WO2018047720A1

WO2018047720A1 - 車両の旋回制御装置

Info

Publication number: WO2018047720A1
Application number: PCT/JP2017/031487
Authority: WO
Inventors: 雄大鈴木
Original assignee: Ntn株式会社
Priority date: 2016-09-07
Filing date: 2017-08-31
Publication date: 2018-03-15
Also published as: CN108430847B; CN108430847A; EP3511218B1; EP3511218A4; JP6765908B2; EP3511218A1; JP2018039346A; US10940853B2; US20190202441A1

Abstract

車両姿勢を早期に安定化させることができ、また車両の旋回性能を最適に制御することができる車両の旋回制御装置を提供する。この車両の旋回制御装置は、ヨーモーメント制御装置(14)と、車両姿勢安定化制御装置(15)と、トルク制限装置(32)とを有する。トルク制限装置(32)の第一トルク制限手段(32a)は、車輪(2)のスリップ率と車輪(2)の角加速度に応じて、ヨーモーメント制御手段(28)で計算された制駆動トルクを制限する。トルク制限装置(32)の第二トルク制限手段(32b)は、車輪(2)のスリップ率と車輪(2)の角加速度に応じて、車両姿勢安定化制御手段(31)で計算された制駆動トルクを制限する。このように車輪(2)のスリップ率と車輪(2)の角加速度に応じて、各制駆動トルクをそれぞれ制限することで、車両の旋回性能を最適に制御する。

Description

車両の旋回制御装置

関連出願

　本出願は、２０１６年９月７日出願の特願２０１６－１７４２８７の優先権を主張するものであり、その全体を参照により本願の一部をなすものとして引用する。

　この発明は、タイヤ力が破綻する前に車輪のスリップに応じて制駆動力を小さくすることで、車両の旋回性能を最適に制御する車両の旋回制御装置に関する。

　従来、車両に搭載した加速度センサ等によって路面摩擦係数を推定し、ヨー角加速度モデルフォロイング制御またはＥＳＣ等のヨーモーメント制御を路面摩擦係数に応じて制御する技術が提案されている。例えば、車両に搭載した外界認識部によって路面摩擦係数を推定し、車速と舵角から計算される目標モーメントを路面摩擦係数に応じて最適に制御する制御装置が提案されている（特許文献１）。

特開２０１６－２０１６８号公報

　特許文献１の路面摩擦係数の推定方法では、例えば、加速度センサ等から路面摩擦係数を推定する場合、旋回してから加速度が発生するまでに時間を要する。このため、路面摩擦係数の推定が遅れてしまいヨーモーメント制御によって車両が不安定になってしまう可能性がある。また、特許文献１の路面摩擦係数の推定方法では、外部認識部によって路面摩擦係数を推定する場合、例えば、推定した路面摩擦係数と実際の路面摩擦係数に偏差が生じてしまうと、適切な目標ヨーモーメントが計算されない可能性がある。

　この発明の目的は、車両姿勢を早期に安定化させることができ、また車両の旋回性能を最適に制御する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。

　以下、この発明について、理解を容易にするために、便宜上実施形態の符号を参照して説明する。

　この発明の車両の旋回制御装置は、各車輪２の制動トルクまたは駆動トルクである制駆動トルクを独立に制御可能な制駆動源４を有する車両１の旋回特性を制御する車両の旋回制御装置であって、
　前記車両１に発生するヨーモーメントを制御するヨーモーメント制御装置１４と、
　前記車両１の姿勢を安定化する制御を行う車両姿勢安定化制御装置１５と、を備え、
　前記ヨーモーメント制御装置１４は、
　車速および操舵角から、目標ヨーレートを計算する目標ヨーレート計算手段２５と、
　前記車速、前記操舵角、および前記目標ヨーレート計算手段２５で計算された目標ヨーレートから前記車両１に発生するヨーモーメントを計算するヨーモーメント計算手段２７と、
　このヨーモーメント計算手段２７で計算されたヨーモーメントに応じて、前記各車輪２の制駆動トルクを計算するヨーモーメント制御手段２８と、を備え、
　前記車両姿勢安定化制御装置１５は、
　前記車両１に設けられたヨーレート検出手段２０で検出された実ヨーレートと前記目標ヨーレートの偏差から、前記車両の姿勢状態を計算する車両姿勢状態計算手段３０と、
　この車両姿勢状態計算手段３０で計算された前記車両１の姿勢状態に応じて、前記各車輪２の制駆動トルクを計算する車両姿勢安定化制御手段３１と、を備え、
　さらに、この車両の旋回制御装置は、
　前記車輪２のスリップ率と前記車輪２の角加速度に応じて、前記ヨーモーメント制御手段２８で計算された制駆動トルクを制限する第一トルク制限手段３２ａと、
　前記車輪２のスリップ率と前記車輪２の角加速度に応じて、前記車両姿勢安定化制御手段３１で計算された制駆動トルクを制限する第二トルク制限手段３２ｂと、
を備えている。

