JP2007055358A - 車両の左右トルク配分制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 走行中に悪路進入によりハンドルを取られた際、大きな操舵力を要することなく短時間にてドライバーの意図する方向に車両進行方向を修正することができる車両の左右トルク配分制御装置を提供すること。
【解決手段】 旋回時、左右駆動輪へのトルク配分比を旋回状況に応じて最適に制御する左右トルク配分制御手段を備えた車両の左右トルク配分制御装置において、操舵系への路面外乱入力を検出する路面外乱入力検出手段（ステップＳ２）を設け、前記左右トルク配分制御手段は、走行時に路面外乱入力を検出すると、路面外乱入力による車両の挙動変化に対し車両進行方向を修正する方向にヨーモーメントが発生するトルク配分差を左右輪に与える制御を実行（ステップＳ４）する手段とした。
【選択図】 図２

Description

本発明は、旋回時、左右駆動輪へのトルク配分比を旋回状況に応じて最適に制御する左右トルク配分制御手段を備えた車両の左右トルク配分制御装置の技術分野に属する。

従来、前後輪の駆動力配分制御を行う四輪駆動車両において、車速変化が小さく、かつ、左右輪の回転差が大きい条件時には、レーンチェンジ若しくは一定速での左右旋回と判断し、副駆動輪の左右トルク配分を行う、という構成である（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−８５３９３号公報

しかしながら、従来の四輪駆動車両にあっては、例えば、轍路等の悪路に進入してハンドルを取られた際、これを通常の旋回操作とみなし、旋回回頭性を高めるように、左右トルク配分として旋回外輪側のトルク配分を大きくする制御が行われると、ドライバーが意図する方向へ車両を戻そうとしても、悪路進入によるヨー運動と左右トルク配分によるヨー運動とを加算したヨー運動に対抗する戻し操舵を要する。すなわち、轍路等の悪路に進入した後、ドライバーが意図する方向へ車両を戻すためには、大きな操舵力を要するし、しかも、車両を戻すまでの所要時間が長くなってしまう、という問題があった。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、走行中に悪路進入によりハンドルを取られた際、大きな操舵力を要することなく短時間にてドライバーの意図する方向に車両進行方向を修正することができる車両の左右トルク配分制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では、旋回時、左右駆動輪へのトルク配分比を旋回状況に応じて最適に制御する左右トルク配分制御手段を備えた車両の左右トルク配分制御装置において、
操舵系への路面外乱入力を検出する路面外乱入力検出手段を設け、
前記左右トルク配分制御手段は、走行時に路面外乱入力を検出すると、路面外乱入力による車両の挙動変化に対し車両進行方向を修正する方向にヨーモーメントが発生するトルク配分差を左右輪に与える制御を実行することを特徴とする。

よって、本発明の車両の左右トルク配分制御装置にあっては、走行時に路面外乱入力を検出すると、左右トルク配分制御手段において、路面外乱入力による車両の挙動変化に対し車両進行方向を修正する方向にヨーモーメントが発生するトルク配分差を左右輪に与える制御が実行される。例えば、轍路等の悪路に進入してハンドルを取られ、左側へと進行方向が曲がった場合には、車両重心に対し右回りのヨーモーメントを発生させる左右トルク配分差を与える制御が行われる。したがって、ドライバーが意図する進行方向へ車両を戻す修正操舵の際、左右トルク配分差によるアシスト分だけ軽減された操舵力による修正操舵を行うだけでよい。この結果、走行中に悪路進入によりハンドルを取られた際、大きな操舵力を要することなく短時間にてドライバーの意図する方向に車両進行方向を修正することができる。

以下、本発明の車両の左右トルク配分制御装置を実施するための最良の形態を、図面に示す実施例１〜実施例４に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
図１は実施例１の左右トルク配分制御装置が適用されたハイブリッド四輪駆動車を示す全体システム図である。

実施例１のハイブリッド四輪駆動車は、図１に示すように、ＣＰＵ101と、補助バッテリ102と、強電バッテリ301と、ＦＲ用インバータ302と、第一モータ303と、発電機304と、エンジン305と、動力分割機構306と、ＲＲ用インバータ307と、第二モータ308と、デフ機構309（差動機構）と、アクセルセンサ401と、ブレーキセンサ402と、DC/DCコンバータ403と、舵角センサ404と、ＧＰＳ405と、車輪速センサ406と、トルクセンサ407と、を備えている。

前記ＣＰＵ101は、強電バッテリ301をモニタし、ＳＯＣや温度や劣化状態に応じて入出力可能電力量を算出し、これを基にＦＲ用インバータ302を制御することにより、第一モータ303（フロント駆動用）と発電機304を動作させると共に、エンジン305を制御する。
また、ＲＲ用インバータ307を制御することにより、第二モータ308（リア駆動用）を動作させ、さらに、デフ機構309に対し、左右輪へのトルク配分を指令することにより、旋回時、ニュートラルステアを実現する前後輪のトルク配分制御と左右後輪のトルク配分制御を行う。その他、下記の機能を有する。
・ＦＲ用インバータ302、第一モータ303、発電機304、ＲＲ用インバータ307、第二モータ308に、それぞれ内蔵された温度センサ値を把握し、温度上昇を確認した場合は、電力入出力制限を設定することにより、部品を保護する。
・ブレーキセンサ403により、ドライバーの制動指令を検出し、第一モータ303と第二モータ308を活用した回生制動及び摩擦制動との配分を演算し、制御する。
・舵角センサ404からの検出値により、舵角程度を検出している。
・ＧＰＳ405を活用して地形情報を収集し、走行ルートの把握を行う。
・車輪速センサ406からの検出値を確認し、各車輪速度を把握する。
・トルクセンサ407からの検出値を確認し、外力によりステアリング軸に印加されたトルクを検出する。

前記補助バッテリ102は、ＣＰＵ101の動作電源を提供する役目を有する。本システムでは、強電バッテリ301を電源としたDC/DCコンバータ403により電力を供給することとする。

