WO2005077684A1

WO2005077684A1 - スタビライザ制御装置

Info

Publication number: WO2005077684A1
Application number: PCT/JP2005/002070
Authority: WO
Inventors: Yoshiyuki Yasui
Original assignee: Aisin Seiki Kabushiki Kaisha
Priority date: 2004-02-12
Filing date: 2005-02-10
Publication date: 2005-08-25
Also published as: US7344142B2; JP4045445B2; CN1918015A; US20070114733A1; JP2005225302A; DE602005019136D1; EP1714808A1; CN100453353C; EP1714808A4; EP1714808B1

Abstract

　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。左右車輪間に配設する一対のスタビライザバーの間に、電気モータ及び減速機を有するスタビライザアクチュエータを配置する。減速機の正効率と逆効率の積の逆数１／（ηＰ・ηＮ）が１．１７以上且つ３．７５以下とし、能動的に車体ロール運動を制御可能な領域以上の旋回状態となった場合には、電気モータの出力を保持又は減少させるように制御する。

Description

明細書

スタビライザ制御装置

技術分野

[0001] 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ァクチユ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。

背景技術

[0002] 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ィ匕するシステム力「 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。

[0003] 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ァクチユ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ァクチユエータは、 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ァクチユエ一タな、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ヽる。

[0004] 特許文献 1 :特表 2002 - 518245号公報

特干文献 1： 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— techn ologie/ 7— 3— 4— dynamic— drive .shtml>

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] 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!ヽ、それ以上の高!、横加速度の領域ではスタビラィ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。

[0006] 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、旋回ァクチユエータが電気機械式旋回ァクチユエータであり、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。

[0007] そこで、本発明は、電気モータ及び減速機を有するァクチエータを備えたスタビラィ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。課題を解決するための手段

[0008] 上記の課題を解決するため、本発明は、第 1の態様として、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ァクチユ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!ヽて、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以下であり、前記制御手段は、能動的に車体口ール運動を制御可能な領域以上の旋回状態となった場合には、前記電気モータの出力を保持又は減少させるように制御する構成としたものである。

[0009] また、本発明は、第 2の態様として、車両の左右車輪間に配設される一対のスタビラィザバーと、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ァクチユ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、前記横カロ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することができる。

[0010] あるいは、第 3の態様として、車両の左右車輪間に配設される一対のスタビラィザバ一と、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ァクチユ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ィ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カロ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ちでさる。

[0011] 上記第 2又は第 3の態様に係るスタビライザ制御装置において、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、。

発明の効果

[0012] 而して、本発明の第 1の態様に係るスタビライザ制御装置においては、正効率と逆効率の積の逆数が 1. 17以上且つ 3. 75以下の減速機を用い、能動的に車体ロール運動を制御可能な領域以上の旋回状態となった場合には電気モータの出力を保持又は減少させるように制御することとして、るので、小型のァクチユエータによって、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。

[0013] また、第 2又は第 3の態様のように構成すれば、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る。減速機の正効率及び逆効率の値は、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。

図面の簡単な説明

[図 1]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。

[図 2]本発明の一実施形態におけるスタビラィザァクチユエータの具体的構成例を示す構成図である。

[図 3]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!、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 4]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。

[図 5]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。

[図 6]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。

[図 7]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。

[図 8]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。

[図 9]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 10]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。

[図 11]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。

[図 12]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。

[図 13]本発明の一実施形態に供するショックァブソーバの一例の断面図である。

[図 14]図 13に示すショックァ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

[0015] 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 スタビラィザァクチユエータ

SW ステアリングホイ一ノレ

SA 操! "它角センサ

WHfr, WHfl, WHrr, WHrl 車輪

WSfr, WSfl, WSrr, WSrl 車輪速度センサ

YR ョーレイトセンサ

XG 前後加速度センサ

YG 横加速度センサ

ECU 電子制御装置

発明を実施するための最良の形態

[0016] 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）に口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ィザァクチユエータ 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、これらスタビラィザァクチユエータ 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。

[0017] 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（ノヽンドル角） δ f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、車両のョーレイト Yrを検出するョーレイトセンサ YR等が電子制御装置 ECUに接続されて、る。

[0018] 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のほ力、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力も送信することができる。

[0019] 図 2は、スタビラィザァクチユエータ FTの具体的構成例 (RT¾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 S Bfr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がスタビライザァクチユエータ FT内に配設されて、る。

[0020] 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ィザァクチユエータ FT (及び R T)を備えており、減速機 RDは正効率及び逆効率を有する。