　この構成によると、ヨーモーメント計算手段２７は、車速、操舵角、および目標ヨーレート計算手段２５で計算された目標ヨーレートから車両１に発生するヨーモーメントを計算する。ヨーモーメント制御手段２８は、計算された前記ヨーモーメントに応じて、各車輪２の制駆動トルクを計算する。この制駆動トルクからトルク指令値Ｙが求められる。車両姿勢状態計算手段３０は、検出された実ヨーレートと前記目標ヨーレートの偏差から、車両１の姿勢状態を計算する。車両姿勢安定化制御手段３１は、前記車両１の姿勢状態に応じて、各車輪２の制駆動トルクを計算する。この制駆動トルクからトルク指令値Ｅが求められる。ヨーモーメント制御手段２８で計算されたトルク指令値Ｙと、車両姿勢安定化制御手段３１で計算されたトルク指令値Ｅから最終トルク指令値が計算され、この最終トルク指令値に従って各車輪２が制御される。

　第一トルク制限手段３２ａは、車輪２のスリップ率と車輪２の角加速度に応じて、ヨーモーメント制御手段２８で計算された制駆動トルクを制限する。第二トルク制限手段３２ｂは、車輪２のスリップ率と車輪２の角加速度に応じて、車両姿勢安定化制御手段３１で計算された制駆動トルクを制限する。このように車輪２のスリップ率と車輪２の角加速度に応じて、各制駆動トルクをそれぞれ制限することで、車両１の旋回性能を最適に制御することができる。例えば、路面摩擦係数が低い場所等で制駆動力によってヨーモーメントを制御する場合に、タイヤがグリップ限界を超えないように制駆動トルクを制御することで、車両１の旋回性能の低下を抑制することができる。また車輪２のスリップ率および角加速度が定められた条件を充足することで、各制駆動トルクが遅滞なく制限されるため、車両姿勢を早期に安定化させることが可能となる。

　前記第一トルク制限手段３２ａは、左右の前記車輪２のスリップ率が閾値Ｓ以上で、かつ、前記左右の前記車輪２のいずれか一方または両方の車輪２の角加速度が閾値ω´以上のとき、前記ヨーモーメント制御手段２８で計算された制駆動トルクを零にしても良い。前記閾値Ｓおよび前記閾値ω´は、例えば、設計等によってそれぞれ任意に定める閾値であって、例えば、試験およびシミュレーションのいずれか一方または両方により適切な閾値を求めて定められる。

　この構成によると、第一トルク制限手段３２ａは、左右輪スリップ率が閾値Ｓ以上である条件（１）を充足し、かつ、左右輪のどちらかの車輪角加速度が閾値ω´以上である条件（２）を充足することで、ヨーモーメント制御手段２８で計算された制駆動トルクを零にする。このように制駆動トルクを零にすることで、車輪２のスリップによりタイヤ力の破綻を抑えることができる。

　前記第二トルク制限手段３２ｂは、左右の前記車輪２のスリップ率が閾値Ｓ以上で、かつ、前記左右の前記車輪２のいずれか一方または両方の車輪２の角加速度が閾値ω´以上のとき、前記車両姿勢安定化制御手段３１で計算された制駆動トルクを、定められた条件に従って小さくしても良い。前記閾値Ｓ，ω´および前記定められた条件は、例えば、設計等によってそれぞれ任意に定める閾値、条件であって、例えば、試験およびシミュレーションのいずれか一方または両方により適切な閾値、条件を求めて定められる。

　この構成によると、第二トルク制限手段３２ｂは、左右輪のスリップ率が閾値Ｓ以上である条件（１）を充足し、かつ、左右輪のどちらかの車輪角加速度が閾値ω´以上である条件（２）を充足することで、車両姿勢安定化制御手段３１で計算された制駆動トルクを小さくする。このように制駆動トルクを小さくすることで、車輪２のスリップによるタイヤ力の破綻を抑えてかつ車両姿勢を安定させることができる。

　前記ヨーモーメント制御装置１４は、目標横加速度と、前記車両に設けられた横加速度検出手段２１で検出された実横加速度との偏差から路面摩擦係数を計算する路面摩擦係数計算手段２４を備え、この路面摩擦係数計算手段２４で計算された路面摩擦係数が小さくなる程、前記目標ヨーレートの応答特性を初期の応答特性から車両本来の応答特性に近付けていくものとしても良い。この場合、運転者に違和感を与えることなく、路面摩擦係数に応じてヨーモーメント制御から車両姿勢安定化制御に切り替えることができる。

