本学において授与された博士論文の要旨
よしのたか

氏名（本 籍） 吉 野 貴

工学院大学研究報告第119号

平成27年10月
59

ひこ

彦 （千葉県）

学 位 の 種 類

博士（工学）

学 位 記 番 号

博甲 第 132 号

学位授与の要件学位規則 第 4 条 第 1 項

学位授与年月日

平成 27 年 3 月 31 日

学位論文題目

サスペンションコントロールによる車両の操縦性・安定性向上手法に関する研究

論文審査委員

主査

野崎

博

副査

廣木富士男

鈴木

健

司

和典（久留米工業大学）

森高

橋

路

宏（湘南工科大学）

論文要旨

５．２

規範タイヤ特性を用いた内外輪制駆動力制御

５．３

規範タイヤ特性を用いた内外輪制駆動力制御
後輪キャンバ角制御の効果
キャンバ角制御と内外輪制駆動力制御（規範の効果確認実験

＜目次＞
緒論

５．４

１．
１

本研究の目的５．５

１．
２

従来研究と本研究の特色

１．
３

本研究の構成及び内容

第1章

第２章

可変ステアリングギヤ制御と内外輪制駆動力制タイヤ特性方式）の協調制御
５．６
第６章

結言
サスペンションコントロールを適用した電気自動車

御
２．
１

緒言

６．１

緒言

２．
２

模擬走行実験装置

６．２

電気自動車の概要

２．
３

可変ステアリングギヤ制御

６．３

ステアバイワイヤの構成

２．
４

内外輪制駆動力制御

６．４

大キャンバ角制御ユニットの構成

２．
５

結言

６．５

スラローム走行実験とフィーリング評価結果

キャンバ角制御の効果解析

６．６

結言

第７章

結論

第1章

緒論

第３章
３．
１

緒言

３．
２

大キャンバ角のコーナリング特性

３．
３モーメント法を用いた運動性能解析

３．４

３自由度・車両運動シミュレーション計算に

本章では、本研究の目的、そして、従来の研究から本よる解析研究の位置付けを示すと共に、本研究の構成を説明した。

３．
５

模型車両による走行実験

最近、自動車の駆動源だけに留まらず各種走行装置の電

３．
６

結言

動化の方向が加速している。完全な電動化が達成される

限界領域におけるキャンバ角制御及び制動力制と、車両運動制御技術は一段と進化したものになること御の効果比較が期待される。

第４章
４．
１

緒言

４．
２

制御方式

方式を採用すれば、制駆動が四輪独立に制御可能となる。

４．
３

実験方法

また、前後輪のみならず全輪を電磁的なアクチュエータ

４．
４

限界走行実験の結果及び考察

で独立に舵角制御を行ったり、アクチュエータでタイヤ

４．
５

結言のキャンバ角を大きな舵角で制御することも機構上容易

キャンバ角制御と内外輪制駆動力制御の協調制にできる。

第５章

御による限界性能向上
５．
１

緒言

例えば、電気自動車において四輪インホイールモータさらには、このような制御装置のバイ・ワイヤ化により設計自由度を格段に広げることも可能になる。

60

工学院大学研究報告

以上の背景をもとに、本論文は、電気自動車時代に対応考案した。その効果を理論的に明らかにする為、モーメした操縦性・安定性向上手法に関する研究成果をまとめ

ント法解析、及び３自由度シミュレーションを行ない理たものである。主にコーナリング限界領域の運動性能の論的に検証し、模型車両実験にて、効果を明らかにした。

なかで、工学的意義が高い研究結果について記述してい限界領域において、操舵角に応じてキャンバ角を変化さる。

せることで、限界領域の限界横加速度と、ヨーモーメン

次に、具体的に説明を加える。

トを高めることができることを理論的に明らかにし、実従来技術としては、コーナリング限界領域の運動性能験で立証したものは初めてであり、自動車のコーナリンの研究成果として内外輪制駆動力制御によるダイレクトグ限界領域の運動性能技術分野の発展に大きく寄与するヨーコントロールの技術が実用化され、旋回制駆動時の一指針を示すことができた。

