JP2019155970A - 車両の制御装置及び車両の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の目標ヨーレートと車両の限界ヨーレートに基づいて車輪の垂直荷重を最適に制御する。【解決手段】車両２０００の目標ヨーレートを算出する目標ヨーレート算出部２０２と、車輪の垂直荷重に基づいて最大ヨーレートを算出する最大ヨーレート算出部２０４と、目標ヨーレートと最大ヨーレートを比較するヨーレート比較部２１０と、目標ヨーレートが最大ヨーレートを超える場合に、車輪の垂直荷重の配分を変更した場合の改善後最大ヨーレートを算出する改善後最大ヨーレート算出部２０６と、改善後最大ヨーレートに基づいて垂直荷重を変更する垂直荷重制御部２１３と、を備える、車両の制御装置２００が提供される。【選択図】図２

Description

本発明は、車両の制御装置及び車両の制御方法に関する。

従来、例えば下記の特許文献１には、タイヤの横力余裕量および制動力余裕量に基づいて、ステアリング系制御装置による制御量と走行系制御装置による制御量との配分が決定される車両姿勢制御装置が記載されている。

特開２００５−３０６１２１号公報

車両の運転状況は、カーブの走行、登坂路、下り坂などの走行に応じて刻々と変化する。このため、運転状況に応じて車両を最適に制御することが望ましい。しかしながら、上記特許文献に記載された技術は、横力余裕量および制動力余裕量の範囲内でステアリング系制御装置による制御量と走行系制御装置による制御量を決定しているため、これらの余裕量の範囲を超える運転状態では車両を運転することができなかった。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、車両の目標ヨーレートと車両の限界ヨーレートに基づいて車輪の垂直荷重を最適に制御することが可能な、新規かつ改良された車両の制御装置及び車両の制御方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、車両の目標ヨーレートを算出する目標ヨーレート算出部と、車輪の垂直荷重に基づいて一次限界ヨーレートを算出する一次限界ヨーレート算出部と、前記目標ヨーレートと前記一次限界ヨーレートを比較するヨーレート比較部と、前記目標ヨーレートが前記一次限界ヨーレートを超える場合に、前記車輪の前記垂直荷重の配分を変更した場合の二次限界ヨーレートを算出する二次限界ヨーレート算出部と、前記二次限界ヨーレートに基づいて前記垂直荷重を変更する垂直荷重制御部と、を備える、車両の制御装置が提供される。

前記ヨーレート比較部は、前記目標ヨーレートと前記二次限界ヨーレートを比較し、
前記垂直荷重制御部は、前記目標ヨーレートが前記二次限界ヨーレート以下の場合は、前記目標ヨーレートに基づいて前記垂直荷重を変更するものであっても良い。

また、前記垂直荷重制御部は、前記目標ヨーレートに対応する前記車輪の横力から目標垂直荷重を算出し、前記目標垂直荷重に基づいて前記垂直荷重を変更するものであっても良い。

また、前記垂直荷重制御部は、前記目標ヨーレートが前記二次限界ヨーレートを超える場合は、前記垂直荷重を前記二次限界ヨーレートに対応する理想垂直荷重に変更するものであっても良い。

また、前記垂直荷重制御部は、前記車両に制動力を付与するブレーキアクチュエータ又は前記車両に制駆動力を付与する駆動力発生装置を制御することで、前記垂直荷重を変更するものであっても良い。

また、前記垂直荷重制御部は、後輪よりも前輪の配分が大きくなるように前記垂直荷重を変更するものであっても良い。

また、前記一次限界ヨーレート算出部は、ハブユニットセンサから検出される前記垂直荷重の実測値に基づいて前記一次限界ヨーレートを算出するものであっても良い。

また、前記二次限界ヨーレート算出部は、前記車輪の横力を前記垂直荷重の二次関数で表した関係式に基づいて、前記車輪の横力が最大値をとる場合の前記垂直荷重に基づいて前記二次限界ヨーレートを算出するものであっても良い。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、車両の目標ヨーレートを算出するステップと、車輪の垂直荷重に基づいて一次限界ヨーレートを算出するステップと、前記目標ヨーレートと前記一次限界ヨーレートを比較するステップと、前記目標ヨーレートが前記一次限界ヨーレートを超える場合に、前記車輪の前記垂直荷重の配分を変更した場合の二次限界ヨーレートを算出するステップと、前記二次限界ヨーレートに基づいて前記垂直荷重を変更するステップと、を備える、車両の制御方法が提供される。

