JP4730543B2 - 車両の駆動力分配制御装置 - Google Patents
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Description
当該特許文献1に開示された技術は車両旋回時のアンダステアやオーバステアの抑制を目的としたものであり、FR車ベースの4輪駆動車に適用されている。車両の前後輪間には後輪の駆動力の一部を前輪側に分配する駆動力分配装置としてトランスファが設けられ、後輪の左右輪間には差動制限力を発生する差動制限装置が設けられ、旋回外輪の車輪速が旋回内輪の車輪速より高くて内輪がグリップしていると推測されるときには、トランスファによる前後輪間の駆動力分配を低めることで前輪に分配される駆動力を低下させると共に、差動制限装置による左右輪間の差動制限力を低下させ、これによりアンダステアの抑制を図っている。
好ましい態様として、制御量算出手段を、旋回対応制御量に加えて、前後輪の車輪速の差に基づく差回転対応制御量、アクセル操作に伴う車両の加速状態に基づく加速対応制御量、及びブレーキ操作に伴う車両の減速状態に基づく減速対応制御量などの内の少なくとも一つを駆動力分配のベース制御量として算出するように構成し、駆動力分配制御手段を、ベース制御量を旋回対応制御量に基づいて増加補正または減少補正するように構成することが望ましい。
従って、駆動力分配のベース制御量として差回転対応制御量、加速対応制御量、減速対応制御量の内の少なくとも一つが算出され、このベース制御量が旋回対応制御量に基づいて増加補正または減少補正される。即ち、ベース制御量に対して旋回対応制御量に基づく補正が行われるため、増加補正のみならず減少補正も常に可能となり、旋回対応制御量を確実に前後輪の他方側に分配させるべき駆動力分配に反映させることができる。
請求項3の発明は、請求項1または2において、ステア特性判定手段が、車両の走行状態に基づいて目標旋回状態指標を決定する目標旋回状態指標決定手段と、車両の実際の旋回状態指標を検出する実旋回状態指標検出手段とを備え、目標旋回状態指標と実旋回状態指標とに基づき現在の車両のステア特性を判定すると共に、制御量算出手段が、ステア特性判定手段によりステア特性として判定されたアンダステア及びオーバステアに基づき前後輪のスリップ輪を特定し、スリップ輪の駆動力及び横力からグリップ限界と相関するグリップ限界指標を推定するグリップ限界指標推定手段と、車両の旋回状態に基づいてアンダステアまたはオーバステアを抑制するための要求ヨーモーメントを算出し、要求ヨーモーメントを達成可能なスリップ輪の要求横力を算出する要求横力算出手段と、グリップ限界指標算出手段により算出されたグリップ限界指標を前提として、要求横力算出手段により算出された要求横力を達成するために必要なスリップ輪の駆動力低下量を算出する駆動力低下量算出手段とを備え、駆動力低下量算出手段により算出されたスリップ輪の駆動力低下量に応じて旋回対応制御量を算出するものである。
従って、目標旋回状態指標決定手段により決定された目標旋回状態指標と、実旋回状態指標検出手段により検出された実際の旋回状態指標とに基づき車両のステア特性が判定される。車両旋回中のアンダステアの発生は前輪の横力不足によるスリップに起因し、オーバステアの発生は後輪の横力不足によるスリップに起因するため、ステア特性としてアンダステアが判定されたときには前輪がスリップ輪として特定され、オーバステアのときには後輪がスリップ輪として特定される。
そして、スリップ輪の駆動力及び横力からグリップ限界と相関するグリップ限界指標、例えば駆動力及び横力に対するグリップ限界を規定する摩擦円がグリップ限界指標推定手段により推定される。さらに車両の旋回状態に基づいて要求横力算出手段によりアンダステアまたはオーバステアを抑制するための要求ヨーモーメントが算出された上で、要求ヨーモーメントを達成可能なスリップ輪の要求横力が算出され、グリップ限界指標を前提として要求横力を達成するためのスリップ輪の駆動力低下量が駆動力低下量算出手段により算出され、この駆動力低下量に応じて制御量算出手段により旋回対応制御量が算出される。
即ち、具体的な目標旋回状態指標と実旋回状態指標に基づいて車両のステア特性が判定される一方、スリップ輪のグリップ限界と相関するグリップ限界指標を前提とし、ステア特性として判定されたアンダステアやオーバステアを抑制するための要求ヨーモーメント、要求ヨーモーメントを達成可能なスリップ輪の要求横力、要求横力を達成するためのスリップ輪の駆動力低下量などの具体的な算出値に基づいて旋回対応制御量が算出されるため、例えば過去の経験則や実験結果に基づいて旋回対応制御量を設定する場合などに比較して、より現実に即した旋回対応制御量を算出可能となる。
