JP2007043837A - 車両の駆動力制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】路面外乱があっても走行の安定性を確保できる車両の駆動力制御装置を提供する。
【解決手段】前後四輪が個別の電動機２ＦＲ〜２ＲＬで駆動される。所定車速以上で直進走行中に、左右操舵輪における車高の左右差が所定値以上と判定すると、左右操舵輪のサスペンションストロークに伴うトー角変化に起因して発生する車両のヨー運動が減少する方向に、各輪１ＦＬ〜１ＲＲの駆動力を修正する。
【選択図】 図２

Description

前後輪のうち少なくとも１方が左右独立して駆動可能な車両の駆動力制御装置に関する。

車両の安定走行についての従来技術として例えば特許文献１に記載の技術がある。この技術は、走行中に平均車高を求め、その平均車高が既定の標準車高より高い場合はその差に比例した分だけ前輪操舵角度を減少させ、平均車高が既定の標準車高より低い場合はその差に比例した分だけ前輪操舵角度を増大させて、サスペンション装置のストロークに伴うアライメント変化による車両の不安定を解消することで走行安定性を向上させるというものである。
特開２００２-１０４２１５号公報

しかしながら、上記従来技術にあってはアライメント変化の推定に平均車高を用いているため、次のような問題がある。
第１に、制御応答性の問題がある。例えば、路面の継ぎ目を通過するような場合、前後全輪が通過し終わった後でないと平均車高が算出できない。しかし、全輪が継ぎ目を通過し終わった後では既にアライメント変化が起きてしまっており、その結果、車両は例えばトー角の変化に伴う不安定挙動（トー変化が大きい場合は車両のふらつき発生）を生じてしまう。

第２に、制御精度の問題がある。例えば、一輪しか突起または凹路を通過しないような走行の場合、平均車高では実際のアライメント変化を推定することは困難となる。
このように、上記従来技術では、路面外乱（路面不整）に対し制御応答性及び制御精度が良くない。
本発明は、上記のような点に着目してなされたもので、路面外乱に対する応答性及び制御精度が良い車両を提供することを課題としている。

上記課題を解決するために、本発明は、少なくとも前後輪の何れか一方が左右独立に駆動可能な車両の駆動力制御装置において、所定車速以上で直進走行中に、左右操舵輪における車高の左右差が所定値以上と判定すると、左右操舵輪のサスペンションストロークに伴うトー角変化に起因して発生する車両のヨー運動が減少する方向に、少なくとも１輪に対する駆動力を修正することを特徴とするものである。

本発明によれば、路面外乱がっても走行安定性に対する応答性が良い。

まず、本発明に係る実施形態について図面を参照しつつ説明する。
本実施形態の車両は、図１に示すように、前後輪１ＦＲ〜１ＲＬとも左右輪を独立に駆動可能な４輪駆動車両であって、各輪を駆動する個別の駆動装置として、電動機２ＦＲ〜２ＲＬが各輪に個別に搭載された車両である。その各電動機２ＦＲ〜２ＲＬは駆動制御手段３からの指令に応じた駆動力を発生する。

駆動制御手段３は、その駆動制御本体部３Ａで、車両走行状態に関する情報を入力し、その入力情報に基づき、各輪１ＦＬ〜１ＲＲで発生する駆動力を演算し、その演算した駆動力に応じた電流を各電動機２ＦＲ〜２ＲＬに供給し、その結果、目的の駆動力を得る。また、各電動機２ＦＲ〜２ＲＬは、駆動力を発生する際にはモータとして働くと共に、回生制動時には発電機としても働く。

ここで、符号４は、各電動機２ＦＲ〜２ＲＬに対する電源（バッテリ）を示す。また、上記駆動制御装置に供給される車両走行状態に関する情報としては、車速信号、アクセル信号、ブレーキ信号がある。また、符号５は、電動機２ＦＲ〜２ＲＬの駆動力をタイヤに伝えるドライブシャフトである。
また、前輪１ＦＲ、１ＦＬに対して、左右前輪１ＦＲ、１ＦＬのサスペンションと車体と間にそれぞれ車高検出装置６が設けられ、左右前輪１ＦＲ、１ＦＬにおける車高を検出して上記駆動制御手段３に供給する。

