JP4918787B2 - ４輪独立駆動車の駆動力配分装置 - Google Patents

Description

本発明は、左右輪を独立に制駆動できる４輪独立駆動車の駆動力配分制御に関する。

４輪独立駆動車において、横風等の外乱や車重変化により運転者の操作等に応じて決定される目標ヨーモーメントと実際のヨーモーメントとの間に誤差がある場合、この誤差を小さくするように左右輪の駆動力差をつける技術が特許文献１に開示されている。
特開平５−２２１３００号公報

上記従来技術では、ヨーモーメントの目標値と実際の値との誤差を小さくすることができる。しかしながら、駆動力差を発生させた車輪のタイヤ横力の変化により、車両横方向力やヨーモーメントが変化してしまい、操縦安定性が低下する場合がある。

この一例を図１と図２を用いて説明する。図１では前輪舵角を左方向に切りながら、前輪左右輪の駆動力Ｆｘ₁、Ｆｘ₂（単位：Ｎ）とその駆動力差Ｆｘ₂−Ｆｘ₁で左方向に定常旋回している状態を表しており、各輪のタイヤ横力Ｆｙ₁、Ｆｙ₂、Ｆｙ₃、Ｆｙ₄（単位：Ｎ）は車両進行方向左向きに発生している。

図１において、車両前後方向力Ｆｘと車両横方向力Ｆｙには目標値との誤差がなく、車両重心位置に加わるヨーモーメントＭの目標値Ｍ^**（単位：Ｎ）との間に誤差ΔＭ＝Ｍ^**−Ｍがあった場合、従来技術ではこのヨーモーメント誤差ΔＭを打ち消すために、例えば、図２のように式(１)で表される駆動力Ｆｂ₃、Ｆｂ₄（単位：Ｎ）を後輪左右輪で発生させる。Ｌｔは後輪のトレッド長さ（単位：ｍ）である。

しかし、制駆動力が増加するとタイヤ横力は減少するので、図２のように後輪左右輪のタイヤ横力Ｆｙ₃、Ｆｙ₄はそれぞれ減少するが、前輪のタイヤ横力は変化していないので、車両横方向力が減少してしまう。また、図２の場合、後輪のタイヤ横力だけが減少するので、車両重心位置に加わるヨーモーメントＭも変化してしまう。車両横方向力の減少、ヨーモーメントＭの変化は操縦安定性の低下の原因となりうる。

本発明は、このような問題を鑑みてなされたもので、車両前後方向力、車両横方向力、ヨーモーメントそれぞれの目標値との誤差を小さく或いは０にする各輪の駆動力配分のフィードバック制御量を求めることを目的とする。

本発明に係る駆動力配分装置は、各輪の駆動力配分のフィードフォワード成分を設定し、車両の車両挙動を表す車両前後方向力、車両横方向力、ヨーモーメントの内、少なくとも一つ以上を検出または推定し、検出または推定される車両挙動の中から、少なくとも一つ以上の車両挙動について目標値を設定する。そして、目標値を設定された車両挙動について、その目標値と検出または推定された値との誤差を求め、求められた誤差から、車両前後方向力、車両横方向力、ヨーモーメントの補正量目標値を設定し、補正量目標値を実現する各輪の駆動力配分のフィードバック制御量を求める。そして、駆動力配分のフィードフォワード成分と駆動力配分のフィードバック制御量との和を各輪の駆動力配分の目標値として演算し、この駆動力配分の目標値に基づき各輪の駆動力を独立に制御する。
また、フィードバック制御量を求めるにあたり、駆動力配分のフィードバック制御量の複数の集合の中から、各輪のフィードバック制御量がより小さくなる駆動力配分のフィードバック制御量を選択する。

本発明によれば、例えば、図２のようにヨーモーメントにのみ目標値との誤差があるような場合でも、車両前後方向力、車両横方向力を変化させずにヨーモーメント誤差を小さく或いは０にすることができ、操縦安定性が低下するのを回避することができる。
また、より高精度に駆動力配分のフィードバック制御量を求めることができ、操縦安定性の向上が期待できる。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。

まず、本発明の理論的背景及び本発明の効果について説明する。そして、その後で、本発明を電動車両に適用した実施形態について説明する。

１．本発明の理論的背景
図３は左前輪１、右前輪２、左後輪３、右後輪４をそれぞれ独立に駆動できる車両において各輪の駆動力とタイヤ横力と舵角、そして車両に働く前後方向、横方向、重心周りのヨーモーメントを表した図である。

δ₁、δ₂、δ₃、δ₄は各車輪１〜４それぞれの舵角（単位：ｒａｄ）、Ｆｘ₁、Ｆｘ₂、Ｆｘ₃、Ｆｘ₄は各車輪１〜４の駆動力（単位：Ｎ）、Ｆｙ₁、Ｆｙ₂、Ｆｙ₃、Ｆｙ₄は各車輪１〜４のタイヤ横力（単位：Ｎ）である。また、Ｆｘはタイヤ力の総和の車両前後方向成分（単位：Ｎ）、Ｆｙはタイヤ力の総和の車両横方向成分（単位：Ｎ）、Ｍは各輪のタイヤ力によって発生する車両重心周りのヨーモーメントの総和（単位：Ｎｍ）である。また、Ｌｆは車両重心軸から前輪車軸までの距離（単位：ｍ）、Ｌｒは車両重心軸から後輪車軸までの距離（単位：ｍ）、Ｌｔは前後輪のトレッド長さ（単位：ｍ）である。また、ホイールベースの長さＬｌ（単位：ｍ）はＬｆとＬｒの和である。

舵角δ_i(ｉ=１〜４)およびＭは車両を鉛直上方から見た場合に時計回りを正とし、δ_iは各車輪の回転方向が車両前後方向と一致している状態を０とする。また、Ｆｘ_iはδ_iが全て０の時に車両を前方に加速させる方向を正とし、タイヤ横力Ｆｙ₁（単位：Ｎ）はδ_iが全て０の時に車両を左方向に加速させる方向を正とする。

ここで、まず各車輪で発生する駆動力とタイヤ横力の合力（タイヤ力）の車両前後方向成分Ｆｘ_i’及び車両横方向成分Ｆｙ_i’を考える。すると図４のように各輪の舵角をδ_i (ｉ=１〜４)だけ切った場合におけるＦｘ_i’とＦｙ_i’は式(２)、式(３)により表される。ただし、Ｆｘ_i’は車両を前方に加速する方向を、Ｆｙ_i’は車両を左方向に加速させる方向をそれぞれ正とする。

従って、各車輪の駆動力がΔＦｘ_iだけ変化したときのタイヤ横力変化量をΔＦｙ_iとすると、各車輪の駆動力がΔＦｘ_iだけ変化したときのＦｘ_i’、Ｆｙ_i’の変化量ΔＦｘ_i’、ΔＦｙ_i’は式(４)、式(５)により表される。

ここで更に、駆動力とタイヤ横力の関係は図５に示す関係にある。図５は輪荷重と路面摩擦係数に変化が無いとした時の駆動力とタイヤ横力の関係を表した図で、駆動力を横軸に、タイヤ横力を縦軸にとっている。この図５の関係を利用して、各輪の現在の駆動力ＦＸ_iとタイヤ横力Ｆｙ_iにおける、駆動力変化ΔＦｘ_iに対するタイヤ横力の感度をｋ_i(ｉ=１〜４)とおく。即ち、ｋ_iは図５に示すようにΔＦｘ_i及びΔＦｙ_iが微小の時の式(６)の値である。

すると、ΔＦｘ_i及びΔＦｙ_iが微小で、この式(６)の近似が十分成り立つとすると、ΔＦｙ_i＝ｋ_iΔＦｘ_iとおけるので、各輪の駆動力Ｆｘ_iが十分微小なΔＦｘ_iだけ変化した時のＦｘ_i’、Ｆｙ_i’の変化量ΔＦｘ_i’、ΔＦｙ_i’は式(７)、式(８)により表される。

