JP4796480B2 - 車両運動制御装置及び制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両運動制御装置及び制御方法にかかり、特に、制駆動力及び操舵角を総合して各輪タイヤ発生力を目標値に制御する車両統合制御を実現する場合に、各輪μ利用率の上限を最小にすると共にロール剛性配分の最適化を同時に達成する各輪タイヤ発生力を求め、車両運動及びサスペンションを制御する車両運動制御装置及び制御方法に関する。

従来より、前左右輪の荷重差と後左右輪の荷重差との関係、例えば、全ロール剛性に対するフロントサスペンションまたはリアサスペンションのロール剛性の割合で表わされるロール剛性配分を制御する技術として、ドライバの操作に応じた車両挙動を実現するために必要なヨーモーメントと車体合力方向とに基づいてロール剛性配分を演算すると共に、このロール剛性配分が得られるようにサスペンションを制御し、演算されたロール剛性配分と各輪の路面摩擦係数μの推定値、並びに車体合力の大きさ及び方向に基づいて各輪の限界摩擦円を推定し、推定された各論の限界摩擦円と必要なヨーモーメント、並びに車体合力の大きさ及び方向に基づいて各輪の操舵角と制動力及び駆動力の少なくとも一方を制御する車両制御装置が知られている（特許文献１）。この従来技術では、路面をロール剛性配分制御が最も効果を発揮する高μ路と仮定し、予め演算された最適解をマップとして用意してロール剛性配分の制御を行っている。
特開２００５−６７２２９号公報

しかしながら、上記従来技術では、最適解をマップとして用意してロール剛性配分を制御しているので、最適解をマップとして用意していない路面、すなわち想定と異なる路面摩擦係数μの路面を走行する場合には、ロール剛性配分を必ずしも最適な配分に制御することができない、という問題がある。

本発明は、上記問題点を解消するためになされたもので、各輪の路面μに応じた最適なロール剛性配分を逐次演算することによって、常に最適な値、すなわち操舵及び制駆動総合制御時の各輪μ利用率上限値を最小にするためのロール剛性配分を出力することができる車両運動制御装置及び制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の車両運動制御装置は、前左右輪の荷重差と後左右輪の荷重差との関係を表わす前回演算されたロール剛性配分に基づいて求めた各輪タイヤの最大発生力を表す各輪摩擦円の大きさと、各輪のμ利用率の上限値に対する割合を表す前回演算された各輪利用率と、目標車体前後力、目標車体横力、及び目標ヨーモーメントを表す目標車体フォース及びモーメントとに基づいて、各輪タイヤ発生力、前記各輪利用率、及び前記ロール剛性配分を演算する各輪発生力・ロール剛性配分演算手段と、演算された前記各輪タイヤ発生力に基づいて、演算された前記各輪タイヤ発生力が得られるように車両運動を制御する車両運動制御手段と、演算された前記ロール剛性配分に基づいて、演算された前記ロール剛性配分が得られるようにサスペンションを制御するサスペンション制御手段と、を含んで構成されている。

本発明では、殆どの目標車体フォース及びモーメントの車体フォースとモーメントとの組み合わせでは、μ利用率の上限を最小にする解は、μ利用率を均等にする解と一致していることに着目すると共に、各輪の路面μに応じた最適なロール剛性配分を逐次演算している。

ロール剛性配分は、前左右輪の荷重差と後左右輪の荷重差との関係を表わす値であり、各輪利用率は、各輪のμ利用率の上限値に対する割合を表わす値であり、摩擦円の大きさは、各輪タイヤの最大発生力を表わしている。

各輪発生力・ロール剛性配分演算手段では、目標車体前後力、目標車体横力、及び目標ヨーモーメントを表す目標車体フォース及びモーメントと、前回演算されたロール剛性配分に基づいて求めた各輪の摩擦円の大きさと、前回演算された各輪利用率とに基づいて、各輪タイヤ発生力、各輪利用率、及びロール剛性配分を演算する。

そして、演算された各輪タイヤ発生力が得られるように車両運動を制御すると共に、演算されたロール剛性配分が得られるようにサスペンションを制御する。

本発明では、各輪の路面μに応じた最適なロール剛性配分を逐次演算しているので、各輪μ利用率の上限を最小にするためのロール剛性配分を求めることができる。

本発明の各輪発生力・ロール剛性演算手段は、前記目標車体フォース及びモーメント、前記各輪の摩擦円の大きさ、前記各輪の利用率、及び前回演算された前記各輪タイヤ発生力の方向とに基づいて、前記目標車体フォース及びモーメントを達成する拘束条件下でμ利用率の上限値を最小にする前記各輪タイヤ発生力の方向を演算する方向演算手段と、前記目標車体フォース及びモーメントを達成する拘束条件下でμ利用率の上限値を低下させるように前記各輪利用率及び前記ロール剛性配分を演算する各輪利用率・ロール剛性配分演算手段と、前記拘束条件下で前記目標車体フォース及びモーメントを達成するための前記各輪利用率・ロール剛性配分演算手段の演算結果に応じて、前記各輪タイヤ発生力の方向を修正する各輪発生力方向修正手段と、演算された前記各輪利用率、修正された前記各輪タイヤ発生力の方向、及び最小のμ利用率の上限値に基づいて、各輪タイヤ発生力を演算する各輪発生力演算手段と、を含んで構成することができる。

この場合、前記各輪発生力方向修正手段は、演算された前記各輪利用率の変化に応じて前記拘束条件を満足させるように前記各輪タイヤ発生力の方向を修正すると共に、演算された前記ロール剛性配分の変化に応じて変化する各輪摩擦円の大きさに応じて前記拘束条件を満足させるように前記各輪タイヤ発生力の方向を修正するように構成することができる。

このように構成することにより、各輪タイヤ発生力の方向と各輪利用率とを２段階で最適化することができる。すなわち、まず、μ利用率の上限を最小にするための各輪タイヤ発生力方向を演算し、次いで、μ利用率の上限を低下させるように各輪利用率とロール剛性配分とを演算する。このように、各輪タイヤ発生力方向と各輪利用率・ロール剛性配分で２段階に分割して行うことによって、全てを一括して最適化する場合に比較して演算の効率を上げることができる。

なお、上記方向演算手段は、各輪タイヤの最大発生力を表わす各輪摩擦円の大きさと、前回演算された各輪利用率とを乗算して各輪の利用摩擦円の大きさを演算する利用摩擦円演算手段と、目標車体フォース及びモーメント、前記利用摩擦円演算手段で演算された各輪の利用摩擦円の大きさ、及び前回演算された前記各輪タイヤ発生力の方向に基づいて、前記目標車体フォース及びモーメントを達成する拘束条件下でμ利用率の上限値を最小にする前記各輪タイヤ発生力の方向を演算する各輪発生力方向演算手段とを含んで構成することができる。

また、本発明において、演算済みの擬似逆行列をそのまま利用して各輪タイヤ発生力の方向を修正するようにすれば、各輪利用率・ロール剛性配分の変化に応じて修正した各輪タイヤ発生力の方向の修正結果を、有効に利用することができるので、さらに演算の効率を上げることができる。

また、本発明の車両運動制御手段は、前記各輪発生力演算手段で演算された各輪タイヤ発生力に基づいて、各輪の制動力及び駆動力の少なくとも一方を制御する第１の制御量、または前記第１の制御量及び各輪の操舵角を制御する第２の制御量を演算する制御量演算手段と、前記第１の制御量に基づいて、各輪の制動力及び駆動力の少なくとも一方を制御するか、または前記第１の制御量及び前記第２の制御量に基づいて、各輪の制動力及び駆動力の少なくとも一方及び各輪の操舵角を制御する制駆動舵角制御手段を含んで構成することができる。