また、本実施形態では、左右前輪１ＦＲ、１ＦＬが操舵輪となっており、ステアリングホイールの操舵角に応じた量だけ転舵すると共に、上記操舵角が操舵角検出装置７によって検出されて上記駆動制御手段３に供給される。
また、各車輪には不図示の車輪速センサが設けられ、該車輪速センサは、検出信号を駆動力制御手段３に供給する。
上記駆動力制御手段３は、図２に示すように、上記駆動制御本体部３Ａの他に、駆動修正手段３Ｂを備える。駆動修正手段３Ｂは、所定条件下、上記駆動制御本体部３Ａが演算した駆動力に対し修正を行う。

次に、駆動修正手段３Ｂの処理を、図３を参照しつつ説明する。駆動修正手段３Ｂは、所定サンプリング時間毎に起動され、まず、ステップＳ１０にて、車輪速に基づく車速を読み込み、ステップＳ２０にて、車速が所定値以上か否かを判定し、所定未満であれば修正制御を行わずに復帰する。一方、車速が所定値以上の場合にはステップＳ３０に移行する。
ここで、車速が低速（例えば30km/h）の場合には、トー角が付いてもそれほど直進性には影響が無いため、車速の閾値を設け、所定車速値以上の場合に修正制御を行うようにしている。

次に、ステップＳ３０では、操舵角を読み込み、ステップＳ４０にて、車両が略直進状態であるか否かを判断する。直進状態では無いと判断した場合は修正制御を行わずに復帰する。一方、略直進状態であると判断した場合には、ステップＳ５０に移行する。
ここで、本実施形態では、旋回時の横加速度による車高変化（いわゆるロール）を制御の対象にしていないため、直進状態で否かを判定している。例えば操舵角変化の絶対値が５度以下に収まる場合を直進状態と判定する。

次に、ステップＳ５０では、左右の車高検出装置６からの信号に基づき前輪１ＦＲ、１ＦＬ左右の車高を求め、ステップＳ６０にて、その前輪１ＦＲ、１ＦＬ左右の車高から、現在の走行路面が悪路か否かを判定する。悪路と判断した場合は修正制御を行わず復帰する。一方、悪路でない、つまり良路と判断した場合は、ステップＳ７０に移行する。
悪路か否かの検出方法としては、例えば実開昭62-56409号に記載された方法を用いれば良い。

次に、ステップＳ７０にて、サスペンションストロークが所定閾値（バウンド側及びリバウンド側の両方向に閾値を持つ。）以上であるか否かを判断する。サスペンションストロークが所定値（約30mm程度）以下の場合は修正制御を行わず復帰する。一方、所定閾値値以上の場合にはステップＳ８０に移行する。
ステップＳ８０では、左右前輪１ＦＲ、１ＦＬのサスペンションストロークに基づき、予め求めてある、前輪１ＦＲ、１ＦＬの左右の「サスペンションストロークとトー角」のマップから、左右のサスペンションストロークによる各トー角変化量を求めると共に、その左右のトー角差を求めて、ステップＳ９０に移行する。

ステップＳ９０では、予め求めてある、「トー角とタイヤ横力」のマップから上記トー角変化によるタイヤ横力を求める。次に、求めたタイヤ横力と車両諸元から車両に発生するヨーモーメントを求め、ステップＳ１００に移行する。
ステップＳ１００では、駆動力修正部３Ｃを起動し、左右前輪１ＦＲ、１ＦＬにおけるトー角変化量が大きい側におけるトー角変化方向に基づき、上記演算したヨーモーメントを相殺若しくは抑制するように、４輪のうちの少なくとも１輪への駆動力を修正して、処理を終了する。

次に、駆動力修正部３Ｃの処理について説明する。
左右前輪１ＦＲ、１ＦＬのうちのトー角変化量が大きい側、及びそのトー角変化量が大きな車輪におけるトー角変化方向によって、 図４に示すように４パターンに処理が分かれるので、パターン毎の処理を、次に示す。
（右前輪１ＦＲのトー角変化量が大きく、且つトーアウト方向にトー角変化する場合）
まず、図５に示すように、ステップＳ１１０にて、後輪駆動力に余裕が有るか否かを判断し、余裕が有れば、ステップＳ１２０に移行し、余裕がなければステップＳ１３０に移行する。
ステップＳ１２０では、上記ヨーモーメントを相殺若しくは抑制するように、右後輪１ＲＲの駆動を増大制御として、処理を終了する。

