JP4797586B2 - 車輌の制駆動力制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車輌の制駆動力制御装置に係り、更に詳細にはばね上の上下振動を抑制するよう制駆動力を制御する制駆動力制御装置に係る。

自動車等の車輌の制駆動力制御装置の一つとして、例えば下記の特許文献１に記載されている如く、駆動輪に駆動装置としての電動機が設けられ、電動機により対応する駆動輪が直接回転駆動されるよう構成された所謂インホイールモータ式の車輌に於いて、駆動輪のサスペンション部材として、電動機の駆動反力を受ける電動機ケースにアームの一端が固定され、該アームの他端が車体に揺動可能に支持された制駆動力制御装置が既に知られている。

かかる制駆動力制御装置によれば、アームを車輌前後方向に延在させ、電動機の駆動力を制御することにより、電動機ケース側の固定端にて受ける電動機の駆動反力の大きさに応じたサスペンション上下力を発生させ、そのサスペンション上下力をストローク振動低減に使用してばね上の上下振動を低減することができる。
特開２００５−１１９５４８号公報

しかし上記特許文献１に記載の制駆動力制御装置に於いては、ばね上の上下振動に対し電動機の駆動力を如何に制御すべきかについては記載されておらず、そのため電動機の駆動力の制御の如何によってはばね上の上下振動を却って悪化させてしまう場合があるという問題がある。

また上記特許文献１に記載の制駆動力制御装置に於いては、アームを車輌前後方向に延在させなければならず、サスペンションの構造が限定されると共に、車輌横方向に見た場合の車輪の上下変位の瞬間中心はアームの車体側連結点になってしまい、車輪の上下変位の瞬間中心の設定の自由度がないという問題がある。

一般に、各車輪の上下運動の瞬間中心は路面よりも高い位置にあるので、車輪の制駆動力の反力により上下方向の力が発生される。従ってこの力がばね上の上下振動に対する制振力として作用するよう車輪の制駆動力を制御すれば、ばね上の上下振動を確実に低減し、車輌の乗り心地性を向上させることができる。

また車輪の制駆動力の制御によるばね上の上下振動低減効果は車輪を駆動する駆動装置が車輪に設けられているか車体に設けられているかに関係なく得られるが、車輪に駆動装置としての電動機が設けられるインホイールモータ式の車輌に於いては、車体に設けられた駆動装置の駆動力が駆動力伝達系を介して車輪へ伝達される車輌の場合に比して、ばね下の重量が大きく、そのため車輪の接地性が悪いことに起因して車輌の乗り心地性が悪化し易いので、車輪の制駆動力の制御によるばね上の上下振動低減は特にインホイールモータ式の車輌の場合にその効果が大きい。

本発明は、制駆動力制御装置に於ける上述の如き問題に鑑みてなされたものであり、本発明の主要な課題は、車輪の制駆動力の反力により発生される上下方向の力が確実にばね上の上下振動に対する制振力として作用するよう車輪の制駆動力を制御することにより、ばね上の上下振動を低減するよう駆動装置の制駆動力を制御することである。

上述の主要な課題は、本発明によれば、請求項１の構成、即ち各車輪に設けられ対応する車輪に制駆動力を付与する制駆動手段と、前記制駆動手段の制駆動力を制御する制御手段とを有する車輌の制駆動力制御装置に於いて、前記制御手段はばね下の上下変位よりばね上の上下変位への伝達比を小さくするための値になるようばね上の減衰比に基づいて設定されたばね上の仮想の減衰比と前記ばね上の減衰比とに基づいてばね上の上下振動を抑制するための目標制振力を各車輪について演算し、前記目標制振力に基づいて各車輪の前記制駆動手段の制駆動力を制御することを特徴とする車輌の制駆動力制御装置によって達成される。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１の構成に於いて、前記制御手段は前記ばね上の減衰比、前記ばね上の仮想の減衰比、車輪のストローク速度に基づいて前記目標制振力を演算するよう構成される（請求項２の構成）。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１又は２の構成に於いて、前記制御手段は車輌全体の目標制駆動力を演算し、前記目標制振力に基づいて各車輪の目標制駆動力を演算し、各車輪の前記目標制駆動力及び対応する重み係数の積の和と前記車輌全体の目標制駆動力との偏差の大きさを最小にする各車輪の重み係数を演算し、各車輪の前記目標制駆動力及び対応する重み係数の積を各車輪の補正後の目標制駆動力とし、前記補正後の目標制駆動力に基づいて各車輪の前記制駆動手段の制駆動力を制御するよう構成される（請求項３の構成）。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項３の構成に於いて、車輌の横方向に見て車輪の接地点と車輪の上下運動の瞬間中心とを結ぶ直線が路面となす角度をθとし、前記目標制振力をＦdtとして、前記制御手段は前記角度θ及び前記目標制振力Ｆdtに基づいて各車輪の目標制駆動力を演算するよう構成される（請求項４の構成）。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項４の構成に於いて、車輌の横方向に見て車輪の上下運動の瞬間中心は車輪の接地点に対し車輌後方且つ上方又は車輌前方且つ下方に位置し、前記制御手段は
Ｆwt＝Ｆdt／tanθ
に従って車輪の目標制駆動力Ｆwtを演算するよう構成される（請求項５の構成）。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項４の構成に於いて、車輌の横方向に見て車輪の上下運動の瞬間中心は車輪の接地点に対し車輌前方且つ上方又は車輌後方且つ下方に位置し、前記制御手段は
Ｆwt＝−Ｆdt／tanθ
に従って車輪の目標制駆動力Ｆwtを演算するよう構成される（請求項６の構成）。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項３乃至６の構成に於いて、前記制駆動手段は車輪に回生制動力を付与する回生制動装置を含み、前記制御手段は前記車輌全体の目標制駆動力が駆動力である場合に於いて前記補正後の目標制駆動力が制動力であるときには前記回生制動装置により当該車輪に回生制動力を付与するよう構成される（請求項７の構成）。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項３乃至６の構成に於いて、前記制御手段は前記車輌全体の目標制駆動力が駆動力である場合に於いて前記補正後の目標制駆動力が制動力であるときには当該車輪の前記制駆動手段の駆動力を０に制御すると共に、当該車輪に前記補正後の目標制駆動力に対応する制動力を付与しないよう構成される（請求項８の構成）。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項３乃至８の構成に於いて、前記制御手段は前記車輌全体の目標制駆動力が制動力である場合に於いて前記補正後の目標制駆動力が駆動力であるときには当該車輪の前記制駆動手段の制動力を０に制御すると共に、当該車輪に前記補正後の目標制駆動力に対応する駆動力を付与しないよう構成される（請求項９の構成）。

