JP2013180658A - 車両姿勢制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の進行方向を適切に制御することを可能にする車両姿勢制御装置を提供する。
【解決手段】前輪３１，３２を制御する前輪制御装置６および後輪３３，３４を制御する後輪制御装置７を用いて車両１の姿勢を制御する車両姿勢制御装置４は、前輪３１，３２の車軸である前軸ＡＦにおける横すべり角βｆおよび後輪３３，３４の車軸である後軸ＡＲにおける横すべり角βｒに基づいて、前輪制御装置６および後輪制御装置７のいずれか一方を車両１の姿勢を制御するための装置として選択する。
【選択図】図１

Description

本発明は、前輪を制御する前輪制御装置および後輪を制御する後輪制御装置を用いて車両の姿勢を制御する車両姿勢制御装置に関する。

一般に、車両姿勢制御装置は、規範ヨーレートに基づいて前輪および後輪を制御する。例えば、車速および操舵角等の情報に基づいて目標の規範ヨーレートを算出し、この規範ヨーレートとヨーレートセンサにより検出されたヨーレートとの偏差に基づいて、前輪および後輪を制御する。

特許文献１は、車両姿勢制御装置の一例を開示している。この車両姿勢制御装置は、車両が規範ヨーレートに基づく運動となるように、舵角制御機構とトルク制御機構の作動量を決定するヨーモーメント配分決定手段を備える。このヨーモーメント配分決定手段は、前後輪のタイヤ摩擦円の余裕度合やヨーモーメントの目標値の周波数成分などに応じて舵角制御機構とトルク制御機構のヨーモーメント配分を決定する。

特開２００８−９４２１４号公報

一般に、規範ヨーレートは、タイヤ特性が線形領域に属する車両モデルすなわち線形車両モデルと、タイヤが路面をグリップして走行する状態におけるヨーレートセンサの出力とに基づいて設定される。しかし、規範ヨーレートとヨーレートセンサの出力とに偏差が生じていない場合、すなわちタイヤがグリップしている場合、車両姿勢制御装置は規範ヨーレートに基づく車両の姿勢制御を実行しない。このため、タイヤがグリップしている場合において、車両の進行方向を適切に制御することができない。

また、所定の車両仕様を前提に予め規定された規範ヨーレートの演算式を有する車両姿勢制御装置において、乗車人数、および積載重量等に応じた車両仕様（例えば、車両重量およびサスペンション特性等）が所定の車両仕様から変化した場合、予め規定された規範ヨーレートの演算式では車両仕様に応じた規範ヨーレートを算出することができない。このため、車両の進行方向を適切に制御することができない。

本発明は、上記課題を解決するため、車両の進行方向を適切に制御することを可能にする車両姿勢制御装置を提供することを目的とする。

（１）第１の手段は、請求項１に記載の発明すなわち、前輪を制御する前輪制御装置および後輪を制御する後輪制御装置を用いて車両の姿勢を制御する車両姿勢制御装置において、前記前輪の車軸における横すべり角βｆおよび前記後輪の車軸における横すべり角βｒに基づいて、前記前輪制御装置および前記後輪制御装置のいずれか一方を前記車両の姿勢を制御するための装置として選択することを要旨とする。

横すべり角βｆは、車両の回転中心が前輪の車軸に近くなるにつれて小さくなる。横すべり角βｒは、車両の回転中心が後輪の車軸に近くなるにつれて小さくなる。すなわち、横すべり角βｆおよび横すべり角βｒは、車両の回転中心と相関を有する。他方、前輪または後輪の制御により車両の進行方向を制御するとき、車両の回転中心に近い車輪を制御することにより、車両の進行方向を速やかに変化させることが可能になる。

上記発明は、車両の回転中心と相関を有する横すべり角βｆおよび横すべり角βｒに基づいて、前輪制御装置および後輪制御装置のいずれか一方を選択して前輪または後輪を制御するため、車両の進行方向を適切に制御することができる。

（２）第２の手段は、請求項２に記載の発明すなわち、請求項１に記載の車両姿勢制御装置において、前記横すべり角βｆおよび前記横すべり角βｒに基づいて、前記前輪制御装置による前記前輪の制御量および前記後輪制御装置による前記後輪の制御量のいずれか一方を算出することを要旨とする。

（３）第３の手段は、請求項３に記載の発明すなわち、請求項１または２に記載の車両姿勢制御装置において、前記横すべり角βｆ、前記横すべり角βｒ、および所定の目標制御バランス値αに基づいて、前記前輪制御装置および前記後輪制御装置のいずれか一方を前記車両の姿勢を制御するための装置として選択することを要旨とする。

上記発明によれば、車両姿勢制御装置が、横すべり角βｆと横すべり角βｒの単なる大小関係だけでなく、所定の目標制御バランス値αも加味して前輪制御装置および後輪制御装置のいずれか一方を選択して前輪または後輪を制御するため、車両の進行方向の制御の自由度を高めることができる。

（４）第４の手段は、請求項４に記載の発明すなわち、請求項３に記載の車両姿勢制御装置において、「｜βｆ・α｜−｜βｒ・（１−α）｜＞０」が成立するとき、前記後輪制御装置を選択し、「｜βｆ・α｜−｜βｒ・（１−α）｜＜０」が成立するとき、前記前輪制御装置を選択し、「α」、は０以上かつ１以下の値であることを要旨とする。

上記発明によれば、「βｆ・α」の大きさと「βｒ・（１−α）」の大きさの大小に応じて、前輪制御装置または後輪制御装置を選択することにより、車両の進行方向を適切に制御することができる。また、目標制御バランス値αを１に近づけることにより、「｜βｆ・α｜−｜βｒ・（１−α）｜＞０」が成立する可能性が高くなるため、後輪制御装置による車両の姿勢制御を重視することができる。また、目標制御バランス値αを０に近づけることにより「｜βｆ・α｜−｜βｒ・（１−α）｜＜０」が成立する可能性が高くなるため、前輪制御装置による車両の姿勢制御を重視することができる。

