(57)【要約】【課題】  車速や操舵角に応じてドライバの操舵力を自在に調節することができる４輪独立駆動車の駆動力制御装置を提供する。【解決手段】  ＥＣＵ103は、車速と操舵角とに応じて目標操舵反力を算出する操舵反力算出部201と、目標操舵反力と操舵アシストトルクとの差分に基づいて、操舵反力の付加量を算出する反力付加量算出部202と、操舵反力付加量とサスペンション特性とから左右前輪102FL，102FRの駆動力差を設定すると共に、この駆動力差と加減速指令に基づく各電動モータの目標トルクとから、左右前輪の駆動力配分量を算出する駆動力配分算出部203と、を備える。【選択図】      図２
2006187047.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の左右前後輪にそれぞれ付与され、独立に駆動力を発生する電動モータと、
ドライバの加減速指令に基づいて、各電動モータをそれぞれ駆動制御する駆動力制御手段と、
を有する４輪独立駆動車において、
車速を検出する車速検出手段と、
ドライバのステアリング操舵角を検出する操舵角検出手段と、
前記車速と前記操舵角とに応じた目標操舵反力に基づいて左右前輪に駆動力差を発生させ、ドライバの操舵トルクを制御する操舵トルク制御手段と、
を備えることを特徴とする４輪独立駆動車の駆動力制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の４輪独立駆動車の駆動力制御装置において、
車速に応じて操舵アシストトルクを出力するパワーステアリング機構を備え、
前記操舵トルク制御手段は、
前記車速と前記操舵角とに応じて目標操舵反力を算出する目標操舵反力算出部と、
前記目標操舵反力と前記操舵アシストトルクとの差分に基づいて、操舵反力の付加量を算出する操舵反力付加量算出部と、
前記操舵反力付加量とサスペンション特性とから左右前輪の駆動力差を設定すると共に、この駆動力差と前記加減速指令に基づく各電動モータの目標トルクとから、左右前輪の駆動力配分量を算出する駆動力配分算出部と、
を備えることを特徴とする４輪独立駆動車の駆動力制御装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の４輪独立駆動車の駆動力制御装置において、
前記操舵トルク制御手段は、前記左右前輪の駆動力差によるヨーモーメントの発生を打ち消すように前記左右後輪に駆動力差を発生させることを特徴とする４輪独立駆動車の駆動力制御装置。
【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４輪独立駆動車の駆動力制御装置において、
前記操舵トルク制御手段は、前記車速が高くなるほど、ステアリング中立位置から操舵開始時における操舵角に対する操舵トルクの立ち上がる傾きを大きくすることを特徴とする４輪独立駆動車の駆動力制御装置。
【請求項５】
車両の左右前後輪にそれぞれ付与され、独立に駆動力を発生する電動モータと、
ドライバの加減速指令に基づいて、各電動モータを駆動制御する駆動力制御手段と、
を備えた４輪独立駆動車において、
車速とドライバの操舵角とに応じた目標操舵反力に基づいて左右前輪に駆動力差を発生させると共に、この駆動力差に伴うヨーモーメントの発生を打ち消すように左右後輪に駆動力差を発生させることを特徴とする４輪独立駆動車の駆動力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動モータにより４輪を独立に駆動する４輪独立駆動車の駆動力制御装置の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ステアリングホイールの操舵角や車速に基づいて差動装置を積極的に制御し、そのときの運転状態に適したトルクを左右の車輪に伝達する車両用動力伝達装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平８−２１４９２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、駆動力配分量を決定する際に、ドライバが操舵したときに感じる操舵トルクを考慮していないため、その操舵トルクのほとんどはパワーステアリング装置で制御されることになる。この場合、車速やエンジン回転速度に応じてアシスト量のゲインを調整することはできるが、車速に応じて操舵角ごとにアシスト量を細かく調整することは困難であった。