ここで、図３の状態において、タイヤ力の総和の車両前後方向成分Ｆｘと、タイヤ力の総和の車両横方向成分Ｆｙと、各輪のタイヤ力によって発生する車両重心周りのヨーモーメントの総和Ｍは式(９)〜式(１１)により表すことができる。ただし、Ｍは図１の通り車両を鉛直上方からみたときに反時計回りを正とする。

従って、各輪の制駆動力がそれぞれΔＦｘ_iだけ変化したときのＦｘ、Ｆｙ、Ｍの変化量ΔＦｘ、ΔＦｙ、ΔＭは式(６)、式(７)のｐ_i、ｑ_iを用いて、式(１２)〜(１４)により表される。

式(１２)〜(１４)をまとめると式(１５)により表すことができる。

ΔＦｘ₁を既知と仮定してΔＦｘ₂、ΔＦｘ₃、ΔＦｘ₄について解くと、ΔＦｘ₂、ΔＦｘ₃、ΔＦｘ₄は式(１６)により表される。

ただし、

従って、式(１６)より、Ｄ₁≠０の場合には、現在の動作点周りでＦｘ、Ｆｙ、ＭをそれぞれΔＦｘ、ΔＦｙ、ΔＭだけ変化させる各輪の駆動力変化量ΔＦｘ_iは、χを任意定数として式(２１)により求めることができる。

同様にして、ΔＦｘ₂、ΔＦｘ₃、ΔＦｘ₄の何れか一つを既知と仮定して式(１５)を解くと、Ｄ₂≠０、Ｄ₃≠０、Ｄ₄≠０それぞれの場合に現在の動作点周りでＦｘ、Ｆｙ、ＭをそれぞれΔＦｘ、ΔＦｙ、ΔＭだけ変化させる各輪の駆動力変化量ΔＦｘ_iを求める式が得られる。例としてΔＦｘ₄を既知として式(１５)を解くと、式(２２)となる。

従って、式(２１)や式(２２)においてΔＦｘ、ΔＦｙ、ΔＭをＦｘ、Ｆｙ、Ｍの目標値との誤差、ΔＦｘ_iを各輪のフィードバック制御量Ｆｘ_biとすれば、Ｆｘ、Ｆｙ、Ｍの目標値との誤差を補正するフィードバック制御量Ｆｘ_biが求まる。これが本発明の骨子である。

図６、図７は、従来技術との比較の一例を示しており、共に図１の定常旋回している状態において、突風（横風）により車体を旋回内側に回頭させるようなヨーモーメントが時刻Ａから時刻Ｂまでステップ的に加わった場合を想定して行ったシミュレーション結果である。

図６は、従来技術を用いて後輪の左右駆動力差のみでヨーモーメントの変化を抑えるように、図７は、本発明に従い、式(２１)或いは式(２２)を用いて車両挙動（車両前後方向力、車両横方向力、ヨーモーメント）の変化を抑えるようにフィードバック制御量を求めたときの結果である。なお、図６、図７は共に上から順にヨーレート、横方向力、各輪の駆動力、各輪のタイヤ横力の時刻歴応答を表しており、図６と図７の各軸の単位と範囲は同じである。

図６の従来技術による場合、後輪において左右駆動力差を出力した時のタイヤ横力変化を考慮していないために、車両横方向力だけでなくヨーレートにも大きな変化が出てしまっている。これに対し、図７の本発明を適用した場合は、その誤差が大きく縮小していることが分かる。

２．本発明の効果
上記本発明の理論的背景及び効果の一例を踏まえ、本発明の効果について整理すると次の通りである。

第１の発明（請求項１に記載の発明）では、まず、対象となる４輪独立駆動車は車両前後方向力Ｆｘ、車両横方向力Ｆｙ、ヨーモーメントＭの中から少なくとも一つ以上の車両挙動を検出する。そして、この検出した車両挙動について目標値を設定し、その目標値との誤差を元にＦｘ、Ｆｙ、Ｍの補正量目標値ｄＦｘ、ｄＦｙ、ｄＭを設定し、このｄＦｘ、ｄＦｙ、ｄＭを補正する各輪のフィードバック制御量Ｆｘ_biを求める構成とした。これにより、補正量目標値ｄＦｘ、ｄＦｙ、ｄＭに車両挙動Ｆｘ、Ｆｙ、Ｍそれぞれの目標値との誤差を設定すれば、これら車両挙動の誤差を共に小さく或いは０にする各輪の駆動力配分のフィードバック制御量を求めることができ、操縦安定性を向上させることができるという効果が期待できる。

また、車両挙動Ｆｘ、Ｆｙ、Ｍ全てを検出或いは推定することができない車両において、例えば、検出或いは推定できない車両挙動を変化させることなく、検出或いは推定できる車両挙動を目標値に漸近或いは一致させることができるという効果が期待できる。このような効果を得るためには、例えば、検出できる車両挙動についてはその目標値との誤差を補正量目標値に、検出できない車両挙動については０を補正量目標値にそれぞれ設定すれば良い。
また、駆動力配分のフィードバック制御量の複数の集合の中から、各輪のフィードバック制御量が小さくなるものを選択する構成とした。駆動力配分のフィードバック制御量の組み合わせが複数求まるということは、式(２１)や式(２２)に任意定数χが含まれることから明らかである。そして、式(２１)や式(２２)の導出において各輪の制駆動力Ｆｘ _i の変化ΔＦｘ _i が充分小さいという仮定から、本発明を適用することによってより高精度に駆動力配分のフィードバック制御量を求めることができ、操縦安定性の向上が期待できる。

第２の発明（請求項２に記載の発明）によれば、第１の発明において一度求めたフィードバック制御量Ｆｘ_bi（ｉ=１〜４）とフィードフォワード成分Ｆｘ_fi（ｉ=１〜４）との和Ｆｘ_fi＋Ｆｘ_biで実現する車両挙動と目標車両挙動との誤差から補正量目標値ｄＦｘ、ｄＦｙ、ｄＭをもう一度設定し、このｄＦｘ、ｄＦｙ、ｄＭを補償する処理を更に行う構成とした。これにより、図７に示すように車両挙動の目標値との誤差をより小さくする駆動力配分のフィードバック制御量Ｆｘ_biを求めることができ、操縦安定性をさらに向上させることができるという効果が期待できる。

第３の発明（請求項３に記載の発明）によれば、第１、第２の発明において駆動力変化に対する車両前後方向力、車両横方向力、ヨーモーメントの感度を求め、この感度に基づいて駆動力配分のフィードバック制御量Ｆｘ_biを求める構成とした。これにより、現在の動作点周りにおいて、より正確且つ簡便に駆動力配分のフィードバック制御量Ｆｘ_biを求めることができ、操縦安定性の向上と制御装置の演算負荷低減が期待できる。

第４の発明（請求項４に記載の発明）によれば、第１から第３において各輪の駆動力変化に対するタイヤ横力の感度ｋ_iに基づいて駆動力配分のフィードバック制御量Ｆｘ_biを求める構成とした。これにより、現在の動作点周りにおいて、より正確且つ簡便に駆動力配分のフィードバック制御量Ｆｘ_biを求めることができ、操縦安定性の向上と制御装置の演算負荷低減が期待できる。

第５の発明（請求項５に記載の発明）によれば、第３または第４の発明において補正量目標値ｄＦｘ、ｄＦｙ、ｄＭより小さな補正量ｄｄＦｘ、ｄｄＦｙ、ｄｄＭに対してフィードバック制御量ｄＦｘ_biを繰り返し求める構成とした。これにより、現在の動作点周りにおいて、一度に演算されるフィードバック制御量を小さくできるので、式(２１)や式(２２)の導出において各輪の制駆動力Ｆｘ_iの変化ΔＦｘ_iが充分小さいという仮定から明らかなように、より正確に駆動力配分のフィードバック制御量Ｆｘ_biを求めることができ、操縦安定性の向上と制御装置の演算負荷低減が期待できる。

