JP2016007977A - 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、車両のロール方向における振動を振幅に応じ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。
【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に発生させるロール方向のトータルロール減衰力を演算するトータルロール減衰力演算部５３と、車両１０のロール角の絶対値に基づいて、ショックアブソーバ減衰力とスタビライザ減衰力との配分を調整する減衰力配分部５４とを備え、減衰力配分部５４は、車両１０のロール角が低ロール角の絶対値以下となる場合、スタビライザ減衰力をトータルロール減衰力とする一方で、車両１０のロール角が高ロール角の絶対値以上となる場合、ショックアブソーバ減衰力をトータルロール減衰力とする。
【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は、その振幅が小さいものから大きいものまである。車両のロール方向における振動の振幅が大きい場合、車両のロール角が大きくなることから、アクティブスタビライザにより振動を減衰する減衰力は大きくなる。一方で、車両のロール方向における振動の振幅が小さい場合、車両のロール角が小さくなることから、アクティブスタビライザによって振動を減衰する減衰力は小さくなる。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、減衰力を大きくする場合、捻り力を大きくする（目標アンチロールモーメントを大きくする）ことから消費電力が大きくなり、また、アクティブスタビライザに与えられる負荷も大きくなる。

車両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、ショックアブソーバによりスプリングの振動を減衰させる。車両のロール方向における振動の振幅が大きい場合、車両のサスペンションのストローク方向における振幅（伸縮）は大きくなる一方で、車両のロール方向における振動の振幅が小さい場合、車両のサスペンションのストローク方向における振幅は小さくなる。ここで、ストローク方向における微小な振幅は、サスペンション周りに設けられるサスアームブッシュまたはアッパーマウント等の部材のたわみによっても発生する。つまり、サスペンションがストローク方向に伸縮しなくても、サスペンションのストローク方向において微小な振幅が発生する場合がある。このため、サスペンションの減衰力制御（以下、ＡＶＳ（Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ）制御という）を、微小な振幅において行っても、サスペンションのストローク方向における振動を抑制することは困難であり、これに伴い、車両のロール方向における振動を抑制することは困難となる。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、微小な振幅においてＡＶＳ制御を実行すると、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振幅に応じ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、前記車両のロールレートに基づいて、前記ショックアブソーバ及び前記アクティブスタビライザによって発生させる前記ロール方向の減衰力であるトータルロール減衰力を演算するトータルロール減衰力演算手段と、前記車両のロール角の絶対値に基づいて、前記ショックアブソーバによって発生させる前記ロール方向の減衰力であるショックアブソーバ減衰力と、前記アクティブスタビライザによって発生させる前記ロール方向の減衰力であるスタビライザ減衰力との配分を調整する減衰力配分手段と、を備え、前記減衰力配分手段は、前記車両の前記ロール方向における振幅が予め設定された微振幅領域となるような前記ロール角である低ロール角の絶対値以下となる場合、前記スタビライザ減衰力を前記トータルロール減衰力とする一方で、前記車両の前記ロール方向における振幅が予め設定された大振幅領域となるような前記ロール角である高ロール角の絶対値以上となる場合、前記ショックアブソーバ減衰力を前記トータルロール減衰力とすることを特徴とする。

本発明に係る車両制御装置は、低ロール角の絶対値以下となる場合、アクティブスタビライザにより、車両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、高ロール角の絶対値以上となる場合、アクティブスタビライザによる車両のロール方向における振動の減衰が制限される。このため、車両のロール方向における振動の振幅が大きい場合、アクティブスタビライザによるＡＳＴＢ制御を制限することができるため、消費電力の増大を抑制することができ、また、アクティブスタビライザに与えられる負荷を軽減することができる。また、低ロール角の絶対値以下となる場合、ショックアブソーバによる車両のロール方向における振動の減衰が制限される。一方で、高ロール角の絶対値以上となる場合、ショックアブソーバにより、車両のロール方向における振動を減衰させることができる。このため、車両のロール方向における振動の振幅が小さい場合、ショックアブソーバによるＡＶＳ制御を制限することができるため、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、本実施形態に係る車両制御装置に関する概略構成図である。 図２は、ロール角に応じて変化するＡＶＳ制御のゲインに関するグラフである。 図３は、ロール角に応じて変化するＡＳＴＢ制御のゲインに関するグラフである。 図４は、ロール角に応じて変化するＡＶＳ制御及びＡＳＴＢ制御のゲインに関するグラフである。 図５は、本実施形態に係る車両制御装置を機能的に示した説明図である。 図６は、車両の左右方向に与えられる加速度（横Ｇ）、ロール角及びロールレートの時間変化に関するグラフである。

