(57)【要約】【課題】車両の安定性を確保しつつ、燃費を向上可能である車両制御装置を提供する。【解決手段】制御部６０は、車両１０の安定を保てる範囲内であって、運転者の意思に応じた目標旋回半径Ｒtargを実現可能である複数の実舵角δfl、δfrを演算し、それぞれの実舵角δfl、δfrに基づき、目標ヨーモーメントＭｚdycを演算する。制御部６０は、目標ヨーモーメントＭｚdycおよび目標加減速度Ａｘtargを同時に満たす左制駆動力Ｆｄrlおよび右制駆動力Ｆｄrrを演算し、駆動装置２０にて出力するのに要する合計電力量Ｐtotalを演算する。また制御部６０は、消費電力が最小または回生電力が最大となる左制駆動力Ｔｄrl、右制駆動力Ｆｄrr、実舵角δfl、δfrを選択し、選択された左制駆動力Ｆｄrlおよび右制駆動力Ｆｄrrが出力されるように、駆動装置２０を制御する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
左右の制駆動力を独立に制御可能な動力装置（２０）と、
操舵輪（１１、１２）の実舵角を変更する操舵装置（４０）と、
を備える車両制御システム（５５）を制御する車両制御装置（６０）であって、
運転者の意思に応じた車両の目標加減速度を演算する加減速度演算手段（Ｓ５０）と、
前記車両の安定を保てる範囲内であって、運転者の意思に応じた目標旋回半径を実現可能である前記実舵角を演算する実舵角演算手段（Ｓ６１）と、
それぞれの前記実舵角に基づき、目標ヨーモーメントを演算するヨーモーメント演算手段（Ｓ６２）と、
前記目標ヨーモーメントおよび前記目標加減速度を同時に満たす左制駆動力および右制駆動力を演算する制駆動力演算手段（Ｓ６４）と、
前記左制駆動力および前記右制駆動力を前記動力装置にて出力するのに要する消費電力または回生電力を演算する電力演算手段（Ｓ６５）と、
前記消費電力が最小または前記回生電力が最大となる前記左制駆動力および前記右制駆動力、ならびに、前記実舵角を選択する選択手段（Ｓ６７）と、
前記選択手段にて選択された前記左制駆動力および前記右制駆動力が出力されるように前記動力装置を制御する制駆動力制御手段（Ｓ７０）と、
を備えることを特徴とする車両制御装置。
【請求項２】
前記車両の状態に関する状態情報に基づき、前記車両の状態が日常状態か緊急状態かを判定する状態判定手段（Ｓ２０）をさらに備え、
前記車両の状態が前記日常状態であると判定された場合、前記消費電力が最小または前記回生電力が最大となるように前記制駆動力制御手段により前記動力装置を制御する省燃費制御モードとし、
前記車両の状態が前記緊急状態であると判定された場合、前記車両の状態を安定化させる安定化制御モードとすることを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。
【請求項３】
前記実舵角演算手段は、スタビリティファクタ値が所定範囲内である場合、前記車両の安定を保てるものとし、前記所定範囲内の前記スタビリティファクタ値ごとに、前記実舵角を演算することを特徴とする請求項１または２に記載の車両制御装置。
【請求項４】
操舵部材（４１）の操舵角および車体速度に基づき、目標ヨーレートを演算するヨーレート演算手段（Ｓ４０）とさらに備え、
前記ヨーモーメント演算手段は、前記目標ヨーレートに基づいて前記目標ヨーモーメントを演算することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両制御装置。
【請求項５】
前記操舵装置は、操舵部材（４１）の操舵角と前記実舵角とを独立に制御可能であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の車両制御装置。
【請求項６】
前記操舵装置は、前記操舵部材側に設けられる入力軸（４２）と前記操舵輪側に設けられる出力軸（４３）との間に設けられ前記入力軸に対して前記出力軸を相対回転させるステアリングギア比可変部（５０）を有し、
前記選択手段にて選択された前記実舵角を前記操舵角にて実現されるように、前記ステアリングギア比可変部を制御するギア比変更手段（Ｓ８０）を備えることを特徴とする請求項５に記載の車両制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両制御システムを制御する車両制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ステアリングギア比の調整や左右輪間に制駆動力差を与えることで、車両の安定性を向上する運動制御装置が知られている。例えば特許文献１では、車両のヨーレートと横加速度とのバランスを取るべく、可変ステアリングギア比可変手段および左右輪の制駆動力差を制御し、車両の横滑り角がゼロとなるように制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許４１５５２４６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のように車両の横滑り角をゼロにする制御を行った場合、中〜高速走行時において、前輪の操舵角が増大する。そのため、コーナリングフォースの車両進行方向分力（コーナリング抵抗）が増加するので、車速を維持するために必要なパワーが増大し、消費電力が増大する虞がある。また、左右輪の制駆動力差が大きい場合、駆動に必要な電力が制動で回収できる電力を上回り、収支として消費電力が増大する虞がある。すなわち、特許文献１のように、車両の横滑り角をゼロに制御すると、電力収支は成り行きとなるため、消費電力が増大する虞がある。
