JP2022191964A - 車両運動制御装置、車両運動制御システムおよび車両 - Google Patents

Abstract

【課題】旋回時の車両において、運転者が車両の動きに一体感を得ることができる車両運動制御装置、車両運動制御システムおよび車両を提供する。【解決手段】車両運動制御装置１７は、ロールモーメントを発生させるアクチュエータを有する車両に搭載される。車両運動制御装置１７は、アクチュエータを制御するためのロールモーメント指令値を、車両の横滑り角速度と車速に基づいて演算するロールモーメント演算器２２と、演算されたロールモーメント指令値によってアクチュエータを制御するアクチュエータ制御手段２４とを備える。ロールモーメント演算器２２は、サスペンションの減衰特性によるロール運動の遅れを補償するゲインαφを決定するロール係数設定部を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、旋回中の車両におけるロール運動を制御する車両運動制御装置、車両運動制御システムおよび車両に関する。

旋回中の車両におけるロールを制御することで、車両の乗り心地および運転のし易さを向上させる技術として、例えば、特許文献１、２がある。
特許文献１は、サスペンションのダンパの減衰力を変更することで、横加速度によって生じるロール角、または前後加速度によって生じるピッチ角を制御する技術である。横加速度の微分値または前後加速度の微分値に基づいてダンパの減衰力を変更することで、ロール角制御またはピッチ角制御の応答性を高めている。
特許文献２は、アクティブスタビライザや減衰力を変更可能なダンパを備えた車両においてロール角を制御する技術である。検出した車速と操舵角から車体に発生しているロール角を推定し、目標となるロール角との偏差に基づいてサスペンションの減衰特性、またはばね特性を変更することで、横加速度に応じて発生するロールを抑制し、横加速度の発生とロールの発生との時間差を小さくする、または一定に保つ。

特開特開２００６－０６９５２７号公報 特開２００７－１０６２５７号公報

一般的に、運転者がステアリングを操作してから車両にヨーレートが発生するタイミングと、横加速度が発生するタイミングは、車速によって変化する。例えば低速走行時、運転者のステアリング操作に対して車両に横加速度が発生した後、僅かに遅れてヨーレートが発生する。ロールは、ばね上の慣性モーメントおよびサスペンションの減衰力の影響で横加速度に対して発生が遅れるため、ヨーレートより遅れて発生する。高速走行時は、運転者のステアリング操作に対して車両にヨーレートが発生した後、遅れて横加速度が発生する。ロールは、ばね上の慣性モーメントおよびサスペンションの減衰力の影響で横加速度に対してさらに遅れて発生する。

特許文献１、２は、旋回時の車両に生じる横加速度に対してロールの発生量や発生までの時間差を制御しているが、ヨーレートは考慮していないため、ロールの発生タイミングは横加速度に依存している。すなわち、車両の回転運動である、ヨー運動とロール運動は別々のタイミングで発生することになる。運転者はヨーとロールを別々の運動として感じることになるため、車両の動きに一体感を得ることができない。

本発明の目的は、旋回時の車両において、運転者が車両の動きに一体感を得ることができる車両運動制御装置、車両運動制御システムおよび車両を提供することである。

本発明の第１の構成による車両運動制御装置は、ロールモーメントを発生させるアクチュエータ３，２９を有する車両１に搭載される車両運動制御装置であって、
前記アクチュエータ３，２９を制御するためのロールモーメント指令値を、少なくとも前記車両１の横滑り角速度と車速に基づいて演算するロールモーメント演算器２２と、
このロールモーメント演算器２２で演算されたロールモーメント指令値によって前記アクチュエータ３，２９を制御するアクチュエータ制御手段２４と、を備え、
前記ロールモーメント演算器２２は、前記車両１のサスペンション４の減衰特性によるロール運動の遅れを補償するゲインα_φを決定するロール係数設定部２２ａを有する。

この構成によると、ロールモーメント演算器２２は、アクチュエータ３，２９を制御するためのロールモーメント指令値を車両１の横滑り角速度と車速に基づいて演算するため、旋回時の車両１において、横滑り角速度によって生じるロールモーメントを打ち消すことができる。これにより車両１のヨー運動とロール運動を連動させることができる。さらにロール係数設定部２２ａは、サスペンション４の減衰特性によるロール運動の遅れを補償するゲインα_φを決定する。これにより、旋回時の車両１において、アクチュエータ３，２９がロールモーメントを発生させてから車両１の車体１Ａにロール角加速度が生じるまでの位相遅れ、つまりヨー運動に対するロール運動の位相遅れを減少させることができる。したがって、旋回時の車両１において、運転者は車両１の動きに一体感を得ることができる。

前記ロール係数設定部２２ａは、ヨーレートの微分値であるヨー角加速度の絶対値が大きくなる程、前記ゲインα_φを小さくしてもよい。この場合、サスペンション等によるロール角の遅れを適切に補償することができ、運転者は車両１の動きにより一体感を得ることができる。

前記ロール係数設定部２２ａは、ヨーレートの微分値であるヨー角加速度の絶対値が閾値以下になったときに、前記ゲインα_φを一定値としてもよい。
前記閾値は、設計等によって任意に定める値であって、例えば、試験およびシミュレーションのいずれか一方または両方等により適切な値を求めて定められる。
ヨー角加速度の絶対値が閾値以下の条件では、サスペンション４のダンパのストローク速度も小さいことから、ゲインα_φを一定値としても差し支えない。この場合、ロールモーメント指令値を演算する負荷を低減し得る。

前記ロール係数設定部２２ａは、
ヨーレートの微分値であるヨー角加速度から、前記サスペンション４におけるダンパのストローク速度を推定するダンパーストローク速度推定部２２ａａと、
このダンパーストローク速度推定部２２ａａで推定された推定ストローク速度に対する前記ダンパの減衰特性を用いてロール減衰係数である前記ゲインα_φを演算するロール減衰係数演算部２２ａｂと、を有してもよい。
この場合、車両１の旋回時に時々刻々と変化するダンパのストローク速度に応じたロール減衰係数であるゲインα_φを精度よく演算することができる。

前記ダンパーストローク速度推定部２２ａａは、ヨーレートの微分値であるヨー角加速度からロール角速度を推定し、このロール角速度を用いて前記ダンパのストローク速度を推定してもよい。この場合、ヨー角加速度とダンパのストローク速度が比例関係になることから、旋回中の車両１に生じるロール角の微分値であるロール角速度よりストローク速度を求めることができる。またこの場合、ストロークセンサ等を用いてダンパのストローク速度を検出するよりも、部品点数を低減でき構造を簡単化することができる。

前記ロール減衰係数演算部２２ａｂは、前輪軸のロール減衰係数と、後輪軸のロール減衰係数とを足し合わせて前記ゲインα_φを求めてもよい。このように前・後輪軸の各ロール減衰係数を足し合わせてゲインα_φを精度よく求めることができる。

前記アクチュエータ３，２９はピッチモーメントを発生させる機能を有し、
前記アクチュエータ３，２９を制御するためのピッチモーメント指令値を、少なくとも前記車両１のヨーレートと車速に基づいて演算するピッチモーメント演算器２３を備え、このピッチモーメント演算器２３は、前記車両１のサスペンションの減衰特性によるピッチ運動の遅れを補償するゲインα_θを決定するピッチ係数設定部２３ａを有し、
前記アクチュエータ制御手段２４は、前記ロールモーメント演算器２２で演算されたロールモーメント指令値および前記ピッチモーメント演算器２３で演算されたピッチモーメント指令値によって前記アクチュエータ３，２９を制御してもよい。

