JP2007261484A

JP2007261484A - 車両の駆動力分配制御装置

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Publication number: JP2007261484A
Application number: JP2006091064A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Nochida; 祐一後田; Yusuke Fujii; 祐介藤井
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2006-03-29
Filing date: 2006-03-29
Publication date: 2007-10-11
Anticipated expiration: 2026-03-29
Also published as: JP4662060B2

Abstract

【課題】車両の旋回状態を端的に表す指標に基づいて前後輪間の駆動力分配を適切に制御でき、もって車両の旋回状態に関わらず良好なステア特性を実現できる車両の駆動力分配制御装置を提供する。
【解決手段】車両のステア特性に基づいてグリップ限界を越えたスリップ輪が前後輪９，１６の何れであるかを特定し、スリップ輪の駆動力ＦＸ及び横力ＦＣＦから推定した摩擦円ＦＦＲを前提として、アンダステアやオーバステアを抑制するためのスリップ輪の要求横力ＦＣＦＴＴ及び駆動力低下量ＦＸＴを求め、これらの値から駆動力分配として算出したヨーレイト対応制御量Ｔyに基づいて前後輪の駆動力分配を制御する。
【選択図】図３

Description

本発明は車両の前後輪間の駆動力分配を制御する駆動力分配制御装置に関するものである。

エンジンの駆動力を常時４輪に分配するフルタイム４輪駆動車、或いはエンジンの駆動力を常時前輪または後輪の一方に伝達すると共に、駆動力の一部を必要に応じて前輪または後輪の他方に分配するオンディマンド４輪駆動車などでは、前後輪間に設けた電子制御式の駆動力分配装置により車両の走行状態などに応じて前後輪間に駆動力分配を作用させ、これにより適切な車両の走行特性を実現している（例えば、特許文献１参照）。

当該特許文献１に開示された技術は車両旋回時のアンダステアやオーバステアの抑制を目的としたものであり、ＦＲ車ベースの４輪駆動車に適用されている。車両の前後輪間には後輪の駆動力の一部を前輪側に分配する駆動力分配装置としてトランスファが設けられ、後輪の左右輪間には差動制限力を発生する差動制限装置が設けられ、旋回外輪の車輪速が旋回内輪の車輪速より高くて内輪がグリップしていると推測されるときには、トランスファによる前後輪間の駆動力分配を低めることで前輪に分配される駆動力を低下させると共に、差動制限装置による左右輪間の差動制限力を低下させ、これによりアンダステアの抑制を図っている。
特許第２５２７２０４号明細書

上記特許文献１の技術は左右輪間の差回転に着目してトランスファによる駆動力分配及び差動制限装置による差動制限力を制御しているが、左右輪間の差回転や前後輪間の差回転は車両の旋回状態を表す指標の一つに過ぎず、駆動力分配や差動制限力を適切に制御するには不十分であった。例えば左右輪間或いは前後輪間の差回転が同一条件であっても車両のステア特性がアンダステアであるかオーバステアであるかによって最適な駆動力分配や差動制限力が相違することから、結果として車両の旋回状態によってはトランスファの駆動力分配や差動制限装置の差動制限力が不適切に制御されて良好なステア特性を実現できないという問題が生じた。

本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、車両の旋回状態を端的に表す指標に基づいて前後輪間の駆動力分配を適切に制御でき、もって車両の旋回状態に関わらず良好なステア特性を実現することができる車両の駆動力分配制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１の発明は、車両の前後輪間に設けられ、前後輪に駆動源からの駆動力を常時分配すると共に駆動力分配を可変可能な駆動力分配手段と、車両の旋回状態に基づいて前後輪間の駆動力分配に対する補正量として旋回対応制御量を算出する制御量算出手段と、車両の現在のステア特性を判定するステア特性判定手段と、前後輪の車輪速をそれぞれ検出する車輪速検出手段と、ステア特性判定手段により判定されたステア特性と車輪速検出手段により検出された前後輪の車輪速の大小関係との組合せに応じて、旋回対応制御量を増加補正側または減少補正側に作用させ、補正後の駆動力分配に基づいて駆動力分配手段を制御する駆動力分配制御手段とを備えたものである。

従って、車両の旋回状態に基づいて制御量算出手段により前後輪間の駆動力分配に対する補正量として旋回対応制御量が算出されると共に、ステア特性判定手段により現在の車両のステア特性、例えばアンダステアであるかオーバステアであるかが判定される。一方、前後輪の車輪速が車輪速検出手段により検出され、ステア特性と前後輪の車輪速の大小関係との組合せに応じて、駆動力分配制御手段により旋回対応制御量が増加補正側または減少補正側に作用し、補正後の駆動力分配が駆動力分配手段に対する制御に適用される。

車両旋回中には前後輪の車輪速の大小関係に応じて駆動力分配手段を介して前後輪間でトルクが移動し、そのトルク移動量に応じて前後輪の発生する駆動力が増減して車両のヨーモーメントが変化する。このような前後輪の車輪速の大小関係に基づく前後輪間のトルク移動方向を前提とし、車両のヨーモーメントが適切な方向、例えばアンダステアやオーバステアの抑制方向に変化するように前後輪間の駆動力分配が増加補正または減少補正される。これにより前後輪の車輪速のみならず車両のステア特性も反映して統合的に前後輪間の駆動力分配が制御され、車両の旋回状態に関わらず良好なステア特性が実現される。

