JP2020028151A - 駆動力制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の実駆動力が要求駆動力から大きく乖離することなく、車両の加減速時における乗員にとっての不快感を抑制する。【解決手段】駆動力制御装置５０は、要求駆動力を算出する要求駆動力算出部４０１と、乗員の乗車姿勢を検出する圧力センサ３８と、車両の加速度を検出する加速度センサ３２ｂと、前後およびまたは左右の駆動力配分が変更可能な態様で走行駆動力を発生するモータ２と、加速度センサ３２ｂにより所定の大きさ以上の加速度が検出され、かつ、圧力センサ３８により所定程度以上の乗車姿勢の変化が検出されると、要求駆動力算出部４０１により算出された要求駆動力を発揮しながら、前後およびまたは左右の駆動力配分を乗車姿勢の変化を抑えるような目標駆動力配分に変更するようにモータ２を制御する配分制御部４０４と、を備える。【選択図】図４

Description

本発明は、車両の駆動力を制御する駆動力制御装置に関する。

従来、シートクッションとシートバックとにそれぞれ設けられた荷重センサにより、シートクッションに作用する荷重の変化量とシートバックに作用する荷重の変化量とをそれぞれ検出し、これら変化量に応じた体感加速度が快適領域の範囲内に収まるように、走行駆動力を制御する装置が知られている（例えば特許文献１参照）。

特許文献１：特開２００７−１５３１６０号公報

しかしながら、上記特許文献１記載の装置では、体感加速度が快適領域の範囲内に収まるように走行駆動力を制御するため、車両の実駆動力が要求駆動力から大きく乖離するおそれがある。

本発明の一態様である駆動力制御装置は、要求駆動力を算出する要求駆動力算出部と、乗員の乗車姿勢を検出する姿勢検出部と、車両の加速度を検出する加速度検出部と、前後およびまたは左右の駆動力配分が変更可能な態様で走行駆動力を発生する駆動力発生部と、加速度検出部により所定の大きさ以上の加速度が検出され、かつ、姿勢検出部により所定程度以上の乗車姿勢の変化が検出されると、要求駆動力算出部により算出された要求駆動力を発揮しながら、前後およびまたは左右の駆動力配分を乗車姿勢の変化を抑えるような目標駆動力配分に変更するように駆動力発生部を制御する制御部と、を備える。

本発明によれば、車両の実駆動力が要求駆動力から大きく乖離することなく、車両の加減速時における乗員にとっての不快感を抑制することができる。

本発明の実施形態に係る駆動力制御装置が適用される車両の走行系の概略構成を示す図。 本発明の実施形態に係る駆動力制御装置を含む車両制御システムの全体構成を概略的に示すブロック図。 シートバック表面の乗員荷重による面圧分布の一例を示す図。 本発明の実施形態に係る駆動力制御装置の要部構成を示すブロック図。 車両が急加速走行するときの車両の姿勢変化の一例を示す図。 車両が急加速走行するときのシートバック表面の面圧分布の一例を示す図。 図５Ａの状態の車両に、図４の駆動力制御装置を適用したときの動作の一例を示す図。 車両が左旋回走行するときの車両の姿勢変化の一例を示す図。 車両が左旋回走行するときのシートバック表面の面圧分布の一例を示す図。 図６Ａの状態の車両に、図４の駆動力制御装置を適用したときの動作の一例を示す図。 図４のコントローラで実行される処理の一例を示すフローチャート。 本発明の実施形態に係る駆動力制御装置による動作の一例を示すタイムチャート。

以下、図１〜図８を参照して本発明の実施形態について説明する。まず、本実施形態が適用される車両の構成について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る駆動力制御装置が適用される車両１００の走行駆動系の概略構成を示す図である。この車両１００は、自動運転機能を有する車両、すなわち自動運転車両である。車両１００は、ドライバによる運転操作が不要な自動運転モードでの走行だけでなく、ドライバの運転操作による手動運転モードでの走行も可能である。

図１に示すように、車両１００は、前後左右の４つの車輪１、すなわち、左右の前輪１ＦＬ，１ＦＲおよび左右の後輪１ＲＬ，１ＲＲの双方が駆動輪である四輪駆動車両として構成される。各車輪１には、それぞれモータ（電動モータ）２が接続される。各モータ２はインバータ３を介してバッテリ４に接続され、バッテリ４から供給される電力によりそれぞれ駆動される。一方、モータ２が外力により駆動されると、モータ２が発電機として機能してモータ２で発電され、バッテリ４に蓄電される。各車輪１に対応してモータ２を設けることで、各車輪１を互いに独立して駆動することができる。なお、インバータ３は、コントローラ４０（図２，４）により制御され、これによりモータ２の駆動が制御される。

運転席には、ドライバによって回動操作されるステアリングホイール５が設けられる。ステアリングホイール５には、ステアリングホイール５と一体に回転するステアリングシャフト６の一端部が連結される。ステアリングホイール５の操作（操舵角）は操舵センサ５ａにより検出される。ステアリングシャフト６には操舵アクチュエータ７が取り付けられる。操舵アクチュエータ７は例えば電動モータにより構成され、操舵アクチュエータ７の駆動によりドライバのステアリング操作に対し反力を付与することができる。付与する操作反力は、例えばステアリングホイール５の操作量が大きいほど大きくすることができる。

前側の左右の車輪１ＦＬ，１ＦＲの間には、例えばラックアンドピニオン式のステアリングギヤボックス８が配置される。ステアリングギヤボックス８には、転舵アクチュエータ９が取り付けられる。転舵アクチュエータ９は例えば電動モータにより構成される。転舵アクチュエータ９は、操舵センサ５ａにより検出された操舵角に応じて駆動される。転舵アクチュエータ９の駆動によりステアリングギヤボックス８のラックが左右に移動し、これによりドライバのステアリング操作に応じて前側の車輪１ＦＬ，１ＦＲが左右に転舵される。一方、自動運転モードでは、転舵アクチュエータ９は、ドライバのステアリング操作によらずに駆動され、目標進行方向に沿って車輪１ＦＬ，１ＦＲが転舵される。