【０００４】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、車速や操舵角に応じてドライバの操舵トルクを自在に調節することができる４輪独立駆動車の駆動力制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明では、
車両の左右前後輪にそれぞれ付与され、独立に駆動力を発生する電動モータと、
ドライバの加減速指令に基づいて、各電動モータをそれぞれ駆動制御する駆動力制御手段と、
を有する４輪独立駆動車において、
車速を検出する車速検出手段と、
ドライバのステアリング操舵角を検出する操舵角検出手段と、
前記車速と前記操舵角とに応じた目標操舵反力に基づいて左右前輪に駆動力差を発生させ、ドライバの操舵トルクを制御する操舵トルク制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
よって、本発明にあっては、目標操舵反力に基づいて左右前輪に駆動力差を発生させるため、車速や操舵角に応じてドライバの操舵トルクを自在に調整することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の４輪独立駆動車の駆動力制御装置を実施するための最良の形態を、図面に示す実施例１，２に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００８】
まず、構成を説明する。
［全体構成］
図１は、実施例１の４輪独立駆動車101のシステム構成図である。
４輪独立駆動車101は、図１に示すように、駆動力発生源としての電動モータ104FL，104FR，104RL，104RRを備えており、各々の電動モータ104FL，104FR，104RL，104RRの回転軸は、４輪独立駆動車の前輪102FL，102FRおよび後輪102RL，102RRに連結されている。ここで、４つの電動モータ104FL，104FR，104RL，104RRの出力特性、前輪102FL，102FRおよび後輪102RL，102RRの半径は、いずれも同じである。
【０００９】
電動モータ104FL，104FR，104RL，104RR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り、それらの力行および回生トルクは、ＥＣＵ103からのモータ指令値により制御される。
【００１０】
４輪独立駆動車101は、前輪102FL，102FRを転舵するパワーステアリング機構付きステアリング機構106と、このステアリング機構106へドライバが操舵入力を行うステアリングホイール107と、ステアリングホイール107の操舵角を検出する操舵角センサ（操舵角検出手段）108と、ステアリングホイール107の操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ109と、ドライバによる駆動力指令を検出するアクセルペダルセンサ110と、ドライバによる制動力指令を検出するブレーキペダルセンサ111と、を備える。また、各車輪には、車輪速センサ（車速検出手段に相当）105FL，105FR，105RL，105RRが設けられている。
【００１１】
ＥＣＵ103は、アクセルペダルセンサ106により検出されたアクセルペダルの操作量と、ブレーキペダルセンサ111により検出されたブレーキペダルの操作量とに基づいて、各電動モータ104FL，104FR，104RL，104RRに駆動電流を供給する（駆動力制御手段に相当）。アクセルペダルの操作量とブレーキペダルの操作量は、ドライバの加減速指令に相当する。
【００１２】
また、ＥＣＵ103は、操舵角センサ108により検出された操舵角と、各車輪速センサ105FL，105FR，105RL，105RRにより検出された車輪速から求まる車速とから、ステアリングホイール107の目標操舵反力を設定し、操舵トルクセンサ109により検出される操舵トルクが目標操舵反力と一致するように、前輪102FL，102FRの駆動力配分を行う駆動力配分制御を実施する。
【００１３】
［前輪の駆動力配分制御ブロック］
図２は、ＥＣＵ103の操舵反力制御ブロック図であり、ＥＣＵ103は、操舵反力算出部（目標操舵反力算出部）201と、反力付加量算出部（操舵反力付加量算出部）202と、駆動力配分算出部203と、を備えている（操舵トルク制御手段に相当）。
【００１４】
操舵角センサ108と各車輪速センサ105FL，105FR，105RL，105RRの出力は、ＥＣＵ103内の操舵反力算出部201に入力される。操舵反力算出部201では、図３に実線で示すような、車速に応じて変化する操舵角−操舵トルク特性から目標操舵反力を算出する。
