JP2005020830A - 車両のヨーイング挙動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】４輪独立駆動方式を採用する電気自動車が直進走行中に、低摩擦路面部分で一の車輪がスリップし、これがため、車体に意図しないヨーレート変化が生じた場合に、上記低摩擦路面部分を避けつつ、他の車輪の駆動力を増大して、を速やかに修正する。
【解決手段】４輪のうち、一の前輪Ｗ１が、低摩擦路面を通過中にスリップし、駆動力Ｆ２を路面に伝達できなくなると、右前輪Ｗ１は空転し、車輪速Ｖｗ１が増加する。 モータ駆動力コントローラ２は、車輪速Ｖｗ１の増加に基づき、スリップ検出開始時刻ｔ１、スリップ検出終了時刻ｔ２を検出し、上記の低摩擦路面の路面摩擦係数μおよび車体８のヨーレート変化量Δαを推定する。また右前輪Ｗ１と車幅方向に関して同じ側にある右後輪Ｗ４が低摩擦路面を通過する時刻ｔ２からｔ４までを推定する。そして時刻ｔ２からｔ４までを避けて後輪４の駆動力指令値Ｆ４を増大してヨーレート変化推定量Δαを解消する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、左右にそれぞれ複数の駆動輪を具え、全ての駆動輪を個々に独立して駆動力制御可能な車両のヨーイング挙動制御装置に関し、特に、走行方向前方の駆動輪がスリップして生じたヨーレート変化を各駆動輪間の駆動力配分制御により解消するヨーイング挙動制御装置の改良提案に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
４輪を具えた車両であって、該４輪の駆動力をそれぞれ独立に制御する技術については従来、例えば特許文献１に記載のごときものが知られている。
【０００３】
【特許文献１】
実開昭５９−１４１４０５号公報
【０００４】
特許文献１に記載の電気自動車は、車体の左右にて対をなす合計４つ以上の車輪と、該車輪のそれぞれと駆動結合するモータと、該モータを制御する制御装置とを具え、該制御装置が、運転者の操作と、各車輪の回転速度に基づいて、各車輪の駆動力をそれぞれ個別に制御するようにしたものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来のような駆動モータの制御装置にあっては、４輪の回転速度に基づき、該４輪の駆動力をそれぞれ独立に制御するのであって、回転速度の履歴に基づいて車輪速変動を求め、これを基に駆動力を制御することができないため、以下に説明するような問題を生ずる。
つまり、４輪中の１の車輪が水溜りやマンホールなどの滑りやすい低摩擦路面部分を通過する場合には、路面摩擦係数で決まる可能限界駆動力が小さくなって、要求される駆動力を路面に伝達することができず、スリップ中の車輪が路面に伝達する駆動力は他の３輪のそれよりも少なくなる。
この伝達駆動力の差、特に左右の駆動輪において発生する伝達駆動力の差は、車体に意図しないヨーレート変化をもたらし、進行方向と車体の方向が不一致となり、走行安定性を損なうこととなる。
特に、加速走行中など大きな駆動力を必要とする場合に、この問題が顕著に生じる。
【０００６】
この場合、例えば右前輪がスリップぎみになり、ヨーレート変化が発生した時に４輪独立駆動の自由度を活かして当該右前輪の駆動力を上げようとすると、右前輪の回転速度がさらに増加して右前輪のスリップがさらに進み、路面に伝達される駆動力がさらに低下して、上記ヨーレート変化が増大し、ますます走行安定性を悪化させてしまう結果になる。
【０００７】
本発明はかかる問題に鑑み、上記のような車輪スリップによるヨーレート変化が生じた場合には、スリップ中の車輪はもとより、走行方向後方の車輪についても、これら車輪が滑りやすい低摩擦路面部分を通過している期間以外の期間で、各車輪の駆動力制御によりヨーレート変化を解消することで、上記したヨーレート変化の増大によりますます走行安定性が悪化するという問題を解消し得るようにした車両のヨーイング挙動制御装置を提案するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この目的のため本発明による車両のヨーイング挙動制御装置は、請求項１に記載のごとく、上記型式の車両を基礎前提とし、
走行方向前方の駆動輪が低摩擦路面部分を通過中にスリップしてヨーレート変化が生じた時、このスリップを生じた側における走行方向後方の駆動輪が上記低摩擦路面部分を通過する期間以外の期間中に、各駆動輪間の駆動力配分を上記ヨーレート変化が解消されるよう決定する構成となしたものである。
