JP5154397B2

JP5154397B2 - 車両運動制御装置

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Publication number: JP5154397B2
Application number: JP2008330905A
Authority: JP
Inventors: 浩二松野
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
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Filing date: 2008-12-25
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Description

本発明は、制駆動力制御による車両運動性能の改善と制御効率あるいは走行抵抗改善の最適化を図る車両運動制御装置に関する。

近年、車両においては、様々な車両運動制御装置が搭載されている。例えば、特開２００１−２３３１９５号公報には、車両がアンダステア状態である時は、旋回内側における前後両方の車輪の制動力を増加させることで、旋回内側への車両ヨーモーメントを発生させ、車両がオーバステア状態である時は旋回外側における前後両方の車輪の制動力を増加させることで、旋回外側への車両ヨーモーメントを発生させる車両の姿勢制御装置が開示されている。

また、特開２００５−１９３７９４号公報には、車両に制動力を生じさせる制動装置の作動と、変速機を相対的に低速用の変速段に変速する動作とにより減速制御を行う装置であって、前方のカーブ路の曲率と、カーブ路までの距離と、車速に基づいて、必要減速度を求め、この必要減速度に基づいて、制動装置の制御量と変速段の変更量を決定する車両の減速制御装置の技術が開示されている。
特開２００１−２３３１９５号公報特開２００５−１９３７９４号公報

しかしながら、上述の特許文献１に開示されるような車両のステア特性を改善するブレーキ制御や、特許文献２に開示されるような車両の走行路に応じて必要なブレーキ制御を行う等の車両の運動制御では、それらの制御に伴う走行抵抗を加味しないと、不必要なエネルギ損失（走行抵抗の増大）をもたらしたり、最大限の車両運動性能を引き出せない虞がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、走行エネルギの損失が少ないスムーズで高燃費な走りと最大の車両運動性能を発揮することを走行状態に応じて的確にバランスさせることができる車両運動制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、前後軸の制駆動力と路面情報に応じて前後荷重移動に対する非線形性と摩擦円の影響を考慮した前後軸の最大タイヤ横力を算出する最大タイヤ横力算出手段と、上記前後軸の制駆動力と上記前後軸の最大タイヤ横力を基に目標ステア特性を実現するエネルギ損失最小の前後軸の制駆動力を第１の前後制駆動力として算出する第１の前後制駆動力算出手段と、上記前後軸の制駆動力と上記前後軸の最大タイヤ横力を基に目標ステア特性を実現しなおかつ前後軸の最大タイヤ横力の和を最大にする前後軸の制駆動力を第２の前後制駆動力として算出する第２の前後制駆動力算出手段と、車両の走行状態を基に前後輪のグリップの余裕をグリップマージンとして算出するグリップマージン算出手段と、上記グリップマージンに応じて上記第１の前後制駆動力と上記第２の前後制駆動力とを基に前後軸の目標制駆動力を算出する目標制駆動力算出手段とを備えたことを特徴としている。

本発明による車両運動制御装置によれば、走行エネルギの損失が少ないスムーズで高燃費な走りと最大の車両運動性能を発揮することを走行状態に応じて的確にバランスさせることが可能となる。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１乃至図１１は本発明の実施の一形態を示し、図１は車両運動制御装置を搭載した車両の概略構成を示す説明図、図２は前後制駆動力制御装置の機能ブロック図、図３は前後制駆動力制御プログラムのフローチャート、図４は第１の前後制駆動力Ｆxfte、Ｆxrte算出ルーチンのフローチャート、図５は第２の前後制駆動力Ｆxftp、Ｆxrtp算出ルーチンのフローチャート、図６は前後軸の目標制駆動力Ｆxft、Ｆxrt算出ルーチンのフローチャート、図７は接地荷重と前後荷重移動に対する非線形性のみを考慮した最大タイヤ横力の特性図、図８は摩擦円の影響のみを考慮した前後軸の最大タイヤ横力の説明図、図９は前後軸の横力係数の説明図、図１０は前後荷重移動に対する非線形性と摩擦円の影響を考慮した最大タイヤ横力の特性図、図１１は制駆動のそれぞれの領域におけるエネルギ損失最小化、コーナリング性能最大化する制駆動力の詳細説明図、図１２はグリップマージンにより設定する制御強さ係数Ｋｅと制御比率係数Ｋｐの説明図である。