図２は、本実施形態に係る車両制御システム１０１の全体構成を概略的に示すブロック図である。図２に示すように、車両制御システム１０１は、コントローラ４０と、コントローラ４０にそれぞれ電気的に接続された外部センサ群３１と、内部センサ群３２と、入出力装置３３と、ＧＰＳ受信機３４と、地図データベース３５と、ナビゲーション装置３６と、通信ユニット３７と、走行用のアクチュエータＡＣとを主に有する。

外部センサ群３１は、車両１００の周辺情報である外部状況を検出する複数のセンサの総称である。例えば外部センサ群３１には、車両１００の全方位の照射光に対する散乱光を測定して車両１００から周辺の障害物までの距離を測定するライダ、電磁波を照射し反射波を検出することで車両１００の周辺の他車両や障害物等を検出するレーダ、車両１００に搭載され、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を有して自車両の周辺（前方、後方および側方）を撮像するカメラなどが含まれる。

内部センサ群３２は、車両１００の走行状態を検出する複数のセンサの総称である。例えば内部センサ群３２には、車両１００の車速を検出する車速センサ、車両１００の前後方向の加速度および左右方向の加速度（横加速度）をそれぞれ検出する加速度センサ、車両１００の重心の鉛直軸回りの回転角速度（ヨーレート）を検出するヨーレートセンサ、車重を検出する車重センサなどが含まれる。手動運転モードでのドライバの運転操作、例えばアクセルペダルの操作、ブレーキペダルの操作、ステアリングホイール５の操作等を検出するセンサ（例えば操舵センサ５ａ）も内部センサ群３２に含まれる。

入出力装置３３は、ドライバから指令が入力されたり、ドライバに対し情報が出力されたりする装置の総称である。例えば入出力装置３３には、操作部材の操作によりドライバが各種指令を入力する各種スイッチ、ドライバが音声で指令を入力するマイク、ドライバに表示画像を介して情報を提供する表示部、ドライバに音声で情報を提供するスピーカなどが含まれる。各種スイッチには、自動運転モードおよび手動運転モードのいずれかを指令する手動自動切換スイッチが含まれる。

手動自動切換スイッチは、例えばドライバが手動操作可能なスイッチとして構成され、スイッチ操作に応じて、自動運転機能を有効化した自動運転モードまたは自動運転機能を無効化した手動運転モードへのモード切換指令を出力する。手動自動切換スイッチの操作によらずに、手動運転モードから自動運転モードへの切換、あるいは自動運転モードから手動運転モードへの切換を指令することもできる。すなわち、ドライバによる所定の操作がなされたときや所定の走行条件が成立したときに、運転モードを手動運転モードまたは自動運転モードに自動的に切り換えることもできる。

ＧＰＳ受信機３４は、複数のＧＰＳ衛星からの測位信号を受信し、これにより車両１００の絶対位置（緯度、経度など）を測定する。

地図データベース３５は、ナビゲーション装置３６に用いられる一般的な地図情報を記憶する装置であり、例えばハードディスクにより構成される。地図情報には、道路の位置情報、道路形状（曲率など）の情報、交差点や分岐点の位置情報が含まれる。なお、地図データベース３５に記憶される地図情報は、コントローラ４０の記憶部４２に記憶される高精度な地図情報とは異なる。

ナビゲーション装置３６は、ドライバにより入力された目的地までの道路上の目標経路を探索するとともに、目標経路に沿った案内を行う装置である。目的地の入力および目標経路に沿った案内は、入出力装置３３を介して行われる。入出力装置３３を介さずに、目的地を自動的に設定することもできる。目標経路は、ＧＰＳ受信機３４により測定された自車両の現在位置と、地図データベース３５に記憶された地図情報とに基づいて演算される。

通信ユニット３７は、インターネット回線などの無線通信網を含むネットワークを介して図示しない各種サーバと通信し、地図情報および交通情報などを定期的に、あるいは任意のタイミングでサーバから取得する。取得した地図情報は、地図データベース３５や記憶部４２に出力され、地図情報が更新される。取得した交通情報には、渋滞情報や、信号が赤から青に変わるまでの残り時間等の信号情報が含まれる。

アクチュエータＡＣは、車両１００の走行動作に関する各種機器を作動させるための走行用アクチュエータである。アクチュエータＡＣには、４つの車輪１をそれぞれ駆動する４つのモータ２、制動装置を作動するブレーキ用アクチュエータ、および前側の車輪１ＦＬ，１ＦＲを転舵する転舵用アクチュエータ（転舵アクチュエータ９）などが含まれる。なお、モータ２はインバータ３を介して制御されるが、図２ではインバータ３の図示を省略する。

コントローラ４０は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）により構成される。なお、モータ制御用ＥＣＵ、転舵制御用ＥＣＵ等、機能の異なる複数のＥＣＵを別々に設けることができるが、図２では、便宜上、これらＥＣＵの集合としてコントローラ４０が示される。コントローラ４０は、走行制御に係る処理を行うＣＰＵ等の演算部４１と、ＲＯＭ，ＲＡＭ，ハードディスク等の記憶部４２と、図示しないその他の周辺回路とを有するコンピュータを含んで構成される。

記憶部４２には、車線の中央位置の情報や車線位置の境界の情報等を含む高精度の詳細な地図情報が記憶される。より具体的には、地図情報として、道路情報、交通規制情報、住所情報、施設情報、電話番号情報等が記憶される。道路情報には、高速道路、有料道路、国道などの道路の種別を表す情報、道路の車線数、各車線の幅員、道路の勾配、道路の３次元座標位置、車線のカーブの曲率、車線の合流ポイントおよび分岐ポイントの位置、道路標識等の情報が含まれる。交通規制情報には、工事等により車線の走行が制限または通行止めとされている情報などが含まれる。記憶部４２には、各種制御のプログラム、プログラムで用いられる閾値等の情報も記憶される。

