JP2016073106A - 車両の制御装置及び車両の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】左右輪の路面の摩擦係数の相違に起因する車両の旋回を抑えるとともに、駆動力を確保する。【解決手段】車両前方の障害物を検知し、障害物までの距離を検出する外界認識部と、検出した障害物までの距離に基づいて左右の車輪の最大駆動力差を算出する最大駆動力差算出部１１３と、左右の車輪を駆動する各モータの実駆動力差が最大駆動力差を超えた場合に、実駆動力差が最大駆動力差以下となるように各モータのトルクを再配分する再配分制御部１１４と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、車両の制御装置及び車両の制御方法に関する。

従来、例えば下記の特許文献１には、左右輪の片側がスリップした場合に、実際に発生する左右駆動力差と目標駆動力差が異なることに起因してドライバの意図しないヨーモーメントが発生してしまうことを防ぐため、スリップ輪の発生している駆動力を推定し，目標駆動力差と実駆動力差が一致するように非スリップ輪のトルクダウンを行うことが記載されている。

また、下記の特許文献２には、走行方向の障害物を検出し、障害物までの距離を算出する構成が記載されており、車速、ハンドル角、横加速度を基に車両左右間の接地荷重に応じたクラッチトルクを演算し、このクラッチトルクを目標ヨーレートと実ヨーレートとの偏差で補正し、最終クラッチトルクを発生させることが記載されている。

特開２００７−２０９０６８号公報 特開２００２−３１６６３３号公報

例えば路肩に雪が残っている細い道を走行するような時，路肩の雪にスリップして路肩側（低μ側）に車両が旋回すると、車両が路肩側の壁や側溝などの障害物と接触する可能性がある。特許文献１に記載された技術では、非スリップ輪のトルクダウンを行うことで、車両の旋回を抑えることができるが、同時に非スリップ輪の駆動力も低下させてしまうため、常時このような制御を行った場合、駆動力不足が発生し、ドライバが要求する所望の運転状態を維持できなくなる問題がある。

また、特許文献２は、障害物までの距離を検出することは想定しているが、障害物までの距離に応じて旋回の抑制と駆動力確保の両立を達成することは何ら想定していなかった。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、左右輪の路面の摩擦係数の相違に起因する車両の旋回を抑えるとともに、駆動力を確保することが可能な、新規かつ改良された車両の制御装置及び車両の制御方法提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、車両前方の障害物を検知し、前記障害物までの距離を検出する障害物検知部と、検出した前記障害物までの距離に基づいて左右の車輪の最大駆動力差を算出する最大駆動力差算出部と、左右の車輪を駆動する各モータの実駆動力差が前記最大駆動力差を超えた場合に、前記実駆動力差が前記最大駆動力差以下となるように前記各モータのトルクを再配分する再配分制御部と、を備える車両の制御装置が提供される。

前記再配分制御部は、左右の車輪のそれぞれを駆動する前記各モータのうち実駆動力が大きい方のモータのトルクを、前記各モータのうち実駆動力が小さい方のモータの実駆動力に前記最大駆動力差を加算した値に制限するものであっても良い。

また、前記再配分制御部は、前記各モータのうち実駆動力が小さい方のモータのトルクについては、アクセル開度とブレーキの操作量から求まるドライバ要求駆動力とするものであっても良い。

また、各車輪の回転数のうち最も低い回転数を基準回転数とし、前記基準回転数と各車輪に対応するモータの回転数とに基づいて各車輪のスリップを判定するスリップ判定部を備え、前記再配分制御部は、前記左右の車輪のいずれかについてスリップが判定された場合に、前記再配分トルクを算出するものであっても良い。

また、前記基準回転数に基づいて各輪の目標回転数を算出する目標回転数算出部と、前記スリップ判定部によるスリップ判定の結果に基づいて、スリップ輪の回転数が目標回転数と一致するように、前記再配分制御部が算出した前記スリップ輪のトルクから前記スリップ輪のモータの要求トルクを算出する回転数制御部と、を更に備えるものであっても良い。

また、前記最大駆動力差算出部は、前記障害物までの距離とハンドル操舵角に応じて前記最大駆動力差を算出するものであっても良い。

また、前記再配分制御部による前記再配分トルクの算出に伴い、ドライバへの警告を発生させる警告発生部を備えるものであっても良い。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、車両前方の障害物を検知し、前記障害物までの距離を検出するステップと、検出した前記障害物までの距離に基づいて左右の車輪の最大駆動力差を算出するステップと、左右の車輪を駆動する各モータの実駆動力差が前記最大駆動力差を超えた場合に、前記実駆動力差が前記最大駆動力差以下となるように前記各モータのトルクを再配分して再配分トルクを算出するステップと、を備える車両の制御方法が提供される。

以上説明したように本発明によれば、左右輪の路面の摩擦係数の相違に起因する車両の旋回を抑えるとともに、駆動力を確保することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る車両の構成を示す模式図である。 本実施形態に係る車両制御装置の全体構成を示す模式図である。 図１に示す構成のうち、回転数制御部、再配分制御部、目標回転数算出部を詳細に示すブロック図である。 回転数制御部の構成を詳細に示す模式図である。 本実施形態で行われる制御を示す模式図である。 本実施形態で行われる制御を示す模式図である。 障害物と車両との距離Ｄに応じて最大トルク差ΔＴ＿ｍａｘを算出するためのマップを示す模式図である。 障害物と車両との距離Ｄに応じて最大トルク差ΔＴ＿ｍａｘを算出するためのマップを示す模式図である。 本実施形態に係る車両の制御装置における処理の手順を示すフローチャートである。 本実施形態による制御を行った場合のヨーレート及び車両減速度の変化を示す特性図である。 ハンドル操舵角を考慮に入れて最大駆動力差を算出する場合に、ハンドル操舵角に応じて最大トルク差増加量を求めるためのマップを示す模式図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

