JP2016007976A - 車両制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両懸架装置の耐久性低下を抑制しつつ、ロール方向における振動を全帯域に亘って制振することで、車両の乗り心地を向上できる車両制御装置を提供する。【解決手段】ショックアブソーバ２６とアクティブスタビライザ２２とを備える車両懸架装置２０を制御するＥＣＵ１において、車両１０のロール方向におけるロール振動周波数を、予め設定された設定周波数よりも大きい高周波帯域と、設定周波数以下となる低周波帯域とに振り分けるローパスフィルタ５３ａ及びハイパスフィルタ５３ｂと、高周波帯域となるロール振動周波数に基づいて、ショックアブソーバ２６の減衰力を制御するサスペンション制御部５１と、低周波帯域となるロール振動周波数に基づいて、アクティブスタビライザ２２のねじり剛性を制御するスタビライザ制御部５２とを備え、設定周波数は、アクティブスタビライザアクチュエータ３３の応答限界周波数に基づいて設定される。【選択図】図１

Description

本発明は、車両懸架装置を制御する車両制御装置に関する。

従来、路面外乱による車両へのロール方向における振動に対して、アクティブスタビライザを制御することで、車両のロール方向における姿勢を制御する車両のスタビライザ制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

国際公開第２０１０／０９２６８７号

ところで、路面から車両のロール方向に与えられる振動としては、低周波振動と、高周波振動とがある。低周波振動としては、例えば、路面のうねり及び路面のカーブであり、数Ｈｚ程度の振動となっている。高周波振動としては、例えば、路面の凹凸であり、数十Ｈｚ程度の振動となっている。ここで、アクティブスタビライザのスタビライザ制御（以下、ＡＳＴＢ（Ａｃｔｉｖｅ Ｓｔａｂｉｌｉｚｅｒ）制御という）は、高周波振動に対する応答性が、低周波振動に対する応答性に比して遅いという制御特性を有することから、車両のロール方向における振動を、全域に亘って適切に制振することは困難となる。

車両への振動を抑制するものとしては、スプリング及びショックアブソーバ（ダンパともいう）を備えるサスペンションがある。サスペンションは、ショックアブソーバの減衰力が制御されることで、スプリングの振動を広い帯域に亘って制振することが可能である。ここで、サスペンションの減衰力制御（以下、ＡＶＳ（Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ）制御という）は、ストローク速度の低い低周波振動を、ストローク速度の速い高周波振動に比して制振することが不得手であるという制御特性を有する。特に、車両に対して、高周波振動と低周波振動とが重畳して与えられる場合、低周波振動を優先して制振すると、サスペンションが硬くなってしまい、高周波振動を十分に制振できない可能性がある。一方で、高周波振動を優先して制振すると、サスペンションが柔らかくなってしまい、低周波振動により車両が上下にあおられてしまう可能性がある。以上から、ＡＶＳ制御では、高周波振動の制振と低周波振動の制振との両立を図ることが困難である。また、ＡＶＳ制御では、ショックアブソーバの減衰力を可変させるための作動回数に制限がある。このため、ＡＶＳ制御を振動の広域に亘って実行させると、ショックアブソーバの作動頻度が多くなってしまい、ショックアブソーバの耐久性が低下し易くなってしまう。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、車両懸架装置の耐久性低下を抑制しつつ、車両のロール方向における振動を全帯域に亘って好適に制振することで、車両の乗り心地を向上させることができる車両制御装置を提供することを課題とする。

本発明の車両制御装置は、スプリングの振動を減衰させるショックアブソーバと、ロール方向における車両の姿勢を制御するアクティブスタビライザと、を備える車両懸架装置を制御する車両制御装置において、前記車両の前記ロール方向における振動を検出して得られるロール振動周波数を、予め設定された設定周波数よりも大きい高周波帯域と、前記設定周波数以下となる低周波帯域とに振り分ける周波数帯域振り分け部と、前記高周波帯域となる前記ロール振動周波数に基づいて、前記ショックアブソーバの減衰力を制御する減衰力制御部と、前記低周波帯域となる前記ロール振動周波数に基づいて、前記アクティブスタビライザのねじり剛性を制御するスタビライザ制御部と、を備え、前記設定周波数は、前記ねじり剛性を可変させるために作動するアクティブスタビライザアクチュエータの応答限界となる応答限界周波数に基づいて設定されることを特徴とする。

本発明に係る車両制御装置は、減衰力制御部によりショックアブソーバの減衰力を制御（ＡＶＳ制御）することで、高周波振動を制振することができ、また、スタビライザ制御部によりアクティブスタビライザのねじり剛性を制御（ＡＳＴＢ制御）することで、低周波振動を制振することができる。このため、高周波振動と低周波振動とが重畳して車両に与えられる場合であっても、高周波振動と低周波振動とを両立して制振することができる。また、アクティブスタビライザアクチュエータの応答限界周波数に基づいて設定周波数を設定することで、低周波振動におけるＡＳＴＢ制御の作動帯域を広域にできる分、高周波振動におけるＡＶＳ制御の作動帯域を狭くすることができるため、ＡＶＳ制御の作動頻度を抑制することができ、ショックアブソーバの耐久性低下を抑制することができるという効果を奏する。

