JP2016107862A

JP2016107862A - 車両制御装置

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Publication number: JP2016107862A
Application number: JP2014247855A
Authority: JP
Inventors: 延慶劉; Nobunori Ryu
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-12-08
Filing date: 2014-12-08
Publication date: 2016-06-20
Anticipated expiration: 2034-12-08
Also published as: JP6252456B2

Abstract

【課題】より適切な制振制御を行うことができる車両制御装置を提供すること。【解決手段】車両の各車輪の車輪速度を取得する車輪速度取得手段と、前記各車輪に取り付けられているタイヤの動特性を示す量を記憶する記憶手段と、前記車輪のうち駆動輪に付与される駆動トルクを取得する駆動トルク取得手段と、少なくとも、前記車輪速度の微分値と、前記タイヤの動特性を示す量と、前記駆動トルクとに基づいて前記車両のバネ上の上下方向の加速度を推定する推定手段と、前記推定したバネ上の上下方向の加速度に基づいて前記車両のバネ上振動を抑制する制振制御を実行する制振手段と、を備える車両制御装置。【選択図】図２

Description

本発明は、車両制御装置に関する。

従来、電子制御サスペンション装置において、車輪速度から上下方向の加速度を抽出し、上下方向加速度から周波数の低いバネ上共振周波数成分と、周波数の高い不快周波数成分とを抽出し、ノイズ除去手段によって不快周波数成分を適宜フィルタリングまたは通過して、バネ上共振周波数成分と共に車両のサスペンションの特性変更に用いる技術が開示されている（特許文献１参照）。この電子制御サスペンション装置によれば、ノイズ成分は適宜除去しつつ制御に必要な不快周波数成分は通過させることができるので、車輪速度信号にノイズ成分が含まれていても、ノイズ成分に影響されず、精密な制御を可能とし、乗り心地の悪化を防止することができるとされている。

また、電子制御サスペンション制御装置において、車両の挙動を表す車両モデルに、車輪速センサが検出した車輪速変動に基づいた車両の基本入力量を入力することにより車両の状態量を算出し、算出された状態量に基づいて減衰力可変ダンパの減衰力を制御する技術が開示されている。この技術において、車輪速センサの検出値が、車体速に基づく推定車輪速に対して所定値以上乖離したことをもってスリップ状態と判定された場合、車輪速センサが検出した車輪速変動に基づく制御を抑制している（特許文献２参照）。このサスペンション制御装置によれば、サスペンションに設定されたキャスター角にかかわらず、ダンパの減衰力制御に供される車両の状態量を高精度に算出することができ、車輪がスリップしたときにも車両挙動の安定性を維持できるとされている。

また、車両の振動を抑制する車両制振制御装置として、動力源を制御し車両のバネ上振動を抑制するバネ上制振制御を実行する車両制振制御装置が開示されている（特許文献３参照）。

特開平１１−３４６３１号公報特開２０１４−８８８４号公報特開２０１１−１７３０３号公報

ところで、運転者の操縦安定性や車両の乗り心地の向上等のためには、より適切な制振制御が求められている。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、より適切な制振制御を行うことができる車両制御装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る車両制御装置は、車両の各車輪の車輪速度を取得する車輪速度取得手段と、前記各車輪に取り付けられているタイヤの動特性を示す量を記憶する記憶手段と、前記車輪のうち駆動輪に付与される駆動トルクを取得する駆動トルク取得手段と、少なくとも、前記車輪速度の微分値と、前記タイヤの動特性を示す量と、前記駆動トルクとに基づいて前記車両のバネ上の上下方向の加速度を推定する推定手段と、前記推定したバネ上の上下方向の加速度に基づいて前記車両のバネ上振動を抑制する制振制御を実行する制振手段と、を備えることを特徴とする。
このように、車輪速度の微分値と、タイヤの動特性と、駆動トルクとに基づいて車両のバネ上の上下方向の加速度をより高精度に推定し、これに基づいて車両のバネ上振動を抑制する制振制御を実行することで、より適切な制振制御を行うことができる。

本発明の一態様に係る車両制御装置は、前記車両の車体と前記各車輪とを連結するサスペンション機構のストローク加速度を取得するストローク加速度取得手段をさらに備え、前記推定手段は、さらに前記ストローク加速度に基づいて前記車両のバネ上の上下方向の加速度を推定することを特徴とする。
このように、さらにストローク加速度に基づいて車両のバネ上の上下方向の加速度をより一層高精度に推定し、これに基づいて車両のバネ上振動を抑制する制振制御を実行することで、より一層適切な制振制御を行うことができる。

本発明の一態様に係る車両制御装置は、前記車両のバネ上の上下方向加速度は、前記駆動トルクに基づいて算出される前後方向加速度と、前記車輪速度の微分値との線形和を時間積分し、これを前記タイヤの動特性を示す量で除算したものに比例することを特徴とする。
このようにバネ上の上下方向加速度を規定することで、より適切にバネ上の上下方向加速度を求めることができる。

本発明の一態様に係る車両制御装置は、前記車輪速度の微分値は、前記車輪の良路における速度一定の場合の車輪半径と、前記車輪の車輪回転角速度の時間変動量を時間微分したものとの積で表されることを特徴とする。
このように車輪速度の微分値を表すことで、より適切に車輪速度の微分値を表すことができる。

本発明の一態様に係る車両制御装置は、前記タイヤの動特性を示す量は、前記車輪の接地荷重の変化に対する転がり半径の変化率を示す量であることを特徴とする。
このようなタイヤの動特性を用いることで、より適切にタイヤの動特性を表すことができる。

本発明によれば、車輪速度の微分値と、タイヤの動特性と、駆動トルクとに基づいて車両のバネ上の上下方向の加速度をより高精度に推定し、これに基づいて車両のバネ上振動を抑制する制振制御を実行するので、より適切な制振制御を行うことができるという効果を奏する。

図１は、実施の形態１に係る車両制御装置が適用された車両の概略構成例を示す図である。図２は、実施の形態１に係る車両制御装置の機能構成例を制御ブロックの形式で示した模式図である。図３は、実施の形態１に係る車両制御装置において抑制される車体振動の状態変数、および車両制御装置において仮定される車体振動の力学的運動モデルの一例を説明する図である。図４は、実施の形態１に係る車両制御装置においてバネ上の上下方向の加速度を推定する際に使用するモデルを説明する図である。図５は、タイヤの動特性の一例を説明する図である。図６は、実施の形態１に係る車両制御装置の実施例１と比較例との比較結果を示す図である。図７は、実施の形態２に係る車両制御装置の機能構成例を制御ブロックの形式で示した模式図である。図８は、実施の形態２に係る車両制御装置においてバネ上の上下方向の加速度を推定する際に使用するストローク加速度についてのモデルを説明する図である。図９は、実施の形態２に係る車両制御装置の実施例２と比較例とを示す図である。

以下に、図面を参照して本発明に係る車両制御装置の実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る車両制御装置が適用された車両の概略構成例を示す図である。車両制御装置１は、走行用動力源として動力源２１を搭載した車両１０に適用される。なお、図１に例示する車両１０は、動力源２１として、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、ＬＰＧエンジンなどのエンジンを用いるものとして説明するが、動力源２１は、モータなどの電動機でもよいし、モータなどの電動機とエンジンとを併用したものでもよい。

また、車両制御装置１が適用された車両１０は、動力源２１が車両１０の前進行方向における前側部分に搭載され、駆動輪を左右の後輪である車輪３０ＲＬ、３０ＲＲとする後輪駆動となっている。なお、車両１０の動力源２１の搭載位置は、前側部分のみに限定されるものではなく、後側部分、中央部分のいずれに搭載されても良い。また、車両１０の駆動形式は、後輪駆動のみに限定されるものではなく、前輪駆動、４輪駆動のいずれの形式であってもよい。

また、車両制御装置１は、後述する電子制御装置（ＥＣＵ：ＥｌｅｃｔｒｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）５０により構成する、すなわち、車両制御装置１をＥＣＵ５０により兼用して構成するものとして説明するが、これに限らない。車両制御装置１は、ＥＣＵ５０とは別個に構成され、ＥＣＵ５０に接続するようにしてもよい。