以上説明したように本発明によれば、車両の目標ヨーレートと車両の限界ヨーレートに基づいて車輪の垂直荷重を最適に制御することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る車両の構成を示す模式図である。 本発明の一実施形態に係る車両システムの構成について説明するための模式図である。 本実施形態に係る車両システムで行われる処理を示すフローチャートである。 後輪の周りのモーメントの釣り合いを示す模式図である。 垂直荷重Ｆｚに対する横力Ｆｙの割合（＝Ｆｙ／Ｆｚ）が横滑り角に応じて変化する様子を示す特性図である。 垂直荷重ＦｚとＦｙ／Ｆｚの関係を示す特性図である。 車両を減速させて垂直荷重Ｆｚを前輪側へ多く配分することで、前輪と後輪の摩擦円の大きさが変化する様子を説明するための模式図である。 車両を減速させて垂直荷重Ｆｚを前輪側へ多く配分することで、前輪と後輪の摩擦円の大きさが変化する様子を説明するための模式図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

まず、図１を参照して、本発明の一実施形態に係る車両２０００の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る車両２０００を示す模式図である。図１に示すように、車両２０００は、前輪１００，１０２、後輪１０４，１０６、前輪１００，１０２及び後輪１０４，１０６のそれぞれを駆動する制駆動力発生装置（モータ）１０８，１１０，１１２，１１４、モータ１０８，１１０，１１２，１１４の駆動力を前輪１００，１０２及び後輪１０４，１０６のそれぞれに伝達するギヤボックス１１６，１１８，１２０，１２２及びドライブシャフト１３１，１３２，１３３，１３４、モータ１０８，１１０，１１２，１１４のそれぞれを制御するインバータ１２３，１２４，１２５，１２６、後輪１０４，１０６のそれぞれの車輪速（車両速度Ｖ）を検出する車輪速センサ１２７，１２８、前輪１００，１０２を操舵するステアリングホイール１３０、バッテリ１３６、舵角センサ１３８、パワーステアリング機構１４０、ブレーキアクチュエータ３００、を有して構成されている。

また、車両２０００は、ハブユニットセンサ１５０、ヨーレートセンサ１６０、アクセル開度センサ１７０、ブレーキセンサ１８０、車速センサ１９０、制御装置（コントローラ）２００を有して構成されている。

本実施形態に係る車両２０００は、前輪１００，１０２及び後輪１０４，１０６のそれぞれを駆動するためにモータ１０８，１１０，１１２，１１４が設けられている。このため、前輪１００，１０２及び後輪１０４，１０６のそれぞれで制駆動トルクを制御することもできる。なお、モータ１０８，１１０，１１２，１１４に制動力を発生させる場合、モータ１０８，１１０，１１２，１１４の回生制御を行うことで制動力が発生する。

各モータ１０８，１１０，１１２，１１４は、制御装置２００の指令に基づき各モータ１０８，１１０，１１２，１１４に対応するインバータ１２３，１２４，１２５，１２６が制御されることで、その駆動が制御される。各モータ１０８，１１０，１１２，１１４の駆動力は、各ギヤボックス１１６，１１８，１２０，１２２及びドライブシャフト１３１，１３２，１３３，１３４を介して前輪１００，１０２及び後輪１０４，１０６のそれぞれに伝達される。

パワーステアリング機構１４０は、ドライバーによるステアリングホイール１３０の操作に応じて、トルク制御又は角度制御により前輪１００，１０２の舵角を制御する。舵角センサ１３８は、運転者がステアリングホイール１３０を操作して入力したステアリング操舵角θｈを検出する。

ブレーキアクチュエータ３００は、前輪１００，１０２、後輪１０４，１０６のそれぞれに備えられ、前輪１００，１０２、後輪１０４，１０６のそれぞれの制動力を制御するアクチュエータである。

