JP4973085B2 - 車両挙動制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の挙動を制御する車両挙動制御装置に関するものである。

従来、車両挙動制御に関するものとして、特表２００４−５０９００５号公報に記載されるように、車両の横加速度を常時検出し、その横加速度に基づいて車両のロール運動を予測することにより、車両の転倒の危険性を評価するものが知られている。この評価手法は、車両の制御介入操作の開始だけでなく、常時横加速度を監視することにより、転倒の危険をより確実に評価しようとするものである。
特表２００４−５０９００５号公報

しかしながら、このような車両挙動制御にあっては、車両の転倒やタイヤ浮きなどを予測検出することができるが、そのような転倒やタイヤ浮きに至らない車両旋回中のロール振動現象の発生を予測検出することが困難である。このため、ロール振動の発生を確実に防止しようとすると、制御開始しきい値を挙動制御が開始されやすいように低く設定せざるを得ず、不要な挙動制御の実行により、車両の運転者が違和感や不快感を覚えるという不具合を生ずることとなる。

そこで本発明は、車両のロール振動の発生を精度良く検出し適切にロール振動の発生を抑制できる車両挙動制御装置を提供することを目的とする。

本発明に係る車両挙動制御装置は、スリップ角及び接地荷重の少なくとも一方を変数としたキャンバ角と車両の横力との関係を示すキャンバ角−横力特性に基づいて、横力を演算する横力演算手段と、少なくとも横力演算手段が演算した横力、車両のロール角、ヨー角及び上下変位をパラメータとする運動方程式における特性方程式に基づいて車両におけるロール振動の発生の有無を判断するロール振動発生判断手段と、ロール振動発生判断手段によりロール振動が発生すると判断された場合、ロール振動を抑制する振動抑制手段と、を備え、横力演算手段は、装着タイヤに応じてキャンバ角−横力特性を作成する。

この発明によれば、車両のロール角、ヨー角、横力、上下変位に基づいて車両におけるロール振動の発生の有無を判断することにより、車両のロール方向、ヨー方向、横方向及び上下方向の４自由度運動の連成により生ずる旋回中のロール振動発散現象の発生を精度良く予測することができる。また、横力は、スリップ角及び接地荷重の少なくとも一方を変数とした非線形の関数として演算するので、より予測精度を向上させることができる。このため、過度に振動抑制制御を行うことなくロール振動の発生を的確に抑制でき、振動抑制制御によって生ずる車両の運転者の違和感を軽減しつつ適切な振動抑制制御が行える。

本発明によれば、車両のロール振動の発生を精度良く検出できロール振動の発生を適切
に抑制できる。

以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

（第一実施形態） 図１は本発明の実施形態に係る車両挙動制御装置の構成概要図である。図１に示すように、本実施形態に係る車両挙動制御装置１は、車両の挙動制御を行う装置であって、車両に搭載されて用いられ、旋回走行時における車両のロール振動を抑制して車両挙動の安定性を図るものである。車両挙動制御装置１には、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）２が設けられている。

ＥＣＵ２は、装置全体の制御を行う電子制御ユニットであり、例えばＣＰＵを主体として構成され、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入力信号回路、出力信号回路、電源回路などを備えている。

このＥＣＵ２は、車両の横力を、スリップ角及び接地荷重の少なくとも一方を変数とした非線形の関数として演算する横力演算手段として機能する。また、ＥＣＵ２は、車両のロール角、ヨー角、上下変位、横力に基づいて車両におけるロール振動の発生の有無を判断するロール振動発生判断手段として機能する。また、ＥＣＵ２は、車両にロール振動が発生すると判断した場合に車両のサスペンションの減衰特性を調整しロール振動を抑制する振動抑制手段として機能する。サスペンションの減衰特性の調整は、例えばショックアブソーバの減衰力を調整して行われる。

ＥＣＵ２には、車速センサ３が接続されている。車速センサ３は、車両の走行速度を検出する車速検出手段として機能するものであり、例えば車輪速センサが用いられる。車速センサ３の検出信号は、ＥＣＵ２に入力される。ＥＣＵ２には、操舵角センサ４が接続されている。操舵角センサ４は、車両のハンドルの操舵角を検出する操舵角検出手段として機能するものであり、例えばハンドルに連結されるステアリングシャフトの回転状態を検出するものが用いられる。操舵角センサ４の検出信号は、ＥＣＵ２に入力される。

また、ＥＣＵ２には、横加速度センサ５が接続されている。横加速度センサ５は、車両の横方向、すなわち車幅方向に加わる加速度を検出する横加速度検出手段として機能するものである。横加速度センサ５の検出信号は、ＥＣＵ２に入力される。ＥＣＵ２には、ヨーレイトセンサ６が接続されている。ヨーレイトセンサ６は、車両のヨー角を検出するヨーレイト検出手段として機能するものである。ヨーレイトセンサ６の検出信号は、ＥＣＵ２に入力される。

ＥＣＵ２には、ロール角センサ７が接続されている。ロール角センサ７は、車両のロール角度を検出するロール検出手段として機能するものである。ロール角センサ７の検出信号は、ＥＣＵ２に入力される。ＥＣＵ２には、上下加速度センサ８が接続されている。上下加速度センサ８は、車両の上下方向の加速度を検出する上下加速度検出手段として機能するものである。上下加速度センサ８の検出信号は、ＥＣＵ２に入力される。この上下加速度センサ８の出力に基づいて車両重心の上下方向の変位量を算出することができる。

