JP4045445B2

JP4045445B2 - スタビライザ制御装置

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Publication number: JP4045445B2
Application number: JP2004034500A
Authority: JP
Inventors: 由行安井
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Aisin Corp
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2004-02-12
Filing date: 2004-02-12
Publication date: 2008-02-13
Anticipated expiration: 2024-02-12
Also published as: EP1714808A1; EP1714808B1; EP1714808A4; CN100453353C; DE602005019136D1; CN1918015A; US20070114733A1; WO2005077684A1; US7344142B2; JP2005225302A

Description

本発明は、車両のスタビライザ制御装置に関し、特に、左右車輪間に配設するスタビライザのねじり剛性を電気駆動のアクチュエータによって可変制御するスタビライザ制御装置に係る。

一般的に、車両のスタビライザ制御装置は、車両の旋回走行中にスタビライザバーの作用により適切なロールモーメントを外部から付与し、車体のロール運動を低減または抑制するように構成されている。この機能を実現するため、例えば後掲の非特許文献１には、油圧を利用して能動的に車両のロール運動を安定化するシステムが、「Dynamic Drive」として、以下のように説明されている。即ち、エンジンにより駆動されるタンデムポンプをエネルギ供給源とし、センサ信号・ＣＡＮ信号を入力とし、それらの論理的・数学的な組み合わせにより横方向運動信号が決定される。この信号に基づき、アクティブ圧を設定する比例圧力制御バルブとオイルの方向を保証する方向制御バルブが調整される。フロント・リア軸のスタビライザ用に２つの圧力センサがバルブブロックに備えられ、計測された圧力は、方向制御バルブと同様にコントロールユニットにフィードバックされる。

上記のスタビライザ制御装置は油圧を利用したものであるが、例えば下記の特許文献１には、スタビライザバーを二分割し、その半部分間に電気機械式旋回アクチュエータを設けた車両の横揺れ安定化装置が提案されている。即ち、特許文献１においては、予緊張トルクを発生するために使用される電気機械式旋回アクチュエータは、３つの基本構成要素、即ち電気機、減速歯車装置及びそれらの中間に配置されたブレーキから構成され、電気機により発生されたトルクは、減速歯車装置を介して、スタビライザの予緊張のために必要なトルクに変換され、スタビライザ半部分は、軸受を介して電気機械式旋回アクチュエータないしハウジングに直接支持され、そして他方のスタビライザ半部分は、減速歯車装置の出力側（高トルク側）と結合され、且つ軸受内に支持される構成が示されている。

特表２００２−５１８２４５号公報 Dynamic Drive. Technology. [online]. BMW Group, 2002. [retrieved on 2003-12-08]. Retrieved from the Internet: <URL:http://www.bmwgroup.com/e/0_0_www_bmwgroup_com/7_innovation/7_3_technologie/7_3_4_dynamic_drive.shtml>

前掲の非特許文献１には、「横加速度が０から０．３ｇにおいてはロール角が１００％、０．６ｇでは８０％が低減される。０．６ｇ以上では、Dynamic Driveは見掛け上、固定されたロール挙動となり通常の受動的なシャシと同等となる」旨、記載されている（「ｇ」は重力加速度と解され、通常「Ｇ」で表される）。この記載は、横加速度の増加、つまり、車体に作用する慣性力の増加に従い、車体ロール角を低減できる程度が小さくなることを意味する。もし、当該制御装置の出力が車体ロール運動を抑制するために十分であれば、横加速度が高い場合においても１００％車体ロール角を低減することが可能ではあるが、このような高出力の制御装置は、サイズ的、コスト的に製品として成立しないためである。従って、スタビライザ制御装置においては所定の横加速度まではアクティブに車体ロール角の低減を行い、それ以上の高い横加速度の領域ではスタビライザバーが本来有するねじりばね特性となる構成が一般的と考えられる。

一方、特許文献１に記載の電気モータを動力源として利用した装置においては、旋回アクチュエータが電気機械式旋回アクチュエータであり、スタビライザ半部分の反対方向旋回変位をロックするための手段を有することを特徴としている。しかし、このようなロック手段を設けることはスタビライザ制御装置の長手方向のサイズを大きくすることになるため、車両への搭載条件が極めて不利となる。

そこで、本発明は、電気モータ及び減速機を有するアクチェータを備えたスタビライザ制御装置において、電気モータの出力範囲内では能動的に車体ロールを抑制し、更にその出力範囲を越えた場合には確実にスタビライザバーが本来有するねじりばね特性となる小型のスタビライザ制御装置を提供することを課題とする。

