JP6644635B2 - 車両の旋回制御装置 - Google Patents

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Description

この発明は、車両の旋回性能を向上させかつ路面摩擦係数が低い場所等での車両姿勢を安定に保つ車両の旋回制御装置に関する。
従来より、左右輪の制駆動力差によって生じるヨーモーメントを利用することで車両の旋回性能を向上させる制御において、路面摩擦係数が低い場所等でタイヤがスリップしても車両姿勢を安定に保つことができる車両の旋回制御装置が提案されている。
例えば、フィードフォワード制御とフィードバック制御を組み合わせたヨーモーメント制御により旋回性能を向上させると共に、旋回程度が限界に近付くにつれてヨーモーメント制御から車両挙動安定化制御に切り替える制御装置が提案されている（特許文献１）。
特開２０１５−１２０４１５号公報
特許文献１のヨーモーメント制御では、タイヤのグリップを考慮していないため、次のような問題がある。例えば、走行する場所の路面摩擦係数が低い場合に旋回性能を向上させるようなヨーモーメント制御を行っても、タイヤのグリップは限界を超えてしまい、車両が不安定になる。
また、旋回程度が限界に近付き車両挙動安定化制御に切り替えたとしても、旋回性能を向上するヨーモーメント制御から車両挙動安定化制御に切り替えると、切り替える前後の操舵に対する車両の旋回特性が変化する。このため、運転者に違和感を与える可能性がある。
このような課題を解決するものとして、次の提案がなされている。例えば、車両に備えた横加速度検出手段で検出した実横加速度の大きさから路面摩擦係数を推定している。推定した路面摩擦係数の大きさに応じて制御ゲインを小さくし、ヨーモーメント制御の目標ヨーレートの計算に用いるヨー応答特性を車両本来の特性よりも高いヨー応答特性から車両本来の旋回性能に戻すことで、車両姿勢を安定化させている。さらに車両姿勢安定化制御装置を備え、ヨーモーメント制御内の目標ヨーレート計算手段で計算した目標ヨーレートを車両姿勢安定化制御装置でも使用することで車両姿勢を一層安定化させている。
上記提案例では、車両に備えた横加速度検出手段で検出した実横加速度の大きさから路面摩擦係数を推定するとともに推定した路面摩擦係数の大きさに応じて制御ゲインを小さくし、ヨーモーメント制御の目標ヨーレートの計算に用いるヨー応答特性を車両本来の特性よりも高いヨー応答特性から車両本来の旋回性能に戻すことで車両姿勢を安定化させている。
しかし、タイヤは制駆動力が与えられると発生可能な横力が低下する特性を有するため、旋回中の車両のタイヤに制駆動力を与えるとタイヤの横力が減少し、車両の横加速度が減少する可能性が有る。そのため、車両の実横加速度の大きさのみで路面摩擦係数を推定すると過小な推定結果となり、制御ゲインが小さくなるため、ヨーモーメント制御による旋回性能の向上が十分に機能しない可能性が有る。一方で、車両が路面摩擦係数の低い路面等を旋回中にタイヤが横滑りをしている場面では、車両の実横加速度を超える横力をタイヤが発生することはできないため、路面摩擦係数の推定値が車両の実横加速度の大きさよりも過大となると、車両姿勢が安定しない可能性が有る。
この発明の目的は、各車輪の制動力または駆動力である制駆動力を独立に制御可能な制駆動源を有する車両において、旋回性能を向上させるヨーモーメント制御が機能し、かつ路面摩擦係数が低い場所等でも車両姿勢を安定に保つことができる車両の旋回制御装置を提供することである。
この発明の車両の旋回制御装置は、各車輪２の制動力または駆動力である制駆動力を独立に制御可能な制駆動源４，８，３３と、操作手段の指令に応答して制駆動の指令を出力する上位制御手段１０と、この上位制御手段１０が出力する前記制駆動の指令に応答して前記制駆動源４，８，３３を制御する下位制御手段１１とを有する車両の旋回制御装置であって、
