JP2008247065A - 車両の運動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両が急激に不安定になってしまう事態を防止しつつ、車両の挙動を極力運転者の意図に沿ったものにする。
【解決手段】前後左右の各タイヤ１ＦＬ〜１ＲＲのタイヤ力が目標タイヤ力となるように各タイヤへの横力ｆｘｉおよび前後力ｆｙｉが個々独立して変更制御される（ｉ＝各タイヤを区別する識別子）。タイヤ力検出センサ２０で検出されたタイヤ力に基づいて、各タイヤの負荷率ηｉが決定される。全てのタイヤが、負荷率ηｉが所定値以上となる飽和タイヤである場合、その目標タイヤ力が減少される。運転者によるブレーキ操作状態やハンドル操作状態に応じて、減少させる横力と前後力との割合が変更される。
【選択図】 図７

Description

本発明は、車両の運動制御装置に関するものである。

車両の運動制御、特に姿勢制御を行う技術の１つとして、各タイヤのタイヤ力を個々独立して変更制御するものが提案されている。特許文献１には、前後左右の４つのタイヤの負荷率が互いに均等となるように制御するものが提案されている。ここで、タイヤ力は、タイヤに作用している横力と前後力とを合成した力であり、タイヤが発生できる最大タイヤ力に対する実際のタイヤ力の割合が、タイヤの負荷率とされる。換言すれば、最大タイヤ力と実際のタイヤ力との差分力はタイヤの余裕力となり、最大タイヤ力に対する上記差分力の割合は、タイヤ余裕率となる。そして、最大タイヤ力は、主としてタイヤの接地荷重と路面μ（μは摩擦係数）とによって決定されることになる。
特開２００５−１４５２５６号公報

ところで、各タイヤのタイヤ力を個々独立して変更制御する運動制御は、運転者によってハンドル操作されたとき、ブレーキ操作されたとき、さらにはアクセルペダルが踏み込み操作されたときのように、各タイヤのタイヤ力が大きく変更されて車両の姿勢状態が不安定になる過渡期において重要となり、とりわけ障害物の回避操作が行われるときのように、車両の限界付近での制御として重要となる。

車両の限界付近においては、各タイヤのタイヤ力が全て所定値以上となるほぼ飽和状態となった飽和タイヤとされる場合がある（全てのタイヤの負荷率が例えば９５％以上になる場合）。このように、全てのタイヤがほぼ飽和状態となる飽和タイヤとなったときは、飽和タイヤによる車両のコントロールがそれ以上は期待できないことから、その後において車両が急激に不安定になるのを防止することが重要になるばかりでなく、車両の挙動をいかに運転者が要求する意図に沿ったものにするかも重要となる。

本発明は以上のような事情を勘案してなされたもので、その目的は、各タイヤのタイヤ力を個々独立して変更制御する場合に、車両が急激に不安定になってしまう事態を防止しつつ、車両の挙動を極力運転者の意図に沿ったものにできるようにした車両の運動制御装置を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明にあっては次のような第１の解決手法を採択してある。すなわち、特許請求の範囲における請求項１に記載のように、
前後左右の各タイヤのタイヤ力が目標タイヤ力となるように各タイヤへの横力および前後力を個々独立して変更制御するタイヤ力配分制御手段を備えた車両の運動制御装置であって、
各タイヤの実際のタイヤ力を検出するタイヤ力検出手段と、
前記タイヤ力検出手段で検出されたタイヤ力に基づいて、各タイヤの負荷率を決定する負荷率決定手段と、
前記負荷率が所定値以上となる飽和タイヤを検出する飽和タイヤ検出手段と、
前記飽和タイヤ検出手段によって全てのタイヤが飽和タイヤであることが検出されたとき、飽和タイヤの目標タイヤ力を減少させるタイヤ力減少手段と、
運転者による車両操作状態を検出する操作状態検出手段と、
前記操作状態検出手段で検出された車両操作状態に応じて、前記タイヤ力減少手段で減少させる横力と前後力との割合を変更する減少割合選択手段と、
を備えているようにしてある。

上記解決手法によれば、全てのタイヤが飽和タイヤとなっているときは、タイヤ力を減少させることにより余裕タイヤ力を確保して、車両が急激に不安定になってしまう事態を防止することができる。また、タイヤ力の減少は、横力と前後力との一方あるいは両方を減少させることによって達成できるが、横力と前後力は車両の挙動に大きな影響を与えることになる。そして、運転者の車両操作状態に応じて、減少すべき横力と前後力との割合が変更されるので、車両の挙動を運転者の意図に沿ったものとすることもできる。以上に加えて、飽和タイヤが存在するといる車両限界付近での車両安定制御を、極めて簡単に行うことができる。