ステップＳ１３０では、上記ヨーモーメントを相殺若しくは抑制するように、左後輪１ＲＬを回生制動状態としてステップＳ１４０に移行する。例えば、最高速での走行状態や坂道走行時など駆動力に余裕が無いと判断された場合に、上記ステップＳ１３０に移行する。
ステップＳ１４０では、上記左後輪１ＲＬの回生制動で、上記ヨーモーメントを相殺若しくは所定量まで抑制できるか否かを判定し、できると判定した場合には、処理を終了する。
一方、出来ないと判定した場合にはステップＳ１５０に移行し、不足分だけ左前輪１ＦＲ、１ＦＬを回生制動状態として処理を終了する。

（右前輪１ＦＲのトー角変化量が大きく、且つトーイン方向にトー角変化する場合）
まず、図６に示すように、ステップＳ２１０にて、後輪駆動力に余裕が有るか否かを判断し、余裕が有れば、ステップＳ２２０に移行し、余裕がなければステップＳ２３０に移行する。
ステップＳ２２０では、上記ヨーモーメントを相殺若しくは抑制するように、左後輪１ＲＲ、１ＲＬの駆動を増大制御として、処理を終了する。

ステップＳ２３０では、上記ヨーモーメントを相殺若しくは抑制するように、左前輪１ＦＲ、１ＦＬの駆動を増大制御としてステップＳ２４０に移行する。
ステップＳ２４０では、上記左前輪１ＦＬの駆動力の増大で、上記ヨーモーメントを相殺若しくは所定量まで抑制できるか否かを判定し、できると判定した場合には、処理を終了する。
一方、出来ないと判定した場合にはステップＳ２５０に移行し、不足分だけ右後輪１ＲＲ、１ＲＬを回生制動状態として処理を終了する。

（左前輪１ＦＬのトー角変化量が大きく、且つトーアウト方向にトー角変化する場合）
まず、図７に示すように、ステップＳ３１０にて、後輪駆動力に余裕が有るか否かを判断し、余裕が有れば、ステップＳ３２０に移行し、余裕がなければステップＳ３３０に移行する。
ステップＳ３２０では、上記ヨーモーメントを相殺若しくは抑制するように、左後輪１ＲＲ、１ＲＬの駆動を増大制御として、処理を終了する。

ステップＳ３３０では、上記ヨーモーメントを相殺若しくは抑制するように、右後輪１ＲＲを回生制動状態としてステップＳ３４０に移行する。
ステップＳ３４０では、上記右後輪１ＲＲ、１ＲＬの回生制動で、上記ヨーモーメントを相殺若しくは所定量まで抑制できるか否かを判定し、できると判定した場合には、処理を終了する。
一方、出来ないと判定した場合にはステップＳ３５０に移行し、不足分だけ右前輪１ＦＲ、１ＦＬを回生制動状態として処理を終了する。

（左前輪１ＦＬのトー角変化量が大きく、且つトーイン方向にトー角変化する場合）
まず、図８に示すように、ステップＳ４１０にて、後輪駆動力に余裕が有るか否かを判断し、余裕が有れば、ステップＳ４２０に移行し、余裕がなければステップＳ４３０に移行する。
ステップＳ４２０では、上記ヨーモーメントを相殺若しくは抑制するように、右後輪１ＲＲの駆動を増大制御として、処理を終了する。

ステップＳ４３０では、上記ヨーモーメントを相殺若しくは抑制するように、右前輪１ＦＲの駆動を増大制御としてステップＳ４４０に移行する。
ステップＳ４４０では、上記右前輪１ＦＲ、１ＦＬの駆動力の増大で、上記ヨーモーメントを相殺若しくは所定量まで抑制できるか否かを判定し、できると判定した場合には、処理を終了する。
一方、出来ないと判定した場合にはステップＳ４５０に移行し、不足分だけ左後輪１ＲＬを回生制動状態として処理を終了する。

次に、上記構成の駆動力制御装置を備えた車両の動作や作用・効果について説明する。
本実施形態では、車高の左右差に起因して発生する車両のヨー運動が減少する方向に駆動力を修正制御するように構成したので、路面不整による車両のヨー運動を抑えることができる。
また、トー変化が大きい操舵輪である前輪１ＦＲ、１ＦＬのストロークを直接検出して制御にフィードバックしているので応答性が良く且つ、精度の高い制御が実行できる。
また、車高の左右差に起因して発生する車両のヨー運動が減少する方向に駆動力を修正制御する際に、駆動での修正制御を回生よりも優先するようにしているので、当該修正制御実行時に車両の減速が無いか小さく抑えられ、走行中の違和感を抑えられる。