前記上位制御手段１０と下位制御手段１１との間に設けられた旋回制御手段１３と、車速を検出する車速検出手段１６と、操舵角を検出する操舵角検出手段１７と、車両の実ヨーレートを検出するヨーレート検出手段１８とを備える。
前記旋回制御手段１３は、
第１の路面摩擦係数μ１を推定する第１路面摩擦係数計算手段２２と、
前記第１の路面摩擦係数μ１が小さくなるほど、定められたヨー応答特性を車両の持つ応答特性に近付けるように、制御ゲインを計算する制御ゲイン計算手段２３と、
前記車速検出手段１６が検出する車速、前記操舵角検出手段１７が検出する操舵角、および前記定められたヨー応答特性に基づいて前記車両における目標ヨーレートを計算する目標ヨーレート計算手段２１と、
前記目標ヨーレートを得るために発生すべきヨーモーメントに基づいて各車輪２の第１制駆動力ＦＡを計算する第１制駆動力計算手段２４と、
前記第１の路面摩擦係数μ１以下である、第２の路面摩擦係数μ２を推定する第２路面摩擦係数計算手段２５と、
車両が発生可能な上限ヨーレートを前記第２の路面摩擦係数μ２に基づいて計算する上限ヨーレート計算手段２６と、
前記目標ヨーレートが前記上限ヨーレート以下となるように、前記目標ヨーレートを補正後目標ヨーレートへと補正する目標ヨーレート補正手段２７と、
前記実ヨーレートと前記補正後目標ヨーレートとの偏差を小さくするために発生すべきヨーモーメントに基づいて各車輪の第２駆動力ＦＢを計算する第２制駆動力計算手段２８と、
前記制駆動力ＦＡおよび制駆動力ＦＢから制駆動力指令値を計算する制駆動力指令値計算手段２９とを備える、
ことを特徴とする。
上記構成によると、目標ヨーレート計算手段２１は、検出された車速と操舵角と定めたヨー応答特性から目標ヨーレートを計算する。ヨー応答特性は、車両１が持つヨー応答特性とは異なるヨー応答特性に予め設定するが、推定した路面摩擦係数μ１の大きさが小さくなるほど制御ゲインを小さくすることで、車両１が持つヨー応答特性に近づける。制御ゲイン計算手段２３は、路面摩擦係数μ１から制御ゲインを計算し、第１制動力計算手段２４は、制御ゲインを用いて計算した目標ヨーレートを得るために発生すべきヨーモーメントから各車輪２の制駆動力ＦＡを計算する。上限ヨーレート計算手段２６は、上記の路面摩擦係数μ１とは別の第２の路面摩擦係数μ２から車両が発生可能な上限ヨーレートを計算し、目標ヨーレート計算手段２１は、目標ヨーレートが上限ヨーレート以下になるように補正する。第２の路面摩擦係数μ２は各車輪２の制駆動力を考慮しないため、路面摩擦係数μ１の大きさに対して小さいか等しい大きさになる。車両１の実横加速度から路面摩擦係数μ２を推定することで、タイヤが発生可能な横力を精度よく推定できる。第２制駆動力計算手段２８は、補正されたた目標ヨーレートと検出した車両１の実ヨーレートとの偏差が小さくなるように車両１に発生すべきヨーモーメントから各車輪２の制駆動力ＦＢを計算する。制駆動力指令値計算手段２９は、制駆動力ＦＡと制駆動力ＦＢから合成した制駆動力を各車輪２に与えることで、旋回性能を向上させるとともに車両１の姿勢を安定に保つ。
このように、制御の特性に合わせた路面摩擦係数（μ２＝＜μ１）を使用することで、各制御で最適な制御効果が得られる。
上記制御を行うことで、推定した路面摩擦係数にタイヤの制駆動力が考慮されるため、路面摩擦係数の推定結果が過小となることが無くなり、適切な制御ゲインでヨーモーメント制御を行なうことができる。そのため、ヨーモーメント制御による旋回性能の向上が有効に機能する。また、車両が路面摩擦係数の低い路面等を旋回中にタイヤが横滑りをしている場面も、タイヤが発生可能な横力を考慮して路面摩擦係数を推定し、路面摩擦係数に応じたヨーレートを上限値として各車輪２の制駆動力を制御するため、車両姿勢を安定に保つことができる。
