JP4810962B2 - 車両用サスペンションの制御方法および装置 - Google Patents

Description

この発明は、サスペンションの減衰特性またはばね特性を制御して車両の挙動を制御する車両用サスペンションの制御方法および装置に関するものである。

従来より、減衰力を変更できるショックアブソーバやねじり剛性を変更できるスタビライザを用いてサスペンションの減衰特性またはばね特性を制御することにより、走行状態に応じて車両の挙動を適切に制御するいわゆるアクティブサスペンションが知られている。その一例として、油圧式のアクチュエータを動作させて車体と車輪との間の距離（車高）を増減できるように構成され、車高変位に対する制御量を増減することによりサスペンションの硬さを変化させるサスペンション装置に関する発明が特許文献１に記載されている。
特開平５−２５４３２６号公報

上記の特許文献１に記載されているようなアクティブサスペンションを搭載した車両においては、車両の走行状態に応じてサスペンションの硬さ、すなわちサスペンションの減衰特性またはばね特性を変化させることにより、ノーズダイブやスクワットあるいはロールなどの走行時の車両挙動を制御することができる。例えば、旋回時に生じる車体の横方向の加速度（横加速度）を検出し、その横加速度に応じてサスペンションの減衰力あるいはロールに対する剛性を変化させることによって、旋回時の車体のロールを抑制することができる。

しかしながら、車両の旋回時には、運転者の操作により舵角あるいは車速が変化させられ、それら舵角や車速の変化に伴って実際に車体に生じる横加速度およびその横加速度の大きさに応じて発生する車体のロール状態も瞬時に変化する。また、車体のロールを抑制するためにアクティブサスペンションの減衰特性またはばね特性を変化させる際には、例えばアクチュエータの応答遅れなどの不可避的な遅れが生じてしまう。そのため、上記のように実際の横加速度の検出結果を基に車体のロール抑制制御を実行すると、すなわち実際の横加速度が検出されてからアクティブサスペンションのアクチュエータ等の制御を開始すると、車体に実際に生じるロールに対して、ロールを抑制するロール抑制制御が追従できなくなり、所望するロール状態に制御できなくなる可能性がある。その結果、旋回時に車体に実際に生じるロールのタイミングとアクティブサスペンションによるロール抑制制御のタイミングとを一致もしくは近づけることができず、運転者に違和感を与えたり、操作性が良くないと感じさせてしまう場合があった。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、車体の横加速度の発生タイミングとロールの発生タイミングとを考慮してサスペンションの減衰特性またはばね特性を制御することにより、車両の乗り心地および操作性を向上させることのできる車両用サスペンションの制御方法および装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、車輪を車体に支持するサスペンションの減衰特性またはばね特性を変更して制御するサスペンション特性制御手段を備えた車両用サスペンションの制御方法において、車速および舵角を検出し、前記車速および舵角に基づく入力に対応して、それら前記車速または舵角の少なくともいずれかの変化に対する遅れを考慮した演算結果を出力する車両モデルに基づいて、前記車体に発生する推定横加速度を演算するとともに、前記車体に発生するロールの推定ロール状態として推定ロール角および推定ロール角速度を演算し、さらに、前記推定横加速度の入力に対応して、前記推定横加速度の値に応じて目標ロール角の値が決まるように目標ロール状態として前記目標ロール角を演算して、前記目標ロール角と前記推定ロール角との偏差に基づいて前記サスペンション特性制御手段を制御することによって、前記サスペンションの減衰特性またはばね特性を変更して前記車体に実際に発生するロールの状態を制御することを特徴とする制御方法である。

さらに、請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記目標ロール状態を求める際に、前記推定横加速度の値に応じて前記目標ロール角が決まるように前記目標ロール状態として目標ロール角速度を演算して、前記目標ロール角と前記推定ロール角との偏差および前記目標ロール角速度と前記推定ロール角速度との偏差に基づいて前記サスペンション特性制御手段を制御する方法を含むことを特徴とする制御方法である。

一方、請求項３の発明は、車輪を車体に支持するサスペンションの減衰特性またはばね特性を変更して制御するサスペンション特性制御手段を備えた車両用サスペンションの制御装置において、車速および舵角を検出する旋回状態検出手段と、前記旋回状態検出手段により検出された前記車速および舵角に基づく入力に対応して、それら前記車速または舵角の少なくともいずれかの変化に対する遅れを考慮した演算結果を出力する車両モデルに基づいて前記車体に発生する推定横加速度を演算する推定横加速度演算手段と、前記車両モデルに基づいて前記車体に発生するロールの推定ロール状態として推定ロール角および推定ロール角速度を演算する推定ロール状態演算手段と、前記推定横加速度演算手段により演算された前記推定横加速度の入力に対応して、前記推定横加速度の値に応じて目標ロール角が決まるように目標ロール状態として前記目標ロール角を演算する目標ロール状態演算手段と、前記目標ロール状態演算手段により演算された前記目標ロール角と前記推定ロール状態演算手段により演算された前記推定ロール角との偏差に基づいて前記サスペンション特性制御手段を制御することによって、前記サスペンションの減衰特性またはばね特性を変更して前記車体に実際に発生するロールの状態を制御するロール状態制御手段とを備えていることを特徴とする制御装置である。

