(57)【要約】【課題】姿勢制御の性能を犠牲にすることなく、姿勢制御のための消費電力をより小さくできる技術を提供する。【解決手段】姿勢制御の自由度の数より大きい数の姿勢制御デバイスが設けられた車両の姿勢を制御する車両姿勢制御装置３０において、目標値演算部４２は、車両の状態に基づいて自由度の数の目標運動状態量を演算する。制御力演算部４４は、姿勢制御デバイスを駆動するための制御力ベクトルの２乗ノルムが最小になり、且つ、目標運動状態量を実現するよう、制御力ベクトルを演算する。【選択図】図２
2018047760.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
姿勢制御の自由度の数より大きい数の姿勢制御デバイスが設けられた車両の姿勢を制御する車両姿勢制御装置であって、
前記車両の状態に基づいて前記自由度の数の目標運動状態量を演算する目標値演算部と、
前記姿勢制御デバイスを駆動するための制御力ベクトルの２乗ノルムが最小になり、且つ、前記目標運動状態量を実現するよう、前記制御力ベクトルを演算する制御力演算部と、
を備えることを特徴とする車両姿勢制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の姿勢を制御する車両姿勢制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、走行用モータの制御、サスペンションジオメトリによる上下分力の制御、アクティブサスペンションの利用などによる電気自動車（ＥＶ車）の姿勢を制御する技術が提案されている。このような技術に関連して、特許文献１には、インホイールモータを備えた車両において、インホイールモータを制御して旋回走行に必要なエネルギーを低減する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−２１２６１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
車両の姿勢制御を行う際に、姿勢制御の性能を犠牲にすることなく、姿勢制御のための消費電力をより小さくすることが望まれている。
【０００５】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、姿勢制御の性能を犠牲にすることなく、姿勢制御のための消費電力をより小さくできる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の車両姿勢制御装置は、姿勢制御の自由度の数より大きい数の姿勢制御デバイスが設けられた車両の姿勢を制御する車両姿勢制御装置であって、前記車両の状態に基づいて前記自由度の数の目標運動状態量を演算する目標値演算部と、前記姿勢制御デバイスを駆動するための制御力ベクトルの２乗ノルムが最小になり、且つ、前記目標運動状態量を実現するよう、前記制御力ベクトルを演算する制御力演算部と、を備える。
【０００７】
この態様によると、姿勢制御デバイスを駆動するための制御力ベクトルの２乗ノルムが最小になるので、姿勢制御に要するエネルギーが最小になる。また、目標運動状態量を実現するので、姿勢制御を適切に行うことができる。従って、姿勢制御の性能を犠牲にすることなく、姿勢制御のための消費電力をより小さくできる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、姿勢制御の性能を犠牲にすることなく、姿勢制御のための消費電力をより小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施形態に係る車両の構成を概略的に示す図である。
【図２】姿勢コントローラのブロック図である。
