JP2014231284A - 車両制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の車輪のそれぞれに駆動力又は制動力を適正に配分するのに有効な技術を提供する。
【解決手段】車両制御装置１００は、車両１０に対する運転者の操作状態を検出する操作状態検出部３１と、サスペンション機構を介して車両のバネ上に配置された車体１０ａに発生する運動状態を検出する運動状態検出部３２と、車輪１１〜１４のそれぞれの駆動力又は制動力を独立して制御可能な制御部とを備え、制御部は、操作状態検出部３１によって検出された操作状態と、運動状態検出部３２によって検出された運動状態とに応じて、目標運動状態量に基づいて、車輪に駆動力又は制動力を配分する第１制御モードと、車両の走行路面の路面状態と、目標運動状態量との少なくとも一方から求められる車輪の滑り易さに基づいて、車輪に駆動力又は制動力を配分する第２制御モードとのいずれかの制御モードを選択的に達成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両において複数の車輪のそれぞれの駆動力又は制動力を制御する技術に関する。

この種の車両、典型的にはインホイールモータ方式の車両では、車両走行時の車体の運動状態等に基づいてモータが制御されることにより各車輪に配分される駆動力又は制動力が制御される。例えば下記の特許文献１には、車両走行時の車体の運動状態、及び車両に対する運転者の操作状態から設定された目標運動状態量に基づいて各車輪に駆動力又は制動力を配分することにより車体の挙動の安定化させる技術が開示されている。この制御によれば、演算された目標ヨーモーメントを各輪に配分すると、サスペンション機構の幾何学的な配置の関係上、前輪の駆動力の方が後輪の駆動力よりも大きくなる。しかしながら、このような制御を用いると摩擦係数が低い路面においては、後輪よりも駆動力が多く配分されている前輪は摩擦限界に対する余裕が少なくなることが想定される。従って、この種の制御の設計に際しては、車体の目標運動状態量のみならず各車輪の滑り易さも包括的に考慮した上で、各車輪に駆動力又は制動力を適正に配分する技術が要請される。

特開２０１２−０８６７１２号公報

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的の１つは、車両において複数の車輪のそれぞれに駆動力又は制動力を適正に配分するのに有効な技術を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明に係る車両制御装置は、操作状態検出部、運動状態検出部及び制御部を含む。操作状態検出部は、車両に対する運転者の操作状態を検出する機能を果たす。運動状態検出部は、サスペンション機構を介して車両のバネ上に配置された車体に発生する運動状態を検出する機能を果たす。制御部は、複数の車輪のそれぞれの駆動力又は制動力を独立して制御可能である。この制御部は、第１制御モードと第２制御モードとのいずれかの制御モードを選択的に達成する。第１制御モードでは、操作状態検出部によって検出された操作状態と運動状態検出部によって検出された運動状態とに応じて設定される目標運動状態量に基づいて、複数の車輪のそれぞれに駆動力又は制動力が配分される。目標運動状態量として典型的には、車両を走行させるための目標前後駆動力、車体のロール方向（左右方向）の挙動を制御するための目標ロールモーメント、車体のピッチング方向（前後方向）の挙動を制御するための目標ピッチモーメント、車体のヨー方向（回頭方向）の挙動を制御するための目標ヨーモーメントが挙げられる。第２制御モードでは、車両の走行路面の路面状態と目標運動状態量との少なくとも一方から求められる複数の車輪の滑り易さに基づいて、複数の車輪のそれぞれに駆動力又は制動力が配分される。この場合、第１制御モード及び第２制御モードのうちの一方の制御モードのみが選択されてもよいし、或いは第１制御モードからの切替えによって第２制御モードが選択されてもよい。これにより、車体の目標運動状態量を重視する場合には第１制御モードを選択することができ、車輪の滑り易さを重視する場合には第２制御モードを選択することができる。その結果、車体の目標運動状態量と車輪の滑り易さの双方を包括的に考慮して、各車輪に駆動力又は制動力を適正に配分することができる。

また本発明に係る前記の車両制御装置では、制御部は、第１の駆動力配分演算部、第２の駆動力配分演算部及び演算選択部を含むのが好ましい。第１の駆動力配分演算部は、第１制御モードの選択時に複数の車輪のそれぞれに配分する駆動力又は制動力を演算する機能を果たす。第２の駆動力配分演算部は、第２制御モードの選択時に複数の車輪のそれぞれに配分する駆動力又は制動力を演算する機能を果たす。演算選択部は、路面状態と目標運動状態量との少なくとも一方から複数の車輪の滑り易さの状態を判定し、当該判定結果に基づいて第１の駆動力配分演算部と第２の駆動力配分演算部のいずれかを選択する機能を果たす。これにより、第１制御モード及び第２制御モードのそれぞれの選択時に、駆動力又は制動力の演算を、第１の駆動力配分演算部及び第２の駆動力配分演算部のそれぞれにおいて独立して実行することができる。

また本発明に係る前記の車両制御装置では、制御部は、演算選択部によって複数の車輪が滑り易い状態にないと判定された場合に第１制御モードを選択し、演算選択部によって複数の車輪が滑り易い状態にあると判定された場合に第２制御モードを選択するのが好ましい。これにより、複数の車輪が滑り易い状態にあるか否かを演算選択部によって判定した上で制御モードを選択することができる。

