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JP2005008019A - 車両走行状態制御システムおよび車両走行状態制御方法 - Google Patents

車両走行状態制御システムおよび車両走行状態制御方法 Download PDF

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JP2005008019A JP2003173853A JP2003173853A JP2005008019A JP 2005008019 A JP2005008019 A JP 2005008019A JP 2003173853 A JP2003173853 A JP 2003173853A JP 2003173853 A JP2003173853 A JP 2003173853A JP 2005008019 A JP2005008019 A JP 2005008019A
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driving
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護 沢田
Hiraki Matsumoto
平樹 松本
Tsutomu Tashiro
勉 田代
Mamoru Mabuchi
衛 馬渕
Takehito Fujii
丈仁 藤井
Motoaki Kataoka
資章 片岡
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Denso Corp
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Abstract

【課題】駆動力のロスを的確に補正し、駆動力の効率を高める。
【解決手段】両車軸の回転速度の比(Vr/Vd)に基づいてエンジンのトルクTdの補正を行なう。トルクTdの前回値がTd_now、今回求めたい補正後の値(今回値)がTd_newであるとすると、Td_newに対して回転速度の比を乗算する。このように、前回値に対して補正用係数である(Vr/Vd)を乗算することにより、今回値を求めることが可能となる。これに応じて、エンジンの指令値を補正することで、後輪RR、RLに発生させる駆動力が補正され、それに応じて転動輪である前輪FR、FLに伝えられる駆動力のロスが補正される。従って、エンジンパワーの伝達が高い効率で行われるようにすることが可能となる。
【選択図】 図2

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動力のロスを減少させることにより目標駆動力が得られるようにする車両走行状態制御システムおよび車両走行状態制御方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、運転者によるアクセルペダルの踏み込み状態の変化に目標駆動力を追従させる技術が例えば、特許文献1、特許文献2に提案されている。
【0003】
特許文献1では、加速抵抗トルクに基づいて、路面の勾配を推定し、自動変速器の変速比を補正することで、上り勾配における駆動力を確保できるようにしている。
【0004】
特許文献2では、車両運転状態から走行駆動系の定常的な目標駆動力を求め、この定常的な目標駆動力の制御周期間における変化量に基づき、過渡的な目標駆動力の時系列波形を決定している。また、時系列波形から、目標駆動力増減分の時系列データを求めると共に、この時系列データに基づいて目標駆動力増減分を求める。そして、前回の過渡的な目標駆動力に対して目標駆動力増減分を加算することにより、今回の過渡的な目標駆動力を求め、定常的な目標駆動力の変化時にも目標駆動力の過渡制御を可能としている。
【0005】
また、アクセルペダルの踏み込みが一定な場合に、走行抵抗の急変に基づく車両ショックを防止するものが例えば特許文献3に提案されている。具体的には、車速および加速度に基づいて走行抵抗推定値を求め、その推定値に基づいて目標駆動力を設定するようにしている。
【0006】
【特許文献1】
特開平9−242862号公報
【0007】
【特許文献2】
特開平10−329585号公報
【0008】
【特許文献3】
特開2000−297664号公報
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