まず、図１を参照して、本発明の一実施形態に係る車両５００の構成について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る車両５００の構成を示す模式図である。図１に示すように、車両５００は、前輪及び後輪の４つのタイヤ（車輪）１２，１４，１６，１８、車両制御装置（コントローラ）１００、後輪のタイヤ１６，１８のそれぞれの回転を制御する２つのモータ（駆動部）２０，２２、各モータ２０，２２と各タイヤ１６，１８を連結するドライブシャフト２４，２６、後輪の各タイヤ１６，１８の回転から車輪速を検出する車輪速センサ２８，３０、各モータ２０，２２の回転数を検出するモータ回転数センサ３２，３４、加速度センサ３６、ヨーレートセンサ３８を有して構成されている。また、車両５００は、後輪と同様に、前輪のタイヤ２０，２２のそれぞれの回転を制御する２つのモータ（駆動部）、各モータと各タイヤ２０，２２を連結するドライブシャフト、後輪の各タイヤ１６，１８の回転から車輪速を検出する車輪速センサ、前輪の各モータの回転数を検出するモータ回転数センサを有して構成されている。各輪の車輪速センサによって各輪のタイヤ回転数（車輪速）Ｎ＿ｗｈｅｅｌ（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）が検出される。また、各輪のモータ回転数センサによって各輪のモータ回転数Ｎ＿ｍｏｔｏｒ（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）が検出される。また、車両５００は、パワーステアリング機構（Ｐ／Ｓ）４０、舵角センサ４２、前輪の各タイヤ１６，１８の操舵角を操作するステアリング４４を有して構成されている。車両５００は、４つのタイヤ（１２，１４，１６，１８）を独立して駆動する電動車として構成されている。

また、制御装置１００が搭載された車両５００は、ステレオカメラ等から構成される、前方を監視可能な外界認識部２００を用いて、車両５００の側面にある壁や溝等の障害物を検出する。

外界認識部２００は、ＣＣＤセンサ、ＣＭＯＳセンサ等の撮像素子を有する左右１対のカメラを有して構成され、車両外の外部環境を撮像し、外部環境を画像情報として認識することができる。本実施形態に係る外界認識部２００は、一例として色情報を取得可能なカラーカメラから構成される。外部認識部２００は、撮像素子が撮像した左右１組のステレオ画像対に基づいて、障害物を検出するとともに、障害物までの距離を検出することができる。

図２は、本実施形態に係る車両制御装置１００の全体構成を示す模式図である。また、図３は、図２に示す構成のうち、本実施形態のスリップ制御に係る構成を示す模式図である。図２に示すように、車両制御装置１００は、目標制駆動力算出部１０２、駆動トルク配分制御部１０４、目標ヨーレート算出部１０６、ヨーレート制御部１０８、目標回転数算出部１１０、回転数制御部１１２、最大駆動力差算出部１１３、再配分制御部１１４、警告発生部１１５を有して構成されている。車両制御装置１００は、駆動力をギヤ比とタイヤ径からトルクに変換し、モータ軸トルクベースで計算を行う。

図２において、目標制駆動力算出部１０２は、アクセル開度、ブレーキ操作量に基づいて、目標制駆動力を算出する。駆動トルク配分制御部１０４は、目標制駆動力に基づいて、各車輪の駆動トルクの配分をフィードフォワード（Ｆ／Ｆ）制御する。具体的には、駆動トルク配分制御部１０４は、加速時と減速時で前後輪へのトルク配分が異なるため、目標制駆動力に基づいて加減速の状態を判断し、車両５００の加速又は減速の度合いに応じて前後輪へのトルク配分を最適に行う。また、駆動トルク配分制御部１０４は、ハンドル操舵角に基づいて左右輪へのトルク配分を最適に行う。

目標ヨーレート算出部１０６は、ハンドル操舵角に基づいて目標ヨーレートを算出する。ヨーレート制御部１０８は、目標ヨーレートに対してヨーレートセンサ３８が実際のヨーレート（実ヨーレート）をフィードバック（Ｆ／Ｂ）制御し、目標ヨーレートを実ヨーレートに一致させるための各輪の駆動トルクを出力する。これにより、駆動トルク配分制御部１０４で配分したトルクによって軽微なスリップが生じた場合は、ヨーレート制御部１０８による制御によってスリップを抑えることができる。

駆動トルク配分制御部１０４によって得られた各輪の駆動トルクと、ヨーレート制御部１０８によって得られた各輪の駆動トルクとから、ドライバの要求トルクに相当する上位側の要求トルクＴ＿ｒｅｑ＿０が求まる。上位側の要求トルクＴ＿ｒｅｑ＿０は各輪毎（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）に求められる。ここで、ＦＬは左前輪、ＦＲは右前輪、ＲＬは左後輪、ＲＲは右後輪を示している。上位側の要求トルクＴ＿ｒｅｑ＿０（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）は、再配分制御部１１４へ入力される。

回転数制御部１１２、再配分制御部１１４、及び目標回転数算出部１１０から、本実施形態に係るスリップ制御系が構成される。本実施形態では、駆動トルク配分制御部１０４によって得られた各輪の駆動トルクをヨーレート制御部１０８によって得られた各輪の駆動トルクによって補正し、得られた上位側の要求トルクＴ＿ｒｅｑ＿０によって各輪のモータを駆動した場合に、各輪にスリップが生じた場合は、スリップ制御系によってスリップを確実に抑える制御を行う。このスリップ制御系では、各車輪独立で回転数制御を行い、その結果を利用したトルクの再配分制御を行うことで、デフロック相当の駆動力と安定性を確保する。