【図３】図１の車両において右前輪に駆動力が発生し、右後輪に駆動力が発生した際に車体に入力される力、および、車体に入力されるアクティブサス発生力を説明するための図である。
【図４】比較例に係る上下力Ｆｚ、ロールモーメントＭｘ、ピッチモーメントＭｙおよびヨーモーメントＭｚの再現性を示す図である。
【図５】本実施形態に係る上下力Ｆｚ、ロールモーメントＭｘ、ピッチモーメントＭｙおよびヨーモーメントＭｚの再現性を示す図である。
【図６】本実施形態と比較例における平均制御力を示す図である。
【図７】本実施形態と比較例と姿勢制御を行わない場合におけるランダム路走行時のヒーブ速度、ロールレート、ピッチレートおよびヨーレートの時間変化を示す図である。
【図８】姿勢制御デバイスの他の組み合わせの例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、一実施形態に係る車両Ｖｅの構成を概略的に示す図である。車両Ｖｅは、左右前輪１１，１２と、左右後輪１３，１４と、サスペンション機構１５〜１８と、インホイールモータ１９〜２２と、インバータ２３と、蓄電装置２４と、姿勢コントローラ（車両姿勢制御装置）３０と、操作状態検出センサ３１と、運動状態検出センサ３２と、を備える。
【００１１】
左右前輪１１，１２は、それぞれ独立してサスペンション機構１５，１６を介して車両Ｖｅの車体Ｂｏに支持されている。左右後輪１３，１４は、それぞれ独立してサスペンション機構１７，１８を介して車両Ｖｅの車体Ｂｏに支持されている。
【００１２】
サスペンション機構１５〜１８は、車両Ｖｅの上下方向にて上下力を発生する上下力発生手段を有していて、上下力を制御可能なアクティブサスペンションとして構成される。サスペンション機構１５〜１８は、図１に概略的に示すように、サスペンションスプリング１５ａ〜１８ａと、上下力発生手段としてのアクチュエータ１５ｂ〜１８ｂとを備える。アクチュエータ１５ｂ〜１８ｂは、駆動源である電動モータを有し、電動モータが回転することにより伸縮する。サスペンション機構１５〜１８は、アクチュエータ１５ｂ〜１８ｂが伸縮することにより、車体Ｂｏに上下力を入力する。なお、アクチュエータ１５ｂ〜１８ｂは、電気的に作動が制御されて車体Ｂｏに上下力を入力するものに限らず、例えば、油圧により作動して車体Ｂｏに上下力を入力するもの等、いかなるものであってもよい。この上下力を、以下ではアクティブサス発生力と称す。
【００１３】
インホイールモータ１９〜２２は、交流同期モータであり、左右前輪１１，１２と左右後輪１３，１４のそれぞれのホイール内部に組み込まれていて、例えば、図示を省略する減速機等を介して左右前輪１１，１２と左右後輪１３，１４に動力を伝達する。インホイールモータ１９〜２２の回転をそれぞれ独立して制御することにより、左右前輪１１，１２と左右後輪１３，１４に発生させる駆動力をそれぞれ独立して制御することができる。
【００１４】
４つのサスペンション機構１５〜１８と４つのインホイールモータ１９〜２２は、車両Ｖｅの姿勢を制御するための姿勢制御デバイスとして機能する。本実施形態では、後述する姿勢制御の自由度の数（＝５）より大きい数（＝８）の姿勢制御デバイスが設けられている。
【００１５】
インバータ２３は、バッテリやキャパシタ等の蓄電装置２４の直流電力を交流電力に変換し、当該交流電力をインホイールモータ１９〜２２に供給し、インホイールモータ１９〜２２を駆動する。
【００１６】
左右前輪１１，１２と左右後輪１３，１４には、それぞれ、図示を省略したブレーキ機構が設けられている。各ブレーキ機構は、例えば、ディスクブレーキやドラムブレーキ等の公知の制動装置である。
【００１７】
