JP2007153127A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車輪にトルクを付与して車体のロール状態を制御する際に、車両に異常が生じた場合であっても、車両の挙動が不安定になってしまうことを回避できる制御装置を提供する。
【解決手段】前後輪を独立して車体に支持するサスペンション機構と、駆動トルクおよび制動トルクをそれぞれ独立して制御する制駆動トルク制御手段と、前後輪に駆動トルクもしくは制動トルクを付与して車体のロール状態を制御するロール制御手段と、車体に出力軸の軸線方向が車両の前後方向と平行もしくはほぼ平行に設置された駆動源とを備えた車両の制御装置において、駆動源の出力トルクを検出もしくは推定する駆動源トルク検出手段（ステップＳ１，Ｓ２，Ｓ４，Ｓ５）と、駆動源の出力トルクの変動が検出もしくは推定された場合に、ロール制御手段を制御して車体のロールを抑制するロール抑制手段（ステップＳ３，Ｓ６）とを備えている。
【選択図】図１

Description

この発明は、車両の車輪に付与するトルクを独立して制御することにより車両の挙動を制御する車両の制御装置に関するものである。

近年、電気自動車の一形態として、車輪にモータを組み込み、車輪をモータで直接駆動する、いわゆるインホイールモータ方式の車両が開発されている。このインホイールモータ方式の電気自動車の利点として、各車輪（駆動輪）に組み込んだモータを個別に回転制御すること、すなわち各モータを個別に力行制御もしくは回生制御することにより、各駆動輪に付与する駆動力もしくは制動力を個別に制御して、車両の駆動力および制動力を走行状態に応じて適宜に制御することができる点、また、従来のエンジンやトランスミッションなどのドライブトレーンを排除することにより、車両の室内やトランクルームなどの空間を広くできる点などが挙げられる。

そのうち、各車輪に付与する駆動トルクもしくは制動トルクを個別に制御できる点を利用して、左右それぞれの前輪と後輪との間の駆動トルク（もしくは制動トルク）の大きさに差を設けることにより、車体に上下方向の力を生じさせて、旋回時などに生じる車体のロールを抑制する制御装置が提案されている。

上記のようなインホイールモータ方式の車両における制御装置では、車体にロールが生じた際に、車体が沈み込む側の後輪に作用する駆動トルクから前輪に作用する駆動トルクを差し引いた偏差が大きくなるように、前記前後輪に付与する駆動トルクもしくは制動トルクを制御することにより、ロール時に車体が沈み込む側に、車体を持ち上げようとする力を発生させ、また、ロール時に車体が浮き上がる側の後輪に作用する駆動トルクから前輪に作用する駆動トルクを差し引いた偏差が小さくなるように前記前後輪に付与する駆動トルクもしくは制動トルクを制御することにより、ロール時に車体が浮き上がる側に、車体を押し下げようとする力を発生させて、車体のロールが抑制される。

したがって、車両が旋回する際に生じる車体のロールに対して、車体が沈み込む側に、車体を持ち上げようとする力、すなわちロール時の車体の沈み込みを抑えようとする力を発生させ、また、車体が浮き上がる側に、車体を押し下げようとする力、すなわちロール時の車体の浮き上がりを抑えようとする力を発生させるように各車輪に付与する駆動トルクもしくは制動トルクを制御することによって、旋回時の車体のロールを抑制することができる。

また、上記のようなインホイールモータ方式の車両（電気自動車）では、インホイールモータへ電力を供給する（インホイールモータ回生時には電力を回収する）バッテリなどの蓄電装置が設けられている。この場合、できるだけ高出力・大容量のバッテリを用いることが望ましいが、バッテリの性能、あるいは車両への搭載性などの面から限界がある。そこで、バッテリを充電するための電力を供給する発電機と、その発電機を駆動するエンジンとを車両に搭載することにより、現状性能のバッテリであっても車両の高出力化や連続走行距離（時間）の延長が可能になる。

しかしながら、上記のような発電用のエンジンを縦置きで車両に搭載する場合、すなわち車両の前後方向に対して、出力軸の軸線方向が平行もしくはほぼ平行となるように、エンジンを車両に搭載する場合には、エンジンが始動あるいは停止する際に生じるエンジントルクの変動によって、そのエンジントルクの反力を受ける車体にはエンジントルクの変動に応じたロールモーメントが作用する。例えば、図４に示すように、車両Ｖｅに縦置きされたエンジンＥｇの出力軸（クランク軸）Ｏｓが、車両Ｖｅの正面から視て右回り（時計回り）方向に回転する場合、そのエンジンＥｇが固定されている車体Ｂｏには、車両Ｖｅの正面から視て左回り（反時計回り）方向のモーメント、すなわち車両Ｖｅの正面から視て車体Ｂｏの左側を沈み込ませ、右側を浮き上がらせる方向のロールモーメントＭreが作用することになる。

したがって、上記のようにエンジンが縦置きで、すなわちエンジンがその出力トルクが変動する際に車体にロールモーメントを生じさせる方向で搭載されたインホイールモータ車においては、エンジンが始動・停止する度に、あるいはエンジントルクが変動する度に、乗員の意図しないロールが発生することになり、乗員に違和感を与えてしまう可能性があった。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、出力するトルクが変動する際に車体にロールモーメントを生じさせる方向に駆動源が搭載された車両において、駆動源のトルク変動の際に生じる車体のロールを抑制することができる車両の制御装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、少なくとも前後輪を独立して車体に支持するサスペンション機構と、前記前後輪の駆動トルクおよび制動トルクをそれぞれ独立して制御する制駆動トルク制御手段と、前記制駆動トルク制御手段により前記前後輪に駆動トルクもしくは制動トルクを付与して前記車体のロール状態を制御するロール制御手段と、前記車体に出力軸の軸線方向が車両の前後方向と平行もしくはほぼ平行に設置された駆動源とを備えた車両の制御装置において、前記駆動源の出力トルクを検出もしくは推定する駆動源トルク検出手段と、前記駆動源トルク検出手段により前記出力トルクの変動が検出もしくは推定された場合に、前記ロール制御手段を制御して前記車体のロールを抑制するロール抑制手段とを備えていることを特徴とする制御装置である。

