JP2005112008A - 車両の統合制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】各車輪のグリップ度に応じて、操舵系、制動系、駆動系のうち、少なくとも２つの系の各アクチュエータを最適な配分で統合的に制御して、車両安定性を向上することができる車両の統合制御装置を提供する。
【解決手段】４輪独立操舵方式の車両において、電子制御装置１１は、車速Ｖ、操舵角に応じて、目標ヨーレイトを演算し、目標ヨーレイトと実ヨーレイトγに基づき、車両制御目標値を演算する。電子制御装置１１は、路面に対する各車輪のグリップ度ε１〜ε４を推定し、各車輪のグリップ度ε１〜ε４に応じて、操舵系、制動系、及び駆動系のアクチュエータに対する車両制御目標値の配分比を設定する。そして、電子制御装置１１は、配分比に応じて配分された制御指令値Ａｔ、制御指令値Ｂｔ、制御指令値Ｃｔに応じて各系のアクチュエータを制御する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、車両の統合制御装置に関する。

本出願人は、操舵系、制動系、及び駆動系を備えた前輪操舵式車両の統合制御装置において、タイヤのグリップ度を推定し、タイヤのグリップ度、すなわち、タイヤの状況に応じて、その系の個々のアクチュエータに対する制御量配分を行うことにより、車両への外乱に対する姿勢安定化制御を提案している。このタイヤのグリップ度は、従来公知の特許文献１に開示された横力使用率又は横Ｇ使用率とは以下のように相違する。特許文献１に記載の装置においては、路面において発生可能な最大横力を、路面摩擦係数μから求めている。この路面摩擦係数μはコーナリングパワーＣｐ（定義は、スリップ角１ｄｅｇ時のサイドフォースの値）の路面摩擦係数μ依存性に基づいて推定される。しかし、コーナリングパワーＣｐは路面摩擦係数μだけでなく、タイヤ接地面の形状（接地面長さ、及び幅）、トレッドゴムの弾性などに影響される。例えば、トレッド面に水が介在するような場合、あるいは、タイヤ磨耗、温度によりトレッドゴム弾性が変化した場合等において、路面摩擦係数μが同一でもコーナリングパワーＣｐに変化が現れる。このように、特許文献１に記載の技術においては車輪のタイヤとしての特性には全く配慮されていない。

これに対して、グリップ度はタイヤの特性をも考慮したものとなっている。
ここで、タイヤのグリップ度の詳細について説明する。非特許文献１において、タイヤが横すべり角αを以って横すべりしながら転動する状態が図２に示すように説明されている。即ち、図２において、破線で示すタイヤのトレッド面は路面と図２の点Ａを含む接地面前端で接触し、点Ｂまで路面に粘着し、タイヤ進行方向に移動する。そして、横方向のせん断変形による変形力が摩擦力に等しくなった点ですべりだし、点Ｃを含む後端で路面から離れて元の状態に戻る。このとき、接地面全体で発生する力Ｆｙ（サイドフォース）はトレッド部の横方向への変形面積（図２の斜線部）と単位面積当たりのトレッド部の横方向弾性定数の積となる。図２に示すように、サイドフォースＦｙの着力点はタイヤ中心線直下（点Ｏ）よりもｅn（ニューマチックトレール）だけ後方（図２の左方向）にある。従って、このときのモーメントＦｙ・ｅnがセルフアライニングトルク（Ｔsa）であり、横すべり角αを減少させる方向に作用することになる。

次に、車両にタイヤが装着された場合について、図２を簡略化した図３を用いて説明する。車両の操舵車輪においては、通常、ステアリングホイール（ハンドル）の戻りをよくするため、キャスタ角をつけキャスタトレールｅcを設けることとしている。従って、車輪の接地点は点Ｏ’となりステアリングホイールを復元させようとするモーメントは、Ｆｙ・（ｅn＋ｅc）となる。

タイヤの横方向のグリップ状態が低下し、すべり領域が拡大すると、トレッド部の横方向変形は図３のＡＢＣの形状からＡＤＣの形状となる。この結果、サイドフォース：Ｆｙの着力点は、車両進行方面に対して前方（図３の点Ｈから点Ｊ）に移動することになる。つまりニューマチックトレールｅn、が小さくなる。従って、同一のサイドフォースＦｙが作用していても、粘着領域が大きく、すべり領域が小さい場合（即ち、タイヤの横グリップが高い場合）には、ニューマチックトレールｅnは大きく、セルフアライニングトルクＴsaは大きくなる。逆に、タイヤの横方向のグリップが失われ、すべり領域が増大すると、ニューマチックトレールｅnは小さくなり、セルフアライニングトルクＴsaは減少することになる。

以上のように、ニューマチックトレールｅnの変化に着目すれば、タイヤ横方向のグリップの程度を検出することが可能である。そして、ニューマチックトレールｅnの変化はセルフアライニングトルクＴsaに表れるため、セルフアライニングトルクＴsaに基づき、車両前方の車輪に対する横方向のグリップの程度を表すグリップ度の推定ができる。

ところで、前述した、車両の操舵系、制動系、駆動系の各系を統合制御する場合、従来は、各系のアクチュエータの制御量配分を前輪(前方の車輪)のグリップ度を推定して、タイヤ状況(前輪状況)を把握し、その状況に応じて、各系の制御量配分を行い、車両への外乱に対する姿勢安定化制御を行うようにしている。
特開平１１−９９９５６公報 自動車技術ハンドブック（第１分冊） 基礎・理論編（１９９０年１２月１日社団法人自動車技術会発行） １７９頁〜１８０頁

しかし、前述の統合制御装置では、前輪操舵式車両を前提として、前輪のみのグリップ度の推定を行うようにしている。すなわち、前輪のセルフアライニングトルクとスリップ角の関係により、グリップ度を求めているため、左右輪や、前後輪についてのグリップ度との微妙な違いについては、横方向加速度などより推定するようにしている。このため、各車輪毎における正確なグリップ度を推定しているものではないといえる。

本発明の目的は、各車輪毎に正確なグリップ度の推定ができるだけではなく個々のタイヤにおいても独自の操舵が可能であるため、各車輪のグリップ度に応じて、操舵系、制動系、駆動系のうち、少なくとも２つの系の各アクチュエータを最適な配分で統合的に制御して、車両安定性を向上することができる車両の統合制御装置を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１の発明は、車両挙動量を検出する車両挙動量検出手段と、制動系、駆動系、及び各車輪が独立操舵可能に設けられた操舵系に対する運転者の操作量を検出する操作量検出手段と、前記車両挙動量と操作量検出手段が検出した操作量に応じて、目標車両挙動量を演算する目標車両挙動量演算手段と、前記目標車両挙動量と前記車両挙動量に基づいて、車両制御目標値を演算する車両制御目標値演算手段と、路面に対する各車輪のグリップ度を推定する推定手段と、前記各車輪のグリップ度に応じて、前記操舵系、制動系、及び駆動系のアクチュエータのうち、少なくとも２つの系のアクチュエータに対する前記車両制御目標値の配分比を設定する配分比設定手段と、前記配分比に応じて配分された車両制御目標値に応じて前記少なくとも２つの系のアクチュエータを制御する制御手段を備えたことを特徴とする車両の統合制御装置を要旨とするものである。

請求項２の発明は、請求項１において、前記目標車両挙動量演算手段は、目標車両挙動量である目標ヨーレイトを演算するものであり、前記車両制御目標値演算手段は、前記目標ヨーレイトと車両挙動量である実ヨーレイトに基づいて、車両制御目標値を演算するものである。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２において、前記駆動系は、前輪と後輪の駆動力を配分する駆動力配分手段を備え、前記制御手段は、前記駆動力配分手段が備えるアクチュエータを制御するものである。

請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項において、前記推定手段は、前記グリップ度を、車輪のニューマチックトレールの変化に基づいて推定するものである。

請求項５の発明は、請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項において、前記推定手段は、路面摩擦余裕度に基づくグリップ度を推定するものである。
請求項６の発明は、請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項において、前記推定手段は、各車輪の転舵機構を含む操舵系に加わるトルクを含む転舵力指標を検出する転舵力指標検出手段と、該転舵力指標検出手段の検出信号に基づき、各車輪に生ずるセルフアライニングトルクを推定するセルフアライニングトルク推定手段と、前記車両挙動量検出手段の検出信号に基づき、前記車輪に対するサイドフォース及び車輪スリップ角を含む車輪指標のうちの少くとも一つの車輪指標を推定する車輪指標推定手段と、該車輪指標推定手段が推定した車輪指標に対する、前記セルフアライニングトルク推定手段が推定したセルフアライニングトルクの変化に基づき、各車輪に対するグリップ度を推定するグリップ度推定手段を含むことを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項６において、前記車輪指標推定手段が推定した車輪指標と前記セルフアライニングトルク推定手段が推定したセルフアライニングトルクに基づき、基準セルフアライニントルクを設定する基準セルフアライニングトルク設定手段を具備し、前記グリップ度推定手段が、前記基準セルフアライニングトルク設定手段が設定した基準セルフアライニングトルクと前記セルフアライニングトルク推定手段が推定したセルフアライニングトルクとの比較結果に基づき、各車輪に対するグリップ度を推定するように構成したことを特徴とする。