上記解決手法を前提とした好ましい態様は、特許請求の範囲における請求項２以下に記載のとおりである。すなわち、
前記操作状態検出手段が、ブレーキ操作に関する値またはアクセル操作に関する値を検出するものとされ、
前記操作状態検出手段によって、ブレーキ操作に関する値が第１所定値以上のときまたはアクセル操作に関する値が第２所定値以上であることが検出されたときに、前記タイヤ力減少手段が横力のみを減少させる、
ようにしてある（請求項２）。この場合、ブレーキ操作およびアクセル操作は、横力と前後力とのうち前後力に大きく関連するので、運転者がブレーキ操作やアクセル操作を行っているときは横力のみを減少させることによって、ブレーキ操作に応じた減速あるいはアクセル操作に応じた加速を重視して、運転者の意図に沿った車両の挙動とすることができる。

前記ブレーキ操作に関する値がブレーキ踏力またはブレーキ踏力変化量とされ、前記アクセル操作に関する値がアクセル踏み込み量またはアクセル踏み込み変化量とされている、ようにしてある（請求項３）。この場合、ブレーキ操作、アクセル操作のうち、車両限界付近での危険回避操作が特定される。

前記操作状態検出手段が、ハンドル操作に関する値を検出するものとされ、
前記操作状態検出手段によって、ハンドル操作に関する値が第３所定値以上であることが検出されたときに、前記タイヤ力減少手段が前後力のみを減少させる、ようにしてある（請求項４）。この場合、ハンドル操作は、横力と前後力とのうち横力に大きく関連するので、運転者がハンドル操作を行っているときは前後力のみを減少させることによって、ハンドル操作に応じた車両の回頭性を確保して、運転者の意図に沿った車両の挙動とすることができる。

前記ハンドル操作に関する値が、操舵角、操舵角速度とされている、ようにしてある（請求項５）。この場合、ハンドル操作のうち、車両限界付近での危険回避操作が特定される。

前記操作状態検出手段が、ブレーキ操作とハンドル操作に関する値を検出するものとされ、
前記タイヤ力減少手段は、タイヤ力の減少に際して優先順の高い方から低い方にブレーキ操作、ハンドル操作の順に優先付けして、前記操作状態検出手段によってブレーキ操作に関する値が第１所定値以上であることが検出されたときに横力のみを減少させる一方、ブレーキ操作に関する値が前記第１所定値未満でかつハンドル操作に関する値が第３所定値以上のときに前後力のみを減少させる、
ようにしてある（請求項６）。この場合、ブレーキ操作をハンドル操作に優先させた車両の挙動とすることができる。

前記操作状態検出手段が、さらにアクセル操作に関する値を検出するものとされ、
前記タイヤ力減少手段は、タイヤ力の減少に際して優先順の高い方から低い方にブレーキ操作、ハンドル操作、アクセル操作の順に優先付けして、前記操作状態検出手段によってブレーキ操作に関する値が第１所定値未満で、かつハンドル操作に関する値が第３所定値未満であり、しかもアクセル操作に関する値が第２所定値以上のときに、横力のみを減少させる、
ようにしてある（請求項７）。この場合、ブレーキ操作をもっとも優先させ、次にハンドル操作を優先させ、アクセル操作をもっとも優先順の低いものとして、特に安全面を重視しつつ車両の挙動を運転者の意図に沿ったものとすることができる。

前記タイヤ力減少手段によるタイヤ力の減少が、左右で対となる２つのタイヤに分散させて行われる、ようにしてある（請求項８）。この場合、左右２つのタイヤに減少されたタイヤ力を割り振って、車両の安定性を確保する上で好ましいものとなる。

前記タイヤ力配分制御手段によって決定された各タイヤ毎の目標横力と目標前後力とに基づいて各タイヤの予測負荷率を決定する予測負荷率決定手段を備え、
前記飽和タイヤ検出手段は、前記予測負荷率に基づいて前記飽和タイヤの検出を行うようにされている、
ようにしてある（請求項９対応）。この場合、タイヤ力配分制御手段で決定された目標横力と目標前後力とから各タイヤについての予測負荷率を決定して、この予測負荷率に基づいて飽和タイヤが存在するか否かをシュミレーション的にあらかじめ予測して決定することができる。

前記タイヤ力配分制御手段が、次式（１）に基づく評価関数Ｊが最小となるように、各タイヤに配分する横力ｆｘｉと前後力ｆｙｉを決定する、ようにしてある（請求項１０対応）。この場合、評価関数Ｊの最小化という簡単な計算手法によって、タイヤ力の配分制御を行なうことができる。特に、対角線上に位置するタイヤ同士の負荷率が互いに均等となる配分制御とされ、しかも前左右の負荷率を加算した値が最小となるようにつまり各タイヤの負荷率が最小となるような配分制御とされる。
Ｊ＝Ｋ１×（η１＋η２）
＋Ｋ２×（｜１−η１／η４｜＋｜１−η２／η３｜） −−（１）
ただし、
Ｆｘｏ＝Σｆｘｉ（ｉ＝１〜４）で、車体重心位置での目標横力
Ｆｙｏ＝Σｆｙｉ（ｉ＝１〜４）で、車体重心位置での目標前後力
ＹＭｏ＝Σｆｘｉ（ｉ＝１〜２）×Ｌｆ＋Σｆｘｉ（ｉ＝３〜４）×Ｌｒで、目標モーメント
Ｌｆ＝車体重心位置と前タイヤとの距離
Ｌｒ＝車体重心位置と後タイヤとの距離
η１＝左前タイヤの負荷率
η２＝右前タイヤの負荷率
η３＝左後タイヤの負荷率
η４＝右後タイヤの負荷率
Ｋ１＝重み付け係数（０＜Ｋ１）
Ｋ２＝重み付け係数（０＜Ｋ２）

