JP5007775B2 - 車両運動制御システム - Google Patents

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、自身の前方側に配設された単一の前輪とその前輪より後方側で自身の左右にそれぞれ配設された左輪および右輪とを有する車両に関し、特に、その車両の運動を制御するためのシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、例えば、下記特許文献１に記載されているように、自身の前方側に配設された単一の前輪とその前輪より後方側で自身の左右にそれぞれ配設された左輪および右輪とを有する車両が検討されている。また、下記特許文献２に記載されているように、前輪と左右輪とに加え、さらに自身の後方側に単一の車輪が配設された車両、つまり、４つの車輪が菱形状に配設された車両が検討されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】
特開２００６−１３０９８５号公報
【特許文献２】
中国授権公告号ＣＮ１３０４２３７Ｃ
【特許文献３】
特開２００４−６６９４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
４つの車輪が四隅に配設された一般的な車両は、車幅方向の転倒のみを考慮すればよい。そこで、そのような車輪が四隅に配設された車両においては、車両の転倒を防止するために、例えば、上記特許文献３に、車両の横加速度が制限値を超えないように各車輪の制動力を制御する技術が記載されている。それに対して、上記特許文献１，２に記載されたような車両は、車両の斜め前方へ最も転倒しやすい。本発明は、そのような実情に鑑みてなされたものであり、自身の前方側に配設された単一の前輪とその前輪より後方側で自身の左右にそれぞれ配設された左輪および右輪とを有する車両に搭載されて車両の運動を制御する車両運動制御システムであって、特に車両の斜め前方への転倒を防止することが可能な車両運動制御システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の車両運動制御システムは、自身の前方側に配設された単一の前輪とその前輪より後方側で自身の左右にそれぞれ配設された左輪および右輪とを有する車両に搭載され、車体に生じる前後方向の加速度と車幅方向の加速度とが合成された車体加速度が、車両の転倒の可能性が高い範囲として定められてその車体加速度の向きに応じて設定された閾値を有する高転倒可能性範囲に入る場合に、車両の転倒の可能性を低くするように車両を運動させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
自身の前方側に配設された単一の前輪とその前輪より後方側で自身の左右にそれぞれ配設された左輪および右輪とを有する車両においては、車両を転倒に至らしめる力の大きさが、その力の向きによって異なる。本発明の車両運動制御システムによれば、車体加速度がそれの向きに応じて設定された閾値を有する高転倒可能性範囲に入る場合に、車両の転倒の可能性を低くするように車両の運動が制御されるため、車体に作用するどのような方向の力に対しても、車両の転倒を防止することが可能となる。
【発明の態様】
【０００７】
以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明（以下、「請求可能発明」という場合がある）の態様をいくつか例示し、それらについて説明する。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも請求可能発明の理解を容易にするためであり、それらの発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載，実施例の記載等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から何某かの構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得るのである。
［０００８］
なお、以下の各項において、（１）項と（６）項とを合わせたものに「転倒可能性判定部」に関する限定を付加したものが請求項１に相当し、（８）項が請求項２に、（７）項が請求項３に、（１１）項ないし（１３）項の各々が請求項４ないし請求項６の各々に、（１４）項と（１５）項とを合わせたものが請求項７に、（１６）項が請求項８に、（２１）項，（２２）項が請求項９，請求項１０の各々に、（３１）項ないし（３５）項の各々が請求項１１ないし請求項１５の各々に、それぞれ相当する。
［０００９］
（１）自身の前方側に配設された単一の前輪とその前輪より後方側で自身の左右にそれぞれ配設された左輪および右輪とを含む複数の車輪を有する車両に搭載され、その車両の運動を制御する車両運動制御システムであって、
車体に生じる前後方向の加速度と車幅方向の加速度とが合成されてなる車体加速度が、車両の転倒の可能性が高い範囲として定められてその車体加速度の向きに応じて設定された閾値を有する高転倒可能性範囲に入る場合に、車両の転倒の可能性を低くするように車両を運動させる制御である転倒防止制御を実行可能に構成されたことを特徴とする車両運動制御システム。
［００１０］
本項に記載の車両運動制御システムは、３つの車輪が三角形状に配設された車両に搭載される。なお、本項の車両運動制御システムが搭載される車両は、車輪が３つのものに限定されない。例えば、後に詳しく説明するように、左右輪よりさらに車両後方に配設された後輪を有するもの、車輪がいわゆる菱形配置された車両であってもよい。そのような車両は、車両の前方で車幅方向の中央に単一の車輪しか配設されていないため、車両の重心位置から前輪と左輪とを結ぶ直線までの距離，その重心位置から前輪と右輪とを結ぶ直線までの距離が、重心位置から左右輪までの車幅方向の距離より短く、車両の斜め前方へ転倒しやすい。具体的には、例えば、制動かつ旋回状態にある場合、当然に車体に斜め前方への力が作用し、その力によって車両が転倒する可能性があるのである。なお、その「制動かつ旋回状態（以下、単に「制動旋回」という場合がある）」とは、運転者がステアリング操作に加えてブレーキ操作をも行っている状態に限定されず、路面とタイヤとの摩擦による抵抗，いわゆるエンジンブレーキや駆動用モータの回転抵抗等によって、車輪に何らかの制動力が働いている状態でステアリング操作された状態、つまり、今の車両の状態のままでは車速が低下する状態をも意味する。
【００１１】
また、上記のような車両において、車両を転倒に至らしめる力の大きさは、その力の向きによって異なる。本項に記載の車両運動制御システムは、車体に生じる加速度がそれの向きに応じて、例えば、大きさが異なるように設定された閾値を有する高転倒可能性範囲に入る場合に、車両の運動を制御して、車両の転倒の可能性を低くするように構成される。つまり、本項に記載のシステムによれば、車体に作用するどのような方向の力に対しても、車両の転倒を防止することが可能とされているのである。なお、本項に記載のシステムにおいて、車両の転倒の可能性が高くなっているか否かを判定するのに利用される「車体加速度」は、簡単に言えば、車両の上方からの視点において車体に生じる加速度である。なお、その車体加速度の前後方向の成分は、主に、車両に加わる制動力に起因して生じるものであり、車幅方向の成分は、主に、車両の旋回に起因して生じるものであると、考えることができる。
【００１２】
本項に記載のシステムにおいて実行される「転倒防止制御」は、その制御手法が特に限定されない。後に詳しく説明するように、本項のシステムが搭載される車両が備える種々の装置等を制御して、車両の転倒の可能性を低くする種々の制御を採用可能である。
【００１３】
（２）前記前輪が、転舵輪とされた(1)項に記載の車両運動制御システム。
【００１４】
（３）前記左輪および右輪の各々が、駆動輪とされ、それぞれが独立して駆動可能とされた(1)項または(2)項にに記載の車両運動制御システム。
【００１５】
上記２つの項に記載の態様は、車両運動制御システムが搭載される車両の構成を限定した態様である。なお、前者の態様に記載の「転舵輪」とは、運転者によってなされたステアリング操作に応じて転舵量が変更される車輪を意味している。
【００１６】
（４）当該車両運動制御システムが搭載される車両が、さらに、前記左輪および右輪より後方側に配設された単一の後輪を有する(1)項ないし(3)項のいずれか１つに記載の車両運動制御システム。
【００１７】
（５）前記後輪が、転舵輪とされた(4)項に記載の車両運動制御システム。
【００１８】
上記２つの項に記載の態様は、車両運動制御システムが搭載される車両を、４つの車輪が菱形状に配設された車両に限定した態様である。後者の態様は、さらに、前輪，左輪および右輪のうちの転舵輪とされたものに加えて、後輪も転舵輪とされた態様である。後者の態様において、例えば、後輪を前輪と逆相に転舵させるように構成すれば、最小回転半径の小さな車両が実現することになる。
【００１９】
（６）当該車両用運動制御システムが、
前記車体加速度が前記高転倒可能性範囲に入るか否かを判定する転倒可能性判定部と、
その転倒可能性判定部によって前記車体加速度が前記高転倒可能性範囲に入ると判定された場合に、前記転倒防止制御を実行する転倒防止制御実行部と
を備えた(1)項ないし(5)項のいずれか１つに記載の車両運動制御システム。
【００２０】
本項に記載の態様において、車両の転倒の可能性が高くなっているか否かを判定するのに利用される「車体加速度」は、センサ等によって実際に検出された値であってもよく、後に詳しく説明するように、運転者のステアリング操作の操作量およびブレーキ操作の操作量等から推定された値であってもよい。
【００２１】
（７）前記転倒可能性判定部が、
車体に生じることになる前記車体加速度をステアリング操作とブレーキ操作とに基づいて推定し、その推定された車体加速度が前記高転倒可能性範囲に入るか否かを判定するように構成された(6)項に記載の車両運動制御システム。
【００２２】
運転者のステアリング操作に対して通常の制御により転舵輪の転舵がなされるとともに、運転者のブレーキ操作に対して通常の制御により制動力が発生させられたと仮定した場合に生じる車体加速度が、高転倒可能性範囲に入る場合、それら転舵輪の通常の制御と制動力の通常の制御とを実行すると、車両の転倒する可能性が高くなると考えられる。本項の態様は、上記のように推定された車体加速度を利用することで、車両の転倒の可能性が高くなる前に、転倒防止制御を実行することが可能である。つまり、本項に記載のシステムによれば、車両の転倒する可能性が高くならないようにすることが可能であり、より確実に、車両の転倒を防止することが可能である。
【００２３】
（８）前記転倒防止制御が、前記車体加速度が前記高転倒可能性範囲外となるように車両を運動させる制御である(1)項ないし(7)項のいずれか１つに記載の車両運動制御システム。
【００２４】
本項に記載の態様によれば、車体加速度を高転倒可能性範囲外とすることが可能であるため、車両の転倒の可能性を確実に低くして、車両の転倒を防止することが可能である。なお、その制御手法が特に限定されず、後に詳しく説明するように、本項のシステムが搭載される車両が備える種々の装置等を制御して、車体加速度を高転倒可能性範囲外とする種々の制御を採用可能である。
【００２５】
（１１）前記転倒防止制御が、
前記複数の車輪のうちの転舵輪とされた１以上のものの転舵量と、車両に与える制動力との少なくとも一方を制限する運動量制限制御を含む(1)項ないし(8)項のいずれか１つに記載の車両運動制御システム。
【００２６】