好ましい態様として、制御量算出手段を、旋回対応制御量に加えて、前後輪の車輪速の差に基づく差回転対応制御量、アクセル操作に伴う車両の加速状態に基づく加速対応制御量、及びブレーキ操作に伴う車両の減速状態に基づく減速対応制御量などの内の少なくとも一つを駆動力分配のベース制御量として算出するように構成し、駆動力分配制御手段を、ベース制御量を旋回対応制御量に基づいて増加補正または減少補正するように構成することが望ましい。

従って、駆動力分配のベース制御量として差回転対応制御量、加速対応制御量、減速対応制御量の内の少なくとも一つが算出され、このベース制御量が旋回対応制御量に基づいて増加補正または減少補正される。即ち、ベース制御量に対して旋回対応制御量に基づく補正が行われるため、増加補正のみならず減少補正も常に可能となり、旋回対応制御量を確実に前後輪間の駆動力分配に反映させることができる。

請求項２の発明は、請求項１において、上記ステア特性判定手段が、車両の走行状態に基づいて目標旋回状態指標を決定する目標旋回状態指標決定手段と、車両の実際の旋回状態指標を検出する実旋回状態指標検出手段とを備え、目標旋回状態指標と実旋回状態指標とに基づき現在の車両のステア特性を判定すると共に、制御量算出手段が、ステア特性判定手段によりステア特性として判定されたアンダステア及びオーバステアに基づき前後輪のスリップ輪を特定し、スリップ輪の駆動力及び横力からグリップ限界と相関するグリップ限界指標を推定するグリップ限界指標推定手段と、車両の旋回状態に基づいてアンダステアまたはオーバステアを抑制するための要求ヨーモーメントを算出し、要求ヨーモーメントを達成可能なスリップ輪の要求横力を算出する要求横力算出手段と、グリップ限界指標算出手段により算出されたグリップ限界指標を前提として、要求横力算出手段により算出された要求横力を達成するために必要なスリップ輪の駆動力低下量を算出する駆動力低下量算出手段とを備え、前後輪間に作用させるべき駆動力分配に対する補正量として、駆動力低下量算出手段により算出されたスリップ輪の駆動力低下量に応じて旋回対応制御量を算出するものである。

従って、目標旋回状態指標決定手段により決定された目標旋回状態指標と、実旋回状態指標検出手段により検出された実際の旋回状態指標とに基づき車両のステア特性が判定される。車両旋回中のアンダステアの発生は前輪の横力不足によるスリップに起因し、オーバステアの発生は後輪の横力不足によるスリップに起因するため、ステア特性としてアンダステアが判定されたときには前輪がスリップ輪として特定され、オーバステアのときには後輪がスリップ輪として特定される。

そして、スリップ輪の駆動力及び横力からグリップ限界と相関するグリップ限界指標、例えば駆動力及び横力に対するグリップ限界を規定する摩擦円がグリップ限界指標推定手段により推定される。さらに車両の旋回状態に基づいて要求横力算出手段によりアンダステアまたはオーバステアを抑制するための要求ヨーモーメントが算出された上で、要求ヨーモーメントを達成可能なスリップ輪の要求横力が算出され、グリップ限界指標を前提として要求横力を達成するためのスリップ輪の駆動力低下量が駆動力低下量算出手段により算出され、この駆動力低下量に応じて制御量算出手段により旋回対応制御量が算出される。

即ち、具体的な目標旋回状態指標と実旋回状態指標に基づいて車両のステア特性が判定される一方、スリップ輪のグリップ限界と相関するグリップ限界指標を前提とし、ステア特性として判定されたアンダステアやオーバステアを抑制するための要求ヨーモーメント、要求ヨーモーメントを達成可能なスリップ輪の要求横力、要求横力を達成するためのスリップ輪の駆動力低下量などの具体的な算出値に基づいて旋回対応制御量が算出されるため、例えば過去の経験則や実験結果に基づいて旋回対応制御量を設定する場合などに比較して、より現実に即した旋回対応制御量を算出可能となる。

好ましい態様として、上記要求横力算出手段を、車両の旋回状態から決定した目標ヨーレイトと実際のヨーレイトとの偏差に基づき、アンダステアまたはオーバステアを抑制するための要求ヨーモーメントを算出し、該要求ヨーモーメントからスリップ輪の要求横力を算出するように構成することが望ましい。
このように構成すれば、車両の旋回状態を端的に表すヨーレイトに基づいて適切な要求ヨーモーメント、ひいては一層適切な旋回対応制御量を算出することができる。

請求項３の発明は、請求項２において、駆動力分配制御手段が、前輪の車輪速が後輪の車輪速より高いと判定した場合、ステア特性判定手段により判定されたステア特性がアンダステアのときには前後輪間の駆動力分配を旋回対応制御量に基づき増加補正する一方、ステア特性がオーバステアのときには前後輪間の駆動力分配を旋回対応制御量に基づき減少補正し、前輪の車輪速が後輪の車輪速より低いと判定した場合、ステア特性判定手段により判定されたステア特性がアンダステアのときには前後輪間の駆動力分配を旋回対応制御量に基づき減少補正する一方、ステア特性がオーバステアのときには前後輪間の駆動力分配を旋回対応制御量に基づき増加補正するものである。

