JP4882848B2 - 統合車体挙動制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の統合車体挙動制御装置に関し、特に、各車輪に配設される緩衝手段の減衰力を制御すると共に、左右車輪間に配設されるスタビライザのねじり力を制御する統合車体挙動制御装置に係る。

一般的に、車両の減衰力制御装置は、各車輪に配設される緩衝手段の減衰力を制御し、車体のピッチ運動及びヒーブ運動を制御するものであるのに対し、スタビライザ制御装置は、左右車輪間に配設されるスタビライザのねじり力を制御し、車体のロール運動を制御するように構成されている。更に、前者の機能を実現するに留まらず、特許文献１には、車体の上下方向の振動抑制の制御性能を損なうことなく、車体のピッチ運動及びロール運動も抑制することを目的とした減衰力制御装置が提案されている。

具体的には、車体のヒーブ方向の振動を抑制するための第１目標減衰力が、スカイフック理論を用いた車両の単輪モデルに基づいて各輪毎に計算され、車体のピッチ方向の振動を抑制するための第２目標減衰力が、車両の前後輪モデルに基づいて各輪毎に計算され、車体のロール方向の振動を抑制するための第３目標減衰力が、車両の左右輪モデルに基づいて各輪毎に計算され、これら第１〜第３目標減衰力のうちで絶対値の最大なものが各輪毎に選択され、各輪位置のダンパの減衰力が前記選択された目標減衰力に設定される旨記載されている。

一方、特許文献２には、車体のロール抑制効果を適切に発揮させる車両用スタビライザシステムが提案されており、ロール抑制制御を行う際に１対のスタビライザバー部材の相対回転量の基準となる基準相対回転位置を適切に決定する制御開始時・基準相対回転位置決定部を設け、制御横加速度が設定値を超えた場合にロール抑制制御が開始されるが、その制御横加速度が設定値を超える際の１対のスタビライザバー部材の相対回転位置を基準相対回転位置として決定する旨記載されている。

特開２００１−１７３６号公報 特開２００６−３４７４０６号公報

前掲の特許文献１に記載の減衰力制御装置はピッチ運動の抑制に留まらず、特許文献２に記載の車両用スタビライザシステムと同様、ロール運動も抑制することとしているが、各輪位置のダンパの減衰力の制御を基本としている。従って、特許文献１に記載の減衰力制御装置と特許文献２に記載の車両用スタビライザシステムの両者を備えたものとすると、夫々によって発生するロール運動抑制力が重複する場合が生じ、夫々の装置で発生する力を効率的に利用することができず、単に両装置を寄せ集めただけでは、ピッチ運動抑制力及びヒーブ運動抑制力が不足する事態が生じ得る。これは、夫々の装置が夫々別個の課題を解決する過程で対応が重複するためで、両装置による抑制力を比較考量しながら各車輪の制御に適用するというものではなく、特許文献１及び２において、そのようなニーズに言及されているものでもない。

この分野においては、もともと個別対応が基本とされており、せいぜい、個々で不足する対応の一部を包含するに留まり、これらを統合制御するという発想は見当たらない。従って、上記の各装置においては、例えばダンパの制御モデルとスタビライザの制御モデルというように、個々の制御モデルが独立して存在することになり、これらの適合作業は極めて複雑となる。更に、スタビライザの発生力の物理的な応答性を考慮すると、車体のバネ上共振周波数以上の周波数領域ではロール運動を抑制することは至難である。

そこで、本発明は、各車輪に配設される緩衝手段の減衰力を制御すると共に、左右車輪間に配設されるスタビライザのねじり力を制御する統合車体挙動制御装置において、車体挙動に対し単一の統合車体制御モデルを設定して、車体挙動のピッチ成分、ヒーブ成分及びロール成分を適切に制御し、良好な乗り心地を確保し得る統合車体挙動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、車両の各車輪に配設される緩衝手段の減衰力を制御する緩衝制御手段と、前記車両の左右車輪間に配設されるスタビライザのねじり力を制御するスタビライザ制御手段と、前記車両の速度及び操舵状態を含む車両状態を検出する検出手段と、該検出手段の検出結果のうち少なくとも前記車両の速度及び操舵状態と前記車両の諸元に基づき車体の規範回転軸を設定し、該規範回転軸を中心とする規範値を有する統合車体制御モデルを演算する統合車体制御モデル演算手段と、該統合車体制御モデル演算手段が演算した統合車体制御モデルに基づきフィードフォワード制御を行うときのピッチ成分、ヒーブ成分及びロール成分を演算する第１の演算手段と、前記検出手段が検出した前記車両状態と前記統合車体制御モデル演算手段が演算した前記規範値との偏差に基づきフィードバック制御を行うときのピッチ成分、ヒーブ成分及びロール成分を演算する第２の演算手段と、該第２の演算手段及び前記第１の演算手段が演算したピッチ成分、ヒーブ成分及びロール成分を合成し、合成結果のピッチ成分及びヒーブ成分を前記緩衝制御手段による減衰力の制御に配分すると共に、合成結果のロール成分を前記スタビライザ制御手段によるねじり力の制御に配分する配分制御手段を備え、該配分制御手段の配分結果に応じて前記緩衝手段及び前記スタビライザを駆動制御することとしたものである。