図１は、実施形態１に係る車両制御装置に関する概略構成図である。 図２は、アクティブスタビライザアクチュエータの応答周波数特性に関するゲイン線図である。 図３は、アクティブスタビライザアクチュエータの応答周波数特性に関する位相線図である。 図４は、ＡＳＴＢ用ローパスフィルタに関するゲイン線図である。 図５は、ＡＶＳ用ハイパスフィルタに関するゲイン線図である。 図６は、実施形態１に係る車両制御装置を機能的に示した説明図である。 図７は、車両のロール方向における実振動の周波数特性に関するゲイン線図である。 図８は、実施形態２に係る車両制御装置に関する概略構成図である。 図９は、実施形態２に係る車両制御装置を機能的に示した説明図である。

以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能であり、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせることも可能である。

〔実施形態１〕
図１から図７を参照して、実施形態１について説明する。図１は、実施形態１に係る車両制御装置に関する概略構成図である。図２は、アクティブスタビライザアクチュエータの応答周波数特性に関するゲイン線図である。図３は、アクティブスタビライザアクチュエータの応答周波数特性に関する位相線図である。図４は、ＡＳＴＢ用ローパスフィルタに関するゲイン線図である。図５は、ＡＶＳ用ハイパスフィルタに関するゲイン線図である。図６は、実施形態１に係る車両制御装置を機能的に示した説明図である。図７は、車両のロール方向における実振動の周波数特性に関するゲイン線図である。

実施形態１の車両制御装置１は、車両１０に設けられる車両懸架装置２０を制御して、車両１０のロール方向における振動を抑制するものである。車両懸架装置２０は、いわゆるアクティブスタビライザサスペンションシステムであり、サスペンション２１とアクティブスタビライザ２２とを備えている。サスペンション２１は、前後左右の４つの車輪に対応して４つ設けられる。各サスペンション２１は、各車輪を車両１０の車体に支持するものである。また、アクティブスタビライザ２２は、左右の２つの車輪に対応して前後に２つ設けられる。先ず、車両制御装置１の説明に先立ち、図１を参照して、サスペンション２１及びアクティブスタビライザ２２について説明する。

図１では、前後いずれかの左右輪に設けられる２つのサスペンション２１と、左右輪の間に設けられる１つのアクティブスタビライザ２２とを図示している。なお、アクティブスタビライザ２２は、前後の少なくとも一方に設ければよく、特に限定されない。以下では、特に断りのない限り４つのサスペンション２１及び２つのアクティブスタビライザ２２を区別せずに説明する。

サスペンション２１は、車両１０のばね上部材１５とばね下部材１６との間に設けられ、ばね上部材１５とばね下部材１６とを接続している。ばね上部材１５は、サスペンション２１によって支持される部材であり、車体を含むものである。ばね下部材１６は、サスペンション２１よりも車輪側に配置された部材であり、車輪に連結されたナックルや、ナックルに連結されたロアアーム等を含むものである。このサスペンション２１は、スプリング２５とショックアブソーバ２６とを有する。スプリング２５とショックアブソーバ２６とは、並列に設けられている。

スプリング２５は、ばね上部材１５とばね下部材１６とを接続し、ばね上部材１５とばね下部材１６との相対変位に応じたばね力を発生させ、そのばね力をばね上部材１５およびばね下部材１６に作用させる。なお、スプリング２５は、例えば、コイルスプリングを用いてばね力を発生させる機構であってもよいし、空気ばねによってばね力を発生させる機構であってもよく、特に限定されない。また、ばね上部材１５とばね下部材１６との相対変位とは、ばね上部材１５とばね下部材１６とがサスペンション２１のストローク方向において接近あるいは離間する方向の相対変位である。サスペンション２１のストローク方向は、車両上下方向（図１の上下方向）に沿った方向であるものとして図示しているが、車両上下方向に対して所定の傾斜を有していてもよい。また、スプリング２５は、ばね係数、すなわち、ばね力を可変に制御可能な構成であってもよい。

ショックアブソーバ２６は、ばね上部材１５とばね下部材１６とを接続し、ばね上部材１５とばね下部材１６との相対運動を減衰させる減衰力を発生させる。ばね上部材１５とばね下部材１６との相対運動とは、ばね上部材１５とばね下部材１６とがサスペンション２１のストローク方向において接近あるいは離間する方向の相対運動である。ショックアブソーバ２６は、この相対運動におけるばね上部材１５とばね下部材１６との相対速度に応じた減衰力を発生させることで相対運動を減衰させる。

具体的に、ショックアブソーバ２６は、ばね上部材１５またはばね下部材１６の一方に接続され、作動流体が封入されたシリンダ（アブソーバシェル）２６ａと、他方に接続され、シリンダ２６ａ内を往復動するピストン部２６ｂを有するピストンロッド（アブソーバロッド）２６ｃと、を備えている。そして、サスペンション２１は、このシリンダ２６ａとピストンロッド２６ｃとが相対変位することでストロークし、ばね上部材１５とばね下部材１６とが相対変位する。このため、サスペンション２１のストローク方向は、シリンダ２６ａとピストンロッド２６ｃとの相対変位に沿った方向となり、換言すれば、ばね上部材１５とばね下部材１６との相対変位に沿った方向となる。

