JP5104182B2 - 車両用制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、左右の車輪への駆動力配分または制動力を調節することにより、走行中の車両挙動を制御するための車両用制御装置に関するものである。

従来から、車両の走行安定性を高めるために、その車両重心を通る鉛直線まわりの車両回転角（ヨー角）の変化率（ヨー角速度）であるヨーレートを予め算出された目標ヨーレートに一致させるよう、各車輪への駆動力配分または各車輪の制動力を調節する車両用制御装置が知られている。

また、従来より上記駆動力の配分または制動力の調整によって生じるべき操舵トルクの変化を打ち消すように操舵補助を行う車両のステアリング装置がある（例えば特許文献１を参照）。この装置によれば車両の走行安定性を高めるための制御に基づく操舵トルクの変化を打ち消すことができるので、操舵フィーリングの悪化を防止することができる。
特開平１１−１３９３３８号公報

しかし、上記従来のステアリング装置では、操舵フィーリングの悪化が防止されるにとどまり、車両の走行安定性をさらに高めるための制御が行われるわけではない。例えば、目標ヨーレートと車両の実測ヨーレートとの偏差に基づき制御する車両用制御装置では、駆動力の配分または制動力の調整を行ってから車両に対応するヨーレートが生じるまでに０．１〜０．２秒程度の遅れがあり、このため制御が行き過ぎる、すなわちオーバーシュートすることがある。このことにより、車両の走行安定性を高める制御が阻害される場合がある。また、路面摩擦係数μが低い道路では、車両の走行安定性を高めるために（具体的にはアンダーステア傾向を抑制するために）後輪の左右駆動力差等を発生させると、このことにより生じるヨーモーメントが前輪に対する横力を増加させるため、前輪が横滑りしやすくなることがある。このことにより、車両の走行安定性を高める制御が阻害される場合がある。さらに、上記遅れにより、運転者が操舵操作によるヨーレート変化を体感することも遅れるので、その遅れから運転者がさらに過剰な操舵操作を行うことがある。このことにより、車両の走行安定性を高める制御が阻害される場合がある。

そこで本発明は、駆動力の配分または制動力の調整によって車両の走行安定性を高める車両用制御装置において、走行安定性を高める制御が阻害されないようステアリング装置を制御する車両用制御装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、車両の挙動を示す測定値を目標とすべき数値に一致させるよう、当該車両の車輪に対する制動力および駆動力のうち少なくとも一方の配分を制御する車両用制御装置であって、
前記車両の挙動を検出することにより前記測定値を出力する車両挙動検出手段と、
前記測定値を前記目標値に一致させるよう、前記配分を制御するための操作量を演算する演算手段と、
前記配分により前記車輪の前後方向に加わる力の差に基づき、前記車両の転舵を抑制する転舵抑制手段と
を備え、
前記検出手段は、前記車輪のうち左右前輪に加わる横力を検出するセンサであり、
前記演算手段は、前記検出手段により検出された横力を目標とすべき横力に一致させるよう、前記車輪のうち左右後輪に対する制動力および駆動力のうち少なくとも一方の配分を制御する操作量を演算することを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明において、
前記転舵抑制手段は、前記配分により前記車輪の前後方向に加わる力の差に対応して定められる転舵抑制量を、車両操舵のための操作手段による操作に応じて設定される目標とすべき転舵量から差し引くよう、前記車両のステアリング機構を制御することを特徴とする。

第３の発明は、第２の発明において、
前記車両のステアリング機構における転舵比を変更する転舵比可変装置に対して転舵比を設定する転舵比演算手段をさらに備え、
前記転舵抑制手段は、
前記演算手段により演算される操作量に基づき、前記転舵抑制量を算出する抑制量算出手段と、
前記操作手段による操作に応じて設定される目標とすべき転舵角から前記転舵抑制量を減算する減算手段と
を含み、
前記転舵比演算手段は、前記減算手段から得られる転舵角に基づき、前記転舵比を変更することを特徴とする。

第４の発明は、車両の挙動を示す測定値を目標とすべき数値に一致させるよう、当該車両の車輪に対する制動力および駆動力のうち少なくとも一方の配分を制御する車両用制御装置であって、
前記車両の挙動を検出することにより前記測定値を出力する車両挙動検出手段と、
前記測定値を前記目標値に一致させるよう、前記配分を制御するための操作量を演算する演算手段と、
前記配分により前記車輪の前後方向に加わる力の差に基づき、前記車両の転舵を抑制する転舵抑制手段と
を備え、
前記転舵抑制手段は、
前記操作量に基づき、前記車輪のうち対応する左右の車輪それぞれの前後方向に加わる力の差を算出する算出手段と、
前記算出手段により算出される力の差に基づき、前記車両操舵のための操作手段によって加えられる操舵トルクに応じて当該車両のステアリング機構に与えられる操舵補助力を減少させ、または操舵に対する反力として作用する前記操作手段に与えられる反力トルクを増加させる操舵抑制手段と
を含むことを特徴とする。

上記第１の発明によれば、車両の車輪に対する制動力および駆動力のうち少なくとも一方の配分により車輪の前後方向に加わる力の差に基づき、転舵抑制手段により車両の転舵が抑制されるので、上記配分により転舵輪が横滑りしやすくなることがなく、また運転者が過剰な操舵操作を行うことを抑制できる。したがって、車両の走行安定性を高める制御などが阻害されないようにすることができる。また、上記第１の発明によれば、左右前輪に加わる横力を目標横力に一致させるよう、上記配分を制御する操作量が演算されるので、車両の実測ヨーレートが参照されることはなく、その遅れにより制御にオーバーシュートを生じることがない。したがって、車両の走行安定性を高める制御が阻害されないようにすることができる。