好ましい態様として、上記要求横力算出手段を、車両の旋回状態から決定した目標ヨーレイトと実際のヨーレイトとの偏差に基づき、アンダステアまたはオーバステアを抑制するための要求ヨーモーメントを算出し、該要求ヨーモーメントからスリップ輪の要求横力を算出するように構成することが望ましい。
このように構成すれば、車両の旋回状態を端的に表すヨーレイトに基づいて適切な要求ヨーモーメント、ひいては一層適切な旋回対応制御量を算出することができる。
請求項2の発明の車両の駆動力分配制御装置によれば、後輪の駆動力の一部を前輪に分配する車両において、車両の旋回状態を端的に表す現在のステア特性と前後輪の車輪速の大小関係との組合せに応じて前後輪間の駆動力分配を増加補正または減少補正するため、前後輪間の駆動力分配を適切に制御でき、もってアンダステアやオーバステアを確実に抑制することができる。
請求項3の発明の車両の駆動力分配制御装置によれば、請求項1または2に加えて、具体的な目標旋回状態指標と実旋回状態指標に基づいて車両のステア特性を判定した上で、スリップ輪のグリップ限界と相関するグリップ限界指標を前提とし、ステア特性として判定されたアンダステアやオーバステアを抑制するための要求ヨーモーメント、スリップ輪の要求横力や駆動力低下量などの具体的な算出値に基づいて駆動力分配手段に適用する旋回対応制御量を算出するため、より現実に即した旋回対応制御量に基づいて前後輪間の駆動力分配を適切に制御でき、車両のアンダステアやオーバステアを確実に抑制することができる。
以下、本発明をFF車ベースの電子制御式オンディマンド4輪駆動車の前後輪間の駆動力分配を制御する駆動力分配制御装置に具体化した第1実施形態を説明する。
図1は本実施形態の車両の駆動力分配制御装置を示す全体構成図である。車両前部にはフロントディファレンシャル1(以下、フロントデフと称する)が設けられ、フロントデフ1に固定されたリングギア2には図示しないエンジンの駆動力が変速機を介して入力される。フロントデフ1にはドライブシャフト3を介して左右の前輪4が接続され、フロントデフ1はリングギア2に入力されたエンジンの駆動力を、差動を許容しながら左右の前輪4に伝達する。フロントデフ1にはフロント電子制御LSD5が併設され、当該フロント電子制御LSD5は内蔵された図示しない電磁クラッチの係合状態に応じて左右前輪4間に差動制限力を作用させる。
前輪駆動力算出部31からの前輪駆動力FXと前輪横力算出部32からの前輪横力FCFは前輪摩擦円算出部33に入力され、これらの情報に基づき前輪摩擦円算出部33では次式(2)に従って前輪摩擦円FFRが当該摩擦円FFRの半径として算出される(グリップ限界指標推定手段)。
前輪4が発揮するグリップ力は、タイヤの磨耗状態の相違、天候(晴天や降雪)や路面形態(舗装路やダート)に応じた路面摩擦係数の相違などの種々の要因に影響されるが、前輪4がグリップ限界に達してアンダステアを生じたときの駆動力FX及び横力FCFから摩擦円FFRが推定されるため、推定された摩擦円FFRは前輪4のグリップ力と正確に相関する大きさとなる。
ここに、LFは重心から前軸までの距離である。
前輪摩擦円算出部33からの前輪摩擦円FFR、前輪横力算出部32からの前輪横力FCF、前輪要求横力算出部35からの前輪要求横力FCFTは前輪駆動力低下量算出部36に入力され、当該前輪駆動力低下量算出部36では、前輪摩擦円FFRを前提として要求横力FCFT相当分だけ前輪4の横力FCFを増加させるために必要な前輪4の駆動力低下量FXTが次式(4)に従って算出される(駆動力低下量算出手段)。
算出された前輪4の駆動力低下量FXTは制御量算出部37に入力され、制御量算出部37では駆動力低下量FXTに対応する駆動力分配に対する補正量としてヨーレイト対応制御量Ty(旋回対応制御量)が次式(5)に従って算出される(制御量算出手段)。
Ty=FXT×R/FHG………(5)
ここに、Rは前輪4のタイヤ半径、FHGはリングギヤ2とピニオンギヤ7のギア比である。
一方、旋回中の車両にオーバステアが発生した場合について述べる。図5はオーバステア発生時にECU21により実行される電子制御カップリング8の制御量の設定手順を示すブロック図、図6,7は設定された制御量に基づく駆動力分配の制御状況を示す模式図であり、図6は前輪平均車輪速NFaveが後輪平均車輪速NRaveより高い場合を示し、図7は前輪平均車輪速NFaveが後輪平均車輪速NRaveより低い場合を示している。
