図1は、本発明の実施例に係る車両挙動制御装置が設けられた車両の概略図である。同図に示す車両1には、本発明の実施例に係る車両挙動制御装置5が備えられており、この車両挙動制御装置5は、運転時には内部で燃料を燃焼させることにより作動するエンジン10を有している。このエンジン10は、当該エンジン10を搭載する車両1の進行方向における前半部分に設けられており、エンジン10には、トルクコンバータ(図示省略)を介して、変速手段であるトランスミッション15が接続されている。このトランスミッション15は、エンジン10の運転時に、運転者が操作しなくても変速比を自動的に変速する、いわゆるオートマチックトランスミッションとして設けられている。これにより、トランスミッション15は、車両1の走行時におけるエンジン10の回転と、車両1が有する車輪40の回転との回転比を変化させることができる。なお、このトランスミッション15は、乾式単板クラッチ(図示省略)を介してエンジン10に接続され、運転者が手動で変速比を変速する、いわゆるマニュアルトランスミッションを用いてもよい。
このように設けられるトランスミッション15には、当該トランスミッション15によって変速されたエンジン10の回転が伝達される前輪用デファレンシャルギア25が接続されている。さらに、この前輪用デファレンシャルギア25には、車両1が有する複数の車輪40のうち、車両1の進行方向における前側に位置する車輪40である前輪41に、エンジン10の動力を伝達する前輪用ドライブシャフト27が接続されている。つまり、前輪用デファレンシャルギア25は、トランスミッション15によって変速されたエンジン10の回転を、前輪用ドライブシャフト27を介して車両1の前輪41に伝達可能に設けられている。
また、この前輪用ドライブシャフト27は、前輪用デファレンシャルギア25から2方向に向けて設けられており、2方向の前輪用ドライブシャフト27は、車両1の左右の前輪41に接続されている。これにより、前輪用ドライブシャフト27は、車両1の左右に設けられる2つの前輪41に、トランスミッション15から前輪用デファレンシャルギア25に伝達された回転を伝達可能になっている。さらに、前輪用デファレンシャルギア25は、2方向の前輪用ドライブシャフト27、或いは左右の前輪41に対して、回転差を有してトランスミッション15からの回転を伝達可能に設けられている。
また、エンジン10には、車両1が有する各電機部品で使用される電気を発電するオルタネータ11が備えられている。さらに、エンジン10には、車両1に備えられる空調機のコンプレッサ(図示省略)など、エンジン10の運転時にエンジン10の動力によって作動可能な補機12が備えられている。
これらのオルタネータ11と補機12とには、それぞれに回転可能なプーリ30が設けられており、これらはエンジン10に設けられたプーリ30とベルト38によって接続されることにより、作動可能に設けられている。詳しくは、エンジン10には、エンジン10の内部に設けられ、エンジン10の運転時に回転するクランクシャフト(図示省略)と一体に形成されている回転軸に接続されたクランクプーリ31が設けられている。また、オルタネータ11には、オルタネータ11が有すると共にオルタネータ11で発電をさせる際に回転させる軸である回転軸に接続されたオルタネータ用プーリ32が設けられている。また、補機12には、補機12が有すると共に補機12を作動させる際に回転させる軸である回転軸に接続された補機用プーリ33が設けられている。
これらのクランクプーリ31、オルタネータ用プーリ32及び補機用プーリ33には、エンジン10の動力をオルタネータ11と補機12とに伝達するベルト38が掛けられている。このベルト38は、輪状に形成されており、輪状の外側から内側に向かうに従って幅が狭くなって形成される、いわゆるVベルトとなっている。このように形成されるベルト38は、1本のベルト38がクランクプーリ31、オルタネータ用プーリ32、補機用プーリ33の全てのプーリ30に掛けられている。
なお、ベルト38は、輪状に形成されるベルト38の内側に周方向に形成される複数本の溝を有するVリブベルトなど、Vベルト以外のベルト38を用いてもよい。また、ベルト38は、1本のベルト38を全てのプーリ30に掛けるのではなく、複数本のベルト38をクランクプーリ31に掛け、オルタネータ用プーリ32、補機用プーリ33に、別々にベルト38を掛けてもよい。
また、オルタネータ11には、高圧バッテリ50と12Vバッテリ51とが接続されており、12Vバッテリ51よりも高圧バッテリ50の方が、充電や放電をできる電気の電圧が高くなっている。これらの高圧バッテリ50と12Vバッテリ51とのうち、高圧バッテリ50には、オルタネータ11で発電した電気が供給される。また、オルタネータ11と12Vバッテリ51との間には、電圧を変化させるDC(Direct Current:直流)/DCコンバータ52が設けられており、このDC/DCコンバータ52には、高圧バッテリ50も接続されている。即ち、12Vバッテリ51は、DC/DCコンバータ52を介してオルタネータ11と高圧バッテリ50とに接続されており、オルタネータ11で発電した電気が12Vバッテリ51に供給される際には、DC/DCコンバータ52を介して供給される。また、この12Vバッテリ51には、車両1の各部を制御するECU(Electronic Control Unit)90が接続されている。
