CN110549808B - 电磁悬架装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电磁悬架装置。该电磁悬架装置具有：电磁致动器(13)，其与装设在车辆(10)的车身和车轮之间的弹簧部件并列设置，产生与车身的减振有关的驱动力；信息获取部(51)，其通过高通滤波器(71)来获取与电磁致动器的行程位置有关的时序信息；和ECU(15)，其计算电磁致动器的目标驱动力，并且使用该计算出的目标驱动力来进行电磁致动器的驱动力控制。在基于高通滤波处理后的低频分量(恒定偏差)被除去的时序信息的行程位置位于包括中立位置的中立区域CT1的情况下，与行程位置位于非中立区域CT2、CT3的情况相比，ECU以减弱与弹簧部件有关的弹簧力的方式进行目标驱动力的修正。据此，能够保持良好的乘坐舒适性。

Description

电磁悬架装置
技术领域
本发明涉及一种电磁悬架装置(electromagnetic suspension device)，该电磁悬架装置具有与装设在车辆的车身和车轮之间的弹簧部件并列设置、且产生与车身的减振有关的驱动力的电磁致动器(electromagnetic actuator)。
背景技术
现有技术中，已知一种电磁悬架装置，其具有与装设在车辆的车身和车轮之间的弹簧部件并列设置，且通过电动机来产生与车身的减振有关的驱动力的电磁致动器(例如，参照专利文献1)。电磁致动器构成为除了电动机之外还具有滚珠丝杆机构。电磁致动器以通过将电动机的旋转运动转换为滚珠丝杆机构的直线运动来产生与车身的减振有关的驱动力的方式进行动作。
专利文献1：日本发明专利公开公报特开2010-132222号
发明内容
然而，在专利文献1所涉及的电磁悬架装置中，没有公开按照电磁致动器的行程位置来调整弹簧部件的弹簧力的技术，也没有该技术的启示。因此，在根据对弹簧部件预先设定的弹簧常数的大小来实现乘坐舒适性的改善方面有改良的余地。
本发明是鉴于所述实际情况而完成的，其目的在于，提供一种与对弹簧部件预先设定的弹簧常数的大小无关而能够满足乘坐舒适性的改善要求的电磁悬架装置。
另外，本发明的目的在于，提供一种与道路坡度的缓急、车载重量的增减、车辆是否处于加减速和转弯行驶中等无关而能够保持良好的乘坐舒适性的电磁悬架装置。
为了实现上述目的，技术方案(1)所涉及的发明是一种电磁悬架装置，其具有电磁致动器、信息获取部和驱动力控制部，其中，所述电磁致动器与装设在车辆的车身和车轮之间的弹簧部件并列设置，用于产生与所述车身的减振有关的驱动力；所述信息获取部获取与所述电磁致动器的行程位置有关的时序信息；所述驱动力控制部计算所述电磁致动器的目标驱动力，并且使用该计算出的目标驱动力来进行所述电磁致动器的驱动力控制，所述电磁悬架装置的最主要特征在于，所述信息获取部获取处理后的时序信息来作为与所述电磁致动器的行程位置有关的时序信息，其中所述处理后的时序信息是指经过使与所述电磁致动器的行程位置有关的时序信息中的属于规定的低频带的信息衰减且使与该低频带相比属于高频带的信息通过的处理之后的信息，所述驱动力控制部进行所述目标驱动力的修正，以使与所述弹簧部件有关的弹簧力在所述电磁致动器的行程位置位于包括中立位置的中立区域的情况下与在所述行程位置位于非中立区域的情况下相比减弱，其中所述电磁致动器的行程位置是指基于由所述信息获取部获取到的所述处理后的时序信息的行程位置。
根据本发明，与对弹簧部件预先设定的弹簧常数的大小无关，且与道路坡度的缓急、车载重量的增减、车辆是否正在加减速和转弯行驶等无关，而能够保持良好的乘坐舒适性。
附图说明
图1是本发明的参考例和实施方式所涉及的电磁悬架装置共同的整体结构图。
图2是电磁悬架装置所具有的电磁致动器的局部剖视图。
图3是电磁悬架装置所具有的ECU的内部结构图。
图4A是本发明的参考例所涉及的电磁悬架装置所具有的ECU的弹簧控制力计算部和驱动力运算部周边的框结构图。
图4B是图4A所示的驱动力运算部所具有的弹簧控制力第1修正比率图的说明图。
图5是用于说明本发明的参考例所涉及的电磁悬架装置的动作的流程图。
图6是本发明的实施方式所涉及的电磁悬架装置所具有的ECU的弹簧控制力计算部和驱动力运算部周边的框结构图。
图7是用于说明实施方式所涉及的电磁悬架装置的动作的流程图。
图8A是用于说明本发明的实施方式所涉及的电磁悬架装置的动作的说明图。
图8B是用于说明参考例所涉及的电磁悬架装置的动作的说明图。
图8C是用于说明实施方式所涉及的电磁悬架装置的动作的说明图。
图9A是用于说明本发明的实施方式所涉及的电磁悬架装置的动作的说明图。
图9B是用于说明参考例所涉及的电磁悬架装置的动作的说明图。
图9C是用于说明实施方式所涉及的电磁悬架装置的动作的说明图。
附图标记说明
10：车辆；11：本发明的参考例和实施方式所涉及的电磁悬架装置；13：电磁致动器；15：ECU(驱动力控制部)；51：信息获取部；53：弹簧控制力计算部；55：驱动力运算部；57：驱动控制部；71：高通滤波器。
具体实施方式
下面，适当参照附图对本发明的实施方式所涉及的电磁悬架装置详细进行说明。
另外，在以下所示的附图中，对同一部件或者相当的部件间标注同一附图标记。另外，为了便于说明，部件的尺寸和形状有时会进行变形或者夸张而示意性地表示。
〔本发明的参考例和实施方式所涉及的电磁悬架装置11共同的基本结构〕
首先，参照图1和图2对本发明的参考例和实施方式所涉及的电磁悬架装置11共同的基本结构进行说明。
