JP2006240491A - 自動二輪車の制御装置及び自動二輪車の駆動システム - Google Patents

Abstract

【課題】 自動二輪車に生じるヨーモーメントに基づいて、自動二輪車をニュートラルステアに近付けるように制御することができる自動二輪車の制御装置及び自動二輪車の駆動システムを提供する。
【解決手段】 本発明に係る自動二輪車の制御装置１００は、自動二輪車の横すべり角β、バンク角θ及び摩擦円データＤに基づいて、後輪１２に生じているタイヤ横力Ｆｙ’を演算するタイヤ横力演算部１２１と、自動二輪車がニュートラルステアとなる目標ヨーモーメント、及びタイヤ横力演算部１２１によって演算されたタイヤ横力Ｆｙ’に基づく補正ヨーモーメントＭ_Ｃを演算するヨーモーメント演算部１２２と、ヨーモーメント演算部１２２によって演算された補正ヨーモーメントＭ_Ｃ、及び摩擦円データＤを用いて、補正ヨーモーメントＭ_Ｃに対応する出力トルク指示値Ｉ_Ｔｍを決定する出力トルク演算部１２３とを備える。
【選択図】 図３

Description

本発明は、自動二輪車の運動状態を制御する自動二輪車の制御装置及び自動二輪車の駆動システムに関し、特に、自動二輪車に生じるヨーモーメントに基づいて、自動二輪車をニュートラルステアに近付けるように制御する自動二輪車の制御装置及び自動二輪車の駆動システムに関する。

自動二輪車は、自動四輪車などと比較して不安定な車両であり、一般的に、ライダーが、オーバーステアやアンダーステアを発生させず、ニュートラルステアを維持することが難しい。

すなわち、自動二輪車では、ライダーの運転技能の差が、コーナリング時やレーンチェンジ時の安定性に大きく影響するため、自動二輪車の運動状態（例えば、オーバーステアやアンダーステア）に応じてライダーを補助し、自動二輪車をニュートラルステアに近付けるように制御することが強く望まれてきた。

このような自動二輪車の制御に関して、例えば、車速と前輪の操舵角とを用いて自動二輪車のバンク角を演算し、演算したバンク角に基づいて駆動力を制御、具体的には、エンジンに装着されている点火プラグの点火タイミングを調整する技術が開示されている（特許文献１参照）。
特開平５−６３７号公報（第１７−１８頁、第４８−４９図）

ところで、自動二輪車では、車両重心点の横すべり角β（スリップアングル）から生じる横力Ｆｙ（具体的には、コーナリングフォースＦｃｆ）と、キャンバー角φから生じる横力Ｆｙ（具体的には、キャンバースラストＦｃａｍ）とが合わされた横力Ｆｙ（以下、タイヤ横力Ｆｙ’）が生じる。

しかしながら、上述した従来の技術では、単に演算した自動二輪車のバンク角に基づいて駆動力を制御しているだけであり、自動二輪車をニュートラルステアに近付けるような制御としては、さらに改善の余地があった。

自動二輪車をさらにニュートラルステアに近付けるためには、自動二輪車に生じるヨーモーメントに基づいて自動二輪車のパワーユニットの出力を制御することが考えられる。

しかしながら、自動二輪車では、ヨーモーメントを発生させるコーナリングフォースＦｃｆとキャンバースラストＦｃａｍとを明確に区別することが難しい。このため、自動二輪車に生じるコーナリングフォースＦｃｆまたはキャンバースラストＦｃａｍを用いてヨーモーメントを演算し、演算したヨーモーメントに基づいて自動二輪車をニュートラルステアに近付けるように制御することが容易でないといった状況があった。

そこで、本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、自動二輪車に生じるヨーモーメントに基づいて、自動二輪車をニュートラルステアに近付けるように制御することができる自動二輪車の制御装置及び自動二輪車の駆動システムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明は、次のような特徴を有している。まず、本発明の第１の特徴は、自動二輪車（自動二輪車１０）の駆動車輪（後輪１２）を駆動するパワーユニット（モータ１４）に対して指示される前記パワーユニットの出力指示値（出力トルク指示値Ｉ_Ｔｍ）を、前記自動二輪車の運動状態に応じて制御する自動二輪車の制御装置（制御装置１００）であって、前記自動二輪車のタイヤ横力（タイヤ横力Ｆｙ’）と駆動力（駆動力Ｆｘ）との合力の関係を示す摩擦円データ（摩擦円データＤ）を提供する摩擦円データ提供部（データ記憶部１２１Ｃ）と、前記自動二輪車の横すべり角（横すべり角β）、バンク角（バンク角θ）及び前記摩擦円データに基づいて、前記駆動車輪に生じている前記タイヤ横力を演算するタイヤ横力演算部（横力演算部１２１Ｄ）と、前記自動二輪車がニュートラルステアとなる目標ヨーモーメント（目標ヨーモーメントＭ_Ｔ）、及び前記タイヤ横力演算部によって演算された前記タイヤ横力に基づく補正ヨーモーメント（補正ヨーモーメントＭ_Ｃ）を演算するヨーモーメント演算部（ヨーモーメント演算部１２２）と、前記ヨーモーメント演算部によって演算された前記補正ヨーモーメント、及び前記摩擦円データを用いて、前記補正ヨーモーメントに対応する前記出力指示値を決定する出力指示値決定部（出力トルク演算部１２３）とを備えることを要旨とする。