サスペンション機構１５〜１８のアクチュエータ１５ｂ〜１８ｂ、インバータ２３及びブレーキ機構は、姿勢コントローラ３０に接続されている。
【００１８】
姿勢コントローラ３０は、電子制御ユニットとも称され、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータを主要構成部品とするものであり、各種プログラムを実行する。姿勢コントローラ３０には、運転者による車両Ｖｅを走行させるための操作状態を検出する操作状態検出センサ３１と、走行している車両Ｖｅの車体Ｂｏに発生した運動状態を検出する運動状態検出センサ３２とを含む各種センサからの各信号及びインバータ２３からの信号が入力される。
【００１９】
操作状態検出センサ３１は、例えば、図示しない操舵ハンドルに対する運転者の操作量（操舵角）を検出する操舵角センサ、図示しないアクセルペダルに対する運転者による操作量を検出するアクセルセンサ、図示しないブレーキペダルに対する運転者による操作量を検出するブレーキセンサ等を含む。
【００２０】
運動状態検出センサ３２は、例えば、車体Ｂｏの上下方向における上下加速度を検出するバネ上上下加速度センサ、車体Ｂｏの左右方向における横加速度を検出する横加速度センサ、車両Ｖｅの車速を検出する車速センサを含む。また運動状態検出センサ３２は、例えば、車両Ｖｅに発生したピッチレートを検出するピッチレートセンサ、車両Ｖｅに発生したロールレートを検出するロールレートセンサ、車両Ｖｅに発生したヨーレートを検出するヨーレートセンサ等を含む。
【００２１】
このように、姿勢コントローラ３０に対して操作状態検出センサ３１と運動状態検出センサ３２から各信号が入力されることにより、姿勢コントローラ３０は車両Ｖｅの走行状態及び車体Ｂｏの挙動を把握して制御することができる。
【００２２】
姿勢コントローラ３０は、アクチュエータ１５ｂ〜１８ｂが発生するアクティブサス発生力ＦＡＳ＿ＦＬ，ＦＡＳ＿ＦＲ，ＦＡＳ＿ＲＬ，ＦＡＳ＿ＲＲ、及び、インホイールモータ１９〜２２により左右前輪１１，１２と左右後輪１３，１４に発生する制御駆動力Ｆｄ＿ＦＬ，Ｆｄ＿ＦＲ，Ｆｄ＿ＲＬ，Ｆｄ＿ＲＲを統合して制御する。そして、この統合制御により、姿勢コントローラ３０は、車両Ｖｅを走行させるとともに車体Ｂｏに発生したヒーブ挙動、ロール挙動、ピッチ挙動およびヨー挙動を制御する。
【００２３】
図２は、姿勢コントローラ３０のブロック図である。図２に示すように、姿勢コントローラ３０は、センサ信号処理部４１と、目標値演算部４２と、変換行列演算部４３と、制御力演算部４４と、を有する。
【００２４】
センサ信号処理部４１は、操作状態検出センサ３１と運動状態検出センサ３２から入力されたセンサ信号を処理する。センサ信号処理部４１は、操作状態検出センサ３１から入力されたセンサ信号に基づいて、例えば、操舵ハンドルの操舵角、アクセル操作量、ブレーキ操作量等を取得する。また、センサ信号処理部４１は、運動状態検出センサ３２から入力されたセンサ信号に基づいて、例えば、車体Ｂｏの車速、車体Ｂｏにおけるロールレート、ピッチレート及びヨーレート等を取得する。センサ信号処理部４１は、取得した各種検出値を目標値演算部４２と変換行列演算部４３に出力する。
【００２５】
目標値演算部４２は、センサ信号処理部４１から入力された車両Ｖｅの操作状態および運動状態を表す各種検出値に基づいて、車両Ｖｅを走行させるための制御指令値および車体Ｂｏに発生した挙動を制御するための制御指令値として、姿勢制御の自由度の数の目標運動状態量を演算する。ここでは、姿勢制御の自由度の数は５である。目標運動状態量は、車両Ｖｅに加えたい力およびモーメントを含む。目標運動状態量は、車両Ｖｅを走行させるための目標前後力Ｆｘと、車両Ｖｅの重心の位置における上下振動、即ち車体Ｂｏに発生した上下振動を伴うヒーブ挙動を制御するための目標上下力（目標ヒーブ力）Ｆｚとを含む。また、目標運動状態量は、車両Ｖｅの重心を通る前後方向軸（ロール軸）回りの目標ロールモーメントＭｘ、車両Ｖｅの重心を通る左右方向軸（ピッチ軸）回りの目標ピッチモーメントＭｙ、および、車両Ｖｅの重心を通る鉛直方向軸（ヨー軸）回りの目標ヨーモーメントＭｚを含む。
