WO2012043683A1

WO2012043683A1 - 車両の運動制御装置

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Publication number: WO2012043683A1
Application number: PCT/JP2011/072295
Authority: WO
Inventors: 山門　誠; 絢也高橋; 真二郎齋藤; 大澤　俊哉
Original assignee: 日立オートモティブシステムズ株式会社
Priority date: 2010-09-28
Filing date: 2011-09-28
Publication date: 2012-04-05
Also published as: US20140145498A1; JP5462373B2; EP2623386A1; EP2623386A4; US9199639B2; JPWO2012043683A1; EP2623386B1

Abstract

　安価で軽量なシステムで操縦性，安定性の向上が図れる車両の運動制御装置を提供する。四輪の各輪の駆動力及び／又は制動力を独立に制御する制御手段と、旋回方向を検出する旋回方向検出手段と、を有し、制御手段は、検出された舵角と車速に基づいて加減速指令を生成する加減速指令生成手段と、各輪の駆動力又は駆動トルク、及び／又は、制動力又は制動トルクの配分を決定する駆動力制動力配分手段を有し、駆動力制動力配分手段は、加減速指令と旋回方向に基づいて、前輪は旋回内側の輪に駆動力又は駆動トルク、及び／又は、制動力又は制動トルクを旋回外側の輪より多く配分し、後輪は旋回外側の輪に駆動力又は駆動トルク、及び／又は、制動力又は制動トルクを旋回内側の輪より多く配分するように決定する構成とする。

Description

車両の運動制御装置

　本発明は、制動力，駆動力に基づく車両の運動制御装置に関する。

　車両の操縦性と安定性の向上は、車両運動に携わる研究者にとっては永遠の課題である。現在までのところ、以下の３つの方法が日本から世界に向けて提案されている。

（１）４輪アクティブステアシステム
　特許文献１は、運転者に操舵負担をかけることのない４輪アクティブステアシステムを提供するために、前輪に補助舵角を付与する前輪側アクティブステア手段と、後輪に補助舵角を付与する後輪側アクティブステア手段と、所望の車両挙動特性となるように前記両アクティブステア手段に対し補助舵角を指令する４輪アクティブステア制御手段と、を備えた４輪アクティブステアシステムにおいて、運転者の操舵状態を検出する操舵状態検出手段と、前輪側及び後輪側アクティブステア手段の少なくとも一方の応答性を推定する応答性推定手段と、検出された操舵状態と推定された一方の応答性の変化とに応じて、他方の応答性を変更する応答性変更手段とを設けることが開示されている。非特許文献１では、前輪と後輪の両方をアクティブ操舵することによりヨーイングと横運動の両方を最適化することが可能となる。例えば中速域ではハンドル操作に対して前輪を切りまし、同時に後輪も同じ方向に操舵することでヨーイング（車両の回頭性）と横加速度応答向上，車体横滑りの低減のすべてが実現できることが開示されている。特に非特許文献８では，定常旋回直前，即ち旋回に必要なヨーレイトを得た後は，後輪を同位相に操舵し，安定性を確保することが開示されている。

　特許文献１，非特許文献１に示される４輪アクティブステアにおいては、前輪および後輪のアクティブ操舵用アクチュエータ、および２つの電子制御装置（ＥＣＵ）から構成されている。前輪操舵用アクチュエータは、駆動源となるモータ，減速機構，回転角センサ，ロック機構，電源供給用スパイラルケーブルなどの部品から構成されている。後輪操舵用アクチュエータは、サスペンションメンバーに取り付けられており、モータの回転を減速機構で併進運動に変換した後、サスペンションロアリンクを介して、後輪を操舵する。

（２）ＤＹＣ（Direct Yaw-moment Control）
　また、特許文献２は、車両の左右の車輪に駆動力或いは制動力を配分してヨーモーメントを制御し、制御の応答性及び精度を両立させるためにフィードフォワード制御部は、エンジントルク，エンジン回転数，車速，操舵角及び横加速度に基づいて、車両の旋回状態に見合ったヨーレイトが得られる駆動力配分量ΔＴを推定し、駆動力配分装置の左右の油圧クラッチＣＬ，ＣＲをフィードフォワード制御する。一方、フィードバック制御部は、車速及び横加速度から算出した規範ヨーレイトとヨーレイトセンサ１０ｄで検出した実ヨーレイトとの偏差を算出し、その偏差をゼロに収束させるべく、駆動力配分装置で算出した駆動力配分量ΔＴを補正する。フィードフォワード制御により駆動力配分量が過剰になり、車両にオーバーステアの傾向が生じても、フィードバック制御により前記オーバーステアの傾向を解消して車両の挙動を安定させることができることが開示されている（非特許文献２参照）。

　つまり、特許文献２，非特許文献２に示されるＤＹＣシステムであるリヤドライブユニットは、High-lowクラッチ，プラネタリーギア，オイルポンプなどで構成される増速ユニット，駆動方向を変換するハイポイドギヤ，左右２つある電磁クラッチとプラネタリーギアなどの部品から構成され、後輪左右のトルク配分を自由としている。

（３）G-Vectoring
　ハンドル操作による横運動に連係して自動的に加減速することにより、前輪と後輪の間に荷重移動を発生させて車両の操縦性と安定性の向上を図る方法も非特許文献３に示されている。

　自動的におこなうための加減速指令値（目標前後加速度Ｇ_xc）は、以下数１に示す通り、

基本的に横加加速度Ｇ_{y_dot}にゲインＣ_xyを掛け、一次遅れを付与した値を前後加減速指令にするというシンプルな制御則である。

　なお、Ｇy：車両横加速度，Ｇy_dot（|Gy|）：車両横加加速度，Ｃxy：ゲイン，Ｔ：一次遅れ時定数，ｓ：ラプラス演算子、Ｇ_{x_DC}：オフセット。

　これによりエキスパートドライバの横と前後運動の連係制御ストラテジの一部が模擬でき、車両の操縦性・安定性の向上が実現できることが非特許文献４で確認されている。この式のＧ_{x_DC}は横運動に連係していない減速度成分（オフセット）である。前方にコーナーがある場合の予見的な減速、あるいは区間速度指令がある場合に必要となる項である。また、ｓｇｎ（シグナム）項は、右コーナー，左コーナーの両方に対して上記の動作が得られるように設けた項である。具体的には、操舵開始のターンイン時に減速し、定常旋回になると（横加加速度がゼロとなるので）減速を停止し、操舵戻し開始時のコーナー脱出時に加速する動作が実現できる。

　このように制御されると、前後加速度と横加速度の合成加速度（Ｇと表記）が、横軸に車両の前後加速度、縦軸に車両の横加速度をとるダイアグラムで、時間の経過とともに曲線的な遷移をするように方向付けられる（Vectoring）のため、「G-Vectoring制御」と呼ばれている。

特開２００８－８０８４０号公報特開平９－３０９３５７号公報特開２００８-２０１３５８号公報

片山　健；安野　芳樹；種田　友明；佐尾　雅之；今村　昌幸；関　永俊；佐藤　康晴、４輪アクティブステアの開発、社団法人自動車技術会　学術講演会前刷集　文献番号：20075281 No.11-07 p.7～12　2007年5月発行. Shibahata, Y.; Tomari, T; and Kita, T.; SH-AWD: Direct Yaw Control (DYC), 15. Aachener Kolloquium Fahrzeug- und Motorentechnik, p.1627，1640，1641，2006. M. Yamakado, M. Abe: Improvement of Vehicle Agility and Stability by G-Vectoring Control, Proc. of AVEC2008-080420. M. Yamakado, M. Abe: Proposal of the longitudinal driver model in coordination with vehicle lateral motion based upon jerk information, Review of Automotive Engineering, Vol.29.No.4.October 2008, P. 533～541. 森　和典；江口　孝彰；入江　南海雄、後輪操舵の過渡制御による操安性向上、社団法人自動車技術会　自動車技術　Vol.44,No.3,1990

　上記した特許文献１，２，非特許文献１，２に記載の技術では、電動あるいは油圧により操舵アクチュエータを稼動させたり、駆動力を左右輪に独立して加えたり、すなわちエネルギーを投入することにより、車両の運動性能の向上を図るものである。

　更には、車両に複雑な機構を複数個搭載することによる重量増は否めないし、車両コストの向上をも招いてしまう。また、個々の車両に適合するように「走りこみ」により細かい制御チューニングを実施する必要があり、これも車両コスト増大の原因となる。特にＤＹＣ技術は、制御介入としては車両の運動と無関係にできるため、介入時に制御自由度を有する。どのタイミングでどの量のヨーモーメントを加えるのが良いかは各車両，各運動状態により異なるため、チューニング工数が非常に多くなる傾向がある。

　一方、非特許文献３，４にて開示される制御は、通常のブレーキあるいはアクセルを自動制御するだけであり、コスト的に安価な構成が期待できるとともに、重量増もない。また、ブレーキとして電動機を用いて回生制動することにより、エネルギーを生成しながら車両の運動性能を向上することができる。また、この制御手法はエキスパートドライバが随意に行うステア動作に応じたブレーキ，アクセル動作から抽出したものであり、通常領域から自動的に介入しても違和感が少ない。この制御手法の力学的な合理性，操縦性と安定性の向上がシミュレーション結果，実車試験結果として示されている。

　これはドライバのステア動作に対して車両の挙動が適切に応答するように連係して加減速が制御されるので、結果として車両の横滑り角が大きくなることを防ぐことができるということである。特に操舵に対して旋回半径が大きくなりすぎてしまう、いわゆる「アンダーステア」を低減するのに効果的である。

　しかしながら、車両への入力となる操舵角度や、車両に加わるヨーモーメントを直接制御するものではないので、その効果は、特許文献１，非特許文献１に示される４輪アクティブステア，特許文献２，非特許文献２に示されるＤＹＣシステムに比べると必ずしも大きいとは言いきれないという課題があった。
　また，非特許文献３，４にて開示される制御は、車両を安定化させるときには，荷重移動の効果と前後力による横力の低下を鑑み，確実には前輪駆動車で，かつ加速側の制御が必要になってくるという課題があった．この方法は，コーナーからの脱出時には効果を発揮するが，旋回開始時から定常旋回への遷移状態の後半で安定度が要求されるときには，減速と加速の整合性が取れず，安定性が確保できる範囲にゲインを落とす必要があった。

　本発明は、安価で軽量なシステムで操縦性，安定性，さらには乗心地の向上が図れる車両の運動制御装置を提供することを目的とする。

　上記目的を達成させるために、本発明の車両の運動制御装置は、四輪の各輪の駆動力及び／又は制動力を独立に制御する制御手段と、旋回方向を検出する旋回方向検出手段と、を有し、制御手段は、検出された舵角と車速に基づいて加減速指令を生成する加減速指令生成手段と、各輪の駆動力又は駆動トルク、及び／又は、制動力又は制動トルクの配分を決定する駆動力制動力配分手段を有し、駆動力制動力配分手段は、加減速指令と旋回方向に基づいて、前輪は旋回内側の輪に駆動力又は駆動トルク、及び／又は、制動力又は制動トルクを旋回外側の輪より多く配分し、後輪は旋回外側の輪に駆動力又は駆動トルク、及び／又は、制動力又は制動トルクを旋回内側の輪より多く配分するように決定する構成とする。

　安価で軽量なシステムで操縦性，安定性，さらには乗心地の向上が図れる車両の運動制御装置を実現できる。

直線走行から旋回初期の状態での通常車両と四輪アクティブステア車両の比較を示した図である。旋回から直進走行へ復帰している状態での通常車両と四輪アクティブステア車両の比較を示した図である。制動力，駆動力によるコンプライアンスステアの発生状況を示す図である。前輪内側への制動力によるコンプライアンスステアの発生状況を示す図である。前輪内側への駆動力によるコンプライアンスステアの発生状況を示す図である。 G-Vectoring制御車両の左コーナー進入から脱出までの様子を示す図である。図６のような走行をした場合の時系列データを示す図である。直線走行から旋回初期の状態での四輪アクティブステア車両と本発明の制動力配分，本発明の制動力・駆動力配分を比較した図である。旋回から直進走行へ復帰している状態での四輪アクティブステア車両と本発明の制動力配分，本発明の制動力・駆動力配分を比較した図である。本発明に係る車両の運動制御装置の第１実施例の全体構成を示す図である。車両モデルを用いた車両横加速度，加加速度推定を示す図である。コンバインドセンサを用いた車両横加速度，加加速度，G-Vectoring指令出力を示す図である。推定信号と計測信号による相互補完の概念を示す図である。本発明に係る車両の運動制御装置の制御ロジック構成を示す図である。車両に加わる力と加速度，ヨーイング運動を示す図である。各輪への配分比αの決定および制動・駆動力配分を示す図である。図６のような走行をした場合の本発明の制御車両の時系列データを示す図である。図１７の各時点における本発明の制御車両の制動力と駆動力配分，舵角を示す図である。図６のような走行をした場合の本発明の制駆動力同時配分制御車両の時系列データを示す図である。図１９の各時点における本発明の制御車両の制駆動力同時配分，舵角を示す図である。図６のような走行をした場合にドライバが加減速指令を入力した場合の本発明の制動力，駆動力配分制御車両の時系列データを示す図である。図６のような走行をした場合にドライバが加減速指令を入力した場合の本発明の制動力，制駆動力同時配分制御車両の時系列データを示す図である。フルビークルシミュレーションのビークルモデルを示す図である。フルビークルシミュレーション結果を示す図（舵角比較）である。フルビークルシミュレーション結果を示す図（車両軌跡比較）である。本発明に係る車両の運動制御装置の第２実施例の全体構成を示す図である。前後・横加速度による荷重移動とタイヤ特性を示す図である。本発明の初期ポテンシャルを確認した実験結果を示す図（旋回制動）である。本発明と従来制御との実験条件および結果を示す図である。本発明と従来制御との車速比較を示す図である。本発明と従来制御とのブレーキ油圧配分比較を示す図である。本発明と従来制御との前後，横加速度比較を示す図である。本発明と従来制御との操舵角，ヨーレイトゲイン比較を示す図である。本発明と従来制御とのロールレイト，ピッチレイト比較を示す図である。本発明の前後，横加速度とロールレイトを示す図である。本発明と従来制御との実験条件および結果を示す図である。本発明と従来制御との車速比較を示す図である。本発明と従来制御とのブレーキ油圧配分比較を示す図である。本発明と従来制御とのスリップ率比較を示す図である。本発明と従来制御との前後，横加速度比較を示す図である。本発明と従来制御との操舵角，ヨーレイトゲイン比較を示す図である。本発明に係る車両の運動制御装置の第３実施例の全体構成を示す図である。本発明の第3実施例の後輪に減速力を加えた場合のコンプライアンスステアの発生状況を示す図である．本発明の第3実施例の後輪パワートレインと後輪左右ブレーキの構成を示す図である。左旋回をする本発明の第3実施例の車両の左右後輪位置での前後方向の速度ベクトルに関する説明図である。左旋回をする左右の後輪に制動・駆動力を与えない場合を示す図である。後輪の旋回外側である右後輪に制動トルクを与えた場合を示す図である。圧雪路面上で，後輪外側と内側の車輪速(周速度に換算）を示した図である。旋回外側である右後輪に制動トルクを与えた場合の後輪の前後力の発生状況を示す図である。本発明の第3実施例の車両における最も好適な発明形態を示す図である。加速・減速指令にG-Vectoring（横加加速度比例）を適用したものである。本発明の第3実施例の車両の各タイミングにおける制御様態を示す図である。傾斜地走行シーンを示す図である。スロープを降りている状況を示す図である。前後加速度フィードバックループを示す図である。