請求項８の発明は、請求項７において、前記基準セルフアライニングトルク設定手段は、前記車輪指標推定手段が推定した車輪指標に対する前記セルフアライニングトルク推定手段が推定したセルフアライニングトルクの特性を、少くとも原点を含む線形に近似させた基準セルフアライニングトルク特性を設定し、該基準セルフアライニングトルク特性に基づき、前記基準セルフアライニングトルクを設定するように構成したことを特徴とする。

（作用）
請求項１によれば、車両挙動量検出手段は、車両挙動量を検出し、操作量検出手段は、制動系、駆動系及び各車輪が独立操舵可能に設けられた操舵系に対する運転者の操作量を検出する。目標車両挙動量演算手段は、前記車両挙動量と操作量検出手段が検出した操作量に応じて、目標車両挙動量を演算する。車両制御目標値演算手段は、前記目標車両挙動量と前記車両挙動量に基づいて、車両制御目標値を演算する。

推定手段は、路面に対する各車輪のグリップ度を推定し、配分比設定手段は、前記各車輪のグリップ度に応じて、前記操舵系、制動系、及び駆動系のアクチュエータのうち、少なくとも２つの系のアクチュエータに対する前記車両制御目標値の配分比を設定する。制御手段は、前記配分比に応じて配分された車両制御目標値に応じて前記少なくとも２つの系のアクチュエータを制御する。

請求項２の発明においては、目標車両挙動量演算手段は、目標車両挙動量である目標ヨーレイトを演算し、車両制御目標値演算手段は、目標ヨーレイトと車両挙動量である実ヨーレイトに基づいて、車両制御目標値を演算する。

請求項３の発明では、制御手段は、配分比に応じて配分された車両制御目標値に応じて駆動系の駆動力配分手段が備えるアクチュエータを制御する。
請求項４の発明では、推定手段は、前記グリップ度を、車輪のニューマチックトレールの変化に基づいて推定する。

請求項５の発明では、推定手段は、路面摩擦余裕度に基づくグリップ度を推定する。
請求項６の発明では、転舵力指標検出手段は、各車輪の転舵機構を含む操舵系に加わるトルクを含む転舵力指標を検出する。セルフアライニングトルク推定手段は、該転舵力指標検出手段の検出信号に基づき、各車輪に生ずるセルフアライニングトルクを推定する。車輪指標推定手段は、車両挙動量検出手段の検出信号に基づき、前記車輪に対するサイドフォース及び車輪スリップ角を含む車輪指標のうちの少くとも一つの車輪指標を推定する。グリップ度推定手段は、該車輪指標推定手段が推定した車輪指標に対する、前記セルフアライニングトルク推定手段が推定したセルフアライニングトルクの変化に基づき、各車輪に対するグリップ度を推定する。

請求項７の発明では、基準セルフアライニングトルク設定手段は、前記車輪指標推定手段が推定した車輪指標と前記セルフアライニングトルク推定手段が推定したセルフアライニングトルクに基づき、基準セルフアライニントルクを設定する。

又、グリップ度推定手段は、前記基準セルフアライニングトルク設定手段が設定した基準セルフアライニングトルクと前記セルフアライニングトルク推定手段が推定したセルフアライニングトルクとの比較結果に基づき、各車輪に対するグリップ度を推定する。

請求項８の発明では、基準セルフアライニングトルク設定手段は、前記車輪指標推定手段が推定した車輪指標に対する前記セルフアライニングトルク推定手段が推定したセルフアライニングトルクの特性を、少くとも原点を含む線形に近似させた基準セルフアライニングトルク特性を設定する。又、基準セルフアライニングトルク設定手段は、基準セルフアライニングトルク特性に基づき、前記基準セルフアライニングトルクを設定する。

請求項１乃至請求項８の発明によれば、各車輪が独立操舵方式の車両を使用することにより、より正確に全車輪のタイヤ状況を判断できる効果を奏する。そして、各車輪が独立操舵方式の車両において、各車輪毎にグリップ度を推定するため、各車輪のグリップ度に応じて、操舵系、制動系、駆動系のうち、少なくとも２つの系の各アクチュエータを最適な配分で統合的に制御でき、その結果、車両安定性の向上ができる。

（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した第１実施形態を図１〜図９に従って説明する。図１は本実施形態の車両の統合制御装置の概略構成図である。図２は一般的な車両に関し、タイヤが横滑りしながら転動する状態におけるセルフアライニングトルクとサイドフォースの関係を示すグラフである。図３は図２のセルフアライニングトルクとサイドフォースの関係を簡略して示すグラフである。図４は電子制御装置１１の制御ブロック図である。図５はグリップ度演算部４１の制御ブロック図である。図６は車両の前後２輪モデルを示す説明図である。図７は制御フローチャートである。図８はサイドフォースに対するセルフアライニングトルクの特性を示すグラフである。図９はセルフアライニングトルクと推定時の補正に関する転舵機構の摩擦成分の特性を示すグラフである。

（駆動系）
まず、車両１の駆動系について説明する。図１に示すように、車両１のエンジンＥＧは、トルクコンバータ２、トランスミッション３を介して、センターディファレンシャル４が連結されている。センターディファレンシャル４には、図示しないフロントプロペラシャフト及びフロントディファレンシャルを介してフロントアクスル５Ｒ，５Ｌが連結されている。フロントアクスル５Ｒには右前輪ＦＲＷが取り付けられ、フロントアクスル５Ｌには、左前輪ＦＬＷが取り付けられている。センターディファレンシャル４には、リアプロペラシャフト６を介して駆動力配分手段としての駆動力配分装置７が連結されている。リアプロペラシャフト６には駆動力配分装置７が連結されており、同駆動力配分装置７にはドライブピニオンシャフト８を介してリヤディファレンシャル９が連結されている。リヤディファレンシャル９には一対のリヤアクスル１０Ｒ, １０Ｌを介して、右後輪ＲＲＷ及び左後輪ＲＬＷが連結されている。

エンジンＥＧの駆動力は、トルクコンバータ２、トランスミッション３を介してセンターディファレンシャル４に伝達され、さらに、図示しないフロントプロペラシャフト及びフロントディファレンシャル、及びフロントアクスル５Ｒ，５Ｌを介して右前輪ＦＲＷ、左前輪ＦＬＷに伝達される。又、リアプロペラシャフト６とドライブピニオンシャフト８とが駆動力配分装置７にてトルク伝達可能に連結された場合、エンジンＥＧの駆動力はリアプロペラシャフト６、ドライブピニオンシャフト８、リヤディファレンシャル９及びリヤアクスル１０Ｒ，１０Ｌを介して右後輪ＲＲＷ及び左後輪ＲＬＷに伝達される。

駆動力配分装置７は湿式多板式の図示しない公知の電磁クラッチ機構を備えており、同電磁クラッチ機構は互いに摩擦係合又は離間する複数のクラッチ板を有している。電磁クラッチ機構に内蔵されたアクチュエータとしての電磁ソレノイド（図示略）に制御指令値に応じた電流を供給すると各クラッチ板は互いに摩擦係合し、右後輪ＲＲＷ及び左後輪ＲＬＷへのトルクの伝達が行われる。

各クラッチ板の摩擦係合力は電磁ソレノイドへ供給する電流の量（電流の強さ）に応じ増減する。この電磁ソレノイドへの電流供給量を制御することにより右前輪ＦＲＷ，左前輪ＦＬＷと、右後輪ＲＲＷ，左後輪ＲＬＷとの間の伝達トルク、即ち前輪と後輪との間の拘束力を任意に調整可能となっている。各クラッチ板の摩擦係合力が増大すると前輪と後輪との間の伝達トルクも増大する。逆に、各クラッチ板の摩擦係合力が減少すると前輪と後輪との間の伝達トルクも減少する。前記電磁ソレノイドへの電流の供給、遮断及び電流供給量の調整は電子制御装置１１により制御される。前記電磁ソレノイドへの電流の供給を遮断すると、各クラッチ板は互いに離間し、後輪（右後輪ＲＲＷ及び左後輪ＲＬＷ）へのトルクの伝達も遮断される。このように、電子制御装置１１は、駆動力配分装置７における各クラッチ板の摩擦係合力を制御することによって、四輪駆動状態又は二輪駆動状態のいずれかを選択すると共に、四輪駆動状態において前輪と後輪との間の駆動力配分率（トルク配分率）を制御する。本実施形態では、前輪と後輪の駆動力配分比は、１００：０〜５０：５０に可変可能である。

