JP2006315483A - 車輪接地荷重配分をフィードフォワード制御する車輌 - Google Patents

Abstract

【課題】車輪の駆動力や制動力の大きさに対応した車輪接地荷重の制御が高い効果を発揮するのは、それが急速に変化すべき緊急時であることに鑑み、車輪の駆動力や制動力の迅速な制御による変化を有効に機能せしめる車輪接地荷重制御がなされる車輌を提供する。
【解決手段】車輪制動力または車輪制動力の車輪間配分に応じて能動車輪サスペンションまたは能動車輪サスペンションと能動スタビライザとをフィードフォワード制御またはそれとフィードバック制御の組合せにより制御して車輪接地荷重の車輪間配分を行う。
【選択図】図３

Description

本発明は車輌に於ける車輪の接地荷重を制御することに係わる。

車輌技術の分野に於いては、懸架力が制御可能な車輪サスペンションが能動サスペンション（アクティブサスペンション）として、また左右一対の車輪間に生ずる上下反対方向の変位を相互に弾力的に規制するスタビライザの捩れ反力が可変に調節されるよう構成された能動スタビライザ（アクティブスタビライザ）が知られている。

一方、４輪駆動車に於いて前輪と後輪に対する駆動力の配分制御を行うこと、また４輪車に於いて前輪と後輪に対する制動力の配分制御を行うことが、それぞれ下記の特許文献１および２に記載されている。また４輪車に於いて左輪と右輪に対する駆動力の配分制御を行うこと、また４輪車に於いて左輪と右輪に対する制動力の配分制御を行うことが、それぞれ下記の特許文献３および４に記載されている。
特開平５-１５５２６４ 特開２００１-３１０７２５ 特開平５-７７６５２ 特開昭６３-１３８５１

車輪の駆動機能や制動機能は車輪と路面の間の接触に於ける摩擦を介して作用し、接触摩擦力の大きさは両者の間の押し付け力の大きさに比例するので、車輪に対する駆動力あるいは制動力を前後輪間あるいは左右輪間に配分する制御を行う際、そのような駆動力或いは制動力の配分制御が有効に機能するためには、駆動力或いは制動力の増大に比例して車輪の接地荷重を増大させることが重要であると考えられる。

そのような車輪の接地荷重の増減制御は、４輪車に於ける各車輪が能動サスペンション（アクティブサスペンション）により車体に懸架されているときには、各能動サスペンションの懸架力を互いに相対的に制御することによって可能であり、また左右の車輪間に於ける接地荷重の相対的増減は、能動サスペンションによる他、能動スタビライザ（アクティブスタビライザ）の制御によっても可能である。

ところで車輪の駆動力や制動力に応じた接地荷重の制御は、駆動力や制動力の大きさに対応して接地荷重を制御する目標制御になると考えられるが、車輪の駆動力や制動力の制御が高い効果を発揮するのは、それが急速に変化する緊急時であると考えられる。

本発明は、上記の事情に鑑み、車輪の駆動力や制動力の迅速な制御による変化を有効に機能せしめる車輪接地荷重制御がなされる車輌を提供することを課題としている。

上記の課題を解決するものとして、本発明は、車輪駆動力を車輪間に配分する車輪駆動力配分手段または車輪制動力を車輪間に配分する車輪制動力配分手段と、車輪接地荷重を車輪間に配分する車輪接地荷重配分手段とを有し、前記車輪駆動力配分手段による車輪駆動力の車輪間配分または前記車輪制動力配分手段による車輪制動力の車輪間配分に応じて前記車輪接地荷重配分手段をフィードフォワード制御して車輪接地荷重の車輪間配分を行うようになっていることを特徴とする車輌を提案するものである。

この場合、車輌は、更に、前記車輪駆動力配分手段による車輪駆動力の車輪間配分または前記車輪制動力配分手段による車輪制動力の車輪間配分に応じた前記車輪接地荷重配分手段のフィードフォワード制御による車輪接地荷重の車輪間配分と共に前記車輪駆動力配分手段による車輪駆動力の車輪間配分または前記車輪制動力配分手段による車輪制動力の車輪間配分に応じて前記車輪接地荷重配分手段をフィードバック制御して車輪接地荷重の車輪間配分を行うようになっていてよい。