なお、本実施形態はこの形態に限られることなく、後輪１０４，１０６のみが独立して駆動力を発生する車両であっても良い。

図１に示すように、車両の座標系として、車両の進行方向をｘ軸、車両の左右方向をｙ軸として定義する。また、車両の上下方向をｚ軸として定義する。ｘ軸は車両の加速方向を正の方向とし、ｙ軸は右方向を正の方向とし、ｚ軸は上方向を正の方向とする。

次に、図２を参照して、本発明の一実施形態に係る車両システム１０００の構成について説明する。この車両システム１０００は、車両２０００に搭載される。図２に示すように、本実施形態に係る車両システム１０００は、ハブユニットセンサ１５０、舵角センサ１３８、車速センサ１９０、制御装置２００、ブレーキアクチュエータ３００、インバータ１２３，１２４，１２５，１２６、モータ１０８，１１０，１１２，１１４、を有して構成されている。

制御装置２００は、車両システム１０００の全体を制御する。制御装置２００は、目標ヨーレート算出部２０２、最大ヨーレート算出部（一次限界ヨーレート算出部）２０４、理想車輪垂直荷重算出部２０６、改善後最大ヨーレート算出部（二次限界ヨーレート算出部）２０８、ヨーレート比較部２１０、垂直荷重制御部２１２、を有して構成されている。図２に示す制御装置２００の構成要素は、回路（ハードウェア）、またはＣＰＵなどの中央演算処理装置とこれを機能させるためのプログラム（ソフトウェア）から構成することができる。

ハブユニットセンサ１５０は、車輪のハブに設けられており、前輪１００，１０２及び後輪１０４，１０６に作用する作用力を検出する。ハブユニットセンサ１５０によって検出される作用力には、前後力Ｆｘ、横力Ｆｙおよび上下力Ｆｚを含む三方向の分力と、ハブ（車軸）の軸周りのトルクＴｙとがある。前後力Ｆｘは、前輪１００，１０２及び後輪１０４，１０６の接地面に発生する摩擦力のうち車輪中心面に平行な方向（ｘ軸方向、前後方向）に発生する分力であり、横力Ｆｙは、車輪中心面に直角な方向（ｙ軸方向、横方向）に発生する分力である。なお、車輪中心面は、車軸と直交し、車輪幅の中央を通る面をいうものとする。一方、上下力Ｆｚは、鉛直方向（ｚ軸）に作用する力、いわゆる、垂直荷重である。トルクＴｙは、タイヤ８００の車軸回りのトルク（ねじり力）である。

例えば、ハブユニットセンサ１５０は、ひずみゲージと、このひずみゲージから出力される電気信号を処理し、作用力に応じた検出信号を生成する信号処理回路とを主体に構成されている。ハブに生じる応力は作用力に比例するという知得に基づき、ひずみゲージをハブに埋設することにより、作用力が直接的に検出される。なお、ハブユニットセンサ１５０の具体的な構成については、例えば、特開平０４−３３１３３６号公報、特開平１０−３１８８６２号公報、特許第４２７７７９９号等に開示されている構成を採用できる。ハブユニットセンサ１５０は、ドライブシャフト１３１，１３２，１３３，１３４に設けられていても良い。

本実施形態では、目標ヨーレートに対してタイヤ力限界値（摩擦円の大きさ）が不足している場合に、タイヤにかかる垂直方向の荷重の移動を行い、タイヤ力限界値を制御して所望のヨーレートによる旋回を可能とする。タイヤ力限界値はタイヤにかかる垂直荷重に依存して増減するため、タイヤにかかる垂直荷重Ｆｚを制御することで、タイヤ力限界値を制御することができ、より高い運動性能を発揮することができる。

車両２０００の走行中において、現在の目標ヨーレートによる旋回を、現在の車両重量配分とタイヤ力限界値で達成できないとき、前輪１００，１０２及び後輪１０４，１０６のタイヤにかかる垂直荷重Ｆｚを制御し、各車輪のタイヤ力限界値を調整することによって目標ヨーレートを達成する。垂直荷重Ｆｚの制御は、モータ１０８，１１０，１１２，１１４、ブレーキアクチュエータ３００といった車両前後加速度を制御する構成要素によって行う。

