WO2020115833A1 - 車両の旋回制御方法および車両の旋回制御装置 - Google Patents

Abstract

前輪を駆動する第１駆動源と、後輪を駆動する第２駆動源と、を有する車両であって、前記車両の加速による前進旋回時に、前記前輪は駆動、前記後輪は制動とする。

Description

車両の旋回制御方法および車両の旋回制御装置

　本発明は、車両の旋回制御方法および車両の旋回制御装置に関する。

　特許文献１には、エンジンブレーキ力によって制動力が発生してタックインが発生した場合、後輪のモータジェネレータにて回生制動をすることで、タックインを抑制し車両旋回を安定化させる技術が開示されている。

特開２００８－１４１８６７号公報

　上記従来技術においては、後輪のモータジェネレータによる回生は、アンダーステア方向のみに作用するため、オーバステア方向の制御ができないという課題がある。
　本発明の目的は、オーバステア方向の制御が可能な車両を提供することにある。

　本発明の車両の旋回制御方法および車両の旋回制御装置では、左右の前輪を駆動する第１駆動源と、左右の後輪を駆動する第２駆動源と、を有する車両であって、前記車両の加速による前進旋回時に、前記左右の前輪は駆動、前記左右の後輪は制動とする。

　よって、車両の加速による前進旋回時に、オーバステア量を制御可能となり、旋回半径を小さくすることができるので、車両の旋回半径をより小さくし、車両の小回り性を向上することができる。

実施形態１の車両の駆動系および制御装置を示す概略図である。 実施形態１の旋回制御の処理の流れを示すフローチャートである。 （ａ）は、実施形態１の加速による前進旋回中の前輪と後輪の旋回制御の説明図であり、（ｂ）は、実施形態１と比較例の旋回半径を示す模式図である。 実施形態１の後進旋回中の前輪と後輪の旋回制御の説明図である 実施形態１の旋回制御の加速による前進旋回中の操舵角と前輪および後輪の駆動力との関係を示す特性図の一例である。 実施形態１の旋回制御のドライバ要求駆動力と前輪および後輪の駆動力との関係を示す特性図の一例である。 実施形態２の旋回制御のドライバ要求駆動力と前輪および後輪の駆動力との関係を示す特性図の一例である。 実施形態３の旋回制御のドライバ要求駆動力と前輪および後輪の駆動力との関係を示す特性図の一例である。

１　車両
２　前輪走行用電動モータ（第１駆動源）
２ａ　左前輪
２ｂ　右前輪
３　後輪走行用電動モータ（第２駆動源）
３ａ　左後輪
３ｂ　右後輪
４　制御装置
４ａ　旋回制御手段
５　操舵角センサ
６　アクセルペダルセンサ
７　ブレーキペダルセンサ
８　車速センサ
９　輪荷重センサ

　〔実施形態１〕
　図１は、実施形態１の車両の駆動系および制御装置を示す概略図である。
　実施形態１の車両１は、前輪走行用電動モータ２、左前輪２ａ、右前輪２ｂ、後輪走行用電動モータ３、左後輪３ａ、右後輪３ｂおよび旋回制御手段４ａを備える制御装置４を有する。
　また、制御装置４は、操舵角センサ５、アクセルペダルセンサ６、ブレーキペダルセンサ７、車速センサ８、各輪の輪荷重を測定する輪荷重センサ９からの情報を取得する。
　軸線Ｐは、車両前後方向の車両中心軸線を示す。

　図２は、実施形態１の旋回制御の処理の流れを示すフローチャートである。
　このフローチャートは、所定の演算周期で繰り返し実行される。
　ステップＳ１では、操舵角センサ５からの情報により、車両が旋回中か否かを判定する。
　車両が旋回中のときは、ステップＳ２へ進み、車両が旋回中でないときは、ステップＳ１へ戻る。
　ステップＳ２では、アクセルペダルセンサ６、ブレーキペダルセンサ７からの情報により、ドライバがアクセルペダルまたはブレーキペダルを踏んでいるか（ＯＮ）否かを判定する。
　ドライバがアクセルペダルまたはブレーキペダルを踏んでいる（ＯＮ）ときは、ステップＳ３へ進み、ドライバがアクセルペダルまたはブレーキペダルを踏んでいない（ＯＦＦ）ときは、ステップＳ６へ進む。

