スタビライザ制御装置
減速機を介して動力伝達するスタビライザ制御装置において、減速機の伝達効率に影響されることなく、円滑且つ迅速に車体ロール運動の抑制を行なう。左右車輪間に配設される一対のスタビライザバー（ＳＢfr，ＳＢfl）と、これらの間に配設される電気モータ駆動のスタビライザアクチュエータ（ＦＴ）を具備したスタビライザ（ＳＢｆ）に対し、電気モータＭを車両の旋回状態に応じて制御してスタビライザのねじり剛性を制御する。更に、一対のスタビライザバーの相対位置を検出する（例えば、電気モータの回転角と減速比との関係から求める）相対位置検出手段を備え、その検出結果に応じて電気モータを制御する。
【発明の詳細な説明】
【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アクチュ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化するシステムが、「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】
また、電気システムを利用した能動的ロール抑制制御装置も知られている。例えば特許文献１には、車両の旋回強さに応じてアクチュエータを駆動・制御してスタビライザの見掛け上のねじり剛性を変化させるスタビライザの効力制御装置が提案されている。具体的には、各種センサ信号から電磁式リニアアクチュエータの推力を算出し、この推力を電流値に変換することにより、目標電流値を設定し、ＰＩＤ制御を実行するように構成されている。そして、３相デルタ結線されたコイルの積層体からなるステータに対し、位置検出手段の出力に基づく同期信号に応じて励磁電流を供給すると共に、実電流をフィードバックすることにより、スタビライザのねじり剛性を最適化するようにアクチュエータが伸縮駆動される旨、記載されている。
【０００４】
更に、特許文献２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アクチュ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２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アクチュエータは、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アクチュエータない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いる。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−７１７３９号公報
【特許文献２】特表２００２−５１８２４５号公報
【非特許文献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_technologie/7_3_4_dynamic_drive.shtml>
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前掲の非特許文献１は、電気−油圧システムを用いた能動的ロール抑制制御装置に関するもので、圧力センサの信号を利用して比例圧力制御バルブと方向制御バルブを制御し、いわゆる圧力制御を行うように構成されている。スタビライザにより能動的にロールを抑制制御する装置においては、車両旋回時のロール運動を抑制するために、旋回時に車体に作用する慣性力によって引き起こされるロールモーメントに対抗するロールモーメントをスタビライザ制御によって付与することになる。そのため、ロールモーメントに直接的に換算されるスタビライザアクチュエータの圧力をフィードバック制御することが必要となる。
【０００７】
一方、前掲の特許文献１は、スタビライザバーとサスペンション部材との間に直線作動する電磁式リニアアクチュエータを配置したものを実施例としているが、他のアクチュエータの具体例は開示されていない。特に、特許文献２に記載のような電気モータと減速機を有するアクチュエータには言及されていない。しかし、特許文献２に記載のように、電気モータにより形成される出力を、減速機を用いて動力伝達する場合には以下の問題が生ずる。即ち、上記のアクチュエータに供される減速機は、電気モータ側から車体に動力を伝達する際の正効率と、車体から電気モータに動力伝達される逆効率を有する。このような減速機の効率（正効率及び逆効率）に起因し、ロール抑制制御における能動的ロールモーメントを横加速度（実横加速度又は演算横加速度）に基づいて設定すると、ロール運動が良好に収まらないおそれがある。
【０００８】
そこで、本発明は、電気モータ及び減速機を有するアクチュエータを備え、減速機を介して動力伝達するスタビライザ制御装置において、減速機の伝達効率に影響されることなく、円滑且つ迅速に車体ロール運動の抑制が行なわれるようにすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、本発明は、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アクチュ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、前記一対のスタビライザバーの相対位置を検出する相対位置検出手段を備え、前記制御手段は、前記相対位置検出手段の検出結果に応じて前記電気モータを制御するように構成したものである。
【００１０】
尚、旋回減少状態とは、車両の旋回の程度（横加速度で表すことができる）が減少し直進に近づいていく状態をいう。また、以下において、車両の旋回の程度が一定に保持される状態を旋回保持状態といい、車両の旋回の程度が増加する状態を旋回増加状態という。
【００１１】
前記相対位置検出手段は、前記電気モータの回転角を検出する回転角センサを含むものとするとよい。この場合には、前記制御手段は、前記一対のスタビライザバーの相対位置に対する目標値を設定し、該目標値に基づいて前記電気モータの目標回転角を演算し、該目標回転角と前記回転角センサが検出した回転角との偏差に基づき、前記電気モータをＰＩＤ制御するように構成することができる。尚、相対位置検出手段は、アクチュエータに相対角センサを設ける構成としてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
而して、本発明のスタビライザ制御装置によれば、一対のスタビライザバーの相対位置を検出する相対位置検出手段の検出結果に応じて、電気モータを制御することとしているので、減速機の伝達効率に影響されることなく、円滑且つ迅速に車体ロール運動の抑制を行なうことができる。
【００１３】
上記のスタビライザ制御装置において、相対位置検出手段は回転角センサで構成することができ、この検出回転角と目標回転角との偏差に基づき、電気モータを適切に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【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イザアクチュ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供するスタビライザアクチュエータの試験装置の一例を示す構成図である。
【図４】図３の試験装置による試験結果に関し、電気モータの駆動電流とロールモーメントの関係の一例を示すグラフである。
【図５】本発明の一実施形態における車両の旋回状態と車体ロール角の関係の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スタビライザバーの変位と力（ロールモーメント）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ロール角抑制に必要な力（ロールモーメント）とスタビライザバー相対変位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ユニットの一例を示す構成図である。
【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スタビライザバー相対位置目標値設定用マップの一例を示すグラフである。
【図１３】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。
【図１４】本発明の一実施形態におけるモータ制御の他の態様の制御ブロック図である。
【図１５】本発明の一実施形態に関し、回転角偏差とモータデューティ比の関係を示すグラフである。