图1是本发明的参考例(现有技术)所涉及的电磁悬架装置11共同的整体结构图。图2是构成电磁悬架装置11的局部的电磁致动器13的局部剖视图。
如图1所示，本发明的参考例(现有技术)所涉及的电磁悬架装置11构成为具有针对车辆10的各车轮的每一个而装设的多个电磁致动器13、和一个电子控制装置(以下，称为“ECU”。)15。多个电磁致动器13与ECU15之间分别通过电功率供给线14(参照图1的实线)和信号线16(参照图1的虚线)相互连接，其中，所述电功率供给线14用于从ECU15向多个电磁致动器13供给驱动控制电功率；所述信号线16用于从多个电磁致动器13向ECU15发送电磁致动器13的行程位置。
在本实施方式中，多个电磁致动器13按照包括前轮(左前轮和右前轮)和后轮(左后轮和右后轮)的各车轮的每一个而合计配设有4个。
在本实施方式中，多个电磁致动器13分别具有共同的结构。因此，通过对一个电磁致动器13的结构代表性地进行说明来代替对多个电磁致动器13的说明。
如图2所示，电磁致动器13构成为具有基座外壳(base housing)17、外管19、滚珠轴承21、滚珠丝杆轴23、多个滚珠25、螺母27和内管29。
基座外壳17通过滚珠轴承21将滚珠丝杆轴23的基端侧以绕轴自如旋转的方式进行支承。外管19被设置于基座外壳17，收装包括滚珠丝杆轴23、多个滚珠25、螺母27的滚珠丝杆机构18。
多个滚珠25沿滚珠丝杆轴23的螺纹槽滚动。螺母27隔着多个滚珠25与滚珠丝杆轴23卡合，将滚珠丝杆轴23的旋转运动转换为沿滚珠丝杆轴23的轴向的直线运动。连结于螺母27的内管29与螺母27一起沿外管19的轴向位移。
为了向滚珠丝杆轴23传递旋转驱动力，如图2所示，电磁致动器13具有电动马达(电动机)31、一对带轮33和带35。
电动马达31以与外管19并列的方式设置于基座外壳17。在电动马达31的马达轴31a和滚珠丝杆轴23上分别安装有带轮33。在这一对带轮33上架设有用于将电动马达31的旋转驱动力向滚珠丝杆轴23传递的带部件35。
在电动马达31上设置有检测输出电动马达31的旋转角信号的解析器(resolver)37。由解析器37检测到的电动马达31的旋转角信号通过信号线16被发送给ECU15。在本实施方式中，电动马达31的旋转角能够置换为电磁致动器13的行程位置。这是由于随着电动马达31的旋转角的位移，电磁致动器13的行程位置向伸长侧或者缩短侧(参照图2)的位移唯一。
电动马达31按照ECU15通过电功率供给线14分别向多个电磁致动器13供给的驱动控制电功率的大小来控制其旋转驱动。
另外，在本发明所涉及的电磁致动器13中，如图2所示，通过采用将电动马达31的马达轴31a与滚珠丝杆轴23大致平行配置且连结两者之间的布局，缩短电磁致动器13中的轴向尺寸。但是，也可以代替所述的平行配置布局，而采用将电动马达31的马达轴31a和滚珠丝杆轴23同轴配置且连结两者之间的布局。
在本发明所涉及的电磁致动器13中，如图2所示，在基座外壳17的下端部设置有连结部39。该连结部39被连结固定于未图示的非簧载部件(车轮侧的下臂、转向节(Knuckle)等)。另一方面，内管29的上端部29a被连结固定于未图示的簧载部件(车身侧的支柱塔(strut tower)部等)。总之，电磁致动器13在组装于车辆10的状态下，与装设在车辆10的车身和车轮之间的未图示的机械式弹簧部件并列设置。
如上述那样构成的电磁致动器13如以下那样进行动作。即，例如，考虑从车辆10的车轮侧向连结部39输入与向上的振动有关的外力的案例。在该案例中，内管29和螺母27试图相对于被施加了与向上的振动有关的外力的外管19一体下降。据此，滚珠丝杆轴23试图向伴随着螺母27下降的方向旋转。此时，使电动马达31产生妨碍螺母27的下降的方向上的旋转驱动力。该电动马达31的旋转驱动力通过带35传递给滚珠丝杆轴23。
这样，通过使对抗与向上的振动有关的外力的反作用力即衰减力(与行程速度的方向不同的方向的力)作用于滚珠丝杆轴23，来使试图从车轮侧向车身侧传递的振动衰减。
〔ECU15的内部结构〕
接着，参照图3对电磁悬架装置11所具有的ECU15的内部结构进行说明。图3是电磁悬架装置11所具有的ECU15的内部结构图。
ECU15构成为包括进行各种运算处理的微型计算机。ECU15具有驱动力控制功能，该驱动力控制功能是指根据与由解析器37检测到的电动马达31的旋转角、即电磁致动器13的行程位置有关的时序信息等，独立地驱动控制多个电磁致动器13中的每一个电磁致动器13来产生与车身的减振有关的驱动力。ECU15相当于本发明的“驱动力控制部”。
为了实现这样的驱动力控制功能，如图3所述，ECU15构成为具有信息获取部51、弹簧控制力计算部53、驱动力运算部55和驱动控制部57。
信息获取部51获取与由解析器37检测到的电动马达31的旋转角、即电磁致动器13的行程位置有关的时序信息。在此，所谓与电磁致动器13的行程位置有关的时序信息(以下，有时省略为“行程位置时序信息”。)意思是指，表示时刻变化的行程位置的电动马达31的旋转角数据与对应的时刻建立关联而被存储的信息。
与由信息获取部51获取到的电磁致动器13的行程位置有关的时序信息被分别发送给弹簧控制力计算部53和驱动力运算部55。
并且，信息获取部51通过对电动马达31的旋转角数据进行时间微分，来求得车辆10的、簧载部件与非簧载部件之间的相对速度(以下，有时简称为“相对速度”。)。另外，这样计算出的相对速度与滚珠丝杆轴23的行程速度和电动马达31的旋转角速度有较强的相关关系。即，相对速度能够置换为滚珠丝杆轴23的行程速度、电动马达31的旋转角速度来使用。由信息获取部51计算(获取)出的相对速度的时序信号被发送给驱动力运算部55。
