(57)【要約】【課題】  目標値とする前記ヨー角速度および横すべり角を、ロール制御を実施する場合としない場合とでおおよそ等しくすることができて、ロール制御中に突然にその制御を中止した場合の車両挙動変化を小さくできるようにする。【解決手段】  車輪を制駆動するトルク付与手段５を制御する制駆動力制御手段１９ａと、転舵手段９を制御する転舵量制御手段１２ａと、車両７のロールを抑制する制御をするロール制御手段１８とを備える。ロール制御手段１８は、運転者の操舵する操舵手段１１の操舵量に応じた車両７のヨー角速度および横すべり角を車両モデルから算出し制御の目標値とすることで、ヨー角速度および横すべり角の大きさを、ロール制御により抑制する場合と抑制しない場合とで、おおよそ等しくなるように、前記制駆動力制御手段１９ａおよび転舵量制御手段１２ａに制御を行わせる。【選択図】        図１
2014223822.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サスペンションによって車体に支持された左右前後の車輪と、これら左右前後の車輪に駆動力および制動力を付与し各輪の駆動トルクおよび制動トルクをそれぞれ独立して制御可能なトルク付与手段と、運転者の操舵する操舵手段とは機械的に独立した転舵が少なくとも前輪につき可能な転舵手段とを備えた車両を制御する車両制御装置において、
前記トルク付与手段を制御する制駆動力制御手段と、前記転舵手段を制御する転舵量制御手段と、車両のロールを抑制する制御をするロール制御手段とを備え、
このロール制御手段は、運転者の操舵する前記操舵手段の操舵量に応じた前記車両のヨー角速度および横すべり角を車両モデルから算出し制御の目標値とすることで、ヨー角速度および横すべり角の大きさを、ロール制御により抑制する場合と抑制しない場合とで、おおよそ等しくなるように、前記制駆動力制御手段および前記転舵量制御手段に制御を行わせることを特徴とする車両制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両制御装置において、前記ロール制御手段は、車両に生じる前後加速度および横加速度から計算される各車輪における軸荷重と、各車輪における制駆動力と、各車輪における転舵角および前記軸荷重から計算される横力とを逐次計算し、各車輪における前記制駆動力と前記横力の合力と前記軸荷重の比の相互差が小さくなるように、各車輪における制駆動力および転舵角の目標値を決定する車両制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載した車両制御装置において、前記ロール制御手段は、各車輪での制駆動力と横力との前記合力と、各車輪での車輪と路面との摩擦係数と前記軸荷重との積の比を逐次計算し、前記比の相互差が小さくなるように各車輪における制駆動力および転舵角の目標値を決定する車両制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の車両制御装置において、前記ロール制御手段は、各車輪における車輪と路面との前記摩擦係数を推定する路面摩擦係数推定手段を備え、前記路面摩擦係数推定手段で推定される摩擦係数を用いて、各車輪における前記制動力および前記転舵角の目標値を決定することを特徴とする車両制御装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の車両制御装置において、前記ロール制御手段は、車両に生じるロールを抑制するための前記ロールに抗する力の大きさを、車両に生じる横加速度の大きさに係数を掛けて算出する車両制御装置。
【請求項６】
請求項５に記載の車両制御装置において、前記ロール制御手段は、前記ロールに抗する力の大きさを算出するために車両に生じる横加速度の大きさに乗じる係数を、運転者が操作可能な係数入力設定手段によって運転者が任意にまたは選択的に設定できる車両制御装置。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載の車両制御装置において、前記ロール制御手段は、前記ロールに抗する力の大きさを算出するために車両に生じる横加速度の大きさにかける係数を、前記車速検出手段で検出された車両の速度と前記操舵角度検出手段で検出された運転者の操作した操舵角に応じて自動的に設定する係数変更手段を有する車両制御装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載した車両制御装置において、前記転舵手段が、少なくとも前輪につき、左右の車輪で独立した転舵角とすることが可能な機能を備える車両制御装置。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の車両制御装置において、前記転舵手段は、後輪の車輪を転舵可能な後輪転舵機構を備えている車両制御装置。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の車両制御装置において、前記トルク付与手段の駆動源が電気モータであることを特徴とする車両制御装置
