JP3853907B2 - 電気自動車用駆動制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、左右各駆動輪に対応してモータを設けた電気自動車に搭載され、当該電気自動車の走行安定性が高まるよう各モータを制御する駆動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
在来エンジン車に関しては、加減速、旋回、レーンチェンジ等をスムーズに実行できるという性能即ち走行安定性の達成及び改善のために、いわゆる四輪操舵（４ＷＳ）が開発されている。しかし、現状の４ＷＳでは、ステアリングに関わる機構やそれを制御するための電子制御系（場合によっては更に油圧制御系）が若干大規模かつ複雑であり、そのため、大きな実装スペースを必要とする、応答が若干遅い、故障が発生しやすい等の問題が存している。他方、車載のモータにて推進される車両である電気自動車に対しても、走行安定性が要求される。在来エンジン車用の４ＷＳを電気自動車に搭載することも考えられるが、その場合も、上述の各問題を避け得ない。また、特に、車両の推進力源としてはモータしか搭載していない純粋な電気自動車では、在来エンジン車のそれよりはるかに大きなバッテリを搭載するのが一般的であり、従って実装スペースの問題は更に顕著になる。
【０００３】
このような事情があるため、電気自動車に搭載実装できる走行安定性制御手段乃至方法が、各種検討されている。例えば特開平１―２９８９０３号、特開平１―２９８９０４号、特開平１―２９８９０５号及び特開平５―１７６４１８号には、左右の各駆動輪を各々独立に回転駆動できるよう複数のモータを配置したタイプの電気自動車即ち左右駆動輪独立駆動型電気自動車に関し、左右各駆動輪の走行軌跡差に応じたモータトルク制御又は速度制御を行う手法が、開示されている。左右駆動輪独立駆動型電気自動車では、左右各駆動輪において相互に異なるトルクを発生させることができるため、在来ガソリン車における４ＷＳと類似の効果を、４ＷＳのような大規模かつ複雑な機構及び制御系なしで、達成できる。なお、上記各公報に記載の制御を実施可能なタイプの典型例としては、車両走行用のモータを左右各駆動輪に埋め込んだ或いは一体化したタイプの電気自動車即ちホイルインモータ型電気自動車がある。ホイルインモータ型電気自動車は、駆動輪毎にモータを設けているためディファレンシャルギア等の分配機構が不要で従って低伝達ロス低エネルギ消費であるから車載バッテリを小型化できる、対応する駆動輪のみを駆動できればよいため通常のいわゆるワンモータ型電気自動車に比べモータを小さくできる、モータが駆動輪にビルトインされているため集積性が高く車室空間が広がる等の利点を有している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、左右各駆動輪の走行軌跡差のみでは、重心回りでの車体の回転運動、横方向への車体の運動、駆動輪のすべり等に十分対処できず、走行安定性を十分に達成できない。例えば、旋回のため操舵を行うと車体にヨーレイト、横加速度、すべり角度等の諸量が発生する。これらは、コーナリングフォース、横方向の力、路面摩擦係数等に加え車体速度や車輪速度等に応じその値が定まる量であり、その値を走行軌跡差から一意に推定し得べきものではない。
【０００５】
この不備を解消するため、本願出願人は、舵角に対するヨーレイト又はすべり角度の応答が目標応答に一致するよう、各モータの出力（トルク）を制御する技術を、既に提案している（特願平９−８６９３号）。かかる制御手法、即ち目標ヨーレイト適合制御や目標すべり角度適合制御（例えばすべり角度ゼロ制御）を用いることにより、回転運動、横方向運動等に好適に対処可能になり、車両の走行安定性を改善できる。また、舵角は車両操縦者による操舵に伴い直ちに発生する量であり、先提案ではこの舵角に基づく制御を行っているため、車両操縦者によるペダル操作頻度の低減等の効果も生じる。即ち、アクセルペダルを踏んで走行している最中に車両操縦者が操舵を行いその結果走行が不安定になりかけたとしても、車両操縦者がそれを察知してブレーキペダルを踏み始める前に、目標ヨーレイト適合制御や目標すべり角度適合制御が起動して走行不安定性を解消乃至低減するから、車両操縦者によるブレーキペダル操作は不要になりアクセルペダルを踏んだままの走行が可能になる。
【０００６】
発明者は、この先提案に係る駆動制御装置に更に改善を加えるべく、検討を続けてきた。この検討の結果明らかになった要改善点の一つは、専ら舵角のみに基づき制御を行うと、舵角の過大過小、操舵後に受ける外乱（路面、横風等）、制御系の遅れ等に起因して、車体運動に予想外の乱れ（制御誤差）が生じることである。本発明の目的の一つは、舵角に代えて又は舵角と共に、車体のヨー方向運動状態を表す状態量をフィードバックすることにより、舵角の過大過小、操舵後に受ける外乱、制御系の遅れ等があっても車体運動には予想外の乱れが生じないようにしひいては制御の信頼性や精度を向上させることにある。本発明の目的の他の一つは、操舵（舵角）に対する応答性の良い状態量を、車体のヨー方向運動状態を典型的に表す状態量と、併用することにより、制御の信頼性を高めることにある。本発明の目的の他の一つは、上述の状態量のみならず舵角をも制御の基礎とすることにより、また、舵角に対する応答性の高い量を上述の状態量として使用することにより、操舵に対する応答性を維持乃至向上させまた制御の信頼性や精度を向上させることにある。本発明の目的の他の一つは、センサから直接に即ち変換演算なしで導出できる量を上述の状態量として用いることにより、比較的簡素な機能構成にて上記各目的を達成できるようにすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の好適な実施形態は、電気自動車の左右各駆動輪を個別に駆動するための複数のモータ各々に対し、その出力に関する指令を与えることにより、車両の走行を制御する駆動制御装置に係る実施形態であり、車両操縦者からの加速又は減速要求に基づき上記指令を仮確定する指令仮確定手段と、いずれも車両のヨー方向運動状態を示す複数種類の状態量に基づき、モータに与えるのに先立ちかつ各モータ毎に、上記指令を補正する状態フィードバック制御手段と、を備え、上記複数種類の状態量のうち１種類が、車体のヨーレイトの検出値であり、残りが、ヨーレイトの検出値に比べ舵角に対する応答性が高い他の状態量を含むことを特徴とする。かかる構成においては、各モータの出力制御に際し、車体のヨー方向運動状態を表す状態量がフィードバックされるため、舵角の過大過小があったとしても、また車両操縦者が操舵を行った後に横風等の外乱を受けたとしても、更には制御系に無視し得ない遅れがあったとしても、これらの要因による走行安定性への影響を各モータへの指令に反映させることができる。従って、車体運動には予想外の乱れは生じにくくなり、制御の信頼性や精度が向上する。また、この構成においては、フィードバック対象たる状態量が複数種類存しており、そのうち少なくとも一種類は、ヨーレイトに比べ舵角に対する応答性が高い状態量である。このように、ヨー方向運動状態を表現するヨーレイトと、舵角に対する応答性の高い他の状態量とが、状態量としてフィードバックされているため、例えばヨーレイトのみをフィードバック対象とする構成に比べ、高い応答性、ひいては高い信頼性と精度を実現できる。
【０００８】
本発明の更に好適な実施形態に係る駆動制御装置は、上述の実施形態において、更に、車体のヨー角加速度を検出する手段、車体の横加速度を検出する手段、車体の横加加速度を検出する手段、車体のすべり角速度を検出する手段、並びに車体のすべり角度を検出する手段のうち少なくとも一つを、備える。これらの手段にて検出される車体のヨー角加速度、横加速度、横加加速度、すべり角速度及びすべり角度は、いずれも、ヨーレイトに比べ舵角に対する応答性が高い状態量であるから、これらのうち少なくとも一つをヨーレイト検出値と共にフィードバック対象とすることにより、上述のような信頼性や精度の向上に資することができる。また、これらのうち横加速度は、ヨー角加速度、横加加速度、すべり角速度及びすべり角度と異なり他の状態量からの変換・換算処理なしにセンサから直接得ることができるから、すべり角度等ではなく横加速度をフィードバック対象とすることにより、比較的簡素な機能構成にて上記各目的を達成できる。
【０００９】
本発明の更に好適な実施形態に係る駆動制御装置は、上述の各実施形態において、更に、舵角を検出し又は上記複数種類の状態量に基づき舵角を推定する手段を備える。この実施形態における状態フィードバック制御手段は、上記複数種類の状態量及び上記舵角に基づき、モータに与えるのに先立ちかつ各モータ毎に、上記指令を補正する。このように、上述の状態量のみならず舵角をも制御の基礎とすることにより、舵角を基礎とした制御の有する利点を維持でき、従って操舵に対する応答性を維持乃至向上させまた制御の信頼性や精度を向上させることができる。
【００１０】
なお、本願では、本発明を「駆動制御装置」に関する発明であると述べているが、本願の開示を参照した当業者であれば、本発明を「電気自動車」「駆動制御方法」等として表現し又は解釈するのは容易であろう。また、次に本発明の好適な実施形態を記載するが、本発明の要旨はこの実施形態に限定して認定されるべきものではなく、本発明はその本質を逸脱しない範囲で各種の変形を包含するものとする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
（１）システム構成
図１に、本発明を実施するのに適する電気自動車のシステム構成を示す。この電気自動車は後輪駆動であり、右後輪１０ＲＲ及び左後輪１０ＲＬが駆動輪、右前輪１０ＦＲ及び左前輪１０ＦＬが従動輪である。但し、本発明は前輪駆動車や四輪駆動車にも適用できる。
【００１２】
また、図１の電気自動車はホイルインモータ型である。即ち、図中右側の車両走行用モータ１２Ｒは右後輪１０ＲＲの内部に、左側の車両走行用モータ１２Ｌは左後輪１０ＲＬの内部に、各々組み込まれている。図２に、右後輪１０ＲＲを例として、組込方の例を示す。この図では、タイヤ１４と一体に回転できるようホイル１６の内側にロータ１８を固定する一方で、モータ軸２０を介しリアアクスル２２にステータ２４を固定し、ベアリング等を介してステータ２４をロータ１８と継合している。更に、ロータ１８の内壁面にステータ２４と微小間隙を以て対向するようロータマグネット（永久磁石）２６を固定する一方で、ステータ２４にはステータ巻線２８を捲回しており、ステータ巻線２８に電流を流すためのケーブル３０をモータ軸２０内を介してステータ巻線２８に接続している。このような構造において、ケーブル３０を介しステータ巻線２８に交流電流を供給することにより、ロータ１８は回転し、車両の推進力を生む。なお、本発明の実施に際しては、他種の構造を用いても構わないし、また、左右各駆動輪に対応してモータが設けられている他種の構造を用いてもよい。
【００１３】
図１に示されるバッテリ３２は、モータ１２Ｒ及び１２Ｌへの駆動電力供給源であり、その放電出力はインバータ３４Ｒを介してモータ１２Ｒに、またインバータ３４Ｌを介してモータ１２Ｌに、各々供給されている。インバータ３４Ｒ及び３４Ｌは、電力変換器の一種である。即ち、インバータ３４Ｒはモータ制御部３６Ｒの制御の下にバッテリ３２の放電出力（直流）をモータ１２Ｒに適する電力形式（この図では三相交流）に変換し、インバータ３４Ｌはモータ制御部３６Ｌの制御の下にバッテリ３２の放電出力をモータ１２Ｌに適する電力形式に変換する。モータ制御部３６Ｒは、車両制御部３８からのトルク指令ＴＲに応じてインバータ３４Ｒを制御することにより、トルク指令ＴＲに相当するトルクをモータ１２Ｒから出力させる。同様に、モータ制御部３６Ｌは、車両制御部３８からのトルク指令ＴＬに応じてインバータ３４Ｌを制御することにより、トルク指令ＴＬに相当するトルクをモータ１２Ｌから出力させる。モータ制御部３６Ｒ及び３６Ｌは、この他、インバータ３４Ｒ及び３４Ｌのうち対応するものと車両制御部３８との間を絶縁分離する機能等を併有している。また、モータ制御部３６Ｒ及び３６Ｌによるインバータ３４Ｒ及び３４Ｌの制御は、図示しない電流センサから得たモータ１２Ｒ及び１２Ｌの各相電流検出値に基づき、或いはロータ角度位置等から求めたモータ１２Ｒ及び１２Ｌの各相電流推定値に基づき行う。なお、本発明は、純粋な電気自動車のみならずいわゆるハイブリッド車にも適用できる。
【００１４】
車両制御部３８は、モータ１２Ｒ及び１２Ｌの出力トルクの制御、車載各コンポーネントの状態監視・制御、車両乗員への車両状態の報知その他の機能を担う制御部材であり、従来から用いられている電子制御ユニット（ＥＣＵ）の主にソフトウエア的な改変にて実現できる。車両制御部３８には車両各部に設けたセンサ類の出力が入力され、車両制御部３８はセンサ類の出力をモータ出力制御や車両状態監視に利用する。
【００１５】
