JP2008062687A - 車両の駆動力配分制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】各輪の駆動力制限を超えないように目標車両挙動を実現する駆動力配分を求める。
【解決手段】本発明は、車両前後方向力及びヨーモーメントの目標値を演算し、各輪（１〜４）への駆動力配分基本値を演算し、各輪の駆動力制限値を演算し、駆動力配分基本値を駆動力制限値によって制限した制限後駆動力基本値を演算し、制限後駆動力基本値によって実現する車両前後方向力及びヨーモーメントを演算し、車両前後方向力及びヨーモーメントの目標値と、制限後駆動力基本値によって実現する車両前後方向力及びヨーモーメントとの誤差である車両挙動誤差を演算し、車両挙動誤差を縮小するように各輪への駆動力配分補正量を演算し、制限後駆動力基本値に駆動力配分補正量を加算することで、各輪への駆動力配分の目標値を演算し、駆動力配分目標値に基づいて第１のモータ（１２）、第２のモータ（１５）及び第３のモータ（１６）の駆動力を制御する。
【選択図】図６

Description

本発明は、車両の駆動力配分制御装置に関するものである。

車両の左右輪を独立に駆動（あるいは制動）可能な車両において、ヨーレートや車両横方向加速度が所望の応答となる左右輪の駆動力差をフィードフォワードで求めるモデルフォロイング制御が非特許文献１に記載されている。このモデルフォロイング制御では、各輪の舵角、駆動力、横すべり角等が十分小さいという仮定のもとで車両を線形化（線形２輪モデル）し、この線形化した車両モデルの逆モデルを用いてヨーレートや車両横方向加速度が所望の応答となる左右輪の駆動力差を求めている。

また、４輪を独立して駆動可能な車両において、各輪の駆動力とタイヤ横力との非線形な関係を考慮しながら、車両前後方向加速度、車両横加速度、ヨー角加速度の各目標値を実現する４輪の駆動力配分をフィードフォワードで求める方法が知られている。この方法では、予めドライバーの操作量に応じて求めておいた静的な駆動力配分をベースとして車両挙動を求め、この車両挙動と目標車両挙動との誤差を小さくするように駆動力配分を補正し、駆動力配分の目標値を求めている。
金井喜美雄、越智徳昌、川邊武俊、「ビークル制御」、槇書店、２００４年１月２０日、第３章３．２節

上記非特許文献１の技術では、線形近似された車両モデルに対し、所望のヨーレートや車両横方向加速度を得ることができる。しかし、ヨーレートや横方向加速度等を主として生じさせるのは各輪のタイヤ横力であり、駆動力変化に対するこのタイヤ横力の変化は、横すべり角や輪荷重等によって非線形に変化する。特に各輪の舵角や横すべり角が大きくなる急旋回時には、各輪の舵角や横すべり角を線形近似したことによるモデル誤差が大きくなる。

このようにタイヤ横力の非線形性が強くなりモデル誤差が大きくなるような場合には、上記非特許文献１の技術で求めた左右輪駆動力差ではヨーレートや車両横方向加速度を所望の応答とすることができず、目標値に対してオーバーシュートや収束の遅れが発生し、ドライバーの操縦性を損ねる可能性がある。

また、駆動力制限を超える駆動力配分の目標値が求められた場合には、過剰な駆動力によってタイヤの過回転スリップが発生し、またモータ保護機能によって駆動力制限が生じることにより、駆動力配分を実現することができず目標車両挙動への追従性が低下する可能性がある。

本発明は、各輪の駆動力制限を超えないように目標車両挙動を実現する駆動力配分を求めることを目的とする。

本発明は、前輪及び後輪のうち一方の左右輪を駆動する第１のモータと、他方の左輪を駆動する第２のモータと、他方の右輪を駆動する第３のモータとを備える車両の駆動力配分制御装置において、車両の車両前後方向力及びヨーモーメントの目標値を演算する目標車両挙動演算手段と、車両前後方向力及びヨーモーメントに基づいて一方の左右輪、他方の左輪及び他方の右輪への駆動力配分基本値を演算する駆動力配分基本値演算手段と、一方の左右輪、他方の左輪及び他方の右輪の駆動力制限値を演算する駆動力制限値演算手段と、駆動力配分基本値を駆動力制限値によって制限した制限後駆動力基本値を演算する制限後駆動力基本値演算手段と、制限後駆動力基本値によって実現する車両前後方向力及びヨーモーメントを演算する車両挙動演算手段と、車両前後方向力及びヨーモーメントの目標値と、制限後駆動力基本値によって実現する車両前後方向力及びヨーモーメントとの誤差である車両挙動誤差を演算する車両挙動誤差演算手段と、車両挙動誤差を縮小するように一方の左右輪、他方の左輪及び他方の右輪への駆動力配分補正量を演算する駆動力配分補正量演算手段と、制限後駆動力基本値に駆動力配分補正量を加算することで、一方の左右輪、他方の左輪及び他方の右輪への駆動力配分の目標値を演算する目標駆動力配分演算手段と、駆動力配分目標値に基づいて第１のモータ、第２のモータ及び第３のモータの駆動力を制御する駆動力制御手段とを備える。

また、左前輪を駆動する第１のモータ、右前輪を駆動する第２のモータ、左後輪を駆動する第３のモータ及び右後輪を駆動する第４のモータを備える車両の駆動力配分制御装置において、車両の車両前後方向力、車両横方向力及びヨーモーメントの目標値を演算する目標車両挙動演算手段と、車両前後方向力、車両横方向力及びヨーモーメントに基づいて左前輪、右前輪、左後輪及び右後輪への駆動力配分基本値を演算する駆動力配分基本値演算手段と、左前輪、右前輪、左後輪及び右後輪の駆動力制限値を演算する駆動力制限値演算手段と、駆動力配分基本値を駆動力制限値によって制限した制限後駆動力基本値を演算する制限後駆動力基本値演算手段と、制限後駆動力基本値によって実現する車両前後方向力、車両横方向力及びヨーモーメントを演算する車両挙動演算手段と、車両前後方向力、車両横方向力及びヨーモーメントの目標値と、制限後駆動力基本値によって実現する車両前後方向力、車両横方向力及びヨーモーメントとの誤差である車両挙動誤差を演算する車両挙動誤差演算手段と、車両挙動誤差を縮小するように左前輪、右前輪、左後輪及び右後輪への駆動力配分補正量を演算する駆動力配分補正量演算手段と、制限後駆動力基本値に駆動力配分補正量を加算することで、左前輪、右前輪、左後輪及び右後輪への駆動力配分の目標値を演算する目標駆動力配分演算手段と、駆動力配分目標値に基づいて第１のモータ、第２のモータ、第３のモータ及び第４のモータの駆動力を制御する駆動力制御手段とを備える。

本発明によれば、駆動力配分基本値に対して各輪の駆動力制限を考慮して車両挙動を演算するので、駆動力基本値に基づいて駆動力配分を実現した場合の車両挙動を精度良く推定することができる。これにより、推定した車両挙動と目標車両挙動との誤差を縮小するように駆動力配分を補正することで目標車両挙動への追従性を向上させることができる。また、４輪を独立して駆動する車両においても同様である。

以下では図面等を参照して本発明の実施の形態について詳しく説明する。まず初めに本発明の前提となる理論について説明する。

図１は前輪（１と２）、左後輪３、右後輪４をそれぞれ独立に駆動できる車両において各輪の駆動力とタイヤ横力と舵角、そして車両に働く前後方向、横方向、重心周りのヨーモーメントを表した図である。なお、ここではエンジン駆動輪を前左右輪として説明する。

δ₁、δ₂、δ₃、δ₄は各車輪１〜４それぞれの舵角、Ｆｘ₁、Ｆｘ₂、Ｆｘ₃、Ｆｘ₄（単位：ｒａｄ）は各車輪１〜４の駆動力（単位：Ｎ）である。Ｆｘ₁、Ｆｘ₂はデフを介して駆動力Ｆｘ₁、2が配分される。図２は左右輪への駆動力配分特性の例を示す。図２（ａ）は左右輪の回転速度差によらず常に左右均等に駆動力を配分するオープンデフの場合を示す。図２（ｂ）は左右輪の回転速度差に応じて駆動力配分を変更する差動制限装置付きデフの場合を示しており、高回転側から低回転側へ駆動力が配分され、駆動力Ｆｘ₁、₂とＦｘ₁、Ｆｘ₂との関係は以下の（１）、（２）式のように表すことができる。

