JP2003054234A - サスペンション制御装置 - Google Patents

サスペンション制御装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 車両の走行状態に応じて、車輪に対して上下
方向へ力を与えるアクチュエータの制御を実施するとと
もに、車輪の上下動のエネルギーを利用して発電を行
い、得られた電力をアクチュエータの駆動に用いるサス
ペンション制御装置を提供する。 【解決手段】 モータによって車輪が上下方向の力を受
けることが可能なサスペンション制御装置であって、車
輪の上下動に応じて前記モータによって発電を行い、蓄
電装置に蓄電する蓄電サイクルと蓄電装置に蓄えられた
電力により前記モータを駆動する放電サイクルとを繰り
返すことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車等の車両に
備えられたサスペンションの制御装置に係わり、特に、
車輪に対して上下方向へ力を与えるアクチュエータを設
けたサスペンションの制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】車両に備えられるサスペンションは、車
輪が接地する路面からの衝撃を吸収させて乗り心地を良
くする役目を持っており、一般的にコイルバネとこのコ
イルバネの振動を抑制するショックアブソーバを備えて
いる。サスペンションに備えられたコイルバネのバネレ
ートは、小さくしてバネをやわらかくすると乗り心地は
良い傾向となる。一方、乗り心地を良くするためにバネ
レートを小さくすると、車両の旋回時にローリングが発
生しやすくなったり、加減速時にピッチングが発生しや
すくなり、操縦性が低下傾向になってしまう。上述した
ように、一般的に車両のサスペンションは、操縦性と乗
り心地を共に良くすることは困難であるため、車両が持
つ性格に応じて乗り心地を優先するか、操縦性を優先す
るかのいずれかに設定されていることが多い。
【0003】また、従来から車体のロール剛性を高める
ためのものとしてスタビライザが知られている。スタビ
ライザは、左右輪が同相で動く場合にはバネとしての機
能は全くないが、ローリング時のように左右輪が上下逆
相で動く場合にバネとして働くことによってローリング
を抑制するものである。スタビライザは、左右輪が逆相
で動いた場合のみバネとして働くため、コイルバネのバ
ネレートを大きくしなくともローリングを抑制すること
が可能となる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、コイルバネ
のバネレートを小さくして乗り心地を良くすると、旋回
時においてローリングが発生しやすくなるため、スタビ
ライザバーの直径を大きくするか、ねじれが発生する部
分の長さを短くするなどして、スタビライザバーが発生
する反力を大きくする必要がある。
【0005】しかしながら、スタビライザバーが発生す
る反力を大きくすると、不規則な凹凸がある路面を直進
する場合において、結果的にコイルバネのバネレートを
大きくした場合と同等となり、乗り心地が悪化傾向にな
るという問題がある。また、スタビライザはローリング
を抑制するのみであり、ピッチングやバウンシングを抑
制させる効果を得ることができないものである。
【0006】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、車両の走行状態に応じて、車輪に対して上下
方向へ力を与えるアクチュエータの制御を実施するとと
もに、車輪の上下動のエネルギーを利用して発電を行
い、得られた電力をアクチュエータの駆動に用いるサス
ペンション制御装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、モータ(例えば、実施形態におけるモータML、M
R)によって車輪が上下方向の力を受けることが可能な
サスペンション制御装置であって、前記サスペンション
制御装置は、前記車輪の上下動に応じて前記モータによ
って発電を行い、蓄電装置(例えば、実施形態における
バッテリBAT)に蓄電する蓄電サイクルと該蓄電装置
に蓄えられた電力により前記モータを駆動する放電サイ
クルとを繰り返すことを特徴とする。
【0008】この発明によれば、車輪の上下動に応じて
モータによって発電を行い、蓄電装置に蓄電する蓄電サ
イクルと蓄電装置に蓄えられた電力によりモータを駆動
する放電サイクルとを繰り返すようにしたため、サスペ
ンションを制御するモータを駆動するために必要な電力
の消費を節約することができるという効果が得られる。
これは結果的に、車両の電装品を駆動するために元々備
えられているバッテリの蓄電容量を増やすことなく、サ
スペンションの制御を行うためのモータを備えることが
可能となる。
【0009】請求項2に記載の発明は、前記サスペンシ
ョン制御装置は、前記蓄電装置が蓄電容量の異なる2つ
の蓄電部材からなり、蓄電容量の大きい主蓄電部材(例
えば、実施形態におけるバッテリBAT)と前記モータ
との接続を制御する接続制御手段(例えば、実施形態に
おけるパワーリレーRE)を有し、前記蓄電サイクルに
おいては、前記接続制御手段によって前記主蓄電部材と
前記モータとの接続を切断して、蓄電容量の小さい副蓄
電部材(例えば、実施形態におけるコンデンサC)に蓄
電することを特徴とする。
【0010】この発明によれば、蓄電装置が蓄電容量の
異なる2つの蓄電部材からなり、蓄電容量の大きい主蓄
電部材と前記モータとの接続を制御する接続制御手段を
有し、蓄電サイクルにおいては、接続制御手段によって
主蓄電部材と前記モータとの接続を切断して、蓄電容量
の小さい副蓄電部材に蓄電するようにしたため、蓄電容
量が小さい副蓄電装置に対する充電/放電を行うための
複雑な制御回路を設けることなく充電/放電を実現する
ことができ、構成を簡単にすることができるという効果
も得られる。
【0011】請求項3に記載の発明は、前記サスペンシ
ョン制御装置は、車両の乗り心地の制御(例えば、実施
形態におけるスカイフック制御)を行うときには、前記