前記車輪接地荷重配分手段のフィードフォワード制御による車輪接地荷重の車輪間配分と前記車輪接地荷重配分手段のフィードバック制御による車輪接地荷重の車輪間配分とは微小時間内に微小制御量にて行われる微小フィードフォワード制御と微小時間内に微小制御量にて行われる微小フィードバック制御の交互実行により行われるようになっていてよい。

前記車輪接地荷重配分手段による車輪接地荷重の前後輪間の配分は能動サスペンションの懸架力の制御により行われ、前記車輪接地荷重配分手段による車輪接地荷重の左右輪間の配分は能動サスペンションの懸架力の制御および能動スタビライザの能動捩り力の制御の少なくとも一方により行われるようになっていてよい。

車輌が、車輪駆動力を車輪間に配分する車輪駆動力配分手段または車輪制動力を車輪間に配分する車輪制動力配分手段と、車輪接地荷重を車輪間に配分する車輪接地荷重配分手段とを有し、前記車輪駆動力配分手段による車輪駆動力の車輪間配分または前記車輪制動力配分手段による車輪制動力の車輪間配分に応じて前記車輪接地荷重配分手段をフィードフォワード制御して車輪接地荷重の車輪間配分を行うようになっていれば、各車輪と路面の間に摩擦により得られる駆動力または制動力の伝達能力を各車輪に作用する駆動力または制動力の大きさに応じて迅速に変化させることにより、車輪駆動力配分手段または車輪制動力配分手段による車輪駆動力または制動力の配分効果を最大限に発揮させ、車輌運行に於ける緊急時の車輪制駆動制御による車輌の緊急避難能力を高めることができる。

更に、車輌が、前記車輪駆動力配分手段による車輪駆動力の車輪間配分または前記車輪制動力配分手段による車輪制動力の車輪間配分に応じた前記車輪接地荷重配分手段のフィードフォワード制御による車輪接地荷重の車輪間配分と共に前記車輪駆動力配分手段による車輪駆動力の車輪間配分または前記車輪制動力配分手段による車輪制動力の車輪間配分に応じて前記車輪接地荷重配分手段をフィードバック制御して車輪接地荷重の車輪間配分を行うようになっていれば、車輪駆動力配分手段または車輪制動力配分手段による車輪駆動力または車輪制動力の配分にフィードフォワード制御により迅速に対応して車輪接地荷重の車輪間配分を行いつつフィードバック制御により制御目標値を追跡できるので、車輪駆動力または車輪制動力の配分制御に対する車輪接地荷重配分の応答に、迅速性と共に目標値に向かう正確さを付与することができる。

前記車輪接地荷重配分手段のフィードフォワード制御による車輪接地荷重の車輪間配分と前記車輪接地荷重配分手段のフィードバック制御による車輪接地荷重の車輪間配分とが、微小時間内に微小制御量にて行われる微小フィードフォワード制御と微小時間内に微小制御量にて行われる微小フィードバック制御の交互実行により行われるようになっていれば、マイクロコンピュータによる微細周期の繰り返しステップ演算制御によりフィードフォワード制御とフィードバック制御とを同時進行的に組み合わせることができる。

前記車輪接地荷重配分手段による車輪接地荷重の前後輪間の配分は能動サスペンションの懸架力の制御により行われ、前記車輪接地荷重配分手段による車輪接地荷重の左右輪間の配分は能動サスペンションの懸架力の制御および能動スタビライザの能動捩り力の制御の少なくとも一方により行われるようになっていれば、加速時のノーズアップや減速時のノーズダウンに対する制御手段として有効な能動サスペンションや旋回時のロールに対する制御手段として有効な能動スタビライザを共用して車輪の駆動力や制動力の配分に対応した車輪接地荷重の最適配分を行うことができる。

図１は、車輪駆動力を車輪間に配分する車輪駆動力配分手段と、車輪制動力を車輪間に配分する車輪制動力配分手段と、車輪接地荷重を車輪間に配分する車輪接地荷重配分手段として能動サスペンション制御装置を有し、車輪駆動力配分手段または車輪制動力配分手段による車輪駆動力または車輪制動力の車輪間配分に応じて能動サスペンション制御装置を制御して車輪接地荷重の車輪間配分を行う本発明による車輌の機能的要部を４輪車について解図的に示す概略図である。