例えば、右後輪１０ＲＲのホイル（図２では１６）に設けられている車輪速センサ４０ＲＲ（例えばレゾルバ）は、右後輪１０ＲＲの車輪速ＶＲＲを示す信号（例えば微小角度位置変位毎のパルス信号）を生成し、また左後輪１０ＲＬのホイルに設けられている車輪速センサ４０ＲＬは、左後輪１０ＲＬの車輪速ＶＲＬを示す信号を生成する。同様に、右前輪１０ＦＲのホイルに設けられている車輪速センサ４０ＦＲは、右前輪１０ＦＲの車輪速ＶＦＲを示す信号を生成し、また左前輪１０ＦＬのホイルに設けられている車輪速センサ４０ＦＬは、左前輪１０ＦＬの車輪速ＶＦＬを示す信号を生成する。また、アクセルセンサ４２は、アクセルペダル（図示せず）の踏込量即ちアクセル開度ＶＡを示す信号を、ブレーキセンサ４４は、ブレーキペダル５６の踏込量即ちブレーキ力ＦＢを示す信号を、シフトポジションスイッチ４６は、シフトレバー（図示せず）の投入レンジ（及びエンジンブレーキレンジ等では当該レンジ内でのシフトレバー位置）即ちシフトポジションを示す信号を、それぞれ発生させる。更に、舵角センサ４８はステアリングホイル（図示せず）の操作に応じて変化する舵角δｔを示す信号を、発生させる。図中、舵角センサ４８に括弧を付しているが、これは、本発明のある種の実施形態においては舵角センサ４８が不要であるという意味である。また、ヨーレイトセンサ５０は車体に加わるヨーレイトγｔを、横加速度センサ５４は横加速度Ｇｙを、それぞれ検出する。これらヨーレイトγｔ及び横加速度Ｇｙは、いずれも、車両のヨー方向運動状態を示す状態量である。上述した各種のセンサの出力は、各々、車両制御部３８に入力されるに当たって車両制御部３８にて処理可能な形式のデータに変換される。車両制御部３８は、変換後のデータを用いて、トルク指令ＴＲ及びＴＬの決定、制御方法の切換等を実行する。
【００１６】
また、図１では、前輪を油圧制動し、後輪を回生制動する制動システムが用いられている。即ち、ブレーキペダル５６が踏まれると、これに応じてマスタシリンダ５８にて発生した油圧が左右のホイルシリンダ６０Ｒ及び６０Ｌに伝達され、左右のブレーキホイル６２Ｒ及び６２Ｌに作用し、左右前輪に制動トルクが付与される一方で、ブレーキセンサ４４を用いて検出されたブレーキ力（例えばマスタシリンダ５８の油圧）ＦＢに応じ車両制御部３８が回生に係るトルク指令ＴＲ及びＴＬを発生させる。従って、図１の車両における油圧回生間制動力配分は、図３に示されるようにブレーキ力ＦＢ（横軸の“ペダル入力”）の増大に伴い油圧回生双方が増大する配分となる。このように油圧系統と回生系統がブレーキセンサ４４以降は分離しているため、油圧及び回生のいずれか一方がフェイルしたとしても他方にて車両を退避させることができる。また、油圧系統にバルブやポンプ等の機構やその駆動・制御のための電気系統を設けていないため、例えば、回生にてまかなえる間は油圧を遮断するシステム等に比べて、システム構成が簡素になる。なお、油圧系統にバルブやポンプ等の機構やその駆動・制御のための電気系統を設ける必要がない理由の一つは、後述のようにモータ１２Ｒ及び１２Ｌの出力トルクの制御を利用して走行安定性制御を行うという、本実施形態の特徴的構成にある。
【００１７】
（２）車両制御部の全体機能
図４に、本実施形態における車両制御部３８の機能構成を示す。なお、本発明は、ハードロジックによってもまたソフトウエアによっても実施することが可能であるが、以下の説明では機能構成の明示のためブロック図を使用している。車両制御部３８は、トルク指令仮確定部１００、加速走行時走行安定制御部２００、減速走行時走行安定制御部３００、制御切換部４００、切換制御部５００及び状態フィードバック部６００を有している。トルク指令仮確定部１００は、車両操縦者からの要求を示す情報としてアクセルセンサ４２、ブレーキセンサ４４、シフトポジションスイッチ４６等の出力を取り込む一方で、制御対象たるモータ１２Ｒ及び１２Ｌの回転数ＮＲ及びＮＬに関する情報を車輪速センサ４０ＲＲ及び４０ＲＬから取り込み、車両操縦者からの加速、減速等の要求に応じた出力を現在のモータ回転数下で発生させるために必要なトルクを、これらの情報に基づき左右各駆動輪１０ＲＲ及び１０ＲＬそれぞれについて求め、求めたトルクをトルク指令ＴＲ及びＴＬとする。但し、この段階では、トルク指令ＴＲ及びＴＬは最終的に確定したわけではなく、まだ「仮確定」しただけである。
【００１８】
加速走行時走行安定制御部２００及び減速走行時走行安定制御部３００は、いずれも、状態フィードバック部６００の出力（及び舵角δｔ）に基づき、仮確定したトルク指令ＴＲ及びＴＬに特定の条件下で補正を施すことにより、車両の走行安定性を維持改善する機能を有している。特に、加速走行時走行安定制御部２００は前進時、後退加速時及び定速走行時における走行安定性維持改善を、減速走行時走行安定制御部３００は減速走行時における走行安定性維持改善を、分担している。加速走行時走行安定制御部２００及び減速走行時走行安定制御部３００は、いずれも、左右のモータ１２Ｒ及び１２Ｌに対して個々別々にトルク指令を与えられるという左右輪独立駆動型電気自動車の特質を利用して、車体にその重心回りのモーメントＭを発生させ、走行が不安定になることを防ぐ。従って、本実施形態では、油圧制御系や複雑な電子制御系なしで、車両の走行安定性に資する機能を提供できる。
【００１９】
制御切換部４００及び切換制御部５００は、車両状態又は運転状態に応じて、制御論理を選択的に切り換える。制御切換部４００はトルク指令仮確定部１００の後段に配されており、切換制御部５００は制御切換部４００に制御信号を与える。即ち、トルク指令仮確定部１００にて仮確定されたトルク指令ＴＲ及びＴＬをそのまま出力させるのか、加速走行時走行安定制御部２００にて補正されたトルク指令ＴＲ及びＴＬを出力させるのか、それとも減速走行時走行安定制御部３００にて補正されたトルク指令ＴＲ及びＴＬを出力させるのかが、切換制御部５００からの制御信号により制御切換部４００にて決定される。切換制御部５００は、この制御信号を発生させるため、車輪速ＶＲＲ及びＶＲＬ（場合によっては更にＶＦＲ及びＶＦＬ）やアクセルセンサ４２の出力を利用する。
【００２０】
状態フィードバック部６００は、車両のヨー方向運動状態を示す各種状態量を、加速走行時走行安定制御部２００及び減速走行時走行安定制御部３００にフィードバックする。後述のように、フィードバック対象となりうる状態量としては、ヨーレイトγｔ、ヨー角加速度ｄγｔ／ｄｔ、横加速度Ｇｙ、横加加速度ｄＧｙ／ｄｔ、すべり角度β、すべり角速度ｄβ／ｄｔ等がある。本実施形態の特徴の一つは、フィードバックする状態量の組合せを所定の論理に従い設定することにより、舵角δｔの過大過小、横風等の外乱及び制御系の遅れに影響されにくく、操舵に対する応答性が高く、かつ信頼性及び精度の高い走行安定性制御を実現している点や、当該走行安定性制御を簡素な手順で実現可能にしている点にある。
【００２１】
（３）トルク指令仮確定部の機能
図５に示すように、トルク指令仮確定部１００は、アクセルペダルが踏まれたか否かをアクセルセンサ４２の出力に基づき判定するオン／オフ判定部１０２を有している。オン／オフ判定部１０２にてアクセルオン即ちアクセルペダルが踏まれていると判定されたときには、アクセル開度演算部１０４がアクセルセンサ４２の出力に基づきアクセル開度ＶＡを演算し、アクセルオフ即ちアクセルペダルが踏まれていないと判定されたときには、ブレーキ力演算部１０６がブレーキセンサ４４の出力に基づきブレーキ力（踏力）ＦＢを演算する。その際、シフトポジションスイッチにて設定されるシフトポジションがアクセル開度演算部１０４及びブレーキ力演算部１０６によって参照され、そのときのシフトポジションに応じてアクセル開度ＶＡやブレーキ力ＦＢが演算決定される。演算決定されたアクセル開度ＶＡは左右の力行トルク演算部１０８及び１１０に供給され、ブレーキ力ＦＢは左右の回生トルク演算部１１２及び１１４に供給される。
【００２２】
他方、車輪速演算部１２０は、車輪速センサ４０ＲＲからの信号例えばパルス信号を車輪速ＶＲＲを示すデータに変換し、車輪速演算部１２２は、車輪速センサ４０ＲＬからの信号を車輪速ＶＲＬを示すデータに変換する。車輪速演算部１２０の後段に配されている回転数演算部１２４は、６０／（２πＲ）を乗ずることにより車輪速ＶＲＲを回転数ＮＲに変換する。車輪速演算部１２２の後段に配されている回転数演算部１２６は、６０／（２πＲ）を乗ずることにより車輪速ＶＲＬを回転数ＮＬに変換する。尚、ここでは、回転数をｒｐｍ単位で、車輪速をｍ／ｓｅｃ単位で表している。また、Ｒは車輪半径である。このようにして得られる回転数情報のうち、右側のモータ１２Ｒの回転数ＮＲは力行トルク演算部１０８及び回生トルク演算部１１２に、また左側のモータ１２Ｌの回転数ＮＬは力行トルク演算部１１０及び回生トルク演算部１１４に入力される。
【００２３】
右側の力行トルク演算部１０８は、右側のモータ１２Ｒの回転数ＮＲをキーとして力行トルクマップ１２８を参照することにより、そのときの回転数ＮＲにおいて右側のモータ１２Ｒから出力可能な最大力行トルクを求め、この最大力行トルクをアクセル開度ＶＡにて案分することにより、右側のモータ１２Ｒに対するトルク指令ＴＲを決定する。ここで用いている力行トルクマップ１２８は、図６に示すように、力行領域（回転数＞０かつトルク＞０の領域）における回転数対最大トルク特性を保持する手段であり、これを上述のように回転数ＮＲをキーとして参照することにより、その回転数ＮＲにおける最大力行トルク（図６中のＶＡ＝１００％のカーブ上の点）が得られる。更に、そのときのアクセル開度ＶＡがｘ％であるとするならば、求めた最大力行トルクにｘ／１００を乗ずる案分処理によって、出力すべき力行トルク即ちそのときのアクセル開度ＶＡ及び回転数ＮＲに即したトルク指令ＴＲ（図６中のＶＡ＝ｘ％のカーブ上の点）を得ることができる。左側の力行トルク演算部１１０も、同様の手順にて、出力すべき力行トルク即ちそのときのアクセル開度ＶＡ及び回転数ＮＬに即したトルク指令ＴＬを求める。
【００２４】
右側の回生トルク演算部１１２は、右側のモータ１２Ｒの回転数ＮＲをキーとして回生トルクマップ１３０を参照することにより、そのときの回転数ＮＲにおいて右側のモータ１２Ｒから出力可能な最大回生トルクを求め、この最大回生トルクをブレーキ力ＦＢにて案分することにより、右側のモータ１２Ｒに対するトルク指令ＴＲを決定する。ここで用いている回生トルクマップ１３０は、図７に示すように、回生領域（回転数＞０かつトルク＜０の領域）における回転数対最大トルク特性を保持する手段であり、これを上述のように回転数ＮＲをキーとして参照することにより、その回転数ＮＲにおける最大回生トルク（図７中のＦＢ＝１００％のカーブ上の点）が得られる。更に、そのときのブレーキ力ＦＢがｘ％であるとするならば、求めた最大回生トルクにｘ／１００を乗ずる案分処理によって、出力すべき回生トルク即ちそのときのブレーキ力ＦＢ及び回転数ＮＲに即したトルク指令ＴＲ（図７中のＦＢ＝ｘ％のカーブ上の点）を得ることができる。左側の回生トルク演算部１１４も、同様の手順にて、出力すべき回生トルク即ちそのときのブレーキ力ＦＢ及び回転数ＮＬに即したトルク指令ＴＬを求める。
【００２５】
力行／回生切換部１１６は、オン／オフ判定部１０２の出力に応じ、力行トルクを指令するのかそれとも回生トルクを指令するのかを切り換える。即ち、力行トルク演算部１０８及び１１０にて決定されたトルク指令ＴＲ及びＴＬを後段に供給するのか、それとも回生トルク演算部１１２及び１１４にて決定されたトルク指令ＴＲ及びＴＬを後段に供給するのかを、アクセルのオン／オフに応じて切り換える。以下、説明の便宜のため、トルク指令仮確定部１００にて決定されたトルク指令ＴＲ及びＴＬを、“仮確定された”トルク指令ＴＲ及びＴＬと呼ぶ。
【００２６】
なお、図５では左右で力行トルクマップ１２８及び回生トルクマップ１３０を共有しているが、これは、左右のモータ１２Ｒ及び１２Ｌが同一特性の場合の例であり、同一特性でない場合等には左右で個別のマップを利用する。また、図６及び図７の例では最大力行トルク又は最大回生トルクのみをマップ化しているが、アクセル開度ＶＡ又はブレーキ力ＦＢをパラメタとして多数のトルク曲線をマップ化しておくようにしてもよい。そのようなマップ化が行われていれば、回転数とアクセル開度又はブレーキ力との対にてマップを参照することによりトルク指令を求められるから、力行又は回生トルク演算部１０８〜１１４にて案分処理を実行する必要がなくなる。反面、回転数対最大トルク特性のみをマップ化する方が、マップ保持のための記憶空間を節約できる。更に、トルク指令ＴＲ及びＴＬの演算を左右個別の機能・演算部材によって同時並行的に実行するのではなく、単一の演算部にて時分割で実行する方が、簡素な構成になる。そのような構成を採るには、例えば、左側の駆動輪に関する演算の実行タイミング及び右側の駆動輪に関する演算の実行タイミングを交互に与えるタイミングクロックを発生させ、これに同期した演算を実行するようにすればよい。この点は、後述する各種の係数や補正量の演算に関しても同様である。
【００２７】
（４）切換制御部の機能