　請求の範囲および／または明細書および／または図面に開示された少なくとも２つの構成のどのような組合せも、この発明に含まれる。特に、請求の範囲の各請求項の２つ以上のどのような組合せも、この発明に含まれる。

　この発明は、添付の図面を参考にした以下の好適な実施形態の説明から、より明瞭に理解されるであろう。しかしながら、実施形態および図面は単なる図示および説明のためのものであり、この発明の範囲を定めるために利用されるべきものではない。この発明の範囲は添付の請求の範囲によって定まる。添付図面において、複数の図面における同一の符号は、同一または相当する部分を示す。

この発明の一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ける、横加速度偏差と路面摩擦係数との関係を示す図である。同旋回制御装置において、ヨーレート偏差および路面摩擦係数と、制御ゲインとの関係を示す図である。同旋回制御装置における、制御ゲインの推移の一例を示す図である。同旋回制御装置で制駆動トルクを制限する条件を示す図である。同旋回制御装置のヨーモーメント制御手段の制駆動トルクにかかるゲインの推移を示す図である。同旋回制御装置の車両姿勢安定化制御手段の制駆動トルクにかかるゲインの推移を示す図である。同車両が左旋回したときの旋回性能を向上させる向きにヨーモーメントを発生させる例を示す図である。同車両の姿勢を三つの状態に分けて示す図である。この発明の他の実施形態に係る車両が左旋回したときの旋回性能を向上させる向きにヨーモーメントを発生させる例を各駆動方式別に示す図である。

　この発明の一実施形態に係る車両の旋回制御装置を図１ないし図１１と共に説明する。図１に示すように、旋回制御装置を搭載した車両１として、四輪全てに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、いずれも制駆動源となる電気モータ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、その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の回転方向の切換えにより、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のフランジ部には摩擦ブレーキ装置８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、少なくともロータ４ａとステータ４ｂとを有し、さらにハウジング４ｃを備え、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。車両の旋回制御装置は、この例では、電気制御ユニット（ＥＣＵ）により構成される駆動制御装置１０と、各電気モータ４に対して設けられた複数（この例では４つ）のインバータ装置１１と、センサ類１２とを備える。駆動制御装置１０は、メインＥＣＵ部１３と、ヨーモーメント制御装置１４と、車両姿勢安定化制御装置１５と、トルク制限装置３２と、インバータトルク指令装置１６とを有する。駆動制御装置１０は、プロセッサを有するマイクロコンピュータ等のコンピュータと、前記プロセッサで実行されるプログラムを有するＲＯＭ（Read Only Memory）、並びにＲＡＭ（Random Access Memory）やコプロセッサ（Co-Processor）等の各種の電子回路等で構成される。駆動制御装置１０と各インバータ装置１１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。

　メインＥＣＵ部１３は、その基本的な構成として、車両全般の統括制御および協調制御を行う機能と、制駆動指令生成機能とを有する。この制駆動指令生成機能は、アクセル指令値およびブレーキ指令値から各電気モータ４へ与える加速・減速指令値であるトルク指令値を生成する機能である。前記アクセル指令値は、図示外のアクセルペダルに設けられたアクセルペダルセンサ１７が検出した操作量の指令値である。前記ブレーキ指令値は、図示外のブレーキペダルに設けられたブレーキペダルセンサ３３が検出した操作量の指令値である。運転者が前記アクセルペダルを操作し駆動を指示した場合、前記アクセルペダルの操作量に応じてアクセルペダルセンサ１７からアクセル指令値がメインＥＣＵ部１３に入力される。

　メインＥＣＵ部１３からのアクセル指令値は、ヨーモーメント制御装置１４等を介してインバータ装置１１へ送られる。各インバータ装置１１は、図示外のバッテリの直流電力を担当する電気モータ４の駆動のための交流電力に変換し、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１１は、直流電力を交流電力に変換するスイッチング素子を含むブリッジ回路等であるパワー回路部（図示せず）と、そのパワー回路部を制御する前記制御部（図示せず）とを有する。

　センサ類１２は、前記アクセルペダルセンサ１７、ブレーキペダルセンサ３３、車速検出手段である車速センサ１８、操舵角検出手段である舵角センサ１９、ヨーレート検出手段であるヨーレートセンサ２０、および横加速度検出手段である横加速度センサ２１を含む。舵角センサ１９は、図示外のステアリングハンドル等の操舵角を検出するセンサである。メインＥＣＵ部１３には、舵角センサ１９から操舵角、車速センサ１８から車速、横加速度センサ２１から実横加速度、ヨーレートセンサ２０から実ヨーレートがそれぞれ入力される。各値は、メインＥＣＵ部１３からヨーモーメント制御装置１４と車両姿勢安定化制御装置１５に出力される。

