車体傾動制御装置、車体傾動制御方法
【課題】車体を傾斜させる際の輪荷重変動を補償し、旋回走行時の安定性を一層向上させる。
【解決手段】左右輪荷重変動算出部４３により、車両の旋回走行状態及び目標傾斜角に応じて、左右輪荷重変動を推定し、限界値補正量算出部４４により、車両の旋回走行状態に応じて、左右輪荷重変動時の物理的限界輪荷重に対する限界値補正量を算出する。そして、傾斜角制限部４５により、物理的限界輪荷重から限界値補正量を減じて制御用限界輪荷重を算出し、左右輪荷重変動が制御用限界輪荷重を超えないように、目標傾斜角に対して制限処理を行う。左右輪荷重変動推定部４３では、車両ダイナミクスモデル及びアクチュエータダイナミクスモデルに従い、左右輪荷重変動を予測する。
【解決手段】左右輪荷重変動算出部４３により、車両の旋回走行状態及び目標傾斜角に応じて、左右輪荷重変動を推定し、限界値補正量算出部４４により、車両の旋回走行状態に応じて、左右輪荷重変動時の物理的限界輪荷重に対する限界値補正量を算出する。そして、傾斜角制限部４５により、物理的限界輪荷重から限界値補正量を減じて制御用限界輪荷重を算出し、左右輪荷重変動が制御用限界輪荷重を超えないように、目標傾斜角に対して制限処理を行う。左右輪荷重変動推定部４３では、車両ダイナミクスモデル及びアクチュエータダイナミクスモデルに従い、左右輪荷重変動を予測する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車体傾動制御装置、車体傾動制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、旋回走行時のような場面において、車両の安定性の向上や車両のダイナミクスモデルを活かした運転への適用という観点から、傾斜可能な車両構造を導入する提案があった。例えば特許文献１の従来技術では、旋回走行時の横加速度に応じて、車体を傾斜させることで、運転者への横加速度の影響を低減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２３１４１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、車体を傾斜させる際、過渡的に輪荷重が変動するので、例えば片側のタイヤ接地性が低下し、旋回走行時の車両安定性に影響を与える可能性がある。
本発明の課題は、車体を傾斜させる際の輪荷重変動を補償し、旋回走行時の安定性を一層向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、車体をロール方向に傾斜させるアクチュエータを備え、車両の旋回走行状態に応じて車体を旋回内側となるロール方向に傾斜させるための目標傾斜角を算出する。そして、車両の旋回走行状態及び目標傾斜角に応じて、左右輪荷重変動を推定し、車両の旋回走行状態に応じて、左右輪荷重変動時の物理的限界輪荷重に対する限界値補正量を算出する。そして、物理的限界輪荷重から限界値補正量を減じて制御用限界輪荷重を算出し、左右輪荷重変動が制御用限界輪荷重を超えないように、目標傾斜角に対して制限処理を行い、制限処理した目標傾斜角に応じて、アクチュエータを駆動制御する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明に係る装置によれば、左右輪荷重変動を推定しつつ、限界値補正量から制御用限界輪荷重を設定し、この制御用限界輪荷重を超えないように、左右輪荷重変動が予測した目標傾斜角を制限処理しているので、パラメータ変動やモデル化誤差があっても、輪荷重変動を補償することができる。これにより、タイヤ接地性の低下を抑制し、旋回走行時の安定性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】車体傾動の模式図である。
【図２】サスペンション構造の概略図である。
【図３】システム構成図である。
【図４】車体傾動制御処理を示す機能ブロック図である。
【図５】左右輪荷重変動推定処理を示すフローチャートである。
【図６】限界値補正量算出処理を示すフローチャートである。
【図７】傾斜角制限処理を示すフローチャートである。
【図８】制御用限界輪荷重の概念図である。
【図９】作用効果を示すタイムチャートである。
【図１０】第二実施形態を示すシステム構成図である。
【図１１】第三実施形態の限界値補正量算出処理を示すフローチャートである。
【図１２】第三実施形態の限界値補正量算出処理を示す概念図である。
【図１３】第四実施形態の限界値補正量算出処理を示すフローチャートである。
【図１４】第四実施形態の限界値補正量算出処理を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明実施形態を図面に基づいて説明する。
《第一実施形態》
《構成》
図１は、車体傾動の模式図である。
車輪１に対して車体２を、サスペンションを介して懸架しており、このサスペンションは、駆動モータ３の駆動によって車体２を傾斜させることができる。例えば、旋回走行時に車体２を旋回内側に傾斜させる。
【０００９】
図２は、サスペンション構造の概略図である。
左右輪のサスペンション構造は、左右対称の同一構造なので、ここでは左輪側について説明する。このサスペンションは、ダブルウィッシュボーン式のサスペンションであり、車輪１を支持するナックル（アップライト）１１は、上側のアッパリンク１２及び下側のロアリンク１３を介して揺動可能な状態で車体フレーム１４に連結してある。
【００１０】
アッパリンク１２はＡアームで構成し、車輪側取付け点及び車体側取付け点の夫々が、ゴムブッシュを介してナックル１１及び車体フレーム１４に連結してある。また、ロアリンク１３もＡアームで構成し、車輪側取付け点及び車体側取付け点の夫々が、ゴムブッシュを介してナックル１１及び車体フレーム１４に連結してある。
車体フレーム１４における車幅方向の中心位置には、車体前後方向の回動軸を有し、左右両側に向けて均等に突出したリーンアーム１５を軸支してある。このリーンアーム１５の先端と、ロアリンク１３との間に、ショックアブソーバ１６及びコイルスプリング１７を介装する。また、リーンアーム１５の回動軸に、図示しない減速機を介して駆動モータ３を連結する。
【００１１】
したがって駆動モータ３を回転させると、車体フレーム１４に対してリーンアーム１５が回動し、リーンアーム１５の左端及び右端が上下方向に変位するので、ショックアブソーバ１６及びコイルスプリング１７を介してロアリンク１３が揺動する。リーンアーム１５は、左端が下がれば右端が上がり、左端が上がれば右端が下がるので、左右輪で逆方向のサスペンションストロークが生まれる。
【００１２】
すなわち、車両正面視で駆動モータ３を時計回りに回転させると、リーンアーム１５の回動（左側を下げる傾動）によって、左輪側がリバウンドストロークとなり、右輪側ではバウンドストロークとなる。このとき、左輪側でロアリンク１３を押し下げるリバウンド方向の力が作用し、左輪から受ける反力によって、車体２の左側が持ち上がり、結果として車体２が右側へ傾斜する。
【００１３】
逆に、車両正面視で駆動モータ３を反時計回りに回転させると、リーンアーム１５の回動（右側を下げる傾動）によって、左輪側がバウンドストロークとなり、右輪側ではリバウンドストロークとなる。このとき、右輪側でロアリンク１３を押し下げるリバウンド方向の力が作用し、右輪から受ける反力によって、車体２の右側が持ち上がり、結果として車体２が左側へ傾斜する。
【００１４】
上記のサスペンション構造を、前輪及び後輪に設け、夫々、個別の駆動モータ３によって駆動制御する。
なお、リーンアーム１５を回動させるためのアクチュエータとして駆動モータ３を用いているが、他にも油圧や空気圧を用いたアクチュエータを使用してもよい。また、伸縮方向に推力を発生可能な例えば電磁式ショックアブソーバ等で、左右のサスペンションを夫々逆方向にストロークさせることで、車体を傾斜させてもよい。
【００１５】
図３は、システム構成図である。
車両２０は、前述し駆動モータ３の他に、操舵角センサ２１、ヨーレートセンサ２２、横加速度センサ２３、車輪速センサ２４、スリップ角センサ２５、及び車両制御コントローラ２６と、を備える。
操舵角センサ２１は、車両２０のステアリングの操舵角を検出し、検出値を車両制御コントローラ２６に入力する。ヨーレートセンサ２２は、車両２０に発生するヨーレートを検出し、検出値を車両制御コントローラ２６に入力する。横加速度センサ２３は、車両２０に発生する横加速度を検出し、検出値を車両制御コントローラ２６に入力する。車輪速センサ２４は、車両２０の各車輪の回転速度（車輪速度）を検出し、検出値を車両制御コントローラ２６に入力する。スリップ角センサ２５は、車両２０のすべり角を検出し、検出値を車両制御コントローラ２６に入力する。
【００１６】
車両制御コントローラ２６は、車体傾動制御処理を実行し、電流指令値により駆動モータ３を駆動することで、車体２の傾斜動作を実現する。
車両制御コントローラ２６は、マイクロコンピュータで構成し、操舵角センサ２１、ヨーレートセンサ２２、横加速度センサ２３、車輪速センサ２４、及びスリップ角センサ２５から入力した情報に基づき、駆動モータ３の動作を制御すると同時に、制御動作の解除も行う。
【００１７】
次に、車両制御コントローラ２６で実行する車体傾動制御処理について説明する。
図４は、車体傾動制御処理を示す機能ブロック図である。
車両制御コントローラ２６は、旋回走行状態検出部４１と、目標傾斜角算出部４２と、左右輪荷重変動推定部４３と、限界値補正量算出部４４と、傾斜角制限部４５と、アクチュエータ駆動制御部４６と、を備える。
旋回走行状態検出部４１は、操舵角センサ２１、ヨーレートセンサ２２、横加速度センサ２３、車輪速センサ２４、及びスリップ角センサ２５からの各種データを入力する。
【００１８】
目標傾斜角算出部４２は、旋回走行状態検出部４１からの入力情報を利用して、車体２を傾斜させる目標傾斜角θ*を算出する。例えば、特開２００５−１１２３００号公報に記載の算出方法がある。具体的には、操舵角センサ２１で検出した操舵角が大きいほど、車体２の目標傾斜角を操舵方向へ大きくする。また、ヨーレートセンサ２２で検出したヨーレートが大きいほど、車体２の目標傾斜角を旋回内側へ大きくする。また、横加速度センサ２３で検出した横加速度が大きいほど、車体２の目標傾斜角を旋回内側へ大きくする。また、スリップ角センサ２５で検出したスリップ角が大きいほど、車体２の目標傾斜角を旋回内側へ大きくする。さらに、車輪速センサ２４で検出した車輪速から車速を算出し、算出した車速が高いほど、操舵角、ヨーレート、横加速度、及びスリップ角の少なくとも一つに応じた目標傾斜角を、より旋回内側に大きくする。
【００１９】