上記した特許文献1〜3に示す技術では、得たい駆動力が得られないような路面を走行するような場合に、エンジンに対する指令値を上げることで得たい駆動力(パワー)が得られるようにしている。このため、駆動力をロスするような路面の場合に、さらに駆動力を上昇させる制御を行っており、より駆動力のロスを大きくしている。
【0010】
本発明は上記点に鑑みて、駆動力のロスを的確に補正し、駆動力の効率を高められる車両走行状態制御システムおよび車両走行状態制御方法を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、車両に搭載され、動力を発生させる動力源(5)と、車両における転動輪が取り付けられた第1の車軸(11a)と、車両における駆動輪が取り付けられ、動力源からの動力が伝達されて、駆動輪を回転させることで駆動力を発生させる第2の車軸(11b)と、第1の車軸の回転状態と第2の車軸の回転状態とを検知する車軸回転状態検知手段(120、130)と、車軸回転状態検知手段が検知した第1、第2の車軸それぞれの回転状態に基づいて駆動力を補正する駆動力補正手段(150)と、を備えていることを特徴としている。
【0012】
このように、両車軸の回転状態、例えば、請求項4に示すような回転速度に基づいて駆動力を補正することで、駆動力のロスを補正することができる。これにより、駆動力の効率を高めることが可能となる。
【0013】
例えば、請求項2に示すように、第1、第2の車軸における回転状態の差に基づいて駆動力を補正することができる。また、請求項3に示すように、第1、第2の車軸における回転状態の比に基づいて駆動力を補正することもできる。
【0014】
請求項5に記載の発明では、駆動力補正手段は、動力源が発生させる動力を補正することで、駆動力を補正するようになっていることを特徴としている。このように、動力源が発生させる動力自体を補正することで、駆動力を補正することが可能である。例えば、請求項6に示すように、アクセルペダル操作に応じた指令値に基づいて動力を発生させるエンジンが動力源である場合、駆動力補正手段にて指令値を補正することにより動力を補正することができる。
【0015】
請求項7に記載の発明では、車両における各車輪それぞれに制動力を発生させる制動力発生部(10a〜10d)と、制動力発生部が発生させる制動力を制御する制動力制御手段(9)とを備え、駆動力補正手段は、制動力制御手段を介し、制動力発生部にて各車輪に制動力を発生させることで、駆動力を補正するようになっていることを特徴としている。
【0016】
このように、制動力発生部にて制動力を発生させることによっても、駆動力を補正することが可能である。
【0017】
請求項8ないし14に記載の発明は、請求項1ないし7に示した発明の対象を方法として記載したものであり、上記各請求項と同様の効果を得ることが可能である。
【0018】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【0019】
【発明の実施の形態】
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態における車両走行状態制御システムについて説明する。本実施形態では、車両前輪FR、FLが転動輪、車両後輪RR、RLが駆動輪となるFR車に車両走行状態制御システムを備えた場合を示している。図1に、本実施形態の車両走行状態制御システムの概略構成を示し、以下、図1に基づいて車両走行状態制御システムの構成についての説明を行う。
【0020】
車両走行状態制御システムは、車両に備えられた各種センサ群1a〜1d、2、3、車両統括ECU4、エンジン5、エンジンECU6、オートマチックトランスミッション(以下、ATという)7、トランスミッションECU8、ブレーキECU9および制動力発生部10a〜10dを備えた構成となっている。
【0021】
各種センサ群1a〜1d、2、3は、車輪速度センサ1a〜1d、エンジン回転数センサ2、吸入空気量センサ3を備えた構成となっている。
【0022】
車輪速度センサ1a〜1dは、車両に備えられる各車輪FR、FL、RR、RL毎に備えられており、複数の車輪速度センサ1a〜1dそれぞれから対応する各車輪FR、FL、RR、RLの車輪速度信号が出力されるようになっている。各車輪速度信号は、周知のように各車輪FR、FL、RR、RLにおける車輪速度の演算、車体速度の演算、スリップ率の演算等に用いられるが、本実施形態では、その以外に車輪が取り付けられる各車軸11a、11b、すなわち転動軸11aと駆動軸11bの回転状態を示す回転速度Vr、Vdの演算にも用いられる。
