CN101474953A - 悬架控制装置 - Google Patents

Abstract

一种悬架控制装置，其减少了传感器数量。俯仰率推定器(21)利用基于来自车轮转速传感器(7FL、7FR)的车轮转速(vc_FL、vc_FR)而得到的车轮转速时间变化率和前后加速度推定器(20)算出的推定前后加速度(a_es)，就能获得控制指令值生成用的俯仰率。

Description

悬架控制装置

技术领域

本发明涉及车用悬架控制装置。

背景技术

为了控制车体震动有必要获取车体上下运动或姿态(俯仰、侧倾等)、各车轮和车体的上下相对速度等多种信息。为了获得各种信息而搭载专用传感器则会增大传感器成本，所以希望能够减少传感器的数量。

在减少传感器数量的方面，例如，可以采用基于用于震动控制以外用途的传感器所检测的值(如车轮角速度)进行计算等来推定另一数值(如车轮和车体的相对速度)的方法。如果采用这种方法，就会减少车辆整体的传感器数量。具体举例如专利文献1所示的悬架控制装置。

专利文献1：特开平8-230433号公报。

发明内容

即使采用专利文献1记载的悬架控制装置，虽然会减少传感器的数量，但依然存在减少传感器数量的需求。

鉴于上述情况，本发明的目的在于提供一种能够减少传感器数量的悬架控制装置。

本发明的悬架控制装置包括阻尼力调节式缓冲器和控制其阻尼特性的控制装置，该阻尼力调节式缓冲器安装在车体与车轮之间，且根据外部指令来改变阻尼特性，其特征在于：所述控制装置包括：设定在所述车体任意位置且计算第一点上下运动的第一上下运动计算器、推定所述车体侧倾运动的侧倾推定器、推定所述车体俯仰运动的俯仰运动推定器、根据所述上下运动和所述侧倾运动及所述俯仰运动对所述车体各部的上下运动进行计算的各部上下运动计算器、以及计算根据所述各部上下运动的指令且把所述指令传送给所述阻尼力调节式缓冲器的控制器，所述俯仰运动推定器包括：计算所述车轮转动的车轮转动计算器、计算所述车体前后运动的前后运动计算器、以及根据所述车轮转动和所述前后运动的差值计算俯仰率的减法运算器。

根据本发明，可以提供减少了传感器数量的悬架控制装置。

附图说明

图1是表示具有本发明第一实施例中悬架控制装置的车辆部件布局的模式立体图。

图2是用于说明图1中控制装置的控制功能的框图。

图3是表示图2中前后加速度推定器的框图。

图4是用于说明图3所示发动机起因前后加速度推定器的控制功能的框图。

图5是用于说明由图3中制动液压引起的前后加速度推定部(液压起因前后加速度推定部)的控制功能的框图。

图6是用于说明由图3中空气阻尼引起的前后加速度推定部(空气阻尼起因的前后加速度推定部)的控制功能框图。

图7是表示本发明第二实施例悬架控制装置所具有的控制装置8A的模式框图。

图8是表示本发明第三实施例悬架控制装置所具有的控制装置8B的模式框图。

图9是表示采用本发明第三实施例中悬架控制装置的机动车模式立体图。

图10是表示图9中控制结构的框图。

图11是表示图10中弹簧上速度推定电路的框图。

图12是表示1/4车体上下震动的解析模型视图。

图13是表示图10中翘曲计算部的框图。

图14是表示图10中俯仰推定部的框图。

图15是表示图10中侧倾计算部的框图。

图16是表示图10中反跳推定部的框图。

图17是表示图10中前轮相对速度推定部的框图。

图18是表示图10中后轮相对速度推定部的框图。

图19是表示根据本发明一实施例的悬架控制装置的模式图。

图20是表示图19中控制器结构的框图。

图21是表示图20中控制器主控内容的流程图。

图22是表示图21中控制运算执行部处理内容的流程图。

图23(a)是表示作用于车体弹簧上的上下加速度、俯仰加速度、侧倾加速度的对应关系图；(b)表示弹簧上的上下加速度、俯仰加速度的对应关系图；(c)是表示加速度传感器配置的模式图。

图24是表示图20中四轮相对速度计算部框图。

图25是表示1/4车体上下震动的解析模型视图。

附图标记说明

1悬架控制装置、4阻尼力可变式缓冲器(阻尼力调节式缓冲器)、8控制装置、20前后加速度推定器(前后加速度计算器、俯仰率推定装置)、21俯仰率推定器(俯仰率推定装置)、31车轮转速时间变化率计算器(俯仰率推定装置)、32运算器(俯仰率推定装置)、52侧倾率计算器(侧倾率推定器)、53上下运动运算器、53A上下运动运算器、54控制器、61第一上下加速度计算器、62第二上下加速度计算器

具体实施方式

下面，对本发明的实施例进行说明。

第一实施例

首先，第一实施例的悬架控制装置包括：阻尼力调节式缓冲器和控制其阻尼特性的控制装置，该缓冲器安装在车体与车轮之间，且根据外部的指令调节阻尼特性，其特征在于，所述控制装置包括：用于计算设定在所述车体任意位置的第一点的上下运动的第一上下运动计算器，推定所述车体侧倾运动的侧倾运动推定器，推定所述车体俯仰运动的俯仰运动推定器，根据所述上下运动、所述侧倾运动及所述俯仰运动对所述车体各部的上下运动进行计算的各部上下运动计算器，根据所述各部的上下运动算出指令且把所述指令传送给所述阻尼力调节式缓冲器的控制器，所述俯仰运动推定器包括：计算所述车轮转动的车轮转动计算器、计算所述车体前后运动的前后运动计算器、以及根据所述车轮转动和所述前后运动的差值计算俯仰率的减法运算器。

在此，所谓“上下运动”、“侧倾运动”“俯仰运动”分别指上下方向、俯仰方向、侧倾方向运动的相关物理量，包括上下位移、侧倾角速度(侧倾率)、俯仰角加速度等。所谓“车轮转动”指与车轮转动运动相关的物理量，包括角速度、车轮转速(角速度乘以车轮有效半径所得量)、角加速度等。所谓“车轮转动计算器”指计算车轮转动的机构，包括车轮转速传感器，角度传感器等。所谓“车体前后运动”指涉及车体前后运动的物理量，包括车体速度、车体加速度等。所谓“前后运动计算器”指计算车体前后运动的机构，包括速度传感器、加速度传感器等。

在车轮转动维数和前后运动维数不同的情况下，本实施例的悬架控制装置还可以具有将维数变换为等同的维数变换器。在计算两者差异之前，通过将维数变换为等同提高推定精度。这种维数变换器可以是微分器、积分器等。在此，所谓“维数”指以时间(T)、长度(L)、质量(M)的累积量为表现形式的任意物理量。例如，加速度可以表示为“L·M^-2”。

本实施例的悬架控制装置还可以具有换算器，该换算器以车轮转动、车体运动以及它们差值中的至少一个乘以规定的系数。例如，在由车轮转速和车体速之差求得俯仰率的情况下，该差值是与俯仰率成比例的值，而不是俯仰率值本身。因此，如果该差值乘以规定的系数换算成俯仰率，则能简化后续的计算。

在车辆的车体左右具有一对车轮时，本实施例的悬架控制装置也可以使用该对车轮的车轮转动平均值作为车轮转动。与仅用右轮或左轮的车轮转动的情况相比，能提高俯仰运动(如俯仰率)的推定精度。

进一步来说，在车辆的车体左右具有一对车轮时，本实施例的悬架控制装置在该对车轮的车轮转动逆相位时不计算俯仰运动。在逆相位时，由于行走的路面是粗糙，且俯仰运动的推定精度低，所以要避免执行低精度的推定。

在车辆具有施加驱动力的驱动轮和不施加驱动力的从动轮时，本实施例的悬架控制装置可以根据从动轮转动计算车轮转动。由于从动轮车轮转速度变动分量不易受驱动力的影响，所以与根据驱动轮的转动计算的方式相比，可以使俯仰运动的推定精度提高。

本实施例的减震控制装置可以根据前后加速度传感器的输出求得前后运动。因为可以根据直接检出的前后加速度计算前后运动，所以能够提高推定精度。如果与滑动控制等其他用途共用该前后加速度传感器，则可以降低成本。

在车辆具有检测原动机扭矩的原动机扭矩检测器时，本实施例的减震控制装置也可以根据该输出计算前后运动。在此，“原动机”除了指一般的汽油发动机外，也可以指柴油发动机、电马达等驱动车辆的动力源。

