JP6578212B2

JP6578212B2 - 車両の旋回制御装置

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Publication number: JP6578212B2
Application number: JP2016002583A
Authority: JP
Inventors: 雄大鈴木
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Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2016-01-08
Filing date: 2016-01-08
Publication date: 2019-09-18
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Description

この発明は、車両の旋回性能を向上させ且つ路面摩擦係数が低い場所等での車両姿勢を安定させる車両の旋回制御装置に関する。

従来より、左右輪の制駆動トルク差によって旋回性能を向上させるヨー角モデルフォロイング制御、および車両姿勢を安定化させるＥＳＣ等のヨーモーメント制御が提案されている。
例えば、フィードフォワード制御とフィードバック制御を組み合わせたヨーモーメント制御により旋回性能を向上させると共に、旋回程度が限界に近付くにつれてヨーモーメント制御から車両挙動安定化制御に切り替える制御装置が提案されている（特許文献１）。

特開２０１５−１２０４１５号公報

特許文献１のヨーモーメント制御では、タイヤのグリップを考慮していないため、次のような問題がある。例えば、走行する場所の路面摩擦係数が低い場合に旋回性能を向上させるようなヨーモーメント制御を行っても、タイヤのグリップは限界を超えてしまい、車両が不安定になる。
また、旋回程度が限界に近付き車両挙動安定化制御に切り替えたとしても、旋回性能を向上するヨーモーメント制御から車両挙動安定化制御に切り替えると、切り替える前後の操舵に対する車両の旋回特性が変化する。このため、運転者に違和感を与える可能性がある。

この発明の目的は、タイヤのグリップ限界を考慮したヨーモーメント制御を行い車両を安定化させることができ、また前記ヨーモーメント制御から車両の姿勢を安定化させる制御に切り替えても、運転者に違和感を与えない車両の旋回制御装置を提供することである。

この発明の車両の旋回制御装置は、各車輪２の制動トルクまたは駆動トルクである制駆動トルクを独立に制御可能な制駆動源４を有する車両１の旋回特性を制御する車両の旋回制御装置において、
車速を検出する車速検出手段１８と、
操舵角を検出する操舵角検出手段１９と、
前記車速検出手段１８で検出される車速および前記操舵角検出手段１９で検出される操舵角を用いて、定められたヨー応答特性から前記車両における目標ヨーレートを計算する目標ヨーレート計算手段２５と、
この目標ヨーレート計算手段２５で計算された前記目標ヨーレートに応じて前記各車輪２の前記制駆動トルクを計算して前記車両１に発生し得るヨーモーメントを計算するヨーモーメント計算手段２７と、を備え、
前記目標ヨーレートと前記車両１に設けられたヨーレート検出手段２０で検出された実ヨーレートとの差からヨーレート偏差を計算するヨーレート偏差計算手段２９、および路面摩擦係数を推定する路面摩擦係数計算手段２４のいずれか一方または両方を備え、
前記ヨーレート偏差計算手段２９で計算された前記ヨーレート偏差が大きくなる程、または、前記路面摩擦係数計算手段２４で推定された前記路面摩擦係数が小さくなる程、前記目標ヨーレート計算手段２５にて用いられる前記ヨー応答特性を、車両１の本来持つヨー応答特性とは異なる予め定められたヨー応答特性から前記車両１の本来持つヨー応答特性に近付ける制御ゲイン計算手段２６を備えたことを特徴とする。
前記旋回特性とは、車両の旋回のし易さの特性だけでなく車両の旋回時における車両姿勢の安定度を含む概念である。
前記予め定められたヨー応答特性は、それぞれ試験およびシミュレーションのいずれか一方または両方により定められる。

この構成によると、目標ヨーレート計算手段２５は、車速および操舵角を用いて、定められたヨー応答特性から車両における目標ヨーレートを計算する。ヨーモーメント計算手段２７は、前記目標ヨーレートに応じて各車輪２の制駆動トルクを計算して車両１のヨーモーメントを計算する。制御ゲイン計算手段２６は、計算されたヨーレート偏差が大きくなる程、または、推定された路面摩擦係数が小さくなる程、前記ヨー応答特性を、車両１の持つヨー応答特性とは異なる予め定められたヨー応答特性から前記車両１の持つ（車両本来の）ヨー応答特性に近付ける。このように路面摩擦係数またはヨーレート偏差に応じて、ヨー応答特性を変化させることで、ヨーモーメント制御による車両１の姿勢の変化を抑えることができる。また前記ヨーモーメント制御から車両１の姿勢を安定化させる制御に切り替えても、運転者に違和感を与えないようにすることができる。