また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記ロール抑制手段が、前記出力トルクの変動量が大きいほど前記ロールの抑制量を増大させる手段を含むことを特徴とする制御装置である。

さらに、請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、前記駆動源トルク検出手段が、前記駆動源の始動および停止を検出する手段を含み、前記ロール抑制手段が、前記駆動源トルク検出手段により前記駆動源の始動もしくは停止が検出された際の前記出力トルクの変動量に基づいて、前記ロール制御手段を制御して前記ロールを抑制する手段を含むことを特徴とする制御装置である。

またさらに、請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかの発明において、前記サスペンション機構が、前記車両の側面視の瞬間回転中心が前記前輪と後輪との間に位置するように構成されていて、前記ロール制御手段が、前記制駆動トルク制御手段により付与する前記前輪と後輪との駆動トルクもしくは制動トルクに差を設けることによって前記ロール状態を制御する手段を含むことを特徴とする制御装置である。

そして、請求項５の発明は、請求項１ないし４のいずれかの発明において、前記制駆動トルク制御手段が、前記前後輪にトルクをそれぞれ独立して付与する電動機の回転を制御することにより前記駆動トルクおよび制動トルクを制御する手段を含み、前記車両は、前記電動機に供給するための電力を発電する発電機を備え、前記駆動源は、前記発電機を駆動するエンジンであることを特徴とする制御装置である。

請求項１の発明によれば、前後輪に付与される駆動トルクもしくは制動トルクをそれぞれ独立して制御し、サスペンション機構を介して車体に上下方向の力を作用させることによって、車体のロール状態が制御される。そして、出力軸が車両の前後方向と平行もしくはほぼ平行に配置されて車体に固定されたいわゆる縦置きの駆動源の出力トルクの変動が検出もしくは推定されると、各前後輪に付与される駆動トルクおよび制動トルクが制御されて、出力トルクの変動により車体に生じるロールモーメントを打ち消す方向のロールモーメント（アンチロールモーメント）が車体に作用させられる。そのため、縦置きの駆動源が搭載された車両において、駆動源の出力トルク変動が生じた場合であっても、その出力トルク変動により生じる車体のロールを抑制することができる。

また、請求項２の発明によれば、駆動源の出力トルクの変動が検出もしくは推定されると、駆動源の出力トルクの変動量が大きいほど、その出力トルクの変動により生じるロールの抑制量が増大される。すなわち、駆動源の出力トルクの変動量が大きいほど、大きなアンチロールモーメントが車体に作用させられる。そのため、縦置きの駆動源の出力トルク変動が生じた場合であっても、その出力トルク変動により生じる車体のロールを適切に抑制することができる。

さらに、請求項３の発明によれば、駆動源の始動もしくは停止が検出され、その際に生じる駆動源の出力トルクの変動が検出もしくは推定されると、その場合の出力トルクの変動量に基づいて、各前後輪に付与される駆動トルクおよび制動トルクが制御され、出力トルクの変動により車体に作用するロールモーメントを打ち消すアンチロールモーメントが車体に作用させられる。そのため、縦置きの駆動源が始動もしくは停止する際の出力トルク変動により生じる車体のロールを抑制することができる。

またさらに、請求項４の発明によれば、前後輪をそれぞれ車体に支持するサスペンション機構が、その車両側面視の瞬間回転中心が常に車両の前後方向における前輪と後輪との間に位置するように構成され、前輪と後輪とに付与される駆動トルクもしくは制動トルクに差を設けること、すなわち、前輪と後輪とに付与されるトルクの大きさあるいは方向に差を設けること、言い換えると、前輪と後輪とに付与されるトルク（駆動トルクもしくは制動トルク）を互いに相違させることによって、車体に上下方向の力が作用させられる。そのため、前輪に付与する駆動トルクもしくは制動トルクと、後輪に付与する駆動トルクもしくは制動トルクとを、それらの間に少なくとも差を設けて、言い換えるとそれらを互いに相違させて任意の大きさに制御することによって、車体に作用させる上下方向の力を任意に設定することができ、ロール制御を容易に実行することができる。

そして、請求項５の発明によれば、各車輪に組み込まれた電動機の回転をそれぞれ独立して制御することによって、前後輪にそれぞれ付与されるトルクが制御される。また、それらの電動機に供給するための電力を発電する発電機が、出力軸の軸線方向が車両の前後方向と平行もしくはほぼ平行に設置されたいわゆる縦置きエンジンにより駆動される。そのため、各電動機の回転を独立して制御することによりロール制御を容易に実行することができるとともに、発電機を駆動する縦置きエンジンの出力トルク変動により生じる車体のロールを容易に抑制することができる。