前記強電バッテリ301は、第一モータ303に対し、ＦＲ用インバータ302を経由して電力を供給することで車両走行をアシストすると共に、発電機304が発電した電力をＲＲ用インバータ307を経由して回収する役目を有する。
また、第二モータ308を力行させる場合、ＲＲ用インバータ307を経由して電力を供給することで車両走行をアシストすると共に、第二モータ308が発電作動した場合、ＲＲ用インバータ307を経由して電力を回収する役目も有する。

前記ＦＲ用インバータ302は、ＣＰＵ101により直接制御されている。エンジン305の発生トルク及び回転数に応じて強電バッテリ301の電気エネルギーを第一モータ303へ供給すること、及び発電機304を動作させて発生した電気エネルギーを強電バッテリ301へと戻す役目を有する。なお、第一モータ303と発電機304とエンジン305は、遊星歯車機構（動力分割機構306に内蔵）に直結しているため、トルク及び回転数のバランスを保つように制御しないと車両を正常に作動させることができない。
また、温度上昇時に電力入出力制限（部品保護）できるよう、温度センサを内蔵し、検出値をＣＰＵ101へと送信する。

前記第一モータ303は、フロント駆動用で、車速が低い場合は単独で駆動トルクを発生させる。また、車速が高い場合は、エンジン305の駆動トルクをアシストしている。さらに、減速時は発電作用（回生作用）することにより電気エネルギーを発生させ、これをＦＲ用インバータ302を経由して強電バッテリ301へ戻す役目を有する。また、本モータ回転数＝車速として制御適用している。
また、温度上昇時に電力入出力制限（部品保護）できるよう、温度センサを内蔵し、検出値をＣＰＵ101へと送信する。

前記発電機304は、ハイブリッド電気自動車は基本的にスタータを持たない。本システムを適用した車両始動時は、強電バッテリ301から電力を供給し、モータとして動作することでエンジン305の始動をサポートする。通常走行時は、第一モータ303とエンジン305とをバランスさせることで電気エネルギーを発生（発電）し、これを強電バッテリ301へ戻す。時には直接、第一モータ303へ供給することにより、急激な加速に対応することも可能である。
また、温度上昇時に電力入出力制限（部品保護）できるよう、温度センサを内蔵し、検出値をＣＰＵ101へと送信する。

前記エンジン305は、ＣＰＵ101により直接制御されている。具体的には、車速が高い場合には車両駆動のためにトルクを発生させている。

前記動力分割機構306は、遊星歯車機構を有し、キャリアにはエンジン305、リングギヤには第一モータ303、サンギヤには発電機304が直接接続している。従来システムのトランスミッション相当も内部に構成されている。

前記ＲＲ用インバータ307は、ＣＰＵ101により直接制御されている。第二モータ308の発生トルク及び回転数に応じて強電バッテリ301の電気エネルギーを供給／回収する役目を有する。
また、温度上昇時に電力入出力制限（部品保護）できるよう、温度センサを内蔵し、検出値をＣＰＵ101へと送信する。

前記第二モータ308は、リア駆動用であり、通常走行時は４ＷＤ車両としての機能を担当し、旋回走行時は、内輪差により発生する走行コース増大分においてトルク発生し、走行・操縦安定性向上に寄与する。
また、温度上昇時に電力入出力制限（部品保護）できるよう、温度センサ（モータ系温度検出手段）を内蔵し、検出値をＣＰＵ101へと送信する。

前記デフ機構309は、第二モータ308の発生トルクを、左右後輪へと分配する機能（アクティブ・ヨー・コントロールと同等の機能）を有する。具体的には、左右後輪に対し適切にトルク配分できるよう、通常のデフ機構以外に、増速機構や右側クラッチや左側クラッチを有し、ＣＰＵ101からの指令に応じ、これらを制御する。

前記アクセルセンサ401は、ドライバーが加速時に踏み込んだアクセルペダルストローク量をＣＰＵ101へ送信する。

前記ブレーキセンサ402は、ドライバーが減速時時に踏み込んだブレーキペダルストローク量をＣＰＵ101へ送信する。

前記DC/DCコンバータ403は、強電バッテリ301からのエネルギーを12Vへと変換し、補助バッテリ102へと供給する。すなわち、従来のエンジン車両におけるオルタネータと同様の機能を有する。

前記舵角センサ404は、ドライバーのステアリング操作により検出される舵角を、ＣＰＵ101へ送信する役目を有する。

前記ＧＰＳ（Global Positioning System）405は、目的地まで存在するコーナーの旋回半径程度、勾配程度、推定路面μを抽出し、ＣＰＵ101へと各情報を提示する。

前記車輪速センサ406は、各車輪の速度情報を検出し、ＣＰＵ101へとその情報を送信する。

前記トルクセンサ407は、パワーステアリング制御時に活用するステアリング軸に印加されるトルクを検出するセンサで、検出値をＣＰＵ101へと送信する。本制御では、ドライバーの操舵制御ではなく、外力によりステアリング軸にトルクが印加された否かを検出する目的で活用する。

図２は実施例１のＣＰＵ101にて実行される左右後輪へのトルク配分制御処理の流れを示すフローチャートであり、以下、各ステップについて説明する（左右トルク配分制御手段）。

ステップＳ１では、車輪速センサ406からの検出値の有無により、車速有無を確認し、０km/h以上であれば走行中（車速有り）と判断し、ステップＳ２へ移行する。なお、車速が０km/hで停車中であると判断されると、ステップＳ１の判断を繰り返す。

ステップＳ２では、ステップＳ１での走行中であるとの判断に続き、舵角センサ404からの検出値に基づき、単位時間当たりの舵角検出値の変化により舵角変化速度を求め（舵角変化速度検出手段）、求められた舵角変化速度がドライバー操舵による舵角変化速度より高い値として設定された舵角変化速度しきい値以上であるか否かを判断し、Yesの場合はステップＳ４へ移行し、Noの場合はステップＳ３へ移行する。
ここで、「舵角変化速度しきい値」は、路面外乱入力時であることを舵角変化速度により検出するためのしきい値であり、路面外乱入力時には通常のハンドル操作速度よりも早くハンドルが動かされ、ハンドルの動きにドライバーが追従できない、つまり、ハンドルが取られるため、ドライバー操舵による舵角変化速度より高い値として設定する。そして、車輪速センサ406（車速検出手段）により車速を検出し、図３に示すように、車速が高いほど舵角変化速度しきい値を低い値に設定する。これは、車速が高くなるほど操舵範囲は狭くなることを考慮したものである。なお、図３では車速に対し一次式により比例的に低下する特性にて舵角変化速度しきい値を決めるようにしたが、特性としては一次特性や線形特性でなくても構わない。

