CN111038206B - 车辆用侧倾振动减振控制装置及其目标侧倾力矩运算方法 - Google Patents

车辆用侧倾振动减振控制装置及其目标侧倾力矩运算方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供车辆用侧倾振动减振控制装置及目标侧倾力矩运算方法。侧倾振动减振控制装置具备电子控制单元，该电子控制单元构成为：存储车辆的侧倾惯性力矩、侧倾衰减系数及等效侧倾刚性；将车身的侧倾角加速度与车辆的侧倾惯性力矩之积、所述侧倾角加速度的一次积分值与侧倾衰减系数之积、所述侧倾角加速度的二次积分值与等效侧倾刚性之积的和作为应该向所述车身施加的控制侧倾力矩而运算；将因由侧倾运动引起的车轮的横力而产生的绕着簧上的重心的侧倾力矩作为校正侧倾力矩而运算；基于利用所述校正侧倾力矩对所述控制侧倾力矩进行校正而得到的值来运算目标侧倾力矩。

Description

车辆用侧倾振动减振控制装置及其目标侧倾力矩运算方法
技术领域
本发明涉及车辆用侧倾振动减振控制装置及其目标侧倾力矩运算方法。
背景技术
作为车辆的减振控制装置，进行基于天钩(skyhook)控制的减振的减振控制装置是熟知的。在进行基于天钩控制的减振的减振控制装置中，基于簧上经由假想的阻尼器而被天钩的车辆的单轮模型来控制由主动悬架装置等作用于车身与车轮之间的力。另外，进行基于反天钩控制的减振的减振控制装置也是已知的。在该减振控制装置中，基于簧下经由具有负的衰减系数的假想的阻尼器而被天钩的车辆的单轮模型来控制由主动悬架装置等作用于车身与车轮之间的力。根据这些减振控制装置，与不控制作用于车身与车轮之间的力的情况相比，能够减少包括车身的共振频率的频段的车身的振动。
另外，在进行基于天钩控制的减振时，利用车轮的制动驱动力被悬架变换成作用于车身的上下力这一点，通过控制车轮的制动驱动力来产生减振力也是熟知的。这种减振控制装置的一例例如记载于本申请的申请人的申请所涉及的下述的日本特开2016-104605，根据这种减振控制装置，能够提高高频段的减振性能。
发明内容
在如上所述的减振控制装置中，为了求出减振控制所需的车轮的行程速度等，检测车身及车轮的上下加速度。但是，尤其检测车轮的上下加速度的加速度传感器有时会设置于车轮这样的始终从路面接受激振力而振动的车轮，在如上所述的情况下，有时难以利用加速度传感器长期高精度地检测车轮的上下加速度。
另外，根据如上所述的减振控制装置，虽然能够使车身的上下振动衰减而对跳动模式及俯仰模式的车身振动进行减振，但难以对车身的侧倾振动有效地进行减振。尤其是，在侧倾振动中，固有振动频率及衰减比会因车速而变化，因此有时无法利用基于车辆的单轮模型的减振控制来对车辆的侧倾振动有效地进行减振。
本发明提供一种能够对车身的侧倾振动有效地进行减振的侧倾振动减振控制装置及其目标侧倾力矩运算方法。
本发明的第一方案是一种车辆用侧倾振动减振控制装置，包括：侧倾角加速度检测装置，构成为检测车身的侧倾角加速度；致动器，构成为产生向车身施加的侧倾力矩；及电子控制单元，所述电子控制单元构成为：存储车辆的侧倾惯性力矩、侧倾衰减系数及等效侧倾刚性，将由所述侧倾角加速度检测装置检测到的所述侧倾角加速度与所述侧倾惯性力矩之积、所述侧倾角加速度的一次积分值与所述侧倾衰减系数之积、所述侧倾角加速度的二次积分值与所述等效侧倾刚性之积的和作为应该向所述车身施加的控制侧倾力矩而运算，将因由侧倾运动引起的车轮的横力而产生的绕着簧上的重心的侧倾力矩作为校正侧倾力矩而运算，基于利用所述校正侧倾力矩对所述控制侧倾力矩进行校正而得到的值来运算目标侧倾力矩，以使所述致动器产生的侧倾力矩成为所述目标侧倾力矩的方式控制所述致动器。
根据上述的方案，侧倾角加速度与侧倾惯性力矩之积、侧倾角加速度的一次积分值与侧倾衰减系数之积、侧倾角加速度的二次积分值与等效侧倾刚性之积的和是为了对簧上的侧倾振动进行减振而应该向车身施加的控制侧倾力矩。但是，如后面详细说明那样，弄清楚了，若基于上述三者的和的控制侧倾力矩向车身施加，则车辆的侧倾运动的动特性会变化。本申请发明人关于该问题进行了锐意研究，结果查明，因车轮的横力而绕着簧上的重心作用的侧倾力矩是原因而导致车辆的侧倾运动的动特性变化。而且，本申请发明人查明，若利用由车轮的横力引起的侧倾力矩对控制侧倾力矩进行校正，则能够不招致车辆的侧倾运动的动特性的变化而对车身的侧倾振动有效地进行减振。
根据上述的结构，基于利用校正侧倾力矩对基于上述三者的和的控制侧倾力矩进行校正而得到的值来运算目标侧倾力矩，以使致动器产生的侧倾力矩成为目标侧倾力矩的方式控制致动器。校正侧倾力矩是因由侧倾运动引起的车轮的横力而产生的绕着簧上的重心的侧倾力矩。由此，能够不招致车辆的侧倾运动的动特性的变化而对车身的侧倾振动有效地进行减振。
在上述的方案中，电子控制单元可以构成为基于车速及侧倾角加速度来运算校正侧倾力矩。
由车轮的横力引起的侧倾力矩是车轮的横力与簧上的重心高度之积，因此如后所述，是车速及侧倾角加速度的函数。根据上述方案，由于基于车速及侧倾角加速度来运算校正侧倾力矩，所以能够准确地运算校正侧倾力矩，由此准确地运算目标侧倾力矩。
在上述的方案中，电子控制单元可以构成为，以对侧倾角加速度、一次积分值、二次积分值及校正侧倾力矩将相同高通滤波应用至少2次的相同次数的方式，对侧倾角加速度、一次积分值、二次积分值及校正侧倾力矩应用高通滤波。
根据上述结构，以对侧倾角加速度、一次积分值、二次积分值及校正侧倾力矩将相同高通滤波应用至少2次的相同次数的方式，对侧倾角加速度、一次积分值、二次积分值及校正侧倾力矩应用高通滤波。由此，能够将由积分偏移引起的不良影响通过高通滤波而除去。另外，在对侧倾角加速度等应用不同的高通滤波的情况及对侧倾角加速度等将相同高通滤波应用不同次数的情况相比，能够减少在控制侧倾力矩及校正侧倾力矩产生相位偏离的可能性。
在上述方案中，电子控制单元可以构成为对侧倾角加速度、一次积分值、二次积分值及校正侧倾力矩应用相同低通滤波。
根据上述结构，对侧倾角加速度、一次积分值、二次积分值及校正侧倾力矩应用相同低通滤波。由此，能够除去高频噪声，以能够应对电子控制单元及致动器的控制的延迟的方式对侧倾角加速度等进行处理。另外，与对侧倾角加速度、一次积分值、二次积分值及校正侧倾力矩应用不同的低通滤波的情况相比，能够减少在控制侧倾力矩及校正侧倾力矩产生由高频噪声引起的误差及控制定时的偏离的可能性。
在上述的方案中，致动器可以包括与各车轮对应地设置的主动悬架。
根据上述结构，由于致动器包括与各车轮对应地设置的主动悬架，所以能够在各车轮的位置处控制作用于簧上与簧下之间的力。由此，如后面详细说明那样，能够不对车辆的俯仰、跳动及扭曲的姿势造成不良影响而对簧上的侧倾振动进行减振。而且，也能够将车辆的俯仰、跳动力及扭曲的姿势控制成目标姿势并对簧上的侧倾振动进行减振。
在上述方案中，致动器可以包括与所述车轮的前轮及所述车轮的后轮的至少一方对应地设置的主动稳定器。
根据上述结构，由于致动器包括与前轮及后轮的至少一方对应地设置的主动稳定器，所以能够在左右轮的位置处控制向簧上反相地在上下方向上作用的力，控制向簧上施加的侧倾减振的侧倾力矩。
在上述方案中，致动器包括装入于各车轮的轮毂电机。
如后面详细说明那样，车轮的制动驱动力的一部分被悬架变换为作用于簧上的上下力。由此，通过控制车轮的制动驱动力，能够控制作用于簧上的上下力。根据上述结构，由于致动器包括装入于各车轮的轮毂电机，所以至少能够控制各车轮的驱动力，在各车轮的位置处控制作用于簧上的上下力。由此，能够控制向簧上施加的侧倾减振的侧倾力矩。
在上述方案中，致动器可以包括与所述车轮的前轮及所述车轮的后轮的至少一方对应地设置的主动转向装置。
当通过车轮被转向而滑移角变化时，车轮的横力变化，因此因车轮的横力而产生的绕着簧上的重心的侧倾力矩变化。由此，若以使由车轮的横力引起的侧倾力矩作为侧倾减振的侧倾力矩发挥作用的方式通过车轮的转向使滑移角变化，则能够对簧上的侧倾振动进行减振。根据上述结构，致动器包括与前轮及后轮的至少一方对应地设置的主动转向装置。由此，能够以使由前轮及后轮的至少一方的横力引起的侧倾力矩作为侧倾减振的侧倾力矩发挥作用的方式对前轮及后轮的至少一方进行转向。
