JP4839778B2

JP4839778B2 - 車両の制御装置

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Publication number: JP4839778B2
Application number: JP2005317170A
Authority: JP
Inventors: 仁穂積
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-10-31
Filing date: 2005-10-31
Publication date: 2011-12-21
Anticipated expiration: 2025-10-31
Also published as: JP2007124868A

Description

この発明は、車両の制動力と駆動力とを制御する車両の制御装置に関するものである。

近年、電気自動車の一形態として、車輪にモータを組み込み、車輪をモータで直接駆動する、いわゆるインホイルモータ方式の車両が開発されている。このインホイルモータ方式の電気自動車の利点として、各車輪（駆動輪）に組み込んだモータを個別に回転制御すること、すなわち各モータを個別に力行制御もしくは回生制御することにより、各駆動輪に付与する駆動トルクもしくは制動トルクを個別に制御して、車両の駆動力および制動力を走行状態に応じて適宜に制御することができる点、また、従来のエンジンやトランスミッションなどのドライブトレーンを排除することにより、車両の室内やトランクルームなどの空間を広くできる点などが挙げられる。その反面、車輪に比較的重量の大きいモータが組み込まれることにより、車両のばね下重量が増加し、それに伴って車両のばね下振動が増大する。その結果、車輪の接地荷重の変動が大きくなり、車輪の接地性や乗り心地が低下してしまうという問題点があった。

このような問題点に対して、本出願人は、車輪の接地荷重の変動が生じた際に、それを打ち消す方向の力を車輪に発生させるようにインホイルモータの回転を制御する、すなわちインホイルモータにより駆動トルクもしくは制動トルクを車輪に付与することによって、車輪の接地荷重の変動を抑制する制御装置を提案している（特願２００４−２９４５７８号参照）。

上記のような、インホイルモータ方式の電気自動車における車輪の接地荷重の変動を抑制する制御では、車体の上下振動（バウンシング）に応じて、前後輪の駆動トルクに差を付けるようにインホイルモータが制御される。例えば、前後輪に車両の前後方向で互いに逆方向の力を発生させて、上昇した車体に下方向の力を発生させるように前後輪の駆動トルクに差を付け、あるいは、下降した車体に上方向の力を発生させるように前後輪の駆動トルクに差を付けるように制御される。その結果、車体の上下振動を抑制する方向に力を作用させることができ、サスペンションを硬めに設定することなく乗り心地を維持した上で、車体のバウンシング、すなわち車輪の接地荷重の変動を抑制できる。

しかしながら、上記のようにインホイルモータが制御されることにより、車輪の接地荷重の変動が抑制され、車輪の接地性が改善される一方で、車両には同時に前後方向の力が作用することになる。そのため、運転者の意図しない前後方向の加速度が車両に生じ、そのことが運転者に違和感を与え、乗り心地を低下させてしまう可能性がある。このように、従来の技術においては未だ改良の余地があった。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、車体の上下振動（バウンシング）および車輪の接地荷重の変動を抑制するとともに、運転者の意図しない前後加速度の発生を防止もしくは抑制できる車両の制御装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、サスペンションを介して車体に支持された車輪と、前記車体の上下振動を検出する上下振動検出手段と、前記上下振動検出手段で検出された前記上下振動に基づいて前記車輪に付与する制動トルクおよび駆動トルクを演算する制駆動力演算手段と、前記車輪と共に車両のばね下に配置されたモータの回転を制御することにより前記制駆動力演算手段で演算された前記制動トルクおよび駆動トルクを出力する制駆動力出力手段とを備えた車両の制御装置において、前記上下振動検出手段で検出された前記上下振動に基づいて前記車輪に付与する前記制動トルクおよび駆動トルクが前記制駆動力出力手段により出力される場合に、前記車輪と前記モータとの間の動力伝達経路に設けられた変速機構の変速比を制御することにより、前記モータが出力するトルクを低下させるモータトルク変更手段を備えていることを特徴とする制御装置である。