本項に記載の態様は、転倒防止制御を具体化した一態様であり、転舵輪の転舵量と車両に与える制動力とのいずれか、あるいは、それらの両方を制限することで、車両の転倒の可能性を低くする態様である。本項に記載の「運動量制限制御」は、例えば、転舵量と制動力との少なくとも一方を、車両の状態に応じて定まる値に制限する制御とすることができる。なお、車両の転倒の可能性が低い状況での転舵輪と制動力との制御によって、それら転舵量と制動力との少なくとも一方が制限値を超えているような場合には、運動量制限制御によって、それらの少なくとも一方が制限されることで、その転舵量と制動力との少なくとも一方は減少させられることになる。
【００２７】
（１２）前記運動量制限制御が、
前記転舵量と前記制動力との両方を制限するものとされ、
車両の走行速度が低い場合に、それが高い場合に比較して前記転舵量の制限を大きくするとともに前記制動力の制限を小さくし、車両の走行速度が高い場合に、それが低い場合に比較して前記転舵量の制限を小さくするとともに前記制動力の制限を大きくする(11)項に記載の車両運動制御システム。
【００２８】
例えば、車両の前方に存在する障害物を回避する場合を考える。その場合、ステアリング操作とブレーキ操作とが、比較的速く、かつ、その操作量が大きくなる場合があり、車両が転倒する可能性が高くなり易い。そのような場合において、車両の走行速度（以下、単に「車速」という場合がある）が高い場合には、車両を制動させることよりステアリング操作によって車両の向きを変えることの方が有効であると考えられ、逆に、車速が低い場合には、ステアリング操作によって車両の向きを変えることより車両を制動させることの方が有効であると考えられる。本項に記載の態様によれば、上記のように障害物を回避するような場合であっても、その車両の障害物回避性能を十分に発揮させつつ、車両の転倒を防止することが可能となる。
【００２９】
なお、本項の態様は、例えば、車速がある値を閾値として高い場合と低い場合とで、記転舵量の制限と制動力の制限とのいずれを優先させるかを変更する態様とすることができる。また、例えば、車両の走行速度が低くなるほど、前記転舵量の制限を大きくするとともに前記制動力の制限を小さくし、車両の走行速度が高くなるほど、前記転舵量の制限を小さくするとともに前記制動力の制限を大きくする態様とすることもできる。また、その後者の態様においては、転舵量の制限量と制動力の制限量とを、車両の走行速度に応じて、段階的に変更する態様であってもよく、連続的に変更する態様であってもよい。
［００３０］
（１３）前記運動量制限制御が、
前記転舵量と前記制動力との両方を制限するものとされ、
ステアリング操作の速度に対するブレーキ操作の速度の比が大きい場合に、それが小さい場合に比較して前記制動力の制限を小さくするとともに前記転舵量の制限を大きくし、ステアリング操作の速度に対するブレーキ操作の速度の比が小さい場合に、それが大きい場合に比較して前記制動力の制限を大きくするとともに前記転舵量の制限を小さくする（１１）項または（１２）項に記載の車両運動制御システム。
［００３１］
本項に記載の態様は、ステアリング操作の速度とブレーキ操作の速度とに基づいて、転舵量の制限と制動力の制限とのいずれを優先させるかを決定する態様である。本項の態様によれば、ステアリング操作とブレーキ操作とのうちの運転者が重視していると考えられる操作に対する制御が優先されるため、運転者に与える違和感を小さくしつつ、車両の転倒を防止することが可能となる。
［００３２］
なお、本項の態様は、例えば、ステアリング操作の速度に対するブレーキ操作の速度の比（以下、「操作速度比」という場合がある）がある値を閾値として大きい場合と小さい場合とで、転舵量の制限と制動力の制限とのいずれを優先させるかを変更する態様とすることができる。また、例えば、操作速度比が大きくなるほど、前記制動力の制限を小さくするとともに前記転舵量の制限を大きくし、操作速度比がが小さくなるほど、前記制動力の制限を大きくするとともに前記転舵量の制限を小さくする態様とすることもできる。また、その後者の態様においては、転舵量の制限量と制動力の制限量とを、操作速度比に応じて、段階的に変更する態様であってもよく、連続的に変更する態様であってもよい。
［００３３］
（１４）前記運動量制限制御が、
前記車体加速度が前記高転倒可能性範囲外となるように前記転舵量と前記制動力との少なくとも一方を制限する制御である(11)項ないし(13)項のいずれか１つに記載の車両運動制御システム。
【００３４】
本項に記載の態様は、運動量制限制御を、先に述べた車体加速度を高転倒可能性範囲外とする制御とした態様である。本項に記載の態様によれば、運動量制限制御によって、車両の転倒の可能性を確実に低くすることが可能であり、車両の転倒を防止することが可能である。
【００３５】
（１５）当該車両運動制御システムが、
ステアリング操作に応じた車幅方向の加速度となるように前記転舵量を制御する転舵制御と、ブレーキ操作に応じた前後方向の加速度となるように前記制動力を制御する制動力制御とを実行するものとされ、
前記運動量制限制御が、
車体に生じるべき前記車体加速度である目標加速度を前記高転倒可能性範囲に入らないように決定し、その決定された目標加速度の車幅方向の成分に基づいて前記転舵量を制御するとともに、その目標加速度の前後方向の成分に基づいて前記制動力を制御することで、前記転舵輪の転舵量と車両に与える制動力との各々を制限するように構成された(14)項に記載の車両運動制御システム。
【００３６】
本項に記載の態様は、転舵輪の転舵量と車両に与える制動力との制御の目標となる車体加速度を制限することで、それら転舵輪の転舵量と車両に与える制動力とを制限する態様である。つまり、本項に記載の態様によれば、車体加速度が高性能範囲外となる車体加速度が生じないため、車両の転倒が防止される。
【００３７】
本項に記載の「転舵制御」は、例えば、ステアリング操作の操作角等に基づいて目標となる車幅方向の加速度である目標横加速度を決定し、その目標横加速度となるように転舵輪の転舵量を制御する態様とすることが可能である。また、「制動力制御」は、ブレーキ操作の操作量に基づいて目標となる前後方向の加速度である目標前後加速度を決定し、その目標前後加速度となるように車両に与える制動力を制御する態様とすることが可能である。そして、それら目標横加速度と目標前後加速度とを合成した車体加速度が、高転倒可能性範囲に入る場合には、車両の転倒の可能性が高くなると考えられる。本項に記載の態様は、目標加速度決定部が、それら目標横加速度と目標前後加速度とを合成した車体加速度を高転倒可能性範囲外となるように制限して、換言すれば、高転倒可能性範囲外となるように補正して、目標車体加速度を決定する態様とすることが可能である。
【００３８】
（１６）前記転舵量のみを制限して前記高転倒可能性範囲外となるように決定された前記目標加速度を、転舵制限加速度と定義するとともに、
前記制動力のみを制限して前記高転倒可能性範囲外となるように決定された前記目標加速度を、制動力制限加速度と定義した場合において、
前記運動量制限制御が、
前記目標加速度を、それの向きが前記転舵制限加速度の向きと前記制動力制限加速度の向きとの間の向きで、それの大きさがその向きに応じた前記高転倒可能性範囲の閾値と等しくなるように決定する(15)項に記載の車両運動制御システム。
【００３９】
本項に記載の態様によれば、転舵輪の転舵量と車両に与える制動力との両方を、適切な大きさに制限しつつ、車両の転倒を防止することが可能である。
【００４０】
（２１）前記転倒防止制御が、車両の転倒の可能性を低くする方向に車体を傾ける車体傾倒制御を含む(1)項ないし(16)項のいずれか１つに記載の車両運動制御システム。
【００４１】
本項に記載の態様は、転倒防止制御を具体化した一態様であり、車両が転倒しない向きに車体を強制的に傾ける態様である。詳しくは、本項に記載の転倒防止制御は、車体の重心位置を、前輪と右輪とを結ぶ直線あるいは前輪と左輪とを結ぶ直線から遠ざけることで、車両の転倒の可能性を低くする制御である。
【００４２】
（２２）前記車体傾倒制御が、平面視における車体の重心位置が前記車体加速度の向きとは逆の向きに変位するように車体を傾ける制御である(21)項に記載の車両運動制御システム。
【００４３】
本項に記載の態様によれば、より効果的に、車体の重心位置を、前輪と右輪とを結ぶ直線あるいは前輪と左輪とを結ぶ直線から遠ざけることが可能である。
【００４４】
（２３）前記車体傾倒制御が、
前記車体加速度が前記高転倒可能性範囲外となるように車体の重心位置の変位量を決定し、車体の重心位置がその変位量だけ変位するように車体を傾ける制御である(22)項に記載の車両運動制御システム。
【００４５】
本項に記載の態様は、車体傾倒制御を、先に述べた車体加速度を高転倒可能性範囲外とする制御とした態様である。本項に記載の態様によれば、車体傾倒制御によって、車両の転倒の可能性を確実に低くすることが可能であり、車両の転倒を防止することが可能である。また、本項の態様によれば、車体加速度を高転倒可能性範囲外とするための車体を傾ける量が少なく、効果的に車両の転倒を防止することが可能である。
【００４６】
（２４）当該車両運動制御システムが搭載される車両が、さらに、
前記複数の車輪の各々に対応して設けられ、それぞれが、自身に対応する車輪と車体との距離である車輪車体間距離を変更する複数の車輪車体間距離変更装置を有し、
前記車体傾倒制御が、
それら複数の車輪車体間距離変更装置を制御することで、車体を傾ける制御とされた(21)項ないし(23)項のいずれか１つに記載の車両運動制御システム。
【００４７】
（２５）前記車体傾倒制御が、
車両が右前方に転倒する可能性が高い場合に、前記右輪と前記前輪との各々に対応する車輪車体間距離を大きくすることと前記左輪に対応する車輪車体間距離を小さくすることとの少なくとも一方を実現するように前記複数の車輪車体間距離変更装置を制御し、車両が左前方に転倒する可能性が高い場合に、前記左輪と前記前輪との各々に対応する車輪車体間距離を大きくすることと前記右輪に対応する車輪車体間距離を小さくすることとの少なくとも一方を実現するように前記複数の車輪車体間距離変更装置を制御することで、車体を傾ける(24)項に記載の車両運動制御システム。
【００４８】
上記２つの項に記載の態様は、車体を傾ける手法を具体化した態様である。上記２つの項に記載の「車輪車体間距離変更装置」は、車輪車体間距離を変更可能なものであれば、特に限定されないが、できる限り短い時間で車輪車体間距離を変更できるものが望ましい。つまり、その車輪車体間距離変更装置として、例えば、電磁モータを有してその電磁モータが発生させる力に依拠して車輪と車体とに対してそれらが接近・離間する向きの力を発生可能な電磁式のショックアブソーバ等を採用し、その電磁式のショックアブソーバに車輪と車体との接近・離間動作に対する推進力をも発生させることで、それら車輪と車体とを接近・離間させることが可能である。
【００４９】
（３１）前記転倒防止制御が、車両のアンダステア傾向を強くするステア特性変更制御を含む(1)項ないし(23)項のいずれか１つに記載の車両運動制御システム。
【００５０】
本項に記載の態様は、転倒防止制御を具体化した一態様であり、あるステアリング操作の操作量に対して、通常時のステア特性よりアンダステア傾向とする態様である。また、本項の態様は、ヨーレートが小さくなるようにする制御、旋回半径が大きくなるようにする制御と考えることもできる。つまり、本項の態様によれば、車体加速度が、車体の重心位置から前輪に向かう向きに近づくようにして高転倒可能性範囲外となるようにされ、車両の転倒が防止されるのである。なお、本項にいう「アンダステア傾向を強くする」とは、車両のステア特性がオーバステアである場合にそのオーバステア傾向を弱めることをも含む概念である。
【００５１】
