JP2018069906A - 車両の旋回制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤ力が飽和する前に車両姿勢を早期に安定化させることができ、また車両の旋回性能を最適に制御することができる車両の旋回制御装置を提供する。
【解決手段】この車両の旋回制御装置は、各車輪２の制駆動トルクを独立に制御可能な制駆動源を有する車両の旋回特性を制御する。車両に発生するヨーモーメントを制御するヨーモーメント制御装置１４と、車輪２の角速度、角加速度、および車速から路面状態を判定するスリップ判定装置３４とを備える。ヨーモーメント制御装置１４は、制御ゲインを計算する制御ゲイン計算手段２６と、車速、操舵角、および制御ゲインから、目標ヨーレートを計算する目標ヨーレート計算手段２５と、目標ヨーレートに応じて各車輪２の制駆動トルクを計算するヨーモーメント計算手段２７とを備える。制御ゲイン計算手段２６は、スリップ判定装置３４の判定結果に基づき制御ゲインを計算する。
【選択図】図３

Description

この発明は、タイヤ力が飽和する前に車輪のスリップに応じて目標ヨーレートを車両本来の応答特性に近付けることで、車両の旋回性能を最適に制御する車両の旋回制御装置に関する。

従来、車両に搭載した加速度センサ等によって路面摩擦係数を推定し、ヨー角加速度モデルフォロイング制御（ヨーモーメント制御）またはＥＳＣ（車両姿勢安定化制御）を路面摩擦係数に応じて制御する技術が提案されている。
例えば、車両に搭載した外界認識部によって路面摩擦係数を推定し、車両の車速と舵角から計算される目標モーメントを路面摩擦係数に応じて最適に制御する制御装置が提案されている（特許文献１）。

特開２０１６−２０１６８号公報

特許文献１の路面摩擦係数の推定方法では、例えば、加速度センサ等から路面摩擦係数を推定する場合、旋回してから加速度が発生するまでに時間を要する。このため、路面摩擦係数の推定が遅れてしまいヨーモーメント制御によって車両が不安定になってしまう可能性がある。
また、路面摩擦係数が極端に低い場所でヨーモーメント制御によって制駆動力を与えた場合、スリップ率と車輪角加速度が大きくなりタイヤ力が飽和し易くなるため、路面摩擦係数推定手段よりも早く路面の状態を把握する必要がある。

この発明の目的は、タイヤ力が飽和する前に車両姿勢を早期に安定化させることができ、また車両の旋回性能を最適に制御することができる車両の旋回制御装置を提供することである。

この発明の車両の旋回制御装置は、各車輪２の制動トルクまたは駆動トルクである制駆動トルクを独立に制御可能な制駆動源４を有する車両の旋回特性を制御する車両の旋回制御装置において、
前記車両１に発生するヨーモーメントを制御するヨーモーメント制御装置１４と、
前記車両における車輪２の角速度、角加速度、および前記車両１の車速から路面状態を判定するスリップ判定装置３４と、を備え、
前記ヨーモーメント制御装置１４は、
制御ゲインを計算する制御ゲイン計算手段２６と、
前記車両１の車速、操舵角、および前記制御ゲイン計算手段２６で計算された制御ゲインから、目標ヨーレートを計算する目標ヨーレート計算手段２５と、
この目標ヨーレート計算手段２５で計算された目標ヨーレートに応じて前記車両１の各車輪２の制駆動トルクを計算するヨーモーメント計算手段２７と、を備え、
前記制御ゲイン計算手段２６は、前記スリップ判定装置３４の判定結果に基づいて、定められた条件に従って前記制御ゲインを計算する。
前記定められた条件は、設計等によって任意に定める条件であって、例えば、試験およびシミュレーションのいずれか一方または両方により適切な条件を求めて定められる。

この構成によると、スリップ判定装置３４は、車輪２の角速度、角加速度、および車速から路面状態を判定する。制御ゲイン計算手段２６は、スリップ判定装置３４の判定結果に基づいて、定められた条件に従って制御ゲインを計算する。目標ヨーレート計算手段２５は、車速、操舵角、および前記制御ゲインから、目標ヨーレートを計算する。ヨーモーメント計算手段２７は、目標ヨーレートに応じて車両１の各車輪２の制駆動トルクを計算する。この制駆動トルクからトルク指令値Ｙが求められ、このトルク指令値Ｙ等に基づいて各車輪２が制御される。

制御ゲイン計算手段２６は、車輪２の角速度、角加速度、および車速から判定されるスリップ判定装置３４の判定結果に基づいて制御ゲインを計算する。この場合、例えば、横加速度偏差に応じて求められる路面摩擦係数等から常に制御ゲインを計算する計算手段等に比べて、制御の応答遅れを解消することができる。したがって、例えば、低μ路等でタイヤがグリップ限界を超えないように制駆動トルクを遅滞なく制御することが可能となる。よって、車両姿勢を早期に安定化させることができ、また車両１の旋回性能を最適に制御することができる。