仮確定されたトルク指令ＴＲ及びＴＬは、所定の条件を満たす場合にのみそのまま、モータ制御部３６Ｒ及び３６Ｌに出力される。言い換えれば、各駆動輪のスリップ率の大小やアクセルオン／オフの別に応じて、適宜、加速走行時走行安定制御部２００又は減速走行時走行安定制御部３００にて補正が施されたトルク指令ＴＲ及びＴＬが、仮確定されたトルク指令ＴＲ及びＴＬに代えて、モータ制御部３６Ｒ及び３６Ｌに出力される。先に図４に示した制御切換部４００は、具体的には、仮確定されたトルク指令ＴＲ及びＴＬを、そのままモータ制御部３６Ｒ及び３６Ｌに出力するのかそれとも加速走行時走行安定制御部２００又は減速走行時走行安定制御部３００による補正に供するのかを、切り換える。制御切換部４００は、補正に供する場合には、更に、加速走行時走行安定制御部２００及び減速走行時走行安定制御部３００のいずれによる補正に供するのかを、切り換える。この切換は、切換制御部５００から供給される制御切換信号に応じて実行される。
【００２８】
図８に、切換制御部５００の一例機能構成を示す。この図では、車輪速演算部１２０及び１２２にて検出された右後輪１０ＲＲの車輪速ＶＲＲ及び左後輪１０ＲＬの車輪速ＶＲＬが車輪加速度演算部５０６及び５０８にて微分され、これにより右後輪１０ＲＲの加速度ｄＶＲＲ／ｄｔ及び左後輪１０ＲＬの加速度ｄＶＲＬ／ｄｔが求められている。また、角加速度演算部５１０及び５１２はそれぞれ加速度ｄＶＲＲ／ｄｔ又はｄＶＲＬ／ｄｔを車輪半径Ｒにて除すことにより右後輪１０ＲＲの角加速度ｄωＲ／ｄｔ又は左後輪１０ＲＬの角加速度ｄωＬ／ｄｔを求めている。スリップ判定部５１４及び５１６は、それぞれ、角加速度ｄωＲ／ｄｔ又はｄωＬ／ｄｔをしきい値ＴＨと比較し、しきい値ＴＨに対する大小関係を示す信号を制御動作選択部５１８に供給する。ここに、しきい値ＴＨはスリップ判定のためのしきい値である。即ち、駆動輪の角加速度（ｄωＲ／ｄｔ又はｄωＬ／ｄｔ）がしきい値ＴＨを上回っているときには、その駆動輪（右後輪１０ＲＲ又は左後輪１０ＲＬ）はスリップしている又はその傾向を示していると見なすことができる。制御動作選択部５１８は、スリップ判定部５１４及び５１６の出力即ち各駆動輪のスリップ状態判別結果と、オン／オフ判定部１０２の出力即ちアクセルオンオフの別とに基づき、制御切換信号を発生させ制御切換部４００に与える。
【００２９】
即ち、制御動作選択部５１８は、図９に示すように、左右後輪のいずれかがスリップしているとき又はその傾向を示しているときには（７００、７０２）、トルク指令ＴＲ及びＴＬの補正を回避し、トルク指令仮確定部１００にて仮確定されたトルク指令ＴＲ及びＴＬがそのままモータ制御部３６Ｒ及び３６Ｌに供給されるよう、制御切換部４００を制御する（７０４）。無論、本願出願人が先に提案しているＴＲＣ／ＡＢＳ相当制御（特願平９−８６９３号）を適宜実行するようにしても構わない。逆に、左右後輪のいずれもスリップしていないとき又はその傾向を示していないときには（７００、７０２）、トルク指令仮確定部１００にて仮確定されたトルク指令ＴＲ及びＴＬが加速走行時走行安定制御部２００及び減速走行時走行安定制御部３００のうちいずれかに与えられるよう、制御切換部４００を制御する。より詳細には、アクセルがオンしているのであれば（７０６）加速走行時走行安定制御部２００を（７０８）、オフしているのであれば（７０６）減速走行時走行安定制御部３００を（７１０）、それぞれ選択する。
【００３０】
なお、切換制御部５００におけるスリップ判定手法は、車輪角加速度をしきい値判定する手法に限定されるものではなく、例えば駆動輪車輪速と車体速からスリップ率を求めこれをしきい値判定する手法としてもよい。即ち、図１０に示すように、車輪速演算部５２０及び５２２が車輪速センサ４０ＦＲ及び４０ＦＬの出力に基づき右前輪１０ＦＲの車輪速ＶＦＲ及び左前輪１０ＦＬの車輪速ＶＦＬを求め、車体速演算部５２４が車輪速ＶＦＲ及びＶＦＬから車体速ＶＳ＝（ＶＦＲ＋ＶＦＬ）／２を演算し、スリップ率演算部５２６及び５２８が車体速ＶＳ並びに車輪速ＶＲＲ及びＶＲＬから右後輪１０ＲＲのスリップ率ＳＲ＝｜（ＶＲＲ−ＶＳ）／ＶＲＲ｜及び左後輪１０ＲＬのスリップ率ＳＬ＝｜（ＶＲＬ−ＶＳ）／ＶＲＬ｜を求め、スリップ判定部５１４及び５１６がその大小を判別するようにしてもよい。但し、この手法を実行するには、車輪速センサ４０ＦＲ及び４０ＦＬ並びにこれに関連する部材乃至処理が必要になる。前述の図１中、車輪速センサ４０ＦＲ及び４０ＦＬに括弧を付していたのは、図８の手法ではこれらが不要であることによる。
【００３１】
（５）状態フィードバック部の機能
状態フィードバック部６００は、前述のように、車体のヨー方向運動状態を示す状態量を、加速走行時走行安定制御部２００及び減速走行時走行安定制御部３００にフィードバックする。状態フィードバック部６００の形態としては様々な形態を掲げることができる。図１１〜図１４に、状態フィードバック部６００の代表的な構成例を示す。
【００３２】
これらのうち図１１はヨーレイトγｔ、ヨー角加速度ｄγｔ／ｄｔ、すべり角度β及びすべり角速度ｄβ／ｄｔを、図１２はヨーレイトγｔ、すべり角度β及びすべり角速度ｄβ／ｄｔを、図１３はヨーレイトγｔ、ヨー角加速度ｄγｔ／ｄｔ、横加速度Ｇｙ及び横加加速度ｄＧｙ／ｄｔを、図１４はヨーレイトγｔ及び横加速度Ｇｙを、それぞれフィードバックする構成である。これらの図中、ヨーレイト演算部６０２はヨーレイトセンサ５０の出力に基づきヨーレイトγｔを求め、ヨー角速度演算部６０４はこのヨーレイトγｔに基づきヨー角加速度ｄγ／ｄｔを求める。横加速度演算部６０６は横加速度センサ５４の出力に基づき横加速度Ｇｙを求め、横加加速度演算部６０８はこの横加速度Ｇｙに基づき横加加速度ｄＧｙ／ｄｔを求める。すべり角速度演算部６１０はヨーレイトγｔ、車体速ＶＳ及び横加速度Ｇｙに基づきすべり角速度
【数１】
ｄβ／ｄｔ＝Ｇｙ／ＶＳ−γｔ
を求め、すべり角度演算部６１２はこのすべり角速度ｄβ／ｄｔに基づきすべり角度
【数２】
β＝∫（Ｇｙ／ＶＳ−γｔ）ｄｔ
を求める。
【００３３】
これらいずれの図の構成においても、車両のヨー方向運動状態を直接反映する状態量であるところのヨーレイトγｔが、フィードバック対象に含まれていることに留意されたい。ヨーレイトγｔの検出値を利用し走行安定制御を行っているという点で、本実施形態は、特開平５―９１６０７号公報に記載の装置と共通している。しかし、本実施形態は、ヨーレイトγｔ以外に少なくとも１個、ヨー運動状態を示す状態量をフィードバックしている点で、特開平５―９１６０７号公報に記載の装置とは本質的に異なっている。これは、ヨーレイトγｔのみでは十分な走行安定制御を行えないという発明者の知見に基づいている。
【００３４】
図１５及び図１６に、この知見の基礎となっている検討の結果を示す。図中、２本の破線で示され０を含む範囲は、舵角δｔ及び各状態量の値の正常範囲であり、２本の一点鎖線で示される期間は、舵角δｔが変動している期間（操舵期間）である。これらの図から明らかになるのは、例えば舵角δｔの過大過小による走行軌跡の異常をヨーレイトγｔのみで正確且つ敏感に検出するのは難しい、ということである。本実施形態では、舵角γｔの過大過小、路面や横風による外乱、制御系の遅れ等、各種の原因による車体運動の乱れを抑えるべく、ヨーレイトγｔに加え更に少なくとも１種類の状態量を用いるという観点を採用している。即ち、ヨーレイトγｔのみでヨー方向運動状態を検出する従来技術に比べ、高い感度で車両のヨー方向運動状態を検出し、その結果に基づきより高い走行安定性を実現すべく、上述のようなフィードバックを行っている。
【００３５】
更に、図１１及び図１２の構成ではすべり角度β（及びすべり角速度ｄβ／ｄｔ）がフィードバック対象に含まれているのに対し、図１３及び図１４の構成ではそれらに代えて横加速度Ｇｙ（及び横加加速度ｄＧｙ／ｄｔ）がフィードバックされている点にも留意されたい。即ち、車体の横方向の運動方程式は近似的には
【数３】
ｍ・Ｇｙ＝ｍ・ＶＳ・（ｄβ／ｄｔ＋γｔ）
但し、ｍは車体質量
と表すことができるため、図１１及び図１２の構成ではこれを変形して得られる数１及び数２に基づいてすべり角度βを算出しているが、この算出に際しては横加速度Ｇｙ、ヨーレイトγｔ及び車体速度ＶＳという３種類の量が必要になる。図１３及び図１４の構成では、すべり角度βのフィードバックをやめ、横加速度センサ５４の出力に基づき複雑な演算なしに導出できる横加速度Ｇｙをフィードバックすることにより、演算時間の短縮、演算負担の軽減、ひいては制御遅れの低減を図っている。
【００３６】
但し、このような省略を行うには、フィードバックを受ける制御部即ち加速走行時走行安定制御部２００及び減速走行時走行安定制御部３００側に、すべり角度β（及びすべり角速度ｄβ／ｄｔ）なしで車両の横方向の運動状態を反映させる機能乃至制御論理が必要になる。例えば、すべり角速度ｄβ／ｄｔ、横加速度Ｇｙ及びヨーレイトγｔ三者の関係を、
【数４】
ｄβ／ｄｔ＝ｋ１・Ｇｙ−ｋ２・γｔ
ただし、Ａ及びＢはＶＳを反映する係数
という線形加算の式にてとらえ、ｋ１及びｋ２を何らかの方法で決定するという論理を用いる。前述のように基本となる数３自体そもそも近似式であるから、数４の如き変形式には実用性がある。なお、図１１及び図１２の例で横加速度Ｇｙをフィードバックすることも可能である。
【００３７】
また、図１２及び図１４の例では舵角センサ４８の出力に基づき舵角演算部６１４が舵角δｔを求め、これを加速走行時走行安定制御部２００及び減速走行時走行安定制御部３００に供給している。本願出願人が特願平９−８６９３号にて述べたように、舵角δｔは車両操縦者による操舵輪の操作を直接反映する量であるため、舵角δｔを上述の各種の状態量と併用することにより、制御の迅速化や操舵とのタイミング合わせが可能になる。更に、図１１及び図１３の構成で同様に舵角δｔを検出・入力するようにしてもよい。図１１及び図１３の構成ではヨー角加速度ｄγｔ／ｄｔ等をフィードバックしているため、加速走行時走行安定制御部２００及び減速走行時走行安定制御部３００が、仮確定されたトルク指令ＴＲ及びＴＬをそのまま出力した場合に生じる進行方向変化（実質的な舵角）をヨー角加速度ｄγｔ／ｄｔ等に基づき推定できる。従って、そのような推定を行う一方で舵角δｔの検出値の入力を受けることにより、舵角δｔに関し推定値と検出値の差ｅを求め、この偏差ｅが小さくなるようトルク指令ＴＲ及びＴＬを補正することが可能になる。
【００３８】
（６）状態フィードバックによる走行安定制御の原理、作用及び効果
加速走行時走行安定制御部２００及び減速走行時走行安定制御部３００は、状態フィードバック部６００から状態フィードバックを受けて走行安定性制御を実行する。ここでは、加速走行時走行安定制御部２００及び減速走行時走行安定制御部３００の動作を説明するのに先立ち、状態フィードバックによる走行安定制御の原理、作用及び効果を説明する。以下の説明に登場する各種の量の意味及び定義については、図１７及び図１８を参照されたい。図１７は車体の構造に関わる各種の量や車体の前後方向、横方向及びヨー方向の運動を示す各種の量を示す平面図であり、図１８は車輪の運動を示す側面図である。
【００３９】
まず、車輪に左右差がなく、コーナリングフォースにも左右差がないと考えると、外力によるモーメントＭが作用したときの車体の基礎運動方程式は、
【数５】
となる。他方、各車輪の回転の運動方程式は、車輪に左右差がなく、また指令したトルクがそのまま正確に実出力になると仮定すると、
【数６】
となる。更に、コーナリングフォースは、
【数７】
ＹＦ＝−ＫＦ・｛β＋（ＬＦ／ＶＳ）・γｔ−δｔ｝
ＹＲ＝−ＫＲ・｛β＋（ＬＲ／ＶＳ）・γｔ｝
と表される。従って、数６及び数７を数５に代入して整理し、更に行列表現を用いると、
【数８】
となる。式中、ｓはラプラス演算子である。
【００４０】
数８にて表現されている車体運動を制御ブロックにて表すと、図１９又は図２０において、一点鎖線の枠内に示されている如きモデルとなる。図１９及び図２０は、本実施形態が特徴とするところの状態フィードバックによる走行安定制御の原理を、記したものである。
【００４１】
まず、図１９においては、車両状態量ベクトルＸの目標値即ち目標状態量ベクトルＸ０＝[β０ γ０]Tを、規範モデルを用いて決定している。規範モデルは例えば次の式で与えられる規範ゲイン
【数９】
Ｇ０＝｛１／（１＋Ａｓｆ・ＶＳ2）｝・（ＶＳ／Ｉ）
但し、Ａｓｆ：スタビリティファクタ
にて定義されるモデルであり、このモデルを用いたときの目標状態量ベクトルＸ０は
【数１０】
Ｘ０＝[β０ γｔ０]T
＝[０ Ｇ０・δｔ]T
と表すことができる。また、状態フィードバックをゲインＫ＝[Ｋ１ Ｋ２]にて表すこととすると、モーメントＭは
【数１１】
Ｍ＝−Ｋ・（Ｘ−Ｘ０）
と表すことができる。従って、数１０及び数１１から、モーメントＭは、
【数１２】
Ｍ＝−Ｋ・Ｘ＋Ｋ２・Ｇ０・δｔ
となる。これを、数８に代入して得られる式
【数１３】
ｓ・Ｘ＝Ａ・Ｘ＋Ｂ・δｔ＋Ｃ・（−Ｋ・Ｘ＋Ｋ２・Ｇ０・δｔ）
＝（Ａ−Ｃ・Ｋ）Ｘ＋（Ｂ＋Ｄ）δｔ
但し、Ｄ＝Ｃ・Ｋ２・Ｇ０
＝[Ｄ１ Ｄ２]T
Ｄ１、Ｄ２：定数
を変形すると、
【数１４】
｛ｓ・Ｕ−（Ａ−Ｃ・Ｋ）｝Ｘ＝（Ｂ＋Ｄ）・δｔ
即ち
【数１５】
β（ｓ）＝｛Ｂ１・（ｓ−（Ａ２２−Ｃ２・Ｋ２））
−（Ａ１２−Ｃ１・Ｋ２）（Ｂ２＋Ｄ２）｝・δｔ／（ｓ2−ａ１・ｓ＋ａ２）
γｔ（ｓ）＝｛（ｓ−（Ａ１１−Ｃ１・Ｋ１））（Ｂ２＋Ｄ２）
−Ｂ１・（Ａ２１−Ｃ２・Ｋ１）｝・δｔ／（ｓ2−ａ１・ｓ＋ａ２）
但し、ａ１及びａ２は定数