ステップＳ３では、ステップＳ２での舵角変化速度が舵角変化速度しきい値未満であるとの判断、つまり、路面外乱非入力時であるとの判断に続き、例えば、定常旋回時にニュートラルステア特性を得たり、加速旋回時に旋回回頭性を高めるような通常制御を実行し、ステップＳ４へ移行する。なお、直進走行時には、例えば、左右後輪に配分される駆動力を等配分とする。

ステップＳ４では、ステップＳ２での舵角変化速度が舵角変化速度しきい値以上であるとの判断、つまり、路面外乱入力時であるとの判断に続き、左右輪へのトルク差異を設定し、ステップＳ５へ移行する。
ここで、「左右輪へのトルク差異の設定」は、路面外乱入力による車両進行方向が曲がった場合の進行方向修正をアシストする左右輪への初期トルク配分差として、図４に示すように、舵角センサ404（舵角検出手段）からの制御開始前の左右トルクよりトルクを弱めながら、舵角検出値が大きな値であるほど大きなトルク配分差に設定する。図４において、実線特性は進行方向修正時の外側輪の設定トルクを示し、破線特性は進行方向修正時の内側輪の設定トルクを示している。なお、設定トルクがマイナス分は、回生制動により設定しても構わない。つまり、例えば、左右後輪に50:50で配分されていたトルクから、修正内側では破線特性による設定トルク分をマイナスし、修正外側では実線特性による設定トルク分をマイナスすることで、結果として、修正内側より修正外側のトルクが大となり、修正をアシストする側にヨーモーメントが発生する。

ステップＳ５では、ステップＳ４での左右輪トルク差異設定に続き、時間経過に応じて印加トルクを減少させる経時トルク制御を実行し、リターンへ移行する。
ここで、「経時トルク制御」とは、本制御によるトルク変動を体感させないように、時間経過に応じて印加トルクを減少させる制御をいい、図５に示すように、路面外乱入力による左右トルク配分制御適用開始からの経過時間にしたがって徐々に減少トルクゲインを高めるようにしている。

次に、作用を説明する。
［左右トルク配分制御作用］
操舵角情報を入力情報に含み左右トルク配分制御を行う車両にあっては、例えば、轍路等の悪路に進入してハンドルを取られた際にも、操舵各が変化することで、これを通常の旋回操作とみなし、例えば、旋回回頭性を高めるように、左右トルク配分として旋回外輪側のトルク配分を大きくする制御が行われる。
しかし、轍路等の悪路に進入してハンドルを取られると、これによる車両挙動変化は通常の旋回操作とは異なり、ドライバーが意図しないものであるため、ドライバーは、意図する進行方向へ車両を戻す修正操舵を行う。
この修正操舵の際、悪路進入によるヨー運動のみならず、左右トルク配分によるヨー運動を加算した大きなヨー運動に対抗する戻し操舵を要する。すなわち、轍路等の悪路に進入した後、ドライバーが意図する方向へ車両を戻すためには、大きな操舵力を要するし、しかも、車両を戻すまでの所要時間が長くなってしまう。

これに対し、実施例１の左右トルク配分制御装置では、走行時に路面外乱入力を検出すると、路面外乱入力による車両の挙動変化に対し車両進行方向を修正する方向にヨーモーメントが発生するトルク配分差を左右輪に与える制御を実行することで、走行中に悪路進入によりハンドルを取られた際、大きな操舵力を要することなく短時間にてドライバーの意図する方向に車両進行方向を修正するようにした。

すなわち、実施例１の左右トルク配分制御では、走行時に路面外乱が操舵輪である前輪に入力し、路面外乱入力により舵角変化速度が舵角変化速度しきい値以上となる場合、図２のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ４→ステップＳ５へと進む流れとなり、ステップＳ４及びステップＳ５では、路面外乱入力による車両の挙動変化に対し車両進行方向を修正する方向にヨーモーメントが発生するトルク配分差を左右輪に与える制御を実行される。
例えば、轍路等の悪路に進入してハンドルを取られ、左側へと進行方向が曲がった場合を想定すると、図６に示すように、時刻t1から時刻t3までステップ的に路面外力が入力された場合、時刻t1より少し遅れた時刻t2にて舵角センサ404のセンサ信号が急変し、舵角変化速度が舵角変化速度しきい値を超えることで、時刻t2とほぼ同時に左輪トルクと右輪トルクが設定トルクだけ低減する。これにより、左輪トルクが右輪トルクよりも大きなトルクとなり、車両重心に対し右回りのヨーモーメントを発生する。したがって、ドライバーが意図する進行方向へ車両を戻す右方向への修正操舵の際、左右トルク配分差による右方向へのアシスト分だけ軽減された操舵力による修正操舵を行うだけでよい。

実施例１の左右トルク配分制御では、図２のステップＳ２において、舵角変化速度がドライバー操舵による舵角変化速度より高い舵角変化速度しきい値以上である場合に路面外乱入力時であると検出するようにしている。
つまり、路面外乱入力時には、操舵変化速度がドライバー操作による操舵変化速度限界よりも高い値を示すことに着目し、舵角センサ404を搭載していたら容易に得られる操舵変化速度情報を用いて路面外乱入力の有無を判定している。
したがって、舵角変化速度が舵角変化速度しきい値以上であるか否かの判断のみにより、ハンドルが取られる路面外乱入力時のみを適切に検出することができる。

実施例１の左右トルク配分制御では、路面外乱入力検出ステップ（ステップＳ２）において、車速検出値が高いほど舵角変化速度しきい値を低い値に設定している。
例えば、高車速で轍に入る時に比べ、低車速で轍に入る時の方が舵角変化量が大きく操舵変化速度も速くなる。
したがって、車速検出値が高いほど舵角変化速度しきい値を低い値に設定することで、精度良く路面外乱入力を検出することができる。

