JP4697254B2 - 車両挙動制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両挙動を制御する技術分野に関する。

この種の技術が、例えば特許文献１及び２に記載されている。特許文献１には、車両旋回時のヨーレートに応じて可変圧縮比機構における圧縮比目標値を変更することで、つまり車両の重心位置を変更することで、車両の運転性能を向上させる技術が記載されている。また、特許文献２には、駆動源（エンジンなど）の回転軸回りの回転角加速度により生じるヨーモーメントを打ち消す方向に後輪を転舵させる技術が記載されている。

特開２００７−２３９５９２号公報 特開２００７−１０６２７４号公報

ところで、エンジンなどのパワープラントの一部として構成される回転体の回転中において、当該回転体の軸の方向を偏向させた場合、角運動量保存の法則により、ジャイロモーメントが発生することが考えられる。上記した特許文献１及び２には、このようなジャイロモーメントを利用して、車両挙動を制御することについての記載はない。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、パワープラントの一部として構成される回転体の軸の方向を偏向させることで、車両挙動を適切に制御することが可能な車両挙動制御装置を提供することを目的とする。

本発明の１つの観点では、車両挙動制御装置は、車両に搭載されるパワープラントの一部として構成される回転体と、目標の車両挙動を得るための車両挙動目標値を設定して、前記車両挙動目標値に応じて、車体に対する前記回転体の回転軸の方向を偏向させることで、前記車両に対してジャイロモーメントを作用させる軸偏向手段と、を備え、前記回転体は、前記回転軸が前記車両の左右方向に沿って配置され、前記軸偏向手段は、前記回転体のピッチ角を変動させることにより、前記回転軸の方向を偏向させる。

上記の車両挙動制御装置は、目標の車両挙動が実現されるように車両に対して制御を行う。具体的には、回転体は、エンジンやトランスミッションなどのパワープラントの一部として構成され、エンジン回転に伴って回転する。また、軸偏向手段は、車体に対する回転体の回転軸の方向を偏向させる。このように回転中の回転体の回転軸を偏向させると、車両にはジャイロモーメントが発生する。したがって、軸偏向手段は、目標の車両挙動が実現されるように、車両挙動目標値に応じて回転体の回転軸の方向を偏向させることで、車両に対してジャイロモーメントを作用させる。よって、上記の車両挙動制御装置によれば、エンジンやモータなどの既存の車両構成部品を回転体として利用して、当該回転体の回転軸の方向を偏向させることで発生するジャイロモーメントを用いて、車両挙動を適切に制御することができる。
具体的には、回転体は、回転軸が前記車両の左右方向に沿って配置され、軸偏向手段は、回転体のピッチ角を変動させることにより、回転軸の方向を偏向させる。これにより、回転体のピッチ角を変動させることで発生するジャイロモーメント（ヨーモーメント）を利用して、車両のヨー方向の運動性能を向上させることが可能となる。

上記の車両挙動制御装置において好適には、前記軸偏向手段は、運転者による操舵に基づいて、前記車両のヨー方向について目標の車両挙動が得られるように前記車両挙動目標値を設定する。これにより、運転者の操舵に対する車両のヨー方向の運動性能を向上させることが可能となる。例えば、操舵入力時における車両の応答性を向上させることが可能となる。

本発明の他の観点では、車両挙動制御装置は、車両に搭載されるパワープラントの一部として構成される回転体と、目標の車両挙動を得るための車両挙動目標値を設定して、前記車両挙動目標値に応じて、車体に対する前記回転体の回転軸の方向を偏向させることで、前記車両に対してジャイロモーメントを作用させる軸偏向手段と、を備え、前記回転体は、前記回転軸が前記車両の前後方向に沿って配置され、前記軸偏向手段は、前記回転体のヨー角を変動させることにより、前記回転軸の方向を偏向させる。このように構成された車両において回転体のヨー角を変動させた場合、回転体のピッチ軸回りにジャイロモーメント（ピッチモーメント）が発生して、車両にはピッチ方向にモーメントが働くこととなる。したがって、上記の車両挙動制御装置によれば、回転体のヨー角を変動させることで発生するピッチモーメントを利用して、車両のピッチ方向の運動性能を向上させることが可能となる。

上記の車両挙動制御装置において好適には、前記軸偏向手段は、前記車両の姿勢に基づいて、前記車両のピッチ方向について目標の車両挙動が得られるように前記車両挙動目標値を設定する。これにより、例えば加減速時において、車両の姿勢を安定させることが可能となる。

本発明の他の観点では、車両挙動制御装置は、車両に搭載されるパワープラントの一部として構成される回転体と、目標の車両挙動を得るための車両挙動目標値を設定して、前記車両挙動目標値に応じて、車体に対する前記回転体の回転軸の方向を偏向させることで、前記車両に対してジャイロモーメントを作用させる軸偏向手段と、を備え、前記回転体は、前記回転軸が前記車両の左右方向に沿って配置され、前記軸偏向手段は、前記回転体のヨー角を変動させることにより、前記回転軸の方向を偏向させる。このように構成された車両において回転体のヨー角を変動させた場合、回転体のピッチ軸回りにジャイロモーメント（ピッチモーメント）が発生して、車両にはロール方向にモーメントが働くこととなる。したがって、上記の車両挙動制御装置によれば、回転体のヨー角を変動させることで発生するピッチモーメントを利用して、車両のロール方向の運動性能を向上させることが可能となる。

