(57)【要約】【課題】車両の各部に生じる振動を適切に抑制することが可能な車両制御装置を提供すること。【解決手段】エンジン・駆動系ＥＣＵ１０とブレーキ系ＥＣＵ２０とが、それぞれ、車体モデルと、シャーシモデルと、タイヤモデルとに分離・階層化された同一の車両モデルを記憶する。そして、エンジン・駆動系ＥＣＵ１０が、その車両モデルから推定される車体振動を抑制する制御を行い、ブレーキ系ＥＣＵ２０がシャーシ振動及びタイヤ振動を抑制する制御を行なう。従って、各々の振動を抑制するための適切な制御を実行することが容易になる。【選択図】図１
2008254537.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の各部の振動状態を推定するために、車体振動モデルと、シャーシ振動モデルと、タイヤ振動モデルとに分離・階層化された同一の車両振動モデルをそれぞれ記憶した第１及び第２の制御器と、
前記第１及び第２の制御器によってそれぞれ制御され、前記車両の運動状態を変化させる第１及び第２の制御対象機器とを備え、
前記第１及び第２の制御器は、前記車両振動モデルへ入力すべき同一の入力パラメータを時々刻々取得し、前記車両振動モデルを用いて、前記車両各部の振動状態をそれぞれ推定演算するとともに、前記第１の制御器と前記第２の制御器とが、前記車体振動モデル、前記シャーシ振動モデル、及び前記タイヤ振動モデルの中で、振動抑制制御の対象とする対象モデルを分担し、前記第１の制御器と前記第２の制御器とは、それぞれ前記対象モデルにおける振動状態に応じた制御量を算出して、前記第１の制御対象機器及び前記第２の制御対象機器を制御することを特徴とする車両制御装置。
【請求項２】
前記第１の制御対象機器と第２の制御対象機器とは、それぞれ前記第1及び第２の制御器によって制御されたときに、その制御が前記車両の運動状態の変化を生じさせるまでの動的応答性が異なるものであって、前記第１の制御対象機器は、前記第２の制御対象機器よりも早い動的応答性を有し、
前記第１の制御器は、前記シャーシ振動モデル及びタイヤ振動モデルを振動抑制制御の対象モデルとして、前記シャーシ振動モデル及びタイヤ振動モデルに生じる振動を抑制するための制御量を算出して、前記第１の制御対象機器を制御し、前記第２の制御器は、前記車体振動モデルを振動抑制制御の対象モデルとして、前記車体振動モデルに生じる振動を抑制するための制御量を算出して、前記第２の制御対象機器を制御することを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。
【請求項３】
前記第１の制御器は、前記シャーシ振動モデルに生じる振動を抑制するための制御量と、前記タイヤ振動モデルに生じる振動を抑制するための制御量をそれぞれ演算するとともに、それらを加算した制御量に基づいて、前記第１の制御対象機器を制御することを特徴とする請求項２に記載の車両制御装置。
【請求項４】
前記第１の制御対象機器は、各車輪に制動力を発生させる制動力発生装置であり、前記第２の制御対象機器は、前記車両の内燃機関の運転状態を調節する調節装置であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の車両制御装置。
【請求項５】
前記第１の制御器は、各車輪の車輪速度に基づいて、各車輪に作用する走行抵抗を算出して、通信により前記第２の制御器に与え、
前記第２の制御器は、前記内燃機関から駆動輪に伝わる駆動トルクを算出して、通信により前記第１の制御器に与え、
前記第１及び第２の制御器は、少なくとも前記各車輪の走行抵抗と、前記駆動輪に伝わる駆動トルクとを入力パラメータとして前記車両振動モデルに入力することを特徴とする請求項４に記載の車両制御装置。
【請求項６】
前記第２の制御器は、運転者によるアクセルペダル操作に基づいて基本制御量を算出し、前記車体振動モデルに生じる振動を抑制するための制御量を補正制御量として算出し、これら基本制御量及び補正制御量に基づいて、前記内燃機関の運転状態を調節する調節装置を制御することを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の車両制御装置。
【請求項７】
前記第１の制御器は、運転者のブレーキペダル操作に基づいて基本制御量を算出し、前記シャーシとタイヤを含む振動モデルに生じる振動を抑制するための制御量を補正制御量として算出し、これら基本制御量及び補正制御量に基づいて、前記制動力発生装置を制御することを特徴とする請求項４乃至請求項６のいずれかに記載の車両制御装置。
【請求項８】
前記車両は、車輪を回転駆動するための駆動源として内燃機関と電気モータとを備えるものであって、
前記第１の制御対象機器は、電気モータであり、前記第２の制御対象機器は、前記内燃機関の運転状態を調節する調節装置であることを特徴とする請求項1乃至請求項３のいずれかに記載の車両制御装置。
【請求項９】
前記内燃機関と電気モータとは、それぞれ異なる車輪を回転駆動するように、前記車両に搭載されていることを特徴とする請求項８に記載の車両制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の各部に生じる振動を抑制する車両制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、車体の制振を最適に行なうことが可能な車両制御装置が開示されている。この車両制御装置は、乗員によるアクセル操作、ステアリング操作及びブレーキ操作の少なくとも１つに対応する入力指令により発生する、車両のタイヤの振動、サスペンションにおける車体ばね下の振動、及び車体自体が受ける車体ばね上の振動の力学モデルからなる運動モデルを用いて、車体の振動を抑制するように、入力指令を補正する。
【特許文献１】特開２００４−１６８１４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述した車両制御装置では、車体ばね上モデル、サスペンションモデル、及びタイヤモデルからなる車両モデルを用いている。ただし、車体振動が、乗員に最も不快感を与えるとともに、各車輪の接地荷重の変化をもたらして、走る・曲がる・止まるという車両の基本性能に悪影響を及ぼすため、主に、車体振動を制振するための制御を行っている。
【０００４】
例えば、急なアクセル操作がなされた場合、その駆動トルクによって生じる車体ばね上の挙動を車両モデルによって算出し、車体ばね上挙動に対応するピッチレートや上下速度を低減するように駆動トルクを補正する。補正された駆動トルクが負の値となる場合には、駆動系では実現できないため、その不足分を補うための目標制動力を算出し、制動系による制御も合わせて実行する。
【０００５】
しかしながら、車体はシャーシフレーム上に搭載されており、シャーシフレームはサスペンションを介してタイヤに連結されているため、シャーシ振動やタイヤ振動は少なからず車体の振動に影響を及ぼす。また、シャーシやタイヤに振動が発生することで、タイヤの接地荷重などが変化するため、車両の走行安定性を低下させる要因ともなる。このため、車体振動の制振を図るだけでは十分とはいえず、車体各部の振動を同時に抑制する制御を行なうことが望ましい。
【０００６】
本発明は、上述した点に鑑みてなされたものであり、車両の各部に生じる振動を適切に抑制することが可能な車両制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の車両制御装置は、
車両の各部の振動状態を推定するために、車体振動モデルと、シャーシ振動モデルとタイヤ振動モデルとに分離・階層化された同一の車両振動モデルをそれぞれ記憶した第１及び第２の制御器と、
第１及び第２の制御器によってそれぞれ制御され、車両の運動状態を変化させる第１及び第２の制御対象機器とを備え、
第１及び第２の制御器は、車両振動モデルへ入力すべき同一の入力パラメータを時々刻々取得し、車両振動モデルを用いて、車両各部の振動状態をそれぞれ推定演算するとともに、第１の制御器と第２の制御器とが、車体振動モデル、シャーシ振動モデル、及びタイヤ振動モデルの中で、振動抑制制御の対象とする対象モデルを分担し、第１の制御器と第２の制御器とは、それぞれ対象モデルにおける振動状態に応じた制御量を算出して、第１の制御対象機器及び第２の制御対象機器を制御することを特徴とする。
【０００８】
上述したように、車両振動モデルが、車体振動モデル、シャーシ振動モデル、及びタイヤ振動モデルに分離・階層化されることにより、各モデルを低次元の線形モデルとして表現することが可能になる。このため、車両振動モデルを記憶するための容量を低減できるとともに、車両振動モデルに基づく演算負荷を軽減することが可能になる。
【０００９】
請求項１に記載の車両制御装置は、このような車両振動モデルを用いることを前提として、第１及び第２の制御器を備え、これら第１及び第２の制御器は、それぞれ同一の車両振動モデルを記憶する。各制御器が制御を行なった場合、その制御は車両の運動状態を変化させるので、各制御器が有する車両振動モデルに反映される。従って、互いの制御に関する詳細な情報を通信し合あわずとも、各制御器は、他方の制御器による制御の影響を車両振動モデルから把握することができ、それを踏まえた制振制御を行なうことができる。換言すれば、各制御器は、車両振動モデルへ入力すべき情報である入力パラメータのみを取得すれば互いに協調した制御を行なうことができるので、必要な情報を取得するための通信量を低減することができる。