上記請求項１の構成によれば、ばね下の上下変位よりばね上の上下変位への伝達比を小さくするための値になるようばね上の減衰比に基づいて設定されたばね上の仮想の減衰比とばね上の減衰比とに基づいてばね上の上下振動を抑制するための目標制振力が各車輪について演算され、目標制振力に基づいて各車輪の制駆動手段の制駆動力が制御されるので、ばね下の上下変位よりばね上の上下変位への伝達比を小さくしてばね上の上下振動を抑制するための目標制振力を適正に演算することができ、これによりばね上の上下振動を確実に抑制して車輌の乗り心地性を確実に向上させることができる。

また上記請求項２の構成によれば、ばね上の減衰比、ばね上の仮想の減衰比、車輪のストローク速度に基づいて目標制振力が演算されるので、ばね上の減衰比、ばね上の仮想の減衰比、車輪のストローク速度に応じてばね上の上下振動を抑制するための目標制振力を適正に演算することができる。

また上記請求項３の構成によれば、車輌全体の目標制駆動力が演算され、目標制振力に基づいて各車輪の目標制駆動力が演算され、各車輪の目標制駆動力及び対応する重み係数の積の和と車輌全体の目標制駆動力との偏差の大きさを最小にする各車輪の重み係数が演算され、各車輪の目標制駆動力及び対応する重み係数の積が各車輪の補正後の目標制駆動力とされ、補正後の目標制駆動力に基づいて各車輪の制駆動手段の制駆動力が制御されるので、車輌全体の駆動力を車輌全体の目標駆動力に制御しつつばね上の上下振動をできるだけ抑制することができる。

また上記請求項４の構成によれば、車輌の横方向に見て車輪の接地点と車輪の上下運動の瞬間中心とを結ぶ直線が路面となす角度をθとし、目標制振力をＦdtとして、角度θ及び目標制振力Ｆdtに基づいて各車輪の目標制駆動力が演算されるので、車輪の接地点と車輪の上下運動の瞬間中心とを結ぶ直線が路面となす角度θが考慮されない場合に比して、ばね上の上下振動を抑制するための目標制振力を適正に演算することができる。

また上記請求項５の構成によれば、車輌の横方向に見て車輪の上下運動の瞬間中心は車輪の接地点に対し車輌後方且つ上方又は車輌前方且つ下方に位置し、
Ｆwt＝Ｆdt／tanθ
に従って車輪の目標制駆動力Ｆwtが演算されるので、後に詳細に説明する如く車輪の上下運動の瞬間中心が車輪の接地点に対し車輌後方且つ上方又は車輌前方且つ下方に位置する車輌に於いて目標制振力Ｆdtを達成するための目標駆動力Ｆwtを正確に演算することができる。

また上記請求項６の構成によれば、車輌の横方向に見て車輪の上下運動の瞬間中心は車輪の接地点に対し車輌前方且つ上方又は車輌後方且つ下方に位置し、
Ｆwt＝−Ｆdt／tanθ
に従って車輪の目標制駆動力Ｆwtが演算されるので、後に詳細に説明する如く車輪の上下運動の瞬間中心が車輪の接地点に対し車輌前方且つ上方又は車輌後方且つ下方に位置する車輌に於いて目標制振力Ｆdtを達成するための目標駆動力Ｆwtを正確に演算することができる。

また上記請求項７の構成によれば、制駆動手段は車輪に回生制動力を付与する回生制動装置を含み、車輌全体の目標制駆動力が駆動力である場合に於いて補正後の目標制駆動力が制動力であるときには回生制動装置により当該車輪に回生制動力が付与されるので、補正後の目標制駆動力が制動力であるときにも回生制動力によりばね上の上下振動を効果的に抑制し、回生制動によりエネルギーの回収を行うことができる。

また上記請求項８の構成によれば、車輌全体の目標制駆動力が駆動力である場合に於いて補正後の目標制駆動力が制動力であるときには当該車輪の制駆動手段の駆動力が０に制御されると共に、当該車輪に補正後の目標制駆動力に対応する制動力が付与されないので、補正後の目標制駆動力に対応する制動力が付与される場合に比して制駆動手段の制動力を付与する要素の耐久性を向上せることができる。尚補正後の目標制駆動力が駆動力であるときには当該車輪に補正後の目標制駆動力に対応する駆動力が付与されるので、駆動力によりばね上の上下振動が抑制される。

また上記請求項９の構成によれば、車輌全体の目標制駆動力が制動力である場合に於いて補正後の目標制駆動力が駆動力であるときには当該車輪の制駆動手段の制動力が０に制御されると共に、当該車輪に補正後の目標制駆動力に対応する駆動力が付与されないので、補正後の目標制駆動力に対応する駆動力が付与される場合に比して制駆動手段の駆動力付与によるエネルギーの消費を低減することができる。尚補正後の目標制駆動力が制動力であるときには当該車輪に補正後の目標制駆動力に対応する制動力が付与されるので、制動力によりばね上の上下振動が抑制される。

