(57)【要約】【課題】  転舵輪の向きが転舵輪の進むべき向きに倣うまでの時間を短くすることで車両の挙動を望ましい動きに近づけることができ、しかも転舵輪が路面から受ける反力によって転舵方向に持続振動する現象を抑制できる電動車両を提供する。【解決手段】  左右輪に駆動力差を発生させる後輪２RL，２RRと、車体の旋回に応じて車体旋回方向に向きを変化させる前輪４２FL，４２FRと、この転舵輪４２FL，４２FRの転舵方向の抗力を可変する抗力可変手段と、旋回目標値に応じて転舵輪４２FL，４２FRの進むべき向きを演算する転舵輪目標向き演算手段と、転舵輪４２FL，４２FRの実際の向きを検出するエンコーダ２７FL，２７FRと、転舵輪４２FL，４２FRの進むべき向きと実際の向きとの偏差が大きいほど、抗力が小さくなるように、抗力可変手段に対し抗力調整指令を出力する抗力制御手段と、を備える。【選択図】      図１
2006067733.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
左右輪に駆動力差を発生させる駆動輪と、
車体の旋回に応じて車体旋回方向に向きを変化させる転舵輪と、
この転舵輪の転舵方向の抗力を可変する抗力可変手段と、
車両の駆動目標値を検出する駆動目標値検出手段と、
車両の旋回目標値を検出する旋回目標値検出手段と、
前記駆動目標値に応じて前記駆動輪の左右駆動力和を調整するとともに、前記旋回目標値に応じて前記駆動輪の左右駆動力差を調整するモータ出力調整手段と、
前記旋回目標値に応じて前記転舵輪の進むべき向きを演算する転舵輪目標向き演算手段と、
前記転舵輪の実際の向きを検出する転舵輪向き検出手段と、
前記転舵輪の進むべき向きと前記実際の向きとの偏差が大きいほど、前記抗力が小さくなるように、前記抗力可変手段に対し抗力調整指令を出力する抗力制御手段と、
を備えることを特徴とする電動車両。
【請求項２】
請求項１に記載の電動車両において、
車速を検出する車速検出手段を設け、
前記抗力制御手段は、検出された車速が高いほど、前記抗力を大きくすることを特徴とする電動車両。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の電動車両において、
前記転舵輪を制動する制動手段と、
この制動手段の制動力を検出する制動力検出手段と、
を設け、
前記抗力制御手段は、検出された制動力が大きいほど、前記抗力を大きくすることを特徴とする電動車両。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の電動車両において、
前記転舵輪を複数備え、
前記抗力制御手段は、前記偏差により発生する車両ヨーモーメントの和が小さくなるように、各転舵輪毎に前記抗力を調整することを特徴とする電動車両。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の電動車両において、
前記抗力可変手段は、車体側転舵支軸と転舵輪側転舵支軸との間に封入された電気粘性流体を備え、
前記抗力制御手段は、前記電気粘性流体に印加する電圧を調整することを特徴とする電動車両。
【請求項６】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の電動車両において、
前記抗力可変手段は、車体側転舵支軸と転舵輪側転舵支軸との間に封入された磁気粘性流体と、この磁気粘性流体を通過する磁束量を調整する電磁石とを備え、
前記抗力制御手段は、前記電磁石への供給電流を調整することを特徴とする電動車両。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の電動車両において、
前記偏差により車両が受けるヨーモーメントを推定するヨーモーメント推定手段を設け、
前記モータ出力調整手段は、推定したヨーモーメントを打ち消すように後輪左右駆動力差を補正することを特徴とする電動車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気モータを駆動源とし、左右輪の駆動力差により旋回動作を行う電動車両の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
タイヤの転舵機構を持たない簡便な構成の車両形態としては、車両の後輪をキャスター形式とし、前輪を左右独立にモータ駆動するものが知られている。この電動車両では、前輪のモータ出力を左右独立に調整することにより、旋回半径の小さな旋回動作を実現している（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開昭４８−４４９１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来技術にあっては、後輪のキャスターが路面から受ける反力によっては転舵方向に持続振動する現象が起きることがある。このような現象を回避する策としては、キャスターが回転する向きとは逆向きに抗力を発生する回転ダンパーを用いる方法が知られている。
【０００４】
ところが、回転ダンパーを用いて、キャスターが回転する向きとは逆向きに抗力を発生するようにした場合、キャスター輪の向きがキャスターの進むべき向きとずれている状態では、キャスター輪の向きがキャスターの進むべき向きに倣うまでに時間多くを要してしまい、その時間はキャスター輪が進むべき向きに進まない状態となるため、車両の挙動が望ましい挙動から逸脱してしまうという課題が残る。
【０００５】
本発明は、このような課題を鑑み、転舵輪（キャスター輪）の向きが転舵輪の進むべき向きに倣うまでの時間を短くすることで車両の挙動を望ましい動きに近づけることができ、しかも転舵輪が路面から受ける反力によって転舵方向に持続振動する現象を抑制できる電動車両を提供することを目的する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明では、
左右輪に駆動力差を発生させる駆動輪と、
車体の旋回に応じて車体旋回方向に向きを変化させる転舵輪と、
この転舵輪の転舵方向の抗力を可変する抗力可変手段と、
車両の駆動目標値を検出する駆動目標値検出手段と、
車両の旋回目標値を検出する旋回目標値検出手段と、
前記駆動目標値に応じて前記駆動輪の左右駆動力和を調整するとともに、前記旋回目標値に応じて前記駆動輪の左右駆動力差を調整するモータ出力調整手段と、
前記旋回目標値に応じて前記転舵輪の進むべき向きを演算する転舵輪目標向き演算手段と、
前記転舵輪の実際の向きを検出する転舵輪向き手段と、
前記転舵輪の進むべき向きと前記実際の向きとの偏差が大きいほど、前記抗力が小さくなるように、前記抗力可変手段に対し抗力調整指令を出力する抗力制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
よって、本発明の電動車両にあっては、転舵輪の向きと転舵輪の進むべき向きとのずれが大きい場合には、転舵輪の転舵方向の抗力を小さくすることで、転舵輪の向きが転舵輪の進むべき向きに倣うまでの時間を短くでき、したがって、車両の挙動を望ましい動きに近づけることができる。同時に、転舵輪の向きと転舵輪の進むべき向きとのずれが小さい場合には、転舵輪の転舵方向の抗力を大きくすることで、転舵輪の転舵方向の持続振動を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の電動車両を実施するための最良の形態を、図面に示す実施例１と実施例２に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００９】
まず、構成を説明する。
図１は実施例１の電動車両を示す全体システム図である。実施例１の電動車両は、図１に示すように、駆動力発生源としての電気モータ３RL，３RRを備えており、各々の電気モータ３RL，３RRの回転軸は、減速機４RL，４RRを介して、電動車両の後輪（駆動輪）２RL，２RRに連結されている。ここで、２つの電気モータ３RL，３RRの出力特性、および２つの減速機４RL，４RRの減速比、および左右の２つの後輪２RL，２RRの半径は、いずれも同じである。
【００１０】
電気モータ３RL，３RRは、いずれも永久磁石をロータに埋め込んだ三相同期モータである。リチウムイオンバッテリ６との電力授受を制御する駆動回路５RL，５RRが、それらの電気モータ３RL，３RRの力行および回生トルクを、統合コントローラ３０から受信するトルク指令値tTRL(左後輪)，tTRR(右後輪)とそれぞれ一致するように調整する。ただし、トルク指令値通り出力すると後輪２RL，２RRが空転してしまう状況では、駆動回路５RL、RRに対応する後輪２RL，２RRが空転しないよう、各後輪２RL，２RRごとにトルクを制限して出力する。そして、駆動回路５RL，５RRは、各々のモータ回転軸に取り付けられた図外の回転位置センサにより検出したモータ回転速度をそれぞれ統合コントローラ３０へ送信する。
