JP2013163422A - 車両運動制御装置及び車両運動制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電気モータを用いて回生制動を行う車両において、車輪のスリップ状態や路面摩擦係数に応じて回生制動力を適切に制御して車両の走行安定性を維持すると共に、緩制動から急制動の広範囲において電気モータによる回生エネルギの回生量を確保することができる車両運動制御装置を提供する。
【解決手段】車両５０に要求される制駆動力に基づいて、前輪と後輪とに制駆動力を配分すると共に、前輪と後輪の少なくとも一方におけるスリップ率に対する制動力の割合が減少した際には、前輪と後輪のうち電気モータ１３によって制駆動力が発生される車輪の制駆動力を減少させる。
【選択図】図２

Description

本発明は車両運動制御装置及び車両運動制御方法に関し、例えばエンジンと電気モータとを用いて駆動力を発生すると共に、摩擦ブレーキと電気モータとを用いて制動力を発生する車両の運動を制御する制御装置及び制御方法に関する。

従来から、電気モータを備えた車両は、効率的な車両の制動制御を実行するために、車輪に設けられた摩擦材により車両の運動エネルギを熱エネルギへ変換して車両を減速させる摩擦制動と、電気モータにより車両の運動エネルギを電気エネルギとして回収して車両を減速させる回生制動とを併用している。

上記する電気モータを備えた車両においては、当該車両の制動時の走行安定性を阻害しない範囲内で電気モータでより多くの制動力を発生させることによって、車両の運動エネルギの回生量を効果的に増加させることができる。また、前記車両においては、エンジンの駆動効率が低い場合に電気モータでより多くの駆動力を発生させることによって、当該車両の燃料消費を効果的に抑制することができる。

ところで、特許文献１には、前輪に電気モータを備えた車両の制動制御に関する技術が開示されている。

特許文献１に開示されている制動制御装置は、従来のアンチスキッド制御よりも小さいスリップ率の制御介入閾値を設定し、前記スリップ率がこの制御介入閾値以上となった場合にその時点で摩擦制動手段が発生している制動トルクが小さいほど、前記摩擦制動手段への制動トルクの分配量の比率が大きくなるように、目標制動トルクを回生制動手段と摩擦制動手段とに分配する装置である。

特許文献１に開示されている制動制御装置によれば、慣性質量の大きさ等によって回生制動による車輪速度の応答速度が遅れる状況下であっても、小さいスリップ率で摩擦制動へ移行させ、応答速度の速い摩擦制動を使用することで、総合的な応答速度を向上させることができ、回生制動が作用する車輪の速度を迅速に車体速度に復帰させることができる。

しかしながら、特許文献１に開示されている制動制御装置においては、スリップ率を指標として制御介入を判断しており、例えば路面と車輪との摩擦係数が低い場合等、路面と車輪との摩擦状態によってはその応答性が低下する可能性がある。例えば、路面と車輪との摩擦係数が低い状況下でその応答性を向上させるために、前記スリップ率の制御介入閾値を極力小さく設定することが考えられるものの、前記スリップ率の制御介入閾値を小さく設定すると、路面と車輪との摩擦係数が高い状況下では、車輪のグリップ（路面とタイヤとの間の粘着度合い）に余裕があるにも関わらず、容易に前記スリップ率が制御介入閾値を上回り、回生制動手段の回生量が必要以上に抑制されてしまうといった問題がある。

このような問題に対して、特許文献２には、路面と車輪との摩擦係数（以下「路面μ」という。）に応じて前後の車輪の制動力を配分することによって車両の姿勢を制御する技術が開示されている。

特許文献２に開示されている制動力配分制御装置は、各車輪の路面μ勾配値（車輪スリップに対する路面μ）が略同一、あるいは、後輪の路面μ勾配値が前輪の路面μ勾配値よりも大きくなるように各車輪の目標制動力を演算する装置である。

また、特許文献３には、路面μ勾配値と同様の指標として各車輪のスリップ率の変化に対する制動力の変化の値を用いることによって車両の運動を制御する技術が開示されている。

特許文献３に開示されている車両運動制御装置は、スリップ率の変化に対する制動力の変化の値に基づいて前後加速度最大値を設定し、車輪に作用する制駆動トルクを制御して車両の運動を制御する装置である。

特開２００３−３２０９２９ 特開２００１−２８７６３５ 特開２０１０−２２８６９０

特許文献２に開示されている制動力配分制御装置によれば、路面μ勾配に応じて前後の車輪の制動力を配分することによって、過大な制動力配分に起因する車輪のスリップを防止し、路面μに応じた最大限の制動力を発生させることができ、車輪の荷重のみならず路面μも考慮した車両の制動力制御を実行することができる。

また、特許文献３に開示されている車両運動制御装置によれば、スリップ率の変化に対する制動力の変化の値に基づいて車輪に作用する制駆動トルクを制限することによって、路面μに応じた旋回性能を確保することができ、路面摩擦が変化した場合であってもドライバビリティを確保した自動加減速設定を実現することができる。

しかしながら、特許文献２に開示されている制動力配分制御装置においては、前輪や後輪の路面μ勾配のバランスを大きく変化させる制御や、電気モータによる前輪や後輪の駆動力や制動力を増加させる制御は行われていない。また、路面μ勾配値に応じて前輪や後輪の駆動力配分を調節する制御については開示されていない。

また、特許文献３に開示されている車両運動制御装置においても、前輪や後輪の制駆動トルクの配分を大きく変化させて回生制動の量を増加させる制御や、車両の前輪や後輪の駆動力や制動力の配分を調整する制御については開示されていない。

さらに、特許文献１〜３のいずれにおいても、制動力の変化速度に対応するための技術は開示されておらず、緩やかな制動から急制動までといった様々な状況下において、電気モータによる制駆動力の増加と車両の走行安定性の確保の双方を実現し得る技術を構築することが当該分野おける希求の課題となっている。

本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、車輪のスリップ状態や路面と車輪との摩擦係数に応じて電気モータの回生制動力や電気駆動力を適切に制御して車両の走行安定性を維持すると共に、緩制動から急制動まで、あるいは、穏やかな発進から急発進までといった様々な状況下において、電気モータの回生制動力や電気駆動力を効果的に増加させることのできる車両運動制御装置と車両運動制御方法を提供することにある。

上記する課題を解決するために、本発明に係る車両運動制御装置は、前輪と後輪の少なくとも一方に制動力を発生させるブレーキ装置と、前輪と後輪の少なくとも一方に駆動力を発生させる駆動源と、前輪もしくは後輪に回生制動力と電気駆動力を発生させる電気モータと、を備えた車両の運動を制御する車両運動制御装置であって、前記車両運動制御装置は、前記車両に要求される制駆動力に基づいて、前記前輪と前記後輪とに制駆動力を配分する制駆動力配分部を備え、前記制駆動力配分部は、前記前輪と前記後輪の少なくとも一方におけるスリップ率に対する制駆動力の割合が減少した際に、前記前輪と前記後輪のうち前記電気モータによって制駆動力が発生される車輪の該制駆動力を減少させることを特徴とする。

また、本発明に係る車両運動制御方法は、前輪と後輪の少なくとも一方に制動力を発生させるブレーキ装置と、前輪と後輪の少なくとも一方に駆動力を発生させる駆動源と、前輪もしくは後輪に回生制動力と電気駆動力を発生させる電気モータと、を備えた車両の運動を制御する車両運動制御方法であって、前記車両に要求される制駆動力に基づいて、前記前輪と前記後輪とに制駆動力を配分すると共に、前記前輪と前記後輪の少なくとも一方におけるスリップ率に対する制動力の割合が減少した際には、前記前輪と前記後輪のうち前記電気モータによって制駆動力が発生される車輪の該制駆動力を減少させることを特徴とする。

本発明の車両運動制御装置と車両運動制御方法によれば、相対的に小さいスリップ量で車輪のグリップが飽和状態に近づいていることを検知することができ、回生制動時の車両の走行安定性を効率的に向上させることができる。また、車輪のスリップ状態に応じて電気モータによる回生制動力や電気駆動力を適切に抑制して車両の走行安定性を維持することができると共に、緩制動から急制動まで、あるいは、穏やかな発進から急発進までといった様々な状況下において、電気モータによる制駆動力を効果的に増加させることができる。