更に、前記検出手段が検出した前記車両状態と前記統合車体制御モデル演算手段が演算した前記規範値との偏差を、前記規範値の絶対値で除算した値を人間感度関数とする人間感度関数演算手段を備えたものとし、該人間感度関数演算手段の演算結果に基づき、前記第２の演算手段が、前記フィードバック制御を行うときのピッチ成分、ヒーブ成分及びロール成分を演算するように構成するとよい。また、前記車両の前方の車輪通過時の車両状態に基づき、前記車両の後方の車輪通過時の車両状態を推定し、該推定結果と前記規範値との偏差に基づき、前記第２の演算手段が、前記フィードバック制御を行うときのピッチ成分、ヒーブ成分及びロール成分を演算する構成としてもよい。

前記配分制御手段は、前記合成結果のロール成分が、前記スタビライザ制御手段によるねじり力の制御に供し得るロール成分を超えたときには、当該超えたロール成分を、前記緩衝制御手段による減衰力の制御に配分するように構成するとよい。また、前記配分制御手段は、前記車両の対角線上に位置する車輪に装着された前記緩衝手段の減衰力を比較し、該比較結果に応じて前記ヒーブ成分を配分することとしてもよい。

而して、本発明の統合車体挙動制御装置においては、第１及び第２の演算手段が演算したピッチ成分、ヒーブ成分及びロール成分を合成し、合成結果のピッチ成分及びヒーブ成分を緩衝制御手段による減衰力の制御に配分すると共に、合成結果のロール成分をスタビライザ制御手段によるねじり力の制御に配分し、この配分結果に応じて緩衝手段及びスタビライザを駆動制御することとしているので、車体挙動のピッチ成分、ヒーブ成分及びロール成分を適切に制御することができ、この結果、轍、段差、横風等の外乱、並びにタイヤの劣化、積載による重量変化等の車両特性の変化に対し、ロバスト性の高い車体挙動制御が可能となり、良好な乗り心地を確保することができる。

上記の統合車体挙動制御装置において、人間感度関数演算手段を備えたものにおいては、その演算結果に基づき、フィードバック制御を行うときのピッチ成分、ヒーブ成分及びロール成分を演算することとしているので、円滑なフィードバック制御を行うことができる。また、車両の前方の車輪通過時の車両状態に基づき、車両の後方の車輪通過時の車両状態の推定結果と規範値との偏差に基づき、フィードバック制御を行うときのピッチ成分、ヒーブ成分及びロール成分を演算するように構成したものにおいては、前方の車輪通過時に路面から受ける外乱成分から、後方の車輪通過時の外乱成分を予測して、事前にスタビライザを制御する所謂プレビュー制御を行うことができ、より高い周波数領域の外乱成分によるロール運動を適切に抑制することができる。

更に、配分制御手段を前述のように構成すれば、スタビライザのねじり力を緩衝手段の制御に有効に活用することができ、車体挙動のピッチ成分、ヒーブ成分及びロール成分を一層適切に制御することができる。特に、車両の対角線上に位置する車輪に装着された緩衝手段の減衰力の比較結果に応じてヒーブ成分を配分する構成とすれば、緩衝手段の発生可能な減衰力差に起因する車体挙動の変化を適切に防止することができる。

以下、本発明の望ましい実施形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る統合車体挙動制御装置の構成を示し、これを備えた車両の全体構成を図２に示す。先ず図２において、各車輪Ｗxx（添字xxは各車輪を意味し、frは右側前輪、flは左側前輪、rrは右側後輪、rlは左側後輪を示す）に、緩衝手段として機能するアブソーバＡＳxxが配置され、これらを介して車体が懸架されている。各車輪のアブソーバＡＳxxには、夫々、減衰係数を切換調整するためのアクチュエータＬＶxxが配設されており、これらは電子制御装置ＥＣＵ内のアブソーバ制御ユニットＥＣＵ２によって制御される。

