(57)【要約】【課題】制御可能なスタビライザを備えた車両における消費エネルギーを低減することができる車両制御装置を提供すること。【解決手段】車両１のサスペンション４の減衰力を変化させる減衰力可変機構２０、あるいはサスペンションの弾性力を変化させる弾性力可変機構の少なくともいずれか一方と、車両に生じるロール方向の振動を抑制するアンチロールモーメントを可変制御する制御量可変スタビライザ１０と、を備え、操舵状態と車両に生じる振動に応じて制御量可変スタビライザの制御量を設定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のサスペンションの減衰力を変化させる減衰力可変機構、あるいは前記サスペンションの弾性力を変化させる弾性力可変機構の少なくともいずれか一方と、
前記車両に生じるロール方向の振動を抑制するアンチロールモーメントを可変制御する制御量可変スタビライザと、
を備え、
操舵状態と前記車両に生じる振動に応じて前記制御量可変スタビライザの制御量を設定する
ことを特徴とする車両制御装置。
【請求項２】
前記減衰力可変機構および前記弾性力可変機構のうち少なくとも前記減衰力可変機構を備え、
非操舵時、前記制御量可変スタビライザによる前記車両に生じる振動の減衰を前記減衰力可変機構による前記車両に生じる振動の減衰に対して優先する
請求項１に記載の車両制御装置。
【請求項３】
前記車両に生じる振動を減衰させる減衰量の目標値が前記制御量可変スタビライザによって減衰できる減衰量の上限値を超える場合、前記制御量可変スタビライザによる前記車両に生じる振動の減衰を前記減衰力可変機構によってアシストする
請求項２に記載の車両制御装置。
【請求項４】
前記減衰力可変機構および前記弾性力可変機構のうち少なくとも前記弾性力可変機構を備え、
操舵時および定常旋回時に前記弾性力可変機構によって前記車両に生じる振動を抑制する
請求項１に記載の車両制御装置。
【請求項５】
前記弾性力可変機構による前記車両に生じる振動の抑制を前記制御量可変スタビライザによってアシストする
請求項４に記載の車両制御装置。
【請求項６】
操舵状態の変動に対応する前記車両に生じる振動を前記制御量可変スタビライザによって抑制する
請求項４または５に記載の車両制御装置。
【請求項７】
前記車両に生じる振動は、前記車両のロール方向の振動である
請求項１から６のいずれか１項に記載の車両制御装置。
【請求項８】
前記減衰力可変機構は、減衰力可変式のショックアブソーバであり、前記弾性力可変機構は、エアばねである
請求項１から７のいずれか１項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、車両制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、制御可能なスタビライザを備えた車両が公知である。特許文献１には、ロール量の変化率が大きいときにはロール量の変化率が小さいときに比して減衰力発生手段の減衰特性を高減衰側へ制御すると共にスタビライザ装置の戻り剛性を低くする車輌のロール制御装置の技術が開示されている。特許文献１の技術によれば、消費されるエネルギーを低減することができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２５６３６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
制御可能なスタビライザを備えた車両における消費エネルギーを低減することについて更なる改善が求められている。例えば、スタビライザを含む複数の制御デバイスの制御量を適切に配分することについてなお検討の余地がある。
【０００５】
本発明の目的は、制御可能なスタビライザを備えた車両における消費エネルギーを低減することができる車両制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の車両制御装置は、車両のサスペンションの減衰力を変化させる減衰力可変機構、あるいは前記サスペンションの弾性力を変化させる弾性力可変機構の少なくともいずれか一方と、前記車両に生じるロール方向の振動を抑制するアンチロールモーメントを可変制御する制御量可変スタビライザと、を備え、操舵状態と前記車両に生じる振動に応じて前記制御量可変スタビライザの制御量を設定することを特徴とする。
【０００７】
上記車両制御装置において、前記減衰力可変機構および前記弾性力可変機構のうち少なくとも前記減衰力可変機構を備え、非操舵時、前記制御量可変スタビライザによる前記車両に生じる振動の減衰を前記減衰力可変機構による前記車両に生じる振動の減衰に対して優先することが好ましい。
【０００８】
上記車両制御装置において、前記車両に生じる振動を減衰させる減衰量の目標値が前記制御量可変スタビライザによって減衰できる減衰量の上限値を超える場合、前記制御量可変スタビライザによる前記車両に生じる振動の減衰を前記減衰力可変機構によってアシストすることが好ましい。
【０００９】
上記車両制御装置において、前記減衰力可変機構および前記弾性力可変機構のうち少なくとも前記弾性力可変機構を備え、操舵時および定常旋回時に前記弾性力可変機構によって前記車両に生じる振動を抑制することが好ましい。
【００１０】
上記車両制御装置において、前記弾性力可変機構による前記車両に生じる振動の抑制を前記制御量可変スタビライザによってアシストすることが好ましい。
【００１１】
上記車両制御装置において、操舵状態の変動に対応する前記車両に生じる振動を前記制御量可変スタビライザによって抑制することが好ましい。
【００１２】
上記車両制御装置において、前記車両に生じる振動は、前記車両のロール方向の振動であることが好ましい。
【００１３】
上記車両制御装置において、前記減衰力可変機構は、減衰力可変式のショックアブソーバであり、前記弾性力可変機構は、エアばねであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明にかかる車両制御装置は、車両のサスペンションの減衰力を変化させる減衰力可変機構、あるいはサスペンションの弾性力を変化させる弾性力可変機構の少なくともいずれか一方と、車両に生じるロール方向の振動を抑制するアンチロールモーメントを可変制御する制御量可変スタビライザと、を備え、操舵状態と車両に生じる振動に応じて制御量可変スタビライザの制御量を設定する。本発明に係る車両制御装置によれば、制御量可変スタビライザの制御量を操舵状態と車両に生じる振動に応じた適切なものとすることができ、車両の消費エネルギーを低減することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、実施形態に係る車両の概略構成図である。
【図２】図２は、実施形態に係る制御系の設計モデルを示す図である。
【図３】図３は、第１実施形態に係る車両制御装置による制御の構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、非線形重みの一例を示す図である。
【図５】図５は、第１実施形態の変形例に係る制御の構成を示すブロック図である。
【図６】図６は、評価出力の周波数重みの一例を示す図である。
【図７】図７は、制御入力の周波数重みの一例を示す図である。
【図８】図８は、主としてショックアブソーバで減衰制御を行った場合のばね上振動を示す図である。
【図９】図９は、主としてアクティブスタビライザで減衰制御を行った場合のばね上振動を示す図である。
【図１０】図１０は、第２実施形態に係る車両の概略構成を示す図である。
【図１１】図１１は、第２実施形態のアクティブスタビライザの平面図である。
【図１２】図１２は、第２実施形態のアクティブスタビライザの断面図である。
【図１３】図１３は、アクティブスタビライザの制御フローを示す図である。
【図１４】図１４は、横Ｇとアーム比との関係の一例を示す図である。
【図１５】図１５は、協調制御の制御フローを示す図である。
【図１６】図１６は、減衰制御における背反の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明の実施形態にかかる車両制御装置につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。
