JP2012210921A - 車両に働く駆動力を制御する制御装置 - Google Patents

車両に働く駆動力を制御する制御装置 Download PDF

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Abstract

【課題】車両の安定性を向上可能な制御装置を提供すること。
【解決手段】車両の前輪駆動力及び後輪駆動力を制御する制御装置は、主駆動輪駆動力及び副駆動輪駆動力を制御する第1の制御手段であって、前記主駆動輪駆動力は、前記前輪駆動力及び前記後輪駆動力の一方であり、前記副駆動輪駆動力は、前記前輪駆動力及び前記後輪駆動力の他方である、第1の制御手段と、前記車両の走行状態が不安定である場合、前記副駆動輪駆動力を制限する副駆動輪制限駆動力を前記第1の制御手段に要求する第2の制御手段と、を備える。前記第2の制御手段は、前記車両の横加速度に基づき第1の制限駆動力を算出する第1の算出部と、前記車両の前後加速度に基づき第2の制限駆動力を算出する第2の算出部と、を有する。前記第2の制御手段は、前記第1の制限駆動力及び前記第2の制限駆動力のうちの最大の制限駆動力を前記副駆動輪制限駆動力として前記第1の制御手段に要求する。
【選択図】図2

Description

本発明は、車両の前輪駆動力及び後輪駆動力を制御する制御装置(駆動力制御装置)に関連する。
車両、例えば自動車は、一般に、4つの車輪、即ち2つの前輪及び2つの後輪を備え、これらの車輪を駆動する電子的な制御装置を備えることができる。このような電子的な制御装置として、特許文献1は、4WD・ECU(four-wheel-drive electronic control unit)を開示する。特許文献1に開示される4WD・ECUは、VSA(vehicle stability assist)・ECUとともに、車両に働く駆動力を制御し、具体的には、4つの車輪駆動力を、例えばトルクを単位として決定する。
このように、4WD・ECUは、VSA・ECUと協働して、駆動力を制御する。具体的には、VSA・ECUは、例えば、車両の走行状態が不安定である場合、駆動力の制限を4WD・ECUに要求することができる。4WD・ECUは、VSA・ECUからの要求に応じて、駆動力を減少させ、車両の安定性を向上させることができる。
VSA・ECU等の車両挙動制御手段は、一般に、車輪の空転を抑制する機能(トラクション・コントロール・システム)、車輪のロックを抑制する機能(アンチロック・ブレーキ・システム)及び車両の横滑りを抑制する機能の少なくとも1つを備えることができる。
特開2006-256605号公報
本発明は、車両の安定性を向上可能な制御装置を提供することを課題とする。
本発明の第1の形態によれば、車両の前輪駆動力及び後輪駆動力を制御する制御装置であって、主駆動輪駆動力及び副駆動輪駆動力を制御する第1の制御手段であって、前記主駆動輪駆動力は、前記前輪駆動力及び前記後輪駆動力の一方であり、前記副駆動輪駆動力は、前記前輪駆動力及び前記後輪駆動力の他方である、第1の制御手段と、前記車両の走行状態が不安定である場合、前記副駆動輪駆動力を制限する副駆動輪制限駆動力を前記第1の制御手段に要求する第2の制御手段と、を備え、前記第2の制御手段は、前記車両の横加速度に基づき第1の制限駆動力を算出する第1の算出部と、前記車両の前後加速度に基づき第2の制限駆動力を算出する第2の算出部と、を有し、前記第2の制御手段は、前記第1の制限駆動力及び前記第2の制限駆動力のうちの最大の制限駆動力を前記副駆動輪制限駆動力として前記第1の制御手段に要求する、制御装置が提供される。
副駆動輪駆動力の減少分が小さくなり、これにより、車両の安定性が向上し得る。言い換えれば、横加速度及び前後加速度を考慮しないで副駆動輪制限駆動力を算出すると、副駆動輪駆動力の減少分が大きくなり得る。制御装置において、横加速度に基づく第1の制限駆動力が前後加速度に基づく第2の駆動力よりも大きい場合、最大の制限駆動力は、第1の制限駆動力である。代替的に、第1の制限駆動力が第2の駆動力と等しい又は第2の駆動力よりも小さい場合、最大の制限駆動力は、第2の制限駆動力である。第2の制御手段は、このような最大の制限駆動力を副駆動輪制限駆動力として第1の制御手段に要求する。
第1の形態において、前記第1の制御手段は、前記副駆動輪駆動力を前記副駆動輪制限駆動力に一致させることにより、前記主駆動輪駆動力を増加させてもよい。副駆動輪駆動力が副駆動輪制限駆動力に一致し、従って、副駆動輪駆動力を減少させる一方、主駆動輪駆動力を増加させることができる。車両の走行状態が例えばオーバ・ステアであり、従って不安定である場合、「主駆動輪駆動力:副駆動輪駆動力」を変更して、オーバ・ステアを抑制又は解消することができる。
第1の形態において、前記第1の制限駆動力は、前記横加速度が大きいほど大きくてもよい。第1の制限駆動力は、横加速度が大きいほど大きく設定される。従って、副駆動輪駆動力の減少分は、横加速度が大きいほど小さくなり、車両の安定性が向上する。
第1の形態において、前記第2の制限駆動力は、前記前後加速度が大きいほど大きくてもよい。第2の制限駆動力は、前後加速度が大きいほど大きく設定される。従って、副駆動輪駆動力の減少分は、前後加速度が大きいほど小さくなり、車両の安定性が向上する。