図１において、符号１は車両を示し、車両前部に配置されたエンジン２による駆動力は、このエンジン２後方の自動変速装置（トルクコンバータ等も含んで図示）３からトランスミッション出力軸３ａを経てセンターディファレンシャル装置４に伝達され、このセンターディファレンシャル装置４から、リヤドライブ軸５、プロペラシャフト６、ドライブピニオン７を介して後輪終減速装置８に入力される一方、センターディファレンシャル装置４から、フロントドライブ軸９を介して前輪終減速装置１０に入力される。ここで、自動変速装置３、センターディファレンシャル装置４および前輪終減速装置１０等は、一体に図示しないケース内に設けられている。

後輪終減速装置８に入力された駆動力は、後輪左ドライブ軸１１rlを経て左後輪１２rlに、後輪右ドライブ軸１１rrを経て右後輪１２rrに伝達される一方、前輪終減速装置１０に入力された駆動力は、前輪左ドライブ軸１１flを経て左前輪１２flに、前輪右ドライブ軸１１frを経て右前輪１２frに伝達される。

符号１３は車両のブレーキ駆動部を示し、このブレーキ駆動部１３には、ドライバにより操作されるブレーキペダル１４と接続されたマスターシリンダ１５が接続されており、ドライバがブレーキペダル１４を操作するとマスターシリンダ１５により、ブレーキ駆動部１３を通じて、４輪１２fl，１２fr，１２rl，１２rrの各ホイールシリンダ（左前輪ホイールシリンダ１６fl，右前輪ホイールシリンダ１６fr，左後輪ホイールシリンダ１６rl，右後輪ホイールシリンダ１６rr）にブレーキ圧が導入され、これにより４輪にブレーキがかかって制動される。

ブレーキ駆動部１３は、加圧源、減圧弁、増圧弁等を備えたハイドロリックユニットで、入力信号に応じて、各ホイールシリンダ１６fl，１６fr，１６rl，１６rrに対して、それぞれ独立にブレーキ圧を導入自在に形成されている。

車両１には、エンジン２を制御するエンジン制御装置２１、自動変速装置３を制御するトランスミッション制御装置２２、ブレーキ駆動部１３を制御するブレーキ制御装置２３が設けられており、これら各制御装置２１、２２、２３は、制駆動力制御装置２０と接続されている。

制駆動力制御装置２０は、例えば、特開平１１−２５５００４号公報等に開示される制御装置であり、走行路前方のカーブを無理なく通過させるため、必要に応じて警報、減速を行うものである。

具体的には、路面摩擦係数と道路勾配から基準減速度を演算し、道路形状と路面摩擦係数を基に許容横加速度を演算して許容進入速度を演算する。また、判断対象のカーブまでの間の屈曲部分を等価な直線に補正した等価直線距離を演算する。そして、車速と許容進入速度と等価直線距離を基にした必要減速度を基準減速度から演算した警報減速度及び強制減速度と比較し、この結果に応じて、警報を実行すると共に、エンジン制御装置２１、トランスミッション制御装置２２、ブレーキ制御装置２３に信号出力して必要な強制減速制御を行うように構成されている。

また、制駆動力制御装置２０は、後述する前後制駆動力制御装置３０から前後軸の目標制駆動力Ｆxft、Ｆxrtが入力されて、現在の前後軸の制駆動力と目標制駆動力Ｆxft、Ｆxrtとを比較して、前後軸の制駆動力が目標制駆動力Ｆxft、Ｆxrtとなるように制御が行われるようになっている。

前後制駆動力制御装置３０には、路面摩擦係数μを推定する路面摩擦係数推定装置３１、横加速度（ｄ^２ｙ／ｄｔ^２）を検出する横加速度センサ３２が接続されている。そして、前後制駆動力制御装置３０は、図３のフローチャートに示すように、ステップ（以下、「Ｓ」と略称）Ｓ１０１で、必要パラメータ、すなわち、路面摩擦係数μ、横加速度（ｄ^２ｙ／ｄｔ^２）を読み込んだ後、Ｓ１０２で、目標ステア特性を実現するエネルギ損失最小の前後軸の制駆動力を第１の前後制駆動力Ｆxfte、Ｆxrteとして算出し、Ｓ１０３で、目標ステア特性を実現しなおかつ前後軸の最大タイヤ横力の和を最大にする前後軸の制駆動力を第２の前後制駆動力Ｆxftp、Ｆxrtpとして算出する。そして、Ｓ１０４で、横加速度（ｄ^２ｙ／ｄｔ^２）を基に算出した前後軸のタイヤ横力Ｆyf、Ｆyrに基づいてグリップマージンＭｇを設定し、グリップマージンＭｇに応じて第１の前後制駆動力Ｆxfte、Ｆxrteと第２の前後制駆動力Ｆxftp、Ｆxrtpとを基に前後軸の目標制駆動力Ｆxft、Ｆxrtを算出して制駆動力制御装置２０に出力するように構成されている。