さらに、請求項４の発明は、請求項３の発明において、前記目標ロール状態演算手段が、前記推定横加速度演算手段により演算された前記推定横加速度の値に応じて前記目標ロール角が決まるように前記目標ロール状態として目標ロール角速度を演算する手段を含み、前記ロール状態制御手段は、前記目標ロール角と前記推定ロール角との偏差および前記目標ロール角速度と前記推定ロール角速度との偏差に基づいて前記サスペンション特性制御手段を制御する手段を含むことを特徴とする制御装置である。

そして、請求項５の発明は、請求項３または４の発明において、前記ロール状態制御手段が、前記サスペンションのショックアブソーバの減衰力またはスタビライザのねじり剛性の少なくともいずれかを変更することにより前記減衰特性またはばね特性を変更して前記車体に実際に発生するロールの状態を制御する手段を含むことを特徴とする制御装置である。

この発明の車両用サスペンションの制御方法および装置によれば、車速と舵角との検出結果に基づいて車体に発生する横加速度およびロール状態が演算される。すなわち、検出された車速および舵角に応じて、車体に発生することが予測される推定横加速度と、車体に発生することが予測されるロールの推定ロール状態とが演算されて求められる。また、推定横加速度とロール角とが所定の関係になるように、例えば所定値の推定横加速度が求められた場合のロール角が所定値となる関係を満たすように、目標ロール状態が演算されて求められる。そして、目標ロール状態のロール角と推定ロール状態のロール角との偏差が求められ、その偏差に基づいて各車輪のサスペンションの減衰特性またはばね特性がそれぞれ変更されて制御される。例えば、前記偏差を可及的に小さくするように、すなわち目標ロール状態が車体に生じるタイミングと推定ロール状態が車体に生じるタイミングとを一致もしくは可及的に近づけるように、あるいは、前記偏差を所定の値に保つように、各車輪のサスペンションの減衰特性またはばね特性が変更されて制御される。

推定横加速度とロール角とが所定の関係になるように制御されると、例えば、所定の値の横加速度が発生する場合に、ロール角が所定の値だけ発生するように、ロールが発生している間繰り返し制御されるため、最終的に横加速度が最大になるタイミングとロール角が最大になるタイミングとを一致させることができる。

このように、車体の横加速度の発生タイミングとロールの発生タイミングとを考慮してサスペンションの減衰特性またはばね特性が制御されることによって、旋回時に車体に発生する横加速度に対して、その横加速度に応じて発生するロールを抑制するとともに、横加速度の発生とロールの発生との時間差を可及的に小さくする、もしくは一定に保つことができる。その結果、例えば、旋回時に横加速度が最大となるピークが過ぎた後にロール角が増大して運転者に違和感を感じさせたり、あるいはロールステアが発生してそれを修正するための操舵操作を運転者が行わなければならなくなる事態を回避することができ、車両の乗り心地および操作性を向上させることができる。

また、車速もしくは舵角が変化することによって車両の旋回状態が変化すると、車体の横加速度も変化するが、車速と舵角との検出結果に基づいて車体に発生する推定横加速度および推定ロール状態が演算される際には、それら車速および舵角のいずれかが変化することによって旋回状態が変化する時点を起点として、それぞれ、推定横加速度および推定ロールが発生するまでの時間差（遅れ）が考慮されて、推定横加速度と推定ロール状態とが演算される。その結果、推定横加速度と推定ロール状態とを精度良く算出して設定することができ、それら推定横加速度および推定ロール状態に基づいて実行される車体に実際に発生するロール状態の制御を精度良く行うことができる。

さらに、推定横加速度とロール角とが所定の関係になるように設定される目標ロール状態として、目標ロール角速度すなわちロール角速度の目標値が演算されて求められる。その結果、車体に実際に発生するロールの状態を制御する際に、ロール角の目標値に加えてロール角速度の目標値が併せて設定されることになり、より精度良く制御を行うことができる。

そして、請求項５の発明によれば、例えば減衰力を変更可能な可変ショックアブソーバ、あるいはねじり剛性を変更可能なアクティブスタビライザを用いて、それらの減衰力またはねじり剛性を変更制御することによって、サスペンションの減衰特性またはばね特性を変更して車体のロール状態を制御することができる。

つぎに、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。まず、この発明を適用した車両の構成および制御系統を図１２に示す。この図１２に示す車両Ｖｅは、左右の前輪Ｔfl，Ｔfrおよび左右の後輪Ｔrl，Ｔrrを有していて、各車輪Ｔfl，Ｔfr，Ｔrl，Ｔrrは、それぞれサスペンションＳfl，Ｓfr，Ｓrl，Ｓrrを介して車両Ｖｅの車体Ｂｏに支持されている。各サスペンションＳfl，Ｓfr，Ｓrl，Ｓrrの構造としては、例えば、ショックアブソーバを内蔵したストラットおよびコイルスプリングおよびサスペンションアームなどから構成されるストラット形サスペンションや、コイルスプリングおよびショックアブソーバおよび上下のサスペンションアームなどから構成されるウィッシュボーン形サスペンションなどの公知のサスペンションであって、それら各種のサスペンション構造を適宜に選択して採用することができる。