【００１７】
（第１実施形態）
図１から図４を参照して、第１実施形態について説明する。本実施形態は、車両制御装置に関する。図１は、実施形態に係る車両の概略構成図、図２は、実施形態に係る制御系の設計モデルを示す図、図３は、実施形態に係る車両制御装置による制御の構成を示すブロック図である。
【００１８】
本実施形態の車両制御装置は、アクティブスタビライザ（図２の符号１０参照）とショックアブソーバ（図２の符号２０参照）とを協調させることにより、乗り心地と燃費との両立を図る。アクティブスタビライザ１０は、電力回生が可能なものであり、入力される車両の振動を電力に変換する回生発電によって当該振動を減衰することができるものである。本実施形態では、電力回生を最大化させる制御ロジックが開示される。
【００１９】
具体的には、以下のように制御系が設計されている。
（１）非操舵時にアクティブスタビライザ１０は電力を消費してロール剛性を変更させる制御は行わず、車両に発生する振動を減衰する減衰力のみを発生する。これにより、電力を消費せず回生のみを実行することができる。
（２）単純な減衰力だけでは、背反が生じるため、減衰力制御の設計理論を適用し、性能をできるだけ維持する。
（３）回生量を最大化するため、ショックアブソーバ２０による減衰力の分担を最小化し、アクティブスタビライザ１０の分担を最大化する（制御系設計の重み設定による）。
【００２０】
本実施形態は、以下の構成を備えた車両を前提としている。
（１）サスペンションのストローク量、ストローク速度を計測または推定する手段（例えば、ストロークセンサ）。
（２）ストローク量、ストローク速度から目標ロールモーメント、目標減衰力を演算する手段（例えば、ＥＣＵ）。
（３）目標ロールモーメントになるようにモータにより発生した力をサスペンションに伝える手段（アクティブスタビライザ：電力回生）。
（４）目標減衰力になるように減衰力を変えられる手段（ショックアブソーバ：バウンス、ピッチ方向などロール以外を制御）。
【００２１】
図１に示すように、車両１は、車体２、車輪３、アクティブスタビライザ１０、ショックアブソーバ２０およびＥＣＵ３０を備えている。アクティブスタビライザ１０は、車両１の前輪および後輪にそれぞれ配置されている。また、ショックアブソーバ２０は、車両の各輪に配置されている。車両１は、エンジンあるいは電動機等の動力源を備えており、動力源から出力される動力によって車輪３を回転させて走行することができる。本実施形態の車両制御装置１−１は、アクティブスタビライザ１０、ショックアブソーバ２０およびＥＣＵ３０を有する。
【００２２】
アクティブスタビライザ１０は、車両１のロール（ロール方向の振動）を抑制するアンチロールモーメントを可変制御できる制御量可変スタビライザとしての機能を有する。また、ショックアブソーバ２０は、車体２を支持しており、車輪３と車体２との相対運動を減衰させる減衰装置である。
【００２３】
図２には、背面（後方）から見た車両１のモデルが示されている。図２に示すように、サスペンション４は、ショックアブソーバ２０およびスプリング２１を有する。サスペンション４は、車両１の各車輪３に配置されており、車輪３と車体２とを接続している。サスペンション４は、車両１のばね上部材とばね下部材とを上下方向において接続するものである。ばね上部材とは、サスペンション４によって支持される部材であり、車体２を含む。また、ばね下部材とは、サスペンション４よりも車輪３側に配置された部材であり、車輪３に連結されたナックルや、ナックルに連結されたロアアーム等を含むものである。
【００２４】
ショックアブソーバ２０は、車体２と車輪３との相対運動を減衰させる減衰力を発生させる。ショックアブソーバ２０は、減衰係数Ｃ、すなわち発生させる減衰力を可変に制御可能な減衰力可変ショックアブソーバであり、ＡＶＳ（Adaptive  Variable  Suspension  System）としての機能を有する。つまり、ショックアブソーバ２０は、サスペンション４の減衰力を変化させる減衰力可変機構としての機能を有する。ここで、車体２と車輪３との相対運動とは、車体２と車輪３とがサスペンション４のストローク方向（本実施形態では車両１の上下方向）において接近あるいは離間する方向の相対運動である。ショックアブソーバ２０は、この相対運動における車体２と車輪３との相対速度に応じた減衰力を発生させることで相対運動を減衰させる。
【００２５】
ショックアブソーバ２０の減衰係数Ｃavsは、線形減衰係数Ｃsと、非線形減衰係数Ｃvとを含む。線形減衰係数Ｃsは、車体２と車輪３との相対速度と減衰力とが線形に対応する減衰係数である。非線形減衰係数Ｃvは、可変に制御される減衰係数であって、車体２と車輪３との相対速度に対して減衰力を非線形に変化させるものである。つまり、線形減衰係数Ｃsに応じた減衰力に対して非線形減衰係数Ｃvに応じた減衰力が加算されることで、車体２と車輪３との相対速度に対してショックアブソーバ２０が発生させる減衰力が増減する。
【００２６】
ショックアブソーバ２０は、車輪３側に接続され、作動流体が封入されたシリンダー２０ａと、車体２側に接続され、シリンダー２０ａ内を往復動するピストン部２０ｂを有するピストンロッド２０ｃとを有する。減衰係数Ｃavsを可変に制御する手段は、例えば、ピストン部２０ｂのロータリーバルブを回転させることでピストン上室と下室とを連通する油路の流路面積を制御するアクチュエータとすることができる。本実施形態のショックアブソーバ２０は、段数指令に応じてアクチュエータによって流路面積が段階的に変化させられることで、互いに異なる複数の減衰係数（減衰力）を選択的に実現することができる。なお、減衰係数Ｃavsを可変とする機構は、これには限定されず、他の公知の機構が用いられてもよい。ショックアブソーバ２０は、ＥＣＵ３０によって制御される。
【００２７】
スプリング２１は、ショックアブソーバ２０と並列に設けられている。スプリング２１は、ばね上部材とばね下部材とを接続し、車体２と車輪３との相対変位に応じた弾性力（ばね力）を発生させる。車体２と車輪３との相対変位とは、車体２と車輪３とがサスペンション４のストローク方向において接近あるいは離間する方向の相対変位である。
【００２８】
スプリング２１のばね定数Ｋは、線形ばね定数である。すなわち、スプリング２１のばね定数Ｋは、車体２と車輪３との相対変位とばね力とが線形に対応するものである。
【００２９】
アクティブスタビライザ１０は、スタビライザバー部材１１，１２およびアクチュエータ１３を有する。スタビライザバー部材１１は、アクチュエータ１３と車両１の左側の車輪（以下、単に「左車輪」とも記載する。）３Ｌとを接続する。一方、スタビライザバー部材１２は、アクチュエータ１３と車両１の右側の車輪（以下、単に「右車輪」とも記載する。）３Ｒとを接続する。スタビライザバー部材１１，１２は、アクチュエータ１３から対応する車輪３に向けて車幅方向に延在しており、車輪３側の端部が車両１の前後方向に向けて折り曲げられている。折り曲げられたスタビライザバー部材１１，１２の先端部は、車輪３を保持する部材、例えばロアアームに接続されている。スタビライザバー部材１１，１２は、マウント１４を介して車体２に取付けられている。
【００３０】
アクチュエータ１３は、左車輪３Ｌ側のスタビライザバー部材１１と右車輪３Ｒ側のスタビライザバー部材１２との相対的なねじれ量を制御する。アクチュエータ１３は、固定子および回転子を有するモータを備えている。スタビライザバー部材１１，１２の一方がモータの固定子側に、他方がモータの回転子側に接続されている。従って、モータの回転量を制御することによって、スタビライザバー部材１１とスタビライザバー部材１２との相対回転量を制御することができる。
【００３１】