ここで、ｅは駆動力Ｆｘ₁、₂のうち、左前輪に配分される駆動力の比を示す。

Ｆｙ₁、Ｆｙ₂、Ｆｙ₃、Ｆｙ₄は各車輪１〜４のタイヤ横力（単位：Ｎ）である。また、Ｆｘはタイヤ力の総和の車両前後方向成分（単位：Ｎ）、Ｆｙはタイヤ力の総和の車両横方向成分（単位：Ｎ）、Ｍは各輪のタイヤ力によって発生する車両重心周りのヨーモーメントの総和（単位：Ｎｍ）である。また、Ｌｆは車両重心軸から前輪車軸までの距離（単位：ｍ）、Ｌｒは車両重心軸から後輪車軸までの距離（単位：ｍ）、Ｌｔは前後輪のトレッド長さ（単位：ｍ）である。またホイールベースの長さをＬｌ＝Ｌｆ＋Ｌｒ（単位：ｍ）とする。

舵角δ_i（ｉ＝１〜４）及びＭは車両を鉛直上方から見た場合に時計回りを正とし、δｉは各車輪の回転方向が車両前後方向と一致している状態を０とする。また、Ｆｘ_iはδ_iが全て０の時に車両を前方に加速させる方向を正とし、タイヤ横力Ｆｙ_i（単位：Ｎ）はδ_iが全て０の時に車両を左方向に加速させる方向を正とする。

ここで、まず各車輪で発生する駆動力とタイヤ横力の合力（タイヤ力）の車両前後方向成分Ｆｘ_i ^'及び車両横方向成分Ｆｙ_i ^'を考える。図３に示すように各輪の舵角をδ_i（ｉ＝１〜４）だけ切った場合におけるＦｘ_i ^'とＦｙ_i ^'は以下の（３）、（４）式の通り表される。ただし、Ｆｘ_i ^'は車両を前方に加速する方向を、Ｆｙ_i ^'は車両を左方向に加速させる方向をそれぞれ正とする。

従って、各車輪の駆動力がΔＦｘ_iだけ変化したときのタイヤ横力変化量をΔＦｙ_iとすると、各車輪の駆動力がΔＦｘ_iだけ変化したときのＦｘ_i ^'、Ｆｙ_i ^'の変化量ΔＦｘ_i ^'、ΔＦｙ_i ^'は以下の（５）、（６）式の通り表される。

ここでさらに、駆動力とタイヤ横力の関係は図４に示す関係にある。図４は輪荷重と路面摩擦係数に変化が無いとした時の駆動力とタイヤ横力の関係を表した図で、駆動力を横軸に、タイヤ横力を縦軸にとっている。この図４の関係を利用して、各輪の現在の駆動力Ｆｘ_iとタイヤ横力Ｆｙ_iにおける、駆動力変化ΔＦｘ_iに対するタイヤ横力の感度をｋ_i（ｉ＝１〜４）とおく。即ち、ｋ_iは図４に示すようにΔＦｘ_i及びΔＦｙ_iが微小の時の式（７）の値である。

するとΔＦｘ_i及びΔＦｙ_iが微小で、この式（７）の近似が十分成り立つとすると、ΔＦｙ_i＝ｋ_iΔＦｘ_iとおけるので、各輪の駆動力Ｆｘ_iが十分微小なΔＦｘ_iだけ変化した時のＦｘ_i ^'、Ｆｙ_i ^'の変化量ΔＦｘ_i ^'、ΔＦｙ_i ^'は式（８）及び式（９）の通り表される。

また、ΔＦｘ₁ ^'、ΔＦｘ₂ ^'、ΔＦｙ₁ ^'、ΔＦｙ₂ ^'は、式（１）、（２）を用いて次のように表せる。

ここで、図１の状態において、タイヤ力の総和の車両前後方向成分Ｆｘと、各輪のタイヤ力によって発生する車両重心周りのヨーモーメントの総和Ｍは式（１４）、（１５）の通り表すことができる。ただし、Ｍは図１の通り車両を鉛直上方からみたときに反時計回りを正とする。

・・・（１５）
従って、各輪の制駆動力Ｆｘ_iがそれぞれΔＦｘ_iだけ変化したときのＦｘ、Ｍの変化量ΔＦｘ、ΔＭは式（８）及び式（９）のｐ_i、ｑ_iを用いて、式（１６）、（１７）の通り表される。

また、式（１６）、（１７）をまとめると式（１８）の通り表すことができる。

ΔＦｘ_1,2を既知と仮定してΔＦｘ₃、ΔＦｘ₄について解くと、ΔＦｘ₃、ΔＦｘ₄は式（１９）の通り表される。

ただし、

従って式（１９）より、Ｄ₁≠０の場合には、現在の動作点周りでＦｘ、ＭをそれぞれΔＦｘ、ΔＭだけ変化させる各輪の駆動力変化量ΔＦｘ_iは、χを任意定数として式（２３）の通り求めることが出来る。

同様にしてΔＦｘ₃、ΔＦｘ₄の何れか一つを既知と仮定して式（１８）を解くと、Ｄ₃≠０、Ｄ₄≠０それぞれの場合に現在の動作点周りでＦｘ、ＭをそれぞれΔＦｘ、ΔＭだけ変化させる各輪の駆動力変化量ΔＦｘ_iを求める式が得られる。例としてΔＦｘ₃を既知として式（１８）を解くと、式（２４）の通りとなる。

次に、この式（２３）や式（２４）を用い、各輪の駆動力Ｆｘ_iとタイヤ横力Ｆｙ_iとの非線形な関係を考慮しながら、車両前後方向力，ヨーモーメントの目標値Ｆｘ^**、Ｍ^**を実現する駆動力配分Ｆｘ_iをフィードフォワードで求める手法について図５を用いて説明する。

まず、ドライバーのアクセルやハンドル等の操作からＦｘ^**、Ｍ^**を生成する（図５（ａ）、（ｂ）の破線）。

次にこのＦｘ^**、Ｍ^**を概ね実現する駆動力配分の基本値Ｆｘ_i ^##を演算する（図５（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）の破線）。

Ｆｘ^**、Ｍ^**を演算する方法として、例えば車両を線形近似したモデルに対しモデルフォロイング制御（金井喜美雄、越智徳昌、川邊武俊、「ビークル制御」、槇書店、第３章３．２節参照）等を適用して設定する。

そしてＦｘ_i ^##で実現される車両前後方向力Ｆｘ^##、車両横方向力Ｆｙ^##、ヨーモーメントＭ^##を、各輪の駆動力とタイヤ横力との非線形な関係を考慮した車両モデルを用いて求める（図５（ａ）、（ｂ）の実線）。

そしてＦｘ^**、Ｍ^**とＦｘ^##、Ｍ^##との誤差ΔＦｘ、ΔＭを補償する、駆動力配分補正量ΔＦｘ_iを式（２３）または式（２４）を使って求める。最後に、Ｆｘ_i ^**＝Ｆｘ_i ^##＋ΔＦｘ_i（図５（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）の実線）としてＦｘ^**、Ｍ^**を実現する駆動力配分Ｆｘ_i ^**を求めることが出来る。

次に本発明を車両に適用した場合の実施形態について説明する。

（第１実施形態）
図６は、本実施形態における車両の駆動力配分制御装置を示すシステム構成概略図である。車両は、前輪１、２の駆動力源としてエンジン１０と、バッテリ９から供給される電力により駆動されるモータ１２とを備え、エンジン１０及びモータ１２の駆動力は、変速機１３、デファレンシャル１４を介して左前輪１、右前輪２へ伝達される。エンジン１０とモータ１２との間にはクラッチ１１が設けられ、エンジン停止時にはクラッチ１１を開放してモータ１２のみを駆動力源として走行することができる。

また、後輪の駆動力源として左後輪３にモータ１５、右後輪４にモータ１６を備え、それぞれ独立に駆動される。モータ１５及びモータ１６はそれぞれバッテリ９から供給される電力によって駆動される。

モータ１２、１５、１６は三相同期電動機や三相誘導電動機等の力行運転及び回生運転ができる交流機であり、バッテリ９はニッケル水素電池又はリチウムイオン電池などである。インバータ１７〜１９は回生時にモータ１２、１５、１６で発電された交流電流を直流電流に変換してバッテリ９に充電するとともに、バッテリ９が放電した直流電流を交流電流に変換してモータ１２、１５、１６に供給する。

各車輪１〜４の速度は各車輪付近に設けられる車輪速センサ２１〜２４によって検出され、検出された各車輪１〜４の回転速度はコントローラ８に送信される。各車輪１〜４の回転半径はＲで全て等しく、後輪に備えた各モータ１５、１６と各車輪間は減速比１、即ち直接連結されている。

車両の横方向加速度は車両重心位置に取り付けられた加速度センサ１００によって検出され、車両のヨーレートはヨーレートセンサ１０１によって検出され、検出された車両の横方向加速度とヨーレートはコントローラ８に送信される。