この構成によると、ピッチモーメント演算器２３は、アクチュエータ３，２９を制御するためのピッチモーメント指令値を車両１のヨーレートと車速に基づいて演算するため、旋回時の車両１において、車両１のヨー運動とピッチ運動を連動させることができる。さらにピッチ係数設定部２３ａは、サスペンションの減衰特性によるピッチ運動の遅れを補償するゲインα_θを決定することで、ヨー運動に対するピッチ運動の位相遅れを減少させることができる。

本発明の第２の構成による車両運動制御装置は、ロールモーメントおよびピッチモーメントを発生させるアクチュエータ３，２９を有する車両１に搭載される車両運動制御装置であって、
前記アクチュエータ３，２９を制御するためのロールモーメント指令値を、少なくとも前記車両１の横滑り角速度と車速に基づいて演算するロールモーメント演算器２２と、
前記アクチュエータ３，２９を制御するためのピッチモーメント指令値を、少なくとも前記車両１のヨーレートと車速に基づいて演算するピッチモーメント演算器２３と、
前記ロールモーメント演算器２２および前記ピッチモーメント演算器２３で演算されたロールモーメント指令値およびピッチモーメント指令値によって前記アクチュエータ３，２９を制御するアクチュエータ制御手段２４と、を備え、
前記ピッチモーメント演算器２３は、前記車両１のサスペンションの減衰特性によるピッチ運動の遅れを補償するゲインα_θを決定するピッチ係数設定部２３ａを有する。

この構成によると、ロールモーメント演算器２２は、アクチュエータ３，２９を制御するためのロールモーメント指令値を車両１の横滑り角速度と車速に基づいて演算するため、旋回時の車両１において、横滑り角速度によって生じるロールモーメントを打ち消すことができる。ピッチモーメント演算器２３は、アクチュエータ３，２９を制御するためのピッチモーメント指令値を車両１のヨーレートと車速に基づいて演算するため、旋回時の車両１において、車両１のヨー運動とピッチ運動を連動させることができる。さらにピッチ係数設定部２３ａは、サスペンションの減衰特性によるピッチ運動の遅れを補償するゲインα_θを決定することで、ヨー運動に対するピッチ運動の位相遅れを減少させることができる。したがって、旋回時の車両１において、運転者は車両１の動きに一体感を得ることができる。

前記ピッチ係数設定部２３ａは、ヨーレートの微分値であるヨー角加速度の絶対値が大きくなる程、前記ゲインα_θを小さくしてもよい。この場合、サスペンションの減衰特性の遅れを適切に補償することができ、運転者は車両１の動きにより一体感を得ることができる。

前記ピッチ係数設定部２３ａは、ヨーレートの微分値であるヨー角加速度の絶対値が閾値以下になったときに、前記ゲインα_θを一定値としてもよい。
前記閾値は、設計等によって任意に定める値であって、例えば、試験およびシミュレーションのいずれか一方または両方等により適切な値を求めて定められる。
ヨー角加速度の絶対値が小さい閾値以下の条件では、サスペンションのダンパのストローク速度も小さいことから、ゲインα_θを一定値としても差し支えない。この場合、ピッチモーメント指令値を演算する負荷を低減し得る。

前記ピッチ係数設定部２３ａは、
ヨーレートの微分値であるヨー角加速度から、前記サスペンションにおけるダンパのストローク速度を推定するダンパーストローク速度推定部２３ａａと、
このダンパーストローク速度推定部２３ａａで推定された推定ストローク速度に対する前記ダンパの減衰特性を用いてピッチ減衰係数である前記ゲインα_θを演算するピッチ減衰係数演算部２３ａｂと、を有してもよい。
この場合、車両１の旋回時に時々刻々と変化するダンパのストローク速度に応じたピッチ減衰係数であるゲインα_θを精度よく演算することができる。

ダンパーストローク速度推定部２３ａａは、ヨーレートの微分値であるヨー角加速度からロール角速度を推定し、このロール角速度を用いて前記ダンパのストローク速度を推定してもよい。この場合、ヨー角加速度とダンパのストローク速度が比例関係になることから、旋回中の車両１に生じるロール角の微分値であるロール角速度よりストローク速度を求めることができる。またこの場合、ストロークセンサ等を用いてダンパのストローク速度を検出するよりも、部品点数を低減でき構造を簡単化することができる。

前記ピッチ減衰係数演算部２３ａｂは、前輪軸のピッチ減衰係数と、後輪軸のピッチ減衰係数とを足し合わせて前記ゲインα_θを求めてもよい。このように前・後輪軸の各ピッチ減衰係数を足し合わせてゲインα_θを精度よく求めることができる。

本発明の車両運動制御システム２０は、本発明のいずれかの車両運動制御装置と前記アクチュエータとを備えている。この場合、本発明の車両運動制御装置につき前述した各効果が得られる。

本発明の車両は、本発明のいずれかの車両運動制御装置を搭載している。この場合、本発明の車両運動制御装置につき前述した各効果が得られる。また、車両に既存のアクチュエータを車両運動制御装置で制御する場合、車両に新たなアクチュエータを追加する場合と比べてコスト低減を図れる。したがって、車両運動制御装置の汎用性を高めることができる。

本発明の車両運動制御装置、車両運動制御システムおよび車両によれば、ロールモーメント演算器は、アクチュエータを制御するためのロールモーメント指令値を車両の横滑り角速度と車速に基づいて演算するため、旋回時の車両において、横滑り角速度によって生じるロールモーメントを打ち消すことができる。ロールモーメント演算器のロール係数設定部は、サスペンションの減衰特性によるロール運動の遅れを補償するゲインα_φを決定する。したがって、旋回時の車両において、運転者は車両の動きに一体感を得ることができる。

本発明の第１の実施形態に係る車両運動制御装置を備えた車両の概念構成を示すブロック図である。 同車両運動制御装置のブロック図である。 同車両運動制御装置のロールモーメント演算器のブロック図である。 同車両運動制御装置のピッチモーメント演算器のブロック図である。 同車両運動制御装置の非動作時における各値の変化を示す図である。 同車両運動制御装置でロールモーメント指令値を発生させた場合の各値の変化を示す図である。 ヨー角加速度にダンパのストローク速度が比例する例および各値の変化を示す図である。 ヨー角加速度とゲインとの関係を示す図である。 推定ストローク速度とダンパの減衰力との関係を示す図である。 推定ストローク速度とダンパの減衰係数との関係を示す図である。 同車両運動制御装置でロールモーメント指令値およびピッチモーメント指令値を発生させた場合の各値の変化を示す図である。 ピッチモーメントを車両に発生させた場合のダンパのストローク速度および各値の変化を示す図である。 ヨー角加速度とゲインとの関係を示す図である。 車両に生じる上下力を車両前方から見て示す作用説明図である。 車両に生じる上下力を車両後方から見て示す作用説明図である。 車両に生じる上下力を車両側方から見て示す作用説明図である。 同車両に生じる上下力と前後力との関係を概念的に示す図である。 各タイヤの前後力の関係を説明する作用説明図である。 本発明の他の実施形態に係る車両運動制御装置のブロック図である。 同車両運動制御装置のロールモーメント演算器のブロック図である。 同車両運動制御装置のピッチモーメント演算器のブロック図である。 推定ストローク速度と複数段の減衰力との関係を示す図である。 推定ストローク速度と複数段の減衰係数との関係を示す図である。 推定ストローク速度と一定範囲内の減衰力との関係を示す図である。 推定ストローク速度と一定範囲内の減衰係数との関係を示す図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る車両運動制御装置を備えた車両の概念構成を示すブロック図である。 同車両運動制御装置のブロック図である。 同車両運動制御装置のロールモーメント演算器のブロック図である。 同車両運動制御装置のピッチモーメント演算器のブロック図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る車両運動制御装置を備えた車両の概念構成を示すブロック図である。 同車両運動制御装置のブロック図である。 同車両運動制御装置のロールモーメント演算器のブロック図である。 同車両運動制御装置のピッチモーメント演算器のブロック図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る車両運動制御装置を備えた車両の概念構成を示すブロック図である。

