JP2005238971A - スタビライザ制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 路面からの入力に対しても能動的にスタビライザを制御し、車両の直進走行中における路面凹凸に起因する変化に対しては乗り心地を確保し、車両の旋回時には車体ロール角を確実に抑制する。
【解決手段】 車両の左右車輪間に配設されるスタビライザのねじり剛性を制御し、旋回状態に応じて車体のロール運動を能動的に制御するスタビライザ制御装置において、車体と左右車輪の相対変位の車輪ストロークを検出し（Ｍ１３）、車輪ストローク左右差及び車輪ストローク速度左右差の少なくとも一方に基づき、スタビライザフリー制御（Ｍ１５）及びロール減衰制御（Ｍ１６）の少なくとも一方を介して、スタビライザのねじり剛性を制御するための外部付与力を設定する（Ｍ１７）。
【選択図】 図３

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。例えば特許文献１には、以下の事項が開示されている。即ち、スタビライザの剛性制御構造において、ロール現象の緩和には剛性を大きくし車体に揺れを生じさせず、乗り心地の上からは、その剛性を小さくすることが好ましいと記載されている。そして、必要時にはスタビライザの剛性を発揮させるが、不要時にはスタビライザの剛性を減殺するスタビライザの剛性制御の具現化にあって、部品点数の削減を可能にして、製品コストの低廉化と汎用性の向上を期待するに最適となるスタビライザの剛性制御構造が提案されている。具体的には、中間部が車体側に連結され両端が車軸側に連結されるスタビライザと、該スタビライザにおける剛性の減殺を可能にするアクチュエータと、該アクチュエータの作動不作動を選択する切換バルブとを有してなるスタビライザの剛性制御構造において、切換バルブが車体におけるロール現象に起因する車体横方向の慣性力で切り換えられるように構成されている。
また、下記の特許文献２には、能動的に車両のローリングを抑制する横揺れ安定化装置について提案されている。即ち、横揺れ値（ローリング）を測定するための少なくとも１つのセンサと、前方および／または後方車台スタビライザの半部分間に設けられた少なくとも１つの旋回アクチュエータとを有し、横揺れ運動を低減または抑制するためにスタビライザ半部分に予緊張を与え、および横揺れ時にセンサの出力信号の関数として車両ボディーに抵抗モーメントを与えることとしている。
尚、下記の特許文献３には、車輪速度から車輪加速度を演算し、ハイパスフィルタを用いて、その高周波成分を取り出し、車輪加速度の分散値を算出し、その分散値を用いて悪路判定を行う方法が開示されている。また、特許文献４には、基準となる平坦路における小さい舵角での加速度センサ出力の微分値の分散と、現在走行中の路面における小さい舵角での加速度センサ出力の微分値の分散とによるＦ検定を行い、その結果にしたがって悪路判定を行う方法が開示されている。更に、特許文献５には、車両安定性制御に供される指標として、スピン状態量を表すスピンバリュー、及びドリフトアウト状態量を表すドリフトバリューが開示されている。
特開平８−２６８０２７号公報 特表２００２−５１８２４５号公報 特開平９−２０２２３号公報 特開２００１−６３５４４号公報 特開平９−１９３７７６号公報
然し乍ら、前掲の特許文献１のスタビライザの剛性制御構造においては、スタビライザのねじれ剛性は、ばね上（車体）慣性の入力に対しては高い状態とし車体ロール角を抑制し車両姿勢を安定化することとしている。一方、ばね下（車輪）からの入力に対してはスタビライザねじれ剛性を低い状態として乗り心地を向上させる必要があるとしている。そして、これら事象は相反するため、特許文献１に示されるような装置が提案されている。
そこで、本発明は、能動的に車体ロール運動を抑制可能なスタビライザ制御装置において、路面からの入力に対しても能動的にスタビライザを制御し乗り心地を向上させることを課題とする。
また、本発明の別の課題は、スタビライザのねじり剛性を制御し得るだけでなく、ロール減衰をも制御し、乗り心地を向上させ得るスタビライザ制御装置を提供することにある。