【００１１】
ここで、後輪２RL，２RRが空転しないように各輪のモータトルクを制限して出力する方法としては、例えば、特開平６−９８４１８号公報に開示されているように、車輪が路面から受ける反力を推定し、その推定値に基づき各輪のモータトルクを調整する方法、文献『Lateral Motion Stabilization with Feedback Controlled Wheels』（坂井ら6th International Symposium on Advanced Vehicle Control,2002）に開示されているように、モータトルクに対する車輪回転速度特性を表すモデルを使用し、そのモデルが出力する車輪回転速度と実回転速度との差に応じてモータトルクを各輪独立に調整する方法、あるいは、各輪のスリップ率が所定範囲内に収まるようにモータのトルクを各輪独立に調整する方法、などがあるが、いずれかの方式を用いれば良いので、ここでは説明を省略する。
【００１２】
前輪（転舵輪）４２FL，４２FRは、前輪４２FL，４２FRの転舵回転軸４１FL，４１FRに備え付けられた、キャスター形式の車輪である。左右前輪４２FL，４２FRのうち、一輪の前輪４２を図２に示す。前輪４２の転舵回転軸（車体側転舵支軸）４１は、前輪４２の中空支持部（転舵輪側転舵支軸）４５の内側にあり、ベアリング７１（図３）を介して４５に対して回転運動する。転舵回転軸４１に対する中空支持部４５の回転角(車両前向きに対する、中空支持部４５の向きＡの回転角)は、図１に示すエンコーダ（転舵輪向き検出手段）２７FL，２７FRにより計測され、その計測信号は後述のコントローラ３０に送られる。
【００１３】
部位４４，４３および前輪４２は、いずれも転舵回転軸４１を中心として一体で回転するように支持されている。ここで、回転軸４１の中心を延長したときの地表面との交点Ｐと、タイヤの回転中心点４３の直下点Ｑとは、距離がζ（>０）となるよう構成しており、車両走行時には走行抵抗により、前輪４２の転舵回転軸４１の進む向きとタイヤの向きＡとが一致するようにタイヤが自然に転舵する、いわゆるキャスターの構造としている。前輪４２の中空支持部４５には、中空支持部４５が車両の前後左右方向に変形しにくいよう、車体前後方向と車体横方向にそれぞれ図外の支持軸があり車体と連結されている。また、中空支持部４５には、上下方向に対して図外のバネおよびダンパーが備えられており、前輪４２が路面から受ける上下方向の力を車体に伝えにくくしている。
【００１４】
図３に、前輪４２の転舵回転軸４１と中空支持部４５との結合部Ａの拡大断面図を示す。
転舵回転軸（転舵輪支持軸）４１は、中空支持部４５の内側に設けられ、中空支持部４５に対し、上下２組のベアリング７１，７１を介して回転運動する。上下のベアリング７１，７１の間には、電気粘性流体７３がシール剤７２によって封入されており、電気粘性流体７３は、中空支持部４５の内側に円筒状に生成されている正極７７と、転舵回転軸４１の負極の間にも挟まれている。転舵回転軸４１の負極には絶縁皮膜つきの銅線７６が接続されており、正極７７は、絶縁体７４により中空支持部４５とは絶縁されており、絶縁皮膜つきの銅線７５が接続されている。したがって、銅線７５と銅線７６に外部から電圧を印加することにより、電気粘性流体７３に電圧を印加し、電気粘性流体７３の粘度を変化させ、中空支持部４５と転舵回転軸４１との回転速度差に対する転舵方向の抗力を調整する構成となっている（抗力可変手段に相当）。銅線７５と銅線７６間の電圧は、電気粘性流体の粘度調整コントローラ３１L，３１Rおよび昇圧回路（不図示）によって調整される。後述の統合コントローラ３０から送信される粘度指令値（抗力調整指令に相当）を粘度調整コントローラ３１L，３１Rが受信し、その粘度を実現するように粘度調整コントローラ３１L，３１Rは昇圧回路を制御し、銅線７５と銅線７６間の電圧を調整する。
【００１５】
また、前輪４２には、部位４４に図外の油圧システムによる摩擦ブレーキ（制動手段）が備え付けられており、運転者によるブレーキペダルの踏み込みに応じてブレーキ系の油圧が上昇し、油圧の上昇に応じて部位４４に固定されたブレーキパッドが、前輪４２と共に回転するディスクを挟み込むことで、前輪４２を制動させる。
【００１６】
後輪２RL，２RRにも図外の摩擦ブレーキが備え付けられており、前輪４２と同様に、運転者によるブレーキペダルの踏み込みに応じて後輪２RL，２RRを制動させる。さらに、後輪２RLにはリンク５１RLが接続されており、転舵用モータ５２RLにより、このリンク５１RLを車両左右方向に移動させることで、後輪２RLを転舵させる。転舵用モータ５２RLには、モータ駆動回路５３RLが接続されており、モータ駆動回路５３RLは左後輪に取り付けられた実舵角センサからの舵角検出値と統合コントローラ３０から受信する左後輪舵角目標値tδrｌに基づいて、左後輪実転舵角が左後輪舵角目標値tδrｌに一致するように転舵用モータ５２RLのトルクを調整する。同様に、後輪２RRにはリンク５１RRが接続されており、転舵用モータ５２RRにより、このリンク５１RRを車両左右方向に移動させることで、後輪２RRを転舵させる。転舵用モータ５２RRには、モータ駆動回路５３RRが接続されており、モータ駆動回路５３RRは右後輪に取り付けられた実舵角センサからの舵角検出値と統合コントローラ３０から受信する右後輪舵角目標値tδrrに基づいて、右後輪実転舵角が右後輪舵角目標値tδrrに一致するように転舵用モータ５２RRのトルクを調整する。
【００１７】
なお、図１の電動車両の前後重心位置は、後輪寄りになるように後輪２RL，２RRの前後位置に、電気モータ３RL，３RRやバッテリなどが配置されている。例えば、前輪４２FL，４２FRと後輪２RL，２RRの輪荷重比が、２：８となるように前後重心位置を設計しておく。
【００１８】
統合コントローラ３０には、アクセルペダルセンサ（駆動目標値検出手段）２３によって検出するアクセル開度信号と、ブレーキペダルセンサ（制動力検出手段）２２によって検出するブレーキ踏力信号と、左右に変位させることができるステアリングホイール１１の支持点に取り付けられた変位角センサ２６によって検出するステアリングホイール１１の変位角信号と、ステアリングホイール１１の回転軸に取り付けられた操舵角センサ（旋回目標値検出手段）２１によって検出するステアリングホイール１１の回転角信号と、車両重心位置に取り付けられた加速度センサ２４によって検出する車体横加速度（車幅方向の加速度）および前後加速度信号と、ヨーレートセンサ８によって検出するヨーレート信号と、運転者によって操作されるシフトレバー２５の状態信号と、左前輪４２FLの回転面と車両前方との成す角を検出するエンコーダ２７FLと、右前輪４２FRの回転面と車両前方との成す角を検出するエンコーダ２７FRと、左右前輪４２FL，４２FRの車輪回転軸４３FL，４３FRにそれぞれ取り付けられた前輪回転センサ４９，５０によって左右それぞれ検出する前輪回転速度信号が入力される。
【００１９】
シフトレバー２５のシフト位置としては、車両停止時のみ選択可能でパーキング時に使用する位置「Ｐ」、通常前進走行時に使用する位置「Ｄ」、モードＡでの前進走行時に使用する位置「Ａ」、後退走行時に使用する位置「ＡＲ」がある。ここで、モードＡは、旋回内輪の後輪近傍を旋回中心として、車両を回転させる運転モードであり、モードＢは、左右後輪輪の間の点を旋回中心として車両を回転させる運転モードである。
【００２０】
これらのシフト位置は、シフトレバー２５の操作により運転者が選択する。統合コントローラ３０は、これらの信号に基づいて後左輪モータ３RLへのトルク指令値tTRL、後右輪モータ３RRへのトルク指令値tTRRを演算し、各モータ３RL，３RRの駆動回路５RL，５RRに送信する。ここで、後左輪モータ３RLへのトルク指令値tTRL、後右輪モータ３RRへのトルク指令値tTRRは、いずれも単位はNmで、車両を前向きに加速させる向きを正とする。また、統合コントローラ３０は、後輪舵角目標値tδrl，tδrrも演算し、モータ駆動回路５３RL，５３RRにそれぞれ送信する。後輪舵角目標値tδrl，tδrrは、単位はradで左に転舵する向きを正とする。さらに統合コントローラ３０は、左前輪の電気粘性流体の粘度指令値tElおよび右前輪の電気粘性流体の粘度指令値tErを演算し、それぞれ電気粘性流体の粘度調整コントローラ３１L，３１Rに送信する。
【００２１】
次に、作用を説明する。
［モード選択制御処理］