　本発明においては、車両への入力となる操舵角度を複雑な操舵アクチュエータなく、直線からの旋回開始、旋回開始から定常旋回，定常旋回から直線への脱出の各段階において、正しく制御する必要がある。
　また，特に後輪駆動車両で近年多く見られる，（i）マルチリンクサスペンション等を用いた後輪前後力トーイン特性を持つ車両や，（ii）後輪左右輪間にディファレンシャルギアを有する車両においては，舵角のみならず，ディファレンシャルギアを介した左右トルクの管理を行う必要がある。

　以下、具体的に、各段階での四輪アクティブステアにおける舵角制御の指針を示し，参考とすることにより制駆動制御の指針を示す。

（１）直線から旋回を開始する段階
　ドライバ入力に加え、制御により付加操舵を加えることにより大きめの操舵角を与え、後輪は、前輪とは逆方向に操舵する、いわゆる逆相操舵がニンブル感（きびきびした応答）を得るために有効である。

（２）旋回開始から定常旋回まで
　逆相操舵を保っていると、横加速度応答の低下とともに、車体横滑り角も大きくなってしまうために、定常旋回が開始するころには、前後輪の制御による付加操舵はゼロとする。

（３）定常旋回から脱出まで
　前輪の舵角はドライバが切り戻しを行う舵角より先行して、少なくなるように付加相舵角を与える。後輪は前輪と同相となるように操舵することによりタイヤの横滑り角を得て、後輪コーナリングフォースをより多く発生させるようにする。このように制御すると車両に、旋回から直線走行へと復元するためのモーメントが増加するため、安定性を向上するために効果的である。

　以上（１）から（３）の操舵角制御による効果を操舵用アクチュエータなしで行うために、本発明においては、車両の乗り心地向上のために乗用車に与えられているサスペンションのコンプライアンスにより発生するコンプライアンスステアを、制動力，駆動力により能動的に制御する構成としている。コンプライアンスステアは基本的には制動力，駆動力に対してのタイヤ懸架の剛性不足に対して発生してしまうもので、駆動力あるいは駆動トルクを加えるとタイヤが車両に対して前方へ変位することにより内向きに操舵角が発生し、制動力あるいは制動トルクを加えるとタイヤが車両に対して後方に変位して外向きに操舵角が発生してしまう。特に、前輪は操舵機構を有するために、車体に対して略進行方向に固定されている後輪に比べて、以下に示すようなコンプライアンスステア発生要因がある。
　（ｉ）ステアリング舵角を一定に固定していても、例えば、ステアリングコラムのねじり剛性，ステアリングラックの取り付け剛性に起因するコンプライアンスステア
　（ii）制動・駆動トルクにより発生するキングピン軸回りのモーメントにより、ドライバ側のステアリング舵角が増減する（逆に廻される）、ドライバの腕（入力側）の低剛性に起因する広義のコンプライアンスステア
　本発明ではこれらの２つの要因をまとめてコンプライアンスステアとしている。

　以上に述べたようにコンプライアンスステアは外的要因によって発生してしまうものとして捉えられがちであるが、（１）から（３）の各段階において、駆動力あるいは駆動トルク，制動力あるいは制動トルクを四輪に対して適切に配分することができれば、操舵角を制御することが可能となると言える。

　具体的には旋回方向の検出手段を有し、ドライバのアクセル，ブレーキ操作、または、制御装置の加減速指令（加速指令，減速指令）、あるいはその両方に基づいて、前輪は旋回内側の輪に駆動力又は駆動トルク、及び／又は、制動力又は制動トルクを多く配分し、後輪は旋回外側の輪に駆動力あるいは駆動力又は駆動トルク、及び／又は、制動力又は制動トルクを多く配分するような構成としている。

　また、（１）から（３）までの各段階に応じて前述の配分を切り替える必要があるが、これには旋回段階の変化、すなわち横加速度の変化，横加加速度に基づいて制御指令を決定する「G-Vectoring制御」を用いることにより、段階毎に適切な制御量と切り替えタイミングを得ることができる。

　一方、前述した前輪は旋回内側の輪に駆動力あるいは駆動トルク，制動力あるいは制動トルクを多く配分する方法は、横加速度が増加した場合、左右輪での荷重移動が発生して、内輪荷重が低下すると、内輪側のスリップ率が増加してしまい、減速度が得られなくなるという課題を生じる。これに対しては、横加速度または前後加速度、あるいはその両方が事前に設定された閾値を超えた場合、前輪の旋回内側と外側の輪の駆動力あるいは駆動トルク，制動力あるいは制動トルクの差と後輪は旋回外側と内側の輪の駆動力あるいは駆動トルク，制動力あるいは制動トルクの差を小さくなるように補正することにより回避できる。または、横加速度または前後加速度、あるいはその両方の増加に応じて、前輪の旋回内側と外側の輪の駆動力あるいは駆動トルク，制動力あるいは制動トルクの差と後輪は旋回外側と内側の輪の駆動力あるいは駆動トルク，制動力あるいは制動トルクの差を小さくなるように補正することにより解決できる。
　さらに
　　（i）マルチリンクサスペンション等を用いた後輪前後力トーイン特性を持つ車両については，上述の通常車両とは逆に，制動力あるいは制動トルクを加えると車両に対してタイヤが後方に変位するにも関わらず，内向きに操舵角が発生する。
　したがって旋回方向の検出手段を有し、ドライバのアクセル，ブレーキ操作、または、制御装置の加減速指令（加速指令，減速指令）、あるいはその両方に基づいて、前輪は旋回内側の輪に駆動力又は駆動トルク、及び／又は、制動力又は制動トルクを多く配分し、後輪は旋回外側の輪に駆動力あるいは駆動力又は駆動トルク、及び／又は、制動力又は制動トルクを多く配分するような構成とし，
　前輪は旋回内側の輪に制動力又は制動トルクを多く配分し、後輪は旋回外側の輪に制動力又は制動トルクを多く配分した場合，コンプライアンスステアにより前輪は旋回促進側のトーアウト方向，後輪は旋回を止める安定側のトーイン方向となってしまい，相互に干渉しあう．したがってこのような場合には，まず前輪旋回内側の輪に制動力又は制動トルクを配分し，その後，時間的に遅れて後輪外側の輪に制動力又は制動トルクを配分するように制御することにより，先の四輪アクティブステアと同様に，旋回開始時の回頭性の向上と定常旋回への安定した遷移が可能となる。
　また，
　　（ii）後輪左右輪間にディファレンシャルギアを有する車両においては，
　旋回方向の検出手段を有し、ドライバのアクセル，ブレーキ操作、または、制御装置の加減速指令（加速指令，減速指令）、あるいはその両方に基づいて、前輪は旋回内側の輪に駆動力又は駆動トルク、及び／又は、制動力又は制動トルクを多く配分し、後輪は旋回外側の輪に駆動力あるいは駆動力又は駆動トルク、及び／又は、制動力又は制動トルクを多く配分するような構成とし，
　前輪は旋回内側の輪に制動力又は制動トルクを多く配分し、後輪は旋回外側の輪に制動力又は制動トルクを多く配分した場合，
　後輪の内・外輪はディファレンシャルギアで連結されているために，旋回外側の輪に制動力又は制動トルクを与えると，旋回内側に駆動力又は駆動トルクを発生してしまう。
　コンプライアンスステアにより前輪は旋回促進側のトーアウト方向(操舵角が増す方向)，後輪は旋回を止める安定側のトーイン方向となってしまい，相互に干渉しあう．したがってこのような場合には，まず前輪旋回内側の輪に制動力又は制動トルクを多く配分し，その後，時間的に遅れて後輪外側の輪に制動力又は制動トルクを多く配分するように制御することにより，先の四輪アクティブステアと同様に，旋回開始時の回頭性の向上と定常旋回への安定した遷移が可能となる。

　ここで、まず、課題を解決するための手段について、その基本的な考え方を示し、その後，より詳しく説明する。つぎに、実施例について詳細に実施形態を２例説明する。さらに本発明の効果をコンピュータシミュレーションにて検証し、実車試験により確認した結果について述べていく。

＜本発明の基本的な考え方＞
　以下、四輪アクティブステア制御からの舵角制御，制動力・駆動力によるコンプライアンスステア，横運動に連係した加減速制御（G-Vectoring制御）について述べ、これらを有機的に組み合わせた本発明の基本的な考え方を示す。

「四輪アクティブステア制御からの考察」
　まず、車両の操縦性，安定性を向上させるための操舵角制御について、非特許文献１を参考にしながら、一般的な手法を示す。

　図１（ａ）は、舵角制御機構を有さない通常の車両１０００、図１（ｂ）は四輪アクティブステア車両１１００を示しており、どちらも直線状態から旋回状態（左旋回）への旋回初期を示している。

　通常車両１０００は、左前輪１０１１，右前輪１０１２，左後輪１０１３，右後輪１０１４が、左前輪サスペンション１００７，右前輪サスペンション１００８，右後輪サスペンション１００９，左後輪サスペンション１０１０により懸架れている。ハンドル１００１からドライバにより入力される操舵角はステアリング１００２のギアボックス１００６を経由して、左右のナックル１００３，１００４へタイロッド１００５を経由してステアリング舵角δが実現される。

　他方、四輪アクティブステア車両１１００は、左前輪１１１１，右前輪１１１２，右後輪１１１３，左後輪１１１４が、左前輪サスペンション１１０７，右前輪サスペンション１１０８，右後輪サスペンション１１０９，左後輪サスペンション１１１０により懸架れている。ここで示す四輪アクティブステア車両１１００は、いわゆるＳＢＷ（ステアバイワイヤ）車両で、ドライバにより入力されるハンドルユニット１１０１の操舵角（舵角）は、舵角センサを経由してステアリングコントローラ１１２０に入力される。この入力に応じてステアリングコントローラ１１２０は、前輪のステアリング１１０２のギアボックス１１０６を経由して、前輪左右のナックル１１０３，１１０４へタイロッド１１０５を経由して前輪舵角を制御するとともに、後輪のステアリング１１１２のギアボックス１１２６を経由して、後輪左右のナックル１１２３，１１２４へタイロッド１１２５を経由して後輪舵角を制御する。

　旋回初期では車両の回頭性向上のため、車両に加わるヨーモーメントを大きくする必要がある。このためには前輪舵角を大きくして前輪のコーナリングフォースを大きくし、かつ後輪には前輪と逆方向に操舵して後輪の横滑り角を減らすことにより、後輪のコーナリングフォースを小さくすることが効果的である。前輪のコーナリングフォースによる旋回モーメントと、後輪のコーナリングフォースによる復元側のモーメントとの差分で実際の車両へのヨーモーメントが決定されるため、このように制御を行うと回頭性が向上する。

　図１（ｂ）四輪アクティブステア車両においては、図１（ａ）通常車両が前輪をδだけ操舵しているのに比べてδ_{f_AFS_A}だけ舵角が増えるように制御し、図１（ａ）通常車両は後輪を操舵しないのに比べて前輪とは逆方向（逆位相）にδ_{r_ARS_A}だけ制御している。

　次に旋回から直線走行への復帰時の四輪アクティブステア制御について図２を用いて示す。

　図１と構成は同じであるため、各構成を表す符号（番号および引き出し線）は省略している。

　旋回から直線走行の脱出時には、旋回運動を早期に収束させる必要があり、車両に加わる復元側のヨーモーメントを大きくする必要がある。このためには前輪舵角を小さくして前輪のコーナリングフォースを小さくし、かつ後輪には前輪と同方向に操舵して後輪の横滑り角を増加させることにより、後輪のコーナリングフォースを大きくすることが効果的である。前輪のコーナリングフォースによる旋回モーメントを、後輪のコーナリングフォースによる復元側のモーメントで打ち消してやることにより、旋回運動から直進運動への復元性が向上する。

　図２（ｂ）四輪アクティブステア車両においては、図２（ａ）通常車両が前輪をδだけ操舵しているのに比べてδ_{f_AFS_S}だけ舵角が減るように制御し、図２（ａ）通常車両は後輪を操舵しないのに比べて前輪とは同方向（同位相）にδ_{r_ARS_S}だけ制御している。

　以上、四輪アクティブステア車両における操縦性・安定性向上のための制御として、
　・操縦性向上：前輪を切り増し、後輪を、前輪と逆方向（逆位相）に切る。
　・安定性向上：前輪を切り戻し、後輪を、前輪と同方向（同位相）に切る。
という基本的な考え方について述べた。

「コンプライアンスステア」
　つぎに、図３～図５を用いて制動力，駆動力によるコンプライアンスステアについて説明する。非特許文献５（安部　正人，大沢　洋：自動車の運動性能向上技術、（社）自動車技術会編集、自動車技術シリーズ４、朝倉書店１９９８の、５章サスペンションと車両運動性能、５.２サスペンション特性と操縦安定性能、５、２.１トー角変化と操縦安定性能、ｐ.８４－８５.）に記載されているとおり、サスペンションにコーナリングフォースなどの横力や制・駆動力などの前後力が入ると、ラバーブッシュやリンクの弾性変形によりトー角変化が生じる（このうち、横力によるコンプライアンスステアは前後力によるものより小さく、本発明による制御の有り無しにかかわらず、発生するため、詳細には議論しないことにする）。

＜後輪について＞
　図３はこの様子を、通常車両１０００の右後輪１０１４を用いて示している。右後輪１０１４は右後輪サスペンション１０１０で車両に懸架されているが、右後輪１０１４に制動力Ｆ_xBが接地中心に加わるとして、この中心点からサスペンションリンク１０２０の車体側揺動軸受けまでの距離をｌ_sとすると、右後輪１０１４にはＦ_xB×ｌ_sのモーメントが加わることになる。サスペンションリンク１０２０は、前方車体側揺動軸受けブッシュ１０３０，後方車体側揺動軸受けブッシュ１０４０で支持されているが、これらの支持系はコンプライアンスを有するために、結果として右側後輪に外向き（トーアウト）のコンプライアンスステア舵角δ_xBが生じる。同様に、右後輪１０１４に駆動力Ｆ_xTが加わると内向き（トーイン）のコンプライアンスステア舵角δ_xTが生じる。