一方、車体（その外形を図２に二点鎖線で示す）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ＳＴＢｆと後輪側スタビライザＳＴＢｒが配設されている。これらは、車体のロール運動である車体ロール角を抑制するためのねじり力をスタビライザアクチュエータ（以下、単にアクチュエータという）ＳＡｆ及びＳＡｒによって調整し得るように構成されている。前輪側スタビライザＳＴＢｆの構成例（ＳＴＢｒも同様の構成）としては、スタビライザバーが左右に二分割され、夫々の一端が左右の車輪Ｗfr及びＷflに接続され、夫々の他端がアクチュエータＳＡｆ内で断続可能に連結される。アクチュエータＳＡｆ及びＳＡｒは実質的に同じ構成であり、何れも、例えば回転トルク低減機構及びクラッチ機構（図示せず）を備え、スタビライザ制御ユニットＥＣＵ３及びＥＣＵ４によって、クラッチ機構が断続制御される。

また、検出手段として、ステアリングホイールＳＷの操舵角（ハンドル角）Ｓｔを検出する操舵角センサＳ２、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等が通信バスに接続されている。各車輪Ｗxxにはバネ上加速度Ｇｚを検出するバネ上加速度センサＺＧxxが設けられている。これらのバネ上加速度センサＺＧxxの検出信号がアブソーバ制御ユニットＥＣＵ２において処理され、減衰係数を切換調整するためのアクチュエータＬＶxxが制御されて、ヒーブ量が調整される。更に、各車輪Ｗxxには車輪速度センサＷＳxxが配設され、これらはブレーキ制御ユニットＥＣＵ１に接続されており、これに各車輪の回転速度、即ち車輪速度に比例するパルス数のパルス信号が入力されるように構成されている。後述するように、図１には車両速度Ｖｓを直接検出する車速センサＳ１が示されているが、図２に示す車輪速度センサＷＳxxの検出車輪速度に基づき、車両速度Ｖｓを演算する構成としてもよい。

電子制御装置ＥＣＵ内には、上記のブレーキ制御ユニットＥＣＵ１、アブソーバ制御ユニットＥＣＵ２並びにスタビライザ制御ユニットＥＣＵ３及びＥＣＵ４のほか、操舵制御ユニット（図示せず）等が構成されており、これらの制御ユニットＥＣＵ１乃至４等は夫々、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。例えば、ブレーキ制御ユニットＥＣＵ１において車輪速度に基づき演算される車両速度Ｖｓも通信バスに供給され、アブソーバ制御ユニットＥＣＵ２で利用することができる。

次に、図１に示すように、緩衝手段たるアブソーバ（ＡＳfr等を代表してＡＳで表す）の減衰力を制御する緩衝制御手段として、アブソーバコントローラＡＣ及びアブソーバアクチュエータＡＡが設けられている。また、車両の左右車輪間にスタビライザ（図２のＳＴＢｆ及びＳＴＢｒを代表してＳＴＢで表す）のねじり力を制御するスタビライザ制御手段としてスタビライザコントローラＳＣ及びスタビライザアクチュエータＳＡが設けられている。

図１においては、車両の速度及び操舵状態を含む車両状態を検出する検出手段として、車速センサＳ１及び操舵角センサＳ２が示されている。これらの検出結果の車両速度Ｖｓ及び操舵状態を表す操舵角Ｓｔと車両の諸元に基づき車体の規範回転軸を設定し、この規範回転軸を中心とする規範値を有する統合車体制御モデル（本願では、Integrated Body Control Modelと称し、IBCMと略す）を演算する統合車体制御モデル演算手段ＩＭＰと、この統合車体制御モデル演算手段ＩＭＰが演算した統合車体制御モデル（IBCM）に基づきフィードフォワード制御を行うときのピッチ(pitch）成分、ヒーブ(heave)成分及びロール(roll)成分を演算する第１の演算手段として、フィードフォワードコントローラＣ１が設けられ、上記の検出手段の検出結果を含み前述の各センサの検出結果に基づいて演算された車両状態演算手段ＶＣの演算結果（車両状態）と、統合車体制御モデル演算手段ＩＭＰが演算した規範値との偏差に基づき、フィードバック制御を行うときのピッチ成分、ヒーブ成分及びロール成分を演算する第２の演算手段として、フィードバックコントローラＣ２が設けられている。