在原动机和车轮之间安装各种传动器(MT、AT、CVT)等时，还可以根据原动机扭矩检测器的输出和从原动机到车轮的总减速比的积求得前后运动。

在车辆具有扭矩变换器的情况下，前后运动可以乘上对应于扭矩变换器锁定和滑动的系数进行计算。采用这种结构可以使俯仰运动的推定精度提高。

对于前后运动，也可以考虑作用于所述车体的外力(如空气阻尼)。

在车辆具有制动机构时，本实施例中减震控制装置的前后运动可以根据制动机构产生的制动力来求得。

在制动机构为液压式盘式制动器时，也可以根据液压盘式制动器的液压求得前后运动。

对于前后运动，也可以在计算时设定上限值。这样，在通过制动锁定车轮时，由液压进行的推定加速度比实际的加速度要大。因此，也可以根据制动锁定产生的加速度来确定上限值。

在制动机构为再生制动器时，可以根据制动时再生制动器产生的电力来求得前后运动。

也可以根据GPS提供的所述车辆位置信息来求得本实施例悬架控制装置的前后运动。例如，根据规定时间间隔内移动的距离计算车辆的速度。

本实施例的悬架控制装置的所述控制装置还可以具有所述控制装置的积分器。且，前后上下运动计算器计算所述车体上的点的上下加速度，所述侧倾运动推定器推定所述车体的侧倾加速度，所述俯仰运动推定器推定所述车体的俯仰加速度，所述各部上下运动计算器根据所述上下加速度、所述侧倾加速度以及所述俯仰加速度计算所述车体各部的上下加速度，所述积分器对所述各部上下加速度积分并计算所述各部的上下速度，所述控制器根据所述各部的上下速度算出指令，并将所述指令传送给所述阻尼力调节式缓冲器。如上所述，例如，在作为上下运动计算器而使用上下加速度传感器时，与利用上下速度计算车体各部上下速度的结构相比，可以提高推定精度。由于不通过微分器仍可以算出上下加速度传感器的输出，所以可避免因微分器导致的误差。

本实施例的悬架控制装置具有第二上下运动计算器和翘曲运动计算器；该第二上下运动计算器计算在与所述车体俯仰方向不同的翘曲方向由离开所述第一点的位置所设定的第二点的上下运动；该翘曲运动计算器根据所述第一点的上下运动和第二点的上下运动计算翘曲运动，所述侧倾运动推定器还能根据所述翘曲运动与所述俯仰运动的差推定所述车体的侧倾运动。根据这种结构，例如，由于可以共用在所搭载的后轮附近搭载的车高传感器的输出以推定前灯照射的轴，所以能够减少车辆传感器的数量。

同样地，本实施例的悬架控制装置具有第二上下运动计算器和翘曲运动计算器；该第二上下运动计算器计算在与所述车体侧倾方向不同的翘曲方向由离开所述第一点的位置所设定的第二点的上下运动；该翘曲运动计算器根据所述第一点的上下运动和第二点的上下运动计算翘曲运动，所述俯仰运动推定器还能根据所述翘曲运动和所述俯仰运动的差推定所述车体的俯仰运动。根据这种结构，例如，由于可以共用在所搭载后轮附近搭载的车高传感器的输出以推定前灯照射的轴，所以能够减少车辆传感器的数量。

第二实施例

下面，根据图1～6更具体的说明本发明第二实施例中的悬架控制装置。

图1是表示具有本发明第二实施例中悬架控制装置的车辆部件布局模式立体图。图2是用于说明图1所示控制装置的控制功能的框图。图3是表示图2中前后加速度推定器的框图。图4是用于说明图3中发动机起因的前后加速度推定部的控制功能的框图。图5是用于说明由图3中制动液压引起的前后加速度推定部控制功能的框图。图6是用于说明由图3中空气阻尼引起的前后加速度推定部控制功能的框图。

在图1和图2中，第一实施例的悬架控制装置1用于驱动方式为后轮驱动(前置发动机、后轮驱动(FR))且传动装置为AT(自动、传动)的车辆2。在车辆2的各车轮(前左右轮3FL、3FR和后左右轮3RL、3RR)上安装着阻尼力调节式缓冲器(以下，也可称为减震器)4FL、4FR、4RL、4RR。本实施例的车辆2由后轮驱动，前左右轮3FL、3FR是从动轮。进一步来说，与连接着传动系的后轮相比，在前左右轮3FL、3FR(从动轮)上容易实现伴随俯仰运动的车轮转速变化。在本实施例中，减震器4FL、4FR、4RL、4RR(以下，可统称为减震器4)构成悬架机构。

在减震器4的外周安装着弹簧5。所述各车轮(前左右轮3FL、3FR，后左右轮3RL、3RR)以下统称为车轮(也可适当地称为轮胎)3。

弹簧5设在车体和各车轮之间，支撑车体6。

从车辆2上配备着CAN(Controller Area Network，车辆2的局域网)，在车辆2上现有装配的部件中，针对前两轮(前左右轮3FL、3FR)的车轮转速传感器7FL、7FR以及未图示的各种检测器(车速检测器、发动机扭矩检测器、齿轮位置检测器、液压检测器)发出的各个信号经由CAN输入给控制装置8。

来自所述各检测器的各个信号(或信息)是表示从所述各检测器输出的前左右轮3FL、3FR的车轮转速vc_FL及vc_FR、车速v、发动机扭矩T_e、齿轮位置P_g、制动主汽缸液压P_m的信号(或信息)。对该信号(或信息)可适当用符号表示其内容。举例来说，如车速信号v(或车速信息v)、发动机扭矩信号T_e(发动机扭矩信息T_e)那样地进行表示。对包含表示车轮转速vc_FL、vc_FR信号(或信息)的后述其他信号(或信息)也可以同样表示。

控制装置8根据预定的控制程序执行后述的计算处理，在该计算处理中，输出利用接受的所述输入数据所获得的控制指令值，并控制减震器4的阻尼特性。

如后所述，在该实施例中，使用从CAN获得的可能信号推定前后加速度的方式推定车体6的前后方向加速度。因此，不必搭载专用的传感器，降低了成本。

下面，根据图2～6说明控制装置8的结构和所述计算处理内容。

如图2所示，控制装置8由前后运动计算器的一例即前后加速度推定器20、俯仰率推定器21、控制指令计算器22构成，该控制指令计算器22根据俯仰率推定器21提供的俯仰率发出所述控制指令值，并把该控制指令值输出给减震器4。

为了代替前后加速度推定器20，也可以使用检测前后加速度的前后加速度传感器。在车辆2上搭载着前后加速度传感器时，可以通过CAN利用其输出值。

如图2、图3所示，前后加速度推定器20包括：由发动机所引起的前后加速度推定部(以下称为发动机起因前后加速度推定部)25、由制动主汽缸液压P_m所引起的前后加速度推定部(以下称为液压起因前后加速度推定部)26、由空气阻尼所引起的前后加速度推定部(以下称为空气阻尼起因前后加速度推定部)27、第一、第二加算部28、29和推定前后加速度切换部30，并且根据后述的车速v、发动机扭矩T_e、齿轮位置P_g以及制动主汽缸液压P_m推定车体6的前后加速度。为了方便，该推定所得的前后加速度以下称为推定前后加速度a_es。推定前后加速度a_es被输入给俯仰率推定器21。

俯仰率推定器21包括：车轮转速时间变化率计算器31和运算器32。车轮转速时间变化率计算器31从前左右轮3FL、3FR(从动轮)的车轮转速传感器7FL、7FR接收车轮转速输入，求出前左右轮3FL、3FR的车轮转速传感器7FL、7FR的车轮转速vc_FL、vc_FR的平均值[(vc_FL+vc_FR)/2]，计算(推定)该平均值的时间变化率(以下称为车轮转速变化率)。车轮转速时间变化率计算器31是微分器，对各轮速传感器7FL、7FR测得的车轮转速进行微分处理，从而求出时间变化率。车轮转速时间变化率计算器31构成了本发明中的维数变换器。

另外，车轮转速时间变化率的计算(推定)时，分别算出车轮转速vc_FL、vc_FR的时间变化率，还可以求得其平均值作为车轮转速时间变化率。车轮转速时间变化率也可以只由一个车轮的数据求得，这样可以减轻计算负荷。

运算器32从车轮转速时间变化率中减算前后加速度推定器20输出的推定前后加速度a_es，即“车轮转速时间变化率-推定前后加速度a_es”，对该减算获得的数据积分得到俯仰率，将其输出给控制指令计算器22。

通过对“所述车轮转速时间变化率-推定前后加速度a_es”进行减算处理可以消除发动机或制动对车体6的加减速影响，所以不论发动机和制动对车体6的加减速是否有影响，总是可以推定车辆2的俯仰运动，良好地进行减震控制。

无论剧烈运动对车体6的加减速是否有影响，都能推定车辆2的俯仰运动，所以按照俯仰运动控制减震器4的阻尼系数，可以有效减少车辆2的俯仰。

由于俯仰率推定器21消除了车辆6对加减速影响，所以能提高俯仰率的推定精度。

在由CAN(车辆网络)不能获得前后加速度时，可以根据其他系统的ECU，使用由CAN获得的各种信号推定前后加速度，从车轮加速度中减算前后加速度，这样不会提高成本，并且无论发动机或制动对车体6的加减速有无影响，都能推定车辆2的俯仰运动。

且，俯仰率推定器21可以用前左右轮3FL、3FR的车轮转速传感器7FL、7FR即从动轮的车轮转速来计算俯仰率。因此，与使用连接传动系后轮(驱动轮)的车轮转速情况不同，可以更显著地把握与俯仰运动相伴的车轮转速变化，提高计算精度，从而提高相伴的减震控制精度。

