JP2012192780A - 車両の挙動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両に搭載されている重量物を利用して、車両の挙動を効果的に安定化させることができる車両の挙動制御装置を提供する。
【解決手段】車両に移動可能に搭載された重量物に接続される駆動装置を備え、車両の挙動に応じて駆動装置を作動させて、重量物の移動に伴う反力を車両に付加することにより車両の挙動を制御する構成とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両走行時、例えば、車両の旋回時や制動時等に、車両の挙動を安定化させる挙動制御を行う車両の挙動制御装置に関する。

従来、車両走行時、例えば、旋回時や制動時における車両の挙動の安定化を図り、車両の安全性を向上させるための様々な技術が開発されている。例えば、車両の構成物を左右方向に変位させて左右の車輪に作用する接地加重が同等の値となるようにすることで、旋回の安定性の向上を図るようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−３０５６６号公報

特許文献１に記載の技術によっても車両の挙動の安定化を図ることはできる。しかしながら、このようなシステムは、車両購入者が装備選択ニーズによりオプション設定されることが多いため、ベース車両に対してなるべく小さい変更で実現するシステムが望まれている。

ところで、車両には、例えば、エンジンやトランスミッション等のパワープラントや燃料タンク、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド自動車（ＨＥＶ）等に搭載される走行用バッテリ等、各種の重量物が搭載されている。これらの重量物は、車両重量はもとより、車両諸元にも影響を与える。このため、重量物の重量や配置等に起因して車両走行時、例えば、旋回時や制動時の車両の挙動の安定性は大きく変化する。しかしながら、従来、このような重量物は弾性支持又は剛体支持されており、車両の安定性の向上という面では重量としての影響が主に評価されてきた。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、車両に搭載されている重量物を利用して、車両の挙動を効果的に安定化させることができる車両の挙動制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の第１の態様は、車両に移動可能に搭載された重量物に接続される駆動装置と、前記車両の挙動を検出する挙動検出手段と、該挙動検出手段の検出結果に応じて前記駆動装置を作動させ、前記重量物の移動に伴う反力を前記車両に付加することにより当該車両の挙動を制御する挙動制御手段と、を備えることを特徴とする車両の挙動制御装置にある。

本発明の第２の態様は、前記挙動検出手段の検出結果に基づいて、前記車両の挙動制御が必要か否かを判定する要否判定手段、をさらに備え、前記挙動制御手段は、前記要否判定手段によって前記車両の挙動制御が必要と判定された場合にのみ、前記駆動装置を作動させることを特徴とする第１の態様の車両の挙動制御装置にある。

本発明の第３の態様は、前記挙動制御手段は、前記車両の制動時に前記駆動装置を作動させて、前記重量物を前記車両の前方に移動させることを特徴とする第１又は２の態様の車両の挙動制御装置にある。

本発明の第４の態様は、前記駆動制御手段は、前記車両の旋回時に前記支持駆動手段を作動させて、前記重量物を前記車両の旋回方向とは逆向きに回動させることを特徴とする第１〜３の何れか一つの態様の車両の挙動制御装置にある。

本発明の第５の態様は、前記車両には、当該車両の前後方向において前記重量物が二つ搭載されており、前記駆動制御手段は、前記車両の旋回時に前記支持駆動手段を作動させて、前記車両の前方側の重量物を前記車両の旋回外側に向かって移動させると共に、前記車両の後方側の重量物を前記車両の旋回内側に向かって移動させることを特徴とする第１〜３の何れか一つの態様の車両の挙動制御装置にある。

本発明の第６の態様は、前記重量物が、前記車両の走行用バッテリであることを特徴とする第１〜５の何れか一つの態様の車両の挙動制御装置にある。

かかる本発明では、車両に搭載されている重量物を利用して、車両の走行状態に応じた車両の挙動の安定性を効果的に高めることができる。結果として、車両の安全性を向上させることができる。

本発明の実施形態１に係る挙動制御装置を備えた車両を示す概略図である。 本発明の実施形態１に係るバッテリユニットの支持構造の概略を示す図であり、図１のＡ−Ａ′線断面図である。 本発明の実施形態１に係る車両の挙動制御を説明する概略図である。 本発明の実施形態１に係る挙動制御装置を示すブロック図である。 本発明の実施形態１に係る車両の挙動制御を説明するフローチャートである。 本発明の実施形態２に係る挙動制御装置を備えた車両を示す概略図である。 本発明の実施形態２に係る車両の挙動制御を説明する概略図である。 本発明の実施形態２に係る車両の挙動制御装置の他の例を示す概略図である。 本発明の実施形態３に係るバッテリユニットの支持構造を示す概略図である。 本発明の実施形態３に係るバッテリユニットの支持構造を示す概略図であり、図９のＢ−Ｂ′線矢視図である。 本発明の他の実施形態に係る車両の挙動制御を説明する概略図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

