JP2016007978A - 車両制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ショックアブソーバの耐久性低下を抑制しつつ、ピッチ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を制御するＥＣＵ１において、車両１０のピッチ方向におけるピッチ振動周波数を、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バンドパスフィルタ５３ａ及びハイパスフィルタ５３ｂと、高周波帯域となるピッチ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、低周波帯域となるピッチ振動周波数に基づいて、車両１０の制駆動力を可変させて、ばね上部材１５のピッチ方向における振動を減衰させるばね上制振制御部５２とを備え、設定周波数は、制駆動力を可変させるために作動するばね上制振アクチュエータ３１の応答限界となる応答上限周波数に基づいて設定される。【選択図】図１

Description

本発明は、車両に発生する振動を減衰させる減衰力を制御する車両制御装置に関する。

従来、エンジン出力及び各車輪のブレーキを制御すると共に、ショックアブソーバの減衰力を協調制御することで、高い安定性を確保することができる車両スタビリティ制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−１００６３４号公報

ところで、路面から車両のピッチ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、登板路及び降板路であり、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、車両のピッチ方向への振動を抑制する制御として、ばね上制振制御（以下、ＰＢＣ（Ｐｉｔｃｈ Ｂｏｕｎｃｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）制御という）がある。ＰＢＣ制御（ＢＣＴＤ（Ｂｏｄｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｗｉｔｈ Ｔｏｒｑｕｅ Ｄｅｍａｎｄ）制御ともいう）は、車両の制駆動力を可変させ、車両の駆動力を調整することで、車体等のばね上部材のピッチ方向における振動を抑制している。このＰＢＣ制御は、制駆動力を可変させるために作動するアクチュエータの応答性能によって、制振可能なピッチ方向の振動数（ピッチ振動周波数）が制限される。具体的に、ＰＢＣ制御は、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、車両のピッチ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。

また、車両のピッチ方向への振動を抑制する制御として、サスペンションの減衰力制御（以下、ＡＶＳ（Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ）制御という）がある。ＡＶＳ制御は、サスペンションのショックアブソーバの減衰力を制御することで、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。このＡＶＳ制御は、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、ショックアブソーバの耐久性低下を抑制しつつ、車両のピッチ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、車両のばね上部材とばね下部材とを接続するスプリングの振動を減衰させるショックアブソーバを制御する車両制御装置において、前記車両のピッチ方向における振動を検出して得られるピッチ振動周波数を、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ピッチ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ピッチ振動周波数に基づいて、前記車両の車輪で発生させる制駆動力を可変させて、前記ばね上部材の前記ピッチ方向における振動を減衰させるばね上制振制御部と、を備え、前記設定周波数は、前記制駆動力を可変させるために作動するばね上制振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、ばね上制振制御部により車輪の制駆動力を制御（ＰＢＣ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、ばね上制振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ＰＢＣ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、車両のばね上制振制御に関する説明図である。 図３は、ばね上制振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４は、ばね上制振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５は、ＰＢＣ用のバンドパスフィルタに関するゲイン線図である。 図６は、ＡＶＳ用のハイパスフィルタに関するゲイン線図である。 図７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８は、ばね上制振制御を機能的に示した説明図である。 図９は、車両のピッチ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１０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１１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９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、車両のばね上制振制御に関する説明図である。図３は、ばね上制振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４は、ばね上制振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５は、ＰＢＣ用のバンドパスフィルタに関するゲイン線図である。図６は、ＡＶＳ用のハイパスフィルタに関するゲイン線図である。図７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８は、ばね上制振制御を機能的に示した説明図である。図９は、車両のピッチ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に設けられるサスペンション２１を制御すると共に、車両１０に設けられる車輪から路面に伝達される駆動力を制御することで、車両１０のピッチ方向における振動を抑制している。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について説明する。

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。なお、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を図示している。以下では、特に断りのない限り４つのサスペンション２１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、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、ショックアブソーバ２６の減衰力を制御するＡＶＳ制御を実行する。また、ＥＣＵ１は、車両１０に設けられるばね上制振アクチュエータ３１に接続され、ばね上制振アクチュエータ３１を制御して、車両１０の駆動力を調整することにより、ばね上部材１５の振動を抑制するばね上制振制御（ＰＢＣ制御）を実行する。

ここで、図１及び図２を参照して、ＰＢＣ制御について説明する。ＰＢＣ制御が実行される車両１０は、例えば、動力源としてエンジン及びモータを搭載するハイブリッド車両となっている。なお、実施形態１では、ハイブリッド車両に適用して説明するが、動力源としてエンジンのみを搭載する車両に適用してもよく、特に限定されない。