車両１のロールによってスタビライザバー部材１１，１２に捻り力が作用するときに、アクチュエータ１３によってこの捻り力による捻り方向と反対方向にスタビライザバー部材１１，１２を相対回転させることによって、ロールモーメントに対抗するアンチロールモーメントを発生させることができる。モータ力によってアクチュエータ１３の回転量を変化させることで左右のスタビライザバー部材１１，１２の相対回転量を変化させれば、ロール抑制力としてのアンチロールモーメントが変化し、車体２のロールをアクティブに抑制することが可能となる。
【００３２】
なお、アクチュエータ１３の回転量とは、車両１が平坦路に制止している状態を基準状態とする。その基準状態でのアクチュエータ１３の回転位置を中立位置とした場合の中立位置からの回転量、すなわち動作量がアクチュエータ１３の回転量である。従って、アクチュエータ１３の回転量が大きくなるほど、アクチュエータ１３の回転位置が中立位置から離れ、スタビライザバー部材１１，１２の捻り反力、言い換えるとロール抑制力も大きくなる。このように、アクティブスタビライザ１０は、左右のスタビライザバー部材１１，１２間の捻り角を可変に制御可能な可変捻り角スタビライザである。アクティブスタビライザ１０は、蓄電装置としてのバッテリと接続されており、バッテリから供給される電力によってアンチロールモーメントを発生させることができる。アクティブスタビライザ１０は、電力を消費することでロールを含む車両１の振動を抑制する力を能動的に発生させることができる。また、アクティブスタビライザ１０は、振動を抑制する力を能動的に発生させるときの制御量、すなわち出力トルクや回転角度、回転角速度等を可変に制御可能である。
【００３３】
また、アクティブスタビライザ１０は、アクチュエータ１３のモータを発電機として機能させて減衰力制御を行うことができる。アクティブスタビライザ１０による減衰力制御では、車両１に発生するロール等の振動の入力に対してアクティブスタビライザ１０のパッシブ制御を行う。振動の入力によってスタビライザバー部材１１，１２が相対回転すると、アクチュエータ１３のモータにおいて回転子と固定子とが相対回転する。これにより、モータにおいて発電を行わせることができる。モータの発電により、スタビライザバー部材１１，１２に対して、振動の入力による相対回転の方向と反対となる回転方向の反力が作用する。
【００３４】
この反力の大きさは、回転子と固定子との相対回転によって単位時間に磁界を切る量、すなわちスタビライザバー部材１１，１２の相対回転速度に比例する。つまり、モータの発電によって発生する反力は、車両１のロールを減衰する減衰力として働く。言い換えると、アクティブスタビライザ１０は、入力される車両１のロール等の振動を電力に変換する回生発電を行うことができ、この回生発電によって車両１の振動を減衰することができる。アクティブスタビライザ１０は、車両１の振動を受動的に減衰するときの制御量、すなわち減衰係数（発電負荷）を可変に制御可能である。
【００３５】
アクティブスタビライザ１０のアクチュエータ１３は、ＥＣＵ３０と接続されており、ＥＣＵ３０はアクチュエータ１３の制御量を調節する。ＥＣＵ３０は、アクティブスタビライザ１０によってアンチロールモーメントを発生させるときのアクチュエータ１３の制御量、すなわち電力を消費して能動的にスタビライザバー部材１１，１２を相対回転させるときのアクチュエータ１３の回転量や回転速度等を制御することができる。
【００３６】
また、ＥＣＵ３０は、アクティブスタビライザ１０による減衰力制御を行うときのアクチュエータ１３の制御量、すなわち、モータに発電を行わせるときに発電する電力を制御することができる。モータが発電する電力を増減させることにより、車両１の振動を減衰する減衰力を増減させることができる。アクチュエータ１３に発電を行わせるときのアクティブスタビライザ１０の減衰係数Ｃastbは、線形減衰係数Ｃφsと、非線形減衰係数Ｃφvとを含む。非線形減衰係数Ｃφvは、アクチュエータ１３が発電する電力に応じて変化するものである。
【００３７】
ＥＣＵ３０には、各サスペンション４のストローク量を検出するストロークセンサが接続されている。ＥＣＵ３０は、ストロークセンサの検出結果に基づいて、各サスペンション４のストローク量およびストローク速度を取得することができる。言い換えると、ＥＣＵ３０は、ストロークセンサの検出結果に基づいて、車両１のばね上部材とばね下部材とのストローク方向の相対変位や相対速度を取得することができる。
【００３８】
また、ＥＣＵ３０には、アクティブスタビライザ１０のアクチュエータ１３の回転量を検出する回転量センサが接続されている。ＥＣＵ３０は、回転量センサの検出結果に基づいてアクチュエータ１３の回転量および回転速度を取得することができる。また、ＥＣＵ３０には、操舵角を検出する操舵角センサが接続されている。操舵角は、操舵ハンドルの中立位置に対する回転角度である。操舵角センサは、例えば、ステアリングシャフトに設けられている。ＥＣＵ３０は、操舵角センサの検出結果に基づいて、操舵角や操舵速度を取得することができる。
【００３９】
ＥＣＵ３０は、各サスペンション４のストローク量およびストローク速度に基づいて、目標ロールモーメントおよび目標減衰力を演算する。目標ロールモーメントは、車両１のロールを抑制するために発生させるモーメントの目標値である。また、目標減衰力は、ロールを含む車両１の振動を減衰させる減衰力の目標値である。ＥＣＵ３０は、算出した目標ロールモーメントおよび目標減衰力に応じてアクティブスタビライザ１０およびショックアブソーバ２０をそれぞれ制御する。ＥＣＵ３０は、例えば、目標ロールモーメントを発生させるようにアクティブスタビライザ１０を制御し、目標減衰力を発生させるようにショックアブソーバ２０を制御することができる。
【００４０】
また、ＥＣＵ３０は、操舵状態と車両１に生じる振動に応じてアクティブスタビライザ１０の制御量を設定する。例えば、本実施形態のＥＣＵ３０は、操舵状態に応じてアクティブスタビライザ１０によるアクティブ制御とパッシブ制御とを切替える。ここで、操舵状態とは、操舵角や操舵速度等の操舵量とすることができる。また、操舵状態は、操舵量に応じて変化する物理量、例えば車両１に発生する横Ｇやヨーレート等を含むことができる。例えば、ＥＣＵ３０は、予め定められた横Ｇの閾値に基づいて、アクティブスタビライザ１０にアクティブ制御を行わせるか、パッシブ制御を行わせるかを切替えるようにしてもよい。一例として、ＥＣＵ３０は、車両１の横Ｇが閾値未満である（操舵量が小さい）場合にアクティブスタビライザ１０にパッシブ制御を行わせて回生発電による振動の減衰を行わせ、横Ｇが閾値以上である場合にアクティブスタビライザ１０にアクティブ制御を行わせて電力を消費してアンチロールモーメントを発生させるようにアクティブスタビライザ１０の制御量を設定することができる。
【００４１】
なお、アクティブ制御あるいはパッシブ制御のいずれを実行するかは、操舵時と非操舵時とで切替えるようにしてもよい。例えば、操舵時にはアクティブ制御が選択され、非操舵時にはパッシブ制御が選択される。操舵時は、例えば、所定値以上の操舵トルクが発生しているときとしてもよく、操舵角が所定値以上であるときとしてもよい。また、非操舵時は、例えば、操舵トルクが所定値未満のときとしてもよく、操舵角が所定値未満であるときとしてもよい。
【００４２】
ここで、車両１の減衰制御を行う場合、単純な減衰係数増（または減）としてしまうと、以下に図１６を参照して説明するように、低周波性能と高周波性能とに背反が生じてしまう。図１６は、減衰制御における背反の説明図である。図１６において、横軸は周波数、縦軸は減衰能力を示す。符号Ａ１，Ａ２およびＡ３は、それぞれアクティブスタビライザ１０やショックアブソーバ２０の減衰係数を周波数によらず一定とした場合の減衰能力を示す曲線である。Ａ２は、Ａ１に対して単純に減衰係数を減少させた場合の減衰能力を示し、Ａ３は、Ａ１に対して単純に減衰係数を増加させた場合の減衰能力を示す。
【００４３】
図１６に示すように、Ａ１からＡ３に単純に減衰係数を増加させた場合、高周波領域では減衰能力が向上するものの、低周波領域では減衰能力が低下してしまう。これとは逆に、Ａ１からＡ２に減衰係数を減少させた場合、低周波領域では減衰能力が向上するものの、高周波領域では減衰能力が低下してしまう。このように、単純に減衰係数を増減させるだけでは、低周波領域における減衰能力と高周波領域における減衰能力とに背反が生じてしまう。入力される振動に応じた適切な減衰係数とすることで乗り心地を向上できることが望ましい。