【００２６】
目標前後力Ｆｘ、目標ロールモーメントＭｘ、目標ピッチモーメントＭｙ、目標ヨーモーメントＭｚおよび目標上下力Ｆｚの演算については、公知の演算手法を採用することができるため、その詳細な説明を省略する。
【００２７】
目標値演算部４２は、演算した目標上下力Ｆｚ、目標ロールモーメントＭｘ、目標ピッチモーメントＭｙ、目標ヨーモーメントＭｚおよび目標前後力Ｆｘを制御力演算部４４に出力する。
【００２８】
以下では、目標上下力Ｆｚ、目標ロールモーメントＭｘ、目標ピッチモーメントＭｙ、目標ヨーモーメントＭｚおよび目標前後力Ｆｘを含むベクトルを目標値ベクトルと称す。また、制御駆動力Ｆｄ＿ＦＬ，Ｆｄ＿ＦＲ，Ｆｄ＿ＲＬ，Ｆｄ＿ＲＲおよびアクティブサス発生力ＦＡＳ＿ＦＬ，ＦＡＳ＿ＦＲ，ＦＡＳ＿ＲＬ，ＦＡＳ＿ＲＲを含むベクトルを、姿勢制御デバイスを駆動するための制御力ベクトル｛Ｆｃ｝と称す。
【００２９】
制御力ベクトル｛Ｆｃ｝を目標値ベクトルに変換するための変換行列［Ａ］を用いて、次の式１が成り立つ。
【数１】
2018047760.tif 000003
【００３０】
変換行列［Ａ］は、姿勢制御デバイスの数および位置などに応じて予め定まり、本実施形態では次の式２で表すことができる。
【数２】
2018047760.tif 000004
【００３１】
ここで、αｆは、フロントサスアンチダイブ（リフト）係数であり、αｆ＝ｔａｎθｆと表せる。αｒは、リアサスアンチダイブ（リフト）係数であり、αｒ＝ｔａｎθｒと表せる。θｆとθｒについては後述する。δは、操舵角である。ｄｆは、車両Ｖｅのフロントトレッド／２であり、ｄｒは、リアトレッド／２である（図１参照）。ｌｆは、車両Ｖｅの重心とフロント車軸との間の距離であり、ｌｒは、車両Ｖｅの重心とリア車軸との間の距離である（図３参照）。
【００３２】
変換行列演算部４３は、式２の変換行列［Ａ］を演算し、演算した変換行列［Ａ］を制御力演算部４４に出力する。
【００３３】
ここで、式１と式２について、図１と図３を用いてより詳しく説明する。
図３は、図１の車両Ｖｅにおいて右前輪１２に制御駆動力Ｆｄ＿ＦＲが発生し、右後輪１４に制御駆動力Ｆｄ＿ＲＲが発生した際に車体Ｂｏに入力される力、および、車体Ｂｏに入力されるアクティブサス発生力ＦＡＳ＿ＦＲ，ＦＡＳ＿ＲＲを説明するための図である。図３では、右前輪１２、右後輪１４および右側のサスペンション機構１６，１８について概略的に示している。
【００３４】
図３に示すような幾何学的な配置を有する車両Ｖｅにおいて、左右前輪１１，１２におけるサスペンション機構１５，１６の瞬間回転中心と左右前輪１１，１２の接地点とを結ぶ線と水平面との間の角度を瞬間回転角θｆとする。また、左右後輪１３，１４におけるサスペンション機構１７，１８の瞬間回転中心Ｃｒと左右後輪１３，１４の接地点とを結ぶ線と水平面との間の角度を瞬間回転角θrとする。
【００３５】
右前輪１２に制御駆動力Ｆｄ＿ＦＲが発生した場合、右前輪１２のサスペンション機構１６においては、サスペンション機構１６の反力として上下方向（鉛直方向）に作用する上下分力（＝Ｆｄ＿ＦＲ×ｔａｎθｆ）を発生させることができる。右後輪１４に制御駆動力Ｆｄ＿ＲＲが発生した場合、右後輪１４のサスペンション機構１８においては、サスペンション機構１８の反力として上下方向（鉛直方向）に作用する上下分力（＝Ｆｄ＿ＲＲ×ｔａｎθｒ）を発生させることができる。