つぎに、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。先ず、この発明を適用した車両の構成および制御系統を図２に示す。この発明を実施するための代表的な形態としては、少なくとも前輪１，２と後輪３，４とを独立して車体Ｂｏに支持するサスペンション５と、各車輪１，２，３，４へ付与する駆動トルクおよび制動トルクをそれぞれ独立して出力するモータ６、およびモータ６に電力を供給するためのインバータ７およびバッテリ８、およびそれらを制御する電子制御装置９を主として構成される制駆動トルク制御手段と、モータ６の回転を制御して各車輪１，２，３，４に駆動トルクもしくは制動トルクを付与して車体Ｂｏのロール状態を制御するロール制御手段と、車体Ｂｏに出力軸１０ａの軸線方向が車両Ｖｅの前後方向と平行もしくはほぼ平行に設置された駆動源１０とを備えている。そして、駆動源１０の出力トルクを検出もしくは推定する駆動源トルク検出手段と、その駆動源トルク検出手段により出力トルクの変動が検出もしくは推定された場合に、モータ６の回転を制御して駆動源１０の出力トルク変動により車体Ｂｏに生じるロールを抑制するロール抑制手段とを備えていることを特徴としている。

具体的には、この図２に示す車両Ｖｅは、左右の前輪１，２および左右の後輪３，４を有していて、各車輪１，２，３，４は、サスペンション５を介して車両Ｖｅの車体Ｂｏに支持されている。そして、各車輪１，２，３，４のホイール内部には、それぞれモータ６が組み込まれていている。すなわち、それらの車輪１，２，３，４の各モータ６は、いわゆるインホイールモータであり、各モータ６の回転をそれぞれ独立して制御することにより、各車輪１，２，３，４に付与される駆動トルクおよび制動トルクをそれぞれ独立して制御することができる。これらの各モータ６は、例えば交流同期電動機であり、インバータ７を介してバッテリ８に接続されている。そしてインバータ７は、各モータ６の回転を制御する電子制御装置（ＥＣＵ）９に接続されている。

各モータ６の駆動時には、バッテリ８の直流電力がインバータ７によって交流電力に変換され、その交流電力が各モータ６に供給されることにより各モータ６が力行されて、車輪に駆動トルクが付与される。また、各モータ６は車輪の回転エネルギを利用して回生制御することも可能である。すなわち、各モータ６の回生・発電時には、車輪の回転（運動）エネルギが各モータ６によって電気エネルギに変換され、その際に生じる電力がインバータ７を介してバッテリ８に充電される。このとき、車輪には回生・発電に基づく制動トルクが付与されることになる。

このように、各車輪１，２，３，４のモータ６、インバータ７、バッテリ８、ＥＣＵ９等によって、各車輪１，２，３，４の駆動トルクおよび制動トルクをそれぞれ独立して制御することができる。したがって、これらの各モータ６、インバータ７、バッテリ８、ＥＣＵ９等が、この発明における制駆動トルク制御手段として機能している。

また、車両Ｖｅには、上記の各モータ６へ供給するため、もしくは各モータ６へ供給する電力をバッテリ８で充電するための電力を発生させるため、駆動源１０とその駆動源１０が出力する駆動力により駆動されるジェネレータ１１とが備えられている。

駆動源１０としては、内燃機関や電動機を用いることができ、ここでは、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンあるいは天然ガスエンジンなどのエンジン１０が用いられた場合について説明する。エンジン１０は、クランク軸（図示せず）と一体の出力軸１０ａの軸線方向が、車両Ｖｅの前後方向と平行もしくはほぼ平行な向きで車体Ｂｏに設置されていて、出力軸１０ａがジェネレータ１１の駆動軸（図示せず）に連結されている。

「出力軸１０ａの軸線方向が車両Ｖｅの前後方向と平行もしくはほぼ平行な向き」とは、「出力軸１０ａの軸線方向が車両Ｖｅの前後方向に対して所定の角度を持っている向き」のことであり、言い換えると「エンジン１０が駆動されて出力軸１０ａからトルクが出力された際に、そのエンジン１０の出力トルクの反力モーメントが車体Ｂｏに作用する向き」のことである。そのような「向き」でエンジン１０が車体Ｂｏに設置された場合、エンジン１０が駆動されて出力軸１０ａからトルクが出力された際に、そのエンジン１０の出力トルクの反力モーメントの車両Ｖｅのロール軸（すなわち車両Ｖｅのロールセンタを通り前後方向に平行な軸線）回りの成分が車体Ｂｏに作用し、その反力モーメントのロール軸回りの成分によって車体Ｂｏにロールが発生するのである。

ジェネレータ１１は、例えば交流発電機であって、エンジン１０の駆動力により駆動されて交流電力を発電することができる。そしてその発電電力が、インバータ７を介してバッテリ８に蓄電することができるように、もしくは各モータ６に供給することができるようにインバータ７に接続されている。

また、バッテリ８の充電量（ＳＯＣ）を検出することができるようにバッテリ８とＥＣＵ９とが接続されていて、バッテリ８のＳＯＣの残量に応じてエンジン１０の駆動すなわち始動・停止が制御されるように構成されている。例えば、バッテリ８のＳＯＣが所定値以下になった場合に、エンジン１０が始動されてジェネレータ１１で発電した電力によりバッテリ８が充電される。そしてバッテリ８のＳＯＣが各モータ６を制御するのに充分な所定値以上になると、エンジン１０の駆動が停止されてジェネレータ１１によるバッテリ８の充電が終了される。なお、上記のバッテリ８のＳＯＣ以外に、例えば各モータ６の消費電力などから推定される車両Ｖｅの走行負荷状況に基づいて、エンジン１０の始動・停止を制御することもできる。このように、エンジン１０とジェネレータ１１とが備えられていることによって、バッテリ８の容量、性能等を向上させることなく、車両Ｖｅの高出力化を図り、連続走行距離（時間）を延長することができる。