前記ヨーモーメント制御装置１４は、路面摩擦係数を推定する路面摩擦係数推定手段２４を備え、
前記制御ゲイン計算手段２６は、前記スリップ判定装置３４の判定結果が定められた第１条件を満たしたとき、前記路面摩擦係数推定手段２４で推定された路面摩擦係数を用いて前記制御ゲインを計算し、前記スリップ判定装置３４の判定結果が前記第１条件とは異なる定められた第２条件を満たしたとき、前記制御ゲインを初期のヨー応答特性を決める制御ゲインから車両本来のヨー応答特性となる制御ゲインに戻しても良い。
前記定められた第１，第２条件は、それぞれ設計等によって任意に定める条件であって、例えば、試験およびシミュレーションのいずれか一方または両方により適切な条件を求めて定められる。

この構成によると、制御ゲイン計算手段２６は、第１条件を満たしたとき、路面摩擦係数を用いて制御ゲインを計算する。制御ゲイン計算手段２６は、第２条件を満たしたとき、制御ゲインを初期のヨー応答特性を決める制御ゲインから車両本来のヨー応答特性となる制御ゲインに戻す。第２条件として、例えば、スリップ率が大きく車輪角加速度も大きい条件を満たしたとき、制御ゲインを車両本来のヨー応答特性となる制御ゲインにすることで、車両姿勢を早期に安定化することができる。

前記スリップ判定装置３４は、前記車輪２の角速度および前記車両１の車速から前記車輪２のスリップ率を求め、前記車輪２の角加速度および前記スリップ率に応じて前記路面状態を判定しており、
前記第１条件は、前記スリップ率の絶対値が第１閾値以上であり、かつ、前記角加速度の絶対値が第２閾値未満であり、
前記第２条件は、前記スリップ率の絶対値が第１閾値以上であり、かつ、前記角加速度の絶対値が第２閾値以上であっても良い。
この構成によると、例えば、路面摩擦係数が極端に小さい場合に即座にヨーモーメント制御の制駆動トルクを零にすることで、車両姿勢を早期に安定化させることができる。

前記路面摩擦係数推定手段２４は、前記スリップ判定装置３４で計算されたスリップ率、前記車両１に設けられた横加速度検出手段２１で検出された実横加速度と目標横加速度との偏差、および前記車両に設けられたヨーレート検出手段２０で検出された実ヨーレートと前記目標ヨーレートとの偏差に応じて路面摩擦係数を推定しても良い。このようにスリップ率、横加速度偏差およびヨーレート偏差から路面摩擦係数を推定することができる。

この発明の車両の旋回制御装置は、各車輪の制動トルクまたは駆動トルクである制駆動トルクを独立に制御可能な制駆動源を有する車両の旋回特性を制御する車両の旋回制御装置において、前記車両に発生するヨーモーメントを制御するヨーモーメント制御装置と、
前記車両における車輪の角速度、角加速度、および前記車両の車速から路面状態を判定するスリップ判定装置と、を備え、前記ヨーモーメント制御装置は、制御ゲインを計算する制御ゲイン計算手段と、前記車両の車速、操舵角、および前記制御ゲイン計算手段で計算された制御ゲインから、目標ヨーレートを計算する目標ヨーレート計算手段と、この目標ヨーレート計算手段で計算された目標ヨーレートに応じて前記車両の各車輪の制駆動トルクを計算するヨーモーメント計算手段と、を備え、前記制御ゲイン計算手段は、前記スリップ判定装置の判定結果に基づいて、定められた条件に従って前記制御ゲインを計算する。このため、タイヤ力が飽和する前に車両姿勢を早期に安定化させることができ、また車両の旋回性能を最適に制御することができる。

この発明の実施形態に係る車両の旋回制御装置の概念構成を示すシステム構成図である。 同車両のインホイールモータ駆動装置の一例を示す断面図である。 同旋回制御装置の一部の具体例を示すブロック図である。 同旋回制御装置で制駆動トルクを制限する条件を示す図である。 同旋回制御装置の車両姿勢安定化制御手段の制駆動トルクにかかるゲインの推移を示す図である。 同旋回制御装置のスリップ率と路面摩擦係数との関係を示す図である。 同旋回制御装置のスリップ率および車輪角加速度と制御ゲインとの関係を示す図である。 同旋回制御装置における、横加速度偏差と路面摩擦係数との関係を示す図である。 同旋回制御装置において、ヨーレート偏差および路面摩擦係数と、制御ゲインとの関係を示す図である。 同旋回制御装置における、制御ゲインの推移の一例を示す図である。 同車両が左旋回したときの旋回性能を向上させる向きにヨーモーメントを発生させる例を示す図である。 同車両の姿勢を三つの状態に分けて示す図である。 この発明の他の実施形態に係る車両が左旋回したときの旋回性能を向上させる向きにヨーモーメントを発生させる例を各駆動方式別に示す図である。