（実施形態１）
図１に示すように、本実施形態に係る車両１０は、例えば、電気自動車であり、走行用モータ１１を備えている。走行用モータ１１は、インバータ１２を介してバッテリユニット１３に接続されており、バッテリユニット１３から供給される電力によって駆動されるように構成されている。なおバッテリユニット１３は、図示しない複数のバッテリが内装されており、全体として、例えば、５０〜２００ｋｇ程度の重量がある。

このような重量物であるバッテリユニット１３は、車両１０の床面の下面側に、車両１０の前後方向でスライド可能に設けられている。本実施形態では、図２に示すように、バッテリユニット１３は、車両１０の床面を構成するフロアパネル１４に設けられたスライドレール１５に係合保持されて、車両１０の前後方向でスライド可能となっている。またバッテリユニット１３には、油圧アクチュエータ等で構成される駆動装置２０が接続されており、バッテリユニット１３は、この駆動装置２０を作動させることによって車両１０の前後方向で移動されるようになっている。

また車両１０は、走行用モータ１１や駆動装置２０の駆動等の各種制御を行う制御装置３０が設けられている。この制御装置３０は、入力装置、記憶装置及び演算回路等からなる電子制御ユニット（ＥＣＵ）である。

ところで、例えば、車両１０が走行中に制動されると、つまりブレーキ操作が行われると、図３（ａ）に示すように、車輪に制動力Ｆ１が作用することで、車両１０には、前方側に向かって慣性力が働き、車両１０にはピッチングモーメントが発生し、車両１０が前傾してしまうことがある。

このように車両１０の制動時にピッチングが生じると、車両１０の後輪の接地荷重が低下してしまい、特に旋回時での制動安定性が低下してしまう虞がある。またピッチングは、車両１０の制動時だけでなく、例えば、路面の凹凸に起因して生じることもある。この場合には、乗り心地が悪化してしまうことになり、何れにしてもピッチングは極力抑えられていることが好ましい。

そこで、本実施形態に係る車両の挙動制御装置５０では、以下に説明する車両の挙動制御を所定のタイミングで実行することで、ピッチングを抑制している。具体的には、図３（ｂ）に示すように、駆動装置２０によってバッテリユニット１３（の重心点）を所定速度で車両前方に移動させ、バッテリユニット１３の移動に伴う反力（モーメント）を車両１０に付加する。この反力Ｆ２によって車両１０に生じているピッチングモーメントが打ち消されることで、車両１０のピッチングを抑制することができる。

車両の挙動制御装置５０は、図４に示すように、重量物であるバッテリユニット１３を移動させるための駆動装置２０と、駆動装置２０を制御する制御装置３０とで構成される。制御装置３０は、挙動検出手段３１と、付加反力算出手段３２と、要否判定手段３３と、挙動制御実行手段３４と、を備えている。

挙動検出手段３１は、走行中における車両１０の挙動を検出する。具体的には、車両１０に設けられる各種センサ類（図示なし）からの情報、例えば、車高、ブレーキ圧、前後／上下加速度等の情報に基づいて、車両１０の挙動（姿勢）の変化を逐次検出する。

付加反力算出手段３２は、挙動検出手段３１の検出結果に応じて、車両１０に対して付加が必要な反力（エネルギ）を算出する。車両１０に対して付加が必要な反力の大きさとは、本実施形態では、車両１０のピッチングを抑えるのに必要な大きさであり、例えば、図３に示す例では、ピッチングモーメントを打ち消すのに必要な大きさである。

要否判定手段３３は、付加反力算出手段３２の算出結果から、車両の挙動制御の実行が必要か否かを判定する。本実施形態では、要否判定手段３３は、付加反力算出手段３２の算出結果が所定値以上である場合に、車両１０の挙動制御の実行が必要であると判定する。すなわち要否判定手段３３は、車両１０に対して所定の閾値以上の慣性力が生じているか、或いは生じることが予測される場合に、車両の挙動制御の実行が必要と判定する。なお車両の挙動制御の実行が必要か否かの判定は、車両の挙動制御が実行可能な状態であることが前提となる。