また、高圧バッテリ50には、インバータ53を介してモータジェネレータ20が接続されており、このモータジェネレータ20は、インバータ53を介してオルタネータ11にも接続されている。即ち、モータジェネレータ20は、インバータ53を介してオルタネータ11と高圧バッテリ50とに接続されている。これにより、オルタネータ11で発電した電気や、高圧バッテリ50に充電されている電気は、インバータ53を介してモータジェネレータ20に供給可能になっている。モータジェネレータ20は、インバータ53を介してオルタネータ11や高圧バッテリ50から供給される電気により作動可能に形成されている。
また、モータジェネレータ20には、オルタネータ11や高圧バッテリ50からの電気によって作動するモータジェネレータ20の回転が伝達されるリダクション機構21が接続されており、リダクション機構21には、後輪用デファレンシャルギア26が接続されている。このリダクション機構21は、モータジェネレータ20の回転を後輪用デファレンシャルギア26に伝達可能に設けられていると共に、この回転を伝達する際における回転比を変更可能に形成されている。つまり、リダクション機構21は、モータジェネレータ20の回転を後輪用デファレンシャルギア26に伝達する際における変速比を変更可能に形成されている。換言すると、後輪用デファレンシャルギア26は、リダクション機構21を介してモータジェネレータ20に接続されており、モータジェネレータ20の回転は、リダクション機構21によって変速比を変更しつつ、リダクション機構21を介して後輪用デファレンシャルギア26に伝達可能に設けられている。
さらに、後輪用デファレンシャルギア26には、車両1が有する複数の車輪40のうち、車両1の進行方向における後側に位置する車輪40である後輪42に、モータジェネレータ20の動力を伝達する後輪用ドライブシャフト28が接続されている。これにより、後輪用デファレンシャルギア26は、リダクション機構21を介して伝達されたモータジェネレータ20の回転を、後輪用ドライブシャフト28を介して車両1の後輪42に伝達可能に設けられている。
また、後輪用ドライブシャフト28は、前輪用ドライブシャフト27と同様に、後輪用デファレンシャルギア26から2方向に向けて設けられている。このため、後輪用ドライブシャフト28は、車両1の左右に設けられる2つの後輪42に、リダクション機構21を介してモータジェネレータ20から後輪用デファレンシャルギア26に伝達された回転を伝達可能になっている。また、後輪用ドライブシャフト28が接続される後輪用デファレンシャルギア26は、2方向の後輪用ドライブシャフト28、或いは左右の後輪42に対して、回転差を有してモータジェネレータ20からの回転を伝達可能に設けられている。
また、車両1には、車両1の運転状態を検出するセンサが設けられており、例えば、エンジン10のクランクシャフトの近傍には、クランクシャフトの回転角であるクランク角を検出するクランク角センサ55が設けられている。また、トランスミッション15の出力軸(図示省略)の近傍には、当該出力軸の回転速度を検出することにより、この回転速度を介して車速を検出する車速センサ56が設けられている。また、車両1の運転席に設けられたステアリング61の回転軸であるステアリングシャフト62の近傍には、ステアリング61の回転状態を検出するステアリングセンサ57が設けられている。また、運転席に設けられたアクセルペダル63の近傍には、アクセルペダル63の状態を検出するアクセルセンサ58が設けられている。また、この車両1には、車両1の重心80(図4参照)付近を通る上下方向の軸を回転軸とする車両1の回転の角速度、つまりヨーレートを検出可能なヨーレート検出手段であるヨーレートセンサ59が設けられている。
図2は、図1に示した車両挙動制御装置の要部構成図である。また、これらのエンジン10、トランスミッション15、モータジェネレータ20、リダクション機構21、クランク角センサ55、車速センサ56、ステアリングセンサ57、アクセルセンサ58、ヨーレートセンサ59は、ECU90に接続されており、ECU90によって制御可能に設けられている。このECU90には、処理部91、記憶部101及び入出力部102が設けられており、これらは互いに接続され、互いに信号の受け渡しが可能になっている。また、ECU90に接続されているエンジン10等は、入出力部102に接続されており、入出力部102は、これらのエンジン10等との間で信号の入出力を行なう。また、記憶部101には、本発明に係る車両挙動制御装置5を制御するコンピュータプログラムが格納されている。この記憶部101は、ハードディスク装置や光磁気ディスク装置、またはフラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ(CD−ROM等のような読み出しのみが可能な記憶媒体)や、RAM(Random Access Memory)のような揮発性のメモリ、或いはこれらの組み合わせにより構成することができる。
また、処理部91は、メモリ及びCPU(Central Processing Unit)により構成されており、少なくともヨーレートセンサ59で検出した検出結果より車両1のヨーレートを取得可能なヨーレート取得手段であるヨーレート取得部92と、ヨーレート取得部92で取得したヨーレートより車両1にオーバーステアが発生しているかを判定可能なオーバーステア判定手段であるオーバーステア判定部93と、を有している。