　非特許文献５によると、これらの舵角はアウト０.５°～イン０．５°／９８０Ｎ（制動力）程度である。特別なリンク構成を講じることができない低コスト車両向けの、例えばトーションビーム方式のサスペンションでは、トーアウト（図３に示す方向）となってしまう。本発明では安価で軽量なシステムで操縦性，安定性の向上を十分な効果代を持って可能とする技術および装置を実現することを目的としており、対象とする車両は、主として低価格、すなわちトーアウト特性を有する車両である。このため、本実施例においては、制動力にてトーアウト方向に、駆動力によってトーイン方向にコンプライアンスステアが働くようになる。

　よって、まとめると以下となる。
　　・制動力：トーアウト方向の舵角
　　・駆動力：トーイン方向の舵角

＜前輪について＞
　次に前輪について図４を用いて説明する。ここでは、左前輪１０１１のみに制動力Ｆ_{xB_f}が加わっているとする。

　基本的には図３の後輪と同じであるが、前輪は操舵輪であるために、キングピン軸１２００廻りの回転自由度を有する。さらにステアリング機構を通じて左前輪１０１１とも機構的につながっている。ホイール中心から、キングピン軸１２００までの距離をｌ_kpとすると、キングピン軸廻りには、Ｆ_{xB_f}×ｌ_kpのトーアウト方向のモーメントが加わる。キングピン軸からステアリングラックまでの距離をｌ_lとするとステアリングラックには、Ｆ_{B_l}＝Ｆ_{xB_f}×ｌ_kp／ｌ_lの大きさの軸力が加わる。この力によりドライバの操舵角がδ_xBだけ余分に回される場合がある。また、ドライバが完全にステアリングアングルを保持していても、ステアリングシャフトのねじれ剛性、あるいは各ブッシュのたわみで、後輪と同様にトーイン方向の舵角δ_{xB_f}が発生することになる。このときステアリング機構で繋がれた前輪左側にもδ_{xB_f}が生じることになる。

　同様に図５に示すように、左前輪１０１１のみに駆動力Ｆ_{xT_f}が加わっていると、トーアウト方向の舵角δ_{xT_f}が発生することになる。このときステアリング機構で繋がれた前輪左側にもδ_{xT_f}が生じることになる。

　よって、まとめると以下となる。
　　・制動力：トーイン方向の舵角
　　・駆動力：トーアウト方向の舵角

「G-Vectoring制御」
　次に、操縦性と安定性を向上させることができる、横運動に連係した加減速制御について述べる。横運動に連係した加減速制御の指針は、例えば非特許文献３に示されている。

　上述した数１に示す通り、基本的に横加加速度Ｇ_{y_dot}にゲインＣ_xyを掛け、一次遅れを付与した値を前後加減速指令にするというシンプルな制御則である。つまり、加減速指令は、車両の前記舵角と前記車速に基づいて生成される車両の横加速度及び横加加速度と、予め定められたゲインと、に基づいて生成され、より具体的には、数１にて求められる。

　これによりエキスパートドライバの横と前後運動の連係制御ストラテジの一部が模擬できることが非特許文献２で確認されている。この数１のＧ_{x_DC}は横運動に連係していない減速度成分である。前方にコーナーがある場合の予見的な減速、あるいは区間速度指令がある場合に必要となる項である。また、ｓｇｎ（シグナム）項は、右コーナー，左コーナーの両方に対して上記の動作が得られるように設けた項である。具体的には、操舵開始のターンイン時に減速し、定常旋回になると（横加加速度がゼロとなるので）減速を停止し、操舵戻し開始時のコーナー脱出時に加速する動作が実現できる。横加加速度に応じて加減速するということは、横加速度が増加するときに減速し、横加速度が減少するときに加速すると捉えることができる。

　さて、このように制御されると、前後加速度と横加速度の合成加速度（Ｇと表記）が、横軸に車両の前後加速度、縦軸に車両の横加速度をとるダイアグラムで、時間の経過とともに曲線的な（円を描くような）遷移をするように方向付けられる（Vectoring）のため、「G-Vectoring制御」と呼ばれている。

　数１の制御を適用した場合の車両運動に関して、具体的な走行を想定して説明する。

　図６は、直進路Ａ，過渡区間Ｂ，定常旋回区間Ｃ，過渡区間Ｄ，直進区間Ｅという、コーナーへの進入、脱出の一般的な走行シーンを想定している。このとき、ドライバによる加減速操作は行わないものとする。

　また、図７は操舵角，横加速度，横加加速度，数１にて計算した加減速指令、そして四輪の制動，駆動力について時刻暦波形として示した図である。後で詳細に説明するが、前外輪と前内輪，後外輪と後内輪は、左右（内外）それぞれ同じ値と成るように制動力・駆動力が配分されている。ここで制駆動力とは各輪の車両前後方向に発生する力の総称で、制動力は車両を減速する向きの力であり、駆動力は車両を加速する向きの力と定義する。

　まず直進路区間Ａから車両がコーナーに進入する。過渡区間Ｂ（点１～点３）では、ドライバが徐々に操舵を切増すに従い、車両の横加速度Ｇ_yが増加していく。横加加速度Ｇ_{y_dot}は、点２近辺の横加速度が増加している間、正の値をとることになる（横加速度増加が終了する３の時点ではゼロに戻る）。このとき、数１より、制御車両には横加速度Ｇ_yの増加に伴い、減速（Ｇ_xcは負）指令が発生する。これに伴い、前外，前内，後外，後内の各輪に略同じ大きさの制動力（マイナス符号）が加わることになる。

　その後、車両が定常旋回区間Ｃ（点３～点５）に入ると、ドライバは操舵の切増しを止め、操舵角を一定に保つ。このとき、横加加速度Ｇ_{y_dot}は０となるため、加減速指令Ｇ_xcは０となる。よって、各輪の制動力・駆動力もゼロとなる。

　次に、過渡区間Ｄ（点５～７）では、ドライバの操舵の切戻し操作によって車両の横加速度Ｇ_yが減少していく。このとき車両の横加加速度Ｇ_{y_dot}は負であり、数１より制御車両には加速指令Ｇ_xcが発生する。これに伴い、前外，前内，後外，後内の各輪に略同じ大きさの駆動力（プラス符号）が加わることになる。

　また直進区間Ｅでは横加加速度Ｇ_yが０となり横加加速度Ｇ_{y_dot}もゼロとなるため加減速制御は行われない。以上のように、操舵開始のターンイン時（点１）からクリッピングポイント（点３）にかけて減速し、定常円旋回中（点３～点５）には減速を止め、操舵切戻し開始時（点５）からコーナー脱出時（点７）には加速する。このように、車両にG-Vectoring制御を適用すれば、ドライバは旋回のための操舵をするだけで、横運動に連係した加減速運動を実現することが可能となる。

　また、この運動を前後加速度を横軸、横加速度を縦軸にとり、車両に発生している加速度様態を示す“ｇ－ｇ”ダイアグラムに表すと、滑らかな曲線状（円を描くよう）に遷移する特徴的な運動になる。本発明の加減速指令は、このダイアグラムで、時間の経過とともに曲線的な遷移をするように生成される。この曲線状の遷移は左コーナーについては、図に示すように時計回りの遷移となり、右コーナーについては、Ｇ_x軸について反転した遷移経路となり、その遷移方向は半時計回りとなる。このように遷移すると前後加速度により車両に発生するピッチング運動と、横加速度により発生するロール運動が好適に連係し、ロールレイト，ピッチレイトのピーク値が低減される。

　以上から、まとめると以下のようになる。
　　・直線走行から旋回初期区間：減速→制動力
　　・旋回から直線走行への復帰：加速→駆動力

　さて、以上で操縦性，安定性の向上のための操舵角制御，制動力・駆動力によるコンプライアンスステア，横運動に連係した加減速制御（G-Vectoring制御）について述べた。以下では制駆動力配分によるコンプライアンスステア制御について述べていく。

　先に述べた四輪アクティブステア車両における操縦性・安定性向上のための基本的な考え方を制駆動力配分にて実現する方法を図８，図９を用いて説明していく。

　先に述べたように、四輪アクティブステア車両における操縦性・安定性向上のための制御として、
　　・操縦性向上：前輪を切り増し、後輪を、前輪と逆方向（逆位相）に切る。
　　・安定性向上：前輪を切り戻し、後輪を、前輪と同方向（同位相）に切る。
ということが基本法則となる。

　図８は、直線走行から旋回初期の期間における四輪アクティブステア車両，本発明を適用した制駆動力配分を搭載した車両の稼動状況を示している。

　図８（ａ）は、図２（ｂ）と同様に四輪アクティブステアが稼動している状態で、前輪を切り増し、後輪を、前輪と逆方向（逆位相）に切った状態である。

　他方、図８（ｂ）は、本発明を適用した制駆動力配分を搭載した車両を示す図である。当該車両にはG-Vectoring制御が搭載されており、直線走行から旋回初期区間では減速指令が発生し、制動力を発生することになる。

　本発明においては、旋回方向の検出手段を有し、図８（ｂ）に示すように、前輪の旋回内側が前輪の旋回外側よりも大きな制動力を発生するようにブレーキ装置を制御している（本例では、旋回外側の制動力はゼロとしている）。

　これによって、図８（ａ）と同様に前輪トーイン（切り込み）側のコンプライアンスステア・舵角を発生させている。さらに後輪の旋回外側が後輪の旋回内側よりも大きな制動力を発生するようにブレーキ装置を制御している（本例では、旋回内側の制動力はゼロとしている）。

　これによって、図８（ａ）と同様に後輪外側だけは、トーアウト側のコンプライアンスステア・舵角を発生させている。

　また、図８（ｃ）は、本発明を適用した制動力・駆動力配分を搭載した車両を示す図である。当該車両にはG-Vectoring制御が搭載されており、直線走行から旋回初期区間では減速指令が発生し、制動力を発生することになる。

　本発明においては、旋回方向の検出手段を有し、図８（ｃ）に示すように、前輪の旋回内側が前輪の旋回外側よりも大きな制動力を発生するようにブレーキ装置・あるいは電機的な回生制動装置を制御している。回生制動装置は、モータである電動機により制動力又は制動トルクが発生されるときに生じる電力を回生する。

　前輪の旋回外側輪（前右輪）は、回生制動装置からの電力あるいはバッテリからの電力、または内燃機関からの動力により、駆動力（負の制動力、よって符号まで考慮すると前輪内側より小さな制動力と考えることができる）を配分している。

　これにより、制動力のみの配分である図８（ｂ）より大きな前輪トーイン（切り込み）側のコンプライアンスステア・舵角を発生させている。さらに後輪の旋回外側が旋回内側よりも大きな制動力を発生するようにブレーキ装置・あるいは電機的な回生制動装置を制御している。後輪の旋回内側輪（後左輪）は、回生制動装置からの電力あるいはバッテリからの電力、または内燃機関からの動力により、駆動力（負の制動力、よって符号まで考慮すると後輪外側より小さな制動力と考えることができる）を配分している。

　これにより、図８（ａ）と同様に後輪両方で、トーアウト側のコンプライアンスステア・舵角を発生させている。

　当然、図８（ｃ）では、駆動力あるいは駆動トルクを車両に加えているため、制動力と駆動力の差分によりG-Vectoring制御装置からの指令減速度が実現できるように調整されねばならない。

　このようにG-Vectoring減速指令値に基づいた制動力を、対角した輪に（前輪は内側に多く、後輪は外側に多く（符号も考慮））配分することにより、G-Vectoringによる操縦性の向上に加え、四輪アクティブステアと同様な操舵制御効果も得ることができて、より操縦性、特にヨー応答の向上が図れる。

　図９は、旋回から直線走行への復帰期間における四輪アクティブステア車両，本発明を適用した制駆動力配分を搭載した車両の稼動状況を示している。

　図９（ａ）は、図３（ｂ）と同様に四輪アクティブステアが稼動している状態で、前輪を切り戻し、後輪を、前輪と同じ方向（同位相）に切った状態である。

　他方、図９（ｂ）は、本発明を適用した制駆動力配分を搭載した車両を示す図である。当該車両にはG-Vectoring制御が搭載されており、旋回から直線走行への復帰期間では加速指令が発生し、駆動力を発生することになる。

　本発明においては、旋回方向の検出手段を有し、図９（ｂ）に示すように、前輪の旋回内側が前輪の旋回外側よりも大きな駆動力を発生するように駆動装置を制御している（本例では、旋回外側の駆動力はゼロとしている）。

　これによって、図９（ａ）と同様に前輪トーアウト（切り戻し）側のコンプライアンスステア・舵角を発生させている。さらに後輪の旋回外側が後輪の旋回内側よりも大きな駆動力を発生するように駆動装置を制御している（本例では、旋回内側の駆動力はゼロとしている）。

　これによって、図９（ａ）と同様に後輪外側だけは、トーイン側（同相側）のコンプライアンスステア・舵角を発生させている。

　また、図９（ｃ）は、本発明を適用した制動力・駆動力配分を搭載した車両を示す図である。当該車両にはG-Vectoring制御が搭載されており、旋回から直線走行への復帰期間では加速指令が発生し、駆動力を発生することになる。

　本発明においては、旋回方向の検出手段を有し、図９（ｃ）に示すように、前輪の旋回内側が前輪の旋回外側よりも大きな駆動力を発生するように駆動装置を制御している。また、前輪の旋回外側輪（前右輪）は、制動力（負の駆動力、よって符号まで考慮すると前輪内側より小さな駆動力と考えることができる）を配分している。制動力、あるいは制動トルク発生にはブレーキ装置・あるいは電機的な回生制動装置を制御しても良い。回生制動装置は、モータである電動機により制動力又は制動トルクが発生されるときに生じる電力を回生する。

　これにより、駆動力のみの配分である図９（ｂ）より大きな前輪トーアウト（切り戻し）側のコンプライアンスステア・舵角を発生させている。さらに後輪の旋回外側が後輪の旋回内側よりも大きな駆動力を発生するように駆動装置を制御している。

　また、後輪の旋回内側輪（後左輪）は、制動力（負の駆動力、よって符号まで考慮すると後輪外側より小さな駆動力と考えることができる）を配分している。制動力、あるいは制動トルク発生にはブレーキ装置・あるいは電機的な回生制動装置を制御しても良い。これにより、図８（ａ）と同様に後輪両方で、トーイン側のコンプライアンスステア・舵角を発生させている。

　当然、図９（ｃ）では、駆動力あるいは駆動トルクを車両に加えているため、駆動力と制動力の差分によりG-Vectoring制御装置からの指令減速度が実現できるように調整されねばならない。