【0023】
エンジン回転数センサ2は、動力を発生させる動力源となるエンジン5の回転速度を求めるためのものであり、吸入空気量センサ3は、エンジン5の吸入空気量を求めるものである。なお、本実施形態では、これらエンジン回転数センサ2と吸入空気量センサ3を備えた構成としているが、エンジン5の回転速度や吸入空気量についてはエンジンECU6が出力するエンジン制御信号に基づいて推定することも可能である。
【0024】
車両統括ECU4は、エンジンECU6からのエンジン制御信号、トランスミッションECU8、ステアリング12からの入力信号、ブレーキECU9からのブレーキ制御信号および車輪速度センサ1a〜1dからの検知信号を受け取り、それら各信号に基づいて各種演算を行うようになっている。そして、車両統括ECU4から、その演算結果に応じた制御信号がエンジンECU6、ブレーキECU9、トランスミッションECU8のいずれかに出力され、車両走行状態制御が行われるようになっている。
【0025】
エンジンECU6は、動力調整手段に相当するもので、図示しないアクセルペダルの操作量に応じたエンジン制御を行う。エンジンECU6は、動力指令値を示すエンジン制御信号を出力し、このエンジン制御信号に基づいてエンジン制御が行われる。また、エンジンECU6では、エンジン回転数センサ2や吸入空気量センサ3からの検知信号やその他の制御信号など、さらには車両統括ECU4からの制御信号に基づいて各種演算を行い、その演算結果に基づいてエンジン制御信号を調整する。例えば、エンジンECU6は、基本的にはアクセルペダルの操作量に基づいてエンジンパワーを決定し、それに対応するエンジン制御信号を発生させているが、車両統括ECU4からエンジンパワーを減ずる制御を実行させるという制御信号が送られてくると、それに基づいてエンジンパワーを減じるための演算を行い、その演算結果に応じたエンジン制御信号を出力するようになっている。そして、このエンジン制御信号に基づき、エンジン5のトルクや回転数などが調整されて、エンジンパワーが減らされるような制御が実行される。
【0026】
トランスミッションECU8は、図示しないシフトレバーの位置に応じてAT7のギア切替え(変速)を行うものであり、トランスミッション制御信号をAT7に向けて出力することでAT7のギア切替えを行っている。また、トランスミッションECU8では、車輪速度センサ1a〜1dからの車輪速度信号やエンジンECU6で演算されるエンジントルク等を示す信号を受け取り、それらの信号に基づいてトランスミッション制御信号を調整する。そして、このトランスミッション制御信号に基づいてAT7でのギア切替えが実行されるようになっている。
【0027】
ブレーキECU9は、制動力制御手段に相当するもので、図示しないブレーキペダルの操作量に応じたブレーキ制御を行うものである。ブレーキECU9から制動力発生部10a〜10d、例えばホイールシリンダ(W/C)に向けてブレーキ制御信号を出力することで、制動力発生部10a〜10dが発生させる制動力を制御している。また、ブレーキECU9は、車輪速度センサ1a〜1dからの車輪速度信号や車両統括ECU4からの制御信号を受け取り、ブレーキ制御信号を調整する。例えば、車輪速度信号に基づいて車輪速度や車体速度の演算を行うと共に、これらから求まるスリップ率に基づいて車輪のロック傾向を検出し、そのロック傾向を回避できるようなABS制御を実行するためのブレーキ制御信号を出力する。このようなブレーキ制御信号に基づいて制動力発生部10a〜10dが発生させる制動力の制御が実行されるようになっている。
【0028】
次に、上記構成の車両走行状態制御システムが実行する車両走行状態制御について、その制御方法に基づいて説明する。
【0029】
エンジン5が発生させたエンジンパワーが駆動軸となる車両後輪軸11bを介して駆動輪(後輪RR、RL)に伝わり、駆動力を発生させる。この駆動力に基づいて転動輪(前輪FR、FL)も回転させられる。このとき、駆動輪が発生させる駆動力がパワーロスすることなく転動輪に伝わっているのであれば、駆動輪と転動輪とが等しく回転することになる。しかしながら、これらが等しく回転していない場合には、何らかの要因に基づいて駆動力がロスしていることになる。
【0030】
従って、本実施形態における車両走行状態制御システムは、駆動輪と転動輪との関係に基づいて、駆動力のロスを補正し、エンジンパワーの伝達が高い効率で行われるようにする。具体的には、前輪FR、FLが取り付けられた前輪側車軸11a、つまり転動軸における回転速度を転動軸速度Vrと定義し、後輪RR、RLが取り付けられた後輪側車軸11b、つまり駆動軸における回転速度を駆動軸速度Vdと定義すると、これらの比(Vr/Vd)が駆動力のロスを示すことになる。このため、この比(Vr/Vd)を補正用係数として、駆動力の補正を行なうようにすることが可能となる。