図３は、図１に示す構成のうち、回転数制御部１１２、再配分制御部１１４、目標回転数算出部１１０を詳細に示すブロック図である。以下では、図３に基づいて、本実施形態に係る車両制御装置１００の構成について詳細に説明する。目標回転数算出部１１０には、各輪のタイヤ回転数Ｎ＿ｗｈｅｅｌ（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）、ハンドル操舵角、ヨーレート、上位側の要求トルクＴ＿ｒｅｑ＿０が入力される。目標回転数算出部１１０は、各輪のタイヤ回転数Ｎ＿ｗｈｅｅｌ（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）のうち、最も回転数の低い車輪の回転数をＮ＿ｂａｓｅ＿０に設定する。なお、目標回転数算出部１１０は、上位側の要求トルクＴ＿ｒｅｑ＿０から回生が行われていると判断した場合は、各輪のタイヤ回転数Ｎ＿ｗｈｅｅｌ（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）のうち、最も回転数の高い車輪の回転数をＮ＿ｂａｓｅ＿０に設定する。

また、目標回転数算出部１１０は、基準回転数Ｎ＿ｂａｓｅ＿０、ハンドル操舵角、ヨーレート等に基づいて、各輪の基準回転数Ｎ＿ｂａｓｅ（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）を算出する。この際、目標回転数算出部１１０は、基準回転数Ｎ＿ｂａｓｅ＿０とハンドル操舵角、ヨーレートから、車体の滑り角を算出し、車体の滑り角と車両パラメータ（前後トレッド、ホイルベース、重心と前後車軸間との距離）、基準回転数Ｎ＿ｂａｓｅ＿０から各輪の基準回転数Ｎ＿ｂａｓｅ（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）を算出する。各輪の基準回転数Ｎ＿ｂａｓｅ（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）は、スリップが生じていない場合の回転数に相当し、スリップ判定の基準となる回転数である。また、目標回転数算出部１１０は、各輪の基準回転数Ｎ＿ｂａｓｅ（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）と目標スリップ率とから、各輪の目標回転数Ｎ＿ｔｇｔ（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）を算出する。この際、目標回転数算出部１１０は、各輪の基準回転数Ｎ＿ｂａｓｅ（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）に目標スリップ率を乗算したものと、各輪の基準回転数Ｎ＿ｂａｓｅ（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）に目標差回転を加算したものとをそれぞれの車輪ごとに比較し、最も高い値（回生時は最も低い値）をそれぞれのＮ＿ｔｇｔ（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）とする。各輪の目標回転数Ｎ＿ｔｇｔ（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）は、スリップを前提にした目標回転数である。目標回転数算出部１１０は、算出した各輪の基準回転数Ｎ＿ｂａｓｅ＿０（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）、各輪の目標回転数Ｎ＿ｔｇｔ（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）を回転数制御部１１２へ出力する。なお、図３では、目標回転数算出部１１０が、左前輪の基準回転数Ｎ＿ｂａｓｅ（ＦＬ）、左前輪の目標回転数Ｎ＿ｔｇｔ（ＦＬ）を回転数制御部１１２へ出力する様子を示しているが、他の車輪についても同様に基準回転数Ｎ＿ｂａｓｅ＿０、目標回転数Ｎ＿ｔｇｔを出力する。

再配分制御部１１４には、上位側の要求トルクＴ＿ｒｅｑ＿０が入力される。また、再配分制御部１１４には、各輪の実モータトルクＴ＿ｍｏｔｏｒ（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）と、前回の制御周期における各輪のスリップ判定フラグｆ＿ｓｌｉｐ’、ΔＴ＿ｍａｘが入力される。ここで、各モータを制御するインバータ（モータコントローラ）内では電流値から実モータトルクＴ＿ｍｏｔｏｒ（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）を算出しているため、各輪の実モータトルクＴ＿ｍｏｔｏｒ（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）の値として、インバータ（モータコントローラ）から得られる信号を用いることができる。再配分制御部１３０は、入力された値に基づいて、各輪の再配分後のモータトルクＴ＿ｒｅｑ＿１（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）を算出する。なお、再配分制御部１１４で行われる制御については、後で詳細に説明する。

回転数制御部１３２には、再配分制御部１３０が算出した各輪の再配分後のモータトルクＴ＿ｒｅｑ＿１（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）、各輪のモータ回転数Ｎ＿ｍｏｔｏｒ（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）、各輪の車輪回転数Ｎ＿ｗｈｅｅｌ（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）、各輪の基準回転数Ｎ＿Ｂａｓｅ（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）、各輪の目標回転数Ｎ＿ｔｇｔ（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）が入力される。なお、図３では、回転数制御部１３２に左前輪の再配分後のモータトルクＴ＿ｒｅｑ＿１（ＦＬ）、左前輪のモータ回転数Ｎ＿ｍｏｔｏｒ（ＦＬ）、左前輪の車輪回転数Ｎ＿ｗｈｅｅｌ（ＦＬ）、左前輪の基準回転数Ｎ＿Ｂａｓｅ（ＦＬ）、左前輪の目標回転数Ｎ＿ｔｇｔ（ＦＬ）が入力される様子を示しているが、他の車輪についても同様に、モータトルクＴ＿ｒｅｑ＿１、モータ回転数Ｎ＿ｍｏｔｏｒ、車輪回転数Ｎ＿ｗｈｅｅｌ、基準回転数Ｎ＿Ｂａｓｅ、目標回転数Ｎ＿ｔｇｔが入力される。

回転数制御部１１４は、入力された各輪の要求トルクＴ＿ｒｅｑ＿１（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）、各車輪の目標回転数Ｎ＿ｔｇｔ（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）、各輪の基準回転数Ｎ＿ｂａｓｅ（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）、各輪のモータ回転数Ｎ＿ｍｏｔｏｒ（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）、各輪のタイヤ回転数Ｎ＿ｗｈｅｅｌ（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）などを用いて回転数制御を行い、その結果を最終的な各輪のモータへの要求トルクＴ＿ｒｅｑ＿２（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）として出力する。このため、回転数制御部１１４は、各輪のモータへの要求トルクＴ＿ｒｅｑ＿２（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ））を算出するブロックを備えている。図３では、これらのブロックのうち、左前輪のモータへの要求トルクＴ＿ｒｅｑ＿２（ＦＬ）を算出するブロックを示している。