そして、これら各サスペンションＳfl，Ｓfr，Ｓrl，Ｓrrは、それぞれ、減衰力を大小に変更可能な可変ショックアブソーバ１，２，３，４、およびねじり剛性すなわち車体Ｂｏのロールに対する剛性を高低に変更可能なアクティブスタビライザ５，６、およびコイルスプリング（図示せず）などから構成されている。すなわち、各サスペンションＳfl，Ｓfr，Ｓrl，Ｓrrは、それらの可変ショックアブソーバ１，２，３，４の減衰力、あるいはアクティブスタビライザ５，６のねじり剛性をそれぞれ大小（高低）に変化させて制御することにより、各サスペンションＳfl，Ｓfr，Ｓrl，Ｓrrの減衰特性またはばね特性をそれぞれ変更することができる、いわゆるアクティブサスペンションあるいは制御サスペンションなどと称されるものである。

なお、このようなアクティブサスペンションＳfl，Ｓfr，Ｓrl，Ｓrrは、例えば、油圧式アクチュエータの動作を制御してショックアブソーバの減衰力あるいはスタビライザのねじり剛性を変更制御する液圧式アクティブサスペンション、あるいは、モータを用いた電動式アクチュエータの動作を制御してショックアブソーバの減衰力あるいはスタビライザのねじり剛性を変更制御する電動式アクティブサスペンション、あるいは液圧式および電動式のアクチュエータを併用したものなど、各種方式の公知のアクティブサスペンションを採用することができ、ここではその具体的な構成については説明を省略する。

各アクティブサスペンションＳfl，Ｓfr，Ｓrl，Ｓrrの可変ショックアブソーバ１，２，３，４の減衰力を増減するアクチュエータ（図示せず）、および各アクティブスタビライザ５，６のねじり剛性を増減するアクチュエータ（図示せず）は、それぞれ電子制御装置（ＥＣＵ）７に接続されている。すなわちＥＣＵ７から出力される指令信号を受けて各可変ショックアブソーバ１，２，３，４および各アクティブスタビライザ５，６のアクチュエータがそれぞれ制御されて、各アクティブサスペンションＳfl，Ｓfr，Ｓrl，Ｓrrの減衰特性またはばね特性がそれぞれ制御されるように構成されている。したがって、これら各可変ショックアブソーバ１，２，３，４および各アクティブスタビライザ５，６により構成される各アクティブサスペンションＳfl，Ｓfr，Ｓrl，Ｓrr、ＥＣＵ７等が、この発明におけるサスペンション特性制御手段として機能している。

車体Ｂｏの各車輪Ｔfl，Ｔfr，Ｔrl，Ｔrrに対応する所定の位置に、各車輪Ｔfl，Ｔfr，Ｔrl，Ｔrrの回転速度を検出する車輪速センサ８がそれぞれ設けられている。それら各車輪速センサ８は、ＥＣＵ７に接続されていて、各車輪Ｔfl，Ｔfr，Ｔrl，Ｔrrの回転速度を検出するとともに、それらの検出結果を基に、車体Ｂｏの前後方向における速度（車速）を検出することができるように構成されている。また、ステアリングホイール９の操舵角（舵角）を検出する舵角センサ１０が設けられていて、その舵角センサ１０は、ＥＣＵ７に接続されている。したがって、これらの各車輪速センサ８、舵角センサ１０、ＥＣＵ７等が、この発明における旋回状態検出手段として機能している。

前述したように、この発明は、例えば旋回時に発生する車体Ｂｏの横加速度の発生タイミングとロールの発生タイミングとを一致もしくは近づけるように、各アクティブサスペンションＳfl，Ｓfr，Ｓrl，Ｓrrの減衰特性またはばね特性を制御することによって、車両Ｖｅの操作性および乗り心地を向上させることを目的としていて、そのために、この発明の制御方法および装置は以下の制御を実行するように構成されている。

図１は、この発明の制御方法および装置による制御例を説明するためのブロック図であって、その各ブロックで示されるルーチンは、順次、所定の短時間毎に繰り返し実行される。図１において、最初に、この制御の開始条件を判断するため、現時点の車速ＶＸと舵角ＭＡとが検出され、例えば車速ＶＸが所定速度以上かつ舵角ＭＡが所定角度以上であるか否かが判断される。このときの所定速度および所定角度は、車両Ｖｅが旋回する際に、車体Ｂｏに運転者が認識できる程度の所定値以上の横加速度とロールとが生じる旋回状態であるか否かを判断するための閾値として予め設定される値である。したがって、車速ＶＸが所定速度以上、かつ舵角ＭＡが所定角度以上であった場合に、車体Ｂｏに所定値以上の横加速度とロールとが発生する旋回状態であると判断され、この制御が開始される。

制御が開始されると、先ず、検出された車速ＶＸと舵角ＭＡとが、車両モデルに入力される（ブロックＢ０，Ｂ１）。車両モデルとは、車両Ｖｅの旋回時に、車両Ｖｅの各アクティブサスペンションＳfl，Ｓfr，Ｓrl，Ｓrrをどのように応答させるかを演算するための制御ブロックであって、車速ＶＸおよび舵角ＭＡに基づく入力に対して、車速ＶＸまたは舵角ＭＡの少なくともいずれかが変化することによる旋回状態の変化に対する遅れを考慮して、車体Ｂｏに作用するヨーレートＹＲ、横加速度ＬＡ、および車体Ｂｏに生じるロールのロール角ＲＡがそれぞれ演算されて出力されるようになっている。