［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態を図１ないし図１５と共に説明する。
＜アクチュエータ＞
図１に示すように、この実施形態の車両１は、ロールモーメントおよびピッチモーメントを発生可能なアクチュエータとして、左右の前後輪である四輪にインホイールモータ３を備えている。車両１は、車体１Ａに、左右の前輪２ｆとなる車輪２、および左右の後輪２ｒとなる車輪２をそれぞれ支持する前後のサスペンション装置４（図１３Ｃ）を備えている。

インホイールモータ３は、モータと、このモータの回転を減速する減速機とを有し、全体または大部分が車輪２の内部に配置されている。インホイールモータ３は、走行駆動および制動を行う駆動源であるが、後述するように四輪の制駆動力の関係を制御することで、車両１にロールモーメントおよびヨーモーメントを発生させ得る。
インホイールモータ３は、運転者の操作に従い、車両１の基本動作を制御するメインのＥＣＵ９を介して制御される。メインのＥＣＵはＶＣＵ（車両制御ユニット：Vehicle Control Unit）とも称され、コンピュータ等からなる。なおインホイールモータ３は、前記減速機が省略された所謂ダイレクトモータであってもよい。

＜センサ類＞
車両１には、センサ類として、アクセルペダルセンサ１１、ブレーキペダルセンサ１２、車速センサ１３、操舵角センサ１４、ヨーレートセンサ１５および加速度センサ１６が設けられている。アクセルペダルセンサ１１は運転者のアクセルペダル操作を検出し、ブレーキペダルセンサ１２はブレーキペダル操作を検出する。車速センサ１３は車速を検出し、操舵角センサ１４は操舵角を検出し、ヨーレートセンサ１５はヨーレートを検出する。加速度センサ１６は、車両１の前後および左右方向の加速度を検出する。

＜制御系について＞
制御系として、車両１には、前記ＥＣＵ９の他に、ロール運動およびピッチ運動を制御する車両運動制御装置１７、およびインホイールモータ３を制御するモータ制御装置１９が設けられている。モータ制御装置１９は、各インホイールモータ３をそれぞれ制御する四台のインバータ１９ａを有する。インバータ１９ａは、図示外のバッテリの直流電力をモータ駆動のための交流電力に変換する図示外のパワー回路部と、このパワー回路部を制御する図示外のドライバ回路部とを有する。

アクセルペダルセンサ１１、ブレーキペダルセンサ１２の出力は、ＥＣＵ９に入力されてＥＣＵ９によりアクセル指令値およびブレーキ指令値に変換され、車両運動制御装置１７に入力される。車速センサ１３から出力される車速もＥＣＵ９を介して車両運動制御装置１７に入力される。操舵角センサ１４、ヨーレートセンサ１５、加速度センサ１６がそれぞれ出力する操舵角情報、実ヨーレート、実横加速度は、車両運動制御装置１７に直接入力される。車両運動制御装置１７とインホイールモータ３とで車両運動制御システム２０が構成される。

＜車両運動制御装置１７＞
図２に、車両運動制御装置１７のブロック図を概念的に示す。車両運動制御装置１７は、横滑り角速度推定器２１、ロールモーメント演算器２２、ピッチモーメント演算器２３、およびアクチュエータ制御手段２４を有する。
横滑り角速度推定器２１は、入力された各値を用いて定められた規則に従い横滑り角速度を推定する。横滑り角速度は、線形モデルまたは非線形タイヤモデルを用いた車両モデルを用いて後述のように推定する。

ロールモーメント演算器２２は、旋回中の車両におけるロール運動とヨー運動が連動するように、定められた規則に従い、インホイールモータ３（図１）を制御するためのロールモーメント指令値を演算する。
ロールモーメント演算器２２は、具体的には、横滑り角速度推定値、車速、および実ヨーレートを用いて後述する式（５）または式（６）でロールモーメントを演算し、ロールモーメント指令値としてアクチュエータ制御手段２４に出力する。

ピッチモーメント演算器２３は、旋回中の車両におけるピッチ運動とヨー運動が連動するように、定められた規則に従い、インホイールモータ３（図１）を制御するためのピッチモーメント指令値を演算する。
ピッチモーメント演算器２３は、具体的には、車速および実ヨーレートを用いて後述する式（１７）でピッチモーメントを演算し、ピッチモーメント指令値としてアクチュエータ制御手段２４に出力する。
アクチュエータ制御手段２４は、ロールモーメント指令値およびピッチモーメント指令値に従い、インホイールモータ３（図１）を制御する。

＜横滑り角速度推定器２１が出力する横滑り角速度推定値について＞
横滑り角速度を直接計測するためには高価な専用計測器が必要であるが、高価な専用計測器を不要とするため、横滑り角速度推定器２１は車両モデルを用いて操舵角δから横滑り角速度を推定する方法、または車載のヨーレートセンサ１５で計測した実ヨーレートｒから横滑り角速度を推定する方法を用いてもよい。
この明細書において、横滑り角速度をβ「・」と表す場合がある。

車両モデルを用いて操舵角δから横滑り角速度β「・」を推定する方法は、例えば、２輪モデルを用いた場合、操舵角δに対する横滑り角速度β「・」の伝達関数は次のようになる。

操舵角δは、例えば、ステアリング部に設けた操舵角センサ１４の出力からの演算値の他に、ステアリングラックに設けたセンサの出力である歯車等の回転角またはラック移動量等から演算した操舵角情報を用いることができる。

ヨーレートｒから横滑り角速度β「・」を推定する方法としては、以下の２輪モデルを用いて推定し得る。
車両の横方向の並進運動と鉛直軸周りの回転運動のみを記述した２輪モデルの基本式を以下に示す。座標系はｘ軸が車両の前後方向であり前方向が正、ｙ軸が左右方向であり左方向が正、ｚ軸が上下方向であり上方向が正としている。

式（１）に旋回時の車両に生じる車両の横滑り角速度β「・」とヨーレートｒの関係が示されている。また２輪モデルにおける車両の横加速度をａ_ｙとすれば、式（１）から横滑り角速度β「・」とヨーレートｒの関係は式（３）になる。

式（３Ａ）を用いることで、車載の加速度センサ１６で計測した横加速度をａ_ｙとヨーレートｒから横滑り角速度β「・」を計算し得る。但し、カント路では傾斜に応じて横加速度をａ_ｙが変化するため、推定した横滑り角速度β「・」に誤差が生じる。また前記式（３Ａ）は線形タイヤモデルを用いているため、タイヤ横力が飽和する条件では誤差が大きくなる。また前後加速度を伴う場合も同様に誤差が大きくなる。これらの誤差を低減する方法として、非線形タイヤモデルを用いた横滑り角速度β「・」の推定方法を適用する。
この推定方法では、下記式に示す非線形タイヤモデルを用いる。

但し、Ｔは前輪（ｆ）または後輪（ｒ）を示す添え字であり、Ｋ_Ｔはタイヤのコーナリングパワー、β_Ｔは前輪または後輪位置での横滑り角、μは路面摩擦係数、Ｗ_Ｔはタイヤの垂直荷重、Ｘ_Ｔはタイヤの前後力である。