制御装置２００で行われる処理の概要としては、先ず、走行中の車両２０００の目標ヨーレートを求め、現在の各車輪の垂直荷重によって定まるタイヤ力限界値に基づいて一次限界ヨーレートを算出する。そして、目標ヨーレートが一次限界ヨーレートを超える場合は、カーブを曲がり切れない可能性があるため、垂直荷重の荷重配分を変更し、各車輪の理想垂直荷重配分に基づいたタイヤ力限界値を推定して、二次限界ヨーレートを算出する。

そして、目標ヨーレートと二次限界ヨーレートを比較し、目標ヨーレートが二次限界ヨーレート以下の場合は、車両２０００を減速させ、荷重を前輪に分配して目標ヨーレートでの旋回を実現する。

図３は、本実施形態に係る車両システム１０００で行われる処理を示すフローチャートである。図３に示す処理は、制御装置２００にて所定の周期毎に行われる。先ず、ステップＳ１０では、目標ヨーレート決定部２０２が、車両２０００の目標ヨーレートｒを算出する。目標ヨーレートｒは、線形二輪モデルに基づいて、以下の式（１）から算出することができる。

但し、式（１）において、ｌｆは車両重心から前輪の距離、ｌｒは車両重心から後輪の距離、Ｋｆは前輪のコーナリングパワー、Ｋｒは後輪のコーナリングパワー、Ｉはヨー慣性、ｒはヨーレート（目標ヨーレート）、βは横滑り角、Ｖは車両速度、δはタイヤ舵角である。例えば、式（１）に車両速度Ｖ、タイヤ舵角δ、ｌｆ，ｌｒ，Ｋｆ，Ｋｒなどの車両諸元を代入することで、目標ヨーレートｒが求まる。タイヤ舵角δは、舵角センサ１３８から得られる操舵角θｈとステアリングギヤ比によって求めることができる。

なお、目標ヨーレートの算出は、式（１）から算出する方法に限定されるものではなく、例えば車両前方を撮影するカメラの画像から車両前方の車線の曲率を認識し、曲率に応じて目標ヨーレートを算出するなど、任意の手法を採用することができる。

次のステップＳ１２では、現在の路面摩擦係数μと車輪垂直荷重Ｆｚを取得する。路面摩擦係数μとして、予め設定された値を用いることができる。また、路面摩擦係数μは、車両前方の路面を撮影するカメラの画像に基づいて推定するなど、任意の方法で取得しても良い。車輪垂直荷重Ｆｚとして、ハブユニットセンサ１６０の検出値（上下力Ｆｚ）を取得する。車輪垂直荷重Ｆｚについても他の任意の方法で取得しても良い。次のステップＳ１４では、最大ヨーレート算出部２０が、現在の走行状態における車両の最大ヨーレート（一次限界ヨーレート）を算出する。ここで、横方向加速度をｙ”、車両速度をＶ、すべり角速度をβ’、ヨーレートをｒとすると、以下の式（２）の関係が成立する。
ｙ”＝Ｖ（β’＋ｒ） ・・・（２）

車両重量をｍとすると、式（２）より、以下の式（３）が得られる。

Ｆｙ＝ｍＶ（β’＋ｒ） ・・・（３）

式（３）において、すべり角速度β’≒０とすると、以下の式（４）の関係が得られる。式（４）における横力Ｆｙは、ステップＳ１２で取得した路面摩擦係数μと垂直荷重Ｆｚとを乗算することで得られる。従って、横力Ｆｙ、車両速度Ｖ、車両重量ｍを式（４）に代入することで、最大ヨーレートｒを算出することができる。

Ｆｙ＝ｍＶｒ ・・・（４）

次のステップＳ１６では、ヨーレート比較部２１０が、最大ヨーレートと目標ヨーレートの値を比較し、目標ヨーレート＞最大ヨーレートであるか否かを判定する。そして、目標ヨーレート＞最大ヨーレートの場合は、ステップＳ１８へ進む。一方、目標ヨーレート≦最大ヨーレートの場合は、ステップＳ１９へ進む。
通常旋回を行う。

