JP2006197725A

JP2006197725A - 車両の駆動力制御装置

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Publication number: JP2006197725A
Application number: JP2005006627A
Authority: JP
Inventors: Etsuo Katsuyama; 悦生勝山
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-01-13
Filing date: 2005-01-13
Publication date: 2006-07-27
Anticipated expiration: 2025-01-13
Also published as: JP4396530B2

Abstract

【課題】対角に位置する車輪に不具合が生じた場合であっても、確実に車両の挙動を安定させることができる車両の駆動力制御装置を提供する。
【解決手段】駆動力制御装置１０は、車輪２１〜２４の失陥を検出する電流／電圧計１１〜１４およびトルクセンサ１５〜１８、並びに車両Ｍの旋回方向を検出する舵角センサ１９およびヨーレートセンサ２０を備えている。矩形の各頂点に配置された４つの車輪２１〜２４のうち、対角に位置する車輪２１，２４が失陥した場合、失陥した左前輪２１が旋回方向と同一側である場合に、制駆動力制御されている右前輪２２の制駆動力を増加させるとともに、制駆動力制御されている左後輪２３の制駆動力を減少させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の駆動力制御装置に関する。

車両の駆動力を制御する制御装置として、従来、特開平５−３２８５４２号公報に開示された電動車両の駆動制御装置がある。この駆動制御装置は、車両に要求される駆動力値を検出する駆動力検出手段と、車両の走行状態を検出する車両走行状態検出手段と、ホイールの駆動状態を検出する駆動状態検出手段と、これらの検出値から車輪の駆動力を演算する駆動力演算手段と、を備えている。

駆動力演算手段では、車両に要求される駆動力値と車両の走行状態に応じて各車輪の駆動力の配分値を演算するとともに、車両の走行状態またはホイールの駆動状態が予め設定された所定の範囲を超えた場合に、駆動力の配分値を修正している。このように駆動力の配分値を修正することにより、旋回時の内車輪の接地荷重と外車輪の接地荷重の移動に応じて各車輪の駆動力を求めることができるので、左右の駆動車輪に不具合が生じた場合に、車両の挙動の変化を抑制するというものである。
特開平５−３２８５４２号公報

しかし、上記特許文献１に開示された駆動制御装置においては、左右いずれかの車輪に不具合が生じた場合についての車両の挙動変化を抑制するのみである。このため、左右両方の車輪、特に矩形の各頂点に配置された車輪のうち、対角に位置する車輪に不具合が生じた場合についての車両の挙動変化を完全に抑制できるとは言いがたいものであった。

そこで、本発明の課題は、対角に位置する車輪に不具合が生じた場合であっても、確実に車両の挙動を安定させることができる車両の駆動力制御装置を提供することにある。

上記課題を解決した本発明に係る車両の駆動力制御装置は、矩形の各頂点位置にそれぞれ配置され、それぞれ独立して制駆動力制御される車輪を備える車両の制駆動力制御を行う車両の駆動力制御装置において、車輪の制駆動力制御状態を検出する制駆動力制御状態検出手段と、車両の旋回方向を判定する旋回方向判定手段と、各車輪に対する制駆動力を分配する制駆動力分配手段と、を備え、制駆動力分配手段は、制駆動力制御状態検出手段により矩形の各頂点にそれぞれ配置された車輪のうち、対角に位置する前輪と後輪とがそれぞれ非制駆動力制御状態であると検出され、旋回方向判断手段により旋回方向が判定され、かつ非制駆動力制御状態にある前輪が旋回方向と同一側である場合に、前輪のうちの制駆動力制御されている前輪の制駆動力を増加させるとともに、後輪のうちの制駆動力制御されている後輪の制駆動力を減少させるものである。