また、本発明の車両運動制御装置は、目標車体前後力と目標車体横力とからなる目標車体フォースの方向に各輪のタイヤ発生力を発生させるときに、目標ヨーモーメントと逆方向のヨーモーメントが発生する車輪には、該ヨーモーメントが発生する車輪のμ利用率が他の車輪のμ利用率と比較して小さくなるようにμ利用率の制御を行うように構成することもできる。

すなわち、旋回制御中に目標ヨーモーメントが車体合力の大きさに比較して大きい場合、スピン方向のモーメントが必要な場合には、前輪ロール剛性配分が大きく、すなわち、ロール剛性配分を前輪側に移動するように制御すると共に、旋回加速中に目標ヨーモーメントが車体合力の大きさに比較して大きい場合には、前輪ロール剛性配分が小さく、すなわちロール剛性配分を後輪側に移動するように制御することによって、μ利用率の上限値を最小化し、グリップ余裕を最大化することができる。

この場合、目標車体前後力及び目標車体横力の大きさとタイヤ位置から車両重心までのモーメントアームの代表的な長さとの積が、前記目標ヨーモーメントの大きさと略一致する場合に、前記ロール剛性配分の制御を行うのが効果的である。

本発明の車両運動制御装置の車両運動制御手段では、更に以下のように制御するようにしてもよい。
旋回制動中に外向きヨーモーメントが要求されたときには、旋回内前輪のμ利用率が他の車輪のμ利用率に比較して小さくなるように制御する。

旋回制動中に内向きヨーモーメントが要求されたときには、旋回外後輪のμ利用率が他の車輪のμ利用率に比較して小さくなるように制御する。

旋回加速中に外向きモーメントが要求されたときには、旋回外前輪のμ利用率が他の車輪のμ利用率に比較して小さくなるように制御する。

旋回加速中に内向きモーメントが要求されたときには、旋回内後輪のμ利用率が他の車輪のμ利用率に比較して小さくなるように制御する。

本発明において、目標車体前後力と目標車体横力とからなる目標車体フォースの方向に各輪のタイヤ発生力を発生させるときに、目標ヨーモーメントと逆方向のヨーモーメントを発生させる場合には、該ヨーモーメントを発生させる車輪のμ利用率が他の車輪のμ利用率と比較して小さくなるようにμ利用率の制御を行う場合には、この制御対象の車輪の荷重を低下させるように各輪荷重を制御することができる。

この各輪荷重を制御する場合には、ロール剛性配分を以下のように配分することができる。

旋回制動中に外向きモーメントが要求され、旋回内前輪のμ利用率が他の車輪のμ利用率に比較して小さくなるように制御する場合に、旋回内前輪の荷重を低下させるように、ロール剛性配分を前輪に大きく配分する。

旋回制動中に内向きモーメントが要求され、旋回外後輪のμ利用率が他の車輪のμ利用率に比較して小さくなるように制御する場合に、旋回外後輪の荷重を低下させるように、ロール剛性配分を前輪に大きく配分する。

旋回加速中に外向きモーメントが要求され、旋回外前輪のμ利用率が他の車輪のμ利用率に比較して小さくなるように制御する場合に、旋回外前輪の荷重を低下させるように、ロール剛性配分を後輪に大きく配分する。

旋回加速中に内向きモーメントが要求され、旋回内後輪のμ利用率が他の車輪のμ利用率に比較して小さくなるように制御する場合に、旋回内後輪の荷重を低下させるように、ロール剛性配分を後輪に大きく配分する。

全ての輪の中で最小の各輪利用率が基準値以下となったときに、この基準値以下になった車輪が旋回内前輪または旋回外後輪の場合に、各輪利用率に応じてロール剛性配分を前輪に、またこの基準値以下になった車輪が旋回外前輪または旋回内後輪の場合に、各輪利用率に応じてロール剛性配分を後輪に大きく配分する。

そして、本発明の車両運動制御方法は、目標車体前後力と目標車体横力とからなる目標車体フォースの方向に各輪のタイヤ発生力を発生させるときに、目標ヨーモーメントと逆方向のヨーモーメントが発生する車輪には、該ヨーモーメントが発生する車輪のμ利用率が他の車輪のμ利用率と比較して小さくなるようにμ利用率の制御を行うようにしたものである。

本発明の車両運動制御方法では、上記の車両運動制御装置で説明した制御内容を利用して車両運動を制御することができる。

さらに、本発明では、コンピュータを、各輪タイヤの最大発生力を表す各輪摩擦円の大きさと修正された各輪利用率の前回値と、目標車体前後力、目標車体横力、及び目標ヨーモーメントを表す目標車体フォース及びモーメントと前記利用摩擦円演算手段で演算された利用摩擦円の大きさとに基づいて、各輪タイヤ発生力と各輪のμ利用率の上限値に対する割合を表す各輪利用率とロール剛性配分とを演算する各輪発生力・ロール剛性配分演算手段と、演算された前記各輪タイヤ発生力とロール剛性配分とに基づいて、前記演算された各輪タイヤ発生力とロール剛性配分とが得られるように車両運動を制御する制御手段と、を含んで機能させるためのプログラムとしても構成することができ、この場合においても上記の車両運動制御装置で説明した制御内容を利用してプログラムを構成することができる。

以上説明したように本発明によれば、各輪μ利用率の上限を最小に制御しながらロール剛性配分を最適に制御することができる、という効果が得られる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。本実施の形態は、目標ヨーモーメントＭ_ｚ０と目標車体フォース（目標前後力Ｆ_ｘ０，目標横力Ｆ_ｙ０）とを確保しつつ、各輪のμ利用率の上限値γを最小化すると共に各輪の上下荷重、すなわちロール剛性配分の最適化を同時に達成する各輪タイヤ発生力を求め、車両運動及びサスペンションを制御するようにしたものである。

まず、４輪独立に操舵と制動、及び操舵と駆動を行うことが可能な車両における操舵と制動、及び操舵と駆動の各協調制御、すなわち統合制御の原理について説明する。

各輪の上下荷重Ｎ_ｉは、ロ−ル剛性配分ρ、前後加速度ｇ_ｘ、及び横加速度ｇ_ｙに基づいて、以下（１）式〜（４）式のように記述することができる。

ただし、Ｎ_ｉ(ｉ＝１：左前輪、２：右前輪、３：左後輪、４：右後輪）：上下荷重、ｈ_ｇ：重心高、ｍ：車両質量、Ｌ_ｆ：前輪〜重心間距離、Ｌ_ｒ：後軸〜重心間距離、Ｔ_ｆ：前輪トレッド、Ｔ_ｒ：後輪トレッドである。

また、各輪の摩擦円、すなわち、図１に示す各輪の限界摩擦円の大きさＦ_ｉ(ｉ＝１：左前輪、２：右前輪、３：左後輪、４：右後輪）は、以下に示すように上下荷重Ｎ_ｉの２次関数として、以下の（５）式のように記述できる。なお、限界摩擦円の大きさＦ_ｉは、他の関数で記述するようにしてもよい。

ただし、μ_ｉは各輪の路面摩擦係数、ｋ_ｌｏａｄは摩擦円の荷重依存係数で、負の値を採る。

また、ドライバが望む車体運動を得るために４輪の各々で発生するタイヤ発生力の合力として車体に加えられる力等を、図１に示す車体前後軸の方向をｘ軸とする一般的な座標系で表される４輪車両運動モデルによって記述する。

ここでは、各輪タイヤの最大発生力の大きさを表わす各輪の摩擦円の大きさＦ_ｉ（ただし、ｉ＝１、２，３，４であり、１：左前輪、２：右前輪、３：左後輪、４：右後輪を表す）を上記のように記述し、目標とする車体フォース（前後力Ｆ_ｘ０、横力Ｆ_ｙ０）、及び目標とするヨーモーメントＭ_ｚ０（目標車体フォース及びモーメント）を確保しつつ、各輪のμ利用率の上限値（４輪の中の最大値）を最小化、すなわち最小にするための各輪タイヤ発生力の方向と各輪のμ利用率を求める。