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〕
図１から図６を参照して、本実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る車両制御装置に関する概略構成図である。図２は、ロール角に応じて変化するＡＶＳ制御のゲインに関するグラフである。図３は、ロール角に応じて変化するＡＳＴＢ制御のゲインに関するグラフである。図４は、ロール角に応じて変化するＡＶＳ制御及びＡＳＴＢ制御のゲインに関するグラフである。図５は、本実施形態に係る車両制御装置を機能的に示した説明図である。図６は、車両の左右方向に与えられる加速度（横Ｇ）、ロール角及びロールレートの時間変化に関するグラフである。

本実施形態の車両制御装置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（以下、ショックアブソーバ減衰力ともいう）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（以下、スタビライザ減衰力ともいう）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。

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。

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、ロールレートジャイロ４４により検出されるロールレート、及び検出されたロールレートから算出されるロール角とがある。なお、ロールレートは、ロール角の時間微分値であることから、ロール角を算出する場合には、検出されたロールレートを時間積分すればよい。

また、ＥＣＵ１は、サスペンション制御部５１及びスタビライザ制御部５２を制御するにあたり、トータルロール減衰力演算部５３と、減衰力配分部５４とを有している。トータルロール減衰力演算部５３は、車両１０のロール方向に作用させる減衰力、すなわち、サスペンション２１のショックアブソーバ２６及びアクティブスタビライザ２２によって発生させるロール方向の減衰力であるトータルロール減衰力を演算する。つまり、このトータルロール減衰力は、ショックアブソーバ２６の減衰力であるショックアブソーバ減衰力と、アクティブスタビライザ２２の減衰力であるスタビライザ減衰力とを合わせた減衰力となっている。ここで、車両１０のロール方向に作用するトータルロール減衰力は、ロールレートにほぼ比例することから、ロールレートに所定の減衰係数を乗算して算出したものがトータルロール減衰力となる。このとき、所定の減衰係数は、目標とする車両１０（の車体）の減衰係数であり、目標車体減衰係数として予め設定される。なお、目標車体減衰係数は、ロールレートに応じて可変させてもよいし、一定としてもよく、特に限定されない。以上から、トータルロール減衰力演算部５３は、ロールレートと目標車体減衰係数とを乗算することで、トータルロール減衰力を算出する。

減衰力配分部５４は、トータルロール減衰力演算部５３により演算されたトータルロール減衰力のうち、ショックアブソーバ減衰力とスタビライザ減衰力との配分を調整する。この減衰力配分部５４は、車両１０のロール角の絶対値に基づいて、ショックアブソーバ減衰力とスタビライザ減衰力との配分を設定している。具体的に、減衰力配分部５４は、図２に示すＡＶＳ制御のゲインに基づいてショックアブソーバ減衰力の配分を設定し、図３に示すＡＳＴＢ制御のゲインに基づいてスタビライザ減衰力の配分を設定している。

図２を参照して、ＡＶＳ制御のゲインについて説明する。図２に示すグラフは、その横軸がロール角となっており、その縦軸がゲインとなっている。また、ロール角θ１は、低ロール角θ１であり、ロール角θ４は、高ロール角θ４である。さらに、ロール角θ２は、低ロール角θ１と高ロール角θ４との間の第１中ロール角θ２であり、ロール角θ３は、第１中ロール角θ２と高ロール角θ４との間の第２中ロール角θ３である。このため、ロール角は、低い順から、低ロール角θ１、第１中ロール角θ２、第２中ロール角θ３、高ロール角θ４となっている。