左右輪荷重変動推定部４３は、旋回走行状態検出部４１からの入力情報を利用して、一般の車両ダイナミクスモデルとアクチュエータダイナミクスモデルの両方を用いて、想定される将来時間までにおける輪荷重変動を予測する。具体的に、車両ダイナミクスモデルと駆動モータ３を状態方程式で表現できるので、車両制御コントローラ２６のサンプリング時間で離散化した状態方程式を用いて、プレビュー制御と似た方法で、想定される将来時間までの輪荷重変動を予測する。予測時間については、予め決められ、例えば駆動モータ３が動作する時定数を設定すればよい。
【００２０】
左右輪荷重変動推定部４３は、旋回走行状態検出部４１からの入力情報を利用して、一般の車両ダイナミクスモデルとアクチュエータダイナミクスモデルの両方を用いて、想定される将来時間分までにおける左右輪の輪荷重変動（偏差）を推定する。具体的には、後述する図５の輪荷重変動推定処理を実行し、輪荷重変動を推定する。
限界値補正量算出部４４は、旋回走行状態検出部４１からの入力情報を利用して、物理的（実際の）限界輪荷重に対する補正量となる限界値補正量の算出を行う。本実施形態では、最も単純な方法としてオフラインで算出する方法を示す。具体的には、後述する図６の限界値補正量算出処理を実行し、限界値補正量を算出する。
【００２１】
傾斜角制限部４５は、目標傾斜角算出部４２、及び左右輪荷重変動推定部４３からの入力情報と、限界値補正量算出部４４からの入力情報を利用して、目標傾斜角に対する制限処理を行う。具体的には、後述する図７の傾斜角制限処理を実行し、目標傾斜角を制御用許容傾斜角で制限する。
アクチュエータ駆動制御部４６は、傾斜角制限部４５による制限処理後の目標傾斜角を達成するように、駆動モータ３の駆動制御を行う。例えば、ＰＩＤ制御によるサーボ制御を用いてもよい。
【００２２】
次に、左右輪荷重変動推定部４３で実行する左右輪荷重変動推定処理について説明する。
図５は、左右輪荷重変動推定処理を示すフローチャートである。
先ずステップＳ１１の処理では、輪荷重変動の予測における想定される将来予測時間を決定する。この予測時間は、例えば駆動モータ３が動作する時定数で設定すればよい。これにより、駆動モータ３が素早く輪荷重変動に影響を与える限界時間がわかる。
続くステップＳ１２では、将来予測時間を用いて、予測時間に必要なサンプル数を算出する。具体的に、予測するサンプル数は以下で求める。
サンプル数＝予測時間／サンプリング時間
但し、サンプリング時間は例えば車両制御コントローラ２６が動作するサンプリング時間を用いればよい。
【００２３】
続くステップＳ１３の処理では、ステップＳ１２によって算出したサンプル数を用いて、上記のサンプリング時間で離散化した車両ダイナミクスモデル（周波数特性）において、傾斜角を入力Ｕとし、車両ダイナミクスモデルの動作による輪荷重変動を出力ΔＷ１とする差分方程式を以下で表現できる。
ｘt+1、1＝Ａ1ｘt、1＋Ｂ1ｕt
ΔＷ1＝Ｈ1ｘt、1
上記の差分方程式を用いて、将来予測時間分までの各サンプリング時間における輪荷重変動ΔＷ１を算出する。具体的に、サンプル数をＮ、サンプリング時間をΔＴとしたときに、以下を計算する。
【００２４】
【数１】
【００２５】
これにより、予測時間分までの車両ダイナミクスモデルによる輪荷重変動の動きが予測できる。
続くステップＳ１４の処理では、ステップＳ１２によって算出したサンプル数を用いて、上記のサンプリング時間で離散化したアクチュエータ・ダイナミクスモデル（周波数特性）において、傾斜角を入力Ｕとし、車両ダイナミクスモデルの動作による輪荷重変動を出力ΔＷ２とする差分方程式を以下で表現できる。
ｘt+1、2＝Ａ2ｘt、2＋Ｂ2ｕt
ΔＷ2＝Ｈ2ｘt、2
上記の差分方程式を用いて、将来予測時間分までの各サンプリング時間における輪荷重変動ΔＷ２を算出する。具体的に、上記と同様に以下を計算する。
【００２６】
【数２】
【００２７】
これにより、予測時間分までのアクチュエータダイナミクスモデルによる輪荷重変動の動きが予測できる。
続くステップＳ１５の処理では、ステップＳ１３とステップＳ１４によって算出した各サンプル数における輪荷重変動を用いて、以下の計算を行うことで左右輪荷重変動を予測する。但し、ｉは１〜Ｎである。
ΔＷ(t+iΔT)＝ΔＷ1(t+iΔT)＋ΔＷ2(t+iΔT)
【００２８】
次に、限界値補正量算出部４４で実行する限界値補正量算出処理について説明する。
図６は、限界値補正量算出処理を示すフローチャートである。
先ずステップＳ２１の処理では、車両傾斜ダイナミクスモデルが持っているロール共振周波数を算出する。これにより、車両の傾斜により輪荷重変動が最も動く周波数帯域が見つかる。
続くステップＳ２２の処理では、目標傾斜角算出部４２で用いるノミナルモデルにおけるロール共振周波数のゲインを算出する。以下の算出を行うために、これをΔＦｎとする。
【００２９】
続くステップＳ２３の処理では、想定されるモデル化誤差が存在する場合のモデルにおけるロール共振周波数のゲインを算出する。以下の算出を行うために、これをΔＦｅとする。ここで、想定されるモデル化誤差は単数又は複数でもよい。
続くステップＳ２４の処理では、ステップＳ２２とステップＳ２３の処理結果を利用してノミナルモデルに対するモデル化誤差あるモデルにおけるゲイン比率を算出する。具体的に、モデル化誤差が単数の場合、例えばゲイン比率は以下の式で算出する。
ゲイン比率＝（ΔＦｅ−ΔＦｎ）／ΔＦｎ
【００３０】
モデル化誤差が複数の場合、例えばゲイン比率は以下の式で算出する。
ゲイン比率＝ＭＡＸ（（ΔＦｅ−ΔＦｎ）／ΔＦｎ）
続くステップＳ２５の処理では、ステップＳ２４の処理で得たゲイン比率を利用して、車両の総重量に対する限界値補正量を算出する。具体的に、例えば限界値補正量を以下の式で算出する。
限界値補正量＝ゲイン比率×車両総重量
【００３１】
なお、想定される車両重量のばらつきに応じて、限界値補正量を調整してもよく、例えば、想定される車両重量のばらつきが大きいほど、限界値補正量を大きくする。
また、想定される車両重心高のばらつきに応じて、限界値補正量を調整してもよく、例えば、想定される車両重心高のばらつきが大きいほど、限界値補正量を大きくする。
【００３２】
次に、傾斜角制限部４５で実行する傾斜角制限処理について説明する。
図７は、傾斜角制限処理を示すフローチャートである。
先ず、ステップＳ３１の処理では、物理的（実際の）限界輪荷重とは異なる制御用限界輪荷重を以下のように算出する。
制御用限界輪荷重＝車両総重量−限界値補正量
続くステップＳ３２の処理では、左右輪荷重変動推定部４３で推定した左右輪荷重変動ΔＷが、ステップＳ３１で得た制御用限界輪荷重を超えないように、制御用許容傾斜角を算出する。
【００３３】
続くステップＳ３３の処理では、ステップＳ３２で得た制御用許容傾斜角と、目標傾斜角算出部４２で得た目標傾斜角とを比較し、目標傾斜角が制御用許容傾斜角よりも大きければ、下記に示すように、最終的な目標傾斜角を制御用許容傾斜角に制限する。
目標傾斜角 ← 制御用許容傾斜角
一方、目標傾斜角が制御用許容傾斜角よりも小さければ、下記に示すように、目標傾斜角算出部４２で得た目標傾斜角を維持し、そのまま最終的な目標傾斜角とする（補正なし）。
目標傾斜角 ← 目標傾斜角
【００３４】
《作用》
旋回走行時に、目標傾斜角算出部４２により、車体を旋回内側となるロール方向に傾斜させるための目標傾斜角を算出し、アクチュエータ駆動制御部４６により、この目標傾斜角に従って駆動モータ３を駆動制御し、車体２を傾動させると、過渡的に輪荷重が変動することになる。
このとき、片側のタイヤ接地性が低下すると、旋回走行時の車両安定性に影響を与えることになる。車両のダイナミクスモデルを考慮して車体の傾斜角を決定することも考えられるが、車両のパラメータ変動やモデル化誤差などの入力があると、輪荷重変動を補償しきれない可能性もある。
【００３５】
そこで、左右輪荷重変動算出部４３により、車両の旋回走行状態及び目標傾斜角に応じて、左右輪荷重変動を推定し（ステップＳ１１〜ステップＳ１５）、限界値補正量算出部４４により、車両の旋回走行状態に応じて、左右輪荷重変動時の物理的限界輪荷重に対する限界値補正量を算出する（ステップＳ２１〜ステップＳ２５）。そして、傾斜角制限部４５により、物理的限界輪荷重から限界値補正量を減じて制御用限界輪荷重を算出し（ステップＳ３１）、左右輪荷重変動が制御用限界輪荷重を超えないように、目標傾斜角に対して制限処理を行う（ステップＳ３２、ステップＳ３３）。
【００３６】
図８は、制御用限界輪荷重の概念図である。
ここで、破線で描かれた中心線は、左右輪荷重に偏差がなく均等である位置であり、左右輪荷重変動が生じ、左右輪荷重の偏差が大きくなるほど、その中心線から離れ、物理的限界輪荷重に近づくことを意味している。前述した制御用限界輪荷重は、物理的限界輪荷重よりも、限界値補正量分だけ中心線側にオフセットした値である。
【００３７】
このように、左右輪荷重変動を推定しつつ、限界値補正量から制御用限界輪荷重を設定し、この制御用限界輪荷重を超えないように、左右輪荷重変動が予測された目標傾斜角を制限処理しているので、パラメータ変動やモデル化誤差があっても、輪荷重変動を補償することができる。これにより、タイヤ接地性の低下を抑制し、旋回走行時の安定性を向上させることができる。
【００３８】
図９は、作用効果を示すタイムチャートである。
図中（ａ）は、本実施形態を適用しておらず、パラメータ変動やモデル化誤差が存在しない場合の輪荷重変動を示すタイムチャートである。ここでは、左右輪荷重が物理的限界輪荷重を超えることはない。
図中（ｂ）は、本実施形態を適用しておらず、パラメータ変動やモデル化誤差が存在した場合の輪荷重変動を示すタイムチャートである。ここでは、パラメータ変動やモデル化誤差の影響を受けて、左右輪荷重が物理的限界輪荷重を越えてしまうことがある。
【００３９】
図中（ｃ）は、本実施形態を適用しており、パラメータ変動やモデル化誤差が存在した場合の輪荷重変動を示すタイムチャートである。ここでは、パラメータ変動やモデル化誤差があると、制御用限界輪荷重を越えることはあっても、物理的限界輪荷重を越えることはない。
また、左右輪荷重変動推定部４３では、車両ダイナミクスモデル及びアクチュエータダイナミクスモデルに従い、左右輪荷重変動を予測する。具体的には、車両ダイナミクスモデルに従い、車両のヨーレートや横加速度に応じて、左右輪荷重変動を予測する。
【００４０】
このように、一般の市販車両に使用している安価なヨーレートセンサ２２や、高速応答する横加速度センサ２３を用いることで、左右輪荷重変動を精度よく予測することができる。
また、左右輪荷重変動推定部４３では、アクチュエータダイナミクスモデルに従い、目標傾斜角に応じて、左右輪荷重変動を予測する。
このように、車体を傾斜させるときの左右輪荷重変動を、より精度よく予測することができる。
【００４１】
また、限界値補正量算出部４４では、想定される車両重量や車両重心高のばらつきに応じて、限界値補正量を算出する。すなわち、想定される車両重量のばらつきが大きいほど、且つ想定される車両重心高のばらつきが大きいほど、限界値補正量を大きくする。