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明に係る車両運動制御装置が適用される車両の基本構成を示す全体構成図。 図１に示す車両運動制御装置の内部構成を概略的に示す概略構成図。 異なる路面摩擦係数におけるスリップ率と制動力の関係を示す図であって、ブレーキングスティフネスの閾値を説明した図。 異なる路面摩擦係数におけるスリップ率と制動力の関係を示す図であって、スリップ率の閾値を説明した図。 図２に示す前後制動力配分部の目標前輪制動力と目標後輪制動力の関係を示す図であって、制動力の前後配分に用いる前後制動力配分線を説明した図。 図２に示す前後制動力配分部の目標前輪制動力と目標後輪制動力の関係を示す図であって、回生能力が減少した場合の制動力の前後配分に用いる前後制動力配分線を説明した図。 図２に示す前後制動力配分部による前後制動力配分方法を説明した図。 図２に示す前後制動力配分部の目標前輪制動力と目標後輪制動力の関係を示す図であって、ブレーキングスティフネスの補正ゲインを変化させた場合の制動力の前後配分に用いる前後制動力配分線を説明した図。 図２に示す前後制動力配分部の目標前輪制動力と目標後輪制動力の関係を示す図であって、要求総制動力時間変化率の補正ゲインを変化させた場合の制動力の前後配分に用いる前後制動力配分線を説明した図。 図２に示す前後制動力配分部における低μ路の場合の制動力とスリップ率とブレーキングスティフネスの変化を時系列で示す図。 図２に示す前後制動力配分部における高μ路の場合の制動力とスリップ率とブレーキングスティフネスの変化を時系列で示す図。 図２に示す前後制動力配分部における低μ路の場合の制動力とスリップ率とブレーキングスティフネスの変化を時系列で示す図。 車両旋回時における各車輪の制動力を模式的に示す図。 図２に示す前後制動力配分部における車両旋回時の制動力とブレーキングスティフネスの変化を時系列で示す図。

以下、本発明に係る車両運動制御装置と車両運動制御方法の実施の形態を図面を参照して説明する。

図１は、本発明に係る車両運動制御装置１０が適用される車両５０の基本構成を示したものである。

前記車両５０は、その前方部と後方部に左右の前輪７ＦＬ、７ＦＲと左右の後輪７ＲＬ、７ＲＲを備えている。

前記車両５０の前輪７ＦＬ、７ＦＲには、エンジン（駆動源）４が機械的に連結されており、前記エンジン４は車両５０を推進する駆動力を前記前輪７ＦＬ、７ＦＲに発生させる。

また、車両５０の後輪７ＲＬ、７ＲＲには、電気モータ１３が機械的に連結されており、前記電気モータ１３は車両５０の制駆動力を前記後輪７ＲＬ、７ＲＲに発生させる。なお、前記制駆動力は、制動力と駆動力の少なくとも一方を含んでいればよく、例えば制動力のみを含む場合や駆動力のみを含む場合、制動力と駆動力の双方を含む場合が含まれる。

ここで、前記車両５０の前輪７ＦＬ、７ＦＲに連結されたエンジン４は小型モータ１９を備えている。この小型モータ１９は、発電時にエンジン４を介して前輪７ＦＬ、７ＦＲに制動力を発生し得るものの、発生される制動力は後輪７ＲＬ、７ＲＲに連結された電気モータ１３よりも相対的に小さい。また、小型モータ１９は、エンジン４を始動するための駆動力や車両５０を推進するための駆動力を発生し得るものの、発生される駆動力は前記電気モータ１３よりも相対的に小さい。したがって、本実施の形態において主として車両の制駆動力を発生するために用いられる電気モータは、後輪７ＲＬ、７ＲＲに連結された電気モータ１３である。

車両５０の後輪７ＲＬ、７ＲＲに連結された電気モータ１３はインバータ１６と接続されており、前記インバータ１６は、電気モータ１３へ通電する電力を制御している。前記インバータ１６は、バッテリ１７と電気的に接続されており、前記バッテリ１７は、インバータ１６を介して電気モータ１３へ電力を供給している。また、電気モータ１３で発生された制動トルクは、回生エネルギとしてバッテリ１７へ蓄電されるようになっている。なお、前記バッテリ１７は、バッテリ１７に蓄えられた電力の残量や回生エネルギの受入能力等を監視するバッテリコントローラ１８を備えており、前記バッテリコントローラ１８は、これらの情報をコントローラ１１へ送信するようになっている。

また、車両５０は、運転者が操作するアクセルペダル１ａやブレーキペダル１ｂを備えており、各ペダル１ａ、１ｂには、運転者の操作量を検出するためのアクセルペダル操作量検出器２ａとブレーキ操作量検出器２ｂが付設されている。各操作量検出器２ａ、２ｂは、コントローラ１１と電気的に接続されており、各ペダル１ａ、１ｂの運転者による操作量はコントローラ１１へ送信されるようになっている。なお、ブレーキペダル１ｂには、その操作力を圧力へ変換する油圧式のマスタシリンダ３が接続されている。

なお、コントローラ１１には、上記情報のほか、車両状態検出器１４や外界情報検出器１５、車輪速センサ８ＦＬ、８ＦＲ、８ＲＬ、８ＲＲ等の情報が入力されるようになっている。ここで、車両状態検出器１４としては、例えば前後方向加速度センサや横方向加速度センサ、ヨーレートセンサ、操舵角センサ、摩擦ブレーキの圧力センサ等を挙げることができ、車両の運転状態を検出するための各種センサが含まれる。また、外界情報検出器１５としては、例えばレーダやカメラ、超音波センサ、無線受信機、ＧＰＳ等を挙げることができ、自車両周辺の環境や状況を検出するための各種検出器が含まれる。

前記コントローラ１１は、入力された前記情報に基づいて、インバータ１６へ目標制駆動力を送信して電気モータ１３の制駆動力を制御すると共に、エンジン４へ目標駆動力を送信してエンジン４の駆動力を制御している。また、車両５０は、マスタシリンダ３と各車輪に設けられた摩擦ブレーキ６ＦＬ、６ＦＲ、６ＲＬ、６ＲＲとに接続された摩擦ブレーキ制御装置１２を備えており、前記コントローラ１１は、この摩擦ブレーキ制御装置１２へ目標制動力を電気的に送信して各車輪に設けられた摩擦ブレーキ６ＦＬ、６ＦＲ、６ＲＬ、６ＲＲの圧力を電子的に制御している。なお、摩擦ブレーキ６ＦＬ、６ＦＲ、６ＲＬ、６ＲＲの圧力は、従来知られた機構に基づいて各車輪７ＦＬ、７ＦＲ、７ＲＬ、７ＲＲの制動力へ機械的に変換されるようになっている。

このように、車両５０の前輪７ＦＬ、７ＦＲには、エンジン４による駆動力と摩擦ブレーキ６ＦＬ、６ＦＲによる制動力が作用され、後輪７ＲＬ、７ＲＲには、電気モータ１３の制駆動力（回生制動力と電気駆動力）と摩擦ブレーキ６ＲＬ、６ＲＲによる制動力が作用されるようになっている。そして、コントローラ１１には車両運動制駆装置１０が内蔵されており、この車両運動制駆装置１０は、駆動源としてのエンジン４、ブレーキ装置としての摩擦ブレーキ６ＦＬ、６ＦＲ、６ＲＬ、６ＲＲ、及び電気モータ１３によって各車輪に発生される制駆動力を適切に配分して車両の運動を制御する。

図２は、図１に示す車両運動制御装置１０の内部構成を概略的に示したものである。

前記車両運動制御装置１０は、主として車輪速算出部２１と加速度算出部２４と要求総制動力算出部３１と外界情報検出部３３と回生能力算出部３５とを備えている。

前記車輪速算出部２１は、車輪速センサ８ＦＬ、８ＦＲ、８ＲＬ、８ＲＲから出力された信号に基づいて各車輪の車輪速（回転速度）wを算出し、その算出結果を車両速度算出部２２とスリップ率算出部２３へ送信する。車両速度算出部２２は、各車輪の車輪速wと加速度算出部２４から入力される情報に基づいて、車両５０の速度Vを算出し、その算出結果をスリップ率算出部２３へ送信する。

例えば、車両５０の減速時には、車両速度算出部２２は、各輪の車輪速wのうち最大の車輪速を車両速度Vとして採用する。一方、例えば、全ての車輪の車輪速wが急激に変化した場合には、車輪速wと車両速度Vとの相関が低いと判断し、加速度算出部２４から入力される車両状態検出器１４の前後加速度axに基づいて車両速度Vを補正し、新たな車両速度Vを算出する。

スリップ率算出部２３は、車輪速算出部２１から送信される車輪速wと車両速度算出部２２から送信された車両速度Vに基づいて、各車輪のスリップ率sと車両平均のスリップ率Sを算出して、その算出結果をブレーキングスティフネス算出部２６へ送信する。

加速度算出部２４は、車両状態検出器１４の加速度センサ値に基づいて車両５０の前後加速度axと横加速度ayを算出しており、その算出結果を車両速度算出部２２と制駆動力算出部２５と路面μ算出部２７と前後駆動力配分部４１へ送信している。前記制駆動力算出部２５は、加速度算出部２４から送信された車両５０の前後加速度axと予め記憶している車両重量に基づいて車両５０全体の制駆動力Xを算出すると共に、車両５０全体の制駆動力Xを各車輪に割付けて各車輪の制駆動力xを算出し、その算出結果をブレーキングスティフネス算出部２６へ送信する。