演算部４１は、主に自動走行に関する機能的構成として、自車位置認識部４３と、外界認識部４４と、行動計画生成部４５と、走行制御部４６とを有する。

自車位置認識部４３は、ＧＰＳ受信機３４で受信した車両１００の位置情報および地図データベース３５の地図情報に基づいて、地図上の車両１００の位置（自車位置）を認識する。記憶部４２に記憶された地図情報（建物の形状などの情報）と、外部センサ群３１が検出した車両１００の周辺情報とを用いて自車位置を認識してもよく、これにより自車位置を高精度に認識することができる。なお、道路上や道路脇の外部に設置されたセンサで自車位置を測定可能であるとき、そのセンサと通信ユニット３７を介して通信することにより、自車位置を高精度に認識することもできる。

外界認識部４４は、ライダ、レーダ、カメラ等の外部センサ群３１からの信号に基づいて車両１００の周囲の外部状況を認識する。例えば車両１００の周辺を走行する周辺車両（前方車両や後方車両）の位置や速度や加速度、車両１００の周囲に停車または駐車している周辺車両の位置、および他の物体の位置や状態などを認識する。他の物体には、標識、信号機、道路の境界線や停止線、建物、ガードレール、電柱、看板、歩行者、自転車等が含まれる。他の物体の状態には、信号機の色（赤、青、黄）、歩行者や自転車の移動速度や向きなどが含まれる。

行動計画生成部４５は、例えばナビゲーション装置３６で演算された目標経路と、自車位置認識部４３で認識された自車位置と、外界認識部４４で認識された外部状況とに基づいて、現時点から所定時間先までの車両１００の走行軌道（目標軌道）を生成する。目標経路上に目標軌道の候補となる複数の軌道が存在するときには、行動計画生成部４５は、その中から法令を順守し、かつ効率よく安全に走行する等の基準を満たす最適な軌道を選択し、選択した軌道を目標軌道とする。そして、行動計画生成部４５は、生成した目標軌道に応じた行動計画を生成する。

行動計画には、現時点から所定時間（例えば５秒）先までの間に単位時間（例えば０．１秒）毎に設定される走行計画データ、すなわち単位時間毎の時刻に対応付けて設定される走行計画データが含まれる。走行計画データは、単位時間毎の車両１００の位置データと車両状態のデータとを含む。位置データは、例えば道路上の２次元座標位置を示す目標点のデータであり、車両状態のデータは、車速を表す車速データと車両１００の向きを表す方向データなどである。走行計画は単位時間毎に更新される。

行動計画生成部４５は、現時点から所定時間（例えば５秒）先までの単位時間毎の位置データを時刻順に接続することにより、目標軌道を生成する。このとき、目標軌道上の単位時間毎の各目標点の車速（目標車速）に基づいて、単位時間毎の加速度（目標加速度）を算出する。すなわち、行動計画生成部４５は、目標車速と目標加速度とを算出する。なお、目標加速度を走行制御部４６で算出するようにしてもよい。

走行制御部４６は、走行モード（自動運転モード、手動運転モード）に応じてアクチュエータＡＣを制御する。例えば自動運転モードにおいて、走行制御部４６は、行動計画生成部４５で生成された目標軌道に沿って車両１００が走行するように各アクチュエータＡＣを制御する。より具体的には、走行制御部４６は、自動運転モードにおいて道路勾配などにより定まる走行抵抗を考慮して、行動計画生成部４５で算出された単位時間毎の目標加速度を得るための要求駆動力を算出する。そして、例えば内部センサ群３２により検出された実加速度が目標加速度となるようにアクチュエータＡＣをフィードバック制御する。すなわち、自車両が目標車速および目標加速度で走行するようにアクチュエータＡＣを制御する。一方、手動運転モードでは、走行制御部４６は、内部センサ群３２により取得されたドライバからの走行指令（アクセル開度、ステアリングホイール５の操舵角等）に応じて各アクチュエータＡＣを制御する。

特に、本実施形態の車両１００は、各車輪１を駆動するための互いに独立した４つのモータ２を有する。このため、走行制御部４６は、要求駆動力に応じた駆動力を発生させながら、前後および左右の駆動力配分が所定の駆動力配分となるように各モータ２の駆動力を制御する。

ところで、乗員はシートに着座するが、加減速走行や旋回走行等、車両１００の走行挙動の変化に伴い、乗員に作用する加速度が変化する。このため、加速度変化の影響で、乗員の意思によらずに乗車姿勢が変更させられ、乗員が不快な思いをすることがある。特に、自動運転モードで走行中は、ドライバを含む乗員が車両１００の進行方向を目視していない場合があり、車両挙動の変化に伴い乗車姿勢が大きく変化するおそれがある。この点を、シートに作用する面圧の変化を用いて説明する。

図３は、乗員が着座した状態における、シートバック表面の乗員荷重による面圧分布を示す図である。図３の左側は、前後方向の加速度の大きさ（絶対値）が所定値以下かつ左右方向の加速度の大きさが所定値以下の状態、例えば停車またはクルーズ走行状態における面圧分布ＰＤ１の一例である。図３の右側は、前後方向の加速度の大きさが所定値以上かつ左右方向の加速度が所定値以下の状態、例えば減速走行状態における面圧分布ＰＤ２の一例である。各面圧分布ＰＤ１，ＰＤ２の中心点Ｐ１，Ｐ２は、面圧分布の重心位置、すなわち代表位置（中心位置）を表す。シートバック表面の中央部に原点Ｏをとり、原点Ｏを通る水平方向軸をＸ軸、鉛直方向軸をＹ軸に設定するとき、代表位置Ｐ１，Ｐ２は、ＸＹ座標で表される。以下、代表位置Ｐ１，Ｐ２の座標をそれぞれ（Ｘ１，Ｙ１），（Ｘ２，Ｙ２）で表す。