モータ６が組み込まれた各車輪１，２，３，４をそれぞれ車体Ｂｏに支持するサスペンション５は、例えば、ショックアブソーバを内蔵したストラットおよびコイルスプリングおよびサスペンションアームなどから構成されるストラット形サスペンションや、コイルスプリングおよびショックアブソーバおよび上下のサスペンションアームなどから構成されるウィッシュボーン形サスペンションなどの公知のサスペンション機構であって、それら各種サスペンション機構を適宜に選択して採用することができる。

また、各車輪１，２，３，４のサスペンション５は、いずれも、車両Ｖｅの側面視の各瞬間回転中心が、車両Ｖｅの前後方向における前輪１，２と後輪３，４との間に位置するように構成されている。具体的には、図３に示すように、各車輪１，２，３，４を車体Ｂｏに支持する各サスペンション５の車両Ｖｅの側面視における各瞬間回転中心Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４が、常に車両Ｖｅの前後方向における前輪１，２と後輪３，４との間に位置するように構成されている。

このように構成された車両Ｖｅにおいては、図３の（ａ）に示すように、車両Ｖｅの進行方向に対して、車両Ｖｅを減速もしくは制動する方向の力Ｆ2tを前輪２の接地点２ａに作用させることのできるトルク（この場合は制動トルク）が前輪２に付与されると、前輪２のサスペンション５の瞬間回転中心Ｃ２には、鉛直方向上向き（図３での上方向）の分力Ｆ2svを有する力Ｆ2sが作用する。言い換えると、車体Ｂｏには、車輪２のサスペンション５を介して車体Ｂｏを持ち上げる方向、すなわちロール時の車体Ｂｏの沈み込みを抑える方向（図３での上方向）の力Ｆ2svが作用する。同様に、車両Ｖｅの進行方向に対して、車両Ｖｅを加速する方向の力Ｆ4tを後輪４の接地点４ａに作用させることのできるトルク（この場合は駆動トルク）が後輪４に付与されると、後輪４のサスペンション５の瞬間回転中心Ｃ４には、鉛直方向上向きの分力Ｆ4svを有する力Ｆ4sが作用する。言い換えると、車体Ｂｏには、車輪４のサスペンション５を介して車体Ｂｏを持ち上げる方向、すなわちロール時の車体Ｂｏの沈み込みを抑える方向の力Ｆ4svが作用する。

一方、図３の（ｂ）に示すように、車両Ｖｅの進行方向に対して、車両Ｖｅを加速する方向の力Ｆ1tを前輪１の接地点１ａに作用させることのできるトルク（この場合は駆動トルク）が前輪１に付与されると、前輪１のサスペンション５の瞬間回転中心Ｃ１には、鉛直方向下向き（図３での下方向）の分力Ｆ1svを有する力Ｆ1sが作用する。言い換えると、車体Ｂｏには、車輪１のサスペンション５を介して車体Ｂｏを押し下げる方向、すなわちロール時の車体Ｂｏの浮き上がりを抑える方向（図３での下方向）の力Ｆ1svが作用する。同様に、車両Ｖｅの進行方向に対して、車両Ｖｅを減速もしくは制動する方向の力Ｆ3tを後輪３の接地点３ａに作用させることのできるトルク（この場合は制動トルク）が後輪３に付与されると、後輪３のサスペンション５の瞬間回転中心Ｃ３には、鉛直方向下向きの分力Ｆ3svを有する力Ｆ3sが作用する。言い換えると、車体Ｂｏには、車輪３のサスペンション５を介して車体Ｂｏを押し下げる方向、すなわちロール時の車体Ｂｏの浮き上がりを抑える方向の力Ｆ3svが作用する。

したがって、上記のように構成された車両Ｖｅの車体Ｂｏにロールが生じた際に、車体Ｂｏが沈み込む側の前後輪に、上記の図３の（ａ）に示す状態の駆動トルクもしくは制動トルクを作用させることによって、すなわち、図３の（ａ）に示す側がロール時に車体Ｂｏが沈み込む側である場合に、前輪２のサスペンション５の瞬間回転中心Ｃ２に力Ｆ2sが作用するように前輪２のインホイールモータを制御すること、もしくは後輪４のサスペンション５の瞬間回転中心Ｃ４に力Ｆ4sが作用するように後輪４のインホイールモータを制御すること、もしくは前輪２のサスペンション５の瞬間回転中心Ｃ２に力Ｆ2sが作用し、後輪４のサスペンション５の瞬間回転中心Ｃ４に力Ｆ4sが作用するように前後輪２，４のインホイールモータをそれぞれ制御すること、言い換えると、後輪４に付与されるトルクから前輪２に付与されるトルクを差し引いた偏差が大きくなるように前後輪２，４のインホイールモータをそれぞれ制御することによって、車体Ｂｏに車体Ｂｏを持ち上げる方向、すなわちロール時の車体Ｂｏの沈み込みを抑える方向の力Ｆｕ（力Ｆ2svもしくは力Ｆ4sv、あるいは力Ｆ2svと力Ｆ4svとの合力）を生じさせることができる。