車両１には、アクセルペダルＡＰが設けられている。アクセルセンサＡＳは、アクセルペダルＡＰの踏み込み量に応じた検出信号を車両１に搭載した電子制御装置１１に入力する。この検出信号に応じて電子制御装置１１は、エンジンＥＧのスロットル開度を制御するようにされている。この結果、エンジンＥＧの出力は、アクセルペダルＡＰの踏み込み量に応じて制御される。又、右前輪ＦＲＷ及び左前輪ＦＬＷ、並びに、左前輪ＦＬＷ及び左後輪ＲＬＷには、それぞれ対応する車輪の回転速度（車輪速度という）を検出する車輪速度センサ１２〜１５が設けられている。各車輪速度センサ１２〜１５により検出された検出信号（車輪速度Ｖｆｒ，Ｖｆｌ，Ｖｒｒ，Ｖｒｌ）は、電子制御装置１１に出力される。

（操舵系）
次に車両１の操舵系について説明する。
操舵系は、ステアリングホイールＳＷと、各車輪毎に設けられた操舵用アクチュエータ１６ＦＲ，１６ＦＬ，１６ＲＲ，１６ＲＬと、ステアリングギヤ１７ＦＲ，１７ＦＬ，１７ＲＲ，１７ＲＬを備えている。ステアリングホイールＳＷと各操舵用アクチュエータとは機械的に非連結状態である。ステアリングギヤ１７ＦＲ，１７ＦＬ，１７ＲＲ，１７ＲＬは、前記操舵用アクチュエータの駆動により、舵角が変化するように右前輪ＦＲＷ，左前輪ＦＬＷ，右後輪ＲＲＷ，左後輪ＲＬＷに操舵用アクチュエータの動きを伝達する。

前記ステアリングギヤ１７ＦＲ，１７ＦＬ，１７ＲＲ，１７ＲＬと、各ステアリングギヤと対応する操舵用アクチュエータ１６ＦＲ，１６ＦＬ，１６ＲＲ，１６ＲＬとから、各車輪の転舵機構が構成されている。

操舵用アクチュエータは、公知のブラシレスモータ等の電動モータからなる。ステアリングギヤ１７ＦＲ，１７ＦＬ，１７ＲＲ，１７ＲＬは、連結された操舵用アクチュエータの出力シャフトの回転をロッド１８ＦＲ，１８ＦＬ，１８ＲＲ，１８ＲＬの直線運動に変換する機構を備えている。ロッド１８ＦＲ，１８ＦＬ，１８ＲＲ，１８ＲＬは、タイロッド１９ＦＲ，１９ＦＬ，１９ＲＲ，１９ＲＬ及び図示しないナックルアームを介して、それぞれ右前輪ＦＲＷ，左前輪ＦＬＷ，右後輪ＲＲＷ，左後輪ＲＬＷに操舵用アクチュエータの動きを伝達し、舵角を変化させる。ステアリングギヤ１７ＦＲ，１７ＦＬ，１７ＲＲ，１７ＲＬは公知の構成のものでよく、操舵用アクチュエータの動きにより、舵角が変化するものであれば、構成は限定されない。なお、各操舵用アクチュエータが駆動されていない状態では、各車輪はセルフアライニングトルクにより、直進操舵位置に復帰できるようにホイールアライメントが設定されている。

ステアリングホイールＳＷはステアリングシャフトＳＷａにて回転可能に支持されるとともに、操舵反力付与装置ＳＳＴに連結されている。操舵反力付与装置ＳＳＴは操舵反力アクチュエータ(図示しない)を備えている。操舵反力アクチュエータは、ステアリングシャフトＳＷａと一体に連結された出力シャフトを有するブラシレスモータ等の電動モータにより構成されている。

ステアリングシャフトＳＷａには、操舵角センサＳＳが設けられ、ステアリングホイールＳＷの操舵角θを示す検出信号として操舵角信号が電子制御装置１１に入力される。操舵角センサＳＳは、操舵系に対する運転者の操作量（操舵角θ）を検出する操作量検出手段に相当する。

又、ステアリングシャフトＳＷａには、操舵トルクセンサＴＳが設けられ、ステアリングホイールＳＷの操舵トルクを示す検出信号が電子制御装置１１に入力される。操舵トルクセンサＴＳにより検出されるトルクの符号から操舵方向が判断可能とされている。

又、車輪の舵角として、ロッド１８ＦＲ，１８ＦＬ，１８ＲＲ，１８ＲＬの作動量をそれぞれ検出する舵角センサ１３ａ〜１３ｄが設けられ、舵角を示す検出信号が電子制御装置１１に入力される。舵角センサ１３ａ〜１３ｄはポテンショメータにより構成されている。又、車輪を駆動する転舵力として、操舵用アクチュエータ１６ＦＲ，１６ＦＬ，１６ＲＲ，１６ＲＬのトルクを検出するトルクセンサＴＳ１〜ＴＳ４が設けられ、トルクを示す検出信号が電子制御装置１１に入力される。トルクセンサＴＳ１〜ＴＳ４は操舵用アクチュエータ１６ＦＲ，１６ＦＬ，１６ＲＲ，１６ＲＬの負荷電流を検出する電流センサにて構成されている。

（制動系）
次に制動系について説明する。車両１の制動系は、右前輪ＦＲＷ，左前輪ＦＬＷ，右後輪ＲＲＷ及び左後輪ＲＬＷに対してそれぞれ設けられた制動手段としてのホイールシリンダ２４〜２７、油圧回路２８、図示しないマスターシリンダ、及び前記マスターシリンダを駆動するブレーキペダルＢＰにより構成されている。前記油圧回路２８には、リザーバ、オイルポンプ、及び種々の弁装置等を備えている。前記各ホイールシリンダ２４〜２７のブレーキ液圧は、通常時には、ブレーキペダルＢＰの踏力量に応じて駆動されるマスターシリンダのブレーキ液圧により、油圧回路２８を介して制御される。そして、各ホイールシリンダ２４〜２７のブレーキ液圧により、対応する各車輪に対し制動力が付与される。

電子制御装置１１は、アンチロックブレーキ制御等の所定制御時には、後述する各種制御パラメータに基づいて前記油圧回路２８の電磁弁（図示しない）を制御して、各ホイールシリンダ２４〜２７毎にそのブレーキ液圧を、増圧、減圧、或いは保圧する等、個別に制御する。ブレーキ踏力センサＢＳはブレーキペダルＢＰが踏み込まれた際の踏力に応じた信号を電子制御装置１１に入力する。電子制御装置１１は、この信号により、ブレーキペダルＢＰの踏力量を検出する。

液圧センサ２９〜３２は、対応する各ホイールシリンダ２４〜２７のブレーキ液圧を検出し、電子制御装置１１に入力するようにされている。電子制御装置１１は、この検出信号に基づいて右前輪ＦＲＷ、左前輪ＦＬＷ、右後輪ＲＲＷ及び左後輪ＲＬＷの制動状態を検知する。

（制御系）
次に制御系について説明する。
電子制御装置１１は、デジタルコンピュータから構成されている。電子制御装置１１は、単一のＥＣＵ（電子制御装置）から構成してもよく、又、各種制御毎に複数のＥＣＵにて構成してもよい。前記ＥＣＵはＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等を含むメモリ１１ａを備えている。電子制御装置１１は、車両１の挙動状態における以下に記載の検出信号を、制御パラメータとして１１ａに格納し、同制御パラメータに基づいて車両１の操舵系、駆動系及び制動系を統合制御し、車両１の走行姿勢の安定、すなわち車両安定性を向上させるように制御する。電子制御装置１１は、制御手段に相当する。

(エンジン制御の概略)
電子制御装置１１には、アクセルセンサＡＳからアクセルペダルＡＰの踏み込み量を示す検出信号が入力される。電子制御装置１１は、アクセルペダルＡＰの踏み込み量に基づいてエンジンＥＧのスロットル開度を演算するとともに、このスロットル開度を示す制御信号をエンジンＥＧに出力し、エンジン制御を行う。

(車速演算)
電子制御装置１１には、車輪速度センサ１２〜１５から、右前輪ＦＲＷ、左前輪ＦＬＷ、右後輪ＲＲＷ及び左後輪ＲＬＷの車輪速度Ｖｆｒ，Ｖｆｌ，Ｖｒｒ，Ｖｒｌを示す検出信号が入力される。そして、電子制御装置１１は、入力された検出信号に基づいて右前輪ＦＲＷ、左前輪ＦＬＷ、右後輪ＲＲＷ及び左後輪ＲＬＷの車輪速度を演算し、制御パラメータとしてメモリ１１ａに格納する。又、電子制御装置１１は、この演算結果に基づいて、車両１の車速Ｖを演算し、制御パラメータとしてメモリ１１ａに格納する。本実施形態では、車輪速度Ｖｆｒ，Ｖｆｌ，Ｖｒｒ，Ｖｒｌの平均値を演算することにより、車速Ｖ（＝（Ｖｆｒ＋Ｖｆｌ＋Ｖｒｒ＋Ｖｒｌ）／４）としている。