上記の課題を解決するため、本発明は、請求項１に記載のように、車両の左右車輪間に配設される一対のスタビライザバーと、電気モータ及び減速機を有し前記一対のスタビライザバーの間に配設されるアクチュエータを具備したスタビライザと、前記車両の旋回状態に応じて前記電気モータを制御して前記スタビライザのねじり剛性を制御する制御手段とを備えたスタビライザ制御装置において、前記車輪の操舵角を検出する操舵角検出手段と、前記車両の車速を検出する車速検出手段と、前記車両の実横加速度を検出する横加速度検出手段と、前記車速検出手段及び前記操舵角検出手段の検出結果に基づき横加速度を演算する横加速度演算手段とを備え、前記制御手段が、前記横加速度演算手段が演算した演算横加速度と前記横加速度検出手段が検出した実横加速度の少なくとも一方に基づき、前記電気モータを制御して前記スタビライザのねじり剛性を制御すると共に、前記車両の旋回状態が、能動的に車体ロール運動を制御可能な領域以上となったときには前記電気モータの出力を保持するように保持制御を行い、且つ、該保持制御が開始されるときの横加速度に、前記減速機の正効率と逆効率の積の逆数を乗じた値が、前記車両の旋回限界に応じた横加速度以上となるように、当該保持制御を開始するときの横加速度と前記減速機の正効率及び逆効率の値を設定する構成としたものである。

あるいは、請求項２に記載のように、車両の左右車輪間に配設される一対のスタビライザバーと、電気モータ及び減速機を有し前記一対のスタビライザバーの間に配設されるアクチュエータを具備したスタビライザと、前記車両の旋回状態に応じて前記電気モータを制御して前記スタビライザのねじり剛性を制御する制御手段とを備えたスタビライザ制御装置において、前記車輪の操舵角を検出する操舵角検出手段と、前記車両の車速を検出する車速検出手段と、前記車両の実横加速度を検出する横加速度検出手段と、前記車速検出手段及び前記操舵角検出手段の検出結果に基づき横加速度を演算する横加速度演算手段とを備え、前記制御手段が、前記横加速度演算手段が演算した演算横加速度と前記横加速度検出手段が検出した実横加速度の少なくとも一方に基づき、前記電気モータを制御して前記スタビライザのねじり剛性を制御すると共に、前記車両の旋回状態が、能動的に車体ロール運動を制御可能な領域以上となったときには前記電気モータの出力を減少するように減少制御を行い、且つ、該減少制御が開始されるときの横加速度に、前記減速機の正効率と逆効率の積の逆数を乗じた値が、前記車両の旋回限界に応じた横加速度以上となるように、当該減少制御を開始するときの横加速度と前記減速機の正効率及び逆効率の値を設定する構成とすることもできる。

上記請求項１又は２に記載のスタビライザ制御装置において、請求項３に記載のように、前記減速機の正効率と逆効率の積の逆数が１．１７以上且つ３．７５以下となる範囲内で、前記減速機の正効率と逆効率の値を設定するとよい。

而して、請求項１又は２に記載のスタビライザ制御装置においては、先ず減速機の正効率及び逆効率の値を所定の値に設定し、これらの値に基づき、電気モータの保持制御又は減少制御が開始されるときの横加速度を適切に設定することができ、小型のアクチュエータによって、電気モータの出力範囲内では能動的に車体ロールを抑制し、更にその出力範囲を越えた場合には確実にスタビライザバーが本来有するねじりばね特性とするように適切にスタビライザ制御を行うことができ、消費電力の低減も可能となる。尚、減速機の正効率及び逆効率の値は、請求項３に記載のように、その積の逆数が１．１７以上且つ３．７５以下となるように設定すればよい。

以下、本発明の望ましい実施形態を説明する。本発明の一実施形態に係るスタビライザ制御装置を備えた車両の全体構成を図１に示すように、車体（図示せず）にロール方向の運動が入力された場合に、ねじりばねとして作用する前輪側スタビライザＳＢｆと後輪側スタビライザＳＢｒが配設される。これら前輪側スタビライザＳＢｆ及び後輪側スタビライザＳＢｒは、車体のロール運動に起因する車体ロール角を抑制するために、各々のねじり剛性がスタビライザアクチュエータＦＴ及びＲＴによって可変制御されるように構成されている。尚、これらスタビライザアクチュエータＦＴ及びＲＴは電子制御装置ＥＣＵ内のスタビライザ制御ユニットＥＣＵ１によって制御される。

図１に示すように各車輪ＷＨxxには車輪速度センサＷＳxxが配設され（添字xxは各車輪を意味し、frは右側前輪、fl左側前輪、rrは右側後輪、rlは左側後輪を示す）、これらが電子制御装置ＥＣＵに接続されており、各車輪の回転速度、即ち車輪速度に比例するパルス数のパルス信号が電子制御装置ＥＣＵに入力されるように構成されている。更に、ステアリングホイールＳＷの操舵角（ハンドル角）δｆを検出する操舵角センサＳＡ、車両の前後加速度Ｇｘを検出する前後加速度センサＸＧ、車両の横加速度Ｇｙを検出する横加速度センサＹＧ、車両のヨーレイトＹｒを検出するヨーレイトセンサＹＲ等が電子制御装置ＥＣＵに接続されている。

