JP4970197B2 - 車両の駆動力制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の駆動力特性を有する車両において、車輪のグリップ力を駆動力特性の異なる複数の運転モード毎に適切に保持できるようにした車両の駆動力制御装置に関する。

従来、一台の車両で異なる複数の駆動力特性を備え、複数の駆動力特性から、１つの駆動力特性を運転者の好みに応じて選択できるようにしたものが、特許文献１（特許第３９３０５２９号公報）等で知られている。

又、最近の車両においては、車輪のグリップ力を保持するために、過剰な駆動力を抑制する様々な駆動力制御装置が開発され、実用化されている。例えば特許文献２（特開平１０−３１００４２号公報）には、各車輪の摩擦円限界値を求め、この摩擦円限界値を超えない範囲内で、車両の駆動力を制御する技術が開示されている。
特許第３９３０５２９号公報 特開平１０−３１００４２号公報

ところで、一台で駆動力特性の異なる複数の運転モードを有する車両においては、運転モード毎に運転者のドライバビリティに対する要求は異なる。例えば、サーキット走行時のようにパワフルな走行を実現する駆動力特性を選択した場合、車輪のスリップ率を比較的高めに設定したいという要求がある。逆に、一般道や雨天時のようにそれほどパワーを必要としない走行環境において、経済的な運転を可能にする駆動力特性を選択した場合、スリップ率を比較的低めに設定したいという要求がある。

しかし、引用文献２に開示されている技術では、駆動力特性の異なる複数の運転モードを有する車両には対応することができず、一律に設定された摩擦円限界値を超えないように駆動力が制御されてしまうため、運転モード毎にスリップ率を変更することができず、運転者の要求するドライバビリティに応じることができない問題がある。

本発明は、上記事情に鑑み、駆動力特性の異なる複数の運転モードを有する車両において、運転モード毎に、運転者の要求するドライバビリティに応じた駆動力を得ることのできる車両の駆動力制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明による第1の車両の駆動力制御装置は、タイヤと路面との間の摩擦力に基づいて摩擦円限界値を設定する摩擦円限界値設定手段と、駆動力特性の異なる複数の運転モードを有し、選択されている１つの該運転モードと運転者の出力要求量を検知する出力要求量検知手段で検知した出力要求量とに基づき要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、車輪の前後力と横力とに基づきタイヤ合力を設定するタイヤ合力設定手段と、前記摩擦円限界値を、選択されている前記運転モードに応じて補正する摩擦円限界値補正手段と、前記摩擦円限界値補正手段で設定した前記摩擦円限界値に基づき前記要求駆動力設定手段で設定した要求駆動力を制限して駆動系に対する制御量を設定する制御量設定手段とを備えることを特徴とする。

第２の車両の駆動力制御装置は、タイヤと路面との間の摩擦力に基づいて摩擦円限界値を設定する摩擦円限界値設定手段と、駆動力特性の異なる複数の運転モードを有し、選択されている１つの該運転モードと運転者の出力要求量を検知する出力要求量検知手段で検知した出力要求量とに基づき要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、車輪の前後力と横力とに基づきタイヤ合力を設定するタイヤ合力設定手段と、前記タイヤ合力が前記摩擦円限界値を超えた場合に前記要求駆動力を該摩擦円限界値内に収束させる一次遅れ時定数を、選択されている前記運転モードに応じて可変設定する一次遅れ時定数設定手段と、前記一次遅れ時定数設定手段で設定した一次遅れ時定数に基づき前記要求駆動力設定手段で設定した要求駆動力を制限して駆動系に対する制御量を設定する制御量設定手段とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、駆動力特性の異なる複数の運転モードを有する車両において、摩擦円限界値の大きさと摩擦円限界値を超えたときの戻り時間の長さとの一方を、運転モード毎に可変設定するようにしたので、運転モード毎に、運転者の要求するドライバビリティに対応する駆動力を得ることができる。

以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を説明する。

［第１実施形態］
図１〜図７に本発明の第１実施形態を示す。図１に駆動力制御装置の構成図、図２にエンジン制御装置の機能ブロック図を示す。尚、本実施形態では、車両として、センタデファレンシャル付４輪駆動車を例示する。

図１に示すように、車両には、ＣＡＮ(Controller Area Network)通信等の車内通信回線１６を通じて、メータ制御装置(メータ＿ＥＣＵ)２１、エンジン制御装置(Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ)２２、変速機制御装置(Ｔ／Ｍ＿ＥＣＵ)２３等の、車両を制御する演算手段としての制御装置が相互通信可能に接続されている。各ＥＣＵ２１〜２３は、マイクロコンピュータ等のコンピュータを主体に構成され、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及びＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性記憶手段等を有している。

メータ＿ＥＣＵ２１は、運転者前方のインストルメントパネルに設けられているコンビネーションメータ（図示せず）の表示全体を制御すると共に、車両の運転状態を検出するパラメータが入力されて、ＲＡＭに一時記憶される。このメータ＿ＥＣＵ２１の入力側にモード選択スイッチ１０、車体に作用するヨーレートγを検出するヨーレートセンサ１１、車体に作用する横加速度Ｇｙ（＝ｄ^２ｙ／ｄｔ^２）を検出する横加速度センサ１２等が接続されている。又、図示しないが出力側には、タコメータ、スピードメータ、水温計、燃料計を代表とする計器類や、各種ウォーニングランプ等、コンビネーションメータに配設されている周知の部品が接続されている。又、モード選択スイッチ１０は、エンジンの運転モードＤｍを選択する外部操作スイッチであり、運転者が任意に操作することができる。本実施形態では、運転モードＤｍとしてノーマルモードＤｎ、セーブモードＤｓ、パワーモードＤｐの３種類を備えており、運転者の選択した運転モードＤｍ（＝Ｄｎ，Ｄｓ，Ｄｐの何れか）に対応する運転モード信号が、Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ２２へ出力される。尚、各モードＤｎ，Ｄｓ，Ｄｐのエンジン出力特性については後述する。

Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ２２は、主にエンジンの運転状態を制御するもので、入力側に、クランク軸等の回転からエンジン回転数Ｎｅを検出するエンジン回転数センサ２９、エアクリーナの直下流等に配設されて吸入空気量Ｑを検出する吸入空気量センサ３０、アクセルペダルの踏込み量から、運転者の出力要求量であるアクセル開度θａｃｃを検出する、出力要求量検知手段としてのアクセル開度センサ３１、吸気通路に介装されて各気筒に供給する吸入空気量を調整する電子制御式スロットル弁(図示せず)の開度を検出するスロットル開度センサ３２等、車両及びエンジン運転状態を検出するセンサ類が接続されている。又、Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ２２の出力側に、燃焼室に対して所定に計量された燃料を噴射するインジェクタ３６、電子制御式スロットル弁を開閉動作させるスロットルアクチュエータ３７、各気筒に配設されている点火プラグに対して点火信号を所定タイミングで出力するイグナイタ３８等、エンジン駆動を制御する駆動系が接続されている。

Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ２２は、入力された各センサ類からの検出信号に基づき、インジェクタ３６に対する燃料噴射タイミング、及び燃料噴射パルス幅(パルス時間)を設定すると共に、イグナイタ３８に対する最適な点火タイミングを設定する。更に、スロットルアクチュエータ３７に対してスロットル開度信号を出力して電子制御式スロットル弁の開度を制御する。

ところで、Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ２２に設けられている不揮発性記憶手段には、異なる複数のエンジン出力特性（駆動力特性）がマップ形式で格納されている。各エンジン出力特性として、本実施形態ではノーマルモードＤｎ、セーブモードＤｓ、パワーモードＤｐの３種類の運転モードを備え、不揮発性記憶手段には、この各運転モードＤｎ，Ｄｓ，Ｄｐに対応するモードマップＭｐｎ，Ｍｐｓ，Ｍｐｐが格納されている。図７に示すように各モードマップＭｐｎ，Ｍｐｓ，Ｍｐｐは、アクセル開度θａｃｃとエンジン回転数Ｎｅとを格子軸とし、各格子点に目標エンジントルクを格納する３次元マップで構成されている。この各モードマップＭｐｎ，Ｍｐｓ，Ｍｐｐは、基本的には、モード選択スイッチ１０の操作により選択される。すなわち、Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ２２の後述する要求エンジントルク演算部では、モード選択スイッチ１０から出力されるモード選択信号に基づき、運転モードＤｍとしてノーマルモードＤｎが選択されている場合、ノーマルモードマップＭｐｎを選択し、セーブモードＤｓが選択されている場合、セーブモードマップＭｐｓを選択し、又、パワーモードＤｐが選択されている場合、パワーモードマップＭｐｐを選択する。

ここで、各モードマップＭｐｎ，Ｍｐｓ，Ｍｐｐに設定されている運転モードＤｎ，Ｄｓ，Ｄｐ毎のエンジン出力特性について説明する。図７（ａ）に示すように、ノーマルモードマップＭｐｎには、アクセル開度θａｃｃにほぼ比例して目標エンジントルクが変化する特性に設定されており、又、アクセル開度θａｃｃが全踏付近で、電子制御式スロットル弁が全開となる最大目標エンジントルクに設定されている。

又、同図（ｂ）に示すように、セーブモードマップＭｐｓには、上述したノーマルモードマップＭｐｎに格納されているエンジン出力特性に比し、目標エンジントルクの上昇が抑えられており、アクセル開度θａｃｃが全踏であっても電子制御式スロットル弁は全開とはならず、目標エンジントルクの最大値が抑えられている。従って、運転モードＤｍがセーブモードＤｓに設定されているときは、アクセル開度θａｃｃの上昇に比しエンジントルクの上昇が抑制され、その結果、アクセルペダルを思い切り踏み込む等のアクセルワークを楽しむことができると共に、経済的な運転を行うことができる。更に、アクセル開度θａｃｃの上昇に比し、目標エンジントルクの上昇が抑えられているため、イージードライブ性と低燃費性との双方をバランス良く両立させることができる。

又、同図（ｃ）に示すように、パワーモードマップＭｐｐには、ほぼ全運転領域でアクセル開度の変化に対し目標エンジントルクが大きく変化するように設定されて、又、アクセル開度θａｃｃが全踏付近では、電子制御式スロットル弁が全開となる最大目標エンジントルクに設定されている。従って、パワーモードＤｐでは全運転領域において、エンジンの有するポテンシャルを最大限に発揮できるような、パワー重視の目標エンジントルクに設定されている。尚、各運転モードＤｍ（＝Ｄｎ，Ｄｓ、Ｄｐ）のエンジン出力特性の詳細については、前述した特許文献１に記述されている。

このように、エンジントルク設定手段では、運転者がモード選択スイッチ１０を操作して、何れかのモードＤｎ，Ｄｓ，Ｄｐを選択すると、対応するモードマップＭｐｎ，Ｍｐｓ，Ｍｐｐが選択され、選択したモードマップＭｐｎ，Ｍｐｓ，Ｍｐｐに基づいて目標エンジントルクを設定する。そして、この目標エンジントルクに基づき電子制御式スロットル弁の弁開度を制御し、駆動力であるエンジン出力を設定する。従って、１つの車両で全く異なる３種類のアクセルレスポンスを楽しむことができる。

尚、この運転モードＤｍは、車両の運転条件に応じて自動的に切換えることもできる。例えば、走行中におけるアクセル開度θａｃｃの単位時間当たりの変化量を学習し、登坂走行のようなアクセルペダルが大きく変化する運転領域では、ノーマルモードＤｎから自動的にパワーモードＤｐへ切換え、又、市街地走行等のようにアクセル開度θａｃｃの変化量が小さい運転領域では、ノーマルモードＤｎから自動的にセーブモードＤｓへ切換えるようにする。