このような特徴によれば、自動二輪車がニュートラルステアとなる目標ヨーモーメント、及び自動二輪車に実際に生じているタイヤ横力に基づく補正ヨーモーメントが演算される。

さらに、補正ヨーモーメント及び摩擦円データを用いて、補正ヨーモーメントに対応するパワーユニットへの出力指示値が決定される。このため、自動二輪車に生じるヨーモーメントに基づいて、自動二輪車をニュートラルステアに近付けるように制御することができる。

本発明の第２の特徴は、本発明の第１の特徴に係り、前記横すべり角、前記バンク角と対応付けられる前記駆動車輪のキャンバー角（キャンバー角φ）、及び前記駆動車輪に生じるキャンバースラスト（キャンバースラストＦｃａｍ）の関係を示すキャンバースラストマップを記憶するマップ記憶部（データ記憶部１２１Ｃ）をさらに備え、前記タイヤ横力演算部は、前記キャンバースラストマップを用いて、前記タイヤ横力を演算することを要旨とする。

このような特徴によれば、マップ記憶部に記憶されているキャンバースラストマップに基づいて、自動二輪車に生じているキャンバースラストを確実に決定することができるため、キャンバースラストとコーナリングフォースとが合わされた自動二輪車のタイヤ横力を容易に演算することができる。

すなわち、このような特徴によれば、ヨーモーメントを発生させるコーナリングフォースＦｃｆとキャンバースラストＦｃａｍとを明確に区別することが難しい自動二輪車において、ヨーモーメントに基づく制御を実現することができる。

本発明の第３の特徴は、本発明の第１または第２の特徴に係り、前記タイヤ横力演算部は、前記パワーユニットが発生している出力を示す発生出力値（モータ実電流値ｉ）に基づいて前記駆動力を演算し、前記摩擦円データを用いて前記タイヤ横力を演算することを要旨とする。

本発明の第４の特徴は、本発明の第１乃至第３の特徴に係り、前記ヨーモーメント演算部は、前記目標ヨーモーメントを演算する目標ヨーモーメント演算部（目標ヨーモーメント演算部１２２Ｂ）と、前記タイヤ横力演算部によって演算された前記タイヤ横力に基づいて、前記自動二輪車に生じている発生ヨーモーメント（発生ヨーモーメントＭ_ＡＣＴ）を演算する発生ヨーモーメント演算部（発生ヨーモーメント演算部１２２Ｃ）と、前記目標ヨーモーメントと前記発生ヨーモーメントとに基づいて、前記目標ヨーモーメントを補正した補正ヨーモーメントを演算する補正ヨーモーメント演算部（ヨーモーメント演算部１２２）とを備えることを要旨とする。

本発明の第５の特徴は、本発明の第４の特徴に係り、前記目標ヨーモーメント演算部は、前記自動二輪車の操舵角（操舵角δ_ｆ）及び車速（車速Ｖ）を用いて、前記目標ヨーモーメントを演算することを要旨とする。

本発明の第６の特徴は、本発明の第１乃至第５の特徴に係り、前記パワーユニットは、電気モータであることを要旨とする。

本発明の第７の特徴は、自動二輪車の駆動車輪を駆動するパワーユニットと、前記パワーユニットに対して指示される前記パワーユニットの出力指示値に応じて、前記パワーユニットの出力を制御するパワーユニット制御装置と、前記自動二輪車の運動状態に応じて、前記出力指示値を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記自動二輪車のタイヤ横力と駆動力との合力の関係を示す摩擦円データを提供する摩擦円データ提供部と、前記自動二輪車の横すべり角、バンク角及び前記摩擦円データに基づいて、前記駆動車輪に生じている前記タイヤ横力を演算するタイヤ横力演算部と、前記自動二輪車がニュートラルステアとなる目標ヨーモーメント、及び前記タイヤ横力演算部によって演算された前記タイヤ横力に基づく補正ヨーモーメントを演算するヨーモーメント演算部と、前記ヨーモーメント演算部によって演算された前記補正ヨーモーメント、及び前記摩擦円データを用いて、前記補正ヨーモーメントに対応する前記出力指示値を決定する出力指示値決定部とを備える自動二輪車の駆動システムであることを要旨とする。

本発明の第８の特徴は、本発明の第７の特徴に係り、前記横すべり角、前記バンク角と対応付けられる前記駆動車輪のキャンバー角、及び前記駆動車輪に生じるキャンバースラストの関係を示すキャンバースラストマップを記憶するマップ記憶部をさらに備え、前記タイヤ横力演算部は、前記キャンバースラストマップを用いて、前記タイヤ横力を演算することを要旨とする。

