(57)【要約】【課題】  車両の旋回走行時における各車輪の総タイヤ摩耗量を低減することができる車両制御装置を提供する。【解決手段】  車両制御装置は、車両のスリップ状態情報を取得するための各種センサと、ＥＣＵとを備えている。ＥＣＵは、車両の旋回動作が開始されたときは、各種センサ等に基づいて各車輪の軸重（荷重）、スリップ角及びスリップ率を計算し、この結果に基づいて、リア旋回内輪に付与する制動力の大きさと各前輪に付与する駆動力の大きさとを求める。そして、ＥＣＵは、得られた制動力をリア旋回内輪に付与するようにリア旋回内輪に対応するブレーキを制御すると共に、得られた駆動力を各前輪に付与するようにエンジンを制御する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の旋回走行時に前記車両を制御する車両制御装置において、
前記車両の旋回半径を小さくするように前記車両に設けられた複数の車輪のうち所定の車輪に制動力を付与する制動力付与手段と、
前記各車輪のスリップ状態情報を取得するスリップ情報取得手段と、
前記スリップ情報取得手段で取得した各車輪のスリップ状態情報に基づいて、前記所定の車輪に付与する制動力の大きさを設定する制動力設定手段とを備えることを特徴とする車両制御装置。
【請求項２】
前記各車輪のスリップ状態情報は、前記各車輪のスリップ角の情報を含み、
前記制動力設定手段は、前記所定の車輪に制動力を付与しない場合に比べて前記各車輪のスリップ角の合計が小さくなるように、前記所定の車輪に付与する制動力の大きさを設定することを特徴とする請求項１記載の車両制御装置。
【請求項３】
前記制動力設定手段は、前記所定の車輪に制動力を付与しない場合に比べて前記複数の車輪のうちフロントの旋回内側の車輪のスリップ角が小さくなるように、前記所定の車輪に付与する制動力の大きさを設定することを特徴とする請求項２記載の車両制御装置。
【請求項４】
前記各車輪のスリップ状態情報は、前記各車輪のスリップ率情報を含み、
前記制動力設定手段は、前記所定の車輪に制動力を付与しない場合に比べて前記各車輪のスリップ率の合計が小さくなるように、前記所定の車輪に付与する制動力の大きさを設定することを特徴とする請求項１記載の車両制御装置。
【請求項５】
前記複数の車輪のうち前記所定の車輪以外の車輪に駆動力を付与する駆動力付与手段と、
前記スリップ情報取得手段で取得した各車輪のスリップ状態情報に基づいて、前記所定の車輪以外の車輪に付与する駆動力の大きさを設定する駆動力設定手段とを更に備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の車両制御装置。
【請求項６】
前記駆動力設定手段は、前記制動力設定手段で設定された制動力の大きさと前記車輪の走行抵抗との合計分に相当する値を、前記所定の車輪以外の車輪に付与する駆動力の大きさとして設定することを特徴とする請求項５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、車両の旋回走行時に車両を制御する車両制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の車両制御装置としては、例えば特許文献１に記載されているように、車速センサにより検出される車両の速度及び進行方向とステアリングセンサにより検出される操舵方向とに基づいて、車両の進行方向に対する後側旋回内輪に制動力を発生させることにより、車両の旋回時における小回り性を向上させるものが知られている。
【特許文献１】特開平１１−４９０２０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、上記従来技術においては、車両の旋回走行時に車両の進行方向が前側旋回内輪の切れ角（舵角）よりも内側になると、前側旋回内輪が旋回外側に横力を発生させることがある。この場合には、各車輪の総タイヤ摩耗量が増大してしまう。
【０００４】
本発明の目的は、車両の旋回走行時における各車輪の総タイヤ摩耗量を低減することができる車両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】
【０００５】