弹簧控制力计算部53适当地参照基于由信息获取部51获取到的行程位置时序信息的行程位置和后述的弹簧控制力第1修正比率图65，计算用于修正与机械式的弹簧部件相关的弹簧力的弹簧控制力。由弹簧控制力计算部53计算出的弹簧控制力的信息被发送给驱动力运算部55。另外，在后面对由弹簧控制力计算部53进行的运算内容详细进行叙述。
驱动力运算部55适当地参照由信息获取部51获取到的相对速度的信息和后述的衰减力图表61来计算衰减力的基准值，并且在计算出的衰减力的基准值上加上由弹簧控制力计算部53计算出的弹簧控制力，据此计算目标驱动力。用于实现驱动力运算部55的运算结果即目标驱动力的驱动力控制信号被发送给驱动控制部57。在后面对由驱动力运算部55进行的运算内容详细进行叙述。
驱动控制部57按照从驱动力运算部55发送来的驱动力控制信号向多个电磁致动器13中的每一个电磁致动器13所具有的电动马达31供给驱动控制电功率，据此，分别独立地进行多个电磁致动器13的驱动控制。另外，在生成向电动马达31供给的驱动控制电功率时，例如能够优选使用逆变器控制电路。
〔本发明的参考例所涉及的弹簧控制力计算部53和驱动力运算部55周边的框结构〕
接着，参照图4A、图4B对本发明的参考例所涉及的电磁悬架装置11所具有的ECU15的弹簧控制力计算部53和驱动力运算部55周边的框结构进行说明。图4A是本发明的参考例所涉及的弹簧控制力计算部53和驱动力运算部55周边的框结构图。图4B是图4A所示的驱动力运算部55所具有的弹簧控制力第1修正比率图65的说明图。
如图4A所示，本发明的参考例所涉及的弹簧控制力计算部53构成为具有弹簧控制力图表63、弹簧控制力第1修正比率图65和乘法部67。
如图4A所示，在弹簧控制力图表63中存储有与行程位置的变化建立对应关系而变化的弹簧控制力的基准值。另外，弹簧控制力的基准值实际上被作为弹簧控制力电流的值来存储。
在图4A所示的例子中，弹簧控制力被设定为以下特性，以中立位置为基准，电磁致动器13的行程位置越远离伸长侧或者缩短侧则弹簧控制力(试图返回中立位置的力)越线性地变大。另外，在电磁致动器13的行程位置位于中立位置的情况下，与此对应的弹簧控制力为零。在此，在原则上当车辆10处于水平静止状态(1G)时发生电磁致动器13的行程位置位于中立位置的案例。
但是，也可以采用按照车辆10的装载重量等来使电磁致动器13的行程中立位置适当地位移的结构。
本发明的参考例所涉及的弹簧控制力计算部53参照基于由信息获取部51获取到的行程位置时序信息的行程位置和弹簧控制力图表63的所述存储内容，来求得与行程位置对应的弹簧控制力的基准值(弹簧控制力的目标值)。这样求得的弹簧控制力的基准值被发送给乘法部67。
如图4A所示，在弹簧控制力第1修正比率图65中存储有与行程位置的变化建立对应关系而变化的弹簧控制力第1修正比率的值。作为弹簧控制力第1修正比率，采用(-1～0)之间的值(包括-1、0)。在本发明的参考例所涉及的弹簧控制力计算部53中，弹簧控制力第1修正比率的值被与弹簧控制力的基准值相乘。据此，将弹簧控制力的基准值修正为与时刻变化的行程位置相适合的值。
在此，参照图4B对存储于弹簧控制力第1修正比率图65的弹簧控制力第1修正比率特性进行说明。
在行程位置位于包括中立位置的中立区域CT1的案例中，设定固定值“-1”作为弹簧控制力第1修正比率LT11的值。
另外，在行程位置位于中立区域CT1与伸长侧和缩短侧终端区域CT3、CT3之间的中间区域CT2、CT2的案例中，设定随着行程位置从中立侧靠近伸长侧终端或者缩短侧终端侧而线性地逐渐增大的可变值作为弹簧控制力第1修正比率LT12的值。
并且，在行程位置位于在伸长侧终端附近的伸长侧终端区域CT3或者在缩短侧终端附近的缩短侧终端区域CT3的案例中，设定固定值“0”来作为弹簧控制力第1修正比率LT13的值。
另外，相对于电磁致动器13的行程范围的中立区域CT1的宽度、以及伸长侧和缩短侧终端区域CT3的宽度通过考虑试图将弹簧部件的弹簧常数减小的程度、防止电磁致动器13陷入完全收缩或者完全回弹状态的事态于未然，通过实验或模拟等设定为合适的值。
当行程位置存在于包括中立位置的中立区域CT1时，与行程位置存在于除中立区域CT1以外的非中立区域CT2、CT3时相比，以弹簧控制力成为绝对值大的负值的方式来设定弹簧控制力第1修正比率LT11的值是由于以下理由。
即，在行程位置存在于包括中立位置的中立区域CT1的案例中，减弱与机械式的弹簧部件有关的弹簧力同减小与弹簧部件有关的弹簧常数同义。
与机械式的弹簧部件有关的弹簧常数被预先设定为比较大的值，以使即使电磁致动器13失灵，也能满足通过弹簧部件来可靠支承车辆10的车身的要求。
因此，在行程位置存在于包括中立位置的中立区域CT1的案例中，以减弱与弹簧部件有关的弹簧力的方式将弹簧控制力第1修正比率LT11的值设定为绝对值比LT12、LT13大的负值。据此，弹簧控制力被修正为绝对值大的负值(通过从衰减力中减去弹簧控制力来得到目标驱动力)，由此实现乘坐舒适性的改善。
另外，设定固定值“0”来作为行程位置存在于伸长侧或者缩短侧终端区域CT3时的弹簧控制力第1修正比率LT13的值是由于以下理由。
即，在行程位置存在于伸长侧或者缩短侧终端区域CT3的案例中，有电磁致动器13陷入完全收缩或者完全回弹状态的担忧。