本発明の第９の特徴は、本発明の第７または第８の特徴に係り、前記タイヤ横力演算部は、前記パワーユニットが発生している出力を示す発生出力値に基づいて、前記駆動力を演算し、前記摩擦円データを用いて、前記タイヤ横力を演算することを要旨とする。

本発明の第１０の特徴は、本発明の第７乃至第９の特徴に係り、前記ヨーモーメント演算部は、前記目標ヨーモーメントを演算する目標ヨーモーメント演算部と、前記タイヤ横力演算部によって演算された前記タイヤ横力に基づいて、前記自動二輪車に生じている発生ヨーモーメントを演算する発生ヨーモーメント演算部と、前記目標ヨーモーメントと前記発生ヨーモーメントとに基づいて、前記目標ヨーモーメントを補正した補正ヨーモーメントを演算する補正ヨーモーメント演算部とを備えることを要旨とする。

本発明の第１１の特徴は、本発明の第１０の特徴に係り、前記目標ヨーモーメント演算部は、前記自動二輪車の操舵角及び車速を用いて、前記目標ヨーモーメントを演算することを要旨とする。

本発明の第１２の特徴は、本発明の第７乃至第１１の特徴に係り、前記パワーユニットは、電気モータであることを要旨とする。

本発明の特徴によれば、自動二輪車に生じるヨーモーメントに基づいて、自動二輪車をニュートラルステアに近付けるように制御することができる自動二輪車の制御装置及び自動二輪車の駆動システムを提供することができる。

次に、本発明に係る自動二輪車の制御装置及び駆動システムの実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面の記載において、同一または類似の部分には、同一または類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。

したがって、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

（１）自動二輪車１０の概略構成
図１は、本実施形態に係る自動二輪車の制御装置及び駆動システムが搭載される自動二輪車１０の概略斜視図である。

図１に示すように、自動二輪車１０は、前輪１１及び後輪１２を有する自動二輪車であり、モータ１４を用いて走行することができる。具体的には、モータ１４は、ドライブベルト部１３を介して後輪１２を駆動する。

本実施形態において、自動二輪車の制御装置を構成する制御装置１００は、シート１７の下方に搭載されている。制御装置１００には、自動二輪車１０の運動状態を検出する各種センサによって構成されるセンサ部１１０が接続されている。

また、自動二輪車１０には、制御装置１００の車速Ｖを検出する車速センサ１１１が、前輪１１近傍に装着されている。さらに、自動二輪車１０には、前輪１１の操舵角δ_ｆを検出する操舵角センサ１１２が、ヘッドパイプ（不図示）近傍に装着されている。

（２）自動二輪車の駆動システムの概略論理ブロック構成
図２は、本実施形態に係る自動二輪車の駆動システムの概略論理ブロック構成図である。本実施形態に係る自動二輪車の駆動システムは、（ａ）自動二輪車１０の後輪１２（駆動車輪）を駆動するモータ１４（パワーユニット）、（ｂ）モータ１４に対して指示されるモータ１４の出力トルク指示値Ｉ_Ｔｍに応じてモータ１４の出力を制御するインバータ１５及びモータ制御部１６（パワーユニット制御装置）、及び（ｃ）自動二輪車１０の運動状態に応じて、出力トルク指示値Ｉ_Ｔｍを制御する制御装置１００によって構成されている。

また、制御装置１００は、センサ部１１０及び車両制御部１２０によって構成されている。

センサ部１１０は、車速センサ１１１、操舵角センサ１１２、ヨーレートセンサ１１３、横加速度センサ１１４及び傾斜角センサ１１５によって構成されている。

車速センサ１１１は、上述したように、前輪１１近傍に装着されており、自動二輪車１０の車速Ｖを検出する。操舵角センサ１１２は、上述したように、ヘッドパイプ（不図示）近傍に装着されており、前輪１１の操舵角δ_ｆを検出する。

ヨーレートセンサ１１３は、自動二輪車１０に生じるヨーレートγを検出する。また、横加速度センサ１１４は、自動二輪車１０に生じる横加速度ｇ_ｙを検出する。

傾斜角センサ１１５は、自動二輪車１０に生じる傾斜角、具体的には、自動二輪車１０のバンク角θを検出する。

車両制御部１２０は、センサ部１１０を構成する各センサから出力されたデータに基づいて、自動二輪車１０の運動状態を判定し、自動二輪車１０をニュートラルステアに近付けるように制御する。

具体的には、車両制御部１２０は、自動二輪車１０の運動状態や、モータ１４からフィードバックされるモータ実電流値ｉに基づいて、自動二輪車１０がニュートラルステアに近付くような出力トルク指示値Ｉ_Ｔｍを決定する。なお、出力トルク指示値Ｉ_Ｔｍの具体的な決定方法については、後述する。

モータ制御部１６は、車両制御部１２０によって出力された出力トルク指示値Ｉ_Ｔｍに応じて、インバータ１５に供給する出力電流値を制御する。インバータ１５は、モータ制御部１６によって出力された出力電流値に応じて、所定の周波数を有する矩形波状の交流電流を出力端子（Ｕ，Ｖ，Ｗ）を介してモータ１４に供給する。