挙動変化等を抑えることができるようになった。
しかしながら、これらの技術は、コーナリング限界時

第４章限界領域におけるキャンバ角制御及び制動力制御の効果比較のヨーイング挙動を安定化させる方向であり、内外輪制駆動力制御ではコーナリング限界時の横加速度をコント

本章では、第３章のキャンバ角制御の効果を車両の横ロールすることは、タイヤ摩擦円の関係から限界がある。

滑り制御へ適用した場合の効果について検討した。すな

そこで、本研究の主要部分としては、キャンバ角を積極わち車体スリップ角がコーナリング限界領域に近づいて的にコントロールし、コーナリング限界時のヨーイングきたら、車体スリップ角に応じてキャンバ角を旋回方向コントロールのみならず、横加速度方向のコントロールに対地ネガティブキャンバ方向にもっていくことで、車も可能とすることにより、コーナリング限界コントロー

体に横滑りが生じ、後輪が滑り出し、スピンのしかけ状ル性向上を目的としたものである。

態から、車両の横すべりを抑え、グリップ限界に引き戻

この内容についてモーメント法を使った解析、ドライすコントロールをさせた。すなわち「車体スリップ角にビングシミュレータ、模型車両、実車製作迄行なって立応じたキャンバ角制御」の効果を外輪制動力制御の効果証しようと狙ったものである。に対比し、その優位性を示した。すなわち、キャンバ角

また、それでも、走行シチュエーションによっては、制御ではグリップ限界を高めるコントロールなので、限コーナリング限界を超え、ドリフト領域に至るケースも界横加速度を制動力によって下げてしまう、制動力制御

有りうるので、先行検討として、ドリフト領域においてに比べ、限界コントロール性は著しく優ることを明らかカウンターステア操作を容易にする為、可変ステアリンにした。

グギヤ制御、操舵角速度に応じた内外輪制駆動力制御、微分操舵アシストにより、その領域のカバーをすることも加えた。
以上が本研究の目的である。

第５章

キャンバ角制御と内外輪制駆動力制御の協調制御による限界性能向上

本章では、コーナリング限界で制駆動を伴う場合に、スピン等の挙動が発生し、車両挙動を著しく低下させて

第２章

可変ステアリングギヤ制御と内外輪制駆動力制しまう為、その挙動を抑え、かつ、限界領域で横すべり御が発生した状態でも、良好な限界コントロール性が得ら

本章では、カウンターステアを伴うドリフト領域のコれる方向性を検討した。

ントロール性を向上を狙いとして、カウンターステア時

すなわち「車体スリップ角に応じたキャンバ角制御とのコントロールを容易にする手法として、「可変ステア内外輪制駆動力制御の協調制御」により、コーナリングリングギヤ制御」、「操舵角速度に応じた内外輪制駆動力限界時のヨーモーメントコントロールと、限界横加速度制御」、「微分操舵アシスト制御」の操舵系によりドリフのコントロールの２つを同時にコントロールする新たなト領域のコントロール性向上手法を明らかとした。これ手法を提案し、その効果を明らかにした。内外輪制駆動によりドリフト領域のコントロール性は大きく向上する力制御においても、従来のヨーモーメントの増加の制御ことがわかった。

だけでは無く、少しでも限界横加速度を高めるべく４輪のタイヤ摩擦円を最大限にコントロールする規範タイヤ

第３章

キャンバ角制御の効果解析特性に近づけるヨーモーメント制御を提案している。こ

本章では、グリップ限界領域そのものをコントロールの、「車体スリップ角に応じたキャンバ角制御と内外輪する方向として、「操舵角に応じたキャンバ角制御」を制駆動力制御の協調制御」の効果を明らかにしたものは