（５）第５の手段は、請求項５に記載の発明すなわち、請求項３または４に記載の車両姿勢制御装置において、前記横すべり角βｆ、前記横すべり角βｒ、および前記目標制御バランス値αに基づいて、前記前輪制御装置による前記前輪の制御量および前記後輪制御装置による前記後輪の制御量のいずれか一方を算出することを要旨とする。

（６）第６の手段は、請求項６に記載の発明すなわち、請求項３〜５のいずれか一項に記載の車両姿勢制御装置において、前記目標制御バランス値αを車速に応じて変化させることを要旨とする。

上記発明によれば、目標制御バランス値αが車速に応じて変化するため、車速に応じて前輪制御装置および後輪制御装置が使い分けられ、車体の横すべり角を車速に応じて制御することができる。

（７）第７の手段は、請求項７に記載の発明すなわち、請求項１〜６のいずれか一項に記載の車両姿勢制御装置において、前記横すべり角βｆ、前記横すべり角βｒ、および前記車両のヨーレートに基づいて、前記前輪制御装置による前記前輪の制御量および前記後輪制御装置による前記後輪の制御量の少なくとも一方を算出することを要旨とする。

上記発明によれば、車両姿勢制御装置が、横すべり角βｆおよび横すべり角βｒだけでなく、車両のヨーレートも加味して前輪制御装置による前輪の制御量および後輪制御装置による後輪の制御量の少なくとも一方を算出する。このため、車両の前後方向に延びる左右中心軸に対して車両の進行方向のなす角度、すなわち車両の姿勢だけでなく、車両の走行軌跡も制御することができる。

本発明は、車両の進行方向を適切に制御することができる車両姿勢制御装置を提供する。

本発明の一実施形態の車両姿勢制御装置について、その全体構造を模式的に示す構成図。 同実施形態の車両姿勢制御装置について、車両を模式的に示す模式図。 同実施形態の車両姿勢制御装置により実行される車両姿勢制御処理について、その手順を示すフローチャート。 同実施形態の車両姿勢制御装置について、車両の姿勢制御を示す模式図。 同実施形態の車両姿勢制御装置について、車両の姿勢制御を示す模式図。 本発明のその他の実施形態の車両姿勢制御装置について、車両の姿勢制御を示す模式図。 本発明のその他の実施形態の車両姿勢制御装置について、車両の姿勢制御を示す模式図。

図１に、車体２と車輪３と車両姿勢制御装置４とを備えた車両１の全体構成を示す。なお、図中の矢印Ｘは、前方および後方を含む前後方向を示す。また、図中の矢印Ｙは、左方および右方を含む左右方向を示す。前後方向と左右方向は互いに直交する直線方向である。前後方向および左右方向に直交する直線方向を、上方および下方を含む上下方向とする。前後方向および左右方向および上下方向は、車両１に固定された直交座標系における座標軸に平行な方向を示している。

前側の車輪３である前輪３１，３２は、前側の車軸Ａである前軸ＡＦを回転中心軸として回転する。左前輪３１は、車体２の左前側部位に位置する。右前輪３２は、車体２の右前側部位に位置する。

後側の車輪３である後輪３３，３４は、後側の車軸Ａである後軸ＡＲを回転中心軸として回転する。左後輪３３は、車体２の左後側部位に位置する。右後輪３４は、車体２の右後側部位に位置する。

パワーステアリング装置１２は、前輪３１，３２と、前輪３１，３２の舵角を制御するための操舵ハンドル１１とを接続する。前輪３１，３２の舵角は、操舵ハンドル１１が操作されることによって変化する。一方、後輪３３，３４の舵角は変化しない。

車両姿勢制御装置４は、車体すべり角推定装置５と、車輪速センサ４１〜４４と、加速度センサ４５と、ヨーレートセンサ４６と、舵角センサ４７と、メモリ４８と、演算装置４９と、前輪制御装置６と、後輪制御装置７とを有する。

車体すべり角推定装置５は、車体２の横すべり角を推定する。車体２の横すべり角は、例えば、車両１のヨーレートおよび加速度と、路面の摩擦係数とに基づいて算出される。なお、路面の摩擦係数はその推定精度が低ければ、横すべり角の推定精度が低くなるため、路面の摩擦係数に代えて車輪３に作用する横力に基づいて横すべり角が算出されることが好ましい。車輪３に作用する横力はタイヤ横力センサ（図示略）が検出する。

車輪速センサ４１は、左前輪３１の回転速度を検出する。車輪速センサ４２は、右前輪３２の回転速度を検出する。車輪速センサ４３は、左後輪３３の回転速度を検出する。車輪速センサ４４は、右後輪３４の回転速度を検出する。車輪速センサ４１〜４４により検出された車輪３の回転速度である車輪速に基づいて、車両１の進行方向に進む速度である車速が算出される。

加速度センサ４５としては、例えば前後方向および左右方向および上下方向の加速度を検出する３軸加速度センサが設けられている。
ヨーレートセンサ４６は、上下方向を回転中心軸とする車両１の回転の角速度であるヨーレートを検出する。

舵角センサ４７は、前輪３１，３２の舵角を検出する。舵角センサ４７により検出される舵角は、前輪３１，３２の実舵角を示し、操舵ハンドル１１の操舵角とは異なる。
メモリ４８は、情報を記憶する不揮発性の情報記憶装置である。メモリ４８は、演算装置４９が実行するプログラムおよびプログラムに用いる情報として、車両１の重心から前軸ＡＦまでの距離、車両１の重心から後軸ＡＲまでの距離、及び目標制御バランス値等の情報を記憶している。メモリ４８に記憶された目標制御バランス値を書き換えることにより、目標制御バランス値の再設定が可能である。