一方、車体Ｂｏが浮き上がる側の前後輪に、上記の図３の（ｂ）に示す状態の駆動トルクもしくは制動トルクを作用させることによって、すなわち、図３の（ｂ）に示す側がロール時に車体Ｂｏが沈み込む側である場合に、前輪１のサスペンション５の瞬間回転中心Ｃ１に力Ｆ1sが作用するように前輪１のインホイールモータを制御すること、もしくは後輪３のサスペンション５の瞬間回転中心Ｃ３に力Ｆ3sが作用するように後輪３のインホイールモータを制御すること、もしくは前輪１のサスペンション５の瞬間回転中心Ｃ１に力Ｆ1sが作用し、後輪３のサスペンション５の瞬間回転中心Ｃ３に力Ｆ3sが作用するように前後輪１，３のインホイールモータをそれぞれ制御すること、言い換えると、後輪３に付与されるトルクから前輪１に付与されるトルクを差し引いた偏差が小さくなるように前後輪１，３のインホイールモータをそれぞれ制御することによって、車体Ｂｏに車体Ｂｏを押し下げる方向、すなわちロール時の車体Ｂｏの浮き上がりを抑える方向の力Ｆｄ（力Ｆ1svもしくは力Ｆ3sv、あるいは力Ｆ1svと力Ｆ3svとの合力）を生じさせることができる。

このように、各車輪１，２，３，４に、図３に示す状態の駆動トルクもしくは制動トルクが付与されるように各モータ６の回転を制御することによって、車体Ｂｏに車両Ｖｅの上下方向（図３での上下方向）の力、すなわち車体Ｂｏを持ち上げる方向、すなわち車体Ｂｏがロールした際の車体Ｂｏの沈み込みを抑える方向（図３での上方向）の力Ｆｕ、もしくは、車体Ｂｏを押し下げる方向、すなわち車体Ｂｏがロールした際の車体Ｂｏの浮き上がりを抑える方向（図３での下方向）の力Ｆｄを作用させることができる。

図２に戻り、車体Ｂｏの各車輪１，２，３，４に対応する所定の位置に、各サスペンション５のストローク量を検出するストロークセンサ１２がそれぞれ設けられている。また、車体Ｂｏに生じる横方向の加速度を検出する横加速度センサ１３が車体Ｂｏの所定の位置に設けられている。それらの各ストロークセンサ１２および横加速度センサ１３は、ＥＣＵ９に接続されていて、そしてそれらの検出結果を基に、ロール量あるいはロール角などの車体Ｂｏのロール状態を検出することができるように構成されている。なお、上記のストロークセンサ１２に代えて、例えば、車高センサ（図示せず）を車体Ｂｏの各車輪１，２，３，４に対応する所定の位置に、あるいは上下加速度センサ（図示せず）を車体Ｂｏの各車輪１，２，３，４に対応する所定の位置に設けて、各サスペンション５のストローク量を検出もしくは算出することによって、車体Ｂｏのロール状態を検出することも可能である。

上記のように、ストロークセンサ１２および横加速度センサ１３およびＥＣＵ９等によって検出される車体Ｂｏのロールに対して、前述の各サスペンション５が、その車両Ｖｅの側面視の各瞬間回転中心Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４が、それぞれ前輪１，２と後輪３，４との間に位置するように構成されていて、各モータ６、インバータ７、バッテリ８、ＥＣＵ９等により構成される制駆動トルク制御手段を制御して、車体Ｂｏの沈み込みを抑える方向の力Ｆｕ、もしくは、車体Ｂｏの浮き上がりを抑える方向の力Ｆｄを作用させることによって、車体Ｂｏのロール状態を、例えば抑制するように、適宜に制御することができる。したがって、これら各サスペンション５、各モータ６、インバータ７、バッテリ８、ＥＣＵ９等は、この発明におけるロール制御手段として機能している。

また、車体Ｂｏの各車輪１，２，３，４に対応する所定の位置に、各車輪１，２，３，４の回転速度を検出する車輪速センサ１４がそれぞれ設けられている。それら各車輪速センサ１４は、ＥＣＵ９に接続されていて、各車輪１，２，３，４の回転速度を検出するとともに、それらの検出結果を基に、車体Ｂｏの前後方向における速度（車速）、および車体Ｂｏの前後方向における加速度（前後加速度）、あるいは各車輪１，２，３，４のスリップ状態やロック状態などの車両Ｖｅの走行状態を検出もしくは算出することができるように構成されている。なお、上記の車輪速センサ１４に代えて、例えば、各モータ６の回転を制御する制御信号、あるいは各モータ６に供給される電力の電流値などを検出することによって、車速および車体Ｂｏの前後加速度等を検出することも可能である。さらに、車体Ｂｏの前後加速度は、前後加速度センサ（図示せず）を設けることによって検出することも可能である。

そして、ブレーキペダル（図示せず）の踏み込み量（踏み込み角度）あるいは踏み込み圧力を検出するブレーキペダルセンサ１５、また、アクセルペダル（図示せず）の踏み込み量（踏み込み角度）あるいは踏み込み圧力を検出するアクセルペダルセンサ１６、また、ステアリングホイールの操舵方向および操舵角量を検出する舵角センサ１７がそれぞれ設けられている。これらのブレーキペダルセンサ１５およびアクセルペダルセンサ１６および舵角センサ１７は、それぞれＥＣＵ９に接続されていて、それらの検出結果を基に、車両Ｖｅの走行状態を検出もしくは算出するとともに、それらの検出結果に基づいて、各モータ６、あるいはパワーステアリング用の油圧ポンプ（図示せず）もしくは電動モータ（図示せず）などが適宜に制御されるように構成されている。

前述したように、この発明は、例えばジェネレータ１１を駆動するエンジン１０などの駆動源１０が、その出力軸の軸線方向が車両Ｖｅの前後方向すなわちロール軸方向と平行もしくはほぼ平行となるように車体Ｂｏに設置された場合に、駆動源１０がトルクを出力する際、特に駆動源１０が出力するトルクが変動する際に、そのトルクの反力を受ける車体Ｂｏに生じるロールを抑制することを目的としていて、そのために、この発明の制御装置は以下の制御を実行するように構成されている。