上記の車両挙動制御装置において好適には、前記軸偏向手段は、運転者による操舵に基づいて、前記車両のロール方向について目標の車両挙動が得られるように前記車両挙動目標値を設定する。これにより、例えば旋回時において、車両の姿勢を安定させることが可能となる。
また、好適には、前記軸偏向手段は、前記回転体の回転数に基づいて、前記回転軸を偏向させる。この場合、軸偏向手段は、回転体の回転数に基づいて、回転軸を偏向させる程度を設定する。つまり、回転体の回転数（回転速度）は車両の要求駆動力によって変化するため、回転体の回転軸の偏向により発生可能なジャイロモーメントも要求駆動力に応じて変化するので、軸偏向手段は、回転体の回転数に基づいて回転軸を偏向させる。これにより、車両に対して適切なジャイロモーメントを作用させることが可能となる。
また、好適には、前記軸偏向手段は、前記回転体の回転数に基づいて、前記回転軸を偏向させる速度を設定する。これにより、車両に対して、より適切なジャイロモーメントを作用させることが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。

［第１実施形態］
まず、本発明の第１実施形態について説明する。

（装置構成）
図１は、第１実施形態に係る車両挙動制御装置が適用された車両１００の構成を示す概略図である。図１は、車両１００を上方から観察した図を示しており、左方向に車両前方を表し、右方向に車両後方を表し、破線矢印は信号の入出力を表している。

車両１００は、主に、パワープラント１と、回転体２と、回転軸３と、ディファレンシャルギヤ４と、ドライブシャフト５と、前輪６Ｆと、後輪６Ｒと、パワープラント移動制御装置７と、ステアリングホイール８と、エンジン回転数センサ１０と、操舵角センサ１１と、コントローラ２０と、を備える。なお、車両１００は、前側にパワープラント１が配置され、後輪６Ｒが駆動されるＦＲ車に相当する。

パワープラント１は、車両１００の前後方向に沿って回転軸３が配置され、図示しないエンジンやトランスミッションなどを含んで構成される。図１においては、これらエンジンやトランスミッションなどの外形を、パワープラント１の外形として表現している。回転体２は、パワープラント１の一部として構成され、エンジン回転数に応じて回転する。具体的には、回転体２は、回転軸３を中心軸にして、パワープラント１におけるロール軸回りに回転する。回転体２は、パワープラント１内においてエンジン回転に伴って回転する複数の回転物（例えば、フライホイールやトルクコンバータなど）に相当する。図１においては説明の便宜上、回転体２を１つの物体として代表して表現している。回転軸３は、回転体２の回転軸に相当すると共に、エンジンからの動力が伝達される出力軸にも相当する。回転軸３に伝達されたエンジンの動力は、ディファレンシャルギヤ４及びドライブシャフト５を介して後輪（駆動輪）６Ｒに伝達される。エンジン回転数センサ１０は、パワープラント１内のエンジンの回転数を検出し、検出したエンジン回転数に対応する検出信号をコントローラ２０に供給する。

パワープラント移動制御装置７は、パワープラント１に対して複数設けられており、パワープラント１を移動可能に構成されている。具体的には、パワープラント移動制御装置７は、パワープラント１のピッチ軸回りの角度を変動可能に構成されている。つまり、パワープラント移動制御装置７は、回転体２を含むパワープラント１をピッチ軸回りに回転させる。例えば、パワープラント移動制御装置７は、所謂アクティブコントロールマウント（ＡＣＭ）を用いて構成される。パワープラント移動制御装置７は、コントローラ２０から供給される制御信号によって制御される。

ステアリングホイール８は、運転者が操舵を行う際に用いられ、操舵角センサ１１は、操舵角を検出する。操舵角センサ１１は、検出した操舵角に対応する検出信号をコントローラ２０に供給する。

コントローラ２０は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）などを備え、車両１００内の各構成要素に対して制御を行う電子制御ユニットである。本実施形態では、コントローラ２０は、本発明における軸偏向手段として機能して、車両挙動の制御を行う。具体的には、コントローラ２０は、目標の車両挙動が得られるように車両挙動目標値を設定して、当該車両挙動目標値に応じて、車体に対する回転体２の回転軸３の方向を偏向させる制御を行う。詳しくは、コントローラ２０は、パワープラント移動制御装置７を制御することによって、回転体２のピッチ軸回りの角度を変動させる制御を行う。

（車両挙動制御方法）
次に、第１実施形態における車両挙動制御方法について説明する。

第１実施形態では、コントローラ２０は、回転体２のピッチ軸回りの角度（以下では、「ピッチ角」と呼ぶ。）を変動させる制御を行う。具体的には、コントローラ２０は、車両１００のヨー方向について目標の車両挙動が得られるように、パワープラント移動制御装置７を制御することによって、回転体２のピッチ角速度を制御する。より詳しくは、コントローラ２０は、回転体２をピッチ軸回りに動かすことで発生するジャイロモーメントを利用して、車両１００のヨー方向における目標の車両挙動が得られるように、回転体２のピッチ角速度を制御する。

ここで、図２を参照して、第１実施形態における車両挙動制御方法について具体的に説明する。図２では、パワープラント１の斜視図を示しており、パワープラント１の水平方向にＸ軸、Ｙ軸を定義し、パワープラント１の鉛直方向にＺ軸を定義している。Ｘ軸は、回転体２の回転軸３に概ね沿った軸に相当する。なお、本明細書では、このようなＸ軸をパワープラント１のロール軸と定義し、Ｙ軸をパワープラント１のピッチ軸と定義し、Ｚ軸をパワープラント１のヨー軸と定義する。言い換えると、Ｘ軸を回転体２のロール軸と定義し、Ｙ軸を回転体２のピッチ軸と定義し、Ｚ軸を回転体２のヨー軸と定義する。

パワープラント１内の回転体２は、エンジン回転に伴って、ロール軸回り（Ｘ軸回り）に回転している。この場合、回転体２の角運動量Ｈは、回転体２の慣性モーメントＩ、及び回転体２のロール軸回りの角速度ωｘを用いて、式（１）で表される。