演算装置４９は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）により構成される集積回路である。演算装置４９は、メモリ４８に記憶されているプログラムに基づいて車両姿勢制御処理を実行する。車両姿勢制御処理において、演算装置４９は、前軸ＡＦにおける車体２の横すべり角と、後軸ＡＲにおける車体２の横すべり角とを算出して、これらの横すべり角に基づいて、前輪制御装置６および後輪制御装置７を制御する。

前輪制御装置６は、操舵ハンドル１１の舵角と連動せずに前輪３１，３２の舵角を制御することが可能なアクティブステアリング装置である。前輪制御装置６は、舵角センサ４７を内蔵する。

後輪制御装置７は、後輪３３，３４の駆動力の配分比率を制御する左右駆動力配分装置である。後輪制御装置７は、駆動輪である後輪３３，３４について、左後輪３３の駆動力と右後輪３４の駆動力の比率を制御する。

図２を参照して、車両１の姿勢制御に用いられる物理量等の定義を説明する。
一点鎖線Ｃは、車両１の左右中心軸（以下、「左右中心軸Ｃ」）を示している。左右中心軸Ｃは車両１の前後方向に対して平行に延びる。

点Ｇは、車両１および車体２の重心（以下、「重心Ｇ」）を示している。車両１において、重心Ｇは、前後方向における前軸ＡＦと後軸ＡＲとの間に位置する。
点Ｒは、上下方向を回転中心軸とする車両１および車体２の回転中心（以下、「回転中心Ｒ」）を示している。

矢印γは、回転中心Ｒを軸とした車両１の回転方向（旋回方向）を示している。
ヨーレートセンサ４６により検出される車両１のヨーレートは、図中の矢印γを正の方向とする車両１の角速度である。車輪速センサ４１〜４４により検出される車速は、車両１の前方を正の方向とする車両１の速度である。

角βは、車体すべり角推定装置５により推定される車体２の横すべり角（以下、「車体すべり角β」）に相当する。車体すべり角βは、車両１の左右中心軸Ｃ上の任意の点において、車両１の進行方向Ｄと左右中心軸Ｃとのなす角である。

角βｆは、前軸ＡＦにおける車体２の横すべり角（以下、「横すべり角βｆ」）に相当する。横すべり角βｆは、車両１の左右中心軸Ｃ上かつ前軸ＡＦ上において、矢印Ｄｆで示す車両１の前側部位が滑ろうとする方向（以下、「前軸すべり方向Ｄｆ」）と、車両１の左右中心軸Ｃとのなす角である。左右中心軸Ｃに対して旋回方向内側（矢印γで示す方向）に前軸すべり方向Ｄｆが向いているとき、横すべり角βｆは正の数で表される。左右中心軸Ｃに対して旋回方向外側に前軸すべり方向Ｄｆが向いているとき、横すべり角βｆは負の数で表される。

角βｒは、後軸ＡＲにおける車体２の横すべり角（以下、「横すべり角βｒ」）に相当する。横すべり角βｒは、車両１の左右中心軸Ｃ上かつ後軸ＡＲ上において、矢印Ｄｒで示す車両１の後側部位が滑ろうとする方向（以下、「後軸すべり方向Ｄｒ」）と、車両１の左右中心軸Ｃとのなす角である。左右中心軸Ｃに対して旋回方向外側（矢印γの反対側方向）に後軸すべり方向Ｄｒが向いているとき、横すべり角βｒは正の数で表される。左右中心軸Ｃに対して旋回方向内側に後軸すべり方向Ｄｒが向いているとき、横すべり角βｒは正の数で表される。

横すべり角βｆは、回転中心Ｒが前軸ＡＦから離れるにつれて大きくなる。また、横すべり角βｒは、回転中心Ｒが後軸ＡＲから離れるにつれて大きくなる。したがって、回転中心Ｒが前軸ＡＦと後軸ＡＲとの間に位置するとき、横すべり角βｆが大きくなるにつれて横すべり角βｒは小さくなる。一方、横すべり角βｒが大きくなるにつれて横すべり角βｆは小さくなる。

角δは、前輪３１，３２の舵角（以下、「舵角δ」）である。舵角δは、図中の二点鎖線Ｒ１で示す前輪３１，３２の回転面に平行な方向と、前後方向とのなす角である。二点鎖線Ｒ２は、後輪３３，３４の回転面に平行な方向を示している。

矢印Ｌｆは、前後方向において回転中心Ｒから前軸ＡＦまでの距離（以下、「距離Ｌｆ」）を示している。また、矢印Ｌｒは、前後方向において回転中心Ｒから後軸ＡＲまでの距離（以下、「距離Ｌｒ」）を示している。前後方向における前軸ＡＦと後軸ＡＲの間に回転中心Ｒが位置するとき、距離Ｌｆと距離Ｌｒの和は、矢印Ｌで示す車両１のホイールベースと等しい。すなわち、距離Ｌｆを「Ｌｆ」とし、距離Ｌｒを「Ｌｒ」とし、車両１のホイールベースを「Ｌ」としたときに、「Ｌｆ＋Ｌｒ＝Ｌ」の数式が成立する。前軸ＡＦよりも車両１の前方に回転中心Ｒが位置するとき、距離Ｌｆは負の数で表される。