非線形タイヤモデルの前記式（５０）で計算したタイヤ横力Ｙ_Ｔから、式（５１）で横滑り角速度β「・」を推定する。式（５１）のヨーレートｒは、車載のヨーレートセンサ１５の計測値である実ヨーレートである。

式（５０）の非線形タイヤモデルは、タイヤ横力Ｙ_Ｔの飽和およびタイヤの垂直荷重を考慮しているため、タイヤ横力Ｙ_Ｔの推定値の精度が向上する。したがって、式（５１）を用いれば車載のヨーレートセンサ１５で計測したヨーレートｒから横滑り角速度β「・」を精度よく推定し得る。

ロール制御について説明する。
＜ロールモーメント演算器２２が出力するロールモーメント指令値について＞
図３に示すように、ロールモーメント演算器２２は、ロール係数設定部２２ａと、ロールモーメント演算部２２ｂとを備えている。ロール係数設定部２２ａは、車両のサスペンションの減衰特性によるロール運動の遅れを補償するゲインα_φを決定する。ロールモーメント演算部２２ｂは、ロール係数設定部２２ａが出力したロール減衰係数であるゲインα_φを用い、車速と、横滑り角速度推定器２１（図２）が出力した横滑り角速度推定値と、実ヨーレートに基づいて、ロールモーメント指令値を演算しアクチュエータ制御手段２４（図２）に出力する。

横滑り角速度β「・」とヨーレートｒの関係式（３）は、車両の横加速度ａ_ｙが、車両の横滑り角速度β「・」で生じる横加速度と、ヨーレートｒで生じる横加速度の２つの横加速度から成ることを示している。定常旋回時は車両の横滑り角速度β「・」は零になるが、旋回の過渡状態は車両の横滑り角速度β「・」で生じる横加速度Ｖβ「・」だけ横加速度ａ_ｙが変化することを示している。つまり、ヨーレートｒに対して横加速度ａ_ｙは、車両の横滑り角速度β「・」の分だけ位相が変化することになる。

ここで車両の重心に作用した横加速度ａ_ｙによって車両にロール角φが生じるとして、２輪モデルを拡張する。ｈ_ｓは車両重心点とロール軸間の距離、Ｋ_φはロール剛性、Ｃ_φはロール減衰係数、Ｉ_φはロール慣性モーメントとすれば、式（４）のロール角φが生じる。ｓはラプラス演算子である。ばね下質量は車両質量に対して十分に小さいとすることで、車両のばね上質量は車両質量ｍに等しいとしている。

式（４）は、サスペンションの減衰特性および車両のロール慣性モーメントにより横加速度ａ_ｙ（ロールモーメントｍｈ_ｓａ_ｙ）に対してロール角φが遅れて生じることを示している。
上記について、具体例として高速走行時に進行中の車線から他の車線へ移る車線変更を１回行うシングルレーンチェンジを行った場合の各値の変化を図５に示す。図５のグラフは、本発明の車両運動制御装置を動作させていない（車両に制御によるロールモーメントを発生させていない）場合の各値の変化を示したものである。
高速走行では、操舵に対してヨーレートｒが生じるが、横加速度ａ_ｙは横滑り角速度β「・」の影響でヨーレートｒよりも遅れて生じ、さらに遅れてロール角φが生じる。このヨー運動に対するロール運動の遅れは、車速が高くなるほど大きくなる。

図６に示すように、本発明の実施形態に係る車両運動制御装置１７（図２）では、車両に備えたアクチュエータで式（５）に示すロールモーメント指令値Ｍ_φを発生させることで、横滑り角速度β「・」によって生じるロールモーメントを打ち消し、ヨー運動とロール運動を連動させる。図６に示す「ヨーレート」は「ヨー運動」と同義であり、同図６に示す「ロール角」は「ロール運動」と同義である。

図２に示す車両運動制御装置１７は、横滑り角速度推定器２１で横滑り角速度推定値を推定し、式（６）に従いロールモーメント演算器２２でロールモーメント指令値を計算する。
式（６）において、２次遅れまで補償しているが遅れの補償は１次のみとしてもよい。位相遅れ補償の対象を１次遅れのみとすることで高次の微分計算を無くすことができるため、計算負荷を低減し、ヨーレートの信号に含まれるノイズの影響を抑制することができる。式（６）において、ロール剛性Ｋ_φは、線形コイルスプリングを搭載した車両では線形特性となるため、固定値を適用することができる。またロール慣性モーメントＩ_φも車両のバネ上質量等で定まるため、固定値を適用することができる。

一方でロール減衰係数Ｃ_φは、サスペンションのダンパが発生する減衰力がダンパーストローク速度に対して非線形特性を有しているため、ダンパーストローク速度に応じて値が変化することが好ましい。そのため、ストロークセンサ等で検出したダンパのストローク速度に応じて、ロール減衰係数Ｃ_φを設定する。

式（４）の右辺の分子は横加速度によって車体に作用するロールモーメントを表しており、式（７）に示すように、本発明の実施形態では式（５）のロールモーメントをアクチュエータで車体に発生させることで横滑り角速度β「・」によって生じるロールモーメントを打ち消し、ヨーレートによって生じるロールモーメントのみを車体に作用させることができる。

また、一般的に旋回中の車両に生じるピッチ運動はロール運動に対して微小であり、旋回中のロール運動のみがサスペンションストロークに影響を及ぼすと考えられるので、ダンパのストローク速度は、図７に示すように、ヨー角加速度に比例する。よって、式（６）を式（９）に示すように、ロール減衰係数Ｃ_φはヨー角加速度ｒ「・」に応じて変化するゲインα_φに置き換えられる。

ゲインα_φは、図３に示すロールモーメント演算器２２のロール係数設定部２２ａで計算され、ロール運動の減衰特性を表す。このため、ロール係数設定部２２ａは、図８に示すように、ヨーレートの微分値であるヨー角加速度の絶対値が閾値以下の０ｄｅｇ／ｓ^２付近になったときにゲインα_φを一定値とし、前記ヨー角加速度の絶対値が大きくなる程、ゲインα_φを小さくする。図３のロール係数設定部２２ａでは、ヨーレートを入力として、前記特性を満たすゲインα_φが出力されるマップまたは多項式を用いる。

ロール係数設定部２２ａは、ダンパーストローク速度推定部２２ａａと、ロール減衰係数演算部２２ａｂとを有する。ダンパーストローク速度推定部２２ａａは、ヨーレートの微分値であるヨー角加速度から、サスペンションにおけるダンパのストローク速度を推定する。ロール減衰係数演算部２２ａｂは、推定された推定ストローク速度（ダンパーストローク速度推定値）に対するダンパの減衰力（減衰特性）を用いてロール減衰係数である前記ゲインα_φを演算する。

その場合、ダンパのストローク速度（ダンパーストローク速度）Ｖ_ｓｔは、図７から分かるように、ロール運動であるロール角φがヨー運動であるヨーレートｒに連動すると、ヨー角加速度ｒ「・」に比例すると考えられる。そのため、ダンパの推定ストローク速度Ｖ_φｓｔは比例ゲインＫ_φｓｔとすると、前輪推定ストローク速度Ｖ_{φｓｔ_ｆ}が式（１０）、後輪推定ストローク速度Ｖ_{φｓｔ_ｒ}が式（１１）となり、ヨー角加速度ｒ「・」に応じた関数で求めることができる。

このとき、比例ゲインＫ_φｓｔはサスペンション構造を考慮して設定されることが好ましく、Ｋ_{φｓｔ_ｆ}は前輪の比例ゲイン、Ｋ_{φｓｔ_ｒ}は後輪の比例ゲインとし、前後輪のロール剛性配分比およびサスペンション構造を考慮した値とする。ヨー角加速度ｒ「・」はヨーレートの微分値とする。