【００３６】
図示は省略するが、左前輪１１に制御駆動力Ｆｄ＿ＦＬが発生した場合、サスペンション機構１５においては、上下分力（＝Ｆｄ＿ＦＬ×ｔａｎθｆ）を発生させることができる。左後輪１３に制御駆動力Ｆｄ＿ＲＬが発生した場合、サスペンション機構１７においては、上下分力（＝Ｆｄ＿ＲＬ×ｔａｎθｒ）を発生させることができる。これらの力は、サスペンションジオメトリによる上下分力とも称される。
【００３７】
また図３に示すように、右側のサスペンション機構１６のアクチュエータ１６ｂは、車両Ｖｅの上下方向（鉛直方向）に作用するアクティブサス発生力ＦＡＳ＿ＦＲを発生させることができる。右側のサスペンション機構１８のアクチュエータ１８ｂは、車両Ｖｅの上下方向（鉛直方向）に作用するアクティブサス発生力ＦＡＳ＿ＲＲを発生させることができる。図示は省略するが、左側のサスペンション機構１５，１７においては、アクチュエータ１５ｂ，１７ｂは、それぞれ車両Ｖｅの上下方向に作用するアクティブサス発生力ＦＡＳ＿ＦＬ、ＦＡＳ＿ＲＬを発生させることができる。
【００３８】
式１と式２に従って決定される制御駆動力Ｆｄ＿ＦＬ，Ｆｄ＿ＦＲ，Ｆｄ＿ＲＬ，Ｆｄ＿ＲＲおよびアクティブサス発生力ＦＡＳ＿ＦＬ，ＦＡＳ＿ＦＲ，ＦＡＳ＿ＲＬ，ＦＡＳ＿ＲＲを発生させることにより、目標上下力Ｆｚ、目標ロールモーメントＭｘ、目標ピッチモーメントＭｙ、目標ヨーモーメントＭｚおよび目標前後力Ｆｘを発生させることができる。これにより、運転者による操作状態に応じて車両Ｖｅを適切に走行させることができるとともに、車体Ｂｏの挙動を制御することができる。
【００３９】
図２に戻り、制御力演算部４４は、制御力ベクトル｛Ｆｃ｝の２乗ノルム||Ｆｃ||２が最小になり、且つ、目標値ベクトルの５つの目標運動状態量を実現するよう、変換行列演算部４３で演算された変換行列［Ａ］を用いて、式１を満たす制御力ベクトル｛Ｆｃ｝を演算する。具体的には制御力演算部４４は、式３に示すように、制御力ベクトル｛Ｆｃ｝を、変換行列［Ａ］の擬似逆行列（一般化逆行列）と、目標値ベクトルとの積として演算する。変換行列［Ａ］の擬似逆行列は、［Ａ］Ｔ(［Ａ］［Ａ］Ｔ）−１と表せる。
【数３】
2018047760.tif 000005
【００４０】
式３で求めた制御力ベクトル｛Ｆｃ｝は、式４に示す制御力ベクトル｛Ｆｃ｝の２乗ノルム||Ｆｃ||２を最小にするので、姿勢制御に要するエネルギーが最小になる。従って、姿勢制御のための消費電力を低減できる。
【数４】
2018047760.tif 000006
【００４１】
制御力演算部４４は、演算された制御駆動力Ｆｄ＿ＦＬ，Ｆｄ＿ＦＲ，Ｆｄ＿ＲＬ，Ｆｄ＿ＲＲに対応して各インホイールモータ１９〜２２が発生すべきモータトルクを演算する。制御力演算部４４は、演算されたモータトルクに対応する駆動信号をインバータ２３に出力する。また、制御力演算部４４は、演算されたアクティブサス発生力ＦＡＳ＿ＦＬ，ＦＡＳ＿ＦＲ，ＦＡＳ＿ＲＬ，ＦＡＳ＿ＲＲに対応する駆動信号をサスペンション機構１５〜１８のアクチュエータ１５ｂ〜１８ｂに出力する。これにより、インホイールモータ１９〜２２とサスペンション機構１５〜１８のアクチュエータ１５ｂ〜１８ｂは統合制御される。
【００４２】
インバータ２３は、インホイールモータ１９〜２２にトルクを発生させる。これにより、左前輪１１が制御駆動力Ｆｄ＿ＦＬを発生することによって、サスペンション機構１５は上下力（＝Ｆｄ＿ＦＬ×ｔａｎθｆ）を車体Ｂｏに入力する。右前輪１２が制御駆動力Ｆｄ＿ＦＲを発生することによって、サスペンション機構１６は上下力（＝Ｆｄ＿ＦＲ×ｔａｎθｆ）を車体Ｂｏに入力する。左後輪１３が制御駆動力Ｆｄ＿ＲＬを発生することによって、サスペンション機構１７は上下力（＝Ｆｄ＿ＲＬ×ｔａｎθr）を車体Ｂｏに入力する。右後輪１４が制御駆動力Ｆｄ＿ＲＲを発生することによって、サスペンション機構１８は上下力（＝Ｆｄ＿ＲＲ×ｔａｎθr）を車体Ｂｏに入力する。
