JP5176732B2 - 車両運動制御システム - Google Patents

Description

この発明は、車両運動制御システムに関し、さらに詳しくは、駆動力配分制御装置と制動力制御装置とを協働させる構成において、動荷重に対する駆動力配分制御装置の耐久性を維持できる車両運動制御システムに関する。

近年の車両運動制御システムは、左右の駆動輪への駆動力配分を制御できる駆動力配分制御装置を有する。この駆動力配分制御装置は、制御ディファレンシャルを有し、ディファレンシャルの出力軸速度の左右差をアクティブに設けることにより、左右の駆動輪への駆動力配分を制御する（駆動力配分制御）。かかる構成を採用する従来の車両運動制御システムとして、特許文献１に記載される技術が知られている。

特許第２８４８１２６号公報

また、近年の車両運動制御システムは、各車輪に対する制動力を制御する制動力制御装置を有する。この制動力制御装置は、車両全体のモーメントや各車輪のスリップ速度に応じて、各車輪に対する制動力を独立かつアクティブに制御する（制動力制御）。これにより、車両のＡＢＳ（Antilock Brake System）機能、ブレーキアシスト機能、ＴＲＣ（Traction Control System）機能、ＶＳＣ（Vehicle Stability Control）機能などが実現される。

しかしながら、上記の駆動力配分制御と制動力制御とが並行して行われると、左右の駆動輪の車輪速度差が駆動力配分制御装置（制御ディファレンシャル）の設計範囲外となる場合がある。すると、左右の駆動輪へのトルク移動が設計通り行われず、目標となる車両運動（ヨーレート、横加速度など）が達成されないおそれがある。また、左右の駆動輪の回転数比が設計範囲外になることにより、駆動力配分制御装置の耐久性が悪化する（寿命が短くなる）おそれがある。

このような課題において、従来の車両運動制御システムでは、駆動力配分制御装置の耐久性が静荷重に対しては維持されるが、動荷重に対しては維持できない。例えば、車両が急激なスピンに陥るおそれがあるときには、旋回方向外側の車輪に強い制動力が付与される。すると、この制動力（過渡的な外力）により左右の駆動輪の車輪速度差が駆動力配分制御装置の設計範囲外となり、駆動力配分制御装置の耐久性が悪化するおそれがある。

そこで、この発明は、上記に鑑みてされたものであって、駆動力配分制御装置と制動力制御装置とを協働させる構成において、動荷重に対する駆動力配分制御装置の耐久性を維持できる車両運動制御システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、この発明にかかる車両運動制御システムは、左右輪に駆動力を付与すると共に左右の駆動輪への駆動力配分を制御できる駆動力配分制御装置と、各駆動輪の制動力を独立して制御できる制動力制御装置とを備えると共に、前記駆動力配分制御装置と前記制動力制御装置とが協働して車両運動制御を行う車両運動制御システムであって、前記左右の駆動輪の車輪速度差が前記駆動力配分制御装置の設計範囲内にあり、且つ、車両がリバースステア状態となることが予測されるときに、前記駆動力配分制御装置が駆動力配分制御を停止すると共に前記制動力制御装置が制動力制御を行うことを特徴とする。

この車両運動制御システムでは、車両のリバースステア状態の予測により左右の駆動輪の車輪速度差が駆動力配分制御装置の設計範囲外になることが事前に予測されて、駆動力配分制御が停止される。したがって、左右の駆動輪にて大きく異なる駆動力指令値が出されたときに制御ディファレンシャルの使用が素早く防止される。これにより、制御ディファレンシャルの耐久性への影響が低減される利点がある。また、制動力制御が行われるので、車両の挙動安定性が確保される利点がある。

また、この発明にかかる車両運動制御システムは、車両がアンダーステア状態にあるときに、車両がリバースステア状態になることが予測される。

この車両運動制御システムでは、車両がアンダーステア状態にある段階からリバースステア状態になるか否かが予測されるので、駆動力配分制御を停止するための前出し時間が得られる。これにより、制御ディファレンシャルが動荷重から適正に保護される利点がある。

また、この発明にかかる車両運動制御システムは、車両がリバースステア状態になることの予測は、車両の操舵角速度と車体速度とが所定の範囲内にそれぞれあることに基づいて行われる。

この車両運動制御システムでは、車両１０の操舵角速度ｄδ／ｄｔと車体速度Ｖとに基づいて車両１０のリバースステア状態が予測されるので、車両１０がリバースステア状態になることの予測が適正に行われる利点がある。

また、この発明にかかる車両運動制御システムは、車両がリバースステア状態になることの予測は、車体または各車輪の実際のスリップ角がスリップ角の目標値に対して所定の閾値以上にオーバーステア側にあることに基づいて行われる。