【００１５】
反力付加量算出部202では、図３に破線で示すような、車速に応じてパワーステアリング機構付きステアリング機構106の操舵アシストトルクにより調節される操舵トルクと、実線で示すような、高速では中立位置付近の操舵角−操舵トルク特性の傾きがより大きくなるような特性との差から、前輪102FL，102FRの駆動力配分制御により付加する分の操舵反力を算出する。
【００１６】
駆動力配分算出部203では、前輪102FL，102FRの左右駆動力差を、サスペンションの設計値（キングピンオフセット等）と反力付加量算出部202で算出された反力付加量から算出すると共に、ドライバのアクセルペダルおよびブレーキペダルの操舵量から前輪102FL，102FRの駆動力配分量を算出する。また、前輪102FL，102FRの駆動力配分により発生するヨーモーメントを相殺するように、後輪102RL，102RRの左右駆動力配分量を算出する。各車輪に設けられたモータ駆動部204FL，204FR，204RL，204RRでは、各々の指令値を実行して、車両に駆動力を与える。
【００１７】
次に、作用を説明する。
［キングピンオフセットによる操舵トルク発生原理］
前輪102FL，102FRへの駆動力配分により操舵トルクを調節する動作原理を説明する。図４は、前輪102FL，102FRのタイヤ接地面の状態を示したものである。
【００１８】
前輪102FL，102FRは、サスペンションの設計により決められるキングピン軸回りに転舵される。上述したように、このキングピン軸の延長と地面の交点（図中の○）と、タイヤにかかる荷重の重心点（図中の●）とのタイヤ回転方向に対するオフセット量を、キングピンオフセットもしくはスクラブ半径と言い、この長さにより重心点に働く駆動力の影響でキングピン軸回りのモーメントが発生する。
【００１９】
したがって、図５に示すように、キングピンオフセットが車体の内側になるように設計された車両では、駆動力配分により右前輪102FRにより多くの駆動力を加えると、右前輪102FRの左回りモーメントが左前輪102FLの右回りモーメントより大きくなるので、ステアリングホイール107を左へ回そうとするトルクがステアリングに発生する。
【００２０】
また、図６に示すように、キングピンオフセットが車体の外側になるように設計された車両では、駆動力配分により右前輪102FRにより多くの駆動力を加えると、右前輪102FRの右回りモーメントが左前輪102FLの左回りモーメントより大きくなるので、ステアリングホイール107を右へ回そうとするトルクがステアリングに発生する。
【００２１】
［前輪の駆動力配分による操舵トルク調整作用］
従来の油圧式パワーステアリング装置は、車速やエンジン回転数に応じてパワーシリンダに供給される油圧を可変することで、車速に応じて操舵トルクを調整することはできるが、さらに操舵角に応じた細かい調整を行うことは困難であった。
【００２２】
これに対し、実施例１では、上記原理を用い、前輪102FL，102FRに対し車速と操舵角に応じて左右駆動力差を発生させることによって、操舵トルクを車速と操舵角とに応じて細かく調整することが可能となった。
【００２３】
例えば、実施例１のように、車速が高くなるほど、ステアリング中立位置から操舵開始時における操舵角に対する操舵トルクの立ち上がる傾きを大きくすることによって、低速時には中立位置付近でも操舵トルクを軽くして取り回しを良くし、高速時は中立位置へ復帰し易くして直進走行時の安定性をより高めるというように、車速と操舵角とに応じて所望の操舵感を得ることができる。
【００２４】
［後輪の駆動力配分によるヨーモーメントキャンセル作用］
前輪102FL，102FRに駆動力配分制御を実行したとき、操舵トルク以外に車体にヨーモーメントが発生し、ドライバの操舵量（操舵角）と車両のヨーモーメントがマッチしなくなる。そこで、実施例１では、図７に示すように、前輪102FL，102FRの駆動力配分により発生するヨーモーメントを相殺するために、後輪102RL，102RRの左右に駆動力配分制御を実行している。これにより、前輪102FL，102FRの駆動力配分制御に伴うヨーの発生をキャンセルでき、車両挙動に及ぼす影響を回避することができる。
【００２５】
次に、効果を説明する。
実施例１の４輪独立駆動車の駆動力制御装置にあっては、以下に列挙する効果が得られる。
【００２６】