尚、電子制御装置ＥＣＵ内には、上記のスタビライザ制御ユニットＥＣＵ１のほか、ブレーキ制御ユニットＥＣＵ２、操舵制御ユニットＥＣＵ３等が構成されており、これらの制御ユニットＥＣＵ１乃至３は夫々、通信用のＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを備えた通信ユニット（図示せず）を介して通信バスに接続されている。而して、各制御システムに必要な情報を他の制御システムから送信することができる。

図２は、スタビライザアクチュエータＦＴの具体的構成例（ＲＴも同様の構成）を示すもので、前輪側スタビライザＳＢｆは左右一対のスタビライザバーＳＢfr及びＳＢflに二分割されており、夫々の一端が左右の車輪に接続され、他端の一方側が減速機ＲＤを介して電気モータＭのロータＲＯ、その他方側が電気モータＭのステータＳＲに接続されている。尚、スタビライザバーＳＢfr及びＳＢflは保持手段ＨＬfr及びＨＬflにより車体に保持される。而して、電気モータＭが通電されると、二分割のスタビライザバーＳＢfr及びＳＢflの夫々に対しねじり力が生じ、前輪側スタビライザＳＢｆの見掛けのねじりばね特性が変更されるので、車体のロール剛性が制御されることになる。尚、電気モータＭの回転角を検出する回転角検出手段として、回転角センサＲＳがスタビライザアクチュエータＦＴ内に配設されている。

ここで、前述の本発明の背景について図３乃至図６を参照して更に詳細に説明すると、本発明が対象とするスタビライザ制御装置は、上記のように電気モータＭを動力源としその動力伝達を減速機ＲＤを介して行うスタビライザアクチュエータＦＴ（及びＲＴ）を備えており、減速機ＲＤは正効率及び逆効率を有する。

先ず、電気モータＭの出力と車体ロール角との特性について減速機ＲＤの効率を考慮して考察すべく、図３に、横加速度Ｇｙ（車体に作用する慣性力）と車体ロール角φとの関係を示す。定常的なロール運動においては、車体は各車輪に配置されるばね要素（コイルばね、板ばね、エアばね等）とスタビライザによって支えられている。領域Ｏ−Ｘ（Ｏは原点を示す）においてはスタビライザ制御装置の電気モータの出力範囲内であるためスタビライザのねじりばね定数（ねじり剛性とも言う）が増加し、横加速度Ｇｙに対する車体ロール角φの変化率（ロール率）が低減される。領域Ｘ−Ｙにおいては、後述する理由に基づきスタビライザが本来的に有するねじり剛性（二分割されたスタビライザバー（例えば前述のＳＢfr及びＳＢfl）が固定された状態でのねじり剛性）になるようにロックされる。更に、領域Ｙ−Ｚにおいては、領域Ｏ−Ｘとは逆に、車体に作用する慣性力によりスタビライザバーのねじりを戻すように電気モータＭが回転させられる。そのため、スタビライザのねじり剛性が低下し、車体ロール角が増加することとなる。

図４は、簡略化して説明するために、図３から上記のばね成分を除き、スタビライザのみによって支持される場合の横加速度Ｇｙと車体ロール角φの関係を示したものであり、以下の三つの領域に分類される。先ず、［横加速度０〜Ｇａの領域１］においては、［電気モータの出力範囲内で、能動的に車体ロール運動を制御可能な領域（アクティブロール抑制制御の作動領域）］という作動状態となり、ロール率の関係は［ＲＫ１＜ＲＫ０］となる。また、［横加速度Ｇａ〜Ｇｂの領域２］においては、［電気モータが出力を保持し、二分割されたスタビライザバーの相対変位がロックされ、スタビライザのねじり剛性が受動的な特性となる領域（二分割されたスタビライザバーが固定された状態でのねじり剛性となる領域）］という作動状態となり、ロール率の関係は［ＲＫ２＝ＲＫ０］となる。そして、［横加速度Ｇｂ以上の領域３］においては、［電気モータが外力（車体に作用する慣性力）により戻され、スタビライザのねじり剛性が低下する領域］という作動状態となり、ロール率の関係は［ＲＫ３＞ＲＫ０］となる。ここで、ロール率とは、前述のように横加速度Ｇｙに対する車体ロール角φの変化率であり、Ｋ０は二分割されたスタビライザバー（例えばＳＢfr及びＳＢfl）が固定された場合のねじりばね特性に対するロール率を示す。

