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JP6969440B2 - 車両の運転支援装置 - Google Patents

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Description

本発明は、旋回内側の車輪に制動力を付与することにより、旋回内側の車輪の車輪速度を旋回外側の車輪の車輪速度よりも低くする旋回支援制御を実行可能な車両の運転支援装置に関する。
従来から、運転者によるアクセル操作及びブレーキ操作を必要とすることなく、車両を所定の極めて低い速度にて走行させる極低速走行制御(以下、「クロール制御」とも称呼される。)を実行可能な車両の運転支援装置が知られている。このような車両の運転支援装置の一つ(以下、「従来装置」と称呼される。)は、例えば、上記クロール制御により5km/h以下の極低速にて車両を走行させているときに、上記旋回支援制御(以下、「ターンアシスト制御」又は「TA制御」とも称呼される。)を実行可能である(例えば、特許文献1を参照。)。より具体的に述べると、従来装置は、車両がクロール制御によって走行しているときに、ターンアシスト制御により旋回内側の後輪に制動力を付与して当該旋回内側の後輪の車輪速度をゼロに設定する。これにより、従来装置は、車両諸元上の最小回転半径よりも小さい回転半径にて車両を旋回させることができる。このようなターンアシスト制御は、例えば、悪路走行時に車両を大きく進路変更させる場合に有効である。
特開2013−129254号公報
ところで、従来装置は、車両のセンターディファレンシャル装置の状態が前輪用回転軸と後輪用回転軸の差動を許容する状態(以下、「フリー状態」とも称呼される。)にあることをターンアシスト制御の実行許可条件の一つとしている。しかしながら、車両の悪路走破性を確保しながら旋回性能を向上させるためには、センターディファレンシャル装置の状態が前輪用回転軸と後輪用回転軸の差動を許容しない状態(以下、「ロック状態」とも称呼される。)にあってもターンアシスト制御を実行できることが望ましい。
しかし、ターンアシスト制御が実行されると、旋回内側の後輪に制動力が付与されるので、旋回内側の後輪の車輪速度は、転舵により車両が旋回する場合の車輪速度よりも低くなる(例えば、ゼロとされる。)。この場合、旋回外側の後輪の車輪速度が「転舵により車両が旋回する場合の車輪速度」に制御されると、旋回内側の後輪の車輪速度と旋回外側の後輪の車輪速度との平均値(後輪平均値)は、旋回支援制御の実行の開始前の後輪平均値よりも低くなる。つまり、旋回支援制御が実行されているときの後輪用回転軸の回転速度は、旋回支援制御の実行の開始前の後輪用回転軸の回転速度よりも低くなる。
よって、クロール制御中であり且つセンターディファレンシャル装置の状態がロック状態にあるとき、旋回支援制御が実行されると、後輪用回転軸の回転速度の低下に伴って、前輪用回転軸の回転速度が低下してしまう。その結果、車両の運転者に大きな減速感(違和感)を与えてしまうという問題が起こり得る。
本発明は上記課題に対処するために為されたものである。即ち、本発明の目的の一つは、クロール制御中であり且つセンターディファレンシャル装置の状態がロック状態であるときにターンアシスト制御を実行しても運転者に大きな減速感を与える可能性が小さい車両の運転支援装置を提供することにある。
上記目的を達成するための本発明の車両の運転支援装置(以下、「本発明装置」とも称呼する。)は、複数の車輪(W)と、駆動装置(20)と、前輪用回転軸(33)と、前輪用ディファレンシャルギア(35)と、後輪用回転軸(34)と、後輪用ディファレンシャルギア(37)と、センターディファレンシャル装置(311)と、制動装置(40)と、を備えた車両(10)に適用される。
前記複数の車輪は、左前輪(WFL)、右前輪(WFR)、左後輪(WRL)及び右後輪(WRR)を含む。前記駆動装置は、車両(10)の駆動力を発生する。前記前輪用回転軸は、前記駆動力を前記左前輪及び前記右前輪に伝達する軸体である。前記前輪用ディファレンシャルギアは、前記左前輪及び前記右前輪と前記前輪用回転軸との間に配設され、前記左前輪と前記右前輪との差動を許容する。前記後輪用回転軸は、前記駆動力を前記左後輪及び前記右後輪に伝達する軸体である。前記後輪用ディファレンシャルギアは、前記左後輪及び前記右後輪と前記後輪用回転軸との間に配設され、前記左後輪と前記右後輪との差動を許容する。
前記センターディファレンシャル装置は、前記前輪用回転軸と前記後輪用回転軸との差動を許容する状態であるフリー状態と、前記前輪用回転軸と前記後輪用回転軸とを直結させる状態であるロック状態と、の少なくとも二つの状態を選択的に実現可能である。更に、前記センターディファレンシャル装置は、前記ロック状態において前記前輪用回転軸の回転速度に対する前記後輪用回転軸の回転速度の比が所定比となるように構成される。前記制動装置は、前記複数の車輪のそれぞれに制動力を付与する。
本発明装置は、車輪速度検出部(80、98)と、制御部(60、70、80)と、を備える。前記車輪速度検出部は、前記複数の車輪のそれぞれの車輪速度を検出する。前記制御部は、前記車両の運転者によるアクセル操作及びブレーキ操作を必要とすることなく、前記車両の車体速度が所定の目標車体速度(ωa)に一致するように、前記駆動装置が発生する前記駆動力及び前記制動装置が前記複数の車輪のそれぞれに付与する前記制動力を調整する「極低速走行制御」を実行する(ステップ520、ステップ525、ステップ530)。
ところで、前述したように、極低速走行制御中であり且つセンターディファレンシャル装置の状態がロック状態にあるとき、旋回支援制御が実行されると、車両の運転者に大きな減速感を与えてしまうという問題が起こり得る。
このような問題を解消するため、前記制御部は、前記「極低速走行制御」が実行されている状態において前記左前輪及び前記右前輪が転舵されることにより前記車両が旋回する場合に所定の旋回支援制御要求が発生し且つ前記センターディファレンシャル装置の状態が前記ロック状態にあるとき(ステップ540:「No」)、以下の「旋回支援制御」を実行するように構成される。
前記制御部は、前記複数の車輪のうちの旋回内側の後輪の目標車輪速度を、前記転舵により前記車両が旋回する場合の前記旋回内側の後輪の車輪速度よりも低い車輪速度に設定する(ステップ565)。
更に、前記制御部は、前記複数の車輪のうちの前記旋回内側の後輪以外の車輪のそれぞれの目標車輪速度を、
(1)「前記左前輪の目標車輪速度及び前記右前輪の目標車輪速度の平均値である目標前輪平均値」に対する「前記左後輪の目標車輪速度及び前記右後輪の目標車輪速度の平均値である目標後輪平均値」の比が前記所定比と等しく、且つ、
(2)前記目標前輪平均値が前記目標車体速度と等しくなるように、
設定する(ステップ565)。
加えて、前記制御部は、前記検出される複数の車輪のそれぞれの車輪速度が前記設定されたそれぞれの目標車輪速度と等しくなるように、前記駆動装置が発生する前記駆動力及び前記制動装置が前記複数の車輪のそれぞれに付与する前記制動力を調整する(ステップ535、ステップ570、ステップ575、ステップ580)。
係る構成を有する本発明装置によれば、旋回支援制御により設定された左前輪の車輪速度及び右前輪の車輪速度の平均値(前輪平均値)は、旋回支援制御が実行される前の前輪平均値と同等となる。換言すると、前輪平均値は実質的に目標車体速度に一致する。更に、旋回支援制御により設定された左後輪の車輪速度及び右後輪の車輪速度の平均値(後輪平均値)は、旋回支援制御が実行される前の後輪平均値と同等となる。つまり、旋回支援制御の実行開始の前後において前輪用回転軸の回転速度及び後輪用回転軸の回転速度は実質的に変化しない。
よって、本発明装置によれば、極低速走行制御中であり且つセンターディファレンシャル装置の状態がロック状態にあっても、旋回支援制御の実行開始の前後において前輪用回転軸の回転速度を維持させることができる。即ち、前輪用回転軸の回転速度が低下することを防ぐことができる。その結果、旋回支援制御の実行開始時に運転者に減速感を与えてしまう可能性を低減することができる。
本発明装置の一態様において、前記制御部は、前記旋回支援制御における前記旋回内側の後輪の目標車輪速度をゼロに設定するように構成される。
この態様によれば、車両は旋回内側の後輪を実質的な支点として回転するので、車両諸元上の最小回転半径に比べて非常に小さい半径にて車両を旋回させることができる。
本発明装置の一態様において、
前記所定比が1である場合、
前記制御部は、
前記旋回支援制御における旋回外側の後輪の目標車輪速度を、前記目標車体速度の2倍の値(2ωa)に設定し、
前記旋回支援制御における旋回内側の前輪の目標車輪速度を、前記目標車体速度から所定値(ωb)を減じた値(ωa−ωb)に設定し、
前記旋回支援制御における旋回外側の前輪の目標車輪速度を、前記目標車体速度に前記所定値を加えた値(ωa+ωb)に設定する、ように構成され得る。
この態様によれば、旋回内側の後輪の目標車輪速度をゼロに設定したとき、目標前輪平均値及び目標後輪平均値をそれぞれ目標車体速度(ωa)と等しくすることができる。即ち、この態様によれば、前輪用回転軸の回転速度と後輪用回転軸の回転速度を等しくすることができ、旋回支援制御の実行開始の前後における前輪用回転軸の回転速度及び後輪用回転軸の回転速度に変化を生じさせない。その結果、旋回支援制御の実行開始時に運転者に減速感を与えてしまう可能性を低減することができる。
上記説明においては、本発明の理解を助けるために、後述する実施形態に対応する発明の構成に対し、その実施形態で用いた名称及び/又は符号を括弧書きで添えている。しかしながら、本発明の各構成要素は、前記名称及び/又は符号によって規定される実施形態に限定されるものではない。本発明の他の目的、他の特徴及び付随する利点は、以下の図面を参照しつつ記述される本発明の実施形態についての説明から容易に理解されるであろう。
図1は、本発明の実施形態に係る車両の運転支援装置が適用される車両の概略構成図である。 図2は、図1に示した車両において、センターディファレンシャル装置の状態がフリー状態にあるときのターンアシスト制御の作動を説明する模式図である。 図3は、図1に示した車両において、センターディファレンシャル装置の状態がロック状態にあるときのターンアシスト制御の作動を説明する模式図である。 図4は、図1に示したブレーキECUのCPUが実行する「運転支援制御開始・終了ルーチン」を示したフローチャートである。 図5は、図1に示したブレーキECUのCPUが実行する「運転支援制御実行ルーチン」を示したフローチャートである。
(構成)