電子制御装置１１は、車両挙動量としての車速Ｖを検出する車両挙動量検出手段に相当する。
(制動制御)
電子制御装置１１は、ブレーキ踏力センサＢＳから同ブレーキペダルＢＰの踏力量を示す検出信号が入力される。電子制御装置１１は、入力された検出信号に基づいて踏力量を演算する。この踏力量に基づいて電子制御装置１１は、アンチロックブレーキ制御等の所定制御時に、制御すべき、各ホイールシリンダ２４〜２７毎のブレーキ液圧を演算し、このブレーキ液圧を発生させるための制御指令値を、油圧回路２８の電磁弁の駆動回路部４７に出力する。又、電子制御装置１１には液圧センサ２９〜３２からホイールシリンダ２４〜２７のブレーキ液圧を示す検出信号が入力される。電子制御装置１１は、この検出信号に基づいてホイールシリンダ２４〜２７のブレーキ液圧を演算し、制御パラメータとしてメモリ１１ａに格納する。なお、電子制御装置１１は、検出したブレーキ液圧をフィードバック量としてフィードバック制御を行うようにされている。

図１に示すように、車両１は、ヨーレイトセンサ３３、前後加速度センサ３４、及び横加速度センサ３５を備えている。ヨーレイトセンサ３３は、車両１の実際のヨーレイトである実ヨーレイトγを示す検出信号を電子制御装置１１に入力する。電子制御装置１１は、この検出信号に基づいて実ヨーレイトγを演算し、制御パラメータとしてメモリ１１ａに格納する。前後加速度センサ３４は、車両１の前後加速度である実前後加速度Ｇｘを示す検出信号を電子制御装置１１に入力する。電子制御装置１１は、この検出信号に基づいて実前後加速度Ｇｘを演算し、制御パラメータとしてメモリ１１ａに格納する。横加速度センサ３５は、車両１の実際の横加速度である実横加速度Ｇｙを示す検出信号を電子制御装置１１に入力する。電子制御装置１１は、この検出信号に基づいて実横加速度Ｇｙを演算し、制御パラメータとしてメモリ１１ａに格納する。

ヨーレイトセンサ３３は、実ヨーレイトγを検出する車両挙動量検出手段に相当する。
(操舵制御)
電子制御装置１１は、前記各種検出信号を各種制御パラメータとし、これらの制御パラメータに基づいて、各操舵用アクチュエータ１６ＦＲ，１６ＦＬ，１６ＲＲ，１６ＲＬの舵角を互いに独立して、制御するようにされている。又、電子制御装置１１は、前記各種制御パラメータに基づいて、操舵反力付与装置ＳＳＴの操舵反力アクチュエータ(図示しない)を制御するようにされている。

(制御ブロック図)
次に、図４の制御ブロック図を参照して説明する。なお、図中、符号４０〜４５、及びａ１〜ａ３は、電子制御装置１１のソフト系である制御ブロックであり、駆動回路部４６〜４８以後のブロックはハード系を示している。

(目標値演算部４０)
目標値演算部４０は、車速Ｖ、実舵角δに基づいて、目標車両挙動量としての目標ヨーレイトγ＊を算出する。具体的には、目標値演算部４０は、下記の車両の基本的な運動方程式に基づき車両の目標ヨーレイトγ＊、並びに目標スリップ角β＊(目標横滑り角)を算出する。

なお、式(１)、式(２)は、図６に示すように車両１を前後２輪モデル化したときの公知の運動方程式である。式中、ｍ：車両慣性質量、Ｖ：車速、β：車体横滑り角（車体スリップ角）、Ｋｆ：フロントコーナリングパワー、Ｋｒ：リヤコーナリングパワー、ｌｆ：車両重心点と前輪との距離、ｌｒ：車両重心点と後輪との距離、δ：実舵角、Ｉ：ヨーイング慣性モーメントである。又、図６中、βｆは前輪横滑り角（前輪スリップ角）、βｒは後輪横滑り角（後輪スリップ角）である。又、ｘ，ｙは車両重心点を通る車両固定座標の座標軸である。なお、アンダーステア傾向や、オーバーステア傾向でない通常走行時においては、右前輪ＦＲＷ及び左前輪ＦＬＷは、電子制御装置１１にて同じ舵角となるように制御されるため、実舵角δは、このときの右前輪ＦＲＷ及び左前輪ＦＬＷの舵角センサ１３ａ，１３ｂが検出した舵角である。

そして、目標値演算部４０は、実ヨーレイトγと目標ヨーレイトγ＊とのヨーレイト偏差Δγを算出し、この値を車両制御目標値とする。
目標値演算部４０は目標車両挙動量演算手段及び車両制御目標値演算手段に相当する。

(グリップ度演算部４１)
グリップ度演算部４１は、図５に示すように、反力トルク検出手段Ｍ３、摩擦トルク推定手段Ｍ５、セルフアライニングトルク推定手段Ｍ６、セルフアライニングトルク原点勾配推定手段Ｍ１０、基準セルフアライニングトルク設定手段Ｍ１１、及びグリップ度推定手段Ｍ１２を備えている。そして、グリップ度演算部４１は、前記各手段により、各車輪毎に、グリップ度εを推定する。グリップ度演算部４１は、各車輪のグリップ度を推定する推定手段に相当する。

以下では、説明の便宜上、右前輪ＦＲＷにおけるグリップ度εの推定を説明し、他の車輪については、以下に説明する文中の右前輪ＦＲＷに関する事項を他の車輪に関する事項と読み替えれば、当該車輪に関するグリップ度の推定の説明になるため、説明を省略する。

まず、グリップ度の推定の概略を説明する。
前述の図２及び図３から明らかなように、右前輪ＦＲＷに対するサイドフォースに対するセルフアライニングトルクの特性は、図８のＴsaaに示すような特性となる。実セルフアライニングトルクをＴsaaとし、車輪指標としてのサイドフォースをＦyfとすると、Ｔsaa＝Ｆyf・（ｅn＋ｅc）であるので、実セルフアライニングトルクＴsaaのサイドフォースＦyfに対する非線形特性はニューマチックトレールｅnの直接的変化を表している。従って、実セルフアライニングトルクＴsaaの原点０近傍（ここで、車輪はグリップ状態にある）でのサイドフォースＦyfに対する傾きＫ１を同定し、つまり、完全グリップ状態でのセルフアライニングトルク特性（基準セルフアライニングトルクＴsao）で示す特性を求める。尚、傾きＫ１は、初期値としては実験的に求めた所定値を用い、グリップ度が高い通常走行中に、これを同定し補正することが望ましい．尚、実セルフアライニングトルクＴsaaについては、後述する演算によって求められる。

そして、基準セルフアライニングトルクＴsaoに対する実セルフアライニングトルクＴsaaに基づき車輪のグリップ度εが推定される。例えば、サイドフォースがＦyf1の場合における、基準セルフアライニングトルクＴsaoの値Ｔsao1（＝Ｋ１・Ｆyf1）と、実セルフアライニングトルクＴsaaの値Ｔsaa1に基づき、グリップ度εは、ε＝Ｔsaa1／Ｔsao1として求めることができる。

上記のように、車輪のグリップ度は、サイドフォースＦyfに対するセルフアライニングトルク（実セルフアライニングトルクＴsaa）の変化に基づいて推定することができる。
(グリップ度の推定のための構成の作用)
図５において、トルク検出手段Ｍ２は、転舵力指標を検出する転舵力指標検出手段として構成されている。具体的には、トルク検出手段Ｍ２は、トルクセンサＴＳ１〜ＴＳ４である。なお、右前輪ＦＲＷに関しては、トルクセンサＴＳ１がトルク検出手段Ｍ２に相当する。

トルク検出手段Ｍ２の検出結果に基づき反力トルク検出手段Ｍ３にて反力トルクが検出され、セルフアライニングトルク推定手段Ｍ６に入力される。又、操舵角検出手段Ｍ４たる図５の操舵角センサＳＳによって操舵角θが検出され、これに基づき摩擦トルク推定手段Ｍ５によって、ステアリングギヤ１７ＦＲ等からなる転舵機構の摩擦トルクＴfrcが推定され、セルフアライニングトルク推定手段Ｍ６に入力される。セルフアライニングトルク推定手段Ｍ６では、入力した反力トルク，摩擦トルクに基づいて、車輪に生ずる実セルフアライニングトルクＴsaaが推定される。

具体的には、ステアリング操作によって、操舵角θが操舵角センサＳＳにより検出され、この検出した操舵角θに応じて操舵用アクチュエータ１６ＦＲが制御される。すなわち、電子制御装置１１は、操舵角θに対応した車輪の目標位置(目標舵角)を算出し、この目標位置と、舵角センサ１３ａが検出した舵角との偏差に基づいて、転舵に必要な制御指令値を生成し、この指令値に基づいて操舵用アクチュエータ１６ＦＲを制御する。なお、アンダーステア傾向や、オーバーステア傾向でない場合には、左前輪ＦＬＷについても、右前輪ＦＲＷと同じ舵角となるように制御され、左右後輪については、舵角は０となるように制御される。又、所定の制御により、左右後輪の舵角が変化している場合、左右後輪の各々において、検出された舵角は０以外の値を取ることもある。