このブロックＢ１の車両モデルにおける具体的な制御内容もしくは演算方法について、以下の図２ないし図６を用いて説明する。図２は、ブロックＢ１の車両モデルを全体的に示す図であって、先ず、ブロックＢ１００において、車速ＶＸと、舵角ＭＡと、後述するブロックＢ３０３，Ｂ４１２で求められるヨーレートＹＲおよび車両Ｖｅの滑り角βとの入力（ブロックＢ１０１〜Ｂ１０４）に対して、前輪Ｔfl，Ｔfrに作用する横方向力Ｆｆが算出される。このブロックＢ１００における演算内容の詳細を図３に示している。

図３において、車速ＶＸ、舵角ＭＡ、ヨーレートＹＲ、車両Ｖｅの滑り角βがそれぞれ入力されると（ブロックＢ１０１〜Ｂ１０４）、それら各入力値ＶＸ，ＭＡ，ＹＲ，βと、車両Ｖｅの特性値として予め設定されているステアリング装置のステアリングギヤ比Ｎａ（ブロックＢ１０５）、および関数１／ｕ（ブロックＢ１０６）、および車両Ｖｅの前後方向の重心位置から前輪Ｔfl，Ｔfrの車軸までの距離Ｌｆ（ブロックＢ１０７）から、前輪Ｔfl，Ｔfrの滑り角βｆ’が算出される（ブロックＢ１０８，Ｂ１０９）。そして、その前輪Ｔfl，Ｔfrの滑り角βｆ’と、コーナリングパワーＣＰｆと、前輪Ｔfl，Ｔfrに作用する荷重Ｗｆとから、理論上の前輪Ｔfl，Ｔfrの横方向力Ｆｆ’が算出される（ブロックＢ１１０，Ｂ１１１）。ここでコーナリングパワーＣＰｆとは、前輪Ｔfl，Ｔfrの滑り角１度に対してどのくらい車両Ｖｅの横方向に力が作用するかを示す係数である。上記の演算内容を計算式で表すと、
Ｆｆ’＝ＣＰｆ×Ｗｆ×｛（ＭＡ／Ｎａ）−（１／ＶＸ）×Ｌｆ×ＹＲ−β｝
となる。

続いて、算出された理論上の前輪Ｔfl，Ｔfrの横方向力Ｆｆ’に対して、伝達関数｛１／（Ｔｆ×ｓ＋１）｝によって所定の遅れを考慮した演算が実行され（ブロックＢ１１２）、前輪Ｔfl，Ｔfrの横方向力Ｆｆとして出力される（ブロックＢ１１３）。車両Ｖｅが車速ＶＸおよび舵角ＭＡで旋回する際に、前輪Ｔfl，Ｔfrに生じる横方向力Ｆｆは、車速ＶＸあるいは車両Ｖｅ各特性に応じて、運転者による舵角ＭＡの操舵がなされた時点、もしくは車速ＶＸが変化させられた時点から所定時間遅れて発生することになる。そこで、上記のブロックＢ１１２，Ｂ１１３の制御ブロックにおいて、伝達関数｛１／（Ｔｆ×ｓ＋１）｝が演算され、所定時間の遅れを考慮した前輪Ｔfl，Ｔfrの横方向力Ｆｆが演算されて出力されるように構成されている。

また、ブロックＢ２００において、車速ＶＸと、後述するブロックＢ３０３，Ｂ４１２で求められるヨーレートＹＲおよび車両Ｖｅの滑り角βとの入力（ブロックＢ２０１〜Ｂ２０３）に対して、後輪Ｔrl，Ｔrrに作用する横方向力Ｆｒが算出される。このブロックＢ２００における演算内容の詳細を図４に示している。

図４において、車速ＶＸ、ヨーレートＹＲ、車両Ｖｅの滑り角βがそれぞれ入力されると（ブロックＢ２０１〜Ｂ２０３）、それら各入力値ＶＸ，ＹＲ，βと、車両Ｖｅの特性値として予め設定されている車両Ｖｅの前後方向の重心位置から後輪Ｔrl，Ｔrrの車軸までの距離Ｌｒ（ブロックＢ２０４）、および関数１／ｕ（ブロックＢ２０５）から、後輪Ｔrl，Ｔrrの滑り角βｒ’が算出される（ブロックＢ２０６，Ｂ２０７）。そして、その後輪Ｔrl，Ｔrrの滑り角βｒ’と、コーナリングパワーＣＰｒと、後輪Ｔrl，Ｔrrに作用する荷重Ｗｒとから、理論上の後輪Ｔrl，Ｔrrの横方向力Ｆｒ’が算出される（ブロックＢ２０８，Ｂ２０９）。ここでコーナリングパワーＣＰｒとは、後輪Ｔrl，Ｔrrの滑り角１度に対してどのくらい車両Ｖｅの横方向に力が作用するかを示す係数である。上記の演算内容を計算式で表すと、
Ｆｒ’＝ＣＰｒ×Ｗｒ×｛Ｌｒ×ＹＲ×（１／ＶＸ）−β｝
となる。