【請求項１１】
請求項１０に記載の車両制御装置において、前記トルク付与手段がインホイールモータ装置である車両制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両の各輪に付与する制駆動力および舵角を独立して制御することにより車両の挙動を制御する車両制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両の動力源を電気モータとした電気自動車への関心が高まっている。排気ガスを排出しない等の環境面のみならず、モータ駆動による応答性の良さや制御の自由度の高さにも注目が集まっており、その特長を生かした制御方法が提案されている。特に、車輪に電気モータを組み込んだインホイールモータは、車輪ごとに回転速度や制駆動力を制御できる利点がある。
一般的に車両が旋回するとき、車体には旋回外側に向けて遠心力が生じ車体がロールするが、このロールを抑制するための制御方法が、例えば、特許文献１〜３で提案されている。
【０００３】
特許文献１によれば、各輪での制駆動力を制御することで車両にロールモーメントを発生させ、旋回中に生じる車体のロールを抑制している。側面から見た車両の図２を例に説明する。サスペンションの幾何学的な位置関係から決まるサスペンションの瞬間回転中心が、前輪後輪共に前輪と後輪との間に存在する車両であり、各輪にインホイールモータを備えた車両における力の伝わり方を図示している。前輪に車両を制動する力Ｘｆを与えたとき、タイヤ接地点と前輪のサスペンション瞬間回転中心を結ぶ直線と路面とが成す角度をθf とすると、車体にはサスペンションを介してＸｆXtanθf の上向きの力が加わる。この力はサスペンションの取付位置で車体に作用する。同じ様にして、後輪に車両を駆動する力Ｘｒを与えたとき、タイヤ接地点と前輪のサスペンション瞬間回転中心を結ぶ直線と路面とが成す角度をθr とすると、車体にはサスペンションを介してＸｒtanθf の上向きの力が加わる。また車体にサスペンションを介して下向きの力を加えたい場合には、前輪に駆動力もしくは後輪に制動力を与えることで下向きの力が車体に加わる。この力を利用し、車両のロールの向きに合わせて各輪の制駆動力を制御することでロールを抑制する。
【０００４】
特許文献２では、路面の状態を検出することで、凹凸が大きい場合等の路面状況が悪い場合にはロール制御を中止するようにしている。特許文献３では、ＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）制御や横すべり制御等の車両安定制御が実行される場合にロール制御を中止する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３１２１９０号公報
【特許文献２】特開２００７−１１０８３６号公報
【特許文献３】特開２００７−１３１２１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２や特許文献３のようにロール制御中に突然制御を中止した場合、車両の挙動が突然変化する可能性があり、安全性や運転者の快適性に問題が生じる可能性がある。
また、ロール制御を行う場合、各輪のタイヤ負荷を考慮せずに制駆動力を与えると、特定のタイヤの制駆動力が大きくなる可能性がある。各タイヤにおける制駆動力と横力の合力が、タイヤが発生出来る摩擦力を越える場合にはタイヤがスリップし車両の走行安定性に支障が生じる危険性がある。
【０００７】
この発明の目的は、車両のロールを抑制する制御において、目標値とするヨー角速度および横すべり角を、ロール制御を実施する場合としない場合とでおおよそ等しくすることができて、ロール制御中に突然にその制御を中止した場合の車両挙動変化を小さくすることができ、これにより安全性や運転者の快適性の向上が図れる車両制御装置を提供することである。
この発明の他の目的は、特定のタイヤの制駆動力が大きくなることを抑制することができるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の車両制御装置は、サスペンション６によって車体８に支持された左右前後の車輪１，２，３，４と、これら左右前後の車輪１，２，３，４に駆動力および制動力を付与し各輪１，２，３，４の駆動トルクおよび制動トルクをそれぞれ独立して制御可能なトルク付与手段５と、運転者の操舵する操舵手段１１とは機械的に独立した転舵が少なくとも前輪につき可能な操舵手段９とを備えた車両７を制御する車両制御装置において、