在发动机起因前后加速度推定部25，根据由CAN获得的发动机扭矩Te和由齿轮位置Pg计算发动机所产生的前后加速度(以下称发动机起因前后加速度)aeg。

在液压引起的前后加速度推定部26，根据经由CAN获得的制动主汽缸压力P_m计算制动引起的前后加速度(以下称为制动起因前后加速度)a。

在空气阻尼起因前后加速度推定部27，根据经由CAN获得的车速v计算空气阻尼引起的加速度(以下称空气阻尼起因加速度)a_ar。

第一加算部28将空气阻尼起因前后加速度a_ar和制动起因前后加速度a_bk相加，并输出给第二加算部29。第二加算部29将第一加算部28的输出数据(a_ar+a_bk)和发动机起因前后加速度a_eg相加，将该加算获得的数据(a_ar+a_bk+a_eg)作为合计前后加速度a_to输出给推定前后加速度切换部30。

推定前后加速度切换部30判断车速v是0km/h或者大于0km/h，如果判断为车速v是0km/h，则将推定前后加速度a_es设定为0[m/s²]，并把该值输出给俯仰率推定器21；如果判断为车速v大于0km/h，则将来从第二加算部29的合计前后加速度a_to设定为推定前后加速度a_es，将此值输出给俯仰率推定器21。

如图4所示，发动机起因前后加速度推定部25包括：AT减速比计算器34、最终减速比积算部35、轮胎半径分配运算部36、动力传递效率乘算部37以及车体质量分配运算部38。且，在发动机起因前后加速度推定部25把发动机转动传递给驱动轮时，驱动轮外周的驱动力一般用下式(1)表示；若进一步考虑车体质量，可以利用式(2)所示的公式计算发动机驱动影响引起的前后加速度即发动机起因前后加速度a_eg。

下面说明该发动机起因前后加速度a_eg的计算方法。即，驱动轮外周的驱动力P(N)一般用下式(1)表示。

P＝i×n_t×T_e/R_t[N]......(1)

i：总减速比

n_t：动力传递效率

T_e：发动机扭矩[Nm]

R_t：轮胎(车轮3)的半径[m]

因此，由上式(1)计算驱动力P，如果考虑车体质量m[Kg]，可以由下式(2)求得发动机起因前后加速度a_eg[m/s²]。

a_eg＝P/m[m/s²]   (2)

如图4所示，通过由上式(2)求得发动机起因前后加速度a_eg的方式，发动机起因前后加速度推定部25算出发动机起因前后加速度a_eg。

即首先，在发动机起因前后加速度推定部25中，根据CAN的齿轮位置信号P_g，AT减速比计算器34将发动机扭矩信号T_e乘以减速比，将这些乘积值输出给最终减速比积算部35。

最终减速比乘算部35将发动机起因前后加速度推定部25的输出数据乘以最终减速比if，输出给轮胎半径分配运算部36。

轮胎半径分配运算部36用最终减速比积算部35的输出数据除以轮胎半径R_t[m](换言之乘以1/R_t)，算出驱动力(驱动力[N]＝扭矩[Nm]/轮胎半径[m])，把该值输出给动力传递效率乘算部37。

动力传递效率乘算部37将驱动力乘以动力传递效率n_t，把其结果输出给车体质量分配运算部38。

车体质量分配运算部38用轮胎半径分配运算部36的输出数据除以车体质量m[Kg](换言之乘算l/m)，由此求得发动机起因前后加速度a_eg。

如图5所示，所述液压起因前后加速度推定部26包括：加速度/液压变换增益乘算部40和MAX限制部41。

因此，对于液压起因前后加速度推定部26，一般用下式(3)表示具有盘式制动器的车辆2的制动力，进而如果可检测主汽缸液压P_m，利用式(4)可以简化计算制动起因前后加速度a_bk。

下面说明该制动起因前后加速度a_bk的计算方法。

即，一般用下式(3)表示具有盘式制动器的车辆2的制动力B。

B＝(2μ×A_W×F×K×r)(R_t×A_m)   (3)

B：制动力[N]

μ：盘式转子和垫片的摩擦系数

A_W：车轮汽缸的截面积[m²]

F：踏力[N]

K：制动踏板比

r：盘式转子的有效半径[m]

R_t：轮胎的有效半径[m]

A_m：主汽缸的截面积[m²]

由上式(3)可以计算制动力，但如果可检测主汽缸液压P_m，则也可以利用下式(4)简化计算。

B＝P_m×C   (4)

B：制动力[N]

P_m：主汽缸液压P_m[Pa]

C：常数[N/Pa]

因此，可以由上式(4)算出制动力。如果考虑车体质量，可以由下式(5)求得制动力影响的前后加速度a_bk[m/s²]。

a_bk＝B/m[m/s²]   (5)

如图5所示，利用由上式(5)求得的制动力影响的前后加速度a_bk的方式，液压起因前后加速度推定部26计算制动力影响前后加速度a_bk。

即首先，如图5所示，在液压起因前后加速度推定部26中，加速度/液压变换增益乘算部40将CAN的主汽缸制动液压信号P_m乘以加速度/液压变换增益，将该乘算所得数据输出给MAX限制部41。MAX限制部41在车轮锁定的情况下判断是否是实际加速度<推定加速度，并将实际产生的1.2G作为最大值设定上限值。且，MAX限制部41根据加速度/液压变换增益乘算部40的输出数据，以上述上限值进行限制求得制动起因前后加速度a_bk。

如图6所示，所述空气阻尼起因前后加速度推定部27包括：乘算电路43、增益乘算部44、空气密度乘算部45、正面投影面积乘算部46、空气阻尼系数乘算部47和质量除算部48。

因此，对于空气阻尼起因前后加速度推定部27，空气力和同类因素与车体6的正面投影面积和速度的平方成比例，车体6形状不同而大小有差异，空气阻尼所产生的阻力可以用式(6)表示，进而考虑车体质量，则可以用下式(7)求得空气阻尼引起的阻力影响的前后加速度a_ar，空气阻尼起因前后加速度推定部27利用该方式计算空气阻尼起因前后加速度a_ar。

下面，说明该空气阻尼起因前后加速度a_ar的计算方法。即，空气阻尼引起的阻力用下式(6)表示：

F_x＝C_x·(1/2)·d_Av²S   (6)

F_x：空气阻尼引起的阻力[N]

S：正面投影面积[m²]

v：车速v(大气相对速度)[m/s]

d_A：空气密度[Kg/m³]

C_x：阻力系数(空气阻尼系数)

所以，由上述方法算出空气阻尼引起的阻力Fx[N]，如果考虑车体质量m[Kg]，则根据下式(7)求得空气阻尼引起的阻力影响的前后加速度(空气阻尼起因前后加速度a_ar[m/s²])。

a_ar＝F_x/m[m/s²]   (7)

如图6所示，首先，在空气阻尼起因前后加速度推定部27中，利用上述式(7)所示方式求得空气阻尼起因前后加速度a_ar的方式，乘算电路43将CAN的车速信号v的数据v平方，并将该平方处理获得的数据输出给增益乘算部44。增益乘算部44将乘算电路43的输出数据乘以增益(1/2)，将该乘法运算获得的数据输出给空气密度乘算部45。空气密度乘算部45将增益乘算部44的输出数据乘以空气密度d_A，把该乘算获得的数据输送给正面投影面积乘算部46。正面投影面积乘算部46将空气密度乘算部45的输出数据乘以正面投影面积S，该乘算所获得的数据输送给空气阻力系数乘算部47。空气阻力系数乘算部47将正面投影面积乘算部46的输出数据乘以阻力系数C_X，该乘算所得数据输出到质量除算部48。对该数据，质量除算部48将空气阻力系数乘算部47的输出数据除以质量m，算出空气阻尼起因前后加速度a_ar。

在上述实施例中，使用俯仰率推定器21计算俯仰率，用该算出的俯仰率控制车辆2的震动。如上所述，由于俯仰率推定器21考虑加减速并且推定用于生成控制指令值的俯仰率，所以能推定更精确的俯仰率，随之对悬架控制装置1来说，能更精确地控制车辆2的减震。

进一步来说，在俯仰率推定器21的俯仰率推定中，由于使用从动轮(前左右轮3FL、3FR)的车轮转速进行推定，所以与使用驱动轮的车轮转速相比，能更显著地把握伴随俯仰运动的车轮转速变化，从而提高计算精度。因此，悬架控制装置1能达到提高减震控制精度的目的。

另外，通过运算器32从车轮转速时间变化率中减去推定前后加速度a_es，而消除了发动机或制动对车体6加减速的影响。由此，无论发动机或制动对车体6加减速是否有影响，都总是能推定车辆2的俯仰运动，进行良好的减震控制。

此外，尽管将减算处理的对象选择为加速度，但也可以把其他维数运动如车轮转速和车体的前后速度作为对象。

在上述实施例中，与悬架控制装置1用于传动装置为AT的车辆2对应，虽然列举了AT减速比计算器34计算减速比的情况，但并不局限于此。悬架控制装置1可以用于传动装置为MT(手动·传动)的车辆2上，为了代替AT减速比计算器34，也可以设计与MT相应的减速比计算器。且，可以用于传动装置为CVT(无极变速器Continuously VariableTransmission)的车辆2上，为了代替AT减速比计算器34，也可以设计与CVT相应的减速比计算器。