因此，在行程位置存在于伸长侧或者缩短侧终端区域CT3的案例中，与行程位置存在于中间区域CT2的情况相比较，以缓和与弹簧部件有关的弹簧力的减弱程度的方式来修正弹簧控制力。
另外，所谓“缓和与弹簧部件有关的弹簧力的减弱程度”包括不进行减弱与弹簧部件有关的弹簧力的控制(以下，有时将“减弱与弹簧部件有关的弹簧力的控制”省略为“弹簧力减弱控制”。)的方式。
即，在行程位置存在于伸长侧或者缩短侧终端区域CT3的案例中，不进行弹簧力减弱控制。据此，能够防止电磁致动器13陷入完全收缩或者完全回弹状态的事态于未然，并且能够满足省电的要求。
弹簧控制力计算部53的乘法部67将参照弹簧控制力图表63而计算出的弹簧控制力的基准值乘以参照弹簧控制力第1修正比率图65而求得的弹簧控制力第1修正比率的值，据此计算基于行程位置的修正后的弹簧控制力的值。基于这样计算出的行程位置的修正后的弹簧控制力的值被发送给以下所述的加法部69。
另一方面，如图4A所示，本发明的参考例所涉及的驱动力运算部55构成为具有衰减力图表61和加法部69。
如图4A所示，在衰减力图表61中存储有与相对速度的变化建立对应关系而变化的衰减力的基准值。另外，衰减力的基准值实际上被作为衰减力控制电流的值来存储。
在图4A所示的例子中，衰减力被设定为相对速度越大则衰减力越大的对数函数特性。该特性是以往一直使用的液压减振器的特性。另外，在相对速度为零的情况下，与此对应的衰减力也为零。
本发明的参考例所涉及的驱动力运算部55参照由信息获取部51获取到的相对速度和衰减力图表61的所述存储内容，来计算与相对速度对应的衰减力的基准值。这样计算出的衰减力的基准值被发送给加法部69。
本发明的参考例所涉及的驱动力运算部55的加法部69通过在参照衰减力图表61求得的衰减力的基准值上加上由弹簧控制力计算部53计算出的弹簧控制力的值，来生成基于统合了衰减力和弹簧控制力的目标驱动力的驱动力控制信号。基于这样生成的目标驱动力的驱动力控制信号被发送给驱动控制部57。据此，驱动控制部57进行多个电磁致动器13的驱动控制。
〔本发明的参考例所涉及的电磁悬架装置11的动作〕
接着，参照图5对本发明的参考例所涉及的电磁悬架装置11的动作进行说明。图5是用于说明本发明的参考例所涉及的电磁悬架装置11的动作的流程图。
在图5所示的步骤S11(获取行程位置时序信息)中，ECU15的信息获取部51通过由解析器37检测到的电动马达31的旋转角的时序信号，来获取与电磁致动器13的行程位置有关的时序信息。
在步骤S12(相对速度计算)中，ECU15的信息获取部51通过对在步骤S11中获取到的电动马达31的旋转角的时序信号进行时间微分，来计算车辆10的、簧载部件与非簧载部件之间的相对速度(缩短方向和伸长方向)的信息。这样计算出的相对速度的信息被发送给驱动力运算部55。
在步骤S13(弹簧控制力计算)中，ECU15的弹簧控制力计算部53参照基于行程位置时序信息的行程位置的信息和弹簧控制力图表63的存储内容，来计算与行程位置对应的弹簧控制力的基准值，其中所述行程位置时序信息是在步骤S11中获取到的信息。
另外，弹簧控制力计算部53参照在步骤S11中获取到的行程位置的信息、和弹簧控制力第1修正比率图65的存储内容，来计算与行程位置对应的弹簧控制力第1修正比率的值。
并且，弹簧控制力计算部53的乘法部67对弹簧控制力的基准值乘以弹簧控制力第1修正比率的值。
如上所述，弹簧控制力计算部53将弹簧控制力的基准值修正为与时刻变化的行程位置相适合的值。这样计算出的弹簧控制力的修正值被发送给驱动力运算部55的加法部69。
在步骤S14(驱动力运算)中，ECU15的驱动力运算部55参照在步骤S12中由信息获取部51计算(获取)出的车辆10的、簧载部件与非簧载部件之间的相对速度的信息、和衰减力图表61的存储内容(与相对速度的变化建立对应关系而变化的衰减力的基准值，即目标值)，求取与相对速度对应的衰减力的基准值。
接着，驱动力运算部55的加法部69如上述那样在与相对速度对应的衰减力的基准值上加上与在步骤S13中由弹簧控制力计算部53计算出的行程位置对应的弹簧控制力的修正值，来生成基于统合了衰减力和弹簧控制力的目标驱动力的驱动力控制信号。
在步骤S15中，ECU15的驱动控制部57按照基于通过步骤S14的运算而求得的目标驱动力的驱动力控制信号，向多个电磁致动器13分别具有的电动马达31供给驱动控制电功率，据此进行多个电磁致动器13的驱动控制。
在本发明的参考例所涉及的电磁悬架装置11中，参照衰减力图表61来计算与相对速度对应的衰减力的基准值，另一方面，参照弹簧控制力图表63来计算与行程位置对应的弹簧控制力的基准值，并且，通过对这样计算出的弹簧控制力的基准值乘以与行程位置对应的弹簧控制力第1修正比率的值来计算弹簧控制力的修正值，使用统合上述那样计算出的衰减力的基准值和弹簧控制力的修正值而得到的目标驱动力来进行电磁致动器13的驱动控制。
在此，当行程位置存在于包括中立位置的中立区域CT1时，与行程位置存在于非中立区域CT2、CT3时相比，本发明的参考例所涉及的弹簧控制力计算部53计算绝对值较大的负值来作为弹簧控制力的修正值。这同减弱与机械式的弹簧部件有关的弹簧力(减小与弹簧部件有关的弹簧常数)同义。因此，能够改善乘坐舒适性。
根据本发明的参考例所涉及的电磁悬架装置11，能够与对弹簧部件预先设定的弹簧常数的大小无关而满足乘坐舒适性的改善要求。
〔本发明的实施方式所涉及的电磁悬架装置11〕
接着，参照图6、图7对本发明的实施方式所涉及的电磁悬架装置11进行说明。