【００４４】
また、電力消費を抑制する観点からは、減衰制御においてアクティブスタビライザ１０の電力回生による振動の減衰を優先して実行できることが望ましい。
【００４５】
本実施形態では、ショックアブソーバ２０を設計するときの枠組みに減衰力制御としてアクティブスタビライザ１０の制御が追加されており、アクティブスタビライザ１０による回生量をできるだけ大きくすることができるように制御系が設計されている。具体的には、車両１に生じる振動が小さく制御量が小さい領域では、主にアクティブスタビライザ１０を減衰力発生装置として用いることで専ら回生を行うように制御系が設計される。つまり、非操舵時は、アクティブスタビライザ１０による車両１に生じる振動の減衰がショックアブソーバ２０による車両１に生じる振動の減衰に対して優先される。なお、非操舵時に限らず、操舵量が小さい場合、アクティブスタビライザ１０の回生発電による振動の減衰がショックアブソーバ２０による振動の減衰に対して優先されるようにしてもよい。
【００４６】
なお、このようにアクティブスタビライザ１０の回生発電による振動の減衰を優先する場面は、アクティブスタビライザ１０が振動を抑制する力を能動的に発生させない場合、すなわちアクチュエータ１３がアンチロールモーメントを能動的に発生させない場合である。
【００４７】
また、アクティブスタビライザ１０の回生発電による振動の減衰をショックアブソーバ２０による振動の減衰に対して優先する場面とは、車両１に発生する振動が小さい場合である。車両１の振動が大きい場合、車両１に生じる振動を減衰させる減衰量の目標値が回生発電によって減衰できる減衰量の上限を超えることがある。このようにアクティブスタビライザ１０による減衰能力を超えて制御量が大きくなる領域では、ショックアブソーバ２０で制御量を補い、アクティブスタビライザ１０による車両１に生じる振動の減衰をショックアブソーバ２０によってアシストするように制御系が設計される。つまり、車両１の振動が大きい場合、振動が小さい場合よりも、回生発電による振動の減衰をショックアブソーバ２０による振動の減衰に対して優先する度合いが低下する。また、後述する図３に示す一般化プラントにおいて、外生入力ｗから評価出力ｚまでの閉ループ伝達関数の評価値を小さくするようコントローラＫが設計される。これにより、高周波領域と低周波領域との背反を抑制しつつ適切な減衰係数や減衰手段を選択することが可能となっている。
【００４８】
このように、本実施形態の車両制御装置１−１は、乗り心地性能をできるだけ維持しつつ、極力エネルギーを回生するように減衰制御の設計がなされている。図３を参照して、本実施形態の制御系の設計について説明する。本実施形態では、車両１の制御系を一般化プラントＧとし、非線形Ｈ∞制御理論を適用して設計を行う。
【００４９】
図３に示すように、車両１には、外生入力ｗとして路面外乱が入力される。また、車両１には、制御入力ｕとしてショックアブソーバ２０の減衰係数Ｃavsおよびアクティブスタビライザ１０の減衰係数Ｃastbが入力される。一般化プラントＧの評価出力ｚは、車両状態に基づくものと、制御入力に基づくものとを含む。本実施形態では、各評価出力ｚは、周波数重みＷo，Ｗavs，Ｗastbに加えて非線形重みａ1，ａ2が乗算されて出力される。例えば、車両状態に基づく評価出力は、車両状態に対して周波数重みＷoおよび非線形重みａ1が乗算されたものである。また、ショックアブソーバ２０の制御入力（Ｗavs）に基づく評価出力は、周波数重みＷavsおよび非線形重みａ2が乗算されて出力される。アクティブスタビライザ１０の制御入力（Ｗastb）に基づく評価出力は、周波数重みＷastbおよび非線形重みａ2が乗算されて出力される。
【００５０】
ストロークセンサの検出結果等のセンサ出力、あるいは車両１の状態量は、コントローラＫに入力される。コントローラＫは、ショックアブソーバ２０用コントローラＫavsおよびアクティブスタビライザ１０用コントローラＫastbを有する。コントローラＫは、入力されたセンサ出力あるいは状態量に基づいてショックアブソーバ２０およびアクティブスタビライザ１０の減衰係数Ｃavs，Ｃastbをそれぞれ生成・出力する。
【００５１】
ここで、図２から、車両１に関する運動方程式は、下記式（１）、（２）で表される。
Ｍｚg''＝Ｆr＋Ｆl  …（１）
Ｉφφ''＝−（Ｔ／２）Ｆr＋（Ｔ／２）Ｆl  …（２）
なお、ＦrおよびＦlは、それぞれ右車輪３Ｒのサスペンション４および左車輪３Ｌのサスペンション４からばね上部材に作用する上下方向の力であり、上向きを正とする。ｚgは、ばね上変位を示す。ばね上変位ｚgは上向きを正とする。また、Ｍ；ばね上質量［kg］、Ｉφ；ばね上ロール慣性モーメント［kg m2］、φ；ばね上のロール方向の回転角度、Ｔ；トレッド［ｍ］である。ロール方向の回転角度φは、右車輪３のサスペンション４が収縮して左車輪３Ｌのサスペンション４が伸張する回転方向を正とする。また、数式等における記号「'」は１階微分を表し、記号「''」は２階微分を表す。
【００５２】
右車輪３Ｒのサスペンション４からばね上部材に作用する力Ｆrは、下記式（３）で表される。
Ｆr＝Ｋ（ｚwr−ｚbr）＋（Ｃs＋Ｃvr）（ｚwr'−ｚbr'）
＋（Ｃφs＋Ｃφv）｛（ｚwr'−ｚbr'）−（ｚwl'−ｚbl'）｝…（３）
ここで、Ｋはスプリング２１のばね定数［Ｎ／ｍ］である。また、ｚwr、ｚbrは、それぞれ右車輪３Ｒ側のばね下変位およびばね上変位、ｚwl、ｚblは、それぞれ左車輪３Ｌ側のばね下変位およびばね上変位を示す。各変位は上向きを正とする。Ｃvrは、右車輪３Ｒのサスペンション４（ショックアブソーバ２０Ｒ）の非線形減衰係数である。
【００５３】
左車輪３Ｌのサスペンション４から作用する力Ｆlは、下記式（４）で表される。
Ｆl＝Ｋ（ｚwl−ｚbl）＋（Ｃs＋Ｃvl）（ｚwl'−ｚbl'）
＋（Ｃφs＋Ｃφv）｛（ｚwl'―ｚbl'）−（ｚwr'−ｚbr'）｝…（４）
ここで、Ｃvrは、左車輪３Ｌのサスペンション４（ショックアブソーバ２０Ｌ）の非線形減衰係数である。
【００５４】
上記式（１）から式（４）に基づいて、図２に示す設計モデルを状態空間表現すると、下記式（５）、（６）および（７）で表すことができる。
ｘ'＝Ａｘ＋Ｂ1ｗ＋Ｂ2ｕ  …（５）
ｚ1＝ａ1（ｘ）Ｃ11ｘ  …（６）
ｚ2＝ａ2（ｘ）Ｃ12ｘ＋ａ2（ｘ）Ｄ122ｕ  …（７）
【００５５】
定理として、上記一般化プラントのＤ122-1が存在し、正の定数γが与えられている条件の下で、非線形重みａ1（ｘ）およびａ2（ｘ）がそれぞれ下記［数１］および［数２］で示すものである場合、閉ループシステムを内部安定にし、Ｌ２ゲイン（伝達関数のＨ∞ノルム）をγ以下とする制御則ｕ＝ｋ（ｘ）の一つは、次の［数３］で与えられる。
【００５６】
【数１】
2012148681.tif 000003
【数２】
2012148681.tif 000004
【数３】
2012148681.tif 000005
ただし、Ｐは下記［数４］を満たす正定対称解、ｍ1（ｘ）は任意の正定関数である。
【００５７】
【数４】
2012148681.tif 000006
【００５８】
本実施形態では、以下に説明するように、減衰量が小さい領域ではアクティブスタビライザ１０を用いてエネルギーを専ら回生し、減衰量が大きくなる領域では、回生による減衰で不足する減衰量をショックアブソーバ２０で補うように制御系を設計する。
【００５９】
まず、正定関数ｍ1（ｘ）として、下記［数５］で示す関数を選択する。
【数５】
2012148681.tif 000007
ここで、Ｋ0は、下記［数６］で示される。
【数６】
2012148681.tif 000008
また、ｑは要素が正のベクトルであり、アクティブスタビライザ１０とショックアブソーバ２０の制御量の非線形性を調整するパラメータである。diag（ｑ）は、ベクトルｑの要素を主対角成分とする正方行列である。
【００６０】
上記の定理より、下記［数７］で示す制御則を得る。
【数７】
2012148681.tif 000009