図２に示すように、ＡＶＳ制御のゲインは、車両１０のロール角の絶対値が低ロール角θ１以下となる場合、すなわち、車両１０のロール角が低ロール角−θ１と低ロール角＋θ１との間となる場合、ゼロとなる。また、図２に示すように、ＡＶＳ制御のゲインは、車両１０のロール角の絶対値が高ロール角θ４以上となる場合、すなわち、車両１０のロール角が高ロール角−θ４以下となり、車両１０のロール角が高ロール角＋θ４以上となる場合、１よりも大きい所定のゲインＸとなる。なお、詳細は後述するが、このゲインＸは、ＡＳＴＢ制御が制限され、ＡＶＳ制御のみが実行されることから、ＡＳＴＢ制御によるスタビライザ減衰力が得られない分を、ＡＶＳ制御によるショックアブソーバ減衰力で補うように加算したゲインとして設定される。

さらに、図２に示すように、ＡＶＳ制御のゲインは、車両１０のロール角の絶対値が、低ロール角θ１よりも大きく高ロール角θ４よりも小さい場合、ゼロより大きくゲインＸよりも小さくなる。より具体的に、ＡＶＳ制御のゲインは、車両１０のロール角の絶対値が、低ロール角θ１よりも大きく第１中ロール角θ２よりも小さい場合、ゼロより大きく１より小さくなっており、低ロール角θ１から第１中ロール角θ２に向かって大きくなっている。また、ＡＶＳ制御のゲインは、車両１０のロール角の絶対値が、第１中ロール角θ２以上で第２中ロール角θ３以下となる場合、１となる。さらに、ＡＶＳ制御のゲインは、車両１０のロール角の絶対値が、第２中ロール角θ３よりも大きく高ロール角θ４よりも小さい場合、１より大きくゲインＸより小さくなっており、第２中ロール角θ３から高ロール角θ４に向かって大きくなっている。

次に、図３を参照して、ＡＳＴＢ制御のゲインについて説明する。図３に示すグラフは、その横軸がロール角となっており、その縦軸がゲインとなっている。また、ロール角は、図２と同様に、低い順から、低ロール角θ１、第１中ロール角θ２、第２中ロール角θ３、高ロール角θ４となっている。

図３に示すように、ＡＳＴＢ制御のゲインは、車両１０のロール角の絶対値が低ロール角θ１以下となる場合、１よりも大きい所定のゲインＹとなる。なお、詳細は後述するが、このゲインＹは、ＡＶＳ制御が制限され、ＡＳＴＢ制御のみが実行されることから、ＡＶＳ制御によるショックアブソーバ減衰力が得られない分を、ＡＳＴＢ制御によるスタビライザ減衰力で補うように加算したゲインとして設定される。また、図３に示すように、ＡＳＴＢ制御のゲインは、車両１０のロール角の絶対値が高ロール角θ４以上となる場合、ゼロとなる。

さらに、図３に示すように、ＡＳＴＢ制御のゲインは、車両１０のロール角の絶対値が、低ロール角θ１よりも大きく高ロール角θ４よりも小さい場合、ゼロより大きくゲインＹよりも小さくなる。より具体的に、ＡＳＴＢ制御のゲインは、車両１０のロール角の絶対値が、低ロール角θ１よりも大きく第１中ロール角θ２よりも小さい場合、１より大きくゲインＹより小さくなっており、低ロール角θ１から第１中ロール角θ２に向かって小さくなっている。また、ＡＳＴＢ制御のゲインは、車両１０のロール角の絶対値が、第１中ロール角θ２以上で第２中ロール角θ３以下となる場合、１となる。さらに、ＡＳＴＢ制御のゲインは、車両１０のロール角の絶対値が、第２中ロール角θ３よりも大きく高ロール角θ４よりも小さい場合、ゼロより大きく１より小さくなっており、第２中ロール角θ３から高ロール角θ４に向かって小さくなっている。