副蓄電部材によって前記モータを駆動し、車両の乗り心
地以外の制御(例えば、実施形態におけるローリング抑
制制御、ピッチング抑制制御)を行うときには、前記主
蓄電部材によって前記モータを駆動することを特徴とす
る。
【0012】この発明によれば、常用域である直進時お
ける車両の乗り心地良くする制御をするときにおいて、
副蓄電装置に蓄えられた電力によってモータを駆動する
ようにしたため、必要電力消費の節約を効率よく実施す
ることが可能となり、より一層の省エネルギー化を図る
ことができるという効果が得られる。
【0013】
【発明の実施の形態】本願発明は、車両の走行状態に応
じて、サスペンションにおけるバネのバネレートを、ア
クチュエータの発生するトルクによって補完することに
より、操縦安定性と乗り心地を両立するとともに、車輪
の上下動のエネルギーを利用して発電を行い、得られた
電力によってトルクを発生するアクチュエータを駆動す
るものである。これにより、車両の走行状態に応じて、
実質的に車体の剛性を高め、ローリングやピッチングに
よる車体の傾きを緩和させることにより、車両の走行の
安定性を得るとともに、乗員の乗り心地を向上させよう
とするものである。
【0014】また、車体の剛性を高めようとして、初め
からバネのバネレートを大きい値に設定すると、直進時
に路面の状態、例えば路面の凹凸などによる衝撃を、車
体が直接受けることとなり、乗り心地が悪化してしま
う。しかしながら、本願発明によれば、バネのバネレー
トを直進時での路面の状態による衝撃を押さえる値に設
定しておき、コーナーリングや加減速時で必要な車体剛
性を得るバネレートと、上記バネのバネレートとの差
を、アクチュエータの発生するトルクで補完するので、
操縦性及び乗り心地を向上させることが可能である。さ
らに、車輪の上下動に応じてモータによって発電を行
い、蓄電装置に蓄電する蓄電サイクルと蓄電装置に蓄え
られた電力によりモータを駆動する放電サイクルとを繰
り返すようにしたため、サスペンションを制御するモー
タを駆動するために必要な電力の消費を節約することが
できる。
【0015】以下、図面を参照して本発明の実施形態に
ついて説明する。図1は本発明の実施形態による自動車
のリア(後輪)側におけるサスペンションの構成を示す
車両後方からの透視図である。この図の左後輪のサスペ
ンションにおいて、ホイールWLを回転自在に支持する
ナックル6Lは、A型のアッパーアーム2L及びロアア
ーム3Lを介して上下動可能に支持されている。アッパ
ーアーム2Lは、先端に設けたジョイントを介してナッ
クル6Lの上部に接続され、基端に設けたジョイントを
介して車体Bに接続される。ロアアーム3Lは、先端に
設けたジョイントを介してナックル6Lの下部に接続さ
れ、基端に設けたジョイントを介して車体Bに接続され
る。ロアアーム3Lの中央部にバネ7Lの下部が支持さ
れ、車体Bにバネ7Lの上部が支持され、ロアアーム3
Lの基端側に、リンク5L及び駆動アーム4Lを介して
アクチュエータ1Lが接続されている。また、図示しな
いショックアブソーバが、車体Bとロアアーム3Lとの
間に設けられている。ここで、アクチュエータ1Lは、
減速器GLとモータMLとから構成されており、モータ
MLの発生するトルクが減速器GLの減速比に応じて増
加されて、ロアアーム3Lに対して与えられる。
【0016】さらに、右後輪のサスペンションにおいて
も、上述した構成要素の符号の添え字が「L」から
「R」に変わるのみで構成は同様である。また、ナック
ル6Lとナックル6Rとの前部間は、図示しないスタビ
ライザバーにより相互に接続され、車体Bと、ナックル
6L及びナックル6Rの各々の後部とは、図示しないラ
テラルリンクにより接続されている。
【0017】上述の構成により、左後輪のサスペンショ
ンにおいて、コーナリングにより車体Bが路面に対し
て、上下動してローリングすることにより、ナックル6
Lに接続されたロアアーム3L及びアッパーアーム2L
が車体Bに接続された基端を始点として上下動する。こ
れにより、ロアアーム3Lに接続されているバネ7L及
びショックアブソーバが上下動に対応して伸縮して、路
面に対する車体Bの上下動が緩衝される。このとき、ア
クチュエータ1Lを駆動して、回転軸回りに、駆動アー
ム4Lをローリングと同一の方向に回転させると、駆動
アーム4Lにリンク5Lを介して接続されたロアアーム
3Lに上下動するトルク(N・m)が伝達され、バネ7
Lのバネレートを補完する。
【0018】また、同様に、右後輪のサスペンションに
おいても、上述した構成要素の符号の添え字が「L」か
ら「R」に変わるのみで、左後輪のサスペンションの動
作と同様な動作を行う。これにより、ホイールWL及び
ホイールWRに設けたアクチュエータ1L及び1Rを相
互に関連して制御することにより、バネ7L及び7Rの
バネレートを補完することができ、ローリングやピッチ
ングによる車体Bの傾きを積極的に制御することができ
る。
【0019】すなわち、図1に示す左後輪のサスペンシ
ョンは、コーナーリングなどによる車体Bの上下動に対
応して、ロアアーム3Lに接続されているバネ7Lが伸
縮した場合に、この伸縮量に応じて、車体Bに対してト
ルクを与え、車体Bの傾きを補正する働きをするもので
ある。以下、説明上、アクチュエータ1L,1Rが駆動
アームを回転させ、ロアアーム3L,3Rにかけるトル
クを各々トルクTTL,TTRとする。
【0020】ここで、図15、16を参照して、車体B
の状態を検出するセンサについて説明する。図15は、
図1に示すサスペンションのストローク量を検出するた
めに車体Bに取り付けられたストロークセンサの配置を
示す説明図である。この図において、符号SL、SRは
車体Bとロアアーム3Lとの相対的な移動量(ストロー
ク量)を検出して出力するストロークセンサである。図
15に示す例は、左後輪のサスペンションにストローク
センサSLとしてストローク式ポテンショメータを取り
付けた例である。ここに示す例では、ストロークセンサ
SLを車体Bに取り付け、アッパアーム2Lにリンクに
よって結合したものである。また、右後輪のサスペンシ