图6是本发明的实施方式所涉及的电磁悬架装置11所具有的ECU15的弹簧控制力计算部53和驱动力运算部55周边的框结构图。
图7是用于说明本发明的实施方式所涉及的电磁悬架装置11的动作的流程图。
在本发明的参考例所涉及的电磁悬架装置11中，在基于由信息获取部51获取到的行程位置时序信息的电磁致动器13的行程位置存在于包含中立位置的中立区域的情况下，与行程位置存在于非中立区域的情况相比，进行减弱与弹簧部件有关的弹簧力的弹簧力减弱控制。据此，能够一边防止电磁悬架装置11陷入收缩和回弹状态的事态，一边实现乘坐舒适性的改善。
然而，在参考例所涉及的电磁悬架装置11中，没有考虑相对于电磁悬架装置11的载荷状态(装载重量的增减、行驶道路为上坡、平坦道路、下坡、直线道路、弯曲道路中的任一种、道路坡度的缓急等)，而执行与电磁致动器13的行程位置对应的弹簧力减弱控制。于是，例如，还假想在车辆10在坡路或弯曲道路上行驶的情况下，执行与行程位置对应的弹簧力减弱控制的案例。在该案例中，存在可能车辆10的行为(姿势)变得不稳定，或者产生无效的电功率消耗的技术问题。
下面，依次对产生这样的技术问题的机理(mechanism)进行说明。
一般而言，乘员敏感地感觉到车辆10的乘坐舒适性的好坏的频带是车辆10的车身振动频率为1Hz～20Hz附近的频带。因此，属于该频带的路面输入较大地左右乘员感觉到的乘坐舒适性的好坏。
车辆10的乘员感觉例如产生属于1Hz以下的频带的车身振动频率的行驶道路不是凹凸道路而是坡路。
现在，考虑车辆10在坡路(产生属于1Hz以下的频带的车身振动频率)中的爬坡路上行驶的案例。在爬坡路上，在后侧的电磁悬架装置11中恒定地产生与车辆10的车身质量和倾斜角对应的缩短侧的行程。于是，在参考例所涉及的弹簧控制力计算部53中，参照恒定地产生的缩短侧的行程位置信息和弹簧控制力图表63的存储内容，计算与行程位置对应的弹簧控制力的基准值。
这样计算出的、基于恒定地产生的缩短侧的行程位置信息的弹簧控制力的基准值与基于正在平坦道路上行驶的行程位置信息的弹簧控制力的基准值相比较，在无益于乘坐舒适性的改善的意义上成为无用的较大的值。并且，例如如翻山时那样在长的爬坡路上行驶的案例中，由于恒定地产生的缩短侧的行程而造成的无用的电功率消耗量增大。
在此，与电磁致动器13的行程位置对应的弹簧力减弱控制的本来目的在于，极力使路面的凹凸输入不会传递到弹簧上(车身)。然而，还假想在车辆10正在坡路中的爬坡路上行驶(恒定地产生缩短侧的行程)的情况下执行与行程位置对应的弹簧力减弱控制的案例。在该案例中，恒定行程位置相对于本来的中立位置向缩短侧偏移恒定偏差相应的量，因此，有车辆10的行为(姿势)变得不稳定，或者产生(在执行本来不需要的弹簧力减弱控制的意义上)无用的电功率消耗的担忧。
在车辆10的装载重量发生增减的案例、由于车辆10进行加减速行驶而产生前后方向的加减速度的案例、由于车辆10进行转弯行驶而产生横向的加减速度的案例中，同样发生上述的由于对电磁悬架装置11施加稳定的载荷而产生的技术问题。
为了解决上述技术问题，在本发明的实施方式所涉及的电磁悬架装置11中，采用以下结构，即，获取与电磁致动器13的行程位置有关的时序信息中、使属于规定的低频带的信息衰减并且使属于比该低频带高的频带的信息通过的处理后的时序信息，来作为与电磁致动器13的行程位置有关的时序信息，在基于获取到的所述处理后的时序信息的电磁致动器13的行程位置存在于包括中立位置的中立区域的情况下，以与行程位置存在于非中立区域的情况相比，减弱与弹簧部件有关的弹簧力的方式来进行目标驱动力的修正(进行弹簧力减弱控制)。
在此，在本发明的参考例所涉及的电磁悬架装置11和本发明的实施方式所涉及的电磁悬架装置11中，在两者间存在很多共同的结构要素。因此，通过着重对两者间不同的结构要素进行说明来代替对本发明实施方式所涉及的电磁悬架装置11的说明。
在本发明的参考例所涉及的电磁悬架装置11中，与由解析器37检测到的电动马达31的旋转角相关的原始数据(行程位置时序信息)被分别直接发送给弹簧控制力计算部53和驱动力运算部55。
与此相对，在本发明的实施方式所涉及的电磁悬架装置11中在以下点与参考例所涉及的电磁悬架装置11不同，即，在对与由解析器37检测到的电动马达31的旋转角有关的原始数据(行程位置时序信息)实施规定的高通滤波处理之后，将处理后的时序信息分别发送给弹簧控制力计算部53和驱动力运算部55。
为了进行所述规定的高通滤波处理，如图6所示，在弹簧控制力计算部53和驱动力运算部55的上游侧设置有高通滤波器71。
高通滤波器71进行以下处理：输入与由解析器37检测到的电动马达31的旋转角有关的原始数据(行程位置时序信息)，输出该输入的时序信息中、使以规定的截止频率fco为分界的属于低频带(f＜fco)的信息的增益衰减，并且不使与该低频带相比属于高频带(f＞fco)的信息的增益衰减而直接通过的时序信息。
通过该处理，除去原始数据(行程位置时序信息)所包含的低频分量(f＜fco)，保留高频分量(f＞fco)。其结果，消除来自原始数据(行程位置时序信息)所包含的低频分量(f＜fco)的所述技术问题。
另外，在后面对规定的截止频率fco详细地进行叙述。
〔本发明的实施方式所涉及的电磁悬架装置11的概略动作〕
接着，参照图7对本发明的实施方式所涉及的电磁悬架装置11的概略动作进行说明。另外，实施方式所涉及的电磁悬架装置11的动作存在很多与参考例所涉及的电磁悬架装置11的动作重复的部分。因此，简化两者间共同的动作部分的记载，着重说明两者间不同的动作部分来代替本发明的实施方式所涉及的电磁悬架装置11的动作说明。