後輪駆動力算出部31'からの後輪駆動力RXと後輪横力算出部32'からの後輪横力RCFは後輪摩擦円算出部33'に入力され、これらの情報に基づき後輪摩擦円算出部33'では次式(7)に従って後輪摩擦円RFRが当該摩擦円RFRの半径として算出される(グリップ限界指標推定手段)。
前輪4と同じく後輪14についても、グリップ限界に達してオーバステアを生じたときの駆動力RX及び横力RCFから摩擦円RFRが推定されるため、推定された摩擦円RFRは後輪14のグリップ力と正確に相関する大きさとなる。
ヨーモーメント算出部34'では、上記アンダステア時と同様の手順に従ってオーバステアを抑制するために必要な要求ヨーモーメントYAWMが算出され、この要求ヨーモーメントYAWMに基づき後輪要求横力算出部35'では次式(8)に従って要求ヨーモーメントYAWMを達成するために必要な後輪14の要求横力RCFTが算出される(要求横力算出手段)。
ここに、LRは重心から後軸までの距離である。
後輪摩擦円算出部33'からの後輪摩擦円RFR、後輪横力算出部32'からの後輪横力RCF、後輪要求横力算出部35'からの後輪要求横力RCFTは後輪駆動力低下量算出部36'に入力され、当該後輪駆動力低下量算出部36'では、後輪摩擦円RFRを前提として要求横力RCFT相当分だけ後輪14の横力RCFを増加させるために必要な後輪14の駆動力低下量RXTが次式(9)に従って算出される(駆動力低下量算出手段)。
算出された後輪14の駆動力低下量RXTは制御量算出部37'に入力され、制御量算出部37'では駆動力低下量RXTに対応する駆動力分配に応じた補正量としてヨーレイト対応制御量Ty(旋回対応制御量)が次式(10)に従って算出される(制御量算出手段)。
ここに、RHGはリングギヤ12とピニオンギヤ10のギア比である。
一方、ベース制御量算出部38'及び車輪速判定部39'の処理は上記アンダステア時と同様であり、ベース制御量算出部38'ではベース制御量Tbaseが算出され、車輪速判定部39'では前輪平均車輪速NFaveと後輪平均車輪速NRaveとの大小関係が判定される。
図6に示す前輪平均車輪速NFaveが後輪平均車輪速NRaveより高い走行状況(NFave>NRave)では、図3と同じく電子制御カップリング8を介して前輪4から後輪14へとトルクが移動している。即ち、前輪4の駆動力の一部が後輪14に分配されることにより、トルク移動相当分だけ後輪14が駆動力を発生すると共に前輪4の駆動力が低下している。図5に示すように最終制御量算出部40'では最終制御量Tがヨーレイト対応制御量Tyだけ減少補正されるため、最終制御量Tの低下に応じて実際の前後輪4,14間の駆動力分配も低下する。結果として前輪4から後輪14へのトルク移動量が低下し、図6に白抜き矢印Adrv,Acorneringで示すように後輪14の駆動力が低下する一方、前輪4の駆動力が増加する。このときの後輪14の駆動力は上記後輪駆動力低下量算出部36'で算出された駆動力低下量RXT相当分だけ低下し、それに応じて後輪要求横力算出部35'で算出された要求横力RCFT相当分だけ後輪14の横力が増加し、後輪14の横力増加に伴ってヨーモーメント算出部34'で算出された要求ヨーモーメントYAWM相当分だけ車両のヨーモーメントが低下し、車両に発生しているオーバステアが抑制される。
[第2実施形態]
次に、本発明をFR車ベースの電子制御式オンディマンド4輪駆動車の前後輪4,14間の駆動力分配を制御する駆動力分配制御装置に具体化した第2実施形態を説明する。
FR車ベースの電子制御式オンディマンド4輪駆動車ではエンジンからの駆動力が後輪14に伝達され、後輪14の駆動力の一部が前後輪4,14間に設けられた電子制御カップリング8を介して前輪4側に分配され、電子制御カップリング8の電磁クラッチの係合状態に応じて後輪14側から前輪4側に分配される駆動力、即ち、前後輪4,14間の駆動力分配を調整する。
図10に示す前輪平均車輪速NFaveが後輪平均車輪速NRaveより高い走行状況(NFave>NRave)では、図8と同じく電子制御カップリング8を介して前輪4から後輪14へとトルクが移動している。即ち、後輪14が前輪4側から逆駆動されると共に、トルク移動相当分だけ前輪4が制動力を発生している。このときには最終制御量Tがヨーレイト対応制御量Tyだけ減少補正されるため(T=Tbase−Ty)、最終制御量Tの低下に応じて実際の前後輪4,14間の駆動力分配も低下する。結果として前輪4から後輪14へのトルク移動量が低下し、図10に白抜き矢印Adrv,Acorneringで示すように前輪4の制動力が低下する一方、後輪14の駆動力が低下する。従って、後輪14の駆動力の低下に伴って横力が増加し、ヨーモーメントの増加に応じてオーバステアが抑制される。