対角に位置する車輪が失陥等して非制駆動力制御状態となった場合に、車両が旋回すると、非制駆動力制御状態となった車輪の位置および旋回方向によって、車両のステアリング特性がアンダーステア傾向になる場合とオーバーステア傾向になる場合とがある。具体的には、旋回方向と同一側の前輪および反対側の後輪が非制駆動力制御状態となった場合には、ステアリング特性はオーバーステア傾向となる。逆に、旋回方向と反対側の前輪および同一側の後輪が非制駆動力制御状態となった場合には、ステアリング特性はアンダーステア傾向となる。

本発明では、この点に着目し、対角に位置する前輪と後輪とがそれぞれ非制駆動力制御状態であると検出され、旋回方向判断手段により旋回方向が判定され、かつ非制駆動力制御状態にある前輪が旋回方向と同一側である場合に、前輪のうちの制駆動力制御されている前輪の制駆動力を増加させるとともに、後輪のうちの制駆動力制御されている後輪の制駆動力を減少させる制御を行っている。このため、旋回方向と同一側の前輪および反対側の後輪が非制駆動力制御状態となった場合には、ステアリング特性はオーバーステア傾向を解消することができ、対角に位置する車輪に不具合が生じた場合であっても、確実に車両の挙動を安定させることができる。

なお、本発明にいう制駆動力制御とは、制動力制御および駆動力制御の少なくとも一方の制御をいうものである。

ここで、車輪は、インホイールモータによって駆動される態様とすることができる。このように、車輪がインホイールモータで駆動させる態様とすることにより、各車輪の駆動力を個々に調整することが容易なものとすることができる。

本発明に係る車両の駆動力制御装置によれば、対角に位置する車輪に不具合が生じた場合であっても、確実に車両の挙動を安定させることができる。

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、各実施形態において、同一の機能を有する部分については同一の符号を付し、重複する説明は省略することがある。図１は、本発明の実施形態に係る車両の駆動力制御装置のブロック構成図である。

図１に示すように、車両Ｍには、本発明の駆動力制御装置１が設けられている。また、車両Ｍには、矩形の各頂点の位置にそれぞれ配置された左前輪２１、右前輪２２、左後輪２３、および右後輪２４の４つの車輪が取り付けられている。これらの各車輪２１〜２４には、それぞれの車輪を回転させるためのインホイールモータ３１〜３４が設けられている。これらのインホイールモータ３１〜３４により、各車輪２１〜２４は、それぞれ独立して駆動力制御される。また、車両Ｍには、各インホイールモータ３１〜３４に電流を供給してインホイールモータ３１〜３４を駆動するモータ駆動装置４１〜４４が設けられている。

駆動力制御装置１は、ＥＣＵ１０を備えている。ＥＣＵ１０は、モータ駆動装置４１〜４４を介して、インホイールモータ３１〜３４にそれぞれ接続されている。また、インホイールモータ３１〜３４のそれぞれには、電流／電圧計１１〜１４が設けられており、インホイールモータ３１〜３４における電流の電流値および電圧値を検出して、それぞれＥＣＵ１０に出力している。さらに、インホイールモータ３１〜３４のそれぞれには、トルクセンサ１５〜１８が設けられており、インホイールモータ３１〜３４から出力されるトルクを検出して、それぞれＥＣＵ１０に出力している。これらの電流／電圧計１１〜１４およびトルクセンサ１５〜１８が、本発明の制駆動力制御状態検出手段となる。

また、車両Ｍには、舵角センサ１９およびヨーレートセンサ２０が設けられている。舵角センサ１９は、車両Ｍの操舵系における図示しないステアリングシャフトに設けられており、ステアリングシャフトの回転角から操舵輪となる左右前輪２１，２２の転舵角を検出している。舵角センサ１９は、検出した転舵角をＥＣＵ１０に出力している。これらの舵角センサ１９およびヨーレートセンサ２０が、本発明の旋回方向判定手段となる。

さらに、ヨーレートセンサ２０は、車両Ｍにおける車体の中央部に設けられており、車両Ｍに掛かるヨーレートを検出している。ヨーレートセンサ２０は、検出したヨーレートをＥＣＵ１０に出力している。