在图7所示的步骤S21(获取滤波处理后的行程位置时序信息)中，ECU15的信息获取部51对与电动马达31的旋转角有关的原始数据(行程位置时序信息)实施规定的高通滤波处理，获取处理后的时序信息作为电磁致动器13的行程位置时序信息。
在步骤S22(相对速度计算)中，ECU15的信息获取部51计算车辆10的、簧载部件与非簧载部件之间的相对速度的信息。
在步骤S23(弹簧控制力计算)中，ECU15的弹簧控制力计算部53参照基于在步骤S21中获取到的行程位置时序信息的行程位置的信息、和弹簧控制力图表63的存储内容，来计算与高通滤波处理后的行程位置对应的弹簧控制力的基准值，其中所述在步骤S21中获取到的行程位置时序信息是高通滤波处理后(来自低频分量的恒定偏差被除去)的信息。
另外，弹簧控制力计算部53参照基于在步骤S21中获取到的行程位置时序信息的行程位置的信息、和弹簧控制力第1修正比率图65的存储内容，来计算与高通滤波处理后的行程位置对应的弹簧控制力第1修正比率的值，其中所述在步骤S21中获取到的行程位置时序信息是高通滤波处理后的信息。
并且，弹簧控制力计算部53的乘法部67对弹簧控制力的基准值乘以弹簧控制力第1修正比率的值。
如上所述，弹簧控制力计算部53将弹簧控制力的基准值修正为与时刻变化的行程位置相适合的值。这样计算出的弹簧控制力的修正值被发送给驱动力运算部55的加法部69。
在步骤S24(驱动力运算)中，ECU15的驱动力运算部55求取与相对速度对应的衰减力的基准值。
接着，驱动力运算部55的加法部69通过在与相对速度对应的衰减力的基准值上加上弹簧控制力的修正值，来生成基于统合了衰减力和弹簧控制力的目标驱动力的驱动力控制信号，其中，所述弹簧控制力的修正值是以在步骤S23中由弹簧控制力计算部53计算出的高通滤波处理后(来自低频分量的恒定偏差被除去)的行程位置的观点修正后的值。
在步骤S25中，ECU15的驱动控制部57按照通过步骤S24的运算求出的基于目标驱动力的驱动力控制信号，向多个电磁致动器13分别具有的电动马达31供给驱动控制电功率，据此进行多个电磁致动器13的驱动控制。
〔本发明的实施方式所涉及的电磁悬架装置11的详细动作〕
接着，参照图8A～图8C，图9A～图9C对本发明的实施方式所涉及的电磁悬架装置11的详细动作进行说明。
图8A是用于说明搭载于正在平坦道路上行驶的车辆10的、本发明的实施方式所涉及的电磁悬架装置11的动作的说明图。图8B是用于说明参考例所涉及的电磁悬架装置的动作的说明图。图8C是用于说明实施方式所涉及的电磁悬架装置11的动作的说明图。
图9A是用于说明正在爬坡路和下坡路交替相连的起伏路上行驶的车辆10所搭载的、实施方式所涉及的电磁悬架装置11的动作的说明图。图9B是用于说明参考例所涉及的电磁悬架装置的动作的说明图。图9C是用于说明实施方式所涉及的电磁悬架装置11的动作的说明图。
此时，如图8A所示，设搭载有本发明的实施方式所涉及的电磁悬架装置11的车辆10正在平坦道路(有细微的凹凸，以下相同。)上行驶。此时，如图8B所示，后悬架行程实际值(电动马达31的旋转角原始数据)的经时特性表示以平坦道路行驶时的恒定值(规定的一定值)为基准而微微地上下振动的特性。平坦道路行驶时的恒定值相当于行程中立位置。另外，在参考例所涉及的电磁悬架装置11中，如图8B所示，示出与实施方式所涉及的电磁悬架装置11共同的后悬架行程实际值的经时特性。
图8C表示对图8B所示的后悬架行程实际值(电动马达31的旋转角原始数据)所涉及的时序信息实施了规定的高通滤波处理之后的、后悬架行程滤波修正值的经时特性。后悬架行程滤波修正值的经时特性(图8C)和后悬架行程实际值的经时特性(图8B)共享平坦道路行驶时的恒定值，因此实质上同等。
总之，在参考例所涉及的电磁悬架装置11中，如与图8B、图8C进行对比而所示的那样，示出与实施方式所涉及的电磁悬架装置11共同的后悬架行程值的经时特性。
这是由于在与后悬架行程实际值有关的时序信息中，不包括小于高通滤波器71的截止频率fco的低频分量(例如在以下所述的起伏路的、有大的起伏的路面等中发生)。
另一方面，如图9A所示，设搭载有本发明的实施方式所涉及的电磁悬架装置11的车辆10正在爬坡路和下坡路交替相连的起伏路(有细小的凹凸，以下相同。)上行驶。此时，如图9B所示，后悬架行程实际值(电动马达31的旋转角原始数据)的经时特性表示以起伏路行驶时的恒定值(呈规定的低频率的可变值)为基准而微微地上下振动的特性。如图9B所示，起伏路行驶时的恒定值比平坦道路行驶时的恒定值(相当于行程中立位置)高恒定偏差相应的量，其中所述恒定偏差采用呈规定的低频率的可变值。即，在起伏路行驶时中，相对于行程中立位置(平坦道路行驶时的恒定值)的行程位置向缩短侧偏移恒定偏差相应的量。
图9C表示对与图9B所示的后悬架行程实际值(电动马达31的旋转角原始数据)有关的时序信息(参考例所涉及的电磁悬架装置11)实施规定的高通滤波处理之后的、后悬架行程滤波修正值的经时特性。起伏路中的后悬架行程滤波修正值的经时特性(图9C)在共享平坦道路行驶时的恒定值的方面，表示实质上与平坦道路中的后悬架行程滤波修正值的经时特性(图8C)同等的特性。
这是由于在起伏路中的后悬架行程实际值所涉及的时序信息中起初包括小于高通滤波器71的截止频率fco的低频分量(产生恒定偏差)，但该小于截止频率fco的低频分量通过高通滤波处理而被除去。