ステップＳ１８へ進んだ場合、目標ヨーレートが最大ヨーレートを上回っているため、このままの状態で旋回を行うとカーブを曲がり切れない可能性がある。そこで、ステップＳ１８以降の処理では、車両を減速させて車輪の垂直荷重を変化させることで、摩擦円の大きさを制御し、所望の旋回を実現する。一方、ステップＳ１９へ進んだ場合は、目標ヨーレートが最大ヨーレート以下であるため、垂直荷重を変化させることなく通常の旋回を行う。

このため、先ずステップＳ１８では、垂直荷重を変化させた場合に、現在の路面摩擦係数μの条件で最大横力を発生させる理想車輪垂直荷重を計算する。理想車輪垂直荷重の算出は、理想車輪垂直荷重算出部２０６によって行われる。次のステップＳ２０では、改善後最大ヨーレート算出部２０８が、垂直荷重を変化させた場合の改善後の最大ヨーレート（二次限界ヨーレート）を算出する。

以下では、ステップＳ１８，Ｓ２０の処理について詳細に説明する。一例として、左右輪の操舵角差はないものとし、横滑り角が小さいものと仮定し、平面二輪モデルを想定する。ここで、ある路面に対する摩擦係数μのＦｚへの依存性が分かっているものとすると、ＦｚとＦｙ／Ｆｚとは、比例の関係にある。すなわち、Ｆｙ=ａ＊Ｆｚ^２＋ｂ＊Ｆｚの関係が成立する。従って、ＦｙはＦｚの二次関数であり、Ｆｙは最大値（極値）を有する。このＦｙの最大値を改善後最大タイヤ力と定義する。

一例として、減速Ｇは後輪１０４，１０６のみで発生させるものと仮定し、操舵は前輪１００，１０２で行うものとする。つまり、減速時の前後力Ｆｘは後輪１０４，１０６で発生させ、旋回の横力Ｆｙは前輪１００，１０２で発生させるものとする。従って、前輪１００，１０２の前後力Ｆｘと後輪１０４，１０６の横力Ｆｙはゼロとなる。また、ハブユニットセンサ１５０より取得可能な各車輪の三分力について、前輪又は後輪のｘ成分およびｙ成分の力は、それぞれ左右２輪分の和になる。

車両２０００を減速することにより、車両重心に前後方向の力Ｆｘが発生するものとする。図４に示すように、後輪１０４，１０６の周りのモーメントの釣り合いを考えると、減速による前後方向の力Ｆｘを加えた時の前輪１００，１０２の垂直荷重Ｆｚは以下の式（５）で表すことができる。

但し、式（５）において、ｍｇは車両重量［Ｎ］、ｌｒは車両重心から後輪の距離、Ｌはホイールベース、ｈは車両の重心高さである。

図５は、垂直荷重Ｆｚに対する横力Ｆｙの割合（＝Ｆｙ／Ｆｚ）が滑り角に応じて変化する様子を示す特性図である。図５に示す実線、一点鎖線、破線の特性は、垂直荷重Ｆｚの値が異なる３つの特性を示しており、実線の特性、一点鎖線の特性、破線の特性の順で垂直荷重Ｆｚの値が小さくなる。一例として、実線の特性ではＦｚ＝７０００［Ｎ］であり、一点鎖線の特性ではＦｚ＝４５００［Ｎ］であり、破線の特性ではＦｚ＝２０００［Ｎ］である。なお、図５に示す特性は、タイヤ及び路面の状態に依存して異なる特性を示し、実験から得ることができる。

図５に示すように、滑り角がある程度以上大きくなると（図５に示す領域Ａ１）、Ｆｙ／Ｆｚの値は飽和する。図５に示す例では、領域Ａ１において、垂直荷重Ｆｚと同等の横力Ｆｙが生じることが判る。従って、領域Ａで旋回を行うことで、最大の摩擦係数を発揮させることができ、横力Ｆｙを最大限に高めることができるため、効率良く最大ヨーレートを増加させることができる。ステップＳ２０では、この特性に基づいて、改善後最大ヨーレートを求める。