且，考虑到扭矩转换等的效率(滑动)，也可以计算减速比。在这种情况下，也能提高减速比的计算精度。

在用于混合车或电气自动车上时，不用发动机扭矩，使用各自的发动机和马达扭矩和/或马达扭矩同样能推定前后加速度。

在上述实施例中，在左侧、右侧车轮3的车轮转速时间变化率逆相位时，如果判断行路为不好的道路，也可以中止所述车轮转速时间变化率31的计算处理，从而可以减少不需要的控制。

在上述实施例中，在前后加速度推定器20推定前后加速度a_es时，也可以使用扭矩转换器的滑动和锁定的相关信息，从而能更进一步提高推定精度。

在上述实施例中，尽管使用经由CAN而得到的车速v、发动机扭矩T_e、齿轮位置P_g、主汽缸液压P_m等各种信息，前后加速度推定器20(前后加速度计算器)可以算出前后加速度，但为了代替上述各信息，也可以根据GPS的位置变化计算前后运动。例如，如果在行走中在规定的时间间隔内测定车辆位置，就能计算平均速度。从车轮转速中减去该平均速度，就能计算车轮转速的变动分量，即俯仰率。

在上述实施例中，举出了设有前后加速度推定器20的情况，该前后加速度推定器20根据经由CAN获得的车速v、发动机扭矩T_e、齿轮位置P_g、制动主汽缸液压P_m等各种信息推定车体6的前后加速度，但是为了代替该前后加速度推定器20，也可以像半导体加速度传感器、变形规(歪ゲ—ジ)式加速度传感器、压电式加速度传感器那样，使用直接检出作用于车辆6的前后加速度的加速度传感器。根据这种结构，由于直接测出前后加速度，所以能够进一步提高俯仰率的推定精度。

对于上述实施例，在所述前后加速度推定器20进行前后加速度计算处理中，还要在该计算处理中考虑作用于车辆2的风压、车体6的倾斜、运行路面的坡度等外力影响。采用这种结构，在反映出行走状态的状态下进行前后加速度的计算，可以在更接近使用的状态下进行车辆2的减震抑制，提高减震控制的精度。

第二个实施例

如图7所示，为了代替上述实施例中的控制装置8，也可以使用控制装置8A，该控制装置8A除了具有上述实施例的俯仰率推定器21以外，还包括：推定车体6的上下加速度的上下加速度推定器(第一上下运动推定器)51、计算(推定)车体6的侧倾率的侧倾率计算器(侧倾运动推定器)52、根据上下加速度和侧倾率及俯仰率计算车体6各部位上下运动的上下运动运算器53、以及根据所运算的上下运动把规定的指令输送给减震器4的控制器54。

根据第二实施例，俯仰率计算器21如第一实施例所述那样更加精确计算俯仰率，进而上下运动运算器53根据俯仰率计算器21得出的俯仰率和上下加速度推定器51得出的上下加速度以及侧倾率计算器52得出的侧倾率来运算车体6的各部位上下运动，从而获得上下运动信号，并把该上下运动信号输送给控制器54，该控制器54生成与所述上下运动信号相应的控制指令值，把该值输入给减震器4进行阻尼力控制，进而进行减震控制。

如上所述，用于减震控制的指令生成所用的俯仰率是精确计算得出的，所以能提高车辆2的减震控制精度。进一步来说，相对于用于指令生成的俯仰率，由于包括上下加速度和侧倾率并且推算所述控制指令值，所以所述控制指令值的计算考虑了作用于车辆2的上下加速度以及侧倾率的影响状况，因此使得计算精度提高，从而进一步提高车辆2的减震控制精度。

第三实施例

如图8所示，也可以使用控制装置8B，其中为了替换上述第二实施例中所用的上下加速度推定器51和计算(推定)车体6侧倾率的侧倾率计算器52，设置了用于计算车体6第一点上下加速度的第一上下加速度计算器61和用于计算车体6第二点上下加速度的第二上下加速度计算器62；而且为了替换根据上下加速度、侧倾率和俯仰率计算车体6的各部位上下运动的上下运动运算器53，还设置了上下运动运算器53A，该上下运动运算器53A根据第一、第二点的上下加速度和俯仰率来计算车体6的各部位上下运动。

根据第三实施例，俯仰率计算器21可以精确计算上述俯仰率。进一步来说，根据第一上下加速度计算器61获得的车体6的第一点上下加速度以及第二上下加速度计算器62获得的车体6的第二点上下加速度，上下运动运算器53A可以运算车体6的各部位上下运动并获得上下运动信号，将该上下运动信号输送给控制器54，控制器54生成相应于所述上下运动信号的控制指令值，把该指令值输入到减震器4进行阻尼力控制，进而执行减震控制。

如上所述，由于用于振动抑制控制用的指令生成的俯仰率是精确算出的，所以能提高车辆2的减震控制精度。进一步来说，可以相对用于指令生成的俯仰率计算包含着第一和第二点的上下加速度的所述控制指令值，所以所述控制指令值的计算考虑了作用于车辆2的第一和第二点上下加速度的影响状况，所以能够计算精度提高，进而能更好的提高车辆2的减震抑制精度。

以下，根据图9～18更详细地说明本发明的第三实施例。

图9是表示采用第三实施例中悬架控制装置的机动车101的模式视图。在图9中，对应于机动车101的各车轮102(只在图中示出了右前轮102FR、右后轮102RR)，设置有阻尼力可变式减震器(以下称减震器)103。为了方便，可以将对应于各个车轮的减震器103称为右前轮、右后轮、左前轮、左后轮的减震器103FR、103RR、103FL、103RL。对弹簧上速度及弹簧上相对速度等信号或各种部件，在以下为了方便，也分别根据各车轮102，适当采用与减震器103相同方式记载。

在减震器103的外周安装弹簧104。这些减震器103及弹簧104安装在车体105和各车轮102之间，保持对各车轮102的上下运动阻尼的作用。在车体105上安装着弹簧上加速度传感器107(弹簧上运动检测器)，该弹簧上加速度传感器107用于检测与右前轮102FR对应的车体105上的上下方向加速度(弹簧上的上下运动)。在车体105上装有前后加速度传感器108，该前后加速度传感器108用于检测作用于车体105的前后方向加速度。进而，在车体105的左后轮102RL(未图示)对应部分(以下，称车体左后轮部)安装着用于检测机动车101车高度的高度传感器110。且，在机动车101上设置着用于检测左右前轮102FL、102FR(只示出了右前轮102FR)转动速度的车轮转速传感器111(以下，分别对应于左右前轮102FL、102FR，也称为车轮转速传感器111FR、111FL)。

车高传感器110与后述弹簧上速度推定电路115组合构成本发明的弹簧上运动检测器。

弹簧上加速度传感器107、前后加速度传感器108、车高传感器110以及车轮转速传感器111均与控制器(控制装置)112连接。控制器112接收各连接部件的信息输入，并根据后述的运算处理，计算车体105的俯仰运动、翘曲运动、侧倾运动、反跳运动、各车轮位置处的上下速度(以下，对本发明中的弹簧上运动称为弹簧上速度v，也称车体右前轮部、车体右后轮部、车体左前轮部、车体左后轮部的弹簧上速度vFR、vRR、vFL、vRL)以及各车轮102与车体105的相对速度vs[以下，为了方便起见，也称为车轮(右前轮、右后轮、左前轮、左后轮)的相对速度vsFR、vsRR、vsFL、vsRL]，且基于该运算结果，根据天钩(スカイフツク)控制理论计算控制指令值(阻尼力指令值)，从而控制减震器103。

如图10所示，控制器112包括：积分电路114、由观测器构成的弹簧上速度推定电路115、翘曲推定部116、俯仰推定部117、侧倾计算部118、反跳推定部119、由观测器构成的前轮相对速度推定部120、微分电路121、由观测器构成的后轮相对速度推定部122以及天钩控制部123。

积分电路114对弹簧上加速度传感器107检测的车体右前轮部加速度(弹簧上加速度)αFR积分，并算出车体右前轮部的上下绝对速度(弹簧上速度)vFR，把计算的数据输入给反跳推定部119和翘曲计算部116。弹簧上加速度传感器107检测出的车体右前轮部加速度(弹簧上加速度)αFR输入给前轮相对速度推定部120。

弹簧上速度推定电路115接收车高传感器110检测的车体左前轮部的车高输入，使用预定模式进行模拟，并推定车体左后轮部的上下绝对速度(弹簧上速度)vRL，把推定的数据输入给翘曲推定部116和反跳推定部119。在车高传感器110上连接着所述微分电路121，对车高传感器110的检测数据进行微分，算出左后轮相对速度vsRL，并把算出的数据输入给后轮相对速度推定部122。

翘曲计算部116利用从积分电路114得到的车体右前轮部弹簧上速度vFR与从弹簧上速度推定电路115得到的车体左后轮部弹簧上速度vRL之差来计算翘曲wp，并把计算的数值(翘曲wp)输入给侧倾计算部118。