ョンは、ストロークセンサSRとして回転式ポテンショ
メータを用いた例であり、アッパアーム2Rの移動量を
回転角で検出するものである。ストロークセンサSL、
SRは、ストローク式や回転式のポテンショメータに限
らず、サスペンションのストローク量が検出できるセン
サであれば用いることが可能である。
【0021】すなわち、ここでいうストローク量とは、
バネ7L、7Rの変位量に相当する値であるので、バネ
7L、7Rの変位量がそれぞれ検出できるセンサであれ
ば何でもよい。例えば、車体Bの横方向にかかる加速度
に対応する左右のストローク量を予め求めておき、加速
度センサによって検出された加速度に応じて予め求めて
おいたストローク量を参照することによって求めるよう
にしてもよい。
【0022】図16は、車両を上方から見た場合の模式
図である。この図において、符号SAは、ステアリング
ホイール8の操舵角と操舵方向を検出して出力する舵角
センサである。この舵角センサSAの出力は、符号付き
の数値を出力するものであり、例えば、左に操舵した場
合、操舵の角度に応じた正の数値を出力し、右に操舵し
た場合、操舵の角度に応じた負の数値を出力する。符号
SBは、車体Bの重心位置に取り付けられ、車体Bの上
下方向(路面に垂直の方向)の加速度を検出する加速度
センサである。符号SCは、車体Bの前方位置に取り付
けられ、車体Bの前後方向の加速度を検出して出力する
加速度センサである。符号SDは、アクセルの開度を検
出して出力するアクセル開度センサである。符号SE
は、ブレーキペダルの踏力を検出して出力する踏力セン
サである。符号SFは、車両の速度を検出して出力する
車速センサである。
【0023】なお、車体Bの上下方向の加速度を検出す
る加速度センサは、符号SBL、SBRで示すように車
体Bの左右のリアダンパーマウント部にそれぞれ取り付
けてもよい。このように上下方向の加速度を検出する加
速度センサを左右のサスペンションの位置にそれぞれ取
り付けると、車体Bの状態をより詳細に検出することが
可能となる。
【0024】また、上述のアクチュエータ1L,1Rの
制御及びストロークセンサSL,SR、舵角センサS
A、加速度センサSB、加速度センサSCの出力の検出
は、図示しない制御部により行われる。この制御部は、
CPUと、メモリ等の記憶部とから構成されており、C
PUが記憶部に記憶されているプログラムに従いアクチ
ュエータ1L,1Rの制御を行う。
【0025】次に、図2〜8を参照して、制御部が図1
に示すサスペンションの制御を行う動作を説明する。図
2は、サスペンション制御動作のメイン処理を示すフロ
ーチャートである。まず、制御部は、現時点の車体Bの
状態を検出して、車体Bのローリングを抑制するための
制御を行うときに必要な目標値を計算する(ステップS
1)。以下の説明で用いる目標値とは、アクチュエータ
1L、1Rが発生する目標トルク(TTL、TTR)と
そのトルクを発生させる回転方向のことである。なお、
ステップS1の処理は、図3〜5を参照して後に詳細に
説明する。
【0026】次に、制御部は、車体Bの状態を検出し
て、車両が直進状態である場合の乗り心地を良くするた
めのスカイフック制御を行うときに必要な目標値を計算
する(ステップS2)。スカイフック制御とは、スカイ
フック理論に基づいて、バネ上(車体B)の振動をアク
チュエータによって制振する制御である。なお、ステッ
プS2の処理は、図6を参照して後に詳細に説明する。
【0027】次に、制御部は、現時点の車体Bの状態を
検出して、車体Bのピッチングを抑制するための制御を
行うときに必要な目標値を計算する(ステップS3)。
なお、ステップS3の処理は、図7を参照して後に詳細
に説明する。
【0028】次に、制御部は、現時点の車体Bの状態に
応じて、制御モードを判定する(ステップS4)。制御
モードの判定とは、車体Bの状態に応じて、現時点でサ
スペンションの制御を前述の3つの制御(ローリング抑
制制御、スカイフック制御、ピッチング抑制制御)のう
ちいずれの制御を行うのが適切であるかを判定して、決
定することである。ここで、常に3つの制御を行うため
の目標値を計算しているのは、車両の状態変化に速く応
答するためである。
【0029】次に、制御部は、制御モード判定結果に基
づいて、ステップS1、S2、S3において計算された
目標値を選択して、この目標値に応じた電流量を求め
て、モータML、MRに対して出力する(ステップS
5)。例えば、制御部は、PWM(パルス幅変調)制御
によってモータML、MRのトルクを制御する場合、一
定周期において「H」レベルと「L」レベルの幅のデュ
ーティ比を目標値に応じて演算によって求め、モータM
L、MRへ与える電流量を調整する。
【0030】このとき、制御部は、トルクを大きくする
ために電流を多くしたい場合、「H」レベルの幅を広
げ、「L」レベルの幅を狭くし、トルクを小さくするた
めに電流を少なくしたい場合、「L」レベルの幅を広
げ、「H」レベルの幅を狭くなるように、デューティ比
を演算する。また、トルクの発生する方向は、モータM
L,MRに流す電流の方向を逆にすることで制御する。
以下、説明のため、アクチュエータ1Lによってバネ7
Lを伸ばす方向にトルクTLを発生させる電流方向を
(+)とし、アクチュエータ1Lによってバネ7Lを縮
める方向にトルクTLを発生させる電流方向を(−)と
定義する。同様に、アクチュエータ1Rによってバネ7
Rを伸ばす方向にトルクTRを発生させる電流方向を
(+)とし、アクチュエータ1Rによってバネを縮める
方向にトルクTRを発生させる電流方向を(−)と定義
する。
【0031】なお、図2においては、ステップS1〜S
3の処理を順に実行するように図示したが、3つの目標
値の計算は、それぞれ並列に同時に計算を行うようにし
てもよい。このようにすることによって、図2に示す制
御動作を実行する周期を短くすることができる。
【0032】このように、車体Bの状態に応じて、ロー
リング抑制制御、スカイフック制御、ピッチング抑制制
御のいずれかを選択してサスペンションの制御を実施す