本发明的第二方案涉及车辆用侧倾振动减振控制装置的目标侧倾力矩运算方法。所述侧倾振动减振控制装置具有：侧倾角加速度检测装置，构成为检测车身的侧倾角加速度；致动器，构成为产生向车身施加的侧倾力矩；及电子控制单元，构成为以使所述侧倾力矩成为目标侧倾力矩的方式控制所述致动器。所述目标侧倾力矩运算方法包括如下步骤：利用所述电子控制单元，存储车辆的侧倾惯性力矩、侧倾衰减系数及等效侧倾刚性，利用所述电子控制单元，将由所述侧倾角加速度检测装置检测到的所述侧倾角加速度与所述侧倾惯性力矩之积、所述侧倾角加速度的一次积分值与所述侧倾衰减系数之积、所述侧倾角加速度的二次积分值与所述等效侧倾刚性之积的和作为应该向所述车身施加的控制侧倾力矩而运算，利用所述电子控制单元，将因由侧倾运动引起的车轮的横力而产生的绕着簧上的重心的侧倾力矩作为校正侧倾力矩而运算，利用所述电子控制单元，基于利用所述校正侧倾力矩对所述控制侧倾力矩进行校正而得到的值来运算所述目标侧倾力矩。
在第二方案中，目标侧倾力矩运算方法的特征在于，可以利用所述电子控制单元，基于车速及所述侧倾角加速度来运算所述校正侧倾力矩。
在第二方案中，可以利用所述电子控制单元，对所述侧倾角加速度、所述一次积分值、所述二次积分值及所述校正侧倾力矩将相同高通滤波应用至少2次的相同次数。
在第二方案中，可以利用所述电子控制单元，对所述侧倾角加速度、所述一次积分值、所述二次积分值及所述校正侧倾力矩应用相同低通滤波。
附图说明
本发明的典型实施例的特征、优点及技术上和工业上的意义将会在下面参照附图来描述，在这些附图中，同样的标号表示同样的要素，其中：
图1是示出应用于主动悬架与各车轮对应地设置的车辆的本发明的第一实施方式的侧倾振动减振控制装置的概略结构图。
图2是示出第一实施方式中的减振控制的主例程的流程图。
图3是示出在图2的步骤200中执行的控制侧倾力矩的运算例程的流程图。
图4是示出在图2的步骤300中执行的校正侧倾力矩的运算例程的流程图。
图5是示出基于图2的步骤200～510的例程的信号处理的框图。
图6是关于车速为20km/h的情况示出由路面输入引起的簧上的侧倾角加速度与频率的关系的伯德图。
图7是关于车速为80km/h的情况示出由路面输入引起的簧上的侧倾角加速度与频率的关系的伯德图。
图8是示出应用于具有前主动稳定器及后主动稳定器的车辆的本发明的第二实施方式的侧倾振动减振控制装置的概略结构图。
图9是示出第二实施方式中的减振控制的主例程的流程图。
图10是示出应用于轮毂电机装入于各车轮的车辆的本发明的第三实施方式的侧倾振动减振控制装置的概略结构图。
图11是示出第三实施方式中的减振控制的主例程的流程图。
图12是示出应用于搭载有前轮及后轮的主动转向装置的车辆的本发明的第四实施方式的侧倾振动减振控制装置的概略结构图。
图13是示出第四实施方式中的减振控制的主例程的流程图。
图14是示出第五实施方式中的减振控制的主例程的流程图。
图15是示出第一实施方式的修正例中的信号处理的框图。
图16是示出在与本发明的实施方式的减振控制装置相关联的减振控制装置的减振控制中使用的车辆的单轮模型的图。
图17是示出在本发明的实施方式的减振控制装置的侧倾振动的减振控制中使用的车辆的两轮模型的俯视图。
图18是示出在本发明的实施方式的减振控制装置的侧倾振动的减振控制中使用的车辆的两轮模型的后视图。
图19是用于基于车速来运算与车身的侧倾角加速度相乘的增益的映射。
图20是用于基于车速来运算与车身的侧倾角速度相乘的增益的映射。
具体实施方式
[在实施方式中采用的原理]
为了使本发明的理解容易，在实施方式的说明之前，参照图16对与本发明的实施方式相关联的上下振动的减振控制进行说明。
<上下振动的减振控制>
<车辆模型>
图16示出了在与本发明的实施方式的减振控制装置相关联的上下振动的减振控制中使用的车辆的单轮模型100。在图16中，102及104分别表示车辆103的簧下及簧上。在簧下102与簧上104之间设置有传统的悬架的弹簧106及阻尼器108。在簧上104与其上方的架空的支撑体110之间设置有具有天钩的弹簧112、阻尼器114及惯性仪116的天钩装置118，簧上104由天钩装置118天钩。
<目标控制力的运算>
如图16所示，将簧下102及簧上104的质量分别设为m1及m2，将它们的上下位移分别设为z1及z2。将弹簧106的弹簧常数及阻尼器108的衰减系数分别设为ks及cs。而且，将弹簧112的弹簧常数、阻尼器114的衰减系数及惯性仪116的等效质量分别设为ksh、csh及msh。
将拉普拉斯运算符设为s，簧上104的上下方向的运动方程式由下述的(1)表示，天钩装置118对簧上104施加的控制力Fc(s)由下述的(2)表示。从下述的(2)可知，控制力Fc(s)仅由与簧上104的上下位移z2成比例的项构成，因此能够仅基于簧上104的位移z2来运算对簧上104施加的控制力Fc(s)即目标减振力。
m2z2s2＝(css+ks)(z1-z2)+Fc(s)…(1)
Fc(s)＝-(mshs2+cshs+ksh)z2…(2)
在此，若将e设为一定的值，分别利用下述的式(3)～(5)来定义dm、dc及dk，则上述式(2)能够如下述的式(6)这样改写。从上述式(1)及下述的式(6)可知，尽管在目标减振力Fc(s)的运算中只需要簧上104的上下位移z2，但能够求出簧上104的上下位移z2相对于簧下102的上下位移z1的关系。
Fc(s)＝-e(m2s2+css+ks)z2-(1+e)(dm m2s2+dc css+dk ks)z2…(6)
通过将式(6)代入上述式(1)，关于簧上104的上下位移z2进行求解，簧上104的上下位移z2由下述的(7)表示。
众所周知，不进行控制的情况下的簧上104的上下位移z2由下述的(8)表示。
从上述式(7)及(8)的比较可知，根据图16所示的天钩装置118，能够减小上述式(8)的分子即上下位移z1的系数。尤其是，由于分子被变成1/(1+e)倍，所以通过使e为正的一定的值，例如与e为0或负的值的情况相比，能够减小簧上104的上下位移z2。即，能够减少由来自路面的干扰输入引起的簧上104的振动振幅，提高宽广的频段中的车辆的乘坐感。
另外，上述式(7)的分母中包含的dm、dc及dk分别是使与悬架的惯性力、衰减力及弹簧力相关的固有特性变化的值。如上所述，dm、dc及dk分别由上述式(3)～(5)表示。由此，以使固有特性成为期望的特性的方式设定惯性仪116的等效质量msh、阻尼器114的衰减系数csh及弹簧112的弹簧常数ksh即可。
需要说明的是，为了不使上述固有特性变化而与以往的一般的天钩理论的情况相比减少簧上104的振动，以使dm、dc及dk全部成为0的方式设定等效质量msh、衰减系数csh及弹簧常数ksh即可。即，等效质量msh、衰减系数csh及弹簧常数ksh分别被设定为满足下述的式(9)～(11)的值即可。在该情况下，上述式(6)的第二项成为0，因此目标减振力Fc(s)由下述的式(12)表示。
msh＝em2…(9)
csh＝ecs…(10)
ksh＝eks…(11)
Fc(s)＝-e(m2s2+css+ks)z2…(12)
为了基于以上的想法来对簧上的上下振动进行减振，需要知道簧上的上下位移。但是，求出簧上的绝对上下位移并不容易，因此可考虑检测簧上的上下加速度，将上下加速度的一次积分值及二次积分值分别作为簧上的上下速度及上下位移而运算。
在将检测到的簧上的上下加速度的一次积分值及二次积分值分别作为簧上的上下速度及上下位移而运算的情况下，需要用于除去积分偏移的高通滤波。另外，实际的减振装置存在延迟，能够将该延迟利用低通滤波来表现。由此，与高通滤波及低通滤波之积对应的传递函数作用于簧上的上下加速度、上下速度及上下位移的各自。
若将作用于上下加速度、上下速度及上下位移的各自的传递函数分别设为D2(s)、D1(s)及D0(s)，则目标减振力Fc(s)由与上述式(12)对应的下述的式(13)表示。
Fc(s)＝-e(m2D2(s)s2+csD1(s)s+ksD0(s))z2…(13)
通过将上述式(13)代入上述式(1)，关于簧上104的上下位移z2进行求解，簧上104的上下位移z2由下述的(14)表示。
在此，若以使传递函数D2(s)、D1(s)及D0(s)满足下述的式(15)的方式对簧上104的上下加速度、上下速度及上下位移应用相同高通滤波及低通滤波，则上述式(14)被改写成下述的式(16)。需要说明的是，也可以不对上下位移应用高通滤波，但需要对上下加速度应用最低2次高通滤波。由此，对上下加速度及上下速度也应用最低2次高通滤波。
D2(s)＝D1(s)＝D0(s)≡D(s)…(15)