[0021] 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ベぐ図 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。

[0022] 図 4は、簡略ィ匕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 (ァクティブロール抑制制御の作動領域) ]と、う作動状態となり、ロール率の関係は [RK

1 <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=R KO]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 >RKO]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、 KOは二分割されたスタビラィザバー（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。

[0023] 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、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 7? Pとし、スタビライザバー SBfr及び SBfl側力ゝらの入力により、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 7? N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 Tm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がスタビラィザバー 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' η Ρ… (1)

逆に、領域 2と領域 3の交点 Β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 - r? Ν · '· (2)

[0024] 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 Μのトルク出力を増大させ、点 Α (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/ ( r? P- r? N) · '· (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 Α及び Β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-{l/ ( r} P- 7} Ν)} · '· (4)

[0025] 而して、電気モータ Μ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 Α)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カロ速度 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。 [0026] 一般的な機械設計にお!、ては、減速機の効率が高ければ高、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。

[0027] 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ァブソーバ 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のたわみ一荷重特性において、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。

[0028] 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 ΐΖ( τ? Ρ· rj N)の値で、 1. 17≤{ΐΖ( τ? Ρ· 7} N) }≤3. 75の領域となる。

[0029] 上記の横加速度 Ga及び Gb、並びに lZ ( r? P- r? N)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 = l. 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/ ( 7? Ρ· 7? N) =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。

[0030] 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、 l/ ( r? P- r? N)の値が必要以上に大きくなつ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。

[0031] 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。

[0032] 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 Tml 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) Tsl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 TsOより不必要に大きい場合には、モータ保持トルクを Tmlから Tm2に減少させ、スタビライザロック限界を Tsl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、スタビラィザァクチユエータ 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。

[0033] 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。 to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の横カロ速度 Ga、車体ロール角 φ a)に達した tl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 Tslに保持される。このモータ出力トルク Tsl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 Tsl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 Tslを保持し、その後、時間勾配をもつてトルク 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 tl 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。

[0034] 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 E CU1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 δ fに基づき横加速度の演算値 Gye、ョーレイトの演算値 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、好適な車体口ール特性を達成すベぐステップ 104において、車両に付与するアクティブロールモ一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、前輪及び後輪のァ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。

[0035] 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力否かが判定される。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口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ィザァクチユエータ FT、 R T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ぐステップ 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力ステップ 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。

[0036] 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 Gdl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。

[0037] 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 Mi lによりハンドル角（操舵角） δ f 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、横加速度及びョ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、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ァクチユエータサーボ部（M17)によってスタビラィザァクチユエータ FT及び RTが制御される。

[0038] 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 Ml 3において横加速度センサ YGの信号力も得られる横加速度 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） δ f及び車両速度 (車速 ) Vxカゝ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 d Gye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- δ f) /{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はスタピリティファクタである

[0039] 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（Kl、 Κ2、 Κ3、 Κ4は制御ゲイン)。

Rmv =Kl -Gye+K2-dGye+K3 -Gy+K4 -dGy - -- (6)

上記のように、制御演算の遅れゃァクチユエータの応答性を補償するために、ハンドル角 δ f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。

[0040] 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 Rsrf₀、 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ぐ高い状態では高くなるように設定され、高速走行にぉ、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 S fと車両速度 Vxから目標ョーレイト Yreが演算され、実際のョーレイト Yrと比較されてョーレイト偏差 AYrが演算され、このョーレイト偏差 AYrに基づき、ロール剛性比率補正値 Rsraが演算される。

[0041] 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 Ml 6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力夫々 Rm f =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 R_mrに基づき、前輪及び後輪用のスタビライザァクチユエータ 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。

[0042] 次に、図 12は、図 6のァクチユ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 R mr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。

[0043] 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。このァクテイブロールモーメントの付与は、例えば前述のスタビラィザァクチユエータ 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ぐ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ァクチユエータ 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。

Claims

請求の範囲

[1] 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ァクチユエータを具備したスタビラィザと、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ィ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、て、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以下であり、前記制御手段は、能動的に車体ロール運動を制御可能な領域以上の旋回状態となった場合には、前記電気モータの出力を保持又は減少させるように制御する構成としたことを特徴とするスタビライザ制御装置。

[2] 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ァクチユエータを具備したスタビラィザと、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ィ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、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カロ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。

[3] 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ァクチユエータを具備したスタビラィザと、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ィ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、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カロ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 2又は 3 記載のスタビライザ制御装置。