JP2007282330A - 車両制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】据え切り操舵時の転舵機構の負荷を低減する。
【解決手段】車両制御装置２００において、インホイールモータ２０は、タイヤに振動を与える。統合ＥＣＵ１００およびＨＶ−ＥＣＵ６０は、車両１０が停止中に車輪１４を転舵させる場合、転舵対象となる車輪１４のタイヤに振動を与えるようインホイールモータ２０を制御して、転舵対象となる車輪１４のタイヤと路面との間の摩擦力を変化させる。モード切替スイッチ３６には、ユーザによって車輪１４の転舵指令が入力される。統合ＥＣＵ１００およびＨＶ−ＥＣＵ６０は、ユーザによって転舵指令が入力された場合に、転舵対象となる車輪１４のタイヤに振動を与えるようインホイールモータ２０を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両制御装置に関し、特に、車両停止時に転舵対象となる車輪のタイヤと路面との間の摩擦力を変化させる車両制御装置に関する。

車両が停止中に運転者によってステアリングホイールが操作される、いわゆる据え切り操舵が行われた場合、車輪を転舵するために高いトルクが必要となる。車輪の転舵をアシストするパワーステアリング機構が知られているが、この据え切り操舵のために大型化が必要となる。近年、特に車両の多様な旋回を実現するために、より大きな角度で車輪を転舵することが求められており、据え切り操舵時における車輪の転舵トルクの低減が求められている。

このため、例えば特許文献１では、操舵トルクから必要アシスト力を求め、ホイールインモータの駆動を制御するホイールインモータ式電気自動車の制御装置が提案されている。また、例えば特許文献２では、目標操舵角に対してオーバーシュートさせた目標操舵軌跡を演算する車輌用自動操舵装置が提案されている。また、例えば特許文献３では、据え切り後保舵時に、操舵輪を自動で転舵させ、転舵角を一旦増加あるいは減少させた後、減少あるいは増加させて所要保舵力を減少させる電気制御操舵装置が提案されている。

また、タイヤと路面との間の摩擦力は路面の状況によって変化するため、広範な種類の路面において安定した車両制御を実現することは困難である。このため、たとえば特許文献４では、電動モータの駆動信号に微小振動の信号を重畳してタイヤに微小振動を与えることにより、タイヤと路面間の摩擦力を制御する車両制御方法が提案されている。また、例えば特許文献５では、タイヤに微小振動を付加してタイヤ−路面間に発生する微小振動を抑制することにより、タイヤに加わる外乱を補償して車両の操縦安定性を向上させる車両制御方法が提案されている。
特開平７−７８１６号公報 特開２００４−１７５２８０号公報 特開２００４−１８９０２５号公報 国際公開第０２／０００４６３号パンフレット 国際公開第０３／０９５２６１号パンフレット

しかし、上述の特許文献１乃至３に記載される技術では、転舵機構に与えられる負荷を低減することは困難である。また、車両走行中における操舵よりも据え切り操舵の方が転舵機構に与えられる負荷は大きい。これに対して特許文献４および５に記載される技術では、据え切り操舵時における操舵機構の負荷低減を実現することは困難である。

本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、据え切り操舵時の転舵機構の負荷を低減することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の車両制御装置は、タイヤに振動を与える振動発生アクチュエータと、車両停止時に車輪を転舵させる場合に、転舵対象となる車輪のタイヤに振動を与えるよう前記振動発生アクチュエータを制御して、転舵対象となる車輪のタイヤと路面との間の摩擦力を変化させる振動制御部と、を備える。この態様によれば、据え切り転舵の際に転舵対象となる車輪のタイヤと路面との摩擦力を低減させることが可能となり、据え切り転舵時の転舵機構への負荷を低減させることができる。

ユーザによって車輪の転舵指令が入力される入力部を更に備えてもよい。前記振動制御部は、ユーザによって転舵指令が入力された場合に、転舵対象となる車輪のタイヤに振動を与えるよう前記振動発生アクチュエータを制御してもよい。この態様によれば、ユーザによって転舵指令が入力されることにより据え切り転舵される場合においても、転舵機構への負担を低減させることができる。

車輪の転舵角度を検出する転舵角度センサを更に備えてもよい。前記振動制御部は、検出された転舵角度が所定の値を超える場合に、転舵対象となる車輪のタイヤに振動を与えるよう前記振動発生アクチュエータを制御してもよい。一般に転舵角度が大きい場合、転舵角度が小さい場合に比べ転舵機構への負荷は大きい。この態様によれば、転舵機構への負荷が大きい場合に、転舵対象となる車輪のタイヤと路面との摩擦力を効果的に低減させることができる。

車輪の転舵角度を検出する転舵角度センサを更に備えてもよい。前記振動制御部は、検出された転舵角度に応じてタイヤに与える振動の振幅を変化させるよう前記振動発生アクチュエータを制御してもよい。この態様によれば、転舵機構への負荷が比較的小さい場合にタイヤに与える振幅を小さくするよう制御するなど、転舵機構の負荷に応じた適切な振幅の振動をタイヤに与えることが可能となる。このため、振動発生アクチュエータの負荷を低減させることができる。

車輪の転舵角度を検出する転舵角度センサを更に備えてもよい。前記振動制御部は、検出された転舵角度に応じてタイヤに与える振動の周波数を変化させるよう前記振動発生アクチュエータを制御してもよい。この態様によれば、転舵機構への負荷に応じた適切な周波数の振動をタイヤに与えることが可能となり、振動発生アクチュエータの負担を低減させることができる。

前記振動発生アクチュエータは、車輪を回転駆動するモータであってもよい。この態様によれば、車輪を回転駆動するモータを、タイヤに振動を与えるためのアクチュエータとして利用することができることから、振動発生アクチュエータを設けることによるコストの増加やアクチュエータの占有領域の発生等を抑制することができる。

前記振動制御部は、右輪のいずれかおよび左輪のいずれかが転舵対象となる場合、転舵対象となる右輪および左輪の各々に同位相の波形の駆動トルクを与えるよう前記モータの作動を制御してもよい。左右の車輪が逆位相で振動すると、タイヤと路面との摩擦力によって、車両に上方から見て回転する方向へ力が与えられる。このため、タイヤと路面との間が静止摩擦状態から動摩擦状態へと円滑に移行することが困難となり、タイヤと路面との摩擦力を安定して低減させることが困難となる。この態様によれば、左右の車輪のタイヤに同位相の振動が与えられることから、タイヤと路面との間を静止摩擦状態から動摩擦状態へと円滑に移動させることが可能となり、タイヤと路面との摩擦力を安定して低減させることができる。

前記振動制御部は、前輪のいずれかおよび後輪のいずれかが転舵対象となる場合、転舵対象となる前輪および後輪の各々に相互に逆位相の波形の駆動トルクを与えるよう前記モータの作動を制御してもよい。前後の車輪が同位相で振動すると、タイヤと路面との摩擦力によって、車両に前後方向へ力が与えられる。このため、タイヤと路面との間が静止摩擦状態から動摩擦状態へと円滑に移行することが困難となり、タイヤと路面との摩擦力を安定して低減させることが困難となる。この態様によれば、前後の車輪のタイヤに逆位相の振動が与えられることから、タイヤと路面との間を静止摩擦状態から動摩擦状態へと円滑に移動させることが可能となり、タイヤと路面との摩擦力を安定して低減させることができる。

右前輪の転舵中心位置をＫＦＲ、左前輪の転舵中心位置をＫＦＬ、右後輪の転舵中心位置をＫＲＲ、および左後輪の転舵中心位置をＫＲＬとした場合、前記振動制御部は、Ｋ_ＦＲとＫ_ＦＬとを結ぶ直線、Ｋ_ＲＲとＫ_ＲＬとを結ぶ直線、Ｋ_ＦＲとＫ_ＲＲとを結ぶ直線、およびＫ_ＦＬとＫ_ＲＬとを結ぶ直線によって囲まれる領域の所定箇所に車両の旋回中心を移動させるよう車輪を転舵する場合に、転舵対象となる車輪のタイヤに振動を与えるよう前記振動発生アクチュエータを制御してもよい。このような領域に車両の旋回中心を移動させる場合、大きな転舵角度で車輪を転舵する必要が生じ、転舵機構への負荷は大きなものとなる。この態様によれば、このような場合においてタイヤと路面との摩擦力を低減させることができ、転舵機構への負荷を低減させることができる。

本発明の車両制御装置によれば、据え切り操舵時の転舵機構の負荷を低減することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態（以下、「実施形態」という。）について詳細に説明する。

図１は、車両制御装置２００の全体構成図である。本図は車両を上方から見た図である。車両制御装置２００が搭載された車両１０は、右前輪１４ＦＲ、左前輪１４ＦＬ、右後輪１４ＲＲ、左後輪１４ＲＬ（以下、必要に応じてこれらを総称して「車輪１４」という）からなる４つの車輪１４、および車体１２により構成される。車両制御装置２００は、統合電子制御ユニット（以下、「統合ＥＣＵ」という）１００、ハイブリッド電子制御ユニット（以下、「ＨＶ−ＥＣＵ」という）６０、後述するインホイールモータ、車輪速センサ２２、後述する転舵電子制御ユニット（以下、「転舵ＥＣＵ」という）、後述する転舵機構、舵角センサ３４、トルクセンサ３５、モード切替スイッチ３６などによって構成される。