この車両運動制御システムでは、各車輪１１ＦＲ〜１１ＲＬの実際のスリップ角とスリップ角の目標値と関係に基づいて車両１０のリバースステア状態が予測されるので、車両１０がリバースステア状態になることの予測が適正に行われる利点がある。

この発明にかかる車両運動制御システムでは、車両のリバースステア状態の予測により左右の駆動輪の車輪速度差が駆動力配分制御装置の設計範囲外になることが事前に予測されて、駆動力配分制御が停止される。したがって、左右の駆動輪にて大きく異なる駆動力指令値が出されたときに制御ディファレンシャルの使用が素早く防止される。これにより、制御ディファレンシャルの耐久性への影響が低減される利点がある。また、制動力制御が行われるので、車両の挙動安定性が確保される利点がある。

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、この実施例の構成要素には、発明の同一性を維持しつつ置換可能かつ置換自明なものが含まれる。また、この実施例に記載された複数の変形例は、当業者自明の範囲内にて任意に組み合わせが可能である。

図１は、この発明の実施例にかかる車両運動制御システムを示す構成図である。図２は、図１に記載した車両運動制御システムの作用を示すフローチャートである。図３〜図５は、図１に記載した車両運動制御システムの変形例を示すフローチャート（図３）および説明図（図４および図５）である。

［車両運動制御システム］
この車両運動制御システム１は、車両１０の運動あるいは挙動の制御（以下、車両運動制御という。）を行うことにより、車両１０のスピンやドリフトアウト、車輪のスリップなどを防止する。この車両運動制御システム１は、駆動力配分制御装置２と、制動力制御装置３と、制御系４とを備える（図１参照）。なお、この実施例では、車両１０がＦＲ（Front engine Rear drive）形式を採用しており、車両１０の左側後輪１１ＲＬおよび右側後輪１１ＲＲが車両１０の駆動輪であり、左側前輪１１ＦＬおよび右側前輪１１ＦＲが車両１０の操舵輪となっている。

駆動力配分制御装置２は、駆動力を左右の駆動輪１１ＲＲ、１１ＲＬに対して配分する装置であり、例えば、制御ディファレンシャル２１により構成される。この駆動力配分制御装置２では、エンジン１２が駆動力を発生すると、この駆動力が変速機（減速機）１３、プロペラシャフト１４およびビスカスカップリング１５を介して制御ディファレンシャル２１に伝達される。そして、この駆動力が制御ディファレンシャル２１にて左右のドライブシャフト２２ＲＲ、２２ＲＬに配分されて駆動輪１１ＲＲ、１１ＲＬに伝達される。このとき、各駆動輪１１ＲＲ、１１ＲＬに対する駆動力の配分比（トルク差）が制御される（駆動力配分制御）。なお、この実施例では、駆動力配分制御装置２が車両１０の後輪１１ＲＲ、１１ＲＬにのみ配置されている。しかし、これに限らず、転動輪１１ＦＲ、１１ＦＬの左右が軸で結合される構成では、該転動輪１１ＦＲ、１１ＦＬに駆動力配分制御装置２が設置されても良い。

制動力制御装置３は、各車輪１１ＦＲ〜１１ＲＬに対する制動力を制御する装置であり、油圧回路３１と、ホイールシリンダ３２ＦＲ〜３２ＲＬと、ブレーキペダル３３と、マスタシリンダ３４とを有する。油圧回路３１は、リザーバ、オイルポンプ、種々のバルブ等により構成される（図示省略）。この制動力制御装置３は、以下のように、車輪１１ＦＲ〜１１ＲＬに制動力を付与する。すなわち、（１）通常運転時には、運転者によりブレーキペダル３３が踏み込まれると、その踏み込み量がマスタシリンダ３４を介して油圧回路３１に伝達される。そして、油圧回路３１が各ホイールシリンダ３２ＦＲ〜３２ＲＬの油圧を調整することにより、各ホイールシリンダ３２ＦＲ〜３２ＲＬが駆動されて車輪１１ＦＲ〜１１ＲＬに制動力（制動圧）を付与する。一方、（２）車両運動制御時には、車両の運動状態に基づいて各車輪１１ＦＲ〜１１ＲＬに対する目標制動力が算出され、この目標制動力に基づき油圧回路３１が駆動されて、各ホイールシリンダ３２ＦＲ〜３２ＲＬの制動力が制御される（制動力制御）。この車両運動制御により、車両１０のＡＢＳ（Antilock Brake System）機能、ブレーキアシスト機能、ＴＲＣ（Traction Control System）機能、ＶＳＣ（Vehicle Stability Control）機能などが実現される。