このように、各車輪２の制動力または駆動力である制駆動力を独立に制御可能な制駆動源を有する車両１において、旋回性能を向上させるヨーモーメント制御が機能し、かつ路面摩擦係数が低い場所等でも車両姿勢を安定に保つことができる。
この発明において、車両の横加速度を検出する横加速度検出手段１９を備え、前記第１路面摩擦係数計算手段２２は、前記第１の路面摩擦係数μ１を少なくとも各車輪２の各制駆動力と前記横加速度から計算し、前記第２路面摩擦係数計算手段２５は、前記路面摩擦係数μ２を少なくとも前記横加速度から計算するようにしても良い。
このように、路面摩擦係数μ１を、検出した車両１の実横加速度と各車輪２に与えている制駆動力から推定し、制駆動力を考慮することで、タイヤが最大限発生可能な摩擦力として路面摩擦係数μ１を精度よく推定することができる。また、この構成の場合、専用の検出手段を用いることなく、安価な検出手段で制御方法に合わせた路面摩擦係数を容易に推定することができる。
このように横加速度計算手段１９を備え、前記路面摩擦係数μ１，μ２を上記のように計算する構成の場合に、車両の旋回制御手段１３おいて、前記第１路面摩擦係数計算手段２２は、各車輪２の制駆動力の大きさの和を車両１の車重で除した値を車両１の仮想前後加速度とし、前記仮想前後加速度と前記横加速度から車両の仮想加速度を計算し、前記仮想加速度を重力加速度で除した値を前記路面摩擦係数μ１とするようにしても良い。
この構成の場合、４輪に制駆動力を与える車両１において、路面摩擦係数を容易に推定することができる。
上記のように横加速度計算手段１９を備え、前記路面摩擦係数μ１，μ２を上記のように計算する構成の場合に、前記第１路面摩擦係数計算手段２２は、前輪もしくは後輪のいずれかに制駆動力を与える場合に、各車輪２の前記制駆動力の大きさの和を、前記制駆動力を与える車軸２にかかる車重で除した値を車両１の仮想前後加速度とし、前記仮想前後加速度と前記横加速度から車両１の仮想加速度を計算し、前記仮想加速度を重力加速度で除した値を前記路面摩擦係数μ１とするようにしても良い。
この構成の場合、２輪に制駆動力を与える車両においても、路面摩擦係数を容易に推定することができる。
この発明の車両の旋回制御装置は、各車輪の制動力または駆動力である制駆動力を独立に制御可能な制駆動源と、操作手段の指令に応答して制駆動の指令を出力する上位制御手段と、この上位制御手段が出力する前記制駆動の指令に応答して前記制駆動源を制御する下位制御手段とを有する車両の旋回制御装置であって、前記上位制御手段と下位制御手段との間に設けられた旋回制御手段と、車速を検出する車速検出手段と、操舵角を検出する操舵角検出手段と、車両の実ヨーレートを検出するヨーレート検出手段とを備え、前記旋回制御手段は、第１の路面摩擦係数μ１を推定する第１路面摩擦係数計算手段と、前記第１の路面摩擦係数μ１が小さくなるほど、定められたヨー応答特性を車両の持つ応答特性に近付けるように、制御ゲインを計算する制御ゲイン計算手段と、前記車速検出手段が検出する車速、前記操舵角検出手段が検出する操舵角、および前記定められたヨー応答特性に基づいて前記車両における目標ヨーレートを計算する目標ヨーレート計算手段と、前記目標ヨーレートを得るために発生すべきヨーモーメントに基づいて各車輪の第１制駆動力ＦＡを計算する第１制駆動力計算手段と、前記第１の路面摩擦係数μ１以下である、第２の路面摩擦係数μ２を推定する第２路面摩擦係数計算手段と、車両が発生可能な上限ヨーレートを前記第２の路面摩擦係数μ２に基づいて計算する上限ヨーレート計算手段と、前記目標ヨーレートが前記上限ヨーレート以下となるように、前記目標ヨーレートを補正後目標ヨーレートへと補正する目標ヨーレート補正手段と、前記実ヨーレートと前記補正後目標ヨーレートとの偏差を小さくするために発生すべきヨーモーメントに基づいて、各車輪の第２制駆動力ＦＢを計算する第２制駆動力計算手段と、前記第１制駆動力ＦＡおよび前記第２制駆動力ＦＢから制駆動力指令値を計算する制駆動力指令値計算手段とを備えるため、各車輪の制動力または駆動力である制駆動力を独立に制御可能な制駆動源を有する車両において、旋回性能を向上させるヨーモーメント制御が機能し、かつ路面摩擦係数が低い場所等でも車両姿勢を安定に保つことができる。