(1) ４輪独立駆動車101は、車速を検出する車輪速センサ104FL，104FR，104RL，104RRと、ドライバのステアリング操舵角を検出する操舵角センサ108と、車速と操舵角とに応じた目標操舵反力に基づいて左右前輪104FL，104FRに駆動力差を発生させ、ドライバの操舵トルクを制御するＥＣＵ103と、を備える。よって、操舵トルクを車速や操舵角に応じて自在に調整することができ、ドライバに所望の操舵感を与えることができる。
【００２７】
(2) ４輪独立駆動車101は、車速に応じて操舵アシストトルクを出力するパワーステアリング機構付きステアリング機構106を備え、ＥＣＵ103は、車速と操舵角とに応じて目標操舵反力を算出する操舵反力算出部201と、目標操舵反力と操舵アシストトルクとの差分に基づいて、操舵反力の付加量を算出する反力付加量算出部202と、操舵反力付加量とサスペンション特性とから左右前輪102FL，102FRの駆動力差を設定すると共に、この駆動力差と加減速指令に基づく各電動モータ104FR，104FRの目標トルクとから、左右前輪102FL，102FRの駆動力配分量を算出する駆動力配分算出部203と、を備える。よって、目標操舵反力に応じた適正な前輪駆動力差を発生させつつ、加減速指令に応じて車両を制駆動することができる。
【００２８】
(3) ＥＣＵ103は、左右前輪104FL，104FRの駆動力差によるヨーモーメントの発生を打ち消すように左右後輪104RL，104RRに駆動力差を発生させるため、発生ヨーモーメントをドライバの操舵に応じた値とすることができ、前輪の駆動力配分制御に伴う車両挙動変化を防止できる。
【００２９】
(4) ＥＣＵ103は、車速が高くなるほど、ステアリング中立位置から操舵開始時における操舵角に対する操舵トルクの立ち上がる傾きを大きくする。よって、低速時の中立位置付近における取り回し性の向上と、高速時における直進走行安定性の向上とを両立できる。
【実施例２】
【００３０】
実施例１では、前輪102FL，102FRの駆動力配分により発生するヨーモーメントを後輪102RL，102RRの駆動力配分で相殺し、ステアリングホイール107の操舵量によってのみヨーモーメントが発生するような構成としたが、駆動力配分によるヨーモーメントも付加することができる。
【００３１】
すなわち、図８に示すように、図６で示したような駆動力制御によるヨーモーメントの発生しない駆動力配分に、付加したいヨーモーメント分の駆動力配分を上乗せすれば、駆動力配分によるヨーモーメント制御を付加することができる。
よって、実施例２においても、実施例１と同様の作用および効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】実施例１の４輪独立駆動車101のシステム構成図である。
【図２】ＥＣＵ103の操舵反力制御ブロック図である。
【図３】実施例１の操舵角および車速に応じた操舵トルク特性図である。
【図４】前輪102FL，102FRのタイヤ接地面の状態を示したものである。
【図５】キングピンオフセットが車体の内側に位置するステアリング機構において、左右駆動力差により発生する操舵トルクを示す図である。
【図６】キングピンオフセットが車体の外側に位置するステアリング機構において、左右駆動力差により発生する操舵トルクを示す図である。
【図７】実施例１の左右後輪駆動力配分制御作用を示す図である。
【図８】実施例２の左右後輪駆動力配分制御作用を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
101  ４輪独立駆動車
102FL，102FR  前輪
102RL，102RR  後輪
103  ＥＣＵ
104FL，104FR，104RL，104RR  電動モータ
105FL，105FR，105RL，105RR  車輪速センサ
106  ステアリング機構
107  ステアリングホイール
108  操舵角センサ
109  操舵トルクセンサ
110  アクセルペダルセンサ
111  ブレーキペダルセンサ
201  操舵反力算出部
202  反力付加量算出部
203  駆動力配分算出部
204FL，204FR，204RL，204RR  モータ駆動部
【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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【図８】
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