停車またはクルーズ走行状態では、乗員に対し作用する車両１００からの走行加速度は小さく、乗員は安定した乗車姿勢を保つ。この場合の面圧分布ＰＤ１の代表位置Ｐ１を基準位置とも呼ぶ。一方、減速走行状態では、乗車姿勢が前のめりとなるため、面圧分布ＰＤ２の代表位置Ｐ２が例えば基準位置Ｐ１から上方（＋Ｙ方向）にずれる。なお、加速走行状態では、例えば代表位置Ｐ２が基準位置Ｐ１から下方（−Ｙ方向）にずれ、右旋回走行状態では、代表位置Ｐ２が基準位置Ｐ１から左方（−Ｘ方向）にずれ、左旋回走行状態では、代表位置Ｐ２が基準位置Ｐ１から右方（＋Ｘ方向）にずれる。

基準位置Ｐ１と代表位置Ｐ２とのずれが大きいと、乗車姿勢が大きく変化するため、乗員の不快感が増大する。この不快感を解消ないし低減するために、例えば車両１００の加減速を徐々に行うようにすると、実駆動力が要求駆動力から乖離し、適切な走行動作を得られないおそれがある。そこで、本実施形態では、要求駆動力に対応した実駆動力を発揮しつつ、乗員の乗車姿勢の変化を抑えるような乗車姿勢抑制制御を実行すべく、以下のように駆動力制御装置を構成する。

図４は、本実施形態に係る駆動力制御装置５０の要部構成を示すブロック図である。この駆動力制御装置５０は、車両１００の走行動作を制御するものであり、図２の車両制御システム１０１の一部を構成する。

図４に示すように、駆動力制御装置５０は、コントローラ４０と、コントローラ４０にそれぞれ接続された手動自動切換スイッチ３３ａと、車速センサ３２ａと、加速度センサ３２ｂと、車重センサ３２ｃと、圧力センサ３８と、４つのモータ２（１つのみ図示）とを有する。なお、各モータ２はインバータ３を介して制御されるが、図４ではインバータ３の図示を省略する。

手動自動切換スイッチ３３ａは、ドライバの操作により切り換えられるモード選択スイッチ、すなわち手動運転モードと自動運転モードのいずれかを選択するスイッチであり、図２の入出力装置３３の一部を構成する。車速センサ３２ａ、加速度センサ３２ｂ、車重センサ３２ｃは、それぞれ図２の内部センサ群３２の一部を構成する。

圧力センサ３８は、シートバックの座面に面してシートバック内に水平方向および鉛直方向に所定間隔毎に複数配置され、圧力センサ３８により乗員の乗車姿勢、より詳しくは乗員の着座荷重による面圧（座圧）が検出される。圧力センサ３８からの信号を用いて図３の面圧分布を得ることができる。圧力センサ３８も、図２の内部センサ群３２の一部を構成する。

コントローラ４０は、主たる機能的構成として、要求駆動力算出部４０１と、基準位置設定部４０２と、判定部４０３と、配分制御部４０４とを有する。これら要求駆動力算出部４０１、基準位置設定部４０２、判定部４０３、および配分制御部４０４は、例えば図２の走行制御部４６の一部を構成する。

要求駆動力算出部４０１は、自動運転モード時に、行動計画生成部４５（図２）で算出された単位時間毎の目標加速度を得るための要求駆動力を算出する。なお、手動運転モード時においては、要求駆動力算出部４０１は、内部センサ群３２の一部であるアクセル開度センサにより検出されたアクセル開度（アクセルペダルの操作量）に応じて要求駆動力を算出する。

基準位置設定部４０２は、加速度センサ３２ｂにより検出された前後方向の加速度Ｇａの大きさ（絶対値）が所定値Ｇａ１以下かつ左右方向の加速度Ｇｂが所定値Ｇｂ１以下であるとき、複数の圧力センサ３８の検出信号に基づいて、シートバック表面の面圧分布の基準位置Ｐ１の座標（Ｘ１，Ｙ１）を設定する。すなわち、面圧分布の中心位置（重心位置）を基準位置として設定する。所定値Ｇａ１，Ｇｂ１は、車両挙動の変化により乗員に不快感を与えるおそれがあるか否かを判定するための予め定められた閾値であり、加速度Ｇａ，Ｇｂが所定値Ｇａ１，Ｇｂ１以下であれば、不快感を与えることがないと判定される。この場合に基準位置Ｐ１が変化すると、それは車両１００の加速度変化によるものでなく、乗員が自分の意思で着座姿勢を変化させたことによるものと判断される。基準位置Ｐ１の座標（Ｘ１，Ｙ１）は随時更新され、加速度Ｇａ，Ｇｂが所定値Ｇａ１，Ｇｂ１を超える直前の最新の値が記憶部４２に記憶される。

判定部４０３は、車両１００の前後方向の駆動力配分または左右方向の駆動力配分を変更する必要があるか否か、すなわち乗車姿勢抑制制御の要否を判定する。具体的には、前後方向の加速度Ｇａが所定値Ｇａ１より大きいとき、または左右方向の加速度Ｇｂが所定値Ｇｂ１より大きいときに、まず、記憶部４２に記憶された基準位置Ｐ１（Ｘ１，Ｙ１）と、圧力センサ３８により検出された代表位置Ｐ２（Ｘ２，Ｙ２）との位置偏差、すなわちＸ方向の位置偏差ΔＸとＹ方向の位置偏差ΔＹとを算出する。

位置偏差ΔＸは、Ｘ２からＸ１を減算した値（Ｘ２−Ｘ１）であり、位置偏差ΔＹは、Ｙ２からＹ１を減算した値（Ｙ２−Ｙ１）である。したがって、代表位置Ｐ２が基準位置Ｐ１よりも右方にずれているときは、位置偏差ΔＸはプラスとなり、左方にずれているときは、位置偏差ΔＸはマイナスとなる。代表位置Ｐ２が基準位置Ｐ１よりも上方にずれているときは、位置偏差ΔＹはプラスとなり、下方にずれているときは、位置偏差ΔＹはマイナスとなる。