　ステップＳ３では、アクセルペダルセンサ６からの情報によるドライバの要求駆動力が、車両定格駆動力未満の所定の駆動力以下か否かを判定する。
　所定の駆動力は、設定される前輪駆動力が、車両定格駆動力の１００％を超えないような駆動力に設定する。
　例えば、車両定格駆動力の７０％から８０％の駆動力である。
　ドライバの要求駆動力が、車両定格駆動力未満の所定の駆動力以下のときは、ステップＳ４へ進み、ドライバの要求駆動力が、車両定格駆動力未満の所定の駆動力以下でないときは、ステップＳ１へ戻る。
　ステップＳ４では、輪荷重センサ９からの情報により、各輪の輪荷重を算出する。
　ステップＳ５では、操舵角センサ５からの情報による操舵角と各輪の輪荷重に応じて、減速による前進旋回中あるいは後進旋回中のときは左右前輪２ａ、２ｂ、または、加速による前進旋回中のときは左右後輪３ａ、３ｂの回生力を算出する。
　ステップＳ６では、左右前後輪２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂの駆動力の和がクリープトルクとなるように、減速による前進旋回中あるいは後進旋回中のときは左右前輪２ａ、２ｂ、または、前加速による前進旋回中のときは左右後輪３ａ、３ｂの操舵角に応じた回生力を算出する。
　ステップＳ７では、算出した回生力に応じて、旋回制御手段４ａによる回生作動を実行する。
　なお、左右前輪２ａ、２ｂおよび左右後輪３ａ、３ｂは、左右両輪が同じ正の駆動力、負の駆動力で制御される。
　これにより、車両１を安定した状態で旋回させることができる。

　図３（ａ）は、実施形態１の加速による前進旋回中の前輪と後輪の旋回制御の説明図であり、図３（ｂ）は、実施形態１と比較例の旋回半径を示す模式図である。
　図３（ａ）に示すように、加速による前進旋回中の左右前輪２ａ、２ｂには、前輪走行用電動モータ２による車両進行方向の駆動力Ｘが作用し、左右後輪３ａ、３ｂには、車両中心軸線Ｐと駆動力Ｘがなす角度βにより、車両中心軸線Ｐと平行なＸ＊ｃｏｓβの駆動力に一致する後輪走行用電動モータ３による回生制動による負の駆動力としての車両進行方向逆側の後輪制動力Ｘ＊ｃｏｓβが作用する。
　そこで、車両１には、車両中心軸線Ｐと直交する駆動力が作用し、旋回半径をより小さくすることができる。
　これにより、図３（ｂ）に示すように、比較例の車両１ａの旋回半径Ｒに対し、実施形態１の車両１の旋回半径ｒは小さく、比較例の車両１ａに比べて、加速による前進旋回時の小回り性を向上することができる。
　なお、減速（コースト）による前進旋回時には、左右前輪２ａ、２ｂには、前輪走行用電動モータ２の回生制動による車両進行方向逆側の制動力を作用させ、左右後輪３ａ、３ｂには、後輪走行用電動モータ３による車両進行方向の後輪駆動力を作用させる。
　これにより、加速による前進旋回時と同様に、車両１の旋回半径ｒを小さくでき、小回り性を向上することができる。