前記トルク付与手段５を制御する制駆動力制御手段１９ａと、前記転舵手段９を制御する転舵量制御手段１２ａと、車両７のロールを抑制する制御をするロール制御手段１８とを備え、
このロール制御手段１８は、運転者の操舵する前記操舵手段１１の操舵量に応じた前記車両７のヨー角速度および横すべり角を車両モデルから算出し制御の目標値とすることで、ヨー角速度および横すべり角の大きさを、ロール制御により抑制する場合と抑制しない場合とで、おおよそ等しくなるように、ＥＣＵ１３が各輪の制駆動力と転舵量を計算し、前記制駆動力制御手段１９ａおよび前記転舵量制御手段１２ａに制御を行わせることを特徴とする。
なお、前記「おおよそ等しくなるように」とは、「ロール制御を止めた瞬間に生じる車両の挙動を運転者が体感として気づかない程度に定められた範囲に」と言う意味である。
【０００９】
この構成の車両制御装置によると、前記ロール制御手段１８は、運転者の操舵する前記操舵手段１１の操舵量に応じた前記車両７のヨー角速度および横すべり角を車両モデルから算出し制御の目標値とすることで、ヨー角速度および横すべり角の大きさを、ロール制御により抑制する場合と抑制しない場合とで、おおよそ等しくなるように、ＥＣＵ１３が各輪の制駆動力と転舵量を計算し、前記制駆動力制御手段１９ａおよび前記転舵量制御手段１２ａに制御を行わせる。このため、ロール制御中に突然制御を中止した場合の車両挙動変化が小さく、安全性や運転者の快適性が向上する。また、車両モデルから、操舵量に応じた車両７のヨー角速度および横すべり角を算出し制御の目標値とするため、車両モデルを適宜設定することにより、ヨー角速度および横すべり角の大きさが、ロール制御により抑制する場合と抑制しない場合とで、おおよそ等しくなる制御が容易に実現できる。
【００１０】
なお、具体的には、前記車両７は、この車両７の前後方向および横方向の加速度を検出する加速度検出手段１６と、前記車両７の速度を検出する車速検出手段２１と、運転者の操舵する前記操舵手段１１の操舵量を検出する操舵角度検出手段１１ａと、運転者の操作するアクセル１４の操作量を検出するアクセル量検出手段１４ａと、運転者の操作するブレーキ操作手段１５の操作量を検出するブレーキ量検出手段１５ａを備えるものとされ、前記ロール制御手段１８は、前記目標値に近づくように、前記各検出手段１６，１１ａ，１４ａ，１５ａで検出された車両の前後方向および横方向の加速度、車両７の速度、操舵手段１１の操舵量、アクセル１４の操作量、ブレーキ操作手段１５の操作量を用いて、前記トルク付与手段５および前記転舵手段９をそれぞれ制駆動力制御手段１９ａおよび転舵量制御手段１２ａで制御する。
また、ロールを抑制する力を算出する際に、輪荷重の計算に使用するＧセンサ等からなる加速度センサ１６の横加速度情報を用いることで、車両７のロール角度を測定するための別の装置を備える必要がなく、全体の構成を簡略化できる。
【００１１】
このように、ロールに抗する力の大きさを、車両７に生じる横加速度の大きさに係数を掛けて算出する場合に、前記ロール制御手段１８は、車両に生じる前後加速度および横加速度から計算される各車輪１，２，３，４における軸荷重と、各車輪１，２，３，４における制駆動力と、各車輪１，２，３，４における転舵角および前記軸荷重から計算される横力とを逐次計算し、各車輪１，２，３，４における前記制駆動力と前記横力の合力と前記軸荷重の比の相互差が小さくなるように、各車輪１，２，３，４における制駆動力および転舵角の目標値を決定するようにしても良い。
これにより、各車輪１，２，３，４のタイヤ負荷率の相互差が小さくなるように、各車輪１，２，３，４における制駆動力および転舵角を制御できて、特定の車輪の制駆動力が大きくなることを抑制することができ、車両７の走行安定性が確保される。なお、ここで言う「タイヤ負荷率」とは、各車輪１，２，３，４における制駆動力と横力の合力と、その車輪のタイヤと路面の摩擦係数と軸荷重の積との比を表す。
【００１２】
このように、各車輪１，２，３，４の相互差が小さくなるように制御する場合に、前記ロール制御手段１８は、各車輪での制駆動力と横力との前記合力と、各車輪１，２，３，４でのタイヤと路面との摩擦係数と前記軸荷重との積の比を逐次計算し、前記比の相互差が小さくなるように各車輪における制駆動力および転舵角の目標値を決定するようにしても良い。
各車輪１，２，３，４と路面との摩擦係数を推定しタイヤ負荷率の計算に路面摩擦係数を考慮することで、例えばスプリットμ路のような状況下で路面摩擦係数が小さい車輪に過大な制駆動力や舵角を与えることを防ぐことができる。
【００１３】
この構成の場合に、前記ロール制御手段１８は、各車輪１，２，３，４におけるタイヤと路面との前記摩擦係数を推定する路面摩擦係数推定手段２４を備え、前記路面摩擦係数推定手段２４で推定される摩擦係数を用いて、各車輪１，２，３，４における前記制動力および前記転舵角の目標値を決定するようにしても良い。