（３）車両制御部の論理ブロック構成
図３は、車両制御部１２０の論理ブロック構成を示している。また、図３には、車両制御部１２０と接続される各センサ、モータ１４及びモータ制御部１６が示されている。図３に示すように、車両制御部１２０は、タイヤ横力演算部１２１、ヨーモーメント演算部１２２及び出力トルク演算部１２３によって構成されている。以下、車両制御部１２０を構成する各論理ブロックの機能について説明する。

（３．１）タイヤ横力演算部
図４は、タイヤ横力演算部１２１の論理ブロック構成を示している。図４に示すように、タイヤ横力演算部１２１は、横すべり角演算部１２１Ａ、バンク角演算部１２１Ｂ、データ記憶部１２１Ｃ及び横力演算部１２１Ｄによって構成されている。

横すべり角演算部１２１Ａは、自動二輪車１０の横すべり角β（図９参照）を演算する。具体的には、横すべり角演算部１２１Ａは、（式１）を用いて横すべり角βを演算する。

ここで、ｇ_ｙは横加速度、Ｖは車速、γはヨーレートである。なお、横すべり角演算部１２１Ａは、操舵角センサ１１２によって出力される操舵角δ_ｆ（図９参照）の値を用いて、操舵角δ_ｆを考慮した前輪１１の横すべり角βを演算することもできる。

また、本実施形態では、横加速度ｇ_ｙ／車速Ｖ≒０であるため、（式２）を用いて横すべり角βを演算する。

バンク角演算部１２１Ｂは、自動二輪車１０のバンク角θを演算する。本実施形態では、バンク角演算部１２１Ｂは傾斜角センサ１１５と接続されているため、傾斜角センサ１１５によって出力される傾斜角の値をそのままバンク角θとして用いる。

なお、バンク角演算部１２１Ｂには、傾斜角センサ１１５に代えて、ロールレートセンサを接続してもよい。この場合、バンク角演算部１２１Ｂは、ロールレートセンサによって出力されるロールレートｒと、（式３）とを用いてバンク角θを演算することができる。

データ記憶部１２１Ｃは、横力演算部１２１Ｄにおいて用いられるキャンバースラストマップ及び摩擦円データＤを記憶する。具体的には、データ記憶部１２１Ｃは、横すべり角β、バンク角θと対応付けられる後輪１２（駆動車輪）のキャンバー角φ（図１０参照）、及び後輪１２に生じるキャンバースラストＦｃａｍの関係を示すキャンバースラストマップを記憶する。本実施形態において、データ記憶部１２１Ｃは、マップ記憶部を構成する。なお、キャンバー角φとは、図１０に示すように、路面Ｒに対する垂直線Ｐ１が、後輪１２の縦方向中心線Ｐ２（赤道線）となす角度である。

また、後輪１２（駆動車輪）では、横すべり角βは、タイヤスリップアングル（ＳＡ）と同じと考えられる。さらに、前輪１１（従動車輪）でも操舵角δ_ｆは小さいので、横すべり角βをタイヤスリップアングル（ＳＡ）と同じと考えられる。

ここで、図６は、データ記憶部１２１Ｃに記憶されるキャンバースラストマップの一例を示している。図６に示すように、キャンバースラストマップは、横すべり角β、キャンバー角φ及びキャンバースラストＦｃａｍの関係を示している。

また、図７は、タイヤスリップアングルＳＡ（＝横すべり角β）、キャンバー角φ（バンク角θ）及びタイヤ横力Ｆｙ’の関係を示している。図７において、ΔＦは、キャンバースラストＦｃａｍに相当する。また、ΔＦは、タイヤスリップアングルＳＡに関係なく、ほぼ一定である。つまり、キャンバースラストＦｃａｍは、横すべり角βとキャンバー角φとに依存していることが解かる。

本実施形態では、図７に示すような自動二輪車１０の特性を予め測定しておき、測定結果から生成したキャンバースラストマップをデータ記憶部１２１Ｃに記憶させている。

また、データ記憶部１２１Ｃは、自動二輪車１０のタイヤ横力Ｆｙ’と駆動力Ｆｘとの合力の関係を示す摩擦円データＤ（図８参照）を記憶する。本実施形態において、データ記憶部１２１Ｃは、摩擦円データ提供部を構成する。

横力演算部１２１Ｄは、自動二輪車１０の後輪１２（駆動車輪）に生じているタイヤ横力Ｆｙ’を演算する。具体的には、横力演算部１２１Ｄは、自動二輪車１０の横すべり角β、バンク角θ及び摩擦円データＤに基づいて、後輪１２に生じているタイヤ横力Ｆｙ’を演算する。本実施形態において、横力演算部１２１Ｄは、タイヤ横力演算部を構成する。

