(57)【要約】【課題】後輪駆動車両の加速旋回時における走行安定性を確保する車両用駆動力制御装置を提供する。【解決手段】ＬＭ＝０，ＬＣＰ＝０の交点付近に存在する更新されたスリップ率σＬ_ＲＥＦ，σＲ_ＲＥＦから制限駆動力ＦＸＬ_ＬＩＭ，ＦＸＲ_ＬＩＭを求めて（Ｓ１２）、Ｓ１３に移行し、Ｓ４で求めた目標駆動力ＦＲＥＦと制限駆動力ＦＸＬ_ＬＩＭ，ＦＸＲ_ＬＩＭとを用いて比較し、小さい方を最終目標駆動力ＦＲＥＦとして設定し、Ｓ１４に移行する。左右後輪の安定限界となる後輪局所ＣｒＲＥＦから算出された制限駆動力ＦＸＬ_ＬＩＭ，ＦＸＲ_ＬＩＭを超えないよう駆動力を制限するため、後輪駆動車両の加速旋回時、乗員の要求する駆動力を確保しつつ、オーバステアを防止することができる。【選択図】  図１２
2010081720.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動輪の駆動力を制御する車両用駆動力制御装置であって、
左右後輪を独立に駆動可能な駆動手段と、
アクセルの踏み込み量と操舵角とにより加速旋回状態を検出する加速旋回検出手段と、
車両が加速旋回状態のとき、前記左右後輪の駆動力が、タイヤすべり角に対する横力変化の比率に基づき得られる前記左右後輪の安定限界から算出された限界加速駆動力を超えないよう駆動力を制限する出力制御手段とを有することを特徴とする車両用駆動力制御装置。
【請求項２】
操舵角と車速と車両のヨーレートによって目標ヨーモーメントを設定し、この目標ヨーモーメントになるよう左右後輪の駆動力差を制御するヨーモーメント制御手段と、
アクセル全開で最大加速度となるようアクセルの踏み込み量に基づき車両の目標加速度を設定する加速制御手段と、
摩擦円を超える駆動力が出ないよう車輪毎にブレーキトラクション制御を行うトラクション制御手段とを有し、
前記出力制御手段は、目標ヨーモーメントを維持しつつ、左右後輪の駆動力を制御することを特徴とする請求項１に記載の車両用駆動力制御装置。
【請求項３】
タイヤすべり角及びスリップ率とタイヤ発生力との関係モデルを有し、
前記出力制御手段は、前記横力増加率と目標ヨーモーメントとに基づき算出されたスリップ率と前記関係モデルとから前記限界加速駆動力を演算することを特徴とする請求項１または２に記載の車両用駆動力制御装置。
【請求項４】
前記出力制御手段は、旋回運動の運動方程式から得られた特性方程式の安定条件である安定判別式によって前記安定限界を演算することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の車両用駆動力制御装置。
【請求項５】
前記出力制御手段は、前記安定限界から得られる第１の評価関数と前記目標ヨーモーメントから得られる第２の評価関数からスリップ率を演算することを特徴とする請求項２または３に記載の車両用駆動力制御装置。
【請求項６】
前記出力制御手段は、前記第１の評価関数が零且つ前記第２の評価関数が最小となるスリップ率を最適スリップ率として設定することを特徴とする請求項５に記載の車両用駆動力制御装置。
【請求項７】
前記ヨーモーメント制御手段は、ヨーレートに基づくフィードフォワードにより第１の目標ヨーモーメントを設定するフィードフォワード演算手段と、
ヨーレートに基づくフィードバックにより第２の目標ヨーモーメントを設定するフィードバック演算手段と、
前記第１目標ヨーモーメントと第２目標ヨーモーメントとの和によって目標ヨーモーメントを設定すると共に、前記左右後輪の目標タイヤ駆動力を設定するタイヤ駆動力設定手段を有することを特徴とする請求項２に記載の車両用駆動力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用駆動力制御装置に関し、特に、後輪駆動車両の加速旋回時における走行安定性を確保するものである。
【０００２】
ハイブリッド車両等のモータ駆動車両は、エネルギ回収機能を有している点、駆動装置の分散配置が容易な点、及びトルク応答性が速い点等多くの利点を有しており、従来から種々の提案がなされている。
【０００３】
特許文献１は、左右後輪の駆動力を独立に制御できるハイブリッド車両であり、車速とアクセルペダル開度から乗員の要求駆動力を判定し、ハンドルの操舵角と車速から乗員の旋回要求量を判定すると共に、旋回要求量に応じて最大駆動力を制限する技術を提案している。
【０００４】
特許文献１では、乗員の旋回要求量が大きくなるに従い、バッテリの状態変化に伴う最大駆動力変化を小さくするため、バッテリのエネルギを消費することなく最大駆動力変化を小さくすることができる。また、旋回要求量は、車両の横力、ヨーレート、及びすべり角の何れかであることから、車速等の影響を受けず、判定に用いた同じ車両挙動パラメータで最大駆動力を制限することができる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−７４３２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、後輪駆動車両の場合、旋回中における加速操作、所謂アクセルオンにより、車両がオーバステアになる等不安定化することがある。旋回時における走行安定性確保には、前輪横力によるヨーモーメントと、後輪横力によるアンチ・ヨーモーメントとのバランスが必要であることから、加速旋回時の車両不安定化の要因として以下の２つが考えられる。
【０００７】