制御系４は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）４１と、各車輪１１ＦＲ〜１１ＲＬの車輪速度を検出する車輪速度センサ４２ＦＲ〜４２ＲＬと、操舵角を検出する操舵角センサ４３と、ヨーレートを検出するヨーレートセンサ４４と、前後加速度を検出する前後加速度センサ４５と、横加速度を検出する横加速度センサ４６と、車体速度を検出する車速センサ４７と、アクセル開度センサ４８と、ブレーキ踏力センサ４９とを有する。この制御系４では、ＥＣＵ４１が各センサ４２〜４９の検出結果に基づいてエンジン１２、駆動力配分制御装置２および制動力制御装置３を駆動する。これにより、エンジン１２による総駆動力制御、駆動力配分制御装置２による駆動力配分制御および制動力制御装置３による制動力制御が行われて、車両運動制御が行われる。

［車両運動制御］
一般に、駆動力配分制御と制動力制御とが併用される構成では、制御ディファレンシャル２１に瞬間的な動荷重が負荷されたときに制御ディファレンシャル２１の耐久性（寿命）が悪化するおそれがある。例えば、スピンやドリフトアウトのような急激な車両挙動が生じると、かかる車両挙動を抑制するために制動力制御が行われる。すると、過渡的なトルク入力が制御ディファレンシャル２１に負荷されて、制御ディファレンシャル２１の耐久性が悪化する。

そこで、この車両運動制御システム１では、次のように車両運動制御が行なわれる（図２参照）。まず、各車輪１１ＦＲ〜１１ＲＬの目標制駆動力が算出される（ＳＴ１１）。この各車輪１１ＦＲ〜１１ＲＬの目標制駆動力は、車両１０の操舵角、アクセル開度、ブレーキ踏力などに基づいて算出される。次に、左右の駆動輪１１ＲＲ、１１ＲＬの車輪速度ＶｗＲＲ、ＶｗＲＬの差｜ＶｗＲＲ−ＶｗＲＬ｜が算出される（ＳＴ１２）。次に、この車輪速度差｜ＶｗＲＲ−ＶｗＲＬ｜が駆動力配分制御装置２の設計範囲外にあるか否かが判定される（ＳＴ１３）。例えば、車輪速度差｜ＶｗＲＲ−ＶｗＲＬ｜の設計範囲（制限）がｔ［％］以内の場合には、以下の数式（１）の成否が判定される。

｜ＶｗＲＲ−ＶｗＲＬ｜≦Ｍｉｎ（ＶｗＲＲ，ＰＶｗＲＬ）×ｔ×０．０１ …（１）

数式（１）が成立する場合には、車輪速度差｜ＶｗＲＲ−ＶｗＲＬ｜が設計範囲内にあると判定され、数式（１）が成立しない場合には、車輪速度差｜ＶｗＲＲ−ＶｗＲＬ｜が設計範囲外にあると判定される。

次に、車輪速度差｜ＶｗＲＲ−ＶｗＲＬ｜が設計範囲内にある場合には、車両１０がオーバーステア状態にあるか否かが判定される（ＳＴ１４）。この判定ステップでは、車両の目標ヨーレートγ＊と実ヨーレートγとが比較される。実ヨーレートγは、ヨーレートセンサ４４の出力値である。具体的には、車両の左旋回を正（＋）、ヒステリシスをｋとして、左旋回時には、次の数式（２）の成否が判定され、右旋回時には、次の数式（３）の成否が判定される。

左旋回時：γ＊＋ｋ＜γ …（２）
右旋回時：γ＜γ＊−ｋ …（３）

そして、数式（２）あるいは数式（３）が成立するときに、車両１０がオーバーステア状態にある（強いオーバーステア抑制指令が出される）と判定される。

なお、目標ヨーレートγ＊は、例えば、以下の数式（４）により算出される。ただし、ｎはステアリング・ギア比、Ｌはホイール・ベース、Ｋｈはスタビリティ・ファクタ、Ｖは車体速度、δは操舵角である。

数式（４）

次に、判定ステップＳＴ１４において、車両１０がオーバーステア状態にないと判定された場合には、車両１０がアンダーステア状態にあるか否かが判定される（ＳＴ１５）。この判定ステップＳＴ１５では、例えば、（Ａ）目標トルク移動量の絶対値と制御ディファレンシャル２１のトルク移動量の範囲最大値（ハードウェアの設計範囲の最大値。例えば、１０００［Ｎｍ］。）とが比較される。そして、目標トルク移動量の絶対値が制御ディファレンシャル２１のトルク移動量の範囲最大値よりも大きい場合には、車両１０がアンダーステア状態にあると判定される。

次に、判定条件（Ａ）が満たされない場合には、（Ｂ）車両１０の運動状態に基づいて車両１０がアンダーステア状態にあるか否かが判定される。この判定ステップでは、車両１０の目標ヨーレートγ＊と実ヨーレートγとが比較される。具体的には、車両の左旋回を正（＋）、ヒステリシスをｋとして、左旋回時には、次の数式（５）の成否が判定され、右旋回時には、次の数式（６）の成否が判定される。