【００６１】
本実施形態の一実施例について説明する。上記のＫ0は、非線形重みがないときの制御ゲインに相当する。すなわち、非線形重みがないときの制御入力ｕは下記式（８）で表される。
ｕ＝Ｋ0ｘ  …（８）
【００６２】
ここで、制御入力ｕは、下記式（９）で表すことができる。
ｕ＝［Ｃφv，Ｃv］T  …（９）
また、ベクトルｑは、下記式（１０）とする。
ｑ＝［ｑφv，０］T  …（１０）
本明細書では、ベクトルｑの要素ｑφvを「調整パラメータ」と記載する。
【００６３】
この場合、正定関数ｍ1（ｘ）は、下記式（１１）となる。つまり、正定関数ｍ1（ｘ）は、アクティブスタビライザ１０の非線形減衰係数Ｃφvの増加に対して指数関数的に値が増加する。
ｍ1＝ｑφvＣφv2n  …（１１）
【００６４】
従って、制御入力ｕに対する非線形重みａ2は、図４に示すようになる。図４は、非線形重みａ2の一例を示す図である。図４において、横軸はアクティブスタビライザ１０の非線形減衰係数Ｃφv、縦軸は非線形重みａ2を示す。領域１は、アクティブスタビライザ１０の制御量が小さな領域である。図４は、ｘTＣ11-TＣ11-1ｘ＝１として、調整パラメータｑφv＝１ｅ-6、ｎ＝４として描いたものである。なお、実際には状態量が変動しているため、時間応答を見ながら調整パラメータｑφvをチューニングするようにすればよい。
【００６５】
領域１では、非線形重みａ2がほぼ１となる。つまり、領域１は、実質的に周波数重みだけで制御量ｕが決まる領域であり、非線形重みなしのときのフィードバックゲインＫ0で制御がなされる。例えば、アクティブスタビライザ１０の周波数重みＷastbを小さく、ショックアブソーバ２０の周波数重みＷavsを大きくとれば、ショックアブソーバ２０の制御量を抑え、アクティブスタビライザ１０の制御量を相対的に大きくすることができる。これにより、減衰量をほとんどアクティブスタビライザ１０で制御することが可能となる。つまり、目標とする減衰量に対してアクティブスタビライザ１０による減衰量の割合を高くすることができ、電力回生の最大化を図ることができる。
【００６６】
一方、領域２は、非線形重みａ2がほぼ０となる。つまり、領域２は、制御量自体のペナルティがない状態、すなわち制御量ｕに対する制約がほぼない状態である。つまり領域２は、制御量ｕが大きくなってもよい領域である。領域２では、アクティブスタビライザ１０の非線形減衰係数Ｃφvだけでなく、ショックアブソーバ２０の非線形減衰係数Ｃvも大きくなる。領域２では、アクティブスタビライザ１０とショックアブソーバ２０とが協調して減衰力を発生させることができる。
【００６７】
本実施形態では、アクティブスタビライザ１０で発生できる非線形減衰係数の限界値Ｃφvmaxが領域１と領域２との境界となるように調整パラメータｑφvが定められている。このようにすれば、アクティブスタビライザ１０が限界に達したときにショックアブソーバ２０がアクティブスタビライザ１０をカバーすることが可能となる。調整パラメータｑφvは、例えば、限界値Ｃφvmaxと非線形重みａ2の変曲点とが一致するように定められる。言い換えると、調整パラメータｑφvは、限界値Ｃφvmaxにおいて非線形重みａ2の減少速度が極大となるように定められる。ただし、これには限定されず、調整パラメータｑφvは、アクティブスタビライザ１０の非線形減衰係数Ｃφvが限界に達するときにショックアブソーバ２０がこれをカバーして減衰力を発生できるように適宜定められる。
【００６８】
ＥＣＵ３０は、このように設計された制御系のコントローラとして機能することができる。すなわち、ＥＣＵ３０は、制御系全体に要求される非線形減衰係数が、上記の限界値Ｃφvmaxを超えない範囲では、専らアクティブスタビライザ１０の非線形減衰係数Ｃφvをコントロールすることによって減衰制御を行う。一方、制御系に要求される非線形減衰係数が限界値Ｃφvmaxを超える範囲では、アクティブスタビライザ１０およびショックアブソーバ２０を協調させて減衰制御を行う。例えば、アクティブスタビライザ１０の非線形減衰係数Ｃφvで不足する分の減衰係数をショックアブソーバ２０の非線形減衰係数Ｃvで補う。
【００６９】
このように、本実施形態の車両制御装置１−１によれば、アクティブスタビライザ１０による電力回生を優先させた減衰制御が実行される。電力回生により発電した電力をバッテリに充電したり、電気負荷に供給したりすることで、電力の消費を抑制することができる。また、ロールを抑制する際のショックアブソーバ２０の制御量や減衰係数の変更頻度が低減することで、ショックアブソーバ２０の制御によるエネルギーの損失を抑制することができる。
【００７０】
本実施形態では、サスペンション４のスプリング２１のばね定数は一定であったが、これに代えて、スプリング２１はばね定数を可変に制御可能な可変ばねとされてもよい。つまり、サスペンション４は、減衰力可変機構および弾性力可変機構の両方を備えるものであってもよい。
【００７１】
また、本実施形態では、制御系の設計に非線形Ｈ∞制御理論が適用されたが、これには限定されない。他の公知の制御理論が制御系の設計に用いられてもよい。また、制御に係る各係数や重み等は、本明細書に開示されたものに限定されるものではない。
【００７２】
（第１実施形態の変形例）
第１実施形態の変形例について説明する。上記第１実施形態では、制御系に非線形重みａ1，ａ2を組み込むことで車両１の振動が小さい場合に振動が大きい場合よりもアクティブスタビライザ１０の回生発電による減衰をショックアブソーバ２０による減衰に対して優先させたが、これに代えて、周波数重みを切替えることでアクティブスタビライザ１０による減衰の優先度合いを可変とするようにしてもよい。
【００７３】
図５は、本変形例に係る制御の構成を示すブロック図である。図５に示すブロック図において、上記第１実施形態（図３）のブロック図と異なる点は、非線形重みａ1，ａ2が省略されている点である。コントローラＫとしてのＥＣＵ３０は、目標とする減衰量に応じて周波数重みを変化させる。
【００７４】
外生入力ｗは、例えば、下記式（１２）で表される。
ｗ＝［ｚwr，ｚwl］T  …（１２）
また、評価出力ｚは、例えば、下記式（１３）で表される。
ｚ＝［ｚg''，φ''，Ｃvr，Ｃvl，Ｃφv］T  …（１３）
例えば、外生入力ｗから評価出力ｚまでのＨ∞ノルムを１未満とするフィードバックゲインの設計がなされる。
【００７５】
図６は、評価出力の周波数重みＷoの一例を示す図である。図６には、バウンス（ｚg）やロール（φ）に対する周波数重みＷoのゲインが示されている。図６において、横軸は周波数、縦軸は周波数重みのゲインを示す。ロールに対するゲインgain＿rollや、バウンスに対するゲインgain＿heaveは、例えば、１次遅れの伝達関数として表現される。すなわち、ロールの周波数freq＿rollやバウンスの周波数freq＿heave以下の周波数域ではゲインが一定とされ、これらの周波数freq＿roll，freq＿heaveを超える周波数域では、周波数の増加に応じてゲインが減少するように定められる。評価出力の周波数重みＷoは、例えば、制御量ｕにかかわらず変化しないものとされる。
【００７６】
バウンスの場合、例えば、周波数freq＿heave＝７に対してゲインgain＿heave＝４×１ｅ-5とすることができる。また、ロールの場合、例えば、周波数freq＿roll＝７に対してゲインgain＿roll＝３とすることができる。
【００７７】
図７は、制御入力の周波数重みの一例を示す図である。図７には、ショックアブソーバ２０の非線形減衰係数Ｃvr，Ｃvlに対する周波数重みＷavsのゲインgain＿cvr，gain＿cvlや、アクティブスタビライザ１０の非線形減衰係数Ｃφvに対する周波数重みＷastbのゲインgain＿cphiが示されている。制御入力の周波数重みのゲインは、例えば、周波数によらない定数とすることができる。ショックアブソーバ２０の非線形減衰係数Ｃvr，Ｃvlに対する周波数重みＷavsのゲインgain＿cvr，gain＿cvl、およびアクティブスタビライザ１０の非線形減衰係数Ｃφvに対する周波数重みＷastbのゲインgain＿cphiを調節することにより、アクティブスタビライザ１０の回生発電による減衰の優先度合いを制御することができる。