　図４は、実施形態１の後進旋回中の前輪と後輪の旋回制御の説明図である。
　後進旋回中の左右前輪２ａ、２ｂには、前輪走行用電動モータ２による車両進行方向の駆動力Ｘが作用し、左右後輪３ａ、３ｂには、車両の中心軸線Ｐと駆動力Ｘがなす角度βにより、車両の中心軸線Ｐと平行なＸ＊ｃｏｓβの駆動力に一致する後輪走行用電動モータ３の回生制動による車両進行方向逆側の後輪制動力Ｘ＊ｃｏｓβが作用する。
　そこで、車両１には、車両中心軸線Ｐと直交する駆動力が作用し、旋回半径をより小さくすることができる。
　これにより、加速による前進旋回時と同様に、後進旋回時においての車両１の旋回半径ｒも小さくでき、車両１の小回り性を向上することができる。

　図５は、実施形態１の旋回制御の加速による前進旋回中の操舵角と前輪および後輪の駆動力との関係を示す特性図の一例である。
　また、後進旋回時においても同様である。
　なお、減速（コースト）による前進旋回時には、前輪と後輪の関係が逆になる。
　操舵角α前までは、左右前輪２ａ、２ｂおよび左右後輪３ａ、３ｂともに正の駆動力が作用しているが、ドライバ要求駆動力と左右前輪２ａ、２ｂの前輪走行用電動モータ２による正の駆動力が一致する（左右後輪３ａ、３ｂの駆動力は０）操舵角α以上では、左右後輪３ａ、３ｂに後輪走行用電動モータ３による負の駆動力（回生制動による後輪制動力）が作動を開始する。
　すなわち、加速による前進旋回時に、ドライバ要求駆動力に、左右前輪２ａ、２ｂの正の駆動力と左右後輪３ａ、３ｂの負の駆動力（回生制動による後輪制動力）との和が一致するように、設定している。
　これにより、車両１の旋回半径を小さくして、車両１の小回り性を向上することができるとともに、旋回加速Ｇの制御も可能とすることができる。
　また、操舵角に応じて、負の駆動力（回生制動による制動力）を変化させるようにしたので、限界操舵角は変わらずに、車両１の旋回半径を小さくすることができる。

　図６は、実施形態１の旋回制御のドライバ要求駆動力と前輪および後輪の駆動力との関係を示す特性図の一例である。
　ドライバの要求駆動力は、アクセルペダルセンサ６、ブレーキペダルセンサ７からの情報から取得する。
　すなわち、正のドライバの要求駆動力は、アクセルペダルセンサ６から、負のドライバの要求駆動力は、ブレーキペダルセンサ７からの情報から取得する。
　正のドライバ要求駆動力Ａに、左右前輪２ａ、２ｂの前輪走行用電動モータ２による正の駆動力と左右後輪３ａ、３ｂの後輪走行用電動モータ３による負の駆動力（回生制動による後輪制動力）との和が一致するように設定し、車両１としては正のドライバ要求駆動力Ａにて走行可能にしている。
　減速（コースト）時も同様に、負のドライバ要求駆動力Ａａに、左右前輪２ａ、２ｂの前輪走行用電動モータ２による負の駆動力（回生制動による前輪制動力）と左右後輪３ａ、３ｂの後輪走行用電動モータ３による正の駆動力との和が一致するように設定し、車両としては負のドライバ要求駆動力Ａａにて走行可能にしている。
　これにより、車両１の旋回半径を小さくして、車両１の小回り性を向上することができるとともに、旋回加減速Ｇの制御も可能とすることができる。
　これにより、加速による前進旋回時および減速（コースト）による前進旋回時の小回り性を向上することができる。

　次に、実施形態１の作用効果を説明する。
（１）車両１の加速による前進旋回中および後進旋回中の左右前輪２ａ、２ｂには、前輪走行用電動モータ２による車両進行方向の正の駆動力Ｘが作用し、加速による前進旋回中および後進旋回中の左右後輪３ａ、３ｂには、車両の中心軸線Ｐと正の駆動力Ｘがなす角度βにより、車両の中心軸線Ｐと平行なＸ＊ｃｏｓβの駆動力に一致する後輪走行用電動モータ３による回生制動による車両進行方向とは逆の負の駆動力（制動力）Ｘ＊ｃｏｓβが作用するようにした。
　よって、加速による前進旋回中および後進旋回中の車両１の旋回半径が小さくでき、小回り性を向上することができる。

