JPH03186416A - 車両のローリング制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は横加速度人力時における車両のローリング、特
に過度的なロール応答を制御する装置に関するものであ
る。

（従来の技術） 車両は車輪を、ショックアブソーバ付の振動減衰型サス
ペンション装置で懸架するため、横加速度入力時に車体
のローリングを生ずる。

当該サスペンション装置により車輪を懸架した車両につ
きロール応答を説明すると、横加速度人力に対するロー
リング運動の運動方程式は近似的に次式で表されること
が知られている。

１、φ−Ｃφφ−にφφ十（Ｈ９−Ｈ，、）Ｍ、α（１
〉 ところで、上記のロール減衰率Ｃ−は前後輪ショックア
ブソーバのストロークに関する減衰率を夫々Ｃ３ＡＦ＋
　Ｃ３Ａ１とし、前後トレッドを夫々ＴＦ＋ＴＩＩとす
ると、 で表される。一方、（１）式に基き横加速度αに対する
ロール角φの伝達特性を、微分演算子Ｓを用いて表すと
、次式のようになる。

（２）　、　（３）式から明らかなように、ショックア
ブ、ソーμの減衰率Ｃ□□ＣｓＡｌ１はローリング運動
に関しては、減衰特性Ｃφ、ξのみに影響を及ぼすので
あるが、ショックアブソーバはその他に不整地走行時や
制駆動時に発生する車体の上下運動やピッチング運動を
制振し、良好な乗心地にするという別の役割も分担する
。

そこで一般の乗用車においては、前者のローリング運動
に対する減衰効果と、後者の乗心地確保のための制振効
果とをバランス良くまとめられるようにショックアブソ
ーバの減衰率ＣＳＡＦ＋　ＣＳＡＩを決定する。この場
合、ローリング運動の減衰係数ξは０．３近辺の値にな
る。

ところで、このようにξ−０，３の車両においては、第
７図（ａ）に示す如きステップ状の操舵角を与えて同図
（ｂ）に示す横加速度が発生した場合につき述べると、
同図（ｄ）に示すξ＝０．３に対応したショックアブソ
ーバによるロール減衰率Ｃφ＝３３、Ｏｋｇｆ１−ｓに
応じ同図（ｃ）中（イ）で示すようなローリングを発生
する。この過渡特性（イ）から明らかなように、発生す
るロール角が一旦オーバーシュートし、その後アンダー
シュートする振動的な変化（ハンチング）を繰返して最
終的な操舵角に対応したロール角に落ちつくこととなり
、前記したショックアブソーバの減衰率ではローリング
運動の減衰特性が良くない。

この問題を解決するため従来、特開昭５８−３０８１５
号公報、特開昭５８−３０８１８号公報、特開昭５８−
１１６２１４号公報、特開昭５８−１６７２１０号公報
に記載の如く、各種の方法で旋回状態を検出し、ローリ
ング発生時はショックアブソーバの減衰率を高くする技
術が提案された。

（発明が解決しようとする課題） この場合、上記の問題解決に当ってはローリング運動の
減衰係数ξを０．７程度になるようショックアブソーバ
の減衰率を決定するのが良いと言われている。しかして
、第７図（ｄ）に示す如くξ＝０．７にしてロール減衰
率ＣφをＣｐ　＝７７、Ｏｋｇｆ−ｍ−ｓとした場合、
ロール応答が第７図（ｃ）中（ロ）で示す如きものとな
り、ローリング運動の減衰特性は改善されるものの、ロ
ール角の発生遅れが顕著となる。この場合、特にスラロ
ーム走行のように反転操舵を繰返す走行中、ロールの位
相遅れが大きくて操舵フィーリングの悪化を招く。

本発明は、横加速度に対するロール角の発生状況が常時
狙った通りのものとなるよう逐一サスペンション装置の
ショックアブソーバを減衰力制御して上記いずれの問題
をも解消するようになすことを目的とする。