第６の発明（請求項６に記載の発明）によれば、駆動力配分のフィードフォワード成分Ｆｘ_f1、Ｆｘ_f2、Ｆｘ_f3、Ｆｘ_f4によって実現する車両挙動Ｆｘ^##、Ｆｙ^##、Ｍ^##を推定し、このＦｘ^##、Ｆｙ^##、Ｍ^##と目標車両挙動Ｆｘ^**、Ｆｙ^**、Ｍ^**との誤差ΔＦｘ、ΔＦｙ、ΔＭからと、車両挙動誤差演算手段によって求められた誤差とから車両挙動の補正量目標値ｄＦｘ、ｄＦｙ、ｄＭを設定して、フィードバック制御量Ｆｘ_biを求める構成とした。これにより、駆動力配分のフィードフォワード成分によって実現する車両挙動と目標車両挙動との誤差も考慮したフィードバック制御量Ｆｘ_biを求めることができ、制御装置の演算負荷低減が期待できる。

第７の発明（請求項７に記載の発明）によれば、駆動力配分の目標値Ｆｘ₁ ^**、Ｆｘ₂ ^**、Ｆｘ₃ ^**、Ｆｘ₄ ^**と同じ車両挙動を実現する駆動力配分の集合を求め、この集合の中から駆動力配分を選択する構成とした。これにより、同じ車両挙動を実現する駆動力配分集合の中で、各輪の出力可能な駆動力の範囲を満たす駆動力配分を選ぶことができる。

３．本発明の実施形態
次に、本発明を電動車両に適用した場合について説明する。

図８は、本発明を適用した電動車両の機械的構成の一例を示すブロック図である。図８に示す電動車両は、バッテリ９から供給される電力により駆動されるモータ１１によって左前輪１を、モータ１２によって右前輪２を、モータ１３によって左後輪３を、モータ１４によって右後輪４をそれぞれ独立に駆動することができる。

モータ１１〜１４は三相同期電動機や三相誘導電動機等の力行運転及び回生運転ができる交流機であり、バッテリ９はニッケル水素電池或いはリチウムイオン電池である。インバータ３１〜３４はモータ１〜４で発電された交流電流を直流電流に変換しバッテリ９に充電する、或いはバッテリ９が放電した直流電流を交流電流に変換しモータ１〜４に供給する。各車輪の速度は車輪速センサ１１〜１４によって検出され、検出された各車輪の回転速度はコントローラ８に送信される。

各車輪１〜４の回転半径はＲで全て等しく、各モータと各車輪間は減速比１、即ち直接連結されている。また更に、輪荷重と横滑り角と路面摩擦係数が４輪で等しい場合には、駆動力とタイヤ横力との関係は４輪で同一となる、即ち４輪とも同じタイヤ特性を有している。

車両の前後方向加速度と横方向加速度は車両重心位置に取り付けられた加速度センサ１００によって、車両のヨーレートはヨーレートセンサ１０１によってそれぞれ検出され、検出された車両の横方向加速度とヨーレートはコントローラ８に送信される。

前輪１、２の舵角は、運転者によるステアリング５の操舵がステアリングギヤ１５を介して機械的に調整される。なお、前輪１、２の舵角変化量はステアリング５の操舵角変化量に対して１／１６になるように設定されている。各車輪１〜４の舵角は舵角センサ４１〜４４によって検出され、検出された各車輪の舵角はコントローラ８に送信される。

運転者によるステアリング５の回転角はステアリング角センサ２５によって、アクセルペダル６とブレーキペダル７の踏込量はアクセルストロークセンサ２６及びブレーキストロークセンサ２７によってそれぞれ検出され、コントローラ８に送信される。

コントローラ８は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、インターフェース回路及びインバータ回路等からなり、車輪速センサ２１〜２４、ステアリング角センサ２５、アクセルストロークセンサ２６、ブレーキストロークセンサ２７、加速度センサ１００、ヨーレートセンサ１０１等で検出した信号を受信し、これらの信号を基にモータ１〜４にトルク配分を行う等の制御を行う。

次にコントローラ８の制御内容について説明する。

図９のフローチャートは、コントローラ８で実行するモータ１〜４へのトルク配分制御を示しており、第１の発明および第３〜７の発明に対応する。

これによると、まず、ステップＳ１０では、車輪速センサ２１〜２４で各輪１〜４の回転速度ω１、ω２、ω３、ω４（単位：ｒａｄ／ｓ）をそれぞれ検出し、各輪の半径Ｒを乗じて各輪の速度Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４（単位：ｍ／ｓ）を得ると共に、車速Ｖ（単位：ｍ／ｓ）を式(２３)により求める。

また、車両の前後方向加速度α_x（単位：ｍ／ｓ²）と横方向加速度α_y（単位：ｍ／ｓ²）を加速度センサ１００で検出し、ヨーレートγ（単位：ｒａｄ／ｓ）をヨーレートセンサ１０１で検出する。

また、アクセルストロークセンサ２６及びブレーキストロークセンサ２７によってアクセルペダル６とブレーキペダル７の踏込量ＡＰ（単位：％）及びＢＰ（単位：％）をそれぞれ検出し、ステアリング角センサ２５によってステアリング５の回転角θ（単位：ｒａｄ）を検出し、各車輪１〜４の舵角δ₁、δ₂、δ₃、δ₄を舵角センサ４１〜４４で検出する。

Ｖ及びＶ１〜Ｖ４は車両前進方向を正とし、ステアリング５の回転角θは反時計回りを正とし、α_xは車両が前方に加速する方向を正とし、α_yは車両が左旋回時に車両重心位置から旋回中心に向かう方向を正とし、γは車両を鉛直上方からみたときに反時計回りを正とする。

なお、舵角センサを持たない車両では、ステアリング５の回転角θから各輪の舵角を求めるようにする。例えば、本実施形態の構成の電動車両では、前輪１、２の舵角δ₁、δ₂をδ₁＝δ₂＝θ／１６とし、後輪３、４の舵角δ₃、δ₄をδ₃＝δ₄＝０とする。このような場合には、コンプライアンスステアやロールステア等、サスペンションの影響を考慮して各輪の舵角を補正できるようにすると尚良い。

ステップＳ２０では、車両に加わっている車両前後方向力Ｆｘ、車両横方向力Ｆｙ、ヨーモーメントＭを推定する。

まず、車両前後方向力Ｆｘであるが、これはステップＳ１０で求めた前後方向加速度α_xに車両の質量ｍ（単位：ｋｇ）を乗じて、Ｆｘ＝ｍα_xとして求める。Ｆｘを求める際、車速に応じた空気抵抗や転がり抵抗等の走行抵抗を考慮すると尚良い。

次に、車両横方向力Ｆｙは、ステップＳ１０で求めた横方向加速度α_yに車両の質量ｍ（単位：ｋｇ）を乗じて、Ｆｙ＝ｍα_yとして求める。

最後にヨーモーメントＭは、ステップＳ１０で求めたヨーレートγを時間微分したヨー角加速度γ’に車両のヨー慣性モーメントＩ（単位：ｋｇ・ｍ²）を乗じて、Ｍ＝Ｉγ’として求める。

なお、Ｆｘ、Ｆｙ、Ｍの符号はそれぞれα_x、α_y、γと同じとする。

ステップＳ３０では、各輪１〜４の横すべり角β₁、β₂、β₃、β₄（単位：ｒａｄ）を推定する。推定方法は、例えば、特開平１０-３２９６８９号公報に記載された方法を用い、ステップＳ１０で検出或いは推定した横方向加速度α_y、ヨーレートγ、車速Ｖ、各輪舵角δ_iとステアリング５の回転角θから車体横すべり角βとβ_iを推定する。なお、β_iの符号は、車輪の前後方向から車輪速度の方向までの角度が鉛直上方から見て反時計回りになっている場合を正とする。