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、車両の安定性を確保しつつ、燃費を向上可能である車両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】
本発明の車両制御装置は、動力装置と、操舵装置と、を備える車両制御システムを制御する。動力装置は、左右の制駆動力を独立に制御可能である。操舵装置は、操舵輪の実舵角を変更する。
【０００６】
車両制御装置は、加減速度演算手段と、実舵角演算手段と、ヨーモーメント演算手段と、制駆動力演算手段と、電力演算手段と、選択手段と、制駆動力制御手段と、を備える。
加減速度演算手段は、運転者の意思に応じた車両の目標加減速度を演算する。
実舵角演算手段は、車両の安定を保てる範囲内であって、運転者の意思に応じた目標旋回半径を実現可能である実舵角を演算する。
ヨーモーメント演算手段は、それぞれの実舵角に基づき、目標ヨーモーメントを演算する。
【０００７】
制駆動力演算手段は、目標ヨーモーメントおよび目標加減速度を同時に満たす左制駆動力および右制駆動力を演算する。
電力演算手段は、左制駆動力および右制駆動力を動力装置にて出力するのに要する消費電力または回生電力を演算する。
【０００８】
選択手段は、消費電力が最小または回生電力が最大となる左制駆動力および右制駆動力、ならびに、実舵角を選択する。
制駆動力制御手段は、選択手段にて選択された左制駆動力および右制駆動力が出力されるように動力装置を制御する。
【０００９】
本発明では、車両の安定を確保できる範囲内において、運転者の意思に応じた目標旋回半径および目標加減速度を実現しつつ、消費電力が最小または回生電力が最大となる左制駆動力および右制駆動力を選択、実行する。これにより、車両の安定を確保しつつ、消費電力を最小または回生電力を最大とすることができ、燃費を向上可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態による車両制御システムを示す概略構成図である。
【図２】本発明の一実施形態による車両制御処理を説明するフローチャートである。
【図３】本発明の一実施形態による消費電力最小化演算を説明するサブフローである。
【図４】本発明の一実施形態による実舵角、横滑り角およびコーナリングフォースを説明する説明図である。
【図５】本発明の一実施形態による合計電力量の演算を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明による車両制御装置を図面に基づいて説明する。
（一実施形態）
本発明の一実施形態による車両制御装置は、左右輪の制駆動力を独立に制御可能な車両に適用される。図１に示すように、車両１０は、左前輪１１、右前輪１２、左後輪１３、右後輪１４、動力装置としての駆動装置２０、制動装置３０、操舵装置４０、および、車両制御装置としての制御部６０等を備える。図１では、紙面上側を車両前方とし、紙面下側を車両後方とする。以下適宜、左前輪１１および右前輪１２を「前輪１１、１２」、左後輪１３および右後輪１４を「後輪１３、１４」、前輪１１、１２および後輪１３、１４を「車輪１１〜１４」という。
【００１２】
駆動装置２０は、第１モータ２１、第２モータ２２、第１インバータ２３、および、第２インバータ２４を有する。
第１モータ２１および第２モータ２２は、いずれも永久磁石式同期型の３相交流電動機である。また、第１モータ２１および第２モータ２２は、図示しないバッテリから電力を供給されることによりトルクを発生する電動機としての機能、および、車両１０の制動時に駆動されて発電する発電機としての機能を有する、所謂「モータジェネレータ」である。本実施形態では、第１モータ２１および第２モータ２２が電動機として機能する場合を中心に説明するので、単に「モータ」と呼ぶ。
第１モータ２１および第２モータ２２は、車両１０に搭載される、所謂「車両搭載型モータ」である。
【００１３】
第１モータ２１は、バッテリから供給される電力により駆動され、発生した動力により左後輪１３を駆動する。第２モータ２２は、バッテリから供給される電力により駆動され、発生した動力により右後輪１４を駆動する。第１モータ２１と第２モータ２２とは、独立に駆動が制御されることにより、左後輪１３と右後輪１４とは、独立に駆動される。すなわち、本実施形態の車両１０は、「後輪２輪独立駆動車」である。
【００１４】
第１インバータ２３および第２インバータ２４は、ブリッジ接続される６つのスイッチング素子等により構成される。スイッチング素子には、例えばＩＧＢＴ、ＭＯＳ、バイポーラトランジスタ等が用いられる。第１インバータ２３および第２インバータ２４を構成するスイッチング素子は、制御部６０によりオンオフ作動が制御される。
【００１５】
第１インバータ２３は、第１モータ２１とバッテリとの間に設けられ、バッテリの電力を交流電力に変換して第１モータ２１へ供給する。また、第１インバータ２３は、第１モータ２１により発電された電力を直流電力に変換してバッテリに供給する。
第２インバータ２４は、第２モータ２２とバッテリとの間に設けられ、バッテリの電力を交流電力に変換して第２モータ２２へ供給する。また、第２インバータ２４は、第２モータ２２により発電された電力を直流電力に変換してバッテリに供給する。
【００１６】
制動装置３０は、左前輪１１を制動する油圧ブレーキ３１、右前輪１２を制動する油圧ブレーキ３２、左後輪１３を制動する油圧ブレーキ３３、右後輪１４を制動する油圧ブレーキ３４、および、油圧分配部３５を有する。