また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、運転者の加減速要求に基づいて前記車輪に付与する制動トルクおよび駆動トルクの目標要求トルクを演算する要求トルク演算手段を備え、前記モータトルク変更手段が、前記要求トルク演算手段により演算された前記目標要求トルクの絶対値が予め定めた所定の閾値以上の場合に、前記モータが出力するトルクを増大させる手段を含むことを特徴とする制御装置である。

請求項１の発明によれば、車体の上下振動（バウンシング）が検出されると、その検出された上下振動に基づいて、すなわちその上下振動を打ち消す方向の力が車体に作用するように、車輪に付与する制動トルクあるいは駆動トルクが演算され、車輪と共に前記車両のばね下に配置されたモータ、例えばいわゆるインホイルモータの回転を制御することによって前記制動トルクあるいは駆動トルクが車輪に付与される。その場合、前記モータの出力トルクが低下されて前記制動トルクあるいは駆動トルクが車輪に付与される。前記モータの回転を制御して前記制動トルクあるいは駆動トルクを車輪に付与する際に、前記モータの回転が変動することにより車体に前後方向の力が作用して、運転者の意図しない前後加速度が発生する場合があるが、前記モータの出力トルクが低下させられるため、前記モータの回転変動により生じる前後方向の力を低減し、運転者が意図しない前後加速度の発生を防止もしくは抑制することができる。その結果、車体の上下振動および車輪の接地荷重の変動を抑制するとともに、その際に運転者の意図しない前後加速度が発生して運転者に違和感を与え、乗り心地を低下させてしまうことを防止もしくは抑制することができる。
なお、車輪と前記モータとの間に変速機構が設けられ、前記モータの回転数と車輪の回転数との間の変速比が制御されることにより、前記モータの出力トルクが大小に変更される。すなわち、変速比（減速比）が大きくなるように変速機構を制御することによって前記モータの出力トルクを低下させることができ、変速比（減速比）が小さくなるように変速機構を制御することによって前記モータの出力トルクを増大させることができる。

そして、請求項３の発明によれば、車輪と前記モータとの間に変速機構が設けられ、前記モータの回転数と車輪の回転数との間の変速比が制御されることにより、前記モータの出力トルクが大小に変更される。すなわち、変速比（減速比）が大きくなるように変速機構を制御することによって前記モータの出力トルクを低下させることができ、変速比（減速比）が小さくなるように変速機構を制御することによって前記モータの出力トルクを増大させることができる。

つぎに、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。まず、この発明を適用した車両の構成および制御系統を図３に示す。この図３に示す車両Ｖｅは、左右の前輪１，２および左右の後輪３，４を有していて、各車輪１，２，３，４は、サスペンション（図示せず）を介して車両Ｖｅの車体（図示せず）に支持されている。ここでのサスペンションは、例えば、ショックアブソーバを内蔵したストラットおよびコイルスプリングおよびサスペンションアームなどから構成されるストラット形サスペンションや、コイルスプリングおよびショックアブソーバおよび上下のサスペンションアームなどから構成されるウィッシュボーン形サスペンションなどの公知のサスペンションであって、それら各種サスペンションを適宜に選択して採用することができる。

各車輪１，２，３，４のホイール内部には、それぞれモータ５が組み込まれている。すなわち、それらの各車輪１，２，３，４の各モータ５は、いわゆるインホイルモータであり、各車輪１，２，３，４と共に車両Ｖｅのばね下に配置されている。また、各モータ５としては、例えば交流同期モータを採用することができ、インバータ６を介してバッテリ７に接続されている。そしてインバータ６は、各モータ５の回転を制御する電子制御装置（ＥＣＵ）８に接続されている。