（課題を解決するための手段） この目的のため本発明のローリング制御装置は第１図に
概念を示す如く、 減衰率を制御可能なショックアブソーバ　を具えるサス
ペンション装置により車輪を懸架した車両において、 車体に作用する横加速度の情報を提供する横加速度情報
提供手段と、 この横加速度情報及び前記ショックアブソーバ減衰率の
制御指令値から車体のロール角及びロールレートを推定
するローリング運動推定手段と、この手段により求めた
推定ロール角及び推定ロールレート、並びに前記横加速
度情報から、狙いとする横加速度−ロール角伝達特性を
達成するための目標ローリングモーメントを演算する目
標ローリングモーメント演算手段と、 この目標ローリングモーメント及び前記推定ロールレー
トから前記狙いとする横加速度−ロール角伝達特性を達
成するための目標ロール減衰率を求めるロール減衰率決
定手段と、 この目標ロール減衰率となるよう前記ショックアブソー
バの減衰率を制御するショックアブソーバ減衰率制御手
段とを設けて構成したものである。

（作　用） 横加速度情報提供手段は、車体に作用する横加速度の情
報を直接検出や演算により提供する。ローリング運動推
定手段は当該横加速度情報及びショックアブソーバ減衰
率の制御指令値から車体のロール角及びロールレートを
推定する。目標ローリングモーメント演算手段は、これ
ら推定ロール角及び推定ロールレ−１へ、並びに上記横
加速度情報から、横加速度−ロール角伝達特性を達成す
るための目標ローリングモーメントを演算する。ロール
減衰率決定手段はこの目標ローリングモーメント及び前
記推定ロールレートから狙いとする横加速度−ロール角
伝達特性を達成するための目標ロール減衰率を求め、シ
ョックアブソーバ減衰率制御手段はこの目標ロール率と
なるようショックアブソーバの減衰率を制御する。

よって、かかるショックアブソーバ減衰率の制御を介し
、狙いとする横加速度−ロール角伝達特性を常時達成す
るよう、ロール減衰率が逐一制御されることとなり、狙
いとする横加速度−ロール角伝達特性を適切なものにす
ることによって高いロール応答とロールの確実なハンチ
ング防止とを両立させることができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基き詳細に説明する。

第２図は本発明ローリング制御装置の一実施例で、１は
操舵角θを検出するセンサ、２は車速Ｖを検出するセン
サ、３はマイクロコンピュータを示ス。マイクロコンピ
ュータ３は両センザ１，２からの人力情報を基にショッ
クアブソーバ制御部４を介しサスペンション装置の左右
前輪ショックアブソーバ５Ｌ、５Ｒ及び左右後輪ショッ
クアブソーバ６Ｌ、６Ｒを減衰力制御して、本発明が目
的とするローリング制御を行うものとする。

マイクロコンピュータ３はこの制御に当り実際には第３
図及び第４図の制御プログラムを実行するが、便宜上機
能別ブロックにより示すと、ヨーイング、横運動推定部
７と、ローリング運動推計部８と、目標ローリングモー
メント計算部９と、ションクアブソーバロール減衰率決
定部１０とで構成される。

第３図は電源投入時開始されるメインルーチンを示し、
電源投入時１回だけ実行されるステップ３１では初期化
（イニシャライズ）により後の演算で用いるヨーレート
会、ヨー角加速度し、横方向速度Ｖｙ、横方向並進加速
度■ア、推定ロール角φ、推定ロールレートφ及び推定
ロール角加速度−゛を夫々０にリセフトする。そして、
次のステップ３２で、ｄｔ時間毎の割込みにより第４図
のサブルーチンを実行する。

このサブルーチンでは先ずステップ４１において、車速
Ｖおよび操舵角θを読込み、第２図中ヨーイング、横運
動推定部７に相当する次のステップ４２では車速■及び
操舵角θからヨーイングと横運動に関する運動方程式を
解くことにより以下の如（に横加速度を推定して推定横
加速度ｉを求める。