【００１０】
また、上述した請求項１に記載の車両制御装置では、車体振動、シャーシ振動、及びタイヤ振動を、少なくとも第１及び第２の制御対象機器による制御で抑制するように役割分担されているので、各々の振動を抑制するための適切な制御を実行することが容易になる。
【００１１】
請求項２に記載したように、第１の制御対象機器と第２の制御対象機器とは、それぞれ第１及び第２の制御器によって制御されたときに、その制御が車両の運動状態の変化を生じさせるまでの動的応答性が異なるものであって、第１の制御対象機器は、第２の制御対象機器よりも早い動的応答性を有し、第１の制御器は、シャーシ振動モデル及びタイヤ振動モデルを振動抑制制御の対象モデルとして、シャーシ振動モデル及びタイヤ振動モデルに生じる振動を抑制するための制御量を算出して、第１の制御対象機器を制御し、第２の制御器は、車体振動モデルを振動抑制制御の対象モデルとして、車体振動モデルに生じる振動を抑制するための制御量を算出して、第２の制御対象機器を制御することが好ましい。
【００１２】
車体振動、シャーシ振動、及びタイヤ振動は、それぞれ質量の相違などから固有振動数（共振周波数）が異なる。具体的には、車体振動は１〜２Hz程度の周波数範囲で発生し、シャーシ振動は１０〜２０Hz程度の周波数帯で発生し、タイヤ振動は２０〜４０Hz程度の周波数帯で発生する。このように、車体振動は、シャーシ振動やタイヤ振動に比較して振動周波数が遅い（１／１０〜１／２０程度）。このため、上述した車両制御装置においては、相対的に早い動的応答性を備える第１の制御対象機器を用いてシャーシ振動モデル及びタイヤ振動モデルに生じる振動を抑制するための制御を行い、相対的に遅い動的応答性を備える第２の制御対象機器を用いて車体振動モデルに生じる振動を抑制するための制御を行なうことが好ましい。これにより、相対的に早く振動するシャーシやタイヤも良好に制振することが可能になる。
【００１３】
なお、第１の制御器が、シャーシ振動モデル及びタイヤ振動モデルに生じる振動を抑制するための制御量を算出して第１の制御対象機器を制御する場合、請求項３に記載したように、第１の制御器は、シャーシ振動モデルに生じる振動を抑制するための制御量と、タイヤ振動モデルに生じる振動を抑制するための制御量をそれぞれ別個に演算し、それらを加算した制御量に基づいて、第１の制御対象機器を制御すれば良い。シャーシ振動の周波数帯とタイヤ振動の周波数帯とが相違するので、それぞれの制振のための制御量の周波数帯も異なるためである。
【００１４】
請求項４に記載したように、第１の制御対象機器として、各車輪に制動力を発生させる制動力発生装置を採用でき、第２の制御対象機器として、車両の内燃機関の運転状態を調節する調節装置を採用することができる。
【００１５】
車両の内燃機関の出力トルクが変化すると駆動輪に伝達される駆動トルクも変化し、その結果、車両の運動状態が変化する。この車両の運動状態の変化を、車両の振動（特に車体振動）を打ち消すように発生させることで、車両の振動の抑制を図ることができる。同様に、各車輪の制動力が変化した場合も、車両の運動状態が変化するので、この車両の運動状態の変化を利用して車両の振動（特にシャーシ振動やタイヤ振動）を抑制することができる。なお、各車輪の制動力が発生するまでに要する時間は、車両の内燃機関の出力トルクが変化するまでの時間に比較して通常短い。従って、制動力発生装置を第１の制御対象機器として用い、内燃機関の運転状態の調節装置を第２の制御対象機器として用いることが好ましい。
【００１６】
請求項５に記載したように、第１の制御器は、各車輪の車輪速度に基づいて、各車輪に作用する走行抵抗を算出して、通信により第２の制御器に与え、第２の制御器は、内燃機関から駆動輪に伝わる駆動トルクを算出して、通信により第１の制御器に与え、第１及び第２の制御器は、少なくとも各車輪の走行抵抗と、駆動輪に伝わる駆動トルクとを入力パラメータとして車両振動モデルに入力することが好ましい。このように、第１及び第２の制御器が、それぞれ車両振動モデルに入力すべき入力パラメータを算出することにより、第１及び第２の制御器は、自身が算出した以外の入力パラメータのみを取得すれば良いので、より一層の通信量の低減を図ることができる。
【００１７】
なお、制動力発生装置を第１の制御対象機器として用い、内燃機関の運転状態の調節装置を第２の制御対象機器として用いる場合、これらの制御対象機器は、原則として、車両の運転者によるブレーキ操作やアクセル操作に基づいて制御される必要がある。そのため、請求項６及び請求項７に記載したように、各制御器は、運転者による操作に基づいて基本制御量を算出し、各々の振動を抑制するための制御量を補正制御量として算出する。そして、これら基本制御量及び補正制御量に基づくことで、運転者による操作に応じた制御と各部の振動の制振制御とを両立できる。
【００１８】
ただし、内燃機関の運転状態や制動力の発生状態が、運転者の操作によらず、いわゆるＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）、ＴＲＣ（トラクションコントロールシステム）、ＶＳＣ（ビィークルスタビリティコントロールシステム）、あるいはＡＣＣ（アダプティブクルーズコントロールシステム）などによって制御されている場合には、それら制御によって基本制御量が算出される。
【００１９】
また、第１及び第２の制御対象機器としては、上述した例に限られず、車両が、車輪を回転駆動するための駆動源として内燃機関と電気モータとを備えるものである場合には、請求項８に記載したように、第１の制御対象機器として電気モータを採用し、第２の制御対象機器として内燃機関の運転状態を調節する調節装置を採用しても良い。このような車両としては、いわゆるハイブリッド車両が該当する。電気モータは制御指示に対する出力変化の応答性が非常に高いため、第１の制御対象機器として好適である。
【００２０】
さらに、請求項９に記載したように、内燃機関と電気モータとは、それぞれ異なる車輪を回転駆動するように、車両に搭載されていても良い。このような車両の駆動形式は、いわゆる電気式４ＷＤと呼ばれる。このような車両においても、電気モータによって非常に高い応答性で駆動トルクを変化させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の好ましい実施形態による車両制御装置について、図面に基づいて説明する。
【００２２】
図１は、本実施形態による車両制御装置の全体構成を示すブロック図である。車両制御装置は、主にエンジン・駆動系の制御装置（エンジン・駆動系ＥＣＵ）１０とブレーキ系制御装置（ブレーキ系ＥＣＵ）２０とによって構成される。これらエンジン・駆動系ＥＣＵ１０とブレーキ系ＥＣＵ２０とは、車両内に設けられた通信ネットワークである車内ＬＡＮを介して相互に通信を行なうことが可能であるとともに、例えば電動パワーステアリング制御装置などのその他のＥＣＵとも通信可能に構成されている。
【００２３】
エンジン・駆動系ＥＣＵ１０は、データ管理部１１を備えている。このデータ管理部１１は、上述した車内ＬＡＮを用いたデータの送受信を管理する通信インターフェース機能の他、センサ入力信号処理部１６を介して取り込まれた各種のセンサ信号に基づいて、後述する車両モデルにおいて、実際の車両に生じている振動を模擬するために必要な入力パラメータである、推定駆動トルクを演算する演算機能を備えている。
【００２４】
具体的には、データ管理部１１は、各車輪の車輪速度、エンジン回転数、駆動軸回転数、トランスミッションにおける入力軸と出力軸との回転数比等に基づいて、エンジンが発生した駆動トルクがトランスミッションを含む動力伝達系を介して駆動輪に伝達される際の、駆動輪における正味の駆動トルクを推定演算する。
【００２５】
データ管理部１１が演算した推定駆動トルクは、車両モデルを記憶した制振制御機能部１２に入力されるとともに、ブレーキ系ＥＣＵ２０に向けて送信される。また、データ管理部１１は、ブレーキ系ＥＣＵ２０から、車両モデルに入力すべきパラメータである各車輪（４輪）の走行抵抗データを受信し、これを制振制御機能部１２に出力する。さらに、データ管理部１１は、例えば図示しない電動パワーステアリングＥＣＵなどからステアリング操舵角データを受信し、その操舵角などに基づいて、車両が旋回する際に前輪が路面から受ける横方向の反力を演算し、制振制御機能部１２に出力する。なお、この横方向反力の演算機能は、エンジン・駆動系ＥＣＵ１０のデータ管理部１１と、ブレーキ系ＥＣＵ２０のデータ管理部２１のどちらか一方が備えていれば良い。また、その演算機能を電動パワーステアリングＥＣＵに設け、データ管理部１１，２１は、横方向反力の演算結果を電動パワーステアリングＥＣＵから受信するようにしても良い。
【００２６】