続いて、算出された理論上の後輪Ｔrl，Ｔrrの横方向力Ｆｒ’に対して、伝達関数｛１／（Ｔｒ×ｓ＋１）｝によって所定の遅れを考慮した演算が実行され（ブロックＢ２１０）、後輪Ｔrl，Ｔrrの横方向力Ｆｒとして出力される（ブロックＢ２１１）。前述の前輪Ｔfl，Ｔfrの横方向力Ｆｆと同様に、上記のブロックＢ２１０，Ｂ２１１の制御ブロックにおいて、伝達関数｛１／（Ｔｒ×ｓ＋１）｝が演算され、所定時間の遅れを考慮した後輪Ｔrl，Ｔrrの横方向力Ｆｒが演算されて出力されるように構成されている。

さらに、ブロックＢ３００において、上記のブロックＢ１１３およびブロックＢ２１１で算出された前輪Ｔfl，Ｔfrに作用する横方向力Ｆｆと、後輪Ｔrl，Ｔrrに作用する横方向力Ｆｒとが入力されると（ブロックＢ３０１，Ｂ３０２）、車体Ｂｏに作用するヨーレートＹＲが算出される（ブロックＢ３０３，Ｂ３０４）。

またさらに、ブロックＢ４００において、車速ＶＸと、ヨーレートＹＲと、前輪Ｔfl，Ｔfrに作用する横方向力Ｆｆと、後輪Ｔrl，Ｔrrに作用する横方向力Ｆｒとの入力（ブロックＢ４０１〜Ｂ４０４）に対して、車両Ｖｅの滑り角β、および車体Ｂｏに作用する横加速度ＬＡが算出される。このブロックＢ４００における演算内容の詳細を図５に示している。

図５において、前輪Ｔfl，Ｔfrの横方向力Ｆｆと、後輪Ｔrl，Ｔrrの横方向力Ｆｒとの入力（ブロックＢ４０１，Ｂ４０２）に対して、それら各入力値Ｆｆ，Ｆｒと、車両Ｖｅの特性値として予め設定されている車体Ｂｏの重量Ｍ（ブロックＢ４０６）とから、車体Ｂｏに作用する横加速度ＬＡが算出される（ブロックＢ４０７）。また、前輪Ｔfl，Ｔfrの横方向力Ｆｆと、後輪Ｔrl，Ｔrrの横方向力Ｆｒと、車速ＶＸと、ヨーレートＹＲとの入力（ブロックＢ４０１〜Ｂ４０４）に対して、それら各入力値Ｆｆ，Ｆｒ，ＶＸ，ＹＲと、車両Ｖｅの特性値として予め設定されている車体Ｂｏの重量Ｍ（ブロックＢ４０６）および関数１／ｕ（ブロックＢ４０８）から、車両Ｖｅの進行方向と車速の向きとのずれ角を示す車両Ｖｅの滑り角βが、積分・演算により算出される（ブロックＢ４０９〜Ｂ４１２）。

そして、ブロックＢ５００において、前輪Ｔfl，Ｔfrに作用する横方向力Ｆｆと、後輪Ｔrl，Ｔrrに作用する横方向力Ｆｒとの入力（ブロックＢ５０１〜Ｂ５０２）に対して、車体Ｂｏに生じるロールのロール角ＲＡ、およびロール角速度ＲＲが算出される。このブロックＢ５００における演算内容の詳細を図６に示してある。

図６において、前輪Ｔfl，Ｔfrに作用する横方向力Ｆｆ、後輪Ｔrl，Ｔrrに作用する横方向力Ｆｒがそれぞれ入力されると（ブロックＢ５０１〜Ｂ５０２）、それら各入力値Ｆｆ，Ｆｒと、車両Ｖｅの特性値として予め設定されている車体Ｂｏのロールアーム長さＨroll（ブロックＢ５０４）と、ロール減衰係数Ｃrollと、ロール剛性係数Ｋrollとから、車体Ｂｏのロール慣性モーメントＩrollが算出され、さらにそれら各入力値Ｆｆ，Ｆｒと、ロール慣性モーメントＩrollとから、車体Ｂｏに生じるロールのロール角加速度ＲＡＡが算出される（ブロックＢ５０３〜Ｂ５０８）。ここで、ロール減衰係数Ｃrollは、可変ショックアブソーバ１，２，３，４の減衰特性またはばね特性を示す係数であり、ロール剛性係数Ｋrollは、アクティブスタビライザ５，６のばね特性を示す係数である。上記の演算内容を計算式で表すと、
ＲＡＡ＝｛−Ｃroll×ＲＲ−Ｋroll×ＲＡ＋Ｈroll×（Ｆｆ＋Ｆｒ）｝／Ｉroll
となる。

続いて、算出されたロール慣性モーメントＩrollを積分することによって、車体Ｂｏのロール角速度ＲＲが算出される（ブロックＢ５０９，Ｂ５１０）。さらに、算出されたロール角速度ＲＲを積分することによって、車体Ｂｏのロール角ＲＡが算出される（ブロックＢ５１１，Ｂ５１２）。

なお、上記のようにして、このブロックＢ１で算出される横加速度ＬＡ、ロール角ＲＡ、ロール角速度ＲＲは、いずれも車速ＶＸおよび舵角ＭＡの入力に対し、演算上で推定して求められる推定値であって、それぞれ、推定横加速度ＬＡ_e、推定ロール角ＲＡ_e、推定ロール角速度ＲＲ_eとして表すことができる。