（Ｆ−ｅ　ｋ　Ｆ　（θ／　Ｎ　　（Ｖ、＋　ＬＦ　　
Ｆ）／　Ｖ　ＩＣＲ＝Ｋｌｌ（−Ｖ、＋Ｌｌｌ委）／Ｖ
ψ　−（２ＬＦＣＦ　　２　Ｌ＊Ｃｐ＋）／　ｒ　ｚτ
　＝（２Ｃ，＋　２　Ｃ，ｌ）／Ｍ この運動方程式は線形２自由度２輪モデルに基づく周知
のものであるが、Ｆ、Ｖｙを求める積分方法については
最も演算時間を節約できるオイラー法妾−φ＋Ａｔ；ｉ
、Ｖ、＝Ｖ、−１−ＪｔＶ、を用いるのが有利である。

第４図中ステップ４３は第２図中目標ローリングモーメ
ント計算部９に相当し、ここでは狙いとする横加速度−
ロール角伝達特性（規範モデル）から推定横加速度Ｋに
対応した目標ローリングモーメン）ｕ、つまり狙いとす
る横加速度−ロール角伝達特性を達成するための目標ロ
ーリングモーメン）ｕを推定横加速度１及び後述する推
定ロール角Ｔ並びに推定ロールレートａから演算する。

ここでローリングモーメントについて第５図を参照しつ
つ説明するに、第５図の車両５工はシヨ・ンクアブソー
バを持たず、横加速度人力αに対しロール剛性ＫＬ、！
、を持って任意のローリングモーメントｕを発生させ得
るアクチュエータをサスペンション装置に具えた型式の
ものとし、制御出力はロール角φ及びロールレートφで
ある。このような車両を想定し、第５図のような状態フ
ィードパ・ンクシステムを考えると、制御対象である車
両の状態方程式は前記（１）式にならって次式のように
表す ことができる。

Ｙ−Ｐ　’−ＡＰ　ＸＦ　＋ＩＢ　Ｐ　　α＋ｔＢ、　
ｕ　　−−−−（４）次に、横加速度αに対し例えば第
７図（ｃ）中（）＼）で示すような所望のロール応答を
得るための規範モデルを次式の様に書き表す。

入、＝Ａ、ＸＭ＋Ｉ１３＠　　α　　　　　−−−−（
５）一方制御人力であるローリングモーメントＵは第５
図より ｕ＝ｌＦえ、＋Ｃα　　　　　　　　−−−−（６）で
表され、　（４）　、　（６）式より状態フィードバッ
クが施された第５図に示すシステム全体の状態方程式は
次のように求められる。

Ｘｒ＝（Ａ、＋ＩＢ、ＩＦ）Ｘｐ＋（ＩＢｐ十Ｇ）α−
（７）車両のロール応答を規範モデルに一致させる条件
、つまりＮ　ｒ　＝入、（又はＸｐ＝％、）にする条件
は（５）　、　（７）式より となる。

さて第５図の場合、任意のローリングモーメントを発生
し得るアクチュエータを具えたサスペンション装置（」
の車両を想定して話を進めたが、実際にはショックアブ
ソーバを具えたサスペンション装置のショックアブソー
バ減衰率を制御して目標ローリングモーメントを発生さ
せることになるため、定常的なロール角は変え得ない。

この点に鑑み規範モデルの定常特性を実車の定常特性に
一致させるよう次の規範モデルを与える。

（８）　、　（９）式より制御ゲインＩＦとなる。

Ｇは次の如きもの Ｇ＝（Ｈ−Ｈｓ）Ｍｓ（１ｌｘ／１ｘ−）　　　　−−
−（１０）式を（６）式に代入すると、車両のロール応
答を規範モデルに一致させるための制御入力、つまり目
標ローリングモーメントＵは次式の如くなる。

＋　　（Ｈ，−Ｈ５）Ｍｓ（１−ｌｘ／Ｉｘ−）α　−
（１１）なお、この式は第５図を想定して規範モデル（
狙いとする横加速度−ロール角伝達特性踏達成するため
の目標ローリングモーメントを求める式であるが、第２
図中の計算部９に対応する第４図中のステップ４３にお
いては入力が推定横加速度τ、推定ロールレートφ及び
推定ロール角φであることから、（１１）式の演算に際
しα、φ、φに代え丁。