また、処理部91は、モータジェネレータ20で回生制動を行なう際における回生制動の強さである回生制動量を、ヨーレート取得部92で取得したヨーレートに基づいて算出可能な回生制動量算出手段である回生制動量算出部94と、モータジェネレータ20を制御するモータジェネレータ制御手段であるモータジェネレータ制御部95と、車両1の旋回中に、ヨーレート取得部92で取得したヨーレートに基づいた大きさの回生制動量でモータジェネレータ20に回生制動を行なわせることが可能な回生制動量制御手段である回生制動量制御部96と、を有している。
当該車両挙動制御装置5が有するエンジン10やトランスミッション15などの制御は、例えばクランク角センサ55など、車両1の各部に設けられたセンサによる検出結果に基づいて、処理部91が前記コンピュータプログラムを当該処理部91に組み込まれたメモリに読み込んで演算し、演算の結果に応じてエンジン10に設けられた燃料噴射インジェクタ(図示省略)などを作動させることにより制御する。その際に処理部91は、適宜記憶部101へ演算途中の数値を格納し、また格納した数値を取り出して演算を実行する。なお、このように車両挙動制御装置5を制御する場合には、前記コンピュータプログラムの代わりに、ECU90とは異なる専用のハードウェアによって制御してもよい。
この実施例に係る車両挙動制御装置5は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。車両1を走行させる際には、エンジン10とモータジェネレータ20とのうち、少なくともいずれか一方を運転させる。さらに、運転中のエンジン10またはモータジェネレータ20の駆動力を車輪40に伝達し、車両1を走行させる。例えば、エンジン10を運転させることにより車両1を走行させる場合、エンジン10の駆動力を車輪40に伝達して走行させるが、このようにエンジン10の駆動力を車輪40に伝達する際には、まず、エンジン10の回転をトランスミッション15に伝達する。
エンジン10の回転が伝達されたトランスミッション15は、エンジン10の回転数や車両1の速度、車両1の室内に設けられたアクセルペダル63の開度など、車両1の運転状態に応じて、変速して出力をする。つまり、トランスミッション15は、エンジン10から伝達された動力の回転数を変化させて前輪用デファレンシャルギア25に伝達するが、その際におけるエンジン10から入力される回転と前輪用デファレンシャルギア25に出力する回転との回転比を、車両1の運転状態に応じて変化させる。
なお、このようにエンジン10から入力される回転と前輪用デファレンシャルギア25に出力する回転との回転比を変化させる、即ち、変速する際には、予めECU90の記憶部101に記憶された変速のマップ(図示省略)に従って変速する。この変速のマップは、車両1の運転状態に応じた変速のタイミングを示すマップとなっている。
トランスミッション15で変速されたエンジン10の動力が伝達された前輪用デファレンシャルギア25は、前輪用ドライブシャフト27を介して、車両1の左右の前輪41に動力を伝達する。これにより、左右の前輪41は駆動する。
また、エンジン10の運転時には、クランクシャフトの回転に伴ってクランクプーリ31が回転し、この回転は、クランクプーリ31に掛けられたベルト38によって、当該ベルト38が掛けられたオルタネータ用プーリ32や補機用プーリ33に伝達される。これにより、オルタネータ11や補機12は作動する。
このうち、オルタネータ11が作動すると電気を発電し、オルタネータ11が発電した電気は、高圧バッテリ50や、DC/DCコンバータ52を介して12Vバッテリ51などに供給される。また、補機12として設けられる空調機のコンプレッサなどは、その補機12に応じた作用をする。また、オルタネータ11の作動時にオルタネータ11から12Vバッテリ51に供給される電気は、DC/DCコンバータ52によって電圧が下げられた後、12Vバッテリ51に供給される。
また、オルタネータ11で発電した電気や、高圧バッテリ50に充電された電気は、インバータ53を介してモータジェネレータ20に供給される。ここで、モータジェネレータ20は、交流の電気で作動するのに対し、オルタネータ11は直流の電気を発電し、高圧バッテリ50は直流の電気を放電する。このため、インバータ53は、オルタネータ11や高圧バッテリ50から供給される直流の電気を交流に変換して、モータジェネレータ20に供給する。車両1を走行させる際において、モータジェネレータ20を作動させることにより走行させる場合、モータジェネレータ20は、このようにインバータ53によって交流に変換された電気を供給することにより作動させる。
インバータ53を介してオルタネータ11や高圧バッテリ50からの電気が供給されることにより作動するモータジェネレータ20は、作動時の動力を、リダクション機構21を介して後輪用デファレンシャルギア26に出力する。その際に、リダクション機構21は、車両1の走行状態に適した変速比で、モータジェネレータ20の動力を後輪用デファレンシャルギア26に出力する。モータジェネレータ20の動力が伝達された後輪用デファレンシャルギア26は、後輪用ドライブシャフト28を介して、車両1の左右の後輪42に動力を伝達する。これにより、左右の後輪42は駆動する。