第1の形態において、制御装置は、前記第2の制御手段は、前記車両の速度に基づき第3の制限駆動力を算出する第3の算出部をさらに有してもよく、前記第2の制御手段は、前記第1の制限駆動力、前記第2の制限駆動力及び第3の制限駆動力のうちの最大の制限駆動力を前記副駆動輪制限駆動力として前記第1の制御手段に要求してもよい。横加速度、前後加速度及び速度を考慮して最大の制限駆動力(副駆動輪制限駆動力)を算出することで、車両の安定性を向上させることができる。
第1の形態において、前記第3の制限駆動力は、前記速度が大きいほど小さくてもよい。第3の制限駆動力は、速度が大きいほど小さく設定される。従って、副駆動輪駆動力の減少分は、速度が大きいほど大きくなる。一般に、車両の不安定は、副駆動輪駆動力の減少分が大きいほど、従って副駆動輪制限駆動力が小さいほどその不安定を効果的に抑制又は回避することができる。しかしながら、第3の制限駆動力が第1の制限駆動力又は第2の制限駆動力よりも大きい場合に限り、第3の制限駆動力を採用することができる。第3の制限駆動力が第1の制限駆動力又は第2の制限駆動力よりも小さい場合、第3の制限駆動力よりも大きい第1の制限駆動力又は第2の制限駆動力を採用し、車両の安定性が向上する。
第1の形態において、前記第3の算出部は、前記車両の全輪駆動力、前記車両の副駆動輪の駆動力配分及び前記速度に基づき第3の制限駆動力を算出してもよい。第3の算出部は、全輪駆動力、副駆動輪の駆動力配分、速度を考慮して、より適切な第3の制限駆動力を算出することができる。
第1の形態において、前記副駆動輪の前記駆動力配分は、前記速度が大きいほど小さくてもよい。副駆動輪の駆動力配分は、速度が大きいほど小さく設定される。従って、第3の制限駆動力は、速度が大きいほど小さく設定することができる。このように、効果的な第3の制限駆動力を準備することができる。
第1の形態において、前記第2の制御手段は、前記横加速度を補正して補正された横加速度を得る補正部をさらに有してもよく、前記第1の算出部は、前記補正された横加速度に基づき前記第1の制限駆動力を算出してもよく、今回の横加速度の絶対値が前回の横加速度の絶対値より第1の値だけ減少する場合、前記補正部は、前回の補正された横加速度より第2の値だけ減少した値を今回の補正された横加速度として算出してもよく、前記第2の値は、前記第1の値よりも小さくてもよい。横加速度が減少する場合、横加速度の減少を抑制するように、補正部は、補正された横加速度を得ることができる。従って、横加速度が減少する場合であっても、第1の制限駆動力の減少を抑制することができる。
第1の形態において、前記第2の制御手段は、前記前後加速度を補正して補正された前後加速度を得る補正部をさらに有してもよく、前記第2の算出部は、前記補正された前後加速度に基づき前記第2の制限駆動力を算出してもよく、今回の前後加速度及びゼロのうちの最大の値が前回の前後加速度及びゼロのうちの最大値より第1の値だけ減少する場合、前記補正部は、前回の補正された前後加速度より第2の値だけ減少した値を今回の補正された前後加速度として算出してもよく、前記第2の値は、前記第1の値よりも小さくてもよい。前後加速度が減少する場合、前後加速度の減少を抑制するように、補正部は、補正された前後加速度を得ることができる。従って、前後加速度が減少する場合であっても、第2の制限駆動力の減少を抑制することができる。
第1の形態において、前記主駆動輪駆動力は、前記前輪駆動力であってもよく、前記副駆動輪駆動力は、前記後輪駆動力であってもよい。車両の走行状態が例えばオーバ・ステアであり、従って不安定である場合、後輪駆動力(副駆動輪駆動)を減少する一方、前輪駆動力(主駆動輪駆動)を増加させ、オーバ・ステアを抑制又は解消することができる。
第1の形態において、前記第1の制御手段は、駆動力制御手段であってもよく、前記第2の制御手段は、車両挙動制御手段であってもよい。
本発明による制御装置を備える車両の概略構成図。 本発明による制御装置の概略構成図。 副駆動輪制限駆動力の設定例を示すグラフ図。 第1の制限駆動力の設定例を示すグラフ図。 第2の制限駆動力の設定例を示すグラフ図。 副駆動輪の駆動力配分の設定例を示すグラフ図。 第1の算出部に第1の補正部を介して横加速度を入力する変形例を示す図。 補正された横加速度の算出例を示すグラフ図。 第2の算出部に第2の補正部を介して前後加速度を入力する変形例を示す図。 補正された前後加速度の算出例を示すグラフ図。
以下に説明する実施形態は、本発明を容易に理解するために用いられている。従って、当業者は、本発明が、以下に説明される実施形態によって不当に限定されないことを留意すべきである。
1.車両
図1は、本発明による制御装置を備える車両の概略構成図を示す。図1に示されるように、車両1(例えば、自動車)は、様々な制御を実行可能な制御装置100を備える。制御装置100は、様々な制御の1例として、車両1の前輪駆動力(前輪71,72に伝達される駆動力の目標値)及び後輪駆動力(後輪73,74に伝達される駆動力の目標値)を制御することができる。本発明による制御装置100の具体的な制御は、「2. 制御装置」で後述する。
図1の例において、車両1は、原動機10(例えば、ガソリン・エンジン等の内燃機関)を備え、原動機10は、出力軸11を有し、原動機10は、出力軸11を回転させることができる。車両1は、原動機10を制御する原動機制御手段20(例えば、エンジン・ECU)と、スロットル・アクチュエータ21とを備える。原動機制御手段20は、原動機駆動力(目標値)を求め、原動機10の出力軸の回転(実際の原動機駆動力)が原動機駆動力(目標値)に一致するように、原動機制御手段20は、スロットル・アクチュエータ21を制御する。