さらに、実施形態１のショックアブソーバ２６は、減衰係数を可変に制御され、スプリング２５の振動を減衰させる減衰力を可変に制御可能な構成となっている。つまり、ショックアブソーバ２６は、車両１０のサスペンション２１の減衰力を調整する、いわゆるＡＶＳ制御が実行可能となっている。このショックアブソーバ２６は、減衰係数を可変に制御する手段として、例えば、ピストン部２６ｂを挟んで、一方側に形成されるシリンダ２６ａ内のピストン上室と、他方側に形成されるシリンダ２６ａ内のピストン下室とを連通する油路・オリフィス等の流路面積を可変する図示しないロータリーバルブを有している。このロータリーバルブは、サスペンション２１に設けられるサスペンションコントロールアクチュエータ２７によって回転する。このため、ショックアブソーバ２６は、サスペンションコントロールアクチュエータ２７によりロータリーバルブが回転することによって、減衰力が調整される。サスペンションコントロールアクチュエータ２７は、例えば、サーボモータが用いられている。ここで、ショックアブソーバ２６は、段数指令等を含むＡＶＳ指令信号に応じて流路面積が段階的に変化させられることで、互いに異なる複数の減衰特性（減衰係数）を選択的に複数段階で実現することができる。つまり、ショックアブソーバ２６は、上記流路面積を変更し減衰特性を複数段階に変更することで減衰力を変更するものである。なお、ショックアブソーバ２６は、これに限定されず、減衰力を調整可能な他のショックアブソーバを用いてもよい。

このように構成されるサスペンション２１は、ショックアブソーバ２６の減衰力が大きくなると、ショックアブソーバ２６のストローク方向における相対運動がし難くなる（硬くなる）ことで、スプリング２５の振動の減衰が大きなものとなる。一方で、サスペンション２１は、ショックアブソーバ２６の減衰力が小さくなると、ショックアブソーバ２６のストローク方向における相対運動がし易くなる（柔らかくなる）ことで、スプリング２５の振動の減衰が小さなものとなる。このように、サスペンション２１のＡＶＳ制御は、スプリング２５の振動を、ショックアブソーバ２６の減衰力で減衰させる、受動的なパッシブ制御となっている。

次に、図１を参照して、アクティブスタビライザ２２について説明する。アクティブスタビライザ２２は、左右一対のスタビライザバー３１，３２と、アクティブスタビライザアクチュエータ３３とを有する。

一方のスタビライザバー３１は、アクティブスタビライザアクチュエータ３３と、左右の一方の車輪側となるばね下部材１６とを接続する。一方で、他方のスタビライザバー３２は、アクティブスタビライザアクチュエータ３３と、左右の他方の車輪側となるばね下部材１６とを接続する。このスタビライザバー３１，３２は、アクティブスタビライザアクチュエータ３３から対応する車輪に向けて車両左右方向（図１の左右方向）に延在しており、車輪側となる先端部が車両前後方向（図１の前後方向）に向けて折り曲げられている。折り曲げられたスタビライザバー３１，３２の先端部は、車輪を保持するばね下部材１６、例えばロアアームに接続されている。

アクティブスタビライザアクチュエータ３３は、一方のスタビライザバー３１と他方のスタビライザバー３２との相対的なねじり剛性を制御する、いわゆるＡＳＴＢ制御が実行可能となっている。つまり、アクティブスタビライザアクチュエータ３３は、一方のスタビライザバー３１と他方のスタビライザバー３２との相対的な回転量を制御することで、ねじり剛性を制御している。アクティブスタビライザアクチュエータ３３は、例えば、サーボモータを用いている。

ここで、アクティブスタビライザ２２のＡＳＴＢ制御は、ねじり剛性を能動的に制御することで、アンチロールモーメントを発生させるアクティブ制御を実行可能となっており、また、能動的に制御されたねじり剛性によってロール方向における減衰力を発生させて振動を減衰させる、受動的なパッシブ制御を実行可能となっている。先ず、ＡＳＴＢ制御のアクティブ制御について説明する。

アクティブスタビライザアクチュエータ３３は、車両１０のロールによってスタビライザバー３１，３２に捻り力が作用するときに、この捻り力による捻り方向と反対方向にスタビライザバー３１，３２を相対回転させることによって、ロールモーメントに対抗するアンチロールモーメントを発生させることができる。このため、アクティブスタビライザアクチュエータ３３は、左右のスタビライザバー３１，３２の相対回転量を変化させることにより、ロール抑制力としてのアンチロールモーメントを変化させることができる。よって、アクティブスタビライザ２２は、アクティブスタビライザアクチュエータ３３をアクティブ制御することで、車両１０のロールを積極的に抑制することが可能となる。

なお、アクティブスタビライザアクチュエータ３３の回転量とは、アクティブスタビライザアクチュエータ３３の中立位置からの回転量となっている。また、中立位置とは、車両１０が平坦路に制止している状態を基準状態としたとき、その基準状態におけるアクティブスタビライザアクチュエータ３３の回転位置となっている。

従って、アクティブスタビライザアクチュエータ３３の回転量が大きくなるほど、アクティブスタビライザアクチュエータ３３の回転位置が中立位置から離れ、スタビライザバー３１，３２の捻り反力、言い換えるとロール抑制力が大きくなる。このように、アクティブスタビライザ２２は、左右のスタビライザバー３１，３２間の捻り角を可変に制御可能な可変捻り角スタビライザである。

このアクティブスタビライザ２２は、蓄電装置としてのバッテリに接続されており、バッテリから供給される電力によってアンチロールモーメントをアクティブに発生させることができる。つまり、アクティブスタビライザ２２は、電力を消費することでロールを含む車両１０の振動を抑制する力を能動的に発生させることができる。また、アクティブスタビライザ２２は、振動を抑制する力を能動的に発生させるときの制御量、すなわち出力トルクや回転角度、回転角速度等を可変に制御可能である。