本発明によれば、各タイヤのタイヤ力を個々独立して変更制御する場合に、車両が急激に不安定になってしまう事態を防止しつつ、車両の挙動を極力運転者の意図に沿ったものにすることができる。

図１において、車両のとしての自動車ＶＣは、左前輪１ＦＬと、右前輪１ＦＲと、左後輪１ＲＬと、右後輪１ＲＲとを有し、各車輪を特に区別する必要のないときは、車輪１として総称することとする。また、車輪について使用した符号を、そのタイヤについての符号として用いることもある。各車輪１は、車体に対して、サスペンションアーム等を介して上下方向に揺動可能に保持されている。各車輪１は、個々独立して、その転舵角度、制動力および駆動力が変更可能となっている他、接地荷重も変更可能となっている。このため、各車輪１には、舵角制御装置１０、制動力制御装置１１，駆動力制御装置１２，サスペンション制御装置１３が個々独立して設けられている。

前記舵角制御装置１０は、例えば、各車輪１を転舵させる駆動力を付与する油圧式や電気式のアクチュエータを利用して構成することができる。前記制動力制御装置１１は、例えば、車輪１に付与するブレーキ力を調整する油圧式あるいは電気式のアクチュエータを利用して構成することができ、特に最近の車両において搭載されていることの多いＡＢＳ制御装置やトラクション制御装置を利用することができる。

前記駆動力制御装置１２は、各車輪共通用のエンジンやモータからの駆動力をトルク配分制御するものとして構成することができ、この他、各車輪１毎に個々独立して駆動モータを有する場合は、この各駆動モータの発生トルクを制御するものとして構成することができる。前記サスペンション制御手段１３は、いわゆるアクティブサスペンション制御装置において用いられている車高調整用のシリンダ装置を制御するものとして構成することができる。

各車輪１には、個々独立して、そのタイヤ力等を検出するタイヤ力センサ２０が設けられている。このタイヤ力センサ２０としては、例えば、各車輪１が保持されるハブに組み込まれた６分力センサを用いることができる。この６分力センサによって、左右、前後、上下の各方向において車輪（つまりタイヤ）に作用している力を検出することが可能となっている。

図１において、Ｕは、マイクロコンピュータを利用して構成されたコントローラ（制御ユニット）であり、このコントローラＵは、後述するように、各車輪１のタイヤ力配分を制御するものとなっている。コントローラＵを含む制御系統の全体が、ブロック図的に図２に示される。この図２において、コントローラＵによって、前述した各制御装置１０〜１３が制御される。このため、コントローラＵには、前述のタイヤ力センサ２０からの信号の他、各種センサＳ１〜Ｓ５からの信号が入力される。センサＳ１は、ブレーキペダルの踏み込み量を検出するブレーキセンサである。センサＳ２は、アクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）を検出するアクセルセンサである。センサＳ３は、ハンドル１５（図１参照）の操作量を検出するハンドルセンサである。センサＳ４は、路面μ（摩擦係数）を検出するμセンサである（図１をも参照）。

コントローラＵは、前述したセンサＳ１〜Ｓ４からの信号に基づいて、車体重心位置での目標前後力Ｆｙｏと目標横力Ｆｘｏと目標ヨーモーメントＹＭｏとを決定する。そして、この目標前後力Ｆｙｏと目標横力Ｆｘｏと目標ヨーモーメントＹＭｏとを満足するように、後述のようにして、各車輪１（各タイヤ）のタイヤ力を個々独立して制御する。

ここで、タイヤ力について、図３を参照しつつ説明する。まず、Ｆｍａｘで示す円が摩擦円であり、最大タイヤ力となる。この最大タイヤ力Ｆｍａｘは、主として接地加重と路面μとによって決定される。タイヤに作用している前後力がＦｙで示され、横力がＦｘで示される。前後力Ｆｙと横力Ｆｘの合成力Ｆｘｙが実際のタイヤ力であり、タイヤ力Ｆｘｙは、「（Ｆｘの２乗＋Ｆｙの２乗）の１／２乗」となる。そして、最大タイヤ力Ｆｍａｘに対するタイヤ力Ｆｘｙの割合が、負荷率ηとなる。また、最大タイヤ力Ｆｍａｘからタイヤ力Ｆｘｙを差し引いた差分力△ｆが、さらに発揮できるタイヤ力の余裕力であり、また、最大タイヤ力に対する差分力△ｆの割合が、タイヤ余裕率となる。