また、ステップＳ３０においては各輪１〜４の輪荷重Ｗ₁、Ｗ₂、Ｗ₃、Ｗ₄（単位：Ｎ）を式(２４)〜式(２７)により求める。

ただし、Ｌｆは車両重心位置から前輪車軸までの距離（単位：ｍ）、Ｌｒはヨー回転方向の車両重心位置から後輪車軸までの距離（単位：ｍ）、Ｌｔは前後輪のトレッド長さ（単位：ｍ）、Ｌｌはホイールベース長さ（単位：ｍ）でＬｌ＝（Ｌｆ＋Ｌｒ）、ｍは車両の質量（単位：ｋｇ）、ｇは重力加速度（単位：ｍ／ｓ²）である。

更に、ステップＳ３０においては各輪１〜４の路面摩擦係数μ₁、μ₂、μ₃、μ₄（単位：なし）を推定する。推定方法は、例えば、特開平６-９８４１８号公報に記載された方法を用い、各輪が路面から受ける反力を推定し、この路面反力とステップＳ４０で求めた各輪の輪荷重Ｗ_iからμ_iを推定する。

ステップＳ４０では、アクセルペダル６とブレーキペダル７の踏込量ＡＰ及びＢＰと、ステアリング５の回転角θと、車両速度Ｖ（運転状態）から、車両前後方向力、車両横方向力、ヨーモーメントそれぞれの動的目標値Ｆｘ^**、Ｆｙ^**、Ｍ^**を設定する。

また、ステップＳ４０では更に、この車両挙動の動的目標値Ｆｘ^**、Ｆｙ^**、Ｍ^**を、横風等の外乱や車重等の変化がない場合に実現する各輪の駆動力配分のフィードフォワード成分Ｆｘ_f1、Ｆｘ_f2、Ｆｘ_f3、Ｆｘ_f4を求める。

Ｆｘ^**、Ｆｙ^**、Ｍ^**及びＦｘ_f1、Ｆｘ_f2、Ｆｘ_f3、Ｆｘ_f4の求め方は、図１０のフローチャートを用いて後述する。なお、第６の発明を適用する場合、ステップＳ４０では、 図１０のフローチャートにおいてステップＳ１０７０で求められる駆動力配分の基本値Ｆｘ_i ^##を、駆動力配分のフィードフォワード成分Ｆｘ_fiに設定する。

ステップＳ５０では、ステップＳ２０で推定したＦｘ、Ｆｙ、Ｍと、ステップＳ４０で設定した車両挙動の動的目標値Ｆｘ^**、Ｆｙ^**、Ｍ^**から、車両前後方向力、車両横方向力、ヨーモーメントの補正量目標値ｄＦｘ、ｄＦｙ、ｄＭを式(２８)〜式(３０)により設定する。

なお、第６の発明を適用する場合、ステップＳ５０では図１０のフローチャートにおいてステップＳ１０９０で求められる誤差ΔＦｘ、ΔＦｙ、ΔＭを用いて車両挙動の補正量目標値ｄＦｘ、ｄＦｙ、ｄＭを式(３１)〜式(３３)により設定する。

ステップＳ６０では、ステップＳ５０で求めたｄＦｘ、ｄＦｙ、ｄＭを実現する、各輪駆動力配分のフィードバック制御量Ｆｘ_b1、Ｆｘ_b2、Ｆｘ_b3、Ｆｘ_b4を、ステップＳ４０で求めたＦｘ_fiとステップＳ２０で推定したβ_iから駆動力補正量マップを参照して求める。この駆動力補正量マップは各輪が取り得る駆動力と横すべり角毎に、例えば、図１１ａ、図１１ｂのように設定される。

この駆動力補正量マップは、本車両が取り得る各輪の駆動力と横すべり角全ての組合せを抽出し、夫々の組合せにおいて車両挙動の補正量目標値ｄＦｘ、ｄＦｙ、ｄＭと各輪駆動力配分のフィードバック制御量Ｆｘ_biとの関係を予め実験或いはシミュレーションで求めておいたものである。

なお、図１１ａ、図１１ｂのようなマップの形で持たせる場合には、図１１ａ、１１ｂのようなマップを本車両が取り得る各輪の駆動力と横すべり角全ての組合せに対して持たせておく。また、この時、各輪の輪荷重Ｗ_i、各輪の舵角δ_i、各輪の路面摩擦係数μ_i等についてもその取り得る組合せ全てに対して、ｄＦｘ、ｄＦｙ、ｄＭとＦｘ_biとの関係を予め実験或いはシミュレーションで求めておくと共にマップ化して持たせておくとなお良い。

また、ステップＳ６０において、第３の発明を適用する場合には図１２あるいは図１３に示すフローチャートに従って、第４の発明を適用する場合には図１３に示すフローチャートに従って、第５の発明を適用する場合には図１４に示すフローチャートに従って、Ｆｘ_biをそれぞれ求める。図１２〜図１４に示すフローチャートによるＦｘ_biの求め方については後述する。

ステップＳ７０では、駆動力配分のフィードフォワード成分Ｆｘ_fiと、フィードバック制御量Ｆｘ_biとの和を各輪の駆動力配分の目標値Ｆｘ_i ^**＝Ｆｘ_fi＋Ｆｘ_biとする。

なお、第７の発明を適用する場合、ステップＳ７０において、左前輪、右前輪、左後輪、右後輪それぞれの駆動力配分の目標値Ｆｘ₁ ^**、Ｆｘ₂ ^**、Ｆｘ₃ ^**、Ｆｘ₄ ^**と同じ車両前後方向力、車両横方向力、ヨーモーメントを実現する４輪の駆動力配分の集合を求め、この駆動力配分の集合の中の複数の駆動力配分の中から各輪の出力可能な駆動力の範囲を満たす駆動力配分を選択し、これを４輪の駆動力配分の目標値Ｆｘ₁ ^**、Ｆｘ₂ ^**、Ｆｘ₃ ^**、Ｆｘ₄ ^**を再設定する。

ステップＳ８０では、Ｆｘ_i ^**に各輪の半径Ｒを乗じた値を、各輪のモータ１１〜１４が出力するように制御を行う。

次に、第２〜第７の発明に基づいてトルク配分制御を行う場合について説明する。このトルク配分制御は上記したトルク配分に代えて行われるものである。

第２〜第７の発明に基づいてトルク配分制御を行う場合は、図９のフローチャートのステップＳ５０からステップＳ７０までを図１５のフローチャートに置き換えればよい。

この図１５のフローチャートについて説明すると、まず、ステップＳ１００では、駆動力配分のフィードフォワード成分Ｆｘ_fiによって実現する車両前後方向力ｅＦｘ、車両横方向力ｅＦｙ、ヨーモーメントｅＭを式(３４)〜式(３６)により推定する。

ただし、

なお、Ｆｙ_fiは、現在の走行状態でＦｘ_fiが各輪に加わった時に発生するタイヤ横力で、各輪の現在の横すべり角β_i、輪荷重Ｗ_i、路面摩擦係数μ_iに基づいて、後述する図１３のフローチャートのステップＳ７００で用いる駆動力とタイヤ横力との関係を表すタイヤ特性マップから設定する。

ステップＳ１１０では、図９のフローチャートのステップＳ２０で推定したＦｘ、Ｆｙ、Ｍと、ステップＳ４０で設定した車両挙動の動的目標値Ｆｘ^**、Ｆｙ^**、Ｍ^**から、車両前後方向力、車両横方向力、ヨーモーメントの補正量目標値ｄＦｘ、ｄＦｙ、ｄＭを式(３８)〜式(４０)により設定する。