前記制御ゲイン計算手段２６は、前記路面摩擦係数が閾値より小さいとき、または、前記ヨーレート偏差が閾値より大きいとき、前記目標ヨーレート計算手段２５にて用いられる前記ヨー応答特性を、前記車両１の本来持つヨー応答特性に一致させるものとしても良い。
前記各閾値は、それぞれ試験およびシミュレーションのいずれか一方または両方により定められる。
この構成によると、路面摩擦係数が閾値より小さいとき、または、ヨーレート偏差が閾値より大きいとき、ヨーモーメント制御による車両の姿勢変化を略無くすことが可能となる。これにより車両１の姿勢が不安定になるのを防ぐことができる。

前記制御ゲイン計算手段２６は、予め定められた前記ヨー応答特性から前記車両１の本来持つヨー応答特性に変化させるときよりも、前記車両１の本来持つヨー応答特性から予め定められた前記ヨー応答特性に変化させるときの方が、ヨー応答特性の時間あたりの変化量が緩やかに設定されるものとしても良い。
この場合、予め定められたヨー応答特性から車両１の持つヨー応答特性に変化させるときは即座に車両１の姿勢を安定させ、車両１の本来持つヨー応答特性から予め定められたヨー応答特性に変化させるときは運転者に違和感を与えないようにすることができる。

前記目標ヨーレート計算手段２５は、実舵角に対する目標ヨーレートの二次遅れ系の計算式で表され、同計算式に含まれるヨー方向の固有振動数またはヨー方向の減衰係数の特性を変化させることで、前記ヨー応答特性を変えるものとしても良い。このように目標ヨーレート計算手段２５を、一般的な二次遅れ系の計算式で表すことで、計算式を簡略化することができる。これと共にヨー方向の固有振動数と減衰係数を別々に調整することができる。

前記路面摩擦係数計算手段２４は、目標横加速度と、前記車両１に設けられた横加速度検出手段２１で検出された実横加速度との偏差が定められた値よりも大きくなったときの実横加速度の大きさから、前記路面摩擦係数を推定するものとしても良い。
前記定められた値は、試験およびシミュレーションのいずれか一方または両方により定められる。
この構成によると、既存の横加速度検出手段２１を用いて路面摩擦係数を推定することができるため、安価な制御装置となる。

前記車両１の姿勢を安定化する制御を行う車両姿勢安定化制御装置１５を備え、この車両姿勢安定化制御装置１５は、前記目標ヨーレート計算手段２５で計算された前記目標ヨーレートを、前記車両１の姿勢を安定化する制御の目標ヨーレートとして用いても良い。この場合、ヨーモーメント制御から車両１の姿勢を安定化する制御に切り替えても、ヨーモーメント制御で使用する目標ヨーレートと同じ目標ヨーレートを使用するため、操舵に対する車両１の旋回特性が変わらない。このため、運転者に違和感を与えることはない。

前記制駆動源４は、前記各車輪２をそれぞれ駆動する電気モータ４であっても良い。この場合、電気モータ４だけで制動トルクまたは駆動トルクを制御しヨーモーメントを発生することができる。

