JP5282615B2 - 車両運動制御システム - Google Patents

Description

この発明は、車両運動制御装置に関し、さらに詳しくは、前後駆動力配分制御と左右駆動力配分制御とを併用することにより車両の挙動あるいは運動を安定化できる車両運動制御システムに関する。

近年の車両運動制御システムでは、前輪および後輪間にて駆動力の配分比を制御する前後駆動力配分制御と、左輪および右輪間にて駆動力の配分比を制御する左右駆動力配分制御とを併用することにより、車両の挙動あるいは運動を安定化する制御が行われている。かかる構成を採用する従来の車両運動制御システム（車両運動制御装置）として、特許文献１に記載される技術が知られている。

特開２００５−３４９８８７号公報

この発明は、前後駆動力配分制御と左右駆動力配分制御とを併用することにより車両の挙動あるいは運動を安定化できる車両運動制御システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、この発明にかかる車両運動制御システムは、前輪および後輪間にて駆動力の配分比を制御する前後駆動力配分制御と、左輪および右輪間にて駆動力の配分比を制御する左右駆動力配分制御とを行い得る車両運動制御システムであって、前輪および後輪のうち一方の車輪にて左右駆動力配分制御が行われていると共に他方の車輪にて左右駆動力配分が行われておらず、自動変速機にて変速比のダウンシフトが行われたときに、前後駆動力配分制御が行われて、左右駆動力配分制御が行われていない前記車輪に対する駆動力の配分比が増加され、且つ、前記左右駆動力配分が行われている車輪における駆動力とヨーモーメントとの要求点が前記ダウンシフトにより所定の限界値を越えると判定されるときに、前記前後駆動力配分制御が行われることを特徴とする。

この車両運動制御システムでは、前輪および後輪のうち一方の車輪が左右駆動力配分輪であり、他方の車輪が非左右駆動力配分輪であり、且つ、自動変速機にて変速比のダウンシフトが行われたときに、前後駆動力配分制御が行われて、非左右駆動力配分輪に対する駆動力の配分比が増加される。すなわち、ダウンシフトにより駆動力が増加したときに、前後駆動力配分制御が行われて、この駆動力の増加分の一部あるいは全部が非左右駆動力配分輪に配分される。したがって、駆動力の増加による影響が低減されるので、駆動力とヨーモーメントとのＦＭ調停が左右駆動力配分輪にて適正に行われる。これにより、車両運動制御が安定的に行われる利点がある。
また、この車両運動制御システムでは、ダウンシフトにより駆動力が増加したときに、駆動力Ｆの要求点が限界線を越える事態を適正に防止できる。これにより、左右駆動力配分輪における負荷の増加が適正に防止されるので、車両運動制御が安定的に行われる利点がある。

また、この発明にかかる車両運動制御システムは、前記ダウンシフトにより前記要求点が移動したときの駆動力と、前記左右駆動力配分制御が行われている車輪における駆動力の限界値との差に基づいて、前記左右駆動力配分制御が行われていない前記車輪に対する駆動力の配分比が算出される。

この車両運動制御システムでは、ダウンシフトにより駆動力が増加したときに、前後駆動力配分制御が行われて、左右駆動力配分輪における駆動力Ｆの超過分が非左右駆動力配分輪に移動される。したがって、左右駆動力配分輪には、限界値の駆動力が配分されるので、前後輪に対する駆動力の配分が効率的に行われる利点がある。

また、この発明にかかる車両運動制御システムは、登降坂制御時にてダウンシフトが行われたときに、前記前後駆動力配分制御が行われる。

この車両運動制御システムでは、制御開始条件であるダウンシフトの範囲が登降坂制御時に限定されるので、上記の前後駆動力配分制御が適正に行われる利点がある。

この発明にかかる車両運動制御システムでは、前輪および後輪のうち一方の車輪が左右駆動力配分輪であり、他方の車輪が非左右駆動力配分輪であり、且つ、自動変速機にて変速比のダウンシフトが行われたときに、前後駆動力配分制御が行われて、非左右駆動力配分輪に対する駆動力の配分比が増加される。すなわち、ダウンシフトにより駆動力が増加したときに、前後駆動力配分制御が行われて、この駆動力の増加分の一部あるいは全部が非左右駆動力配分輪に配分される。したがって、駆動力の増加による影響が低減されるので、駆動力とヨーモーメントとのＦＭ調停が左右駆動力配分輪にて適正に行われる。これにより、車両運動制御が安定的に行われる利点がある。