［本発明の原理］
図３はサスペンションが制御要素を含まずサスペンションスプリングとショックアブソーバ（ダンパ）とより構成される１輪の車輌を示す説明図であり、図４は図３に示された車輌と等価な１輪１自由度の車輌モデルを示している。

一般に、図３に示された車輌及び図４に示された車輌モデル１００に於いて、ばね上１０２の質量及び固有振動数をそれぞれＭb及びωbとし、サスペンションスプリング１０４のばね定数をＫとし、ショックアブソーバ１０６の減衰係数をＣとし、ばね下１０８及びばね上１０２の上下変位をそれぞれＸw及びＸbとすると、車輌モデル１００の上下方向の運動方程式は下記の式１により表わされる。

後に説明する如く、ばね下１０８が路面１１０に対し駆動力Ｆを作用させた場合に、その反力としてばね下１０８に上向きの力Ｆdが作用するとすると、車輌モデル１００の上下方向の運動方程式は下記の式２により表わされる。

上記式２のばね下１０８よりばね上１０２への振動伝達特性は、ばね上１０２の減衰比をζbとし、Ｓをラプラス演算子として下記の式３により表わされる。

上記式３の分子を取り出して下記の式４とする。

適合要素として仮想減衰比ζ′を導入し、仮想減衰比ζ′が下記の式５を満たすものとすると、反力Ｆdは下記の式６により表わされ、仮想減衰比ζ′を適宜に設定することによりばね上の上下振動を抑制するための力として反力Ｆdを求めることができる。

上記式５を上記式３に代入することにより、下記の式７が成立する。

上記式７より、ばね上１０２の共振点に於けるばね下１０８よりばね上１０２への伝達比｜Ｘb／Ｘw｜_ω=ω2は下記の式８により表わされる。

ばね下１０８よりばね上１０２への振動伝達を抑制するためには、伝達比｜Ｘb／Ｘw｜_ω＝ω2が１よりも小さい値でなければならず、よって仮想減衰比ζ′は下記の式９を満たす値でなければならない。換言すれば、仮想減衰比ζ′が下記の式９を満たす値に設定されれば、上記式６により演算される反力Ｆdはばね上の上下振動を抑制するための制振力として作用する。

以上の説明より、ばね上の減衰比ζbに基づいて、好ましくはばね上の減衰比ζb及びばね上の仮想の減衰比ζ′に基づいて、更に好ましくはばね上の減衰比ζb、ばね上の仮想の減衰比ζ′、ばね上の上下速度ＳＸに基づいてばね上の上下振動を抑制するための制振力としての目標制振力Ｆdtを演算することができることが解る。

また図５に示されている如く、一般に、車輌の前輪１１２Fの上下運動の瞬間中心１１４Fは車輪の接地点Ｐに対し車輌後方且つ上方に位置し、車輪の接地点Ｐと車輪の上下運動の瞬間中心１１４Fとを結ぶ直線Ｌが路面１１０となす角度をθとし、車輪の駆動力がＦwであり、駆動力Ｆwの反力として制振力Ｆdが車輪１１２に対し上向きに作用する場合を制振力Ｆdの正の方向とすると、制振力Ｆdは下記の式１０により表わされる。尚このことは車輌の前輪１１２Fの上下運動の瞬間中心１１４Fが車輪の接地点Ｐに対し車輌前方且つ下方に位置する場合も同様である。
Ｆd＝Ｆw・tanθ ……（１０）

よって目標制振力Ｆdtを発生させるための車輪の目標駆動力Ｆwtは下記の式１１により表わされる。
Ｆwt＝Ｆdt／tanθ ……（１１）

また図６に示されている如く、一般に、車輌の後輪１１２Rの上下運動の瞬間中心１１４Rは車輪の接地点Ｐに対し車輌前方且つ上方に位置し、車輪の接地点Ｐと車輪の上下運動の瞬間中心１１４Rとを結ぶ直線Ｌが路面１１０となす角度をθとし、車輪の駆動力がＦwであり、駆動力Ｆwの反力として制振力Ｆdが車輪１１２に対し上向きに作用する場合を制振力Ｆdの正の方向とすると、制振力Ｆdは下記の式１２により表わされる。尚このことは車輌の前輪１１２Fの上下運動の瞬間中心１１４Fが車輪の接地点Ｐに対し車輌後方且つ下方に位置する場合も同様である。
Ｆd＝−Ｆw・tanθ ……（１２）

よって目標制振力Ｆdtを発生させるための車輪の目標駆動力Ｆwtは下記の式１３により表わされる。
Ｆwt＝−Ｆdt／tanθ ……（１３）

また車輪の駆動力Ｆwが上記式１１又は１３に従って演算される目標駆動力Ｆwtになるよう駆動力を制御すれば、ばね上の上下振動を抑制することができるが、車輌全体の駆動力は車輌の乗員の駆動要求を満たすものでなければならない。車輌の乗員により要求される車輌全体の駆動力（目標駆動力）をＦvtとし、左前輪、右前輪、左後輪、右後輪の目標駆動力をＦwt1〜Ｆwt4とし、各車輪の目標駆動力Ｆwt1〜Ｆwt4に対する重み係数をａ1〜ａ4として、下記の式１４を充足する重み係数ａ1〜ａ4を求め、重み係数ａ1〜ａ4と目標駆動力Ｆwt1〜Ｆwt4との積を補正後の目標駆動力Ｆwta1〜Ｆwta4として、各車輪の駆動力Ｆw1〜Ｆw4が目標駆動力Ｆwt1〜Ｆwt4になるよう制御すれば、車輌全体の駆動力Ｆvを車輌の乗員の駆動要求に対応する車輌全体の目標駆動力Ｆvtに制御しつつばね上の上下振動をできるだけ抑制することができる。