この発明の第１の実施形態に係る車両の旋回制御装置の概念構成を示すシステム構成図である。 同車両のインホイールモータ駆動装置の一例を示す断面図である。 同旋回制御装置の一部の具体例を示すブロック図である。 同旋回制御装置において、路面摩擦係数、その閾値、制御ゲインの関係を示す図である。 この発明の他の実施形態に係る車両の旋回制御装置の概念構成を示すシステム構成図である。
この発明の第１の実施形態に係る車両の旋回制御装置を図１ないし図４と共に説明する。図１に示すように、この旋回制御装置を搭載した車両１として、四輪全てに個別に制御可能な制駆動源となるインホイールモータ駆動装置( 以下、「ＩＷＭ」と略称する場合がある) ５を備えた四輪独立駆動式の車両を例に説明する。この車両１は、左右の後輪となる車輪２および左右の前輪となる車輪２が、いずれも電気モータ４で独立して駆動される。
図２に示すように、インホイールモータ駆動装置５は、電気モータ４、減速機６、および車輪用軸受７を有し、一部または全体が車輪２内に配置される。電気モータ４の回転は、減速機６および車輪用軸受７を介して車輪２に伝達される。インホイールモータ駆動装置５は、電気モータ４が発生する力の向きの切換により、駆動トルクまたは制動トルクを発生する。車輪用軸受７のハブ輪７ａのフランジ部にはブレーキ８である摩擦ブレーキ装置を構成するブレーキロータ８ａが固定され、同ブレーキロータ８ａは車輪２と一体に回転する。電気モータ４は、例えば、ロータ４ａのコア部に永久磁石が内蔵された埋込磁石型同期モータである。この電気モータ４は、ハウジング４ｃに固定したステータ４ｂと、回転出力軸９に取り付けたロータ４ａとの間にラジアルギャップを設けたモータである。
図１において、制御系を説明する。
車両の制御装置は、上位制御手段となるメインのＥＣＵ（電気制御ユニット）１０と、下位制御手段となるモータ制御手段１１を備え、これらＥＣＵ１０とモータ制御手段１１の間に旋回制御手段１３が設けられている。ＥＣＵ１０と旋回制御手段１３とモータ制御装置１１の各インバータ装置１２とは、ＣＡＮ（コントロール・エリア・ネットワーク）等の車内通信網で接続されている。
ＥＣＵ１０は、マイクロコンピュータ等のコンピュータとこれに実行されるプログラム、並びに各種の電子回路等で構成される。旋回制御手段１３は、メインのＥＣＵ１０の一部として設けられても良く、また専用のＥＣＵとして設けられていても良い。
モータ制御装置１３は、ＥＣＵ１０から旋回制御手段１３を介して出力される制駆動の指令に応答して前記制駆動源となるインホイールモータ駆動装置５の電気モータ４を制御する手段であり、この実施形態では各車輪２の電気モータ４を制御する４つのインバータ装置１２からなる。
各インバータ装置１２は、図示外のバッテリの直流電力を電気モータ４の駆動のための交流電力に変換する手段であって、その出力を制御する制御部（図示せず）を有し、各車輪２毎に分配されたトルク指令値に従って担当の電気モータ４を制御する。各インバータ装置１２は、交流電力に変換するスイッチング素子のブリッジ回路等のパワー回路部（図示せず）と、そのパワー回路部を制御する制御部（図示せず）とを有する。
前記旋回制御手段１３は、概略を説明すると、ＥＣＵ１０が出力した制駆動指令値に、旋回安定化等の旋回補助を行うように各輪の制駆動力の指令値を補正し、モータ制御装置１１へ出力する。以下、旋回制御手段１３を具体的に説明する。