るようにしたため、操縦安定性と乗員の乗り心地を共に
向上させることが可能となる。
【0033】次に、図3〜5を参照して、図2のステッ
プS1に示すローリング抑制制御を行う場合の目標値を
計算する動作を説明する。図3〜5は、制御部がアクチ
ュエータ1L,1Rの制御を行うための目標値を計算す
る処理を示すフローチャートである。動作の前提とし
て、運転者が車両に乗り込み、イグニッションスイッチ
をオン状態にすることにより、上記制御部は、この時点
のストロークセンサSL,SRの出力する測定値MD
L,MDR(単位mm)を、各々基準値DL,DR(単
位mm)として記憶部に記憶する。そして、制御部は、
プログラムに従い、図3〜5に示す各々のフローチャー
トの処理を開始する。これらのフローチャートの処理
は、一定時間毎(例えば、10msec毎)に、1セッ
トの処理として繰り返され、得られた結果からアクチュ
エータ1L,1Rに各々発生させるトルクTTL,TT
Rの発生の制御がこの一定時間毎に行われる。
【0034】初めに図3を参照して、操舵の速度に基づ
く目標値の計算処理を説明する。この処理によって、操
舵の速度に基づいてアクチュエータ1L,1Rに発生さ
せるトルクTL,TRが求められる。まず、制御部は、
舵角センサSAが出力した舵角量を読み込む(ステップ
S11)。続いて、制御部は、舵角センサSA出力値か
ら転舵方向を決定する(ステップS12)。ここでいう
転舵方向とは、ステアリングホイール8が中立位置から
左右どちらの方向へ操舵されているかを示すものであ
り、「右」、「中立」、「左」のいずれかとなる。
【0035】次に、制御部は、上記一定時間による舵角
量の変化、すなわち操舵量の微分値としての舵角速度
(rad/s)を求める演算を行う(ステップS1
3)。続いて、制御部は、舵角センサ出力値に基づいて
舵角速度の方向を示す舵角速度方向を決定する(ステッ
プS14)。これは、舵角速度の方向によって操舵状態
を詳細に判別するためのものである。例えば、ステアリ
ングホイール8を左に切った状態から再び中立位置へ戻
すときの過程は、転舵方向のみでは判別できないため、
舵角速度の方向が必要となる。
【0036】次に、制御部は、ステップS13において
求めた舵角速度に応じた目標値を記憶部に記憶されてい
る目標値マップを参照して求める。図11は、舵角速度
と、アクチュエータ1L及び1Rに発生させるトルクと
の関係を定義した目標値マップの一例である。制御部
は、この目標値マップを参照して、舵角速度に対応した
各々のトルクTL,TRを選択して演算結果として出力
する。この出力は、後述する処理(図5に示す処理)に
渡される。
【0037】次に、図4を参照して、ストローク量に基
づく目標値(YL,YR)の計算処理を説明する。ま
ず、制御部は、ストロークセンサSL,SRから、各々
測定値MDL,MDRを読み込む(ステップS21)。
そして、制御部は、測定値と基準値との差、すなわちス
トローク量を算出する(ステップS22)。すなわち、
制御部は、左後輪のストローク量ΔDLを「MDL−D
L」の式により演算し、同様に、右後輪のストローク量
ΔDRを「MDR−DR」の式により演算して各々求
め、記憶部に記憶させる。この演算によって、イグニッ
ションスイッチをオンにした状態からのストロークの変
化量が求められることとなる。
【0038】次に、制御部は、ステップS22で求めた
左後輪のストローク量ΔDLと、右後輪のストローク量
ΔDRとのストローク差ΔLRを、「ΔDL−ΔDR」
の式により演算して求める(ステップS23)。続い
て、制御部は、求めたストローク差ΔLRに基づいて車
両状態を判定する(ステップS24)。制御部は、スト
ローク差ΔLR=0のとき車体Bが路面に対して「中
立」と判定し、ストローク量ΔLR>0のとき車体Bが
「右下がり」と判定し、ストローク差ΔLR<0のとき
「左下がり」と判定する。この判定結果は、車両状態値
として、記憶部にストローク差ΔLRと共に記憶させ
る。
【0039】次に、制御部は、ストローク差ΔLRに基
づき、目標値を演算によって算出する(ステップS2
5)。すなわち、車種に対応して設定された目標バネレ
ートJT(単位N(ニュートン)/mm)と、実際にサ
スペンションに設けられているバネ7Lの基本バネレー
トJS(単位N(ニュートン)/mm)とのバネレート
差ΔJにストローク差ΔLR(mm)を乗じた値がロー
ル剛性反力不足力FWとなる。したがって、制御部は、
「(JT−JS)×ΔLR」の式に基づき演算を行い、
ロール剛性反力不足力FWを求める。また、アクチュエ
ータ1L,1Rに各々発生させるトルクTL,TRは、
目標バネレートJTに対して基本バネレートJSの不足
しているバネレート差ΔJを補完するために必要なトル
クであり、先に求めたロール剛性反力不足力FWにレバ
ー比DD(実質的に駆動アーム4Lまたは4Rの長さ、
単位cm)を乗じたものである。
【0040】このため、制御部は、「(FW×DD)/
2」の式に基づき演算を行い、トルクYL,YRを各々
求める。ここで 「FW×DD」を「2」で除算してい
るのは、ロール剛性の補完に必要なトルク(見かけ上の
バネレートの増加分)を、相補的にアクチュエータ1
L,1Rが各々反対方向の向きのトルクを「1/2」ず
つ発生する制御を行うためである。
【0041】次に、制御部は、車両状態値が「右下が
り」及び「左下がり」のいずれかであるかにより、先に
求めた(FW×DD/2)に極性を付して、トルクY
L,YRを演算する。この演算によって求められたトル
クYL,YRがストローク量に基づく目標値となる。例
えば、運転者が右に操舵を行い、車体Bが左方向にロー
リングした場合、制御部は、アクチュエータ1Lがバネ
7Lを伸ばす方向へ反力を与えるためのトルクTL(+
FW×DD/2)を演算し、一方、アクチュエータ1R
がバネ6Rを縮める方向へ反力を与えるためのトルクY
R(−FW×DD/2)を演算する。以下、説明のため
バネを伸ばす方向のトルクを(+)とし、バネを縮める
方向のトルクを(−)として説明する。
【0042】次に、制御部は、車両状態値とストローク
差ΔLRに基づいて、車両状態が「中立」であると見な