重み係数ａ1〜ａ4は種々の要領にて演算されてよいが、車輌の乗員により要求される車輌全体の目標駆動力Ｆvtと補正後の目標駆動力Ｆwta1〜Ｆwta4の和との偏差の大きさｅは下記の式１５により表わされるので、例えばｑ及びｒを正の係数として下記の式１６により表わされる評価関数Ｊを最小にする重み係数ａ1〜ａ4を収束演算によって求めることにより、最適の重み係数ａ1〜ａ4を演算することができる。

［課題解決手段の好ましい態様］
本発明の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至９の構成に於いて、各車輪のストローク速度をＸdiとして、上記式６に対応する下記の式１７に従って各車輪の目標制振力Ｆdtiを演算するよう構成される（好ましい態様１）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至９又は上記好ましい態様１の構成に於いて、ばね上の仮想の減衰比ζ′は上記式９を満たす定数であるよう構成される（好ましい態様２）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項２乃至９又は上記好ましい態様１又は２の構成に於いて、車輪のストローク速度は車高検出手段により検出される車高の変化速度であるよう構成される（好ましい態様３）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項３乃至９又は上記好ましい態様１乃至３の構成に於いて、車輌全体の目標駆動力は運転者の駆動操作量及び制動操作量に基づいて演算されるよう構成される（好ましい態様４）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項４乃至９又は上記好ましい態様１乃至４の構成に於いて、前記角度θは車高検出手段により検出される車高に基づいて推定されるよう構成される（好ましい態様５）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項３又は４又は上記好ましい態様１乃至５の構成に於いて、車輪の目標駆動力Ｆwtは目標制振力Ｆdtと車高検出手段により検出される車高に基づく係数との積として演算されるよう構成される（好ましい態様６）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至９及び上記好ましい態様１乃至６の構成に於いて、前記制駆動手段は車輪に摩擦制動力を付与する摩擦制動装置を含み、制御手段は車輌全体の目標制駆動力が制動力である場合に於いて補正後の目標制駆動力が制動力であるときには摩擦制動装置により当該車輪に摩擦制動力を付与するよう構成される（好ましい態様７）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至９及び上記好ましい態様１乃至６の構成に於いて、制駆動手段は車輪に摩擦制動力を付与する摩擦制動装置及び車輪に回生制動力を付与する回生制動装置を含み、制御手段は車輌全体の目標制駆動力が制動力である場合に於いて補正後の目標制駆動力が回生制動装置の最大回生制動力以下であるときには回生制動装置により当該車輪に回生制動力を付与し、補正後の目標制駆動力が回生制動装置の最大回生制動力を越えるときには回生制動装置により当該車輪に回生制動力を付与すると共に摩擦制動装置により当該車輪に摩擦制動力を付与するよう構成される（好ましい態様８）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至９及び上記好ましい態様１乃至８の構成に於いて、制御手段は車速が基準値以下であるときには、請求項１乃至９請求項１乃至７及び上記好ましい態様１乃至８による駆動力の制御を行わないよう構成される（好ましい態様９）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至９及び上記好ましい態様１乃至８の構成に於いて、制御手段は車輌全体の目標駆動力が高負荷基準値以上であるときには、請求項１乃至９及び上記好ましい態様１乃至８による駆動力の制御を行わないよう構成される（好ましい態様１０）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至９及び上記好ましい態様１乃至８の構成に於いて、制御手段は他の駆動力の制御要求があるときには、請求項１乃至９及び上記好ましい態様１乃至８による駆動力の制御を行わないよう構成される（好ましい態様１１）。

以下に添付の図を参照しつつ、本発明を好ましい実施例について詳細に説明する。

図１はインホイールモータ式の四輪駆動車に適用された本発明による車輌の制駆動力制御装置の一つの実施例を示す概略構成図である。

図１に於いて、１０FL及び１０FRはそれぞれ操舵輪である左右の前輪を示し、１０RL及び１０RRはそれぞれ非操舵輪である左右の後輪を示している。左右の前輪１０FL及び１０FRにはそれぞれインホイールモータである電動機１２FL及び１２FRが組み込まれており、左右の前輪１０FL及び１０FRは電動機１２FL及び１２FRにより直接駆動される。電動機１２FL及び１２FRは制動時にはそれぞれ左右前輪の回生発電機としても機能し、必要に応じて左右の前輪１０FL及び１０FRに直接回生制動力を付与する。

同様に、左右の後輪１０RL及び１０RRにはそれぞれインホイールモータである電動機１２RL及び１２RRが組み込まれており、左右の前輪１０RL及び１０RRは電動機１２RL及び１２RRにより直接駆動される。電動機１２RL及び１２RRも制動時にはそれぞれ左右後輪の発電機としても機能し、必要に応じて左右の後輪１０RL及び１０RRに直接回生制動力を付与する。

尚車輌の横方向に見て左右の前輪１０FL、１０FRの上下運動、即ちバウンド、リバウンドの瞬間中心は車輪の接地点に対し車輌後方且つ上方に位置し、左右の後輪１０RL、１０RRの上下運動の瞬間中心は車輌の横方向に見て車輪の接地点に対し車輌前方且つ上方に位置している。

電動機１２FL〜１２RRの駆動力はアクセル開度センサ１４により検出される図１には示されていないアクセルペダルの踏み込み量としてのアクセル開度φに基づき駆動力制御用電子制御装置１６により制御される。尚電動機１２FL〜１２RRの回生制動力も駆動力制御用電子制御装置１６により制御される。

尚図１には詳細に示されていないが、駆動力制御用電子制御装置１６はマイクロコンピュータと駆動回路とよりなり、マイクロコンピュータは例えばＣＰＵと、ＲＯＭと、ＲＡＭと、入出力ポート装置とを有し、これらが双方向性のコモンバスにより互いに接続された一般的な構成のものであってよい。