【0031】
本実施形態における車両走行状態制御システムは、以上のようなコンセプトに基づき、以下の処理を実行する。図3に、車両走行状態制御システムにおける車両統括ECU4が実行する処理のフローチャートを示し、この図に基づいて車両走行状態制御システムが実行する処理の詳細について説明する。
【0032】
まず、ステップ110では、車輪速度Vw**を算出する。この処理は、車輪速度センサ1a〜1dからの車輪速度信号に基づいて行われ、各車輪毎に行われる。なお、ここでいう「Vw**」における「**」は、各車輪を総括的に示したものであり、具体的には右前輪FR、左前輪FL、右後輪RR、左後輪RLの各車輪FR、FL、RR、RLを示すイニシャルが入る。従って、この処理により、各車輪FR、FL、RR、RLそれぞれの車輪速度VwFR、VwFL、VwRR、VwRLが求められる。
【0033】
ステップ120では、後輪RR、RLが取り付けられた車軸11bである駆動軸の回転状態を示す駆動軸速度Vdを求める。この処理は、両後輪RR、RLの車輪速度VwRR、VwRLの平均値から算出される。
【0034】
ステップ130では、前輪FR、FLが取り付けられた車軸11aである転動軸の回転状態を示す転動軸速度Vrを求める。この処理は、両前輪FR、FLの車輪速度VwFR、VwFLの平均値から算出される。
【0035】
ステップ140では、エンジン5のトルクTdの補正を行なう。トルクTdの前回求めた値(前回値)がTd_now、今回求めたい補正後の値(今回値)がTd_newであるとすると、Td_newは、次式で示される。
【0036】
【数1】
Td_new=min{(Vr/Vd),1}Td_now
このように、前回値に対して補正用係数である(Vr/Vd)と1との小さい方を乗算することにより、今回値を求めることが可能となる。なお、ここでいうエンジン5のトルクTdとは、エンジン制御信号に基づいて発生させるエンジントルクに対応するものである。
【0037】
これに基づき、ステップ150において、トルクTd_newに応じた動力指令値を求め、求めた動力指令値に応じたエンジン制御信号を出力することで、エンジントルクが制御され、それに応じて駆動軸を介して駆動輪である後輪RR、RLに発生させる駆動力が制御される。
【0038】
このようにして、後輪RR、RLに発生させる駆動力が補正され、それに応じて転動輪である前輪FR、FLに伝えられる駆動力のロスが補正されるため、エンジンパワーの伝達が高い効率で行われる。これにより、駆動力をロスするような場合、例えば、車両が不安定状態となるような場合、例えば、車両が図3(a)、(b)に示されるような挙動を示す状況における駆動力のロスを修正することができる。
【0039】
図3は、車両が旋回中に、運転手が意図する旋回と一致する定常旋回(安定旋回状態)に対して内側に車体が入り込んでいく状態、もしくは入り込みそうな状態を示している。このような状態を旋回内向きの不安定状態と呼び、この種の不安定状態の一例としては、例えばオーバステア(O/S)状態が挙げられる。
【0040】
図3に示される旋回内向きの不安定状態の場合、転動軸速度Vrと駆動軸速度Vdとの関係がVr<Vdとなる。このため、前輪FR、FL側の旋回半径lrと後輪RR、RLの旋回半径ldとの関係がlr<ldとなる。
【0041】
このような旋回内向きの不安定状態は、運転者が意図する旋回と一致する定常旋回が安定旋回状態であると考えると、安定旋回状態と比べて、前後輪FR、FL、RR、RLに対するエネルギーの伝達が安定していないために発生するといえる。
【0042】
例えば、車両加速時においては、旋回内向きの不安定状態は、安定旋回状態と比べて、後輪RR、RLを駆動させるための加速エネルギーを与え過ぎているために生じていると考えられる。具体的には、エンジン5から伝わるエネルギー伝達が路面μに対して大きすぎると、後輪RR、RLのタイヤ縦力が大きい加速スリップ(またはパワーオーバステア)状態となり、このような不安定状態が発生し得る。
【0043】
従って、車両加速時において、旋回内向きの不安定状態が発生した場合には、補正用係数(Vr/Vd)によって駆動力を補正することにより、Vr<Vdの関係から、図4に示されるように運転者のアクセルペダル操作に相応した駆動力指示値を低下させる処理を行うことができる。これにより、駆動輪から転動輪への駆動力の伝達が円滑に行なわれ、駆動力のロスを低下させることができると共に、不安定状態を解消することが可能となる。