更に、上記フィードフォワードコントローラＣ１及びフィードバックコントローラＣ２で演算されたピッチ成分、ヒーブ成分及びロール成分を合成し、合成結果のピッチ成分及びヒーブ成分をアブソーバコントローラＡＣ及びアブソーバアクチュエータＡＡによる減衰力の制御に配分すると共に、合成結果のロール成分をスタビライザコントローラＳＣ及びスタビライザアクチュエータＳＡによるねじり力の制御に配分する配分制御手段として、配分制御コントローラＤＣが設けられている。而して、配分制御コントローラＤＣの配分結果に応じてアブソーバＡＳ及びスタビライザＳＴＢが駆動制御される。

また、図１に破線で示すように、人間感度関数演算手段ＨＳにおいて、車両状態と規範値との偏差を規範値の絶対値で除算した値が人間感度関数としてフィードバック制御に供される。即ち、演算結果の人間感度関数に基づき、フィードバック制御を行うときのピッチ成分、ヒーブ成分及びロール成分が演算される。更に、車両の前方の車輪通過時の車両状態に基づき、車両の後方の車輪通過時の車両状態が推定され、この推定結果と規範値との偏差に基づくフィードバック制御（特に、プレビュー制御ＰＶという）を行うときのピッチ成分、ヒーブ成分及びロール成分が演算される。尚、配分制御コントローラＤＣにおいては、合成結果のロール成分が、スタビライザアクチュエータＳＡによるねじり力の制御に供し得るロール成分を超えたときには、当該超えたロール成分を、アブソーバアクチュエータＡＡによる減衰力の制御に配分するように構成されている。

上記の統合車体挙動制御（Integrated Body Behavior Control）について、図３を参照して以下に説明する。先ず、ステップ１０１にて初期化が行なわれ、ステップ１０２にて操舵角Ｓｔ及び車両速度Ｖｓを含むセンサ及び通信信号が読み込まれる。次に、ステップ１０３において、これらの検出結果の車両速度Ｖｓ及び操舵角Ｓｔと車両の諸元に基づき、図４に示すように、統合車体制御モデルIBCMが演算される。続いて、ステップ１０４において、この統合車体制御モデルIBCMに基づくフィードフォワード制御（即ち、モデルフォローイングフィードフォワード制御）を行うときのピッチ(pitch）成分、ヒーブ(heave)成分及びロール(roll)成分が演算される。

次に、ステップ１０５に進み、車両状態と規範値との偏差を規範値の絶対値で除算した値が演算され、人間感度関数とされ、続いてステップ１０６にて人間感度可変ゲインが演算され、フィードバック制御に供される。更に、ステップ１０７において、前述のプレビュー制御を行うときのピッチ成分、ヒーブ成分及びロール成分が演算される。

そして、ステップ１０８に進み、合成結果のピッチ成分及びヒーブ成分がアブソーバコントローラＡＣ及びアブソーバアクチュエータＡＡによる減衰力の制御に配分されると共に、合成結果のロール成分がスタビライザコントローラＳＣ及びスタビライザアクチュエータＳＡによるねじり力の制御に配分される。この場合において、合成結果のロール成分が、スタビライザアクチュエータＳＡによるねじり力の制御に供し得るロール成分を超えたときには、当該超えたロール成分は、アブソーバアクチュエータＡＡによる減衰力の制御に配分される。

而して、ステップ１０８で求められた合成結果のロール成分に従い、ステップ１０９において、スタビライザアクチュエータＳＡが制御されて、スタビライザＳＴＢが駆動制御される。続いて、ステップ１１０に進み、ステップ１０８で求められたピッチ成分及びヒーブ成分に従い、アブソーバ減衰係数が調整され、これに基づきアブソーバアクチュエータＡＡが制御されて、アブソーバＡＳが駆動制御される。このように、ステップ１０９及び１１０におけるアクチュエータの駆動制御によって車体挙動が制御され、上記の各ステップが繰り返される。

上記ステップ１０３で演算される統合車体制御モデルIBCMは、運転者入力に基づく車両情報から理想の車体回転軸を決定し、その車体回転軸を中心に車体が回転運動をするように制御するもので、図４に示すように設定される。先ず、ステップ２０１において、車速センサＳ１及び操舵角センサＳ２の検出結果の車両速度Ｖｓ及び操舵角Ｓｔと車両の諸元からタイヤ発生力が演算され、車体重心点に働く力のベクトルが求められる。続いて、ステップ２０２において、車体に加わる力と直交する直線が理想の車体回転軸として設定される。更に、ステップ２０３において、車体に加わる力の大きさと車体回転軸の角度から理想の車体回転角が演算される。