【００７８】
ショックアブソーバ２０で減衰制御し、アクティブスタビライザ１０による回生がほとんどなされないようにする場合、例えば、下記式（１４）から式（１６）のように各ゲインを定める。このように制御系設計時のアクティブスタビライザ１０の制御量重み（ペナルティ）を大きくすることで相対的にショックアブソーバ２０の制御量が大きくなるようにすることができる。
gain＿cvr＝１ｅ-5  …（１４）
gain＿cvl＝１ｅ-5  …（１５）
gain＿cphi＝１ｅ-2  …（１６）
【００７９】
一方、アクティブスタビライザ１０のみで減衰制御する場合、すなわちアクティブスタビライザ１０による回生量を大とする場合、例えば、下記式（１７）から式（１９）のように各ゲインを定める。このように制御系設計時のショックアブソーバ２０の制御量重み（ペナルティ）を大きくすることで相対的にアクティブスタビライザ１０の制御量が大きくなるようにすることができる。
gain＿cvr＝１ｅ-2  …（１７）
gain＿cvl＝１ｅ-2  …（１８）
gain＿cphi＝１ｅ-5  …（１９）
【００８０】
ＥＣＵ３０は、例えば、制御系全体に要求される非線形減衰係数がアクティブスタビライザ１０の非線形減衰係数Ｃφvの限界値Ｃφvmaxを超えない場合、上記式（１７）から式（１９）のように各ゲインを定めることにより、アクティブスタビライザ１０による減衰制御を優先させることができる。また、ＥＣＵ３０は、制御系に要求される非線形減衰係数が上記限界値Ｃφvmaxを超える場合、上記式（１４）から式（１６）のように各ゲインを定めることにより、アクティブスタビライザ１０とショックアブソーバ２０を協調させて減衰制御を行うことができる。
【００８１】
図８は、主としてショックアブソーバ２０で減衰制御を行った場合のばね上振動を示す図、図９は、主としてアクティブスタビライザ１０で減衰制御を行った場合のばね上振動を示す図である。図８および図９において、横軸は周波数、縦軸はばね上加速度のパワースペクトル密度（Power  Spectral  Density）をそれぞれ示す。
【００８２】
主としてショックアブソーバ２０で減衰制御を行った場合（図８）、および主としてアクティブスタビライザ１０で減衰制御を行った場合（図９）のいずれにおいても、ロール等に対応する低周波の振動が低減されることがわかる。つまり、ショックアブソーバ２０あるいはアクティブスタビライザ１０のいずれかを優先して減衰制御を行ったとしても、適切にロールやバウンス等を減衰してドライバビリティを向上させることができる。
【００８３】
（第２実施形態）
図１０から図１５を参照して、第２実施形態について説明する。第２実施形態については、上記実施形態で説明したものと同様の機能を有する構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。本実施形態の車両制御装置１−２において、上記第１実施形態の車両制御装置１−１と異なる点は、アクティブスタビライザとばね切替システムを協調制御することで、定常旋回時の消費電流低減と過渡ロール低減との両立を実現する点である。図１０は、本実施形態に係る車両の概略構成を示す図、図１１は、本実施形態のアクティブスタビライザの平面図、図１２は、本実施形態のアクティブスタビライザの断面図、図１３は、アクティブスタビライザの制御フローを示す図、図１４は、横Ｇとアーム比との関係の一例を示す図、図１５は、協調制御の制御フローを示す図である。
【００８４】
図１０に示すように、車両１００は、アクティブスタビライザ１１０、可変ばね１２０、ＥＣＵ１３０を備える。アクティブスタビライザ１１０は、サスペンションストロークに対してスタビライザバーのねじれ角を可変とするアーム比可変機構を有するものである。ＥＣＵ１３０には、４輪各輪のばね上Ｇを示す信号、操舵角を示す信号、車速を示す信号がそれぞれ入力される。
【００８５】
ばね上Ｇは、例えば、ばね上部材に配置された加速度センサによって検出される。なお、ばね上Ｇは、車体を含むばね上部材の上下方向の加速度である。操舵角は、例えば、ステアリングシャフトに設けられた操舵角センサによって検出される。車速は、例えば、各車輪３に配置された車輪速センサによって検出される。ＥＣＵ１３０は、取得した操舵角および車速に基づいて横Ｇを演算することができる。横Ｇは、車両１００に対して車幅方向に作用する加速度である。
【００８６】
図１１および図１２を参照して、アクティブスタビライザ１１０について説明する。図１２には、図１１のI−I断面が示されている。本実施形態のアクティブスタビライザ１１０は、スタビリンクの取付け部のアーム比を変更することにより、旋回時の沈み込むロール姿勢による旋回安定性向上と直進時の乗り心地向上をそれぞれ実現することができる。
【００８７】
図１１に示すように、アクティブスタビライザ１１０は、スタビライザバー部材１１１，１１２、アクチュエータ１１３およびアーム比可変機構１１４を備える。スタビライザバー部材１１１は、アクチュエータ１１３と左車輪３Ｌとを接続しており、スタビライザバー部材１１２は、アクチュエータ１１３と右車輪３Ｒとを接続している。アクティブスタビライザ１１０は、左右対称に構成されている。ここでは、右車輪３Ｒ側を例にアクティブスタビライザ１１０およびアーム比可変機構１１４について説明する。
【００８８】
スタビライザバー部材１１２は、第一部材１１２ａおよび第二部材１１２ｂを有する。第一部材１１２ａは、アクチュエータ１１３から右車輪３Ｒ側に向けて車幅方向に延在している。第二部材１１２ｂの一端は、連結ピン１１２ｅを介して第一部材１１２ａと接続されており、他端は、ナット１１５を介してねじ軸１１６に接続されている。ねじ軸１１６は、車幅方向に延在している。ナット１１５およびねじ軸１１６は、ボールねじ機構の一部として機能するものである。ねじ軸１１６の外周面には、ねじ山が形成されており、ナット１１５の内周面には、当該ねじ山に対応するねじ溝が形成されている。ねじ軸１１６のねじ山とナット１１５のねじ溝との間には、ボールが介在している。ねじ軸１１６の一端は、軸受１１７を介して右車輪３Ｒのロアアーム１０１によって支持されている。また、ねじ軸１１６の他端は、モータ１１８を介してロアアーム１０１によって支持されている。
【００８９】
モータ１１８は、ねじ軸１１６と同軸上にねじ軸１１６に対して直列に配置されている。モータ１１８は、ねじ軸１１６をねじ軸１１６の中心軸線を回転中心として回転させることができる。モータ１１８がねじ軸１１６を回転させると、その回転運動がボールねじ機構によってナット１１５の直線運動に変換される。また、モータ１１８は、ねじ軸１１６を任意の回転方向に回転させることが可能である。これにより、ナット１１５がねじ軸１１６に対して軸方向に進退することができる。ナット１１５がねじ軸１１６の軸方向に移動すると、第二部材１１２ｂにおけるナット１１５と接続された端部がねじ軸１１６に沿ってねじ軸１１６の軸方向に移動する。連結ピン１１２ｅは、ナット１１５の移動に応じた第二部材１１２ｂの回動を許容する。すなわち、連結ピン１１２ｅは、第一部材１１２ａの中心軸線とねじ軸１１６の中心軸線とを含む平面上で第二部材１１２ｂが連結ピン１１２ｅを回転中心として回動することを許容するものである。
【００９０】
第二部材１１２ｂは、軸方向に伸縮自在である。第二部材１１２ｂは、連結ピン１１２ｅに連結された基端側第二部材１１２ｃおよびナット１１５に連結された先端側第二部材１１２ｄを有する。基端側第二部材１１２ｃと先端側第二部材１１２ｄとは、同軸上に配置されており、かつその軸方向に相対移動可能であるように嵌合している。基端側第二部材１１２ｃと先端側第二部材１１２ｄとは、例えば、スプライン嵌合しており、摺動しつつ軸方向に相対移動することができる。また、先端側第二部材１１２ｄは、連結ピン等を介してナット１１５に連結されており、ねじ軸１１６と先端側第二部材１１２ｄとのなす角度が変化するように回動することができる。よって、第二部材１１２ｂは、ナット１１５がねじ軸１１６の軸方向に移動することに追随して、伸縮しつつ連結ピン１１２ｅ回りに回動することができる。