図１は、この発明の実施例にかかる車両運動制御システムを示す構成図である。 図２は、図１に記載した車両運動制御システムの作用を示すフローチャートである。 図３は、図１に記載した車両運動制御システムの作用を示す説明図である。 図４は、図１に記載した車両運動制御システムの作用を示す説明図である。 図５は、図１に記載した車両運動制御システムの作用を示す説明図である。 図６は、図１に記載した車両運動制御システムの作用を示す説明図である。

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、この実施例の構成要素には、発明の同一性を維持しつつ置換可能かつ置換自明なものが含まれる。また、この実施例に記載された複数の変形例は、当業者自明の範囲内にて任意に組み合わせが可能である。

［車両運動制御システム］
この車両運動制御システム１は、車両１０の運動あるいは挙動の制御（車両運動制御）を行うシステムであり、駆動力配分制御装置２と、制御ユニット３とを備える（図１参照）。なお、この実施例では、車両１０がエンジン１２を動力源とする４ＷＤ（four-wheel drive）方式を採用している。また、前後駆動力配分制御が可能であり、且つ、前輪１１ＦＲ、１１ＦＬまたは後輪１１ＲＲ、１１ＲＬの少なくとも一方の駆動輪にて左右駆動力配分制御が可能である。

駆動力配分制御装置２は、各駆動輪１１ＦＲ〜１１ＲＬに対して駆動力を配分する装置であり、制御ディファレンシャル２１により構成される。この駆動力配分制御装置２は、右輪１１ＲＲ（１１ＦＲ）および左輪１１ＲＬ（１１ＦＬ）間にて駆動力の配分比を制御する左右駆動力配分制御と、前輪１１ＦＲ、１１ＦＬおよび後輪１１ＲＲ、１１ＲＬ間にて駆動力の配分比を制御する前後駆動力配分制御とを並行して行い得る。例えば、この実施例では、エンジン１２が駆動力を発生すると、この駆動力が自動変速機１３、プロペラシャフト１４および制御ディファレンシャル２１を介して各駆動輪１１ＦＲ〜１１ＲＬに伝達される。このとき、右輪１１ＲＲ（１１ＦＲ）および左輪１１ＲＬ（１１ＦＬ）間の駆動力が所定の配分比にて制御（左右駆動力配分制御）され、同時に、前輪１１ＦＲ、１１ＦＬおよび後輪１１ＲＲ、１１ＲＬ間の駆動力の所定が配分比にて制御（前後駆動力配分制御）される。

制御ユニット３は、車両用ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３１と、ディファレンシャル用ＥＣＵ３２と、加速度センサおよびヨーレートセンサを含む車体センサ群３３と、ステアリング装置１５に設置された操舵系センサ群（例えば、操舵角センサ、トルクセンサなど）とを有する。この制御ユニット３では、車両用ＥＣＵ３１が各種センサの出力値に基づいてエンジン１２および自動変速機１３を駆動制御する。また、ディファレンシャル用ＥＣＵ３２が車両用ＥＣＵ３１からの指示信号に基づいて駆動力配分制御装置２を駆動制御する。これらにより、上記の左右駆動力配分制御や前後駆動力配分制御、後述するＦＭ調停（駆動力とヨーモーメントとの調停）や登降坂制御などが行われる。