図５に示すように、領域Ａでは、垂直荷重Ｆｚが小さいほどＦｙ／Ｆｚの値が大きくなる。図６は、領域Ａにおける、垂直荷重ＦｚとＦｙ／Ｆｚの関係を示す特性図である。図６に示すように、垂直荷重ＦｚとＦｙ／Ｆｚとは線形の関係がある。図６に示す特性は、制御装置２００が備えるメモリ等に予め記憶されており、理想車輪垂直荷重、最大ヨーレートの算出の際に用いられる。なお、図６に示す特性は、タイヤ及び路面の状態を示すパラメータに応じて異なる特性を示すため、制御装置２００は、これらの複数のパラメータに応じた特性を記憶しておき、理想車輪垂直荷重、最大ヨーレートの算出の際に、運転状況に応じて選択した特性を用いても良い。

図６に示す関係性を線形近似し、比例係数をP_lc、切片をP_lc0とおくと、以下の式（６）が得られる。式（６）において、P_lc＞０とする。

式（６）から明らかなように、横力Ｆｙは、垂直荷重Ｆｚの二次方程式と見做すことができ、上に凸の関数となる。Ｆｙが単調増加となる条件は、以下の式（７）で表すことができる。また、式（７）の左辺が０となるときに、横力Ｆｙは最大値をとる。

従って、ステップＳ１８では、式（７）の左辺が０となるときの垂直荷重Ｆｚを、最大横力を発生させる理想車輪垂直荷重として算出する。また、ステップＳ２０では、式（６）のＦｚに理想車輪垂直荷重を代入して最大タイヤ横力を算出し、式（４）を用いてヨーレートに変換することで、改善後最大ヨーレートを算出する。

また、ＦｚとＦｘの関係は、式（５）で既に求められているため、式（７）に式（５）を代入すると、以下の式（８）が得られ、横力Ｆｙが最大値となるときの前後力Ｆｘを求めることができる。具体的に、式（８）を満たすとき横力Ｆｙは単調増加となり、以下の式（９）を満たすＦｘを減速時に車両２０００に付与すると、横力Ｆｙは最大値をとることになる。

また、Ｆｘは最大タイヤ力によって最大値が規定され、最大タイヤ力を超える制動力を付与することはできない。このため、式（９）から求まる前後力Ｆｘ、または前後方向の最大タイヤ力のいずれか小さい方によって規定されるＦｙを最大横力とする。

従って、ステップＳ１６で最大ヨーレートが目標ヨーレートを超えている場合は、車両２０００を減速して垂直荷重を前輪側に分配することで、改善後最大ヨーレートまで車両２０００の目標ヨーレートを許容することができる。換言すれば、目標ヨーレートが改善後最大ヨーレート以下であれば、目標ヨーレートでの旋回が可能である。

このため、次のステップＳ２２では、ヨーレート比較部２１０が、改善後最大ヨーレートと目標ヨーレートを比較し、改善後最大ヨーレート＞目標ヨーレートであるか否かを判定する。そして、改善後最大ヨーレート＞目標ヨーレートの場合はステップＳ２４へ進む。

ステップＳ２４へ進んだ場合、目標ヨーレートが改善後最大ヨーレートよりも小さいため、減速により垂直荷重を前輪側に分配することで、目標ヨーレートでの旋回が可能である。一方、目標ヨーレートよりも改善後最大ヨーレートの方が十分大きい場合に、改善後最大ヨーレートを発揮できる状態まで車両を減速すると、目標ヨーレートに対して過剰に減速が行われることになる。

従って、ステップＳ２４では、垂直荷重制御部２１２が、目標ヨーレートを満たすために必要十分な垂直荷重を算出する。目標ヨーレートはステップＳ１０で算出しているため、ヨーレートｒと横力Ｆｙの関係を示す式（４）から目標ヨーレートに対応する横力Ｆｙを求め、最大タイヤ力の線形近似式を示す式（６）より、目標ヨーレートに対応する横力Ｆｙを生じさせるための垂直荷重Ｆｚ、すなわち目標ヨーレートで旋回するための垂直荷重Ｆｚの目標値が求まる。