　＜ヨーモーメント制御装置１４について＞
　図３に示すように、ヨーモーメント制御装置１４は、目標横加速度計算手段２２、横加速度偏差計算手段２３、路面摩擦係数計算手段２４、目標ヨーレート計算手段２５、制御ゲイン計算手段２６、ヨーモーメント計算手段２７、およびヨーモーメント制御手段（制駆動トルク計算手段）２８を含む。

　ヨーモーメント制御装置１４には、メインＥＣＵ部１３から車速、操舵角、実横加速度、アクセルペダルセンサ１７からのアクセルトルク指令値、およびブレーキペダルセンサ３３からのブレーキトルク指令値が入力される。目標横加速度計算手段２２では、車速および舵角と車両の質量およびホイールベース等の車両パラメータから目標横加速度を計算する。横加速度偏差計算手段２３では、目標横加速度計算手段２２で計算された目標横加速度と、メインＥＣＵ部１３から入力された実横加速度の差から横加速度偏差を計算する。

　路面摩擦係数計算手段２４は、以下の式（１），式（２）に従って路面摩擦係数を計算する。図４は、この旋回制御装置における、横加速度偏差と路面摩擦係数との関係を示す図である。図３および図４に示すように、路面摩擦係数計算手段２４では、横加速度偏差計算手段２３から出力された横加速度偏差が閾値Ｇｙ_ｃ以下ならば路面摩擦係数μ_ｅｓｔを「１」とし、閾値Ｇｙ_ｃを超えたときは実横加速度Ｇｙ_ａｃｔから路面摩擦係数μ_ｅｓｔを計算する。目標横加速度Ｇｙ_ｒｅｆ、実横加速度Ｇｙ_ａｃｔ、路面摩擦係数μ_ｅｓｔとすると、
　Ｇｙ_ｒｅｆ－Ｇｙ_ａｃｔ≦Ｇｙ_ｃならばμ_ｅｓｔ＝１　　　　　　　　　　式（１）
　Ｇｙ_ｒｅｆ－Ｇｙ_ａｃｔ＞Ｇｙ_ｃならばμ_ｅｓｔ≧｜Ｇｙ_ａｃｔ｜　　　　　式（２）
として路面摩擦係数を推定する。

　図３に示すように、目標ヨーレート計算手段２５は、少なくとも車速および操舵角を用いて、複数の目標ヨーレートを計算する。具体的に、目標ヨーレート計算手段２５では、例えば、式（３）に示す実舵角δ（ｓ）に対する目標ヨーレートｒ（ｓ）の二次遅れ系の伝達関数を用いて計算したものが複数個出力される。

　式（３）は、車速と車両の質量およびホイールベース等の車両パラメータから計算される、Ｇ_δ ^ｒ（０）：ヨー角速度ゲイン定数、ω_ｎ：ヨー方向の固有振動数、ζ：ヨー方向の減衰係数、Ｔ_ｒ：ヨー角速度時定数と、ｓ：ラプラス演算子、α：固有振動数ω_ｎ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。固有振動数ω_ｎの制御ゲインαまたは減衰係数ζの制御ゲインλ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α，λが「１」のときは車両本来のヨー応答特性となる。

　制御ゲイン計算手段２６は、この例では、路面摩擦係数計算手段２４で計算された路面摩擦係数と、後述するヨーレート偏差計算手段２９で計算されたヨーレート偏差のいずれか一方または両方に応じて、目標ヨーレート計算手段２５で使用する上記の各制御ゲインα，λを計算する。固有振動数ω_ｎの制御ゲインαと減衰係数ζの制御ゲインλとは略同様の特性を有するため、これ以降に出てくる制御ゲインは、固有振動数ω_ｎの制御ゲインαを例に説明し、減衰係数ζの制御ゲインλの説明については省略する。

　ここで、路面摩擦係数またはヨーレート偏差に、図５に示すように、それぞれ二つの閾値を設けて、制御ゲインαを定めても良い。例えば、路面摩擦係数が第１の閾値μ_ａ以上、もしくはヨーレート偏差が第１の閾値ｒ_ａ以下の場合は、制御ゲインαを初期値（予め定められたヨー応答特性）α_０とし、路面摩擦係数が第１の閾値μ_ａより小さい、もしくはヨーレート偏差が第１の閾値ｒ_ａより大きい場合は、制御ゲインαを初期値α_０から「１」に近付けていく。さらに、路面摩擦係数が第２の閾値μ_ｂより小さい、もしくはヨーレート偏差が第２の閾値ｒ_ｂより大きい場合は、制御ゲインαを「１」に設定する。