各モータ５の駆動時には、バッテリ７の直流電力がインバータ６によって交流電力に変換され、その交流電力が各モータ５に供給されることにより各モータ５が力行されて、車輪に駆動トルクが付与される。また、各モータ５は車輪の回転エネルギを利用して回生制御することも可能である。すなわち、各モータ５の回生・発電時には、車輪の回転（運動）エネルギが各モータ５によって電気エネルギに変換され、その際に生じる電力がインバータ６を介してバッテリ７に充電される。このとき、車輪には回生・発電に基づく制動トルクが付与される。したがって、これらの各モータ５、インバータ６、バッテリ７、ＥＣＵ８等が、この発明における制駆動力出力手段として機能している。

各車輪１，２，３，４とそれに対応する各モータ５との間の動力伝達経路には、各モータ５と各車輪１，２，３，４との間の変速比を変更して設定することのできる変速機構９がそれぞれ設けられている。この変速機構９は、例えば、サンギヤと、リングギヤと、これらに噛み合う複数のピニオンギヤを支持するキャリアとの三要素を有する遊星歯車機構（図示せず）により構成することができる。その場合、それらサンギヤ、リングギヤ、キャリアの三要素のうち、いずれか一要素を入力に連結し、他の一要素を出力に連結し、残りの一要素を固定するように設定し、その設定の組み合わせを適宜に変更することによって、変速機構９における変速比（すなわち遊星歯車機構におけるギヤ比Ｎ）を大小に変更することが可能である。そして、各変速機構９は、ＥＣＵ８に接続されていて、そのＥＣＵ８から出力される制御信号に基づいて各変速機構９の変速比（ギヤ比Ｎ）が変更制御されるように構成されている。

したがって、各モータ５の回転をそれぞれ独立して制御すること、および各変速機構９の変速比（ギヤ比Ｎ）をそれぞれ独立して制御することにより、各車輪１，２，３，４に付与される駆動トルクおよび制動トルクをそれぞれ独立して制御することができる。また、各変速機構９の変速比（ギヤ比Ｎ）をそれぞれ変更することによって、それに対応する各モータ５の出力トルクＴをそれぞれ変更することができる。すなわち、車両Ｖｅが、所定の駆動力もしくは制動力が設定されて走行している際に、変速機構９の変速比（ギヤ比Ｎ）を大きくすることにより、それに対応するモータ５の出力トルクＴを小さくすることができ、反対に、変速機構９の変速比（ギヤ比Ｎ）を小さくすることにより、それに対応するモータ５の出力トルクＴを大きくすることができる。したがって、これらの各変速機構９、ＥＣＵ８等が、この発明におけるモータトルク変更手段として機能している。

車体の各車輪１，２，３，４に対応する所定の位置に、車体の上下方向におけるばね上加速度Ｇｖi（i＝1〜4）を検出するばね上加速度センサ１０がそれぞれ設けられている。それら各ばね上加速度センサ１０は、ＥＣＵ８に接続されていて、各ばね上加速度センサ１０で検出されたばね上加速度Ｇｖiを積分することによって、車体の上下方向におけるばね上速度Ｖi（i＝1〜4）が算出され、さらにばね上速度Ｖiを積分することによって、車体の上下方向におけるばね上変位Ｘi（i＝1〜4）が算出される。そしてそれらの検出もしくは算出結果を基に、車体の上下振動、すなわちバウンシングを検出することができるように構成されている。したがって、これらの各ばね上加速度センサ１０、ＥＣＵ８等が、この発明における上下振動検出手段として機能している。なお、上記のばね上加速度センサ１０に代えて、例えば、車高センサ（図示せず）を車体の各車輪１，２，３，４に対応する所定の位置に、あるいはストロークセンサ（図示せず）を各車輪１，２，３，４の各サスペンションと車体との間に設けて、各サスペンションのストローク量を検出することによって、車体の上下振動（バウンシング）を検出することも可能である。