この発明の実施形態に係る車両の旋回制御装置を図１ないし図１２と共に説明する。図１に示すように、旋回制御装置を搭載した車両１として、四輪全てにインホイールモータ駆動装置５を備えた四輪独立駆動式の車両を例に説明する。この車両１は、左右の後輪となる車輪２および左右の前輪となる車輪２が、いずれも制駆動源となる電気モータ４で独立して駆動される。

図２に示すように、インホイールモータ駆動装置５は、電気モータ４、減速機６、および車輪用軸受７を有し、一部または全体が車輪２内に配置される。電気モータ４の回転は、減速機６および車輪用軸受７を介して車輪２に伝達される。インホイールモータ駆動装置５は、電気モータ４の回転方向の切換えにより、駆動トルクまたは制動トルクを発生する。車輪用軸受７のハブ輪７ａのフランジ部には摩擦ブレーキ装置８を構成するブレーキロータ８ａが固定され、同ブレーキロータ８ａは車輪２と一体に回転する。電気モータ４は、例えば、ロータ４ａのコア部に永久磁石が内蔵された埋込磁石型同期モータである。この電気モータ４は、ハウジング４ｃに固定したステータ４ｂと、回転出力軸９に取り付けたロータ４ａとの間にラジアルギャップを設けたモータである。

図１において、制御系を説明する。
車両の旋回制御装置は、この例では、電気制御ユニット（ＥＣＵ）により構成される駆動制御装置１０と、各電気モータ４に対して設けられた複数（この例では４つ）のインバータ装置１１と、センサ類１２とを備える。駆動制御装置１０は、メインＥＣＵ部１３と、ヨーモーメント制御装置１４と、車両姿勢安定化制御装置１５と、トルク制限装置３２と、スリップ判定装置３４と、インバータトルク指令装置１６とを有する。

駆動制御装置１０は、マイクロコンピュータ等のコンピュータとこれに実行されるプログラム、並びに各種の電子回路等で構成される。駆動制御装置１０と各インバータ装置１１とは、ＣＡＮ（コントロール・エリア・ネットワーク）等の車内通信網で接続されている。

メインＥＣＵ部１３は、その基本的な構成として、車両全般の統括制御および協調制御を行う機能と、制駆動指令生成機能とを有する。この制駆動指令生成機能は、アクセル指令値およびブレーキ指令値から各電気モータ４へ与える加速・減速指令値であるトルク指令値を生成する機能である。前記アクセル指令値は、図示外のアクセルペダルに設けられたアクセルペダルセンサ１７が検出した操作量の指令値である。前記ブレーキ指令値は、図示外のブレーキペダルに設けられたブレーキペダルセンサ３３が検出した操作量の指令値である。運転者が前記アクセルペダルを操作し駆動を指示した場合、前記アクセルペダルの操作量に応じてアクセルペダルセンサ１７からアクセル指令値がメインＥＣＵ部１３に入力される。

メインＥＣＵ部１３からのアクセル指令値は、ヨーモーメント制御装置１４等を介してインバータ装置１１へ送られる。各インバータ装置１１は、図示外のバッテリの直流電力を電気モータ４の駆動のための交流電力に変換する手段であって、その出力を制御する制御部（図示せず）を有し、各車輪２毎に分配されたトルク指令値に従って担当の電気モータ４を制御する。各インバータ装置１１は、交流電力に変換するスイッチング素子のブリッジ回路等のパワー回路部（図示せず）と、そのパワー回路部を制御する制御部（図示せず）とを有する。

センサ類１２は、前記アクセルペダルセンサ１７、ブレーキペダルセンサ３３、車速検出手段である車速センサ１８、操舵角検出手段である舵角センサ１９、ヨーレート検出手段であるヨーレートセンサ２０、および横加速度検出手段である横加速度センサ２１を含む。舵角センサ１９は、図示外のステアリングハンドル等の操舵角を検出するセンサである。メインＥＣＵ部１３には、舵角センサ１９から操舵角、車速センサ１８から車速、横加速度センサ２１から実横加速度、ヨーレートセンサ２０から実ヨーレートがそれぞれ入力される。各値は、メインＥＣＵ部１３からトルク制限装置３２とスリップ判定装置３４とヨーモーメント制御装置１４と車両姿勢安定化制御装置１５に出力される。