左旋回時：γ＜γ＊−ｋ …（５）
右旋回時：γ＊＋ｋ＜γ …（６）

そして、数式（５）あるいは数式（６）が成立するときに、車両１０がアンダーステア状態にあると判定される。なお、目標ヨーレートγ＊は、前述した数式（４）により算出される。

さらに、判定ステップＳＴ１５にて車両１０がアンダーステア状態にあると判定された場合（判定条件（Ａ）および判定条件（Ｂ）の少なくとも一方が成立する場合）には、車両１０がリバースステア状態になることが予測されるか否かが判定される（予測判定ステップＳＴ１６）。リバースステア状態とは、車両の旋回途中にてステア状態がアンダーステア状態からオーバーステア状態に変化する状態をいう。この予測判定ステップＳＴ１６では、例えば、車両１０の後輪１１ＲＲ、１１ＲＬに駆動力配分制御装置２（制御ディファレンシャル２１）が配置されている構成において、次の判定条件（Ｐ）〜（Ｓ）が判定される。

判定条件（Ｐ）は、保舵が所定時間以上継続して行われたこと、または、切り込み（切り増しあるいは切り戻し）が所定時間かけて徐々に行われたことを要する。この判定条件（Ｐ）は、車両の左旋回を正（＋）として、左旋回時にて次の数式（７）が成立し、右旋回時にて次の数式（８）が成立することにより満たされる。なお、ｄδ／ｄｔは、操舵角速度（操舵角δの時間微分値）である。また、Ｋstr１は、切り戻し側の閾値であり、例えば、Ｋstr１＝０．１［ｒａｄ／ｓｅｃ］に設定される。また、Ｋstr２は、切り増し側の閾値であり、例えば、Ｋstr２＝０．２５［ｒａｄ／ｓｅｃ］に設定される。また、所定時間が２［ｓｅｃ］に設定される。

左旋回時：−Ｋstr１＜ｄδ／ｄｔ＜Ｋstr２ …（７）
右旋回時：−Ｋstr２＜ｄδ／ｄｔ＜Ｋstr１ …（８）

判定条件（Ｑ）は、車体速度Ｖが一定速度あるいは緩い加速度ｄＶ／ｄｔを有することを要する。この判定条件（Ｑ）は、次の数式（９）が成立することにより満たされる。なお、車体速度Ｖは、車速センサ４７の出力値である。また、Ｋgx１およびＫgx２は、所定の閾値であり、例えば、Ｋgx１＝−０．０５［Ｇ］かつＫgx２＝０．１［Ｇ］に設定される。

Ｋgx１＜ｄＶ／ｄｔ＜Ｋgx２ （９）

判定条件（Ｒ）は、μ利用率の最大値が所定の閾値以上であることを要する。例えば、横加速度Ｇと路面の摩擦係数μとの比Ｇ／μが所定の閾値ａ（例えば、ａ＝０．７）よりも大きい（Ｇ／μ＞０．７）ときに、判定条件（Ｑ）が満たされる。なお、μ利用率とは、各車輪１１ＦＲ〜１１ＲＬのタイヤと路面との間の摩擦係数μの利用率をいう。また、横加速度Ｇは、横加速度センサ４６の出力値である。

判定条件（Ｓ）は、車体または各車輪１１ＦＲ〜１１ＲＬの実際のスリップ角がスリップ角の目標値に対して所定の閾値以上にオーバーステア側にあることを要する。例えば、オーバーステア側のスリップ角を負（−）とするときに、スリップ角の目標値と実際のスリップ角との差が所定の閾値ｂ（例えば、ｂ＝０．０２）よりも大きいときに、判定条件（Ｒ）が満たされる。なお、スリップ角の目標値は、車体のスリップ角と目標値とを比較する場合、例えば、以下の数式（１０）により算出される。ただし、数式（１０）では、ｍが車両重量であり、Ｌがホイール・ベースであり、ｌｆが車両の前軸−重心間距離であり、ｌｒが車両の後軸−重心間距離であり、Ｖが車体速度であり、Ｋｈがスタビリティ・ファクタであり、δが操舵角であり、Ｋｒが後輪のコーナリングパワーである。
数式（１０）

次に、（ｉ）判定ステップＳＴ１５にて車両１０がアンダーステア状態にあると判定されなかった場合（判定条件（Ａ）および判定条件（Ｂ）の双方が不成立の場合）、または、、（ｉｉ）判定ステップＳＴ１５にて車両１０がアンダーステア状態にあると判定された場合（判定条件（Ａ）および判定条件（Ｂ）のいずれか一方が成立した場合）であっても判定ステップＳＴ１６にて車両１０がリバースステア状態になることが予測されると判定されなかった場合（否定判定の場合）には、各車輪１１ＦＲ〜１１ＲＬの目標制駆動力に基づいて、エンジン１２による総駆動力制御、駆動力配分制御装置２による駆動力配分制御および制動力制御装置３による制動力制御が行われる（ＳＴ１７）。これらの制御は、例えば、以下のように行われる。