［ＦＭ調停］
ＦＭ調停は、駆動輪における前後方向の駆動力と、左右輪間の駆動力差によるヨーモーメントとの関係を調停する機能であり、車両の要求に基づいて行われる。例えば、要求される駆動力Ｆと駆動力差によるヨーモーメントＭとの関係（図３参照）において、駆動力ＦおよびヨーモーメントＭの要求点Ａでは、駆動力ＦがＦ＝０であり、ヨーモーメントＭが限界値Ｍ＝Ｍdyclimである（図４参照）。この要求点Ａでは、左右の駆動輪１１ＲＲ、１１ＲＬにて、駆動力の配分比が等しく且つ駆動力が相互に逆方向に作用する。また、要求点Ｂでは、駆動力Ｆが限界値Ｆ＝Ｆdyclimであり、ヨーモーメントＭがＭ＝０である（図５参照）。この要求点Ｂでは、駆動力の配分比が等しく且つ駆動力が相互に同一方向に作用する。また、要求点Ｃでは、駆動力Ｆが限界値Ｆ＝Ｆdyclimであり、ヨーモーメントＭも限界値Ｍ＝Ｍdyclimである（図６参照）。この要求点Ｃでは、駆動力が一方の車輪にのみ配分される。ＦＭ調停は、駆動力ＦおよびヨーモーメントＭの要求点が各限界値の範囲内（０≦Ｆ≦Ｆdyclim、且つ、０≦Ｍ≦Ｍdyclim）にあるように行われる。

［登降坂制御］
登降坂制御は、登降坂路の走行時にて路面の勾配に応じて自動変速機の変速比を自動選択する制御である。この登降坂制御では、例えば、降坂路の走行時にて、変速比をダウンシフトしてエンジンブレーキを増加させる制御が行われる。これにより、降坂路での車両の必要以上の加速が抑制されて、ブレーキ回数が低減され、また、フェールカット領域が拡大される。また、登坂路の走行時にて、変速比のアップシフト側への変速を禁止する制御が行われる。これにより、登坂路での不要なアップシフトが防止され、また、再加速時における加速性能が向上する。

［登降坂制御時における前後駆動力配分制御］
ここで、登降坂路の走行時にて、左右駆動力配分制御が行われて、駆動力ＦおよびヨーモーメントＭの要求点が駆動力Ｆの限界線（Ｆ＝Ｆdyclim）付近の点Ｐ（Ｆ＜Ｆdyclim）にあるとする（図３参照）。例えば、車両が一定の操舵角にて登降坂路を走行している状態が想定される。このとき、登降坂制御によりダウンシフトが行われると、駆動力Ｆの要求点Ｐが正方向に移動する。すると、（１）増加した駆動力ＦによりヨーモーメントＭが変化して、ＦＭ調停が困難となるおそれがある。また、（２）駆動力Ｆの要求点Ｐが限界線（Ｆ＝Ｆdyclim）を越えて点Ｑ（Ｆ＝Ｆsftdwn＞Ｆdyclim）の位置まで移動すると、車輪の負荷が過大となる。

そこで、この車両運動制御システム１では、ダウンシフトにより駆動力ＦおよびヨーモーメントＭの要求点が移動して駆動力Ｆが限界線（Ｆ＝Ｆdyclim）を越えるおそれがあるときに、前後駆動力配分制御が行われて、駆動力Ｆの超過分（dlt_Ｆ［ｉ］）が分散される。これにより、車輪の負荷が軽減される。この制御は、例えば、以下のように行われる（図２参照）。

なお、この実施例では、通常走行時にて、左右駆動力配分制御が後輪１１ＲＲ、１１ＲＬのみにて行われており、前輪１１ＦＲ、１１ＦＬでは行われていない場合について説明する。また、左右駆動力配分制御が行われている車輪（後輪１１ＲＲ、１１ＲＬ）を左右駆動力配分輪と呼び、左右駆動力配分制御が行われていない車輪（前輪１１ＦＲ、１１ＦＬ）を非左右駆動力配分輪と呼ぶ。