本発明は、車両の旋回走行時に車両を制御する車両制御装置において、車両の旋回半径を小さくするように車両に設けられた複数の車輪のうち所定の車輪に制動力を付与する制動力付与手段と、各車輪のスリップ状態情報を取得するスリップ情報取得手段と、スリップ情報取得手段で取得した各車輪のスリップ状態情報に基づいて、所定の車輪に付与する制動力の大きさを設定する制動力設定手段とを備えることを特徴とするものである。
【０００６】
車両の旋回走行時には、遠心力や車輪のスリップ等の影響により車輪のタイヤの摩耗が発生する。ここで、複数の車輪のうち所定の車輪に制動力を付与することで、車両の旋回半径が小さくなると、車輪のスリップ低減につながり、車輪のタイヤ摩耗量が減少するが、所定の車輪に付与する制動力を強くし過ぎると、車輪に発生する横力等により車輪のスリップが増大し、車輪のタイヤ摩耗量が増加することがある。そこで本発明では、各車輪のスリップ状態情報を取得し、この情報に基づいて所定の車輪に付与する制動力の大きさを設定する。これにより、各車輪のスリップ状態を考慮した制動力が所定の車輪に付与されることになるので、各車輪の総タイヤ摩耗量を低減することができる。
【０００７】
好ましくは、各車輪のスリップ状態情報は、各車輪のスリップ角の情報を含み、制動力設定手段は、所定の車輪に制動力を付与しない場合に比べて各車輪のスリップ角の合計が小さくなるように、所定の車輪に付与する制動力の大きさを設定する。車輪のスリップ角は、車輪の横方向（左右方向）に働く力を発生させる要因となる。従って、各車輪のスリップ角の合計が小さくなるように、所定の車輪に付与する制動力の大きさを設定することにより、車輪の横方向に発生する力（横力）が減少するため、各車輪の総タイヤ摩耗量を十分に低減することができる。
【０００８】
このとき、制動力設定手段は、所定の車輪に制動力を付与しない場合に比べて複数の車輪のうちフロントの旋回内側の車輪のスリップ角が小さくなるように、所定の車輪に付与する制動力の大きさを設定することが好ましい。所定の車輪に制動力を付与することで、フロントの旋回外側の車輪のスリップ角が低減するときに、フロントの旋回内側の車輪のスリップ角が小さくなるように、所定の車輪に付与する制動力の大きさを設定することにより、各車輪のスリップ角の合計を小さくすることができる。
【０００９】
また、好ましくは、各車輪のスリップ状態情報は、各車輪のスリップ率情報を含み、制動力設定手段は、所定の車輪に制動力を付与しない場合に比べて各車輪のスリップ率の合計が小さくなるように、所定の車輪に付与する制動力の大きさを設定する。車輪のスリップ率は、車輪の前後方向に働く力を発生させる要因となる。従って、各車輪のスリップ率の合計が小さくなるように、所定の車輪に付与する制動力の大きさを設定することにより、車輪の前後方向に発生する力が減少するため、各車輪の総タイヤ摩耗量を確実に低減することができる。
【００１０】
さらに、好ましくは、複数の車輪のうち所定の車輪以外の車輪に駆動力を付与する駆動力付与手段と、スリップ情報取得手段で取得した各車輪のスリップ状態情報に基づいて、所定の車輪以外の車輪に付与する駆動力の大きさを設定する駆動力設定手段とを更に備える。駆動力付与手段及び駆動力設定手段を設けることにより、所定の車輪に付与される制動力に打ち勝つための駆動力を他の車輪に付与することができる。これにより、車両の旋回走行時の速度を低下させずに、各車輪の総タイヤ摩耗量を低減することができる。
【００１１】
このとき、駆動力設定手段は、制動力設定手段で設定された制動力の大きさと車輪の走行抵抗との合計分に相当する値を、所定の車輪以外の車輪に付与する駆動力の大きさとして設定することが好ましい。この場合には、車両を一定の速度で旋回走行させることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、車両の旋回走行時における各車輪の総タイヤ摩耗量を低減することができる。その結果、車輪の耐久性を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係わる車両制御装置の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明に係わる車両制御装置の一実施形態を示す概略構成図である。同図において、本実施形態の車両制御装置１は、例えばエンジン動力を前輪に伝えて駆動する前輪駆動式（ＦＦ式）の車両を制御する装置である。車両制御装置１は、ＣＰＵ、ＲＯＭやＲＡＭのメモリ等で構成されたＥＣＵ（Electronic Control Unit）２を備えている。