第１の要因は、後輪横力限界の飽和である。後輪が駆動輪であるため、前輪より先に後輪のタイヤ力が飽和すると、前輪横力によるヨーモーメントを後輪横力によるアンチ・ヨーモーメントで打ち消すことができなくなる。すると、前輪側のヨーモーメントが残ることから、更に旋回速度が上昇することになり、車両のヨーレート増加を防止できない。
【０００８】
第２の要因は、後輪横力増加が前輪横力増加よりも低いことである。一般に、タイヤすべり角に対する横力変化の比率に基づき得られる後輪横力増加率が前輪横力増加率よりも相対的に大きい、所謂アンダステアになっている場合、後輪横力を確保できるため、車両の旋回挙動は安定している。しかし、後輪が駆動輪の場合、前方への駆動力を発生するため、相対的に横力が減少し、結果的に、後輪横力増加率が小さくなり不安定化する可能性がある。
【０００９】
つまり、旋回時、前輪のすべり角が減少するに伴い、後輪のすべり角が増加し、遠心力が増加することから、車体すべり角は増加する。車体すべり角の増加に対しては、前輪横力増加率が後輪横力増加率よりも大きいため、前輪横力がより大きく増加する。従って、前輪横力が後輪横力と釣合ったとき、前輪横力と後輪横力との和が遠心力と釣合えば定常旋回となるが、前輪横力と後輪横力との和が遠心力よりも小さい場合、益々車体すべり角が増加して発散することになる。
【００１０】
特許文献１では、バッテリのエネルギを消費することなく最大駆動力変化を小さくすることができるものの、定常旋回を前提とした提案であり、加速旋回時の車両の不安定化については一切示唆、検討されていない。
【００１１】
本発明の目的は、後輪駆動車両の加速旋回時における走行安定性を確保する車両用駆動力制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１の発明は、駆動輪の駆動力を制御する車両用駆動力制御装置であって、左右後輪を独立に駆動可能な駆動手段と、アクセルの踏み込み量と操舵角とにより加速旋回状態を検出する加速旋回検出手段と、車両が加速旋回状態のとき、前記左右後輪の駆動力が、タイヤすべり角に対する横力変化の比率に基づき得られる前記左右後輪の安定限界から算出された限界加速駆動力を超えないよう駆動力を制限する出力制御手段とを有することを特徴とする。
【００１３】
請求項１の発明では、出力制御手段が、左右後輪の駆動力を制限するため、左右後輪の横力を人為的に増加することができタイヤすべり角の減少を図ることができる。しかも、左右後輪の駆動力が、タイヤすべり角に対する横力変化の比率に基づき得られる前記左右後輪の安定限界から算出された限界加速駆動力を超えないよう制限されているため、車両の駆動力も確保できる。
【００１４】
請求項２の発明は、請求項１に記載の発明において、操舵角と車速と車両のヨーレートによって目標ヨーモーメントを設定し、この目標ヨーモーメントになるよう左右後輪の駆動力差を制御するヨーモーメント制御手段と、アクセル全開で最大加速度となるようアクセルの踏み込み量に基づき車両の目標加速度を設定する加速制御手段と、摩擦円を超える駆動力が出ないよう車輪毎にブレーキトラクション制御を行うトラクション制御手段とを有し、前記出力制御手段は、目標ヨーモーメントを維持しつつ、左右後輪の駆動力を制御することを特徴とする。
【００１５】
請求項３の発明は、請求項１または２に記載の発明において、タイヤすべり角及びスリップ率とタイヤ発生力との関係モデルを有し、前記出力制御手段は、前記横力増加率と目標ヨーモーメントとに基づき算出されたスリップ率と前記関係モデルとから前記限界加速駆動力を演算することを特徴とする。
【００１６】
請求項４の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の発明において、前記出力制御手段は、旋回運動の運動方程式から得られた特性方程式の安定条件である安定判別式によって前記安定限界を演算することを特徴とする。
【００１７】
請求項５の発明は、請求項２または３に記載の発明において、前記出力制御手段は、前記安定限界から得られる第１の評価関数と前記目標ヨーモーメントから得られる第２の評価関数からスリップ率を演算することを特徴とする。
【００１８】
請求項６の発明は、請求項５に記載の発明において、前記出力制御手段は、前記第１の評価関数が零且つ前記第２の評価関数が最小となるスリップ率を最適スリップ率として設定することを特徴とする。
【００１９】
請求項７の発明は、請求項２に記載の発明において、前記ヨーモーメント制御手段は、ヨーレートに基づくフィードフォワードにより第１の目標ヨーモーメントを設定するフィードフォワード演算手段と、ヨーレートに基づくフィードバックにより第２の目標ヨーモーメントを設定するフィードバック演算手段と、前記第１目標ヨーモーメントと第２目標ヨーモーメントとの和によって目標ヨーモーメントを設定すると共に、前記左右後輪の目標タイヤ駆動力を設定するタイヤ駆動力設定手段を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１の発明によれば、左右後輪を独立に駆動可能な駆動手段と、アクセルの踏み込み量と操舵角とにより加速旋回状態を検出する加速旋回検出手段と、車両が加速旋回状態のとき、前記左右後輪の駆動力が、タイヤすべり角に対する横力変化の比率に基づき得られる前記左右後輪の安定限界から算出された限界加速駆動力を超えないよう駆動力を制限する出力制御手段とを有するため、後輪駆動車両の加速旋回時における走行安定性を確保できる。
【００２１】