从上述式(8)及(16)可知，通过对簧上104的上下加速度、上下速度及上下位移应用相同高通滤波及低通滤波，能够在使分母与以往的一般的天钩控制的情况相同的状态下减小分子。即，可知，能够不使分母变化而减小簧上104的上下位移z2，因此能够减少由来自路面的干扰输入引起的簧上104的上下振动的振幅。
需要说明的是，基于上述的思想的上下振动的减振控制装置记载于本申请的申请人的申请所涉及的日本特愿2018-18371号的说明书及附图。
<侧倾振动的减振控制>
考虑通过将上述上下振动的减振控制的思想应用于侧倾振动的减振来对侧倾振动进行减振。
<车辆模型>
图17及图18分别示出了在本发明的实施方式的减振控制装置的侧倾振动的减振控制中使用的车辆的两轮模型120的俯视图及后视图。在图17及图18中，102L及102R分别表示车辆103的左右的车轮，122及124分别表示车辆103的前后方向及垂直方向的中心线。将车辆的行进方向126相对于车辆103的前后方向所成的角度即车辆的滑移角设为β。将簧上104的绕着侧倾中心128的侧倾角设为将簧下102的侧倾角设为/>将车辆103的侧倾衰减系数设为Cx，将等效侧倾刚性设为Kx′。将簧上104的质量设为m，将簧上104的侧倾中心128与簧上104的重心的高度之差(以下称作“侧倾臂长”)设为hs。
<控制侧倾力矩Mxc的运算>
将车速设为V，将在伴随着簧上104的侧倾的车辆103的转弯时产生的车辆103的横力设为Fy，将在车轮102L及102R的轮胎产生的横力设为Fy/2。车辆103的侧倾运动经由在轮胎产生的横力而与车辆103的横向的平面运动耦合。车辆103的横向及绕着簧上的重心的运动方程式分别由下述的式(17)及(18)表示。
mVβs＝Fy…(17)
需要说明的是，在上述式(17)及(18)中，s是拉普拉斯运算符。在上述式(18)中，g是重力加速度，Ix是车辆103的侧倾惯性力矩。Mxc是应该由侧倾减振控制向车辆施加的控制侧倾力矩。MxFy是因车辆103的横力Fy而产生的侧倾力矩hsFy。横力Fy是全部车轮的横力之和，将车轮的标准化等效转弯力设为C，将车辆103的滑移角设为β，由下述的(19)表示。
在将前述的上下振动的减振控制的思想应用于侧倾振动的减振时，将上述式(12)中的目标减振力Fc(s)置换为控制侧倾力矩Mxc(s)，将簧上104的质量m2置换为车辆103的侧倾惯性力矩Ix。将阻尼器108的衰减系数cs置换为侧倾衰减系数Cx，将弹簧106的弹簧常数ks置换为等效侧倾刚性Kx′。而且，将控制增益e置换为控制增益α(正的常数)。控制侧倾力矩Mxc(s)由与上述式(12)对应的下述的式(20)表示。需要说明的是，等效侧倾刚性Kx′设为车辆103的机械的侧倾刚性和与成簧上104的侧倾角成比例的侧倾力矩/>之和。
根据上述式(17)～(20)，从簧下102的侧倾角向簧上104的侧倾角/>的传递函数由下述的式(21)表示。
上述式(21)中的分母由第一项和第二项构成，但系数(1+α)只作用于分母的第一项。从与前述的上下振动的减振控制中的式(16)的比较可知，若系数(1+α)不是也作用于分母的第二项，则无法相对于簧下102的侧倾角减小簧上104的侧倾角/>即，无法有效地减少由来自路面的干扰输入引起的簧上104的侧倾振动的振幅。
根据上述式(18)及(20)，簧上104的侧倾角由下述的式(22)表示。若看下述的式(22)的右边，则不仅是第一项，系数1/(1+α)也作用于第二项。通过从上述式(17)及(19)消去车辆103的滑移角β，因车辆103的横力Fy而产生的侧倾力矩MxFy由下述的式(23)表示。从下述的式(23)可知，侧倾力矩MxFy因簧上104的侧倾角加速度/>而产生。由此，根据系数1/(1+α)作用于包括侧倾力矩MxFy的第二项的下述的式(22)，可认为车辆103的侧倾运动的动特性会变化。
需要说明的是，从式(23)可知，侧倾力矩MxFy是对簧上104的质量m、侧倾臂长hs的平方及簧上104的侧倾角加速度之积/>利用一阶延迟滤波器进行处理而得到的值。一阶延迟滤波器的时间常数是将车速V除以车轮的标准化转弯力C及重力加速度g之积Cg而得到的值。
为了与基于前述的上下振动的减振控制的上下振动的减振同样地对簧上104的侧倾振动良好地进行减振，需要不使车辆103的侧倾运动的动特性变化而对侧倾振动进行减振。由此，通过以避免系数1/(1+α)作用于上述式(22)的第二项的方式进行补偿，能够与基于前述的上下振动的减振控制的上下振动的减振同样地对簧上104的侧倾振动良好地进行减振。上述补偿能够通过如下述的式(24)所示那样将对与前述的上下振动的减振控制对应的上述式(20)的右边加上αMxFy而得到的值设为控制侧倾力矩Mxc(s)来达成。
根据上述式(17)～(19)及上述式(24)，从簧下102的侧倾角向簧上104的侧倾角的传递函数由下述的(25)表示。另外，上述式(22)成为下述的式(26)。由此，通过使控制侧倾力矩Mxc(s)成为由上述式(24)运算的值，能够不使车辆103的侧倾运动的动特性变化而对侧倾振动进行减振。
另外，可考虑与在前述的上下振动的减振控制中将上下加速度的一次积分值及二次积分值分别作为簧上104的上下速度及上下位移而运算同样，将侧倾角加速度的一次积分值及二次积分值分别作为侧倾角速度/>及侧倾角/>来运算。
在将侧倾角加速度的一次积分值及二次积分值分别作为簧上104的侧倾角速度及侧倾角而运算的情况下，需要用于除去积分偏移的高通滤波。另外，实际的减振装置存在延迟，能够将该延迟利用低通滤波来表现。由此，与高通滤波及低通滤波之积对应的传递函数作用于侧倾角加速度、侧倾角速度及侧倾角的各自。
若将作用于侧倾角加速度、侧倾角速度及侧倾角的各自的传递函数分别设为Dr2(s)、Dr1(s)及Dr0(s)，则控制侧倾力矩Mxc(s)由与上述式(24)对应的下述的式(27)表示。由此，能够不需要簧下102的侧倾角的信息而求出控制侧倾力矩Mxc(s)。
在此，若以使传递函数Dr2(s)、Dr1(s)及Dr0(s)满足下述的式(28)的方式对侧倾角加速度、侧倾角速度及侧倾角应用相同高通滤波及低通滤波，则上述式(25)被改写成下述的式(29)。需要说明的是，也可以不对侧倾角应用高通滤波，但对于侧倾角加速度需要应用最低2次高通滤波。由此，对侧倾角加速度及侧倾角速度也应用最低2次高通滤波。
Dr2(s)＝Dr1(s)＝Dr0(s)≡D(s)…(28)
从上述式(29)可知，通过对侧倾角加速度、侧倾角速度及侧倾角应用相同高通滤波及低通滤波，能够不使分母的特性方程式变化而对侧倾振动进行减振。
<侧倾力矩MxFy的运算要领>
接着，对因车辆103的横力Fy而产生的侧倾力矩MxFy的运算要领进行说明。
<运算要领1>
侧倾力矩MxFy由上述式(23)表示。由此，侧倾力矩MxFy基于车速V及簧上104的侧倾角加速度而使用上述式(23)的函数来运算。
<运算要领2>
如前所述，侧倾力矩MxFy是对簧上104的质量m、侧倾臂长hs的平方及簧上104的侧倾角加速度之积/>利用一阶延迟滤波器进行处理而得到的值。由此，例如通过图19所示的映射或函数，基于车速V来运算增益G1，通过图20所示的映射或函数，基于车速V来运算增益G2。而且，侧倾力矩MxFy按照下述的式(30)，作为增益G1与簧上104的侧倾角加速度之积与增益G2与侧倾角速度/>之积的和而运算。
<运算要领3>
由上述式(23)表示的一阶延迟滤波器的增益根据簧上104的侧倾角加速度的频率及侧倾角速度/>的频率而变化。由此，运算侧倾角加速度/>的频率及侧倾角速度/>的频率，通过未图示的映射或函数，基于侧倾角加速度/>的频率来运算增益G3，通过未图示的映射或函数，基于侧倾角速度/>的频率来增益G4。而且，侧倾力矩MxFy按照下述的式(31)，作为增益G3与侧倾角加速度/>之积与增益G4与侧倾角速度/>之积的和而运算。
<运算要领4>
作为运算要领2及3的修正例，通过映射或函数而根据侧倾角加速度及车速来运算增益G5，通过别的映射或函数而根据侧倾角速度及车速来运算增益G6。侧倾力矩MxFy按照下述的式(32)，作为增益G5与簧上104的侧倾角加速度之积与增益G6与侧倾角速度/>之积的和而运算。
[实施方式]
以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。
[第一实施方式]