このように、車両重量のばらつきや、車両重心高のばらつきに応じて、限界補正量を調整することで、左右輪荷重変動が物理的限界輪荷重の範囲内に収まるように、車体を傾斜させることができる。
【００４２】
以上より、駆動モータ３が「アクチュエータ」に対応し、操舵角センサ２１、ヨーレートセンサ２２、横加速度センサ２３、車輪速センサ２４、スリップ角センサ２５、並びに旋回走行状態検出部４１が「旋回走行状態検出手段」に対応する。また、目標傾斜角算出部４２が「目標傾斜角算出手段」に対応し、左右輪荷重変動推定部４３が「左右輪荷重変動推定手段」に対応し、限界値補正量算出部４４が「限界値補正量算出手段」に対応する。また、ステップＳ３１の処理が「制御用限界輪荷重算出手段」に対応し、ステップＳ３３の処理が「傾斜角制限手段」に対応し、アクチュエータ駆動制御部４６が「駆動制御手段」に対応する。
【００４３】
《効果》
（１）車体傾動制御装置は、車体をロール方向に傾斜させる駆動モータ３と、車両の旋回走行状態を検出する旋回走行状態検出部４１と、旋回走行状態検出部４１で検出した旋回走行状態に応じて、車体を旋回内側となるロール方向に傾斜させるための目標傾斜角を算出する目標傾斜角算出部４２と、を備える。また、旋回走行状態検出部４１で検出した旋回走行状態、及び目標傾斜角算出部４２で算出した目標傾斜角に応じて、左右輪荷重変動を推定する左右輪荷重変動推定部４３と、旋回走行状態検出部４１で検出した旋回走行状態に応じて、左右輪荷重変動時の物理的限界輪荷重に対する限界値補正量を算出する限界値補正量算出部４４と、を備える。さらに、物理的限界輪荷重から限界値補正量算出部４４で算出した限界値補正量を減じて制御用限界輪荷重を算出するステップＳ３１の処理と、左右輪荷重変動推定部４３で推定した左右輪荷重変動がステップＳ３１の処理で算出した制御用限界輪荷重を超えないように、目標傾斜角算出部４２で算出した目標傾斜角に対して制限処理を行うステップＳ３３の処理と、ステップＳ３３の処理で制限処理した目標傾斜角に応じて、アクチュエータを駆動制御するアクチュエータ駆動制御部４６と、備える。
【００４４】
このように、左右輪荷重変動を推定しつつ、限界値補正量から制御用限界輪荷重を設定し、この制御用限界輪荷重を超えないように、左右輪荷重変動が予測された目標傾斜角を制限処理しているので、パラメータ変動やモデル化誤差があっても、輪荷重変動を補償することができる。これにより、タイヤ接地性の低下を抑制し、旋回走行時の安定性を向上させることができる。
【００４５】
（２）車体傾動制御装置は、左右輪荷重変動推定部４３により、車両ダイナミクスモデル及びアクチュエータダイナミクスモデルに従い、左右輪荷重変動を予測する。
このように、車両ダイナミクスモデル及びアクチュエータダイナミクスモデルに従い、左右輪荷重変動を予測することで、精度よく左右輪荷重変動を推定することができる。
【００４６】
（３）車体傾動制御装置は、旋回走行状態検出部４１（ヨーレートセンサ２２）により、車両のヨーレートを検出し、左右輪荷重変動推定部４３により、車両ダイナミクスモデルに従い、旋回走行状態検出部４１（ヨーレートセンサ２２）で検出したヨーレートに応じて、左右輪荷重変動を予測する。
このように、一般の市販車両に使用している安価なヨーレートセンサ２２を用いることで、左右輪荷重変動を予測することができる。
【００４７】
（４）車体傾動制御装置は、旋回走行状態検出部４１（横加速度センサ２３）により、車両の横加速度を検出し、左右輪荷重変動推定部４３は、車両ダイナミクスモデルに従い、旋回走行状態検出部４１（横加速度センサ２３）で検出した横加速度に応じて、左右輪荷重変動を予測する。
このように、高速応答する横加速度センサ２３を用いることで、左右輪荷重変動をより高精度に推定することができる。
【００４８】
（５）車体傾動制御装置は、左右輪荷重変動推定部４３により、アクチュエータダイナミクスモデルに従い、目標傾斜角算出部４２で算出した目標傾斜角に応じて、左右輪荷重変動を予測する。
このように、目標傾斜角算出部４２で算出した目標傾斜角に応じて、左右輪荷重変動を予測することで、傾斜運動によって発生する左右輪荷重変動を精度よく推定することができる。
【００４９】
（６）車体傾動制御装置は、限界値補正量算出部４４により、想定される車両重量のばらつきに応じて、限界値補正量を算出する。
このように、想定される車両重量のばらつきに応じて限界値補正量を算出することで、想定範囲内の車両重量のばらつきであれば、左右輪荷重変動が物理的限界輪荷重の範囲内に収まるように、車体を傾斜させることができる。
【００５０】
（７）車体傾動制御装置は、限界値補正量算出部４４により、想定される車両重量のばらつきが大きいほど、限界値補正量を大きくする。
このように、想定される車両重量のばらつきが大きいほど、限界値補正量を大きくすることで、想定範囲内の車両重量のばらつきであれば、左右輪荷重変動が物理的限界輪荷重の範囲内に収まるように、車体を傾斜させることができる。
【００５１】
（８）車体傾動制御装置は、限界値補正量算出部４４により、想定される車両重心高のばらつきに応じて、限界値補正量を算出する。
このように、想定される車両重心高のばらつきに応じて限界値補正量を算出することで、想定範囲内の車両重心高のばらつきであれば、左右輪荷重変動が物理的限界輪荷重の範囲内に収まるように、車体を傾斜させることができる。
【００５２】
（９）車体傾動制御装置は、限界値補正量算出部４４により、想定される車両重心高のばらつきが大きいほど、限界値補正量を大きくする。
このように、想定される車両重心高のばらつきが大きいほど、限界値補正量を大きくすることで、想定範囲内の車両重心高のばらつきであれば、左右輪荷重変動が物理的限界輪荷重の範囲内に収まるように、車体を傾斜させることができる。
【００５３】
（１０）車体傾動制御方法は、旋回走行状態検出部４１により、車両の旋回走行状態を検出し、目標傾斜角算出部４２により、旋回走行状態に応じて車体を旋回内側となるロール方向に傾斜させるための目標傾斜角を算出する。また、左右輪荷重変動推定部４３により、旋回走行状態及び目標傾斜角に応じて左右輪荷重変動を推定し、限界値補正量算出部４４により、旋回走行状態に応じて左右輪荷重変動時の物理的限界輪荷重に対する限界値補正量を算出する。そして、ステップＳ３１の処理により、物理的限界輪荷重から限界値補正量を減じて制御用限界輪荷重を算出し、ステップＳ３３の処理により、左右輪荷重変動が制御用限界輪荷重を超えないように目標傾斜角に対して制限処理を行い、アクチュエータ駆動制御部４６により、制限処理した目標傾斜角に応じてアクチュエータを駆動制御する。
【００５４】
このように、左右輪荷重変動を推定しつつ、限界値補正量から制御用限界輪荷重を設定し、この制御用限界輪荷重を超えないように、左右輪荷重変動が予測された目標傾斜角を制限処理しているので、パラメータ変動やモデル化誤差があっても、輪荷重変動を補償することができる。これにより、タイヤ接地性の低下を抑制し、旋回走行時の安定性を向上させることができる。
【００５５】
《第二実施形態》
《構成》
図１０は、第二実施形態を示すシステム構成図である。
第一実施形態との違いは、スリップ角センサ２５を用いないところにある。すなわち、左右輪荷重変動を予測する際、スリップ角が必要な場合には、操舵角センサ２１、ヨーレートセンサ２２、横加速度センサ２３、車輪速センサ２４から得られる情報を用いて、例えばカルマン・フィルタを用いてスリップ角を推定してもよい。
また、操舵角センサ２１、ヨーレートセンサ２２、横加速度センサ２３、車輪速センサ２４から得た情報を用いて、状態オブザーバーを用いてもよい。
また、操舵角センサ２１、ヨーレートセンサ２２、横加速度センサ２３、車輪速センサ２４から得た情報を用いて、外乱オブザーバーを用いてもよい。
【００５６】
《作用》
上記のように、全ての車両運動状態の検出はできなくても、推定器のようなものを用いれば、パラメータ変動やモデル化誤差を持つ車両の輪荷重変動でも、車両の走行状態に応じて左右輪荷重変動を推定することができる。したがって、左右輪荷重変動が制御用限界輪荷重を超えないように、目標傾斜角に対して制限処理を行うことができ、パラメータ変動やモデル化誤差があっても、輪荷重変動を補償することができる。これにより、タイヤ接地性の低下を抑制し、旋回走行時の安定性を向上させることができる。
《効果》
（１）車体傾動制御装置は、旋回走行状態検出部４１により、推定器を介してスリップ角を推定する。
このように、推定器を介してスリップ角を推定することで、スリップ角センサを省略することができる。
【００５７】
《第三実施形態》
《構成》
第三実施形態は、運転者の操舵パターンを考慮しつつ限界値補正量を算出するものである。
図１１は、第三実施形態の限界値補正量算出処理を示すフローチャートである。
なお、本実施形態の算出もオフラインで算出でき、以下のステップ処理をオフラインで算出する。
先ずステップＳ４１の処理では、想定される運転者の操舵周波数特性を算出する。この操舵周波数は、例えば運転者の操舵を複数の正弦波信号の組み合わせで表現する場合、それに応じる操舵周波数特性を求める。また、運転者の操舵として、操舵方向を大きく連続的に切り替える所謂フィッシュフックターンを想定する場合、それに応じる操舵周波数特性を求めてもよい。
【００５８】
続くステップＳ４２の処理では、目標傾斜角算出部４２で用いるノミナルモデルにおけるロール共振周波数のゲインを算出する。以下の算出を行うために、これをΔＦｎとする。
続くステップＳ４３の処理では、想定されるモデル化誤差が存在する場合のモデルにおけるロール共振周波数のゲインを算出する。以下の算出を行うために、これをΔＦｅとする。ここで、想定されるモデル化誤差は単数又は複数でもよい。
【００５９】
続くステップＳ４４の処理では、ステップＳ４２とステップＳ４３の処理結果を利用してノミナルモデルに対するモデル化誤差あるモデルにおけるゲイン比率を算出する。具体的に、モデル化誤差が単数の場合、例えばゲイン比率は以下の式で算出する。
ゲイン比率＝（ΔＦｅ−ΔＦｎ）／ΔＦｎ
モデル化誤差が複数の場合、例えばゲイン比率は以下の式で算出する。
ゲイン比率＝ＭＡＸ（（ΔＦｅ−ΔＦｎ）／ΔＦｎ）
【００６０】
ステップＳ４５の処理では、ステップＳ４１で得た操舵周波数特性の情報を利用して、例えばＦＦＴ（フーリエ変換）を用いて、操舵周波数におけるパワーを算出する。ＦＦＴ以外に、例えばＷａｖｅｌｅｔ変換を用いてパワーを算出してもよい。
続くステップＳ４６の処理では、ステップＳ４４とステップＳ４５で得たゲイン比率とパワーを用いて、パワーによって正規化したゲイン比率の算出を行う。具体的に、例えば操舵周波数帯域全体におけるゲインとパワーの掛け算を足し合わせたものとして表現でき、以下の式で記述する。
【００６１】
【数３】
【００６２】
但し、Ｐ（ω）はパワーで、Ｇ（ω）はゲイン比率、ωｍａｘは最大想定される周波数を表している。
続くステップＳ４７の処理では、ステップＳ４６で得たゲイン比率を利用して、車両の総重量に対する限界値補正量を算出する。具体的に、例えば限界値補正量を以下の式で算出する。