次に、目標とする車体合力と目標とするヨーモーメントとを確保する（目標車体フォース及びモーメントを確保する）という拘束条件のモデル化を行う。タイヤ発生合力の方向をｘ軸、ｘ軸に垂直な方向をｙ軸とする座標変換を実施すると各タイヤの位置(ｘ、ｙ)＝(ｌ_ｉ、ｄ_ｉ)は、図１に示すように以下の（６）〜(１３)式で表すことができる。

ただし、Ｔ_ｆは前輪間の間隔、Ｔ_ｒは後輪間の間隔、Ｌ_ｆは車両重心から前輪間の中点までの距離、Ｌ_ｒは車両重心から後輪間の中点までの距離であり、ｌ_ｉはｘ軸からタイヤ接地点までの距離、ｄ_ｉはｙ軸からタイヤ接地点までの距離を各々表している。

また、各輪のμ利用率の上限をγとすると共に、各輪のμ利用率のμ利用率上限γに対する割合を表す各輪利用率をｒ_ｉ、各輪のタイヤ発生力方向をｑ_ｉ（ｘ軸に対し、反時計方向を正とする）とすると、各輪のタイヤ発生力（Ｆ_ｘｉ、Ｆ_ｙｉ）は、以下の（１４）、（１５）式のように記述することができる。

また、各輪のタイヤ発生力の合力である車体フォース（前後力Ｆ_ｘ０、横力Ｆ_ｙ０）、及びヨーモーメントＭ_ｚ０は、以下の拘束条件で記述することができる。

ここで、上記(１６)式の両辺に横力Ｆ_ｙ０を乗じた式から、(１７)式の両辺に前後力Ｆ_ｘ０を乗じた式を減算すると、μ利用率の上限γを消去した下記（１９）式が得られる。

また、上記(１６)式の両辺にモーメントＭ_ｚ０を乗じた式から、(１８)式の両辺に前後力Ｆ_ｘ０を乗じた式を減算すると、μ利用率の上限γを消去した下記（２０）式が得られる。

さらに、上記(１７)式の両辺にヨーモーメントＭ_ｚ０を乗じた式から、(１８)式の両辺に横力Ｆ_ｙ０を乗じた式を減算すると、μ利用率の上限γを消去した下記（２１）式が得られる。

そして、μ利用率の上限γを消去した上記(１９)〜(２１)式の両辺を各々加算することによって、以下の（２２）式が得られる。

さらに、(１６)式の両辺にｄ_０ ^２Ｆ_ｘ０、(１７)式の両辺にｌ_０ ^２Ｆ_ｙ０、及び(１８)式の両辺にＭ_ｚ０を各々乗じた３つの式を加算すると、以下の（２３）式が得られる。

ただし、ｄ_０、 ｌ_０は、各々力とモーメントとの次元を合わせるための定数であり、本実施の形態では、ｄ_０、 ｌ_０の各々を以下に示す（２４）式及び（２５）式のように設定した。

ここで、目標車体フォース及びモーメント（目標車体フォース＆モーメント）の大きさＭ_Ｆ０を次の（２６）式のように定義する。

また、上記(１８)式と(２３)式とからμ利用率の上限γを消去すると共に、目標車体フォース及びモーメントの大きさＭ_Ｆ０で規格化した以下の（２７）式及び（２８）式の拘束条件を利用する。

上記（２７）式及び（２８）式の拘束条件の場合には、Ｆ_ｘ０、 Ｆ_ｙ０、及びＭ_ｚ０のいずれか２つが０となる場合でも拘束条件として機能することとなる。なお、この規格化は、ＥＣＵ等のコンピュータ及びプログラムを用いて固定小数点演算する際の演算精度向上のために実施するものである。

ここで、μ利用率の上限γの最小化を目的とした評価関数Ｊとして次の（２９）式を定義する。

この評価関数は、（定数）／（μ利用率の上限γ）で表わされており、（２９）式の最大化は、μ利用率の最小化を意味している。また、この評価関数は、この評価関数に上記(２２)式を代入することにより、次の（３０）式のように表される。

結局、上記(３０)式を最大化する各輪のタイヤ発生力方向ｑ_ｉ、及びμ利用率の上限γに対する各輪利用率ｒ_ｉを求めれば、μ利用率の上限γを最小化することになる。

したがって、非線形最適化問題として、次の問題１に示すように定式化することができる。
問題１：(２７)式及び(２８)式の拘束条件を満足し、(３０)式を最大化する各輪のタイヤ発生力方向ｑ_ｉ、及び各輪利用率ｒ_ｉを求める。

次に、各輪タイヤ発生力配分アルゴリズムについて説明する。本実施の形態では、各輪の発生力方向をパラメータとすることに加え、各輪利用率ｒ_ｉをパラメータに含める必要がある。本実施の形態では、各輪の発生力方向ｑ_ｉ、及び各輪利用率ｒ_ｉを毎回個別に最適化するアルゴリズムを用いて繰り返し演算することにより各輪の発生力方向ｑ_ｉ、及び各輪利用率ｒ_ｉを求める。

μ利用率一定摩擦円上の探索行うために、まず、各輪利用率ｒ_ｉを固定した状態で従来技術と同様、逐次２次計画法のアルゴリズムを利用して各輪の発生力方向ｑ_ｉを解く。

ｓｉｎｑ_ｉ、 ｃｏｓｑ_ｉを次の（３１）式及び（３２）式に示すように１次近似することによって、

上記（２７）式及び（２８）式の拘束条件は、次の（３３）式及び（３４）式に示すように各輪の発生力方向ｑ_ｉに関して線形化することができる。

また、ｓｉｎｑ_ｉ、ｃｏｓｑ_ｉを２次のテーラー展開によって、次の（３５）式及び（３６）式に示すように近似すると、

上記（３０）式に示す評価関数Ｊは、次の（３７）式で記述することができる。

さらに、次の（４２）式に示す変数変換を行うことによって、

上記（３０）式の評価関数Ｊは、次の（４３）式に示すように表され、pのユークリッドノルム最小化問題に変換される。

また、線形近似された拘束条件は、次の（４４）式で記述することができる。

上記（４４）式を満足するユークリッドノルム最小解は、以下の（４９）式に示すように求めることができる。

ただし、Ａ^＋は行列Ａの擬似逆行列である。

結局、各輪タイヤ発生力方向を表すｑは、次の（５０）式で表される。

ただし、ｑは、各輪タイヤ発生力方向ｑ_ｉ（＝ｑ_１、ｑ_２、ｑ_３、ｑ_４）によって以下の式で表される。

ここで、ρ_Ｐが正の定数（１．０）で記述される次の（５１）式のペナルティ関数Ｐを定義し、（５０）式で導出された各輪タイヤ発生力方向ｑ_ｉを用いて（５１）式のペナルティ関数を演算し、ペナルティ関数Ｐが減少する場合には、再び（３８）〜（４０）式、（４５）〜（４８）式、及び（５０）式の演算を繰り返し実施する再帰的な手法によって収束演算を行う。

また、このアルゴリズムによって導出された各輪タイヤ発生力方向ｑ_ｉを利用した場合のμ利用率は、（２９）式及び（３３）式から次の（５４）式で演算することができる。（５１）式から理解されるようにμ利用率は評価関数に対する目標車体フォース及びモーメント各々の大きさの二乗和の比で表される。

次に、各輪利用率を修正する演算について説明する。各輪のμ利用率の上限γに対する各輪利用率ｒ_ｉ（＝ｒ₁、ｒ₂、ｒ₃、ｒ₄）をｒ_ｉ＋ｄｒ_ｉ（ｄｒ_ｉは変化量）に変化させて各輪利用率を修正したとき、目標車体フォース及びモーメントの拘束条件を表す上記（２７）式及び（２８)式は、次の（５５）式及び（５６）式で表される。