実施例１の左右トルク配分制御では、路面外乱入力による車両進行方向が曲がった場合の進行方向修正をアシストする左右輪への初期トルク配分差として、制御開始前の左右トルクよりトルクを弱めながら、舵角が大きな値であるほど大きなトルク配分差に設定している。
例えば、路面外乱入力が小さい場合には舵角変化量も小さく、路面外乱入力が大きいほど舵角変化量が大きくなる。そして、舵角変化量が大きいほど、車両進行方向を元に戻すには大きな修正操舵を必要とする。また、制御開始前の左右トルクよりトルクを強める場合には、車両挙動を不安定にするおそれがある。
したがって、制御開始前の左右トルクよりトルクを弱めながら、舵角が大きな値であるほど、路面外乱入力による車両進行方向が曲がった場合の進行方向修正をアシストする左右輪への初期トルク配分差を大きなトルク配分差とすることで、ドライバーの意図する方向へ安全に修正しつつ、路面外乱入力に応じた適切な修正操舵アシスト方向のヨーモーメントを得ることができる。

実施例１の左右トルク配分制御では、路面外乱入力による左右トルク配分制御適用開始からの経過時間にしたがって減少トルクゲインを高めるようにしている。
例えば、設定時間が経過するまで同じトルク配分差を与え続ける場合、設定時間が経過した時点で急激なトルク配分の変更が必要で、このトルク配分の急変によりドライバーに違和感を与えることになる。
これに対し、図６に示すように、時刻t2での初期トルク配分差から元の左輪トルク及び右輪トルクに戻る時刻t4までは、徐々にトルクを変化させることで、本路面外乱入力による左右トルク配分制御によるトルク変動をドライバーへ体感させることを防止することができる。

次に、効果を説明する。
実施例１の車両の左右トルク配分制御装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。

(1) 旋回時、左右駆動輪へのトルク配分比を旋回状況に応じて最適に制御する左右トルク配分制御手段を備えた車両の左右トルク配分制御装置において、操舵系への路面外乱入力を検出する路面外乱入力検出手段（ステップＳ２）を設け、前記左右トルク配分制御手段は、走行時に路面外乱入力を検出すると、路面外乱入力による車両の挙動変化に対し車両進行方向を修正する方向にヨーモーメントが発生するトルク配分差を左右輪に与える制御を実行（ステップＳ４）するため、走行中に悪路進入によりハンドルを取られた際、大きな操舵力を要することなく短時間にてドライバーの意図する方向に車両進行方向を修正することができる。

(2) 舵角変化速度を検出する舵角変化速度検出手段を設け、前記路面外乱入力検出手段（ステップＳ２）は、舵角変化速度検出値がドライバー操舵による舵角変化速度より高い舵角変化速度しきい値以上である場合に路面外乱入力時であると検出するため、舵角変化速度が舵角変化速度しきい値以上であるか否かの判断のみにより、ハンドルが取られる路面外乱入力時のみを適切に検出することができる。

(3) 車速を検出する車輪速センサ406を設け、前記路面外乱入力検出手段（ステップＳ２）は、車速検出値が高いほど舵角変化速度しきい値を低い値に設定するため、車速の高低にかかわらず、精度良く路面外乱入力を検出することができる。

(4) 舵角を検出する舵角センサ404を設け、前記左右トルク配分制御手段は、路面外乱入力による車両進行方向が曲がった場合の進行方向修正をアシストする左右輪への初期トルク配分差として、制御開始前の左右トルクよりトルクを弱めながら、舵角検出値が大きな値であるほど大きなトルク配分差に設定する（ステップＳ４）ため、ドライバーの意図する方向へ安全に修正しつつ、路面外乱入力に応じた適切な修正操舵アシスト方向のヨーモーメントを得ることができる。

(5) 前記左右トルク配分制御手段は、路面外乱入力による左右トルク配分制御適用開始からの経過時間にしたがって徐々に減少トルクゲインを高める（ステップＳ５）ため、路面外乱入力による左右トルク配分制御によるトルク変動をドライバーへ体感させることを防止することができる。

(6) 前記車両は、前後輪のうち一方の主駆動輪を駆動するエンジン305および第一モータ303と、前記前後輪のうち他方の副駆動輪を駆動する第二モータ308と、該第二モータ308の出力を左右輪に任意の分配比で配分可能なデフ機構309と、を搭載するハイブリッド四輪駆動車であるため、旋回時、前後輪へのトルク配分と共に１つのモータ動力源による左右副駆動輪へのトルク配分によりニュートラルステアを実現する駆動システムを搭載したハイブリッド四輪駆動車において、走行中に悪路進入によりハンドルを取られた際、大きな操舵力を要することなく短時間にてドライバーの意図する方向に車両進行方向を修正することができる。

実施例２は、操舵系に印加されるトルクにより路面外乱入力時であるか否かを検出するようにした例である。システム構成としては、実施例１の図１と同様であるので、図示並びに説明を省略する。

図７は実施例２のＣＰＵ101にて実行される左右後輪へのトルク配分制御処理の流れを示すフローチャートであり、以下、各ステップについて説明する（左右トルク配分制御手段）。

ステップＳ２１では、車輪速センサ406からの検出値の有無により、車速有無を確認し、０km/h以上であれば走行中（車速有り）と判断し、ステップＳ２２へ移行する。なお、車速が０km/hで停車中であると判断されると、ステップＳ２１の判断を繰り返す。

ステップＳ２２では、ステップＳ２１での走行中であるとの判断に続き、トルクセンサ407（印加トルク検出手段）からの検出値が、ドライバー操舵による入力トルクより高い値に設定された印加トルクしきい値以上であり、かつ、その直後に舵角センサ404からの検出値に変化があったか否かを判断し、Yesの場合はステップＳ２４へ移行し、Noの場合はステップＳ２３へ移行する。
ここで、「印加トルクしきい値」は、路面外乱入力時であることを操舵系への印加トルクにより検出するためのしきい値であり、路面外乱入力時には通常のハンドル操作によるドライバーからの印加トルクよりも高いトルクとなるため、ドライバー操舵による印加トルクより高い値として設定する。そして、路面外乱入力によりハンドルが取られる場合は、操舵系への印加トルクの上昇タイミングから少し遅れて舵角が変化することで、印加トルクが検出された後、舵角変化があったことを確認している。

