JP2006056283A

JP2006056283A - 車輌の運動制御装置

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Publication number: JP2006056283A
Application number: JP2004237388A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Maeda; 義紀前田; Mitsutaka Tsuchida; 充孝土田; Shigekazu Yogo; 繁一余合; Kansuke Yoshisue; 監介吉末
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-08-17
Filing date: 2004-08-17
Publication date: 2006-03-02
Anticipated expiration: 2024-08-17
Also published as: JP4155246B2

Abstract

【課題】ヨーモーメント及びステアリングギヤ比の両者を制御することによって車輌のヨーレートと車輌の横加速度とのバランスを適正に制御し、車輌の走行運動の制御性を向上させる。
【解決手段】左操舵角θ及び車速Ｖに基づき車輌の目標ヨーレートγtが演算され（Ｓ２０）、実ヨーレートγを目標ヨーレートγtに追従させると共に実ヨーレートに対する車輌の横加速度Ｇyの応答遅れをなくす（車輌のスリップ角βを０にする）ための目標ステアリングギヤ比Ｎt及び目標ヨーモーメントＭtが演算され（Ｓ４０）、目標ヨーモーメントＭtを達成するための左右前輪の目標制駆動力Ｘfl、Ｘfrが演算され（Ｓ５０）、ステアリングギヤ比Ｎが目標ステアリングギヤ比Ｎtになるようステアリングギヤ比可変装置２４が制御され（Ｓ６０）、左右前輪の制駆動力が目標制駆動力Ｘfl、Ｘfrになるよう制御される（Ｓ７０）。
【選択図】図２

Description

本発明は、車輌の運動制御装置に係り、更に詳細には左右輪間に制駆動力差を付与可能であると共にステアリングギヤ比可変手段を備えた車輌の運動制御装置に係る。

自動車等の車輌の運動制御装置の一つとして、例えば本願出願人の出願にかかる下記の特許文献１に記載されている如く、左右輪間に制駆動力差を付与可能であり、車輌の走行安定性が向上するよう各駆動輪の駆動力を制御するよう構成された電気自動車の運動制御装置が既に知られている。

また自動車等の車輌の運動制御装置の一つとして、例えば下記の特許文献２に記載されている如く、ステアリングホイールと操舵輪との間にステアリングギヤ比可変装置を有し、車輌のヨー方向の運動状態に応じてステアリングギヤ比を変更するよう構成された車輌の運動制御装置も既に知られている。
特開平１０−２１０６０４号公報特開平１１−２９１９３０号公報

しかし上述の如き従来の運動制御装置に於いては、左右輪間の制駆動力差によるヨーモーメント又はステアリングギヤ比しか制御することができないため、車輌の運動制御に限界があり、車輌の走行運動を効果的に制御する上で改善の余地がある。

例えば左右輪間の制駆動力差によるヨーモーメントのみの制御によって車輌のヨーレートを目標ヨーレートに高応答にて追従させようとすると、その背反として車輌のヨーレートと車輌の横加速度とのバランスが崩れることに起因して車輌がスピン傾向になり易いという問題がある。

本発明は、左右輪間の制駆動力差によるヨーモーメント又はステアリングギヤ比を制御するよう構成された従来の運動制御装置に於ける上述の如き問題に鑑みてなされたものであり、本発明の主要な課題は、左右輪間の制駆動力差によるヨーモーメント及びステアリングギヤ比の両者を制御することによって車輌のヨーレートと車輌の横加速度とのバランスを適正に制御することにより、従来に比して車輌の走行運動の制御性を向上させることである。

上述の主要な課題は、本発明によれば、左右輪間に制駆動力差を付与可能であると共にステアリングギヤ比可変手段を備えた車輌の運動制御装置にして、少なくとも操舵角に基づき車輌の目標ヨーレートを演算し、車輌の実ヨーレートを前記目標ヨーレートに追従させると共に車輌の実ヨーレートに対する車輌の横加速度の応答遅れをなくすための車輌の目標ヨーモーメント及び目標ステアリングギヤ比を演算し、車輌に付与されるヨーモーメントが前記目標ヨーモーメントになるよう左右輪間の制駆動力差を制御すると共に、ステアリングギヤ比が前記目標ステアリングギヤ比になるよう前記ステアリングギヤ比可変手段を制御することを特徴とする車輌の運動制御装置（請求項１の構成）、又は左右輪間に制駆動力差を付与可能であると共にステアリングギヤ比可変手段を備えた車輌の運動制御装置にして、少なくとも操舵角に基づき車輌の目標ヨーレート及び車輌の目標横加速度を演算し、車輌の実ヨーレート及び車輌の実横加速度をそれぞれ前記目標ヨーレート及び前記目標横加速度に追従させるための車輌の目標ヨーモーメント及び目標ステアリングギヤ比を演算し、車輌に付与されるヨーモーメントが前記目標ヨーモーメントになるよう左右輪間の制駆動力差を制御すると共に、ステアリングギヤ比が前記目標ステアリングギヤ比になるよう前記ステアリングギヤ比可変手段を制御することを特徴とする車輌の運動制御装置（請求項３の構成）によって達成される。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１の構成に於いて、車輌の実ヨーレートを操舵角に基づく車輌の目標ヨーレートに追従させると共に車輌のスリップ角を０にするための車輌の目標ヨーモーメント及び目標ステアリングギヤ比を演算するよう構成される（請求項２の構成）。