本項の態様は、車両のアンダステア傾向を強くする手法は、特に限定されず、後に詳しく説明する種々の方法を採用可能である。また、本項の態様は、それら種々の方法のうちの２以上のものを並行して実行する態様とすることが可能である。さらに、先に説明した転倒防止制御である(i)転舵輪の転舵量と車両に与える制動力との少なくとも一方を制限する制御と（ｉｉ）車体を傾ける制御との少なくとも一方を並行して実行する態様とすることも可能である。
［００５２］
（３２）前記ステア特性変更制御が、前記左輪および右輪のうちの旋回外輪となるものに与える制動力をそれらのうちの旋回内輪となるものに与える制動力より大きくする制御を含む（３１）項に記載の車両運動制御システム。
［００５３］
本項に記載の態様は、左右輪の各々に与える制動力に差をつけることで、車両のヨーモーメントを減少させ、車両のアンダステア傾向を強くする態様である。具体的には、旋回内輪に与える制動力を減少させる、旋回外輪に与える制動力を増加させる、あるいは、それらの両者を行うことによって、車両のアンダステア傾向を強くすることができる。なお、車両に与える制動力を変更しないようにする場合には、左右輪の制動力の配分を変更することが望ましい。ただし、本項の態様は、旋回外輪に与える制動力は変更せずに、旋回内輪に与える制動力を減少させるようにすれば、左右輪の各々に与える制動力に差をつけるとともに、車両に与える制動力を減少させることになる。そのような場合には、先に述べた車両に与える制動力を減少させる態様と考えること、あるいは、車両に与える制動力を減少させる制御と本項に記載の制御とを並行して実行する態様と考えることもできる。
［００５４］
（３３）前記ステア特性変更制御が、前記複数の車輪のうちの少なくとも１つのもののキャンバー角を変更する制御を含む（３１）項または（３２）項に記載の車両運動制御システム。
［００５５］
本項に記載の態様は、具体的には、例えば、前輪の上方を旋回外側に傾けるように対地キャンバー角を変更することで、キャンバスラストが減少させられ、車両のアンダステア傾向を強くすることができる。また、左右輪に対しては、それらが車体の重心位置より後方に位置する場合に、車輪の上方を旋回内側に傾けることで、それらが車体の重心位置より前方に位置する場合に、車輪の上方を旋回外側に傾けることで、車両のアンダステア傾向を強くすることができる。さらに、本車両運動制御システムが搭載される車両が後輪を有する場合、その後輪の上方を旋回内側に傾けることで、車両のアンダステア傾向を強くすることができる。
【００５６】
（３４）前記ステア特性変更制御が、前記左輪および右輪のトー角を変更する制御を含む(31)項ないし(33)項のいずれか１つに記載の車両運動制御システム。
【００５７】
本項に記載の態様は、具体的には、左右輪が車体の重心位置より後方に位置する場合に、トーインとなるように左右輪のトー角を変更し、左右輪が車体の重心位置より前方に位置する場合に、トーアウトとなるように左右輪のトー角を変更する態様とすることができる。
【００５８】
（３５）当該車両運動制御システムが搭載される車両が、さらに、前記左輪および右輪より車両後方側に配設されて転舵輪とされた単一の後輪を有し、
前記ステア特性変更制御が、前記後輪を前記前輪と同じ向きに転舵させる制御を含む(31)項ないし(34)項のいずれか１つに記載の車両運動制御システム。
【００５９】
本項に記載の態様は、後輪を前輪と同相に転舵させることで、旋回内側へのヨーモーメントを減少させ、車両のアンダステア傾向を強くする態様である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】請求可能発明の第１実施例である車両用運動制御システムを搭載する車両の全体構成を示す模式図である。
【図２】前輪に対応するシャシーを示す側面図である。
【図３】左輪に対応するシャシーを示す車両前方から眺めた正面断面図である
【図４】車両が転倒する可能性が高い車体加速度の範囲である高転倒可能性範囲を示すとともに、目標車体加速度を高転倒可能性範囲外となるように決定する方法を示す図である。
【図５】目標車体加速度を決定する際に用いられる補正係数と車速との関係を示す図である。
【図６】図１に示す電子制御ユニットによって実行される目標車体加速度決定処理プログラムを表すフローチャートである。
【図７】図１に示す電子制御ユニットによって実行される制動力制御プログラムを表すフローチャートである。
【図８】図１に示す電子制御ユニットによって実行される転舵制御プログラムを表すフローチャートである。
【図９】請求可能発明の第１実施例である車両運動制御システムの制御装置として機能する電子制御ユニットの機能に関するブロック図である。
【図１０】第１実施例の変形例である車両運動制御システムにおいて用いられるブレーキ操作速度とステアリング操作速度との比である操作速度比を示す図である。
【図１１】変形例の車両運動制御システムにおいて、目標車体加速度を決定する際に用いられる補正係数と操作速度比との関係を示す図である。
【図１２】請求可能発明の第２実施例である車両運動制御システムにおいて実行される転倒防止制御としての車体傾倒制御の概要を示す図であり、（ａ）がその側面図であり、（ｂ）が車両後方からの視点において示す図である。
【図１３】高転倒可能性範囲外となるように、車体の重心位置を変位させる向きと量を決定する方法を示す図である。
【図１４】第２実施例の車両運動制御システムが備える電子制御ユニットによって実行されるアブソーバ力制御プログラムを表すフローチャートである。
【図１５】請求可能発明の第３実施例である車両運動制御システムにおいて実行される転倒防止制御としてのステア特性変更制御の概要を示す図である。
【図１６】第３実施例の車両運動制御システムが備える電子制御ユニットによって実行される実行制御切換プログラムを表すフローチャートである。
【図１７】第３実施例の車両運動制御システムが備える電子制御ユニットによって実行される制動力制御プログラムを表すフローチャートである。
【図１８】第３実施例の車両運動制御システムが備える電子制御ユニットによって実行される転舵制御プログラムを表すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００６１】
以下、請求可能発明を実施するための最良の形態として、本発明のいくつかの実施例およびその変形例を、図を参照しつつ詳しく説明する。なお、請求可能発明は、下記実施例の他、前記〔発明の態様〕の項に記載された態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の態様で実施することができる。また、〔発明の態様〕の各項の説明に記載されている技術的事項を利用して、下記の実施例の変形例を構成することも可能である。
【実施例１】
【００６２】
＜車両運動制御システム搭載車両の構成＞
図１に、請求可能発明の第１実施例である車両運動制御システムが搭載される車両を模式的に示す。本車両は、菱形状に配設された４つの車輪１２を有している。詳しく言えば、車両の前方側に配設された前輪１２Ｆと、車両前後方向のほぼ中間で車幅方向の両端の各々に配設された左輪１２Ｍ_Lおよび右輪１２Ｍ_Rと、車両の後方側に配設された後輪１２Ｒとを有している。また、本車両には、サスペンションシステムが搭載され、そのサスペンションシステムは、４つの車輪１２Ｆ，Ｍ_L，Ｍ_R，Ｒと車体１４との間に、それら４つの車輪１２の各々に対応して独立懸架式の４つのサスペンション装置１６を備えている。さらに、本車両には、ブレーキシステムも搭載され、そのブレーキシステムは、いわゆる電気機械式ブレーキ（ＥＭＢ）とされている。詳しく言えば、そのブレーキシステムは、ブレーキペダル２０を主体とするブレーキ操作装置と、４つの車輪１２の各々に対応して設けられた４つの制動装置２２とが物理的に分離され、各車輪１２毎に、対応する制動装置２２が有する動力源の動力によって制動力を発生させるシステムである。なお、それらサスペンション装置１６，制動装置２２は総称であり、４つの車輪のいずれに対応するものであるかを明確にする必要のある場合には、車輪１２と同様に、図にも示すように、車輪位置を示す添え字として、前輪，左輪，右輪，後輪の各々に対応するものにＦ，Ｍ_L，Ｍ_R，Ｒを付す場合がある。
【００６３】
本車両においては、４つの車輪１２のうちの前輪１２Ｆおよび後輪１２Ｒが、転舵輪とされている。本車両には、ステアリングシステムも搭載され、そのステアリングシステムは、いわゆるステアバイワイヤ型のものとされている。つまり、そのステアリングシステムは、ステアリングホイール３０を主体とするステアリング操作装置３２と、前輪１２Ｆおよび後輪１２Ｒの各々に対応して設けられた２つの転舵装置３４とが機械的に分離され、ステアリングホイール３０に加えられる操作力によらずに、２つの転舵装置３４の各々が有する動力源の動力によって前輪１２Ｆ，後輪１２Ｒを転舵するシステムである。なお、２つの転舵装置２２については、後に詳しく説明する。
【００６４】
また、本車両においては、４つの車輪１２のうちの左輪１２Ｍ_Lおよび右輪１２Ｍ_Rが、駆動輪とされている。本車両は、いわゆるドライブバイワイヤ方式のものであり、アクセルペダル４０を主体とするアクセル操作装置と、左輪１２Ｍ_Lおよび右輪１２Ｍ_Rの各々に対応して設けられた２つの駆動装置４２とが機械的に分離されている。そして、アクセルペダル４０の操作に応じ、２つの駆動装置４２の各々が有するモータが駆動され、それらの各々のモータの動力によって推進される。なお、２つの駆動装置４２については、後に詳しく説明する。
【００６５】
４つの車輪１２に対応するサスペンション装置１６は、略同様の構成であるため、説明の簡略化に配慮して、図２を参照しつつ、前輪１２Ｆに対応するものを代表して説明する。サスペンション装置１６Ｆは、ダブルウィッシュボーンに類似する構造のものであり、アッパアーム５０とロアアーム５２とを備えている。それらアッパアーム５０とロアアーム５２とのそれぞれの一端部は、車体１４に回動可能に連結され、他端部は、車輪１２を回転可能に保持するキャリア５４の上方にボールジョイントを介して連結されている。そのような構成により、キャリア５４は、車体１４に対して略一定の軌跡を描くような上下動が可能とされるとともに、２本のアーム５０，５２の各々の他端部を連結する２つのボールジョイントを結ぶ軸（キングピン軸）の回りに回動可能とされている。
【００６６】
また、サスペンション装置１６Ｆは、サスペンションスプリングとしてのコイルスプリング６０と、ショックアブソーバ６２とを備えている。それらコイルスプリング６０とショックアブソーバ６２とは、それぞれ、車体１４の一部であるばね上部としてのマウント部と、ばね下部の一部分を構成するロアアーム５２との間に、互いに並列的に配設されている。ショックアブソーバ６２は、いわゆる電磁式ショックアブソーバであり、電磁モータ６４を有して、その電磁モータ６４が発生させる力に依拠してばね上部とばね下部とに対して接近・離間する向きの力を発生させるものとされている。つまり、ショックアブソーバ６２は、ばね上部とばね下部との接近・離間動作に対する減衰力を発生させることが可能とされている。また、ショックアブソーバ６２は、電磁モータ６４が発生させる力によって、ばね上部とばね下部との間の距離を任意の距離に維持することが可能であり、車両旋回時の車体のロール，車両加減速時の車体のピッチ等を効果的に抑制すること等が可能とされている。さらに、ショックアブソーバ６２は、ばね上部とばね下部との接近・離間動作に対する抵抗力のみならず、推進力をも発生させることが可能とされている。つまり、ショックアブソーバ６２は、車輪１２と車体１４との上下方向の距離である車輪車体間距離を変更することが可能とされており、車輪車体間距離制御装置として機能するものとなっている。