本学において授与された博士論文の要旨

61初めてであり、これも自動車のコーナリング限界領域の縦性・安定性向上手法に関し、コーナリング限界領域の運動性能技術分野の発展に大きく寄与するものと判断で運動性能の工学的意義が高い研究成果を記述している。
第１章は、本研究の目的、そして、従来の研究から本きる。

研究の位置付けを示すと共に、本研究の構成を説明して第６章

サスペンションコントロールを適用した電気自いる。従来技術としては、コーナリング限界領域の運動動車性能の研究成果として内外輪制駆動力制御によるダイレ

本章では、小型電気自動車を製作し、４輪キャンバ角クトヨーコントロールの技術が実用化され、旋回制駆動コントロール及び、操舵系はステアバイワイヤを試作し、時の挙動変化等を抑えることができるようになった。し

第２章の操舵系制御の効果を確認した。すなわち、これかしながら、これらの技術はコーナリング限界時のヨーにより、コーナリング限界コントロール性を著しく改善イング挙動を安定化させる方向であり、内外輪制駆動力することができた。
すなわち、限界時の「舵の効きの向上」

制御ではコーナリング限界時の横加速度をコントロールと「車両の横すべりの低減」の効果が確認できた。以上することは、タイヤ摩擦円の関係から限界がある。そこが結論である。

で、本研究の主要部分としては、キャンバ角を積極的にコントロールし、コーナリング限界時のヨーイングコン

第７章

結論

トロールのみならず、横加速度方向のコントロールも可

本章は結論であり、本研究の成果を総括するとともに能とすることにより、コーナリング限界コントロール性今後の課題について述べる。以上を総括すると、本研究向上を目的としたものである。この内容についてモーメの成果は、次のようになる。

ント法を使った解析、ドライビングシミュレータ、模型グリップ限界領域からドリフト領域に至る迄の限界コントロールの向上手法を明らかとした。特にこれ迄効果車両、実車製作迄行なって立証しようと狙ったものである。の立証がなされていなかった大キャンバ角制御の効果にまた、それでも、走行シチュエーションによっては、ついて、理論的に明らかにし、ドライビングシミュレー

コーナリング限界を超え、ドリフト領域に至るケースもタ、模型車両、実車製作迄行なってその効果を立証した有りうるので、先行検討として、ドリフト領域においてのは本件が初であり、自動車運動性能技術分野の発展にカウンターステア操作を容易にする為、可変ステアリン大きく寄与すると判断できる。

グギヤ制御、操舵角速度に応じた内外輪制駆動力制御、今後の課題としては、人―自動車系とし、人間にとって違和感の無い望ましい制御であることを実車走行実験によって、さらに立証していくことがある。

微分操舵アシストにより、その領域のカバーをすることも加えた。以上が本研究の目的である。
第２章では、カウンターステアを伴うドリフト領域の本論文の技術の実用化開発により、コーナリング限界コントロール性を向上を狙いとして、カウンターステアコントロール性が向上し、自動車のコーナリング中に発時のコントロールを容易にする手法として、「可変ステ生する事故低減につながることを望んでいる次第であアリングギヤ制御」、「操舵角速度に応じた内外輪制駆動る。

力制御」、「微分操舵アシスト制御」の操舵系によりドリフト領域のコントロール性向上手法を明らかとした。こ

論文審査要旨
最近、自動車の駆動源だけに留まらず各種走行装置のれによりドリフト領域のコントロール性は大きく向上することが明らかになった。
第３章では、グリップ限界領域そのものをコントロー電動化の方向が加速しており、車両運動制御技術は一段ルする方向として、「操舵角に応じたキャンバ角制と進化が期待される。例えば、電気自動車において四輪御」を考案した。その効果を理論的に明らかにする為、インホイールモータ方式を採用すれば、制駆動が四輪独モーメント法解析、及び３自由度シミュレーションを行立に制御可能となる。また全輪を電磁的なアクチュエーない理論的に検証し、模型車両実験にて、効果を明らか