また本発明に係る前記の車両制御装置では、第１の駆動力配分演算部は、演算選択部によって第１制御モードが選択されたとき、目標運動状態量としての、車両を走行させるため目標前後駆動力、車体のロール方向の挙動を制御するための目標ロールモーメント、車体のピッチング方向の挙動を制御するための目標ピッチモーメント、及び車体のヨー方向の挙動を制御するための目標ヨーモーメントを同時に実現するように、複数の車輪のそれぞれに駆動力又は制動力を配分する演算を行うのが好ましい。これにより、第１制御モードが選択されると、車体の目標運動状態量を重視した駆動力又は制動力の配分を実行できる。

また本発明に係る前記の車両制御装置では、第２の駆動力配分演算部は、演算選択部によって第２制御モードが選択されたとき、複数の車輪のそれぞれに配分する駆動力又は制動力を均等化する演算を行うのが好ましい。サスペンション機構の幾何学的な配置の関係に基づいた第１の駆動力配分演算部の演算結果によれば目標ヨーモーメントの各輪への配分が前輪と後輪とで不等配分となるのが一般的であるが、この第２の駆動力配分演算部の演算結果によれば前輪の摩擦限界に対する余裕が少なくなるのを抑制できる（前輪の摩擦限界に余裕をもたせることができる）。

また本発明に係る前記の車両制御装置では、制御部は、第１制御モードの選択時に第１の駆動力配分演算部の演算結果に基づいて複数の車輪のうちの前輪に後輪よりも大きい駆動力又は制動力が配分されているとき、演算選択部によって複数の車輪が滑り易い状態にあると判定された場合には制御モードの選択を第１制御モードから第２制御モードに切替え、第２の駆動力配分演算部の演算結果に基づいて前輪から後輪へ駆動力又は制動力をシフトするのが好ましい。この場合、前輪の駆動力又は制動力を下げることで前輪の摩擦限界に対する余裕が少なくなるのを抑制できる（前輪の摩擦限界に余裕をもたせることができる）。

また本発明に係る前記の車両制御装置では、演算選択部は、路面状態である走行路面と複数の車輪との間の路面摩擦係数が閾値よりも小さく、且つ目標運動状態量としての、車体のヨー方向の挙動を制御するための目標ヨーモーメントが閾値よりも大きい場合に複数の車輪が滑り易い状態にあると判定するのが好ましい。この場合、路面摩擦係数は、複数の車輪が滑り易いか否かを判定するためのパラメータとなる。また、目標ヨーモーメントは、ヨー方向に関し複数の車輪に付与する駆動力又は制動力が大きいか否かを判定するためのパラメータであり、路面摩擦係数と同様にこの目標ヨーモーメントによっても複数の車輪が滑り易いか否かを判定可能である。これにより、制御モードを選択するための判定を演算選択部において精度良く行うことができる。

以上のように、本発明によれば、車両において複数の車輪のそれぞれに駆動力又は制動力を適正に配分することが可能になった。

図１は、本発明に係る車両１０に搭載された車両制御装置１００の概略構成を示す図である。 図２は、図１中の車両制御装置１００の概略構成を示す図である。 図３は、車両１０において前後方向の駆動力差が生じた際に車体１０ａに入力される力を説明するための図である。 図４は、車両制御装置１００のＥＣＵ４０を構成する演算選択部４３における処理フローを示す図である。 図５は、車両制御装置１００の変更例に係る車両制御装置２００の概略構成を示す図である。 図６は、車両制御装置２００のＥＣＵ４０を構成する演算選択部４３ａにおける処理フローを示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。

図１には車両１０に搭載された車両制御装置１００の概略構成が示されている。車両１０は、本発明の「車両」に相当するものであり、複数の車輪として左右前輪１１，１２及び左右後輪１３，１４を備えている。左右前輪１１，１２は、互いに又はそれぞれ独立してサスペンション機構１５，１６を介して車両１０のバネ上としての車体１０ａに支持されている。また、左右後輪１３，１４は、互いに又はそれぞれ独立してサスペンション機構１７，１８を介して車両１０の車体１０ａに支持されている。車両制御装置１００は、４つの車輪１１〜１４のそれぞれに割り当てられ各輪の駆動力又は制動力を独立して制御可能な電動の４つのモータ１９〜２２、インバータ２３、４つのモータ１９〜２２を制御する制御ユニット３０を主体に構成されている。この車両制御装置１００が本発明の「車両制御装置」に相当する。この図１において、矢印Ｆは車両１０の前進方向を示し、矢印Ｒは車両１０の後進方向を示している。また、矢印Ｄ１は車両１０の左右方向を示し、矢印Ｄ２は車両１０の前後方向を示している。

左右前輪１１，１２は、それぞれモータ１９，２０により独立して駆動される。同様に、左右後輪１３，１４は、それぞれモータ２１，２２により独立して駆動される。上記のモータ１９〜２２は当該モータが対応する車輪１１〜１４の内部に取り付けられる場合には、所謂、インホイールモータとよばれ、左右前輪１１，１２および左右後輪１３，１４とともに車両１０のバネ下に配置されている。また、モータ１９〜２２はバネ上に搭載されていてもよく、その場合はドライブシャフト（図示省略）を介して対応する車輪１１〜１４を駆動する。そして、各モータ１９〜２２をそれぞれ独立して制御することにより、左右前輪１１，１２及び左右後輪１３，１４のそれぞれを駆動方向（「力行方向」ともいう）又は制動方向（「回生方向」ともいう）に駆動するためのトルクが制御される。