Ｈ＝Ｉωｘ 式（１）
慣性モーメントＩは、回転体２の質量などに基づいて規定される定数であり、角速度ωｘは、エンジン回転数に応じて決まる。このような状態において、パワープラント移動制御装置７を制御することでパワープラント１をピッチ軸回り（Ｙ軸回り）に回転させると、角運動量保存の法則により、白抜き矢印Ａ１で示すように、パワープラント１のヨー軸回り（Ｚ軸回り）のジャイロモーメントが発生する。なお、パワープラント１をピッチ軸回りに回転することは、回転体２の回転軸３の方向を偏向させることに相当する、詳しくは回転体２のピッチ角速度を変動させることに相当する。

具体的には、パワープラント１をピッチ軸回りに角速度（ピッチ角速度）ωｙで動かした場合に発生するジャイロモーメントＭは、上記した回転体２の角運動量Ｈを用いると、式（２）で表される。

−Ｍ＝Ｈ×ωｙ 式（２）
式（２）中の「×」はベクトル積を表している。このジャイロモーメントＭは、ヨー軸回り（Ｚ軸回り）の大きさ「Ｉ・ωｘ・ωｙ」のモーメントに相当する。つまり、パワープラント移動制御装置７を用いてパワープラント１のピッチ角速度ωｙを制御すると、パワープラント１のヨー方向に発生するジャイロモーメントＭ（以下では、このようなヨー方向のジャイロモーメントＭを、単に「ヨーモーメント」とも呼ぶ。）の大きさ、方向を変化させることができる。

図３は、上記のようにヨーモーメントを発生させた場合の車両挙動を説明するための図である。図３は、図１に示した車両１００に対応する図である。前述したように、内部で回転運動している回転体２を有するパワープラント１をピッチ軸回りに動かすと、矢印Ａ２で示すようにヨーモーメント（ジャイロモーメント）が発生する。これにより、車両１００にパワープラント１が固定されているため、矢印Ａ３で示すように、車両１００にヨー方向にモーメントが働くこととなる。

第１実施形態では、コントローラ２０は、このようにしてパワープラント１をピッチ軸回りに動かすことで発生するヨーモーメント（ジャイロモーメント）を利用して、車両１００のヨー方向における車両挙動を制御する。具体的には、コントローラ２０は、まず、運転者による操舵に基づいて（矢印Ａ４参照）、車両１００のヨー方向について目標の車両挙動が得られるように車両挙動目標値を設定する。詳しくは、コントローラ２０は、操舵角センサ１１から取得される操舵角から操舵の方向や操舵速度を求め、これらに基づいて、車両１００に付与すべきヨーモーメント（以下では、「要求ヨーモーメントＭｚ」と表記する。）を車両挙動目標値として設定する。例えば、コントローラ２０は、操舵に対する車両１００の応答性が向上するように、つまり操舵フィーリングが向上するように、要求ヨーモーメントＭｚを設定する。また、他の制御において操舵に対する車両挙動の制御が行われている場合には、コントローラ２０は、当該他の制御における目標の車両挙動と当該他の制御を行った際の実際の車両挙動との差分が補償されるように、要求ヨーモーメントＭｚを設定することができる。

次に、コントローラ２０は、このように求められた要求ヨーモーメントＭｚを実現するために必要なパワープラント１のピッチ角速度ωｙ（大きさ、方向）を計算する。具体的には、コントローラ２０は、回転体２の慣性モーメントＩ、回転体２のロール軸回りの角速度ωｘ、及び要求ヨーモーメントＭｚを用いて、ピッチ角速度ωｙを計算する。ここで、前述した式（２）を用いると、ジャイロモーメントＭに対応する要求ヨーモーメントＭｚは「Ｍｚ＝Ｈ×ωｙ」で表されるので、言い換えると「Ｍｚ＝Ｉωｘωｙ」で表されるので、ピッチ角速度ωｙは以下の式（３）で表現される。

ωｙ＝Ｍｚ／（Ｉωｘ） 式（３）
式（３）における回転体２のロール軸回りの角速度ωｘは、エンジン回転数（エンジン回転数センサ１０によって検出される）より求められる。コントローラ２０は、式（３）を用いてピッチ角速度ωｙを計算する。そして、コントローラ２０は、計算されたピッチ角速度ωｙにてパワープラント１が動かされるように、パワープラント移動制御装置７に対して制御を行う。

以上の第１実施形態における車両挙動制御方法によれば、エンジンやモータなどの既存の車両構成部品を回転体として利用して、当該回転体の回転軸の方向を偏向させることで発生するジャイロモーメントを用いて、車両挙動を適切に制御することができる。具体的には、パワープラント１のピッチ角速度ωｙを制御することで発生するヨーモーメント（ジャイロモーメント）を適切に利用して、運転者の操舵に対する車両１００のヨー方向の運動性能を向上させることが可能となる。例えば、操舵入力時における車両１００の応答性を向上させることが可能となる。

（ピッチ角速度制御処理）
次に、上記した車両挙動制御方法を実現するために、実際にコントローラ２０によって実行される処理（ピッチ角速度制御処理）の例について、図４を参照して説明する。図４は、ピッチ角速度制御処理を示すフローチャートである。この処理は、例えば運転者による操舵入力時に実行される。

まず、ステップＳ１０１では、コントローラ２０は、センサ値を取得する。具体的には、コントローラ２０は、エンジン回転数センサ１０からエンジン回転数を取得すると共に、操舵角センサ１１から操舵角を取得する。そして、処理はステップＳ１０２に進む。ステップＳ１０２では、コントローラ２０は、ステップＳ１０１で取得されたセンサ値から、エンジン回転角速度を求めると共に、操舵の方向及び操舵速度を求める。なお、エンジン回転角速度は、前述した回転体２のロール軸回りの角速度ωｘに相当する。そして、処理はステップＳ１０３に進む。