上記請求項１の構成によれば、少なくとも操舵角に基づき車輌の目標ヨーレートが演算され、車輌の実ヨーレートを目標ヨーレートに追従させると共に車輌の実ヨーレートに対する車輌の横加速度の応答遅れをなくすための車輌の目標ヨーモーメント及び目標ステアリングギヤ比が演算され、車輌に付与されるヨーモーメントが目標ヨーモーメントになるよう左右輪間の制駆動力差が制御されると共に、ステアリングギヤ比が目標ステアリングギヤ比になるようステアリングギヤ比可変手段が制御されるので、車輌の実ヨーレートを目標ヨーレートに追従させると共に車輌の実ヨーレートに対する車輌の横加速度の応答遅れをなくことができ、これによりヨーモーメント又はステアリングギヤ比のみが制御される場合に比して車輌の走行運動を適正に制御することができる。

また上記請求項２の構成によれば、車輌の実ヨーレートを操舵角に基づく車輌の目標ヨーレートに追従させると共に車輌のスリップ角を０にするための車輌の目標ヨーモーメント及び目標ステアリングギヤ比が演算されるので、車輌の実ヨーレートを目標ヨーレートに追従させると共に車輌の実ヨーレートに対する車輌の横加速度の応答遅れをなくすための車輌の目標ヨーモーメント及び目標ステアリングギヤ比を確実に演算することができる。

また上記請求項３の構成によれば、少なくとも操舵角に基づき車輌の目標ヨーレート及び車輌の目標横加速度が演算され、車輌の実ヨーレート及び車輌の実横加速度をそれぞれ目標ヨーレート及び目標横加速度に追従させるための車輌の目標ヨーモーメント及び目標ステアリングギヤ比が演算され、車輌に付与されるヨーモーメントが目標ヨーモーメントになるよう左右輪間の制駆動力差が制御されると共に、ステアリングギヤ比が目標ステアリングギヤ比になるようステアリングギヤ比可変手段が制御されるので、車輌の実ヨーレート及び車輌の実横加速度をそれぞれ目標ヨーレート及び目標横加速度に追従させることができ、これによりヨーモーメント又はステアリングギヤ比のみが制御される場合に比して車輌の走行運動を適正に制御することができる。

〔課題解決手段の好ましい態様〕
ラプラス演算子をＳとし、前輪の実舵角をδfとし、車輌のヨー減衰比をζとし、車輌の固有振動数をωnとし、車輌のヨーレート時定数をＴrとし、車輌のスリップ角時定数をＴbとし、前輪の実舵角δfに対するヨーレートゲインをＧrとし、前輪の実舵角δfに対するスリップ角ゲインをＧbとすると、操舵（前輪の実舵角δf）に対する車輌のヨーレートγの応答及び車輌のスリップ角βの応答は既知であり、それぞれ下記の式１及び２により表される。

尚車輌の質量をＭsとし、車速をＶとし、車輌のスタビリティファクタをＫhとし、前輪（一輪分）のコーナリングパワーをＣfとし、後輪（一輪分）のコーナリングパワーをＣrとし、車輌のホイールベースをＬとし、車輌の重心と前輪車軸との間の車輌前後方向の距離をＬfとし、車輌の重心と後輪車軸との間の車輌前後方向の距離をＬrとすると、上記式１及び２に於ける車輌のヨーレート時定数Ｔr、車輌のスリップ角時定数Ｔb、前輪の実舵角δfに対するヨーレートゲインＧr、前輪の実舵角δfに対するスリップ角ゲインＧbはそれぞれ下記の式３〜６により表される。

また左右輪の制駆動力差ヨーモーメントをＭとし、車輌のヨー慣性モーメントをＩyとすると、周知の如く車輌の横方向の力の釣り合いより下記の式７が成立し、車輌の重心周りのヨー方向の力の釣り合いより下記の式８が成立する。