従って、前後輪間の駆動力分配によるトルク移動は車輪速の高い側から低い側へと行われるため、前輪の車輪速が後輪の車輪速より高い場合には駆動力分配手段を介して前輪から後輪へとトルクが移動しており、アンダステアであるとして旋回対応制御量に基づき駆動力分配が増加補正されると、前輪の駆動力低下に伴って横力が増加してヨーモーメントの増加によりアンダステアが抑制され、オーバステアであるとして駆動力分配が減少補正されると、後輪の駆動力低下に伴って横力が増加してヨーモーメントの低下によりオーバステアが抑制される。

また、前輪の車輪速が後輪の車輪速より低い場合には駆動力分配手段を介して後輪から前輪へとトルクが移動しており、アンダステアであるとして旋回対応制御量に基づき駆動力分配が減少補正されると、前輪の駆動力低下に伴って横力が増加してヨーモーメントの増加によりアンダステアが抑制され、オーバステアであるとして駆動力分配が増加補正されると、後輪の駆動力低下に伴って横力が増加してヨーモーメントの低下によりオーバステアが抑制される。

以上説明したように請求項１の発明の車両の駆動力分配制御装置によれば、車両の旋回状態を端的に表す現在のステア特性と前後輪の車輪速の大小関係との組合せに応じて前後輪間の駆動力分配を増加補正または減少補正するため、前後輪間の駆動力分配を適切に制御でき、もって車両の旋回状態に関わらず良好なステア特性を実現することができる。
請求項２，３の発明の車両の駆動力分配制御装置によれば、請求項１に加えて、具体的な目標旋回状態指標と実旋回状態指標に基づいて車両のステア特性を判定した上で、スリップ輪のグリップ限界と相関するグリップ限界指標を前提とし、ステア特性として判定されたアンダステアやオーバステアを抑制するための要求ヨーモーメント、スリップ輪の要求横力や駆動力低下量などの具体的な算出値に基づいて駆動力分配手段に適用する旋回対応制御量を算出するため、より現実に即した旋回対応制御量に基づいて前後輪間の駆動力分配を適切に制御でき、車両のアンダステアやオーバステアを確実に抑制することができる。

以下、本発明を具体化した車両の駆動力分配制御装置の一実施形態を説明する。
図１は本実施形態の車両の駆動力分配制御装置を示す全体構成図、図２はセンタデフ及びフロントデフの詳細を示す部分拡大図である。これらの図に示すように、車両の前部にはセンタディファレンシャル１（駆動力分配手段）及びフロントディファレンシャル２（以下、センタデフ１及びフロントデフ２と称する）が設けられ、センタデフ１の外周のリングギア１ａに図示しないエンジン（駆動源）の駆動力が変速機を介して入力される。センタデフ１はピニオンギア３に一対のサイドギア４ａ，４ｂを噛合させた一般的な構成であり、エンジンによりリングギア１ａと共にピニオンギア３が回転すると、その駆動力は左右のサイドギア４ａ，４ｂの回転差を許容しながら５０：５０の比率で分配される。

センタデフ１の一方のサイドギア４ａはフロントデフ２のインナケーシング５に接続され、このインナケーシング５内に設けられた一対のプラネタリギア６は、左右のドライブシャフト７の内端に形成されたサンギア８にそれぞれ噛合している。一方のサイドギア４ａと共にインナケーシング５が回転すると、その回転はプラネタリギア６、サンギア８を経てドライブシャフト７に伝達され、プラネタリギア６の自転により回転差を許容しながら左右の前輪９が回転駆動される。

センタデフ１の他方のサイドギア４ｂはフロントデフ２のアウタケーシング１０に接続され、アウタケーシング１０の外周のリングギア１０ａがプロペラシャフト１１の前端に固定されたピニオンギア１２と噛合している。プロペラシャフト１１の後端に固定されたピニオンギア１３はリアディファレンシャル（以下、リアデフという）１４のリングギア１４ａと噛合し、一方のサイドギア４ｂと共にアウタケーシング１０が回転すると、その回転はプロペラシャフト１１を経てリアデフ１４に伝達され、リアデフ１４により回転差を許容しながらドライブシャフト１５を介して左右の後輪１６が回転駆動される。

フロントデフ２のインナケーシング５とアウタケーシング１０との間には電磁クラッチ１７（駆動力分配手段）が設けられ、電磁クラッチ１７の係合状態に応じてインナケーシング５とアウタケーシング１０との間、即ち前輪９と後輪１６との間の駆動力分配が上記５０：５０から変化する。なお、駆動力分配を調整する原理はこれに限ることはなく、ポンプやモータなどの制御デバイスを利用して駆動力分配を調整可能なものであれば任意に変更可能であり、例えば油圧ポンプから供給した作動油により油圧ピストンを作動させてクラッチの係合状態を調整してもよい。

一方、車両の室内には４ＷＤ用ＥＣＵ２１が設置され、この４ＷＤ用ＥＣＵ２１は図示しない入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置（ＲＯＭ，ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタ等を備えている。４ＷＤ用ＥＣＵ２１の入力側には、ステアリングの操舵角θstrを検出する操舵角センサ２２、車速Ｖを検出する車速センサ２３、車両のヨーレイトＹＲを検出するヨーレイトセンサ２４、車両の各輪４，１４の車輪速ＮFR,ＮFL,ＮRR,ＮRLを検出する車輪速センサ２５、車両旋回時に発生する横加速度ＧＹを検出する横加速度センサ２６などの各種センサ類が接続され、４ＷＤ用ＥＣＵ２１の出力側には、上記電磁クラッチ１７などの各種デバイス類が接続されている。