車輪駆動力配分手段はマイクロコンピュータを備えた電気式制御装置（ＥＣＵ）によりエンジンまたは電動機の如き動力源装置を介して制御され、動力源装置により与えられる車輪駆動力を前後左右の各車輪へ配分するようになっている。車輪制動力配分手段は電気式制御装置により制動装置を介して制御され、制動装置により与えられる車輪制動力を前後左右の各車輪へ配分するようになっている。車輪制動力配分手段の作動端は前後左右の各輪に於けるブレーキディスクとブレーキシューの組合せである。能動サスペンション制御装置は電気式制御装置により直接制御され、その作動端は前後左右の各輪に対する能動サスペンションである。電気式制御装置には、図には示されていない各種のセンサ等より車輌の運行状態に関する種々のパラメータの値を示す信号が供給されている。電気式制御装置これらの信号により与えられる情報とマイクロコンピュータに予め装填された制御プログラムに基づいて制御演算を行い、車輪駆動力配分手段または車輪制動力配分手段を作動させて動力源装置の駆動力または制動装置の制動力を各車輪間に分配し、それに合わせて能動サスペンション制御装置をフィードフォワード制御して各車輪に対する接地荷重の配分を行うようになっている。

図２は、車輪接地荷重を車輪間に配分する車輪接地荷重配分手段として能動サスペンション制御装置と能動スタビライザ制御装置とが設けられている点を除き、図１に示されている車輌と同様の本発明による車輌の機能的要部を４輪車について解図的に示す概略図である。能動スタビライザ制御装置の作動端は左右の前輪間および左右の後輪間に作用する能動スタビライザであり、能動スタビライザ制御装置もまた電気式制御装置により直接制御されるようになっている。

図３は、本発明による車輌の本発明に係る制御の概要を示すフローチャートである。かかるフローチャートによる制御は、車輌の運転スイッチ（動力源としてエンジンを含む車輌ではイグニッションスイッチ）が閉じられ、電気式制御装置の作動が開始されてときから車輌の運行中常時数１０〜数１００ミリセカンドの周期にて繰り返されてよい。

制御が開始されると、ステップ１にて各種信号の読み込みが行われ、次いでステップ２にて読み込まれた信号により得られた情報と電気式制御装置のマイクロコンピュータに予め装填された制御プログラムに基づいて車輌の運行制御が行われ、その一環として車輪駆動力または車輪制動力の配分制御か行われる。次いで制御はステップ３へ進み、各車輪に対する駆動力または制動力の配分に応じて、各車輪に対する車輪接地荷重を配分した目標値が算出される。

車輪接地荷重の目標値が算出されると、制御はステップ４−１と４−２へ並行して進み、車輪接地荷重のフィードフォワード（ＦＦ）制御と車輪接地荷重のフィードバック（ＦＢ）制御とが実行され、ステップ５に於いてフィードフォワード制御とフィードバック制御の割合を適度に調整する調停が行われる。尚、ここではステップ４−１および４−２に続いてステップ５が行われるように図示されているが、以下のより詳細な実施の形態にも示す通り、フィードフォワード制御とフィードバック制御の実行とその間の調停とは一体的に組み合わされる。このとき、フィードバック制御に対するフィードフォワード制御の割合が大きくされると、制御の迅速性は増すが、目標値への収斂の精度は低下し、逆にフィードフォワード制御に対するフィードバック制御の割合が大きくされると、目標値への収斂の精度は向上するが、制御の迅速性は低下するので、その間の適当な調整がなされる。

そして、それに基づいてステップ６にて能動サスペンションのみまたは能動サスペンションおよび能動スタビライザを作動させて各車輪の接地荷重をステップ３にて算出された目標値に制御することが行われる。

図４は、車輪駆動力または車輪制動力の配分制御が前後輪間にてのみ行われる場合のフィードフォワード制御とフィードバック制御の調停実施の一例を示すフローチャートである。

制御が開始され、ステップ１０にて信号が読み込まれ、ステップ２０にて車輪駆動力または車輪制動力の前後配分制御がなされると、ステップ３０にて車輪接地荷重の目標値が前輪および後輪に対してそれぞれＦzftおよびＦzrtとして算出される。