また、車体の各車輪１，２，３，４に対応する所定の位置に、各車輪１，２，３，４のの回転速度を検出する車輪速センサ１１がそれぞれ設けられている。それら各車輪速センサ１１は、ＥＣＵ８に接続されていて、各車輪１，２，３，４の回転速度を検出するとともに、それらの検出結果を基に、車体の前後方向における速度、および車体の前後方向における加速度（前後加速度）を検出することができるように構成されている。なお、上記の車輪速センサ１１に代えて、例えば、各モータ５の回転を制御する制御信号、あるいは各モータ５に供給される電力の電流値などを検出することによって、車体の速度および車体の前後加速度を検出することも可能である。さらに、車体の前後加速度は、前後加速度センサ（図示せず）を設けることによって検出することも可能である。

そして、ブレーキペダル（図示せず）の踏み込み量（踏み込み角度）あるいは踏み込み圧力を検出するブレーキペダルセンサ１２、また、アクセルペダル（図示せず）の踏み込み量（踏み込み角度）あるいは踏み込み圧力を検出するアクセルペダルセンサ１３が設けられている。これらのブレーキペダルセンサ１２およびアクセルペダルセンサ１３は、ＥＣＵ８に接続されていて、それらの検出結果、すなわち運転者の操作による加減速要求に基づいて、各モータ５の回転が適宜に制御されるように構成されている。

前述したように、この発明は、車両走行時の車体の上下振動（バウンシング）および車輪の接地荷重の変動を抑制するとともに、運転者の意図しない前後加速度の発生を抑制し、乗り心地が低下してしまうことを防止することを目的としていて、そのために、この発明の制御装置は以下の制御を実行するように構成されている。

図１は、この発明の制御装置による接地荷重変動（もしくはバウンシング）抑制制御の制御例を説明するためのフローチャートであって、このフローチャートで示されるルーチンは、所定の短時間毎に繰り返し実行される。なお、上記のように、このフローチャートで示されるルーチンは、走行中の接地荷重変動もしくはバウンシングを抑制するための制御であり、車両Ｖｅが走行中であることが前提となっている。したがって、例えば所定の速度以上の車速で車両Ｖｅが走行している場合に、このフローチャートで示されるルーチンが実行される。

図１において、先ず、車両Ｖｅの車体の上下方向におけるばね上変位Ｘi（i＝1〜4）、および車体の上下方向におけるばね上速度Ｖi（i＝1〜4）、および車体に実際に発生した実前後加速である前後加速度Ｇｈが検出される（ステップＳ１１）。すなわち、車体の左前輪１に対応する所定の位置におけるばね上変位Ｘ1およびばね上速度Ｖ1、車体の右前輪２に対応する所定の位置におけるばね上変位Ｘ2およびばね上速度Ｖ2、車体の左後輪３に対応する所定の位置におけるばね上変位Ｘ3およびばね上速度Ｖ3、車体の右後輪４に対応する所定の位置におけるばね上変位Ｘ4およびばね上速度Ｖ4、ならびに車体の前後加速度Ｇｈが、ばね上加速度センサ１０あるいは車輪速センサ１１による検出結果を基に検出もしくは算出される。

つぎに、ステップＳ１１で求めたばね上変位Ｘi（i＝1〜4）から平均ばね上変位Ｘaveが算出され、またばね上速度Ｖi（i＝1〜4）から平均ばね上速度Ｖaveが算出される（ステップＳ１２）。すなわち、平均ばね上変位Ｘave、および平均ばね上速度Ｖaveは、それぞれ、
Ｘave＝ΣＸi／４；（i＝1〜4）
Ｖave＝ΣＶi／４；（i＝1〜4）
として算出される。