より具体的には、横力演算部１２１Ｄは、横すべり角演算部１２１Ａによって出力された横すべり角βと、バンク角演算部１２１Ｂによって出力されたバンク角θとを取得する。

横力演算部１２１Ｄは、取得した横すべり角β、バンク角θ、及びデータ記憶部１２１Ｃに記憶されているキャンバースラストマップを用いて、後輪１２のキャンバースラストＦｃａｍ_Ｒを演算する。

なお、横力演算部１２１Ｄは、バンク角演算部１２１Ｂによって出力されたバンク角θをキャンバー角φと見なす。また、バンク角θをキャンバー角φと見なすことができない場合、横力演算部１２１Ｄは、所定の数式を用いてバンク角θからキャンバー角φを演算してもよい。

また、横力演算部１２１Ｄは、モータ１４（パワーユニット）が発生している出力を示すモータ実電流値ｉ（発生出力値）に基づいて後輪１２の駆動力（前後力）Ｆｘ_Ｒを演算し、摩擦円データＤを用いて後輪１２のタイヤ横力Ｆｙ’_Ｒを演算する。

具体的には、横力演算部１２１Ｄは、モータ１４からフィードバックされるモータ実電流値ｉを取得する。横力演算部１２１Ｄは、取得したモータ実電流値ｉと、（式４）とを用いてモータトルクＴｍを演算する。

Ｔｍ＝Ｋｉ …（式４）
ここで、Ｋは、モータ１４のトルク係数を示している。自動二輪車１０では、後輪１２がモータ１４によって駆動されるため、（式５）を用いて後輪１２の駆動力Ｆｘ_Ｒを演算する。

Ｆｘ_Ｒ＝Ｔｍ／ｒ_Ｒ …（式５）
ここで、ｒ_Ｒは後輪１２の半径である。横力演算部１２１Ｄは、後輪１２の駆動力Ｆｘ_Ｒと、摩擦円データＤとに基づいて、演算した駆動力Ｆｘ_Ｒに対応する後輪１２のタイヤ横力Ｆｙ’_Ｒを演算する。

また、図９に示す二輪車モデルによれば、横加速度ｇ_ｙ、前輪１１のタイヤ横力Ｆｙ’_Ｆ、及び後輪１２のタイヤ横力Ｆｙ’_Ｒには、（式６）のような関係がある。

ｍ・ｇ_ｙ＝Ｆｙ’_Ｆ＋Ｆｙ’_Ｒ …（式６）
ここで、ｍは自動二輪車１０の車両重量、ｇ_ｙは横加速度である。さらに、後輪１２のタイヤ横力Ｆｙ’_Ｒは、（式７）のように表すことができる。

Ｆｙ’_Ｒ＝Ｆｃａｍ_Ｒ＋Ｆｃｆ_Ｒ …（式７）
ここで、Ｆｃａｍ_Ｒは後輪１２のキャンバースラスト、Ｆｃｆ_Ｒは後輪１２のコーンリングフォースである。このようにして、横力演算部１２１Ｄは、前輪１１のタイヤ横力Ｆｙ’_Ｆ、及び後輪１２のタイヤ横力Ｆｙ’_Ｒを求めることができる。

（３．２）ヨーモーメント演算部
図５は、ヨーモーメント演算部１２２の論理ブロック構成を示している。ヨーモーメント演算部１２２は、自動二輪車１０がニュートラルステアとなる目標ヨーモーメントＭ_Ｔ、及び横力演算部１２１Ｄによって演算された後輪１２のタイヤ横力Ｆｙ’_Ｒに基づく補正ヨーモーメントＭ_Ｃを演算する。

図５に示すように、ヨーモーメント演算部１２２は、フィードフォワード・ヨーモーメント演算部１２２Ａ、目標ヨーモーメント演算部１２２Ｂ、発生ヨーモーメント演算部１２２Ｃ及びＰＩＤコントローラ１２２Ｄによって構成されている。

フィードフォワード・ヨーモーメント演算部１２２Ａは、ヨーモーメント演算部１２２による制御に遅延が生じないようにするものであり、（式８）を用いて、フィードフォワードモーメントＭ_ｆｆを演算する。

Ｍ_ｆｆ＝Ｇ_ｆｆ（Ｖ）・δ_ｆ …（式８）
ここで、Ｇ_ｆｆ（Ｖ）はフィードフォワードゲイン、Ｖは車速、δ_ｆは操舵角である。

目標ヨーモーメント演算部１２２Ｂは、自動二輪車１０がニュートラルステアとなる目標ヨーモーメントＭ_Ｔ（フィードフォワードモーメントＭ_ｆｆ）を演算する。具体的には、フィードフォワード・ヨーモーメント演算部１２２Ａは、（式９）を用いて目標ヨーモーメントＭ_Ｔを演算する。

Ｍ_Ｔ＝Ｇ_ＮＳ（Ｖ）・δ_ｆ …（式９）
ここで、Ｇ_ＮＳ（Ｖ）はニュートラルステアゲイン、Ｖは車速、δ_ｆは操舵角である。

発生ヨーモーメント演算部１２２Ｃは、横力演算部１２１Ｄによって演算されたタイヤ横力に基づいて、自動二輪車１０に生じている発生ヨーモーメントＭ_ＡＣＴを演算する。具体的には、発生ヨーモーメント演算部１２２Ｃは、（式１０）を用いて、発生ヨーモーメントＭ_ＡＣＴを演算する。