まず、ステップＳＴ１では、登降坂制御が実施されているか否かが判定される。そして、このステップＳＴ１が肯定判定の場合には、ステップＳＴ２に進み、否定判定の場合には、処理が終了される。

次に、ステップＳＴ２では、自動変速機１３にて変速比のダウンシフトが行われたか否かが判定される。そして、このステップＳＴ２が肯定判定の場合には、ステップＳＴ３に進み、否定判定の場合には、処理が終了される。

次に、ステップＳＴ３では、駆動力とヨーモーメントの調停が駆動力Ｆの限界線（Ｆ＝Ｆdyclim）付近にあるか否かが判定される。なお、駆動力Ｆの限界線は、例えば、タイヤと路面との摩擦限界などにより規定される。このステップＳＴ３が肯定判定の場合には、ステップＳＴ４に進み、否定判定の場合には、処理が終了される。

次に、ステップＳＴ４では、前後駆動力配分制御が行われて、駆動力Ｆの超過分（dlt_Ｆ［ｉ］）が分散される。すなわち、登降坂制御時にてダウンシフトが行われ、且つ、駆動力とヨーモーメントの調停が駆動力Ｆの限界線（Ｆ＝Ｆdyclim）付近にあるときには、前後駆動力配分制御が行われて、駆動力Ｆの超過分（dlt_Ｆ［ｉ］）が左右駆動力配分輪１１ＲＲ、１１ＲＬから非左右駆動力配分輪１１ＦＲ、１１ＦＬに移動される。

具体的には、以下のように前後駆動力配分制御が行われる。まず、ｉ回目の制御時にてダウンシフトにより発生する駆動力の超過分dlt_Ｆ［ｉ］が算出される。この駆動力Ｆの超過分dlt_Ｆ［ｉ］は、左右駆動力配分輪１１ＲＲ、１１ＲＬでの駆動力Ｆの限界値Ｆdyclim［ｉ］と、ダウンシフトにより要求点が移動したときの駆動力Ｆsftdwn［ｉ］とを用いて、以下の数式（１）により算出される。
dlt_Ｆ［ｉ］＝Ｆsftdwn［ｉ］−Ｆdyclim［ｉ］ （１）

次に、ｉ回目の制御時における非左右駆動力配分輪１１ＦＲ、１１ＦＬの駆動力の目標値Ｆnotdrv［ｉ］が算出される。この目標値Ｆnotdrv［ｉ］は、（ｉ−１）回目の制御時における目標値Ｆnotdrv［ｉ−１］に駆動力Ｆの超過分dlt_Ｆ［ｉ］を上乗せした値であり、以下の数式（２）により算出される。
Ｆnotdrv［ｉ］＝Ｆnotdrv［ｉ−１］＋dlt_Ｆ［ｉ］ （２）

次に、この目標値Ｆnotdrv［ｉ］が用いられて、非左右駆動力配分輪１１ＦＲ、１１ＦＬと左右駆動力配分輪１１ＲＲ、１１ＲＬとの駆動力の配分比が算出される。この配分比は、以下の数式（３）および数式（４）により表される。
非左右駆動力配分輪の配分比：
Ｆnotdrv［ｉ］／（Ｆnotdrv［ｉ］＋Ｆdyclim［ｉ］） （３）
左右駆動力配分輪の配分比：
１−Ｆnotdrv［ｉ］ （４）

そして、これらの配分比に基づいて、前後駆動力配分制御が行われる。これにより、ダウンシフトによる駆動力Ｆの超過分（dlt_Ｆ［ｉ］）が左右駆動力配分輪１１ＲＲ、１１ＲＬから非左右駆動力配分輪１１ＦＲ、１１ＦＬに移動されて、左右駆動力配分輪１１ＲＲ、１１ＲＬの負荷が軽減される。言い換えれば、非左右駆動力配分輪１１ＦＲ、１１ＦＬへの駆動力の配分比が増加されることにより、左右駆動力配分輪１１ＲＲ、１１ＲＬの負荷が軽減される。

