に対して制御すべき制御前後力ＦＸｉ’を低減させる。
【００９０】
ステップＳ４３において、操舵角速度が閾値よりも小さいとき、駆動力演算部１２９は、ステップＳ４５において、制御すべき制御前後力の演算を行わない。
【００９１】
ステップＳ４２において、ステア特性がオーバーステア（ＯＳと記す）のとき、ステップＳ４６に進む。ステア特性判定部１２２は、ステップＳ４６において、操舵角が電気自動四輪車１０のコーナリング時の旋回方向と異なるか否かを判定する。
【００９２】
ステップＳ４６において、操舵角が電気自動四輪車１０のコーナリング時の旋回方向と異なるとき、駆動力演算部１２９は、ステップＳ４７において、各車輪に対して制御すべき制御前後力ＦＸｉ’を低減させる。
【００９３】
ステップＳ４６において、操舵角が電気自動四輪車１０のコーナリング時の旋回方向と同じとき、駆動力演算部１２９は、ステップＳ４７において、制御すべき制御前後力の演算を行わない。
【００９４】
（作用・効果）
以上説明したように、本実施形態に係る車両制御装置１００によれば、コーナリング時のステア特性がアンダーステアのときは、制御前後力（駆動力）を低減させる。すなわち、直接ヨーモーメント制御（ＤＹＣ）を実行する代わりに、制御前後力を低減させる。従って、ニュートラルステアに従わない速度でコーナリングしている状況下にＤＹＣが行われることによって電気自動四輪車１０の挙動が一層不安定になる現象を抑制することができる。
【００９５】
従って、電気自動四輪車１０の車両制御装置１００によれば、各車輪を別個独立した電気モータによって駆動する電気自動四輪車１０において、コーナリング時のステア特性に応じて各車輪の最適な駆動力を制御することができる。
【００９６】
ステア特性判定部１２２による判定結果がアンダーステアであって、且つセンサ部１１０の加速度センサ１１７において検出された操舵角速度が閾値以上の場合は、電気自動四輪車１０がオーバースピードでコーナリングしているが、電気自動四輪車１０が旋回方向に向かおうとしている状態である。
【００９７】
この場合、電気自動四輪車１０の車両制御装置１００によれば、駆動力演算部１２９は、ＤＹＣから制御前後力の制御に切り替える。駆動力演算部１２９は、制御前後力を低減させる。これにより、電気自動四輪車１０のステア特性をニュートラルステアに修正することができる。従って、コーナリング時における電気自動四輪車１０の不安定な挙動を回復させることができる。
【００９８】
また、ステア特性判定部１２２による判定結果がアンダーステアであって、且つセンサ部１１０の加速度センサ１１７において検出された操舵角速度が閾値よりも小さい場合は、電気自動四輪車１０がオーバースピードでコーナリングしていて、電気自動四輪車１０が旋回方向に向かっていない状態である。すなわち、電気自動四輪車１０の挙動を制御することが既に困難になっている状態を示す。
【００９９】
この場合、電気自動四輪車１０の車両制御装置１００によれば、駆動力演算部１２９は、制御すべき制御前後力の演算を行わない。これにより、コーナリング時に電気自動四輪車１０が制御困難な状態において、電気自動四輪車１０の挙動が一層不安定になる現象を抑制することができる。
【０１００】
また、ステア特性判定部１２２による判定結果がオーバーステアであって、且つセンサ部１１０の操舵角センサ１１１において検出された操舵角が電気自動四輪車１０のコーナリング時の旋回方向と異なる場合は、いわゆる逆ハン状態である。
【０１０１】
この場合、電気自動四輪車１０の車両制御装置１００によれば、駆動力演算部１２９は、制御前後力を低減させる。これにより、電気自動四輪車１０のステア特性をニュートラルステアに修正することができる。従って、コーナリング時における電気自動四輪車１０の不安定な挙動を回復させることができる。
【０１０２】
また、ステア特性判定部１２２による判定結果がオーバーステアであって、且つセンサ部１１０の操舵角センサ１１１において検出された操舵角が電気自動四輪車１０のコーナリング時の旋回方向と同じ場合は、スピンに陥る直前の状態である。
【０１０３】
この場合には、駆動力演算部１２９は、制御すべき制御前後力の演算を行わない。これにより、コーナリング時に電気自動四輪車１０が制御困難な状態において、電気自動四輪車１０の挙動が一層不安定になる現象を抑制することができる。
【０１０４】
（その他の実施形態）
上述したように、本発明の実施形態を通じて本発明の内容を開示したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【０１０５】
本発明は、電気自動車でなくても適用可能である。駆動力として内燃機関を使用した四輪車であってもよい。また、各車輪の駆動を別個に制御可能な車両であれば、例えば、六輪車両等であってもよい。
【０１０６】
例えば、上述した実施形態で用いたタイヤ稼働率ηｉ  は、各車輪の前後力Ｆｘｉ及び横力Ｆｙｉの合計と、各車輪の接地荷重との比としてもよい。
【０１０７】
また、上述した実施形態では、マジックフォーミュラによるタイヤデータＴＤが用いられていたが、タイヤデータＴＤは、タイヤモデル（例えば、ブラッシュモデル）に基づいたものでもよい。或いは、タイヤデータＴＤは、実験値に基づいたものでもよい。
【０１０８】
このように、本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態などを含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は、上述の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。例えば、本実施形態では四輪の電気自動車を例に取って説明したが、本発明は例えば六輪等、四輪以外の車輪を有する自動車にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】本発明の実施形態に係る電気自動四輪車の概略斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る電気自動四輪車の駆動システムの機能ブロック構成図である。
【図３】本発明の実施形態に係る電気自動四輪車を３方向（ｘ方向、ｙ方向、及び回転方向）に自由度を有する四輪モデルとして模式的に示した図である。
【図４】本発明の実施形態に係る電気自動四輪車の加減速に伴う車両前後方向の垂直荷重が変化する様子を説明する説明図である。
【図５】本発明の実施形態に係る電気自動四輪車のコーナリングに伴う車幅方向の垂直荷重が変化する様子を説明する説明図である。
【図６】本発明の実施形態に係る車両制御装置による制駆動力（前後力）の制御動作フローである。
【図７】本発明の実施形態に係る車両制御装置によるステア特性による駆動力の制御動作フローである。
【符号の説明】
【０１１０】
１０…電気自動四輪車、２０ＦＬ，２０ＦＲ，２０ＲＬ，２０ＲＲ…車輪、３０ＦＬ，３０ＦＲ，３０ＲＬ，３０ＲＲ…インホイールモータ、１００…車両制御装置、１１０…センサ部、１１１…操舵角センサ、１１３…車速センサ、１１５…ヨーレートセンサ、１１７…加速度センサ、１２１…フィードフォワードモーメント演算部、１２２…ステア特性判定部、１２３…目標ヨーモーメント演算部、１２５…ヨーモーメント演算部、１２７…ＰＩＤコントローラ、１２９…駆動力演算部、１３１…電気モータ制御部、ＣＧ…重心点、ｄ…トレッド幅、ａＸ  ，ａＹ  …加速度、Ｆｘｉ…電気自動四輪車の前後力、Ｆｙｉ…電気自動四輪車の横力、ＴＤ…タイヤデータ、β…すべり角、γ…ヨーレート、δ…操舵角
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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