【０００９】
【発明の効果】
かかる本発明の構成によれば、上記低摩擦路面部分をいかなる駆動輪も通過していない期間に、上記ヨーレート変化を解消するような駆動輪間の駆動力配分制御が行われることとなり、
どれかの駆動輪が上記低摩擦路面部分を通過している期間中に上記の駆動輪間の駆動力配分制御が行われて、ヨーレート変化の増大を惹起し、これが原因で走行安定性が悪化するという前記の問題を解消することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
図１は本発明の一実施の形態になるヨーイング挙動制御装置を具えた電気自動車の車輪駆動系を、その駆動力制御装置と共に示す線図的平面図である。
この電気自動車は、４つの車輪Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４を車体の両側に２個ずつ具え、右側に前車輪Ｗ１および後車輪Ｗ４を、また、左側に前車輪Ｗ２および後車輪Ｗ３を配置する。
これら右前輪Ｗ１および右後輪Ｗ４、そして左前輪Ｗ２および左後輪Ｗ３は、個々のモータＭ１およびＭ４、そしてモータＭ２およびＭ３により個別に駆動する駆動輪とし、これらモータを介して駆動力を個別に制御可能とする。
【００１１】
モータＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４の共通な電源としてバッテリ１を設け、インバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２，ＩＮＶ３，ＩＮＶ４を介してモータＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４をそれぞれ共通なバッテリ１に接続する。
インバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２，ＩＮＶ３，ＩＮＶ４はそれぞれ、モータ駆動力コントローラ２から駆動力指令Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４を受け、バッテリ１から対応するモータＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４への供給電流を決定して、モータＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４の駆動力（車輪Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４の駆動力）を駆動力指令Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４に一致させるものとする。
【００１２】
モータ駆動力コントローラ２には、駆動力指令Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４を決定するために、車輪Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４の車輪速（回転周速）Ｖｗ１，Ｖｗ２，Ｖｗ３，Ｖｗ４に関する信号（回転数信号）を検出するための車輪速センサ３ＦＲ，３ＦＬ，３ＲＬ，３ＲＲからの信号（回転数信号）と、アクセルペダル踏み込み量（アクセル開度）ＡＰＯを検出するアクセル開度センサ４からの信号とを入力する。
【００１３】
モータ駆動力コントローラ２は図２にブロック線図で示すように、基準駆動力演算部１１と、駆動力合成部１２と、車輪速演算部１３と、スリップ検出部１４と、路面摩擦係数推定部１５と、ヨーレート変化量推定部１６と、後輪通過期間推定部１７と、遅延処理部１８と、ヨーレート修正駆動力演算部１９と、低摩擦路面部分用駆動力低下量演算部２０とで構成し、前記の入力情報を基に以下のごとくにインバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２，ＩＮＶ３，ＩＮＶ４への駆動力指令Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４を決定する。
【００１４】
基準駆動力演算部１１は、アクセル開度ＡＰＯに基づいて車両が要求している基準駆動力Ｆ０を求める。