車輪１４の各々は、タイヤ（図示せず）およびホイール（図示せず）を有する。タイヤは路面と接し、タイヤと路面との摩擦力によって車両１０に推進力および制動力を与える。右前輪１４ＦＲ、左前輪１４ＦＬ、右後輪１４ＲＲ、左後輪１４ＲＬには、それぞれ右前輪用インホイールモータ２０ＦＲ、左前輪用インホイールモータ２０ＦＬ、右後輪用インホイールモータ２０ＲＲ、左後輪用インホイールモータ２０ＲＬ（以下、必要に応じてこれらを総称して「インホイールモータ２０」という）が連結されており、車輪１４の各々は、連結されたインホイールモータ２０によって回転駆動される。

インホイールモータ２０の各々は、ロータ、ステータ、および減速機構など（図示せず）を有している。ロータは車輪１４と同軸に回転可能に設けられる。ステータはロータを囲うように環状に巻回されたコイルによって構成され、インホイールモータ２０のカバーに固定される。減速機構は、ギア機構により構成され、ロータの回転を減速して車輪１４に伝達する。これにより車輪１４の各々はインホイールモータ２０によって独立して駆動可能とされている。インホイールモータ２０の各々は、ＨＶ−ＥＣＵ６０に接続される。ＨＶ−ＥＣＵ６０は統合ＥＣＵ１００に接続されている。

インホイールモータ２０の各々には、車輪速センサ２２が設けられている。本実施形態においては、車輪速センサ２２には、スリットが設けられモータの作動とともに回転可能な円板と光学センサを含む回転センサであるエンコーダが採用されている。なお、ホールＩＣ方式やピックアップコイル方式による回転センサが車輪速センサ２２に採用されてもよいことは勿論である。車輪速センサ２２の各々は統合ＥＣＵ１００に接続され、車輪速センサ２２の検出結果は統合ＥＣＵ１００に入力される。

車輪１４の各々は、車輪１４の各々に対応して車体１２に設けられたナックルアーム（図示せず）に回転可能に支持されている。ナックルアームは上方においてアッパーアームのジョイント部と、下方においてロアアームのジョイント部と、略鉛直な軸を中心に回動可能に支持されている。このように、アッパーアームのジョイント部およびロアアームのジョイント部によって、仮想軸としてのキングピンが形成される。車輪１４はこのように形成されたキングピンを中心に転舵される。

車輪１４の各々に対応して、右前輪用転舵機構２５ＦＲ、左前輪用転舵機構２５ＦＬ、右後輪用転舵機構２５ＲＲ、左後輪用転舵機構２５ＲＬ（以下、必要に応じてこれらを総称して「転舵機構２５」という）が車体１２に設けられている。右前輪用転舵機構２５ＦＲ、左前輪用転舵機構２５ＦＬ、右後輪用転舵機構２５ＲＲ、左後輪用転舵機構２５ＲＬは、それぞれ右前輪用転舵モータ２４ＦＲ、左前輪用転舵モータ２４ＦＬ、右後輪用転舵モータ２４ＲＲ、左後輪用転舵モータ２４ＲＬ（以下、必要に応じてこれらを総称して「転舵モータ２４」という）を有する。転舵モータ２４の各々は、駆動信号が入力されることによって、駆動信号に応じた角度を回転する。

右前輪用転舵モータ２４ＦＲは右前輪用転舵ＥＣＵ２６ＦＲに接続される。同様に左前輪用転舵モータ２４ＦＬは左前輪用転舵ＥＣＵ２６ＦＬに、右後輪用転舵モータ２４ＲＲは右後輪用転舵ＥＣＵ２６ＲＲに、左後輪用転舵モータ２４ＲＬは左後輪用転舵ＥＣＵ２６ＲＬにそれぞれ接続される（以下、必要に応じ、右前輪用転舵ＥＣＵ２６ＦＲ、左前輪用転舵ＥＣＵ２６ＦＬ、右後輪用転舵ＥＣＵ２６ＲＲ、左後輪用転舵ＥＣＵ２６ＲＬを総称して「転舵ＥＣＵ２６」という）。転舵ＥＣＵ２６の各々は、統合ＥＣＵ１００に接続される。

転舵機構２５の各々は、転舵モータ２４の他に、ボールねじ機構２７、第１タイロッド３８、第２タイロッド４０、第３タイロッド４２、回動軸４４、連結部４６、回動軸４８、および連結部５０を有する。ボールねじ機構２７は、筒状に形成されたナット（図示せず）および転舵軸（図示せず）を有する。転舵軸は軸方向が車両左右方向となるよう車体１２内部に配置される。ナットの内周には雌ネジ溝が形成されている。転舵軸の外周には雄ネジ溝が形成されている。転舵軸の雄ねじ溝とナットの雌ねじ溝によって形成される転動路に複数の転動ボールが配置され、ボールねじ機構２７が構成される。

第１タイロッド３８は軸状に形成され、その一端はボールねじ機構２７の転舵軸の一端に 回動可能に連結される。前輪の転舵機構２５においては、回動軸４４は前輪の中心軸より後方において車体１２に固定されている。第２タイロッド４０は軸状に形成され、車体１２に回動軸４４を中心に回動可能に結合される。このとき第２タイロッド４０は、回動軸４４から前方に向かって延在するように配置される。後輪の転舵機構２５においては、回動軸４４は後輪の中心軸より前方に配置される。前輪の転舵機構２５と同様、第２タイロッド４０は車体１２に回動軸４４を中心に回動可能に結合される。このとき第２タイロッド４０は、回動軸４４から後方に向かって延在するように配置される。

第１タイロッド３８の他端は、第２タイロッド４０の長さ方向略中央に回動可能に連結される。第３タイロッド４２は軸状に形成され、一端が第２タイロッド４０の他端に回動可能に連結される。回動軸４８の他端は車輪１４のナックルアームに回動可能に連結される。以上の構成によって、転舵モータ２４が作動すると、ボールねじ機構２７によって転舵軸が軸方向に推進し、これに連結される第１タイロッド３８も軸方向に推進する。第１タイロッド３８に連結された第２タイロッド４０は回動軸４４を中心に回動し、第３タイロッド４２の一端を引張りまたは押し込み、ナックルアームを回転させる。このように、転舵機構２５は、４つの車輪１４を各々独立にキングピンを中心に転舵させる。

また、車両１０の室内には、ステアリングホイール３２が設けられている。ステアリングホイール３２は車体１２に対して回転可能なステアリングシャフトに固定されている。ステアリングシャフトには舵角センサ３４およびトルクセンサ３５が設けられている。舵角センサ３４は、車両が直進するときのステアリングホイール３２の回転方向位置を基準位置として、この基準位置からの第３タイロッド４２の操舵角度を検出する。トルクセンサ３５は運転者がステアリングホイール３２を操舵する操舵トルクを検出する。舵角センサ３４およびトルクセンサ３５は統合ＥＣＵ１００に接続されている。舵角センサ３４およびトルクセンサ３５の検出結果は統合ＥＣＵ１００に出力される。

また車両１０の室内には、モード切替スイッチ３６が設けられている。モード切替スイッチ３６は、後述する第１乃至第４方向転換モード、および４ＷＳモードのいずれかに対応する５つのスイッチ群によって構成される。モード切替スイッチ３６はこれらの５つのモードのユーザによる選択を受け付ける。モード切替スイッチ３６は統合ＥＣＵ１００に接続されている。ユーザによってモード切替スイッチ３６が押されると、いずれのモードのスイッチが押されたかを示す選択モード識別情報が統合ＥＣＵ１００に出力される。

図２は、各ＥＣＵの機能ブロック図である。統合ＥＣＵ１００は、演算ユニット１０２、ＲＡＭ１０４、ＲＯＭ１０６などを有する。ＲＯＭ１０６には、様々な演算を実行するためのプログラムや、後述する車輪１４の転舵角度の閾値データを含むデータが格納されている。ＲＡＭ１０４は、舵角センサ３４、トルクセンサ３５、車輪速センサ２２の検出結果を含む様々なデータが一時的に格納され、また、ＲＯＭ１０６に格納されたプログラムの実行のためのワークエリアとして利用される。演算ユニット１０２は、ＲＯＭ１０６に格納されたプログラムやＲＡＭ１０４に格納されたデータなどを利用して、車輪１４の目標転舵角度の演算など様々な演算を実行する。

統合ＥＣＵ１００は、モード切替スイッチ３６から入力された選択モード識別情報を利用してユーザによってどのモードが選択されたかを判定する。また、統合ＥＣＵ１００は、転舵ＥＣＵ２６から入力される駆動信号情報などを利用して、車輪１４の現在の転舵角度を算出する。統合ＥＣＵ１００は、選択されたモードと算出した車輪１４の現在の転舵角度を利用して、転舵すべき車輪１４の転舵角度を算出する。