したがって、各輪利用率ｒ_ｉを変化させると各輪タイヤ発生力方向ｑ_ｉ及び評価関数も変化するので、各輪利用率ｒ_ｉをｒ_ｉ＋ｄｒ_ｉに変化させたときに目標車体フォース及びモーメントの拘束条件を満足させるためには、（４９）式のｑを、例えばｑ＋ｄｑに修正する必要がある。ただし、各輪タイヤ発生力方向を表すｑの変化量ｄｑは、以下の（５９）式で表される。

ただし、ｄｑは、各輪タイヤ発生力方向の変化量ｄｑ_ｉ（＝ｄｑ₁、ｄｑ₂、ｄｑ₃、ｄｑ₄）によって以下の式で表わされる。

ｄｑ＝[ｄｑ₁ ｄｑ₂ ｄｑ₃ ｄｑ₄]^Ｔ
ここでは、目標車体フォース及びモーメントの拘束条件を満足させることのみ考慮しているので修正は不定となる。すなわち、無数の修正法があり得るが、本実施の形態では演算の簡単化のために、導出済みの擬似逆行列をそのまま利用した修正法を用いている。このとき、上記（３０）式の評価関数ＪはＪ＋ ｄＪに変化する。ただし、変化量ｄＪは以下の（６０）式で表される。

したがって、評価関数Ｊの変化量ｄＪは近似的に評価関数Ｊを各輪利用率ｒで偏微分した次の（６１）式で表すことができる。

ただし、Ｄ_１ｉ、Ｄ_２ｉは以下の（６２）式、（６３）式で定義される。

本実施の形態では、内点の探索を最急降下法に基づいて、ｒ（＝[ｒ₁ ｒ₂ ｒ₃ ｒ₄]^Ｔ）を０〜１の範囲内で、次の（６４）式に示すように変更し、繰り返し演算の次のステップに進む。ただし、ｒ_０（＝[ｒ_1０ ｒ_2０ ｒ_3０ ｒ_4０]^Ｔ）は繰り返し演算における各輪利用率ｒの前回値、ｋは正の定数を表している。これにより、評価関数Ｊが大きくなるように変化した場合には各輪利用率ｒが小さくなるように補正される。

このとき、各輪利用率ｒの変更に伴い、車体フォース及びモーメントの拘束条件を満足させるように各輪タイヤ発生力方向ｑをｑ＋ｄｑに修正する。ただし、ｄｑは、上記で記載した下記の（６５）式で表される。

なお、μ利用率の上限γは、上記のようにして導出された角度ｑ_ｉを用い、上記（５４）式に基づき演算される。

次に、ロール剛性配分（前左右輪の荷重差と後左右輪の荷重差との関係を表わす比）の修正演算について説明する。ロール剛性配分ｄρ変化させ、ρからρ＋ｄρに変化させたとき、各輪の上下荷重Ｎ_ｉは、Ｎ_ｉ＋ｄＮ_ｉに変化する。ただし、ｄＮ_ｉは以下の（６６）式〜（６９）式で表わされる。

さらに、摩擦円の大きさＦ_ｉは、Ｆ_ｉ＋ｄＦ_ｉに変化する。ただし、ｄＦ_ｉは以下の（７０）式で表わされる。

また、摩擦円の大きさＦ_ｉをＦ_ｉ＋ｄＦ_ｉに変化させたとき、目標車体フォース及びモーメントの拘束条件を表す（２７）式及び（２８）式は、以下のように（７１）式及び（７２）式で記述することができる。

ただし、（７１）式及び（７２）式の右辺は、以下の（７３）式及び（７４）式で表わされる。

したがって、摩擦円の大きさＦ_ｉをＦ_ｉ＋ｄＦ_ｉに変化させたときに、車体フォース及びモーメントの拘束条件を満足させるためには、（４９）式の各輪タイヤ発生力方向ｑを例えば、ｑ＋ｄｑに修正する必要がある。ただし、ｄｑは以下の（７５）式で表わされる。

ここでは、車体フォース及びモーメントの拘束条件を満足させることのみ考慮しているので修正は不定となる。すなわち、無数の修正法があり得るが、本実施の形態では、演算を簡単化するために、導出済みの擬似逆行列をそのまま利用した修正法を用いている。このとき、上記（３０）式の評価関数ＪはＪ＋ｄＪに変化する。ただし、ｄＪは以下の（７６）式で表わされる。

したがって、評価関数Ｊの変化量ｄＪは、近似的に評価関数Ｊを摩擦円の大きさで偏微分した以下の（７７）式で表すことができる。

ただし、

である。

ところで、上記（６２）式、（６３）式、（７８）式、及び（７９）式より、以下の（８０）式及び（８１）式が成立し、

（６１）式及び（７７）式より以下の（８２）式が成立する。

したがって、摩擦円の大きさが変化したとき、評価関数は上記（８２）式のように変化する。

また、ロール剛性配分が変化したとき、摩擦円の大きさは以下の（８３）式のように変化する。

したがって、上記（８２）式及び（８３）式から以下の（８４）式が得られる。

本実施の形態では、ロール剛性配分の探索を最急降下法に基づいて、０〜１の範囲内で、次の（８５）式に示すように変更し、繰り返し演算の次のステップに進む。ただし、ρ_０は繰り返し演算におけるロール剛性配分ρの前回値、ｋは正の定数を表している。これにより、評価関数Ｊが大きくなるように変化した場合にはロール剛性配分ρが小さくなるように補正される。

なお、ロール剛性配分ρは、１のとき後左右輪が同じ上下荷重であることを表わし、０のとき前左右輪が同じ上下荷重であることを表わしている。

このとき、ロール剛性配分ρの変更に伴い、車体フォース及びモーメントの拘束条件を満足させるように各輪タイヤ発生力方向ｑをｑ＋ｄｑに修正する。ただし、ｄｑは下記の（８６）式で表わされる。

なお、上記（８０）式及び（８１）式より、

となり、さらに、（８３）式より、

となることから、上記（８６）式は、以下の（８７）で記述することができ、各輪利用率ｒを変化させたときの各輪タイヤ発生力方向を表わす角度の修正値ｄｑにベクトルを乗算した式になっているので、各輪利用率ｒを変化させたときの角度の修正値ｄｑの演算結果を有効に利用することができる。

次に、上記の原理を利用した本実施の形態の具体的構成を図２に基づいて説明する。図に示すように、本実施の形態には、各輪タイヤの最大発生力である各輪摩擦円の大きさＦ_ｉと繰り返し演算の前ステップで演算された各輪利用率ｒ_ｉの前回値ｒ_０とを乗じて、（１４）式及び（１５）式中の積ｒ_ｉＦ_ｉで表される各輪の利用摩擦円の大きさを演算する利用摩擦円演算手段１０を備えた各輪発生力・ロール剛性配分演算手段１２が設けられている。

利用摩擦円演算手段１０の入力端には、各輪タイヤの最大発生力を表わす各輪摩擦円の大きさＦ_ｉを演算する摩擦円演算手段１８が接続されている。摩擦円演算手段１８には、前後加速度ｇ_ｘ及び横加速度ｇ_ｙを検出する加速度センサ２０が接続されると共に、ロール剛性配分ρの前回値ρ_０、各輪の路面摩擦係数μ_ｉが入力されている。

各輪の路面摩擦係数μ_ｉは、測定器を用いて各輪毎に測定してもよく、路面状態を測定して各輪の路面摩擦係数μ_ｉを推定するようにしてもよい。また、路面の状態（例えば、ウエット路、ドライ路、及びスノー路等）に応じて予め定めておいた路面摩擦係数を用いるようにしてもよい。