図４は、回転数制御部１１４の構成を詳細に示す模式図である。図４に示すように、回転数制御部１１４は、スリップ判定部２０２、外乱オブザーバ２０４、トルクダウン量算出部２０６を有して構成されている。図４では、左前輪（ＦＬ）の制御を例に挙げて説明する。回転数制御部１１２には、左前輪の要求トルクＴ＿ｒｅｑ＿１（ＦＬ）、左前輪の基準回転数Ｎ＿ｂａｓｅ（ＦＬ）、左前輪の目標回転数Ｎ＿ｔｇｔ（ＦＬ）、左前輪のモータ回転数Ｎ＿ｍｏｔｏｒ（ＦＬ）、左前輪のタイヤ回転数Ｎ＿ｗｈｅｅｌ（ＦＬ）が入力される。

回転数制御部１１４のスリップ判定部２０２は、モータ回転数Ｎ＿ｍｏｔｏｒ（ＦＬ）と基準回転数Ｎ＿ｂａｓｅ＿０（ＦＬ）の乖離度合に基づいてスリップ判定を行い、左前輪にスリップが生じている場合はスリップ判定フラグｆ＿ｓｌｉｐ（ＦＬ）を立ち上げる（ｆ＿ｓｌｉｐ（ＦＬ）＝１）。上述したように、基準回転数Ｎ＿ｂａｓｅ＿０（ＦＬ）は、スリップが生じていない場合の回転数に相当するため、基準回転数Ｎ＿ｂａｓｅ＿０（ＦＬ）とモータ回転数Ｎ＿ｍｏｔｏｒ（ＦＬ）とが所定値以上乖離している場合は、スリップが生じていると判定する。なお、スリップ判定部２０２に入力される左前輪のタイヤ回転数Ｎ＿ｗｈｅｅｌ（ＦＬ）は、主にスリップ終了判定に用いることができ、タイヤ回転数Ｎ＿ｗｈｅｅｌ（ＦＬ）が基準回転数Ｎ＿ｂａｓｅ＿０（ＦＬ）と一致又は近似した場合は、スリップが収束したものと判定できる。

回転数制御部１１２は、スリップ判定フラグｆ＿ｓｌｉｐ（ＦＬ）に基づいて、左前輪がスリップしていない場合は、再配分制御部１１４から入力された左前輪の要求トルクＴ＿ｒｅｑ＿１（ＦＬ）を最終的な左前輪のモータへの要求トルクＴ＿ｒｅｑ＿２（ＦＬ）として出力する。

また、回転数制御部１１４は、スリップ判定フラグｆ＿ｓｌｉｐ（ＦＬ）に基づいて、左前輪がスリップしている場合は、再配分制御部１１２から入力された左前輪の要求トルクＴ＿ｒｅｑ＿１（ＦＬ）に対して回転数制御を行い、左前輪のモータへの要求トルクＴ＿ｒｅｑ＿２（ＦＬ）を出力する。このため、回転数制御部１１４は、目標回転数Ｎ＿ｔｇｔ（ＦＬ）とモータ回転数Ｎ＿ｍｏｔｏｒ（ＦＬ）の乖離を判定し、目標回転数Ｎ＿ｔｇｔ（ＦＬ）に対してモータ回転数Ｎ＿ｍｏｔｏｒ（ＦＬ）が一致するように制御を行う。

具体的には、要求トルクＴ＿ｒｅｑ＿１（ＦＬ）からどれだけのトルクダウンをすれば目標回転数Ｎ＿ｔｇｔ（ＦＬ）に対してモータ回転数Ｎ＿ｍｏｔｏｒ（ＦＬ）が一致するかを外乱オブザーバ２０４を用いて演算し、得られたトルクダウン量Ｔ＿ｄｏｗｎ（ＦＬ）を要求トルクＴ＿ｒｅｑ＿１（ＦＬ）から減算して要求トルクＴ＿ｒｅｑ＿２（ＦＬ）を出力する。この際、モータ回転数Ｎ＿ｍｏｔｏｒ（ＦＬ）は変動し易いため、車輪速Ｎ＿ｗｈｅｅｌ（ＦＬ）から得られる車輪角加速度からモータイナーシャを計算し、より変動に対して安定している基準回転数Ｎ＿ｂａｓｅ＿０（ＦＬ）に基づいて、角加速度の変化を打ち消すようにトルクダウン量を算出することで、回転数変化を抑えることができる。

また、トルクダウン量算出部２０６は、最終的に得られた要求トルクＴ＿ｒｅｑ＿２（ＦＬ）と要求トルクＴ＿ｒｅｑ＿１（ＦＬ）との差分からトルクダウン量Ｔ＿ｄｏｗｎ（ＦＬ）を算出する。

なお、図４では、回転数制御部１１２が、左前輪（ＦＬ）についての回転数制御後のモータトルクＴ＿ｒｅｑ＿２（ＦＬ）、トルクダウン量Ｔ＿ｄｏｗｎ（ＦＬ）、スリップ判定フラグｆ＿ｓｌｉｐ（ＦＬ）を算出している様子を示しているが、回転数制御部１１２は全ての車輪についてモータトルクＴ＿ｒｅｑ＿２、トルクダウン量Ｔ＿ｄｏｗｎ、スリップ判定フラグｆ＿ｓｌｉｐを算出する。

以上のように、回転数制御部１１４により各輪のモータを独立して制御し、各輪のモータ回転数を拘束することで、トルクで制御する場合と比較してモータの振動を確実に抑えることができ、制御の応答性、安定性を高めることができる。また、回転数制御と独立して再配分制御を行い、再配分制御部１１４を回転数制御部１１２の上位に配置したことで、回転数制御を働かせた状態でトルクの再配分制御を行うことができ、モータの振動を抑えた状態でトルク配分を確実に行うことができる。また、再配分制御部１１４による再配分結果を回転数制御部１１２への要求トルクとすることで、再配分によるスリップや振動を回転数制御により抑制することができるため、トルク上限を設けることなくトルクの再配分を行うことが可能となり、駆動力低下を確実に抑えることができる。