一般而言，在爬坡路和下坡路交替相连的起伏路(有细小的凹凸)上发生的、与低频分量(恒定偏差)有关的行程频率的上限为大致3Hz以下左右。
因此，对高通滤波器71的截止频率fco以减小恒定偏差的值(包括恒定偏差的值变为零的情况)的方式，适当地设定属于0.5～3Hz的范围的频率的值，其中所述恒定偏差采用呈低频率的可变值。
另外，高通滤波器71在电磁致动器13的行程经时特性处于非恒定状态时，其本来的高通滤波处理功能(恒定偏差除去功能)发挥作用，其中所述非恒定状态表示采用呈规定的低频率的可变值的恒定偏差与平坦道路行驶时的恒定值重叠的特性。
在实施方式所涉及的电磁悬架装置11中，参照衰减力图表61来计算与相对速度对应的衰减力的基准值，另一方面，参照弹簧控制力图表63来计算与高通滤波处理后的恒定偏差被除去的行程位置对应的弹簧控制力的基准值，并且，通过对这样计算出的弹簧控制力的基准值乘以弹簧控制力第1修正比率的值来计算弹簧控制力的修正值，其中所述弹簧控制力第1修正比率的值对应于与上述同样高通滤波处理后的恒定偏差被除去的行程位置，使用通过统合这样计算出的衰减力的基准值和弹簧控制力的修正值而得到的目标驱动力来进行电磁致动器13的驱动控制。
在此，实施方式所涉及的弹簧控制力计算部53使用高通滤波处理后的恒定偏差被除去的行程位置，分别求出弹簧控制力的基准值和弹簧控制力第1修正比率的值。这样求出的弹簧控制力的基准值、和弹簧控制力第1修正比率的值采用以下值，即比使用基于未被实施高通滤波处理的、包括恒定偏差的时序信息的行程位置而求得的各值小恒定偏差相应的量的值。因此，即使发生对电磁悬架装置11施加恒定的载荷的事态，也不会使车辆10的行为(姿势)变得不稳定或者发生无用的电功率消耗。
另外，在行程位置存在于包括中立位置的中立区域CT1时，与行程位置存在于非中立区域CT2、CT3时相比，实施方式所涉及的弹簧控制力计算部53计算绝对值较大的负值来作为弹簧控制力的修正值。这同减弱与机械式的弹簧部件有关的弹簧力(减小与弹簧部件有关的弹簧常数)同义。因此，能够改善乘坐舒适性。
根据本发明的实施方式所涉及的电磁悬架装置11，与对弹簧部件预先设定的弹簧常数的大小无关，且与道路坡度的缓急、车载重量的增减、车辆是否正在加减速和转弯行驶等无关，而能够保持良好的乘坐舒适性。
〔本发明所涉及的电磁悬架装置11的作用效果〕
接着，对本发明所涉及的电磁悬架装置11的作用效果进行说明。
基于第1观点的电磁悬架装置11具有：电磁致动器13，其与装设在车辆10的车身和车轮之间的弹簧部件并列设置，用于产生与车身的减振有关的驱动力；信息获取部51，其获取与电磁致动器13的行程位置有关的时序信息；和ECU(驱动力控制部)15，其计算电磁致动器13的目标驱动力，并且使用该计算出的目标驱动力来进行电磁致动器的驱动力控制。
信息获取部51获取高通滤波处理后的时序信息来作为与电磁致动器13的行程位置有关的时序信息，其中所述高通滤波处理后的时序信息是指经过使与电磁致动器13的行程位置有关的时序信息中的属于规定的低频带(f＜fco；参照图6)的信息衰减且不使与该低频带相比属于高频带的信息衰减而使其直接通过的信息。
ECU(驱动力控制部)15进行目标驱动力的修正，以使与弹簧部件有关的弹簧力在电磁致动器13的行程位置位于包括中立位置的中立区域CT1的情况下与在行程位置位于非中立区域CT2、CT3的情况下相比减弱，其中所述电磁致动器13的行程位置是指基于由信息获取部51获取到的高通滤波处理后的低频分量(恒定偏差)被除去的时序信息的行程位置。
根据基于第1观点的电磁悬架装置11，在基于高通滤波处理后的低频分量(恒定偏差)被除去的时序信息的电磁致动器13的行程位置存在于包括中立位置的中立区域CT1的情况下，与行程位置存在于非中立区域CT2、CT3的情况相比，ECU(驱动力控制部)15以减弱与弹簧部件有关的弹簧力的方式来进行目标驱动力的修正，因此，与对弹簧部件预先设定的弹簧常数的大小无关、且与道路坡度的缓急、车载重量的增减、车辆是否正在加减速和转弯行驶等无关，而能够保持良好的乘坐舒适性。
另外，基于第2观点的电磁悬架装置11具有：电磁致动器13，其与装设在车辆10的车身和车轮之间的弹簧部件并列设置，用于产生与车身的减振有关的驱动力；信息获取部51，其获取与电磁致动器13的行程位置有关的时序信息；弹簧控制力计算部53，其根据由信息获取部51获取到的行程位置来计算使电磁致动器13产生的弹簧控制力；相对速度相关值计算部(信息获取部51)，其计算车身中的相对于弹簧部件的簧载部件与非簧载部件之间的相对速度(缩短方向和伸长方向)的相关值；和ECU(驱动力控制部)15，其根据由信息获取部51计算(获取)出的相对速度相关值和由弹簧控制力计算部53计算出的弹簧控制力来计算电磁致动器13的目标驱动力，并且使用该计算出的目标驱动力来进行电磁致动器的驱动力控制。
信息获取部51具有高通滤波器71，该高通滤波器71进行以下处理：输入与电磁致动器13的行程位置有关的时序信息，且输出该输入的时序信息中的使属于以规定的截止频率fco为分界的低频带(f＜fco；参照图6)的信息衰减且不使与该低频带相比属于高频带的信息衰减而使其直接通过的时序信息，所述信息获取部51获取由高通滤波器71处理后的时序信息来作为与电磁致动器13的行程位置有关的时序信息。
ECU(驱动力控制部)15进行目标驱动力的修正，以使与弹簧部件有关的弹簧力在电磁致动器13的行程位置位于包括中立位置的中立区域CT1的情况下与行程位置位于非中立区域CT2、CT3的情况相比减弱，其中所述电磁致动器13的行程位置是指基于由信息获取部51获取到的高通滤波处理后的低频分量(恒定偏差)被除去的时序信息的行程位置。
