JP2013198174A

JP2013198174A - 車両の駆動力制御装置

Info

Publication number: JP2013198174A
Application number: JP2012059126A
Authority: JP
Inventors: Koji Okada; 康志岡田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-03-15
Filing date: 2012-03-15
Publication date: 2013-09-30

Abstract

【課題】旋回時の車両の操作性の向上に役立つ駆動力制御装置を提供する。
【解決手段】車両の駆動力制御装置は、運転者のための操作部と、操作部への入力に基づいて車両の駆動力を制御するための制御部と、転舵輪の転舵角を検出するための検出部と、を備える。制御部は、検出された転舵角に応じて、例えば車両の鉛直方向周りの回転運動の自由度についての転舵輪の転がり抵抗に起因する減速度を小さくするよう駆動力を補正する。制御部は、車両の信地旋回又は超信地旋回に相当する転舵角で駆動力の補正をしてもよい。
【選択図】図４

Description

本発明は、車両の駆動力制御装置に関する。

特許文献１には、車両の駆動力源からタイヤにトルクを伝達するにあたり、タイヤと路面との間の摩擦係数を制御することの可能な駆動力制御装置が開示されている。この装置は、タイヤに伝達する要求トルクを基準として交番的に変化する振動トルクによってタイヤと路面との間における摩擦係数を制御する。この制御においては、車両の旋回走行時の要求トルクは、コーナリング抵抗力に対応させて、直進走行時の要求トルクよりも高く設定されている。

特開２００９−２５４０７８号公報

通常に比べて大きな舵角の旋回のための駆動力制御について考察を進めた例は稀である。特許文献１においても、大舵角に特有の状況までは考慮されていない。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、旋回時の車両の操作性の向上に役立つ駆動力制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の車両の駆動力制御装置は、運転者のための操作部と、前記操作部への入力に基づいて車両の駆動力を制御するための制御部と、転舵輪の転舵角を検出するための検出部と、を備える。前記制御部は、検出された転舵角に応じて、車両の旋回運動に関連する自由度についての前記転舵輪の転がり抵抗に起因する減速度を小さくするよう前記駆動力を補正する。

この態様によると、車輪の転がり抵抗に着目した駆動力の補正が提供される。車両が直進するとき転がり抵抗は車両進行方向に作用するのに対し、車両が旋回するとき転がり抵抗は車両進行方向から外れて車輪の転舵方向に向けられる。転舵角が大きいほど転がり抵抗の向きの変化量も大きくなる。転がり抵抗の向きが変わることで、転がり抵抗は、車両進行方向のみならず、それとは別の運動自由度における走行抵抗としても働くようになる。その結果、車両の旋回運動に関連する自由度に、転がり抵抗に起因する車両減速度が現れ得る。

すなわち、転舵輪の転がり抵抗はその転舵角に応じて、車両旋回運動に関連する自由度における走行抵抗に寄与する。そうした寄与分は当該自由度についての減速度を増加させる。減速度の大きさは、通常の小舵角のとき実際上無視できる程度に小さいかもしれないが、通常を超える大舵角のとき運転者に感知される程度に大きくなり得る。

そこで、車両の旋回運動に関連する自由度についての転舵輪の転がり抵抗に起因する減速度を小さくするように、転舵角に応じて駆動力が補正される。言い換えれば、転がり抵抗が車輪の転舵方向に向くことで当該自由度に出現する走行抵抗の増分の少なくとも一部を相殺するように、転舵角に応じて駆動力が補正される。このようにして、車輪の転舵角に応じた力学的なバランスの変化に順応することができる。旋回のたびに転舵角に応じて運転者が手動で駆動力を調整する度合いを小さくすることができるので、運転者にとって操作性が向上する。例えば、大舵角のときにも通常の小舵角に近い感覚で運転者は操作することができる。

なおここで、車両の旋回運動に関連する自由度は、車両の前後方向の直線運動方向（例えば、Ｘ軸方向）、車幅方向に平行な直線運動方向（例えば、Ｙ軸方向）、及び、車両の前後方向及び車幅方向に垂直な軸まわりの回転運動方向（例えば、Ｚ軸まわりの回転）のうち少なくとも１つであってもよい。

前記制御部は、前記転舵角が所定の転舵角範囲にあるときに前記駆動力の補正をするよう構成されていてもよい。当該所定の転舵角範囲は、車両の信地旋回に相当する転舵角以上の転舵角範囲を含んでもよい。

車両が大きな舵角で小回りをするとき、車両の運動は信地旋回、更には超信地旋回になることがある。こうした大舵角に特有の状況では、直進時と比べて力学的なバランスが特に大きく変わる。車両の信地旋回に相当する転舵角以上の転舵角を含む範囲で駆動力を補正することにより、通常旋回から信地旋回に移行する際の変化を補償することができる。通常旋回から信地旋回への車両状態の切り替わりを特別に意識することを要しないスムーズな操作を運転者に提供することが可能となる。

前記自由度は、車両の鉛直方向周りの回転運動の自由度を含んでもよい。

転がり抵抗が車両進行方向から逸れて車輪の転舵方向に向けられるとき、影響が比較的大きく現れるのは、車両の鉛直方向周りの回転運動である。転がり抵抗による車両重心周りのモーメントが転舵角に応じて変わる。そこで、車両の鉛直方向周りの回転の自由度について優先的に駆動力を補正することが、転舵角に応じた力学的バランスの変化に順応するうえで効率的である。

前記操作部への入力に基づき、前記転舵角から独立に初期指令値を決定するための初期演算部を備えてもよい。前記制御部は、前記自由度に関して走行抵抗と駆動力とのつりあいを保つように、前記転舵角に応じて前記初期指令値を補正するための補正演算部を備えてもよい。