すなわち、前後制駆動力制御装置３０は、図２に示すように、第１の前後制駆動力算出部３０ａ、第２の前後制駆動力算出部３０ｂ、前後軸の目標制駆動力算出部３０ｃから主要に構成されている。

第１の前後制駆動力算出部３０ａは、路面摩擦係数推定装置３１から路面摩擦係数μが入力される。そして、図４に示す、第１の前後制駆動力Ｆxfte、Ｆxrte算出ルーチンのフローチャートに従って第１の前後制駆動力Ｆxfte、Ｆxrteを算出して前後軸の目標制駆動力算出部３０ｃに出力する。

すなわち、図４のフローチャートでは、まず、Ｓ２０１で、前回の第１の前後制駆動力Ｆxfte(k-1)、Ｆxrte(k-1)を前後制駆動力Ｆxf、Ｆxrとする（Ｆxf＝Ｆxfte(k-1)、Ｆxr＝Ｆxrte(k-1)）。

Ｓ２０２では、以下（１）式により、制駆動による前後軸間の荷重移動ｄＦｚを算出する。
ｄＦｚ＝（Ｆxf＋Ｆxr）・（ｈ／Ｌ） …（１）
ここで、ｈは重心高、Ｌはホイールベースである。尚、前後制駆動力の符号は、駆動側を（＋）とする。

次いで、Ｓ２０３に進み、以下の（２）式により前軸の接地荷重Ｆzf、（３）式により後軸の接地荷重Ｆzrを算出する。
Ｆzf＝Ｆzf0−ｄＦｚ …（２）
Ｆzr＝Ｆzr0＋ｄＦｚ …（３）
ここで、Ｆzf0、Ｆzr0は、制駆動力が０時（静止時）の前後軸接地荷重である。

次に、Ｓ２０４に進み、予め設定しておいたマップ（図７参照）等を参照して、Ｓ２０３で算出した前後軸の接地荷重Ｆzf、Ｆzrを基に、前後荷重移動に対する非線形性のみを考慮した前後軸の最大タイヤ横力Ｆyf1、Ｆyr1を算出する。

次いで、Ｓ２０５に進み、図８に示す、タイヤに作用する力の関係を基に、以下の（４）式により摩擦円の影響のみを考慮した前軸の最大タイヤ横力Ｆyf2、（５）式により摩擦円の影響のみを考慮した後軸の最大タイヤ横力Ｆyr2を算出する。
Ｆyf2＝（（Ｆzf・μ）^２−Ｆxf^２）^１／２ …（４）
Ｆyr2＝（（Ｆzr・μ）^２−Ｆxr^２）^１／２ …（５）

次に、Ｓ２０６に進み、以下の（６）、（７）式により、摩擦円の影響のみを考慮した前後軸の最大タイヤ横力Ｆyf2、Ｆyr2を前後軸の横力係数Cyf2、Ｃyr2に変換する。
Cyf2＝Ｆyf2／（Ｆzf・μ） …（６）
Cyr2＝Ｆyr2／（Ｆzr・μ） …（７）
ここで、前後制駆動力Ｆxf、Ｆxrの絶対値と前後軸の横力係数Cyf2、Ｃyr2の関係は、図９に示すようになっている。

次いで、Ｓ２０７に進み、以下の（８）、（９）式により、前後荷重移動に対する非線形性と摩擦円の影響を考慮した前後軸の最大タイヤ横力Ｆyf3、Ｆyr3を算出する。
Ｆyf3＝Ｆyf1・Cyf2 …（８）
Ｆyr3＝Ｆyr1・Cyr2 …（９）
ここで、前後制駆動力Ｆxf、Ｆxrと前後荷重移動に対する非線形性と摩擦円の影響を考慮した前後軸の最大タイヤ横力Ｆyf3、Ｆyr3の関係は、図１０に示すようになっている。