そして、ステップ２０４に進み、上記の理想の車体回転軸及び車体回転角から、理想の車両状態が決定され、各車輪における変位が演算される。而して、ステップ２０５において、理想の各車輪変位から、理想のピッチ角、ロール角及びヒーブ変位、もしくは、そのｎ回微分値が演算される。

上記の演算処理を図５乃至図８を参照して説明する。先ず、図５において、車体重心点から前輪までの距離をＬｆ、後輪までの距離をＬｒ、ホイールベースをＬとし、前輪の操舵角をＳｔ、旋回半径をＲ、前後のコーナリングパワーを夫々Ｃpf及びＣprとすると、前後輪のタイヤに発生する力Ｆｆ及びＦｒは次のようになる。即ち、Ｆｆ＝Ｃpf・βｆ、且つβｆ＝β＋Ｓｔ、並びに、Ｆｒ＝Ｃpr・βｒ、且つβｒ＝βとなり、前後輪のタイヤに発生する力Ｆｆ及びＦｒを合成した力をＦとすると、理想の車体回転軸は車体中心から角度θ回転した線になる。

そして、図６に示すように、車体の回転（ロール＋ピッチ）中心が車体中心からθ傾いたとした場合において、ｘｙ平面上における車輪Ｗfr，Ｗfl，Ｗrr，Ｗrlの座標を、夫々Ｐfr（Ｘfr，Ｙfr），Ｐfl（Ｘfl，Ｙfl），Ｐrr（Ｘrr，Ｙrr），Ｐrl（Ｘrl，Ｙrl）とすると、各車輪Ｗxxから車体の回転中心までの距離Ｒ'fr，Ｒ'fl，Ｒ'rr，Ｒ'rlは、各車輪の座標を「−θ」回転させたときのｘ座標となる。

例えば、「−θ」回転後の車輪の座標（Ｐ'fr）は下記［数１］式のように表される。

従って、各車輪の回転中心までの距離は以下のようになる。
Ｒ'fr＝ cosθ・ Ｘfr − sinθ・ Ｙfr
Ｒ'fl＝ cosθ・ Ｘfl − sinθ・ Ｙfl
Ｒ'rr＝ cosθ・ Ｘrr − sinθ・ Ｙrr
Ｒ'rl＝ cosθ・ Ｘrl − sinθ・ Ｙrl

ここで、理想の車体回転角α（車体回転中心回りの旋回回転角で、図６に示す）は規範横加速度をＧyrとして（Ｇyr＝Ｆｆ・ｃｏｓ（Ｓｔ））、α＝Ｇyr・Ｋ_αと表される（但し、Ｋ_αはθによって可変）。

このときの各車輪のＺ方向（上下方向）の変位は図７に示す関係にあり、以下のようになる。
ΔＺfr＝ Ｒ'fr・sinα＝ Ｒ'fr・α
ΔＺfl＝ Ｒ'fl・sinα＝ Ｒ'fl・α
ΔＺrr＝ Ｒ'rr・sinα＝ Ｒ'rr・α
ΔＺrl＝ Ｒ'rl・sinα＝ Ｒ'rl・α

上記の各車輪のＺ方向（上下方向）の変位からロール成分（ΔＺroll）、ピッチ成分（ΔＺpitch）及びヒーブ成分（ΔＺheave）の変位を演算すると以下のようになる。
ΔＺroll ＝｛(ΔＺfr＋ΔＺrr)−(ΔＺfl＋ΔＺrl)｝／２
ΔＺpitch＝｛(ΔＺfr＋ΔＺfl)−(ΔＺrr＋ΔＺrl)｝／２
ΔＺheave＝ (ΔＺfr＋ΔＺfl＋ΔＺrr＋ΔＺrl) ／ ４

また、ピッチ及びロール角は微小であるので、ロール角（Roll）、ピッチ角（Pitch）及びヒーブ変位(Heave)は以下のように近似させることができ、これらが車両の目標状態量となる（ｗは車幅、ｌは車体長）。尚、これらの関係を図８に示す。
Roll ＝｛(ΔＺfr＋ΔＺrr)−(ΔＺfl＋ΔＺrl)｝／２・ｗ
Pitch＝｛(ΔＺfr＋ΔＺfl)−(ΔＺrr＋ΔＺrl)｝／２・ｌ
Heave＝ (ΔＺfr＋ΔＺfl＋ΔＺrr＋ΔＺrl) ／ ４