油圧分配部３５は、油圧ブレーキ３１〜３４へ供給される油圧分配を制御することにより、車輪１１〜１４の制動力を独立に制御可能である。
【００１７】
操舵装置４０は、操舵部材としてのハンドル（ステアリングホイール）４１、入力軸４２、出力軸４３、ラックアンドピニオン機構４５、および、ステアリングギア比可変部５０等を有する。
入力軸４２の一端には、運転者により操舵されるハンドル４１が固定される。これにより、ハンドル４１と入力軸４２とは、運転者による操舵により一体となって回転する。
入力軸４２のハンドル４１と反対側には、出力軸４３が設けられる。
【００１８】
ラックアンドピニオン機構４５は、出力軸４３の入力軸４２と反対側に設けられ、図示しないピニオンギアおよびラックバー４６を有する。ピニオンギアは、出力軸４３の回転に伴って回転する。ラックバー４６は、車両１０の左右方向に移動可能に設けられる。ラックバー４６に設けられるラック歯がピニオンギアと噛み合うことで、ピニオンギアの回転運動がラックバー４６の直線運動に変換される。
ラックバー４６の両端には、タイロッド４７および図示しないナックルアームを介して、前輪１１、１２が設けられる。これにより、運転者がハンドル４１を操舵することにより、前輪１１、１２が操舵される。すなわち本実施形態では、前輪１１、１２が「操舵輪」に対応する。
【００１９】
ステアリングギア比可変部５０は、入力軸４２と出力軸４３との間に設けられ、図示しないアクチュエータにより、入力軸４２に対して出力軸４３を相対的に回転させる。アクチュエータは、制御部６０により駆動が制御される。これにより、ハンドル４１の回転角度であるハンドル４１の操舵角δnに対する前輪１１、１２の平均実舵角δの比であるステアリングギア比を変更可能である。
本実施形態では、駆動装置２０および操舵装置４０が車両制御システム５５を構成する。
【００２０】
制御部６０は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内部にはいずれも図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ、および、これらを接続するバスライン等を備える。制御部６０は、予め記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することによるソフトウェア処理や、専用の電子回路によるハードウェア処理により、第１モータ２１、第２モータ２２、油圧分配部３５、および、ステアリングギア比可変部５０等を制御することにより、車両１０全体を制御する。
【００２１】
車輪速センサ６１は、車輪１１〜１４の回転速度Ｖfl、Ｖfr、Ｖrl、Ｖrrから車両１０の走行速度である車体速度Ｖを検出する。
以下、添え字の「ｆｌ」は左前輪１１に係る値であることを意味し、「ｆｒ」は右前輪１２に係る値であることを意味し、「ｒｌ」は左後輪１３に係る値であることを意味し、「ｒｒ」は右後輪１４に係る値であることを意味するものとする。また、添え字の「ｆ」は前輪１１、１２に係る値であることを意味し、「ｒ」は後輪１３、１４に係る値であることを意味する。
【００２２】
３軸６自由度加速度センサ６２は、車両１０の前後方向（図４に示すｘ軸方向）、車両１０の横方向（図４に示すｙ軸方向）、および、鉛直方向（ｚ軸方向）の３軸の軸方向加速度、および、軸周りの回転方向加速度を検出する。
操舵角センサ６３は、ハンドル４１の操舵角δnを検出する。操舵角センサ６３は、例えば左旋回方向を正の値、右旋回方向を負の値として検出する。なお、操舵角δnを時間微分することで、操舵角速度が演算される。
【００２３】
アクセルペダルストロークセンサ６４は、運転者による図示しないアクセルペダルの操作量を検出する。
ブレーキペダルストロークセンサ６５は、運転者による図示しないブレーキペダルの操作量を検出する。
４輪荷重センサ６６は、車輪１１〜１４のそれぞれにかかる荷重を検出する。本実施形態では、４輪荷重センサ６６は、サスペンションストロークセンサとし、サスペンション変位量を検出する。
【００２４】
制御部６０は、車輪速センサ６１、３軸６自由度加速度センサ６２、操舵角センサ６３、アクセルペダルストロークセンサ６４、ブレーキペダルストロークセンサ６５、および、４輪荷重センサ６６等から出力される各種信号を取得可能に構成され、取得された信号に基づき、車両１０の駆動を制御する。
【００２５】
本実施形態では、第１モータ２１、第２モータ２２、および、ステアリングギア比可変部５０を制御することで、車両１０の操縦安定性を確保しつつ、消費電力を最小化、または、回生電力を最大化とする。以下適宜、消費電力を最小化、または、回生電力を最大化することを、単に「消費電力を最小化する」というものとする。
ここで、車両制御処理を図２および図３に示すフローチャートに基づいて説明する。車両制御処理は、例えばイグニッション電源がオンされている間、制御部６０にて所定の間隔で実行される。
【００２６】
最初のステップＳ１０（以下、「ステップ」を省略し、単に記号「Ｓ」で示す。）では、車輪速センサ６１、３軸６自由度加速度センサ６２、操舵角センサ６３、アクセルペダルストロークセンサ６４、ブレーキペダルストロークセンサ６５、および、４輪荷重センサ６６から各種信号を読み込む。
【００２７】
Ｓ２０では、車両１０の状態情報である操舵角速度、アクセルペダルの操作量、ブレーキペダルの操作量、車両１０の前後方向加速度、および、車両１０の横方向加速度に基づき、車両１０の走行状態が日常状態か否かを判断する。車両１０の走行状態が日常領域ではないと判断された場合（Ｓ２０：ＮＯ）、緊急状態であると判定し、Ｓ９０へ移行する。Ｓ９０では、車両１０の状態を安定化させる安定化制御モードとする。車両１０の走行状態が日常領域であると判断された場合（Ｓ２０：ＹＥＳ）、Ｓ３０へ移行する。Ｓ３０〜Ｓ８０の処理を、省燃費制御モードとする。