図１は、この発明の制御装置による制御例を説明するためのフローチャートであって、このフローチャートで示されるルーチンは、所定の短時間毎に繰り返し実行される。図１において、この制御の開始時点においてエンジン１０が停止状態であった場合、先ず、エンジン１０が始動されるか否かが判断される（ステップＳ１）。前述したように、エンジン１０はジェネレータ１１を駆動するための駆動源であり、例えばバッテリ８のＳＯＣが所定の値以下に低下した場合、あるいは車両Ｖｅの走行負荷が所定の値以上に増大した場合に、バッテリ８を充電するための電力、あるいは各モータ６に供給するための電力をジェネレータ１１で発電するために、エンジン１０がＥＣＵ９により自動制御されて始動される。したがって、例えばＥＣＵ９の制御信号を検出することによって、エンジン１０の始動の判断を行うことができる。

エンジン１０が未だ始動されないことによって、このステップＳ１で否定的に判断された場合は、再度ステップＳ１の制御が実行される。すなわち、エンジン１０の始動が検出されるまで、ステップＳ１の制御が繰り返し実行される。そして、エンジン１０の始動が検出されたことによって、ステップＳ１で肯定的に判断された場合には、ステップＳ２へ進み、エンジン１０が始動される際の出力トルクの変動量が検出もしくは推定される。

この場合におけるエンジン１０の出力トルクの変動量の検出もしくは推定は、例えば図示しないトルクセンサなどにより出力軸１０ａのトルクを検出したり、あるいはジェネレータ１１の出力電流を検出することによって出力トルクの変動量を推定することができる。また、エンジン１０が始動される際の出力トルクの変動量を予め経験的・実験的に求めておき、プリセット値として設定しておくこともできる。

続いて、上記のステップＳ２で求められたエンジン１０が始動される際の出力トルクの変動量に基づいて、その出力トルクの変動により車体Ｂｏに発生するロールを抑制するためのアンチロールモーメントを車体Ｂｏに作用させるために、各車輪１，２，３，４に付与されるモータトルクＴが算出される（ステップＳ３）。

この場合のモータトルクＴの算出方法について説明する。各車輪１，２，３，４のタイヤ半径をｒ、左右輪のトレッドをｔ、前述の図４に示すように前輪１，２の各サスペンション５の瞬間回転中心Ｃ１，Ｃ２と前輪１，２の接地点１ａ，２ａとを結ぶ直線の方向と水平方向との成す角度をθf、後輪３，４の各サスペンション５の瞬間回転中心Ｃ３，Ｃ４と後輪３，４の接地点３ａ，４ａとを結ぶ直線の方向と水平方向との成す角度をθrとすると、各モータ６の回転、すなわち各モータの出力するモータトルクＴを制御して車体Ｂｏに作用させることのできるロールモーメントＭrmは、
Ｍrm＝（Ｔ／ｒ）×｛tan（θf）＋tan（θr）｝×ｔ ・・・・・（１）として表すことができ、この（１）式より、モータトルクＴは、
Ｔ＝（ｒ／ｔ）×［１／｛tan（θf）＋tan（θr）｝］×Ｍrm
≒（ｒ／ｔ）×｛１／（θf＋θr）｝×Ｍrm ・・・・・（２）として求められる。

したがって、前述のステップＳ２で求められたエンジン１０が始動される際の出力トルクに基づいて決まるエンジン１０の出力トルクの変動によって車体Ｂｏに生じるロールモーメントＭreを相殺するようにロールモーメントＭrmが設定され、すなわちロールモーメントＭrmがロールモーメントＭreと大きさが等しく向きが反対のモーメント、すなわちアンチロールモーメントとして設定される。言い換えると、エンジン１０が始動される際の出力トルクの変動量に応じてロールモーメントＭrmが設定される。具体的には、エンジン１０が始動される際の出力トルクの変動量が大きいほどロールモーメントＭrmが大きくなるように設定される。さらに言い換えると、エンジン１０が始動される際の出力トルクの変動量が大きいほど、アンチロールモーメントすなわちロールの抑制量が増大されるように設定されるロールモーメントＭrmが設定される。

そして、そのロールモーメントＭrmに基づいてモータトルクＴが算出され、モータトルクＴを出力するように各モータ６が制御されて、そのモータトルクＴが各車輪１，２，３，４に付与される。その結果、エンジン１０の出力トルクの変動により生じる車体Ｂｏのロールを打ち消す、もしくは抑制するアンチロールモーメント（すなわちモーメントＭrm）が車体Ｂｏに作用し、車体Ｂｏのロールが解消もしくは抑制される。

なお、この場合に各車輪１，２，３，４に付与されるモータトルクＴ、すなわち各モータ６で出力されるモータトルクＴは、ロールモーメントＭmeにより生じるロールの向きに応じて、前述の図３で説明したように駆動トルクと制動トルクとが適宜に振り分けられて、すなわち前輪１と後輪３との間、および前輪２と後輪４との間の駆動トルクもしくは制動トルクに差が設けられて、その方向が設定される。

モータトルクＴによって、エンジン１０が始動される際の出力トルクの変動により生じる車体Ｂｏのロールが解消もしくは抑制されると、エンジン１０が停止されるか否かが判断される（ステップＳ４）。前述したように、エンジン１０は、エンジン１０が駆動されてジェネレータ１１で発電が行われることによって、例えばバッテリ８のＳＯＣが所定の値以上に増大した場合、あるいは車両Ｖｅの走行負荷が所定の値以下に低下した場合に、バッテリ８を充電するための電力、あるいは各モータ６に供給するための電力をジェネレータ１１で発電する必要がなくなり、エンジン１０がＥＣＵ９により自動制御されて停止される。したがって、エンジン１０の始動の検出の場合と同様に、ＥＣＵ９の制御信号を検出することによって、エンジン１０の始動の判断を行うことができる。