なる式が得られる。この式は、図１９に示される制御系全体においてはすべり角度β及びヨーレイトγｔが舵角δｔにて変化することを表している。従って、図１９に示されるようにモーメントＭを決める際に舵角δｔを参照する系では、次の式
【数１６】
Ｍ＝Ｐ・β＋Ｑ・γｔ＋Ｓ・δｔ
但し、Ｐ、Ｑ、Ｓ：定数
により、モーメントＭを決定し、これに応じ左右駆動輪にトルクを分配することで、車体の制御が可能である。また、 図２０に示されるようにモーメントＭを決める際に舵角δｔを参照しない系では、
【数１７】
Ｍ＝Ｐ・β＋Ｑ・γｔ
により、モーメントＭを決定し、これに応じ左右駆動輪にトルクを分配することで、車体の制御が可能である。
【００４２】
また、すべり角度β、横加速度Ｇｙ及びヨーレイトγｔの間には数４の如き関係があるから、数１４及び数１６は、モーメントＭを操作することで横加速度Ｇｙ及びヨーレイトγｔを制御できることをも、表しているといえる。即ち、横加速度Ｇｙ及びヨーレイトγｔをフィードバックしこれに基づきトルク指令ＴＲ及びＴＬを確定すれば、横加速度Ｇｙ及び及びヨーレイトγｔを制御できることがわかる。この原理に基づく制御を行う際には、横加速度Ｇｙ及びヨーレイトγｔをフィードバックすること、即ち例えば図１３や図１４に示される構成の状態フィードバック部６００を用いる。図中破線で示したように横加速度Ｇｙをフィードバックするようにしたときには図１１や図１２に示される構成の状態フィードバック部６００を用いることもできる。特に、舵角δｔに基づきモーメントＭを決定することも可能であり、そのようにする場合には、図１４に示されるように舵角δｔを入力する構成の状態フィードバック部６００を用いる。
【００４３】
また、図１５及び図１６から読みとれるように、ヨーレイトγｔ、横加速度Ｇｙ及びすべり角度βに比べ、ヨー角加速度ｄγｔ／ｄｔ、横加加速度ｄＧｙ／ｄｔ及びすべり角度ｄβ／ｄｔのほうが、車両のヨー方向運動に敏感に反応する。従って、上述の各原理に従い制御を行うときには、好ましくは、これら各状態量の微分値をも、ヨー方向運動状態を示す状態量として用いる。また、数９の関係が存しているから、上述の微分値を利用することにより、仮確定されたトルク指令ＴＲ及びＴＬをそのまま出力した場合における車体の方向変化量を推定できるから、この推定値と舵角δｔの検出値との差ｅに基づく制御も可能になる。
【００４４】
（７）加速走行時及び減速走行時走行安定制御部の機能
図２１〜図２４に、加速走行時走行安定制御部２００及び減速走行時走行安定制御部３００の一例動作手順を示す。これらの図のうち図２１に示される手順は例えば図１１や図１３に示される構成の状態フィードバック部６００を使用する場合の、図２２に示される手順は例えば図１２や図１４に示される構成の状態フィードバック部６００を使用する場合の、図２３に示される手順は状態フィードバック部６００からフィードバックされる状態量に基づき車両の進行方向の変化を推定する場合の、図２４に示される手順は例えば図１１や図１３に示される構成の状態フィードバック部６００を使用し更に舵角δｔの検出値を入力する場合の、手順である。本実施形態では、いずれかの手順が、加速走行時走行安定制御部２００及び減速走行時走行安定制御部３００において所定周期毎に実行される。
【００４５】
いずれの手順を実行する場合であっても、加速走行時走行安定制御部２００及び減速走行時走行安定制御部３００は、まず、車両のヨー運動方向を示す指標Ｙを演算する（８００）。指標Ｙとしては、例えば、すべり角度β及びヨーレイトγｔをフィードバックしているときにはβ×γｔを、横加速度Ｇｙ及びヨーレイトγｔをフィードバックしているときにはＧｙ×γｔを、用いることができる。加速走行時走行安定制御部２００及び減速走行時走行安定制御部３００は、続いて、この指標Ｙの符号判定即ち車両のヨー運動方向の判定を実行する（８０２、８０４）。即ち、指標Ｙが０になるのは、フィードバックされた状態量から見て車両がヨー方向に運動していないと見なせるときであるから、加速走行時走行安定制御部２００及び減速走行時走行安定制御部３００は、トルク指令仮確定部１００にて仮確定されたトルク指令ＴＲ及びＴＬに補正を施すのをやめる（８０２）。また、指標Ｙが０でないときには、車両のヨー方向運動を抑制する方向のモーメントＭが生じるよう、トルク指令ＴＲ及びＴＬに補正を施す（８０６、８０８）。但し、車両が上から見て反時計回りに運動しているのかそれとも時計回りに運動しているのかに応じ、補正の向きは反転させる（８０４）。即ち、指標Ｙが正であるとき（図１７の定義に従えば車両が上から見て反時計回りに運動しているとき）には負のモーメントＭが生じるよう（８０６）、逆に負であるとき（時計回りに運動しているとき）には正のモーメントＭが生じるよう（８０８）、トルク指令ＴＲ及びＴＬに補正を施す。従って、加速走行時走行安定制御部２００及び減速走行時走行安定制御部３００による補正を経た後のトルク指令ＴＲ及びＴＬの値は、図２５に斜線で示されるように、力行領域及び回生領域にまたがる領域に属することとなる。即ち、加速時でも回生領域のトルクが出力され得るし、減速時でも力行領域のトルクが出力され得る。
【００４６】
舵角δｔの検出値が加速走行時走行安定制御部２００及び減速走行時走行安定制御部３００に供給されているときには、図２２に示すように、ステップ８０２に先立ち舵角δｔの判定を実行する（８１０）。舵角δｔが０でないとき即ち車両操縦者が操舵を実行しているときには、指標Ｙが０であっても（すなわち車両が操舵に応じたヨー方向運動を未だ開示していない時点でも）、ステップ８０４以降に移行する。このようにすることで、操舵に即応して走行安定制御（即ちステップ８０６及び８０８におけるトルク指令補正処理）を起動できるため、迅速で信頼性のよい制御となる。また、舵角δｔを検出していないときでも、図２３に示すように、フィードバックを受けた状態量に基づきこれを推定し（８１２）、ステップ８１０に供することができる。更に、図２４に示すように、舵角δｔを検出しているときに更にその推定をも行うようにすれば、両者の差即ち舵角の偏差ｅを演算でき（８１４）、この偏差ｅに基づきトルク指令ＴＲ及びＴＬを補正するようにすることもできる。
【００４７】
ステップ８０６におけるトルク指令補正式の一例としては、
【数１８】
【数１９】
ＴＲ＝−ＴＲ×｛Ｐ５×β＋Ｐ６×γｔ＋Ｐ７×δｔ｝
ＴＬ＝＋ＴＬ×｛Ｑ５×β＋Ｑ６×γｔ＋Ｑ７×δｔ｝
【数２０】
【数２１】
等の式を掲げることができる。これらの式中、Ｐk及びＱk（ｋ＝１〜15）は、定数である。ステップ８０８におけるトルク指令補正式は、ステップ８０６におけるトルク指令補正式の符号を反転したものでよい。また、加速走行時走行安定制御部２００におけるトルク指令補正式と減速走行時走行安定制御部３００におけるトルク指令補正式は同じ形式のものでよいが、好ましくは、係数Ｐk及びＱk（ｋ＝１〜15）の値は異なる値とする。数１８は図１１及び図２１の組合せに、数１９は図１２及び図２２の組合せに、数２０は図１３及び図２１の組合せに、数２１は図１４及び図２２の組合せに、それぞれ適している。
【００４８】
また、図２３及び図２４の手順においては、例えば
【数２２】
【数２３】
の式に従い舵角推定値δｔｅを求める。これらの式中、ＴＲ及びＴＬは仮確定段階のトルク指令である。数２２は特に図１１に係る状態フィードバック部６００を用いる場合に、数２３は特に図１３に係る状態フィードバック部６００を用いる場合に、適している。更に、図２４の手順では、
【数２４】
ｅ＝δｔ−δｔｅ
の式により偏差ｅを求め、
【数２５】
ＴＲ＝−ＴＲ×｛Ｐｐ×ｅ＋Ｐｉ×∫ｅｄｔ＋Ｐｄ×ｄｅ／ｄｔ｝
ＴＬ＝＋ＴＬ×｛Ｑｐ×ｅ＋Ｑｉ×∫ｅｄｔ＋Ｑｄ×ｄｅ／ｄｔ｝
の式に従いステップ８０６に係るトルク指令補正を実行する（ＰＩＤ制御）。ステップ８０８に関しては符号を反転する。なお、Ｐｐ及びＱｐは比例項ゲイン、Ｐｉ及びＱｉは積分項ゲイン、Ｐｄ及びＱｄは微分項ゲインであり、いずれも定数である。なお、すべり角度βに関し予め目標値を設定しておき、この目標値に対する偏差に関しても（δｔのＰＩＤ制御と共に）ＰＩＤ制御を行うようにしてもよい。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の好適な実施形態によれば、左右駆動輪独立駆動型電気自動車の駆動制御装置において、いずれも車両のヨー方向運動状態を示す複数種類の状態量に基づき、モータに与えるのに先立ちかつ各モータ毎に、各モータに対する出力の指令を補正するようにしたため、舵角の過大過小、操舵後の外乱、制御系の遅れ等によらず車両の走行安定性を確保することができ、また車体運動に予想外の乱れが生じるおそれも小さくなる。その結果、制御の信頼性や精度が向上する。更に、フィードバック対象たる状態量のうち少なくとも一種類を、ヨーレイトに比べ舵角に対する応答性が高い状態量としているため、例えばヨーレイトのみをフィードバック対象とする構成に比べ、高い応答性、ひいては高い信頼性と精度を実現できる。
【００５０】
本発明の更に好適な実施形態によれば、車体のヨー角加速度、横加速度、横加加速度、すべり角速度及びすべり角度のうち少なくとも一つを、ヨーレイト検出値と共にフィードバック対象としているため、上述のような信頼性や精度の向上に特に資することができる。横加速度はヨー角加速度、横加加速度、すべり角速度及びすべり角度と異なり他の状態量からの変換・換算処理なしにセンサから直接得ることができるから、すべり角度等ではなく横加速度をフィードバック対象とすることにより、比較的簡素な機能構成を実現できる。
【００５１】
本発明の更に好適な実施形態によれば、舵角を検出し又は上記複数種類の状態量に基づき舵角を推定し、その結果得られた舵角と上記複数種類の状態量とに基づき指令の補正を行っているため、舵角を基礎とした制御の有する利点を維持でき、従って操舵に対する応答性を維持乃至向上させまた制御の信頼性や精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を実施するのに適する電気自動車のシステム構成を示すブロック図である。
【図２】 ホイルインモータの構造の一例を示す断面図であり、図中右上の円内は一部拡大図である。
【図３】 図１のシステムにおける制動力配分を示す図である。
【図４】 車両制御部の機能構成を示すブロック図である。
【図５】 トルク指令仮確定部の機能構成を示すブロック図である。
【図６】 力行トルクマップの内容を示す図である。
【図７】 回生トルクマップの内容を示す図である。
【図８】 切換制御部の機能構成を示すブロック図である。
【図９】 制御動作選択部の動作の流れの一例を示すフローチャートである。
【図１０】 切換制御部の機能構成の変形例を示すブロック図である。
【図１１】 状態フィードバック部の一例構成を示すブロック図である。
【図１２】 状態フィードバック部の他の一例構成を示すブロック図である。
【図１３】 状態フィードバック部の他の一例構成を示すブロック図である。
【図１４】 状態フィードバック部の他の一例構成を示すブロック図である。
【図１５】 車両の運動状態を示す状態量の時間変化を示すタイムチャートである。
【図１６】 車両の運動状態を示す状態量の時間変化を示すタイムチャートである。
【図１７】 車体の運動を記述するための諸定数及び変数を定義する平面的概念図である。
【図１８】 車輪の回転運動を記述するための諸定数及び変数を定義する概念図である。
【図１９】 状態フィードバック系の制御モデルの一例を示すブロック図である。
【図２０】 状態フィードバック系の制御モデルの他の一例を示すブロック図である。
【図２１】 加速走行時走行安定制御部及び減速走行時走行安定制御部の動作手順の一例を示すフローチャートである。
【図２２】 加速走行時走行安定制御部及び減速走行時走行安定制御部の動作手順の他の一例を示すフローチャートである。
【図２３】 加速走行時走行安定制御部及び減速走行時走行安定制御部の動作手順の他の一例を示すフローチャートである。
【図２４】 加速走行時走行安定制御部及び減速走行時走行安定制御部の動作手順の他の一例を示すフローチャートである。
【図２５】 走行安定制御時の出力トルクの変動範囲を示す図である。
【符号の説明】
１０ＲＲ 右後輪、１０ＲＬ 左後輪、１０ＦＲ 右前輪、１０ＦＬ 左前輪、１２Ｒ，１２Ｌ モータ、３４Ｒ，３４Ｌ インバータ、３６Ｒ，３６Ｌ モータ制御部、３８ 車両制御部、４０ＲＲ，４０ＲＬ，４０ＦＲ，４０ＦＬ 車輪速センサ、４２ アクセルセンサ、４４ ブレーキセンサ、４６ シフトポジションスイッチ、４８ 舵角センサ、５０ ヨーレイトセンサ、５４ 横加速度センサ、１００ トルク指令仮確定部、２００ 加速走行時走行安定制御部、３００ 減速走行時走行安定制御部、４００ 制御切換部、５００ 切換制御部、６００ 状態フィードバック部、６０２ ヨーレイト演算部、６０４ ヨー角加速度演算部、６０６ 横加速度演算部、６０８ 横加加速度演算部、６１０ すべり角速度演算部、６１２ すべり角度演算部、６１４ 舵角演算部、δｔ 舵角、γｔ ヨーレイト、Ｇｙ 横加速度、β すべり角度、ＴＲ，ＴＬ トルク指令。
【発明の属する技術分野】