　図３に示す制御ゲイン計算手段２６は、制御ゲインを初期値から車両本来のヨー応答特性に変化させるときよりも、車両本来のヨー応答特性から初期値に変化させるときの方が、制御ゲインの時間あたりの変化量が緩やかに設定される。具体的には、図６に示すように、制御ゲインαが、初期値α_０から車両本来のヨー応答特性となる「１」に下がるときよりも、「１」から初期値α_０に戻るときの方が時間あたりの変化量が緩やかである。

　図６に示すように、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、制御ゲイン計算手段２６（図３）は、制御ゲインαを即座に小さくしてヨーモーメント制御による制駆動トルクを小さくする。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、制御ゲイン計算手段２６は、制御ゲインαを緩やかに初期値α０に戻していきヨーモーメント制御による制駆動トルクを大きくする。以上により、運転者に違和感を与えることがない。

　図３に示すように、ヨーモーメント計算手段２７は、目標ヨーレート計算手段２５で計算された目標ヨーレートに応じて各車輪２の制動トルクまたは駆動トルクである制駆動トルクを計算して車両に発生するヨーモーメントを計算する。ヨーモーメント計算手段２７では、複数のヨーモーメントが計算されており、例えば、式（４）に示す実舵角δ（ｓ）に対するヨーモーメントＭ_Ｚ（ｓ）の三次遅れ系の伝達関数を用いて計算したものが複数個出力される。

　式（４）は、式（３）と同様に、車速と車両の質量およびホイールベース等の車両パラメータから計算される、Ｇ_δ ^ｒ（０）：ヨー角速度ゲイン定数、ω_ｎ：ヨー方向の固有振動数、ζ：ヨー方向の減衰係数、Ｔ_ｒ：ヨー角速度時定数、Ｇ_Ｍ ^ｒ（０）：ヨーモーメントゲイン定数、Ｔ_Ｍ：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ω_ｎ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（４）をみると、制御ゲインαおよびλが「１」であれば、分子が零となり、実舵角δ（ｓ）に対するヨーモーメントＭ_Ｚ（ｓ）は零であることがわかる。ヨーモーメント制御手段（制駆動トルク計算手段）２８では、メインＥＣＵ部１３から入力されたアクセルトルク指令値と、式（４）で計算されたヨーモーメントに応じて、四輪の制駆動トルクを決定してトルク指令値Ｙをインバータトルク指令装置１６に指令する。車両姿勢安定化制御が無い場合は前記トルク指令値Ｙが最終指令トルクとなる。なお以下の説明において、トルク指令値Ｙを制駆動トルクＹと表す場合がある。

　図１０は、この車両１が左旋回したときの旋回性能を向上させる向きにヨーモーメントを発生させる例を示す図である。同図において、実線で示す細い矢印は駆動源による駆動トルクを表す。破線で示す細い矢印は駆動源による制動トルクを表す（図１２においても同じ）。太い中塗り矢印は制動トルクと駆動トルクの合計値を表し、太い実線で示す中抜き矢印は駆動トルク、太い破線で示す中抜き矢印は制動トルクの合計値となる（図１２においても同じ）。

　図１０に示す車両では、旋回外輪は駆動トルク、旋回内輪は制動トルクを出力することでヨーモーメントが発生する。車両１の旋回中に運転者がアクセル操作またはブレーキ操作をした場合、駆動トルクまたは制動トルクが負荷されるため、車両１は加速または減速する。

　＜車両姿勢安定化制御装置１５について＞
　車両姿勢安定化制御装置１５は、車両の姿勢を安定化する制御を行う。図３に示すように、この車両姿勢安定化制御装置１５には、メインＥＣＵ部１３から実ヨーレートが入力される。車両姿勢安定化制御装置１５は、ヨーレート偏差計算手段２９と、車両姿勢状態計算手段３０と、車両姿勢安定化制御手段（制駆動トルク計算手段）３１とを有する。ヨーレート偏差計算手段２９では、前記実ヨーレートと、目標ヨーレート計算手段２５で計算された目標ヨーレートとの差からヨーレート偏差を計算する。

　車両姿勢状態計算手段３０では、ヨーレート偏差計算手段２９で計算されたヨーレート偏差の大きさから車両の姿勢状態を計算する。

　図１１は、この車両１の姿勢を三つの状態に分けて示す図である。目標ヨーレートと実ヨーレートの値が略同等である場合は、前述のヨーモーメント制御装置１４（図３）によるヨーモーメント制御によって、図１１に示すように、片側の前後輪が同じ方向に制動トルクもしくは駆動トルクを指令してヨーモーメントを発生させる。