図４は実施例１の統合コントローラ３０にて実行されるモード選択制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。なお、統合コントローラ３０は、マイクロコンピュータのほかにRAM/ROMなどの周辺部品を備えており、図４のフローチャートを一定時間毎、例えば5ms毎に実行する。
【００２２】
ステップS401では、各センサ信号や、駆動回路５RL，５RRからの受信信号をRAM変数に格納し、ステップS402へ移行する。具体的には、アクセル開度信号を変数APS（単位は%で、全開時を100%とする。）に格納し、ブレーキ踏力信号を変数BRK（単位はPa）に格納し、ステアリングホイール１１の変位角信号を変数Win（単位はradで、左を正とする）に格納し、ステアリングホイール１１の回転角信号を変数δ（単位はradで、反時計回りを正とする。）に格納し、車体横加速度信号を変数YG（図１の左旋回時の向きを正にとる）に格納し、車体ヨーレート信号を変数γ（図１の左旋回時の向きを正にとる）に格納し、車体横加速度信号を変数YG（図１の左旋回時の向きを正にとる）に格納し、シフトレバー信号を変数SFTに格納する。
【００２３】
また、エンコーダ２７FLにより検出する、左前輪４２FL回転面と車両前方との成す角を変数CFLに格納し（単位はradであり、左前輪４２FL回転面が車両前向きに対して反時計周りの向きを正にとる）と、エンコーダ２７FRにより検出する、右前輪４２FRの回転面と車両前方との成す角を変数CFRに格納する（単位はradであり、左前輪４２FL回転面が車両前向きに対して反時計周りの向きを正にとる）。
【００２４】
また、左前輪回転センサ４９からの回転速度信号は変数NFLに、右前輪回転センサ５０からの回転速度信号を変数NFR（いずれも単位はrad/sで、車両が前進する向きを正とする。）に格納する。さらに、駆動回路５RL、５RRから受信する信号についても、それぞれのモータの回転速度を変数NRL，NRR（いずれも単位はrad/sで、車両が前進する向きを正とする。）に格納する。
【００２５】
ステップS402では、車両の速度Ｖ（単位はm/sで、車両が前進する向きを正とする）を次式で演算し、ステップS403へ移行する（車速検出手段に相当）。
Ｖ＝(NFL*Rf+NFR*Rf+NRL/GG*Rr+NRR/GG*Rr)*R/4
ここで、Rfは前輪の半径、Rrは後輪の半径、GGは後輪の減速機の減速比である。
【００２６】
ステップS403では、シフトレバー位置がパーキング時に使用する位置「Ｐ」であるか否かを判定し、「Ｐ」の場合、ステップS404へ移行し、tTRL＝tTRR＝tδrｌ＝tδrｒ＝０として本ルーチンを終了する。そうでない場合にはステップS410へ移行する。
【００２７】
ステップS410では、シフトレバー位置が「Ｄ」もしくは「Ａ」であるか否かを判定し、シフトレバー位置が「Ｄ」もしくは「Ａ」である場合、ステップS413へ移行し、そうでない場合にはステップS421へ移行する。
【００２８】
ステップS413では、シフトレバー位置が「Ａ」であり、かつ車速Ｖが第１車速しきい値Va(例えば、3m/s)未満であるか否かを判定し、YESである場合、ステップS414へ移行し、後述のモードＡ時の演算ルーチンを実行し、本ルーチンを終了する。そうでない場合にはステップS415へ移行し、後述のモードＤ時の演算ルーチンを実行し、本ルーチンを終了する。
【００２９】
ステップS410からステップS421へ移行した場合は、後述のモードＡＲ時の演算ルーチンを実行し、本ルーチンを終了する。
【００３０】
［モード選択制御作用］
シフトレバー２５のシフト位置として車両停止時のみ選択可能でパーキング時に使用する「Ｐ」位置が選択されたときは、図４のフローチャートにおいて、ステップS401→ステップS402→ステップS403→ステップS404へと進む流れとなり、ステップS404では、後左輪モータ３RLへのトルク指令値tTRL、後右輪モータ３RRへのトルク指令値tTRR、後輪舵角目標値tδrｌ，tδrｒは、tTRL＝tTRR＝tδrｌ＝tδrｒ＝０として本ルーチンを終了する。
【００３１】
シフトレバー２５のシフト位置として、「Ｄ」または「Ａ」の位置が選択されたときであって、「Ａ」位置選択条件が成立しないときは、図４のフローチャートにおいて、ステップS401→ステップS402→ステップS403→ステップS410→ステップS413→ステップS415へと進む流れとなり、ステップS415では、通常前進走行時に使用するモードＤ時の演算ルーチンを実行し、本ルーチンを終了する。
【００３２】
シフトレバー２５のシフト位置として、「Ｄ」または「Ａ」の位置が選択されたときであって、「Ａ」位置選択で、かつ、Ｖ<VaというＡ位置選択条件が成立するときは、図４のフローチャートにおいて、ステップS401→ステップS402→ステップS403→ステップS410→ステップS413→ステップS414へと進む流れとなり、ステップS414では、極低速前進走行時に使用するモードＡ時の演算ルーチンを実行し、本ルーチンを終了する。
すなわち、「Ａ」位置選択であっても、車速Ｖが第１設定しきい値Va以上のときは、ステップS415へと進み、モードＤ時の演算ルーチンを実行するというように、モードＡへの移行が禁止される。このため、車両進行中に急に運転モードＡに移行することによる車両挙動不安定化を抑制できる。
【００３３】
シフトレバー２５のシフト位置として後退走行時に使用する「ＡＲ」位置が選択されたときは、図４のフローチャートにおいて、ステップS401→ステップS402→ステップS403→ステップS410→ステップS421へと進む流れとなり、ステップS421では、後退走行時に使用するモードＡＲ時の演算ルーチンを実行し、本ルーチンを終了する。
【００３４】
［規範モデル応答を実現するコントローラの設計原理および演算形態について］
さて次に、ステップS415のモードＤ時の演算ルーチン（図６）、ステップS414のモードＡ時の演算ルーチン（図９）、ステップS421のモードＡＲ時の演算ルーチン（図１４）において、後左輪モータ３RLへのトルク指令値tTRL、後右輪モータ３RRへのトルク指令値tTRR、後輪舵角目標値tδrl,tδrr、前輪の電気粘性流体の粘度指令値tEl，tErを演算する方法について、順次説明するが、各演算ルーチンでの演算処理を説明する前に、まず、モードＤにおけるモータトルク指令値と後輪舵角目標値の演算原理および実現方法について説明する。
【００３５】
「自動車の運動と制御」（山海堂）には、前後輪を操舵する車両挙動の運動方程式が示されている。例えば、p194には、前輪舵角δf[rad]と後輪舵角δr[rad]（後輪左右の舵角は同一とする）を操作量とし、車両のヨーレートγ[rad/s]および車体重心位置の車体すべり角β[rad]を状態量としたときの運動方程式が示されている。この運動方程式は、車速Ｖ[m/s]は一定(dＶ＝0)かつＶ≠0かつ滑り角(β[rad])は微少(|β|<<1、sinβ≒β、cosβ≒1)などの前提で導出している。
【００３６】
本運動方程式の考え方は、実施例１の電動車両にも拡張して適用できる。すなわち、右輪の駆動力をu[N]、左輪の駆動力を-u[N]とする操作量を付加し、後輪の舵角を左右同一値δr[rad]とし、前輪を図２のキャスター形式とすることによる作用として、前輪で発生する横力がほぼ０として、運動方程式を次のように導出することができる。
（式１）
2006067733.tif 000003
ここで、Lrは後輪軸と重心との距離[m]、Ltは後輪のトレッドベース距離/2[m]、mは車重[kg]、Iγはヨー慣性モーメント[Nmss]である。また、Krは後輪タイヤコーナリングスティッフネス[N/rad] であり、後輪ステアリング剛性の影響によるステアリング角に対するコーナリングパワーの低下分も加味した値である。Ｖは車速[m/s]であり、γはヨーレート[rad/s]、βは車体重心位置の車体すべり角[rad]である。
「自動車の運動と制御」（山海堂）p52に記されているように横力Ｙ[N]とヨーレートγ[rad/s]と滑り角β[rad]は次の関係にある。
Ｙ＝mＶ(dβ/dt＋γ)                                              …(A2)
【００３７】
これらの運動方程式は、微分演算子sを用いて次の形に書き換えられる。
β＝{Ｑ12(s)/Ｑden(s)}・δr＋{Ｑ13(s)/Ｑden(s)}・ｕ
γ＝{Ｑ22(s)/Ｑden(s)}・δr＋{Ｑ23(s)/Ｑden(s)}・ｕ
Ｙ＝{Ｑ32(s)/Ｑden(s)}・δr＋{Ｑ33(s)/Ｑden(s)}・ｕ            …(A3)
そして、Ｑ12(s)、Ｑ13(s)、Ｑ22(s)、Ｑ23(s)、Ｑ32(s)、Ｑ33(s)、Ｑden(s)は、いずれも車速Ｖの関数になっており、次の式で表される。
Ｑ12(s)＝2VKr(Iγs＋mVLr)