図３に示すダンパーストローク速度推定部２２ａａは、ヨーレートの微分値であるヨー角加速度からロール角速度を推定し、このロール角速度を用いてダンパのストローク速度を推定してもよい。図７に示すように、ヨー角加速度ｒ「・」とダンパーストローク速度Ｖ_ｓｔが比例関係になることから、推定ストローク速度Ｖ_φｓｔは、式（８）の旋回中の車両に発生するロール角φの微分値であるロール角速度φ「・」から求め得る。

その場合、車体がロールし、ロール角φ傾いたときのサスペンショントレッド位置でのボディ上下変位量を推定ストローク速度Ｖ_φｓｔとすると、前輪推定ストローク速度Ｖ_{φｓｔ_ｆ}が式（１２）、後輪推定ストローク速度Ｖ_{φｓｔ_ｒ}が式（１３）となる。このとき、ロール角速度に対する上下のダンパーストローク速度に換算するための係数をロール剛性比およびサスペンション構造に合わせて設定する。

Ｋ_{φ_ｆ}は前輪のロール剛性配分比、ｄｓ_ｆは前輪のサスペンショントレッド、ｄｓ_ｒは後輪のサスペンショントレッドとする。
これにより、上記ロール角速度φ「・」またはヨー角加速度ｒ「・」を用いた推定ストローク速度Ｖ_φｓｔを使うことでダンパの減衰力を推定し、ロール減衰係数が設定できる。

推定ストローク速度Ｖ_φｓｔに対して、車両に搭載されたダンパが発生する減衰力Ｆ_{ｄａｍｐｉｎｇ}、減衰係数Ｃ_{ｄａｍｐｉｎｇ}は図９Ａ，図９Ｂに示すようになる。よって、前輪軸上での推定ロール減衰係数Ｃ_{φｅｓｔ_ｆ}を式（１４）、後輪軸上での推定ロール減衰係数Ｃ_{φｅｓｔ_ｒ}を式（１５）とすると、推定ロール減衰係数Ｃ_φｅｓｔは式（１６）になる。図３に示すロール減衰係数演算部２２ａｂは、前輪軸のロール減衰係数Ｃ_{φｅｓｔ_ｆ}と、後輪軸のロール減衰係数Ｃ_{φｅｓｔ_ｒ}とを足し合わせてゲインα_φを求める。よって、推定ロール減衰係数Ｃ_φｅｓｔをゲインα_φとして設定することができる。

次にピッチ制御について説明する。
＜ピッチモーメント演算器２３が出力するピッチモーメント指令値について＞
ロール制御と同様に、車両の回転運動であるヨー運動に対してピッチ運動を連動させる。図４に示すように、ピッチモーメント演算器２３は、ピッチ係数設定部２３ａと、ピッチモーメント演算部２３ｂとを備えている。ピッチ係数設定部２３ａは、車両のサスペンションの減衰特性によるピッチ運動の遅れを補償するゲインα_θを決定する。ピッチモーメント演算部２３ｂは、ピッチ係数設定部２３ａが出力したピッチ減衰係数であるゲインα_θを用い、車速と、実ヨーレートに基づいて、ピッチモーメント指令値を演算しアクチュエータ制御手段２４（図２）に出力する。

図１０に示すように、本発明の実施形態に係る車両運動制御装置１７（図２）では、車両に備えたアクチュエータでピッチモーメントを発生させる。発生させるピッチモーメントＭ_θは式（１７）で表される。

式（１７）において、ｋは制御ゲイン、ｈは車両重心高さ、Ｋ_θはピッチ剛性、Ｃ_θはピッチ減衰係数、Ｉ_θはピッチ慣性モーメント、ｓはラプラス演算子である。アクチュエータで発生させるピッチモーメントは、車速Ｖを正とすれば、ヨーレートｒにより生じる横加速度Ｖｒの大きさに比例し車両の重心点に作用するピッチモーメントであり、サスペンションの減衰特性等の遅れが補償されている。

式（１７）は２次遅れまで補償しているが１次遅れのみ補償してもよい。位相遅れ補償の対象を１次遅れのみとすることで高次の微分計算を無くすことができるため、計算負荷を低減し得る。式（１７）において、ピッチ剛性Ｋ_θは、線形コイルスプリングを搭載した車両では線形特性となるため、固定値を適用することができる。またピッチ慣性モーメントＩ_θも車両のバネ上質量等で定まるため、固定値を適用することができる。

一方でピッチ減衰係数Ｃ_θは、サスペンションのダンパが発生する減衰力がダンパーストローク速度に対して非線形特性を有しているため、ダンパーストローク速度に応じて値が変化することが好ましい。制御ゲインｋの大きさは、シミュレーションまたは実験により定まる値であり、１より小さい値（例えば０．１以下）に設定する。また制御ゲインｋの正負によりピッチモーメントの向きが変わる。制御ゲインｋが正の場合は、車両を前傾にするピッチモーメントであり、制御ゲインｋが負の場合は、車両を後傾にするピッチモーメントになる。

旋回中の車両に生じるピッチ運動はロール運動に対して微小なため、ピッチモーメントを車両に発生させた場合も、ロール制御と同様に、図１１に示すダンパーストローク速度は、ヨー角加速度ｒ「・」（図７参照）と比例関係になり、サスペンションの減衰特性等の遅れは式（１８）として、ピッチ減衰係数Ｃ_θをヨー角加速度で変化するゲインα_θと置き換えられる。

ゲインα_θは、ピッチ運動の減衰特性を表すことから、図４のピッチ係数設定部２３ａは、図１２に示すように、ヨーレートの微分値であるヨー角加速度の絶対値が閾値以下の０ｄｅｇ／ｓ^２付近では一定値とし、前記ヨー角加速度の絶対値が大きくなる程、ゲインα_θを小さくする。このとき、図４のピッチ係数設定部２３ａでは、ヨーレートを入力として前記特性を満たすゲインα_θが出力されるマップまたは多項式を用いる。

ピッチ係数設定部２３ａは、ダンパーストローク速度推定部２３ａａと、ピッチ減衰係数演算部２３ａｂとを有する。ダンパーストローク速度推定部２３ａａは、ヨーレートの微分値であるヨー角加速度から、サスペンションにおけるダンパのストローク速度を推定する。ピッチ減衰係数演算部２３ａｂは、推定された推定ストローク速度（ダンパーストローク速度推定値）に対するダンパの減衰力（減衰特性）を用いてピッチ減衰係数である前記ゲインα_θを演算する。

ピッチ制御においても、サスペンションストロークがロール運動に依存するため、式（１０）、式（１１）または式（１２）、式（１３）を用いて推定ストローク速度Ｖ_φｓｔを用いることができる。
推定ストローク速度Ｖ_φｓｔに対して、車両に搭載されたダンパが発生する減衰力Ｆ_{ｄａｍｐｉｎｇ}、減衰係数Ｃ_{ｄａｍｐｉｎｇ}は図９Ａ，図９Ｂに示すようになる。よって、前輪軸上での推定ピッチ減衰係数Ｃ_{θｅｓｔ_ｆ}を式（１９）、後輪軸上での推定ピッチ減衰係数Ｃ_{θｅｓｔ_ｒ}を式（２０）とすると、推定ピッチ減衰係数Ｃ_θｅｓｔは式（２１）になる。図４に示すピッチ減衰係数演算部２３ａｂは、前輪軸の推定ピッチ減衰係数Ｃ_{θｅｓｔ_ｆ}と、後輪軸の推定ピッチ減衰係数Ｃ_{θｅｓｔ_ｒ}とを足し合わせてゲインα_θを求める。よって、推定ピッチ減衰係数Ｃ_θｅｓｔをゲインα_θとして設定することができる。