４ＷＤ用ＥＣＵ２１は上記各種センサからの検出情報に基づいて電磁クラッチ１７の係合状態を制御する。本実施形態では車両旋回時のアンダステアやオーバステアの抑制を目的として、前後輪９，１６のグリップ限界と相関する摩擦円（グリップ限界指標）に基づき電磁クラッチ１７による前後輪９，１６間の駆動力分配の制御を実行しており、以下、当該電磁クラッチ１７の制御量の設定手順を説明する。

電磁クラッチ１７の制御量の設定は、車両のステア特性がアンダステアであるかオーバステアであるかに応じて異なる手順で実行されるため、ステア特性毎に場合分けして説明する。本実施形態ではＥＣＵ２１はヨーレイトセンサ２４（実旋回状態指標検出手段）により検出された実ヨーレイトＹＲ（実旋回状態指標）と後述する目標ヨーレイトＹＴ（目標旋回状態指標）との比較結果に基づいて現在車両に発生しているステア特性を判定した上で（ステア特性判定手段）、ステア特性に応じた制御量の設定を実行している。但し、ステア特性の判定手法はこれに限るものではなく任意に変更可能である。

図３はアンダステア発生時にＥＣＵ２１により実行される電磁クラッチ１７の制御量の設定手順を示すブロック図、図４，５は設定された制御量に基づく駆動力分配の制御状況を示す模式図であり、まず、これらの図に従ってアンダステアが発生した場合について述べる。なお、図４，５は左右前輪９の車輪速ＮFR,ＮFL及び左右後輪１６の車輪速ＮRR,ＮRLを平均化して２輪モデルとして模式的に表しており、図４は前輪平均車輪速ＮFaveが後輪平均車輪速ＮRaveより高い場合を示し、図５は前輪平均車輪速ＮFaveが後輪平均車輪速ＮRaveより低い場合を示している。

また、図４，５において、前後輪９，１６に付した上下方向の黒塗り直線矢印Ａdrvの長さ及び方向は駆動力の大きさ及び方向を表し、前後輪９，１６に付した左方向の黒塗り直線矢印Ａcorneringの長さは横力の大きさを表し、これに対して白抜き直線矢印Ａdrv，Ａcorneringはステア特性に応じた制御量（ヨーレイト対応制御量Ｔy）に基づく駆動力および横力に対する補正状況を表している。また、前後輪９，１６に付した白抜き回転矢印Ａrevの長さは前輪平均車輪速ＮFave及び後輪平均車輪速ＮRaveを表し、前後輪９，１６間の黒塗り直線矢印Ａtrqの長さ及び方向は電磁クラッチ１７の最終制御量Ｔに応じた駆動力分配によるトルク移動量及び移動方向を表している。

車両のアンダステアは前輪９の横力不足によるスリップに起因する現象であり、このときの前輪９は自己の摩擦円により規定される駆動力及び横力に対するグリップを限界まで使用しているものと推測でき、換言すれば、前輪９の駆動力の低下により横力を増加させてアンダステアを抑制できる余地があると解釈できる。一方、前輪９の駆動力は、電磁クラッチ１７を介して前輪９から後輪１６に分配されるトルク、或いは後輪１６から前輪９に伝達されるトルクに応じて変化するため、前後輪９，１６間の駆動力分配に応じて調整可能である。

以上の観点の下に図３に従ってアンダステア時の電磁クラッチ１７の制御量が設定される。まず、前輪駆動力算出部３１ではエンジントルク及び前後輪９，１６間の駆動力分配に基づき前輪９が発生している駆動力ＦＸが算出され、前輪横力算出部３２では横加速度センサ２６により検出された横加速度ＧＹと予め判明している前輪分担質量ＭＦとから次式(1)に従って前輪９が発生している横力ＦＣＦが算出される。

ＦＣＦ＝ＭＦ×｜ＧＹ｜………(1)
前輪駆動力算出部３１からの前輪駆動力ＦＸと前輪横力算出部３２からの前輪横力ＦＣＦは前輪摩擦円算出部３３に入力され、これらの情報に基づき前輪摩擦円算出部３３では次式(2)に従って前輪摩擦円ＦＦＲが当該摩擦円ＦＦＲの半径として算出される（グリップ限界指標推定手段）。

ＦＦＲ＝√（ＦＸ^２＋ＦＣＦ^２）………(2)
前輪９が発揮するグリップ力は、タイヤの磨耗状態の相違、天候（晴天や降雪）や路面形態（舗装路やダート）に応じた路面摩擦係数の相違などの種々の要因に影響されるが、前輪９がグリップ限界に達してアンダステアを生じたときの駆動力ＦＸ及び横力ＦＣＦから摩擦円ＦＦＲが推定されるため、推定された摩擦円ＦＦＲは前輪９のグリップ力と正確に相関する大きさとなる。