ブロックＢ１の車両モデルで、推定横加速度ＬＡ_e、推定ロール角ＲＡ_e、推定ロール角速度ＲＲ_eがそれぞれ求められると、ブロックＢ２へ進み、この制御における目標特性値として、目標ロール角ＲＡ_tgt、および目標ロール角速度ＲＲ_tgtが算出される。すなわち、図７に示すように、推定横加速度ＬＡ_eの入力（ブロックＢ６０１）に対して、例えば可変ショックアブソーバ１，２，３，４の減衰特性やアクティブスタビライザ５，６のばね特性などの実際のばね定数のばらつき、あるいは摩擦の影響などのばらつきなどの制御の誤差分を考慮した制御ゲインＧrollと、時定数Ｔrollにより求まるロールの伝達関数｛１／（Ｔroll×ｓ＋１）｝とによって、推定横加速度ＬＡ_eに対するロールの所定の遅れを考慮した演算が実行され目標ロール角速度ＲＲ_tgtが算出される（ブロックＢ６０２，Ｂ６０３）。さらに、算出された目標ロール角速度ＲＲ_tgtを積分することによって、目標ロール角ＲＡ_tgtが算出される（ブロックＢ６０２，Ｂ６０４，Ｂ６０５）。

ブロックＢ２で目標横加速度ＬＡ_tgt、目標ロール角ＲＡ_tgt、目標ロール角速度ＲＲ_tgtがそれぞれ求められると、ブロックＢ３では、上記の目標ロール角ＲＡ_tgtおよび推定ロール角ＲＡ_eの入力に対して、ロールギャップ、すなわち目標ロール角ＲＡ_tgtと推定ロール角ＲＡ_eとの偏差であるロール角ギャップＲＡgapが算出される。同様に、ブロックＢ４では、上記の目標ロール角速度ＲＲ_tgtおよび推定ロール角速度ＲＲ_eの入力に対して、ロールギャップ、すなわち目標ロール角速度ＲＲ_tgtと推定ロール角速度ＲＲ_eとの偏差であるロール角速度ギャップＲＲgapが算出される。

ブロックＢ３，Ｂ４でロール角ギャップＲＡgapおよびロール角速度ギャップＲＲgapがそれぞれ求められると、それらのロールギャップＲＡgap，ＲＲgapが、ブロックＢ５の逆モデルに入力される。逆モデルとは、車両Ｖｅの旋回状態を判定する車速ＶＸおよび舵角ＭＡに基づいて演算された推定横加速度ＬＡ_eに対して、車体Ｂｏにどれだけのロールモーメントをどのタイミングで作用させれば、車体Ｂｏに生じる横加速度のピークのタイミングとロール角のピークのタイミングとを一致させるもしくは可及的に近づけることができるかを演算するための制御ブロックである。このブロックＢ３の逆モデルにおける演算内容の詳細を図８に示してある。

図８において、ロールギャップ、すなわちロール角ギャップＲＡgapとロール角速度ギャップＲＲgapとが入力されると（ブロックＢ７０１）、それらロール角ギャップＲＡgapと、ロール角速度ギャップＲＲgapと、車両Ｖｅの特性値として予め設定もしくは算出されているロール減衰係数Ｃroll（ブロックＢ７０３）と、ロール剛性係数Ｋroll（ブロックＢ７０４）と、ロール慣性モーメントＩroll（ブロックＢ７０６）と、ロールの伝達関数｛１／（Ｔs×ｓ＋１）｝（ブロックＢ７０２，Ｂ７０５）とから、ロールモーメントの目標値として目標減衰モーメントＲＭ_tgtが算出される（ブロックＢ７０７，Ｂ７０８）。上記の演算内容を計算式で表すと、
ＲＭ_tgt＝Ｉroll×ＲＲgap＋Ｃroll×ＲＲgap＋Ｋroll×ＲＡgap
となる。

目標減衰モーメントＲＭ_tgtが求められると、その目標減衰モーメントＲＭ_tgtを基に、図９に示すように、各車輪Ｔfl，Ｔfr，Ｔrl，Ｔrrの各アクティブサスペンションＳfl，Ｓfr，Ｓrl，Ｓrrに作用させる力ＳＦfl，ＳＦfr，ＳＦrl，ＳＦrrが、それぞれ算出される（ブロックＢ８０２〜Ｂ８１０）。例えば、左前輪ＴflのアクティブサスペンションＳflに作用させる力ＳＦflを求める演算内容を計算式で表すと、
ＳＦfl＝ＲＭ_tgt×［１／｛２×（Ｌtf×Ｌｒ＋Ｌtr×Ｌｆ）｝］×Ｌｆ
また、右前輪ＴfrのアクティブサスペンションＳfrに作用させる力ＳＦfrを求める演算内容を計算式で表すと、
ＳＦfr＝−ＲＭ_tgt×［１／｛２×（Ｌtf×Ｌｒ＋Ｌtr×Ｌｆ）｝］×Ｌｆ
となる。