ＥＣＵ１０は、操作手段であるアクセルペダルおよびブレーキペダル（いずれも図示せず）におけるアクセルペダルセンサ１４およびブレーキペダルセンサ１５の操作量である指令値に応答して制駆動の指令を出力する制駆動指令部１０ａと、車両全体の協調制御や統括制御を行う一般制御部１０ｂとを備えている。なお、請求項で言う操作手段は、自動運転手段（図示せず）を備える場合、その自動運転手段であっても良い。
運転者がアクセルペダルを操作し駆動を指示した場合、アクセルペダルセンサ１４からアクセル指令値がＥＣＵ１０に入力される。これと同様に、運転者がブレーキペダルを操作し制動を指示した場合、ブレーキペダルセンサ１５からブレーキ指令値がＥＣＵ１０に入力される。これらの指令値は、前記制駆動指令部１０ａから制駆動力の指令値として旋回制御手段１３に出力される。この他に、ＥＣＵ１０には車速検出手段１６から車速が、操舵角検出手段１７から操舵角が、ヨーレート検出手段１８から車両の実ヨーレートが、横加速度検出手段１９から車両の実横加速度が入力される。各値はＥＣＵ１０から旋回制御手段１３に出力される。
前記旋回制御手段１３は、ＥＣＵ１０が出力した制駆動指令値に、旋回安定化等の旋回補助を行うように各輪の制駆動力の指令値を補正し、モータ制御手段１１へ出力する。
図３に示すように、前記旋回制御手段１３は、規範横加速度計算手段３０、第１路面摩擦係数計算手段２２、第２路面摩擦係数計算手段２５、制御ゲイン計算手段２３、目標ヨーレート計算手段２１、上限ヨーレート計算手段２６、目標ヨーレート補正手段２７、第１制駆動力計算手段２４、第２制駆動力計算手段２８、および制駆動力指令値計算手段２９を含む。
旋回制御手段１３には、ＥＣＵ１０から車速、舵角、実横加速度、アクセル指令値、ブレーキ指令値が入力される。規範横加速度計算手段３０では、車速および舵角と車両の質量やホイールベース等の車両パラメータから規範横加速度を計算する。
第１路面摩擦係数計算手段２２では第１の路面摩擦係数μ１を計算するため、規範横加速度と実横加速度の差から横加速度偏差を計算し、横加速度偏差が閾値Gyt以下ならば第１の路面摩擦係数μ１を１とする。横加速度偏差が閾値Gytを超えた時は、各車輪２に与えている制駆動力の大きさの和を車重で除した値を車両の仮想前後加速度とし、仮想前後加速度と横加速度から車両の仮想加速度を計算し、さらに仮想加速度を重力加速度で除した値を第１の路面摩擦係数μ１とする。すなわち、規範横加速度をGyref、実横加速度をGyact、各車輪の制駆動力をＦｉ（ｉ＝１〜４）、車重をm、仮想前後加速度をAx、仮想加速度をA、重力加速度をｇとすると、
Gyref− Gyact≦ Gyt ならば ⇒ μ１= 1 （1）
Gyref − Gyact > Gyt ならば ⇒ μ１＝A／ｇ （2）
Figure 0006644635
として路面摩擦係数μ１を推定する。制駆動力と実横加速度から路面摩擦係数μ１を推定することで精度よく推定することができる。また、前輪もしくは後輪のみを駆動する場合には、駆動する車輪の制駆動力のみを考慮する。たとえば前輪のみを制駆動する場合には、前輪の制駆動力をFfi（ｉ＝１~２）、前輪の車軸にかかる荷重をmfとすると、
Figure 0006644635
として、仮想前後加速度Axを計算しても良い。後輪のみを制駆動する場合も同様である。このように仮想前後加速度を計算することで、前輪もしくは後輪のみを駆動する場合に路面摩擦係数を精度よく推定することができる。
目標ヨーレート計算手段２１では、例えば、式（6）に示すような二次遅れ系の伝達関数であらわされる、操舵角δ（s）に対する目標ヨーレートr（s）が計算される。
Figure 0006644635
式（6）は、車速と車両の質量やホイールベース等の車両パラメータから計算される、Gδ r（0）：ヨー角速度ゲイン定数、ωn：ヨー方向の固有振動数、ζ：ヨー方向の減衰係数、Tr：ヨー角速度時定数と、s：ラプラス演算子、α：固有振動数ωnの制御ゲイン、λ：減衰係数ζの制御ゲイン、から構成されている。制御ゲインが１より大きい場合、目標ヨーレートの立ち上がりが早くなり、制御ゲインが１の時は車両本来のヨー応答特性となる。