メ、φを用い、目標ローリングモーメントＵを計算する
こと勿論である。

第４図中ステップ４５では、推定ロールー−１絶対値１
φ１が微小設定値以上か末端かをチェフクする。このチ
ェフクは、理想的なロール減衰率Ｃφ又は極めて小さい
場合Ｃφが無限大又は極端に大きな値となって実際のコ
ンピュータでは計算不能になったり、オーバーフローを
起こす可能性があるために必要であり、このためステッ
プ４４で１が極めて小さいと判別する場合、ステップ４
５で目標ロール減衰率Ｃφを不都合が生しない範囲で大
きな所定個にセット・する。なおＣφは、この代わりに
乗心地制御用のプログラムを走らせて決定してもよい。

ステップ４４でφが上記の問題を生しないものであると
判別する時、ステップ４６で理想的なこのステップ４６
は第２図中ショックアブソーハロ小減衰率法定部１０の
一部を或ず演算ブロック１０ａに相当する。しかしてτ
φは負値をとったり、実際のショックアブソーバの減衰
率制御範囲を越える場合があるので、第２図中ロール減
衰率決定部１０の残部を或ず制限器１０ｂに相当した次
のステップ４７ではＣφを無条件に目標１１−小減衰率
Ｃφとせず、Ｃφの下限値及び士、限値を夫々Ｃ，３ｍ
　ｉゎ及びＣφ。８に抑える。

第４図中次のステップ４８は第２図におけるローリング
運動推定部８に相当するもので、ここでは前記した通り
ステップ４３．４６　（次回のタイマ割込みによる実行
時）で用いる推定ロール角φ及び推定ロールレートサを
求めるためにローリング運動を推定し、推定ロール角φ
及び推定ロールレート夢を次回のタイマ割込み時におけ
るステップ４３゜４６の実行のためにメモリしておく。

この推定は（１）式の運動方程式と同様な 〆−（−Ｃφφ−にφφ→−（Ｈ，−１１ｓ）Ｍ’ｓｚ
）　／　Ｉ　Ｘの演算により行うが、φ、さを求めるた
めの積分方法については最も演算時間を節約できるφ−
φ十、ｄｔφ、φ−φ＋、Ｉｔφのオイラー法を用いる
のが有利である。

第４図中次のステップ４９ではステップ４５又は４７で
決定した目標ロール減衰率Ｃ６を第２図に示すショック
アブソーバ制御部４に出力する。この制御部は目標ロー
ル減衰率Ｃψが得られるようショックアブソーバ５Ｌ、
５Ｒ，６Ｌ、６Ｒの減衰率を制御する。よって、ステッ
プ４３で演算した目標ローリングモーメントＵが得られ
ることとなり、前記の通り第７図（ｃ）中の（ハ）の規
範モデルにより与えた横加速度−ロール角伝達特性が狙
いとする通りのロール角を生じさせることができる。

例えば第７図の舵取操作態様につき述べると、上記の伝
達特性（規範モデル）に照らしてロール減衰率Ｃφは第
７図（ｄ）に（ニ）又は（ホ）で示す如くローリング発
生初期に小さく、その後大きくなるように逐一変化され
〔（ニ）は第８図に示す如き１１段階の切換ポジション
を１０ｍ５ｅｃ毎に切換えて、又（ホ）は連続的に変更
してロール減衰率Ｃφを制御する例を示した〕、第７図
（ｃ）に（ハ）で示す如くにロール角を発生させること
ができる。

（ハ）特性と、（イ）及び（口〉特性との比較から明ら
かなように本例では、横加速度に対するロール応答の速
やかな減衰（ハンチング防止）と、ロールの速かな発生
とを両立させることができる。

なお上述の例では、操舵角センサ１、車速センサ２及び
ヨーイング、横連動推定部７により横加速度を推定して
推定横加速度冴を用いたが、この代わりに加速度センサ
で車体に加わる横加速度を直接検出し、検出横加速度を
用いてもよい。