摩擦円演算手段１８は、上記（１）〜（４）式に繰り返し演算の前ステップで演算されたロール剛性配分ρの前回値ρ_０を代入して得られる上下荷重を用いて、上記（５）式に従って各輪摩擦円の大きさＦ_ｉを演算する。

摩擦円演算手段１８の出力端は、車体前後力、車体横力、及びヨーモーメントの各々の目標値である目標車体フォース及びモーメントと、各輪摩擦円の大きさＦ_ｉと、前回演算された各輪利用率ｒ_０とを用いて、各輪のタイヤ発生力、各輪のμ利用率の上限γに対する割合を表す各輪利用率ｒ_ｉ、及びロール剛性配分ρを演算する各輪発生力・ロール剛性配分演算手段１２の利用摩擦円演算手段１０及び各輪利用率・ロール剛性配分演算手段１２Ｂに接続されている。各輪発生力・ロール剛性配分演算手段１２の出力端には、演算された各輪タイヤ発生力が得られるように車両統合制御によって車両運動を制御する操舵・制駆動制御手段１４、及び演算されたロール剛性配分に基づいて演算されたロール配分が得られるようにサスペンションを制御するサスペンション制御手段１６が接続されている。

操舵・制駆動制御手段１４としては、制動力制御手段、駆動力制御手段、前輪操舵制御手段、または後輪制御操舵手段を用いることができる。また、サスペンション制御手段１６としては、スタビライザーバーのアームとロアアーム（サスペンションリンク）との締結部の左右いずれか一方を油圧シリンダを介して締結し、油圧シリンダを制御することによってスタビライザのねじり剛性を変更するスタビライザねじり剛性可変機構等のロール剛性配分制御装置を用いることができる。

各輪発生力・ロール剛性配分演算手段１２には、目標車体フォース及びモーメントと、利用摩擦円演算手段１０で演算された各輪の利用摩擦円ｒ_ｉＦ_ｉとから目標車体フォース及びモーメントを達成する拘束条件下でμ利用率の上限値γを最小化する各輪タイヤ発生力の方向ｑ_ｉを各輪タイヤ発生力の方向の前回値ｑ_ｉ０を用いて上記（５０）式に基づいて演算する各輪発生力方向演算手段１２Ａが設けられている。

各輪発生力方向演算手段１２Ａには、目標車体フォース及びモーメントを達成する拘束条件下でμ利用率の上限値γを低下させるように各輪のμ利用率の上限値γに対する割合を表す各輪利用率ｒ_ｉを上記（６０）式に従って演算すると共に、ロール剛性配分を上記（４４）〜（４６）、及び（８５）式に従って演算する各輪利用率・ロール剛性配分演算手段１２Ｂが接続されている。

すなわち、各輪利用率・ロール剛性配分演算手段１２Ｂは、図３に示すように、各輪の摩擦円の大きさＦ_ｉに対する各輪利用率の前回値ｒ_ｉ０との比に基づいて、上記（４４）〜（４６）、及び（８５）式に従ってロール剛性配分ρを演算するロール剛性配分演算手段１２Ｂ_１、各輪発生力方向演算手段１２Ａで演算された各輪タイヤ発生力の方向ｑ_ｉを用いて各輪利用率ｒ_ｉを上記（６０）式に従って演算する各輪利用率演算手段_-１２Ｂ_２を含んで構成されている。

各輪利用率・ロール剛性配分演算手段１２Ｂは、各輪利用率ｒ_ｉを０〜１の間で変化させ、評価関数Ｊが大きくなるように変化する場合には、各輪利用率ｒ_ｉが小さくなるように変更すると共に、ロール剛性配分ρを０〜１の間で変化させ、評価関数Ｊが大きくなるように変化する場合には、ロール剛性配分ρが小さくなるように変更する。

また、各輪利用率・ロール剛性配分演算手段１２Ｂは、摩擦円演算手段１８にも接続されており、各輪利用率・ロール剛性配分演算手段１２Ｂで演算されたロール剛性配分の繰り返し演算における前回値ρ_０を摩擦円演算手段１８に入力する。

さらに、各輪利用率・ロール剛性配分演算手段１２Ｂには、目標車体フォース及びモーメントを達成するために、各輪利用率の演算に伴って各輪タイヤ発生力の方向を（５９）式（（６５）式）に従って各輪利用率に応じて修正すると共に、ロール剛性配分の演算に伴って各輪タイヤ発生力の方向を（８７）式に従って摩擦円の大きさに応じて修正する各輪発生力方向修正手段１２Ｃが接続されている。

各輪発生力方向修正手段１２Ｃは、各輪発生力方向演算手段１２Ａに接続されており、各輪タイヤ発生力方向の前回値ｑ_０（各輪利用率に応じて修正した前回値、及びロール剛性配分の演算に伴って変化した摩擦円の大きさに応じて修正した前回値）を各輪発生力方向演算手段１２Ａに入力する。

各輪発生力方向修正手段１２Ｃには、修正後の各輪利用率と各輪タイヤ発生力方向、及び最小化されたμ利用率上限値から各輪の発生力を演算する各輪発生力演算手段１２Ｄが接続されている。各輪発生力演算手段１２Ｄは、（１４）式及び（１５）式に従って各輪タイヤ発生力Ｆ_ｘｉ，Ｆ_ｙｉを演算する。

次に操舵・制駆動制御手段１４による制駆動力及び操舵力の制御について説明する。

各輪の制駆動力は、μ利用率、各輪の限界摩擦円の大きさＦ_ｉ、及び合成力の方向ｑ_ｉを用いて、上記の前後力Ｆ_ｘｉを示す（１４）式から導出することができる。なお、γＦ_ｉは、タイヤ発生力の大きさを表す。

また、同様に各輪の横力Ｆ_ｙｉは、上記（１５）式から導出することができる。

各輪の舵角は、例えばブラッシュモデルと車両運動モデルとに基づいて演算することができる。ブラッシュモデルは、タイヤ発生力特性を理論式に基づいて記述したモデルであり、タイヤ発生力がブラッシュモデルに従って発生すると仮定すると、各輪の摩擦円の大きさＦ_ｉ，各輪のμ利用率，各輪のタイヤ発生力の方向ｑ_ｉからスリップ角β_ｉを以下のように求めることができる。

ここで、Ｋ_ｓ：ドライビングスティッフネス、Ｋ_β：コーナリングスティッフネスである。

さらに各輪の舵角δ_ｉは、スリップ角から車両運動モデルに基づいて演算される。すなわち、車速ｖ、操舵角、アクセル開度、及びブレーキ踏力等から目標となる車両運動状態量として演算されるヨー角速度ｒ_０、車体スリップ角β_０から以下のように演算することができる。なお、β_１〜β_４は、（６０）式の各輪のスリップ角である。

操舵制御と制駆動制御との協調を行う場合には、上記のようにして求めた（１４）式の制駆動力を第1の操作量とし、（９０）〜（９３）式の操舵角を第２の操作量として、第1の操作量に基づいて制動力及び駆動力を制御すると共に、第２の操作量に基づいて操舵角、すなわちタイヤ発生力の方向を制御する。なお、タイヤ発生力の方向を制御すると共に、制動力及び駆動力のいずれか一方の大きさを制御するようにしてもよい。

この制御に基づく操舵制御と制駆動制御との協調を実施した場合、常にμ利用率の上限を最小化することが可能となり、路面や横風などの外乱に対し最も余裕のある運動性能を示すことが可能である。

また、車体に加えるべき合成力を最大化するときには、上記（１４）式において各輪のμ利用率を１とすれば各輪の制駆動力が求められ、上記（９０）式においてμ利用率を１とすれば（６２）〜（６４）式及び（８８）式より各輪の操舵角が求められる。

そして、上記のようにして求めた各輪の制駆動力及び各輪の操舵角を操作量として車両の駆動力と操舵角、または制動力と操舵角を協調制御する。

協調制御する場合、制御手段は、操舵アクチュエータ及び制駆動アクチュエータを制御し、各輪の目標タイヤ発生力を実現するために必要な各輪の操舵角、または各輪の操舵角と制駆動力とを制御する。