制振制御機能部１２は、車両の各部の運動状態を推定するとともに、その推定結果に基づいて、車両の各部に発生している振動を抑制するための補正制御量（駆動トルク補正量）を演算して駆動系デバイス制御部１３に出力するものである。この制振制御機能部１２の概念的な構成図を図２（ａ）に示す。図２（ａ）に示すように、車両モデルに対して、推定駆動トルク、推定４輪走行抵抗、及び横方向路面反力が入力され、車両モデルは、これらの入力に基づいて、車両の各部の運動状態（各部に生じている振動）を内部状態量として演算する。その内部状態量は、コントローラに出力され、コントローラは、その内部状態量に所定のフィードバックゲインを乗じることによって、各部の振動を抑制するための駆動トルク補正量を算出する。
【００２７】
なお、詳しくは後述するが、本実施形態においては、車両モデルが、車体モデル、シャーシモデル、及びタイヤモデルに分離・階層化されている。そして、上記の制振制御機能部１２のコントローラは、その中の、車体モデルの内部状態量に応じて駆動トルク補正量を算出する。すなわち、エンジン・駆動系ＥＣＵ１０における制振制御機能部１２は、車両の駆動輪に与えられる駆動トルクを適宜補正することによって、車両の車体に生じる振動（ピッチ、バウンス、ロール等）を抑制する役割を担っている。
【００２８】
駆動系デバイス制御部１３は、運転者によるアクセル操作（踏み込み量、踏み込み速度）、車両の走行速度、車両のトランスミッションのギア比等に基づいて、主に運転者のアクセル操作に応じて駆動軸に発生させるべき駆動トルクを基本駆動トルクとして演算する。ただし、車両がＴＲＣ（トラクションコントロールシステム）、ＶＳＣ（ビィークルスタビリティコントロールシステム）、あるいはＡＣＣ（アダプティブクルーズコントロールシステム）などを備え、エンジンの出力トルクがそれらの制御システムによって制御されている場合には、それらの制御システムによる制御量によって基本駆動トルクが決定される。
【００２９】
そして、駆動系デバイス制御部１３は、その基本駆動トルクを、上述した駆動トルク補正量によって補正することによって、駆動軸に発生させるべき最終的な目標駆動トルクを算出する。駆動系デバイス制御部１３は、算出した目標駆動トルクを発生させるべく、エンジンの目標発生トルクを算出する。
【００３０】
このとき、トランスミッションとして、オートマチックトランスミッションやＣＶＴなど自動的にギア比を変化させることが可能なトランスミッションを採用している場合、駆動系デバイス制御部１３は、目標駆動トルクを発生させるための、トランスミッションにおける目標ギア比とエンジンにおける目標発生トルクとの最適な組み合わせを演算する。この目標ギア比は、図示しないトランスミッション制御装置に出力され、目標発生トルクは、エンジン系操作デバイス制御部１４に出力される。
【００３１】
エンジン系操作デバイス制御部１４は、エンジンが目標発生トルクを発生するために必要な各操作デバイス（スロットルバルブ、燃料噴射装置、点火コイルなど）の制御量、制御時期などを算出する。具体的には、エンジンに充填されるべき空気量、供給すべき必要燃料量およびその点火時期を算出する。この空気、燃料、点火への振分に際しては、種々の運転状態に依存する燃焼モードや目標空燃比等の制約条件が満たされるようにする。そして、空気、燃料、点火系の各要求値から、空気系デバイス操作量、燃料系デバイス操作量および点火系デバイス操作時期が算出され、図１における駆動指令出力部１５に出力される。駆動指令出力部１５は、入力された操作量及び操作時期にしたがって、対応する操作デバイス１７に対して駆動信号を出力する。
【００３２】
このように、エンジン系操作デバイス制御部１４には、車体の振動を抑制するための駆動トルク補正量を考慮した上で決定される目標発生トルクが与えられ、その目標発生トルクを発生するための各操作デバイスの操作量などはエンジン系操作デバイス制御部１４に委ねられる。これにより、車両の振動抑制を図りながら、エンジンにおける燃費の悪化やエミッションの増加などを極力抑制することが可能となる。なお、エンジン系操作デバイス制御部１４は、エンジンの運転状態を直接的に調節する操作デバイスのみならず、エンジンによって駆動される操作デバイスも利用して、エンジンの運転状態を間接的に制御しても良い。例えば、エンジンによって駆動されるオルタネータにおける発電負荷を能動的に操作して、エンジンの発生トルクを制御しても良い。これにより、ストッロルバルブ、噴射量、点火時期がエンジンの運転状態などによって制約を受ける場合でも、エンジンの発生トルクを制御することが可能になる。
【００３３】
ブレーキ系ＥＣＵ２０も、エンジン・駆動系ＥＣＵ１０とほぼ同様の構成を備える。すなわち、ブレーキ系ＥＣＵ２０も、データ管理部２１を備え、制振制御機能部２２に入力すべき入力パラメータを演算や通信によって時々刻々取得する。ただし、ブレーキ系ＥＣＵ２０のデータ管理部２１は、センサ入力信号処理部２６を介して入力される各車輪の車輪速度に基づいて、路面から各車輪に反力として作用する車輪前後方向の走行抵抗を算出する。この走行抵抗反力が変化すると、タイヤなどに振動が発生する可能性があるためである。
【００３４】
走行抵抗は、路面そのものの状態（凹凸、勾配、摩擦係数等）によって変化するほか、制動力やコーナリングドラッグなどによっても変化する。ただし、いずれの要因による場合であっても、走行抵抗が変化すると、それに応じて車輪の回転速度に微小変化が生じる。従って、各車輪速の時間変化率（角加速度）に基づいて、車輪前後方向の走行抵抗を算出することができる。
【００３５】
制振制御機能部２２は、図２（ｂ）に示すように、制振制御機能部１２と同一の、車体モデル、シャーシモデル、及びタイヤモデルに分離・階層化された車両モデルを有している。この車両モデルに、制振制御機能部１２の車両モデルに入力するのと同じ入力パラメータを入力する。この結果、制振制御機能部１２と制振制御機能部２２との車両モデルが内部状態量として演算する車両の各部の運動状態は相互に一致することになる。
【００３６】
ただし、制振制御機能部２２におけるコントローラは、車両モデルにおけるシャーシモデル、及びタイヤモデルの内部状態量に所定のフィードバックゲインを乗じることによって、シャーシ及び各タイヤの振動を抑制するための制動力補正量を算出する。すなわち、ブレーキ系ＥＣＵ２０における制振制御機能部２２は、車両の各車輪の制動力を適宜補正することによって、車両のシャーシやタイヤに生じる振動を抑制する役割を担っている。
【００３７】
制動系操作デバイス制御部２４は、運転者によるブレーキ操作に基づいて、運転者のブレーキ操作に応じて各車輪に発生させるべき制動力を基本制動力として演算する。ただし、車両がＴＲＣ（トラクションコントロールシステム）、ＶＳＣ（ビィークルスタビリティコントロールシステム）、あるいはＡＢＳ（アンチロックブレーキコントロールシステム）などを備え、各車輪の制動力（ブレーキフルード圧力）がそれらの制御システムによって制御されている場合には、それらの制御システムによる制御量によって基本制動力が決定される。
【００３８】
そして、制動系操作デバイス制御部２４は、その基本制動力を、上述した制動力補正量によって補正することによって、各車輪に発生させるべき最終的な目標制動力を算出する。さらに、制動系操作デバイス２４は、目標制動力を発生するために必要な各操作デバイス（ポンプ、電磁弁など）２７の操作量、操作時期などを算出して、駆動指令出力部２５に出力する。駆動指令出力部２５は、入力された操作量及び操作時期にしたがって、対応する操作デバイス２７に対して駆動信号を出力する。
【００３９】
このように、本実施形態による車両制御装置では、車体振動と、シャーシ振動及びタイヤ振動とをそれぞれ異なる操作デバイスを用いた制御で抑制するように役割分担されているので、各々の振動を抑制するための適切な制御を実行することが容易になる。
【００４０】
また、エンジン・駆動系ＥＣＵ１０とブレーキ系ＥＣＵ２０とが、それぞれ同一の車両モデルを記憶しており、各ＥＣＵ１０，２０が制御を行なった場合、その制御は、各ＥＣＵ１０，２０が有する車両モデルに反映される。従って、互いの制御に関する詳細な情報を通信し合あわずとも、各ＥＣＵ１０，２０は、他方のＥＣＵによる制御の影響を車両モデルから把握することができ、それを踏まえた制振制御を行なうことができる。換言すれば、各ＥＣＵ１０，２０は、車両モデルへ入力すべき情報である入力パラメータのみを取得すれば互いに協調した制御を行なうことができるので、必要な情報を取得するための通信量を低減することができる。
【００４１】
特に、本実施形態では、エンジン・駆動系ＥＣＵ１０が推定駆動トルクの算出を行い、ブレーキ系ＥＣＵ２０が各車輪の走行抵抗を推定演算している。すなわち、各ＥＣＵ１０，２０が、それぞれ車両モデルに入力すべき入力パラメータの一部を自ら算出している。このため、各ＥＣＵ１０，２０は、自身が算出した以外の入力パラメータのみを取得すれば良いので、より一層の通信量の低減を図ることができる。
【００４２】
さらに、本実施形態では、エンジン・駆動系ＥＣＵ１０が車体振動を抑制する制御を行い、ブレーキ系ＥＣＵ２０がシャーシ振動及びタイヤ振動を抑制する制御を行なうように構成されている。