なお、前後方向において前軸ＡＦから後軸ＡＲまでの距離に相当する車両１のホイールベースは、矢印Ｃｆで示す重心Ｇから前軸ＡＦまでの距離（以下、「距離Ｃｆ」）と、矢印Ｃｒで示す重心Ｇから後軸ＡＲまでの距離（以下、「距離Ｃｒ」）との和に等しい。したがって、図中の矢印Ｅで示す重心Ｇから回転中心Ｒまでの距離を「Ｘ」とし、距離Ｃｆを「Ｃｆ」とし、距離Ｃｒを「Ｃｒ」としたとき、「Ｌｆ＝Ｃｆ＋Ｘ」の数式および「Ｌｒ＝Ｃｒ−Ｘ」の数式が成立する。重心Ｇに対して車両１の前方に回転中心Ｒが位置するとき、重心Ｇから回転中心Ｒまでの距離は負の数で表される。

また、横すべり角βｆを「βｆ」とし、横すべり角βｒを「βｒ」としたとき、回転中心Ｒについて「Ｌｒ・βｆ＋Ｌｆ・βｒ＝０」の数式が成立する。したがって、横すべり角βｆ，βｒが推定されることにより、距離Ｌｆ，Ｌｒが算出可能、すなわち回転中心Ｒが導出可能である。

図３を参照して、車両姿勢制御装置４が実行する「車両姿勢制御処理」について説明する。図３に示す一連の処理は、ステップＳ１を除いて、演算装置４９により実行される。
ステップＳ１では、車体すべり角推定装置５が、横すべり角βを推定する。横すべり角βの推定結果は、車体すべり角推定装置５から演算装置４９に入力される。

ステップＳ２では、ヨーレートセンサ４６を用いて車両１のヨーレートを検出する。ステップＳ３では、車輪速センサ４１〜４４を用いて車輪３の車輪速を検出して、車輪速に基づいて車速を算出する。ステップＳ４では、舵角センサ４７を用いて前輪３１，３２の舵角を検出する。

ステップＳ５では、ステップＳ１で推定された横すべり角βと、メモリ４８に予め記憶されている重心Ｇから前軸ＡＦまでの距離Ｃｆと、ステップＳ２で検出された車両１のヨーレートと、ステップＳ３で算出された車速とに基づいて、横すべり角βｆを推定する。具体的には、下記数式（１）から横すべり角βｆを算出する。なお、以下の数式において、横すべり角βｆを「βｆ」とし、横すべり角βを「β」とし、距離Ｃｆを「Ｃｆ」とし、車両１のヨーレートを「γ」とし、車速を「Ｖ」としている。

上記数式（１）は、一般的な車両モデルにおける前輪の横すべり角を表す数式において、前輪の舵角を「０」としたときの数式と同じである。

ステップＳ６では、ステップＳ１で推定された横すべり角βと、メモリ４８に予め記憶されている重心Ｇから後軸ＡＲまでの距離Ｃｒと、ステップＳ２で検出された車両１のヨーレートと、ステップＳ３で算出された車速とに基づいて、横すべり角βｒを推定する。具体的には、下記数式（２）から横すべり角βｒを算出する。なお、以下の数式において、横すべり角βｒを「βｒ」とし、距離Ｃｒを「Ｃｒ」としている。

上記数式（２）は、一般的な車両モデルにおける後輪の横すべり角を表す数式と同じである。

ステップＳ７では、メモリ４８に予め記憶されている目標制御バランス値と、ステップＳ５で推定された横すべり角βｆと、ステップＳ６で推定された横すべり角βｒとに基づいて、車両１の姿勢制御に使用する制御装置が決定される。具体的には、下記数式（３）を満たすとき、後輪制御装置７を使用することを決定する。一方、下記数式（４）を満たすとき、前輪制御装置６を使用することを決定する。なお、以下の数式において、目標制御バランス値を「α」としている。

上記数式（３）および（４）の成立は、「βｆ・α」の絶対値と「βｒ・（１−α）」の絶対値との大小関係、すなわち、「βｆ・α」の大きさと「βｒ・（１−α）」の大きさとの差Δβに依存する。以下、「｜α・βｆ｜−｜（１−α）・βｒ｜」の数式で表される差Δβを「Δβ」とする。

上記数式（３）および（４）において「α」が「０．５」のときは、横すべり角βｆが横すべり角βｒよりも大きいときに、後輪制御装置７を使用することが決定され、横すべり角βｒが横すべり角βｆよりも大きいときに、前輪制御装置６を使用することが決定される。すなわち、「α」を「０．５」とすると、回転中心Ｒが前輪３１，３２よりも後輪３３，３４に近いときに後輪制御装置７を使用することが決定され、回転中心Ｒが後輪３３，３４よりも前輪３１，３２に近いときに前輪制御装置６を使用することが決定される。したがって、「α」が「０．５」のときには、前輪３１，３２と後輪３３，３４との中央、すなわち、前軸ＡＦと後軸ＡＲとの中央を境界として、この境界に対する回転中心Ｒの位置に応じて、前輪制御装置６および後輪制御装置７の使い分けが決定される。目標制御バランス値を「１」に近づけることにより、上記数式（３）が成立する可能性が高くなるため、後輪制御装置７による車両１の姿勢制御を重視することができる。また、目標制御バランス値を「０」に近づけることにより、上記数式（４）が成立する可能性が高くなるため、前輪制御装置６による車両１の姿勢制御を重視することができる。

ステップＳ８では、メモリ４８に予め記憶されている目標制御バランス値と、ステップＳ５で推定された横すべり角βｆと、ステップＳ６で推定された横すべり角βｒとに基づいて、車両１の姿勢を制御するための制御量を算出する。具体的には、下記数式（５）から制御量を算出する。なお、以下の数式において、制御量を「Ｃｖ」としている。

回転中心Ｒが前後方向において前軸ＡＦと後軸ＡＲとの間に位置する車両１においては、「βｆ」と「βｒ」は互いに異符号である。「Ｃｖ」は、前輪制御装置６による前輪３１，３２の制御量、後輪制御装置７による後輪３３，３４の制御量に相当する。前輪３１，３２の制御量は、前輪３１，３２の舵角の変化量に相当する。また、後輪３３，３４の制御量は、左後輪３３の駆動力と右後輪３４の駆動力の差に相当する。