また、実施形態１では、図２に示すように、車両１０は、エンジン及びモータからの駆動力が後輪に伝達される後輪駆動車となっているが、車両１０の駆動形式については、特に限定されない。車両１０は、例えば、エンジン及びモータからの駆動力が前輪に伝達される前輪駆動車であってもよいし、前輪及び後輪に駆動力が伝達される四輪駆動車であってもよい。

図２に示すように、ばね上制振制御は、車両１０に対して制駆動力Ｆｂを発生させて、車両１０の駆動力Ｆｆを調整することにより、ばね上部材１５のピッチ方向における振動を抑制している。制駆動力Ｆｂは、車両１０の駆動力Ｆｆとは逆方向の駆動力であり、車両１０の駆動力Ｆｆを抑制している。

ここで、この車両１０には、車両１０で発生させる駆動力Ｆｆを要求するため操作される図示しないアクセルペダルが設けられている。ＥＣＵ１は、アクセルペダルが操作されると、アクセルペダルの操作量に応じた要求駆動力を導出する。そして、ＥＣＵ１は、導出した要求駆動力に基づいて、エンジンから出力される動力と、モータから出力される動力とを発生させ、発生させたエンジンの動力とモータの動力とを統合して車輪に伝達する。

このとき、エンジンから出力される動力は、スロットルのスロットル開度を調整することにより制御される。スロットルは、スロットルアクチュエータ３５によってスロットル開度が可変する。このスロットルアクチュエータ３５は、例えば、サーボモータが用いられ、図１に示すようにＥＣＵ１に接続される。よって、ＥＣＵ１は、スロットルアクチュエータ３５を制御することにより、エンジンから出力される動力を制御して、車両１０の駆動力Ｆｆを制御可能となっている。

また、モータ３６から出力される動力は、モータ３６に供給される電力を調整することにより制御される。このモータ３６は、図１に示すようにＥＣＵ１に接続される。よって、ＥＣＵ１は、モータ３６を制御することにより、モータ３６から出力される動力を制御して、車両１０の駆動力Ｆｆを制御可能となっている。

ＰＢＣ制御において制御される上記のばね上制振アクチュエータ３１は、上記したスロットルアクチュエータ３５及びモータ３６等を含む構成となっている。なお、車両１０が、動力源としてエンジンのみを搭載する車両である場合には、ばね上制振アクチュエータ３１としてのモータ３６を省いた構成となる。

次に、図２を参照し、ばね上振動時における車両１０の挙動と、ＰＢＣ制御とについて説明する。走行路を走行する車両１０に対し、路面外乱が与えられると、車両１０には、車体を含むばね上部材１５に、車両１０のピッチ方向における振動が発生する。車両１０のピッチ方向における振動は、ばね上部材１５の重心Ｃｇを通ると共に車両１０の左右方向に延びる軸を回転軸として、この回転軸回りにばね上部材１５が搖動することで発生する。つまり、ばね上部材１５には、重心Ｃｇを中心として、所定の回転量（角度θ）分だけ回転するピッチモーメントが発生する。ここで、ばね上部材１５の回転量は、車両１０の中立位置からの回転量となっている。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車両１０の回転位置となっている。よって、ばね上部材１５の回転量は、中立位置からの回転角であるピッチ角θとなっている。

ＰＢＣ制御では、ばね上部材１５のピッチ方向における回転量を相殺するように、車両１０に制駆動力Ｆｂを発生させることにより、ピッチモーメントに対向するアンチピッチモーメントを変化させることができる。よって、ＰＢＣ制御では、ばね上部材１５をピッチ方向に所定の回転量を回転させることで、車両１０のピッチ方向における振動を積極的に抑制することが可能となる。

このＰＢＣ制御では、ばね上部材１５の進行方向の前方側が沈み込み、後方側が浮き上がるようにピッチモーメントが発生する場合、アンチピッチモーメントを発生させるべく、制駆動力Ｆｂがマイナス側となるように、すなわち、車両１０の駆動力Ｆｆに制駆動力Ｆｂが加算されるように制御される。一方で、ＰＢＣ制御では、ばね上部材１５の進行方向の前方側が浮き上がり、後方側が沈み込むようにピッチモーメントが発生する場合、アンチピッチモーメントを発生させるべく、制駆動力Ｆｂがプラス側となるように、すなわち、車両１０の駆動力Ｆｆから制駆動力Ｆｂが減算されるように制御される。