【００４３】
アクチュエータ１５ｂはアクティブサス発生力ＦＡＳ＿ＦＬを発生し、アクチュエータ１６ｂはアクティブサス発生力ＦＡＳ＿ＦＲを発生する。アクチュエータ１７ｂはアクティブサス発生力ＦＡＳ＿ＲＬを発生し、アクチュエータ１８ｂはアクティブサス発生力ＦＡＳ＿ＲＲを発生する。
【００４４】
その結果、運転者による操作状態に応じて車両Ｖｅを適切に走行させることができるとともに、車体Ｂｏにおけるロール挙動、ピッチ挙動、ヒーブ挙動及びヨー挙動を同時に制御することができる。
【００４５】
ここで、比較例について説明する。比較例では、車両に４つのインホイールモータが設けられており、アクティブサスペンションは設けられていない。つまり、姿勢制御デバイスの数（＝４）は、姿勢制御の自由度の数（＝５）より小さい。
【００４６】
この場合、制御力ベクトル｛Ｆｃ｝と目標値ベクトルの関係は、次の式５のようになる。よって、変換行列［Ａ］の擬似逆行列を用いて、制御力ベクトル｛Ｆｃ｝は次の式６で求めることができる。
【数５】
2018047760.tif 000007
【００４７】
しかし、姿勢制御デバイスの数（＝４）が姿勢制御の自由度の数（＝５）より小さいため、求められた制御力ベクトル｛Ｆｃ｝は、誤差最小条件を満たすものではあるが、最小条件を満たすものではない。よって、様々な路面や運転状況において姿勢制御に要するエネルギーが最小となる制御を行うことはできない。
【００４８】
また、アクティブサスペンションを用いず、サスジオメトリによる４つのインホイールモータの駆動力の上下分力のみでは、原理的にヒーブとピッチの非連成化は不可能である。従って、比較例では、４自由度以上の姿勢制御を完全に非連成化して制御することはできない。このことは、図４からも理解できる。
【００４９】
図４は、比較例に係る上下力Ｆｚ、ロールモーメントＭｘ、ピッチモーメントＭｙおよびヨーモーメントＭｚの再現性を示す図である。図４では、次のように得た目標値と再現値との関係を示している。目標値としては、以下の範囲の任意の組み合わせを１０００通り選択している。そして、選択した目標値を実現する制御力ベクトルを式６から求め、得られた制御力ベクトルを式５に代入し、再度、目標値を再現値として求めている。
【００５０】
上下力Ｆｚ          ：−１０００〜１０００［Ｎ］
ロールモーメントＭｘ：−１０００〜１０００［Ｎｍ］
ピッチモーメントＭｙ：−１０００〜１０００［Ｎｍ］
ヨーモーメントＭｚ  ：−１０００〜１０００［Ｎｍ］
前後力Ｆｘ          ：０［Ｎ］（一定値）
前輪操舵角δ        ：−４０〜４０［ｄｅｇ］
【００５１】
図４に示すように、比較例では、上下力ＦｚとピッチモーメントＭｙの目標値と再現値は一致せず、再現性が低い。つまり、上下力ＦｚとピッチモーメントＭｙは連成しており、互いに影響している。
【００５２】
図５は、本実施形態に係る上下力Ｆｚ、ロールモーメントＭｘ、ピッチモーメントＭｙおよびヨーモーメントＭｚの再現性を示す図である。この再現性は、図４の比較例と同一の条件で求めている。本実施形態では、４つのインホイールモータ１９〜２２に加え、４つのアクティブサスペンションであるサスペンション機構１５〜１８を姿勢制御デバイスとして設けているので、完全に非連成な制御が実現できている。そのため、上下力ＦｚとピッチモーメントＭｙは、比較例と異なり再現性がある。また、ロールモーメントＭｘとヨーモーメントＭｚも再現性がある。
【００５３】