左右の前輪１０FL、１０FR及び左右の後輪１０RL、１０RRの摩擦制動力は摩擦制動装置１８の油圧回路２０により対応するホイールシリンダ２２FL、２２FR、２２RL、２２RRの制動圧が制御されることによって制御される。図には示されていないが、油圧回路２０はリザーバ、オイルポンプ、種々の弁装置等を含み、各ホイールシリンダの制動圧力は通常時には運転者によるブレーキペダル２４の踏み込み量及びブレーキペダル２４の踏み込みに応じて駆動されるマスタシリンダ２６の圧力に応じて制御され、また必要に応じてオイルポンプや種々の弁装置が制動力制御用電子制御装置２８によって制御されることにより、運転者によるブレーキペダル２４の踏み込み量に関係なく制御される。

尚図１には詳細に示されていないが、制動力制御用電子制御装置２８もマイクロコンピュータと駆動回路とよりなり、マイクロコンピュータは例えばＣＰＵと、ＲＯＭと、ＲＡＭと、入出力ポート装置とを有し、これらが双方向性のコモンバスにより互いに接続された一般的な構成のものであってよい。

駆動力制御用電子制御装置１６にはアクセル開度センサ１４よりのアクセル開度φを示す信号に加えて、車高センサ３０より各車輪位置の車高Ｈi（ｉ＝1、2、3、4）を示す信号、車速センサ３２より車速Ｖを示す信号、ヨーレートセンサの如き他の種々のセンサより車輌のヨーレートγの如き車輌の種々の状態量及び操舵角δの如き種々の運転操作量が入力される。また制動力制御用電子制御装置２８には圧力センサ３６よりマスタシリンダ圧力Ｐmを示す信号、圧力センサ３８FL〜３８RRより対応する車輪の制動圧（ホイールシリンダ圧力）Ｐbi（ｉ＝1、2、3、4）を示す信号が入力される。駆動力制御用電子制御装置１６及び制動力制御用電子制御装置２８は必要に応じて相互に信号の授受を行う。

駆動力制御用電子制御装置１６は、運転者の加減速操作量であるアクセル開度φ及びマスタシリンダ圧力Ｐmに基づき駆動力を正の値とし制動力を負の値として車輌の目標制駆動力Ｆvtを演算すると共に、図２に示されたフローチャートに従って各車輪の車高Ｈiの微分値である各車輪のストローク速度Ｘdiに基づいて上記式１７に従って各車輪の目標制振力Ｆdti（ｉ＝1、2、3、4）を演算する。

また駆動力制御用電子制御装置１６は、各車輪について車輪の接地点と車輪の上下運動の瞬間中心とを結ぶ直線が路面となす角度θi（ｉ＝1、2、3、4）を各車輪の車高Ｈiに基づいて推定し、目標制振力Ｆdti及び角度θiに基づいて左右前輪については上記式１１に対応する下記の式１７に従って、また左右後輪については上記式１３に対応する下記の式１８に従ってばね上の上下振動を抑制するための各車輪の目標制駆動力Ｆwtiを演算する。
Ｆwti＝Ｆdti／tanθi ……（１７）
Ｆwti＝−Ｆdti／tanθi ……（１８）

更に駆動力制御用電子制御装置１６は、上記式１６により表わされる評価関数Jを最小にする重み係数ａ1〜ａ4を演算し、重み係数ａ1〜ａ4と目標制駆動力Ｆwt1〜Ｆwt4との積を補正後の目標制駆動力Ｆwta1〜Ｆwta4として、各車輪の駆動力Ｆw1〜Ｆw4が補正後の目標制駆動力Ｆwta1〜Ｆwta4になるよう各車輪の電動機１２FL〜１２RRを制御すると共に、補正後の目標制駆動力Ｆwta1〜Ｆwta4を示す信号を制動力制御用電子制御装置２８へ出力する。

尚駆動力制御用電子制御装置１６は、車輌の目標制駆動力Ｆvtが正の値であり駆動力である場合に於いて、補正後の目標駆動力Ｆwta1〜Ｆwta4の何れかが負の値であり、その大きさが電動機１２FL〜１２RRの最大回生制動力以下であるときには、当該車輪の回生制動力が補正後の目標駆動力Ｆwta1〜Ｆwta4になるよう制御し、補正後の目標駆動力Ｆwta1〜Ｆwta4の大きさが電動機１２FL〜１２RRの最大回生制動力Ｆwr1〜Ｆwr4を越えるときには、当該車輪の回生制動力が最大回生制動力Ｆwr1〜Ｆwr4になるよう制御する。

他方制動力制御用電子制御装置２８は、車輌の目標制駆動力Ｆvtが正の値であり駆動力である場合に於いて、何れかの補正後の目標駆動力Ｆwta1〜Ｆwta4が制動力でありその大きさが電動機１２FL〜１２RRの最大回生制動力Ｆwr1〜Ｆwr4を越えるときにも、各車輪の目標摩擦制動力Ｆwtb1〜Ｆwtb4を０に設定し、摩擦制動力を発生しない。

尚電動機１２FL〜１２RRの回生制動により回収される電気エネルギーは当技術分野に於いて公知の要領にて電動機１２FL〜１２RRを駆動するための電源のバッテリが充電されることにより回収される。

次に図２に示されたフローチャートを参照して図示の実施例に於いて駆動力制御用電子制御装置１６により達成される制駆動力制御について説明する。尚図２に示されたフローチャートによる制御は駆動力制御用電子制御装置１６が起動されることにより開始され、図には示されていないイグニッションスイッチがオフに切り換えられるまで所定の時間毎に繰返し実行される。

まずステップ１０に於いてはアクセル開度センサ１４により検出されたアクセル開度φを示す信号等の読み込みが行われ、ステップ２０に於いてはアクセル開度φ及びマスタシリンダ圧力Ｐmに基づき駆動力を正の値とし制動力を負の値として当技術分野に於いて公知の要領にて車輌の目標制駆動力Ｆvtが演算される。