前輪１、２の舵角は、運転者によるステアリング５の操舵がステアリングギヤ２０を介して機械的に調整されることで決定される。なお、前輪１、２の舵角変化量はステアリング５の操舵角変化量に対して１/１６になるように設定されている。各車輪１〜４の舵角は舵角センサ４１〜４４によって検出され、検出された各車輪の舵角はコントローラ８に送信される。

運転者によるステアリング５の回転角はステアリング角センサ２５によって検出され、アクセルペダル６及びブレーキペダル７の踏込量はアクセルストロークセンサ２６及びブレーキストロークセンサ２７によってそれぞれ検出され、コントローラ８に送信される。

コントローラ８はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、インターフェース回路及びインバータ回路等からなり、車輪速センサ２１〜２４、ステアリング角センサ２５、アクセルストロークセンサ２６、ブレーキストロークセンサ２７、加速度センサ１００、ヨーレートセンサ１０１等で検出された信号を受信し、これらの信号に基づいてアクチュエータ操作指令値を作成し、目標とする駆動力配分を実現するよう制御を行う。

次に図７のフローチャートを参照しながらコントローラ８で行う制御について説明する。ステップＳ１０では、車輪速センサ２１〜２４で各輪１〜４の回転速度ω１、ω２、ω３、ω４をそれぞれ検出し、各輪の半径Ｒを乗じて各輪の速度Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４を演算する。また、各輪の速度Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４に基づいて以下の（２５）式に従って車速Ｖを演算する。

また、アクセルストロークセンサ２６及びブレーキストロークセンサ２７によってアクセルペダル６とブレーキペダル７の踏込量ＡＰ及びＢＰをそれぞれ検出し、ステアリング角センサ２５によってステアリング５の回転角θを検出し、加速度センサ１００で車両の前後方向加速度α_xと横方向加速度α_yを検出し、ヨーレートセンサ１０１でヨーレートγを検出し、舵角センサ４１〜４４で各車輪１〜４の舵角δ₁、δ₂、δ₃、δ₄を検出する。

車速Ｖ及び車輪の速度Ｖ１〜Ｖ４は車両前進方向を正とし、ステアリング５の回転角θは反時計回りを正とし、α_xは車両が前方に加速する方向を正とし、α_yは車両が左旋回時に車両重心位置から旋回中心に向かう方向を正とし、γは車両を鉛直上方からみたときに反時計回りを正とする。

なお、舵角センサ４１〜４４を持たない車両ではステアリング５の回転角θから各輪の舵角δ_iを求める。本実施形態では前輪１、２の舵角δ₁、δ₂をδ₁＝δ₂＝θ／１６とし、後輪３、４の舵角δ₃、δ₄をδ₃＝δ₄＝０とする。この場合、コンプライアンスステアやロールステア等、サスペンションの影響を考慮して各輪１〜４の舵角を補正するようにすると良い。

ステップＳ２０では、各輪１〜４の横すべり角β₁、β₂、β₃、β₄を推定する。推定方法は、例えば特開平１０−３２９６８９に記載された方法を用い、ステップＳ１０において検出又は推定した横方向加速度α_yヨーレートγ、車速Ｖ、各輪の舵角δ_iとステアリング角θから車体横すべり角βと各輪１〜４の横すべり角β_iを推定する。なお、β_iの符号は、車輪の前後方向から車輪速度の方向までの角度が鉛直上方から見て反時計回りになっている場合を正とする。

また、各輪１〜４の輪荷重Ｗ₁、Ｗ₂、Ｗ₃、Ｗ₄を以下の（２６）式〜（２９）式に従って演算する。

ただし、Ｌｆは車両重心位置から前輪車軸までの距離、Ｌｒはヨー回転方向の車両重心位置から後輪車軸までの距離、Ｌｔは前後輪のトレッド長さ、Ｌｌはホイールベース長さでＬｌ＝（Ｌｆ＋Ｌｔ）、ｍは車両の質量、ｇは重力加速度である。

さらに、各輪１〜４の路面摩擦係数μ₁、μ₂、μ₃、μ₄を推定する。推定方法は、例えば前輪においては特開平１１−７８８４３号公報記載のように、タイヤと路面との間の摩擦係数の勾配である路面摩擦係数勾配を推定することができる技術や、特開平１０−１１４２６３号公報記載のように、路面摩擦係数勾配と等価的に扱うことのできる物理量として、スリップ速度に対する制動トルクの勾配や駆動トルクの勾配に基づいて推定する技術を用いる。後輪においては、特開平６−９８４１８に記載された方法を用い、各輪が路面から受ける反力を推定し、この路面反力と各輪の輪荷重Ｗ_iからμ_iを推定する。

ステップＳ３０では車両前後方向力の静的目標値Ｆ_x ^*をアクセルペダル６とブレーキペダル７の踏込量ＡＰ及びＢＰと車速Ｖに基づいて以下の（３０）式に従って演算する。

Ｆａ_x ^*はアクセルペダル６の踏込量ＡＰ及び車速Ｖに基づいて例えば図８に示す目標駆動力マップを参照して設定される。またＦｂ_x ^*はブレーキペダル７の踏込量ＢＰに基づいて例えば図９に示す目標制動力マップを参照して設定される。なお、Ｆ_x ^*、Ｆａ_x ^*、Ｆｂ_x ^*は何れも車両を前方に加速させる向きを正とする。

ステップＳ４０では、ステップＳ３０において設定した車両前後方向力の静的目標値Ｆ_x ^*、ステアリング５の回転角θ及び車速Ｖに基づいてヨーレートの静的目標値γ^*を、例えば図１０に示す目標ヨーレートマップを参照して設定する。図１０のマップの設定方法についてはステップＳ５０において説明する。

ステップＳ５０では、θ、Ｖ、Ｆ_x ^*に基づいて駆動力配分の静的な目標値Ｆｘ₁、₂ ^**、Ｆｘ₃ ^**、Ｆｘ₄ ^**を、例えば図１１に示す静的駆動力配分マップを参照して設定する。

ここで、この静的駆動力配分マップと、ステップＳ４０において用いた目標ヨーレートマップの求め方について以下説明する。

４輪の駆動力和Ｆｘ_all、左右輪駆動力差ΔＦｘ_all、前輪駆動力配分η、左右輪駆動力差の前輪配分Δηを以下の（３１）〜（３４）式に従って設定する。なお、本実施形態ではη及びΔηは常に０.６（前輪への配分を６割）とする。

ここで、Ｆｘ₁、Ｆｘ₂は図２に示すように前輪に備わったデファレンシャルギア１４による左右輪への駆動力配分特性を考慮して（１）、（２）式から求まる値を用いればよい。

本車両が取り得る４輪の駆動力和Ｆｘ_all、左右輪駆動力差ΔＦｘ_all、ステアリング５の角度θ、車両前後方向力の静的目標値Ｆ_x ^*の４つのパラメータの組合せすべてに対して次のようなシミュレーション又は実験を行い、静的駆動力配分マップ、目標ヨーレートマップを作成する。

最初に、選択されたＦｘ_all、ΔＦｘ_allから各輪の駆動力配分Ｆｘ_iを以下の（３５）〜（３８）式に従って演算し、選択されたθ'から前輪１、２の舵角をδ₁＝δ₂＝θ'／１６（ステアリングギア比は１/１６）とする。

次に、この設定された駆動力配分Ｆｘ_iと前輪舵角δ₁、δ₂（後輪３、４の舵角δ₃、δ₄は０）で車両を走行させ、かつ−Ｆｘ^*を車両重心位置において車両前後方向に加える。そして、十分時間が経過し車速Ｖ'が一定（定常状態）になった時のヨーレートγを求める。なお、この実験又はシミュレーションを行う場合には空気抵抗や転がり抵抗等の走行抵抗要素を除外するようにして行うとともに、シミュレーション上で実施する場合には各輪の駆動力とタイヤ横力等の非線形性を十分考慮した車両モデルを用いて行う。

最後に、静的駆動力配分マップ、目標ヨーレートマップのＶ、θ、Ｆｘ^*、γ^*、Ｆｘ_i ^*をそれぞれシミュレーションを行った時のＶ'、θ、Ｆｘ^*、γ、Ｆｘ_i ^*とし、静的駆動力配分マップ、目標ヨーレートマップを設定する。

ステップＳ６０（目標車両挙動演算手段）では、各輪の駆動力配分Ｆｘ_iで実現可能な範囲でドライバーの操縦性が好適となるように静的な目標値Ｆｘ^*、γ^*に対してなまし処理を行うことで、車両前後方向力の動的目標値Ｆｘ^**、ヨーレートの動的目標値γ^**を求める。本実施形態ではＦｘ^*については２次遅れの伝達関数を用いて、γ^*については１次遅れの伝達関数を用いてそれぞれなますことによってＦｘ^**、γ^**を得る。なお、特にγ^**の応答は各輪のタイヤ力によって実現可能なものになるようになます。