ＥＣＵ１０は、図示しないアクセルペダルおよびステアリングホイールの操作量等に基づいて、各インホイールモータ３１〜３４の駆動量を算出し、インホイールモータ３１〜３４にそれぞれの駆動力を達成させるための電流を供給するように、モータ駆動装置４１〜４４を駆動する。また、ＥＣＵ１０は、電流／電圧計１１〜１４から出力されるインホイールモータ３１〜３４の電流値と、トルクセンサ１５〜１８から出力されるインホイールモータ３１〜３４のトルクとを比較し、インホイールモータ３１〜３４の故障等による車輪２１〜２４の失陥を検出している。さらに、ＥＣＵ１０では、舵角センサ１９から出力される左右前輪２１，２２の転舵角およびヨーレートセンサ２０から出力されるヨーレートに基づいて、車両Ｍの旋回方向を算出している。ＥＣＵ１０では、車輪２１〜２４の失陥状態および車両Ｍの旋回方向に基づいて、各インホイールモータ３１〜３４に供給する電流値を算出し、モータ駆動装置４１〜４４を駆動する。

以上の構成を有する本実施形態に係る駆動力制御装置１の動作手順について説明する。図２は、本実施形態に係る駆動力制御装置の動作手順を示すフローチャートである。図２に示すように、本実施形態に係る駆動力制御装置におけるＥＣＵ１０では、まず、電流／電圧計１１〜１４から出力される電流値およびトルクセンサ１５〜１８から出力されるトルクを検出する（Ｓ１）。

続いて、検出した電流値およびトルクに基づいて、各車輪２１〜２４に失陥して、非駆動力制御状態となった車輪が有るか否かを判断する（Ｓ２）。失陥した車輪があるか否かの判断では、各車輪２１〜２４に対応する電流値とトルクとを個々に比較する。インホイールモータ３１〜３４では、所定の電流を流すと、電流値に応じたトルクが発生する。検出したトルクがこの電流値に応じたトルクと異なり、たとえば非常に小さくなっている場合に、これらの電流値およびトルクを検出した車輪に対応するインホイールモータ３１〜３４の故障等が発生し、車輪に失陥が生じたと判定する。

ステップＳ２における判断の結果、失陥した車輪がないと判断した場合には、制御の対象とはならないので、制御を終了する。一方、失陥した車輪があると判断した場合には、失陥した車輪が矩形の頂点に配置された４つの車輪のうち、互いに対角位置に配置された車輪があるか否かを判断する（Ｓ３）。この判断では、車輪２１〜２４のうち、失陥が生じた車輪が２つであって、かつ、それらの車輪が左前輪２１と右後輪２４であるか、あるいは右前輪２２と左後輪２３とである場合に、対角位置に配置された車輪に失陥があると判断する。

その結果、失陥した車両が対角位置にないと判断した場合には、制御の対象とはならないので、制御は終了する。一方、失陥した車両が対角位置にあると判断した場合には、舵角センサ１９から出力される転舵角およびヨーレートセンサ２０から出力されるヨーレートを検出する（Ｓ４）。ＥＣＵ１０では、検出した転舵角およびヨーレートに基づいて、車両Ｍが旋回中であるか否かを判断する（Ｓ５）。

その結果、車両Ｍが旋回中ではないと判断した場合には、制御の対象とはならないので、制御を終了する。一方、車両Ｍが旋回中であると判断した場合には、失陥した車輪が左前輪２１と右後輪２４であるか否かを判断する（Ｓ６）。その結果、失陥した車輪が左前輪２１および右後輪２４であると判断した場合には、車両Ｍの旋回方向が左方向であるか否かを判断する（Ｓ７）。その結果、左旋回である場合には、失陥していない車輪である右前輪２２および左後輪２３について、各車輪２１〜２４のすべてが駆動力制御されているときと比較して、右前輪２２の荷重配分を増加させ、左後輪２３の荷重配分を減少させる（Ｓ８）。こうして、右前輪２２の駆動力を増加させ、左後輪２３の駆動力を減少させる。