この発明の車両の旋回制御装置は、各車輪の制動トルクまたは駆動トルクである制駆動トルクを独立に制御可能な制駆動源を有する車両の旋回特性を制御する車両の旋回制御装置において、車速を検出する車速検出手段と、操舵角を検出する操舵角検出手段と、前記車速検出手段で検出される車速および前記操舵角検出手段で検出される操舵角を用いて、定められたヨー応答特性から前記車両における目標ヨーレートを計算する目標ヨーレート計算手段と、この目標ヨーレート計算手段で計算された前記目標ヨーレートに応じて前記各車輪の前記制駆動トルクを計算して前記車両に発生し得るヨーモーメントを計算するヨーモーメント計算手段と、を備え、前記目標ヨーレートと前記車両に設けられたヨーレート検出手段で検出された実ヨーレートとの差からヨーレート偏差を計算するヨーレート偏差計算手段、および路面摩擦係数を推定する路面摩擦係数計算手段のいずれか一方または両方を備え、前記ヨーレート偏差計算手段で計算された前記ヨーレート偏差が大きくなる程、または、前記路面摩擦係数計算手段で推定された前記路面摩擦係数が小さくなる程、前記目標ヨーレート計算手段にて用いられる前記ヨー応答特性を、車両の本来持つヨー応答特性とは異なる予め定められた前記ヨー応答特性から前記車両の本来持つヨー応答特性に近付ける制御ゲイン計算手段を備えた。このため、タイヤのグリップ限界を考慮したヨーモーメント制御を行い車両を安定化させることができ、また前記ヨーモーメント制御から車両の姿勢を安定化させる制御に切り替えても、運転者に違和感を与えないようにすることができる。

この発明の実施形態に係る車両の旋回制御装置の概念構成を示すシステム構成図である。同車両のインホイールモータ駆動装置の一例を示す断面図である。同旋回制御装置の一部の具体例を示すブロック図である。同旋回制御装置における、横加速度偏差と路面摩擦係数との関係を示す図である。同旋回制御装置において、ヨーレート偏差および路面摩擦係数と、制御ゲインとの関係を示す図である。同旋回制御装置における、制御ゲインの推移の一例を示す図である。同車両が左旋回したときの旋回性能を向上させる向きにヨーモーメントを発生させる例を示す図である。同車両の姿勢を三つの状態に分けて示す図である。この発明の他の実施形態に係る車両の旋回制御装置の一部の具体例を示すブロック図である。この発明のさらに他の実施形態に係る車両の旋回制御装置の一部の具体例を示すブロック図である。車両が左旋回したときの旋回性能を向上させる向きにヨーモーメントを発生させる例を各駆動方式別に示す図である。

この発明の実施形態に係る車両の旋回制御装置を図１ないし図８と共に説明する。図１に示すように、旋回制御装置を搭載した車両１として、四輪全てにインホイールモータ駆動装置５を備えた四輪独立駆動式の車両を例に説明する。この車両１は、左右の後輪となる車輪２および左右の前輪となる車輪２が、いずれも制駆動源となる電気モータ４で独立して駆動される。

図２に示すように、インホイールモータ駆動装置５は、電気モータ４、減速機６、および車輪用軸受７を有し、これらの一部または全体が車輪２内に配置される。電気モータ４の回転は、減速機６および車輪用軸受７を介して車輪２に伝達される。車輪用軸受７のハブ輪７ａのフランジ部には摩擦ブレーキ装置８を構成するブレーキロータ８ａが固定され、同ブレーキロータ８ａは車輪２と一体に回転する。電気モータ４は、例えば、ロータ４ａのコア部に永久磁石が内蔵された埋込磁石型同期モータである。この電気モータ４は、ハウジング４ｃに固定したステータ４ｂと、回転出力軸９に取り付けたロータ４ａとの間にラジアルギャップを設けたモータである。

図１において、制御系を説明する。
車両の旋回制御装置は、電気制御ユニットであるＥＣＵ１０と、各電気モータ４に対して設けられた複数（この例では４つ）のインバータ装置１１と、センサ類１２とを備える。ＥＣＵ１０は、一般的な機能のメインＥＣＵ部１３と、ヨーモーメント制御装置１４と、車両姿勢安定化制御装置１５と、インバータトルク指令装置１６とを有する。ＥＣＵ１０は、マイクロコンピュータ等のコンピュータとこれに実行されるプログラム、並びに各種の電子回路等で構成される。ＥＣＵ１０と各インバータ装置１１とは、ＣＡＮ（コントロール・エリア・ネットワーク）等の車内通信網で接続されている。

メインＥＣＵ部１３は、その基本的な構成として、車両全般の統括制御や協調制御を行う機能と、制駆動指令生成機能とを有する。この制駆動指令生成機能は、図示外のアクセルペダルに設けられたアクセルペダルセンサ１７が検出した操作量の指令値であるアクセル指令値から各電気モータ４へ分配するトルク指令値を生成する機能である。運転者が前記アクセルペダルを操作し駆動を指示した場合、前記アクセルペダルの操作量に応じてアクセルペダルセンサ１７からアクセル指令値がメインＥＣＵ部１３に入力される。