操舵・制駆動制御手段１４としては、制動力制御手段、駆動力制御手段、前輪操舵制御手段、または後輪制御操舵手段を用いることができる。

この制駆動制御手段としては、ドライバ操作とは独立して各車輪の制動力を個別に制御する、いわゆるＥＳＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ）に用いられる制御手段、ドライバ操作とは機械的に分離され、各車輪の制動力を信号線を介して任意に制御する制御手段（いわゆるブレーキ・バイ・ワイヤ）等がある。

駆動制御手段としては、エンジントルクをスロットル開度、点火進角の遅角、または燃料噴射量を制御することによって駆動力を制御する制御手段、変速機の変速位置を制御することによって駆動力を制御する制御手段、トルクトランスファを制御することによって前後方向及び左右方向の少なくとも一方の駆動力を制御する制御手段等を用いることができる。

前輪操舵制御手段としては、ドライバのステアリングホイール操作に重畳して前輪の操舵角を制御する制御手段、ドライバ操作とは機械的に分離され、ステアリングホイールの操作とは独立して前輪操舵角を制御する制御手段（いわゆるステア・バイ・ワイヤ）等を用いることができる。

また、後輪操舵制御手段としては、ドライバのステアリングホイール操作に応じて後輪の操舵角を制御する制御手段、ドライバ操作とは機械的に分離され、ステアリングホイールの操作とは独立して後輪操舵角を制御する制御手段等を用いることができる。

なお、制駆動力のみを演算し、駆動力、制動力、または制駆動力を制御する、すなわち操舵角を制御することなくタイヤ発生力の大きさのみを制御するようにしてもよい。

上記利用摩擦円演算手段１０、各輪発生力・ロール剛性配分演算手段１２（各輪発生力方向演算手段１２Ａ、各輪利用率・ロール剛性配分演算手段１２Ｂ、各輪発生力方向修正手段１２Ｃ、及び各輪発生力演算手段１２Ｄ）、操舵・制駆動制御手段１４、サスペンション制御手段１６、及び摩擦円演算手段１８は、１つまたは複数のコンピュータで構成することができる。この場合、コンピュータには、コンピュータを上記各手段として機能させるためのプロブラムが格納される。

なお、上記では利用摩擦円演算手段１０を用いる例について説明したが、利用摩擦円は各輪利用率ｒ_ｉと各輪摩擦円の大きさＦ_ｉとの積で表わされるので、利用摩擦円演算手段１０を省略し、各輪発生力方向演算手段１２Ａに、摩擦円演算手段１８で演算された各輪摩擦円の大きさＦ_ｉ、後述する各輪利用率演算手段で演算された各輪利用率の前回値ｒ_ｉ０、及び各輪タイヤ発生力の方向の前回値ｑ_ｉ０を入力し、目標車体フォース及びモーメント、各輪摩擦円の大きさＦ_ｉ、各輪利用率の前回値ｒ_ｉ０、及び各輪タイヤ発生力の方向の前回値ｑ_ｉ０を用いて上記と同様に、目標車体フォース及びモーメントを達成する拘束条件下でμ利用率の上限値γを最小化する各輪タイヤ発生力の方向ｑ_ｉを上記（５０）式に基づいて演算するようにしてもよい。

次に、状況に応じてロール剛性配分を変化させた上記実施の形態の効果について説明する。図４は、目標車体フォース及びモーメントを各々Ｆ_ｘｏ＝５０００Ｎ，Ｆ_ｙｏ＝５０００Ｎ，Ｍ_ｚｏ＝１０００Ｎｍとすると共にロール剛性配分を０．５７４、μ利用率を０．４３９とした場合（図４（ａ））と、目標車体フォース及びモーメントを各々Ｆ_ｘｏ＝５０００Ｎ，Ｆ_ｙｏ＝５０００Ｎ，Ｍ_ｚｏ＝１００００Ｎｍとすると共にロール剛性配分を１．０、μ利用率を０．６４９とした場合（図４（ｂ））との高μ路旋回制動時のシミュレーション結果を示したものである。このシミュレーションでは、漸化式の繰り返し演算を１０回実施した後の各輪発生力演算値を利用している。

アンチスピンモーメント指令が小さい場合、前後輪のロール剛性配分は、略１：１となり、タイヤの非線形性を考慮した荷重がなるべく均等となる解が得られている。これに対し、アンチスピンモーメント指令を大きくした場合には、μ利用率の低下する旋回前内輪の摩擦円の大きさを小さくするようにロール剛性配分が前輪に移動している。

また、図５（ａ），（ｂ）は、上記のシミュレーションを行った場合の繰返し演算のステップ毎の演算結果を示したものである。本実施の形態では、ロール剛性配分と各輪発生力の最適化が同時に達成され、ステップ毎にμ利用率が低下していることが理解できる。
。

本実施の形態の制御手段では、以下のように制御することができる。

演算された各輪タイヤ発生力が得られるように車両運動を制御した場合に、目標ヨーモーメントと逆方向のヨーモーメントを発生する各輪タイヤ発生力が存在する場合には、このタイヤ発生力を発生する車輪のμ利用率が他の車輪のμ利用率と比較して小さくなるようにμ利用率の制御を行う。この場合、目標車体前後力及び目標車体横力の大きさとタイヤ位置から車両重心までのモーメントアームの代表的な長さとの積が、目標ヨーモーメントの大きさと略一致する場合に、μ利用率の制御を行うのが効果的である。

旋回制動中に外向きヨーモーメントが要求されたときには、旋回内前輪のμ利用率が他の車輪のμ利用率に比較して小さくなるように制御する。

旋回制動中に内向きヨーモーメントが要求されたときには、旋回外後輪のμ利用率が他の車輪のμ利用率に比較して小さくなるように制御する。

旋回加速中に外向きモーメントが要求されたときには、旋回外前輪のμ利用率が他の車輪のμ利用率に比較して小さくなるように制御する。

旋回加速中に内向きモーメントが要求されたときには、旋回内後輪のμ利用率が他の車輪のμ利用率に比較して小さくなるように制御する。

次に、μ利用率低減の効果について説明する。目標車体フォース、すなわち車体の横力と前後力とからなる車体合力の目標値が、目標ヨーモーメントに比較して大きい場合、すなわち目標車体フォースの大きさとタイヤ位置から車両重心までのモーメントアームの代表的な長さとの積が、目標ヨーモーメントの大きさに比較して大きい場合には、各輪のタイヤ発生力は目標車体フォースの方向に概ね一致させることがタイヤ発生力を効率よく利用してμ利用率の上限を低減させるタイヤ発生力配分になる。すなわち、目標車体フォースを得るために必要かつ効率的な各輪のタイヤ発生力は、目標車体フォースの方向に概ね一致する。

一方、目標車体フォースが目標ヨーモーメントに比較して小さい場合、すなわち目標車体フォースの大きさとタイヤ位置から車両重心までのモーメントアームの代表的な長さとの積が目標ヨーモーメントの大きさに比較して小さい場合には、各輪のタイヤ発生力は目標ヨーモーメントを発生させる方向に概ね一致させることがタイヤ発生力を効率よく利用してμ利用率の上限を低減させるタイヤ発生力配分になる。すなわち、目標モーメントを得るために必要かつ効率的な各輪のタイヤ発生力は、目標ヨーモーメントを発生させる方向に概ね一致する。