上記式７及び８の連立方程式をラプラス変換し、ヨーレートγ及びスリップ角βについて解くことにより、左右輪の制駆動力差ヨーモーメントＭについての車輌のヨーレート時定数をＴrmとし、左右輪の制駆動力差ヨーモーメントＭに対するヨーレートゲイン及びスリップ角ゲインをそれぞれＧrm及びＧbmとして、左右輪の制駆動力差ヨーモーメントＭに対する車輌のヨーレートγmの応答及び車輌のスリップ角βmの応答はそれぞれ下記の式９及び１０により表される。

尚上記式９及び１０に於ける車輌のヨーレート時定数Ｔrm、ヨーレートゲインＧrm、スリップ角ゲインＧbmはそれぞれ下記の式１１〜１３により表される。

従って操舵中に左右輪の制駆動力差ヨーモーメントＭを車輌に付与した場合の車輌のヨーレートγの応答及び車輌のスリップ角βの応答はそれぞれ下記の式１４及び１５により表される。

車輌の実ヨーレートγを目標ヨーレートγtに追従させると共に車輌の実ヨーレートに対する車輌の横加速度Ｇyの応答遅れをなくす（車輌のスリップ角βを０にすることと等価）ためには、上記式１４及び１５に於けるγ(S)及びβ(S)をそれぞれγt(S)及び０として上記式１４及び１５をそれぞれ前輪の舵角δf(S)及び左右輪の制駆動力差ヨーモーメントＭ(S)について解けばよい。即ち下記の式１６が成立する前輪の舵角δf(S)及び左右輪の制駆動力差ヨーモーメントＭ(S)を求めればよいので、これらの値は下記の式１７により表される。

操舵角をθ(S)とし、可変のステアリングギヤ比をＮ(S)とすると、δf(S)＝θ(S)／Ｎ(S)の関係があるので、上記式１７を下記の式１８の通り変形することができ、よって車輌の実ヨーレートγを目標ヨーレートγtに追従させると共に車輌の実ヨーレートに対する車輌の横加速度Ｇyの応答遅れをなくすためのステアリングギヤ比Ｎ(S)及び左右輪の制駆動力差ヨーモーメントＭ(S)を下記の式１８により演算することができる。

従って本発明の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１又は２の構成に於いて、操舵角θ、車輌の目標ヨーレートγt、車輌の目標スリップ角β＝０に基づき上記式１８に対応する下記の式１９に従ってステアリングギヤ比Ｎ(S)及び左右輪の制駆動力差による目標ヨーモーメントＭt(S)を演算するよう構成される（好ましい態様１）。

また車輌の横加速度Ｇyの一次及び二次の進み時定数をそれぞれＴ1及びＴ2とし、前輪の実舵角δfに対する横加速度ゲインをＧgyとすると、操舵（前輪の実舵角δf）に対する車輌の横加速度Ｇyの応答は既知であり、下記の式２０により表される。

尚上記式２０に於ける横加速度ゲインＧgyは下記の式２１により表される。

上記式７及び８の連立方程式をラプラス変換し、ヨーレートγ及びスリップ角βについて解き、更にＧy＝Ｖ（γ＋dβ／dt）の関係を用いることにより、左右輪の制駆動力差ヨーモーメントＭに対する横加速度ゲインをＧgymとして、左右輪の制駆動力差ヨーモーメントＭに対する車輌の横加速度Ｇyの応答は下記の式２２により表される。

尚上記式２２に於ける横加速度ゲインＧgymは下記の式２３により表される。

従って操舵中に左右輪の制駆動力差ヨーモーメントＭを車輌に付与した場合の車輌の横加速度Ｇyの応答は下記の式２４により表される。尚上述の如く、操舵中に左右輪の制駆動力差ヨーモーメントＭを車輌に付与した場合の車輌のヨーレートγの応答は上記式１４により表される。

車輌の実ヨーレートγを目標ヨーレートγtに追従させると共に車輌の実横加速度Ｇyを目標横加速度Ｇytに追従させるためには、上記式１４及び２４に於けるγ(S)及びＧy(S)をそれぞれγt(S)及びＧyt(S)として上記式１４及び２４をそれぞれ前輪の舵角δf(S)及び左右輪の制駆動力差ヨーモーメントＭ(S)について解けばよい。即ち下記の式２５が成立する前輪の舵角δf(S)及び左右輪の制駆動力差ヨーモーメントＭ(S)を求めればよいので、これらの値は下記の式２６により表される。

また上述の如く、操舵角θ(S)と可変のステアリングギヤ比Ｎ(S)との間には、δf(S)＝θ(S)／Ｎ(S)の関係があるので、上記式２６を下記の式２７の通り変形することができ、よって車輌の実ヨーレートγを目標ヨーレートγtに追従させると共に車輌の実横加速度Ｇyを目標横加速度Ｇytに追従させるためのステアリングギヤ比Ｎ(S)及び左右輪の制駆動力差ヨーモーメントＭ(S)を下記の式２７により演算することができる。