俯仰推定部117可以利用车轮转速传感器111FR、111FL检测的左右前轮102FL、102FR的车轮转速以及前后加速度传感器108检测的前后加速度来推定俯仰率pt，并把推定的数据(俯仰率pt)输送给侧倾计算部118及天钩控制部123。

侧倾计算部118可以利用从翘曲计算部116及俯仰推定部117的计算结果得出的差来计算侧倾率rol，并把计算数据(侧倾率rol)输入给反跳推定部119、前轮相对速度推定部120、后轮相对速度推定部122以及天钩控制部123。

反跳推定部119根据积分电路114得出的车体右前轮部弹簧上速度vFR、弹簧上速度推定电路115得出的车体左后轮部弹簧上速度vRL、以及侧倾计算部118得出的侧倾率rol，求出各车轮位置处弹簧上速度(vFR，vRL，vFL，vRR)，并把求得的数据输入给前轮相对速度推定部120、后轮相对速度推定部122以及天钩控制部123。

轮相对速度推定部120接收弹簧上加速度传感器107检测出的车体右前轮部弹簧上加速度aFR、反跳推定部119得出的各车轮位置处弹簧上速度(vFR、vRL、vFL、vRR、所述输入数据(车体右前轮部加速度、侧倾计算部118算出的侧倾率rol)以及天钩控制部123输出的阻尼力指令值的输入，采用预定的模式进行模拟，并用车体右前轮部的弹簧上加速度aFR推定左右前轮102FL、102FR分别与车体105相对速度(车体左右前轮102FL、102FR的相对速度)vsFL、vsFR，把推定数据输入给天钩控制部123。

后轮相对速度推定部122接收微分电路121算出的左后轮相对速度vsRL、侧倾计算部118算出的侧倾率rol、反跳推定部119得出的各车轮位置处的弹簧上速度(vFR、vRL、vFL、vRR)以及天钩控制部123输出的阻尼力指令值的输入，采用预定的模式进行模拟，并利用微分电路121得出的左后轮相对速度vsRL推定左右后轮102RL、102RR分别与车体105的相对速度(车体左右后轮102RL、102RR的相对速度)vsRL、vsRR，再把推定数据输入给天钩控制部123。

天钩控制部123根据预定的天钩控制理论，使用各轮位置的弹簧上速度及各车轮102与车体105的相对速度，产生对应各车轮102的减震器103的相对阻尼力指令值，从而对减震器103控制。且，减震器指令值被反馈给前轮相对速度推定部120和后轮相对速度推定部122，用于进行模拟。

下面，进一步对控制器112的上述构成要素进行说明。

如图11所示，弹簧上速度推定电路115包括阻尼力可变分量计算部130和适用于现代控制理论的卡尔曼滤波器131(观测器)，接收上述车高度传感器110检测出的车体左后轮部车高的输入，并用预定的模式进行模拟，从而推定车体左后轮部的上下绝对速度(弹簧上的绝对速度)。阻尼力可变分量计算部130接收对右后轮减震器103RR的控制指令值以及卡尔曼滤波器131的计算数据(左后轮部相对速度vsRL)输入，并计算阻尼力可变分量，输入给卡尔曼滤波器131。在此，作为相对速度虽使用了卡尔曼滤波器的计算值，但也可以将车高传感器检测值进行微分求出。

卡尔曼滤波器131可以如下方式设置。

即首先，如图12所示，模式化车体105的上下运动。在图12中，作为实例，示出了在一个自由度内对车体105的上下运动进行模式化的1/4车体模型。在图12的模型中，车体105的绝对上下变位为Z_b，弹簧下的绝对上下变位为Z₀，弹簧系数为k，阻尼系数为c，作用于车体105的外力为f，车体105的质量为m。

因此，该系统的运动方程式可以表示为式(1)。

数学式1

$m{\stackrel{..}{Z}}_b=-k(Z_b-Z_0)-c({\stackrel{.}{Z}}_b-{\stackrel{.}{Z}}_0)-f---\left(1\right)$

在此，将相对变位作为可观测输出，弹簧上、弹簧下的相对变位Z20作为状态变数，如果作为弹簧上的绝对速度Zb而有式(2)，则状态方程式变为式(3)。

Z₂₀＝Z_b-Z₀   (2)

数学式2

$\stackrel{.}{x}\left(t\right)=\mathrm{Ax}\left(t\right)+\mathrm{Bu}\left(t\right)+\mathrm{Gw}\left(t\right)$

y(t)＝Cx(t)+Du(t)+v(t)   (3)

在此，状态变数为：

数学式3

$X={\left[\begin{array}{cc}{\stackrel{.}{Z}}_b& Z_{20}\end{array}\right]}^T$

输出相对变位y＝Z20，输入作用于车体5上的外力u＝f，以干扰作为路面上下速度

数学式

$W={\stackrel{.}{Z}}_0$

且，v(t)作为观测杂音，这里是指Gauss性白色杂音中任一平均值，在共离散是已知的条件下，作为式(4)为

数学式5

E[W(t)]＝0，E[W(t)W^T(τ)]＝Qδ(t-τ)

E[v(t)]＝0，E[v(t)v^T(τ)]＝Rδ(t-τ)   (4)

作为式(5)为

数学式6

$A=\left[\begin{array}{cc}-\frac{c}{m}& -\frac{k}{m}\\ 1& 0\end{array}\right],$

$B=\left[\begin{array}{c}-\frac{1}{m}\\ 0\end{array}\right],G=\left[\begin{array}{c}\frac{c}{m}\\ -1\end{array}\right],---\left(5\right)$

C＝[0 1]，D＝[0]

因此，如果考虑到相对变位可测定，则由式(3)得到的观测值可以如式(6)所示

数学式7

$\stackrel{.}{\hat{x}}=A\hat{x}+\mathrm{Bu}+L(y-C\hat{x})---\left(6\right)$

在此，L是观测增益。该观测增益L采用卡尔曼分析，根据式(7)所示的Riccati方程式正定对称解取决于式(8)。

AP+PA^T-PC^TR^-1CP+Q＝0   (7)

L＝PC^TR^-1   (8)

且，在适用于使用第一实施例所示的减震器系列时，由于式(5)的阻尼常数c是可变的，所以有必要考虑到这点。

在该第三实施例中，根据推定的相对变位进行微分而得的相对速度和控制器112的控制指令值，利用阻尼力可变分量计算部130推定实际减震器103产生的阻尼力，并把该推定值作为作用于车体105的外力f，构成输入给观测器的干扰观测值，以抵销因该阻尼力可变引起的相对速度变化。

在第三实施例中，虽然列举了由卡尔曼过滤器构成弹簧上速度推定电路115的情况，但也可以使用其他类型的观测值。

如图13所示，翘曲计算部116得出积分电路114的车体右前轮部弹簧速度vFR及弹簧上速度推定电路115的车体左后轮部的弹簧上速度vRL的差(vFR-vRL)，并除以这些的距离(车体右前轮部·车体左后轮部间的距离)来计算翘曲wp。

如图14所示，俯仰推定部117运算车轮转速传感器111RF、111FL检测的左右前轮102FL、102FR的车轮转速平均值，对所得的平均值进行微分处理，从而算出车轮加速度，利用该车轮加速度和前后加速度传感器108检测的前后加速度差，对获得的信号积分，进行过滤处理和增幅处理，来推定俯仰率pt。由于计算了车体左右前轮部的车轮转速平均值，所以可消除因加减速引起的车速变动。

如图15所示，侧倾计算部118从翘曲计算部116计算的翘曲wp减去由俯仰推定部117推定的俯仰分量pt，算出侧倾分量即侧倾率rol。

如图16所示，反跳推定部119接收车体右前轮部、车体左后轮部的弹簧上速度vFR、vRL的输入，进而使用这些数据计算下次这种车体左前轮部、车体右后轮部的弹簧上速度vFL、vRR，并将车体右前轮部、车体左后轮部的弹簧上速度vFR、vRL相加，推定各车轮位置处的弹簧上速度vFL、vRR、vFR、vRL，进而推定车体105的反跳运动。

车体左前轮部的弹簧上速度vFL是利用从积分电路114获得的车体右前轮部的弹簧上速度vFR、侧倾计算部118得出的侧倾率rol以及左右前轮减震器103FL、103FR的距离算出来的。

车体右后轮部的弹簧上速度vRR是利用从弹簧上速度推定电路115得出的车体左后轮部的弹簧上速度vRL、侧倾计算部118得出的侧倾率rol以有左右后轮的减震器103RL、103RR的距离算出来的。

如图17所示，前轮相对速度推定部120包括阻尼力可变分量计算部(设有两个的情况下以下适当地称为第一、第二阻尼力可变分量计算部130A、130B)和适用现代控制理论的卡尔曼滤波器(设置两个的情况下，以下适当称第一、第二卡尔曼滤波器131A、131B)，并接收弹簧上加速度传感器107的检测值(右前轮部弹簧上加速度αFR)、侧倾计算部118的侧倾率rol、反跳推定部119的弹簧上速度vFR、vRR、vFL、vRL的输入，从而推定右前轮相对速度vsFR及左前轮相对速度vsFL。在侧倾计算部118的侧倾率rol绝对值小于预定阀值时，同左右速度一样，即以相对速度FR＝相对速度FL进行输出，而在比阀值大时，从反跳推定部119所推定的弹簧上速度(vFR、vRR、vFL、vRL)中，选择出通过第一、第二卡尔曼滤波器131A、131B计算的相对速度值(右前轮、左前轮的相对速度vsFR、vsFL)进行输出。