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スタビライザのねじり剛性を制御し、前記車両の旋回状態に応じて車体のロール運動を能動的に制御するスタビライザ制御装置において、前記車両前方及び後方の少なくとも一方の車軸で前記車体と前記左右車輪の相対変位を検出する車輪ストローク検出手段と、該車輪ストローク検出手段の検出結果に基づき車輪ストローク左右差及び車輪ストローク速度左右差の少なくとも一方を演算する車輪ストローク差演算手段と、前記車両が略直進走行状態にある場合には前記車輪ストローク差演算手段の演算結果に基づき前記スタビライザのねじり剛性を制御するための外部付与力を設定する外部付与力設定手段とを備えることとしたものである。
また、本発明は、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スタビライザバーを有するスタビライザに対し、該スタビライザのねじり剛性を制御し、前記車両の旋回状態に応じて車体のロール運動を能動的に制御するスタビライザ制御装置において、前記車両前方及び後方の少なくとも一方の車軸で前記車体と前記左右車輪の相対変位を検出する車輪ストローク検出手段と、該車輪ストローク検出手段の検出結果に基づき車輪ストローク左右差を演算する車輪ストローク左右差演算手段と、該車輪ストローク左右差演算手段の演算結果に基づき前記スタビライザのねじり剛性を制御するための外部付与力を設定する外部付与力設定手段と、前記車両の旋回状態を表す旋回指標を設定する旋回指標設定手段とを備え、該旋回指標設定手段が設定した旋回指標に応じて、前記外部付与力設定手段が設定した外部付与力によって、前記スタビライザバーのねじり剛性を、前記スタビライザバーが本来有する値より低下させるように構成してもよい。
而して、請求項１に記載のスタビライザ制御装置によれば、車両旋回時の車体ロール角を確実に抑制すると共に、車両が略直進状態にあるときの路面からの入力に対しても、ロール減衰に対する制御を含め、能動的にスタビライザを制御して適切な乗り心地を確保することができる。
また、スタビライザ制御装置を請求項２に記載のように構成すれば、車両が略直進状態にあるときに、車輪からの入力に対してスタビライザのねじり剛性を低下させるように、能動的にスタビライザを制御して、適切な乗り心地を確保することができる。
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。また、各車輪のサスペンションスプリングＳＰxx近傍にはサスペンションストロークセンサＨＳxx（車高センサともいい、以下、単にストロークセンサという）が設けられており、各車輪での車体と車輪の相対的変位が電子制御装置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の操作に応じた操舵角（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、車両の実横加速度Ｇｙａ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。また、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。尚、スタビライザアクチュエータのパワー源としては、電気モータＭに代えて、モータ又はエンジンによって駆動されるポンプ（図示せず）を用い、このポンプによって油圧制御を行う構成としてもよい。
図３は、本実施形態の制御構成を示すもので、運転者のステアリング操作（ハンドル操作）に関し、運転者操作検出手段Ｍ１１により操舵角（ハンドル角）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。これらの検出結果に基づき、ロール抑制制御ブロックＭ１４にて、車両旋回時の車体ロール角を抑制するロール抑制制御が行われる。一方、サスペンションストローク検出手段Ｍ１３にてサスペンションスプリングＳＰxxのストロークが検出され、その検出結果に基づきスタビライザＳＢｆ及びＳＢｒのねじり剛性を低下させ路面凹凸に対して乗り心地を向上させるスタビライザフリー制御ブロックＭ１５、及びサスペンションストローク検出手段Ｍ１３の検出結果に基づき車両のロール方向の減衰力を制御するロール減衰制御ブロックＭ１６を有する。