統合ＥＣＵ１００は、算出した転舵角度を転舵ＥＣＵ２６に出力する。転舵ＥＣＵ２６は、統合ＥＣＵ１００から入力された転舵角度を利用して、転舵モータ２４に駆動信号を入力して転舵モータ２４を作動させ、車輪１４を入力された転舵角度だけ転舵する。したがって、モード切替スイッチ３６は、ユーザによって車輪１４の転舵指令が入力される入力部として機能する。このとき、転舵ＥＣＵ２６は、転舵モータ２４に入力した駆動信号に関する情報を統合ＥＣＵ１００に出力する。統合ＥＣＵ１００は、この情報を利用して車輪１４の転舵角度を算出する。したがって、転舵ＥＣＵ２６および統合ＥＣＵ１００は、車輪１４の転舵角度を検出する転舵角度検出手段として機能する。

統合ＥＣＵ１００は、アクセル（図示せず）の操作量、または舵角センサ３４によって検出されたステアリングホイール３２の操舵角、車輪速センサ２２によって検出された車輪１４の回転速度を利用して、インホイールモータ２０に発生させるべき車輪１４の駆動トルクを算出する。算出された駆動トルクはＨＶ−ＥＣＵ６０に出力される。インホイールモータ２０の各々は、バッテリ（図示せず）にも接続されている。ＨＶ−ＥＣＵ６０は、バッテリからインホイールモータ２０に供給される電力を制御することによって、インホイールモータ２０が発生する駆動トルクを制御する。ＨＶ−ＥＣＵ６０は、統合ＥＣＵ１００から入力された駆動トルクをインホイールモータ２０に発生させるよう、インホイールモータ２０へ供給する電力を制御する。こうしてインホイールモータ２０が作動することにより車輪１４に駆動トルクが与えられ、車両１０が走行する。

また、統合ＥＣＵ１００は、所定の場合にＨＶ−ＥＣＵ６０に車輪１４を振動させる振動情報を出力する。ＨＶ−ＥＣＵ６０は、統合ＥＣＵ１００から入力された振動情報を利用して、車両１０前進時のインホイールモータ２０の回転方向を正転方向、その逆を逆転方向として、インホイールモータ２０を正転方向および逆転方向に交互に駆動トルクを発生させるよう制御する。統合ＥＣＵ１００が出力する振動情報には、駆動トルクの変動周波数、振幅としての最大駆動トルク、および駆動トルクを変動させるときの位相に関する情報が含まれる。ＨＶ−ＥＣＵ６０は、統合ＥＣＵ１００から入力された振動指令に応じて、インホイールモータ２０が正転および逆転を繰り返すようにインホイールモータ２０へ供給する電力を制御する。インホイールモータ２０は、このように変動する駆動トルクによって車輪１４を駆動し、車輪１４を振動させる。したがって、インホイールモータ２０は、車輪１４に含まれるタイヤに振動を与える振動発生アクチュエータとして機能する。また、統合ＥＣＵ１００およびＨＶ−ＥＣＵ６０は、車輪１４のタイヤに振動を与えるようインホイールモータ２０を制御する振動制御部として機能する。

図３は、第１方向転換モードが選択された場合の車輪１４の各々の転舵角度や旋回中心などを示す図である。本図は車両１０を上方から見た図である。右前輪１４ＦＲの転舵中心を右前輪キングピン位置ＫＦＲ、左前輪１４ＦＬの転舵中心を左前輪キングピン位置ＫＦＬ、右後輪１４ＲＲの転舵中心を右後輪キングピン位置ＫＲＲ、左後輪１４ＲＬの転舵中心を左後輪キングピン位置ＫＲＬとする。本実施形態に係るこれらのキングピン位置は、実際には車両上方から見た車輪１４の中心に位置しないが、理解を容易なものとするため本図では車輪１４の中心にキングピン位置を示す。

右前輪キングピン位置ＫＦＲと左前輪キングピン位置ＫＦＬを結ぶ直線、右後輪キングピン位置ＫＲＲと左後輪キングピン位置ＫＲＬを結ぶ直線、右前輪キングピン位置ＫＦＲと右後輪キングピン位置ＫＲＲとを結ぶ直線、および左前輪キングピン位置ＫＦＬと左後輪キングピン位置ＫＲＬを結ぶ直線によって囲われる領域を車両内部領域Ａ_０とする。右前輪キングピン位置Ｋ_ＦＲと左前輪キングピン位置Ｋ_ＦＬとを結ぶ直線の中点を前輪キングピン中点Ｍ_１とし、右後輪キングピン位置Ｋ_ＲＲと左後輪キングピン位置Ｋ_ＲＬとを結ぶ直線の中点を後輪キングピン中点Ｍ_２とする。

また、右前輪１４ＦＲの転舵角度を右前輪転舵角度δ_ＦＲ、左前輪１４ＦＬの転舵角度を左前輪転舵角度δ_ＦＬ、右後輪１４ＲＲの転舵角度を右後輪転舵角度δ_ＲＲ、左後輪１４ＲＬの転舵角度を左後輪転舵角度δ_ＲＬとする。これらの転舵角度の値は、車両１０が直進するときにゼロになるものとする。なお、ステアリングホイール３２が運転者によって操舵された操舵角度を操舵角度δ_ＭＡとする。ここで転舵角度とは、車両１０が直進するときの車輪１４の位置を基準とした現在の車輪１４の転舵方向の回転位置を意味する。

本実施形態に係る車両１０では、右前輪１４ＦＲおよび左前輪１４ＦＬの回転中心軸の車両１０内側への延長線が後輪キングピン中点Ｍ_２を通過するときが、右前輪１４ＦＲおよび左前輪１４ＦＬの最大転舵角度となる。また、右後輪１４ＲＲおよび左後輪１４ＲＬの回転中心軸の車両１０内側への延長線が前輪キングピン中点Ｍ_１を通過するときが、右後輪１４ＲＲおよび左後輪１４ＲＬの最大転舵角となる。車両内部領域Ａ_０内で旋回中心Ｐが位置することができる領域としての旋回中心設定可能領域Ａ_１は、車輪１４の各々を転舵したときに車輪１４の各々の回転軸の車両１０内側への延長線が描く軌跡が重なる領域となる。このため、本実施形態における車両１０では、旋回中心設定可能領域Ａ_１は、後輪キングピン中点Ｍ_２から右前輪キングピン位置Ｋ_ＦＲおよび左前輪キングピン位置Ｋ_ＦＬに向かう２直線と、前輪キングピン中点Ｍ_１から右後輪キングピン位置Ｋ_ＲＲおよび左後輪キングピン位置Ｋ_ＲＬに向かう２直線によって囲まれる菱形となる。

第１方向転換モードとは、後輪キングピン中点Ｍ_２を旋回中心Ｐとして車両１０を旋回させるモードをいう。ユーザによって第１方向転換モードに対応するモード切替スイッチ３６が押されると、第１方向転換モードを示す選択モード情報が統合ＥＣＵ１００に出力される。統合ＥＣＵ１００は、入力された選択モード情報から、ユーザによって第１方向転換モードが選択されたと判定する。

統合ＥＣＵ１００は、第１方向転換モードが選択されたと判定した場合には、右前輪１４ＦＲおよび左前輪１４ＦＬの各々の回転中心が後輪キングピン中点Ｍ_２を通過するときの右前輪転舵角度δ_ＦＲおよび左前輪転舵角度δ_ＦＬを目標転舵角度として決定する。なお、第１方向転換モードが選択された場合、ユーザは、ステアリングホイール３２を操舵することによって車輪１４を回転させて車両１０を旋回させることが可能となる。この場合、統合ＥＣＵ１００は、操舵角度δ_ＭＡに応じて車輪１４の駆動トルクが大きくなるようインホイールモータ２０が発生すべき目標駆動トルクを算出する。統合ＥＣＵ１００は、算出した目標駆動トルクをＨＶ−ＥＣＵ６０に出力する。ＨＶ−ＥＣＵ６０は、目標駆動トルクを発生するようインホイールモータ２０を制御する。本図に示されるようにステアリングホイール３２が右回転方向に操舵された場合、各キングピン位置が矢印方向に進むよう車輪１４が回転駆動される。

なお、第２方向転換モードとは、前輪キングピン中点Ｍ_１を旋回中心Ｐとして車両１０を旋回させるモードをいう。ユーザによって第２方向転換モードに対応するモード切替スイッチ３６が押されると、前述と同様に統合ＥＣＵ１００はユーザによって第２方向転換モードが選択されたと判定する。統合ＥＣＵ１００は、第２方向転換モードが選択されたと判定した場合には、右後輪１４ＲＲおよび左後輪１４ＲＬの各々の回転中心が前輪キングピン中点Ｍ_１を通過するときの右後輪転舵角度δ_ＲＲおよび左後輪転舵角度δ_ＲＬを目標転舵角度として決定する。なお、第１方向転換モードが選択された場合、ユーザは、ステアリングホイール３２を操舵することによって車輪１４を回転させて車両１０を旋回させることが可能となる点は前述と同様である。

後述する第３方向転換モードおよび第４方向転換モードがユーザによって選択された場合も、車両１０の旋回時の旋回中心Ｐは車両内部領域Ａ_０内に位置する。このような範囲に旋回中心Ｐを設定することにより、車輪１４の旋回半径を小さくすることができ、狭いスペースで車両１０を旋回させることが可能となる。