従って本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項３の構成に於いて、操舵角θ、車輌の目標ヨーレートγt、車輌の目標横加速度Ｇytに基づき上記式２７に対応する下記の式２８に従って目標ステアリングギヤ比Ｎt及び左右輪の制駆動力差による目標ヨーモーメントＭtを演算するよう構成される（好ましい態様２）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様１又は２の構成に於いて、車輌の目標ヨーレートγtは操舵角θ及び車速Ｖに基づいて演算されるよう構成される（好ましい態様３）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様２の構成に於いて、車輌の目標横加速度Ｇytは操舵角θ及び車速Ｖに基づいて演算されるよう構成される（好ましい態様４）。

次に各車輪の目標制駆動力を相互に独立に制御可能な車輌に於いて目標ヨーモーメントＭtを達成するための各車輪の目標制駆動力の演算要領について説明する。

駆動側を正として左前輪、右前輪、左後輪、右後輪の目標制駆動力をＸti（ｉ＝fl、fr、rl、rr）とし、運転者による車輌全体の要求制駆動力をＦとし、前輪及び後輪のトレッドをそれぞれＤf及びＤrとすると、下記の式２９及び３０が成立する。

Ｘtfl＋Ｘtfr＋Ｘtrl＋Ｘtrr＝Ｆ ……（２９）
Ｄf（Ｘtfr−Ｘtfl）＋Ｄr（Ｘtrr−Ｘtrl）＝２Ｍt ……（３０）

また前後輪の制駆動力配分比をｊ：（１−ｊ）（但し０≦ｊ≦１である）とし、前後輪のヨーモーメント配分比をｋ：（１−ｋ）（但し０≦ｋ≦１である）とすると、下記の式３１及び３２が成立する。

（１−ｊ）（Ｘtfl＋Ｘtfr）−ｊ（Ｘtrl＋Ｘtrr）＝０ ……（３１）
Ｄf（１−ｋ）（Ｘtfr−Ｘtfl）−Ｄr・ｋ（Ｘtrr−Ｘtrl）＝０ ……（３２）

上記式２９〜３２を行列式にまとめると、下記の式３３が成立し、式３３より各車輪の目標制駆動力Ｘtiを演算することができる。

上記式３３の各項を下記式３４〜３６の通りに置き換えると、上記式３３は下記式３７となる。

ＡＸ＝Ｂ ……（３７）

上記式３７の解Ｘを求める方法として一般的な逆行列Ａ^-1を求める方法があるが、行列ＡをＬＵ分解することで比較的容易に解Ｘを求めることができるので、ＬＵ分解法を採用する。

行列Ａは下記の式３８及び３９にて表される単位下方三角行列Ｌ及び単位上方三角行列Ｕに分解可能である。

上記式３７は下記の式４０となるので、ＵＸ＝Ｃを満たすベクトルＣを設定し、下記の式４１を満たすベクトルＣを求める。

ＡＸ＝ＬＵＸ＝Ｂ ……（４０）
ＬＣ＝Ｂ ……（４１）
求めるべきベクトルＣをＣ^T＝［Ｃ0 Ｃ1 Ｃ2 Ｃ3］とすると、上記式４１は下記式４２となる。

上記式４２より、ベクトルＣの各要素Ｃ0〜Ｃ3は下記の式４３〜４６の通りに求められる。

Ｃ0＝Ｆ ……（４３）
Ｃ1＝２Ｍ−ＤfＣ0
＝２Ｍ−ＤfＦ ……（４４）
Ｃ2＝−（１−ｊ）Ｃ0
＝−（１−ｊ）Ｆ ……（４５）
Ｃ3＝−Ｄf（１−ｋ）Ｃ0−（１−ｋ）Ｃ1−ＤrＣ2
＝−Ｄf（１−ｋ）Ｆ−（１−ｋ）（２Ｍ−ＤfＦ）＋Ｄr（１−ｊ）Ｆ
＝−２Ｍ（１−ｋ）＋Ｄr（１−ｊ）Ｆ ……（４６）

上記式ＵＸ＝Ｃは下記の式４７となる。

上記式４７をＸについて解くことにより、下記の式４８〜５１の通り各車輪の目標制駆動力Ｘtiを演算することができる。

尚一般に、前輪のトレッドＤf及び後輪のトレッドＤrは実質的に互いに等しく、Ｄr／Ｄf≒１、Ｄr−Ｄf≒０であるので、上記式４８〜５１より各車輪の目標制駆動力Ｘtiを下記の式５２〜５５の通り演算することができる。