前述のロール抑制制御は車両旋回時の車両姿勢を安定化するものであるのに対し、スタビライザフリー制御及びロール減衰制御は直進時の乗り心地を向上させるものである。つまり、車両旋回時の車両姿勢安定と直進時の乗り心地向上といった相反する事象を両立させるものである。このため、乗り心地向上のためのスタビライザフリー制御ブロックＭ１５とロール減衰制御ブロックＭ１６の何れか一方を省略した構成とすることも可能である。各制御ブロックＭ１４，Ｍ１５及びＭ１６では、前輪及び後輪に配置されたスタビライザアクチュエータＦＴ及びＲＴへの付与力が演算される。そして、次のスタビライザ付与力目標値演算ブロックＭ１７において、車両の走行状態を加味して、スタビライザアクチュエータＦＴ及びＲＴに与えられる制御力の目標値が設定される。この目標値にもとづきアクチュエータのサーボ制御が実行されスタビライザアクチュエータＦＴ及びＲＴが駆動制御されるように構成されている。
スタビライザ付与力目標値演算ブロックＭ１７における演算処理の詳細については後述するが、例えば、車両旋回状態の程度が小さいとき、つまり、車両が略直進走行に近い状態にあるときは、スタビライザアクチュエータＦＴ及びＲＴへの付与力に関して、車両旋回状態に応じて制御されるロール抑制制御（Ｍ１４）からの制御目標量は小さく設定され、スタビライザフリー制御（Ｍ１５）及びロール減衰制御（Ｍ１６）からの制御目標量が大きく設定される。スタビライザフリー制御（Ｍ１５）では、乗り心地を向上させるために、スタビライザバーが本来のねじり剛性（二分割されたスタビライザバーが固定された状態で有するねじり剛性をいう）に比べ、更にねじり剛性が低下するように、スタビライザアクチュエータＦＴ及びＲＴへの付与力が設定される。この付与力は路面凹凸に起因して車体に伝達されるロールモーメントを低減するように作用し、スタビライザのねじり剛性を弱めるためのものであるから、車両旋回時にロール抑制を行う際の力の向きとは逆の方向に付与することとなる。
また、車体ロール運動に対して減衰力を発生させるために、ロール減衰制御ブロックＭ１６においては、ロール減衰制御に基づき制御目標量が設定される。そして、車両が旋回状態となると、スタビライザフリー制御及びロール減衰制御の制御目標量は低減され、ロール抑制制御の制御目標量が大きくなるため、確実に旋回中のロール運動を抑制することが可能となる。
図４は、図３に記載のロール抑制制御ブロックＭ１４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Ｍ２１において横加速度センサＹＧの信号から得られる実横加速度Ｇｙａ、これを時間微分する実横加速度変化量ｄＧｙａ、ハンドル角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（１）により求められる。
Ｇｙｅ ＝（Ｖｘ2・δｆ）／｛Ｌ・Ｎ・（１＋Ｋｈ・Ｖｘ2）｝…（１）
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（２）により求められる。
Ｒｍｖ ＝Ｋ１・Ｇｙｅ＋Ｋ２・ｄＧｙｅ＋Ｋ３・Ｇｙａ＋Ｋ４・ｄＧｙａ …（２）
上記のＫ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４は制御ゲインであり、下記の背景下で、後述するように設定される。
先ず、実際の横加速度センサにより検出される実横加速度Ｇｙａと、運転者のステアリング（ハンドル）操作に応じてハンドル角δｆと車速Ｖｘに基づいて演算される演算横加速度Ｇｙｅとを比較すると、実横加速度Ｇｙａは路面凹凸の影響を受けると共に、ステアリング（ハンドル）操作に応じた操舵作動の結果であるので、遅延した信号となるが、確実に路面状態（路面摩擦係数）の影響を反映した値となる。これに対し、演算横加速度Ｇｙｅは路面凹凸の影響を受けず、操舵入力（ハンドル角δｆ及び車速Ｖｘ）に基づいて求められるので、遅延が少ない信号となるが、路面状態（路面摩擦係数）が反映されていないので、例えば摩擦限界を超えた旋回状態においては正確性を欠くことになる。
そこで、本実施形態においては、上記式（２）の制御ゲインＫ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４を車両の走行状態等に応じて後述するように調整し、実横加速度Ｇｙａと演算横加速度Ｇｙｅにおける課題を相互補完することとしている。例えば、車両が直進状態及び旋回状態が小さい走行状態では、演算横加速度Ｇｙｅの情報のみ、もしくは、演算横加速度Ｇｙｅのスタビライザ制御への寄与度が大きくなるように設定し、能動的ロール抑制制御を実行することとしている。これにより、車両旋回に起因する横加速度と路面凹凸による横加速度が峻別され、乗り心地が向上するとともに、旋回時のロールを確実に抑制することができる。以下、上記式（２）の制御ゲインＫ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４の設定例を順次説明する。