つまり、相反する走行要因、所謂一方が増加すると他方が減少する傾向にある駆動力と車輪横力について、タイヤすべり角に対する横力変化の比率という車体の挙動に直接的に因果関係を有する物理特性に基づいて駆動力を設定したため、後輪駆動車両の加速旋回時、乗員の要求する駆動力を確保しつつ、オーバステアを防止することができる。
【００２２】
請求項２の発明によれば、操舵角と車速と車両のヨーレートによって目標ヨーモーメントを設定し、この目標ヨーモーメントになるよう左右後輪の駆動力差を制御するヨーモーメント制御手段と、アクセル全開で最大加速度となるようアクセルの踏み込み量に基づき車両の目標加速度を設定する加速制御手段と、摩擦円を超える駆動力が出ないよう車輪毎にブレーキトラクション制御を行うトラクション制御手段とを有し、前記出力制御手段は、目標ヨーモーメントを維持しつつ、左右後輪の駆動力を制御するため、加速旋回時の旋回特性を維持しつつ、車両の走行安定性を確保することができる。
【００２３】
請求項３の発明によれば、タイヤすべり角及びスリップ率とタイヤ発生力との関係モデルを有し、前記出力制御手段は、前記横力増加率と目標ヨーモーメントとに基づき算出されたスリップ率と前記関係モデルとから前記限界加速駆動力を演算するため、目標ヨーモーメントを満足しつつ、安定した加速旋回ができる。
【００２４】
請求項４の発明によれば、前記出力制御手段は、旋回運動の運動方程式から得られた特性方程式の安定条件である安定判別式によって前記安定限界を演算するため、系の安定性を確保することができる。
【００２５】
請求項５の発明によれば、前記出力制御手段は、前記安定限界から得られる第１の評価関数と前記目標ヨーモーメントから得られる第２の評価関数からスリップ率を演算するため、目標ヨーモーメントを満足する加速旋回ができる。
【００２６】
請求項６の発明によれば、前記出力制御手段は、前記第１の評価関数が零且つ前記第２の評価関数が最小となるスリップ率を最適スリップ率として設定するため、目標ヨーモーメントを満たすことができ、安定した旋回制御が可能となる。しかも、理論上、両方の評価関数を満たす解、すなわち共に零となる解が存在しない演算となる場合であっても、適したスリップ率を得ることができる。
【００２７】
請求項７の発明によれば、前記ヨーモーメント制御手段は、ヨーレートに基づくフィードフォワードにより第１の目標ヨーモーメントを設定するフィードフォワード演算手段と、ヨーレートに基づくフィードバックにより第２の目標ヨーモーメントを設定するフィードバック演算手段と、前記第１目標ヨーモーメントと第２目標ヨーモーメントとの和によって目標ヨーモーメントを設定すると共に、前記左右後輪の目標タイヤ駆動力を設定するタイヤ駆動力設定手段を有するため、車体特性の変化に拘らず、容易に目標ヨーモーメントを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明を実施する為の最良の形態について説明する。
【実施例】
【００２９】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しつつ説明する。本実施例は、電気駆動システムを搭載し、左右後輪を夫々の電動モータで独立駆動する電気駆動車両に、本発明を適用した場合の一例である。
【００３０】
図１に示すように、この車両１において、左右前輪２Ｌ，２Ｒが従動輪、左右後輪３Ｌ，３Ｒが駆動輪とされ、車両１の後部に搭載された左右の電動モータ４Ｌ，４Ｒによって左右後輪３Ｌ，３Ｒが夫々独立駆動可能となっている。すなわち、車両１の駆動力は、電動モータ４Ｌ，４Ｒから図示しない減速ギアを介して後輪車軸５Ｌ，５Ｒに伝達され、夫々に連結される左右後輪３Ｌ，３Ｒに伝達される。電動モータ４Ｌ，４Ｒの車両１前方にはバッテリ６が配置され、電動モータ４Ｌ，４Ｒの夫々に電力供給可能に接続されている。
【００３１】
左右の前輪２Ｌ，２Ｒと後輪３Ｌ，３Ｒには、車輪と一体的に回転するディスク７ａ〜１０ａと、ブレーキ油圧の供給を受けて、これらディスク７ａ〜１０ａの回転を制動するキャリパ７ｂ〜１０ｂとからなるブレーキ装置７〜１０が夫々設けられ、これらのブレーキ装置７〜１０を作動させる制動システム１１が設けられている。
【００３２】
制動システム１１は、ブレーキペダル１２で操作されるタンデム型のマスタシリンダ１３と、キャリパ７ｂ〜１０ｂ夫々に設けられる図示しないホイールシリンダと、各シリンダを連結する油圧通路を有している。更に、制動システム１１は、アンチスキッドブレーキ制御のための後輪用ＡＢＳ油圧系及び前輪用ＡＢＳ油圧系と、ブレーキトラクション制御のための後輪用ＴＲＣ油圧系と、これらの各油圧系に共用されるポンプ駆動用モータとを有している。尚、前記制動システムの構成については、良く知られている構成のため詳細説明は省略する。
【００３３】
車両１のコントロールユニット１４は、左右の前後輪の車輪速を夫々検出する車輪速センサ１５〜１８と、ステアリングハンドル１９の舵角を検出する操舵角センサ２０と、ブレーキペダル１２操作時にＯＮとなるブレーキスイッチ２１と、アクセルペダル２２の踏み込み量を検出するアクセルセンサ２３と、車両１の走行速度を検出する車速センサ２４と、車両１のヨーレートを検出するヨーレートセンサ２５とから夫々の検出信号が入力されるよう構成している。
【００３４】
次に、図２〜図１０に基づいて、本実施例に係る駆動力制御装置の制御系を説明する。尚、駆動力制御装置の制御系はコントロールユニット１４内部に格納されており、便宜上、図２では、車両１の他の機構と駆動力制御装置の制御系とを分離して表している。