路面摩擦係数推定手段２４を備えることで、各車輪１，２，３，４における前記制動力および前記転舵角の目標値をより適切な値に決定することができる。タイヤと路面との摩擦係数は、例えば車速と駆動輪の回転数差等からスリップ率を求めることにより、容易に推定することができる。
【００１４】
前記のように車両に生じるロールを抑制するためのロールに抗する力の大きさを、車両７に生じる横加速度の大きさに係数を掛けて算出する場合に、前記ロール制御手段１８は、前記ロールに抗する力の大きさを算出するために車両７に生じる横加速度の大きさに乗じる係数を、運転者が操作可能な係数入力設定手段２４によって運転者が任意にまたは選択的に設定できるようにしても良い。
このように運転者が前記係数を設定できるようにした場合、例えば路面状況や運転者の好みに合わせて制御の効果の程度を調整することができる。
【００１５】
また、前記ロール制御手段１８は、前記ロールに抗する力の大きさを算出するために車両に生じる横加速度の大きさにかける係数を、前記車速検出手段２１で検出された車両の速度と前記操舵角度検出手段１１ａで検出された運転者の操作した操舵角に応じて自動的に設定する係数変更手段２５を有するようにしても良い。
このように前記係数を自動変更することで、例えば高速走行時と低速走行時とで全く異なる制御の効き具合に自動変更できる。
なお、前記係数入力設定手段２４と係数変更手段２５とは、両方を共に設けておき、スイッチ等で選択して使用するようにしても良い。
【００１６】
この発明の車両制御装置において、前記車両７は、前記運転者の操舵とは独立した転舵が可能な転舵機構９ａを少なくとも前輪１，２に備えた転舵手段９が、左右の車輪１，２で独立した転舵角とすることが可能な機能を備えるものであっても良い。
また、前記操舵手段９は、前輪の前記転舵機構９ａに加えて、後輪の車輪３，４を転舵可能な後輪転舵機構９ｂを備えたものであっても良い。この場合に、前記後輪転舵機構９ｂが、左右の車輪３，４で独立した転舵角とすることが可能な機能を備えていても良い。
このような前輪の転舵機構９ａ、後輪転舵機構９ｂを備える車両においても、この発明の前記各効果が効果的に得られる。
【００１７】
この発明において、前記車両７は、前記トルク付与手段５の駆動源５ａが電気モータであっても良い。例えば、トルク付与手段５をインホイールモータ装置としても良い。
前記トルク付与手段５の駆動源５ａが電気モータであると、応答性良く、またきめ細やかにトルクの制御が行える。
【発明の効果】
【００１８】
この発明の車両制御装置は、サスペンションによって車体に支持された左右前後の車輪と、これら左右前後の車輪に駆動力および制動力を付与し各輪の駆動トルクおよび制動トルクをそれぞれ独立して制御可能なトルク付与手段と、運転者の操舵する操舵手段とは機械的に独立した転舵が少なくとも前輪につき可能な転舵手段とを備えた車両を制御する車両制御装置において、
前記トルク付与手段を制御する制駆動力制御手段と、前記転舵手段を制御する転舵量制御手段と、車両のロールを抑制する制御をするロール制御手段とを備え、
このロール制御手段は、運転者の操舵する前記操舵手段の操舵量に応じた前記車両のヨー角速度および横すべり角を車両モデルから算出し制御の目標値とすることで、ヨー角速度および横すべり角の大きさを、ロール制御により抑制する場合と抑制しない場合とで、おおよそ等しくなるように、前記制駆動力制御手段および前記転舵量制御手段に制御を行わせるため、ロール制御中に突然制御を中止した場合の車両挙動変化が小さく、安全性、および運転者の快適性が向上する。
【００１９】
また、各輪のタイヤ負荷率の相互差が小さくなるように、各輪の制駆動力と転舵角を制御することで、特定のタイヤ負荷率が大きくなることを抑制することができる。さらに、各輪と路面との摩擦係数を推定しタイヤ負荷率の計算に路面摩擦係数を考慮することで、例えばスプリットμ路のような状況下で路面摩擦係数が小さいタイヤに過大な制駆動力や舵角を与えることを防ぐことができる。
ロールを抑制する力を算出する際に、輪荷重の計算に使用するＧセンサの横加速度情報を用いることで、車両のロール角度を測定するための別の装置を備える必要がなく、全体の構成を簡略化できる。
またロールを抑制する力を計算するときの係数を運転者が設定可能とすることで、たとえば路面状況や運転者の好みに合わせて制御の効果を調整することができる。また同様に、車両の速度と操舵角に応じて自動的に係数を設定することで、例えば高速走行時と低速走行時とで全く異なる制御の効き具合に自動的に変更できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明の一実施形態における制御対象となる車両の平面図、および車両制御装置の概念構成のブロック図を組み合わせた説明図である。