如图1所示，第一实施方式的侧倾振动减振控制装置10应用于作为产生向车身16施加的侧倾力矩的致动器而发挥功能的主动悬架与各车轮对应地设置的车辆14。车辆14具有作为转向轮的左右的前轮12FL及12FR和作为非转向轮的左右的后轮12RL及12RR。而且，车辆14具有将前轮12FL及12FR从车身16悬架的前轮悬架18FL及18FR和分别将后轮12RL及12RR从车身16悬架的后轮悬架18RL及18RR。
前轮悬架18FL及18FR分别包括悬架臂20FL及20FR，后轮悬架18RL及18RR分别包括悬架臂20RL及20RR。在图1中，悬架臂20FL～20RR分别仅图示了一个，但这些臂分别可以额设置有多个。
前轮12FL及12FR分别由车轮支撑构件22FL及22FR支撑为能够绕着旋转轴线(未图示)旋转，车轮支撑构件22FL及22FR分别通过悬架臂20FL及20FR而连结于车身16。同样，后轮12RL及12RR分别由车轮支撑构件22RL及22RR支撑为能够绕着旋转轴线(未图示)旋转，车轮支撑构件22RL及22RR分别通过悬架臂20RL及20RR而连结于车身16。
前轮悬架18FL及18FR分别包括冲击吸收器24FL及24FR及悬架弹簧26FL及26FR。同样，后轮悬架18RL及18RR分别包括冲击吸收器24RL及24RR及悬架弹簧26RL及26RR。冲击吸收器24FL～24RR的衰减系数一定，但这些冲击吸收器24FL～24RR也可以是衰减力可变式的冲击吸收器。
在图示的实施方式中，冲击吸收器24FL及24FR分别在上端处连结于车身16，在下端处连结于车轮支撑构件22FL及22FR。悬架弹簧26FL及26FR分别经由冲击吸收器24FL及24FR而弹性安装于车身16与车轮支撑构件22FL及22FR之间。但是，也可以是，冲击吸收器24FL及悬架弹簧26FL配设于车身16与车轮支撑构件22FL或悬架臂20FL之间，冲击吸收器24FR及悬架弹簧26FR配设于车身16与车轮支撑构件22FR或悬架臂20FR之间。
同样，冲击吸收器24RL及24RR分别在上端处连结于车身16，在下端处连结于车轮支撑构件22RL及22RR。悬架弹簧26RL及26RR分别经由冲击吸收器24RL及24RR而弹性安装于车身16与车轮支撑构件22RL及22RR之间。但是，也可以是，冲击吸收器24RL及悬架弹簧26RL配设于车身16与车轮支撑构件22RL或悬架臂20RL之间，冲击吸收器24RR及悬架弹簧26RR配设于车身16与车轮支撑构件22RR或悬架臂20RR之间。
需要说明的是，悬架18FL～18RR只要分别容许车轮12FL～12RR及车身16互相相对于另一方在上下方向上位移，则可以是任意的形式的悬架，优选是独立悬架式的悬架。另外，悬架弹簧26FL～26RR可以是压缩螺旋弹簧、空气弹簧等任意的弹簧。
从以上的说明可知，至少车身16构成了车辆14的簧上，至少车轮12FL～12RR及车轮支撑构件22FL～22RR构成了车辆14的簧下。
而且，在图示的实施方式中，在车身16与冲击吸收器24FL～24RR的活塞杆之间分别设置有车轮致动器28FL～28RR。车轮致动器28FL～28RR作为以液压式或电磁式来产生作用于车身16与车轮12FL～12RR之间的力的致动器发挥功能。车轮致动器28FL～28RR与冲击吸收器24FL～24RR及悬架弹簧26FL～26RR等协同配合而构成了主动悬架。需要说明的是，车轮致动器28FL～28RR只要能够通过由作为电子控制单元的电子控制装置30控制而产生作用于车身16与车轮12FL～12RR之间的力，则可以是本技术领域中公知的任意的结构的致动器。
如后面详细说明那样，第一实施方式的减振控制装置10与后述的其他实施方式的减振控制装置同样，构成为对簧上振动进行减振。从侧倾角加速度传感器32向电子控制装置30输入表示作为簧上的车身16的侧倾角加速度的信号。侧倾角加速度/>以在前进方向上观察时以顺时针方向为正的方式来检测。而且，从车速传感器34向电子控制装置30输入表示车速V的信号。
需要说明的是，侧倾角加速度传感器32可以具有本技术领域中公知的任意的结构。例如，侧倾角加速度传感器32可以包括配置于车辆14的重心的横向两侧的两个上下加速度传感器。若将重心与左右的上下加速度传感器之间的车辆横向的距离分别设为t1及t2，将由左右的上下加速度传感器检测到的上下加速度分别设为Azl及Azr，则侧倾角加速度由下述的式(33)运算。
Φs2＝(Azl-Azr)/(t1+t2)…(33)
如后面详细说明那样，电子控制装置30按照与图2～图5所示的流程图及框图对应的控制程序来运算控制侧倾力矩Mxc及用于校正控制侧倾力矩Mxc的校正侧倾力矩Mxa。电子控制装置30通过利用校正侧倾力矩Mxa对控制侧倾力矩Mxc进行校正来运算目标侧倾力矩Mxt。电子控制装置30基于目标侧倾力矩Mxt来运算用于将与其对应的侧倾力矩向车身16施加的车轮致动器28FL～28RR的目标产生力Fzj(j＝fl、fr、rl及rr)。而且，电子控制装置30以使各车轮致动器28FL～28RR的产生力Fj(j＝fl、fr、rl及rr)分别成为对应的目标产生力Fzj的方式控制车轮致动器28FL～28RR。需要说明的是，fl、fr、rl及rr分别意味着左前轮、右前轮、左后轮及右后轮。
虽然在图1中未详细示出，但电子控制装置30包括微型计算机及驱动电路。微型计算机具有CPU、ROM、RAM及输入输出端口装置，且具有它们通过双向性的共用总线而互相连接的一般的结构。用于控制车轮致动器28FL～28RR的控制程序保存于ROM，车轮致动器28FL～28RR按照该控制程序而由CPU控制。ROM存储有车辆的侧倾惯性力矩Ix、侧倾衰减系数Cx及等效侧倾刚性Kx′。而且，ROM存储有上述控制增益α等。
<减振控制的主例程(图2)>
接着，参照图2所示的流程图，对第一实施方式中的减振控制的主例程进行说明。需要说明的是，基于图2所示的流程图的控制在未图示的点火开关为接通时由电子控制装置30每隔规定的时间反复执行。这关于后述的其他实施方式的减振控制也是同样的。
首先，在步骤100中，读入表示由侧倾角加速度传感器32检测到的车身16的侧倾角加速度的信号及表示由车速传感器34检测到的车速V的信号。
在步骤200中，按照图3所示的副例程，运算为了对车身16的侧倾振动进行减振而应该向车身16施加的控制侧倾力矩Mxc。
在步骤300中，按照图4所示的副例程，运算用于避免车辆14的侧倾运动的动特性变化的校正侧倾力矩Mxa。
在步骤400中，按照下述的式(34)，通过对控制侧倾力矩Mxc与校正侧倾力矩Mxa之差Mxc-Mxa乘以控制增益的系数-α来运算目标侧倾力矩Mxt。
Mxt＝-α(Mxc-Mxa)…(34)
在步骤510中，运算用于将与目标侧倾力矩Mxt对应的侧倾力矩向车身16施加的车轮致动器28FL～28RR的目标产生力Fzj(j＝fl、fr、rl及rr)。
在该情况下，目标产生力Fzj可以通过下述的要领来运算。将分别由车轮致动器28FL～28RR产生的上下方向的控制力Fzf1、Fzfr、Fzrl及Fzrr设为由下述的式(35)表示的控制力F。将控制侧倾力矩Mxc、控制俯仰力矩Myc、控制跳动力Fzc及控制扭曲力Fwc设为由下述的式(36)表示的控制指令值u。将控制侧倾力矩Mxc设定为目标侧倾力矩Mxt，将控制俯仰力矩Myc、控制跳动力Fzc及控制扭曲力Fwc设定为0，按照下述的式(37)来运算控制力F。在下述的式(37)中，C由下述的式(38)表示。
F＝[Fzfl Fzfr Fzrl Fzrr]T…(35)
u＝[Mxc Myc Fzc Fwc]T…(36)
F＝C-1u…(37)
需要说明的是，在下述的式(38)中，tf及tr分别是前轮12FL、12FR及后轮12RL、12RR的轮距。lf及lr分别是车辆14的重心与前轮车轴及后轮车轴之间的车辆前后方向的距离。
在步骤600中，以使车轮致动器28FL～28RR的产生力Fj分别成为对应的目标产生力Fxj的方式控制车轮致动器28FL～28RR。由此，与目标侧倾力矩Mxt对应的侧倾力矩向车身16施加。
<控制侧倾力矩Mxc的运算(图3)>
接着，参照图3所示的流程图，对在上述步骤200中执行的控制侧倾力矩Mxc的运算进行说明。需要说明的是，车辆14的侧倾惯性力矩Ix、侧倾衰减系数Cx及等效侧倾刚性Kx′基于应用各实施方式的减振控制装置的车辆14的规格来决定。
在步骤205中，通过对车身16的侧倾角加速度应用3次相同高通滤波来运算3次高通滤波处理后的侧倾角加速度/>需要说明的是，对侧倾角加速度/>应用1次高通滤波而得到的值/>存储于RAM。