車両制御装置１は、動力源２１を制御し車両１０のバネ上振動を抑制するいわゆるバネ上制振制御（制振制御）を実行するものである。ここで、車両１０のバネ上振動とは、加振源を路面とし、路面の凹凸に応じて路面から車両１０の左右前輪である車輪３０ＦＬ、３０ＦＲ、左右後輪である車輪３０ＲＬ、３０ＲＲへの入力により、サスペンションを介して車両１０の車体に発生する振動のうち、例えば、１〜４Ｈｚの周波数成分の振動をいう。ここでいうバネ上制振とは、上記車両１０のバネ上振動を抑制するものである。なお、車種や車両の構成によって顕著にあらわれる周波数成分が異なり、多くの車両は１．５Ｈｚ近傍の周波数成分である。この車両１０のバネ上振動には、車両１０のピッチ方向又はバウンス方向（上下方向）あるいは両方の成分が含まれている。

車両制御装置１は、路面から車両１０の左右前輪である車輪３０ＦＬ、３０ＦＲ、左右後輪である車輪３０ＲＬ、３０ＲＲへの入力により、例えば、１〜４Ｈｚ、さらに言えば１．５Ｈｚ近傍の周波数成分の車両１０のピッチ方向又はバウンス方向の振動が生じた場合に動力源２１を制御し逆位相の駆動トルクを出力することで車輪（駆動時には、駆動輪）が路面に対して作用している「車輪トルク」（車輪と接地路面上との間に作用するトルク）を調節し上記振動を抑制する。つまり、車両制御装置１は、動力源２１の動力、すなわち駆動トルクを制御することで、駆動トルクを路面に伝達する駆動輪としての車輪３０ＲＬ、３０ＲＲにバネ上振動を抑制する車輪トルクである制振トルクを発生させる車輪トルク制御を行い、上記振動を抑制する。車両制御装置１が実行する制振制御においては、この制振トルクを車輪３０ＲＬ、３０ＲＲに作用させることによって、バネ上振動が抑制される。

これにより、車両制御装置１は、運転者の操縦安定性、乗員の乗り心地等を改善している。また、このような動力源２１が発生する動力の制御、すなわち動力制御による制振制御によれば、制振作用が比較的速やかであり、また、エネルギー効率が良いなどの利点を有する。また、動力制御による制振制御においては、制御対象が動力源の動力（駆動トルク）に集約されるので、制御の調節が比較的に容易である。

車両制御装置１が適用される車両１０は、図１に示すように、４つの車輪に加えて、運転者が操作するアクセルペダル６０と、運転者のアクセル操作による要求値、すなわちアクセルペダル６０の踏込量であるアクセルペダル踏込量θａを検出し、アクセルペダル踏込量θａに対応した電気信号をＥＣＵ５０に出力するアクセルペダルセンサ７０を有する。車両１０には、種々の公知の態様にて、運転者のアクセルペダル６０の踏込み操作であるアクセル操作に応じて車輪３０ＲＬ、３０ＲＲに駆動力を作用させる駆動装置２０が搭載される。駆動装置２０は、図示の例では、動力源２１にて発生する動力（駆動トルク）が変速機（例えば、トルクコンバータなどを含む）２２、差動歯車装置２３等を介して、車輪３０ＲＬ、３０ＲＲへ伝達されるよう構成されている。さらに、車両１０は、車両１０の車体と各車輪３０ＦＬ、３０ＦＲ、３０ＲＬ、３０ＲＲとをそれぞれ連結するサスペンション機構８０ＦＬ、８０ＦＲ、８０ＲＬ、８０ＲＲと、サスペンション機構８０ＦＬ、８０ＦＲ、８０ＲＬ、８０ＲＲのストローク量をそれぞれ検知するストロークセンサ９０ＦＬ、９０ＦＲ、９０ＲＬ、９０ＲＲとを備えている。なお、ここでは図示していないが、車両１０には、種々の公知の車両と同様に前輪又は前後輪の舵角を制御するためのステアリング装置が設けられる。

駆動装置２０の作動は、車両制御装置１として兼用されるＥＣＵ５０により制御される。ＥＣＵ５０は、種々の公知の形式の、双方向コモン・バスにより相互に連結されたＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよび入出力ポート装置を有するマイクロコンピュータおよび駆動回路を含んでいてよい。ＥＣＵ５０には、車輪３０ＦＬ、３０ＦＲ、３０ＲＬ、３０ＲＲに搭載された車輪速センサ４０ＦＬ、４０ＦＲ、４０ＲＬ、４０ＲＲからの車輪速度ＶｗＦＬ、ＶｗＦＲ、ＶｗＲＬ、ＶｗＲＲを表す信号と、ストロークセンサ９０ＦＬ、９０ＦＲ、９０ＲＬ、９０ＲＲからのストローク量ＳＦＬ、ＳＦＲ、ＳＲＬ、ＳＲＲを表す信号とが入力され、これによりＥＣＵ５０はこれらの車輪速度およびストローク量を取得する。また、ＥＣＵ５０には、車両１０の各部に設けられたセンサからのエンジン回転速度（動力源２１の出力回転速度であり、動力源２１がモータであれば、モータの出力軸の回転速度）Ｅｒ、変速機２２の出力回転速度Ｄｒ、アクセルペダル踏込量θａ、動力源２１の運転環境に対応するパラメータとして、動力源２１がガソリンエンジンであれば冷却水温度、吸入空気温度、吸入空気圧、大気圧、スロットル開度、燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期など（動力源２１がモータであれば供給電流量、バッテリの蓄電状態ＳＯＣ（ＳｔａｔｅｏｆＣｈａｒｇｅ）など）、車両１０に設けられた不図示のシフトポジション装置のシフトポジション、変速機２２が複数のギヤ段を有するものであれば変速機２２のギヤ段等の信号が入力される。なお、ＥＣＵ５０は、上記以外に、本実施の形態１の車両１０において実行されるべき各種制御に必要な種々のパラメータを得るための各種検出信号が入力される。

ＥＣＵ５０は、図２に示すように、例えば、動力源２１の作動、特に動力源２１が発生する動力をドライバ要求トルクＴｅなどに基づいて制御することで駆動制御装置としても機能する車両制御装置１と、各輪に制動力を発生する制動装置１００の作動を制御する制動制御装置２とを含んで構成される。車両制御装置１は、駆動制御部３と、車両制振制御部４とを含んで構成されている。なお、本実施の形態１では、駆動力制御装置を車両制御装置１により兼用して構成するものとして説明するが、これに限定されるものではなく、駆動力制御装置とＥＣＵ５０とを別個に構成し、駆動力制御装置をＥＣＵ５０に接続するようにして構成してもよい。また、制動制御装置２も同様に個別に構成し、制動制御装置２をＥＣＵ５０に接続するように構成しても良い。

制動制御装置２は、図２に示すように、各車輪３０ＦＬ、３０ＦＲ、３０ＲＬ、３０ＲＲが所定量回転する毎に逐次的に生成されるパルス形式の電気信号が各車輪速センサ４０ＦＬ、４０ＦＲ、４０ＲＬ、４０ＲＲから入力される。制動制御装置２は、この逐次的に入力されるパルス信号の到来する時間間隔を計測することにより各車輪回転速度ωｉ（ｉ＝ＦＬ、ＦＲ、ＲＬ、ＲＲ）を算出し、これに車輪半径Ｒを乗ずることにより、各車輪速度Ｖｗｉを算出する。制動制御装置２は、本実施の形態１では、各車輪３０ＦＬ、３０ＦＲ、３０ＲＬ、３０ＲＲにそれぞれ対応する車輪速度ＶｗＦＬ、ＶｗＦＲ、ＶｗＲＬ、ＶｗＲＲの平均値Ｒ・ωを車両制御装置１（本実施の形態１では、車両制振制御部４）に出力する。なお、車輪回転速度から車輪速度への演算は、車両制御装置１にて行われてもよい。その場合、車輪回転速度が制動制御装置２から車両制御装置１に出力される。車輪回転速度から車輪速度への演算については後に詳述する。

また、制動制御装置２は、種々の公知のＡＢＳ制御、ＶＳＣ（ＶｅｈｉｃｌｅＳｔａｂｉｌｉｔｙＣｏｎｔｒｏｌ）、ＴＲＣ（ＴｒａｃｔｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌ）といった自動制動制御、すなわち、車輪３０ＦＬ、３０ＦＲ、３０ＲＬ、３０ＲＲと路面との間の摩擦力（車輪３０ＦＬ、３０ＦＲ、３０ＲＬ、３０ＲＲの前後力と横力とのベクトル和）が過大になり限界を越えることを抑制し、あるいは、かかる車輪３０ＦＬ、３０ＦＲ、３０ＲＬ、３０ＲＲの摩擦力がその限界を超えることに起因する車両１０の挙動の悪化を抑制するべく車輪上の前後力又はスリップ率を制御するものであってもよく、あるいは、ＡＢＳ制御、ＶＳＣ、ＴＲＣの車輪３０ＦＬ、３０ＦＲ、３０ＲＬ、３０ＲＲのスリップ率制御に加えてステアリング制御等を含めて車両１０の挙動の安定化を図るＶＤＩＭ（ＶｅｈｉｃｌｅＤｙｎａｍｉｃｓＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＭａｎａｇｅｍｅｎｔ）であってもよい。なお、ＶＤＩＭが搭載される場合には、制動制御装置２は、ＶＤＩＭの一部を構成することとなる。