次いで制御はステップ４０へ進み、上に算出された前輪および後輪の車輪接地荷重の目標値Ｆzft，Ｆzrtと現在の車輪接地荷重の実際値Ｆzf，Ｆzrとの偏差がΔＦzf，ΔＦzrとして算出される。

次いで制御はステップ５０へ進み、偏差ΔＦzf，ΔＦzrを前輪に対するフィードフォワード制御分ΔＦzff、後輪に対するフィードフォワード制御分ΔＦzrf、前輪に対するフィードバック制御分ΔＦzfb、後輪に対するフィードバック制御分ΔＦzrbに分けることが行われる。図３のステップ５に於いて説明したフィードフォワード制御とフィードバック制御の調停は、偏差ΔＦzfおよびΔＦzrをそれぞれΔＦzffとΔＦzfbおよびΔＦzrfとΔＦzrbに分ける課程に於いて行われてよい。

次いで制御はステップ６０へ進み、制御偏差ΔＦzffおよびΔＦzrfによる前輪および後輪に対する能動サスペンションのフィードフォワード制御が行われる。制御偏差ΔＦzffおよびΔＦzrfは数１０〜数１００ミリセカンドの周期内に於ける微小時間に行われる微小制御の目標となる微小偏差である。

次いで制御はステップを７０へ進み、前輪に対する接地荷重の目標値Ｆzftと実際値Ｆzfの差の絶対値が所定の許容偏差δＦ以下であるか否かが判断される。答がノー（Ｎ）であれば制御はステップ８０へ進み、上に算出された前輪に対するフィードバック制御分ΔＦzfbによる前輪能動サスペンションのフィードバック制御が行われる。ステップ７０の答がイエス（Ｙ）であれば、制御はステップ９０へ進み、制御開始の当初０にリセットされているフラグＦ１が１にセットされる。

次いで制御はステップを１００へ進み、後輪に対する接地荷重の目標値Ｆzrtと実際値Ｆzrの差の絶対値が所定の許容偏差δＦ以下であるか否かが判断される。答がノーであれば制御はステップ１１０へ進み、上に算出された後輪に対するフィードバック制御分ΔＦzrbによる後輪能動サスペンションのフィードバック制御が行われる。ステップ１００の答がイエスであれば、制御はステップ１２０へ進み、制御開始の当初に０にリセットされているフラグＦ２が１にセットされる。

次いで制御はステップを１３０へ進み、Ｆ１＋Ｆ２の値が２になっているか否かが判断され、答がノーである間、制御はステップ７０へ戻り、ステップ７０〜１３０が繰り返される。ステップ８０および１１０に於けるフィードバック制御は微小偏差ΔＦzfbおよびΔＦzrbに対する微小フィードバック制御であり、許容偏差δＦの値が適当に設定されれば、微小時間内に於ける制御の繰り返しにより収斂するはずである。かくして前輪および後輪に対する１回の微小フィードバック制御が収斂し、ステップ１３０の答がイエスになれば、この回のフィードフォワード制御とフィードバック制御を組み合わせた制御は終了する。

図５は、車輪駆動力または車輪制動力の配分制御が前後輪間だけでなく左右輪間にても行われる場合のフィードフォワード制御とフィードバック制御の調停実施の一例を示すフローチャートである。

制御が開始され、ステップ２１０にて信号が読み込まれ、ステップ２２０にて車輪駆動力または車輪制動力の前後左右配分制御がなされると、ステップ２３０にて車輪接地荷重配分の目標値が左前輪、右前輪、左後輪、右後輪に対してそれぞれＦzflt，Ｆzfrt，Ｆzrlt，Ｆzrrtとして算出される。

次いで制御はステップ２４０へ進み、上に算出された左前輪、右前輪、左後輪、右後輪の車輪接地荷重の目標値Ｆzflt，Ｆzfrt，Ｆzrlt，Ｆzrrtと現在の車輪接地荷重の実際値Ｆzfl，Ｆzfr，Ｆzrl，Ｆzrrとの偏差がΔＦzfl，ΔＦzfr，ΔＦzrl，ΔＦzrrとして算出される。