在步骤210中，通过对侧倾角加速度应用低通滤波来运算低通滤波处理后的侧倾角加速度/>
在步骤215中，通过对侧倾角加速度乘以侧倾惯性力矩Ix来运算第一控制侧倾力矩Mxc1。
在步骤220中，通过对在上述步骤205中通过对车身16的侧倾角加速度应用1次高通滤波而运算出的侧倾角加速度/>进行积分来运算车身16的侧倾角速度/>
在步骤225中，通过对侧倾角速度应用2次与上述步骤205中的高通滤波相同的高通滤波来运算2次高通滤波处理后的侧倾角速度/>需要说明的是，对侧倾角速度应用1次高通滤波而得到的值/>存储于RAM。
在步骤230中，通过对侧倾角速度应用与上述步骤210中的低通滤波相同的低通滤波来运算低通滤波处理后的侧倾角速度/>
在步骤235中，通过对侧倾角速度乘以侧倾衰减系数Cx来运算第二控制侧倾力矩Mxc2。
在步骤240中，通过对在步骤225中通过对侧倾角速度应用1次高通滤波而运算出的侧倾角速度/>进行积分来运算车身16的侧倾角/>
在步骤245中，通过对侧倾角应用1次与上述步骤205中的高通滤波相同的高通滤波来运算高通滤波处理后的侧倾角/>
在步骤250中，通过对侧倾角应用与上述步骤210中的低通滤波相同的低通滤波来运算低通滤波处理后的侧倾角/>
在步骤255中，通过对侧倾角乘以等效侧倾刚性Kx′来运算第三控制侧倾力矩Mxc3。
在步骤260中，按照下述的式(39)，作为第一至第三控制侧倾力矩Mxc1、Mxc2及Mxc3之和而运算控制侧倾力矩Mxc。
Mxc＝Mxc1+Mxc2+Mxc3…(39)
<校正侧倾力矩Mxa的运算的框图(图4)>
接着，参照图4所示的流程图，对在上述步骤300中执行的校正侧倾力矩Mxa的运算进行说明。
在步骤310中，基于侧倾角加速度及车速V，按照上述式(23)来运算因车辆14的横力Fy而产生的侧倾力矩MxFy。
在步骤320中，通过对侧倾力矩MxFy应用3次与上述步骤205中的高通滤波相同的高通滤波来运算3次高通滤波处理后的侧倾力矩MxFyhhh。
在步骤330中，通过对侧倾力矩MxFyhhh应用与上述步骤210中的低通滤波相同的低通滤波来运算低通滤波处理后的侧倾力矩MxFyhhhl。
在步骤340中，侧倾力矩MxFyhhhl被设定为校正侧倾力矩Mxa。
如图5所示，对车身16的侧倾角加速度及侧倾力矩MxFy应用3次相同高通滤波，并且应用1次相同低通滤波。而且，通过对应用高通滤波及低通滤波而得到的侧倾角加速度、侧倾角速度及侧倾角分别乘以侧倾惯性力矩Ix、侧倾衰减系数Cx及等效侧倾刚性Kx′来运算第一至第三控制侧倾力矩Mxc1～Mxc3。
通过对三个控制侧倾力矩Mxc1～Mxc3之和乘以控制增益的系数-α来运算目标侧倾力矩Mxt。而且，运算用于将与目标侧倾力矩Mxt对应的侧倾力矩向车身16施加的车轮致动器28FL～28RR的目标产生力Fzj。需要说明的是，在图5中，括号内的数字表示图2～图4所示的流程图的步骤编号。
从以上的说明可知，在第一实施方式中，产生向车身16施加的侧倾力矩的致动器是与各车轮12FL～12RR对应地设置且产生作用于簧上与簧下之间的力的主动悬架。通过基于目标产生力Fzj来控制主动悬架的车轮致动器28FL～28RR，与目标侧倾力矩Mxt对应的侧倾力矩向车身16施加。
目标侧倾力矩Mxt通过按照上述式(34)运算，从而作为利用校正侧倾力矩Mxa对控制侧倾力矩Mxc进行校正而得到的值来运算。由此，从簧下102的侧倾角向簧上104的侧倾角/>的传递函数不是上述式(21)而是上述式(25)，因此能够不使车辆14的侧倾运动的动特性变化而对簧上的侧倾振动进行减振。另外，能够不需要簧下的侧倾角/>的检测而对簧上的侧倾振动进行减振。该作用效果在后述的其他实施方式中也能够得到。
另外，如上所述，对车身16的侧倾角加速度及侧倾力矩MxFy应用3次相同高通滤波，并且应用1次相同低通滤波。由此，能够将由积分偏移引起的不良影响通过高通滤波而除去。另外，与应用于侧倾角加速度/>及侧倾力矩MxFy的高通滤波及低通滤波的应用次数及应用有无与第一实施方式不同的情况相比，能够减少在控制侧倾力矩及校正侧倾力矩产生相位偏离的可能性，对簧上的侧倾振动良好地进行减振。而且，能够通过低通滤波而除去高频噪声，以能够应对电子控制装置及致动器的控制的延迟的方式对侧倾角加速度等进行处理。另外，与对侧倾角加速度等应用不同的低通滤波的情况相比，能够减少在控制侧倾力矩及校正侧倾力矩产生由高频噪声引起的误差及控制定时的偏离的可能性。该作用效果也是在后述的其他实施方式中也能够得到。
图6及图7分别是关于车速是20km/h及80km/h的情况示出由路面输入引起的簧上的侧倾角加速度与频率的关系的伯德图。在这些图中，实线表示本发明的实施方式的情况，虚线表示不进行侧倾振动的减振的情况(比较例1)，单点划线表示在本发明的实施方式中不进行基于校正侧倾力矩Mxa的校正的情况(比较例2)。
可知，根据本发明实施方式及比较例2，在全频段中，与比较例1相比能够对簧上的侧倾振动进行减振。而且可知，根据本发明实施方式，在比簧上的共振频率高的频段中，与比较例2相比能够有效地对簧上的侧倾振动进行减振，该效果在车速低的情况下显著。
尤其是，根据第一实施方式，主动悬架与全部车轮对应地设置，在步骤510中，将控制侧倾力矩Mxc设定为目标侧倾力矩Mxt，将控制俯仰力矩Myc、控制跳动力Fzc及控制扭曲力Fwc0，按照上述式(37)来运算控制力F。由此，能够不对车辆14的俯仰、跳动及扭曲的姿势造成不良影响而对簧上的侧倾振动进行减振。
而且，根据第一实施方式，由于控制力F按照上述式(37)来运算，所以通过将控制俯仰力矩Myc，控制跳动力Fzc及控制扭曲力Fwc分别设定为姿势控制的目标值来运算控制力F，能够将车辆的俯仰、跳动及扭曲的姿势控制成目标姿势并对簧上的侧倾振动进行减振。
[第二实施方式]
如图8所示，第二实施方式应用于具有作为产生向车身16施加的侧倾力矩的致动器发挥功能的前主动稳定器36及后主动稳定器38的车辆14。前主动稳定器36设置于左右的前轮12FL与12FR之间，后主动稳定器38设置于左右的后轮12RL与12RR之间。如后所述，主动稳定器36及38分别通过在前轮12FL、12FR及后轮12RL、12RR的车辆前后方向位置处向车身16施加侧倾力矩来使反侧倾力矩变化。
主动稳定器36具有在车辆14的横向上互相同轴整合而延伸的一对扭力杆部分36TL及36TR和分别一体连接于扭力杆部分36TL及36TR的外端的一对臂部36AL及36AR。扭力杆部分36TL及36TR分别经由未图示的托架而以能够绕着自身的轴线旋转的方式支撑于未图示的车身。臂部36AL及36AR分别以相对于扭力杆部分36TL及36TR交叉的方式，相对于车辆横向而向车辆前后方向倾斜延伸。臂部36AL及36AR的外端分别经由未图示的连结杆、橡胶衬套装置等而连结于左右前轮12FL及12FR的悬架臂这样的前轮悬架18FL及18FR或车轮支撑构件。
主动稳定器36在扭力杆部分36TL与36TR之间具有致动器40F，致动器40F内置有电动机。当左右的前轮12FL及12FR互相反相地压扁、回弹时，在一对扭力杆部分36TL及36TR产生抑制车轮的压扁、回弹的扭转应力。致动器40F根据需要而使一对扭力杆部分36TL及36TR相对旋转从而使扭转应力变化，由此在前轮12FL、12FR的位置处对向车身16施加的反侧倾力矩进行增减，使前轮侧的车辆14的侧倾刚性变化。
同样，主动稳定器38具有在车辆的横向上互相同轴整合而延伸的一对扭力杆部分38TL及38TR和分别一体连接于扭力杆部分38TL及38TR的外端的一对臂部38AL及38AR。扭力杆部分38TL及38TR分别经由未图示的托架而以能够绕着自身的轴线旋转的方式支撑于未图示的车身。臂部38AL及38AR分别以相对于扭力杆部分38TL及38TR交叉的方式，相对于车辆横向而向车辆前后方向倾斜延伸。臂部38AL及38AR的外端分别经由未图示的连结杆、橡胶衬套装置等而连结于左右后轮12RL及12RR的悬架臂这样的后轮悬架18RL及18RR或车轮支撑构件。
主动稳定器38在扭力杆部分38TL与38TR之间具有致动器40R，致动器40R内置有电动机。当左右的后轮12RL及12RR互相反相地压扁、回弹时，在一对扭力杆部分38TL及38TR产生抑制车轮的压扁、回弹的扭转应力。致动器40R根据需要而使一对扭力杆部分38TL及38TR相对旋转从而使扭转应力变化，由此在后轮12RL、12RR的位置处对向车身16施加的反侧倾力矩进行增减，使后轮侧的车辆14的侧倾刚性变化。