また、この実施例では、後輪１１ＲＲ、１１ＲＬが左右駆動力配分輪であり、前輪１１ＦＲ、１１ＦＬが非左右駆動力配分輪である場合について説明したが、逆に、前輪１１ＦＲ、１１ＦＬが左右駆動力配分輪であり、後輪１１ＲＲ、１１ＲＬが非左右駆動力配分輪である場合にも、同様に前後駆動力配分制御が行われる。

［効果］
以上説明したように、この車両運動制御システム１では、前輪および後輪のうち一方の車輪（後輪１１ＲＲ、１１ＲＬ）が左右駆動力配分輪であり、他方の車輪（前輪１１ＦＲ、１１ＦＬ）が非左右駆動力配分輪であり、且つ、自動変速機にて変速比のダウンシフトが行われたときに、前後駆動力配分制御が行われて、非左右駆動力配分輪１１ＦＲ、１１ＦＬに対する駆動力の配分比が増加される。すなわち、ダウンシフトにより駆動力が増加したときに、前後駆動力配分制御が行われて、この駆動力の増加分の一部あるいは全部が非左右駆動力配分輪１１ＦＲ、１１ＦＬに配分される。したがって、（１）駆動力の増加による影響が低減されるので、駆動力とヨーモーメントとのＦＭ調停が左右駆動力配分輪１１ＲＲ、１１ＲＬにて適正に行われる。また、（２）駆動力Ｆの要求点が限界線（Ｆ＝Ｆdyclim）を越える事態が防止されるので、左右駆動力配分輪１１ＲＲ、１１ＲＬにおける負荷の増加が効果的に抑制される。これらにより、車両運動制御が安定的に行われる利点がある。

また、この車両運動制御システム１では、左右駆動力配分輪１１ＲＲ、１１ＲＬにおける駆動力ＦとヨーモーメントＭとの要求点がダウンシフトにより所定の限界値を越えると判定されるときに、前後駆動力配分制御が行われて、非左右駆動力配分輪１１ＦＲ、１１ＦＬに対する駆動力の配分比が増加される。かかる構成では、ダウンシフトにより駆動力が増加したときに、駆動力Ｆの要求点が限界線（Ｆ＝Ｆdyclim）を越える事態を適正に防止できる。これにより、左右駆動力配分輪１１ＲＲ、１１ＲＬにおける負荷の増加が適正に防止されるので、車両運動制御が安定的に行われる利点がある。

また、この車両運動制御システム１では、ダウンシフトにより要求点が移動したときの駆動力Ｆsftdwn［ｉ］と、左右駆動力配分輪１１ＲＲ、１１ＲＬにおける駆動力の限界値Ｆdyclim［ｉ］との差dlt_Ｆ［ｉ］（＝Ｆsftdwn［ｉ］−Ｆdyclim［ｉ］）に基づいて、非左右駆動力配分輪１１ＦＲ、１１ＦＬに対する駆動力の配分比（Ｆnotdrv［ｉ］／（Ｆnotdrv［ｉ］＋Ｆdyclim［ｉ］）が算出される（数式（１）〜（３）参照）。かかる構成では、ダウンシフトにより駆動力が増加したときに、前後駆動力配分制御が行われて、左右駆動力配分輪１１ＲＲ、１１ＲＬにおける駆動力Ｆの超過分（dlt_Ｆ［ｉ］）が非左右駆動力配分輪１１ＦＲ、１１ＦＬに移動される。したがって、左右駆動力配分輪１１ＲＲ、１１ＲＬには、限界値Ｆdyclim［ｉ］の駆動力が配分されるので、前後輪１１ＦＲ〜１１ＲＬに対する駆動力の配分が効率的に行われる利点がある。