図３に示すように、この旋回制御装置は、トルクを制限するトルク制限装置３２と、車輪のスリップを判定するスリップ判定装置３４とを備えている。
ヨーモーメント制御装置１４は、目標横加速度計算手段２２、横加速度偏差計算手段２３、路面摩擦係数推定手段２４、目標ヨーレート計算手段２５、制御ゲイン計算手段２６、ヨーモーメント計算手段２７、およびヨーモーメント制御手段（制駆動トルク計算手段）２８を含む。
車両姿勢安定化制御装置は、ヨーレート偏差計算手段２９と、車両姿勢状態計算手段３０と、車両姿勢安定化制御手段（制駆動トルク計算手段）３１とを有する。

トルク制限装置３２は、メインＥＣＵ部１３から車速、車輪の角速度および角加速度が入力される。このトルク制限装置３２は、車速と車輪の角速度から計算されるスリップ率の絶対値が左右輪で第１閾値Ｓ以上であり、かつ、左右どちらか大きい方の車輪角加速度の絶対値が第２閾値ω´以上のときに制駆動トルクを制限する。なおスリップ率の絶対値が左右輪で第１閾値Ｓを超え、かつ、車輪角加速度の絶対値のうち、左右どちらか大きい方の車輪角加速度の絶対値が第２閾値ω´を超えたときに制駆動トルクを制限しても良い。
また、トルク制限装置３２は、左右どちらか大きい方の車輪角加速度の絶対値に代えて、車輪角加速度に相関のある値に基づいて、制駆動トルクの制限を判断してもよい。車輪角加速度に相関のある値とは、例えば、スリップ率の微分値や、スリップ率の絶対値の微分値等である。すなわち、本明細書において、単に「車輪角加速度」と称する場合には、「車輪角加速度」だけでなく、「車輪角加速度に相関のある値」も含む。

スリップ判定装置３４には、メインＥＣＵ部１３から車速、車輪の角速度および角加速度が入力される。このスリップ判定装置３４において、車速と車輪の角速度から計算されるスリップ率の絶対値が左右輪で第１閾値Ｓ以上であり、かつ、左右どちらか大きい方の車輪角加速度が第２閾値ω´未満と判定されたとき、路面摩擦係数推定手段２４がスリップ率に応じて路面摩擦係数を推定する。

スリップ判定装置３４において、車速と車輪の角速度から計算されるスリップ率の絶対値が左右輪で第１閾値Ｓ以上であり、かつ、左右どちらか大きい方の車輪角加速度が第２閾値ω´以上と判定されたとき、制御ゲイン計算手段２６は、目標ヨーレートの応答特性を決める制御ゲインを初期のヨー応答特性から車両本来のヨー応答特性に近付ける。なおスリップ率の絶対値が左右輪で第１閾値Ｓを超え、かつ、左右どちらか大きい方の車輪角加速度が第２閾値ω´を超えたときに制御ゲインを初期のヨー応答特性から車両本来のヨー応答特性に近付けても良い。

図４は、この旋回制御装置で制駆動トルクを制限する条件を示す図である。同図４は、例として、制動輪のスリップ率がＳ以上、駆動輪のスリップ率が−Ｓ以下（すなわち、制動輪および駆動輪のスリップ率の絶対値が第１閾値Ｓ以上）（条件（１））で、かつ、制動輪の角加速度の絶対値が第２閾値ω´以上のとき（条件（２））を表している。なお、図４に示す例では、発明の理解を容易なものとするために、車輪の角加速度に相関のある値である、スリップ率の微分値の絶対値に基づいて制駆動トルクを制限する例を示している。

図５に示すように、トルク制限装置３２（図３）では、条件（１）および条件（２）を充足すると、車両姿勢安定化制御手段３１（図３）の制駆動トルクＥにかかるゲイン（トルクゲイン）Ｇ_Ｅを半減させ、かつ、そのときの駆動力を上限値、制動力を下限値として制駆動トルクＥに制限をかける。例として、図５はゲインＧ_Ｅが元のゲインから半減したときの状態を表している。但し、この車両姿勢安定化制御では、条件（１），（２）が解除されてトルクゲインＧ_Ｅを元に戻す（上げる）とき、下げるときよりも上げるときの方が時間あたりの変化量が緩やかに立ち上がる。

図６に示すように、スリップ判定装置３４（図３）で条件（１）のみ充足した場合、路面摩擦係数推定手段２４はそのときのスリップ率に応じて路面摩擦係数を推定する。また、図７に示すように、スリップ判定装置３４（図３）で条件（１）および条件（２）を充足した場合、目標ヨーレートの応答特性を初期のヨー応答特性から車両本来のヨー応答特性に近付けるために、制御ゲイン計算手段２６（図３）は、目標ヨーレートの応答特性を決める制御ゲインを「１」にする。この図７の例では、条件（１），（２）が解除されて制御ゲインαを元に戻す（上げる）とき、制御ゲインαを下げるときよりも上げるときの方が時間あたりの変化量が緩やかに立ち上がる。