限界値補正量＝ゲイン比率×車両総重量
【００６３】
《作用》
図１２は、第三実施形態の限界値補正量算出処理を示す概念図である。
本実施形態では、想定される運転者の操舵周波数特性を算出し（ステップＳ４１）、その操舵周波数特性におけるパワーを算出し（ステップＳ４５）、パワーで正規化したゲイン比率を算出し（ステップＳ４６）、このゲイン比率を利用して限界値補正量を算出する（ステップＳ４７）。
このように、運転者の操舵パターンを考慮して限界値補正量を算出することで、パラメータ変動やモデル化誤差があっても、より効果的に輪荷重変動を補償することができる。これにより、タイヤ接地性の低下を抑制し、旋回走行時の安定性を向上させることができる。
【００６４】
《効果》
（１）車体傾動制御装置は、限界値補正量算出部４４により、操舵周波数に応じて、限界値補正量を算出する。
このように、操舵周波数を考慮に入れて限界値補正量を算出することで、パラメータ変動やモデル化誤差があっても、輪荷重変動を補償することができる。これにより、タイヤ接地性の低下を抑制し、旋回走行時の安定性を向上させることができる。
【００６５】
（２）車体傾動制御装置は、限界値補正量算出部４４により、想定される操舵周波数に対する変動が大きいほど、限界値補正量を大きくする。
このように、想定される操舵周波数に対する変動が大きいほど、限界値補正量を大きくすることで、操舵操作の速さの変動が発生しても、輪荷重変動を補償することができる。これにより、タイヤ接地性の低下を抑制し、旋回走行時の安定性を向上させることができる。
【００６６】
《第四実施形態》
《構成》
第四実施形態は、運転者の操舵パターンをリアルタイムで考慮しつつ限界値補正量を算出するものである。
図１３は、第四実施形態の限界値補正量算出処理を示すフローチャートである。
なお、本実施形態での算出は、以下のステップ処理をオンラインで算出する。
先ずステップＳ５１の処理では、想定される運転者の操舵周波数特性を算出する。この操舵周波数は、例えば運転者の操舵を複数の正弦波信号の組み合わせで表現する場合、それに応じる操舵周波数特性を求める。また、運転者の操舵として、操舵方向を大きく連続的に切り替える所謂フィッシュフックターンを想定する場合、それに応じる操舵周波数特性を求めてもよい。
【００６７】
続くステップＳ５２の処理では、目標傾斜角算出部４２で用いるノミナルモデルにおけるロール共振周波数のゲインを算出する。以下の算出を行うために、これをΔＦｎとする。
続くステップＳ５３の処理では、想定されるモデル化誤差が存在する場合のモデルにおけるロール共振周波数のゲインを算出する。以下の算出を行うために、これをΔＦｅとする。ここで、想定されるモデル化誤差は単数又は複数でもよい。
【００６８】
続くステップＳ５４の処理では、ステップＳ５２とステップＳ５３の処理結果を利用してノミナルモデルに対するモデル化誤差あるモデルにおけるゲイン比率を算出する。具体的に、モデル化誤差は単数の場合、例えばゲイン比率は以下の式で算出する。
ゲイン比率＝（ΔＦｅ−ΔＦｎ）／ΔＦｎ
モデル化誤差は複数の場合、例えばゲイン比率は以下の式で算出する。
ゲイン比率＝ＭＡＸ（（ΔＦｅ−ΔＦｎ）／ΔＦｎ）
【００６９】
続くステップＳ５５の処理では、車両２０に搭載している操舵角センサ２１からの情報を利用して、過去Ｔ秒間オンラインでの運転者の操舵するパターンを抽出する。これにより、運転者の操舵パターンの特徴をリアルタイムで検出できる。
続くステップＳ５６の処理では、ステップＳ５５で得た運転者の操舵周波数特性の情報を利用して、例えばＦＦＴ（フーリエ変換）を用いて、操舵周波数におけるパワーを算出する。ＦＦＴ以外に、例えばＷａｖｅｌｅｔ変換を用いてパワーを算出してもよい。
続くステップＳ５７の処理では、ステップＳ５４とステップＳ５６で得たゲイン比率とパワーを用いて、パワーによって正規化したゲイン比率の算出を行う。具体的に、例えば操舵周波数帯域全体におけるゲインとパワーの掛け算を足し合わせたものとして表現でき、以下の式で記述する。
【００７０】
【数４】
【００７１】
但し、Ｐ（ω）はパワーで、Ｇ（ω）はゲイン比率、ωｍａｘは最大想定される周波数を表している。
続くステップＳ５８の処理では、ステップＳ５７で得たゲイン比率を利用して、車両の総重量に対する限界値補正量を算出する。具体的に、例えば限界値補正量を以下の式で算出する。
限界値補正量＝ゲイン比率×車両総重量
【００７２】
《作用》
図１４は、第四実施形態の限界値補正量算出処理を示す概念図である。
本実施形態では、過去Ｔ秒間オンラインでの運転者の操舵するパターンを抽出し（ステップＳ５５）、抽出した操舵パターンのパターを算出し（ステップＳ５６）、パワーで正規化したゲイン比率を算出し（ステップＳ５７）、このゲイン比率を利用して限界値補正量を算出する（ステップＳ５８）。
このように、運転者の操舵パターンをリアルタイムで考慮して限界値補正量を算出することで、時々刻々と変化する運転者のステアリング操作に合わせて、パラメータ変動やモデル化誤差があっても、より効果的に輪荷重変動を補償することができる。これにより、タイヤ接地性の低下を抑制し、旋回走行時の安定性を向上させることができる。
【００７３】
《効果》
（１）車体傾動制御装置は、限界値補正量算出部４４により、想定される操舵周波数に対する変動が大きいほど、限界値補正量を大きくする。
このように、想定される操舵周波数に対する変動が大きいほど、限界値補正量を大きくすることで、操舵操作の速さの変動が発生しても、より効果的に輪荷重変動を補償することができる。これにより、タイヤ接地性の低下を抑制し、旋回走行時の安定性を向上させることができる。
【００７４】
（２）車体傾動制御装置は、限界値補正量算出部４４により、操舵周波数に対する変動が大きいほど、限界値補正量を大きくする。
このように、操舵周波数に対する変動が大きいほど、限界値補正量を大きくすることで、運転者操舵操作の速さに応じて限界値補正量を変更することで、より効果的に輪荷重変動を補償することができる。これにより、タイヤ接地性の低下を抑制し、旋回走行時の安定性を向上させることができる。
【符号の説明】
【００７５】
１ 車輪
２ 車体
３ 駆動モータ
１１ ナックル
１２ アッパリンク
１３ ロアリンク
１４ 車体フレーム
１５ リーンアーム
１６ ショックアブソーバ
１７ コイルスプリング
２０ 車両
２１ 操舵角センサ
２２ ヨーレートセンサ
２３ 横加速度センサ
２４ 車輪速センサ
２５ スリップ角センサ
２６ 車両制御コントローラ
４１ 旋回走行状態検出部
４２ 目標傾斜角算出部
４３ 左右輪荷重変動推定部
４４ 限界値補正量算出部
４５ 傾斜角制限部
４６ アクチュエータ駆動制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車体傾動制御装置、車体傾動制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、旋回走行時のような場面において、車両の安定性の向上や車両のダイナミクスモデルを活かした運転への適用という観点から、傾斜可能な車両構造を導入する提案があった。例えば特許文献１の従来技術では、旋回走行時の横加速度に応じて、車体を傾斜させることで、運転者への横加速度の影響を低減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２３１４１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、車体を傾斜させる際、過渡的に輪荷重が変動するので、例えば片側のタイヤ接地性が低下し、旋回走行時の車両安定性に影響を与える可能性がある。
本発明の課題は、車体を傾斜させる際の輪荷重変動を補償し、旋回走行時の安定性を一層向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、車体をロール方向に傾斜させるアクチュエータを備え、車両の旋回走行状態に応じて車体を旋回内側となるロール方向に傾斜させるための目標傾斜角を算出する。そして、車両の旋回走行状態及び目標傾斜角に応じて、左右輪荷重変動を推定し、車両の旋回走行状態に応じて、左右輪荷重変動時の物理的限界輪荷重に対する限界値補正量を算出する。そして、物理的限界輪荷重から限界値補正量を減じて制御用限界輪荷重を算出し、左右輪荷重変動が制御用限界輪荷重を超えないように、目標傾斜角に対して制限処理を行い、制限処理した目標傾斜角に応じて、アクチュエータを駆動制御する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明に係る装置によれば、左右輪荷重変動を推定しつつ、限界値補正量から制御用限界輪荷重を設定し、この制御用限界輪荷重を超えないように、左右輪荷重変動が予測した目標傾斜角を制限処理しているので、パラメータ変動やモデル化誤差があっても、輪荷重変動を補償することができる。これにより、タイヤ接地性の低下を抑制し、旋回走行時の安定性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】車体傾動の模式図である。
【図２】サスペンション構造の概略図である。
【図３】システム構成図である。
【図４】車体傾動制御処理を示す機能ブロック図である。
【図５】左右輪荷重変動推定処理を示すフローチャートである。
【図６】限界値補正量算出処理を示すフローチャートである。
【図７】傾斜角制限処理を示すフローチャートである。
【図８】制御用限界輪荷重の概念図である。
【図９】作用効果を示すタイムチャートである。
【図１０】第二実施形態を示すシステム構成図である。
【図１１】第三実施形態の限界値補正量算出処理を示すフローチャートである。
【図１２】第三実施形態の限界値補正量算出処理を示す概念図である。
【図１３】第四実施形態の限界値補正量算出処理を示すフローチャートである。
【図１４】第四実施形態の限界値補正量算出処理を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明実施形態を図面に基づいて説明する。
《第一実施形態》
《構成》
図１は、車体傾動の模式図である。
車輪１に対して車体２を、サスペンションを介して懸架しており、このサスペンションは、駆動モータ３の駆動によって車体２を傾斜させることができる。例えば、旋回走行時に車体２を旋回内側に傾斜させる。
【０００９】
図２は、サスペンション構造の概略図である。
左右輪のサスペンション構造は、左右対称の同一構造なので、ここでは左輪側について説明する。このサスペンションは、ダブルウィッシュボーン式のサスペンションであり、車輪１を支持するナックル（アップライト）１１は、上側のアッパリンク１２及び下側のロアリンク１３を介して揺動可能な状態で車体フレーム１４に連結してある。
【００１０】