【００６７】
キャリア５４は、上述した２本のアーム５０，５２に連結されて自身の軸線回りに回動するキャリア５４の軸部７０と、その軸部７０の下端に連結されて概してコの字状に形成された（図３参照）保持部７２とを含んで構成され、それらが互いに、車輪１２の前後方向に延びる軸線回りに回動可能とされている。また、キャリア５４は、電磁モータ７４を有している。その電磁モータ７４は、軸部７０の下端部の内部に配設されており、ステータが軸部７０に固定され、ロータが保持部７２に固定されている。したがって、電磁モータ７４は、自身が発生させる力によって、軸部７０に対して保持部７２を回動させること、つまり、車輪１２のキャンバ角を変更することが可能とされている。
【００６８】
また、キャリア５４の上端部には、電磁モータ８０が連結されている。その電磁モータ８０のステータが車体１４に保持され、ロータがキャリア５４に固定されている。つまり、その電磁モータ８０が発生させる力に依拠して、キャリア５４をキングピン軸回りに回転させることが可能とされている。そのことにより、前輪１２Ｆおよび後輪１２Ｒにおいては、前輪１２Ｆ，後輪１２Ｒを転舵させることが可能とされている。つまり、電磁モータ８０とキャリア５４とを含んで、転舵装置３４Ｆ，３４Ｒが構成されている。それに対し、左輪１２Ｍ_Lおよび右輪１２Ｍ_Rにおいては、電磁モータ８０が発生させる力に依拠して、キャリア５４をキングピン軸回りに回転させることで、トー角を変更させることが可能とされている。
【００６９】
前輪１２Ｆおよび後輪１２Ｒの各々に対応するシャシーは、上述したサスペンション装置１６の他に、電気機械式ブレーキである制動装置２２を含んで構成される。その制動装置２２は、図２に示すように、車輪１２と一体的に回転するディスクロータ９０と、車輪とともに回転しない車両の一部であるキャリア５４に配設されたブレーキパッドと、そのブレーキパッドをディスクロータ９０に押し付ける電磁モータ９２とを含んで構成される。つまり、制動装置２２Ｆは、電磁モータ７２が発生させる力に依拠してディスクロータ９０とブレーキパッドとの間に摩擦力を発生させ、その摩擦力により制動力を発生させるものとされている。
【００７０】
次に、左輪１２Ｍ_Lと右輪１２Ｍ_Rとの各々に対応するシャシーについて説明する。左輪１２Ｍ_Lおよび右輪１２Ｍ_Rの各々は駆動輪であるため、それらに対応するシャシーは、上述した前輪１２Ｆおよび後輪１２Ｒの各々に対応するシャシーとは構成が異なり、サスペンション装置１６の他に、制動装置２２と駆動装置４２とを含んで構成される。なお、それら左輪１２Ｍ_Lと右輪１２Ｍ_Rとの各々に対応するシャシーは、略同様の構成とみなせるため、説明の簡略化に配慮して、図３を参照しつつ、左輪１２Ｍ_Lに対応するシャシーを代表して説明する。
【００７１】
駆動装置４２Ｍ_Lは、電磁モータ１００を主体とするものであり、その電磁モータ１００は、キャリア５４に固定されたステータ１０２と、キャリア５４に回転可能に保持されたモータ軸１０４と、そのモータ軸１０４に固定されたロータ１０６とを含んで構成される。車輪１２は、モータ軸１０４に固定されており、電磁モータ１００は、車輪１２を直接回転させることが可能とされている。つまり、駆動装置４２Ｍ_Lは、いわゆるインホイールモータとされており、電磁モータ１００が発生させる力に依拠して駆動力を発生させるものとされている。
【００７２】
制動装置２２Ｍ_Lは、前後輪１２Ｆ，Ｒのものと略同様の構成の電気機械式ブレーキであり、電磁モータ７２Ｍ_Lが発生させる力に依拠して、モータ軸１０４に固定されたディスクロータ１１０とブレーキパッド１１２との間に摩擦力を発生させ、その摩擦力により制動力を発生させるものとされている。
【００７３】
本車両においては、図１に示すように、電子制御ユニット２００（以下、「ＥＣＵ２００」という場合がある）によって、車両の運動が制御される。具体的には、上述した４つのサスペンション装置１６，４つの制動装置２２，２つの転舵装置３４，２つの駆動装置４２のそれぞれが有するモータの作動が制御されることで、車両の運動が制御される。なお、ＥＣＵ２００は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を備えたコンピュータを主体として構成されたものである。また、ＥＣＵ２００には、図示は省略するが、各モータの駆動回路として機能する複数のインバータが接続されており、それらインバータを制御することで、それらインバータに接続された電源から各モータに電力が供給される。
【００７４】
図１に示すように、車両には、車両走行速度（以下、「車速」と略す場合がある）を検出する車速センサ［ｖ］２２０，ステアリングホイールの操作角を検出する操作角センサ［Ｓ_A］２２２，車体１４の鉛直軸回りの回転速度であるヨーレートを検出するヨーレートセンサ［ω］２２４，車体１４に実際に発生する前後加速度である実前後加速度を検出する前後加速度センサ［Ｇｘ］２２６，車体１４に実際に発生する横加速度である実横加速度を検出する横加速度センサ［Ｇｙ］２２８，各車輪１２に対応する車体１４の各マウント部の上下方向の加速度を検出する４つのばね上縦加速度センサ［Ｇｚ］２３０，アクセルペダルの操作量を検出するアクセルストロークセンサ［Ｓ_D］２３２，ブレーキペダルの操作量を検出するブレーキストロークセンサ［Ｓ_B］２３４等が設けられており、それらはＥＣＵ２００のコンピュータに接続されている。ＥＣＵ２００は、それらのスイッチ，センサからの信号に基づいて、モータの作動の制御を行うものとされている。ちなみに、［ ］の文字は、上記スイッチ,センサ等を図面において表わす場合に用いる符号である。また、ＥＣＵ２００のコンピュータが備えるＲＯＭには、後に詳しく説明する制御に関するプログラム，各種のデータ等が記憶されている。
【００７５】
＜通常時の車両運動制御＞
【００７６】
i）制動装置の制御
本車両運動制御システムでは、４つの制動装置２２の各々を独立して制御することが可能となっており、各車輪１２に対応する制動力が独立して制御される。この制動力制御は、ブレーキペダル２０の操作量Ｓ_Bに応じて、車体１４に生じるべき前後加速度である目標前後加速度Ｇｘ^*を決定し、その目標前後加速度Ｇｘ^*となるように車両に制動力を与える制御である。具体的には、まず、ブレーキストロークセンサ２３４によってブレーキ操作量Ｓ_Bが検出される。ＥＣＵ２００のＲＯＭには、そのブレーキ操作量Ｓ_Bをパラメータとする目標前後加速度Ｇｘ^*のマップデータが格納されており、目標前後加速度Ｇｘ^*の決定にあたっては、そのマップデータが参照される。そして、次式に従って、車両全体として発生させるべき制動力である目標制動力Ｆ_Bが決定される。
Ｆ_B＝Ｋ₁・Ｇｘ^* （Ｋ₁：ゲイン）
次いで、その目標制動力Ｆ_Bと、予め設定された各車輪１２に与える制動力を配分する割合である制動力配分比に基づいて、前輪１２Ｆに対応する制動装置２２Ｆ，左輪１２Ｍ_Lに対応する制動装置２２Ｍ_L，右輪１２Ｍ_Rに対応する制動装置２２Ｍ_R，後輪１２Ｒに対応する制動装置２２Ｒの各々の目標制動力Ｆ_B-F，Ｆ_B-ML，Ｆ_B-MR，Ｆ_B-Rが決定される。なお、左輪１２Ｍ_Lに与える制動力Ｆ_B-MLと右輪１２Ｍ_Rに与える制動力Ｆ_B-MRとは、通常、同じ大きさとされるようになっている。ちなみに、駆動装置４２の電磁モータ１００による回生制動が可能である場合には、その回生制動による制動力を優先させて、制動装置２２による制動力を決定するように構成することも可能である。
【００７７】
そして、各車輪１２に与える制動力を目標制動力Ｆ_B-F，Ｆ_B-ML，Ｆ_B-MR，Ｆ_B-Rとするためのモータ９２の作動制御は、インバータによって行われる。詳しく言えば、目標制動力Ｆ_B-F，Ｆ_B-ML，Ｆ_B-MR，Ｆ_B-Rに基づいて決定されたデューティ比についての指令がインバータに送信され、インバータによって、その指令に基づいたモータ９２の駆動制御がなされる。
【００７８】
ii）転舵装置の制御
本車両運動制御システムでは、２つの転舵装置３４の各々を独立して制御することが可能となっており、前後輪１２Ｆ，Ｒの転舵が独立して制御される。この転舵制御は、ステアリングホイール３０の操作量と車速とに応じて、車体１４に生じるべき横加速度である目標横加速度を決定し、その目標横加速度となるように前後輪１２Ｆ，Ｒを転舵させる制御である。具体的には、まず、操作角センサ２２２により検出されたステアリングホイール３０の操作角Ｓ_Aと車速センサ２２０により検出された車速ｖとに基づき、次式に従って、目標横加速度Ｇｙ^*が演算される。
Ｇｙ^*＝Ｋ₂・｛ｖ／（１＋Ｋｈ・ｖ²）・Ｓ_A
（Ｋ₂：ゲイン，Ｋｈ：目標スタビリティファクタ）
次いで、横加速度センサ２２８によって、実際の横加速度Ｇｙ_rが取得され、目標横加速度Ｇｙ^*に対する実横加速度Ｇｙ_rの偏差である横加速度偏差ΔＧｙ（＝Ｇｙ^*−Ｇｙ_r）が認定され、その横加速度偏差ΔＧｙが０となるように、前輪１２Ｆの転舵角θ_F ^*および後輪１２Ｒの転舵角θ_R ^*が決定されるのである。
【００７９】
なお、目標となる前輪１２Ｆの転舵角θ_F ^*および後輪１２Ｒの転舵角θ_R ^*は、ＥＣＵ２００において、上記横加速度偏差ΔＧｙに基づき、次式のＰＤＩ制御則に従って決定される。
θ_F ^*＝Ｋ_P1-θ_F・ΔＧｙ＋Ｋ_D1-θ_F・ΔＧｙ’＋Ｋ_I1-θ_F・∫(ΔＧｙ)dt
θ_R ^*＝Ｋ_P1-θ_R・ΔＧｙ＋Ｋ_D1-θ_R・ΔＧｙ’＋Ｋ_I1-θ_R・∫(ΔＧｙ)dt
ここで、第１項，第２項，第３項は、それぞれ、目標転舵角における比例項成分，微分項成分，積分項成分を、Ｋ_P，Ｋ_D，Ｋ_Iは、それぞれ、比例ゲイン，微分ゲイン，積分ゲインを意味する。
【００８０】
iii）駆動装置の制御
本車両運動制御システムでは、２つの駆動装置４２の各々を独立して制御することが可能となっており、各車輪１２に対応する駆動力が独立して制御される。この駆動力制御は、アクセルペダル４０に加えられた操作量に応じて、車体１４に生じるべき前後加速度である目標前後加速度Ｇｘ^*を決定し、その目標前後加速度Ｇｘ^*となるように車両に駆動力を与える制御である。車両全体として発生させるべき駆動力である目標駆動力Ｆ_Dが決定される。具体的には、まず、アクセルストロークセンサ２３２によってアクセル操作量Ｓ_Dが検出される。ＥＣＵ２００のＲＯＭには、そのアクセル操作量Ｓ_Dをパラメータとする目標前後加速度Ｇｘ^*のマップデータが格納されており、目標前後加速度Ｇｘ^*の決定にあたっては、そのマップデータが参照される。そして、車両全体として発生させるべき駆動力である目標駆動力Ｆ_Dが決定される。次いで、その目標駆動力Ｆ_Dと、予め設定された左右輪１２Ｍ_L，Ｍ_Rへ駆動力を配分する割合である駆動力配分比に基づいて、左輪１２Ｍ_Lに対応する駆動装置４２Ｍ_L，右輪１２Ｍ_Rに対応する駆動装置４２Ｍ_Rの各々の目標駆動力Ｆ_D-ML，Ｆ_D-MRが決定される。なお、それら目標駆動力Ｆ_D-ML，Ｆ_D-MRは、通常、同じ大きさとされるようになっている。
【００８１】
iv）電磁式ショックアブソーバの制御
a）ショックアブソーバの制御の概要
本車両運動制御システムでは、４つのショックアブソーバ６２の各々を独立して制御することが可能となっている。それらショックアブソーバ６２の各々において、アブソーバ力が独立して制御されて、車体１４の振動、つまり、ばね上振動を減衰するための制御（以下、「振動減衰制御」という場合がある）が実行される。また、車両の旋回に起因する車体のロールを抑制するための制御（以下、「ロール抑制制御」という場合がある）と、車両の加減速に起因する車体のピッチを抑制するための制御（以下、「ピッチ抑制制御」という場合がある）が、並行して実行される制御である。上記振動減衰制御，ロール抑制制御，ピッチ抑制制御は、各制御ごとのアブソーバ力の成分である振動減衰成分，ロール抑制成分，ピッチ抑制成分を合計して制御目標値である目標アブソーバ力が決定され、ショックアブソーバ６２がその目標アブソーバ力を発生させるように制御されることで、総合的に実行される。