ここで、式（１）にスリップ率を算出する式を示す。式（１）において、λはスリップ率、ｕは車速、Ｒ_０はタイヤ有効半径、ωは車輪角速度である。また、式（２）はトルク制限装置３２（図３）のトルク制限条件、式（３）はスリップ判定装置３４（図３）の路面摩擦係数推定条件、式（４）はスリップ判定装置３４（図３）の制限ゲイン制限条件である。

＜トルク制限装置＞
条件（１）：｜左右輪のスリップ率｜≧第１閾値Ｓ
条件（２）：｜左右輪のどちらかの車輪角加速度｜≧第２閾値ω´
条件（１）を充足し、かつ、条件（２）を充足→車両姿勢安定化制御の制駆動トルクＥ＝Ｅ×０．５ 式（２）

＜スリップ判定装置（路面摩擦係数の制限）＞
条件（１）：｜左右輪のスリップ率｜≧第１閾値Ｓ
条件（２）：｜左右輪のどちらかの車輪角加速度｜＜第２閾値ω´
条件（１）のみ充足→路面摩擦係数を推定 式（３）

＜スリップ判定装置（制御ゲインの制限）＞
条件（１）：｜左右輪のスリップ率｜≧第１閾値Ｓ
条件（２）：｜左右輪のどちらかの車輪角加速度｜≧第２閾値ω´
条件（１）を充足し、かつ、条件（２）を充足→制御ゲイン＝１ 式（４）

＜ヨーモーメント制御装置について＞
図３に示すように、ヨーモーメント制御装置１４には、メインＥＣＵ部１３から車速、操舵角、実横加速度、アクセルペダルセンサ１７からのアクセルトルク指令値、およびブレーキペダルセンサ３３からのブレーキトルク指令値が入力される。ヨーモーメント制御装置１４における目標横加速度計算手段２２では、車速および舵角と車両の質量およびホイールベース等の車両パラメータから目標横加速度を計算する。横加速度偏差計算手段２３では、目標横加速度計算手段２２で計算された目標横加速度と、メインＥＣＵ部１３から入力された実横加速度の差から横加速度偏差を計算する。

路面摩擦係数推定手段２４は、以下の式（５），（６）に従って路面摩擦係数を計算する。図８は、この旋回制御装置における、横加速度偏差と路面摩擦係数との関係を示す図である。図３および図８に示すように、路面摩擦係数推定手段２４では、横加速度偏差計算手段２３から出力された横加速度偏差が閾値Ｇｙ_ｃ以下ならば路面摩擦係数μ_ｅｓｔを「１」とし、閾値Ｇｙ_ｃを超えたときは実横加速度Ｇｙ_ａｃｔから路面摩擦係数μ_ｅｓｔを計算する。目標横加速度Ｇｙ_ｒｅｆ、実横加速度Ｇｙ_ａｃｔ、路面摩擦係数μ_ｅｓｔとすると、
｜Ｇｙ_ｒｅｆ｜−｜Ｇｙ_ａｃｔ｜≦Ｇｙ_ｃならばμ_ｅｓｔ＝１ 式（５）
｜Ｇｙ_ｒｅｆ｜−｜Ｇｙ_ａｃｔ｜＞Ｇｙ_ｃならばμ_ｅｓｔ≧｜Ｇｙ_ａｃｔ｜ 式（６）
として路面摩擦係数を推定する。

図３に示すように、目標ヨーレート計算手段２５は、車速、操舵角、および制御ゲインを用いて、複数の目標ヨーレートを計算する。具体的に、目標ヨーレート計算手段２５では、例えば、式（７）に示す実舵角δ（ｓ）に対する目標ヨーレートｒ（ｓ）の二次遅れ系の伝達関数を計算したものが複数個出力される。

式（７）は、車速と車両の質量およびホイールベース等の車両パラメータから計算される、Ｇ_δ ^ｒ（０）：ヨー角速度ゲイン定数、ω_ｎ：ヨー方向の固有振動数、ζ：ヨー方向の減衰係数、Ｔ_ｒ：ヨー角速度時定数と、ｓ：ラプラス演算子、α：固有振動数ω_ｎの制御ゲイン、λ：減衰係数ζの制御ゲインから構成されている。
固有振動数ω_ｎの制御ゲインαまたは減衰係数ζの制御ゲインλが「１」より大きい場合、目標ヨーレートの立ち上がりが早くなり、制御ゲインα，λが「１」のときは車両本来のヨー応答特性となる。

制御ゲイン計算手段２６は、路面摩擦係数推定手段２４で計算された路面摩擦係数と、後述するヨーレート偏差計算手段２９で計算されたヨーレート偏差に応じて制御ゲインα，λを計算する。固有振動数ω_ｎの制御ゲインαと減衰係数ζの制御ゲインλとは略同様の特性を有するため、これ以降に出てくる制御ゲインは、固有振動数ω_ｎの制御ゲインαを例に説明し、減衰係数ζの制御ゲインλの説明については省略する。