また、駆動力を修正制御する際に、前輪１ＦＲ、１ＦＬ側よりも後輪１ＲＲ、１ＲＬ側の駆動力の修正を優先的に実施しているので、駆動力変更に伴う操舵装置への影響を抑えることが出来る。ここで、現在の駆動力に対し、操舵輪である前輪１ＦＲ、１ＦＬに対して左右非対称の駆動力の増減を行った場合、サスペンションのキングピン軸周りのモーメントが発生し操舵感を損なうおそれがある。
また、悪路走行中と判断した場合には、上記駆動力の修正制御を行わないよう構成したので、悪路走行時の頻繁な修正制御を防止できる。

また、路面外乱によってトー角が大きく変化するのが左右どちらの車輪で、そのトー角の変化方向がアウトかインかのケースに応じて、四輪独立に駆動または回生に駆動力を修正制御して、制御車両のヨー運動を減少させるように構成したので、路面不整による車両のヨー運動を最適に抑えることができる。
また、前輪１ＦＲ、１ＦＬのストロークを直接検出して制御にフィードバックしているので応答性が良く且つ、精度の高い制御が実行できる
図９に、路面外乱で左前輪のみが大きくバウンドしトーアウトに変化する場合のタイムチャートを示す。図９中、Ｈ０、-Ｈ０は、修正制御を行うか否かの閾値を示す。

ここで、本実施形態の修正制御の効果を一番、発揮するのは、例えば、高速道路のような比較的車速が高い状態で前輪１ＦＲ、１ＦＬのいずれかの一輪が、図１０のように、小突起、例えば、高速道路を横断する排水溝のような物を乗り越している場合である。（ａ）は車両進行方向に対し、排水溝が斜めに配置されている場合の例であり、左右前輪が時間差を持って該排水溝の上を通過することで、左右前輪で非対称のサスペンションストロークが発生するが、各前輪のトー変化に伴う車両のヨー運動が抑えられる。（ｂ）は、橋がカーブ路に設定され、且つ継ぎ目に段差を有している場合の例であり、この場合も、左右前輪で非対称のサスペンションストロークが発生するが、各前輪のトー変化に伴う車両のヨー運動が抑えられる。

ここで、上記実施形態では、４輪前後輪１ＦＲ〜１ＲＬを全て電動機２ＦＲ〜２ＲＬで駆動する場合を例示しているが、駆動方式はこれに限定されない。例えば、前輪１ＦＲ、１ＦＬをエンジンで駆動し、後輪１ＲＲ、１ＲＬを電動機２ＦＲ〜２ＲＬで駆動する方式であっても良い。
また、本実施形態では、４輪駆動車両を例示しているが、後輪１ＲＲ、１ＲＬのみが駆動輪であっても良い。この場合には、左右後輪１ＲＲ、１ＲＬの駆動力だけを修正するようにする。
また、上記実施形態では、駆動力の減少を回生制動で行う場合を例示しているが、ディスクブレーキなどのサービスブレーキを作動させて駆動力の減少制御を行うようにしても良い。

本発明に基づく実施形態に係る基本構成図である。 本発明に基づく実施形態に係る駆動制御手段の構成図である。 本発明に基づく実施形態に係る駆動修正手段３Ｂの処理フローを示す図である。 本発明に基づく実施形態に係る駆動力修正の４パターンを示す図である。 本発明に基づく実施形態に係る駆動力修正部３Ｃの処理を示す図である。 本発明に基づく実施形態に係る駆動力修正部３Ｃの処理を示す図である。 本発明に基づく実施形態に係る駆動力修正部３Ｃの処理を示す図である。 本発明に基づく実施形態に係る駆動力修正部３Ｃの処理を示す図である。 本発明に基づく実施形態に係るサスストロークと制御タイミングを示す図である。 路面突起の説明図である。

符号の説明

１ＦＲ〜１ＲＲ 車輪
２ＦＲ〜２ＲＲ 電動機
３ 駆動制御手段
３Ａ 駆動制御本体部
３Ｂ 駆動修正手段
３Ｃ 駆動力修正部
４ 電源
６ 車高検出装置

Claims (11)