本発明の実施形態に係る車両の運転支援装置(以下、「本支援装置」とも称呼される。)は、図1に示したように、車両10に適用される。車両10は、駆動装置20、駆動力伝達機構30、制動装置40、操舵装置50、エンジンECU60、4WDECU70及びブレーキECU80等を備えている。
駆動装置20は、エンジン本体21、主変速機22及び出力軸23を含んでいる。エンジン本体21は、火花点火式の多気筒内燃機関である。駆動装置20は、車両10が備える複数の車輪(左前輪WFL、右前輪WFR、左後輪WRL及び右後輪WRR)を駆動するための駆動力を発生する。主変速機22は、車両10の走行状態に応じて変速を行う自動変速機である。出力軸23は、エンジン本体21が発生し、主変速機22が出力する駆動力を駆動力伝達機構30に伝達する。
駆動力伝達機構30は、トランスファ31、前輪用回転軸33、後輪用回転軸34、前輪用ディファレンシャルギア35、左前輪車軸36L、右前輪車軸36R、後輪用ディファレンシャルギア37、左後輪車軸38L及び右後輪車軸38R等を含んでいる。トランスファ31は、センターディファレンシャル装置311及び副変速機312を含んでいる。
センターディファレンシャル装置(以下、「センターデフ」又は「C/D」とも称呼する。)311は、駆動装置20が発生した駆動力を前輪用回転軸33及び後輪用回転軸34へそれぞれ伝達する。前輪用回転軸33と後輪用回転軸34との間の回転速度差(差動)を許容するように構成されている。更に、センターデフ311は、図示しないアクチュエータを備えている。センターデフ311の状態は、このアクチュエータにより、前輪用回転軸33と後輪用回転軸34の差動を許容する「フリー状態」と、前輪用回転軸33と後輪用回転軸34とを直結する「ロック状態」と、に切替え可能に構成されている。センターデフ311の状態がロック状態にあるとき、前輪用回転軸33の回転速度に対する後輪用回転軸34の回転速度の比は所定比である。なお、所定比は、本例において「1」であるが、「1」よりも大きい値であってもよい。
副変速機312は、駆動装置20の出力軸とセンターデフ311との間に介装される。副変速機312は、四輪駆動高速ギア(H4)及び四輪駆動低速ギア(L4)とを切り替え可能に構成されている。四輪駆動高速ギア(H4)は舗装路を高速走行するのに適したギアであり、四輪駆動低速ギア(L4)はオフロードを低速走行するのに適したギアである。
前輪用ディファレンシャルギア35は、前輪用回転軸33の駆動力を左前輪車軸36L及び右前輪車軸36Rへそれぞれ伝達し、これにより左前輪WFL及び右前輪WFRを回転駆動する。前輪用ディファレンシャルギア35は、左前輪WFL及び右前輪WFRの差動を許容する。左前輪車軸36Lの回転速度と右前輪車軸36Rの回転速度の平均値に対する前輪用回転軸33の回転速度の比は、前輪用ディファレンシャルギア35の減速比により決定される。同様に、後輪用ディファレンシャルギア37は、後輪用回転軸34の駆動力を左後輪車軸38L及び右後輪車軸38Rへそれぞれ伝達し、これにより左後輪WRL及び右後輪WRRを回転駆動する。後輪用ディファレンシャルギア37は、左後輪WRL及び右後輪WRRの差動を許容する。左後輪車軸38Lの回転速度と右後輪車軸38Rの回転速度の平均値に対する後輪用回転軸34の回転速度の比は、後輪用ディファレンシャルギア37の減速比により決定される。前輪用ディファレンシャルギア35の減速比と後輪用ディファレンシャルギア37の減速比とは互いに等しい。
以下、左前輪WFL、右前輪WFR、左後輪WRL及び右後輪WRRについて、それらの位置を特定しない場合は、それらは単に車輪Wと称呼される。更に、車輪毎に設けられる要素については、その符号の末尾に、左前輪を表す添字FL、右前輪を表す添字FR、左後輪を表す添字RL及び右後輪を表す添字RRをそれぞれ付す。但し、車輪毎に設けられる要素について車輪位置を特定しない場合、それらの添字は省略される。
制動装置40は、摩擦ブレーキ機構41、ブレーキアクチュエータ42及びブレーキペダル43等を備えている。摩擦ブレーキ機構41は、車輪Wに固定されるブレーキディスク411、車体に固定されるブレーキキャリパ412及びブレーキキャリパ412に内蔵されるホイールシリンダ413を備える。摩擦ブレーキ機構41は、ブレーキアクチュエータ42から供給される作動液の液圧によってホイールシリンダ413を作動させることにより図示しないブレーキパッドをブレーキディスク411に押し付けて摩擦制動力を発生させる。
ブレーキアクチュエータ42は、ホイールシリンダ413に供給する作動液の液圧を、各輪独立に調整可能な公知のアクチュエータである。ブレーキアクチュエータ42は図示しないマスタシリンダ、リザーバ、オイルポンプ及び種々の弁装置等を含んでいる。このブレーキアクチュエータ42は、図示しない踏力液圧回路及び制御液圧回路を備えている。踏力液圧回路は、例えば、車両10の運転者がブレーキペダル43を踏み込んだときの踏力によって作動液を加圧するマスタシリンダからホイールシリンダ413に作動液を供給する。制御液圧回路は、ブレーキペダル43の踏力とは無関係に制御可能な液圧を有する作動液を各ホイールシリンダ413にそれぞれ個別に供給する。
更に、制御液圧回路は、動力液圧発生回路、制御弁及び液圧センサを備えている。動力液圧発生装置は、図示しない昇圧ポンプ及びアキュムレータを有し、高圧の液圧を発生する。制御弁は、動力液圧発生装置が出力する作動液の液圧を目標の液圧に調整して各ホイールシリンダ413に液圧が調整された作動液を供給する。液圧センサは、各ホイールシリンダ413の液圧を検出する。
操舵装置50は、ステアリングホイール51、ステアリングシャフト52、ラックシャフト53及びラック・アンド・ピニオン機構54等を備えている。ステアリングホイール51とステアリングシャフト52は、同軸的に一体回転可能に連結している。ステアリングシャフト52とラックシャフト53とは、周知のラック・アンド・ピニオン機構54により連結されている。ラックシャフト53の両端には、図示しないナックルアームを介して左前輪WFL及び右前輪WFRがそれぞれ接続されている。従って、ステアリングホイール51が回転(操舵)されると、転舵輪(操舵輪)である左前輪WFL及び右前輪WFRの転舵角(操舵角)が変更される。
エンジンECU60は、後述する4WDECU70及びブレーキECU80とCAN(Controller Area Network) 通信により情報交換可能に接続されている。ECUは、エレクトロニックコントロールユニットの略称であり、CPU、ROM、RAM、バックアップRAM(又は不揮発性メモリ)及びインタフェースI/F等を含むマイクロコンピュータを主要構成部品として有する電子制御回路である。CPUは、メモリ(ROM)に格納されたインストラクション(ルーチン)を実行することにより後述する各種機能を実現する。
エンジンECU60は、エンジン状態量センサ91、アクセル開度センサ92及びシフト位置センサ93等と電気的に接続され、これらセンサからの出力信号を受信するようになっている。エンジン状態量センサ91は、クランクシャフトの回転角を検出するクランク角センサ及びスロットル開度を検出するスロットル開度センサ等であり、これらのセンサの検出するそれぞれの状態量Enを表す出力信号を発生するようになっている。アクセル開度センサ92は、運転者により操作可能に設けられた図示しないアクセルペダルの操作量Acを表す出力信号を発生するようになっている。シフト位置センサ93は、主変速機22のシフト位置Tpを表す出力信号を発生するようになっている。
エンジンECU60は、エンジン状態量センサ91及びアクセル開度センサ92等からの信号に基づいて駆動装置20の要求トルク(要求駆動力)を演算し、この要求トルクに基づいて燃料噴射量、燃料噴射時期及び点火時期等を決定する。更に、エンジンECU60は、決定された量の燃料を決定された噴射時期に燃料噴射弁から噴射させるとともに点火装置を用いて決定された点火時期に燃料に点火させ、クランクシャフトを回転させることにより駆動力を発生させる。
4WDECU70は、センターデフセンサ94及び副変速機センサ95等と電気的に接続され、これらセンサからの出力信号を受信するようになっている。センターデフセンサ94は、C/D311の状態Cd(フリー状態にあるか又はロック状態にあるか)を表す出力信号を発生するようになっている。
副変速機センサ95は、副変速機312のギアの選択状況At(四輪駆動高速ギア及び四輪駆動低速ギアの何れが選択されているか)を表す出力信号を発生するようになっている。
4WDECU70は、C/Dロックスイッチ101及びトランスファ選択スイッチ102等と電気的に接続されている(図1のSd及びSsを参照。)。C/Dロックスイッチ101は、C/D311の「フリー状態」と「ロック状態」とを択一的に選択するために運転者が操作するスイッチである。4WDECU70は、C/Dロックスイッチ101により「フリー状態」が選択されているとき、C/D311のアクチュエータに指示信号を送出することによりC/D311の状態をフリー状態に設定する。即ち、4WDECU70は、前輪用回転軸33と後輪用回転軸34の差動を許容する。一方、4WDECU70は、C/Dロックスイッチ101により「ロック状態」が選択されているとき、C/D311のアクチュエータに指示信号を送出することによりC/D311の状態をロック状態に設定する。即ち、4WDECU70は、前輪用回転軸33と後輪用回転軸34とを直結する。
トランスファ選択スイッチ102は、四輪駆動高速ギアを使用する「H4モード」及び四輪駆動低速ギアを使用する「L4モード」を択一的に選択するために運転者が操作するスイッチである。4WDECU70は、トランスファ選択スイッチ102により「H4モード」が選択されているとき、副変速機312に指示信号を送出することにより駆動装置20とC/D311との間に介装されるギアとして四輪駆動高速ギアを選択する。これにより、駆動装置20が発生した駆動力は四輪駆動高速ギアを介してC/D311に伝達される。一方、4WDECU70は、トランスファ選択スイッチ102により「L4モード」が選択されているとき、副変速機312に指示信号を送出することにより駆動装置20とC/D311との間に介装されるギアとして四輪駆動低速ギアを選択する。これにより、駆動装置20が発生した駆動力は四輪駆動低速ギアを介してC/D311に伝達される。
ブレーキECU80は、クロール制御スイッチ103、モード選択スイッチ104及びターンアシスト制御スイッチ105等と電気的に接続されている(図1のSc、Sm及びStを参照。)。
クロール制御スイッチ103は、運転者がクロール制御の実行を希望するか否か選択する際に運転者により操作されるスイッチである。クロール制御スイッチ103は、初期位置にある場合に操作(押下)されると作動位置へと移動し、作動位置にある場合に操作(押下)されると初期位置へと移動するようになっている。クロール制御スイッチ103は、スイッチ位置が作動位置にあるときON信号(ハイレベル信号)を出力し、スイッチ位置が初期位置にあるときOFF信号(ローレベル信号)を出力する。