また、これらのエンジン10やモータジェネレータ20は、車両1の走行状態に応じて作動の仕方を異ならせることができる。具体的には、車両1は走行状態に応じてエンジンのみを作動させて走行をする場合と、モータジェネレータ20のみを作動させて走行をする場合と、エンジン10とモータジェネレータ20との双方を作動させて走行をする場合とがある。このうち、エンジン10のみ作動させて走行する場合は前輪41のみが駆動し、モータジェネレータ20のみを作動させて走行する場合は後輪42のみが駆動する。また、エンジン10とモータジェネレータ20との走行を作動させて走行する場合は、前輪41はエンジン10によって駆動し、後輪42はモータジェネレータ20によって駆動することにより、四輪全てが駆動する。
エンジン10とモータジェネレータ20とは、このように車両1の走行状態によって作動の仕方を異ならせることができるので、例えば、低速走行時や大きな駆動力が不要な場合などは、エンジン10またはモータジェネレータ20の一方のみを作動させ、急加速時や大きな駆動力が必要な場合などには、エンジン10とモータジェネレータ20との双方を作動せる。
また、モータジェネレータ20は、車両1の減速時に、後輪42、後輪用ドライブシャフト28、後輪用デファレンシャルギア26、リダクション機構21を介して車両1の運動エネルギーが伝達されることにより、運動エネルギーによって発電を行なう、いわゆる回生機構を有している。つまり、車両1の減速時には、後輪42の回転が後輪用ドライブシャフト28、後輪用デファレンシャルギア26、リダクション機構21の順でモータジェネレータ20に伝達され、モータジェネレータ20は、伝達された回転により発電する。
このように、モータジェネレータ20は、減速時に後輪42の回転が伝達されることにより発電をするが、このモータジェネレータ20は、交流の電気を発電する。モータジェネレータ20が発電した電気は、まず、インバータ53に伝達される。さらに、この電気は、インバータ53から高圧バッテリ50に伝達され、高圧バッテリ50に充電される。その際に、モータジェネレータ20が発電した交流の電気は、インバータ53によって直流の電気に変換され、直流の電気の状態で高圧バッテリ50に充電される。
また、車両1の減速時に後輪42の回転が後輪用ドライブシャフト28などを介してモータジェネレータ20に伝達され、伝達された回転によりモータジェネレータ20で発電をする場合、発電時におけるモータジェネレータ20は、後輪用デファレンシャルギア26の回転の抵抗になる。つまり、発電時におけるモータジェネレータ20は、リダクション機構21、後輪用デファレンシャルギア26及び後輪用ドライブシャフト28を介して後輪42の回転を低減する作用をし、これにより、走行中の車両1の制動をする作用をする。換言すると、モータジェネレータ20は、車両1の運動エネルギーを電気に変換することにより、走行中の車両1の制動を行なう。このように、モータジェネレータ20は、車両1の減速時には、車両1の運動エネルギーを電気に変換することより、発電と同時に車両1の運動エネルギーを低減させて行なう制動である回生制動を行なう。
また、このように、モータジェネレータ20で回生制動を行なう場合には、モータジェネレータ20の動力を後輪42に伝達する際においてリダクション機構21で最適な変速比で伝達するのと同様に、後輪42の回転は、リダクション機構21で最適な変速比に変速してモータジェネレータ20に伝達される。つまり、車両1の減速時には、後輪42の回転が後輪用ドライブシャフト28及び後輪用デファレンシャルギア26を順に伝わってリダクション機構21に伝達され、リダクション機構21で、モータジェネレータ20で最適な回生制動を行なうことのできる変速比に変速された後、モータジェネレータ20に伝達され回生制動を行なう。
図3は、モータジェネレータの特性を示す説明図である。同図は、モータジェネレータ20の回転数とトルクとの関係を示しており、横軸はモータジェネレータ20の回転数を示し、縦軸は、横軸の回転数におけるモータジェネレータ20のトルクを示している。なお、モータジェネレータ20は、モータジェネレータ20の出力時にモータジェネレータ20から出力されるトルクと、回生制動時にモータジェネレータ20を回転させるのに必要なトルクとが等しくなっている。このため、図3に示す特性は、モータジェネレータ20の出力時と回生制動時との双方における特性を示している。
モータジェネレータ20は、図3に示すように、極低回転で回転している場合が、最もトルクが大きく、回転数が上昇するに従ってトルクが減少する。また、モータジェネレータ20で回生制動を行なう場合、モータジェネレータ20が発電を行なう効率である回生効率は、モータジェネレータ20の回転数によっても変化する。具体的には、トルクが最も大きくなる回転数よりも、回転数が少し高い付近の領域が回生効率が高くなっており、回転数がそこから離れるに従って、回生効率は悪くなる。つまり、図3で説明すると、図3におけるaの領域が最も回生効率が高くなっており、a、b、c、d、eの順で、次第に回生効率は悪くなり、eの領域が回生効率は最も悪くなる。
図4は、車両の旋回中に作用する力の説明図である。また、車両1の走行時に旋回した場合には、車両1は進行方向を変化させながら旋回するため、車両1の前輪41と後輪42には、それぞれに車両1の進行方向以外の力が作用する。つまり、車両1が旋回した場合、前輪41と後輪42とには、車両1の旋回走行時における旋回円(図示省略)の略中心方向に作用する力である横力が作用する。