そして、Ｓ２０８に進み、前後制駆動力Ｆxf、Ｆxrが、目標ステア特性を実現するエネルギ損失最小の前後制駆動力となっているか否か判定する。すなわち、制駆動に伴うエネルギ損失を、（｜制駆動力｜・タイヤのスリップ）と考えた場合、タイヤのスリップ（スリップ率）は制駆動力に比例するので、エネルギ損失は制駆動力の二乗に比例する。

従って、前後制駆動力の二乗和（Ｆxf^２＋Ｆxr^２）が最小であり、且つ、ステア特性であるＦyf3、Ｆyr3の比（Ｆyf3：Ｆyr3）が目標とする所定値（Ｃｆ：Ｃｒ）；例えば、ニュートラルステア時の比）か否かを判定する。

具体的には、ステア特性が、Ｆyr3・（Ｃｆ−ε）≦Ｆyf3・Ｃｒ≦Ｆyr3・（Ｃｆ＋ε）の関係で（εは定数）、略目標ステア特性であり、且つ、（Ｆxf^２＋Ｆxr^２）≧（Ｆxfte(k-1)^２＋Ｆxrte(k-1)^２）であり、エネルギ損失が前回の算出値を維持若しくは増加傾向の場合の時は、前後制駆動力Ｆxf、Ｆxrが、目標ステア特性を実現するエネルギ損失最小の前後制駆動力となっていると判定してＳ２０９に進んで、Ｆxfte＝Ｆxf、Ｆxrte＝Ｆxrとし、Ｓ２１０に進んで、これら第１の前後制駆動力Ｆxfte、Ｆxrteを前後軸の目標制駆動力算出部３０ｃに出力してルーチンを抜ける。

一方、Ｓ２０８で、目標ステア特性を実現するエネルギ損失最小の前後制駆動力となっていない場合は、Ｓ２１１に進んで、以下のように、前後制駆動力Ｆxf、Ｆxrを修正してＳ２０２からの処理を繰り返す。

すなわち、Ｆyr3・（Ｃｆ−ε）≧Ｆyf3・Ｃｒであり、前輪側の最大タイヤ横力が小さく、目標ステアに対してアンダステア傾向の場合は、
Ｆxf＝Ｆxf−sign（Ｆxf）・Δ１ …（１０）
Ｆxr＝Ｆxr＋sign（Ｆxr）・Δ１ …（１１）
ここで、sign（Ｆxf）はＦxfの符号、sign（Ｆxr）はＦxrの符号、Δ１は予め設定する微少量である。

また、Ｆyf3・Ｃｒ≧Ｆyr3・（Ｃｆ＋ε）であり、前輪側の最大タイヤ横力が大きく、目標ステアに対してオーバステア傾向の場合は、
Ｆxf＝Ｆxf＋sign（Ｆxf）・Δ１ …（１２）
Ｆxr＝Ｆxr−sign（Ｆxr）・Δ１ …（１３）
更に、Ｆyr3・（Ｃｆ−ε）≦Ｆyf3・Ｃｒ≦Ｆyr3・（Ｃｆ＋ε）の関係で、略目標ステア特性であり、且つ、（Ｆxf^２＋Ｆxr^２）＜（Ｆxfte(k-1)^２＋Ｆxrte(k-1)^２）であり、エネルギ損失が前回の算出値に対して減少傾向で更にエネルギ損失を減少させることができる時は、
Ｆxf＝Ｆxf−Ｃｆ・Δ２ …（１４）
Ｆxr＝Ｆxr−Ｃｒ・Δ２ …（１５）
ここで、Δ２は予め設定する微少量である。

このように、Ｓ２０２〜Ｓ２１１の処理を繰り返すことにより、目標ステア特性を実現するエネルギ損失最小の前後軸の制駆動力を第１の前後制駆動力Ｆxfte、Ｆxrteとして算出するのである。

第１の前後制駆動力Ｆxfte、Ｆxrteは、具体的には、図１１に示すように、エネルギ損失最小化時の目標総制駆動力Ｆxte_b、Ｆxte_a、エネルギ損失最小化時の制駆動力前後配分比をＤe_b、Ｄe_aとすると、制動時におけるエネルギ損失最小化の前後制動力Ｆxfte_b、Ｆxrte_b、駆動時におけるエネルギ損失最小化の前後駆動力Ｆxfte_a、Ｆxrte_aは、以下の（１６）式〜（１９）式で示される。