ＥＣＵ２には、荷重センサ９が接続されている。荷重センサ９は、車両の接地荷重を検出する荷重検出手段として機能するものである。荷重センサ９の検出信号は、ＥＣＵ２に入力される。ＥＣＵ２には、変位センサ１０が接続されている。変位センサ１０は、車輪のキャンバ角を検出するキャンバ角検出手段として機能するものである。変位センサ１０の検出信号は、ＥＣＵ２に入力される。

また、ＥＣＵ２には、サスペンションアクチュエータ２０が接続されている。サスペンションアクチュエータ２０は、サスペンションのスプリング振動を減衰させるアクチュエータであって、例えば減衰力を調整可能なショックアブソーバが用いられる。このサスペンションアクチュエータ２０は、車両の各車輪に設けられており、ＥＣＵ２の作動制御信号に基づいて各車輪において独立して減衰力を調整可能となっている。

図２は車両のロール運動及び上下運動の説明図であり、図３は車両の横運動及びヨー運動の説明図である。

図２に示すように、車両は、旋回中にロール方向、上下方向に運動する。車両は、旋回外側が低くなるようにロールし、旋回の状態に応じて上下動する。このとき、車両は、重心を中心としてロール角φでロールし、外輪には横力Ｆout、内輪には横力Ｆinが加わる。図２中のｍは質量、ｈは車高、Ｉφはロール慣性モーメントである。

図３に示すように、車両は、旋回中にヨー方向、横方向に運動する。車両の前輪には横力Ｆｌが加わり、後輪には横力Ｆｒが加わる。また、車両は、その重心を中心にヨー運動する。図３中のＬｆはホイルベースにおける車体重心と後輪との距離、Ｌｒはホイルベースにおける車体重心と前輪との距離である。Ｖは車速、βは車体スリップ角である。

次に本実施形態に係る車両挙動制御装置１における動作について説明する。図４は、本実施形態に係る車両挙動制御装置１の車両挙動制御処理を示すフローチャートである。この図４における一連の制御処理は、ＥＣＵ２により所定の周期で繰り返し実行される。

まず、図４のＳ１０に示すように、センサ検出値の読み込み処理が行われる。このセンサ検出値読み込み処理は、車両の状態を検出するセンサの検出値を読み込む処理であり、車速センサ３、操舵角センサ４、横加速度センサ５、ヨーレイトセンサ６、ロール角センサ７、上下加速度センサ８、荷重センサ９、及び変位センサ１０の各センサの検出値が読み込まれる。

そして、Ｓ１２に移行し、車両の旋回走行によって生ずる横加速度（横Ｇ）がＬＡ以下であるであるか否かが判断される。ＬＡは、予めＥＣＵ２に設定される設定値である。車両が旋回走行しているか否かは、操舵角センサ４の検出値などに基づいて判断される。Ｓ１２において車両の旋回走行によって生ずる横加速度がＬＡ以下であると判断された場合には、車両挙動安定処理が行われる（Ｓ２０）。この処理は、車両挙動が安定していることを記録する処理であり、例えば車両挙動安定フラグがセットされる。そして、車両挙動安定処理の完了後、一連の制御処理を終了する。

一方、Ｓ１２において車両の旋回走行によって生ずる横加速度がＬＡ以下でないと判断された場合には、ロール振動判定式の演算処理が行われる（Ｓ１４）。このロール振動判定式演算処理は、車両に所定以上のロール振動が生ずるか否かを判定するロール振動判定式を演算して生成する処理である。

このロール振動判定式は、車両の上下変位、ロール角、ヨー角、横力に基づいて設定される式であり、例えば、次の式（１）が用いられる。

Ａ_０・ｓ^６＋Ａ_１・ｓ^５＋Ａ_２・ｓ^４＋Ａ_３・ｓ^３＋Ａ_４・ｓ^２＋Ａ_５・ｓ＋Ａ_６＝０…（１）

この式（１）において、Ａ_０〜Ａ_６は、車両の上下変位、ロール角、ヨー角、横力に基づいて決定される係数である。ｓは、ラプラス演算子である。

この式（１）は、次の式（２）に示す４自由度運動方程式における６次の特性方程式として導き出されるものである。

この式（２）において、ｍは車体の質量、Ｃはサスペンションの減衰係数、ｋｌはサスペンションの左車輪側の剛性、ｋｒはサスペンションの右車輪側の剛性、Ｌは車両の前後トレッドの平均値の１／２の値、Ｕｚは車体の上下変位量、Ｉφは車体のロール慣性モーメント、Ｃφはロール減衰係数、φ（ｓ）はロール角、Ｆｏｕｔは旋回外輪に加わる横力、Ｆｉｎは旋回内輪に加わる横力、ｈはバネ下位置から車体重心までの高さ、Ｉは車体のヨー慣性モーメント、ｒ（ｓ）はヨー角、Ｆｆは前輪に加わる横力、Ｆｒは後輪に加わる横力、Ｌｆはホイルベースにおける車体重心と後輪との距離、Ｌｒはホイルベースにおける車体重心と前輪との距離、β（ｓ）は車体スリップ角である。