【００４３】
前述したように、車体振動、シャーシ振動、及びタイヤ振動は、それぞれ質量の相違などから固有振動数（共振周波数）が異なる。具体的には、車体振動は１〜２Hz程度の周波数範囲で発生し、シャーシ振動は１０〜２０Hz程度の周波数帯で発生し、タイヤ振動は２０〜４０Hz程度の周波数帯で発生する。
【００４４】
それに対して、一般的に制動力の制御に要する時間、すなわち、制御指令値に応じた制動力が各車輪に発生するまでに要する時間は、車両の内燃機関の出力トルクが変化するまでの時間に比較して短い。従って、ブレーキ系ＥＣＵ２０が制動系操作デバイス２７を用いて、シャーシ振動及びタイヤ振動の抑制制御を行ない、エンジン・駆動系ＥＣＵ１０がエンジン系操作デバイス１７を用いて、車体振動の抑制制御を行なうことにより、相対的に早く振動するシャーシやタイヤも良好に制振することが可能になる。
【００４５】
次に、本実施形態において用いられる車両モデル及びその車両モデルを用いた制振制御について、図３〜図５を用いて詳しく説明する。図３は、制振制御機能部１２，２２が有する車両モデル及びコントローラの構成を詳細に示したブロック図である。図３に示すように、車両モデル及びコントローラからなる制御系は、それぞれ、タイヤ制御系４０、シャーシ制御系５０、車体制御系６０に分離されている。これに伴い、車両モデルも、タイヤモデル、シャーシモデル、及び車体モデルに分離されており、それぞれの制御系４０〜６０において記憶されている。
【００４６】
なお、図３においては、データ管理部１１、２１が、４輪各輪の前後方向の走行抵抗を推定演算する４輪前後方向走行抵抗推定部３１、車両が旋回する際に前輪が路面から受ける横方向の反力を推定演算する前輪横方向路面反力推定部３２、及び駆動輪回転軸に伝達される駆動トルクを推定演算する駆動トルク推定部３３を備えるものとして図示されている。しかしながら、これは、各制御系４０〜６０にいずれの入力パラメータが与えられるかを明示するために便宜的に図示されたものであり、個々のデータ管理部１１，２１がそれぞれ４輪前後方向走行抵抗推定部３１、前輪横方向路面反力推定部３２、及び駆動トルク推定部３３を備える必要はない。
【００４７】
タイヤ制御系４０は、車両の駆動系から駆動輪回転軸に与えられる駆動トルクや駆動輪に作用する走行抵抗などに応じて変化する、駆動輪の前後方向（回転方向）における運動状態を表現する駆動輪タイヤモデルを有し、当該駆動輪タイヤモデルを用いて、駆動輪タイヤに生じた前後振動を抑制するための制動力補正量を演算する駆動輪タイヤ前後振動推定・制御部４１を備える。また、タイヤ制御系４０は、転動輪に作用する走行抵抗などに応じて変化する、転動輪タイヤの前後方向における運動状態を表現する転動輪タイヤモデルを有し、当該転動輪タイヤモデルを用いて、転動輪タイヤに生じた前後振動を抑制するための制動力補正量を演算する転動輪タイヤ前後振動推定・制御部４３とを備える。さらに、タイヤモデルは、駆動輪タイヤモデルと転動輪タイヤモデルとを連結するものとして、仮想的に設定した仮想中間連結要素モデルを備え、この仮想中間連結要素モデルを用いて、駆動輪及び転動輪の振動を抑制するための制動力補正量を演算する仮想中間連結要素前後振動推定・制御部４２も備える。
【００４８】
本実施形態では、上述したように、タイヤモデルとシャーシモデルとが分離されている。しかし、駆動輪が駆動トルクを与えられて回転すると、その回転により、駆動輪回転軸に前後方向に進む力（並進力）が発生する。この駆動輪の並進力は、実際のところ、シャーシなどを介して転動輪側に内部伝播し、転動輪回転軸に並進力を発生させる。このように、駆動輪から駆動輪回転軸に作用する並進力が、転動輪の運動状態に影響するが、タイヤモデルとシャーシモデルとを分離した場合、駆動輪側から転動輪側へ内部伝播する力を取り扱うことができなくなってしまう。
【００４９】
そのため、本実施形態では、図４に示すように、駆動輪タイヤモデルと転動輪タイヤモデルとの間に、実体を伴わない仮想中間連結要素モデル８０，９０を設定し、この仮想中間連結要素モデル８０，９０により、駆動輪の挙動と転動輪の挙動との位相関係を操作することとした。これにより、タイヤモデルとシャーシモデルとを分離しながら、駆動輪及び転動輪のタイヤに生じる振動を精度良く模擬することができる。なお、仮想中間連結要素モデル８０，９０は、簡易なバネＫｃとダンパＣｃとからなる要素として定義した。これは、駆動輪回転軸と転動輪回転軸との間には、サスペンションブッシュやシャーシフレームなどの弾性変形部材が介在するが、これらを統合して考えれば、上述したように、バネＫｃとダンパＣｃとからなる簡易な要素とみなすことができるためである。
【００５０】
また、車両が旋回中であると、旋回内輪の接地荷重が減少し、旋回外輪の接地荷重が増加するので、左右輪間の挙動は、旋回内輪と旋回外輪とで大きく相違することになる。従って、前輪（転動輪）と後輪（駆動輪）とを連結したモデルを構築する場合、図５に示すように、右前輪（ＦＲ輪）と左後輪（ＲＬ輪）とを仮想中間連結要素モデル８０にて連結し、左前輪（ＦＬ輪）と右後輪（ＲＲ輪）とを仮想中間連結要素モデル９０にて連結することが好ましい。前後輪を連結した各々の系は、車両が旋回したときの振動状態も適切に模擬することができ、車両の走行安定性や旋回性などを阻害するような補正量を算出することを防止できる。これは、後述するシャーシモデルや車体モデルについても同様である。ただし、右側の前輪及び後輪を連結したモデルと、左側の前輪及び後輪を連結したモデルを用いても、タイヤ振動等の抑制を図ることは可能である。
【００５１】
ここで、図４に示す、駆動輪タイヤモデル、転動輪タイヤモデル、及び仮想中間連結要素モデル８０，９０に関する具体的な運動方程式について説明する。
【００５２】
まず、タイヤにおける前後方向（回転方向）の振動の発生メカニズムは、以下の通りである。駆動輪の場合、ホイールが回転しても、タイヤは路面との摩擦力によって抵抗力を受けるため、タイヤは、回転方向に捻られて弾性変形する。また、転動輪の場合は、駆動輪による並進力によって車体が前後方向に進もうとするため、タイヤが路面との摩擦力によって回転しようとする。しかしながら、転動輪の車軸は慣性力によって、状態を保持しようとするため、やはりタイヤが捻られて弾性変形する。この弾性変形により、タイヤに復元力が発生し、タイヤが捻り戻る。このような現象が繰り返されることにより、タイヤの前後方向（回転方向）に振動が発生する。
【００５３】
駆動輪タイヤモデルについて、仮想中間連結要素モデルを考慮しつつ、上述した振動を表現するための運動方程式を算出する基礎となる基礎方程式を数式１〜数式４に示す。
【００５４】
【数１】
2008254537.tif 000003
【００５５】
【数２】
2008254537.tif 000004
【００５６】
【数３】
2008254537.tif 000005
【００５７】
【数４】
2008254537.tif 000006
ただし、
Ft：駆動輪（後輪）タイヤが受ける路面反力により駆動軸を車体前方に押す並進力
F't：駆動輪回転軸が車体後方に押し返される反作用力（＝Ft ）
Kgr：駆動輪タイヤの回転方向捻り剛性
xltr：地上固定座標基準の駆動輪回転軸の変位量
rw：ホイール半径
θwr：駆動輪ホイールとタイヤの回転方向相対捻れ角
xtsr：駆動輪タイヤ路面接地点の車体前後方向ずれ量（タイヤと路面間のスリップ量）
Cgr：駆動輪タイヤの回転方向捻り減衰係数
Iw：ホイールの回転慣性モーメント
Kc：仮想中間連結要素のばね剛性
xltf：地上固定座標基準の転動輪（前輪）回転軸の変位量
Cc：仮想中間連結要素の減衰係数
Tw：駆動輪回転軸に作用する駆動トルク
mr：駆動輪バネ下質量
mtr：駆動輪タイヤと路面との接地点における仮想微小要素の質量
Fbr：駆動輪タイヤ接地点に作用する走行抵抗
また、転動輪タイヤモデルについて、仮想中間連結要素モデルを考慮しつつ、上述した振動を表現するための運動方程式を算出する基礎となる基礎方程式を数式５〜数式８に示す。
【００５８】
【数５】
2008254537.tif 000007
【００５９】
【数６】
2008254537.tif 000008
【００６０】
【数７】
2008254537.tif 000009
【００６１】
【数８】
2008254537.tif 000010
ただし、
Ff：転動輪（前輪）タイヤが受ける走行抵抗によるホイール端接線方向後方への並進力
F'f：Ffにより転動輪回転軸が車体を後方に押し返す並進力（＝Ff ）
Kgf：転動輪タイヤの回転方向捻り剛性
θwf：転動輪ホイールとタイヤの回転方向相対捻れ角
xtsf：転動輪タイヤ路面接地点の車体前後方向ずれ量（タイヤと路面間のスリップ量）
Cgf：転動輪タイヤの回転方向捻り減衰係数
mf：転動輪バネ下質量
mtf：転動輪タイヤと路面との接地点における仮想微小要素の質量
Fbf：転動輪タイヤ接地点に作用する走行抵抗
ここで、仮想中間連結要素の変位量をxlと定義すると、当該変位量xlは、転動輪（前輪）回転軸の変位量xltfと駆動輪（後輪）回転軸の変位量xltrとの差に相当するため、上記基礎方程式より、以下の数式９に示す運動方程式が得られる。