ここで、図３（ａ）に模式的に示すように、対角に位置する左前輪２１および右後輪２４が失陥した場合に、車両Ｍが左方向に旋回しようとしたとする。この場合、転舵輪である前輪のうち、失陥した左前輪２１は、旋回方向の内側に位置している。車両Ｍが旋回する際には、各車輪２１〜２４における摩擦円は、旋回方向の内側よりも外側の方が大きい。このため、車両が高横Ｇでかつ制駆動力が働いた場合、または旋回中に大駆動力が働いた場合に、左前輪２１および右後輪２４が失陥した状態では、車両Ｍに係るヨーモーメントと車両Ｍの旋回方向とが一致するので、車両Ｍがオーバーステア傾向となる。車両Ｍがオーバーステア傾向となると、車両Ｍの挙動が不安定となり、場合によっては車両Ｍがスピンする危険性が大きくなってしまう。

この場合、本実施形態に係る駆動力制御装置１においては、駆動力制御状態にある右前輪２２および左後輪２３のうち、旋回方向内側に位置する左後輪２３の駆動力を外側に位置する右前輪２２に分配する。こうして右前輪２２の荷重配分を増加させ、左後輪２３の荷重配分を減少させる。このように、右前輪２２と左後輪２３との荷重配分を調整することにより、車両Ｍにおけるステアリング特性をアンダーステア傾向に向け、オーバーステア傾向を修正して、車両の挙動の安定を図る。

一方、ステップＳ７において、左旋回ではないと判断した場合には、車両Ｍは右旋回となっている。車両Ｍが右旋回となる場合には、図３（ｂ）に模式的に示すように、前輪のうち、失陥した左前輪２１は、旋回方向の外側に位置しており、右後輪２４は内側に位置している。この場合には、車両が高横Ｇでかつ制駆動力が働いた場合、または旋回中に大駆動力が働いた場合に、逆に車両Ｍのステアリング特性はアンダーステア傾向となっているので、挙動が安定した状態にある。したがって、駆動力制御状態にある右前輪２２および左後輪２３について、駆動力を等配分のままとしてアンダーステア傾向を維持する（Ｓ９）。

このように、対角に位置する左前輪２１および右後輪２４が失陥した場合であっても、旋回方向によって車両Ｍのステアリング特性はオーバーステア傾向、アンダーステア傾向となりうる。この点、本実施形態に係る駆動力制御装置１では、失陥した車輪２１，２４の位置と旋回方向とに基づいて、失陥せず駆動力制御状態にある正常な車輪２２，２３の駆動力配分を調整している。したがって、車両Ｍのステアリング特性をアンダーステア傾向に維持することができ、もって車両Ｍの挙動を安定させることができる。

また、ステップＳ６において、失陥した車輪が左前輪２１および右後輪２４でないと判断された場合には、失陥した車輪は右前輪２２および左後輪２３であったことになる。この場合には、車両が右旋回をしているか否かを判断する（Ｓ１０）。その結果、右旋回していると判断した場合には、図４（ａ）に模式的に示すように、対角に位置する右前輪２２および左後輪２３が失陥した場合に、失陥した右前輪２２は、旋回方向の内側に位置している。したがって、この場合には、車両Ｍはオーバーステア傾向となっている。

このオーバーステア傾向を修正するために、駆動力制御状態にある左前輪２１および右後輪２４のうち、旋回方向内側に位置する右後輪２４の駆動力を外側に位置する左前輪２１に分配する。こうして左前輪２１の荷重配分を増加させ、右後輪２４の荷重配分を減少させる（Ｓ１１）。このように、左前輪２１と右後輪２４との荷重配分を調整することにより、車両Ｍにおけるステアリング特性をアンダーステア傾向に向け、オーバーステア傾向を修正して、車両の挙動の安定を図るものである。