ヨーモーメント算出部３４では、操舵角センサ２２からの操舵角θstr及び車速センサ２３からの車速Ｖに基づいて目標ヨーレイトＹＴが算出され（目標旋回状態指標決定手段）、目標ヨーレイトＹＴとヨーレイトセンサ２４により検出された実ヨーレイトＹＲとの偏差ΔＹに基づきアンダステアを抑制するために必要な要求ヨーモーメントＹＡＷＭが算出される。要求ヨーモーメントＹＡＷＭは前輪要求横力算出部３５に入力され、前輪要求横力算出部３５では次式(3)に従って要求ヨーモーメントＹＡＷＭを達成するために必要な前輪９の要求横力ＦＣＦＴが算出される（要求横力算出手段）。

ＦＣＦＴ＝ＹＡＷＭ/ＬＦ………(3)
ここに、ＬＦは重心から前軸までの距離である。
前輪摩擦円算出部３３からの前輪摩擦円ＦＦＲ、前輪横力算出部３２からの前輪横力ＦＣＦ、前輪要求横力算出部３５からの前輪要求横力ＦＣＦＴは前輪駆動力低下量算出部３６に入力され、当該前輪駆動力低下量算出部３６では、前輪摩擦円ＦＦＲを前提として要求横力ＦＣＦＴ相当分だけ前輪９の横力ＦＣＦを増加させるために必要な前輪９の駆動力低下量ＦＸＴが次式(4)に従って算出される（駆動力低下量算出手段）。

ＦＸＴ＝｜ＦＸ｜−√（ＦＦＲ^２−（ＦＣＦ＋ＦＣＦＴ）^２）………(4)
算出された前輪９の駆動力低下量ＦＸＴは制御量算出部３７に入力され、制御量算出部３７では駆動力低下量ＦＸＴに対応する駆動力分配としてヨーレイト対応制御量Ｔyが次式(5)に従って算出される（制御量算出手段）。
Ｔy＝ＦＸＴ×Ｒ/ＦＨＧ………(5)
ここに、Ｒは前輪９のタイヤ半径、ＦＨＧはリングギヤ１０ａとピニオンギヤ１２のギア比である。

一方、ベース制御量算出部３８では、ヨーレイト対応制御量Ｔy以外のベース制御量Ｔbaseが算出される。例えば車両旋回時には前輪平均車輪速ＮFaveと後輪平均車輪速ＮRaveとの差に基づいて差回転対応制御量が算出され、アクセル操作に伴う車両加速時にはアクセル操作量などに基づいて初期スリップを抑制するための加速対応制御量が算出され、ブレーキ操作に伴う車両減速時には車両減速度などに基づいて車両姿勢を安定化するための減速対応制御量が算出され、これらの制御量を加算した総和がベース制御量Ｔbaseとして設定される。また、車輪速判定部３９では車輪速ＮFR,ＮFL,ＮRR,ＮRから前輪平均車輪速ＮFaveと後輪平均車輪速ＮRaveとが算出され、これらの前輪平均車輪速ＮFaveと後輪平均車輪速ＮRaveの大小関係が判定される。

以上の制御量算出部３７からのヨーレイト対応制御量Ｔy、ベース制御量算出部３８からのベース制御量Ｔbase、車輪速判定部３９からの前輪平均車輪速ＮFaveと後輪平均車輪速ＮRaveとの大小関係は最終制御量算出部４０に入力され、最終制御量算出部４０ではこれらの情報に基づき図３中に示す条件に従って最終制御量Ｔが算出される。そして、このようにして設定された最終制御量Ｔに基づいて前後輪９，１６間の実際の駆動力分配が制御される。即ち、最終制御量Ｔに対応するデューティ率が図示しないマップから設定され、そのデューティ率に基づく電磁クラッチ１７の励磁により係合状態が調整され、その結果、前後輪９，１６間の駆動力分配が上記最終制御量Ｔに対応する値に調整される（駆動力分配制御手段）。

電磁クラッチ１７による駆動力配分に応じて前後輪９，１６への駆動力の配分比率が変化する原理は、駆動力分配に応じて前後輪９，１６の車輪速の高い側から低い側へと電磁クラッチ１７を介してトルク移動が生じることに基づくものである。図４に示す前輪平均車輪速ＮFaveが後輪平均車輪速ＮRaveより高い走行状況（ＮFave＞ＮRave）では電磁クラッチ１７を介して前輪９から後輪１６へとトルクが移動しており、上記のように前輪９がグリップ限界にある。図３に示すように最終制御量算出部４０では最終制御量Ｔがヨーレイト対応制御量Ｔyだけ増加補正されるため、最終制御量Ｔの増加に応じて実際の前後輪９，１６間の駆動力分配も増加する。結果として前輪９から後輪１６へのトルク移動量が増加し、図４に白抜き矢印Ａdrv，Ａcorneringで示すように後輪１６の駆動力が増加する一方、前輪９の駆動力が低下する。このときの前輪９の駆動力は上記前輪駆動力低下量算出部３６で算出された駆動力低下量ＦＸＴ相当分だけ低下し、それに応じて前輪要求横力算出部３５で算出された要求横力ＦＣＦＴ相当分だけ前輪９の横力が増加し、前輪９の横力増加に伴ってヨーモーメント算出部３４で算出された要求ヨーモーメントＹＡＷＭ相当分だけ車両のヨーモーメントが増加し、車両に発生しているアンダステアが抑制される。