次に、減速機ＲＤの効率を考慮した図４の特性Ｏ−Ａ−Ｂ−Ｃについて説明する。ここで、電気モータＭが減速機ＲＤを介してスタビライザバーＳＢfr及びＳＢflに動力を伝達する場合の効率（正効率）をηＰとし、スタビライザバーＳＢfr及びＳＢfl側からの入力により、減速機ＲＤを介して電気モータＭが戻される場合の効率（逆効率）をηＮとする。領域１と領域２の交点Ａにおける電気モータＭのトルク出力Ｔｍａ（ロールモーメント換算）と車体に作用する慣性力（横加速度）に起因するロールモーメントＴｒａとの均衡は、領域１が電気モータＭの出力範囲内である。従って、電気モータＭがスタビライザバーＳＢfr及びＳＢflに対し動力を伝達する領域であるため、次の式（１）となる。
Ｔｒａ＝Ｔｍａ・ηＰ …（１）
逆に、領域２と領域３の交点Ｂにおける電気モータのトルク出力Ｔｍｂ（ロールモーメント換算）と慣性力（横加速度）に起因するロールモーメントＴｒｂとの均衡は、領域３は、電気モータＭが車体慣性力によってねじり戻される領域３であるため、次の式（２）となる。
Ｔｍｂ＝Ｔｒｂ・ηＮ …（２）

能動的に車体ロール角を抑制するアクティブロール抑制制御により、旋回状態（横加速度）が増大するにつれて電気モータＭのトルク出力を増大させ、点Ａ（電気モータの出力限界点）において電気モータＭのトルク出力を保持するような制御を行うと、電気モータＭのトルク出力は、Ｔｍａ＝Ｔｍｂとなるため、上記の式（１）及び（２）から、次の式（３）となる。
Ｔｒｂ＝Ｔｒａ／（ηＰ・ηＮ） …（３）
ここで、車体慣性力に起因するロールモーメントは、概ね横加速度と比例関係にあるため、式（３）から、点Ａ及びＢにおける横加速度を夫々Ｇａ及びＧｂとすると、次の式（４）の関係が導かれる。
Ｇｂ＝Ｇａ・{１／（ηＰ・ηＮ）} …（４）

而して、電気モータＭがトルク出力可能な範囲（能動的（アクティブ）ロール抑制制御領域）においては能動的なロール抑制制御を実行し、さらに旋回状態（横加速度）が大きくなり、モータトルク出力の限界点（図４の点Ａ）に相当する横加速度Ｇａに到達した時点以降の旋回状態においては、モータトルク出力を維持するようなモータ制御を行うことになる。電気モータＭが車体慣性力によって、ねじり戻されはじめる横加速度Ｇｂ（図４の点Ｂで、以下、スタビライザロック限界点という）は、モータトルクの出力限界に相当する横加速度に、減速機ＲＤの正効率と逆効率の積の逆数を乗じた値となる。従って、電気モータＭの出力を保持することにより、電気モータＭによってスタビライザバーＳＢfr及びＳＢflに対しねじりを付与する場合の正効率と、車体慣性力により電気モータＭが戻される場合の逆効率との関係に基づき、図４のＡ−Ｂの領域においてスタビライザバーＳＢfr及びＳＢflの相対変位がロックされることとなる。

一般的な機械設計においては、減速機の効率が高ければ高いほど駆動する電気モータの出力を小さく設計できるため、減速機は高効率であることが望まれる。また、正効率が高ければ逆効率も高いといった、正効率と逆効率との間にはある相関関係が存在する。然し乍ら、本発明においては、電気モータＭが外力（車体に作用する慣性力）により、ねじり戻されないようにすることも考慮する必要があるため、適切な正効率、逆効率特性の減速機を設計・選択することが必要となる。

スタビライザロック限界点Ｇｂは、実際には車体ロールが増大する現象が発生しないように、車両旋回限界に相当する横加速度（下限値）以上に設定することが望ましい。この車両旋回限界に相当する横加速度は、タイヤの摩擦特性で定まる旋回走行可能な最大横加速度とすることができる。また、車両旋回限界において、図１３に示すようなショックアブソーバ１０のバウンドストッパ１２又はリバウンドストッパ１３に当接するときの横加速度とすることも可能である。これらのバウンドストッパ１２及びリバウンドストッパ１３はゴム等の弾性体で構成され、図１３に示すようにロッド１１回りに配設され、サスペンションストロークが限界に到達する際に、その衝撃を吸収する部材である。これらは、車両によっては、サスペンションスプリング（図示せず）を補助するために、わずかなサスペンションストロークでバウンドストッパ１２又はリバウンドストッパ１３に当接するように設計されているものもある。この場合には、車両旋回限界を区別するために、図１４に示すバウンドストッパ１２又はリバウンドストッパ１３のたわみ−荷重特性において、低ばね特性（Ｏ−Ｌ）と高ばね特性（Ｎ−Ｈ）との交点Ｊのたわみになる横加速度を、車両旋回限界とすることも可能である。