ステップＳ１０３では、コントローラ２０は、まず、ステップＳ１０２で得られた操舵の方向や操舵速度などに基づいて、要求ヨーモーメントＭｚを求める。例えば、コントローラ２０は、操舵に対する車両１００の応答性を向上させる観点から、即ち操舵フィーリングを向上させる観点から、要求ヨーモーメントＭｚを求める。そして、コントローラ２０は、このように求められた要求ヨーモーメントＭｚを実現するために必要なパワープラント１のピッチ角速度ωｙを計算する。具体的には、コントローラ２０は、回転体２の慣性モーメントＩ、回転体２のロール軸回りの角速度ωｘ、及び要求ヨーモーメントＭｚを用いて、ピッチ角速度ωｙ（大きさ、方向）を計算する。詳しくは、コントローラ２０は、上記した式（３）を用いてピッチ角速度ωｙを計算する。そして、処理はステップＳ１０４に進む。

ステップＳ１０４では、コントローラ２０は、ステップＳ１０３で計算されたピッチ角速度ωｙにてパワープラント１が動かされるように、パワープラント移動制御装置７に対して制御を行う。つまり、コントローラ２０は、ピッチ角速度ωｙに対応する制御信号をパワープラント移動制御装置７へ供給する。以上の処理が終了すると、処理は当該フローを抜ける。

このようなピッチ角速度制御処理によれば、パワープラント１のピッチ角速度ωｙを制御することで発生するヨーモーメントを適切に利用して、運転者の操舵に対する車両１００のヨー方向の運動性能を向上させることが可能となる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。

第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、車両挙動目標値に応じて、車体に対する回転体の回転軸の方向を偏向させる制御を行う。具体的には、パワープラントの内部で回転している回転体のピッチ角を変動させる制御を行う。しかしながら、第１実施形態では、パワープラント１における回転軸３が車両１００の前後方向に沿って配置されていたのに対して、第２実施形態では、パワープラントにおける回転軸が車両の左右方向（横方向）に沿って配置される。つまり、第１実施形態では、パワープラント１が縦置きに構成されていたのに対して、第２実施形態では、パワープラントが横置きに構成される。

図５は、第２実施形態に係る車両挙動制御装置が適用された車両１００ａの構成を示す概略図である。図５は、車両１００ａを上方から観察した図を示しており、左方向に車両前方を表し、右方向に車両後方を表している。なお、図１と同一の符号を付した構成要素は同一の意味を示すものとして、その説明を省略する。

車両１００ａは、パワープラント１の代わりにパワープラント１ａを有し、パワープラント移動制御装置７の代わりにパワープラント移動制御装置７ａを有し、コントローラ２０の代わりにコントローラ２０ａを有する点で、第１実施形態における車両１００と異なる。車両１００ａは、前側にパワープラント１ａが配置され、前輪６Ｆが駆動されるＦＦ車に相当する。パワープラント１ａは、車両１００ａの左右方向（横方向）に沿って回転体２ａの回転軸３ａが配置され、図示しないエンジンやトランスミッションなどを含んで構成される。

前述した車両１００においては、パワープラント１のロール軸（Ｘ軸）と車両１００のロール軸との方向が一致し、パワープラント１のピッチ軸（Ｙ軸）と車両１００のピッチ軸との方向が一致していた。これに対して、車両１００ａにおいては、パワープラント１ａのロール軸（Ｘ軸）は車両１００ａのピッチ軸に相当し、パワープラント１ａのピッチ軸（Ｙ軸）は車両１００ａのロール軸に相当する。つまり、パワープラント１とパワープラント１ａとは、車両に対するパワープラントのピッチ軸及びロール軸の位置が逆になる。

パワープラント移動制御装置７ａは、パワープラント１ａに対して複数設けられており、パワープラント１ａのピッチ軸回りの角度を変動可能に構成されている。つまり、パワープラント移動制御装置７ａは、回転体２ａを含むパワープラント１ａをピッチ軸回りに回転させる。例えば、パワープラント移動制御装置７ａは、所謂アクティブコントロールマウント（ＡＣＭ）を用いて構成される。パワープラント移動制御装置７ａは、コントローラ２０ａから供給される制御信号によって制御される。

このようなパワープラント移動制御装置７ａにより、内部で回転運動している回転体２ａを有するパワープラント１ａをピッチ軸回りに回転させると、角運動量保存の法則により、矢印Ｂ１で示すように、パワープラント１ａのヨー軸回り（Ｚ軸回り）のジャイロモーメント（ヨーモーメント）が発生する。これにより、矢印Ｂ２で示すように、車両１００ａにはヨー方向にモーメントが働くこととなる。

コントローラ２０ａは、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭなどを備え、車両１００ａ内の各構成要素に対して制御を行う電子制御ユニットである。コントローラ２０ａは、本発明における軸偏向手段として機能して、車両挙動の制御を行う。基本的には、コントローラ２０ａは、前述したコントローラ２０と同様の処理を行う。つまり、コントローラ２０ａは、パワープラント１ａ（回転体２ａ）をピッチ軸回りに動かすことで発生するヨーモーメント（ジャイロモーメント）を利用して、車両１００ａのヨー方向における目標の車両挙動が得られるように、パワープラント１ａのピッチ角速度を制御する。

詳しくは、コントローラ２０ａは、まず、運転者による操舵に基づいて（矢印Ｂ３参照）、車両１００ａのヨー方向について目標の車両挙動が得られるように車両挙動目標値を設定する。詳しくは、コントローラ２０ａは、操舵角センサ１１から取得される操舵角から操舵の方向や操舵速度を求め、これらに基づいて、車両１００ａに付与すべきヨーモーメント（要求ヨーモーメントＭｚ）を車両挙動目標値として設定する。例えば、コントローラ２０ａは、操舵に対する車両１００ａの応答性が向上するように、つまり操舵フィーリングが向上するように、要求ヨーモーメントＭｚを求める。また、他の制御において操舵に対する車両挙動の制御が行われている場合には、コントローラ２０ａは、当該他の制御における目標の車両挙動と当該他の制御を行った際の実際の車両挙動との差分が補償されるように、要求ヨーモーメントＭｚを設定することができる。