需要说明的是，主动稳定器36及38的构造自身没有特别的限定。由此，主动稳定器36及38只要能够在左右轮的位置处控制向车身16反相地在上下方向上作用的力，由此控制向车身16施加的侧倾力矩，则可以是本技术领域中公知的任意的结构。
主动稳定器36及38的致动器40F及40R通过由电子控制装置30控制相对于电动机的控制电流来控制。对电子控制装置30输入表示由旋转角度传感器42F、42R检测到的致动器40F及40R的实际的旋转角度ψf、ψr的信号。
电子控制装置30与第一实施方式同样地运算目标侧倾力矩Mxt，基于目标侧倾力矩Mxt来运算用于将与其对应的侧倾力矩向车辆14施加的致动器40F及40R的目标相对旋转角度ψft及ψrt。而且，电子控制装置30以使由旋转角度传感器42F、42R检测的致动器40F及40R的相对旋转角度ψf及ψr分别成为目标相对旋转角ψft及ψrt的方式控制致动器40F及40R。
在第二实施方式中，电子控制装置30的CPU按照图9所示的流程图来执行侧倾振动的减振控制。需要说明的是，在图9中，对与图2所示的步骤相同的步骤标注了与在图2中标注的步骤编号相同的步骤编号。这关于后述的其他实施方式也是同样的。
步骤100～400与第一实施方式中的步骤100～400同样地执行，当步骤400完成后，执行步骤520及620。
在步骤520中，将主动稳定器36及38的侧倾力矩的分配比设为Rsf(0以上且1以下的正的常数)及1-Rsf，按照下述的式(40)及(41)来运算主动稳定器36及38的目标侧倾力矩Mxtf及Mxtr。而且，基于目标侧倾力矩Mxtf及Mxtr来运算致动器40F及40R的目标相对旋转角度ψft及ψrt。
Mxtf＝Rsf×Mxt…(40)
Mxtr＝(1-Rsf)×Mxt…(41)
在步骤620中，以使致动器40F及40R的相对旋转角度ψf及ψr分别成为目标相对旋转角ψft及ψrt的方式控制致动器40F及40R。由此，与目标侧倾力矩Mxt对应的侧倾力矩向车身16施加。
从以上的说明可知，在第二实施方式中，产生向车身16施加的侧倾力矩的致动器是在与前轮12FL、12FR及后轮12RL、12RR对应的位置处向簧上施加侧倾力矩的前及后主动稳定器36及38。目标侧倾力矩Mxt被分配成主动稳定器36及38的目标侧倾力矩Mxtf及Mxtr。而且，通过基于目标侧倾力矩Mxtf及Mxtr来控制主动稳定器36及38的致动器40F及40R，与目标侧倾力矩Mxt对应的侧倾力矩向车身16施加。
由此，根据第二实施方式，与第一实施方式同样，能够不使车辆14的侧倾运动的动特性变化另外不需要簧下的侧倾角的检测而对簧上的侧倾振动进行减振。
尤其是，根据第二实施方式，通过控制前及后主动稳定器36及38，在与前轮12FL及12FR及后轮12RL及12RR对应的位置处向簧上施加侧倾力矩。与仅设置前主动稳定器36或后主动稳定器38且仅在与前轮12FL及12FR或后轮12RL及12RR对应的位置处向簧上施加侧倾力矩的情况相比，能够减少侧倾振动的减振控制对车辆14的姿势造成不良影响的可能性。
需要说明的是，也可以省略前主动稳定器36或后主动稳定器38。例如，在省略后主动稳定器38的情况下，分配比Rsf是1，因此目标侧倾力矩Mxtf被设定为目标侧倾力矩Mxt，基于目标侧倾力矩Mxtf来控制致动器40F。
相对于此，在省略前主动稳定器36的情况下，分配比Rsf是0，因此目标侧倾力矩Mxtr被设定为目标侧倾力矩Mxt，基于目标侧倾力矩Mxtr来控制致动器40R。
[第三实施方式]
如图10所示，第三实施方式的侧倾振动减振控制装置10应用于作为产生向车身16施加的侧倾力矩的致动器发挥功能的轮毂电机44FL～44RR装入于各车轮的车辆14。前轮12FL及12FR分别通过从装入于车轮支撑构件22FL及22FR的轮毂电机44FL及44FR经由图1中未示出的减速装置而相互独立地接受驱动转矩的施加而驱动。同样，后轮12RL及12RR分别通过从装入于车轮支撑构件22RL及22RR的轮毂电机44RL及44RR经由图1中未示出的减速装置而相互独立地接受驱动转矩的转矩而驱动。
需要说明的是，轮毂电机44FL～44RR只要是能够控制驱动转矩及旋转速度的电动机即可，例如可以是三相无刷交流电动机。轮毂电机44FL～44RR优选在制动时分别也作为再生发电机发挥功能而产生再生制动转矩，但也可以不进行再生制动。
如后面详细说明那样，轮毂电机44FL～44RR的驱动力基于由加速器开度传感器46检测的加速器开度Acc而由电子控制装置30的驱动力控制部控制。加速器开度Acc表示加速器踏板50的踩踏量即驾驶员的驱动操作量。轮毂电机44FL～44RR的再生制动力由电子控制装置30的制动力控制部经由驱动力控制部而控制。
在车辆14的通常行驶时，虽然在图1中未示出，但充入蓄电池的电力经由驱动力控制部内的驱动电路而向轮毂电机44FL～44RR供给。在车辆14的制动时，通过轮毂电机44FL～44RR的再生制动而发电产生的电力经由驱动电路而充入蓄电池。
对前轮12FL、12FR及后轮12RL、12RR由摩擦制动装置52相互独立地施加摩擦制动力。前轮12FL、12FR及后轮12RL、12RR的摩擦制动力通过由摩擦制动装置52的液压回路54控制对应的轮缸56FL、56FR、56RL及56RR内的压力即制动压来控制。虽然未图示，但液压回路54包括容器、油泵及各种阀装置等。
轮缸56FL～56RR内的压力在通常时根据主缸60内的压力(以下称作“主缸压力”)来控制，该主缸60根据驾驶员对制动器踏板58的踩踏而驱动。主缸压力表示对于制动器踏板58的踏力即驾驶员的制动操作量。而且，通过根据需要而由电子控制装置30的制动力控制部控制油泵及各种阀装置，各轮缸56FL～56RR内的压力与驾驶员对制动器踏板58的踩踏量无关地被控制。
需要说明的是，在图示的实施方式中，摩擦制动装置52是液压式的摩擦制动装置，但只要能够向各车轮相互独立地施加摩擦制动力，则也可以是电磁式的摩擦制动装置。
虽然未图示，但左前轮12FL及右前轮12FR的瞬间旋转中心分别相对于左前轮12FL及右前轮12FR的接地点及车轴位于上方且车辆后方。由此，前轮悬架18FL及18FR具有反俯冲的几何结构。另一方面，左后轮12RL及右后轮12RR的瞬间旋转中心分别相对于左后轮12RL及右后轮12RR的接地点及车轴位于上方且车辆前方。由此，后轮悬架18RL及18RR具有反抬头的几何结构。因此，当向车轮作用前后力时，如后所述，前后力的一部被悬架变换为上下方向的力。
虽然未图示，但将在车辆的横向上观察时连结左右的前轮12FL及12FR的瞬间旋转中心与接地点的线段相对于水平方向所成的角度设为θf。同样，将在车辆的横向上观察时连结左右的后轮12RL及12RR的瞬间旋转中心与接地点的线段相对于水平方向所成的角度设为θr。左右的前轮12FL及12FR处于中立位置时的角度θf是反俯冲角，左右的后轮12RL及12RR处于中立位置时的角度θr是反抬头角。
众所周知，由于前轮悬架18FL及18FR具有反俯冲的几何结构，所以在左右的前轮12FL及12FR的前后力Fxfl及Fxfr是驱动力时，车身16从左右的前轮12FL及12FR接受向下的力Fxfltanθf及Fxfrtanθf。另一方面，由于后轮悬架18RL及18RR具有反抬头的几何结构，所以在前后力Fxrl及Fxrr是驱动力时，车身16从左右的后轮12RL及12RR接受向上的力Fxrltanθr及Fxrrtanθr。
对电子控制装置30输入表示由侧倾角加速度传感器32检测到的车身16的侧倾角加速度的信号、表示由车速传感器34检测到的车速V的信号及来自加速器开度传感器46的表示加速器开度Acc的信号。而且，对电子控制装置30输入表示由压力传感器62检测到的主缸压力Pm的信号。电子控制装置30基本上基于加速器开度Acc及主缸压力Pm，以使车辆14的制动驱动力与驾驶员的要求制动驱动力一致的方式，通过控制轮毂电机54FL～54RR及摩擦制动装置52来控制四轮的制动驱动力。
在轮毂电机44FL～44RR分别内置有检测对应的轮毂电机44FL～44RR的驱动转矩Tdi(i＝fl、fr、rl及rr)的转矩传感器66FL～66RR。从转矩传感器66FL～66RR向电子控制装置30分别输入表示驱动转矩Tdi的信号。