一般的なタイヤ摩擦特性、サスペンション特性を考慮すると、車両旋回限界に対応する横加速度の下限値は０．７Ｇ程度であるため、Ｇｂ≧０．７Ｇと設定することが望ましい。そして、横加速度Ｇｂを必要以上に大きく設定することは結果として減速機の効率を低く設定することとなるため、体格の大きな電気モータを選択する必要性が生ずる。そこで、スタビライザロック限界を、余裕をもって設定するにしても、横加速度Ｇｂは１．５Ｇ程度に留めることが適切である。更に、アクティブロール抑制制御の範囲は、その作動頻度を勘案すると通常走行よりやや大き目の旋回状態まで包含すれば足りるため、横加速度Ｇａは０．４〜０．６Ｇの範囲で設定することが望ましい。このときの関係を、式（４）を用いて図に表すと、図５に示すように減速機効率（正効率及び逆効率）の適正な範囲は１／（ηＰ・ηＮ）の値で、１．１７≦｛１／（ηＰ・ηＮ）｝≦３．７５の領域となる。

上記の横加速度Ｇａ及びＧｂ、並びに１／（ηＰ・ηＮ）の具体的な設定例としては、スタビライザロック限界点の横加速度Ｇｂを車両の限界横加速度に対して十分に余裕ある領域（例えば、Ｇｂ＝１．２Ｇ）で設定し、アクティブロール制御領域を、通常走行領域（例えばＧａ＝０．５Ｇ）とするような場合には、１／（ηＰ・ηＮ）＝Ｇｂ／Ｇａ＝２．４となるような減速機を設計・選択すればよいこととなる。

逆に、先ず減速機を決定し、その効率（正効率及び逆効率）をもとに横加速度Ｇａ及びＧｂを適切な範囲に設計するように構成することも可能である。これにより、万一、減速機が低効率であるがために、１／（ηＰ・ηＮ）の値が必要以上に大きくなってしまうこともあり得る。その場合には、図４の領域Ａ−Ｂにおいて保持すべき電気モータのトルクを適切に減少させ、スタビライザのロック限界を適切に低下させることも可能である。この場合の関係を、図６を参照して以下に説明する。

図６はモータ出力トルクとサスペンションメンバに接続されているスタビライザバーの両端でのトルクとの関係を模式的に表すものである。Ｘ及びＹ軸に示す双方のトルクを車体ロール軸回りのロールモーメントに換算する。減速機の効率が１００％の特性線（図６の一点鎖線）に対して下側の領域（Ｘ軸と効率１００％線で囲まれる領域）は、電気モータから車体に動力伝達される減速機が正効率を発揮する領域である。逆に効率１００％特性より上側の領域（Ｙ軸と効率１００％線で囲まれる領域）は、車体慣性力により電気モータが駆動される減速機が逆効率となる領域を表す。正効率及び逆効率は、ともに効率１００％の特性線より離れるにしたがって低下していくことを示している。図６においては、減速機の一例の正効率の特性がＯ−Ｐで示され、逆効率がＯ−Ｑで示されている。

例えば、アクティブ（能動的）なロール抑制制御が実行されモータ出力トルクがＴｍ１で保持され（図６の点Ｅに相当）、その値が維持された場合に、スタビライザのロック限界は点Ｆとなる。このときのスタビライザトルク（モータ出力トルク）Ｔｓ１が、減速機の低効率に起因して、車両旋回限界に相当する横加速度Ｔｓ０より不必要に大きい場合には、モータ保持トルクをＴｍ１からＴｍ２に減少させ、スタビライザロック限界をＴｓ１からＴｓ２に低下させることも可能である（図６の点Ｈに相当）。而して、アクティブロール抑制制御からスタビライザロック点以降のトルク保持制御に移行した場合に、モータ保持トルクを低下させることにより、スタビライザアクチュエータＦＴ及びＲＴや電子制御装置ＥＣＵの温度上昇を抑制でき、また、システムの消費電力を減少させることも可能となる。

上述の制御を実行した場合の時系列での車両の動きとモータ出力との関係を図７を参照して説明する。ｔ０時で運転者のステアリング操作により車両の旋回が開始され、その旋回状態に応じたトルクが電気モータＭから出力されることにより車体ロール角が抑制される。車両の旋回状態が能動的ロール抑制制御の範囲限界（図７の横加速度Ｇａ、車体ロール角φａ）に達したｔ１時以降は、スタビライザがロックされるようにモータ出力トルクがＴｓ１に保持される。このモータ出力トルクＴｓ１がスタビライザのロックに対して必要以上に大きくなる場合には（ｔ２時）、モータ出力トルクはＴｓ２となるまで減じられ、そこで保持される（ｔ３時）。尚、モータ出力トルクのＴｓ１からＴｓ２への変更に際しては、図７に示すように所定時間はトルクＴｓ１を保持し、その後、時間勾配をもってトルクＴｓ２まで減少させるように設定することが可能である。また、図７に一点鎖線で示すように、車両の旋回状態が能動的ロール抑制制御の範囲限界に達したｔ１時以降、速やかにモータ出力トルクを減少させるようにすることも可能である。