　以上のようにG-Vectoring減速指令値に基づいた駆動力を、対角した輪に（前輪は内側に多く、後輪は外側に多く）配分することにより、G-Vectoringによる安定性の向上に加え、四輪アクティブステアと同様な操舵制御効果も得ることができて、より安定性の向上が図れる。

　上記は、G-Vectoring制御による加減速指令に基づいて制動力、あるいは駆動力を制御する例について示した。一方、直線走行から旋回初期区間にドライバがブレーキを操作したとき、あるいは旋回から直線走行への復帰時にドライバがアクセルを操作したときにも、上述と同様に、制動力・駆動力を対角した輪に（前輪は内側に多く、後輪は外側に多く）配分することにより、四輪アクティブステアと同様な操舵制御効果も得ることができて、より操縦性、安定性の向上が図れる。

　以上が、安価で軽量なシステムで操縦性，安定性の向上を十分な効果代を持って可能とする技術および装置を実現するための、本発明の骨子・基本的な考え方である。

　次に、実施例について詳細に実施形態を２例説明する。

　図１０に、本発明の車両の運動制御装置の第１実施例の全体構成を示す。

　本実施例において車両０はいわゆるバイワイヤシステムで構成され、ドライバと操舵機構，加速機構，減速機構の間に機械的な結合は無い。

＜駆動＞
　車両０は左後輪モータ１により左後輪６３，右後輪モータ２により右後輪６４を駆動するとともに、左前輪モータ１２１で左前輪６１を、右前輪モータ１２２で右前輪６２を駆動する四輪駆動車（All Wheel Drive：ＡＷＤ車）である。

　ここで、特に電気モータや内燃機関などの動力源の差異については、本発明を示す、最も好適な例として、また、あとで示す四輪独立ブレーキと組み合わせることにより、四輪の駆動力および制動力を自由に制御できるような構成となっている。以下、詳細に構成を示していく。

　左前輪６１，右前輪６２，左後輪６３，右後輪６４には、それぞれブレーキロータ，車輪速検出用ロータと、車両側に車輪速ピックアップが搭載され、各輪の車輪速が検出できる構成となっている。そして、ドライバのアクセルペダル１０の踏み込み量は、アクセルポジションセンサ３１により検出され、ペダルコントローラ４８を経て、制御手段である中央コントローラ４０で演算処理される。この中央コントローラ４０では、四輪の各輪の駆動力及び／又は制動力を独立に制御するものであり、この演算処理の中には本発明の目的としての「操縦性と安定性を向上する」ための対角トルク分配情報も含まれている。そしてパワートレインコントローラ４６は、この量に応じて、左後輪モータ１，右後輪モータ２，左前輪モータ１２１，右前輪モータ１２２の出力を制御する。

　アクセルペダル１０にはまた、アクセル反力モータ５１が接続され、中央コントローラ４０の演算指令に基づき、ペダルコントローラ４８により、反力制御される。

＜制動＞
　左前輪６１，右前輪６２，左後輪６３，右後輪６４には、それぞれブレーキロータが配備され、車体側にはこのブレーキロータをパッド（図示せず）で挟み込むことにより車輪を減速させるキャリパーが搭載されている。ブレーキシステムはキャリパー毎に電機モータを有する電機式である。

　それぞれのキャリパーは、基本的には中央コントローラ４０の演算指令に基づき、ブレーキコントローラ４５１（前左輪用），４５２（前右輪用），４５３（後輪用）により制御される。ブレーキペダル１１にはまた、ブレーキペダル反力モータ５２が接続され、中央コントローラ４０の演算指令に基づき、ペダルコントローラ４８により、反力制御される。

＜制動・駆動の統合制御＞
　本発明においては、「操縦性と安定性を向上する」ため対角配分を行い左右輪に異なる制動力や駆動力を発生させることになる。また、例えば旋回開始時の操縦性をさらに向上させるために、前輪トーインを作り出す前輪内側の制動トルクを電気的に回生し、この電力を用いて後輪内側に駆動トルクを与えコンプライアンスステアを用いて後輪内側も含めてトーインとし、後輪外側のトーアウトを作り出す後輪外側の制動トルクを電気的に回生し、この電力を用いて前輪外側に駆動トルクを与え前輪のトーインをより強めるような制動・駆動の統合制御がなされる。

　このような状況での統合制御指令は中央コントローラ４０が統合的に指令を決定し、ブレーキコントローラ４５１（前左輪用），４５２（前右輪用），４５３（後輪用），パワートレインコントローラ４６，左後輪モータ１，右後輪モータ２，左前輪モータ１２１，右前輪モータ１２２を介して適切に制御される。

＜操舵＞
　車両０の操舵系はドライバの舵角とタイヤ切れ角の間に機械的な結合の無い、ステアバイワイヤ構造となっている。内部に舵角センサ（図示せず）を含むパワーステアリング７とステアリング１６とドライバ舵角センサ３３とステアリングコントローラ４４で構成されている。ドライバのステアリング１６の操舵量は、ドライバ舵角センサ３３により検出され、ステアリングコントローラ４４を経て、中央コントローラ４０で演算処理される。そしてステアリングコントローラ４４はこの量に応じて、パワーステアリング７を制御する。

　ステアリング１６にはまた、ステア反力モータ５３が接続され、中央コントローラ４０の演算指令に基づき、ステアリングコントローラ４４により、反力制御される。

　ドライバのブレーキペダル１１の踏み込み量は、ブレーキペダルポジションセンサ３２により検出され、ペダルコントローラ４８を経て、中央コントローラ４０で演算処理される。

＜センサ＞
　次に本発明の運動センサ群について述べる。

　本実施例における車両の運動を計測するセンサについては、絶対車速計，ヨーレイトセンサ，加速度センサなどを搭載している。これに加え、車速，ヨーレイトについては車輪速センサによる推定，ヨーレイト，横加速度については、車速と操舵角と車両運動モデルを用いた推定などを同時に行っている。

　車両０には、外界情報検出手段であるミリ波対地車速センサ７０が搭載されており、障害物情報，先行車情報，後方車情報を検知すると共に、前後方向の速度Ｖ_xと横方向の速度Ｖ_yを独立して検出可能である。また、ブレーキコントローラ４５１，４５２には前出したように各輪の車輪速が入力されている。これら４輪の車輪速より前輪（非駆動輪）の車輪速を平均処理することにより絶対車速を推定することができる。

　本発明においては、特開平５－１６７８９号公報に開示されている方法を用い、この車輪速および車両前後方向の加速度を検出する加速度センサの信号を加えることにより四輪同時に車輪速度が落ち込む場合でも、絶対車速（Ｖ_x）を正確に測定するように構成されている。

　また前輪（非駆動輪）の左右輪速度の差分をとることにより車体のヨーレイトを推定するような構成も内包しており、センシング信号のロバスト性の向上を図っている。そしてこれらの信号は中央コントローラ４０内にて、共有情報として、常にモニタリングされている。推定絶対車速は、ミリ波対地車速センサ７０の信号と比較・参照されいずれかの信号に不具合が生じたときにお互いに補完しあうように構成されている。

　図１０に示すように、横加速度センサ２１と前後加速度センサ２２およびヨーレイトセンサ３８は、重心点近辺に配置されている。

　また夫々の加速度センサの出力を微分して加加速度情報を得る微分回路２３，２４が搭載されている。

　さらにヨーレイトセンサ３８のセンサ出力を微分してヨー角加速度信号を得るための微分回路２５が搭載されている。

　本実施例では微分回路の存在を明確化するために各センサに設置しているように図示したが、実際は中央コトローラ４０に直接加速度信号を入力して各種演算処理をしてから微分処理をしてもよい。先の車輪速センサから推定されたヨーレイトを用い中央コントローラ４０内で微分処理をして車体のヨー角加速度を得ても良い。

　また、近年目覚しい進歩を見せるＭＥＭＳ型の加速度センサユニットの中に、微分回路を内包して、検出素子からの加速度に比例した信号を直接微分した加加速度出力を有するセンサを用いても良い。加速度センサ出力信号には信号を平滑化するためのローパスフィルタを通ったあとの信号である場合が多い。

　加加速度を得るために一度ローパスフィルタを通った信号を再び微分するよりも、位相遅れの少ない精度の高い加加速度信号を得ることができる。

　また、特開２００２－３４０９２５号公報に開示されている加加速度を直接検出可能の加加速度センサを用いても良い。

　図面での説明上、前後加速度センサ，横加速度センサ，ヨーレイトセンサ，微分器などを明示的に独立して記載しているが、これらの性能をひとつの筐体に収めたコンバインドセンサ２００として、前後・横加速度，加加速度，ヨーレイト，ヨー角加速度をこのセンサから直接出力しても良い。また、さらには数１の横運動に連係した加速度指令値を計算して出力する機能を、このコンバインドセンサに統合しても良い。

　そしてこの指令値をＣＡＮ信号に乗せてブレーキユニットあるいは駆動ユニットに送り、G-Vectoring制御を行っても良い。

　このような構成とすると、コンバインドセンサを車両に乗せるだけで、既存のブレーキユニット，駆動ユニットを用いてG-Vectoring制御が実現できる。

　また、本実施例においては、横加速度Ｇ_y，横加加速度Ｇ_{y_dot}を推定する方法も採用している。推定する方法としては、舵角と車速に基づいて推定される、又は、ヨーレイトセンサで検出されたヨーレイトと車速から推定される。

　図１１を用いて、操舵角δから横加速度推定値Ｇ_yeと横加加速度推定値Ｇ_{ye_dot}を推定する方法について述べる。

　まず車両横運動モデルにおいて、操舵角δ［ｄｅｇ］と車両速度Ｖ［ｍ／ｓ］を入力として、動的特性を省略した定常円旋回時のヨーレイトｒを以下の（数２）で算出する。

　この式において、スタビリティファクタＡ，ホイールベースｌは車両固有のパラメータであり、実験的に求めた値である。

　また、車両の横加速度Ｇ_yは、車両速度Ｖ、車両の横すべり角変化速度β_{_dot}、そしてヨーレイトｒとして、以下数３で表記できる。

　β_{_dot}はタイヤ力の線形範囲内の運動であり小さいとして省略しうる量である。

　ここでは、先に述べたように動的特性を省略したヨーレイトｒと車速Ｖを乗じて、横加速度Ｇ_ye-wodを算出する。この横加速度は低周波領域では応答遅れ特性を有する車両の動的特性を考慮していない。

　これは以下の理由による。車両の横加加速度情報Ｇ_{y_dot}を得るためには横加速度Ｇ_yを離散時間微分する、つまり横加速度センサにより計測される横加速度を、時間微分処理して算出する必要がある。この際に信号のノイズ成分が増強される。この信号を制御に用いるためにはローパスフィルター（ＬＰＦ）を通す必要があるが、これは位相遅れを発生させてしまう。そこで動的特性を省略した、本来の加速度よりも位相の早い加速度を算出し、離散微分を行った後で時定数Ｔ_lpfeのＬＰＦを通すという方法を採用し、加加速度を得ることにした。

　これはＬＰＦによる遅れで横加速度の動的特性を表現し、得られた加速度を単に微分したと考えても良い。横加速度Ｇ_yも同じ時定数Ｔ_lpfのＬＰＦに通す。これで加速度に対しても動的特性を与えられたことになり、図は省略するが、線形範囲においては、実際の加速度応答を良く表現できていることを確認している。

　以上のように、操舵角を用いて横加速度Ｇ_yおよび横加加速度Ｇ_{y_dot}を算出する方法は、ノイズの影響を抑え、かつ横加速度Ｇ_yと横加加速度Ｇ_{y_dot}の応答遅れを小さくするという利点がある。

　しかしながら本推定方法は、車両の横滑り情報を省略したり、タイヤの非線形特性を無視したりしているため、横滑り角が大きくなってきた場合には、実際の車両の横加速度を計測して利用する必要性がある。

　図１２は、たとえばコンバインドセンサ２００内のＭＥＭＳ素子２１０の検出素子信号Ｇ_yeoを用いて、制御のための横加速度Ｇ_ys，横加加速度情報Ｇ_{ys_dot}を得る方法を示している。路面の凹凸などのノイズ成分を含んでいるために、検出素子信号についてもローパスフィルター（時定数Ｔ_lpfs）を通す必要がある（ダイナミクス補償ではない）。

　コンバインドセンサ２００内では得られた制御のための横加速度Ｇ_ys，横加加速度情報Ｇ_{ys_dot}を用いて、加減速指令演算部１２００にて数１からG-Vectoring制御指令を演算し、加減速指令値Ｇ_xtを出力しても良い。

　上述のような、横加速度，加加速度の推定，計測のそれぞれのメリットを両立させるため、本実施例においては、図１３に示すように両者の信号を相補的に用いる方法を採用している。

　推定信号（estimatedとしてｅという添え字で示す）と検出信号（sensedとして、ｓという添え字で示す）は、横滑り情報（横滑り角β，ヨーレイトｒなど）に基づいて可変となるゲインを掛けて足し合わせることになる。

　この、横加加速度推定信号Ｇ_yeに対する可変ゲインＫ_je（Ｋ_je＜１）は、横滑り角が少ない領域において大きな値をとり、横滑りが増加してくると小さな値をとるように変更される。また、横加加速度検出信号Ｇ_{ys_dot}に対する可変ゲインＫ_js（Ｋ_js＜１）は、横滑り角が少ない領域において小さな値をとり、横滑りが増加してくると大きな値をとるように変更される。

　同様に横加速度推定信号Ｇ_yeに対する可変ゲインＫ_ge（Ｋ_ge＜１）は、横滑り角が少ない領域において大きな値をとり、横滑りが増加してくると小さな値をとるように変更される。また、横加速度検出信号Ｇ_ysに対する可変ゲインＫ_gs（Ｋ_gs＜１）は、横滑り角が少ない領域において小さな値をとり、横滑りが増加してくると大きな値をとるように変更される。

　このように構成することにより、横滑り角が小さい通常領域から、横滑りが大きくなった限界領域までノイズが少なく、制御に適した加速度，加加速度信号を得ることができるような構成となっている。なお、これらのゲインは、横滑り情報の関数、あるいはマップにより決定する。

　ここまでは本発明の車両の運動制御装置の第一実施例の装置構成および、横加速度，横加加速度を推定する方法（これらは、図面１０内のセンサ群を一体化したコンバインドセンサ２００内、あるいは中央コントローラ４０内のロジックとして内包されていても良い）について述べた。

　次に、図１４を用いて本発明の、ロジックを含んだシステム構成について説明する。本実施例においては、非特許文献６（高橋絢也，山門誠，齋藤真二郎，横山篤：G-Vectoring制御をアンダーステア抑制に用いた横すべり防止装置の実車性能評価、自動車技術会論文集Ｖｏｌ.４１、Ｎｏ.２、ｐｐ１９５－２００、２０１０）に示すような「G-Vectoringによる加減速制御」、「車両横滑り防止制御（ＤＹＣ）によるヨーモーメント制御」を融合させた制御構成となっている。