これらモータ１９〜２２はいずれも、例えば交流同期モータとして構成されている。この場合、インバータ２３を介して、駆動源として車両１０に搭載された蓄電装置２４（バッテリやキャパシタなど）の直流電力が交流電力に変換され、その交流電力が各モータに供給されることにより各モータが駆動されて、左右前輪１１，１２及び左右後輪１３，１４に駆動方向又は制動方向の駆動トルクが付与される。また、これらのモータ１９〜２２を、左右前輪１１，１２及び左右後輪１３，１４の回転エネルギーを利用して回生制御することも可能である。なお、４つのモータ１９〜２２はそれぞれが対応する車輪と直結された構造であってもよいし、或いは対応する車輪との間に減速機が介装された構成であってもよい。

４つの車輪１１〜１４のそれぞれと、対応する４つのモータ１９〜２２のそれぞれとの間には、ブレーキ機構２５，２６，２７，２８がそれぞれ設けられている。ブレーキ機構２５〜２８はいずれも、例えばディスクブレーキやドラムブレーキなどの公知の制動装置（所謂、「摩擦ブレーキ」）として構成される。これらブレーキ機構２５〜２８は、例えばマスタシリンダ（図示省略）からの油圧により、４つの車輪１１〜１４に制動力を生じさせるブレーキキャリパのピストンや、ブレーキシュー（ともに図示省略）などを作動させるブレーキアクチュエータ２９に接続されている。上記インバータ２３及びブレーキアクチュエータ２９はそれぞれ、制御ユニット３０に接続されている。

なお、上記の車両１０では、４つの車輪１１〜１４のそれぞれを４つのモータ１９〜２２のそれぞれによって駆動する構成（即ち、四輪モータ車）以外に、２つの左右前輪１１，１２のそれぞれを２つのモータ１９，２０のそれぞれによって駆動する構成（即ち、前輪駆動の二輪モータ車）や、２つの左右後輪１３，１４のそれぞれを２つのモータ２１，２２のそれぞれによって駆動する構成（即ち、後輪駆動の二輪モータ車）を採用することもできる。

制御ユニット３０は、互いに電気的に接続された検出機構３０ａ及びＥＣＵ４０を含む。検出機構３０ａは、第１検出部３１、第２検出部３２及び第３検出部３３を備え、これら第１〜第３検出部３１〜３３を含む各種センサからの出力信号がＥＣＵ４０に入力される。第１検出部３１は、車両１０の運転のために運転者によって操作された操作状態を検出するための操作状態検出手段として構成される。この第１検出部３１が本発明の「操作状態検出部」に相当する。第２検出部３２は、車両１０の走行状態として、特にサスペンション機構１５〜１８を介して車両１０のバネ上に配置された車体１０ａに発生した運動状態を検出するための運動状態検出手段として構成される。この第２検出部３２が本発明の「運動状態検出部」に相当する。第３検出部３３は、走行時に車両１０に作用する外乱を検出するための外乱検出手段として構成される。

第１検出部３１として、例えば車両操舵用のステアリングホイール（図示省略）に対する運転者の操作量（操舵角）を検出する操舵角センサや、アクセルペダル（図示省略）に対する運転者による操作量（踏み込み量や、角度、圧力など）を検出するアクセルセンサ、エンジン（図示省略）に設けられてアクセルペダルの操作に応じて作動するスロットルの開度を検出するスロットルセンサ、ブレーキペダル（図示省略）に対する運転者による操作量（踏み込み量や、角度、圧力など）を検出するブレーキセンサ、パーキングブレーキ（図示省略）のオン−オフ状態を検出するパーキングブレーキセンサ、イグニッション（図示省略）のオン−オフ状態を検出するイグニッションセンサなどが挙げられる。

第２検出部３２として、例えば、車体１０ａ（バネ上）の上下方向における上下加速度を検出するバネ上上下加速度センサ、車体１０ａに発生した左右方向の加速度を検出する左右加速度センサ（「横Ｇセンサ」ともいう）、車両１０の車速を検出する車速センサ、車両１０に発生したヨーレートを検出するヨーレートセンサ、車両１０に発生したピッチレートを検出するピッチレートセンサ、車両１０に発生したロールレートを検出するロールレートセンサなどが挙げられる。

第３検出部３３として、例えばサスペンション機構１５〜１８のそれぞれのストローク量を検出するストロークセンサや、４つの車輪１１〜１４を含む車両１０のバネ下の上下方向における上下加速度を検出するバネ下上下加速度センサ、車両１０が走行する走行路面の路面情報（路面の凹凸の大きさ、路面摩擦係数等）を画像情報として検出するカメラセンサなどが挙げられる。

ＥＣＵ４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどからなるマイクロコンピュータを主要構成部品とするものであり、各種プログラムを実行するものである。このＥＣＵ４０は、特に第１〜第３検出部３１〜３３を含む各種センサからの出力信号に基づいて、インバータ２３にモータ１９〜２２を制御するための制御信号を出力するとともに、ブレーキアクチュエータ２９にブレーキ機構２５〜２８を制御するための制御信号を出力する機能を果たす。その結果、ＥＣＵ４０は、車両１０の走行状態および車体１０ａの挙動を把握して、４つの車輪１１〜１４のそれぞれの駆動力又は制動力を制御することができる。即ち、このＥＣＵ４０は、４つのモータ１９〜２２及びインバータ２３との協働によって、４つの車輪のそれぞれの駆動力又は制動力を独立して制御可能な制御部（本発明の「制御部」に相当する）が構成される。