原動機10内に混合気が流入する量を制御するスロットル(図示せず)の開度は、スロットル・アクチュエータ21を介して、原動機駆動力に基づき制御される。即ち、原動機制御手段20は、原動機駆動力に相当するスロットルの開度を求め、スロットルの開度に対応する制御信号を生成し、制御信号をスロットル・アクチュエータ21に送る。スロットル・アクチュエータ21は、原動機制御手段20からの制御信号に応じて、スロットルの開度を調整する。
車両1は、アクセル・ペダル22及びアクセル・センサ23を備え、アクセル・センサ23は、車両1の運転者によるアクセル・ペダル22の操作量を感知し、アクセル・ペダル22の操作量を原動機制御手段20に送る。原動機制御手段20は、概して、アクセル・ペダル22の操作量に基づき原動機駆動力又はスロットルの開度を求める。車両1は、回転数センサ24及び圧力センサ25を備える。原動機10が例えばエンジンである場合、回転数センサ24は、エンジンの回転数を感知し、圧力センサ25は、混合気をエンジンに取り込む吸気管内の絶対圧力を感知することができる。原動機制御手段20は、アクセル・ペダル22の操作量、感知される回転数及び絶対圧力に基づき原動機駆動力又はスロットルの開度を求めることができる。原動機制御手段20は、制御装置100からの制御信号(例えば、車両1の走行状態)に基づきアクセル・ペダル22の操作量を修正することができる。代替的に、原動機制御手段20は、アクセル・ペダル22の操作量、感知される回転数、感知される絶対圧力及び制御装置100からの制御信号に基づき原動機駆動力又はスロットルの開度を求めることができる。
また、図1の例において、車両1は、動力伝達装置(パワー・トレイン、ドライブ・トレイン)を備えることができる。図1に示されるように、動力伝達装置は、例えば、変速機30、フロント・ディファレンシャル・ギア機構51、フロント・ドライブ・シャフト52,53、トランスファ54、プロペラ・シャフト55、リア・ディファレンシャル・ギア機構61、リア・ドライブ・シャフト64,65を有する。変速機30は、トルク・コンバータ31及びギア機構32を有する。
動力伝達装置は、図1の例に限定されず、図1の例を変形・修正、又は具体化してもよい。動力伝達装置は、例えば、特開平07-186758号公報の図2で開示される駆動力伝達系3であってもよい。
原動機10の出力軸の回転(実際の原動機駆動力)は、動力伝達装置を介して、実際の全輪駆動力(実際の前輪駆動力及び後輪駆動力)に変換される。このような変換に関する制御において、全輪駆動力(目標値)は、原動機制御手段20の原動機駆動力(目標値)、トルク・コンバータ31の増幅率(目標値)及びギア機構32の変速ギア比(目標値)に基づき決定される。主駆動輪駆動力である前輪駆動力(目標値)から副駆動輪駆動力である後輪駆動力(目標値)への配分は、前輪駆動力(目標値)及びリア・ディファレンシャル・ギア機構61の配分比に基づき決定される。
リア・ディファレンシャル・ギア機構61の配分比が例えば「前輪駆動力:後輪駆動力=100:0」である場合、主駆動輪駆動力である前輪駆動力(目標値)は、全輪駆動力(目標値)と一致する。リア・ディファレンシャル・ギア機構61の配分比が例えば「前輪駆動力:後輪駆動力=(100−x):x」である場合、主駆動輪駆動力である前輪駆動力(目標値)は、全輪駆動力(目標値)から副駆動輪駆動力である後輪駆動力(目標値)を減算した値と一致する。
なお、前輪71,72は、フロント・ディファレンシャル・ギア機構51及びフロント・ドライブ・シャフト52,53を介して前輪駆動力(目標値)によって制御される。後輪73,74は、リア・ディファレンシャル・ギア機構61及びリア・ドライブ・シャフト64,65を介して後輪駆動力(目標値)によって制御される。実際の全輪駆動力は、トランスファ54を介してプロペラ・シャフト55に伝達され、プロペラ・シャフト55に伝達される実際の全輪駆動力の一部は、リア・ディファレンシャル・ギア機構61に伝達される実際の後輪駆動力に配分される。プロペラ・シャフト55、トランスファ54及びフロント・ディファレンシャル・ギア機構51に伝達される実際の全輪駆動力の残部が、実際の前輪駆動力になる。
図1の例において、車両1は、変速機30の変速比(例えば、ギア機構32の変速ギア比)を制御する変速機制御手段40(例えば、AT(automatic transmission)・ECU)を備える。車両1は、シフト・レバー33及びシフト位置センサ34を備え、変速機制御手段40は、概して、シフト位置センサ34によって感知されるシフト・レバー33のシフト位置(例えば、「1」,「2」,「D」)に基づき、ギア機構32の変速ギア比を決定する。
シフト・レバー33のシフト位置が例えば「1」である場合、ギア機構32が1速を表す変速ギア比を有するように、変速機制御手段40は、ギア機構32を制御する。シフト・レバー33のシフト位置が例えば「D」である場合、変速機制御手段40は、制御装置100からの制御信号(例えば、車両1の速度及び全輪駆動力(目標値))に基づき例えば1速〜5速等で構成されるギア機構32が有する全ての変速ギアの何れか1つを表す変速ギア比を決定する。これに応じて、ギア機構32が例えば1速〜5速の何れか1つを表す変速ギア比を有するように、変速機制御手段40は、ギア機構32を制御する。その後、例えば、変速機制御手段40が例えば1速を表す変速ギア比から2速を表す変速ギア比に変更する時、ギア機構32が1速を表す変速ギア比から2速を表す変速ギア比に変更するように、変速機制御手段40は、ギア機構32を制御する。