【図１６】本発明の他の実施形態として、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括しない場合の、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１７】図１６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１８】本発明の他の実施形態におけるスタビライザバー相対位置目標値設定用マップ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
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
【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。
【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（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等が電子制御装置ＥＣＵに接続されている。
【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。
【００１９】
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。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がスタビライザアクチュエータＦＴ内に配設されている。
【００２０】
ここで、前述の本発明の背景について図３乃至図７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、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イザアクチュエータを備えており、減速機ＲＤは正効率及び逆効率を有する。例えば、前述の図２に示すようなスタビライザアクチュエータＦＴに対し、二分割されたスタビライザバーＳＢfr及びＳＢflを図３に示すように固定し、スタビライザアクチュエータＦＴを駆動する電気モータＭへの電流Ｉｍを測定すると共に、ロードセルＬＣによって荷重を測定する。このとき、スタビライザバーＳＢfr及びＳＢflは支持部材ＨＬfr及びＨＬflにより支持された状態にある。上記電気モータＭの駆動電流Ｉｍは、モータトルク出力と概ね比例関係にあるため、電気モータＭの出力に相当する値であり、ロードセルＬＣの出力（計測値）は、スタビライザバーＳＢfr及びＳＢflが発生するロールモーメントに相当する値である。
【００２１】
上記のように、図３の試験装置で計測されるスタビライザアクチュエータＦＴの特性について、図４を参照して以下に説明する。図４において原点（０）をＯで表し、効率１００％の基準線を線分Ｏ−Ｏ’で示す。ここで、効率１００％とは、スタビライザアクチュエータＦＴの正効率及び逆効率が共に１００％を意味し、Ｘ軸及びＹ軸を同次元で表すと傾きが１の特性となる。そして、Ｘ軸と線分Ｏ−Ｏ’によって囲まれた領域では、電気モータＭがスタビライザバーＳＢfr及びＳＢflに対してねじりを加える正効率を示す。ここで、効率１００％特性と同様にＸ軸及びＹ軸を同次元で表記すると、正効率は傾きがηＰの特性で表される。一方、逆効率は、Ｙ軸と線分Ｏ−Ｏ’で囲まれた領域となり、上記と同様に逆効率をηＮとすると、入出力の関係が上記とは逆になるので、図４のＸ−Ｙ座標上では傾きが１／ηＮの特性で表される。而して、例えば正効率及び逆効率が低い減速機を用いた場合には、効率１００％（線分Ｏ−Ｏ’）から夫々Ｘ軸方向及びＹ軸方向に離れて行く特性となる。図４では、正効率及び逆効率の高い場合の一例を線分Ｏ−Ｐ１及びＯ−Ｑ１で示し、低い場合の一例を線分Ｏ−Ｐ２及びＯ−Ｑ２で示している。
【００２２】
そして、電気モータＭに付与する駆動電流Ｉｍをゼロ点（原点Ｏ）から電流Ｉｍ１まで徐々に上昇させた後、電流Ｉｍ１から再びゼロ点に向けて徐々に低下させた場合には、以下のような特性となる。即ち、減速機ＲＤの効率が比較的高く、正効率がＯ−Ｐ１、逆効率がＯ−Ｑ１の特性を示している場合に、モータ駆動電流Ｉｍをゼロから電流Ｉｍ１に上昇させるとロードセルＬＣの出力が発生し、正効率特性Ｏ−Ｐ１に沿って原点Ｏから点Ｆ１に向かう特性となる。その後、モータ駆動電流Ｉｍを電流Ｉｍ１からゼロに低下させると、ロードセルＬＣからは逆効率特性Ｏ−Ｑ１に沿って出力されることになるが、正効率特性Ｏ−Ｐ１から逆効率特性Ｏ−Ｑ１に遷移する際には、力のバランスにより電気モータＭがロックした状態となり、Ｆ１−Ｆ２の領域が存在する。そして、モータ駆動電流Ｉｍが更に低下し、逆効率特性Ｏ−Ｑ１とモータ駆動電流Ｉｍ２との交点Ｆ２で、電気モータＭがスタビライザバーＳＢfr及びＳＢflの発生するねじり力によって戻され始める。従って、モータ電流Ｉｍを、ゼロから電流Ｉｍ１まで上昇させ、その後ゼロ点（原点Ｏ）まで低下させた場合には、図４におけるＯ−Ｆ１−Ｆ２−Ｏの特性となる。
【００２３】
一方、減速機ＲＤの効率が悪い場合には、例えば減速機ＲＤが正効率特性Ｏ−Ｐ２及び逆効率特性Ｏ−Ｑ２を有するとすると、前述のモータ駆動電流Ｉｍの変化に対するロードセルＬＣの出力はＯ−Ｈ１−Ｈ２−Ｏの特性を示すこととなる。このように減速機ＲＤの効率が低い場合は、モータ駆動電流Ｉｍの入力に対してスタビライザアクチュエータＦＴの出力が低いといった点だけではなく、モータロック状態がモータ駆動電流Ｉｍの広い領域（Ｈ１−Ｈ２の領域）に亘って存在する点も解決すべき課題となる。後者の場合、モータ駆動電流Ｉｍが電流Ｉｍ３に達するまでは電気モータＭはスタビライザバーＳＢfr及びＳＢflが発生する外力によって戻されず、スタビライザバーＳＢfr及びＳＢflのロック状態が維持される。
【００２４】
図４に示されるスタビライザアクチュエータＦＴの特性は、以下に示すように、実車性能に影響を及ぼすおそれがある。例えば、減速機ＲＤの効率（正効率及び逆効率）が高い場合には、応答性に優れ、旋回状態の変化に応じて確実な車体ロール角の制御を実行することができ、図５のＲＬ１−ＲＬ２の特性となる。しかし、減速機ＲＤの効率が低い場合には、図５に破線で示すような特性となるおそれがある。即ち、図５の上段に示すように車両が旋回状態ＳＫ１から直進状態ＳＫ２に復帰したにもかかわらず、車体ロール角が残ったままの状態となる（図５のＲＬ１−ＲＬ３の特性）。また、図５にＲＬ３−ＲＬ４で示す特性のように、車両の旋回状態に応じて車体ロール角の収束が速やかに行われず、ＲＬ１−ＲＬ２の特性に対してロール収束速度が遅くなる。
【００２５】
上記の課題は、制御対象を力（モータ出力）としていることに起因する。図４から明らかなように、力を伝達する側と伝達される側とで特性が異なることにより、一つの入力（モータ出力）に対して、減速機ＲＤの正効率及び逆効率での特性において、二つの出力（ロールモーメント）が定まるため、夫々の場合の判定が必要となる。更に、力の伝達方向が切り替わった際に、その制御対象（出力）が不連続特性を有するため、その補償も必要となる。而して、本発明は、電気モータＭが力を伝達する側（駆動側）と伝達される側（被駆動側）との間で切り替わった場合でも、連続性を有する制御対象を用いることにより、減速機ＲＤの効率特性に影響されない電気モータ制御を実現することとしている。
【００２６】
図６は、アクティブ（能動的）ロール抑制制御におけるスタビライザ制御装置のねじり剛性を示したものである。図２に示す二分割されたスタビライザバーＳＢfr及びＳＢflの本来のねじり剛性（一対のスタビライザバーＳＢfr及びＳＢflが固定された状態のねじり剛性）を、図６に破線の特性Ｏ−Ｂで示している。これに対し、スタビライザ制御装置としては、車体ロール角を抑制するために必要な力（ロールモーメント）Ｒｍａを変位Ｋａａにおいて発生させるようなねじり剛性特性Ｏ−Ａが要求される。しかし、ロールモーメントＲｍａをスタビライザバー本来のねじり剛性で発生させるためには、変位Ｋａｂを要する。
【００２７】
そこで、図２に示すスタビライザアクチュエータＦＴにおいて、スタビライザバーＳＢfr及びＳＢflに対し、電気モータＭによって相対変位（Ｋａｂ−Ｋａａ）を与え、スタビライザ制御装置全体で生ずる変位はＫａａであっても、ロールモーメントはＲｍａを得ることができる。このように、一対のスタビライザバーＳＢfr及びＳＢfl間に相対変位を与えることによって、スタビライザ制御装置全体としてのねじり剛性を特性Ｏ−Ａに設定することができる。