運動制御において、重要なことは、各タイヤについて、そのタイヤ力Ｆｘｙがその最大タイヤ力Ｆｍａｘを超えないようにすることである（負荷率を１００％未満にする）。特に、全ての車輪１がほぼ同時に負荷率１００％を超えないようにすることが、車両の急激な姿勢変化を防止あるいは抑制する上で重要となる。

本実施形態では、基本的に、各タイヤへのタイヤ力の配分制御は、４つの車輪１について、対角線上に位置する（平面視において対角線上に位置する）対となる車輪を想定した制御が行われる。すなわち図５，図６に示すように、左前輪１ＦＬと右後輪１ＲＲとが対となる車輪（タイヤ）を構成し、同様に、右前輪１ＦＲと左後輪１ＲＬとが対となる車輪（タイヤ）を構成する。

そして、本実施形態では、対となる左前輪（タイヤ）１ＦＬの負荷率η１と、右後輪１ＲＲ（タイヤ）の負荷率η４とが互いに均等となるように制御される。同様に、対となる右前輪（タイヤ）１ＦＲの負荷率η２と、左後輪１ＲＬ（タイヤ）の負荷率η３とが互いに均等となるように制御される。

タイヤ力配分制御の実際を、図示的に示したのが図５，図６である。すなわち、図５は、安定して車両が運転されている状態であり（例えば直進定常運転状態）、各車輪のタイヤについて、その負荷率η１〜η４がほぼ同じ値で、かつタイヤ力にも十分に余裕がある状態である。図５の状態から、ブレーキ操作、アクセル踏み込み操作あるいはハンドル操作が行われて、車両の限界付近の状態になると、各タイヤへのタイヤ力の配分状態が、例えば図６に示すように変更される。図６の状態では、１組目の対となる右前輪（タイヤ）１ＦＲの負荷率η２と、左後輪１ＲＬ（タイヤ）の負荷率η３とが、互いに均等とされつつ、ほぼ飽和した極めて大きい値に変化されて、余裕タイヤ力を殆ど有しない状態となる。この一方、もう１組の対となる左前輪（タイヤ）１ＦＬの負荷率η１と、右後輪１ＲＲ（タイヤ）の荷率η４とは、互いに均等とされつつ大きい値とされるが、η２，η３に比しては大きくされる度合が小さいものとなり、余裕タイヤ力がまだ十分に残っている状態となる。

図６の状態から明らかなように、車体前部に着目すると左前輪１ＦＬに余裕タイヤ力が十分残っており、車体後部に着目すると右後輪１ＲＲに余裕タイヤ力が十分残っており、車体左側部に着目すると左前輪１ＥＬに余裕タイヤ力が十分残っており、車体右側部に着目すると、右後輪１ＲＲに余裕タイヤ力が十分残っている状態となる。このように、全ての車輪についてそのタイヤ負荷率がほぼ同時に飽和することがないので、車両が急激に不安定になってしまう事態が防止あるいは抑制されることになる。

ここで、図４は、運転者による回避操舵と、車両応答性（運転者の応答要求の度合）との関係を示すものである。符合Ｈ１で示す回避操舵が小さい範囲では、横応答性およびヨー応答性に比して、前後応答性が強く要求され、回避操舵が増大されて符合Ｈ２で示す範囲になると、横応答性およびヨー応答性と前後応答性とがほぼ同程度要求され、さらに回避操舵が増大して符合Ｈ３で示す範囲になると、横応答性およびヨー応答性が前後応答性よりも強く要求されることになる。そして、車両の運動制御においては、上記Ｈ２の範囲からＨ３の範囲に渡る範囲でもって重要となり、特にＨ３の車両の限界に近づくＨ３の範囲において重要となる。そして、図５，図６について前述した説明から明かなように、車体前部、車体後部、車体左側部、車体右側部のいずれの箇所においても、余裕タイヤ力が十分残った車輪（タイヤ）を存在させることができて、車両が急激に不安定になってしまう事態を防止あるいは抑制することができる（図６の状態から、運転者がさらに回避操作したときに、この回避操作に応じて車両の姿勢状態を変更可能な余裕タイヤ力が残っている）。