【００３５】
図２のブロック図に示すように、駆動力制御装置の制御系は、操舵角と車速とヨーレートによって設定される目標ヨーモーメント（以下、ＭＲＥＦと示す）になるよう左右後輪３Ｌ，３Ｒの駆動力差を制御するヨーモーメント制御部３０（ヨーモーメント制御手段）と、アクセル２２全開で最大加速度となるようアクセル２２の踏み込み量に基づき車両１の目標加速度を設定する加速制御部３１（加速制御手段）と、各車輪のタイヤ力から設定される摩擦円を超える駆動力が出ないよう車輪毎にブレーキトラクション制御を行うトラクション制御部３２（トラクション制御手段）と、ＭＲＥＦを維持すると共に、算出された限界加速駆動力を超えないよう左右後輪の駆動力を制御する出力制御部３３（出力制御手段）とから構成している。
【００３６】
（ヨーモーメント制御）
ヨーモーメント制御部３０は、検出された操舵角と車速とから目標ヨーレートを設定する目標ヨーレート設定部３４と、操舵角と車速と現在のヨーレートγからフィードフォワード(以下、ＦＦと示す)処理により求められた目標ヨーモーメント、所謂ＭＲＥＦ_ＦＦを演算するフィードフォワード演算部３５（フィードフォワード演算手段）と、目標ヨーレートと現在のヨーレートからフィードバック(以下、ＦＢと示す)処理により求められた目標ヨーモーメント、所謂ＭＲＥＦ_ＦＢを演算するフィードバック演算部３６（フィードバック演算手段）と、ＭＲＥＦ_ＦＦとＭＲＥＦ_ＦＢとの和からＭＲＥＦを算出する目標ヨーモーメント設定部３７と、後述する左右後輪３Ｌ，３Ｒの目標駆動力（以下、ＦＲＥＦと示す）とＭＲＥＦとから左右後輪夫々の目標駆動力（以下、ＦＸＬ_ＲＥＦ，ＦＸＲ_ＲＥＦと示す）を算出する駆動力分配部３８とから構成する。尚、目標ヨーモーメント設定部３７と駆動力分配部３８とがタイヤ駆動力設定手段に対応している。
【００３７】
目標ヨーレート設定部３４は、予め格納されている車速とヨーレートゲインとのマップを用いて目標ヨーレートゲインを算出し、操舵角入力の一次遅れ系の車速感応型規範モデルを用いる次式の伝達関数によって目標ヨーレートを算出している。
【００３８】
γＲＥＦ＝（Ｋｙａｗ（Ｖ）×δｆ）/（ＴＣＶ×ｓ＋１）
尚、γＲＥＦは目標ヨーレート、Ｋｙａｗは目標ヨーレートゲイン、Ｖは車速、δｆは操舵角、ＴＣＶは目標ヨーレート時定数、ｓはラプラス演算子である。また、便宜上、図３に示すように、車両１はトレッド長をｌｔ、重心と前輪車軸間距離をｌｆ、重心と後輪車軸間距離をｌｒとし、車速Ｖ、操舵角δｆ、すべり角β、ヨーレートγ、ヨーモーメントＭで旋回走行中であり、左後輪駆動力がＦＸＬ、右後輪駆動力がＦＸＲであるモデルを設定している。
【００３９】
フィードフォワード演算部３５は、操舵応答の立ち上がりのみを補償するため、次式を用いて算出している。
ＭＲＥＦ_ＦＦ＝ＫＦＦ×（（Ｋｙａｗ（Ｖ）×δｆ）−γ）
尚、ＫＦＦはＦＦ制御ゲインである。この制御器の出力は、操舵開始直後に最も大きな値を出力し、ヨーレートが定常のヨーレートに近づくに従って零に収束する。ヨーレートを引数としているため、一般的なＦＦ制御ではないが、γＲＥＦの直近の挙動は無視して将来的にとる値を予測して用いており、大雑把だが応答の速い特性をもつため、便宜的にＦＦ制御と呼ぶ。
【００４０】
フィードバック演算部３６は、一般的なＰＩ制御器を用いて、次式にて算出している。
【００４１】
【数１】
2010081720.tif 000003
尚、ＫＰ_ＦＢ、ＫＩ_ＦＢは、ＦＢ制御Ｐゲイン及びＦＢ制御Ｉゲインである。
【００４２】
駆動力分配部３８では、目標駆動力ＦＲＥＦと目標ヨーモーメント設定部３７で算出された目標ヨーモーメントＭＲＥＦとを満たす駆動力が一義的に決定されることから、左右後輪夫々の目標駆動力ＦＸＬ_ＲＥＦ，ＦＸＲ_ＲＥＦを次式にて算出する。
ＦＸＬ_ＲＥＦ＝−ＭＲＥＦ/ｌｔ＋ＦＲＥＦ/２
ＦＸＲ_ＲＥＦ＝＋ＭＲＥＦ/ｌｔ＋ＦＲＥＦ/２
【００４３】
（加速制御）
加速制御部３１は、アクセルペダル２２開度全開で最大化速度となるような駆動力を比例的に印加可能な構成とされ、目標駆動力ＦＲＥＦ（ＦＸＬ_ＲＥＦ，ＦＸＲ_ＲＥＦ）をアクセルペダル２２の開度θと左右後輪の車輪速度ωＲＬ，ωＲＲとを用いて次式によって算出される。
【００４４】
ＦＲＥＦ＝ｍＫＡＣθ：θ＝０〜１
ここで、ｍは車両重量、ＫＡＣは加速度ゲインである。尚、車輪回転の影響補償は、後述するトラクション制御にて補償している。
【００４５】
（トラクション制御）
トラクション制御部３２は、駆動力分配部３８で算出されたＦＸＬ_ＲＥＦ，ＦＸＲ_ＲＥＦと、車輪横力ＦＹＬ，ＦＹＲと、摩擦円半径ＦＭＡＸ_Ｌ，ＦＭＡＸ_Ｒとからトラクション後の目標駆動力ＦＸＬ_ＲＥＦ２，ＦＸＲ_ＲＥＦ２を算出する。左後輪の摩擦円半径ＦＭＡＸ_Ｌは次式で求めることができる。
【００４６】
【数２】
2010081720.tif 000004
同様に、右後輪の摩擦円半径ＦＭＡＸ_Ｒを求める。
【００４７】
摩擦円半径ＦＭＡＸ_Ｌ，ＦＭＡＸ_Ｒを用いて、左後輪の目標駆動力ＦＸＬ_ＲＥＦ２を次式にて算出する。
【００４８】
【数３】
2010081720.tif 000005
ただし、sign（・）は引数の符号を示し、ｍｉｎ（・）は引数の最小値を示す。同様に、右後輪の目標駆動力ＦＸＲ_ＲＥＦ２を算出する。また、補正量ΔＦＸＬ_ＲＥＦ，ΔＦＸＲ_ＲＥＦについて次式を用いて算出する。
ΔＦＸＬ_ＲＥＦ＝ＦＸＬ_ＲＥＦ２−ＦＸＬ_ＲＥＦ