そして、図２に示すＡＶＳ制御のゲインと、図３に示すＡＳＴＢ制御のゲインとを重ね合わせたものが、図４に示すグラフとなっている。図４に示すように、ＡＶＳ制御のゲインと、ＡＳＴＢ制御のゲインとは、ロール角の全域に亘って、相互に補間するように設定される。

車両１０のロール角の絶対値が低ロール角θ１以下となる場合、ＡＶＳ制御のゲインがゼロとなる一方で、ＡＳＴＢ制御のゲインがゲインＹとなることから、ＡＶＳ制御が制限される一方で、ＡＳＴＢ制御が実行される。つまり、車両１０のロール角の絶対値が低ロール角θ１以下となる領域は、ＡＶＳ制御が制限されるＡＶＳ制御制限領域Ｅ１となっている。そして、ＡＶＳ制御制限領域Ｅ１では、ＡＶＳ制御が制限されることから、トータルロール減衰力は、スタビライザ減衰力のみで発生させる。

また、車両１０のロール角の絶対値が高ロール角θ４以上となる場合、ＡＶＳ制御のゲインがゲインＸとなる一方で、ＡＳＴＢ制御のゲインがゼロとなることから、ＡＶＳ制御が実行される一方で、ＡＳＴＢ制御が制限される。つまり、車両１０のロール角の絶対値が高ロール角θ４以上となる領域は、ＡＳＴＢ制御が制限されるＡＳＴＢ制御制限領域Ｅ３となっている。そして、ＡＳＴＢ制御制限領域Ｅ３では、ＡＳＴＢ制御が制限されることから、トータルロール減衰力は、ショックアブソーバ減衰力のみで発生させる。

また、車両１０のロール角の絶対値が低ロール角θ１よりも大きく高ロール角θ４よりも小さくなる場合、ＡＶＳ制御のゲインが０より大きくゲインＸよりも小さく、また、ＡＳＴＢ制御のゲインが０より大きくゲインＹよりも小さいことから、ＡＶＳ制御及びＡＳＴＢ制御が実行される。つまり、車両１０のロール角の絶対値が低ロール角θ１よりも大きく高ロール角θ４よりも小さくなる領域は、ＡＶＳ制御及びＡＳＴＢ制御が実行されるＡＶＳ・ＡＳＴＢ制御領域Ｅ２となっている。そして、ＡＶＳ・ＡＳＴＢ制御領域Ｅ２では、ＡＶＳ制御及びＡＳＴＢ制御が実行されることから、トータルロール減衰力は、ショックアブソーバ減衰力及びスタビライザ減衰力で発生させる。

具体的に、車両１０のロール角の絶対値が第１中ロール角θ２以上で第２中ロール角θ３以下となる場合、ＡＶＳ制御及びＡＳＴＢ制御のゲインがそれぞれ１となる。このため、トータルロール減衰力は、ショックアブソーバ減衰力とスタビライザ減衰力との配分が等分となり、ＡＶＳ制御及びＡＳＴＢ制御が通常どおりに作動する。

また、車両１０のロール角の絶対値が低ロール角θ１よりも大きく第１中ロール角θ２よりも小さい場合、ＡＶＳ制御のゲインが１より小さく、ＡＳＴＢ制御のゲインが１より大きいことから、スタビライザ減衰力の配分が、ショックアブソーバ減衰力の配分よりも大きくなる。一方で、車両１０のロール角の絶対値が第２中ロール角θ３よりも大きく高ロール角θ４よりも小さくなる場合、ＡＶＳ制御のゲインが１より大きく、ＡＳＴＢ制御のゲインが１より小さいことから、ショックアブソーバ減衰力の配分が、スタビライザ減衰力の配分よりも大きくなる。なお、ＡＶＳ制御のゲインの傾きと、ＡＳＴＢ制御のゲインの傾きとは、同じ傾きであってもよいし、異なる傾きであってもよい。