【００１５】
ＥＣＵ２には、４つの車輪の回転速度をそれぞれ検出する４つの回転速度センサ３と、車両の前後方向の加速度（前後加速度）を検出する前後加速度センサ４と、車両の左右方向の加速度（左右加速度）を検出する左右加速度センサ５と、２つの前輪の舵角（切れ角）をそれぞれ検出する２つの舵角センサ６と、車両の走行速度（車速）を検出する車速センサ７とが接続されている。
【００１６】
また、ＥＣＵ２には、４つの車輪に制動力をそれぞれ付与する４つのブレーキ８と、各駆動輪（前輪）に駆動力を付与するエンジン９とが接続されている。
【００１７】
ＥＣＵ２のメモリ（図示せず）には、車両重量、車両重心高、ホイールベース、トレッド等といった車両のスペックデータが予め記憶されている。
【００１８】
ＥＣＵ２は、各回転速度センサ３、前後加速度センサ４、左右加速度センサ５、各舵角センサ６及び車速センサ７の出力信号（検出値）を入力し、所定の演算処理を行い、その結果に応じてブレーキ８及びエンジン９を制御することにより、車輪に制動力または駆動力を付与する。
【００１９】
図２は、ＥＣＵ２が実行する制御処理の手順を示すフローチャートである。同図において、まず各舵角センサ６の出力信号に基づいて、ドライバーによりハンドル操作が行われることで車両の旋回動作が開始されたかどうかを判断する（手順Ｓ５１）。車両の旋回動作が開始されたときは、車両運動理論に基づく計算ソフトを用いて、各車輪の軸重（荷重）、スリップ角及びスリップ率を計算する（手順Ｓ５２）。
【００２０】
各車輪の軸重は、各回転速度センサ３で検出された車輪回転速度、前後加速度センサ４で検出された車両の前後加速度、左右加速度センサ５で検出された車両の左右加速度、ＥＣＵ２のメモリに記憶されている車両重量、車両重心高、ホイールベース、トレッド等のスペックデータから求められる。
【００２１】
車輪のスリップ角は、車輪が左右方向（横方向）にどれだけ滑っているかを表すパラメータであり、具体的には、車輪の接地点において車輪中心面と車輪の進行方向とのなす角をいう。各車輪のスリップ角は、前後加速度センサ４で検出された車両の前後加速度、左右加速度センサ５で検出された車両の左右加速度、各舵角センサ６で検出された各前輪の舵角、ＥＣＵ２のメモリに記憶されている車両のスペックデータから求められる。
【００２２】
車輪のスリップ率は、車輪が前後方向にどれだけ滑っているかを表すパラメータであり、簡略的には下記式で表される。
スリップ率＝１−（Ｖ−Ｖｔ）／Ｖ
Ｖ：車速、Ｖｔ：車輪回転速
【００２３】
実際の各車輪のスリップ率は、各回転速度センサ３で検出された車輪回転速度、前後加速度センサ４で検出された車両の前後加速度、左右加速度センサ５で検出された車両の左右加速度、車速センサ７で検出された車速、ＥＣＵ２のメモリに記憶されている車両のスペックデータから求められる。
【００２４】
続いて、上記のようにして得られた各車輪の軸重、スリップ角及びスリップ率に基づいて、車輪に付与する制動力及び駆動力の大きさを計算する（手順Ｓ５３）。車両の旋回走行時には、遠心力及び車輪のスリップ角の影響によって、特に旋回外側の前輪（フロント旋回外輪）のタイヤが著しく摩耗する。そのため、車輪のタイヤ摩耗を低減するような制動力及び駆動力の大きさを求める。
【００２５】
ここで、車両の旋回走行時におけるタイヤ摩耗を減少させるためのメカニズムについて説明する。
【００２６】
車両旋回中の各タイヤ摩耗量は、下記式で表される。
摩耗量＝［横方向の発生力×α＋前後方向の発生力×β＋従動×γ］×転動距離×荷重θ
≒［スリップ角×α＋スリップ率×β］×転動距離×荷重θ
ただし、α、β、θは、各車両やタイヤ特性により決定される数値である。αは、βに比べて大きな値となる。また、荷重の大きいタイヤが横方向の力を発生している時ほど摩耗が激しくなる。
【００２７】
一方、前輪２輪で旋回を行う車両では、アッカーマンシャント理論に基づいて、旋回外側の車輪（旋回外輪）及び旋回内側の車輪（旋回内輪）のタイヤ切れ角（舵角）が設定されている。具体的には、車両構造上の制約から車両中心に換算したときに、旋回内輪の軌跡よりも旋回外輪の軌跡が内側を通るように設定される。この条件下では、フロント旋回外輪はフロント旋回内輪（旋回内側の前輪）に比べて横方向のスリップ角が大きくなるため、タイヤ摩耗がフロント旋回外輪に集中するようになる。