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及びピッチレートジャイロ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。ピッチレートジャイロ４４は、車両１０のピッチレートを検出する。車両１０のピッチレートとは、ばね上部材１５のピッチ角θの時間微分値に相当し、ピッチ角θの変化速度（ピッチ角速度）に相当する。つまり、ピッチレートが大きい場合には、車両１０のばね上部材１５のピッチ方向における挙動変化が大きく、一方で、ピッチレートが小さい場合には、車両１０のばね上部材１５のピッチ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及び車両１０の駆動力等を制御する。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、車両１０の駆動力を制御するばね上制振制御部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の減衰力及び車両１０の駆動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、検出されたピッチ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のピッチ方向における振動周波数（ピッチ振動周波数）がある。

サスペンション制御部５１は、ピッチ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、ばね上制振制御部５２は、ピッチレートを含む各種検出結果に基づいて、ＰＢＣ制御を実行する。ＰＢＣ制御は、車両１０のピッチ方向における振動を減衰させるにあたり、アンチピッチ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る。

次に、図３及び図４を参照して、ＰＢＣ制御における応答性について説明する。ＰＢＣ制御において制御されるばね上制振アクチュエータ３１は、その応答に関する周波数特性が、図３及び図４に示す応答周波数となっている。図３に示すゲイン線図を見ると、ばね上制振アクチュエータ３１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４に示す位相線図を見ると、ばね上制振アクチュエータ３１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、ばね上制振アクチュエータ３１の応答上限周波数（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、応答上限周波数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上限周波数ｆｘとしたのは、例えば、ばね上制振アクチュエータ３１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、後述するバンドパスフィルタ５３ａを用いる場合、バンドパスフィルタ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、ＰＢＣ制御では、ばね上制振アクチュエータ３１の応答周波数が、応答上限周波数ｆｘ以下となる低周波帯域であれば、ばね上制振アクチュエータ３１が正常に応答可能である。

また、ばね上制振アクチュエータ３１の応答周波数を、応答下限周波数ｆｙよりも小さくすると、制駆動力Ｆｂによる車両１０の加減速が大きくなり、車両１０の乗り心地に違和感を生じさせる。このように、ＰＢＣ制御では、ばね上制振アクチュエータ３１の応答周波数が、応答下限周波数ｆｙ以上となる低周波帯域であれば、乗り心地を損ねることなく、ばね上制振アクチュエータ３１による車両１０の制駆動力Ｆｂを発生させることができる。

このため、実施形態１において、ＥＣＵ１は、ピッチ振動周波数に基づいて、ＰＢＣ制御を実行する場合、応答下限周波数ｆｙ以上で応答上限周波数ｆｘ以下となるピッチ振動周波数の低周波帯域（低周波振動）において、ＰＢＣ制御をアクティブ制御する。言い換えれば、ＥＣＵ１は、ピッチ振動周波数に基づいて、ＰＢＣ制御を実行する場合、応答限界周波数ｆｘよりも大きいピッチ振動周波数の高周波帯域（高周波振動）において、ＰＢＣ制御のアクティブ制御を制限する。

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、ピッチ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、実施形態１において、ＥＣＵ１は、ピッチ振動周波数に基づいて、ＡＶＳ制御を実行する場合、応答上限周波数ｆｘよりも大きいピッチ振動周波数の高周波帯域において、ＡＶＳ制御を実行する。言い換えれば、ＥＣＵ１は、ピッチ振動周波数に基づいて、ＡＶＳ制御を実行する場合、応答上限周波数ｆｘ以下となるピッチ振動周波数の低周波帯域（低周波振動）において、ＡＶＳ制御を制限する。

このように、ＥＣＵ１は、応答下限周波数ｆｙ以上で応答上限周波数ｆｘ以下の低周波帯域となるピッチ振動周波数に基づいてＰＢＣ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ピッチ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、ピッチ振動周波数に基づいて、ＰＢＣ制御及びＡＶＳ制御を実行することから、ピッチ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、バンドパスフィルタ５３ａ及びハイパスフィルタ５３ｂとを有している。