駆動力合成部１２は、輪荷重配分などを勘案しながら基準駆動力を各車輪Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４に配分して各輪Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４の基準駆動力（以下では、Ｆ０ ／４ずつ当分に配分した）を求めると共に、これら各輪の基準駆動力に適宜後述するヨーレート修正駆動力指令ΔＦ’を加算して各輪Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４の駆動力指令Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４となし、これらをインバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２，ＩＮＶ３，ＩＮＶ４に供給してモータＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４の駆動力制御に資する。
【００１５】
車輪速演算部１３は、図１における車輪速センサ３ＦＲ，３ＦＬ，３ＲＬ，３ＲＲからの信号（回転数信号）を基に、各車輪Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４の車輪速Ｖｗ１，Ｖｗ２，Ｖｗ３，Ｖｗ４を個々に演算する。
スリップ検出部１４は、これら車輪速Ｖｗ１，Ｖｗ２，Ｖｗ３，Ｖｗ４を基に車輪のスリップを検出する。
なお以下では、右前輪Ｗ１が低摩擦路面部分上に乗って加速スリップを生じ、これにより車両が上方から見て時計方向のヨーレートを増大された場合につき説明する。
この場合スリップ検出部１４は、右前輪Ｗ１の車輪速Ｖｗ１が図３の瞬時ｔ１〜ｔ２間に示されるように他の車輪の車輪速Ｖｗ２，Ｖｗ３，Ｖｗ４よりも大きくなることから、この状態をもって右前輪Ｗ１の加速スリップを検出し、図３に示すようなスリップ検出信号を出力することができる。
【００１６】
路面摩擦係数推定部１５は、かかる車輪（右前輪Ｗ１）スリップ検出信号を入力されるとき、該当車輪の車輪速Ｖｗ１から求めうる実加速度と、駆動力合成部１２で求めた該当車輪の駆動力指令Ｆ１のもとで当然得られるべき最大加速度との比較（差など）により、スリップした車輪（右前輪Ｗ１）が乗った低摩擦路面部分の摩擦係数μを図３に示すように推定することができる。
なお路面摩擦係数推定部１５は上記に代えて、該当車輪の回転を表す運動モデルを用いて路面摩擦係数μを推定することもできる。
ヨーレート変化量推定部１６は、上記の車輪（右前輪Ｗ１）スリップ検出信号を入力されるとき、路面摩擦係数推定値μから該当車輪（右前輪Ｗ１）のスリップにより発生する車両のヨーレート変化量Δφを図３に示すように推定する。
【００１７】
後輪通過期間推定部１７は、車輪（右前輪Ｗ１）スリップ検出信号の入力がなくなった時、つまり、該当車輪が低摩擦路面部分を通過し終えてスリップが収束した図３の瞬時ｔ２にスリップ収束信号を遅延処理部１８へ出力すると共に、この瞬時ｔ２を起点にして、スリップ発生車輪（右前輪Ｗ１）と同じ側における後輪（右後輪）Ｗ４が低摩擦路面部分に到達するまでの時間Δｔ１および当該低摩擦路面部分の通過に要する時間Δｔ２をホイールベースおよび対応する車輪速Ｖｗ４から算出し、これらから後輪（右後輪）Ｗ４が低摩擦路面部分を通過している期間ｔ４〜ｔ５を図３に示すように推定して後輪通過期間推定信号を遅延処理部１８へ出力する。
【００１８】
遅延処理部１８は、後輪通過期間推定部１７からのスリップ収束信号を受けてヨーレート修正駆動力演算部１９に演算開始信号を出力する。
ヨーレート修正駆動力演算部１９は、ヨーレート変化量推定値Δφを０にして車両のヨーレートを本来に値に戻すのに必要な車輪Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４の駆動力配分を演算し、これをヨーレート修正駆動力として出力する。
かかるヨーレートの修正に必要な車輪Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４の駆動力配分を決定するに当たっては、車輪スリップを生じた側（車両右側）における右後輪Ｗ４の駆動力指令Ｆ４だけを操作するのが簡単で有利である。
この場合図２および図３に示すように、ヨーレート変化量推定値Δφをなくすのに必要な駆動力指令Ｆ４の修正量ΔＦをヨーレート修正駆動力として出力する。