上記第２の発明によれば、転舵抑制手段によって車輪前後力の差に応じた転舵抑制量が操作に応じて設定される目標とすべき転舵量から差し引かれるよう、車両のステアリング機構が制御される。よって、転舵輪が横滑りしないよう適切な転舵量で自動的にステアリング機構が制御されるので、車両の走行安定性を高める制御が阻害されないようにすることができる。

上記第３の発明によれば、車両のステアリング機構における転舵比を変更する転舵比可変装置は、転舵輪が横滑りしないよう適切な転舵比で制御されるので、車両の走行安定性を高める制御が阻害されないようにすることができる。

上記第４の発明によれば、操舵抑制手段により、ステアリング機構に与えられる操舵補助力を減少させ、または操作手段に与えられる反力トルクを増加させるので、例えば運転者が車両ヨーモーメントの変化を体感していなくても、運転者が操作手段における操舵操作が重くなることにより過剰な操舵操作を行うことを抑制できるので、車両の走行安定性を高める制御が阻害されないようにすることができる。

以下に詳しく説明するように、本発明では走行安定性を高める制御が阻害されないよう車両の転舵を抑制する転舵抑制手段が使用される構成であり、第１の実施形態では、転舵比の変更が可能なステアリング装置が使用されてその転舵比が制御され、第２の実施形態では、電動パワーステアリング装置などの操舵補助力を付与する装置または操舵反力を付与する装置が使用されてその操舵補助力または操舵反力が制御される構成である。以下、添付図面を参照して本発明の各実施形態について説明する。

＜１． 第１の実施形態＞
＜１．１ 全体構成＞
図１は、本発明における第１の実施形態に係る車両用制御装置の構成を、それに関連する車両構成と共に示す概略図である。この車両用制御装置は、車両に備えられる左右駆動力配分装置１１２および転舵比可変装置１１３を制御するものであって、転舵比可変装置１１３は、操舵のための操作手段としてのハンドル（ステアリングホイール）１００に一端が固着されるステアリングシャフト１０２の他端に接続され、変更可能に設定される転舵比でその回転角を増減してラックピニオン機構１０４に伝達するものであり、左右駆動力配分装置１１２は、車両を駆動するエンジン１１０から入力される駆動力を左右後輪１０８ｒＬ，１０８ｒＲに配分するものである。

この車両用制御装置は、ハンドル１００の回転位置を示す舵角を検出する舵角センサ２と、車速を検出する車速センサ４と、左右後輪１０８ｒＬ，１０８ｒＲにおける（車両の）前後方向にかかる駆動力または制動力を含む力（以下「後輪前後力」という）を検出する後輪前後力センサ６と、左右前輪１０８ｆＬ，１０８ｆＲにおける（車両の）鉛直方向にかかる力（以下「前輪荷重」という）を検出する前輪荷重センサ７と、左右前輪１０８ｆＬ，１０８ｆＲにおける（車両の）左右方向にかかる力（以下「前輪横力」という）を検出する前輪横力センサ８と、転舵比可変装置１１３の転舵比および左右駆動力配分装置１１２の駆動力配分比を上記各種センサからのセンサ信号に基づき制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）５とを備えている。

左右駆動力配分装置１１２は、例えば差動機構部（デファレンシャル装置）と、所定のギヤ比を有する複数の歯車列を含む歯車機構部と、所定の歯車を離接させる複数の油圧多板クラッチを含むクラッチ機構部と、油圧駆動機構とを備えており、右後輪１０８ｒＲに繋がる右後輪軸１１１Ｒに伝達される駆動力と、左後輪１０８ｒＬに繋がる左後輪軸１１１Ｌに伝達される駆動力とを車両の走行安定性が高められるようＥＣＵ５により定められた配分比で伝達する構成であるが、その構成は周知であるので詳しい説明を省略する。

また、転舵比可変装置１１３は、例えば差動歯車を有する差動機構部と、駆動アクチュエータであるブラシレスモータと、故障時に伝達比を固定するためのロック機構部とを備えており、ブラシレスモータを駆動させることにより差動機構部を作動させ、伝達比を可変制御する構成であるが、その構成は周知であるので詳しい説明を省略する。ここで運転者がハンドル１００を回転させるとこの回転運動は転舵比可変装置１１３により増減されてラックピニオン機構１０４によりラック軸の往復運動に変換される。このラック軸の両端は連結部材１０６を介して左右前輪１０８ｆＬ，１０８ｆＲに連結されており、ラック軸の往復運動に応じて連結部材１０６を介して車輪１０８の向きが変わる。なお、このような操舵機構に対してさらに運転者の操舵を補助するための電動パワーステアリング装置が備えられていてもよい。