このようにすれば、初期指令値が運転者の操作部への入力から決定され、走行抵抗と駆動力とのつりあいを保つように初期指令値が補正される。運転者が転舵角に依存させて駆動力の操作を調整しなくても、走行抵抗と駆動力とのつりあいが自動的に保たれる。転舵角に依らずに同様の感覚で操作することができるので、運転者にとって操作性がいっそう向上する。

前記制御部は、車両の旋回のために車輪がねじられることで生じる抵抗力の少なくとも一部を相殺するように前記駆動力を増加させる第２の補正を実行してもよい。

このようにすれば、車輪のねじりが大きくなる場合にも適切な駆動力を得ることが可能となる。例えば、信地旋回のとき旋回中心にあたる車輪は大きくねじられて、走行抵抗が大きくなる。この場合、他の車輪に与える駆動力を大きくすることで、運転者の追加の操作を待たずに信地旋回をスムーズに継続することができる。

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システム、プログラムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、旋回時の車両の操作性の向上に役立つ駆動力制御装置が提供される。

本発明のある実施の形態に係る駆動力制御装置に適する車両を示す図である。図１に示す車両の運動制御のための構成の概略を示す図である。本発明のある実施の形態に係る駆動力制御装置の構成を説明するための制御ブロック図である。本発明のある実施の形態に係る駆動力の指令値生成処理を説明するためのフローチャートである。本発明のある実施の形態に係る車両に作用する力を概略的に示す図である。本発明のある実施の形態に係り、転がり抵抗の車両進行方向の合力の計算例を示す。本発明のある実施の形態に係り、転がり抵抗の車両鉛直方向周りの合モーメントの計算例を示す。本発明のある実施の形態に係る補正係数の計算例を示す。本発明のある実施の形態に係る駆動力の指令値生成処理を説明するためのフローチャートである。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。

図１は、本発明のある実施の形態に係る駆動力制御装置に適する車両を示す図である。図２は、図１に示す車両の運動制御のための構成の概略を示す図である。図１及び図２に示されるように、本車両は、車体１０と、平面視で車体１０に菱形に配置された４つの車輪と、を備える。これら４つの車輪は、前輪１２Ｆｒ、後輪１２Ｒｒ、左輪１４Ｌ、及び右輪１４Ｒからなる。

前輪１２Ｆｒは車体１０の前部に設けられ、後輪１２Ｒｒは車体１０の後部に設けられている。前輪１２Ｆｒ及び後輪１２Ｒｒは、車幅方向における中央に配設されている。左輪１４Ｌは車体１０の左部に設けられ、右輪１４Ｒは車体１０の右部に設けられている。左輪１４Ｌ及び右輪１４Ｒは、車両の前後方向における中央に配設されている。よって、左輪１４Ｌ及び右輪１４Ｒは、車両の前後方向において前輪１２Ｆｒと後輪１２Ｒｒとの中間に設けられている。左輪１４Ｌ及び右輪１４Ｒは、中輪と呼ぶこともできる。

本車両においては、前輪１２Ｆｒ及び後輪１２Ｒｒがそれぞれ転舵輪として構成されている。また、左輪１４Ｌ及び右輪１４Ｒがそれぞれ駆動輪として構成されている。言い換えれば、前輪１２Ｆｒ及び後輪１２Ｒｒは従動輪であり、左輪１４Ｌ及び右輪１４Ｒは非操舵輪である。以下では説明の便宜上、前輪１２Ｆｒ及び後輪１２Ｒｒを転舵輪１２と総称し、左輪１４Ｌ及び右輪１４Ｒを駆動輪１４と総称することがある。すべての車輪を総称するために車輪１２、１４と表記することがある。また、各車輪に関連する構成要素についても同様の添字及び総称を用いることがある。

本車両には、運転者の操作を受け付けるために、３つの操作部材が設けられている。運転者が車両の操舵をするためのステアリングホイール２０と、運転者が車両を加速させるためのアクセルペダル２２と、運転者が車両を減速させるためのブレーキペダル２４である。本車両には、操作部材に運転者が入力する操作量を検出するためのセンサが設けられている。ステアリングホイール２０には操舵角θを検出するためのステアリングセンサ２１が設けられている。アクセルペダル２２にはアクセル操作量ａ０を検出するためのアクセルセンサ２３が設けられ、ブレーキペダル２４にはブレーキ操作量ｂ０を検出するためのブレーキセンサ２５が設けられている。

本車両の車輪１２、１４は、ホイール本体２６と、その外周を取り巻くタイヤ２８と、を備える。タイヤ２８が路面に接地する。

転舵輪１２は、いわゆるステアバイワイヤにより転舵される。図２に示されるように、転舵輪１２を所望の転舵角で転舵するための転舵装置３０が設けられている。転舵装置３０は例えば、転舵輪１２の転舵動作のための転舵アクチュエータを備える。転舵装置３０は、操作入力に基づいて生成される制御信号によって転舵輪１２に転舵動作を与える。また、転舵装置３０は、転舵角の上限δｍａｘを機械的に定めるためのストッパ機構を備えてもよい。転舵角の上限δｍａｘは例えば、右旋回及び左旋回ともに９０度であってもよい。

前輪１２Ｆｒには前輪転舵装置３０Ｆｒが設けられ、後輪１２Ｒｒには後輪転舵装置３０Ｒｒが設けられている。前輪転舵装置３０Ｆｒは前輪転舵角δ_Ｆｒを制御し、後輪転舵装置３０Ｒｒは後輪転舵角δ_Ｒｒを制御する。本車両は、前輪転舵角δ_Ｆｒを検出するための前輪転舵角センサ３２Ｆｒと、後輪転舵角δ_Ｒｒを検出するための後輪転舵角センサ３２Ｒｒと、を備える。前輪転舵角δ_Ｆｒと後輪転舵角δ_Ｒｒとは独立に制御されることが可能であるが、通常は所与の旋回を実現するために、前輪転舵角δ_Ｆｒに後輪転舵角δ_Ｒｒを関係づけるように前輪転舵装置３０Ｆｒ及び後輪転舵装置３０Ｒｒは制御される。