本発明は、左右各駆動輪に対応してモータを設けた電気自動車に搭載され、当該電気自動車の走行安定性が高まるよう各モータを制御する駆動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
在来エンジン車に関しては、加減速、旋回、レーンチェンジ等をスムーズに実行できるという性能即ち走行安定性の達成及び改善のために、いわゆる四輪操舵（４ＷＳ）が開発されている。しかし、現状の４ＷＳでは、ステアリングに関わる機構やそれを制御するための電子制御系（場合によっては更に油圧制御系）が若干大規模かつ複雑であり、そのため、大きな実装スペースを必要とする、応答が若干遅い、故障が発生しやすい等の問題が存している。他方、車載のモータにて推進される車両である電気自動車に対しても、走行安定性が要求される。在来エンジン車用の４ＷＳを電気自動車に搭載することも考えられるが、その場合も、上述の各問題を避け得ない。また、特に、車両の推進力源としてはモータしか搭載していない純粋な電気自動車では、在来エンジン車のそれよりはるかに大きなバッテリを搭載するのが一般的であり、従って実装スペースの問題は更に顕著になる。
【０００３】
このような事情があるため、電気自動車に搭載実装できる走行安定性制御手段乃至方法が、各種検討されている。例えば特開平１―２９８９０３号、特開平１―２９８９０４号、特開平１―２９８９０５号及び特開平５―１７６４１８号には、左右の各駆動輪を各々独立に回転駆動できるよう複数のモータを配置したタイプの電気自動車即ち左右駆動輪独立駆動型電気自動車に関し、左右各駆動輪の走行軌跡差に応じたモータトルク制御又は速度制御を行う手法が、開示されている。左右駆動輪独立駆動型電気自動車では、左右各駆動輪において相互に異なるトルクを発生させることができるため、在来ガソリン車における４ＷＳと類似の効果を、４ＷＳのような大規模かつ複雑な機構及び制御系なしで、達成できる。なお、上記各公報に記載の制御を実施可能なタイプの典型例としては、車両走行用のモータを左右各駆動輪に埋め込んだ或いは一体化したタイプの電気自動車即ちホイルインモータ型電気自動車がある。ホイルインモータ型電気自動車は、駆動輪毎にモータを設けているためディファレンシャルギア等の分配機構が不要で従って低伝達ロス低エネルギ消費であるから車載バッテリを小型化できる、対応する駆動輪のみを駆動できればよいため通常のいわゆるワンモータ型電気自動車に比べモータを小さくできる、モータが駆動輪にビルトインされているため集積性が高く車室空間が広がる等の利点を有している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、左右各駆動輪の走行軌跡差のみでは、重心回りでの車体の回転運動、横方向への車体の運動、駆動輪のすべり等に十分対処できず、走行安定性を十分に達成できない。例えば、旋回のため操舵を行うと車体にヨーレイト、横加速度、すべり角度等の諸量が発生する。これらは、コーナリングフォース、横方向の力、路面摩擦係数等に加え車体速度や車輪速度等に応じその値が定まる量であり、その値を走行軌跡差から一意に推定し得べきものではない。
【０００５】
この不備を解消するため、本願出願人は、舵角に対するヨーレイト又はすべり角度の応答が目標応答に一致するよう、各モータの出力（トルク）を制御する技術を、既に提案している（特願平９−８６９３号）。かかる制御手法、即ち目標ヨーレイト適合制御や目標すべり角度適合制御（例えばすべり角度ゼロ制御）を用いることにより、回転運動、横方向運動等に好適に対処可能になり、車両の走行安定性を改善できる。また、舵角は車両操縦者による操舵に伴い直ちに発生する量であり、先提案ではこの舵角に基づく制御を行っているため、車両操縦者によるペダル操作頻度の低減等の効果も生じる。即ち、アクセルペダルを踏んで走行している最中に車両操縦者が操舵を行いその結果走行が不安定になりかけたとしても、車両操縦者がそれを察知してブレーキペダルを踏み始める前に、目標ヨーレイト適合制御や目標すべり角度適合制御が起動して走行不安定性を解消乃至低減するから、車両操縦者によるブレーキペダル操作は不要になりアクセルペダルを踏んだままの走行が可能になる。
【０００６】
発明者は、この先提案に係る駆動制御装置に更に改善を加えるべく、検討を続けてきた。この検討の結果明らかになった要改善点の一つは、専ら舵角のみに基づき制御を行うと、舵角の過大過小、操舵後に受ける外乱（路面、横風等）、制御系の遅れ等に起因して、車体運動に予想外の乱れ（制御誤差）が生じることである。本発明の目的の一つは、舵角に代えて又は舵角と共に、車体のヨー方向運動状態を表す状態量をフィードバックすることにより、舵角の過大過小、操舵後に受ける外乱、制御系の遅れ等があっても車体運動には予想外の乱れが生じないようにしひいては制御の信頼性や精度を向上させることにある。本発明の目的の他の一つは、操舵（舵角）に対する応答性の良い状態量を、車体のヨー方向運動状態を典型的に表す状態量と、併用することにより、制御の信頼性を高めることにある。本発明の目的の他の一つは、上述の状態量のみならず舵角をも制御の基礎とすることにより、また、舵角に対する応答性の高い量を上述の状態量として使用することにより、操舵に対する応答性を維持乃至向上させまた制御の信頼性や精度を向上させることにある。本発明の目的の他の一つは、センサから直接に即ち変換演算なしで導出できる量を上述の状態量として用いることにより、比較的簡素な機能構成にて上記各目的を達成できるようにすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の好適な実施形態は、電気自動車の左右各駆動輪を個別に駆動するための複数のモータ各々に対し、その出力に関する指令を与えることにより、車両の走行を制御する駆動制御装置に係る実施形態であり、車両操縦者からの加速又は減速要求に基づき上記指令を仮確定する指令仮確定手段と、いずれも車両のヨー方向運動状態を示す複数種類の状態量に基づき、モータに与えるのに先立ちかつ各モータ毎に、上記指令を補正する状態フィードバック制御手段と、を備え、上記複数種類の状態量のうち１種類が、車体のヨーレイトの検出値であり、残りが、ヨーレイトの検出値に比べ舵角に対する応答性が高い他の状態量を含むことを特徴とする。かかる構成においては、各モータの出力制御に際し、車体のヨー方向運動状態を表す状態量がフィードバックされるため、舵角の過大過小があったとしても、また車両操縦者が操舵を行った後に横風等の外乱を受けたとしても、更には制御系に無視し得ない遅れがあったとしても、これらの要因による走行安定性への影響を各モータへの指令に反映させることができる。従って、車体運動には予想外の乱れは生じにくくなり、制御の信頼性や精度が向上する。また、この構成においては、フィードバック対象たる状態量が複数種類存しており、そのうち少なくとも一種類は、ヨーレイトに比べ舵角に対する応答性が高い状態量である。このように、ヨー方向運動状態を表現するヨーレイトと、舵角に対する応答性の高い他の状態量とが、状態量としてフィードバックされているため、例えばヨーレイトのみをフィードバック対象とする構成に比べ、高い応答性、ひいては高い信頼性と精度を実現できる。
【０００８】
本発明の更に好適な実施形態に係る駆動制御装置は、上述の実施形態において、更に、車体のヨー角加速度を検出する手段、車体の横加速度を検出する手段、車体の横加加速度を検出する手段、車体のすべり角速度を検出する手段、並びに車体のすべり角度を検出する手段のうち少なくとも一つを、備える。これらの手段にて検出される車体のヨー角加速度、横加速度、横加加速度、すべり角速度及びすべり角度は、いずれも、ヨーレイトに比べ舵角に対する応答性が高い状態量であるから、これらのうち少なくとも一つをヨーレイト検出値と共にフィードバック対象とすることにより、上述のような信頼性や精度の向上に資することができる。また、これらのうち横加速度は、ヨー角加速度、横加加速度、すべり角速度及びすべり角度と異なり他の状態量からの変換・換算処理なしにセンサから直接得ることができるから、すべり角度等ではなく横加速度をフィードバック対象とすることにより、比較的簡素な機能構成にて上記各目的を達成できる。
【０００９】
本発明の更に好適な実施形態に係る駆動制御装置は、上述の各実施形態において、更に、舵角を検出し又は上記複数種類の状態量に基づき舵角を推定する手段を備える。この実施形態における状態フィードバック制御手段は、上記複数種類の状態量及び上記舵角に基づき、モータに与えるのに先立ちかつ各モータ毎に、上記指令を補正する。このように、上述の状態量のみならず舵角をも制御の基礎とすることにより、舵角を基礎とした制御の有する利点を維持でき、従って操舵に対する応答性を維持乃至向上させまた制御の信頼性や精度を向上させることができる。
【００１０】
なお、本願では、本発明を「駆動制御装置」に関する発明であると述べているが、本願の開示を参照した当業者であれば、本発明を「電気自動車」「駆動制御方法」等として表現し又は解釈するのは容易であろう。また、次に本発明の好適な実施形態を記載するが、本発明の要旨はこの実施形態に限定して認定されるべきものではなく、本発明はその本質を逸脱しない範囲で各種の変形を包含するものとする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
（１）システム構成
図１に、本発明を実施するのに適する電気自動車のシステム構成を示す。この電気自動車は後輪駆動であり、右後輪１０ＲＲ及び左後輪１０ＲＬが駆動輪、右前輪１０ＦＲ及び左前輪１０ＦＬが従動輪である。但し、本発明は前輪駆動車や四輪駆動車にも適用できる。
【００１２】
また、図１の電気自動車はホイルインモータ型である。即ち、図中右側の車両走行用モータ１２Ｒは右後輪１０ＲＲの内部に、左側の車両走行用モータ１２Ｌは左後輪１０ＲＬの内部に、各々組み込まれている。図２に、右後輪１０ＲＲを例として、組込方の例を示す。この図では、タイヤ１４と一体に回転できるようホイル１６の内側にロータ１８を固定する一方で、モータ軸２０を介しリアアクスル２２にステータ２４を固定し、ベアリング等を介してステータ２４をロータ１８と継合している。更に、ロータ１８の内壁面にステータ２４と微小間隙を以て対向するようロータマグネット（永久磁石）２６を固定する一方で、ステータ２４にはステータ巻線２８を捲回しており、ステータ巻線２８に電流を流すためのケーブル３０をモータ軸２０内を介してステータ巻線２８に接続している。このような構造において、ケーブル３０を介しステータ巻線２８に交流電流を供給することにより、ロータ１８は回転し、車両の推進力を生む。なお、本発明の実施に際しては、他種の構造を用いても構わないし、また、左右各駆動輪に対応してモータが設けられている他種の構造を用いてもよい。
【００１３】
図１に示されるバッテリ３２は、モータ１２Ｒ及び１２Ｌへの駆動電力供給源であり、その放電出力はインバータ３４Ｒを介してモータ１２Ｒに、またインバータ３４Ｌを介してモータ１２Ｌに、各々供給されている。インバータ３４Ｒ及び３４Ｌは、電力変換器の一種である。即ち、インバータ３４Ｒはモータ制御部３６Ｒの制御の下にバッテリ３２の放電出力（直流）をモータ１２Ｒに適する電力形式（この図では三相交流）に変換し、インバータ３４Ｌはモータ制御部３６Ｌの制御の下にバッテリ３２の放電出力をモータ１２Ｌに適する電力形式に変換する。モータ制御部３６Ｒは、車両制御部３８からのトルク指令ＴＲに応じてインバータ３４Ｒを制御することにより、トルク指令ＴＲに相当するトルクをモータ１２Ｒから出力させる。同様に、モータ制御部３６Ｌは、車両制御部３８からのトルク指令ＴＬに応じてインバータ３４Ｌを制御することにより、トルク指令ＴＬに相当するトルクをモータ１２Ｌから出力させる。モータ制御部３６Ｒ及び３６Ｌは、この他、インバータ３４Ｒ及び３４Ｌのうち対応するものと車両制御部３８との間を絶縁分離する機能等を併有している。また、モータ制御部３６Ｒ及び３６Ｌによるインバータ３４Ｒ及び３４Ｌの制御は、図示しない電流センサから得たモータ１２Ｒ及び１２Ｌの各相電流検出値に基づき、或いはロータ角度位置等から求めたモータ１２Ｒ及び１２Ｌの各相電流推定値に基づき行う。なお、本発明は、純粋な電気自動車のみならずいわゆるハイブリッド車にも適用できる。
【００１４】
車両制御部３８は、モータ１２Ｒ及び１２Ｌの出力トルクの制御、車載各コンポーネントの状態監視・制御、車両乗員への車両状態の報知その他の機能を担う制御部材であり、従来から用いられている電子制御ユニット（ＥＣＵ）の主にソフトウエア的な改変にて実現できる。車両制御部３８には車両各部に設けたセンサ類の出力が入力され、車両制御部３８はセンサ類の出力をモータ出力制御や車両状態監視に利用する。
【００１５】