モード選択スイッチ104は、運転者が「クロール制御時の走行モード」を設定するために運転者により操作されるスイッチである。モード選択スイッチ104は、ダイヤル式スイッチであり、次の5つの走行モードに対応した位置を有する。なお、走行モードのそれぞれには、目標車体速度及び上限車輪速度が設定されている。
ローモード: 目標車体速度=1km/h、上限車輪速度=1.8km/h
ロー・ミディアムモード:目標車体速度=2km/h、上限車輪速度=2.8km/h
ミディアムモード: 目標車体速度=3km/h、上限車輪速度=3.8km/h
ミディアム・ハイモード:目標車体速度=4km/h、上限車輪速度=4.8km/h
ハイモード: 目標車体速度=5km/h、上限車輪速度=5.8km/h
ターンアシスト制御スイッチ(以下、「TA制御スイッチ」とも称呼する。)105は、運転者がTA制御の実行を希望するか否か選択する際に運転者により操作されるスイッチである。TA制御スイッチ105は、初期位置にある場合に操作(押下)されると作動位置へと移動し、作動位置にある場合に操作(押下)されると初期位置へと移動するようになっている。TA制御スイッチ105は、スイッチ位置が作動位置にあるときON信号(ハイレベル信号)を出力し、スイッチ位置が初期位置にあるときOFF信号(ローレベル信号)を出力する。
ブレーキECU80は、ブレーキセンサ96、操舵角センサ97、車輪速度センサ98及びマスタシリンダ圧センサ99等と電気的に接続され、これらセンサからの出力信号を受信するようになっている。ブレーキセンサ96は、ブレーキペダル43のストローク量Brを表す出力信号を発生するようになっている。操舵角センサ97は、ステアリングシャフト52に設けられ、ステアリングホイール51の操舵角θを表す出力信号を発生するようになっている。なお、操舵角センサ97は、車両10の左旋回方向を正として操舵角θを検出するようになっている。
車輪速度センサ98(98FL、98FR、98RL及び98RR)は、左前輪WFL、右前輪WFR、左後輪WRL及び右後輪WRRのそれぞれの回転速度(回転数)Npを表す出力信号を発生するようになっている。ブレーキECU80は、回転速度Npを表す信号と予め定められたタイヤ半径(ここでは、便宜上「1」に設定する。)とに基づいて各車輪の車輪速度ωwi(iはfl, fr, rl又はrr)を演算する。車輪速度センサ98とブレーキECU80は、車輪速度検出部を構成している。マスタシリンダ圧センサ99は、マスタシリンダ圧Pmを表す出力信号を発生するようになっている。
ブレーキECU80は、後述するクロール制御を実行していないとき、例えばマスタシリンダ圧Pmに基づいて、左前輪WFLの目標制動力Fbtfl、右前輪WFRの目標制動力Fbtfr、左後輪WRLの目標制動力Fbtrl及び右後輪WRRの目標制動力Fbtrrを演算する。更に、ブレーキECU80は、各車輪の制動力が対応する目標制動力となるように、ホイールシリンダ413FL、413FR、413RL及び413RRの制動圧を制御することができる。
(作動)
本支援装置は、以下に述べる「クロール制御及びTA制御」を実行する。
<クロール制御の概要>
クロール制御は、運転者によるアクセルペダルの操作及びブレーキペダル43の操作を必要とすることなく、選択された走行モードにより特定される所定の「目標車体速度」の車体速度にて車両10を走行させることが可能な運転支援制御である。本支援装置は、駆動装置20が発生する駆動力の大きさと制動装置40により各車輪Wにそれぞれ付与される制動力の大きさとを調整することによりクロール制御を実行する。クロール制御によれば、運転者はアクセル及びブレーキの操作を行う必要がない。従って、運転者は、車両10が例えば路面の凹凸が大きいオフロードを走行している場合にステアリング操作に集中することができる。
ブレーキECU80は、クロール制御が実行されていない状態において、以下に述べるクロール制御の実行許可条件が成立し且つクロール制御スイッチ103がON信号を出力しているとき、クロール制御を開始する。クロール制御の実行許可条件は、以下の条件が全て成立したときに成立する。
(クロール制御の実行許可条件)
・副変速機312にて「L4:四輪駆動低速ギア」が選択されている。
・主変速機22のシフト位置が「D:ドライブ」、「S:シフト」及び「R:リバース」の何れかである。なお、シフト位置が「S:シフト」である場合、運転者はシフトレバーを操作することによって主変速機22の変速段数を変更することができる。
・車体速度が5km/h以下である(車体速度については後述する。)。
・アクセル操作及びブレーキ操作が行われていない。
なお、ブレーキECU80は、車輪速度センサ98により検出された信号から各車輪(四輪)の車輪速度ωwiを算出し、これらの中から最も低い車輪速度ωwiを車体速度ωxとして選択する。
更に、ブレーキECU80は、クロール制御を実行するために、各車輪の車輪速度ωwiの中から最も低い車輪速度ωwiを基準車輪速度ωwrefとして選択する。車輪速度ωwiが基準車輪速度ωwrefとして選択された車輪は「基準車輪」と称呼される。
ブレーキECU80は、クロール制御において、基準車輪速度ωwrefが、「選択された走行モードにより特定される所定の目標車体速度」より低い場合、エンジンECU60に指示信号を送出することにより駆動装置20の駆動力を増加させる。ブレーキECU80は、基準車輪速度ωwrefが目標車体速度より高い場合、エンジンECU60に指示信号を送出することにより駆動装置20の駆動力を減少させる。即ち、ブレーキECU80は、基準車輪速度ωwrefが目標車体速度よりも高いとき駆動装置20の駆動力を低下させ、基準車輪速度ωwrefが目標車体速度より低いとき駆動装置20の駆動力を増大させる。
更に、ブレーキECU80は、各車輪のうち基準車輪Wref を除く車輪のうち、車輪速度ωwiが「走行モードにより特定される所定の上限車輪速度」よりも高い車輪に対応する作動液の圧力(液圧)を増大させることにより当該車輪に付与される制動力を増大する。以下、基準車輪Wref を除く車輪は、「非基準車輪」と称呼される場合がある。ブレーキECU80は、非基準車輪のうち、車輪速度ωwiが「走行モードにより特定される上限車輪速度」よりも低い車輪に対応する作動液の圧力(液圧)を減少させることにより当該車輪に付与される制動力を低下させる。
このように、基準車輪速度ωwrefは駆動力の調整によって目標車体速度に一致するように制御され、非基準車輪の車輪速度は制動力によって上限車輪速度を超えないように制御される。その結果、運転者がアクセル操作及びブレーキ操作を行わなくても、車両10は目標車体速度の近傍の車速にて安定して走行する。以上が、クロール制御の概要である。但し、後述するように、クロール制御とTA制御とが同時に実行される場合、上述した態様とは異なる態様にてクロール制御が実行される。
<TA制御の概要>
TA制御は、運転者が車両10を極低速にて走行させながらステアリングホイール51を回転させることにより車両10を旋回させる場合、旋回内側の後輪に相対的に大きな制動力を付与することにより、旋回内側の車輪の車輪速度を旋回外側の車輪の車輪速度より低下させる運転支援制御である。TA制御により、車両10が旋回し易くなるので、車両10の旋回性能(回頭性能)を向上させることができる。
ブレーキECU80は、TA制御が実行されていない状態において、旋回支援制御要求が発生したときTA制御を開始する。旋回支援制御要求は、以下に述べるTA制御の実行許可条件が成立し且つターンアシスト制御スイッチ105がON信号を出力しているときに発生する。TA制御の実行許可条件は、以下の条件が全て成立したときに成立する。
(TA制御の実行許可条件)
・主変速機22のシフト位置が「D:ドライブ」及び「S:シフト」の何れかである。
・クロール制御が実行されている。
・ステアリングホイール51の操舵角の大きさ|θ|が所定の操舵角θth以上となっている。
TA制御は、運転者が車両10を小さい旋回半径にて旋回させるためにステアリングホイールの回転量を大きくしているときに有効である。そこで、上記所定の操舵角θthは、例えば、300°に設定される。
ブレーキECU80は、TA制御において、旋回内側の後輪の目標車輪速度を少なくとも「転舵により(TA制御によらず)車両10が旋回するときの旋回内側の後輪の車輪速度」よりも低い車輪速度に設定する。後に詳述するように、本実施形態において、ブレーキECU80はこの目標車輪速度を「0」に設定する。従って、車両10は旋回内側の後輪を実質的な支点として回転する。この結果、車両10は、車両10の車両諸元上の最小回転半径よりも小さい半径にて旋回することができる。但し、この支点は固定されていないので、走行状況及び路面状況等によっては、路面に対して相対的に移動することもあり得る。
前述のTA制御の実行許可条件から理解されるように、TA制御はクロール制御が実行されている場合に実行される。以下、TA制御について、C/D311の状態がフリー状態にある場合と、C/D311の状態がロック状態にある場合と、に分けて説明する。なお、本実施形態において、前輪用ディファレンシャルギア35及び後輪用ディファレンシャルギア37の減速比は何れも1である。従って、左前輪車軸36Lの回転速度及び右前輪車軸36Rの回転速度の平均値は、前輪用回転軸33の回転速度と等しい。同様に、左後輪車軸38Lの回転速度と右後輪車軸38Rの回転速度との平均値は、後輪用回転軸34の回転速度と等しい。更に、前述したC/D311の所定比(前輪用回転軸33の回転速度に対する後輪用回転軸34の回転速度の比)は1である。
<センターディファレンシャル装置の状態がフリー状態にある場合>
いま、クロール制御において選択された走行モードにより特定される目標車体速度を値ωaと置く。この場合、クロール制御を行いながら車両10が直進しているとき、各輪の車輪速度は値ωaに実質的に等しいと考えることができる。従って、前輪用回転軸33の回転速度及び後輪用回転軸34の回転速度は何れもωa(=(ωa+ωa)/2)である。この状態から例えば、運転者が車両10を左旋回させようとしてステアリングホイール51を反時計回りに所定の操舵角θth以上回転させたときに旋回支援制御要求が発生し、その結果、TA制御が開始されたと仮定する。このとき、ブレーキECU80は、図2に示したように、各車輪の目標車輪速度ωwti(iはfl、fr、rl又はrr)を、それぞれ以下の(1)式乃至(4)式に従って設定する。前述したように、TA制御において、旋回内側の後輪(この場合、左後輪WRL)の車輪速度は「0」に設定される。