目標ヨーレートで旋回するためのＦｚが求まると、車両に関するモーメントの釣り合いを示す以下の式（５）より、減速に必要な前後力Ｆｘの目標値を求めることができる。

ステップＳ２６では、垂直荷重制御部２１２が、後輪１０４，１０６のモータ１１２，１１４、ブレーキアクチュエータ３００を制御して、ハブユニットセンサ１５０から得られる前輪１００，１０２の垂直荷重Ｆｚが目標ヨーレートで旋回するための目標値と一致するように制御を行う。また、垂直荷重制御部２１２は、ハブユニットセンサ１５０から得られる後輪１０４，１０６の前後力Ｆｘが目標値と一致するように、後輪１０４，１０６のモータ１１２，１１４、ブレーキアクチュエータ３００を制御する。

次のステップＳ２８では、垂直荷重Ｆｚを目標値に制御した状態で車両２０００を旋回させる。次のステップＳ３０では、旋回が終了したか否かを判定し、旋回が終了した場合は処理を終了する。一方、旋回が終了していない場合は、ステップＳ１０に戻り、以降の処理を再度行う。

また、ステップＳ２２で改善後最大ヨーレート≦目標ヨーレートの場合は、ステップＳ３２へ進む。ステップＳ３２へ進んだ場合、目標ヨーレートが改善後最大ヨーレート以上であるため、改善後最大ヨーレートで旋回を行うため、垂直荷重Ｆｚを理想車輪垂直荷重に制御する。

ステップＳ３２では、垂直荷重制御部２１２が、後輪１０４，１０６のモータ１１２，１１４、ブレーキアクチュエータ３００を制御して、前輪１００，１０２の垂直荷重Ｆｚが理想車輪垂直荷重と一致するように制御を行う。また、式（５）のＦｚにステップＳ１８で求めた理想車輪垂直荷重を代入して得られる前後力Ｆｘに基づいて制御を行っても良い。垂直荷重制御部２１２は、ハブユニットセンサ１５０から得られる後輪１０４，１０６の前後力Ｆｘが、理想車輪垂直荷重から求まる前後力Ｆｘと一致するように、後輪１０４，１０６のモータ１１２，１１４、ブレーキアクチュエータ３００を制御する。これにより、目標ヨーレートに最も近い最大限のヨーレートで旋回を行うことができる。

以上の処理により、例えば車両２０００が直線路からカーブに進入する場合、あるいは、車両２０００がカーブを走行中に運転者がステアリングホイール１３０の切り増しを行う場合などにおいて、車両速度Ｖとステアリングホイール１３０の舵角によって目標ヨーレートが算出される。そして、目標ヨーレートと最大ヨーレートの比較、目標ヨーレートと改善後最大ヨーレートとの比較に応じて、垂直荷重が制御される。これにより、車両２０００が確実に旋回を行うことが可能となる。

図７及び図８は、車両２０００を減速させて垂直荷重Ｆｚを前輪１００，１０２側へ多く配分することで、前輪１００，１０２と後輪１０４，１０６の摩擦円の大きさが変化する様子を説明するための模式図である。なお、図７及び図８は、カーブの初期において、前輪１００，１０２のみが横力Ｆｙに寄与すると仮定した場合を示している。

図７は、車両２０００を減速させる前の状態を示す模式図である。この状態では、前輪１００，１０２と後輪１０４，１０６に均等に垂直荷重Ｆｚがかかっている。図７に示すように、前輪１００の摩擦円の大きさはＣ_ＦＬ、前輪１０２の摩擦円の大きさはＣ_ＦＲである。また、後輪１０４の摩擦円の大きさはＣ_ＲＬ、後輪１０６の摩擦円の大きさはＣ_ＲＲである。図７に示す状態では、Ｃ_ＦＬ＝Ｃ_ＦＲ＝Ｃ_ＲＬ＝Ｃ_ＲＲである。

図８は、図３のステップＳ２６において、車両２０００を減速して垂直荷重を変化させた状態を示す模式図である。車両２０００を減速することで、前輪１００の摩擦円の大きさＣ_ＦＬ，Ｃ_ＦＲは、図７よりも大きくなる。また、後輪１０４の摩擦円の大きさＣ_ＲＬ，Ｃ_ＲＲは、図７よりも小さくなる。なお、図８において、減速前の摩擦円の大きさは破線で示している。