式（２）は、車両の上下変位、ロール変位、ヨー変位、横変位の４自由度系の連成運動についての運動方程式である。この運動方程式の特性方程式（式（１））を解くことにより車体のロール振動が発生するか否かを判断することができる。

式（１）のＡ_０〜Ａ_６は、次の式（３）〜（９）を演算することにより求めることができる。

Ａ_０＝I・m²・Iφ・V …（３）
Ａ_１＝(I・m²・Cφ・V²+2・I・m・Iφ・V・Kf+2・I・m・Iφ・V・Kr+2・m²・Iφ・Kr・Lr²・V+2・I・Cφ・Iφ・V²・m+2・m²・Iφ・Kf・Lf²・V)/V …（４）
Ａ_２＝(Ａ_２ａ＋Ａ_２ｂ＋Ａ_２ｃ＋Ａ_２ｄ)/V …（５）
Ａ_３＝(Ａ_３ａ＋Ａ_３ｂ＋Ａ_３ｃ＋Ａ_３ｄ＋Ａ_３ｅ＋Ａ_３ｆ＋Ａ_３ｇ＋Ａ_３ｈ＋Ａ_３ｉ＋Ａ_３ｊ)/V …（６）
Ａ_４＝(Ａ_４ａ＋Ａ_４ｂ＋Ａ_４ｃ＋Ａ_４ｄ＋Ａ_４ｅ＋Ａ_４ｆ＋Ａ_４ｇ＋Ａ_４ｈ＋Ａ_４ｉ＋Ａ_４ｊ＋Ａ_４ｋ＋Ａ_４ｌ＋Ａ_４ｍ＋Ａ_４ｎ)/V …（７）
Ａ_５＝(Ａ_５ａ＋Ａ_５ｂ＋Ａ_５ｃ＋Ａ_５ｄ＋Ａ_５ｅ＋Ａ_５ｆ＋Ａ_５ｇ＋Ａ_５ｈ＋Ａ_５ｉ＋Ａ_５ｊ＋Ａ_５ｋ＋Ａ_５ｌ＋Ａ_５ｍ)/V …（８）
Ａ_６＝(Ａ_６ａ＋Ａ_６ｂ＋Ａ_６ｃ＋Ａ_６ｄ＋Ａ_６ｅ＋Ａ_６ｆ)/V …（９）

式（３）、（４）において、Ｖは車速、Ｉφは車両のロール慣性モーメント、Ｃφは車両のロール減衰係数、Ｋｒは後輪タイヤのコーナリングパワー値、Ｋｆは前輪タイヤのコーナリングパワー値である。

式（５）におけるＡ_２ａ、Ａ_２ｂ、Ａ_２ｃ、Ａ_２ｄは、次の式（１０）〜（１３）により演算される。

Ａ_２ａ＝2・I・m・Cφ・V・Kr-2・m²・Iφ・Kf・Lf・V²+4・I・Cφ・Iφ・V・Kf+4・I・Cφ・Iφ・V・Kr+4・m・Iφ・Kr・Lr²・Kf+4・Cφ・Iφ・Kf・Lf²・m・V …（１０）
Ａ_２ｂ＝2・I・m・Cφ・V・Kf+2・I・m²・L²・kin・V²+2・I・Cφ²・V²・m+8・m・Iφ・Kf・Lf・Kr・Lr+2・m²・Iφ・Kr・Lr・V²+2・m²・Cφ・Kf・Lf²・V …（１１）
Ａ_２ｃ＝2・m²・Cφ・Kf・Lf²・V+2・I・m²・L・h・pr・kin・V²-2・I・m²・L・h・pl・kout・V²+2・I・kout・Iφ・V²・m+2・I・m²・L²・kout・V² …（１２）
Ａ_２ｄ＝4・Cφ・Iφ・Kr・Lr²・m・V+2・m²・Cφ・Kr・Lr²・V+2・I・kin・Iφ・V²・m+4・m・Iφ・Kf・Lf²・Kr …（１３）
これらの式（１０）〜（１３）において、ｋｉｎはサスペンションの旋回内輪側の剛性、ｋｏｕｔはサスペンションの旋回外輪側の剛性、ｐｒは旋回右輪の横方向μ（路面との摩擦係数）、ｐｌは旋回左輪の横方向μである。