図５は、路面凹凸に起因する横加速度の影響を排除するため、演算横加速度Ｇｙｅに係る制御ゲインＫ１及びＫ２と実横加速度Ｇｙａに係る制御ゲインＫ３及びＫ４を旋回指標ＴＣに基づいて設定する態様を示すもので、旋回指標ＴＣは旋回状態の大小を示す指標である。路面凹凸の影響を補償するためには、この旋回指標ＴＣを、路面凹凸に影響されない指標とすることが必要であり、演算横加速度Ｇｙｅ、ハンドル角δｆ及びヨーレイトＹｒの何れか、もしくは、これらの２以上を組み合わせた指標とすることが望ましい。また、路面凹凸に起因する横加速度は最大でも０．１Ｇ（Ｇは重力加速度を表す）程度であるため、路面凹凸の影響を受ける実横加速度Ｇｙａであっても、これを旋回指標ＴＣとして用いることも可能である。
例えば、演算横加速度Ｇｙｅに係る制御ゲインＫ１と実横加速度Ｇｙａに係る制御ゲインＫ３の設定用マップとして、図６に示すように、旋回指標ＴＣに基づいて設定するとよい。特に、旋回指標ＴＣが小さい場合（ＴＣ≦ＴＣ１）には、実横加速度Ｇｙａに係る制御ゲインＫ３を０として、ハンドル角δｆに基づいて演算される演算横加速度Ｇｙｅに応じた制御を実行するとよい。また、演算横加速度変化量ｄＧｙｅに係る制御ゲインＫ２と実横加速度変化量ｄＧｙａに係る制御ゲインＫ４の設定用マップも、図７に示すように、旋回指標ＴＣに基づいて設定するとよい。この場合も、旋回指標ＴＣが小さい場合（ＴＣ≦ＴＣ２）には、実横加速度変化量ｄＧｙａに係る制御ゲインＫ４を０として、ハンドル角δｆに基づいて演算される演算横加速度変化量ｄＧｙｅに応じた制御を実行するとよい。このように、旋回指標ＴＣが小さい場合には、路面凹凸の影響を受けにくい演算横加速度変化量ｄＧｙｅの制御ゲインを高めることにより、路面凹凸に起因する横加速度の影響を抑制することができ、乗り心地を向上させることができる。
上記の図６及び図７のマップにおいては、演算横加速度Ｇｙｅ及び演算横加速度変化量ｄＧｙｅのみに基づいてスタビライザ制御を実行することとしているが、本発明はこれに限定するものではなく、路面凹凸の影響を受けにくい演算横加速度情報（少なくともＧｙｅ及びｄＧｙｅの何れか一方を含む）を利用し、例えば次のように設定することとしてもよい。即ち、旋回の程度が小さいときには、演算横加速度情報の影響度を大きく設定することにより、乗り心地を向上させることができる。この場合において、演算横加速度情報の影響度を必ずしも１００％にする必要はなく、実横加速度情報（少なくともＧｙａ及びｄＧｙａの何れか一方を含む）の影響度が残存している構成も可能である。また、図８及び図９のマップに示すように、演算横加速度情報に対して非線形な制御ゲイン特性や、更にはこれに近似した多段折れ特性とすることも可能である。旋回の程度が増大するに従い、演算横加速度情報の影響度を減少させ、実横加速度情報の影響度を増加させることにより、直進時の路面凹凸の影響を抑制し、旋回時には確実に車体ロール角を抑制することができる。
更に、旋回指標ＴＣに基づいて制御ゲインを設定することにより、後述の路面摩擦状態に対する補償にも効果を奏する。路面摩擦状態を反映して演算横加速度Ｇｙｅを求めるためには、路面摩擦係数μmaxの情報が必要となる。この路面摩擦係数情報は推定値であるので、実際は低摩擦係数路面であるにもかかわらず、高摩擦係数路面とされる場合もあり得る。このような場合には、アクティブロール制御量が過剰となるので、逆ロールが発生し、運転者に対し違和感を与えることになる。これに対し、旋回指標ＴＣで表される旋回状態の増加に伴い、実横加速度Ｇｙａについての制御に対する寄与度を増加させると共に、演算横加速度Ｇｙｅの影響度を小さくすることにより、逆ロールの問題も解決される。
上記の旋回指標に加えて、悪路判定結果、路面摩擦係数、車両の旋回状態を表すスピン状態量（スピンバリュー）及びドリフトアウト状態量（ドリフトバリュー）等に基づいて制御ゲインを設定することも可能であり、その一態様を図１０に示す。ここで、悪路判定手段としては、前掲の特許文献３に記載の車輪速度に基づく手段、特許文献４に記載の加速度センサの検出結果に基づく手段がある。これらの判定結果は、一般的に、アンチスキッド制御（ＡＢＳ）に利用されるため、ブレーキ制御ユニットＥＣＵ２で演算処理される。また、スピン状態量（スピンバリュー）及びドリフトアウト状態量（ドリフトバリュー）は、車両安定性制御で必要な状態量であり、例えば前掲の特許文献５に記載の方法でブレーキ制御ユニットＥＣＵ２にて演算処理される。更に、路面摩擦係数は、ブレーキ制御ユニットＥＣＵ２又は操舵制御ユニットＥＣＵ３において従来周知の種々の方法で求められる。そして、これらの判定結果及び状態量は通信バスを介してスタビライザ制御ユニットＥＣＵ１に入力される。