　図１４は、制御手段である中央コントローラ４０の演算制御ロジックと、車両０、センサ群およびセンサからの信号をもとに（中央コントローラ４０内で演算するのであるが）横滑り角を推定するオブザーバーの関係を模式的に示したものである。ロジック全体はおおまかに、車両運動モデル４０１，G-Vectoringコントローラ４０２，ヨーモーメントコントローラ４０３，制動力・駆動力配分部４０４にて構成されている。

　つまり、制御手段である中央コントローラ４０は、検出された舵角δと車速Ｖに基づいて加減速指令を生成する。加減速指令を生成するのは、加減速指令生成手段（車両運動モデル４０１，G-Vectoringコントローラ４０２，ヨーモーメントコントローラ４０３）である。具体的には、加減速指令は、舵角と車速に基づいて生成された、目標前後加速度と目標ヨーモーメントを含む。また駆動力制動力配分手段である制動力・駆動力配分部４０４では、各輪の駆動力又は駆動トルク、及び／又は、制動力又は制動トルクの配分を決定する。

　車両運動モデル４０１は、ドライバ舵角センサ３３から入力された舵角δと、車速Ｖから（数２），（数３）を用いて推定横加速度（Ｇ_ye），目標ヨーレイトｒ_t，目標横滑り角β_tを推定する。本実施例では、目標ヨーレイトｒ_tは、先に述べた、操舵から求めたヨーレイトｒ_δと同一とするような設定となっている。

　G-Vectoringコントローラ４０２に入力する横加速度，横加加速度については図４に示すように両者の信号を相補的に用いる信号処理装置（ロジック）４１０を採用している。

　G-Vectoringコントローラ４０２は、これらの横加速度，横加加速度を用いて（数１）に従い、目標前後加速度指令Ｇ_Xtのうち、現在の車両横運動に連係した成分を決定する。さらには現在の車両横運動に連係していない減速度成分であるＧ_{x_DC}を足し合わせて、目標前後加速度指令Ｇ_Xtを算出し、制動力・駆動力配分部４０４に出力する。つまり、目標前後加速度指令Ｇ_Xtは、舵角と車速に基づいて算出された推定横加速度と、推定横加速度から算出された横加加速度と、から算出される。

　ここでＧ_{x_DC}は、前方にコーナーがある場合の予見的な減速、あるいは区間速度指令がある場合に必要となる項である。区間速度指令は、自車が存在している座標により決定される情報であるため、区間速度指令が掲載されているマップ情報に対し、ＧＰＳなどで得られた座標データを照合することにより決定できる。

　次に前方コーナーに対する予見的な減速であるが、本実施例では検出の詳細は省略するが例えば、外界情報検出手段として、単眼，ステレオなどのカメラや、レーザー，ミリ波などの測距レーダー、あるいはＧＰＳ情報など、自車より前方の情報（障害物情報，先行車情報，後方車情報など）を取り入れ、現時点ではまだ顕在化していない将来の横運動（横加加速度）に応じて加減速を行うという方法で実現できる。この場合、これら外界情報検出手段にて検出された障害物情報，先行車情報，後方車情報のいずれかを含む外界情報により加減速指令をゼロとする制御を行うこともできる。

　前方注視距離・時間での経路と、自車到達予想位置での偏差情報を用いて、操舵角を決定するいわゆる「ドライバモデル」と同様に、将来の操舵角を推定する。そして、この操舵操作により車両に発生するであろう将来の横加加速度に応じて、（数１）同様にG-Vectoringを行うことにより（Preview G-Vectoring）前方コーナーに対する予見的な減が可能となる。

　次に、ヨーモーメントコントローラ４０３については、目標ヨーレイトｒ_t（ｒ_δ），目標横滑り角β_tと、実ヨーレイト，実（推定）横滑り角との偏差Δｒ，Δβに基づいて、目標ヨーモーメントＭ_tを算出し、制動力・駆動力配分部４０４に出力する。目標ヨーモーメントＭ_tは、舵角と車速と車両のヨーレイトと横滑り角に基づいて算出される。

　制動力・駆動力配分部４０４は、加減速指令である目標前後加速度指令Ｇ_Xt及び目標ヨーモーメントＭ_tに基づいて、まず車両０の四輪の初期基本制動・駆動力（Ｆ_{xfl_o}，Ｆ_{xfr_o}，Ｆ_{xrl_o}，Ｆ_{xrr_o}）を決定する。そして、入力された舵角，車両ヨーレイト，車両横加速度の少なくとも１つに基づいて検出された旋回方向に基づいて、その基本制動・駆動力を本発明の制動・駆動力配分（以下、対角配分と称す）に分けるような構成となっている。

　本発明の制動・駆動力配分（以下、対角配分と称す）では、前輪は旋回内側の輪に駆動力又は駆動トルク、及び／又は、制動力又は制動トルクを旋回外側の輪より多く配分し、後輪は旋回外側の輪に駆動力又は駆動トルク、及び／又は、制動力又は制動トルクを旋回内側の輪より多く配分するように決定しているために、横加速度が大きくなった際に旋回内側の輪から旋回外側の輪への荷重移動により、内輪側の垂直荷重が低下してしまい、スリップ率の増加から前後力低下，横力低下を併発してしまう。

　このような状況では対角配分はもはや効果的ではなく、先の四輪の基本制動・駆動力に復帰させていく必要がある（対角配分度合いを徐々に減らす）。このような背景からまずは基本制動・駆動力を先に算出する。以下では、まず初期基本配分則を示し、その後対角配分の詳細について述べる。

　図１５を用いて、前後運動，横運動，ヨーイング運動の運動方程式について考える。ここで式の見通しをよくするために、制動・駆動力，タイヤ横力について、以下のように二輪分の力を再定義する。

　このようにおくと、

＜前後運動＞

＜横運動＞

＜ヨーイング運動＞

　さらに、目標ヨーイングモーメントと各輪制動・駆動力についての記述は、

となる。ここで、前後運動（数８）とヨーイングモーメント（数１１）を連立させると、未知数２つ、式２本で、以下のように解析的に解くことができる。

　これで、「G-Vectoring」制御による加減速指令と「横滑り防止制御」によるモーメント指令を両立できる、右側前後輪２本分の制動力・駆動力と左側前後輪２本分の制動力・駆動力を配分することができた。

　次に、これらを、前後輪の垂直荷重比に応じて前後輪に配分する。今、車両０のバネ上重心点の地面からの高さをｈとし、車両０がＧ_xtで加減速しているとすると、前輪と後輪の２輪分の荷重（Ｗ_f、Ｗ_r）は、それぞれ次のようになる。

　よって、荷重比に応じて配分された四輪の制動・駆動力は以下のようになる。

　ただし、

である。

　（数２１）の詳細は特開平０９－３１５２７７号公報に開示されているものと同様な方法を用いて計算される。

　これが、初期基本配分則である。（数１６）から（数１９）を見ると、「G-Vectoring」制御指令値Ｇ_xtがゼロのときは、「横滑り防止制御」によるヨーモーメント指令を前後輪の静的荷重に応じて配分しており、「G-Vectoring」制御指令値Ｇ_xtがゼロでないときには、その前後加速度を実現するための制動力・駆動力が、余分なモーメントを発生しないように、左右輪には同一の値として、前後には荷重配分比に分配されていると解釈できる。

　さて、次に（数１６）から（数１９）で決定された初期基本制動力・駆動力を対角配分とする具体的な手法について図１６を用いて示す。

　まず、初期基本配分のうち、前輪どうしＦ_{xfl_o}とＦ_{xfr_o}の和と後輪どうしＦ_{xrl_o}とＦ_{xrr_o}の和を求める。この和に対して左前輪では（１＋α）／２、右前輪では（１－α）／２、左後輪では（１－α）／２、右後輪では（１＋α）／２のゲインを掛け合わせて、各輪の制・駆動力（Ｆ_xfl，Ｆ_xfr，Ｆ_xrl，Ｆ_xrr）を決定する。

　ここで、左右配分指標αについて述べる。αは±１の間の値をとる。直感的な理解を得るためにαが特徴的な値をとる状況について説明する。
（１）α＝０のとき：前輪どうし，後輪どうしは同じ制駆動力を発生する。
（２）α＝１のとき：制動力・駆動力は左前輪と右後輪のみで発生する。
（３）α＝－１のとき：制動力・駆動力は右前輪と左後輪のみで発生する。

　以上で明らかなとおり、αが正のときは、左旋回のときに「旋回内側の前輪と後輪外側にて制動力・駆動力を多く発生するように制御され、このとき操縦性と安定性が向上する。逆にαが負のときは、右旋回のときに「旋回内側の前輪と後輪外側にて制動力・駆動力を多く発生するように制御され、このとき操縦性と安定性が向上する。

　左旋回のときに舵角，ヨーレイト，横加速度Ｇ_yは、正の値（Ｚ軸を上向き正にとるＪＡＳＯ法を採用）をとる。このため、図１６に示すように、例えば横軸を加速度としたグラフで、横加速度Ｇ_yが正であるときに、αが正の値（＜１）となるように設定し、横加速度Ｇ_yが負であるときにαが負の値（＞－１）となるように設定すればよい。横加速度Ｇ_yの代わりに操舵角δ，ヨーレイトｒの正負にもとづいてαを決定しても良い。

　さて、αを決定するためにモーメント指令Ｍｚｔを用いて稼動（α≠０），非稼動（α＝０）を選択しても良い。Ｍｚｔは車両の横滑り情報により算出されるため、Ｍｚｔが発生しているときは、車両が横滑りを発生して安定性が低下しているときである。

　本発明の対角配分制御は、車両の内側輪と外側輪に制動力・制動トルク，駆動力，駆動トルクを配分しているため、基本的には車両に直接モーメントを加えるわけではない。

　しかしながら一般的に、「横滑り防止制御」が稼動しているときは、車両が不安定な状態となっていると考えられる。したがって、安全策をとり、（数２１）に基づいてヨーモーメント制御が稼動する状況では、対角配分制御は停止、すなわちα＝０としても良い。つまり、横滑り防止機能が稼動している場合、各輪への駆動力又は駆動トルク、及び／又は、制動力又は制動トルクの配分制御を停止してもよい。

　また、横加速度Ｇ_yが増加すると、慣性力によるモーメントのつりあいから、旋回内側の荷重が著しく低下し、対角配分としていると前輪内側のスリップ率が急上昇し、減速度が実現できなくなるどころか、前輪のコーナリングフォースも低下してプロー（車両の前部からすべる）が発生してしまう。

　図１６の横加速度Ｇ_y－αの関係を決定するグラフ（マップ）では、横加速度Ｇ_yの絶対値が大きくなるとαの値をゼロに近づけて、対角配分から左右に等しく制動力・駆動力を配分する、基本配分に近づけるように制御を行うように構成している。また、同じようにαを低減方向に調整するために、前後加速度Ｇ_x、あるいは前後加速度Ｇ_xと横加速度Ｇ_yの積を用いても同等以上の効果を有する。

　更に、図８（ｃ），図９（ｃ）のように前輪内側で制動力、前輪外側で駆動力というように、制動力と駆動力の制御を同時に行う際に、αの値を最大２倍することにより容易に制御が可能となる。

　例えば、α＝２の場合、前輪内側は、基本配分の２倍に対して１.５倍の減速力を発生し、前輪外側は基本配分の２倍の－０.５倍の制動力、すなわち駆動力を発生するように制御される。これにより左右合計で基本配分と同じ制動力を発生しながら、前輪内側で制動力、前輪外側で駆動力を発生させることができる（後輪も同様）。

　本発明の対角配分制御を適用した場合の車両運動に関して、具体的な走行を想定して説明する。

　想定シーンは、図６と同様である。直進路Ａ，過渡区間Ｂ，定常旋回区間Ｃ，過渡区間Ｄ，直進区間Ｅという、コーナーへの進入，脱出の一般的な走行シーンを想定している。このとき、ドライバによる加減速操作は行わないものとする。

　また、図１７は操舵角，横加速度，横加加速度，（数１）にて計算した加減速指令、そして四輪の制動，駆動力を対角に配分した結果について時刻暦波形として示した図である。

　先に述べてきたように。前内輪と後外輪は駆動力・制動力が多めに配分され、前外輪と後内輪は少なめに配分されている。

　また、図１８（ａ）～（ｅ）はこのときの制駆動力，前後輪のコンプライアンスステアの発生状況について、図１７の一番上に示す、ポイント時間（１～７）毎に示す。

　このように、車両にG-Vectoring制御を適用すれば、ドライバは旋回のための操舵をするだけで、横運動に連係した加減速運動を実現することが可能となる。

　また、この加減速を実現する制動力，駆動力を対角（前内輪と後外輪は駆動力・制動力が多め）に配分することにより、四輪アクティブステアと同様な制御が可能となる。

　また、対角配分となった状態でも基本的にG-Vectoring制御にて実現される加減速を実現しているので、この運動を前後加速度を横軸，横加速度を縦軸にとり、車両に発生している加速度様態を示す“ｇ－ｇ”ダイアグラムに表すと、図６下に示すように滑らかな曲線状に遷移する特徴的な運動になる。

　この曲線状の遷移は左コーナーについては、図６下に示すように時計回りの遷移となり、右コーナーについては、Ｇ_x軸について反転した遷移経路となり、その遷移方向は半時計回りとなる。このように遷移すると前後加速度により車両に発生するピッチング運動と、横加速度により発生するロール運動が好適に連係し、ロールレイト，ピッチレイトのピーク値が低減される。

　また、図１９，図２０（ａ）～（ｅ）は、対角配分に加え、制動力・駆動力を同時に発生させる本発明の対角配分制御を適用した状況を示している。想定シーンは、図６，図１７，図１８（ａ）～（ｅ）と同様である。

　制動力と駆動力を同時に制御しながら、かつG-Vectoring制御による加減速指令を実現している。図１７，図１８に比べ、より四輪アクティブステアに近い効果が得られることになる。

　更に図２１，図２２はG-Vectoring制御側による自動加減速制御ではなく、ドライバのブレーキ操作，アクセル操作に応じて制動力，駆動力の個別配分（図２１），同時配分（図２２）した結果である。

　ドライバからの加減速入力に対しても、舵角，ヨーレイト、あるいは横加速度に基づいて、旋回方向を検出し、前輪は旋回内側の輪に駆動力あるいは駆動トルク，制動力あるいは制動トルクを多く配分し、後輪は旋回外側の輪に駆動力あるいは駆動トルク，制動力あるいは制動トルクを多く配分することができる。なお、加速指令は、ドライバからのブレーキ操作指令が入力された場合にゼロとなり、減速指令は、ドライバからのアクセル操作指令が入力された場合にゼロとなっている。