さらに、求められたγ^**を微分して、車両のヨー慣性モーメントＩを乗じることによってヨーモーメントの動的目標値Ｍ^**を求める。

ステップＳ７０（駆動力配分基本値演算手段）では、ステップＳ５０において設定された駆動力配分の静的な目標値Ｆｘ_i ^*に基づいて、車両挙動の動的目標値Ｆｘ^**、γ^**を概ね実現する駆動力配分の基本値Ｆｘ₁、₂ ^##、Ｆｘ₃ ^##、Ｆｘ₄ ^##を以下の（３９）〜（４１）式に従って演算する。

ただし、ステップＳ５０に示した通りη＝Δη＝０．６、Ｆｘ_all ^##はステップＳ６０においてＦｘ^*をなましてＦｘ^**とした時と同じなましをＦｘ_i ^*の和Ｆｘ₁ ^*＋Ｆｘ₂ ^*＋Ｆｘ₃ ^*＋Ｆｘ₄ ^*に施した値である。

またΔＦｘ_all ^**は、車両を線形近似した線形２輪モデル（安部正人、「自動車の運動と制御」、山海堂、第３章３.２.１節参照）に左右輪駆動力差ΔＦｘ_all ^##が加わった場合を考え、この線形２輪モデルのヨーレートの応答がγ^**となるように設計したモデルフォロイング制御系（金井喜美雄、越智徳昌、川邊武俊、「ビークル制御」、槇書店、第３章３．２節参照）を用い、かつ定常状態で駆動力配分の静的な目標値Ｆｘ_i ^*との間で偏差を生じないように補正した以下の（４２）式に従って演算する。

また、ｆ_r（ｓ）はステップＳ６０においてγ^*をなましてγ^**とした時のなまし処理の伝達関数、Ｋ_f、Ｋ_rは前輪及び後輪の横滑り角が十分小さい時の単位横滑り角あたりのコーナーリングフォースである。

ステップＳ８０（駆動力制限値演算手段、制動力制限値演算手段）では、各輪の駆動力制限値Ｆｘ₁、₂__lmt、Ｆｘ₃__lmt、Ｆｘ₄__lmt及び制動力制限値Ｆｘ₁、₂__Blmt、Ｆｘ₃__Blmt、Ｆｘ₄__Blmtを求める。駆動力及び制動力の制限値には大きく分けて路面伝達可能な制駆動力の最大値と、モータの最大出力との２種類があり、以下それぞれに分けて説明する。

初めに路面に伝達可能な制駆動力の最大値について図１２を参照しながら説明する。図１２はタイヤの横滑り角と最大制駆動力との関係を示すマップである。路面に伝達可能な制駆動力の最大値は、様々な条件により異なるタイヤ特性によって決まる。ここで、α１〜α４（α１＜α２＜α３＜α４）はタイヤの横滑り角、μ１、μ２（μ１＞μ２）は路面摩擦係数、Ｆ_z1、Ｆ_z2（Ｆ_z1＞Ｆ_z2）はタイヤにかかる荷重、γ１、γ２（γ１＜γ２）はキャンバ角を示す。

図１２（ａ）はタイヤの横滑り角と最大制駆動力との関係を示しており、横滑り角が大きくなるほど制駆動力の最大値が小さくなる。

図１２（ｂ）は図１２（ａ）よりタイヤにかかる荷重を小さくした場合のタイヤの横滑り角と最大制駆動力との関係を示しており、荷重が小さくなるほど制駆動力の最大値が小さくなる。

図１２（ｃ）は図１２（ａ）より路面摩擦係数を小さくした場合のタイヤの横滑り角と最大制駆動力との関係を示しており、路面摩擦係数が小さくなるほど制駆動力の最大値が小さくなる。

図１２（ｄ）は図１２（ａ）よりキャンバ角を大きくした場合のタイヤの横滑り角と最大制駆動力との関係を示している。

図１２（ａ）〜（ｄ）に示す種々の状況に応じて異なるタイヤ特性を考慮して求めた駆動力及び制動力の最大値を演算し、この最大値を制限値とする。駆動力及び制動力の最大値は、タイヤ特性を走行状況に分けてまとめたマップを作成し、各状況に応じたマップを検索することにより求める。

次にモータの最大出力による制限について図１３を参照しながら説明する。図１３はモータの回転速度、最大トルク及び最大出力の関係を示すマップである。モータで発生できるトルクは最大トルク、最大出力により制限され、例えばモータ回転速度ａ₁におけるトルク制限値は、駆動側はＴｄ_lmt1、回生側はＴｒ_lmt1のようになる。

上記のトルク制限値をタイヤで発生する駆動力及び制動力に換算し、駆動力制限値及び制動力制限値を求める。

また、モータ保護機能により出力が制限された場合を考慮して、駆動力制限値及び制動力制限値を求めてもよい。図１４はモータの温度に応じた出力制限を示しており、温度が高くなるほど、出力を制限し温度上昇を抑制する。ここで例えば温度Ｔｅｍｐ₂のときのモータ回転速度a₂におけるトルク制限値は、駆動側はＴｄ_lmt2、回生側はＴｒ_lmt2のようになる。このトルク制限値をタイヤで発生する駆動力及び制動力に換算し、駆動力制限値及び制動力制限値を求める。

また、エンジンとモータとを組合せて駆動力源として用いる本実施形態の車両の場合には、モータに加えてエンジンのトルク制限値をも考慮してタイヤで発生する駆動力及び制動力に換算し、駆動力制限値及び制動力制限値を求めてもよい。

以上のような制限値を各輪について求めることにより、駆動力制限値Ｆｘ₁、₂__lmt、Ｆｘ₃__lmt、Ｆｘ₄__lmt、制動力制限値Ｆｘ₁、₂__Blmt、Ｆｘ₃__Blmt、Ｆｘ₄__Blmtを求める。また、複数の制限値を考慮する場合には、考慮する駆動力制限値のうち最小値を駆動力制限値Ｆｘ₁、₂__lmt、Ｆｘ₃__lmt、Ｆｘ₄__lmt又は制動力制限値Ｆｘ₁、₂__Blmt、Ｆｘ₃__Blmt、Ｆｘ₄__Blmtとすればよい。

ステップＳ９０（制限後駆動力基本値演算手段）では、駆動力配分の基本値Ｆｘ₁、₂ ^##、Ｆｘ₃ ^##、Ｆｘ₄ ^##を駆動力制限値Ｆｘ₁、₂__lmt、Ｆｘ₃__lmt、Ｆｘ₄__lmt及び制動力制限値Ｆｘ₁、₂__Blmt、Ｆｘ₃__Blmt、Ｆｘ₄__Blmtで制限した後の制限後駆動力基本値Ｆｘ₁、₂__lmt ^##、Ｆｘ₃__lmt ^##、Ｆｘ₄__lmt ^##を求める。

ステップＳ１００（車両挙動演算手段）では、制限後駆動力基本値Ｆｘ₁、₂__lmt ^##、Ｆｘ₃__lmt ^##、Ｆｘ₄__lmt ^##によって実現する車両前後方向力Ｆｘ^##、ヨーモーメントＭ^##を以下の（４３）、（４４）式の通り求める。

ここで、Ｆｘ₁__lmt ^##、Ｆｘ₂__lmt ^##は、Ｆｘ₁、₂__lmt ^##をもとに図２に示す前輪に備わったデファレンシャル１４による左右輪１、２への駆動力配分特性を考慮して求める。

なお、Ｆｙ₁__lmt ^##、Ｆｙ₂__lmt ^##、Ｆｙ₃__lmt ^##、Ｆｙ₄__lmt ^##は、現在の車両状態で、Ｆｘ₁__lmt ^##、Ｆｘ₂__lmt ^##、Ｆｘ₃__lmt ^##、Ｆｘ₄__lmt ^##が各輪に加わった時に発生するタイヤ横力であり、各輪の現在の横すべり角β_iに基づいて駆動力とタイヤ横力との関係を示す図１５のタイヤ特性マップから設定する。各輪とも図１５のタイヤ特性マップは共通である。

また、Ｓ２０で求めた各輪の路面摩擦係数μ_iに基づいて、駆動力とタイヤ横力との関係を示す図１６のタイヤ特性マップからＦｙ_i ^##を設定する。図１６（ａ）は路面摩擦係数μ_iが比較的小さい場合を示しており、図１６（ｂ）は路面摩擦係数μ_iが比較的大きい場合を示している。各輪とも図１６のタイヤ特性マップは共通である。