ここで、制動制御装置２は、上記自動制動制御（ＡＢＳ制御、ＶＳＣ、ＴＲＣ、ＶＤＩＭ）において、車両１０の挙動を変化させて制御、すなわち車両１０の挙動を変化させることで安定した挙動となるように積極的に制御するために、動力源２１が発生する動力を制御する場合がある。制動制御装置２は、自動制動制御に基づいて車両１０の挙動を変化させて制御するために駆動力制御を行う場合、例えば、ドライバ要求トルクＴｅを変更する。つまり、制動制御装置２は、車両挙動制御部としての機能も有する。制動制御装置２は、自動制動制御に基づいてドライバ要求トルクＴｅを変更する場合、動力源２１の駆動トルクが車両１０の挙動を安定した挙動となるように変化させることができる制動トルク修正量を駆動制御装置としても機能する車両制御装置１に出力する。ここで、制動制御装置２から車両制御装置１に出力された制動トルク修正量は、後述する要求トルク算出部３ａにおいて算出されたドライバ要求トルクＴｅに加減算される。この結果、ドライバ要求トルクＴｅが制動トルク修正量に基づいて車両１０の挙動を変化させて制御するように変更（補正、修正）され、変更された最終的な要求トルクに応じた制御指令が制御指令決定部３ｃから動力源２１に出力されることとなる。なお、制動制御装置２は、自動制動制御に基づいて車両１０の挙動を変化させて制御するために動力源２１が発生させる駆動トルクを制御する際に、アクセルペダル踏込量θａを算出しても良い。この場合は、算出されたアクセルペダル踏込量θａが車両制御装置１の要求トルク算出部３ａへ出力される。

車両制御装置１は、図２に示すように、駆動制御装置として、車両１０に対する運転者からの駆動要求に応じた値としてのアクセルペダル踏込量θａに基づいて、運転者の要求する駆動装置２０の動力源２１の駆動トルクであるドライバ要求トルク（要求駆動力に応じたトルク）Ｔｅを決定する。そして、車両制御装置１は、このドライバ要求トルクＴｅを制御の基本として種々の変更（補正、修正）がなされた最終的な要求トルクに基づいて動力源２１に制御指令を出力する。駆動装置２０の動力源２１に出力される制御指令は、制御対象である動力源２１の駆動トルクを最終的な要求トルクに調節するために、言い換えれば、後述する車輪３０ＲＬ、３０ＲＲに作用する制振トルクを調節するために、この動力源２１に入力する操作量を含んだ指令である。制御指令に含まれる動力源２１の操作量は、例えば、動力源２１がガソリンエンジンであれば最終的な要求トルクに応じたスロットル開度や点火時期、動力源２１がディーゼルエンジンであれば最終的な要求トルクに応じた燃料噴射量、動力源２１がモータであれば最終的な要求トルクに応じた供給電流量などである。

そして、車両制御装置１では、動力源２１の駆動トルクを制御することによる車両１０のピッチ方向の振動やバウンス方向の振動を抑制する制御、すなわちバネ上振動を抑制する制御である制振制御を実行すべく、運転者によって要求される駆動トルクであるドライバ要求トルクＴｅが制振制御の制御量である制振トルク、さらに言えば、制振制御で要求される車輪トルクである制振トルクに基づいて修正され、あるいは、ドライバ要求トルクＴｅに応じた制御指令が制振トルクに応じた制振制御指令に基づいて修正され、その修正された最終要求トルクに対応する制御指令が駆動装置２０の動力源２１に出力される。

駆動制御部３は、要求トルク算出部３ａと、加算器３ｂと、制御指令決定部３ｃとを含んで構成されている。要求トルク算出部３ａは、公知の任意の手法によりアクセルペダル踏込量θａに基づいてドライバ要求トルクＴｅを算出するものである。加算器３ｂは、要求トルク算出部３ａにより算出されたドライバ要求トルクＴｅを車両制振制御部４により算出された制振制御の制御量である制振トルクに応じた制振トルク修正量Ｔｘで補正する、すなわち、要求トルク算出部３ａにより算出されたドライバ要求トルクＴｅを制振トルクに基づいて補正するものである。制御指令決定部３ｃは、ドライバ要求トルクＴｅを制振トルクに応じた修正量Ｔｘにより修正した最終要求トルクに対応した動力源２１の制御指令を生成し、生成された制御指令を動力源２１の図示しない各制御器に出力するものである。つまり、駆動制御部３は、アクセルペダル踏込量θａを要求トルク算出部３ａにてドライバ要求トルクＴｅに換算した後、加算器３ｂにてドライバ要求トルクＴｅを制振トルクに基づいて修正（補正）して最終要求トルクを算出し、この最終要求トルクを制御指令決定部３ｃにて駆動装置２０への制御指令に変換し、この制御指令を駆動装置２０に出力する。

車両制振制御部４は、動力源２１を制御し車両１０のバネ上振動を抑制する制振制御を実行するための制振制御の制御量である制振トルクに応じた制振トルク修正量Ｔｘを設定するものである。

この車両制振制御部４においては、（１）車輪において路面との間に作用する力による車輪の車輪トルクの取得、（２）ピッチ／バウンス振動状態量の取得、（３）ピッチ／バウンス振動状態量を抑制する車輪トルクの修正量の算出とこれに基づく要求トルク又は制御指令の修正が実行される。本実施の形態１の車両制御装置１は、（１）−（３）の処理動作において実現される。

車両１０において、例えば、運転者のアクセル操作、すなわち運転者の駆動要求に基づいて駆動装置２０が作動して車輪トルクの変動が生ずると、図３（ａ）に例示されている車両１０の車体において、車体の重心Ｃｇの鉛直方向（ｚ方向）のバウンス振動（バウンス方向の振動）と、車体の重心周りのピッチ方向（θ方向）のピッチ振動（ピッチ方向の振動）が発生しうる。また、車両１０の走行中に路面の凹凸に応じて路面から車両１０の車輪３０ＦＬ、３０ＦＲ、３０ＲＬ、３０ＲＲへの入力により外力またはトルク（外乱）が作用すると、その外乱が車両１０に伝達され、やはり車体にピッチ／バウンス振動が発生しうる。

そこで、車両制振制御部４は、車両１０の車体のピッチ／バウンス振動の力学的運動モデルを構築し、そのモデルにおいて運転者の駆動要求に応じたドライバ要求トルクＴｅ（を車輪トルクに換算した値）と、現在の車輪トルク（の推定値）とを入力した際の車体の変位ｚ、θとその時間変化率ｄｚ／ｄｔ、ｄθ／ｄｔ、すなわち、車体振動の状態変数を算出し、モデルから得られた状態変数が０に収束するように、すなわち、ピッチ／バウンス振動を抑制できるよう駆動装置２０の動力源２１の動力制御が行われ駆動トルクが調節される（つまり、ドライバ要求トルク、あるいはドライバ要求トルクに応じた制御指令が修正される）。

車両制振制御部４は、図２に示すように、フィードフォワード制御部４ａと、フィードバック制御部４ｂと、駆動トルク変換部４ｃとを含んで構成される。ここでは、車両制振制御部４は、車両１０の車輪の車輪速度に基づいたフィードバック制御と共に車両１０に対するドライバ要求トルク（要求駆動力）に基づいたフィードフォワード制御を併用して、制振制御の制御量である制振トルクを設定する。