バンドパスフィルタ５３ａは、ピッチ振動周波数のうち、低周波帯域となるピッチ振動周波数を通過させる一方で、高周波帯域となるピッチ振動周波数を除去する。図５のゲイン線図に示すように、バンドパスフィルタ５３ａの周波数特性は、応答下限周波数ｆｙ及び応答上限周波数ｆｘがカットオフ周波数となっており、応答上限周波数ｆｘは、ピッチ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、バンドパスフィルタ５３ａは、応答下限周波数ｆｙ以上で応答上限周波数Ｆｘ以下となる低周波帯域が、ゲインが０（ｄＢ）から−３（ｄＢ）の範囲となっている。また、バンドパスフィルタ５３ａは、応答下限周波数ｆｙよりも小さい極低周波帯域と、応答上限周波数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、ピッチ振動周波数のうち、低周波帯域となるピッチ振動周波数を除去する一方で、高周波帯域となるピッチ振動周波数を通過させる。図６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、応答上限周波数ｆｘがカットオフ周波数となっており、ピッチ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、応答上限周波数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、応答上限周波数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７を参照して、ＥＣＵ１のＡＶＳ制御及びＰＢＣ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及びピッチレートジャイロ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のピッチ方向におけるピッチレート（の推定値）を、車両状態量として演算して導出する（ステップＳ１）。ＥＣＵ１は、導出したピッチレートからピッチ振動周波数を導出し、このピッチ振動周波数を、バンドパスフィルタ５３ａを通過させることで、低周波帯域のピッチ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、高周波帯域のピッチ振動周波数に分離する。これにより、ＥＣＵ１は、ピッチ振動周波数を、低周波帯域と高周波帯域とに振り分けることで、低周波帯域のピッチ振動周波数に対応するピッチレートと、高周波帯域のピッチ振動周波数に対応するピッチ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ピッチレートに基づいてＡＶＳ制御を実行し、車両１０のピッチ方向における振動を減衰させる（ステップＳ３：ＡＶＳピッチ減衰制御）。ここで、車両１０は、ピッチ方向に振動すると、車体を含むばね上部材１５の重心位置Ｃｇがピッチ方向に変動する。一方で、ＡＶＳ制御を実行して車両１０のピッチ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のピッチ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、ピッチ方向におけるばね上部材１５の重心位置Ｃｇ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のピッチ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、ばね上制振制御部５２において、振り分けた低周波帯域のピッチレートに基づいてＰＢＣ制御を実行し、車両１０のピッチ方向における振動を減衰させる（ステップＳ６：ＰＢＣピッチ減衰制御）。ＥＣＵ１は、ＰＢＣ制御を実行すると、各種センサの検出結果に基づいて、ピッチ方向におけるばね上部材１５の重心位置Ｃｇの変動を抑制するための目標アンチピッチモーメントを演算する。この後、ＥＣＵ１は、目標アンチピッチモーメントに基づいて、ばね上制振アクチュエータ３１を制御する。ここで、ばね上制振アクチュエータ３１として、スロットルアクチュエータ３５を制御する場合、ＥＣＵ１は、目標アンチピッチモーメントに基づいて、サーボモータであるスロットルアクチュエータ３５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、スロットルアクチュエータ３５を動作させる。これにより、ＥＣＵ１は、車両１０の駆動力により目標アンチピッチモーメントを発生させることで、車両１０のピッチ方向における振動を減衰させることができる。なお、ステップＳ７では、ばね上制振アクチュエータ３１として、モータ３６を制御してもよく、この場合、ＥＣＵ１は、目標アンチピッチモーメントに基づいて、モータ３６から出力される動力を制御する。同様に、ステップＳ７では、ばね上制振アクチュエータ３１として、スロットルアクチュエータ３５及びモータ３６を制御してもよい。

ここで、図８を参照して、ＰＢＣ制御について具体的に説明する。ＥＣＵ１は、ステップＳ１において、ピッチレート（の推定値）を導出すると、ステップＳ２において、バンドパスフィルタ５３ａにより、低周波帯域となるピッチレートを振り分ける。そして、ＥＣＵ１は、ステップＳ６において、ピッチレートに基づいて、車両１０のピッチ方向における減衰力として要求される要求アンチピッチモーメントを算出する。ここで、車両１０のピッチ方向における減衰力は、ピッチレートと所定の減衰係数（スカイフックゲイン）とを所定の運動方程式に基づいて演算することで、要求アンチピッチモーメントとして算出される。ＥＣＵ１は、算出された要求アンチピッチモーメント（目標アンチピッチモーメント）を目標としてＰＢＣ制御する。ここで、要求アンチピッチモーメントは、要求制駆動力とばね上部材１５の重心位置Ｃｇの高さとの積であることから、ＥＣＵ１は、算出された要求アンチピッチモーメントに対して、ばね上部材１５の重心位置Ｃｇの高さを除算することで、要求制駆動力を導出する。ＥＣＵ１は、要求制駆動力を導出すると、アクセルペダルの操作量に応じた要求駆動力を要求制駆動力で補正する。つまり、ＥＣＵ１は、図２に示すように要求駆動力Ｆｆから要求制駆動力Ｆｂを減算することにより、補正された要求駆動力（車両１０の前後方向における車輪の前後力）を導出する。