ブレーキングスティフネス算出部２６は、スリップ率算出部２３から送信された車両平均のスリップ率Sと各車輪のスリップ率sと、制駆動力算出部２５から送信された車両全体の制駆動力Xと各車輪の制駆動力xとの関係に基づいて、ブレーキングスティフネスBS、bsを算出し、その算出結果を路面μ算出部２７と前後駆動力配分部４１へ送信する。ここで、前記ブレーキングスティフネスBSは、車両平均のスリップ率Sに対する車両全体の制動力Xの割合を表したものであり、ブレーキングスティフネスbsは、各車輪のスリップ率sに対する各車輪の制動力xの割合を表したものである。

路面μ算出部２７は、ブレーキングスティフネス算出部２６から送信されたブレーキングスティフネスBS、bsと加速度算出部２４から送信された前後加速度axに基づいて路面摩擦係数μを算出し、その算出結果を前後駆動力配分部４１へ送信する。

したがって、前後駆動力配分部４１には、車輪速算出部２１と加速度算出部２４に入力された情報に基づいてブレーキングスティフネスBS、bsと路面摩擦係数μと前後加速度axと横加速度ayとが入力されるようになっている。

ここで、図３を参照して、上記するブレーキングスティフネス算出部２６におけるブレーキングスティフネスBS、bsと路面μ算出部２７における路面摩擦係数μの算出方法について具体的に説明する。図３は、横軸をスリップ率、縦軸を制動力としたときの、異なる路面摩擦係数における車両５０のスリップ率と制動力の関係を示したものである。

上記するように、例えばブレーキングスティフネスBSは、車両平均のスリップ率Sに対する車両全体の制動力Xの割合であるから、図３中の動作点と原点とを結ぶ直線の傾きで表すことができる。すなわち、車両平均のブレーキングスティフネスBSは、車両全体の制駆動力Xを各車輪のスリップ率の合計値s_massで除算して算出することができ、各輪のブレーキングスティフネスbsは、各輪の制駆動力xを対応する各車輪のスリップ率sで除算して算出することができる。なお、同様にして、前輪の２輪と後輪の２輪のブレーキングスティフネスを算出することもできる。

ここで、図３に示すように、スリップ率Sに対する制動力Xの特性は、路面の摩擦状態によって変化するものの、スリップ率が小さい領域、すなわち制動力が小さい領域においては、路面摩擦係数μが変化してもブレーキングスティフネスBSは略一定である。一方、制動力が路面の摩擦限界に近づいて制動力の飽和が開始すると、ブレーキングスティフネスBSは次第に減少する。

そこで、路面μ算出部２７は、ブレーキングスティフネスBSに対して閾値BSthを予め設けておき、ブレーキングスティフネスBSがこの閾値BSthよりも小さい場合には、加速度算出部２４から送信された車両５０の前後加速度axを路面摩擦係数μとして採用する。

図３に示すように、ブレーキングスティフネスBSが閾値BSthよりも小さくなるスリップ率Sは、例えば氷結路のような路面摩擦係数μが0.1程度の低μ路と乾燥路のような路面摩擦係数μが約1.0の高μ路とでは異なる場合があり、ブレーキングスティフネスBSは、例えば氷結路のような低μ路では相対的に小さいスリップ率で減少を開始し、乾燥路のような高μ路では相対的に大きいスリップ率で減少を開始する場合がある。ブレーキングスティフネスBSが減少を開始することは車輪のグリップが飽和し始めたことを表しているため、上記する方法を用いることで、低μ路では小さいスリップ率で路面摩擦係数μを検出することができ、高μ路では大きいスリップ率で路面摩擦係数μを検出することができる。

なお、図４に示すように、スリップ率Sに閾値Sthを設けて低μ路を判別する方法もある。この方法によれば、例えば閾値SthをSth1=0.05に設定した場合には、氷結路のような低μ路から乾燥路のような高μ路までの範囲で、路面の摩擦限界付近の車両５０の前後加速度axを路面摩擦係数μとして採用できるものの、低μ路のスリップ率がオーバーシュートして路面摩擦係数μのピーク値が0.1前後と過大になってしまう可能性がある。すなわち、路面摩擦係数μの推定精度を確保することができるものの、車両５０の走行安定性が不十分となることが考えられる。また、例えば閾値Sthを相対的に小さいSth2=0.02に設定した場合には、氷結路のような低μ路ではスリップ率を小さく維持したまま、路面の摩擦限界付近の車両５０の前後加速度axを路面摩擦係数μとして採用できるものの、乾燥路のような高μ路では、路面の摩擦限界までにマージン（余裕）があるにも関わらず、その時点の前後加速度axを路面摩擦係数μとして採用してしまう可能性がある。すなわち、車両５０の走行安定性は確保できるものの、高μ路での路面摩擦係数μの推定精度が低下し、十分な回生を行うことができなくなる可能性がある。

したがって、図３に示すようにブレーキングスティフネスの減少に基づく路面摩擦係数μ推定を行うことで、例えばスリップ率を閾値とした路面摩擦係数μ推定と比較して、低μ路では小さいスリップ率で路面摩擦係数μを検出することができ、高μ路では大きいスリップ率で路面摩擦係数μを検出することできるため、低μ路で走行安定性を確保しながら、路面摩擦係数μの推定精度を確保することができる。

図２に示す要求総制動力算出部３１は、車両全体に要求される制動力目標値を演算するためのものであり、運転者によるアクセルペダル１ａやブレーキペダル１ｂの操作量や、車両状態検出器１４、外界情報検出器１５等からの情報等に基づいて要求総制動力Xreqを算出する。例えば運転者によってブレーキペダル１ｂの操作がなされた場合や走行方向前方の先行車両や障害物との衝突を避ける場合等には、車両５０を減速するための要求総制動力Xreqを算出し、その算出結果を前後制動力配分部４１と要求総制動力時間変化率算出部３２へ送信する。

要求総制動力時間変化率算出部３２は、要求総制動力算出部３１から送信された要求総制動力Xreqを時間微分して時間変化率Xreq’を算出し、その算出結果を前後制動力配分部４１へ送信する。ここで、要求総制動力の時間変化率Xreq’が大きい場合には、急制動の走行状態であり、このような状態は時間変化率が減少しても所定時間維持したほうがよいと考えられることから、時間変化率のピーク値を所定時間保持するようなフィルタリングを実施したり、時間変化率のピーク値が逓減するように減少方向にのみローパスフィルタ等のフィルタリングを実施することができる。

また、外界情報検出部３３は、自車両周辺の環境や状況を検出するためのものであり、例えば、レーダやカメラ、超音波センサ、温度センサ等を用いて、他車両や歩行者、障害物、区画線、路肩、外気温等を検出し、その検出結果を不安定リスク算出部３４へ送信する。なお、前記外界情報検出部３３は、例えば、無線受信機やＧＰＳ等を用いて、自車両の位置や進路の道路状況、落下物状況、事故状況、渋滞状況、道路凍結状況等を受信し、それらの情報を不安定リスク算出部３４へ送信することもできる。

不安定リスク算出部３４は、外界情報検出部３３から送信された情報や車両状態検出器１４からの情報に基づいて、車両５０の不安定リスクの大小に関する指標Riskを算出し、その算出結果を前後制動力配分部４１へ送信する。

ここで、例えば、他車両や歩行者、障害物等との相対距離が近く、それらとの相対速度が大きい場合には、急制動や急操舵等の運転者の操作頻度が高くなるため、不安定リスクが高いとみなされる。また、例えば、区画線や路肩との相対距離が近い場合には、走行路からの逸脱を回避するための急制動や急操舵等の操作が多くなるため、不安定リスクが高いとみなされる。また、例えば、道路勾配が大きい降坂路を走行している場合やこれから走行することが予測される場合には、後輪の摩擦限界が低くなるため、不安定リスクが高いとみなされる。また、例えば、外気温が低い場合には、氷結路等の低μ路を走行する頻度が高くなるため、不安定リスクが高いとみなされる。さらに、例えば、無線受信機等を用いて進行路に落下物や事故が発生している情報を受信した場合には、将来において事故を回避するための運転操作が行われる可能性が高いため、不安定リスクが高いとみなされる。

また、回生能力算出部３５は、インバータ１６やバッテリコントローラ１８から送信される回生能力情報に基づいて、車両５０に発生し得る最大回生制動力Rr_maxを算出し、その算出結果を前後制動力配分部４１と摩擦回生配分部４２へ送信する。ここで、前記最大回生制動力Rr_maxは、電気モータ１３とインバータ１６の電気的な制約から車両速度Vに依存する傾向があるため、車両速度Vに関するマップデータを用いて算出することができる。その際、バッテリ１７の電圧や電力受入能力の変化に応じて前記最大回生制動力Rr_maxを補正してもよい。