このＥＣＵ４０は、図２に示すように、入力手段としての入力部４１、車体挙動制御値演算手段としての車体挙動制御指令値演算部４２、演算選択手段としての演算選択部４３、第１の駆動力配分演算手段としての第１の駆動力配分演算部４４、第２の駆動力配分演算手段としての第２の駆動力配分演算部４５、モータトルク指令値演算手段としてのモータトルク指令値演算部４６、出力手段としての出力部４７を備えている。

入力部４１には、第１検出部３１、第２検出部３２及び第３検出部３３のそれぞれから信号が入力される。そして、入力部４１は、第１検出部３１からの入力信号に基づいて、例えば、運転者による操舵ハンドルの操舵角や、アクセルペダルの操作に伴うアクセル操作量およびスロットル開度、ブレーキペダルの操作に伴うブレーキ操作量、イグニッションのオン−オフ状態、蓄電装置２４の充電状態などを取得する。また、入力部４１は、第２検出部３２からの入力信号に基づいて、例えば、車両１０の車速や横加速度、車体１０ａにおけるロールレート、ピッチレート及びヨーレートなどを取得する。さらに、入力部４１は、第３検出部３３からの入力信号に基づいて、例えば、車両１０が走行する走行路面に関する路面情報（路面の凹凸の大きさ、路面摩擦係数等）、車両１０に対する横風の影響の大きさなどを取得する。このように、入力部４１は、取得した各種検出値を車体挙動制御指令値演算部４２に出力する。

車体挙動制御指令値演算部４２は、入力部４１から出力された各種検出値を用いて、車両１０を走行させるための制御指令値として目標前後駆動力Ｆ_ｘを演算するとともに、車体１０ａに発生した挙動を制御するための制御指令値として、ロール方向（左右方向）の挙動を制御するための目標ロールモーメントＭ_ｘ、ピッチング方向（前後方向）の挙動を制御するための目標ピッチモーメントＭ_ｙ、及びヨー方向（回頭方向）の挙動を制御するための目標ヨーモーメントＭ_ｚ）を演算する機能を果たす。この車体挙動制御指令値演算部４２は、演算した目標前後駆動力Ｆ_ｘ、目標ロールモーメントＭ_ｘ、目標ピッチモーメントＭ_ｙ及び目標ヨーモーメントＭ_ｚを表す各指令値を、入力部４１からの各種検出値とともに演算選択部４３に出力する。

演算選択部４３は、車体挙動制御指令値演算部４２からの出力情報、即ち入力部４１から出力された各種検出値、及び車体挙動制御指令値演算部４２で演算された制御指令値、更には車両１０の諸元データ等に基づいて、駆動力又は制動力の演算に係る演算部を第１の駆動力配分演算部４４と第２の駆動力配分演算部４４とのいずれかを選択する機能を果たす。即ち、この演算選択部４３おいて、第１の駆動力配分演算部４４と第２の駆動力配分演算部４５の何れの演算結果を用いて４つの車輪１１〜１４の駆動力又は制動力の配分を行うかが選択的に決定される。この演算選択部４３が本発明の「演算選択部」に相当する。

第１の駆動力配分演算部４４は、車体挙動制御指令値演算部４２からの指令値に基づいて、目標前後駆動力Ｆ_ｘ、目標ロールモーメントＭ_ｘ、目標ピッチモーメントＭ_ｙ及び目標ヨーモーメントＭ_ｚを車輪１１〜１４に配分して発生させる駆動力を演算する機能を果たす。そして、この第１の駆動力配分演算部４４は、演算した駆動力をモータトルク指令値演算部４６に出力する。これにより、目標前後駆動力Ｆ_ｘ、目標ロールモーメントＭ_ｘ、目標ピッチモーメントＭ_ｙ及び目標ヨーモーメントＭ_ｚを同時に実現するように車輪１１〜１４に駆動力を配分する第１の駆動力配分制御（「第１制御モード」における制御）が実行される。この場合、第１の駆動力配分演算部４４は、典型的には下記の式（１）によって、左前輪１１における左前輪駆動力Ｆ_ｆｌ、右前輪１２における右前輪駆動力Ｆ_ｆｒ、左後輪１３における左後輪駆動力Ｆ_ｒｌ、右後輪１４における右前輪駆動力Ｆ_ｒｒをそれぞれ演算することができる。この第１の駆動力配分演算部４４が、本発明の「第１の駆動力配分演算部」に相当する。

ここで、式（１）中のａ_１，ａ_２，ａ_３，ａ_４，ａ_５，ａ_６は、車両１０における各輪１１〜１４およびサスペンション機構１５〜１８の幾何学的な配置に基づいて決定されるものであり、下記の式（２）によって示される。

上記の式（１）及び（２）については、図１及び図３が参照される。即ち、図３に示すように、車両１０の各車輪１１〜１４及びサスペンション機構１５〜１８の幾何学的な配置として、ホイールベースＬに対して車両１０の重心Ｃｇと左右前輪１１，１２の車軸との間の距離をＬ_ｆ、車両１０の重心Ｃｇと左右後輪１３，１４の車軸との間の距離をＬｒとし、また、図１に示すように、左右前輪１１，１２のトレッド幅をｔ_ｆ、左右後輪１３，１４のトレッド幅をｔ_ｒとする。また、このような幾何学的な配置を有する車両１０において、左右前輪１１，１２のサスペンション機構１５，１６の回転中心Ｃｆと左右前輪１１，１２の接地点とを結ぶ線と水平線との間の角度をθ_ｆ（以下、瞬間回転角θ_ｆという）、左右後輪１３，１４のサスペンション機構１７，１８の回転中心Ｃｒと左右前輪１３，１４の接地点とを結ぶ線と水平線との間の角度をθ_ｒ（以下、瞬間回転角θ_ｒという）とする。