ΔＦＸＲ_ＲＥＦ＝ＦＸＲ_ＲＥＦ２−ＦＸＲ_ＲＥＦ
【００４９】
次に、トラクション制御部３２は、補正量ΔＦＸＬ_ＲＥＦ，ΔＦＸＲ_ＲＥＦを用いてヨーモーメントを補償する駆動力指令ＦＸＬ_ＣＭＤ，ＦＸＲ_ＣＭＤを演算する。トラクション制御は、各左右後輪３Ｌ，３Ｒで行われるため、所定の車輪で駆動力が制限されると目標ヨーモーメントＭＲＥＦが満たされなくなる場合がある。従って、特定の車輪にて駆動力の制限が発生した場合、目標ヨーモーメントＭＲＥＦを満たすように、反対の車輪の駆動力を減少させる処理を行う。まず、次式によって、駆動力の制限に起因するモーメントの方向を算出する。
ΔＭ＝−ΔＦＸＬ_ＲＥＦ＋ΔＦＸＲ_ＲＥＦ
【００５０】
次に、補正量ΔＦＸＬ_ＲＥＦ，ΔＦＸＲ_ＲＥＦを用いた演算結果に基づき、駆動力が制限されない場合、ヨーモーメントが増加した場合、ヨーモーメントが減少した場合の３通りの夫々について、ＦＸＬ_ＣＭＤ，ＦＸＲ_ＣＭＤを求める。まず、駆動力が制限されない場合、つまり、ΔＭが零の場合は次式、
【００５１】
【数４】
2010081720.tif 000006
ヨーモーメントが増加した場合、つまり、ΔＭが零を超える場合は次式、
【００５２】
【数５】
2010081720.tif 000007
ヨーモーメントが減少した場合、つまり、ΔＭが零を下回る場合は次式、
【００５３】
【数６】
2010081720.tif 000008
で表すことができる。
【００５４】
次に、駆動力をトルクに変換すると共に、各車輪の慣性補償に関する処理を行う。先に算出された駆動力指令ＦＸＬ_ＣＭＤ，ＦＸＲ_ＣＭＤを次式に代入してタイヤトルク指令ＴＬ_ＣＭＤ，ＴＲ_ＣＭＤを算出する。
【００５５】
【数７】
2010081720.tif 000009
尚、車輪角加速度は、車輪速度を擬似微分することで求まり、ノイズを抑制するためのローパスフィルタとして、ＴＣＷを時定数とした一次遅れフィルタを通して使用する。
図４に示すように、摩擦円半径に基づき、後輪横力を設定することができるため、後輪横力限界を飽和させることを防止できる。つまり、前輪横力によるヨーモーメントを後輪横力によるアンチ・ヨーモーメントで有効に打ち消すことができる。
【００５６】
（出力制御）
出力制御部３３は、所定すべり角において、安定判別式に基づき後輪で車両の安定性を確保する安定限界（以下、局所ＣＰと示す）を設定する局所ＣＰ設定部３９と、限界駆動力設定部４０と、限界駆動力によって目標駆動力を制限する駆動力制限部４１とから構成される。尚、図５に示すように、本実施例における局所ＣＰとは、所定のすべり角における車輪横力変化率、所謂局所的な接線の傾きで規定される。従って、当初破線Ａで示される局所ＣＰであったものが、図６に示すように、ΔＦＸ駆動力を減少させた場合、横力が増加するため、図５に実線Ｂで示すように、破線で示される局所ＣＰに比べて傾斜角の大きな局所ＣＰを得ることができる。
【００５７】
局所ＣＰ設定部３９は、一定速度の旋回運動における理論運動方程式（１）から得ることができる、特性方程式（２）を有している。
【００５８】
【数８】
2010081720.tif 000010
【数９】
2010081720.tif 000011
尚、ＩＺはヨー慣性モーメント、Ｃｆは前輪のすべり角における車輪横力変化率（一輪分のコーナリングパワー）、Ｃｒは後輪のすべり角における車輪横力変化率（一輪分のコーナリングパワー）を示す。
【００５９】
ここで、式（２）は、所定の旋回状態を起点としたＣｆ，Ｃｒをそのときの局所ＣＰとすることができる点、車輪の飽和はトラクション制御によって抑制されているので、タイヤ曲線が飽和しない点から、式（２）の定数項は正となる。つまり、車両１の旋回安定条件は式（３）で表すことができる。また、式（３）に基づき、安定限界となる後輪の局所ＣＰ（以下、ＣｒＲＥＦと示す）は式（４）とできる。
【００６０】
【数１０】
2010081720.tif 000012
【数１１】
2010081720.tif 000013
尚、式（４）には、前輪の局所ＣＰ（以下、Ｃｆと示す）が存在しており、この局所Ｃｆは、物理モデルであるＢｒｕｓｈ  Ｍｏｄｅｌの横力の式をすべり角で偏微分することで求めている。従って、局所Ｃｆは、後述する式（９）と同様の式を用いて算出することができる。なお、前輪は従動輪であるためスリップ率σはゼロとして計算する。
【００６１】
後述する限界駆動力設定部４０では、ＣｒＲＥＦが式（３）を満たす範囲で限界駆動力を設定するため、局所ＣＰ設定部３９は駆動力とＣｒＲＥＦとの関係式が必要である。この関係式は、すべり角及びスリップ率とタイヤ発生力との物理モデルであるＢｒｕｓｈ  Ｍｏｄｅｌを用いて求めている。式（５）及び式（６）に粘着域が存在する範囲、所謂全スリップでない場合のタイヤモデルを示す。
【００６２】
【数１２】
2010081720.tif 000014
【数１３】
2010081720.tif 000015
尚、μは路面摩擦係数、ＦＺは接地荷重、σは前後スリップ率であり、タイヤ粘着域長さξｓ及び複合スリップ率λは夫々式（７）及び式（８）である。
【００６３】
【数１４】
2010081720.tif 000016
【数１５】
2010081720.tif 000017
尚、Ｋβはタイヤ縦方向剛性、Ｋｓはタイヤ横方向剛性を示す。また、ｃｏｓθとｓｉｎθは、入力角で近似して以下のように設定している。  
ｃｏｓθ＝σ/λ
ｓｉｎθ＝（Ｋβ（１＋σ）ｔａｎβ）/Ｋｓλ