アッパリンク１２はＡアームで構成し、車輪側取付け点及び車体側取付け点の夫々が、ゴムブッシュを介してナックル１１及び車体フレーム１４に連結してある。また、ロアリンク１３もＡアームで構成し、車輪側取付け点及び車体側取付け点の夫々が、ゴムブッシュを介してナックル１１及び車体フレーム１４に連結してある。
車体フレーム１４における車幅方向の中心位置には、車体前後方向の回動軸を有し、左右両側に向けて均等に突出したリーンアーム１５を軸支してある。このリーンアーム１５の先端と、ロアリンク１３との間に、ショックアブソーバ１６及びコイルスプリング１７を介装する。また、リーンアーム１５の回動軸に、図示しない減速機を介して駆動モータ３を連結する。
【００１１】
したがって駆動モータ３を回転させると、車体フレーム１４に対してリーンアーム１５が回動し、リーンアーム１５の左端及び右端が上下方向に変位するので、ショックアブソーバ１６及びコイルスプリング１７を介してロアリンク１３が揺動する。リーンアーム１５は、左端が下がれば右端が上がり、左端が上がれば右端が下がるので、左右輪で逆方向のサスペンションストロークが生まれる。
【００１２】
すなわち、車両正面視で駆動モータ３を時計回りに回転させると、リーンアーム１５の回動（左側を下げる傾動）によって、左輪側がリバウンドストロークとなり、右輪側ではバウンドストロークとなる。このとき、左輪側でロアリンク１３を押し下げるリバウンド方向の力が作用し、左輪から受ける反力によって、車体２の左側が持ち上がり、結果として車体２が右側へ傾斜する。
【００１３】
逆に、車両正面視で駆動モータ３を反時計回りに回転させると、リーンアーム１５の回動（右側を下げる傾動）によって、左輪側がバウンドストロークとなり、右輪側ではリバウンドストロークとなる。このとき、右輪側でロアリンク１３を押し下げるリバウンド方向の力が作用し、右輪から受ける反力によって、車体２の右側が持ち上がり、結果として車体２が左側へ傾斜する。
【００１４】
上記のサスペンション構造を、前輪及び後輪に設け、夫々、個別の駆動モータ３によって駆動制御する。
なお、リーンアーム１５を回動させるためのアクチュエータとして駆動モータ３を用いているが、他にも油圧や空気圧を用いたアクチュエータを使用してもよい。また、伸縮方向に推力を発生可能な例えば電磁式ショックアブソーバ等で、左右のサスペンションを夫々逆方向にストロークさせることで、車体を傾斜させてもよい。
【００１５】
図３は、システム構成図である。
車両２０は、前述し駆動モータ３の他に、操舵角センサ２１、ヨーレートセンサ２２、横加速度センサ２３、車輪速センサ２４、スリップ角センサ２５、及び車両制御コントローラ２６と、を備える。
操舵角センサ２１は、車両２０のステアリングの操舵角を検出し、検出値を車両制御コントローラ２６に入力する。ヨーレートセンサ２２は、車両２０に発生するヨーレートを検出し、検出値を車両制御コントローラ２６に入力する。横加速度センサ２３は、車両２０に発生する横加速度を検出し、検出値を車両制御コントローラ２６に入力する。車輪速センサ２４は、車両２０の各車輪の回転速度（車輪速度）を検出し、検出値を車両制御コントローラ２６に入力する。スリップ角センサ２５は、車両２０のすべり角を検出し、検出値を車両制御コントローラ２６に入力する。
【００１６】
車両制御コントローラ２６は、車体傾動制御処理を実行し、電流指令値により駆動モータ３を駆動することで、車体２の傾斜動作を実現する。
車両制御コントローラ２６は、マイクロコンピュータで構成し、操舵角センサ２１、ヨーレートセンサ２２、横加速度センサ２３、車輪速センサ２４、及びスリップ角センサ２５から入力した情報に基づき、駆動モータ３の動作を制御すると同時に、制御動作の解除も行う。
【００１７】
次に、車両制御コントローラ２６で実行する車体傾動制御処理について説明する。
図４は、車体傾動制御処理を示す機能ブロック図である。
車両制御コントローラ２６は、旋回走行状態検出部４１と、目標傾斜角算出部４２と、左右輪荷重変動推定部４３と、限界値補正量算出部４４と、傾斜角制限部４５と、アクチュエータ駆動制御部４６と、を備える。
旋回走行状態検出部４１は、操舵角センサ２１、ヨーレートセンサ２２、横加速度センサ２３、車輪速センサ２４、及びスリップ角センサ２５からの各種データを入力する。
【００１８】
目標傾斜角算出部４２は、旋回走行状態検出部４１からの入力情報を利用して、車体２を傾斜させる目標傾斜角θ*を算出する。例えば、特開２００５−１１２３００号公報に記載の算出方法がある。具体的には、操舵角センサ２１で検出した操舵角が大きいほど、車体２の目標傾斜角を操舵方向へ大きくする。また、ヨーレートセンサ２２で検出したヨーレートが大きいほど、車体２の目標傾斜角を旋回内側へ大きくする。また、横加速度センサ２３で検出した横加速度が大きいほど、車体２の目標傾斜角を旋回内側へ大きくする。また、スリップ角センサ２５で検出したスリップ角が大きいほど、車体２の目標傾斜角を旋回内側へ大きくする。さらに、車輪速センサ２４で検出した車輪速から車速を算出し、算出した車速が高いほど、操舵角、ヨーレート、横加速度、及びスリップ角の少なくとも一つに応じた目標傾斜角を、より旋回内側に大きくする。
【００１９】
左右輪荷重変動推定部４３は、旋回走行状態検出部４１からの入力情報を利用して、一般の車両ダイナミクスモデルとアクチュエータダイナミクスモデルの両方を用いて、想定される将来時間までにおける輪荷重変動を予測する。具体的に、車両ダイナミクスモデルと駆動モータ３を状態方程式で表現できるので、車両制御コントローラ２６のサンプリング時間で離散化した状態方程式を用いて、プレビュー制御と似た方法で、想定される将来時間までの輪荷重変動を予測する。予測時間については、予め決められ、例えば駆動モータ３が動作する時定数を設定すればよい。
【００２０】
左右輪荷重変動推定部４３は、旋回走行状態検出部４１からの入力情報を利用して、一般の車両ダイナミクスモデルとアクチュエータダイナミクスモデルの両方を用いて、想定される将来時間分までにおける左右輪の輪荷重変動（偏差）を推定する。具体的には、後述する図５の輪荷重変動推定処理を実行し、輪荷重変動を推定する。
限界値補正量算出部４４は、旋回走行状態検出部４１からの入力情報を利用して、物理的（実際の）限界輪荷重に対する補正量となる限界値補正量の算出を行う。本実施形態では、最も単純な方法としてオフラインで算出する方法を示す。具体的には、後述する図６の限界値補正量算出処理を実行し、限界値補正量を算出する。
【００２１】
傾斜角制限部４５は、目標傾斜角算出部４２、及び左右輪荷重変動推定部４３からの入力情報と、限界値補正量算出部４４からの入力情報を利用して、目標傾斜角に対する制限処理を行う。具体的には、後述する図７の傾斜角制限処理を実行し、目標傾斜角を制御用許容傾斜角で制限する。
アクチュエータ駆動制御部４６は、傾斜角制限部４５による制限処理後の目標傾斜角を達成するように、駆動モータ３の駆動制御を行う。例えば、ＰＩＤ制御によるサーボ制御を用いてもよい。
【００２２】
次に、左右輪荷重変動推定部４３で実行する左右輪荷重変動推定処理について説明する。
図５は、左右輪荷重変動推定処理を示すフローチャートである。
先ずステップＳ１１の処理では、輪荷重変動の予測における想定される将来予測時間を決定する。この予測時間は、例えば駆動モータ３が動作する時定数で設定すればよい。これにより、駆動モータ３が素早く輪荷重変動に影響を与える限界時間がわかる。
続くステップＳ１２では、将来予測時間を用いて、予測時間に必要なサンプル数を算出する。具体的に、予測するサンプル数は以下で求める。
サンプル数＝予測時間／サンプリング時間
但し、サンプリング時間は例えば車両制御コントローラ２６が動作するサンプリング時間を用いればよい。
【００２３】
続くステップＳ１３の処理では、ステップＳ１２によって算出したサンプル数を用いて、上記のサンプリング時間で離散化した車両ダイナミクスモデル（周波数特性）において、傾斜角を入力Ｕとし、車両ダイナミクスモデルの動作による輪荷重変動を出力ΔＷ１とする差分方程式を以下で表現できる。
ｘt+1、1＝Ａ1ｘt、1＋Ｂ1ｕt
ΔＷ1＝Ｈ1ｘt、1
上記の差分方程式を用いて、将来予測時間分までの各サンプリング時間における輪荷重変動ΔＷ１を算出する。具体的に、サンプル数をＮ、サンプリング時間をΔＴとしたときに、以下を計算する。
【００２４】
【数１】
【００２５】
これにより、予測時間分までの車両ダイナミクスモデルによる輪荷重変動の動きが予測できる。
続くステップＳ１４の処理では、ステップＳ１２によって算出したサンプル数を用いて、上記のサンプリング時間で離散化したアクチュエータ・ダイナミクスモデル（周波数特性）において、傾斜角を入力Ｕとし、車両ダイナミクスモデルの動作による輪荷重変動を出力ΔＷ２とする差分方程式を以下で表現できる。
ｘt+1、2＝Ａ2ｘt、2＋Ｂ2ｕt
ΔＷ2＝Ｈ2ｘt、2
上記の差分方程式を用いて、将来予測時間分までの各サンプリング時間における輪荷重変動ΔＷ２を算出する。具体的に、上記と同様に以下を計算する。
【００２６】
【数２】
【００２７】
これにより、予測時間分までのアクチュエータダイナミクスモデルによる輪荷重変動の動きが予測できる。
続くステップＳ１５の処理では、ステップＳ１３とステップＳ１４によって算出した各サンプル数における輪荷重変動を用いて、以下の計算を行うことで左右輪荷重変動を予測する。但し、ｉは１〜Ｎである。
ΔＷ(t+iΔT)＝ΔＷ1(t+iΔT)＋ΔＷ2(t+iΔT)
【００２８】
次に、限界値補正量算出部４４で実行する限界値補正量算出処理について説明する。
図６は、限界値補正量算出処理を示すフローチャートである。
先ずステップＳ２１の処理では、車両傾斜ダイナミクスモデルが持っているロール共振周波数を算出する。これにより、車両の傾斜により輪荷重変動が最も動く周波数帯域が見つかる。
続くステップＳ２２の処理では、目標傾斜角算出部４２で用いるノミナルモデルにおけるロール共振周波数のゲインを算出する。以下の算出を行うために、これをΔＦｎとする。
【００２９】
続くステップＳ２３の処理では、想定されるモデル化誤差が存在する場合のモデルにおけるロール共振周波数のゲインを算出する。以下の算出を行うために、これをΔＦｅとする。ここで、想定されるモデル化誤差は単数又は複数でもよい。
続くステップＳ２４の処理では、ステップＳ２２とステップＳ２３の処理結果を利用してノミナルモデルに対するモデル化誤差あるモデルにおけるゲイン比率を算出する。具体的に、モデル化誤差が単数の場合、例えばゲイン比率は以下の式で算出する。
ゲイン比率＝（ΔＦｅ−ΔＦｎ）／ΔＦｎ
【００３０】
モデル化誤差が複数の場合、例えばゲイン比率は以下の式で算出する。
ゲイン比率＝ＭＡＸ（（ΔＦｅ−ΔＦｎ）／ΔＦｎ）
続くステップＳ２５の処理では、ステップＳ２４の処理で得たゲイン比率を利用して、車両の総重量に対する限界値補正量を算出する。具体的に、例えば限界値補正量を以下の式で算出する。
限界値補正量＝ゲイン比率×車両総重量
【００３１】