この場合、例えば、図３に示すように、左右前輪１１，１２側と左右後輪１３，１４側との間に前後方向における駆動力差ΔＦが生じた場合、発生した駆動力差ΔＦの分力、即ちサスペンション機構１５〜１８の反力として上下方向に作用する上下力が発生する。なお、図３においては、例えば、左右前輪１１，１２がそれぞれ発生する駆動力に比して左右後輪１３，１４側がそれぞれ発生する駆動力が大きい場合を示しており、その結果、左右前輪１１，１２側に発生する駆動力差ΔＦが相対的に車両１０の後方に作用する制動力として発生し、左右後輪１３，１４側に発生する駆動力差ΔＦが相対的に車両１０の前方に作用する駆動力として発生する状況を示している。したがって、逆に、左右後輪１３，１４がそれぞれ発生する駆動力に比して左右前輪１１，１２側がそれぞれ発生する駆動力が大きい場合には、左右前輪１１，１２側に発生する駆動力差ΔＦが相対的に車両１０の前方に作用する駆動力として発生し、左右後輪１３，１４側に発生する駆動力差ΔＦが相対的に車両１０の後方に作用する制動力として発生する。

そして、このように発生する上下力は、左右前輪１１，１２側においてはサスペンション機構１５，１６の瞬間回転角θ_ｆを用いてΔＦ×ｔａｎθ_ｆで表すことができ、左右前輪１３，１４側においてはサスペンション機構１７，１８の瞬間回転角θ_ｒを用いてΔＦ×ｔａｎθ_ｒで表すことができる。したがって、このように各車輪１１〜１４にて駆動力差ΔＦを発生させて車体１０ａに入力される上下力ΔＦ×ｔａｎθ_ｆと上下力ΔＦ×ｔａｎθ_ｒとを車両１０の重心Ｃｇ回りに作用させる場合、重心Ｃｇ回りに発生する作用力は、上述した車両１０の各車輪１１〜１４およびサスペンション機構１５〜１８の配置から、上記の式（２）に従って幾何学的に決定される。

上記のサスペンション機構１５〜１８の幾何学的な配置では、角度θ_ｆ＜角度θ_ｒという関係が一般的である。この場合、演算された目標ヨーモーメントＭ_ｚを各輪に配分すると、サスペンション機構１５〜１８の幾何学的な配置の関係上、前輪１１，１２の駆動力の方が後輪１３，１４の駆動力よりも大きくなるため、前輪１１，１２の摩擦限界に対する余裕が少なくなる。

一方で、第２の駆動力配分演算部４５は、車体挙動制御指令値演算部４２からの指令値に基づいて、目標ヨーモーメントＭ_ｚを車輪１１〜１４に配分して発生させる駆動力を演算する機能を果たす。即ち、この第２の駆動力配分演算部４５は、目標前後駆動力Ｆ_ｘ、目標ロールモーメントＭ_ｘ、目標ピッチモーメントＭ_ｙ及び目標ヨーモーメントＭ_ｚのうち目標ヨーモーメントＭ_ｚのみを用いて車輪１１〜１４に配分する駆動力を演算する点に関して、第１の駆動力配分演算部４４と相違している。そして、この第２の駆動力配分演算部４５は、演算した駆動力をモータトルク指令値演算部４６に出力する。これにより、目標ヨーモーメントＭ_ｚを実現するように車輪１１〜１４に駆動力を配分する第２の駆動力配分制御（「第２制御モード」における制御）が実行される。この場合、第２の駆動力配分演算部４５は、典型的には下記の式（３）によって、左前輪１１における左前輪駆動力Ｆ_ｆｌ、右前輪１２における右前輪駆動力Ｆ_ｆｒ、左後輪１３における左後輪駆動力Ｆ_ｒｌ、右後輪１４における右前輪駆動力Ｆ_ｒｒをそれぞれ演算することができる。この第２の駆動力配分演算部４５が、本発明の「第２の駆動力配分演算部」に相当する。

式（３）に示すように、左右前輪１１，１２のトレッド幅ｔ_ｆと左右後輪１３，１４のトレッド幅ｔ_ｒが一致或いは概ね一致する場合には、第２の駆動力配分制御時に各車輪１１〜１４に配分する駆動力又は制動力が均等化される。

モータトルク指令値演算部４６は、第１の駆動力配分演算部４４又は第２の駆動力配分演算部４５によって演算された駆動力に対応してモータ１９〜２２のそれぞれが発生すべきトルクの指令値を演算する機能を果たす。そして、モータトルク指令値演算部４６は、演算したトルク指令値を出力部４７に出力する。

出力部４７は、モータトルク指令値演算部４６によって演算されたトルク指令値に対応する駆動信号をインバータ２３に出力する。これにより、インバータ２３は、各モータ１９〜２２に対して供給する駆動電力（駆動電流）を制御して各モータ１９〜２２を駆動させる。これにより、各車輪１１〜１４に駆動トルクが発生する。その結果、車両１０を運転者による操作状態に応じて適切に走行させることができるとともに、車体１０ａにおけるロール運動、ピッチ運動及びヨー運動を適正に制御することができる。