タで独立に舵角制御を行ったり、アクチュエータでタイにした。限界領域において、操舵角に応じてキャンバ角ヤのキャンバ角を大きな舵角で制御することも機構上容を変化させることで、限界領域の限界横加速度と、ヨー易にできる。さらには、この制御装置のバイ・ワイヤ化モーメントを高めることができることを理論的に明らかにより設計自由度を格段に広げることも可能になる。以にし、実験で立証したものは初めてであり、自動車のコー上の背景より、本論文は、電気自動車時代に対応した操ナリング限界領域の運動性能技術分野の発展に大きく寄62

工学院大学研究報告与する一指針を示すことができた。の、「車体スリップ角に応じたキャンバ角制御と内外輪第４章では、第３章のキャンバ角制御の効果を車両の制駆動力制御の協調制御」の効果を明らかにしたものは横滑り制御へ適用した場合の効果について検討した。す初めてであり、これも自動車のコーナリング限界領域のなわち車体スリップ角がコーナリング限界領域に近づい

運動性能技術分野の発展に大きく寄与するものと判断でてきたら、車体スリップ角に応じてキャンバ角を旋回方きる。

向に対地ネガティブキャンバ方向にもっていくことで、第６章では、小型電気自動車を製作し、４輪キャンバ

車体に横滑りが生じ、後輪が滑り出し、スピンのしかけ

角コントロール及び、操舵系はステアバイワイヤを試作状態から、車両の横すべりを抑え、グリップ限界に引きし、第２章の操舵系制御の効果を確認した。すなわち、戻すコントロールをさせた。すなわち「車体スリップ角

これにより、コーナリング限界コントロール性を著しくに応じたキャンバ角制御」の効果を外輪制動力制御の効改善することができた。すなわち、限界時の「舵の効き果に対比し、その優位性を示した。すなわち、キャンバの向上」と「車両の横すべりの低減」の効果が確認できた。

角制御ではグリップ限界を高めるコントロールなので、第７章は，本研究の成果を総括するとともに今後の課限界横加速度を制動力によって下げてしまう、制動力制御に比べ、限界コントロール性は著しく優ることを明らかにした。

題について述べている．
グリップ限界領域からドリフト領域に至る迄の限界コントロールの向上手法を明らかとした。特にこれ迄効果

第５章では、コーナリング限界で制駆動を伴う場合に、の立証がなされていなかった大キャンバ角制御の効果にスピン等の挙動が発生し、車両挙動を著しく低下させてついて、理論的明らかにし、ドライビングシミュレータ、しまう為、その挙動を抑え、かつ、限界領域で横すべり模型車両、実車製作迄行なってその効果を立証したのはが発生した状態でも、良好な限界コントロール性が得ら本件が初であり、自動車運動性能技術分野の発展に大きれる方向性を検討した。

く寄与すると判断できる。

すなわち「車体スリップ角に応じたキャンバ角制御と今後の課題としては、人―自動車系とし、人間にとっ内外輪制駆動力制御の協調制御」により、コーナリングて違和感の無い望ましい制御であることを実車走行実験

限界時のヨーモーメントコントロールと、限界横加速度によって、さらに立証していくことがある。のコントロールの２つを同時にコントロールする新たな本論文の技術の実用化開発により、コーナリング限界手法を提案し、その効果を明らかにした。内外輪制駆動コントロール性が向上し、自動車のコーナリング中に発力制御においても、従来のヨーモーメントの増加の制御生する事故低減につながる技術開発に寄与することが期だけでは無く、少しでも限界横加速度を高めるべく４輪待できる。のタイヤ摩擦円を最大限にコントロールする規範タイヤ特性に近づけるヨーモーメント制御を提案している。こ以上のことから博士（工学）学位請求論文として価値があると認められる。