図1の例において、車両1は、前輪71の回転速度を感知する車輪速度センサ81を備え、前輪72の回転速度を感知する車輪速度センサ82も備える。また、車両1は、後輪73の回転速度を感知する車輪速度センサ83を備え、後輪74の回転速度を感知する車輪速度センサ84も備える。制御装置100は、車輪速度センサ81,82,83,84で感知された回転速度(車輪速度)に基づき、車両1の速度を求めることができる。車両1は、車両1の前後方向に沿った車両1の加速度を感知する前後加速度センサ85(例えば、その加速度を重力加速度単位で感知する前後Gセンサ)を備え、制御装置100は、その加速度で、車両1の速度を補正することができる。
図1の例において、車両1は、車両1が旋回する時のヨー・レートを感知するヨー・レート・センサ86を備える。また、車両1は、車両1の横方向に沿った車両1の遠心力(遠心加速度)を感知する横加速度センサ87(その遠心加速度を重力加速度単位で感知する横Gセンサ)を備える。さらに、車両1は、ステアリング・ホイール88及び操舵角センサ89を備え、操舵角センサ89は、ステアリング・ホイール88の操舵角を感知する。
制御装置100は、ヨー・レート、遠心加速度(横加速度)及び操舵角に基づき、車両1の横滑り等の挙動を検出することができる。制御装置100は、このような挙動の検出に加えて、様々な制御(例えば、図示しないブレーキ等の制動部を介する前輪71,72及び後輪73,74の少なくとも1つに関係する制御)をすることができるが、上述の制御のすべてを実行する必要がない。以下に、制御装置100の制御の概要を説明する。
2.制御装置
図2は、本発明による制御装置の概略構成図を示す。図2に示されるように、制御装置100は、入力信号として、例えばヨー・レート、操舵角、車輪速度、横加速度、前後加速度を入力し、出力信号を出力し、様々な制御を実行することができる。制御装置100は、駆動力制御手段300(駆動力制御手段)を備え、駆動力制御手段300は、様々な制御の1例として、主駆動輪駆動力(例えば、前輪駆動力)及び副駆動輪駆動力(例えば、後輪駆動力)を制御する。
図2の例において、制御装置100は、車両挙動制御手段200(車両挙動制御部)を備える。車両挙動制御手段200は、様々な制御の1例として、副駆動輪駆動力を制限する副駆動輪制限駆動力(制限駆動力)を駆動力制御手段300に要求することができる。具体的には、車両挙動制御手段200は、第1の制限駆動力及び第2の制限駆動力のうちの最大の制限駆動力を副駆動輪制限駆動力として駆動力制御手段300に要求することができる。
具体的には、例えば、駆動力制御手段300は、主駆動輪駆動力(目標値)と副駆動輪駆動力(目標値)との間の比率を決定し、その比率及び全輪駆動力(目標値)に基づき例えば副駆動輪駆動力(目標値)を決定する。決定された副駆動輪駆動力(目標値)が得られるように、駆動力制御手段300は、例えば図1のリア・ディファレンシャル・ギア機構61の配分比を出力信号で制御する。駆動力制御手段300からリア・ディファレンシャル・ギア機構61への出力信号は、副駆動輪駆動力(目標値)を制御する制御信号である。
なお、リア・ディファレンシャル・ギア機構61の配分比によって副駆動輪駆動力がゼロである時、即ち、プロペラ・シャフト55とリア・ドライブ・シャフト64,65との間が遮断される時、図1の例において、主駆動輪駆動力(目標値)又は前輪駆動力は、全輪駆動力(目標値)と一致する。代替的に、リア・ディファレンシャル・ギア機構61の配分比によって副駆動輪駆動力がゼロでない時、即ち、プロペラ・シャフト55とリア・ドライブ・シャフト64,65との間が接続される時、図1の例において、主駆動輪駆動力(目標値)は、全輪駆動力(目標値)から副駆動輪駆動力(目標値)を減算した値と一致する。
図2の例において、制御装置100は、車両挙動制御手段200を備える。車両挙動制御手段200は、例えば図1の横加速度センサ87から取得する横加速度(遠心加速度)、前後加速度センサ85から取得する前後加速度(車両1の加速度)等を表す入力信号を入力することができる。第1の制限駆動力は、例えば横加速度に基づき、第2の制限駆動力は、例えば横加速度に基づく。
車両挙動制御手段200が副駆動輪制限駆動力(制限駆動力)を駆動力制御手段300に要求する場合、駆動力制御手段300は、副駆動輪駆動力(目標値)を減少させる一方、駆動力制御手段300は、主駆動輪駆動力(目標値)を増加させる。この時、駆動力制御手段300は、副駆動輪駆動力(目標値)を副駆動輪制限駆動力(制限駆動力)と一致させることにより、副駆動輪駆動力(目標値)を減少させる。具体的には、リア・ディファレンシャル・ギア機構61の配分比によって副駆動輪駆動力が減少するように、駆動力制御手段300は、リア・ディファレンシャル・ギア機構61を制御する。プロペラ・シャフト55とリア・ドライブ・シャフト64,65との間がより弱く接続されることで、実際の副駆動輪駆動力が減少し、その結果として、実際の主駆動輪駆動力が増加する。副駆動輪駆動力の減少により、例えば、オーバ・ステアを抑制することができる。従って、例えば、車両1の安定性は向上する。