具体的には、前輪41には、車両1の旋回円の内側方向に向かう力である前輪横力72が作用し、後輪42には、車両1の旋回円の内側方向に向かう力である後輪横力76が作用する。このように前輪41や後輪42に作用する前輪横力72及び後輪横力76は、旋回走行時における旋回円の径方向外方への加速度である横Gに対抗する力になっている。車両1の旋回走行時には、このように車輪40に横力が発生することにより、車両1は任意の旋回半径で旋回走行が可能になっているが、車輪40に駆動力が作用した場合、この横力は駆動力に応じて変化する。
つまり、車輪40と路面(図示省略)との摩擦力である車輪40のグリップ力は、車輪40と路面との摩擦係数や車輪40に作用する荷重により一定であるため、横力と駆動力とは、このグリップ力の範囲内で発生する。このため、車輪40に横力と駆動力とが同時に作用した場合には、車輪40のグリップ力は、横力と駆動力とに分散される。これにより、横力は、駆動力の大きさに伴って変化し、駆動力が大きくなった場合には、横力は小さくなる。例えば、モータジェネレータ20(図1参照)が作動することにより後輪42が駆動している場合、後輪42のグリップ力は、後輪横力76と後輪42の駆動力とに分散されるため、後輪横力76は後輪42のグリップ力が駆動力として用いられる分、小さくなる。
前輪41と後輪42とは、前輪横力72と後輪横力76とにより、車両1の旋回走行時における横Gに対抗しているが、後輪42に駆動力が作用することにより後輪横力76が小さくなった場合、後輪42に作用する横Gに対抗する力が低減する。このように、後輪横力76が小さくなることにより後輪42が横Gに対抗する力が低減した場合、後輪42は旋回走行中の旋回半径で走行することが困難になり、旋回円の半径方向における外方に流れる場合がある。
後輪42に駆動力が作用することにより後輪横力76が低減した場合には、このように後輪42は旋回円の半径方向における外方に流れる場合があるが、後輪42は、車両1の重心80よりも後方に位置している。このため、後輪42が旋回円の半径方向における外方に流れた場合には、車両1には、重心80よりも後側部分が重心80を中心として旋回円の外側方向に向かう回転力である回転モーメントが発生する。つまり、車両1の前後方向軸81及び左右方向軸82が、重心80を中心として後輪横力76の向きの反対方向に回転する方向に回動して移動し、旋回中の車両1には、いわゆるオーバーステアが発生する。
車両1の旋回走行中にオーバーステアが発生した場合には、車両1には、重心80よりも後側部分が旋回円の外側方向に向かう方向の回転モーメントが発生するが、後輪42は車両1の重心80よりも後方に位置しているのに対して、前輪41は、重心80よりも前方に位置している。このため、この方向に回転モーメントが発生した場合、重心80よりも前側部分に、前輪横力72の方向、即ち、旋回円の内側方向に向かう力が作用する。これらのように、オーバーステアが発生した場合は、車両1の重心80よりも前側部分は旋回円の内側方向に向かい、車両1の重心80よりも後側部分は旋回円の外側方向に向かう方向の回転モーメントが発生する。
このようにオーバーステアが発生することにより回転モーメントが発生した場合、実施例に係る車両挙動制御装置5を備える車両1は、ヨーレートセンサ59(図1参照)が設けられているため、この回転モーメントによる回転はヨーレートセンサ59でヨーレートとして検出する。このヨーレートセンサ59で検出したヨーレートが所定値以上の場合には、モータジェネレータ20は回生制動を行なう。モータジェネレータ20が回生制動を行なった場合には、回生制動による制動力は後輪42に作用する。
モータジェネレータ20の回生制動による制動力が後輪42に作用した場合、後輪42付近には、車両1の進行方向の反対方向に作用する力である旋回時後輪制動力75が発生する。このため、後輪42には、この旋回時後輪制動力75と後輪横力76との合力である旋回時回生制動合力66が作用する。このように、モータジェネレータ20の回生制動による制動力が後輪42に作用した場合における旋回時回生制動合力66は、車両1の後方に向かいつつ、車両1にオーバーステアが発生した場合における回転モーメントの回転方向に対して、反対側に向かう方向の力になっている。つまり、モータジェネレータ20の回生制動による制動力が後輪42に作用した場合には、車両1には、オーバーステア時に発生する回転モーメントの方向に対して反対方向の回転モーメントが発生する。
ここで、回生制動による回転モーメントと、オーバーステア時に発生する回転モーメントとは、重心80を中心とする回転方向が反対方向になっている。このため、車両1の旋回中のオーバーステア時に発生する回転モーメントと、回生制動による回転モーメントとは、互いに打ち消し合う作用をする。換言すると、回生制動による回転モーメントと、オーバーステア時に発生する回転モーメントとは、重心80を中心とする回転方向が反対方向になっているため、旋回走行時における回転モーメントの釣り合いを取ることができる。これにより、オーバーステアの発生時に後輪42に回生制動を作用させた場合には、オーバーステア時に発生する回転モーメントが低減するため、オーバーステアが低減する。
さらに、モータジェネレータ20の回生制動による制動力が後輪42に作用した場合、駆動力は0になり、代わりに旋回時後輪制動力75が後輪42に作用する。後輪42に旋回時後輪制動力75が作用した場合、後輪42のグリップ力は、この旋回時後輪制動力75と後輪横力76とに分散されるが、旋回時後輪制動力75は、駆動力よりも小さい力になるように制御される。このため、後輪横力76は、後輪42に駆動力が作用した場合と比較して大きくなる。