そして、判定部４０３は、位置偏差ΔＹの大きさ（絶対値）が所定値ΔＹ１以上であるとき、前後方向の駆動力配分を変更する必要があると判定し、位置偏差ΔＸの大きさ（絶対値）が所定値ΔＸ１以上であるとき、左右方向の駆動力配分を変更する必要があると判定する。所定値ΔＸ１、ΔＹ１は、車両挙動の変化により乗員に不快感を与えるおそれがあるか否かを判定するための予め定められた閾値（例えば固定値）であり、位置偏差ΔＸ，ΔＹの大きさ（絶対値）が所定値ΔＸ１，ΔＹ１未満であれば、乗員にとって不快でないと判定する。なお、所定値ΔＸ１，ΔＹ１を、車速や加速度に応じた可変値としてもよい。

配分制御部４０４は、判定部４０３により前後輪および左右輪の駆動力配分を変更する必要がないと判定されると、要求駆動力算出部４０１で算出された要求駆動力を発揮させながら、前後輪および左右輪の駆動力配分を、走行制御部４６で算出される通常の駆動力配分に制御する。例えば、燃費に適した駆動力配分（１：１等）に、前後輪と左右輪の駆動力配分を制御する。一方、配分制御部４０４は、判定部に４０３より前後輪または左右輪の駆動力配分を変更する必要があると判定されると、要求駆動力算出部４０１で算出された要求駆動力を発揮させながら、前後輪または左右輪の駆動力配分を変更する。

具体的には、配分制御部４０４は、代表位置Ｐ２のＹ座標Ｙ２から基準位置Ｐ１のＹ座標Ｙ１を減算して位置偏差ΔＹを算出するとともに、位置偏差ΔＹに基づいて前後方向の目標駆動力配分を算出する。すなわち、位置偏差ΔＹを抑えるような目標駆動力配分を算出する。例えば位置偏差ΔＹがマイナスであるとき、ΔＹが小さい（絶対値は大きい）ほど、後輪１ＲＬ，１ＲＲに対する前輪１ＦＬ，１ＦＲの駆動力の割合（前輪駆動力割合）を小さくする。例えば、前輪駆動力割合を０またはマイナスにする。なお、前輪駆動力割合がマイナスのときは、後輪に駆動トルクを、前輪に回生トルクを発生させる。一方、位置偏差ΔＹがプラスであるとき、ΔＹが大きいほど、前輪１ＦＬ，１ＦＲに対する後輪１ＲＬ，１ＲＲの駆動力の割合（後輪駆動力割合）を小さくする。例えば、後輪駆動力割合を０またはマイナスにする。なお、後輪駆動力割合がマイナスのときは、前輪に駆動トルクを、後輪に回生トルクを発生させる。

また、配分制御部４０４は、代表位置Ｐ２のＸ座標Ｘ２から基準位置Ｐ１のＸ座標Ｘ１を減算して位置偏差ΔＸを算出するとともに、位置偏差ΔＸに基づいて左右方向の目標駆動力配分を算出する。すなわち、位置偏差ΔＸを抑えるような目標駆動力配分を算出する。例えば位置偏差ΔＸがプラスであるとき、ΔＸが大きいほど、左輪１ＦＬ，１ＲＬに対する右輪１ＦＲ，１ＲＲの駆動力の割合を小さくする。一方、位置偏差ΔＸがマイナスであるとき、ΔＸが小さい（絶対値は大きい）ほど、右輪１ＦＲ，１ＲＲに対する左輪１ＦＬ，１ＲＬの駆動力の割合を小さくする。

配分制御部４０４は、位置偏差ΔＹだけでなく、車両１００の前後方向の総駆動力または制動力に基づいて前後輪の目標駆動力配分を算出してもよい。例えば、車速センサ３２ａにより検出された車速と、加速度センサ３２ｂにより検出された前後方向の加速度と、車重センサ３２ｃにより検出された車重とに基づいて、駆動力配分を変更する前の車両１００の前後方向の総駆動力または制動力を算出し、算出された総駆動力または制動力と、位置偏差ΔＹとに基づいて前後輪の目標駆動力配分を算出してもよい

さらに、配分制御部４０４は、位置偏差ΔＸだけでなく、車両１００の左右方向の横力に基づいて左右輪の目標駆動力配分を算出してもよい。例えば車速センサ３２ａにより検出された車速と、加速度センサ３２ｂにより検出された左右方向の加速度と、車重センサ３２ｃにより検出された車重とに基づいて、駆動力配分を変更する前の車両１００の横力を算出し、算出された横力と、位置偏差ΔＸとに基づいて左右輪の目標駆動力を算出してもよい。

配分制御部４０４は、前後方向の駆動力配分および左右方向の駆動力配分が、算出された目標駆動力配分となるように各モータ２に制御信号を出力する。このとき、車両１００が要求駆動力を発揮できるように、すなわちモータ２の総駆動力が要求駆動力となるようにモータ全体のトルクを制御する。

図５Ａ〜図５Ｃは、車両が急加速走行するときの駆動力配分の変更の例を説明する図であり、図６Ａ〜図６Ｃは、車両が左旋回走行するときの駆動力配分の変更の例を説明する図である。