一方、駆動輪１４に所望の駆動力を与えるための駆動装置３４が設けられている。駆動装置３４は例えば、ホイール本体２６の内部に仕込まれたインホイールモータを備える。左輪１４Ｌには左輪駆動装置３４Ｌが設けられ、右輪１４Ｒには右輪駆動装置３４Ｒが設けられている。左輪駆動装置３４Ｌが左輪１４Ｌに与える駆動力と、右輪駆動装置３４Ｒが右輪１４Ｒに与える駆動力とは独立に制御することができる。駆動装置３４は駆動輪１４を正転させ又は逆転させられるように構成されている。よって駆動装置３４は、車両の超信地旋回のために、左輪１４Ｌ及び右輪１４Ｒの一方を正転させ他方を逆転させることも可能である。

また、駆動輪１４を制動するための制動装置３６も設けられている。左輪１４Ｌには左輪制動装置３６Ｌが設けられ、右輪１４Ｒには右輪制動装置３６Ｒが設けられている。

本車両には上記のセンサに加えて、車両の走行状態を検出するための種々のセンサが設けられている。例えば、車両の走行速度ｖを検出するための車速センサ３８、車両に生じている横加速度Ｇｙを検出するための横加速度センサ４０、車両のヨーレートγを検出するためのヨーレートセンサ４２がある。

本車両の運動は、制御ユニット５０を中核とする車両運動制御システムによって制御される。制御ユニット５０は、少なくとも１つの電子制御ユニット（以下では単にＥＣＵという）を備える。ＥＣＵは例えば、コンピュータ、各種モータ及び各種アクチュエータ等のドライバ等からなる。制御ユニット５０は、上記の各種センサからの入力に基づいて、転舵装置３０、駆動装置３４、及び制動装置３６を制御するよう構成されている。

例えば車両の旋回運動については、制御ユニット５０は、ステアリングホイール２０の操舵角θに基づいて目標横加速度を決定する。制御ユニット５０は、目標横加速度と現在横加速度との偏差から、前輪転舵装置３０Ｆｒのための目標前輪転舵角と、後輪転舵装置３０Ｒｒのための目標後輪転舵角と、を決定する。目標後輪転舵角については、制御ユニット５０は、目標ヨーレートと現在ヨーレートとの偏差を加味して決定してもよい。制御ユニット５０は、目標前輪転舵角を実現するよう前輪転舵装置３０Ｆｒを制御し、目標後輪転舵角を実現するよう後輪転舵装置３０Ｒｒを制御する。このようにして、ステアリングホイール２０への運転者の操作に応じて転舵輪１２の転舵角が制御される。車両の旋回制御は任意の公知の方式であってもよい。

なお、本明細書では車両の旋回に関して、通常旋回、信地旋回、及び超信地旋回との用語を使用することがある。これらの用語は、旋回の状態を主として車両の旋回中心の位置によって区分している。旋回中心が旋回内輪よりも車両の外側にある場合を通常旋回と呼ぶ。旋回中心が旋回内輪にあたる場合を信地旋回と呼ぶ。旋回中心が旋回内輪よりも車両の内側にある場合を超信地旋回と呼ぶ。通常旋回、信地旋回、超信地旋回の順に転舵角（又は操舵角）が大きくなる。信地旋回はある特定の角度で生じ、その角度は通常旋回の角度範囲と超信地旋回の角度範囲との境界となる。

制御ユニット５０は、車両の駆動力を制御するための駆動力ＥＣＵ１００を備える。駆動力ＥＣＵ１００は、アクセル操作量ａ０から総駆動力指令値を生成する。総駆動力指令値は例えば、アクセル操作量ａ０に比例する値である。駆動力ＥＣＵ１００は、総駆動力指令値を左輪初期指令値と右輪初期指令値とに配分する。総駆動力指令値は例えば、左輪初期指令値と右輪初期指令値とに均等に配分される。駆動力ＥＣＵ１００は、左輪初期指令値を目標値として左輪駆動装置３４Ｌを制御し、右輪初期指令値を目標値として右輪駆動装置３４Ｒを制御する。例えば車両が直進するときには、このようにして運転者のアクセル操作に応じて駆動輪１４が制御される。

駆動力ＥＣＵ１００は、必要に応じて、これらの初期指令値を補正する。補正処理を通じて、左輪初期指令値は左補正済指令値へと調整され、右輪初期指令値は右補正済指令値へと調整される。この補正処理は、本実施の形態に係る補正を含み、更に任意の公知の補正を含んでもよい。駆動力ＥＣＵ１００は、左補正済指令値を目標値として左輪駆動装置３４Ｌを制御し、右補正済指令値を目標値として右輪駆動装置３４Ｒを制御する。例えば車両が旋回するときには、このようにして運転者のアクセル操作に応じた車両の駆動力制御が提供されてもよい。

制動力制御についても同様である。制御ユニット５０は、ブレーキ操作量ｂ０から、左輪制動装置３６Ｌのための左目標減速度と、右輪制動装置３６Ｒのための右目標減速度と、を決定する。制御ユニット５０は、左目標減速度を実現するよう左輪制動装置３６Ｌを制御し、右目標減速度を実現するよう右輪制動装置３６Ｒを制御する。このようにして、運転者のブレーキ操作に応じて駆動輪１４に制動力が与えられる。

図３は、本発明のある実施の形態に係る駆動力制御装置の構成を説明するための制御ブロック図である。本実施の形態に係る駆動力制御装置は、駆動力ＥＣＵ１００と、操作部１０２と、検出部１０４と、駆動力生成部１０６と、を備える。