ここで、上記の演算選択部４３における具体的な処理について図４を参照しつつ説明する。この処理は、図４に示すステップＳ１０１からステップＳ１０５までの処理を含む。この処理が更に１又は複数の別のステップを含んでいてもよい。概念的には、この処理によって車輪１１〜１４が滑り易い状態にない場合に第１の駆動力配分演算部４４が選択される一方で、車輪１１〜１４が滑り易い状態にある場合に第２の駆動力配分演算部４５が選択される。

具体的には、ステップＳ１０１では、車体挙動制御指令値演算部４２から出力された目標ヨーモーメントＭ_ｚが大きいか否かが判定される（第１の判定ステップ）。典型的には、目標ヨーモーメントＭ_ｚと予め設定した閾値との比較によって、当該目標ヨーモーメントＭ_ｚが閾値を上回る場合に当該目標ヨーモーメントＭ_ｚが大きいと判定される。この目標ヨーモーメントＭ_ｚは、ヨー方向に関し車輪１１〜１４に付与する駆動力又は制動力が大きいか否か（また、モータ１９〜２２に与えるモータ出力が大きいか否か）を判定するためのパラメータとして用いられる。従って、目標ヨーモーメントＭ_ｚが大きいという判定結果の場合（ステップＳ１０１のＹｅｓの場合）、即ちヨー方向に関し車輪１１〜１４に付与する駆動力又は制動力が大きいという判定結果の場合には、この目標ヨーモーメントＭ_ｚに基づく駆動力又は制動力の制御によって車輪１１〜１４が滑り易い状態になると判定されてステップＳ１０２にすすむ。一方で、目標ヨーモーメントＭ_ｚが小さいという判定結果の場合（ステップＳ１０１のＮｏの場合）、即ちヨー方向に関し車輪１１〜１４に付与する駆動力又は制動力が小さいという判定結果の場合には、この目標ヨーモーメントＭ_ｚに基づく駆動力又は制動力の制御によって車輪１１〜１４が滑り易い状態にならないと判定されて、第１の駆動力配分演算部４４によるステップＳ１０５の第１の駆動力配分制御が選択され実行される。

ステップＳ１０２では、路面摩擦係数μが小さいか否かを判定される（第２の判定ステップ）。典型的には、車両１０の走行路面と車輪１１〜１４との間の路面摩擦係数μと予め設定した閾値との比較によって、当該路面摩擦係数μが閾値を下回る場合に当該路面摩擦係数μが小さいと判定される。この場合、例えば車両１０の諸元データ等を各車輪１１〜１４の運動方程式に適用することによって、路面摩擦係数μを推定することができる。或いは、第３検出部３３の１つであるカメラセンサによって検出された路面情報（路面の凹凸の大きさ、路面摩擦係数等）から路面摩擦係数μを推定することもできる。この路面摩擦係数μは、車輪１１〜１４が滑り易いか否かを判定するためのパラメータとして用いられる。従って、路面摩擦係数μが小さいという判定結果の場合（ステップＳ１０２のＹｅｓの場合）には、車輪１１〜１４が滑り易い状態にあると判定されてステップＳ１０３にすすむ。一方で、路面摩擦係数μが大きいという判定結果の場合（ステップＳ１０２のＮｏの場合）には、車輪１１〜１４が滑り易い状態にないと判定されて、第１の駆動力配分演算部４４によるステップＳ１０５の第１の駆動力配分制御が選択され実行される。

ステップＳ１０３では、車体スリップ角βが大きいか否かが判定される（第３の判定ステップ）。典型的には、車体スリップ角βと予め設定した閾値との比較によって、当該車体スリップ角βが閾値を上回る場合に当該車体スリップ角βが大きいと判定される。この場合、例えば入力部４１から出力された車両１０の車速、横加速度、ヨーレート等を用いて車体スリップ角βを推定することができる。この車体スリップ角βは、車両１０が横方向の挙動に関し不安定な状態にあるか否かを判定するためのパラメータとして用いられる。従って、車体スリップ角βが大きいという判定結果の場合（ステップＳ１０３のＹｅｓの場合）、即ち車両１０が横方向の挙動に関し不安定な状態にあるという判定結果の場合には、各車輪１１〜１４が滑り易い状態にあると判定されて、第２の駆動力配分演算部４５によるステップＳ１０４の第２の駆動力配分制御が選択され実行される。一方で、車体スリップ角βが小さいという判定結果の場合（ステップＳ１０３のＮｏの場合）、即ち車両１０が横方向の挙動に関し安定した状態にあるという判定結果の場合には、車輪１１〜１４が滑り易い状態にないと判定されて、第１の駆動力配分演算部４４によるステップＳ１０５の第１の駆動力配分制御が選択され実行される。

上記のステップＳ１０１〜Ｓ１０３に係る３つの判定ステップを組み合わせることによって、駆動力配分制御を選択するための判定を演算選択部４３において精度良く行うことができる。この場合、これら３つの判定ステップの順序は適宜に変更することができる。また、これら３つの判定ステップのうちの少なくとも１つの判定ステップを採用することができる。また、これら３つの判定ステップのうちの複数を採用する場合、複数の判定ステップの判定を予め設定した順番で実行してもよいし、複数の判定ステップの判定を同時に行うこともできる。また、ステップＳ１０１に係る判定ステップでは、目標ヨーモーメントＭ_ｚの大きさに代えて或いは加えて、目標前後駆動力Ｆ_ｘ、目標ロールモーメントＭ_ｘ、目標ピッチモーメントＭ_ｙのうちの少なくとも１つの大きさを判定基準として用いることもできる。