【００２８】
ロール角の抑制に必要な力（ロールモーメント）とスタビライザバーＳＢfr及びＳＢflの相対変位との関係は図７に示すように一対一で対応し、スタビライザバーＳＢfr及びＳＢflのねじり剛性が線形の場合には、前述の関係は線形となる。従って、車両の旋回状態に応じて、一対のスタビライザバーＳＢfr及びＳＢflの相対位置に基づいて電気モータＭを制御することにより、前述の減速機の効率特性（正効率及び逆効率）に起因する出力変化及びその不連続性を解消することが可能となる。そして、スタビライザバーＳＢfr及びＳＢflを駆動する電気モータＭが、駆動側と被駆動側との間で切り替わった場合でも、円滑で速やかな制御を実行することが可能となる。
【００２９】
上記のスタビライザアクチュエータＦＴを構成する電気モータＭは、例えば図８に示すように構成されており、スタビライザ制御ユニットＥＣＵ１によって駆動制御される。本実施形態のスタビライザ制御ユニットＥＣＵ１は電気モータＭに対しモータ駆動回路ＣＴから供給される駆動電圧が、ロール運動コントローラＲＣによって制御される。このとき、モータ駆動回路ＣＴの駆動電流が電流検出部ＩＳによって検出され、回転角センサＲＳによって検出された電気モータＭの回転角信号と共に、インターフェースＩ／Ｆを介してコントローラＲＣにフィードバックされる。コントローラＲＣ及びモータ駆動回路ＣＴは電源ＰＷに接続される。尚、本実施形態の電気モータＭは３相からなるブラシレスモータが用いられるが、これに限定されるものではなく、他の相数を有するモータにも応用可能であり、ブラシモータに応用することも可能である。
【００３０】
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Ｍ１１によりハンドル角（操舵角）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。これらの情報に基づき、車両の望ましい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スタビライザバー相対位置目標値の変換演算が行われ（Ｍ１７）、これに基づきアクチュエータサーボ制御部（Ｍ１８）によってスタビライザアクチュエータＦＴ及びＲＴが制御される。
【００３１】
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Ｍ１３において横加速度センサＹＧの信号から得られる横加速度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）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。
【００３２】
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、以下の式（２）により求められる（Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４は制御ゲイン）。
Ｒｍｖ ＝Ｋ１・Ｇｙｅ＋Ｋ２・ｄＧｙｅ＋Ｋ３・Ｇｙ＋Ｋ４・ｄＧｙ …（２）
上記のように、制御演算の遅れやアクチュエータの応答性を補償するために、ハンドル角δｆ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。
【００３３】
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Ｒsrfo、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。
【００３４】
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Ｍ１６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。
【００３５】
次に、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に基づき、図１２に示すように、前輪及び後輪のスタビライザバー相対位置目標値Ｐｓｆ，Ｐｓｒが設定される。前輪及び後輪のスタビライザバーＳＢfr及びＳＢflのねじり剛性が既知であるため、それが線形である場合には、前輪及び後輪のスタビライザバー相対位置目標値Ｐｓｆ，Ｐｓｒは、夫々Ｐｓｆ＝Ｋ５・Ｒｍｆ、Ｐｓｒ＝Ｋ６・Ｒｍｒの関係により決定する（図１２）。ここで、Ｋ５およびＫ６は、アクティブロールモーメント量をスタビライザバーの相対位置に変換する係数で、スタビライザバーＳＢfr及びＳＢflのねじり剛性、サスペンションジオメトリなどを考慮した値である。尚、スタビライザバーＳＢfr及びＳＢflが非線形特性を有する場合には、予め設定したマップを用いればよい。
【００３６】
次に、上記のように設定されたスタビライザバー相対位置目標値Ｐｓｆ、Ｐｓｒに基づくアクチュエータサーボ制御について説明する。図１３は前輪側のアクチュエータサーボ制御の制御ブロック図であるが、後輪側も同様である。前輪スタビライザバー相対位置目標値Ｐｓｆに基づき、アクチュエータＦＴの減速比を考慮して電気モータＭの目標回転角θｔが演算される（Ｍ３１）。この目標回転角θｔと、電気モータＭに備えられた回転角センサＲＳから得られる実回転角θａとの偏差Δθ（＝θｔ−θａ）が演算される。そして、この回転角偏差Δθに基づきＰＩＤ制御が実行され（Ｍ３２）、電気モータＭを駆動・制御するデューティ比ＤＴが設定される（Ｍ３３）。
【００３７】
このデューティ比ＤＴは、次の式（３）のように演算される。
ＤＴ＝Ｋｐ・Δθ＋Ｋｄ・ｄ（Δθ）／ｄｔ＋Ｋｉ・∫Δθｄｔ …（３）
ここで、Ｋｐは比例項ゲイン、Ｋｄは微分項ゲイン、Ｋｉは積分項ゲインである。このデューティ比ＤＴに基づき電気モータＭにＰＷＭ出力が与えられる。尚、図１３では、スタビライザバーＳＢfr及びＳＢflの相対位置を、電気モータＭの回転角と減速比との関係から求め、相対位置検出手段を構成しているが、相対位置検出手段としては、電気モータＭの回転角とは別個の相対角センサを設ける構成とすることも可能である。
【００３８】
また、モータデューティ比ＤＴは、図１４に示すように旋回状態の変化の方向に基づいて設定することも可能である。ここで、車体ロール運動の変化は旋回状態の変化に起因するため、旋回状態の変化をロール運動の変化と読み替えることも可能である。また、図１４で付加される旋回状態変化方向の判定（Ｍ３４）とは、旋回状態の変化が旋回増加状態、旋回保持状態及び旋回減少状態の何れであるかを判定するものである。即ち、車体に作用する慣性力に逆らう方向にモータ出力がなされる場合と慣性力と同方向に出力される場合とで、モータの出力特性を適切に設定することができる。図１３を参照して説明したように、デューティ比ＤＴは、ＤＴ＝Ｋｐ・Δθ＋Ｋｄ・ｄ（Δθ）／ｄｔ＋Ｋｉ・∫Δθｄｔで設定されるが、ゲインＫｐ、Ｋｄ、Ｋｉが旋回増加状態時、旋回保持状態時及び旋回減少状態時の各々の場合について夫々予め設定されており、後述する旋回状態変化判定の結果に応じて各ゲインが求められる。
【００３９】
この結果、回転角偏差とモータデューティ比の関係が図１５に示すように決定される。図１５において、旋回増加状態時にはＯ−ＲＺの特性とされ、旋回保持状態時はＯ−ＲＹ、旋回減少状態時はＯ−ＲＸの特性とされる。これは、旋回増加状態時には車体に作用する慣性力に対抗する出力とすべく、相対的に大きいデューティ比とし、逆に、旋回減少状態時には慣性力と同方向の出力であるため相対的に小さいデューティ比とするものである。
【００４０】
ここで、旋回減少状態を含む車両の旋回状態の変化は、図１０の車両アクティブロールモーメント目標値演算部Ｍ１３にて求められた演算横加速度Ｇｙｅ及び演算横加速度の変化量（時間変化）ｄＧｙｅに基づいて、下記の表１に示すように判定される。
【表１】
【００４１】
上記表１において、演算横加速度Ｇｙｅと演算横加速度変化量ｄＧｙｅの組み合わせ結果に応じて、車両の旋回状態の変化が旋回増加状態、旋回減少状態及び旋回保持状態（表１では、夫々「増加」、「減少」及び「保持」と記載）の何れであるかが判定される。即ち、表１において、演算横加速度Ｇｙｅの０状態は−Ｇ１＜Ｇｙｅ＜Ｇ１の条件を充足する状態を意味し、演算横加速度Ｇｙｅの＋状態はＧｙｅ≧Ｇ１の条件、−状態はＧｙｅ≦−Ｇ１の条件を夫々充足する状態を意味する。また、演算横加速度変化量ｄＧｙｅの０状態は−Ｇ２＜ｄＧｙｅ＜Ｇ２の条件を充足する状態を意味し、演算横加速度変化量ｄＧｙｅの＋状態はｄＧｙｅ≧Ｇ２の条件、−状態はｄＧｙｅ≦−Ｇ２の条件を夫々充足する状態を意味する。ここで、Ｇ１およびＧ２は正の定数であり、予め設定された値である。