図８は、本実施形態のスタビライザ制御装置の制御フローを示すもので、先ず、ステップ１０１において初期化が実行され、ステップ１０２にて、スタビライザ制御ユニットＥＣＵ１に接続された電気モータＭの回転角センサＲＳ（あるいは、電子制御装置ＥＣＵ内の電流センサ）の信号が読み込まれ、更に通信バスを介して通信信号が読み込まれる。そして、ステップ１０３に進み、これらの読み込まれた信号のうち車両速度Ｖｘ、ハンドル角δｆに基づき横加速度の演算値Ｇｙｅ、ヨーレイトの演算値Ｙｒｅを含む車両挙動演算が実行される。これらの演算値と実際のセンサ値に基づき、好適な車体ロール特性を達成すべく、ステップ１０４において、車両に付与するアクティブロールモーメントの目標値が設定される。更に、この車両アクティブロールモーメント目標値を、前後輪のロール剛性比率に基づいて、ステップ１０５において、前輪及び後輪のアクティブロールモーメントの目標値が設定される。これらの演算方法については後述する。

次に、ステップ１０６に進み、電気モータＭが出力保持制御中であるか否かが判定される。電気モータＭが出力保持制御中でない場合には、ステップ１０７に進み、ここで当該制御の開始感度に到っていないと判定された場合、あるいは、電気モータＭが出力保持制御中であっても、ステップ１０８において当該制御の終了条件を充足したと判定された場合には、ステップ１０９に進み、前述の前輪及び後輪のアクティブロールモーメント目標値に基づき、前輪及び後輪のスタビライザアクチュエータＦＴ、ＲＴにより、能動的に車体ロール運動を抑制するためのアクティブロール抑制制御が行なわれる。逆に、電気モータＭが出力保持制御中でなく、ステップ１０７において当該制御の開始感度を充足したと判定された場合、あるいは、電気モータＭが出力保持制御中であるが、ステップ１０８にて当該制御の終了条件を充足していないと判定された場合には、ステップ１１０に進み、電気モータＭの出力を保持する保持制御が行なわれる。

車体のロール運動は車体に作用する慣性力によって発生し、この慣性力は車両の旋回状態に対し概ね比例関係となる。従って、上記のステップ１０７及び１０８におけるモータ出力保持制御の開始判定、及び終了判定は横加速度に基づいて判定することができる。例えば、ステップ１０２にて読み込まれた横加速度のセンサ検出値及び演算値の少なくとも一方が所定値Ｇｄ１以上になった場合にモータ出力保持制御を開始し、少なくとも一方が所定値Ｇｄ２以下となった場合に当該制御を終了するように設定することができる。

図９は、アクティブロール抑制制御の制御ブロックを示すもので、運転者のハンドル（ステアリング）操作に関し、運転者操作検出手段Ｍ１１によりハンドル角（操舵角）δｆを含む情報が検出され、車両の走行状態検出手段Ｍ１２により車両速度、横加速度及びヨーレイトを含む車両運動状態量が検出される。これらの情報に基づき、車両の望ましいロール特性を達成するための車両アクティブロールモーメント目標値が演算される（Ｍ１３）。また、車両挙動判定演算Ｍ１４においては運転者のハンドル操作と車両運動状態量に基づき車両のステア特性（所謂アンダステア傾向、オーバステア傾向）が判定される。次に、演算されたステア特性と車両運動状態に応じて前輪と後輪のロール剛性比率の目標値が演算される（Ｍ１５）。このようにして求められた車両アクティブロールモーメント及びロール剛性比率の目標値によって前輪及び後輪のアクティブロールモーメントの目標値が演算される（Ｍ１６）。そして、これらの目標値に基づきアクチュエータサーボ部（Ｍ１７）によってスタビライザアクチュエータＦＴ及びＲＴが制御される。

図１０は、図９の具体的態様を示すもので、車両アクティブロールモーメント目標値演算部Ｍ１３において横加速度センサＹＧの信号から得られる横加速度Ｇｙ、これを時間微分する実横加速度変化量ｄＧｙ、ハンドル角（操舵角）δｆ及び車両速度（車速）Ｖｘから演算される演算横加速度Ｇｙｅ、これを時間微分する演算横加速度変化量ｄＧｙｅに基づき車両全体でロール運動を抑制するために必要な車両アクティブロールモーメント目標値Ｒｍｖが演算される。尚、演算横加速度Ｇｙｅは次の式（５）により求められる。
Ｇｙｅ＝（Ｖｘ²・δｆ）／｛Ｌ・Ｎ・（１＋Ｋｈ・Ｖｘ²）｝…（５）
ここで、Ｌはホイールベース、Ｎはステアリングギア比、Ｋｈはスタビリティファクタである。