駆動力制御手段300は、主駆動輪駆動力(目標値)及び副駆動輪駆動力(目標値)を予め決定し、車両挙動制御手段200からの要求に応じて、予め決定された副駆動輪駆動力(目標値)を減少させ、予め決定された主駆動輪駆動力(目標値)を増加させることができる。
なお、駆動力制御手段300は、主駆動輪駆動力(目標値)及び副駆動輪駆動力(目標値)を決定する第1の制御手段と呼ぶこともでき、車両挙動制御手段200は、第2の制御手段と呼ぶことができる。駆動力制御手段300(第1の制御手段)は、主駆動輪駆動力(目標値)及び副駆動輪駆動力(目標値)を一次的に決定する。駆動力制御手段300(第1の制御手段)は、車両挙動制御手段200(第2の制御手段)からの副駆動輪駆動力(目標値)の制限要求に応じるか否かを判定してもよく、制限要求を拒否してもよい。車両挙動制御手段200が副駆動輪制限駆動力(制限駆動力)を駆動力制御手段300に要求する場合、駆動力制御手段300(第1の制御手段)は、主駆動輪駆動力(目標値)及び副駆動輪駆動力(目標値)を二次的に(最終的に)決定することができる。
3.車両挙動制御手段(第2の制御手段)
図2は、本発明による車両挙動制御手段200の概略構成図も示す。車両挙動制御手段200(第2の制御手段)は、副駆動輪駆動力(目標値)の制限を駆動力制御手段300(第1の制御手段)に要求することができる。図2の例において、車両挙動制御手段200は、検出部210、第1の算出部220、第2の算出部230、出力部240及び第3の算出部250を備える。出力部240は、副駆動輪制限駆動力を駆動力制御手段300に出力又は要求することができる。
図3は、副駆動輪制限駆動力の設定例を示す。図3の例において、実線は、出力部240から出力される副駆動輪制限駆動力を示す。時刻TSまで、図2の検出部210からの信号は、車両1の走行状態が安定であることを示し、出力部240は、副駆動輪制限駆動力として、副駆動輪駆動力を制限しない値を出力又は準備する。副駆動輪駆動力を制限しない値は、例えば、図2の駆動力制御手段300で決定し得る副駆動輪駆動力の最大値である。時刻TEで、車両1の走行状態が安定であることが検出部210によって検出されると、出力部240は、副駆動輪制限駆動力として、副駆動輪駆動力を制限しない値を出力又は準備する。時刻TSから時刻TEまで、出力部240は、副駆動輪制限駆動力として、副駆動輪駆動力を制限する値(基準駆動力)を出力する。図3の例において、時刻TSから時刻TEまでの副駆動輪制限駆動力は、固定値であるが、実際には固定値でなくてもよい。
図3の例において、点線は、駆動力制御手段300によって二次的に(最終的に)決定される副駆動輪駆動力を示す。時刻TSから時刻TEまで、駆動力制御手段300は、出力部240からの要求を受け入れ、副駆動輪駆動力を副駆動輪制限駆動力(基準駆動力)に一致させ、実線は、太く描かれている。副駆動輪駆動力が副駆動輪制限駆動力(基準駆動力)に一致することで、副駆動輪駆動力は減少する一方、主駆動輪駆動力は増加し、これにより、例えばアンダ・ステア等の走行状態の不安定が抑制又は解消される。
3.1.検出部
図2の例において、検出部210は、例えば車両1の不安定状態を検出し、出力部240が副駆動輪制限駆動力を出力するように、出力部240に指示することができる。不安定状態が検出された場合、検出部210は、出力部240に副駆動輪制限駆動力の出力の指示又は許可を表す信号(例えば二進法で「1」又はhighレベルを表す信号)を送ることができる。車両1の不安定状態は、例えば、ヨー・レート・センサ86から取得する実ヨー・レートと、操舵角及び車両1の速度に基づいて算出する規範ヨー・レートとを用いて、車両1の走行状態が不安定か否かを判定するためのものである。具体的には、実ヨー・レートと規範ヨー・レートとの差(ヨー・レート偏差)が所定値よりも大きいときに不安定状態であるとすることができる。また、ヨー・レート偏差に対してフィルタ処理を行なって、不安定状態を判断してもよい。さらに、横加速度センサ87から取得する横加速度で、規範ヨー・レートを修正又は訂正することができる。
検出部210は、操舵角を、例えば操舵角センサ89から入力できる。また、検出部210は、例えば車輪速度センサ81,82,83,84で感知された4つの回転速度(車輪速度)の平均を算出し、駆動輪の平均車輪速度Vaw_avを車両1の速度として得ることができる。代替的に、検出部210は、例えば車輪速度センサ83,84で感知された2つの回転速度(車輪速度)の平均を算出し、車両1の速度Vvh_esを得る又は推定することができる。
なお、車両1の速度Vvh_es(推定速度)は、例えば車両1の振動等によるノイズの影響を排除するために、後輪73,74(副駆動輪)の車輪速度の各々に、上昇制限及び下降制限を適用してもよい。即ち、検出部210は、車輪速度センサ83,84で感知された2つの回転速度(車輪速度)を補正又は訂正し、補正又は訂正された2つの回転速度(車輪速度)の平均を算出し、車両1の速度Vvh_esを得る又は推定することができる。車両1の速度Vvh_es(推定速度)は、他の手法で推定してもよい。
検出部210は、車両1の走行状態が不安定であるか否かを表す信号を出力部240に送ることができ、さらに、車両1の速度、例えば推定速度を表す信号を第3の算出部250に送ることができる。車両1の走行状態が不安定である場合、出力部240は、第1の算出部220又は第2の算出部230(又は第3の算出部250)で算出される制限駆動力(副駆動輪制限駆動力)を駆動力制御手段300に出力することができる。