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、目標旋回状態指標としてヨーレイトYRを適用したが、車両の旋回状態と相関する指標であればこれに限ることはなく、例えばヨーレイトに代えて横加速度センサ26により検出された横加速度GYを適用してもよい。
8 電子制御カップリング(駆動力分配手段)
14 後輪
21 4WD用ECU(制御量算出手段、ステア特性判定手段、駆動力分配制御手段、
目標旋回状態指標決定手段、グリップ限界指標推定手段、要求横力算出手段、
駆動力低下量算出手段)
24 ヨーレイトセンサ(実旋回状態指標検出手段)
25 車輪速センサ(車輪速検出手段)
Claims (3)
- 車両の前後輪間に設けられ、駆動源から上記前輪に伝達された駆動力の一部を上記後輪側に可変分配可能な駆動力分配手段と、
上記車両の旋回状態に基づいて上記後輪側に分配させるべき駆動力分配に対する補正量として旋回対応制御量を算出する制御量算出手段と、
上記車両の現在のステア特性を判定するステア特性判定手段と、
上記前後輪の車輪速をそれぞれ検出する車輪速検出手段と、
上記車輪速検出手段による検出結果に基づき上記前輪の車輪速が後輪の車輪速より高いと判定した場合、上記ステア特性判定手段により判定されたステア特性がアンダステアのときには上記前後輪間の駆動力分配を上記旋回対応制御量に基づき増加補正する一方、該ステア特性がオーバステアのときには上記前後輪間の駆動力分配を上記旋回対応制御量に基づき減少補正し、上記前輪の車輪速が後輪の車輪速より低いと判定した場合、上記ステア特性判定手段により判定されたステア特性に関わらず上記前後輪間の駆動力分配を上記旋回対応制御量に基づき減少補正し、該補正後の駆動力分配に基づいて上記駆動力分配手段を制御する駆動力分配制御手段と
を備えたことを特徴とする車両の駆動力分配制御装置。 - 車両の前後輪間に設けられ、駆動源から上記後輪に伝達された駆動力の一部を上記前輪側に可変分配可能な駆動力分配手段と、
上記車両の旋回状態に基づいて上記前輪側に分配させるべき駆動力分配に対する補正量として旋回対応制御量を算出する制御量算出手段と、
上記車両の現在のステア特性を判定するステア特性判定手段と、
上記前後輪の車輪速をそれぞれ検出する車輪速検出手段と、
上記車輪速検出手段による検出結果に基づき上記後輪の車輪速が前輪の車輪速より高いと判定した場合、上記ステア特性判定手段により判定されたステア特性がアンダステアのときには上記前後輪間の駆動力分配を上記旋回対応制御量に基づき減少補正する一方、該ステア特性がオーバステアのときには上記前後輪間の駆動力分配を上記旋回対応制御量に基づき増加補正し、上記後輪の車輪速が前輪の車輪速より低いと判定した場合、上記ステア特性判定手段により判定されたステア特性に関わらず上記前後輪間の駆動力分配を上記旋回対応制御量に基づき減少補正し、該補正後の駆動力分配に基づいて上記駆動力分配手段を制御する駆動力分配制御手段と
を備えたことを特徴とする車両の駆動力分配制御装置。 - 上記ステア特性判定手段は、
上記車両の走行状態に基づいて目標旋回状態指標を決定する目標旋回状態指標決定手段と、
上記車両の実際の旋回状態指標を検出する実旋回状態指標検出手段とを備え、
上記目標旋回状態指標と上記実旋回状態指標とに基づき現在の車両のステア特性を判定すると共に、
上記制御量算出手段は、
上記ステア特性判定手段によりステア特性として判定されたアンダステア及びオーバステアに基づき上記前後輪のスリップ輪を特定し、該スリップ輪の駆動力及び横力からグリップ限界と相関するグリップ限界指標を推定するグリップ限界指標推定手段と、
上記車両の旋回状態に基づいて上記アンダステアまたはオーバステアを抑制するための要求ヨーモーメントを算出し、該要求ヨーモーメントを達成可能な上記スリップ輪の要求横力を算出する要求横力算出手段と、
上記グリップ限界指標算出手段により算出されたグリップ限界指標を前提として、上記要求横力算出手段により算出された要求横力を達成するために必要なスリップ輪の駆動力低下量を算出する駆動力低下量算出手段とを備え、
上記駆動力低下量算出手段により算出されたスリップ輪の駆動力低下量に応じて上記旋回対応制御量を算出することを特徴とする請求項1または2記載の車両の駆動力分配制御装置。
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