而して、好適なロール特性を達成するために車両全体に付与すべきアクティブロールモーメント目標値Ｒｍｖは、次の式（６）により求められる（Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４は制御ゲイン）。
Ｒｍｖ＝Ｋ１・Ｇｙｅ＋Ｋ２・ｄＧｙｅ＋Ｋ３・Ｇｙ＋Ｋ４・ｄＧｙ …（６）
上記のように、制御演算の遅れやアクチュエータの応答性を補償するために、ハンドル角δｆと車速Ｖｘから求められる演算横加速度Ｇｙｅとその変化量ｄＧｙｅが考慮される。

前後輪ロール剛性比率目標値演算部Ｍ１５においては、ロール剛性の前後比率目標値が以下のように決定される。先ず、車両速度（車速）Ｖｘに基づき前輪側及び後輪側のロール剛性比率の初期値Ｒsrfo、Ｒsrroが設定される。前輪ロール剛性比率の初期値Ｒsrfoは、図１１に示すように車両速度が低い状態では低く、高い状態では高くなるように設定され、高速走行においてはアンダステア傾向が強くなるように設定される。そして、後輪ロール剛性配分比率の初期値Ｒsrroは（１−Ｒsrfo）で決定される。次に、車両挙動判定演算部Ｍ１４において、車両ステア特性を判別するために、ハンドル角δｆと車両速度Ｖｘから目標ヨーレイトＹｒｅが演算され、実際のヨーレイトＹｒと比較されてヨーレイト偏差ΔＹｒが演算され、このヨーレイト偏差ΔＹｒに基づき、ロール剛性比率補正値Ｒsraが演算される。

この結果、車両がアンダステア傾向にある場合には前輪側ロール剛性比率を低め、後輪側のそれを高める補正が行われる。逆に、オーバステア傾向にある場合には前輪側ロール剛性比率を高め、後輪側のそれを低める補正が行われる。そして、前輪及び後輪アクティブロールモーメント目標値演算部Ｍ１６において、車両アクティブロールモーメント目標値Ｒｍｖ、並びに前後輪ロール剛性比率目標値Ｒsrf及びＲsrrに基づき、前輪及び後輪アクティブロールモーメント目標値Ｒｍｆ及びＲｍｒが、夫々Ｒｍｆ＝Ｒｍｖ・Ｒsrf、Ｒｍｒ＝Ｒｍｖ・Ｒsrrとして設定される。そして、これらの前輪及び後輪アクティブロールモーメント目標値Ｒｍｆ及びＲｍｒに基づき、前輪及び後輪用のスタビライザアクチュエータＦＴ及びＲＴで発生すべきねじり力が決定され、電気モータＭが制御されることとなる。

次に、図１２は、図６のアクチュエータサーボ制御部Ｍ１７の一態様を示すもので、上記のように演算された前輪及び後輪アクティブロールモーメント目標値Ｒｍｆ及びＲｍｒに基づき、モータ出力の目標値が演算され（Ｍ２１）、このモータ出力目標値と実際のモータ出力が比較され、モータ出力偏差が演算される（Ｍ２２）。更に、この偏差に応じて電気モータＭへのＰＷＭ出力が決定され（Ｍ２３）、このＰＷＭ出力によってモータ駆動回路ＭＣのスイッチング素子が制御され、電気モータＭが駆動制御される。

而して、車両の旋回状態に応じて能動的にロール運動を抑制するために、旋回運動で発生する慣性力に対抗するアクティブロールモーメントが付与される。このアクティブロールモーメントの付与は、例えば前述のスタビライザアクチュエータＦＴによってスタビライザバーＳＢfr及びＳＢflにねじり力を付与し、スタビライザＳＢｆのねじり剛性を増加させることによって行なわれる。そして、車両が旋回増加状態となり、電気モータＭの出力範囲以上になった場合にも、減速機ＤＴが前述のように適切な正効率及び逆効率が選定されているため、電気モータＭの出力を保持することによって、ロック機構などの付加的手段を必要とすることなく、確実に車体ロール運動の増大を抑制することができる。これにより、アクティブロール抑制制御を達成するスタビライザアクチュエータＦＴ及びＲＴを小型化することが可能となる。また、電気モータＭを前述の図７に示すように制御すれば、消費電力の低減も可能となる。