フィードフォワード制御部４ａは、いわゆる、最適レギュレータの構成を有し、ここでは、車輪トルク変換部４ｄと、運動モデル部４ｅと、ＦＦ二次レギュレータ部４ｆとを含んで構成される。フィードフォワード制御部４ａは、車輪トルク変換部４ｄにてドライバ要求トルクＴｅを車輪トルクに換算した値（ドライバ要求車輪トルクＴｗｏ）が車両１０の車体のピッチ／バウンス振動の運動モデル部４ｅに入力される。フィードフォワード制御部４ａは、運動モデル部４ｅにて入力されたトルクに対する車両１０の状態変数の応答が算出され、ＦＦ二次レギュレータ部４ｆにて後述する所定のゲインＫに基づいてその状態変数を最小に収束するドライバ要求車輪トルクＴｗｏの修正量として、ＦＦ系制振トルク修正量Ｕ・ＦＦが算出される。このＦＦ系制振トルク修正量Ｕ・ＦＦは、動力源２１に対するドライバ要求トルクＴｅ（要求駆動力）に基づいたフィードフォワード制御系で設定される制振制御のＦＦ制御量である。

フィードバック制御部４ｂは、いわゆる、最適レギュレータの構成を有し、ここでは、車輪トルク推定部４ｇと、フィードフォワード制御部４ａと兼用される運動モデル部４ｅと、ＦＢ二次レギュレータ部４ｈとを含んで構成される。フィードバック制御部４ｂは、車輪トルク推定部４ｇにて後述するように車輪速度の平均値Ｒ・ωに基づいて車輪トルク推定値Ｔｗが算出され、この車輪トルク推定値Ｔｗは、外乱入力として、運動モデル部４ｅへ入力される。なお、ここでは、フィードフォワード制御部４ａの運動モデル部とフィードバック制御部４ｂの運動モデル部を運動モデル部４ｅにより兼用するが、それぞれ別個に設けられていてもよい。フィードバック制御部４ｂは、運動モデル部４ｅにて入力されたトルクに対する車両１０の状態変数の応答が算出され、ＦＢ二次レギュレータ部４ｈにて後述する所定のゲインＫに基づいてその状態変数を最小に収束するドライバ要求車輪トルクＴｗｏの修正量として、ＦＢ系制振トルク修正量Ｕ・ＦＢが算出される。このＦＢ系制振トルク修正量Ｕ・ＦＢは、路面から車両１０の車輪３０ＦＬ、３０ＦＲ、３０ＲＬ、３０ＲＲへの入力による外力又はトルク（外乱）に基づいた車輪速度の変動分に応じたフィードバック制御系で設定される制振制御のＦＢ制御量である。

制振手段としての車両制振制御部４は、フィードフォワード制御部４ａによるＦＦ制御量であるＦＦ系制振トルク修正量Ｕ・ＦＦとフィードバック制御部４ｂによるＦＢ制御量であるＦＢ系制振トルク修正量Ｕ・ＦＢとが加算器４ｉに出力され、加算器４ｉにてＦＦ系制振トルク修正量Ｕ・ＦＦとＦＢ系制振トルク修正量Ｕ・ＦＢとが加算されて、制振制御におけるトータルの制御量である制振トルクが算出される。そして、この車両制振制御部４は、この制振トルクが駆動トルク変換部４ｃにて駆動装置２０の駆動トルクの単位、すなわち、ドライバ要求トルクＴｅの単位に換算した値である制振トルク修正量Ｔｘに変換される。そして、車両制振制御部４は、変換された制振トルク修正量Ｔｘが加算器３ｂに出力される。つまり、車両制御装置１は、力学的運動モデルを用いて取得された制振トルク修正量Ｔｘに基づいてドライバ要求トルクＴｅを補正し、車輪３０ＲＬ、３０ＲＲにバネ上振動を抑制する制振トルク（車輪トルク）を発生することができる最終要求トルク（駆動トルク）に変更する。

したがって、車両制御装置１は、運転者が動力源２１に要求する駆動トルクであるドライバ要求トルクＴｅと、制振制御の制御量であり制振制御で車輪３０ＲＬ、３０ＲＲに要求される車輪トルクである制振トルクに応じた制振トルク修正量Ｔｘとに基づいて、動力源２１が発生する最終要求トルクを調節することができ、これにより、車輪３０ＲＬ、３０ＲＲにドライバ要求車輪トルクを発生させた上で、バネ上振動を抑制する制振トルクを発生させることができる。つまり、車両制御装置１は、車両１０に搭載された動力源２１が発生する動力を制御することで、動力を伝達する駆動輪である車輪３０ＲＬ、３０ＲＲにバネ上振動を抑制する制振トルクを発生させる制振制御を実行し、動力源２１の出力トルク（駆動トルク）を制御して車輪３０ＲＬ、３０ＲＲの車輪トルクを変化させることで車体に発生する振動を抑制させることができる。

なお、上記の車両制御装置１は、加算器３ｂにてドライバ要求トルクＴｅを制振トルク修正量Ｔｘで修正し最終要求トルク（駆動トルク）に変更した後に、制御指令決定部３ｃにてこの最終要求トルクを実現する動力源２１の操作量（例えば、動力源２１がガソリンエンジンであれば最終的な要求トルクに応じたスロットル開度や点火時期、動力源２１がディーゼルエンジンであれば最終的な要求トルクに応じた燃料噴射量、動力源２１がモータであれば最終的な要求トルクに応じた供給電流量など）を含む制御指令に変換し駆動装置２０の動力源２１に出力するものとして説明したがこれに限らない。車両制御装置１は、例えば、加算器３ｂの前段で、ドライバ要求トルクＴｅを実現する動力源２１の操作量を含む制御指令を算出すると共に制振トルク修正量Ｔｘに応じた駆動トルクを実現する動力源２１の操作量を含む制振制御指令を算出した後に、加算器３ｂにて制御指令に含まれる動力源２１の操作量を制振制御指令に含まれる動力源２１の操作量で修正し最終制御指令に変更し、駆動装置２０の動力源２１に出力するように構成してもよい。またここでは、制振制御の制御量は、制振制御で車輪３０ＲＬ、３０ＲＲに要求される車輪トルクである制振トルクであるものとして説明したが、制振トルクを駆動装置２０の駆動トルクの単位に換算した制振トルク修正量Ｔｘであってもよいし、ドライバ要求トルクＴｅを制振トルク修正量Ｔｘで修正した最終要求トルクであってもよい。

ここで、車両制御装置１における制振制御においては、上述したように、車両１０の車体のピッチ方向およびバウンス方向の力学的運動モデルを仮定して、ドライバ要求車輪トルクＴｗｏ、車輪トルク推定値Ｔｗ（外乱）をそれぞれ入力としたピッチ方向またはバウンス方向の状態変数の状態方程式を構成する。そして、かかる状態方程式から、最適レギュレータの理論を用いてピッチ方向およびバウンス方向の状態変数を０に収束させる入力（制振トルク）を決定し、得られた制振トルクに基づいてドライバ要求トルクＴｅが補正される。

この車両制御装置１における制振制御においては、ピッチ方向またはバウンス方向の状態変数の状態方程式を構成する際に、車輪速度の微分値と、車輪に取り付けられているタイヤの動特性と、駆動トルクとに基づいて車両１０のバネ上の上下方向の加速度を推定し、推定したバネ上上下方向加速度に基づいて車両１０のバネ上振動を抑制する制振制御を実行するので、より適切な制振制御を行うことができる。

具体的には、運動モデル部４ｅは、第１ピッチ・バウンス推定部４ｅ１と、推定手段としての上下加速度演算部４ｅ２と、第２ピッチ・バウンス推定部４ｅ３と、総合ピッチ・バウンス推定部４ｅ４と、加算器４ｅ５を備えている。運動モデル部４ｅでは、第１ピッチ・バウンス推定部４ｅ１は、下記に説明する力学的運動モデルを用いてピッチ方向またはバウンス方向の状態変数の状態方程式を構成する。上下加速度演算部４ｅ２は、車輪速度の微分値と、車輪に取り付けられているタイヤの動特性と、駆動トルクとに基づいて車両１０のバネ上の上下方向の加速度を推定する。第２ピッチ・バウンス推定部４ｅ３は、上下加速度演算部４ｅ２が推定した上下方向の加速度を用いてピッチ方向またはバウンス方向の状態変数の状態方程式を構成する。総合ピッチ・バウンス推定部４ｅ４は、第１ピッチ・バウンス推定部４ｅ１が構成した状態方程式と、第２ピッチ・バウンス推定部４ｅ３が構成した状態方程式とが加算器４ｅ５により加算されて入力され、総合的な状態方程式を構成する。