　同様に、本発明で述べた配分則は、G-Vectoring以外の制御則に基づいた、横運動に連係した加減速制御についても適用可能である。

　次に、本発明をフルビークルシミュレーションに適用した結果について述べる。

　図２３はシミュレーションモデルである。各輪は図に示したようにモデル化し、前後力、あるいは横力によりコンプライアンスステアが発生するように構成されている。コンプライアンス値は、非特許文献５によるアウト０.５°～イン０．５°／９８０Ｎ（制動・駆動力）、前輪０～アウト０.２°／９８０Ｎ、後輪－０.１～０.１°イン／９８０Ｎと整合性のある値に設定している（横力コンプライアンスステアも考慮）。タイヤモデルは、前後方向の力と横方向の力を同時に考慮できる。

　ブラッシュタイヤモデルを実験データにより調整したものを使用している。

　ここでは、具体的な運動方程式については省略するが、非特許文献７（原田宏：自動車技術者のためのビークルダイナミクス、産業科学システムズ、ｐ.８－１１、１５２－１５３、２００５）の第２章「自動車の運動方程式とその線形化」に記載されている方程式（ｐ.１１：式（２.１.２４－１）～（２.１.２４－６））と同等な方程式に基づいて数値計算を行っている。

　図２４は、直線から旋回を開始し、定常旋回のあと脱出する、図６と類似な状況をシミュレーションにより模擬した計算結果を示す図である。舵角入力による計算結果であるため、先に述べた、タイヤ側からステアリング角を回されてしまう（ドライバの腕のコンプライアンス）という影響は考慮されていない。

　図２４（ａ）制御無しは横運動に連係した加減速制御無し、図２４（ｂ）はG-Vectoring制御のみ、図２４（ｃ）は、G-Vectoringと対角配分を組み合わせた本発明の舵角計算結果を示している（舵角はタイヤ角で記載されている）。

　図２４（ｃ）の本発明の計算においては、効果を明確化するために、前輪外側，後輪内側への配分をゼロ（すなわち図１６のα＝０）とした。

　また、各輪の向きを模式的に示す図も各計算結果内に記載している。横力によるコンプライアンスステア（トーアウト方向に出る）と足し合わせであることと、特に旋回脱出時には、減速に比して低い加速度（駆動力）しか実現できないため制御による舵角変化はそれほど大きなものではない。それでも図の旋回開始時と脱出時を見ると、これまで述べてきた本発明の制動・駆動力対角配分によるコンプライアンスステアの制御が実現できていることがわかる。特に前輪舵角は、旋回初期時に大きくなっていることがわかる（G-Vectoring制御による前輪等配分制動力でトーアウト側になっているのを補正する程度）。

　さらに図２５は、このときの車両軌跡を比較した計算結果である。定常旋回（図１７の一番上に示す、ポイント時間（３～５））が短いため、Ｕターン状にはなっていない。同一操舵角（ドライバから見て）にもかかわらず、制御無しに比べG-Vectoring制御のみが旋回内側に入り、これより本発明の制御のほうがより内側に入っていることがわかる。

　発明者らはドライビングシミュレータ実験を実施し、ブラインドコーナーに進入し「入ってみたら急カーブだった」という状況において、ドライバは「ハンドルを切り増すがとっさにブレーキは踏めない」ということを確認している。このような状況においても、G-Vectoring制御、さらには本発明を適用した場合には、道路からの逸脱を食い止めることができ、大幅に安全性が向上することが期待できる。

　以上で、制駆動力を各輪毎に自在に制御可能な車両０に対する第一の実施例についての説明を終了する。

　次に実施例２として、四輪独立して減速トルクのみを制御できる通常車両に、本発明を適用した実施例について車両構成を示し、その車両を実際に用いた実験結果について説明する。

　図２６に、本発明に係る車両の運動制御装置の第２実施例の全体構成を示す。

　本実施例において車両２０１０はエンジン２００１にて前輪を駆動する車両である。ブレーキ装置２４６０は油圧ブレーキであり、ブレーキペダル２４６１，電気的な倍力機構２４６２，プライマリーピストン２４６４とセカンダリーピストン２４６５を有している。

　油圧配管は一般的ないわゆるＸ配管（ダイアゴナル配管）となっており、通常時には左前輪２０６１用ブレーキキャリパ２０７１と右後輪２０６４用ブレーキキャリパ２０７４が油圧配管２４５４，右前輪２０６２用ブレーキキャリパ２０７２と左後輪２０６３用ブレーキキャリパ２０７３が油圧配管２４５５で連通されている（基本的には油圧配管２４５４はプライマリーピストン２４６４，油圧配管２４５５はセカンダリーピストン２４６４にて加圧される）。

　更に、横滑り防止装置２４５０を具備し、舵角及び車速に基づいて算出される、又は検出された横滑り情報（横滑り角β，ヨーレイトｒ）に基づいて、四輪の各輪の駆動力及び／又は制動力を独立に制御可能である。

　センサ類は、ＭＥＭＳ製のコンバインドセンサ２２００（前後加速度，横加速度，ヨーレイトを計測可能）を搭載している。このセンサは車両重心点近傍か、あるいは横滑り防止装置に搭載されて座標変換により車両重心点の前後加速度，横加速度が計測できるようにしても良い（ヨーレイトはほぼ同じ）。コンバインドセンサ２２００には微分回路などの演算回路を具備しており、センサ素子から出力された横加速度に比例した情報を微分することにより横加加速度を得て、数１に基づいてG-Vectoring制御指令を計算し、横滑り防止装置２４５０へ出力する。

　制御手段である横滑り防止装置２４５０には、モータによりシールブロックタイプのギヤポンプを駆動する油圧発生装置２４５１と油圧比例／Ｏｎ－Ｏｆｆバルブ群２４５２とコントローラ２４５３が具備され、油圧配管２４５４内の圧力及び油圧配管２４５５内の圧力を制御している。

　本構成においてはロジックの詳細は先に記したが、横滑り防止機能が稼動している場合に本発明の対角配分機能は停止するように構成されている。また，エンジン変速機のギアポジションを見て，ギアがバックに入っていると制御が停止するように構成されている．

　さて、前輪と後輪のブレーキパッドを押すピストンの径および、車軸からパッド中心への有効半径は前輪と後輪で異なり、荷重移動を考慮したうえでの制動力理想配分に近くなるように設計されている（非特許文献７：第７章制動性能と駆動性能７.２制動力配分、ｐ.１５２－１５３参照）。

　本発明では、左旋回時には、前輪内側となる左前輪２０６１と後輪外側となる左後輪２０６４に大きな制動力を発生させる必要がある。今回のような油圧ブレーキ，Ｘ配管では、構成のうえで以下のような選択の自由度がある。

（１）同圧配分
　左前輪２０６１用ブレーキキャリパ２０７１と右後輪２０６４用ブレーキキャリパ２０７４は、油圧配管２４５４により連通されているので、制御手段である横滑り防止装置２４５０は、油圧配管２４５４の圧力と、油圧配管２４５５の圧力を図１６に示すような配分比αで制御する。つまり、横滑り防止装置２４５０は、前輪の旋回内側の輪と、前記後輪の旋回外側の輪に連通した油圧配管２４５４又は油圧配管２４５５の内圧が略同圧になるように制御する。これにより、前後配分はブレーキ装置の初期設計値を踏襲することができるとともに、複雑な制御弁を必要としないというメリットを有する。

　一方同圧で制御した場合、減速時の荷重移動を考慮した制動力配分となるため、浮き気味となる後輪よりも前輪の制動力が大きくなる。このような時は前輪制動力と後輪制動力に差が生じてしまうため、各制動力にトレッド（左右輪間距離）の半分の値を掛けたモーメントが発生する。これをキャンセルするためには以下の方法がある。

（２）同制動トルク配分
　前後輪のピストン径比、中心からの距離などを逆算し、同じ制動トルクとなるように前後で油圧配分を変える。つまり、前輪の旋回内側の輪の制動トルクと、後輪の旋回外側の輪の制動トルクと、が略等しくなるように前後で油圧配分を変える。例えば前輪油圧は小さく後輪油圧は大きくなるように配分を変える。

（３）同制動力配分
　上記（２）のようにしても、当該輪の荷重が異なると、実際の制動力には差異を生じる。最初の前後重量配分，ホイールベース，トレッド，重心高さ，計測した前後加速度，横加速度から、図２７の上の図の式を用いて各輪の荷重を推定し、その推定荷重と車輪のスリップ率とのマップ（図２７下図）などに基づいて厳密に制動力を制御すると、完全に先のモーメントをキャンセルできる。つまり、前輪の旋回内側の輪の制動力と、後輪の旋回外側の輪の制動力と、が略等しくなるよう配分する。

　一般的に、車両はアンダーステアに設計されるので、同圧配分により発生するモーメントは逆にアンダーステアを弱め、旋回しやすくする効果があるが、ニュートラルステアからオーバーステアとなった場合まで制御で対応しようとすると、同制動トルク，同制動力配分まで考慮する必要がある。

　なお、先に示した通り、オーバーステア発生時など横滑り情報が発生しているときや、横加速度，前後加速度あるいは横加速度と前後加速度の積が大きい場合は、本発明の対角配分制御を停止するように構成しておくと、上記（１）の同圧配分は十分実用的である。

　以下では、本発明の配分則を搭載した試作車両の実験結果を示しながら本発明の効果について述べていく。

　まず図２８は、半径４０ｍ車速メータよみ６０km／ｈの速度で右回りの定常円旋回を行い、相舵角を一定に固定した状態で、ちょうど座標（０，０）の点で２ｍ／ｓ²（０.２Ｇ）の減速を行った車両の重心点軌跡をＤＧＰＳ（Differential Global Positioning System）で計測した結果である。本配分制御を実施している場合、これまで説明したような前輪トーイン，後外輪トーアウトにより、左右等配分での減速に比べて旋回内側に入り込む度合いが強いことがわかる。

　比較参考実験として、逆配分（前輪外側と後輪内側に配分）とすると、左右等配分よりも大きく外側に膨れ、このことは、相反事象として本発明で狙った基本的な特性（操舵ゲインの向上）が実現できていることの傍証となる。

　この結果は、G-Vectoring制御による自動加減速のときのみではなく、ドライバによる加減速を行っているときにも、旋回性の向上が期待できることを示している。

　さて、次に図２９に示すようなＬターンの実験を行った。これは、直線から半径４０ｍの円弧を１／４だけたどり、９０度向きを変え、その後直線的に脱出するというタスクである。コースは両側をパイロンで拘束し、Ｘ座標５０ｍから緩和曲線無く、半径４０ｍの円弧となる。これは、ブラインドコーナーで「入ってみたらコーナーが急だった」という状況を模擬した試験である。

　図２９は、G-Vectoringで左右等配分したもの、本発明（G-Vectoringに対角配分（同圧）を適用したもの）の軌跡（０.５ｓ毎に車両イメージを表示）の比較を示している。それぞれの車両はほぼ同じ軌跡を示していることが確認できる。

　また、図３０はこのときのそれぞれの車速を示している。座標（０，０）点において車速をメータ読みで７０km／ｈとなるように調整した。そしてその後はオートマティックトランスミッションをニュートラルとしてエンジンブレーキの影響を排除した。そしてドライバはブレーキを踏まず、G-Vectoring制御による自動ブレーキ指令にて対角配分有り無しの試験を行った。

　図３１は前輪と後輪のブレーキ圧の時刻暦データを示している。G-Vectoringのみは前輪左右，後輪左右とも同じブレーキ油圧がかかっていることがわかる。これに対して本発明の対角配分では、前輪の内側と後輪の外側がG-Vectoringのみのほぼ２倍の圧力が等しく加わっており、前輪外側と後輪内側への油圧配分がゼロとなっていることがわかる。

　図３２は、このときの車両の前後・横加速度の時刻暦データ、そして前後加速度を横軸，横加速度を縦軸として、前後加速度と横加速度の連係推移を示した”ｇ－ｇ”ダイアグラムを示している。数１に従って、横加速度が増加しているとき（横加加速度が発生しているとき）に減速していることが見てとれる。

　また、図３３に示す舵角と減速度を照らし合わせると、操舵角が増加するときに車両が減速していることがわかる。

　４秒以降の減速度は、旋回によるタイヤドラッグのために発生している。”ｇ－ｇ”ダイアグラムを見ると、前後加速度と横加速度が時間の経過とともに曲線的な遷移をするように決定されている。今回は加速側の制御が入っていないが、制御指令としては、車両の横加速度が減少するとき（負の横加加速度）に車両が加速するように決定され、かつ車両の操舵角が減少するときに車両が加速するように決定されていることを確認している。

　図３３は、本発明（G-Vectoring＋対角配分）とG-Vectoringのみの相舵角を比較したものである。図２９でほぼ同じ軌跡をたどり、図３０でほとんど同じ速度であるにもかかわらず、G-Vectoringのみに比べて、本発明の制御では、相舵角を低減できていることがわかる。

　これをより明確化するために、図３３下図は、相舵角とそのときに発生しているヨーレイトのリサージュを示した図である。ここで、この曲線の傾きは実質上各舵角におけるヨーレイトゲインとみることができる（速度が等しいため）。図より本発明（G-Vectoring＋対角配分）のほうが、G-Vectoring（均等配分）に比べてゲインが向上していることがわかる。

　以上より、本発明（G-Vectoring＋対角配分）が、G-Vectoring（均等配分）に比べヨーレイトゲインが向上し、少ない舵角でコーナーをクリアできることが明確となり、操縦性が明らかに向上していることが確認できた。
　さらに，ドライバ評価においては「車がねじれるように良く曲がる」という感覚が報告された。このときのロールレイトとピッチレイトを位置座標上に示したものが図３４である（注：Lターン進入直前に微小な凹凸がありインパルス状のピッチレイトが発生してしまっている）。Lターン進入時に，本発明（G-Vectoring＋対角配分）のピッチレイトがわずかに大きくなり，ロールレイトが明らかに大きくなっている（複数回実験し，このようになることを確認済み）。
　特許文献３においては，アンチダイブ・ジオメトリ及びアンチリフト・ジオメトリをそれぞれ有する前輪側及び後輪側のサスペンションを有する車両において，本発明と逆の対角配分（前輪は旋回外側，後輪は旋回内側）により，旋回時の不快なロール挙動を効果的に抑制し得る車両挙動制御装置が提案されている。これは，制動時のアンチダイブモーメントが前輪左右別々に，アンチリフトモーメントが後輪左右別々に働くので，車体のジャッキアップ力が左右でアンバランスとなり，ロールを抑制するモーメントが発生するというメカニズムである。本発明（G-Vectoring＋対角配分）の対角配分は，これとちょうど逆のモーメントが働き，ロールレイトが増加していると考えられる。
　図３５は直進状態から-2m/s2の減速度を発生するように左前輪と右後輪に対角に制動力を配分した場合の前後・横加速度とロールレイトを示している。前輪片側への制動力による横加速度がなるべく出ないように操舵角を調整した。
　図３５より，横加速度によるロールモーメントが無くても，ロールレイトが発生していることがわかり,前述のメカニズムが確認できた（本実験車両の前輪にはアンチダイブ・ジオメトリが採用されている）。以上のように本発明の対角配分制御によると車両ロールが増大する場合がある。したがって，対角配分と左右等配分を切り替えていくことにより，同一減速度，横加速度でもロールレイトを制御することができ，加減速によるピッチレイトとロールレイトの「統一感」を調整することが可能となる。これは，直接的にロールモーメントを調整する，すなわちDRC（Direct Roll-moment Control）と考えることが出来る。