ブロックＢ５で各アクティブサスペンションＳfl，Ｓfr，Ｓrl，Ｓrrに作用させる力ＳＦfl，ＳＦfr，ＳＦrl，ＳＦrrが求められると、ブロックＢ６では、例えば、図１０に示すような、ショックアブソーバの荷重Ｆａを縦軸にとり、ショックアブソーバのストローク速度Ｖａを横軸にとったマップ（Ｆ−Ｖマップ）に基づいて各アクティブサスペンションＳfl，Ｓfr，Ｓrl，Ｓrrの可変ショックアブソーバ１，２，３，４に作用させる荷重がそれぞれ求められ、各可変ショックアブソーバ１，２，３，４のアクチュエータ（図示せず）を制御する減衰特性指令値ＣＡとして出力される（ブロックＢ７）。

そして、上記で求められた各アクティブサスペンションＳfl，Ｓfr，Ｓrl，Ｓrrに作用させる力ＳＦfl，ＳＦfr，ＳＦrl，ＳＦrrと、減衰特性指令値ＣＡとを基に（ブロックＢ８）、ブロックＢ９では、例えば、図１１に示すような、スタビライザの荷重Ｆｓを縦軸にとり、ショックアブソーバのストロークＳａを横軸にとったマップ（Ｆ−Ｓマップ）に基づいて各アクティブサスペンションＳfl，Ｓfr，Ｓrl，Ｓrrのアクティブスタビライザ５，６に作用させる荷重がそれぞれ求められ、各アクティブスタビライザ５，６のアクチュエータ（図示せず）を制御するばね特性指令値ＣＳとして出力される（ブロックＢ１０）。

以上のように、この発明による旋回時のロール制御によれば、車両Ｖｅが旋回する場合、車速ＶＸと舵角ＭＡとが検出され、それらの検出された車速ＶＸおよび舵角ＭＡに応じて車体Ｂｏに発生することが予測される推定横加速度ＬＡ_eと、車体Ｂｏに発生することが予測されるロールの推定ロール状態として推定ロール角ＲＡ_eおよび推定ロール角速度ＲＲ_eとが演算されて求められる。また、その推定横加速度ＬＡ_eとロール角とが所定の関係になるようなロール状態である目標ロール状態として、目標ロール角ＲＡ_tgtおよび目標ロール角速度ＲＲ_tgtが演算されて求められる。

そして、ロール角ギャップＲＡgapとして目標ロール角ＲＡ_tgtと推定ロール角ＲＡ_eとの偏差が、またロール角速度ギャップＲＲgapとして目標ロール角速度ＲＲ_tgtと推定ロール角速度ＲＲ_eとの偏差がそれぞれ求められ、それらの偏差（ロールギャップ）に基づいて各車輪Ｔfl，Ｔfr，Ｔrl，Ｔrrの各アクティブサスペンションＳfl，Ｓfr，Ｓrl，Ｓrrの減衰特性またはばね特性がそれぞれ変更されて制御される。例えば、上記の制御例のように、ロールギャップを所定の値に保つように、各アクティブサスペンションＳfl，Ｓfr，Ｓrl，Ｓrrの減衰特性またはばね特性がそれぞれ変更されて制御される。

その結果、旋回時に車体Ｂｏに発生する横加速度に対して、その横加速度に応じて発生するロールを抑制するとともに、横加速度の発生とロールの発生との時間差を可及的に小さくするもしくは一定に保つことができる。

また、車速ＶＸもしくは舵角ＭＡが変化することによって車両Ｖｅの旋回状態が変化すると、車体Ｂｏに生じる横加速度も変化するが、車速ＶＸと舵角ＭＡとの検出結果に基づいて車体Ｂｏに発生する推定横加速度ＬＡ_eと推定ロール角ＲＡ_eおよび推定ロール角速度ＲＲ_eとが演算される際には、それら車速ＶＸおよび舵角ＭＡのいずれかが変化することによって旋回状態が変化する時点を起点として、それぞれ、推定横加速度ＬＡ_eおよび推定ロールが発生するまでの時間差（遅れ）が考慮されて、推定横加速度ＬＡ_eと推定ロール角ＲＡ_eおよび推定ロール角速度ＲＲ_eとが演算される。その結果、推定横加速度ＬＡ_eと推定ロール角ＲＡ_eおよび推定ロール角速度ＲＲ_eとを精度良く算出して設定することができ、それら推定値ＬＡ_e，ＲＡ_e，ＲＲ_eに基づいて実行される車体に実際に発生するロール状態の制御を精度良く行うことができる。

ここで、上述した具体例とこの発明との関係を簡単に説明すると、上述したブロックＢ１の機能的手段が、この発明の推定横加速度演算手段、および推定ロール状態演算手段に相当する。また、ブロックＢ２の機能的手段が、この発明の目標ロール状態演算手段に相当する。そして、ブロックＢ３ないしＢ１０の機能的手段が、この発明のロール状態制御手段に相当する。

なお、この発明は、上記の具体例に限定されないのであって、具体例では、この発明におけるサスペンション特性制御手段として、電子制御装置（ＥＣＵ）により制御されるアクティブサスペンションが、可変ショックアブソーバとアクティブスタビライザと通常のコイルスプリングによって構成されている例を示しているが、コイルスプリングに代えて空気圧を変化させることによりばね定数を変更することができるエアスプリングにより構成された電子制御式エアサスペンションを用いることも可能である。