図５Ａに示すように、車両１００が急加速走行するとき、乗員がシート側（後方）に押し付けられ、図５Ｂに示すように、乗員荷重による面圧分布の代表位置Ｐ２が基準位置設定部４０２で設定された基準位置Ｐ１よりも−Ｙ方向（下方）にずれる（点Ｐ２１）。このとき、配分制御部４０４は、代表位置Ｐ２の基準位置Ｐ１からのＹ方向の位置偏差ΔＹに応じてモータ２に制御信号を出力し、図５Ｃに示すように、前輪１ＦＬ，１ＦＲに回生トルクを発生させるとともに、車両１００が要求駆動力を発揮するように後輪１ＲＬ，１ＲＲの駆動トルクを増加させる。回生トルクの大きさは、位置偏差ΔＹの絶対値が大きいほど大きくする。これにより、図５Ｂの矢印に示すように、代表位置Ｐ２が＋Ｙ方向（上方）、すなわち基準位置Ｐ１側に移動する（点Ｐ２２）。なお、車両１００が急減速走行して代表位置Ｐ２が＋Ｙ方向にずれたときは、配分制御部４０４は、後輪１ＲＬ，１ＲＲに回生トルクを発生させるとともに、前輪１ＦＬ，１ＦＲの駆動トルクを増加させる。

図６Ａに示すように、車両１００が左旋回走行するとき、乗員がシート右側に押し付けられ、図６Ｂに示すように、乗員荷重による面圧分布の代表位置Ｐ２が基準位置設定部４０２で設定された基準位置Ｐ１よりも＋Ｘ方向（右方）にずれる（点Ｐ２１）。このとき、配分制御部４０４は、代表位置Ｐ２の基準位置Ｐ１からのＸ方向の位置偏差ΔＸに応じてモータ２に制御信号を出力し、図６Ｃに示すように、内輪側の右輪１ＦＲ，１ＲＲの制動トルクを増加させる。制動トルクの大きさは、位置偏差ΔＸが大きいほど大きくする。これにより図６Ｂの矢印に示すように、代表位置Ｐ２が−Ｘ方向（左方）、すなわち基準位置Ｐ１側に移動する（点Ｐ２２）。なお、車両１００が右旋回速走行して代表位置Ｐ２が−Ｘ方向にずれたときは、配分制御部４０４は、左輪１ＦＬ，１ＲＬの制動トルクを増加させる。

図７は、予め記憶されたプログラムに従い図４のコントローラ４０のＣＰＵで実行される処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、例えば手動自動切換スイッチ３３ａにより自動運転モードに切り換えられると開始され、自動運転モード中は所定周期で繰り返される。

まず、ステップＳ１で、行動計画生成部４５で算出された単位時間毎の目標加速度を得るための要求駆動力を算出する。次いで、ステップＳ２で、圧力センサ３８からの信号に基づいて、シートバック表面の面圧分布の代表位置Ｐ２の座標（Ｘ２，Ｙ２）を設定する。次いで、ステップＳ３で、加速度センサ３２ｂにより検出された前後方向の加速度Ｇａの大きさ（絶対値）が所定値Ｇａ１以下であるか否かを判定する。ステップＳ３で肯定されるとステップＳ４に進み、加速度センサ３２ｂにより検出された左右方向の加速度Ｇｂの大きさ（絶対値）が所定値Ｇｂ１以下であるか否かを判定する。

ステップＳ４で肯定されるとステップＳ５に進み、ステップＳ２で設定された代表位置Ｐ２（Ｘ２，Ｙ２）を、基準位置Ｐ１（Ｘ１，Ｙ１）として設定し、ステップＳ１に戻る。したがって、加速度Ｇａが所定値Ｇａ１以下かつ加速度Ｇｂが所定値Ｇｂ１以下であるとき、基準位置Ｐ１が常に更新される。

ステップＳ３およびステップＳ４のいずれかが否定されると、乗車姿勢抑制制御が必要と判定し、ステップＳ６に進む。ステップＳ６では、ステップＳ５で設定された基準位置Ｐ１（Ｘ１，Ｙ１）と、その後にステップＳ２で設定された代表位置Ｐ２（Ｘ２，Ｙ２）とのＸ方向およびＹ方向の位置偏差ΔＸ，ΔＹを演算する。すなわち、Ｘ２からＸ１を減算した値、およびＹ２からＹ１を減算した値を、それぞれ算出する。

次いで、ステップＳ７で、ステップＳ６で算出されたＹ方向の位置偏差ΔＹの絶対値が所定値ΔＹ１以上であるか否かを判定する。ステップＳ７で肯定されるとステップＳ８に進み、否定されるとステップＳ８をパスしてステップＳ９に進む。ステップＳ８では、位置偏差ΔＹに基づいて、前輪１ＦＬ，１ＦＲと後輪１ＲＬ，１ＲＲの目標駆動力配分を演算する。すなわち、位置偏差ΔＹを所定値ΔＹ１未満に抑えるような目標駆動力配分を演算する。なお、車速センサ３２ａにより検出された車速と加速度センサ３２ｂにより検出された前後方向の加速度Ｇａと車重センサ３２ｃにより検出された車重とに基づいて、車両１００の総駆動力または制動力を算出するとともに、算出された総駆動力または制動力と位置偏差ΔＹとに基づいて、前後輪の目標駆動力配分を演算してもよい。

ステップＳ９では、ステップＳ６で算出されたＸ方向の位置偏差ΔＸの絶対値が所定値ΔＸ１以上であるか否かを判定する。ステップＳ９で肯定されるとステップＳ１０に進み、否定されるとステップＳ１０をパスしてステップＳ１１に進む。ステップＳ１０では、位置偏差ΔＸに基づいて、左輪１ＦＬ，１ＲＬと右輪１ＦＲ，１ＲＲの目標駆動力配分を演算する。すなわち、位置偏差ΔＸを所定値ΔＸ１未満に抑えるような目標駆動力配分を演算する。なお、車速センサ３２ａにより検出された車速と加速度センサ３２ｂにより検出された左右方向の加速度Ｇｂと車重センサ３２ｃにより検出された車重とに基づいて、車両１００の横力を算出するとともに、算出された横力と位置偏差ΔＸとに基づいて、左右輪の目標駆動力配分を演算してもよい。