Ｑ13(s)＝-2Lt(mV2−2LrKr)
Ｑ22(s)＝-2mV2KrLrs
Ｑ23(s)＝2VLt(mVs＋2Kr)
Ｑ32(s)＝2mV2KrIγs2
Ｑ33(s)＝4mVLtKr(Lrs＋V)
Ｑden(s)＝mV2Iγs2＋2VKr(mLr2＋Iγ)s＋2mV2LrKr                  … (A4)
【００３８】
「自動車の運動と制御」（山海堂）p203-p207には、ステアリング操作量δに対する、車両のヨーレートγおよび滑り角βの応答が望ましい伝達特性（規範モデル）となるように、前輪舵角の指令値δf*と後輪舵角の指令値δr*を生成するコントローラの導出方法も示されている。この方法に従えば、本発明の実施例１において、ステアリング操作量δに対するヨーレートγおよび滑り角βの応答が望ましい伝達特性（規範モデル）となるように、かつステアリング変位角Winに対するヨーレートγおよび滑り角βの応答が望ましい伝達特性（規範モデル）となるように左右輪の駆動力差の指令値u*と後輪舵角の指令値δr*を演算するコントローラ（図５(a)中のP1(s)とP2(s)とP3(s)とP4(s)）を以下のように導くことができる。
【００３９】
いま、ステアリング操作量δに対するヨーレートγの望ましい伝達特性（規範モデル）をＧγδ、ステアリング操作量δに対する滑り角βの望ましい伝達特性（規範モデル）をＧβδ、ステアリング変位角Winに対するヨーレートγの望ましい伝達特性（規範モデル）をＧγw、ステアリング変位角Winに対する滑り角βの望ましい伝達特性（規範モデル）をＧβwとおき、例えば次の特性とする。
Ｇγδ＝m2／(s2＋2wns＋wn2)
Ｇβδ＝0
Ｇγｗ＝0
Ｇβw＝m1／(s2＋2wns＋wn2)                                            …(A5)
【００４０】
つまり、ステアリング操作量δに対するヨーレートγの望ましい応答を滑らかな２次応答特性(例えば、wn=4π，m2=wn2/4)とし、ステアリング変位角Winに対する滑り角βの望ましい応答を滑らかな２次応答特性(例えば、wn=4π，m1=wn2)となるように設定する。そして、滑り角βはステアリング操作量δの影響を受けず、ヨーレートγはステアリング変位角Winの影響を受けないように設定する。
【００４１】
ところで、図５(a)において、ステアリング操作量δおよびステアリング変位角Winとヨーレートγおよび滑り角βとの関係は、次の関係にある。ここで、1/Td(s)は、後輪操舵系のサーボ遅れである。
β＝（{Ｑ13(s)/Ｑden(s)}p1(s)＋{Ｑ12(s)/Ｑden(s)}・{p2(s)/Td(s)}）δ＋
（{Ｑ13(s)/Ｑden(s)}p3(s)＋{Ｑ12(s)/Ｑden(s)}・{p4(s)/Td(s)}）Win
γ＝（{Ｑ23(s)/Ｑden(s)}p1(s)＋{Ｑ22(s)/Ｑden(s)}・{p2(s)/Td(s)}）δ  ＋
（{Ｑ23(s)/Ｑden(s)}p3(s)＋{Ｑ22(s)/Ｑden(s)}・{p4(s)/Td(s)}）Win…(A6)
したがって、この伝達特性を、それぞれ望ましい伝達特性Ｇβw，Ｇγδ，Ｇβδ，Ｇγｗと一致させるという条件から、式(A7)が導かれ、
Ｇβw＝m1／(s2＋2wns＋wn2)＝{Ｑ13(s)/Ｑden(s)}p3(s)＋{Ｑ12(s)/Ｑden(s)}・{p4(s)/Td(s)}
Ｇβδ＝０＝{Ｑ13(s)/Ｑden(s)}p1(s)＋{Ｑ12(s)/Ｑden(s)}・{p2(s)/Td(s)}
Ｇγδ＝m2／(s2＋2wns＋wn2)＝{Ｑ23(s)/Ｑden(s)}p1(s)＋{Ｑ22(s)/Ｑden(s)}・{p2(s)/Td(s)}
Ｇγｗ＝０＝{Ｑ23(s)/Ｑden(s)}p3(s)＋{Ｑ22(s)/Ｑden(s)}・{p4(s)/Td(s)}       …(A7)
この連立方程式を解き、式(A4)の関係式を用いることで、コントローラP1(s)とP2(s)とP3(s) とP4(s)は式(A8)のように導出できる。ここで後輪操舵のサーボ遅れについては、時定数τ(例えば、τ=0.1[s])の一次遅れとし、つまり、Td＝τs+1としている。
p1(s) = {m2/(2Lt)}{(Iγs+mVLr)/(s2＋2wns＋wn2)}
p2(s) = {m2 (mV2-2LrKr)/(2VKr)}{(τs+1)/(s2＋2wns＋wn2)}
p3(s) = {m1mVLr/(2*Lt)}{s/(s2＋2wns＋wn2)}
p4(s) = {m1(mVs+2Kr)/(2Kr)}{(τs+1)/(s2＋2wns＋wn2)}    …(A8)
【００４２】
このように本発明の実施例１において、ステアリング操作量δおよびステアリング変位角Winに対する、ヨーレートγおよび滑り角βの応答がそれぞれ望ましい伝達特性（規範モデル）となるように、左右輪の駆動力差の指令値u*と後輪舵角の指令値δr*を演算するコントローラ（図５(a)中のP1(s)とP2(s) とP3(s) とP4(s)）を導くことができる。
【００４３】
さて次に、式(A8)のコントローラP1(s)とP2(s) とP3(s) とP4(s)の実現方法について説明する。P1(s)とP2(s) とP3(s) とP4(s)は次の(A9)式で書き直せるため、(A9)式の実現方法を説明する。b0,b1,b2は車速Ｖなどの関数である。
yx＝(b2s2+b1s＋b0)/(s2＋2wns＋wn2)                                      …(A9)
式(A9)は図５(b)のように書き換えることができる。よって、所定時間ごとに（例えば、5ms毎に）、まず、図５(b)中の積分演算を例えばオイラー近似で行うことで、X2,X1を更新し、次に、b0,b1,b2を車速Ｖに応じて逐次更新した上で、最後にX2,X1,b0,b1,b2，uxから出力yｘを時々刻々と演算することで実現できる。
【００４４】
［モードＤ時の演算ルーチン］
図３中のステップS415のモードＤ時の演算ルーチンでは、図６のフローチャートを実行する。
【００４５】
ステップS501では、車両の目標駆動力tTDを演算する。演算は、予めROMに格納してあるマップMAP_tTD(Ｖ，APS)を表引きすることで行う（モータ出力調整手段に相当）。マップMAP_tTD(Ｖ，APS)は、車速Ｖとアクセル開度APSを軸とした特性データであり、例えば図７のように設定しておく。
【００４６】
ステップS502では、ステアリング変位角Winに対する車体の滑り角の定常値m1を演算する。例えば、m1=wn2(wnは、例えば4π)の固定値とする。あるいは、車速Ｖやステアリング操作量δに応じた特性を実現する為に、予めROMに格納してあるマップMAP_m1(Ｖ，δ)を表引きした値にステアリング変位角Winを乗ずるなどの方法を用いても良い。
【００４７】
ステップS503〜S512では、ステアリングホイール回転角δおよびステアリング変位角Winおよび車速Ｖに応じて、後輪左右モータに発生させる駆動力差分の目標トルクtU[Nm]および後輪操舵指令値tδrｌ，ｔδrrを演算する。演算は、上記設計原理を踏まえ、ステアリング操作量δに対するヨーレートγおよび滑り角βの応答が望ましい伝達特性（規範モデル）となるように、かつ、ステアリング変位角Winに対するヨーレートγおよび滑り角βの応答が望ましい伝達特性（規範モデル）となるように演算する。
【００４８】
ステアリング操作量δに対するヨーレートγの望ましい伝達特性（規範モデル）をＧγδ、ステアリング操作量δに対する滑り角βの望ましい伝達特性（規範モデル）をＧβδ、ステアリング変位角Winに対するヨーレートγの望ましい伝達特性（規範モデル）をＧγw、ステアリング変位角Winに対する滑り角βの望ましい伝達特性（規範モデル）をＧβwは、式(A5)に示す特性として説明する。
【００４９】
ステップS503では、ステップS420で演算した車速Ｖを用い、式（A8）一段目の式について、式(A9)のb0,b1,b2に対応する値を次のように演算する。
b2＝0
b1＝(m2Ir)/(2Lt) 
b0＝(V*m2*m*Lr)/(2Lt)                                                …(B1)
ここでm2は、ステアリングホイール回転角δに対するヨーレートの定常値が、例えば、δ/4となるように、
m2＝wn2/4
としておく。mおよびIrおよびLrおよびLtは車両設計値を用いる。
【００５０】