運転者のための操作部１０２は、駆動力についての運転者の操作を受け付けて、その操作量を駆動力ＥＣＵ１００に出力するよう構成されている。操作部１０２は、アクセルペダル２２と、アクセルセンサ２３と、を備える。操作部１０２から駆動力ＥＣＵ１００への出力は、アクセルセンサ２３の測定値であるアクセル操作量ａ０を含む。

検出部１０４は、転舵輪１２の転舵角を検出するよう構成されている。検出部１０４は、検出された転舵角を駆動力ＥＣＵ１００に出力するよう構成されている。検出部１０４は、前輪転舵角センサ３２Ｆｒと、後輪転舵角センサ３２Ｒｒと、を備える。検出部１０４から駆動力ＥＣＵ１００への出力は、前輪転舵角センサ３２Ｆｒの測定値である前輪転舵角δ_Ｆｒと、後輪転舵角センサ３２Ｒｒの測定値である後輪転舵角δ_Ｒｒと、を含む。

駆動力生成部１０６は、駆動力の目標値に基づいて車両に駆動力を与えるよう構成されている。駆動力の目標値は上述のように、駆動力ＥＣＵ１００により設定され、駆動力ＥＣＵ１００から駆動力生成部１０６に与えられる。駆動力生成部１０６は、左輪駆動装置３４Ｌと、右輪駆動装置３４Ｒと、を備える。

駆動力ＥＣＵ１００は、操作部１０２への運転者の入力に基づいて駆動力の指令値を生成するよう構成されている。駆動力ＥＣＵ１００は、初期演算部１０８と、補正演算部１１０と、を備える。初期演算部１０８は、操作部１０２への運転者の入力に基づいて駆動力の初期指令値を決定する。初期演算部１０８は、例えば上述のように、左輪初期指令値及び右輪初期指令値を決定する。駆動力ＥＣＵ１００は、後述の補正処理をすることなく、初期指令値を駆動力生成部１０６に出力することができる。

補正演算部１１０は、初期指令値の補正処理のために設けられている。補正演算部１１０は、それぞれ異なる補正処理を実行するための１つ又は複数の補正部を備える。駆動力ＥＣＵ１００は、複数の補正処理のうち少なくとも１つを初期指令値に適用し、補正済指令値を駆動力生成部１０６に出力する。補正演算部１１０は、例えば上述のように、左補正済指令値及び右補正済指令値を駆動力生成部１０６に出力する。

補正演算部１１０は例えば、第１補正処理のための第１補正部１１２と、第２補正処理のための第２補正部１１４と、を備える。詳しくは後述するように、第１補正処理は転舵輪の転がり抵抗の車両旋回による向きの変化に着目した駆動力の補正である（例えば図４を参照）。第２補正処理は信地旋回中に旋回中心となる駆動輪１４のタイヤ２８が大きくねじられることに着目した駆動力の補正である（図９参照）。

なお、図２及び図３に示す駆動力ＥＣＵ１００は、本実施の形態に係る駆動力制御装置を統括的に制御するもので、ハードウエアとしては、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、その他のＬＳＩで実現され、ソフトウエアとしてはメモリにロードされたプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウエアのみ、ソフトウエアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。

図４は、本発明のある実施の形態に係る駆動力の指令値生成処理を説明するためのフローチャートである。この指令値生成処理は、上述の車両運動制御の、特に駆動力制御の一部を構成しており、上述の第１補正処理を含む。駆動力ＥＣＵ１００は例えば所定の制御周期で本生成処理を実行する。

処理が開始されると、駆動力ＥＣＵ１００は、操作部１０２及び検出部１０４から入力を受ける（Ｓ１０）。操作部１０２から駆動力ＥＣＵ１００へとアクセル操作量ａ０が入力される。検出部１０４から駆動力ＥＣＵ１００へと前輪転舵角δ_Ｆｒ及び後輪転舵角δ_Ｒｒが入力される。駆動力ＥＣＵ１００の初期演算部１０８は、アクセル操作量ａ０に応じた駆動力指令値Ｆ_{ａｃｃｅｌ}を演算する（Ｓ１２）。駆動力指令値Ｆ_{ａｃｃｅｌ}は、左輪１４Ｌと右輪１４Ｒとで共通に使用される未補正の値であり、前輪転舵角δ_Ｆｒ及び後輪転舵角δ_Ｒｒから独立に決定される。

駆動力ＥＣＵ１００は、補正要否判定を実行する（Ｓ１４）。駆動力ＥＣＵ１００は、補正許可条件が成立しているか否かを判定する。補正許可条件は複数の条件を含んでもよく、それら複数条件の少なくとも１つが成立したときに、駆動力ＥＣＵ１００は、補正処理を許可してもよい。あるいは、すべての条件が成立したときに、駆動力ＥＣＵ１００は、補正処理を許可してもよい。

補正許可条件は例えば、補正処理のための所定の転舵角範囲に前輪転舵角δ_Ｆｒがあることを含んでもよい。同様に、補正許可条件は例えば、補正処理のための所定の転舵角範囲に後輪転舵角δ_Ｒｒがあることを含んでもよい。

補正が許可される転舵角範囲は例えば、車両の信地旋回に相当する転舵角δｘ以上の転舵角範囲（つまり、車両の信地旋回及び超信地旋回に相当する転舵角範囲）である。車両が通常旋回から信地旋回に切り替わる際に走行抵抗が大きく変わる。逆に信地旋回から通常旋回に戻るときも同様である。そうした切り替わりに際して、補正された駆動力が走行抵抗の変化を少なくとも部分的に補償することができる。

