特開 2024-18042 車両のトルク配分制御方法及び車両のトルク配分制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024018042

(43)【公開日】2024-02-08

(54)【発明の名称】車両のトルク配分制御方法及び車両のトルク配分制御装置

(51)【国際特許分類】

   B60K 17/34 20060101AFI20240201BHJP

   B60K 17/344 20060101ALN20240201BHJP

【ＦＩ】

B60K17/34 B

B60K17/344 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022121084

(22)【出願日】2022-07-29

(71)【出願人】

【識別番号】000003997

【氏名又は名称】日産自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100086232

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 博通

(74)【代理人】

【識別番号】100092613

【弁理士】

【氏名又は名称】富岡 潔

(72)【発明者】

【氏名】谷合 和博

【テーマコード（参考）】

3D043

【Ｆターム（参考）】

3D043AA03

3D043AB01

3D043AB17

3D043EA02

3D043EA18

3D043EE03

3D043EE05

3D043EE06

3D043EE12

3D043EF19

(57)【要約】

【課題】横加速度が大きいときの運転性を向上させる。
【解決手段】前輪８に配分される前輪駆動力は、車両１の走行状態に応じて算出される前輪基本トルクと、車両１の横加速度に応じて算出される前輪補正トルクと、に基づいて算出可能となっている。前輪補正トルクは、検出されたヨーレートと目標ヨーレートの偏差と、横加速度が大きいほど大きくなるよう設定されたゲインと、に基づいて算出される。車両１は、横加速度が大きい領域において、車両１の挙動変化を小さくでき、運転性を向上させることができる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

４輪駆動車両に搭載された駆動源から車両の前後輪への駆動力配分を行う車両のトルク配分制御方法において、
車両のヨーレートを検出し、
前輪に配分される前輪駆動力を算出するとともに、上記前輪駆動力に基づいて駆動力配分機構における駆動力の配分を制御し、
上記前輪駆動力は、車両の走行状態に応じて算出される前輪基本トルクと、車両の横加速度に応じて算出される前輪補正トルクと、に基づいて算出可能であり、
上記前輪補正トルクは、検出されたヨーレートと目標ヨーレートの偏差と、横加速度に応じて算出されるゲインと、に基づいて算出され、
上記ゲインは、横加速度が大きいほど大きくなるよう設定されていることを特徴とする車両のトルク配分制御方法。

【請求項2】

横加速度が所定の第１横加速度閾値以下となる第１領域では、上記ゲインが第１所定値に設定され、
横加速度が上記第１横加速度閾値以上で当該第１横加速度閾値よりも大きい所定の第２横加速度閾値以下となる第２領域では、横加速度が大きくなるほど上記ゲインが大きくなり、横加速度が上記第２横加速度閾値のときに上記ゲインが上記第１所定値よりも大きい第２所定値になるよう設定され、
横加速度が上記第２横加速度閾値以上となる第３領域では、上記ゲインが上記第２所定値に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の車両のトルク配分制御方法。

【請求項3】

上記第２領域において、上記ゲインの傾きが一定であり、かつ上記ゲインがステップ的に変化していることを特徴とする請求項２に記載の車両のトルク配分制御方法。

【請求項4】

上記第２領域において、上記ゲインの傾きは、横加速度が上記第１横加速度閾値及び上記第２横加速度閾値に近づくほど小さくなるよう設定されていることを特徴とする請求項２に記載の車両のトルク配分制御方法。