例えば、右後輪１０ＲＲのホイル（図２では１６）に設けられている車輪速センサ４０ＲＲ（例えばレゾルバ）は、右後輪１０ＲＲの車輪速ＶＲＲを示す信号（例えば微小角度位置変位毎のパルス信号）を生成し、また左後輪１０ＲＬのホイルに設けられている車輪速センサ４０ＲＬは、左後輪１０ＲＬの車輪速ＶＲＬを示す信号を生成する。同様に、右前輪１０ＦＲのホイルに設けられている車輪速センサ４０ＦＲは、右前輪１０ＦＲの車輪速ＶＦＲを示す信号を生成し、また左前輪１０ＦＬのホイルに設けられている車輪速センサ４０ＦＬは、左前輪１０ＦＬの車輪速ＶＦＬを示す信号を生成する。また、アクセルセンサ４２は、アクセルペダル（図示せず）の踏込量即ちアクセル開度ＶＡを示す信号を、ブレーキセンサ４４は、ブレーキペダル５６の踏込量即ちブレーキ力ＦＢを示す信号を、シフトポジションスイッチ４６は、シフトレバー（図示せず）の投入レンジ（及びエンジンブレーキレンジ等では当該レンジ内でのシフトレバー位置）即ちシフトポジションを示す信号を、それぞれ発生させる。更に、舵角センサ４８はステアリングホイル（図示せず）の操作に応じて変化する舵角δｔを示す信号を、発生させる。図中、舵角センサ４８に括弧を付しているが、これは、本発明のある種の実施形態においては舵角センサ４８が不要であるという意味である。また、ヨーレイトセンサ５０は車体に加わるヨーレイトγｔを、横加速度センサ５４は横加速度Ｇｙを、それぞれ検出する。これらヨーレイトγｔ及び横加速度Ｇｙは、いずれも、車両のヨー方向運動状態を示す状態量である。上述した各種のセンサの出力は、各々、車両制御部３８に入力されるに当たって車両制御部３８にて処理可能な形式のデータに変換される。車両制御部３８は、変換後のデータを用いて、トルク指令ＴＲ及びＴＬの決定、制御方法の切換等を実行する。
【００１６】
また、図１では、前輪を油圧制動し、後輪を回生制動する制動システムが用いられている。即ち、ブレーキペダル５６が踏まれると、これに応じてマスタシリンダ５８にて発生した油圧が左右のホイルシリンダ６０Ｒ及び６０Ｌに伝達され、左右のブレーキホイル６２Ｒ及び６２Ｌに作用し、左右前輪に制動トルクが付与される一方で、ブレーキセンサ４４を用いて検出されたブレーキ力（例えばマスタシリンダ５８の油圧）ＦＢに応じ車両制御部３８が回生に係るトルク指令ＴＲ及びＴＬを発生させる。従って、図１の車両における油圧回生間制動力配分は、図３に示されるようにブレーキ力ＦＢ（横軸の“ペダル入力”）の増大に伴い油圧回生双方が増大する配分となる。このように油圧系統と回生系統がブレーキセンサ４４以降は分離しているため、油圧及び回生のいずれか一方がフェイルしたとしても他方にて車両を退避させることができる。また、油圧系統にバルブやポンプ等の機構やその駆動・制御のための電気系統を設けていないため、例えば、回生にてまかなえる間は油圧を遮断するシステム等に比べて、システム構成が簡素になる。なお、油圧系統にバルブやポンプ等の機構やその駆動・制御のための電気系統を設ける必要がない理由の一つは、後述のようにモータ１２Ｒ及び１２Ｌの出力トルクの制御を利用して走行安定性制御を行うという、本実施形態の特徴的構成にある。
【００１７】
（２）車両制御部の全体機能
図４に、本実施形態における車両制御部３８の機能構成を示す。なお、本発明は、ハードロジックによってもまたソフトウエアによっても実施することが可能であるが、以下の説明では機能構成の明示のためブロック図を使用している。車両制御部３８は、トルク指令仮確定部１００、加速走行時走行安定制御部２００、減速走行時走行安定制御部３００、制御切換部４００、切換制御部５００及び状態フィードバック部６００を有している。トルク指令仮確定部１００は、車両操縦者からの要求を示す情報としてアクセルセンサ４２、ブレーキセンサ４４、シフトポジションスイッチ４６等の出力を取り込む一方で、制御対象たるモータ１２Ｒ及び１２Ｌの回転数ＮＲ及びＮＬに関する情報を車輪速センサ４０ＲＲ及び４０ＲＬから取り込み、車両操縦者からの加速、減速等の要求に応じた出力を現在のモータ回転数下で発生させるために必要なトルクを、これらの情報に基づき左右各駆動輪１０ＲＲ及び１０ＲＬそれぞれについて求め、求めたトルクをトルク指令ＴＲ及びＴＬとする。但し、この段階では、トルク指令ＴＲ及びＴＬは最終的に確定したわけではなく、まだ「仮確定」しただけである。
【００１８】
加速走行時走行安定制御部２００及び減速走行時走行安定制御部３００は、いずれも、状態フィードバック部６００の出力（及び舵角δｔ）に基づき、仮確定したトルク指令ＴＲ及びＴＬに特定の条件下で補正を施すことにより、車両の走行安定性を維持改善する機能を有している。特に、加速走行時走行安定制御部２００は前進時、後退加速時及び定速走行時における走行安定性維持改善を、減速走行時走行安定制御部３００は減速走行時における走行安定性維持改善を、分担している。加速走行時走行安定制御部２００及び減速走行時走行安定制御部３００は、いずれも、左右のモータ１２Ｒ及び１２Ｌに対して個々別々にトルク指令を与えられるという左右輪独立駆動型電気自動車の特質を利用して、車体にその重心回りのモーメントＭを発生させ、走行が不安定になることを防ぐ。従って、本実施形態では、油圧制御系や複雑な電子制御系なしで、車両の走行安定性に資する機能を提供できる。
【００１９】
制御切換部４００及び切換制御部５００は、車両状態又は運転状態に応じて、制御論理を選択的に切り換える。制御切換部４００はトルク指令仮確定部１００の後段に配されており、切換制御部５００は制御切換部４００に制御信号を与える。即ち、トルク指令仮確定部１００にて仮確定されたトルク指令ＴＲ及びＴＬをそのまま出力させるのか、加速走行時走行安定制御部２００にて補正されたトルク指令ＴＲ及びＴＬを出力させるのか、それとも減速走行時走行安定制御部３００にて補正されたトルク指令ＴＲ及びＴＬを出力させるのかが、切換制御部５００からの制御信号により制御切換部４００にて決定される。切換制御部５００は、この制御信号を発生させるため、車輪速ＶＲＲ及びＶＲＬ（場合によっては更にＶＦＲ及びＶＦＬ）やアクセルセンサ４２の出力を利用する。
【００２０】
状態フィードバック部６００は、車両のヨー方向運動状態を示す各種状態量を、加速走行時走行安定制御部２００及び減速走行時走行安定制御部３００にフィードバックする。後述のように、フィードバック対象となりうる状態量としては、ヨーレイトγｔ、ヨー角加速度ｄγｔ／ｄｔ、横加速度Ｇｙ、横加加速度ｄＧｙ／ｄｔ、すべり角度β、すべり角速度ｄβ／ｄｔ等がある。本実施形態の特徴の一つは、フィードバックする状態量の組合せを所定の論理に従い設定することにより、舵角δｔの過大過小、横風等の外乱及び制御系の遅れに影響されにくく、操舵に対する応答性が高く、かつ信頼性及び精度の高い走行安定性制御を実現している点や、当該走行安定性制御を簡素な手順で実現可能にしている点にある。
【００２１】
（３）トルク指令仮確定部の機能
図５に示すように、トルク指令仮確定部１００は、アクセルペダルが踏まれたか否かをアクセルセンサ４２の出力に基づき判定するオン／オフ判定部１０２を有している。オン／オフ判定部１０２にてアクセルオン即ちアクセルペダルが踏まれていると判定されたときには、アクセル開度演算部１０４がアクセルセンサ４２の出力に基づきアクセル開度ＶＡを演算し、アクセルオフ即ちアクセルペダルが踏まれていないと判定されたときには、ブレーキ力演算部１０６がブレーキセンサ４４の出力に基づきブレーキ力（踏力）ＦＢを演算する。その際、シフトポジションスイッチにて設定されるシフトポジションがアクセル開度演算部１０４及びブレーキ力演算部１０６によって参照され、そのときのシフトポジションに応じてアクセル開度ＶＡやブレーキ力ＦＢが演算決定される。演算決定されたアクセル開度ＶＡは左右の力行トルク演算部１０８及び１１０に供給され、ブレーキ力ＦＢは左右の回生トルク演算部１１２及び１１４に供給される。
【００２２】
他方、車輪速演算部１２０は、車輪速センサ４０ＲＲからの信号例えばパルス信号を車輪速ＶＲＲを示すデータに変換し、車輪速演算部１２２は、車輪速センサ４０ＲＬからの信号を車輪速ＶＲＬを示すデータに変換する。車輪速演算部１２０の後段に配されている回転数演算部１２４は、６０／（２πＲ）を乗ずることにより車輪速ＶＲＲを回転数ＮＲに変換する。車輪速演算部１２２の後段に配されている回転数演算部１２６は、６０／（２πＲ）を乗ずることにより車輪速ＶＲＬを回転数ＮＬに変換する。尚、ここでは、回転数をｒｐｍ単位で、車輪速をｍ／ｓｅｃ単位で表している。また、Ｒは車輪半径である。このようにして得られる回転数情報のうち、右側のモータ１２Ｒの回転数ＮＲは力行トルク演算部１０８及び回生トルク演算部１１２に、また左側のモータ１２Ｌの回転数ＮＬは力行トルク演算部１１０及び回生トルク演算部１１４に入力される。
【００２３】
右側の力行トルク演算部１０８は、右側のモータ１２Ｒの回転数ＮＲをキーとして力行トルクマップ１２８を参照することにより、そのときの回転数ＮＲにおいて右側のモータ１２Ｒから出力可能な最大力行トルクを求め、この最大力行トルクをアクセル開度ＶＡにて案分することにより、右側のモータ１２Ｒに対するトルク指令ＴＲを決定する。ここで用いている力行トルクマップ１２８は、図６に示すように、力行領域（回転数＞０かつトルク＞０の領域）における回転数対最大トルク特性を保持する手段であり、これを上述のように回転数ＮＲをキーとして参照することにより、その回転数ＮＲにおける最大力行トルク（図６中のＶＡ＝１００％のカーブ上の点）が得られる。更に、そのときのアクセル開度ＶＡがｘ％であるとするならば、求めた最大力行トルクにｘ／１００を乗ずる案分処理によって、出力すべき力行トルク即ちそのときのアクセル開度ＶＡ及び回転数ＮＲに即したトルク指令ＴＲ（図６中のＶＡ＝ｘ％のカーブ上の点）を得ることができる。左側の力行トルク演算部１１０も、同様の手順にて、出力すべき力行トルク即ちそのときのアクセル開度ＶＡ及び回転数ＮＬに即したトルク指令ＴＬを求める。
【００２４】
右側の回生トルク演算部１１２は、右側のモータ１２Ｒの回転数ＮＲをキーとして回生トルクマップ１３０を参照することにより、そのときの回転数ＮＲにおいて右側のモータ１２Ｒから出力可能な最大回生トルクを求め、この最大回生トルクをブレーキ力ＦＢにて案分することにより、右側のモータ１２Ｒに対するトルク指令ＴＲを決定する。ここで用いている回生トルクマップ１３０は、図７に示すように、回生領域（回転数＞０かつトルク＜０の領域）における回転数対最大トルク特性を保持する手段であり、これを上述のように回転数ＮＲをキーとして参照することにより、その回転数ＮＲにおける最大回生トルク（図７中のＦＢ＝１００％のカーブ上の点）が得られる。更に、そのときのブレーキ力ＦＢがｘ％であるとするならば、求めた最大回生トルクにｘ／１００を乗ずる案分処理によって、出力すべき回生トルク即ちそのときのブレーキ力ＦＢ及び回転数ＮＲに即したトルク指令ＴＲ（図７中のＦＢ＝ｘ％のカーブ上の点）を得ることができる。左側の回生トルク演算部１１４も、同様の手順にて、出力すべき回生トルク即ちそのときのブレーキ力ＦＢ及び回転数ＮＬに即したトルク指令ＴＬを求める。
【００２５】
力行／回生切換部１１６は、オン／オフ判定部１０２の出力に応じ、力行トルクを指令するのかそれとも回生トルクを指令するのかを切り換える。即ち、力行トルク演算部１０８及び１１０にて決定されたトルク指令ＴＲ及びＴＬを後段に供給するのか、それとも回生トルク演算部１１２及び１１４にて決定されたトルク指令ＴＲ及びＴＬを後段に供給するのかを、アクセルのオン／オフに応じて切り換える。以下、説明の便宜のため、トルク指令仮確定部１００にて決定されたトルク指令ＴＲ及びＴＬを、“仮確定された”トルク指令ＴＲ及びＴＬと呼ぶ。
【００２６】
なお、図５では左右で力行トルクマップ１２８及び回生トルクマップ１３０を共有しているが、これは、左右のモータ１２Ｒ及び１２Ｌが同一特性の場合の例であり、同一特性でない場合等には左右で個別のマップを利用する。また、図６及び図７の例では最大力行トルク又は最大回生トルクのみをマップ化しているが、アクセル開度ＶＡ又はブレーキ力ＦＢをパラメタとして多数のトルク曲線をマップ化しておくようにしてもよい。そのようなマップ化が行われていれば、回転数とアクセル開度又はブレーキ力との対にてマップを参照することによりトルク指令を求められるから、力行又は回生トルク演算部１０８〜１１４にて案分処理を実行する必要がなくなる。反面、回転数対最大トルク特性のみをマップ化する方が、マップ保持のための記憶空間を節約できる。更に、トルク指令ＴＲ及びＴＬの演算を左右個別の機能・演算部材によって同時並行的に実行するのではなく、単一の演算部にて時分割で実行する方が、簡素な構成になる。そのような構成を採るには、例えば、左側の駆動輪に関する演算の実行タイミング及び右側の駆動輪に関する演算の実行タイミングを交互に与えるタイミングクロックを発生させ、これに同期した演算を実行するようにすればよい。この点は、後述する各種の係数や補正量の演算に関しても同様である。
【００２７】
（４）切換制御部の機能
仮確定されたトルク指令ＴＲ及びＴＬは、所定の条件を満たす場合にのみそのまま、モータ制御部３６Ｒ及び３６Ｌに出力される。言い換えれば、各駆動輪のスリップ率の大小やアクセルオン／オフの別に応じて、適宜、加速走行時走行安定制御部２００又は減速走行時走行安定制御部３００にて補正が施されたトルク指令ＴＲ及びＴＬが、仮確定されたトルク指令ＴＲ及びＴＬに代えて、モータ制御部３６Ｒ及び３６Ｌに出力される。先に図４に示した制御切換部４００は、具体的には、仮確定されたトルク指令ＴＲ及びＴＬを、そのままモータ制御部３６Ｒ及び３６Ｌに出力するのかそれとも加速走行時走行安定制御部２００又は減速走行時走行安定制御部３００による補正に供するのかを、切り換える。制御切換部４００は、補正に供する場合には、更に、加速走行時走行安定制御部２００及び減速走行時走行安定制御部３００のいずれによる補正に供するのかを、切り換える。この切換は、切換制御部５００から供給される制御切換信号に応じて実行される。