メインＥＣＵ部１３からのアクセルトルク指令値はヨーモーメント制御装置１４等を介してインバータ装置１１へ送られる。各インバータ装置１１は、図示外のバッテリの直流電力を電気モータ４の駆動のための交流電力に変換する手段であって、その出力を制御する制御部（図示せず）を有し、各車輪２毎に分配されたトルク指令値に従って担当の電気モータ４を制御する。各インバータ装置１２は、交流電力に変換するスイッチング素子のブリッジ回路等のパワー回路部（図示せず）と、そのパワー回路部を制御する制御部（図示せず）とを有する。

センサ類１２は、前記アクセルペダルセンサ１７、車速検出手段である車速センサ１８、操舵角検出手段である舵角センサ１９、ヨーレート検出手段であるヨーレートセンサ２０、および横加速度検出手段である横加速度センサ２１を含む。前記舵角センサ１９は、例えば、図示外のステアリングハンドル等の操舵角を検出するセンサである。メインＥＣＵ部１３には、舵角センサ１９から操舵角、車速センサ１８から車速、横加速度センサ２１から実横加速度、ヨーレートセンサ２０から実ヨーレートがそれぞれ入力される。各値は、メインＥＣＵ部１３からヨーモーメント制御装置１４と車両姿勢安定化制御装置１５に出力される。

図３に示すように、ヨーモーメント制御装置１４は、目標横加速度計算手段２２、横加速度偏差計算手段２３、路面摩擦係数計算手段２４、目標ヨーレート計算手段２５、制御ゲイン計算手段２６、ヨーモーメント計算手段２７、および制駆動トルク計算手段２８を含む。
ヨーモーメント制御装置１４には、メインＥＣＵ部１３から車速、操舵角、実横加速度、およびアクセルペダルセンサ１７からのアクセルトルク指令値が入力される。

目標横加速度計算手段２２では、車速および舵角と車両の質量およびホイールベース等の車両パラメータから目標横加速度を計算する。横加速度偏差計算手段２３では、目標横加速度計算手段２２で計算された目標横加速度と、メインＥＣＵ部１３から入力された実横加速度の差から横加速度偏差を計算する。路面摩擦係数計算手段２４は、以下の式（１），（２）に従って路面摩擦係数を計算する。
図４は、この旋回制御装置における、横加速度偏差と路面摩擦係数との関係を示す図である。

図３および図４に示すように、路面摩擦係数計算手段２４では、横加速度偏差計算手段２３から出力された横加速度偏差が閾値Ｇｙ_ｃ以下ならば路面摩擦係数μ_ｅｓｔを「１」とし、閾値Ｇｙ_ｃを超えたときは実横加速度Ｇｙ_ａｃｔから路面摩擦係数μ_ｅｓｔを計算する。目標横加速度Ｇｙ_ｒｅｆ、実横加速度Ｇｙ_ａｃｔ、路面摩擦係数μ_ｅｓｔとすると、
Ｇｙ_ｒｅｆ−Ｇｙ_ａｃｔ≦Ｇｙ_ｃならばμ_ｅｓｔ＝１（１）
Ｇｙ_ｒｅｆ−Ｇｙ_ａｃｔ＞Ｇｙ_ｃならばμ_ｅｓｔ≧｜Ｇｙ_ａｃｔ｜（２）
として路面摩擦係数を推定する。

図３に示すように、目標ヨーレート計算手段２５は、少なくとも車速および操舵角を用いて、定められたヨー応答特性から車両に発生し得るヨーモーメントを計算する。具体的に、目標ヨーレート計算手段２５では、例えば、式（３）に示す実舵角δ（ｓ）に対する目標ヨーレートｒ（ｓ）の二次遅れ系の伝達関数を計算したものが出力される。