【図２】同車両の側面から示す原理説明図である。
【図３】スリップ率と路面摩擦係数の一般的な関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
この発明の一実施形態を図面と共に説明する。各輪の制駆動力および転舵角が自由に制御できる４輪車両を例にして実施形態を説明する。図１おいて、前輪となる左右の車輪１，２および後輪となる左右の車輪３，４は、いずれもインホイールモータ装置からなるトルク付与手段５に取付けられており、サスペンション６（図２）によって、図１のトルク付与手段５と共に車両７の車体８に支持されている。トルク付与手段５となるインホイールモータ装置は、車輪１，２，３，４を支持した車輪用軸受（図示せず）と、駆動源となる電気モータ５ａと、この電気モータ５ａの回転を前記車輪用軸受の回転輪に減速して伝える減速機とでなる。このトルク付与手段５は、駆動源が電気モータ５ａであるため、駆動力および制動力の両方が制御可能であり、また各車輪１，２，３，４に対して個別に設けられているため、各輪の駆動トルクおよび制動トルクをそれぞれ独立して制御可能である。前記電気モータ５ａは、同期モータまたは誘導モータからなる。各車輪１，２，３，４には、電気モータ５ａによる制動力とは別に制動を行うブレーキ（図示せず）が設けられている。なお、前記トルク付与手段５は、内燃機関とブレーキとであっても良い。
【００２２】
前輪となる左右の車輪１，２に対しては、左右の車輪１，２を独立に転舵可能な転舵機構９ａが備えられている。この転舵機構９ａは、運転者の操舵する操舵手段１１であるハンドルとは機械的に独立した形式であり、いわゆるステアバイワイヤ形式である。転舵機構９ａは、例えば転舵用のモータおよびトー角調整用のモータ（いずれも図示せず）を備えていて、これらのモータ駆動より、左右の車輪１，２を独立に転舵可能である。また、後輪となる左右の車輪３，４に対しては、それぞれに転舵機構９ｂが備えられることで、左右独立に転舵可能となっている。これら前後の転舵機構９ａ，９ｂにより車両７の全体の転舵手段９が構成される。
【００２３】
運転者の操舵手段１１の操作による操舵角は、操舵手段１１に設けた操舵角センサからなる操舵角検出手段１１ａによって検出され、操舵コントローラ１２からＥＣＵ１３に送られる。ＥＣＵ１３は、車両７の全体を統合制御，協調制御するメインの電気制御ユニットであり、プログラムされたマイクロコンピュータと電子回路（図示せず）とで構成される。これと同様に、それぞれペダル等で構成されるアクセル１４とブレーキ操作手段１５のそれぞれの操作量も、これらの操作量をそれぞれ検出するアクセル量検出手段１４ａおよびブレーキ量検出手段１５ａからＥＣＵ１３に送られる。車両７に生じる前後および左右の加速度の情報は、車両７に備えたＧセンサからなる加速度検出手段１６により検出され、ＥＣＵ１３に送られる。車速は、車両７に設けられた車速センサ等の車速検出手段２１からＥＣＵ１３に送られる。車速検出手段２１は、各電気モータ５ａまたは車輪用軸受等に設けられた回転センサの回転検出値等から車速を計算するものであっても良い。
【００２４】
ＥＣＵ１３は、これらの送られてきた情報を元に、各輪１，２，３，４の制駆動力および転舵角を決定し、インホイールモータ装置からなるトルク付与手段５、並びに前輪の転舵機構９ａおよび後輪の転舵機構９ｂを制御する。各転舵機構９ａ，９ｂの転舵量は、ＥＣＵ１３から送られる転舵量の指令に基づき、操舵コントローラ１２に設けられた転舵量制御手段１２ａで制御される。
【００２５】
ＥＣＵ１３は、具体的には、前記アクセル量検出手段１４ａおよびブレーキ量検出手段１５ａから送られたアクセル操作量およびブレーキ操作量から基本のトルク指令を各車輪のインホイールモータ装置からなるトルク付与手段５に対して分配して与える基本駆動制御手段１７を有していて、この基本駆動制御手段１７により生成したトルク指令に補正量を加えることで車両７のロールを抑制するロール制御を行うロール制御手段１８が設けられている。
【００２６】
ＥＣＵ１３から出力されたトルク指令は、インバータ装置１９を介して、それぞれ各トルク付与手段５の電気モータ５ａに駆動電流として与えられる。インバータ装置１９は、バッテリ２０の直流電力を、電気モータ５ａに応じた３相交流に変換するインバータ（図示せず）と、このインバータをＰＷＭ制御およびベクトル制御等で電流制御するモータコントローラである制駆動力制御手段１９ａとを有する。
【００２７】