【００６２】
【数９】
2008254537.tif 000011
また、転動輪回転軸と転動輪タイヤ路面接地点との車体前後方向の相対変位量をxwfと定義すると、相対変位量xwf＝xltf−rwθwf−xtsfであるため、上記基礎方程式より、以下の数式１０の運動方程式が得られる。
【００６３】
【数１０】
2008254537.tif 000012
さらに、駆動輪回転軸と駆動輪タイヤ路面接地点との車体前後方向の相対変位量をxwrと定義すると、この相対変位量xwrは、xwr＝xltr−rwθwr−xtsrであるため、上記基礎方程式より、以下の数式１１の運動方程式が得られる。
【００６４】
【数１１】
2008254537.tif 000013
ここで、状態変数x1〜x6、u1〜u3を以下の数式１２のように定義する。
【００６５】
【数１２】
2008254537.tif 000014
すると、状態変数x1〜x6のそれぞれの１階微分は、数式１３〜１８のように表すことができる。
【００６６】
【数１３】
2008254537.tif 000015
【００６７】
【数１４】
2008254537.tif 000016
【００６８】
【数１５】
2008254537.tif 000017
【００６９】
【数１６】
2008254537.tif 000018
【００７０】
【数１７】
2008254537.tif 000019
【００７１】
【数１８】
2008254537.tif 000020
上述した数式１３〜数１８をまとめることにより、駆動輪タイヤモデル、転動タイヤモデル、及び仮想中間連結モデルに相当する、以下の数式１９に示す状態方程式が得られる。
【００７２】
【数１９】
2008254537.tif 000021
転動輪（前輪）タイヤの前後振動を表す内部状態量としては、転動輪回転軸と転動輪タイヤ路面接地点との車体前後方向の相対変位量xwfの１階微分である相対変位速度dxwf/dtを採用することができ、この相対変位速度は、数式１９の状態方程式から以下の数式２０のように示される。
【００７３】
【数２０】
2008254537.tif 000022
また、駆動輪（後輪）タイヤの前後振動を表す内部状態量としては、駆動輪回転軸と駆動輪タイヤ路面接地点との車体前後方向の相対変位量xwrの１階微分である相対変位速度dxwr/dtを採用することができ、この相対変位速度は、数式１９の状態方程式から以下の数式２１のように示される。
【００７４】
【数２１】
2008254537.tif 000023
さらに、仮想中間連結要素８０，９０の前後振動を表す内部状態量としては、仮想中間連結要素８０，９０の変位量xlの１階微分である変位速度dxl/dtを採用することができ、この相対変位速度は、数式１９の状態方程式から以下の数式２２のように示される。
【００７５】
【数２２】
2008254537.tif 000024
図３のタイヤ制御系４０における、転動輪タイヤ前後振動推定・制御部４３は、図６に示すように、左右前輪に関して、上記数式２０に従って演算される相対変位速度y1を内部状態量としてコントローラに出力する。コントローラは所定の状態フィードバックゲインKsをその相対変位速度y1に乗じることによって制動力補正量を算出する。このとき、状態フィードバックゲインKsは、相対変位速度y1を迅速にゼロに近づけることができるように設定されている。この制動力補正量は、タイヤモデルにフィードバック入力されるとともに、左右前輪各輪の制動力補正量として、タイヤ振動補正制動力算出部４４に出力される。
【００７６】
また、タイヤ制御系４０における、駆動輪タイヤ前後振動推定・制御部４１は、図７に示すように、左右後輪に関して、上記数式２１に従って演算される相対変位速度y2を内部状態量としてコントローラに出力する。コントローラは所定の状態フィードバックゲインKsをその相対変位速度y2に乗じることによって制動力補正量を算出する。この制動力補正量は、タイヤモデルにフィードバック入力されるとともに、左右後輪各輪の制動力補正量として、タイヤ振動補正制動力算出部４４に出力される。
【００７７】
さらに、タイヤ制御系４０における、仮想中間連結要素前後振動推定・制御部４２は、図８に示すように、ＦＬ輪とＲＲ輪の組と、ＦＲ輪とＲＬ輪の組とに関して、それぞれ、上記数式２２に従って演算される変位速度y3を内部状態量としてコントローラに出力する。コントローラは所定の状態フィードバックゲインKsをその相対変位速度y3に乗じることによって制動力補正量を算出する。この制動力補正量は、それぞれの組ごとに、仮想中間連結要素モデルにフィードバック入力されるとともに、ＦＬ輪とＲＲ輪、及びＦＲ輪とＲＬ輪に対する制動力補正量として、タイヤ振動補正制動力算出部４４に出力される。
【００７８】
ただし、仮想中間連結要素前後振動推定・制御部４２によって算出される制動力補正量に関しては、その符号を反転させた上で、タイヤ振動補正制動力算出部４４に出力するようにしても良い。制動力補正量の符号を反転させた場合、仮想中間連結要素８０，９０の振動を制振するのではなく、逆に加振する方向に制動力が補正される。
【００７９】
しかし、上述したように、仮想中間連結要素８０，９０は、実体を伴うものではなく、仮想的なものにすぎない。従って、仮想中間連結要素８０，９０を加振するように制動力を補正しても、実際に振動が大きくなることはない。それどころか、仮想中間連結要素８０，９０を加振するように制動力を補正することにより、上述したＦＬ輪とＲＲ輪とからなる伝達系、及びＦＲ輪とＲＬ輪とからなる伝達系における固有振動数を低周波数側にシフトさせることができ、それによって伝達系における免振を図ることができることを確認しているためである。
【００８０】
タイヤ振動補正制動力算出部４４は、ＦＬ輪、ＲＲ輪、ＦＲ輪、ＲＬ輪ごとに制動力補正量を合計することにより、各輪に対する制動力補正量を算出する。なお、制動力補正量は、このように個々の車輪ごとに算出することが好ましいが、例えば左右前輪及び左右後輪をそれぞれペアとし、共通の制動力補正量を算出するようにしても良い。これによっても、タイヤ振動の抑制に関してある程度の効果は見込めるためである。このようにして、タイヤ振動を抑制することにより、タイヤの剛性感が向上する等の効果を得ることができる。
【００８１】
次に、図３におけるシャーシ制御系５０について説明する。図３に示すように、シャーシ制御系５０は、前輪軸及び後輪軸が受ける並進方向反力を入力し、シャーシの前後方向における運動状態を表現するシャーシモデルを有し、当該シャーシモデルを用いて、シャーシの前後方向振動を抑制するための制動力補正量を演算するシャーシ前後振動推定・制御部５１を備える。
【００８２】
図９を参照しつつ、シャーシモデルに関する具体的な運動方程式について説明する。シャーシは、内部振動要素として、サスペンションアームの前後たわみ剛性や、フレームやブッシュ類等の剛性等を有する。そのため、シャーシ各部の内部振動要素（弾性要素）を統括的に簡単なバネ・ダンパ要素で近似し、それらを前輪軸及び後輪軸とシャーシフレームとの間に配置する。
【００８３】
図９は、このような考え方で構築されるシャーシモデルを示したモデル図である。このシャーシモデルにおける前後振動を表現するための運動方程式を算出する基礎となる基礎方程式を、数式２３〜数式２５に示す。なお、数式２３はシャーシフレームに関する方程式であり、数式２４は前輪軸に関する方程式であり、数式２５は後輪軸に関する方程式である。
【００８４】
【数２３】
2008254537.tif 000025
【００８５】
【数２４】
2008254537.tif 000026
【００８６】
【数２５】
2008254537.tif 000027
ただし、
M：シャーシフレームの質量
xl：地上固定座標基準のシャーシフレームの変位量
Kcf：前輪軸とシャーシフレーム間の前後方向バネ剛性
xltf：地上固定座標基準の前輪軸の変位量
Ccf：前輪軸とシャーシフレーム間の前後方向減衰係数
Kcr：後輪軸とシャーシフレーム間の前後方向バネ剛性
xltr：地上固定座標基準の後輪軸の変位量
Ccr：後輪軸とシャーシフレーム間の前後方向減衰係数
mf：前輪バネ下質量
Ff：前輪タイヤから前輪軸に伝わる並進力
mr：後輪バネ下質量
Ff：後輪タイヤから後輪軸に伝わる並進力
ここで、前輪軸とシャーシフレームとの相対変位量をxlfと定義すると、当該変位量xlfは、シャーシフレームの変位量xlと前輪軸の変位量xltfとの差に相当するため、上記基礎方程式より、以下の数式２６の運動方程式が得られる。
【００８７】
【数２６】
2008254537.tif 000028
また、後輪軸とシャーシフレームとの相対変位量をxlrと定義すると、当該変位量xlrは、シャーシフレームの変位量xlと後輪軸の変位量xltrとの差に相当するため、上記基礎方程式より、以下の数式２７の運動方程式が得られる。
【００８８】
【数２７】
2008254537.tif 000029
ここで、状態変数x1〜x4、u1〜u2を以下の数式２８のように定義する。
【００８９】
【数２８】