【００２８】
本実施形態では、日常状態とは、ハンドル４１の操舵に対し、車両１０の横力やヨーが十分に遅れなく発生し、かつ、車輪１１〜１４のコーナリングフォースＦｙfl、Ｆｙfr、Ｆｙrl、Ｆｙrrが、その車輪横滑り角αfl、αfr、αrl、αrrに対して線形的に応答する領域とする。例えば、操舵角速度がπ／２ｔｒ［ｒａｄ／ｓ］未満、アクセルペダルの操作量が３０［％］未満、ブレーキペダルの操作量が２０［％］未満、かつ、前後方向加速度および横方向加速度が０．３［Ｇ］未満のとき、日常状態であると判断する。
【００２９】
操舵角速度の演算に用いる反応時間ｔｒは、式（１−１）にて演算される。また、式（１−１）中のヨー慣性半径ｃは、式（１−２）で表される。
【数１】
2015223860.tif 000003
【００３０】
式中の文字は、以下の通りである。
ｔｒ：反応時間［ｓｅｃ］
ｍ：車体質量［ｋｇ］
Ｖ：車体速度［ｍ／ｓ］
Ｋf：前輪２輪の平均コーナリングパワー［ｋＮ／ｒａｄ］
Ｋr：後輪２輪の平均コーナリングパワー［ｋＮ／ｒａｄ］
Ｌf：重心点から前軸までの距離［ｍ］
Ｌr：重心点から後軸までの距離［ｍ］
Ｉ：車体のヨーイナーシャ［ｋｇｍ2］
ｃ：ヨー慣性半径［ｍ］
【００３１】
ここで、前輪２輪の平均コーナリングパワーＫfは、左前輪１１のコーナリングパワーＫflと右前輪１２のコーナリングパワーＫfrとの平均値である。また、後輪２輪の平均コーナリングパワーＫrは、左後輪１３のコーナリングパワーＫrlと右後輪１４のコーナリングパワーＫrrとの平均値である。
【００３２】
コーナリングパワーＫfl、Ｋfr、Ｋrl、Ｋrrは、荷重依存性があり、輪荷重Ｗfl、Ｗfr、Ｗrl、Ｗrrに応じたコーナリングパワーマップから読み出される。輪荷重Ｗfl、Ｗfr、Ｗrl、Ｗrrは、サスペンションストロークセンサである４輪荷重センサ６６の検出値（変位量）に基づき、図示しないスプリング、ショックアブソーバ、スタビライザ、および、サスペンションブッシュ等の特性を用いて演算される。また、輪荷重Ｗfl、Ｗfr、Ｗrl、Ｗrrは、３軸６自由度加速度センサ６２の検出値に基づき、荷重移動の計算により演算してもよい。
【００３３】
Ｓ３０では、目標操舵角定数Ｔを読み込む。目標操舵角定数Ｔは、車体速度Ｖおよびハンドル４１の操舵角δnと目標ヨーレートλtargとを関連づけるための制御定数である。目標操舵角定数Ｔは、常に定数としてもよいし、別の制御アルゴリズムにより可変されるものであってもよい。
【００３４】
Ｓ４０では、目標操舵角定数Ｔを用い、車体速度Ｖおよびハンドル４１の操舵角δnに基づき、目標ヨーレートλtargを演算する。目標ヨーレートλtargは、式（２）により演算される。また、目標ヨーレートλtargは、目標旋回半径Ｒtargに換算可能である（式（３））。
【００３５】
【数２】
2015223860.tif 000004
【００３６】
式中の文字は以下の通りである。
Ｔ：目標操舵角定数
λtarg：目標ヨーレート［ｒａｄ／ｓ］
δn：ハンドル４１の操舵角［ｒａｄ］
Ｎgear_ini：イニシャルステアリングギア比
Ｌ：ホイールベース［ｍ］
Ｒtarg：目標旋回半径［ｍ］
【００３７】
Ｓ５０では、車体速度Ｖ、アクセルペダルの操作量、および、ブレーキペダルの操作量に基づき、例えば要求加減速度変換マップに基づき、運転者が要求する車両１０の目標加減速度Ａｘtargを演算する。
なお、Ｓ３０およびＳ４０の処理とＳ５０の処理とは、順序を入れ替えてもよい。
【００３８】
Ｓ６０では、消費電力最小化演算を行う。
消費電力最小化演算を説明するサブフローを図３に示す。
Ｓ６１では、スタビリティファクタ値（以下適宜、「Ａ値」という。）を定義し、選択されたＡ値に基づき、左前輪１１の実舵角（以下、「左実舵角」という。）δfl、および、右前輪１２の実舵角（以下、「右実舵角」という。）δfrを演算する。
【００３９】
本実施形態では、車体の安定を保つことができるＡ値の範囲を設定し、設定された範囲において、任意の分解能にて複数のＡ値を抽出する。抽出されたＡ値のうちの１つを選択して以下の演算を行う。本実施形態では、例えば、Ａ値の範囲を０．０００５以上０．００４以下（すなわち、０．０００５≦Ａ≦０．００４）、分解能を０．０００１とし、０．０００５から０．０００１刻みで０．００４まで、小さい順にＡ値を選択するものとする。
選択されたＡ値に基づき、前輪１１、１２の平均実舵角δを式（４）により演算する。
【００４０】
【数３】
2015223860.tif 000005
【００４１】
式中の値は、以下の通りである。
δ：前輪１１、１２の平均実舵角［ｒａｄ］
Ａ：スタビリティファクタ値［ｓ2／ｍ2］
【００４２】
また、式（４）にて演算された平均実舵角δに基づき、車両１０のアッカーマンジオメトリ特性（左右輪の舵角差）や、バンプ／リバウンド時トー変化特性から、左実舵角δfl、および、右実舵角δfrを演算する。
【００４３】
なお、式（３）に示す通り、目標ヨーレートλtargは目標旋回半径Ｒtargに換算可能な値であるので、式（４）のように、目標ヨーレートλtargに基づいて平均実舵角δを演算し、当該平均実舵角δに基づいて実舵角δfl、δfrを演算することは、「運転者の意思に応じた目標旋回半径を実現可能である実舵角を演算する」という概念に含まれる。
【００４４】
Ｓ６２では、車両の運動方程式、および、コーナリングフォース計算式を用い、目標ヨーモーメントＭｚdyc、および、車体横滑り角βを演算する。