【請求項5】

４輪駆動車両に搭載された駆動源と、
上記駆動源から車両の前後輪への駆動力配分を行う駆動力配分機構と、
車両のヨーレートを検出するヨーレート検出部と、
少なくとも後輪には常に駆動力が伝達されるように、前輪に配分される前輪駆動力を算出するとともに、上記前輪駆動力に基づいて駆動力配分機構における駆動力の配分を制御する制御部と、を有し、
上記前輪駆動力は、車両の走行状態に応じて算出される前輪基本トルクと、車両の横加速度に応じて算出される前輪補正トルクと、に基づいて算出可能であり、
上記前輪補正トルクは、検出されたヨーレートと目標ヨーレートの偏差と、横加速度に応じて算出されるゲインと、に基づいて算出され、
上記ゲインは、横加速度が大きいほど大きくなるよう設定されていることを特徴とする車両のトルク配分制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両のトルク配分制御方法及び車両のトルク配分制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、特許文献１には、横加速度が大きいときに前輪の駆動力配分を増加させて車両の旋回特性を向上させる技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開昭６３－１３８２４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１においては、車両のヨーレートに関して考慮されておらず、車両のヨーレートによっては横加速度が大きいときに運転性が悪化する虞がある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明における車両のトルク配分制御は、４輪駆動車両に搭載された駆動源から車両の前後輪への駆動力配分を行うものであって、車両のヨーレートを検出し、前輪に配分される前輪駆動力を算出するとともに、上記前輪駆動力に基づいて駆動力配分機構における駆動力の配分を制御する。上記前輪駆動力は、車両の走行状態に応じて算出される前輪基本トルクと、車両の横加速度に応じて算出される前輪補正トルクと、に基づいて算出可能である。上記前輪補正トルクは、検出されたヨーレートと目標ヨーレートの偏差と、横加速度に応じて算出されるゲインと、に基づいて算出される。上記ゲインは、横加速度が大きいほど大きくなるよう設定されている。

【発明の効果】

【0006】

本発明によれば、横加速度が大きい領域において、車両の操縦性及び走行安定性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本発明が適用された車両のシステム構成を模式的に示した説明図。

【図2】フィードバック制御した場合の実ヨーレートの変化の一例を示す特性線図。

【図3】目標ヨーレートの算出マップ。

【図4】ゲインの特性の一例を示す説明図。

【図5】前輪と後輪の駆動力の配分比率を決定する手順の概略を示すブロック図。

【図6】ゲインの特性の他例を示す説明図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明が適用された車両１のシステム構成を模式的に示した説明図である。

【0009】

車両１は、駆動源となる内燃機関２が車両前部のエンジンルーム内に搭載された４輪駆動車両である。

【0010】

車両１は、内燃機関２のクランクシャフト３に接続された第１プロペラシャフト４と、第１プロペラシャフト４を介して内燃機関２の駆動力が伝達される動力変換ユニット５と、を有している。

【0011】

動力変換ユニット５は、変速機とトランスファをユニット化したものであり、第１プロペラシャフト４を介して伝達された内燃機関２の駆動力を変速し、変速された駆動力を前輪用と後輪用に分配している。トランスファは、駆動力配分機構に相当するものであり、例えば電磁駆動の多板クラッチを内蔵するものである。

【0012】

動力変換ユニット５で前輪用に分配された駆動力は、第２プロペラシャフト６及び前輪用ディファレンシャルギヤ７を介して左右の前輪８に伝達されている。

【0013】

動力変換ユニット５で後輪用に分配された駆動力は、後輪用ディファレンシャルギヤ９を介して左右の後輪１０に伝達されている。

【0014】

動力変換ユニット５における駆動力の前輪８と後輪１０への配分比率は、制御部としてのコントロールユニット１１からの指令により変更可能となっている。すなわち、動力変換ユニット５は、駆動力の前輪８と後輪１０への配分比率を変更可能なものである。

【0015】

コントロールユニット１１には、車両１のヨーレートを検出するヨーレート検出部としてのヨーレートセンサ２１、車両１の横加速度を検出する横加速度センサ２２、車両１の操舵角を検出する操舵角センサ２３、車両１の車速を検出する車速センサ２４、前輪８の回転速度を検出する前輪回転速度センサ２５、後輪１０の回転速度を検出する後輪回転速度センサ２６等の各種センサ類の検出信号が入力されている。