図１１及び図１２は、上記の悪路判定結果に基づいて設定するマップの一例を示すもので、悪路と判定されたときには、演算横加速度Ｇｙｅに係る制御ゲインＫ１及びＫ２の寄与割合を、悪路と判定されない通常時に比較して大きくなるように変更される。そして、実横加速度Ｇｙａに係る制御ゲインＫ３及びＫ４の寄与割合は、悪路と判定されたときには、通常時に比較して小さくなるように変更される。この制御ゲインの変更により、路面凹凸が大きい悪路での走行と判定された場合には、演算横加速度Ｇｙｅに係る制御ゲインＫ１及びＫ２の寄与割合が増加し、実横加速度Ｇｙａに係る制御ゲインＫ３及びＫ４の寄与割合が低下するため、乗り心地の悪化を抑止することができる。更に、悪路と判定されると、図４の実横加速度Ｇｙａフィルタのパラメータが変更され、実横加速度Ｇｙａのノイズ低減処理が行われる。このノイズ低減処理の背反として信号の遅れを惹起するが、悪路と判定された場合には、演算横加速度Ｇｙｅに係る制御ゲインＫ１及びＫ２の寄与割合が増加するため、当該信号の遅れは補償されることになる。
次に、路面摩擦状態に応じて正確に演算横加速度Ｇｙｅを求めるべく、ブレーキ制御ユニットＥＣＵ２又は操舵制御ユニットＥＣＵ３で演算される路面摩擦係数（μmax）が、通信バスを介してスタビライザ制御ユニットＥＣＵ１に入力される。この路面摩擦係数（μmax）によって、演算横加速度Ｇｙｅは図１３に基づいて補正される。即ち、路面摩擦係数μmaxは、その路面で発生可能な最大横加速度を定めるものであるため、路面摩擦係数μmaxに基づき演算横加速度Ｇｙｅの上限値（Ｇｙｅmax）を決定する。例えば、図１３の上方に示すように、路面摩擦係数μmaxの値がμmax1（例えば０．４）で、これに基づき演算横加速度の上限値ＧｙｅmaxがＧｙｅmax1（＝０．４Ｇ）と設定されている場合には、上記式（１）から演算横加速度Ｇｙｅが０．６Ｇと演算されていても、図１３の下方に示すようにＧｙｅmax1（＝０．４Ｇ）として出力される。これにより、実際の路面状態に即して演算横加速度の精度を向上させることができる。
また、路面摩擦係数の補償は制御ゲインの調整によっても可能である。例えば、図１４及び図１５に示すように、路面摩擦係数（μmax）が相対的に低い場合には演算横加速度Ｇｙｅの寄与度を低下させ、実横加速度Ｇｙａの寄与度を増加させればよい。図１４及び図１５は路面摩擦係数に応じた制御ゲイン設定用のマップを示すもので、路面摩擦係数（μmax）が低い場合には演算横加速度Ｇｙｅに係る制御ゲインＫ１及びＫ２を低く設定し、実横加速度Ｇｙａに係る制御ゲインＫ３及びＫ４を相対的に高く設定する。そして、路面摩擦係数（μmax）が高い場合には、制御ゲインＫ１及びＫ２を相対的に高くすると共に、制御ゲインＫ３及びＫ４の寄与度を低下させればよい。
更に、上記の路面摩擦係数の影響を、車両安定性制御で求められる状態量によって補償することも可能である。図１６及び図１７は、スピン状態量（スピンバリュー）又はドリフトアウト状態量（ドリフトバリュー）に対する制御ゲイン設定用のマップを示すもので、スピンバリューＳＶ又はドリフトバリューＤＶが大きく出力されている場合には、実横加速度Ｇｙａに係る制御ゲインＫ３及びＫ４の寄与度を増加させ、演算横加速度Ｇｙｅに係る制御ゲインＫ１及びＫ２の寄与度を減少させるとよい。
前述の図４に戻り、前後輪ロール剛性比率目標値演算部Ｍ２３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設定される。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１８に示すように車両速度Ｖｘ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）で設定される。次に、車両挙動判定演算部Ｍ２２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Ｍ２４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。