【００４２】
尚、上記の表１では、演算横加速度Ｇｙｅとその変化量ｄＧｙｅに基づいて、旋回状態の変化が旋回増加状態、旋回減少状態及び旋回保持状態の何れであるかを判定することとしているが、ステアリング操作角とその変化量、実横加速度とその変化量、ヨーレイトとその変化量に基づいて判定することとしてもよく、これらの判定結果を組み合わせて判定を行うことも可能である。
【００４３】
而して、旋回保持状態である場合には、スタビライザバー相対位置の目標値（モータ目標回転角）が設定され、実際の相対位置（モータ実回転角）が目標値と合致した場合には電気モータＭへの通電がなくなり、相対位置偏差（モータ回転角偏差）が発生すると、その偏差を打ち消すように電気モータＭへの通電が行われる。この一連の通電状態の変化が車体ロール姿勢の微小変動を発生させる場合もある。そこで、図４にて説明したように、モータロック領域においては、電気モータＭへの通電を低下させてもそのロック状態を維持できることを利用し、旋回状態変化判定において旋回保持状態と判定された場合には、図１３にて説明した比例項ゲインＫｐ、微分項ゲインＫｄ、積分項ゲインＫｉの何れか一以上を低下させて、デューティ比ＤＴを小さくすることにより、電気モータＭへの通電状態を低下させるとよい。これにより、相対偏差をゼロとする出力を発生することはできないが、スタビライザバーは位置的にロックされた状態となる。従って、ロール運動の微小変動を抑制し、ロール運動を保持することができる。
【００４４】
次に、電気モータＭの出力がアクティブ（能動的）ロール抑制制御の全領域を包括しない場合について説明する。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べく、図１６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バー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。さらに、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。
【００４５】
図１７は、簡略化して説明するために、図１６から上述のばね成分を除き、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領域（アクティブロール抑制制御の作動領域）］という作動状態となり、ロール率の関係は［ＲＫ１＜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＝ＲＫ０］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＞ＲＫ０］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、ＲＫ０は二分割されたスタビライザバー（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。
【００４６】
次に、減速機ＲＤの効率を考慮した特性Ｏ−Ａ−Ｂ−Ｃについて説明する。ここで、前述のように、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ηＰとし、スタビライザバー側からの入力により、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ηＮ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Ｔｒａ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がスタビライザバーＳＢfr及びＳＢflに対し動力を伝達する領域であるため、次の式（４）となる。
Ｔｒａ＝Ｔｍａ・ηＰ …（４）
逆に、領域２と領域３の交点Ｂ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（５）となる。
Ｔｍｂ＝Ｔｒｂ・ηＮ …（５）
【００４７】
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、旋回状態が増大するにつれて電気モータＭのトルク出力を増大させ、点Ａ（電気モータの出力限界点）において電気モータのトルク出力を保持するような制御を行うと、電気モータのトルク出力は、Ｔｍａ＝Ｔｍｂとなるため、上記の式（４）及び（５）から、次の式（６）となる。
Ｔｒｂ＝Ｔｒａ／（ηＰ・ηＮ） …（６）
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（６）から、点Ａ及びＢにおける横加速度を夫々Ｇａ及びＧｂとすると、次の式（７）の関係が導かれる。
Ｇｂ＝Ｇａ・{１／（ηＰ・ηＮ）} …（７）
【００４８】
電気モータＭ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１７の点Ａ）に相当する横加速度Ｇａに到達した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。電気モータが車体慣性力により、ねじり戻されはじめる横加速度Ｇｂ（図１７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、モータ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１７のＡ−Ｂの領域においてスタビライザバーＳＢfr及びＳＢflの相対位置がロックされることとなる。
【００４９】
能動的ロール抑制制御装置においては、電気モータＭの出力がその制御領域全てを包括しない場合、減速機ＲＤの効率（正効率、逆効率）を適切な範囲に設計・選択することにより、車両の最大旋回状態がＧｂ以下となるようにする。そして、図１７のＢ−Ｃ状態が現実的には発生しないように調整し（例えば、Ｇｂがタイヤ摩擦の限界より充分大きくなるように設定する）、車体ロールが急増することを防止している。
【００５０】
電気モータＭの出力が能動的ロール抑制制御の全領域を包括しない場合においては、図１８に示すように、アクティブロールモーメント目標値に対応して設定される通常のスタビライザバー相対位置目標値（図中の破線で示す）に対して、上限値で制限された特性となる。電気モータＭの出力限界に応じてスタビライザバー相対位置目標値に制限を設けることにより、図１７を参照して説明したように、減速機ＲＤの効率を考慮した保持トルクを維持すれば、図１７に示すＡ−Ｂの特性を確保することができる。
【００５１】
そして、図１３に示した構成と同様に、二分割されたスタビライザバー（例えばＳＢfr及びＳＢfl）の相対位置偏差にもとづき電気モータＭがＰＩＤ制御される。この場合において、旋回増加状態、旋回保持状態及び旋回減少状態の何れであるかが判定され、その判定結果に基づきＰＩＤゲインが設定される。而して、モータ制御の最適化を行うことができ、車体ロールの微小変動を抑制することもできる。
【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アクチュ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化するシステムが、「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】
また、電気システムを利用した能動的ロール抑制制御装置も知られている。例えば特許文献１には、車両の旋回強さに応じてアクチュエータを駆動・制御してスタビライザの見掛け上のねじり剛性を変化させるスタビライザの効力制御装置が提案されている。具体的には、各種センサ信号から電磁式リニアアクチュエータの推力を算出し、この推力を電流値に変換することにより、目標電流値を設定し、ＰＩＤ制御を実行するように構成されている。そして、３相デルタ結線されたコイルの積層体からなるステータに対し、位置検出手段の出力に基づく同期信号に応じて励磁電流を供給すると共に、実電流をフィードバックすることにより、スタビライザのねじり剛性を最適化するようにアクチュエータが伸縮駆動される旨、記載されている。
【０００４】