次いで、ステップＳ１１で、ステップＳ８およびステップＳ９で演算された目標駆動力配分に応じてモータ２の駆動を制御する。このとき、車両１００がステップＳ１で算出した要求駆動力で走行するように、モータ全体のトルクを併せて制御する。これにより、車両の総駆動力を変化させることなく、駆動力配分のみが変更され、位置偏差ΔＸ，ΔＹを減少させることができる。なお、ステップＳ７で否定かつステップＳ９で否定されるとき、ステップＳ１１では、前後輪の駆動力配分および左右輪の駆動力配分を、走行制御部４６で算出される通常の駆動力配分に制御する。

図８は、本実施形態に係る駆動力制御装置５０による動作の一例を示すタイムチャートであり、特に、車両１００が急加速した場合の動作の一例を示す。図８に示すように、初期時点では、前後方向の加速度Ｇａが所定値Ｇａ１以下であり、乗車姿勢抑制制御の開始を示す制御開始フラグがオフである。このとき、前輪１ＦＬ，１ＦＲの駆動力（前輪駆動力）と後輪１ＲＬ，１ＲＲの駆動力（後輪駆動力）とはともに０より大きい。

時点ｔ１で、前後方向の加速度Ｇａが所定値Ｇａ１を超え、Ｙ方向の位置偏差ΔＹの絶対値が所定値ΔＹ１以上になると、すなわちシートバック表面の面圧分布の代表位置Ｐ２が基準位置Ｐ１よりも所定値ΔＹ１以上、下方にずれると、制御開始フラグがオンされ、乗車姿勢抑制制御が開始される。これにより前後方向の目標駆動力配分が変化し（ステップＳ８）、時点ｔ２で、前輪駆動力がマイナスとなり、後輪駆動力がその分だけ増加する（ステップＳ１１）。したがって、シートバック表面の面圧分布の代表位置Ｐ２が基準位置Ｐ１に近づき、代表位置Ｐ２と基準位置Ｐ１との位置偏差ΔＹの絶対値を所定値ΔＹ１未満に抑えることができる。

このとき、総駆動力は、乗車姿勢抑制制御の開始の前後で一定である。これにより走行加速度を要求駆動力に応じた値に保ったまま、乗員に作用する力が変化して、乗員の乗車姿勢を変更させることができる。したがって、乗員の快適性を向上することができる。時点ｔ３で、位置偏差ΔＹが所定値ΔＹ１未満になると、前輪駆動力と後輪駆動力とが元の値（例えば燃費に適した値）に戻る。

本実施形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）駆動力制御装置５０は、要求駆動力を算出する要求駆動力算出部４０１と、乗員の乗車姿勢を検出する圧力センサ３８と、車両１００の加速度Ｇａ，Ｇｂを検出する加速度センサ３２ｂと、前後および左右の駆動力配分が変更可能な態様で走行駆動力を発生する４つのモータ２と、加速度センサ３２ｂにより前後方向の所定値Ｇａ１以上の大きさの加速度Ｇａまたは左右方向の所定値Ｇｂ１以上の大きさの加速度Ｇｂが検出され、かつ、圧力センサ３８により所定程度以上の乗車姿勢の変化が検出されると、すなわちシートバック表面上の基準位置Ｐ１から所定値ΔＸ１，ΔＹ１以上離れた乗員荷重による代表位置Ｐ２が検出されると、要求駆動力算出部４０１により算出された要求駆動力を発揮しながら、前後または左右の駆動力配分を、乗車姿勢の変化を抑えるような目標駆動力配分に変更するようにモータ２を制御する配分制御部４０４と、を備える（図４）。

これにより車両１００の加減速走行や旋回走行等、前後方向または左右方向の加速度Ｇａ，Ｇｂの変化に伴って乗員の乗車姿勢が変化した場合に、要求駆動力を維持しつつ、駆動力配分の変更により、乗員の乗車姿勢の変化を抑えることができる。このため、車両１００の実駆動力が要求駆動力から大きく乖離することなく、車両１００の加減速時における乗員にとっての不快感を抑制することができる。

（２）圧力センサ３８は、乗員が着座するシートバックに作用する乗員荷重のシートバック表面上の中心位置（代表位置Ｐ２）を検出する。駆動力制御装置５０は、加速度センサ３２ｂにより所定値Ｇａ１，Ｇｂ１以上の大きさの加速度Ｇａ，Ｇｂが検出される前に圧力センサ３８により検出された代表位置Ｐ２を、乗員荷重の基準位置Ｐ１に設定する基準位置設定部４０２をさらに備える（図４）。配分制御部４０４は、加速度センサ３２ｂにより所定値Ｇａ１，Ｇｂ１以上の大きさの加速度Ｇａ，Ｇｂが検出され、かつ、圧力センサ３８により、基準位置設定部４０２により設定された基準位置Ｐ１との偏差ΔＸ，ΔＹが所定値ΔＸ１，ΔＹ１以上となる代表位置Ｐ２が検出されると、要求駆動力算出部４０１により算出された要求駆動力を発揮しながら、前後およびまたは左右の駆動力配分を目標駆動力配分に変更するようにモータ２を制御する。このようにシートバック表面上の代表位置Ｐ２の基準位置Ｐ１からの変化に基づいて駆動力配分を変更することで、乗員の快適性を損なう乗車姿勢の変化を精度よく判定することができ、車両１００の挙動が変化する際の乗員の快適性を向上できる。

（３）配分制御部４０４は、加速度センサ３２ｂにより前後方向の所定値Ｇａ１以上の大きさの加速度Ｇａが検出され、かつ、圧力センサ３８により、基準位置設定部４０２により設定された基準位置Ｐ１との上下方向の偏差ΔＹが所定値ΔＹ１以上となる代表位置Ｐ２が検出されると、前輪１ＦＬ，１ＦＲおよび後輪１ＲＬ，１ＲＲのいずれか一方に駆動トルクを発生させ、いずれか他方に制動トルクを発生させるようにモータ２を制御する。このように前後輪の一方に駆動トルク、他方に回生トルクを発生させることで、位置偏差ΔＹを容易に所定値ΔＹ１未満に低減することができる。