次に、コントローラ２０ａは、このように求められた要求ヨーモーメントＭｚを実現するために必要なパワープラント１ａのピッチ角速度ωｙ（大きさ、方向）を計算する。具体的には、コントローラ２０ａは、回転体２ａの慣性モーメントＩ、回転体２ａのロール軸回りの角速度ωｘ、及び要求ヨーモーメントＭｚを用いて、ピッチ角速度ωｙを計算する。詳しくは、コントローラ２０ａは、上記した式（３）を用いてピッチ角速度ωｙを計算する。そして、コントローラ２０ａは、計算されたピッチ角速度ωｙにてパワープラント１ａが動かされるように、パワープラント移動制御装置７ａに対して制御を行う。

以上の第２実施形態によれば、パワープラント１ａが横置きに構成された車両１００ａに対して、パワープラント１ａのピッチ角速度ωｙを制御することで発生するヨーモーメント（ジャイロモーメント）を適切に利用して、運転者の操舵に対する車両１００ａのヨー方向の運動性能を向上させることが可能となる。

なお、第１実施形態及び第２実施形態に示したように、本発明によれば、車両がＦＲ車であるかＦＦ車であるかを問わず（言い換えるとパワープラントが縦置きであるか横置きであるかを問わず）、ジャイロモーメントを利用することで、車両１００ａのヨー方向の運動性能を適切に向上させることができると言える。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について説明する。

第３実施形態においても、第１及び第２実施形態と同様に、車両挙動目標値に応じて、車体に対する回転体の回転軸の方向を偏向させる制御を行う。しかしながら、前述した第１及び第２実施形態では、パワープラントの内部で回転している回転体のピッチ角を変動させる制御を行っていたのに対して、第３実施形態では、パワープラントの内部で回転している回転体のヨー軸回りの角度（以下では、「ヨー角」と呼ぶ。）を変動させる制御を行う。より詳しくは、第３実施形態では、回転体をヨー軸回りに動かすことで発生するジャイロモーメントを利用して、車両のピッチ方向における目標の車両挙動が得られるように、回転体のヨー角速度を制御する。

なお、前述した第２実施形態では、パワープラント１ａにおける回転軸３ａが車両１００ａの左右方向（横方向）に沿って配置されていたのに対して、第３実施形態では、パワープラントにおける回転軸が車両の前後方向に沿って配置される。即ち、第３実施形態では、第１実施形態と同様に、車両に対してパワープラントが配置される。したがって、以下では第１実施形態と比較しながら、第３実施形態についての説明を行う。

図６は、第３実施形態に係る車両挙動制御装置が適用された車両１００ｂの構成を示す概略図である。図６は、車両１００ｂを上方から観察した図を示しており、左方向に車両前方を表し、右方向に車両後方を表している。なお、図１と同一の符号を付した構成要素は同一の意味を示すものとして、その説明を省略する。

車両１００ｂは、パワープラント移動制御装置７の代わりにパワープラント移動制御装置７ｂを有し、コントローラ２０の代わりにコントローラ２０ｂを有する点で、第１実施形態における車両１００と異なる。第３実施形態では、第１実施形態と同様に、言い換えると第２実施形態と異なり、パワープラント１における回転軸３が車両１００ｂの前後方向に沿って配置されている。なお、車両１００ｂのパワープラント１の構成は、第１実施形態における車両１００のパワープラント１の構成と概ね同様である。

パワープラント移動制御装置７ｂは、パワープラント１に対して複数設けられており、パワープラント１のヨー軸回りの角度を変動可能に構成されている。つまり、パワープラント移動制御装置７ｂは、回転体２を含むパワープラント１をヨー軸回りに回転させる。例えば、パワープラント移動制御装置７ｂは、所謂アクティブコントロールマウント（ＡＣＭ）を用いて構成される。パワープラント移動制御装置７ｂは、コントローラ２０ｂから供給される制御信号によって制御される。このようなパワープラント移動制御装置７ｂによって、内部で回転運動している回転体２を有するパワープラント１をヨー軸回りに回転させると、角運動量保存の法則により、矢印Ｃ１で示すように、パワープラント１のピッチ軸回り（Ｙ軸回り）のジャイロモーメントが発生する。

コントローラ２０ｂは、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭなどを備え、車両１００ｂ内の各構成要素に対して制御を行う電子制御ユニットである。コントローラ２０ｂは、本発明における軸偏向手段として機能して、車両挙動の制御を行う。具体的には、コントローラ２０ｂは、目標の車両挙動が得られるように車両挙動目標値を設定して、当該車両挙動目標値に応じて、パワープラント移動制御装置７ｂを制御することによって、パワープラント１（回転体２）のヨー角を変動させる制御を行う。詳しくは、コントローラ２０ｂは、上記したようにパワープラント１をヨー軸回りに動かすことで発生するジャイロモーメントを利用して、車両１００ｂのピッチ方向における目標の車両挙動が得られるように、パワープラント１のヨー角速度を制御する。

ここで、図７を参照して、第３実施形態における車両挙動制御方法について具体的に説明する。図７は、図６中の矢印Ｐ１方向から車両１００ｂを観察した概略図を示している。なお、図７では、説明の便宜上、車両１００ｂ内部の構成要素としてパワープラント１及びパワープラント移動制御装置７ｂのみを示している。

上記したパワープラント移動制御装置７ｂによって、内部で回転運動している回転体２を有するパワープラント１をヨー軸回りに回転させると、角運動量保存の法則により、矢印Ｃ２で示すように、パワープラント１のピッチ軸回り（Ｙ軸回り）のジャイロモーメントが発生する。この場合、パワープラント１をヨー軸回りに角速度（ヨー角速度）ωｚで動かした場合に発生するジャイロモーメントＭは、上記した回転体２の角運動量Ｈを用いると（式（１）参照）、式（４）で表される。