なお、左右中心軸Ｃに対して旋回方向外側に後軸すべり方向Ｄｒが向いているときに、横すべり角βｆが正の数で表される場合には、上記（５）の数式に代えて「Ｃｖ＝｛α・βｆ｝−｛（１−α）・βｒ｝」から制御量が算出される。

ステップＳ９では、ステップＳ８で算出された制御量に基づいて、ステップＳ７で決定された前輪制御装置６および後輪制御装置７の一方を使用することにより、前輪３１，３２および後輪３３，３４の一方が制御されて、車両１の姿勢が制御される。すなわち、ステップＳ７で前輪制御装置６を使用することが決定された場合には、ステップＳ９では、演算装置４９が、ステップＳ８で算出された制御量を制御信号として前輪制御装置６に出力する。一方、ステップＳ７で後輪制御装置７を使用することが決定された場合には、ステップＳ９では、演算装置４９が、ステップＳ８で算出された制御量を制御信号として後輪制御装置７に出力する。

ステップＳ９において、演算装置４９から制御信号が入力された前輪制御装置６は、ステップＳ８で算出された制御量に基づいて、「｛α・βｆ｝＋｛（１−α）・βｒ｝」が「０」に近づくように前輪３１，３２の舵角を制御する。このとき、ステップ８で算出された制御量が大きいほど、前輪３１，３２の舵角の変化量を大きくする。

また、ステップＳ９において、演算装置４９から制御信号が入力された後輪制御装置７は、ステップＳ８で算出された制御量に基づいて、「｛α・βｆ｝＋｛（１−α）・βｒ｝」が「０」に近づくように後輪３３，３４の駆動力の配分比率を制御する。このとき、ステップ８で算出された制御量が大きいほど、左後輪３３の駆動力と右後輪３４の駆動力の差を大きくする。

以上のようにして、車両姿勢制御装置４は、前軸ＡＦにおける横すべり角βｆと、後軸ＡＲにおける横すべり角βｒとに基づいて、前輪制御装置６および後輪制御装置７を選択的に用いて車両１の姿勢を制御する。

図４を参照して、「α＝０．５」かつ「Δβ＞０」のときの車両１の姿勢制御を説明する。このとき、後輪制御装置７による後輪３３，３４の制御が行われ、前輪制御装置６による前輪３１，３２の制御は行われない。図４において車両１は、矢印γの方向に回転しているものとする。

「α＝０．５」かつ「Δβ＞０」のとき、車両１は、その進行方向Ｄが左右中心軸Ｃに対して車両１の回転方向側に位置するヘッドアウト姿勢の状態である。車両１の姿勢がヘッドアウト姿勢のとき、車両１の進行方向Ｄは、車両１の前方を、車両１の回転方向（旋回方向）に０度超９０度未満の範囲で回転させた方向である。また、このとき車両１の回転中心Ｒは、車両１の前後方向において前軸ＡＦと後軸ＡＲの間に位置している。車両１がヘッドアウト姿勢の状態であるとき、車両１の進行方向Ｄと左右中心軸Ｃを一致させるためには、回転中心Ｒが前方に移動するように車両１の前側部位を矢印γの方向にさらに回転させればよい。

ここで、「α＝０．５」かつ「Δβ＞０」のときは、「α＝０．５」かつ「Δβ＜０」であるときに比べて、車両１の回転中心Ｒは車両１の後側に存在して、横すべり角βｆは横すべり角βｒに比べて大きいと判断できる。従って、小さな横すべり角βｒが発生している後軸ＡＲに設けられた後輪３３，３４を制御することにより、大きな横すべり角βｆが発生している前軸ＡＦに設けられた前輪３１，３２を制御する場合に比べて、車両１の前側部位を速やかに回転させることができる。

「α＝０．５」のとき、「｛α・βｆ｝＋｛（１−α）・βｒ｝」を「０」に近づけることは、車両１の回転中心Ｒを前後方向において前軸ＡＦと後軸ＡＲの中央に移動させること、すなわち前後方向において前軸ＡＦと後軸ＡＲの中央における車体２の横すべり角βを「０」に近づけることを意味する。したがって、後輪制御装置７は、図４中の二点鎖線の矢印で示すように、左後輪３３の駆動力に比べて、右後輪３４の駆動力を大きくすることにより、横すべり角βの角度を「０」に近づける。

図５を参照して、「α＝０．５」かつ「Δβ＜０」のときの車両１の姿勢制御を説明する。このとき、前輪制御装置６による前輪３１，３２の制御が行われ、後輪制御装置７による後輪３３，３４の制御は行われない。図５において車両１は、矢印γの方向に回転しているものとする。

「α＝０．５」かつ「Δβ＜０」のとき、車両１は、車両１の回転中心Ｒが前輪３１，３２よりに位置するヘッドアウト姿勢の状態、もしくは、図５に示されるように、車両１の進行方向Ｄが左右中心軸Ｃに対して車両１の回転方向の反対側に位置するヘッドイン姿勢の状態である。車両１の姿勢がヘッドイン姿勢のとき、車両１の進行方向Ｄは、車両１の前方を、車両１の回転方向（旋回方向）の反対側に０度超９０度未満の範囲で回転させた方向である。また、このとき車両１の回転中心Ｒは、車両１の前後方向において前軸ＡＦよりも前方に位置している。車両１がヘッドイン姿勢の状態であるとき、車両１の進行方向Ｄと左右中心軸Ｃを一致させるためには、回転中心Ｒが後方に移動するように車両１の前側部位を矢印γの反対方向に回転させればよい。