（４）駆動力制御装置５０は、自動運転モードが選択されることを条件として、位置偏差ΔＸに応じた駆動力配分の変更を伴う乗車姿勢抑制制御を行う。すなわち、手動運転モード時には、加速度の変化に対処するために乗員が自らの意思で乗車姿勢を変更し、位置偏差ΔＸ，ΔＹが変化することがあるが、この場合は乗員にとっての不快感は小さいため、乗車姿勢を元に戻すような駆動力配分とする必要性は低い。この点を考慮し、本実施形態では、自動運転モード時に乗車姿勢抑制制御を実行するので、車両１００の挙動が変化した際の乗車姿勢の変化による乗員の不快感を効果的に解消できる。

上記実施形態は種々の形態に変更することができる。以下、変形例について説明する。上記実施形態では、シートバックに設けた複数の圧力センサ３８により乗員の乗車姿勢を検出するようにした。すなわち、乗員が着座するシートに作用する乗員荷重のシート表面上の代表位置を検出する代表位置検出部を設けるようにしたが、姿勢検出部の構成はこれに限らない。例えばカメラによって乗員を撮影するとともに、そのカメラ画像を解析して乗車姿勢を検出してもよい。シートバックに加えて、シートクッションやヘッドレストに圧力センサを設け、これら圧力センサからの信号により乗車姿勢を検出してもよい。

上記実施形態では、加速検出部としての加速度センサ３２ｂにより、前後方向および左右方向の加速度を検出するようにしたが、例えば前後方向の加速度のみ、または左右方向の加速度のみを検出するようにしてもよい。上記実施形態では、各車輪１に対応する４つのモータ２を設けて前後および左右の駆動力配分をそれぞれ変更に構成したが、駆動力発生部の構成はこれに限らない。例えば駆動力を各車輪に伝達するクラッチ等を制御して駆動力配分を変更するようにしてもよい。

上記実施形態では、乗車姿勢抑制制御により、前後輪の駆動力配分と左右輪の駆動力配分の両方を変更するようにしたが、前後輪のみの駆動力配分または左右輪のみの駆動力配分を変更可能に構成してもよい。すなわち、加速度検出部により所定の大きさの加速度が検出され、かつ、姿勢検出部により所定の程度以上の乗車姿勢の変化が検出されると、要求駆動力算出部により算出された要求駆動力を発揮しながら、前後およびまたは左右の駆動力配分を乗車姿勢の変化を抑えるような目標駆動力配分に変更するように駆動力発生部を制御するのであれば、制御部としての配分制御部の構成はいかなるものでもよい。

上記実施形態では、車両１００を４輪駆動車として構成したが、前輪駆動車または後輪駆動車として構成することもできる。この場合、駆動輪側の駆動トルクと非駆動輪側の制動トルク（ブレーキ装置の作動）とを制御して、前後方向の駆動力配分を変更すればよい。上記実施形態では、自動運転モードに切り換えられたことを条件に、乗車姿勢抑制制御を実行するようにしたが、手動運転モード時においても、同様にして乗車姿勢抑制制御を実行するようにしてもよい。この場合、例えばアクセルペダルの開度を検出するアクセル開度センサと車速センサとからの信号に基づいて、ドライバの操作による要求駆動力を算出すればよい。

以上の説明はあくまで一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、上述した実施形態および変形例により本発明が限定されるものではない。上記実施形態と変形例の１つまたは複数を任意に組み合わせることも可能であり、変形例同士を組み合わせることも可能である。

２ モータ、３２ｂ 加速度センサ、３８ 圧力センサ、４０ コントローラ、５０ 駆動力制御装置、１００ 車両、４０１ 要求駆動力算出部、４０２ 基準位置設定部、４０３ 判定部、４０４ 配分制御部

Claims (3)

1. 要求駆動力を算出する要求駆動力算出部と、
   乗員の乗車姿勢を検出する姿勢検出部と、
   車両の加速度を検出する加速度検出部と、
   前後およびまたは左右の駆動力配分が変更可能な態様で走行駆動力を発生する駆動力発生部と、
   前記加速度検出部により所定の大きさ以上の加速度が検出され、かつ、前記姿勢検出部により所定程度以上の乗車姿勢の変化が検出されると、前記要求駆動力算出部により算出された要求駆動力を発揮しながら、前後およびまたは左右の駆動力配分を乗車姿勢の変化を抑えるような目標駆動力配分に変更するように前記駆動力発生部を制御する制御部と、を備えることを特徴とする駆動力制御装置。
2. 請求項１に記載の駆動力制御装置において、
   前記姿勢検出部は、乗員が着座するシートに作用する乗員荷重のシート表面上の代表位置を検出する代表位置検出部を有し、
   前記加速度検出部により前記所定の大きさ以上の加速度が検出される前に前記代表位置検出部により検出された前記代表位置を、乗員荷重の基準位置に設定する基準位置設定部をさらに備え、
   前記制御部は、前記加速度検出部により前記所定の大きさ以上の加速度が検出され、かつ、前記代表位置検出部により、前記基準位置設定部により設定された前記基準位置との偏差が所定値以上となる前記代表位置が検出されると、前記要求駆動力算出部により算出された要求駆動力を発揮しながら、前後およびまたは左右の駆動力配分を前記目標駆動力配分に変更するように前記駆動力発生部を制御することを特徴とする駆動力制御装置。
3. 請求項２に記載の駆動力制御装置において、
   前記制御部は、前記加速度検出部により前後方向の前記所定の大きさ以上の加速度が検出され、かつ、前記代表位置検出部により、前記基準位置設定部により設定された前記基準位置との上下方向の偏差が前記所定値以上となる前記代表位置が検出されると、前輪および後輪のいずれか一方に駆動トルクを発生させ、前輪および後輪のいずれか他方に制動トルクを発生させるように前記駆動力発生部を制御することを特徴とする駆動力制御装置。

Images