【００１９】
このヨーレート修正駆動力ΔＦは以下のようにして求める。
ヨーレート変化量推定値Δφをなくすのに必要なヨーレート修正駆動力ΔＦ（ｔ）の積分値Ｐ（ｔ）＝∫ΔＦ（ｔ）・ｄｔを求め、右後輪Ｗ４が低摩擦路面部分を通過する前後（図３の瞬時ｔ４の前、および瞬時ｔ５の後）で均等にヨーレート修正用の右後輪駆動力制御を行うものとすると、ヨーレート修正駆動力ΔＦはΔＦ＝Ｐ（ｔ）／２／Δｔ１により算出することができ（Δｔ１は前記したように、右後輪が低摩擦路面部分に到達するまでの時間）、図３のごとくにヨーレート修正駆動力ΔＦを求めることができる。
【００２０】
遅延処理部１８は、このヨーレート修正駆動力ΔＦと、後輪通過期間推定部１７からの後輪通過期間推定信号とを基に、右後輪Ｗ４が低摩擦路面部分を通過する前後（図３の瞬時ｔ４の前、および瞬時ｔ５の後）で均等にヨーレート修正用の右後輪駆動力制御を行うよう、図３のスリップ収束瞬時ｔ２より遅れた瞬時ｔ３よりヨーレート修正駆動力ΔＦをヨーレート修正駆動力指令ΔＦ’として図３のごとくに図２の駆動力合成部１２へ出力し始め、右後輪Ｗ４の駆動力指令Ｆ４をΔＦ＝ΔＦ’だけ図３のように嵩上げする。
【００２１】
しかし、右後輪Ｗ４が低摩擦路面部分を通過している図３の瞬時ｔ４〜ｔ５期間において遅延処理部１８は、ヨーレート修正駆動力ΔＦをヨーレート修正駆動力指令ΔＦ’として出力するのに代え、ヨーレート修正駆動力指令ΔＦ’を図３に示すように０にする。
そしてこの間遅延処理部１８は、低摩擦路面部分用駆動力低下量演算部２０が以下のごとくに求めた低摩擦路面部分用駆動力低下量ΔＦｄをヨーレート修正駆動力指令ΔＦ’として図２の駆動力合成部１２へ出力する。
【００２２】
この低摩擦路面部分用駆動力低下量演算部２０は、後輪通過期間推定信号を入力され図３の瞬時ｔ４〜ｔ５期間において、右後輪Ｗ４が低摩擦路面部分上にあってもスリップしないようにする（好ましくは、最大駆動力が得られる理想スリップ率にする）ための右後輪駆動力とするのに必要な低摩擦路面部分用駆動力低下量ΔＦｄを図３のごとくに求める。
よって、右後輪Ｗ４が低摩擦路面部分を通過している図３の瞬時ｔ４〜ｔ５期間中、右後輪Ｗ４の駆動力指令Ｆ４はΔＦ’＝ΔＦｄだけ図３のように低下される。
【００２３】
右後輪Ｗ４が低摩擦路面部分を通過した図３の瞬時ｔ５以後においては、遅延処理部１８が再びヨーレート修正駆動力ΔＦをヨーレート修正駆動力指令ΔＦ’として図３のごとくに図２の駆動力合成部１２へ出力し、右後輪Ｗ４の駆動力指令Ｆ４をΔＦ＝ΔＦ’だけ図３のように再度嵩上げする。
この嵩上げは、ヨーレート修正駆動力の前記した積分値Ｐ（ｔ）が達成される図３の瞬時ｔ６にヨーレート修正駆動力ΔＦが０になることで終了する。
【００２４】
本実施の形態によれば、低摩擦路面部分をいかなる駆動輪も通過していない期間（図３の瞬時ｔ３〜ｔ４およびｔ５〜ｔ６）で、車輪（右前輪Ｗ１）のスリップに伴うヨーレート変化Δφを解消するような駆動輪間の駆動力配分制御を行うことから、
どれかの駆動輪が低摩擦路面部分を通過している期間中に上記の駆動力配分制御が行われて、ヨーレート変化の増大を惹起するという問題、そして、これが原因で走行安定性が悪化するという問題を解消することができる。
【００２５】
しかも上記の駆動力配分制御に際し、前輪（右前輪Ｗ１）スリップを生じた側における後輪（右後輪Ｗ４）の駆動力（Ｆ４）のみを制御することにより、ヨーレート変化を解消するための駆動力配分の決定を行うようにしたため、
１輪の駆動力制御のみで上記の作用効果を達成することができ、制御を簡単なものにすることができる。
【００２６】
また、前輪（右前輪Ｗ１）スリップを生じた側における後輪（右後輪Ｗ４）が低摩擦路面部分を通過する前（図３の瞬時ｔ４の前）と後（図３の瞬時ｔ５の後）とで均等に分散させて、該後輪（右後輪Ｗ４）のヨーレート変化解消用の駆動力制御を行うようにしたため、
後輪（右後輪Ｗ４）が低摩擦路面部分を通過する前と後で路面摩擦係数が異なるようなことがあっても、少なくとも一方においてヨーレートの修正が補償されることとなり、上記の作用効果を確実なものにすることができる。
【００２７】
更に、前輪（右前輪Ｗ１）スリップを生じた側における後輪（右後輪Ｗ４）が低摩擦路面部分を通過する期間中は、該後輪（右後輪Ｗ４）の駆動力Ｆ４を、低摩擦路面部分上にあってもスリップが発生しない値に低下させるようにしたため、