　更に、以下では先に述べた左右荷重移動による、前輪内側制動時のスリップの増加について実験結果を示し、先に述べた横加速度，前後加速度、あるいは横加速度と前後加速度の積に基づいて対角配分を左右等配分に切り替えていく理由について述べる。

　図３６以降は、同じＬターンコースをメータ読み７０km／ｈで進入した実験結果である。本発明（G-Vectoring＋対角配分）、G-Vectoring（均等配分）ともに、コースをクリアしているが、拡大してみると本発明の軌跡が外側に膨れてしまっていることが確認できる。このときの速度は、本発明のほうがわずかに高いことが図３７から見て取れる。

　図３８は前輪と後輪のブレーキ圧の時刻暦データを示している。G-Vectoringのみは前輪左右，後輪左右とも同じ最大１.７ＭＰａ程度のブレーキ油圧がかかっていることがわかる。これに対して本発明の対角配分では、前輪の内側と後輪の外側に２ＭＰａ以上の圧力が一瞬かかっているが、２.５ｓ以降１.６ＭＰａまで低下した状態でホールドされていることがわかる。

　図３９の前後輪のスリップ率を見ると前輪旋回内側（前左輪）のスリップ率が高くなり、これにより過スリップ防止制御が働いたということがわかる。

　最大減速度を得る（このときにはタイヤ横力はゼロ→舵が利かない）前に、横運動の応答を確保できる範囲内で過スリップを防止するので、この制御が稼動した。

　図４０の横加速度と前後加速度の時刻暦データ、”ｇ－ｇ”ダイグラムを見ても、本発明の減速度が低下していることがわかる。さらに図４１は操舵角および、操舵角に対するヨーレイト応答である。本発明のヨーレイトゲインがG-Vectoring左右等配分に比べて低下してくる部分がある。このような状況では舵角を増してもヨーレイトの増加度合いが鈍るため、ドライバは操舵を切りましすぎになり、自ら非線形領域に入りやすくなる。このような理由で、本制御においては、横加速度，前後加速度、あるいは横加速度と前後加速度の積に基づいて対角配分を左右等配分に切り替えていく必要がある。
　追記１）先の過スリップ防止制御をＯＦＦにすると、前輪内側がロックしてコース外側に逸脱した。
　追記２）G-Vectoringも行わない、完全に制御なしではコースを逸脱して、その後スピンした（減速しないため、速度が低下せず横加速度が１Ｇ近辺となった）。
　図４２に、本発明に係る車両の運動制御装置の第３実施例の全体構成を示す。
　第２の実施例と違い，第３実施例の車両2011はフロントエンジン(2002)でプロペラシャフト2003，ディファレンシャルギア（デフギア：差動歯車）2100を経由し，左リアタイヤ2063，右リアタイヤ2064を駆動するFR(Frontエンジン・Rearドライブ)車両である。また，後輪サスペンションはいわゆるマルチリンクサスペンション2200，2210で懸架されている。その他の構成は第2実施例に準ずる。
　図４３は，第3実施例の後輪(図では右側)に減速力を加えた場合のコンプライアンスステアの発生状況を示す図である。後輪のナックル部分はトー変化方向に変位可能なブッシュ支持されたラジアスリンク2211と，それぞれ長さが異なるフロントロアリンク2212，リアロアリンク2213にて支持されている（図４３紙面上方が車両の前方向である。すなわちこの図は後右輪を上から見た図である）。この状況でホイールセンターに前後力(減速力)が加わると後右輪は車両に対して後方に引っ張られることになる。このとき，フロントロアリンク2212，リアロアリンク2213は長さが違い支持点がそれぞれ異なるため，後右輪が後方に変位する際にトーイン方向にアライメント変化を生じる。これは，基本的に減速力トーアウトであるFF車両によく使われるトーションビーム式リアサスペンションとは全く逆の方向であり，第１実施例，第2実施例とは異なる制御タイミングを取る必要がある。この部分については，本実施例で特徴的なディファレンシャルギアを有する車両における後輪制駆動に関する力学的関係を述べた後に，その効果を含めた最も好適な発明形態として示す。
　図４４は，本発明の第3実施例の後輪パワートレイン（エンジン2002，プロペラシャフト2003，ディファレンシャルギア2100）と後輪左右ブレーキ2073,2074の構成を示す図である。ディファレンシャルギアは，差動制限機構を有さない，いわゆるオープンデフ構造となっている。まずディファレンシャル2100の構成を示す。エンジン2002により駆動されるプロペラシャフト2003の先端にはドライブピニオン2101が固定されており，リングギア(ドライブギア)2102を駆動する。リングギア2102にはディファレンシャルケースが固定されており，ピニオンメートシャフト2104を支持するピニオンメートシャフトベアリング支持材2103は，ディファレンシャルケースに固定されている。ピニオンメートギヤ2105，2106は，右後輪サイドギヤ2107，左後輪サイドギヤ2108とかみ合っている。右後輪ドライブシャフト2109は，リングギア2102を貫通(回転自在支持)して，右後輪2064に繋がっている（ただし，等速ジョイントなどは省略している）。また，右後輪ドライブシャフト2109にはディスクロータが取り付けられており，右後輪ブレーキキャリパ2074により制動トルクを加えることができる。また同様に左後輪ドライブシャフト2110は，左後輪2063に繋がっている。また，左後輪ドライブシャフト2110にはディスクロータが取り付けられており，左後輪ブレーキキャリパ2073により制動トルクを加えることができる。
　ここで，プロペラシャフト2003の回転数をω_PTEとすると，リングギア2102の回転数ω_RGは，ω_PTEを最終減速比で割った値となる。以下ではエンジン2002，ドライブシャフト2003を省略して，このリングギア2102の回転数ω_RGをエンジン・パワートレイン系の代表回転数として採用し，左ドライブシャフト2110の回転数ω_WLと右ドライブシャフト2109の回転数ω_WRとの関係について論じ，本発明に関わる力学関係事項を開示していく。
リングギヤ2102 についての回転運動の方程式を（数22）に示す。

ここで，I_BEPTは，エンジン・パワートレイン系の慣性モーメントおよび車体等価慣性モーメントをリングギア換算したものであり，後で述べる車軸周りの回転系の総慣性モーメントに比べてはるかに大きい。また，k_Fはエンジン2002からリングギアまでの総合減速比，T_Eはエンジントルク，T_ERは右後輪から加わる反力トルク，T_ELは左後輪から加わる反力トルクである。
　また，左後輪の回転運動の方程式は，

となる。ここで，I_WLは，左後輪およびブレーキディスク，ドライブシャフトなどの回転系の総慣性モーメントである。また，T_ELはエンジンによる駆動トルクである。さらにF_WXLは左後輪タイヤの発生する前後力，R_WLは左後輪タイヤ半径であり，T_BL左後輪ブレーキキャリパ2073による制動トルクである。
　また，右後輪の回転運動の方程式は，

となる。ここで，I_WRは，右後輪およびブレーキディスク，ドライブシャフトなどの回転系の総慣性モーメントである。また，T_ERはエンジンによる駆動トルクである。さらにF_WXLは右後輪タイヤの発生する前後力，R_WRは右後輪タイヤ半径であり，T_BL右後輪ブレーキキャリパ2074による制動トルクである。
　さらに，ディファレンシャルギア2100の差動歯車機構としての特性より，以下の回転拘束式が常に成立している。

すなわち，リングギア2102の回転速度は，必ず左右輪の回転速度の平均値となるという関係である。以上が，ディファレンシャルギアを有する車両の回転系の基礎式である。
　つぎに，図４５は，左旋回をする本発明の車両2011の左右後輪位置での前後方向の速度ベクトルに関する説明図である。今車両が車両前後方向に対して横滑り角βをもちながら速度Vで進んでおり，そのときの車両重心点周りのヨーレイトをｒとする。このときの車両重心点の前後方向の速度は，u=Vcosβとなる。このときの右後輪位置での前後速度成分は，

となり，重心点の前後方向の速度に比べヨーレイト成分のみ早くなる。ただし，ｄは後輪左右間の距離(トレッド)である。また，左後輪位置での前後速度成分は

となり，車両重心点よりもヨーレイト成分のみ遅くなる。
　さて，まず車両2011において，左右の後輪に制動・駆動力を与えない場合について図４６を用いて考える。左内外輪（内が左後輪2063，外が右後輪2064）速度ω_in0とω_out0は，

となる。（数26），（数27）とあわせて考えると，内輪（左後輪2063）の回転速度が，外輪（右後輪2064）の回転速度よりも遅いということがわかる。
　また，このときの後輪内外輪のスリップ率を考えると

となり，それぞれゼロとなる。すなわち前後方向には力を発生していないことがわかる。

さらに,（数22）が成立しているので，

となる。すなわち，リングギア2102の回転速度は，車両ヨーレイト，トレッドに関わらず，車両の重心点の前後速度にて決定されていることがわかる。
　さて，このような左旋回をしている状態で，後輪の旋回外側である右後輪に，図４７に示すように，右後輪ブレーキキャリパ2074から制動トルクT_BRを加えることを考える。まず，制動トルクT_BRを加えた際の，リングギア2102，回転系への影響を考える。
　まず，（数22），（数23），（数24）を用いて，T_EL,T_ERを消去すると，

となる。また，（数25）を時間微分すると，

となるので，これを（数31）に代入して整理すると，

となる。ただし，タイヤの有効半径とタイヤの慣性モーメントは左右同じとして考えた。
　右後輪ブレーキキャリパ2074から制動トルクT_BRを加えた場合にリングギア2102の速度変化がどれぐらい発生するかを見るために，（数33）をT_BRで，偏微分してみと，

となる。これに対して，右後輪ブレーキキャリパ2074から制動トルクT_BRを加えた場合に右後輪2064の速度変化ゲインを考えると，

である。先にも述べたとおり，I_BEPTは，I_Wに比べて極めて大きい。（数34），（数35）が示すことは，右後輪ブレーキキャリパ2074から制動トルクT_BRを加えても，リングギア2102の速度変化に与える速度変化のゲインは低く，小さな制動トルクではほとんどリングギア2102には回転速度変化が生じないということである。今想定している左旋回で右後輪制動トルクT_BRを作用させても図４７に示すように，リングギアはu/R_wに速度固定されており，ほとんど変化しないと考えられる。すなわち，

であり，

となる。結果的に，外側のタイヤの回転速度の低下が，内側タイヤの回転速度の増加に影響を及ぼすということである。左旋回で右(外側）後輪制動トルクを与えると，右側(外側）ω_{out_oB}は，制動トルクを加える前の後輪旋回外輪速度ω_Wout0より小さくなり，左側(内側）ω_{in_oB}は，制動トルクを加える前の後輪旋回外輪速度ω_Win0より大きくなる可能性がある。
　図４８は，圧雪路面上で，初速度約53km/hで半径40mのカーブに進入したときに，（A)制動なし，（B)全輪動じブレーキ油圧（通常通り）の制動，（C)は本発明の前輪は旋回内側(左），後輪は外側(右）にのみ制動を加えた場合の後輪外側と内側の車輪速(周速度に換算）を示した図である。（A)の場合は，減速を行っていないので，図４６と同じ状態である。
　図４５において旋回中の内輪位置における前後速度は，外輪よりも小さいことを示したが，図４８（A）を見ると半径40mを50km/hで旋回するときには，内輪が外輪よりも約3km/h程度低い速度で回転していることがわかる。一方，（C)の後輪外側制動においては，他の場合と比べて，外輪と内輪の差が明らかに小さくなっている。　
　このことは，後輪内側においては，後輪位置での前後速度に対して，後輪周速度が速くなっていることを示している。すなわち，（数38）に示すような，駆動方向のスリップ率を持っていると考えることが出来る。

　さらに内側のタイヤの有効半径は，横加速度によって荷重移動を受けてタイヤがへこむ外輪に比べて，相対的に大きくなり，より駆動方向のスリップ率が大きくなる効果がある。
　図４９は，このときの後輪の前後力の発生状況を示す図である。右後輪ブレーキキャリパ2074から制動トルクT_BRにより，後輪外側には制動力F_{xB_r}が発生し，後輪内側には微小ながら駆動力Fx_difが発生する。そして結果として，（数39）に示す，旋回を止める復元側のモーメントMzが発生することになる。

　実際，このように制動トルク配分した試験車両を作成し，圧雪路で試験したところ車両の復元側のモーメントが大きくなり安定感が明らかに増したことが複数の被験者にて確認されている。圧雪路のような摩擦係数が少なく，それゆえに横加速度が低く荷重移動も少ない状況であるがゆえに，よりこの復元モーメントの影響が感じやすかったと思われる。
　また，現状のエンジン，パワートレイン系における回転慣性の大きさゆえに（数36）(旋回外側輪のみのブレーキトルクでは，リングギアの回転速度変化が小さい）を仮定したが，リングギアの回転数あるいはトルクをエンジン，パワートレイン，あるいは電気モータ，発電機などから制御することにより，仮想的な回転慣性を持たせて同様な効果を得ることも可能である。
　さて，先の前後力トーイン特性の後輪コンプライアンスステアを実現しているマルチリンクサスとディファレンシャルギアを有する本発明の第3実施例の車両における最も好適な発明形態を開示していく。ここでは図５０に示すように，再び，4輪アクティブステア車両と比較し，特に旋回過渡後期から定常旋回へ移るときの制御について、非特許文献5を参考にして，本発明の制御方法を言及していく。
　旋回初期では車両の回頭性向上のため、車両に加わるヨーモーメントを大きくする必要がある。このためには前輪舵角を大きくして前輪のコーナリングフォースを大きくすることが効果的である(図５０(a)）。これに対して本発明の第3実施例では，(b)に示すように当初前輪旋回内側のみに制動力F_{xB_f}を加える(第１，第2実施例では，後輪も同時）。これにより，操舵角を増加させる方向にのみ作用させることが出来る。
　さて，定常旋回に到達するまでの過渡後期には，(c)の四輪アクティブステアにおいては，瞬間的に同位相のオーバーシュートを発生させる。これはヨー運動の収れん性を向上し,車体が横滑りを起こすのを抑える。これに習い，本発明の第3実施例では，(d)に示すように後輪外側のみに制動力F_{xB_r}を加える。これにより，トーイン側のコンプライアンスステアδ_{XB_r}が発生し，(c)の四輪アクティブステア同様に同相側のオーバーシュートを発生させることが出来る。
　さらに，後輪内側(左後輪）には微小な駆動力F_{x_dif}を加えることができ，直接的に復元側のヨーモーメントを加えることが出来，ヨー運動の収れん性を向上し,車体が横滑りを起こすのを抑えることができる。
　図５１は，図５０のような考えを元に，第１，第２の実施例同様，加速・減速指令にG-Vectoring（横加加速度比例）を適用したものである。コーナーの入り口(１～２）ではG-Vectoring制御指令に基づいて前内輪に重点を置いて制動力を加える。また，定常旋回に到達するまでの過渡後期（２～３）には，G-Vectoring制御指令に基づいて後外輪に重点を置いて制動力を加える。コーナー脱出時（５～６近辺）は，後輪ディファレンシャル作用により，後輪左右とも等しい駆動力をG-Vectoring制御指令に基づいて発生することになる。
　図５２は，各時間における制御様態を示す図である。直線(a)から旋回開始(回頭性向上）(b)，ヨー運動の収れん性を向上して車体横滑りを抑え(c)，定常旋回(d)へと連係し，脱出時には後輪にて加速し(e)，直線運動へ回帰する(f)。以上のようにシームレスに高品位の旋回を提供することが出来る。特に，（ｃ）の状態を加えることにより，圧雪路の様な摩擦係数が低い状況での安心感が大幅に向上することが，複数の被験者で確認できている。