図４に示すダンパーストローク速度推定部２３ａａは、ロール係数設定部２２ａにおけるダンパーストローク速度推定部２２ａａ（図３）と同様に、ヨーレートの微分値であるヨー角加速度からロール角速度を推定し、このロール角速度を用いてダンパのストローク速度を推定してもよい。

＜ロールモーメントおよびピッチモーメントを発生させる方法について＞
この例では、図１に示す車両に備えたインホイールモータ３で発生させる前後力によりサスペンションに上下力を発生させることで、上記のロールモーメントＭ_φとピッチモーメントＭ_θを発生させる。
図１３Ａ～図１３Ｃに示すように、アクチュエータによりサスペンションに発生させる上下力をＦＳ_ｉとする。上下力ＦＳ_ｉは車両のばね上を支持するばねおよびダンパによって作用する。これらばねおよびダンパは、各サスペンション装置４の構成部材である。上下力ＦＳ_ｉにおける添え字ｉは四輪車のサスペンション位置を示しており、添え字ｉ＝１が左前輪、ｉ＝２が右前輪、ｉ＝３が左後輪、ｉ＝４が右後輪である。後述する前後力における添え字ｉについても同様である。

説明を簡単にするため、各サスペンション装置４におけるばねとダンパは同一軸上に配置されていると仮定する。図１３Ａに示すように、前輪２_ｆのサスペンション装置４におけるばねとダンパの支持点の左右間距離をｄｓ_ｆ、図１３Ｂに示すように、後輪２_ｒのサスペンション装置４におけるばねとダンパの支持点の左右間距離をｄｓ_ｒとする。また図１４に示すように、前輪２_ｆにおけるばねとダンパの支持点の位置と車両重心点間の前後方向の距離をｌｓ_ｆ、後輪２_ｒにおけるばねとダンパの支持点の位置と車両重心点間の前後方向の距離をｌｓ_ｒとする。
上下力ＦＳ_ｉで発生するロールモーメントＭ_φとピッチモーメントＭ_θは以下になる。

図１４のように、サスペンションにアンチダイブ角θ_ｆとアンチスクワット角θ_ｒを設け、インホイールモータ３（図１）によりタイヤに制駆動力（前後力）を与えることで、それぞれの角度に応じた上下力であるアンチダイブ力またはアンチスクワット力が発生する。これらを利用すれば、新たな装置を追加することなく各モーメントを発生できる。特にブレーキおよびインホイールモータは前後力がタイヤ接地点で作用することから、アンチダイブ角およびアンチスクワット角が大きくなるため、同じ制駆動力で大きな上下力が発生できる。エンジン車またはオンボードタイプのモータ駆動車のように、車軸を介して制駆動力を伝える場合は、アンチダイブ角およびアンチスクワット角が小さくなるが、同様に上下力が発生可能である。
サスペンションを介すことで前後力ＦＸ_ｉにより発生する上下力ＦＳ_ｉは以下になる。

図１５のようにタイヤの前後力を用いる場合、車両１の平面運動への影響を考慮する必要がある。運転者に制御による違和感を与えないためには、制御による前後加速度およびヨーレートの変化を発生させない方がよい。そのため、以下の条件を追加する。

＜作用効果＞
以上説明した図２の車両運動制御装置１７によれば、ロールモーメント演算器２２は、アクチュエータを制御するためのロールモーメント指令値を車両１の横滑り角速度と車速に基づいて演算するため、旋回時の車両１において、横滑り角速度によって生じるロールモーメントを打ち消すことができる。これにより車両１のヨー運動とロール運動を連動させることができる。さらに図３に示すロール係数設定部２２ａは、サスペンションの減衰特性によるロール運動の遅れを補償するゲインα_φを決定する。これにより、図１に示す旋回時の車両１において、アクチュエータがロールモーメントを発生させてから車両１の車体１Ａにロール角加速度が生じるまでの位相遅れ、つまりヨー運動に対するロール運動の位相遅れを減少させることができる。

図２のピッチモーメント演算器２３は、アクチュエータを制御するためのピッチモーメント指令値を図１に示す車両１のヨーレートと車速に基づいて演算するため、旋回時の車両１において、車両１のヨー運動とピッチ運動を連動させることができる。さらに図４のピッチ係数設定部２３ａは、サスペンションの減衰特性によるピッチ運動の遅れを補償するゲインα_θを決定することで、ヨー運動に対するピッチ運動の位相遅れを減少させることができる。
したがって、旋回時の車両において、運転者は車両の動きに一体感を得ることができる。

＜他の実施形態について＞
以下の説明においては、各実施形態で先行して説明している事項に対応している部分には同一の参照符号を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、特に記載のない限り先行して説明している形態と同様とする。同一の構成から同一の作用効果を奏する。各実施形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施形態同士を部分的に組合せることも可能である。

［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態を図１６ないし図１８と共に説明する。
前記ダンパーストローク速度推定部において、ヨー角速度からダンパのストローク速度を推定する場合、車速と操舵角から推定したヨーレート（ヨーレート推定値）から推定することができる。ヨーレート推定値を用いてダンパーストローク速度を推定した場合、ノイズ、外乱による影響を受けにくくなり推定精度が向上する。

図１６にヨーレート推定値を使用した場合の車両運動制御装置１７Ａのブロック図を示す。この車両運動制御装置１７Ａはヨーレート推定器２５を備える。ヨーレート推定器２５は、車速、操舵角情報が入力され、線形または非線形タイヤモデルを用いた車両モデルにより推定したヨーレート推定値を出力する。図１７に示すように、ダンパーストローク速度推定部２２ａａは、前記ヨーレート推定値を用いて式（１０）、式（１１）または式（１２）、式（１３）でダンパーストローク速度を推定し、ダンパーストローク速度推定値を出力する。

ロール減衰係数演算部２２ａｂは、前記ダンパーストローク速度推定値を用いて、式（１４）、式（１５）および式（１６）でロール減衰係数Ｃ_φｅｓｔを計算し、ロールモーメント演算部２２ｂへ出力する。ロールモーメント演算部２２ｂは、横滑り角速度推定値、車速およびヨーレート推定値を用いて式（９）でロールモーメントＭ_φを計算し、ロールモーメント指令値Ｍ_φとして図１６に示すアクチュエータ制御手段２４に出力する。

図１８に示すピッチモーメント演算器２３のダンパーストローク速度推定部２３ａａは、前記ヨーレート推定値を用いて式（１０）、式（１１）または式（１２）、式（１３）でダンパーストローク速度を推定し、ダンパーストローク速度推定値を出力する。ピッチ減衰係数演算部２３ａｂは、前記ダンパーストローク速度推定値を用いて、式（１９）、式（２０）および式（２１）でピッチ減衰係数Ｃ_θｅｓｔを計算し、ピッチモーメント演算部２３ｂへ出力する。ピッチモーメント演算部２３ｂは、車速とヨーレート推定値を用いて式（１８）でピッチモーメントＭ_θを計算し、ピッチモーメント指令値Ｍ_θとしてアクチュエータ制御手段２４（図１６）に出力する。
ロール減衰係数、ピッチ減衰係数の演算において、実ヨーレート、ヨーレート推定値のどちらを使用してもよい。

＜サスペンションの減衰力が変更可能な場合について＞
近年、セミアクティブサスペンション等のサスペンションの減衰力が任意に調整可能な手段を搭載した車両が増加している。このようなサスペンションは車両の走行状態、または運転者によって任意の減衰特性に変更できることを特徴としている。上記のような減衰力を調整可能なサスペンションを搭載した車両にも本発明の車両運動制御装置を適用することができる。