さらに、Ｆｘ_i ^##、Ｆｙ_i ^##を以下の（４５）、（４６）式に従って各輪の舵角分回転変換した値としてＦｘ^##、Ｍ^##を推定する。

ステップＳ１１０（車両挙動誤差演算手段）では、Ｆｘ^**、Ｍ^**とＦｘ^##、Ｍ^##との誤差ΔＦｘ、ΔＭを以下の（４７）、（４８）式に従って演算する。

次にステップＳ１２０（駆動力配分補正量演算手段）では、車両挙動の誤差ΔＦｘ、ΔＭを縮小するように補正する各輪の駆動力補正量ΔＦｘ_iを求める。各輪の駆動力補正量ΔＦｘ_iの演算方法については後述する。

ステップＳ１３０（目標駆動力配分演算手段）では、Ｆｘ_i ^##とΔＦｘ_iとの和を各輪の駆動力配分の目標値Ｆｘ_i ^**とする。

ステップＳ１４０（駆動力制御手段）では、Ｆｘ_i ^**を実現するようにエンジン１０、モータ１２、１５、１６の出力トルク、変速機１３の変速比及びトルクコンバータ１１内のクラッチの締結／開放を制御する。

ここで、ステップＳ１２０において各輪の駆動力補正量ΔＦｘ_iを演算する方法について図１７を参照しながら詳細に説明する。図１７は各輪の駆動力補正量ΔＦｘ_iを演算する制御を示すフローチャートである。

ステップＳ９００では、各輪の駆動力変化に対するタイヤ横力の感度ｋ_iを求める。ｋ_iの求め方を左前輪１の場合を例にとって以下説明する。

駆動力Ｆｘ₁ ^**＋ｄＦｘ₁に対応するタイヤ横力Ｆｙ₁ ^**＋ｄＦｙ₁を図１５のマップを参照して現在の横すべり角β₁に基づいて求め、図４に示すように以下の（４９）式に従ってｋ₁を求める。

なお、ｄＦｘ₁（＞０）は、本車両の左前輪１が取り得る輪荷重Ｗ₁と比較して十分微小な値とする。すなわち、Ｆｘ₁ ^##が微小なｄＦｘ₁だけ変化した時のＦｙ₁ ^##の変化量ｄＦｙ₁を求めることによって、駆動力をＦｘ₁ ^##とした時の駆動力変化に対するタイヤ横力の感度ｋ₁を求めることができる。

以上のようにして、車輪２〜４についても同様にしてｋ₂〜ｋ₄を求める。

またこの時に、図１６のマップを参照して各輪の輪荷重Ｗ_i及び路面摩擦係数μ_iに基づいて上述したのと同様にｄＦｙ_i、ｋ_iを求める。

ステップＳ９１０では、このｋ_iから各輪の舵角δ_iを０として、（２０）〜（２２）式で表されるＤ₁、Ｄ₃、Ｄ₄を求める。

ステップＳ９２０では、Ｄ₁＝０であるか否かを判定する。Ｄ₁＝０であればステップＳ９３０へ進み、Ｄ₁≠０であればステップＳ９３０へ進む。

ステップＳ９３０では、舵角δ_iを０とした（２３）式を用いてΔＦｘ、ΔＭを補償するΔＦｘ_1,2、ΔＦｘ₃、ΔＦｘ₄を求める。

なお、式（２３）の任意定数χは、ステップＳ９０において制限された駆動輪へ駆動力補正量が発生しないように設定される。前輪が制限された場合を例にχの設定方法について次に説明する。

前輪は制駆動力が制限されていることから、ΔＦｘ_1,2を用いたΔＦｘ、ΔＭの補償は行えない。このため式（２３）におけるΔＦｘ_1,2に０を代入し、式（５０）の等式を得る。

式（５０）をχについて求めると、式（５１）のようになる。

式（５１）で求めたχを式（２３）に代入することにより、前輪の制駆動力制限値を守った上で、ΔＦｘ、ΔＭを補償するΔＦｘ₃、ΔＦｘ₄を求めることができる。

また、左後輪、右後輪が駆動力制限された場合についても同様に、おのおのΔＦｘ₃に０、ΔＦｘ₄に０を代入しχを求めることにより、制駆動力制限値を守った上で、ΔＦｘ、ΔＭを補償する駆動力補正量を求めることができる。

ステップＳ９４０では、Ｄ₃＝０であるか否かを判定する。Ｄ₃＝０であればステップＳ９６０へ進み、Ｄ₃≠０であればステップＳ９５０へ進む。

ステップＳ９５０では、舵角δ_iを０とした式（２４）を用いてΔＦｘ、ΔＭを補償するΔＦｘ_iを求める。

なお、任意定数χは、ステップ９３０と同様に求めることができる。

ステップＳ９６０では、Ｄ₄＝０であるか否かを判定する。Ｄ₄＝０であればステップＳ９８０へ進み、Ｄ₄≠０であればステップＳ９７０へ進む。

ステップＳ９７０では、式（１８）をΔＦｘ₄を既知として解いた式から、ΔＦｘ、ΔＭを補償するΔＦｘ_iを求める。ただし舵角δ_iは０とする。なお、式（２３）及び式（２４）中の任意定数χに対応する値はステップＳ９３０、Ｓ９５０と同様制駆動力制限値を守った上で、ΔＦｘ、ΔＭを補償するように設定する。

ステップＳ９８０では、ΔＦｘ_1,2＝ΔＦｘ₃＝ΔＦｘ₄＝０とする。

以上のように本実施形態では、駆動力配分基本値Ｆｘ₁、₂ ^##、Ｆｘ₃ ^##、Ｆｘ₄ ^##に対して各輪の駆動力制限を考慮して車両挙動を演算するので、駆動力基本値Ｆｘ₁、₂ ^##、Ｆｘ₃ ^##、Ｆｘ₄ ^##に基づいて駆動力配分を実現した場合の車両挙動を精度良く推定することができる。これにより、推定した車両挙動と目標車両挙動との誤差を縮小するように駆動力配分を補正することで目標車両挙動への追従性を向上させることができる
また、駆動力配分基本値Ｆｘ₁、₂ ^##、Ｆｘ₃ ^##、Ｆｘ₄ ^##が制限される場合には、制限された駆動輪における駆動力補正量ΔＦｘ_iをゼロとするので、制限された駆動輪以外の駆動輪に駆動力補正量ΔＦｘ_iを負担させることができ、駆動力制限の範囲内で目標車両挙動を実現する駆動力補正量ΔＦｘ_iを求めることができる。

さらに、駆動側の制限に加えて制動側も考慮して駆動力配分基本値Ｆｘ₁、₂ ^##、Ｆｘ₃ ^##、Ｆｘ₄ ^##を制限するので、さらに精度良く車両挙動を推定することができる。これにより、推定した車両挙動と目標車両挙動との誤差を縮小するように駆動力配分を補正することで目標車両挙動への追従性をより向上させることができる
さらに、各駆動輪における駆動力制限値Ｆｘ₁、₂__lmt、Ｆｘ₃__lmt、Ｆｘ₄__lmt及び制動力制限値Ｆｘ₁、₂__Blmt、Ｆｘ₃__Blmt、Ｆｘ₄__Blmtは、路面摩擦係数、輪荷重、タイヤ滑り角及びキャンバ角に基づいて演算される路面に伝達可能な最大駆動力とするので、スリップにより発生する目標車両挙動と推定された車両挙動との差を抑制することができる。

さらに、各駆動輪における駆動力制限値Ｆｘ₁、₂__lmt、Ｆｘ₃__lmt、Ｆｘ₄__lmt及び制動力制限値Ｆｘ₁、₂__Blmt、Ｆｘ₃__Blmt、Ｆｘ₄__Blmtは、モータ１２、１５、１６の最大出力に基づいて求めた制駆動力の最大値とするので、モータ保護機能によって最大出力が制限されて駆動力配分の目標値を実現できないことにより生じる目標車両挙動との誤差を抑制することができる。

さらに、各駆動輪における駆動力制限値Ｆｘ₁、₂__lmt、Ｆｘ₃__lmt、Ｆｘ₄__lmt及び制動力制限値Ｆｘ₁、₂__Blmt、Ｆｘ₃__Blmt、Ｆｘ₄__Blmtは、モータ１２、１５、１６の過熱により制限される出力に基づいて求めた制駆動力の最大値とするので、モータ１２、１５、１６が過熱して保護機能によって最大出力が制限されて駆動力配分の目標値を実現できないことにより生じる目標車両挙動との誤差を抑制することができる。

（第２実施形態）
図１８は、本実施形態における車両の駆動力配分制御装置を示すシステム構成概略図である。図１８に示す電動車両は、バッテリ９から供給される電力により駆動されるモータ５１によって左前輪１を、モータ５２によって右前輪２を、モータ５３によって左後輪３を、モータ５４によって右後輪４をそれぞれ独立に駆動する。