旋回時後輪制動力75が駆動力よりも小さい力になるように制御した場合には、このように後輪横力76は後輪42に駆動力が作用した場合と比較して大きくなるが、後輪横力76は、オーバーステア時に発生する回転モーメントの方向の反対方向に作用する力になっている。このため、後輪横力76が大きくなった場合には、オーバーステア時に発生する回転モーメントの方向に対して、より確実に反対方向の回転モーメントが発生する。従って、旋回時後輪制動力75が駆動力よりも小さい力になるように制御した場合における回転モーメントと、オーバーステア時に発生する回転モーメントとは互い打ち消し合うため、オーバーステア時に発生する回転モーメントは、より確実に小さくなる。
図5は、車両の旋回中における旋回中心の移動を示す説明図である。また、車両1の旋回中は、旋回中の車速が速くなるに従って、車輪40にスリップが発生し易くなるため、旋回中心は前方に移動する。つまり、車両1の高速走行時における旋回中心である高速時旋回中心85は、車両1の低速走行時における旋回中心である低速時旋回中心86よりも車両1の進行方向における前方に移動する。このため、高速時旋回中心85から後輪42までの距離は、低速時旋回中心86から後輪42までの距離よりも大きくなるため、高速走行時における旋回では、低速走行時における旋回よりも後輪42に作用する横Gが大きくなる。従って、後輪42に作用する横Gは、後輪横力76(図4参照)よりも大きくなり易くなるため、後輪42は旋回円の半径方向における外方に流れ易くなる。このため、車両1は重心80を中心として、重心80よりも後側部分が旋回円の外側方向に向かう方向に車両1が回動し、車両1の向きが変わり易くなる。即ち、オーバーステアが発生し易くなる。
車両1が走行をする際には、上述したような挙動をするが、この車両1の走行中には、ECU90が車両1の各部を制御し、例えば、ECU90の処理部91が有する回生制動量制御部96では、モータジェネレータ20の回生制動量を制御する。この回生制動量制御部96は、オーバーステアの発生時にヨーレートセンサ59で検出したヨーレートに基づき、このヨーレートに適した大きさの回生制動量でモータジェネレータ20に回生制動を行なわせる制御をする。これにより、オーバーステアを低減する。また、このようにオーバーステアの発生時にヨーレートセンサ59で検出したヨーレートに基づいてモータジェネレータ20で回生制動を行なわせる場合は、目標となるヨーレートと実際のヨーレートとの差を比較しながら制御する、いわゆるフィードバック制御により制御する。
図6は、ヨーレートに基づいて回生制動をフィードバック制御する場合における説明図である。なお、モータジェネレータ20の回生制動は、ECU90の処理部91が有するモータジェネレータ制御部95と回生制動量制御部96とでモータジェネレータ20とリダクション機構21とを制御することにより回生制動量を変化させるが、以下のフィードバック制御に関する説明はフィードバック制御の概略の説明であるため、回生制動量制御部96及びリダクション機構21の説明は省略し、モータジェネレータ制御部95でモータジェネレータ20を制御することにより回生制動量を変化させるものとして説明する。
実施例に係る車両挙動制御装置5は、走行中の車両1のヨーレートが、オーバーステアが発生していない状態のヨーレートである目標ヨーレートに近付くようにフィードバック制御を行なうため、フィードバック制御が可能な構成になっている。具体的には、モータジェネレータ20は、ECU90の処理部91が有するモータジェネレータ制御部95で制御するが、このECU90には、さらに、モータジェネレータ20が理想的な状態で作動した場合における仮想のモータジェネレータ20である理想モータジェネレータ110が設定されている。
この理想モータジェネレータ110は、実際のモータジェネレータ20ではなく、ECU90の記憶部101に記憶されたソフトウェア、またはECU90とは異なるハードウェアにより設けられている。このように設けられる理想モータジェネレータ110は、目標ヨーレートに応じてモータジェネレータ20を制御した際に、理想的な回生制動を行なう仮想のモータジェネレータ20になっている。また、理想モータジェネレータ110は、理想的な状態におけるモータジェネレータ20に目標ヨーレートが入力された際における出力結果と、実際のモータジェネレータ20の出力結果とを比較することにより、実際のモータジェネレータ20の性能や運転状況による出力のバラツキを除去するために設けられている。
このため、目標ヨーレートは、理想モータジェネレータ110とモータジェネレータ制御部95に伝達可能になっており、モータジェネレータ制御部95によって制御されるモータジェネレータ20は、理想モータジェネレータ110とは異なり、実際に作動する。モータジェネレータ制御部95によって制御されるモータジェネレータ20が作動した場合には、作動した結果が、本フィードバック制御においてはヨーレートセンサ59で検出可能な実際のヨーレートであるヨーレートとして出力される。モータジェネレータ20が作動することにより出力される実ヨーレートは、理想モータジェネレータ110での出力結果と合わせてモータジェネレータ制御部95に出力結果を伝達可能に設けられている。