在此，进一步说明前轮相对速度推定部120所用的卡尔曼滤波器(131A、131B)。对与弹簧上速度推定电路115所用的卡尔曼滤波器同样的部分省略其说明。

卡尔曼滤波器(观测器)使用与弹簧上速度推定电路115所用的卡尔曼滤波器131相同模型(参照图12)进行设计，状态变数为：

数学式8

$X={\left[\begin{array}{cc}{\stackrel{.}{Z}}_{20}& Z_{20}\end{array}\right]}^T$

输出上下加速度为：

数学式9

$y={\stackrel{..}{Z}}_b$

输入为作用于车体105上的外力u＝f，将干扰作为弹簧下加速度

数学式10

$W={\stackrel{..}{Z}}_0$

在此，如式(9)所示，

数学式11

$A=\left[\begin{array}{cc}-\frac{c}{m}& -\frac{k}{m}\\ 1& 0\end{array}\right]$

$B=\left[\begin{array}{c}-\frac{1}{m}\\ 0\end{array}\right],G=\left[\begin{array}{c}-1\\ 0\end{array}\right]---\left(9\right)$

$C=\left[\begin{array}{cc}-\frac{c}{m}& -\frac{k}{m}\end{array}\right],D=[-\frac{1}{m}]$

因此，如果考虑弹簧上绝对加速度可测定，则式(7)的卡尔曼滤波(观测值)如式(10)所示

数学式12

$\stackrel{.}{\hat{x}}=A\hat{x}+\mathrm{Bu}+L(y-C\hat{x}-\mathrm{Du})---\left(10\right)$

观测增益L使用的是与弹簧上速度推定电路115的卡尔曼滤波器131相同的(参照式(8))。由于要考虑阻尼力可变分量，所以与弹簧上速度推定电路115同样并且在第一、第二阻尼力可变分量计算部130A、130B中，使用第一、第二卡尔曼滤波器131A、131B获得的相对速度推定值和天钩控制部123运算出的控制指令值来计算阻尼力的变化，并反馈给第一、第二卡尔曼滤波器131A、131B。

下面，对后轮相对速度推定部122进行说明。如图18所示，后轮相对速度推定部122接收对与左后轮对应设计的车高传感器110的检测值进行微分所得的左后轮相对速度vsRL、侧倾计算部118算出的侧倾率rol、以及反跳推定部119的弹簧上速度(推定值)[(vFR，vRL，vFL，vRR)]的输入。在此，在侧倾计算部118的计算值(侧倾率rol)的绝对值小于阀值时，将左右的相对速度相同即作为相对速度vsFR＝相对速度vsFL而输出；而在比阀值大时，选择并输出利用卡尔曼滤波器131C计算来自反跳推定部119推定的弹簧上速度的相对速度值(右前轮部、左前轮部的相对速度FR、FL)。

该卡尔曼滤波器131C与前轮相对速度推定部120中所用的是相同的。

如上所述，计算车体105的俯仰率pt、侧倾率rol、各轮的弹簧上速度及相对速度，天钩控制部123利用算出的信号生成控制指令值，输出给各减震器103。

根据本实施例，计算各车轮102及车体105的相对速度，并计算用于天钩控制的控制指令值。因此，可以对应各轮减震器103生成各自的控制指令值，进而高精度地进行对应于各轮减震器103的阻尼力产生的控制。

在本实施例中，根据车体105的两处对角部的弹簧上速度求出车体105的翘曲wp，从所述翘曲wp中减去由车轮转速获得的俯仰率pt，从而算出侧倾率rol，根据所述两个对角部中一个的弹簧上速度及侧倾率rol，得到与车体105的四轮对应部分的弹簧上速度以及各车轮102和车体105的相对速度，就能用于生成用于天钩控制的控制指令值。为了对车体105的两处对角部的弹簧上速度进行检测，作为加速度传感器或车高传感器等相应传感器由于可以准备两个，所以能简化装置，进而达到降低成本的目的。

在上述第三实施例中，列举了将弹簧上加速度传感器107及车高传感器110设置在车体105对角处的情况，但也可以设置两个弹簧上加速度传感器，还可以设置两个车高传感器。在配置两个传感器时，如果不在俯仰方向平行配置，也可以在其它位置配置。如果位置稍偏离侧倾方向(左右方向)，则在被检测的翘曲运动中从所包含侧倾分量通过减去俯仰运动，就能算出侧倾。

在第三实施例中，使用了车高传感器110。但对于像光轴自动调整系统的车辆那样已在车后搭载车高传感器的车辆而言，其车高传感器也可以用于第三实施例的车高传感器110，从而可以减小增加传感器的数量，也能避免结构复杂和提高成本。

如上所述，在第三实施例中，从翘曲wp中减去俯仰率pt求出侧倾率rol，用这样得出的侧倾率rol再得到反跳量，进而得到四轮对应部的弹簧上速度，并且利用该检查的结果获得各车轮、车体的相对速度，进而得到天钩控制的控制指令值。对此，从翘曲wp中减去侧倾率rol求出俯仰率pt，用这样得出的俯仰率pt再得到反跳量，进而得到四轮的弹簧上速度，并且利用该检测的结果得出各车轮、车体的相对速度，进而也能得到天钩控制的控制指令值。

在第三实施例中是分别推定求出俯仰率、侧倾率，但也可以是安装陀螺仪传感器。当然，也可以使用经由车体网络(CAN等)获取的卡纳比(カ-ナビ)等其他系统所具有的俯仰率、侧倾率信号。

像第三实施例说明的那样，通过利用车体5两处对角的弹簧上速度获得四轮对应部的弹簧上速度及各车轮、车体的相对速度，计算各四轮的相应减震器3上的相对天钩控制指令值，从而达到提高控制精度的目的。

在上述实施例的天钩控制中，使用阻尼力反转式(身长侧和缩短侧的阻尼力变化大小反转)减震器时，不需要相对速度的数据。

在上述实施例中，尽管将天钩控制作为基础进行了说明，但是也可以使用四轮的弹簧上运动(变位、速度、加速度)数据的控制理论确定减震器的阻尼力，例如可以使用H∞控制或现代控制理论进行控制。

第四实施例

下面，根据图19～25说明本发明的第四实施例。

在图19中，在构成机动车(车辆)的车体和四个车轮211(图1只记载了一个轮)之间，并排安装着弹簧212和可调节阻尼特性的阻力可变减震器213，它们支撑着车体214。对应于四个车轮分别设置了四个减震器213和弹簧212，为方便只图示了其中的一个。

在车体214的一处设置弹簧上加速度传感器201，该弹簧上加速度传感器201用于检测该处上下方向加速度(弹簧上上下加速度，以下为了方便，称为弹簧上加速度)。

减震器213具有未图示的阻尼力发生部和驱动该阻尼力发生部的传动装置215。

如图20所示，机动车中设置着操舵角传感器216、车速传感器217、横加速度传感器218和与四轮对应配置的车轮转速传感器205。控制器220与弹簧上加速度传感器201及传动装置215、操舵角传感器216、车速传感器217、横加速度传感器218和车轮转速传感器205连接。

如图20所示，控制器220包括：微分处理部221、B.P.F处理部(以下，称俯仰加速度B.P.F处理部)222、系数乘算部(以下，称第一系数乘算部)223、推定横加速度计算部224、路面输入力影响的横加速度计算部225、B.P.F处理部(以下，称侧倾加速度B.P.F处理部)226、系数乘算部(以下，称第二系数系乘算部)227、四轮弹簧上加速度运算部228、积分处理部(以下，称四轮对应积分处理部)229、四轮相对速度运算部230以及天钩运算部231。

微分处理部221根据车轮转速传感器205得出的车轮转速信息求得车轮转速加速度。俯仰加速度B.P.F处理部222把从微分处理部221获得的车轮加速度信号进行B.P.F(带通滤波)进行处理，选择出俯仰加速度分量。

第一系数乘算部223将由俯仰加速度B.P.F处理部222选出的俯仰加速度分量乘以规定的系数，算出俯仰加速度。

推定横加速度计算部224根据操舵角传感器216得到的操舵角信息和车速传感器217得到的车速信息，求出由操舵产生的“旋转影响横加速度”(推定横加速度)。

路面输入力影响的横加速度计算部225根据推定横加速度计算部224得到的“旋转影响横加速度”和横加速度传感器218得到的横加速度信息，求出“路面输入力影响的横加速度”。