（１）エンジン１２の総駆動力目標が最低駆動力ｄ以上、且つ、左右の駆動輪１１ＲＲ、１１ＲＬの目標左右差（右側後輪１１ＲＲの駆動力ＦｘＲＲと左側後輪１１ＲＬの駆動力ＦｘＲＬとの差）が駆動力配分制御装置２の許容設計値ｃ以内（｜ＦｘＲＲ−ＦｘＲＬ｜≦ｃ）にある場合には、目標制駆動力が以下のように配分される。
総駆動力制御 ：ＦｘＲＲ＋ＦｘＲＬ
駆動力配分制御：右側後輪ＦｘＲＲかつ左側後輪ＦｘＲＬ
制動力制御 ：右側後輪０かつ左側後輪０

（２）エンジン１２の総駆動力目標が最低駆動力ｄ以上、且つ、左右の駆動輪１１ＲＲ、１１ＲＬの目標左右差が許容設計値ｃより大きい（｜ＦｘＲＲ−ＦｘＲＬ｜＞ｃ）場合には、目標制駆動力が以下のように配分される。
総駆動力制御 ：ＦｘＲＲ＋ＦｘＲＬ＋｜ＦｘＲＲ−ＦｘＲＬ｜−ｃ
駆動力配分制御：ｃ
制動力制御 ：ＦｘＲＲ＞ＦｘＲＬの場合、
右側後輪０かつ左側後輪−（ＦｘＲＲ−ＦｘＲＬ−ｃ）
ＦｘＲＲ＜ＦｘＲＬの場合、
右側後輪−（ＦｘＲＬ−ＦｘＲＲ−ｃ）かつ左側後輪０

（３）エンジン１２の総駆動力目標が最低駆動力ｄ未満の場合には、目標制駆動力が以下のように配分される。
総駆動力制御 ：０
駆動力配分制御：０
制動力制御 ：右側後輪Ｍｉｎ（０，ＦｘＲＲ）かつ左側後輪Ｍｉｎ（０，ＦｘＲＬ）

一方、判定ステップＳＴ１３にて左右の駆動輪１１ＲＲ、１１ＲＬの車輪速度差｜ＶｗＲＲ−ＶｗＲＬ｜が駆動力配分制御装置２の設計範囲外にあると判定された場合には、過渡的なトルク入力から制御ディファレンシャル２１を保護する必要がある。そこで、駆動力配分制御装置２による駆動力配分制御が停止されてエンジン１２による総駆動力制御および制動力制御装置３による制動力制御のみが行われる（ＳＴ１８）。

また、一般に、車両１０がオーバーステア状態にあるときには、車両１０の運動を安定化させるために制動力制御装置による制動力制御が行われる。例えば、車両が急激なスピンに陥るおそれがあるときには、旋回方向外側の車輪に大きな制動力（修正モーメント）が付与される。すると、この制動力（過渡的な外力）によって、左右の駆動輪１１ＲＲ、１１ＲＬの車輪速度差｜ＶｗＲＲ−ＶｗＲＬ｜が大きくなり易い。したがって、車両１０がオーバーステア状態にあるときには、左右の駆動輪１１ＲＲ、１１ＲＬの車輪速度差｜ＶｗＲＲ−ＶｗＲＬ｜が駆動力配分制御装置２の設計範囲外になると予測できる。

そこで、判定ステップＳＴ１４にて車両１０がオーバーステア状態にあると判定された場合にも、制御ディファレンシャル２１を保護するために、駆動力配分制御装置２による駆動力配分制御が停止されてエンジン１２による総駆動力制御および制動力制御装置３による制動力制御のみが行われる（ＳＴ１８）。

また、一般に、車両の走行状態がアンダーステア状態からオーバーステア状態に変化することがある（リバースステア状態）。例えば、前後輪のタイヤが非線形なコーナリング特性を有することにより、一定の走行速度にて車両が旋回した場合にも横加速度が増加するに連れてリバースステア状態が発生する。特に、タイヤ限界付近での走行状態では、かかるリバースステア状態が発生し易い。また、駆動力配分制御装置（制御ディファレンシャル）が車両のアンダーステア状態を抑制するためにモーメントを出力している（駆動力配分制御を行っている）ときは、タイヤ限界付近での走行状態にてリバースステア状態がしばしば発生する。例えば、一定の走行速度にて操舵角が徐々に増加するときや、一定の操舵角にて走行速度が徐々に増加するときに、リバースステア状態が発生し易い。かかるリバースステア状態では、車両１０がオーバーステア状態となったときに、車両１０の運動を安定化させるために制動力制御装置による制動力制御が行われる。すると、左右の駆動輪１１ＲＲ、１１ＲＬの車輪速度差｜ＶｗＲＲ−ＶｗＲＬ｜が駆動力配分制御装置２の設計範囲外になると予測できる。