上述したタイヤ力の配分制御は、例えば、次式（Ａ）に示す評価関数Ｊを最小化するように、各タイヤのタイヤ力Ｆｘｉ、Ｆｙｉ（ｉ＝１〜４）を決定することにより行われる。

Ｊ＝Ｋ１×（η１＋η２）
＋Ｋ２×（｜１−η１／η４｜＋｜１−η２／η３｜） −−（Ａ）

ただし、
Ｆｘｏ＝Σｆｘｉ（ｉ＝１〜４）で、車体重心位置での目標横力
Ｆｙｏ＝Σｆｙｉ（ｉ＝１〜４）で、車体重心位置での目標前後力
ＹＭｏ＝Σｆｘｉ（ｉ＝１〜２）×Ｌｆ＋Σｆｘｉ（ｉ＝３〜４）×Ｌｒで、目標モーメント
Ｌｆ＝車体重心位置と前タイヤとの距離
Ｌｒ＝車体重心位置と後タイヤとの距離
η１＝左前タイヤの負荷率
η２＝右前タイヤの負荷率
η３＝左後タイヤの負荷率
η４＝右後タイヤの負荷率
Ｋ１＝重み付け係数（０＜Ｋ１）
Ｋ２＝重み付け係数（０＜Ｋ２）

上記式（Ａ）において、Ｋ２の項は、η１＝η４となるように、かつη２＝η３となるようにする制御となる。同様に、Ｋ１の項が、左右の前輪用タイヤの負荷率η１とη２との合計値が最小となるようにする制御となる（対角線上に位置する対となるタイヤの負荷率が最小となる制御ともなる）。また、Ｋ１＝０とすることもでき、この場合は、負荷率η１とη２との合計値が最小となる制御が実質的に実行されない制御となる。

上記式（Ａ）によって得られたタイヤ力の配分目標値としての各タイヤ力Ｆｘｉ、Ｆｙｉは、コントローラＵにあらかじめ記憶されているタイヤモデルを参照して、目標転舵角、目標スリップ率に置換されて、各車輪（タイヤ）毎に目標転舵角、目標スリップ率となるように舵角制御装置１０，制動力制御装置１１，駆動力制御装置１２が制御されることになる（制御された結果の一例が図６に示される）。

上述の式（Ａ）に代えて、次式（Ｂ）を用いるようにしてもよい。タイヤ力の配分制御は、この式（Ｂ）に示す評価関数Ｊを最小化するように、各タイヤのタイヤ力Ｆｘｉ、Ｆｙｉを決定することにより行なわれる。

Ｊ＝Ｋ１×（η１＋η２）
＋Ｋ２×（｜１−η１／η４｜＋｜１−η２／η３｜）
＋Ｋ３×（｜η１−η２｜−α） −−（Ｂ）

ただし、
Ｆｘｏ＝Σｆｘｉ（ｉ＝１〜４）で、車体重心位置での目標横力
Ｆｙｏ＝Σｆｙｉ（ｉ＝１〜４）で、車体重心位置での目標前後力
ＹＭｏ＝Σｆｘｉ（ｉ＝１〜２）×Ｌｆ＋Σｆｘｉ（ｉ＝３〜４）×Ｌｒで、目標モーメント
Ｌｆ＝車体重心位置と前タイヤとの距離
Ｌｒ＝車体重心位置と後タイヤとの距離
η１＝左前タイヤの負荷率
η２＝右前タイヤの負荷率
η３＝左後タイヤの負荷率
η４＝右後タイヤの負荷率
Ｋ１＝重み付け係数（０＜Ｋ１）
Ｋ２＝重み付け係数（０＜Ｋ２）
Ｋ３＝重み付け係数（０＜Ｋ３）
α＝η１とη２との間に設定すべき所定差分の負荷率

上記式（Ｂ）において、Ｋ１の項とＫ２の項との意味するところは、式（Ａ）の場合と同じである。式（Ｂ）においては、Ｋ３の項が、左右の前輪用タイヤの負荷率η１とη２との差分が、所定の差分負荷率αとなるようにする制御となる。差分負荷率αは、例えば、１０〜２０％程度の値に設定することができる。なお、式（Ｂ）において、Ｋ１を０に設定してもよい。

次に、飽和タイヤ、つまり負荷率が所定値（例えば９５％）以上となるほぼ飽和状態のタイヤが存在するときの制御について、図７を参照しつつ説明する。この図７では、全てのタイヤが飽和タイヤとされている。この場合、飽和タイヤとなっている全てのタイヤについて、横力あるいは前後力が減少されてそのタイヤ力が減少されるが、横力を減少させるかあるいは前後力を減少させるかは、運転者による車両の操作状態に応じて適宜変更される。すなわち、基本的に、ブレーキ操作やアクセル操作のような前後力を優先した操作が行われているときは、横力を減少させることによってタイヤ力の減少が行われる。また、ハンドル操作のように横力を優先した操作が行われているときは、前後力を減少させることによってタイヤ力の減少が行われる。タイヤ力の減少量は、目標タイヤ力に応じた負荷率が、飽和タイヤであるか否かの判別しきい値を超える分に対応した値、あるいは負荷率１００％を超える分に対応した値とされる。なお、実施形態では、前左右の２つのタイヤがそれぞれ飽和タイヤとなっている場合、あるいは後左右の２つのタイヤがそれぞれ飽和タイヤとなっている場合にも、上述のタイヤ力減少の制御が実行されるようになっている。なお、タイヤ力の減少は、左右のタイヤに均等分散して行うのが好ましい。