続いて、ＡＳＴＢ制御のパッシブ制御について説明する。アクティブスタビライザ２２は、アクティブスタビライザアクチュエータ３３を発電機として機能させることで、受動的に減衰力を発生させている。つまり、アクティブスタビライザ２２による減衰力制御では、車両１０に発生するロール方向の振動に対してパッシブ制御を実行している。振動の入力によってスタビライザバー３１，３２が相対回転すると、アクティブスタビライザアクチュエータ３３に捻り力が作用し、アクティブスタビライザアクチュエータ３３は捻り力による発電を行う。このため、アクティブスタビライザアクチュエータ３３は、スタビライザバー３１，３２に対して、捻り方向と反対方向に反力を作用させる。

この反力は、車両１０のロールを減衰する減衰力として働く。言い換えると、アクティブスタビライザ２２は、入力される車両１０のロール方向の振動を電力に変換する回生発電を行うことで、車両１０の振動を減衰することができる。このように、アクティブスタビライザ２２は、車両１０の振動を受動的に減衰するときの制御量、すなわち減衰係数（発電負荷）を可変に制御可能である。このため、アクティブスタビライザ２２は、アクティブスタビライザアクチュエータ３３によりスタビライザバー３１，３２のねじり剛性を調整することによって、車両１０のロール方向における振動を減衰する減衰力が調整される。

このように構成されるアクティブスタビライザ２２は、アクティブスタビライザアクチュエータ３３によるねじり剛性が大きくなると、車両１０のロール方向における振動がし難くなる（硬くなる）ことから、車両１０のロール方向における振動の減衰が大きなものとなる。一方で、アクティブスタビライザ２２は、アクティブスタビライザアクチュエータ３３によるねじり剛性が小さくなると、車両１０のロール方向における振動がし易くなる（柔らかくなる）ことから、車両１０のロール方向における振動の減衰が小さなものとなる。

次に、図１を参照して、車両制御装置１について説明する。車両制御装置１は、例えば、コンピュータを有する電子制御ユニットであり、ＥＣＵを用いて構成されている。車両制御装置１（以下、ＥＣＵ１という）は、上記のサスペンションコントロールアクチュエータ２７及びアクティブスタビライザアクチュエータ３３に接続され、サスペンションコントロールアクチュエータ２７を制御して、サスペンション２１の減衰力を調整し、また、アクティブスタビライザアクチュエータ３３を制御して、アクティブスタビライザ２２の減衰力を調整する。

また、ＥＣＵ１には、ばね上Ｇセンサ４１、ばね下Ｇセンサ４２、ストロークセンサ４３及びロールレートジャイロ４４等の各種センサが接続されており、これら各種センサから検出信号が入力される。ばね上Ｇセンサ４１は、ばね上部材１５に配置され、ばね上部材１５の上下方向の加速度を検出する。ばね下Ｇセンサ４２は、ばね下部材１６に配置され、ばね下部材１６の上下方向の加速度を検出する。ストロークセンサ４３は、車両１０の各サスペンション２１のストローク量を検出する。ＥＣＵ１は、例えば、ストロークセンサ４３が検出した各サスペンション２１のストローク量を微分演算することで、各サスペンション２１のストローク速度を算出することができる。ロールレートジャイロ４４は、車両１０のロールレートを検出する。車両１０のロールレートとは、ばね上部材１５のロール角の時間微分値に相当し、ロール角の変化速度（ロール角速度）に相当する。つまり、ロールレートが大きい場合には、車両１０のばね上部材１５のロール方向における挙動変化が大きく、一方で、ロールレートが小さい場合には、車両１０のばね上部材１５のロール方向における挙動変化が小さいものとなる。

ＥＣＵ１は、上記の各種センサから入力される検出結果に基づいて、サスペンション２１及びアクティブスタビライザ２２等を制御する。つまり、ＥＣＵ１は、各種センサの検出結果に基づいて、サスペンション２１の減衰力を制御するサスペンション制御部（減衰力制御部）５１を有する。また、ＥＣＵ１は、各種センサの検出結果に基づいて、アクティブスタビライザ２２の減衰力を制御するスタビライザ制御部５２を有する。

ここで、ＥＣＵ１は、各種センサから入力される検出結果に基づいて、サスペンション２１及びアクティブスタビライザ２２の減衰力を制御するための車両状態量を演算する。車両状態量としては、検出されたロールレートを角振動数として用い、この角振動数を振動数に変換することで得られる、車両１０のロール方向における振動周波数（ロール振動周波数）がある。

サスペンション制御部５１は、ロールレートを含む各種検出結果に基づいて、ＡＶＳ制御を実行する。ＡＶＳ制御は、スプリング２５の振動を減衰させるにあたり、受動的なパッシブ制御となる。同様に、スタビライザ制御部５２は、ロールレートを含む各種検出結果に基づいて、ＡＳＴＢ制御を実行する。ＡＳＴＢ制御は、車両１０のロール方向における振動を減衰させるにあたり、アンチロールモーメントを発生させる能動的なアクティブ制御を実行可能であり、また、減衰力を発生させる受動的なパッシブ制御を実行可能である。