【００９１】
アクティブスタビライザ１１０のアクチュエータ１１３は、電動モータを有する電動式のアクチュエータである。アクチュエータ１１３が発生させるトルクは、第一部材１１２ａ、第二部材１１２ｂ、ナット１１５、ねじ軸１１６、軸受１１７、モータ１１８およびロアアーム１０１を介して右車輪３Ｒに伝達される。
【００９２】
ここで、ナット１１５の位置は、スタビライザバー部材１１２における右車輪３Ｒ側の端部位置であり、アクティブスタビライザ１１０と右車輪３Ｒ側とのリンク位置（以下、単に「スタビライザリンク位置」とも記載する。）である。つまり、ナット１１５がねじ軸１１６の軸方向において移動すると、スタビライザリンク位置もねじ軸１１６の軸方向において移動する。また、ナット１１５の移動に応じて第二部材１１２ｂが伸縮する。従って、モータ１１８は、ねじ軸１１６を回転させることによってアクティブスタビライザ１１０のアーム比を変化させるアーム比制御アクチュエータとして機能することができる。ここで、アーム比とは、第一部材１１２ａの長さに対する第二部材１１２ｂの長さの比である。モータ１１８は、ねじ軸１１６の軸方向においてナット１１５を右車輪３Ｒに向けて移動させることでアーム比を増加させることができ、ナット１１５を右車輪３Ｒから離間する方向に移動させることでアーム比を減少させることができる。
【００９３】
図１２には、スタビライザリンク位置に応じたアクティブスタビライザ１１０のねじれ量が示されている。ナット１１５が右車輪３Ｒに向けて移動してアーム比が増加すると、第一部材１１２ａの同じ回転量に対してねじれ量が増大する。一方、ナット１１５がモータ１１８に向けて移動してアーム比が減少すると、第一部材１１２ａの同じ回転量に対してねじれ量が減少する。
【００９４】
こうしたアーム比可変機構１１４は、アクティブスタビライザ１１０における左車輪３Ｌ側にも配置されている。また、車両１００の前輪および後輪のアクティブスタビライザ１１０にそれぞれアーム比可変機構１１４が配置されている。ＥＣＵ１３０は、各アーム比可変機構１１４を制御することで、各車輪３のアーム比を独立して制御することができる。
【００９５】
図１３に示すように、ＥＣＵ１３０は、操舵による横Ｇを演算する横Ｇ演算部１３０ａを有する。横Ｇ演算部１３０ａは、操舵角センサから入力される操舵角および車速センサから入力される車速に基づいて、操舵による横Ｇを演算する。横Ｇ演算部１３０ａによって算出された横Ｇは、アーム比演算部１３０ｂに出力される。アーム比演算部１３０ｂは、横Ｇに基づいてアーム比の目標値を演算する。ＥＣＵ１３０は、例えば、横Ｇとアーム比との対応関係を示すマップを予め記憶しており、このマップを参照してアーム比の目標値を算出する。
【００９６】
（アーム比可変機構による車両制御の例）
図１４には、横Ｇとアーム比との対応関係の一例が示されている。図１４を参照して、アーム比可変機構１１４を利用した車両制御の例について説明する。図１４において、横軸は横Ｇ、縦軸はアーム比を示す。
【００９７】
ＥＣＵ１３０は、例えば、旋回時に、旋回外輪のアーム比を旋回内輪のアーム比に対して小さくすることで旋回安定性を高めることができる。図１４のマップでは、実線で示す旋回内輪のアーム比よりも、破線で示す旋回外輪のアーム比が小さくされている。例えば、車両１００が左旋回する場合、ＥＣＵ１３０は、旋回内輪である左車輪３Ｌのアーム比に対して、旋回外輪である右車輪３Ｒのアーム比を小さくする。このようにすると、外輪に対するアンチロール荷重（上向き）の大きさに対して内輪に対するアンチロール荷重（下向き）の大きさが上回る。従って、内外輪の荷重差は、下向きの荷重が大きくなり、車両１００の重心が下がる。重心の位置が下がることで、車両１００は安定した旋回を行うことができるようになる。また、重心位置が低下することで、路面の凹凸に対するロール量が低下し乗り心地が向上する。
【００９８】
また、ＥＣＵ１３０は、直進時に左右輪のアーム比をそれぞれ小さくする。図１４に示すように、横Ｇが小さいときのアーム比は、横Ｇが大きいときのアーム比よりも小さな値とされる。アクティブスタビライザ１１０のアーム比は、横Ｇが予め定められた下限値Ｇmin以下である場合に最小のアーム比とされる。下限値Ｇminは、例えば、直進時に車両１００に作用する横Ｇに基づいている。一例として、直進時に車両１００に作用すると想定される横Ｇの上限が下限値Ｇminとされる。横Ｇが下限値Ｇmin以下であると、左右輪のアーム比が共に最小のアーム比とされる。
【００９９】
直進時に左右輪のアーム比が小さくされることで、路面入力（ストローク）に対して、スタビライザリンク位置でのストローク、すなわちナット１１５の上下動が小さくなり、アクティブスタビライザ１１０の捻り角が小さくなる。捻り角が小さくなることで、アクティブスタビライザ１１０に入力される荷重が低減し、乗り心地が向上するという利点がある。
【０１００】
また、ＥＣＵ１３０は、限界時は左右輪のアーム比をそれぞれ大きくする。左右輪のアーム比は、図１４に示すように、横Ｇが予め定められた上限値Ｇmax以上である場合に最大のアーム比とされる。横Ｇの上限値Ｇmaxは、例えば、アクチュエータ１１３の出力特性に基づいて定められる。ＥＣＵ１３０は、横Ｇが上限値Ｇmax以上である限界時に左右輪のアーム比をそれぞれ最大のアーム比とする。これにより、限界時にアクチュエータ１１３の発生トルクを効率よくタイヤ接地部に作用させて大きなアンチロールモーメントを発生させることができる。これにより、限界付近でも車両１００のロールを適切に抑制することができる。
【０１０１】
このように、ＥＣＵ１３０は、横Ｇに応じてアーム比を可変とすることで、旋回安定性の向上、乗り心地の向上、ロール抑制能力の確保等をバランスさせることができる。図１３に戻り、アーム比演算部１３０ｂによって演算されたアーム比の目標値は、目標値演算部１３０ｃおよびアーム比制御アクチュエータとしてのモータ１１８にそれぞれ出力される。目標値演算部１３０ｃは、アクティブスタビライザ１１０によって発生させる目標アンチロールモーメントを演算する。目標値演算部１３０ｃは、アーム比演算部１３０ｂから入力されるアーム比の目標値に基づいて目標アンチロールモーメントを演算し、算出した目標アンチロールモーメントＭstbをアクティブスタビライザ１１０のアクチュエータ１１３に出力する。アクチュエータ１１３は、目標アンチロールモーメントＭstbに基づいてトルクを発生させる。また、モータ１１８は、アーム比の目標値に基づいてねじ軸１１６を回転させてナット１１５の位置を制御する。
【０１０２】
図１０に示す可変ばね１２０は、ばね上部材とばね下部材とを接続するサスペンション懸架ばねであり、ばね定数Ｋｓを可変にできるばね定数可変装置を有している。つまり、可変ばね１２０は、サスペンション４の弾性力を変化させる弾性力可変機構としての機能を有する。なお、サスペンション４は、可変ばね１２０に加えて上記第１実施形態のショックアブソーバ２０と同様のショックアブソーバを有していてもよい。
【０１０３】
可変ばね１２０のばね定数可変装置は、ばね定数Ｋｓを変化させるときに電力等のエネルギーを消費するものである。可変ばね１２０は、例えば、エアサスペンション装置（エアばね）であってもよい。エアサスペンション装置では、ばね定数Ｋｓを変化させるときに、コンプレッサーと各車輪３のエアチャンバー間のエア流路を開閉するコントロールバルブを作動させることで電力が消費される。また、ばね定数を変化させることでコンプレッサーが作動する場合、コンプレッサーにおいて電力が消費される。ばね定数可変装置は、ばね定数を変化させる過渡状態ではエネルギーを消費するが、ばね定数を一定に保つ間はエネルギーを消費しないものである。
【０１０４】
本実施形態では、ＥＣＵ１３０は、定常旋回時に主に可変ばね１２０のばね定数Ｋｓを大きくすることでロールを低減する。つまり、本実施形態では、定常旋回時に可変ばね１２０によりサスペンション４の弾性力を変化させることによってロール等の車両１００に生じる振動を抑制する。また、ＥＣＵ１３０は、定常旋回時に限らず、操舵時に車両１００に生じる振動を可変ばね１２０によって抑制することができる。これにより、アクティブスタビライザ１１０によってロール制御を行う場合よりも消費エネルギーを低減することが可能となる。なお、定常旋回とは、横Ｇの変動が少ない旋回であり、例えば、操舵角や車速が略一定に維持される旋回や、操舵角の変化や車速の変化が小さい旋回を含むものである。