　それに対し、路面摩擦係数が低い場所等では車両が曲り切れないもしくはスピン状態になりやすくなる。目標ヨーレートをｒ_ｒｅｆ、実ヨーレートをｒ_ａｃｔ、閾値をｒ_ｂとすれば、車両姿勢状態計算手段３０（図３）は式（５）を充足するときアンダーステア（ＵＳ）状態と判断する。車両姿勢状態計算手段３０（図３）は式（６）を充足するときオーバーステア（ＯＳ）状態と判断する。

　ｒ_ｒｅｆ＞ｒ_ａｃｔかつ｜ｒ_ｒｅｆ－ｒ_ａｃｔ｜＞ｒ_ｂならばアンダーステア状態　　式（５）
　ｒ_ｒｅｆ＜ｒ_ａｃｔかつ｜ｒ_ｒｅｆ－ｒ_ａｃｔ｜＞ｒ_ｂならばオーバーステア状態　　式（６）
　アンダーステア状態の場合は後輪が制御輪、オーバーステア状態の場合は前輪が制御輪として、ヨーモーメントを発生させて車両１の姿勢を安定化させる。

　図３に示すように、車両姿勢安定化制御装置１５の車両姿勢安定化制御手段（制駆動トルク計算手段）３１は、路面摩擦係数計算手段２４で計算された路面摩擦係数、車両姿勢状態計算手段３０で計算された車両姿勢状態、および目標ヨーレート計算手段２５で計算された目標ヨーレートから、指令する制駆動トルクを計算してトルク指令値Ｅとして指令する。なお以下の説明において、トルク指令値Ｅを制駆動トルクＥと表す場合がある。

　＜トルク制限装置３２について＞
　トルク制限装置３２は、ヨーモーメント制御手段２８で計算された制駆動トルクＹを制限する第一トルク制限手段３２ａと、車両姿勢安定化制御手段３１で計算された制駆動トルクＥを制限する第二トルク制限手段３２ｂとを備えている。第一，第二トルク制限手段３２ａ，３２ｂには、少なくとも、それぞれメインＥＣＵ部１３から車輪の角加速度ωと車速Ｖが入力される。第一トルク制限手段３２ａは、車輪のスリップ率と車輪の角加速度に応じて、制駆動トルクを制限する。第二トルク制限手段３２ｂは、車輪のスリップ率と車輪の角加速度に応じて、制駆動トルクを制限する。

　第一トルク制限手段３２ａは、左右の車輪のスリップ率の絶対値が閾値Ｓ以上で、かつ、左右の車輪のいずれか一方または両方の車輪の角加速度が閾値ω´以上のとき、ヨーモーメント制御手段２８で計算された制駆動トルクを零にする。前記閾値ω´は角速度ωを微分した値である。

　第二トルク制限手段３２ｂは、左右の車輪のスリップ率の絶対値が閾値Ｓ以上で、かつ、左右の車輪のいずれか一方または両方の車輪の角加速度が閾値ω´以上のとき、車両姿勢安定化制御手段３１で計算された制駆動トルクを、定められた条件に従って小さくする。

　スリップ率は、車速Ｖから、車輪の半径ｒに車輪の角速度ωを乗じた値ｒωを減じ（Ｖ－ｒω）、この値（Ｖ－ｒω）を車速Ｖで除す（（Ｖ－ｒω）／Ｖ）ことで求められる。図７は、この旋回制御装置で制駆動トルクを制限する条件を示す図である。同図７は、制動輪のスリップ率が閾値Ｓ以上、駆動輪のスリップ率が閾値－Ｓ以上でかつ、制動輪の角加速度が閾値ω´以上のときを表している。

　第一トルク制限手段３２ａ（図３）では、図８に示すように、条件（１），（２）を充足すると、ヨーモーメント制御手段２８（図３）の制駆動トルクＹにかかるゲイン（トルクゲイン）Ｇ_Ｙを零にする。第二トルク制限手段３２ｂ（図３）では、図９に示すように、条件（１），（２）を充足すると、車両姿勢安定化制御手段３１（図３）の制駆動トルクＥにかかるゲイン（トルクゲイン）Ｇ_Ｅを半減させ、かつ、そのときの駆動力を上限値、制動力を下限値として制駆動トルクＥに制限をかける。但し、図８のヨーモーメント制御と、図９の車両姿勢安定化制御のどちらも、条件（１），（２）が解除されてトルクゲインＧ_Ｙ，Ｇ_Ｅを元に戻す（上げる）とき、下げるときよりも上げるときの方が時間あたりの変化量が緩やかに立ち上がる。