次に、図２及び図３を参照して、ＡＳＴＢ制御における応答性について説明する。ＡＳＴＢ制御において制御されるアクティブスタビライザアクチュエータ３３は、その応答に関する周波数特性が、図２及び図３に示す応答周波数となっている。図２に示すゲイン線図を見ると、アクティブスタビライザアクチュエータ３３の応答周波数は、低周波数となる帯域（低周波帯域）において、ゲインがゼロ付近で安定する一方で、高周波数となる帯域（高周波帯域）において、ゲインがゼロよりも小さくなり、また、ゲインが不安定となる。また、図３に示す位相線図を見ると、アクティブスタビライザアクチュエータ３３の応答周波数は、低周波数となる帯域（低周波帯域）において、位相がゼロ付近で安定する一方で、高周波数となる帯域（高周波帯域）において、位相が大きくゼロから離れ、また、位相が不安定となる。

このとき、アクティブスタビライザアクチュエータ３３の応答限界周波数ｆｘを、位相が４５°よりも大きく離れる周波数とする。つまり、応答限界周波数ｆｘを、位相が−４５°よりも小さくなる周波数とする。なお、位相が−４５°となる周波数を応答限界周波数ｆｘとしたのは、例えば、アクティブスタビライザアクチュエータ３３の応答による位相の遅延を最大９０°まで許容可能とし、また、後述するローパスフィルタ５３ａを用いる場合、ローパスフィルタ５３ａを通過した周波数が−４５°位相が遅延することを考慮したからである。このように、ＡＳＴＢ制御では、アクティブスタビライザアクチュエータ３３の応答周波数が、応答限界周波数ｆｘ以下となる低周波帯域であれば、アクティブスタビライザアクチュエータ３３が正常に応答可能である。一方で、ＡＳＴＢ制御では、アクティブスタビライザアクチュエータ３３の応答周波数が、応答限界周波数ｆｘよりも大きい高周波帯域であれば、アクティブスタビライザアクチュエータ３３の応答に遅延が生じ易いものとなる。

このため、実施形態１において、ＥＣＵ１は、ロール振動周波数に基づいて、ＡＳＴＢ制御を実行する場合、応答限界周波数ｆｘ以下となるロール振動周波数の低周波帯域（低周波振動）において、ＡＳＴＢ制御をアクティブ制御する。言い換えれば、ＥＣＵ１は、ロール振動周波数に基づいて、ＡＳＴＢ制御を実行する場合、応答限界周波数ｆｘよりも大きいロール振動周波数の高周波帯域（高周波振動）において、ＡＳＴＢ制御のアクティブ制御を制限する。なお、ＡＳＴＢ制御のパッシブ制御については、特に制限されない。

一方で、ＡＶＳ制御は、スプリング２５の振動を受動的に減衰させるパッシブ制御であることから、ロール振動周波数の全帯域に亘って応答可能となっている。一方で、ＡＶＳ制御は、ストローク速度の速い高周波振動を、ストローク速度の低い低周波振動に比して、抑制し易い制御特性を有する。

このため、実施例１において、ＥＣＵ１は、ロール振動周波数に基づいて、ＡＶＳ制御を実行する場合、応答限界周波数ｆｘよりも大きいロール振動周波数の高周波帯域において、ＡＶＳ制御を実行する。

このように、ＥＣＵ１は、応答限界周波数ｆｘ以下の低周波帯域となるロール振動周波数に基づいてＡＳＴＢ制御を実行し、応答限界周波数ｆｘよりも大きい高周波帯域となるロール振動周波数に基づいてＡＶＳ制御を実行している。このとき、ＥＣＵ１は、ロール振動周波数に基づいて、ＡＳＴＢ制御及びＡＶＳ制御を実行することから、ロール振動周波数を低周波帯域と高周波帯域とに振り分ける周波数帯域振り分け部として機能する、ローパスフィルタ５３ａ及びハイパスフィルタ５３ｂとを有している。

ローパスフィルタ５３ａは、ロール振動周波数のうち、低周波帯域となるロール振動周波数を通過させる一方で、高周波帯域となるロール振動周波数を除去する。図４のゲイン線図に示すように、ローパスフィルタ５３ａの周波数特性は、応答限界周波数ｆｘがカットオフ周波数となっており、ロール振動周波数を低周波帯域に分けるための予め設定される設定周波数となっている。そして、ローパスフィルタ５３ａは、応答限界周波数ｆｘ以下となる低周波帯域が、ゲインが０（ｄＢ）から−３（ｄＢ）の範囲となっており、応答限界周波数ｆｘよりも大きい高周波帯域が、ゲインが−３（ｄＢ）よりも小さくなっている。

ハイパスフィルタ５３ｂは、ロール振動周波数のうち、低周波帯域となるロール振動周波数を除去する一方で、高周波帯域となるロール振動周波数を通過させる。図５のゲイン線図に示すように、ハイパスフィルタ５３ｂの周波数特性は、応答限界周波数ｆｘがカットオフ周波数となっており、ロール振動周波数を高周波帯域に分けるための予め設定される設定周波数となっている。そして、ハイパスフィルタ５３ｂは、応答限界周波数Ｆｘ以下となる低周波帯域が、ゲインが−３（ｄＢ）よりも小さくなっており、応答限界周波数Ｆｘよりも大きい高周波帯域が、ゲインが０（ｄＢ）から−３（ｄＢ）の範囲となっている。