図６は、本実施形態と比較例における平均制御力を示す図である。図６に示すように、本実施形態では、比較例と比べ、平均制御力を減少させることができ、従ってエネルギーの消費を減少させることができる。前述のように、本実施形態では制御力ベクトル｛Ｆｃ｝の２乗ノルム||Ｆｃ||２が最小になるためである。
【００５４】
図７は、本実施形態と比較例と姿勢制御を行わない場合におけるランダム路走行時のヒーブ速度、ロールレート、ピッチレートおよびヨーレートの時間変化を示す図である。図７に示すように、本実施形態では、姿勢制御を行わない場合と比較して車両姿勢が制御されており、比較例と比較しても、より大きな姿勢制御効果を得ることができる。
【００５５】
このように本実施形態によれば、姿勢制御デバイスの数が姿勢制御の自由度の数より大きい条件で、変換行列［Ａ］の擬似逆行列を用いて制御力ベクトル｛Ｆｃ｝の２乗ノルム||Ｆｃ||２が最小になる解を演算しているので、姿勢制御に要するエネルギーが最小になる。また、目標運動状態量を実現するので、姿勢制御を適切に行うことができる。従って、姿勢制御の性能を犠牲にすることなく、姿勢制御のための消費電力をより小さくできる。
【００５６】
また、４つのインホイールモータ１９〜２２に加え、４つのアクティブサスペンションであるサスペンション機構１５〜１８を姿勢制御デバイスとして設けているので、車体Ｂｏにおけるロール挙動、ピッチ挙動、ヒーブ挙動及びヨー挙動の４つの挙動を非連成制御することができる。従って、姿勢制御の性能を改善できる。
【００５７】
（姿勢制御デバイスの他の組み合わせ例）
姿勢制御デバイスの数と配置は、以上の例とは異なってもよい。以下に示す構成でも、以上の実施形態と同様の効果が得られる。
【００５８】
図８は、姿勢制御デバイスの他の組み合わせの例を説明する図である。図８では、Ｎｏ．１〜１１の組み合わせの例を示す。
【００５９】
［Ｎｏ．１〜４］
Ｎｏ．１〜４では、車両の駆動力源であるモータの数は２つである。Ｎｏ．１では、２つの前輪のそれぞれがインホイールモータで駆動される。Ｎｏ．２では、２つの後輪のそれぞれがインホイールモータで駆動される。Ｎｏ．３では、２つのシャフトが設けられ、２つの前輪のそれぞれがモータとシャフトにより駆動される。Ｎｏ．４では、２つのシャフトが設けられ、２つの後輪のそれぞれがモータとシャフトにより駆動される。
【００６０】
Ｎｏ．１〜４でも、４つのサスペンション機構がアクティブサスペンションである。従って、姿勢制御デバイスの数は６であり、姿勢制御の自由度の数（＝５）より大きい。
【００６１】
Ｎｏ．１と３の変換行列［Ａ］は、式７で示される。
【数６】
2018047760.tif 000008
【００６２】
Ｎｏ．２と４の変換行列［Ａ］は、式８で示される。
【数７】
2018047760.tif 000009
【００６３】
［Ｎｏ．５〜８］
Ｎｏ．５〜８では、車両の駆動源であるモータの数は３つである。Ｎｏ．５では、２つの前輪のそれぞれがインホイールモータで駆動され、２つの後輪は１つのモータと１つのシャフトにより駆動される。Ｎｏ．６では、２つの後輪のそれぞれがインホイールモータで駆動され、２つの前輪は１つのモータと１つのシャフトにより駆動される。Ｎｏ．７では、２つの前輪のそれぞれがモータとシャフトにより駆動され、２つの後輪は１つのモータと１つのシャフトにより駆動される。Ｎｏ．８では、２つの後輪のそれぞれがモータとシャフトにより駆動され、２つの前輪は１つのモータと１つのシャフトにより駆動される。
【００６４】
Ｎｏ．５〜８でも、４つのサスペンション機構がアクティブサスペンションである。従って、姿勢制御デバイスの数は７であり、姿勢制御の自由度の数（＝５）より大きい。
【００６５】