図４は、第１方向転換モードが選択された場合の車両制御装置２００の動作手順を示すフローチャートである。本フローチャートにおける処理は、第１方向転換モード以外のモードが選択されている間、所定時間毎に繰り返し実行される。本フローチャートでは、第１方向転換モードが選択された後、４ＷＳモードが選択された場合を例示する。第４方向転換モードとは、車両内部領域Ａ_０の範囲外に旋回中心Ｐを設定して車両１０を旋回させるモードをいう。４ＷＳモードについては、第４の実施形態において詳細に説明する。なお、前輪のみが転舵する２ＷＳモードがユーザによって選択可能である場合、本フローチャートでは、４ＷＳモードが選択される代わりに２ＷＳモードが選択された場合も同様の処理が実施される。

ユーザにより第１方向転換モードが選択されると（Ｓ１１）、統合ＥＣＵ１００は、車輪速センサ２２の検出結果を利用して車速Ｖｃがゼロか否かを判定する（Ｓ１２）。第１方向転換モードへの移行は自動的な車輪１４の転舵を伴うため、車両１０の走行中における第１方向転換モードへの移行は好ましくない。統合ＥＣＵ１００は、車速Ｖｃがゼロでない、すなわち車両１０が走行中と判定した場合（Ｓ１２のＮ）、モード選択できない旨を表示して（Ｓ２６）、ユーザにより再び第１方向転換モードが選択されるまで第１方向転換モードに移行しない。

車速Ｖｃがゼロと判定された場合（Ｓ１２のＹ）、転舵ＥＣＵ２６は、右前輪用転舵モータ２４ＦＲおよび左前輪用転舵モータ２４ＦＬを作動させ、右前輪１４ＦＲおよび左前輪１４ＦＬの転舵を開始する（Ｓ１３）。なお、右後輪１４ＲＲおよび左後輪１４ＲＬが転舵された状態でユーザにより第１方向転換モードが選択された場合、転舵ＥＣＵ２６は、右後輪転舵角度δ_ＲＲおよび左後輪転舵角度δ_ＲＬがゼロになるまで右後輪用転舵モータ２４ＲＲおよび左後輪用転舵モータ２４ＲＬに駆動信号を出力して右後輪１４ＲＲおよび左後輪１４ＲＬを転舵する。右後輪転舵角度δ_ＲＲおよび左後輪転舵角度δ_ＲＬがゼロとなった状態で、ＥＣＢ−ＥＣＵは、右後輪１４ＲＲおよび左後輪１４ＲＬに制動力を与えるようホイールシリンダ圧を制御する。

右前輪１４ＦＲおよび左前輪１４ＦＬの転舵が開始されてから、統合ＥＣＵ１００は、右前輪転舵角度δ_ＦＲおよび左前輪転舵角度δ_ＦＬが閾値角度δthより大きいか否かを判定する（Ｓ１４）。ここで閾値角度δthとは、車両１０が直進するときの車輪１４の位置を基準とした車輪１４の所定の転舵方向の回転位置をを意味する。前輪転舵角度δ_ＦＲおよび左前輪転舵角度δ_ＦＬが閾値角度δth以下と判定された場合（Ｓ１４のＮ）、統合ＥＣＵ１００は、右前輪１４ＦＲおよび左前輪１４ＦＬの各々のタイヤに振動を発生させることなくＳ１４の判定を所定時間毎に実施する。

前輪転舵角度δ_ＦＲおよび左前輪転舵角度δ_ＦＬが閾値角度δthより大きいと判定された場合（Ｓ１４のＹ）、統合ＥＣＵ１００はＨＶ−ＥＣＵ６０に振動情報を出力する。ＨＶ−ＥＣＵ６０は、入力された振動情報に基づいて右前輪１４ＦＲおよび左前輪１４ＦＬに、正転方向および逆転方向に交互に駆動トルクを与えるようインホイールモータ２０を制御し、右前輪１４ＦＲおよび左前輪１４ＦＬの各々のタイヤに振動を発生させる（Ｓ１５）。

このように統合ＥＣＵ１００およびＨＶ−ＥＣＵ６０は、転舵対象となる車輪１４のタイヤに振動を発生させる。これによって据え切り転舵の際に転舵対象となる車輪１４のタイヤと路面との摩擦力を低減させることが可能となり、据え切り転舵時の転舵機構２５への負荷を低減させることができる。なお、Ｓ１４の判定を省略し、右前輪１４ＦＲおよび左前輪１４ＦＬの転舵開始と共にこれらの車輪のタイヤに振動を与えてもよいことは勿論である。

また、統合ＥＣＵ１００およびＨＶ−ＥＣＵ６０は、検出された転舵角度が閾値角度δthを超える場合に、転舵対象となる車輪１４のタイヤに振動を発生させるようインホイールモータ２０を制御する。据え切り転舵では、一般に車輪１４の転舵角度が大きい場合、転舵角度が小さい場合に比べ転舵機構へ与えられる負荷が大きい。このように転舵角度が大きく転舵機構への負荷が大きい場合に転舵対象となる車輪１４のタイヤを振動させることにより、転舵機構２５への負担を効果的に低減させることができる。

このとき、ＨＶ−ＥＣＵ６０は、転舵対象となる右前輪１４ＦＲおよび左前輪１４ＦＬの各々のタイヤに同位相の振動を与えるようインホイールモータ２０を制御する。ここで、図５に、タイヤに振動を発生させるときに右前輪用インホイールモータ２０ＦＲおよび左前輪用インホイールモータ２０ＦＬが発生する駆動トルクを、横軸を時間ｔとして表す。縦軸は駆動トルクＴであり、上方向に行くにしたがって正転方向の駆動トルクが大きくなることを意味し、下方向に行くにしたがって逆転方向の駆動トルクが大きくなることを意味する。

ＨＶ−ＥＣＵ６０は、右前輪１４ＦＲおよび左前輪１４ＦＬに同位相の波形の駆動トルクを与えるよう右前輪用インホイールモータ２０ＦＲおよび左前輪用インホイールモータ２０ＦＬの作動を制御することにより、右前輪１４ＦＲおよび左前輪１４ＦＬの各々のタイヤに振動を発生させる。本実施形態では、ＨＶ−ＥＣＵ６０は、右前輪転舵角度δ_ＦＲおよび左前輪転舵角度δ_ＦＬが閾値角度δthと目標転舵角度δ_Ｔとの間にあるときは、駆動トルクの振幅および周波数を一定に維持する。ここで目標転舵角度δ_Ｔとは、車両１０が直進するときの車輪１４の位置を基準として、車輪１４の回転させるべき回転位置を意味する。

右前輪１４ＦＲおよび左前輪１４ＦＬに逆位相の波形による駆動トルクを与えると、タイヤと路面との摩擦力によって、車両１０に上方から見て回転する方向に力が与えられる。このためタイヤと路面とがうまくスリップせず、タイヤと路面との間が静止摩擦状態から動摩擦状態へと円滑に移行することが困難となる。本実施形態に係る車両制御装置２００のように、右前輪１４ＦＲおよび左前輪１４ＦＬに同位相の波形による駆動トルクを与えることにより、タイヤと路面とを適当にスリップさせることが可能となり、タイヤと路面との間を動摩擦状態としてタイヤと路面との摩擦力を低減することが可能となる。

右前輪１４ＦＲおよび左前輪１４ＦＬに振動発生されると、統合ＥＣＵ１００は、前輪転舵角度δ_ＦＲおよび左前輪転舵角度δ_ＦＬが目標転舵角度δ_Ｔに達したか否かを判定する（Ｓ１６）。前輪転舵角度δ_ＦＲおよび左前輪転舵角度δ_ＦＬが目標転舵角度δ_Ｔに達していない場合（Ｓ１６のＮ）、統合ＥＣＵ１００は、前輪転舵角度δ_ＦＲおよび左前輪転舵角度δ_ＦＬが目標転舵角度δ_Ｔに達するまでＳ１６の判定を所定時間毎に繰り返す。

前輪転舵角度δ_ＦＲおよび左前輪転舵角度δ_ＦＬが目標転舵角度δ_Ｔに達したと判定された場合（Ｓ１６のＹ）、統合ＥＣＵ１００およびＨＶ−ＥＣＵ６０は、転舵モータ２４およびインホイールモータ２０の作動を停止させ、右前輪１４ＦＲおよび左前輪１４ＦＬの転舵およびこれらの車輪への振動の発生を停止させる（Ｓ１７）。また、ＥＣＢ−ＥＣＵは、右後輪１４ＲＲおよび左後輪１４ＲＬに与えていた制動力を解除させるようホイールシリンダ圧を制御する。

第１方向転換モードにある状態でユーザにより４ＷＳモードが選択されると（Ｓ１８）、統合ＥＣＵ１００は、車速Ｖｃがゼロか否かを判定する（Ｓ１９）。車速Ｖｃがゼロでない、すなわち車両１０が走行中と判定された場合（Ｓ１９のＮ）、モード選択できない旨を表示して（Ｓ２７）、ユーザにより再び第１方向転換モードが選択されるまで４ＷＳモードに移行しない。

車速Ｖｃがゼロと判定された場合（Ｓ１９のＹ）、統合ＥＣＵ１００は、ＨＶ−ＥＣＵ６０に振動情報を出力する。ＨＶ−ＥＣＵ６０は、右前輪１４ＦＲおよび左前輪１４ＦＬに前述と同様に同位相の波形の駆動トルクを与えるよう右前輪用インホイールモータ２０ＦＲおよび左前輪用インホイールモータ２０ＦＬを制御し、右前輪１４ＦＲおよび左前輪１４ＦＬの各々のタイヤに振動を発生させる（Ｓ２０）。