以上のように、本実施形態によれば、フィードフォワードコントローラＣ１及びフィードバックコントローラＣ２で演算されたピッチ成分、ヒーブ成分及びロール成分が合成され、合成結果のピッチ成分及びヒーブ成分がアブソーバＡＳによる減衰力の制御に配分されると共に、合成結果のロール成分がスタビライザＳＴＢによるねじり力の制御に配分され、この配分結果に応じてアブソーバアクチュエータＡＡ及びスタビライザアクチュエータＳＡが駆動制御されるので、車体挙動のピッチ成分、ヒーブ成分及びロール成分を適切に制御することができる。この結果、轍、段差、横風等の外乱、並びにタイヤの劣化、積載による重量変化等の車両特性の変化に対し、ロバスト性の高い車体挙動制御が可能となる。

特に、合成結果のロール成分が、スタビライザアクチュエータＳＡによるねじり力の制御に供し得るロール成分を超えたときには、当該超えたロール成分を、アブソーバアクチュエータＡＡによる減衰力の制御に配分するように構成すれば、スタビライザＳＴＢのねじり力をアブソーバＡＳによる減衰力の制御に有効に活用することができる。

更に、車両の対角線上に位置する車輪（例えば、ＷflとＷrr）に装着されたアブソーバ（例えば、ＡＳflとＡＳrr）の減衰力の比較結果に応じてヒーブ成分を配分する構成とすれば、アブソーバＡＳfl及びＡＳrrの発生可能な減衰力差に起因する車体挙動の変化を適切に防止することができる。この構成は、アブソーバアクチュエータＡＡによるアブソーバＡＳの減衰力制御が可能であれば、スタビライザＳＴＢを備えていない車両（あるいは他のアクチュエータを備えた車両）に適用しても有効であり、従来の減衰力制御装置における以下の課題を解決し得る。

即ち、従来装置において、アブソーバの発生力を各車輪の要求値の最大値とする場合には、各車輪の制御量の前後差又は左右差によってピッチ又はロール運動が発生してしまうことがあり得る。例えば、車両のピッチ運動とヒーブ運動が同時に生じている状態において、一輪スカイフック制御ではヒーブ成分とピッチ成分が合成されて車両の重心点でのヒーブ成分より大きな制御目標や小さな制御目標を出力してしまうことがあり得、このようなときには、前後の発生力差に起因してピッチ運動を助長させる力が発生することになる。また、アブソーバによる目標減衰力の演算結果に対して、実際にアブソーバによって発生し得る減衰力が一致しない場合には、各車輪に発生する減衰力のズレによって、所期の車体挙動とは異なる挙動となるおそれがある。例えば、各車輪の要求減衰力が全て下方向で、三つの車輪の発生可能減衰力は要求値に一致し得るのに対し、残りの車輪の発生可能減衰力が上方向である場合には、四輪の発生可能減衰力の差分によってピッチ又はロール運動を生じさせ得る力が発生することになる。

一方、車体挙動のロール成分、ピッチ成分及びヒーブ成分に対する最大要求制御量に従って各車輪のアブソーバを制御する場合には、より大きい車体挙動に対して抑制制御が行われることになるので、運転者が最大あるいは不快と感ずる車体挙動と物理的に最大の車体挙動とが一致しないことが生じ、運転者が感ずる車体挙動に対し効果的な抑制制御とならない場合がある。例えば、高レベルのヒーブ運動と中レベルのピッチ運動が同時に発生した場合には、高レベルのヒーブ運動の抑制制御が優先されることになるが、車両状態によっては、運転者は中レベルでもピッチ運動に対してより敏感に反応する場合もあり、この場合には、ピッチ運動を抑制する制御とした方が運転者にとって快適となる。

如上の課題を解決するためには、例えば図９及び図１０に示すように構成すれば、アブソーバの減衰力制御によって、車体挙動のピッチ成分、ヒーブ成分及びロール成分を適切に制御することができる。特に、対角線上のアブソーバの発生可能減衰力を比較してヒーブ成分制御出力を求めることで、アブソーバの発生可能減衰力の差に起因するピッチ又はロール運動の変化を防止することが可能となる。以下、これについて説明する。

図９は、上記の減衰力制御手段を備えた車両の全体構成を示すもので、図２におけるスタビライザ関連部品は備えていないが、図２の構成と実質的に同じ部品については同じ符号を付して、説明は省略する。図１０は上記の減衰力制御手段の構成を示すもので、車輪速度センサＷＳxx、前後加速度センサＸＧ、横加速度センサＹＧ、バネ上加速度センサＺＧxx等の検出信号に基づき、車体制御コントローラＢＣにて車両状態が判定され、（アブソーバＡＳの減衰力を制御するための）アブソーバコントローラＡＣが駆動制御されると共に、（その他のアクチュエータＯＡを制御するための）その他のコントローラＯＣが駆動制御される。そして、アブソーバコントローラＡＣは以下のように構成されている。