2008254537.tif 000030
すると、状態変数x1〜x4のそれぞれの１階微分は、数式２９〜３２のように表すことができる。
【００９０】
【数２９】
2008254537.tif 000031
【００９１】
【数３０】
2008254537.tif 000032
【００９２】
【数３１】
2008254537.tif 000033
【００９３】
【数３２】
2008254537.tif 000034
上述した数式２８〜数３２をまとめると、以下の数式３３に示す状態方程式が得られる。
【００９４】
【数３３】
2008254537.tif 000035
シャーシモデルにおける前後方向の振動を表す内部状態量としては、前輪軸の変位量xltfと後輪軸の変位量xltrとの差である相対変位（xltf −xltr）の一階微分である相対変位速度yを採用することができる。この相対変位速度yは、数式３３の状態方程式から以下の数式３４のように示される。
【００９５】
【数３４】
2008254537.tif 000036
図３のシャーシ制御系５０における、シャーシ前後振動推定・制御部５１は、図１０に示すように、ＦＬ輪−ＲＲ輪対角要素からなる系と、ＦＲ輪−ＲＬ輪対角要素からなる系に分けられ、それぞれの系において、上記数式３４に従って演算される相対変位速度yを内部状態量としてコントローラに出力する。コントローラは所定の状態フィードバックゲインKsを各々の相対変位速度yに乗じることによって、それぞれの系において、相対変位速度yを速やかにゼロに近づけるための前輪軸目標並進力と後輪軸目標並進力とを算出する。なお、相対変位速度yは、前輪軸とシャーシフレームとの相対変位速度dxlf/dtと、後輪軸とシャーシフレームとの相対変位速度dxlr/dtとに関する項を含むので、それぞれの項から、前輪軸目標並進力と後輪軸目標並進力とが算出される。
【００９６】
このように、ＦＬ輪−ＲＲ輪対角要素と、ＦＲ輪とＲＬ輪対角要素とに関してそれぞれ算出された、前輪軸目標並進力と後輪軸目標並進力とは、シャーシ振動補正制動力算出部５２の前輪軸並進力−制動力変換部５３及び後輪軸並進力−制動力変換部５４に出力される。
【００９７】
前輪軸並進力−制動力変換部５３及び後輪軸並進力−制動力変換部５４は、それぞれ入力された、前輪軸目標並進力と後輪軸目標並進力とをそれぞれ各輪の制動力補正量に変換するものである。この変換に際しては、それぞれ入力された目標並進力に相当する力を車軸に作用させることが可能な制動力を、制動力補正量として演算する。
【００９８】
図３における補正制動力出力部７０は、タイヤ制御系４０から出力された制動力補正量とシャーシ制御系５０から出力された制動力補正量とを、それぞれ各車輪ごとに加算することによって、各車輪ごとに１つの制動力補正量を算出するものである。
【００９９】
シャーシ振動の周波数帯とタイヤ振動の周波数帯とは相違する。従って、補正制動力出力部７０において、タイヤ制御系４０からの制動力補正量とシャーシ制御系５０からの制動力補正量との周波数帯も異なる。このため、それぞれの制動力補正量を加算しても、それぞれの補正成分は残り、シャーシ振動及びタイヤ振動をともに抑制することができる。なお、上述したように、この制動量補正量は、左右前輪及び左右後輪に対して共通の制動力補正量を算出するようにしても良い。
【０１００】
次に、図３における車体制御系６０について説明する。図３に示すように、車体制御系６０は、シャーシ制御系５０において演算された前輪軸及び後輪軸から受ける並進力と、駆動軸である後輪軸に作用する駆動トルクにより直接車体に採用する駆動トルク反力とを入力し、車体のピッチング振動及び上下振動（バウンシング振動）を表現する車体モデルを有し、当該車体モデルを用いて、ピッチング振動及び上下振動を抑制するための駆動トルク補正量を演算する車体ピッチ振動及び上下振動推定・制御部６１を備える。さらに、車体制御系６０は、前輪の横方向に作用する路面反力と、駆動トルク反力とを入力して、車体のローリング振動及びエンジンのローリング振動を表現する車体モデルを有し、当該車体モデルを用いて、車体ローリング振動及びエンジンローリング振動を抑制するための駆動トルク補正量を演算する車体ロール振動及びエンジンロール振動推定・制御部６２を備える。
【０１０１】
なお、エンジンは、マウントを介してシャーシフレームに搭載されているが、重量があり、車体のローリング振動に大きな影響を及ぼすため、車体の一部としてモデル化している。
【０１０２】
まず、図１１を参照しつつ、車体のピッチング振動及び上下振動（バウンシング振動）を表現する車体モデルに関する具体的な運動方程式について説明する。なお、車体モデルを構築する上で、車体の内部振動要素として、前輪側及び後輪側サスペンションによる上下方向のバネ・ダンパ要素と、前輪及び後輪タイヤの弾性による鉛直方向（上下方向）のバネ・ダンパ要素を考慮する。ただし、サスペンションの上下方向のバネ・ダンパ要素は、コイルばね・ダンパユニットのみならず、サスペンションアームなどの撓み剛性や各種ブッシュ類の剛性も含めた統括的な上下方向の剛性によるものとみなす。
【０１０３】
図１１は、ピッチング振動及びバウンシング振動を表現するために構築する車体モデルを説明するための説明図である。この車体モデルにおいて、ピッチング振動及びバウンシング振動を表現するための運動方程式を算出する基礎となる基礎方程式を、数式３５〜数式３８に示す。なお、数式３５は、シャーシフレームの上下運動に関する方程式であり、数式３６は、前輪回転中心の上下運動に関する方程式であり、数式３７は、後輪回転中心の上下運動に関する方程式であり、数式３８は、車体のピッチング運動に関する方程式である。
【０１０４】
【数３５】
2008254537.tif 000037
【０１０５】
【数３６】
2008254537.tif 000038
【０１０６】
【数３７】
2008254537.tif 000039
【０１０７】
【数３８】
2008254537.tif 000040
ただし、
M：バネ上の質量
xv：車体鉛直方向変位量
Kf：前輪サスペンションバネ剛性
xtf：前輪軸の鉛直方向変位量
Lf：車両重心と前輪軸との距離
θp：バネ上ピッチ角（ピッチ回転中心点＝車両重心点とみなす）
Cf：前輪サスペンションダンパ減衰係数
Kr：後輪サスペンションバネ剛性
xtr：後輪軸の鉛直方向変位量
Lr：車両重心と後輪軸との距離
Cr：後輪サスペンションダンパ減衰係数
mf：前輪バネ下質量
Ktf：前輪タイヤの鉛直方向バネ剛性
Ctf：前輪タイヤの鉛直方向減衰係数
mr：後輪バネ下質量
Ktr：後輪タイヤの鉛直方向バネ剛性
Ctr：後輪タイヤの鉛直方向減衰係数
Ip：バネ上ピッチング慣性モーメント
hcg：車両重心点高さ（路面基準）
rt：タイヤ半径
Ff：タイヤモデルの内部状態量で定義される前輪軸に作用する並進力
Ft：タイヤモデルの内部状態量で定義される後輪軸に作用する並進力
Tw：駆動輪軸に作用する駆動トルク
なお、車体モデルにおいても、対角方向の前後輪（ＦＲ輪とＲＬ輪、ＦＬ輪とＲＲ輪）を組み合わせ、両対角要素による駆動トルク補正量を加算する。このため、各方程式のバネ定数、減衰率、質量等は、全て１輪当たりの値で記述される。
【０１０８】
上記の数式３５〜数式３８は、それぞれ以下の数式３９〜数式４２のように変形できる。
【０１０９】
【数３９】
2008254537.tif 000041
【０１１０】
【数４０】
2008254537.tif 000042
【０１１１】
【数４１】
2008254537.tif 000043
【０１１２】
【数４２】
2008254537.tif 000044
ここで、状態変数x1〜x8、u1〜u3を以下の数式４３のように定義する。
【０１１３】
【数４３】
2008254537.tif 000045
すると、状態変数x1〜x8のそれぞれの１階微分は、数式４４〜数式５１のように表すことができる。
【０１１４】
【数４４】
2008254537.tif 000046
【０１１５】
【数４５】
2008254537.tif 000047
【０１１６】
【数４６】
2008254537.tif 000048
【０１１７】
【数４７】
2008254537.tif 000049
【０１１８】
【数４８】
2008254537.tif 000050
【０１１９】
【数４９】
2008254537.tif 000051
【０１２０】
【数５０】
2008254537.tif 000052
【０１２１】
【数５１】
2008254537.tif 000053
上述した数式４４〜数５１をまとめると、以下の数式５２に示す状態方程式が得られる。
【０１２２】
【数５２】
2008254537.tif 000054
車体モデルにおけるピッチング振動を表す内部状態量としては、バネ上ピッチ角θpの一階微分であるバネ上ピッチング速度y1を採用することができる。このバネ上ピッチング速度y1は、数式５２の状態方程式から以下の数式５３のように示される。
【数５３】
2008254537.tif 000055
【０１２３】