　＜第一トルク制限手段＞
　条件（１）：｜左右輪のスリップ率｜≧閾値Ｓ
　条件（２）：左右輪のどちらかの角速度≧閾値ω´
　条件（１）を充足し、かつ、条件（２）を充足するとき、次式「ヨーモーメント制御の制駆動トルクＹ＝Ｙ×０」を用いる。

　＜第二トルク制限手段＞
　条件（１）：｜左右輪のスリップ率｜≧閾値Ｓ
　条件（２）：左右輪のどちらかの角速度≧閾値ω´
　条件（１）を充足し、かつ、条件（２）を充足するとき、次式「車両姿勢安定化制御の制駆動トルクＥ＝Ｅ×０．５」を用いる。

　図３および図８に示すように、第一トルク制限手段３２ａは、条件（１），（２）のいずれか一方または両方を充足しなければ、トルクゲインＧ_Ｙが「１」のまま維持される。図３および図９に示すように、第二トルク制限手段３２ｂは、条件（１），（２）のいずれか一方または両方を充足しなければ、トルクゲインＧ_Ｅが「１」のまま維持される。

　図３に示すように、トルク指令値Ｙとトルク指令値Ｅは、最終トルク指令値を計算するインバータトルク指令装置１６に入力される。このインバータトルク指令装置１６は、トルク指令値Ｙとトルク指令値Ｅから計算した最終トルク指令値をインバータ装置１１へ指令する。インバータ装置１１は、最終トルク指令値となるよう電流を制御してインホイールモータ駆動装置５を駆動する。

　駆動制御装置１０を構成するヨーモーメント制御装置１４、車両姿勢安定化制御装置１５、およびトルク制限装置３２内の各手段と、インバータトルク指令装置１６内の不図示の各手段とは、具体的には、ソフトウエアやハードウエアで実現されたＬＵＴ（Look Up Table）、またはソフトウエアのライブラリ（Library）に収められた所定の変換関数やそれに等価のハードウエア等、また必要に応じて、ライブラリ中の比較関数や四則演算関数やそれらに等価のハードウエア等を用いて、演算を行って結果を出力しうるハードウエア回路またはプロセッサ（不図示）上のソフトウエア関数で構成されている。

　＜作用効果について＞
　以上説明した車両の旋回制御装置によると、第一トルク制限手段３２ａは、車輪２のスリップ率と車輪２の角加速度に応じて、ヨーモーメント制御手段２８で計算された制駆動トルクを制限する。第二トルク制限手段３２ｂは、車輪２のスリップ率と車輪２の角加速度に応じて、車両姿勢安定化制御手段３１で計算された制駆動トルクを制限する。このように車輪２のスリップ率と車輪２の角加速度に応じて、各制駆動トルクをそれぞれ制限することで、車両の旋回性能を最適に制御することができる。例えば、路面摩擦係数が低い場所等で制駆動力によってヨーモーメントを制御する場合に、タイヤがグリップ限界を超えないように制駆動トルクを制御することで、車両１の旋回性能の低下を抑制することができる。また車輪２のスリップ率および角加速度が定められた条件を充足することで、各制駆動トルクが遅滞なく制限されるため、車両姿勢を早期に安定化させることが可能となる。

　第一トルク制限手段３２ａは、左右輪スリップ率が閾値Ｓ以上である条件（１）を充足し、かつ、左右輪のどちらかの車輪角加速度が閾値ω´以上である条件（２）を充足することで、ヨーモーメント制御手段２８で計算された制駆動トルクを零にする。このように制駆動トルクを零にすることで、車輪２のスリップによりタイヤ力の破綻を抑えることができる。

　第二トルク制限手段３２ｂは、左右輪のスリップ率が閾値Ｓ以上である条件（１）を充足し、かつ、左右輪のどちらかの車輪角加速度が閾値ω´以上である条件（２）を充足することで、車両姿勢安定化制御手段３１で計算された制駆動トルクを小さくする。このように制駆動トルクを小さくすることで、車輪２のスリップによるタイヤ力の破綻を抑えてかつ車両姿勢を安定させることができる。

　ヨーモーメント制御装置１４は、路面摩擦係数計算手段２４を備え、この路面摩擦係数計算手段２４で計算された路面摩擦係数が小さくなる程、目標ヨーレートの応答特性を初期の応答特性から車両本来の応答特性に近付けていく。このため、運転者に違和感を与えることなく、路面摩擦係数に応じてヨーモーメント制御から車両姿勢安定化制御に切り替えることができる。