【0016】

車速センサ２４は、例えば動力変換ユニット５の変速機の出力軸に設けられている。なお、車速センサ２４を省略し、前輪回転速度センサ２５や後輪回転速度センサ２６の少なくとも一方を利用して車速を検出するようにしてもよい。

【0017】

コントロールユニット１１は、前輪８に配分される前輪駆動力を算出するとともに、算出された前輪駆動力に基づいて走行中の車両１における前輪８と後輪１０への駆動力の配分比率を決定する。なお、前輪８への駆動力の配分比率は、最大でも５０％であり、前輪８への駆動力の配分比率が後輪１０への駆動力の配分比率よりも大きくなることはない。

【0018】

車両１は、いわゆるフロントエンジンリアドライブ方式の４輪駆動車両をベースとするものであって、オーバーステア時には前輪８へ分配する駆動力を増加させ、アンダーステア時には前輪８へ分配する駆動力を減少させる。

【0019】

図２は、車両１のヨーレート（実ヨーレート）が目標ヨーレートとなるようにフィードバック制御した場合の実ヨーレートの変化の一例を示す特性線図である。実ヨーレートは、ヨーレートセンサ２１で検出される。

【0020】

目標ヨーレートは、例えば、操舵角及び車速に応じて算出可能である。具体的には、目標ヨーレートは、図３に示すような予め設定したマップを参照し、操舵角及び車速に応じて算出してもよい。図３は、目標ヨーレートの算出マップの一例を示したものであって、車速毎に舵角と目標ヨーレートの相関を示す特性線を設定した例を示している。図３における特性線Ｖ１は、車速が低いとき（例えば３０ｋｍ／ｈ）の目標ヨーレートの一例を示している。図３における特性線Ｖ２は、車速が中間速度（例えば６０ｋｍ／ｈ）のときの目標ヨーレートの一例を示している。図３における特性線Ｖ３は、車速が高いとき（例えば２００ｋｍ／ｈ）の目標ヨーレートの一例を示している。目標ヨーレートは、図３に示すように、舵角が大きくほど大きくなるよう設定される。なお、目標ヨーレートは、車速と操舵角との積を車両１のホイールベースで除して得られた値としてもよい。

【0021】

目標ヨーレートに対して実ヨーレートの値が小さい場合は、車両１がアンダーステア状態となっているので、オーバーステアとなる方向に前輪８の駆動力を補正する。目標ヨーレートに対して実ヨーレートの値が大きい場合は、車両１がオーバーステア状態となっているので、アンダーステアとなる方向に前輪８の駆動力を補正する。つまり、車両１のヨーレートが目標ヨーレートと乖離している場合は、ヨーレート偏差に基づくヨーレートフィードバック補正量を用いて前輪８へ分配する駆動力を補正する。

【0022】

ヨーレートフィードバック補正量は、前輪補正トルクに相当するものであって、ヨーレート偏差、ゲイン及び係数の積で表されるものである。

【0023】

ヨーレート偏差は、実ヨーレートから目標ヨーレートを減じたものである。従って、ヨーレート偏差は、実ヨーレートが目標ヨーレートよりも小さい値であれば負の値となり、実ヨーレートが目標ヨーレートよりも大きい値であればヨーレート偏差は正の値となる。

【0024】

ゲインは、図４に示すように、横加速度に応じて設定される正の値である。図４は、ヨーレートフィードバック補正量を算出する際に用いるゲインの特性の一例を示す説明図である。

【0025】

ゲインは、所定の第１所定値Ｇ１と第１所定値Ｇ１よりも大きい所定の第２所定値Ｇ２との間の範囲に設定され、横加速度が大きいほど大きくなるよう設定されている。

【0026】

詳述すると、ゲインは、所定の第１領域では、第１所定値Ｇ１に設定される。第１領域は、図４に示すように、横加速度が所定の第１横加速度閾値Ａ１以下となる領域である。

【0027】

また、ゲインは、所定の第２領域では、横加速度が大きいほど大きくなり、横加速度が第１横加速度閾値Ａ１よりも大きい所定の第２横加速度閾値Ａ２のときに第２所定値Ｇ２になるよう設定される。第２領域は、図４に示すように、横加速度が第１横加速度閾値Ａ１以上で所定の第２横加速度閾値Ａ２以下となる領域である。図４の例では、第２領域において、ゲインの傾き（横加速度に対する変化の割合）が一定であり、かつゲインがステップ的に変化している。