又、Ｔ／Ｍ＿ＥＣＵ２３は、自動変速機の変速制御を行うもので、入力側にトランスミッション出力軸の回転数等から車速を検出する車速センサ４１、セレクトレバー７のセットされているレンジを検出するインヒビタスイッチ４２、トルクコンバータに設けられているタービン軸の回転数を検出するタービン回転数センサ４３等が接続され、出力側に自動変速機の変速制御を行うコントロールバルブ４４、及びロックアップクラッチをロックアップ動作させるロックアップアクチュエータ４５が接続されている。このＴ／Ｍ＿ＥＣＵ２３では、インヒビタスイッチ４２からの信号に基づきセレクトレバーのセットレンジを判定し、Ｄレンジにセットされているときは、所定の変速パターンに従い、その変速信号をコントロールバルブ４４へ出力して変速制御を行う。尚、この変速パターンは、Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ２２で設定されている運転モードＤｎ，Ｄｓ，Ｄｐに対応して可変設定される。

又、ロックアップ条件が満足されたときはロックアップアクチュエータ４５にスリップロックアップ信号或いはロックアップ信号を出力し、トルクコンバータの入出力要素間を、コンバータ状態からスリップロックアップ状態、或いはロックアップ状態に切換える。

更に、この運転モードＤｍは、Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ２２で実行される駆動力制御においても読込まれる。この駆動力制御では、運転モードＤｍに対応する、車輪の摩擦円限界値μ_Fzｉ（但し、ｉ＝前右輪fr、前左輪fl、後右輪rr、後左輪rl）を各車輪毎に設定する。

図２に示すように、Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ２２は、駆動力制御を実行する機能として、エンジントルク演算部５１、要求駆動力設定手段としての要求エンジントルク演算部５２、トランスミッション出力トルク演算部５３、総駆動力演算部５４、前後接地荷重演算部５５、左輪荷重比率演算部５６、各輪接地荷重演算部５７、各輪前後力演算部５８、横力推定手段としての各輪横力演算部５９、摩擦円限界値設定手段としての各輪摩擦円限界値演算部６０、タイヤ合力設定手段としての各輪タイヤ合力演算部６１、各輪オーバータイヤ力演算部６２、オーバータイヤ力演算部６３、オーバートルク演算部６４、制御量設定手段としての制御量演算部６５を備えている。

エンジントルク演算部５１は、スロットル開度センサ３２で検出したスロットル開度θｔｈと、エンジン回転数センサ２９で検出したエンジン回転数Ｎｅとに基づき、エンジントルクマップを補間計算付きで参照し、或いは計算式からエンジントルクTegを演算する。例えばマップには、スロットル開度θｔｈとエンジン回転数Ｎｅとをパラメータとして、予め実験などから求めたエンジントルクが格納されており、このマップがＥ／Ｇ＿ＥＣＵ２２のＲＯＭに固定データとして格納されている。

又、要求エンジントルク演算部５２は、メータ＿ＥＣＵ２１から出力される運転モード信号、アクセル開度センサ３１で検出したアクセル開度θａｃｃ、エンジン回転数Ｎｅを読込む。そして、先ず、運転モード信号に基づき、選択されている運転モードＤｍ（＝Ｄｎ，Ｄｓ、Ｄｐの何れか）に対応するモードマップ（Ｍｐｎ，Ｍｐｓ，Ｍｐｐの何れか）を選択し、選択したモードマップＭｐｎ或いはＭｐｓ或いはＭｐｐを、エンジン回転数Ｎｅとアクセル開度θａｃｃをパラメータとして補間計算付きで参照して、目標エンジントルクを特定し、この目標エンジントルクを要求エンジントルクＴdrvとして設定する。

トランスミッション出力トルク演算部５３は、エンジン回転数Ｎｅと、Ｔ／Ｍ＿ＥＣＵ２３から出力される変速信号（現在の変速比を示す主変速ギヤ比εｉ）、及びタービン回転数信号（タービン回転数Ｎｔ）と、エンジントルク演算部５１で設定したエンジントルクTegとを読込む。そして、先ず、タービン回転数Ｎｔとエンジン回転数Ｎｅとの比からトルクコンバータの回転速度比εｅを算出する（εｅ＝Ｎｔ／Ｎｅ）。次いで、この回転速度比εｅとトルクコンバータのトルク比とに基づきマップ参照によりトルクコンバータのトルク比εｔを設定する。

そして、これらの値に基づき、次式からトランスミッション出力トルクＴｔを演算する。
Ｔｔ＝Teg・εｔ・εｉ …（１）
又、総駆動力演算部５４は、トランスミッション出力トルク演算部５３で求めたトランスミッション出力トルクＴｔを読込み、次式から総駆動力Ｆｘを演算する。
Ｆｘ＝Ｔｔ・η・ｉｆ／Ｒｔ …（２）
ここで、ηは駆動系伝達効率、ｉｆはファイナルギヤ比、Ｒｔはタイヤ半径であり、これらは何れも固定値である。

又、前後接地荷重演算部５５は、総駆動力演算部５４で算出した総駆動力Ｆｘを読込み、この総駆動力Ｆｘに基づき、前後加速度（ｄ^２ｘ／ｄｔ^２）を、（ｄ^２ｘ／ｄｔ^２）＝（Ｆｘ／ｍ）から算出する。但し、ｍは車両質量（固定値）である。そして、この前後加速度（ｄ^２ｘ／ｄｔ^２）に基づき、次式から前輪接地荷重Ｆｚｆ、及び後輪接地荷重Ｆｚｒを演算する。
Ｆｚｆ＝Ｗｆ−（（ｍ・（ｄ^２ｘ／ｄｔ^２）・ｈ）／Ｌ） …（３）
Ｆｚｒ＝Ｗ−Ｆｚｆ …（４）
尚、Ｗｆは前輪静加重、ｈは重心高さ、Ｌはホイールベース、Ｗは車両重量（＝ｍ・Ｇ、但し、Ｇは重力加速度）であり、これらは何れも固定値である。

又、左輪荷重比率演算部５６は、Ｔ／Ｍ＿ＥＣＵ２３から出力される横加速度信号（横加速度Ｇｙ）を読込み、次式から左輪荷重比率ＷR_lを算出する。
ＷR_l＝０．５−（Ｇｙ／Ｇ）・（ｈ／Ｌtred） …（５）
尚、Ｌtredは前輪と後輪のトレッド平均値で、固定値である。