（２）車両１の減速（コースト）による前進旋回時には、左右前輪２ａ、２ｂには、前輪走行用電動モータ２による回生制動による負の駆動力（制動力）が作用し、左右後輪３ａ、３ｂには、後輪走行用電動モータ３による正の駆動力が作用するようにした。
　よって、減速（コースト）による前進旋回中の車両１の旋回半径が小さくでき、小回り性を向上することができる。

（３）左右前輪２ａ、２ｂおよび左右後輪３ａ、３ｂは、左右両輪が同じ正の駆動力、負の駆動力で制御されるようにした。
　よって、車両１を安定した状態で旋回させることができる。

（４）操舵角に応じて、回生制動による制動力を変化させるようにした。
　よって、限界操舵角は変わらずに、車両の旋回半径を小さくすることができる。

（５）ドライバの正負の要求駆動力に、左右前輪２ａ、２ｂの正負の駆動力と左右後輪３ａ、３ｂの正負の駆動力との和が一致するようにした。
　よって、車両１の旋回半径を小さくして、車両１の小回り性を向上することができるとともに、旋回加減速Ｇの制御も可能とすることができる。

　図７は、実施形態２の旋回制御のドライバ要求駆動力と前輪および後輪の駆動力との関係を示す特性図の一例である。
　実施形態1とは異なり、左右前輪２ａ、２ｂの正負駆動力について、正負のドライバの要求駆動力ＢあるいはＢｂにて、正負の駆動力限界（摩擦円限界）を定め、駆動力限界（摩擦円限界）に、左右前輪２ａ、２ｂの正の駆動力あるいは負の駆動力（回生制動による制動力）を制限するようにしている。
　また、左右後輪３ａ、３ｂの正負の駆動力についても、左右前輪２ａ、２ｂと同様に、ドライバの正負の要求駆動力ＢあるいはＢｂにて、制限をかけている。
　これにより、ドライバの無理な運転を抑制することができるので、車両がスリップせずに安定した旋回を行うことができる。
　その他の構成は実施形態１と同じであるため、実施形態１と共通する構成については実施形態１と同じ符号を付して、説明を省略する。

　次に、作用効果を説明する。
　実施形態２にあっては、実施形態１の作用効果に加え、以下の作用効果を奏する。

（１）左右前輪２ａ、２ｂの正負駆動力について、正負の駆動力限界（摩擦円限界）を定め、駆動力限界（摩擦円限界）以上に、正の駆動力あるいは負の駆動力（回生制動による制動力）が発生しないようにし、左右後輪３ａ、３ｂの正負の駆動力についても、左右前輪２ａ、２ｂと同様に、制限をかけるようにした。
　よって、ドライバの無理な運転を抑制することができるので、車両がスリップせずに安定した旋回を行うことができる。

　図８は、実施形態３の旋回制御のドライバ要求駆動力と前輪および後輪の駆動力との関係を示す特性図の一例である。
　実施形態２とは異なり、左右前輪２ａ、２ｂの正負駆動力が、正負の駆動力限界（摩擦円限界）に制限された場合に、左右後輪３ａ、３ｂの正負の駆動力を反転させるようにした。
　すなわち、ドライバの要求駆動力を実現するようにしている。
　これにより、ドライバの要求を優先することで、よりアクティブな旋回運動を可能にすることができる。