制御ゲイン計算手段２３では、路面摩擦係数μ１の大きさに応じて制御ゲインを計算する。制御ゲインは、ヨー方向の固有振動数ωnの制御ゲインをα、ヨー方向の減衰係数ζの制御ゲインをλとしている。これ以降に出てくる制御ゲインは全てαを例に説明する。第１の路面摩擦係数μ１には、図４に示すように２つの閾値を設けても良い。路面摩擦係数がμaより小さい場合は制御ゲインを初期値から1に近付けていき、路面摩擦係数がμbより小さい場合は制御ゲインを１に設定する。路面摩擦係数が低い場所では、タイヤはグリップ力を失いやすいため、制御ゲインを小さくしてヨーモーメント制御による制駆動力を小さくし、路面摩擦係数が高い場所では、タイヤのグリップ力が戻るため、制御ゲインを初期値に戻してヨーモーメント制御による制駆動力を大きくする。
第１制駆動力計算手段２４では、例えば、式（7）に示す三次遅れ系の伝達関数で操舵角δ（s）に対するヨーモーメントMz（s）を計算し、このヨーモーメントMz（s）から各車輪に与える制駆動力ＦＡを計算する。
Figure 0006644635
式（7）は、式（6）と同様に車速と車両の質量やホイールベース等の車両パラメータから計算される、Gδ r（0）：ヨー角速度ゲイン定数、ωn：ヨー方向の固有振動数、ζ：ヨー方向の減衰係数、Tr：ヨー角速度時定数、GM r（0）：ヨーモーメントゲイン定数、TM：ヨーモーメント時定数と、s：ラプラス演算子、α：固有振動数ωnの制御ゲイン、λ：減衰係数ζの制御ゲイン、から構成されている。式（7）をみると、制御ゲインαおよびλが１であれば、操舵角δ（s）に対するヨーモーメントMz（s）はゼロになる。Mz（s）となる制駆動力FAを各車輪に与えることで、車両の実ヨーレートを目標ヨーレートに略一致させることができる。
第２路面摩擦係数計算手段２５では第２の路面摩擦係数μ２を計算するために、規範横加速度と実横加速度の差から横加速度偏差を計算し、横加速度偏差が閾値Gyt以下ならば路面摩擦係数μ２を１とする。横加速度偏差が閾値Gytを超えた時は、実横加速度を路面摩擦係数μ２とする。すなわち、規範横加速度をGyref、実横加速度をGyactとすると、
Figure 0006644635
として路面摩擦係数μ２を推定する。
上限ヨーレート計算手段２６では車両が発生可能な上限ヨーレートを前記第２の路面摩擦係数μ２から計算する。
目標ヨーレート補正手段２７では、路面摩擦係数μ２と車速から上限ヨーレートを計算し、目標ヨーレートの大きさが上限ヨーレート以下になるように補正した補正後目標ヨーレートを出力する。上限ヨーレートは、車速をV、上限ヨーレートをruとすると、
Figure 0006644635
として計算する。実横加速度から推定した路面摩擦係数で、目標ヨーレートの上限値を設定することで、実際に発生可能なヨーレートを上限とすることができ、車両姿勢を安定に保つことができる。第２の路面摩擦係数μ２は、上記のとおり制駆動力を考慮していないため、路面摩擦係数μ１に対して小さいか等しい大きさになる。
第２駆動力計算手段２８では、実ヨーレートと補正後目標ヨーレートとの差からヨーレート偏差を計算し、ヨーレート偏差を小さくするヨーモーメントが発生するように各車輪２の制駆動力ＦＢを計算する。ヨーモーメントの大きさは、例えばPID制御を用いることで得られる。
制駆動力指令値計算手段２９では、第１制駆動力計算手段２４で計算した各車輪２の制駆動力ＦＡと、第２制駆動力計算手段２８で計算した各車輪２の制駆動力ＦＢと、アクセル指令値と、ブレーキ指令値から、モータ制御手段１１に指令する制駆動力指令値を計算する。モータ制御手段１１は、各車輪２の制駆動力が制駆動力指令値となるように電流を制御してインホイールモータ駆動装置５の電気モータ４を駆動する。