また、車体モデルにおける上下方向振動（バウンシング振動）を表す内部状態量としては、車体鉛直方向変位量xvの一階微分である車体上下速度y2を採用することができる。この変位速度y2は、数式５２の状態方程式から以下の数式５４のように示される。
【０１２４】
【数５４】
2008254537.tif 000056
図３の車体制御系６０における車体ピッチ振動及び上下振動推定・制御部６１は、図１２に示すように、ピッチング免振制御部６５とバウンシング制振制御部６６とを備える。ピッチング免振制御部６５及びバウンシング制振制御部６６は、それぞれピッチング振動及びバウンシング振動を抑制するための駆動トルク補正量を算出する。車体ピッチ振動及び上下振動推定・制御部６１は、これらの駆動トルク補正量を加算することによりまとめて、１つの駆動トルク補正量を出力する。
【０１２５】
図１３は、ピッチング免振制御部６５の詳細な機能構成を示すブロック図である。図１３に示すように、ＦＬ輪−ＲＲ輪対角要素制御部とＦＲ輪−ＲＬ輪対角要素制御部とにおいて、ＦＬ輪−ＲＲ輪対角要素のバネ上ピッチング振動モデルと、ＦＲ輪−ＲＬ輪対角要素のバネ上ピッチング振動モデルが構築される。各々のバネ上ピッチング振動モデルは、ピッチング振動を示す内部状態量として、上述した数式５３に従って算出されるバネ上ピッチング速度y1を出力する。コントローラは、そのバネ上ピッチング速度y1に対して所定の状態フィードバックゲインKsを乗算することにより、トルク補正量を算出する。
【０１２６】
ＦＬ輪−ＲＲ輪対角要素制御部とＦＲ輪−ＲＬ輪対角要素制御部とがそれぞれ出力する駆動トルク補正量を統合する際に、免振を図るべく、ＦＬ輪−ＲＲ輪対角要素制御部が算出した駆動トルク補正量、及びＦＲ輪−ＲＬ輪対角要素制御部が算出した駆動トルク補正量の符号を反転した上で、それぞれの駆動トルク補正量を加算して、ピッチング振動を抑制するための駆動トルク補正量を算出する。
【０１２７】
図１４は、図１２におけるバウンシング制振制御部６６の詳細な機能構成を示すブロック図である。図１４に示すように、ピッチング免振制御部６５の場合と同様に、ＦＬ輪−ＲＲ輪対角要素制御部とＦＲ輪−ＲＬ輪対角要素制御部とにおいて、ＦＬ輪−ＲＲ輪対角要素のバネ上バウンシング振動モデルと、ＦＲ輪−ＲＬ輪対角要素のバネ上バウンシング振動モデルが構築される。各々のバネ上バウンシング振動モデルは、バウシング振動を示す内部状態量として、上述した数式５４に従って算出される車体の鉛直方向の変位速度y2を出力する。コントローラは、その車体鉛直方向変位速度y2に対して所定の状態フィードバックゲインKsを乗算することにより、トルク補正量を算出する。
【０１２８】
ＦＬ輪−ＲＲ輪対角要素制御部とＦＲ輪−ＲＬ輪対角要素制御部とがそれぞれ出力する駆動トルク補正量は加算されて、バウンシング振動を抑制するための駆動トルク補正量となる。
【０１２９】
なお、上述した例では、ピッチング振動を示す内部状態量として、バネ上ピッチング速度y1を採用し、バウンシング振動を示す内部状態量として、車体鉛直方向変位速度y2を採用したが、他のパラメータを用いて、ピッチング振動及びバウンシング振動の抑制を図ることも可能である。
【０１３０】
例えば、ピッチング振動が生じた場合には、前輪接地荷重と後輪接地荷重とが逆位相で変化し、バウンシング振動が生じた場合には、前輪接地荷重と後輪接地荷重とが同位相で変化する。このように前輪接地荷重及び後輪接地荷重は、バネ上（車体）の振動状態と関連するパラメータである。このため、前輪接地荷重の変化を示す前輪荷重変動速度と後輪接地荷重の変化を示す後輪荷重変動速度を、ピッチング振動及びバウンシング振動を示す内部状態量として採用しても良い。
【０１３１】
前輪荷重変動速度は、以下の数式５５によって示され、後輪荷重変動速度は数式５６によって示される。そして、これら前輪荷重変動速度及び後輪加重変動速度にそれぞれ状態フィードバックゲインを乗じることによって、ピッチング振動及びバウンシング振動を抑制するための駆動トルク補正量を算出することができる。
【０１３２】
【数５５】
2008254537.tif 000057
【０１３３】
【数５６】
2008254537.tif 000058
また、ピッチング振動やバウンシング振動によって前輪接地荷重及び後輪接地荷重が変化すると、各々のタイヤに発生するコーナーリングパワーが変化するため、車両の操安性能を表す指標として用いられるスタビリティファクタも変化する。そのため、スタビリティファクタの変動速度を、ピッチング振動及びバウンシング振動を示す内部状態量として採用しても良い。
【０１３４】
スタビリティファクタの変動速度は、以下の数式５７によって示される。このスタビリティファクタの変動速度に対して、その変動速度をゼロに近づけるように設定された状態フィードバックゲインを乗じることによって、駆動トルク補正量を算出することができる。
【０１３５】
【数５７】
2008254537.tif 000059
次に、図１５（ａ），（ｂ）を参照しつつ、車体のローリング振動及びエンジンのローリング振動を表現する車体モデルに関する具体的な運動方程式について説明する。この車体モデルは、前輪横方向路面反力推定部３２によって算出された前輪軸に作用する横方向反力、エンジンマウントを介してシャーシフレームに搭載されたエンジン（及びトランスミッション）からの反力を入力とし、車体ロール中心回りのローリング振動及びエンジンのロール中心回りのローリング振動を模擬する。
【０１３６】
なお、車体モデルを構築する上で、内部振動要素として、前輪側及び後輪側サスペンションによる上下方向のバネ・ダンパ要素と、エンジンマウントのバネ・ダンパ要素を考慮する。
【０１３７】
図１５（ａ），（ｂ）は、車体のローリング振動及びエンジンのローリング振動を表現するために構築する車体モデルを説明するための説明図である。この車体モデルにおいて、車体のローリング振動及びエンジンのローリング振動を示す運動方程式を算出する基礎となる基礎方程式を、数式５８〜数式５９に示す。なお、数式５８は、エンジン（及びトランスミッション）のロール方向の運動に関する方程式であり、数式５９は、車体のロール方向の運動に関する方程式である。
【０１３８】
【数５８】
2008254537.tif 000060
【０１３９】
【数５９】
2008254537.tif 000061
ただし、
Ie：エンジン（及びトランスミッション）のロール方向の慣性モーメント
θe：エンジン（及びトランスミッション）のロール角（ただし、ロール回転中心＝クランク軸回転中心とみなす）
we：左右エンジンマウント間の距離
Ke：エンジンマウント１個分のばね剛性
θr：車体のロール角
ｘv：車体鉛直方向変位量
Ce：エンジンマウント１個分の減衰係数
T0：トランスミッション出口の出力軸トルク
Ir：バネ上ロール慣性モーメント
wf：前輪トレッド
Ksf：前輪サスペンションバネ剛性
Lf：車両重心と前輪軸との距離
θp：バネ上ピッチ角
xvtf：前輪軸の鉛直方向変位量
Csf：前輪サスペンションダンパ減衰係数
wr：後輪トレッド
Ksr：後輪サスペンションバネ剛性
Lr：車両重心と後輪軸との距離
xvtr：後輪軸の鉛直方向変位量
Csr：後輪サスペンションダンパ減衰係数
ｇ：重力加速度
hcg：車両重心点高さ（路面基準）
hr：車体ロール中心高さ（ロール軸は前後方向に水平とみなす）
rt：タイヤ半径
Fy_L：前輪軸に作用する車体横方向並進力
Fy_R：後輪軸に作用する車体横方向並進力
上記の数式５８、数式５９は、それぞれ以下の数式６０、数式６１のように変形できる。
【０１４０】
【数６０】
2008254537.tif 000062
【０１４１】
【数６１】
2008254537.tif 000063
ここで、状態変数x1〜x4、uを以下の数式６２のように定義する。
【０１４２】
【数６２】
2008254537.tif 000064
すると、状態変数x1〜x4のそれぞれの１階微分は、数式６３〜数式６６のように表すことができる。
【０１４３】
【数６３】
2008254537.tif 000065
【０１４４】
【数６４】
2008254537.tif 000066
【０１４５】
【数６５】
2008254537.tif 000067
【０１４６】
【数６６】
2008254537.tif 000068
上述した数式６３〜数式６６をまとめると、以下の数式６７に示す状態方程式が得られる。
【０１４７】
【数６７】
2008254537.tif 000069
車体モデルにおける車体のローリング振動を表す内部状態量としては、車体のロール角θrの一階微分である車体ロール速度y1を採用することができる。この車体ロール速度y1は、数式６７の状態方程式から以下の数式６８のように示される。
【０１４８】
【数６８】
2008254537.tif 000070
また、車体モデルにおけるエンジンローリング振動を表す内部状態量としては、エンジンのロール角θeの一階微分であるエンジンロール速度y2を採用することができる。このエンジンロール速度y2は、数式６７の状態方程式から以下の数式６９のように示される。
【数６９】
2008254537.tif 000071
【０１４９】