ここで、「α＝０．５」かつ「Δβ＜０」のときは、「α＝０．５」かつ「Δβ＞０」であるときに比べて、車両１の回転中心Ｒは車両１の前側に存在して、横すべり角βｒは横すべり角βｆに比べて大きいと判断できる。したがって、小さな横すべり角βｆが発生している前軸ＡＦに設けられた前輪３１，３２を制御することにより、大きな横すべり角βｒが発生している後軸ＡＲに設けられた後輪３３，３４を制御する場合に比べて、車両１の前側部位を速やかに回転させることができる。

「α＝０．５」のとき、「｛α・βｆ｝＋｛（１−α）・βｒ｝」を「０」に近づけることは、前後方向において前軸ＡＦと後軸ＡＲの中央における車体２の横すべり角βを「０」に近づけることを意味する。したがって、前輪制御装置６は、図５中の二点鎖線の矢印で示すように、前輪３１，３２の回転面を、車両１の回転方向の反対側方向に回転させることにより、横すべり角βの角度を「０」に近づける。

以上のように、「α＝０．５」のときは、前軸ＡＦから後軸ＡＲまでの間が「５：５」で区切られる位置に回転中心Ｒが移動するように、車両１の姿勢が制御される。また、「α＝０．３」のときは、前軸ＡＦから後軸ＡＲまでの間が「７：３」で区切られる位置に回転中心Ｒが移動するように、車両１の姿勢が制御される。すなわち、前軸ＡＦから後軸ＡＲまでの間が「（１−α）：α」で区切られる位置に回転中心Ｒが移動するように、車両１の姿勢が制御される。

車両姿勢制御装置４の作用について説明する。
横すべり角βｆと横すべり角βｒと所定の目標制御バランス値とに基づいて、前輪制御装置６および後輪制御装置７のうち車両１の姿勢制御に用いられる制御装置が決定されるとともに、車両１の姿勢を制御するための制御量が算出される。すなわち、前輪制御装置６および後輪制御装置７を用いて車両１の姿勢を制御する車両姿勢制御装置４は、横すべり角βｆと横すべり角βｒに基づいて、前輪制御装置６および後輪制御装置７を使い分ける。「Δβ＞０」のときは、後輪制御装置７により、後輪３３，３４が制御されて、「｛α・βｆ｝＋｛（１−α）・βｒ｝」が「０」に近づけられる。また、「Δβ＜０」のときは前輪制御装置６により、前輪３１，３２が制御されて、「｛α・βｆ｝＋｛（１−α）・βｒ｝」が「０」に近づけられる。このように「Δβ」の符号の正負に応じて前輪制御装置６と後輪制御装置７とが選択的に制御される。

（実施形態の効果）
本実施形態の車両姿勢制御装置４は、以下の効果を奏する。
（１）車両姿勢制御装置４は、前軸ＡＦにおける横すべり角βｆおよび後軸ＡＲにおける横すべり角βｒに基づいて、前輪制御装置６および後輪制御装置７のいずれか一方を車両１の姿勢を制御するための装置として選択する。よって、前輪制御装置６と後輪制御装置７とを協調させ、車両１の前後方向に延びる左右中心軸Ｃに対して車両１の進行方向Ｄのなす角度を効果的に制御することができ、車両１の進行方向Ｄを適切に制御することができる。

（２）車両姿勢制御装置４は、横すべり角βｆ、横すべり角βｒ、およびメモリ４８に記憶されている所定の目標制御バランス値に基づいて、前輪制御装置６および後輪制御装置７のいずれか一方を車両１の姿勢を制御するための装置として選択する。よって、車両姿勢制御装置４が、所定の目標制御バランス値も加味して前輪制御装置６および後輪制御装置７のいずれか一方を選択して前輪３１，３２または後輪３３，３４を制御するため、車両１の進行方向の制御の自由度を高めることができる。

（３）車両姿勢制御装置４は、上記数式（３）が成立するとき後輪制御装置７を選択し、上記数式（４）が成立するとき、前輪制御装置６を選択する。このため、「βｆ・α」の大きさと「βｒ・（１−α）」の大きさの大小に応じて、前輪制御装置６または後輪制御装置７を選択することにより、車両１の左右中心軸Ｃに対して車両１の進行方向Ｄのなす角度を効果的に制御することができ、車両１の進行方向Ｄを適切に制御することができる。また、目標制御バランス値を示す「α」を１に近づけることにより、上記数式（３）が成立する可能性が高くなるため、後輪制御装置７による車両１の姿勢制御を重視することができる。また、目標制御バランス値を示す「α」を０に近づけることにより上記数式（４）が成立する可能性が高くなるため、前輪制御装置６による車両１の姿勢制御を重視することができる。

（４）車両姿勢制御装置４は、横すべり角βｆ、横すべり角βｒ、および目標制御バランス値に基づいて、前輪制御装置６による前輪３１，３２の制御量および後輪制御装置７による後輪３３，３４の制御量を算出する。このため、規範ヨーレートに基づかないで、前輪３１，３２の制御量および後輪制御装置７による後輪３３，３４の制御量を決定することが可能である。

（その他の実施形態）
本発明は、上記実施態様以外の実施形態を含む、以下、本発明のその他の実施形態としての上記実施形態の変形例を示す。なお、以下の各変形例は、互いに組み合わせることもできる。

・上記実施形態（図１）の車両姿勢制御装置４は、上記数式（３）を満たすとき後輪制御装置７を使用することを決定する。一方、変形例の車両姿勢制御装置４は、上記数式（３）に代えて、下記数式（６）を満たすとき後輪制御装置７を使用することを決定する。

・上記実施形態（図１）の車両姿勢制御装置４は、上記数式（４）を満たすとき前輪制御装置６を使用することを決定する。一方、変形例の車両姿勢制御装置４は、上記数式（４）に代えて、下記数式（７）を満たすとき前輪制御装置６を使用することを決定する。