式（３）は、車速と車両の質量およびホイールベース等の車両パラメータから計算される、Ｇ_δ ^ｒ（０）：ヨー角速度ゲイン定数、ω_ｎ：ヨー方向の固有振動数、ζ：ヨー方向の減衰係数、Ｔ_ｒ：ヨー角速度時定数と、ｓ：ラプラス演算子、α：固有振動数ω_ｎの制御ゲイン、λ：減衰係数ζの制御ゲインから構成されている。
固有振動数ω_ｎの制御ゲインαまたは減衰係数ζの制御ゲインλが「１」より大きい場合、目標ヨーレートの立ち上がりが早くなり、制御ゲインα，λが「１」のときは車両の持つ（車両本来の）ヨー応答特性となる。

制御ゲイン計算手段２６は、この例では、路面摩擦係数計算手段２４で計算された路面摩擦係数と、後述するヨーレート偏差計算手段２９で計算されたヨーレート偏差のいずれか一方または両方に応じて制御ゲインα，λを計算する。なお後述する図５、図６では、固有振動数ω_ｎの制御ゲインαを例に説明するが、減衰係数ζの制御ゲインλも制御ゲインαと略同様の特性を有するため、制御ゲインλの説明については省略する。

図５に示すように、路面摩擦係数またはヨーレート偏差には、それぞれ二つの閾値を設けても良い。例えば、路面摩擦係数が第１の閾値μ_ａより小さい、もしくはヨーレート偏差が第１の閾値ｒ_ａより大きい場合は、制御ゲインαを初期値（予め定められたヨー応答特性）α_０から「１」に近付けていき、路面摩擦係数が第２の閾値μ_ｂより小さい、もしくはヨーレート偏差が第２の閾値ｒ_ｂより大きい場合は、制御ゲインαを「１」に設定する。

図３に示すように、制御ゲイン計算手段２６は、予め定められたヨー応答特性から車両本来のヨー応答特性に変化させるときよりも、車両本来のヨー応答特性から予め定められたヨー応答特性に変化させるときの方が、ヨー応答特性の時間あたりの変化量が緩やかに設定される。具体的には、図６に示すように、制御ゲインαが、初期値（予め定められたヨー応答特性）α_０から車両本来のヨー応答特性となる「１」に下がるときよりも、「１」から初期値α_０に戻すときの方が時間あたりの変化量が緩やかである。

路面摩擦係数が低い場所では、タイヤはグリップ力を失いやすいため、制御ゲイン計算手段２６（図３）は、制御ゲインαを即座に小さくしてヨーモーメント制御による制駆動トルクを小さくする。図６に示すように、路面摩擦係数が高い場所では、タイヤのグリップ力が戻るため、制御ゲインαを緩やかに初期値α_０に戻していきヨーモーメント制御による制駆動トルクを大きくすることで、運転者に違和感を与えることがない。

図３に示すように、ヨーモーメント計算手段２７は、目標ヨーレート計算手段２５で計算された目標ヨーレートに応じて各車輪２の制動トルクまたは駆動トルクである制駆動トルクを計算して車両に発生し得るヨーモーメントを計算する。
ヨーモーメント計算手段２７では、例えば、式（４）に示す実舵角δ（ｓ）に対するヨーモーメントＭ_ｚ（ｓ）の三次遅れ系の伝達関数を計算したものが出力される。

式（４）は、式（３）と同様に、車速と車両の質量およびホイールベース等の車両パラメータから計算される、Ｇ_δ ^ｒ（０）：ヨー角速度ゲイン定数、ω_ｎ：ヨー方向の固有振動数、ζ：ヨー方向の減衰係数、Ｔ_ｒ：ヨー角速度時定数、Ｇ_Ｍ ^ｒ（０）：ヨーモーメントゲイン定数、Ｔ_Ｍ：ヨーモーメント時定数と、ｓ：ラプラス演算子、α：固有振動数ω_ｎの制御ゲイン、λ：減衰係数ζの制御ゲインから構成されている。

式（４）をみると、制御ゲインαおよびλが「１」であれば、実舵角δ（ｓ）に対するヨーモーメントＭ_ｚ（ｓ）は零であることがわかる。制駆動トルク計算手段２８では、メインＥＣＵ部１３から入力されたアクセルトルク指令値と、式（４）で計算されたヨーモーメントに応じて、四輪の制駆動トルクを決定してトルク指令値Ｙをインバータトルク指令装置１６に指令する。車両姿勢安定化制御が無い場合は前記トルク指令値Ｙが最終指令トルクとなる。