こうした利点を同様に得るために、補正が許可される転舵角範囲は例えば、車両の信地旋回に相当する転舵角δｘを含む範囲であってもよい。補正が許可される転舵角範囲の上限は例えば、転舵装置３０が定める転舵角の上限δｍａｘである。補正が許可される転舵角範囲の下限は例えば、車両の信地旋回に相当する転舵角δｘから所定の余裕αを差し引いて得られる値δｘ−αであってもよい。

車両の信地旋回に相当する転舵角δｘは例えば、制御ユニット５０による車両の旋回制御により定まる。転舵輪１２の転舵角δとステアリングホイール２０の操舵角θとは対応関係をもつから、ある操舵角θｘが車両の信地旋回に相当する転舵角δｘに対応すると実際上みなすことができる場合もある。よって、補正許可条件は、転舵角範囲に代えて、操舵角範囲で同様に規定されてもよい。例えば、駆動力ＥＣＵ１００は、運転者の操作による操舵角が所定の範囲にあるときに駆動力の補正をするよう構成されており、当該範囲は、車両の信地旋回に相当する操舵角θｘ以上の操舵角範囲を含んでもよい。

また、補正許可条件は、車両が旋回中であること（つまり、直進中でないこと）を含んでもよい。車両が直進中である場合には、車両の旋回中に生じ得る走行抵抗変化に関連する補正は不要である。よって、駆動力ＥＣＵ１００は、車両が旋回中である場合に補正処理をするようにしてもよい。この場合、駆動力ＥＣＵ１００は、車両の旋回中に任意の転舵角で（転舵角の大小を問わず）補正処理を実行してもよい。

補正許可条件が成立している場合には（Ｓ１４のＹ）、駆動力ＥＣＵ１００の第１補正部１１２は、第１補正処理を実行する（Ｓ１６）。第１補正処理は、補正のための係数を演算する処理（Ｓ１７）と、演算された補正係数を使用して駆動力指令値Ｆ_{ａｃｃｅｌ}を補正する処理（Ｓ１８）と、を含む。

補正係数は、左輪１４Ｌのための左係数ｆ_Ｌ（δ）と、右輪１４Ｒのための右係数ｆ_Ｒ（δ）と、を含む。これらの補正係数ｆ_Ｌ（δ）、ｆ_Ｒ（δ）はそれぞれ、前輪転舵角δ_Ｆｒ及び後輪転舵角δ_Ｒｒに応じた値をとる。第１補正部１１２は、予め定められたアルゴリズムに従って、前輪転舵角δ_Ｆｒ、後輪転舵角δ_Ｒｒ、及びその他の必要パラメタから、補正係数ｆ_Ｌ（δ）、ｆ_Ｒ（δ）を都度演算してもよい。あるいは、第１補正部１１２は、予め作成されているマップを使用して、前輪転舵角δ_Ｆｒ及び後輪転舵角δ_Ｒｒに対応する補正係数ｆ_Ｌ（δ）、ｆ_Ｒ（δ）を選択してもよい。

第１補正部１１２は、左輪１４Ｌのための補正された駆動力指令値Ｆ_Ｌを、未補正の駆動力指令値Ｆ_{ａｃｃｅｌ}と左係数ｆ_Ｌ（δ）との積で与える。同様に、第１補正部１１２は、右輪１４Ｒのための補正された駆動力指令値Ｆ_Ｒを、未補正の駆動力指令値Ｆ_{ａｃｃｅｌ}と右係数ｆ_Ｒ（δ）との積で与える。すなわち、
Ｆ_Ｌ＝Ｆ_{ａｃｃｅｌ}×ｆ_Ｌ（δ），Ｆ_Ｒ＝Ｆ_{ａｃｃｅｌ}×ｆ_Ｒ（δ）
である。このようにして、補正係数ｆ_Ｌ（δ）、ｆ_Ｒ（δ）により、左右の駆動力指令値Ｆ_Ｌ、Ｆ_Ｒが初期値Ｆ_{ａｃｃｅｌ}から補正される。

補正係数決定のための基本コンセプトは、車輪の転舵角に応じた力学的なバランスの変化に駆動力を順応させる点にある。走行抵抗のうち転がり抵抗については、転舵角に応じて作用する向きが変わる。直進時に転がり抵抗の向きは車両進行方向に一致するが、転舵によりその向きから逸れる。そのため、車両進行方向の転がり抵抗成分は減る。その代わりに別の運動自由度に転がり抵抗の影響が現れる。そうした変化に順応するように、補正係数ｆ_Ｌ（δ）、ｆ_Ｒ（δ）が調整される。

そこで、第１補正部１１２は、転舵角δ_Ｆｒ、δ_Ｒｒによって変化する走行抵抗が、車両進行方向の合力と車両重心周りの合モーメントとのそれぞれについて駆動力とつりあうように、補正係数ｆ_Ｌ（δ）、ｆ_Ｒ（δ）を決定する。このようにすれば、転がり抵抗の作用方向変化によって車両進行方向の合力と車両重心周りの合モーメントとのそれぞれに現れる走行抵抗変化を打ち消すように駆動力を補正することができる。

駆動力ＥＣＵ１００は、補正された駆動力指令値Ｆ_Ｌ、Ｆ_Ｒを駆動力生成部１０６に出力する（Ｓ２０）。補正された駆動力指令値Ｆ_Ｌ、Ｆ_Ｒを駆動力生成部１０６に出力すると、駆動力ＥＣＵ１００は、本指令値生成処理を終了する。左輪駆動装置３４Ｌ及び右輪駆動装置３４Ｒはそれぞれ、駆動力指令値Ｆ_Ｌ、Ｆ_Ｒを目標値として左輪１４Ｌ及び右輪１４Ｒの駆動力を制御する。