このようにフィードバック制御が可能な車両挙動制御装置5で、目標ヨーレートに基づいてモータジェネレータ20の回生制動を行なう場合は、まず、目標ヨーレートが、理想モータジェネレータ110とモータジェネレータ制御部95とに伝達される。なお、車両の走行中には、ヨーレートが発生しない方が安定しているため、目標ヨーレートは、0または0に近い値で予め定められており、ECU90の記憶部101に記憶されている。この目標ヨーレートが、理想モータジェネレータ110とモータジェネレータ制御部95とに伝達される際には、まず、記憶部101に記憶された目標ヨーレートと、ヨーレートセンサ59で検出され、ECU90の処理部91が有するヨーレート取得部92で取得したヨーレートである実ヨーレートとの差を算出する。
また、目標ヨーレートは、実ヨーレートとの差の算出に用いられると同時に、理想モータジェネレータ110に伝達される。目標ヨーレートが伝達された理想モータジェネレータ110は、目標ヨーレートが、この理想モータジェネレータ110に入力され、理想的な状態におけるモータジェネレータ20に目標ヨーレートが入力された場合における出力をする。つまり、理想モータジェネレータ110は、目標ヨーレートを入力することにより、理想的な状態におけるモータジェネレータ20を目標ヨーレートに基づいて作動させ、このモータジェネレータ20が回生制動を行なった場合におけるヨーレートを出力する。
このように、理想モータジェネレータ110に目標ヨーレートが入力され、理想モータジェネレータ110からヨーレートが出力された場合には、さらにこのヨーレートと、ECU90のヨーレート取得部92で取得したヨーレートである実ヨーレートとの差を算出する。これらのヨーレートの差は、入力された信号の大きさを調整して出力可能なゲインブロック111に入力され、信号の大きさが調整される。ゲインブロック111でヨーレートの出力信号を調整した後は、さらに、上述した目標ヨーレートと実ヨーレートとの差と、ゲインブロック111から出力されたヨーレートとの差を算出する。
ECU90のモータジェネレータ制御部95には、このようにして算出した算出結果が伝達される。モータジェネレータ制御部95では、この入力結果に基づき、モータジェネレータ20を制御して入力されたヨーレートに基づいて回生制動を行なわせる。これにより、車両1の挙動は変化し、ヨーレートセンサ59は、この挙動の変化によって変化するヨーレートを検出する。ヨーレートセンサ59で検出したヨーレートは、ヨーレート取得部92で取得し、再び記憶部101に記憶された目標ヨーレートとの差、及び理想モータジェネレータ110から出力されたヨーレートとの差の算出に用いられる。
モータジェネレータ20の回生制動の制御は、このように、ヨーレートセンサ59による検出結果と目標ヨーレートとを比較することにより、ヨーレートセンサ59による検出結果が目標ヨーレートに近付くように制御する。つまり、モータジェネレータ20の回生制動の制御は、フィードバック制御により行なう。
図7は、本発明の実施例に係る車両挙動制御装置の処理手順を示すフロー図である。次に、実施例に係る車両挙動制御装置5の制御方法、即ち、当該車両挙動制御装置5の処理手順について説明する。実施例に係る車両挙動制御装置5の処理手順では、まず車両1走行時におけるヨーレートを取得する(ステップST101)。このヨーレートは、車両1に設けられたヨーレートセンサ59による検出結果がECU90の処理部91が有するヨーレート取得部92に伝達され、このヨーレート取得部92で取得する。このようにヨーレート取得部92で取得したヨーレートが、上記のフィードバック制御の説明中における実ヨーレートになる。
次に、オーバーステアが発生しているかを判定する(ステップST102)。この判定は、ヨーレート取得部92で取得したヨーレートが、ECU90の処理部91が有するオーバーステア判定部93に伝達され、伝達されたヨーレートよりオーバーステア判定部93によって判定する。具体的には、ヨーレートセンサ59は、走行中における車両1の角度の変化と角速度とを検出し、検出結果をオーバーステア判定部93に伝達する。オーバーステア判定部93は、ヨーレートセンサ59から伝達された角速度と、オーバーステアが発生しているかの判定に用いる閾値とを比較し、角速度が閾値よりも大きい場合にはオーバーステアが発生していると判定する。
なお、オーバーステアが発生しているか否かの判定に用いる閾値は、予めECU90の記憶部101に記憶されており、具体的には、上記のフィードバック制御の説明中における目標ヨーレートになっている。また、オーバーステア判定部93によってこの閾値と比較するヨーレートは、フィードバック制御の説明中における、目標ヨーレートと実ヨーレートとの差と、理想モータジェネレータ110から出力されたヨーレートと実ヨーレートとの差との差を算出することにより求められるヨーレートになっている。オーバーステア判定部93での判定により、オーバーステアは発生していないと判定された場合には、この処理手順から抜け出る。
また、オーバーステア判定部93での判定により、オーバーステアが発生していると判定された場合には、次に、モータジェネレータ20での回生制動量を算出する(ステップST103)。この回生制動量の算出は、ヨーレート取得部92で取得したヨーレートが、ECU90の処理部91が有する回生制動量算出部94に伝達され、回生制動量算出部94で算出する。回生制動量算出部94は、ヨーレート取得部92から伝達されたヨーレートに基づいてモータジェネレータ20での回生制動量を算出する。詳しくは、回生制動量算出部94は、ヨーレート取得部92で取得したヨーレートが大きくなるに従って、回生制動量が大きくなるように算出する。