式（６）をすべり角で偏微分することで、局所ＣＰ（ＣｒＲＥＦ）の次式（９）を設定している。
【００６４】
【数１６】
2010081720.tif 000018
局所ＣＰ設定部３９では、式（９）により、従動輪である前輪のスリップ率σを零と仮定して前輪の局所ＣＰ（Ｃｆ）を求め、式（４）に代入することにより、安定限界であるリアの局所ＣＰ（ＣｒＲＥＦ）を設定している。
【００６５】
限界駆動力設定部４０は、駆動力制限の目的から、（ａ）ヨーモーメント制御部２５から要求される駆動力差（目標ヨーモーメントＭＲＥＦ）を満たし、（ｂ）後輪局所ＣＰが安定限界以下となる場合の車両１の安定限界となる駆動力を算出する処理を行っている。処理に当り、前述の式（５）と式（９）とからスリップ率σを消去し、駆動力ＦＸと局所ＣＰとの式とすることは数学上、困難であるため、限界駆動力設定部４０では、数値的アプローチで、まずスリップ率σを求めて、そのスリップ率を式（５）に代入することにより駆動力ＦＸ_ＲＥＦを設定している。まず、前記（ａ）及び（ｂ）に基づき、式（５）と式（９）を表すと、次式のようになる。
【００６６】
【数１７】
2010081720.tif 000019
【数１８】
2010081720.tif 000020
式（１０）のＭＲＥＦはヨーモーメント制御部３０で設定されおり、式（１１）のＣｒＲＥＦは式（４）により決定されるため、限界駆動力設定部４０では、式（１０）及び式（１１）の両方を満たすスリップ率σＬ，σＲを収束演算で求め、式（５）を用いて駆動力ＦＸ_ＲＥＦに変換する。尚、添え字Ｌ，Ｒは夫々左車輪、右車輪を示しており、路面摩擦係数μ、接地荷重ＦＺ、及び各車輪のすべり角βについては、実験値で代用することも可能である。
【００６７】
まず、式（１０）を満たすスリップ率σＬ，σＲを検討するために、次式を設定する。
ＬＭ＝ＷＭ（ＭＲＥＦ−Ｍ（σＬ，σＲ））２                      …（１２）
ＷＭはモーメントの重み係数、Ｍ（σＬ，σＲ）は所定の左右スリップ率におけるヨーモーメントである。つまり、式（１２）は、目標ヨーモーメントＭＲＥＦとスリップ率から計算されるヨーモーメントが一致していれば零、離れるに従って大きくなる関数としている。
【００６８】
式（１２）のσＬ，σＲをパラメトリックに変化させたときの例を図７に示す。図７ａは、横軸がσＬ、縦軸がσＲ、高さ軸がＬＭである。タイヤ曲線の特性から現実的なモーメントを考慮した場合、ＬＭ＝０のラインは図７ｂのようにシンプルな形状となる。
【００６９】
次に、局所ＣＰを検討する。図８（ａ）は、式（９）を、横軸をすべり角、縦軸を局所ＣＰとし、スリップ率をパラメータとして表したものである。図８（ａ）に示すように、高いすべり角の場合、局所ＣＰを増加させるには、スリップ率を増加させる、所謂駆動力を増加することになる。しかしながら、高いすべり角の領域では、局所ＣＰによる安定性増加だけでなく、駆動力増加による横力減少及びすべり角増加に対する局所ＣＰ増加等を考慮する必要が生じるため、車両制御が困難となる。従って、本実施例における限界駆動力設定部４０では、式（９）をより安全側の近似となる次式に置き換えている。
【００７０】
【数１９】
2010081720.tif 000021
図８（ｂ）に示すように、式（１３）は、すべり角が大きい領域でも、駆動力を減少させることにより局所ＣＰが増加するような関数とできるため、車両制御が容易となり、しかも、式（９）に比べて小さな局所ＣＰ（すなわち小さな駆動力）を算出できることから、走行安全性に優れたものとなる。次に、式（１３）を満たすスリップ率σＬ，σＲを検討するために、次式を設定する。
【００７１】
ＬＣＰ＝ＷＣＰ（ＣｒＲＥＦ―Ｃｒ（σＬ，σＲ））２              …（１４）
ＷＣＰはモーメントの重み係数、Ｃｒ（σＬ，σＲ）は所定の左右スリップ率における局所ＣＰである。つまり、式（１４）は、目標局所ＣＰとスリップ率から計算される局所ＣＰが一致していれば零、離れるに従って大きくなる関数としている。
【００７２】
式（１４）のσＬ，σＲをパラメトリックに変化させたときの例を図９に示す。図９は、横軸がσＬ、縦軸がσＲ、高さ軸がＬＣＰである。図９（ａ）は、旋回横加速度が小さいときの典型的な形状を示している。また図９（ｂ）は、旋回横加速度が大きくなり、大幅な駆動力の制限が必要な場合である。図９（ｂ）の場合、ＬＣＰ＝０のラインは、極小さなスリップ率と大きなスリップ率に表れる事になるが、粘着域の範囲に限れば、スリップ率は小さな値に収束して適切な解を得ることができる。
【００７３】
限界駆動力設定部４０では、式（１２）及び式（１４）を用いて、後輪局所ＣＰが安定限界ＣｒＲＥＦを下回らない上限スリップ率を数値的に算出している。スリップ率の算出の手法としては、粘着域において、式（１０）を満たすＬＭ＝０のライン上において、局所ＣＰを最小とするスリップ率対を求める収束演算を行っている。前記収束演算を採用した理由は、（ａ）式（１３）及び式（１４）のスリップ率変化量の差異によって、式（１０）を満たす点から外れたところに収束する可能性がある、（ｂ）局所ＣＰに関して、駆動力制限をする必要がない場合もあり、必ずしも目標局所ＣＰに収束する必要がないためである。
【００７４】
次に、具体的な収束演算手法について説明する。図１０に示すように、タイヤ力曲線の特徴から、目標ヨーモーメントＭＲＥＦの式（１０）を満たすＬＭ＝０となるスリップ率対はラインＬ１として表すことができる。このラインＬ１に向かう傾斜は、各矢印Ｃに示すような形状となる。
【００７５】