次に、図６を参照して、ＥＣＵ１のＡＶＳ制御及びＡＳＴＢ制御の一連の制御動作について説明する。ＥＣＵ１には、ばね上Ｇセンサ４１、ばね下Ｇセンサ４２、ストロークセンサ４３及びロールレートジャイロ４４等の各種センサから検出信号が入力される。ＥＣＵ１は、各種センサから検出信号が入力されると、検出信号に基づいて、車両１０のロール方向におけるロールレートを、車両状態量として演算して導出する（ステップＳ１）。ＥＣＵ１は、導出したロールレートからロール振動周波数を導出し、このロール振動周波数を、ローパスフィルタ５３ａを通過させることで、低周波帯域のロール振動周波数に分離し、ハイパスフィルタ５３ｂを通過させることで、高周波帯域のロール振動周波数に分離する。これにより、ＥＣＵ１は、ロール振動周波数を、低周波帯域と高周波帯域とに振り分けることで、低周波帯域のロール振動周波数に対応するロールレートと、高周波帯域のロール振動周波数に対応するロールレートとに振り分ける（ステップＳ２）。

続いて、ＥＣＵ１は、サスペンション制御部５１において、振り分けた高周波帯域のロールレートに基づいてＡＶＳ制御を実行し、車両１０のロール方向における振動を減衰させる（ステップＳ３：ＡＶＳロール減衰制御）。ここで、車両１０は、ロール方向に振動すると、車体を含むばね上部材１５の重心位置がロール方向に変動する。一方で、ＡＶＳ制御を実行して車両１０のロール方向における振動を抑制する場合、各車輪のサスペンション２１を制御することから、車両１０のロール方向における振動を、各車輪のストローク方向における振動に換算する必要がある。このため、ＥＣＵ１は、ＡＶＳ制御を実行すると、各種センサの検出結果に基づいて、ロール方向におけるばね上部材１５の重心位置の変動を、ストローク方向における各車輪の位置の変動に変換演算する（ステップＳ４）。そして、ＥＣＵ１は、演算した各車輪の位置の変動に基づいて、目標とする各車輪の目標位置に減衰させるために必要な目標減衰力を演算する。この後、ＥＣＵ１は、目標減衰力に基づいて、サーボモータであるサスペンションコントロールアクチュエータ２７の動作量をサーボ演算する（ステップＳ５）。そして、ＥＣＵ１は、サーボ演算した動作量に基づいて、サスペンションコントロールアクチュエータ２７を動作させる。これにより、ＥＣＵ１は、サスペンション２１のショックアブソーバ２６で発生させた目標減衰力でスプリング２５の振動を減衰させることで、車両１０のロール方向における振動を減衰させることができる。

一方で、ＥＣＵ１は、スタビライザ制御部５２において、振り分けた低周波帯域のロールレートに基づいてＡＳＴＢ制御を実行し、車両１０のロール方向における振動を減衰させる（ステップＳ６：ＡＳＴＢロール減衰制御）。ＥＣＵ１は、ＡＳＴＢ制御を実行すると、各種センサの検出結果に基づいて、ロール方向におけるばね上部材１５の重心位置の変動を抑制するための目標アンチロールモーメントを演算する。この後、ＥＣＵ１は、目標アンチロールモーメントに基づいて、サーボモータであるアクティブスタビライザアクチュエータ３３の動作量をサーボ演算する（ステップＳ７）。そして、ＥＣＵ１は、サーボ演算した動作量に基づいて、アクティブスタビライザアクチュエータ３３を動作させる。これにより、ＥＣＵ１は、アクティブスタビライザ２２に目標アンチロールモーメントを発生させることで、車両１０のロール方向における振動を減衰させることができる。

よって、ＥＣＵ１は、高周波帯域のロール振動周波数に対応するロールレートに基づいてＡＶＳ制御を実行し、低周波帯域のロール振動周波数に対応するロールレートに基づいてＡＳＴＢ制御を実行する。すなわち、ＥＣＵ１は、ロール振動周波数が高周波帯域のみである場合、ＡＶＳ制御のみを実行して、車両１０のロール方向における振動を減衰させる。一方で、ＥＣＵ１は、ロール振動周波数が低周波帯域のみである場合、ＡＳＴＢ制御（のアクティブ制御）のみを実行して、車両１０のロール方向における振動を減衰させる。さらに、ＥＣＵ１は、ロール振動周波数が低周波帯域及び高周波帯域を含む場合、つまり、高周波帯域のロール振動周波数と低周波帯域のロール振動周波数とが重畳する場合、ＡＶＳ制御及びＡＳＴＢ制御を実行して、車両１０のロール方向における振動を減衰させる。

次に、図７を参照して、実施形態１のＥＣＵ１によりＡＶＳ制御及びＡＳＴＢ制御を実行したときの、ロール振動周波数の周波数特性について説明する。なお、図７のゲイン線図において、ライン（実線）Ｌ１は、ＡＶＳ制御を単独で行ったときのロール振動周波数の周波数特性であり、ライン（点線）Ｌ２は、ＡＶＳ制御及びＡＳＴＢ制御を協調して行ったときのロール振動周波数の周波数特性である。