そこで、判定ステップＳＴ１５にて車両１０がアンダーステア状態にあると判定され（判定条件（Ａ）および判定条件（Ｂ）のいずれか一方が成立し）、且つ、判定ステップＳＴ１６にて車両１０がリバースステア状態になることが予測されると判定（肯定判定）された場合にも、制御ディファレンシャル２１を保護するために、駆動力配分制御装置２による駆動力配分制御が停止されてエンジン１２による総駆動力制御および制動力制御装置３による制動力制御のみが行われる（ＳＴ１８）。

例えば、この実施例では、上記の総駆動力制御および制動力制御（ＳＴ１８）が以下のように行われる。まず、（１）エンジン１２の総駆動力目標が最低駆動力ｄ以上の場合には、目標制駆動力が以下のように配分される。
総駆動力制御 ：ＦｘＲＲ＋ＦｘＲＬ＋｜ＦｘＲＲ−ＦｘＲＬ｜
制動力制御 ：ＦｘＲＲ＞ＦｘＲＬの場合、
右側後輪０かつ左側後輪−（ＦｘＲＲ−ＦｘＲＬ）
ＦｘＲＲ＜ＦｘＲＬの場合、
右側後輪−（ＦｘＲＬ−ＦｘＲＲ）かつ左側後輪０

（２）エンジン１２の総駆動力目標が最低駆動力ｄ未満の場合には、目標制駆動力が以下のように配分される。
総駆動力制御 ：０
制動力制御 ：右側後輪Ｍｉｎ（０，ＦｘＲＲ）かつ左側後輪Ｍｉｎ（０，ＦｘＲＬ）

［効果］
以上説明したように、この車両運動制御システム１では、車両１０がリバースステア状態となることが予測されるときに、駆動力配分制御装置２が駆動力配分制御を停止すると共に制動力制御装置３が制動力制御を行う（ＳＴ１５、ＳＴ１６およびＳＴ１８）（図２参照）。かかる構成では、車両１０のリバースステア状態の予測により左右の駆動輪１１ＲＲ、１１ＲＬの車輪速度差｜ＶｗＲＲ−ＶｗＲＬ｜が駆動力配分制御装置２の設計範囲外になることが事前に予測されて、駆動力配分制御が停止される。したがって、左右の駆動輪１１ＲＲ、１１ＲＬにて大きく異なる駆動力指令値が出されたときに制御ディファレンシャル２１の使用が素早く防止される。これにより、制御ディファレンシャル２１の耐久性への影響が低減される利点がある。また、制動力制御が行われるので、車両１０の挙動安定性が確保される利点がある。

［変形例］
なお、この車両運動制御システム１では、車両１０がアンダーステア状態にあるときに、車両がリバースステア状態になることが予測される（図２参照）。かかる構成では、車両１０がアンダーステア状態にある段階からリバースステア状態になるか否かが予測されるので、駆動力配分制御を停止するための前出し時間が得られる。これにより、制御ディファレンシャル２１が動荷重から適正に保護される利点がある。例えば、車両のオーバーステア状態を検知してから駆動力配分制御が停止される構成では、駆動力配分制御を停止するための前出し時間を十分に稼ぐことができない。また、車両は、アンダーステア状態を経てリバースステア状態になる。したがって、車両がアンダーステア状態にあるときに車両がリバースステア状態となることが予測されることにより、その予測精度が向上する利点がある。

例えば、この実施例では、まず、車両１０がアンダーステア状態にあるか否かが判定される（ＳＴ１５）、車両１０がアンダーステア状態にあると判定されたときに、車両１０がリバースステア状態になることが予測されるか否かが判定されている（ＳＴ１６）（図２参照）。そして、車両１０がリバースステア状態となることが予測されると判定されたときに、駆動力配分制御装置２が駆動力配分制御を停止している（ＳＴ１８）。これにより、車両がリバースステア状態となることの予測精度が高められている。

しかし、これに限らず、この車両運動制御システム１では、車両１０がアンダーステア状態にあるか否かの判定が行われることなく、直ちに車両１０がリバースステア状態になることが予測されるか否かが判定されてもよい（図３参照）。すなわち、車両１０がアンダーステア状態にあるか否かにかかわらず、車両１０がリバースステア状態になることが予測されるか否かが判定されても良い。かかる構成では、車両１０がアンダーステア状態にあるか否かの判定が省略されるので、車両１０のリバースステア状態が迅速に判定される。これにより、駆動力配分制御を停止するための前出し時間が増加するので、制御ディファレンシャル２１が動荷重から適正に保護される利点がある。