前記ロール制御手段１８は、運転者の操舵する操舵手段１１の操舵量、つまり操舵角検出手段１１ａの検出する操舵量に応じた車両７のヨー角速度および横すべり角を車両モデルから算出して制御の目標値とし、この目標値に近づくように、前記トルク付与手段５および前記転舵機構９ａ，９ｂを、それぞれ前記制駆動力制御手段１９ａおよび転舵量制御手段１２ａを介して制御する。この制御に、前記各検出手段１６，２１，１１ａ，１４ａ，１５ａで検出された車両の前後方向および横方向の加速度、車両の速度、操舵手段１１の操舵量、アクセル１４の操作量、ブレーキ操作手段１５の操作量を用いる。
【００２８】
前記ロール制御手段１８は、運転者の操舵する前記操舵手段１１の操舵量に応じた前記車両７のヨー角速度および横すべり角を車両モデルから算出し制御の目標値とすることで、ヨー角速度および横すべり角の大きさを、ロール制御により抑制する場合と抑制しない場合とで、おおよそ等しくなるように、前記制駆動力制御手段１９ａおよび前記転舵量制御手段１２ａに制御を行わせる。
なお、前記「おおよそ等しくなるように」とは、「ロール制御を止めた瞬間に生じる車両の挙動を運転者が体感として気づかない程度に定められた範囲に」と言う意味である。      
【００２９】
前記ロール制御手段１８は、目標値算出手段２３、路面摩擦係数推定手段２４、および係数変更手段２５を有していて、前記目標値算出手段２３は、前記操舵角検出手段１１ａの検出する操舵量に応じた車両７のヨー角速度および横すべり角を車両モデルから算出して制御の目標値とする。
【００３０】
前記ロール制御手段１８は、より具体的には、後に計算式を示して説明するが、次の各機能を有するものとされる。すなわち、ロール制御手段１８は、前記車両モデルにおける、車両に生じるロールを抑制するためのロールに抗する力の大きさを、車両に生じる横加速度の大きさに係数を掛けて算出する。
【００３１】
また、前記ロール制御手段１８は、車両に生じる前後加速度および横加速度から計算される各車輪１，２，３，４における軸荷重と、各車輪における制駆動力と、各車輪における転舵角および前記軸荷重から計算される横力とを逐次計算し、各車輪における前記制駆動力と前記横力の合力と前記軸荷重の比の相互差が小さくなるように、各車輪における制駆動力および転舵角の目標値を決定する。
【００３２】
この場合に、前記ロール制御手段１８は、各車輪１，２，３，４での制駆動力と横力との前記合力と、各車輪での車輪と路面との摩擦係数と前記軸荷重との積の比を逐次計算し、前記比の相互差が小さくなるように各車輪における制駆動力および転舵角の目標値を決定する。
【００３３】
また、前記ロール制御手段１８は、各車輪１，２，３，４における車輪と路面との前記摩擦係数を推定する路面摩擦係数推定手段２４を備え、この路面摩擦係数推定手段２４で推定される摩擦係数を用いて、各車輪１，２，３，４における前記制動力および前記転舵角の目標値を決定する。
【００３４】
前記ロール制御手段１８は、前記ロールに抗する力の大きさを算出するために車両に生じる横加速度の大きさに乗じる係数を、運転者が操作可能な係数入力設定手段２６の操作によって、運転者が任意にまたは選択的に設定できる機能を有する。係数入力設定手段２４は、例えば運転席のコンソールに設けられた操作画面のキースイッチまたはダイヤル等からなる。
【００３５】
また、ロール制御手段１８に係数を自動変更する前記係数変更手段２５を設けても良い。すなわち、前記ロールに抗する力の大きさを算出するために車両に生じる横加速度の大きさにかける係数を、前記車速検出手段２１で検出された車両の速度と前記操舵角度検出手段１１ａで検出された運転者の操作した操舵角に応じて自動的に設定する係数変更手段２５を設けても良い。
また、前記係数変更手段２５と前記係数入力設定手段２４とは、切り換えて機能させるようにしても良い。
【００３６】
つぎに、ロール制御手段１８で用いる車両のモデル、およびロール制御手段１８のより具体的な処理機能を説明する。車両のモデルとして平面２自由度モデルを用いて説明するが、この発明は特定のモデルに制限されるものではない。
車両重心点の前後・横方向，軸周りの回転方向の運動を支配する力に関し、車両の全制駆動力をＸ、全横力をＹ、ヨーモーメントをＭとし、各輪１，２，３，４の制駆動力Ｘｉ（ｉ＝１〜４)、各輪１，２，３，４の横力をＹｉ、前後輪トレッドをｄｆ，ｄｒ、前後輪の車軸間距離をｌｆ，Ｌｒとすると，これらは次式を満たす必要がある。
【００３７】
【数１】
2014223822.tif 000003
【００３８】
ただしＸはドライバのアクセル１４あるいはブレーキ１５の操作から判断される要求前後加速度から決められる力である。横力ＹとモーメントＭは、運転者の操舵に対する車両の目標とする応答を定め、その応答に必要な力として求められる。式 (4)(5) は車両平面内の横すべり運動の関係式と、ヨー運動の関係式である。
【００３９】
【数２】
2014223822.tif 000004
【００４０】