次いで制御はステップ２５０へ進み、偏差ΔＦzfl，ΔＦzfr，ΔＦzrl，ΔＦzrrを左前輪、右前輪、左後輪、右後輪の能動サスペンションによる制御分（ＳＵＳ分）と、左右前輪間に作用する能動スタビライザおよび左右後輪間に作用する能動スタビライザによる制御分（ＳＴＡ分）とに分けることが行われる。この例では、前輪のおよび後輪に対する能動スタビライザは、それぞれ左前輪と右前輪に対する接地荷重目標偏差ΔＦzflとΔＦzfrの間の差および左後輪と右後輪に対する接地荷重目標偏差ΔＦzrlとΔＦzrrの間の差を受け持つものとされている。

次いで制御はステップ２６０へ進み、各ＳＵＳ偏差およびＳＴＡ偏差を左前輪、右前輪、左後輪、右後輪の能動サスペンションによるＳＵＳ分および前輪および後輪に対する能動スタビライザによるＳＴＡ分をフィードフォワード制御分ΔＦzflsusf，ΔＦzfrsusf，ΔＦzrlsusf，ΔＦzrrsusfおよびΔＦzfstaf，ΔＦzrstafと、フィードバック制御分ΔＦzflsusb，ΔＦzfrsusb，ΔＦzrlsusb，ΔＦzrrsusbおよびΔＦzfstab，ΔＦzrstabとに分けることが行われる。この場合にも、図３のステップ５に於いて説明したフィードフォワード制御とフィードバック制御の調停は、各ＳＵＳ偏差およびＳＴＡ偏差をΔＦzflsusf，ΔＦzfrsusf，ΔＦzrlsusf，ΔＦzrrsusf，ΔＦzfstaf，ΔＦzrstafとΔＦzflsusb，ΔＦzfrsusb，ΔＦzrlsusb，ΔＦzrrsusb，ΔＦzfstab，ΔＦzrstabに分ける課程に於いて行われてよい。

次いで制御は端子Ａ−Ａにて続く図６のステップ２７０へ進み、制御偏差ΔＦzflsusf，ΔＦzfrsusf，ΔＦzrlsusf，ΔＦzrrsusfによる左前輪、右前輪、左後輪、右後輪の能動サスペンションのフィードフォワード制御が行われ、更に制御はステップ２８０へ進み、ΔＦzfstaf，ΔＦzrstafによる前輪用能動スタビライザおよび後輪用能動スタビライザのフィードフォワード制御が行われる。この場合にも、制御偏差ΔＦzflsusfその他は数１０〜数１００ミリセカンドの周期内に於ける微小時間に行われる微小制御の目標となる微小偏差である。

次いで制御はステップを２９０へ進み、左前輪に対する接地荷重の目標値Ｆzfltと実際値Ｆzlfの差の絶対値が所定の許容偏差δＦ１以下であるか否かが判断される。答がノーであれば制御はステップ３００へ進み、上に算出された左前輪に対するフィードバック制御分ΔＦzflsusbによる左前輪能動サスペンションのフィードバック制御が行われる。ステップ２９０の答がイエスであれば、制御はステップ３１０へ進み、制御開始の当初に０にリセットされているフラグＦ１が１にセットされる。

以下同様に、ステップ３２０〜４００により右前輪、左後輪、右後輪の能動サスペンションのフィードバック制御が行われ、それぞれが所定の許容偏差δＦ１以下に収斂すれば、フラグＦ２〜Ｆ４が１にセットされる。

次いで制御はステップ４１０へ進み、左前輪の接地荷重に関する目標値と実際値の差Ｆzflt−Ｆzflと右前輪の接地荷重に関する目標値と実際値の差Ｆzfrt−Ｆzfrの間の差の絶対値が所定の許容偏差δＦ２以下に収斂したか否かを判定することにより前輪用能動スタビライザのフィードバック制御が収斂したか否かが判定され、答がノーである間制御はステップ４２０へ進み、偏差ΔＦzfstabによる前輪用能動スタビライザのフィードバック制御が行われ、それが収斂したときにはステップ４３０にてフラグＦ５が１にセットされる。