在第三实施方式中，电子控制装置30的CPU按照图11所示的流程图来执行侧倾振动的减振控制。步骤100～400与第一实施方式中的步骤100～400同样地执行，当步骤400完成后，执行步骤530及630。
在步骤530中，运算用于将与目标侧倾力矩Mxt对应的侧倾力矩向车身16施加的轮毂电机44FL～44RR的目标制动驱动力Fxj(j＝fl、fr、rl及rr)。
在该情况下，目标制动驱动力Fxj可以通过下述的要领来运算。分别将车轮12FL～12RR的制动驱动力Fxfl、Fxfr、Fxrl及Fxrr设为由下述的式(42)表示的前后力F。将控制侧倾力矩Mxc、控制俯仰力矩Myc、控制跳动力Fzc及控制扭曲力Fwc设为由与上述式(36)相同的下述的式(43)表示控制指令值u。将控制侧倾力矩Mxc设定为目标侧倾力矩Mxt，将控制俯仰力矩Myc、控制跳动力Fzc及控制扭曲力Fwc设定为0，按照下述的式(44)来运算前后力F。在下述的式(44)中，C由下述的式(45)表示。
F＝[Fxfl Fxfr Fxrl Fxrr]T…(42)
u＝[Fxc Mxc Myc Mzc]T…(43)
F＝C-1u…(44)
在步骤630中，以使基于加速器开度Acc及主缸压力Pm决定的车轮12FL～12RR的制动驱动力Ffl、Ffr、Frl及Frr分别由制动驱动力Fxfl、Fxfr、Fxrl及Fxrr修正的方式控制轮毂电机44FL～44RR。由此，与目标侧倾力矩Mxt对应的侧倾力矩向车身16施加。
从以上的说明可知，在第三实施方式中，产生向车身16施加的侧倾力矩的致动器包括装入于各车轮12FL～12RR的轮毂电机44FL～44RR，利用车轮12FL～12RR的前后力被悬架变换为上下力这一点来产生侧倾力矩。产生并向车身16施加的侧倾力矩是与目标侧倾力矩Mxt对应的侧倾力矩。
由此，根据第三实施方式，与第一及第二实施方式同样，能够不使车辆14的侧倾运动的动特性变化另外不需要簧下的侧倾角的检测而对簧上的侧倾振动进行减振。
尤其是，在第三实施方式中，能够在各车轮12FL～12RR的位置处使上下力变化。而且，与第一实施方式同样，在步骤530中，将控制侧倾力矩Mxc设定为目标侧倾力矩Mxt，将控制俯仰力矩Myc、控制跳动力Fzc及控制扭曲力Fwc设定为0，按照上述式(44)来运算前后力F。由此，能够不对车辆14的俯仰、跳动力及扭曲的姿势造成不良影响而对簧上的侧倾振动进行减振。
而且，根据第三实施方式，由于前后力F按照上述式(44)来运算，所以通过将控制俯仰力矩Myc、控制跳动力Fzc及控制扭曲力Fwc分别设定为姿势控制的目标值来运算控制力F，能够将车辆的俯仰、跳动力及扭曲的姿势控制成目标姿势并对簧上的侧倾振动进行减振。
[第四实施方式]
如图12所示，第四实施方式的侧倾振动减振控制装置10应用于搭载有作为产生向车身16施加的侧倾力矩的致动器发挥功能的前轮及后轮的主动转向装置70及72的车辆14。需要说明的是，在图12中，省略了悬架的图示。
前轮的主动转向装置70包括响应于驾驶员对转向盘74的操作而驱动的齿轮齿条副型的电动式助力转向装置76。助力转向装置76经由齿条杆78及横拉杆80L及80R而对作为主转向轮的左右的前轮12FL及12FR进行转向。助力转向装置76在通常时产生用于减轻驾驶员的转向负担的转向辅助转矩，根据需要而与驾驶员的转向操作无关地使左右的前轮12FL及12FR转向而使转向角δf变化。
在图示的实施方式中，电动式助力转向装置76是齿条同轴型的电动式助力转向装置，具有电动机82和将电动机82的旋转转矩变换为齿条杆78的往复运动方向的力的例如滚珠丝杠式的变换机构84。电动式助力转向装置76由电子控制装置30控制，通过相对于壳体86相对地驱动齿条杆78来产生转向辅助转矩及前轮的转向转矩。
后轮的主动转向装置72包括与驾驶员的转向操作无关地被驱动的齿轮齿条副型的后轮转向装置88。后轮转向装置88是周知的结构的电动式辅助转向装置，具有电动机90和将电动机90的旋转变换为继动拉杆92的往复运动的例如螺纹式的运动变换机构94。继动拉杆92与横拉杆96L、96R及未图示的转向节臂协同配合而构成了通过继动拉杆92的往复运动来对左右的后轮12RL及12RR进行转向驱动的转向机构。
当前轮12FL及12FR及后轮12RL及12RR被转向而滑移角变化时，产生轮胎横力Fyfδ及Fyrδ，通过这些横力而产生绕着簧上的重心的侧倾力矩Mxδ。若将前轮12FL及12FR及后轮12RL及12RR的位置处的侧倾中心高与重心高之差即侧倾臂长分别设为hsf及hsr，侧倾力矩Mxδ由下述的式(46)表示。
Mxδ＝hsfFyfδ+hsrFyrδ…(46)
若将车辆14的横摆率设为γ，将车辆14的横摆惯性力矩设为Iz，则车辆的横向及横摆方向的运动方程式分别由下述的式(47)及(48)表示。
mV(βs+r)＝Fyfδ+Fyrδ…(47)
Izrs＝lfFyfδ-lrFyrδ…(48)
若将前轮12FL及12FR及后轮12RL及12RR的标准化等效转弯力分别设为Cf及Cr，将前轮12FL及12FR及后轮12RL及12RR的滑移角分别设为βf及βr，则轮胎横力Fyfδ及Fyrδ分别由下述的式(49)及(50)表示。滑移角βf及βr分别由下述的式(51)及(52)表示。
在控制前轮12FL及12FR及后轮12RL及12RR的转向角的情况下，能够进行2自由度的控制，因此，通过上述式(46)～(52)无法运算用于将与目标侧倾力矩Mxt对应的侧倾力矩向车身16施加的前轮12FL及12FR及后轮12RL及12RR的目标转向角δft及δrt。
<使侧倾振动的减振控制对车辆的滑移角β的影响成为零的情况>
作为约束条件，通过使β为0并关于前轮12FL及12FR及后轮12RL及12RR的转向角δf及δr及车辆14的横摆率γ对上述式(46)～(52)进行求解，能够得到传递函数δf/Mxt及δr/Mxt。由此，将对这些传递函数代入目标侧倾力矩Mxt而求出的转向角δf及δr设为前轮12FL及12FR及后轮12RL及12RR的目标转向角δft及δrt。
<使侧倾振动的减振控制对车辆的横摆率γ的影响成为零的情况>
作为约束条件，通过使γ为0并关于前轮12FL及12FR及后轮12RL及12RR的转向角δf及δr及车辆14的横摆率γ对上述式(46)～(52)进行求解，能够得到传递函数δf/Mxt及δr/Mxt。由此，将对这些传递函数代入目标侧倾力矩Mxt而求出的转向角δf及δr设为前轮12FL及12FR及后轮12RL及12RR的目标转向角δft及δrt。
在第四实施方式中，电子控制装置30的CPU按照图13所示的流程图来执行侧倾振动的减振控制。步骤100～400与第一实施方式中的步骤100～400同样地执行，当步骤400完成后，执行步骤540及640。
在步骤540中，如上所述，车辆14的滑移角β或车辆14的横摆率γ被设定为0，运算用于将与目标侧倾力矩Mxt对应的侧倾力矩向车身16施加的前轮12FL及12FR及后轮12RL及12RR的目标转向角δft及δrt。
在步骤640中，以使通过驾驶员的转向操作或自动驾驶控制等而决定的前轮12FL及12FR及后轮12RL及12RR的转向角δf及δr分别被修正成目标转向角δft及δrt的方式控制前轮的主动转向装置70及后轮的主动转向装置72。
由此，根据第四实施方式，与第一至第三实施方式同样，能够不使车辆14的侧倾运动的动特性变化另外不需要簧下的侧倾角的检测而对簧上的侧倾振动进行减振。
尤其是，根据第四实施方式，由于控制前轮12FL及12FR及后轮12RL及12RR的转向角，所以能够选择是使侧倾振动的减振控制对车辆14的滑移角β的影响成为零，还是使侧倾振动的减振控制对车辆14的横摆率γ的影响成为零。
[第五实施方式]
虽然未图示，但第五实施方式的侧倾振动减振控制装置10应用于仅搭载有作为产生向车身16施加的侧倾力矩的致动器发挥功能的前轮的主动转向装置70的车辆14。即，未设置图12所示的后轮的主动转向装置72。或者，即使设置有后轮的主动转向装置72，也不使用于簧上的侧倾振动的减振。
求出侧倾力矩Mxδ相对于前轮的转向角δf的传递函数Mxδ/δf，将其如下述的式(53)这样设为Gf(s)。需要说明的是，假设传递函数不受车身16的侧倾角的影响。
为了使因前轮12FL及12FR的轮胎横力Fyfδ而产生的侧倾力矩Mxδ成为目标侧倾力矩Mxt，如下述的式(54)这样，使将目标侧倾力矩Mxt通向传递函数Gf(s)的反函数G-1f(s)而求出的前轮12FL及12FR的转向角δf成为目标转向角δft即可。如下述的式(55)这样，若将前轮12FL及12FR的转向角设为δf＝δft，则侧倾力矩Mxδ成为目标侧倾力矩Mxt。