モータ５１〜５４は三相同期電動機や三相誘導電動機等の力行運転及び回生運転ができる交流機であり、バッテリ９はニッケル水素電池やリチウムイオン電池などである。インバータ３１〜３４はモータ５１〜５４で発電された交流電流を直流電流に変換しバッテリ９に充電するとともにバッテリ９が放電した直流電流を交流電流に変換しモータ５１〜５４に供給する。各車輪の速度は車輪速センサ２１〜２４によって検出され、検出された各車輪の回転速度はコントローラ８に送信される。

各車輪１〜４の回転半径はＲで全て等しく、各モータ５１〜５４と各車輪間は減速比１、即ち直接連結されている。また更に、輪荷重、横滑り角及び路面摩擦係数が４輪で等しい場合には、駆動力とタイヤ横力との関係は４輪で同一となる、即ち４輪とも同じタイヤ特性を有する。

車両の横方向加速度は車両重心位置に取り付けられた加速度センサ１００によって、車両のヨーレートはヨーレートセンサ１０１によってそれぞれ検出され、検出された車両の横方向加速度とヨーレートはコントローラ８に送信される。

前輪１、２の舵角は、運転者によるステアリング５の操舵がステアリングギヤ２０を介して機械的に調整される。なお、前輪１、２の舵角変化量はステアリング５の操舵角変化量に対して１/１６になるように設定されている。各車輪１〜４の舵角は舵角センサ４１〜４４によって検出され、検出された各車輪の舵角はコントローラ８に送信される。

運転者によるステアリング５の回転角はステアリング角センサ２５によって、アクセルペダル６とブレーキペダル７の踏込量はアクセルストロークセンサ２６及びブレーキストロークセンサ２７によってそれぞれ検出され、コントローラ８に送信される。

コントローラ８はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、インターフェース回路及びインバータ回路等からなり、車輪速センサ２１〜２４、ステアリング角センサ２５、アクセルストロークセンサ２６、ブレーキストロークセンサ２７、加速度センサ１００、ヨーレートセンサ１０１等で検出した信号を受信し、これらの信号を基にモータ５１〜５４にトルク配分を行う等の制御を行う。

次に図１９のフローチャートを参照しながらコントローラ８で行う制御について説明する。なお、ステップＳ１９１０〜Ｓ１９３０までは先に示した図８のステップＳ１０〜３０と同様なため、説明を省略する。

ステップＳ１９４０では、ステップＳ１９３０で設定したＦｘ^*とステアリング５の回転角θと車両速度Ｖに基づいて図２０の目標車両横方向力マップを参照して車両横方向力の静的目標値Ｆｙ^*を設定する。

また、Ｆｘ^*とθとＶに基づいて図２１の目標ヨーレートマップを参照してヨーレートの静的目標値γ^*を設定する。

この目標車両横方向力マップ及び目標ヨーレートマップの設定方法は後述するステップＳ１９５０にて説明する。

ステップＳ１９５０では、駆動力配分の静的な目標値Ｆｘ₁ ^*、Ｆｘ₂ ^*、Ｆｘ₃ ^*、Ｆｘ₄ ^*を、θ、Ｖ、Ｆｘ^*に基づいて図２２の静的駆動力配分マップを参照して設定する。

ここで、この静的駆動力配分マップと、ステップＳ１９４０で用いた目標車両横方向力マップ及び目標ヨーレートマップの求め方について以降述べる。

４輪の駆動力和Ｆｘ_all、左右輪駆動力差ΔＦｘ_all、前輪駆動力配分η、左右輪駆動力差の前輪配分Δηを式(５２)〜式(５５)の通り定義する。なお、本実施例ではη及びΔηは常に０.６（前輪への配分を６割）とする。

そして、本車両が取り得るＦｘ_all、ΔＦｘ_all、ステアリング５の角度θ、車両前後方向力の静的目標値Ｆｘ_x ^*の４つのパラメータの組合せ全てに対して次のようなシミュレーション或いは実験を行い、静的駆動力配分マップ、目標車両横方力マップ、目標ヨーレートマップを作成する。

最初に、選択された、Ｆｘ_all、ΔＦｘ_allから各輪の駆動力配分Ｆｘ_iを式(５６)〜式（５９）の通り求め、選択されたθ’から前輪１、２の舵角をδ₁＝δ₂＝θ’／１６（ステアリングギア比は１/１６）とする。

次に、この設定された駆動力配分Ｆｘ_iと前輪舵角δ₁、δ₂（後輪３、４の舵角δ₃、δ₄は０）で車両を走行させ、且つ−Ｆｘ^*を車両重心位置において車両前後方向に加える。そして、十分時間が経過し車速Ｖ’が一定（定常状態）になった時の車両横方向力Ｆｙとヨーレートγを求める。なお、この実験或いはシミュレーションを行う場合には空気抵抗や転がり抵抗等の走行抵抗要素を除外するようにして行うと共に、シミュレーション上で実施する場合には各輪の駆動力とタイヤ横力等の非線形性を十分考慮した車両モデルを用いて行う。

そして最後に、静的駆動力配分マップ、目標車両横方力マップ、目標ヨーレートマップのＶ、θ、Ｆｘ^*、Ｆｙ^*、γ^*、Ｆｘ_i ^*をそれぞれ今シミュレーションを行った時のＶ’、θ、Ｆｘ^*、Ｆｙ、γ、Ｆｘ_iとし、静的駆動力配分マップ、目標車両横方向力マップ、目標ヨーレートマップを設定していく。

ステップＳ１９６０（目標車両挙動演算手段）では、各輪の駆動力配分で実現可能な範囲でドライバーの操縦性が好適となるように静的な目標値Ｆｘ^*、Ｆｙ^*、γ^*をなますことで、車両前後方向力の動的目標値Ｆｘ^**、車両横方向力の動的目標値Ｆｙ^**、ヨーレートの動的目標値γ^**を得る。本実施例ではＦｘ^*については２次遅れの伝達関数を用いて、Ｆｙ^*、γ^*については１次遅れの伝達関数を用いてそれぞれなますことによってＦｘ^**、Ｆｙ^**、γ^**を得る。なお、特にＦｙ^**、γ^**の応答は各輪のタイヤ力によって実現可能なものになるようになます。

さらに、求められたγ^**を微分し、車両のヨー慣性モーメントＩを乗じることによってヨーモーメントの動的目標値Ｍ^**を得る。

ステップＳ１９７０（駆動力配分基本値演算手段）では、ステップＳ１９５０で設定した駆動力配分の静的な目標値Ｆｘ_i ^*を基に、車両挙動の動的目標値Ｆｘ^**、Ｆｙ^**、γ^**を概ね実現する駆動力配分の基本値Ｆｘ₁ ^##、Ｆｘ₂ ^##、Ｆｘ₃ ^##、Ｆｘ₄ ^##を式(６０)〜式(６３)の通り求める。

ただし、ステップＳ５０に示した通りη＝Δη＝０．６で、Ｆｘ_all ^##はステップＳ１９６０でＦｘ^*をなましてＦｘ^**とした時と同じなましをＦｘ_i ^*の和Ｆｘ₁ ^*＋Ｆｘ₂ ^*＋Ｆｘ₃ ^*＋Ｆｘ₄ ^*に施した値である。またΔＦｘ_all ^##は、先に説明した式(４２)を用いて導出する。

ステップＳ１９８０（駆動力制限値演算手段、制動力制限値演算手段）では、ステップＳ８０と同様に、各輪の駆動力制限値Ｆｘ₁__lmt、Ｆｘ₂__lmt、Ｆｘ₃__lmt、Ｆｘ₄__lmt及び制動力制限値Ｆｘ₁__Blmt、Ｆｘ₂__Blmt、Ｆｘ₃__Blmt、Ｆｘ₄__Blmtを求める。

ステップＳ１９９０（制限後駆動力基本値演算手段）では、駆動力配分の基本値Ｆｘ₁ ^##、Ｆｘ₂ ^##、Ｆｘ₃ ^##、Ｆｘ₄ ^##を駆動力制限値Ｆｘ₁__lmt、Ｆｘ₂__lmt、Ｆｘ₃__lmt、Ｆｘ₄__lmt及び制動力制限値Ｆｘ₁__Blmt、Ｆｘ₂__Blmt、Ｆｘ₃__Blmt、Ｆｘ₄__Blmtで制限し、制限後駆動力基本値Ｆｘ₁__lmt ^##、Ｆｘ₂__lmt ^##、Ｆｘ₃__lmt ^##、Ｆｘ₄__lmt ^##を求める。

ステップＳ２０００（車両挙動演算手段）では、ステップＳ１００で用いた式(４３)、(４４)及び式(６４)を用いて制限後駆動力基本値Ｆｘ₁__lmt ^##、Ｆｘ₂__lmt ^##、Ｆｘ₃__lmt ^##、Ｆｘ₄__lmt ^##によって実現する、車両前後方向力Ｆｘ^##、車両横方向力Ｆｙ^##、ヨーモーメントＭ^##を求める。