次いで制御はステップ４４０へ進み、後輪用能動スタビライザについて同様のフィードバック制御が行われ、それが収斂したときにはフラグＦ６が１にセットされる。

次いで制御はステップを４７０へ進み、フラグＦ１〜Ｆ６の値の和が６になっているか否かが判断され、答がノーでる間、制御はステップ２９０へ戻り、ステップ２９０〜４７０が繰り返される。この場合にもステップ３００等に於けるフィードバック制御は微小偏差ΔＦzflsusf等に対する微小フィードバック制御であり、許容偏差δＦ１あるいはδＦ２の値が適当に設定されれば、微小時間内に於ける制御の繰り返しにより収斂するはずである。かくして４輪に対する１回の微小フィードバック制御が収斂し、ステップ４７０の答がイエスになれば、この回のフィードフォワード制御とフィードバック制御を組み合わせた制御は終了する。

以上に於いては本発明をいくつかの実施の形態について詳細に説明したが、これらの実施の形態について本発明の範囲内にて種々の変更が可能であることは当業者にとって明らかであろう。

車輪駆動力または車輪制動力の車輪間配分に応じて能動サスペンション制御装置を制御して車輪接地荷重の車輪間配分を行う本発明による車輌の機能的要部を４輪車について解図的に示す概略図。 車輪駆動力または車輪制動力の車輪間配分に応じて能動サスペンション制御装置と能動スタビライザ制御装置を制御して車輪接地荷重の車輪間配分を行う本発明による車輌の機能的要部を４輪車について解図的に示す概略図。 本発明による車輌の本発明に係る制御の概要を示すフローチャート。 車輪駆動力または車輪制動力の配分制御が前後輪間にてのみ行われる場合のフィードフォワード制御とフィードバック制御の調停実施の一例を示すフローチャート。 車輪駆動力または車輪制動力の配分制御が前後輪間だけでなく左右輪間にても行われる場合のフィードフォワード制御とフィードバック制御の調停実施の一例を示すフローチャート。 図５に続くフローチャート。

Claims (7)

1. 車輪駆動力を車輪間に配分する車輪駆動力配分手段と、車輪接地荷重を車輪間に配分する車輪接地荷重配分手段とを有し、前記車輪駆動力配分手段による車輪駆動力の車輪間配分に応じて前記車輪接地荷重配分手段をフィードフォワード制御して車輪接地荷重の車輪間配分を行うようになっていることを特徴とする車輌。
2. 前記車輪駆動力配分手段による車輪駆動力の車輪間配分に応じた前記車輪接地荷重配分手段のフィードフォワード制御による車輪接地荷重の車輪間配分と共に前記車輪駆動力配分手段による車輪駆動力の車輪間配分に応じて前記車輪接地荷重配分手段をフィードバック制御して車輪接地荷重の車輪間配分を行うようになっていることを特徴とする請求項１に記載の車輌。
3. 車輪制動力を車輪間に配分する車輪制動力配分手段と、車輪接地荷重を車輪間に配分する車輪接地荷重配分手段とを有し、前記車輪制動力配分手段による車輪制動力の車輪間配分に応じて前記車輪接地荷重配分手段をフィードフォワード制御して車輪接地荷重の車輪間配分を行うようになっていることを特徴とする車輌。
4. 前記車輪制動力配分手段による車輪制動力の車輪間配分に応じた前記車輪接地荷重配分手段のフィードフォワード制御による車輪接地荷重の車輪間配分と共に前記車輪制動力配分手段による車輪制動力の車輪間配分に応じて前記車輪接地荷重配分手段をフィードバック制御して車輪接地荷重の車輪間配分を行うようになっていることを特徴とする請求項３に記載の車輌。
5. 前記車輪接地荷重配分手段のフィードフォワード制御による車輪接地荷重の車輪間配分と前記車輪接地荷重配分手段のフィードバック制御による車輪接地荷重の車輪間配分とは微小時間内に微小制御量にて行われる微小フィードフォワード制御と微小時間内に微小制御量にて行われる微小フィードバック制御の交互実行により行われるようになっていることを特徴とする請求項２または４に記載の車輌。
6. 前記車輪接地荷重配分手段による車輪接地荷重の前後輪間の配分は能動サスペンションの懸架力の制御により行われるようになっていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の車輌。
7. 前記車輪接地荷重配分手段による車輪接地荷重の左右輪間の配分は能動サスペンションの懸架力の制御および能動スタビライザの能動捩り力の制御の少なくとも一方により行われるようになっていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の車輌。
   

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