また、回転数制御を行った後に再配分制御を行うと、最配分によってトルクが変動してしまい、モータの振動が発生する可能性がある。本実施形態のように再配分後に回転数制御を行うことで、モータに振動を生じさせることなく、安定した制御を行うことが可能となる。

回転数制御部１３２は、入力されたこれらの値を用いて、回転数制御後のモータトルクＴ＿ｒｅｑ＿２（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）、トルクダウン量Ｔ＿ｄｏｗｎ（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）、各輪のスリップ判定フラグｆ＿ｓｌｉｐ（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）を算出し、出力する。各輪のモータは、回転数制御後のモータトルクＴ＿ｒｅｑ＿２（ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）によって制御される。

図５及び図６は、本実施形態で行われる制御を示す模式図であって、再配分制御部１１４で行われる制御を詳細に示す模式図である。ここで、図５は、車両５００の進行方向に障害物７００が存在する場合を、図６は車両５００の進行方向に障害物が存在しない場合を、それぞれ示している。図５及び図６に示すように、車両５００は、路面６００上を走行している。路面６００は、左側の領域６０２の路面摩擦係数μが小さい（低μ）ものとする。また、路面６００は、領域６０２によりも右側の領域の路面摩擦係数μが高い（高μ）ものとする。車両５００は、外界認識部２００を用いて、車両５００の側面にある壁や溝等の障害物７００を検出するとともに、障害物７００までの距離を検出する。

図５に示すように、ステップ（１）において、路面６００上に壁や溝などの障害物７００を発見した場合は、ステップ（２）において、障害物６００との距離Ｄに応じて最大駆動力差（最大トルク差ΔＴ＿ｍａｘ）を算出する。最大駆動力差の算出は、最大駆動力差算出部１１３によって行われる。そして、ステップ（３），（４）において、左右の実モータトルクＴ＿ｍｏｔｏｒの差ΔＴを実駆動力差とし、最大トルク差ΔＴ＿ｍａｘに応じて左右の実モータトルクＴ＿ｍｏｔｏｒの差ΔＴを制限する。なお、最大駆動力差算出部１１３は、距離Ｄ及びハンドル操舵角に基づいて最大駆動力差を算出することもできる。ハンドル操舵角を考慮に入れて最大駆動力差を算出する場合、図１１に示すマップからハンドル操舵角（横軸）に応じた最大トルク差増加量（縦軸）を求め、求めた最大トルク差増加量を最大トルク差ΔＴ＿ｍａｘに加算する。図１１に示すマップは、実験等から最適な値を求めることができる。図１１に示すマップによれば、ハンドルを右に切っている場合ほど、最大トルク差ΔＴ＿ｍａｘが増加し、ハンドルを左に切っている場合ほど、最大トルク差ΔＴ＿ｍａｘが減少する。従って、ドライバが左旋回のモーメントの発生を予測してハンドルを右へ切っていた場合は、最大トルク差ΔＴ＿ｍａｘがより大きくなり、駆動力を確保することができる。また、障害物７００の方向と操舵の向きが一致した場合（例えば、左向きのモーメント（旋回）の制限中に左向きの操舵を行った場合など)は、最大トルク差増加量は０とする。これにより、ドライバがモーメントの発生を予測してハンドルを切っていた場合は、その操舵角に応じて最大駆動力差を最適に変化させることができる。

図７は、障害物７００と車両５００との距離Ｄに応じて最大駆動力差算出部１１３が最大トルク差ΔＴ＿ｍａｘを算出するためのマップを示す模式図である。図７では、障害物７００が車両５００の幅方向の中心に対して左側に存在する場合の距離Ｄを正の値とし、最大トルク差ΔＴ＿ｍａｘを正の値としている。また、障害物７００が車両５００の幅方向の中心に対して右側に存在する場合の距離Ｄを負の値とし、最大トルク差ΔＴ＿ｍａｘを負の値としている。このように障害物の左右の位置に応じて最大トルク差ΔＴ＿ｍａｘの正負の値を切り換えることで、障害物７００の左右の位置に応じて車両５００の左旋回、右旋回を抑えることができる。

図７に示すように、距離Ｄの絶対値が大きくなるほど、最大トルク差ΔＴ＿ｍａｘの絶対値は大きな値に設定され、距離Ｄの絶対値が所定距離Ｄ１の絶対値以上となると、実駆動力差ΔＴに制限はかからない。換言すれば、障害物７００との距離が離れるにつれて最大トルク差ΔＴ＿ｍａｘによる制限を緩めていく。そして、障害物７００との距離が一定値（Ｄ１）以上になると最大トルク差ΔＴ＿ｍａｘによる制限は無しとなる。

また、図８に示すように、障害物７００と車両５００との距離Ｄの絶対値がＤ１以下となるまでは最大トルク差ΔＴ＿ｍａｘを０以下に制限することも可能である。この場合、距離Ｄの絶対値がＤ１以下の場合は最大トルク差ΔＴ＿ｍａｘを０以下となるため、旋回方向と逆方向のモーメントを発生させることになる。

そして、左右の実モータトルクＴ＿ｍｏｔｏｒの実駆動力差ΔＴがΔＴ＿ｍａｘ以上の場合は、左右の実モータトルクＴ＿ｍｏｔｏｒのうち大きい側の車輪のトルクＴ＿ｒｅｑ＿１を、小さい側の車輪のトルクＴ＿ｍｏｔｏｒに最大トルク差ΔＴ＿ｍａｘを加算した値（Ｔ＿ｍｏｔｏｒ＋ΔＴ＿ｍａｘ）で制限する。これにより、実駆動力差ΔＴによるヨーレートに制限がかかることになる。