この発明の制御方法および装置による車体のロール制御の制御例を説明するためのブロック図である。 図１のブロック図に示す制御例における車両モデルの制御・演算方法を説明するためのブロック図である。 図２に示す車両モデルにおける前輪の横方向力を算出する制御・演算方法を説明するためのブロック図である。 図２に示す車両モデルにおける後輪の横方向力を算出する制御・演算方法を説明するためのブロック図である。 図２に示す車両モデルにおける横加速度を算出する制御・演算方法を説明するためのブロック図である。 図２に示す車両モデルにおけるロール角を算出する制御・演算方法を説明するためのブロック図である。 図１のブロック図に示す制御例における目標ロール角を算出する制御・演算方法を説明するためのブロック図である。 図１のブロック図に示す制御例における逆モデルの制御・演算方法を説明するためのブロック図である。 図８に示す逆モデルにおけるアクティブサスペンションに作用させる力を算出する制御・演算方法を説明するためのブロック図である。 図１のブロック図に示す制御例における可変ショックアブソーバへの指令値を求めるためのマップ図である。 図１のブロック図に示す制御例におけるアクティブスタビライザへの指令値を求めるためのマップ図である。 この発明の制御方法および装置を適用可能な車両の構成および制御系統を模式的に示す概念図である。

符号の説明

１，２，３，４…可変ショックアブソーバ、 ５，６…アクティブスタビライザ、 ７…電子制御装置（ＥＣＵ）、 ８…車輪速センサ、 １０…舵角センサ、 Ｔfl，Ｔfr，Ｔrl，Ｔrr…車輪、 Ｓfl，Ｓfr，Ｓrl，Ｓrr…アクティブサスペンション、 Ｂｏ…車体、 Ｖｅ…車両。

Claims (5)

1. 車輪を車体に支持するサスペンションの減衰特性またはばね特性を変更して制御するサスペンション特性制御手段を備えた車両用サスペンションの制御方法において、
   車速および舵角を検出し、前記車速および舵角に基づく入力に対応して、それら前記車速または舵角の少なくともいずれかの変化に対する遅れを考慮した演算結果を出力する車両モデルに基づいて、前記車体に発生する推定横加速度を演算するとともに、前記車体に発生するロールの推定ロール状態として推定ロール角および推定ロール角速度を演算し、さらに、前記推定横加速度の入力に対応して、前記推定横加速度の値に応じて目標ロール角の値が決まるように目標ロール状態として前記目標ロール角を演算して、前記目標ロール角と前記推定ロール角との偏差に基づいて前記サスペンション特性制御手段を制御することによって、前記サスペンションの減衰特性またはばね特性を変更して前記車体に実際に発生するロールの状態を制御することを特徴とする車両用サスペンションの制御方法。
2. 前記目標ロール状態を求める際に、前記推定横加速度の値に応じて前記目標ロール角が決まるように前記目標ロール状態として目標ロール角速度を演算して、前記目標ロール角と前記推定ロール角との偏差および前記目標ロール角速度と前記推定ロール角速度との偏差に基づいて前記サスペンション特性制御手段を制御する方法を含むことを特徴とする請求項１に記載の車両用サスペンションの制御方法。
3. 車輪を車体に支持するサスペンションの減衰特性またはばね特性を変更して制御するサスペンション特性制御手段を備えた車両用サスペンションの制御装置において、
   車速および舵角を検出する旋回状態検出手段と、
   前記旋回状態検出手段により検出された前記車速および舵角に基づく入力に対応して、それら前記車速または舵角の少なくともいずれかの変化に対する遅れを考慮した演算結果を出力する車両モデルに基づいて前記車体に発生する推定横加速度を演算する推定横加速度演算手段と、
   前記車両モデルに基づいて前記車体に発生するロールの推定ロール状態として推定ロール角および推定ロール角速度を演算する推定ロール状態演算手段と、
   前記推定横加速度演算手段により演算された前記推定横加速度の入力に対応して、前記推定横加速度の値に応じて目標ロール角が決まるように目標ロール状態として前記目標ロール角を演算する目標ロール状態演算手段と、
   前記目標ロール状態演算手段により演算された前記目標ロール角と前記推定ロール状態演算手段により演算された前記推定ロール角との偏差に基づいて前記サスペンション特性制御手段を制御することによって、前記サスペンションの減衰特性またはばね特性を変更して前記車体に実際に発生するロールの状態を制御するロール状態制御手段と
   を備えていることを特徴とする車両用サスペンションの制御装置。
4. 前記目標ロール状態演算手段は、前記推定横加速度演算手段により演算された前記推定横加速度の値に応じて前記目標ロール角が決まるように前記目標ロール状態として目標ロール角速度を演算する手段を含み、
   前記ロール状態制御手段は、前記目標ロール角と前記推定ロール角との偏差および前記目標ロール角速度と前記推定ロール角速度との偏差に基づいて前記サスペンション特性制御手段を制御する手段を含む
   ことを特徴とする請求項３に記載の車両用サスペンションの制御装置。
5. 前記ロール状態制御手段は、前記サスペンションのショックアブソーバの減衰力またはスタビライザのねじり剛性の少なくともいずれかを変更することにより前記減衰特性またはばね特性を変更して前記車体に実際に発生するロールの状態を制御する手段を含むことを特徴とする請求項３または４に記載の車両用サスペンションの制御装置。

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