1. 少なくとも前後輪の何れか一方が左右独立に駆動可能な車両の駆動力制御装置において、所定車速以上で直進走行中に、左右操舵輪における車高の左右差が所定値以上と判定すると、左右操舵輪のサスペンションストロークに伴うトー角変化に起因して発生する車両のヨー運動が減少する方向に、少なくとも１つの駆動輪に対する駆動力を修正することを特徴とする車両の駆動力制御装置。
2. 上記駆動力の修正は、左右操舵輪のうちサスペンションストロークに伴うトー角変化量が大きな車輪を除く、少なくとも１つの駆動輪の駆動力を修正することを特徴とする請求項１に記載した車両の駆動力制御装置。
3. 少なくとも前後輪の何れか一方が左右独立に駆動可能な車両の駆動力制御装置であって、車速を検出する車速検出手段と、操舵輪である前輪の車高を左右独立に検出する車高検出手段と、操舵装置の操舵角を検出する操舵角検出手段とを備え、上記操舵角検出手段の検出結果から車両が略直進走行状態であると判断され、車速が所定値以上で且つ、上記車高検出手段の車高検出値の左右差が所定値を超えたと判断すると、左右前輪のサスペンションストロークに伴うトー角変化に起因して発生する車両のヨー運動が減少する方向に、少なくとも１つの駆動輪に対する駆動力を修正することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載した車両の駆動力制御装置。
4. 上記駆動力の修正は、駆動力の増加若しくは減少によって実現し、減少よりも増加方向の修正を優先することを特徴とする請求項３に記載した車両の駆動力制御装置。
5. 前後輪の少なくとも１部の車輪は電動機で駆動されて回生制動可能な構成となっている車両において、
   上記駆動力の修正を、電動機による駆動力付与及び回生制動によって実現し、当該修正は、駆動力付与を回生制動よりも優先することを特徴とする請求項４に記載した車両の駆動力制御装置。
6. 上記駆動力の修正は、操舵輪よりも非操舵輪への駆動力を優先して修正することを特徴とする請求項３〜請求項５のいずれか１項に記載した車両の駆動力制御装置。
7. 悪路走行中と判定した場合には、上記駆動力の修正を禁止することを特徴とする請求項３〜請求項６のいずれか１項に記載した車両の駆動力制御装置。
8. 各輪を電動機で駆動される車両において、
   上記駆動力の修正は、左右前輪のうち右輪の方が多くトー角変化していると共に、その右輪のトー角変化方向がトーアウト方向と判定した場合には、左前輪及び左後輪は回生制動で修正し、右後輪は駆動力増加で修正するように、上記３輪のうち少なくとも１輪の駆動力を修正することを特徴とする請求項３〜請求項７のいずれか１項に記載した車両の駆動力制御装置。
9. 各輪を電動機で駆動される車両において、
   上記駆動力の修正は、左右前輪のうち右輪の方が多くトー角変化していると共に、その右輪のトー角変化方向がトーイン方向と判定した場合には、左前輪及び左後輪は駆動力増加で修正し、右後輪は回生制動で修正するように、上記３輪のうち少なくとも１輪の駆動力を修正することを特徴とする請求項３〜請求項８のいずれか１項に記載した車両の駆動力制御装置。
10. 各輪を電動機で駆動される車両において、
    上記駆動力の修正は、左右前輪のうち左輪の方が多くトー角変化していると共に、その左輪のトー角変化方向がトーアウト方向と判定した場合には、右前輪及び右後輪は回生制動で修正し、左後輪は駆動力増加で修正するように、上記３輪のうち少なくとも１輪の駆動力を修正することを特徴とする請求項３〜請求項９のいずれか１項に記載した車両の駆動力制御装置。
11. 各輪を電動機で駆動される車両において、
    上記駆動力の修正は、左右前輪のうち左輪の方が多くトー角変化していると共に、その左輪のトー角変化方向がトーイン方向と判定した場合には、右前輪及び右後輪は駆動力増加で修正し、左後輪は回生制動で修正するように、上記３輪のうち少なくとも１輪の駆動力を修正することを特徴とする請求項３〜請求項１０のいずれか１項に記載した車両の駆動力制御装置。

Images