又、各輪接地荷重演算部５７は、前後接地荷重演算部５５で求めた前輪接地荷重Ｆｚｆ、後輪接地荷重Ｆｚｒ、及び、左輪荷重比率演算部５６で算出した左輪荷重比率ＷR_lを読込み、次式から、各車輪の接地荷重Ｆｚｉ（但し、ｉ＝前左輪f_l、前右輪f_r、後左輪r_l、後右輪r_r）を演算する。
Ｆｚf_l＝Ｆｚｆ・ＷR_l …（６）
Ｆｚf_r＝Ｆｚｆ・（１−ＷR_l）…（７）
Ｆｚr_l＝Ｆｚｒ・ＷR_l …（８）
Ｆｚr_r＝Ｆｚｒ・（１−ＷR_l） …（９）
各輪前後力演算部５８は、図示しないセンタデファレンシャル装置で設定したセンタデファレンシャルの差動を制限するＬＳＤ(Limited Slip Differential)クラッチに対する締結トルクＴLSDを読込み、又、トランスミッション出力トルク演算部５３で求めたトランスミッション出力トルクＴｔと、総駆動力演算部５４で求めた総駆動力Ｆｘと、前後接地荷重演算部５５で求めた前輪接地荷重Ｆｚｆとを読込む。

そして、各車輪の前後力Ｆxｉ（但し、ｉ＝前左輪f_l、前右輪f_r、後左輪r_l、後右輪r_r）を演算する。各車輪の前後力Ｆxｉを演算するに際しては、先ず、前輪荷重配分率ＷR_fを次式から算出する。
ＷR_f＝Ｆｚｆ／Ｗ …（１０）
次に、最小前輪前後トルクＴfminと最大前輪前後トルクＴfmaxを次式から算出する。
Ｔfmin＝Ｔｔ・Ｒf_cd−ＴLSD（≧０） …（１１）
Ｔfmax＝Ｔｔ・Ｒf_cd＋ＴLSD（≧０） …（１２）
尚、Ｒf_cdは、センタデファレンシャル装置のベーストルク配分である。

次いで、最小前輪前後力Ｆxfminと最大前輪前後力Ｆxfmaxを次式から算出する。
Ｆxfmin＝Ｔfmin・η・ｉｆ／Ｒｔ …（１３）
Ｆxfmax＝Ｔfmax・η・ｉｆ／Ｒｔ …（１４）
そして、これらの値に基づき以下のように状態判定を行う。
・ＷR_f≦Ｆxfmin／Ｆｘの場合、後輪側に差動制限トルクが増加されているとし、判定値Ｉ＝１とする。
・ＷR_f≧Ｆxfmax／Ｆｘの場合、前輪側に差動制限トルクが増加されているとし、判定値Ｉ＝３とする。
・上記以外の場合は通常時と判定して、判定値Ｉ＝２とする。

次いで、この判定値Ｉに応じた前輪前後力Ｆxfを次式から算出する。

・Ｉ＝１の場合
Ｆxf＝Ｔfmin・η・ｉｆ／Ｒｔ …（１５）
・Ｉ＝２の場合
Ｆxf＝Ｆｘ・ＷR_f …（１６）
・Ｉ＝３の場合
Ｆxf＝Ｆxfmax・η・ｉｆ／Ｒｔ …（１７）
そして、（１５）〜（１７）式で演算した前輪前後力Ｆxfに基づき、後輪前後力Ｆxrを次式から算出する。
Ｆxr＝Ｆｘ−Ｆxf …（１８）
以上の前輪前後力Ｆxf、及び、後輪前後力Ｆxrを用いて、次式から各車輪の前後力Ｆxｉをそれぞれ算出する。

Ｆxf_l＝Ｆxf／２ …（１９）
Ｆxf_r＝Ｆxf_l …（２０）
Ｆxr_l＝Ｆxr／２ …（２１）
Ｆxr_r＝Ｆxr_l …（２２）
尚、本実施形態で示した各輪前後力の演算は、あくまで一例であり、車両の駆動形式・駆動機構等により適宜、選択することができる。

又、各輪横力演算部５９は、横加速度Ｇｙとメータ＿ＥＣＵ２１から出力されるヨーレート信号（ヨーレートγ）と、左輪荷重比率演算部５６で求めた左輪荷重比率ＷR_lとを読込む。そして、先ず、次式から、前輪横力Ｆyfと後輪横力Ｆyrとを演算する。

Ｆyf＝（Ｉｚ・（ｄγ／ｄｔ）＋ｍ・Ｇｙ・Ｌｒ）／Ｌ …（２３）
Ｆyr＝（−Ｉｚ・（ｄγ／ｄｔ）＋ｍ・Ｇｙ・Ｌｆ）／Ｌ …（２４）
ここで、Ｉｚは車両のヨー慣性モーメント、Ｌｒは後軸−重心間距離、Ｌｆは前軸−重心間距離であり、何れも固定値である。

次いで、この前輪横力Ｆyf、後輪横力Ｆyrに基づき次式から、各車輪の横力Ｆyｉ（但し、ｉ＝前左輪f_l、前右輪f_r、後左輪r_l、後右輪r_r）を算出する。

Ｆyf_l＝Ｆyf・ＷR_l …（２５）
Ｆyf_r＝Ｆyf・（１−ＷR_l） …（２６）
Ｆyr_l＝Ｆyr・ＷR_l …（２７）
Ｆyr_r＝Ｆyr・（１−ＷR_l） …（２８）
各輪摩擦円限界値演算部６０は、各車輪の摩擦円限界値μ_Fzｉ（但し、ｉ＝前左輪f_l、前右輪f_r、後左輪r_l、後右輪r_r）を算出する。この各輪摩擦円限界値演算部６０における各車輪の摩擦円限界値μ_Fzｉの算出は、図３に示す摩擦円限界値演算ルーチンにおいて求められる。