エンジン１０が未だ停止されないことによって、このステップＳ４で否定的に判断された場合は、再度ステップＳ４の制御が実行される。すなわち、エンジン１０の停止が検出されるまで、ステップＳ４の制御が繰り返し実行される。なお、前述のステップＳ１において、既にエンジン１０が始動されて駆動状態であった場合には、ステップＳ１ないしＳ３の制御を飛ばして、このステップＳ４の制御が同様に実行される。

そして、エンジン１０の停止が検出されたことによって、ステップＳ４で肯定的に判断された場合には、ステップＳ５へ進み、エンジン１０が停止される際の出力トルクの変動量が検出もしくは推定される。この場合のエンジン１０の出力トルクの変動量の検出もしくは推定は、前述のステップＳ１，Ｓ２におけるエンジン１０の始動が検出された場合と同様に、例えば図示しないトルクセンサなどにより出力軸１０ａのトルクを検出したり、あるいはジェネレータ１１の出力電流を検出することによって出力トルクの変動量を推定すること、あるいはエンジン１０が始動される際の出力トルクの変動量を予め経験的・実験的に求めてプリセット値として設定しておくことができる。

続いて、上記のステップＳ５で求められたエンジン１０が停止される際の出力トルクの変動量に基づいて、その出力トルクの変動により車体Ｂｏに発生するロールを抑制するためのアンチロールモーメントを車体Ｂｏに作用させるために、各車輪１，２，３，４に付与されるモータトルクＴが算出される（ステップＳ６）。

この場合のモータトルクＴの算出も、前述のステップＳ３におけるエンジン１０の始動が検出された場合と同様に行うことができる。すなわち（１），（２）式により、モータトルクＴが求められる。そして、そのモータトルクＴを出力するように各モータ６が制御され、モータトルクＴが各車輪１，２，３，４に付与されることによって、エンジン１０が停止される際の出力トルクの変動により生じる車体Ｂｏのロールを打ち消す、もしくは抑制するアンチロールモーメント（すなわちモーメントＭrm）が車体Ｂｏに作用し、車体Ｂｏのロールが解消もしくは抑制される。

この場合に各車輪１，２，３，４に付与されるモータトルクＴ、すなわち各モータ６で出力されるモータトルクＴも、前述のエンジン１０の始動が検出された場合と同様に、ロールモーメントＭmeにより生じるロールの向きに応じて、駆動トルクと制動トルクとが適宜に振り分けられて、すなわち前輪１と後輪３との間、および前輪２と後輪４との間の駆動トルクもしくは制動トルクに差が設けられて、その方向が設定される。

そして、モータトルクＴによって、エンジン１０が停止される際の出力トルクの変動により生じる車体Ｂｏのロールが解消もしくは抑制されると、その後、このルーチンを一旦終了する。

なお、この発明の制御装置による他の制御例として、上記の図１に示したフローチャートにおけるステップＳ１およびステップＳ４ないしＳ６を省いたルーチン、すなわちステップＳ２，Ｓ３によって、エンジン１０の出力トルクが変動した際の、ロールの抑制制御を実行することができる。すなわち、エンジン１０が始動もしくは停止される場合以外の要因によって、エンジン１０の出力トルクに変動が生じ、そのトルク変動によって車体Ｂｏのロールが発生した場合においても、ステップＳ２において、その場合の出力トルクの変動量が求められ、ステップＳ３において、その出力トルクの変動量に基づいて、例えば出力トルクの変動量が大きいほど大きなアンチロールモーメントが車体Ｂｏに作用するように、モータトルクＴが算出され、そのモータトルクＴを出力するように各モータ６が制御されて、モータトルクＴが各車輪１，２，３，４に付与される。その結果、エンジン１０の出力トルクの変動量の大きさに応じて、適切な大きさのアンチロールモーメント（すなわちモーメントＭrm）を車体Ｂｏに作用させることができ、車体Ｂｏのロールを適切に解消もしくは抑制することができる。

以上のように、この発明に係る制御装置によれば、前後輪１，２，３，４に付与される駆動トルクもしくは制動トルクをそれぞれ独立して制御し、サスペンション５を介して車体Ｂｏに上下方向の力を作用させることによって、車体Ｂｏのロール状態が制御される。そして、出力軸１０ａが車両Ｖｅの前後方向と平行もしくはほぼ平行に配置され車体Ｂｏに固定されたいわゆる縦置きエンジン１０の出力トルクの変動が検出もしくは推定されると、各前後輪１，２，３，４に付与される駆動トルクおよび制動トルクが制御されて、出力トルクの変動により車体Ｂｏに生じるロールモーメントを打ち消す方向のロールモーメント（アンチロールモーメント）が車体Ｂｏに作用させられる。そのため、縦置きエンジン１０が搭載された車両Ｖｅにおいて、エンジン１０の出力トルク変動が生じた場合であっても、その出力トルク変動により生じる車体Ｂｏのロールを抑制することができる。

また、エンジン１０の始動もしくは停止が検出され、その際に生じるエンジン１０の出力トルクの変動が検出もしくは推定されると、その場合の出力トルクの変動量に基づいて、例えば出力トルクの変動量が大きいほど大きなアンチロールモーメントが作用するように、各車輪１，２，３，４に付与される駆動トルクおよび制動トルクが制御される。そのため、縦置きエンジン１０が始動もしくは停止する際の出力トルク変動により生じる車体Ｂｏのロールを適切に抑制することができる。