車両１０の車体のバウンス方向またはピッチ方向の力学的運動モデルとして、まず、基本的な力学的運動モデルの例を説明し、次に、本実施の形態１において使用する力学的運動モデルの例を説明する。基本的な力学的モデルは、例えば、図３（ｂ）に示すように、車体を質量Ｍ_ｂおよび慣性モーメントＩの剛体Ｓとみなし、この剛体Ｓが、弾性率ｋ_ｆと減衰率ｃ_ｆの前輪サスペンションと弾性率ｋ_ｒと減衰率ｃ_ｒの後輪サスペンションにより支持されているとする（車両１０の車体のバネ上振動モデル）。この場合、車体の重心Ｃｇのバウンス方向の運動方程式（バウンス方向の力学的運動モデル）とピッチ方向の運動方程式（ピッチ方向の力学的運動モデル）は、下記の式（１ａ）、（１ｂ）により表すことができる。

上記の式（１ａ）、（１ｂ）において、Ｌ_ｆ、Ｌ_ｒは、それぞれ、重心Ｃｇから前車輪軸および後車輪軸までの距離であり、Ｒは、車輪半径であり、ｈは、重心Ｃｇの路面からの高さである。なお、式（１ａ）において、右辺第１項、第２項は、前車輪軸から、第３項、第４項は、後車輪軸からの力の成分であり、式（１ｂ）において右辺、第１項は、前車輪軸から、第２項は、後車輪軸からの力のモーメント成分である。式（１ｂ）における第３項は、駆動輪において発生している車輪トルクＴ（Ｔｗｏ、Ｔｗ）が車体の重心周りに与える力のモーメント成分である。

上記の式（１ａ）および（１ｂ）は、車両１０の車体の変位ｚ、θとその変化率ｄｚ／ｄｔ、ｄθ／ｄｔを状態変数ベクトルＸ（ｔ）として、下記の式（２ａ）に示すように、（線形システムの）状態方程式の形式に書き換えることができる。
ｄＸ（ｔ）／ｄｔ＝Ａ・Ｘ（ｔ）＋Ｂ・ｕ（ｔ）・・・（２ａ）
上記の式（２ａ）において、Ｘ（ｔ）、Ａ、Ｂは、それぞれ、以下に示す式である。

であり、行列Ａの各要素ａ１からａ４およびｂ１からｂ４は、それぞれ、上記の式（１ａ）、（１ｂ）にｚ、θ、ｄｚ／ｄｔ、ｄθ／ｄｔの係数をまとめることにより与えられ、
ａ１＝−（ｋ_ｓｆ＋ｋ_ｓｒ）／Ｍ_ｂ、
ａ２＝−（ｃ_ｆ＋ｃ_ｒ）／Ｍ_ｂ、
ａ３＝−（ｋ_ｓｆ・Ｌ_ｆ−ｋ_ｓｒ・Ｌ_ｒ）／Ｍ_ｂ、
ａ４＝−（ｃ_ｆ・Ｌ_ｆ−ｃ_ｒ・Ｌ_ｒ）／Ｍ_ｂ、
ｂ１＝−（Ｌ_ｆ・ｋ_ｓｆ−Ｌ_ｒ・ｋ_ｓｒ）／Ｉ、
ｂ２＝−（Ｌ_ｆ・ｃ_ｆ−Ｌ_ｒ・ｃ_ｒ）／Ｉ、
ｂ３＝−（Ｌ_ｆ ^２・ｋ_ｓｆ＋Ｌ_ｒ ^２・ｋ_ｓｒ）／Ｉ、
ｂ４＝−（Ｌ_ｆ ^２・ｃ_ｆ＋Ｌ_ｒ ^２・ｃ_ｒ）／Ｉ
である。また、ｕ（ｔ）は、
ｕ（ｔ）＝Ｔ
であり、上記の状態方程式（２ａ）にて表されるシステムの入力である。したがって、上記の式（１ｂ）より、行列Ｂの要素ｐ１は、
ｐ１＝ｈ／（Ｉ・Ｒ）
である。

上記の状態方程式（２ａ）において、
ｕ（ｔ）＝−Ｋ・Ｘ（ｔ）・・・（２ｂ）
とおくと、状態方程式（２ａ）は、
ｄＸ（ｔ）／ｄｔ＝（Ａ−ＢＫ）・Ｘ（ｔ）・・・（２ｃ）
となる。したがって、トルク入力がされる前には振動はないものとして、Ｘ（ｔ）の初期値Ｘ_０（ｔ）をＸ_０（ｔ）＝(０,０,０,０)と設定して、状態変数ベクトルＸ（ｔ）の微分方程式（２ｃ）を解いたときに、Ｘ（ｔ）、すなわち、バウンス方向およびピッチ方向の変位およびその時間変化率の大きさを０に収束させるゲインＫが決定されれば、バウンス・ピッチ振動を抑制する制振トルクｕ（ｔ）が決定されることとなる。

ゲインＫは、いわゆる、最適レギュレータの理論を用いて決定することができる。この理論によれば、２次形式の評価関数（積分範囲は、０から∞）
Ｊ＝∫（Ｘ^ＴＱＸ＋ｕ^ＴＲｕ）ｄｔ・・・（３ａ）
の値が最小になるとき、状態方程式（２ａ）においてＸ（ｔ）が安定的に収束し、評価関数Ｊを最小にする行列Ｋは、
Ｋ＝Ｒ^−１・Ｂ^Ｔ・Ｐ
により与えられることが知られている。ここで、Ｐは、リッカチ方程式
−ｄＰ／ｄｔ＝Ａ^ＴＰ＋ＰＡ＋Ｑ−ＰＢＲ^−１Ｂ^ＴＰ
の解である。リッカチ方程式は、線形システムの分野において知られている任意の方法により解くことができ、これにより、ゲインＫが決定される。

なお、評価関数Ｊおよびリッカチ方程式中のＱ、Ｒは、それぞれ、任意に設定される半正定対称行列、正定対称行列であり、システムの設計者により決定される評価関数Ｊの重み行列である。例えば、ここでの運動モデルの場合、Ｑ、Ｒは、

などと置いて、式（３ａ）において、ドライバ要求トルクの成分のうち、特定のもの、例えば、ｄｚ／ｄｔ、ｄθ／ｄｔ、のノルム（大きさ）をその他の成分、例えば、ｚ、θ、のノルムより大きく設定すると、ノルムを大きく設定された成分が相対的に、より安定的に収束することとなる。また、Ｑの成分の値を大きくすると、過渡特性重視、すなわち、ドライバ要求トルクの値が速やかに安定値に収束し、Ｒの成分の値を大きくすると、消費エネルギーが低減される。ここで、フィードフォワード制御部４ａに対応するゲインＫと、フィードバック制御部４ｂに対応するゲインＫを異ならせても良い。例えば、フィードフォワード制御部４ａに対応するゲインＫは、運転者の加速感に対応するゲイン、フィードバック制御部４ｂに対応するゲインＫは、運転者の手応えや応答性に対応するゲインとしても良い。

次に、本実施の形態１において第１ピッチ・バウンス推定部４ｅ１が使用する力学的運動モデルの例を説明する。本実施の形態１では、車両１０の車体のバウンス方向またはピッチ方向の力学的運動モデルとして、図３（ｃ）に示すように、図３（ｂ）の構成に加えて、前車輪および後車輪のタイヤのバネ弾性を考慮したモデル（車両１０の車体のバネ上・下振動モデル）を採用する。前車輪および後車輪のタイヤが、それぞれ、弾性率ｋ_ｔｆ、ｋ_ｔｒを有しているとすると、図３（ｃ）から理解されるように、車体の重心Ｃｇのバウンス方向の運動方程式とピッチ方向の運動方程式は、下記の式（４ａ）、（４ｂ）、（４ｃ）、（４ｄ）により表すことができる。

上記の式（４ａ）−（４ｄ）において、ｘ_ｗｆ、ｘ_ｗｒは、前車輪、後車輪のばね下変位量であり、ｍ_ｗｆ、ｍ_ｗｒは、前車輪、後車輪のばね下の質量である。式（４ａ）−（４ｄ）は、ｚ、θ、ｘ_ｗｆ、ｘ_ｗｒとその時間微分値を状態変数ベクトルとして、図３（ｂ）の場合と同様に、式（２ａ）のような状態方程式を構成する（ただし、行列Ａは、８行８列、行列Ｂは、８行１列となる）。

ここで、図２の車両制振制御部４のフィードバック制御部４ｂにおいて、外乱として入力される車輪トルクは、例えば、各車輪３０ＦＬ、３０ＦＲ、３０ＲＬ、３０ＲＲにトルクセンサを設け実際に検出するように構成してもよいが、ここでは走行中の車両１０におけるその他の検出可能な値から車輪トルク推定部４ｇにて推定された車輪トルク推定値Ｔｗが用いられる。