ステップS504では、前回のステップS504を実行した時のX2,X1を用い、図５(b)の積分演算をオイラー近似することでX2,X1を更新する。図５(b)中のuxはステアリングホイール回転角δであり、出力yxは変数yx1に代入する。演算する際には図５(b)中のX2,X1としては、ステップS504で使用する変数として、変数X2a,X1aを用いることとする。図５(b)のX2,X1を更新した後は、それらの値とステップS503で求めたb0,b1,b2に応じ、図５(b)に示す関係式から出力yxを演算しyx1に代入する。
【００５１】
ステップS505では、ステップS420で演算した車速Ｖを用い、式（A8）二段目の式について、式(A9)のb0,b1,b2に対応する値を次のように演算する。なお０割を防止する意味で車速Ｖについては最小値をＶmin(例えば、1m/s)に制限して演算を行う。
b2＝0
b1＝m2(mV2-2LrKr)τ/(2VKr)
b0＝m2(mV2-2LrKr)/(2VKr)          …(B2)
mおよびLrおよびKrは車両設計値を用いる。またτは、後輪操舵系のサーボ遅れに合わせて例えば0.1程度に設定する。
【００５２】
ステップS506では、前回のステップS506を実行した時のX2,X1を用い、図５(b)の積分演算をオイラー近似することでX2,X1を更新する。図５(b)中のuxはステアリングホイール回転角δであり、出力yxは変数yx2に代入する。演算する際には図５(b)中のX2,X1としては、ステップS506で使用する変数として、変数X2b,X1bを用いることとする。図５(b)のX2,X1を更新した後は、それらの値とステップS505で求めたb0,b1,b2に応じ、図５(b)に示す関係式から出力yxを演算しyx2に代入する。
【００５３】
ステップS507では、ステップS420で演算した車速ＶおよびステップS502で演算したm1を用い、式（A8）三段目の式について、式(A9)のb0,b1,b2に対応する値を次のように演算する。
b2＝0
b1＝m1mVLｒ/(2Lt)
b0＝0          …(B1')
mおよびLrおよびLtは車両設計値を用いる。
【００５４】
ステップS508では、前回のステップS508を実行した時のX2,X1を用い、図５(b)の積分演算をオイラー近似することでX2,X1を更新する。図５(b)中のuxはステアリング変位角Winであり、出力yxは変数yx3に代入する。演算する際には図５(b)中のX2,X1としては、ステップS508で使用する変数として、変数X2c,X1cを用いることとする。図５(b)のX2,X1を更新した後は、それらの値とステップS507で求めたb0,b1,b2に応じ、図５(b)に示す関係式から出力yxを演算しyx3に代入する。このようにb0=0とすることで、ステアリング変位角Winに対して左右駆動力差操作を定常的に行わない作用を実現できる（p3(s)の定常ゲインが０であるということと同じである）。
【００５５】
ステップS509では、ステップS420で演算した車速ＶおよびステップS502で演算したm1を用い、式（A8）四段目の式について、式(A9)のb0,b1,b2に対応する値を次のように演算する。
b2＝Vm1mτ/(2Kr)
b1＝(m1mV+2*m1τKr)/2
b0＝m1        …(B2')
mおよびKrは車両設計値を用いる。またτは、前述と同一値に設定する。
【００５６】
ステップS510では、前回のステップS510を実行した時のX2,X1を用い、図５(b)の積分演算をオイラー近似することでX2,X1を更新する。図５(b)中のuxはステアリング変位角Winであり、出力yxは変数yx4に代入する。演算する際には図５(b)中のX2,X1としては、ステップS510で使用する変数として、変数X2d、X1dを用いることとする。図５(b)のX2,X1を更新した後は、それらの値とステップS509で求めたb0,b1,b2に応じ、図５(b)に示す関係式から出力yxを演算しyx4に代入する。
【００５７】
ステップS511では、ステップS506で演算したyx2値とステップS510で演算したyx4値との和として、後輪操舵指令値tδrｌ，tδrrを演算する。
tδrｌ = tδrr = yx2 + yx4
【００５８】
ステップS512では、ステップS504で演算したyx1値とステップS508で演算したyx3値との和として、目標左右駆動力差tUを演算する（モータ出力調整手段に相当）。
tU = yx1 + yx3
【００５９】
続いてステップS513では、前輪の進むべき向きβfを演算する（転舵輪目標向き演算手段に相当）。前輪の進むべき向きβfについては、ヨーレートγおよび滑り角βの応答がそれぞれ望ましい伝達特性（規範モデル）となる場合における、前輪位置の車体すべり角のβfとして次式で演算する。
βf = (β + (L-Lr)γ/V)    
= {m1／(s2＋2wns＋wn2)} Win + {(L-Lr) m2／(s2＋2wns＋wn2)/V}δ    …(E1)
ここで、Lは、前輪と後輪との距離（ホイールベース長）である。また本演算は、{m1／(s2＋2wns＋wn2)} Win の項と、{(L-Lr) m2／(s2＋2wns＋wn2)/V}δの項とを、前述のyx1,yx2,yx3,yx4などと同様にそれぞれ演算し、その項の和を足し算することで演算する。なお０割を防止する意味で車速Ｖについては最小値をＶmin(例えば、1m/s)に制限して演算を行う。
【００６０】
続いてステップS514では、左前輪の電気粘性流体の粘度指令値tElを演算する。粘度指令値tElは、ステップS513で演算したβｆと左前輪の回転角との差、車速Ｖ、およびブレーキ踏力BRKに応じて次式で演算する。
tEl = DM x COEF1x COEF2    …(E2)
ここで、DM，COEF1，COEF2は、図８に示す関係から演算する。つまり、DMは、βｆと左前輪の回転角CFLとの差の絶対値に対して関係付けられたROMデータ（図８(a)）を表引きすることによって演算し、COEF1は車速Ｖに関係付けられたROMデータ（図８(b)）を表引きすることによって演算し、COEF2はブレーキ踏力BRKに関係付けられたROMデータ（図８(c)）を表引きすることによって演算する。ここでは、図８(a)を右下がりの特性とし、図８(b)および図８(c)を右上がりの特性とする。そうすることで、前輪が進むべき向きと前輪の向きとの差が大きいほど、前輪の転舵方向の抗力を小さくし、車速が高いほど前輪の転舵方向の抗力を大きくし、制動力が大きいほど前輪の転舵方向の抗力を大きくすることができる。
【００６１】
続いてステップS515では、右前輪の電気粘性流体の粘度指令値tErを演算する。粘度指令値tErは、ステップS513で演算したβｆと右前輪の回転角CFRとの差、車速Ｖおよびブレーキ踏力BRKに応じて次式で演算する。
tEr = DMx COEF1 x COEF2    …(E3)
演算方法は、ステップS514と同じである。
【００６２】
続いてステップS516では、ステップS514とステップS515で演算したtElとtErについて、補正を行う（抗力制御手段に相当）。補正は、βｆと左前輪の回転角との差（βｆ−CFL）と、βｆと右前輪の回転角との差（βｆ−CFR）とに基づいて行う。（βｆ−CFL）と（βｆ−CFR）が共に正値、もしくは共に負値、もしくはいずれかが０の場合には、補正を行わない。（βｆ−CFL）と（βｆ−CFR）のいずれかが正値でいずれかが負値の場合には、両者の絶対値に応じて補正を行う。補正は、絶対値の大きい車輪の粘度指令値を小さくするように、絶対値の小さい車輪の粘度指令値を大きくするように行う。例えば、（βｆ−CFL）<０，（βｆ−CFR）>０，｜βｆ−CFL｜>｜βｆ−CFR｜の場合には、tEL = 0.9 tEL，tER = 1.1 tERとして、補正演算する。
【００６３】
続いてステップS517では、目標左右駆動力差tUを補正する。補正は、（βｆ−CFL）と（βｆ−CFR）との和に応じて次式で行う。
tU = tU + Ku (βｆ−CFL＋βｆ−CFR)    …(E4)
ここでKuは正の定数であり、補正量のゲインにあたる。例えば、左前輪の回転角CFLも、右前輪の回転角CFRもβｆよりも大きい場合（βｆに対して、CFLおよびCFRが反時計の向きの場合）、tUは負の向きに補正される。
【００６４】
ステップS518では、目標駆動力tTDと目標左右駆動力差tUから、後輪へのトルク指令値tTRL、tTRRを次式で演算する。
TTRL＝tTD*Rr/GG/2-tU*Rr/GG
TTRR＝tTD*Rr/GG/2+tU*Rr/GG                                    …(B3)
ステップS518の演算後、本ルーチンを終了する。
【００６５】
［モードＡ時の演算ルーチン］
図３中のステップS414のモードＡ時の演算ルーチンでは、図９のフローチャートを実行する。
【００６６】
ステップS801では、後輪軸の中心位置の目標速度tVを演算する。例えば、アクセル演算APSが０のときtV=0となり、APSが100%のときにtV=3[m/s]となるように比例的に割り当てる。