まず、横方向の運動方程式を式（５）、回転方向の運動方程式を式（６）に示す。式（５）、（６）は、車両１０の横方向の加速度および回転方向の加速度をゼロとした場合の式である。
ｍ×Ｖ×λtarg＝Ｆｙfl＋Ｆｙfr＋Ｆｙrl＋Ｆｙrr    ・・・（５）
（Ｆｙfl＋Ｆｙfr）×Ｌf−（Ｆｙrl＋Ｆｙrr）×Ｌr＝−Ｍｚdyc  ・・・（６）
【００４５】
式（５）、（６）中のコーナリングフォースＦｙfl、Ｆｙfr、Ｆｙrl、Ｆｙrrは、式（７−１）〜（７−４）にて表される。
Ｆｙfl＝−Ｋfl×αfl    ・・・（７−１）
Ｆｙfr＝−Ｋfr×αfr    ・・・（７−２）
Ｆｙrl＝−Ｋrl×αrl    ・・・（７−３）
Ｆｙrr＝−Ｋrr×αrr    ・・・（７−４）
【００４６】
左前輪１１のコーナリングパワーＫflは、左前輪１１の車輪横滑り角αflとコーナリングフォースＦｙflとを結びつける値である、といえる。右前輪１２のコーナリングパワーＫfr、左後輪１３のコーナリングパワーＫrl、および、右後輪１４のコーナリングパワーＫrrについても同様に、各輪の車輪横滑り角αfr、αrl、αrrとコーナリングフォースＦｙfr、Ｆｙrl、Ｆｙrrとを結びつける値である、といえる。
【００４７】
また、式（７−１）〜（７−４）中の車輪１１〜１４の車輪横滑り角αfl、αfr、αrl、αrrは、式（８−１）〜（８−４）で表される。
【数４】
2015223860.tif 000006
【００４８】
式（５）〜（８）中の文字は、以下の通りである。
Ｆｙfl、Ｆｙfr、Ｆｙrl、Ｆｙrr：各輪のコーナリングフォース（ＣＦ）［ｋＮ］
Ｍｚdyc：左右輪駆動力差による目標ヨーモーメント［Ｎｍ］
αfl、αfr、αrl、αrr：各輪の横滑り角［ｒａｄ］
δfl：左前輪１１の実舵角［ｒａｄ］
δfr：右前輪１２の実舵角［ｒａｄ］
β：車体横滑り角［ｒａｄ］
【００４９】
式（８−１）〜（８−４）を式（７−１）〜（７−４）に代入することで、コーナリングフォースＦｙfl、Ｆｙfr、Ｆｙrl、Ｆｙrrは、車体横滑り角βにて表される。また、車体横滑り角βを用いて表されるコーナリングフォースＦｙfl、Ｆｙfr、Ｆｙrl、Ｆｙrrを式（５）、（６）に代入することで、運動方程式は、目標ヨーモーメントＭｚdyc、および、車体横滑り角βにて表される。したがって、式（５）、（６）の連立方程式を解くことにより、目標ヨーモーメントＭｚdyc、および、車体横滑り角βが演算される。
【００５０】
Ｓ６３では、各輪の車輪横滑り角αfl、αfr、αrl、αrr、左実舵角δfl、右実舵角δfr、および、車体速度Ｖに基づき、車両１０の走行抵抗合計値ＦＲtotalを演算する。各輪の車輪横滑り角αfl、αfr、αrl、αrrは、Ｓ６２で演算された車体横滑り角βを用い、式（８−１）〜（８−４）で演算される。なお、車両１０の走行抵抗を求める演算は以下に限らず他の手段により求めてもよい。
【００５１】
走行抵抗合計値ＦＲtotalは、各輪の走行抵抗ＦＲfl、ＦＲfr、ＦＲrl、ＦＲrrおよび空気抵抗値ＦＲairに基づき、式（９）で演算される。
ＦＲtotal＝ＦＲfl＋ＦＲfr＋ＦＲrl＋ＦＲrr＋ＦＲair    ・・・（９）
【００５２】
各輪の走行抵抗（旋回に伴うタイヤ発生力の進行方向分力）ＦＲfl、ＦＲfr、ＦＲrl、ＦＲrrは、式（１０−１）〜（１０−４）で演算される。
ＦＲfl＝Ｆｙfl×ｓｉｎ（αfl＋δfl）＋Ｆｒｒfl    ・・・（１０−１）
ＦＲfr＝Ｆｙfr×ｓｉｎ（αfr＋δfr）＋Ｆｒｒfr    ・・・（１０−２）
ＦＲrl＝Ｆｙrl×ｓｉｎ（αrl）＋Ｆｒｒrl    ・・・（１０−３）
ＦＲrr＝Ｆｙrr×ｓｉｎ（αrr）＋Ｆｒｒrr    ・・・（１０−４）
【００５３】
各輪の転がり抵抗（荷重に比例して発生するタイヤの抵抗力）Ｆｒｒfl、Ｆｒｒfr、Ｆｒｒrl、Ｆｒｒrrは、式（１１−１）〜（１１−４）で演算される。
Ｆｒｒfl＝Ｃｒｒ×Ｗfl    ・・・（１１−１）
Ｆｒｒfr＝Ｃｒｒ×Ｗfr    ・・・（１１−２）
Ｆｒｒrl＝Ｃｒｒ×Ｗrl    ・・・（１１−３）
Ｆｒｒrr＝Ｃｒｒ×Ｗrr    ・・・（１１−１）
【００５４】
また、車両１０の空気抵抗値ＦＲairは、式（１２）で演算される。
【数５】
2015223860.tif 000007
【００５５】
式（９）〜（１２）中の文字は、以下の通りである。
ＦＲtotal：走行抵抗合計値［Ｎ］
ＦＲfl、ＦＲfr、ＦＲrl、ＦＲrr：各輪の走行抵抗値［Ｎ］
Ｆｒｒfl、Ｆｒｒfr、Ｆｒｒrl、Ｆｒｒrr：各輪の転がり抵抗［Ｎ］
Ｃｒｒ：転がり抵抗係数（定数）
Ｗfl、Ｗfr、Ｗrl、Ｗrr：各輪の輪荷重［Ｎ］
ＦＲair：空気抵抗値［Ｎ］
Ｃｄ：空気抵抗係数［ｋｇ・ｓ2／ｍ4］
Ｓ：前面投影面積［ｍ2］
ρ：空気密度［ｋｇ／ｍ3］
【００５６】
図４は、車体横滑り角β、右前輪１２の実舵角δfr、車輪横滑り角αfr、コーナリングフォースＦｙfr、右後輪１４の車輪横滑り角αrr、コーナリングフォースＦｙrrを説明する図である。図４では、ハンドル４１が左方向に操舵されており、車両１０を左方向に旋回させる場合の一例とする。なお、図４では左前輪１１および左後輪１３に係るパラメータに関しては記載を省略している。
【００５７】
図４に示すように、車体横滑り角βは、車両１０の進行方向と車両１０の前後方向（ｘ軸方向）とのなす角度である。車両１０の進行方向は、車体速度Ｖのベクトル方向と捉えることができる。