前後制動力配分部４１は、上記する各種情報に基づいて前輪制動力Fと後輪制動力Rを算出し、前記前輪制動力Fを摩擦制動力配分部４３へ送信し、前記後輪制動力Rを摩擦回生配分部４２へ送信する。

摩擦回生配分部４２は、回生能力算出部３５から送信された最大回生制動力Rr_maxと前後制動力配分部４１から送信された後輪制動力Rに基づいて、目標摩擦制動力Rfと目標回生制動力Rrを算出し、目標摩擦制動力Rfを摩擦制動力配分部４３へ送信する。また、目標回生制動力Rrはインバータ１６へ送信され、電気モータ１３の回生制動力を用いて車両５０が減速される。

また、摩擦制動力配分部４３は、前後制動力配分部４１から送信された前輪制動力Fと摩擦回生配分部４２から送信された目標摩擦制動力Rfに基づいて、各車輪の摩擦ブレーキ制動力Ffl、Ffr、Rfl、Rfrを算出し、その算出結果を摩擦ブレーキ制御装置１２へ送信し、各車輪に設けられた摩擦ブレーキ６ＦＬ、６ＦＲ、６ＲＬ、６ＲＲの圧力を制御して車両５０が減速される。

ここで、図５及び図６を参照して、上記する前後制動力配分部４１における前輪制動力Fと後輪制動力R、摩擦回生配分部４２における目標摩擦制動力Rfと目標回生制動力Rr、摩擦制動力配分部４３における各車輪の摩擦ブレーキ制動力Ffl、Ffr、Rfl、Rfrの算出方法について具体的に説明する。図５は、図２に示す前後制動力配分部４１の目標前輪制動力と目標後輪制動力の関係を示す図であって、制動力の前後配分に用いる前後制動力配分線を説明したものであり、図６は、回生能力が減少した場合の制動力の前後配分に用いる前後制動力配分線を説明したものである。

図５に示すように、前後制動力配分部４１は、要求総制動力算出部３１によって算出される要求総制動力Xreqに対する前輪制動力と後輪制動力の配分量を設定するための前後制動力配分線（横軸が前輪制動力F、縦軸が後輪制動力Rの座標系において前輪と後輪の制動力が遷移する線）を備えると共に、要求総制動力算出部３１から送信される要求総制動力Xreqと回生能力算出部３５から送信される最大回生制動力Rr_max等の回生能力情報等に応じて前記前後制動力配分線を変化させるようになっている。

具体的には、例えば電気モータ１３やバッテリ１７に回生能力がない場合には、後輪制動力を前輪制動力よりも相対的に大きく設定する必要がないため、前輪制動力が後輪制動力よりも相対的に大きくなるような一定配分の前後制動力配分線（図５中のＬａ線）に従って前輪７ＦＬ、７ＦＲと後輪７ＲＬ、７ＲＲの制動力を配分する。このように、前輪制動力を後輪制動力よりも相対的に大きく設定することで、後輪７ＲＬ、７ＲＲのスリップ率の増加を抑制することができ、車両５０の走行安定性を維持することができる。

より具体的には、例えば要求総制動力Xreqが一定の場合には、この総制動力一定の線は図５中のＬｃ線のように描くことができ、上記するように電気モータ１３やバッテリ１７に回生能力がない場合には、Ｌａ線とＬｃ線の交点Ａから目標前輪制動力Faと目標後輪制動力Raを算出することができる。この場合には、上記するように目標前輪制動力Faが目標後輪制動力Raよりも相対的に大きくなり、前輪７ＦＬ、７ＦＲの制動力とスリップ率が後輪７ＲＬ、７ＲＲの制動力とスリップ率よりも相対的に大きく設定されるため、車両５０の走行安定性を確保することができる。

なお、前後制動力配分部４１によって算出された目標後輪制動力Rは、図２に示す摩擦回生配分部４２で目標摩擦制動力Rfと目標回生制動力Rrに配分されるものの、電気モータ１３やバッテリ１７に回生能力が見込まれず、図５中のＬa線のような一定配分の前後制動力配分線に従って前輪７ＦＬ、７ＦＲと後輪７ＲＬ、７ＲＲの制動力を配分した場合には、前記目標後輪制動力Rは全て摩擦ブレーキによる目標摩擦制動力Rfに割り当てられることとなる。

一方で、例えば電気モータ１３やバッテリ１７に回生能力がある場合には、後輪制動力を可能な限り大きく設定する方がよいことから、図５中のＬｂ線で示すように、目標後輪制動力Rを最大回生制動力Rr_maxに設定するように前後制動力配分線を規定し、その前後制動力配分線に従って前輪７ＦＬ、７ＦＲと後輪７ＲＬ、７ＲＲの制動力を配分する。そして、例えば要求総制動力Xreqが一定の場合には、この総制動力一定の線は図５中のＬｃ線のように描くことができることから、Ｌｂ線とＬｃ線の交点Ｂから目標前輪制動力Fbと目標後輪制動力Rbを算出することができる。なお、目標前輪制動力Fや目標後輪制動力Rが相対的に大きい場合には、前輪制動力が後輪制動力よりも相対的に大きくなるような一定配分の前後制動力配分線に従って前輪７ＦＬ、７ＦＲと後輪７ＲＬ、７ＲＲの制動力を配分する。したがって、例えば電気モータ１３やバッテリ１７に回生能力がある場合の目標後輪制動力Rbは、電気モータ１３やバッテリ１７に回生能力がない場合の目標後輪制動力Raよりも相対的に大きく設定されることとなる。

前記目標後輪制動力Rbは、図２に示す摩擦回生配分部４２で目標摩擦制動力Rfと目標回生制動力Rrに配分されるものの、この目標後輪制動力Rbは一般に最大回生制動力Rr_maxと等しく設定されるため、目標後輪制動力Rbは全て目標回生制動力Rrに割り当てられることになり、回生能力に応じたより多くのエネルギを電気モータ１３を介して回生することができる。

次に、図６を参照して、要求総制動力Xreqが一定の条件下で、回生能力が次第に減少した場合の制動力の前後配分の変化について説明すると、まず、回生能力が相対的に大きい場合には、Ｌｄ線で示すように前後制動力配分線を規定し、総制動力一定の線（Ｌｃ線）との交点Ｄから目標前輪制動力Fdと目標後輪制動力Rdを算出することができる。図示例においては、要求総制動力Xreqの全てが後輪７ＲＬ、７ＲＲの回生制動で発生されており、すなわち、目標前輪制動力Fdはほぼゼロであり、目標後輪制動力Rdは要求総制動力Xreqとほぼ等しくなっている。

次いで、回生能力が幾分か低下した場合には、Ｌｅ線で示すように前後制動力配分線を規定し、総制動力一定の線（Ｌｃ線）との交点Ｅから目標前輪制動力Feと目標後輪制動力Reを算出することができる。この場合には、回生能力が相対的に低下するものの、所定の間は後輪７ＲＬ、７ＲＲの制動力の全てを回生制動力で発生させることができる。また、目標前輪制動力Fや目標後輪制動力Rが相対的に大きい場合には、一定配分の前後制動力配分線に沿った前輪と後輪の制動力配分となっている。

前後制動力配分部４１によって算出された目標後輪制動力Reは、摩擦回生配分部４２で目標摩擦制動力Rfと目標回生制動力Rrに配分されるものの、上記所定の間には前記目標後輪制動力Reは全て目標回生制動力Rrに割り当てられることとなる。

次に、回生能力が更に低下した場合には、Ｌｆ線で示すように前後制動力配分線を規定し、目標前輪制動力Ffと目標後輪制動力Rfを算出することができる。この場合には、一定配分の前後制動力配分線へ移行する目標前輪制動力Fや目標後輪制動力Rは、上記するＬｅ線よりも相対的に早くなり、総制動力一定の線（Ｌｃ線）との交点Ｆは点Ｅと同一となり、目標前輪制動力Ffと目標後輪制動力Rfは、上記する目標前輪制動力Feと目標後輪制動力Reと同値となる。

ここで、回生制動力は可能な限り大きく設定する方が良いものの、この場合の目標後輪制動力Rfは最大回生制動力Rr_maxよりも相対的に大きくなることから、摩擦回生配分部４２による目標摩擦制動力Rfと目標回生制動力Rrの配分においては、目標回生制動力Rrfは最大回生制動力Rr_maxに設定され、目標摩擦制動力Rffは前記目標後輪制動力Rfに対する不足分に設定されることとなる。