＜１．２ 制御装置の構成＞
図２は、上記車両用制御装置であるＥＣＵ５の機能的構成を示すブロック図である。このＥＣＵ５は、左右駆動力の配分比および転舵比を算出するマイクロコンピュータ（以下「マイコン」と略記する）１０と、そのマイコン１０から出力される配分比指令値Ｄｃに応じた配分比で左右駆動力配分装置１１２を駆動するための制御信号Ｓｃを出力する配分装置駆動回路２０と、マイコン１０から出力される転舵比指令値Ｄｓに応じた転舵比で転舵比可変装置１１３を駆動するための制御信号Ｓｓを出力する転舵比可変装置駆動回路４０とを備えている。なお、マイコン１０は、一般的なコンピュータシステムに備えられるＣＰＵやプログラム格納用および作業用のメモリなどの他、各種センサからのセンサ信号を受け付ける図示されないインタフェース回路を備えている。

マイコン１０は、その内部のメモリに格納された所定のプログラムを実行することにより、目標前輪横力設定部１２と、減算器１４，３４と、フィードバック制御演算部（以下「ＦＢ制御演算部」と略記する）１６と、目標転舵角設定部３２と、転舵比演算部３６と、抑制量演算部３８とからなる制御部として機能する。この制御部において、目標前輪横力設定部１２は、舵角センサ２から出力される舵角の検出値（以下単に「舵角」という）θと、車速センサ４から出力される車速の検出値（以下単に「車速」という）Ｖと、前輪荷重センサ７から出力される前輪荷重の検出値（以下単に「前輪荷重」という）Ｆｆｚと、所定の目標タイヤ特性マップとに基づき、車両の走行安定性を高めるための目標前輪横力Ｆｆｔを決定する。目標タイヤ特性マップは、典型的には実際のタイヤ特性とは異なり理想的なタイヤ特性に設定されており、舵角θが大きくなるにつれて（また前輪荷重Ｆｆｚが大きくなるにつれて）目標となる前輪横力Ｆｆｔが大きくなるように、すなわち高いコーナリングフォースが得られるように設定されている。なお、前輪荷重センサ７に代えて左右加速度センサが備えられ、前輪荷重Ｆｆｚはこの左右加速度センサにより検出される車両の左右方向の加速度に基づき算出されてもよい。このような目標前輪横力の算出方法（算出式）については多くの例が周知であるので、ここでは詳しい説明を省略する。

減算器１４は、この目標前輪横力Ｆｆｔと前輪横力センサ８から出力される車両の前輪横力の検出値（以下単に「前輪横力」という）Ｆｆｙとの偏差（Ｆｆｔ−Ｆｆｙ）を算出する。

ＦＢ制御演算部１６は、この偏差（Ｆｆｔ−Ｆｆｙ）に基づく比例積分制御演算によって、配分装置駆動回路２０に与えるべきフィードバック制御のための配分比指令値Ｄｃを生成する。例えば、目標前輪横力設定部１２から出力される目標前輪横力Ｆｆｔに対して、前輪横力センサ８により検出される前輪横力Ｆｆｙが小さい場合、前輪の横滑りが過剰であると考えられるので、左右駆動力配分装置１１２により適切な後輪の左右駆動力差を発生させることにより配分比指令値Ｄｃを生成する。この配分比指令値Ｄｃに従った左右駆動力配分がなされ、後輪前後力差に基づいた転舵比可変制御により転舵角が減少すると、前輪の過剰な横滑りが解消される。また、目標前輪横力と実測した前輪横力との偏差に基づき制御することにより、目標ヨーレートと車両の実測ヨーレートとの偏差に基づき制御する車両用制御装置において発生する前述した０．１〜０．２秒程度の遅れが解消される。よって、車両の走行安定性を高める制御が阻害されることがない。

配分装置駆動回路２０は、配分比指令値Ｄｃに応じた配分比で左右駆動力配分装置１１２を駆動するための制御信号Ｓｃを出力する。典型的には、左右駆動力配分装置１１２の油圧駆動機構において油圧を生成する図示されないモータに対して、配分比指令値Ｄｃに応じたデューティ比のパルス信号すなわち配分比指令値Ｄｃに応じてパルス幅の変化するＰＷＭ信号である制御信号Ｓｃを与える。左右駆動力配分装置１１２は、この制御信号Ｓｃを受け取り、配分比指令値Ｄｃに応じた配分比で左右後輪１０８ｒＬ，１０８ｒＲを駆動する。

また、上記制御部において、目標転舵角設定部３２は、舵角センサ２から出力される舵角θと、車速センサ４から出力される車速Ｖと、所定の目標転舵角マップとに基づき、目標となる前輪１０８ｆＲ，１０８ｆＬの切れ角である目標転舵角Ａｔを決定する。目標転舵角マップは、典型的には車速Ｖが低くなるにつれて舵角θに対する目標転舵角Ａｔ（の比率）が大きくなるように設定されている。このような目標前輪転舵角の算出方法（算出式）については多くの例が周知であるので、ここでは詳しい説明を省略する。

減算器３４は、この目標転舵角Ａｔと後述する抑制量演算部３８から出力される抑制量Ａｓを減算した値を算出し転舵比演算部３６に与える。この転舵比演算部３６は、抑制量Ａｓが減算された目標転舵角Ａｔを実現するための転舵比を算出し、転舵比指令値Ｄｓを生成する。