【００８２】
b）振動減衰制御
振動減衰制御では、車体１４の振動を減衰するためにその振動の速度に応じた大きさのアブソーバ力を発生させるべく、振動減衰成分Ｆ_AVが決定される。つまり、振動減衰制御は、いわゆるスカイフックダンパ理論に基づいた制御である。具体的には、車体１４のマウント部に設けられたばね上縦加速度センサ２３０によって検出されるばね上縦加速度から得られる車体１４のマウント部の上下方向の動作速度、いわゆる、ばね上絶対速度Ｖ_Sに基づいて、次式に従って、振動減衰成分Ｆ_AVが演算される。
Ｆ_AV＝Ｃ_S・Ｖ_S （Ｃ_S：減衰係数）
【００８３】
c）ロール抑制制御
車両の旋回時においては、その旋回に起因するロールモーメントによって、左右輪１２Ｍ_L，Ｍ_Rのうちの旋回内輪側のばね上部とばね下部とが離間させられるとともに、旋回外輪側のばね上部とばね下部とが接近させられる。ロール抑制制御では、その旋回内輪側の離間および旋回外輪側の接近を抑制すべく、旋回内輪側のショックアブソーバ６２にバウンド方向のアブソーバ力を、旋回外輪側のショックアブソーバ６２にリバウンド方向のアブソーバ力を、それぞれ、ロール抑制力として発生させる。具体的には、車体１４に生じるロールモーメントを指標する横加速度として、ステアリング操作に応じて車両が旋回させられたと仮定した場合における横加速度である推定横加速度が採用される。つまり、その推定横加速度は、転舵装置３４の制御において説明した目標横加速度Ｇｙ^*が相当する。そして、上述のように演算された目標横加速度Ｇｙ^*（＝Ｋ₁・｛ｖ／（１＋Ｋｈ・ｖ²）・Ｓ_A）に基づいて、ロール抑制成分Ｆ_ARが、次式に従って決定される。
Ｆ_AR＝Ｋ₃・Ｇｙ^* （Ｋ₃：ゲイン）
【００８４】
d）ピッチ抑制制御
車両の制動時等の減速時において車体１４のノーズダイブが生じる場合には、そのノーズダイブを生じさせるピッチモーメントによって、前輪１２Ｆ側のばね上部とばね下部とが接近させられるとともに、後輪１２Ｒ側のばね上部とばね下部とが離間させられる。また、車両の加速時において車体１４のスクワットが生じる場合には、そのスクワットを生じさせるピッチモーメントによって、前輪１２Ｆ側のばね上部とばね下部とが離間させられるとともに、後輪１２Ｒ側のばね上部とばね下部とが接近させられる。ピッチ抑制制御では、それらの場合のばね上部とばね下部との間の距離の変動を抑制すべく、アブソーバ力をピッチ抑制力として発生させる。具体的には、車体１４に生じるピッチモーメントを指標する前後加速度として、ブレーキ操作あるいはアクセル操作に応じて車両が加減速させられたと仮定した場合における前後加速度である推定前後加速度が採用される。つまり、その推定前後加速度は、制動装置２２，駆動装置４２の制御において説明した目標前後加速度Ｇｘ^*が相当する。そして、上述のように取得された目標前後加速度Ｇｘ^*に基づいて、ピッチ抑制成分Ｆ_APが、次式に従って決定される。
Ｆ_AP＝Ｋ₄・Ｇｘ （Ｋ₄：ゲイン）
【００８５】
e）制御目標値の決定
ショックアブソーバ６２の制御は、それが発生させるべきアブソーバ力である目標アブソーバ力に基づいて行われる。詳しく言えば、上述のようにして、アブソーバ力の振動減衰成分Ｆ_AV，ロール抑制成分Ｆ_AR，ピッチ抑制成分Ｆ_APが決定されると、前後輪１２Ｆ，Ｒに対応するショックアブソーバ６２の目標アブソーバ力Ｆ_A-F ^*，Ｆ_A-R ^*が、振動減衰成分Ｆ_AVとピッチ抑制成分Ｆ_APとに基づいて次式に従って決定されるとともに、左右輪１２Ｍ_L，Ｍ_Rに対応するショックアブソーバ６２の目標アブソーバ力Ｆ_A-ML ^*，Ｆ_A-MR ^*が、振動減衰成分Ｆ_AVとロール抑制成分Ｆ_ARとに基づいて次式に従って決定される。
Ｆ_A-F ^*＝Ｆ_AV＋Ｆ_AP
Ｆ_A-R ^*＝Ｆ_AV−Ｆ_AP
Ｆ_A-ML ^*＝Ｆ_AV−Ｆ_AR
Ｆ_A-MR ^*＝Ｆ_AV＋Ｆ_AR
【００８６】
v）キャンバー角およびトー角の制御
なお、４つの車輪１２のキャンバー角と、左右輪１２Ｍ_L，Ｍ_Rのトー角とは、車輪１２のバウンド，リバウンド方向への変化に伴うそれらの変化を除いて、通常、変更されないようになっている。つまり、４つの車輪１２に対応して設けられた４つのサスペンション装置１６の各々が有するキャンバー角を変更するための電磁モータ７４は、通常、中立位置を維持して、キャリア５４の軸部７０と保持部７２とが相対回転しないようにされている。また、左右輪１２Ｍ_L，Ｍ_Rに対応するサスペンション装置１６の各々が有するトー角を変更するための電磁モータ８０は、通常、中立位置を維持して、キャリア５４がキングピン軸回りに回転しないようにされている。
【００８７】
＜転倒防止制御（運動量制限制御）＞
i）転倒防止制御（運動量制限制御）の概要
本車両は、車両の前方に単一の車輪１２Ｆしか配設されていないため、車両の重心位置（静止状態においては、車体の重心位置とほぼ同じ位置であると考えることができる）から前輪１２Ｆと左輪１２Ｍ_Lとを結ぶ直線までの距離，重心位置から前輪１２Ｆと右輪１２Ｍ_Rとを結ぶ直線までの距離が、重心位置から左輪１２Ｍ_L，右輪１２Ｍ_Rまでの車幅方向の距離より短く、特に、車両の斜め前方へ転倒しやすい。具体的には、例えば、制動旋回中に、車体１４に斜め前方への力が作用すると、車両が転倒する可能性があるのである。そこで、本車両運動制御システムでは、車両が転倒する可能性が高くなった場合に、その転倒を防止すべく転倒防止制御が実行されるようになっている。その転倒防止制御は、車両の転倒の可能性が高い範囲として、その車体加速度の向きによって大きさが異なるように設定された閾値を有する高転倒可能性範囲が定められており、車体１４に生じる前後加速度と横加速度とが合成された加速度である車体加速度が、その高転倒可能性範囲外となるように、車両の運動を制御するものである。具体的には、転舵輪である前後輪１２Ｆ，Ｒの転舵角と、車両に与える制動力とを制限することで、車体加速度Ｇが高転倒可能性範囲外となるようにする運動量制限制御である。以下に、その運動量制限制御について、詳しく説明する。
【００８８】
ii）転倒の可能性の判定
車両が転倒する可能性が高いか否かは、車体１４に生じている加速度の大きさと向きに基づいて判定される。まず、図４に示すように、車両の前後加速度Ｇｘと、車両の横加速度Ｇｙとを座標軸とする座標平面を考える。例えば、車両前方への転倒を考える。その場合、重心高Ｈは高くなるほど車両が転倒しやすく、車両の重心位置から前輪１２Ｆまでの距離Ｌ_Fが短くなるほど車両が転倒しやすい。そのことより、車両前方への加速度の大きさの制限値Ｇｘ_MAXは、次式に従って演算される。
Ｇｘ_MAX＝Ｋｘ・Ｌ_F／Ｈ
また、車幅方向への転倒を考える場合、重心高Ｈは高くなるほど車両が転倒しやすく、重心位置から左輪１２Ｍ_Lあるいは右輪１２Ｍ_Rまでの距離（トレッドＴｒの半分）が短くなるほど車両が転倒しやすい。つまり、車幅方向への加速度の大きさの制限値Ｇｙ_MAXは、次式に従って演算される。
Ｇｙ_MAX＝Ｋｙ・（Ｔｒ／２）／Ｈ
そして、車両の斜め前方の車体加速度の制限値は、車体１４の重心位置から前輪１２Ｆと右輪１２Ｍ_Rとを結ぶ線分に直交する向きの車体加速度の成分の大きさ、および、車体１４の重心位置から前輪１２Ｆと左輪１２Ｍ_Lとを結ぶ線分に直交する向きの車体加速度の成分の大きさが一定となるように定められている。つまり、車両の斜め方向の車体加速度の制限値は、図４に示す座標平面上において、前後加速度軸上の前後加速度制限値Ｇｘ_MAXを示す点を通り、前輪１２Ｆと右輪１２Ｍ_Rとを結ぶ方向に延びる直線と、前輪１２Ｆと左輪１２Ｍ_Lとを結ぶ方向に延びる直線とによって示される。つまり、図４に示すように、上述した座標平面上において、高転倒可能性範囲の閾線が定められ、その閾線の外側が高転倒可能性範囲とされているのである。
【００８９】
そして、本車両運動制御システムでは、ステアリング操作に応じて車両が旋回させられたと仮定した場合における横加速度である推定横加速度Ｇｙと、ブレーキ操作あるいはアクセル操作に応じて車両が加減速させられたと仮定した場合における前後加速度である推定前後加速度とが合成された車体加速度（車両上方からの視点での、加速度ベクトルと考えることができる）が、高転倒可能性範囲に入った場合に、車両が転倒する可能性が高くなると判定される。なお、その推定横加速度は、先に述べた目標横加速度Ｇｙ^*に相当し、推定前後加速度は、先に述べた目標前後加速度Ｇｘ^*に相当する。つまり、それら目標横加速度Ｇｙ^*と目標前後加速度Ｇｘ^*とを合成した加速度である目標車体加速度Ｇ^*が、高転倒可能性範囲に入った場合に、具体的には、目標横加速度Ｇｙ^*と目標前後加速度Ｇｘ^*とによって上記座標平面上に定まる点が、高転倒可能性範囲に入った場合に、車両が転倒する可能性が高くなると判定されるのである。
【００９０】
iii）目標加速度の制限
上述した方法により車両が転倒する可能性が高くなると判定された場合、ＥＣＵ２００は、車体加速度が高転倒可能性範囲外となるように、目標車体加速度Ｇ^*を制限する。つまり、目標横加速度Ｇｙ^*と目標前後加速度Ｇｘ^*との少なくとも一方を制限するのであるしたがって、本システムにおいて実行される転倒防止制御は、それら目標横加速度Ｇｙ^*と目標前後加速度Ｇｘ^*との少なくとも一方を制限することで、前後輪１２Ｆ，Ｒの転舵角と車両に与える制動力との少なくとも一方を制限する制御とされている。
【００９１】
また、本システムにおいては、前後輪１２Ｆ，Ｒの転舵角の制限と、車両に与える制動力の制限とのいずれを優先させるかを決定するようになっている。例えば、車両の前方に存在する障害物を回避する場合を考える。そのような場合において、車速が高い場合には、車両を制動させることよりステアリング操作によって車両の向きを変えることの方が有効であると考えられ、逆に、車速が低い場合には、ステアリング操作によって車両の向きを変えることより車両を制動させることの方が有効であると考えられる。そこで、本システムにおいては、転舵角の制限と制動力の制限とのいずれを優先させるかは、車速センサ２２０によって検出された車速ｖに基づいて行われる。
【００９２】
車速ｖに基づいて、転舵角の制限と制動力の制限とのいずれを優先させるかを決定する手法を、図４を参照しつつ、詳しく説明する。まず、目標横加速度Ｇｙ^*と目標前後加速度Ｇｘ^*とを合成した目標車体加速度Ｇ^*を、横加速度のみを制限して高転倒可能性範囲外となるようにした場合の目標車体加速度Ｇｙ_limitと、前後加速度のみを制限して高転倒可能性範囲外となるようにした場合の目標車体加速度Ｇｘ_limitとを求める。そして、目標車体加速度Ｇ^*を制限する際には、それら２つの車体加速度Ｇｙ_limit，Ｇｘ_limitの間の加速度とされることが望ましく、高転倒可能性範囲外に制限した車体加速度である制限車体加速度Ｇ’が、２つの車体加速度Ｇｙ_limit，Ｇｘ_limitの間のものとなるように、それの向きが決定される。具体的には、２つの車体加速度Ｇｙ_limit，Ｇｘ_limitのなす角度である変更許容角度φを求め、その変更許容角度φに、車速ｖに応じて決定された補正係数ｋ（０≦ｋ≦１）を乗じて、制限車体加速度Ｇ’の車体加速度Ｇｙ_limitとなす角φ^*が決定される。なお、その補正係数ｋは、図５に示す車速ｖをパラメータとする補正係数ｋのマップデータが格納されており、そのマップデータを参照して決定される。その補正係数ｋは、先にも説明したように、車速が低いほど、転舵角の制限を優先し、車速が高くなるほど、制動力の制限を優先するような値となっている。