車輪トルク推定値Ｔｗは、例えば、各車輪に対応する車輪速センサから得られる車輪回転角速度の平均値ω又は車輪速度の平均値Ｒ・ωの時間微分を用いて、次式（５）により推定、算出することができる。
Ｔｗ＝Ｍ_ｂ・Ｒ^２・ｄω／ｄｔ・・・（５）

上記の式（５）において、Ｍ_ｂは、車両の質量であり、Ｒは、車輪半径である。すなわち、駆動輪が路面の接地個所において発生している駆動力の総和が、車両１０の全体の駆動力Ｍ・Ｇ（Ｇは、加速度）に等しいとすると、車輪トルク推定値Ｔｗは、次式（５ａ）にて与えられる。
Ｔｗ＝Ｍ_ｂ・Ｇ・Ｒ・・・（５ａ）

車両の加速度Ｇは、車輪速度Ｒ・ωの微分値より、次式（５ｂ）によって与えられる。
Ｇ＝Ｒ・ｄω／ｄｔ・・・（５ｂ）
したがって、車輪トルクは、上記の式（５）のようにして推定される。

次に、本実施の形態１における上下加速度演算部４ｅ２によるバネ上の上下方向の加速度の推定方法を説明する。

図４は、実施の形態１に係る車両制御装置においてバネ上の上下方向の加速度を推定する際に使用するモデルを説明する図である。図４（ａ）は直進車両モデル、図４（ｂ）は車輪モデルを示している。Ｖ_ｂ（ｔ）は車両１０の車体速度であり、車輪軸速度の水平量である。Ｉ_ｗは車輪３０（３０ＲＬ、３０ＲＲ）の慣性モーメントであり、Ｔは駆動トルク（制動トルクである場合も含む）であり、ω（ｔ）は車輪回転角速度であり、Ｒ（ｔ）は車輪半径であり、Ｖ_ｗ（ｔ）は車輪接地点速度、Ｆ_ｘは車輪３０と路面ＲＳの間に水平方向に働く力である。Ｆ_ｚは車輪３０と路面ＲＳとの間に垂直方向に働く力（接地荷重）である。符号Ｏは車輪回転中心軸である。なお、図４（ｂ）では路面ＲＳは悪路であって凸部があり、これにより車輪３０の半径が変化している。

車両直進モデルにおいて、運動方程式は式（６ａ）、（６ｂ）で表される。式（６ａ）、（６ｂ）から式（６ｃ）が導かれる。

一方、車輪モデルにおいて、Ｖ_ｗ（ｔ）は下記式（７ａ）で表される。また、ω（ｔ）およびその時間微分は、速度一定の場合の車輪回転角速度ω_０と車輪回転角速度の時間変動量δ_ω（ｔ）とを用いて式（７ｂ）で表される。同様に、Ｒ（ｔ）およびその時間微分は、良路（凹凸の無い路面）における速度一定の場合の車輪半径Ｒ_０と車輪半径の時間変動量δ_Ｒ（ｔ）とを用いて式（７ｃ）で表される。式（７ａ）、（７ｂ）、（７ｃ）からＶ_ｗ（ｔ）の時間微分は式（７ｄ）で表される。

さらに、車輪３０の車輪滑りを無視すると、式（６ｃ）から下記式（８ａ）が導かれる。これを式変形して式（８ｂ）とし、これに式（７ｄ）を適用すると式（８ｃ）のようになる。さらに、式（８ｃ）の微小項を無視すると式（８ｄ）となる。式（８ｄ）において、左辺は車両１０の駆動トルクをパラメータとして含む前後方向加速度を示し、（ｄδ_ω（ｔ）／ｄｔ）・Ｒ_０は車輪速度の微分値を示し、（ｄδ_Ｒ（ｔ）／ｄｔ）・ω_０は車輪３０の接地荷重変動による上下方向加速度を示す。

さらに、式（８ｄ）を変形すると下記式（９ａ）となり、これをさらに変形すると式（９ｂ）のようになる。ここで、Ｆは車輪３０の接地荷重であり、Ｆ_ｚに対応する。また、ｘ_ｂは車両１０の車体の変位量（バネ上変位量）である。従って、車両１０の車体のバネ上下方向加速度（ｄ^２ｘ_ｂ（ｔ）／ｄｔ^２）は、式（９ｃ）のように導くことができる。

ここで、（ｄδ_Ｒ（ｔ）／ｄＦ）は接地荷重の変化に対する車輪半径の変化率を示す量であり、車輪３０に取り付けられたタイヤの動特性を示す量である。すなわち、式（９ｃ）は、車両１０の車体のバネ上下方向加速度が、駆動トルクと、車輪速度の微分値と、タイヤの動特性によって表すことができることを示している。具体的には、車両のバネ上上下方向加速度は、駆動トルクを（Ｍ_ｂＲ_０）で除算して算出される前後方向加速度と、（Ｉ_ｗ／Ｍ_ｂＲ_０ ^２＋１）を係数とする車輪速度の微分値との線形和を時間積分し、これをタイヤの動特性を示す量で除算したものに比例する。そこで、上下加速度演算部４ｅ２は、式（９ｃ）を用いて、バネ上上下方向加速度を推定する。

第２ピッチ・バウンス推定部４ｅ３は、上下加速度演算部４ｅ２が推定した上下方向の加速度に基づいてピッチ・バウンスの推定を行う。この推定に使用する、車体の重心Ｃｇのバウンス方向の運動方程式とピッチ方向の運動方程式は、上記の式（４ａ）、（４ｂ）に、車両１０の車体の変位量（バネ上変位量）に関する項である−ｋ_ｓｆ・ｘ_ｂｆ、−ｃ_ｆ・（ｄｘ_ｂｆ／ｄｔ）、−ｋ_ｓｒ・ｘ_ｂｒ、−ｃ_ｒ・（ｄｘ_ｂｒ／ｄｔ）、−Ｌ_ｆ・ｋ_ｓｆ・ｘ_ｂｆ、−Ｌ_ｆ・ｃ_ｆ・（ｄｘ_ｂｆ／ｄｔ）、−Ｌ_ｒ・ｋ_ｓｒ・ｘ_ｂｒ、−Ｌ_ｒ・ｃ_ｒ・（ｄｘ_ｂｒ／ｄｔ）を追加した式、および式（９ｂ）である。なお、ｘ_ｂｆ、ｘ_ｂｒはそれぞれ前車輪側、後車輪側のバネ上変位量である。これにより、ｚ、θ、ｘ_ｗｆ、ｘ_ｗｒとその時間微分値を状態変数ベクトルとして、図３（ｂ）の場合と同様に、式（２ａ）のような状態方程式を構成する（ただし、行列Ａは、８行８列、行列Ｂは、８行１列となる）。

総合ピッチ・バウンス推定部４ｅ４は、第１ピッチ・バウンス推定部４ｅ１が構成した状態方程式と、第２ピッチ・バウンス推定部４ｅ３が構成した状態方程式とが加算して入力される。

なお、運動モデル部４ｅにおいて用いられる力学的運動モデルのパラメータは、車両制御装置１が備える記憶手段に記憶されている。車両制御装置１の記憶手段は、パラメータ、例えば、Ｍ_ｂ、Ｉ、Ｌ_ｆ、Ｌ_ｒ、ｈ、Ｒ、ｋ_ｓｆ、ｋ_ｔｆ、ｃ_ｆ、ｋ_ｓｒ、ｋ_ｔｒ、ｃ_ｒ、Ｒ_０、Ｉ_ｗなどを記憶している。また、駆動トルクは、動力源２１に取付けたトルクセンサが動力源のトルク（例えばエンジントルク）を検出し、車両制御装置１が備える駆動トルク取得手段がトルクを取得してこれに駆動系の減速比を積算して求める。また、タイヤの動特性（ｄδ_Ｒ（ｔ）／ｄＦ）については、例えば、図５に示すような、車両１０を想定した場合の荷重Ｆ_ｚとタイヤの転がり半径Ｒとの関係を示す曲線Ｌ１を予め測定しておき、この曲線Ｌ１上で車両１０を想定した場合の荷重Ｆ_ｚが点Ｐ０の値である場合は、点Ｐ０の近傍で曲線Ｌ１上の点Ｐ１、Ｐ２を取る。このとき、点Ｐ１、Ｐ２の荷重Ｆ_ｚの値の平均値が点Ｐ０の荷重Ｆ_ｚの値となるように点Ｐ１、Ｐ２を取る。そして、この２点を結んだ直線Ｌ２の傾きを（ｄδ_Ｒ（ｔ）／ｄＦ）の値として記憶しておく。なお、このように点Ｐ０の近傍の２点を取る代わりに、曲線Ｌ１を近似した関数を用いて点Ｐ０における微分係数を求め、これを（ｄδ_Ｒ（ｔ）／ｄＦ）の値として記憶しておいてもよい。また、車輪速度の微分値は、各車輪に搭載された車輪速センサ４０ＦＬ、４０ＦＲ、４０ＲＬ、４０ＲＲからの車輪速度ＶｗＦＬ、ＶｗＦＲ、ＶｗＲＬ、ＶｗＲＲを取得した上下加速度演算部４ｅ２が演算を行うことによって得ることができる。これらのパラメータは、ＦＦ系制振トルク修正量Ｕ・ＦＦおよびＦＢ系制振トルク修正量Ｕ・ＦＢを算出する際に用いられる。