タイヤ力の減少に際して、運転者による車両の操作状態の種類に応じて優先付けされている。すなわち、より具体的には、ブレーキ操作に関する値が第１所定値以上のときは、横力減少によるタイヤ力の減少制御が実行される。また、ブレーキ操作に関する値が第１所定値未満であることを前提として、ハンドル操作に関する値が第３所定値以上であるときに、前後力減少によるタイヤ力減少の制御が実行される。ブレーキ操作に関する値としては、例えば、ブレーキ踏力またはブレーキ踏力変化量とすることができる。また、ハンドル操作に関する値としては、例えば、操舵角または操舵角速度とすることができる。

図８、図９は、前述した飽和タイヤについてのタイヤ力減少のための制御を、タイヤ力の配分制御と合わせて行うためのフローチャートであり、以下このフローチャートについて説明する。なお、以下の説明でＱはステップを示す。まず、図１０のＱ１において、各種センサからの信号が読み込まれた後、Ｑ２において、車両の操作状態としての例えばハンドル舵角、ブレーキ踏み込み量、アクセル開度等から、車体重心位置でも目標横力Ｆｘｏとも目標前後力Ｆｙｏと目標ヨーモーメントＹＭｏとが決定される。この後、Ｑ３において、タイヤ力センサ２０によって検出された各タイヤの接地荷重とμセンサＳ４で検出された路面μとに基づいて、各タイヤの最大タイヤ力ｆmaxi（ｉ＝１〜４）が決定される。

Ｑ４では、前述した式（Ａ）（あるいは（式Ｂ））に基づいて、各タイヤについての目標横力ｆxi（ｉ＝１〜４）と目標前後力ｆyi（ｉ＝１〜４）とが決定される。この後、Ｑ５において、Ｑ４で決定された目標横力ｆxiと目標前後力ｆyiとから、予測負荷率ηｉ（ｉ＝１〜４）が決定される。

上記Ｑ５の後は、図９のＱ１１に移行する。Ｑ１１では、４つのタイヤ全てが飽和タイヤであるか否かが判別される。このＱ１１の判別でＹＥＳのときは、Ｑ１２において、ブレーキ踏力あるいはブレーキ踏力の変化量が第１所定値以上であるか否かが判別される。なお、第１所定値は、ブレーキ踏力、ブレーキ踏力の変化量毎に専用の値として設定される。このＱ１２の判別でＹＥＳのときは、Ｑ１３において、飽和タイヤについての目標横力が減少補正される。この後、Ｑ１４において、最終的に決定された横力と前後力とをタイヤモデルに照合して、各タイヤについての目標転舵角と目標スリップ率とが決定される。そして、Ｑ２１において、決定された目標転舵角と目標スリップ率となるように、各制御装置１０〜１２が制御される。

前記Ｑ１２の判別でＮＯのときは、Ｑ１６において、操舵角あるいは操舵角速度が第３所定値以上であるか否かが判別される。この第３所定値は、操舵角、操舵角速度毎に専用の値として設定される。このＱ１６の判別でＹＥＳのときは、Ｑ１７において、飽和タイヤについての目標前後力が減少補正された後、Ｑ１４へ移行される。上記Ｑ１６の判別でＮＯのときは、減少補正が行われることなくそのままＱ１４へ移行される。

前記Ｑ１１の判別でＮＯのときは、Ｑ１８において、左右で対となる前左右タイヤがそれぞれ飽和タイヤあるか否か、または後左右タイヤがそれぞれ飽和タイヤであるか否かが判別される。このＱ１８の判別でＹＥＳのときは、Ｑ１９において、ブレーキ踏力あるいはブレーキ踏力の変化量が第１所定値以上であるか否かが判別される。このＱ１９の判別でＹＥＳのときは、Ｑ２０において、各飽和タイヤについての目標横力が減少補正された後、Ｑ１４へ移行される。

前記Ｑ１９の判別でＮＯのときは、Ｑ２１において、操舵角あるいは操舵角速度が第３所定値以上であるか否かが判別される。このＱ２１の判別でＹＥＳのときは、Ｑ２２において、飽和タイヤについての目標前後力が減少補正された後、Ｑ１４へ移行される。上記Ｑ２１の判別でＮＯのときは、減少補正が行われることなくそのままＱ１４へ移行される。