これに対し、目標車体フォースが目標ヨーモーメントと略一致する場合、すなわち目標車体フォースの大きさとタイヤ位置から車両重心までのモーメントアームの代表的な長さとの積が目標モーメントの大きさに略一致する場合には、目標車体フォースを効率よく得るために必要なタイヤ発生力と目標ヨーモーメントを効率よく得るために必要なタイヤ発生力を両立させる必要がある。このとき、目標車体フォースの方向と目標ヨーモーメントを発生させるタイヤ発生力の方向が逆方向である車輪では、目標車体フォースを得るためのタイヤ発生力と目標ヨーモーメントを発生させるタイヤ発生力が相殺し、この車輪のμ利用率が小さくなる。

このように、目標車体フォースが目標ヨーモーメントと略一致する場合には、目標車体フォースの方向と目標ヨーモーメントを発生させるタイヤ発生力の方向とが逆方向である車輪のμ利用率を他の車輪に比較して小さくすることによって、全体としてのタイヤ発生力の利用率を向上させ、μ利用率上限を低減させることができる。

次に、μ利用率を低減させる車輪の荷重を減少させる場合の効果について説明する。μ利用率を低減させる車輪の荷重を減少し、減少させた分の荷重を他の車輪に移動させることによって、μ利用率の大きな車輪の荷重が増加する。このとき、路面μと荷重の積で概ね記述できる摩擦円も大きくなることから、結果的にμ利用率の大きな車輪のμ利用率（＝タイヤ発生力の大きさ／摩擦円の大きさ）を低減することができる。これは、μ利用率の上限値が１となる限界の車体フォースモーメントの値を増加させる、すなわち限界性能を向上させることを意味している。

具体的に、旋回制動中に外向きヨーモーメントが要求され、旋回内前輪のμ利用率が他の車輪のμ利用率に比較して小さくなるように制御する場合に、ロール剛性配分を前輪に大きく配分すると、後輪の左右輪に比較して前輪の左右輪の荷重差が大きくなり、前輪の内輪は荷重がより小さく、前輪の外輪は荷重がより大きくなる。μ利用率を他の車輪に比較して小さく設定する旋回内前輪は荷重を低減させることによってμ利用率は多少増加する。一方で、旋回外前輪は荷重が増加することに伴って摩擦円が大きくなる。この状況下で、タイヤ発生力の最適配分を再び実施することにより、目標車体フォースとモーメントの双方の実現に効率よく働く旋回外前輪のタイヤ力を有効に利用することが可能となり、限界性能を向上させたり、μ利用率上限値を低減、すなわちグリップ余裕を向上することができる。

同様に、旋回制動中に内向きヨーモーメントが要求され、旋回外後輪のμ利用率が他の車輪のμ利用率に比較して小さくなるように制御する場合に、ロール剛性配分を前輪に大きく配分すると、前輪の左右輪に比べて後輪の左右輪の荷重差が小さくなり、標準のロール剛性配分の状態と比較して旋回外後輪の荷重を低下、旋回内後輪の荷重を増加させることができる。μ利用率を他の車輪に比較して小さく設定する旋回外後輪は荷重を低減させることによってμ利用率は多少増加する。一方で、旋回内後輪は荷重が増加することに伴って摩擦円が大きくなる。この状況下で、タイヤ発生力の最適配分を再び実施することにより、目標車体フォースとモーメントの双方の実現に効率よく働く旋回内後輪のタイヤ力を有効に利用することが可能となり、限界性能を向上させたり、μ利用率上限値を低減、すなわちグリップ余裕を向上することができる。

さらに、旋回加速中に外向きヨーモーメントが要求され、旋回外前輪のμ利用率が他の車輪のμ利用率に比較して小さくなるように制御する場合に、ロール剛性配分を後輪に大きく分配すると、後輪の左右輪に比較して前輪の左右輪の荷重差が小さくなり、標準のロール剛性配分の状態と比較して旋回外前輪の荷重を低下、旋回内前輪の荷重を増加させることができる。μ利用率を他の車輪に比較して小さく設定する旋回外前輪は荷重を低減させることによってμ利用率は多少増加する。一方で、旋回内前輪は荷重が増加することに伴って摩擦円が大きくなる。この状況下で、タイヤ発生力の最適配分を再び実施することにより、目標車体フォースとモーメントとの双方の実現に効率よく働く旋回内前輪のタイヤ力を有効に利用することが可能となり、限界性能を向上させたり、μ利用率上限値を低減、すなわちグリップ余裕を向上することができる。

また、旋回加速中に内向きヨーモーメントが要求され、旋回内後輪のμ利用率が他の車輪のμ利用率に比較して小さくなるように制御する場合に、ロール剛性配分を後輪に大きく配分すると、前輪の左右輪に比較して後輪の左右輪の荷重差が大きくなり、後輪の内輪は荷重がより小さく、後輪の外輪は荷重がより大きくなる。μ利用率を他の車輪に比較して小さく設定する旋回内後輪は荷重を低減させることによってμ利用率は多少増加する。一方で、旋回外後輪は荷重が増加することに伴って摩擦円が大きくなる。この状況下で、タイヤ発生力の最適配分を再び実施することにより、目標車体フォースとモーメントの双方の実現に効率よく働く旋回外後輪のタイヤ力を有効に利用することが可能となり、限界性能を向上させたり、μ利用率上限値を低減、すなわちグリップ余裕を向上することができる。

車両運動モデルを示す概略図である。 図１の車両運動モデルにおける発生合力に対応した座標系を示す概略図である。 図２の各輪利用率・ロール剛性配分演算手段の詳細を示すブロック図である。 （ａ）は各輪利用率ｒ_ｉを１に固定した場合の演算結果における各輪のタイヤ発生力等を示す概略図であり、（ｂ）は本実施の形態の演算結果における各輪のタイヤ発生力方向等を示す概略図である。 （ａ）は各輪利用率ｒ_ｉを１に固定した場合の演算結果における繰り返し回数毎の各輪のタイヤ発生力方向等を示す概略図であり、（ｂ）は本実施の形態の演算結果におけるにおける繰り返し回数毎の各輪のタイヤ発生力方向等を示す概略図である。

符号の説明

１０ 利用摩擦円演算手段
１２ 各輪発生力・ロール剛性配分演算手段
１２Ａ 各輪発生力方向演算手段
１２Ｂ 各輪利用率・ロール剛性配分演算手段
１２Ｃ 各輪発生力方向修正手段
１２Ｄ 各輪発生力演算手段
１４ 操舵・制駆動制御手段
１６ サスペンション制御手段
１８ 摩擦円演算手段
２０ 加速度センサ

Claims (22)