挙動制御実行手段３４は、要否判定手段３３によって車両の挙動制御の実行が必要と判定されると車両の挙動制御を実行する。具体的には、付加反力算出手段３２の算出結果に基づいて駆動装置（アクチュエータ）２０の駆動量を算出し、算出した駆動量に応じて駆動装置２０を作動させて、バッテリユニット１３を所定速度で所定距離だけ移動させる。

このような車両の挙動制御装置による車両の挙動制御について、図５のフローチャートを参照してさらに説明する。

車両１０の走行が開始されると、まずステップＳ１で挙動検出手段３１によって車両１０の挙動が検出される。次いでステップＳ２で、この挙動検出手段３１の検出結果に基づいて、付加反力算出手段３２が車両１０に対して付加が必要な反力（エネルギ）の大きさを算出する。次いでステップＳ３で要否判定手段３３が、付加反力算出手段３２の算出結果から車両の挙動制御の実行が必要か否かを判定する。要否判定手段３３が車両１０の挙動制御の実行は不要であると判定した場合には（ステップＳ３：ＮＯ）、ステップＳ１に戻る。一方、要否判定手段３３が車両の挙動制御の実行が必要であると判定した場合には（ステップＳ３：ＹＥＳ）、ステップＳ４に進み、挙動制御実行手段３４が車両の挙動制御を実行する。すなわち挙動制御実行手段３４が、付加反力算出手段３２の算出結果に基づいて駆動装置（アクチュエータ）２０の駆動量を算出し、算出した駆動量に応じて駆動装置２０を作動させ、バッテリユニット１３を所定速度で所定距離だけ移動させる。例えば、車両１０の制動時であれば、バッテリユニット１３を車両１０の前方に向かって移動させる。これにより、車両１０には、このバッテリユニット１３の移動に伴う反力が車両１０に付加されて、上述のようにピッチングが抑制される（図３参照）。

このように車両の挙動制御を実行してピッチングを抑制することで、制動時における車両１０の後輪の接地荷重の低下が抑えられる。したがって、制動安定性が向上し、車両１０の安全性を高めることができる。また制動時以外であっても、ピッチングを抑制することで、車両１０の乗り心地を大幅に向上することができる。

ちなみに、バッテリユニット１３の移動に伴う反力は、バッテリユニット１３の重量と、その移動速度とに比例する。例えば、バッテリユニット１３が重量の軽いものである場合、バッテリユニット１３を比較的高速で移動させなければ、車両１０に対して十分な反力が付加されない。しかしながら、バッテリユニット１３は重量物であるため、移動速度は比較的遅くても、車両１０に対して所望の大きさの反力を付加することができる。

また本実施形態では、上述のように車両１０に対して所定の閾値以上の慣性力が生じている場合に、車両の挙動制御を実行するようにしているため、車両１０のピッチングをより適切に抑制することができる。車両１０に生じている慣性力が比較的小さい状態で車両１０の挙動制御を実行すると、車両の挙動を逆に乱してしまう虞がある。勿論、車両の挙動を適切に制御することができれば、車両の挙動制御を実行するか否かの判定は行わなくてもよい。

なおステップＳ４で車両の挙動制御が実行された後に、さらに駆動装置２０の位置情報を検出するステップを設けるようにしてもよい。すなわちこのステップにおいて、駆動装置２０が正常に作動しているか否かを判定するようにしてもよい。そして駆動装置２０の作動に異常がある場合には、その後の車両の挙動制御を中止することが好ましい。

（実施形態２）
本実施形態は、車両の挙動制御を実行することで、車両１０の旋回性能を高めるようにした例である。図中同一部材には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

本実施形態では、図６に示すように、バッテリユニット１３は、車両１０に対して回転可能に支持されている。具体的には、バッテリユニット１３は回転軸１６の一端側に固定されており、この回転軸１６の他端側がフロアパネル１４の内側に設けられた保持部材１７に回転可能に保持されている。また、この回転軸１６は、車両１０の重心点に略一致するように配されている。保持部材１７には、例えば、油圧アクチュエータ等の駆動装置２０Ａが接続されており、バッテリユニット１３は、駆動装置２０Ａの駆動力によって所定速度で回転可能に構成されている。なおバッテリユニット１３の支持構造は、特に限定されるものではない。