左前輪WFLの目標車輪速度:ωwtfl=ωa−ωb …(1)
右前輪WFRの目標車輪速度:ωwtfr=ωa+ωb …(2)
左後輪WRLの目標車輪速度:ωwtrl=0 …(3)
右後輪WRRの目標車輪速度:ωwtrr=ωa+ωb …(4)
上記(1)式乃至(4)式の車輪速度ωbは、車両10の操舵角がθである場合に旋回内側の後輪(この場合、左後輪WRL)の車輪速度を「0」に設定することにより車両10の左右方向の中央部が速度ωaにて実質的に回転運動したときに得られる値である。ブレーキECU80は、車輪速度ωa及び操舵角θと、車輪速度ωbと、の関係を規定したルックアップテーブルMapωb(ωa,θ)に実際の「車輪速度ωa及び操舵角θ」を適用することにより車輪速度ωbを算出する。テーブルMapωb(ωa,θ)は、実験及びシミュレーション等により予め定められ、ブレーキECU80内のROMに格納されている。なお、車輪速度ωbは、車輪速度ωaより小さい(ωb<ωa)。更に、車輪速度ωbは、車輪速度ωaが高いほど高く、操舵角θの大きさが大きいほど高くなる。
ブレーキECU80は、旋回内側の後輪(上記の例において左後輪WRL)に所定値以上の制動力を付与することによって、その車輪速度をその車輪の目標車輪速度ωwtiである「0」に維持する。この所定値以上の制動力は、車両10の車体速度、操舵角及び路面状況等を考慮して予め行われた実験及びシミュレーション等の結果に基づいて定められる。更に、ブレーキECU80は、旋回内側の後輪以外の車輪のうち、目標車輪速度ωwtiが最も低い車輪(上記の例において左前輪WFL)を基準車輪Wref として選択する。そして、ブレーキECU80は、基準車輪Wref の車輪速度(基準車輪速度ωwref)が、その基準車輪の目標車輪速度(ωa−ωb)となるように駆動装置20が発生する駆動力を調整(増減)する。更に、ブレーキECU80は、残りの車輪(上記の例において、右前輪WFR及び右後輪WRR)の車輪速度がそれぞれの目標車輪速度(ωa+ωb)となるように、それらの車輪のそれぞれに付与する制動力を調整(増減)する。
このようなTA制御の結果、前輪用回転軸33の回転速度ωpf及び後輪用回転軸34の回転速度ωprは、それぞれ以下の(5)式及び(6)式により表される値になる。