【００６７】
ステップS802では、後輪軸の中心位置（図１０の点Ｐ）の旋回半径の逆数値の目標値tρを演算する。目標値tρは左旋回時、つまり左に車両の旋回中心があるときには正の値とし、右旋回時、つまり右に車両の旋回中心があるときには負の値とするものとし、ステアリングホイール回転角δに応じて、例えば、図１１のような特性にしておく。ここで、例えばタイヤの幅の半分の長さをWt、後輪のトレッドベース距離の半分の長さをLtとしたときに、目標値tρが-1/(Lt+Wt)と1/(Lt+Wt)との間の範囲となるように設定する。
【００６８】
ステップS803では、後輪軸の中心位置（図１０の点Ｐ）の目標すべり角βc（車体の向きに対する点Ｐの進む向きの角度であり、反時計回りを正にとったもの。単位は[rad]。）を演算する。演算は、予めtρおよびステアリング変位角Winに応じて図１２のように関係付けしておいたテーブルをROM内に持たせておき、そのテーブルを参照して演算する。
【００６９】
ステップS804では、後輪軸の中心位置（図１０の点Ｐ）の目標速度tVおよび後輪軸の中心位置の旋回半径の逆数値の目標値tρと目標すべり角βcから、左後輪モータおよび右後輪モータの目標回転速度tNRL、tNRRを次式で演算する。その際、次の関係に着目する。すなわち、ステップS802で求めたtρとステップS803で求めた目標すべり角βcを実現するように車両が旋回するとき、車両の回転中心は図１０の点Ｑとなり、したがって、点Ｐの移動速度がtVであるときに、左後輪の移動速度はtV*R1/R0（R1は左後輪と点Ｑとの距離、R０は点Ｐと点Ｑとの距離）、右後輪の移動速度はtV*R2/R0（R2は右後輪と点Ｑとの距離）となる関係にある。この関係を利用し、左後輪モータおよび右後輪モータの目標回転速度tNRL、tNRRを次式で演算する。
tNRL＝tV/Rr*GG*sqrt(1-2tρLt cos(βc)+ tρ2Lt2)
tNRR＝tV/Rr*GG*sqrt(1＋2tρLt cos(βc)+ tρ2Lt2)      …(C1)
ここでR1/R0，R2/R0の値は、図１０に示す幾何学的関係から次のように導出できることを利用している。
R1/R0 = sqrt(1-2tρLt cos(βc)+ tρ2Lt2)
R2/R0 = sqrt(1＋2tρLt cos(βc)+ tρ2Lt2)      *sqrtは平方根関数を意味する。
【００７０】
ステップS805では、左後輪モータの回転速度NRLが左後輪モータの目標回転速度tNRLに近づくようにフィードバック制御する。例えば、次式のように比例制御を行い、左後輪モータへのトルク指令値tTRLを演算する。Kp1は比例ゲインである。
tTRL＝Kp1*(tNRL-NRL)
【００７１】
ステップS806では、右後輪モータの回転速度NRRが右後輪モータの目標回転速度tNRRに近づくようにフィードバック制御する。例えば、次式のように比例制御を行い、右後輪モータへのトルク指令値tTRRを演算する。Kp1はステップS805と同じ比例ゲインである。
tTRR＝Kp1*(tNRR−NRR)
【００７２】
なお、ステップS805およびステップS806の方法は、モータへのトルク指令値をフィードバックのみで演算する方法であるが、左前輪の進むべき向きβflおよび左前輪の進むべき向きβfrを用いて、例えば、（βｆl−CFL）と（βｆr−CFR）との和に応じてフィードフォワード的に補正するように次式で演算しても良い。
tTRL＝Kp1*(tNRL-NRL) - Kq (βｆl−CFL＋βｆr−CFR)   
tTRR＝Kp1*(tNRR-NRR) + Kq (βｆl−CFL＋βｆr−CFR)   …(F1)
ここでKqは正の定数であり、補正量のゲインにあたる。例えば、左前輪の回転角CFLがβｆlよりも大きく、右前輪の回転角CFRもβｆrよりも大きい場合（βｆlに対してCFLが反時計の向きであり、かつ、βｆrに対してCFRが反時計の向きの場合）、前輪の回転角により発生する反時計回りのヨーモーメントを打ち消す、時計回りのヨーモーメントを発生するようにtTRLとtTRRは補正される。この場合、ステップS808は、S805およびステップS806の前に実行する。
【００７３】
ステップS807では、後輪操舵指令値tδrｌおよびtδrｒを演算する。ステップS802で求めたtρとステップS803で求めた目標すべり角βcに応じた車両の回転中心（図１０の点Ｑ）を基準として、後輪操舵指令値tδrｌおよびtδrｒを演算する。左後輪転舵角tδrｌは、回転中心点Ｑと左後輪中心を結んだ線がタイヤの転がる向きと垂直をなすように図中Ａの値を次式で演算し、
tδrｌ＝tan-1{ sin(βc) / ( cos(βc)-tρLt ) }
右後輪転舵角tδrrは、回転中心点Ｑと右後輪中心を結んだ線がタイヤの転がる向きと垂直をなすように図中Ｂの値を次式で演算する。
tδrr＝tan-1{ sin(βc) / ( cos(βc)+tρLt ) }
【００７４】
続いてステップS808では、左前輪の進むべき向きβflおよび左前輪の進むべき向きβfrを演算する（目標転舵輪向き演算手段に相当）。βfl，βfrについては図１０に示すC,Dの角度として、幾何学的関係から次式で演算する。
βfｌ ＝tan-1{ tρL＋sin(βc) / ( cos(βc)−tρLt ) }
βfｒ ＝tan-1{ tρL＋sin(βc) / ( cos(βc)＋tρLt ) }
【００７５】
続いてステップS809では、左前輪の電気粘性流体の粘度指令値tElを演算する。粘度指令値tElは、ステップS808で演算したβｆlと左前輪の回転角との差、車速V、およびブレーキ踏力BRKに応じて次式で演算する。
tEl = DM×COEF1×COEF2
本演算は、ステップS514に示した通りである。
【００７６】
続いてステップS810では、右前輪の電気粘性流体の粘度指令値tErを次式で演算する。
tEr = DM×COEF1×COEF2 
演算方法は、ステップS809と同じである。
【００７７】
続いてステップS811では、ステップS809とステップS810で演算したtElとtErについて、補正を行う（抗力制御手段に相当）。補正は、βｆlと左前輪の回転角との差（βｆl−CFL）と、βｆrと右前輪の回転角との差（βｆr−CFR）とに基づいて行う。（βｆl−CFL）と（βｆr−CFR）が共に正値、もしくは共に負値、もしくはいずれかが０の場合には、補正を行わない。（βｆl−CFL）と（βｆr−CFR）のいずれかが正値でいずれかが負値の場合には、両者の絶対値に応じて補正を行う。補正は、絶対値の大きい車輪の粘度指令値を小さくするように、絶対値の小さい車輪の粘度指令値を大きくするように行う。例えば、（βｆl−CFL）<０，（βｆr−CFR）>０，｜βｆl−CFL｜>｜βｆr−CFR｜の場合には、tEL = 0.9 tEL，tER = 1.1 tERとして、補正演算する。
ステップS811の演算後、本ルーチンを終了する。
【００７８】
以上の演算を行うことにより、図１３(a)に示すように、旋回内輪の後輪近傍（ただし、タイヤ幅を除外）を旋回中心として車両を小回り旋回する動作ができるようになる。また後輪の左右転舵量を、旋回半径と旋回姿勢により決まる回転中心と後輪とを結んだ直線がタイヤの向きと垂直となるように調整するようにしたため、車両の回転半径によらず、タイヤがスムーズころがることができる。この効果は、後述のＡＲモード走行時も同じように達成できる。
【００７９】
［モードＡＲ時の演算ルーチン］
図３中のステップS421のモードＡＲ時の演算ルーチンでは、図１４のフローチャートを実行する。
【００８０】
ステップS1501では、後輪軸の中心位置の目標速度tVを演算する。例えばアクセル演算APSが0のときtV=0となり、APSが100%のときにtV=-3[m/s]となるように比例的に割り当てる。
【００８１】
ステップS1502では、後輪軸の中心位置（図１０の点Ｐ）の旋回半径の逆数値の目標値tρを演算する。演算方法はステップS802と同じ方法である。
【００８２】
ステップS1503では、後輪軸の中心位置（図１０の点Ｐ）の目標すべり角βc（車体の向きに対する点Ｐの進む向きの角度であり、反時計回りを正にとったもの。単位は[rad]。）を演算する。演算は、ステップS803と同じ方法である。
【００８３】
ステップS1504では、後輪軸の中心位置（図１０の点Ｐ）の目標速度tVおよび後輪軸の中心位置の旋回半径の逆数値の目標値tρと目標すべり角βcから、左後輪モータおよび右後輪モータの目標回転速度tNRL、tNRRを次式で演算する。演算方法は、ステップS804と同じであるため、説明を省略する。