次に、前述の図３に記載のスタビライザフリー制御ブロックＭ１５の一態様について、図１９を参照して説明する。ここでは、前輪側の制御ブロック図が示されるが、後輪側の制御もこれと同様である。各車輪に設けられたストロークセンサＨＳxxから各車輪位置での車体と車輪の相対変位である車輪ストロークＳｔxxが求められる。これらの車輪ストローク情報に基づき、前輪及び後輪のストローク左右差Ｓｔｆ及びＳｔｒが、夫々Ｓｔｆ＝Ｓｔfr−Ｓｔfl、及びＳｔｒ＝Ｓｔrr−Ｓｔrlとして求められる（Ｍ３１）。スタビライザフリー制御においては１〜３Ｈｚの路面入力においてその効果が顕著であるため、ストローク左右差Ｓｔｆ及びＳｔｒが周波数フィルタＭ３２にてフィルタ処理される。
そして、乗り心地を向上させるため、スタビライザバーのねじりばね力の発生を低減又はゼロとするように、ストローク左右差Ｓｔｆ及びＳｔｒに応じてその制御目標値が演算される（Ｍ３３）。而して、前輪及び後輪のロール剛性低減目標値Ｒｒｆ及びＲｒｒは、夫々、Ｒｒｆ＝Ｓgf・Ｋ７・Ｓbsf・Ｓｔｆ、及びＲｒｒ＝Ｓgr・Ｋ８・Ｓbsr・Ｓｔｒとして演算される。ここで、Ｓgf及びＳgrはスタビライザのねじりばね力をロール軸回りのモーメント（ロールモーメント）に変換する係数で、スタビライザバーのアーム長、取付け位置などによって設定される値である。また、Ｓbsf及びＳbsrは前輪及び後輪のスタビライザバー本来のねじり剛性、Ｋ７及びＫ８はねじりばね力の低減量を設定する係数である。尚、スタビライザバーのねじり剛性が非線形である場合などには、予め実験的に求めたストローク左右差とロール剛性低減量のマップに基づき目標値Ｒｒｆ及びＲｒｒを設定することも可能である。
また、図３に記載のロール減衰制御ブロックＭ１６の一態様について、図２０に前輪側の制御ブロックを示す（後輪側の制御も同様であるので省略）。各車輪に設けられたストロークセンサＨＳxxで検出された各車輪位置での車体と車輪の相対変位である車輪ストロークＳｔxxから、前輪及び後輪のストローク左右差Ｓｔｆ及びＳｔｒが、夫々Ｓｔｆ＝Ｓｔfr−Ｓｔfl、及びＳｔｒ＝Ｓｔrr−Ｓｔrlとして求められる。そして、これらのストローク左右差Ｓｔｆ及びＳｔｒの時間変化量である車輪（図２０では前輪）のストローク速度左右差ｄＳｔｆ及びｄＳｔｒが演算される（Ｍ４１）。ロール減衰を与える場合、１〜３Ｈｚの路面入力においてその効果がある反面、それ以上の周波数については乗り心地が悪化することがある。このため、ストローク速度左右差ｄＳｔｆ及びｄＳｔｒはローパスフィルタ処理され（Ｍ４２）、４〜５Ｈｚ以上の周波数領域の成分が遮断される。
そして、ロール減衰力を与えることにより乗り心地を向上させるため、ストローク速度左右差ｄＳｔｆ及びｄＳｔｒに応じてその制御目標値が演算される。即ち、前輪及び後輪のロール減衰力目標値Ｒｄｆ、Ｒｄｒは、Ｒｄｆ＝Ｓgf・Ｋ９・Ｓbsf・ｄＳｔｆ、Ｒｄｒ＝Ｓgr・Ｋ１０・Ｓbsr・ｄＳｔｒとして演算される。ここで、Ｋ９及びＫ１０はロール減衰力の付与量を設定する係数である。尚、スタビライザバーのねじり剛性が非線形である場合などには、予め実験的に求めた車輪のストローク速度左右差とロール減衰力のマップにもとづき目標値Ｒｄｆ、Ｒｄｒを設定することも可能である。
而して、図３に示すスタビライザ付与力目標値演算ブロックＭ１７の一態様として、図２１に示すように、前述の図４にて設定されるロール抑制制御の前輪アクティブロールモーメント目標値Ｒｍｆ、図１９にて設定されるスタビライザフリー制御の前輪ロール剛性低減目標値Ｒｒｆ、及び、図２０にて設定されるロール減衰力目標値Ｒｄｆに基づき、最終的なスタビライザアクチュエータの付与力の目標値Ｒｔｆが設定される。これらは前輪側の制御に係るものであるが、後輪側の制御も同様であるので、以下、前輪側の制御を中心に説明する。
図２１において、前輪アクチュエータ付与力目標値Ｒｔｆは、Ｒｔｆ＝Ｒｔｆ−Ｋ５・Ｒｒｆ＋Ｋ６・Ｒｄｆとして設定される。尚、Ｋ５及びＫ６は、制御全体に対するスタビライザフリー制御及びロール減衰制御の寄与度を設定する制御ゲインであり、図２２及び図２３に示すように設定される。前述のように、ロール抑制制御は旋回時のロール運動の抑制をねらいとし、スタビライザフリー制御及びロール減衰制御は主に直進時の乗り心地向上を目的とする。従って、ロール抑制制御においては、前述の図６及び図７に示すように旋回状態の程度が小さい場合には演算横加速度Ｇｙｅに係る制御ゲインＫ１及びＫ２を実横加速度Ｇｙａに係る制御ゲインＫ３及びＫ４より大きく設定して路面凹凸の影響を受けないようにしている。