ωpf=(ωwtfl+ωwtfr)/2=ωa …(5)
ωpr=(ωwtrl+ωwtrr)/2=(ωa+ωb)/2 …(6)
このように、前輪用回転軸33の回転速度ωpfは、TA制御の実行を開始する前後で何れも目標車体速度ωaと等しく、変化しない。これに対し、後輪用回転軸34の回転速度ωprは、TA制御を開始前において目標車体速度ωaであり、TA制御の開始後において値((ωa+ωb)/2)になる。つまり、後輪用回転軸34の回転速度ωprはTA制御が開始されると低下する。但し、旋回外輪である右前輪WFR及び右後輪WRRは、何れも「クロール制御を行いながら車両10が直進しているときの各輪の車輪速度ωaよりも大きい車輪速度(ωa+ωb)」にて回転するから、TA制御が開始されたときに運転者が強い減速感を覚える可能性は低い。
なお、ブレーキECU80は、C/D311の状態がフリー状態にあり、運転者が車両10を右旋回させようとしてステアリングホイール51を時計回りに所定の操舵角θth以上回転させた場合にTA制御が開始されたとき、各車輪の目標車輪速度ωwtiを、それぞれ以下の(1’)式乃至(4’)式に従って設定する。

左前輪WFLの目標車輪速度:ωwtfl=ωa+ωb …(1’)
右前輪WFRの目標車輪速度:ωwtfr=ωa−ωb …(2’)
左後輪WRLの目標車輪速度:ωwtrl=ωa+ωb …(3’)
右後輪WRRの目標車輪速度:ωwtrr=0 …(4’)
<センターディファレンシャル装置の状態がロック状態にある場合>
C/D311の状態がロック状態にある場合、前輪用回転軸33と後輪用回転軸34とは互いに拘束されている。よって、前輪用回転軸33の回転速度ωpfと後輪用回転軸34の回転速度ωprとを互いに異なる値に設定することができない。そのため、上記(1)式乃至(4)式のように目標車輪速度を設定すると、前輪用回転軸33の回転速度ωpfが、後輪用回転軸34の回転速度ωpr(=(ωa+ωb)/2)にまで低下してしまう。その結果、旋回外側の前輪の車輪速度が(ωa+ωb)よりも低くなるので、TA制御の開始後において運転者が減速感を覚える可能性が高い。
そこで、図3に示したように、ブレーキECU80は、左旋回におけるTA制御を実行する際の各車輪の目標車輪速度ωwti(iはfl、fr、rl又はrr)を、それぞれ以下の(7)式乃至(10)式に従って設定する。

左前輪WFLの目標車輪速度:ωwtfl=ωa−ωb …(7)
右前輪WFRの目標車輪速度:ωwtfr=ωa+ωb …(8)
左後輪WRLの目標車輪速度:ωwtrl=0 …(9)
右後輪WRRの目標車輪速度:ωwtrr=2ωa …(10)
この場合、ブレーキECU80は、旋回内側の後輪(上記の例において左後輪WRL)に所定値以上の制動力を付与することによって、その車輪速度を「0」に維持する(旋回内側の後輪の目標車輪速度ωwtiを「0」に設定する。)。更に、ブレーキECU80は、旋回内側の後輪以外の車輪のうち、目標車輪速度ωwtiが最も高い車輪(上記の例において右後輪WRR)を基準車輪Wref として選択する。そして、ブレーキECU80は、基準車輪Wref の車輪速度(基準車輪速度ωwref)が目標車輪速度(2ωa)となるように駆動装置20が発生する駆動力を調整(増減)する。更に、ブレーキECU80は、残りの車輪(上記の例において、左前輪WFL及び右前輪WFR)の車輪速度がそれぞれの目標車輪速度ωwtiとなるように、それらの車輪のそれぞれに付与する制動力を調整(増減)する。
このようなTA制御の結果、前輪用回転軸33の回転速度ωpf及び後輪用回転軸34の回転速度ωprは、それぞれ以下の(11)式及び(12)式により表される値になる。
ωpf=(ωwtfl+ωwtfr)/2=ωa …(11)
ωpr=(ωwtrl+ωwtrr)/2=ωa …(12)
この場合、上記(11)式及び(12)式から明らかなように、前輪用回転軸33の回転速度ωpf及び後輪用回転軸34の回転速度ωprは互いに等しく、且つ、クロール制御を行いながら車両10が直進しているときのそれらの回転速度ωaと等しい。更に、旋回外輪である右前輪WFRは「クロール制御を行いながら車両10が直進しているときの各輪の車輪速度ωaよりも大きい車輪速度(ωa+ωb)」にて回転し、旋回外輪である右後輪WRRは車輪速度ωaよりも大きい車輪速度(2ωa)にて回転する。よって、TA制御が開始されたときに運転者が強い減速感を覚える可能性を低くすることができる。
なお、ブレーキECU80は、C/D311の状態がロック状態にある場合、右旋回中のTA制御における各車輪の目標車輪速度ωwtiを、それぞれ以下の(7’)式乃至(10’)式に従って設定する。