【００２８】
図８に、切換制御部５００の一例機能構成を示す。この図では、車輪速演算部１２０及び１２２にて検出された右後輪１０ＲＲの車輪速ＶＲＲ及び左後輪１０ＲＬの車輪速ＶＲＬが車輪加速度演算部５０６及び５０８にて微分され、これにより右後輪１０ＲＲの加速度ｄＶＲＲ／ｄｔ及び左後輪１０ＲＬの加速度ｄＶＲＬ／ｄｔが求められている。また、角加速度演算部５１０及び５１２はそれぞれ加速度ｄＶＲＲ／ｄｔ又はｄＶＲＬ／ｄｔを車輪半径Ｒにて除すことにより右後輪１０ＲＲの角加速度ｄωＲ／ｄｔ又は左後輪１０ＲＬの角加速度ｄωＬ／ｄｔを求めている。スリップ判定部５１４及び５１６は、それぞれ、角加速度ｄωＲ／ｄｔ又はｄωＬ／ｄｔをしきい値ＴＨと比較し、しきい値ＴＨに対する大小関係を示す信号を制御動作選択部５１８に供給する。ここに、しきい値ＴＨはスリップ判定のためのしきい値である。即ち、駆動輪の角加速度（ｄωＲ／ｄｔ又はｄωＬ／ｄｔ）がしきい値ＴＨを上回っているときには、その駆動輪（右後輪１０ＲＲ又は左後輪１０ＲＬ）はスリップしている又はその傾向を示していると見なすことができる。制御動作選択部５１８は、スリップ判定部５１４及び５１６の出力即ち各駆動輪のスリップ状態判別結果と、オン／オフ判定部１０２の出力即ちアクセルオンオフの別とに基づき、制御切換信号を発生させ制御切換部４００に与える。
【００２９】
即ち、制御動作選択部５１８は、図９に示すように、左右後輪のいずれかがスリップしているとき又はその傾向を示しているときには（７００、７０２）、トルク指令ＴＲ及びＴＬの補正を回避し、トルク指令仮確定部１００にて仮確定されたトルク指令ＴＲ及びＴＬがそのままモータ制御部３６Ｒ及び３６Ｌに供給されるよう、制御切換部４００を制御する（７０４）。無論、本願出願人が先に提案しているＴＲＣ／ＡＢＳ相当制御（特願平９−８６９３号）を適宜実行するようにしても構わない。逆に、左右後輪のいずれもスリップしていないとき又はその傾向を示していないときには（７００、７０２）、トルク指令仮確定部１００にて仮確定されたトルク指令ＴＲ及びＴＬが加速走行時走行安定制御部２００及び減速走行時走行安定制御部３００のうちいずれかに与えられるよう、制御切換部４００を制御する。より詳細には、アクセルがオンしているのであれば（７０６）加速走行時走行安定制御部２００を（７０８）、オフしているのであれば（７０６）減速走行時走行安定制御部３００を（７１０）、それぞれ選択する。
【００３０】
なお、切換制御部５００におけるスリップ判定手法は、車輪角加速度をしきい値判定する手法に限定されるものではなく、例えば駆動輪車輪速と車体速からスリップ率を求めこれをしきい値判定する手法としてもよい。即ち、図１０に示すように、車輪速演算部５２０及び５２２が車輪速センサ４０ＦＲ及び４０ＦＬの出力に基づき右前輪１０ＦＲの車輪速ＶＦＲ及び左前輪１０ＦＬの車輪速ＶＦＬを求め、車体速演算部５２４が車輪速ＶＦＲ及びＶＦＬから車体速ＶＳ＝（ＶＦＲ＋ＶＦＬ）／２を演算し、スリップ率演算部５２６及び５２８が車体速ＶＳ並びに車輪速ＶＲＲ及びＶＲＬから右後輪１０ＲＲのスリップ率ＳＲ＝｜（ＶＲＲ−ＶＳ）／ＶＲＲ｜及び左後輪１０ＲＬのスリップ率ＳＬ＝｜（ＶＲＬ−ＶＳ）／ＶＲＬ｜を求め、スリップ判定部５１４及び５１６がその大小を判別するようにしてもよい。但し、この手法を実行するには、車輪速センサ４０ＦＲ及び４０ＦＬ並びにこれに関連する部材乃至処理が必要になる。前述の図１中、車輪速センサ４０ＦＲ及び４０ＦＬに括弧を付していたのは、図８の手法ではこれらが不要であることによる。
【００３１】
（５）状態フィードバック部の機能
状態フィードバック部６００は、前述のように、車体のヨー方向運動状態を示す状態量を、加速走行時走行安定制御部２００及び減速走行時走行安定制御部３００にフィードバックする。状態フィードバック部６００の形態としては様々な形態を掲げることができる。図１１〜図１４に、状態フィードバック部６００の代表的な構成例を示す。
【００３２】
これらのうち図１１はヨーレイトγｔ、ヨー角加速度ｄγｔ／ｄｔ、すべり角度β及びすべり角速度ｄβ／ｄｔを、図１２はヨーレイトγｔ、すべり角度β及びすべり角速度ｄβ／ｄｔを、図１３はヨーレイトγｔ、ヨー角加速度ｄγｔ／ｄｔ、横加速度Ｇｙ及び横加加速度ｄＧｙ／ｄｔを、図１４はヨーレイトγｔ及び横加速度Ｇｙを、それぞれフィードバックする構成である。これらの図中、ヨーレイト演算部６０２はヨーレイトセンサ５０の出力に基づきヨーレイトγｔを求め、ヨー角速度演算部６０４はこのヨーレイトγｔに基づきヨー角加速度ｄγ／ｄｔを求める。横加速度演算部６０６は横加速度センサ５４の出力に基づき横加速度Ｇｙを求め、横加加速度演算部６０８はこの横加速度Ｇｙに基づき横加加速度ｄＧｙ／ｄｔを求める。すべり角速度演算部６１０はヨーレイトγｔ、車体速ＶＳ及び横加速度Ｇｙに基づきすべり角速度
【数１】
ｄβ／ｄｔ＝Ｇｙ／ＶＳ−γｔ
を求め、すべり角度演算部６１２はこのすべり角速度ｄβ／ｄｔに基づきすべり角度
【数２】
β＝∫（Ｇｙ／ＶＳ−γｔ）ｄｔ
を求める。
【００３３】
これらいずれの図の構成においても、車両のヨー方向運動状態を直接反映する状態量であるところのヨーレイトγｔが、フィードバック対象に含まれていることに留意されたい。ヨーレイトγｔの検出値を利用し走行安定制御を行っているという点で、本実施形態は、特開平５―９１６０７号公報に記載の装置と共通している。しかし、本実施形態は、ヨーレイトγｔ以外に少なくとも１個、ヨー運動状態を示す状態量をフィードバックしている点で、特開平５―９１６０７号公報に記載の装置とは本質的に異なっている。これは、ヨーレイトγｔのみでは十分な走行安定制御を行えないという発明者の知見に基づいている。
【００３４】
図１５及び図１６に、この知見の基礎となっている検討の結果を示す。図中、２本の破線で示され０を含む範囲は、舵角δｔ及び各状態量の値の正常範囲であり、２本の一点鎖線で示される期間は、舵角δｔが変動している期間（操舵期間）である。これらの図から明らかになるのは、例えば舵角δｔの過大過小による走行軌跡の異常をヨーレイトγｔのみで正確且つ敏感に検出するのは難しい、ということである。本実施形態では、舵角γｔの過大過小、路面や横風による外乱、制御系の遅れ等、各種の原因による車体運動の乱れを抑えるべく、ヨーレイトγｔに加え更に少なくとも１種類の状態量を用いるという観点を採用している。即ち、ヨーレイトγｔのみでヨー方向運動状態を検出する従来技術に比べ、高い感度で車両のヨー方向運動状態を検出し、その結果に基づきより高い走行安定性を実現すべく、上述のようなフィードバックを行っている。
【００３５】
更に、図１１及び図１２の構成ではすべり角度β（及びすべり角速度ｄβ／ｄｔ）がフィードバック対象に含まれているのに対し、図１３及び図１４の構成ではそれらに代えて横加速度Ｇｙ（及び横加加速度ｄＧｙ／ｄｔ）がフィードバックされている点にも留意されたい。即ち、車体の横方向の運動方程式は近似的には
【数３】
ｍ・Ｇｙ＝ｍ・ＶＳ・（ｄβ／ｄｔ＋γｔ）
但し、ｍは車体質量
と表すことができるため、図１１及び図１２の構成ではこれを変形して得られる数１及び数２に基づいてすべり角度βを算出しているが、この算出に際しては横加速度Ｇｙ、ヨーレイトγｔ及び車体速度ＶＳという３種類の量が必要になる。図１３及び図１４の構成では、すべり角度βのフィードバックをやめ、横加速度センサ５４の出力に基づき複雑な演算なしに導出できる横加速度Ｇｙをフィードバックすることにより、演算時間の短縮、演算負担の軽減、ひいては制御遅れの低減を図っている。
【００３６】
但し、このような省略を行うには、フィードバックを受ける制御部即ち加速走行時走行安定制御部２００及び減速走行時走行安定制御部３００側に、すべり角度β（及びすべり角速度ｄβ／ｄｔ）なしで車両の横方向の運動状態を反映させる機能乃至制御論理が必要になる。例えば、すべり角速度ｄβ／ｄｔ、横加速度Ｇｙ及びヨーレイトγｔ三者の関係を、
【数４】
ｄβ／ｄｔ＝ｋ１・Ｇｙ−ｋ２・γｔ
ただし、Ａ及びＢはＶＳを反映する係数
という線形加算の式にてとらえ、ｋ１及びｋ２を何らかの方法で決定するという論理を用いる。前述のように基本となる数３自体そもそも近似式であるから、数４の如き変形式には実用性がある。なお、図１１及び図１２の例で横加速度Ｇｙをフィードバックすることも可能である。
【００３７】
また、図１２及び図１４の例では舵角センサ４８の出力に基づき舵角演算部６１４が舵角δｔを求め、これを加速走行時走行安定制御部２００及び減速走行時走行安定制御部３００に供給している。本願出願人が特願平９−８６９３号にて述べたように、舵角δｔは車両操縦者による操舵輪の操作を直接反映する量であるため、舵角δｔを上述の各種の状態量と併用することにより、制御の迅速化や操舵とのタイミング合わせが可能になる。更に、図１１及び図１３の構成で同様に舵角δｔを検出・入力するようにしてもよい。図１１及び図１３の構成ではヨー角加速度ｄγｔ／ｄｔ等をフィードバックしているため、加速走行時走行安定制御部２００及び減速走行時走行安定制御部３００が、仮確定されたトルク指令ＴＲ及びＴＬをそのまま出力した場合に生じる進行方向変化（実質的な舵角）をヨー角加速度ｄγｔ／ｄｔ等に基づき推定できる。従って、そのような推定を行う一方で舵角δｔの検出値の入力を受けることにより、舵角δｔに関し推定値と検出値の差ｅを求め、この偏差ｅが小さくなるようトルク指令ＴＲ及びＴＬを補正することが可能になる。
【００３８】
（６）状態フィードバックによる走行安定制御の原理、作用及び効果
加速走行時走行安定制御部２００及び減速走行時走行安定制御部３００は、状態フィードバック部６００から状態フィードバックを受けて走行安定性制御を実行する。ここでは、加速走行時走行安定制御部２００及び減速走行時走行安定制御部３００の動作を説明するのに先立ち、状態フィードバックによる走行安定制御の原理、作用及び効果を説明する。以下の説明に登場する各種の量の意味及び定義については、図１７及び図１８を参照されたい。図１７は車体の構造に関わる各種の量や車体の前後方向、横方向及びヨー方向の運動を示す各種の量を示す平面図であり、図１８は車輪の運動を示す側面図である。
【００３９】
まず、車輪に左右差がなく、コーナリングフォースにも左右差がないと考えると、外力によるモーメントＭが作用したときの車体の基礎運動方程式は、
【数５】
【数６】
【数７】
ＹＦ＝−ＫＦ・｛β＋（ＬＦ／ＶＳ）・γｔ−δｔ｝
ＹＲ＝−ＫＲ・｛β＋（ＬＲ／ＶＳ）・γｔ｝
と表される。従って、数６及び数７を数５に代入して整理し、更に行列表現を用いると、
【数８】
【００４０】
数８にて表現されている車体運動を制御ブロックにて表すと、図１９又は図２０において、一点鎖線の枠内に示されている如きモデルとなる。図１９及び図２０は、本実施形態が特徴とするところの状態フィードバックによる走行安定制御の原理を、記したものである。
【００４１】
まず、図１９においては、車両状態量ベクトルＸの目標値即ち目標状態量ベクトルＸ０＝[β０ γ０]Tを、規範モデルを用いて決定している。規範モデルは例えば次の式で与えられる規範ゲイン
【数９】
Ｇ０＝｛１／（１＋Ａｓｆ・ＶＳ2）｝・（ＶＳ／Ｉ）
但し、Ａｓｆ：スタビリティファクタ
にて定義されるモデルであり、このモデルを用いたときの目標状態量ベクトルＸ０は
【数１０】
Ｘ０＝[β０ γｔ０]T
＝[０ Ｇ０・δｔ]T
と表すことができる。また、状態フィードバックをゲインＫ＝[Ｋ１ Ｋ２]にて表すこととすると、モーメントＭは
【数１１】
Ｍ＝−Ｋ・（Ｘ−Ｘ０）
と表すことができる。従って、数１０及び数１１から、モーメントＭは、
【数１２】
Ｍ＝−Ｋ・Ｘ＋Ｋ２・Ｇ０・δｔ
となる。これを、数８に代入して得られる式
【数１３】
ｓ・Ｘ＝Ａ・Ｘ＋Ｂ・δｔ＋Ｃ・（−Ｋ・Ｘ＋Ｋ２・Ｇ０・δｔ）
＝（Ａ−Ｃ・Ｋ）Ｘ＋（Ｂ＋Ｄ）δｔ
但し、Ｄ＝Ｃ・Ｋ２・Ｇ０
＝[Ｄ１ Ｄ２]T
Ｄ１、Ｄ２：定数
を変形すると、
【数１４】
｛ｓ・Ｕ−（Ａ−Ｃ・Ｋ）｝Ｘ＝（Ｂ＋Ｄ）・δｔ
即ち
【数１５】
β（ｓ）＝｛Ｂ１・（ｓ−（Ａ２２−Ｃ２・Ｋ２））
−（Ａ１２−Ｃ１・Ｋ２）（Ｂ２＋Ｄ２）｝・δｔ／（ｓ2−ａ１・ｓ＋ａ２）
γｔ（ｓ）＝｛（ｓ−（Ａ１１−Ｃ１・Ｋ１））（Ｂ２＋Ｄ２）
−Ｂ１・（Ａ２１−Ｃ２・Ｋ１）｝・δｔ／（ｓ2−ａ１・ｓ＋ａ２）
但し、ａ１及びａ２は定数
なる式が得られる。この式は、図１９に示される制御系全体においてはすべり角度β及びヨーレイトγｔが舵角δｔにて変化することを表している。従って、図１９に示されるようにモーメントＭを決める際に舵角δｔを参照する系では、次の式
【数１６】
Ｍ＝Ｐ・β＋Ｑ・γｔ＋Ｓ・δｔ
但し、Ｐ、Ｑ、Ｓ：定数