また、図５に示す前輪平均車輪速ＮFaveが後輪平均車輪速ＮRaveより低い走行状況（ＮFave＜ＮRave）では電磁クラッチ１７を介して後輪１６から前輪９へとトルクが移動しており、前輪９がグリップ限界にある。図３に示すように最終制御量算出部４０では最終制御量Ｔがヨーレイト対応制御量Ｔyだけ減少補正されるため、最終制御量Ｔの低下に応じて実際の前後輪９，１６間の駆動力分配も低下する。結果として後輪１６から前輪９へのトルク移動量が減少し、図４に白抜き矢印Ａdrv，Ａcorneringで示すように後輪１６の駆動力が増加する一方、前輪９の駆動力が低下する。従って、上記と同様に前輪９の駆動力の低下に伴って横力が増加し、ヨーモーメントの増加に応じてアンダステアが抑制される。

なお、図３では示されていないが、車両が旋回中でないとき及び旋回中であってもステア特性がニュートラルステアのときには最終制御量Ｔの算出にヨーレイト制御量Ｔyは反映されず、ベース制御量Ｔbaseがそのまま最終制御量Ｔとして設定されるため、上記のようなアンダステアの抑制のための駆動力分配の制御は実行されない。
一方、旋回中の車両にオーバステアが発生した場合について述べる。図６はオーバステア発生時にＥＣＵ２１により実行される電磁クラッチ１７の制御量の設定手順を示すブロック図、図７，８は設定された制御量に基づく駆動力分配の制御状況を示す模式図であり、図７は前輪平均車輪速ＮFaveが後輪平均車輪速ＮRaveより高い場合を示し、図８は前輪平均車輪速ＮFaveが後輪平均車輪速ＮRaveより低い場合を示している。

車両のオーバステアは後輪１６の横力不足によるスリップに起因する現象であり、このときの後輪１６は自己の摩擦円により規定される駆動力及び横力に対するグリップを限界まで使用しているものと推測でき、換言すれば、後輪１６の駆動力の低下により横力を増加させてオーバステアを抑制できる余地があると解釈できる。一方、後輪１６の駆動力は、電磁クラッチ１７を介して前輪９から後輪１６に分配されるトルク、或いは後輪１６から前輪に伝達されるトルクに応じて変化するため、前後輪９，１６間の駆動力分配に応じて調整可能である。

以上の観点の下に図６に従ってオーバステア時の電磁クラッチ１７の制御量が設定される。まず、後輪駆動力算出部３１'ではエンジントルク及び前後輪９，１６間の駆動力分配に基づき後輪１６が発生している駆動力ＲＸが算出され、後輪横力算出部３２'では横加速度センサ２６により検出された横加速度ＧＹと予め判明している後輪分担質量ＭＲとから次式(6)に従って後輪１６が発生している横力ＲＣＦが算出される。

ＲＣＦ＝ＭＲ×｜ＧＹ｜………(6)
後輪駆動力算出部３１'からの後輪駆動力ＲＸと後輪横力算出部３２'からの後輪横力ＲＣＦは後輪摩擦円算出部３３'に入力され、これらの情報に基づき後輪摩擦円算出部３３'では次式(7)に従って後輪摩擦円ＲＦＲが当該摩擦円ＲＦＲの半径として算出される（グリップ限界指標推定手段）。

ＲＦＲ＝√（ＲＸ^２＋ＲＣＦ^２）………(7)
前輪９と同じく後輪１６についても、グリップ限界に達してオーバステアを生じたときの駆動力ＲＸ及び横力ＲＣＦから摩擦円ＲＦＲが推定されるため、推定された摩擦円ＲＦＲは後輪１６のグリップ力と正確に相関する大きさとなる。
ヨーモーメント算出部３４'では、上記アンダステア時と同様の手順に従ってオーバステアを抑制するために必要な要求ヨーモーメントＹＡＷＭが算出され、この要求ヨーモーメントＹＡＷＭに基づき後輪要求横力算出部３５'では次式(8)に従って要求ヨーモーメントＹＡＷＭを達成するために必要な後輪１６の要求横力ＲＣＦＴが算出される（要求横力算出手段）。

ＲＣＦＴ＝ＹＡＷＭ/ＬＲ………(8)
ここに、ＬＲは重心から後軸までの距離である。
後輪摩擦円算出部３３'からの後輪摩擦円ＲＦＲ、後輪横力算出部３２'からの後輪横力ＲＣＦ、後輪要求横力算出部３５'からの後輪要求横力ＲＣＦＴは後輪駆動力低下量算出部３６'に入力され、当該後輪駆動力低下量算出部３６'では、後輪摩擦円ＲＦＲを前提として要求横力ＲＣＦＴ相当分だけ後輪１６の横力ＲＣＦを増加させるために必要な後輪１６の駆動力低下量ＲＸＴが次式(9)に従って算出される（駆動力低下量算出手段）。

ＲＸＴ＝｜ＲＸ｜−√（ＲＦＲ^２−（ＲＣＦ＋ＲＣＦＴ）^２）………(9)
算出された後輪１６の駆動力低下量ＲＸＴは制御量算出部３７'に入力され、制御量算出部３７'では駆動力低下量ＲＸＴに対応する駆動力分配としてヨーレイト対応制御量Ｔyが次式(10)に従って算出される（制御量算出手段）。
Ｔy＝ＲＸＴ×Ｒ/ＲＨＧ………(10)
ここに、ＲＨＧはリングギヤ１４ａとピニオンギヤ１３のギア比である。