ステップＳ２０１０（車両挙動誤差演算手段）では、ステップＳ１００で用いた式(４７)、(４８)及び式(６５)を用い、Ｆｘ^**、Ｆｙ^**、Ｍ^**とＦｘ^##、Ｆｙ^##、Ｍ^##との誤差ΔＦｘ、ΔＦｙ、ΔＭを求める。

次にステップ２０２０（駆動力配分補正量演算手段）では、車両挙動の誤差ΔＦｘ、ΔＦｙ、ΔＭを縮小するように補正する各輪の駆動力補正量ΔＦｘ_iを求める。各輪の駆動力補正量ΔＦｘ_iの演算方法については後述する。

ステップＳ２０３０（目標駆動力配分演算手段）では、ΔＦｘ_iとＦｘ_i ^##との和を各輪の駆動力配分の目標値Ｆｘ_i ^**とする。

ステップＳ２０４０（駆動力制御手段）では、Ｆｘ_i ^**を実現するようにモータ１１、１２、１３、１４の出力トルクを制御する。

ここで、ステップＳ２０２０において各輪の駆動力補正量ΔＦｘ_iを演算する方法について図２３を参照しながら詳細に説明する。図２３は各輪の駆動力補正量ΔＦｘ_iを演算する制御を示すフローチャートである。

ステップＳ２３００では、ステップＳ９００と同様な処理で、各輪の駆動力変化に対するタイヤ横力の感度ｋ_iを求める。

ステップＳ２３１０では、このｋ_iから各輪の舵角δ_iを０として、式(６６)〜式(６９)で表されるＤ₁、Ｄ₂、Ｄ₃、Ｄ₄を求める。

ただし、ｐ_i＝ｃｏｓδ_i−ｋ_iｓｉｎδ_i、ｑ_i＝ｓｉｎδ_i＋ｋ_iｃｏｓδ_i。

ステップＳ２３２０では、Ｄ₁＝０であるか否かを判定する。Ｄ₁＝０であればステップＳ２３４０へ進み、Ｄ₁≠０であればステップＳ２３３０へ進む。

ステップＳ２３３０では、式(７０)を用いてΔＦｘ、ΔＦｙ、ΔＭを補償するΔＦｘ₁、ΔＦｘ₂、ΔＦｘ₃、ΔＦｘ₄を求める。

・・・（７０）
なお、式(７０)の任意定数χは、ステップＳ１９９０において制限された駆動輪へ駆動力補正量が発生しないように設定される。左後輪３が制限された場合を例にχの設定方法について次に説明する。

左後輪３は制駆動力が制限されていることから、ΔＦｘ₃を用いたΔＦｘ、ΔＦｙ、ΔＭの補償は行えない。このため式(２３)におけるΔＦｘ₃に０を代入し、次の式(７１)を得る。

式(７１)をχについて求めると、式(７２)のようになる。

式(７２)で求めたχを式(７０)に代入することにより、左後輪３の制駆動力制限値を守った上で、ΔＦｘ、ΔＦｙ、ΔＭを補償するΔＦｘ₁、ΔＦｘ₂、ΔＦｘ₄を求めることができる。また、左前輪１、右前輪２、右後輪４が駆動力制限された場合についても同様に、おのおのΔＦｘ₁に０、ΔＦｘ₂に０、ΔＦｘ₄に０を代入しχを求めることにより、制駆動力制限値を守った上で、ΔＦｘ、ΔＦｙ、ΔＭを補償する駆動力補正量を求めることができる。

ステップＳ２３４０では、Ｄ₄＝０であるか否かを判定する。Ｄ₄＝０であればステップＳ２３６０へ進み、Ｄ₄≠０であればステップＳ２３５０へ進む。

ステップＳ２３５０では、式(７３)を用いてΔＦｘ、ΔＦｙ、ΔＭを補償するΔＦｘ_iを求める。

なお、任意定数χは、ステップＳ２３３０と同様に求めることができる。

ステップＳ２３６０では、Ｄ₂＝０であるか否かを判定する。Ｄ₂＝０であればステップＳ２３８０へ進み、Ｄ₂≠０であればステップＳ２３７０へ進む。

ステップＳ２３７０では、式(７０)をΔＦｘ₂を既知として解いた式から、ΔＦｘ、ΔＦｙ、ΔＭを補償するΔＦｘ_iを求める。なお、任意定数χは、ステップＳ２３３０と同様に求めることができる。

ステップＳ２３８０では、Ｄ₃＝０であるか否かを判定する。Ｄ₃＝０であればステップＳ２４００へ進み、Ｄ₃≠０であればステップＳ２３９０へ進む。

ステップＳ２３９０では、式(７０)をΔＦｘ₃を既知として解いた式から、ΔＦｘ、ΔＦｙ、ΔＭを補償するを求める。なお、任意定数χは、ステップＳ２３３０と同様に求めることができる。

ステップＳ２４００では、ΔＦｘ₁＝ΔＦｘ₂＝ΔＦｘ₃＝ΔＦｘ₄＝０とする。

以上のように本実施形態では、駆動力配分基本値Ｆｘ₁ ^##、Ｆｘ₂ ^##、Ｆｘ₃ ^##、Ｆｘ₄ ^##に対して各輪の駆動力制限を考慮して車両挙動を演算するので、駆動力基本値Ｆｘ₁ ^##、Ｆｘ₂ ^##、Ｆｘ₃ ^##、Ｆｘ₄ ^##に基づいて駆動力配分を実現した場合の車両挙動を精度良く推定することができる。これにより、推定した車両挙動と目標車両挙動との誤差を縮小するように駆動力配分を補正することで目標車両挙動への追従性を向上させることができる。

また、駆動力配分基本値Ｆｘ₁ ^##、Ｆｘ₂ ^##、Ｆｘ₃ ^##、Ｆｘ₄ ^##が制限される場合には、制限された駆動輪における駆動力補正量ΔＦｘ_iをゼロとするので、制限された駆動輪以外の駆動輪に駆動力補正量ΔＦｘ_iを負担させることができ、駆動力制限の範囲内で目標車両挙動を実現する駆動力補正量ΔＦｘ_iを求めることができる。

さらに、駆動側の制限に加えて制動側も考慮して駆動力配分基本値Ｆｘ₁ ^##、Ｆｘ₂ ^##、Ｆｘ₃ ^##、Ｆｘ₄ ^##を制限するので、さらに精度良く車両挙動を推定することができる。これにより、推定した車両挙動と目標車両挙動との誤差を縮小するように駆動力配分を補正することで目標車両挙動への追従性をより向上させることができる。

さらに、各駆動輪における駆動力制限値Ｆｘ₁__lmt、Ｆｘ₂__lmt、Ｆｘ₃__lmt、Ｆｘ₄__lmt及び制動力制限値Ｆｘ₁__Blmt、Ｆｘ₂__Blmt、Ｆｘ₃__Blmt、Ｆｘ₄__Blmtは、路面摩擦係数、輪荷重、タイヤ滑り角及びキャンバ角に基づいて演算される路面に伝達可能な最大駆動力とするので、スリップにより発生する目標車両挙動と推定された車両挙動との差を抑制することができる。

さらに、各駆動輪における駆動力制限値Ｆｘ₁__lmt、Ｆｘ₂__lmt、Ｆｘ₃__lmt、Ｆｘ₄__lmt及び制動力制限値Ｆｘ₁__Blmt、Ｆｘ₂__Blmt、Ｆｘ₃__Blmt、Ｆｘ₄__Blmtは、モータ５１〜５４の最大出力に基づいて求めた制駆動力の最大値とするので、モータ保護機能によって最大出力が制限されて駆動力配分の目標値を実現できないことにより生じる目標車両挙動との誤差を抑制することができる。

さらに、各駆動輪における駆動力制限値Ｆｘ₁__lmt、Ｆｘ₂__lmt、Ｆｘ₃__lmt、Ｆｘ₄__lmt及び制動力制限値Ｆｘ₁__Blmt、Ｆｘ₂__Blmt、Ｆｘ₃__Blmt、Ｆｘ₄__Blmtは、モータ５１〜５４の過熱により制限される出力に基づいて求めた制駆動力の最大値とするので、モータ５１〜５４が過熱して保護機能によって最大出力が制限されて駆動力配分の目標値を実現できないことにより生じる目標車両挙動との誤差を抑制することができる。

以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能である。

例えば、本発明は本実施形態に示す車両に限定されることなく、後輪を前輪とは違う角度で転舵できる車両や、ステアリング５の操舵量θと独立して各輪の舵角δ_iを制御できる車両等、ステアバイワイヤを装備した車両にも適用可能である。