【００２８】
ある一定の速度で旋回している車両では、前輪の発生する横方向の力（横力）により遠心力と釣り合っている。また、車両の車速が上昇するに従い、前輪の発生する横力が低下するが、車両全体が進行方向に傾きをもつことで、後輪にもスリップ角が生じ、後輪が横力を発生させるようになる。
【００２９】
このとき、旋回内側の後輪（リア旋回内輪）に制動力を付与することにより、図３に示すように、車両Ｓの旋回半径が小さくなり、フロント旋回外輪のスリップ角が低減されるため、当該車輪のタイヤ摩耗量が減少する。
【００３０】
具体的には、リア旋回内輪に制動力を加えることで、後輪に前後方向のスリップ率が発生する。また、旋回時の車速を維持すべく、制動力に打ち勝つための駆動力を前輪に付与することで、駆動輪である前輪にもスリップ率が発生する。このため、制動力を増加させるに従い、制動力及び駆動力（以下、単に制駆動力という）の付与によるタイヤ摩耗が増加する（図４中の１点鎖線参照）。
【００３１】
ところが、リア旋回内輪に加わる制動に伴い、車両の旋回半径が小さくなるように車両全体が進行方向に傾きをもつようになるため、後輪の発生する横力が増加し、荷重の大きい前輪の発生する横力が減少することから、車両全体で見たときの横力によるタイヤ摩耗が減少する（図４中の破線参照）。
【００３２】
従って、図５（Ａ）に示すように、車両Ｓの進行方向がフロント旋回内輪Ｔｆｒの向きよりも旋回外側となっている状態では、図４の状態Ａで示すように、制駆動力の付与によるタイヤ摩耗量と横力によるタイヤ摩耗量とを加算して得られる総タイヤ摩耗量は減少することとなる。
【００３３】
リア旋回内輪に加える制動力を更に強くしていくと、制駆動力の付与によるタイヤ摩耗量が増加し、図５（Ｃ）に示すように、車両Ｓの進行方向がフロント旋回内輪Ｔｆｒの向きよりも旋回内側となる。この状態では、フロント旋回内輪Ｔｆｒは旋回外向きの力を発生することとなるため、他の３輪が発生する横力が増加する。これにより、図４の状態Ｂで示すように、総タイヤ摩耗量が増加に転じるようになる。
【００３４】
よって、図５（Ｂ）に示すように、車両Ｓの進行方向がフロント旋回内輪Ｔｆｒの向きと同じ状態のときに、フロント旋回内輪Ｔｆｒのスリップ角が最小になり、フロント旋回内輪Ｔｆｒが発生する旋回外向きの力が最小となるため、総タイヤ摩耗量が最小限に抑えられることとなる（図４の状態Ｃ参照）。
【００３５】
そこで、図２に示す手順Ｓ５３では、上記の考え方に基づく車両状態予測シミュレーションソフトを用いて、リア旋回内輪に付与する制動力の大きさと各前輪に付与する駆動力の大きさとを計算する。このとき、手順Ｓ５２で得られた各車輪の軸重、スリップ角及びスリップ率と、制動力及び駆動力の変数とを入力し、総タイヤ摩耗量を減少させるような制動力及び駆動力を決定する。
【００３６】
例えば、各車輪のスリップ角の合計と各車輪のスリップ率の合計とが何れも最小となるような制動力を求めても良いし、或いはスリップ角がスリップ率よりもタイヤ摩耗に与える影響が大きいため、各車輪のスリップ角の合計のみが最小となるような制動力を求めても良い。また、このようにして求めた制動力とリア旋回内輪に制動力を付与しない時に後輪に生じる走行抵抗（転動抵抗）とを加算した駆動力を求める。
【００３７】
続いて、手順Ｓ５３で得られた制動力をリア旋回内輪に付与するように、リア旋回内輪に対応するブレーキ８を制御すると共に、手順Ｓ５３で得られた駆動力を各前輪に付与するようにエンジン９を制御する（手順Ｓ５４）。
【００３８】
続いて、各舵角センサ６の出力信号に基づいて、ドライバーによるハンドル操作が戻されることで車両の旋回動作が解除されたかどうかを判断する（手順Ｓ５５）。車両の旋回動作が解除されずに継続しているときは、上記の手順Ｓ５２〜Ｓ５４を繰り返し実行し、車両の旋回動作が解除されたときは、本処理を終了する。
【００３９】
ここで、手順Ｓ５３において車両状態予測シミュレーションにより得られる車両状態量の予測結果の一例を図６に示す。図６（Ａ）は、リア旋回内輪に制動力を付与しない場合の車両の旋回状態をモデル化したものであり、図６（Ｂ）は、リア旋回内輪に制動力を付与した場合の車両の旋回状態をモデル化したものである。なお、ハンドルの操舵角は一定である。
【００４０】