続いて、ブレーキペダルセンサ１２およびアクセルペダルセンサ１３により、ブレーキペダルの踏み込み量（踏み込み角度）あるいは踏み込み圧力、およびアクセルペダルの踏み込み量（踏み込み角度）あるいは踏み込み圧力が検出される（ステップＳ１３）。そして、それらブレーキペダルセンサ１２およびアクセルペダルセンサ１３の検出値に基づいて、各モータ５に対して設定される目標制駆動トルクＴａが算出される（ステップＳ１４）。この目標制駆動トルクＴａは、ブレーキペダルセンサ１２およびアクセルペダルセンサ１３の検出値に基づいて、各車輪１，２，３，４に付与される制動トルクおよび駆動トルクを出力するために各モータ５で出力すべきトルクの目標値である。言い換えると、運転者の加減速要求に基づいて各車輪１，２，３，４に付与される制動トルクおよび駆動トルクの目標トルクである。

そして、前述のステップＳ１２で求めた平均ばね上変位の絶対値｜Ｘave｜が所定値Ｘ_０以上であり、かつ平均ばね上速度の絶対値｜Ｖave｜が所定値Ｖ_０以上であるか否かが判断される（ステップＳ１５）。これは、車体が上下振動しているか否か、すなわち車体がバウンシング状態にあるか否かを判断するための制御であり、したがって所定値Ｘ_０および所定値Ｖ_０は、車体がバウンシング状態にあることを検出するために予め定められた閾値である。

平均ばね上変位の絶対値｜Ｘave｜が所定値Ｘ_０よりも小さい、もしくは平均ばね上速度の絶対値｜Ｖave｜が所定値Ｖ_０よりも小さいことによって、このステップＳ１５で否定的に判断された場合、すなわち車体はバウンシング状態ではないと判断された場合は、ステップＳ１６へ進み、接地荷重変動抑制制御は行われずに、ブレーキペダルセンサ１２もしくはアクセルペダルセンサ１３の検出結果に基づいて各モータ５を適宜に制御する通常の制御が実行される。そしてその後、このルーチンを一旦終了する。

これに対して、平均ばね上変位の絶対値｜Ｘave｜が所定値Ｘ_０以上であり、かつ平均ばね上速度の絶対値｜Ｖave｜が所定値Ｖ_０以上であることによって、ステップＳ１５で肯定的に判断された場合、すなわち車体がバウンシング状態であると判断された場合には、ステップＳ１７ヘ進み、前述のステップＳ１４で求めた目標制駆動トルクＴａの絶対値が、所定値Ｔ_０よりも小さいか否かが判断される。これは、運転者の加減速要求の程度を判断するための制御であり、所定値Ｔ_０は、運転者の加減速要求量の大小を判断するために予め定められた所定の閾値である。

目標制駆動トルクＴａの絶対値が所定値Ｔ_０より小さいことによって、このステップＳ１７で肯定的に判断された場合、すなわち運転者の加減速要求が小さいと判断された場合は、ステップＳ１８へ進み、ギヤ比Ｎが大きくなるように変速機構９が制御される。所定速度で走行中の車両Ｖｅにおいて、変速機構９のギヤ比を大きくすることにより、その変速機構９に対するモータ５の出力トルクＴは逆に小さくなる。すなわちこのステップＳ１８は、変速機構９の変速比を制御する（すなわちギヤ比Ｎを大きくする）ことにより、モータ５の出力トルクＴを低下させる制御ステップである。

後述するように、接地荷重変動抑制トルクＴｂを求めてその接地荷重変動抑制トルクＴｂを付加したモータトルク指令値Ｔｃに基づいてモータ５の回転を制御する、すなわち接地荷重変動抑制制御を実行する場合、車体の上下振動を抑制するために各モータ５の回転が制御され、出力トルクＴの大きさが変動すると、それに伴って各車輪１，２，３，４に制動トルクもしくは駆動トルクが付与されるが、このとき各車輪１，２，３，４には付与される駆動トルクに応じて車両Ｖｅの前後方向における力（前後力）が発生する。そしてその前後力が各サスペンションを介して車体に伝達されると、車体には運転者の加速操作や制動操作とは無関係に前後加速度が生じ、これが運転者に違和感を感じさせる要因となる。そこで、この発明による接地荷重変動抑制制御では、車体の上下振動を抑制するための各モータ５の回転制御が行われるとともに、その際に、上記のように変速機構９のギヤ比Ｎを大きくして、モータ５の出力トルクＴを小さくしておくことができるように構成されていて、接地荷重変動抑制制御が実行される際に、車体に作用する前後方向の力の発生を防止もしくは抑制することができる。