左前輪WFLの目標車輪速度:ωwtfl=ωa+ωb …(7’)
右前輪WFRの目標車輪速度:ωwtfr=ωa−ωb …(8’)
左後輪WRLの目標車輪速度:ωwtrl=2ωa …(9’)
右後輪WRRの目標車輪速度:ωwtrr=0 …(10’)
(具体的作動)
<運転支援制御>
以下、本支援装置の実際の作動について説明する。ブレーキECU80のCPU(以下、単に「CPU」とも称呼される。)は、一定時間が経過する毎に、図4及び図5にフローチャートにより示したルーチンを実行するようになっている。なお、後述するクロール制御実行フラグXCR及びTA制御実行フラグXTAは、車両10の図示しないイグニッション・キー・スイッチがオフ位置からオン位置に変更されたとき、それぞれ「0」に設定される。
CPUは、図4にフローチャートにより示した運転支援制御開始・終了ルーチンを実行することにより、フラグXCRの値及びフラグXTAの値を変更する。フラグXCRの値はクロール制御が実行されるときに「1」に設定され、クロール制御が停止されるときに「0」に設定される。更に、フラグXTAの値は、TA制御が実行されるときに「1」に設定され、TA制御が停止されるときに「0」に設定される。
CPUは所定のタイミングにてステップ400から処理を開始してステップ405に進み、前述したクロール制御の実行許可条件が成立しているか否かを判定する。クロール制御の実行許可条件が成立していない場合、CPUはステップ405にて「No」と判定してステップ410に進み、フラグXCRの値及びフラグXTAの値を何れも「0」に設定する。その後、CPUはステップ495に進んで本ルーチンを一旦終了する。従って、この場合、クロール制御及びTA制御の何れも実行されない。
これに対し、クロール制御の実行許可条件が成立している場合、CPUはステップ405にて「Yes」と判定してステップ415に進み、フラグXCRの値が「0」であるか否かを判定する。いま、クロール制御が実行されていないと仮定すると、フラグXCRの値は「0」である。従って、この場合、CPUはステップ415にて「Yes」と判定してステップ420に進み、クロール制御スイッチ103がON信号を出力しているか否かを判定する。
クロール制御スイッチ103がOFF信号を出力している場合、CPUはステップ420にて「No」と判定してステップ495に直接進む。この場合、フラグXCRの値及びフラグXTAの値は、何れも「0」に維持されるので、クロール制御及びTA制御の何れも実行されない。
これに対し、運転者がクロール制御の実行を希望してクロール制御スイッチ103を操作(押下)していると、クロール制御スイッチ103はON信号を出力する。この場合、CPUはステップ420にて「Yes」と判定してステップ425に進み、フラグXCRの値を「1」に設定する。この結果、後述するように、クロール制御が実行される。
次に、CPUはステップ430に進み、前述したTA制御の実行許可条件が成立しているか否かを判定する。TA制御の実行許可条件が成立していない場合、CPUはステップ430にて「No」と判定してステップ435に進み、フラグXTAの値を「0」に設定する。その後、CPUは、ステップ495に進んで本ルーチンを一旦終了する。この場合、クロール制御は実行されるが、TA制御は実行されない。
この状態においてCPUが本ルーチンの処理を再び開始したとき、フラグXCRの値は「1」である。よって、CPUはステップ415にて「No」と判定してステップ440に進み、クロール制御スイッチ103がON信号を出力しているか否かを判定する。運転者がクロール制御の停止を希望してクロール制御スイッチ103を操作(押下)しなければ、クロール制御スイッチ103はON信号を出力し続ける。よって、この場合、CPUはステップ440にて「Yes」と判定してステップ430に進む。
この状態においてTA制御の実行許可条件が成立すると、CPUはステップ430に進んだとき、そのステップ430にて「Yes」と判定してステップ445に進み、フラグXTAの値が「0」であるか否かを判定する。この時点では、TA制御は実行されていないので、フラグXTAの値は「0」である。この場合、CPUはステップ445にて「Yes」と判定してステップ450に進み、TA制御スイッチ105がON信号を出力しているか否かを判定する。
TA制御スイッチ105がOFF信号を出力している場合、CPUはステップ440にて「No」と判定してステップ495に直接進む。この場合、フラグXCRの値は「1」に設定され、フラグXTAの値は「0」に維持される。よって、クロール制御が実行されるが、TA制御は実行されない。
これに対し、運転者がTA制御の実行を希望してTA制御スイッチ105を操作(押下)すると、TA制御スイッチ105がON信号を出力するようになる。この場合、CPUはステップ450に進んだとき、そのステップ450にて「Yes」と判定してステップ455に進み、フラグXTAの値を「1」に設定する。この結果、クロール制御に加えてTA制御が実行される。
この状態においてCPUが本ルーチンの処理を再び開始したとき、フラグXTAの値は「1」である。よって、CPUはステップ445に進んだとき、そのステップ445にて「No」と判定してステップ460に進み、TA制御スイッチ105がON信号を出力しているか否かを判定する。運転者がTA制御の停止を希望してTA制御スイッチ105を操作(押下)しなければ、TA制御スイッチ105はON信号を出力し続ける。よって、この場合、CPUはステップ460にて「Yes」と判定し、ステップ495に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。この結果、クロール制御及びTA制御の両方が実行される。
クロール制御及びTA制御の両方が実行されている状況において、運転者がTA制御の停止を希望してTA制御スイッチ105を操作(押下)すると、TA制御スイッチ105はOFF信号を出力する。このため、CPUがステップ460に進んだとき、CPUはそのステップ460にて「No」と判定してステップ435に進み、フラグXTAの値を「0」に設定する。この結果、クロール制御は実行され続けるが、TA制御は停止される。
更に、少なくともクロール制御が実行されている状況において、運転者がクロール制御の停止を希望してクロール制御スイッチ103を操作(押下)すると、クロール制御スイッチ103はOFF信号を出力する。このため、CPUがステップ440に進んだとき、CPUはそのステップ440にて「No」と判定してステップ410に進み、フラグXCR及びフラグXTAの値を「0」に設定する。この結果、クロール制御及びTA制御は何れも停止される。
CPUは、図5にフローチャートにより示した運転支援制御実行ルーチンを実行することにより、運転支援制御(クロール制御及びTA制御)を実行する。以下、場合に分けて説明を行う。
(クロール制御実行フラグXCRの値が「0」である場合)
CPUは所定のタイミングにてステップ500から処理を開始してステップ505に進み、フラグXCRの値が「1」であるか否かを判定する。上述の仮定によれば、フラグXCRの値は「0」である。よって、CPUはステップ505にて「No」と判定し、ステップ595に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。よって、この場合、クロール制御及びTA制御の何れもが実行されない。
(クロール制御実行フラグXCRの値が「1」である場合)
1.TA制御実行フラグXTAの値が「0」であるとき
この場合、CPUはステップ505にて「Yes」と判定してステップ510に進み、モード選択スイッチ104によって選択されている走行モードにより特定される「目標車体速度ωa及び上限車輪速度」を特定する。次に、CPUはステップ515に進み、フラグXTAの値が「0」であるか否かを判定する。
上述の仮定によればフラグXTAの値は「0」であるから、CPUはステップ515にて「Yes」と判定し、以下に述べるステップ520乃至ステップ535の処理を順に行い、ステップ595に進んで本ルーチンを一旦終了する。
ステップ520:CPUは、各車輪の車輪速度ωwiの中から最も低い車輪速度ωwiを有する車輪を基準車輪として特定し、且つ、その基準車輪の車輪速度ωwiを基準車輪速度ωwrefとして特定する。
ステップ525:CPUは、基準車輪速度ωwrefが目標車体速度ωaよりも低い場合、駆動装置20が発生する駆動力の目標値(以下、「目標駆動力」と称呼する。)を所定値だけ増大させる。CPUは、基準車輪速度ωwrefが目標車体速度ωaよりも高い場合、目標駆動力を所定値だけ減少させる。
ステップ530:CPUは、非基準車輪(基準車輪Wref 以外の車輪)のうち、その車輪速度ωwiが上限車輪速度よりも高い車輪が存在する場合、その車輪に付与する制動力を所定値だけ増大する。更に、CPUは、非基準車輪のうち、その車輪速度ωwiが上限車輪速度よりも低い車輪が存在する場合、その車輪に付与する制動力を所定値だけ減少させる。
ステップ535:CPUは、ステップ525にて決定した目標駆動力を示す指示信号をエンジンECU60に送出する。エンジンECU60は、目標駆動力を示す指示信号を受信すると、駆動装置20が発生する駆動力が目標駆動力に一致するように、スロットル開度、点火時期及び燃料噴射量をそれぞれ制御する(例えば、特開2013−117206号公報を参照。)。
2.TA制御実行フラグXTAの値が「1」であるとき
この場合(即ち、フラグXCR=1且つフラグXTA=1)、更に、C/D311の状態がフリー状態である場合と、ロック状態にある場合と、に分けて説明を行う。
2−1:C/D311の状態がフリー状態である場合
CPUは、ステップ505にて「Yes」と判定し、ステップ510を経由してステップ515に進む。CPUは、ステップ515にて「No」と判定してステップ540に進み、C/D311の状態がフリー状態であるか否かをC/Dロックスイッチ101の状態又は4WDECU70から受け取る信号に基づいて判定する。
上述の仮定によれば、C/D311の状態はフリー状態であるから、CPUはステップ540にて「Yes」と判定し、以下に述べるステップ545乃至ステップ560の処理を順に行い、ステップ535を経由してステップ595に進む。
ステップ545:CPUは、選択されている走行モード、車両10の旋回方向、操舵角θ等に基づいて、上記(1)式乃至(4)式及び上記(1’)式乃至(4’)式の何れかに従って、各車輪の目標車輪速度を設定する。
ステップ550:CPUは、旋回内側の後輪の車輪速度が「目標車輪速度である0」になるように、旋回内側の後輪に十分に大きい制動力を付与する。
ステップ555:CPUは、旋回外側の前輪の車輪速度が、その車輪の目標車輪速度(ωa+ωb)より高いとき当該車輪に付与する制動力を所定値だけ増大する。更に、CPUは、旋回外側の前輪の車輪速度が、その車輪の目標車輪速度(ωa+ωb)より低いとき当該車輪に付与する制動力を所定値だけ減少させる。同様に、CPUは、旋回外側の後輪の車輪速度が、その車輪の目標車輪速度(ωa+ωb)より高いとき当該車輪に付与する制動力を所定値だけ増大する。更に、CPUは、旋回外側の後輪の車輪速度が、その車輪の目標車輪速度(ωa+ωb)より低いとき当該車輪に付与する制動力を所定値だけ減少させる。
ステップ560:CPUは、旋回内側の前輪の車輪速度が、その車輪の目標車輪速度(ωa−ωb)に一致するように目標駆動力を決定する。即ち、CPUは、旋回内側の前輪の車輪速度がその車輪の目標車輪速度(ωa−ωb)よりも低い場合、目標駆動力を所定値だけ増大させる。CPUは、旋回内側の前輪の車輪速度がその車輪の目標車輪速度(ωa−ωb)よりも高い場合、目標駆動力を所定値だけ減少させる。
2−2:C/D311の状態がロック状態である場合
この場合、CPUは、ステップ505にて「Yes」と判定し、ステップ510を経由してステップ515に進む。CPUは、ステップ515にて「No」と判定してステップ540に進む。このとき、C/D311の状態がロック状態であるから、CPUはステップ540にて「No」と判定し、以下に述べるステップ565乃至ステップ580の処理を順に行い、ステップ535を経由してステップ595に進む。
ステップ565:CPUは、選択されている走行モード、車両10の旋回方向、操舵角θ等に基づいて、上記(7)式乃至(10)式及び上記(7’)式乃至(10’)式の何れかに従って、各車輪の目標車輪速度を設定する。
ステップ570:CPUは、旋回内側の後輪の車輪速度が「0」になるように、旋回内側の後輪に十分に大きい制動力を付与する。
ステップ575:CPUは、左前輪WFL及び右前輪WFRのそれぞれの車輪速度が、それぞれの車輪の目標車輪速度よりも高いとき当該車輪に付与する制動力を所定値だけ増大する。更に、CPUは、左前輪WFL及び右前輪WFRのそれぞれの車輪速度が、それぞれの車輪の目標車輪速度よりも低いとき当該車輪に付与する制動力を所定値だけ低下させる。
ステップ580:CPUは、旋回外側の後輪の車輪速度が、その車輪の目標車輪速度(2ωa)に一致するように目標駆動力を決定する。即ち、CPUは、旋回外側の後輪の車輪速度がその車輪の目標車輪速度(2ωa)よりも低い場合、目標駆動力を所定値だけ増大させる。CPUは、旋回外側の後輪の車輪速度がその車輪の目標車輪速度(2ωa)よりも高い場合、目標駆動力を所定値だけ減少させる。
以上説明したように、TA制御が実行される。なお、上記例において、TA制御時の旋回内側の後輪の目標車輪速度は0に設定され、旋回内側の後輪には所定の(車輪速度を0に維持するために十分な)制動力が付与されていた。しかし、TA制御時の旋回内側の後輪の目標回転速度は、少なくとも「クロール制御のみが実行されている状態において左前輪WFL及び右前輪WFRが転舵されることにより車両10が旋回する場合の旋回内側の後輪の車輪速度よりも低い速度(以下、「TA制御時の旋回内側後輪の車輪速度ωc」と称呼する。)に設定されていればよい。
この場合、ブレーキECU80は、C/D311の状態がフリー状態にあり、運転者が車両を左旋回させようとしてステアリングホイール51を反時計回りに回転させた場合にTA制御が開始されたとき、各車輪の目標車輪速度ωwtiを、それぞれ(13)式乃至(16)式に従って設定する。