その場合、ダンパの前記推定ストローク速度Ｖ_φｓｔに対して、車両に搭載されたダンパが発生する減衰力Ｆ_{ｄａｍｐｉｎｇ}、減衰係数Ｃ_{ｄａｍｐｉｎｇ}は図１９Ａ，図１９Ｂまたは図２０Ａ，図２０Ｂに示すようになり、減衰係数がＶＣＵまたは運転者によって変更されたときに減衰係数Ｃ_{ｄａｍｐｉｎｇ}が適切な値に変更される必要がある。

図１９Ａ，図１９Ｂは複数段階に減衰力を分けて調整可能な機構を有するサスペンションの減衰力Ｆ_{ｄａｍｐｉｎｇ}、減衰係数Ｃ_{ｄａｍｐｉｎｇ}の例で、アダプティブに減衰力が調整できることを特徴とし、アダプティブサスペンションと呼ばれている。このサスペンションはダンパのオリフィスを切り替えてオリフィス面積を変化させることで減衰力を制御している。一般的には、任意の減衰特性をＥＣＵまたは運転者が選択することができる。

この場合、各調整段数の減衰特性をＥＣＵ内で記憶し、ＥＣＵまたは運転者が選択した減衰特性に応じて、減衰係数の計算を切り替える。図２０Ａ，図２０Ｂは、セミアクティブサスペンションの減衰力Ｆ_{ｄａｍｐｉｎｇ}、減衰係数Ｃ_{ｄａｍｐｉｎｇ}を示す。図２０Ａ，図２０Ｂに示すように、斜線で表すある一定範囲内で減衰特性を変化させることができるこのサスペンションは、減衰特性をＥＣＵが演算する目標減衰力になるようにフィードバック制御し、減衰力を発生させている。

そうすると、ＥＣＵが演算した目標減衰力Ｆ_{ｄａｍｐｉｎｇ_t}は実際にダンパが発生する減衰力Ｆ_{ｄａｍｐｉｎｇ}になるため、式（２２）の関係を得る。
Ｆ_{ｄａｍｐｉｎｇ}＝Ｆ_{ｄａｍｐｉｎｇ_t} (22)
よって、減衰係数Ｃ_{ｄａｍｐｉｎｇ}は式（２３）で表される。
Ｃ_{ｄａｍｐｉｎｇ}＝Ｆ_{ｄａｍｐｉｎｇ_t}／Ｖ_φｓｔ (23)

図２１にアダプティブサスペンションを搭載した車両１の例を示す。同図２１に示す車両は、図１の車両に加えてダンパの減衰力が図１９Ａのように多段階に調整可能なアダプティブサスペンション２６を備えている。図２１の車両１には、アダプティブサスペンション２６の減衰力調整を制御するサスペンション制御装置２７を備える。このサスペンション制御装置２７は、ＥＣＵ９が車両状態量から設定したダンパー減衰段数設定値、または運転者が任意に設定したダンパー減衰段数設定値がＥＣＵ９から入力され、アダプティブサスペンション２６にダンパー減衰段数設定値に基づいて減衰力調整指令値が入力される。

図２２にアダプティブサスペンション２６（図２１）を搭載した車両１の車両運動制御装置１７Ｂのブロック図を示す。この図２２に示す車両運動制御装置１７Ｂは、図２に示す車両運動制御装置１７に加えて、ＥＣＵ９からダンパー減衰段数設定値がロールモーメント演算器２２、ピッチモーメント演算器２３に入力される。図２３に示すように、前記ロールモーメント演算器２２のダンパーストローク速度推定部２２ａａは、ヨーレートを用いて式（１０）、式（１１）または式（１２）、式（１３）でダンパーストローク速度を推定し、ダンパーストローク速度推定値を出力する。

ロール減衰係数演算部２２ａｂは、ダンパー減衰段数設定値を基に現在使用している減衰特性からダンパーストローク速度推定値を用いて、式（１４）、式（１５）および式（１６）でロール減衰係数Ｃ_φｅｓｔを計算し、ロールモーメント演算部２２ｂへ出力する。ロールモーメント演算部２２ｂは、横滑り角速度推定値、車速およびヨーレート推定値を用いて式（９）でロールモーメントＭ_φを計算し、ロールモーメント指令値Ｍ_φとして図２２に示すアクチュエータ制御手段２４に出力する。

図２４に示すように、前記ピッチモーメント演算器２３のダンパーストローク速度推定部２３ａａは、実ヨーレートを用いて式（１０）、式（１１）または式（１２）、式（１３）でダンパーストローク速度を推定し、ダンパーストローク速度推定値を出力する。ピッチ減衰係数演算部２３ａｂは、ダンパー減衰段数設定値を基に現在使用している減衰特性からダンパーストローク速度推定値を用いて、式（１９）、式（２０）および式（２１）でピッチ減衰係数Ｃ_θｅｓｔを計算し、ピッチモーメント演算部２３ｂへ出力する。ピッチモーメント演算部２３ｂは、車速と実ヨーレートを用いて式（１８）でピッチモーメントＭ_θを計算し、ピッチモーメント指令値Ｍ_θとして図２２に示すアクチュエータ制御手段２４に出力する。

図２５にセミアクティブサスペンション２８を搭載した車両１の例を示す。同図２５に示す車両は、図１の車両に加えてセミアクティブサスペンション２８を備えている。図２５の車両１には、セミアクティブサスペンション２８の減衰力を制御するサスペンション制御装置２７Ａを備える。このサスペンション制御装置２７Ａは、ＥＣＵ９が車両状態量から設定したダンパー目標減衰力がＥＣＵ９から入力され、セミアクティブサスペンション２８が発生する減衰力がダンパー目標減衰力に追従するようにフィードバック制御され、減衰力指令値がセミアクティブサスペンション２８に入力される。

図２６にセミアクティブサスペンション２８（図２５）を搭載した車両の車両運動制御装置１７Ｃのブロック図を示す。この図２６に示す車両運動制御装置１７Ｃは、図２に示す車両運動制御装置１７に加えて、ＥＣＵ９からダンパー目標減衰力がロールモーメント演算器２２、ピッチモーメント演算器２３に入力される。図２７に示すように、前記ロールモーメント演算器２２のダンパーストローク速度推定部２２ａａは、実ヨーレートを用いて式（１０）、式（１１）または式（１２）、式（１３）でダンパーストローク速度を推定し、ダンパーストローク速度推定値を出力する。

ロール減衰係数演算部２２ａｂは、ダンパー目標減衰力を基に現在使用している減衰特性からダンパーストローク速度推定値を用いて、式（１４）、式（１５）および式（１６）でロール減衰係数Ｃ_φｅｓｔを計算し、ロールモーメント演算部２２ｂへ出力する。ロールモーメント演算部２２ｂは、横滑り角速度推定値、車速および実ヨーレートを用いて式（９）でロールモーメントＭ_φを計算し、ロールモーメント指令値Ｍ_φとして図２６に示すアクチュエータ制御手段２４に出力する。

図２８に示すように、前記ピッチモーメント演算器２３のダンパーストローク速度推定部２３ａａは、実ヨーレートを用いて式（１０）、式（１１）または式（１２）、式（１３）でダンパーストローク速度を推定し、ダンパーストローク速度推定値を出力する。ピッチ減衰係数演算部２３ａｂは、ダンパー目標減衰力を基に現在使用している減衰特性からダンパーストローク速度推定値を用いて、式（１９）、式（２０）および式（２１）でピッチ減衰係数Ｃ_θｅｓｔを計算し、ピッチモーメント演算部２３ｂへ出力する。ピッチモーメント演算部２３ｂは、車速と実ヨーレートを用いて式（１８）でピッチモーメントＭ_θを計算し、ピッチモーメント指令値Ｍ_θとして図２６に示すアクチュエータ制御手段２４に出力する。