【００９３】
次いで、制限車体加速度Ｇ’は、それの大きさが、上記のように決定された向きで、かつ、高転倒可能性範囲外で最も大きくなるように決定される。つまり、制限車体加速度Ｇ’が、高転倒可能性範囲の閾線上まで延びる大きさに決定される。そして、その制限車体加速度Ｇ’の前後方向の成分Ｇｘ’と車幅方向の成分Ｇｙ’の各々が、それぞれ、車両の制動力を制御するための目標前後加速度、前後輪１２Ｆ，Ｒの転舵角を制御するための目標横加速度とされ、先に述べた手法で、前後輪１２Ｆ，Ｒの転舵角と車両に与える制動力が制御される。したがって、前後輪１２Ｆ，Ｒの転舵角と車両に与える制動力との少なくとも一方が制限されることで、それらの操作によって生じる車体加速度は高転倒可能性範囲外のものとなり、車両の転倒が防止されるのである。
【００９４】
＜制御プログラム＞
上述した車両の運動を制御するための処理は、図６にフローチャートを示す目標加速度決定処理プログラムと、先に述べたような制動装置２２，転舵装置３４，駆動装置４２，ショックアブソーバ６２の各々の制御を行うためのプログラムとが、イグニッションスイッチがＯＮ状態とされている間、短い時間間隔（例えば、数msec）をおいてＥＣＵ２００により繰り返し実行されることによって行われる。なお、ここでは、上述した転舵防止制御に関係する制動装置２２の制御と転舵装置３４の制御とについてのみ説明する。その制動装置２２の制御が、図７にフローチャートを示す制動力制御プログラムが実行されることによって行われ、転舵装置３４の制御が、図８にフローチャートを示す転舵制御プログラムが実行されることによって行われる。以下に、それらの制御のフローを、図に示すフローチャートを参照しつつ、簡単に説明する。
【００９５】
目標車体加速度決定処理プログラムでは、まず、ステップ１（以下、「Ｓ１」と略す、他のステップも同様である）において、ステアリング操作角Ｓ_A，車速ｖ，ブレーキ操作量ａ_Bが取得される。次いで、Ｓ２，３において、ステアリング操作角Ｓ_A，車速ｖに基づき、目標横加速度Ｇｙ^*が演算され、ブレーキ操作量Ｓ_Bに基づき、目標前後加速度Ｇｘ^*が取得される。そして、Ｓ４において、それら目標横加速度Ｇｙ^*および目標前後加速度Ｇｘ^*を合成して、目標車体加速度Ｇ^*が取得され、Ｓ５において、その目標車体加速度Ｇ^*が、図４に示した高転倒可能性範囲に入っているか否かが判定される。目標車体加速度Ｇ^*が、高転倒可能性範囲外である場合には、Ｓ６以降がスキップされる
【００９６】
また、目標車体加速度Ｇ^*が、高転倒可能性範囲に入っている場合には、Ｓ６〜Ｓ８において、目標車体加速度Ｇ^*が、先に説明した手法で、高転倒可能性範囲外となる制限車体加速度Ｇ’が決定される。次いで、Ｓ９において、目標前後加速度Ｇｘ^*と目標横加速度Ｇｙ^*との各々が、Ｓ３，４において決定された値に代えて、制限車体加速度Ｇ’の前後加速度成分Ｇｘ’と横加速度成分との各々に補正される。以上の一連の処理の後、目標車体加速度決定処理プログラムの１回の実行が終了する。
【００９７】
制動力制御プログラムでは、目標車体加速度決定処理プログラムにおいて決定された目標前後加速度Ｇｘ^*に基づいて、車両に与える目標制動力Ｆ_Bが決定される。また、転舵制御プログラムでは、目標車体加速度決定処理プログラムにおいて決定された目標横加速度Ｇｙ^*と、横加速度センサ２２８により検出された実際の横加速度Ｇｙｒとに基づいて、前後輪１２Ｆ，Ｒの目標転舵角θ_F ^*，θ_R ^*が決定される。つまり、通常の制御によって車両が転倒する可能性が高くなる場合には、高転倒可能性範囲外に制限された車体加速度Ｇ’を目標車体加速度とすることで、制動力制御における目標制動力Ｆ_Bと転舵制御における目標転舵角θ_F ^*，θ_R ^*が制限されることになる。
【００９８】
＜ＥＣＵの機能構成＞
上述したような制御を実行して車両の運動を制御するための制御装置として機能するＥＣＵ２００は、前述した各種の処理を実行する各種の機能部を有していると考えることができる。詳しく言えば、図１０に示すように、ＥＣＵ２００は、上記転舵制御プログラムを実行して前後輪１２Ｆ，Ｒの転舵を制御する機能部である転舵制御部３００と、上記制動力制御プログラムを実行して４つの車輪１２の各々に与える制動力を制御する機能部である制動力制御部３０２と、４つの車輪１２に対応するショックアブソーバ６２が発生させるアブソーバ力を制御する機能部であるアブソーバ力制御部３０４と、左右輪１２Ｍ_L，Ｍ_Rの各々の駆動力を制御する駆動力制御部３０６とを有している。また、ＥＣＵ２００は、車体１４に生じるべき車体加速度である目標車体加速度を決定する目標車体加速度決定部３１０を有している。その目標加速度決定部３１０は、車両が転倒する可能性が高いか否かを車体加速度が高転倒可能性範囲に入るか否かによって判定する転倒可能性判定部３１２を有し、その転倒可能性判定部３１２によって車両が転倒する可能性が高いと判定された場合に、目標車体加速度を高転倒可能性範囲外に制限するようにして決定するものとなっている。そして、上述した転舵制御部３００は、その制限された目標車体加速度の車幅方向の成分に基づいて前後輪１２Ｆ，Ｒの転舵を制御するものとなっており、制動力制御部３０２は、制限された目標車体加速度の前後方向の成分に基づいて制動力を制御するものとなっている。つまり、決定する目標加速度決定部３１０のうちの上記目標車体加速度決定処理プログラムのＳ６〜Ｓ９を実行する部分と、その高転倒可能性範囲外に制限した目標車体加速度をに基づいて制御を行う転舵制御部３００および制動力制御部３０２とを含んで、転倒防止制御実行部３２０が構成されている。
【００９９】
＜変形例＞
上記第１実施例の変形例について、以下に詳しく説明する。本変形例においても、上記第１実施例と同様に、前後輪１２Ｆ，Ｒの転舵角と車両に与える制動力との少なくとも一方を制限することで、車両の転倒を防止するものである。上記実施例においては、前後輪１２Ｆ，Ｒの転舵角の制限と車両に与える制動力の制限とのいずれを優先させるかが、車速ｖに基づいて決定されるようにされていたが、本変形例においては、ステアリング操作の速度とブレーキ操作の速度とに基づいて、決定されるようになっている。例えば、ステアリング操作速度に着目すれば、そのステアリング操作がステアリングホイール３０を切り増しする方向への操作で、その速度が速いほど、そのステアリング操作による前後輪１２Ｆ，Ｒの転舵を優先すべく、車両に与える制動力を制限することが望ましい。逆に、ブレーキ操作速度に着目すれば、そのブレーキ操作がブレーキペダル２０を踏み込む操作で、その速度が速いほど、そのブレーキ操作による車両の制動を優先すべく、前後輪１２Ｆ，Ｒの転舵角を制限することが望ましい。以下に、転舵角の制限と制動力の制限とのいずれを優先させるかを決定する具体的な手法について詳しく説明する。
【０１００】
まず、上記第１実施例と同様に、図４に示した目標加速度の変更許容角度φが求められる。そして、制限車体加速度Ｇ’の向きを決定する際の、補正係数ｋが、ステアリング操作速度d|Ｓ_A|／dt（以下、|Ｓ_A|'と表す場合がある）と、ブレーキ操作速度dＳ_B／dt（以下、Ｓ_B’と表す場合がある）とに基づいて決定される。その補正係数ｋを決定するにあたって、ブレーキ操作速度Ｓ_B’のステアリング操作速度|Ｓ_A|'に対する比、より詳しく言えば、ブレーキペダル２０を踏み込む速度Ｓ_B’のステアリングホイール３０を切り増す速度|Ｓ_A|'に対する比である操作速度比ｒ_Sが求められる。その操作速度比ｒ_Sは、図１０に示すステアリング操作速度|Ｓ_A|'とブレーキ操作速度Ｓ_B’とを座標軸とする座標平面上に、点Ａとして表すことができる。また、操作速度比の基準となる基準操作速度比ｒ₀が、図１０の直線で表される。そして、その基準操作速度比ｒ₀を表す直線と、点Ａと原点Ｏとを結ぶ線分とがなす角（基準操作速度比ｒ₀を表す直線から左回りの角度）をαとする。補正係数ｋは、図１１に示すように、そのαに応じて決定されるのであり、次式に従って演算される。
ｋ＝（１−sinα）／２
＝〔１−sin｛tan^-1（Ｓ_B’／|Ｓ_A|'）−45°｝〕／２
したがって、図１０および図１１から分かるように、操作速度比ｒ_Sが大きくなるほど、転舵角の制限が優先され、操作速度比ｒ_Sが小さくなるほど、制動力の制限が優先されることになる。
【０１０１】
本変形例の車両運動制御システムにおいては、ステアリング操作とブレーキ操作とのうちの運転者が重視していると考えられる操作に対する制御が優先されるため、運転者に与える違和感を小さくしつつ、車両の転倒を防止することが可能となるのである。
【実施例２】
【０１０２】
第１実施例の車両運動制御システムは、転舵輪の転舵量と車両に与える制動力との少なくとも一方を制限することで、車両の転倒を防止するように構成されていた。それに対して、第２実施例の車両運動制御システムは、平面視における車体１４の重心位置が変位するように車体１４を傾けることで、車両の転倒を防止するように構成される。なお、第２実施例の車両運動制御システムを搭載する車両は、ＥＣＵ２００によって実行される転倒防止制御を除いて、第１実施例のシステムと略同様であるため、それらについては、同じ符号を用いるものとし、それらについての説明は、省略するあるいは簡略に行うものとする。
【０１０３】
本実施例のシステムにおける転倒防止制御は、詳しく言えば、右前方に転倒する可能性が高い場合に、車体１４の重心位置を前輪１２Ｆと右輪１２Ｍ_Rとを結ぶ直線から遠ざけ、左前方に転倒する可能性が高い場合に、車体１４の重心位置を前輪１２Ｆと左輪１２Ｍ_Lとを結ぶ直線から遠ざけるように、車体を傾ける車体傾倒制御である。なお、４つの車輪１２の各々に対応して設けられたショックアブソーバ６２によって、その各々に対応する車輪１２と車体１４との間の距離である車輪車体間距離が変更されることで、車体１４が傾けられるようになっている。図１２は、車両が右前方に転倒する可能性が高くなった場合に、車体傾倒制御によって、車体１４の重心位置を変位させて、車体１４を車両の左後方に向かって傾倒させた状態を示す概略図であり、図１２（ａ）がその側面図であり、図１２（ｂ）が車両後方からの視点において示す図である。以下に、車体傾倒制御について、具体的に説明する。
【０１０４】
まず、第１実施例のシステムと同様に、ステアリング操作角Ｓ_A，車速ｖに基いて目標横加速度Ｇｙ^*が演算され、ブレーキ操作量Ｓ_Bに基づいて目標前後加速度Ｇｘ^*が取得され、それらを合成した目標車体加速度Ｇ^*が、高転倒可能性範囲に入るか否かによって、車両の転倒の可能性があるか否かがが判定される。そして。図１３（ａ）に示すように、目標車体加速度Ｇ^*が、高転倒可能性範囲に入った場合に、転倒防止制御が実行される。その転倒防止制御は、目標車体加速度Ｇ^*が車両の重心位置を基準に設定されている高転倒可能性範囲外となるよう、図１３（ｂ）に示すように、車体１４の重心位置を、その目標車体加速度Ｇ^*の向きと逆の向きに変位させるのである。そして、重心位置を変位させる量は、目標車体加速度Ｇ^*の高転倒可能性範囲の閾線を越えた分の大きさに基づいて決定される。詳しくは、まず、図１３（ａ）に示すように、目標車体加速度Ｇ^*の前後方向に閾線を越えた大きさΔＧｘと、目標車体加速度Ｇ^*の車幅方向に閾線を越えた大きさΔＧｙとが求められ、それらΔＧｘとΔＧｙとの各々に基づいて、それぞれ、重心位置の前後方向への目標変位量Δｘと、車幅方向への目標変位量Δｙとが、次式に従って演算される。
Δｘ＝−ΔＧｘ・Ｈ／Ｋｘ
Δｙ＝−ΔＧｙ・Ｈ／Ｋｙ