ここで、低ロール角θ１及び高ロール角θ４は、ＡＶＳ制御の制御特性及びＡＳＴＢ制御の制御特性に基づいて設定されている。低ロール角θ１は、サスペンション２１のショックアブソーバ２６のストローク方向における振幅に基づいて設定されている。

先ず、低ロール角θ１について説明すると、車両１０のロール方向における振動の振幅が小さい（微振幅となる）場合、この微振幅領域に対しては、ＡＶＳ制御による車両１０のロール方向における制振が困難であることから、ＡＶＳ制御を制限する。よって、低ロール角θ１は、サスペンション２１のストローク方向における微振幅領域の範囲となるように設定される。つまり、ロール角の絶対値が低ロール角θ１以下となる範囲が、サスペンション２１のストローク方向における微振幅領域の範囲となる。なお、微振幅領域は、サスペンション２１の作動性能によって変位することから、低ロール角θ１の角度は、使用されるサスペンション２１に応じて適宜設定される。

次に、高ロール角θ４について説明すると、車両１０のロール方向における振動の振幅が大きい（大振幅となる）場合、この大振幅領域に対しては、ＡＳＴＢ制御による車両１０のロール方向における制振が、アクティブスタビライザ２２に対して大きな負荷となり、消費電力も大きくなることから、ＡＳＴＢ制御を制限する。よって、高ロール角θ４は、アクティブスタビライザ２２のロール方向における大振幅領域の範囲となるように設定される。つまり、ロール角の絶対値が高ロール角θ４以上となる範囲が、アクティブスタビライザ２２のロール方向における大振幅領域の範囲となる。なお、大振幅領域は、アクティブスタビライザ２２の作動性能によって変位することから、高ロール角θ４の角度は、使用されるアクティブスタビライザ２２に応じて適宜設定される。

このように、ＥＣＵ１は、ロール角に基づいて、ＡＶＳ制御を実行する場合、ＡＶＳ・ＡＳＴＢ制御領域Ｅ２及びＡＳＴＢ制御制限領域Ｅ３においてＡＶＳ制御を実行する。一方で、ＥＣＵ１は、ロール角に基づいて、ＡＳＴＢ制御を実行する場合、ＡＶＳ制御制限領域Ｅ１及びＡＶＳ・ＡＳＴＢ制御領域Ｅ２においてＡＳＴＢ制御を実行する。

次に、図５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）。また、ＥＣＵ１には、予め目標車体減衰係数が設定されている（ステップＳ２）ことから、ＥＣＵ１は、導出したロールレートと目標車体減衰係数とを乗算して、トータルロール減衰力を算出する。

一方で、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のロール角を、車両状態量として演算して導出する（ステップＳ３）。ＥＣＵ１は、トータルロール減衰力を導出し、ロール角を導出すると、ロール角に基づいて、トータルロール減衰力を、ショックアブソーバ減衰力とスタビライザ減衰力とに振り分ける（ステップＳ４）。具体的に、ステップＳ４において、ＥＣＵ１は、ロール角に基づいて、導出したトータルロール減衰力に、図２に示すＡＶＳ制御のゲインを与えることで、ショックアブソーバ２６に要求する要求ショックアブソーバ減衰力を導出する。また、ステップＳ４において、ＥＣＵ１は、ロール角に基づいて、導出したトータルロール減衰力に、図３に示すＡＳＴＢ制御のゲインを与えることで、アクティブスタビライザ２２に要求する要求スタビライザ減衰力を導出する。

続いて、ＥＣＵ１は、サスペンション制御部５１において、導出した要求ショックアブソーバ減衰力に基づいて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Ｓ５：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Ｓ６）。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Ｓ７）。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、導出した要求スタビライザ減衰力に基づいて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Ｓ８：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Ｓ９）。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。