このように、回生能力が変化した場合であっても、その回生能力に応じて前輪と後輪の制動力を適切に配分し、例えば回生制動に不足が生じた場合には摩擦制動によってその不足分を補完することで、回生制動による回生エネルギの回収量を効果的に高めることができる。

なお、上記する方法によって算出された目標前輪制動力Fと目標摩擦制動力Rfは、摩擦制動力配分部４３へ送信され、各車輪の摩擦ブレーキ制動力Ffl、Ffr、Rfl、Rfrに配分されて摩擦ブレーキ制御装置１２へ送信される。

図７は、図２に示す前後制動力配分部４１よる前輪と後輪の制動力配分方法をより詳細に説明したものである。

前記前後制動力配分部４１は、横加速度ayと最大後輪制動力Rm_maxとの関係を規定する制御マップＭ５１と、ブレーキングスティフネスBSと補正ゲインGbsとの関係を規定する制御マップＭ５２と、要求総制動力時間変化率Xreq’と補正ゲインGxrとの関係を規定する制御マップＭ５３と、不安定リスクの指標Riskと補正ゲインGrskとの関係を規定する制御マップＭ５４と、目標前輪制動力Fと目標後輪制動力Rとの関係を規定する制御マップＭ５５と、を予め備えている。

まず、前後制動力配分部４１は、加速度算出部２４から送信された横加速度ayと路面μ算出部から送信された路面摩擦係数μと制御マップＭ５１を用いて、前記横加速度ayと路面摩擦係数μに応じた最大後輪制動力Rm_maxを算出し、その算出結果を最大回生制動力Rr_maxのための補正演算部４５へ送信する。

具体的には、例えば車両５０の旋回中は横加速度ayの絶対値が増加し、前輪７ＦＬ、７ＦＲと後輪７ＲＬ、７ＲＲに発生する横力も増加することとなり、このような状態で後輪７ＲＬ、７ＲＲに対して相対的に大きな制動力を発生させると、後輪７ＲＬ、７ＲＲの横力が減少し、前輪７ＦＬ、７ＦＲと後輪７ＲＬ、７ＲＲの横力のバランスが崩れて車両５０の走行安定性が低下する可能性がある。そこで、前後制動力配分部４１は、制御マップＭ５１に示すように、車両５０の横加速度ayの絶対値が増加するに従って最大後輪制動力Rm_maxを減少させるように前記最大後輪制動力Rm_maxを設定する。また、路面摩擦係数μが小さくなるに従って後輪７ＲＬ、７ＲＲで発生し得る横力と制動力は減少することから、前後制動力配分部４１は、路面摩擦係数μが低下するに従って最大後輪制動力Rm_maxを減少させるように前記最大後輪制動力Rm_maxを設定する。

また、前後制動力配分部４１は、ブレーキングスティフネス算出部から送信されたブレーキングスティフネスBSと制御マップＭ５２を用いて、前記ブレーキングスティフネスBSに応じた最大回生制動力Rr_maxの低減補正ゲインGbs（０≦Gbs≦１）を算出し、その算出結果を最大回生制動力Rr_maxの補正演算部４５へ送信する。

具体的には、ブレーキングスティフネスBSが減少するに従って後輪７ＲＬ、７ＲＲのグリップが低下していることとなる（図３参照）ため、前後制動力配分部４１は、ブレーキングスティフネスBSが閾値BSth未満では補正ゲインGbsを１未満に設定する。これにより、最大回生制動力Rr_maxを低減することができ、後輪７ＲＬ、７ＲＲのスリップを抑制することができる。また、ブレーキングスティフネスBSがさらに減少した場合には、ブレーキングスティフネスBSの所定値で補正ゲインGbsをゼロに設定し、図５等に示す前後制動力配分線を一定配分の前後制動力配分線に設定する。

図８を参照して、上記する補正ゲインGbsによって最大回生制動力Rr_maxを低減させる場合における前後制動力配分線の変化についてより詳細に説明する。

ブレーキングスティフネスBSが相対的に大きい場合、より具体的にはブレーキングスティフネスBSが閾値BSthよりも大きく後輪７ＲＬ、７ＲＲのスリップが少ない場合には、Ｌｈ線で示すように前後制動力配分線を規定し、総制動力一定の線（Ｌｃ線）との交点Ｈから目標前輪制動力Fhと目標後輪制動力Rhを算出する。この場合には、目標後輪制動力Rhは、目標前輪制動力Fhよりも相対的に大きく設定され、より多くの回生制動が確保されるように前輪７ＦＬ、７ＦＲと後輪７ＲＬ、７ＲＲの制動力が配分されることとなる。

また、ブレーキングスティフネスBSが幾分か減少した場合、より具体的にはブレーキングスティフネスBSが閾値BSthよりも小さく後輪７ＲＬ、７ＲＲのスリップが大きくなった場合には、Ｌｉ線で示すように前後制動力配分線を規定し、総制動力一定の線（Ｌｃ線）との交点Ｉから目標前輪制動力Fiと目標後輪制動力Riを算出する。この場合には、補正ゲインGbsが１未満に設定されており、最大回生制動力Rr_maxが幾分か低減されるため、図示するように目標後輪制動力Riも減少する。なお、図示例では、目標前輪制動力Fiが目標後輪制動力Riよりも相対的に大きく設定されているため、車両５０の走行安定性を向上させることができる。

また、ブレーキングスティフネスBSが更に減少した場合、より具体的にはブレーキングスティフネスBSが更に小さく後輪７ＲＬ、７ＲＲのスリップが更に大きくなった場合には、補正ゲインGbsを更にゼロに近づけることにより最大回生制動力Rr_maxを低減し、例えばＬｊ線で示すように前後制動力配分線を規定して目標前輪制動力Fjと目標後輪制動力Rjを算出する。この場合には、図６に基づいて説明したように、目標前輪制動力Fjと目標後輪制動力Rjは、上記する目標前輪制動力Fiと目標後輪制動力Riと同値となり、前記目標後輪制動力Rjは、摩擦回生配分部４２で目標摩擦制動力Rfjと目標回生制動力Rrjに配分されることとなる。

後輪制動力は、走行安定性を確保し得る範囲内で回生制動を用いて発生させることが望ましいものの、回生制動のみでは、後輪７ＲＬ、７ＲＲに連結された電気モータ１３の慣性モーメントが大きく、後輪７ＲＬ、７ＲＲのスリップを十分な応答性で制御できない場合があるため、上記するように、ブレーキングスティフネスBS等の指標に基づいて摩擦制動による制動力の配分量を増加させ、摩擦制動を用いたスリップ制御へ円滑に移行することで、車両５０の車輪のスリップを効果的に抑制することができる。

このように、電気モータ１３と摩擦ブレーキ装置１２によって発生される制駆動力を前輪７ＦＬ、７ＦＲと後輪７ＲＬ、７ＲＲに配分して車両５０の運動を制御する車両運動制御装置１０は、スリップ率に対する制駆動力の割合が減少した場合に、電気モータ１３によって制駆動力が発生される後輪７ＲＬ、７ＲＲの制駆動力を減少させることによって、車輪のスリップ状態に応じて電気モータ１３による回生制動や電気駆動の量を適切に制御することができ、車両５０の走行安定性を維持しなながら電気モータ１３による回生量と駆動力とを効果的に高めることができる。

また、前後制動力配分部４１は、図７に示すように、要求総制動力時間変化率算出部３２から送信された要求総制動力時間変化率Xreq’と制御マップＭ５３を用いて、要求総制動力時間変化率Xreq’に応じた最大回生制動力Rr_maxの低減補正ゲインGxr（０≦Gxr≦１）を算出し、その算出結果を最大回生制動力Rr_maxの補正演算部４５へ送信する。

例えば、一旦車輪のスリップ率が増加し始めると、制動力を減少させてそのスリップ率を抑制しようとしても、電気モータ１３や車輪等の慣性モーメントによってスリップ率が増加し続けてしまう場合がある。また、例えば、ブレーキングスティフネス算出部２６や路面μ算出部２７の演算においては、ローパスフィルタ処理等の時間遅れを伴う演算が含まれることがあり、スリップ制御の応答時間に制約がある場合がある。このため、要求総制動力時間変化率Xreq’が増加する場合には、後輪７ＲＬ、７ＲＲのスリップ率が急激に増加し、後輪７ＲＬ、７ＲＲのグリップが低下する傾向が高くなる。

そこで、前後制動力配分部４１は、後輪７ＲＬ、７ＲＲのスリップを抑制するため、要求総制動力時間変化率Xreq’が大きくなるに従って最大回生制動力Rr_maxを低減させるような補正ゲインGxrを設定する。