従って本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至３の構成に於いて、車輌の目標ヨーモーメントＭt及び運転者による車輌全体の要求制駆動力Ｆに基づき上記式４８〜５１に従って各車輪の目標制駆動力Ｘtiを演算するよう構成される（好ましい態様５）。

また本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至３の構成に於いて、車輌の目標ヨーモーメントＭt及び運転者による車輌全体の要求制駆動力Ｆに基づき上記上記式５２〜５５に従って各車輪の目標制駆動力Ｘtiを演算するよう構成される（好ましい態様６）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様５又は６の構成に於いて、運転者による車輌全体の要求制駆動力Ｆは運転者の駆動操作量及び制動操作量に基づいて演算されるよう構成される（好ましい態様７）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至３の構成に於いて、車輌は左右前輪及び左右後輪を有し、各車輪はそれぞれ対応する独立の電動機により駆動されるよう構成される（好ましい態様８）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至３の構成に於いて、車輌は左右前輪及び左右後輪を有し、左右前輪はそれぞれ対応する独立の電動機により駆動され、左右後輪は共通の内燃機関により駆動されるよう構成される（好ましい態様９）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至３の構成に於いて、車輌は左右前輪及び左右後輪を有し、左右前輪は共通の内燃機関により駆動され、左右後輪はそれぞれ対応する独立の電動機により駆動されるよう構成される（好ましい態様１０）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様８乃至１０の構成に於いて、電動機は回生制動を行うよう構成される（好ましい態様１１）。

以下に添付の図を参照しつつ、本発明を幾つかの好ましい実施例について詳細に説明する。

図１は後輪駆動車に適用された本発明による車輌の運動制御装置の実施例１を示す概略構成図である。

図１に於いて、１０FL及び１０FRはそれぞれ車輌１２の左右の前輪を示し、１０RL及び１０RRはそれぞれ車輌の左右の後輪を示している。操舵輪である左右の前輪１０FL及び１０FRは運転者によるステアリングホイール１４の操作に応答して駆動されるラック・アンド・ピニオン型のパワーステアリング装置１６によりラックバー１８及びタイロッド２０L及び２０Rを介して転舵される。

ステアリングホイール１４は第一のステアリングシャフトとしてのアッパステアリングシャフト２２、ステアリングギヤ比可変装置２４、第二のステアリングシャフトとしてのロアステアリングシャフト２６、ユニバーサルジョイント２８を介してパワーステアリング装置１６のピニオンシャフト３０に駆動接続されている。図示の実施例に於いては、ステアリングギヤ比可変装置２４はハウジング２４Ａの側にてアッパステアリングシャフト２２の下端に連結され、回転子２４Ｂの側にてロアステアリングシャフト２６の上端に連結された補助転舵駆動用の電動機３２を含んでいる。

かくしてステアリングギヤ比可変装置２４はアッパステアリングシャフト２２に対し相対的にロアステアリングシャフト２６を回転駆動することにより、ステアリングホイール１４の回転角度に対する操舵輪である左右の前輪１０FL及び１０FRの舵角の比、即ちステアリングギヤ比を変化させ、運動制御用電子制御装置３４より制御される。

図示の実施例１に於いては、通常時には従動輪として機能する左右の前輪１０FL及び１０FRにはそれぞれホイールインモータである電動発電機３６FL及び３６FRが組み込まれている。左右の前輪１０FL及び１０FRは必要に応じて電動発電機３６FL及び３６FRにより駆動され、電動発電機３６FL及び３６FRは運動制御用電子制御装置３４により制御される。電動発電機３６FL及び３６FRはそれぞれ左右前輪の発電機としても機能し、回生発電機としての機能（回生駆動）も運動制御用電子制御装置３４により制御される。

また図１に於いて、４０はエンジンを示しており、エンジン４０の出力はエンジン制御装置４２により図には示されていない電子制御スロットルバルブが制御されることによって制御される。エンジン４０の駆動力はトルクコンバータ４４及びトランスミッション４６を含む自動変速機４８を介してプロペラシャフト５０へ伝達され、プロペラシャフト５０の駆動力はディファレンシャルギヤ装置５２により左後輪車軸５４L及び右後輪車軸５４Rへ伝達され、これにより駆動輪である左右の後輪１０RL及び１０RRが回転駆動される。

左右の前輪１０FL、１０FR及び左右の後輪１０RL、１０RRの摩擦制動力は摩擦制動装置５６の油圧回路５８により対応するホイールシリンダ６０FL、６０FR、６０RL、６０RRの制動圧が制御されることによっても制御される。図には示されていないが、油圧回路５８はリザーバ、オイルポンプ、種々の弁装置等を含み、各ホイールシリンダの制動圧力はブレーキペダル６２の踏み込みに応じて駆動されるマスタシリンダ６４の圧力に応じてオイルポンプや種々の弁装置が制動力制御用電子制御装置６６によって制御されることにより制御される。