上記の車両制御装置１００によれば、車体１０ａの目標運動状態量を重視する場合には第１の駆動力配分制御を選択して実行することができ、車輪１１〜１４の滑り易さを重視する場合には第２の駆動力配分制御を選択して実行することができる。その結果、車体１０ａの目標運動状態量と車輪１１〜１４の滑り易さの双方を包括的に考慮して、各車輪１１〜１４に駆動力又は制動力を適正に配分することができる。

また上記の車両制御装置１００によれば、第１の駆動力配分制御及び第２の駆動力配分制御のそれぞれの選択時に、駆動力の演算を、第１の駆動力配分演算部４４及び第２の駆動力配分演算部４５のそれぞれにおいて独立して実行することができる。また各車輪１１〜１４が滑り易い状態にあるか否かを演算選択部４３によって判定した上で第１の駆動力配分制御或いは第２の駆動力配分制御を選択することができる。特に、目標ヨーモーメントＭ_ｚ、路面摩擦係数μ及び車体スリップ角βを演算選択部４３での判定に用いることにより、駆動力配分制御を選択するための判定を精度良く行うことができる。

また上記の車両制御装置１００によれば、第２の駆動力配分制御において各車輪１１〜１４に配分する駆動力又は制動力が均等化されるため、前輪１１，１２の駆動力又は制動力を下げることができ、これにより前輪１１，１２の摩擦限界に対する余裕が少なくなるのを抑制できる（前輪１１，１２の摩擦限界に余裕をもたせることができる）。各車輪１１〜１４への駆動力又は制動力の配分に関しては、車輪１１〜１４の滑り易さに応じて均等配分以外の別の配分形態を採用することもできる。

本発明は、上記の典型的な実施形態のみに限定されるものではなく、種々の応用や変形が考えられる。例えば、上記実施の形態を応用した次の各形態を実施することもできる。

上記実施の形態では、演算選択部４３によって第１の駆動力配分制御及び第２の駆動力配分制御のうちの一方のみが選択される場合について記載したが、本発明では第１の駆動力配分制御からの切替えによって第２の駆動力配分制御が選択されるような変更例を採用することもできる。この変更例については図５及び図６が参照される。

図５に示す車両制御装置２００は、図２に示す車両制御装置１００の変更例であり、ＥＣＵ４０の構成のみが車両制御装置１００の場合と相違している。即ち、この車両制御装置２００のＥＣＵ４０では、演算選択部４３に類似の演算選択部４３ａは、第１の駆動力配分演算部４４から第２の駆動力配分演算部４５へと演算方法を切替える演算切替部としての機能を果たす。この演算選択部４３ａの処理には、図６に示すステップＳ２０１からステップＳ２０５までの処理が含まれる。この処理が更に１又は複数の別のステップを含んでいてもよい。ステップＳ２０１は、前述のステップＳ１０５と同一のステップであり、このステップＳ２０１によれば第１の駆動力配分制御が選択され実行される。一方で、この第１の駆動力配分制御と並行して、前述の３つのステップＳ１０１〜Ｓ１０３と同一の３つのステップＳ２０２〜Ｓ２０４では各車輪１１〜１４が滑り易い状態にあるか否かが判定される。そして、これら３つのステップＳ２０２〜Ｓ２０４による判定の結果、各車輪１１〜１４が滑り易い状態にある場合に前述のステップＳ１０４と同一のステップであるステップＳ２０５に移行する。このステップＳ２０５によれば第２の駆動力配分制御が選択され実行される。これにより、車両１０の通常走行時は第１の駆動力配分制御を優先し、各車輪１１〜１４が滑り易い状態にある場合にのみ第２の駆動力配分制御に移行することができる。

具体例として、第１の駆動力配分演算部４４の演算結果に基づいて第車輪１１〜１４のうちの前輪１１，１２に後輪１３，１４よりも大きい駆動力又は制動力が配分されているとき、演算選択部４３ａによって車輪１１〜１４が滑り易い状態にあると判定された場合には駆動力配分制御の選択を第１の駆動力配分制御から第２の駆動力配分制御に切替え、第２の駆動力配分演算部４５の演算結果に基づいて前輪１１，１２から後輪１３，１４へ駆動力又は制動力をシフトする。これにより、前輪１１，１２の駆動力又は制動力を第１の駆動力配分制御時よりも下げることができ、その結果、前輪１１，１２の摩擦限界に対する余裕が少なくなるのを抑制できる（前輪１１，１２の摩擦限界に余裕をもたせることができる）。この実施例の変更例として、第２の駆動力配分演算部４５は、第１の駆動力配分演算部４４の演算結果にかかわらず、車輪１１〜１４のそれぞれに配分する駆動力又は制動力を均等化する演算を行ってもよい。

また上記実施の形態では、ＥＣＵ４０は、第１の駆動力配分制御時の演算を担当する第１の駆動力配分演算部４４と、第２の駆動力配分制御時の演算を担当する第２の駆動力配分演算部４５を備える場合について記載したが、本発明では、第１の駆動力配分制御時の演算と第２の駆動力配分制御時の演算の双方を同一の演算部に兼務させることもできる。

また上記実施の形態では、第２の駆動力配分演算部４５が目標ヨーモーメントＭ_ｚのみを用いて車輪１１〜１４に配分する駆動力を演算する場合について記載したが、本発明では、第２の駆動力配分演算部４５は、目標ヨーモーメントＭ_ｚに代えて、目標前後駆動力Ｆ_ｘ、目標ロールモーメントＭ_ｘ、目標ピッチモーメントＭ_ｙのうちのいずれかを用いて車輪１１〜１４に配分する駆動力を演算してもよい。