−Ｍ＝Ｈ×ωｚ 式（４）
式（４）中の「×」はベクトル積を表している。このジャイロモーメントＭは、ピッチ軸回り（Ｙ軸回り）の大きさ「Ｉ・ωｘ・ωｚ」のモーメントに相当する。つまり、パワープラント移動制御装置７ｂを用いてパワープラント１のヨー角速度ωｚを制御すると、パワープラント１のピッチ方向に発生するジャイロモーメントＭ（以下では、このようなピッチ方向のジャイロモーメントＭを単に「ピッチモーメント」とも呼ぶ。）の大きさ、方向を変化させることができる。

このようなピッチモーメントがパワープラント１に発生した場合、矢印Ｃ３で示すように、車両１００ｂにはピッチ方向にモーメントが働くこととなる。第３実施形態では、コントローラ２０ｂは、このようにパワープラント１をヨー軸回りに動かすことで発生するピッチモーメント（ジャイロモーメント）を利用して、車両１００ｂのピッチ方向における車両挙動を制御する。

具体的には、コントローラ２０ｂは、まず、車両１００ｂのピッチ方向について目標の車両挙動が得られるように車両挙動目標値を設定する。詳しくは、コントローラ２０ｂは、加減速時において車両１００ｂのピッチ方向における姿勢が安定するように、車両１００ｂに付与すべきピッチモーメント（以下では、「要求ピッチモーメントＭｙ」と表記する。）を車両挙動目標値として設定する。例えば、コントローラ２０ｂは、加減速時におけるストロークセンサの出力から車両１００ｂの姿勢を推定したり、加速度から車両１００ｂの姿勢を推定したりすることによって、加減速時における車両姿勢変化が抑制されるように要求ピッチモーメントＭｙを設定する。また、他の制御において車両姿勢に対する制御（例えばアクティブサスペンションを用いた制御）が行われている場合には、コントローラ２０ｂは、当該他の制御における目標の車両姿勢と当該他の制御を行った際の実際の車両姿勢との差分が補償されるように、要求ピッチモーメントＭｙを設定することができる。

次に、コントローラ２０ｂは、このように求められた要求ピッチモーメントＭｙを実現するために必要なパワープラント１のヨー角速度ωｚ（大きさ、方向）を計算する。具体的には、コントローラ２０ｂは、回転体２の慣性モーメントＩ、回転体２のロール軸回りの角速度ωｘ、及び要求ピッチモーメントＭｙを用いて、ヨー角速度ωｚを計算する。ここで、前述した式（４）を用いると、ジャイロモーメントＭに対応する要求ピッチモーメントＭｙは「Ｍｙ＝Ｈ×ωｚ」で表されるので、言い換えると「Ｍｙ＝Ｉωｘωｚ」で表されるので、ヨー角速度ωｚは以下の式（５）で表現される。

ωｚ＝Ｍｙ／（Ｉωｘ） 式（５）
式（５）における回転体２のロール軸回りの角速度ωｘは、エンジン回転数（エンジン回転数センサ１０によって検出される）より求められる。コントローラ２０ｂは、式（５）を用いてヨー角速度ωｚを計算する。そして、コントローラ２０ｂは、計算されたヨー角速度ωｚにてパワープラント１が動かされるように、パワープラント移動制御装置７ｂに対して制御を行う。

以上の第３実施形態によれば、パワープラント１のヨー角速度ωｚを制御することで発生するピットモーメント（ジャイロモーメント）を適切に利用して、加減速時における車両１００ｂのピッチ方向の運動性能を向上させることが可能となる。例えば、加減速時における車両１００ｂの姿勢を安定させることが可能となる。

なお、上記では、パワープラント１のヨー角のみを変動させる制御を行う例を示したが、これに限定はされない。他の例では、パワープラント１のヨー角だけでなく、パワープラント１のピッチ角も変動させる制御を行うことができる。つまり、第３実施形態に係る制御と第１実施形態に係る制御とを組み合わせても良い。この場合には、パワープラント移動制御装置は、パワープラント１をヨー軸回り及びピッチ軸回りに回転可能に構成される。また、このようにパワープラント移動制御装置を構成した場合には、ヨー軸回り及びピッチ軸回りの回転に限らず、パワープラント１を斜め方向に回転させることが可能となる。つまり、パワープラント１における回転体２の回転軸３の方向を、種々の方向に偏向させることが可能となる。

［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態について説明する。

第４実施形態においても、第１乃至第３実施形態と同様に、車両挙動目標値に応じて、車体に対する回転体の回転軸の方向を偏向させる制御を行う。具体的には、第４実施形態では、第３実施形態と同様に、パワープラントの内部で回転している回転体のヨー角を変動させる制御を行う。しかしながら、第３実施形態では、パワープラント１における回転軸３が車両１００ｂの前後方向に沿って配置されていたのに対して、第４実施形態では、パワープラントにおける回転軸が車両の左右方向（横方向）に沿って配置される。そのため、回転体のヨー角を変動させることでパワープラントのピッチ軸回りに発生したジャイロモーメントは、第３実施形態では、車両１００ｂのピッチ方向にモーメントとして作用していたが、第４実施形態では、車両のロール方向にモーメントとして作用する。したがって、第４実施形態では、回転体をヨー軸回りに動かすことで発生するジャイロモーメントを利用して、車両のロール方向における目標の車両挙動が得られるように、回転体のヨー角速度を制御する。

なお、第４実施形態では、第２実施形態と同様に、パワープラントにおける回転軸が車両の左右方向（横方向）に沿って配置される。したがって、以下では第２実施形態と比較しながら、第４実施形態についての説明を行う。