尚図１には詳細に示されていないが、運動制御用電子制御装置３４、エンジン制御装置４２、制動力制御用電子制御装置６６は、それぞれマイクロコンピュータと駆動回路とよりなり、マイクロコンピュータは例えば中央処理ユニット（ＣＰＵ）と、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）と、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）と、入出力ポート装置とを有し、これらが双方向性のコモンバスにより互いに接続された一般的な構成のものであってよい。

運動制御用電子制御装置３４には、操舵角センサ７０より操舵角θを示す信号、車速センサ７２より車速Ｖを示す信号が入力される。尚操舵角センサ７０は車輌の左旋回方向を正として操舵角θを検出する。

制動力制御用電子制御装置６６には、圧力センサ７４よりマスタシリンダ圧力Ｐmを示す信号、圧力センサ７６FL〜７６RRより対応する車輪の制動圧（ホイールシリンダ圧力）Ｐi（ｉ＝fl、fr、rl、rr）を示す信号が入力される。運動制御用電子制御装置３４及び制動力制御用電子制御装置６６は必要に応じて相互に信号の授受を行う。

運動制御用電子制御装置３４は、操舵角θ及び車速Ｖに基づき車輌の目標ヨーレートγtを演算し、車輌の実ヨーレートγを目標ヨーレートγtに追従させると共に車輌の実ヨーレートに対する車輌の横加速度Ｇyの応答遅れをなくすための目標ステアリングギヤ比Ｎt及び左右前輪の制駆動力差による目標ヨーモーメントＭtを上記式２８に従って演算する。

また運動制御用電子制御装置３４は、目標ヨーモーメントＭtに基づき左右前輪の目標制駆動力Ｘfl、Ｘfrを演算し、ステアリングギヤ比Ｎが目標ステアリングギヤ比Ｎtになるようステアリングギヤ比可変装置２４を制御すると共に、目標制駆動力Ｘfl、Ｘfrに基づき電動発電機３６FL、３６FRに対する目標駆動電流Ｉfl、Ｉfrを演算し、目標駆動電流Ｉfl、Ｉfrに基づき各電動発電機３６FL、３６FRに通電される駆動電流を制御することにより左右前輪の制駆動力が目標制駆動力Ｘfl、Ｘfrになるよう左右前輪の制駆動力を制御する。

この場合運動制御用電子制御装置３４は、左前輪の目標制駆動力Ｘfl又は右前輪の目標制駆動力Ｘfrが当該車輪の最大回生制動力よりも大きい負の値であるときには、当該車輪の制駆動力が目標制駆動力になるよう対応する電動発電機３６FL、３６FRにより回生制動し、左前輪の目標制駆動力Ｘfl又は右前輪の目標制駆動力Ｘfrが当該車輪の最大回生制動力よりも小さい負の値であるときには、当該車輪の回生制動力が最大回生制動力になるよう対応する電動発電機３６FL、３６FRを制御し、目標制駆動力−最大回生制動力に相当する目標付加摩擦制動力を示す信号を制動力制御用電子制御装置６６へ出力する。制動力制御用電子制御装置６６は、目標付加摩擦制動力を示す信号が入力されると、マスタシリンダ圧力Ｐmに基づく当該車輪の目標制動力と目標付加摩擦制動力との和に基づき当該車輪の目標制動圧Ｐtfl又はＰtfrを演算し、当該車輪の制動圧が目標制動圧Ｐtfl又はＰtfrになると共に他の車輪の制動圧がマスタシリンダ圧力Ｐmに基づく目標制動圧Ｐti（ｉ＝fl、fr、rl、rr）になるよう摩擦制動装置５６を制御する。

次に図２に示されたフローチャートを参照して実施例１に於ける車輌の運動制御ルーチンについて説明する。尚図２に示されたフローチャートによる制御は図には示されていないイグニッションスイッチが閉成されることにより開始され、イグニッションスイッチが開成されるまで所定の時間毎に繰返し実行される。また以下の説明に於いて、ｉはそれぞれ左前輪、右前輪、左後輪、右後輪を示すfl、fr、rl、rrである。

まずステップ１０に於いては操舵角センサ７０により検出された操舵角θを示す信号等の読み込みが行われ、ステップ２０に於いては操舵角θ及び車速Ｖに基づき図３に示されたグラフに対応するマップより車輌の目標ヨーレートγtが演算され、ステップ４０に於いては上記式１９に従って目標ステアリングギヤ比Ｎt及び左右輪の制駆動力差による目標ヨーモーメントＭtが演算される。