図３の車体制御系６０における車体ロール振動及びエンジンロール振動推定・制御部６２は、上述した車体のローリング振動を抑制するための車体ロール振動制御部と、エンジンのローリング振動を抑制するためのエンジンロール振動制御部とを備える。
【０１５０】
図１６は、車体ロール振動制御部の詳細な機能構成を示すブロック図である。図１６に示すように、車体ロール振動制御部は、ＦＬ輪−ＲＲ輪対角要素制御部とＦＲ輪−ＲＬ輪対角要素制御部とからなる。そして、ＦＬ輪−ＲＲ輪対角要素制御部とＦＲ輪−ＲＬ輪対角要素制御部とにおいて、それぞれ、ＦＬ輪−ＲＲ輪対角要素の車体ロール振動モデルと、ＦＲ輪−ＲＬ輪対角要素の車体ロール振動モデルが構築される。各々の車体ロール振動モデルは、車体のローリング振動を示す内部状態量として、上述した数式６８に従って算出される車体ロール角速度y1を出力する。各々のコントローラは、その車体ロール角速度y1に対して所定の状態フィードバックゲインKsを乗算することにより、トルク補正量を算出する。
【０１５１】
ＦＬ輪−ＲＲ輪対角要素制御部とＦＲ輪−ＲＬ輪対角要素制御部とがそれぞれ出力する駆動トルク補正量は加算されて、車体ローリング振動を抑制するための駆動トルク補正量となる。
【０１５２】
図１７は、エンジンロール振動制御部の詳細な機能構成を示すブロック図である。図１７に示すように、エンジンロール振動制御部はエンジンロール振動モデルを有し、このエンジンロール振動モデルが、エンジンローリング振動を示す内部状態量として、上述した数式６９に従って算出されるエンジンロール角速度y2を出力する。コントローラは、そのエンジンロール角速度y2に対して所定の状態フィードバックゲインKsを乗算することにより、トルク補正量を算出する。
【０１５３】
本実施形態では、以上のようにして、タイヤモデル、シャーシモデル、及び車体モデルに分離・階層化された車両モデルを構築している。このため、各モデルを低次元の線形モデルとして表現することが可能になり、エンジン・駆動系ＥＣＵ１０及びブレーキ系ＥＣＵ２０において、車両モデルを記憶するための容量を低減できるとともに、車両モデルに基づく演算負荷を軽減することが可能になる。
【０１５４】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
【０１５５】
例えば、上述した実施形態では、エンジン・駆動系ＥＣＵ１０が、車両の駆動輪に与えられる駆動トルクを適宜補正することによって、車両の車体に生じる振動（ピッチ、バウンス、ロール等）を抑制する役割を担い、ブレーキ系ＥＣＵ２０が、車両の各車輪の制動力を適宜補正することによって、車両のシャーシやタイヤに生じる振動を抑制する役割を担っていた。しかしながら、車両の運動状態を変化させることが可能であって、その動作状態を制御可能であれば、その他の制御対象機器を制御するＥＣＵに、車体、シャーシ、タイヤのいずれかの制振制御を行なわせても良い。
【０１５６】
例えば、内燃機関と電気モータとで共通の駆動輪を駆動するいわゆるハイブリッド車両や、前輪と後輪の一方を内燃機関によって駆動し、他方を必要に応じて電気モータで駆動する電気式４輪駆動車のように、車両の駆動源として内燃機関の他に電気モータを備える車両がある。このような車両においては、電気モータにシャーシ及びタイヤの振動を抑制する制御を行なわせても良い。電気モータは制御指示に対する出力変化の応答性が非常に高いため、振動周波数が高いシャーシやタイヤの振動抑制制御を適切に行なうことができる。
【０１５７】
なお、電気モータによってシャーシ及びタイヤの振動の抑制制御を行なう場合であっても、上述した実施形態において説明したのと同様のシャーシモデル及びタイヤモデルを用いることができる。そして、それらシャーシモデル及びタイヤモデルから出力される、それぞれの振動状態を示す内部状態量に基づいて、振動を小さくするための駆動トルク（補正量）を算出すれば良い。
【０１５８】
また、上述した実施形態では、ブレーキ系ＥＣＵ２０が、車両の各車輪の制動力を適宜補正することによって、車両のシャーシやタイヤに生じる振動を抑制する役割を担っていたが、車体振動とシャーシ振動の抑制制御をエンジン・駆動系ＥＣＵ１０が実施し、タイヤ振動の抑制制御をブレーキ系ＥＣＵ２０が実施するように構成することも可能である。さらに、車体振動、シャーシ振動、及びタイヤ振動をそれぞれ異なる制御対象機器を用いて抑制するように構成しても良い。
【０１５９】
なお、異なる制御対象機器の例としては、例えば内燃機関の運転状態を操作する複数の操作部材も含まれる。すなわち、例えばスロットルバルブの開度を調節するモータ、燃料噴射装置もしくは点火装置を、異なる制御対象機器として、それぞれを制御するＥＣＵに同じ車両モデルを記憶させて、車体、シャーシ、及びタイヤ振動の抑制制御を分担するように構成しても良い。
【０１６０】
また、上述した実施形態では、前輪操舵・後輪駆動のＦＲ車両に車両制御装置を適用した例について説明したが、その適用対象となる車両は、ＦＦ車両であっても、４ＷＤ車両であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１６１】
【図１】実施形態による車両制御装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】（ａ）は、エンジン・駆動系ＥＣＵ１０の制振制御機能部１２の概念的な構成図であり、（ｂ）は、ブレーキ系ＥＣＵ２０の制振制御機能部２２の概念的な構成図である。
【図３】制振制御機能部が有する車両モデル及びコントローラの構成を詳細に示したブロック図である。
【図４】タイヤモデルについて説明するための説明図である。
【図５】タイヤモデルにおける仮想中間連結要素による前後輪の連結関係について説明するための説明図である。
【図６】タイヤ制御系４０の転動輪タイヤ前後振動推定・制御部における詳細な機能構成を示すブロック図である。
【図７】タイヤ制御系４０の駆動輪タイヤ前後振動推定・制御部における詳細な機能構成を示すブロック図である。
【図８】タイヤ制御系４０の仮想中間連結要素前後振動推定・制御部における詳細な機能構成を示すブロック図である。
【図９】シャーシモデルについて説明するための説明図である。
【図１０】シャーシ制御系５０のシャーシ前後振動推定・制御部における詳細な機能構成を示すブロック図である。
【図１１】車体モデルについて説明するための説明図である。
【図１２】車体制御系６０の車体ピッチ振動及び上下振動推定・制御部の機能構成を示すブロック図である。
【図１３】ピッチング免振制御部の詳細な機能構成を示すブロック図である。
【図１４】バウンシング制振制御部の詳細な機能構成を示すブロック図である。
【図１５】（ａ），（ｂ）は、車体のローリング振動及びエンジンのローリング振動を表現するために構築する車体モデルを説明するための説明図である。
【図１６】車体ロール振動制御部の詳細な機能構成を示すブロック図である。
【図１７】エンジンロール振動制御部の詳細な機能構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１６２】
１０…エンジン・駆動系ＥＣＵ、１１…データ管理部、１２…制振制御機能部、１３…駆動系デバイス制御部、１４…エンジン系操作デバイス制御部、１５…駆動指令出力部、１６…センサ入力信号処理部、１７…エンジン系操作デバイス、２０…ブレーキ系ＥＣＵ、２１…データ管理部、２２…制振制御機能部、２４…制動系操作デバイス制御部、２５…駆動指令出力部、２６…センサ入力信号処理部、２７…制動系操作デバイス、３１…４輪前後方向走行抵抗推定部、３２…前輪横方向路面反力推定部、３３…駆動トルク推定部、４０…タイヤ制御系、４１…駆動輪前後振動推定・制御部、４２…仮想中間連結要素前後振動推定・制御部、４３…転動輪タイヤ前後振動推定・制御部、４４…タイヤ振動補正制動力算出部、５０…シャーシ制御系、５１…シャーシ前後振動推定・制御部、５２…シャーシ振動補正制動力算出部、６０…車体制御系、６１…車体ピッチ振動及び上下振動推定・制御部、６２…車体ロール振動及びエンジンロール振動推定・制御部、６３…補正駆動トルク出力部、７０…補正制動力出力部
【図１】
2008254537.tif 000072
【図２】
2008254537.tif 000073
【図３】
2008254537.tif 000074
【図４】
2008254537.tif 000075
【図５】
2008254537.tif 000076
【図６】
2008254537.tif 000077
【図７】
2008254537.tif 000078
【図８】
2008254537.tif 000079
【図９】
2008254537.tif 000080
【図１０】
2008254537.tif 000081
【図１１】
2008254537.tif 000082
【図１２】
2008254537.tif 000083
【図１３】
2008254537.tif 000084
【図１４】
2008254537.tif 000085
【図１５】
2008254537.tif 000086
【図１６】
2008254537.tif 000087
【図１７】
2008254537.tif 000088