一方、補正許可条件が成立していない場合には（Ｓ１４のＮ）、第１補正処理は実行されない。この場合、駆動力ＥＣＵ１００は、未補正の駆動力指令値Ｆ_{ａｃｃｅｌ}を駆動力生成部１０６に出力する（Ｓ２０）。駆動力指令値Ｆ_{ａｃｃｅｌ}を駆動力生成部１０６に出力すると、駆動力ＥＣＵ１００は、本指令値生成処理を終了する。左輪駆動装置３４Ｌ及び右輪駆動装置３４Ｒはそれぞれ、駆動力指令値Ｆ_{ａｃｃｅｌ}を目標値として左輪１４Ｌ及び右輪１４Ｒの駆動力を制御する。

第１補正処理のための補正係数ｆ_Ｌ（δ）、ｆ_Ｒ（δ）を下記に例示する。図５は、本発明のある実施の形態に係る車両に作用する力を概略的に示す図である。図５において、ｘ軸は車両の進行方向を表し、ｙ軸は車両の横方向を表し、ｚ軸は車両の上下方向を表す。また、図５には車両の左旋回の場合を例示する。図５には、車輪１２、１４に作用する転がり抵抗と駆動力とを示し、その他の力については図示を省略している。

前輪１２Ｆｒには転がり抵抗Ｒ_Ｆｒが進行方向と逆向きに前輪転舵角δ_Ｆｒの方向に作用し、後輪１２Ｒｒには転がり抵抗Ｒ_Ｒｒが進行方向と逆向きに後輪転舵角δ_Ｒｒの方向に作用する。左輪１４Ｌには、進行方向に駆動力Ｆ_Ｌが作用し、進行方向と逆向きに転がり抵抗Ｒ_Ｌが作用する。右輪１４Ｒには、進行方向に駆動力Ｆ_Ｒが作用し、進行方向と逆向きに転がり抵抗Ｒ_Ｒが作用する。

ここで、車両重心から前輪１２Ｆｒまでの距離をｌ_Ｆｒ、車両重心から後輪１２Ｒｒまでの距離をｌ_Ｒｒと表す。また、車両重心から左輪１４Ｌまでの距離をｄ_Ｌ、車両重心から右輪１４Ｒまでの距離をｄ_Ｒと表す。

この場合、転がり抵抗の進行方向（ｘ軸方向）の合力Ｒｘと重心周り（ｚ軸周り）の合モーメントＲｚとは、次式（１）ないし（４）で表される。このうち、式（１）及び（２）は直進、通常旋回、及び信地旋回の場合であり、式（３）及び（４）は信地旋回及び超信地旋回の場合である。
・直進ないし信地旋回の場合：

・信地旋回ないし超信地旋回の場合：

式（１）と（３）、あるいは式（２）と（４）の違いは、左輪１４Ｌの項の符号である。左旋回の場合、信地旋回を境に左輪１４Ｌの進行方向が前進から後退に切り替わるからである。よって右旋回の場合には右輪１４Ｒの項の符号が切り替わる。

転がり抵抗は、転がり抵抗係数、質量、及び重力加速度の積の形式で表すことができる。よって、各車輪の転がり抵抗係数をμ_Ｆｒ、μ_Ｌ、μ_Ｒ、μ_Ｒｒ、各車輪の分担する質量をｍ_Ｆｒ、ｍ_Ｌ、ｍ_Ｒ、ｍ_Ｒｒ、重力加速度をｇと表すと、各車輪の転がり抵抗Ｒ_Ｆｒ、Ｒ_Ｌ、Ｒ_Ｒ、Ｒ_Ｒｒはそれぞれ次式（５）で表すことができる。

式（１）ないし（４）のそれぞれに式（５）を代入することにより、次式（６）ないし（９）が得られる。ここで、簡単のために、各車輪の転がり抵抗係数が共通の値μ_ｒに等しいと仮定した。すなわち、μ_ｒ＝μ_Ｆｒ＝μ_Ｌ＝μ_Ｒ＝μ_Ｒｒである。また、車両の質量をｍと表している。ｍ＝ｍ_Ｆｒ＋ｍ_Ｌ＋ｍ_Ｒ＋ｍ_Ｒｒである。
・直進ないし信地旋回の場合：

・信地旋回ないし超信地旋回の場合：

転がり抵抗のｘ軸方向の合力Ｒｘ及びｚ軸周りの合モーメントＲｚについて、式（６）ないし（９）に基づく計算例を図６、図７に示す。計算のためには、前輪転舵角δ_Ｆｒと後輪転舵角δ_Ｒｒとの関係を定める必要がある。ここでは、簡単な一例として、幾何学的に定まる旋回中心が前輪１２Ｆｒと後輪１２Ｒｒとで一致するものとした。つまり、前輪車軸及び左右輪車軸の延長線の交点と後輪車軸及び左右輪車軸の延長線の交点とが一致するものとした。また、車両重心が左右輪車軸の上にあるとも仮定した。すなわち、

とした。また、各パラメタｍ_Ｆｒ、ｍ_Ｌ、ｍ_Ｒ、ｍ_Ｒｒ、ｌ_Ｆｒ、ｌ_Ｒｒ、ｄ_Ｌ、ｄ_Ｒに適当な値を仮定して代入している。転がり抵抗係数μ_ｒについては、μ_ｒ＝０．１、０．２、０．３の３通りを計算した。

図６及び図７は、前輪転舵角δ_Ｆｒに対する合力Ｒｘ及び合モーメントＲｚを表す。図からわかるように、信地旋回に相当する前輪転舵角δ_Ｆｒは約６０度である。信地旋回を境に大きく特性が変わる。これは、旋回内輪の進行方向が切り替わるためであり、このとき、