例えば、図２のフローチャートに示す実施例の変形例では、判定ステップＳ２４にて車両１０がオーバーステア状態にあると判定されなかったときに、直ちに車両１０がリバースステア状態になることが予測されるか否かが判定されている（ＳＴ２５）（図３参照）。これにより、車両１０がアンダーステア状態にあるか否かの判定（ＳＴ１５）が省略されている。なお、図１のフローチャートおよび図３のフローチャートでは、ステップＳＴ１１とステップＳＴ２１とが対応し、ステップＳＴ１２とステップＳＴ２２とが対応し、ステップＳＴ１３とステップＳＴ２３とが対応し、ステップＳＴ１４とステップＳＴ２４とが対応し、ステップＳＴ１６とステップＳＴ２５とが対応し、ステップＳＴ１７とステップＳＴ２６とが対応し、且つ、ステップＳＴ１８とステップＳＴ２７とが対応している。

また、この車両運動制御システム１では、車両１０がリバースステア状態になることの予測は、車両１０の操舵角速度ｄδ／ｄｔと車体速度Ｖとが所定の範囲内にそれぞれあることに基づいて行われる（ＳＴ１６）（図２参照）。これにより、車両１０がリバースステア状態になることの予測が適正に行われる利点がある。例えば、この実施例では、車両１０がリバースステア状態になることの予測判定ステップＳＴ１６にあたり、車両１０の操舵角速度ｄδ／ｄｔと車体速度Ｖと所定の数式（７）〜（９）の条件を満たすことが判定条件（Ｐ）、（Ｑ）となっている。

また、この車両運動制御システム１では、車両１０がリバースステア状態になることの予測は、各車輪１１ＦＲ〜１１ＲＬの実際のスリップ角がスリップ角の目標値に対して所定の閾値以上にオーバーステア側にあることに基づいて行われる（ＳＴ１６）（図２参照）。これにより、車両１０がリバースステア状態になることの予測が適正に行われる利点がある。例えば、この実施例では、車両１０がリバースステア状態になることの予測判定ステップＳＴ１６にあたり、スリップ角の目標値と実際のスリップ角との差が所定の数式（１０）の条件を満たすことが判定条件（Ｒ）となっている。

［補足事項］
なお、この実施例では、車両１０がリバースステア状態になることの予測判定ステップＳＴ１６にて、判定条件（Ｐ）〜（Ｓ）が用いられている。これらの判定条件（Ｐ）〜（Ｓ）は、ロジック簡素化のために主として官能評価から導かれている。ただし、これらの判定条件（Ｐ）〜（Ｓ）の適用は、以下の理論により説明できる。この理論は、安部正人著 自動車の運動と制御 山海堂 ｐｐ８１−８３ １９９２ に詳しく記載されている。

まず、図４では、前後輪１１ＦＲ〜１１ＲＬのタイヤのコーナリング特性が示されている。同図では、βｆが前輪１１ＦＲ、１１ＦＬのスリップ角であり、βｒが後輪１１ＲＲ、１１ＲＬのスリップ角であり、βｐが所定の閾値である。また、Ｇｙｆが前輪１１ＦＲ、１１ＦＬで発生する横加速度であり、Ｇｙｒが後輪１１ＲＲ、１１ＲＬで発生する横加速度である。同図に示すように、βｆ＜βｐかつβｒ＜βｐでは、Ｇｙｆ＜Ｇｙｒの関係が成立し、βｆ＞βｐかつβｒ＞βｐではＧｙｆ＞Ｇｙｒの関係が成立している。

このとき、車両１０が一定の走行速度（車体速度）Ｖ０にて円旋回しているとすると、次の数式（１１）が成立する。ただし、数式（１１）では、ｇが重力加速度であり、ｌがホイール・ベースであり、δが実際の操舵角である。
数式（１１）

すると、上記したタイヤのコーナリング特性（図４参照）、車体の横加速度Ｇｙおよび数式（１１）により、車両１０が一定の車体速度（走行速度）Ｖ０にて円旋回運動しているときの横加速度Ｇｙと実際の操舵角δとの関係が得られる（図５参照）。図２に示すように、車体の横加速度Ｇｙが所定の閾値Ｇｙｃよりも小さい領域では、横加速度Ｇｙが増加したときに前後輪１１ＦＲ〜１１ＲＬのスリップ角βｆ、βｒが増加する。すると、実際の操舵角δが増加して、アンダーステア状態ＵＳとなる。一方、車体の横加速度Ｇｙが所定の閾値Ｇｙｃよりも大きい領域では、横加速度Ｇｙが増加したときに前後輪１１ＦＲ〜１１ＲＬのスリップ角βｆ、βｒが減少する。すると、実際の操舵角δが減少して、オーバーステア状態ＯＳとなる。すると、車体の横加速度Ｇｙと所定の閾値ＧｙｃとがＧｙ≧Ｇｙｃとなる旋回半径での円旋回運動は、不可能となる。