一方、乗り心地向上を目的としたスタビライザフリー制御及びロール減衰制御においては、夫々図２２及び図２３に示すように、旋回状態の程度が小さい場合（旋回指標ＴＣがＴＣ３及びＴＣ４より小で、直進走行状態に近い場合）には制御ゲインＫ５及びＫ６を大きく設定し、旋回の程度が増加するに従い制御ゲインを低下させるように設定されている。尚、図２２及び図２３における旋回状態を表す旋回指標ＴＣも前述と同様、演算横加速度Ｇｙｅのほか、実横加速度Ｇｙａ、ハンドル角δｆ、あるいはヨーレイトＹｒに対する制御ゲインマップを用いることも可能である。また、演算横加速度Ｇｙｅ、実横加速度Ｇｙａ、ハンドル角δｆ及びヨーレイトＹｒの何れか二以上の情報を組み合わせて用いることもできる。
尚、図２１の実施形態では、乗り心地向上制御として、スタビライザフリー制御とロール減衰制御の双方を含んでいるが、何れか一方を含む態様とすることも可能であり、前後車輪においてこれらの有無を組み合わせることも可能となる。これをまとめると、下記の表１に示すような組み合わせから成る実施形態を構成することができる。表１中では、○印は「具備する」（最上段の機能を有する）、×は「具備しない」（最上段の機能を有しない）を意味する。また、Ｎｏ．１乃至１５は、○印の要件を組み合わせて成る実施形態を表す。
Figure 2005238971
そして、図２１に示すように設定された前輪及び後輪のアクチュエータ付与力目標値Ｒｔｆ及びＲｔｒに基づき、図２４に示すように、電気モータＭの出力目標値が設定される（Ｍ５１）。即ち、上記のように演算されたモータ出力目標値と実モータ出力値が比較され、モータ出力偏差が演算される（Ｍ５２）。更に、この偏差に応じて電気モータＭへのＰＷＭ出力が設定され（Ｍ５３）、このＰＷＭ出力によってモータ駆動回路ＣＴ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。
以上のように、本発明においては、直進時及び旋回の程度が小さい場合に、路面凹凸による車体へのロール入力を低減するためにスタビライザのねじり剛性を低下させることとしている。つまり、路面凹凸に起因するロールモーメントを、スタビライザに対し外部より力を付与することによって低減することとしている。また、ロール運動に対する減衰力を与えることも可能であるため、乗り心地が向上する。そして、旋回状態が大きくなると、スタビライザフリー制御及びロール減衰制御の制御ゲインを低下させ、能動的なロール抑制制御の制御ゲインを高めるように構成されているため、確実にロール運動を抑制することができる。
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制御ユニットの一例を示す構成図である。 本発明の一実施形態における制御構成を示すブロック図である。 図３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いて演算横加速度に係る制御ゲインと実横加速度に係る制御ゲインを旋回指標に基づいて設定する態様の一例を示すブロック図である。 本発明の一実施形態において演算横加速度に係る制御ゲインと実横加速度に係る制御ゲインを旋回指標に基づいて設定する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いて演算横加速度変化量に係る制御ゲインと実横加速度変化量に係る制御ゲインを旋回指標に基づいて設定する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いて演算横加速度に係る制御ゲインと実横加速度に係る制御ゲインに対して非線形な制御ゲイン特性を設定する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いて演算横加速度変化量に係る制御ゲインと実横加速度変化量に係る制御ゲインに対して非線形な制御ゲイン特性を設定する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いて演算横加速度に係る制御ゲインと実横加速度に係る制御ゲインを路面状態等に基づいて設定する態様の一例を示すブロック図である。 