図７は、この車両１が左旋回したときの旋回性能を向上させる向きにヨーモーメントを発生させる例を示す図である。同図において、実線で示す細い矢印は駆動源による駆動トルクを表す。破線で示す細い矢印は駆動源による制動トルクを表す（図１１においても同じ）。太い矢印は制動トルクと駆動トルクの合計値を表し、実線で示す太い矢印は駆動トルク、破線で示す太い矢印は制動トルクの合計値となる（図１１においても同じ）。

図７に示す車両では、旋回外輪は駆動トルク、旋回内輪は制動トルクを出力することでヨーモーメントが発生する。もし車両１の旋回中に運転者がアクセル操作もしくはブレーキ操作をした場合、駆動トルクもしくは制動トルクが負荷されるため、車両１は加速もしくは減速する。

図３に示すように、車両姿勢安定化制御装置１５は、車両の姿勢を安定化する制御を行う。この車両姿勢安定化制御装置１５には、メインＥＣＵ部１３から実ヨーレートが入力される。車両姿勢安定化制御装置１５は、ヨーレート偏差計算手段２９と、車両姿勢状態計算手段３０と、制駆動トルク計算手段３１とを有する。ヨーレート偏差計算手段２９では、前記実ヨーレートと、目標ヨーレート計算手段２５で計算された目標ヨーレートとの差からヨーレート偏差を計算する。換言すれば、ヨーレート偏差計算手段２９は、目標ヨーレート計算手段２５で計算された目標ヨーレートを、車両姿勢安定化制御の目標ヨーレートとして用いる。

車両姿勢状態計算手段３０では、ヨーレート偏差計算手段２９で計算されたヨーレート偏差の大きさから車両の姿勢状態を計算する。
図８は、この車両１の姿勢を三つの状態に分けて示す図である。目標ヨーレートと実ヨーレートの値が略同等である場合は、前述のヨーモーメント制御装置１４（図３）によるヨーモーメント制御によって、図８に示すように、片側の前後輪が同じ方向に制動トルクもしくは駆動トルクを指令してヨーモーメントを発生させる。

それに対し、路面摩擦係数が低い場所等では車両が曲り切れないもしくはスピン状態になりやすくなる。目標ヨーレートをｒ_ｒｅｆ、実ヨーレートをｒ_ａｃｔ、閾値をｒ_ｂとすれば、車両姿勢状態計算手段３０（図３）は式（５）を充足するときアンダーステア（ＵＳ）状態と判断する。車両姿勢状態計算手段３０（図３）は式（６）を充足するときオーバーステア（ＯＳ）状態と判断する。

ｒ_ｒｅｆ＞ｒ_ａｃｔかつ｜ｒ_ｒｅｆ−ｒ_ａｃｔ｜＞ｒ_ｂならばアンダーステア状態（５）
ｒ_ｒｅｆ＜ｒ_ａｃｔかつ｜ｒ_ｒｅｆ−ｒ_ａｃｔ｜＞ｒ_ｂならばオーバーステア状態（６）
アンダーステア状態の場合は後輪が制御輪、オーバーステア状態の場合は前輪が制御輪として、ヨーモーメントを発生させて車両１の姿勢を安定化させる。

図３に示すように、車両姿勢安定化制御装置１５の制駆動トルク計算手段３１は、路面摩擦係数計算手段２４で計算された路面摩擦係数、車両姿勢状態計算手段３０で計算された車両姿勢状態、および目標ヨーレート計算手段２５で計算された目標ヨーレートから、指令する制動トルクおよび駆動トルクを計算してトルク指令値Ｅとして指令する。

トルク指令値Ｙとトルク指令値Ｅは、最終トルク指令値を計算するインバータトルク指令装置１６に入力される。このインバータトルク指令装置１６は、トルク指令値Ｙとトルク指令値Ｅから計算した最終トルク指令値をインバータ装置１１へ指令する。インバータ装置１１は、最終トルク指令値となるよう電流を制御してインホイールモータ駆動装置５を駆動する。