ただし、図１５のフローチャートにおいてはこのｄＦｘ、ｄＦｙ、ｄＭそれぞれに０より大きく１以下の補正量収束係数φ_x、φ_y、φ_mを乗じて、式(４１)〜式(４３)により設定しても良い。

ステップＳ１３０では、ｄＦｘ、ｄＦｙの絶対値が共に１０[Ｎ]以下で、且つｄＭの絶対値が１０[Ｎｍ]以下ならばステップＳ１４０に進み、各輪の駆動力配分の目標値Ｆｘ_i ^**をＦｘ_i ^**＝Ｆｘ_fiとして図１５のフローチャートを終了し、図９のステップＳ８０に進む。

ステップＳ１５０では、図９のフローチャートのステップＳ６０と同じ処理を行い、ｄＦｘ、ｄＦｙ、ｄＭを実現する各輪駆動力配分のフィードバック制御量Ｆｘ_b1、Ｆｘ_b2、Ｆｘ_b3、Ｆｘ_b4を求める。

ただし、ステップＳ１５０において、第４の発明を適用し図１３に示すフローチャートに従ってＦｘ_biを求める場合、後述する図１３のフローチャートのステップＳ７１０において求めたＤ₁、Ｄ₂、Ｄ₃、Ｄ₄が全て０となりステップＳ８００においてＦｘ_b1＝Ｆｘ_b2＝Ｆｘ_b3＝Ｆｘ_b4＝０となった場合、Ｆｘ_i ^**＝Ｆｘ_fiとして直ちに図１５のフローチャートを抜けて図９のステップＳ８０に進む。

ステップＳ１６０では駆動力配分のフィードフォワード成分Ｆｘ_fiを式(４４)により更新し、ステップＳ１００に進む。

次に、図９のフローチャートのステップＳ６０において、第３の発明に基づいて各輪駆動力配分のフィードバック制御量Ｆｘ_biを求める図１２のフローチャートについて以降説明する。

ステップＳ５００では、各輪の駆動力変化に対する車両前後方向力、車両横方向力、ヨーモーメントそれぞれの感度Ｋ_ix（単位：なし）、Ｋ_iy（単位：なし）、Ｋ_iM（単位：ｒａｄ・ｍ））（例えば、左前輪１の駆動力変化に対する車両前後方向力の感度はＫ_1x、右後輪４の駆動力変化に対するヨーモーメントの感度はＫ_4M）を、Ｆｘ_fiとβ_iから車両挙動感度マップを参照して求める。この車両挙動感度マップは、例えば、図１６のように設定される（図１６には左前輪１のマップのみを例として掲載）。

この車両挙動感度マップは本車両が取り得る各輪の駆動力と横すべり角全ての組み合せを抽出し、夫々の組み合せにおいて、何れか１輪の駆動力を１[Ｎ]変化させたときの車両前後方向力、車両横方向力、ヨーモーメントの変化量を求め、マップ化したものである。

ステップＳ５１０では、各輪の駆動力変化に対する車両前後方向力、車両横方向力、ヨーモーメントそれぞれの感度をベクトルで表した、［Ｋ_ix Ｋ_iy Ｋ_iM］が互いに１次独立である３つの車輪の組み合わせを選ぶ。選び方は次のようにして行う。

まず、左前輪１以外の残り３輪のベクトルを縦に並べた式(４５)の行列Ｋ₁を考え、この行列Ｋ₁の行列式ｄｅｔ｜Ｋ₁｜が０でないならば、車輪の組み合わせを左前輪１以外の残り３輪とし、フラグｆｌｇに１を設定する。

もしｄｅｔ｜Ｋ₁｜が０ならば、今度は右前輪２以外の残り３輪のベクトルを縦に並べた行列Ｋ₂を式(４５)と同様に考え、行列式ｄｅｔ｜Ｋ₂｜が０でないならば、車輪の組み合わせを右前輪２以外の残り３輪とし、フラグｆｌｇに２を設定する。もしｄｅｔ｜Ｋ₂｜も０ならば、今度は左後輪３以外の残り３輪のベクトルを縦に並べた行列Ｋ₃を式(４５)と同様に考え、行列式ｄｅｔ｜Ｋ₃｜が０でないならば、車輪の組み合わせを左後輪３以外の残り３輪とし、フラグｆｌｇに３を設定する。もしｄｅｔ｜Ｋ₃｜も０ならば、今度は右後輪３以外の残り３輪のベクトルを縦に並べた行列Ｋ₄を式(４５)と同様に考え、行列式ｄｅｔ｜Ｋ₄｜が０でないならば、車輪の組み合わせを左後輪４以外の残り３輪とし、フラグｆｌｇに４を設定する。行列式ｄｅｔ｜Ｋ₄｜も０であり、ｄｅｔ｜Ｋ_i｜が全て０の場合は組み合わせ無しとしてフラグｆｌｇに０を設定する。

ステップＳ５２０ではフラグｆｌｇが０ならばステップＳ５４０に進み、Ｆｘ_b1＝Ｆｘ_b2＝Ｆｘ_b3＝Ｆｘ_b4＝０とする。そうでなければステップＳ５３０に進む。

ステップＳ５３０では、ステップＳ５１０で求めたフラグｆｌｇに応じた演算方法でＦｘ_biを求め、フローチャートを終了する。Ｆｘ_biは、例えば、フラグｆｌｇが１の場合は式(４６)により求める。即ち、ステップＳ５１０で選択された［Ｋ_ix Ｋ_iy Ｋ_iM］が互いに１次独立である３つの車輪の駆動力補正量を、ｄＦｘ、ｄＦｙ、ｄＭにＫ_iの逆行列を乗じることで求め、選択されなかった左前輪１の駆動力補正量を０とする。フラグｆｌｇが２〜４の場合も同様である。

次に図９のフローチャートのステップＳ６０において、第３或いは第４の発明に基づいてｄＦｘ、ｄＦｙ、ｄＭを実現するＦｘ_biを求める図１３のフローチャートについて以降説明する。

ステップＳ７００では、各輪の駆動力変化に対するタイヤ横力の感度ｋ_iを求める。ｋ_iの求め方を左前輪１の場合を例にとって説明する。

駆動力Ｆｘ_f1＋ｄＦｘ₁に対応するタイヤ横力Ｆｙ_f1＋ｄＦｙ₁を各輪の現在の横すべり角β₁、各輪の輪荷重Ｗ_i、路面摩擦係数μ_iに基づいて駆動力とタイヤ横力との関係を表すタイヤ特性マップを参照して求め、図５のように式(４７)によりｋ₁を求める。各輪ともこのタイヤ特性マップは共通であり、図１７のように設定される。

なお、ｄＦｘ₁（単位：Ｎ、ｄＦｘ₁＞０）は、本車両の左前輪が取り得る輪荷重と比較して十分微小な値とし、本実施形態では１０[Ｎ]とする（他の車輪のｄＦｘ_iも同じ１０「Ｎ」とする）。即ち、Ｆｘ_f1が微小なｄＦｘ₁だけ変化した時のＦｙ_f1の変化量ｄＦｙ₁を求める事によって、駆動力をＦｘ_f1とした時の駆動力変化に対するタイヤ横力の感度ｋ₁が式(４７)によって求まる。

車輪２〜４についても同様にしてｋ₂〜ｋ₄を求める。

ステップＳ７１０では、このｋ_iと各輪の舵角δ_iを用いて式(４８)〜式(５１)で表される、Ｄ₁、Ｄ₂、Ｄ₃、Ｄ₄を求める。

ただし、

ステップＳ７２０では、Ｄ₁≠０であればステップＳ７３０に進み、式(２１)に相当する式(５３)を用いてｄＦｘ、ｄＦｙ、ｄＭを実現する、各輪駆動力配分のフィードバック制御量Ｆｘ_b1、Ｆｘ_b2、Ｆｘ_b3、Ｆｘ_b4を求める。そうでなければステップＳ７４０に進む。