図７に示すように、ラインＬ１とラインＬ２とは、ロール振動周波数の低周波帯域側において重なり合うように揃えられる。つまり、ＥＣＵ１は、ＡＶＳ制御を単独で行ったときのゲインとなるように、ＡＶＳ制御及びＡＳＴＢ制御の協調制御を実行させる。この場合、ラインＬ１とラインＬ２とは、ロール振動周波数の高周波帯域側において離れる。つまり、ロール振動周波数の高周波帯域側において、ラインＬ１のゲインは大きく、ラインＬ２のゲインは小さくなる。このため、ロール振動周波数の高周波帯域側において、ラインＬ２のゲインをラインＬ１のゲインに比して小さくできることから、ＡＶＳ制御及びＡＳＴＢ制御の協調制御を実行することで、車両１０のロール方向における高周波振動を抑制できることが確認された。

以上のように、実施形態１によれば、ＥＣＵ１のサスペンション制御部５１によりショックアブソーバ２６の減衰力を制御（ＡＶＳ制御）することで、車両１０のロール方向における高周波振動を制振することができる。また、ＥＣＵ１のスタビライザ制御部５２によりアクティブスタビライザ２２のねじり剛性を制御（ＡＳＴＢ制御）することで、車両１０のロール方向における低周波振動を制振することができる。このため、高周波振動と低周波振動とが重畳して車両１０に与えられる場合であっても、高周波振動と低周波振動とを両立して制振することができる。以上から、ＥＣＵ１は、車両１０のロール方向における振動を全帯域に亘って好適に制振することができるため、車両１０の乗り心地を向上させることができる。また、アクティブスタビライザアクチュエータ３３の応答限界周波数ｆｘに基づいて、低周波帯域と高周波帯域とを設定することで、低周波振動におけるＡＳＴＢ制御の作動帯域を応答限界まで作動させることができる分、高周波振動におけるＡＶＳ制御の作動帯域を狭くすることができるため、ＡＶＳ制御の作動頻度を抑制することができ、サスペンション２１の耐久性低下を抑制することができる。

〔実施形態２〕
次に、図８及び図９を参照して、実施形態２に係る車両制御装置について説明する。図８は、実施形態２に係る車両制御装置に関する概略構成図である。図９は、実施形態２に係る車両制御装置を機能的に示した説明図である。なお、重複した記載を避けるべく、実施形態１と異なる部分についてのみ説明する。実施形態１では、ＥＣＵ１を用いてＡＶＳ制御及びＡＳＴＢ制御を実行したが、実施形態２では、ＡＶＳＥＣＵ１０１を用いてＡＶＳ制御を実行すると共に、ＡＳＴＢＥＣＵ１０２を用いてＡＳＴＢ制御を実行している。

実施形態２において、図８に示すように、ＡＶＳＥＣＵ１０１は、前後左右の４つのサスペンション２１に対応して４つ設けられ、各ＡＶＳＥＣＵ１０１は、各サスペンション２１をＡＶＳ制御している。つまり、ＡＶＳＥＣＵ１０１は、サスペンション２１専用のＥＣＵとなっている。各ＡＶＳＥＣＵ１０１は、実施形態１のサスペンション制御部５１と、実施形態１のハイパスフィルタ５３ｂとを備えている。各ＡＶＳＥＣＵ１０１には、ばね上Ｇセンサ４１、ばね下Ｇセンサ４２、ストロークセンサ４３及びロールレートジャイロ４４等の各種センサが接続されている。

また、ＡＳＴＢＥＣＵ１０２は、前後の２つのアクティブスタビライザ２２に対応して２つ設けられ、各ＡＳＴＢＥＣＵ１０２は、各アクティブスタビライザ２２をＡＳＴＢ制御している。つまり、ＡＳＴＢＥＣＵ１０２は、アクティブスタビライザ２２専用のＥＣＵとなっている。各ＡＳＴＢＥＣＵ１０２は、実施形態１のスタビライザ制御部５２と、実施形態１のローパスフィルタ５３ａとを備えている。各ＡＳＴＢＥＣＵ１０２には、各ＡＶＳＥＣＵ１０１と共通となる、ばね上Ｇセンサ４１、ばね下Ｇセンサ４２、ストロークセンサ４３及びロールレートジャイロ４４等の各種センサが接続されている。このため、ＡＶＳＥＣＵ１０１とＡＳＴＢＥＣＵ１０２とには、各種センサから同一の検出信号が入力される。

次に、図９を参照して、ＡＶＳＥＣＵ１０１のＡＶＳ制御及びＡＳＴＢＥＣＵ１０２のＡＳＴＢ制御の一連の制御動作について説明する。ＡＶＳＥＣＵ１０１には、ばね上Ｇセンサ４１、ばね下Ｇセンサ４２、ストロークセンサ４３及びロールレートジャイロ４４等の各種センサから検出信号が入力される。ＡＶＳＥＣＵ１０１は、各種センサから検出信号が入力されると、検出信号に基づいて、車両１０のロール方向におけるロールレートを、車両状態量として演算して導出する（ステップＳ１１）。ＡＶＳＥＣＵ１０１は、導出したロールレートからロール振動周波数を導出し、このロール振動周波数を、ハイパスフィルタ５３ｂを通過させ、高周波帯域のロール振動周波数に振り分けることで、高周波帯域のロール振動周波数に対応するロールレートに振り分ける（ステップＳ１２）。これにより、ＡＶＳＥＣＵ１０１は、高周波帯域のロール振動周波数に対応するロールレートを取得する。