Ｆxfte_b＝Ｆxte_b・Ｄe_b …（１６）
Ｆxrte_b＝Ｆxte_b・（１−Ｄe_b） …（１７）
Ｆxfte_a＝Ｆxte_a・Ｄe_a …（１８）
Ｆxrte_a＝Ｆxte_a・（１−Ｄe_a） …（１９）
このように、第１の前後制駆動力算出部３０ａは、最大タイヤ横力算出手段、第１の前後制駆動力算出手段として設けられている。

第２の前後制駆動力算出部３０ｂは、路面摩擦係数推定装置３１から路面摩擦係数μが入力される。そして、図５に示す、第２の前後制駆動力Ｆxftp、Ｆxrtp算出ルーチンのフローチャートに従って第２の前後制駆動力Ｆxftp、Ｆxrtpを算出して前後軸の目標制駆動力算出部３０ｃに出力する。

すなわち、図５のフローチャートでは、まず、Ｓ３０１で、前回の第２の前後制駆動力Ｆxftp(k-1)、Ｆxrtp(k-1)を前後制駆動力Ｆxf、Ｆxrとする（Ｆxf＝Ｆxftp(k-1)、Ｆxr＝Ｆxrtp(k-1)）。

以下、Ｓ３０２〜Ｓ３０７の処理は、前述の、第１の前後制駆動力算出部３０ａにおけるＳ２０２〜Ｓ２０７と同じ処理であり、Ｓ３０２では、前述の（１）式により、制駆動による前後軸間の荷重移動ｄＦｚを算出する。

次に、Ｓ３０３に進むと、前述の（２）、（３）式により、前後軸の接地荷重Ｆzf、Ｆzrを算出する。

次いで、Ｓ３０４に進み、予め設定しておいたマップ（図７参照）等を参照して、Ｓ３０３で算出した前後軸の接地荷重Ｆzf、Ｆzrを基に、前後荷重移動に対する非線形性のみを考慮した前後軸の最大タイヤ横力Ｆyf1、Ｆyr1を算出する。

次に、Ｓ３０５進み、図８に示す、タイヤに作用する力の関係を基に、前述の（４）、（５）式により、摩擦円の影響のみを考慮した前後軸の最大タイヤ横力Ｆyf2、Ｆyr2を算出する。
次いで、Ｓ３０６に進み、前述の（６）、（７）式により、摩擦円の影響のみを考慮した前後軸の最大タイヤ横力Ｆyf2、Ｆyr2を前後軸の横力係数Cyf2、Ｃyr2に変換する。

次に、Ｓ３０７に進み、前述の（８）、（９）式により、前後荷重移動に対する非線形性と摩擦円の影響を考慮した前後軸の最大タイヤ横力Ｆyf3、Ｆyr3を算出する。

そして、Ｓ３０８に進み、前後制駆動力Ｆxf、Ｆxrが、目標ステアを実現しなおかつ前後軸の最大タイヤ横力の和を最大にする前後制駆動力となっているか否か判定する。すなわち、前後荷重移動に対する非線形性と摩擦円の影響を考慮した前後軸の最大タイヤ横力Ｆyf3、Ｆyr3の和（Ｆyf3＋Ｆyr3）が最大であり、且つ、ステア特性であるＦyf3、Ｆyr3の比（Ｆyf3：Ｆyr3）が目標とする所定値（Ｃｆ：Ｃｒ）；例えば、ニュートラルステア時の比）か否かを判定する。

具体的には、ステア特性が、Ｆyr3・（Ｃｆ−ε）≦Ｆyf3・Ｃｒ≦Ｆyr3・（Ｃｆ＋ε）の関係で（εは定数）、略目標ステア特性であり、且つ、（Ｆyf3＋Ｆyr3）≦（Ｆyf3(k-1)＋Ｆyr3(k-1)）であり、前後軸の最大タイヤ横力の和が前回の算出値を維持若しくは減少傾向の場合の時は、前後制駆動力Ｆxf、Ｆxrが、目標ステアを実現しなおかつ前後軸の最大タイヤ横力の和を最大にする前後制駆動力となっていると判定してＳ３０９に進んで、Ｆxftp＝Ｆxf、Ｆxrtp＝Ｆxrとし、Ｓ３１０に進んで、これら第２の前後制駆動力Ｆxftp、Ｆxrtpを前後軸の目標制駆動力算出部３０ｃに出力してルーチンを抜ける。

一方、Ｓ３０８で、目標ステアを実現しなおかつ前後軸の最大タイヤ横力の和を最大にする前後制駆動力となっていない場合は、Ｓ３１１に進んで、以下のように、前後制駆動力Ｆxf、Ｆxrを修正してＳ３０２からの処理を繰り返す。