ここで、上述した具体例とこの発明との関係を簡単に説明すると、上述したステップＳ１，Ｓ２，Ｓ４，Ｓ５の機能的手段が、この発明の駆動源トルク検出手段に相当する。そして、ステップＳ３，Ｓ６の機能的手段が、この発明のロール抑制手段に相当する。

なお、この発明は、上記の具体例に限定されないのであって、具体例では、各車輪の駆動トルクおよび制動トルクを独立して制御する手段として、各車輪の内部に配置されたモータ、すなわち各車輪のホイール内部に組み込まれたいわゆるインホイールモータの回転を制御することにより前記駆動トルクおよび制動トルクを出力する例を示しているが、この具体例以外に、例えば、各車輪に対応させて車体に設置されたモータの出力をドライブシャフト等を介して各車輪にそれぞれ伝達し、各車輪の駆動トルクを独立して制御する機構であってもよい。また、例えば、モータや内燃機関などの動力源が出力する動力を各車輪毎に可変分配できるような機構（例えばトルクスプリット機構など）を採用することもできる。そして、各車輪の制動トルクを独立して制御する手段として、各車輪毎に設けられた制動装置を乗員による制動操作とは別に自動制御できる機構を採用することも可能である。

また、上記の具体例では、「車体に出力軸の軸線方向が平行もしくはほぼ平行に設置された駆動源」として、ジェネレータを駆動するエンジンの例を示しているが、そのような発電用のエンジン以外に、例えばワイパー等の補機類を駆動するモータなどで、「車体に出力軸の軸線方向が平行もしくはほぼ平行に設置された駆動源」、すなわち「出力軸の軸線方向が車両の前後方向に対して所定の角度を持っている向きに設置された駆動源」、言い換えると「出力軸からトルクが出力された際に、その出力トルクの反力モーメントが車体に作用する向きに設置された駆動源」、さらに言い換えると「出力軸からトルクが出力された際に、その出力トルクの反力モーメントの車両のロール軸回りの成分が車体に作用し、その反力モーメントのロール軸回りの成分によって車体にロールが発生する向きに設置された駆動源」をこの発明の対象とすることができる。

この発明の制御装置による制御例を説明するためのフローチャートである。 この発明の制御装置を適用可能な車両の構成および制御系統を模式的に示す概念図である。 この発明の制御装置を適用可能な構成の車両におけるサスペンション機構の車両側面視の各瞬間回転中心、およびロール制御の実行時に車両各部に作用する力および挙動を説明するための模式図である。 縦置きの駆動源がトルクを出力する際に、その出力トルクの反力によって生じるロールモーメントと車体ロール状態を模式的に示す図である。

符号の説明

１，２…前輪、 ３，４…後輪、 ５…サスペンション、 ６…モータ（インホイールモータ）、 ７…インバータ、 ８…バッテリ、 ９…電子制御装置（ＥＣＵ）、 １０…駆動源（エンジン）、 １１…発電機（ジェネレータ）、 １２…ストロークセンサ、 １３…横加速度センサ、 １４…車輪速センサ、 １５…ブレーキペダルセンサ、 １６…アクセルペダルセンサ、 １７…舵角センサ、 Ｖｅ…車両、 Ｂｏ…車体。

Claims (5)

1. 少なくとも前後輪を独立して車体に支持するサスペンション機構と、前記前後輪の駆動トルクおよび制動トルクをそれぞれ独立して制御する制駆動トルク制御手段と、前記制駆動トルク制御手段により前記前後輪に駆動トルクもしくは制動トルクを付与して前記車体のロール状態を制御するロール制御手段と、前記車体に出力軸の軸線方向が車両の前後方向と平行もしくはほぼ平行に設置された駆動源とを備えた車両の制御装置において、
   前記駆動源の出力トルクを検出もしくは推定する駆動源トルク検出手段と、
   前記駆動源トルク検出手段により前記出力トルクの変動が検出もしくは推定された場合に、前記ロール制御手段を制御して前記車体のロールを抑制するロール抑制手段と
   を備えていることを特徴とする車両の制御装置。
2. 前記ロール抑制手段は、前記駆動源トルク検出手段により検出もしくは推定された前記出力トルクの変動量が大きいほど前記ロールの抑制量を増大させる手段を含むことを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。
3. 前記駆動源トルク検出手段は、前記駆動源の始動および停止を検出する手段を含み、
   前記ロール抑制手段は、前記駆動源トルク検出手段により前記駆動源の始動もしくは停止が検出された際の前記出力トルクの変動量に基づいて、前記ロール制御手段を制御して前記ロールを抑制する手段を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の車両の制御装置。
4. 前記サスペンション機構は、前記車両の側面視の瞬間回転中心が前記前輪と後輪との間に位置するように構成されていて、
   前記ロール制御手段は、前記制駆動トルク制御手段により付与する前記前輪と後輪との駆動トルクもしくは制動トルクに差を設けることによって前記ロール状態を制御する手段を含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の車両の制御装置。
5. 前記制駆動トルク制御手段は、前記前後輪にトルクをそれぞれ独立して付与する電動機の回転を制御することにより前記駆動トルクおよび制動トルクを制御する手段を含み、
   前記車両は、前記電動機に供給するための電力を発電する発電機を備え、
   前記駆動源は、前記発電機を駆動するエンジンであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の車両の制御装置。

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