局所ＣＰについては、粘着域において、スリップ率が大きくなる程局所ＣＰは小さくなり、式（１３）から安定限界となる小さな局所ＣＰは、図９（ａ）に示すように、大スリップ率を中心とした円弧形状のラインとして表すことができる。これをＬＭ＝０のラインと併せて示したものが、図１１のラインＬ２である。演算ステップとしては、
・  図１１に示すように、ラインＬ１に向かう方向をベクトルＡとし、ラインＬ２に向かう方向をベクトルＢとする。
・  ベクトルＢのベクトルＡに対して垂直な成分をベクトルＣとする。
・  ベクトルＡ＋ベクトルＣを本収束演算における移動方向とする。
【００７６】
前記演算ステップによって、目標ヨーモーメントＭＲＥＦを満たす方向の移動は妨げず、局所ＣＰを小さくする方向に移動することができ、最終的にＬＭ＝０、所謂ラインＬ１上での局所ＣＰ最小値に収束する制限スリップ率σＬ_ＲＥＦ，σＲ_ＲＥＦを得ることが可能となる。尚、ベクトルＡ及びベクトルＢは、式（１２）及び式（１４）をスリップ率σＬ，σＲで偏微分して得ることができる。前記演算で算出された制限スリップ率σＬ_ＲＥＦ，σＲ_ＲＥＦを式（５）に代入することで、左右後輪の制限駆動力ＦＸＬ_ＬＩＭ，ＦＸＲ_ＬＩＭを設定する。尚、左後輪に係る探索範囲は、粘着域を残すスリップ率を計算する式（１５）により求まるスリップ率の大きさを上限とした駆動側の範囲に限定する。同様に、右後輪についても範囲を設定する。
【００７７】
【数２０】
2010081720.tif 000022
駆動力制限部４１は、加速制御部３１で設定された目標駆動力ＦＲＥＦと限界駆動力設定部４０で設定された制限駆動力ＦＸＬ_ＬＩＭ，ＦＸＲ_ＬＩＭの和を式（１６）を用いて比較し、小さい方を最終目標駆動力ＦＲＥＦとして設定する。
ＦＲＥＦ＝ｍｉｎ（ＦＸＬ_ＬＩＭ＋ＦＸＲ_ＬＩＭ，ＦＲＥＦ）              …（１６）
ただしｍｉｎ（・）は引数の中の最小値を出力する関数である。前記最終目標駆動力ＦＲＥＦがトラクション制御部３２に送られ、モータ４Ｌ，４Ｒの目標駆動力となる。
【００７８】
次に、図１２のフローチャートに基づき、本実施例に係る駆動力制御の処理について説明する。尚、Ｓｉ（ｉ＝１，２…）は各ステップを示す。
【００７９】
Ｓ１において、各種信号、各車輪の路面摩擦係数μ、接地荷重ＦＺ、すべり角β、スリップ率σ、車速Ｖ等を読込み或いは推定する。Ｓ１により各種信号を取り込んだ後、出力制御部３３（Ｓ２）と、ヨーモーメント制御部３０（Ｓ３）と、加速制御部３１（Ｓ４）とが並列に処理を開始する。
【００８０】
Ｓ１に続くＳ３では、ヨーモーメント制御部３０が、操舵角と車速とヨーレートに基づき、目標ヨーモーメントＭＲＥＦを算出して、Ｓ８に移行する。Ｓ１に続くＳ４では、加速制御部３１が、アクセルペダル開度と車輪速とに基づき、目標駆動力ＦＲＥＦを算出し、Ｓ１３に移行する。
【００８１】
Ｓ２では、左右前輪２Ｌ，２Ｒ夫々の状態を式（９）に代入することで、左右前輪夫々の局所ＣＰを推定し、両方の局所ＣＰの和によって前輪局所Ｃｆを求める。次に、式（１）からヨーレートまたはタイヤすべり角に基づき得られた式（２）の安定条件である安定判別式（４）に前輪局所Ｃｆを代入して安定限界となる後輪局所ＣｒＲＥＦを演算し（Ｓ５）、次に進む。
【００８２】
次に、式（１５）によりスリップ率収束演算範囲の上限を設定し（Ｓ６）、仮スリップ率、所謂初期値を設定している（Ｓ７）。初期値の設定は、前回求めたスリップ率ｓＬ，ｓＲを仮スリップ率としている。尚、仮スリップ率を原点とすることも可能であるが、演算時間短縮を狙って、本実施例では前回値を用いている。
【００８３】
次に、Ｓ３で求めた目標ヨーモーメントＭＲＥＦおよびＳ５で求めた目標後輪局所Ｃｐ ＣｒＲＥＦを用いてスリップ率σＬ，σＲの収束演算を開始する（Ｓ８）。Ｓ８では、後輪局所ＣＰ評価値及びヨーモーメント評価値の変化率、所謂式（１２）及び式（１４）の評価関数をスリップ率σＬ，σＲで偏微分している。この後輪局所ＣＰの変化率がベクトルＢ、ヨーモーメントの変化率がベクトルＡに該当する。
【００８４】
Ｓ８で求めた変化率に基づき、目標ヨーモーメントＭＲＥＦを満たす方向の移動は妨げず、局所ＣＰを目標局所ＣＰに近接する方向に移動するベクトルＣ、所謂仮スリップ率の更新方向を設定し（Ｓ９）、Ｓ７で設定した仮スリップ率を更新する（Ｓ１０）。
【００８５】
次に、収束演算を終了するか否か判定する。（Ｓ１１）。Ｓ１１の判定の結果、式（１２）及び式（１４）の評価関数の値が両方共充分に小さく、ＬＭ＝０，ＬＣＰ＝０の交点付近に存在すると判定された場合、収束演算を終了して、Ｓ１２に移行する。尚、終了判定条件を、ＬＭが充分小さく且つＳ６で設定した収束演算範囲を超えた場合、或いは収束演算ループの回数が所定回数、例えば１００回を超えた場合とすることも可能である。Ｓ１１の判定の結果、Ｎｏの場合、Ｓ８に移行する。
【００８６】
ＬＭ＝０，ＬＣＰ＝０の交点付近に存在する、更新されたスリップ率σＬ_ＲＥＦ，σＲ_ＲＥＦを式（５）に代入して制限駆動力ＦＸＬ_ＬＩＭ，ＦＸＲ_ＬＩＭを求めて（Ｓ１２）、Ｓ１３に移行する。Ｓ１３では、Ｓ４で求めた目標駆動力ＦＲＥＦと、制限駆動力ＦＸＬ_ＬＩＭ，ＦＸＲ_ＬＩＭの和とを用いて比較し、小さい方を最終目標駆動力ＦＲＥＦとして設定し、Ｓ１４に移行する。
【００８７】
Ｓ１４では、前記最終目標駆動力ＦＲＥＦに対して摩擦円によるトラクション制御を実行して終了する。つまり、車両の走行状態によっては、駆動力を幾ら掛けても後輪局所ＣＰが安定限界を下回らない場合も存在しており、摩擦円によるトラクション制御にて最終的な安全性を補償している。