【０１０５】
旋回時にアクティブスタビライザ１１０のみで目標アンチロールモーメントを分担する場合、アクチュエータ１１３の消費電流が大きくなってしまう。また、大きな出力トルクが要求されることで、アクチュエータ１１３等の体格が大きくなってしまう。これに対して、定常旋回分のアンチロールモーメントを可変ばね１２０のばね定数可変装置に分担させることで、アクティブスタビライザ１１０の消費電流を低減させることができる。可変ばね１２０では、一度ばね定数を変化させた後は、再度ばね定数を変化させるまでエネルギーを消費することなくアンチロールモーメントを発生してロールを抑制することができる。
【０１０６】
ロールを低減するように可変ばね１２０のばね定数を変化させる場合、例えば、旋回外輪の可変ばね１２０のばね定数を直進時等のばね定数に対して増加させる。旋回外側の可変ばね１２０のばね定数を増加させた場合、ばね上部材における旋回外側の沈み込みを抑制し、ロールを低減させることができる。旋回外側の可変ばね１２０は、ばね定数が増加することで、同じサスペンションストロークに対してより大きなばね力を発生してアンチロールモーメントを車両１００に作用させることができる。なお、ロールを低減するためのばね定数の制御はこれには限定されず、例えば、旋回時に全ての車輪３の可変ばねのばね定数を直進時等に対して増加させてもよい。
【０１０７】
ＥＣＵ１３０は、目標のアンチロールモーメントに対して不足するアンチロールモーメントや、旋回初期などの過渡ロール分のアンチロールモーメントをアクティブスタビライザ１１０に分担させる。つまり、ＥＣＵ１３０は、可変ばね１２０による車両１００に生じる振動の抑制をアクティブスタビライザ１１０によってアシストする。例えば、過渡ロール分のアンチロールモーメントをアクティブスタビライザ１１０に分担させることにより、操舵状態の変動に対応する車両１００の振動をアクティブスタビライザ１１０によって抑制することができる。これにより、目標アンチロールモーメントの全てをアクティブスタビライザ１１０によって分担させる場合と同様の応答性や精度でロールを抑制することが可能となる。
【０１０８】
ばね定数可変装置の応答性は、アクティブスタビライザ１１０の応答性よりも低い場合がある。この場合、過渡ロール分のアンチロールモーメントをばね定数可変装置によって発生させようとすると、実際のアンチロールモーメントが目標値に対して遅れる可能性がある。これに対して、本実施形態のようにアクティブスタビライザ１１０によって過渡ロール分のアンチロールモーメントを発生させるようにすれば、応答よく目標アンチロールモーメントを発生させることができる。定常旋回時には横Ｇが大きく変動しないため、可変ばね１２０に目標アンチロールモーメントの多く（過渡ロール分のアンチロールモーメントを除いたアンチロールモーメント）を分担させることで十分にロールを抑制することができる。
【０１０９】
また、可変ばね１２０は、アクティブスタビライザ１１０とは異なり、発生させるアンチロールモーメントの大きさに応じて消費エネルギーが増大するものではない。可変ばね１２０は、ばね定数を一定に保っているときであれば、発生させるアンチロールモーメントの大きさにかかわらず、エネルギーを消費することなしにアンチロールモーメントを発生させることができる。これに加えて、アクティブスタビライザ１１０に要求されるアンチロールモーメントは、可変ばね１２０が発生させるアンチロールモーメントで過不足が生じた分のみである。よって、本実施形態の振動抑制制御によれば、アクティブスタビライザ１１０の消費電流が抑えられ、車両１０全体の消費エネルギーが低減される。本実施形態の振動抑制制御は、大きな横Ｇが作用する旋回時に実行されることで消費エネルギーを抑制する効果が高くなる。
【０１１０】
図１５を参照して、本実施形態の制御のフローについて説明する。ＥＣＵ１３０の横Ｇ演算部１３０ｄは、操舵角と車速とに基づいて操舵による横Ｇを演算する。算出された横Ｇは、ばね係数演算部１３０ｅおよび目標アンチロールモーメント演算部１３０ｆに出力される。ばね係数演算部１３０ｅは、入力される横Ｇに基づいて可変ばね１２０のばね定数（ばね係数）Ｋｓを演算する。ＥＣＵ１３０は、例えば、横Ｇとばね定数Ｋｓの目標値との対応関係を定めたマップを予め記憶している。ばね係数演算部１３０ｅは、このマップを参照して、ばね定数Ｋｓの目標値を算出する。ばね係数演算部１３０ｅは、算出した目標のばね定数Ｋｓを可変ばね１２０およびロールモーメント演算部１３０ｇに出力する。
【０１１１】
ロールモーメント演算部１３０ｇは、可変ばね１２０が発生させるロールモーメントＭspringを演算する。ロールモーメント演算部１３０ｇは、例えば、目標のばね定数Ｋｓと横Ｇとに基づいて可変ばね１２０が発生させるロールモーメントＭspringを演算する。
【０１１２】
目標アンチロールモーメント演算部１３０ｆは、横Ｇ演算部１３０ｄから出力される横Ｇに基づいて、目標アンチロールモーメントＭtargetを演算する。ＥＣＵ１３０は、例えば、横Ｇと目標アンチロールモーメントＭtargetとの対応関係を示すマップを予め記憶しており、このマップを参照して目標アンチロールモーメントＭtargetを算出することができる。
【０１１３】
横Ｇ微分演算部１３０ｈは、操舵角速度による横Ｇ微分を演算する。横Ｇ微分は、横Ｇの変化速度である。横Ｇ微分演算部１３０ｈは、操舵角速度と車速とに基づいて横Ｇ微分を演算する。ここで、操舵角速度は、操舵角センサの検出結果に基づいて算出可能である。横Ｇ微分演算部１３０ｈによって算出された横Ｇ微分は、目標過渡アンチロールモーメント演算部１３０ｉに出力される。
【０１１４】
目標過渡アンチロールモーメント演算部１３０ｉは、過渡ロール分に対応する目標アンチロールモーメントＭ過渡を演算する。過渡ロール分に対応する目標アンチロールモーメントＭ過渡は、操舵角や車速の変化によるロールの増減に対応する目標アンチロールモーメントの増減分である。
【０１１５】
アクティブスタビライザ１１０のアクチュエータ１１３によって発生させるアンチロールモーメントの目標値Ｍstbは、目標アンチロールモーメントＭtargetと、過渡ロール分の目標アンチロールモーメントＭ過渡とを加算したものから、可変ばね１２０が発生させるロールモーメントＭspringを減算したものである。
【０１１６】
可変ばね１２０のばね定数可変装置は、目標のばね定数Ｋｓとなるように可変ばね１２０のばね定数を制御する。また、アクティブスタビライザ１１０のアクチュエータ１１３は、アンチロールモーメントの目標値Ｍstbを実現するように制御される。
【０１１７】
このように、本実施形態では、定常旋回分のアンチロールモーメントを可変ばね１２０に分担させ、可変ばね１２０だけでは不足する分や過渡ロール分のアンチロールモーメントをアクティブスタビライザ１１０に分担させる。これにより、電動のアクティブスタビライザ１１０の消費電流が小さくなり、かつ車両１００全体の消費エネルギーも抑制できるという効果を奏することができる。
【０１１８】
上記の各実施形態および変形例に開示された内容は、適宜組み合わせて実行することができる。
【符号の説明】
【０１１９】
１−１，１−２  車両制御装置
１，１００  車両
３  車輪
４  サスペンション
１０，１１０  アクティブスタビライザ
１３，１１３  アクチュエータ
２０  ショックアブソーバ
３０，１３０  ＥＣＵ
１１４  アーム比可変機構
１２０  可変ばね
Ｃs，Ｃφs  線形減衰係数
Ｃv，Ｃφv  非線形減衰係数
Ｃφvmax  非線形減衰係数の限界値
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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