すなわち、上記実施形態の車両姿勢制御装置４は、横すべり角βｆと横すべり角βｒと所定の制御バランスとに基づいて、前輪制御装置６および後輪制御装置７のいずれか一方を前記車両の姿勢を制御するための装置として選択する。一方、変形例の車両姿勢制御装置４は、横すべり角βｆと横すべり角βｒのみに基づいて前輪制御装置６および後輪制御装置７のいずれか一方を前記車両の姿勢を制御するための装置として選択する。

・上記実施形態（図１）の車両姿勢制御装置４において、目標制御バランス値を示す「α」はメモリ４８に記憶されている０以上１以下の値（例えば０．５）である。一方、変形例の車両姿勢制御装置４は、目標制御バランス値を車速に応じて変化させる。このような構成によれば、目標制御バランス値が車速に応じて変化するため、車速に応じて前輪制御装置６および後輪制御装置７が使い分けられ、車体２の横すべり角を車速に応じて制御することができる。

車速に応じた「α」は、下記数式（８）から算出されることが好ましい。なお、以下の数式において、車両１のホイールベース、すなわち前後方向において前軸ＡＦから後軸ＡＲまでの距離を「Ｌ」とし、車体２の目標横すべり角βを「β＊」としている。

本変形例の演算装置４９は、メモリ４８に予め記憶されている重心Ｇから後軸ＡＲまでの距離Ｃｒおよび目標横すべり角βおよび車両１のホイールベースと、ステップＳ２で検出された車両１のヨーレートと、ステップＳ３で算出された車速とに基づいて、上記数式（８）から目標制御バランス値を算出する。そして、ステップＳ７では、上記数式（８）で算出した目標制御バランス値と、ステップＳ５で推定された横すべり角βｆと、ステップＳ６で推定された横すべり角βｒとに基づいて、車両１の姿勢制御に使用する制御装置が決定される。また、ステップＳ８では、上記数式（８）で算出した目標制御バランス値と、ステップＳ５で推定された横すべり角βｆと、ステップＳ６で推定された横すべり角βｒとに基づいて、車両１の姿勢を制御する度合いである制御量が算出される。

上記数式（８）において、「γ」が大きくなるほど、「α」が大きくなる。このため、車両１のヨーレートが大きいときほど、目標制御バランス値が「１」に近づいて上記数式（３）が成立する可能性が高くなるため、後輪制御装置７による車両１の姿勢制御を重視することができる。

・上記実施形態（図１）の車両姿勢制御装置４は、横すべり角βｆと横すべり角βｒと所定の目標制御バランス値とに基づいて、前輪制御装置６による前輪３１，３２の制御量および後輪制御装置７による後輪３３，３４の制御量を算出する。一方、変形例の車両姿勢制御装置４は、横すべり角βｆと横すべり角βｒと車両１のヨーレートとに基づいて、前輪制御装置６による前輪３１，３２の制御量および後輪制御装置７による後輪３３，３４の制御量を算出する。このような構成によれば、車両姿勢制御装置４が、横すべり角βｆと横すべり角βｒの単なる大小関係だけでなく、車両１のヨーレートも加味して前輪３１，３２の制御量および後輪３３，３４の制御量を算出する。このため、車両１の前後方向に延びる左右中心軸Ｃに対して車両１の進行方向のなす角度、すなわち車両１の姿勢だけでなく、車両１の走行軌跡も制御することができる。

横すべり角βｆと横すべり角βｒと車両１のヨーレートとに基づく制御量は、下記数式（９）から算出されることが好ましい。なお、以下の数式において、前輪３１，３２の転舵角と車速とから算出される規範ヨーレートを「γ＊」としている。規範ヨーレートは、ヨーレートセンサ４６により検出される車両１のヨーレートと同様に、車両１の回転方向（図中の矢印γで示す方向）を正の方向とする。

本変形例の演算装置４９は、舵角センサ４７を用いて検出された前輪３１，３２の転舵角と、車輪速センサ４１〜４４を用いて検出された車速とに基づいて、規範ヨーレートを算出する。そして、演算装置４９は、メモリ４８に予め記憶されている目標制御バランス値と、ステップＳ５で推定された横すべり角βｆと、ステップＳ６で推定された横すべり角βｒと、算出した規範ヨーレートと、ヨーレートセンサ４６を用いて検出したヨーレートとに基づいて、車両１の姿勢を制御する度合いである制御量を算出する。また、ステップＳ９において、演算装置４９は、「｛α・βｆ｝＋｛（１−α）・βｒ｝＋（γ＊−γ）」が「０」に近づくように前輪３１，３２または後輪３３，３４を制御する。

上記数式（９）において、「γ＊＜γ」であるとき、規範ヨーレートに対するヨーレートの偏差が大きくなるほど、「γ＊−γ」は絶対値の大きな負の数になるため、「Ｃｖ」が小さくなる。また、「γ＊＞γ」であるとき、規範ヨーレートに対するヨーレートの偏差が大きくなるほど、「γ＊−γ」は絶対値の大きな正の数になるため、「Ｃｖ」が大きくなる。また、「γ＊＝γ」であるとき、すなわち、車両１の旋回軌跡の逸脱がないと判断されるとき、数式（９）の「Ｃｖ」は上記数式（５）から算出される制御量と同じである。

・上記実施形態（図１）の車両姿勢制御装置４において、後輪制御装置７は左右駆動力配分装置である。一方、変形例の車両姿勢制御装置４において、後輪制御装置７は独立駆動装置である。また、変形例の車両姿勢制御装置４において、後輪制御装置７は、後輪３３，３４の舵角を制御することができる後輪ステアリング装置である。この場合、ステップ８で算出された制御量が大きいほど、ステップＳ９において後輪３３，３４の舵角の変化量を大きくする。すなわち、後輪制御装置７による後輪３３，３４の制御量は、後輪３３，３４の舵角の変化量に相当する。