式(4)(5)における車両の横滑り角βとヨー角速度ｒは、運転者の操舵角δh に対する車両の目標とする応答に相当する。ｍは車両重量、Ｖは車速である。式(6)(7)は車両の応答関数であり、線形タイヤを前提とした車両の平面２自由度モデルから求められる。式(6)(7)を用いて運転者の操舵角に対する車両の横滑り角βとヨー角速度ｒを計算する。ここでＫｆ，Ｋｒは、それぞれ前輪および後輪のコーナリングパワーである。
【００４１】
【数３】
2014223822.tif 000005
【００４２】
次にロール制御を行うための関係式として式(8) を考える。
【数４】
2014223822.tif 000006
【００４３】
車両７に生じるロールを抑制するために、各輪の制駆動力により生じる力をサスペンション６を通して車両に作用させる。式(8) の右辺は車両に生じる横加速度で車体に働くロールモーメントに係数αをかけた逆向きの値としている。係数αは０以上１以下の値である。この係数αを変更することで、ロールを抑制する力の大きさを変えられる。前記係数変更手段２５は、この係数αを変更する。また、Ｇｙは横加速度、ｈｓは重心高を示す。左辺の第１項は前輪の制駆動力によりサスペンション６を通して作用するモーメントである。ｄｓｆは、車両前輪における左右のサスペンション６，６の取り付け位置間の距離であり、θf は前輪となる車輪１，２のタイヤ接地点とサスペンション６の回転中心を結ぶ直線と路面との成す角である。これと同様に、左辺の第２項は後輪となる車輪２，２の制駆動力によりサスペンション６を通して作用するモーメントである。ｄｓｒは、車両７の後輪となる車輪３，４における左右のサスペンション６，６の取り付け位置間の距離であり、θr は後輪となる車輪２，２のタイヤ接地点とサスペンション６の回転中心を結ぶ直線と路面との成す角である。
【００４４】
式(1)(2)(3)(8)は、各車輪１，２，３，４の制駆動力および横力の拘束条件であるため、例えばＸ２，Ｘ３，Ｘ４，Ｙ４を従属変数として扱えば、Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４，Ｙ４は，Ｘ１，Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３の関数として以下のように表記できる。
【００４５】
【数５】
2014223822.tif 000007
したがって、Ｘ１，Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３を求めることで各輪の制駆動力および横力のすべてが求まる。
【００４６】
次に、４輪のタイヤ負荷率を均等化するため、次式で与えられる評価関数Ｊを次のように定める。
【数６】
2014223822.tif 000008
【００４７】
式(13)の右辺は、タイヤ負荷率の自乗和であり、分母は各輪の路面摩擦係数μｉ
と各輪荷重Ｚｉの積を示し、分子は各輪の制駆動力Ｘｉと横力Ｙｉの合力を示している。
ここで各輪の路面摩擦係数μｉを推定する場合の一例として次式(14)(15)(16)を示す。      
【００４８】
【数７】
2014223822.tif 000009
【００４９】
I は電気モータ５ａによって駆動されるホイールおよびモータ等を含めた１輪分の慣性モーメントである。また、ωｉは各輪の回転速度であり、Ｔｍｉは各輪のモータ駆動トルク、r はタイヤ回転半径、λｉ はスリップ率を示す。式(14)(15)(16)をから、逐次スリップ率λｉ と摩擦係数μｉ を求める。スリップ率λと摩擦係数μとの関係は、一般的に図３のような曲線で表されるため、求めたスリップ率λｉ と摩擦係数μｉ の関係から摩擦係数の最大値が推定できる。推定した摩擦係数の最大値を式(13)の路面摩擦係数μｉ として使う。
【００５０】
また、各輪荷重は以下の関係式(17)〜(20)で求められる。各輪荷重Ｚｉは前後加速度Ｇｘ、横加速度Ｇｙを検知し、前後のロール剛性比Ｋｆ，Ｋｒ、ばね上重量ｍｓ、および重心高Ｈｓを用いて計算する．
【００５１】
【数８】
2014223822.tif 000010
【００５２】
次に、評価関数J を最小化するは式(21)〜(24)を解いて求める。
【数９】
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【００５３】
ここで求めたＸ１，Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３が、ロール制御中に各輪のタイヤ負荷率を均等化する制駆動力もしくは横力となる。さらに、求めたＸ１，Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３を、式(9) 〜(12)に代入することで残りのＸ２，Ｘ３，Ｘ４，Ｙ４が求まる。
【００５４】
最後に、横力Ｙｉを発生させるための各輪の舵角δｉを求める。各輪の舵角δｉは、線形タイヤを仮定すると前記車両７の横すべり角と横力を用いて式(25)〜(28)から求められる。Ｋｉは荷重依存性のある非線形のコーナリングパワーである。