このルーチンでは、先ず、ステップＳ１で路面摩擦係数μを読込む。この路面摩擦係数μは、Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ２２に設けられている図示しない路面μ演算部において求められ、各輪摩擦円限界値演算部６０に対し、路面摩擦係数信号として出力される。ここで、路面μ演算部における路面摩擦係数μの設定方法について簡単に説明する。この路面摩擦係数μの設定方法は、本出願人が、先に提出した特開平８−２２７４号公報に開示されている技術に基づいて行う。すなわち、先ず、舵角、車速、実ヨーレートにより車両の横運動の運動方程式に基づき前後輪のコーナリングパワを非線形域に拡張して推定する。そして、高μ路（μ＝1.0）での前後輪の等価コーナリングパワに対する推定した前後輪のコーナリングパワの比から路面摩擦係数μを設定する。尚、路面摩擦係数μの設定方法は、同公報に開示されている技術に限定されるものではなく、他の方法、例えば本出願人が提出した特開２０００−７１９６８号公報に開示されている開示する方法で求めても良く、或いは各車輪に発生するすべり率から各輪毎に求めても良い。

次いで、ステップＳ２へ進み、各輪接地荷重演算部５７から出力される各車輪の接地荷重Ｆｚｉ（但し、ｉ＝前左輪f_l、前右輪f_r、後左輪r_l、後右輪r_r）を読込む。そして、ステップＳ３で、路面摩擦係数μと各車輪の接地荷重Ｆｚｉとに基づき、次式から各車輪の標準摩擦円限界値Ｓμ_Fzｉ（但し、ｉ＝前左輪f_l、前右輪f_r、後左輪r_l、後右輪r_r）を設定する。
Ｓμ_Fzｉ＝μ・Ｆｚｉ …（２９）
その後、ステップＳ４へ進み、メータ＿ＥＣＵ２１から出力される運転モード信号（運転モードＤｍ）を読込み、ステップＳ５，Ｓ６で、現在、設定されている運転モードＤｍを調べる。そして、Ｄｍ＝Ｄｎの現在の運転モードがノーマルモードＤｎのときは、ステップＳ５からステップＳ７へ進み、標準摩擦円限界値Ｓμ_Fzｉ（但し、ｉ＝前左輪f_l、前右輪f_r、後左輪r_l、後右輪r_r）で、摩擦円限界値μ_Fzｉ（但し、ｉ＝前左輪f_l、前右輪f_r、後左輪r_l、後右輪r_r）を設定して（μ_Fzｉ←Ｓμ_Fzｉ）、ルーチンを抜ける。尚、ステップＳ７での処理が、本発明の摩擦円限界値補正手段に対応している。

又、Ｄｍ＝Ｄｓの現在の運転モードがセーブモードＤｓのときは、ステップＳ５、ステップＳ６を経てステップＳ８へ進み、標準摩擦円限界値Ｓμ_Fzｉにセーブモード補正値αｓ（但し、0.5＜αｓ＜1.0）を乗算した値で、摩擦円限界値μ_Fzｉを設定して（μ_Fzｉ←αｓ・Ｓμ_Fzｉ）、ルーチンを抜ける。

又、Ｄｍ＝Ｄｐの現在の運転モードがパワーモードＤｐのときは、ステップＳ５、ステップＳ６を経てステップＳ９へ進み、標準摩擦円限界値Ｓμ_Fzｉにパワーモード補正値αｐ（但し、1.0＜αｐ＜1.5）を乗算した値で、摩擦円限界値μ_Fzｉを設定して（μ_Fzｉ←αｐ・Ｓμ_Fzｉ）、ルーチンを抜ける。

図４に示すように、摩擦円限界値μ_Fzｉは、車輪がグリップ力を保持した状態で車両の運動性能を制御できる限界を表す円の半径であり、摩擦円限界値μ_Fzｉの大きさはタイヤと路面との間に生じる摩擦力の最大値を表している。又、タイヤの摩擦力は、進行方向（駆動力又は制動力）の力と横方向（右方向又は左方向）の摩擦力との合成力であり、何れかの方向の摩擦力が１００％、すなわち摩擦円限界値μ_Fzｉの大きさに一致した場合、他方向の摩擦力はゼロになる。尚、制動力は駆動力と逆方向になる。

本実施形態では、この摩擦円限界値μ_Fzｉを、運転モードＤｍ（＝Ｄｎ，Ｄｓ、Ｄｐ）毎に設定されており、ノーマルモードＤｎ選択時に設定される摩擦円限界値μ_Fzｉを標準値とし、セーブモードＤｓ選択時に設定される摩擦円限界値μ_Fzｉを、標準値よりも小さい値とし、パワーモードＤｐ選択時に設定される摩擦円限界値μ_Fzｉを、標準値よりも大きな値としている。又、図５に示すように、この摩擦円限界値μ_Fzｉは各車輪毎に設定され、後述するように、各車輪毎のタイヤ合力Ｆ_ｉ（但し、ｉ＝前左輪fl、前右輪fｒ、後左輪rl、後右輪rr）と比較される。

又、各輪タイヤ合力演算部６１は、各輪前後力演算部５８で求めた各車輪の前後力Ｆxｉ）と、各輪横力演算部５９で求めた各車輪の横力Ｆyｉ（但し、ｉ＝前左輪f_l、前右輪f_r、後左輪r_l、後右輪r_r）とに基づき、次式に示す二乗和平方根から各車輪のタイヤ合力Ｆ_ｉを算出する（図６参照）。
Ｆ_ｉ＝（Ｆxｉ^２＋Ｆyｉ^２）^１／２ …（３０）
又、各輪オーバータイヤ力演算部６２は、各輪摩擦円限界値演算部６０で求めた各車輪の摩擦円限界値μ_Fzｉと、各輪タイヤ合力演算部６１で求めた各車輪のタイヤ合力Ｆ_ｉとに基づき、次式から各車輪のオーバータイヤ力ΔＦ_ｉを算出する。
ΔＦ_ｉ＝Ｆ_ｉ−μ_Fzｉ …（３１）
図５に示すように、オーバータイヤ力ΔＦ_ｉは、タイヤ合力Ｆ_ｉと摩擦円限界値μ_Fzｉとの単純な差分であるため、タイヤ合力Ｆ_ｉが摩擦円限界値μ_Fzｉ内の場合、換言すれば、摩擦円限界値μ_Fzｉに対してタイヤ合力Ｆ_ｉに余裕がある場合は、負値となる。又、このときの摩擦円限界値μ_Fzｉは、運転モードＤｍ（＝Ｄｎ，Ｄｓ，Ｄｐの何れか）毎に設定されているため、図６に示すように、例えばノーマルモードＤｎ時の摩擦円限界値μ_Fzｉではオーバータイヤ力ΔＦ_ｉが正値（Ｆ_ｉ＞μ_Fzｉ）であっても、パワーモードＤｐ時の摩擦円限界値μ_Fzｉではオーバータイヤ力ΔＦ_ｉが負値（Ｆ_ｉ＜μ_Fzｉ）となる場合がある。或いは、ノーマルモードＤｎ時の摩擦円限界値μ_Fzｉではオーバータイヤ力ΔＦ_ｉが負値（Ｆ_ｉ＜μ_Fzｉ）であっても、セーブモードＤｓ時の摩擦円限界値μ_Fzｉではオーバータイヤ力ΔＦ_ｉが正値（Ｆ_ｉ＞μ_Fzｉ）となる場合もある。