一方、目標制駆動トルクＴａの絶対値が所定値Ｔ_０以上であることによって、ステップＳ１７で否定的に判断された場合、すなわち運転者の加減速要求が大きいと判断された場合は、ステップＳ１９へ進み、ギヤ比Ｎが小さくなるように変速機構９が制御される。運転者による加減速要求が大きい場合、例えば運転者がアクセルペダルの踏み込んで大きな加速要求がなされている場合に、ギヤ比Ｎが大きいままであるとスムーズな加速が得られない可能性がある。そのため、このステップＳ１９では、上記のように、運転者の加減速要求が大きい場合に変速機構９のギヤ比Ｎを小さくすることで、運転者の意図する加減速走行を優先させて実行することができる。

ステップＳ１８，Ｓ１９で、変速機構９のギヤ比Ｎが大小に変更されて制御されると、続いて、前述のステップＳ１２で求められた平均ばね上変位Ｘaveおよび平均ばね上速度Ｖave、および車両Ｖｅの上下方向の力および前後方向の力の伝達関数等に基づいて、各モータ５に対して設定される接地荷重変動抑制トルクＴｂが算出される（ステップＳ２０）。この接地荷重変動抑制トルクＴｂは、接地荷重変動抑制制御を実行する際に、各モータ５に設定される出力トルクの目標値であって、車体の上下振動を抑制するため、すなわち車体の上下振動を打ち消す方向の力を車体に作用させるために各車輪１，２，３，４に付与される制動トルクもしくは駆動トルクである。言い換えると、車体の上下振動を抑制するために各モータ５に対して設定される各モータ５の出力トルクの目標値である。

ここで、車両Ｖｅの上下方向の力および前後方向の力の伝達関数について説明する。先ず、図２は、車両Ｖｅの一つの車輪（ここでは代表的に車輪４について説明する）に対して、接地荷重変動抑制制御のためにモータ５が駆動された場合に、その車輪４に作用する車両Ｖｅの上下方向および前後方向の力を説明するための力学モデルを示す図である。図２において、モータ５が制御されてモータトルクＴ₁が出力されると、そのモータトルクＴ₁が車輪４に伝達され、車輪４に車輪トルクＴ₂が生じる。この場合の車両Ｖｅの車速をｖ、車輪４の半径をＲ、サスペンションのアーム長さをＬ、車輪４の慣性モーメントをＩｗ、車輪４の回転角速度をωとすると、車輪４に作用する上下方向の力Ｆｚ、および車輪４に作用する前後方向の力Ｆｘは、それぞれ、
Ｆｚ＝（１／Ｌ）・Ｔ₁ ・・・・・（１）
Ｆｘ＝（Ｄｓ・Ｒ／ｖ）・ω ・・・・・（２）
の運動方程式として表すことができる。なお、Ｄｓは車輪４に用いられるタイヤのドライビングスティフネスであって、タイヤに作用する駆動トルクもしくは摩擦抵抗に対するタイヤのグリップ性能を表す特性値である。

また、車輪４の回転角加速度をω'とすると、
Ｉｗ・ω'＝−Ｆｘ・Ｒ＋Ｔ₂ ・・・・・（３）の関係が成立し、また、モータ５と車輪４との間のギヤ比をＮとすると、
Ｔ₁＝Ｎ・Ｔ₂ ・・・・・（４）
となる。