図９を参照して、上記する補正ゲインGxrによって最大回生制動力Rr_maxを低減させる場合における前後制動力配分線の変化について説明する。

図８を用いて説明したのと同様に、前後制動力配分部４１は、要求総制動力時間変化率Xreq’が所定の閾値よりも大きい場合には補正ゲインGxrを１未満に設定し、その補正ゲインGxrを用いて最大回生制動力Rr_maxを補正することによって、最大回生制動力Rr_maxを相対的に低減させる。これにより、後輪７ＲＬ、７ＲＲの制動力を相対的に減少させ、制動力の増加による後輪７ＲＬ、７ＲＲのスリップ率の増加を効果的に抑制することができる。

このように、運転者や別途の制御装置から要求される制駆動力の時間変化率を算出する要求制駆動力時間変化率算出部３２により算出された時間変化率が増加した場合に、電気モータ１３によって制駆動力が発生される後輪７ＲＬ、７ＲＲの制動力を減少させることよって、緩制動から急制動までの広範囲内で車両５０の走行安定性を維持しながら電気モータ１３による回生制動力を効果的に高めることができる。

また、前後制動力配分部４１は、不安定リスク算出部３４から送信された不安定リスクの指標Riskと制御マップ５４を用いて、不安定リスクの指標Riskに応じた最大回生制動力の低減補正ゲインGrsk（０≦Grsk≦１）を算出し、その算出結果を最大回生制動力Rr_maxの補正演算部４５へ送信する。

例えば、急制動のような時間変化率の大きい制動力が要求される場合や、路面摩擦係数の低い道路を将来的に走行することが予測される場合には、車両５０の不安定リスクが増加する。このような状況を考慮して、前後制動力配分部４１は、不安定リスクの増加に従って最大回生制動力Rr_maxを低減させるような補正ゲインGrskを設定する。これにより、後輪７ＲＬ、７ＲＲのグリップのマージン（余裕）を予め確保して車両５０の走行安定性を維持することができ、例えば車輪のスリップ状態が限界に近づいてから後輪７ＲＬ、７ＲＲの制動力を制御する場合と比較してより確実に車両５０の走行安定性を確保することができる。

補正演算部４５は、その演算部４６で、回生能力算出部３５から送信された回生能力に基づく最大回生制動力Rr_maxと横加速度ayと路面摩擦係数μと制御マップＭ５１を用いて算出された最大後輪制動力Rm_maxとを比較し、それらのうちいずれか小さい方を新たな最大回生制動力Rr_maxとして採用する。このように、例えば回生能力が大きい場合であっても、車両５０の旋回状態や路面摩擦係数μに応じて車輪のグリップ限界を見極めて後輪制動力を制限することにより、例えば車輪のスリップ状態が限界に近づいてから後輪７ＲＬ、７ＲＲの制動力を制御する場合と比較して車両５０の走行安定性を効果的に向上させることができる。

また、補正演算部４５は、その演算部４７で、上記する低減補正ゲインGbs、Gxr、Grskを比較し、それらのうち最も小さい補正ゲインを最大回生制動力Rr_maxの補正ゲインとして採用する。

そして、補正演算部４５は、演算部４６で採用した最大回生制動力Rr_maxと演算部４７で採用した補正ゲインを乗算して新たな最大回生制動力Rr_maxを算出する。

補正演算部４５は、図５等を用いて説明したように、要求総制動力算出部３１から送信された要求総制動力Xreqと新たな最大回生制動力Rr_maxと制御マップ５６を用いて、前輪目標制動力Fと目標後輪制動力Rを算出し、その算出結果を摩擦回生配分部４２や摩擦制動力配分部４３へ送信する。

次に、図１０〜図１２を参照して、図２に示す前後制動力配分部４１における路面摩擦係数が異なる場合の制動力とスリップ率とブレーキングスティフネスの変化について説明する。

図１０は、路面摩擦係数μが0.1前後の低μ路において、要求総制動力Xreqがランプ状（傾斜路状）かつ相対的に緩やかに増加した場合の、制動力とスリップ率とブレーキングスティフネスの変化を時系列で示したものであり、上段から総制動力、前輪制動力、後輪制動力、後輪スリップ率、ブレーキングスティフネスの変化を示したものである。

制動初期（図中、Ａ１０ａ区間）においては、図６のＬｄ線を用いて説明したように、前輪７ＦＬ、７ＦＲと後輪７ＲＬ、７ＲＲの制動力は後輪７ＲＬ、７ＲＲの制動力のみに配分されている。したがって、要求総制動力Xreqの立ち上がり開始時期においては、前輪７ＦＬ、７ＦＲの制動力は発生せず、後輪７ＲＬ、７ＲＲの回生制動力Rrのみが発生する。そして、後輪７ＲＬ、７ＲＲの制動力の増加に伴って、車両平均のブレーキングスティフネスBSや後輪７ＲＬ、７ＲＲのブレーキングスティフネスBSrは減少し始める。

次いで、車両平均のブレーキングスティフネスBSが閾値BSthよりも小さくなると（図中、Ａ１０ｂ区間）、前後制動力配分部４１は車輪のスリップが大きくなったと判断し、後輪７ＲＬ、７ＲＲの回生制動の配分量を減少させ、前輪７ＦＬ、７ＦＲの摩擦制動の配分量を増加させる。後輪７ＲＬ、７ＲＲの回生制動力Rrが減少すると、後輪７ＲＬ、７ＲＲのスリップ率も減少し始め、後輪７ＲＬ、７ＲＲのブレーキングスティフネスBSrが回復し始める。

図示例においては、後輪７ＲＬ、７ＲＲの回生制動の抑制を開始する時点での後輪スリップ率が0.05未満となっており、上記するように、後輪７ＲＬ、７ＲＲの回生制動の配分量を減少させ、前輪７ＦＬ、７ＦＲの摩擦制動の配分量を増加させることで、回生制動の抑制の開始時点での後輪スリップ率を低く維持した状態で、後輪７ＲＬ、７ＲＲのグリップを迅速に回復させることができ、車両５０の走行安定性を確保することができる。

次に、要求総制動力Xreqは依然として増加し続けているため、目標前輪制動力と目標後輪制動力も増加し続けることとなる。このため、Ａ１０ｃ区間においては、前輪７ＦＬ、７ＦＲのブレーキングスティフネスBSfが減少し、摩擦ブレーキによる制動力制御を用いたスリップ制御へ移行する。その際、平均ブレーキングスティフネスBSは閾値BSth付近を振動的に推移すると共に、後輪制動は、回生制動から摩擦制動へ移行することとなる。

そして、後輪制動が回生制動から摩擦制動へ完全に移行した後（図中、Ａ１０ｄ区間及びＡ１０ｅ区間）は、前輪７ＦＬ、７ＦＲと後輪７ＲＬ、７ＲＲとの双方が摩擦制動のみによるスリップ制御へ移行することとなり、従来のＡＢＳ（Antilocked Braking System）制御と同様に、前輪７ＦＬ、７ＦＲのスリップ率が後輪７ＲＬ、７ＲＲのスリップ率よりも相対的に大きくなるように、前輪制動力と後輪制動力とが制御される。

このように、スリップ率が高くなるまでは電気モータ１３が接続された後輪７ＲＬ、７ＲＲのみで制動することによってより多くの回生エネルギを回収し、ブレーキングスティフネスBS等の指標を用いて過大なスリップを検知した場合には、後輪７ＲＬ、７ＲＲでの回生を抑制することで、路面摩擦係数μに応じた回生制動力を発生させることができ、車両５０の不安定な挙動を抑制して車両５０の走行安定性を確保することができる。なお、このようなスリップ制御が実行される場合には、前輪の目標摩擦制動力Ffと後輪の目標摩擦制動力Rfと、実際の前輪制動力Ffactと後輪制動力Rfactとの間の乖離が大きくなる場合があり、実際の制動力Ffact、Rfactの波形は振動的に推移する場合がある。

図１１は、路面摩擦係数μが1.0前後の高μ路において、要求総制動力Xreqがランプ状（傾斜路状）かつ相対的に緩やかに増加した場合の、制動力とスリップ率とブレーキングスティフネスの変化を時系列で示したものであり、上段から総制動力、前輪制動力、後輪制動力、後輪スリップ率、ブレーキングスティフネスの変化を示したものである。

制動初期（図中、Ａ１１ａ区間）においては、図６のＬｄ線を用いて説明したように、前輪７ＦＬ、７ＦＲと後輪７ＲＬ、７ＲＲの制動力は後輪７ＲＬ、７ＲＲの制動力のみに配分されている。したがって、要求総制動力Xreqの立ち上がり開始時期においては、前輪７ＦＬ、７ＦＲの制動力は発生せず、後輪７ＲＬ、７ＲＲの回生制動力Rrのみが発生する。そして、後輪７ＲＬ、７ＲＲの制動力の増加に伴って、車両平均のブレーキングスティフネスBSや後輪７ＲＬ、７ＲＲのブレーキングスティフネスBSrは緩やかに減少し始める。