侧倾加速度B.P.F处理部226对“路面输入力影响的横加速度”进行B.P.F处理，选出侧倾加速度分量。

第二系数乘算部227将由侧倾加速度B.P.F处理部226选出的侧倾加速度分量乘以规定系数，算出侧倾加速度。

四轮弹簧上加速度运算部228根据弹簧上加速度传感器1得出的弹簧上加速度(弹簧上上下加速度)信息、来自第一系数乘算部223的俯仰加速度、以及来自第二系数乘算部227的侧倾加速度，求出相当于车体214的四轮各自对应部分上下加速度的四轮弹簧上上下加速度(以下，为了方便，可称为四轮弹簧上加速度)。

四轮对应积分处理部229根据四轮弹簧上加速度运算部228求得的四轮弹簧上上下加速度，求出四轮弹簧上上下速度(以下，为了方便，可称为四轮弹簧上速度)。

四轮相对速度运算部230包括图24所示的卡尔曼滤波器240(观测器)和阻尼力可变分量计算部241，根据四轮弹簧上加速度运算部228求得的四轮弹簧上加速度，求出车体214分别与四轮的四轮对应部分的相对速度(弹簧上/弹簧下相对速度，以下，为了方便，可称为四轮相对速度)。

天钩运算部231根据四轮对应积分处理部229求得的四轮弹簧上速度和四轮相对速度运算部230求得的四轮相对速度，生成相对于各传动装置215上的用于天钩控制的指令电流(阻尼力指令值，控制指令值)，并且将其输入给相应的传动装置215，从而能控制各减震器213。

在该实施例中，使用俯仰加速度就能计算四轮弹簧上速度和四轮相对速度，该俯仰加速度是对来自车轮转速传感器205的车轮转速进行微分处理(微分处理部221)获得的。根据该实施例，由于能使用从车轮转速传感器205检测的车轮转速得出的俯仰加速度进行计算，所以能最大限度地抑制因上述车体加减速所产生的影响。

在本实施例中，通过根据弹簧上上下加速度和俯仰加速度推定后弹簧上上下加速度，对弹簧上上下加速度仍然能够使用弹簧上加速度传感器201的检测值，并不会产生误差。

如车轮转速推定那样，对车轮加速度推定并不局限于某窄频率分量(例如弹簧上共振)，可以选择极低频率范围(例如0.05Hz)以下和极高频率范围(例如15Hz)以上的频率范围进行推定，不用进行限定频率的推定。因此，能根据车轮加速度精确进行俯仰加速度推定，根据弹簧上上下加速度和俯仰加速度更加精确推定后弹簧上上下加速度。

在该实施例中，以四轮弹簧上上下加速度作为输入数据由接收的卡尔曼滤波器240(观测器)进行推定，可推定的状态量作为弹簧上/弹簧下间的相对速度。因此在该实施例中，能缩短运算处理，进而还能消除微分处理和滤波处理中产生的运算误差，从而能高精确地生成阻尼力指示值，良好地进行悬架控制。

在该实施例中，能利用从操舵角、车速、横加速度推定得到的侧倾加速度对侧倾变化分量进行补正，计算四轮整体弹簧上上下加速度、弹簧上上下速度及弹簧上/弹簧下间相对速度，由此可以提高推定精度和减震性能。因此，在该实施例中能确保优良的减震性能。

在此，用图21的流程图说明控制器220的处理内容，更详细地说明本实施例的作用。

在图21中，给控制器220供电，开始运行控制软件(步骤S1)。首先，进行控制器220的初始设定(步骤S2)，随后对是否达到规定的控制周期进行判断(步骤S3)。如果在步骤S3中的判断为还没有达到控制周期，则返回上步，再次对是否达到控制周期进行判断。一旦步骤S3中的判断为达到了控制周期(YES)，则将在前控制周期中运算得出的控制量输送给传动装置215(步骤S4)。之后，读取各传感器的信息(步骤S5)。

接下来，把传感器信息输入给对应的部分(步骤S6)，根据该输入的传感器信息，在步骤S7的控制运算执行部(控制运算执行周期)对弹簧上速度、弹簧上/弹簧下间相对速度进行推定运算，同时对传动装置指令值(传动指令电流，阻尼力指令值)进行运算。

根据图22(流程图)及图23(弹簧上上下加速度、俯仰加速度、侧倾加速度的对应关系图)来说明控制运算执行部的处理内容。

在图22中，首先对前车轮转速信号进行微分处理，计算车轮加速度(步骤S11)。随之对车轮加速度信号进行带通滤波处理，滤出具有规定频率分量的俯仰加速度分量(步骤S12)。

随后，计算由来自操舵角和车速的旋转运动产生的推定横加速度(步骤S13)。假定车辆为线性模型，如果不考虑远动特性，则推定横加速度ay可以用下式表示

ay＝[1/(1+AV2)]·[V2/(Lh)]δf

V指车速[m/s]，A指稳定系数[s2/m2]，δf指前轮操舵角[rad]，Lh指轮轴距[m]。

此外，由横加速度传感器218检测的横加速度包括操舵所产生的旋转横加速度和伴随路面输入力影响所致车体侧倾运动产生的横加速度(路面输入力影响的横加速度)的等两方面的横加速度。所以，由操舵角和车速推定的推定横加速度要从传感器所得的检测的横加速度(实际横加速度)中减去，算出“路面输入力影响起因的横加速度”[＝“实际横加速度”-“推定横加速度”](步骤S14)。

由于“路面输入力影响所致的横加速度”(由通过因路面输入力影响所产生的车体侧倾运动而产生的横加速度)是侧倾加速度切线方向的加速度，所以对横加速度进行带通滤波处理，滤出具有规定的频率分量的侧倾加速度分量(步骤S15)。

随后，进行四轮弹簧上加速度的计算(步骤S16)。且，如图23(a)所示，如果把车体214作为刚体考虑，并且对车体214和某一点的弹簧上上下速度以及俯仰率、侧倾率进行判断，而对车体214的任意的位置上的上下加速度进行几何学上的决定。下面，对弹簧上加速度传感器(弹簧上上下加速度传感器)201如图23(b)所示配置时同轴上的弹簧上上下加速度的计算方法进行说明。

后述的式中分别表示为：G sensor指弹簧上加速度传感器201安装位置处的弹簧上上下加速度[m/s²]，G FR指前弹簧上上下加速度[m/s²]，G RR指后弹簧上上下加速度[m/s²]，L1指从弹簧上加速度传感器201安装位置至要观测的前弹簧上上下加速度的距离，L2指从弹簧上加速度传感器201安装位置至观测到的后弹簧上上下加速度的距离，AGy指俯仰加速度[rad/s²]。

前弹簧上上下加速度G FR可以根据下式求得：

G FR＝G sensor+AGy×L1

后弹簧上上下加速度G RR可以由下式求得：

G RR＝G sensor-AGy×L2

如果转动速度已知，就能求出从上述弹簧上加速度传感器201的配置位置到要观测位置的距离和要观测位置的弹簧上上下加速度。

对侧倾加速度所产生的、且设在左右轴上的弹簧上上下加速度也可以通过同俯仰加速度的推定一样求得。

下面，如图23(c)所示，在配置弹簧上加速度传感器201的车辆中，各轮减震器213位置的弹簧上上下加速度的计算方法如下所示。

G sensor表示弹簧上加速度传感器1安装位置处的弹簧上上下加速度[m/s²]，G FR表示前右侧弹簧上上下加速度[m/s²]，G FL表示前右侧弹簧上上下加速度[m/s²]，G RR表示右后侧弹簧上上下加速度[m/s²]，G RL表示左后侧弹簧上上下加速度[m/s²]。L1表示从弹簧上加速度传感器201安装位置至想观测的前弹簧上上下加速度的y轴上距离，L2是指从弹簧上加速度传感器201安装位置至观测到的后弹簧上上下加速度的y轴上距离，Wf1是指从弹簧上加速度传感器201安装位置至想观测的前右弹簧上上下加速度的x轴上距离，Wf2是指从弹簧上加速度传感器201安装位置至想观测的前左侧弹簧上上下加速度的x轴上距离，Wrl是指从弹簧上加速度传感器201安装位置至想观测的后右侧弹簧上上下加速度的x轴上距离，Wf2是指从弹簧上加速度传感器201安装位置至想观测的后左侧弹簧上上下加速度的x轴上距离，AGy是指俯仰加速度[rad/s²]，AGx是指侧倾加速度[rad/s²]。

由此，前右侧弹簧上上下加速度G FR可以由下式求出：

G FR＝Gsensor+AGy×L1-AGx×Wf2

前左侧弹簧上上下加速度G FL可以由下式求出：

G FL＝G sensor+AGy×L1+AGx×Wf1

后右侧弹簧上上下加速度G RR可以由下式求出：

GRR＝G sensor-AGy×L2-AGx×Wf2

后左侧弹簧上上下加速度G RL可以由下式求出：

G RL＝G sensor-AGy×L2+AGx×Wf1

可以采用上述求解方式求得四轮弹簧上上下加速度，并且，将四轮弹簧上上下加速度分别输入卡尔曼滤波器240并且计算四轮相对速度(步骤S17)。

在此，对四轮相对速度运算部230作进一步说明。如图24所示，四轮相对速度运算部230包括阻尼力可变分量计算部241(与四轮对应并且设置为四个，其中只记载着与左右前轮对应着的两个)和适用于现代控制理论的所述卡尔曼滤波器240(对应四轮设置四个，其中只记载着左右前轮对应着的两个)。四轮相对速度运算部230输入四轮弹簧上加速度运算部228的计算值(四轮弹簧上上下加速度)、第二系数乘算部227计算并通过四轮弹簧上加速度运算部228得到的侧倾加速度(推定值)、以及第一系数乘算部223算出并通过四轮弹簧上加速度运算部228得到的俯仰加速度(推定值)。在此，侧倾加速度(推定值)的绝对值小于预定阀值时，使左右速度相同，即相对速度FR＝相对速度FL、相对速度RR＝相对速度RL而进行输出，另外在大于阀值时，根据四轮弹簧上加速度推定部推定的四轮弹簧上加速度，用卡尔曼滤波器240选择并输出计算相对速度的值。