Ｎｏ．５と７の変換行列［Ａ］は、式９で示される。
【数８】
2018047760.tif 000010
【００６６】
Ｎｏ．６と８の変換行列［Ａ］は、式１０で示される。
【数９】
2018047760.tif 000011
【００６７】
［Ｎｏ．９〜１１］
Ｎｏ．９〜１１では、車両の駆動源であるモータの数は４つである。Ｎｏ．９では、上記実施形態と同様に、４つの前輪と後輪のそれぞれがインホイールモータで駆動される。Ｎｏ．１０では、２つのシャフトが設けられ、２つの前輪のそれぞれがインホイールモータで駆動され、２つの後輪のそれぞれがモータとシャフトにより駆動される。Ｎｏ．１１では、２つのシャフトが設けられ、２つの前輪のそれぞれがモータとシャフトにより駆動され、２つの後輪のそれぞれがインホイールモータで駆動される。
【００６８】
Ｎｏ．９〜１１では、２つの前側のサスペンション機構がアクティブサスペンションでもよく、２つの後側のサスペンション機構がアクティブサスペンションでもよく、４つのサスペンション機構がアクティブサスペンションでもよい。従って、姿勢制御デバイスの数は６または８であり、姿勢制御の自由度の数（＝５）より大きい。
【００６９】
２つの前側のサスペンション機構がアクティブサスペンションの場合のＮｏ．９〜１１の変換行列［Ａ］は、式１１で示される。
【数１０】
2018047760.tif 000012
【００７０】
２つの後側のサスペンション機構がアクティブサスペンションの場合のＮｏ．９〜１１の変換行列［Ａ］は、式１２で示される。
【数１１】
2018047760.tif 000013
【００７１】
４つのサスペンション機構がアクティブサスペンションの場合のＮｏ．９〜１１の変換行列［Ａ］は、式１３で示される。この式１３は、前述の式２と同一である。
【数１２】
2018047760.tif 000014
【００７２】
（変形例）
以上の実施形態は、姿勢制御デバイスの制御力発生能力が制限を受ける場合にも適用できる。ここでは、アクティブサスペンションの制御力が制限を受けていることを想定する。前側のサスペンション機構１５，１６のアクティブサス発生力の倍率をｗｆ（０＜ｗｆ＜１）として、後側のサスペンション機構１７，１８のアクティブサス発生力の倍率をｗｒ（０＜ｗｒ＜１）とする。
【００７３】
この場合、実施形態の式３は、次の式１４として表すことができる。
【数１３】
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【００７４】
ここで、次の式１５と式１６が成り立つ。
【数１４】
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【００７５】
式１４〜式１６を用いて制御力ベクトル｛Ｆｃ｝を演算することにより、姿勢制御デバイスの制御力発生能力が制限を受けていても、上記実施形態の効果を得ることができる。なお、式１４〜式１６は、図８の例にも適用できる。
【００７６】
以上、実施形態をもとに本発明を説明した。実施形態はあくまでも例示であり、各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【符号の説明】
【００７７】
Ｖｅ…車両、１５〜１８…サスペンション機構、１５ｂ〜１８ｂ…アクチュエータ（姿勢制御デバイス）、１９〜２２…インホイールモータ（姿勢制御デバイス）、３０…姿勢コントローラ（車両姿勢制御装置）、４２…目標値演算部、４３…変換行列演算部、４４…制御力演算部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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