ここで、図１１に示す高μ路においては、図１０に示す低μ路と比較して後輪７ＲＬ、７ＲＲのグリップ能力が相対的に高くなるため、例えば低μ路と同じ制動力を発生させた場合であっても、ブレーキングスティフネスBS、BSrの低下率は相対的に小さくなる。

次いで、車両平均のブレーキングスティフネスBSが閾値BSthよりも小さくなると（図中、Ａ１１ｂ区間）、前後制動力配分部４１は車輪のスリップが大きくなったと判断し、後輪７ＲＬ、７ＲＲの回生制動の配分量を減少させ、前輪７ＦＬ、７ＦＲの摩擦制動の配分量を増加させる。後輪７ＲＬ、７ＲＲの回生制動力Rrが減少すると、後輪７ＲＬ、７ＲＲのスリップ率も減少し始め、後輪７ＲＬ、７ＲＲのブレーキングスティフネスBSrが次第に回復し始める。

本実施の形態においては、ブレーキングスティフネスBS、BSrをスリップ制御の指標としているため、後輪７ＲＬ、７ＲＲの回生制動の抑制を開始する時点での後輪スリップ率が0.05を超える場合であっても、回生能力が十分確保できる場合には低μ路よりも相対的に大きなスリップ率まで回生制動を維持することができ、路面摩擦係数μに応じた回生制動力を発生させながら、車両５０の走行安定性を確保することができる。

図１２は、路面摩擦係数μが0.1前後の低μ路において、要求総制動力Xreqがランプ状（傾斜路状）かつ相対的に急激に増加したときの、制動力とスリップ率とブレーキングスティフネスの変化を時系列で示したものであり、上段から総制動力、前輪制動力、後輪制動力、スリップ率、ブレーキングスティフネスの変化を示したものである。

要求総制動力Xreqの立ち上がり開始時期（図中、Ａ１２ａ区間）においては、要求総制動力Xreqの時間変化率が大きいため、図９に基づいて説明したように、最大回生制動力Rr_maxは所定の補正ゲインを用いて低減補正される。したがって、前輪７ＦＬ、７ＦＲと後輪７ＲＬ、７ＲＲの制動力配分は、一定配分の前後制動力配分線近傍に補正されることとなり、前輪制動力が後輪制動力よりも相対的に大きくなるように前輪７ＦＬ、７ＦＲと後輪７ＲＬ、７ＲＲの制動力が配分される。なお、要求総制動力Xreqは増加し続けるものの、後輪７ＲＬ、７ＲＲの制動力の配分量が最大回生制動力Rr_maxよりも大きくなるまでは、後輪制動力は回生制動力によって発生される。

このように、要求総制動力Xreqが相対的に急激に増加する場合には、要求総制動力Xreqが相対的に緩やかに増加する場合と比較して、後輪制動力が制限され、前輪制動力が大きくなる。したがって、要求総制動力Xreqが相対的に緩やかに増加する場合と比較して後輪７ＲＬ、７ＲＲのスリップ率が大きくなり、例えば後輪７ＲＬ、７ＲＲのスリップ率が0.05を超える場合であっても、前記後輪７ＲＬ、７ＲＲのスリップ率よりも前輪７ＦＬ、７ＦＲのスリップ率が相対的に大きくなるため、車両５０の不安定な走行状態を抑制してその走行安定性を確保することができる。

次いで、車両平均のブレーキングスティフネスBSが閾値BSthよりも小さくなると（図中、Ａ１２ｂ区間）、最大回生制動力Rr_maxはより一層低減補正されることとなり、後輪７ＲＬ、７ＲＲの回生制動の配分量は減少し、前輪７ＦＬ、７ＦＲの摩擦制動の配分量は増加し、後輪制動力は摩擦制動力へ次第に移行する。

そして、後輪制動が回生制動から摩擦制動に完全に移行した後（図中、Ａ１２ｃ区間及びＡ１０ｄ区間）は、前輪７ＦＬ、７ＦＲと後輪７ＲＬ、７ＲＲとの双方が摩擦制動のみによるスリップ制御へ移行し、摩擦ブレーキ６ＦＬ、６ＦＲ、６ＲＬ、６ＲＲによるスリップ制御が実行される。

このように、要求総制動力Xreqの時間変化率が大きい場合には、制動初期の時点から前輪制動力を相対的に大きくすることによって、電気モータ１３が接続された後輪７ＲＬ、７ＲＲのスリップ率が過大になることを抑制して車両５０の走行安定性を確保できる。すなわち、要求総制動力Xreqの時間変化率が増加した場合に、電気モータ１３によって制駆動力が発生される後輪７ＲＬ、７ＲＲの制動力を減少させることによって、車両５０の走行安定性を確保することができる。

次に、図１３及び図１４を参照して、図２に示す前後制動力配分部４１における車両旋回時の制動力とブレーキングスティフネスの変化について説明する。

図１３は、車両旋回時における各車輪の制動力を模式的に示したものであり、図１４は、車両旋回時における制動力とブレーキングスティフネスの変化を時系列で示したものであり、上段から回生制動力、前輪摩擦制動力、後輪摩擦制動力、ブレーキングスティフネスの変化を示したものである。

図１３中のＡ１３ａ区間や図１４中のＡ１４ａ区間においては、車両５０の左旋回時に後輪７ＲＬ、７ＲＲの回生制動のみを用いて車両５０の運動を制御しており、後輪７ＲＬ、７ＲＲのスリップ率が増加してブレーキングスティフネスBSが閾値BSthよりも小さくなるまではこのような制動制御を実行する。

次いで、車両平均のブレーキングスティフネスBSが閾値BSthよりも小さくなると（図１４中、Ａ１４ｂ区間）、前後制動力配分部４１は、後輪７ＲＬ、７ＲＲの回生制動の配分量を減少させ、前輪７ＦＬ、７ＦＲの摩擦制動の配分量を増加させる。その際、後輪７ＲＬ、７ＲＲのスリップ率が増加して車両５０の走行安定性が低下している可能性があるため、右前輪７ＦＲの摩擦制動力（摩擦ブレーキ制動力）Ffrを左前輪７ＦＬの摩擦制動力Fflよりも相対的に大きく設定する。

これにより、左右の制動力差を用いて旋回を抑制するヨーモーメントを当該車両５０に作用させることができ、例えば後輪７ＲＬ、７ＲＲのスリップ等によって車両５０の走行安定性が急激に低下する場合であっても、車両５０の走行安定性を迅速に回復することができる。

また、図１３中のＡ１３ｃ区間や図１４中のＡ１４ｃ区間においては、後輪制動を回生制動から摩擦制動へ完全に移行する前に、前輪７ＦＬ、７ＦＲと同様に、右後輪７ＲＲの摩擦制動力Rfrを左後輪７ＲＬの摩擦制動力Rflよりも相対的に大きく設定する。

これにより、左右の制動力差を用いて旋回を抑制するヨーモーメントを当該車両５０に作用させることができ、例えば後輪７ＲＬ、７ＲＲのスリップ等によって車両５０の走行安定性が急激に低下する場合であっても、車両５０の走行安定性をより迅速に回復することができる。

次に、図１４中のＡ１４ｄ区間においては、回生制動力がゼロとなり、後輪制動は摩擦制動へ完全に移行し、前輪７ＦＬ、７ＦＲのスリップ率が後輪７ＲＬ、７ＲＲのスリップ率よりも大きくなって車両５０が安定化するため、前輪７ＦＬ、７ＦＲと後輪７ＲＬ、７ＲＲの左右の制動力差を減少させ、図１３中のＡ１３ｅ区間や図１４中のＡ１４ｅ区間において左右の制動力を略一致させる。

このように、車両５０の旋回中に後輪７ＲＬ、７ＲＲの過大スリップを検知した場合には、後輪７ＲＬ、７ＲＲから前輪７ＦＬ、７ＦＲへ制動力を移行する際に、旋回外側の車輪の制動力を旋回内側の車輪の制動力よりも相対的に大きくすることによって、後輪７ＲＬ、７ＲＲのスリップによる走行安定性の低下を効果的に抑制することができる。

なお、上記する図３〜図１４においては、主として車両平均のブレーキングスティフネスBSを用いた車両運動制御について説明したが、各輪のブレーキングスティフネスbsを用いた場合であっても同様の車両運動制御を実行することができる。