1. 前左右輪の荷重差と後左右輪の荷重差との関係を表わす前回演算されたロール剛性配分に基づいて求めた各輪タイヤの最大発生力を表す各輪摩擦円の大きさと、各輪のμ利用率の上限値に対する割合を表す前回演算された各輪利用率と、目標車体前後力、目標車体横力、及び目標ヨーモーメントを表す目標車体フォース及びモーメントとに基づいて、各輪タイヤ発生力、前記各輪利用率、及び前記ロール剛性配分を演算する各輪発生力・ロール剛性配分演算手段と、
   演算された前記各輪タイヤ発生力に基づいて、演算された前記各輪タイヤ発生力が得られるように車両運動を制御する車両運動制御手段と、
   演算された前記ロール剛性配分に基づいて、演算された前記ロール剛性配分が得られるようにサスペンションを制御するサスペンション制御手段と、
   を含む車両運動制御装置。
2. 前記各輪発生力・ロール剛性配分演算手段を、
   前記目標車体フォース及びモーメント、前記各輪の摩擦円の大きさ、前記各輪利用率、及び前回演算された前記各輪タイヤ発生力の方向とに基づいて、前記目標車体フォース及びモーメントを達成する拘束条件下でμ利用率の上限値を最小にする前記各輪タイヤ発生力の方向を演算する方向演算手段と、
   前記目標車体フォース及びモーメントを達成する拘束条件下でμ利用率の上限値を低下させるように前記各輪利用率及び前記ロール剛性配分を演算する各輪利用率・ロール剛性配分演算手段と、
   前記拘束条件下で前記目標車体フォース及びモーメントを達成するための前記各輪利用率・ロール剛性配分演算手段の演算結果に応じて、前記各輪タイヤ発生力の方向を修正する各輪発生力方向修正手段と、
   演算された前記各輪利用率、修正された前記各輪タイヤ発生力の方向、及びμ利用率の上限値に基づいて、各輪タイヤ発生力を演算する各輪発生力演算手段と、
   を含んで構成した請求項１記載の車両運動制御装置。
3. 前記各輪発生力方向修正手段は、演算された前記各輪利用率の変化に応じて前記拘束条件を満足させるように前記各輪タイヤ発生力の方向を修正すると共に、演算された前記ロール剛性配分の変化に応じて変化する各輪摩擦円の大きさに応じて前記拘束条件を満足させるように前記各輪タイヤ発生力の方向を修正する請求項１または請求項２記載の車両運動制御装置。
4. 前記車両運動制御手段を、
   前記各輪発生力演算手段で演算された各輪タイヤ発生力に基づいて、各輪の制動力及び駆動力の少なくとも一方を制御する第１の制御量、または前記第１の制御量及び各輪の操舵角を制御する第２の制御量を演算する制御量演算手段と、
   前記第１の制御量に基づいて、各輪の制動力及び駆動力の少なくとも一方を制御するか、または前記第１の制御量及び前記第２の制御量に基づいて、各輪の制動力及び駆動力の少なくとも一方及び各輪の操舵角を制御する制駆動舵角制御手段と、
   を含んで構成した請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の車両運動制御装置。
5. 前記車両運動制御手段は、目標車体前後力と目標車体横力とからなる目標車体フォースの方向に各輪のタイヤ発生力を発生させるときに、目標ヨーモーメントと逆方向のヨーモーメントが発生する車輪には、該ヨーモーメントが発生する車輪のμ利用率が他の車輪のμ利用率と比較して小さくなるようにμ利用率の制御を行う請求項１〜請求項４のいずれか１項記載の車両運動制御装置。
6. 前記車両運動制御手段は、目標車体前後力及び目標車体横力の大きさとタイヤ位置から車両重心までのモーメントアームの代表的な長さとの積が、前記目標ヨーモーメントの大きさと略一致する場合に、前記μ利用率の制御を行う請求項５記載の車両運動制御装置。
7. 前記車両運動制御手段は、旋回制動中に外向きヨーモーメントが要求されたときには、旋回内前輪のμ利用率が他の車輪のμ利用率に比較して小さくなるように制御する請求項１〜請求項６のいずれか１項記載の車両運動制御装置。
8. 前記車両運動制御手段は、旋回制動中に内向きヨーモーメントが要求されたときには、旋回外後輪のμ利用率が他の車輪のμ利用率に比較して小さくなるように制御する請求項１〜請求項７のいずれか１項記載の車両運動制御装置。
9. 前記車両運動制御手段は、旋回加速中に外向きモーメントが要求されたときには、旋回外前輪のμ利用率が他の車輪のμ利用率に比較して小さくなるように制御する請求項１〜請求項８のいずれか１項記載の車両運動制御装置。
10. 前記車両運動制御手段は、旋回加速中に内向きモーメントが要求されたときには、旋回内後輪のμ利用率が他の車輪のμ利用率に比較して小さくなるように制御する請求項１〜請求項９のいずれか１項記載の車両運動制御装置。
11. 前記サスペンション制御手段は、μ利用率を他の車輪のμ利用率に比較して小さくなるように制御する場合に、この制御対象の車輪の荷重を低下させるように各輪荷重を制御することを特徴とする請求項５記載の車両運動制御装置。
12. 前記サスペンション制御手段は、旋回制動中に外向きモーメントが要求され、旋回内前輪のμ利用率が他の車輪のμ利用率に比較して小さくなるように制御する場合に、旋回内前輪の荷重を低下させるように、ロール剛性配分を前輪に大きく配分することを特徴とする請求項１１記載の車両運動制御装置。
13. 前記サスペンション制御手段は、旋回制動中に内向きモーメントが要求され、旋回外後輪のμ利用率が他の車輪のμ利用率に比較して小さくなるように制御する場合に、旋回外後輪の荷重を低下させるように、ロール剛性配分を前輪に大きく配分することを特徴とする請求項１１記載の車両運動制御装置。
14. 前記サスペンション制御手段は、旋回加速中に外向きモーメントが要求され、旋回外前輪のμ利用率が他の車輪のμ利用率に比較して小さくなるように制御する場合に、旋回外前輪の荷重を低下させるように、ロール剛性配分を後輪に大きく配分することを特徴とする請求項１１記載の車両運動制御装置。
15. 前記サスペンション制御手段は、旋回加速中に内向きモーメントが要求され、旋回内後輪のμ利用率が他の車輪のμ利用率に比較して小さくなるように制御する場合に、旋回内後輪の荷重を低下させるように、ロール剛性配分を後輪に大きく配分することを特徴とする請求項１１記載の車両運動制御装置。
16. 前記サスペンション制御手段は、全ての輪の中で最小の各輪利用率が基準値以下となったときに、この基準値以下になった車輪が旋回内前輪または旋回外後輪の場合に、各輪利用率に応じてロール剛性配分を前輪に、またこの基準値以下になった車輪が旋回外前輪または旋回内後輪の場合に、各輪利用率に応じてロール剛性配分を後輪に大きく配分することを特徴とする請求項５記載の車両運動制御装置。
17. 前左右輪の荷重差と後左右輪の荷重差との関係を表わす前回演算されたロール剛性配分に基づいて求めた各輪タイヤの最大発生力を表す各輪摩擦円の大きさと、各輪のμ利用率の上限値に対する割合を表す前回演算された各輪利用率と、目標車体前後力、目標車体横力、及び目標ヨーモーメントを表す目標車体フォース及びモーメントとに基づいて、各輪タイヤ発生力、前記各輪利用率、及び前記ロール剛性配分を演算し、
    演算された前記各輪タイヤ発生力に基づいて、演算された前記各輪タイヤ発生力が得られるように車両運動を制御すると共に、演算された前記ロール剛性配分に基づいて、演算された前記ロール剛性配分が得られるようにサスペンションを制御する車両運動制御方法であって、
    目標車体前後力と目標車体横力とからなる目標車体フォースの方向に各輪のタイヤ発生力を発生させるときに、目標ヨーモーメントと逆方向のヨーモーメントが発生する車輪には、該ヨーモーメントが発生する車輪のμ利用率が他の車輪のμ利用率と比較して小さくなるようにμ利用率の制御を行う車両運動制御方法。
18. 目標車体前後力及び目標車体横力の大きさとタイヤ位置から車両重心までのモーメントアームの代表的な長さとの積が、前記目標ヨーモーメントの大きさと略一致する場合に、前記μ利用率の制御を行う請求項１７記載の車両運動制御方法。
19. 旋回制動中に外向きヨーモーメントが要求されたときには、旋回内前輪のμ利用率が他の車輪のμ利用率に比較して小さくなるように制御する請求項１７または請求項１８記載の車両運動制御方法。
20. 旋回制動中に内向きヨーモーメントが要求されたときには、旋回外後輪のμ利用率が他の車輪のμ利用率に比較して小さくなるように制御する請求項１７〜請求項１９のいずれか１項記載の車両運動制御方法。
21. 旋回加速中に外向きモーメントが要求されたときには、旋回外前輪のμ利用率が他の車輪のμ利用率に比較して小さくなるように制御する請求項１７〜請求項２０のいずれか１項記載の車両運動制御方法。
22. 旋回加速中に内向きモーメントが要求されたときには、旋回内後輪のμ利用率が他の車輪のμ利用率に比較して小さくなるように制御する請求項１７〜請求項２１のいずれか１項記載の車両運動制御方法。