車両制振制御部４における実際のバネ上制振制御においては、図２のブロック図に示されているように、運動モデル部４ｅにおいて、式（２ａ）に相当する微分方程式を解くことにより、状態変数ベクトルＸ（ｔ）が算出される。次いで、ＦＦ二次レギュレータ部４ｆ、ＦＢ二次レギュレータ部４ｈにて、上記のように状態変数ベクトルＸ（ｔ）を０又は最小値に収束させるべく決定されたゲインＫを運動モデル部４ｅの出力である状態ベクトルＸ（ｔ）に乗じた値ｕ（ｔ）、すなわち、ＦＦ系制振トルク修正量Ｕ・ＦＦおよびＦＢ系制振トルク修正量Ｕ・ＦＢが、駆動トルク変換部４ｃにおいて動力源２１のドライバ要求トルクＴｅの単位、すなわち、動力源２１の駆動トルクの単位に変換されて、加算器３ｂにおいてドライバ要求トルクＴｅが補正される。式（４ａ）および（４ｂ）で表されるシステムは、共振システムであり、任意の入力に対して状態変数ベクトルの値は、実質的にシステムの固有振動数の成分のみとなる。したがって、ｕ（ｔ）（の換算値）によりドライバ要求トルクＴｅが補正されるように構成することにより、ドライバ要求トルクＴｅのうち、システムの固有振動数の成分、すなわち、車両１０の車体においてピッチ／バウンス振動を引き起こす成分が修正され、車両１０の車体におけるピッチ／バウンス振動を抑制することとなる。運転者の駆動要求に応じたドライバ要求トルクＴｅにおいて、システムの固有振動数の成分がなくなると、動力源２１に出力されるドライバ要求トルクＴｅに応じた制御指令のうち、システムの固有振動数の成分は、−ｕ（ｔ）のみとなり、Ｔｗ（外乱）による振動が収束することとなる。

ここで、上述したように、車両制振制御部４は、フィードフォワード制御部４ａとフィードバック制御部４ｂとが運動モデル部４ｅを兼用しているものの、基本的には独立した別個の制御系として構成され、ＦＦ系制振トルク修正量とＦＢ系制振トルク修正量とをそれぞれ算出した後に、ＦＦ系制振トルク修正量とＦＢ系制振トルク修正量とを加算することで制振トルクを設定している。このため、車両制振制御部４は、実際に制振トルクを設定する前段で、フィードフォワード制御部４ａのＦＦ系制振トルク修正量、フィードバック制御部４ｂのＦＢ系制振トルク修正量に対して、それぞれ個別に上下限ガードを行ったり、補正を行ったりすることができる。また、これにより、車両１０の状況に応じてどちらか一方の制御を遮断することも容易となる。

そして、本実施形態の車両制振制御部４は、フィードフォワード制御部４ａにＦＦ制御補正部４ｋとＦＦ制御ゲイン設定部４ｌとを備え、フィードバック制御部４ｂにＦＢ制御補正部４ｍとＦＢ制御ゲイン設定部４ｎとをさらに含んで構成される。車両制振制御部４は、ＦＦ制御補正部４ｋとＦＦ制御ゲイン設定部４ｌとによってＦＦ系制振トルク修正量を補正する一方、ＦＢ制御補正部４ｍとＦＢ制御ゲイン設定部４ｎとによってＦＢ系制振トルク修正量を補正している。つまり、車両制振制御部４は、ＦＦ系制振トルク修正量に対して車両１０の状態に応じてＦＦ制御ゲインを設定しＦＦ系制振トルク修正量にこのＦＦ制御ゲインを掛けることでＦＦ系制振トルク修正量を補正し、ＦＢ系制振トルク修正量に対して車両１０の状態に応じてＦＢ制御ゲインを設定しＦＢ系制振トルク修正量にこのＦＢ制御ゲインを掛けることでＦＢ系制振トルク修正量を補正する。

ＦＦ制御補正部４ｋは、ＦＦ二次レギュレータ部４ｆの後段、加算器４ｉの前段に位置しＦＦ二次レギュレータ部４ｆからＦＦ系制振トルク修正量Ｕ・ＦＦが入力され、補正したＦＦ系制振トルク修正量Ｕ・ＦＦを加算器４ｉに出力する。ＦＦ制御補正部４ｋは、このＦＦ系制振トルク修正量Ｕ・ＦＦに対してＦＦ制御ゲイン設定部４ｌが設定するＦＦ制御ゲインＫ・ＦＦを乗算することで、ＦＦ系制振トルク修正量Ｕ・ＦＦをＦＦ制御ゲインＫ・ＦＦに基づいて補正する。そして、ＦＦ制御ゲイン設定部４ｌは、このＦＦ制御ゲインＫ・ＦＦを車両１０の状態に応じて設定する。つまり、ＦＦ二次レギュレータ部４ｆからＦＦ制御補正部４ｋに入力されたＦＦ系制振トルク修正量Ｕ・ＦＦは、ＦＦ制御ゲイン設定部４ｌによりＦＦ制御ゲインＫ・ＦＦが車両１０の状態に応じて設定されることで、ＦＦ制御補正部４ｋにて車両１０の状態に応じて補正されることとなる。なお、ＦＦ制御補正部４ｋは、ＦＦ系制振トルク修正量Ｕ・ＦＦが予め設定される上下限ガード値の範囲内となるように上下限ガードを行ってもよい。

ＦＢ制御補正部４ｍは、ＦＢ二次レギュレータ部４ｈの後段、加算器４ｉの前段に位置しＦＢ二次レギュレータ部４ｈからＦＢ系制振トルク修正量Ｕ・ＦＢが入力され、補正したＦＢ系制振トルク修正量Ｕ・ＦＢを加算器４ｉに出力する。ＦＢ制御補正部４ｍは、このＦＢ系制振トルク修正量Ｕ・ＦＢに対してＦＢ制御ゲイン設定部４ｎが設定するＦＢ制御ゲインＫ・ＦＢを乗算することで、ＦＢ系制振トルク修正量Ｕ・ＦＢをＦＢ制御ゲインＫ・ＦＢに基づいて補正する。そして、ＦＢ制御ゲイン設定部４ｎは、このＦＢ制御ゲインＫ・ＦＢを車両１０の運転状態に応じて設定する。つまり、ＦＢ二次レギュレータ部４ｈからＦＢ制御補正部４ｍに入力されたＦＢ系制振トルク修正量Ｕ・ＦＢは、ＦＢ制御ゲイン設定部４ｎによりＦＢ制御ゲインＫ・ＦＢが車両１０の運転状態に応じて設定されることで、ＦＢ制御補正部４ｍにて車両１０の運転状態に応じて補正されることとなる。なお、ＦＢ制御補正部４ｍは、ＦＢ系制振トルク修正量Ｕ・ＦＢが予め設定される上下限ガード値の範囲内となるように上下限ガードを行ってもよい。

つぎに、本発明の実施例１として、実施の形態１に基づく車両制御装置を搭載した車両を構成して走行実験を行い、車体に備えたＧセンサにより車体のバネ上加速度を測定し、車両制御装置において推定したバネ上加速度と比較した。また、比較例として、特許文献２に記載の技術によりバネ上加速度を計算する車両制御装置を搭載した車両を構成して走行実験を行い、車体に備えたＧセンサにより車体のバネ上加速度を測定し、車両制御装置において推定したバネ上加速度と比較した。