式（６）におけるＡ_３ａ、Ａ_３ｂ、Ａ_３ｃ、Ａ_３ｄ、Ａ_３ｅ、Ａ_３ｆ、Ａ_３ｇ、Ａ_３ｈ、Ａ_３ｉ、Ａ_３ｊは、次の式（１４）〜（２３）により演算される。

Ａ_３ａ＝4・I・Cφ²・V・Kf+4・I・Cφ²・V・Kr+4・m・Cφ・Kf・Lf²・Kr-2・m²・Cφ・Kf・Lf・V²+8・m・Cφ・Kf・Lf・Kr・Lr+4・m・Cφ・Kr・Lr²・Kf …（１４）
Ａ_３ｂ＝2・m²・Cφ・Kr・Lr・V²+4・m²・L²・kout・Kf・Lf²・V+4・m²・L²・kout・Kr・Lr²・V+8・Cφ・Iφ・Kf・Lf²・Kr+4・m²・L²・kin・Kf・Lf²・V …（１５）
Ａ_３ｃ＝4・m²・L²・kin・Kr・Lr²・V-2・m²・L・h・V・pl・kout・Lf・Kr・Lr-2・m²・L・h・pl・kout・Kf・Lf²・V-2・m²・L・h・pl・kout・Kr・Lr²・V …（１６）
Ａ_３ｄ＝2・m²・L・h・pr・kin・Kf・Lf²・V+2・m²・L・h・pr・kin・Kr・Lr²・V+Cφ²・Kf・Lf²・m・V+4・Cφ²・Kr・Lr²・m・V …（１７）
Ａ_３ｅ＝-2・m²・L・h・V・pl・kout・Lr・Kf・Lf+2・m²・L・h・V・pr・kin・Lf・Kr・Lr+2・m²・L・h・V・pr・kin・Lr・Kf・Lf+8・Cφ・Iφ・Kr・Lr²・Kf …（１８）
Ａ_３ｆ＝-4・Cφ・Iφ・Kf・Lf・m・V²+16・Cφ・Iφ・Kf・Lf・Kr・Lr+4・Cφ・Iφ・Kr・Lr・m・V²+4・kout・Iφ・Kf・Lf²・m・V+4・kout・Iφ・Kr・Lr²・m・V …（１９）
Ａ_３ｇ＝4・kin・Iφ・Kf・Lf²・m・V+4・kin・Iφ・Kr・Lr²・m・V+4・I・m・L²・kout・V・Kf+4・I・m・L²・kout・V・Kr+4・I・m・L²・kin・V・Kf …（２０）
Ａ_３ｈ＝4・I・m・L²・kin・V・Kr+4・I・Cφ・L²・kout・V²・m-4・I・Cφ・L・h・pl・kout・V²・m+4・I・Cφ・L・h・pr・kin・V²・m …（２１）
Ａ_３ｉ＝4・I・Cφ・L²・kin・V²・m+4・I・kout・Iφ・V・Kf+4・I・kout・Iφ・V・Kr+2・I・kout・Kr・V²・m …（２２）
Ａ_３ｊ＝4・I・kin・Iφ・V・Kf+4・I・kin・Iφ・V・Kr+2・I・kin・Cφ・V²・m …（２３）

式（７）におけるＡ_４ａ、Ａ_４ｂ、Ａ_４ｃ、Ａ_４ｄ、Ａ_４ｅ、Ａ_４ｆ、Ａ_４ｇ、Ａ_４ｈ、Ａ_４ｉ、Ａ_４ｊ、Ａ_４ｋ、Ａ_４ｌ、Ａ_４ｍ、Ａ_４ｎは、次の式（２４）〜（３７）により演算される。

Ａ_４ａ＝8・Cφ²・Kf・Lf²・Kr+8・Cφ²・Kr・Lr²・Kf+8・m・L²・kout・Kf・Lf²・Kr+8・m・L²・kout・Kr・Lr²・Kf-4・m²・L²・kin・Kf・Lf・V² …（２４）
Ａ_４ｂ＝4・m²・L²・kout・Kf・Lf・V²+16・m・L²・kout・Kf・Lf・Kr・Lr+4・m²・L²・kout・Kr・Lr・V²+8・m・L²・kin・Kf・Lf²・Kr …（２５）
Ａ_４ｃ＝8・m・L²・kin・Kr・Lr²・Kf-2・m²・L・h・pr・kin・Kf・Lf・V²+2・m²・L・h・pr・kin・Kr・Lr・V²-2・m²・L・h・V²・pl・kout・Lf・Kr …（２６）
Ａ_４ｄ＝2・m²・L・h・V²・pl・kout・Lr・Kf+16・m・L²・kin・Kf・Lf・Kr・Lr+4・m²・L²・kin・Kr・Lr・V²+2・m²・L・h・pl・kout・Kf・Lf・V² …（２７）
Ａ_４ｅ＝-2・m²・L・h・pl・kout・Kr・Lr・V²-4・Cφ²・Kf・Lf・m・V²+16・Cφ²・Kf・Lf・Kr・Lr+4・Cφ²・Kr・Lr・m・V²+8・Cφ・L²・kout・Kf・Lf²・m・V …（２８）
Ａ_４ｆ＝8・Cφ・L²・kout・Kr・Lr²・m・V+2・m²・L・h・V²・pr・kin・Lf・Kr-2・m²・L・h・V²・pr・kin・Lr・Kf-4・Cφ・L・h・pl・kout・Kf・Lf²・m・V …（２９）
Ａ_４ｇ＝-4・Cφ・L・h・pl・kout・Kr・Lr²・m・V+4・Cφ・L・h・pr・kin・Kf・Lf²・m・V+4・Cφ・L・h・pr・kin・Kr・Lr²・m・V+8・Cφ・L²・kin・Kf・Lf²・m・V …（３０）
Ａ_４ｈ＝8・Cφ・L²・kin・Kr・Lr²・m・V+8・kout・Iφ・Kf・Lf²・Kr+8・kout・Iφ・Kr・Lr²・Kf-4・kout・Iφ・Kf・Lf・m・V²+16・kout・Iφ・Kf・Lf・Kr・Lr …（３１）
Ａ_４ｉ＝4・kout・Iφ・Kr・Lr・m・V²+4・kout・Cφ・Kf・Lf²・m・V+4・kout・Cφ・Kr・Lr²・m・V-4・Cφ・L・h・m・V・pl・kout・Lf・Kr・Lr …（３２）
Ａ_４ｊ＝-4・Cφ・L・h・m・V・pl・kout・Lr・Kf・Lf+4・Cφ・L・h・m・V・pr・kin・Lf・Kr・Lr+4・Cφ・L・h・m・V・pr・kin・Lr・Kf・Lf+8・kin・Iφ・Kf・Lf²・Kr …（３３）
Ａ_４ｋ＝8・kin・Iφ・Kr・Lr²・Kf-4・kin・Iφ・Kf・Lf・m・V²+16・kin・Iφ・Kf・Lf・Kr・Lr+4・kin・Iφ・Kr・Lr・m・V²+4・kin・Cφ・Kf・Lf²・m・V …（３４）
Ａ_４ｌ＝4・kin・Cφ・Kr・Lr²・m・V+8・I・Cφ・L²・kout・V・Kf+8・I・Cφ・L²・kout・V・Kr+8・I・Cφ・L²・kin・V・Kf+8・I・Cφ・L²・kin・V・Kr …（３５）
Ａ_４ｍ＝4・I・kout・Cφ・V・Kf+4・I・kout・Cφ・V・Kr+4・I・L²・kout²・V²・m+4・I・L²・kin²・V²・m+4・I・kin・Cφ・V・Kf+4・I・kin・Cφ・V・Kr …（３６）
Ａ_４ｎ＝-8・I・kin・L・h・pl・kout・V²・m+8・I・kout・L²・kin・V²・m+8・I・kout・L・h・pr・kin・V²・m …（３７）