すなわち、Ｆyr3・（Ｃｆ−ε）≧Ｆyf3・Ｃｒであり、前輪側の最大タイヤ横力が小さく、目標ステアに対してアンダステア傾向の場合は、
Ｆxf＝Ｆxf−sign（Ｆxf）・Δ１ …（２０）
Ｆxr＝Ｆxr＋sign（Ｆxr）・Δ１ …（２１）
ここで、sign（Ｆxf）はＦxfの符号、sign（Ｆxr）はＦxrの符号、Δ１は予め設定する微少量である。

また、Ｆyf3・Ｃｒ≧Ｆyr3・（Ｃｆ＋ε）であり、前輪側の最大タイヤ横力が大きく、目標ステアに対してオーバステア傾向の場合は、
Ｆxf＝Ｆxf＋sign（Ｆxf）・Δ１ …（２２）
Ｆxr＝Ｆxr−sign（Ｆxr）・Δ１ …（２３）
更に、Ｆyr3・（Ｃｆ−ε）≦Ｆyf3・Ｃｒ≦Ｆyr3・（Ｃｆ＋ε）の関係で、略目標ステア特性であり、且つ、（Ｆyf3＋Ｆyr3）＞（Ｆyf3(k-1)＋Ｆyr3(k-1)）であり、前後軸の最大タイヤ横力の和が前回の算出値に対して増加傾向の場合の時は、
Ｆxf＝Ｆxf−Ｃｆ・Δ２ …（２４）
Ｆxr＝Ｆxr−Ｃｒ・Δ２ …（２５）
ここで、Δ２は予め設定する微少量である。

このように、Ｓ３０２〜Ｓ３１１の処理を繰り返すことにより、目標ステア特性を実現しなおかつ前後軸の最大タイヤ横力の和を最大にする前後軸の制駆動力を第２の前後制駆動力Ｆxftp、Ｆxrtpとして算出する。換言すれば、第２の前後制駆動力Ｆxftp、Ｆxrtpは、コーナリング性能を最大にする前後制駆動力Ｆxftp、Ｆxrtpとなっている。

第２の前後制駆動力Ｆxftp、Ｆxrtpは、具体的には、図１１に示すように、コーナリング性能最大化時の目標総制駆動力Ｆxtp_b、Ｆxtp_a、コーナリング性能最大化時の制駆動力前後配分比をＤp_b、Ｄp_aとすると、制動時におけるコーナリング性能最大化の前後制動力Ｆxftp_b、Ｆxrtp_b、駆動時におけるコーナリング性能最大化の前後駆動力Ｆxftp_a、Ｆxrtp_aは、以下の（２６）式〜（２９）式で示される。

Ｆxftp_b＝Ｆxtp_b・Ｄp_b …（２６）
Ｆxrtp_b＝Ｆxtp_b・（１−Ｄp_b） …（２７）
Ｆxftp_a＝Ｆxtp_a・Ｄp_a …（２８）
Ｆxrtp_a＝Ｆxtp_a・（１−Ｄp_a） …（２９）
このように、第２の前後制駆動力算出部３０ｂは、最大タイヤ横力算出手段、第２の前後制駆動力算出手段として設けられている。

前後軸の目標制駆動力算出部３０ｃは、横加速度センサ３２から横加速度（ｄ^２ｙ／ｄｔ^２）が、第１の前後制駆動力算出部３０ａから第１の前後制駆動力Ｆxfte、Ｆxrteが、第２の前後制駆動力算出部３０ｂから第２の前後制駆動力Ｆxftp、Ｆxrtpが入力される。そして、図６に示す、前後軸の目標制駆動力Ｆxft、Ｆxrt算出ルーチンのフローチャートに従って前後軸の目標制駆動力Ｆxft、Ｆxrtを算出して制駆動力制御装置２０に出力する。

すなわち、図６のフローチャートでは、まず、Ｓ４０１で、以下（３０）、（３１）式により、前後軸のタイヤ横力Ｆyf、Ｆyrを算出する。
Ｆyf＝ｍ・（ｄ^２ｙ／ｄｔ^２）・（Ｌｒ／Ｌ） …（３０）
Ｆyr＝ｍ・（ｄ^２ｙ／ｄｔ^２）・（Ｌｆ／Ｌ） …（３１）
ここで、ｍは車両質量、Ｌｆは前軸−重心間距離、Ｌｒは後軸−重心間距離である。