【0028】

そして、ゲインは、所定の第３領域では、第２所定値Ｇ２に設定されている。第３領域は、図４に示すように、横加速度が所定の第２横加速度閾値Ａ２以上となる領域である。

【0029】

係数は、予め設定されている正の値の固定値である。

【0030】

従って、ヨーレートフィードバック補正量は、ヨーレート偏差が負の値であれば負の値となる。ヨーレート偏差は正の値であれば正の値となる。

【0031】

ヨーレートフィードバック補正量が正の値であれば、前輪８に配分される駆動力は増加するよう補正される。ヨーレートフィードバック補正量が負の値であれば、前輪８に配分される駆動力は減少するよう補正される。
なお、前輪８に配分される駆動力が増加するとその分後輪１０に配分される駆動力は減少し、前輪８に配分される駆動力が減少するとその分後輪１０に配分される駆動力は増加することなる。

【0032】

ここで、前輪８の配分される前輪駆動力は、走行状態に応じて算出される前輪基本トルクと、上述したヨーレートフィードバック補正量と、に基づいて算出可能である。

【0033】

図５は、前輪８と後輪１０の駆動力の配分比率を決定する手順（プロセス）の概略を示すブロック図である。換言すると、図５は、コントロールユニット１１内で実施されるトルク配分制御の概略を示すブロック図である。

【0034】

Ｓ１では、前後差回転に応じた前輪８の配分トルクを演算する。ここで、前後差回転とは、前輪８の回転速度と後輪１０の回転速度との差である。Ｓ１で演算される前輪８の配分トルクは、後輪１０のスリップに応じて算出され、後輪１０がスリップするほど大きな値となる。

【0035】

Ｓ２では、内燃機関２の駆動力と変速機のギヤ比を考慮した車両の駆動力に応じた前輪８の配分トルクを演算する。Ｓ２で演算される前輪８の配分トルクは、推定された内燃機関２のトルクと変速機のギヤ比に応じて演算されるものであり、例えば内燃機関２のトルク及び変速機のギヤ比と配分トルクを対応させたマップを用いることで演算される。

【0036】

Ｓ３では、初期配分トルクを演算する。Ｓ３で演算される前輪８の配分トルクは、予め設定された一定値であり、例えば車両１の発進時等に必要な値に設定されている。

【0037】

Ｓ４には、Ｓ１～Ｓ３で演算された前輪８の配分トルクが入力される。Ｓ４は、入力された３つの配分トルクの中で最大となるものを選択することで前輪基本トルクを演算する。つまり、Ｓ１～Ｓ４は、前輪基本トルクを演算するプロセスを示している。Ｓ４で演算された前輪基本トルクは、Ｓ６に出力される。

【0038】

Ｓ５では、ヨーレートフィードバック補正量を算出する。

【0039】

Ｓ６では、前輪基本トルクにヨーレートフィードバック補正量を加算して、Ｓ８に出力する。

【0040】

Ｓ７では、例えば車両１が横滑りや尻振りを起こしそうなときに実施されるいわゆるＶＤＣ（Vehicle Dynamics Control）制御の際の前輪駆動力を演算し、Ｓ８に出力する。

【0041】

Ｓ８では、Ｓ６で演算された前輪駆動力とＳ７で演算された前輪駆動力の一方を前輪駆動力として選択してＳ９へ出力する。Ｓ８では、車両１の姿勢がある程度悪化すると、Ｓ７で演算された前輪駆動力が選択される。通常のシーンでは、Ｓ８においてＳ６で演算された前輪駆動力を今回の前輪駆動力として選択する。ＶＤＣ制御は、車両１の姿勢がある程度悪化した場合に実施される。