この場合において、右前輪ＦＲＷに生ずるセルフアライニングトルクは、操舵用アクチュエータ１６ＦＲのトルクから、転舵機構の摩擦トルクＴfrcを減じた値(トルク)と釣り合うことになる。従って、実セルフアライニングトルクＴsaaは、Ｔsaa＝Ｔeps−Ｔfrcとして求める。ここで、Ｔepsは操舵用アクチュエータ１６ＦＲが出力するトルクであり、トルクセンサＴＳ１にて検出された値である。又、Ｔfrcは転舵機構の摩擦に起因するトルク成分(摩擦トルク)である。

上記のように、Ｔfrcは、転舵機構の摩擦成分、即ち転舵機構の摩擦に起因するトルク成分であり、本実施形態ではこれをＴepsから減ずることによって補正し、実セルフアライニングトルクＴsaaを求めることとしている。

以下、この補正方法について図９を参照して説明する。直進走行状態の場合には、実反力トルク（Ｔeps）はゼロである。運転者がステアリング操作を開始し、ステアリングホイールＳＷを切り込み始めると、実反力トルクが発生し始める。このとき、最初に、転舵機構のクーロン摩擦を打ち消す分のトルクが発生し、次に前輪（タイヤ）が切れ始めてセルフアライニングトルクが発生するようになる。

従って、直進状態からステアリング操作が行われる初期においては、図９中のＯ−Ａ間のように、実反力トルクの増加に対してセルフアライニングトルクは未だ発生していない。このため、セルフアライニングトルクの推定値が実反力トルクに対して僅かな傾きで実セルフアライニングトルクＴsaa（これは正確には補正後の値であり推定値であるが、推定値の語を省略している）として出力される。更にステアリングホイールＳＷを切り増し、実反力トルクが摩擦トルク領域を超えた場合には、実セルフアライニングトルクＴsaaは図中のＡ−Ｂ間に沿って出力される。ステアリングホイールＳＷが切り戻され、実反力トルクが減少する場合は、図９中のＢ−Ｃ間のように、僅かな傾きをもつような形で、実セルフアライニングトルクＴsaaが出力される。切り増し時と同様に、実反力トルクが摩擦トルク領域を超えた場合には、実セルフアライニングトルクＴsaaは図９中のＣ−Ｄ間に沿うように出力される。

次に、サイドフォース推定手段Ｍ９について説明する。
サイドフォース推定手段Ｍ９は、車両の挙動量を検出する車両挙動量検出手段としての横加速度検出手段Ｍ７及びヨーレイト検出手段Ｍ８からの検出信号を入力する。なお、横加速度検出手段Ｍ７は、本実施形態では、横加速度センサ３５にて構成されている。ヨーレイト検出手段Ｍ８は、本実施形態では、ヨーレイトセンサ３３にて構成されている。

そして、サイドフォース推定手段Ｍ９は、横加速度検出手段Ｍ７及びヨーレイト検出手段Ｍ８の検出信号に基づき、車輪に対するサイドフォースＦyfを推定する。すなわち、サイドフォースＦyfは、横加速度検出手段Ｍ７とヨーレイト検出手段Ｍ８の出力結果に基づき、Ｆyf＝（Ｌｒ・ｍ・Ｇｙ＋Ｉｚ・ｄγ／ｄｔ）／Ｌに従って推定される。ここで、Ｌｒは重心から後輪軸までの距離、ｍは車両質量、Ｌはホイールベース、Ｉｚはヨー慣性モーメント、Ｇｙは横加速度、ｄγ／ｄｔはヨーレイトの時間微分値である。

サイドフォース推定手段Ｍ９は、車輪指標推定手段に相当する。
セルフアライニングトルク原点勾配推定手段Ｍ１０は、セルフアライニングトルクの原点近傍での勾配を推定する。すなわち、セルフアライニングトルク原点勾配推定手段Ｍ１０では、セルフアライニングトルク推定手段Ｍ６で推定された実セルフアライニングトルクＴsaaと、サイドフォース推定手段Ｍ９で推定されたサイドフォースＦyfに基づき、図８の原点近傍におけるセルフアライニングトルク原点勾配Ｋ１が求められる。

基準セルフアライニングトルク設定手段Ｍ１１は、セルフアライニングトルク原点勾配Ｋ１とサイドフォースＦyfに基づき基準セルフアライニングトルクＴsaoを、Ｔsao＝Ｋ１・Ｆyfとして算出する。

グリップ度推定手段Ｍ１２では、基準セルフアライニングトルクＴsaoと実セルフアライニングトルクＴsaaとに基づいて、グリップ度εを、ε＝Ｔsaa／Ｔsaoにて求めることにより、推定する。

このようにして、１つの車輪のグリップ度を推定した後、残りの車輪のグリップ度についても、同様に順次推定する。なお、以下の説明では、右前輪ＦＲＷ、左前輪ＦＬＷ、右後輪ＲＲＷ及び左後輪ＲＬＷのグリップ度について、それぞれε１〜ε４の符号を付すことがある。

(最適配分処理部４２)
最適配分処理部４２は、目標値演算部４０が算出したヨーレイト偏差Δγを車両制御目標値とし、グリップ度演算部４１にて推定した、４つの車輪毎のグリップ度ε１〜ε４に基づいて、前記車両制御目標値の操舵系、駆動系、及び制動系への最適配分処理を行う。

この最適配分処理による各系への配分比は、ヨーレイト偏差Δγの絶対値の大きさや、ヨーレイト偏差Δγの正負に応じて変わるようにされるとともに、前記グリップ度ε１〜ε４のうち、最もグリップ度が小さい車輪に関して、グリップ度が上昇するように予め試験等により設定されてマップ化されており、ＲＯＭに格納されている。そして、最適配分処理部４２での配分処理はこのマップに基づいて行われる。この結果、この最適配分処理により、駆動系の制御目標値，制動系の制御目標値、及び操舵系の制御目標値が最適配分処理部４２にて、制御対象の数に応じて生成され、加算器ａ１〜ａ３にそれぞれ指令値として出力される。以下、各指令値のうち、駆動系の指令値を制御指令値Ａｔ，制動系の指令値を制御指令値Ｂｔ，及び操舵系の指令値を制御指令値Ｃｔという。なお、制御対象の数とは、駆動系の制御対象は本実施形態では１つであるが、制動系の制御対象の数はホイールシリンダ２４〜２７の数であり、操舵系の制御対象の数は、操舵アクチュエータの数を含む趣旨である。

最適配分処理部４２は、配分比設定手段に相当する。
(駆動制御部４３)
図４に示す、駆動系の駆動制御部４３では、車両１の挙動状態を判定するための公知の制御パラメータを入力し、その制御パラメータに基づいて、制御指令値Ａｗを設定し、加算器ａ１に制御指令値Ａｗを出力する。なお、前記制御パラメータとしては、例えば、車速Ｖ、各車輪速度Ｖｆｒ，Ｖｆｌ，Ｖｒｒ，Ｖｒｌや、アクセルペダルＡＰの踏み込み量に基づくエンジンＥＧのスロットル開度等がある。加算器ａ１では、前記制御指令値Ａｗと、制御指令値Ａｔとの和(Ａｗ＋Ａｔ)を新たな制御指令値として、駆動力配分装置７の駆動回路部４６に出力する。駆動回路部４６は、新たな制御指令値(Ａｗ＋Ａｔ)に基づいて、駆動力配分装置７の電磁ソレノイド（図示略）に前記制御指令値(Ａｗ＋Ａｔ)に応じた電流を供給し、各クラッチ板の摩擦係合力を調整する。この結果、駆動力配分装置７により、制御指令値(Ａｗ＋Ａｔ)に応じた後輪側へ駆動力配分が行われ、右後輪ＲＲＷ及び左後輪ＲＬＷへトルクの伝達が行われる。

この結果、前後輪の駆動力配分には、グリップ度が向上する制御指令値分が付与されているため、各車輪のうち、最もグリップ度が小さい車輪のグリップ度が向上した状態となり、より走行安定性を確保できることになる。

(制動制御部４４)
図４に示す、制動系の駆動制御部４４では、アンチロックブレーキ制御等の所定制御時に、車両１を制動するため、公知の制御パラメータを入力し、その制御パラメータに基づいて、制御すべき、各ホイールシリンダ２４〜２７毎のブレーキ液圧を演算し、このブレーキ液圧を発生させるための制御指令値Ｂｗを各加算器ａ２に出力する。なお、前記制御パラメータとしては、例えば、車速Ｖ、各車輪速度Ｖｆｒ，Ｖｆｌ，Ｖｒｒ，Ｖｒｌや、ブレーキ踏力センサＢＳが検出した踏力量等がある。