また、路面摩擦係数またはヨーレート偏差には、図９に示すように、それぞれ二つの閾値を設けても良い。例えば、路面摩擦係数が閾値μ_ａより小さい、もしくはヨーレート偏差が閾値ｒ_ａより大きい場合は、制御ゲインαを初期値（予め定められたヨー応答特性）α_０から「１」に近付けていき、路面摩擦係数が閾値μ_ｂより小さい、もしくはヨーレート偏差が閾値ｒ_ｂより大きい場合は、制御ゲインαを「１」に設定する。

図３に示すように、制御ゲイン計算手段２６は、制御ゲインを初期値から車両本来のヨー応答特性に変化させるときよりも、車両本来のヨー応答特性から初期値に変化させるときの方が、制御ゲインの時間あたりの変化量が緩やかに設定される。具体的には、図１０に示すように、制御ゲインαが、初期値α_０から車両本来のヨー応答特性となる「１」に下がるときよりも、「１」から初期値α_０に戻すときの方が時間あたりの変化量が緩やかである。

路面摩擦係数が低い場所では、タイヤはグリップ力を失いやすいため、制御ゲイン計算手段２６（図３）は、制御ゲインαを即座に小さくしてヨーモーメント制御による制駆動トルクを小さくする。その後車両が路面摩擦係数の高い路面を走行し始めた場合には、タイヤのグリップ力が戻るため、制御ゲインαを緩やかに初期値α_０に戻していきヨーモーメント制御による制駆動トルクを大きくすることで、運転者に違和感を与えることがない。

図３に示すように、ヨーモーメント計算手段２７は、目標ヨーレート計算手段２５で計算された目標ヨーレートに応じて各車輪２の制動トルクまたは駆動トルクである制駆動トルクを計算して車両に発生するヨーモーメントを計算する。
ヨーモーメント計算手段２７では、複数のヨーモーメントが計算されており、例えば、式（８）に示す実舵角δ（ｓ）に対するヨーモーメントＭ_ｚ（ｓ）の三次遅れ系の伝達関数を計算したものが複数個出力される。

式（８）は、式（７）と同様に、車速と車両の質量およびホイールベース等の車両パラメータから計算される、Ｇ_δ ^ｒ（０）：ヨー角速度ゲイン定数、ω_ｎ：ヨー方向の固有振動数、ζ：ヨー方向の減衰係数、Ｔ_ｒ：ヨー角速度時定数、Ｇ_Ｍ ^ｒ（０）：ヨーモーメントゲイン定数、Ｔ_Ｍ：ヨーモーメント時定数と、ｓ：ラプラス演算子、α：固有振動数ω_ｎの制御ゲイン、λ：減衰係数ζの制御ゲインから構成されている。

ヨーモーメント制御手段（制駆動トルク計算手段）２８では、メインＥＣＵ部１３から入力されたアクセルトルク指令値と、式（８）で計算されたヨーモーメントに応じて、四輪（もしくは二輪）の制駆動トルクを決定してトルク指令値Ｙをインバータトルク指令装置１６に指令する。車両姿勢安定化制御が無い場合は前記トルク指令値Ｙが最終指令トルクとなる。なお以下の説明において、トルク指令値Ｙを制駆動トルクＹと表す場合がある。

図１１は、この車両１が左旋回したときの旋回性能を向上させる向きにヨーモーメントを発生させる例を示す図である。同図において、実線で示す細い矢印は駆動源による駆動トルクを表す。破線で示す細い矢印は駆動源による制動トルクを表す（図１３においても同じ）。太い矢印は制動トルクと駆動トルクの合計値を表し、実線で示す太い矢印は駆動トルク、破線で示す太い矢印は制動トルクの合計値となる（図１３においても同じ）。

図１１に示す車両では、旋回外輪は駆動トルク、旋回内輪は制動トルクを出力することでヨーモーメントが発生する。車両１の旋回中に運転者がアクセル操作またはブレーキ操作をした場合、駆動トルクまたは制動トルクが負荷されるため、車両１は加速または減速する。

＜車両姿勢安定化制御装置１５について＞
図３に示すように、車両姿勢安定化制御装置１５は、車両の姿勢を安定化する制御を行う。この車両姿勢安定化制御装置１５には、メインＥＣＵ部１３から実ヨーレートが入力される。車両姿勢安定化制御装置１５は、ヨーレート偏差計算手段２９と、車両姿勢状態計算手段３０と、車両姿勢安定化制御手段（制駆動トルク計算手段）３１とを有する。ヨーレート偏差計算手段２９では、前記実ヨーレートと、目標ヨーレート計算手段２５で計算された目標ヨーレートとの差からヨーレート偏差を計算する。