なお、想定される車両重量のばらつきに応じて、限界値補正量を調整してもよく、例えば、想定される車両重量のばらつきが大きいほど、限界値補正量を大きくする。
また、想定される車両重心高のばらつきに応じて、限界値補正量を調整してもよく、例えば、想定される車両重心高のばらつきが大きいほど、限界値補正量を大きくする。
【００３２】
次に、傾斜角制限部４５で実行する傾斜角制限処理について説明する。
図７は、傾斜角制限処理を示すフローチャートである。
先ず、ステップＳ３１の処理では、物理的（実際の）限界輪荷重とは異なる制御用限界輪荷重を以下のように算出する。
制御用限界輪荷重＝車両総重量−限界値補正量
続くステップＳ３２の処理では、左右輪荷重変動推定部４３で推定した左右輪荷重変動ΔＷが、ステップＳ３１で得た制御用限界輪荷重を超えないように、制御用許容傾斜角を算出する。
【００３３】
続くステップＳ３３の処理では、ステップＳ３２で得た制御用許容傾斜角と、目標傾斜角算出部４２で得た目標傾斜角とを比較し、目標傾斜角が制御用許容傾斜角よりも大きければ、下記に示すように、最終的な目標傾斜角を制御用許容傾斜角に制限する。
目標傾斜角 ← 制御用許容傾斜角
一方、目標傾斜角が制御用許容傾斜角よりも小さければ、下記に示すように、目標傾斜角算出部４２で得た目標傾斜角を維持し、そのまま最終的な目標傾斜角とする（補正なし）。
目標傾斜角 ← 目標傾斜角
【００３４】
《作用》
旋回走行時に、目標傾斜角算出部４２により、車体を旋回内側となるロール方向に傾斜させるための目標傾斜角を算出し、アクチュエータ駆動制御部４６により、この目標傾斜角に従って駆動モータ３を駆動制御し、車体２を傾動させると、過渡的に輪荷重が変動することになる。
このとき、片側のタイヤ接地性が低下すると、旋回走行時の車両安定性に影響を与えることになる。車両のダイナミクスモデルを考慮して車体の傾斜角を決定することも考えられるが、車両のパラメータ変動やモデル化誤差などの入力があると、輪荷重変動を補償しきれない可能性もある。
【００３５】
そこで、左右輪荷重変動算出部４３により、車両の旋回走行状態及び目標傾斜角に応じて、左右輪荷重変動を推定し（ステップＳ１１〜ステップＳ１５）、限界値補正量算出部４４により、車両の旋回走行状態に応じて、左右輪荷重変動時の物理的限界輪荷重に対する限界値補正量を算出する（ステップＳ２１〜ステップＳ２５）。そして、傾斜角制限部４５により、物理的限界輪荷重から限界値補正量を減じて制御用限界輪荷重を算出し（ステップＳ３１）、左右輪荷重変動が制御用限界輪荷重を超えないように、目標傾斜角に対して制限処理を行う（ステップＳ３２、ステップＳ３３）。
【００３６】
図８は、制御用限界輪荷重の概念図である。
ここで、破線で描かれた中心線は、左右輪荷重に偏差がなく均等である位置であり、左右輪荷重変動が生じ、左右輪荷重の偏差が大きくなるほど、その中心線から離れ、物理的限界輪荷重に近づくことを意味している。前述した制御用限界輪荷重は、物理的限界輪荷重よりも、限界値補正量分だけ中心線側にオフセットした値である。
【００３７】
このように、左右輪荷重変動を推定しつつ、限界値補正量から制御用限界輪荷重を設定し、この制御用限界輪荷重を超えないように、左右輪荷重変動が予測された目標傾斜角を制限処理しているので、パラメータ変動やモデル化誤差があっても、輪荷重変動を補償することができる。これにより、タイヤ接地性の低下を抑制し、旋回走行時の安定性を向上させることができる。
【００３８】
図９は、作用効果を示すタイムチャートである。
図中（ａ）は、本実施形態を適用しておらず、パラメータ変動やモデル化誤差が存在しない場合の輪荷重変動を示すタイムチャートである。ここでは、左右輪荷重が物理的限界輪荷重を超えることはない。
図中（ｂ）は、本実施形態を適用しておらず、パラメータ変動やモデル化誤差が存在した場合の輪荷重変動を示すタイムチャートである。ここでは、パラメータ変動やモデル化誤差の影響を受けて、左右輪荷重が物理的限界輪荷重を越えてしまうことがある。
【００３９】
図中（ｃ）は、本実施形態を適用しており、パラメータ変動やモデル化誤差が存在した場合の輪荷重変動を示すタイムチャートである。ここでは、パラメータ変動やモデル化誤差があると、制御用限界輪荷重を越えることはあっても、物理的限界輪荷重を越えることはない。
また、左右輪荷重変動推定部４３では、車両ダイナミクスモデル及びアクチュエータダイナミクスモデルに従い、左右輪荷重変動を予測する。具体的には、車両ダイナミクスモデルに従い、車両のヨーレートや横加速度に応じて、左右輪荷重変動を予測する。
【００４０】
このように、一般の市販車両に使用している安価なヨーレートセンサ２２や、高速応答する横加速度センサ２３を用いることで、左右輪荷重変動を精度よく予測することができる。
また、左右輪荷重変動推定部４３では、アクチュエータダイナミクスモデルに従い、目標傾斜角に応じて、左右輪荷重変動を予測する。
このように、車体を傾斜させるときの左右輪荷重変動を、より精度よく予測することができる。
【００４１】
また、限界値補正量算出部４４では、想定される車両重量や車両重心高のばらつきに応じて、限界値補正量を算出する。すなわち、想定される車両重量のばらつきが大きいほど、且つ想定される車両重心高のばらつきが大きいほど、限界値補正量を大きくする。
このように、車両重量のばらつきや、車両重心高のばらつきに応じて、限界補正量を調整することで、左右輪荷重変動が物理的限界輪荷重の範囲内に収まるように、車体を傾斜させることができる。
【００４２】
以上より、駆動モータ３が「アクチュエータ」に対応し、操舵角センサ２１、ヨーレートセンサ２２、横加速度センサ２３、車輪速センサ２４、スリップ角センサ２５、並びに旋回走行状態検出部４１が「旋回走行状態検出手段」に対応する。また、目標傾斜角算出部４２が「目標傾斜角算出手段」に対応し、左右輪荷重変動推定部４３が「左右輪荷重変動推定手段」に対応し、限界値補正量算出部４４が「限界値補正量算出手段」に対応する。また、ステップＳ３１の処理が「制御用限界輪荷重算出手段」に対応し、ステップＳ３３の処理が「傾斜角制限手段」に対応し、アクチュエータ駆動制御部４６が「駆動制御手段」に対応する。
【００４３】
《効果》
（１）車体傾動制御装置は、車体をロール方向に傾斜させる駆動モータ３と、車両の旋回走行状態を検出する旋回走行状態検出部４１と、旋回走行状態検出部４１で検出した旋回走行状態に応じて、車体を旋回内側となるロール方向に傾斜させるための目標傾斜角を算出する目標傾斜角算出部４２と、を備える。また、旋回走行状態検出部４１で検出した旋回走行状態、及び目標傾斜角算出部４２で算出した目標傾斜角に応じて、左右輪荷重変動を推定する左右輪荷重変動推定部４３と、旋回走行状態検出部４１で検出した旋回走行状態に応じて、左右輪荷重変動時の物理的限界輪荷重に対する限界値補正量を算出する限界値補正量算出部４４と、を備える。さらに、物理的限界輪荷重から限界値補正量算出部４４で算出した限界値補正量を減じて制御用限界輪荷重を算出するステップＳ３１の処理と、左右輪荷重変動推定部４３で推定した左右輪荷重変動がステップＳ３１の処理で算出した制御用限界輪荷重を超えないように、目標傾斜角算出部４２で算出した目標傾斜角に対して制限処理を行うステップＳ３３の処理と、ステップＳ３３の処理で制限処理した目標傾斜角に応じて、アクチュエータを駆動制御するアクチュエータ駆動制御部４６と、備える。
【００４４】
このように、左右輪荷重変動を推定しつつ、限界値補正量から制御用限界輪荷重を設定し、この制御用限界輪荷重を超えないように、左右輪荷重変動が予測された目標傾斜角を制限処理しているので、パラメータ変動やモデル化誤差があっても、輪荷重変動を補償することができる。これにより、タイヤ接地性の低下を抑制し、旋回走行時の安定性を向上させることができる。
【００４５】
（２）車体傾動制御装置は、左右輪荷重変動推定部４３により、車両ダイナミクスモデル及びアクチュエータダイナミクスモデルに従い、左右輪荷重変動を予測する。
このように、車両ダイナミクスモデル及びアクチュエータダイナミクスモデルに従い、左右輪荷重変動を予測することで、精度よく左右輪荷重変動を推定することができる。
【００４６】
（３）車体傾動制御装置は、旋回走行状態検出部４１（ヨーレートセンサ２２）により、車両のヨーレートを検出し、左右輪荷重変動推定部４３により、車両ダイナミクスモデルに従い、旋回走行状態検出部４１（ヨーレートセンサ２２）で検出したヨーレートに応じて、左右輪荷重変動を予測する。
このように、一般の市販車両に使用している安価なヨーレートセンサ２２を用いることで、左右輪荷重変動を予測することができる。
【００４７】
（４）車体傾動制御装置は、旋回走行状態検出部４１（横加速度センサ２３）により、車両の横加速度を検出し、左右輪荷重変動推定部４３は、車両ダイナミクスモデルに従い、旋回走行状態検出部４１（横加速度センサ２３）で検出した横加速度に応じて、左右輪荷重変動を予測する。
このように、高速応答する横加速度センサ２３を用いることで、左右輪荷重変動をより高精度に推定することができる。
【００４８】
（５）車体傾動制御装置は、左右輪荷重変動推定部４３により、アクチュエータダイナミクスモデルに従い、目標傾斜角算出部４２で算出した目標傾斜角に応じて、左右輪荷重変動を予測する。
このように、目標傾斜角算出部４２で算出した目標傾斜角に応じて、左右輪荷重変動を予測することで、傾斜運動によって発生する左右輪荷重変動を精度よく推定することができる。
【００４９】
（６）車体傾動制御装置は、限界値補正量算出部４４により、想定される車両重量のばらつきに応じて、限界値補正量を算出する。
このように、想定される車両重量のばらつきに応じて限界値補正量を算出することで、想定範囲内の車両重量のばらつきであれば、左右輪荷重変動が物理的限界輪荷重の範囲内に収まるように、車体を傾斜させることができる。
【００５０】
（７）車体傾動制御装置は、限界値補正量算出部４４により、想定される車両重量のばらつきが大きいほど、限界値補正量を大きくする。
このように、想定される車両重量のばらつきが大きいほど、限界値補正量を大きくすることで、想定範囲内の車両重量のばらつきであれば、左右輪荷重変動が物理的限界輪荷重の範囲内に収まるように、車体を傾斜させることができる。
【００５１】
（８）車体傾動制御装置は、限界値補正量算出部４４により、想定される車両重心高のばらつきに応じて、限界値補正量を算出する。
このように、想定される車両重心高のばらつきに応じて限界値補正量を算出することで、想定範囲内の車両重心高のばらつきであれば、左右輪荷重変動が物理的限界輪荷重の範囲内に収まるように、車体を傾斜させることができる。
【００５２】
（９）車体傾動制御装置は、限界値補正量算出部４４により、想定される車両重心高のばらつきが大きいほど、限界値補正量を大きくする。
このように、想定される車両重心高のばらつきが大きいほど、限界値補正量を大きくすることで、想定範囲内の車両重心高のばらつきであれば、左右輪荷重変動が物理的限界輪荷重の範囲内に収まるように、車体を傾斜させることができる。