図６は、実施の形態１に係る車両制御装置の実施例１と比較例との比較結果を示す図である。図６（ａ）はバネ上加速度の実測値と、実施例１および比較例での推定値との時間変化を示す。図６（ｂ）、（ｃ）は、実施例１および比較例での推定値をそれぞれ実測値で除算した値のゲイン比と位相比との周波数分布を、縦軸を対数軸として示す。図６（ｂ）、（ｃ）に示すように、実施例１は比較例に比べてゲイン比と位相比とがゼロに近く、実測値に対して精度よく推定できていることが確認された。

（実施の形態２）
つぎに、本発明の実施の形態２に係る車両制御装置について説明する。図７は、実施の形態２に係る車両制御装置の機能構成例を制御ブロックの形式で示した模式図である。実施の形態２に係る車両制御装置１Ａは、実施の形態１に係る車両制御装置１とは、ストロークセンサ９０ＦＬ、９０ＦＲ、９０ＲＬ、９０ＲＲから、サスペンション機構８０ＦＬ、８０ＦＲ、８０ＲＬ、８０ＲＲのストローク量ＳＦＬ、ＳＦＲ、ＳＲＬ、ＳＲＲを表す信号が運動モデル部４ｅに入力され、上下加速度演算部４ｅ２は、ストローク量ＳＦＬ、ＳＦＲ、ＳＲＬ、ＳＲＲからストローク加速度を演算して取得し、ストローク加速度に基づいてバネ上上下方向加速度を推定する点で異なる。以下、この相違点について詳述し、同一の点について説明を省略する。

上下加速度演算部４ｅ２がストローク加速度に基づいてバネ上上下方向加速度を推定する方法について説明する。図８は、車両制御装置１Ａにおいてバネ上上下方向加速度を推定する際に使用するストローク加速度についてのモデルを説明する図である。図８（ａ）において、車輪３０Ｆ、３０Ｒはそれぞれ前車輪、後車輪を示す。Ｖ_ｗｆ、Ｖ_ｗｒはそれぞれ前車輪、後車輪の車輪接地点速度を示す。ｘ_ｇｆ、ｘ_ｇｒはそれぞれ前車輪、後車輪のストローク変動による水平方向の変位を示す。Ｏ_ｆ、Ｏ_ｒはそれぞれストローク変動の瞬間中心を示す。ｒ_ｇｆ、ｒ_ｇｒはそれぞれ前車輪側、後車輪側での瞬間回転中心から車輪軸までの距離を示す。θ_１ｆ、θ_１ｒはそれぞれ制動時のアンチダイブ、アンチリフトを示す。θ_２ｆ、θ_２ｒはそれぞれ駆動時のアンチリフト、アンチスクオートを示す。このとき、車輪３０Ｒについて下記式（１０ａ）、（１０ｂ）が成り立つ。

つぎに、後車輪側を用いて（ｄ^２ｘ_ｇｒ／ｄｔ^２）の求め方について説明する。図８（ｂ）において、ストロークの変化により車輪３０（３０Ｒ）が実線で示す位置Ａから破線で示す位置Ｂに変化したとする。ｒ_ｇは後輪側における瞬間回転中心から車輪軸までの距離であるが、図８（ｂ）中では後輪側を示す添え字ｒは省略してある。ｘ_ｇｒについても後輪側を示す添え字ｒは省略してｘ_ｇとしている。ｚ_ｓは水平方向におけるストローク量（車輪軸の変位）を示す。θは瞬間中心Ｏに対してストロークの変動前の車軸と変動後の車軸との成す角である。このとき、下記式（１１ａ）、（１１ｂ）が成り立つ。ここで、（ｄ^２ｚ_ｓ／ｄｔ^２）はストローク加速度である。式（１１ａ）は、（ｄ^２ｘ_ｇ／ｄｔ^２）がストローク加速度に基づいて推定できることを示す。

ここで、式（１０ａ）、（１０ｂ）を式（８ａ）に適用して式変形を行うと、式（８ｄ）の代わりに下記式（１１ｃ）が導かれる。（ｄ^２ｘ_ｇ／ｄｔ^２）の符号は、前車輪では「＋」後車輪では「−」をとる。

実施の形態２において上下加速度演算部４ｅ２がバネ上上下方向加速度を推定するときには、式（８ｄ）の代わりに式（１１ｃ）を用いて導かれる式（９ｃ）に相当する式を用いて、バネ上上下方向加速度を推定する。その後、第２ピッチ・バウンス推定部４ｅ３は、上下加速度演算部４ｅ２が推定した上下方向の加速度を用いてピッチ方向またはバウンス方向の状態変数の状態方程式を構成する。これにより、最終的に導かれるバウンス方向およびピッチ方向の変位およびその時間変化率は、ストローク量の変動も考慮したものとなるので、より適切な制振トルクが決定され、より適切な制振制御を行うことができる。

つぎに、本発明の実施例２として、実施の形態２に基づく車両制御装置を搭載した車両を構成して走行実験を行い、車体に備えたＧセンサにより車体のバネ上加速度を測定し、車両制御装置において推定したバネ上加速度と比較した。また、比較例として、特許文献２に記載の技術によりバネ上加速度を計算する車両制御装置を搭載した車両を構成して走行実験を行い、車体に備えたＧセンサにより車体のバネ上加速度を測定し、車両制御装置において推定したバネ上加速度と比較した。

図９は、実施の形態２に係る車両制御装置の実施例２と比較例との比較結果を示す図である。図９（ａ）はバネ上加速度の実測値と、実施例２および比較例での推定値との時間変化を示す。図９（ｂ）、（ｃ）は、実施例２および比較例での推定値をそれぞれ実測値で除算した値のゲイン比と位相比との周波数分布を、縦軸を対数軸として示す。図９（ｂ）、（ｃ）に示すように、実施例２は比較例に比べてゲイン比と位相比とがゼロに近く、実測値に対してより精度よく推定できていることが確認された。

なお、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

１、１Ａ車両制御装置
２制動制御装置
３駆動制御部
４車両制振制御部
４ａフィードフォワード制御部
４ｂフィードバック制御部
４ｃ駆動トルク変換部
４ｄ車輪トルク変換部
４ｅ運動モデル部
４ｅ１第１ピッチ・バウンス推定部
４ｅ２上下加速度演算部
４ｅ３第２ピッチ・バウンス推定部
４ｅ４総合ピッチ・バウンス推定部
４ｆＦＦ二次レギュレータ部
４ｇ車輪トルク推定部
４ｈＦＢ二次レギュレータ部
４ｉ加算器
４ｋＦＦ制御補正部
４ｌＦＦ制御ゲイン設定部
４ｍＦＢ制御補正部
４ｎＦＢ制御ゲイン設定部
１０車両
２０駆動装置
２１動力源
３０ＦＬ、３０ＦＲ、３０ＲＬ、３０ＲＲ車輪
４０ＦＬ、４０ＦＲ、４０ＲＬ、４０ＲＲ車輪速センサ
５０ＥＣＵ
８０ＦＬ、８０ＦＲ、８０ＲＬ、８０ＲＲサスペンション機構
９０ＦＬ、９０ＦＲ、９０ＲＬ、９０ＲＲストロークセンサ

Claims

車両の各車輪の車輪速度を取得する車輪速度取得手段と、
前記各車輪に取り付けられているタイヤの動特性を示す量を記憶する記憶手段と、
前記車輪のうち駆動輪に付与される駆動トルクを取得する駆動トルク取得手段と、
少なくとも、前記車輪速度の微分値と、前記タイヤの動特性を示す量と、前記駆動トルクとに基づいて前記車両のバネ上の上下方向の加速度を推定する推定手段と、
前記推定したバネ上の上下方向の加速度に基づいて前記車両のバネ上振動を抑制する制振制御を実行する制振手段と、
を備えることを特徴とする車両制御装置。
前記車両の車体と前記各車輪とを連結するサスペンション機構のストローク加速度を取得するストローク加速度取得手段をさらに備え、
前記推定手段は、さらに前記ストローク加速度に基づいて前記車両のバネ上の上下方向の加速度を推定する
ことを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。
前記車両のバネ上の上下方向加速度は、前記駆動トルクに基づいて算出される前後方向加速度と、前記車輪速度の微分値との線形和を時間積分し、これを前記タイヤの動特性を示す量で除算したものに比例する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の車両制御装置。
前記車輪速度の微分値は、前記車輪の良路における速度一定の場合の車輪半径と、前記車輪の車輪回転角速度の時間変動量を時間微分したものとの積で表される
ことを特徴とする請求項３に記載の車両制御装置。
前記タイヤの動特性を示す量は、前記車輪の接地荷重の変化に対する転がり半径の変化率を示す量である
ことを特徴とする請求項３または４に記載の車両制御装置。