車両姿勢状態計算手段３０では、ヨーレート偏差計算手段２９で計算されたヨーレート偏差の大きさから車両の姿勢状態を計算する。
図１２は、この車両１の姿勢を三つの状態に分けて示す図である。目標ヨーレートと実ヨーレートの値が略同等である場合は、前述のヨーモーメント制御装置１４（図３）によるヨーモーメント制御によって、図１２に示すように、片側の前後輪が同じ方向に制動トルクもしくは駆動トルクを指令してヨーモーメントを発生させる。

それに対し、路面摩擦係数が低い場所等では車両が曲り切れないもしくはスピン状態になりやすくなる。目標ヨーレートをｒ_ｒｅｆ、実ヨーレートをｒ_ａｃｔ、閾値をｒ_ｂとすれば、車両姿勢状態計算手段３０（図３）は式（９）を充足するときアンダーステア（ＵＳ）状態と判断する。車両姿勢状態計算手段３０（図３）は式（１０）を充足するときオーバーステア（ＯＳ）状態と判断する。

ｒ_ｒｅｆ＞ｒ_ａｃｔかつ｜ｒ_ｒｅｆ−ｒ_ａｃｔ｜＞ｒ_ｂならばアンダーステア状態 式（９）
ｒ_ｒｅｆ＜ｒ_ａｃｔかつ｜ｒ_ｒｅｆ−ｒ_ａｃｔ｜＞ｒ_ｂならばオーバーステア状態 式（１０）
アンダーステア状態の場合は後輪が制御輪、オーバーステア状態の場合は前輪が制御輪として、ヨーモーメントを発生させて車両１の姿勢を安定化させる。

図３に示すように、車両姿勢安定化制御装置１５の車両姿勢安定化制御手段（制駆動トルク計算手段）３１は、路面摩擦係数推定手段２４で計算された路面摩擦係数、車両姿勢状態計算手段３０で計算された車両姿勢状態、および目標ヨーレート計算手段２５で計算された目標ヨーレートから、指令する制駆動トルクを計算してトルク指令値Ｅとして指令する。なお以下の説明において、トルク指令値Ｅを制駆動トルクＥと表す場合がある。

トルク指令値Ｙとトルク指令値Ｅは、最終トルク指令値を計算するインバータトルク指令装置１６に入力される。このインバータトルク指令装置１６は、トルク指令値Ｙとトルク指令値Ｅから計算した最終トルク指令値をインバータ装置１１へ指令する。インバータ装置１１は、最終トルク指令値となるよう電流を制御してインホイールモータ駆動装置５を駆動する。

＜作用効果について＞
以上説明した車両の旋回制御装置によると、スリップ判定装置３４は、車輪の角速度、角加速度、および車速から路面状態を判定する。制御ゲイン計算手段２６は、スリップ判定装置３４の判定結果に基づいて、定められた条件に従って制御ゲインを計算する。目標ヨーレート計算手段２５は、車速、操舵角、および前記制御ゲインから、目標ヨーレートを計算する。ヨーモーメント計算手段２７は、目標ヨーレートに応じて車両の各車輪の制駆動トルクを計算する。この制駆動トルクからトルク指令値Ｙが求められ、このトルク指令値Ｙ等に基づいて各車輪が制御される。

制御ゲイン計算手段２６は、車輪の角速度、角加速度、および車速から判定されるスリップ判定装置３４の判定結果に基づいて制御ゲインを計算する。この場合、例えば、横加速度偏差に応じて求められる路面摩擦係数等から常に制御ゲインを計算する計算手段等に比べて、制御の応答遅れを解消することができる。したがって、例えば、低μ路等でタイヤがグリップ限界を超えないように制駆動トルクを遅滞なく制御することが可能となる。よって、車両姿勢を早期に安定化させることができ、また車両の旋回性能を最適に制御することができる。

制御ゲイン計算手段２６は、スリップ率の絶対値が第１閾値以上であり、かつ、車輪角加速度の絶対値が第２閾値未満であるという第１条件を満たしたとき、路面摩擦係数を用いて制御ゲインを計算する。制御ゲイン計算手段２６は、前記スリップ率の絶対値が第１閾値以上であり、かつ、車輪角加速度の絶対値が第２閾値以上である第２条件を満たしたとき、制御ゲインを初期のヨー応答特性を決める制御ゲインから車両本来のヨー応答特性となる制御ゲインに戻す。第２条件として、例えば、スリップ率が大きく車輪角加速度も大きい条件を満たしたとき、制御ゲインを車両本来のヨー応答特性となる制御ゲインにすることで、車両姿勢を早期に安定化することができる。