の関係が成り立つ。

また、図６及び図７から、前輪転舵角δ_Ｆｒが大きくなるにつれて、ｘ軸方向の合力が減少する一方、ｚ軸周りの合モーメントＲｚが増加する傾向にあることがわかる。つまり、転舵角が小さいときは概ね車両進行方向に向けられていた転がり抵抗が、転舵角の増加につれてｚ軸周りの走行抵抗に振り向けられていくことが示されている。

一方、駆動力についてのｘ軸方向の合力Ｆｘ及びｚ軸周りの合モーメントＦｚは、次式（１２）及び（１３）で表される。

上述のように、左右の駆動力Ｆ_Ｌ、Ｆ_Ｒは、初期値Ｆ_{ａｃｃｅｌ}と補正係数ｆ_Ｌ（δ）、ｆ_Ｒ（δ）とにより、次式（１４）及び（１５）のように定義することができる。

式（１４）及び（１５）を式（１２）及び（１３）に代入すると、次式（１６）及び（１７）が得られる。

式（６）ないし（９）と式（１６）及び（１７）とを対比すると、補正係数ｆ_Ｌ（δ）、ｆ_Ｒ（δ）を次式（１８）ないし（２１）を満たすように設定してもよいことがわかる。
・直進ないし信地旋回の場合：

・信地旋回ないし超信地旋回の場合：

上式（１８）ないし（２１）を解くことにより、補正係数ｆ_Ｌ（δ）、ｆ_Ｒ（δ）を式（２２）ないし（２５）のように求められる。
・直進ないし信地旋回の場合：

・信地旋回ないし超信地旋回の場合：

このとき、駆動力指令値の初期値Ｆ_{ａｃｃｅｌ}については、転がり抵抗μ_ｒｍｇを打ち消すように設定されればよい。転がり抵抗μ_ｒｍｇは転舵角に依存しないから、初期値Ｆ_{ａｃｃｅｌ}については、転舵角に応じて調整する必要がない。初期値Ｆ_{ａｃｃｅｌ}は単に、運転者のアクセル操作量に応じて設定すればよい。転舵角に応じた補正は補正係数ｆ_Ｌ（δ）、ｆ_Ｒ（δ）が担う。したがって、補正された駆動力Ｆ_Ｌ、Ｆ_Ｒによれば、運転者は転舵角に依らず同じようなアクセル操作量で運転することができる。

なお、図６及び図７と同様の条件での補正係数ｆ_Ｌ（δ）、ｆ_Ｒ（δ）の計算例を図８に示す。

図９は、本発明のある実施の形態に係る駆動力の指令値生成処理を説明するためのフローチャートである。図９に示す処理は、図４に示す処理に上述の第２補正処理を付加したものである。図９において図４と共通する部分については重畳を避けるため説明を適宜省略する。

第２補正処理は、信地旋回のためにタイヤ２８がねじられることで生じる走行抵抗を相殺するために駆動力を補正する処理である。信地旋回の際には車両の旋回中心となる旋回内輪側のタイヤ２８は転動せずにその場で大きくねじられることになる。これは車両の旋回にあたって大きな抵抗となる。そこで、第２補正処理においては、信地旋回でタイヤ２８がねじられることで発生する抵抗力を補償するように、旋回外輪側の駆動力が増加される。よって、左旋回の場合には右輪１４Ｒの駆動力が増加され、右旋回の場合には左輪１４Ｌの駆動力が増加される。

図９に示されるように、第１補正処理（Ｓ１６）に続いて、第２補正処理（Ｓ２２）が実行される。第２補正処理は、信地旋回判定（Ｓ２３）と、駆動力かさ上げ処理（Ｓ２４）と、を含む。第２補正処理は上述のように第２補正部１１４（図３参照）が担う。

第２補正処理において、第２補正部１１４は、信地旋回をしているか否かを判定する（Ｓ２３）。第２補正部１１４は例えば、転舵輪１２の転舵角が信地旋回相当の転舵角δｘに一致すると判定されるとき、車両が信地旋回中であると決定する。検出される転舵角が信地旋回相当の転舵角δｘまたはその近傍にあるとき、転舵輪１２の転舵角が信地旋回相当の転舵角δｘに一致するとみなすことができる。第２補正部１１４は、ステアリングホイール２０の操舵角が信地旋回相当の操舵角θｘに一致すると判定されるとき、車両が信地旋回中であると決定してもよい。

信地旋回中である場合には（Ｓ２３のＹ）、第２補正部１１４は、駆動力かさ上げ処理を実行する（Ｓ２４）。第２補正部１１４は、旋回内輪側のタイヤ２８に発生する抵抗を相殺するための駆動力かさ上げ量を旋回外輪側の駆動力指令値に加える。この駆動力指令値は第１補正処理で補正された値である。第２補正部１１４は、駆動力かさ上げ量を、例えば予め作成されているマップを使用して求める。このようにして第１補正処理の駆動力指令値にかさ上げ量を加算した値が、駆動力ＥＣＵ１００から駆動力生成部１０６に出力される（Ｓ２０）。

一方、信地旋回中でない場合には（Ｓ２３のＮ）、第２補正部１１４は、駆動力かさ上げ処理を実行しない。この場合、第１補正処理によって補正された駆動力指令値が、駆動力ＥＣＵ１００から駆動力生成部１０６に出力される（Ｓ２０）。

第２補正処理によれば信地旋回の際に、制御により駆動力がかさ上げされる。よって、運転者が信地旋回のためにアクセル操作量を大きく増やす必要がなく、運転者にとって信地旋回時の車両の操作性が向上される。

なお、図９に示す指令値生成処理は、第１補正処理と第２補正処理の両方を含む。しかし、ある実施の形態においては、駆動力の指令値生成処理は、第１補正処理を含まずに第２補正処理を含んでもよい。駆動力ＥＣＵ１００は、第１補正処理を実行せずに第２補正処理を実行してもよい。この場合、初期指令値Ｆ_{ａｃｃｅｌ}が第２補正処理により補正される。