転舵比可変装置駆動回路４０は、転舵比指令値Ｄｓに応じた転舵比で転舵比可変装置１１３を駆動するための制御信号Ｓｓを出力する。典型的には、転舵比可変装置１１３のアクチュエータであるブラシレスモータに対して、転舵比指令値Ｄｓに応じたデューティ比のパルス信号すなわち転舵比指令値Ｄｓに応じてパルス幅の変化するＰＷＭ信号である制御信号Ｓｓを与える。転舵比可変装置１１３は、この制御信号Ｓｓを受け取り、その差動機構部を転舵比指令値Ｄｓに応じた転舵比に設定し、運転者によるハンドル１００の回転に対して、設定された転舵比で前輪１０８ｆＬ，１０８ｆＲの転舵角を変更する。次に、抑制量演算部３８の動作について詳しく説明する。

＜１．３ 抑制量演算部の動作＞
抑制量演算部３８は、後輪前後力センサ６から出力される後輪前後力の検出値（以下単に「後輪前後力」という）Ｆｒｘに基づき、目標転舵角Ａｔに対して減算されるべき抑制量Ａｓを算出する。このように抑制量Ａｓを減算するのは、以下の理由による。

すなわち、前述したように本実施形態では目標前輪横力設定部１２から出力される目標前輪横力Ｆｆｔに対して、前輪横力センサ８により検出される前輪横力Ｆｆｙが小さい場合、前輪の横滑りが過剰であると考えられるので、左右駆動力配分装置１１２により適切な後輪の左右駆動力差を発生させることにより結果的にこれを解消する構成である。しかし、滑りやすい（路面摩擦μが低い）路面を走行中に、後輪の左右駆動差を発生させることによりアンダーステア傾向を抑制しようとすると、前輪に対する横力がさらに増加するので横滑りしやすくなる。そこで、後輪の左右駆動差によって生じた車両ヨーモーメントに応じて、前輪転舵角を減少させるように制御すれば、前輪横力を減少させることができる。また、実測ヨーレートを参照しないので、前述した遅れによるオーバーシュートの発生も防止することができる。ここで、さらに後輪駆動力差と転舵角とヨーレートとの関係について説明し、抑制量Ａｓの算出方法について説明する。

図３は、車速に応じて対応関係が変化する後輪駆動力差とヨーレートとの関係を示す図であり、図４は、車速に応じて対応関係が変化する転舵角とヨーレートとの関係を示す図であり、図５は、後輪駆動力差に対するヨーレートの割合と、転舵角に対するヨーレートの割合との関係を示す図である。

図３を参照すればわかるように、後輪駆動力差とヨーレートとは比例関係にあり、車速が大きくなるほど後輪駆動力差に対するヨーレートの比は大きくなる。また同様に、図４を参照すればわかるように、転舵角とヨーレートとは比例関係にあり、車速が大きくなるほど転舵角に対するヨーレートの比は大きくなる。しかし、このような車速の影響はヨーレートに対して生じているので、後輪駆動力差に対するヨーレートの割合と、転舵角に対するヨーレートの割合との関係は、車速とはほぼ無関係に比例関係となる。したがって、この傾きを示す値（図では２５０６．４）は定数となるので、この定数を後輪駆動力差に対して除算すれば、対応する転舵角を算出することができる。

もっとも、このように除算して得られた値を抑制量Ａｓとして目標転舵角Ａｔから単純に減算すると、後輪の左右駆動差によって生じた車両ヨーモーメントを転舵角の変更により全て解消させる過剰な制御が行われる結果となるので、１より小さい適宜に定められた所定のゲインを上記定数に乗算し、得られた値を後輪駆動力差に対して除算する。なお、このゲインは、転舵角の変更による車両挙動の応答の方が左右駆動力配分による応答よりも早いことを勘案し、転舵角の変化を或る程度小さく抑えるよう適宜に決定される。このように乗算した値を抑制量Ａｓとして目標転舵角Ａｔから減算することにより前輪転舵角の変化を或る程度減少させるように制御すれば、前輪横力を或る程度減少させることができる。したがって、前輪が横滑りすることを防止することができる。

＜１．４ 第１の実施形態の効果＞
以上のように上記第１の実施形態によれば、車両の実測ヨーレートを参照することがないので、その遅れによる前述したオーバーシュートを生じることがなく、前輪転舵角の変化を減少させるように制御することにより、前輪が横滑りしやすくなることがなく、また運転者が過剰な操舵操作を行うこともない。したがって、車両の走行安定性を高める制御が阻害されないようにすることができる。

＜１．５ 第１の実施形態の変形例＞
上記第１の実施形態では、抑制量演算部３８は、後輪前後力センサ６から出力される後輪前後力Ｆｒｘに基づき、目標転舵角Ａｔに対して減算されるべき抑制量Ａｓを算出するが、この構成に代えて、後輪前後力センサ６を省略し、抑制量演算部３８は、ＦＢ制御演算部１６から出力される配分比指令値Ｄｃに基づき左右駆動力配分装置１１２により左右後輪１０８ｒＬ，１０８ｒＲに生じるべき（目標となる）後輪前後力Ｆｒｘを算出し、これに基づき抑制量Ａｓを算出する構成であってもよい。ただし、この場合も転舵角の変更による車両挙動の応答の方が左右駆動力配分による応答よりも早いことを勘案する必要があることは前述したとおりである。