ロールモーメントとピッチモーメントの発生には、インホイールモータの制動力の代わりに、摩擦ブレーキの制動力を使用することができる。また、アンチダイブ角θ_ｆおよびアンチスクワット角θ_ｒは小さくなるが、エンジンまたはオンボードタイプの電気モータの制駆動力を使用することができる。また、それらを組合せてもよい。

図２９に、アクチュエータとしてインホイールモータの代わりにアクティブサスペンション２９を搭載した車両１の例を示す。アクティブサスペンション２９の場合、ロールモーメントＭ_φとピッチモーメントＭ_θを発生させる上下力ＦＳ_ｉを直接発生させることができる。例えばヒーブを発生させないよう前輪と後輪それぞれの上下力の総和をゼロとし、対角に位置する左前輪と右後輪の上下力が等しく符号が逆であるとすれば、ロールモーメントＭ_φとピッチモーメントＭ_θを発生させる上下力ＦＳ_ｉは以下で計算できる。

各実施形態では、運転者によるアクセルペダル、ブレーキペダルの操作に応じたアクセル指令値およびブレーキ指令値を車両運動制御装置に入力しているが、例えば自動運転車両のように車両の状態および各種センサ等の情報から、運転者の操作に依ることなく自動的にアクセル指令値およびブレーキ指令値を計算することも可能である。

以上、実施形態に基づいて本発明を実施するための形態を説明したが、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１…車両、３…インホイールモータ（アクチュエータ）、４…サスペンション装置（サスペンション）、１７，１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ…車両運動制御装置、２０…車両運動制御システム、２２…ロールモーメント演算器、２２ａ…ロール係数設定部、２２ａａ…ダンパーストローク速度推定部、２２ａｂ…ロール減衰係数演算部、２３…ピッチモーメント演算器、２３ａａ…ダンパーストローク速度推定部、２３ａｂ…ピッチ減衰係数演算部、２４…アクチュエータ制御手段、２９…アクティブサスペンション（アクチュエータ）

Claims (15)

1. ロールモーメントを発生させるアクチュエータを有する車両に搭載される車両運動制御装置であって、
   前記アクチュエータを制御するためのロールモーメント指令値を、少なくとも前記車両の横滑り角速度と車速に基づいて演算するロールモーメント演算器と、
   このロールモーメント演算器で演算されたロールモーメント指令値によって前記アクチュエータを制御するアクチュエータ制御手段と、を備え、
   前記ロールモーメント演算器は、前記車両のサスペンションの減衰特性によるロール運動の遅れを補償するゲインα_φを決定するロール係数設定部を有する車両運動制御装置。
2. 請求項１に記載の車両運動制御装置において、前記ロール係数設定部は、ヨーレートの微分値であるヨー角加速度の絶対値が大きくなる程、前記ゲインα_φを小さくする車両運動制御装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の車両運動制御装置において、前記ロール係数設定部は、ヨーレートの微分値であるヨー角加速度の絶対値が閾値以下になったときに、前記ゲインα_φを一定値とする車両運動制御装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の車両運動制御装置において、
   前記ロール係数設定部は、
   ヨーレートの微分値であるヨー角加速度から、前記サスペンションにおけるダンパのストローク速度を推定するダンパーストローク速度推定部と、
   このダンパーストローク速度推定部で推定された推定ストローク速度に対する前記ダンパの減衰特性を用いてロール減衰係数である前記ゲインα_φを演算するロール減衰係数演算部と、を有する車両運動制御装置。
5. 請求項４に記載の車両運動制御装置において、前記ダンパーストローク速度推定部は、ヨーレートの微分値であるヨー角加速度からロール角速度を推定し、このロール角速度を用いて前記ダンパのストローク速度を推定する車両運動制御装置。
6. 請求項４または請求項５に記載の車両運動制御装置において、前記ロール減衰係数演算部は、前輪軸のロール減衰係数と、後輪軸のロール減衰係数とを足し合わせて前記ゲインα_φを求める車両運動制御装置。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の車両運動制御装置において、前記アクチュエータはピッチモーメントを発生させる機能を有し、
   前記アクチュエータを制御するためのピッチモーメント指令値を、少なくとも前記車両のヨーレートと車速に基づいて演算するピッチモーメント演算器を備え、このピッチモーメント演算器は、前記車両のサスペンションの減衰特性によるピッチ運動の遅れを補償するゲインα_θを決定するピッチ係数設定部を有し、
   前記アクチュエータ制御手段は、前記ロールモーメント演算器で演算されたロールモーメント指令値および前記ピッチモーメント演算器で演算されたピッチモーメント指令値によって前記アクチュエータを制御する車両運動制御装置。
8. ロールモーメントおよびピッチモーメントを発生させるアクチュエータを有する車両に搭載される車両運動制御装置であって、
   前記アクチュエータを制御するためのロールモーメント指令値を、少なくとも前記車両の横滑り角速度と車速に基づいて演算するロールモーメント演算器と、
   前記アクチュエータを制御するためのピッチモーメント指令値を、少なくとも前記車両のヨーレートと車速に基づいて演算するピッチモーメント演算器と、
   前記ロールモーメント演算器および前記ピッチモーメント演算器で演算されたロールモーメント指令値およびピッチモーメント指令値によって前記アクチュエータを制御するアクチュエータ制御手段と、を備え、
   前記ピッチモーメント演算器は、前記車両のサスペンションの減衰特性によるピッチ運動の遅れを補償するゲインα_θを決定するピッチ係数設定部を有する車両運動制御装置。
9. 請求項８に記載の車両運動制御装置において、前記ピッチ係数設定部は、ヨーレートの微分値であるヨー角加速度の絶対値が大きくなる程、前記ゲインα_θを小さくする車両運動制御装置。
10. 請求項８または請求項９に記載の車両運動制御装置において、前記ピッチ係数設定部は、ヨーレートの微分値であるヨー角加速度の絶対値が閾値以下になったときに、前記ゲインα_θを一定値とする車両運動制御装置。
11. 請求項８ないし請求項１０のいずれか１項に記載の車両運動制御装置において、
    前記ピッチ係数設定部は、
    ヨーレートの微分値であるヨー角加速度から、前記サスペンションにおけるダンパのストローク速度を推定するダンパーストローク速度推定部と、
    このダンパーストローク速度推定部で推定された推定ストローク速度に対する前記ダンパの減衰特性を用いてピッチ減衰係数である前記ゲインα_θを演算するピッチ減衰係数演算部と、を有する車両運動制御装置。
12. 請求項１１に記載の車両運動制御装置において、ダンパーストローク速度推定部は、ヨーレートの微分値であるヨー角加速度からロール角速度を推定し、このロール角速度を用いて前記ダンパのストローク速度を推定する車両運動制御装置。
13. 請求項１１または請求項１２に記載の車両運動制御装置において、前記ピッチ減衰係数演算部は、前輪軸のピッチ減衰係数と、後輪軸のピッチ減衰係数とを足し合わせて前記ゲインα_θを求める車両運動制御装置。
14. 請求項１ないし請求項１３のいずれか１項に記載の車両運動制御装置と前記アクチュエータとを備えた車両運動制御システム。
15. 請求項１ないし請求項１３のいずれか１項に記載の車両運動制御装置を搭載した車両。

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