そして、本実施形態に係る挙動制御装置５０では、車両１０の旋回時に所定のタイミングで車両の挙動制御を実行している。具体的には、バッテリユニット１３を所定の方向に所定速度で所定角度（距離）だけ回転させ、この回転に伴う反力（ヨーモーメント）を車両１０に付加する。これにより、車両１０の旋回性能の安定化を図ることができる。

例えば、車両１０を左旋回させようとする際に、図７（ａ）に示すように、車両１０の旋回状態がブローアウト状態（ニュートラルステアよりも外側へふくらむ状態）である場合には、回転軸（重心点）１６を回転中心としてバッテリユニット１３を旋回方向とは逆方向（図中時計回り）に回転させる。この回転に伴う反力（反時計回りのヨーモーメント）Ｆ３が車両１０に付加されてブローアウトが抑制される。一方、図７（ｂ）に示すように、車両１０の旋回状態がスピンアウト状態（ニュートラルステアよりも内側に入り込む状態）である場合には、回転軸（重心点）１６を回転中心としてバッテリユニット１３を旋回方向（図中反時計回り）に回転させる。この回転に伴う反力（時計回りのヨーモーメント）Ｆ４が車両１０に付加されてスピンアウトが抑制される。

図６に示すように、本実施形態に係る車両の挙動制御装置５０は、駆動装置２０Ａと、駆動装置２０Ａを制御する制御装置３０Ａとで構成される。制御装置３０Ａは、上述の実施形態と同様、挙動検出手段３１と、付加反力算出手段３２と、要否判定手段３３と、挙動制御実行手段３４と、を備えている。

挙動検出手段３１は、走行中における車両１０の挙動を検出する。具体的には、車両１０に設けられる各種センサ類（図示なし）からの情報、本実施形態では、操舵角、車輪速、前後／左右加速度等の情報に基づいて、車両１０の挙動（姿勢）の変化を逐次検出する。例えば、車両１０の旋回状態がブローアウトであるかスピンアウトであるかも、この挙動検出手段３１によって検出される。

付加反力算出手段３２は、挙動検出手段３１の検出結果に応じて、車両１０に対して付加が必要な反力（ヨーモーメント）を算出する。

要否判定手段３３は、実施形態１と同様に、付加反力算出手段３２の算出結果から、車両の挙動制御の実行が必要か否かを判定する。すなわち、要否判定手段３３は付加反力算出手段３２の算出結果が所定値以上である場合に、車両１０の挙動制御の実行が必要であると判定する。

挙動制御実行手段３４は、要否判定手段３３によって車両の挙動制御の実行が必要と判定されると車両の挙動制御を実行する。具体的には、付加反力算出手段３２の算出結果に基づいて駆動装置（アクチュエータ）２０の駆動量を算出し、算出した駆動量に応じて駆動装置２０を作動させて、バッテリユニット１３を所定速度で所定角度（距離）だけ回転させる。

そして、バッテリユニット１３の回転に伴う反力（ヨーモーメント）を車両１０に付加することで、上述のように車両１０の旋回性能の安定化を図ることができる。

なお本実施形態では、車両１０に支持されたバッテリユニット１３を回転（移動）させることで、それに伴う反力（ヨーモーメント）が車両１０に付加されるようにしたが、バッテリユニット１３の移動方向はこれに限定されるものではない。例えば、図８に示すように、車両１０の前後方向で並設された二つのバッテリユニット１３Ａ，１３Ｂを車両１０の左右方向でそれぞれ逆方向に移動させるようにしてもよい。

図示は省略するが、車両１０の前後方向で並設されたこれら二つのバッテリユニット１３Ａ，１３Ｂは、スライドレール等によって支持され、駆動装置によってそれぞれ車両１０の左右方向にスライド可能に構成されている。なおバッテリユニット１３Ａ，１３Ｂは、車両１０の重心を挟んで並設されていることが好ましい。

そして、これらバッテリユニット１３Ａ，１３Ｂをそれぞれ左右逆方向に移動させることによって、この移動に伴う反力（ヨーモーメント）を車両１０に付加することができる。例えば、車両１０の旋回状態がスピンアウト状態である場合には、図８に示すように、車両１０の前方側のバッテリユニット１３Ａを図中左方向に移動させると共に、車両１０の後方側のバッテリユニット１３Ｂを図中右方向に移動させる。これにより、車両１０には時計回りの反力（ヨーモーメント）Ｆ５が付加されて、スピンアウトが抑制される。