根据基于第2观点的电磁悬架装置11，与基于第1观点的电磁悬架装置11同样，在基于高通滤波处理后的低频分量(恒定偏差)被除去的时序信息的电磁致动器13的行程位置存在于包括中立位置的中立区域CT1的情况下，与行程位置存在于非中立区域CT2、CT3的情况相比，ECU(驱动力控制部)15以减弱与弹簧部件有关的弹簧力的方式来进行目标驱动力的修正，因此，与对弹簧部件预先设定的弹簧常数的大小无关、且与道路坡度的缓急、车载重量的增减、车辆是否正在加减速和转弯行驶等无关，而能够保持良好的乘坐舒适性。
一般而言，在爬坡路和下坡路交替相连的起伏路(有细小的凹凸)中产生的、与低频分量(恒定偏差)有关的行程频率为大致3Hz以下左右。
因此，基于第3观点的电磁悬架装置11是基于第1、第2观点的电磁悬架装置11，对高通滤波器71的截止频率fco设定属于0.5～3Hz的范围的频率的值。
根据基于第3观点的电磁悬架装置11，对高通滤波器71的截止频率fco设定属于0.5～3Hz的范围的频率的值，因此，能够使高通滤波处理功能(恒定偏差除去功能)充分发挥作用，进一步提高保持良好的乘坐舒适性的效果，其中，所述属于0.5～3Hz的范围的频率的值适合除去在爬坡路和下坡路交替相连的起伏路(有细小的凹凸)中产生的低频分量(恒定偏差)。
〔其他实施方式〕
以上说明的多个实施方式示出本发明具体化的例子。因此，这些并没有限定性地解释本发明的技术范围。本发明在没有脱离其主旨或者其主要特征的范围内能够以各种方式来实施。
例如，在本发明的电磁悬架装置11的说明中，列举将电磁致动器13在前轮(左前轮和右前轮)和后轮(左后轮和右后轮)双方中合计配置4个的例子进行了说明，但本发明并不限定于该例子。也可以采用将电磁致动器13在前轮和后轮中的任一方合计配置2个的结构。
最后，在本发明所涉及的实施方式的说明中，说明了分别独立地进行多个电磁致动器13的驱动控制的驱动控制部57。
具体而言，驱动控制部57可以按各车轮而分别独立地进行分别装设于四轮中的每一个轮的电磁致动器13的驱动控制。
另外，也可以按前轮侧和后轮侧来分别独立地进行分别装设于四轮中的每一个轮的电磁致动器13的驱动控制，还可以按照左轮侧和右轮侧来分别独立地进行分别装设于四轮中的每一个轮的电磁致动器13的驱动控制。

Claims (3)

1.一种电磁悬架装置，其具有电磁致动器、信息获取部和驱动力控制部，其中，
所述电磁致动器与装设在车辆的车身和车轮之间的弹簧部件并列设置，用于产生与所述车身的减振有关的驱动力；
所述信息获取部获取与所述电磁致动器在所述弹簧部件的伸长侧、缩短侧及其中立位置的行程位置有关的时序信息；
所述驱动力控制部计算所述电磁致动器的目标驱动力，并且使用该计算出的目标驱动力来进行所述电磁致动器的驱动力控制，
所述电磁悬架装置的特征在于，
所述信息获取部获取处理后的时序信息来作为与所述电磁致动器的行程位置有关的时序信息，其中所述处理后的时序信息是指经过使与所述电磁致动器的行程位置有关的时序信息中的属于规定的低频带的信息衰减且使与该低频带相比属于高频带的信息通过的处理之后的信息，
所述驱动力控制部进行所述目标驱动力的修正，以使与所述弹簧部件有关的弹簧力在所述电磁致动器的行程位置位于包括所述中立位置且被设定为固定值的中立区域的情况下与在所述行程位置位于除所述中立区域以外的非中立区域的情况下相比减弱，其中所述电磁致动器的行程位置是指基于由所述信息获取部获取到的所述处理后的时序信息的行程位置。
2.一种电磁悬架装置，其具有电磁致动器、信息获取部、弹簧控制力计算部、相对速度相关值计算部和驱动力控制部，其中，
所述电磁致动器与装设在车辆的车身和车轮之间的弹簧部件并列设置，用于产生与所述车身的减振有关的驱动力；
所述信息获取部获取与所述电磁致动器在所述弹簧部件的伸长侧、缩短侧及其中立位置的行程位置有关的时序信息；
所述弹簧控制力计算部根据由所述信息获取部获取到的行程位置来计算使所述电磁致动器产生的弹簧控制力；
所述相对速度相关值计算部计算所述车身中的相对于所述弹簧部件的簧载部件和非簧载部件之间的相对速度的相关值；
所述驱动力控制部根据由所述相对速度相关值计算部计算出的相对速度相关值和由所述弹簧控制力计算部计算出的弹簧控制力来计算所述电磁致动器的目标驱动力，并且使用该计算出的目标驱动力来进行所述电磁致动器的驱动力控制，
所述电磁悬架装置的特征在于，
所述信息获取部具有高通滤波器，该高通滤波器进行以下处理：输入与所述电磁致动器的行程位置有关的时序信息，且输出该输入的时序信息中的使属于以规定的截止频率为分界的低频带的信息衰减且使与该低频带相比属于高频带的信息通过的时序信息，
所述信息获取部获取由所述高通滤波器处理后的时序信息来作为与所述电磁致动器的行程位置有关的时序信息，
所述驱动力控制部进行所述目标驱动力的修正，以使与所述弹簧部件有关的弹簧力在所述电磁致动器的行程位置位于包括所述中立位置且被设定为固定值的中立区域的情况下与在所述行程位置位于除所述中立区域以外的非中立区域的情况下相比减弱，其中所述电磁致动器的行程位置是指基于由所述信息获取部获取到的所述处理后的时序信息的行程位置。
3.根据权利要求2所述的电磁悬架装置，其特征在于，
对所述高通滤波器的截止频率设定属于0.5～3Hz的范围的频率值。
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