次いで、Ｓ４０２に進み、以下の（３２）式により、グリップマージンＭｇを設定するする。

Ｍｇ＝１−max（Ｆyf／（Ｆzf0・μ），Ｆyr／（Ｆzr0・μ）） …（３２）
すなわち、上述の（３２）式からも明らかなように、グリップマージンＭｇは、前後輪のグリップの余裕を示す値であり、大きな値ほど余裕がある（小さな値ほど余裕がない）ことを示す値となっている。

次に、Ｓ４０３に進み、予め設定しておいたマップ（例えば、図１２）等を参照して、グリップマージンＭｇを基に、制御強さ係数Ｋｅと制御比率係数Ｋｐを設定する。制御強さ係数Ｋｅは、後述の（３３）、（３４）式に示すように、全体の制御強さを設定する係数であり、図１２に示すように、グリップマージンＭｇが大きいほど小さな値に設定される。また、制御比率係数Ｋｐは、後述の（３３）、（３４）式に示すように、第１の前後制駆動力Ｆxfte、Ｆxrteと第２の前後制駆動力Ｆxftp、Ｆxrtpの比率を設定する係数であり、図１２に示すように、グリップマージンＭｇが大きいほど小さな値に設定される。

次いで、Ｓ４０４に進んで、例えば、以下の（３３）、（３４）式により、前後軸の目標制駆動力Ｆxft、Ｆxrtを算出して制駆動力制御装置２０に出力してルーチンを抜ける。
Ｆxft＝Ｋｅ・（（１−Ｋｐ）・Ｆxfte＋Ｋｐ・Ｆxftp） …（３３）
Ｆxrt＝Ｋｅ・（（１−Ｋｐ）・Ｆxrte＋Ｋｐ・Ｆxrtp） …（３４）
すなわち、上述の（３３）、（３４）式により、グリップマージンＭｇが大きいほど、制御比率係数Ｋｐが小さく設定され、第１の前後制駆動力Ｆxfte、Ｆxrteの比率が大きくなり、第２の前後制駆動力Ｆxftp、Ｆxrtpの比率が小さくなる。また、グリップマージンＭｇが大きいほど、制御強さ係数Ｋｅが小さく設定され、前後軸の目標制駆動力Ｆxft、Ｆxrt全体が小さく設定される。

逆に、グリップマージンＭｇが小さいほど、制御比率係数Ｋｐが大きく設定され、第１の前後制駆動力Ｆxfte、Ｆxrteの比率が小さくなり、第２の前後制駆動力Ｆxftp、Ｆxrtpの比率が大きくなる。また、グリップマージンＭｇが小さいほど、制御強さ係数Ｋｅが大きく設定され、前後軸の目標制駆動力Ｆxft、Ｆxrt全体が大きく設定される。

このように、前後軸の目標制駆動力算出部３０ｃは、グリップマージン算出手段、目標制駆動力算出手段として設けられている。

そして、制駆動力制御装置２０は、前後制駆動力制御装置３０の前後軸の目標制駆動力算出部３０ｃから前後軸の目標制駆動力Ｆxft、Ｆxrtが入力されると、現在の前後軸の制駆動力と目標制駆動力Ｆxft、Ｆxrtとを比較して、前後軸の制駆動力が目標制駆動力Ｆxft、Ｆxrtとなるように制御が行われるようになっている。

このように本発明の実施の形態によれば、タイヤのグリップマージンＭｇが大きいほど、目標ステア特性を実現するエネルギ損失最小の前後軸の制駆動力（第１の前後制駆動力Ｆxfte、Ｆxrte）の比率が大きくなるように制御する一方、タイヤのグリップマージンＭｇが小さい領域では、前後軸の最大タイヤ横力を基に目標ステア特性を実現しなおかつ前後軸の最大タイヤ横力の和を最大にする前後軸の制駆動力（第２の前後制駆動力Ｆxftp、Ｆxrtp）の比率が大きくなるように制御する。また、タイヤのグリップマージンＭｇが大きいほど、前後軸の目標制駆動力Ｆxft、Ｆxrtが小さくなるように制御する。このため、タイヤのグリップマージンが大きい領域では、目標ステア特性を実現しつつ、制駆動力の制御量を抑制して、エネルギ損失最小の制駆動力として、走行抵抗の増加を抑え、走行エネルギの損失が少ないスムーズで高燃費な走りを実現することが可能となっている。また、タイヤのグリップマージンが小さい、危険回避等の限界領域では、ハンドル操作に対する車両応答（旋回横加速度）が最大になるように制駆動力が制御されることになり、結果的に減速制御の効果も得られる。