更に、特許文献２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アクチュ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２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アクチュエータは、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アクチュエータない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いる。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−７１７３９号公報
【特許文献２】特表２００２−５１８２４５号公報
【非特許文献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_technologie/7_3_4_dynamic_drive.shtml>
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前掲の非特許文献１は、電気−油圧システムを用いた能動的ロール抑制制御装置に関するもので、圧力センサの信号を利用して比例圧力制御バルブと方向制御バルブを制御し、いわゆる圧力制御を行うように構成されている。スタビライザにより能動的にロールを抑制制御する装置においては、車両旋回時のロール運動を抑制するために、旋回時に車体に作用する慣性力によって引き起こされるロールモーメントに対抗するロールモーメントをスタビライザ制御によって付与することになる。そのため、ロールモーメントに直接的に換算されるスタビライザアクチュエータの圧力をフィードバック制御することが必要となる。
【０００７】
一方、前掲の特許文献１は、スタビライザバーとサスペンション部材との間に直線作動する電磁式リニアアクチュエータを配置したものを実施例としているが、他のアクチュエータの具体例は開示されていない。特に、特許文献２に記載のような電気モータと減速機を有するアクチュエータには言及されていない。しかし、特許文献２に記載のように、電気モータにより形成される出力を、減速機を用いて動力伝達する場合には以下の問題が生ずる。即ち、上記のアクチュエータに供される減速機は、電気モータ側から車体に動力を伝達する際の正効率と、車体から電気モータに動力伝達される逆効率を有する。このような減速機の効率（正効率及び逆効率）に起因し、ロール抑制制御における能動的ロールモーメントを横加速度（実横加速度又は演算横加速度）に基づいて設定すると、ロール運動が良好に収まらないおそれがある。
【０００８】
そこで、本発明は、電気モータ及び減速機を有するアクチュエータを備え、減速機を介して動力伝達するスタビライザ制御装置において、減速機の伝達効率に影響されることなく、円滑且つ迅速に車体ロール運動の抑制が行なわれるようにすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、本発明は、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アクチュ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、前記一対のスタビライザバーの相対位置を検出する相対位置検出手段を備え、前記制御手段は、前記相対位置検出手段の検出結果に応じて前記電気モータを制御するように構成したものである。
【００１０】
尚、旋回減少状態とは、車両の旋回の程度（横加速度で表すことができる）が減少し直進に近づいていく状態をいう。また、以下において、車両の旋回の程度が一定に保持される状態を旋回保持状態といい、車両の旋回の程度が増加する状態を旋回増加状態という。
【００１１】
前記相対位置検出手段は、前記電気モータの回転角を検出する回転角センサを含むものとするとよい。この場合には、前記制御手段は、前記一対のスタビライザバーの相対位置に対する目標値を設定し、該目標値に基づいて前記電気モータの目標回転角を演算し、該目標回転角と前記回転角センサが検出した回転角との偏差に基づき、前記電気モータをＰＩＤ制御するように構成することができる。尚、相対位置検出手段は、アクチュエータに相対角センサを設ける構成としてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
而して、本発明のスタビライザ制御装置によれば、一対のスタビライザバーの相対位置を検出する相対位置検出手段の検出結果に応じて、電気モータを制御することとしているので、減速機の伝達効率に影響されることなく、円滑且つ迅速に車体ロール運動の抑制を行なうことができる。
【００１３】
上記のスタビライザ制御装置において、相対位置検出手段は回転角センサで構成することができ、この検出回転角と目標回転角との偏差に基づき、電気モータを適切に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【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イザアクチュ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供するスタビライザアクチュエータの試験装置の一例を示す構成図である。
【図４】図３の試験装置による試験結果に関し、電気モータの駆動電流とロールモーメントの関係の一例を示すグラフである。
【図５】本発明の一実施形態における車両の旋回状態と車体ロール角の関係の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スタビライザバーの変位と力（ロールモーメント）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ロール角抑制に必要な力（ロールモーメント）とスタビライザバー相対変位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ユニットの一例を示す構成図である。
【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スタビライザバー相対位置目標値設定用マップの一例を示すグラフである。
【図１３】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。
【図１４】本発明の一実施形態におけるモータ制御の他の態様の制御ブロック図である。
【図１５】本発明の一実施形態に関し、回転角偏差とモータデューティ比の関係を示すグラフである。
【図１６】本発明の他の実施形態として、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括しない場合の、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１７】図１６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１８】本発明の他の実施形態におけるスタビライザバー相対位置目標値設定用マップ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
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
【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。
【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（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等が電子制御装置ＥＣＵに接続されている。
【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。
【００１９】
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。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がスタビライザアクチュエータＦＴ内に配設されている。
【００２０】