右前輪１４ＦＲおよび左前輪１４ＦＬの各々のタイヤに振動を発生させると、転舵ＥＣＵ２６は、右前輪用転舵モータ２４ＦＲおよび左前輪用転舵モータ２４ＦＬへの駆動信号の供給を開始し、右前輪１４ＦＲおよび左前輪１４ＦＬの転舵を開始する（Ｓ２１）。

右前輪１４ＦＲおよび左前輪１４ＦＬが転舵開始されると、統合ＥＣＵ１００は、前輪転舵角度δ_ＦＲおよび左前輪転舵角度δ_ＦＬのそれぞれについて閾値角度δthまで減少したが否かを判定する（Ｓ２２）。前輪転舵角度δ_ＦＲまたは左前輪転舵角度δ_ＦＬが閾値角度δthまで減少していないと判定した場合（Ｓ２２のＮ）、統合ＥＣＵ１００は、前輪転舵角度δ_ＦＲおよび左前輪転舵角度δ_ＦＬのそれぞれについて閾値角度δthまで減少するまでＳ２２の判定を所定時間毎に繰り返す。前輪転舵角度δ_ＦＲまたは左前輪転舵角度δ_ＦＬが閾値角度δthまで減少したと判定された場合（Ｓ２２のＹ）、ＨＶ−ＥＣＵ６０は、転舵角度が閾値角度δthまで減少した車輪１４に対応するインホイールモータ２０の作動を停止させ、その車輪１４のタイヤに発生させていた振動を停止させる（Ｓ２３）。

また、統合ＥＣＵ１００は、前輪転舵角度δ_ＦＲおよび左前輪転舵角度δ_ＦＬのそれぞれについてゼロまで減少したか否かを判定する（Ｓ２４）。前輪転舵角度δ_ＦＲまたは左前輪転舵角度δ_ＦＬがゼロまで減少していない場合（Ｓ２４のＮ）、統合ＥＣＵ１００は、前輪転舵角度δ_ＦＲおよび左前輪転舵角度δ_ＦＬのそれぞれについてゼロに減少するまでＳ２４の判定を所定時間毎に繰り返す。前輪転舵角度δ_ＦＲまたは左前輪転舵角度δ_ＦＬがゼロまで減少したと判定された場合（Ｓ２４のＹ）、転舵ＥＣＵ２６は、転舵角度がゼロまで減少した車輪１４に対応する転舵モータ２４の作動を停止させ、その車輪１４の転舵を停止させる（Ｓ２５）。こうして、転舵ＥＣＵ２６は、右前輪１４ＦＲおよび左前輪１４ＦＬを転舵角度δがゼロとなるまで転舵するよう制御する。

（第２の実施形態）
図６は、第３方向転換モードが選択された場合の車輪１４の各々の転舵角度や旋回中心などを示す図である。本図は車両１０を上方から見た図である。車両１０の構成は第１の実施形態と同様である。なお、第１の実施形態と同様の箇所については、同一の符号を付して説明を省略する。

第３方向転換モードとは、前輪キングピン中点Ｍ_１と後輪キングピン中点Ｍ_２とを結ぶ直線の中点Ｏを旋回中心Ｐとして車両１０を旋回させるモードをいう。ユーザによって第３方向転換モードに対応するモード切替スイッチ３６が押されると、第３方向転換モードを示す選択モード情報が統合ＥＣＵ１００に出力される。統合ＥＣＵ１００は、入力された選択モード情報から、ユーザによって第３方向転換モードが選択されたと判定する。

統合ＥＣＵ１００は、第３方向転換モードが選択されたと判定した場合には、右前輪１４ＦＲおよび左前輪１４ＦＬの各々の回転中心が後輪キングピン中点Ｍ_２を通過するときの右前輪転舵角度δ_ＦＲおよび左前輪転舵角度δ_ＦＬを目標転舵角度として決定する。なお、第３方向転換モードが選択された場合、ユーザは、ステアリングホイール３２を操舵することによって車輪１４を回転させて車両１０を旋回させることが可能となる点は第１方向転換モードが選択された場合と同様である。

図７は、第３方向転換モードが選択された場合の車両制御装置２００の動作手順を示すフローチャートである。本フローチャートにおける処理は、第３方向転換モード以外のモードが選択されている間、所定時間毎に繰り返し実行される。本フローチャートでは、第３方向転換モードが選択された後、４ＷＳモードが選択された場合を例示する。なお、前輪のみが転舵する２ＷＳモードもユーザによって選択可能である場合、本フローチャートでは、４ＷＳモードが選択される代わりに２ＷＳモードが選択された場合も同様の処理が実施される。

ユーザにより第３方向転換モードが選択されると（Ｓ３１）、統合ＥＣＵ１００は、車輪速センサ２２の検出結果を利用して車速Ｖｃがゼロか否かを判定する（Ｓ３２）。第１方向転換モードと同様、第３方向転換モードへの移行も自動的な車輪１４の転舵を伴うため、車両１０の走行中の移行は好ましくない。統合ＥＣＵ１００は、車速Ｖｃがゼロでない、すなわち車両１０が走行中と判定した場合（Ｓ３２のＮ）、モード選択できない旨を表示して（Ｓ４６）、ユーザにより再び第３方向転換モードが選択されるまで第３方向転換モードに移行しない。

車速Ｖｃがゼロと判定された場合（Ｓ３２のＹ）、転舵ＥＣＵ２６は、全ての転舵モータ２４を作動させ、全ての車輪１４の転舵を開始する（Ｓ３３）。車輪１４の転舵が開始されてから、統合ＥＣＵ１００は、４つの車輪１４の各々の転舵角度δが閾値角度δthより大きいか否かを判定する（Ｓ３４）。転舵角度δが閾値角度δth以下の車輪１４があると判定された場合（Ｓ３４のＮ）、統合ＥＣＵ１００は、その車輪１４のタイヤに振動を発生させることなくＳ３４の判定を所定時間毎に実施する。

いずれかの車輪１４の転舵角度δが閾値角度δthより大きいと判定された場合（Ｓ３４のＹ）、統合ＥＣＵ１００はＨＶ−ＥＣＵ６０に振動情報を出力する。ＨＶ−ＥＣＵ６０は、入力された振動情報に基づいて転舵角度δが閾値角度δthより大きいと判定された全ての車輪１４に、正転方向および逆転方向に交互に駆動トルクを与えるようインホイールモータ２０を制御し、全ての車輪１４の各々のタイヤに振動を発生させる（Ｓ３５）。このように、本実施形態においても、統合ＥＣＵ１００およびＨＶ−ＥＣＵ６０は、転舵対象となる車輪１４のタイヤに振動を発生させる。

ＨＶ−ＥＣＵ６０は、右前輪１４ＦＲおよび左前輪１４ＦＬに同位相の波形の駆動トルクを与えるよう右前輪用インホイールモータ２０ＦＲおよび左前輪用インホイールモータ２０ＦＬの作動を制御することにより、右前輪１４ＦＲおよび左前輪１４ＦＬの各々のタイヤに振動を発生させる。また、ＨＶ−ＥＣＵ６０は、右後輪１４ＲＲおよび左後輪１４ＲＬに同位相の波形の駆動トルクを与えるよう右後輪用インホイールモータ２０ＲＲおよび左後輪用インホイールモータ２０ＲＬの作動を制御することにより、右後輪１４ＲＲおよび左後輪１４ＲＬの各々のタイヤに振動を発生させる。このとき、ＨＶ−ＥＣＵ６０は、右前輪１４ＦＲおよび左前輪１４ＦＬに与える駆動トルクの波形と、右後輪１４ＲＲおよび左後輪１４ＲＬに与える駆動トルクの波形とが逆位相となるように、インホイールモータ２０の作動を制御する。

ここで、図８（ａ）に、タイヤに振動を発生させるときに右前輪用インホイールモータ２０ＦＲおよび左前輪用インホイールモータ２０ＦＬが発生する駆動トルクを、横軸を時間軸として表し、図８（ｂ）に、タイヤに振動を発生させるときに右後輪用インホイールモータ２０ＲＲおよび左後輪用インホイールモータ２０ＲＬが発生する駆動トルクを、横軸を時間ｔとして表す。図８（ａ）および（ｂ）において、縦軸は駆動トルクＴであり、上方向に行くにしたがって正転方向の駆動トルクが大きくなることを意味し、下方向に行くにしたがって逆転方向の駆動トルクが大きくなることを意味する。

ＨＶ−ＥＣＵ６０は、図８（ａ）に示すように、同位相の矩形の波形により右前輪１４ＦＲおよび左前輪１４ＦＬに対して正転方向および逆転方向に交互に駆動トルクを発生させ、これらの車輪の各々のタイヤに振動を発生させる。また、ＨＶ−ＥＣＵ６０は、図８（ｂ）に示すように、同位相の矩形の波形により右後輪１４ＲＲおよび左後輪１４ＲＬに対して正転方向および逆転方向に交互に駆動トルクを発生させ、これらの車輪の各々のタイヤに振動を発生させる。このとき、ＨＶ−ＥＣＵ６０は、図８（ａ）に示される右前輪１４ＦＲおよび左前輪１４ＦＬに与える駆動トルクの波形と、図８（ｂ）に示される右後輪１４ＲＲおよび左後輪１４ＲＬに与える駆動トルクの波形とが逆位相となるよう、インホイールモータ２０の作動を制御する。