左前輪WFLの目標車輪速度:ωwtfl=ωa−ωb …(13)
右前輪WFRの目標車輪速度:ωwtfr=ωa+ωb …(14)
左後輪WRLの目標車輪速度:ωwtrl=ωc …(15)
右後輪WRRの目標車輪速度:ωwtrr=ωa+ωb …(16)
即ち、ブレーキECU80のCPUは、図5のステップ550に代わる図示しないステップ550Aにて、旋回内側の後輪の車輪速度が「TA制御時の旋回内側後輪の車輪速度ωc」になるようにその車輪に付与する制動力を設定する。このようにTA制御を行う結果、前輪用回転軸33の回転速度ωpf及び後輪用回転軸34の回転速度ωprは、それぞれ以下の(17)式及び(18)式により表される値になる。

ωpf=(ωwtfl+ωwtfr)/2=ωa …(17)
ωpr=(ωwtrl+ωwtrr)/2=(ωa+ωb+ωc)/2 …(18)

TA制御による効果を得るために、ωcは少なくとも(ωa−ωb)より低く設定されている。即ち、ωc<ωa−ωbという条件が成立している。従って、この条件によれば、上記(18)式の右辺はωaよりも小さい。
なお、ブレーキECU80は、C/D311の状態がフリー状態にあり、運転者が車両を右旋回させようとしてステアリングホイール51を時計回りに回転させた場合にTA制御が開始されたとき、各車輪の目標車輪速度ωwtiを、それぞれ(13’)式乃至(16’)式に従って設定する。

左前輪WFLの目標車輪速度:ωwtfl=ωa+ωb …(13’)
右前輪WFRの目標車輪速度:ωwtfr=ωa−ωb …(14’)
左後輪WRLの目標車輪速度:ωwtrl=ωa+ωb …(15’)
右後輪WRRの目標車輪速度:ωwtrr=ωc …(16’)
一方、ブレーキECU80は、C/D311の状態がロック状態にあり、運転者が車両を左旋回させようとしてステアリングホイール51を反時計回りに回転させた場合にTA制御が開始されたとき、各車輪の目標車輪速度ωwtiを、それぞれ(19)式乃至(22)式に従って設定する。

左前輪WFLの目標車輪速度:ωwtfl=ωa−ωb …(19)
右前輪WFRの目標車輪速度:ωwtfr=ωa+ωb …(20)
左後輪WRLの目標車輪速度:ωwtrl=ωc …(21)
右後輪WRRの目標車輪速度:ωwtrr=2ωa−ωc …(22)
即ち、ブレーキECU80のCPUは、図5のステップ570に代わる図示しないステップ570Aにて、旋回内側の後輪の車輪速度が「TA制御時の旋回内側後輪の車輪速度ωc」になるようにその車輪に付与する制動力を設定する。更に、ブレーキECU80のCPUは図5のステップ580に代わる図示しないステップ580Aにて、旋回外側の後輪の車輪速度が対応する目標車輪速度(2ωa−ωc)になるように、目標駆動力を変更する。これにより、前輪用回転軸33の回転速度ωpfが後輪用回転軸34の回転速度ωpr(=(ωa+ωb+ωc)/2)にまで低下し、その結果、旋回外側の前輪の車輪速度が(ωa+ωb)よりも低くなることを防止する。従って、TA制御の開始後において運転者が減速感を覚えないようにすることができる。
なお、ブレーキECU80は、C/D311の状態がロック状態にあり、運転者が車両を右旋回させようとしてステアリングホイール51を時計回りに回転させた場合にTA制御が開始されたとき、各車輪の目標車輪速度ωwtiを、それぞれ(19’)式乃至(22’)式に従って設定する。