図８は、第４実施形態に係る車両挙動制御装置が適用された車両１００ｃの構成を示す概略図である。なお、図８は、車両１００ｃを上方から観察した図を示しており、左方向に車両前方を表し、右方向に車両後方を表している。また、図５と同一の符号を付した構成要素は同一の意味を示すものとして、その説明を省略する。

車両１００ｃは、パワープラント移動制御装置７ａの代わりにパワープラント移動制御装置７ｃを有し、コントローラ２０ａの代わりにコントローラ２０ｃを有する点で、第２実施形態における車両１００ａと異なる。第４実施形態では、第２実施形態と同様に、パワープラント１ａにおける回転軸３ａが車両１００ｃの左右方向（横方向）に沿って配置されている。なお、車両１００ｃのパワープラント１ａの構成は、第２実施形態における車両１００ａのパワープラント１ａの構成と概ね同様である。

パワープラント移動制御装置７ｃは、パワープラント１ａに対して複数設けられており、パワープラント１ａのヨー軸回りの角度を変動可能に構成されている。つまり、パワープラント移動制御装置７ｃは、回転体２ａを含むパワープラント１ａをヨー軸回りに回転させる。例えば、パワープラント移動制御装置７ｃは、所謂アクティブコントロールマウント（ＡＣＭ）を用いて構成される。パワープラント移動制御装置７ｃは、コントローラ２０ｃから供給される制御信号によって制御される。このようなパワープラント移動制御装置７ｃによって、内部で回転運動している回転体２ａを有するパワープラント１ａをヨー軸回りに回転させると、角運動量保存の法則により、矢印Ｄ１で示すように、パワープラント１ａのピッチ軸回り（Ｙ軸回り）のジャイロモーメントが発生する。

コントローラ２０ｃは、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭなどを備え、車両１００ｃ内の各構成要素に対して制御を行う電子制御ユニットである。コントローラ２０ｃは、本発明における軸偏向手段として機能して、車両挙動の制御を行う。具体的には、コントローラ２０ｃは、目標の車両挙動が得られるように車両挙動目標値を設定して、当該車両挙動目標値に応じて、パワープラント移動制御装置７ｃを制御することによって、パワープラント１ａ（回転体２ａ）のヨー角を変動させる制御を行う。詳しくは、コントローラ２０ｃは、上記したようにパワープラント１ａをヨー軸回りに動かすことで発生するジャイロモーメントを利用して、車両１００ｃのロール方向における目標の車両挙動が得られるように、パワープラント１ａのヨー角速度を制御する。

ここで、図９を参照して、第４実施形態における車両挙動制御方法について具体的に説明する。図９は、図８中の矢印Ｐ２方向から車両１００ｃを観察した概略図を示している。なお、図９では、説明の便宜上、車両１００ｃ内部の構成要素としてパワープラント１ａ及びパワープラント移動制御装置７ｃのみを示している。

上記したパワープラント移動制御装置７ｃによって、内部で回転運動している回転体２ａを有するパワープラント１ａをヨー軸回りに回転させると、角運動量保存の法則により、矢印Ｄ２で示すように、パワープラント１ａのピッチ軸回り（Ｙ軸回り）のジャイロモーメントが発生する。この場合、パワープラント１ａをヨー軸回りに角速度（ヨー角速度）ωｚで動かした場合に発生するジャイロモーメントＭは、上記した回転体２ａの角運動量Ｈを用いると（式（１）参照）、式（６）で表される。

−Ｍ＝Ｈ×ωｚ 式（６）
式（６）中の「×」はベクトル積を表している。このジャイロモーメントＭは、ピッチ軸回り（Ｙ軸回り）の大きさ「Ｉ・ωｘ・ωｚ」のモーメントに相当する。つまり、パワープラント移動制御装置７ｃを用いてパワープラント１ａのヨー角速度ωｚを制御すると、パワープラント１ａのピッチ方向に発生するジャイロモーメントＭ（以下では、このようなピッチ方向のジャイロモーメントＭを単に「ピッチモーメント」とも呼ぶ。）の大きさ、方向を変化させることができる。

このようなピッチモーメントがパワープラント１ａに発生した場合、矢印Ｄ３で示すように、車両１００ｃにはロール方向にモーメントが働くこととなる。第４実施形態では、コントローラ２０ｃは、このようにパワープラント１ａをヨー軸回りに動かすことで発生するピッチモーメント（ジャイロモーメント）を利用して、車両１００ｃのロール方向における車両挙動を制御する。

具体的には、コントローラ２０ｃは、まず、車両１００ｃのロール方向について目標の車両挙動が得られるように車両挙動目標値を設定する。詳しくは、コントローラ２０ｃは、運転者による操舵に基づいて、車両１００ｃのロール方向について目標の車両挙動が得られるように車両挙動目標値を設定する。詳しくは、コントローラ２０ｃは、操舵時において、言い換えると車両１００ｃの旋回時において、車両１００ｃのロール方向における姿勢が安定するように、車両１００ｃに付与すべきピッチモーメント（以下では、「要求ピッチモーメントＭｙ」と表記する。）を車両挙動目標値として設定する。例えば、コントローラ２０ｃは、操舵角センサ１１から取得される操舵角や、車両１００ｃの姿勢などに基づいて、旋回時における車体の姿勢がフラットになるように要求ピッチモーメントＭｙを設定する。また、他の制御においてロール方向における車両挙動の制御（例えばアクティブサスペンションを用いた制御）が行われている場合には、コントローラ２０ｃは、当該他の制御における目標の車両挙動と当該他の制御を行った際の実際の車両挙動との差分が補償されるように、要求ピッチモーメントＭｙを設定することができる。