式（８）におけるＡ_５ａ、Ａ_５ｂ、Ａ_５ｃ、Ａ_５ｄ、Ａ_５ｅ、Ａ_５ｆ、Ａ_５ｇ、Ａ_５ｈ、Ａ_５ｉ、Ａ_５ｊ、Ａ_５ｋ、Ａ_５ｌ、Ａ_５ｍは、次の式（３８）〜（５０）により演算される。

Ａ_５ａ＝16・Cφ・L²・kout・Kf・Lf²・Kr+16・Cφ・L²・kout・Kr・Lr²・Kf+32・Cφ・L²・kin・Kf・Lf・Kr・Lr+8・Cφ・L²・kin・Kr・Lr・m・V² …（３８）
Ａ_５ｂ＝4・Cφ・L・h・pl・kout・Kf・Lf・m・V²-4・Cφ・L・h・pl・kout・Kr・Lr・m・V²-8・Cφ・L²・kout・Kf・Lf・m・V²+32・Cφ・L²・kout・Kf・Lf・Kr・Lr …（３９）
Ａ_５ｃ＝8・Cφ・L²・kout・Kr・Lr・m・V²+16・Cφ・L²・kin・Kf・Lf²・Kr+16・Cφ・L²・kin・Kr・Lr²・Kf-8・Cφ・L²・kin・Kf・Lf・m・V² …（４０）
Ａ_５ｄ＝8・kout・Cφ・Kf・Lf²・Kr+8・kout・Cφ・Kr・Lr²・Kf-4・kout・Cφ・Kf・Lf・m・V²+16・kout・Cφ・Kf・Lf・Kr・Lr+4・kout・Cφ・Kr・Lr・m・V² …（４１）
Ａ_５ｅ＝-4・Cφ・L・h・pr・kin・Kf・Lf・m・V²+4・Cφ・L・h・pr・kin・Kr・Lr・V²-4・Cφ・L・h・m・V²・pl・kout・Lf・Kr …（４２）
Ａ_５ｆ＝4・Cφ・L・h・m・V²・pl・kout・Lr・Kf+4・Cφ・L・h・m・V²・pr・kin・Lf・Kr-4・Cφ・L・h・m・V²・pr・kin・Lr・Kf …（４３）
Ａ_５ｇ＝8・L²・kout²・Kf・Lf²・m・V+8・L²・kout²・Kr・Lr²・m・V+8・L²・kin²・Kf・Lf²・m・V+8・L²・kin²・Kr・Lr²・m・V …（４４）
Ａ_５ｈ＝-4・kin・Cφ・Kf・Lf・m・V²+16・kin・Cφ・Kf・Lf・Kr・Lr+4・kin・Cφ・Kr・Lr・m・V²-8・kin・L・h・pl・kout・Kf・Lf²・m・V …（４５）
Ａ_５ｉ＝-8・kin・L・h・pl・kout・Kr・Lr²・m・V-8・kin・L・h・m・V・pl・kout・Lf・Kr・Lr-8・kin・L・h・m・V・pl・kout・Lr・Kf・Lf …（４６）
Ａ_５ｊ＝16・kout・L²・kin・Kf・Lf²・m・V+16・kout・L²・kin・Kr・Lr²・m・V+8・kout・L・h・pr・kin・Kf・Lf²・m・V …（４７）
Ａ_５ｋ＝8・kout・L・h・pr・kin・Kr・Lr²・m・V+8・kout・L・h・m・V・pr・kin・Lf・Kr・Lr+8・kout・L・h・m・V・pr・kin・Lr・Kf・Lf …（４８）
Ａ_５ｌ＝8・kin・Cφ・Kf・Lf²・Kr+8・kin・Cφ・Kr・Lr²・Kf+8・I・L²・kout²・V・Kf+8・I・L²・kout²・V・Kr …（４９）
Ａ_５ｍ＝8・I・L²・kin²・V・Kf+8・I・L²・kin²・V・Kr+16・I・kout・L²・kin・V・Kf+16・I・kout・L²・kin・V・Kr …（５０）
式（９）におけるＡ_６ａ、Ａ_６ｂ、Ａ_６ｃ、Ａ_６ｄ、Ａ_６ｅ、Ａ_６ｆは、次の式（５１）〜（５６）により演算される。