tNRL＝tV/Rr*GG*sqrt(1-2tρLt cos(βc)+ tρ2Lt2)
tNRR＝tV/Rr*GG*sqrt(1＋2tρLt cos(βc)+ tρ2Lt2)      …(D1)
【００８４】
ステップS1505では、左後輪モータの回転速度NRLが左後輪モータの目標回転速度tNRLに近づくようにフィードバック制御する。例えば、次式のように比例制御を行い、左後輪モータへのトルク指令値tTRLを演算する。Kp3は比例ゲインである。
tTRL＝Kp3*(tNRL-NRL)
【００８５】
ステップS1506では、右後輪モータの回転速度NRRが右後輪モータの目標回転速度tNRRに近づくようにフィードバック制御する。例えば、次式のように比例制御を行い、右後輪モータへのトルク指令値tTRRを演算する。Kp3はステップS1505と同じ比例ゲインである。tTRR＝Kp3*(tNRR-NRR)
【００８６】
なお、ステップS1505およびステップS1506の方法は、モータへのトルク指令値をフィードバックのみで演算する方法であるが、左前輪の進むべき向きβflおよび右前輪の進むべき向きβfrを用いて、例えば、（βｆl−CFL）と（βｆr−CFR）との和に応じてフィードフォワード的に補正するように次式で演算しても良い。
tTRL＝Kp1*(tNRL-NRL) + Kq (βｆl−CFL＋βｆr−CFR) 
tTRR＝Kp1*(tNRR-NRR) - Kq (βｆl−CFL＋βｆr−CFR)   …(F2)
ここでKqは正の定数であり、補正量のゲインにあたる。例えば、左前輪の回転角CFLがβｆlよりも大きく、右前輪の回転角CFRもβｆrよりも大きい場合（βｆlに対してCFLが反時計の向きであり、かつ、βｆrに対してCFRが反時計の向きの場合）、前輪の回転角により発生する時計回りのヨーモーメントを打ち消す、反時計回りのヨーモーメントを発生するようにtTRLとtTRRは補正される。この場合、ステップS1508は、S1505およびステップS1506の前に実行する。
【００８７】
ステップS1507では、後輪操舵指令値tδrｌおよびtδrｒを演算する。演算方法は、ステップS807と同じである。
【００８８】
続いてステップS1508では、左前輪の進むべき向きβflおよび右前輪の進むべき向きβfrを演算する（転舵輪目標向き演算手段に相当）。βfl，βfrについては図１０に示すC,Dの180度反転角度として、幾何学的関係から次式で演算する。
βfｌ ＝tan-1{ tρL＋sin(βc) / ( cos(βc)-tρLt ) } + π
βfｒ ＝tan-1{ tρL＋sin(βc) / ( cos(βc)＋tρLt ) }+ π
【００８９】
続いてステップS1509では、左前輪の電気粘性流体の粘度指令値tElを演算する。粘度指令値tElは、ステップS1508で演算したβｆlと左前輪の回転角との差、および、車速V、および、ブレーキ踏力BRKに応じて次式で演算する。
tEl = DM x COEF1 x COEF2
本演算は、ステップS514に示した通りである。
【００９０】
続いてステップS1510では、右前輪の電気粘性流体の粘度指令値tErを次式で演算する。
tEr = DM x COEF1 x COEF2
演算方法は、ステップS1509と同じである。
【００９１】
続いてステップS1511では、ステップS1509とステップS1510で演算したtElとtErについて、補正を行う（抗力制御手段に相当）。補正は、βｆlと左前輪の回転角との差（βｆl−CFL）と、βｆrと右前輪の回転角との差（βｆr−CFR）とに基づいて行う。（βｆl−CFL）と（βｆr−CFR）が共に正値、もしくは共に負値、もしくはいずれかが０の場合には、補正を行わない。（βｆl−CFL）と（βｆr−CFR）のいずれかが正値でいずれかが負値の場合には、両者の絶対値に応じて補正を行う。補正は、絶対値の大きい車輪の粘度指令値を小さくするように、絶対値の小さい車輪の粘度指令値を大きくするように行う。例えば、（βｆl−CFL）<０，（βｆr−CFR）>０，｜βｆl−CFL｜>｜βｆr−CFR｜の場合には、tEL = 0.9 tEL，tER = 1.1 tERとして、補正演算する。
ステップS1511の演算後、本ルーチンを終了する。
【００９２】
以上の演算を行うことにより、図１３(b)に示すように、車両を後退させながら小回りさせることができる。
【００９３】
次に、効果を説明する。
実施例１の電動車両にあっては、下記の効果を得ることができる。
【００９４】
(1) 左右輪に駆動力差を発生させる後輪２RL，２RRと、車体の旋回に応じて車体旋回方向に向きを変化させる前輪４２FL，４２FRと、この前輪４２FL，４２FRの転舵方向の抗力を可変する抗力可変手段と、車両の駆動目標値を検出する駆動目標値検出手段と、車両の旋回目標値を検出する旋回目標値検出手段と、駆動目標値に応じて後輪２RL，２RRの左右駆動力和を調整するとともに、旋回目標値に応じて後輪２RL，２RRの左右駆動力差を調整するモータ出力調整手段と、旋回目標値に応じて前輪４２FL，４２FRの進むべき向きを演算する転舵輪目標向き演算手段と、前輪４２FL，４２FRの実際の向きを検出するエンコーダ２７FL，２７FRと、前輪４２FL，４２FRの進むべき向きと実際の向きとの偏差が大きいほど、抗力が小さくなるように、抗力可変手段に対し抗力調整指令を出力する抗力制御手段と、を備える構成とした。
これにより、偏差が大きい場合には、前輪４２FL，４２FRの転舵方向の抗力を小さくすることで、前輪４２FL，４２FRの向きが前輪４２FL，４２FRの進むべき向きに倣うまでの時間を短くでき、したがって車両の挙動を望ましい動きに近づけることができるようになった。同時に、偏差が小さい場合には、前輪４２FL，４２FRの転舵方向の抗力を大きくすることで、前輪４２FL，４２FRの転舵方向の持続振動を抑制できるようになった。
【００９５】
(2) 車速Ｖを検出する車速検出手段を設け、抗力制御手段は、検出された車速Ｖが高いほど、抗力を大きくする。すなわち、車速Ｖが高いほど前輪４２FL，４２FRの振動速度が速くなる傾向があることを踏まえて、コントローラ３０では、車速Ｖが高くほど電気粘性流体の粘度を上げるように調整する（ステップS514,S515,S809,S810,S1509,S1510）。これにより、車速Ｖが低いときには、前輪４２FL，４２FRの向きが前輪４２FL，４２FRの進むべき向きに倣うまでの時間を増やすことなく、車速Ｖに応じて前輪４２FL，４２FRの振動を効果的に抑制することができる。
【００９６】
(3) 前輪４２FL，４２FRを制動する摩擦ブレーキと、この摩擦ブレーキの制動力を検出するブレーキペダルセンサ２３と、を設け、抗力制御手段は、検出された制動力が大きいほど、抗力を大きくする。すなわち、前輪４２FL，４２FRの制動力が大きいほど前輪４２FL，４２FRの振動速度が速くなる傾向があることを踏まえて、コントローラ３０では、ブレーキ踏力が大きいほど電気粘性流体の粘度を上げるように調整する（ステップS514,S515,S809,S810,S1509,S1510）。これにより、ブレーキ踏力が小さいときには、前輪４２FL，４２FRの向きが前輪４２FL，４２FRの進むべき向きに倣うまでの時間を増すことなく、ブレーキ踏力に応じて前輪４２FL，４２FRの振動を効果的に抑制できる。
【００９７】
(4) 前輪を左右２つ（４２FL，４２FR）設け、抗力制御手段は、偏差により発生する車両ヨーモーメントの和が小さくなるように、各前輪４２FL，４２FR毎に抗力を調整する。すなわち、２つの前輪４２FL，４２FRにおいて、偏差が正負逆である場合には、それぞれの差に応じて車両が影響を受けるヨーモーメントがキャンセルし合うように電気粘性流体の粘度を調整する（ステップS516，S811，S1511における粘度指令値tEl,tErの補正）。これにより、それぞれの差に応じたヨーモーメントが車両運動へ及ぼす影響を低減する効果を得ることができる。粘度の調整に当たっては、偏差が大きいほどヨーモーメントが大きく発生し、電気粘性流体の粘度が高いほどヨーモーメントが大きく発生することを利用している。偏差が大きい場合には電気粘性流体粘度を小さくし、偏差が小さい場合には電気粘性流体粘度を大きくすることにより、２輪の前輪４２FL，４２FRが発生させる逆向きヨーモーメントの絶対値を近づけ、車両運動への影響を低減する。
【００９８】
(5) 抗力可変手段は、転舵回転軸４１と中空支持部４５との間に封入された電気粘性流体７３を備え、抗力制御手段は、電気粘性流体７３に印加する電圧を調整するため、電気指令により連続的に抗力を調整することが可能であり、車両や前輪４２FL，４２FRの状態に応じた調整を電気的に行える。
【００９９】