Ｍ_ＡＣＴ＝Ｆｙ’_Ｆ・ｌ_Ｆ＋Ｆｙ’_Ｒ・ｌ_Ｒ …（式１０）
ここで、図９に示すように、ｌ_Ｆは、自動二輪車１０の重心ＣＧから前輪１１の回転中心までの距離、ｌ_Ｒは、自動二輪車１０の重心ＣＧから後輪１２の回転中心までの距離である。

ＰＩＤコントローラ１２２Ｄは、目標ヨーモーメントＭ_Ｔと発生ヨーモーメントＭ_ＡＣＴとをフィードバックさせるコントローラであり、目標ヨーモーメントＭ_Ｔ及び発生ヨーモーメントＭ_ＡＣＴの値に基づいて、目標ヨーモーメントＭ_Ｔを補正した補正ヨーモーメントＭ_Ｃを演算する。本実施形態では、フィードフォワード・ヨーモーメント演算部１２２Ａ、バンク角演算部１２１Ｂ、発生ヨーモーメント演算部１２２Ｃ及びＰＩＤコントローラ１２２Ｄ、すなわち、ヨーモーメント演算部１２２によって、補正ヨーモーメント演算部が構成される。

具体的には、目標ヨーモーメント演算部１２２Ｂによって出力された目標ヨーモーメントＭ_Ｔ（≒フィードフォワードモーメントＭ_ｆｆ）と、発生ヨーモーメント演算部１２２Ｃによって出力された発生ヨーモーメントＭ_ＡＣＴとがＰＩＤコントローラ１２２Ｄに入力される。

ＰＩＤコントローラ１２２Ｄは、発生ヨーモーメントＭ_ＡＣＴとの差である誤差ヨーモーメントＭ_Ｅを出力する。出力された誤差ヨーモーメントＭ_Ｅは、フィードフォワード・ヨーモーメント演算部１２２Ａによって出力されたフィードフォワードモーメントＭ_ｆｆに加えられ、補正ヨーモーメントＭ_Ｃとして、出力トルク演算部１２３に出力される（図３参照）。

（３．３）出力トルク演算部
図３に示すように、出力トルク演算部１２３は、ヨーモーメント演算部１２２によって演算された補正ヨーモーメントＭ_Ｃ、及びタイヤ横力演算部１２１によって出力された摩擦円データＤを用いて、補正ヨーモーメントＭ_Ｃに対応するモータ１４の出力トルク指示値Ｉ_Ｔｍ（出力指示値）を決定する。本実施形態において、出力トルク演算部１２３は、出力指示値決定部を構成する。

具体的には、出力トルク演算部１２３は、補正ヨーモーメントＭ_Ｃ、及び上述した（式９）を用いて、補正ヨーモーメントＭ_Ｃに応じたタイヤ横力Ｆｙ’（具体的には、Ｆｙ’_Ｒ）を演算する。

出力トルク演算部１２３は、補正ヨーモーメントＭ_Ｃに応じたタイヤ横力Ｆｙ’及び摩擦円データＤに基づいて、補正ヨーモーメントＭ_Ｃに応じたタイヤ横力Ｆｙ’に対応する駆動力Ｆｘ（具体的には、Ｆｘ_Ｒ）を決定する。

出力トルク演算部１２３は、決定した駆動力Ｆｘを発生させるために必要なモータ１４の出力トルク指示値Ｉ_Ｔｍをモータ制御部１６に出力する。

（自動二輪車の駆動システムの動作概要）
次に、上述した自動二輪車の駆動システムの動作概要について、図８に示した摩擦円データＤを参照して説明する。図８は、自動二輪車１０におけるタイヤ横力Ｆｙ’と駆動力Ｆｘ（制動力）との合力の関係を示す摩擦円データＤの一例を示している。

図８において、実横力Ｆｙ’１は、上述したタイヤ横力演算部１２１において演算されたタイヤ横力Ｆｙ’と対応する。

理論横力Ｆｙ’３は、ヨーモーメント演算部１２２において演算された目標ヨーモーメントＭ_Ｔ（フィードフォワードモーメントＭ_ｆｆ）に基づくタイヤ横力Ｆｙ’と対応する。

誤差横力Ｆｙ’２は、ヨーモーメント演算部１２２において演算された誤差ヨーモーメントＭ_Ｅに基づくタイヤ横力Ｆｙ’と対応する。

ここで、センサ部１１０によって出力された操舵角δ_ｆ及び車速Ｖに基づいて、自動二輪車１０がニュートラルステアとなる理論的なタイヤ横力Ｆｙ’である理論横力Ｆｙ’３は、駆動力Ｆｘとの合力によって示される摩擦円Ｃにしたがって、理論駆動力Ｆｘ１と対応する。