【0042】

Ｓ９では、前輪８の駆動トルクが急激に変化して車両１が不安定にならないように、Ｓ８から出力された前輪駆動力に対して所定の変化率制限を加える。つまり、Ｓ８で演算された前輪８の駆動トルクに対して変化率が大きくなりすぎないように変化率制限を加える。

【0043】

Ｓ１０では、変化率制限を考慮して得られた前輪駆動力を用いて後輪駆動力を演算する。つまり、Ｓ１０では、前後輪の最終配分トルクが演算される。

【0044】

Ｓ１１では、動力変換ユニット５のトランスファの多板クラッチの電流制御用に、Ｓ１０で演算された最終配分トルクを電流値に変換する。

【0045】

横加速度が大きい領域においてヨーレートフィードバック補正量を算出する際に用いるゲインが低い場合には、十分な前輪駆動力を確保できず、車両１の操縦性及び走行安定性が担保されない虞がある。

【0046】

上述した実施例の車両１は、横加速度が大きい領域において、ヨーレートフィードバック補正量を算出する際に用いるゲインを大きく設定することで、前輪駆動力を車両１の挙動変化に対し追随した配分量とすることができる。そのため、上述した実施例の車両１は、横加速度が大きい領域において、車両１の挙動変化を小さくでき、運転性を向上させることができる。つまり、上述した実施例の車両１は、横加速度が大きい領域において、車両１の操縦性及び走行安定性を向上させることができる。

【0047】

以上、本発明の具体的な実施例を説明してきたが、本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

【0048】

ゲインは、横加速度に応じて図６に示すような特性を持つように設定してもよい。図６は、ヨーレートフィードバック補正量を算出する際に用いるゲインの特性の他例を示す説明図である。図６に示すような特性を持つ他の例のゲインは、横加速度に応じて設定される正の値であり、所定の第１所定値Ｇ１と第１所定値Ｇ１よりも大きい所定の第２所定値Ｇ２との間の範囲に設定され、横加速度が大きいほど大きくなるよう設定されている。

【0049】

詳述すると、図６に示す他の例のゲインは、所定の第１領域では、第１所定値Ｇ１に設定される。図６における第１領域は、横加速度が所定の第１横加速度閾値Ａ３以下となる領域である。

【0050】

また、図６に示す他の例のゲインは、所定の第２領域では、横加速度が大きいほど大きくなり、横加速度が第１横加速度閾値Ａ３よりも大きい所定の第２横加速度閾値Ａ４のときに第２所定値Ｇ２になるよう設定される。図６における第２領域は、横加速度が第１横加速度閾値Ａ３以上で所定の第２横加速度閾値Ａ４以下となる領域である。図６の例では、第２領域において、ゲインの傾き（横加速度に対する変化の割合）が一定ではなく、横加速度が第１横加速度閾値Ａ３及び第２横加速度閾値Ａ４に近づくほど小さくなるよう設定されている。

【0051】

そして、ゲインは、所定の第３領域では、第２所定値Ｇ２に設定されている。図６における第３領域は、横加速度が所定の第２横加速度閾値Ａ４以上となる領域である。

【0052】

なお、図６における第１横加速度閾値Ａ３は、図４における第１横加速度閾値Ａ１よりも小さい値としてもよい。また、図６における第２横加速度閾値Ａ４は、図４における第２横加速度閾値Ａ２よりも大きい値としてもよい。

【符号の説明】

【0053】

１…車両
２…内燃機関
３…クランクシャフト
４…第１プロペラシャフト
５…動力変換ユニット
６…第２プロペラシャフト
７…前輪用ディファレンシャルギヤ
８…前輪
９…後輪用ディファレンシャルギヤ
１０…後輪
１１…コントロールユニット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】