以上の構成を備える本実施の形態に係る駆動力制御装置の動作を説明する。車両が直進しているときは、運転者のアクセル操作量に応じて左右の駆動輪１４に均等に駆動力を発生させる通常の駆動力制御が行われている。運転者の操舵により車両が旋回するとき、上述の補正処理によって左右の駆動力が個別に補正される。転舵輪１２の転舵角が小さいときには駆動力の補正量も小さいか、または補正がなされない。転舵輪１２の転舵角が大きいときには、補正量も大きくなる。特に、信地旋回や超信地旋回のような大舵角での小回りのときには、駆動力が顕著に補正される。しかし、駆動力は走行抵抗の変化に順応するよう補正されるので、運転者は駆動力補正を感知しない。

以上説明したように、本実施の形態によれば、運転者は旋回時にアクセル操作量を直進時と比べて大きく変えることなく車両を運転することができる。車両を大舵角で小回りさせるときでさえ、アクセル操作量を大幅に増やすことなく運転することができる。

以上、本発明を上述の各実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の各実施の形態に限定されるものではなく、各実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて各実施の形態における組合せや処理の順番を適宜組み替えることや各種の設計変更等の変形を各実施の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の形態も本発明の範囲に含まれうる。

上述の実施の形態に係る駆動力補正は、車輪が菱形に配置された車両以外の車両に適用することもできる。例えば、前輪１２Ｆｒまたは後輪１２Ｒｒのいずれかを有しない３輪の車両にも適用することができる。また、方形に４輪が配置される通常型の車両にも適用可能である。こうした車両は信地旋回をしないよう構成されていてもよい。駆動力ＥＣＵ１００は、信地旋回に相当する転舵角δｘ未満の角度範囲のうち大舵角の部分において駆動力補正をするようにしてもよい。

駆動輪１４は必ずしも２つでなくてもよい。駆動輪は１つであってもよいし、２つより多くてもよい。駆動輪が例えば１つである場合、導入される補正係数も１つとなる。この場合、上述の重心周りのモーメントについてのつりあいを保つように補正係数を決定することができる。あるいは、進行方向と重心周りの両方について完全にはつりあいが保たれないが、無補正よりは改善されるように補正係数を決定することが可能であるかもしれない。同様にして、駆動輪が２以上である場合に、導入される補正係数が駆動輪数より少数であってもよい。なお転舵輪１２についても同様に、必ずしも２つでなくてもよい。

上述の車両のように、すべての車輪が転舵輪１２と駆動輪１４に区分されなくてもよい。例えば、転舵輪でありかつ駆動輪である車輪が車両に設けられていてもよい。この場合にも上述の実施の形態と同様にして、いくつかの運動自由度について走行抵抗と駆動力とのつりあいを考慮し、転がり抵抗の影響を軽減するよう駆動力の補正係数を決定することができる。この場合、駆動力の向きを変えることができるので、車両の横方向の運動自由度についてもつりあいを保つように駆動力を補正することができるかもしれない。なお転舵輪でも駆動輪でもない車輪（即ち、従動輪であり非操舵輪である車輪）が車両に設けられていてもよい。

上述の実施の形態においては、ある運動自由度について走行抵抗と駆動力とのつりあいを保つように補正係数を決定しているが、それに本発明は限定されない。ある運動自由度について走行抵抗と駆動力との差を小さくするように駆動力を補正すれば、操作性の向上という効果はある程度得られる。これは、走行抵抗に起因する減速度を小さくするように駆動力を補正することに他ならない。

上述の実施の形態においては、未補正の指令値と補正係数との積という形式で補正済の指令値を与えているが、それに本発明は限定されず、補正は任意の形式で行うことができる。例えば、補正済の指令値は、未補正の指令値と補正量との和で与えられてもよい。また、未補正の指令値と補正量とを個別に演算することに代えて、運転者の操作量から一度に補正済の指令値を演算するようにしてもよい。

１２転舵輪、１４駆動輪、３２Ｆｒ前輪転舵角センサ、３２Ｒｒ後輪転舵角センサ、３４Ｌ左輪駆動装置、３４Ｒ右輪駆動装置、１００駆動力ＥＣＵ、１０２操作部、１０４検出部、１０６駆動力生成部、１０８初期演算部、１１０補正演算部、１１２第１補正部、１１４第２補正部。

Claims

車両の駆動力制御装置であって、
運転者のための操作部と、
前記操作部への入力に基づいて車両の駆動力を制御するための制御部と、
転舵輪の転舵角を検出するための検出部と、を備え、
前記制御部は、検出された転舵角に応じて、車両の旋回運動に関連する自由度についての前記転舵輪の転がり抵抗に起因する減速度を小さくするよう前記駆動力を補正することを特徴とする駆動力制御装置。
前記制御部は、前記転舵角が所定の転舵角範囲にあるときに前記駆動力の補正をするよう構成されており、
当該所定の転舵角範囲は、車両の信地旋回に相当する転舵角以上の転舵角範囲を含むことを特徴とする請求項１に記載の駆動力制御装置。
前記自由度は、車両の鉛直方向周りの回転運動の自由度を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の駆動力制御装置。
前記制御部は、
前記操作部への入力に基づき、前記転舵角から独立に前記駆動力の初期指令値を決定するための初期演算部と、
前記自由度に関して走行抵抗と駆動力とのつりあいを保つように、前記転舵角に応じて前記初期指令値を補正するための補正演算部と、を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の駆動力制御装置。
前記制御部は、車両の旋回のために車輪がねじられることで生じる抵抗力の少なくとも一部を相殺するように前記駆動力を増加させる第２の補正を実行することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の駆動力制御装置。