右実舵角δfrは、車両１０の前後方向（ｘ軸方向）と、右前輪１２の中心線ＣＬfrと、のなす角度である。右前輪１２の車輪横滑り角αfrは、右前輪１２の中心線ＣＬfrと、右前輪１２の瞬間的な進行方向ＴＤfrとのなす角度である。
また、右前輪１２のコーナリングフォースＦｙfrは、右前輪１２の瞬間的な進行方向ＴＤfrの垂線方向に作用する。
【００５８】
右後輪１４の車輪横滑り角αrrは、右後輪１４の中心線ＣＬrrと、右後輪１４の瞬間的な進行方向ＴＤrrとのなす角度である。なお、図４では、右後輪１４の中心線ＣＬｒｒは、車両１０の前後方向（ｘ軸方向）と一致している。
また、右後輪１４のコーナリングフォースＦｙrrは、右後輪１４の瞬間的な進行方向ＴＤrrの垂線方向に作用する。
【００５９】
図３に戻り、Ｓ６４では、目標ヨーモーメントＭｚdycおよび目標加減速度Ａｘtargを同時に満たす第１モータ２１の制駆動トルクＴrlおよび第２モータ２２の制駆動トルクＴrrを演算する。
まず、運転者の意思に応じた目標加減速度Ａｘtargを実現するための目標駆動力Ｆaccは、式（１３）で表される。
Ｆacc＝ｍ×Ａｘtarg＋ＦＲtotal    ・・・（１３）
【００６０】
また、運転者の意思に応じて車両１０を旋回させるための目標ヨーモーメントＭｚdycは、左右輪の制駆動力差により実現される。したがって、目標ヨーモーメントＭｚdycは、式（１４）で表される。
【００６１】
【数６】
2015223860.tif 000008
【００６２】
また、ヨーモーメント生成用の左後輪１３の制駆動力Ｆｄrl_1、および、右後輪１４の制駆動力Ｆｄrr_1は、式（１５）の関係が成立する。
Ｆｄrl_1＋Ｆｄrr_1＝０    ・・・（１５）
【００６３】
式（１５）を用いて式（１４）を変形すると、ヨーモーメント生成用の左後輪１３の制駆動力Ｆｄrl_1、および、ヨーモーメント生成用の右後輪１４の制駆動力Ｆｄrr_1は、目標ヨーモーメントＭｚdycを用いて、式（１６−１）、（１６−２）で表される。
【００６４】
【数７】
2015223860.tif 000009
【００６５】
また、目標駆動力Ｆaccは、左後輪１３および右後輪１４にて均等に出力されるものとすると、目標ヨーモーメントＭｚdycおよび目標加減速度Ａｘtargを同時に満たす左後輪１３の制駆動力Ｆｄrl（以下、「左制駆動力Ｆｄrl」という。）、および、右後輪１４の制駆動力Ｆｄrr（以下、「右制駆動力Ｆｄrr」という。）は、式（１７−１）、式（１７−２）により演算される。また、式（１７−１）、（１７−２）に、式（１３）、（１６−１）、（１６−２）を代入することにより、左制駆動力Ｆｄrlおよび右制駆動力Ｆｄrrは、目標ヨーモーメントＭｚdycおよび目標加減速度Ａｘtargに基づいて演算される。
【数８】
2015223860.tif 000010
【００６６】
また、左制駆動力Ｆｄrlに基づき、第１モータ２１の制駆動トルクＴrl（以下、「左制駆動トルクＴrl」という。）を式（１８−１）により演算する。また、右制駆動力Ｆｄrrに基づき、第２モータ２２の制駆動トルク（以下、「右制駆動トルクＴrr」という。）を式（１８−２）により演算する。
Ｔrl＝Ｆｄrl×Ｒrl    ・・・（１８−１）
Ｔrr＝Ｆｄrr×Ｒrr    ・・・（１８−２）
【００６７】
式（１３）〜式（１８）中の文字は、以下の通りである。
Ｆacc：目標駆動力［Ｎ］
ｄr：リアトレッド（後輪１３、１４の中心間距離）［ｍ］
Ｆｄrl_1、Ｆｄrr_1：ヨーモーメント生成用の左後輪１３、右後輪１４の制駆動力［Ｎ］
Ｆｄrl、Ｆｄrr：左後輪１３、右後輪１４の駆動力［Ｎ］
Ｔrl、Ｔrr：左右制駆動トルク［Ｎｍ］
Ｒrl、Ｒrr：左後輪１３、右後輪１４のタイヤ半径［ｍ］
なお、タイヤ半径Ｒrl、Ｒrrは、車両１０が元来持つタイヤ動荷重半径［ｍ］と、タイヤの縦バネレート［Ｎ／ｍｍ］の値をもとに、各車輪１１〜１４の輪荷重Ｗfl、Ｗfr、Ｗrl、Ｗrrに応じて半径が増減するという考え方を適用することで演算可能である。
【００６８】
Ｓ６５では、Ｓ６４にて演算された左制駆動トルクＴrl、および、左後輪１３の回転数に基づき、左後輪１３の制駆動に係る左パワートレーン電力量Ｐrlを演算する。また、Ｓ６４にて演算された右制駆動トルクＴrr、および、右後輪１４の回転数に基づき、右後輪１４の制駆動に係る右パワートレーン電力量Ｐrrを演算する。左後輪１３の回転数は、車輪速センサ６１により検出される左後輪１３の回転速度Ｖrlから演算される。同様に、右後輪１４の回転数は、車輪速センサ６１により検出される右後輪１４の回転速度Ｖrrから演算される。
【００６９】
左パワートレーン電力量Ｐrlは、第１モータ２１および第１インバータ２３にて消費または回生される電力であって、図５に示す左パワートレーン効率マップを用いて演算される。また、右パワートレーン電力量Ｐrrは、第２モータ２２および第２インバータ２４にて消費または回生される電力であって、図５に示す右パワートレーン効率マップを用いて演算される。
左パワートレーン電力量Ｐrlおよび右パワートレーン電力量Ｐrrは、消費電力が正の値、回生電力が負の値として演算される。
【００７０】
そして、左パワートレーン電力量Ｐrlと右パワートレーン電力量Ｐrrとを加算し、合計電力量Ｐtotalを演算する。また、合計電力量Ｐtotalと、演算に用いたＡ値、実舵角δfl、δfr、左制駆動トルクＴrlおよび右制駆動トルクＴrrとを関連づけ、図示しない記憶部に記憶させる。ここで、合計電力量Ｐtotalと関連づけて記憶される演算結果は、一連の車両制御処理にて演算される全ての値が記憶されるようにしてもよいし、合計電力量Ｐtotalが最小となる演算結果が上書きされるようにしてもよい。また、これらのデータは、後述のＳ８０の処理後に消去されるように構成してもよい。