図８に示すように、前輪１００，１０２に垂直荷重を移動させることで、前輪１００，１０２の摩擦円が拡大し、後輪１０４，１０６の摩擦円が縮小される。これにより、前輪１００，１０２が発生可能な横力Ｆｙを摩擦円の拡大により増加させることができ、目標ヨーレートでの旋回に必要な横力Ｆｙを生じさせることが可能である。

以上説明したように本実施形態によれば、目標ヨーレートが最大ヨーレートを超えている場合は、車輪の垂直荷重を変更することで得られる改善後最大ヨーレートの範囲内で車両２０００を旋回させることが可能となる。また、目標ヨーレートが改善後最大ヨーレートよりも小さい場合は、目標ヨーレートでの旋回が可能な垂直に制御することで、過度な垂直荷重の変更を抑制することが可能となる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１０８，１１０，１１２，１１４ モータ
２００ 制御装置
２０２ 目標ヨーレート算出部
２０４ 最大ヨーレート算出部
２０８ 改善後最大ヨーレート算出部
２１０ ヨーレート比較部
２１２ 垂直荷重制御部
３００ ブレーキアクチュエータ

Claims (9)

1. 車両の目標ヨーレートを算出する目標ヨーレート算出部と、
   車輪の垂直荷重に基づいて一次限界ヨーレートを算出する一次限界ヨーレート算出部と、
   前記目標ヨーレートと前記一次限界ヨーレートを比較するヨーレート比較部と、
   前記目標ヨーレートが前記一次限界ヨーレートを超える場合に、前記車輪の前記垂直荷重の配分を変更した場合の二次限界ヨーレートを算出する二次限界ヨーレート算出部と、
   前記二次限界ヨーレートに基づいて前記垂直荷重を変更する垂直荷重制御部と、
   を備えることを特徴とする、車両の制御装置。
2. 前記ヨーレート比較部は、前記目標ヨーレートと前記二次限界ヨーレートを比較し、
   前記垂直荷重制御部は、前記目標ヨーレートが前記二次限界ヨーレート以下の場合は、前記目標ヨーレートに基づいて前記垂直荷重を変更することを特徴とする、請求項１に記載の車両の制御装置。
3. 前記垂直荷重制御部は、前記目標ヨーレートに対応する前記車輪の横力から目標垂直荷重を算出し、前記目標垂直荷重に基づいて前記垂直荷重を変更することを特徴とする、請求項２に記載の車両の制御装置。
4. 前記垂直荷重制御部は、前記目標ヨーレートが前記二次限界ヨーレートを超える場合は、前記垂直荷重を前記二次限界ヨーレートに対応する理想垂直荷重に変更することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の車両の制御装置。
5. 前記垂直荷重制御部は、前記車両に制動力を付与するブレーキアクチュエータ又は前記車両に制駆動力を付与する駆動力発生装置を制御することで、前記垂直荷重を変更することを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の車両の制御装置。
6. 前記垂直荷重制御部は、後輪よりも前輪の配分が大きくなるように前記垂直荷重を変更することを特徴とする、請求項５に記載の車両の制御装置。
7. 前記一次限界ヨーレート算出部は、ハブユニットセンサから検出される前記垂直荷重の実測値に基づいて前記一次限界ヨーレートを算出することを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の車両の制御装置。
8. 前記二次限界ヨーレート算出部は、前記車輪の横力を前記垂直荷重の二次関数で表した関係式に基づいて、前記車輪の横力が最大値をとる場合の前記垂直荷重に基づいて前記二次限界ヨーレートを算出することを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の車両の制御装置。
9. 車両の目標ヨーレートを算出するステップと、
   車輪の垂直荷重に基づいて一次限界ヨーレートを算出するステップと、
   前記目標ヨーレートと前記一次限界ヨーレートを比較するステップと、
   前記目標ヨーレートが前記一次限界ヨーレートを超える場合に、前記車輪の前記垂直荷重の配分を変更した場合の二次限界ヨーレートを算出するステップと、
   前記二次限界ヨーレートに基づいて前記垂直荷重を変更するステップと、
   を備えることを特徴とする、車両の制御方法。
   

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