(6) 前輪４２FL，４２FRの向きと前輪の進むべき向きとの差がある場合には、偏差に応じて車両が影響を受けるヨーモーメントを打ち消すように後輪の左右トルク差を補正する構成とした。具体的には、コントローラ３０内で、ステップS517（モードＡの場合は、ステップ式(F1)、モードＡＲの場合は式(F2)）にて補正量を演算している。これにより、複数の前輪において、偏差が共に正、あるいは、共に負の場合においても、偏差に応じたヨーモーメントが車両運動へ及ぼす影響を低減する効果を得ることができる。
【実施例２】
【０１００】
実施例２は、前輪の転舵方向の抗力を可変する抗力可変手段として、磁気粘性流体を用いた例である。
【０１０１】
まず、構成を説明する。
図１５は、実施例２の電動車両に適用された前輪の要部を示す断面図である。なお、図２に示した実施例１の構成と同一の部分には、同一符号を付して説明を省略する。
図１５に示すように、上下のベアリング７１の間には、磁気粘性流体８５がシール剤７２によって封入されている。中空支持部４５の内側の円周に沿って複数埋め込まれているコイル８３に電流を流すことにより、鉄を材料とした部材８６に磁束を発生させ、図示の矢印の電磁回路を形成させることで、磁気粘性流体８５の粘度を変化させる。
【０１０２】
このように、磁気粘性流体８５の粘度を変化させ、中空支持部４５と転舵回転軸４１との回転速度差に対する転舵方向の抗力を調整する。コイル８３には、絶縁皮膜つきの銅線８１，８２により外部から電流を供給するように構成され、統合コントローラ３０からの粘度指令値に従って、粘度調整コントローラ３１L，３１R（図１参照）がその電流値を調整する。
【０１０３】
このように、電気粘性流体に代えて磁気粘性流体を用いることで、実施例１と同様の作用が得られる。
【０１０４】
次に、効果を説明する。
実施例２の電動車両にあっては、下記の効果を得ることができる。
【０１０５】
(7) 転舵回転軸４１と中空支持部４５との間に封入された磁気粘性流体８５と、この磁気粘性流体８５を通過する磁束量を調整する電磁石とを備え、抗力制御手段は、電磁石への供給電流を調整するため、電気指令により連続的に抗力を調整することが可能であり、車両や前輪４２FL，４２FRの状態に応じた調整を電気的に行える。
【０１０６】
（他の実施例）
以上、本発明の電動車両を実施例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。
【０１０７】
例えば、駆動システムとしては、図１に示した形態に限られるものではなく、例えば、後輪の駆動形態としては、図１６に示すようなものでも良い。図１６は、後輪をクラッチモータ６０（モータのインナおよびアウタがいずれも回転支持されており、モータにトルクを発生させることで減速機63R，63Lを介して左右輪に逆のトルクを付加することができるモータであり、特開平４−３３２９２７号公報などに開示されている。）により後輪左右輪に駆動力差を発生させるとともに、駆動用モータ６１でディファレンシャルギア６２を介して車両に制駆動力を発生させる形態である。このように後輪の左右輪トルクを独立に調整できる形態であれば良い。
【０１０８】
実施例１，２では、車両の前輪を２つとしたが、１輪であっても構わないし、３輪以上でも構わない。実施例１に示したように、前輪の数や位置に応じてそれぞれの前輪の進むべき向きを演算し、その演算値と実際の向きとの差異に応じて回転の向きの抗力を調整すれば良い。また、請求項７を適用する場合には、その差異により発生する車両用モーメントを打ち消すようにモータの左右トルク差を補正することで同様に実現できる。また、前輪にモータを連結して駆動輪とし、後輪２輪をキャスター形式の転舵輪とする構成でも良い。
【０１０９】
また、抗力可変手段において、電気粘性流体や磁気粘性流体を用いない方法としては、転舵回転軸（車体側転舵支軸）４１と中空支持部（転舵輪側転舵支軸）４５との間の結合力を調整できる電磁クラッチや摩擦ブレーキなどを用いる方法もある。転舵回転軸４１と中空支持部４５との回転角を検出し、その回転角が大きいほど結合力を小さく調整し、車速が高いほど結合力を小さく調整し、ブレーキ踏力が大きいほど結合力を小さく調整するシステムとしても良い。
【０１１０】
さらに、転舵輪を駆動するアクチュエータを備える構造としても良い。つまり、必ずしも転舵輪は受動的に転舵するものではなく、旋回指令に応じて転舵輪をアクチュエータにより転舵する構成とし、横力を発生しないように車体モーメントに合わせて転舵輪を転舵させることにより、本構成を達成できる。この場合、旋回の応答速度に合わせて、転舵輪の転舵速度を調整する。すなわち、転舵輪を積極的に転舵装置として利用すると、グリップ力が不足する為、転舵装置としての機能は果たせないものの、従動操作であるならば問題はなく、直進安定性という意味では好ましくなる。またグリップ力を期待しない、低速時の取りまわし方法にもバリエーションが増えるという効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【０１１１】
実施例１，２では、左右後輪を独立の電気モータで駆動する駆動システムを備えた電動車両を示したが、上記のように、後輪の左右輪トルクを独立に調整できる駆動システムを搭載した電動車両にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】実施例１の電動車両を示す全体システム図である。
【図２】実施例１の電動車両に適用された前輪を示す側面図および平面図である。
【図３】図２の結合部Ａの拡大断面部である。
【図４】実施例１の統合コントローラにて実行されるモード選択制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】実施例１の統合コントローラでのモードＤ時における演算方法を説明する図である。
【図６】実施例１でのモードＤ時の演算ルーチンを示すフローチャートである。
【図７】実施例１でのモードＤ時の演算ルーチンにて使用する目標駆動力tTDのROMデータ特性図である。
【図８】実施例１での電気粘性流体の目標粘度を演算するためのROMデータ特性図である。
【図９】実施例１でのモードＡ時の演算ルーチンを示すフローチャートである。
【図１０】実施例１でのモードＡ時およびモードＡＲ時の演算方法を説明する図である。
【図１１】実施例１でのモードＡおよびモードＡＲ時の演算ルーチンにて使用する旋回半径の逆数値目標値tρのROMデータ特性図である。
【図１２】実施例１でのモードＡ時の演算ルーチンにて使用する目標すべり角βcのROMデータ特性図である。
【図１３】実施例１での旋回挙動例を示す図である。
【図１４】実施例１でのモードＡＲ時の演算ルーチンを示すフローチャートである。
【図１５】実施例２の電動車両に適用された前輪の要部を示す断面図である。
【図１６】駆動システムの他の実施例を示す図である。
【符号の説明】
【０１１３】
２RL，２RR  後輪
３RL，３RR  モータ
４RL，４RR  減速機
５RL，５RR  駆動回路
６  リチウムイオンバッテリ
８  ヨーレートセンサ
１１  ステアリングホイール
２１  操舵角センサ
２２  ブレーキペダルセンサ
２３  アクセルペダルセンサ
２４  加速度センサ
２５  シフトレバー
２６  変位角センサ
２７FL，２７FR  エンコーダ
３０  統合コントローラ
３１L，３１R  粘度調整コントローラ
４１FL，４１FR  転舵回転軸
４２FL，４２FR  前輪
４３FL，４３FR  車輪回転軸
４４  部位
４５  中空支持部
４９，５０  前輪回転センサ
５１RL，５１RR  リンク
５２RL，５２RR  転舵用モータ
５３RL，５３RR  モータ駆動回路
７１  ベアリング
７２  シール剤
７３  電気粘性流体
７４  絶縁体
７５，７６  銅線
７７  正極
【図１】
2006067733.tif 000004
【図２】
2006067733.tif 000005
【図３】
2006067733.tif 000006
【図４】
2006067733.tif 000007
【図５】
2006067733.tif 000008
【図６】
2006067733.tif 000009
【図７】
2006067733.tif 000010
【図８】
2006067733.tif 000011
【図９】
2006067733.tif 000012
【図１０】
2006067733.tif 000013
【図１１】
2006067733.tif 000014
【図１２】
2006067733.tif 000015
【図１３】
2006067733.tif 000016
【図１４】
2006067733.tif 000017
【図１５】
2006067733.tif 000018
【図１６】
2006067733.tif 000019