例えば、この実施例では、ｉ回目の制御時における非左右駆動力配分輪１１ＦＲ、１１ＦＬの駆動力の目標値Ｆnotdrv［ｉ］が（ｉ−１）回目の制御時における目標値Ｆnotdrv［ｉ−１］と駆動力Ｆの超過分dlt_Ｆ［ｉ］との和Ｆnotdrv［ｉ］（＝Ｆnotdrv［ｉ−１］＋dlt_Ｆ［ｉ］）として算出されて、前後輪１１ＦＲ〜１１ＲＬに対する駆動力の配分比が算出されている（数式（２）参照）。

しかし、これに限らず、例えば、ダウンシフトによる駆動力の増加分dlt_Ｆ’［ｉ］（図３参照）に基づいて、非左右駆動力配分輪１１ＦＲ、１１ＦＬに対する駆動力の配分比が算出されても良い。例えば、ｉ回目の制御時における非左右駆動力配分輪１１ＦＲ、１１ＦＬの駆動力の目標値Ｆnotdrv［ｉ］が（ｉ−１）回目の制御時における目標値Ｆnotdrv［ｉ−１］とこの増加分dlt_Ｆ’［ｉ］との和Ｆnotdrv［ｉ］（＝Ｆnotdrv［ｉ−１］＋dlt_Ｆ’［ｉ］）として算出されて、前後輪１１ＦＲ〜１１ＲＬに対する駆動力の配分比が算出されても良い。かかる構成では、左右駆動力配分輪１１ＲＲ、１１ＲＬにおける駆動力Ｆがダウンシフト前のままに維持されるので、駆動力とヨーモーメントとのＦＭ調停に対するダウンシフトの影響が低減される。これにより、車両運動制御が安定的に行われる利点がある。

また、この車両運動制御システム１では、登降坂制御時にてダウンシフトが行われたときに、前後駆動力配分制御が行われて、非左右駆動力配分輪１１ＦＲ、１１ＦＬに対する駆動力の配分比が増加される（図２参照）。かかる構成では、制御開始条件であるダウンシフトの範囲が登降坂制御時に限定されるので、上記の前後駆動力配分制御が適正に行われる利点がある。

以上のように、この発明にかかる車両運動制御システムは、前後駆動力配分制御と左右駆動力配分制御とを併用することにより車両の挙動あるいは運動を安定化できる点で有用である。

１ 車両運動制御システム
２ 駆動力配分制御装置
２１ 制御ディファレンシャル
３ 制御ユニット
３１ 車両用ＥＣＵ
３２ ディファレンシャル用ＥＣＵ
３３ 車体センサ群
１０ 車両
１１ＦＲ、１１ＦＬ 前輪（非左右駆動力配分輪）
１１ＲＲ、１１ＲＬ 後輪（左右駆動力配分輪）
１２ エンジン
１３ 自動変速機
１４ プロペラシャフト
１５ ステアリング装置

Claims (3)

1. 前輪および後輪間にて駆動力の配分比を制御する前後駆動力配分制御と、左輪および右輪間にて駆動力の配分比を制御する左右駆動力配分制御とを行い得る車両運動制御システムであって、
   前輪および後輪のうち一方の車輪にて左右駆動力配分制御が行われていると共に他方の車輪にて左右駆動力配分が行われておらず、
   自動変速機にて変速比のダウンシフトが行われたときに、前後駆動力配分制御が行われて、左右駆動力配分制御が行われていない前記車輪に対する駆動力の配分比が増加され、且つ、
   前記左右駆動力配分が行われている車輪における駆動力とヨーモーメントとの要求点が前記ダウンシフトにより所定の限界値を越えると判定されるときに、前記前後駆動力配分制御が行われることを特徴とする車両運動制御システム。
2. 前記ダウンシフトにより前記要求点が移動したときの駆動力と、前記左右駆動力配分制御が行われている車輪における駆動力の限界値との差に基づいて、前記左右駆動力配分制御が行われていない前記車輪に対する駆動力の配分比が算出される請求項１に記載の車両運動制御システム。
3. 登降坂制御時にてダウンシフトが行われたときに、前記前後駆動力配分制御が行われる請求項１または２に記載の車両運動制御システム。

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