続いて、ＡＶＳＥＣＵ１０１は、サスペンション制御部５１において、振り分けた高周波帯域のロールレートに基づいてＡＶＳ制御を実行し、車両１０のロール方向における振動を減衰させる（ステップＳ１３：ＡＶＳロール減衰制御）。なお、ＡＶＳＥＣＵ１０１によるステップＳ１４及びステップＳ１５は、実施形態１のステップＳ４及びステップＳ５と同様であるため説明を省略する。

一方で、ＡＳＴＢＥＣＵ１０２には、ＡＶＳＥＣＵ１０１と同様に、ばね上Ｇセンサ４１、ばね下Ｇセンサ４２、ストロークセンサ４３及びロールレートジャイロ４４等の各種センサから検出信号が入力される。ＡＳＴＢＥＣＵ１０２は、各種センサから検出信号が入力されると、検出信号に基づいて、車両１０のロール方向におけるロールレートを、車両状態量として演算して導出する（ステップＳ２１）。ＡＳＴＢＥＣＵ１０２は、導出したロールレートからロール振動周波数を導出し、このロール振動周波数を、ローパスフィルタ５３ａを通過させ、低周波帯域のロール振動周波数に振り分けることで、低周波帯域のロール振動周波数に対応するロールレートに振り分ける（ステップＳ２２）。これにより、ＡＳＴＢＥＣＵ１０２は、低周波帯域のロール振動周波数に対応するロールレートを取得する。

続いて、ＡＳＴＢＥＣＵ１０２は、スタビライザ制御部５２において、振り分けた低周波帯域のロールレートに基づいてＡＳＴＢ制御を実行し、車両１０のロール方向における振動を減衰させる（ステップＳ２３：ＡＳＴＢロール減衰制御）。なお、ＡＳＴＢＥＣＵ１０２によるステップＳ２４は、実施形態１のステップＳ７と同様であるため説明を省略する。

以上のように、実施形態２によれば、サスペンション２１専用のＥＣＵであるＡＶＳＥＣＵ１０１を用いて、ショックアブソーバ２６の減衰力を制御（ＡＶＳ制御）することで、車両１０のロール方向における高周波振動を制振することができる。また、アクティブスタビライザ２２専用のＥＣＵであるＡＳＴＢＥＣＵ１０２を用いて、アクティブスタビライザ２２のねじり剛性を制御（ＡＳＴＢ制御）することで、車両１０のロール方向における低周波振動を制振することができる。このように、実施形態１のような単一のＥＣＵ１を用いた構成に限らず、複数のＡＶＳＥＣＵ１０１及びＡＳＴＢＥＣＵ１０２を用いた構成であっても、車両１０のロール方向における振動を全帯域に亘って好適に制振することができるため、車両１０の乗り心地を向上させることができる。

なお、実施形態１及び２では、ローパスフィルタ５３ａ及びハイパスフィルタ５３ｂを用いて、ロール振動周波数を低周波帯域と高周波帯域とに振り分けたが、この構成に特に限定されない。例えば、ローパスフィルタ５３ａ及びハイパスフィルタ５３ｂの他、バンドパスフィルタ及びバンドエリミネーションフィルタを適宜組み合わせて、ロール振動周波数を低周波帯域と高周波帯域とに振り分けてもよい。つまり、ロール振動周波数を低周波帯域と高周波帯域とに振り分けることが可能であれば、いずれの手法を用いてもよい。

また、実施形態１及び２では、ローパスフィルタ５３ａ及びハイパスフィルタ５３ｂを用いて、ロール振動周波数を低周波帯域と高周波帯域とに振り分けたが、ロール振動周波数を導出することなく、検出したロールレートを低周波帯域と高周波帯域とに直接振り分ける構成であってもよい。

以上のように、本発明に係る車両制御装置は、サスペンション及びアクティブスタビライザを備えた車両を制御する場合において有用であり、特に、車両のロール方向における振動を抑制する場合に適している。

１ 車両制御装置
１０ 車両
１５ ばね上部材
１６ ばね下部材
２０ 車両懸架装置
２１ サスペンション
２２ アクティブスタビライザ
２５ スプリング
２６ ショックアブソーバ
２７ サスペンションコントロールアクチュエータ
３１，３２ スタビライザバー
３３ アクティブスタビライザアクチュエータ
４１ ばね上Ｇセンサ
４２ ばね下Ｇセンサ
４３ ストロークセンサ
４４ ロールレートジャイロ
５１ サスペンション制御部
５２ スタビライザ制御部
５３ａ ローパスフィルタ
５３ｂ ハイパスフィルタ
１０１ ＡＶＳＥＣＵ
１０２ ＡＳＴＢＥＣＵ

Claims (1)

1. スプリングの振動を減衰させるショックアブソーバと、ロール方向における車両の姿勢を制御するアクティブスタビライザと、を備える車両懸架装置を制御する車両制御装置において、
   前記車両の前記ロール方向における振動を検出して得られるロール振動周波数を、予め設定された設定周波数よりも大きい高周波帯域と、前記設定周波数以下となる低周波帯域とに振り分ける周波数帯域振り分け部と、
   前記高周波帯域となる前記ロール振動周波数に基づいて、前記ショックアブソーバの減衰力を制御する減衰力制御部と、
   前記低周波帯域となる前記ロール振動周波数に基づいて、前記アクティブスタビライザのねじり剛性を制御するスタビライザ制御部と、を備え、
   前記設定周波数は、前記ねじり剛性を可変させるために作動するアクティブスタビライザアクチュエータの応答限界となる応答限界周波数に基づいて設定されることを特徴とする車両制御装置。

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