上記第１の実施形態では、左右の駆動力配分について説明したが、左右の制動力配分についても同様に適用可能である。すなわち、上記第１の実施形態では車両の前輪横力を目標前輪横力に一致させるために左右後輪１０８ｒＬ，１０８ｒＲの駆動力配分を左右駆動力配分装置１１２により適宜の配分比で設定した。しかし、このような駆動力配分に代えて、例えば左右後輪１０８ｒＬ，１０８ｒＲに対する制動力配分をディスクブレーキなどを含む周知の制動力配分機構によって適宜に配分することにより、駆動力を配分する場合と同様に制御することができる。

また、上記第１の実施形態では、後輪のみで駆動する車両を例に説明したが四輪全てで駆動する車両であっても同様に駆動力を配分することにより、さらに前後輪間の制駆動力配分を併せて適宜に設定することにより、車両の前輪横力が目標前輪横力に一致するよう制御することができる。

＜２． 第２の実施形態＞
＜２．１ 全体構成＞
図６は、本発明における第２の実施形態に係る車両用制御装置の構成を、それに関連する車両構成と共に示す概略図である。この車両用制御装置は、第１の実施形態の場合と同一の左右駆動力配分装置１１２と、第１の実施形態における転舵比可変装置１１３に代えて新たに設けられるアシストモータ１１を制御するものである。このアシストモータ１１は、ハンドル操作による運転者の負荷を軽減するための操舵補助力を発生するブラシ付きモータであって、そのモータ１１の発生する操舵補助力はステアリングシャフト１０２に連結された減速ギヤ１３を介してステアリングシャフト１０２に加えられることにより、操舵操作による運転者の負荷が軽減される。すなわち、ハンドル操作によって加えられる操舵トルクと、モータ１１の発生する操舵補助力によるトルクとの和が出力トルクとして、ステアリングシャフト１０２を介してラックピニオン機構１０４に与えられる。これによりピニオン軸が回転すると、その回転がラックピニオン機構１０４によってラック軸の往復運動に変換される。ラック軸の両端はタイロッドおよびナックルアームから成る連結部材１０６を介して左右前輪１０８ｆＲ，１０８ｆＬに連結されており、ラック軸の往復運動に応じて左右前輪１０８ｆＲ，１０８ｆＬの向きが変わる。

この車両用制御装置は、第１の実施形態と同一の舵角センサ２および後輪前後力センサ６と、左右後輪１０８ｒＲ，１０８ｒＬそれぞれの速度を検出する後輪速センサ４１と、車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサ９と、ハンドル１００の操作によってステアリングシャフト１０２に加えられる操舵トルクを検出するトルクセンサ３と、アシストモータ１１のトルクおよび左右駆動力配分装置１１２の駆動力配分比を上記各種センサからのセンサ信号に基づき制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）５とを備えている。なお、このアシストモータ１１により運転者の操舵を補助するための装置は電動パワーステアリング装置とも呼ばれる。

＜２．２ 制御装置の構成＞
図７は、上記車両用制御装置であるＥＣＵ５の機能的構成を示すブロック図である。このＥＣＵ５は、左右駆動力の配分比および操舵補助のためのトルクを算出するマイクロコンピュータ（以下「マイコン」と略記する）１０と、そのマイコン１０から出力される配分比指令値Ｄｃに応じた配分比で左右駆動力配分装置１１２を駆動するための制御信号Ｓｃを出力する配分装置駆動回路２０と、マイコン１０から出力されるアシスト電流指令値Ｄｉに応じてアシストモータ１１を駆動するための制御信号Ｓｉを出力するアシストモータ駆動回路６０およびアシストモータ１１に流れる電流を検出する電流検出器６２とを備えている。

マイコン１０は、その内部のメモリに格納された所定のプログラムを実行することにより、目標ヨーレート設定部４２と、減算器４４，５４と、ヨーレート用フィードバック制御演算部（以下「ヨーレートＦＢ制御演算部」と略記する）４６と、リミテッド・スリップ・デファレンシャル制御演算部（以下「ＬＳＤ制御演算部」と略記する）４７と、加算器４８，５８と、追加トルク演算部４９と、目標アシスト電流設定部５２と、アシスト電流用フィードバック制御演算部（以下「アシスト電流ＦＢ制御演算部」と略記する）５６とからなる制御部として機能する。

この制御部において、目標ヨーレート設定部４２は、舵角センサ２から出力される舵角の検出値（以下単に「舵角」という）θと、後輪速センサ４１から出力される後輪速の検出値（以下単に「後輪速」または「車速」という）Ｖと、当該車両に固有の定数であるホイールベース、ステアリングギヤ比、および車速の関数であるスタビリティファクタとに基づき、車両の走行安定性を高めるための目標ヨーレートＹｔを決定する。また、目標ヨーレート設定部４２は、図示されない加速度センサから出力される車両の前後方向および左右方向の加速度の検出値を使用して目標ヨーレートＹｔを決定してもよい。このような目標ヨーレートの算出方法（算出式）については多くの例が周知であるので、ここでは詳しい説明を省略する。

減算器４４は、この目標ヨーレートＹｔとヨーレートセンサ９から出力される車両のヨーレートの検出値（以下「実ヨーレート」という）Ｙｓとの偏差（Ｙｔ−Ｙｓ）を算出する。

ヨーレートＦＢ制御演算部４６は、この偏差（Ｙｔ−Ｙｓ）に基づく比例積分制御演算によって、配分装置駆動回路２０に与えるべきフィードバック制御のための（配分比指令値Ｄｃに対して下記のＬＳＤ制御のためのＬＳＤ指令値Ｄｌｓが加算されていない）配分比指令値Ｄｃ’を生成する。