しかしながら、タイヤ横力演算部１２１において演算された自動二輪車１０に実際に生じているタイヤ横力Ｆｙ’は、実横力Ｆｙ’１である。そこで、制御装置１００は、実横力Ｆｙ’１及び摩擦円Ｃにしたがって、実横力Ｆｙ’１が生じている場合に自動二輪車１０をニュートラルステアに近付ける実駆動力Ｆｘ２を決定する。

さらに、制御装置１００は、実駆動力Ｆｘ２に基づいて、モータ１４のモータトルクＴｍを制御する。

（作用・効果）
以上説明した本実施形態に係る自動二輪車の駆動システム（制御装置１００、モータ１４、インバータ１５及びモータ制御部１６）によれば、自動二輪車１０がニュートラルステアとなる目標ヨーモーメントＭ_Ｔ、及び自動二輪車１０に実際に生じているタイヤ横力Ｆｙ’に基づく発生ヨーモーメントＭ_ＡＣＴ及び補正ヨーモーメントＭ_Ｃが演算される。

さらに、補正ヨーモーメントＭ_Ｃ及び摩擦円データＤを用いて、補正ヨーモーメントＭ_Ｃに対応するモータ１４への出力トルク指示値Ｉ_Ｔｍが決定される。

このため、自動二輪車１０の発生ヨーモーメントＭ_ＡＣＴに基づいて、自動二輪車１０をニュートラルステアに近付けるように制御することができる。

本実施形態に係る自動二輪車の駆動システムによれば、データ記憶部１２１Ｃに記憶されているキャンバースラストマップに基づいて、自動二輪車１０に生じているキャンバースラストＦｃａｍを確実に決定することができるため、キャンバースラストＦｃａｍとコーナリングフォースＦｃｆとが合わされた自動二輪車１０のタイヤ横力Ｆｙ’を容易に演算することができる。

すなわち、本実施形態に係る自動二輪車の駆動システムによれば、ヨーモーメントを発生させるコーナリングフォースＦｃｆとキャンバースラストＦｃａｍとを明確に区別することが難しい自動二輪車において、ヨーモーメントに基づく制御を実現することができる。

（その他の実施形態）
上述したように、本発明の実施形態を通じて本発明の内容を開示したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

例えば、上述した本発明の実施形態では、データ記憶部１２１Ｃに記憶されている摩擦円データＤやキャンバースラストマップを用いる形態としたが、摩擦円データＤやキャンバースラストマップを記憶せず、数式を用いて駆動力Ｆｘ、タイヤ横力Ｆｙ’またはキャンバースラストＦｃａｍを演算するようにしてもよい。

また、上述した本発明の実施形態では、パワーユニットとして電気モータ（モータ１４）を用いる形態としたが、本発明は、電気モータに限らず他のパワーユニット（例えば、エンジン）にも適用することができる。

このように、本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態などを含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は、上述の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

本発明の実施形態に係る自動二輪車の制御装置及び駆動システムが搭載される自動二輪車の概略斜視図である。 本発明の実施形態に係る自動二輪車の駆動システムの概略論理ブロック構成図である。 本発明の実施形態に係る車両制御部の論理ブロック構成図である。 本発明の実施形態に係るタイヤ横力演算部の論理ブロック構成図である。 本発明の実施形態に係るヨーモーメント演算部の論理ブロック構成図である。 本発明の実施形態に係るキャンバースラストマップの一例を示す図である。 本発明の実施形態に係る自動二輪車における横すべり角、キャンバー角及びタイヤ横力の関係を示す図である。 本発明の実施形態に係る摩擦円データの一例を示す図である。 本発明の実施形態に係る二輪車モデルを示す図である。 本発明の実施形態に係る二輪車モデルを示す図である。

符号の説明

１０…自動二輪車、１１…前輪、１２…後輪、１３…ドライブベルト部、１４…モータ、１５…インバータ、１６…モータ制御部、１７…シート、１００…制御装置、１１０…センサ部、１１１…車速センサ、１１２…操舵角センサ、１１３…ヨーレートセンサ、１１４…横加速度センサ、１１５…傾斜角センサ、１２０…車両制御部、１２１…タイヤ横力演算部、１２１Ａ…横すべり角演算部、１２１Ｂ…バンク角演算部、１２１Ｃ…データ記憶部、１２１Ｄ…横力演算部、１２２…ヨーモーメント演算部、１２２Ａ…フィードフォワード・ヨーモーメント演算部、１２２Ｂ…目標ヨーモーメント演算部、１２２Ｃ…発生ヨーモーメント演算部、１２２Ｄ…ＰＩＤコントローラ、１２３…出力トルク演算部、Ｃ…摩擦円、ＣＧ…重心Ｐ１…垂直線、Ｐ２…縦方向中心線、Ｒ…路面

Claims (12)