　これまでは、平面上を車両が移動する状況を想定した、前後加速度指令に車両運動が追従するように各輪の制動・駆動力を制御する方法について開示してきた。最後に、山岳地を走っている状況を想定して、本システムのより実際的な使用状況において平面上を車両が移動する状況と同様な制御効果を得るための、実用上の制御課題を解決するために考案した内容を開示していく。

　図５３のような状況では、傾斜に基づく重力成分による車両前後加速度の変化を考える車両重量をＭとすると、図５４に示すように、傾斜θの角度を有するスロープを降りている際に、車両には、Ｍｇ・sinθの重力成分が前後に加わる。

　加減速指令Ｇｘｃに対し、オープンループでブレーキ液圧制御、あるいはモータトルク制御等を行って前輪前後力Ｆｘｆｆ，後輪前後力Ｆｘｒｒを制御していると、減速指令値に対し、実際の車両減速度はＧｘ＝Ｇｘｃ－Ｍｇ・sinθとなってしまい、目標どおりの制御を行うことができなくなる。

　これに対し、図５５に示すように実前後加速度Ｇｘをコンバインドセンサ内の前後加速度センサ２２で計測し、それにゲインＫ１を掛ける、あるいは微分して前後加加速度を求め、ゲインＫ２を掛けた値と目標加減速指令Ｇｘｔとを比較してその偏差ΔＧｘにもとづいて制動力，駆動力Ｆｘｆｆ，Ｆｘｒｒを決定すれば良い。このようなフィードバックループを構成することにより、傾斜などの外乱に関わらず、目標前後加速度に実前後加速度を追従させることが可能で、制御劣化を低減することができる。

　また、別の方法としては、ＧＰＳとＮＡＶＩの地図情報を用いて、傾斜情報を得ることも可能である。このようにＧＰＳとＮＡＶＩ、更には外界センサ等の路面勾配検出手段を用いて、傾斜情報（勾配情報）を得ることができた場合、加速指令は、路面勾配が、のぼりのときは、平面な路面を走行するときの加速指令より大きく、くだりのときは平面な路面を走行するときの加速指令より小さく補正され、減速指令は、路面勾配が、のぼりのときは、平面な路面を走行するときの加速指令より小さく、くだりのときは、平面な路面を走行するときの加速指令より大きく補正する制御を行うこともできる。

　これにより傾斜のある路面を走行している状態においても、目標加減速指令どおりの運動が実現でき、平面上を車両が移動する状況と同様な制御効果が得られる。

　以上、四輪アクティブステア制御からの舵角制御，制動力・駆動力によるコンプライアンスステア，横運動に連係した加減速制御（G-Vectoring制御）について述べ、これらを有機的に組み合わせた本発明の基本的な考え方を示し、２例の実施例、コンピュータシミュレーション結果，実車試験結果を用いて本発明の有効性を述べてきた。本発明によると、制駆動力を用いてコンプライアンスステアをアクティブに制御可能となり、軽量なシステムで操縦性，安定性の向上を十分な効果代を持って可能とする、技術および装置を提供することができる。

０，２０１０　車両
１　左後輪モータ
２　右後輪モータ
７　パワーステアリング
１０　アクセルペダル
１１　ブレーキペダル
１６　ステアリング
２１　横加速度センサ
２２　前後加速度センサ
２３，２４，２５　微分回路
３１　アクセルポジションセンサ
３２　ブレーキペダルポジションセンサ
３３　ドライバ舵角センサ
３８　ヨーレイトセンサ
４０　中央コントローラ
４４　ステアリングコントローラ
４６　パワートレインコントローラ
４８　ペダルコントローラ
５１　アクセル反力モータ
５２　ブレーキペダル反力モータ
５３　ステア反力モータ
６１，１０１１，２０６１　左前輪
６２，１０１２，２０６２　右前輪
６３，１０１３，２０６３　左後輪
６４，１０１４，２０６４　右後輪
７０　ミリ波対地車速センサ
１２１　左前輪モータ
１２２　右前輪モータ
２００　コンバインドセンサ
４０１　車両運動モデル
４０２　G-Vectoringコントローラ
４０３　ヨーモーメントコントローラ
４０４　制動力・駆動力配分部
４１０　信号処理装置
４５１，４５２　ブレーキコントローラ
１００３，１１０３，１１２３，１１２４，１００４，１１０４　ナックル
１００５，１１０５，１１２５　タイロッド
１００６，１１０６，１１２６　ギアボックス
２００２　FR車両
２００３　プロペラシャフト
２０６３，２０６４　リアタイヤ
２１００　ディファレンシャルギア
２１０１　ドライブピニオン
２１０２　リングギア
２１０３　ピニオンメートシャフトベアリング支持部材
２１０４　ピニオンメートシャフト
２１０５，２１０６　ピニオンメートギア
２１０７，２１０８　サイドギヤ
２１０９，２１１０　ドライブシャフト
２２００，２２１０　マルチリンクサスペンション
２２１１　ラジアスリンク
２２１２　フロントロアリンク
２２１３　リアロアリンク

Claims

　四輪の各輪の駆動力及び／又は制動力を独立に制御する制御手段と、
　旋回方向を検出する旋回方向検出手段と、を有し、
　前記制御手段は、検出された舵角と車速に基づいて加減速指令を生成する加減速指令生成手段と、前記各輪の駆動力又は駆動トルク、及び／又は、制動力又は制動トルクの配分を決定する駆動力制動力配分手段を有し、
　前記駆動力制動力配分手段は、前記加減速指令と前記旋回方向に基づいて、前輪は旋回内側の輪に駆動力又は駆動トルク、及び／又は、制動力又は制動トルクを旋回外側の輪より多く配分し、後輪は旋回外側の輪に駆動力又は駆動トルク、及び／又は、制動力又は制動トルクを旋回内側の輪より多く配分するように決定する車両の運動制御装置。
　請求項１記載の車両の運動制御装置において、
　前記旋回方向検出手段は、入力された舵角，車両ヨーレイト，車両横加速度の少なくとも１つに基づいて旋回方向を検出する車両の運動制御装置。
　請求項１記載の車両の運動制御装置において、
　前記駆動力制動力配分手段は、前記前輪の旋回内側の輪の駆動トルク及び／又は制動トルクと、前記後輪の旋回外側の輪の駆動トルク及び／又は制動トルクと、が略等しくなるように配分を決定する車両の運動制御装置。
　請求項１記載の車両の運動制御装置において、
　前記駆動力制動力配分手段は、前記前輪の旋回内側の輪の駆動力及び／又は制動力と、前記後輪の旋回外側の輪の駆動力及び／又は制動力と、が略等しくなるように配分を決定する車両の運動制御装置。
　請求項１記載の車両の運動制御装置において、
　前輪左側と後輪右側に連通した第１の油圧配管と、
　前輪右側と後輪左側に連通した第２の油圧配管と、を有し、
　前記制御手段は、前記第１の油圧配管内の圧力及び第２の油圧配管内の圧力を制御する車両の運動制御装置。
　請求項５記載の車両の運動制御装置において、
　前記制御手段は、前記前輪の旋回内側の輪と、前記後輪の旋回外側の輪に連通した前記第１の油圧配管又は前記第２の油圧配管の内圧が略同圧になるように制御する車両の運動制御装置。
　請求項１記載の車両の運動制御装置において、
　制動力又は制動トルクを発生する電動機を有し、
　前記制御手段は、前記電動機により制動力又は制動トルクが発生されるときに生じる電力を回生する回生手段を有する車両の運動制御装置。
　請求項１記載の車両の運動制御装置において、
　前記加減速指令は、横軸に車両の前後加速度、縦軸に車両の横加速度をとるダイアグラムで、時間の経過とともに曲線的に遷移をするように生成される車両の運動制御装置。
　請求項１記載の車両の運動制御装置において、
　前記加減速指令は、車両の横加速度が増加するときに車両が減速し、車両の横加速度が減少するときに車両が加速するように生成される車両の運動制御装置。
　請求項１記載の車両の運動制御装置において、
　前記加減速指令は、車両の前記舵角が増加するときに車両が減速し、車両の前記舵角が減少するときに車両が加速するように生成される車両の運動制御装置。
　請求項１記載の車両の運動制御装置において、
　前記加減速指令は、車両の前記舵角と前記車速に基づいて生成される車両の横加速度及び横加加速度と、予め定められたゲインと、に基づいて生成される車両の運動制御装置。
　請求項１１記載の車両の運動制御装置において、
　前記加減速指令Ｇｘｃは、

　（但し、Ｇｙ：車両横加速度、Ｇｙ_ｄｏｔ：車両横加加速度、Ｃｘｙ：ゲイン、Ｔ：一次遅れ時定数、ｓ：ラプラス演算子、Ｇ_{x_DC}：オフセット）
で生成される車両の運動制御装置。
　請求項１１記載の車両の運動制御装置において、
　前記横加加速度は、前記舵角と前記車速に基づいて推定される、又は、ヨーレイトセンサで検出されたヨーレイトと車速から推定される、又は、横加速度センサにより計測される横加速度を、時間微分処理して算出された車両の運動制御装置。
　請求項１記載の車両の運動制御装置において、
　前記加減速指令は、前記舵角と前記車速に基づいて生成された、目標前後加速度と目標ヨーモーメントを含む車両の運動制御装置。
　請求項１４記載の車両の運動制御装置において、
　前記目標前後加速度は、前記舵角と前記車速に基づいて算出された横加速度と、前記推定横加速度から算出された横加加速度と、から算出され、
　前記目標ヨーモーメントは、前記舵角と前記車速と車両のヨーレイトと横滑り角に基づいて算出される車両の運動制御装置。
　請求項１記載の車両の運動制御装置において、
　前記加減速指令は、加速指令と減速指令とを有し、
　前記加速指令は、ドライバからのブレーキ操作指令が入力された場合にゼロとなり、
　前記減速指令は、ドライバからのアクセル操作指令が入力された場合にゼロとなる車両の運動制御装置。
　請求項１記載の車両の運動制御装置において、
　前記加減速指令は、外界情報検出手段にて検出された障害物情報，先行車情報，後方車情報のいずれかを含む外界情報によりゼロとなる車両の運動制御装置。
　請求項１記載の車両の運動制御装置において、
　前記加減速指令は、加速指令と減速指令とを有し、
　前記加速指令は、路面勾配検出手段にて検出された前記路面勾配が、のぼりのときは、平面な路面を走行するときの加速指令より大きく、くだりのときは平面な路面を走行するときの加速指令より小さく補正され、
　前記減速指令は、路面勾配検出手段にて検出された前記路面勾配が、のぼりのときは、平面な路面を走行するときの加速指令より小さく、くだりのときは、平面な路面を走行するときの加速指令より大きく補正される車両の運動制御装置。
　請求項１記載の車両の運動制御装置において、
　前記駆動力制動力配分手段は、検出又は生成された横加速度及び／又は前後加速度に基づいて、前輪の旋回内側と外側の輪の駆動力又は駆動トルク、及び／又は、制動力又は制動トルクの差と、後輪は旋回外側と内側の輪の駆動力又は駆動トルク、及び／又は、制動力又は制動トルクの差と、が小さくなるように補正する車両の運動制御装置。
　請求項１記載の車両の運動制御装置において、
　前記制御手段は、前記舵角及び前記車速に基づいて算出される、又は検出された横滑り情報に基づいて、四輪の各輪の駆動力及び／又は制動力を独立に制御する横滑り防止機能を有する横滑り防止手段を有し、
　前記駆動力制動力配分手段は、前記横滑り防止機能が稼動している場合、各輪への駆動力又は駆動トルク、及び／又は、制動力又は制動トルクの配分制御を停止する車両の運動制御装置。
　請求項１記載の車両の運動制御装置において、
　差動歯車を後輪の左右輪の間に有し，原動機により少なくとも後輪が駆動される車両の運動制御装置。
　請求項２１記載の車両の運動制御装置において、
　後輪旋回内側の輪が，後輪旋回外側の輪とは異なる方向の縦スリップ率を持つ車両の運動制御装置。
　請求項２１記載の車両の運動制御装置において、
　原動機側の回転数，トルク，出力の一部，あるいは全部を制御することにより，後輪旋回内側の輪が，後輪旋回外側の輪とは異なる方向の縦スリップ率を持つ車両の運動制御装置。
　請求項２１記載の車両の運動制御装置において、
　後輪制動力又は制動トルクを前輪に比べて遅れて配分するように決定する車両の運動制御装置。
　請求項１１記載の車両の運動制御装置において、
　差動歯車を後輪の左右輪の間に有し，
　原動機により少なくとも後輪が駆動される車両の運動制御装置。
　請求項２５記載の車両の運動制御装置において、
　後輪旋回内側の輪が，後輪旋回外側の輪とは異なる方向の縦スリップ率を持つ車両の運動制御装置。
　請求項２５記載の車両の運動制御装置において、
　原動機側の回転数，トルク，出力の一部，あるいは全部を制御することにより，後輪旋回内側の輪が，後輪旋回外側の輪とは異なる方向の縦スリップ率を持つ車両の運動制御装置。
　請求項２５記載の車両の運動制御装置において、
　後輪制動力又は制動トルクを前輪に比べて遅れて配分するように決定する車両の運動制御装置。