前輪と後輪に同位相の波形の駆動トルクが与えられると、車両１０が前後方向に移動してしまうためタイヤは路面に対してうまくスリップすることができず、タイヤと路面との間が静止摩擦状態から動摩擦状態へと円滑に移行することが困難となる。本実施形態に係る車両制御装置２００のように、前輪と後輪に相互に逆位相の波形による駆動トルクを与えることでタイヤと路面とを適当にスリップさせることが可能となり、タイヤと路面との間を動摩擦状態にしてタイヤと路面との摩擦力を低減することが可能となる。

タイヤに振動が与えられると、統合ＥＣＵ１００は、車輪１４の各々の転舵角度δが目標転舵角度δ_Ｔに達したか否かを判定する（Ｓ３６）。転舵角度δが目標転舵角度δ_Ｔに達していない場合（Ｓ３６のＮ）、統合ＥＣＵ１００は、転舵角度δが目標転舵角度δ_Ｔに達するまでＳ３６の判定を所定時間毎に繰り返す。

転舵角度δが目標転舵角度δ_Ｔに達したと判定された場合（Ｓ３６のＹ）、統合ＥＣＵ１００およびＨＶ−ＥＣＵ６０は、転舵角度δが目標転舵角度δ_Ｔに達した車輪１４に対応する転舵モータ２４およびインホイールモータ２０の作動を停止させ、その車輪１４の転舵およびその車輪１４への振動の発生を停止させる（Ｓ３７）。これにより、ユーザはステアリングホイール３２を操舵することにより、中点Ｏを中心に車両１０を旋回させて方向転換することが可能となる。

第３方向転換モードにある状態でユーザにより４ＷＳモードが選択されると（Ｓ３８）、統合ＥＣＵ１００は、車速Ｖｃがゼロか否かを判定する（Ｓ３９）。車速Ｖｃがゼロでない、すなわち車両１０が走行中と判定された場合（Ｓ３９のＮ）、モード選択できない旨を表示して（Ｓ４７）、ユーザにより再び第３方向転換モードが選択されるまで４ＷＳモードに移行しない。

車速Ｖｃがゼロと判定された場合（Ｓ３９のＹ）、統合ＥＣＵ１００は、ＨＶ−ＥＣＵ６０に振動情報を出力する。ＨＶ−ＥＣＵ６０は、全ての車輪１４のタイヤに振動を発生させる（Ｓ４０）。このとき、ＨＶ−ＥＣＵ６０は、Ｓ３５と同様に、右前輪１４ＦＲおよび左前輪１４ＦＬに同位相の波形の駆動トルクを与えるよう右前輪用インホイールモータ２０ＦＲおよび左前輪用インホイールモータ２０ＦＬの作動を制御することにより、右前輪１４ＦＲおよび左前輪１４ＦＬの各々のタイヤに振動を発生させる。また、ＨＶ−ＥＣＵ６０は、右後輪１４ＲＲおよび左後輪１４ＲＬに同位相の波形の駆動トルクを与えるよう右後輪用インホイールモータ２０ＲＲおよび左後輪用インホイールモータ２０ＲＬの作動を制御することにより、右後輪１４ＲＲおよび左後輪１４ＲＬの各々のタイヤに振動を発生させる。このとき、ＨＶ−ＥＣＵ６０は、右前輪１４ＦＲおよび左前輪１４ＦＬに与える駆動トルクの波形と、右後輪１４ＲＲおよび左後輪１４ＲＬに与える駆動トルクの波形とが逆位相となるように、インホイールモータ２０の作動を制御する。これにより、第３方向転換モードを解除して４ＷＳモードに移行する場合においても、転舵機構２５への負担を軽減することができる。

車輪１４の各々のタイヤに振動を発生させると、転舵ＥＣＵ２６は、右前輪用転舵モータ２４ＦＲおよび左前輪用転舵モータ２４ＦＬへの駆動信号の供給を開始し、右前輪１４ＦＲおよび左前輪１４ＦＬの転舵を開始する（Ｓ４１）。

車輪１４の転舵が開始されると、統合ＥＣＵ１００は、車輪１４の各々の転舵角度δが閾値角度δthまで減少したか否かを判定する（Ｓ４２）。転舵角度δが閾値角度δthまで減少していないと判定した場合（Ｓ４２のＮ）、統合ＥＣＵ１００は、これらの転舵角度δが閾値角度δthに減少するまでＳ４２の判定を所定時間毎に繰り返す。転舵角度δが閾値角度δthまで減少したと判定された場合（Ｓ４２のＹ）、ＨＶ−ＥＣＵ６０は、転舵角度δが閾値角度δthまで減少した車輪１４に対応するインホイールモータ２０の作動を停止させ、その車輪１４のタイヤに発生させる振動を停止させる（Ｓ４３）。

また、統合ＥＣＵ１００は、車輪１４の各々の転舵角度δがゼロまで減少したか否かを判定する（Ｓ４４）。転舵角度δがゼロまで減少していない場合（Ｓ４４のＮ）、統合ＥＣＵ１００は、転舵角度δがゼロに減少するまでＳ４４の判定を所定時間毎に繰り返す。転舵角度δがゼロまで減少したと判定された場合（Ｓ４４のＹ）、転舵ＥＣＵ２６は、転舵角度δがゼロとなった車輪１４に対応する転舵モータ２４の作動を停止させ、その車輪１４の転舵を停止させる（Ｓ４５）。こうして、転舵ＥＣＵ２６は、全ての車輪１４を転舵角度δがゼロとなるまで転舵するよう制御する。

（第３の実施形態）
図９は、第４方向転換モードが選択された場合の車輪１４の各々の転舵角度や旋回中心などを示す図である。本図は車両１０を上方から見た図である。車両１０の構成は第１の実施形態と同様である。なお、第１の実施形態と同様の箇所については、同一の符号を付して説明を省略する。

第４方向転換モードとは、車両内部領域Ａ_０内においてヨー角に応じて旋回中心Ｐを移動させながら車両１０を旋回させるモードをいう。具体的には、第４方向転換モードでは、後輪キングピン中点Ｍ_２に旋回中心Ｐが位置する状態を旋回開始状態として、ヨー角に応じて前輪キングピン中点Ｍ_１に向かって直線的に旋回中心Ｐを移動させる。ユーザによって第４方向転換モードに対応するモード切替スイッチ３６が押されると、第４方向転換モードを示す選択モード情報が統合ＥＣＵ１００に出力される。統合ＥＣＵ１００は、入力された選択モード情報から、ユーザによって第４方向転換モードが選択されたと判定する。

統合ＥＣＵ１００は、第４方向転換モードが選択されたと判定した場合には、第１方向転換モードが選択された場合と同様に、右前輪１４ＦＲおよび左前輪１４ＦＬの各々の回転中心が後輪キングピン中点Ｍ_２を通過するときの右前輪転舵角度δ_ＦＲおよび左前輪転舵角度δ_ＦＬを目標転舵角度として決定する。なお、第３方向転換モードが選択された場合、ユーザは、ステアリングホイール３２を操舵することによって車輪１４を回転させて車両１０を旋回させることが可能となる点は第１方向転換モードが選択された場合と同様である。

本図に示されるように、第４方向転換モードが選択された場合、車輪１４の各々の軌跡が破線となるよう車両１０が旋回する。このように車両１０を旋回させることによって、車両１０外側への張り出し量を抑制しながら狭いスペースにおいて車両１０の方向転換を実現することが可能となる。

図１０は、第４方向転換モードが選択された場合の車両制御装置２００の動作手順を示すフローチャートである。本フローチャートにおける処理は、第４方向転換モード以外のモードが選択されている間、所定時間毎に繰り返し実行される。なお、本フローチャートでは、第４方向転換モードが選択された後、４ＷＳモードが選択された場合を例示する。なお、Ｓ５１乃至Ｓ５７およびＳ６６は、図４におけるＳ１１及至Ｓ１７およびＳ２６と同様であることから説明を省略する。

第４方向転換モードにある状態でユーザにより４ＷＳモードが選択されると（Ｓ５８）、統合ＥＣＵ１００は、車速Ｖｃがゼロか否かを判定する（Ｓ５９）。車速Ｖｃがゼロでない、すなわち車両１０が走行中と判定された場合（Ｓ５９のＮ）、モード選択できない旨を表示して（Ｓ６７）、ユーザにより再び第３方向転換モードが選択されるまで４ＷＳモードに移行しない。

前述したように、第４方向転換モードでは、旋回中心Ｐは後輪キングピン中点Ｍ_２と前輪キングピン中点Ｍ_１との間を直線的に移動する。このため、旋回中は全ての車輪１４が転舵され、旋回中の車両１０の停止位置によって車輪１４の各々の転舵角度δは様々な値となる。このため、車速Ｖｃがゼロと判定された場合（Ｓ５９のＹ）、統合ＥＣＵ１００は、閾値角度δthより転舵角度δが大きい車輪１４のタイヤに振動を発生させるよう、ＨＶ−ＥＣＵ６０に振動情報を出力する。ＨＶ−ＥＣＵ６０は、閾値角度δthより転舵角度δが大きい車輪１４のタイヤに振動を発生させる（Ｓ６０）。