ステップＳ２３では、ステップＳ２２での外力非印加時であるとの判断に続き、例えば、定常旋回時にニュートラルステア特性を得たり、加速旋回時に旋回回頭性を高めるような通常制御を実行し、ステップＳ２４へ移行する。なお、直進走行時には、例えば、左右後輪に配分される駆動力を等配分とする。

ステップＳ２４では、ステップＳ２２での外力印加時であるとの判断に続き、左右輪トルク制御を実行し、ステップＳ５へ移行する。
ここで、「左右輪トルク制御」は、路面外乱入力による車両進行方向が曲がった場合の進行方向修正をアシストする左右輪への初期トルク配分差として、図８に示すように、トルクセンサ407からの印加トルクが大きな値であるほど大きなトルク配分差に設定する。図８において、実線特性は進行方向修正時の外側輪の設定トルクを示し、破線特性は進行方向修正時の内側輪の設定トルクを示している。なお、設定トルクがマイナス分は、回生制動により設定しても構わない。つまり、例えば、左右後輪に50:50で配分されていたトルクから、修正内側では破線特性による設定トルク分をマイナスし、修正外側では実線特性による設定トルク分をマイナスすることで、結果として、修正内側より修正外側のトルクが大となり、修正をアシストする側にヨーモーメントが発生する。
さらに、外からの印加トルクに対する修正時間としては、図９に示すように、印加トルクが大きいほど修正時間を長く設定する。なお、実施例１と同様に、路面外乱入力による左右トルク配分制御適用開始から修正時間までは、経過時間にしたがって徐々に設定トルクを小さくするようにしている。

次に、作用を説明する。
［左右トルク配分制御作用］
実施例２の左右トルク配分制御装置では、実施例１と同様に、走行時に路面外乱入力を検出すると、路面外乱入力による車両の挙動変化に対し車両進行方向を修正する方向にヨーモーメントが発生するトルク配分差を左右輪に与える制御を実行することで、走行中に悪路進入によりハンドルを取られた際、大きな操舵力を要することなく短時間にてドライバーの意図する方向に車両進行方向を修正するようにした。

すなわち、実施例２の左右トルク配分制御では、走行時に路面外乱が操舵輪である前輪に入力し、路面外乱入力により印加トルクが印加トルクしきい値以上で、かつ、直後に舵角変化があった場合、図７のフローチャートにおいて、ステップＳ２１→ステップＳ２２→ステップＳ２４へと進む流れとなり、ステップＳ２４では、路面外乱入力による車両の挙動変化に対し車両進行方向を修正する方向にヨーモーメントが発生するトルク配分差を左右輪に与える制御を実行される。
例えば、轍路等の悪路に進入してハンドルを取られ、左側へと進行方向が曲がった場合を想定すると、図１０に示すように、時刻t1から時刻t3までステップ的に路面外力が入力された場合、時刻t1の時点で直ちにトルクセンサ407の検出値が上昇し、進行方向のからの逸脱程度も高まる。そして、時刻t1より少し遅れた時刻t2'（<t2）にて舵角センサ404のセンサ信号の変化が確認されると、ステップＳ２２の条件をが成立することで、時刻t2とほぼ同時に左輪トルクと右輪トルクが設定トルクだけ低減する。これにより、左輪トルクが右輪トルクよりも大きなトルクとなり、車両重心に対し右回りのヨーモーメントを発生する。したがって、ドライバーが意図する進行方向へ車両を戻す右方向への修正操舵の際、左右トルク配分差による右方向へのアシスト分だけ軽減された操舵力による修正操舵を行うだけでよい。

実施例２の左右トルク配分制御では、図７のステップＳ２２において、印加トルクがドライバー操舵による入力トルクより高い印加トルクしきい値以上である場合に路面外乱入力時であると検出するようにしている。
つまり、路面外乱入力時には、印加トルクがドライバー操作による入力トルク限界よりも高い値を示すことに着目し、電動パワーステアリング装置やステア・バイ・ワイヤシステム等の採用により、既にトルクセンサ407を搭載していたら容易に得られる印加トルク情報を用いて路面外乱入力の有無を判定している。また、時間的に、路面外力の入力→印加トルクの増大→舵角変化速度の上昇という順にて発生するため、実施例１の舵角変化速度にて路面外乱入力を検出する場合に比べ、早期に路面外乱入力を検出することができる。
したがって、印加トルクが印加トルクしきい値以上であるか否かの判断により、ハンドルが取られるような路面外乱入力時を早期に検出することができる。

実施例２の左右トルク配分制御では、路面外乱入力検出ステップ（ステップＳ２２）において、印加トルクがドライバー操舵による入力トルクより高い印加トルクしきい値以上で、かつ、その直後に舵角変化ある場合に路面外乱入力時であると検出するようにしている。
例えば、路面外乱が車両進行方向に直角で、印加トルクがドライバー操舵による入力トルクより高い印加トルクしきい値以上となった場合には、路面外乱入力による車両進行方向の曲がりはほとんど無く、修正操舵も必要としない。これに対し、トルク印加の直後に舵角変化をみることで、修正操舵が必要な路面外乱時を判定することができる。
したがって、印加トルクがドライバー操舵による入力トルクより高い印加トルクしきい値以上で、かつ、その直後に舵角変化ある場合に路面外乱入力時であると検出することで、修正操舵が必要な路面外乱入力時を精度良く検出することができる。