ステップ３０に於いてはばね上の上下振動を抑制するための制駆動力の制御の禁止条件が成立しているか否かの判別が行われ、肯定判別が行われたときにはステップ５０へ進み、否定判別が行われたときにはステップ４０へ進む。

尚ばね上の上下振動を抑制するための制駆動力の制御の禁止条件が成立しているか否かの判別に於いては、
（１）車速Ｖが基準値Ｖo（正の定数）以下である（ばね上の上下振動を制振し車輌の乗り心地性の向上を図る必要性が低い）
（２）運転者により要求される制駆動力の大きさ又はその変化率がそれぞれ対応する基準値（正の定数）以上である（ばね上の制振よりも車輌全体の制駆動力の制御が優先されるべき状況）
（３）例えば左右輪の駆動力差によるヨーモーメントの制御の如き他の駆動力の制御の要求がある（ばね上の制振よりも車輪の駆動力の制御による他の車輌制御が優先されるべき状況）
の何れかの状況であるときに禁止条件が成立していると判別されてよい。

ステップ４０に於いては車輌の目標制駆動力Ｆvtが０以上であるときには、アクセル開度φに基づき当技術分野に於いて公知の要領にて通常の各車輪の駆動力の制御が行われ、車輌の目標制駆動力Ｆvtが負の値であるときには、マスタシリンダ圧力Ｐmに基づき当技術分野に於いて公知の要領にて通常の各車輪の制動力の制御が行われる。

ステップ５０に於いては車輌の目標制駆動力Ｆvtが０以上であるか否かの判別、即ち車輌に要求される制駆動力が制動力ではないか否かの判別が行われ、肯定判別が行われたときにはステップ６０に於いてフラグＦbが０にリセットされ、否定判別が行われたときにはステップ７０に於いてフラグＦbが１にセットされる。

ステップ８０に於いては各車輪の車高Ｈiの微分値として各車輪のストローク速度Ｘdiが演算されると共に、ストローク速度Ｘdiに基づいて上記式１７に従って各車輪の目標制振力Ｆdtiが演算される。

ステップ９０に於いては各車輪の車高Ｈiに基づいて図には示されていないマップより各車輪について車輪の接地点と車輪の上下運動の瞬間中心とを結ぶ直線が路面となす角度θiが演算される。

ステップ１００に於いては目標制振力Ｆdti及び角度θiに基づいて左右前輪については上記式１７に従って、また左右後輪については上記式１８に従ってばね上の上下振動を抑制するための各車輪の目標制駆動力Ｆwtiが演算され、ステップ１１０に於いては上記式１６により表わされる評価関数Jを最小にする重み係数ａ1〜ａ4が演算され、ステップ１２０に於いては重み係数ａ1〜ａ4と目標制駆動力Ｆwt1〜Ｆwt4との積として補正後の目標制駆動力Ｆwta1〜Ｆwta4が演算される。

ステップ１３０に於いてはフラグＦbが０であるか否かの判別、即ち車輌に要求される制駆動力が制動力ではないか否かの判別が行われ、肯定判別が行われたときにはステップ１４０へ進み、否定判別が行われたときにはステップ１５０へ進む。

ステップ１４０に於いては各車輪の補正後の目標制駆動力Ｆwta1〜Ｆwta4が駆動力であるときには各車輪の駆動力Ｆw1〜Ｆw4が補正後の目標制駆動力Ｆwta1〜Ｆwta4になるよう各車輪の電動機１２FL〜１２RRの駆動力が制御されることにより各車輪の駆動力が制御される。また各車輪の補正後の目標制駆動力Ｆwta1〜Ｆwta4が制動力である場合に於いてその大きさが電動機１２FL〜１２RRの最大回生制動力以下であるときには、当該車輪の回生制動力が補正後の目標制駆動力Ｆwta1〜Ｆwta4になるよう制御され、補正後の目標制駆動力Ｆwta1〜Ｆwta4の大きさが電動機１２FL〜１２RRの最大回生制動力Ｆwr1〜Ｆwr4を越えるときには、当該車輪の回生制動力が最大回生制動力Ｆwr1〜Ｆwr4になるよう制御されるが、上述の如く摩擦制動力は発生されない。

ステップ１５０に於いては各車輪の補正後の目標制駆動力Ｆwta1〜Ｆwta4が駆動力であるときには各車輪の駆動力Ｆw1〜Ｆw4が補正後の目標制駆動力Ｆwta1〜Ｆwta4になるよう各車輪の電動機１２FL〜１２RRの駆動力が制御されることにより各車輪の駆動力が制御される。また各車輪の補正後の目標制駆動力Ｆwta1〜Ｆwta4が制動力である場合に於いてその大きさが電動機１２FL〜１２RRの最大回生制動力以下であるときには、当該車輪の回生制動力が補正後の目標制駆動力Ｆwta1〜Ｆwta4になるよう制御され、補正後の目標制駆動力Ｆwta1〜Ｆwta4の大きさが電動機１２FL〜１２RRの最大回生制動力Ｆwr1〜Ｆwr4を越えるときには、当該車輪の回生制動力が最大回生制動力Ｆwr1〜Ｆwr4になるよう制御されると共に、それぞれ補正後の目標制駆動力Ｆwta1〜Ｆwta4より最大回生制動力Ｆwr1〜Ｆwr4を減算した値が各車輪の目標摩擦制動力Ｆwtb1〜Ｆwtb4として演算され、目標摩擦制動力Ｆwtb1〜Ｆwtb4に基づいて各車輪の目標制動圧Ｐbti（ｉ＝1、2、3、4）が演算され、各車輪の制動圧Ｐbiが目標制動圧Ｐbtiになるよう油圧回路２０が制御されることにより、各車輪の摩擦制動力が制御される。