そして、車体１４の重心位置を前後方向へ変位させるために、前後輪１２Ｆ，Ｒの各々に対応するショックアブソーバ６２が制御され、重心位置を車幅方向へ変位させるために、左右輪１２Ｍ_L，Ｍ_Rの各々に対応するショックアブソーバ６２が制御される。
【０１０５】
例えば、図１２（ａ）に示すように、重心位置を後方に変位させるために、前輪１２Ｆと車体１４との距離が、後輪１２Ｒと車体１４との距離より大きくなるように、前後輪１２Ｆ，Ｒに対応するショックアブソーバ６２を制御する。その前輪１２側の車輪車体間距離と後輪側の車輪車体間距離との差Δｚ_F-Rは、ホイールベースＬと、車体１４の前後方向の傾斜角θ_Pとを用いて、次式のように表すことができる。
Δｚ_F-R＝Ｌ・sinθ_P
ここで、sinθ_Pは、重心高Ｈと、前後方向への目標変位量Δｘとを用いて、次式で表される。
sinθ_P＝Δｘ／Ｈ
これを、上記の式に代入すれば、次式が得られる。
Δｚ_F-R＝Ｌ・Δｘ／Ｈ
したがって、車体車輪間距離の変更量Δｚ_F-Rは、先に述べたように得られた目標変位量Δｘに基づいて決定されるのである。そして、ＥＣＵ２００は、前輪側ショックアブソーバ６２Ｆに、車輪車体間距離をΔｚ_F-R／２だけ増加させるアブソーバ力を発生させるとともに、後輪側ショックアブソーバ６２Ｒに、車輪車体間距離をΔｚ_F-R／２だけ減少させるアブソーバ力を発生させるように制御するのである。具体的には、その車輪車体間変更距離Δｚ_F-R／２に基づいて、前後輪側のショックアブソーバ６２Ｆ，Ｒに発生させるアブソーバ力の成分である距離変更成分Ｆ_AZxが、次式に従って決定される。
Ｆ_AZx＝Ｋ₅・Δｚ_F-R／２ （Ｋ₅：ゲイン）
そして、前後輪１２Ｆ，Ｒに対応するショックアブソーバ６２の目標アブソーバ力Ｆ_A-F ^*，Ｆ_A-R ^*が、その距離変更成分Ｆ_AZxと、先に述べた振動減衰成分Ｆ_AVとピッチ抑制成分Ｆ_APとに基づいて次式に従って決定される。
Ｆ_A-F ^*＝Ｆ_AV＋Ｆ_AP＋Ｆ_AZx
Ｆ_A-R ^*＝Ｆ_AV−Ｆ_AP−Ｆ_AZx
【０１０６】
また、例えば、図１２（ｂ）に示すように、重心位置を左方に変位させるために、右輪１２Ｍ_Rと車体１４との距離が、左輪１２Ｍ_Lと車体１４との距離より大きくなるように、左右輪１２Ｍ_L，Ｍ_Rに対応するショックアブソーバ６２を制御する。その左輪側の車輪車体間距離と右輪側の車輪車体間距離との差Δｚ_LRは、トレッドＴｒと、車体１４の車幅方向の傾斜角θ_Rとを用いて、次式のように表すことができる。
Δｚ_LR＝Ｌ・sinθ_R
ここで、sinθ_Rは、重心高Ｈと、車幅方向への目標変位量Δｙとを用いて、次式で表される。
sinθ_R＝Δｙ／Ｈ
これを、上記の式に代入すれば、次式が得られる。
Δｚ_LR＝Ｌ・Δｙ／Ｈ
したがって、車体車輪間距離の変更量Δｚ_LRは、先に述べたように得られた目標変位量Δｙに基づいて決定されるのである。そして、ＥＣＵ２００は、右輪側ショックアブソーバ６２Ｍ_Rに、車輪車体間距離をΔｚ_LR／２だけ増加させるアブソーバ力を発生させるとともに、左輪側ショックアブソーバ６２Ｍ_Lに、車輪車体間距離をΔｚ_LR／２だけ減少させるアブソーバ力を発生させるように制御するのである。具体的には、その車輪車体間変更距離Δｚ_LR／２に基づいて、左右輪側のショックアブソーバ６２Ｍ_L，Ｍ_Rに発生させるアブソーバ力の成分である距離変更成分Ｆ_AZyが、次式に従って決定される。
Ｆ_AZy＝Ｋ₆・Δｚ_LR／２ （Ｋ₆：ゲイン）
そして、左右輪１２Ｍ_L，Ｍ_Rに対応するショックアブソーバ６２の目標アブソーバ力Ｆ_A=ML ^*，Ｆ_A-MR ^*が、その距離変更成分Ｆ_AZyと、先に述べた振動減衰成分Ｆ_AVとロール抑制成分Ｆ_ARとに基づいて次式に従って決定される。
Ｆ_A-ML ^*＝Ｆ_AV＋Ｆ_AR＋Ｆ_AZy
Ｆ_A-MR ^*＝Ｆ_AV−Ｆ_AR−Ｆ_AZy
【０１０７】
そして、上述のように決定された目標アブソーバ力Ｆ^*を発生させるための電磁モータ６４の作動制御が、インバータによって行われる。詳しく言えば、４つのショックアブソーバ６２の各々の目標アブソーバ力Ｆ_A-F ^*，Ｆ_A-R ^*，Ｆ_A-ML ^*，Ｆ_A-MR ^*に基づいて決定されたデューティ比についての指令がインバータに送信され、インバータによって、その指令に基づいたモータ６４の駆動制御がなされる。
【０１０８】
上述した車両の運動を制御するための処理は、図１４にフローチャートを示すアブソーバ力制御プログラムが、イグニッションスイッチがＯＮ状態とされている間、短い時間間隔（例えば、数msec）をおいてＥＣＵ２００により繰り返し実行されることによって行われる。以下に、それらの制御のフローを、図に示すフローチャートを参照しつつ、簡単に説明する。
【０１０９】
アブソーバ力制御プログラムによる処理では、まず、先に説明したような手法で、Ｓ４１〜Ｓ４３において、振動減衰成分Ｆ_AV，ロール抑制成分Ｆ_AR，ピッチ抑制成分Ｆ_APが決定される。次いで、Ｓ４４〜４６において、第１実施例のシステムと同様の手法で、目標車体加速度Ｇ^*が取得され、続くＳ４７において、その車体加速度Ｇ^*が、高転倒可能性範囲に入っているか否かが判定される。目標車体加速度Ｇ^*が、高転倒可能性範囲外である場合には、Ｓ４８において、振動抑制成分Ｆ_V，ロール抑制成分Ｆ_R，ピッチ抑制成分Ｆ_Pに基づいて、４つの車輪１２に対応する４つのショックアブソーバ６２の目標アブソーバ力Ｆ_A ^*が決定される。また、目標車体加速度Ｇ^*が、高転倒可能性範囲に入っている場合には、上述した手法で、Ｓ４９〜５１において、車両の転倒を防止すべく、車体１４の重心位置を変位するように車体１４を傾けるためのアブソーバ力の成分である距離変更成分Ｆ_AZx，Ｆ_AZyが決定される。そして、Ｓ５２において、振動抑制成分Ｆ_V，ロール抑制成分Ｆ_R，ピッチ抑制成分Ｆ_Pに加え、その距離変更成分Ｆ_AZx，Ｆ_AZyをも用いて、目標アブソーバ力Ｆ_A ^*が決定される。以上の一連の処理の後、アブソーバ力制御プログラムの１回の実行が終了する。
【０１１０】
なお、本実施例のシステムにおいて実行される車体傾倒制御は、第１実施例のシステムにおいて実行された運動量制限制御に代えて実行されるように構成されていたが、その第１実施例における運動量制限制御に加えて、本実施例における車体傾倒制御が実行されるように構成してもよい。
【実施例３】
【０１１１】
第３実施例の車両運動制御システムは、車両のアンダステア傾向を強くすることで、車両の転倒を防止するように構成される。なお、第３実施例の車両運動制御システムを搭載する車両は、ＥＣＵ２００によって実行される転倒防止制御を除いて、第１実施例のシステムと略同様であるため、それらについては、同じ符号を用いるものとし、それらについての説明は、省略するあるいは簡略に行うものとする。
【０１１２】
本実施例のシステムにおける転倒防止制御であるステア特性変更制御は、車両のアンダステア傾向を強くするための４つの制御のうちの１以上のものが、車両の走行状態等に応じて、選択的に実行されるようになっている。その４つの制御について、順次説明する。１つ目の制御は、図１５（ａ）に示す、左右輪１２Ｍ_L，Ｍ_Rのうちの旋回外輪に与える制動力をそれらのうちの旋回内輪に与える制動力より大きくする制御である制動力差発生制御である。この制動力差発生制御は、通常時の制御において左右輪１２Ｍ_L，Ｍ_Rの各々に均等に分配されている制動力の配分を変更することで、制動力差を生じさせるものである。具体的には、車両が転倒する可能性が高いと判定された時点からの時間の経過とともに、旋回外輪に与える制動力が、徐々に大きくされるとともに、旋回内輪に与える制動力が徐々に小さくされるようになっている。２つ目の制御は、図１５（ｂ）に示す、後輪１２Ｒを前輪１２Ｆと同相に転舵させる制御である同相転舵制御である。この同相転舵制御では、車両が転倒する可能性が高いと判定された場合に、後輪１２Ｒの目標転舵角θ_R ^*が、前輪１２Ｆの目標転舵角θ_F ^*と同じ値とされるようになっている。
【０１１３】
３つ目の制御は、図１５（ｃ）に示す、４つの車輪１２のキャンバー角を変更する制御であるキャンバー角変更制御である。このキャンバー角変更制御では、前輪１２Ｆ，左右輪１２Ｍ_L，Ｍ_Rに対応する電磁モータ７４が制御されて、車輪の上方側が旋回外側に定められた角度だけ傾くように、それら前輪１２Ｆ，左右輪１２Ｍ_L，Ｍ_Rのキャンバー角が変更されるとともに、後輪１２Ｒに対応する電磁モータ７４が制御されて、車輪の上方側が旋回内側に定められた角度だけ傾くように、後輪１２Ｆのキャンバー角が変更されるようになっている。また、４つ目の制御は、図１５（ｄ）に示す、左右輪１２Ｍ_L，Ｍ_Rのトー角を変更する制御であるトー角変更制御である。左右輪１２Ｍ_L，Ｍ_Rに対応する電磁モータ８０が制御されて、左右輪１２Ｍ_L，Ｍ_Rの各々の前方側が互いに近づくように、設定された角度だけトー角が変更される。つまり、左右輪１２Ｍ_L，Ｍ_Rが、トーアウトとされるのである。
【０１１４】
車両が転倒する可能性が高いと判定された場合には、まず、上記のうちの制動力差発生制御と同相転舵制御とのいずれかが実行される。詳しく言えば、まず、車両が転倒する可能性が高いと判定された時点で、さらに、左右輪１２Ｍ_L，Ｍ_Rに与える制動力をさらに増加させる余裕があるか否かが判定される。具体的には、左右輪１２Ｍ_L，Ｍ_Rに与えることが可能な最大制動力と現時点で左右輪１２Ｍ_L，Ｍ_Rに与えている制動力との差が、設定値より小さい場合には、旋回外輪に与える制動力を増加させることができないため、同相転舵制御が実行され、その制動力の差が設定値より大きく、制動力を増加させる余裕がある場合には、制動力差発生制御が実行される。
【０１１５】
また、上記の制動力差発生制御と同相転舵制御とのいずれかが実行されている状態において、車両が転倒する可能性が高いと判定された時点でのステアリング操作の方向から逆方向に操作が運転者によってなされた場合、つまり、いわゆるカウンタステアが行われた場合、車両が転倒しないように運転者が対処しようとしていると考えられる。その場合には、その運転者の操作を補助すべく、キャンバー角変更制御とトー角変更制御とのいずれかが実行される。具体的には、カウンタステアが行われた時点で、車体１４のヨーレートの変化が設定値より大きいか否かが判定される。ヨーレートの変化が大きい場合には、できるだけ早急に対処することが望ましいため、キャンバー角を変更することに比較して、変更角度が小さくて済むトー角変更制御が実行され、ヨーレートの変化が小さい場合に、キャンバー角変更制御が実行される。
【０１１６】
なお、上述した２つの実施例のシステムにおいては、車両の転倒の可能性が高くなっているか否かを判定するために、ステアリング操作とブレーキ操作とから推定された車体加速度が用いられていたが、本実施例のシステムにおいては、前後加速度センサ２２６によって検出された実際の前後加速度と横加速度センサ２２８によって検出された実際の横加速度とを合成した車体加速度が、高転倒可能性範囲に入った場合に、車両が転倒する可能性が高くなったと判定されるようになっている。
【０１１７】
通常の制御と上述した転倒防止制御である４つの制御とを切り換えるための処理は、図１６にフローチャートを示す実行制御切換プログラムが、イグニッションスイッチがＯＮ状態とされている間、短い時間間隔Δｔ（例えば、数msec）をおいてＥＣＵ２００により繰り返し実行されることによって行われる。また、実行制御切換プログラムと同じ期間、前述のような制動装置２２の制御が、図１７にフローチャートを示す制動力制御プログラムが実行されることによって行われ、転舵装置３４の制御が、図１８にフローチャートを示す転舵制御プログラムが実行されることによって行われる。以下に、それらの制御のフローを、図に示すフローチャートを参照しつつ、簡単に説明する。