（実施形態３）
上述の実施形態では、ピッチ方向における車両の挙動、ヨー方向における車両の挙動を、それぞれ制御するようにした例を説明したが、本実施形態は、ピッチ方向、ヨー方向及びロール方向における車両の挙動を制御可能にした例である。なお図中同一部材には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

本実施形態では、図９及び図１０に示すように、バッテリユニット１３が、例えば、油圧アクチュエータ等で構成される６つの支持駆動装置６０によって車両１０のフロアパネル１４に対して懸架されている。より詳細には、バッテリユニット１３の外周部の３点１３ａ，１３ｂ，１３ｃに、それぞれ２つの支持駆動装置６０が接続されて、バッテリユニット１３が車両１０に対して懸架されている。これら６つの支持駆動装置６０を制御装置３０によって適宜作動させることで、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向及びそれらの軸周りの回転方向の６自由度で、バッテリユニット１３を所望の方向に移動させることができる。

このように本実施形態の車両の挙動制御装置によれば、ピッチ方向、ヨー方向、ロール方向の何れの方向においても、車両の挙動を制御することができる。勿論、前後方向、左右方向、上下方向においても、車両の挙動を制御することができる。したがって、車両の走行状態に応じた車両の挙動の安定性を著しく向上することができる。

（他の実施形態）
上述のように本発明は、車両の走行中にバッテリユニットを移動させて、その移動に伴う反力を車両に付加して車両の挙動を制御するものであるが、車両の停止時に必要に応じてバッテリユニットを移動させるようにすれば、車両の走行安定性をさらに高めることができる。例えば、実施形態１に係る車両１０において、乗車人数や積載量の変化により、例えば、図１１（ａ）に示すように車両１０が後方側に傾斜している場合、つまり車両の重心点が車両後方側にある場合には、図１１（ｂ）に示すようにバッテリユニット１３（の重心点）を車両１０の前方側にスライドさせることで、車両１０の重心点を車両前方側に移動させて車両１０の傾斜を抑制することができる。これにより、車両１０の走行安定性を向上することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能なものである。例えば、上述の実施形態では、電気自動車を一例として本発明を説明したが、勿論、本発明は、エンジンを備えた車両にも適用することができる。この場合、バッテリユニットに代えて、例えば、燃料タンク等を移動させるようにしてもよい。

１０ 車両
１１ 走行用モータ
１２ インバータ
１３ バッテリユニット
１４ フロアパネル
１５ スライドレール
１６ 回転軸
１７ 保持部材
２０ 駆動装置
３０ 制御装置
５０ 挙動制御装置
６０ 支持駆動装置

Claims (6)

1. 車両に移動可能に搭載された重量物に接続される駆動装置と、
   前記車両の挙動を検出する挙動検出手段と、
   該挙動検出手段の検出結果に応じて前記駆動装置を作動させ、前記重量物の移動に伴う反力を前記車両に付加することにより当該車両の挙動を制御する挙動制御手段と、
   を備えることを特徴とする車両の挙動制御装置。
2. 前記挙動検出手段の検出結果に基づいて、前記車両の挙動制御が必要か否かを判定する要否判定手段、をさらに備え、
   前記挙動制御手段は、前記要否判定手段によって前記車両の挙動制御が必要と判定された場合にのみ、前記駆動装置を作動させることを特徴とする請求項１に記載の車両の挙動制御装置。
3. 前記挙動制御手段は、前記車両の制動時に前記駆動装置を作動させて、前記重量物を前記車両の前方に移動させることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両の挙動制御装置。
4. 前記駆動制御手段は、前記車両の旋回時に前記支持駆動手段を作動させて、前記重量物を前記車両の旋回方向とは逆向きに回動させることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の車両の挙動制御装置。
5. 前記車両には、当該車両の前後方向において前記重量物が二つ搭載されており、
   前記駆動制御手段は、前記車両の旋回時に前記支持駆動手段を作動させて、前記車両の前方側の重量物を前記車両の旋回外側に向かって移動させると共に、前記車両の後方側の重量物を前記車両の旋回内側に向かって移動させることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の車両の挙動制御装置。
6. 前記重量物が、前記車両の走行用バッテリであることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の車両の挙動制御装置。

Images