せるか否かの判定を行う(ステップS26)。この判定
は、ストローク差ΔLRが「0」ではないが、ほぼ
「0」と見なせる量であるかを判定するものであり、ス
トローク差ΔLRが予め決められた範囲内であれば、ス
トローク差を「0」として処理をするものである。これ
によって、微小なストローク差があっても車両状態を
「中立」と見なすことができる。この判定の結果、「中
立」と見なせない場合、制御部はステップS25で求め
たトルクYL,YRの値を記憶部に記憶させ、処理を終
了する。一方、車両状態が「中立」であると見なせる場
合、制御部は、車両状態値を「中立」とするとともに、
先に求めたストロークに基づく目標値であるトルクY
L,YRを「0」として(ステップS27)、記憶部に
記憶し、処理を終了する。
【0043】次に、図5を参照して、舵角速度に基づく
目標値(TL、TR)とストローク量に基づく目標値
(YL、YR)を使用して、実際にアクチュエータ1
L,1Rに発生させる目標値(トルクTTL,TTR)
を求める処理を説明する。まず、制御部は、車両状態値
が「中立」であるか否かの判定を行い(ステップS3
1)、判定結果が「中立」であれば、処理をステップS
34へ進め、車両状態が「中立」でなければ、処理をス
テップS32へ進める。
【0044】次に、制御部は、車両状態値と舵角速度方
向とに基づいて、車体Bのロール方向(図1に示す左下
がりの方向RL、右下がりの方向RRのいずれか)と舵
角速度方向が一致するか否かを判定する(ステップS3
2)。通常車体Bは、旋回時において発生する遠心力に
よって、舵角とは反対の方向へロールする。しかし、速
い操舵を行った場合、ロールは舵角を始めてからあるタ
イミング遅れて発生するため、舵角速度方向とロール方
向が一致する場合がある。この判定の結果、ロール方向
と舵角速度方向が一致している場合、ストローク量に基
づく目標値のみを出力する。すなわち、制御部は、スト
ローク差LRから求めたトルクYL及びYRを、目標値
のトルクTTL,TTRとして出力する。
【0045】一方、ロール方向と舵角速度方向が一致し
ていない場合、舵角速度に基づく目標値とストローク量
に基づく目標値を加算して出力する(ステップS3
4)。すなわち、制御部は、アクチュエータ1Lに発生
させるトルクTTLを「YL+TL」の式に基づき演算
し、アクチュエータ1Rに発生させるトルクTTRを
「YR+TR」の式に基づき演算し、この演算によって
求められたトルクTTL,TTRを目標値のトルクとし
て出力する。
【0046】次に、図6を参照して、図2のステップS
2に示すスカイフック制御を行う場合の目標値を計算す
る動作を説明する。まず、制御部は、車体Bの上下方向
の加速度を検出する加速度センサSBの出力である上下
方向加速度GBを読み込む(ステップS41)。続い
て、制御部は、上下方向加速度GBに含まれるDCオフ
セット分をキャンセルするためのキャンセル値を計算す
る(ステップS42)。このキャンセル値DC(k)
は、DC(k)=(0.75/(0.75+T))・
(DC(k−1)+GB(k)−GB(k−1)の式に
よって計算する。ここで、Tはサンプリングタイム、G
Bは上下方向加速度であり、kは、最新の値を意味し、
k−1は、前回の計算処理で用いた値であることを意味
する。
【0047】次に、制御部は、バネ上(車体B)の速度
y(k)を計算する(ステップS43)。この速度y
(k)は、y(k)=(1/(1.3+T))・(1.
3y(k−1)+T・DC(k))の式によって計算す
る。ここで、Tはサンプリングタイム、DCは、ステッ
プS42において計算されたキャンセル値である。ま
た、kは、最新の値を意味し、k−1は前回の計算処理
で用いた値であることを意味する。
【0048】次に、制御部は、ステップS43において
計算された速度y(k)の値に基づいてアクチュエータ
1L、1Rの動作方向を決定する(ステップS44)。
動作方向の決定は、バネ上速度y(k)が正の値であれ
ば、アクチュエータ1L、1Rを縮める方向とし、負の
値であれば伸ばす方向とする。
【0049】次に、制御部は、バネ上速度y(k)の値
に基づいて、目標値のトルクTTL、TTRを計算する
(ステップS45)。目標値TTL、TTRは、TT
L、TTR=|y(k)|・C・Kの式で計算する。こ
こで、Cはダンピング係数、Kはトルク定数である。
【0050】次に、図7を参照して、図2のステップS
3に示すピッチング抑制制御を行う場合の目標値を計算
する動作を説明する。まず、制御部は、車体Bの前後方
向の加速度を検出する加速度センサSCの出力値である
前後加速度GCを読み込む(ステップS51)。そし
て、制御部は読み込んだ前後加速度GCに基づいてアク
チュエータ1L、1Rが発生する反力の方向を決定する
(ステップS52)。この反力の方向は、前後加速度G
Cの値に基づいて、車両が加速中か、減速中かを判定す
ることによって決定される。車両が加速中である場合
は、荷重が後ろへ移動するため、後輪のバネ7L、7R
は縮む。一方減速中は、荷重が前に移動するため、後輪
のバネ7L、7Rは伸びる。したがって、加速中と判定
された場合、反力を発生させる方向をバネ7L、7Rを
伸ばす方向とし、一方、減速中と判定された場合、反力
を発生させる方向をバネ7L、7Rを縮める方向とす
る。
【0051】次に、制御部は、加減速によって移動した
荷重の移動量を計算する(ステップS53)。荷重移動
量ΔWは、ΔW=(1/2)・(hg/L)・W・Xg
の式によって計算する。ここで、hgは車両の重心高
さ、Lは車両のホイールベース、Wは車両重量、Xgは
前後加速度GCの絶対値である。続いて、制御部は、ア
クチュエータ1個当たりの目標値TTLを計算して出力
する(ステップS54)。荷重移動量ΔWの反力は、2
個のアクチュエータ1L、1Rによって同時に同じ方向
へ発生すればよいので、目標値トルクTTL、TTR
は、TTL、TTR=ΔW/2の式によって求める。
【0052】ここで、図11〜14を参照して、車輪W
L、WRの上下動のエネルギーを利用して発電を行い、