又、オーバータイヤ力演算部６３は、各輪オーバータイヤ力演算部６２で求めた各車輪のオーバータイヤ力ΔＦ_ｉ（但し、ｉ＝前左輪fl、前右輪fｒ、後左輪rl、後右輪rr）の総和を求め、この値をオーバータイヤ力Ｆoverとして設定する。
Ｆover＝ΔＦ_fl＋ΔＦ_fr＋ΔＦ_rl＋ΔＦ_rr …（３２）
例えば、全ての車輪のオーバータイヤ力ΔＦ_ｉの平均が負値の場合、オーバータイヤ力Ｆoverは負値となり、この平均が正値の場合、オーバータイヤ力Ｆoverは正値となる。又、この場合、各車輪のオーバータイヤ力ΔＦ_ｉ（ｉ＝前左輪fl、前右輪fｒ、後左輪rl、後右輪rr）の中で、最も大きな値を示すものをオーバータイヤ力Ｆoverとして設定するようにしても良い。或いは各車輪のオーバータイヤ力ΔＦ_ｉの平均値をオーバータイヤ力Ｆoverとして設定しても良い。

又、オーバートルク演算部６４は、オーバータイヤ力演算部６３で求めたオーバータイヤ力Ｆoverに基づき、次式からオーバートルクＴoverを演算する。
Ｔover＝Ｆover・Ｒｔ／εｔ／εｉ／η／ｉｆ …（３３）
ここで、ηは駆動系伝達効率、ｉｆはファイナルギヤ比、Ｒｔはタイヤ半径であり、これらは何れも固定値である。又、εｔはトルクコンバータのトルク比であり、トルクコンバータの回転速度比ｅ（＝Ｎｔ／Ｎｅ）とトルクコンバータのトルク比とに基づきマップ参照により求める。尚、オーバートルクＴoverが正値（負値）の場合、オーバータイヤ力Ｆoverも正値（負値）となる。

そして、制御量演算部６５は、要求エンジントルク演算部５２で求めた要求エンジントルクＴdrvと、オーバートルク演算部６４で求めたオーバートルクＴoverとに基づき、次式から新たな駆動力制御量である出力トルクＴreqを演算する。
・Ｔover＜０、すなわち、摩擦円限界値μ_Fzｉよりもタイヤ合力Ｆ_ｉが小さい場合、
Ｔreq＝Ｔdrv …（３４）
・Ｔover≧０、すなわち、摩擦円限界値μ_Fzｉよりもタイヤ合力Ｆ_ｉが大きい場合、
Ｔreq＝（Ｔdrv−Ｔover） …（３５）
そして、この出力トルクTreqを、電子制御式スロットル弁を駆動するスロットルアクチュエータへ出力する。その結果、要求エンジントルクＴdrvは、常に摩擦円限界値μ_Fzｉ内に収まるように制限される。その際、運転モードＤｍがセーブモードＤｓに設定されている場合、図４に破線で示すように摩擦円限界値μ_Fzｉが、ノーマルモードＤｎ時の摩擦円限界値μ_Fzｉよりもセーブモード補正値αｓの割合分だけ、見かけ上、縮小される。そのため、駆動力の抑制されたセーブモードＤｓを好む運転者は、アクセルペダルを思い切り踏み込んでも、車輪のグリップ力が充分に保持されて滑りが発生しないので、運転者の要求に応じたドライバビリティを得ることができる。

一方、運転モードＤｍがパワーモードＤｐに設定されている場合、図４に一点鎖線で示すように摩擦円限界値μ_Fzｉが、ノーマルモードＤｎ時の摩擦円限界値μ_Fzｉよりもパワーモード補正値αｐの割合分だけ見かけ上、拡大されるため、多少の滑りは発生するが、パワーを重視した運転を好む運転者の要求に応じたドライバビリティを得ることができる。

［第２実施形態］
図８〜図１１に本発明の第２実施形態を示す。図８はエンジン制御装置の機能ブロック図である。上述した第１実施形態では摩擦円限界値μ_Fzｉを、エンジンの運転モードＤｍに応じて可変設定するようにしたが、本実施形態では摩擦円限界値μ_Fzｉは標準値とし、タイヤ合力Ｆ_ｉが摩擦円限界値μ_Fzｉを越えるまで、要求エンジントルクＴdrvは制限せず、タイヤ合力Ｆ_ｉが摩擦円限界値μ_Fzｉを越えたときから、エンジンの運転モードＤｍ（＝Ｄｎ，Ｄｓ、Ｄｐの何れか）毎に設定されている一次遅れ時定数Ｔ(＝Ｔn，Ｔs，Ｔp)で、タイヤ合力Ｆ_ｉを摩擦円限界値μ_Fzｉへ戻すようにしたものである。

図８に示すエンジン制御装置の機能ブロック図において、上述した第１実施形態の処理と異なる処理を実施する演算部は、各輪摩擦円限界値演算部６０と制御量演算部６５であり、その他の演算部５１〜５９，６１〜６４では、第１実施形態と共通した処理が実行される。従って、第１実施形態と共通した処理を行う演算部についての説明は省略する。