第６図は本発明の更に他の例を示し、本例では推定横加
速度Ｋを後輪操舵コントローラ６１から得るようにする
。この後輪操舵コントローラは昭和６２年８月発行「計
測自動制御学会論文集Ｊ　Ｖｏｌ、２３゜Ｎｏ、　８第
４８頁乃至第５４頁「四輪操舵車の新しい制御法」に記
載された周知のもので、センサ１，２で検出した操舵角
θ及び車速Ｖに応じた横加速度１を得るための後輪操舵
角δ７を後輪操舵系８２に指令する。従って、横加速度
ｉを推定横加速度としてマイクロコンピュータ３に人力
し、前記した例と同様の作用効果を奏し得る。

本例では、マイクロコンピュータ３が横加速度の推定を
行う必要がなくなる他に、ローリング制御用のコンピュ
ータ３と後輪操舵コントローラ８１とを共通のコンピュ
ータにまとめ得る利点がある。

又、推定横加速度ｉは横加速度目標値ｙｒに追従するも
のであることから、ｉに代えｙｒを用いてもよい。

（発明の効果） かくして本発明ローリング制御装置は上述の如く、高い
ロール応答とロールハンチングの良好な抑制との両立を
実現するよう設定可能な、狙いとする横加速度−ロール
角伝達特性が遠戚させるようショックアブソーバの減衰
率制御を介しロール減衰率を逐一制御する構成としたか
ら、結果としてロール減衰率がローリング発生初期に小
さく、後期に大きくされることとなり、高いロール応答
とロールの確実なハンチング防止とを両立させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明ローリング制御装置の概念図、第２図は
本発明装置の一実施例を示す機能ブロック線図、 第３図及び第４図は同側におけるマイクロコンピュータ
の制御プログラムを示すフローチャート、第５図はロー
リングモーメント解説用の路線図、第６図は本発明装置
の他の例を示す機能ブロック線図、 第７図は本発明装置の動作タイムチャートと従来装置の
それとを比較して示すシミュレーション図、 第８図は与えるべきロール減衰率と切り換えポジション
との関係線図である。 １・・・操舵角センサ ２・・・車速センサ ３・・・マイクロコンピュータ ４・・・ショックアブソーバ制御部 ５Ｌ、５Ｒ，６Ｌ、６Ｒ・・・ショックアブソーバ７・
・・ヨーイング、横運動推定部 ８・・・ローリング運動推定部 ９・・・目標ローリングモーメント計算部、１０・・・
ショックアブソーバロール減衰率決定部、５１・・・車
両 ６１・・・後輪操舵コントローラ ６２・・・後輪操舵系

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、減衰率を制御可能なショックアブソーバを具えるサ
   スペンション装置により車輪を懸架した車両において、 車体に作用する横加速度の情報を提供する横加速度情報
   提供手段と、 この横加速度情報及び前記ショックアブソーバ減衰率の
   制御指令値から車体のロール角及びロールレートを推定
   するローリング運動推定手段と、この手段により求めた
   推定ロール角及び推定ロールレート、並びに前記横加速
   度情報から、狙いとする横加速度−ロール角伝達特性を
   達成するための目標ローリングモーメントを演算する目
   標ローリングモーメント演算手段と、 この目標ローリングモーメント及び前記推定ロールレー
   トから前記狙いとする横加速度−ロール角伝達特性を達
   成するための目標ロール減衰率を求めるロール減衰率決
   定手段と、 この目標ロール減衰率となるよう前記ショックアブソー
   バの減衰率を制御するショックアブソーバ減衰率制御手
   段とを具備してなることを特徴とする車両ローリング制
   御装置。 ２、請求項１において、前記ローリング運動推定手段は
   車両のばね上質量、ロール慣性、ロール剛性、重心高さ
   、ロールセンタ高さ及びショックアブソーバ減衰率制御
   指令値に基く運動方程式又はこれに相当する演算式を解
   いて推定ロール角及び推定ロールレートを求めるよう構
   成した車両のローリング制御装置。 ３、請求項１又は２において、狙いとする横加速度−ロ
   ール角伝達特性の分母次数に対する分子次数の次数差を
   、前記ローリング運動推定手段における横加速度−ロー
   ル角伝達特性の分母次数に対する分子次数の次数差以上
   とした車両のローリング制御装置。