該後輪（右後輪Ｗ４）が低摩擦路面部分上でスリップするようなことがなくなり、このスリップで前記の作用効果が損なわれるのを回避することができる。
【００２８】
なお、駆動輪の車輪速から求めた実加速度と、該駆動輪の駆動力指令のもとで当然得られるべき最大加速度との比較により路面摩擦係数μを推定し、この路面摩擦係数推定値μから前輪（右前輪Ｗ１）スリップによるヨーレート変化Δφを推定するようにしたため、
路面摩擦係数μおよびヨーレート変化Δφの推定を、センサの追加なしに、且つ、容易に行うことができ、コスト上大いに有利である。
【００２９】
なお、本実施の形態においては、スリップが生じた左右の前輪１もしくは２と同じ側にある後輪３もしくは４の駆動力を増加することで、車体のヨーレート変化を解消するものであるが、反対側の前輪２もしくは１、または後輪４もしくは３の駆動力を減少することで、同様の効果を得られること勿論である。あるいは、両側の後輪３，４を同時に増加・減少するなど、複数の車輪の駆動力を同時に変化しても同様の効果を得られること勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態になるヨーイング挙動制御装置を具えた電気自動車の車輪駆動系を、その駆動力制御装置と共に示す線図的平面図である。
【図２】同実施の形態になる電気自動車の車輪駆動系およびモータコントローラの構成を示すブロック線図である。
【図３】同実施の形態になる電気自動車の車輪速、各検出信号、各推定信号、駆動力およびヨーレート変化量を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１ バッテリ
２ モータ駆動力コントローラ
３ＦＬ，３ＦＲ，３ＲＬ，３ＲＲ 車輪速センサ
４ アクセル開度センサ
Ｗ１ 右前輪
Ｗ２ 左前輪
Ｗ３ 左後輪
Ｗ４ 右後輪
Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４ モータ
ＩＮＶ１，ＩＮＶ２，ＩＮＶ３，ＩＮＶ４ インバータ
１１ 基準駆動力演算部
１２ 駆動力合成部
１３ 車輪速演算部
１４ スリップ検出部
１５ 路面摩擦係数推定部
１６ ヨーレート変化量推定部
１７ 後輪通過期間推定部
１８ 遅延処理部
１９ ヨーレート修正駆動力演算部
２０ 低摩擦路面部分用駆動力低下量演算部

Claims (5)

1. 左右にそれぞれ複数の駆動輪を具え、全ての駆動輪を個々に独立して駆動力制御可能な車両において、
   走行方向前方の駆動輪が低摩擦路面部分を通過中にスリップしたことにより、車体にヨーレート変化が生じた場合には、該スリップを生じた側における走行方向後方の駆動輪が前記低摩擦路面部分を通過する期間以外の期間中に、各駆動輪間の駆動力配分を前記ヨーレート変化が解消されるよう決定する構成にしたことを特徴とする車両のヨーイング挙動制御装置。
2. 請求項１に記載のヨーイング挙動制御装置において、
   前記スリップを生じた側における走行方向後方の駆動輪の駆動力のみを制御することにより、前記ヨーレート変化を解消するための前記駆動力配分の決定を行うよう構成したことを特徴とする車両のヨーイング挙動制御装置。
3. 請求項２に記載のヨーイング挙動制御装置において、
   前記スリップを生じた側における走行方向後方の駆動輪が前記低摩擦路面部分を通過する前と後とで分散させて、該駆動輪の前記ヨーレート変化解消用の駆動力制御を行うよう構成したことを特徴とする車両のヨーイング挙動制御装置。
4. 請求項２または３に記載のヨーイング挙動制御装置において、
   前記スリップを生じた側における走行方向後方の駆動輪が前記低摩擦路面部分を通過する期間中は、該駆動輪の駆動力を、前記低摩擦路面部分上にあってもスリップが発生しない値に低下させるよう構成したことを特徴とする車両のヨーイング挙動制御装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載のヨーイング挙動制御装置において、
   駆動輪の実加速度と、該駆動輪の駆動力指令のもとで当然得られるべき最大加速度との比較により路面摩擦係数を推定し、この路面摩擦係数推定値から前記ヨーレート変化を推定するよう構成したことを特徴とする車両のヨーイング挙動制御装置。

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