ＬＳＤ制御演算部４７は、後輪速センサ４１からの左右後輪１０８ｒＲ，１０８ｒＬの後輪速差（左右後輪の回転速度差）に基づき、空転している後輪を減速するよう、配分比指令値Ｄｃ’に対して加算することにより左右駆動力の配分比を変更するＬＳＤ指令値Ｄｌｓを生成する。このようなＬＳＤ制御は、無負荷状態の車輪の空転を防ぐことにより、悪路や滑りやすい路面状況でも車輪へ確実に駆動力を伝えるためのものであり、多くの制御方法が周知であるので、ここでは詳しい説明を省略する。なお、このＬＳＤ制御演算部４７および加算器４８は省略されてもよい。また第１の実施形態においてもこのＬＳＤ制御演算部４７が備えられていてもよい。

加算器４８は、ヨーレートＦＢ制御演算部４６により生成される配分比指令値Ｄｃ’と、ＬＳＤ制御演算部４７によるＬＳＤ指令値Ｄｌｓとを加算することにより得られる配分比指令値Ｄｃを配分装置駆動回路２０および追加トルク演算部４９に与える。

配分装置駆動回路２０は、第１の実施形態と同一の構成および動作を行うものであって、配分比指令値Ｄｃに基づき、左右駆動力配分装置１１２を制御し、左右駆動力配分装置１１２は、この配分比指令値Ｄｃに応じた配分比で左右後輪１０８ｒＬ，１０８ｒＲを駆動する。

追加トルク演算部４９は、配分比指令値Ｄｃに基づき左右後輪１０８ｒＬ，１０８ｒＲのトルク差によって生じるべき予想される車両ヨーモーメントに対応する追加トルク指令値Ｄｔを出力する。この追加トルク指令値Ｄｔは、後述するアシスト電流指令値Ｄｉ’に対して加算されるべき指令値であって、前述した遅れにより未だ発生していない車両ヨーモーメントをハンドル１００の操舵操作を重くすることにより運転者に知覚させるためのものである。すなわち、上記遅れにより運転者が操舵操作によるヨーレート変化等を体感することが遅れるため、その遅れから運転者がさらに過剰な操舵操作を行うことがあり、このことによって車両の走行安定性を高める制御が阻害される場合がある。そこで、予想される車両ヨーモーメントに対応して予め定められた追加トルク指令値Ｄｔを操舵補助力から減算するように（またはマイナスの操舵補助力が加わるように）アシスト電流指令値Ｄｉ’に対して加算すれば、ハンドル１００の操舵操作が重くなるので、運転者は車両ヨーモーメントの変化を体感していなくても、過剰な操舵操作を行うことを抑制できる。

次に、上記制御部において、目標アシスト電流設定部５２は、トルクセンサ３から出力される操舵トルクの検出値Ｔ（以下、単に「操舵トルクＴ」という）と、後輪速センサ４１から出力される後輪速に基づく車速（具体的には後輪速の平均値から算出される車速）Ｖとに基づき、アシストモータ１１に流すべき電流の目標値Ｉｔ、すなわちハンドル操作を容易にする操舵補助力を発生させるためにアシストモータ１１に流すべき電流の値を生成する。具体的には、適切な操舵補助力を発生させるためにアシストモータ１１に供給すべきアシスト電流の値と操舵トルクの値との関係を車速に応じて示すマップ（「アシストマップ」と呼ばれる）が目標アシスト電流設定部５２内に予め保持されており、目標アシスト電流設定部５２は、このアシストマップを参照して、上記操舵トルクＴおよび車速Ｖに対応する電流の目標値を求め、これを電流目標値Ｉｔとして出力する。このアシストマップは、車速が小さいほど、また操舵トルクが大きいほど電流目標値Ｉｔを大きくするように設定されている。これにより、ハンドル１００が重いときほど操舵補助力が大きくなり、ハンドル操作が容易になる。

減算器５４は、この目標アシスト電流設定部５２から出力される電流目標値Ｉｔと電流検出器６２から出力されるモータ電流の検出値Ｉｓとの偏差（Ｉｔ−Ｉｓ）を算出する。アシスト電流ＦＢ制御演算部５６は、この偏差（Ｉｔ−Ｉｓ）に基づく比例積分制御演算によって、アシストモータ駆動回路６０に与えるべきフィードバック制御のための（アシスト電流指令値Ｄｉに対して上述した追加トルク指令値Ｄｔが加算されていない）アシスト電流指令値Ｄｉ’を生成する。

加算器５８は、このアシスト電流ＦＢ制御演算部５６から出力されるアシスト電流指令値Ｄｉ’と、追加トルク演算部４９から出力される追加トルク指令値Ｄｔとを加算し、得られるアシスト電流指令値Ｄｉをアシストモータ駆動回路６０に与える。

アシストモータ駆動回路６０は、このアシスト電流指令値Ｄｉに基づき、アシストモータ１１を駆動する。具体的には、このアシスト電流指令値Ｄｉは、これにに応じてパルス幅の変化する指令値Ｄｉに応じたデューティ比のＰＷＭパルス信号に変換され、アシストモータ駆動回路６０は、内蔵するスイッチング素子としての複数のパワートランジスタをこのＰＷＭ信号によってオン／オフさせることにより、そのＰＷＭ信号のパルス幅（デューティ比）に応じた電圧をアシストモータ１１に印加する。アシストモータ１１は、その電圧印加によって流れる電流に応じた大きさおよび方向の操舵補助力となるトルクを発生する。なお、このアシストモータ１１はブラシ付きの一般的な直流モータであるものとして説明したが、例えば３相ブラシレスモータであってもよい。