なお、図４においては、説明の便宜上、加算器ａ２、駆動回路部４７は代表として１つしか図示していないが、ホイールシリンダ２４〜２７に応じた個数があり、後述するように、各加算器ａ２から出力される制御指令値は、個々の駆動回路部４７に出力され、同駆動回路部４７は、各ホイールシリンダ２４〜２７を駆動する。従って、以下の説明では、１つ分の制御対象を代表として説明する。

加算器ａ２では、前記制御指令値Ｂｗと、制御指令値Ｂｔとの和(Ｂｗ＋Ｂｔ)を新たな制御指令値として、油圧回路２８の電磁弁の駆動回路部４７に出力する。駆動回路部４７は、新たな制御指令値(Ｂｗ＋Ｂｔ)に基づいて、油圧回路２８の電磁弁を制御し、各ホイールシリンダ２４〜２７毎のブレーキ液圧を制御する。この結果、ホイールシリンダ２４〜２７は、制御指令値(Ｂｗ＋Ｂｔ)に応じて、各車輪を制動する。

この結果、いずれかの車輪の制動により、各車輪のうち、最もグリップ度が小さい車輪のグリップ度が向上した状態となり、より走行安定性を確保できることになる。
(操舵制御部４５)
図４に示す、操舵制御部４５では、車両１の挙動状態を判定するための公知の制御パラメータを入力し、その制御パラメータに基づいて、制御指令値Ｃｗを設定し、加算器ａ３に制御指令値Ｃｗを出力する。なお、前記制御パラメータとしては、例えば、操舵角θ、車速Ｖ、各車輪速度Ｖｆｒ，Ｖｆｌ，Ｖｒｒ，Ｖｒｌや、各車輪の舵角を示す検出信号(舵角信号)がある。

なお、図４においては、説明の便宜上、加算器ａ３、駆動回路部４８は代表として１つしか図示していないが、各操舵用アクチュエータ１６ＦＲ，１６ＦＬ，１６ＲＲ，１６ＲＬに応じた個数があり、後述するように、各加算器ａ３から出力される制御指令値は、個々の駆動回路部４８に出力され、同駆動回路部４８は、各操舵用アクチュエータを駆動する。従って、以下の説明では、１つ分の制御対象を代表として説明する。

操舵制御部４５は、右前輪ＦＲＷ及び左前輪ＦＬＷについては、操舵角θに対応した車輪の目標位置(目標舵角)を算出し、この目標位置と、舵角センサ１３ａが検出した舵角との偏差に基づいて、転舵に必要な制御指令値を生成する。

又、操舵制御部４５では、例えば、前記各車輪の舵角信号、及び各車輪の車輪速度に基づいて、内外輪差及び、前輪の舵角(切れ角)等により、車両がアンダーステア傾向か、或いはオーバーステア傾向かを検出する。そして、車両１がカーブを走行していて、アンダーステア傾向である場合には、車両の旋回方向に対して外側の後輪が車両１の外側に向くような目標舵角を算出する。例えば、左旋回の場合には、進行方向に対して右後輪ＲＲＷが車両１の外側に向くような目標舵角を算出する。

又、操舵制御部４５では、オーバーステア傾向を検出した場合には、外側の後輪が車両１の内側に向くような目標舵角を算出する。例えば、左旋回の場合には、進行方向に対して右後輪ＲＲＷが車両１の内側に向くような目標舵角を算出する。

操舵制御部４５は、算出した目標舵角に応じた制御指令値Ｃｗを加算器ａ３に出力する。加算器ａ３では、前記制御指令値Ｃｗと、制御指令値Ｃｔとの和(Ｃｗ＋Ｃｔ)を新たな制御指令値として、操舵用アクチュエータ１６ＲＲ，１６ＲＬの駆動回路部４８に出力する。駆動回路部４８は、新たな制御指令値(Ｃｗ＋Ｃｔ)に基づいて、操舵用アクチュエータ１６ＲＲ，１６ＲＬに前記制御指令値(Ｃｗ＋Ｃｔ)に応じた電流を供給し、右後輪ＲＲＷ又は左後輪ＲＬＷに目標舵角を付与する。

この結果、アンダーステア傾向の場合は、車両１に内側モーメントが発生してスリップ角が小さくなり、安定した走行性が得られる。又、このとき、各車輪のうち、最もグリップ度が小さい車輪のグリップ度が向上した状態となり、より走行安定性を確保できることになる。

又、オーバーステア傾向の場合は、車両１に外側モーメントが発生してスリップ角が小さくなり、安定した走行性が得られる。又、このとき、各車輪のうち、最もグリップ度が小さい車輪のグリップ度が向上した状態となり、より走行安定性を確保できることになる。

図７は、本実施形態の電子制御装置１１が実行する制御フローチャートである。
Ｓ１００では、初期化を行い、Ｓ２００では、各種センサからの件信号や、他の制御装置（図示しない）からの通信信号を入力する。Ｓ３００では、目標車両挙動量演算、すなわち、目標ヨーレイトγ＊を演算する（目標値演算部４０）。Ｓ４００では、実ヨーレイトγと目標ヨーレイトγ＊とのヨーレイト偏差Δγを車両制御目標値として算出する（目標値演算部４０）。Ｓ５００では、グリップ度ε１〜ε４を推定し（グリップ度演算部４１）、Ｓ６００では、車両制御目標値の各アクチュエータに対する最適配分処理を行い、制御指令値Ａｔ、Ｂｔ，Ｃｔを生成する（最適配分処理部４２）。そして、Ｓ７００において、操舵系、制動系、駆動系の各制御指令値を、各系のアクチュエータへ出力する。

さて、本実施形態によれば、以下のような特徴がある。
（１） 本実施形態では、４輪独立操舵方式の車両において、電子制御装置１１は、目標車両挙動量演算手段として車速Ｖ、操舵角θに応じて、目標ヨーレイトγ＊（目標車両挙動量）を演算するようにし、車両制御目標値演算手段として目標ヨーレイトγ＊と実ヨーレイトγに基づき、ヨーレイト偏差Δγ（車両制御目標値）を演算するようにした。又、電子制御装置１１は、推定手段として路面に対する各車輪のグリップ度ε１〜ε４を推定するようにし、配分比設定手段として、各車輪のグリップ度ε１〜ε４に応じて、操舵系、制動系、及び駆動系のアクチュエータに対する車両制御目標値の配分比を設定するようにした。そして、電子制御装置１１は、制御手段として、配分比に応じて配分された制御指令値Ａｔ、制御指令値Ｂｔ、制御指令値Ｃｔ（車両制御目標値）に応じて各系のアクチュエータを制御するようにした。

この結果、本実施形態では、４輪独立操舵方式の車両において、各車輪のグリップ度ε１〜ε４という各車輪のタイヤ状況に応じて、すなわち、グリップ度が最も小さいグリップ度を向上するようにして、各系のアクチュエータを駆動制御するため、各車輪のグリップ度を考慮しない場合に比してより車両の走行安定性を向上することができる。すなわち、より最適に車輪への負荷を考慮して、各系のアクチュエータを統合制御するため、走行安定性を向上することができる。

特に、本実施形態では、ステアバイワイヤである４輪独立操舵方式の車両に具体化しているため、通常の前輪操舵に比して、全４輪の個々のグリップ度をより正確に推定でき、操舵系、制動系、駆動系の車両制御目標値の配分において、より最適な制御を可能にすることができる。又、タイヤのグリップ限界（摩擦円）の手前から、グリップ度の変化を４輪のそれぞれにおいて判断できるため、グリップ度の推定のロバスト性、高精度を期待することができる。

さらに、既存の各車輪独立制動制御と同様に、操舵系についても、各車輪において、独自の操舵制御が可能であるため、その車両挙動量に応じた、さらに細かな最適制御までをも可能とし、より広い状況に対して車両安定性の確保及び向上を行うことができる。

（２） 本実施形態の車両１の駆動系は、前輪（右前輪ＦＲＷ，左前輪ＦＬＷ)と後輪(右後輪ＲＲＷ，左後輪ＲＬＷ)の駆動力を配分する駆動力配分装置７（駆動力配分手段）を備え、電子制御装置１１は、駆動力配分装置７が備えるアクチュエータ(電磁ソレノイド)を制御するようにした。この結果、本実施形態では各車輪のグリップ度ε１〜ε４という各車輪のタイヤ状況に応じて、前輪、後輪の駆動力配分を変更することにより、上記(１)の作用効果を奏することができる。

（第２実施形態）
次に第２実施形態を図１０〜図１５を参照して説明する。なお、第１実施形態と同一構成については、同一部号を付して、その説明を省略し、異なるところを中心に説明する。第２実施形態では、電子制御装置１１におけるグリップ度の推定方法が異なっているだけで他の構成は同一構成である。すなわち、本発明の車輪指標として車輪のスリップ角を用いて、グリップ度εを推定する。なお、本実施形態において、グリップ度εはグリップ度ε１〜ε４を含む趣旨である。