各輪摩擦円限界値演算部６０で算出される各車輪の摩擦円限界値μ_Fzｉ（但し、ｉ＝前左輪f_l、前右輪f_r、後左輪r_l、後右輪r_r）は、図９に示す摩擦円限界値演算ルーチンに従って求められる。

このルーチンでは、先ず、ステップＳ１１で路面摩擦係数μを読込む。尚、路面摩擦係数μの求め方については既述したので説明を省略する。

次いで、ステップＳ１２で、各輪接地荷重演算部５７から出力される各車輪の接地荷重Ｆｚｉ（但し、ｉ＝前左輪f_l、前右輪f_r、後左輪r_l、後右輪r_r）を読込む。そして、ステップＳ１３で、路面摩擦係数μと各車輪の接地荷重Ｆｚｉとに基づき、次式から各車輪の摩擦円限界値μ_Fzｉ（但し、ｉ＝前左輪f_l、前右輪f_r、後左輪r_l、後右輪r_r）を設定して、ルーチンを抜ける。
μ_Fzｉ＝μ・Ｆｚｉ …（２９’）
又、制御量演算部６５では、図１０に示す制御量演算ルーチンに従い、エンジンの出力トルクＴreqが算出される。このルーチンでは、先ず、ステップＳ２１で、オーバートルク演算部６４で求めたオーバートルクＴoverが正値を示しているか否かを調べ、負値の場合（Ｔover＜０）は、ステップＳ２２へ分岐し、要求エンジントルク演算部５２で求めた要求エンジントルクＴdrvで、出力トルクＴreqを設定して（Ｔreq←Ｔdrv）、ルーチンを抜ける。

又、オーバートルクＴoverが正値を示している場合（Ｔover≧０）、ステップＳ２３へ進み、現在設定されているエンジンの運転モードＤｍ（＝Ｄｎ，Ｄｓ，Ｄｐの何れか）を読込む。そして、ステップＳ２４で、設定されている運転モードＤｍ（＝Ｄｎ，Ｄｓ，Ｄｐの何れか）に対応する一次遅れ時定数Ｔを設定する。図１１に示すように、一次遅れ時定数Ｔは、運転モードＤｍがノーマルモードＤｎに設定されている際のノーマルモード時定数Ｔnを標準値とし、運転モードＤｍがセーブモードＤｓに設定されている際のセーブモード時定数Ｔsが、ノーマルモード時定数Ｔnよりも短く設定され、又、運転モードＤｍがパワーモードＤｐに設定されている際のパワーモード時定数Ｔpが、ノーマルモード時定数Ｔnよりも長く設定されている（Ｔs＜Ｔn＜Ｔp）。

その後、ステップＳ２５へ進み、次式から出力トルクＴreqを演算する。
Ｔreq←（ｋ／（１＋Ｔ・ｓ））・（Ｔdrv−Ｔover）…（３５’）
ここで、Ｋは比例定数で、本実施形態ではＫ＝１に設定されている。又、ｓはラプラス演算子である。尚、ステップＳ２４，Ｓ２５での処理が、本発明の一次遅れ時定数設定手段に対応している。

そして、この出力トルクTreqを、電子制御式スロットル弁を駆動するスロットルアクチュエータへ出力する。その結果、図１１に示すように、タイヤ合力Ｆ_ｉが摩擦円限界値μ_Fzｉを越えたとき、そのときのエンジンの運転モードＤｍがノーマルモードＤｎに設定されている場合、実線で示すようにノーマルモード時定数Ｔnに従った遅れを有して、タイヤ合力Ｆ_ｉが摩擦円限界値μ_Fzｉに収束される。又、運転モードＤｍがセーブモードＤｓ設定されている場合、一点鎖線で示すように、セーブモード時定数Ｔsが、ノーマルモードＤｎのノーマルモード時定数Ｔnよりも短く設定されているため、タイヤ合力Ｆ_ｉが摩擦円限界値μ_Fzｉに早期に収束される。又、運転モードＤｍがパワーモードＤｐに設定されている場合、破線で示すように、パワーモード時定数Ｔpが、ノーマルモードＤｎのノーマルモード時定数Ｔnよりも長く設定されているため、タイヤ合力Ｆ_ｉが摩擦円限界値μ_Fzｉに対して緩やかに収束される。

その結果、エンジンの運転モードＤｍがセーブモードＤｓに設定されている場合、タイヤ合力Ｆ_ｉが摩擦円限界値μ_Fzｉを越えたとき、このタイヤ合力Ｆ_ｉが摩擦円限界値μ_Fzｉに対して比較的早期に収束され、換言すれば、実際に滑りが発生する前にエンジン出力が制限されるため、滑りが発生せず、セーブモードＤｓを好む運転者の要求に応じたドライバビリティを得ることができる。一方、運転モードＤｍがパワーモードＤｐに設定されている場合、運転モードＤｍがノーマルモードＤｎに設定されている場合に比し、タイヤ合力Ｆ_ｉが摩擦円限界値μ_Fzｉを越えたとき、このタイヤ合力Ｆ_ｉが摩擦円限界値μ_Fzｉに対して比較的緩やかに収束されるため、多少の滑りは発生するが、パワーを重視した運転を好む運転者の要求に応じたドライバビリティを得ることができる。

尚、本発明は、上述した各実施形態に限るものではなく、例えばエンジンの運転モードは、上述した３つのモードに限らず、２つのモード、或いは４つ以上のモードを有していても良く、第１実施形態では、この各モードに応じた摩擦円限界値μ_Fzｉを、通常運転に適したモード（ノーマルモードＤｎ）の摩擦円限界値μ_Fzｉを標準として設定する。又、第２実施形態では、各モードに応じた一次遅れ時定数Ｔを、通常運転に適した運転モード（ノーマルモードＤｎ）時の時定数Ｔ（ノーマルモード時定数Ｔn）を標準として設定する。