左前輪WFLの目標車輪速度:ωwtfl=ωa+ωb …(19’)
右前輪WFRの目標車輪速度:ωwtfr=ωa−ωb …(20’)
左後輪WRLの目標車輪速度:ωwtrl=2ωa−ωc …(21’)
右後輪WRRの目標車輪速度:ωwtrr=ωc …(22’)
以上、説明したように、本支援装置は、クロール制御(極低速走行制御)が実行されている状態において左前輪WFL及び右前輪WFRが転舵されることにより車両10が旋回する場合に所定の旋回支援制御要求が発生し且つセンターディファレンシャル装置311の状態がロック状態にあるとき、以下のTA制御(旋回支援制御)を実行するように構成される。
・本支援装置は、TA制御として、先ず、複数の車輪のうちの旋回内側の後輪の目標車輪速度ωwtiを、転舵により車両10が旋回する場合の旋回内側の後輪の車輪速度よりも低い車輪速度に設定する。
・更に、本支援装置は、複数の車輪のうちの旋回内側の後輪以外の車輪のそれぞれの目標車輪速度ωwtiを、左前輪WFLの目標車輪速度ωwtfl及び右前輪WFRの目標車輪速度ωwtfrの平均値である目標前輪平均値に対する左後輪WRLの目標車輪速度及び右後輪WRRの目標車輪速度の平均値である目標後輪平均値の比が所定比と等しく、且つ、目標前輪平均値が目標車体速度ωaと等しくなるように設定する。
・加えて、本支援装置は、検出される複数の車輪のそれぞれの車輪速度が、設定されたそれぞれの目標車輪速度ωwtiと等しくなるように、駆動装置20が発生する駆動力及び制動装置40が複数の車輪のそれぞれに付与する制動力を調整する。
この構成によれば、センターディファレンシャル装置311の状態がロック状態にある場合であっても、目標前輪平均値に対する目標後輪平均値の比が所定比と等しく、且つ目標前輪平均値が目標車体速度と等しくなるように制御されるので、TA制御実行時に車体速度が低下しなくなる。その結果、TA制御が開始されたときに運転者が強い減速感を覚える可能性を低くすることができる。
<変形例>
本発明は上記実施形態に限定されることはなく、以下に述べるように、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。
上記実施形態においては、クロール制御実行中にTA制御が実行され、前輪用回転軸の回転速度と後輪用回転軸の回転速度が一致するように、エンジンの駆動力を調整するとともに各車輪の制動力を調整していた。一方、変形例に係る車両の運転支援装置(以下、「変形装置」と称呼する。)は、クロール制御が実行されていなくとも、車両が低速にて走行する際に、TA制御のみが実行されてもよく、更にトラクション制御と組み合わせてTA制御が実行されてもよい。
言い換えると、車体速度ωxが所定の車体速度以下及び操舵角θが所定の操舵角θth以上であり、且つTA制御スイッチ105がON信号を出力する条件が成立していれば、運転者がアクセル操作及びブレーキ操作を行っていても、変形装置はTA制御を実行することができる。
TA制御が実行される場合、旋回内側の後輪は回転速度(車輪速度)が「0」となるように制動力が付与されるので、空転しない。一方、旋回内側の後輪を除く車輪の空転は許容されている。
そこで、変形装置のブレーキECUは、車両10が加速しているときに旋回内側の後輪を除く車輪(駆動輪)の空転(スリップ)が生じたと判断される場合に、当該スリップが生じたと判断される駆動輪のスリップが解消されるように、当該駆動輪に制動力を付与することにより、当該車輪のスリップ率を確保する周知のトラクション制御を実行するようになっている。
より具体的に述べると、ブレーキECUは、算出された車体速度ωxと各駆動輪の車輪速度ωiとに基づいてスリップ率SL(=(ωi−ωx)/ωi)を算出する。ブレーキECUは、算出したスリップ率SLが所定の制御開始閾値SLs以上である駆動輪(以下、「制御対象駆動輪」と称呼される。)が存在する場合、トラクション制御を開始して、制御対象駆動輪に所定の制動力を付与する。これにより、制御対象駆動輪のスリップ率SLは減少する。その後、ブレーキECUは、制御対象駆動輪のスリップ率SLが所定の制御終了閾値SLe以下となった場合、トラクション制御を終了し、制御対象駆動輪への制動力の付与を停止する。これにより、TA制御中に旋回内側の後輪を除く車輪が空転(スリップ)して車両の挙動が不安定になることを回避することができる。
上記実施形態において、駆動装置20は内燃機関(エンジン)と自動変速機が用いられたが、電動機及び一般的な変速機の組合せ、並びに、内燃機関、電動機及び変速機の組合せであるハイブリッドシステム等、当技術分野において周知の任意の車両用駆動装置が用いられてもよい。更に、駆動装置として、各車輪をそれぞれ駆動する周知のインホイールモータが用いられてもよい。
上記実施形態において、制動装置40には摩擦制動装置が用いられたが、インホイールモータによる回生制動装置が組み合わされてもよい。
上記実施形態において、駆動装置20を制御するエンジンECU、駆動力伝達機構30を制御する4WDECU及び制動装置40を制御するブレーキECUが用いられたが、これらのECUの2以上は一つのECUに統合されてもよい。
10…車両、21…エンジン本体、30…駆動力伝達機構、311…センターディファレンシャル装置(センターデフ)、33…前輪用回転軸、34…後輪用回転軸、35…前輪用ディファレンシャルギア、37…後輪用ディファレンシャルギア、40…制動装置、42…ブレーキアクチュエータ、80…ブレーキECU、97…操舵角センサ、98…車輪速度センサ、WFL…左前輪、WFR…右前輪、WRL…左後輪、WRR…右後輪。

Claims (2)

  1. 左前輪、右前輪、左後輪及び右後輪を含む複数の車輪と、
    車両の駆動力を発生する駆動装置と、
    前記駆動力を前記左前輪及び前記右前輪に伝達するための前輪用回転軸と、
    前記左前輪及び前記右前輪と前記前輪用回転軸との間に配設され、前記左前輪と前記右前輪との差動を許容する前輪用ディファレンシャルギアと、
    前記駆動力を前記左後輪及び前記右後輪に伝達するための後輪用回転軸と、
    前記左後輪及び前記右後輪と前記後輪用回転軸との間に配設され、前記左後輪と前記右後輪との差動を許容する後輪用ディファレンシャルギアと、
    前記前輪用回転軸と前記後輪用回転軸との差動を許容する状態であるフリー状態と、前記前輪用回転軸と前記後輪用回転軸とを直結させる状態であるロック状態と、の少なくとも二つの状態を選択的に実現可能であり、前記ロック状態において前記前輪用回転軸の回転速度に対する前記後輪用回転軸の回転速度の比が所定比である1となるように構成されたセンターディファレンシャル装置と、
    前記複数の車輪のそれぞれに制動力を付与する制動装置と、
    を備えた車両に適用され、
    前記複数の車輪のそれぞれの車輪速度を検出する車輪速度検出部と、
    前記車両の運転者によるアクセル操作及びブレーキ操作を必要とすることなく、前記車両の車体速度が所定の目標車体速度ωaに一致するように、前記駆動装置が発生する前記駆動力及び前記制動装置が前記複数の車輪のそれぞれに付与する前記制動力を調整する極低速走行制御を実行する制御部と、
    を備える車両の運転支援装置において、
    前記制御部は、
    前記極低速走行制御が実行されている状態において前記左前輪及び前記右前輪が転舵されることにより前記車両が旋回する場合に所定の旋回支援制御要求が発生し且つ前記センターディファレンシャル装置の状態が前記ロック状態にあるとき、前記複数の車輪のうちの旋回内側の後輪の目標車輪速度を、前記転舵により前記車両が旋回する場合の前記旋回内側の後輪の車輪速度よりも低い車輪速度に設定するとともに、前記複数の車輪のうちの前記旋回内側の後輪以外の車輪のそれぞれの目標車輪速度を、前記左前輪の目標車輪速度及び前記右前輪の目標車輪速度の平均値である目標前輪平均値に対する前記左後輪の目標車輪速度及び前記右後輪の目標車輪速度の平均値である目標後輪平均値の比が前記所定比と等しく、且つ、前記目標前輪平均値が前記目標車体速度と等しくなるように、設定し、
    前記検出される複数の車輪のそれぞれの車輪速度が前記設定されたそれぞれの目標車輪速度と等しくなるように、前記駆動装置が発生する前記駆動力及び前記制動装置が前記複数の車輪のそれぞれに付与する前記制動力を調整する、
    旋回支援制御、を実行するように構成され、更に、
    前記旋回支援制御における前記旋回内側の前輪の目標車輪速度を、前記目標車体速度ωaから所定値ωbを減じた値ωa−ωbに設定し、
    前記旋回支援制御における前記旋回外側の前輪の目標車輪速度を、前記目標車体速度ωaに前記所定値ωbを加えた値ωa+ωbに設定し、
    前記旋回支援制御における前記旋回内側の後輪の目標車輪速度を、前記目標車体速度ωaから所定値ωbを減じた値ωa−ωbよりも小さい所定値ωcに設定し、
    前記旋回支援制御における前記旋回外側の後輪の目標車輪速度を、前記目標車体速度ωaの2倍の値2ωaから前記所定値ωcを減じた値2ωa−ωcに設定する、
    ように構成された、運転支援装置。
  2. 請求項1に記載の車両の運転支援装置において、
    前記制御部は、
    前記旋回支援制御における前記旋回内側の後輪の目標車輪速度である前記所定値ωcをゼロに設定するように構成された、
    運転支援装置。
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