3.2.第1の算出部
図2の第1の算出部220は、横加速度に基づき第1の制限駆動力を算出する。第1の制限駆動力は、横加速度が大きいほど大きく設定することができる。
図4は、第1の制限駆動力の設定例を示す。図4の例では、第1の制限駆動力は、横加速度が大きくなるほど大きくなるが、第1の制限駆動力と横加速度との関係は、図4の例に限定されない。例えば、第1の制限駆動力と横加速度との関係は、折れ線グラフでもよい。また、第1の制限駆動力と横加速度との関係は、一次関数でなく、2次関数、多次関数などで表される曲線でも、階段関数で表される階段状の折れ曲がった直線でもよい。
なお、図4の例における比例係数は、車両1の属性(例えば、重量、排気量等)に応じて、適宜、設定することができる。
第1の制限駆動力は、横加速度が大きいほど大きく設定することが好ましい。横加速度が大きい場合、第1の制限駆動力も大きい。従って、出力部240からこのような第1の制限駆動力が出力される場合、副駆動輪駆動力の減少分が小さい。横加速度が大きい場合、第1の制限駆動力を大きくし、副駆動輪駆動力の減少分を小さくすることで、オーバ・ステアが解消した後に発生するアンダ・ステアを抑止することができる。このように、第1の算出部220は、車両1の安定性を向上させることができる。
仮に、第1の制限駆動力(副駆動輪制限駆動力)が横加速度に依存しない場合、第1の制限駆動力を一定に設定することもできる。このような比較例において、横加速度が大きい場合、一定の第1の制限駆動力により、オーバ・ステアが解消したとしても、その後、アンダ・ステアが発生し得る。
3.3.第2の算出部
図2の第2の算出部230は、前後加速度に基づき第2の制限駆動力を算出する。第2の制限駆動力は、前後加速度が大きいほど大きく設定することができる。
図5は、第2の制限駆動力の設定例を示す。図5の例では、第2の制限駆動力は、前後加速度が大きくなるほど大きくなるが、第2の制限駆動力と前後加速度との関係は、図5の例に限定されない。例えば、第2の制限駆動力と前後加速度との関係は、折れ線グラフでもよい。また、第2の制限駆動力と前後加速度との関係は、一次関数でなく、2次関数、多次関数などで表される曲線でも、階段関数で表される階段状の折れ曲がった直線でもよい。なお、図5の例における比例係数は、車両1の属性に応じて、適宜、設定することができる。
第2の制限駆動力は、前後加速度が大きいほど大きく設定することが好ましい。前後加速度が大きい場合、第2の制限駆動力も大きい。従って、出力部240からこのような第2の制限駆動力が出力される場合、副駆動輪駆動力の減少分が小さい。前後加速度が大きい場合、第2の制限駆動力を大きくし、副駆動輪駆動力の減少分を小さくすることで、オーバ・ステアが解消した後に発生するアンダ・ステアを抑止することができる。このように、第2の算出部230は、車両1の安定性を向上させることができる。
仮に、第2の制限駆動力(副駆動輪制限駆動力)が前後加速度に依存しない場合、第2の制限駆動力を一定に設定することもできる。このような比較例において、前後加速度が大きい場合、一定の第2の制限駆動力により、オーバ・ステアが解消したとしても、その後、アンダ・ステアが発生し得る。
3.4.出力部
図2の出力部240は、第1の算出部220からの第1の制限駆動力及び第2の算出部230からの第2の制限駆動力のうちの最大の制限駆動力を副駆動輪制限駆動力として、例えば図2の駆動力制御手段300に出力する。出力部240が第3の算出部からの第3の制限駆動力を入力する場合、出力部240は、第1の制限駆動力、第2の制限駆動力及び第3の制限駆動力のうちの最大の制限駆動力を副駆動輪制限駆動力として、出力することができる。また、出力部240が例えば検出部210からの副駆動輪制限駆動力の出力の指示又は許可を表す信号(例えば二進法で「1」又はhighレベルを表す信号)を受ける場合、出力部240は、副駆動輪制限駆動力(最大の制限駆動力)を駆動力制御手段300に出力又は要求することができる。具体的には、出力部240又は車両挙動制御手段200は、副駆動輪駆動力を副駆動輪制限駆動力(最大の制限駆動力)に一致させるような要求を駆動力制御手段300に出力する。駆動力制御手段300は、副駆動輪駆動力を副駆動輪制限駆動力(最大の制限駆動力)まで減少させ、主駆動輪駆動力を副駆動輪駆動力の減少分(副駆動輪駆動力から副駆動輪制限駆動力を減算した値)だけ増加させる。
3.5.第3の算出部
図2の第3の算出部250は、車両1の速度、例えば推定速度に基づき第3の制限駆動力を算出する。第3の制限駆動力は、車両1の速度が大きいほど小さく設定することができる。一般に、車両1の不安定(例えばオーバ・ステア)は、副駆動輪駆動力の減少分が大きいほど、従って副駆動輪制限駆動力が小さいほどそのオーバ・ステアを効果的に抑制又は回避することができる。しかしながら、第3の制限駆動力が第1の制限駆動力又は第2の制限駆動力よりも大きい場合に限り、第3の制限駆動力は、副駆動輪制限駆動力(最大の制限駆動力)として採用されることができる。言い換えれば、横加速度又は前後加速度が大きい場合、車両1の安定性を優先させることができる。即ち、第1の制限駆動力又は第2の制限駆動力が第3の制限駆動力より大きい場合、第3の制限駆動力を採用しないで、副駆動輪駆動力の減少分を小さくし、車両1の安定性を優先させることができる。