ところで、上記のように、車両１０のリバースステア状態では、車両１０の旋回途中にてステア状態がアンダーステア状態からオーバーステア状態に変化する。このとき、車両１０がリバースステア状態になることの予測判定にあたり、以下の判定条件（Ｐ’）〜（Ｓ’）が論理的に導かれる。すなわち、車体速度Ｖが一定（Ｖ＝Ｖ０）であって徐々に横加速度Ｇｙが増加している状況下では、リバースステアが発生しているときに以下の条件（Ｐ’〜Ｓ’）が満たされている。まず、（Ｐ’）車両１０のステア状態がアンダーステア状態からオーバーステア状態に切り替わるポイントでは、操舵角δの変化が小さい（図５参照）。また、（Ｑ’）一定の車体速度Ｖ＝Ｖ０かつ徐々に横加速度Ｇｙが増加している状況下では、車両１０がリバースステア状態になり得る。また、（Ｒ’）ある横加速度Ｇｙにて、前輪１１ＦＲ、１１ＦＬの横加速度Ｇｙｆと後輪１１ＲＲ、１１ＲＬの横加速度Ｇｙｒとの大小関係が逆転するポイントは、タイヤの横力がサチュレートする値に近いポイントとなり、路面との摩擦係数μの最大値μmaxに近いポイントとなる。また、（Ｓ’）前後輪１１ＦＲ〜１１ＲＬのスリップ角βｆ、βｒが目標値よりも一定値以上に大きくなるポイントは、判定条件（Ｒ’）と同様に、摩擦係数μの最大値μmaxに近いポイントとなる。したがって、車両１０がリバースステア状態になることの予測判定ステップＳＴ１６における判定条件（Ｐ）〜（Ｓ）は、これらの判定条件（Ｐ’）〜（Ｓ’）により説明できる。

以上のように、この発明にかかる車両運動制御システムは、駆動力配分制御装置と制動力制御装置とを協働させる構成において、動荷重に対する駆動力配分制御装置の耐久性を維持できる点で有用である。

この発明の実施例にかかる車両運動制御システムを示す構成図である。 図１に記載した車両運動制御システムの作用を示すフローチャートである。 図１に記載した車両運動制御システムの変形例を示すフローチャートである。 図１に記載した車両運動制御システムの変形例を示す説明図である。 図１に記載した車両運動制御システムの変形例を示す説明図である。

符号の説明

１ 車両運動制御システム
２ 駆動力配分制御装置
２１ 制御ディファレンシャル
２２ ドライブシャフト
３ 制動力制御装置
３１ 油圧回路
３２ ホイールシリンダ
３３ ブレーキペダル
３４ マスタシリンダ
４ 制御系
４２ 車輪速度センサ
４３ 操舵角センサ
４４ ヨーレートセンサ
４５ 前後加速度センサ
４６ 横加速度センサ
４７ 車速センサ
４８ アクセル開度センサ
４９ ブレーキ踏力センサ
１０ 車両
１１ＦＲ、１１ＦＬ 前輪（転動輪）
１１ＲＲ、１１ＲＬ 後輪（駆動輪）
１２ エンジン
１４ プロペラシャフト
１５ ビスカスカップリング

Claims (4)

1. 左右輪に駆動力を付与すると共に左右の駆動輪への駆動力配分を制御できる駆動力配分制御装置と、各駆動輪の制動力を独立して制御できる制動力制御装置とを備えると共に、前記駆動力配分制御装置と前記制動力制御装置とが協働して車両運動制御を行う車両運動制御システムであって、
   前記左右の駆動輪の車輪速度差が前記駆動力配分制御装置の設計範囲内にあり、且つ、車両がリバースステア状態となることが予測されるときに、前記駆動力配分制御装置が駆動力配分制御を停止すると共に前記制動力制御装置が制動力制御を行うことを特徴とする車両運動制御システム。
2. 車両がアンダーステア状態にあるときに、車両がリバースステア状態になることが予測される請求項１に記載の車両運動制御システム。
3. 車両がリバースステア状態になることの予測は、車両の操舵角速度と車体速度とが所定の範囲内にそれぞれあることに基づいて行われる請求項１または２に記載の車両運動制御システム。
4. 車両がリバースステア状態になることの予測は、車体または各車輪の実際のスリップ角がスリップ角の目標値に対して所定の閾値以上にオーバーステア側にあることに基づいて行われる請求項１〜３のいずれか一つに記載の車両運動制御システム。

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