得られた電力をアクチュエータ1L,1Rの駆動に用い
る動作を説明しておく。図11〜13において、符号B
ATは、車両の電装品を駆動するために車両に予め備え
られているバッテリ(2次電池)である。符号H1〜H
4は、モータML、MRを駆動するためのFET(Fiel
d-Effect Transistor)であり、このFETH1〜H4
の構成をHブリッジという。これらの4つのFETは、
図示しない制御部からの制御信号によってON/OFF
駆動またはPWM駆動が行われる。符号Cは、モータM
L、MRを駆動するために放電または充電を行うコンデ
ンサである。符号REは、パワーリレーであり、制御部
からの指示に応じて、バッテリBATの電圧をHブリッ
ジへ供給、または供給停止を行うものである。
【0053】図11は、ローリング抑制制御またはピッ
チング抑制制御時の動作を示す図である。まず、ステッ
プS4において、判定された制御モードがローリング抑
制制御またはピッチング抑制制御である場合、制御部
は、パワーリレーREをONにする。これによってバッ
テリBATの電圧がHブリッジへ供給される。そして、
モータMLを左回転方向に駆動する場合、制御部は、F
ET・H1をON、FET・H2をOFF、FET・H
3をOFF、FET・H4をON(PWM駆動)にし
て、モータMLに電流を流す。また、モータMLを右回
転にする場合は、FET・H1をOFF、FET・H2
をON、FET・H3をON(PWM駆動)、FET・
H4をOFFにして、モータMLに電流を流す。これに
よって、ローリング抑制制御またはピッチング抑制制御
が実施される。
【0054】図12、13は、スカイフック制御時の動
作を示す図であり、図12は、充電をする動作を示し、
図13は、放電をする動作を示している。まず、ステッ
プS4において、判定された制御モードがスカイフック
制御であり、コンデンサCに充電をする場合、制御部
は、パワーリレーREをOFFにする。これによってバ
ッテリBATからの電源供給が停止する。このとき、路
面の凹凸等により車輪が一定方向(上方向または下方
向)に移動する(サスペンションが伸びるまたは縮む)
ことによってモータMLから起電力が発生する。そし
て、制御部は、FET・H1をON、FET・H2をO
FF、FET・H3をOFF、FET・H4をOFFに
する。これによって、モータMLで発電した回生電流
は、FET・H2の寄生ダイオードを通り(図12の
に示す流れ)、コンデンサCに一時的に充電される。ま
た、満充電になると、図12のに示すように還流され
る。
【0055】一方、放電をする場合は図13に示すよう
に、制御部は、パワーリレーREをOFFにするととも
に、FET・H1をON、FET・H2をOFF、FE
T・H3をOFF、FET・H4をON(PWM駆動)
にする。これにより、コンデンサCに蓄えられた電力に
よってモータMLが駆動し、バネ上を減衰させる力が発
生する。この減衰力は回生電流量に比例して大きくな
り、この回生電流量の制御は、FET・H4を駆動して
いるPWMのDUTY比によって行う。これは、スカイ
フック制御と同様に目標電流値と回生電流値の偏差よ
り、DUTY比が変化させるものであり、偏差が大きけ
れは、DUTYも大きくなるように制御する。
【0056】なお、減衰動作にて吸収しきれないような
大きな路面入力が連続的に入る場合だけ、パワーリレー
REをONにし、バッテリBATの電圧を印加して、ア
クチュエータの推力を高めるようにしてもよい。また、
旋回時のロール剛性を高めためのローリング抑制制御に
移行した場合は、移行と同時に、パワーリレーREをO
Nにすることにより、モータMLにバッテリBATの電
力が供給される。これにより、逆相ホイールレートを高
めて操安住を向上させる。さらに、ピッチング抑制制御
に移行した場合においても、ローリング抑制制御時と同
様にバッテリBATの電力が供給される。これは、この
制御を行うシチュエーションが、車両の加減速時に限定
される為、タイヤの上下動作量が小さくモータML、M
Rの起電力がほとんど無い為である。
【0057】図14は、車両右側に備えられたモータM
Rの動作を示す模式図であり、モータMRが左回転また
は右回転した場合のFETの動作を、充電と放電の事象
に分けて示した図である。この図に示すように、回転方
向と充電するか放電するかに応じてFETを駆動するこ
とによって、車輪に対して上下方向へ力を与えるアクチ
ュエータの制御を実施するとともに、車輪の上下動のエ
ネルギーを利用して発電を行い、得られた電力をアクチ
ュエータの駆動に用いることが可能となる。なお、モー
タMRの回転方向は、加速度センサSBの出力値からオ
フセット電圧値を差し引いた値の正負でより決定する。
【0058】次に、図8を参照して、図2のステップS
4に示す制御モード判定と制御モードに伴う回生電流の
充電/放電を行う動作を説明する。まず、制御部は、セ
ンサ出力値を読み込む(ステップS61)。ここで読み
込まれるセンサ出力値は、前述した目標値を求める処理
動作時に取得して記憶部記憶された出力値を読み込む。
そして、制御部は、舵角の絶対値が5(°)より大きい
か否かを判定する(ステップS62)。この判定の結
果、5(°)より大きい場合、旋回中と判断し、ローリ
ング抑制制御の目標値を選択する(ステップS63)。
そして、制御部は、パワーリレーREをONにする(ス
テップS64)。これにより、バッテリBATの電圧が
Hブリッジへ供給され、制御部からの制御信号によっ
て、前述したように各FETを駆動する制御が行われ
る。
【0059】次に、制御部は、現時点の車速に基づいて
求めたゲインを選択した目標値に対して乗算する(ステ
ップS65)。この目標値に乗算するゲインは、図12
に示す車速とゲインの関係を定義したゲインマップを参
照して求める。図12に示すように、ゲインマップは、
X軸が車速であり、Y軸がゲインとなっており、ゲイン
は、「0」〜「1」の値となる。ここに示す例では、車
速が0〜10(Km/h)である場合がゲイン「0」、
20(Km/h)以上がゲイン「1」となっており、1
0〜20(Km/h)の間は、直線補間されている。し