第3の算出部250は、例えば図2の駆動力制御手段300から全輪駆動力(目標値)を入力し、全輪駆動力に基づき第3の制限駆動力を算出することができる。具体的には、第3の算出部250は、全輪駆動力と副駆動輪の駆動力配分とを乗算した値を暫定的な第3の制限駆動力として算出することができる。例えば副駆動輪の駆動力配分がX[%]である場合、第3の算出部250は、全輪駆動力×X/100を暫定的な第3の制限駆動力として算出することができる。この時、第3の算出部250は、車両1の速度を考慮することができる。即ち、副駆動輪の駆動力配分は、車両1の速度が大きいほど小さく設定することができる。なお、リア・ディファレンシャル・ギア機構61の配分比が例えば「前輪駆動力:後輪駆動力=(100−x):x」である場合、副駆動輪の駆動力配分Xは、x(例えば50)よりも小さく設定する。
図6は、副駆動輪の駆動力配分の設定例を示す。図5の例では、副駆動輪の駆動力配分は、車両1の速度が大きくなるほど小さくなるが、副駆動輪の駆動力配分と車両1の速度との関係は、図6の例に限定されない。例えば、副駆動輪の駆動力配分と車両1の速度との関係は、折れ線グラフでもよい。また、副駆動輪の駆動力配分と車両1の速度との関係は、一次関数でなく、2次関数、多次関数などで表される曲線でも、階段関数で表される階段状の折れ曲がった直線でもよい。なお、図6の例における比例係数は、車両1の属性に応じて、適宜、設定することができる。
副駆動輪の駆動力配分は、車両1の速度が大きいほど小さく設定することが好ましい。この時、第3の算出部250は、全輪駆動力と車両1の速度に依存する副駆動輪の駆動力配分とを乗算した値を第3の制限駆動力として算出することができる。このように、第3の算出部250は、全輪駆動力、副駆動輪の駆動力配分及び車両1の速度に基づき第3の制限駆動力を算出することが好ましい。
4.変形例
図7は、第1の算出部220に第1の補正部260を介して横加速度を入力する変形例を示す。第1の補正部260は、横加速度を補正して補正された横加速度を得る。第1の算出部220は、補正された横加速度に基づき第1の制限駆動力を算出する。なお、第1の制限駆動力と補正された横加速度との関係は、図4の例のように設定することができ、第1の制限駆動力は、補正された横加速度が大きいほど大きく設定することが好ましい。
図7の例において、第1の補正部260は、絶対値化手段262、第1のフィルタ手段264及び第1の最大値化手段266を有する。絶対値化手段262は、横加速度の絶対値を取得する。第1のフィルタ手段264は、第1の最大値化手段266からの前回の出力(前回の補正された横加速度)と絶対値化手段262からの今回の出力(今回の補正されない横加速度の絶対値)とをフィルタ処理する。具体的には、第1のフィルタ手段264は、第1の係数を用いて、前回の補正された横加速度と今回の補正されない横加速度の絶対値との間の値(第1の混合値)を算出する。第1の最大値化手段266は、第1のフィルタ手段264からの今回の出力(今回の第1の混合値)及び絶対値化手段262からの今回の出力(今回の補正されない横加速度の絶対値)のうちの最大値を取得する。例えば、今回の第1の混合値が今回の補正されない横加速度の絶対値よりも小さい場合、第1の最大値化手段266は、今回の補正されない横加速度の絶対値を今回の補正された横加速度として出力する。
図8は、補正された横加速度の算出例を示す。図8の例において、実線は、補正されない横加速度を示し、点線は、補正された横加速度を示す。横加速度の絶対値が減少する場合、横加速度の絶対値の減少を抑制するように、第1の補正部260は、補正された横加速度を得ることができる。具体的には、第1の補正部260は、補正されない横加速度をフィルタ処理して補正された横加速度を得る。フィルタ処理(第1のフィルタ処理)は、例えば以下のように実行する。今回の補正されない横加速度の絶対値が前回の補正されない横加速度の絶対値より例えば第1の値だけ減少する場合、第1の補正部260は、前回の補正された横加速度より第2の値だけ減少した値を今回の補正された横加速度として算出する。第2の値は、第1の値よりも小さく設定する。
図9は、第2の算出部230に第2の補正部270を介して前後加速度を入力する変形例を示す。第2の補正部270は、前後加速度を補正して補正された前後加速度を得る。第2の算出部230は、補正された前後加速度に基づき第2の制限駆動力を算出する。なお、第2の制限駆動力と補正された前後加速度との関係は、図5の例のように設定することができ、第2の制限駆動力は、補正された前後加速度が大きいほど大きく設定することが好ましい。
図9の例において、第2の補正部270は、第2の最大値化手段272、第2のフィルタ手段274及び第3の最大値化手段276を有する。第2の最大値化手段272は、前後加速度及びゼロのうちの最大値を取得する。第2のフィルタ手段274は、第3の最大値化手段276からの前回の出力(前回の補正された前後加速度)と第2の最大値化手段272からの今回の出力(今回の補正されない前後加速度及びゼロのうちの最大値)とをフィルタ処理する。具体的には、第2のフィルタ手段274は、第2の係数を用いて、前回の補正された前後加速度と今回の補正されない前後加速度及びゼロのうちの最大値との間の値(第2の混合値)を算出する。第3の最大値化手段276は、第2のフィルタ手段274からの今回の出力(今回の第2の混合値)及び第2の最大値化手段272からの今回の出力(今回の補正されない前後加速度及びゼロのうちの最大値)のうちの最大値を取得する。例えば、今回の第2の混合値が今回の補正されない前後加速度及びゼロのうちの最大値よりも小さい場合、第3の最大値化手段276は、今回の補正されない前後加速度及びゼロのうちの最大値を今回の補正された前後加速度として出力する。