以下，对推定来自弹簧上的加速度相对速度的观测器进行说明。观测器是利用图25所示的车体214上下震动在一个自由度内模式化的1/4车体模型[Z_b：车体214的绝对上下变位，Z₀：弹簧下的绝对上下变位，k：弹簧常数，c：阻尼系数，f：作用于车体214上的外力，m：车体214的质量]进行设计的，其状态变数如下：

数学式1

$X={\left[\begin{array}{cc}{\stackrel{.}{Z}}_{20}& Z_{20}\end{array}\right]}^T$

输出上下加速度为：

数学式2

$y={\stackrel{..}{Z}}_b$

输入为作用于车体214的外力u＝f，将干扰作为弹簧下加速度，

数学式3

$W={\stackrel{..}{Z}}_0$

在此，如式(1)所示

数学式4

$A=\left[\begin{array}{cc}-\frac{c}{m}& -\frac{k}{m}\\ 1& 0\end{array}\right]$

$B=\left[\begin{array}{c}-\frac{1}{m}\\ 0\end{array}\right],G=\left[\begin{array}{c}-1\\ 0\end{array}\right]---\left(1\right)$

$C=\left[\begin{array}{cc}-\frac{c}{m}& -\frac{k}{m}\end{array}\right],D=[-\frac{1}{m}]$

因此，如果考虑弹簧上绝对加速度是可测定的，则与式(1)相比，卡尔曼滤波器(观测器)可如式(2)所示

数学式5

$\stackrel{.}{\hat{x}}=A\hat{x}+\mathrm{Bu}+L(y-C\hat{x}-\mathrm{Du})---\left(2\right)$

观测增益L使用卡尔曼滤波器240。由于考虑了阻尼力可变分量，所以在阻尼力可变分量计算部241中用卡尔曼滤波器240的相对速度推定值和天钩运算部231运算得出的控制指令值来计算阻尼力的变化，并反馈给卡尔曼滤波器240。

根据本实施例，由于依据弹簧上加速度进行推定，因此可以从卡尔曼滤波直接推定相对速度和相对变位。

根据对上述计算的四轮弹簧上上下加速度进行积分的四轮弹簧上上下速度以及四轮相对速度，可以确定四轮的目标阻尼力(步骤S18)，利用该确定的目标阻尼力，通过施加在传动装置215上的指示，控制四轮减震器213(四轮悬架)的阻尼力(步骤S19)。

在上述实施例中，由于执行了天钩控制，所以尽管可以求出各车轮的弹簧上上下速度和相对速度，从而进行控制，但是在使用阻尼力伸缩反转式的阻尼力调节式油压缓冲器时，也可以不需要相对速度。

在上述实施例中，虽举出了使用天钩运算部231进行天钩控制的例子，但除此之外，本发明也可以使用H∞控制或各种现代控制理论进行控制。此时，由于可以根据四轮弹簧上加速度运算部228求出的各车轮弹簧上加速度来计算绝对速度和相对速度等必要的数据，所以如果利用该数据则能够对应于各种控制理论。

Claims (20)

1、一种悬架控制装置，其包括阻尼力调节式缓冲器和控制其阻尼特性的控制装置，该阻尼力调节式缓冲器安装在车体与车轮之间，且根据外部指令来改变阻尼特性，所述悬架控制装置特征在于：

所述控制装置包括：第一上下运动计算器，其计算设定在所述车体任意位置的第一点上下运动；

侧倾运动推定器，其推定所述车体侧倾运动；

俯仰运动推定器，其推定所述车体俯仰运动；

各部上下运动计算器，其根据所述上下运动和所述侧倾运动及所述俯仰运动对所述车体各部的上下运动进行计算；

控制器，其计算对应于所述各部上下运动的指令且把所述指令传送给所述阻尼力调节式缓冲器，

所述俯仰运动推定器包括：

车轮转动计算器，其计算所述车轮的转动；

前后运动计算器，其计算所述车体前后的运动；

减法运算器，其根据所述车轮转动和所述前后运动的差值计算俯仰率。

2、根据权利要求1所述的悬架控制装置，其特征在于，该悬架控制装置具有维数变换器，所述车轮转动的维数与所述前后运动的维数不同，在求出它们的差之前，该维数变换器把它们的维数变换为相同。

3、根据权利要求1所述的悬架控制装置，其特征在于，该悬架控制装置具有换算器，该换算器将所述车轮转动、前后车体运动及其它们的差值中至少之一乘以规定的系数。

4、根据权利要求1所述的悬架控制装置，其特征在于，所述车轮转动是根据车轮转速传感器的输出求得的。

5、根据权利要求1所述的悬架控制装置，其特征在于，所述车辆在所述车体左右具有一对所述车轮，所述车轮转动指所述一对车轮各自车轮转动的平均值。

6、根据权利要求5所述的悬架控制装置，其特征在于，在所述一对车轮的车轮转动逆相位时，不计算俯仰率。

7、根据权利要求1所述的悬架控制装置，其特征在于，所述车轮包括对所述车辆作用有驱动力的驱动轮和没有作用驱动力的从动轮，所述车轮转动是根据所述从动轮的转动计算得出的。

8、根据权利要求1所述的悬架控制装置，其特征在于，所述前后运动是根据前后加速度传感器的输出求得的。

9、根据权利要求1所述的悬架控制装置，其特征在于，所述车辆具有检测原动机扭矩的原动机扭矩检测器，所述前后运动是根据所述原动机扭矩检测器的输出求得的。

10、根据权利要求9所述的悬架控制装置，其特征在于，所述前后运动是根据所述原动机扭矩检测器的输出与从所述原动机至所述车轮的总减速比的累积求出的。

11、根据权利要求10所述的悬架控制装置，其特征在于，所述车辆具有扭矩转换器，所述前后运动是乘以所述扭矩转换器的锁定和滑动的相应系数求得的。

12、根据权利要求9所述的悬架控制装置，其特征在于，所述前后运动要考虑作用于所述车体的外力。

13、根据权利要求1所述的悬架控制装置，其特征在于，所述车辆具有制动机构，所述前后运动是根据所述制动机构产生的制动力求得的。

14、根据权利要求13所述的悬架控制装置，其特征在于，所述制动机构是液压式盘式制动器，所述前后运动是根据所述液压式盘式制动器的液压求得的。

15、根据权利要求14所述的悬架控制装置，其特征在于，对所述前后运动设定了计算时的上限值。

16、根据权利要求13所述的悬架控制装置，其特征在于，所述制动机构是再生制动，所述前后运动根据制动时所述再生制动产生的电力求得的。

17、根据权利要求1所述的悬架控制装置，其特征在于，所述前后运动是根据GPS提供的所述车辆位置信息求得的。

18、根据权利要求1所述的悬架控制装置，其特征在于，所述控制装置具有积分器，

所述上下运动计算器计算所述车体上的点的上下加速度，

所述侧倾运动推定器推定所述车体的侧倾加速度，

所述俯仰运动推定器推定所述车体的俯仰加速度，

所述各部上下运动计算器根据所述上下加速度、所述侧倾加速度和所述俯仰加速度来计算所述车体各部分的上下加速度，

所述积分器对所述各部的上下加速度进行积分并且算出所述各部的上下速度，

所述控制器算出与所述各部的上下速度对应的指令，并且把该指令送到所述阻尼力调节式缓冲器。

19、根据权利要求1所述的悬架控制装置，其特征在于，具有第二上下运动计算器和翘曲运动计算器，

所述第二上下运动计算器计算在与所述车体俯仰方向的不同方向即翘曲方向上、在离开所述第一点的位置所设定的第二点的上下运动；

所述翘曲运动计算器根据所述第一点的上下运动和第二点的上下运动计算翘曲运动，

所述侧倾运动推定器根据所述翘曲运动和所述俯仰运动的差推定所述车体的侧倾运动。

20、根据权利要求1所述的悬架控制装置，其特征在于，具有第二上下运动计算器和翘曲运动计算器，

所述第二上下运动计算器计算在与所述车体俯仰方向的不同方向即翘曲方向上、在离开所述第一点的位置所设定的第二点的上下运动；

所述翘曲运动计算器根据所述第一点的上下运动和第二点的上下运动计算翘曲运动，

所述俯仰运动推定器根据所述翘曲运动和所述侧倾运动的差推定所述车体的俯仰运动。

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