【００５５】
【数１０】
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【００５６】
上記より求められる各輪１，２，３，４の制駆動力と舵角を用いて車両を制御する。以上の処理を逐次実行することで、この実施形態に示す制御を行う。
【００５７】
この構成の車両制御装置によると、前記ロール制御手段１８は、運転者の操舵する前記操舵手段１１の操舵量に応じた前記車両７のヨー角速度および横すべり角を車両モデルから算出し制御の目標値とすることで、ヨー角速度および横すべり角の大きさを、ロール制御により抑制する場合と抑制しない場合とで、おおよそ等しくなるように、前記制駆動力制御手段１９ａおよび前記転舵量制御手段１２ａに制御を行わせる。このため、ロール制御中に突然制御を中止した場合の車両挙動変化が小さく、安全性や運転者の快適性が向上する。また、車両モデルから、操舵量に応じた車両７のヨー角速度および横すべり角を算出し制御の目標値とするため、車両モデルを適宜設定することにより、ヨー角速度および横すべり角の大きさが、ロール制御により抑制する場合と抑制しない場合とで、おおよそ等しくなる制御が容易に実現できる。
【００５８】
また、ロールを抑制する力を算出する際に、輪荷重の計算に使用するＧセンサからなる加速度センサ１６の横加速度情報を用いるため、車両７のロール角度を測定するための別の装置を備える必要がなく、全体の構成を簡略化できる。
【００５９】
前記ロール制御手段１８は、前記車両モデルにおける、ロールを抑制するためのロールに抗する力の大きさを、車両７に生じる横加速度の大きさに係数を掛けて算出するため、ロールに抗する力の大きさを簡単にかつ適切に定めることができる。また、係数を適宜変更することで、車両モデルにおける、ロールに抗する力の大きさを容易に変更でき、制御特性を容易に変更することができる。
【００６０】
また、前記ロール制御手段１８は、各車輪１，２，３，４における軸荷重、制駆動力、および横力を逐次計算し、各車輪における前記制駆動力と前記横力の合力と前記軸荷重の比の相互差が小さくなるように、各車輪における制駆動力および転舵角の目標値を決定する。そのため、各車輪１，２，３，４のタイヤ負荷率の相互差が小さくなるように、各車輪１，２，３，４における制駆動力および転舵角を制御できて、特定の車輪の制駆動力が大きくなることを抑制することができ、車両７の走行安定性が確保される。
【００６１】
前記ロール制御手段１８は、各車輪１，２，３，４での制駆動力と横力との前記合力と、タイヤと路面との摩擦係数と前記軸荷重との積の比を逐次計算し、前記比の相互差が小さくなるように各車輪１，２，３，４を決定する。このように路面との摩擦係数を推定しタイヤ負荷率の計算に路面摩擦係数を考慮することで、例えばスプリットμ路のような状況下で路面摩擦係数が小さいタイヤに過大な制駆動力や舵角を与えることを防ぐことができる。
【００６２】
この構成の場合に、前記ロール制御手段１８は前記路面摩擦係数推定手段２４を備えるため、各車輪１，２，３，４における前記制動力および前記転舵角の目標値をより適切な値に決定することができる。タイヤと路面との摩擦係数は、例えば車速と駆動輪の回転数等からスリップ率を求めることにより、容易に推定することができる。
【００６３】
前記のようにロールを抑制するためのロールに抗する力の大きさを、係数αを掛けて算出する場合に、この係数αを、運転者が操作可能な係数入力設定手段２６によって運転者が任意にまたは選択的に設定できるようにした場合は、例えば路面状況や運転者の好みに合わせて制御の効果の程度を調整することができる。
【００６４】
また、前記ロール制御手段１８が、前記係数を、車両の速度と運転者の操作した操舵角に応じて自動的に設定する係数変更手段２５を有する場合は、例えば高速走行時と低速走行時とで全く異なる制御の効き具合に自動変更できる。
【符号の説明】
【００６５】
１，２…車輪
５…トルク付与手段
５ａ…電気モータ
６…サスペンション
７…車両
８…車体
９…転舵手段
９ａ…転舵機構
９ｂ…後輪転舵機構
１１…操舵手段
１１ａ…操舵角検出手段
１２…操舵コントローラ
１２ａ…転舵量制御手段
１３…ＥＣＵ
１４…アクセル
１４ａ…アクセル量検出手段
１５…ブレーキ操作手段
１５ａ…ブレーキ量検出手段
１６…加速度検出手段
１８…ロール制御手段
１９…インバータ装置
１９ａ…制駆動力制御手段
２３…目標値算出手段
２４…路面摩擦係数推定手段
２５…係数変更手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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