かくして図示の実施例によれば、ステップ２０に於いて車輌に要求される制駆動力として車輌の目標制駆動力Ｆvtが演算され、ステップ８０に於いてストローク速度Ｘdiに基づいて各車輪の目標制振力Ｆdtiが演算され、ステップ９０に於いて各車輪について車輪の接地点と車輪の上下運動の瞬間中心とを結ぶ直線が路面となす角度θiが演算され、ステップ１００に於いて目標制振力Ｆdti及び角度θiに基づいてばね上の上下振動を抑制するための各車輪の目標制駆動力Ｆwtiが演算される。

そしてステップ１１０に於いて評価関数Jを最小にする最適の重み係数ａ1〜ａ4が演算され、ステップ１２０に於いて最適の重み係数ａ1〜ａ4と目標駆動力Ｆwt1〜Ｆwt4との積として補正後の目標制駆動力Ｆwta1〜Ｆwta4が演算され、ステップ１３０〜１５０に於いて各車輪の制駆動力Ｆw1〜Ｆw4が補正後の目標制駆動力Ｆwta1〜Ｆwta4になるよう各車輪の制駆動力が制御される。

従って図示の実施例によれば、ばね上の上下振動を抑制するための各車輪の目標制駆動力Ｆwtiができるだけ達成されるよう各車輪の制駆動力が制御されると共に、各車輪の制駆動力の和が車輌の目標制駆動力Ｆvtになるよう各車輪の制駆動力が制御されるので、車輌全体の制駆動力を車輌全体の目標制駆動力に制御しつつばね上の上下振動をできるだけ抑制し、これにより車輌の乗り心地性を向上させることができる。

特に図示の実施例によれば、ステップ９０に於いて車輪の接地点と車輪の上下運動の瞬間中心とを結ぶ直線が路面となす角度θiが推定され、ステップ１００に於いてね上の上下振動を抑制するための各車輪の目標制振力Ｆdtiが上記式式１７又は１８に従って演算されるので、例えば角度θiが一定の値とされる場合に比して目標制振力Ｆdtiを適正に演算し、これによりばね上の上下振動を確実に且つ効果的に抑制することができる。

また図示の実施例によれば、車輪の接地点と車輪の上下運動の瞬間中心とを結ぶ直線が路面となす角度θiは各車輪の車高Ｈiに基づいて推定されるので、角度θiを検出する手段を要することなく、また各車輪の目標制振力Ｆdtiの演算に必要な各車輪のストローク速度Ｘdiを演算するための車高Hiを有効に利用して各車輪の目標制駆動力Ｆwtiを演算することができる。

また図示の実施例によれば、重み係数ａ1〜ａ4は評価関数Jを最小にする値として収束演算により演算されるので、補正後の目標制駆動力Ｆwta1〜Ｆwta4の和を車輌の目標制駆動力Ｆvtにするための最適の重み係数を容易に且つ確実に演算することができる。

また図示の実施例によれば、ステップ３０に於いてばね上の上下振動を抑制するための制駆動力の制御の禁止条件が成立しているか否かの判別が行われ、禁止条件が成立している旨の判別が行われたときにはステップ８０〜１５０は実行されず、ステップ４０に於いてアクセル開度φ又はマスタシリンダ圧力Ｐmに基づき当技術分野に於いて公知の要領にて通常の各車輪の制駆動力の制御が行われるので、車輪の制駆動力の制御によるばね上の制振が行われないことが好ましい状況に於いて車輪の制駆動力の制御によるばね上の制振が行われることを確実に防止することができる。

また図示の実施例によれば、補正後の目標駆動力Ｆwta1〜Ｆwta4の何れかが負の値であるときには、できるだけ回生制動力により必要な制動力が発生されるので、制動力が常に摩擦制動力により発生される場合に比して摩擦制動装置の耐久性を向上させることができると共に、回生制動により電気エネルギーを回収して車輌全体のエネルギー効率を向上させることができ、また補正後の目標駆動力Ｆwta1〜Ｆwta4の何れかが負の値であるときには車輪に制動力が付与されない場合に比して、ばね上の制振を効果的に行うことができる。

以上に於いては本発明を特定の実施例について詳細に説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能であることは当業者にとって明らかであろう。

例えば上述の実施例に於いては、インホイールモータ式の車輌の場合にもばね下の質量はばね上の質量よりも遥かに小さいので、上記式１等に於いてはばね下の質量が無視されているが、上記式１等にばね下の質量が含まれるよう修正されてもよい。

また上述の実施例に於いては、車輪の接地点と車輪の上下運動の瞬間中心とを結ぶ直線が路面となす角度θiは各車輪の車高Ｈiに基づいて推定され、各車輪の目標制駆動力Ｆwtiは上記式１７又は１８に従って演算されるようになっているが、角度θiと車高Ｈiとの間には一定の関係があるので、車高Ｈiに基づいて補正係数が演算され、各車輪の目標駆動力Ｆwtiは補正係数と目標制振力Ｆdtiとの積として演算されるよう修正されてもよい。

また上述の実施例に於いては、車輌の目標制駆動力Ｆvtが正の値であり駆動力である場合に於いて、何れかの補正後の目標駆動力Ｆwta1〜Ｆwta4の大きさが電動機１２FL〜１２RRの最大回生制動力Ｆwr1〜Ｆwr4を越えるときには、各車輪の目標摩擦制動力Ｆwtb1〜Ｆwtb4が０に設定され、摩擦制動力が発生されないようになっているが、補正後の目標制駆動力Ｆwta1〜Ｆwta4より最大回生制動力Ｆwr1〜Ｆwr4を減算した値が各車輪の目標摩擦制動力Ｆwtb1〜Ｆwtb4として演算され、目標摩擦制動力Ｆwtb1〜Ｆwtb4に基づいて各車輪の摩擦制動力が制御されるよう修正されてもよい。