また上記実施の形態では、４つのモータ１９〜２２について駆動力又は制動力を配分する制御について記載したが、本発明では４つのモータ１９〜２２のうちの少なくとも２つのモータについて当該制御を実行することができる。この場合、車両の乗員に違和感を与えることがないように、４つの車輪１１〜１４の合計での駆動トルク又は制動トルクが制御前後で変化しないように設定されるのが好ましい。

本発明では、車両に設けられる複数の車輪の数や当該車輪をそれぞれ独立して駆動可能又は制動可能な複数のモータの数については特に限定されるものではなく、設計の要請等に応じて適宜に変更可能である。

１０…車両、１０ａ…車体、１１…左前輪、１２…右前輪、１３…左後輪、１４…右後輪、１５，１６，１７，１８…サスペンション機構、１９，２０，２１，２２…モータ、２３…インバータ、２４…蓄電装置、２５，２６，２７，２８…ブレーキ機構、２９…ブレーキアクチュエータ、３０…制御ユニット、３０ａ…検出機構、３１…第１検出センサ、３２…第２検出センサ、３３…第３検出センサ、４０…ＥＣＵ、４１…入力部、４２…車体挙動制御指令値演算部、４３，４３ａ…演算選択部、４４…第１の駆動力配分演算部、４５…第２の駆動力配分演算部、４６…モータトルク指令値演算部、４７…出力部、１００，２００…車両制御装置

Claims (7)

1. 車両に対する運転者の操作状態を検出する操作状態検出部と、サスペンション機構を介して前記車両のバネ上に配置された車体に発生する運動状態を検出する運動状態検出部と、複数の車輪のそれぞれの駆動力又は制動力を独立して制御可能な制御部と、を備えた車両制御装置であって、
   前記制御部は、
   前記操作状態検出部によって検出された前記操作状態と前記運動状態検出部によって検出された前記運動状態とに応じて設定される目標運動状態量に基づいて前記複数の車輪のそれぞれに駆動力又は制動力を配分する第１制御モードと、
   前記車両の走行路面の路面状態と前記目標運動状態量との少なくとも一方から求められる前記複数の車輪の滑り易さに基づいて前記複数の車輪のそれぞれに駆動力又は制動力を配分する第２制御モードと、
   のいずれかの制御モードを選択的に達成する、車両制御装置。
2. 請求項１に記載の車両制御装置であって、
   前記制御部は、前記第１制御モードの選択時に前記複数の車輪のそれぞれに配分する駆動力又は制動力を演算する第１の駆動力配分演算部と、前記第２制御モードの選択時に前記複数の車輪のそれぞれに配分する駆動力又は制動力を演算する第２の駆動力配分演算部と、前記路面状態と前記目標運動状態量との少なくとも一方から前記複数の車輪の滑り易さの状態を判定し、当該判定結果に基づいて前記第１の駆動力配分演算部と前記第２の駆動力配分演算部のいずれかを選択する演算選択部と、を含む、車両制御装置。
3. 請求項２に記載の車両制御装置であって、
   前記制御部は、前記演算選択部によって前記複数の車輪が滑り易い状態にないと判定された場合に前記第１制御モードを選択し、前記演算選択部によって前記複数の車輪が滑り易い状態にあると判定された場合に前記第２制御モードを選択する、車両制御装置。
4. 請求項２又は３に記載の車両制御装置であって、
   前記第１の駆動力配分演算部は、前記演算選択部によって前記第１制御モードが選択されたとき、前記目標運動状態量としての、車両を走行させるため目標前後駆動力、前記車体のロール方向の挙動を制御するための目標ロールモーメント、前記車体のピッチング方向の挙動を制御するための目標ピッチモーメント、及び前記車体のヨー方向の挙動を制御するための目標ヨーモーメントを同時に実現するように、前記複数の車輪のそれぞれに駆動力又は制動力を配分する演算を行う、車両制御装置。
5. 請求項２〜４のうちのいずれか一項に記載の車両制御装置であって、
   前記第２の駆動力配分演算部は、前記演算選択部によって前記第２制御モードが選択されたとき、前記複数の車輪のそれぞれに配分する駆動力又は制動力を均等化する演算を行う、車両制御装置。
6. 請求項２〜４のうちのいずれか一項に記載の車両制御装置であって、
   前記制御部は、前記第１制御モードの選択時に前記第１の駆動力配分演算部の演算結果に基づいて前記複数の車輪のうちの前輪に後輪よりも大きい駆動力又は制動力が配分されているとき、前記演算選択部によって前記複数の車輪が滑り易い状態にあると判定された場合には制御モードの選択を前記第１制御モードから前記第２制御モードに切替え、前記第２の駆動力配分演算部の演算結果に基づいて前記前輪から前記後輪へ駆動力又は制動力をシフトする、車両制御装置。
7. 請求項２〜６のうちのいずれか一項に記載の車両制御装置であって、
   前記演算選択部は、前記路面状態である前記走行路面と前記複数の車輪との間の路面摩擦係数が閾値よりも小さく、且つ前記目標運動状態量としての、前記車体のヨー方向の挙動を制御するための目標ヨーモーメントが閾値よりも大きい場合に前記複数の車輪が滑り易い状態にあると判定する、車両制御装置。

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