即ち、ブロックＡＣ１にて各アブソーバＡＳxxの発生可能な減衰力（発生力限界）が求められ、ブロックＡＣ２にて、各アブソーバＡＳxxの制御による車体挙動のピッチ成分、ヒーブ成分及びロール成分の制御配分が演算される。これらがブロックＡＣ３にて比較され、ヒーブ成分の制御目標に対し制限が付与される。この制限に基づき、ブロックＡＣ４にて各アブソーバＡＳxxに要求される減衰力が演算される。

上記アブソーバコントローラＡＣによる減衰力制御について、図１１を参照して以下に説明する。先ず、ステップ３０１にて初期化が実行され、ステップ３０２で前述の各センサ信号及び通信信号が読み込まれる。次に、ステップ３０３において、ロール(roll)成分、ピッチ(pitch）成分及びヒーブ(heave)成分に対する要求量が演算される。続いて、ステップ３０４において、ロール、ピッチ及びヒーブの要求量から各アブソーバＡＳxxの制御配分が演算される（重み付けされる）。例えば、各アブソーバＡＳxxの要求配分量と、各アブソーバＡＳxxが現状で出力可能な減衰力によるロール、ピッチ及びヒーブ制御の可変範囲が比較され、より車体挙動抑制効果が高くなるように、ロール、ピッチ及びヒーブ制御の配分比が設定され、各制御要求量に乗算される。

更に、ステップ３０５において、各アブソーバ（例えばＡＳfr）の発生可能な減衰力が演算され、車両の対角線上に位置する車輪（例えばＷrl）のアブソーバ（例えばＡＳrl）によるヒーブ抑制量に制限が設定される。即ち、一つのアブソーバへのヒーブ成分の要求量と、対角線上にあるアブソーバが現状のストローク状態で出力可能な減衰力が比較され、何れかのアブソーバの出力可能な減衰力が要求値より低い場合には、低い側の出力にてヒーブ成分の要求量が制限される。これについては図１２を参照して詳細に説明する。そして、ステップ３０６において、ロール、ピッチ及びヒーブの各抑制量が合計され、各車輪のアブソーバ制御量が演算され、これに基づき、ステップ３０７にて、アブソーバアクチュエータＡＡが制御され、アブソーバＡＳが駆動制御される。

上記のステップ３０５にて行われるヒーブ抑制量の制限は、例えば図１２に示すように行われる。先ず、ステップ４０１にて、ピッチ(又はロール）の抑制要求量（要求ピッチモーメントであり、Ｍrpとする）と閾値（Ｍｋとする）が大小比較される。ピッチ(又はロール）の抑制要求量Ｍrpが閾値Ｍｋより大と判定されるとステップ４０２に進み、ヒーブ抑制要求量（Ｆrhとする）がヒーブ抑制ゲインマップによって補正され、ヒーブ抑制要求量（Ｆ'rh）とされる。尚、このヒーブ抑制ゲインマップは、ピッチ(又はロール）の抑制要求量Ｍrpに応じたゲインを設定するためのマップであり、ステップ４０２においてＧ(Mrp)で表す。

続いて、ステップ４０３にて、一つの車輪（例えばＷfr）のアブソーバ(例えばＡＳfr)の発生可能な減衰力（Ｆmax(fr)）が、当該車輪（Ｗfr）の実コーナリングフォースの最大値（Ｃmax(fr)）と、そのアブソーバの実ストローク速度（Ｖas(fr)）の積として演算される。そして、この減衰力（Ｆmax(fr)）が、ステップ４０４において補正後のヒーブ抑制要求量（Ｆ'rh）と比較され、アブソーバＡＳfrの発生可能な減衰力Ｆmax(fr)がヒーブ抑制要求量（Ｆ'rh）より小さいときには、ステップ４０５及び４０６に進む。

而して、ステップ４０５において、当該車輪（Ｗfr）のヒーブ抑制目標（Ｆth(fr)）としてアブソーバＡＳfrの発生可能な減衰力Ｆmax(fr)が設定されると共に、ステップ４０６において、対角線上の車輪（Ｗrl）のヒーブ抑制目標（Ｆth(rl)）もアブソーバＡＳfrの発生可能な減衰力Ｆmax(fr)に設定される。即ち、発生可能な減衰力Ｆmax(fr)に制限される。