このとき、右前輪転舵角度δ_ＦＲおよび左前輪転舵角度δ_ＦＬが閾値角度δthより大きい場合、ＨＶ−ＥＣＵ６０は、右前輪１４ＦＲおよび左前輪１４ＦＬに同位相の波形の駆動トルクを与えるよう右前輪用インホイールモータ２０ＦＲおよび左前輪用インホイールモータ２０ＦＬの作動を制御することにより、右前輪１４ＦＲおよび左前輪１４ＦＬの各々のタイヤに振動を発生させる。また、右後輪転舵角度δ_ＲＲおよび左後輪転舵角度δ_ＲＬが閾値角度δthより大きい場合、ＨＶ−ＥＣＵ６０は、右後輪１４ＲＲおよび左後輪１４ＲＬに同位相の波形の駆動トルクを与えるよう右後輪用インホイールモータ２０ＲＲおよび左後輪用インホイールモータ２０ＲＬの作動を制御することにより、右後輪１４ＲＲおよび左後輪１４ＲＬの各々のタイヤに振動を発生させる。全ての車輪１４の転舵角度δが閾値角度δthよりも大きい場合、ＨＶ−ＥＣＵ６０は、右前輪１４ＦＲおよび左前輪１４ＦＬに与える駆動トルクの波形と、右後輪１４ＲＲおよび左後輪１４ＲＬに与える駆動トルクの波形とが逆位相となるように、インホイールモータ２０の作動を制御する。これにより、第４方向転換モードを解除して４ＷＳモードに移行する場合においても、転舵機構２５への負担を軽減することができる。

右前輪１４ＦＲおよび左前輪１４ＦＬの各々のタイヤに振動を発生させると、転舵ＥＣＵ２６は、転舵角度δがゼロでない車輪１４に対応する転舵モータ２４への駆動信号の供給を開始し、その車輪１４の転舵を開始する（Ｓ６１）。

Ｓ６２乃至Ｓ６５は、図７のＳ４２乃至Ｓ４５と同様であることから説明を省略する。なお、統合ＥＣＵ１００は、第４方向転換モードが選択された場合に、前輪キングピン中点Ｍ_１に旋回中心Ｐを設定し、ヨー角が大きくなるにしたがって後輪キングピン中点Ｍ_２に向かって直線的に旋回中心Ｐを移動してもよい。これによっても、車両１０の張り出し量を抑制することができるとともに、狭いスペースでの車両１０の旋回が可能となる。

（第４の実施形態）
図１１は、４ＷＳモードでの車輪１４の各々の転舵角度や旋回中心などを示す図である。本図は車両１０を上方から見た図である。本図は車両１０を上方から見た図である。車両１０の構成は第１の実施形態と同様である。なお、第１の実施形態と同様の箇所については、同一の符号を付して説明を省略する。

第４方向転換モードとは、車両内部領域Ａ_０の範囲外に旋回中心Ｐを設定して車両１０を旋回させるモードをいう。車両内部領域Ａ_０の範囲外において旋回中心Ｐが位置できる領域である旋回中心設定可能領域Ａ_２は、転舵し得る車輪１４の転舵角度によって決定される。たとえば本図に示すように、車両１０が左に旋回するときの旋回中心設定可能領域Ａ_２は、左前輪１４ＦＬを転舵したときに左前輪１４ＦＬの回転軸の車両１０外側への延長線が描く軌跡と、左後輪１４ＲＬを転舵したときに左後輪１４ＲＬの回転軸の車両１０外側への延長線が描く軌跡が重なる領域となる。本図には示されていないが、車両１０が右に旋回するときの旋回中心設定可能領域Ａ_２は、右前輪１４ＦＲを転舵したときに右前輪１４ＦＲの回転軸の車両１０外側への延長線が描く軌跡と、右後輪１４ＲＲを転舵したときに右後輪１４ＲＲの回転軸の車両１０外側への延長線が描く軌跡が重なる領域となる。

統合ＥＣＵ１００は、車輪速センサ２２により検出された車輪１４の各々の車輪速と、舵角センサ３４により検出されたステアリングホイール３２の操舵角度δ_ＭＡを利用して、車両１０を操舵するために適した旋回中心Ｐを演算する。このように、車両１０を走行させるときに４ＷＳモードを選択することにより、運転者は車両を良好に旋回させることが可能となる。本実施形態に４ＷＳモードでは、車両１０が停止中においても、ステアリングホイール３２が据え切り操舵された場合に右後輪１４ＲＲおよび右後輪１４ＲＲも転舵される。なお、車両１０が停止中はステアリングホイール３２が据え切り操舵された場合に、右後輪１４ＲＲおよび左後輪１４ＲＬは、右後輪転舵角度δ_ＲＲおよび左後輪転舵角度δ_ＲＬがゼロの状態のまま転舵されなくてもよい。

図１２は、４ＷＳモードでの車両制御装置２００の動作手順を示すフローチャートである。本フローチャートにおける処理は、４ＷＳモードが選択されている間、所定時間毎に繰り返し実行される。

統合ＥＣＵ１００は、現在選択されているモードが４ＷＳモードか否かを判定する（Ｓ７１）。ユーザによってモード切替スイッチ３６が操作されると、選択モード情報が統合ＥＣＵ１００に出力される。統合ＥＣＵ１００は入力された選択モード情報を、統合ＥＣＵ１００に含まれるＲＡＭなどのメモリに格納する。統合ＥＣＵ１００は、格納された選択モード情報を参照することにより、現在選択されているモードが４ＷＳモードか否かを判定する。本フローチャートは、４ＷＳモードが選択されている場合の処理を示すものであるため、現在選択されているモードが４ＷＳモードでないと判定された場合（Ｓ７１のＮ）、本フローチャートにおける処理を終了する。

現在選択されているモードが４ＷＳモードと判定された場合（Ｓ７１のＹ）、統合ＥＣＵ１００は、車速Ｖｃがゼロか否かを判定する（Ｓ７２）。車両１０が走行中は、車両１０停止中の据え切り操舵時に比べ、車輪１４を転舵することによる転舵機構２５への負荷は少ない。このため、車速Ｖｃがゼロでない、すなわち車両１０が走行中であると判定された場合（Ｓ７２のＮ）、転舵機構２５への負荷を低減する本フローチャートの処理は実施されない。

車速Ｖｃがゼロ、ずなわち車両１０が停止中と判定された場合（Ｓ７２のＹ）、転舵ＥＣＵ２６は、ステアリングホイール３２が操舵中であるか否かを判定する（Ｓ７３）。４ＷＳモードでは、前述の第１乃至第４方向転換モードと異なり、ステアリングホイール３２が運転者によって操舵されなければ車輪１４は転舵されない。ステアリングホイール３２が操舵中でないと判定された場合（Ｓ７３のＮ）、車輪１４は転舵されずタイヤと路面との摩擦力を低減させる必要が認められないため、ＨＶ−ＥＣＵ６０は、その車輪１４のタイヤを振動させない（Ｓ７６）。すなわち、現状その車輪１４のタイヤが振動していなければ、その状態を継続させる。ステアリングホイール３２が操舵されて車輪１４のタイヤに振動が与えられていた場合は、その振動を停止させる。これによって、タイヤを振動させる機会を低減することができ、運転者に振動を感じさせる機会を低減させることができる。

ステアリングホイール３２が操舵中であると判定された場合（Ｓ７３のＹ）、統合ＥＣＵ１００は、転舵の対象となる車輪１４のうち、転舵角度δが閾値角度δthより大きい車輪１４があるか否かを判定する（Ｓ７４）。転舵角度δが閾値角度δth以下である車輪１４がある場合（Ｓ７４のＮ）、ＨＶ−ＥＣＵ６０は、その車輪１４のタイヤを振動させない（Ｓ７６）。すなわち、現状その車輪１４のタイヤが振動していなければ、その状態を継続させる。今まで転舵角度δが閾値角度δthより大きく車輪１４のタイヤに振動が与えられていた場合は、その振動を停止させる。これによって、タイヤを振動させる機会を低減することができ、運転者に振動を感じさせる機会を低減させることができる。

転舵角度δが閾値角度δthより大きい車輪１４があると判定された場合（Ｓ７４のＹ）、ＨＶ−ＥＣＵ６０はその車輪１４のタイヤに振動を発生させる（Ｓ７５）。本実施形態では、このように運転者によってステアリングホイール３２が据え切り操舵される場合においても、タイヤに振動を与えてタイヤと路面との摩擦力を制御する。これによって、転舵機構２５への負担を軽減することができる。

本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、各実施形態の各要素を適宜組み合わせたものも、本発明の実施形態として有効である。また、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を各実施形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれうる。以下、そうした例をあげる。

４ＷＳモード、方向転換モードの他に、たとえば２ＷＳモードなどが設けられていてもよい。この場合、ユーザは、モード切替スイッチ３６のうち２ＷＳモードに対応するスイッチを押すことにより２ＷＳモードを選択する。モード切替スイッチ３６は、２ＷＳモードが選択されたことを示す選択モード情報を統合ＥＣＵ１００に出力する。統合ＥＣＵ１００は、２ＷＳモードが選択された状態では、ユーザによってステアリングホイール３２が操舵された場合、統合ＥＣＵ１００は右後輪１４ＲＲおよび左後輪１４ＲＬを転舵させず右後輪転舵角度δ_ＲＲおよび左後輪転舵角度δ_ＲＬをゼロのまま維持し、右前輪１４ＦＲおよび左前輪１４ＦＬを転舵させる。