また上述の実施例に於いては、車輌の目標制駆動力Ｆvtが負の値であり制動力である場合に於いて、補正後の目標駆動力Ｆwta1〜Ｆwta4の何れかが正の値であるときには、当該車輪に電動機１２FL〜１２RRによる駆動力が付与されるようになっているが、この場合の駆動力の付与が省略されてもよい。

また上述の実施例に於いては、車輌はインホイールモータ式の四輪駆動車であるが、本発明は、前輪及び後輪の一方が車輪に組み込まれた駆動装置により駆動され、前輪及び後輪の他方が従動輪である車輌や、前輪及び後輪の一方が車輪に組み込まれた駆動装置により駆動され、前輪及び後輪の他方が車体（ばね上）に搭載された駆動装置により駆動される車輌に適用されてもよい。

また上述の実施例に於いては、車輪に組み込まれ車輪を駆動する駆動装置は電動機であるが、駆動力を応答性よく制御可能である限り、駆動装置は電動機以外の駆動装置であってもよい。

ホイールインモータ式の四輪駆動車に適用された本発明による制駆動力制御装置の一つの実施例を示す概略構成図である。 実施例に於いて駆動力制御用電子制御装置により達成される制駆動力制御ルーチンを示すフローチャートである。 サスペンションが制御要素を含まずサスペンションスプリングとショックアブソーバ（ダンパ）とより構成される１輪の車輌を示す説明図である。 図３に示された車輌と等価な１輪１自由度の車輌モデルを示す図である。 前輪について車輪の駆動力により発生する上下方向の反力を示す説明図である。 後輪について車輪の駆動力により発生する上下方向の反力を示す説明図である。

符号の説明

１２FL〜１２RR 電動機
１４ アクセル開度センサ
１６ 駆動力制御用電子制御装置
１８ 摩擦制動装置
２４ ブレーキペダル
２８ 制動力制御用電子制御装置
３０ 車高センサ
３２ 車速センサ
３４ 他のセンサ
３６、３８FL〜３８RR 圧力センサ

Claims (9)

1. 各車輪に設けられ対応する車輪に制駆動力を付与する制駆動手段と、前記制駆動手段の制駆動力を制御する制御手段とを有する車輌の制駆動力制御装置に於いて、前記制御手段はばね下の上下変位よりばね上の上下変位への伝達比を小さくするための値になるようばね上の減衰比に基づいて設定されたばね上の仮想の減衰比と前記ばね上の減衰比とに基づいてばね上の上下振動を抑制するための目標制振力を各車輪について演算し、前記目標制振力に基づいて各車輪の前記制駆動手段の制駆動力を制御することを特徴とする車輌の制駆動力制御装置。
2. 前記制御手段は前記ばね上の減衰比、前記ばね上の仮想の減衰比、車輪のストローク速度に基づいて前記目標制振力を演算することを特徴とする請求項１に記載の車輌の制駆動力制御装置。
3. 前記制御手段は車輌全体の目標制駆動力を演算し、前記目標制振力に基づいて各車輪の目標制駆動力を演算し、各車輪の前記目標制駆動力及び対応する重み係数の積の和と前記車輌全体の目標制駆動力との偏差の大きさを最小にする各車輪の重み係数を演算し、各車輪の前記目標制駆動力及び対応する重み係数の積を各車輪の補正後の目標制駆動力とし、前記補正後の目標制駆動力に基づいて各車輪の前記制駆動手段の制駆動力を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の車輌の制駆動力制御装置。
4. 車輌の横方向に見て車輪の接地点と車輪の上下運動の瞬間中心とを結ぶ直線が路面となす角度をθとし、前記目標制振力をＦdtとして、前記制御手段は前記角度θ及び前記目標制振力Ｆdtに基づいて各車輪の目標制駆動力を演算することを特徴とする請求項３に記載の車輌の制駆動力制御装置。
5. 車輌の横方向に見て車輪の上下運動の瞬間中心は車輪の接地点に対し車輌後方且つ上方又は車輌前方且つ下方に位置し、前記制御手段は
   Ｆwt＝Ｆdt／tanθ
   に従って車輪の目標制駆動力Ｆwtを演算することを特徴とする請求項４に記載の車輌の制駆動力制御装置。
6. 車輌の横方向に見て車輪の上下運動の瞬間中心は車輪の接地点に対し車輌前方且つ上方又は車輌後方且つ下方に位置し、前記制御手段は
   Ｆwt＝−Ｆdt／tanθ
   に従って車輪の目標制駆動力Ｆwtを演算することを特徴とする請求項４に記載の車輌の制駆動力制御装置。
7. 前記制駆動手段は車輪に回生制動力を付与する回生制動装置を含み、前記制御手段は前記車輌全体の目標制駆動力が駆動力である場合に於いて前記補正後の目標制駆動力が制動力であるときには前記回生制動装置により当該車輪に回生制動力を付与することを特徴とする請求項３乃至６に記載の車輌の制駆動力制御装置。
8. 前記制御手段は前記車輌全体の目標制駆動力が駆動力である場合に於いて前記補正後の目標制駆動力が制動力であるときには当該車輪の前記制駆動手段の駆動力を０に制御すると共に、当該車輪に前記補正後の目標制駆動力に対応する制動力を付与しないことを特徴とする請求項３乃至６に記載の車輌の制駆動力制御装置。
9. 前記制御手段は前記車輌全体の目標制駆動力が制動力である場合に於いて前記補正後の目標制駆動力が駆動力であるときには当該車輪の前記制駆動手段の制動力を０に制御すると共に、当該車輪に前記補正後の目標制駆動力に対応する駆動力を付与しないことを特徴とする請求項３乃至８に記載の車輌の制駆動力制御装置。
   

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