＜２．３ 第２の実施形態の効果＞
以上のように上記第２の実施形態によれば、予想される車両ヨーモーメントに対応して予め定められた追加トルク指令値Ｄｔを操舵補助力から減算するように（またはマイナスの操舵補助力が加わるように）アシスト電流指令値Ｄｉ’に対して加算される。よって、運転者は車両ヨーモーメントの変化を体感していなくても、ハンドル１００の操舵操作が重くなることにより過剰な操舵操作を抑制できるので、車両の走行安定性を高める制御が阻害されないようにすることができる。

＜２．４ 第２の実施形態の変形例＞
上記第２の実施形態では、電動パワーステアリング装置の一部として機能するアシストモータ１１を制御することによりハンドル１００が重くなるような操舵補助力を発生させる構成であるが、このような電動パワーステアリング装置に代えて、第１の実施形態における転舵比可変装置１１３に併せて備えられることがあり、また周知のステア・バイ・ワイヤシステムに必ず備えられる反力トルク装置を設けてもよい。この反力トルク装置は、初期的な転舵比と同様の操舵フィーリングを異なる転舵比においても実現するために、またステアリング機構とハンドルとが機械的に接続されているかのような操舵フィーリングを実現するために設けられる周知の装置である。このような反力トルク装置に上記のようにハンドル１００が重くなるような操舵操作に対する反力トルクを発生させる構成であってもよい。

上記第２の実施形態でも、第１の実施形態における変形例と同様、左右の制動力配分についても同様に適用可能であり、また四輪全てで駆動する車両であっても同様に駆動力を配分することにより、さらに前後輪間の制駆動力配分を併せて適宜に設定することにより制御することができる。

＜３． 第３の実施形態＞
＜３．１ 構成および動作＞
本第３の実施形態では、第２の実施形態のように操舵補助力または操舵反力を発生させることにより、過剰な操舵操作を直接的に抑制するのではなく、わかりやすい警告を運転者に与えることにより、過剰な操舵操作などの走行安定性を害する行為を止めさせ、このことにより間接的に車両の走行安定性を高める制御が阻害されないようにする。以下、このことを実現する第３の実施形態に係る警報装置について説明する。

図８は、このような第３の実施形態に係る警報装置の構成および動作の一例を説明するための図であり、図９はこの他例を説明するための図である。図８および図９に示される車両には左右前輪１０８ｆＬ，１０８ｆＲおよび左右後輪１０８ｒＬ，１０８ｒＲが備えられており、これらの車輪のすべり量がグラフＴｓｆＬ，ＴｓｆＲ，ＴｓｒＬ，ＴｓｒＲにより示されている。このグラフが高くなるほどすべり量が大きいことを意味する。なお、このすべり量は、各車輪のすべり状態を検出するために各車輪に対応して設けられる図示されない周知のセンサにより検出される。また、この車両の室内には各車輪に対応する位置近傍に４つのスピーカ３００ｆＬ，３００ｆＲ，３００ｒＬ，３００ｒＲが設けられている。これらのスピーカは典型的には４チャンネル以上のサラウンド型スピーカであって、図示されない音声信号生成部および音声信号増幅部により与えられる音をサラウンド再生モードで出力する。図ではその音が波線で示されている。なお、これらのスピーカは一般的な車両に音楽再生などの用途で搭載されていることが多いので、本警報装置にこれらを流用することが可能である。

ここで、図８および図９を参照するとわかるように、各スピーカは対応する車輪のすべり量に応じた音量の音を再生するので、運転者はその音量からどの車輪がどの程度すべっている状態にあるかを直感的に把握することができる。また、音量や位相等を適宜に制御するサラウンド再生モードを利用することにより、音像位置Ｐｓを最も滑っている車輪の近傍に定位させることができるので、このことにより、さらに運転者に車輪のすべり状態を直感的に把握させることができる。

例えば、図８に示される場合では車輪のすべり量が全体的に小さいので、各スピーカにより再生される音量は大きくなくまた周波数も低いが、図９に示される場合では車輪のすべり量が全体的に大きいので、各スピーカにより再生される音量は大きくまた周波数も高くなる。さらに音像位置Ｐｓも左前輪１０８ｆＬにより近くなっている。したがって、運転者Ｕは危険（ここでは全体的に車輪が滑っており特に左前輪１０８ｆＬのすべり量が大きいこと）を直感的に察知することができる。また、音量や周波数を変化させる他、音色を変化させたり音声による警告を併せて行ってもよい。

なお、スピーカの数は４つに限定されるわけではなくそれより多い場合であっても、音像を適宜の位置に定位させることにより、運転者はどの車輪がどの程度すべっている状態にあるかを直感的に把握することができる。また、スピーカの数が２つ程度（例えばステレオ型ヘッドフォン）であっても音像の定位感は落ちるが、擬似的なサラウンド再生を行うことは可能であるので、運転者にどの車輪がどの程度すべっている状態にあるかを把握させることはできる。