上記構成の作用を説明する。
目標ヨーレート検出手段２１が、検出した車速と操舵角と定めたヨー応答特性から目標ヨーレートを計算する。ヨー応答特性は、車両が持つヨー応答特性とは異なるヨー応答特性に予め設定するが、推定した第１の路面摩擦係数μ１の大きさが小さくなるほど制御ゲインを小さくすることで、車両が持つヨー応答特性に近づける。
第１路面摩擦係数計算手段２２において、第１の路面摩擦係数μ１は、検出した車両の実横加速度と各車輪２に与えている制駆動力から推定する。制駆動力を考慮することで、車輪２のタイヤが最大限発生可能な摩擦力として第１の路面摩擦係数μ１を精度よく推定することができる。
制御ゲイン計算手段２３が、第１の路面摩擦係数μ１から制御ゲインを計算し、第１制駆動力計算手段２４は、車速と操舵角から、制御ゲインを用いて計算した目標ヨーレートを得るために発生すべきヨーモーメントから各車輪２の制駆動力ＦＡを計算する。
第２の路面摩擦係数計算手段２５が、上記の第１の路面摩擦係数μ１とは別の第２の路面摩擦係数μ２を、車両の実横加速度から推定する。路面摩擦係数μ２は各車輪２の制駆動力を考慮しないため、路面摩擦係数μ１の大きさに対して小さいか等しい大きさになる。
上限ヨーレート計算手段２６が、第２の路面摩擦係数μ２から車両１が発生可能な上限ヨーレートを計算し、目標ヨーレート補正手段２７が、目標ヨーレートが上限ヨーレート以下になるように補正する。車両の実横加速度から第２の路面摩擦係数μ２を推定することで、タイヤが発生可能な横力を精度よく推定できる。
第２制駆動力計算手段２８が、補正された目標ヨーレートと検出した車両１の実ヨーレートとの偏差が小さくなるように車両に発生すべきヨーモーメントから各車輪２の第２の制駆動力ＦＢを計算する。
第１の制駆動力ＦＡと第２の制駆動力ＦＢから合成した制駆動力を各車輪２に与えることで、旋回性能を向上させるとともに車両の姿勢を安定に保つ。
上記制御を適用することで、推定した路面摩擦係数にタイヤの制駆動力が考慮されるため、路面摩擦係数の推定結果が過小となることが無くなり、適切な制御ゲインでヨーモーメント制御を行なうことができる。そのため、ヨーモーメント制御による旋回性能の向上が有効に機能する。また、車両が路面摩擦係数の低い路面等を旋回中にタイヤが横滑りをしている場面も、タイヤが発生可能な横力を考慮して路面摩擦係数を推定し、路面摩擦係数に応じたヨーレートを上限値として各車輪の制駆動力を制御するため、車両姿勢を安定に保つことができる。
このように、各車輪２の制動力または駆動力である制駆動力を独立に制御可能な制駆動源を有する車両１において、旋回性能を向上させるヨーモーメント制御が機能し、かつ路面摩擦係数が低い場所等でも車両姿勢を安定に保つことができる。
上記実施形態は、インホイールモータ駆動装置５を備えた四輪独立駆動式の車両につき説明したが、この発明は、前輪２輪の独立駆動式の車両、後輪２輪の独立駆動式の車両にも適用でき、さらに、図５に示すような１台のエンジン３３の駆動力をトランスミッション３４から左右の車輪２に伝達し、前後左右の各車輪２に摩擦ブレーキなどのブレーキ８が設けられた車両にも適用することができる。この場合、下位制御手段１１Ａは、前記エンジン３３を制御するエンジン制御装置３１と、前記各輪のブレーキ８を制御するブレーキ制御装置３２とで構成され、旋回制御手段１３の出力する制駆動力に従ってエンジン制御装置３１とブレーキ制御装置３２とが制御動作することで、前記実施形態と同様に、旋回性能を向上させるヨーモーメント制御が機能し、かつ路面摩擦係数が低い場所等でも車両姿勢を安定に保つことができる。
以上、実施形態に基づいてこの発明を実施するための形態を説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
１：車両
２：車輪
４：電気モータ
５：インホイールモータ駆動装置（制駆動源）