図５の例では、左車輪が低μの領域６０２と接しているため、スリップ判定部２０２によって左車輪のスリップが判定される。これにより、ステップ（３）において、左車輪がスリップ制御によりトルクダウンされ、最大トルク差ΔＴ＿ｍａｘによって左右の実駆動力差ΔＴが制限されるため、ステップ（４）において、高μ側の右車輪もトルクダウンされる。この際、スリップ車輪である左車輪については、目標回転数に対してモータ回転数を制御するスリップ制御によるトルクダウンを行うため、上位側からの要求トルクＴ＿ｒｅｑ＿０を回転数制御部１１２へ入力して回転数制御部１１２への要求トルクＴ＿ｒｅｑ＿１とする。また、非スリップ車輪である右車輪については、左車輪の実モータトルクＴ＿ｍｏｔｏｒに最大トルク差ΔＴ＿ｍａｘを加算した値に制限し、ヨーレートの発生を制限してトルクダウンを行う。これにより、車両５００の左旋回を確実に抑えることができ、車両５００が障害物に衝突してしまうことを確実に抑止できる。

上述したように、障害物７００までの距離Ｄが大きい場合は最大トルク差ΔＴ＿ｍａｘが大きくなるため、左右の実モータトルクＴ＿ｍｏｔｏｒに制限がかかり難くなり、駆動力優先の制御を行うことができる。また、障害物７００までの距離Ｄが小さい場合は、最大トルク差ΔＴ＿ｍａｘが小さくなるため、左右の実モータトルクＴ＿ｍｏｔｏｒに制限がかかり易くなり、旋回を抑えた安定性優先の制御を行うことができる。従って、このような制御を行うことにより、駆動力優先の制御と安定性優先の制御を切替えることが可能になるため、駆動力低下を最低限に抑えつつ、安定性を向上させることが可能になる。

以上のように、スリップ制御による左右の実モータトルクＴ＿ｍｏｔｏｒの実駆動力差ΔＴが最大トルク差ΔＴ＿ｍａｘを超えた場合のみ、実駆動力差ΔＴと最大トルク差ΔＴ＿ｍａｘが一致するように非スリップ輪のトルクダウン制御を行う。図５の例では、非スリップ輪である右側の車輪のトルクダウン制御を行う。これにより、車両５００が障害物７００に衝突してしまうことを確実に回避することができ、安定性重視の制御を行うことができる。

図５に示す例のように、例えば路肩に雪が残っている細い道を走行するような時、路面６００左側の領域６０２の路面摩擦係数μが小さくなる。このような場合に、非スリップ輪である左輪のトルクダウンを常時行うと、例えば左右の幅に余裕のある道では左車輪が常に雪の上を走行するとは限らないため、駆動力不足が問題となる。

従って、図６に示すように、ステップ（１）において、路面６００上に障害物７００が発見されない場合は、図７及び図８で距離Ｄが所定値Ｄ１以上の場合と同様に、最大駆動力差（最大トルク差ΔＴ＿ｍａｘ）による制限は行わない。これにより、ステップＳ（２）において、最大トルク差ΔＴ＿ｍａｘによるヨーレート制限は行われないことになる。この際、ステップ（３）において、スリップ車輪である左車輪については、スリップ制御によるトルクダウンを行い、ステップ（４）において、非スリップ車輪である右車輪についてはトルクダウンを行わない。従って、図５と比較すると、右車輪のトルクダウンが行われないことによりヨーレートが発生し、不用意な駆動力低下を抑えることができる、従って、駆動力不足が発生することを確実に回避することができ、駆動力重視の制御を行うことができる。

なお、図５及び図６では、前輪または後輪の制御を例に挙げて説明している。図５の例において、例えば左前輪にスリップが発生している場合は、最大トルク差ΔＴ＿ｍａｘにより右前輪のトルクダウンを行う。また、例えば左後輪にスリップが発生している場合は、最大トルク差ΔＴ＿ｍａｘにより右後輪のトルクダウンを行う。

次に、図９のフローチャートを参照して、本実施形態に係る車両の制御装置１００における処理の手順について説明する。先ず、ステップＳ１０では、各車輪でスリップが発生しているか否かを判定するため、スリップ判定フラグの前回値ｆ＿ｓｌｉｐ’が１であるか否かを判定する。何れかの車輪のｆ＿ｓｌｉｐ’が“１”の場合は、次のステップＳ１２へ進む。ステップＳ１２では、図７のマップに基づいて、前方監視部（ステレオカメラ）が算出した障害物までの距離から、最大トルク差ΔＴ＿ｍａｘを算出する。ここでは、最大トルク差ΔＴ＿ｍａｘとして、左回り制限のためのΔＴ＿ｍａｘ＿Ｌと右回り制限のためのΔＴ＿ｍａｘ＿Ｒを算出する。

図５に示すように、障害物７００が左側にある場合は、左回り制限のためのΔＴ＿ｍａｘ＿Ｌ（＞０）が算出される。また、障害物７００が右側にある場合は、右回り制限のためのΔＴ＿ｍａｘ＿Ｒ（＜０）が算出される。

次のステップＳ１４では、右輪の実モータトルクΔＴ＿ｍｏｔｏｒ＿Ｒと左輪の実モータトルクΔＴ＿ｍｏｔｏｒ＿Ｌの差分から実駆動力差ΔＴを算出する。次のステップＳ１６では、モーメントの発生方向を判断するため、ΔＴ≧０であるか否かを判定する。

そして、ΔＴ≧０の場合はステップＳ１８へ進む。この場合、右輪の実モータトルクΔＴ＿ｍｏｔｏｒ＿Ｒの値が、左輪の実モータトルクΔＴ＿ｍｏｔｏｒ＿Ｌの値以上であるため、左方向への旋回が発生する可能性がある。このため、ステップＳ１８では、最大トルク差ΔＴ＿ｍａｘを左回り制限のための最大トルク差ΔＴ＿ｍａｘ＿Ｌとする（ΔＴ＿ｍａｘ＝ΔＴ＿ｍａｘ＿Ｌ）。