Ａ_６ａ＝32・L²・kin²・Kf・Lf・Kr・Lr+8・kin・L・h・m・V²・pl・kout・Lr・Kf-8・L²・kout²・Kf・Lf・m・V²+32・L²・kout²・Kf・Lf・Kr・Lr …（５１）
Ａ_６ｂ＝8・L²・kout²・Kr・Lr・m・V²+16・kout・L²・kin・Kr・Lr・m・V²+16・L²・kin²・Kf・Lf²・Kr+8・kin・L・h・pl・kout・Kf・Lf・m・V² …（５２）
Ａ_６ｃ＝16・L²・kin²・Kr・Lr²・Kf+8・kout・L・h・pr・kin・Kr・Lr・m・V²+8・kout・L・h・m・V²・pr・kin・Lf・Kr+32・kout・L²・kin・Kf・Lf²・Kr …（５３）
Ａ_６ｄ＝-8・L²・kin²・Kf・Lf・m・V²-8・kin・L・h・m・V²・pl・kout・Lf・Kr+8・L²・kin²・Kr・Lr・m・V²+16・L²・kout²・Kr・Lr²・Kf …（５４）
Ａ_６ｅ＝-16・kout・L²・kin・Kf・Lf・m・V²+64・kout・L²・kin・Kf・Lf・Kr・Lr-8・kout・L・h・pr・kin・Kf・Lf・m・V² …（５５）
Ａ_６ｆ＝-8・kin・L・h・pl・kout・Kr・Lr・m・V²+32・kout・L²・kin・Kr・Lr²・Kf-8・kout・L・h・m・V²・pr・kin・Lr・Kf+16・L²・kout²・Kf・Lf²・Kr …（５６）

式（３）〜（５６）において、Ｉは、車両のヨー慣性モーメントとしてＥＣＵ２に予め設定されるものが用いられる。ｍは、車両の質量としてＥＣＵ２に予め設定されるものが用いられる。ｈは、車両の高さとしてＥＣＵ２に予め設定されるものが用いられる。Ｌ、Ｌｒ及びＬｆは、車両のホイルベースとしてＥＣＵ２に予め設定されるものが用いられる。また、Vは、車速センサ３の検出値を読み込んだ車速値が用いられる。

Ｉφは、設計値として予め読み込んでおいた値が用いられる。Ｃφは、アブソーバ減衰マップ（ストローク速度−減衰力）の傾きが用いられる。ストローク速度は、車両のロール角速度に前後トレッド平均値の１／２の値を乗じて算出される。

Ｋｆは、単体特性値としてマップや式により予め組み込んでおいたものが用いられる。Ｋｒは、単体特性値としてマップや式により予め組み込んでおいたものが用いられる。ｋｏｕｔは、ストローク−剛性マップにより読み取った値が用いられる。ストロークは、車両のロール角に前後トレッド平均値の１／２の値を乗じて算出される。ｋｉｎは、ストローク−剛性マップにより読み取った値が用いられる。

ｐｌは、横方向μ−接地荷重タイヤ単体マップから読み取った値が用いられる。外輪時の接地荷重Ｗｏｕｔは、ｋｏｕｔにストロークを乗じた値に対し静止時一輪荷重Ｗ０を加えて算出される。また、内輪時の接地荷重Ｗｉｎは、ｋｉｎにストロークを乗じた値から静止時一輪荷重Ｗ０を減じて算出される。ｐｒは、横方向μ−接地荷重タイヤ単体マップから読み取った値が用いられる。

本実施形態の上記特性方程式における横力特性モデルＦｙは、式（５７）で与えられる。

Ｆｙ＝Ｃｐ（Ｗ，ＣＡ）・β＋μ（Ｗ，ｂ，ＣＡ）・Ｗ…（５７）

Ｃｐはコーナリングパワー値であって、上記後輪タイヤのコーナリングパワー値Ｋｒと、前輪タイヤのコーナリングパワー値Ｋｆとから求められる。尚、Ｃｐは、スリップ角βが所定の閾値を超えない場合は０として算出される。Ｗは接地荷重である。μはタイヤ横μ値であって、ｐｒ旋回右輪の横方向μ（路面との摩擦係数）であるｐｒと、旋回左輪の横方向μであるｐｌとから求められる。