車両の旋回中に、リア旋回内輪Ｔｒｒに最適な制動力を付与すると共に、当該制動力に打ち勝つための最適な駆動力を前輪Ｔｆｒ，Ｔｆｌに付与すると、フロント旋回外輪Ｔｆｌ及びリア旋回内輪Ｔｒｒの荷重が減少し、フロント旋回内輪Ｔｆｒ及びリア旋回外輪Ｔｒｌの荷重が増加し、前輪Ｔｆｒ，Ｔｆｌが発生する横力が減少し、後輪Ｔｒｒ，Ｔｒｌが発生する横力が増加し、その結果としてフロント旋回外輪Ｔｆｌに生じる摩耗が減少すると予測される。
【００４１】
図６に示すようにモデル化した車両の旋回状態について、実車試験により各車輪のタイヤ摩耗量を測定した結果を図７に示す。図７から分かるように、フロント旋回内輪、リア旋回外輪及びリア旋回内輪のタイヤ摩耗量が僅かに増加しているが、フロント旋回外輪のタイヤ摩耗量が大幅に減少している。つまり、フロント旋回外輪に集中したタイヤ摩耗が他の３つの車輪に分散され、結果的に総タイヤ摩耗量が減少するようになる。
【００４２】
以上において、ＥＣＵ２の手順Ｓ５４及びブレーキ８は、車両の旋回半径を小さくするように車両に設けられた複数の車輪のうち所定の車輪に制動力を付与する制動力付与手段を構成する。回転速度センサ３、前後加速度センサ４、左右加速度センサ５、舵角センサ６及び車速センサ７は、各車輪のスリップ状態情報を取得するスリップ情報取得手段を構成する。ＥＣＵ２の手順Ｓ５２，Ｓ５３は、スリップ情報取得手段で取得した各車輪のスリップ状態情報に基づいて、所定の車輪に付与する制動力の大きさを設定する制動力設定手段を構成する。
【００４３】
また、ＥＣＵ２の手順Ｓ５４及びエンジン９は、複数の車輪のうち所定の車輪以外の車輪に駆動力を付与する駆動力付与手段を構成する。ＥＣＵ２の手順Ｓ５２，Ｓ５３は、スリップ情報取得手段で取得した各車輪のスリップ状態情報に基づいて、所定の車輪以外の車輪に付与する駆動力の大きさを設定する駆動力設定手段を構成する。
【００４４】
以上のように本実施形態によれば、車両の旋回走行時に、リア旋回内輪に車両のスリップ状態に応じた制動力を付与し、各前輪に車両の走行速度を維持するような駆動力を付与するようにしたので、フロント旋回外輪に集中するタイヤ摩耗が他の３つの車輪に分散されるようになる。これにより、横力によるタイヤ摩耗量と制駆動力の付与によるタイヤ摩耗量とに起因した総タイヤ摩耗量を減少することができる。その結果、各車輪のタイヤの長寿命化を図ることが可能となる。
【００４５】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、前輪駆動式の車両を例にとって説明したが、本発明は、後輪駆動式や４輪駆動式の車両にも適用可能である。この場合、車両の旋回走行時に車両の旋回半径が小さくなるように４つの車輪のうち何れかの車輪に適切な制動力を付与すれば良い。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明に係わる車両制御装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】図１に示したＥＣＵが実行する制御処理の手順を示すフローチャートである。
【図３】車両の旋回走行時にリア旋回内輪に制動力を付与した場合と制動力を付与しない場合との比較を示す図である。
【図４】リア旋回内輪に付与する制動力と各車輪の総タイヤ摩耗量との関係を表すグラフである。
【図５】車両の進行方向と車輪の舵角（切れ角）との関係を示す概念図である。
【図６】車両状態予測シミュレーションにより得られる車両状態量の予測結果の一例を示す概念図である。
【図７】図６に示した車両の旋回状態モデルについて、実車試験により各車輪のタイヤ摩耗量を測定した結果を表すグラフである。
【符号の説明】
【００４７】
１…車両制御装置、２…ＥＣＵ（制動力付与手段、制動力設定手段、駆動力付与手段、駆動力設定手段）、３…回転速度センサ（スリップ情報取得手段）、４…前後加速度センサ（スリップ情報取得手段）、５…左右加速度センサ（スリップ情報取得手段）、６…舵角センサ（スリップ情報取得手段）、７…車速センサ（スリップ情報取得手段）、８…ブレーキ（制動力付与手段）、９…エンジン（駆動力付与手段）。
【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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