一方、ステップＳ１６において、ΔＴ＜０の場合はステップＳ２０へ進む。この場合、左輪の実モータトルクΔＴ＿ｍｏｔｏｒ＿Ｌの値の方が右輪の実モータトルクΔＴ＿ｍｏｔｏｒ＿Ｒの値よりも大きいため、右方向への旋回が発生する可能性がある。このため、ステップＳ２０では、最大トルク差ΔＴ＿ｍａｘを右回り制限のための最大トルク差ΔＴ＿ｍａｘ＿Ｒとする（ΔＴ＿ｍａｘ＝ΔＴ＿ｍａｘ＿Ｒ）。

ステップＳ１８の後はステップＳ２２へ進み、ΔＴ＞ΔＴ＿ｍａｘであるか否かを判定し、ΔＴ＞ΔＴ＿ｍａｘの場合はステップＳ２４へ進む。ステップＳ２４へ進んだ場合、右輪の実モータトルクΔＴ＿ｍｏｔｏｒ＿Ｒの値が、左輪の実モータトルクΔＴ＿ｍｏｔｏｒ＿Ｌよりも大きく、両者の差分がΔＴ＿ｍａｘを超えているため、右輪の実モータトルクΔＴ＿ｍｏｔｏｒ＿Ｒをトルクダウンする。このため、再配分後の左側のモータトルクＴ＿ｒｅｑ＿１（Ｌ）を上位側からの要求モータトルクＴ＿ｒｅｑ＿０（Ｌ）とする（Ｔ＿ｒｅｑ＿１（Ｌ）＝Ｔ＿ｒｅｑ＿０（Ｌ））。また、再配分後の右側のモータトルクＴ＿ｒｅｑ＿１（Ｒ）を左輪の実モータトルクΔＴ＿ｍｏｔｏｒ＿Ｌに最大トルク差ΔＴ＿ｍａｘを加算した値とする（Ｔ＿ｒｅｑ＿１（Ｒ）＝Ｔ＿ｍｏｔｏｒ（Ｌ）＋ΔＴ＿ｍａｘ）。これにより、右輪のトルクダウンが行われる。なお、左車輪にスリップ制御が働いた時点で、上位側からの要求トルクＴ＿ｒｅｑ＿０（Ｌ）と実モータトルクＴ＿ｍｏｔｏｒ＿Ｌとの間に乖離が発生しているため、再配分後の右側モータトルクＴ＿ｒｅｑ＿１（Ｒ）は、左側の実モータトルクＴ＿ｍｏｔｏｒ＿Ｌに最大トルク差ΔＴ＿ｍａｘを加算した値とする。これにより、上位側からの要求トルクＴ＿ｒｅｑ＿０（Ｌ）に最大トルク差ΔＴ＿ｍａｘを加算した値を再配分後の右側モータトルクＴ＿ｒｅｑ＿１（Ｒ）とする場合に比べて、実モータトルクの左右輪の差を高精度に制御することができる。

また、ステップＳ２０の後はステップＳ２６へ進み、ΔＴ＜ΔＴ＿ｍａｘであるか否かを判定し、ΔＴ＜ΔＴ＿ｍａｘの場合はステップＳ２８へ進む。ステップＳ２８へ進んだ場合、左輪の実モータトルクΔＴ＿ｍｏｔｏｒ＿Ｌが右輪の実モータトルクΔＴ＿ｍｏｔｏｒ＿Ｒよりも大きく、ΔＴがΔＴ＿ｍａｘよりも小さくなっている。換言すれば、ΔＴ及びΔＴ＿ｍａｘはいずれも負の値であるため、左輪の実モータトルクΔＴ＿ｍｏｔｏｒ＿Ｌから右輪の実モータトルクΔＴ＿ｍｏｔｏｒ＿Ｒを差し引いた差分（ΔＴの絶対値）がΔＴ＿ｍａｘの絶対値よりも大きくなっている。このため、左輪の実モータトルクΔＴ＿ｍｏｔｏｒ＿Ｌをトルクダウンする。従って、再配分後の左側のモータトルクＴ＿ｒｅｑ＿１（Ｌ）を右輪の実モータトルクＴ＿ｍｏｔｏｒ（Ｒ）に最大トルク差ΔＴ＿ｍａｘ加算した値とする（Ｔ＿ｒｅｑ＿１（Ｌ）＝Ｔ＿ｍｏｔｏｒ（Ｒ）＋ΔＴ＿ｍａｘ）。また、再配分後の右側のモータトルクＴ＿ｒｅｑ＿１（Ｒ）を上位側からの要求モータトルクＴ＿ｒｅｑ＿０（Ｒ）とする（Ｔ＿ｒｅｑ＿１（Ｒ）＝Ｔ＿ｒｅｑ＿０（Ｒ））。これにより、左輪のトルクダウンが行われる。

ステップＳ２４，Ｓ２８でトルクダウンを行った場合は、警告発生部１１５が警告音や車載ディスプレイへの表示などを行い、ドライバに駆動力が低下したことを警告する。

また、ステップＳ１０で全ての車輪のスリップ判定フラグの前回値ｆ＿ｓｌｉｐ’が“０”の場合、ステップＳ２２でΔＴ≦ΔＴ＿ｍａｘの場合、又は、ステップＳ２６でΔＴ≧ΔＴ＿ｍａｘの場合は、ステップＳ３０へ進む。ステップＳ３０では、再配分後の左側のモータトルクＴ＿ｒｅｑ＿１（Ｌ）を上位側からの要求モータトルクＴ＿ｒｅｑ＿０（Ｌ）とし（Ｔ＿ｒｅｑ＿１（Ｌ）＝Ｔ＿ｒｅｑ＿０（Ｌ））、再配分後の右側のモータトルクＴ＿ｒｅｑ＿１（Ｒ）を上位側からの要求モータトルクＴ＿ｒｅｑ＿０（Ｒ）とする（Ｔ＿ｒｅｑ＿１（Ｒ）＝Ｔ＿ｒｅｑ＿０（Ｒ））。すなわち、ステップＳ３０に進んだ場合は、右輪又は左輪のトルクダウンは行われない。