【０１１８】
i）実行制御切換プログラム
本車両運動制御システムにおいて実行されるプログラムによる処理では、通常の制御と、転倒防止制御のうちの制動力差発生制御，同相転舵制御とのいずれの制御を実行するかを示す実行制御フラグＦＬが採用されている。実行制御切換プログラムは、そのフラグＦＬのフラグ値を決定することにより、転舵制御，制動力制御，減衰力制御の各々において、通常の制御と、転倒防止制御の制動力差発生制御，同相転舵制御とが切り換えられるようになっている。そのフラグＦＬのフラグ値は、通常の制御を実行する場合に０に、制動力差発生制御を実行する場合に１に、同相転舵制御を実行する場合に２にされる。
【０１１９】
実行制御切換プログラムによる処理では、まず、Ｓ６１，６２において、前後加速度Ｇｘ，横加速度Ｇｙが取得され、それらを合成して車体加速度Ｇが取得される。Ｓ６３において、その車体加速度Ｇに基づいて車両が転倒する可能性が高いか否かが判定される。通常の走行状態においては、Ｓ６４において、実行制御フラグＦＬのフラグ値が０とされ、Ｓ６５において、４つの車輪１２のキャンバー角と、左右輪１２Ｍ_L，Ｍ_Rのトー角とが初期値となるようにされている。そして、Ｓ６３において、車体加速度Ｇが高転倒可能性範囲に入った場合に、車両が転倒する可能性が高いと判定され、Ｓ６６以下が実行されることで、通常の制御から転倒防止制御に切り換えられる。
【０１２０】
車両が転倒する可能性が高いと判定された際には、まず、Ｓ６６において、左右輪に与える制動力に余裕があるか否かが判定され、余裕がある場合には、Ｓ６７において実行制御フラグＦＬのフラグ値が１とされ、余裕がない場合には、フラグ値が２とされる。次いで、Ｓ６９において、運転者によりカウンタステアがされたか否かが判定され、その操作がなかった場合には、Ｓ７０以下がスキップされる。一方、運転者によりカウンタステアがされた場合には、Ｓ７０において、ヨーレートωの変化が設定値γ₀より大きいか否かが判定される。ヨーレートωの変化が設定値γ₀より小さい場合には、先に述べたキャンバー角変更制御が実行される。逆に、ヨーレートωの変化が設定値γ₀より大きい場合には、先に述べたトー角変更制御が実行される。以上の一連の処理の後、実行制御切換プログラムの１回の実行が終了する。
【０１２１】
図１７にフローチャートを示す転舵制御プログラムによる処理では、先にも説明したように、実行制御フラグＦＬのフラグ値に基づいて、制御が切り換えられる。通常は、Ｓ８４において、左輪１２Ｍ_Lの制動力と右輪１２Ｍ_Rの制動力とが同じとなるように、制動力が配分される。それに対して、実行制御フラグＦＬのフラグ値が１である場合には、Ｓ８５において、制動力配分比が変更されて、旋回外輪の制動力が旋回内輪の制動力より大きくなるように配分される。
【０１２２】
図１８にフローチャートを示す転舵制御プログラムによる処理では、先にも説明したように、上述した実行制御切換プログラムにおいて決定された実行制御フラグＦＬのフラグ値に基づいて、制御が切り換えられる。通常は、Ｓ９１からＳ９４において、先に説明したような手法で横加速度偏差ΔＧｙに基づいて、前後輪１２Ｆ，Ｒの目標転舵角θ_F ^*，θ_R ^*が決定される。また、実行制御フラグＦＬのフラグ値が２である場合には、Ｓ９６において、後輪１２Ｒの目標転舵角θ_R ^*が、前輪１２Ｆの目標転舵角θ_F ^*と同じ値とされ、前輪と同相に転舵されることになる。
【０１２３】
なお、本実施例のシステムにおいて実行されるステア特性変更制御は、第１実施例のシステムにおいて実行された運動量制限制御に代えて実行されるように構成されていたが、その第１実施例における運動量制限制御と第２実施例における車体傾倒制御との少なくとも一方に加えて、本実施例におけるステア特性変更制御が実行されるように構成してもよい。
【符号の説明】
【０１２４】
１２Ｆ：前輪（転舵輪） １２Ｍ_L：左輪（駆動輪） １２Ｍ_R：右輪（駆動輪） １２Ｒ：後輪（転舵輪） １４：車体 １６Ｆ，Ｍ_L，Ｍ_R，Ｒ：サスペンション装置 ２０：ブレーキペダル ２２Ｆ，Ｍ_L，Ｍ_R，Ｒ：制動装置 ３０：ステアリングホイール ３４Ｆ，Ｒ：転舵装置 ４０：アクセルペダル ４２Ｍ_L，Ｍ_R：駆動装置 ６０：コイルスプリング（サスペンションスプリング） ６２Ｆ，Ｍ_L，Ｍ_R，Ｒ：電磁式ショックアブソーバ ６４：電磁モータ ７４：電磁モータ ８０：電磁モータ（転舵装置） ９２：電磁モータ（制動装置） １００：電磁モータ（駆動装置） ２００：電子制御ユニット（ＥＣＵ） ２２０：車速センサ［ｖ］ ２２２：操作角センサ［Ｓ_A］ ２２４：ヨーレートセンサ［ω］ ２２６：前後加速度センサ［Ｇｘ］ ２２８：横加速度センサ［Ｇｙ］ ２３０：ばね上縦加速度センサ［Ｇｚ］ ２３２：アクセルストロークセンサ［Ｓ_D］ ２３４：ブレーキストロークセンサ［Ｓ_B］ ３００：転舵制御部 ３０２：制動力制御部 ３０４：アブソーバ力制御部 ３０６：駆動力制御部 ３１０：目標加速度決定部 ３１２：転倒可能性判定部 ３２０：転倒防止制御実行部
【０１２５】
Ｓ_B：ブレーキ操作量 Ｇｘ^*：目標前後加速度 Ｆ_B：（車両に与える）目標制動力 Ｆ_B-F，Ｆ_B-ML，Ｆ_B-MR，Ｆ_B-R：（車輪ごとの）目標制動力 Ｓ_A：操作角 ｖ：車速 Ｇｙ^*：目標横加速度 Ｇｙ_r：実横加速度 ΔＧｙ：横加速度偏差 θ_F ^*，θ_R ^*：目標転舵角 Ｆ_AV：振動減衰成分 Ｖ_S：ばね上絶対速度 Ｃ_S：減衰係数 Ｆ_AR：ロール抑制成分 Ｆ_AP：ピッチ抑制成分 Ｆ_A-F，Ｆ_A-ML，Ｆ_A-MR，Ｆ_A-R：目標アブソーバ力 Ｇ^*：目標車体加速度 Ｇ’：制限車体加速度 φ：変更許容角度 ｋ：補正係数 |Ｓ_A|'：ステアリング操作速度 Ｓ_B’：ブレーキ操作速度 ｒ_S：操作速度比 Δｘ：前後方向への目標変位量 Δｙ：車幅方向への目標変位量 Ｆ_AZx：前後方向の距離変更成分 Ｆ_AZy：車幅方向の距離変更成分 ω：ヨーレート

Claims (15)

1. 自身の前方側に配設された単一の前輪とその前輪より後方側で自身の左右にそれぞれ配設された左輪および右輪とを含む複数の車輪を有する車両に搭載され、その車両の運動を制御する車両運動制御システムであって、
   車体に生じる車体加速度が、車両の転倒の可能性が高い範囲として定められた高転倒可能性範囲に入るか否かを判定する転倒可能性判定部と、
   その転倒可能性判定部によって前記車体加速度が前記高転倒可能性範囲に入ると判定された場合に、車両の転倒の可能性を低くするように車両を運動させる制御である転倒防止制御を実行する転倒防止制御実行部と
   を備え、
   前記転倒可能性判定部が、
   車体に生じる前後方向の加速度と車幅方向の加速度とを合成することによって、前記車体加速度の向きと大きさを求めるように構成されるとともに、
   前記高転倒可能性範囲が、前記車体加速度の向きによって大きさが異なる閾値を有するように設定されており、その高転倒可能性範囲に前記車体加速度が入るか否かを判定するように構成された車両運動制御システム。
2. 前記転倒防止制御が、前記車体加速度が前記高転倒可能性範囲外となるように車両を運動させる制御である請求項１に記載の車両運動制御システム。
3. 前記転倒可能性判定部が、
   車体に生じることになる前記車体加速度をステアリング操作とブレーキ操作とに基づいて推定し、その推定された車体加速度が前記高転倒可能性範囲に入るか否かを判定するように構成された請求項１または請求項２に記載の車両運動制御システム。
4. 前記転倒防止制御が、
   前記複数の車輪のうちの転舵輪とされた１以上のものの転舵量と、車両に与える制動力との少なくとも一方を制限する運動量制限制御を含む請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の車両運動制御システム。
5. 前記運動量制限制御が、
   前記転舵量と前記制動力との両方を制限するものとされ、
   車両の走行速度が低い場合に、それが高い場合に比較して前記転舵量の制限を大きくするとともに前記制動力の制限を小さくし、車両の走行速度が高い場合に、それが低い場合に比較して前記転舵量の制限を小さくするとともに前記制動力の制限を大きくする請求項４に記載の車両運動制御システム。
6. 前記運動量制限制御が、
   前記転舵量と前記制動力との両方を制限するものとされ、
   ステアリング操作の速度に対するブレーキ操作の速度の比が大きい場合に、それが小さい場合に比較して前記制動力の制限を小さくするとともに前記転舵量の制限を大きくし、ステアリング操作の速度に対するブレーキ操作の速度の比が小さい場合に、それが大きい場合に比較して前記制動力の制限を大きくするとともに前記転舵量の制限を小さくする請求項４または請求項５に記載の車両運動制御システム。
7. 当該車両運動制御システムが、
   ステアリング操作に応じた車幅方向の加速度となるように前記転舵量を制御する転舵制御と、ブレーキ操作に応じた前後方向の加速度となるように前記制動力を制御する制動力制御とを実行するものとされ、
   前記運動量制限制御が、
   車体に生じるべき前記車体加速度である目標加速度を前記高転倒可能性範囲に入らないように決定し、その決定された目標加速度の車幅方向の成分に基づいて前記転舵量を制御するとともに、その目標加速度の前後方向の成分に基づいて前記制動力を制御することで、前記車体加速度が前記高転倒可能性範囲外となるように前記転舵輪の転舵量と車両に与える制動力との各々を制限するように構成された請求項４ないし請求項６のいずれか１つに記載の車両運動制御システム。
8. 前記転舵量のみを制限して前記高転倒可能性範囲外となるように決定された前記目標加速度を、転舵制限加速度と定義するとともに、
   前記制動力のみを制限して前記高転倒可能性範囲外となる用に決定された前記目標加速度を、制動力制限加速度と定義した場合において、
   前記運動量制限制御が、
   前記目標加速度を、それの向きが前記転舵制限加速度の向きと前記制動力制限加速度の向きとの間の向きで、それの大きさがその向きに応じた前記高転倒可能性範囲の閾値と等しくなるように決定する請求項７に記載の車両運動制御システム。
9. 前記転倒防止制御が、車両の転倒の可能性を低くする方向に車体を傾ける車体傾倒制御を含む請求項１ないし請求項８のいずれか１つに記載の車両運動制御システム。
10. 前記車体傾倒制御が、平面視における車体の重心位置が前記車体加速度の向きとは逆の向きに変位するように車体を傾ける制御である請求項９に記載の車両運動制御システム。
11. 前記転倒防止制御が、車両のアンダステア傾向を強くするステア特性変更制御を含む請求項１ないし請求項１０のいずれか１つに記載の車両運動制御システム。
12. 前記ステア特性変更制御が、前記左輪および右輪のうちの旋回外輪となるものに与える制動力をそれらのうちの旋回内輪となるものに与える制動力より大きくする制御を含む請求項１１に記載の車両運動制御システム。
13. 前記ステア特性変更制御が、前記複数の車輪のうちの少なくとも１つのもののキャンバー角を変更する制御を含む請求項１１または請求項１２に記載の車両運動制御システム。
14. 前記ステア特性変更制御が、前記左輪および右輪のトー角を変更する制御を含む請求項１１ないし請求項１３のいずれか１つに記載の車両運動制御システム。
15. 当該車両運動制御システムが搭載される車両が、さらに、前記左輪および右輪より車両後方側に配設されて転舵輪とされた単一の後輪を有し、
    前記ステア特性変更制御が、前記後輪を前記前輪と同じ向きに転舵させる制御を含む請求項１１ないし請求項１４のいずれか１つに記載の車両運動制御システム。

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