【００８８】
次に、本実施例に係る駆動力制御装置の作用、効果を説明する。
左右後輪の安定限界となる後輪局所ＣｒＲＥＦから算出された限界加速駆動力、所謂制限駆動力ＦＸＬ_ＬＩＭ，ＦＸＲ_ＬＩＭを超えないよう駆動力を制限するため、後輪駆動車両の加速旋回時、乗員の要求する駆動力を最大限確保しつつ、オーバステアを防止することができる。また、目標ヨーモーメントＭＲＥＦを維持しつつ、左右後輪の駆動力ＦＸＬ，ＦＸＲを制御するため、加速旋回時の旋回特性を維持しつつ、車両の走行安定性を確保することができる。
【００８９】
更に、安定限界となる後輪局所ＣｒＲＥＦと目標ヨーモーメントＭＲＥＦとに基づき算出されたスリップ率σＬ_ＲＥＦ，σＲ_ＲＥＦとタイヤモデルである式（５）とから限界加速駆動力を演算するため、目標ヨーモーメントＭＲＥＦを満足しつつ、安定した加速旋回ができる。しかも、旋回運動の運動方程式（１）からヨーレートまたはタイヤすべり角に基づき得られた特性方程式（２）の安定条件である安定判別式（４）によって安定限界となる後輪局所ＣｒＲＥＦを演算するため、系の安定性を確保することができる。
【００９０】
目標ヨーモーメントＭＲＥＦから得られる第１の評価関数である式（１２）と安定限界となる後輪局所ＣｒＲＥＦから得られる第２の評価関数である式（１４）からスリップ率を演算するため、目標ヨーモーメントＭＲＥＦを満足する加速旋回ができる。更に、第１の評価関数が零且つ第２の評価関数が最小となるスリップ率を最適スリップ率σＬ_ＲＥＦ，σＲ_ＲＥＦとして設定するため、一般的な正定関数を評価関数として、それを最小とするスリップ率を求める方法よりも安定した旋回制御が可能となる。しかも、理論上、解が存在しない演算となる場合であっても、適したスリップ率を得ることができる。
【００９１】
また、後輪局所ＣＰの式（９）ではなく、代用式として式（１３）を用いるため、スリップ率を小さくすれば、局所ＣＰが大きくなり、局所ＣＰを確保するために駆動力が増大することに起因する横力低下、所謂スピン発生を回避することが可能となる。
【００９２】
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を付加して実施可能である。モータで独立駆動する電気駆動車両は、駆動機構がモータ単独に限るものではなく、エンジンを備えたハイブリッド車両等駆動輪が独立駆動される車両であれば何れの制御でも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】実施例に係る車両用駆動制御装置の構成図である。
【図２】実施例に係る車両用駆動制御装置のブロック図である。
【図３】実施例に係る車両の旋回モデルである。
【図４】摩擦円に基づき、駆動力と後輪横力との関係を示す説明図である。
【図５】後輪駆動車両のすべり角と横力変化率との関係図である。
【図６】後輪駆動車両の駆動力と横力との関係を示す説明図である。
【図７ａ】目標ヨーモーメントに係る評価関数であって、横軸がｓＬ、縦軸がｓＲ、高さ軸がＬＭの関係図を示す。
【図７ｂ】目標ヨーモーメントに係る評価関数であって、タイヤ曲線の特性から現実的なモーメントを考慮した場合の関係図を示す。
【図８ａ】スリップ率と局所ＣＰとの関係であって、式（９）に係る関係図を示す。
【図８ｂ】スリップ率と局所ＣＰとの関係であって、式（１３）に係る関係図を示す。
【図９ａ】局所ＣＰに係る評価関数であって、旋回横加速度が小さいときの関係図を示す。
【図９ｂ】局所ＣＰに係る評価関数であって、旋回横加速度が大きいときの関係図を示す。
【図１０】目標ヨーモーメントに係る評価関数であって、目標ヨーモーメントを満たすスリップ率対と各点の傾斜を示す図である。
【図１１】収束演算の移動方向を説明する図である。
【図１２】実施例に係る駆動制御のフローチャートである。
【符号の説明】
【００９４】
１        車両
３Ｌ      左後輪
３Ｒ      右後輪
４Ｌ      左モータ
４Ｒ      右モータ
１４      コントロールユニット
２０      操舵角センサ
２３      アクセルセンサ
３０      ヨーモーメント制御部
３１      加速制御部
３２      トラクション制御部
３３      出力制御部
３５      フィードフォワード演算部
３６      フィードバック演算部
３７      目標ヨーモーメント設定部
３８      駆動力分配部
【図１】
2010081720.tif 000023
【図２】
2010081720.tif 000024
【図３】
2010081720.tif 000025
【図４】
2010081720.tif 000026
【図５】
2010081720.tif 000027
【図６】
2010081720.tif 000028
【図７ａ】
2010081720.tif 000029
【図７ｂ】
2010081720.tif 000030
【図８ａ】
2010081720.tif 000031
【図８ｂ】
2010081720.tif 000032
【図９ａ】
2010081720.tif 000033
【図９ｂ】
2010081720.tif 000034
【図１０】
2010081720.tif 000035
【図１１】
2010081720.tif 000036
【図１２】
2010081720.tif 000037