一方、ベース制御量算出部３８'及び車輪速判定部３９'の処理は上記アンダステア時と同様であり、ベース制御量算出部３８'ではベース制御量Ｔbaseが算出され、車輪速判定部３９'では前輪平均車輪速ＮFaveと後輪平均車輪速ＮRaveとの大小関係が判定される。
以上の情報に基づき最終制御量算出部４０'では図６中に示す条件に従って最終制御量Ｔが算出され、この最終制御量Ｔに基づいて電磁クラッチ１７により前後輪９，１６間の駆動力分配が調整される（駆動力分配制御手段）。

図７に示す前輪平均車輪速ＮFaveが後輪平均車輪速ＮRaveより高い走行状況（ＮFave＞ＮRave）では、図４と同じく電磁クラッチ１７を介して前輪９から後輪１６へとトルクが移動しており、この場合は後輪１６がグリップ限界にある。図６に示すように最終制御量算出部４０'では最終制御量Ｔがヨーレイト対応制御量Ｔyだけ減少補正されるため、最終制御量Ｔの低下に応じて実際の前後輪９，１６間の駆動力分配も低下する。結果として前輪９から後輪１６へのトルク移動量が低下し、図７に白抜き矢印Ａdrv，Ａcorneringで示すように前輪９の駆動力が増加する一方、後輪１６の駆動力が低下する。このときの後輪１６の駆動力は上記後輪駆動力低下量算出部３６'で算出された駆動力低下量ＲＸＴ相当分だけ低下し、それに応じて後輪要求横力算出部３５'で算出された要求横力ＲＣＦＴ相当分だけ後輪１６の横力が増加し、後輪１６の横力増加に伴ってヨーモーメント算出部３４'で算出された要求ヨーモーメントＹＡＷＭ相当分だけ車両のヨーモーメントが低下し、車両に発生しているオーバステアが抑制される。

また、図８に示す前輪平均車輪速ＮFaveが後輪平均車輪速ＮRaveより低い走行状況（ＮFave＜ＮRave）では、図５と同じく電磁クラッチ１７を介して後輪１６から前輪９へとトルクが移動しており、この場合は後輪１６がグリップ限界にある。図６に示すように最終制御量算出部４０'では最終制御量Ｔがヨーレイト対応制御量Ｔyだけ増加補正されるため、最終制御量Ｔの増加に応じて実際の前後輪９，１６間の駆動力分配も増加する。結果として後輪１６から前輪９へのトルク移動量が増加し、図８に白抜き矢印Ａdrv，Ａcorneringで示すように前輪９の駆動力が増加する一方、後輪１６の駆動力が低下する。従って、上記と同様に後輪１６の駆動力の低下に伴って横力が増加し、ヨーモーメントの低下に応じてオーバステアが抑制される。

以上のように本実施形態の車両の駆動力分配制御装置では、車両の旋回中において前輪平均車輪速ＮFaveと後輪平均車輪速ＮRaveとの大小関係のみならず車両のステア特性も反映して統合的に前後輪９，１６間の駆動力分配を制御している。車両のステア特性は車両のヨーモーメントを何れの方向に修正すべきかを表し、前輪平均車輪速ＮFaveと後輪平均車輪速ＮRaveとの大小関係は前後輪９，１６間のトルク移動方向、ひいては駆動力分配の増減によるヨーモーメントの変化方向を表すため、双方の条件の組み合わせに基づき車両の旋回状態に対して最適な前後輪９，１６間の駆動力分配を設定できる。よって、前後輪９，１６間の駆動力分配を適切に制御してアンダステアやオーバステアを確実に抑制でき、もって車両の旋回状態に関わらず常に良好なステア特性を実現することができる。

また、本実施形態では、具体的な目標ヨーレイトＹＴと実ヨーレイトＹＲに基づいて車両のステア特性を判定した上で、このステア特性に基づいてグリップ限界を越えたスリップ輪が前後輪９，１６の何れであるかを特定し、スリップ輪の駆動力ＦＸ，ＲＸ及び横力ＦＣＦ，ＲＣＦから推定した摩擦円ＦＦＲ，ＲＦＲを前提とし、アンダステアやオーバステアを抑制するための要求ヨーモーメントＹＡＷＭ、要求ヨーモーメントＹＡＷＭを達成可能なスリップ輪の要求横力ＦＣＦＴ，ＲＣＦＴ、要求横力ＦＣＦＴ，ＲＣＦＴを達成するためのスリップ輪の駆動力低下量ＦＸＴ，ＲＸＴなどの具体的な算出値に基づいてヨーレイト対応制御量Ｔyを算出している。従って、例えば過去の経験則や実験結果に基づいてヨーレイト対応制御量Ｔyを設定する場合などに比較して、より現実に即したヨーレイト対応制御量Ｔyを算出でき、もって、一層適切に前後輪９，１６間の駆動力分配を制御することができる。

しかも、駆動力ＦＸ，ＲＸ及び横力ＦＣＦ，ＲＣＦに基づいてスリップ輪のグリップ力と正確に相関する摩擦円ＦＦＲ，ＲＦＲが推定されるため、例えばタイヤの磨耗状態の相違、天候（晴天や降雪）や路面形態（舗装路やダート）に応じた路面摩擦係数の相違などに影響されることなく適切なヨーレイト対応制御量Ｔyを算出できる。換言すれば、これらの外乱要因による影響を排除すべくタイヤ磨耗状態や路面摩擦係数をセンサにより検出して補償処理を実行する必要がなくなるという利点もある。