ＣＡはキャンバ角であって、車両諸元から算出される。βはスリップ角であって、式（５８）（５９）から、逐次算出される。

ｍＶ（ｄβ／ｄｔ＋ｒ）＝Ｆｌ＋Ｆｒ…（５８）
Ｉｄｒ／ｄｔ＝Ｌｆ・Ｆｌ−Ｌｒ・Ｆｒ…（５９）

横力モデルの構築については、式（６０）（６１）から、タイヤ単体特性として得られる。

Ｃｐ（Ｗ，ＣＡ）＝ａ１・Ｗ＋ａ２・ＣＡ…（６０）
μ（Ｗ，ｂ，ＣＡ）＝ｂ１・Ｗ＋ｂ２・β＋ｂ３・ＣＡ…（６１）

従って、横力特性モデルは、接地荷重Ｗ、スリップ角β、キャンバ角ＣＡの関数として与えられる。ここで、キャンバ角ＣＡと横力特性Ｆｙについての接地荷重Ｗとスリップ角β違いでの特性比較を図５に示す。

図５に示すように、接地荷重Ｗが小さくなるとキャンバ角ＣＡに対する横力特性Ｆｙは非線形特性を示す傾向にある。また、スリップ角βが大きくなると、キャンバ角ＣＡに対する横力特性Ｆｙは非線形特性を示す傾向にある。上記横力特性モデルの導入により、ロールを伴う対地キャンバ付加時の非線形特性の考慮が可能となって、安定判別予測精度がより向上する。

図４に戻り、Ｓ１４にてロール振動判定式を演算し終えたら、ロール振動判定式の根の算出処理が行われる（Ｓ１６）。例えば、式（１）がｓについて解かれ、六つの根が算出される。

そして、Ｓ１８に移行し、ロール振動判定式の根における実部が全て負であるか否かが判断される。ロール振動判定式の根における実部が全て負である場合には、ロール振動が発散（増大化）するおそれがないと判断され、車両挙動安定処理が行われる（Ｓ２０）。この処理は、車両挙動が安定していることを記録する処理であり、例えば車両挙動安定フラグがセットされる。この場合は、ロール振動抑制制御は行われない。そして、車両挙動安定処理の完了後、一連の制御処理を終了する。

一方、Ｓ１８にてロール振動判定式の根における実部に正のものがある場合には、ロール振動が発散するおそれがあると判断され、ロール振動抑制制御処理が行われる（Ｓ２２）。このロール振動抑制制御処理は、車両のロール振動を抑制するようにサスペンションにおける減衰特性を調整する処理である。例えば、サスペンションに設けられるショックアブソーバの減衰力が大きくなるよう減衰特性が調整される。これにより、車両のロール振動の発生を抑制することができる。Ｓ２２のロール振動抑制制御処理を終えたら、一連の制御処理を終了する。

以上のように、本実施形態に係る車両挙動制御装置１によれば、車両のロール角、ヨー角、横力、上下変位に基づいて車両におけるロール振動の発生の有無を判断することにより、車両のロール方向、ヨー方向、横方向及び上下方向の４自由度運動の連成により生ずる旋回中のロール振動発散現象の発生を精度良く予測することができる。

このため、過度に振動抑制制御を行うことなくロール振動の発生を的確に抑制でき、振動抑制制御によって生ずる車両の運転者の違和感を軽減しつつ適切な振動抑制制御が行える。

上述した実施形態では、横力特性モデルの導入におけるキャンバ角―横力特性マップを予め準備してあるものと想定している。しかしながら、タイヤ交換が行われてタイヤ特性が変化した場合には、必ずしもこの準備してあるキャンバ角―横力特性マップだけでは対応できない場合も想定される。そこで、図６に示すマッピング方法を行うことがより好ましい。

図６に示すように、輪荷重、ヨーレイト、スリップ角（スリップ率）、キャンバ角といった計測値を取得する（Ｓ２０１）。これらの計測値は、センサによって直接取得しても、センサによって取得した値と車両諸元とから算出してもよい。

続いて、Ｓ２０１で取得した計測値に基づいて、タイヤ特性としての横力や前後力を算出する（Ｓ２０２）。Ｓ２０１で取得したスリップ角と、Ｓ２０２で算出したタイヤ特性値とに基づいて、それらを数秒ごとにプロットして分布図を作成する（Ｓ２０３）。

続いて、Ｓ２０３で作成した分布図をキャンバ角で層別し、輪荷重ごとのキャンバ角−タイヤ横力値の分布図を数秒ごとに作成する（Ｓ２０４）。このＳ２０４で作成した分布図に基づいて、装着タイヤによるタイヤ特性マップを作成し、所定走行距離ごとに更新する（Ｓ２０５）。

続いて、Ｓ２０５で作成・更新したタイヤ特性マップ（図５参照）に基づいて、横力モデルＦｙ＝Ｃｐ（Ｗ，ＣＡ）・β＋μ（Ｗ，ｂ，ＣＡ）・Ｗへ適用する（Ｓ２０６）。

このように、横力特性マップに追加して、キャンバ角―横力特性マップを作成することで、非線形性評価を容易ならしめることが可能となる。また、特性マップの精度向上と共に、交換したタイヤにおいてもロール振動発散予測精度を確保することが可能となる。