ステップ５０に於いては左右輪の制駆動力差による目標ヨーモーメントＭtに基づき例えば下記の式５６及び５７に従って左右前輪の目標制駆動力Ｘfl、Ｘfrが演算され、ステップ６０に於いてはステアリングギヤ比Ｎが目標ステアリングギヤ比Ｎtになるようステアリングギヤ比可変装置２４が制御され、ステップ７０に於いては左右前輪の制駆動力が目標制駆動力Ｘfl、Ｘfrになるよう電動発電機３６FL、３６FR若しくは摩擦制動装置５６が制御される。

Ｘfl＝−Ｍt／（２Ｄf） ……（５６）
Ｘfr＝Ｍt／（２Ｄf） ……（５７）

かくして実施例１によれば、ステップ２０に於いて左操舵角θ及び車速Ｖに基づき車輌の目標ヨーレートγtが演算され、ステップ４０に於いて上記式１９に従って目標ステアリングギヤ比Ｎt及び左右輪の制駆動力差による目標ヨーモーメントＭtが演算され、ステップ５０に於いて左右輪の制駆動力差による目標ヨーモーメントＭtを達成するための左右前輪の目標制駆動力Ｘfl、Ｘfrが演算され、ステップ６０に於いてステアリングギヤ比Ｎが目標ステアリングギヤ比Ｎtになるようステアリングギヤ比可変装置２４が制御され、ステップ７０に於いて左右前輪の制駆動力が目標制駆動力Ｘfl、Ｘfrになるよう制御される。

前述の如く、上記式１９に従って演算される目標ステアリングギヤ比Ｎt及び左右前輪の制駆動力差による目標ヨーモーメントＭtは車輌の実ヨーレートγを目標ヨーレートγtに追従させると共に車輌の実ヨーレートに対する車輌の横加速度Ｇyの応答遅れをなくす（車輌のスリップ角βを０にする）ための目標ステアリングギヤ比及び目標ヨーモーメントとして演算される。

従って図示の実施例１によれば、車輌の実ヨーレートγを目標ヨーレートγtに追従させると共に車輌の実ヨーレートに対する車輌の横加速度Ｇyの応答遅れをなくすことができ、よって左右前輪の制駆動力差によるヨーモーメント又はステアリングギヤ比のみが制御される場合に比してこれにより車輌の走行運動を適正に制御することができる。

図４は後輪駆動車に適用された本発明による車輌の運動制御装置の実施例２に於ける車輌の運動制御ルーチンを示すフローチャートである。尚図４に於いて図２に示されたステップと同一のステップには図２に於いて付されたステップ番号と同一のステップ番号が付されている。

この実施例２に於いては、ステップ２０の次にステップ３０が実行され、ステップ３０に於いては操舵角θ及び車速Ｖに基づき図５に示されたグラフに対応するマップより車輌の目標横加速度Ｇytが演算され、ステップ４０に於いては上記式２８に従って目標ステアリングギヤ比Ｎt及び左右輪の制駆動力差による目標ヨーモーメントＭtが演算される。尚この実施例の他のステップは上述の実施例１の場合と同様に実行される。

かくして図示の実施例２によれば、車輌の実ヨーレートγ及び車輌の実横加速度Ｇyをそれぞれ目標ヨーレートγt及び目標横加速度Ｇytに追従させるための車輌の目標ヨーモーメント及び目標ステアリングギヤ比として目標ステアリングギヤ比Ｎt及び左右輪の制駆動力差による目標ヨーモーメントＭtが演算されるので、車輌の実ヨーレートγを目標ヨーレートγtに追従させると共に車輌の横加速度Ｇyを目標横加速度Ｇytに追従させることができ、よって上述の実施例１の場合と同様、左右前輪の制駆動力差によるヨーモーメント又はステアリングギヤ比のみが制御される場合に比してこれにより車輌の走行運動を適正に制御することができる。

特に図示の各実施例によれば、左右前輪のみの制駆動力により左右輪間の制駆動力差によるヨーモーメントが発生されるので、左右前輪及び左右後輪の全ての制駆動力が制御される場合に比して各車輪の目標制駆動力を容易に演算し容易に制御することができる。

以上に於いては本発明を特定の実施例について詳細に説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能であることは当業者にとって明らかであろう。

例えば上述の各実施例に於いては、車輌の目標ヨーレートγtはステップ２０に於いて操舵角θ及び車速Ｖに基づき図３に示されたグラフに対応するマップより演算されるようになっているが、車輌の目標ヨーレートγtは操舵角θ及び車速Ｖの関数により演算されてもよい。

同様に上述の実施例２に於いては、車輌の目標横加速度Ｇytはステップ３０に於いて操舵角θ及び車速Ｖに基づき図５に示されたグラフに対応するマップより演算されるようになっているが、車輌の目標横加速度Ｇytは操舵角θ及び車速Ｖの関数により演算されてもよい。