次に、図６を参照して、本実施形態のＥＣＵ１によりＡＶＳ制御及びＡＳＴＢ制御を実行したときの、車両の左右方向に与えられる加速度（以下、横Ｇという）、ロール角及びロールレートの時間変化について説明する。図６は、上から、横Ｇ、ロール角及びロールレートのグラフとなっており、その縦軸が、横Ｇ、ロール角及びロールレートの大きさであり、その横軸が時間となっている。なお、図６のロール角及びロールレートのグラフにおいて、ラインＬ２及びＬ４（実線）は、ＡＶＳ制御及びＡＳＴＢ制御が協調せずそれぞれ単独で行われたとき（単独制御時）のグラフであり、ラインＬ３及びＬ５（点線）は、ＡＶＳ制御及びＡＳＴＢ制御が協調して行われたときのグラフである。

図６のように時間変化する横Ｇが車両１０に与えられる場合として、例えば、車両１０が所定のカーブとなる路面を走行する場合、横Ｇは、ゼロからピークに向かって大きくなり、ピークを超えるとゼロに向かって小さくなる、上側に凸となる曲線のラインＬ１となる。このとき、車両１０のロール方向における振幅は、横Ｇが小さいほど小さく、一方で、横Ｇが大きいほど大きくなる。このため、図６の横Ｇのグラフに示すように、横Ｇの小さい所定の範囲が微振幅領域となり、ＡＶＳ制御制限領域Ｅ１となる。また、図６の横Ｇのグラフに示すように、横Ｇの大きい所定の範囲が大振幅領域となり、ＡＳＴＢ制御制限領域Ｅ３となる。そして、ＡＶＳ制御制限領域Ｅ１とＡＳＴＢ制御制限領域Ｅ３との間の横Ｇが、ＡＶＳ・ＡＳＴＢ制御領域Ｅ２となる。

図６に示す横Ｇが車両１０に与えられると、単独制御時（ラインＬ２）におけるロール角は、横Ｇの微振幅領域（ＡＶＳ制御制限領域Ｅ１）においてＡＶＳ制御及びＡＳＴＢ制御が実行される。この場合、ＡＶＳ制御では、微振幅に応じたショックアブソーバ減衰力となるように、サスペンションコントロールアクチュエータ２７を制御する。このとき、車両１０のロール方向における微振幅を、サスペンション２１によって抑制することが困難となることから、ロール角が大きくなってしまう。これに対し、協調制御時（ラインＬ３）におけるロール角は、横Ｇの微振幅領域において、ＡＶＳ制御が制限され、ＡＳＴＢ制御のみが実行される。この場合、ＡＳＴＢ制御は、微振幅に応じたスタビライザ減衰力となるように、アクティブスタビライザアクチュエータ３３を制御する。このとき、ＡＶＳ制御が制限されることから、ＡＳＴＢ制御により車両１０のロール方向における微振幅を好適に抑制することができ、単独制御時に比してロール角を小さくすることができる。

また、単独制御時におけるロール角は、横Ｇの大振幅領域（ＡＳＴＢ制御制限領域Ｅ３）においてＡＶＳ制御及びＡＳＴＢ制御が実行される。この場合、ＡＳＴＢ制御は、大振幅に応じたスタビライザ減衰力となるように、アクティブスタビライザアクチュエータ３３を制御する。このとき、車両１０のロール方向における大振幅を、アクティブスタビライザ２２によって抑制することが困難となることから、ロール角が大きくなってしまう。これに対し、協調制御時（ラインＬ３）におけるロール角は、横Ｇの大振幅領域において、ＡＳＴＢ制御が制限され、ＡＶＳ制御のみが実行される。この場合、ＡＶＳ制御は、大振幅に応じたショックアブソーバ減衰力となるように、サスペンションコントロールアクチュエータ２７を制御する。このとき、ＡＳＴＢ制御が制限されることから、ＡＶＳ制御により車両１０のロール方向における大振幅を好適に抑制することができ、単独制御時に比してロール角を小さくすることができる。このため、協調制御されたロール角は、ゼロからピークに向かって大きくなり、ピークを超えるとゼロに向かって小さくなる、上側に凸となる曲線のラインＬ３となる。