次に、回生制動をONにする(ステップST104)。即ち、回生制動量を算出した後は、次に、モータジェネレータ20で回生制動を行なう。このように、モータジェネレータ20で回生制動を行なう場合には、ECU90の処理部91が有するモータジェネレータ制御部95によって、モータジェネレータ20への電気の供給を停止する。これにより、モータジェネレータ20は動力を発生しなくなり、後輪42から伝達される回転によって発電をしつつ、後輪42を制動する回生制動を行なう状態になる。
また、このように回生制動を行なう際には、回生制動量算出部94で算出した回生制動量が、ECU90の処理部91が有する回生制動量制御部96に伝達され、回生制動量制御部96でリダクション機構21を制御することにより制御する。詳しくは、回生制動量制御部96はリダクション機構21を制御し、後輪42の回転が後輪用ドライブシャフト28やリダクション機構21などを伝わってモータジェネレータ20に伝達される際に、モータジェネレータ20のトルクが、回生制動量算出部94で算出した回生制動量になる回転数になるようにリダクション機構21の変速比を変更する。
このように、回生制動量制御部96でリダクション機構21を制御する場合には、モータジェネレータ20のトルクに対する回転数のマップ(図3参照)を予め作成して記憶部101に記憶させておく。モータジェネレータ20による回生制動量が、回生制動量算出部94で算出した回生制動量になるようにする制御するには、リダクション機構21の変速比を変更し、後輪42の回転が伝達されることにより回転するモータジェネレータ20の回転数を、回生制動量算出部94で算出した回生制動量、即ちモータジェネレータ20のトルクになる回転数にする。これにより、回生制動量算出部94で算出した回生制動量を、モータジェネレータ20に発生させることができる。
また、このように回生制動量制御部96は、回生制動量算出部94で算出した回生制動量になるように、リダクション機構21を制御することを介してモータジェネレータ20の回生制動量を制御することができるように設けられている。詳しくは、回生制動量制御部96は、ヨーレート取得部92で取得したヨーレートが大きくなるに従って、モータジェネレータ20で発生させる回生制動の回生制動量を大きくすることが可能に設けられている。
以上の車両挙動制御装置5は、車両1の旋回中にヨーレートに基づいた大きさの回生制動量でモータジェネレータ20に回生制動を行なわせ、後輪42を制動している。このモータジェネレータ20は、車両1の走行中には、状況に応じて後輪42を駆動させたり回生制動によって制動したりしているので、車両1の旋回中にヨーレートに基づいた回生制動量で回生制動を行なうことにより後輪42を制動する場合、高い応答性で制動することができる。これにより、旋回中の車両1にオーバーステアが発生した場合でも、素早くオーバーステアを抑制できる。
また、このようなモータジェネレータ20は、車両1を走行させる動力源としてエンジン10とモータジェネレータ20とを併用するハイブリッド車両では従来から用いられており、また、ECU90の処理部91が有するヨーレート取得部92も、車両1の走行時における挙動を制御する場合には、従来から用いられている。これらのように、従来から用いられているモータジェネレータ20やヨーレート取得部92を用いてオーバーステアを抑制することにより、ブレーキを各車輪40で独立して制御可能に設けるなど車両1の装備が複雑な構成になることを抑制でき、製造コストが上昇することを抑制できる。これらの結果、コストの上昇を抑え、回生も行ないつつオーバーステアを抑制することができる。
また、実施例に係る車両挙動制御装置5は、ECU90の処理部91に、ヨーレート取得部92で取得したヨーレートよりオーバーステアが発生しているかを判定可能なオーバーステア判定部93を有している。このため、ヨーレートに基づいた回生制動量で回生制動を行なう際に、車両1にオーバーステアが発生しているか否かをオーバーステア判定部93で判定することができ、車両1にオーバーステアが発生しているとオーバーステア判定部93で判定した場合に、モータジェネレータ20で回生制動を行なうことができる。この結果、より確実にオーバーステアを抑制することができる。
また、このように、オーバーステアを抑制する際に、モータジェネレータ20の回生制動を用いて抑制することにより、車両1の走行時における運動エネルギーを回収することができる。この結果、車両1を走行させる際の低燃費化を図ることができる。
なお、上述した説明では、後輪42に駆動力が作用することにより発生するオーバーステアを抑制することについて説明してあるが、モータジェネレータ20の回生制動により抑制するオーバーステアは、後輪42に駆動力が作用することにより発生するオーバーステア以外のものでもよい。例えば、オーバーステアは、前輪41のグリップ力に対して後輪42のグリップ力が低い場合や、旋回半径に対して速い速度で旋回走行をした場合などでも発生するため、これらの原因により発生したオーバーステアも、モータジェネレータ20の回生制動により抑制してもよい。オーバーステアの発生原因に関わらず、ヨーレートに基づいた回生制動量でモータジェネレータ20を回生制動させることにより、コストの上昇を抑え、回生も行ないつつ、車両1の旋回走行時におけるオーバーステアを抑制することができる。