したがって、車両Ｖｅの上下方向の力の伝達関数は、上記の（１）式より、
Ｆｚ／Ｔ₁＝１／Ｌ・・・・・（５）
また、車両Ｖｅの前後方向の力の伝達関数は、上記の（１）〜（４）式より、
Ｆｘ／Ｔ₁＝〔１／｛（Ｉｗ・Ｖ／Ｄｓ・Ｒ²）・ｓ＋１｝〕・１／Ｎ・Ｒ
（ｓはラプラス演算子）・・・・・（６）
としてそれぞれ表すことができる。すなわち、車両Ｖｅの前後方向の力の伝達関数としては、一次遅れ系の伝達関数となっている。

そして、上記の各ステップで求められた目標制駆動トルクＴａ、および接地荷重変動抑制トルクＴｂによって、各モータ５を制御するためのモータトルク指令値Ｔｃが求められ、そのモータトルク指令値Ｔｃに基づいて、各モータ５の回転が制御される（ステップＳ２１）。すなわち、モータトルク指令値Ｔｃは、
Ｔｃ＝Ｔａ／Ｎ＋Ｔｂ
として算出されて設定され、そのモータトルク指令値Ｔｃに基づいて、上下振動を抑制する制御とその際に生じる前後加速度を抑制する制御とを含む、この発明による接地荷重変動抑制制御が実行される。そしてその後、このルーチンを一旦終了する。

以上のように、この発明による接地荷重変動抑制制御によれば、車体の上下振動（バウンシング）が検出されると、その検出された上下振動に基づいて、すなわちその上下振動を打ち消す方向の力が車体に作用するように、各車輪１，２，３，４に付与する制動トルクあるいは駆動トルクが演算され、各車輪１，２，３，４と共に車両Ｖｅのばね下に配置された、いわゆるインホイルモータである各モータ５の回転を制御することによって前記制動トルクあるいは駆動トルクが各車輪１，２，３，４に付与される。そしてその場合、各モータ５の出力トルクが低下されて前記制動トルクあるいは駆動トルクが各車輪１，２，３，４に付与される。

このとき、各車輪１，２，３，４と、それに対応する各モータ５との間に各変速機構９が設けられていることによって、各モータ５の回転数と各車輪１，２，３，４の回転数との間の変速比（ギヤ比Ｎ）を制御することで、各モータ５の出力トルクが大小に変更される。すなわち、変速比（ギヤ比Ｎ）が大きくなるように各変速機構９を制御することによって各モータ５の出力トルクを低下させることができ、反対に、変速比（ギヤ比Ｎ）が小さくなるように各変速機構９を制御することによって各モータ５の出力トルクを増大させることができる。

各モータ５の回転を制御して前記制動トルクあるいは駆動トルクを各車輪１，２，３，４に付与する際に、各モータ５の回転が変動することにより車体に前後力が作用して、運転者の意図しない前後加速度が発生する場合があるが、上記のようにして、各モータ５の出力トルクが低下させられるため、各モータ５の回転変動により生じる前後力を低減し、運転者が意図しない前後加速度の発生を防止もしくは抑制することができる。その結果、車体の上下振動および各車輪１，２，３，４の接地荷重の変動を抑制するとともに、その際に運転者の意図しない前後加速度が発生して運転者に違和感を与え、乗り心地を低下させてしまうことを防止もしくは抑制することができる。

また、車体の上下振動に基づいて車輪に付与する制動トルクあるいは駆動トルクが演算されて出力される場合に、運転者のアクセル操作やブレーキ操作などによる加減速要求に基づく目標要求トルクが算出され、その算出された目標要求トルクが所定の閾値以上となった場合には、各モータ５の出力トルクが増大されて前記制動トルクあるいは駆動トルクが各車輪１，２，３，４に付与される。したがって、運転者の加減速要求がある場合には、それを優先して所望する駆動力もしくは制動力が出力される。そのため、運転者の加減速要求があるにもかかわらず、車体の上下振動が検出されたことによって前記モータの出力トルクが低下させられて、所望する駆動力あるいは制動力を得ることができないといった事態を回避することができる。