実施例２の左右トルク配分制御では、路面外乱入力による車両進行方向が曲がった場合の進行方向修正をアシストする左右輪への初期トルク配分差として、制御開始前の左右トルクよりトルクを弱めながら、印加トルクが大きな値であるほど大きなトルク配分差に設定している。
例えば、路面外乱入力と印加トルクとは、路面外乱入力が大きいほど印加トルクが大きくなるという比例関にある。そして、印加トルクが大きいほど、車両進行方向を元に戻すには大きな修正操舵を必要とする。また、制御開始前の左右トルクよりトルクを強めることで与える場合には、車両挙動を不安定にするおそれがある。
したがって、制御開始前の左右トルクよりトルクを弱めながら、印加トルクが大きな値であるほど、路面外乱入力による車両進行方向が曲がった場合の進行方向修正をアシストする左右輪への初期トルク配分差を大きなトルク配分差とすることで、ドライバーの意図する方向へ安全に修正しつつ、路面外乱入力に応じた適切な修正操舵アシスト方向のヨーモーメントを得ることができる。

実施例２の左右トルク配分制御では、印加トルクが大きな値であるほど、左右トルク配分差により車両進行方向が曲がった場合の進行方向修正をアシストする修正時間（図１０の時刻t2'〜時刻t4の所要時間）を長い時間に設定している。
例えば、印加トルクの大きさにかかわらず、左右トルク配分差による修正時間を一定時間に設定した場合、印加トルクが小さい場合には、過剰に左右トルク配分差による修正されてドライバーに違和感を与えることになるし、逆に、印加トルクが非常に大きい場合には、左右トルク配分差による修正が不足し、修正操舵力が大きくなるし、修正時間も長くなってしまう。
これに対し、印加トルクが大きな値であるほど、左右トルク配分差による修正時間を長い時間に設定することで、印加トルクの大きさにかかわらず、小さな操舵力で短時間にて進行方向を修正することができる。

次に、効果を説明する。
実施例２の車両の左右トルク配分制御装置にあっては、実施例１の(1)，(6)の効果に加え、下記に列挙する効果を得ることができる。

(7) 操舵系に印加されるトルクを検出するトルクセンサ407を設け、前記路面外乱入力検出手段は、印加トルク検出値がドライバー操舵による入力トルクより高い印加トルクしきい値以上である場合に路面外乱入力時であると検出するため、印加トルクが印加トルクしきい値以上であるか否かの判断により、ハンドルが取られるような路面外乱入力時を早期に検出することができる。

(8) 前記路面外乱入力検出手段は、印加トルク検出値がドライバー操舵による入力トルクより高い印加トルクしきい値以上であり、かつ、その直後に舵角変化がある場合に路面外乱入力時であると検出するため、修正操舵が必要な路面外乱入力時を精度良く検出することができる。

(9) 前記左右トルク配分制御手段は、路面外乱入力による車両進行方向が曲がった場合の進行方向修正をアシストする左右輪への初期トルク配分差として、制御開始前の左右トルクよりトルクを弱めながら、印加トルク検出値が大きな値であるほど大きなトルク配分差に設定するため、ドライバーの意図する方向へ安全に修正しつつ、路面外乱入力に応じた適切な修正操舵アシスト方向のヨーモーメントを得ることができる。

(10) 前記左右トルク配分制御手段は、印加トルク検出値が大きな値であるほど、左右トルク配分差により車両進行方向が曲がった場合の進行方向修正をアシストする修正時間を長い時間に設定するため、印加トルクの大きさにかかわらず、小さな操舵力で短時間にて進行方向を修正することができる。

実施例３は、左右後輪をそれぞれモータにより駆動させることで左右後輪のトルク配分制御を行うハイブリッド四輪駆動車に適用した例である。

まず、構成を説明する。
図１１は実施例３の左右トルク配分制御装置が適用されたハイブリッド四輪駆動車を示す全体システム図である。
実施例２のハイブリッド四輪駆動車は、図１１に示すように、ＣＰＵ101と、補助バッテリ102と、強電バッテリ301と、ＦＲ用インバータ302と、第一モータ303と、発電機304と、エンジン305と、動力分割機構306と、ＲＲ用インバータ307と、第二モータ308と、第三モータ310と、アクセルセンサ401と、ブレーキセンサ402と、DC/DCコンバータ403と、舵角センサ404と、ＧＰＳ405と、車輪速センサ406と、トルクセンサ407と、を備えている。なお、図１に示す実施例１の構成と同一機能を保有する構成については説明を省略する。

前記ＣＰＵ101は、ＲＲ用インバータ307を制御することにより、第二モータ308（右リア駆動用）と第三モータ310（左リア駆動用）を動作させ、ニュートラルステアを実現する左右後輪のトルク配分制御を行う。

前記強電バッテリ301は、第二モータ308と第三モータ310を力行させる場合、ＲＲ用インバータ307を経由して電力を供給することで車両走行をアシストすると共に、第二モータ308と第三モータ310が発電作動した場合、ＲＲ用インバータ307を経由して電力を回収する役目も有する。

前記第二モータ308は、通常走行時は４ＷＤ車両として右リア駆動を担当し、旋回走行時は、内輪差により発生する走行コース増大分においてトルク発生し、走行・操縦安定性向上に寄与する。そして、回転数をリア右車輪速として制御へと適用する。また、温度上昇時に電力入出力制限（部品保護）できるよう、温度センサ（モータ系温度検出手段）を内蔵し、検出値をＣＰＵ101へと送信する。

前記第三モータ310は、通常走行時は４ＷＤ車両として左リア駆動を担当し、旋回走行時は、内輪差により発生する走行コース増大分においてトルク発生し、走行・操縦安定性向上に寄与する。そして、回転数をリア左車輪速として制御へと適用する。また、温度上昇時に電力入出力制限（部品保護）できるよう、温度センサ（モータ系温度検出手段）を内蔵し、検出値をＣＰＵ101へと送信する。

前記車輪速センサ406は、フロント２輪に対して接続し、検出値を車輪速としてＣＰＵ101へと送信する。

作用については、実施例１，２とは、左右後輪を第二モータ308と第三モータ310により独立に駆動することで、左右トルク配分を制御する点でのみ異なる。よって、実施例１，２と同様の作用を示すため説明を省略する。

次に、効果を説明する。
実施例３の車両の左右トルク配分制御装置にあっては、実施例１の(1)〜(5)、若しくは、実施例１の(1)及び実施例２の(7)〜(10)効果に加え、下記の効果を得ることができる。