【００５３】
（１０）車体傾動制御方法は、旋回走行状態検出部４１により、車両の旋回走行状態を検出し、目標傾斜角算出部４２により、旋回走行状態に応じて車体を旋回内側となるロール方向に傾斜させるための目標傾斜角を算出する。また、左右輪荷重変動推定部４３により、旋回走行状態及び目標傾斜角に応じて左右輪荷重変動を推定し、限界値補正量算出部４４により、旋回走行状態に応じて左右輪荷重変動時の物理的限界輪荷重に対する限界値補正量を算出する。そして、ステップＳ３１の処理により、物理的限界輪荷重から限界値補正量を減じて制御用限界輪荷重を算出し、ステップＳ３３の処理により、左右輪荷重変動が制御用限界輪荷重を超えないように目標傾斜角に対して制限処理を行い、アクチュエータ駆動制御部４６により、制限処理した目標傾斜角に応じてアクチュエータを駆動制御する。
【００５４】
このように、左右輪荷重変動を推定しつつ、限界値補正量から制御用限界輪荷重を設定し、この制御用限界輪荷重を超えないように、左右輪荷重変動が予測された目標傾斜角を制限処理しているので、パラメータ変動やモデル化誤差があっても、輪荷重変動を補償することができる。これにより、タイヤ接地性の低下を抑制し、旋回走行時の安定性を向上させることができる。
【００５５】
《第二実施形態》
《構成》
図１０は、第二実施形態を示すシステム構成図である。
第一実施形態との違いは、スリップ角センサ２５を用いないところにある。すなわち、左右輪荷重変動を予測する際、スリップ角が必要な場合には、操舵角センサ２１、ヨーレートセンサ２２、横加速度センサ２３、車輪速センサ２４から得られる情報を用いて、例えばカルマン・フィルタを用いてスリップ角を推定してもよい。
また、操舵角センサ２１、ヨーレートセンサ２２、横加速度センサ２３、車輪速センサ２４から得た情報を用いて、状態オブザーバーを用いてもよい。
また、操舵角センサ２１、ヨーレートセンサ２２、横加速度センサ２３、車輪速センサ２４から得た情報を用いて、外乱オブザーバーを用いてもよい。
【００５６】
《作用》
上記のように、全ての車両運動状態の検出はできなくても、推定器のようなものを用いれば、パラメータ変動やモデル化誤差を持つ車両の輪荷重変動でも、車両の走行状態に応じて左右輪荷重変動を推定することができる。したがって、左右輪荷重変動が制御用限界輪荷重を超えないように、目標傾斜角に対して制限処理を行うことができ、パラメータ変動やモデル化誤差があっても、輪荷重変動を補償することができる。これにより、タイヤ接地性の低下を抑制し、旋回走行時の安定性を向上させることができる。
《効果》
（１）車体傾動制御装置は、旋回走行状態検出部４１により、推定器を介してスリップ角を推定する。
このように、推定器を介してスリップ角を推定することで、スリップ角センサを省略することができる。
【００５７】
《第三実施形態》
《構成》
第三実施形態は、運転者の操舵パターンを考慮しつつ限界値補正量を算出するものである。
図１１は、第三実施形態の限界値補正量算出処理を示すフローチャートである。
なお、本実施形態の算出もオフラインで算出でき、以下のステップ処理をオフラインで算出する。
先ずステップＳ４１の処理では、想定される運転者の操舵周波数特性を算出する。この操舵周波数は、例えば運転者の操舵を複数の正弦波信号の組み合わせで表現する場合、それに応じる操舵周波数特性を求める。また、運転者の操舵として、操舵方向を大きく連続的に切り替える所謂フィッシュフックターンを想定する場合、それに応じる操舵周波数特性を求めてもよい。
【００５８】
続くステップＳ４２の処理では、目標傾斜角算出部４２で用いるノミナルモデルにおけるロール共振周波数のゲインを算出する。以下の算出を行うために、これをΔＦｎとする。
続くステップＳ４３の処理では、想定されるモデル化誤差が存在する場合のモデルにおけるロール共振周波数のゲインを算出する。以下の算出を行うために、これをΔＦｅとする。ここで、想定されるモデル化誤差は単数又は複数でもよい。
【００５９】
続くステップＳ４４の処理では、ステップＳ４２とステップＳ４３の処理結果を利用してノミナルモデルに対するモデル化誤差あるモデルにおけるゲイン比率を算出する。具体的に、モデル化誤差が単数の場合、例えばゲイン比率は以下の式で算出する。
ゲイン比率＝（ΔＦｅ−ΔＦｎ）／ΔＦｎ
モデル化誤差が複数の場合、例えばゲイン比率は以下の式で算出する。
ゲイン比率＝ＭＡＸ（（ΔＦｅ−ΔＦｎ）／ΔＦｎ）
【００６０】
ステップＳ４５の処理では、ステップＳ４１で得た操舵周波数特性の情報を利用して、例えばＦＦＴ（フーリエ変換）を用いて、操舵周波数におけるパワーを算出する。ＦＦＴ以外に、例えばＷａｖｅｌｅｔ変換を用いてパワーを算出してもよい。
続くステップＳ４６の処理では、ステップＳ４４とステップＳ４５で得たゲイン比率とパワーを用いて、パワーによって正規化したゲイン比率の算出を行う。具体的に、例えば操舵周波数帯域全体におけるゲインとパワーの掛け算を足し合わせたものとして表現でき、以下の式で記述する。
【００６１】
【数３】
【００６２】
但し、Ｐ（ω）はパワーで、Ｇ（ω）はゲイン比率、ωｍａｘは最大想定される周波数を表している。
続くステップＳ４７の処理では、ステップＳ４６で得たゲイン比率を利用して、車両の総重量に対する限界値補正量を算出する。具体的に、例えば限界値補正量を以下の式で算出する。
限界値補正量＝ゲイン比率×車両総重量
【００６３】
《作用》
図１２は、第三実施形態の限界値補正量算出処理を示す概念図である。
本実施形態では、想定される運転者の操舵周波数特性を算出し（ステップＳ４１）、その操舵周波数特性におけるパワーを算出し（ステップＳ４５）、パワーで正規化したゲイン比率を算出し（ステップＳ４６）、このゲイン比率を利用して限界値補正量を算出する（ステップＳ４７）。
このように、運転者の操舵パターンを考慮して限界値補正量を算出することで、パラメータ変動やモデル化誤差があっても、より効果的に輪荷重変動を補償することができる。これにより、タイヤ接地性の低下を抑制し、旋回走行時の安定性を向上させることができる。
【００６４】
《効果》
（１）車体傾動制御装置は、限界値補正量算出部４４により、操舵周波数に応じて、限界値補正量を算出する。
このように、操舵周波数を考慮に入れて限界値補正量を算出することで、パラメータ変動やモデル化誤差があっても、輪荷重変動を補償することができる。これにより、タイヤ接地性の低下を抑制し、旋回走行時の安定性を向上させることができる。
【００６５】
（２）車体傾動制御装置は、限界値補正量算出部４４により、想定される操舵周波数に対する変動が大きいほど、限界値補正量を大きくする。
このように、想定される操舵周波数に対する変動が大きいほど、限界値補正量を大きくすることで、操舵操作の速さの変動が発生しても、輪荷重変動を補償することができる。これにより、タイヤ接地性の低下を抑制し、旋回走行時の安定性を向上させることができる。
【００６６】
《第四実施形態》
《構成》
第四実施形態は、運転者の操舵パターンをリアルタイムで考慮しつつ限界値補正量を算出するものである。
図１３は、第四実施形態の限界値補正量算出処理を示すフローチャートである。
なお、本実施形態での算出は、以下のステップ処理をオンラインで算出する。
先ずステップＳ５１の処理では、想定される運転者の操舵周波数特性を算出する。この操舵周波数は、例えば運転者の操舵を複数の正弦波信号の組み合わせで表現する場合、それに応じる操舵周波数特性を求める。また、運転者の操舵として、操舵方向を大きく連続的に切り替える所謂フィッシュフックターンを想定する場合、それに応じる操舵周波数特性を求めてもよい。
【００６７】
続くステップＳ５２の処理では、目標傾斜角算出部４２で用いるノミナルモデルにおけるロール共振周波数のゲインを算出する。以下の算出を行うために、これをΔＦｎとする。
続くステップＳ５３の処理では、想定されるモデル化誤差が存在する場合のモデルにおけるロール共振周波数のゲインを算出する。以下の算出を行うために、これをΔＦｅとする。ここで、想定されるモデル化誤差は単数又は複数でもよい。
【００６８】
続くステップＳ５４の処理では、ステップＳ５２とステップＳ５３の処理結果を利用してノミナルモデルに対するモデル化誤差あるモデルにおけるゲイン比率を算出する。具体的に、モデル化誤差は単数の場合、例えばゲイン比率は以下の式で算出する。
ゲイン比率＝（ΔＦｅ−ΔＦｎ）／ΔＦｎ
モデル化誤差は複数の場合、例えばゲイン比率は以下の式で算出する。
ゲイン比率＝ＭＡＸ（（ΔＦｅ−ΔＦｎ）／ΔＦｎ）
【００６９】
続くステップＳ５５の処理では、車両２０に搭載している操舵角センサ２１からの情報を利用して、過去Ｔ秒間オンラインでの運転者の操舵するパターンを抽出する。これにより、運転者の操舵パターンの特徴をリアルタイムで検出できる。
続くステップＳ５６の処理では、ステップＳ５５で得た運転者の操舵周波数特性の情報を利用して、例えばＦＦＴ（フーリエ変換）を用いて、操舵周波数におけるパワーを算出する。ＦＦＴ以外に、例えばＷａｖｅｌｅｔ変換を用いてパワーを算出してもよい。
続くステップＳ５７の処理では、ステップＳ５４とステップＳ５６で得たゲイン比率とパワーを用いて、パワーによって正規化したゲイン比率の算出を行う。具体的に、例えば操舵周波数帯域全体におけるゲインとパワーの掛け算を足し合わせたものとして表現でき、以下の式で記述する。
【００７０】
【数４】
【００７１】
但し、Ｐ（ω）はパワーで、Ｇ（ω）はゲイン比率、ωｍａｘは最大想定される周波数を表している。
続くステップＳ５８の処理では、ステップＳ５７で得たゲイン比率を利用して、車両の総重量に対する限界値補正量を算出する。具体的に、例えば限界値補正量を以下の式で算出する。
限界値補正量＝ゲイン比率×車両総重量
【００７２】
《作用》
図１４は、第四実施形態の限界値補正量算出処理を示す概念図である。
本実施形態では、過去Ｔ秒間オンラインでの運転者の操舵するパターンを抽出し（ステップＳ５５）、抽出した操舵パターンのパターを算出し（ステップＳ５６）、パワーで正規化したゲイン比率を算出し（ステップＳ５７）、このゲイン比率を利用して限界値補正量を算出する（ステップＳ５８）。
このように、運転者の操舵パターンをリアルタイムで考慮して限界値補正量を算出することで、時々刻々と変化する運転者のステアリング操作に合わせて、パラメータ変動やモデル化誤差があっても、より効果的に輪荷重変動を補償することができる。これにより、タイヤ接地性の低下を抑制し、旋回走行時の安定性を向上させることができる。
【００７３】
《効果》
（１）車体傾動制御装置は、限界値補正量算出部４４により、想定される操舵周波数に対する変動が大きいほど、限界値補正量を大きくする。
このように、想定される操舵周波数に対する変動が大きいほど、限界値補正量を大きくすることで、操舵操作の速さの変動が発生しても、より効果的に輪荷重変動を補償することができる。これにより、タイヤ接地性の低下を抑制し、旋回走行時の安定性を向上させることができる。