【００７１】
Ｓ６６では、Ｓ６１で設定された範囲の全てのＡ値についての合計電力量Ｐtotalの演算が終了したか否かを判断する。全てのＡ値についての消費電力演算が終了していないと判断された場合（Ｓ６６：ＮＯ）、Ｓ６１へ戻り、新たなＡ値を用いて演算を行う。全てのＡ値についての消費電力演算が終了したと判断された場合（Ｓ６６：ＹＥＳ）、Ｓ６７へ移行する。
【００７２】
Ｓ６７では、合計電力量Ｐtotalが最小となる左制駆動トルクＴrl、右制駆動トルクＴrr、および、実舵角δfl、δfrを制御に用いる値として選択し、消費電力最小化演算を終了する。なお、左制駆動トルクＴrlは左制駆動力Ｆｄrlから演算される値であり、右制駆動トルクＴrrは右制駆動力Ｆｄrrから演算される値であるので、左制駆動トルクＴrl、右制駆動トルクＴrrを選択することは、左制駆動力Ｆｄrl、右制駆動力Ｆｄrrを選択することと同義とみなす。
ここで、選択された合計電力量Ｐtotalが正の値であれば「消費電力最小」ということであり、合計電力量Ｐtotalが負の値であれば「回生電力最大」ということである。
【００７３】
図２に戻り、消費電力最小化演算に続いて移行するＳ７０では、左後輪１３および右後輪１４の制駆動力制御を実行する。具体的には、第１モータ２１から出力されるトルクがＳ６７で選択された左制駆動トルクＴrlとなるように指令信号を生成し、第１インバータ２３に出力する。また、第２モータ２２から出力されるトルクがＳ６７で選択された右制駆動トルクＴrrとなるように指令信号を生成し、第２インバータ２４に出力する。
【００７４】
Ｓ８０では、ステアリングギア比補正制御を実行する。具体的には、Ｓ１０にて取得されたハンドル４１の操舵角δnにて、Ｓ６７にて選択された実舵角δfl、δfrを実現できるように、ステアリングギア比可変部５０を制御する。
なお、Ｓ７０の処理とＳ８０の処理とは、順序を入れ替えてもよい。
【００７５】
本実施形態では、車両１０の安定を保つことができる範囲のＡ値を複数用意し、複数のＡ値について、目標ヨーモーメントＭｚdycおよび目標加減速度Ａｘtargを同時に満たす左制駆動力Ｆｄrlおよび右制駆動力Ｆｄrrを演算する。また、合計電力量Ｐtotalが最小となる左制駆動力Ｆｄrlおよび右制駆動力Ｆｄrrとなるように駆動装置２０を制御し、実舵角δfl、δfrとなるようにステアリングギア比可変部５０を制御することにより、旋回時の車両１０の操縦安定性を確保しつつ、消費電力を最小化することができる。
【００７６】
以上詳述したように、車両制御システム５５は、駆動装置２０と、操舵装置４０と、を備える。駆動装置２０は、左右の制駆動力Ｆｄrl、Ｆｄrrを独立に制御可能である。操舵装置４０は、前輪１１、１２の実舵角δfl、δfrを変更する。
【００７７】
制御部６０は、車両制御システム５５を制御するものであって、以下の処理を実行する。
制御部６０は、運転者の意思に応じた車両１０の目標加減速度Ａｘtargを演算する（図２中のＳ５０）。制御部６０は、車両１０の安定を保てる範囲内であって、運転者の意思に応じた目標旋回半径Ｒtargを実現可能である実舵角δfl、δfrを演算する（図３中のＳ６１）。制御部６０は、それぞれの実舵角δfl、δfrに基づき、目標ヨーモーメントＭｚdycを演算し（Ｓ６２）、目標ヨーモーメントＭｚdycおよび目標加減速度Ａｘtargを同時に満たす左制駆動力Ｆｄrlおよび右制駆動力Ｆｄrrを演算する（Ｓ６４）。
【００７８】
制御部６０は、左制駆動力Ｆｄrlおよび右制駆動力Ｆｄrrを駆動装置２０にて出力するのに要する消費電力または回生電力である合計電力量Ｐtotalを演算し（Ｓ６５）、消費電力が最小、または、回生電力が最大となる左制駆動力Ｆｄrlおよび右制駆動力Ｆｄrr、ならびに、実舵角δfl、δfrを選択する（Ｓ６７）。そして、選択された左制駆動力Ｆｄrlおよび右制駆動力Ｆｄrrが出力されるように、駆動装置２０を制御する（Ｓ７０）。
【００７９】
本実施形態では、車両１０の安定を確保できる範囲内において、運転者の意思に応じた目標旋回半径Ｒtargおよび目標加減速度Ａｘtargを実現しつつ、消費電力が最小または回生電力が最大となる左制駆動力Ｆｄrlおよび右制駆動力Ｆｄrrを選択、実行する。これにより、車両１０の安定を確保しつつ、消費電力を最小または回生電力を最大とすることができ、燃費を向上可能である。
【００８０】
制御部６０は、車両１０の状態に関する状態情報に基づき、車両１０の状態が日常状態か緊急状態かを判定する（Ｓ２０）。
車両１０の状態が日常状態であると判定された場合、消費電力が最小または回生電力が最大となるように駆動装置２０を制御する省燃費制御モードとする（Ｓ３０〜Ｓ８０）。一方、車両１０の状態が緊急状態であると判定された場合、車両１０の状態を安定化させる安定化制御モードとする（Ｓ９０）。
これにより、車両１０の状態が日常状態である場合の燃費を向上可能であるとともに、緊急状態である場合は、燃費よりも車両１０の安定化を優先して車両１０の駆動を制御するので、車両１０の状態を適切に制御することができる。
【００８１】
制御部６０は、スタビリティファクタ値（Ａ値）が所定範囲内である場合、車両１０の安定を保てるものとし、所定範囲内のスタビリティファクタ値ごとに、実舵角δfl、δfrを演算する。これにより、車両の安定を保てる範囲内の実舵角δfl、δfrを適切に演算することができる。
【００８２】