(11) 前記車両は、前後輪のうち一方の主駆動輪を駆動するエンジン305および第一モータ303と、前記前後輪のうち他方の副駆動輪の左右輪をそれぞれ独立に駆動する第二モータ308および第三モータ400と、を搭載するハイブリッド四輪駆動車であるため、旋回時、前後輪へのトルク配分と共に２つのモータ動力源による左右副駆動輪へのトルク配分によりニュートラルステアを実現する駆動システムを搭載したハイブリッド四輪駆動車において、走行中に悪路進入によりハンドルを取られた際、大きな操舵力を要することなく短時間にてドライバーの意図する方向に車両進行方向を修正することができる。

実施例４は、エンジンのみを動力源とし、デフ機構を介して左右後輪のトルク配分制御を行うエンジン四輪駆動車に適用した例である。

まず、構成を説明する。
図１２は実施例４の左右トルク配分制御装置が適用されたエンジン四輪駆動車を示す全体システム図である。
実施例４のエンジン四輪駆動車は、図１２に示すように、ＣＰＵ101と、補助バッテリ102と、オルタネータ201と、エンジン305と、デフ機構309と、アクセルセンサ401と、ブレーキセンサ402と、舵角センサ404と、ＧＰＳ405と、車輪速センサ406と、トルクセンサ407と、を備えている。なお、図１に示す実施例１の構成と同一機能を保有する構成については説明を省略する。

前記ＣＰＵ101は、下記の機能を有する。
・オルタネータ201に対し、発電電圧値を指令する。
・アクセルセンサ401及び舵角センサ404、車輪速センサ406からの入力信号をモニタし、適切なトルク指令、回転数指令値などをエンジン305へと指示、制御する。
・舵角センサ404からの検出値により、舵角程度を検出している。
・ＧＰＳ405を活用して地形情報を収集し、走行ルートの把握を行う。
・車輪速センサ406からの検出値を確認し、各車輪速度を把握する。
・トルクセンサ407からの検出値を確認し、外力によりステアリング軸へ印加されたトルクを検出する。

前記補助バッテリ102は、エンジン305の出力によりオルタネータ201を回転させることにより発電された電力を蓄電し、各車載ユニットに対し電源を供給する役目を有する。

前記オルタネータ201は、ＣＰＵ101により制御され、その指令電圧を発電し、補助バッテリ102へと電力供給する。

前記エンジン305は、ＣＰＵ101により制御され、出力トルクを前輪に対してはトランスミッションを介し、後輪に対しては、デフ機構309を介して供給する。

前記デフ機構309は、エンジン305の発生トルクを、左右後輪へと分配する機能を有する。なお、具体的な構造や機能については実施例１のデフ機構309と同様である。

作用については、実施例１，２とは、エンジン305からの出力トルクをデフ機構309を介して左右後輪を駆動することで、左右トルク配分を制御する点でのみ異なる。よって、実施例１，２と同様の作用を示すため説明を省略する。

次に、効果を説明する。
実施例４の車両の左右トルク配分制御装置にあっては、実施例１の(1)〜(5)、若しくは、実施例１の(1)及び実施例２の(7)〜(10)効果に加え、下記の効果を得ることができる。

(12) 前記車両は、前後輪のうち一方の主駆動輪を駆動すると共に他方の副駆動輪を駆動するエンジン305と、該エンジン305から副駆動輪への出力を左右輪に任意の分配比で配分可能なデフ機構309と、を搭載するエンジン四輪駆動車であるため、旋回時、エンジン305の出力トルクを前後輪トルク配分と左右副駆動輪へのトルク配分によりニュートラルステアを実現する駆動システムを搭載したエンジン四輪駆動車において、走行中に悪路進入によりハンドルを取られた際、大きな操舵力を要することなく短時間にてドライバーの意図する方向に車両進行方向を修正することができる。

以上、本発明の車両の左右トルク配分制御装置を実施例１〜４に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

実施例１〜４では、操舵系への路面外乱入力を検出する路面外乱入力検出手段として、舵角変化速度により検出する手段と操舵系への印加トルクにより検出する手段の例を示したが、路面凹凸センサ等を用いて操舵系への路面外乱入力を検出するようにしても良い。

実施例１〜４では、左右トルク配分制御手段として、路面外乱入力検出状況に基づくフィードフォワード制御により、走行時に路面外乱入力を検出すると、路面外乱入力による車両の挙動変化に対し車両進行方向を修正する方向にヨーモーメントが発生するトルク配分差を左右輪に与える制御を実行する例を示したが、初期値を与えて制御を開始すると、舵角修正値の目標値をニュートラル位置（直進位置）とし、フィードバック制御によりトルク配分差を左右輪に与える制御を実行するようにしても良い。

実施例１，２，３では、前輪駆動ベースのハイブリッド四輪駆動車の左右トルク配分制御装置を示したが、後輪駆動ベースのハイブリッド四輪駆動車にも適用することができる。また、実施例４では、前輪を主駆動輪とするエンジン四輪駆動車の例を示したが、後輪を主駆動輪とするエンジン四輪駆動車や前輪若しくは後輪を主駆動輪とする電気自動車や燃料電池車等にも適用できる。さらに、実施例１〜４では、いずれも四輪駆動車の例を示したが、前輪駆動車や後輪駆動車にも適用することができる。要するに、旋回時、左右駆動輪へのトルク配分比を旋回状況に応じて最適に制御する左右トルク配分制御手段を備えた車両には適用できる。

実施例１の左右トルク配分制御装置が適用されたハイブリッド四輪駆動車を示す全体システム図である。 実施例１のＣＰＵにて実行される左右トルク配分制御処理の流れを示すフローチャートである。 実施例１の左右トルク配分制御にて用いられる車速に対する舵角変化速度しきい値マップの一例を示す図である。 実施例１の左右トルク配分制御にて用いられる舵角と左右輪の設定トルクとの関係特性の一例を示す図である。 実施例１の左右トルク配分制御にて用いられる制御適用開始からの経過時間に対する現象トルクゲインマップの一例を示す図である。 実施例１の左右トルク配分制御を適用し轍により左側へと進行方向曲がった場合の外力・舵角センサ・左輪トルク・右輪トルクの各特性を示すタイムチャートである。 実施例２のＣＰＵにて実行される左右トルク配分制御処理の流れを示すフローチャートである。 実施例２の左右トルク配分制御にて用いられる印加トルクと左右輪の設定トルクとの関係特性の一例を示す図である。 実施例２の左右トルク配分制御にて用いられる外力（印加トルク）に対する修正時間マップの一例を示す図である。 実施例２の左右トルク配分制御を適用し轍により左側へと進行方向曲がった場合の外力・舵角センサ・トルクセンサ・逸脱程度・左輪トルク・右輪トルクの各特性を示すタイムチャートである。 実施例３の左右トルク配分制御装置が適用されたハイブリッド四輪駆動車を示す全体システム図である。 実施例４の左右トルク配分制御装置が適用されたエンジン四輪駆動車を示す全体システム図である。