ここで、前述の本発明の背景について図３乃至図７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、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イザアクチュエータを備えており、減速機ＲＤは正効率及び逆効率を有する。例えば、前述の図２に示すようなスタビライザアクチュエータＦＴに対し、二分割されたスタビライザバーＳＢfr及びＳＢflを図３に示すように固定し、スタビライザアクチュエータＦＴを駆動する電気モータＭへの電流Ｉｍを測定すると共に、ロードセルＬＣによって荷重を測定する。このとき、スタビライザバーＳＢfr及びＳＢflは支持部材ＨＬfr及びＨＬflにより支持された状態にある。上記電気モータＭの駆動電流Ｉｍは、モータトルク出力と概ね比例関係にあるため、電気モータＭの出力に相当する値であり、ロードセルＬＣの出力（計測値）は、スタビライザバーＳＢfr及びＳＢflが発生するロールモーメントに相当する値である。
【００２１】
上記のように、図３の試験装置で計測されるスタビライザアクチュエータＦＴの特性について、図４を参照して以下に説明する。図４において原点（０）をＯで表し、効率１００％の基準線を線分Ｏ−Ｏ’で示す。ここで、効率１００％とは、スタビライザアクチュエータＦＴの正効率及び逆効率が共に１００％を意味し、Ｘ軸及びＹ軸を同次元で表すと傾きが１の特性となる。そして、Ｘ軸と線分Ｏ−Ｏ’によって囲まれた領域では、電気モータＭがスタビライザバーＳＢfr及びＳＢflに対してねじりを加える正効率を示す。ここで、効率１００％特性と同様にＸ軸及びＹ軸を同次元で表記すると、正効率は傾きがηＰの特性で表される。一方、逆効率は、Ｙ軸と線分Ｏ−Ｏ’で囲まれた領域となり、上記と同様に逆効率をηＮとすると、入出力の関係が上記とは逆になるので、図４のＸ−Ｙ座標上では傾きが１／ηＮの特性で表される。而して、例えば正効率及び逆効率が低い減速機を用いた場合には、効率１００％（線分Ｏ−Ｏ’）から夫々Ｘ軸方向及びＹ軸方向に離れて行く特性となる。図４では、正効率及び逆効率の高い場合の一例を線分Ｏ−Ｐ１及びＯ−Ｑ１で示し、低い場合の一例を線分Ｏ−Ｐ２及びＯ−Ｑ２で示している。
【００２２】
そして、電気モータＭに付与する駆動電流Ｉｍをゼロ点（原点Ｏ）から電流Ｉｍ１まで徐々に上昇させた後、電流Ｉｍ１から再びゼロ点に向けて徐々に低下させた場合には、以下のような特性となる。即ち、減速機ＲＤの効率が比較的高く、正効率がＯ−Ｐ１、逆効率がＯ−Ｑ１の特性を示している場合に、モータ駆動電流Ｉｍをゼロから電流Ｉｍ１に上昇させるとロードセルＬＣの出力が発生し、正効率特性Ｏ−Ｐ１に沿って原点Ｏから点Ｆ１に向かう特性となる。その後、モータ駆動電流Ｉｍを電流Ｉｍ１からゼロに低下させると、ロードセルＬＣからは逆効率特性Ｏ−Ｑ１に沿って出力されることになるが、正効率特性Ｏ−Ｐ１から逆効率特性Ｏ−Ｑ１に遷移する際には、力のバランスにより電気モータＭがロックした状態となり、Ｆ１−Ｆ２の領域が存在する。そして、モータ駆動電流Ｉｍが更に低下し、逆効率特性Ｏ−Ｑ１とモータ駆動電流Ｉｍ２との交点Ｆ２で、電気モータＭがスタビライザバーＳＢfr及びＳＢflの発生するねじり力によって戻され始める。従って、モータ電流Ｉｍを、ゼロから電流Ｉｍ１まで上昇させ、その後ゼロ点（原点Ｏ）まで低下させた場合には、図４におけるＯ−Ｆ１−Ｆ２−Ｏの特性となる。
【００２３】
一方、減速機ＲＤの効率が悪い場合には、例えば減速機ＲＤが正効率特性Ｏ−Ｐ２及び逆効率特性Ｏ−Ｑ２を有するとすると、前述のモータ駆動電流Ｉｍの変化に対するロードセルＬＣの出力はＯ−Ｈ１−Ｈ２−Ｏの特性を示すこととなる。このように減速機ＲＤの効率が低い場合は、モータ駆動電流Ｉｍの入力に対してスタビライザアクチュエータＦＴの出力が低いといった点だけではなく、モータロック状態がモータ駆動電流Ｉｍの広い領域（Ｈ１−Ｈ２の領域）に亘って存在する点も解決すべき課題となる。後者の場合、モータ駆動電流Ｉｍが電流Ｉｍ３に達するまでは電気モータＭはスタビライザバーＳＢfr及びＳＢflが発生する外力によって戻されず、スタビライザバーＳＢfr及びＳＢflのロック状態が維持される。
【００２４】
図４に示されるスタビライザアクチュエータＦＴの特性は、以下に示すように、実車性能に影響を及ぼすおそれがある。例えば、減速機ＲＤの効率（正効率及び逆効率）が高い場合には、応答性に優れ、旋回状態の変化に応じて確実な車体ロール角の制御を実行することができ、図５のＲＬ１−ＲＬ２の特性となる。しかし、減速機ＲＤの効率が低い場合には、図５に破線で示すような特性となるおそれがある。即ち、図５の上段に示すように車両が旋回状態ＳＫ１から直進状態ＳＫ２に復帰したにもかかわらず、車体ロール角が残ったままの状態となる（図５のＲＬ１−ＲＬ３の特性）。また、図５にＲＬ３−ＲＬ４で示す特性のように、車両の旋回状態に応じて車体ロール角の収束が速やかに行われず、ＲＬ１−ＲＬ２の特性に対してロール収束速度が遅くなる。
【００２５】
上記の課題は、制御対象を力（モータ出力）としていることに起因する。図４から明らかなように、力を伝達する側と伝達される側とで特性が異なることにより、一つの入力（モータ出力）に対して、減速機ＲＤの正効率及び逆効率での特性において、二つの出力（ロールモーメント）が定まるため、夫々の場合の判定が必要となる。更に、力の伝達方向が切り替わった際に、その制御対象（出力）が不連続特性を有するため、その補償も必要となる。而して、本発明は、電気モータＭが力を伝達する側（駆動側）と伝達される側（被駆動側）との間で切り替わった場合でも、連続性を有する制御対象を用いることにより、減速機ＲＤの効率特性に影響されない電気モータ制御を実現することとしている。
【００２６】
図６は、アクティブ（能動的）ロール抑制制御におけるスタビライザ制御装置のねじり剛性を示したものである。図２に示す二分割されたスタビライザバーＳＢfr及びＳＢflの本来のねじり剛性（一対のスタビライザバーＳＢfr及びＳＢflが固定された状態のねじり剛性）を、図６に破線の特性Ｏ−Ｂで示している。これに対し、スタビライザ制御装置としては、車体ロール角を抑制するために必要な力（ロールモーメント）Ｒｍａを変位Ｋａａにおいて発生させるようなねじり剛性特性Ｏ−Ａが要求される。しかし、ロールモーメントＲｍａをスタビライザバー本来のねじり剛性で発生させるためには、変位Ｋａｂを要する。
【００２７】
そこで、図２に示すスタビライザアクチュエータＦＴにおいて、スタビライザバーＳＢfr及びＳＢflに対し、電気モータＭによって相対変位（Ｋａｂ−Ｋａａ）を与え、スタビライザ制御装置全体で生ずる変位はＫａａであっても、ロールモーメントはＲｍａを得ることができる。このように、一対のスタビライザバーＳＢfr及びＳＢfl間に相対変位を与えることによって、スタビライザ制御装置全体としてのねじり剛性を特性Ｏ−Ａに設定することができる。
【００２８】
ロール角の抑制に必要な力（ロールモーメント）とスタビライザバーＳＢfr及びＳＢflの相対変位との関係は図７に示すように一対一で対応し、スタビライザバーＳＢfr及びＳＢflのねじり剛性が線形の場合には、前述の関係は線形となる。従って、車両の旋回状態に応じて、一対のスタビライザバーＳＢfr及びＳＢflの相対位置に基づいて電気モータＭを制御することにより、前述の減速機の効率特性（正効率及び逆効率）に起因する出力変化及びその不連続性を解消することが可能となる。そして、スタビライザバーＳＢfr及びＳＢflを駆動する電気モータＭが、駆動側と被駆動側との間で切り替わった場合でも、円滑で速やかな制御を実行することが可能となる。
【００２９】
上記のスタビライザアクチュエータＦＴを構成する電気モータＭは、例えば図８に示すように構成されており、スタビライザ制御ユニットＥＣＵ１によって駆動制御される。本実施形態のスタビライザ制御ユニットＥＣＵ１は電気モータＭに対しモータ駆動回路ＣＴから供給される駆動電圧が、ロール運動コントローラＲＣによって制御される。このとき、モータ駆動回路ＣＴの駆動電流が電流検出部ＩＳによって検出され、回転角センサＲＳによって検出された電気モータＭの回転角信号と共に、インターフェースＩ／Ｆを介してコントローラＲＣにフィードバックされる。コントローラＲＣ及びモータ駆動回路ＣＴは電源ＰＷに接続される。尚、本実施形態の電気モータＭは３相からなるブラシレスモータが用いられるが、これに限定されるものではなく、他の相数を有するモータにも応用可能であり、ブラシモータに応用することも可能である。
【００３０】
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Ｍ１１によりハンドル角（操舵角）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。これらの情報に基づき、車両の望ましい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スタビライザバー相対位置目標値の変換演算が行われ（Ｍ１７）、これに基づきアクチュエータサーボ制御部（Ｍ１８）によってスタビライザアクチュエータＦＴ及びＲＴが制御される。