式(５３)の任意定数χは、ここでは０が設定される。

なお、ステップＳ７２０においては、例えば、式(５３)の任意定数χを、Ｆｘ_b1、Ｆｘ_b2、Ｆｘ_b3、Ｆｘ_b4の２乗和が最小となる式(５４)により設定してもよい。

また、ステップＳ７２０においては、Ｆｘ_b1、Ｆｘ_b2、Ｆｘ_b3、Ｆｘ_b4の４乗和が最小となるχを、またはＦｘ_b1、Ｆｘ_b2、Ｆｘ_b3、Ｆｘ_b4の最小値と最大値との差が最も小さくなるχを選択しても良い。

ステップＳ７４０では、Ｄ₄≠０であればステップＳ７５０に進み、式(２２)に相当する式(５５)を用いてｄＦｘ、ｄＦｙ、ｄＭを実現する各輪駆動力配分のフィードバック制御量Ｆｘ_b1、Ｆｘ_b2、Ｆｘ_b3、Ｆｘ_b4を求める。そうでなければステップＳ７６０に進む。

なお、式(５５)中の任意定数χはステップＳ７３０と同様に０とする。そして、第５の技術を適用する場合、例えば、ステップＳ７３０同様、Ｆｘ_b1、Ｆｘ_b2、Ｆｘ_b3、Ｆｘ_b4の２乗和を最小にするχを式(５６)により設定する。

ステップＳ７６０では、Ｄ₂≠０であればステップＳ７７０に進み、式(１５)をＦｘ_b2を既知として解いた式から、ｄＦｘ、ｄＦｙ、ｄＭを実現するＦｘ_biを求める。なお、式(５３)及び式(５５)中の任意定数χに対応する値はステップＳ７３０、S７５０同様に設定する。Ｄ₂＝０ならばステップＳ７８０に進む。

ステップＳ７８０では、Ｄ３≠０であればステップＳ７９０に進み、式(１５)をＦｘ_b3を既知として解いた式から、ｄＦｘ、ｄＦｙ、ｄＭを実現するＦｘ_biを求める。なお、式(５３)及び式(５５)中の任意定数χに対応する値はステップＳ７３０、S７５０同様に設定する。Ｄ₃＝０ならばステップＳ８００に進み、Ｆｘ_b1＝Ｆｘ_b2＝Ｆｘ_b3＝Ｆｘ_b4＝０とする。

次に図９のフローチャートのステップＳ６０において、第５の発明に基づいてｄＦｘ、ｄＦｙ、ｄＭを実現するＦｘ_biを求める図１４のフローチャートについて説明する。

ステップＳ８０５では駆動力配分のフィードフォワード成分記録変数ＦＦｘ_fiに、駆動力配分のフィードフォワード成分Ｆｘ_fiを設定する。また、演算回数カウンタＣｎに０を設定する。

ステップＳ８１０では、ｄＦｘ、ｄＦｙ、ｄＭをそれぞれ１０で割った値をｄｄＦｘ、ｄｄＦｙ、ｄｄＭとする。

なお、ここではｄＦｘ、ｄＦｙ、ｄＭをそれぞれ１０で割ったが、割る数はこれに限定されない。１０以上の数で割ればＦｘ_biの演算精度は高くなるが、演算時間は長くなるので、コントローラ８の演算性能が許す限りこの割る数を大きくする。

ステップＳ８２０では、ｄｄＦｘ、ｄｄＦｙ、ｄｄＭを実現する各輪の制御量ｄＦｘ_b1、ｄＦｘ_b2、ｄＦｘ_b3、ｄＦｘ_b4を、第３の発明を適用する場合には図１２或いは図１３に示すフローチャートに従って、第４の発明を適用する場合には図１３に示すフローチャートに従って求める。

ステップＳ８３０では、駆動力配分のフィードフォワード成分Ｆｘ_fiを、Ｆｘ_fi←Ｆｘ_fi＋ｄＦｘ_biと更新し、演算回数カウンタＣｎに１を加える。

ステップＳ８４０では演算回数カウンタＣｎが１０以上ならばステップＳ８５０に進み、駆動力配分のフィードバック制御量Ｆｘ_biを、Ｆｘ_bi＝Ｆｘ_fi−ＦＦｘ_fiとする。

ステップＳ８６０では、駆動力配分のフィードフォワード成分Ｆｘ_fiにフィードフォワード成分記録変数ＦＦｘ_fiを再設定する。

次に、図９のフローチャートのステップＳ４０において、車両前後方向力、車両横方向力、ヨーモーメントそれぞれの動的目標値Ｆｘ^**、Ｆｙ^**、Ｍ^**と、この車両挙動の動的目標値Ｆｘ^**、Ｆｙ^**、Ｍ^**を、横風等の外乱や車重等の変化がない場合に実現する各輪の駆動力配分のフィードフォワード成分Ｆｘ_f1、Ｆ_xf2、Ｆ_xf3、Ｆ_xf4を求める図１０のフローチャートについて説明する。

まず、ステップＳ１０３０では車両前後方向力の静的目標値Ｆｘ^*を、アクセルペダル６とブレーキペダル７の踏込量ＡＰ及びＢＰと車両速度Ｖに基づいて式(５７)により求める。

式(５７)中のＦａ_x ^*はアクセルペダル６の踏込量ＡＰ及び車速Ｖに基づいて目標駆動力マップを参照して得られる値であり、また、Ｆｂ_x ^*はブレーキペダル７の踏込量ＢＰに基づいて目標制動力マップを参照して得られる値である。

なお、目標駆動力マップ及び目標制動力マップは、例えば、それぞれ図１８及び図１９のように設定される。また、Ｆｘ^*、Ｆａ_x ^*、Ｆｂ_x ^*何れも車両を前方に加速させる向きを正とする。

ステップＳ１０４０では、車両横方向力の静的目標値Ｆｙ^*を、ステップＳ１０３０で設定したＦｘ^*とステアリング５の回転角θと車両速度Ｖに基づいて目標車両横方力マップを参照して設定する。また、ヨーレートの静的目標値γ^*を、Ｆｘ^*とθとＶに基づいて目標ヨーレートマップを参照して設定する。

この目標車両横方力マップ及び目標ヨーレートマップは、例えば、それぞれ図２０、図２１のように設定されるマップであり、これら２つのマップの設定方法は後述するステップＳ１０５０にて説明する。

ステップＳ１０５０では、駆動力配分の静的な目標値Ｆｘ₁ ^*、Ｆｘ₂ ^*、Ｆｘ₃ ^*、Ｆｘ₄ ^*を、θ、Ｖ、Ｆｘ^*に基づいて静的駆動力配分マップを参照して設定する。この静的駆動力配分マップは、例えば、図２２ａ、図２２ｂのように設定される。

ここで、この静的駆動力配分マップと、ステップＳ１０４０で用いた目標車両横方力マップ及び目標ヨーレートマップの求め方について以降述べる。

４輪の駆動力和Ｆｘ_all（単位：Ｎ）、左右輪駆動力差ΔＦｘ_all（単位：Ｎ）、前輪駆動力配分η（単位：なし）、左右輪駆動力差の前輪配分Δη（単位：なし）を式(５８)〜式(６１)により定義する。なお、本実施形態ではη及びΔηは常に０.６（前輪への配分を６割）とする。

そして、本車両が取り得るＦｘ_all、ΔＦｘ_allステアリング５の回転角θ、車両前後方向力の静的目標値Ｆｘ^*の４つのパラメータの組合せ全てに対して次のようなシミュレーション或いは実験を行い、静的駆動力配分マップ、目標車両横方力マップ、目標ヨーレートマップを作成する。