＜３．２ 第３の実施形態の効果＞
以上のように、各車輪１０８ｆＬ、１０８ｆＲ，１０８ｒＬ，１０８ｒＲに対応させた４つのスピーカ３００ｆＬ，３００ｆＲ，３００ｒＬ，３００ｒＲにより、各車輪のすべり量に応じた音量および周波数で車輪のすべり状態を運転者Ｕに知らせるので、ディスプレイ表示のように視点を移動させる必要がある警報装置よりも安全かつ直ちに車輪の状態を把握することができ、またブザーなどの単一音源からの警告のように車輪がすべっている事実しか報知しない構成とは異なって、運転者にどの車輪がどの程度すべっている状態にあるかを直感的に把握させることができる。このことにより車両の走行安定性および安全性をさらに高めることができる。

本発明の第１の実施形態に係る車両用制御装置の構成を、それに関連する車両構成と共に示す概略図である。 上記実施形態に係る車両用制御装置であるＥＣＵの機能的構成を示すブロック図である。 上記実施形態において、車速に応じて対応関係が変化する後輪駆動力差とヨーレートとの関係を示す図である。 上記実施形態において、車速に応じて対応関係が変化する転舵角とヨーレートとの関係を示す図である。 上記実施形態において、後輪駆動力差に対するヨーレートの割合と、転舵角に対するヨーレートの割合との関係を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る車両用制御装置の構成を、それに関連する車両構成と共に示す概略図である。 上記実施形態に係る車両用制御装置であるＥＣＵの機能的構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施形態に係る警報装置の構成および動作の一例を説明するための図である。 上記実施形態における警報装置の構成および動作の他例を説明するための図である。

符号の説明

５…電子制御ユニット（ＥＣＵ）、１４，３４，４４，５４…減算器、１６…フィードバック制御演算部（ＦＢ制御演算部）、４６…ヨーレートフィードバック制御演算部（ヨーレートＦＢ制御演算部）、４７…リミテッド・スリップ・ディファレンシャル制御演算部（ＬＳＤ制御演算部）、５６…アシスト電流フィードバック制御演算部（アシスト電流ＦＢ制御演算部）、Ｆｆｔ…目標前輪横力、Ｆｆｙ…実測前輪横力、Ａｔ…目標転舵角、Ａｓ…抑制量、Ｙｔ…目標ヨーレート、Ｙｓ…実ヨーレート、Ｖ…車速、θ…舵角、Ｔ…トルク、Ｆｆｚ…前輪荷重、Ｉｔ…電流目標値、Ｉｓ…モータ電流検出値

Claims (4)

1. 車両の挙動を示す測定値を目標とすべき数値に一致させるよう、当該車両の車輪に対する制動力および駆動力のうち少なくとも一方の配分を制御する車両用制御装置であって、
   前記車両の挙動を検出することにより前記測定値を出力する車両挙動検出手段と、
   前記測定値を前記目標値に一致させるよう、前記配分を制御するための操作量を演算する演算手段と、
   前記配分により前記車輪の前後方向に加わる力の差に基づき、前記車両の転舵を抑制する転舵抑制手段と
   を備え、
   前記検出手段は、前記車輪のうち左右前輪に加わる横力を検出するセンサであり、
   前記演算手段は、前記検出手段により検出された横力を目標とすべき横力に一致させるよう、前記車輪のうち左右後輪に対する制動力および駆動力のうち少なくとも一方の配分を制御する操作量を演算することを特徴とする、車両用制御装置。
2. 前記転舵抑制手段は、前記配分により前記車輪の前後方向に加わる力の差に対応して定められる転舵抑制量を、車両操舵のための操作手段による操作に応じて設定される目標とすべき転舵量から差し引くよう、前記車両のステアリング機構を制御することを特徴とする、請求項１に記載の車両用制御装置。
3. 前記車両のステアリング機構における転舵比を変更する転舵比可変装置に対して転舵比を設定する転舵比演算手段をさらに備え、
   前記転舵抑制手段は、
   前記演算手段により演算される操作量に基づき、前記転舵抑制量を算出する抑制量算出手段と、
   前記操作手段による操作に応じて設定される目標とすべき転舵角から前記転舵抑制量を減算する減算手段と
   を含み、
   前記転舵比演算手段は、前記減算手段から得られる転舵角に基づき、前記転舵比を変更することを特徴とする、請求項２に記載の車両用制御装置。
4. 車両の挙動を示す測定値を目標とすべき数値に一致させるよう、当該車両の車輪に対する制動力および駆動力のうち少なくとも一方の配分を制御する車両用制御装置であって、
   前記車両の挙動を検出することにより前記測定値を出力する車両挙動検出手段と、
   前記測定値を前記目標値に一致させるよう、前記配分を制御するための操作量を演算する演算手段と、
   前記配分により前記車輪の前後方向に加わる力の差に基づき、前記車両の転舵を抑制する転舵抑制手段と
   を備え、
   前記転舵抑制手段は、
   前記操作量に基づき、前記車輪のうち対応する左右の車輪それぞれの前後方向に加わる力の差を算出する算出手段と、
   前記算出手段により算出される力の差に基づき、前記車両操舵のための操作手段によって加えられる操舵トルクに応じて当該車両のステアリング機構に与えられる操舵補助力を減少させ、または操舵に対する反力として作用する前記操作手段に与えられる反力トルクを増加させる操舵抑制手段と
   を含むことを特徴とする、車両用制御装置。

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