符号の説明

101 ＣＰＵ
102 補助バッテリ
301 強電バッテリ
302 ＦＲ用インバータ
303 第一モータ
304 発電機
305 エンジン
306 動力分割機構
307 ＲＲ用インバータ
308 第二モータ
309 デフ機構（差動機構）
400 第三モータ
401 アクセルセンサ
402 ブレーキセンサ
403 DC/DCコンバータ
404 舵角センサ
405 ＧＰＳ
406 車輪速センサ
407 トルクセンサ

Claims (12)

1. 旋回時、左右駆動輪へのトルク配分比を旋回状況に応じて最適に制御する左右トルク配分制御手段を備えた車両の左右トルク配分制御装置において、
   操舵系への路面外乱入力を検出する路面外乱入力検出手段を設け、
   前記左右トルク配分制御手段は、走行時に路面外乱入力を検出すると、路面外乱入力による車両の挙動変化に対し車両進行方向を修正する方向にヨーモーメントが発生するトルク配分差を左右輪に与える制御を実行することを特徴とする車両の左右トルク配分制御装置。
2. 請求項１に記載された車両の左右トルク配分制御装置において、
   舵角変化速度を検出する舵角変化速度検出手段を設け、
   前記路面外乱入力検出手段は、舵角変化速度検出値がドライバー操舵による舵角変化速度より高い舵角変化速度しきい値以上である場合に路面外乱入力時であると検出することを特徴とする車両の左右トルク配分制御装置。
3. 請求項２に記載された車両の左右トルク配分制御装置において、
   車速を検出する車速検出手段を設け、
   前記路面外乱入力検出手段は、車速検出値が高いほど舵角変化速度しきい値を低い値に設定することを特徴とする車両の左右トルク配分制御装置。
4. 請求項２または３に記載された車両の左右トルク配分制御装置において、
   舵角を検出する舵角検出手段を設け、
   前記左右トルク配分制御手段は、路面外乱入力による車両進行方向が曲がった場合の進行方向修正をアシストする左右輪への初期トルク配分差として、制御開始前の左右トルクよりトルクを弱めながら、舵角検出値が大きな値であるほど大きなトルク配分差に設定することを特徴とする車両の左右トルク配分制御装置。
5. 請求項２乃至４の何れか１項に記載された車両の左右トルク配分制御装置において、
   前記左右トルク配分制御手段は、路面外乱入力による左右トルク配分制御適用開始からの経過時間にしたがって徐々に減少トルクゲインを高めることを特徴とする車両の左右トルク配分制御装置。
6. 請求項１に記載された車両の左右トルク配分制御装置において、
   操舵系に印加されるトルクを検出する印加トルク検出手段を設け、
   前記路面外乱入力検出手段は、印加トルク検出値がドライバー操舵による入力トルクより高い印加トルクしきい値以上である場合に路面外乱入力時であると検出することを特徴とする車両の左右トルク配分制御装置。
7. 請求項６に記載された車両の左右トルク配分制御装置において、
   前記路面外乱入力検出手段は、印加トルク検出値がドライバー操舵による入力トルクより高い印加トルクしきい値以上であり、かつ、その直後に舵角変化がある場合に路面外乱入力時であると検出することを特徴とする車両の左右トルク配分制御装置。
8. 請求項６または７に記載された車両の左右トルク配分制御装置において、
   前記左右トルク配分制御手段は、路面外乱入力による車両進行方向が曲がった場合の進行方向修正をアシストする左右輪への初期トルク配分差として、制御開始前の左右トルクよりトルクを弱めながら、制御開始前の左右トルクよりトルクを弱めながら、印加トルク検出値が大きな値であるほど大きなトルク配分差に設定することを特徴とする車両の左右トルク配分制御装置。
9. 請求項６乃至８の何れか１項に記載された車両の左右トルク配分制御装置において、
   前記左右トルク配分制御手段は、印加トルク検出値が大きな値であるほど、左右トルク配分差により車両進行方向が曲がった場合の進行方向修正をアシストする修正時間を長い時間に設定することを特徴とする車両の左右トルク配分制御装置。
10. 請求項１乃至９の何れか１項に記載された車両の左右トルク配分制御装置において、
    前記車両は、前後輪のうち一方の主駆動輪を駆動するエンジンおよび第一モータと、前記前後輪のうち他方の副駆動輪を駆動する第二モータと、該第二モータの出力を左右輪に任意の分配比で配分可能な差動機構と、を搭載するハイブリッド四輪駆動車であることを特徴とする車両の左右トルク配分制御装置。
11. 請求項１乃至９の何れか１項に記載された車両の左右トルク配分制御装置において、
    前記車両は、前後輪のうち一方の主駆動輪を駆動するエンジンおよび第一モータと、前記前後輪のうち他方の副駆動輪の左右輪をそれぞれ独立に駆動する第二モータおよび第三モータと、を搭載するハイブリッド四輪駆動車であることを特徴とする車両の左右トルク配分制御装置。
12. 請求項１乃至９の何れか１項に記載された車両の左右トルク配分制御装置において、
    前記車両は、前後輪のうち一方の主駆動輪を駆動すると共に他方の副駆動輪を駆動するエンジンと、該エンジンから副駆動輪への出力を左右輪に任意の分配比で配分可能な差動機構と、を搭載するエンジン四輪駆動車であることを特徴とする車両の左右トルク配分制御装置。

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