制御部６０は、ハンドル４１の操舵角δnおよび車体速度Ｖに基づき、目標ヨーレートλtargを演算する（Ｓ４０）。また、制御部６０は、目標ヨーレートλtargに基づき、目標ヨーモーメントＭｚdycを演算する。
操舵角δnを用いて目標ヨーレートλtargおよび目標ヨーモーメントＭｚdycを演算することにより、運転者の意思をより正確に反映して車両１０を旋回させることができる。
【００８３】
操舵装置４０は、ハンドル４１の操舵角δnと実舵角δfl、δfrとを独立に制御可能である。
具体的には、操舵装置４０は、ステアリングギア比可変部５０を有する。ステアリングギア比可変部５０は、ハンドル４１側に設けられる入力軸４２と、前輪１１、１２側に設けられる出力軸４３との間に設けられ、入力軸４２に対して出力軸４３を相対回転させる。
制御部６０は、選択された実舵角δfl、δfrを操舵角δnにて実現されるように、ステアリングギア比可変部５０を制御する（Ｓ８０）。
これにより、選択された実舵角δfl、δfrにより操舵角δnを変化させないようにするので、運転者への違和感を低減することができる。
【００８４】
本実施形態では、制御部６０が「加減速度演算手段」、「実舵角演算手段」、「ヨーモーメント演算手段」、「制駆動力演算手段」、「電力演算手段」、「選択手段」、「状態判定手段」、「ヨーレート演算手段」、および、「ギア比変更手段」を構成する。また、図２または図３中のＳ５０が「加減速度演算手段」、Ｓ６１が「実舵角演算手段」、Ｓ６２が「ヨーモーメント演算手段」、Ｓ６５が「電力演算手段」、Ｓ６７が「選択手段」、Ｓ７０が「制駆動力制御手段」の機能としての処理に対応する。また、Ｓ２０が「状態判定手段」、Ｓ４０が「ヨーレート演算手段」、Ｓ８０が「ギア比変更手段」の機能としての処理に対応する。
また、操舵角δnが、目標旋回半径Ｒtargに係る「運転者の意思」に対応し、アクセルペダルおよびブレーキペダルの操作量が、目標加減速度Ａｘtargに係る「運転者の意思」に対応する。
【００８５】
（他の実施形態）
（ア）動力装置
上記実施形態では、モータは、後輪２輪を独立に制御する「後輪２輪独立駆動」である。他の実施形態では、モータは、前輪２輪を独立に制御する「前輪２輪独立駆動」としてもよいし、４輪を独立に制御する「４輪独立駆動」としてもよい。また、上記実施形態では、モータは車体に搭載される「車体搭載型モータ」である。他の実施形態では、所謂「インホイールモータ」としてもよい。また、モータは、永久磁石式同期型の３相交流電動機に限らず、どのようなモータを用いてもよい。
【００８６】
また、上記実施形態では、モータおよびインバータからなる駆動装置が動力装置を構成する。他の実施形態では、駆動装置および制動装置を「動力装置」とみなし、消費電力を最小化する左右制駆動力となるように、駆動装置および制動装置を制御するようにしてもよい。
【００８７】
（イ）操舵装置
上記実施形態では、操舵装置は、入力軸と出力軸との間に設けられるギア比可変部を有し、アクチュエータにより出力軸を入力軸に対して相対的に回転させる。他の実施形態では、操舵装置を所謂「ステアバイワイヤ」方式とし、操舵輪の実舵角を操舵部材の操舵角とは独立に制御するようにしてもよい。
また、ステアリングギア比可変部を省略し、操舵角に応じて実舵角が変更されるように構成してもよい。この場合、図２中のＳ８０の処理を行わない。また、次回の車両制御処理において、Ｓ３０にて、目標操舵角定数Ｔに替えて、前回演算のＳ６７にて選択されたＡ値を読み込む。また、Ｓ４０において、式（２）中の（δn×Ｎgear_ini）に替えて、前回演算のＳ６７にて選択された平均実舵角δを用いて目標ヨーレートλtargを演算する。
【００８８】
（ウ）消費電力最小化演算
上記実施形態では、車体の安定を保つことができる範囲に係るパラメータとしてＡ値を用い、目標ヨーレートおよび目標加減速度を満足し、かつ、消費電力を最小化する左右の制駆動力および実舵角を選択する。他の実施形態では、目標ヨーレートおよび目標加減速度を満足し、かつ、消費電力を最小化可能な左右の制駆動力および実舵角の演算方法は、Ａ値を用いる演算に限らず、どのように演算してもよい。
【００８９】
（エ）状態判定手段
上記実施形態では、車両の状態情報として、操舵角速度、アクセルペダルおよびブレーキペダルの操作量、前後方向加速度、および、横方向加速度に基づき、日常状態か否かを判定する。他の実施形態では、車両の状態情報であるアクセルペダルの操作速度、および、ブレーキペダルの操作速度に基づいて日常状態か否かを判定してもよい。アクセルペダルの操作速度は、アクセルペダルの操作量の時間微分により演算可能である。また、ブレーキペダルの操作速度は、ブレーキペダルの操作量の時間微分により演算可能である。また、日常状態か否かの判定に用いる車両の状態情報には、他のパラメータを用いてもよいし、上記の一部を省略してもよい。
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。
【符号の説明】
【００９０】
１０・・・車両
１１、１２・・・前輪（操舵輪）
２０・・・駆動装置（動力装置）
２１・・・第１モータ
２２・・・第２モータ
４０・・・操舵装置
４１・・・ハンドル（操舵部材）
５０・・・ステアリングギア比可変部
５５・・・車両制御システム
６０・・・制御部（車両制御装置）
【図１】
2015223860.tif 000011
【図２】
2015223860.tif 000012
【図３】
2015223860.tif 000013
【図４】
2015223860.tif 000014
【図５】
2015223860.tif 000015