【００７４】
（２）車体傾動制御装置は、限界値補正量算出部４４により、操舵周波数に対する変動が大きいほど、限界値補正量を大きくする。
このように、操舵周波数に対する変動が大きいほど、限界値補正量を大きくすることで、運転者操舵操作の速さに応じて限界値補正量を変更することで、より効果的に輪荷重変動を補償することができる。これにより、タイヤ接地性の低下を抑制し、旋回走行時の安定性を向上させることができる。
【符号の説明】
【００７５】
１ 車輪
２ 車体
３ 駆動モータ
１１ ナックル
１２ アッパリンク
１３ ロアリンク
１４ 車体フレーム
１５ リーンアーム
１６ ショックアブソーバ
１７ コイルスプリング
２０ 車両
２１ 操舵角センサ
２２ ヨーレートセンサ
２３ 横加速度センサ
２４ 車輪速センサ
２５ スリップ角センサ
２６ 車両制御コントローラ
４１ 旋回走行状態検出部
４２ 目標傾斜角算出部
４３ 左右輪荷重変動推定部
４４ 限界値補正量算出部
４５ 傾斜角制限部
４６ アクチュエータ駆動制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体をロール方向に傾斜させるアクチュエータと、
車両の旋回走行状態を検出する旋回走行状態検出手段と、
前記旋回走行状態検出手段で検出した旋回走行状態に応じて、車体を旋回内側となるロール方向に傾斜させるための目標傾斜角を算出する目標傾斜角算出手段と、
前記旋回走行状態検出手段で検出した旋回走行状態、及び前記目標傾斜角算出手段で算出した目標傾斜角に応じて、左右輪荷重変動を推定する左右輪荷重変動推定手段と、
前記旋回走行状態検出手段で検出した旋回走行状態に応じて、左右輪荷重変動時の物理的限界輪荷重に対する限界値補正量を算出する限界値補正量算出手段と、
前記物理的限界輪荷重から前記限界値補正量算出手段で算出した限界値補正量を減じて制御用限界輪荷重を算出する制御用限界輪荷重算出手段と、
前記左右輪荷重変動推定手段で推定した左右輪荷重変動が前記制御用限界輪荷重算出手段で算出した前記制御用限界輪荷重を超えないように、前記目標傾斜角算出手段で算出した目標傾斜角に対して制限処理を行う傾斜角制限手段と、
前記傾斜角制限手段で制限処理した目標傾斜角に応じて、前記アクチュエータを駆動制御する駆動制御手段と、備えることを特徴とする車体傾動制御装置。
【請求項２】
前記左右輪荷重変動推定手段は、車両ダイナミクスモデル及びアクチュエータダイナミクスモデルに従い、左右輪荷重変動を予測することを特徴とする請求項１に記載の車体傾動制御装置。
【請求項３】
前記旋回走行状態検出手段は、車両のヨーレートを検出し、
前記左右輪荷重変動推定手段は、車両ダイナミクスモデルに従い、前記旋回走行状態検出手段で検出したヨーレートに応じて、左右輪荷重変動を予測することを特徴とする請求項２に記載の車体傾動制御装置。
【請求項４】
前記旋回走行状態検出手段は、車両の横加速度を検出し、
前記左右輪荷重変動推定手段は、車両ダイナミクスモデルに従い、前記旋回走行状態検出手段で検出した横加速度に応じて、左右輪荷重変動を予測することを特徴とする請求項２又は３に記載の車体傾動制御装置。
【請求項５】
前記左右輪荷重変動推定手段は、アクチュエータダイナミクスモデルに従い、前記目標傾斜角算出手段で算出した目標傾斜角に応じて、左右輪荷重変動を予測することを特徴とする請求項２〜４の何れか一項に記載の車体傾動制御装置。
【請求項６】
前記限界値補正量算出手段は、想定される車両重量のばらつきに応じて、限界値補正量を算出することを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の車体傾動制御装置。
【請求項７】
前記限界値補正量算出手段は、想定される車両重量のばらつきが大きいほど、限界値補正量を大きくすることを特徴とする請求項６に記載の車体傾動制御装置。
【請求項８】
前記限界値補正量算出手段は、想定される車両重心高のばらつきに応じて、限界値補正量を算出することを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の車体傾動制御装置。
【請求項９】
前記限界値補正量算出手段は、想定される車両重心高のばらつきが大きいほど、限界値補正量を大きくすることを特徴とする請求項８に記載の車体傾動制御装置。
【請求項１０】
前記限界値補正量算出手段は、操舵周波数に応じて、限界値補正量を算出することを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載の車体傾動制御装置。
【請求項１１】
前記限界値補正量算出手段は、想定される操舵周波数に対する変動が大きいほど、限界値補正量を大きくすることを特徴とする請求項１０に記載の車体傾動制御装置。
【請求項１２】
前記限界値補正量算出手段は、入力される操舵周波数に対する変動が大きいほど、限界値補正量を大きくすることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の車体傾動制御装置。
【請求項１３】
車体をロール方向に傾斜させるアクチュエータを設け、車両の旋回走行状態を検出し、前記旋回走行状態に応じて車体を旋回内側となるロール方向に傾斜させるための目標傾斜角を算出し、前記旋回走行状態及び前記目標傾斜角に応じて左右輪荷重変動を推定し、前記旋回走行状態に応じて左右輪荷重変動時の物理的限界輪荷重に対する限界値補正量を算出し、前記物理的限界輪荷重から前記限界値補正量を減じて制御用限界輪荷重を算出し、前記左右輪荷重変動が前記制御用限界輪荷重を超えないように前記目標傾斜角に対して制限処理を行い、制限処理した目標傾斜角に応じて前記アクチュエータを駆動制御することを特徴とする車体傾動制御方法。
【請求項１】
車体をロール方向に傾斜させるアクチュエータと、
車両の旋回走行状態を検出する旋回走行状態検出手段と、
前記旋回走行状態検出手段で検出した旋回走行状態に応じて、車体を旋回内側となるロール方向に傾斜させるための目標傾斜角を算出する目標傾斜角算出手段と、
前記旋回走行状態検出手段で検出した旋回走行状態、及び前記目標傾斜角算出手段で算出した目標傾斜角に応じて、左右輪荷重変動を推定する左右輪荷重変動推定手段と、
前記旋回走行状態検出手段で検出した旋回走行状態に応じて、左右輪荷重変動時の物理的限界輪荷重に対する限界値補正量を算出する限界値補正量算出手段と、
前記物理的限界輪荷重から前記限界値補正量算出手段で算出した限界値補正量を減じて制御用限界輪荷重を算出する制御用限界輪荷重算出手段と、
前記左右輪荷重変動推定手段で推定した左右輪荷重変動が前記制御用限界輪荷重算出手段で算出した前記制御用限界輪荷重を超えないように、前記目標傾斜角算出手段で算出した目標傾斜角に対して制限処理を行う傾斜角制限手段と、
前記傾斜角制限手段で制限処理した目標傾斜角に応じて、前記アクチュエータを駆動制御する駆動制御手段と、備えることを特徴とする車体傾動制御装置。
【請求項２】
前記左右輪荷重変動推定手段は、車両ダイナミクスモデル及びアクチュエータダイナミクスモデルに従い、左右輪荷重変動を予測することを特徴とする請求項１に記載の車体傾動制御装置。
【請求項３】
前記旋回走行状態検出手段は、車両のヨーレートを検出し、
前記左右輪荷重変動推定手段は、車両ダイナミクスモデルに従い、前記旋回走行状態検出手段で検出したヨーレートに応じて、左右輪荷重変動を予測することを特徴とする請求項２に記載の車体傾動制御装置。
【請求項４】
前記旋回走行状態検出手段は、車両の横加速度を検出し、
前記左右輪荷重変動推定手段は、車両ダイナミクスモデルに従い、前記旋回走行状態検出手段で検出した横加速度に応じて、左右輪荷重変動を予測することを特徴とする請求項２又は３に記載の車体傾動制御装置。
【請求項５】
前記左右輪荷重変動推定手段は、アクチュエータダイナミクスモデルに従い、前記目標傾斜角算出手段で算出した目標傾斜角に応じて、左右輪荷重変動を予測することを特徴とする請求項２〜４の何れか一項に記載の車体傾動制御装置。
【請求項６】
前記限界値補正量算出手段は、想定される車両重量のばらつきに応じて、限界値補正量を算出することを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の車体傾動制御装置。
【請求項７】
前記限界値補正量算出手段は、想定される車両重量のばらつきが大きいほど、限界値補正量を大きくすることを特徴とする請求項６に記載の車体傾動制御装置。
【請求項８】
前記限界値補正量算出手段は、想定される車両重心高のばらつきに応じて、限界値補正量を算出することを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の車体傾動制御装置。
【請求項９】
前記限界値補正量算出手段は、想定される車両重心高のばらつきが大きいほど、限界値補正量を大きくすることを特徴とする請求項８に記載の車体傾動制御装置。
【請求項１０】
前記限界値補正量算出手段は、操舵周波数に応じて、限界値補正量を算出することを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載の車体傾動制御装置。
【請求項１１】
前記限界値補正量算出手段は、想定される操舵周波数に対する変動が大きいほど、限界値補正量を大きくすることを特徴とする請求項１０に記載の車体傾動制御装置。
【請求項１２】
前記限界値補正量算出手段は、入力される操舵周波数に対する変動が大きいほど、限界値補正量を大きくすることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の車体傾動制御装置。
【請求項１３】
車体をロール方向に傾斜させるアクチュエータを設け、車両の旋回走行状態を検出し、前記旋回走行状態に応じて車体を旋回内側となるロール方向に傾斜させるための目標傾斜角を算出し、前記旋回走行状態及び前記目標傾斜角に応じて左右輪荷重変動を推定し、前記旋回走行状態に応じて左右輪荷重変動時の物理的限界輪荷重に対する限界値補正量を算出し、前記物理的限界輪荷重から前記限界値補正量を減じて制御用限界輪荷重を算出し、前記左右輪荷重変動が前記制御用限界輪荷重を超えないように前記目標傾斜角に対して制限処理を行い、制限処理した目標傾斜角に応じて前記アクチュエータを駆動制御することを特徴とする車体傾動制御方法。
【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】
【公開番号】特開２０１２−２１４１００（Ｐ２０１２−２１４１００Ａ）
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８０１０２（Ｐ２０１１−８０１０２）
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
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