たがって、車速が0〜10(Km/h)の間は、アクチ
ュエータ1L、1Rによる制御を行わず、20(Km/
h)以上は、ステップS63においてセットされた目標
値によって制御が行われることを意味する。このよう
に、目標値に対してゲインを乗算することによって、車
両の速度に応じて目標値を変化させることが可能となる
ため、10(Km/h)以下の低速時において、路面の
凹凸による影響により、微小な制御動作が行われ、乗り
心地が低下することを防止することができる。
【0060】次に、ステップS62において、舵角の絶
対値が5(°)以下である場合、制御部は、舵角速度の
絶対値が0.5(rad/s)より大きいか否かを判定
する(ステップS66)。この判定の結果、舵角速度の
絶対値が0.5(rad/s)より大きい場合、舵角は
小さいが舵角速度が速いため、ローリングが発生する可
能性が高いと判断して、ステップS63へ進み、前述し
た処理が行われる。一方、舵角速度の絶対値が0.5
(rad/s)以下である場合、制御部は、さらに前後
加速度の絶対値が2(m/s2)より大きいか否かを判
定する(ステップS67)。この判定の結果、前後加速
度の絶対値が2(m/s2)以下の場合、制御部は、ス
カイフック制御の目標値を選択する(ステップS6
8)。そして、制御部は、必要な電流が20(A)以上
必要であるかを判定する(ステップS69)。この結果
20(A)以上必要なければ、制御部は、パワーリレー
REをOFFにする(ステップS70)。これにより、
モータML、MRに対するバッテリBATの電圧の供給
が停止され、制御部からの制御信号によって、前述した
ように各FETを駆動する制御が行われ、コンデンサC
に対する充電/放電が行われる。
【0061】次に、ステップS69の判定の結果必要な
電流が20(A)以上である場合、制御部は、20
(A)以上必要な状態が連続して2秒経過したか否かを
判定する(ステップS71)。この判定の結果、2秒経
過していなければステップS70へ進む。一方、連続し
て2秒経過した場合、制御部は、パワーリレーREをO
Nにする(ステップS72)。これにより、バッテリB
ATの電圧がモータML、MRへ供給され、制御部から
の制御信号によって、前述したように各FETを駆動す
る制御が行われる。ステップS70、またはS72を実
行したのち、ステップS65へ進み、求めた目標値に車
速に基づくゲインを乗算する。
【0062】また、ステップS67の判定の結果、前後
加速度の絶対値が2(m/s2)より大きい場合、制御
部は、ピッチング抑制制御の目標値を選択する(ステッ
プS73)。そして、制御部は、パワーリレーREをO
Nにする(ステップS64)。これにより、バッテリB
ATの電圧がモータML、MRへ供給され、制御部から
の制御信号によって、前述したように各FETを駆動す
る制御が行われる。ピッチング抑制制御の目標値を選択
した場合、制御部は、車速に基づくゲインの乗算(ステ
ップS64)を行わない。これは、ピッチングが発生し
やすい前後加速度が所定以上であるか否かを検出して、
この前後加速度の絶対値に基づいて、ピッチング抑制制
御の判定をしているため、車両速度に基づくゲインの乗
算を必要としないためである。
【0063】なお、前述した説明においては、モータM
L、MRが発電した電力を図11〜14に示すコンデン
サCに充電するように説明したが、車両に予め備えられ
ているバッテリBATに充電をするようにしてもよい。
この場合であっても、モータML、MRが必要とする電
力をモータ自身が発電するために、車両に備えられてい
るバッテリの容量を大きくする必要がない。
【0064】このように、車両に備えられたセンサの出
力値に基づいて、車体Bの状態を、所定の条件を満たし
たか否かによって判定し、この判定の結果、車両が旋回
状態であると判定された場合に、サスペンションに対し
てローリングを抑制する制御を行うようにしたため、あ
たかも旋回時のみサスペンションのバネレートを大きく
した場合と同等の効果を得ることが可能となる。また、
判定の結果、車両が直進状態であると判定された場合
に、サスペンションに対して主にバウンシングを抑制す
る制御を行うようにして、乗り心地を良くするようにし
たため、あたかも直進時のみサスペンションのバネレー
トを小さくした場合と同等の効果を得ることが可能とな
る。また、判定の結果、直進状態でかつ加減速状態であ
ると判定された場合に、主にピッチングを抑制する制御
を行うようにしたため、あたかも加減速時のみサスペン
ションのバネレートを大きくした場合と同等の効果を得
ることが可能となる。
【0065】さらに、乗り心地を良くするためのスカイ
フック制御時において、車輪の上下動に応じてモータに
よって発電を行い、蓄電装置に蓄電する蓄電サイクルと
蓄電装置に蓄えられた電力によりモータを駆動する放電
サイクルとを繰り返すようにしたため、サスペンション
を制御するモータを駆動するために必要な電力の消費を
節約することができるという効果が得られる。これは結
果的に、車両の電装品を駆動するために元々備えられて
いるバッテリBATの蓄電容量を増やすことなく、サス
ペンションの制御を行うためのモータML、MRを備え
ることが可能となる。
【0066】また、車両に予め備えられたバッテリBA
Tより蓄電容量が小さいコンデンサCと、バッテリBA
TとモータML、MRとの接続を制御するパワーリレー
REとをさら備え、蓄電サイクルにおいては、バッテリ
BATとモータML、MRとの接続を切断して、コンデ
ンサCに蓄電するようにしたため、複雑な制御回路を設
けることなく充電/放電をすることができ、構成を簡単
にすることができる。
【0067】また、常用域である直進時おける車両の乗
り心地良くする制御(スカイフック制御)をするときに
おいて、コンデンサCに蓄えられた電力によってモータ
ML、MRを駆動するようにしたため、必要電力消費の
節約を効率よく実施することが可能となり、より一層の
省エネルギー化を図ることができる。
【0068】なお、前述した説明においては、アクチュ
エータ1L、1Rを自動車の後輪に備えた例を説明した