【0044】
以上説明したように、本実施形態に示す車両走行状態制御システムによれば、補正用係数(Vr/Vd)によって駆動力を補正することにより、駆動力のロスを補正することができる。これにより、エンジンパワーの伝達が高い効率で行われるようにすることが可能となる。
【0045】
また、本実施形態においては、転動軸11aと駆動軸11bそれぞれの回転状態となる回転速度に基づいて駆動力のロスを修正している。具体的には、転動軸速度Vrと駆動軸速度Vdとの差の絶対値|Vd−Vr|がゼロよりも大きくなった時(|Vd−Vr|>0)となったに早急に駆動力のロスが修正される。このため、ヨーモーメントを発生させる元となる車軸に基づいて迅速かつ的確に駆動力のロスを修正することが可能となり、常にエンジンパワーの伝達が高い効率で行われるようにすることができる。
【0046】
(第2実施形態)
第1実施形態では、車両走行状態制御方法として、エンジントルク自体の低下を実行することで駆動力を調整し、不安定状態を解消している。これに対し、本実施形態では、他の方法により駆動力を調整する。
【0047】
駆動力を調整するためには、エンジントルク自体を低下させる以外に、エンジントルクは低下させずに制動力を発生させることが考えられる。本実施形態では、そのような制動力に基づく駆動力の調整を実行する。なお、本実施形態における車両走行状態制御システムの構成および車両走行状態制御方法の概略については第1実施形態と同様であるため、異なる部分についてのみ説明する。
【0048】
本実施形態は、図2のステップ150において実行する処理が第1実施形態と異なる。
【0049】
ステップ150において、駆動力を低下させるという調整を実行するという結果が得られた場合に、エンジン制御信号が示す指令値の変更ではなく、制動力を発生させることで駆動力の低下を実行する。すなわち、ステップ150では、車両統括ECU4からブレーキECU9に対して制動力を発生させる旨を示す制御信号を送る。これにより、ブレーキECU9からブレーキ制御信号が出力され、各車輪FR、FL、RR、RL毎に備えられた制動力発生部10a〜10dにて制動力が発生させられる。このときの制動力は、各車輪一定の大きさとされても良いし、前輪FR、FLと後輪RR、RL及び/又は旋回内輪と旋回外輪とで配分を変えるようにしても良い。
【0050】
このようにしても、駆動力を低下させることができ、駆動力のロスを修正することが可能となる。従って、この処理によっても、上記第1実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。
【0051】
(他の実施形態)
上記第1、第2実施形態では、駆動力の調整を回転状態の比に基づいて行っているが、回転状態の差に基づいて行うことも可能である。この場合、その差自体がパワーロス分に相当することになるため、例えば、その差から求まる補正量を駆動力から加減算することによって、駆動力の調整が行われることになる。
【0052】
上記第1実施形態および第2実施形態では、駆動力の調整をそれぞれエンジントルクの調整と制動力の調整によって実行したが、これらを組み合わせ、エンジントルクの調整と制動力の調整の双方を実行するようにしても良い。また、車両統括ECU4からトランスミッションECU8に制御信号を送ることでAT7でのギア調整を行い、駆動力を調整することも可能である。
【0053】
また、上記第1、第2実施形態に示す車両走行状態制御システムでは、車両旋回中に限らず、車両走行中のすべての時における駆動力のロスを修正する場合について説明したが、運転者によりステアリング12が操作されていることを検知し、車両が旋回しているときのみに行うようにすることも可能である。
【0054】
なお、各図中に示したステップは、各種処理を実行する手段に対応するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態における車両走行状態制御システムの概略構成を示す図である。
【図2】図1に示す車両走行状態制御システムにおける車両統括ECU4が実行する処理を示したフローチャートである。
【図3】車両の不安定状態を示した図であって、旋回内向きの不安定状態を示した図である。
【図4】旋回内向きの不安定状態における駆動力指令値の補正の様子を示した図である。
【符号の説明】