この後、ＥＣＵ１は、補正された要求駆動力と車輪のタイヤ径とに基づいて、要求トルクを算出する。なお、要求トルクは、車輪のホイールセンタ（回転中心、つまりドライブシャフト位置）周りでのトルクであり、要求駆動力とタイヤ径との積である。そして、ＥＣＵ１は、算出した要求トルクから、予め用意された要求トルクと要求スロットル開度との相関関係を示すマップＭに基づいて、要求スロットル開度を導出する。そして、ＥＣＵ１は、ステップＳ７において、導出した要求スロットル開度に基づいて、サーボモータであるスロットルアクチュエータ３５の動作量をサーボ演算する。この後、ＥＣＵ１は、ステップＳ７において、サーボ演算した動作量に基づいて、スロットルアクチュエータ３５を動作させることにより、要求スロットル開度に制御する。このように、ＥＣＵ１は、ＰＢＣ制御を実行することで、制駆動力により補正された駆動力で車輪を回転させることにより、ばね上部材１５のピッチ方向における振動を抑制することができる。

よって、ＥＣＵ１は、高周波帯域のピッチ振動周波数に対応するピッチレートに基づいてＡＶＳ制御を実行し、低周波帯域のピッチ振動周波数に対応するピッチレートに基づいてＰＢＣ制御を実行する。すなわち、ＥＣＵ１は、ピッチ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のピッチ方向における振動を減衰させる。一方で、ＥＣＵ１は、ピッチ振動周波数が低周波帯域のみである場合、ＰＢＣ制御のみを実行して、車両１０のピッチ方向における振動を減衰させる。さらに、ＥＣＵ１は、ピッチ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、高周波帯域のピッチ振動周波数と低周波帯域のピッチ振動周波数とが重畳する場合、ＡＶＳ制御及びＰＢＣ制御を実行して、車両１０のピッチ方向における振動を減衰させる。

次に、図９を参照して、実施形態１のＥＣＵ１によりＡＶＳ制御及びＰＢＣ制御を実行したときの、ピッチ振動周波数の周波数特性について説明する。なお、図９のゲイン線図において、ライン（実線）Ｌ１は、ピッチ振動周波数による振り分けを行わずに、ＡＶＳ制御及びＰＢＣ制御をそれぞれ単独で行ったときのピッチ振動周波数の周波数特性である。一方で、ライン（点線）Ｌ２は、ピッチ振動周波数による振り分けを行って、ＡＶＳ制御及びＰＢＣ制御を協調させて行ったときのピッチ振動周波数の周波数特性である。

図９に示すように、ラインＬ１とラインＬ２とは、ピッチ振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、低周波帯域において、ＡＶＳ制御及びＰＢＣ制御を単独制御したときのゲインとなるように、ＡＶＳ制御及びＰＢＣ制御を協調制御する。この場合、ラインＬ１とラインＬ２とは、ピッチ振動周波数の高周波帯域側において離れる。つまり、ピッチ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、ピッチ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ＰＢＣ制御の協調制御を実行することで、車両１０のピッチ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のピッチ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のばね上制振制御部５２により車両１０の駆動力を制御（ＰＢＣ制御）することで、車両１０のピッチ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のピッチ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、ばね上制振アクチュエータ３１の応答上限周波数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ＰＢＣ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。

なお、実施形態１では、ばね上制振アクチュエータ３１として、スロットルアクチュエータ３５及びモータ３６を適用したが、車両１０の駆動力を調整可能なものであれば、いずれのアクチュエータであってもよい。例えば、ばね上制振アクチュエータ３１として、車両１０に設けられるブレーキの制動力を調整するブレーキアクチュエータを適用してもよい。なお、ブレーキアクチュエータを制御してばね上制振制御を行う場合には、車両１０が降板路を走行することで、ブレーキペダルが操作される必要がある。

〔実施形態２〕
次に、図１０及び図１１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１０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１１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ＰＢＣ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、エンジンＥＣＵ１０２を用いてＰＢＣ制御を実行している。