1. 自動二輪車の駆動車輪を駆動するパワーユニットに対して指示される前記パワーユニットの出力指示値を、前記自動二輪車の運動状態に応じて制御する自動二輪車の制御装置であって、
   前記自動二輪車のタイヤ横力と駆動力との合力の関係を示す摩擦円データを提供する摩擦円データ提供部と、
   前記自動二輪車の横すべり角、バンク角及び前記摩擦円データに基づいて、前記駆動車輪に生じている前記タイヤ横力を演算するタイヤ横力演算部と、
   前記自動二輪車がニュートラルステアとなる目標ヨーモーメント、及び前記タイヤ横力演算部によって演算された前記タイヤ横力に基づく補正ヨーモーメントを演算するヨーモーメント演算部と、
   前記ヨーモーメント演算部によって演算された前記補正ヨーモーメント、及び前記摩擦円データを用いて、前記補正ヨーモーメントに対応する前記出力指示値を決定する出力指示値決定部と
   を備える自動二輪車の制御装置。
2. 前記横すべり角、前記バンク角と対応付けられる前記駆動車輪のキャンバー角、及び前記駆動車輪に生じるキャンバースラストの関係を示すキャンバースラストマップを記憶するマップ記憶部をさらに備え、
   前記タイヤ横力演算部は、前記キャンバースラストマップを用いて、前記タイヤ横力を演算する請求項１に記載の自動二輪車の制御装置。
3. 前記タイヤ横力演算部は、前記パワーユニットが発生している出力を示す発生出力値に基づいて前記駆動力を演算し、前記摩擦円データを用いて前記タイヤ横力を演算する請求項１または２に記載の自動二輪車の制御装置。
4. 前記ヨーモーメント演算部は、
   前記目標ヨーモーメントを演算する目標ヨーモーメント演算部と、
   前記タイヤ横力演算部によって演算された前記タイヤ横力に基づいて、前記自動二輪車に生じている発生ヨーモーメントを演算する発生ヨーモーメント演算部と、
   前記目標ヨーモーメントと前記発生ヨーモーメントとに基づいて、前記目標ヨーモーメントを補正した補正ヨーモーメントを演算する補正ヨーモーメント演算部と
   を備える請求項１乃至３の何れか一項に記載の自動二輪車の制御装置。
5. 前記目標ヨーモーメント演算部は、前記自動二輪車の操舵角及び車速を用いて、前記目標ヨーモーメントを演算する請求項４に記載の自動二輪車の制御装置。
6. 前記パワーユニットは、電気モータである請求項１乃至５の何れか一項に記載の自動二輪車の制御装置。
7. 自動二輪車の駆動車輪を駆動するパワーユニットと、
   前記パワーユニットに対して指示される前記パワーユニットの出力指示値に応じて、前記パワーユニットの出力を制御するパワーユニット制御装置と、
   前記自動二輪車の運動状態に応じて、前記出力指示値を制御する制御装置と
   を備え、
   前記制御装置は、
   前記自動二輪車のタイヤ横力と駆動力との合力の関係を示す摩擦円データを提供する摩擦円データ提供部と、
   前記自動二輪車の横すべり角、バンク角及び前記摩擦円データに基づいて、前記駆動車輪に生じている前記タイヤ横力を演算するタイヤ横力演算部と、
   前記自動二輪車がニュートラルステアとなる目標ヨーモーメント、及び前記タイヤ横力演算部によって演算された前記タイヤ横力に基づく補正ヨーモーメントを演算するヨーモーメント演算部と、
   前記ヨーモーメント演算部によって演算された前記補正ヨーモーメント、及び前記摩擦円データを用いて、前記補正ヨーモーメントに対応する前記出力指示値を決定する出力指示値決定部と
   を備える自動二輪車の駆動システム。
8. 前記横すべり角、前記バンク角と対応付けられる前記駆動車輪のキャンバー角、及び前記駆動車輪に生じるキャンバースラストの関係を示すキャンバースラストマップを記憶するマップ記憶部をさらに備え、
   前記タイヤ横力演算部は、前記キャンバースラストマップを用いて、前記タイヤ横力を演算する請求項７に記載の自動二輪車の駆動システム。
9. 前記タイヤ横力演算部は、前記パワーユニットが発生している出力を示す発生出力値に基づいて、前記駆動力を演算し、前記摩擦円データを用いて、前記タイヤ横力を演算する請求項７または８に記載の自動二輪車の駆動システム。
10. 前記ヨーモーメント演算部は、
    前記目標ヨーモーメントを演算する目標ヨーモーメント演算部と、
    前記タイヤ横力演算部によって演算された前記タイヤ横力に基づいて、前記自動二輪車に生じている発生ヨーモーメントを演算する発生ヨーモーメント演算部と、
    前記目標ヨーモーメントと前記発生ヨーモーメントとに基づいて、前記目標ヨーモーメントを補正した補正ヨーモーメントを演算する補正ヨーモーメント演算部と
    を備える請求項７乃至９の何れか一項に記載の自動二輪車の駆動システム。
11. 前記目標ヨーモーメント演算部は、前記自動二輪車の操舵角及び車速を用いて、前記目標ヨーモーメントを演算する請求項１０に記載の自動二輪車の駆動システム。
12. 前記パワーユニットは、電気モータである請求項７乃至１１の何れか一項に記載の自動二輪車の駆動システム。
    
    

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