以上説明した車両の旋回制御装置によると、目標ヨーレート計算手段２５は、車速および操舵角を用いて、定められたヨー応答特性から車両１における目標ヨーレートを計算する。ヨーモーメント計算手段２７は、目標ヨーレートに応じて各車輪２の制駆動トルクを計算して車両１のヨーモーメントを計算する。制御ゲイン計算手段２６は、推定された路面摩擦係数が小さくなる程、または、計算されたヨーレート偏差が大きくなる程、ヨー応答特性を、車両本来のヨー応答特性とは異なる予め定められたヨー応答特性から車両本来のヨー応答特性に近付ける。このように路面摩擦係数またはヨーレート偏差に応じて、ヨー応答特性を変化させることで、ヨーモーメント制御による車両１の姿勢の変化を抑えることができる。またヨーモーメント制御から車両１の姿勢を安定化させる制御に切り替えても、運転者に違和感を与えないようにすることができる。

制御ゲイン計算手段２６は、路面摩擦係数が閾値より小さいとき、または、ヨーレート偏差が閾値より大きいとき、目標ヨーレート計算手段２５にて用いられるヨー応答特性を、車両本来のヨー応答特性に一致させる。したがって、路面摩擦係数が閾値より小さいとき、または、ヨーレート偏差が閾値より大きいとき、ヨーモーメント制御による車両１の姿勢変化を略無くすことが可能となる。これにより車両１の姿勢が不安定になるのを防ぐことができる。

制御ゲイン計算手段２６は、予め定められたヨー応答特性から車両本来のー応答特性に変化させるときよりも、車両本来のヨー応答特性から予め定められたヨー応答特性に変化させるときの方が、ヨー応答特性の時間あたりの変化量が緩やかに設定される。このため、予め定められたヨー応答特性から車両本来のヨー応答特性に変化させるときは即座に車両１の姿勢を安定させ、車両本来のヨー応答特性から予め定められたヨー応答特性に変化させるときは運転者に違和感を与えないようにすることができる。

目標ヨーレート計算手段２５は、実舵角に対する目標ヨーレートの二次遅れ系の計算式で表され、同計算式に含まれるヨー方向の固有振動数またはヨー方向の減衰係数の特性を変化させることで、前記ヨー応答特性を変える。このように目標ヨーレート計算手段２５を、一般的な二次遅れ系の計算式で表すことで、計算式を簡略化することができる。これと共にヨー方向の固有振動数と減衰係数を別々に調整することができる。

車両姿勢安定化制御装置１５は、目標ヨーレート計算手段２５で計算された目標ヨーレートを、車両１の姿勢を安定化する制御の目標ヨーレートとして用いている。このため、ヨーモーメント制御から車両１の姿勢を安定化する制御に切り替えても、ヨーモーメント制御で使用する目標ヨーレートと同じ目標ヨーレートを使用するため、操舵に対する車両１の旋回特性が変わらない。このため、運転者に違和感を与えることはない。

他の実施形態について説明する。
図９に示すように、制御ゲイン計算手段２６は、ヨーレート偏差を用いず、路面摩擦係数計算手段２４で計算された路面摩擦係数のみに応じて制御ゲインを計算しても良い。
図１０に示すように、制御ゲイン計算手段２６は、路面摩擦係数を用いず、ヨーレート偏差計算手段２９で計算されたヨーレート偏差のみに応じて制御ゲインを計算しても良い。
これら図９または図１０の構成によれば、図３の構成よりも旋回制御装置の演算処理負荷の低減を図ることができる。

車両として、前述の四輪全てにインホイールモータ駆動装置を備えた車両以外に、制動トルクに摩擦ブレーキを使用した車両を適用しても良い。
図１１（ａ）では、内燃機関を駆動源とする四輪駆動車、図１１（ｂ）では、同駆動源を持つ前輪駆動車、図１１（ｃ）では、同駆動源を持つ後輪駆動車において、それぞれ摩擦ブレーキを用いてヨーモーメント制御を行うことができる。
図１１の各車両１によれば、旋回外輪はエンジン出力による駆動トルク、旋回内輪は駆動トルクよりも大きな摩擦ブレーキによる制動トルクを出力することでヨーモーメントが発生する。