図１０は、車輪のスリップ角とセルフアライニングトルクからグリップ度を推定するグリップ度演算部４１のブロック図である。トルク検出手段Ｍ２，反力トルク検出手段Ｍ３、操舵角検出手段Ｍ４，摩擦トルク推定手段Ｍ５，セルフアライニングトルク推定手段Ｍ６は第１実施形態と同様であり、反力トルク、摩擦トルクが演算され、セルフアライニングトルクが推定される。一方、車輪のスリップ角は、操舵角θ、実ヨーレイトγ、実横加速度Ｇｙ、車速Ｖから求められるので、第１実施形態と同様、操舵角検出手段Ｍ４、横加速度検出手段Ｍ７及びヨーレイト検出手段Ｍ８の検出信号が、車速検出手段Ｍ９ｘの検出信号と共に車輪指標推定手段としての車輪スリップ角推定手段Ｍ９ｙに入力される。本実施形態では、車速検出手段Ｍ９ｘは、車速センサにて検出される。

前記操舵角検出手段Ｍ４、横加速度検出手段Ｍ７、ヨーレイト検出手段Ｍ８、及び車速検出手段Ｍ９ｘは、車両の挙動量を検出する車両挙動量検出手段に相当する。
車輪スリップ角推定手段Ｍ９ｙにおいては、先ず、実ヨーレイトγ、実横加速度Ｇｙ、車速Ｖから車体スリップ角速度ｄβ／ｄｔが求められ、これが積分されて車体スリップ角βが求められる。この車体スリップ角βをもとに車速Ｖ、操舵角θ、及び車両諸元からスリップ角αｆが演算される。尚、車体スリップ角βは、積分による方法以外に、車両モデルにもとづく推定や、これと積分法を組み合わせて演算することとしてもよい。

上記のように推定されたセルフアライニングトルクとスリップ角αｆに基づき、セルフアライニングトルク原点勾配推定手段Ｍ１０にて、セルフアライニングトルクの原点勾配が同定される。そして、この勾配とスリップ角に基づき、基準セルフアライニングトルク設定手段Ｍ１１にて基準セルフアライニングトルクが設定される。そして、基準セルフアライニングトルク設定手段Ｍ１１にて設定された基準セルフアライニングトルクとセルフアライニングトルク推定手段Ｍ６で推定されたセルフアライニングトルクとの比較結果に基づき、グリップ度推定手段Ｍ１２において前輪に対するグリップ度ε（ε１〜ε４を含む）が推定される。

前記グリップ度εの推定に関し、図１１乃至図１５を参照して以下に詳述する。車輪スリップ角、特に車輪スリップ角（以下、スリップ角αｆという）に対する車輪サイドフォースＦyf及びセルフアライニングトルクＴsaの関係は、図１１に示すようなスリップ角αｆに対して非線形の特性となる。セルフアライニングトルクＴsaは車輪サイドフォースＦyfとトレールｅ（＝ｅn＋ｅc）の積となることから、車輪がグリップ状態にある場合、つまり、ニューマチックトレールｅnが完全グリップ状態にある場合のセルフアライニングトルク特性は、図１２においてＴsarで示すような非線形の特性となる。

しかし、本実施形態では、完全グリップ状態のセルフアライニング特性を線形と仮定し、図１３に示すように、原点近傍におけるスリップ角に対するセルフアライニングトルクＴsaの勾配Ｋ２を求め、基準セルフアライニングトルク特性（図１３にＴsasで示す）を設定することとしている。例えば、スリップ角がαf1である場合、基準セルフアライニングトルクはＴsas1＝Ｋ２・αf1で演算される。そして、グリップ度εは、ε＝Ｔsaa1／Ｔsas1＝Ｔsaa1／（Ｋ２・αf1）として求められる。

図１３における基準セルフアライニングトルクの設定方法では、基準セルフアライニングトルク特性を線形と仮定しているため、スリップ角αｆが大きな領域においてはグリップ度推定時の誤差が大きくなり、グリップ度の推定精度が低下することが懸念される。このため、図１４に示すように、所定のスリップ角以上では、セルフアライニングトルク勾配をＫ３に設定し、基準セルフアライニングトルク特性の非線形性を図１４中のＯＭＮのように直線近似して設定することが望ましい。この場合、セルフアライニングトルク勾配Ｋ３を予め実験的に求めて設定し、走行中に勾配Ｋ３を同定し補正することが望ましい。又、点Ｍは実セルフアライニングトルクの変極点（点Ｐ）をもとに設定するとよい。例えば、実セルフアライニングトルクの変極点Ｐを求め、変極点Ｐのスリップ角αｐから所定値だけ大きいスリップ角αｍを点Ｍとして設定する。

更に、スリップ角に対する基準セルフアライニングトルクは路面摩擦係数μの影響を受けるため、図１５に示すように実セルフアライニングトルクＴsaaの変極点Ｐにもとづき基準セルフアライニングトルクを設定することにより、高精度な基準セルフアライニングトルク特性を設定することができる。例えば、路面摩擦係数が低くなった場合、実セルフアライニングトルクＴsaaの特性は図１５の実線から破線のように変化する。即ち、路面摩擦係数μが低下すると実セルフアライニングトルクＴsaaの変極点が点Ｐから点Ｐ’に変化することになる。従って、基準セルフアライニングトルク特性（Ｔsat）をＯＭＮからＯＭ’Ｎ’に変化させる必要がある。この場合において、前述のように点Ｍ’は変極点Ｐ’に基づいて設定されるため、路面摩擦係数が変化しても、その変化に追従して基準セルフアライニングトルク特性を設定することが可能となる。

第２実施形態によれば、第１実施形態の（１）、（２）と同様の作用効果を奏する。
（第３実施形態）
次に、第３実施形態を図１６を参照して説明する。第３実施形態においては、第１実施形態の構成中、グリップ度演算部４１におけるグリップ度の演算の方法が異なっている。

第１実施形態では、車輪のニューマチックトレールの変化に着目して、セルフアライニングトルクに基づきグリップ度を求めるようにした。これに代えて、本実施形態でのグリップ度演算部４１は、路面摩擦に対するサイドフォースの余裕度に基づき、車輪に対する横方向のグリップの程度を表すグリップ度〈この場合のグリップ度をεｍとする）を推定する。

先ず、タイヤ発生力の理論モデル（ブラッシュモデル）によれば、車輪サイドフォースＦyfと実セルフアライニングトルクＴsaaの関係は、以下の式により表される。即ち、ξ＝１−｛Ｋｓ／（３・μ・Ｆｚ）｝・λとした場合において、
ξ＞０の場合は、Ｆyf＝μ・Ｆｚ・（１−ξ＾３） …（３）
ξ≦０の場合は、Ｆyf＝μ・Ｆｚ …（４）
又、
ξ＞０の場合は、Ｔsaa＝（ｌ・Ｋｓ／６）・λ・ξ＾３ …（５）
ξ≦０の場合は、Ｔsaa＝０ …（６）
となる。なお、「＾」は「累乗」を表し、従って、「＾３」は３乗を表す。ここで、Ｆｚは接地荷重、ｌはタイヤ接地面の接地長さ、Ｋｓはトレッド剛性に対応する定数、λは横スリップ（λ＝ｔａｎ（αｆ））であり、αｆは車輪スリップ角である。

一般的にξ＞０の領域では、車輪スリップ角αｆは小さいため、λ＝αｆとして扱うことができる。上記の式（３）から明らかなように、サイドフォースの最大値はμ・Ｆｚであるので、路面摩擦係数μに応じたサイドフォースの最大値に対する割合を路面摩擦利用率ηとするとη＝１−ξ＾３と表すことができる。従って、εｍ＝１−ηは路面摩擦余裕度ということになり、このεｍを車輪のグリップ度とするとεｍ＝ξ＾３となる。従って、上記式（５）は、以下のように表すことができる。
Ｔsaa＝（ｌ・Ｋｓ／６）・αｆ・εｍ …（７）
上記式（７）は、実セルフアライニングトルクＴsaaが車輪スリップ角αｆ及びグリップ度εｍに比例することを示している。そこで、グリップ度εｍ＝１（路面の摩擦利用率がゼロ、つまり摩擦余裕度が１）における特性を基準セルフアライニングトルク特性とすると、以下のようになる。
Ｔsau＝（ｌ・Ｋｓ／６）・αｆ …（８）
従って、上記式（７）及び式（８）から、グリップ度εｍは、
εｍ＝Ｔsaa／Ｔsau …（９）
として求めることができる。この式（９）には路面摩擦係数μが制御パラメータとして含まれていないことから明らかなように、グリップ度εｍは路面摩擦係数μを用いることなく算出することができる。この場合において、基準セルフアライニングトルクＴsauの勾配Ｋ４（＝ｌ・Ｋｓ／６）は、前述のブラッシュモデルを用いて予め設定することができる。又、実験的に求めることも可能である。更に、まず初期値を設定し、走行中に車輪スリップ角がゼロ近傍におけるセルフアライニングトルクの傾きを同定し、補正することとすれば、検出精度を向上させることができる。