（第二実施形態） 次に本発明の第二実施形態に係る車両挙動制御装置について説明する。本実施形態に係る車両挙動制御装置は、第一実施形態に係る車両挙動制御装置とほぼ同様なハード構成を有し、ほぼ同様な制御処理を実行するものであるが、振動抑制手段として四輪操舵制御手段を用い、振動抑制制御として四輪操舵制御（４ＷＳ）を実行することによりロール振動を抑制する点で異なっている。

図７に本実施形態に係る車両挙動制御装置１ａの概要構成図を示す。ＥＣＵ２には、四輪操舵制御部３０が接続されている。四輪操舵制御部３０は、車両の四輪を独立して操舵制御を可能とした制御ユニットであり、例えば四輪操舵制御用ＥＣＵが用いられる。

本実施形態に係る車両挙動制御装置１ａは、図４に示す第一実施形態に係る車両挙動制御装置１とほぼ同様な制御処理を実行するものであるが、Ｓ２２の振動抑制制御処理が四輪操舵制御によってロール振動の発生を抑制する点で異なっている。例えば、前後輪を同相制御する場合、前輪ステアを減少させ、後輪ステアを増加させることにより、車両のスタビリティファクタを増加させることができる。これにより、車両のロール振動の発生を抑制することができる。一方、前後輪を逆相制御する場合、前輪ステアを減少させ、後輪ステアを減少させることにより、車両のスタビリティファクタを増加させることができる。これにより、車両のロール振動の発生を抑制することができる。

このような本実施形態に係る車両挙動制御装置１ａであっても、上述した第一実施形態に係る車両挙動制御装置と同様な作用効果を得ることができる。

（第三実施形態） 次に本発明の第三実施形態に係る車両挙動制御装置について説明する。本実施形態に係る車両挙動制御装置は、第一実施形態に係る車両挙動制御装置とほぼ同様なハード構成を有し、ほぼ同様な制御処理を実行するものであるが、振動抑制手段として車両安定化制御手段を用い、振動抑制制御として車両安定化制御（ＶＳＣ：Vehicle Stability Control）を実行することによりロール振動を抑制する点で異なっている。

図８に本実施形態に係る車両挙動制御装置１ｂの概要構成図を示す。ＥＣＵ２には、ＶＳＣ制御部４０が接続されている。ＶＳＣ制御部４０は、車両の四輪における制動を独立して制御を可能とした制御ユニットであり、例えばＶＳＣ制御用ＥＣＵが用いられる。

本実施形態に係る車両挙動制御装置１ｂは、図４に示す第一実施形態に係る車両挙動制御装置１とほぼ同様な制御処理を実行するものであるが、Ｓ２２の振動抑制制御処理がＶＳＣ制御によってロール振動の発生を抑制する点で異なっている。例えば、Ｓ１８にてロール振動が発生するおそれがあり車両が不安定な状態であると判断された場合に、ＶＳＣ制御のオフ解除処理が行われ、ＶＳＣ制御が実行状態とされる。このＶＳＣ制御が実行されることにより車両走行が安定化し、車両のロールが低減される、ロール振動の発生が抑制される。

このような本実施形態に係る車両挙動制御装置１ａであっても、上述した第一実施形態に係る車両挙動制御装置と同様な作用効果を得ることができる。

なお、上述した実施形態及びこの変形例は、本発明に係る車両挙動制御装置の一例を示すものである。本発明に係る車両挙動制御装置は、このようなものに限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しないものであれば、実施形態に係る車両挙動制御装置を変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。

本発明の第一実施形態に係る車両挙動制御装置の概要構成図である。 車両のロール運動及び上下運動の説明図である。 車両の横運動及びヨー運動の説明図である。 図１の車両挙動制御装置における動作を示すフローチャートである。 横力特性モデルの非線形性を説明するための図である。 横力特性モデルの構築に用いるマッピング方法を説明するフローチャートである。 本発明の第五実施形態に係る車両挙動制御装置の概要構成図である。 本発明の第六実施形態に係る車両挙動制御装置の概要構成図である。

符号の説明

１…車両挙動制御装置、２…ＥＣＵ、３…車速センサ、４…操舵角センサ、５…横加速度センサ、６…ヨーレイトセンサ、７…ロール角センサ、８…上下加速度センサ、２０…サスペンションアクチュエータ。

Claims (1)

1. スリップ角及び接地荷重の少なくとも一方を変数としたキャンバ角と車両の横力との関係を示すキャンバ角−横力特性に基づいて、前記横力を演算する横力演算手段と、
   少なくとも前記横力演算手段が演算した横力、車両のロール角、ヨー角及び上下変位をパラメータとする運動方程式における特性方程式に基づいて前記車両におけるロール振動の発生の有無を判断するロール振動発生判断手段と、
   前記ロール振動発生判断手段によりロール振動が発生すると判断された場合、ロール振動を抑制する振動抑制手段と、
   を備え、
   前記横力演算手段は、装着タイヤに応じて前記キャンバ角−横力特性を作成する、
   車両挙動制御装置。

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