ステアリングホイール３２と転舵機構２５とは機械的に連結されていてもよい。この場合、ステアリングホイール３２が運転者によって転舵されることで車輪１４が転舵される。第４の実施形態においてステアリングホイール３２と転舵機構２５とが機械的に連結されている場合、運転者がステアリングホイールを操舵する操作力も低減させることができる。この場合、パワーステアリング装置が装着されている車両においては、パワーステアリング装置への負荷も低減させることができる。

また、ステアリングホイール３２と転舵機構２５とが機械的に連結されている場合、統合ＥＣＵ１００およびＨＶ−ＥＣＵ６０はトルクセンサ３５の検出結果を利用して、タイヤへの振動の発生を制御してもよい。この場合、たとえば統合ＥＣＵ１００およびＨＶ−ＥＣＵ６０は、車両停止時に、トルクセンサ３５によって検出された操舵トルクが所定の値より大きい場合、車輪１４に波形の駆動トルクを与えるようインホイールモータ２０を制御してタイヤを振動させる。また、統合ＥＣＵ１００およびＨＶ−ＥＣＵ６０が、トルクセンサ３５によって検出された操舵トルクに応じて、タイヤに与える振動の振幅や周波数を変化させてもよいことは勿論である。これによって、運転者によるステアリングホイール３２の操作力を効果的に低減することができる。

車両１０は、４輪が独立して転舵可能でなくてもよく、右前輪１４ＦＲおよび左前輪１４ＦＬのみが転舵可能であってもよい。この場合においても、第１方向転換モードや２ＷＳモードは実現することが可能となる。

別の変形例では、統合ＥＣＵ１００およびＨＶ−ＥＣＵ６０は、車輪１４の転舵角度に応じて、車輪１４に与える駆動トルクの波形の振幅を変化させるようインホイールモータ２０を制御してタイヤに与える振動の振幅を変化させる。具体的には、統合ＥＣＵ１００およびＨＶ−ＥＣＵ６０は、車輪１４の転舵角度が大きくなるにしたがって振幅である駆動トルクを大きくする。一般的に、車輪１４の転舵角度が大きくなれば、転舵機構２５への負荷は大きくなる。本変形例によって、転舵機構２５の負荷に応じた適切な振幅の振動をタイヤに与えることが可能となる。このため、インホイールモータ２０の負荷を低減させることができ、運転者が感じる振動を抑制することができる。

また、別の変形例では、統合ＥＣＵ１００およびＨＶ−ＥＣＵ６０は、車輪１４の転舵角度に応じて、車輪１４に与える駆動トルクの波形の周波数を変化させるようインホイールモータ２０を制御してタイヤに与える振動の周波数を変化させる。具体的には、統合ＥＣＵ１００およびＨＶ−ＥＣＵ６０は、車輪１４の転舵角度が大きくなるにしたがって駆動トルクが変化する周波数を高める。本変形例によっても、転舵機構２５の負荷に応じた適切な振幅の振動をタイヤに与えることが可能となる。このため、インホイールモータ２０の負荷を低減させることができ、運転者が感じる振動を抑制することができる。

統合ＥＣＵ１００は、転舵ＥＣＵ２６から入力される駆動信号情報の代わりに、ボールねじ機構２７の転舵軸の変位を検出する変位センサの検出結果を利用して車輪１４の転舵角度を検出してもよい。これにより、駆動信号情報を利用するよりも直接的に車輪１４の転舵角度を検出することが可能となる。

また、統合ＥＣＵ１００およびＨＶ−ＥＣＵ６０は、右輪のいずれかおよび左輪のいずれかが転舵対象となる場合、転舵対象となる右輪および左輪に相互に逆位相の波形の駆動トルクを与えるようインホイールモータ２０の作動を制御してもよい。また、統合ＥＣＵ１００およびＨＶ−ＥＣＵ６０は、前輪のいずれかおよび後輪のいずれかが転舵対象となる場合、転舵対象となる前輪および後輪の各々に同位相の波形の駆動トルクを与えるようインホイールモータ２０の作動を制御してもよい。車輪１４の転舵角度によってはこのようにインホイールモータ２０が作動しても、路面に対してタイヤを適当にスリップさせることが可能となる。このため、このようにインホイールモータ２０の作動を制御することにより、タイヤと路面との摩擦力を低減させることが可能となる。

車両制御装置の全体構成図である。 各ＥＣＵの機能ブロック図である。 第１方向転換モードが選択された場合の車輪の各々の転舵角度や旋回中心などを示す図である。 第１方向転換モードが選択された場合の車両制御装置の動作手順を示すフローチャートである。 タイヤに振動を発生させるときに右前輪用インホイールモータおよび左前輪用インホイールモータが発生する駆動トルクを、横軸を時間として表したものである。 第３方向転換モードが選択された場合の車輪の各々の転舵角度や旋回中心などを示す図である。 第３方向転換モードが選択された場合の車両制御装置の動作手順を示すフローチャートである。 （ａ）は、タイヤに振動を発生させるときに右前輪用インホイールモータおよび左前輪用インホイールモータが発生する駆動トルクを、横軸を時間軸として表したものであり、（ｂ）は、タイヤに振動を発生させるときに右後輪用インホイールモータおよび左後輪用インホイールモータが発生する駆動トルクを、横軸を時間として表したものである。 第４方向転換モードが選択された場合の車輪の各々の転舵角度や旋回中心などを示す図である。 第４方向転換モードが選択された場合の車両制御装置の動作手順を示すフローチャートである。 ４ＷＳモードでの車輪の各々の転舵角度や旋回中心などを示す図である。 ４ＷＳモードでの車両制御装置の動作手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ 車両、 １２ 車体、 １４ 車輪、 ２０ インホイールモータ、 ２２ 車輪速センサ、 ２４ 転舵モータ、 ２５ 転舵機構、 ２６ 転舵ＥＣＵ、 ３２ ステアリングホイール、 ３４ 舵角センサ、 ３５ トルクセンサ、 ３６ モード切替スイッチ、 ６０ ＨＶ−ＥＣＵ、 １００ 統合ＥＣＵ、 ２００ 車両制御装置。

Claims (9)

1. タイヤに振動を与える振動発生アクチュエータと、
   車両停止時に車輪を転舵させる場合に、転舵対象となる車輪のタイヤに振動を与えるよう前記振動発生アクチュエータを制御して、転舵対象となる車輪のタイヤと路面との間の摩擦力を変化させる振動制御部と、
   を備えることを特徴とする車両制御装置。
2. ユーザによって車輪の転舵指令が入力される入力部を更に備え、
   前記振動制御部は、ユーザによって転舵指令が入力された場合に、転舵対象となる車輪のタイヤに振動を与えるよう前記振動発生アクチュエータを制御することを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。
3. 車輪の転舵角度を検出する舵角センサを更に備え、
   前記振動制御部は、検出された転舵角度が所定の値を超える場合に、転舵対象となる車輪のタイヤに振動を与えるよう前記振動発生アクチュエータを制御することを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。
4. 車輪の転舵角度を検出する転舵角度センサを更に備え、
   前記振動制御部は、検出された転舵角度に応じてタイヤに与える振動の振幅を変化させるよう前記振動発生アクチュエータを制御することを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。
5. 車輪の転舵角度を検出する転舵角度センサを更に備え、
   前記振動制御部は、検出された転舵角度に応じてタイヤに与える振動の周波数を変化させるよう前記振動発生アクチュエータを制御することを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。
6. 前記振動発生アクチュエータは、車輪を回転駆動するモータであることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の車両制御装置。
7. 前記振動制御部は、右輪のいずれかおよび左輪のいずれかが転舵対象となる場合、転舵対象となる右輪および左輪に同位相の波形の駆動トルクを与えるよう前記モータの作動を制御することを特徴とする請求項６に記載の車両制御装置。
8. 前記振動制御部は、前輪のいずれかおよび後輪のいずれかが転舵対象となる場合、転舵対象となる前輪および後輪の各々に相互に逆位相の波形の駆動トルクを与えるよう前記モータの作動を制御することを特徴とする請求項６または７に記載の車両制御装置。
9. 右前輪の転舵中心位置をＫ_ＦＲ、左前輪の転舵中心位置をＫ_ＦＬ、右後輪の転舵中心位置をＫ_ＲＲ、および左後輪の転舵中心位置をＫ_ＲＬとした場合、
   前記振動制御部は、Ｋ_ＦＲとＫ_ＦＬとを結ぶ直線、Ｋ_ＲＲとＫ_ＲＬとを結ぶ直線、Ｋ_ＦＲとＫ_ＲＲとを結ぶ直線、およびＫ_ＦＬとＫ_ＲＬとを結ぶ直線によって囲まれる領域の所定箇所に車両の旋回中心を移動させるよう車輪を転舵する場合に、転舵対象となる車輪のタイヤに振動を与えるよう前記振動発生アクチュエータを制御することを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の車両制御装置。

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