インホイールモータ駆動装置においては、サイクロイド式の減速機、遊星減速機、２軸並行減速機、その他の減速機を適用可能であり、また、減速機を採用しない、所謂ダイレクトモータタイプであっても良い。
車両として、左右輪それぞれに対応させて車体に設置された二つのモータの出力をドライブシャフト等を介して各車輪にそれぞれ伝達し、各車輪の制駆動トルクを独立に制御する車両にも適用し得る。

以上、実施形態に基づいてこの発明を実施するための形態を説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１…車両
２…車輪
４…電気モータ（制駆動源）
１５…車両姿勢安定化制御装置
１８…車速センサ（車速検出手段）
１９…舵角センサ（操舵角検出手段）
２０…ヨーレートセンサ（ヨーレート検出手段）
２１…横加速度センサ（横加速度検出手段）
２４…路面摩擦係数計算手段
２５…目標ヨーレート計算手段
２６…制御ゲイン計算手段
２７…ヨーモーメント計算手段
２９…ヨーレート偏差計算手段

Claims

各車輪の制動トルクまたは駆動トルクである制駆動トルクを独立に制御可能な制駆動源を有する車両の旋回特性を制御する車両の旋回制御装置において、
車速を検出する車速検出手段と、
操舵角を検出する操舵角検出手段と、
前記車速検出手段で検出される車速および前記操舵角検出手段で検出される操舵角を用いて、定められたヨー応答特性から前記車両における目標ヨーレートを計算する目標ヨーレート計算手段と、
この目標ヨーレート計算手段で計算された前記目標ヨーレートに応じて前記各車輪の前記制駆動トルクを計算して前記車両に発生し得るヨーモーメントを計算するヨーモーメント計算手段と、を備え、
前記目標ヨーレートと前記車両に設けられたヨーレート検出手段で検出された実ヨーレートとの差からヨーレート偏差を計算するヨーレート偏差計算手段、および路面摩擦係数を推定する路面摩擦係数計算手段のいずれか一方または両方を備え、
前記ヨーレート偏差計算手段で計算された前記ヨーレート偏差が大きくなる程、または、前記路面摩擦係数計算手段で推定された前記路面摩擦係数が小さくなる程、前記目標ヨーレート計算手段にて用いられる前記ヨー応答特性を、車両の持つヨー応答特性とは異なる予め定められたヨー応答特性から前記車両の持つヨー応答特性に近付ける制御ゲイン計算手段を備えたことを特徴とする車両の旋回制御装置。
請求項１に記載の車両の旋回制御装置において、前記制御ゲイン計算手段は、前記路面摩擦係数が閾値より小さいとき、または、前記ヨーレート偏差が閾値より大きいとき、前記目標ヨーレート計算手段にて用いられる前記ヨー応答特性を、前記車両の持つヨー応答特性に一致させる車両の旋回制御装置。
請求項１または請求項２に記載の車両の旋回制御装置において、前記制御ゲイン計算手段は、予め定められた前記ヨー応答特性から前記車両の持つヨー応答特性に変化させるときよりも、前記車両の持つヨー応答特性から予め定められた前記ヨー応答特性に変化させるときの方が、ヨー応答特性の時間あたりの変化量が緩やかに設定される車両の旋回制御装置。
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の車両の旋回制御装置において、前記目標ヨーレート計算手段は、実舵角に対する目標ヨーレートの二次遅れ系の計算式で表され、同計算式に含まれるヨー方向の固有振動数またはヨー方向の減衰係数の特性を変化させることで、前記ヨー応答特性を変えるものとした車両の旋回制御装置。
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の車両の旋回制御装置において、前記路面摩擦係数計算手段は、目標横加速度と、前記車両に設けられた横加速度検出手段で検出された実横加速度との偏差が定められた値よりも大きくなったときの実横加速度の大きさから、前記路面摩擦係数を推定する車両の旋回制御装置。
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の車両の旋回制御装置において、前記車両の姿勢を安定化する制御を行う車両姿勢安定化制御装置を備え、この車両姿勢安定化制御装置は、前記目標ヨーレート計算手段で計算された前記目標ヨーレートを、前記車両の姿勢を安定化する制御の目標ヨーレートとして用いる車両の旋回制御装置。
請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の車両の旋回制御装置において、前記制駆動源は、前記各車輪をそれぞれ駆動する電気モータである車両の旋回制御装置。