図６を参照して、後輪制御装置７が後輪ステアリング装置により構成され、「α＝０．５」かつ「Δβ＞０」のときの車両１の姿勢制御を説明する。このとき、後輪制御装置７による後輪３３，３４の制御が行われ、前輪制御装置６による前輪３１，３２の制御は行われない。図６において車両１は、矢印γの方向に回転しているものとする。

図６は、図４と同様に車両１がヘッドアウト姿勢の状態であるときを示している。図６に示す状態において、後輪制御装置７は、図６中の二点鎖線の矢印で示すように、後輪３３，３４の回転面を、車両１の回転方向の反対側方向に回転させることにより、横すべり角βの角度を「０」に近づける。

以上のように、後輪制御装置７を後輪ステアリング装置により構成しても上記実施形態に準じた効果を得ることができる。すなわち、後輪制御装置７は、後輪３３，３４の駆動力の比率を制御する駆動力配分装置に限定されない。

・上記実施形態（図１）の車両姿勢制御装置４において、前輪制御装置６はアクティブステアリング装置である。一方、変形例の車両姿勢制御装置４において、前輪制御装置６は独立駆動装置または左右駆動力配分装置である。なお、前輪３１，３２の舵角は変化させることができるように構成されている必要がある。前輪制御装置６が左右駆動力配分装置である場合、ステップ８で算出された制御量が大きいほど、ステップＳ９において左前輪３１の駆動力と右前輪３２の駆動力の差を大きくする。すなわち、前輪制御装置６による前輪３１，３２の制御量は、駆動輪である前輪３１，３２について、左前輪３１の駆動力と右前輪３２の駆動力の差に相当する。

図７を参照して、前輪制御装置６が左右駆動力配分装置により構成され、「α＝０．５」かつ「Δβ＜０」のときの車両１の姿勢制御を説明する。このとき、前輪制御装置６による前輪３１，３２の制御が行われ、後輪制御装置７による後輪３３，３４の制御は行われない。図７において車両１は、矢印γの方向に回転しているものとする。

図７は、図５と同様に、車両１がヘッドイン姿勢の状態であるときを示している。図７に示す状態において、前輪制御装置６は、図７中の二点鎖線の矢印で示すように、右前輪３２の駆動力に比べて、左前輪３１の駆動力を大きくすることにより、横すべり角βの角度を「０」に近づける。

以上のように、前輪制御装置６を左右駆動力配分装置により構成しても上記実施形態に準じた効果を得ることができる。すなわち、前輪制御装置６は、前輪３１，３２の舵角を制御する差動機構装置またはステアバイワイヤ装置等のアクティブステアリング装置に限定されない。

１…車両、２…車体、３…車輪、４…車両姿勢制御装置、５…車体すべり角推定装置、６…前輪制御装置、７…後輪制御装置、１１…操舵ハンドル、１２…パワーステアリング装置、３１…左前輪（前輪）、３２…右前輪（前輪）、３３…左後輪（後輪）、３４…右後輪（後輪）、４１〜４４…車輪速センサ、４５…加速度センサ、４６…ヨーレートセンサ、４７…舵角センサ、４８…メモリ、４９…演算装置、Ａ…車軸、ＡＦ…前軸（前輪の車軸）、ＡＲ…後軸（後輪の車軸）。

Claims (7)

1. 前輪を制御する前輪制御装置および後輪を制御する後輪制御装置を用いて車両の姿勢を制御する車両姿勢制御装置において、
   前記前輪の車軸における横すべり角βｆおよび前記後輪の車軸における横すべり角βｒに基づいて、前記前輪制御装置および前記後輪制御装置のいずれか一方を前記車両の姿勢を制御するための装置として選択する
   ことを特徴とする車両姿勢制御装置。
2. 請求項１に記載の車両姿勢制御装置において、
   前記横すべり角βｆおよび前記横すべり角βｒに基づいて、前記前輪制御装置による前記前輪の制御量および前記後輪制御装置による前記後輪の制御量のいずれか一方を算出する
   ことを特徴とする車両姿勢制御装置。
3. 請求項１または２に記載の車両姿勢制御装置において、
   前記横すべり角βｆ、前記横すべり角βｒ、および所定の目標制御バランス値αに基づいて、前記前輪制御装置および前記後輪制御装置のいずれか一方を前記車両の姿勢を制御するための装置として選択する
   ことを特徴とする車両姿勢制御装置。
4. 請求項３に記載の車両姿勢制御装置において、
   「｜βｆ・α｜−｜βｒ・（１−α）｜＞０」が成立するとき、前記後輪制御装置を選択し、
   「｜βｆ・α｜−｜βｒ・（１−α）｜＜０」が成立するとき、前記前輪制御装置を選択し、
   「α」、は０以上かつ１以下の値である
   ことを特徴とする車両姿勢制御装置。
5. 請求項３または４に記載の車両姿勢制御装置において、
   前記横すべり角βｆ、前記横すべり角βｒ、前記目標制御バランス値αに基づいて、前記前輪制御装置による前記前輪の制御量および前記後輪制御装置による前記後輪の制御量のいずれか一方を算出する
   ことを特徴とする車両姿勢制御装置。
6. 請求項３〜５のいずれか一項に記載の車両姿勢制御装置において、
   前記目標制御バランス値αを車速に応じて変化させる
   ことを特徴とする車両姿勢制御装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の車両姿勢制御装置において、
   前記横すべり角βｆ、前記横すべり角βｒ、および前記車両のヨーレートに基づいて、前記前輪制御装置による前記前輪の制御量および前記後輪制御装置による前記後輪の制御量の少なくとも一方を算出する
   ことを特徴とする車両姿勢制御装置。