一方、車両が右旋回をしていないと判断した場合には、車両Ｍは左旋回となっている。車両Ｍが左旋回となる場合には、図４（ｂ）に模式的に示すように、前輪のうち、失陥した右前輪２２は、旋回方向の外側に位置しており、左後輪２３は内側に位置している。この場合には、車両が高横Ｇでかつ制駆動力が働いた場合、または旋回中に大駆動力が働いた場合に、逆に車両Ｍのステアリング特性はアンダーステア傾向となっているので、挙動が安定した状態にある。したがって、駆動力制御状態にある左前輪２１および右後輪２４について、駆動力を等配分のままとしてアンダーステア傾向を維持する（Ｓ９）。

このように、対角に位置する右前輪２２および左後輪２３が失陥した場合であっても、旋回方向によって車両Ｍのステアリング特性はオーバーステア傾向、アンダーステア傾向となりうる。この点、失陥した車輪２２，２３の位置と旋回方向とに基づいて、失陥せず駆動力制御状態にある正常な車輪２１，２４の駆動力配分を調整している。したがって、車両Ｍのステアリング特性をアンダーステア傾向に維持することができ、もって車両Ｍの挙動を安定させることができる。

以上、失陥が発生した車輪と正常な車輪、および旋回方向の関係をまとめると下記表１のようになる。この表１に示す関係にしたがって、正常な車輪の駆動力配分を決定することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。たとえば、上記実施形態においては、正常な車輪に駆動力を配分する際に、内側の車輪の駆動力を外側の車輪の駆動力に分配しているが、その分配量を変更することもできる。また、上記実施形態では、インホイールモータ３１〜３４における電流値とトルクによって車輪の失陥を検出しているが、適宜他の手段によって車輪の失陥を検出することもできる。

さらに、上記の実施形態では、転舵輪の転舵角および車両に係るヨーレートに基づいて車両の旋回方向を検出しているが、適宜他の手段によって車両の旋回方向を検出することもできる。また、上記実施形態では、各車輪に対して駆動力を与える場合について説明したが、各車輪にブレーキを掛けるにあたって制動力を与える場合についても、同様の制御として、制動力制御を行うことができる。

本発明に係る車両の駆動力制御装置のブロック構成図である。本発明に係る駆動力制御装置の動作手順を示すフローチャートである。左前輪および右後輪が失陥した際の車両の状態を示す図であり、（ａ）は左方向に旋回する場合の模式図、（ｂ）は右方向に旋回する場合の模式図である。右前輪および左後輪が失陥した際の車両の状態を示す図であり、（ａ）は右方向に旋回する場合の模式図、（ｂ）は左方向に旋回する場合の模式図である。

符号の説明

１…駆動力制御装置、１０…ＥＣＵ、１１〜１４…電圧計、１５〜１８…トルクセンサ、１９…舵角センサ、２０…ヨーレートセンサ、２１…左前輪、２２…右前輪、２３…左後輪、２４…右後輪、３１〜３４…インホイールモータ、４１〜４４…モータ駆動装置、Ｍ…車両。

Claims

矩形の各頂点位置にそれぞれ配置され、それぞれ独立して制駆動力制御される車輪を備える車両の制駆動力制御を行う車両の駆動力制御装置において、
前記車輪の制駆動力制御状態を検出する制駆動力制御状態検出手段と、
前記車両の旋回方向を判定する旋回方向判定手段と、
前記各車輪に対する制駆動力を分配する制駆動力分配手段と、を備え、
前記制駆動力分配手段は、前記制駆動力制御状態検出手段により前記矩形の各頂点にそれぞれ配置された車輪のうち、対角に位置する前輪と後輪とがそれぞれ非制駆動力制御状態であると検出され、前記旋回方向判断手段により旋回方向が判定され、かつ非制駆動力制御状態にある前輪が旋回方向と同一側である場合に、前輪のうちの制駆動力制御されている前輪の制駆動力を増加させるとともに、後輪のうちの制駆動力制御されている後輪の制駆動力を減少させることを特徴とする車両の駆動力制御装置。
前記車輪は、インホイールモータによって駆動される請求項１に記載の車両の駆動力制御手段。