また上述の実施例に於いては、左右前輪１０FL、１０FRがそれぞれ電動発電機３６FL、３６RRにより制駆動され、左右後輪１０RL、１０RRは共通の内燃機関としてのエンジンにより駆動されるようになっているが、例えば左右前輪が内燃機関により駆動され、左右後輪がそれぞれ電動発電機により制駆動されるよう修正されてもよく、また左右前輪及び左右後輪の全てがそれぞれ対応する電動発電機により制駆動されるよう修正されてもよい。

特に左右前輪及び左右後輪の全てがそれぞれ対応する電動発電機により制駆動される場合には、各車輪の目標制駆動力Ｘtiは上記式５２〜５５に従って演算されてよく、また前輪のトレッドＤf及び後輪のトレッドＤrが相互に異なる車輌の場合には各車輪の目標制駆動力Ｘtiは上記式４８〜５１に従って演算されてよい。

また上述の実施例に於いては、車輪１０FL〜１０RRの全てがそれぞれ電動発電機１２FL〜１２RRにより制駆動されるようになっているが、例えば左右後輪が内燃機関により駆動され、左右前輪がそれぞれ電動発電機により制駆動されるよう修正されてもよく、また左右前輪が内燃機関により駆動され、左右後輪がそれぞれ電動発電機により制駆動されるよう修正されてもよい。

また上述の実施例に於いては、左右前輪１０FL、１０FRがそれぞれ電動発電機３６FL、３６RRにより直接制駆動されるようになっているが、電動発電機により制駆動される車輪はそれぞれ歯車減速機構の如き減速機構を介して電動発電機により制駆動されるようになっていてもよい。

また上述の実施例に於いては、電動発電機は各車輪に組み込まれたホイールインモータであるが、電動発電機は各車輪を駆動し得る限り車体に支持された電動発電機であってもよく、また上述の実施例に於ける電動発電機は車輌の制動時に回生制動を行う電動発電機であるが、電動発電機は回生制動を行わない電動機であってもよい。

後輪駆動車に適用された本発明による車輌の運動制御装置の実施例１を示す概略構成図である。実施例１に於ける車輌の運動制御ルーチンを示すフローチャートである。操舵角θと車速Ｖと車輌の目標ヨーレートγtとの間の関係を示すグラフである。後輪駆動車に適用された本発明による車輌の運動制御装置の実施例２に於ける車輌の運動制御ルーチンを示すフローチャートである。操舵角θと車速Ｖと車輌の目標横加速度Ｇytとの間の関係を示すグラフである。

符号の説明

１６パワーステアリング装置
２４ステアリングギヤ比可変装置
３４運動制御用電子制御装置
３６FL〜３６RR 電動発電機
４２エンジン制御装置
５６摩擦制動装置
６６制動力制御用電子制御装置
７０操舵角センサ
７４、７６FL〜７６RR 圧力センサ

Claims

左右輪間に制駆動力差を付与可能であると共にステアリングギヤ比可変手段を備えた車輌の運動制御装置にして、少なくとも操舵角に基づき車輌の目標ヨーレートを演算し、車輌の実ヨーレートを前記目標ヨーレートに追従させると共に車輌の実ヨーレートに対する車輌の横加速度の応答遅れをなくすための車輌の目標ヨーモーメント及び目標ステアリングギヤ比を演算し、車輌に付与されるヨーモーメントが前記目標ヨーモーメントになるよう左右輪間の制駆動力差を制御すると共に、ステアリングギヤ比が前記目標ステアリングギヤ比になるよう前記ステアリングギヤ比可変手段を制御することを特徴とする車輌の運動制御装置。
車輌の実ヨーレートを操舵角に基づく車輌の目標ヨーレートに追従させると共に車輌のスリップ角を０にするための車輌の目標ヨーモーメント及び目標ステアリングギヤ比を演算することを特徴とする請求項１に記載の車輌の運動制御装置。
左右輪間に制駆動力差を付与可能であると共にステアリングギヤ比可変手段を備えた車輌の運動制御装置にして、少なくとも操舵角に基づき車輌の目標ヨーレート及び車輌の目標横加速度を演算し、車輌の実ヨーレート及び車輌の実横加速度をそれぞれ前記目標ヨーレート及び前記目標横加速度に追従させるための車輌の目標ヨーモーメント及び目標ステアリングギヤ比を演算し、車輌に付与されるヨーモーメントが前記目標ヨーモーメントになるよう左右輪間の制駆動力差を制御すると共に、ステアリングギヤ比が前記目標ステアリングギヤ比になるよう前記ステアリングギヤ比可変手段を制御することを特徴とする車輌の運動制御装置。