図9は、補正された前後加速度の算出例を示す。図9の例において、実線は、補正されない前後加速度を示し、点線は、補正された前後加速度を示す。前後加速度及びゼロのうちの最大値が減少する場合、前後加速度及びゼロのうちの最大値の減少を抑制するように、第2の補正部270は、補正された前後加速度を得ることができる。具体的には、第2の補正部270は、補正されない前後加速度をフィルタ処理して補正された前後加速度を得る。フィルタ処理(第2のフィルタ処理)は、例えば以下のように実行する。今回の補正されない前後加速度及びゼロのうちの最大値が前回の補正されない前後加速度及びゼロのうちの最大値より例えば第3の値だけ減少する場合、第2の補正部270は、前回の補正された前後加速度より第4の値だけ減少した値を今回の補正された前後加速度として算出する。第4の値は、第3の値よりも小さく設定する。
本願発明による制御装置は、車両の安定性制御に最適である。
1・・・車両、30・・・変速機、100・・・制御装置、200・・・車両挙動制御手段(第2の制御手段)、210・・・検出部、220・・・第1の算出部、230・・・第2の算出部、240・・・出力部、250・・・第3の算出部、300・・・駆動力制御手段(第1の制御手段)。

Claims (12)

  1. 車両の前輪駆動力及び後輪駆動力を制御する制御装置であって、
    主駆動輪駆動力及び副駆動輪駆動力を制御する第1の制御手段であって、前記主駆動輪駆動力は、前記前輪駆動力及び前記後輪駆動力の一方であり、前記副駆動輪駆動力は、前記前輪駆動力及び前記後輪駆動力の他方である、第1の制御手段と、
    前記車両の走行状態が不安定である場合、前記副駆動輪駆動力を制限する副駆動輪制限駆動力を前記第1の制御手段に要求する第2の制御手段と、
    を備え、
    前記第2の制御手段は、
    前記車両の横加速度に基づき第1の制限駆動力を算出する第1の算出部と、
    前記車両の前後加速度に基づき第2の制限駆動力を算出する第2の算出部と、
    を有し、
    前記第2の制御手段は、前記第1の制限駆動力及び前記第2の制限駆動力のうちの最大の制限駆動力を前記副駆動輪制限駆動力として前記第1の制御手段に要求する、制御装置。
  2. 前記第1の制御手段は、前記副駆動輪駆動力を前記副駆動輪制限駆動力に一致させることにより、前記主駆動輪駆動力を増加させる、請求項1に記載の制御装置。
  3. 前記第1の制限駆動力は、前記横加速度が大きいほど大きい、請求項1に記載の制御装置。
  4. 前記第2の制限駆動力は、前記前後加速度が大きいほど大きい、請求項1に記載の制御装置。
  5. 前記第2の制御手段は、前記車両の速度に基づき第3の制限駆動力を算出する第3の算出部をさらに有し、
    前記第2の制御手段は、前記第1の制限駆動力、前記第2の制限駆動力及び第3の制限駆動力のうちの最大の制限駆動力を前記副駆動輪制限駆動力として前記第1の制御手段に要求する、請求項1に記載の制御装置。
  6. 前記第3の制限駆動力は、前記速度が大きいほど小さい、請求項5に記載の制御装置。
  7. 前記第3の算出部は、前記車両の全輪駆動力、前記車両の副駆動輪の駆動力配分及び前記速度に基づき第3の制限駆動力を算出する、請求項5に記載の制御装置。
  8. 前記副駆動輪の前記駆動力配分は、前記速度が大きいほど小さい、請求項7に記載の制御装置。
  9. 前記第2の制御手段は、前記横加速度を補正して補正された横加速度を得る補正部をさらに有し、
    前記第1の算出部は、前記補正された横加速度に基づき前記第1の制限駆動力を算出し、
    今回の横加速度の絶対値が前回の横加速度の絶対値より第1の値だけ減少する場合、前記補正部は、前回の補正された横加速度より第2の値だけ減少した値を今回の補正された横加速度として算出し、前記第2の値は、前記第1の値よりも小さい、請求項1に記載の制御装置。
  10. 前記第2の制御手段は、前記前後加速度を補正して補正された前後加速度を得る補正部をさらに有し、
    前記第2の算出部は、前記補正された前後加速度に基づき前記第2の制限駆動力を算出し、
    今回の前後加速度及びゼロのうちの最大の値が前回の前後加速度及びゼロのうちの最大値より第1の値だけ減少する場合、前記補正部は、前回の補正された前後加速度より第2の値だけ減少した値を今回の補正された前後加速度として算出し、前記第2の値は、前記第1の値よりも小さい、請求項1に記載の制御装置。
  11. 前記主駆動輪駆動力は、前記前輪駆動力であり、
    前記副駆動輪駆動力は、前記後輪駆動力である、請求項1に記載の制御装置。
  12. 前記第1の制御手段は、駆動力制御手段であり、前記第2の制御手段は、車両挙動制御手段である、請求項1に記載の制御装置。
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