以上実施形態について説明したが、本発明はこれに限らず、特許請求の範囲に記載された範囲において適宜変更可能である。例えば、図８のＱ４における式（Ａ）あるいは式（Ｂ）を用いたタイヤ力の配分制御において、決定されるタイヤ力として、横力ｆxi、前後力ｆyiの他に、接地荷重ｆzi（ｉ＝１〜４）を加えるようにしてもよい。この場合は、用いるパラメータとしてさらに、Ｆｚｆ、Ｆｚｒ、Ｆｚ１，Ｆｚ２，Ｆｚ３、Ｆｚ４を用いればよい。ただし、Ｆｚ１は左前輪１ＦＬに作用する荷重であり、Ｆｚ２は右前輪１ＲＲに作用する荷重であり、Ｆｚ３は左後輪１ＲＬに作用する荷重であり、Ｆｚ４は右後輪１ＲＲに作用する荷重である。また、Ｆｚｆは、車体前部での荷重であり、Ｆｚ１とＦｚ２とを加算した値となる。さらに、Ｆｚｒは、車体後部の荷重であり、Ｆｚ３とＦｚ４とを加算した値となる。勿論、ＦｚｆとＦｚｒとの加算値が、車体重量となる。このように、接地荷重ｆｚｉを用いた制御は、各タイヤについて、最大タイヤ力ｆｍａｘを積極的に運動制御のために変更するものとなり（各タイヤの負荷率ηｉとして式（Ａ）あるいは式（Ｂ）に反映される）、接地荷重ｆｚｉに関する制御は、具体的にはサスペンション制御装置１３を制御することによるロール/ピッチ制御となる。そして、決定された接地荷重ｆｚｉは、Ｑ２０あるいはＱ４７において、目標ロール/ピッチ角となり、Ｑ２１あるいはＱ４８での制御では、目標ロール/ピッチ角となるようにサスペンション制御装置１３が制御される。

式（Ａ）あるいは式（Ｂ）に用いた負荷率ηの代わりに、負荷率に関連した他の値、例えばタイヤ余裕力を用いてもよく、この場合は、各式（Ａ）あるいは（Ｂ）において、ηの代わりにタイヤ余裕力の逆数を用いて、評価関数Ｊを最小化する横力ｆｘｉと前後力ｆｙｉ（さらにはｆｚｉ）を決定すればよい。また、タイヤ力配分の制御のためのロジック（制御式）は、実施形態に示すものに限らず、タブ特許文献１に記載のもの等、適宜のものを選択し得るものである。

検出する運転者の車両操作状態としては、さらに、アクセル操作を含ませるようにしてもよい。アクセル操作に関する値としては、例えば、アクセル踏み込み量またはアクセル踏み込み変化量とすることができる。タイヤ力減少制御に際して、ブレーキ操作がもっとも優先され、次いでハンドル操作が優先され、アクセル操作はもっとも優先順の低いものとするのが、安全面を重視する上で好ましいものとなる。すなわち、ブレーキ操作に関する値が第１所定値未満であり、かつハンドル操作に関する値が第３所定値未満であることを条件に、アクセル操作に関する値が第３所定値以上であるときに、横力減少によるタイヤ力減少の制御を実行するようにすればよい。タイヤ力を減少補正する場合に、横力と前後力とを共に減少させて、その減少量の割合を、ブレーキ操作やハンドル操作等の運転者による車両操作状態をパラメータとして設定するようにしてもよい（減少割合は例えばマップ形式であらかじめ記憶しておき、例えば横力で８０％分、前後力で２０％分減少させる等）。なお、フローチャートに示すステップあるいはステップ群は、コントローラＵの有する機能として把握することができ、またその機能を示す総称に「手段」の名称を付して表現することもできる。

本発明が適用された車両の一例を示す簡略斜視図。 本発明の制御系統例をブロック図的に示す図。 最大タイヤ力と横力と前後力とタイヤ負荷率との関係を示す図。 回避操舵と要求される車両応答性との関係を示す特性図。 各タイヤの負荷率がほぼ同一の状態を示す簡略平面図。 図５の状態から、タイヤ力の配分制御によって各タイヤの負荷率が変更された状態の一例を示す図。 全てのタイヤが飽和タイヤとされた状態を示すもので、図５に対応した図。 本発明の制御例を示すフローチャート。 本発明の制御例を示すフローチャート。

符号の説明

ＶＣ：自動車（車両）
Ｕ：コントローラ（タイヤ力配分制御装置）
１０：転舵角制御装置
１１：制動力制御装置
１２：駆動力制御装置
１３：サスペンション制御装置
２０：タイヤ力センサ
Ｓ１：ブレーキセンサ
Ｓ２：アクセルセンサ
Ｓ３：ハンドルセンサ
Ｓ４：路面μセンサ
ｆｍａｘ：最大タイヤ力
ｆｘ：横力
ｆｙ：前後力
η：負荷率
Ｊ：評価関数
Ｆｘｏ：目標横力
Ｆｙｏ：目標前後力

Claims (10)