ここで、上記したようにロールレートは、ロール角の時間微分値である。このため、図６に示すロールレートは、単独制御時（ラインＬ４）のロールレートが、単独制御時（ラインＬ２）のロール角を時間微分した変化となり、協調制御時（ラインＬ５）のロールレートが、協調制御時（ラインＬ３）のロール角を時間微分した変化となる。よって、協調制御されたロールレートは、サインカーブとなるラインＬ５となる。このように、協調制御されたロール角及びロールレートは、滑らかな変化、つまり横Ｇと相似な変化となる。

以上のように、本実施形態によれば、ＥＣＵ１は、低ロール角θ１以下となる場合、アクティブスタビライザ２２により、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、高ロール角θ４以上となる場合、アクティブスタビライザ２２による車両１０のロール方向における振動の減衰が制限される。このため、車両１０のロール方向における振動の振幅が大きい場合、アクティブスタビライザ２２によるＡＳＴＢ制御を制限することができるため、消費電力の増大を抑制することができ、また、アクティブスタビライザ２２に与えられる負荷を軽減することができる。また、低ロール角θ１以下となる場合、ショックアブソーバ２６による車両１０のロール方向における振動の減衰が制限される。一方で、高ロール角θ４以上となる場合、ショックアブソーバ２６により、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。このため、車両１０のロール方向における振動の振幅が小さい場合、ショックアブソーバ２６によるＡＶＳ制御を制限することができるため、ショックアブソーバ２６の減衰力を可変させるための作動回数を抑制することができ、ショックアブソーバ２６の耐久性低下を抑制することができる。そして、ＥＣＵ１は、ショックアブソーバ減衰力とスタビライザ減衰力とを振り分けることで（協調制御を行うことで）、図６に示すようにロール角及びロールレートを滑らかにできることから、乗り心地に違和感を生じさせることなく、車両１０の乗り心地を向上させることができる。

なお、本実施形態では、ＥＣＵ１を用いてＡＶＳ制御及びＡＳＴＢ制御を実行したが、この構成に限定されず、ＡＶＳ制御専用のＥＣＵ（例えば、ＡＶＳＥＣＵ）とＡＳＴＢ制御専用のＥＣＵ（例えば、ＡＳＴＢＥＣＵ）とを用いてもよい。

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（ＥＣＵ）
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
５３ トータルロール減衰力演算部
５４ 減衰力配分部
Ｅ１ ＡＶＳ制御制限領域
Ｅ２ ＡＶＳ・ＡＳＴＢ制御領域
Ｅ３ ＡＳＴＢ制御制限領域

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、
   前記車両のロールレートに基づいて、前記ショックアブソーバ及び前記アクティブスタビライザによって発生させる前記ロール方向の減衰力であるトータルロール減衰力を演算するトータルロール減衰力演算手段と、
   前記車両のロール角の絶対値に基づいて、前記ショックアブソーバによって発生させる前記ロール方向の減衰力であるショックアブソーバ減衰力と、前記アクティブスタビライザによって発生させる前記ロール方向の減衰力であるスタビライザ減衰力との配分を調整する減衰力配分手段と、を備え、
   前記減衰力配分手段は、
   前記車両の前記ロール方向における振幅が予め設定された微振幅領域となるような前記ロール角である低ロール角の絶対値以下となる場合、前記スタビライザ減衰力を前記トータルロール減衰力とする一方で、
   前記車両の前記ロール方向における振幅が予め設定された大振幅領域となるような前記ロール角である高ロール角の絶対値以上となる場合、前記ショックアブソーバ減衰力を前記トータルロール減衰力とすることを特徴とする車両制御装置。

Images