ここで、上述した具体例とこの発明との関係を簡単に説明すると、上述したステップＳ１１の機能的手段が、この発明の上下振動検出手段に相当する。また、ステップＳ２０の機能的手段が、この発明の制駆動力演算手段に相当し、ステップＳ２１の機能的手段が、この発明の制駆動力出力手段に相当する。そして、ステップＳ１７ないしＳ１９の機能的手段が、この発明のモータトルク変更手段に相当する。

なお、この発明は、上記の具体例に限定されないのであって、具体例では、車輪とモータとの動力伝達経路に設けられた変速機構が、遊星歯車機構により構成された例を示しているが、例えば、遊星歯車機構以外の歯車伝動機構、ベルトとプーリとによるベルト伝動機構、ローラーチェーンとスプロケットとによるチェーン伝動機構などの、遊星歯車機構以外の他の伝動機構を利用して構成される変速機構であってもよい。

また、各車輪の駆動トルクおよび制動トルクを独立して制御する手段として、各車輪の内部に配置されたモータ、すなわち各車輪１，２，３，４と共に前記車両のばね下に配置されたモータ、いわゆるインホイルモータの回転を制御することにより前記駆動トルクおよび制動トルクを出力する例を示しているが、この具体例以外に、例えば、各車輪に対応させて車体に設置されたモータの出力をドライブシャフト等を介して各車輪にそれぞれ伝達し、各車輪の駆動トルクを独立して制御する機構であってもよい。また、例えばモータや内燃機関などの駆動力源が出力する駆動力を各車輪毎に可変分配できるような機構（例えばトルクスプリット機構など）を採用することもできる。そして、各車輪の制動トルクを独立して制御する手段として、各車輪毎に設けられた制動装置を運転者による制動操作とは別に自動制御できる機構を採用することも可能である。

この発明の制御装置による車体の上下振動を抑制するための制御の制御例を説明するためのフローチャートである。図１のフローチャートに示す制御例における車体に作用する力の伝達関数を説明する際に補足的に用いる力学モデル図である。この発明の制御装置を適用可能な車両の構成および制御系統を模式的に示す概念図である。

符号の説明

１，２，３，４…車輪、５…モータ（インホイルモータ）、６…インバータ、７…バッテリ、８…電子制御装置（ＥＣＵ）、９…変速機構、１０…ばね上加速度センサ、１１…車輪速センサ、１２…ブレーキペダルセンサ、１３…アクセルペダルセンサ、Ｖｅ…車両。

Claims

サスペンションを介して車体に支持された車輪と、前記車体の上下振動を検出する上下振動検出手段と、前記上下振動検出手段で検出された前記上下振動に基づいて前記車輪に付与する制動トルクおよび駆動トルクを演算する制駆動力演算手段と、前記車輪と共に車両のばね下に配置されたモータの回転を制御することにより前記制駆動力演算手段で演算された前記制動トルクおよび駆動トルクを出力する制駆動力出力手段とを備えた車両の制御装置において、
前記上下振動検出手段で検出された前記上下振動に基づいて前記車輪に付与する前記制動トルクおよび駆動トルクが前記制駆動力出力手段により出力される場合に、前記車輪と前記モータとの間の動力伝達経路に設けられた変速機構の変速比を制御することにより、前記モータが出力するトルクを低下させるモータトルク変更手段を備えていることを特徴とする車両の制御装置。
運転者の加減速要求に基づいて前記車輪に付与する制動トルクおよび駆動トルクの目標要求トルクを演算する要求トルク演算手段を備え、
前記モータトルク変更手段は、前記要求トルク演算手段により演算された前記目標要求トルクの絶対値が予め定めた所定の閾値以上の場合に、前記モータが出力するトルクを増大させる手段を含むことを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。