により、モーメントＭを決定し、これに応じ左右駆動輪にトルクを分配することで、車体の制御が可能である。また、 図２０に示されるようにモーメントＭを決める際に舵角δｔを参照しない系では、
【数１７】
Ｍ＝Ｐ・β＋Ｑ・γｔ
により、モーメントＭを決定し、これに応じ左右駆動輪にトルクを分配することで、車体の制御が可能である。
【００４２】
また、すべり角度β、横加速度Ｇｙ及びヨーレイトγｔの間には数４の如き関係があるから、数１４及び数１６は、モーメントＭを操作することで横加速度Ｇｙ及びヨーレイトγｔを制御できることをも、表しているといえる。即ち、横加速度Ｇｙ及びヨーレイトγｔをフィードバックしこれに基づきトルク指令ＴＲ及びＴＬを確定すれば、横加速度Ｇｙ及び及びヨーレイトγｔを制御できることがわかる。この原理に基づく制御を行う際には、横加速度Ｇｙ及びヨーレイトγｔをフィードバックすること、即ち例えば図１３や図１４に示される構成の状態フィードバック部６００を用いる。図中破線で示したように横加速度Ｇｙをフィードバックするようにしたときには図１１や図１２に示される構成の状態フィードバック部６００を用いることもできる。特に、舵角δｔに基づきモーメントＭを決定することも可能であり、そのようにする場合には、図１４に示されるように舵角δｔを入力する構成の状態フィードバック部６００を用いる。
【００４３】
また、図１５及び図１６から読みとれるように、ヨーレイトγｔ、横加速度Ｇｙ及びすべり角度βに比べ、ヨー角加速度ｄγｔ／ｄｔ、横加加速度ｄＧｙ／ｄｔ及びすべり角度ｄβ／ｄｔのほうが、車両のヨー方向運動に敏感に反応する。従って、上述の各原理に従い制御を行うときには、好ましくは、これら各状態量の微分値をも、ヨー方向運動状態を示す状態量として用いる。また、数９の関係が存しているから、上述の微分値を利用することにより、仮確定されたトルク指令ＴＲ及びＴＬをそのまま出力した場合における車体の方向変化量を推定できるから、この推定値と舵角δｔの検出値との差ｅに基づく制御も可能になる。
【００４４】
（７）加速走行時及び減速走行時走行安定制御部の機能
図２１〜図２４に、加速走行時走行安定制御部２００及び減速走行時走行安定制御部３００の一例動作手順を示す。これらの図のうち図２１に示される手順は例えば図１１や図１３に示される構成の状態フィードバック部６００を使用する場合の、図２２に示される手順は例えば図１２や図１４に示される構成の状態フィードバック部６００を使用する場合の、図２３に示される手順は状態フィードバック部６００からフィードバックされる状態量に基づき車両の進行方向の変化を推定する場合の、図２４に示される手順は例えば図１１や図１３に示される構成の状態フィードバック部６００を使用し更に舵角δｔの検出値を入力する場合の、手順である。本実施形態では、いずれかの手順が、加速走行時走行安定制御部２００及び減速走行時走行安定制御部３００において所定周期毎に実行される。
【００４５】
いずれの手順を実行する場合であっても、加速走行時走行安定制御部２００及び減速走行時走行安定制御部３００は、まず、車両のヨー運動方向を示す指標Ｙを演算する（８００）。指標Ｙとしては、例えば、すべり角度β及びヨーレイトγｔをフィードバックしているときにはβ×γｔを、横加速度Ｇｙ及びヨーレイトγｔをフィードバックしているときにはＧｙ×γｔを、用いることができる。加速走行時走行安定制御部２００及び減速走行時走行安定制御部３００は、続いて、この指標Ｙの符号判定即ち車両のヨー運動方向の判定を実行する（８０２、８０４）。即ち、指標Ｙが０になるのは、フィードバックされた状態量から見て車両がヨー方向に運動していないと見なせるときであるから、加速走行時走行安定制御部２００及び減速走行時走行安定制御部３００は、トルク指令仮確定部１００にて仮確定されたトルク指令ＴＲ及びＴＬに補正を施すのをやめる（８０２）。また、指標Ｙが０でないときには、車両のヨー方向運動を抑制する方向のモーメントＭが生じるよう、トルク指令ＴＲ及びＴＬに補正を施す（８０６、８０８）。但し、車両が上から見て反時計回りに運動しているのかそれとも時計回りに運動しているのかに応じ、補正の向きは反転させる（８０４）。即ち、指標Ｙが正であるとき（図１７の定義に従えば車両が上から見て反時計回りに運動しているとき）には負のモーメントＭが生じるよう（８０６）、逆に負であるとき（時計回りに運動しているとき）には正のモーメントＭが生じるよう（８０８）、トルク指令ＴＲ及びＴＬに補正を施す。従って、加速走行時走行安定制御部２００及び減速走行時走行安定制御部３００による補正を経た後のトルク指令ＴＲ及びＴＬの値は、図２５に斜線で示されるように、力行領域及び回生領域にまたがる領域に属することとなる。即ち、加速時でも回生領域のトルクが出力され得るし、減速時でも力行領域のトルクが出力され得る。
【００４６】
舵角δｔの検出値が加速走行時走行安定制御部２００及び減速走行時走行安定制御部３００に供給されているときには、図２２に示すように、ステップ８０２に先立ち舵角δｔの判定を実行する（８１０）。舵角δｔが０でないとき即ち車両操縦者が操舵を実行しているときには、指標Ｙが０であっても（すなわち車両が操舵に応じたヨー方向運動を未だ開示していない時点でも）、ステップ８０４以降に移行する。このようにすることで、操舵に即応して走行安定制御（即ちステップ８０６及び８０８におけるトルク指令補正処理）を起動できるため、迅速で信頼性のよい制御となる。また、舵角δｔを検出していないときでも、図２３に示すように、フィードバックを受けた状態量に基づきこれを推定し（８１２）、ステップ８１０に供することができる。更に、図２４に示すように、舵角δｔを検出しているときに更にその推定をも行うようにすれば、両者の差即ち舵角の偏差ｅを演算でき（８１４）、この偏差ｅに基づきトルク指令ＴＲ及びＴＬを補正するようにすることもできる。
【００４７】
ステップ８０６におけるトルク指令補正式の一例としては、
【数１８】
ＴＲ＝−ＴＲ×｛Ｐ５×β＋Ｐ６×γｔ＋Ｐ７×δｔ｝
ＴＬ＝＋ＴＬ×｛Ｑ５×β＋Ｑ６×γｔ＋Ｑ７×δｔ｝
【数２０】
【００４８】
また、図２３及び図２４の手順においては、例えば
【数２２】
【数２４】
ｅ＝δｔ−δｔｅ
の式により偏差ｅを求め、
【数２５】
ＴＲ＝−ＴＲ×｛Ｐｐ×ｅ＋Ｐｉ×∫ｅｄｔ＋Ｐｄ×ｄｅ／ｄｔ｝
ＴＬ＝＋ＴＬ×｛Ｑｐ×ｅ＋Ｑｉ×∫ｅｄｔ＋Ｑｄ×ｄｅ／ｄｔ｝
の式に従いステップ８０６に係るトルク指令補正を実行する（ＰＩＤ制御）。ステップ８０８に関しては符号を反転する。なお、Ｐｐ及びＱｐは比例項ゲイン、Ｐｉ及びＱｉは積分項ゲイン、Ｐｄ及びＱｄは微分項ゲインであり、いずれも定数である。なお、すべり角度βに関し予め目標値を設定しておき、この目標値に対する偏差に関しても（δｔのＰＩＤ制御と共に）ＰＩＤ制御を行うようにしてもよい。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の好適な実施形態によれば、左右駆動輪独立駆動型電気自動車の駆動制御装置において、いずれも車両のヨー方向運動状態を示す複数種類の状態量に基づき、モータに与えるのに先立ちかつ各モータ毎に、各モータに対する出力の指令を補正するようにしたため、舵角の過大過小、操舵後の外乱、制御系の遅れ等によらず車両の走行安定性を確保することができ、また車体運動に予想外の乱れが生じるおそれも小さくなる。その結果、制御の信頼性や精度が向上する。更に、フィードバック対象たる状態量のうち少なくとも一種類を、ヨーレイトに比べ舵角に対する応答性が高い状態量としているため、例えばヨーレイトのみをフィードバック対象とする構成に比べ、高い応答性、ひいては高い信頼性と精度を実現できる。
【００５０】
本発明の更に好適な実施形態によれば、車体のヨー角加速度、横加速度、横加加速度、すべり角速度及びすべり角度のうち少なくとも一つを、ヨーレイト検出値と共にフィードバック対象としているため、上述のような信頼性や精度の向上に特に資することができる。横加速度はヨー角加速度、横加加速度、すべり角速度及びすべり角度と異なり他の状態量からの変換・換算処理なしにセンサから直接得ることができるから、すべり角度等ではなく横加速度をフィードバック対象とすることにより、比較的簡素な機能構成を実現できる。
【００５１】
本発明の更に好適な実施形態によれば、舵角を検出し又は上記複数種類の状態量に基づき舵角を推定し、その結果得られた舵角と上記複数種類の状態量とに基づき指令の補正を行っているため、舵角を基礎とした制御の有する利点を維持でき、従って操舵に対する応答性を維持乃至向上させまた制御の信頼性や精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を実施するのに適する電気自動車のシステム構成を示すブロック図である。
【図２】 ホイルインモータの構造の一例を示す断面図であり、図中右上の円内は一部拡大図である。
【図３】 図１のシステムにおける制動力配分を示す図である。
【図４】 車両制御部の機能構成を示すブロック図である。
【図５】 トルク指令仮確定部の機能構成を示すブロック図である。
【図６】 力行トルクマップの内容を示す図である。
【図７】 回生トルクマップの内容を示す図である。
【図８】 切換制御部の機能構成を示すブロック図である。
【図９】 制御動作選択部の動作の流れの一例を示すフローチャートである。
【図１０】 切換制御部の機能構成の変形例を示すブロック図である。
【図１１】 状態フィードバック部の一例構成を示すブロック図である。
【図１２】 状態フィードバック部の他の一例構成を示すブロック図である。
【図１３】 状態フィードバック部の他の一例構成を示すブロック図である。
【図１４】 状態フィードバック部の他の一例構成を示すブロック図である。
【図１５】 車両の運動状態を示す状態量の時間変化を示すタイムチャートである。
【図１６】 車両の運動状態を示す状態量の時間変化を示すタイムチャートである。
【図１７】 車体の運動を記述するための諸定数及び変数を定義する平面的概念図である。
【図１８】 車輪の回転運動を記述するための諸定数及び変数を定義する概念図である。
【図１９】 状態フィードバック系の制御モデルの一例を示すブロック図である。
【図２０】 状態フィードバック系の制御モデルの他の一例を示すブロック図である。
【図２１】 加速走行時走行安定制御部及び減速走行時走行安定制御部の動作手順の一例を示すフローチャートである。
【図２２】 加速走行時走行安定制御部及び減速走行時走行安定制御部の動作手順の他の一例を示すフローチャートである。
【図２３】 加速走行時走行安定制御部及び減速走行時走行安定制御部の動作手順の他の一例を示すフローチャートである。
【図２４】 加速走行時走行安定制御部及び減速走行時走行安定制御部の動作手順の他の一例を示すフローチャートである。
【図２５】 走行安定制御時の出力トルクの変動範囲を示す図である。
【符号の説明】
１０ＲＲ 右後輪、１０ＲＬ 左後輪、１０ＦＲ 右前輪、１０ＦＬ 左前輪、１２Ｒ，１２Ｌ モータ、３４Ｒ，３４Ｌ インバータ、３６Ｒ，３６Ｌ モータ制御部、３８ 車両制御部、４０ＲＲ，４０ＲＬ，４０ＦＲ，４０ＦＬ 車輪速センサ、４２ アクセルセンサ、４４ ブレーキセンサ、４６ シフトポジションスイッチ、４８ 舵角センサ、５０ ヨーレイトセンサ、５４ 横加速度センサ、１００ トルク指令仮確定部、２００ 加速走行時走行安定制御部、３００ 減速走行時走行安定制御部、４００ 制御切換部、５００ 切換制御部、６００ 状態フィードバック部、６０２ ヨーレイト演算部、６０４ ヨー角加速度演算部、６０６ 横加速度演算部、６０８ 横加加速度演算部、６１０ すべり角速度演算部、６１２ すべり角度演算部、６１４ 舵角演算部、δｔ 舵角、γｔ ヨーレイト、Ｇｙ 横加速度、β すべり角度、ＴＲ，ＴＬ トルク指令。
Claims (1)
- 電気自動車の左右各駆動輪を個別に駆動するための複数のモータ各々に対し、その出力に関する指令を与えることにより、車両の走行を制御する駆動制御装置において、
車両操縦者からの加速又は減速要求に基づき上記指令を仮確定する指令仮確定手段と、
いずれも車両のヨー方向運動状態を示す複数種類の状態量に基づき、モータに与えるのに先立ちかつ各モータ毎に、上記指令を補正する状態フィードバック制御手段と、
を備え、
上記複数種類の状態量は、１種類が車体のヨーレイトの検出値であり、残りがヨーレイトの検出値に比べ舵角に対する応答性が高い他の状態量を含み、
上記状態フィードバック制御手段は、
フィードバックされる上記複数種類の状態量に基づいて、舵角の検出値を用いて求められる目標状態量を上記複数種類の状態量の目標値として、車体運動を制御する状態フィードバック制御を実行し、
その状態フィードバック制御において、フィードバックされる上記複数種類の状態量と上記目標状態量との差分に基づいて車両のモーメントを決定し、決定された車両のモーメントに応じて左右各駆動輪にトルクを分配して、車体のヨー方向運動を抑制する方向のモーメントが生じるように上記指令を補正する、
ことを特徴とする駆動制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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