例えば、図１６において、車輪スリップ角がαf2である場合、基準セルフアライニングトルクはＴsau2＝Ｋ４・αf2で演算される。そして、グリップ度εｍは、εｍ＝Ｔsaa2／Ｔsau2＝Ｔsaa2／（Ｋ４・αf2）として求められる。

而して、第１実施形態のニューマチックトレールに基づくグリップ度εに代えて、上記の路面摩擦余裕度に基づくグリップ度εｍを用いることができる。
なお、第１実施形態、第２実施形態のグリップ度εと第３実施形態のグリップ度εｍとは、図１７に示す関係となる。従って、この関係を表した、マップを予めＲＯＭ等に記憶しておき、電子制御装置１１にてグリップ度εを求めてグリップ度εｍに変換することができ、逆に、グリップ度εｍを求めてグリップ度εに変換してもよい。

なお、本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 前記実施形態では、ステアバイワイヤ式の４輪独立操舵方式の車両に具体化したが、非ステアバイワイヤ式の４輪独立操舵方式の車両に具体化してもよい。

○ 前記実施形態では、電子制御装置１１は目標車両挙動量演算手段として、目標ヨーレイトを演算し、車両制御目標値演算手段として、前記目標ヨーレイトと車両挙動量である実ヨーレイトγに基づいて、車両制御目標値を演算するようにしたが、これに限定するものではない。例えば、電子制御装置１１は目標車両挙動量演算手段として、目標車両挙動量である目標タイヤ横力を演算する手段と、目標車両挙動量である目標車両ヨーモーメントを演算する手段を含むようにしてもよい。そして、電子制御装置１１は、車両制御目標値演算手段として、前記目標タイヤ横力と車両挙動量であるタイヤ横力の偏差、及び前記目標車両モーメントと車両挙動量である実車両ヨーモーメントに基づいて、車両制御目標値を演算するようにしてもよい。

○前記実施形態では、駆動系のアクチュエータとして、駆動力配分装置７のアクチュエータとしたが、これに限定するものではなく、エンジンＥＧのスロットル開度を可変するアクチュエータでもよい。

○前記実施形態では、３つの系の統合制御を行うようにしたが、駆動系と制動系、駆動系と操舵系、又は操舵系と制動系の２つの系において、統合制御するようにしてもよい。

本発明を具体化した第１実施形態の車両の統合制御装置の概略構成ブロック図。 セルフアライニングトルクとサイドフォースの関係を示すグラフ。 図２のセルフアライニングトルクとサイドフォースの関係を簡略して示すグラフ。 電子制御装置１１の制御ブロック図。 グリップ度演算部４１の制御ブロック図。 車両の前後２輪モデルを示す説明図。 制御フローチャート。 サイドフォースに対するセルフアライニングトルクの特性を示すグラフ。 セルフアライニングトルクと推定時の補正に関する転舵機構の摩擦成分の特性を示すグラフ。 第２実施形態のスリップ角とセルフアライニングトルクからグリップ度を推定するグリップ度演算部４１のブロック図。 同じくスリップ角に対する車輪サイドフォース及びセルフアライニングトルクの関係を示すグラフ。 スリップ角に対するセルフアライニングトルクとの関係を示すグラフ。 スリップ角に対するセルフアライニングトルクとの関係を示すグラフ。 スリップ角に対するセルフアライニングトルクとの関係を示すグラフ。 スリップ角に対するセルフアライニングトルクとの関係を示すグラフ。 他の実施形態におけるスリップ角に対するセルフアライニングトルクとの関係を示すグラフ。 ニューマチックトレールに基づくグリップ度εと路面摩擦余裕度に基づくグリップ度εｍとの関係を示すグラフ。

符号の説明

７…駆動力配分装置（駆動力配分手段）
１１…電子制御装置（目標車両挙動量演算手段、車両制御目標値演算手段、推定手段、配分比設定手段、制御手段）
１２〜１５…車輪速度センサ
１３ａ〜１３ｄ…舵角センサ
１６ＦＲ，１６ＦＬ，１６ＲＲ，１６ＲＬ…操舵用アクチュエータ
１７ＦＲ，１７ＦＬ，１７ＲＲ，１７ＲＬ…ステアリングギヤ（操舵用アクチュエータとともに転舵機構を構成する。）
２４〜２７…ホイールシリンダ
２８…油圧回路
２９〜３２…液圧センサ
３３…ヨーレイトセンサ
３４…前後加速度センサ
３５…横加速度センサ
ＦＲＷ…右前輪
ＦＬＷ…左前輪
ＲＲＷ…右後輪
ＲＬＷ…左後輪
ＳＳ…操舵角センサ
ＴＳ１〜ＴＳ４…トルクセンサ
Ｍ２…トルク検出手段（転舵力指標検出手段）
Ｍ４…操舵角検出手段（操作量検出手段、車両挙動量検出手段）
Ｍ６…セルフアライニングトルク推定手段
Ｍ７…横加速度検出手段（車両挙動量検出手段）
Ｍ８…ヨーレイト検出手段（車両挙動量検出手段）
Ｍ９…サイドフォース推定手段（車輪指標推定手段）
Ｍ９ｘ…車速検出手段（車両挙動量検出手段）
Ｍ９ｙ…車輪スリップ角推定手段（車輪指標推定手段）
Ｍ１０…セルフアライニングトルク原点勾配推定手段
Ｍ１１…基準セルフアライニングトルク設定手段
Ｍ１２…グリップ度推定手段

Claims (8)

1. 車両挙動量を検出する車両挙動量検出手段と、
   制動系、駆動系、及び各車輪が独立操舵可能に設けられた操舵系に対する運転者の操作量を検出する操作量検出手段と、
   前記車両挙動量と操作量検出手段が検出した操作量に応じて、目標車両挙動量を演算する目標車両挙動量演算手段と、
   前記目標車両挙動量と前記車両挙動量に基づいて、車両制御目標値を演算する車両制御目標値演算手段と、
   路面に対する各車輪のグリップ度を推定する推定手段と、
   前記各車輪のグリップ度に応じて、前記操舵系、制動系、及び駆動系のアクチュエータのうち、少なくとも２つの系のアクチュエータに対する前記車両制御目標値の配分比を設定する配分比設定手段と、
   前記配分比に応じて配分された車両制御目標値に応じて前記少なくとも２つの系のアクチュエータを制御する制御手段を備えたことを特徴とする車両の統合制御装置。
2. 前記目標車両挙動量演算手段は、目標車両挙動量である目標ヨーレイトを演算するものであり、
   前記車両制御目標値演算手段は、前記目標ヨーレイトと車両挙動量である実ヨーレイトに基づいて、車両制御目標値を演算するものである請求項１に記載の車両の統合制御装置。
3. 前記駆動系は、前輪と後輪の駆動力を配分する駆動力配分手段を備え、前記制御手段は、前記駆動力配分手段が備えるアクチュエータを制御するものである請求項１又は請求項２に記載の車両の統合制御装置。
4. 前記推定手段は、前記グリップ度を、車輪のニューマチックトレールの変化に基づいて推定するものである請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項に記載の車両の統合制御装置。
5. 前記推定手段は、路面摩擦余裕度に基づくグリップ度を推定するものである請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項に記載の車両の統合制御装置。
6. 前記推定手段は、
   各車輪の転舵機構を含む操舵系に加わるトルクを含む転舵力指標を検出する転舵力指標検出手段と、
   該転舵力指標検出手段の検出信号に基づき、各車輪に生ずるセルフアライニングトルクを推定するセルフアライニングトルク推定手段と、
   前記車両挙動量検出手段の検出信号に基づき、前記車輪に対するサイドフォース及び車輪スリップ角を含む車輪指標のうちの少くとも一つの車輪指標を推定する車輪指標推定手段と、
   該車輪指標推定手段が推定した車輪指標に対する、前記セルフアライニングトルク推定手段が推定したセルフアライニングトルクの変化に基づき、各車輪に対するグリップ度を推定するグリップ度推定手段
   を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項に記載の車両の統合制御装置。
7. 前記車輪指標推定手段が推定した車輪指標と前記セルフアライニングトルク推定手段が推定したセルフアライニングトルクに基づき、基準セルフアライニントルクを設定する基準セルフアライニングトルク設定手段を具備し、前記グリップ度推定手段が、前記基準セルフアライニングトルク設定手段が設定した基準セルフアライニングトルクと前記セルフアライニングトルク推定手段が推定したセルフアライニングトルクとの比較結果に基づき、各車輪に対するグリップ度を推定するように構成したことを特徴とする請求項６に記載の車両の統合制御装置。
8. 前記基準セルフアライニングトルク設定手段は、前記車輪指標推定手段が推定した車輪指標に対する前記セルフアライニングトルク推定手段が推定したセルフアライニングトルクの特性を、少くとも原点を含む線形に近似させた基準セルフアライニングトルク特性を設定し、該基準セルフアライニングトルク特性に基づき、前記基準セルフアライニングトルクを設定するように構成したことを特徴とする請求項７に記載の車両の統合制御装置。

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