1a〜1d…車輪速度センサ、4…車両統括ECU、5…エンジン、
6…エンジンECU、9…ブレーキECU、10a〜10d…制動力発生部、
11a…転動軸、11b…駆動軸。

Claims (14)

  1. 車両に搭載され、動力を発生させる動力源(5)と、
    前記車両における転動輪が取り付けられた第1の車軸(11a)と、
    前記車両における駆動輪が取り付けられ、前記動力源からの動力が伝達されて、前記駆動輪を回転させることで駆動力を発生させる第2の車軸(11b)と、
    前記第1の車軸の回転状態と前記第2の車軸の回転状態とを検知する車軸回転状態検知手段(120、130)と、
    前記車軸回転状態検知手段が検知した前記第1、第2の車軸それぞれの回転状態に基づいて前記駆動力を補正する駆動力補正手段(150)と、を備えていることを特徴とする車両走行状態制御システム。
  2. 前記駆動力補正手段は、前記第1、第2の車軸における前記回転状態の差に基づいて前記駆動力を補正するようになっていることを特徴とする請求項1に記載の車両走行状態制御システム。
  3. 前記駆動力補正手段は、前記第1、第2の車軸における前記回転状態の比に基づいて前記駆動力を補正するようになっていることを特徴とする請求項1に記載の車両走行状態制御システム。
  4. 前記車軸回転状態検知手段は、前記第1、第2の車軸それぞれの回転速度を求めるものであることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の車両走行状態制御システム。
  5. 前記駆動力補正手段は、前記動力源が発生させる前記動力を補正することで、前記駆動力を補正するようになっていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1つに記載の車両走行状態制御システム。
  6. 前記動力源はアクセルペダル操作に応じた指令値に基づいて前記動力を発生させるエンジンであり、
    前記駆動力補正手段は、前記指令値を補正することにより前記動力を補正するようになっていることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1つに記載の車両走行状態制御システム。
  7. 前記車両における各車輪それぞれに制動力を発生させる制動力発生部(10a〜10d)と、
    前記制動力発生部が発生させる制動力を制御する制動力制御手段(9)とを備え、
    前記駆動力補正手段は、前記制動力制御手段を介し、前記制動力発生部にて前記各車輪に制動力を発生させることで、前記駆動力を補正するようになっていることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1つに記載の車両走行状態制御システム。
  8. 車両における転動輪が取り付けられた第1の車軸(11a)の回転状態と、
    前記車両における駆動輪が取り付けられ、動力源(5)からの動力が伝達されて、前記駆動輪を回転させることで駆動力を発生させる第2の車軸(11b)の回転状態とを検知し、
    これら第1、第2の車軸それぞれの回転状態に基づいて前記駆動力を補正することを特徴とする車両走行状態制御方法。
  9. 前記第1、第2の車軸における前記回転状態の差に基づいて前記駆動力を補正することを特徴とする請求項8に記載の車両走行状態制御方法。
  10. 前記第1、第2の車軸における前記回転状態の比に基づいて前記駆動力を補正することを特徴とする請求項8に記載の車両走行状態制御方法。
  11. 前記回転状態として、前記第1、第2の車軸それぞれの回転速度を求め、これら各回転速度に基づいて前記駆動力の補正を行なうことを特徴とする請求項8ないし10のいずれか1つに記載の車両走行状態制御方法。
  12. 前記動力源が発生させる前記動力を補正することで、前記駆動力を補正することを特徴とする請求項8ないし11のいずれか1つに記載の車両走行状態制御方法。
  13. 前記動力源がアクセルペダル操作に応じた指令値に基づいて前記動力を発生させるエンジンである場合において、
    前記指令値を補正することにより前記動力を補正することを特徴とする請求項8ないし12のいずれか1つに記載の車両走行状態制御方法。
  14. 前記各車輪に制動力を発生させることで、前記駆動力を補正することを特徴とする請求項8ないし13のいずれか1つに記載の車両走行状態制御方法。
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