一方、車両のステア特性の判定処理やヨーモーメント算出部３４，３４'での要求ヨーモーメントＹＡＷＭの算出処理には実ヨーレイトＹＲ及び目標ヨーレイトＹＴが適用されるが、これらのヨーレイトＹＲ,ＹＴは車両の旋回状態を端的に表す指標と見なせる。よって、これらのヨーレイトＹＲ,ＹＴに基づいてステア特性の判定や要求ヨーモーメントＹＡＷＭの算出を適確に実行でき、ひいては前後輪９，１６間の駆動力分配を一層適切に制御することができる。

以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、目標旋回状態指標としてヨーレイトＹＲを適用したが、車両の旋回状態と相関する指標であればこれに限ることはなく、例えばヨーレイトに代えて横加速度センサ２６により検出された横加速度ＧＹを適用してもよい。

実施形態の車両の駆動力分配制御装置を示す全体構成図である。センタデフ及びフロントデフの詳細を示す部分拡大図である。アンダステア時にＥＣＵにより実行される電子制御カップリングの制御量の設定手順を示すブロック図である。アンダステアで前輪平均車輪速が後輪平均車輪速より高いときの駆動力分配の制御状況を示す模式図である。アンダステアで前輪平均車輪速が後輪平均車輪速より低いときの駆動力分配の制御状況を示す模式図である。オーバステア時にＥＣＵにより実行される電子制御カップリングの制御量の設定手順を示すブロック図である。オーバステアで前輪平均車輪速が後輪平均車輪速より高いときの駆動力分配の制御状況を示す模式図である。オーバステアで前輪平均車輪速が後輪平均車輪速より低いときの駆動力分配の制御状況を示す模式図である。

符号の説明

１センタデフ（駆動力分配手段）
９前輪
１６後輪
１７電磁クラッチ（駆動力分配手段）
２１４ＷＤ用ＥＣＵ（制御量算出手段、ステア特性判定手段、駆動力分配制御手段、
グリップ限界指標推定手段、要求横力算出手段、駆動力低下量算出手段）
２４ヨーレイトセンサ（実旋回状態指標検出手段）
２５車輪速センサ（車輪速検出手段）

Claims

車両の前後輪間に設けられ、該前後輪に駆動源からの駆動力を常時分配すると共に該駆動力分配を可変可能な駆動力分配手段と、
上記車両の旋回状態に基づいて上記前後輪間の駆動力分配に対する補正量として旋回対応制御量を算出する制御量算出手段と、
上記車両の現在のステア特性を判定するステア特性判定手段と、
上記前後輪の車輪速をそれぞれ検出する車輪速検出手段と、
上記ステア特性判定手段により判定されたステア特性と上記車輪速検出手段により検出された前後輪の車輪速の大小関係との組合せに応じて、上記旋回対応制御量を増加補正側または減少補正側に作用させ、該補正後の駆動力分配に基づいて上記駆動力分配手段を制御する駆動力分配制御手段と
を備えたことを特徴とする車両の駆動力分配制御装置。
上記ステア特性判定手段は、
上記車両の走行状態に基づいて目標旋回状態指標を決定する目標旋回状態指標決定手段と、
上記車両の実際の旋回状態指標を検出する実旋回状態指標検出手段とを備え、
上記目標旋回状態指標と上記実旋回状態指標とに基づき現在の車両のステア特性を判定すると共に、
上記制御量算出手段は、
上記ステア特性判定手段によりステア特性として判定されたアンダステア及びオーバステアに基づき上記前後輪のスリップ輪を特定し、該スリップ輪の駆動力及び横力からグリップ限界と相関するグリップ限界指標を推定するグリップ限界指標推定手段と、
上記車両の旋回状態に基づいて上記アンダステアまたはオーバステアを抑制するための要求ヨーモーメントを算出し、該要求ヨーモーメントを達成可能な上記スリップ輪の要求横力を算出する要求横力算出手段と、
上記グリップ限界指標算出手段により算出されたグリップ限界指標を前提として、上記要求横力算出手段により算出された要求横力を達成するために必要なスリップ輪の駆動力低下量を算出する駆動力低下量算出手段とを備え、
上記前後輪間に作用させるべき駆動力分配に対する補正量として、上記駆動力低下量算出手段により算出されたスリップ輪の駆動力低下量に応じて上記旋回対応制御量を算出することを特徴とする請求項１記載の車両の駆動力分配制御装置。
上記駆動力分配制御手段は、上記前輪の車輪速が後輪の車輪速より高いと判定した場合、上記ステア特性判定手段により判定されたステア特性がアンダステアのときには上記前後輪間の駆動力分配を上記旋回対応制御量に基づき増加補正する一方、該ステア特性がオーバステアのときには上記前後輪間の駆動力分配を上記旋回対応制御量に基づき減少補正し、上記前輪の車輪速が後輪の車輪速より低いと判定した場合、上記ステア特性判定手段により判定されたステア特性がアンダステアのときには上記前後輪間の駆動力分配を上記旋回対応制御量に基づき減少補正する一方、該ステア特性がオーバステアのときには上記前後輪間の駆動力分配を上記旋回対応制御量に基づき増加補正することを特徴とする請求項２記載の車両の駆動力分配制御装置。