また、上記する実施の形態においては、回生制動力をより多く確保するために、主として車両の制動開始の直後から後輪制動力の配分量を相対的に大きく設定する形態について説明したが、制動開始直後の前輪制動力と後輪制動力を一定配分の前後制動力配分線に従って配分し、前輪制動力が後輪制動力よりも相対的に大きくなるように配分し、制動開始後にブレーキングスティフネスが閾値よりも大きくなる際には車両の走行安定性が確保されていると判断し、後輪制動力が大きくなるように配分して回生制動の量を増加させてもよい。このような場合には、制動開始直後は前輪制動力を相対的に大きく設定し、ブレーキングスティフネスに応じて後輪制動力を増加させることができ、走行安定性を遂次反映しながら電気モータによる回生エネルギの回生量を増加させることができる。

また、上記する実施の形態においては、制動力と駆動力のうち、特に制動力を用いた車両運動制御について説明したが、駆動力を用いた場合であっても同様の車両運動制御を実行することができる。その際、上記するブレーキングスティフネスなる指標に代えて、車輪のスリップ率に対する駆動力の割合を表すドライブングスティフネスなる指標を用いることができる。また、本実施の形態で適用される駆動源としては、エンジン等の内燃機関のほか、前輪や後輪に連結された電気モータを使用することができ、例えば上記する電気モータ１３の駆動力をより多く用いて駆動源とすることもできる。

また、上記する実施の形態においては、後輪に電気モータが接続された車両の運動制御について説明したが、前輪に電気モータが接続された車両であってもよい。なお、前輪に電気モータが接続された車両では、電気モータによって過大な回生が行われた際にアンダーステアの発生を低減するこができるため、車両旋回時に車両軌道が膨らむことを効果的に抑制することができる。

また、上記する実施の形態においては、コントローラ１１と摩擦ブレーキ制御装置１２が別体に構成され、双方が電気的に接続された構成について説明したが、例えばコントローラ１１の機能が摩擦ブレーキ制御装置１２に含まれていてもよい。コントローラ１１の機能が摩擦ブレーキ制御装置１２に含まれている場合には、電気的な接続による通信遅れやノイズの発生を抑制することができ、運動制御の応答性を高めることができる。

なお、本実施の形態においては、スリップ率がゼロ付近の立ち上がり勾配のみならず、スリップ率が相対的に大きく非線形特性を示す範囲も含むものとする。また、本実施の形態においては、スリップ率と制動力との関係について、制動力をスリップ率で除したブレーキングスティフネスを指標としたが、スリップ率の変化に対する制駆動力の変化が反映される指標であれば、上記するブレーキングスティフネス以外の指標を用いてもよい。例えば、スリップ率の変化に対する制動力の偏微分値を用いても良いし、制駆動力に代えて、制駆動力を車輪の荷重で除した値を用いてもよい。

なお、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形形態が含まれる。例えば、上記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

１ａ アクセルペダル
１ｂ ブレーキペダル
２ａ アクセルペダル操作量検出器
２ｂ ブレーキペダル操作量検出器
３ マスタシリンダ
４ エンジン（駆動源）
６ＦＬ、６ＦＲ、６ＲＬ、６ＲＲ 摩擦ブレーキ（ブレーキ装置）
７ＦＬ、７ＦＲ 前輪
７ＲＬ、７ＲＲ 後輪
８ＦＬ、８ＦＲ、８ＲＬ、８ＲＲ 車輪速センサ
１０ 車両運動制御装置
１１ コントローラ
１２ 摩擦ブレーキ制御装置
１３ 電気モータ
１４ 車両状態検出器
１５ 外界情報検出器
１６ インバータ
１７ バッテリ
１８ バッテリコントローラ
１９ 小型モータ
２１ 車輪速算出部
２２ 車両速度算出部
２３ スリップ率算出部
２４ 加速度算出部
２５ 制駆動力算出部
２６ ブレーキングスティフネス算出部
２７ 路面μ算出部
３１ 要求総制動力算出部
３２ 要求総制動力時間変化率算出部
３３ 外界情報検出部
３４ 不安定リスク算出部
３５ 回生能力算出部
４１ 前後制動力配分部
４２ 摩擦回生配分部
４３ 摩擦制動力配分部
４５ 補正演算部
５０ 車両

Claims (14)

1. 前輪と後輪の少なくとも一方に制動力を発生させるブレーキ装置と、前輪と後輪の少なくとも一方に駆動力を発生させる駆動源と、前輪もしくは後輪に回生制動力と電気駆動力を発生させる電気モータと、を備えた車両の運動を制御する車両運動制御装置であって、
   前記車両運動制御装置は、前記車両に要求される制駆動力に基づいて、前記前輪と前記後輪とに制駆動力を配分する制駆動力配分部を備え、
   前記制駆動力配分部は、前記前輪と前記後輪の少なくとも一方におけるスリップ率に対する制駆動力の割合が減少した際に、前記前輪と前記後輪のうち前記電気モータによって制駆動力が発生される車輪の該制駆動力を減少させることを特徴とする車両運動制御装置。
2. 前記制駆動力配分部は、運転者及び／又は別途の制御装置から前記車両に要求される前記制駆動力の時間変化率が増加した際に、前記前輪と前記後輪のうち前記電気モータによって制駆動力が発生される車輪の該制駆動力を減少させることを特徴とする請求項１に記載の車両運動制御装置。
3. 前記制駆動力配分部は、運転者によって操作されるブレーキペダルもしくはアクセルペダルの操作量の時間変化率が増加した際に、前記前輪と前記後輪のうち前記電気モータによって制駆動力が発生される車輪の該制駆動力を減少させることを特徴とする請求項２に記載の車両運動制御装置。
4. 前記電気モータは前記後輪に接続されており、
   前記制駆動力配分部は、前記前輪と前記後輪の少なくとも一方におけるスリップ率に対する制動力の割合が減少した際に、前記後輪の制動力を減少させることを特徴とする請求項１に記載の車両運動制御装置。
5. 前記制駆動力配分部は、前記車両の加速度もしくは前記車両の加速度の予測値が増加した際に、前記前輪と前記後輪のうち前記電気モータによって制駆動力が発生される車輪の該制駆動力を減少させることを特徴とする請求項１に記載の車両運動制御装置。
6. 前記制駆動力配分部は、現在及び／又は将来の車両の不安定リスクが高い及び／又は高くなると判断した際に、前記前輪と前記後輪のうち前記電気モータによって制駆動力が発生される車輪の該制駆動力を減少させることを特徴とする請求項１に記載の車両運動制御装置。
7. 前記制駆動力配分部は、自車両周辺の外界情報に基づいて前記車両の不安定リスクが高い及び／又は高くなると判断することを特徴とする請求項６に記載の車両運動制御装置。
8. 前記車両運動制御装置は、前記前輪と前記後輪のうち前記電気モータによって制駆動力が発生される車輪の該制駆動力を減少させる際に、前記電気モータによって発生される回生制動力を前記ブレーキ装置によって発生される制動力よりも大きくすることを特徴とする請求項１に記載の車両運動制御装置。
9. 前記車両運動制御装置は、前記車両の旋回時に前記電気モータによって制駆動力が発生される車輪の該制駆動力を減少させる際に、旋回外側の車輪の制動力を旋回内側の車輪の制動力よりも大きくすることを特徴とする請求項１に記載の車両運動制御装置。
10. 前記制駆動力配分部は、前記前輪と前記後輪の少なくとも一方におけるスリップ率に対する前記車両の加速度の割合が所定値よりも減少した際に、前記電気モータによって発生される制駆動力を減少させることを特徴とする請求項１に記載の車両運動制御装置。
11. 前記スリップ率は、前記車両の各車輪の車輪速と前記車両の速度とに基づいて算出されることを特徴とする請求項１に記載の車両運動制御装置。
12. 前輪と後輪の少なくとも一方に制動力を発生させるブレーキ装置と、前輪と後輪の少なくとも一方に駆動力を発生させる駆動源と、前輪もしくは後輪に回生制動力と電気駆動力を発生させる電気モータと、を備えた車両の運動を制御する車両運動制御方法であって、
    前記車両に要求される制駆動力に基づいて、前記前輪と前記後輪とに制駆動力を配分すると共に、前記前輪と前記後輪の少なくとも一方におけるスリップ率に対する制動力の割合が減少した際には、前記前輪と前記後輪のうち前記電気モータによって制駆動力が発生される車輪の該制駆動力を減少させることを特徴とする車両運動制御方法。
13. 運転者及び／又は別途の制御装置から前記車両に要求される前記制駆動力の時間変化率が増加した際に、前記前輪と前記後輪のうち前記電気モータによって制駆動力が発生される車輪の該制駆動力を減少させることを特徴とする請求項１２に記載の車両運動制御方法。
14. 運転者によって操作されるブレーキペダルもしくはアクセルペダルの操作量の時間変化率が増加した際には、前記前輪と前記後輪のうち前記電気モータによって制駆動力が発生される車輪の該制駆動力を減少させることを特徴とする請求項１２に記載の車両運動制御方法。
    
    
    
    
    
    

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