　＜他の実施形態について＞
　車両として、前述の四輪全てにインホイールモータ駆動装置を備えた車両以外に、制動トルクに摩擦ブレーキを使用した車両を適用しても良い。図１２（ａ）に示す内燃機関を駆動源とする四輪駆動車の場合、図１２（ｂ）に示す同駆動源を持つ前輪駆動車の場合、図１２（ｃ）に示す同駆動源を持つ後輪駆動車の場合において、それぞれ摩擦ブレーキを用いてヨーモーメント制御を行うことができる。図１２の各車両１によれば、旋回外輪はエンジン出力による駆動トルク、旋回内輪は駆動トルクよりも大きな摩擦ブレーキによる制動トルクを出力することでヨーモーメントが発生する。なお、同図中の各矢印の意味は上述のとおりである。

　インホイールモータ駆動装置においては、サイクロイド式の減速機、遊星減速機、２軸並行減速機、その他の減速機を適用可能であり、また、減速機を採用しない、所謂ダイレクトモータタイプであっても良い。車両として、左右輪それぞれに対応させて車体に設置された二つのモータの出力を、ドライブシャフト等を介して各車輪にそれぞれ伝達し、各車輪の制駆動トルクを独立に制御する車両にも適用し得る。

　以上のとおり、図面を参照しながら好適な実施形態を説明したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更、削除が可能である。したがって、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。

１…車両
２…車輪
４…電気モータ（制駆動源）
１４…ヨーモーメント制御装置
１５…車両姿勢安定化制御装置
２０…ヨーレートセンサ（ヨーレート検出手段）
２４…路面摩擦係数計算手段
２５…目標ヨーレート計算手段
２７…ヨーモーメント計算手段
２８…ヨーモーメント制御手段
３０…車両姿勢状態計算手段
３１…車両姿勢安定化制御手段
３２ａ…第一トルク制限手段
３２ｂ…第二トルク制限手段

Claims

　各車輪の制動トルクまたは駆動トルクである制駆動トルクを独立に制御可能な制駆動源を有する車両の旋回特性を制御する車両の旋回制御装置であって、
　前記車両に発生するヨーモーメントを制御するヨーモーメント制御装置と、
　前記車両の姿勢を安定化する制御を行う車両姿勢安定化制御装置と、を備え、
　前記ヨーモーメント制御装置は、
　車速および操舵角から、目標ヨーレートを計算する目標ヨーレート計算手段と、
　前記車速、前記操舵角、および前記目標ヨーレート計算手段で計算された目標ヨーレートから前記車両に発生するヨーモーメントを計算するヨーモーメント計算手段と、
　このヨーモーメント計算手段で計算されたヨーモーメントに応じて、前記各車輪の制駆動トルクを計算するヨーモーメント制御手段と、を備え、
　前記車両姿勢安定化制御装置は、
　前記車両に設けられたヨーレート検出手段で検出された実ヨーレートと前記目標ヨーレートの偏差から、前記車両の姿勢状態を計算する車両姿勢状態計算手段と、
　この車両姿勢状態計算手段で計算された前記車両の姿勢状態に応じて、前記各車輪の制駆動トルクを計算する車両姿勢安定化制御手段と、を備え、
　さらに、この車両の旋回制御装置は、
　前記車輪のスリップ率と前記車輪の角加速度に応じて、前記ヨーモーメント制御手段で計算された制駆動トルクを制限する第一トルク制限手段と、
　前記車輪のスリップ率と前記車輪の角加速度に応じて、前記車両姿勢安定化制御手段で計算された制駆動トルクを制限する第二トルク制限手段と、
を備えた車両の旋回制御装置。
　請求項１に記載の車両の旋回制御装置において、前記第一トルク制限手段は、左右の前記車輪のスリップ率が閾値Ｓ以上で、かつ、前記左右の前記車輪のいずれか一方または両方の車輪の角加速度が閾値ω´以上のとき、前記ヨーモーメント制御手段で計算された制駆動トルクを零にする車両の旋回制御装置。
　請求項１または請求項２に記載の車両の旋回制御装置において、前記第二トルク制限手段は、左右の前記車輪のスリップ率が閾値Ｓ以上で、かつ、前記左右の前記車輪のいずれか一方または両方の車輪の角加速度が閾値ω´以上のとき、前記車両姿勢安定化制御手段で計算された制駆動トルクを、定められた条件に従って小さくする車両の旋回制御装置。
　請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の車両の旋回制御装置において、前記ヨーモーメント制御装置は、目標横加速度と、前記車両に設けられた横加速度検出手段で検出された実横加速度との偏差から路面摩擦係数を計算する路面摩擦係数計算手段を備え、この路面摩擦係数計算手段で計算された路面摩擦係数が小さくなる程、前記目標ヨーレートの応答特性を初期の応答特性から車両本来の応答特性に近付けていく車両の旋回制御装置。