が、前輪のサスペンションについても同様にアクチュエ
ータを備えるようにして、前述した制御を行うようにし
てもよい。さらに、後輪及び前輪のサスペンション全て
にアクチュエータを備えるようにして、4つの車輪のそ
れぞれを制御するようにしてもよい。また、コンデンサ
Cは、左右のモータML、MRそれぞれに設けるのでは
なく、車両に1つだけ設け、2つのモータML、MRで
共有するようにしてもよい。また、コンデンサCに換え
て、バッテリBATより蓄電容量の小さい2次電池を備
えるようにしてもよい。
【0069】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1に記載の
発明によれば、車輪の上下動に応じてモータによって発
電を行い、蓄電装置に蓄電する蓄電サイクルと蓄電装置
に蓄えられた電力によりモータを駆動する放電サイクル
とを繰り返すようにしたため、サスペンションを制御す
るモータを駆動するために必要な電力の消費を節約する
ことができるという効果が得られる。これは結果的に、
車両の電装品を駆動するために元々備えられているバッ
テリの蓄電容量を増やすことなく、サスペンションの制
御を行うためのモータを備えることが可能となる。
【0070】また、請求項2に記載の発明によれば、蓄
電装置が蓄電容量の異なる2つの蓄電部材からなり、蓄
電容量の大きい主蓄電部材と前記モータとの接続を制御
する接続制御手段を有し、蓄電サイクルにおいては、接
続制御手段によって主蓄電部材と前記モータとの接続を
切断して、蓄電容量の小さい副蓄電部材に蓄電するよう
にしたため、蓄電容量が小さい副蓄電装置に対する充電
/放電を行うための複雑な制御回路を設けることなく充
電/放電を実現することができ、構成を簡単にすること
ができるという効果も得られる。
【0071】また、請求項3に記載の発明によれば、常
用域である直進時おける車両の乗り心地良くする制御を
するときにおいて、副蓄電装置に蓄えられた電力によっ
てモータを駆動するようにしたため、必要電力消費の節
約を効率よく実施することが可能となり、より一層の省
エネルギー化を図ることができるという効果が得られ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態によるサスペンションの
構成を示す説明図である。
【図2】 図1に示すサスペンションの制御のメイン処
理を示すフローチャートである。
【図3】 図2に示すステップS1の詳細処理を示すフ
ローチャートである。
【図4】 図2に示すステップS1の詳細処理を示すフ
ローチャートである。
【図5】 図2に示すステップS1の詳細処理を示すフ
ローチャートである。
【図6】 図2に示すステップS2の詳細処理を示すフ
ローチャートである。
【図7】 図2に示すステップS3の詳細処理を示すフ
ローチャートである。
【図8】 図2に示すステップS4の詳細処理を示すフ
ローチャートである。
【図9】 図2に示すステップS3の詳細処理を示すフ
ローチャートである。
【図10】 図2に示すステップS4の詳細処理を示す
フローチャートである。
【図11】 ローリング抑制/ピッチング抑制制御時の
モータ駆動動作を示す説明図である。
【図12】 スカイフック制御時における充電の動作を
示す説明図である。
【図13】 スカイフック制御時における放電の動作を
示す説明図である。
【図14】 モータの回転方向毎に充電/放電の事象を
分けて示した模式図である。
【図15】 車体Bの状態を検出するセンサの配置を示
す説明図である。
【図16】 車体Bの状態を検出するセンサの配置を示
す説明図である。
【符号の説明】
1L,1R アクチュエータ 2L,2R アッパーアーム 3L,3R ロアアーム 4L,4R 駆動アーム 5L,5R リンク 6L,6R ナックル 7L,7R バネ GL,GR 減速器 ML,MR モータ WL,WR ホイール BAT バッテリ C コンデンサ H1〜H4 FET(Field-effect Transistor) RE パワーリレー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H02J 7/00 303 H02J 7/00 303Z (72)発明者 北沢 浩一 埼玉県和光市中央1丁目4番1号 株式会 社本田技術研究所内 Fターム(参考) 3D001 AA03 AA04 AA19 BA03 DA17 EA24 EA34 EA42 EB24 EC07 ED02 ED04 ED09 5G003 AA07 BA01 CC02 DA07 GB06 GC05

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 モータによって車輪が上下方向の力を受
    けることが可能なサスペンション制御装置であって、 前記サスペンション制御装置は、 前記車輪の上下動に応じて前記モータによって発電を行
    い、蓄電装置に蓄電する蓄電サイクルと該蓄電装置に蓄
    えられた電力により前記モータを駆動する放電サイクル
    とを繰り返すことを特徴とするサスペンション制御装
    置。
  2. 【請求項2】 前記サスペンション制御装置は、 前記蓄電装置が蓄電容量の異なる2つの蓄電部材からな
    り、 蓄電容量の大きい主蓄電部材と前記モータとの接続を制
    御する接続制御手段を有し、 前記蓄電サイクルにおいては、前記接続制御手段によっ
    て前記主蓄電部材と前記モータとの接続を切断して、蓄
    電容量の小さい副蓄電部材に蓄電することを特徴とする
    請求項1に記載のサスペンション制御装置。
  3. 【請求項3】 前記サスペンション制御装置は、 車両の乗り心地の制御を行うときには、前記副蓄電部材
    によって前記モータを駆動し、 車両の乗り心地以外の制御を行うときには、前記主蓄電
    部材によって前記モータを駆動することを特徴とする請
    求項2に記載のサスペンション制御装置。
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