まず、選択された、Ｆｘ_all、ΔＦｘ_allから各輪の駆動力配分Ｆｘ_iを式(６２)〜式（６５）により求め、選択されたθ’から前輪１、２の舵角をδ₁＝δ₂＝θ’／１６（ステアリングギア比は１／１６）とする。

次に、この設定された駆動力配分Ｆｘ_iと前輪舵角δ₁、δ₂（後輪３、４の舵角δ₃、δ₄は０）で図８の車両を走行させ、且つ−Ｆｘ^*を車両重心位置において車両前後方向に加える。そして、十分時間が経過し車速Ｖ’が一定（定常状態）になった時の車両横方向力Ｆｙとヨーレートγを求める。なお、この実験或いはシミュレーションを行う場合には空気抵抗や転がり抵抗等の走行抵抗要素を除外するようにして行うと共に、シミュレーション上で実施する場合には各輪の駆動力とタイヤ横力等の非線形性を十分考慮した車両モデルを用いて行う。

そして最後に、静的駆動力配分マップ、目標車両横方力マップ、目標ヨーレートマップのＶ、θ、Ｆｘ^*、Ｆｙ^*、γ^*、Ｆｘ_i ^*を、それぞれ今シミュレーションを行った時のＶ’、θ、Ｆｘ^*、Ｆｙ^*、γ^*、Ｆｘ_i ^*とし、静的駆動力配分マップ、目標車両横方力マップ、目標ヨーレートマップを設定していく。

ステップＳ１０６０では、車両前後方向力の動的目標値Ｆｘ^**、車両横方向力の動的目標値Ｆｙ^**、ヨーレートの動的目標値γ^**を、各輪の駆動力配分で実現可能な範囲で車両の操縦性が好適となるように静的な目標値Ｆｘ^*、Ｆｙ^*、γ^*に対してなまし処理（時間的な遅れ要素）を施して求める。ここではＦｘ^*については２次遅れの伝達関数を用いて、Ｆｙ^*、γ^*については相応の伝達関数を用いてＦｘ^**、Ｆｙ^**、γ^**を得る。なお、特にＦｙ^**、γ^**の応答は各輪のタイヤ力によって実現可能なものになるように時間的な遅れ要素を入れる。

そして更にステップＳ１０６０においては、求められたγ^**を微分し、車両のヨー慣性モーメントＩ（単位：ｋｇ・ｍ²）を乗じることによってヨーモーメントの動的目標値Ｍ^**を得る。

ステップＳ１０７０では、ステップＳ１０５０で設定した駆動力配分の静的な目標値Ｆｘ_i ^*を基に、車両挙動の動的目標値Ｆｘ^**、Ｆｙ^**、γ^**を概ね実現する駆動力配分の基本値Ｆｘ₁ ^##、Ｆｘ₂ ^##、Ｆｘ₃ ^##、Ｆｘ₄ ^##を式(６６)〜式(６９)により求める。

ただし、ステップＳ１０５０に示した通りη＝Δη＝０．６で、Ｆｘ_all ^##はステップＳ１０６０でＦｘ^*に対してなまし処理を施してＦｘ^**とした時と同じなまし処理をＦｘ_i ^*の和Ｆｘ₁ ^*＋Ｆｘ₂ ^*＋Ｆｘ₃ ^*＋Ｆｘ₄ ^*に施した値である。

また、ΔＦｘ_all ^##は、車両を線形近似した線形２輪モデル（「自動車の運動と制御」第３章３.２.１節、(著)安部正人、(出版)山海堂）に左右輪駆動力差ΔＦｘ_all ^##が加わった場合を考え、この線形２輪モデルのヨーレートの応答がγ^**となるように設計したモデルフォロイング制御系（「ビークル制御」第３章３．２節、著者：金井喜美雄、越智徳昌、川邊武俊、発行所：槇書店）を用い、且つ定常状態で駆動力配分の静的な目標値Ｆｘ_i ^*との間で偏差を生じないように補正した式(７０)から求める。

ただし、

ただし、式(７０)において、ｆｒ（ｓ）はステップＳ１０６０でγ^*に対してなまし処理を施してγ^**とした時のなまし処理の伝達関数であり、Ｋｆ、Ｋｒ（単位：Ｎ／ｒａｄ）は前輪及び後輪の横滑り角が十分小さい時の単位横滑り角あたりのコーナーリングフォースである。

ステップＳ１０８０では、駆動力配分の基本値Ｆｘ₁ ^##、Ｆｘ₂ ^##、Ｆｘ₃ ^##、Ｆｘ₄ ^##によって実現する、車両前後方向力Ｆｘ^##、車両横方向力Ｆｙ^##、ヨーモーメントＭ^##を式(７２)〜式(７４)により求める。

ただし、

なお、Ｆｙ₁ ^##、Ｆｙ₂ ^##、Ｆｙ₃ ^##、Ｆｙ₄ ^##は、現在の車両状態で、Ｆｘ₁ ^##、Ｆｘ₂ ^##、Ｆｘ₃ ^##、Ｆｘ₄ ^##が各輪に加わった時に発生するタイヤ横力で、各輪の現在の横すべり角β_i、輪荷重Ｗ_i、路面摩擦係数μ_iに基づいて、図１３のフローチャートのステップＳ７００で用いた駆動力とタイヤ横力との関係を表すタイヤ特性マップからＦｙ_i ^##を設定する。

ステップＳ１０９０では、Ｆｘ^**、Ｆｙ^**、Ｍ^**とＦｘ^##、Ｆｙ^##、Ｍ^##との誤差ΔＦｘ、ΔＦｙ、ΔＭを式(７６)〜式(７８)により求める。

ステップＳ１１００ではこの誤差ΔＦｘ、ΔＦｙ、ΔＭを補正するΔＦｘ₁、ΔＦｘ₂、ΔＦｘ₃、ΔＦｘ₄を、ΔＦｘ、ΔＦｙ、ΔＭとＦｘ_i ^##とβ_iから駆動力補正量マップを参照して求める。この駆動力補正量マップは図９のフローチャートのステップＳ６０で用いた図１１ａ、図１１ｂのマップと同一のもので、ｄＦｘ、ｄＦｙ、ｄＭをΔＦｘ、ΔＦｙ、ΔＭと置き換え、Ｆｘ_b1、Ｆｘ_b2、Ｆｘ_b3、Ｆｘ_b4をΔＦｘ₁、ΔＦｘ₂、ΔＦｘ₃、ΔＦｘ₄と置き換えて用いる。

また、ステップＳ１１００において、ΔＦｘ₁、ΔＦｘ₂、ΔＦｘ₃、ΔＦｘ₄を図１２または図１３に示すフローチャートに従って求めるとなお良い。この場合も各フローチャートにおいてｄＦｘ、ｄＦｙ、ｄＭをΔＦｘ、ΔＦｙ、ΔＭと置き換え、Ｆｘ_b1、Ｆｘ_b2、Ｆｘ_b3、Ｆｘ_b4をΔＦｘ₁、ΔＦｘ₂、ΔＦｘ₃、ΔＦｘ₄と置き換えて用いる。

ステップＳ１１１０では、ΔＦｘ_iとＦｘ_i ^##との和を各輪の駆動力配分のフィードフォワード成分Ｆｘ_fi＝Ｆｘ_i ^##＋ΔＦｘ_iとする。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、図８に示した車両とは異なり、車両挙動Ｆｘ、Ｆｙ、Ｍ全てを補正する必要のない、或いは推定することができない車両にも適用することができる。例えば、車両横方向力Ｆｙを推定できないような車両に適用する場合、図９のフローチャートのステップＳ５０において、ヨーモーメントＭの変化から車両横方向力Ｆｙの変化を推定して車両横方向力の補正量目標値ｄＦｙを設定すれば良い。