実施形態２において、図１０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及びピッチレートジャイロ４４等の各種センサが接続されている。

また、エンジンＥＣＵ１０２は、車両１０に対し１つ設けられ、車両１０の駆動力をＰＢＣ制御している。つまり、エンジンＥＣＵ１０２は、車両１０の駆動力を制御する専用のＥＣＵとなっている。エンジンＥＣＵ１０２は、実施形態１のばね上制振制御部５２と、実施形態１のバンドパスフィルタ５３ａとを備えている。エンジンＥＣＵ１０２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及びピッチレートジャイロ４４等の各種センサが接続されている。このため、ＡＶＳＥＣＵ１０１とエンジンＥＣＵ１０２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１１を参照して、ＡＶＳＥＣＵ１０１のＡＶＳ制御及びエンジンＥＣＵ１０２のＰＢＣ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及びピッチレートジャイロ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のピッチ方向におけるピッチレートを、車両状態量として演算して導出する（ステップＳ１１）。ＡＶＳＥＣＵ１０１は、導出したピッチレートからピッチ振動周波数を導出し、このピッチ振動周波数を、ハイパスフィルタ５３ｂを通過させ、高周波帯域のピッチ振動周波数に振り分けることで、高周波帯域のピッチ振動周波数に対応するピッチレートに振り分ける（ステップＳ１２）。これにより、ＡＶＳＥＣＵ１０１は、高周波帯域のピッチ振動周波数に対応するピッチレートを取得する。

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ピッチレートに基づいてＡＶＳ制御を実行し、車両１０のピッチ方向における振動を減衰させる（ステップＳ１３：ＡＶＳピッチ減衰制御）。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、エンジンＥＣＵ１０２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及びピッチレートジャイロ４４等の各種センサから検出信号が入力される。エンジンＥＣＵ１０２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のピッチ方向におけるピッチレートを、車両状態量として演算して導出する（ステップＳ２１）。エンジンＥＣＵ１０２は、導出したピッチレートからピッチ振動周波数を導出し、このピッチ振動周波数を、バンドパスフィルタ５３ａを通過させ、低周波帯域のピッチ振動周波数に振り分けることで、低周波帯域のピッチ振動周波数に対応するピッチレートに振り分ける（ステップＳ２２）。これにより、エンジンＥＣＵ１０２は、低周波帯域のピッチ振動周波数に対応するピッチレートを取得する。

続いて、エンジンＥＣＵ１０２は、ばね上制振制御部５２において、振り分けた低周波帯域のピッチレートに基づいてＰＢＣ制御を実行し、車両１０のピッチ方向における振動を減衰させる（ステップＳ２３：ＰＢＣピッチ減衰制御）。なお、エンジンＥＣＵ１０２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のピッチ方向における高周波振動を制振することができる。また、車両１０の駆動力を制御する専用のＥＣＵであるエンジンＥＣＵ１０２を用いて、車両１０のばね上制振制御（ＰＢＣ制御）することで、車両１０のピッチ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及びエンジンＥＣＵ１０２を用いた構成であっても、車両１０のピッチ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、バンドパスフィルタ５３ａ及びハイパスフィルタ５３ｂを用いて、ピッチ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、バンドパスフィルタ５３ａ及びハイパスフィルタ５３ｂの他、ロー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、ピッチ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、ピッチ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、バンドパスフィルタ５３ａ及びハイパスフィルタ５３ｂを用いて、ピッチ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、ピッチ振動周波数を導出することなく、検出したピッチ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、車両のピッチ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
２１ サスペンション
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 ばね上制振アクチュエータ
３５ スロットルアクチュエータ
３６ モータ
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 ピッチレートジャイロ
５１ サスペンション制御部
５２ ばね上制振制御部
５３ａ バンドパスフィルタ
５３ｂ ハイパスフィルタ
１０１ ＡＶＳＥＣＵ
１０２ エンジンＥＣＵ

Claims (1)

1. 車両のばね上部材とばね下部材とを接続するスプリングの振動を減衰させるショックアブソーバを制御する車両制御装置において、
   前記車両のピッチ方向における振動を検出して得られるピッチ振動周波数を、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ピッチ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ピッチ振動周波数に基づいて、前記車両の車輪で発生させる制駆動力を可変させて、前記ばね上部材の前記ピッチ方向における振動を減衰させるばね上制振制御部と、を備え、
   前記設定周波数は、前記制駆動力を可変させるために作動するばね上制振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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