次に、コントローラ２０ｃは、このように求められた要求ピッチモーメントＭｙを実現するために必要なパワープラント１ａのヨー角速度ωｚを計算する。具体的には、コントローラ２０ｃは、回転体２ａの慣性モーメントＩ、回転体２ａのロール軸回りの角速度ωｘ、及び要求ピッチモーメントＭｙを用いて、ヨー角速度ωｚを計算する。ここで、前述した式（６）を用いると、ジャイロモーメントＭに対応する要求ピッチモーメントＭｙは「Ｍｙ＝Ｈ×ωｚ」で表されるので、言い換えると「Ｍｙ＝Ｉωｘωｚ」で表されるので、ヨー角速度ωｚは、以下の式（７）で表現される。

ωｚ＝Ｍｙ／（Ｉωｘ） 式（７）
式（７）における回転体２ａのロール軸回りの角速度ωｘは、エンジン回転数（エンジン回転数センサ１０によって検出される）より求められる。コントローラ２０ｃは、式（７）を用いて、ヨー角速度ωｚを計算する。そして、コントローラ２０ｃは、計算されたヨー角速度ωｚにてパワープラント１ａが動かされるように、パワープラント移動制御装置７ｃに対して制御を行う。

以上の第４実施形態によれば、パワープラント１ａのヨー角速度ωｚを制御することで発生するピットモーメント（ジャイロモーメント）を適切に利用して、車両１００ｃのロール方向の運動性能を向上させることが可能となる。例えば、旋回時における車両１００ｃの姿勢を安定させることが可能となる。

なお、上記では、パワープラント１ａのヨー角のみを変動させる制御を行う例を示したが、これに限定はされない。他の例では、パワープラント１ａのヨー角だけでなく、パワープラント１ａのピッチ角も変動させる制御を行うことができる。つまり、第４実施形態に係る制御と第２実施形態に係る制御とを組み合わせても良い。この場合には、パワープラント移動制御装置は、パワープラント１ａをヨー軸回り及びピッチ軸回りに回転可能に構成される。また、このようにパワープラント移動制御装置を構成した場合には、ヨー軸回り及びピッチ軸回りの回転に限らず、パワープラント１ａを斜め方向に回転させることが可能となる。つまり、パワープラント１ａにおける回転体２ａの回転軸３ａの方向を、種々の方向に偏向させることが可能となる。

第１実施形態に係る車両の概略構成図である。 第１実施形態における車両挙動制御方法を説明するための図である。 第１実施形態における車両挙動を説明するための図である。 ピッチ角速度制御処理を示すフローチャートである。 第２実施形態に係る車両の概略構成図である。 第３実施形態に係る車両の概略構成図である。 第３実施形態における車両挙動制御方法を説明するための図である。 第４実施形態に係る車両の概略構成図である。 第４実施形態における車両挙動制御方法を説明するための図である。

符号の説明

１、１ａ パワープラント
２、２ａ 回転体
３、３ａ 回転軸
６Ｆ 前輪
６Ｒ 後輪
７、７ａ、７ｂ、７ｃ パワープラント移動制御装置
８ ステアリングホイール
１０ エンジン回転数センサ
１１ 操舵角センサ
２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ コントローラ
１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ 車両

Claims (8)

1. 車両に搭載されるパワープラントの一部として構成される回転体と、
   目標の車両挙動を得るための車両挙動目標値を設定して、前記車両挙動目標値に応じて、車体に対する前記回転体の回転軸の方向を偏向させることで、前記車両に対してジャイロモーメントを作用させる軸偏向手段と、を備え、
   前記回転体は、前記回転軸が前記車両の左右方向に沿って配置され、
   前記軸偏向手段は、前記回転体のピッチ角を変動させることにより、前記回転軸の方向を偏向させることを特徴とする車両挙動制御装置。
2. 前記軸偏向手段は、運転者による操舵に基づいて、前記車両のヨー方向について目標の車両挙動が得られるように前記車両挙動目標値を設定する請求項１に記載の車両挙動制御装置。
3. 車両に搭載されるパワープラントの一部として構成される回転体と、
   目標の車両挙動を得るための車両挙動目標値を設定して、前記車両挙動目標値に応じて、車体に対する前記回転体の回転軸の方向を偏向させることで、前記車両に対してジャイロモーメントを作用させる軸偏向手段と、を備え、
   前記回転体は、前記回転軸が前記車両の前後方向に沿って配置され、
   前記軸偏向手段は、前記回転体のヨー角を変動させることにより、前記回転軸の方向を偏向させることを特徴とする車両挙動制御装置。
4. 前記軸偏向手段は、前記車両の姿勢に基づいて、前記車両のピッチ方向について目標の車両挙動が得られるように前記車両挙動目標値を設定する請求項３に記載の車両挙動制御装置。
5. 車両に搭載されるパワープラントの一部として構成される回転体と、
   目標の車両挙動を得るための車両挙動目標値を設定して、前記車両挙動目標値に応じて、車体に対する前記回転体の回転軸の方向を偏向させることで、前記車両に対してジャイロモーメントを作用させる軸偏向手段と、を備え、
   前記回転体は、前記回転軸が前記車両の左右方向に沿って配置され、
   前記軸偏向手段は、前記回転体のヨー角を変動させることにより、前記回転軸の方向を偏向させることを特徴とする車両挙動制御装置。
6. 前記軸偏向手段は、運転者による操舵に基づいて、前記車両のロール方向について目標の車両挙動が得られるように前記車両挙動目標値を設定する請求項５に記載の車両挙動制御装置。
7. 前記軸偏向手段は、前記回転体の回転数に基づいて、前記回転軸を偏向させる請求項１乃至６のいずれか一項に記載の車両挙動制御装置。
8. 前記軸偏向手段は、前記回転体の回転数に基づいて、前記回転軸を偏向させる速度を設定する請求項１乃至７のいずれか一項に記載の車両挙動制御装置。

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