８：ブレーキ（制駆動源）
１０：ＥＣＵ（上位制御手段）
１１：モータ制御手段（下位制御手段）
１１Ａ：下位制御手段
１３：旋回制御手段
１４：アクセルペダルセンサ
１５：ブレーキペダルセンサ
２１：目標ヨーレート計算手段
２２：第１路面摩擦係数計算手段
２３：制御ゲイン計算手段
２４：第１制駆動力計算手段
２５：第２路面摩擦係数計算手段
２６：上限ヨーレート計算手段
２７：目標ヨーレート補正手段
２８：第２制駆動力計算手段
２９：制駆動力指令値計算手段
３０：規範横加速度計算手段
３３：エンジン（制駆動源）

Claims (4)

  1. 各車輪の制動力または駆動力である制駆動力を独立に制御可能な制駆動源と、操作手段の指令に応答して制駆動の指令を出力する上位制御手段と、この上位制御手段が出力する前記制駆動の指令に応答して前記制駆動源を制御する下位制御手段とを有する車両の旋回制御装置であって、
    前記上位制御手段と下位制御手段との間に設けられた旋回制御手段と、車速を検出する車速検出手段と、操舵角を検出する操舵角検出手段と、車両の実ヨーレートを検出するヨーレート検出手段とを備え、
    前記旋回制御手段は、
    第１の路面摩擦係数μ１を推定する第１路面摩擦係数計算手段と、
    前記第１の路面摩擦係数μ１が小さくなるほど、定められたヨー応答特性を車両の持つ応答特性に近付けるように、制御ゲインを計算する制御ゲイン計算手段と、
    前記車速検出手段が検出する車速、前記操舵角検出手段が検出する操舵角、および前記定められたヨー応答特性に基づいて前記車両における目標ヨーレートを計算する目標ヨーレート計算手段と、
    前記目標ヨーレートを得るために発生すべきヨーモーメントに基づいて各車輪の第１制駆動力ＦＡを計算する第１制駆動力計算手段と、
    前記第１の路面摩擦係数μ１以下である、第２の路面摩擦係数μ２を推定する第２路面摩擦係数計算手段と、
    車両が発生可能な上限ヨーレートを前記第２の路面摩擦係数μ２に基づいて計算する上限ヨーレート計算手段と、
    前記目標ヨーレートが前記上限ヨーレート以下となるように、前記目標ヨーレートを補正後目標ヨーレートへと補正する目標ヨーレート補正手段と、
    前記実ヨーレートと前記補正後目標ヨーレートとの偏差を小さくするために発生すべきヨーモーメントに基づいて、各車輪の第２制駆動力ＦＢを計算する第２制駆動力計算手段と、
    前記第１制駆動力ＦＡおよび前記第２制駆動力ＦＢから制駆動力指令値を計算する制駆動力指令値計算手段とを備える、
    ことを特徴とする車両の旋回制御装置
  2. 請求項１に記載の車両の旋回制御装置おいて、車両の横加速度を検出する横加速度検出手段を備え、前記第１路面摩擦係数計算手段は、前記第１の路面摩擦係数μ１を少なくとも各車輪の各制駆動力と前記横加速度から計算し、前記第２路面摩擦係数計算手段は、前記路面摩擦係数μ２を少なくとも前記横加速度から計算する車両の旋回制御装置。
  3. 請求項２に記載の車両の旋回制御装置おいて、前記第１路面摩擦係数計算手段は、各車輪の制駆動力の大きさの和を車重で除した値を車両の仮想前後加速度とし、前記仮想前後加速度と前記横加速度から車両の仮想加速度を計算し、前記仮想加速度を重力加速度で除した値を前記路面摩擦係数μ１とする車両の旋回制御装置。
  4. 請求項２に記載の車両の旋回制御装置おいて、前記第１路面摩擦係数計算手段は、前輪もしくは後輪のいずれかに制駆動力を与える場合に、各車輪の前記制駆動力の大きさの和を、前記制駆動力を与える車軸にかかる車重で除した値を車両の仮想前後加速度とし、前記仮想前後加速度と前記横加速度から車両の仮想加速度を計算し、前記仮想加速度を重力加速度で除した値を前記路面摩擦係数μ１とする車両の旋回制御装置。
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