本発明の一実施形態に係るスタビライザ制御装置を備えた車両の概要を示す構成図である。本発明の一実施形態におけるスタビライザアクチュエータの具体的構成例を示す構成図である。本発明の一実施形態において、電気モータの出力が能動的ロール抑制制御の全領域を包含しない場合の、横加速度と車体ロール角との関係の一例を示すグラフである。図３に示す横加速度と車体ロール角との関係を簡略して示すグラフである。本発明の一実施形態において電気モータの出力限界に基づき減速機効率の適正領域を設定する一例を示すグラフである。本発明の一実施形態における電気モータの出力トルクとスタビライザトルクの関係の一例を示すグラフである。本発明の一実施形態においてアクティブロール抑制制御を実行した場合の時系列での車両の旋回状態とモータ出力との関係の一例を示すグラフである。本発明の一実施形態におけるスタビライザ制御の一例を示すフローチャートである。本発明の一実施形態におけるアクティブロール抑制制御の概略を示す制御ブロック図である。図９のアクティブロール抑制制御の一態様の制御ブロック図である。本発明の一実施形態における前輪ロール剛性比率の初期値設定用マップの一例を示すグラフである。本発明の一実施形態における電気モータ駆動の一態様の制御ブロック図である。本発明の一実施形態に供するショックアブソーバの一例の断面図である。図１３に示すショックアブソーバのバウンドストッパ又はリバウンドストッパのたわみ−荷重特性の一例を示すグラフである。

符号の説明

ＳＢｆ前輪側スタビライザ
ＳＢfr，ＳＢfl 前輪側スタビライザバー
ＳＢｒ後輪側スタビライザ
ＦＴ，ＲＴスタビライザアクチュエータ
ＳＷステアリングホイール
ＳＡ操舵角センサ
ＷＨfr, ＷＨfl, ＷＨrr, ＷＨrl 車輪
ＷＳfr，ＷＳfl，ＷＳrr，ＷＳrl 車輪速度センサ
ＹＲヨーレイトセンサ
ＸＧ前後加速度センサ
ＹＧ横加速度センサ
ＥＣＵ電子制御装置

Claims

車両の左右車輪間に配設される一対のスタビライザバーと、電気モータ及び減速機を有し前記一対のスタビライザバーの間に配設されるアクチュエータを具備したスタビライザと、前記車両の旋回状態に応じて前記電気モータを制御して前記スタビライザのねじり剛性を制御する制御手段とを備えたスタビライザ制御装置において、前記車輪の操舵角を検出する操舵角検出手段と、前記車両の車速を検出する車速検出手段と、前記車両の実横加速度を検出する横加速度検出手段と、前記車速検出手段及び前記操舵角検出手段の検出結果に基づき横加速度を演算する横加速度演算手段とを備え、前記制御手段が、前記横加速度演算手段が演算した演算横加速度と前記横加速度検出手段が検出した実横加速度の少なくとも一方に基づき、前記電気モータを制御して前記スタビライザのねじり剛性を制御すると共に、前記車両の旋回状態が、能動的に車体ロール運動を制御可能な領域以上となったときには前記電気モータの出力を保持するように保持制御を行い、且つ、該保持制御が開始されるときの横加速度に、前記減速機の正効率と逆効率の積の逆数を乗じた値が、前記車両の旋回限界に応じた横加速度以上となるように、当該保持制御を開始するときの横加速度と前記減速機の正効率及び逆効率の値を設定するように構成したことを特徴とするスタビライザ制御装置。
車両の左右車輪間に配設される一対のスタビライザバーと、電気モータ及び減速機を有し前記一対のスタビライザバーの間に配設されるアクチュエータを具備したスタビライザと、前記車両の旋回状態に応じて前記電気モータを制御して前記スタビライザのねじり剛性を制御する制御手段とを備えたスタビライザ制御装置において、前記車輪の操舵角を検出する操舵角検出手段と、前記車両の車速を検出する車速検出手段と、前記車両の実横加速度を検出する横加速度検出手段と、前記車速検出手段及び前記操舵角検出手段の検出結果に基づき横加速度を演算する横加速度演算手段とを備え、前記制御手段が、前記横加速度演算手段が演算した演算横加速度と前記横加速度検出手段が検出した実横加速度の少なくとも一方に基づき、前記電気モータを制御して前記スタビライザのねじり剛性を制御すると共に、前記車両の旋回状態が、能動的に車体ロール運動を制御可能な領域以上となったときには前記電気モータの出力を減少するように減少制御を行い、且つ、該減少制御が開始されるときの横加速度に、前記減速機の正効率と逆効率の積の逆数を乗じた値が、前記車両の旋回限界に応じた横加速度以上となるように、当該減少制御を開始するときの横加速度と前記減速機の正効率及び逆効率の値を設定するように構成したことを特徴とするスタビライザ制御装置。
前記減速機の正効率と逆効率の積の逆数が１．１７以上且つ３．７５以下となる範囲内で、前記減速機の正効率と逆効率の値を設定することを特徴とする請求項１又は２記載のスタビライザ制御装置。