　次に、作用効果を説明する。
　実施形態３にあっては、実施形態２の追加の作用効果に代えて、以下の作用効果を奏する。

（１）左右前輪２ａ、２ｂの正負駆動力が、正負の駆動力限界（摩擦円限界）に制限された場合に、左右後輪３ａ、３ｂの正負の駆動力を反転させるようにし、ドライバの要求駆動力を実現するようにした。
　よって、ドライバの要求を優先することで、よりアクティブな旋回運動を可能にすることができる。

　（他の実施形態）
　以上、本発明を実施するための形態を、実施形態に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は、実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
　例えば、実施形態１－３では、制動力は電動モータによる回生力で説明したが、ディスクブレーキ等の摩擦制動装置により、発生させてもよい。
　また、実施形態１－３では、左右の前輪および左右の後輪を駆動する第１、２駆動源を電動モータで説明したが、どちらか一方または両方をエンジンとしてもよい。

Claims (12)

1. 　左右の前輪を駆動する第１駆動源と、左右の後輪を駆動する第２駆動源と、を有する車両であって、
   　前記車両の加速による前進旋回時に、前記左右の前輪は駆動、前記左右の後輪は制動とする、
   　ことを特徴とする車両の旋回制御方法。
2. 　請求項１に記載の車両の旋回制御方法において、
   　前記左右の前輪または前記左右の後輪のそれぞれにおいて、左右両輪が同じ駆動力および制動力で制御される、
   　ことを特徴とする車両の旋回制御方法。
3. 　請求項１に記載の車両の旋回制御方法において、
   　前記車両の後進旋回時に、前記左右の前輪は駆動、前記左右の後輪は制動とする
   　ことを特徴とする車両の旋回制御方法。
4. 　請求項１に記載の車両の旋回制御方法において、
   　前記車両の減速による前進旋回時に、前記左右の前輪は制動、前記左右の後輪は駆動とする
   　ことを特徴とする車両の旋回制御方法。
5. 　請求項１に記載の車両の旋回制御方法において、
   　前記第１駆動源は、第１電動モータであり、
   　前記第２駆動源は、第２電動モータであり、
   　前記駆動は、前記第１電動モータによる駆動であり、
   　前記制動は、前記第２電動モータの回生による制動である、
   　ことを特徴とする車両の旋回制御方法。
6. 　請求項４に記載の車両の旋回制御方法において、
   　前記第１駆動源は、第１電動モータであり、
   　前記第２駆動源は、第２電動モータであり、
   　前記制動は、前記第１電動モータの回生による制動であり、
   　前記駆動は、前記第２電動モータによる駆動である、
   　ことを特徴とする車両の旋回制御方法。
7. 　請求項１に記載の車両の旋回制御方法において、
   　前記第２駆動源による制動力は、操舵角に応じて変化する、
   　ことを特徴とする車両の旋回制御方法。
8. 　請求項４に記載の車両の旋回制御方法において、
   　前記第１駆動源による制動力は、操舵角に応じて変化する、
   　ことを特徴とする車両の旋回制御方法。
9. 　請求項１乃至８いずれか１項に記載の車両の旋回制御方法において、
   　前記左右の前輪と前記左右の後輪による前記車両としての駆動力は、ドライバの要求駆動力と等しくする、
   　ことを特徴とする車両の旋回制御方法。
10. 　請求項１乃至９いずれか１項に記載の車両の旋回制御方法において、
    　前記左右の前輪による駆動力、または前記左右の前輪による制動力に制限を設ける、
    　ことを特徴とする車両の旋回制御方法。
11. 　請求項９に記載の車両の旋回制御方法において、
    　前記左右の前輪の駆動力または制動力が制限されたときには、前記左右の後輪の駆動力または制動力を反転させる、
    　ことを特徴とする車両の旋回制御方法。
12. 　左右の前輪を駆動する第１駆動源と、左右の後輪を駆動する第２駆動源と、を有する車両であって、
    　前記車両の前進旋回時に、前記左右の前輪は駆動、前記左右の後輪は制動とする旋回制御手段を有する、
    　ことを特徴とする車両の旋回制御装置。

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