ステップＳ２４，Ｓ２８，Ｓ３０で再配分後のモータトルクＴ＿ｒｅｑ＿１が求まると、再配分後のモータトルクＴ＿ｒｅｑ＿１は回転数制御部１１２へ入力され、上述した処理により回転数制御後のモータトルクＴ＿ｒｅｑ＿２が算出される。

図１０は、本実施形態による制御を行った場合のヨーレート及び車両減速度の変化を示す特性図である。図１０において、上段の図はヨーレートの変化を、下段の図は減速度の変化を示している。図１０に示す特性は、路面摩擦係数を左右輪で異なるものとし、左輪を磁器タイルからなる低μの路面上で走行させ、右輪をアスファルトの路面からなる高μの路面上で走行させ、アクセルの全開加速でシミュレーションを行ったものである。ここでは、ゲインを３段階に切り換えて特性を得ている。ゲイン０．０は左右の駆動力差の制限を無しとした場合を、ゲイン１．０は左右の駆動力が等トルクとなるように制限を加えた場合を、ゲイン０．５は左右の駆動力差をゲイン０．０とゲイン１．０の中間とした場合を、それぞれ示している。

図１０に示すように、ゲイン０．０→ゲイン０．５→ゲイン１．０の順に駆動力差制限を強くすると、ヨーレートが０に収束し、車両５００の旋回が抑えられていることが判る。従って、本実施形態に係る制御により、障害物７００への距離に応じて駆動力差に制限をかけることで、車両５００の旋回を確実に抑止することが可能である。

また、図１０に示すように、ゲイン０．０→ゲイン０．５→ゲイン１．０の順に駆動力差制限を強くすると、減速度が０に近づき、駆動力が低下することが判る。従って、本実施形態に係る制御により、障害物７００への距離に応じて駆動力差に制限をかけることで、車両５００の駆動力を最適に制御することが可能である。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１２，１４，１６，１８ タイヤ（車輪）
２０，２２ モータ
１００ 制御装置
１１０ 目標回転数算出部
１１２ 回転数制御部
１１３ 最大駆動力差算出部
１１４ 再配分制御部
１１５ 警告発生部
２００ 外界認識部
２０２ スリップ判定部
２０６ トルクダウン量算出部

また、各車輪の回転数のうち最も低い回転数を基準回転数とし、前記基準回転数と各車輪に対応するモータの回転数とに基づいて各車輪のスリップを判定するスリップ判定部を備え、前記再配分制御部は、前記実駆動力差が前記最大駆動力差を超え、且つ前記左右の車輪のいずれかについてスリップが判定された場合に、前記再配分のためのトルクを算出するものであっても良い。

また、前記再配分制御部による前記再配分のためのトルクの算出に伴い、ドライバへの警告を発生させる警告発生部を備えるものであっても良い。

Claims (8)

1. 車両前方の障害物を検知し、前記障害物までの距離を検出する障害物検知部と、
   検出した前記障害物までの距離に基づいて左右の車輪の最大駆動力差を算出する最大駆動力差算出部と、
   左右の車輪を駆動する各モータの実駆動力差が前記最大駆動力差を超えた場合に、前記実駆動力差が前記最大駆動力差以下となるように前記各モータのトルクを再配分する再配分制御部と、
   を備えることを特徴とする、車両の制御装置。
2. 前記再配分制御部は、左右の車輪のそれぞれを駆動する前記各モータのうち実駆動力が大きい方のモータのトルクを、前記各モータのうち実駆動力が小さい方のモータの実駆動力に前記最大駆動力差を加算した値に制限することを特徴とする、請求項１に記載の車両の制御装置。
3. 前記再配分制御部は、前記各モータのうち実駆動力が小さい方のモータのトルクについては、アクセル開度とブレーキの操作量から求まるドライバ要求駆動力とすることを特徴とする、請求項２に記載の車両の制御装置。
4. 各車輪の回転数のうち最も低い回転数を基準回転数とし、前記基準回転数と各車輪に対応するモータの回転数とに基づいて各車輪のスリップを判定するスリップ判定部を備え、
   前記再配分制御部は、前記左右の車輪のいずれかについてスリップが判定された場合に、前記再配分トルクを算出することを特徴とする、請求項１に記載の車両制御装置。
5. 前記基準回転数に基づいて各輪の目標回転数を算出する目標回転数算出部と、
   前記スリップ判定部によるスリップ判定の結果に基づいて、スリップ輪の回転数が目標回転数と一致するように、前記再配分制御部が算出した前記スリップ輪のトルクから前記スリップ輪のモータの要求トルクを算出する回転数制御部と、
   を更に備えることを特徴とする、請求項４に記載の車両の制御装置。
6. 前記最大駆動力差算出部は、前記障害物までの距離とハンドル操舵角に応じて前記最大駆動力差を算出することを特徴とする、請求項１に記載の車両の制御装置。
7. 前記再配分制御部による前記再配分トルクの算出に伴い、ドライバへの警告を発生させる警告発生部を備えることを特徴とする、請求項１に記載の車両の制御装置。
8. 車両前方の障害物を検知し、前記障害物までの距離を検出するステップと、
   検出した前記障害物までの距離に基づいて左右の車輪の最大駆動力差を算出するステップと、
   左右の車輪を駆動する各モータの実駆動力差が前記最大駆動力差を超えた場合に、前記実駆動力差が前記最大駆動力差以下となるように前記各モータのトルクを再配分して再配分トルクを算出するステップと、
   を備えることを特徴とする、車両の制御方法。
   

Images