本発明の一実施形態において演算横加速度に係る制御ゲインと実横加速度に係る制御ゲインを悪路判定結果に基づいて設定する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いて演算横加速度変化量に係る制御ゲインと実横加速度変化量に係る制御ゲインを悪路判定結果に基づいて設定する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いて路面摩擦係数に基づき演算横加速度の上限値を決定する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いて演算横加速度に係る制御ゲインと実横加速度に係る制御ゲインを路面摩擦係数に基づいて設定する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いて演算横加速度変化量に係る制御ゲインと実横加速度変化量に係る制御ゲインを路面摩擦係数に基づいて設定する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いて演算横加速度に係る制御ゲインと実横加速度に係る制御ゲインをスピン状態量又はドリフトアウト状態量に基づいて設定する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いて演算横加速度変化量に係る制御ゲインと実横加速度変化量に係る制御ゲインをスピン状態量又はドリフトアウト状態量に基づいて設定する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スタビライザフリー制御ブロックの一態様を示すブロック図である。 本発明の一実施形態におけるロール減衰制御ブロックの一態様を示すブロック図である。 本発明の一実施形態におけるスタビライザ付与力目標値演算ブロックの一態様を示すブロック図である。 本発明の一実施形態において制御全体に対するスタビライザフリー制御の寄与度を設定する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いて制御全体に対するロール減衰制御の寄与度を設定する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モータ制御の一態様の制御ブロック図である。
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
ＨＳfr，ＨＳfl，ＨＳrr，ＨＳrl ストロークセンサ
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 (2)

  1. 車両の左右車輪間に配設されるスタビライザのねじり剛性を制御し、前記車両の旋回状態に応じて車体のロール運動を能動的に制御するスタビライザ制御装置において、前記車両前方及び後方の少なくとも一方の車軸で前記車体と前記左右車輪の相対変位を検出する車輪ストローク検出手段と、該車輪ストローク検出手段の検出結果に基づき車輪ストローク左右差及び車輪ストローク速度左右差の少なくとも一方を演算する車輪ストローク差演算手段と、前記車両が略直進走行状態にある場合には、前記車輪ストローク差演算手段の演算結果に基づき前記スタビライザのねじり剛性を制御するための外部付与力を設定する外部付与力設定手段とを備え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スタビライザバーを有するスタビライザに対し、該スタビライザのねじり剛性を制御し、前記車両の旋回状態に応じて車体のロール運動を能動的に制御するスタビライザ制御装置において、前記車両前方及び後方の少なくとも一方の車軸で前記車体と前記左右車輪の相対変位を検出する車輪ストローク検出手段と、該車輪ストローク検出手段の検出結果に基づき車輪ストローク左右差を演算する車輪ストローク左右差演算手段と、該車輪ストローク左右差演算手段の演算結果に基づき前記スタビライザのねじり剛性を制御するための外部付与力を設定する外部付与力設定手段と、前記車両の旋回状態を表す旋回指標を設定する旋回指標設定手段とを備え、該旋回指標設定手段が設定した旋回指標に応じて、前記外部付与力設定手段が設定した外部付与力によって、前記スタビライザバーのねじり剛性を、前記スタビライザバーが本来有する値より低下させ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。
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