1. 前後左右の各タイヤのタイヤ力が目標タイヤ力となるように各タイヤへの横力および前後力を個々独立して変更制御するタイヤ力配分制御手段を備えた車両の運動制御装置であって、
   各タイヤの実際のタイヤ力を検出するタイヤ力検出手段と、
   前記タイヤ力検出手段で検出されたタイヤ力に基づいて、各タイヤの負荷率を決定する負荷率決定手段と、
   前記負荷率が所定値以上となる飽和タイヤを検出する飽和タイヤ検出手段と、
   前記飽和タイヤ検出手段によって全てのタイヤが飽和タイヤであることが検出されたとき、飽和タイヤの目標タイヤ力を減少させるタイヤ力減少手段と、
   運転者による車両操作状態を検出する操作状態検出手段と、
   前記操作状態検出手段で検出された車両操作状態に応じて、前記タイヤ力減少手段で減少させる横力と前後力との割合を変更する減少割合選択手段と、
   を備えていることを特徴とする車両の運動制御装置。
2. 請求項１において、
   前記操作状態検出手段が、ブレーキ操作に関する値またはアクセル操作に関する値を検出するものとされ、
   前記操作状態検出手段によって、ブレーキ操作に関する値が第１所定値以上のときまたはアクセル操作に関する値が第２所定値以上であることが検出されたときに、前記タイヤ力減少手段が横力のみを減少させる、ことを特徴とする車両の運動制御装置。
3. 請求項２において、
   前記ブレーキ操作に関する値がブレーキ踏力またはブレーキ踏力変化量とされ、前記アクセル操作に関する値がアクセル踏み込み量またはアクセル踏み込み変化量とされている、ことを特徴とする車両の運動制御装置。
4. 請求項１において、
   前記操作状態検出手段が、ハンドル操作に関する値を検出するものとされ、
   前記操作状態検出手段によって、ハンドル操作に関する値が第３所定値以上であることが検出されたときに、前記タイヤ力減少手段が前後力のみを減少させる、ことを特徴とする車両の運動制御装置。
5. 請求項４において、
   前記ハンドル操作に関する値が、操舵角、操舵角速度とされている、ことを特徴とする車両の運動制御装置。
6. 請求項１において、
   前記操作状態検出手段が、ブレーキ操作とハンドル操作に関する値を検出するものとされ、
   前記タイヤ力減少手段は、タイヤ力の減少に際して優先順の高い方から低い方にブレーキ操作、ハンドル操作の順に優先付けして、前記操作状態検出手段によってブレーキ操作に関する値が第１所定値以上であることが検出されたときに横力のみを減少させる一方、ブレーキ操作に関する値が前記第１所定値未満でかつハンドル操作に関する値が第３所定値以上のときに前後力のみを減少させる、
   ことを特徴とする車両の運動制御装置。
7. 請求項６において、
   前記操作状態検出手段が、さらにアクセル操作に関する値を検出するものとされ、
   前記タイヤ力減少手段は、タイヤ力の減少に際して優先順の高い方から低い方にブレーキ操作、ハンドル操作、アクセル操作の順に優先付けして、前記操作状態検出手段によってブレーキ操作に関する値が第１所定値未満で、かつハンドル操作に関する値が第３所定値未満であり、しかもアクセル操作に関する値が第２所定値以上のときに、横力のみを減少させる、ことを特徴とする車両の運動制御装置。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれか１項において、
   前記タイヤ力減少手段によるタイヤ力の減少が、左右で対となる２つのタイヤに分散させて行われる、ことを特徴とする車両の運動制御装置。
9. 請求項１ないし請求項８のいずれか１項において、
   前記タイヤ力配分制御手段によって決定された各タイヤ毎の目標横力と目標前後力とに基づいて各タイヤの予測負荷率を決定する予測負荷率決定手段を備え、
   前記飽和タイヤ検出手段は、前記予測負荷率に基づいて前記飽和タイヤの検出を行うようにされている、
   ことを特徴とする車両の運動制御装置。
10. 請求項１ないし請求項９のいずれか１項において、
    前記タイヤ力配分制御手段が、次式（１）に基づく評価関数Ｊが最小となるように、各タイヤに配分する横力ｆｘｉと前後力ｆｙｉを決定する、ことを特徴とする車両の運動制御装置。
    Ｊ＝Ｋ１×（η１＋η２）
    ＋Ｋ２×（｜１−η１／η４｜＋｜１−η２／η３｜） −−（１）
    ただし、
    Ｆｘｏ＝Σｆｘｉ（ｉ＝１〜４）で、車体重心位置での目標横力
    Ｆｙｏ＝Σｆｙｉ（ｉ＝１〜４）で、車体重心位置での目標前後力
    ＹＭｏ＝Σｆｘｉ（ｉ＝１〜２）×Ｌｆ＋Σｆｘｉ（ｉ＝３〜４）×Ｌｒで、目標モーメント
    Ｌｆ＝車体重心位置と前タイヤとの距離
    Ｌｒ＝車体重心位置と後タイヤとの距離
    η１＝左前タイヤの負荷率
    η２＝右前タイヤの負荷率
    η３＝左後タイヤの負荷率
    η４＝右後タイヤの負荷率
    Ｋ１＝重み付け係数（０＜Ｋ１）
    Ｋ２＝重み付け係数（０＜Ｋ２）

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