【００３１】
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Ｍ１３において横加速度センサＹＧの信号から得られる横加速度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）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。
【００３２】
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、以下の式（２）により求められる（Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４は制御ゲイン）。
Ｒｍｖ ＝Ｋ１・Ｇｙｅ＋Ｋ２・ｄＧｙｅ＋Ｋ３・Ｇｙ＋Ｋ４・ｄＧｙ …（２）
上記のように、制御演算の遅れやアクチュエータの応答性を補償するために、ハンドル角δｆ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。
【００３３】
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Ｒsrfo、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。
【００３４】
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Ｍ１６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。
【００３５】
次に、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に基づき、図１２に示すように、前輪及び後輪のスタビライザバー相対位置目標値Ｐｓｆ，Ｐｓｒが設定される。前輪及び後輪のスタビライザバーＳＢfr及びＳＢflのねじり剛性が既知であるため、それが線形である場合には、前輪及び後輪のスタビライザバー相対位置目標値Ｐｓｆ，Ｐｓｒは、夫々Ｐｓｆ＝Ｋ５・Ｒｍｆ、Ｐｓｒ＝Ｋ６・Ｒｍｒの関係により決定する（図１２）。ここで、Ｋ５およびＫ６は、アクティブロールモーメント量をスタビライザバーの相対位置に変換する係数で、スタビライザバーＳＢfr及びＳＢflのねじり剛性、サスペンションジオメトリなどを考慮した値である。尚、スタビライザバーＳＢfr及びＳＢflが非線形特性を有する場合には、予め設定したマップを用いればよい。
【００３６】
次に、上記のように設定されたスタビライザバー相対位置目標値Ｐｓｆ、Ｐｓｒに基づくアクチュエータサーボ制御について説明する。図１３は前輪側のアクチュエータサーボ制御の制御ブロック図であるが、後輪側も同様である。前輪スタビライザバー相対位置目標値Ｐｓｆに基づき、アクチュエータＦＴの減速比を考慮して電気モータＭの目標回転角θｔが演算される（Ｍ３１）。この目標回転角θｔと、電気モータＭに備えられた回転角センサＲＳから得られる実回転角θａとの偏差Δθ（＝θｔ−θａ）が演算される。そして、この回転角偏差Δθに基づきＰＩＤ制御が実行され（Ｍ３２）、電気モータＭを駆動・制御するデューティ比ＤＴが設定される（Ｍ３３）。
【００３７】
このデューティ比ＤＴは、次の式（３）のように演算される。
ＤＴ＝Ｋｐ・Δθ＋Ｋｄ・ｄ（Δθ）／ｄｔ＋Ｋｉ・∫Δθｄｔ …（３）
ここで、Ｋｐは比例項ゲイン、Ｋｄは微分項ゲイン、Ｋｉは積分項ゲインである。このデューティ比ＤＴに基づき電気モータＭにＰＷＭ出力が与えられる。尚、図１３では、スタビライザバーＳＢfr及びＳＢflの相対位置を、電気モータＭの回転角と減速比との関係から求め、相対位置検出手段を構成しているが、相対位置検出手段としては、電気モータＭの回転角とは別個の相対角センサを設ける構成とすることも可能である。
【００３８】
また、モータデューティ比ＤＴは、図１４に示すように旋回状態の変化の方向に基づいて設定することも可能である。ここで、車体ロール運動の変化は旋回状態の変化に起因するため、旋回状態の変化をロール運動の変化と読み替えることも可能である。また、図１４で付加される旋回状態変化方向の判定（Ｍ３４）とは、旋回状態の変化が旋回増加状態、旋回保持状態及び旋回減少状態の何れであるかを判定するものである。即ち、車体に作用する慣性力に逆らう方向にモータ出力がなされる場合と慣性力と同方向に出力される場合とで、モータの出力特性を適切に設定することができる。図１３を参照して説明したように、デューティ比ＤＴは、ＤＴ＝Ｋｐ・Δθ＋Ｋｄ・ｄ（Δθ）／ｄｔ＋Ｋｉ・∫Δθｄｔで設定されるが、ゲインＫｐ、Ｋｄ、Ｋｉが旋回増加状態時、旋回保持状態時及び旋回減少状態時の各々の場合について夫々予め設定されており、後述する旋回状態変化判定の結果に応じて各ゲインが求められる。
【００３９】
この結果、回転角偏差とモータデューティ比の関係が図１５に示すように決定される。図１５において、旋回増加状態時にはＯ−ＲＺの特性とされ、旋回保持状態時はＯ−ＲＹ、旋回減少状態時はＯ−ＲＸの特性とされる。これは、旋回増加状態時には車体に作用する慣性力に対抗する出力とすべく、相対的に大きいデューティ比とし、逆に、旋回減少状態時には慣性力と同方向の出力であるため相対的に小さいデューティ比とするものである。
【００４０】
ここで、旋回減少状態を含む車両の旋回状態の変化は、図１０の車両アクティブロールモーメント目標値演算部Ｍ１３にて求められた演算横加速度Ｇｙｅ及び演算横加速度の変化量（時間変化）ｄＧｙｅに基づいて、下記の表１に示すように判定される。
【表１】
【００４１】
上記表１において、演算横加速度Ｇｙｅと演算横加速度変化量ｄＧｙｅの組み合わせ結果に応じて、車両の旋回状態の変化が旋回増加状態、旋回減少状態及び旋回保持状態（表１では、夫々「増加」、「減少」及び「保持」と記載）の何れであるかが判定される。即ち、表１において、演算横加速度Ｇｙｅの０状態は−Ｇ１＜Ｇｙｅ＜Ｇ１の条件を充足する状態を意味し、演算横加速度Ｇｙｅの＋状態はＧｙｅ≧Ｇ１の条件、−状態はＧｙｅ≦−Ｇ１の条件を夫々充足する状態を意味する。また、演算横加速度変化量ｄＧｙｅの０状態は−Ｇ２＜ｄＧｙｅ＜Ｇ２の条件を充足する状態を意味し、演算横加速度変化量ｄＧｙｅの＋状態はｄＧｙｅ≧Ｇ２の条件、−状態はｄＧｙｅ≦−Ｇ２の条件を夫々充足する状態を意味する。ここで、Ｇ１およびＧ２は正の定数であり、予め設定された値である。
【００４２】
尚、上記の表１では、演算横加速度Ｇｙｅとその変化量ｄＧｙｅに基づいて、旋回状態の変化が旋回増加状態、旋回減少状態及び旋回保持状態の何れであるかを判定することとしているが、ステアリング操作角とその変化量、実横加速度とその変化量、ヨーレイトとその変化量に基づいて判定することとしてもよく、これらの判定結果を組み合わせて判定を行うことも可能である。
【００４３】
而して、旋回保持状態である場合には、スタビライザバー相対位置の目標値（モータ目標回転角）が設定され、実際の相対位置（モータ実回転角）が目標値と合致した場合には電気モータＭへの通電がなくなり、相対位置偏差（モータ回転角偏差）が発生すると、その偏差を打ち消すように電気モータＭへの通電が行われる。この一連の通電状態の変化が車体ロール姿勢の微小変動を発生させる場合もある。そこで、図４にて説明したように、モータロック領域においては、電気モータＭへの通電を低下させてもそのロック状態を維持できることを利用し、旋回状態変化判定において旋回保持状態と判定された場合には、図１３にて説明した比例項ゲインＫｐ、微分項ゲインＫｄ、積分項ゲインＫｉの何れか一以上を低下させて、デューティ比ＤＴを小さくすることにより、電気モータＭへの通電状態を低下させるとよい。これにより、相対偏差をゼロとする出力を発生することはできないが、スタビライザバーは位置的にロックされた状態となる。従って、ロール運動の微小変動を抑制し、ロール運動を保持することができる。
【００４４】
次に、電気モータＭの出力がアクティブ（能動的）ロール抑制制御の全領域を包括しない場合について説明する。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べく、図１６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バー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。さらに、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。