又、上述した各実施形態では、タイヤ合力Ｆ_ｉが摩擦円限界値μ_Fzｉを越えた場合、駆動系である電子制御式スロットル弁の開度を制御してエンジンの出力を制限するようにしているが、エンジンの出力は、燃料カットや点火時期制御によって制限するようにしても良い。更に、駆動力特性はエンジン出力特性に限らず、自動変速機の変速特性であっても良い。

第１実施形態による駆動力制御装置の構成図 同、エンジン制御装置の機能ブロック図 同、摩擦円限界値演算ルーチンを示すフローチャート 同、摩擦円限界値の説明図 同、車輪毎に設定する摩擦円限界値の説明図 同、タイヤ合力と摩擦円限界値との関係を示す説明図 同、（ａ）はノーマルモードマップの概念図、（ｂ）はセーブモードマップの概念図、（ｃ）はパワーモードマップの概念図 第２実施形態によるエンジン制御装置の機能ブロック図 同、摩擦円限界値演算ルーチンを示すフローチャート 同、制御量演算ルーチンを示すフローチャート 同、運転モード毎に設定されている一次遅れ時定数を示す説明図

符号の説明

１０…モード選択スイッチ、
１１…ヨーレートセンサ、
１２…横加速度センサ、
３１…アクセル開度センサ、
５２…要求エンジントルク演算部、
５７…各輪接地荷重演算部、
６０…各輪摩擦円限界値演算部、
６１…各輪タイヤ合力演算部、
６３…オーバータイヤ力演算部、
６４…オーバートルク演算部、
６５…制御量演算部、
Teg…エンジントルク、
Treq…出力トルク、
αｐ…パワーモード補正値、
αｓ…セーブモード補正値、
μ_Fzｉ…摩擦円限界値、
μ…路面摩擦係数、
Ｄｎ…ノーマルモード、
Ｄｐ…パワーモード、
Ｄｓ…セーブモード、
Ｆ_i…タイヤ合力、
Ｆxｉ…前後力、
Ｆyｉ…横力、
Ｆｚｉ…接地荷重、
Ｇｙ…横加速度、
Ｍｐｎ…ノーマルモードマップ、
Ｍｐｐ…パワーモードマップ、
Ｍｐｓ…セーブモードマップ、
Ｓμ_Fzｉ…標準摩擦円限界値、
Ｔ…時定数、
Ｔdrv…要求エンジントルク、
Ｔreq…出力トルク、
Ｔn…ノーマルモード時定数、
Ｔp…パワーモード時定数、
Ｔs…セーブモード時定数

Claims (6)

1. タイヤと路面との間の摩擦力に基づいて摩擦円限界値を設定する摩擦円限界値設定手段と、
   駆動力特性の異なる複数の運転モードを有し、選択されている１つの該運転モードと運転者の出力要求量を検知する出力要求量検知手段で検知した出力要求量とに基づき要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
   車輪の前後力と横力とに基づきタイヤ合力を設定するタイヤ合力設定手段と、
   前記摩擦円限界値を、選択されている前記運転モードに応じて補正する摩擦円限界値補正手段と、
   前記摩擦円限界値補正手段で設定した前記摩擦円限界値に基づき前記要求駆動力設定手段で設定した要求駆動力を制限して駆動系に対する制御量を設定する制御量設定手段と
   を備えることを特徴とする車両の駆動力制御装置。
2. タイヤと路面との間の摩擦力に基づいて摩擦円限界値を設定する摩擦円限界値設定手段と、
   駆動力特性の異なる複数の運転モードを有し、選択されている１つの該運転モードと運転者の出力要求量を検知する出力要求量検知手段で検知した出力要求量とに基づき要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
   車輪の前後力と横力とに基づきタイヤ合力を設定するタイヤ合力設定手段と、
   前記タイヤ合力が前記摩擦円限界値を超えた場合に前記要求駆動力を該摩擦円限界値内に収束させる一次遅れ時定数を、選択されている前記運転モードに応じて可変設定する一次遅れ時定数設定手段と、
   前記一次遅れ時定数設定手段で設定した一次遅れ時定数に基づき前記要求駆動力設定手段で設定した要求駆動力を制限して駆動系に対する制御量を設定する制御量設定手段と
   を備えることを特徴とする車両の駆動力制御装置。
3. 前記運転モードは、少なくとも通常運転に適したノーマルモードと経済的な運転に適したセーブモードとを有し、
   前記摩擦円限界値補正手段は、前記運転モードとして前記ノーマルモードが選択されている場合、前記摩擦円限界値設定手段で設定した前記摩擦円限界値を今回の摩擦円限界値として設定し、前記運転モードとしてセーブモードが選択されている場合、前記摩擦円限界値設定手段で設定した前記摩擦円限界値を小さな値に補正する
   ことを特徴とする請求項１記載の車両の駆動力制御装置。
4. 前記運転モードは、少なくとも通常運転に適したノーマルモードとパワーを重視した運転に適したパワーモードとを有し、
   前記摩擦円限界値補正手段は、前記運転モードとして前記ノーマルモードが選択されている場合、前記摩擦円限界値設定手段で設定した前記摩擦円限界値を今回の摩擦円限界値として設定し、前記運転モードとしてパワーモードが選択されている場合、前記摩擦円限界値設定手段で設定した前記摩擦円限界値を大きな値に補正する
   ことを特徴とする請求項１或いは３記載の車両の駆動力制御装置。
5. 前記運転モードは、少なくとも通常運転に適したノーマルモードと経済的な運転に適したセーブモードとを有し、
   一次遅れ時定数設定手段は、前記運転モードとして前記セーブモードが選択されている場合、ノーマルモード時に設定される一次遅れ時定数よりも短い一次遅れ時定数が設定される
   ことを特徴とする請求項２記載の車両の駆動力制御装置。
6. 前記運転モードは、少なくとも通常運転に適したノーマルモードとパワーを重視した運転に適したパワーモードとを有し、
   一次遅れ時定数設定手段は、前記運転モードとして前記パワーモードが選択されている場合、ノーマルモード時に設定される一次遅れ時定数よりも長い一次遅れ時定数が設定される
   ことを特徴とする請求項２或いは５記載の車両の駆動力制御装置。

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