また、本発明は、後輪を前輪とは違う角度で転舵できる車両や、ステアリング５の回転角θと独立して各輪の舵角を制御できる車両等、ステアバイワイヤ機構を装備した車両にも適用可能である。このような車両に適用する場合は、例えば、ｄＦｘ、ｄＦｙ、ｄＭを実現するＦｘ_bi、及びｄｄＦｘ、ｄｄＦｙ、ｄｄＭを実現する制御量ｄＦｘ_biを図１３のフローチャートで求めるようにし、この図１３のフローチャートで用いる舵角情報に、各輪の舵角制御指令値を用いるようにすれば良い。

左右駆動力差によって旋回する車両に加わるタイヤ力を表す図である。 従来技術によるヨーモーメントの補正方法を表す図である。 ４輪独立駆動車における各輪の駆動力、タイヤ横力、舵角等を表した図である。 ある１輪における駆動力とタイヤ横力とその合力であるタイヤ力を表した図である。 制駆動力とタイヤ横力との関係を表す図である。 従来例による駆動力制御のシミュレーション結果の一例を表す図である。 本発明による駆動力制御のシミュレーション結果の一例を表す図である。 ４輪を独立に駆動するモータを備えた電動車両の構成を示す図である。 一実施の形態におけるトルク配分制御のフローチャートを示す図である。 駆動力配分のフィードフォワード成分を求めるフローチャートを示す図である。 車両挙動を変化させる各輪の駆動力変化量を記録したマップである。 同じく車両挙動を変化させる各輪の駆動力変化量を記録したマップである。 駆動力配分のフィードバック制御量を求めるフローチャートを示す図である。 駆動力配分のフィードバック制御量を求めるフローチャートを示す図である。 駆動力配分のフィードバック制御量を求めるフローチャートを示す図である。 一実施の形態におけるトルク配分制御のフローチャートを示す図である。 各輪の駆動力変化に対する車両挙動の感度のマップである。 横すべり角と輪荷重と路面摩擦係数に対応して変化する駆動力とタイヤ横力との関係を表す図である。 アクセルペダルの踏み込み量と車速に応じた車両前後方向力の静的な目標値を表すマップである。 ブレーキペダルの踏み込み量に応じた車両前後方向力の静的な目標値を表すマップである。 ステアリング回転角と車速と車両前後方向力に応じた車両横方向力の静的な目標値を表すマップである。 ステアリング回転角と車速と車両前後方向力に応じたヨーレートの静的な目標値を表すマップである。 各輪の駆動力配分の静的な目標値を表すマップである。 同じく各輪の駆動力配分の静的な目標値を表すマップである。

符号の説明

１〜４：車輪
５：ステアリング
６：アクセルペダル
７：ブレーキペダル
８：コントローラ
９：バッテリ
１１〜１４：モータ
１５：ステアリングギヤ
２１〜２４：車輪速センサ
２５：ステアリング角センサ
２６：アクセルストロークセンサ
２７：ブレーキストロークセンサ
３１〜３４：インバータ
４１〜４４：舵角センサ
１００：加速度センサ
１０１：ヨーレートセンサ

Claims (7)

1. ４輪を夫々独立に駆動する車両の駆動力配分装置において、
   各輪の駆動力配分のフィードフォワード成分を設定するフィードフォワード駆動力配分設定手段と、
   前記車両の車両挙動を表す車両前後方向力、車両横方向力、ヨーモーメントの内、少なくとも一つ以上を検出または推定する車両挙動判断手段と、
   前記車両挙動判断手段によって検出または推定される車両挙動の中から、少なくとも一つ以上の車両挙動について前記車両の運転状態に基づき目標値を設定する車両挙動目標値設定手段と、
   前記車両挙動目標値設定手段によって目標値を設定された車両挙動について、その目標値と前記車両挙動判断手段によって検出または推定された値との誤差を求める車両挙動誤差演算手段と、
   前記車両挙動誤差演算手段によって求められた誤差から、車両前後方向力、車両横方向力、ヨーモーメントの補正量目標値を設定する車両挙動補正量目標値設定手段と、
   前記車両前後方向力、車両横方向力、ヨーモーメントの補正量目標値を実現する各輪の駆動力配分のフィードバック制御量を求めるフィードバック制御量演算手段と、
   前記駆動力配分のフィードフォワード成分と、前記駆動力配分のフィードバック制御量との和を各輪の駆動力配分の目標値として演算する目標駆動力配分演算手段と、
   前記駆動力配分の目標値に従って各輪の駆動力を独立に制御する駆動力制御手段と、
   を備え、
   前記フィードバック制御量演算手段は、前記駆動力配分のフィードバック制御量の複数の集合の中から、各輪のフィードバック制御量がより小さくなる駆動力配分のフィードバック制御量を選択する、
   ことを特徴とする駆動力配分装置。
2. 前記駆動力配分の目標値によって実現する車両前後方向力、車両横方向力、ヨーモーメントを推定する車両挙動推定手段と、
   前記車両挙動目標値設定手段によって目標値を設定された車両挙動について、前記車両挙動の目標値に前記車両挙動誤差演算手段によって求められた誤差を加算した値と、前記車両挙動推定手段によって推定された値との誤差を求める車両挙動誤差再演算手段と、
   前記車両挙動誤差再演算手段によって求められた誤差から車両前後方向力、車両横方向力、ヨーモーメントの修正量目標値を前記車両挙動補正量目標値設定手段によって設定する手段と、
   前記車両前後方向力、車両横方向力、ヨーモーメントの修正量目標値を実現する各輪の駆動力配分の修正量を求める駆動力配分修正量演算手段と、
   を備え、前記駆動力配分の目標値と前記駆動力配分の修正量との和を前記駆動力配分の目標値に設定する処理を更に行うことを特徴とする請求項１に記載の駆動力配分装置。
3. 前記フィードバック制御量演算手段は、各輪の駆動力変化に対する車両前後方向力、車両横方向力、ヨーモーメントそれぞれの感度に基づいて、駆動力配分のフィードバック制御量を求めることを特徴とする請求項１または２に記載の駆動力配分装置。
4. 前記フィードバック制御量演算手段は、各輪における駆動力変化に対するタイヤ横力の感度を求めるタイヤ横力感度検出手段を備え、前記タイヤ横力の感度に基づいて駆動力配分のフィードバック制御量を求めることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の駆動力配分装置。
5. 前記フィードバック制御量演算手段は、前記補正量目標値より小さな微小制御量を実現する各輪の駆動力配分の微小制御量を演算する処理を、前記駆動力配分の微小制御量それぞれの和が前記補正量目標値に漸近あるいは一致するまで繰り返し行い、繰り返し求めた前記駆動力配分の微小制御量それぞれの和を前記駆動力配分のフィードバック制御量とすることを特徴とする請求項３または４に記載の駆動力配分装置。
6. 前記車両挙動目標値設定手段は、車両前後方向力、車両横方向力、ヨーモーメントそれぞれの目標値を設定し、
   前記フィードフォワード駆動力配分設定手段は、前記フィードフォワード成分によって実現する車両前後方向力、車両横方向力、ヨーモーメントを推定し、前記目標値と前記フィードフォワード成分によって実現する車両前後方向力、車両横方向力、ヨーモーメントとの誤差を演算し、
   前記車両挙動補正量目標値設定手段は、前記車両挙動誤差演算手段によって求められた誤差と前記フィードフォワード駆動力配分設定手段によって求められた誤差から、前記車両前後方向力、車両横方向力、ヨーモーメントの補正量目標値を設定することを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の駆動力配分装置。
7. 各輪の駆動力配分の目標値と同じ車両前後方向力、車両横方向力、ヨーモーメントを実現する前記４輪の駆動力配分の集合を求める駆動力配分集合演算手段を備え、
   前記駆動力配分の集合の中の複数の駆動力配分の中から各輪の駆動力配分の目標値を再設定することを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載の駆動力配分装置。