＜他の実施形態について＞
図３に示すように、路面摩擦係数推定手段２４は、スリップ判定装置３４で計算されたスリップ率、横加速度センサ２１で検出された実横加速度と目標横加速度との偏差、およびヨーレートセンサ２０で検出された実ヨーレートと目標ヨーレートとの偏差に応じて路面摩擦係数を推定しても良い。このようにスリップ率、横加速度偏差およびヨーレート偏差から路面摩擦係数を推定することができる。

車両として、前述の四輪全てにインホイールモータ駆動装置を備えた車両以外に、制動トルクに摩擦ブレーキを使用した車両を適用しても良い。
図１３（ａ）では、内燃機関を駆動源とする四輪駆動車、図１３（ｂ）では、同駆動源を持つ前輪駆動車、図１３（ｃ）では、同駆動源を持つ後輪駆動車において、それぞれ摩擦ブレーキを用いてヨーモーメント制御を行うことができる。
図１３の各車両１によれば、旋回外輪はエンジン出力による駆動トルク、旋回内輪は駆動トルクよりも大きな摩擦ブレーキによる制動トルクを出力することでヨーモーメントが発生する。

インホイールモータ駆動装置においては、サイクロイド式の減速機、遊星減速機、２軸並行減速機、その他の減速機を適用可能であり、また、減速機を採用しない、所謂ダイレクトモータタイプであっても良い。
車両として、左右輪それぞれに対応させて車体に設置された二つのモータの出力をドライブシャフト等を介して各車輪にそれぞれ伝達し、各車輪の制駆動トルクを独立に制御する車両にも適用し得る。

以上、実施形態に基づいてこの発明を実施するための形態を説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１…車両
２…車輪
４…電気モータ（制駆動源）
１４…ヨーモーメント制御装置
２０…ヨーレートセンサ（ヨーレート検出手段）
２１…横加速度センサ（横加速度検出手段）
２４…路面摩擦係数計算手段
２５…目標ヨーレート計算手段
２６…制御ゲイン計算手段
２７…ヨーモーメント計算手段
３４…スリップ判定装置

Claims (4)

1. 各車輪の制動トルクまたは駆動トルクである制駆動トルクを独立に制御可能な制駆動源を有する車両の旋回特性を制御する車両の旋回制御装置において、
   前記車両に発生するヨーモーメントを制御するヨーモーメント制御装置と、
   前記車両における車輪の角速度、角加速度、および前記車両の車速から路面状態を判定するスリップ判定装置と、を備え、
   前記ヨーモーメント制御装置は、
   制御ゲインを計算する制御ゲイン計算手段と、
   前記車両の車速、操舵角、および前記制御ゲイン計算手段で計算された制御ゲインから、目標ヨーレートを計算する目標ヨーレート計算手段と、
   この目標ヨーレート計算手段で計算された目標ヨーレートに応じて前記車両の各車輪の制駆動トルクを計算するヨーモーメント計算手段と、を備え、
   前記制御ゲイン計算手段は、前記スリップ判定装置の判定結果に基づいて、定められた条件に従って前記制御ゲインを計算する車両の旋回制御装置。
2. 請求項１に記載の車両の旋回制御装置において、前記ヨーモーメント制御装置は、路面摩擦係数を推定する路面摩擦係数推定手段を備え、
   前記制御ゲイン計算手段は、前記スリップ判定装置の判定結果が定められた第１条件を満たしたとき、前記路面摩擦係数推定手段で推定された路面摩擦係数を用いて前記制御ゲインを計算し、前記スリップ判定装置の判定結果が前記第１条件とは異なる定められた第２条件を満たしたとき、前記制御ゲインを初期のヨー応答特性を決める制御ゲインから車両本来のヨー応答特性となる制御ゲインに戻す車両の旋回制御装置。
3. 請求項２に記載の車両の旋回制御装置において、前記スリップ判定装置は、前記車輪の角速度および前記車両の車速から前記車輪のスリップ率を求め、前記車輪の角加速度および前記スリップ率に応じて前記路面状態を判定しており、
   前記第１条件は、前記スリップ率の絶対値が第１閾値以上であり、かつ、前記角加速度の絶対値が第２閾値未満であり、
   前記第２条件は、前記スリップ率の絶対値が第１閾値以上であり、かつ、前記角加速度の絶対値が第２閾値以上である車両の旋回制御装置。
4. 請求項３に記載の車両の旋回制御装置において、前記路面摩擦係数推定手段は、前記スリップ判定装置で計算されたスリップ率、前記車両に設けられた横加速度検出手段で検出された実横加速度と目標横加速度との偏差、および前記車両に設けられたヨーレート検出手段で検出された実ヨーレートと前記目標ヨーレートとの偏差に応じて路面摩擦係数を推定する車両の旋回制御装置。

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