【００４５】
図１７は、簡略化して説明するために、図１６から上述のばね成分を除き、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領域（アクティブロール抑制制御の作動領域）］という作動状態となり、ロール率の関係は［ＲＫ１＜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＝ＲＫ０］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＞ＲＫ０］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、ＲＫ０は二分割されたスタビライザバー（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。
【００４６】
次に、減速機ＲＤの効率を考慮した特性Ｏ−Ａ−Ｂ−Ｃについて説明する。ここで、前述のように、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ηＰとし、スタビライザバー側からの入力により、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ηＮ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Ｔｒａ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がスタビライザバーＳＢfr及びＳＢflに対し動力を伝達する領域であるため、次の式（４）となる。
Ｔｒａ＝Ｔｍａ・ηＰ …（４）
逆に、領域２と領域３の交点Ｂ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（５）となる。
Ｔｍｂ＝Ｔｒｂ・ηＮ …（５）
【００４７】
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、旋回状態が増大するにつれて電気モータＭのトルク出力を増大させ、点Ａ（電気モータの出力限界点）において電気モータのトルク出力を保持するような制御を行うと、電気モータのトルク出力は、Ｔｍａ＝Ｔｍｂとなるため、上記の式（４）及び（５）から、次の式（６）となる。
Ｔｒｂ＝Ｔｒａ／（ηＰ・ηＮ） …（６）
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（６）から、点Ａ及びＢにおける横加速度を夫々Ｇａ及びＧｂとすると、次の式（７）の関係が導かれる。
Ｇｂ＝Ｇａ・{１／（ηＰ・ηＮ）} …（７）
【００４８】
電気モータＭ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１７の点Ａ）に相当する横加速度Ｇａに到達した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。電気モータが車体慣性力により、ねじり戻されはじめる横加速度Ｇｂ（図１７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、モータ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１７のＡ−Ｂの領域においてスタビライザバーＳＢfr及びＳＢflの相対位置がロックされることとなる。
【００４９】
能動的ロール抑制制御装置においては、電気モータＭの出力がその制御領域全てを包括しない場合、減速機ＲＤの効率（正効率、逆効率）を適切な範囲に設計・選択することにより、車両の最大旋回状態がＧｂ以下となるようにする。そして、図１７のＢ−Ｃ状態が現実的には発生しないように調整し（例えば、Ｇｂがタイヤ摩擦の限界より充分大きくなるように設定する）、車体ロールが急増することを防止している。
【００５０】
電気モータＭの出力が能動的ロール抑制制御の全領域を包括しない場合においては、図１８に示すように、アクティブロールモーメント目標値に対応して設定される通常のスタビライザバー相対位置目標値（図中の破線で示す）に対して、上限値で制限された特性となる。電気モータＭの出力限界に応じてスタビライザバー相対位置目標値に制限を設けることにより、図１７を参照して説明したように、減速機ＲＤの効率を考慮した保持トルクを維持すれば、図１７に示すＡ−Ｂの特性を確保することができる。
【００５１】
そして、図１３に示した構成と同様に、二分割されたスタビライザバー（例えばＳＢfr及びＳＢfl）の相対位置偏差にもとづき電気モータＭがＰＩＤ制御される。この場合において、旋回増加状態、旋回保持状態及び旋回減少状態の何れであるかが判定され、その判定結果に基づきＰＩＤゲインが設定される。而して、モータ制御の最適化を行うことができ、車体ロールの微小変動を抑制することもできる。
【特許請求の範囲】
【請求項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アクチュ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、前記一対のスタビライザバーの相対位置を検出する相対位置検出手段を備え、前記制御手段は、前記相対位置検出手段の検出結果に応じて前記電気モータを制御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。
【請求項２】
前記相対位置検出手段は、前記電気モータの回転角を検出する回転角センサを含むことを特徴とする請求項１記載のスタビライザ制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記一対のスタビライザバーの相対位置に対する目標値を設定し、該目標値に基づいて前記電気モータの目標回転角を演算し、該目標回転角と前記回転角センサが検出した回転角との偏差に基づき、前記電気モータをＰＩＤ制御することを特徴とする請求項２記載のスタビライザ制御装置。
【請求項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アクチュ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、前記一対のスタビライザバーの相対位置を検出する相対位置検出手段を備え、前記制御手段は、前記相対位置検出手段の検出結果に応じて前記電気モータを制御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。
【請求項２】
前記相対位置検出手段は、前記電気モータの回転角を検出する回転角センサを含むことを特徴とする請求項１記載のスタビライザ制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記一対のスタビライザバーの相対位置に対する目標値を設定し、該目標値に基づいて前記電気モータの目標回転角を演算し、該目標回転角と前記回転角センサが検出した回転角との偏差に基づき、前記電気モータをＰＩＤ制御することを特徴とする請求項２記載のスタビライザ制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０７７６８５
【国際公開日】平成１７年８月２５日（２００５．８．２５）
【発行日】平成１９年１０月１８日（２００７．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−５１７９８１（Ｐ２００５−５１７９８１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００５／００２０７１
【国際出願日】平成１７年２月１０日（２００５．２．１０）
【出願人】（０００００００１１）アイシン精機株式会社 (5,421)
【Ｆターム（参考）】
【国際公開日】平成１７年８月２５日（２００５．８．２５）
【発行日】平成１９年１０月１８日（２００７．１０．１８）
【国際特許分類】
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００５／００２０７１
【国際出願日】平成１７年２月１０日（２００５．２．１０）
【出願人】（０００００００１１）アイシン精機株式会社 (5,421)
【Ｆターム（参考）】
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