尚、制駆動力制御装置２０は、本実施の形態で説明したものに限るものではなく、他のブレーキ制御装置、駆動力制御装置等であっても良い。

車両運動制御装置を搭載した車両の概略構成を示す説明図前後制駆動力制御装置の機能ブロック図前後制駆動力制御プログラムのフローチャート第１の前後制駆動力Ｆxfte、Ｆxrte算出ルーチンのフローチャート第２の前後制駆動力Ｆxftp、Ｆxrtp算出ルーチンのフローチャート前後軸の目標制駆動力Ｆxft、Ｆxrt算出ルーチンのフローチャート接地荷重と前後荷重移動に対する非線形性のみを考慮した最大タイヤ横力の特性図摩擦円の影響のみを考慮した前後軸の最大タイヤ横力の説明図前後軸の横力係数の説明図前後荷重移動に対する非線形性と摩擦円の影響を考慮した最大タイヤ横力の特性図制駆動のそれぞれの領域におけるエネルギ損失最小化、コーナリング性能最大化する制駆動力の詳細説明図グリップマージンにより設定する制御強さ係数Ｋｅと制御比率係数Ｋｐの説明図

符号の説明

１車両
２エンジン
３自動変速装置
１３ブレーキ駆動部
２０制駆動力制御装置
２１エンジン制御装置
２２トランスミッション制御装置
２３ブレーキ制御装置
３０前後制駆動力制御装置
３０ａ第１の前後制駆動力算出部（最大タイヤ横力算出手段、第１の前後制駆動力算出手段）
３０ｂ第２の前後制駆動力算出部（最大タイヤ横力算出手段、第２の前後制駆動力算出手段）
３０ｃ前後軸の目標制駆動力算出部（グリップマージン算出手段、目標制駆動力算出手段）
３１路面摩擦係数推定装置
３２横加速度センサ

Claims

前後軸の制駆動力と路面情報に応じて前後荷重移動に対する非線形性と摩擦円の影響を考慮した前後軸の最大タイヤ横力を算出する最大タイヤ横力算出手段と、
上記前後軸の制駆動力と上記前後軸の最大タイヤ横力を基に目標ステア特性を実現するエネルギ損失最小の前後軸の制駆動力を第１の前後制駆動力として算出する第１の前後制駆動力算出手段と、
上記前後軸の制駆動力と上記前後軸の最大タイヤ横力を基に目標ステア特性を実現しなおかつ前後軸の最大タイヤ横力の和を最大にする前後軸の制駆動力を第２の前後制駆動力として算出する第２の前後制駆動力算出手段と、
車両の走行状態を基に前後輪のグリップの余裕をグリップマージンとして算出するグリップマージン算出手段と、
上記グリップマージンに応じて上記第１の前後制駆動力と上記第２の前後制駆動力とを基に前後軸の目標制駆動力を算出する目標制駆動力算出手段と、
を備えたことを特徴とする車両運動制御装置。
上記第１の前後制駆動力算出手段は、上記前後軸の制駆動力の二乗和と上記前後軸の最大タイヤ横力によるステア特性を算出し、この結果に応じて上記前後軸の制駆動力を修正して上記第１の前後制駆動力を算出することを特徴とする請求項１記載の車両運動制御装置。
上記第２の前後制駆動力算出手段は、上記前後軸の最大タイヤ横力の和と上記前後軸の最大タイヤ横力によるステア特性を算出し、この結果に応じて上記前後軸の制駆動力を修正して上記第２の前後制駆動力を算出することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の車両運動制御装置。
上記グリップマージン算出手段は、路面情報と横加速度を基に算出した前後軸のタイヤ横力に基づいて上記グリップマージンを設定することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一つに記載の車両運動制御装置。
上記目標制駆動力算出手段は、上記前後輪のグリップの余裕が少なくなるほど上記第２の前後制駆動力の割合を増加させることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一つに記載の車両運動制御装置。
上記目標制駆動力算出手段は、上記前後輪のグリップの余裕が大きくなるほど上記第１の前後制駆動力の割合を増加させることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一つに記載の車両運動制御装置。
上記目標制駆動力算出手段は、上記前後輪のグリップの余裕が大きくなるほど上記前後軸の目標制駆動力を小さく設定することを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一つに記載の車両運動制御装置。