在第五实施方式中，电子控制装置30的CPU按照图14所示的流程图来执行侧倾振动的减振控制。步骤100～400与第一实施方式中的步骤100～400同样地执行，当步骤400完成后，执行步骤550及650。
在步骤550中，如上所述，使用式(54)来求出前轮12FL及12FR的转向角δf，其被设为用于将与目标侧倾力矩Mxt对应的侧倾力矩向车身16施加的前轮12FL及12FR的目标转向角δft。
在步骤650中，以使通过驾驶员的转向操作或自动驾驶控制等而决定的前轮12FL及12FR的转向角被修正为目标转向角δft的方式控制前轮的主动转向装置70。
由此，根据第五实施方式，与第一至第四实施方式同样，能够不使车辆14的侧倾运动的动特性变化另外不需要簧下的侧倾角的检测而对簧上的侧倾振动进行减振。
以上，虽然关于特定的实施方式对本发明进行了详细说明，但本发明不限定于上述的实施方式，能够在本发明的范围内实现其他的各种实施方式，这对于本领域技术人员而言应该是显然的。
例如，在上述的各实施方式中，如图4所示，基于侧倾角加速度及车速V来运算侧倾力矩MxFy，对侧倾力矩MxFy进行3次高通滤波处理及1次低通滤波处理，运算校正侧倾力矩Mxa。但是，也可以如图15所示，基于进行了3次高通滤波处理及1次低通滤波处理后的侧倾角加速度/>及车速V来运算校正侧倾力矩Mxa。
另外，在上述的实施方式中例示出的侧倾角加速度传感器32包括配置于车辆14的重心的横向两侧的两个上下加速度传感器。但是，车身16的侧倾角加速度也可以基于与各车轮12FL～12RR对应地设置于车身16的四个上下加速度传感器的检测值来运算。另外，车身16的侧倾角加速度/>也可以通过对设置于车身16的侧倾速率传感器的检测值进行微分来求出。
另外，在上述的各实施方式中，对车身16的侧倾角加速度侧倾角速度/>侧倾角/>及侧倾力矩MxFy应用3次相同高通滤波。但是，例如也可以通过省略对侧倾角加速度应用的高通滤波而将高通滤波对侧倾角加速度/>侧倾角速度/>侧倾角/>及侧倾力矩MxFy应用的次数修正为2次。
另外，在上述的各实施方式中，对车身16的侧倾角加速度侧倾角速度/>侧倾角/>及侧倾力矩MxFy应用3次相同高通滤波。但是，也可以是至少1次高通滤波与其他次的高通滤波不同，还可以是对侧倾角加速度/>侧倾角速度/>侧倾角/>及侧倾力矩MxFy应用的高通滤波互相不同。在这些情况下，与各实施方式的情况相比减振性能会下降一些，但能够不需要簧下的侧倾角/>的检测而对车身16的侧倾振动进行减振。
另外，在上述的各实施方式中，对车身16的侧倾角加速度侧倾角速度/>侧倾角/>及侧倾力矩MxFy应用相同低通滤波。但是，对车身16的侧倾角加速度/>侧倾角速度侧倾角/>及侧倾力矩MxFy应用的低通滤波也可以互相不同。在该情况下，与各实施方式的情况相比减振性能会下降一些，但能够不需要簧下的侧倾角/>的检测而对车身16的侧倾振动进行减振。
而且，也可以将上述的至少两个实施方式组合而实施。另外，例如也可以如前轮的主动转向装置70与后主动稳定器38的组合这样，将上述的至少两个实施方式的致动器组合来对车身16的侧倾振动进行减振。

Claims (10)

1.一种车辆用侧倾振动减振控制装置，其特征在于，具备：
侧倾角加速度检测装置，构成为检测车身的侧倾角加速度；
致动器，构成为产生向车身施加的侧倾力矩；及
电子控制单元，
所述电子控制单元构成为：
存储车辆的侧倾惯性力矩、侧倾衰减系数及等效侧倾刚性，
将由所述侧倾角加速度检测装置检测到的所述侧倾角加速度与所述侧倾惯性力矩之积、所述侧倾角加速度的一次积分值与所述侧倾衰减系数之积、所述侧倾角加速度的二次积分值与所述等效侧倾刚性之积的和作为应该向所述车身施加的控制侧倾力矩而运算，
将因在伴随簧上的侧倾的车辆的转弯时产生的车辆的横力而产生的绕所述簧上的侧倾中心的侧倾力矩作为校正侧倾力矩而运算，
基于利用所述校正侧倾力矩对所述控制侧倾力矩进行校正而得到的值来运算目标侧倾力矩，
以使所述致动器产生的侧倾力矩成为所述目标侧倾力矩的方式控制所述致动器，
作为对所述簧上的质量、侧倾臂长的平方及所述簧上的侧倾角加速度之积利用一阶延迟滤波器进行处理而得到的值而运算所述校正侧倾力矩，所述侧倾臂长是所述簧上的侧倾中心与所述簧上的重心的高度之差，所述一阶延迟滤波器的时间常数是将车速除以车轮的标准化转弯力及重力加速度之积而得到的值，
在将控制侧倾力矩设为Mxc，将控制增益设为α，将侧倾惯性力矩设为Ix，将侧倾衰减系数设为Cx，将等效侧倾刚性设为Kx′，将簧上的侧倾角设为的情况下，所述控制侧倾力矩通过下式来计算，
通过对控制侧倾力矩与校正侧倾力矩之差乘以控制增益的系数-α来运算目标侧倾力矩。
2.根据权利要求1所述的车辆用侧倾振动减振控制装置，其特征在于，
所述电子控制单元构成为，对所述侧倾角加速度、所述一次积分值、所述二次积分值及所述校正侧倾力矩将相同的高通滤波应用至少两次的相同次数。
3.根据权利要求1所述的车辆用侧倾振动减振控制装置，其特征在于，
所述电子控制单元构成为，对所述侧倾角加速度、所述一次积分值、所述二次积分值及所述校正侧倾力矩应用相同的低通滤波。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的车辆用侧倾振动减振控制装置，其特征在于，
所述致动器包括与各车轮对应地设置的主动悬架。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的车辆用侧倾振动减振控制装置，其特征在于，
所述致动器包括与所述车轮的前轮及所述车轮的后轮的至少一方对应地设置的主动横向稳定器。
6.根据权利要求1～3中任一项所述的车辆用侧倾振动减振控制装置，其特征在于，
所述致动器包括装入于各车轮的轮毂电机。
7.根据权利要求1～3中任一项所述的车辆用侧倾振动减振控制装置，其特征在于，
所述致动器包括与所述车轮的前轮及所述车轮的后轮的至少一方对应地设置的主动转向装置。
8.一种车辆用侧倾振动减振控制装置的目标侧倾力矩运算方法，
所述侧倾振动减振控制装置具有：
侧倾角加速度检测装置，构成为检测车身的侧倾角加速度；
致动器，构成为产生向车身施加的侧倾力矩，及
电子控制单元，构成为以使所述侧倾力矩成为目标侧倾力矩的方式控制所述致动器，
其特征在于，包括如下步骤：
利用所述电子控制单元，存储车辆的侧倾惯性力矩、侧倾衰减系数及等效侧倾刚性；
利用所述电子控制单元，将由所述侧倾角加速度检测装置检测到的所述侧倾角加速度与所述侧倾惯性力矩之积、所述侧倾角加速度的一次积分值与所述侧倾衰减系数之积、所述侧倾角加速度的二次积分值与所述等效侧倾刚性之积的和作为应该向所述车身施加的控制侧倾力矩而运算；
利用所述电子控制单元，将因在伴随簧上的侧倾的车辆的转弯时产生的车辆的横力而产生的绕所述簧上的侧倾中心的侧倾力矩作为校正侧倾力矩而运算；及
利用所述电子控制单元，基于利用所述校正侧倾力矩对所述控制侧倾力矩进行校正而得到的值来运算目标侧倾力矩，
利用所述电子控制单元，作为对所述簧上的质量、侧倾臂长的平方及所述簧上的侧倾角加速度之积利用一阶延迟滤波器进行处理而得到的值而运算所述校正侧倾力矩，所述侧倾臂长是所述簧上的侧倾中心与所述簧上的重心的高度之差，所述一阶延迟滤波器的时间常数是将车速除以车轮的标准化转弯力及重力加速度之积而得到的值，
在将控制侧倾力矩设为Mxc，将控制增益设为α，将侧倾惯性力矩设为Ix，将侧倾衰减系数设为Cx，将等效侧倾刚性设为Kx′，将簧上的侧倾角设为的情况下，所述控制侧倾力矩通过下式来计算，
通过对控制侧倾力矩与校正侧倾力矩之差乘以控制增益的系数-α来运算目标侧倾力矩。
9.根据权利要求8所述的车辆用侧倾振动减振控制装置的目标侧倾力矩运算方法，其特征在于，
利用所述电子控制单元，对所述侧倾角加速度、所述一次积分值、所述二次积分值及所述校正侧倾力矩将相同的高通滤波应用至少两次的相同次数。
10.根据权利要求8所述的车辆用侧倾振动减振控制装置的目标侧倾力矩运算方法，其特征在于，
构成为利用所述电子控制单元，对所述侧倾角加速度、所述一次积分值、所述二次积分值及所述校正侧倾力矩应用相同的低通滤波。
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