本発明の一実施形態に係る統合車体挙動制御装置を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る統合車体挙動制御装置を備えた車両の平面図である。 本発明の一実施形態に係る統合車体挙動制御装置による、統合車体挙動制御を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る統合車体挙動制御に供する統合車体制御モデルの設定を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態において前後輪のタイヤに発生する力を示す説明図である。 本発明の一実施形態において車体回転中心回りの旋回回転角を示す説明図である。 本発明の一実施形態において各車輪のＺ方向の変位を示す説明図である。 本発明の一実施形態においてロール角、ピッチ角及びヒーブ量の関係を示す説明図である。 本発明の他の実施形態に係る減衰力制御手段を備えた車両の平面図である。 本発明の他の実施形態に係る減衰力制御手段を示すブロック図である。 本発明の他の実施形態に係る減衰力制御手段による、減衰力制御を示すフローチャートである。 本発明の他の実施形態に係る減衰力制御に供するヒーブ抑制量制限の処理を示すフローチャートである。

符号の説明

ＳＴＢｆ 前輪側スタビライザ
ＳＴＢｒ 後輪側スタビライザ
ＳＡｆ，ＳＡｒ スタビライザアクチュエータ
ＡＳfr, ＡＳfl, ＡＳrr, ＡＳrl アブソーバ
ＬＶfr, ＬＶfl, ＬＶrr, ＬＶrl アクチュエータ
Ｗfr, Ｗfl, Ｗrr, Ｗrl 車輪
ＳＷ ステアリングホイール
Ｓ１ 車速センサ
Ｓ２ 操舵角センサ
ＸＧ 前後加速度センサ
ＹＧ 横加速度センサ
ＺＧfr, ＺＧfl, ＺＧrr, ＺＧrl バネ上加速度センサ
ＥＣＵ 電子制御装置

Claims (5)

1. 車両の各車輪に配設される緩衝手段の減衰力を制御する緩衝制御手段と、前記車両の左右車輪間に配設されるスタビライザのねじり力を制御するスタビライザ制御手段と、前記車両の速度及び操舵状態を含む車両状態を検出する検出手段と、該検出手段の検出結果のうち少なくとも前記車両の速度及び操舵状態と前記車両の諸元に基づき車体の規範回転軸を設定し、該規範回転軸を中心とする規範値を有する統合車体制御モデルを演算する統合車体制御モデル演算手段と、該統合車体制御モデル演算手段が演算した統合車体制御モデルに基づきフィードフォワード制御を行うときのピッチ成分、ヒーブ成分及びロール成分を演算する第１の演算手段と、前記検出手段が検出した前記車両状態と前記統合車体制御モデル演算手段が演算した前記規範値との偏差に基づきフィードバック制御を行うときのピッチ成分、ヒーブ成分及びロール成分を演算する第２の演算手段と、該第２の演算手段及び前記第１の演算手段が演算したピッチ成分、ヒーブ成分及びロール成分を合成し、合成結果のピッチ成分及びヒーブ成分を前記緩衝制御手段による減衰力の制御に配分すると共に、合成結果のロール成分を前記スタビライザ制御手段によるねじり力の制御に配分する配分制御手段を備え、該配分制御手段の配分結果に応じて前記緩衝手段及び前記スタビライザを駆動制御することを特徴とする統合車体挙動制御装置。
2. 前記検出手段が検出した前記車両状態と前記統合車体制御モデル演算手段が演算した前記規範値との偏差を、前記規範値の絶対値で除算した値を人間感度関数とする人間感度関数演算手段を備え、該人間感度関数演算手段の演算結果に基づき、前記第２の演算手段が、前記フィードバック制御を行うときのピッチ成分、ヒーブ成分及びロール成分を演算することを特徴とする請求項１記載の統合車体挙動制御装置。
3. 前記車両の前方の車輪通過時の車両状態に基づき、前記車両の後方の車輪通過時の車両状態を推定し、該推定結果と前記規範値との偏差に基づき、前記第２の演算手段が、前記フィードバック制御を行うときのピッチ成分、ヒーブ成分及びロール成分を演算することを特徴とする請求項１記載の統合車体挙動制御装置。
4. 前記配分制御手段は、前記合成結果のロール成分が、前記スタビライザ制御手段によるねじり力の制御に供し得るロール成分を超えたときには、当該超えたロール成分を、前記緩衝制御手段による減衰力の制御に配分することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の統合車体挙動制御装置。
5. 前記配分制御手段は、前記車両の対角線上に位置する車輪に装着された前記緩衝手段の減衰力を比較し、該比較結果に応じて前記ヒーブ成分を配分することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の統合車体挙動制御装置。

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