また、左前輪１、右前輪２、及び後輪３、４を独立に駆動することが可能な車両においても、デファレンシャルによる後輪３、４の左右駆動力配分特性を考慮することで、適用可能である。

車両における各輪の駆動力、タイヤ横力、舵角などを示す模式図である。 左右輪への駆動力配分特性を示すマップである。 タイヤに作用する力を示す模式図である 駆動力、タイヤ横力及び滑り角の関係を示すマップである。 車両前後方向力、ヨーモーメント、各輪への駆動力配分を示すタイムチャートである。 第１実施形態における車両の駆動力配分制御装置を示すシステム構成概略図である。 第１実施形態における車両の駆動力配分制御装置の制御を示すフローチャートである。 車速、アクセルペダル踏み込み量及び目標駆動力の関係を示すマップである。 車速、アクセルペダル踏み込み量及び目標制動力の関係を示すマップである。 車速、ステアリング回転角及び目標ヨーレートの関係を示すマップである。 車速、ステアリング回転角及び静的駆動力配分の関係を示すマップである。 制駆動力、タイヤの横滑り角、路面摩擦係数、タイヤにかかる荷重及びキャンバ角の関係を示すマップである。 モータの回転速度、最大トルク及び最大出力の関係を示すマップである。 モータの温度、回転速度、最大トルク及び最大出力の関係を示すマップである。 制駆動力、横滑り角及びタイヤ横力の関係を示すマップである。 制駆動力、横滑り角、タイヤ横力及び路面摩擦係数の関係を示すマップである。 各輪の駆動力補正量を演算する制御を示すフローチャートである。 第２実施形態における車両の駆動力配分制御装置を示すシステム構成概略図である。 第２実施形態における車両の駆動力配分制御装置の制御を示すフローチャートである。 車速、ステアリング回転角及び車両横方向力の関係を示すマップである。 車速、ステアリング回転角及び目標ヨーレートの関係を示すマップである。 車速、ステアリング回転角及び静的駆動力配分の関係を示すマップである。 各輪の駆動力補正量を演算する制御を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 左前輪
２ 右前輪
３ 左後輪
４ 右後輪
１２ モータ
１５ モータ
１６ モータ
５１ モータ
５２ モータ
５３ モータ
５４ モータ

Claims (12)

1. 前輪及び後輪のうち一方の左右輪を駆動する第１のモータと、他方の左輪を駆動する第２のモータと、他方の右輪を駆動する第３のモータとを備える車両の駆動力配分制御装置において、
   前記車両の車両前後方向力及びヨーモーメントの目標値を演算する目標車両挙動演算手段と、
   前記車両前後方向力及び前記ヨーモーメントに基づいて前記一方の左右輪、前記他方の左輪及び前記他方の右輪への駆動力配分基本値を演算する駆動力配分基本値演算手段と、
   前記一方の左右輪、前記他方の左輪及び前記他方の右輪の駆動力制限値を演算する駆動力制限値演算手段と、
   前記駆動力配分基本値を前記駆動力制限値によって制限した制限後駆動力基本値を演算する制限後駆動力基本値演算手段と、
   前記制限後駆動力基本値によって実現する車両前後方向力及びヨーモーメントを演算する車両挙動演算手段と、
   車両前後方向力及びヨーモーメントの前記目標値と、前記制限後駆動力基本値によって実現する車両前後方向力及びヨーモーメントとの誤差である車両挙動誤差を演算する車両挙動誤差演算手段と、
   前記車両挙動誤差を縮小するように前記一方の左右輪、前記他方の左輪及び前記他方の右輪への駆動力配分補正量を演算する駆動力配分補正量演算手段と、
   前記制限後駆動力基本値に前記駆動力配分補正量を加算することで、前記一方の左右輪、前記他方の左輪及び前記他方の右輪への駆動力配分の目標値を演算する目標駆動力配分演算手段と、
   前記駆動力配分目標値に基づいて前記第１のモータ、前記第２のモータ及び前記第３のモータの駆動力を制御する駆動力制御手段と、
   を備えることを特徴とする車両の駆動力配分制御装置。
2. 前記駆動力配分補正量演算手段は、前記駆動力制限値によって制限された駆動輪における駆動力配分補正量をゼロとすることを特徴とする請求項１に記載の車両の駆動力配分制御装置。
3. 前記一方の左右輪、前記他方の左輪及び前記他方の右輪の制動力制限値を演算する制動力制限値演算手段をさらに備え、
   前記制限後駆動力基本値演算手段は、前記駆動力配分基本値を前記駆動力制限値及び前記制動力制限値によって制限することで制限後駆動力基本値を演算することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両の駆動力配分制御装置。
4. 前記駆動力制限値及び前記制動力制限値は、路面摩擦係数、輪荷重、タイヤ滑り角及びキャンバ角のうち１つ以上に基づいて演算される路面に伝達可能な最大駆動力であることを特徴とする請求項３に記載の車両の駆動力配分制御装置。
5. 前記駆動力制限値及び前記制動力制限値は、前記第１のモータ、前記第２のモータ及び前記第３のモータの最大出力に基づいて演算される最大駆動力であることを特徴とする請求項３に記載の車両の駆動力配分制御装置。
6. 前記駆動力制限値及び前記制動力制限値は、前記第１のモータ、前記第２のモータ及び前記第３のモータの最大出力及び温度に基づいて演算される最大駆動力であることを特徴とする請求項３に記載の車両の駆動力配分制御装置。
7. 左前輪を駆動する第１のモータ、右前輪を駆動する第２のモータ、左後輪を駆動する第３のモータ及び右後輪を駆動する第４のモータを備える車両の駆動力配分制御装置において、
   前記車両の車両前後方向力、車両横方向力及びヨーモーメントの目標値を演算する目標車両挙動演算手段と、
   前記車両前後方向力、前記車両横方向力及び前記ヨーモーメントに基づいて前記左前輪、前記右前輪、前記左後輪及び前記右後輪への駆動力配分基本値を演算する駆動力配分基本値演算手段と、
   前記左前輪、前記右前輪、前記左後輪及び前記右後輪の駆動力制限値を演算する駆動力制限値演算手段と、
   前記駆動力配分基本値を前記駆動力制限値によって制限した制限後駆動力基本値を演算する制限後駆動力基本値演算手段と、
   前記制限後駆動力基本値によって実現する車両前後方向力、車両横方向力及びヨーモーメントを演算する車両挙動演算手段と、
   車両前後方向力、車両横方向力及びヨーモーメントの前記目標値と、前記制限後駆動力基本値によって実現する車両前後方向力、車両横方向力及びヨーモーメントとの誤差である車両挙動誤差を演算する車両挙動誤差演算手段と、
   前記車両挙動誤差を縮小するように前記左前輪、前記右前輪、前記左後輪及び前記右後輪への駆動力配分補正量を演算する駆動力配分補正量演算手段と、
   前記制限後駆動力基本値に前記駆動力配分補正量を加算することで、前記左前輪、前記右前輪、前記左後輪及び前記右後輪への駆動力配分の目標値を演算する目標駆動力配分演算手段と、
   前記駆動力配分目標値に基づいて前記第１のモータ、前記第２のモータ、前記第３のモータ及び前記第４のモータの駆動力を制御する駆動力制御手段と、
   を備えることを特徴とする車両の駆動力配分制御装置。
8. 前記駆動力配分補正量演算手段は、前記駆動力制限値によって制限された駆動輪における駆動力配分補正量をゼロとすることを特徴とする請求項７に記載の車両の駆動力配分制御装置。
9. 前記左前輪、前記右前輪、前記左後輪及び前記右後輪の制動力制限値を演算する制動力制限値演算手段をさらに備え、
   前記制限後駆動力基本値演算手段は、前記駆動力配分基本値を前記駆動力制限値及び前記制動力制限値によって制限することで制限後駆動力基本値を演算することを特徴とする請求項７又は８に記載の車両の駆動力配分制御装置。
10. 前記駆動力制限値及び前記制動力制限値は、路面摩擦係数、輪荷重、タイヤ滑り角及びキャンバ角のうち１つ以上に基づいて演算される路面に伝達可能な最大駆動力であることを特徴とする請求項９に記載の車両の駆動力配分制御装置。
11. 前記駆動力制限値及び前記制動力制限値は、前記第１のモータ、前記第２のモータ、前記第３のモータ及び前記第４のモータの最大出力に基づいて演算される最大駆動力であることを特徴とする請求項９に記載の車両の駆動力配分制御装置。
12. 前記駆動力制限値及び前記制動力制限値は、前記第１のモータ、前記第２のモータ、前記第３のモータ及び前記第４のモータの最大出力及び温度に基づいて演算される最大駆動力であることを特徴とする請求項９に記載の車両の駆動力配分制御装置。