JP2008068713A - 車両のサスペンション制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】路面の凹凸状況のみならず、よりきめ細かな路面状況の判断を行って減衰力特性を適切に可変設定することにより、車輪の接地性を適切に保ち、制動性能や車両安定性を高次元に維持する。
【解決手段】サス＿ＥＣＵ２０は、基本的に悪路走行においては低減衰側の特性に設定し、通常路走行においては高減衰側の特性に設定して各ショックアブソーバ４fl，４fr，４rl，４rrの減衰力特性を制御するようになっているが、外気温ＡＴ、スノーモードの選択・非選択、路面摩擦係数μ、ＡＢＳ１６の作動・非作動、ＴＣＳ１７の作動・非作動、ＶＤＣシステム１８の作動・非作動の信号を基に、滑りやすい路面走行を検出した際には、低減衰側の特性に設定して制御する。
【選択図】図４

Description

本発明は、車体側と車輪側との間に介在されて減衰力特性が可変自在なショックアブソーバ等を制御する車両のサスペンション制御装置に関する。

従来より、車両においては、バネ上の姿勢変化をサスペンションの取付部近辺に設けた上下加速度センサ等によって検出し、ショックアブソーバの減衰力特性を変更することでバネ上の姿勢変化を抑える様々なサスペンション制御装置が提案され、実用化されている。

例えば、特開平６−３２４１３８号公報では、路面状態が凹凸路に該当するのか平坦路に該当するのかを判定し、凹凸路であるならば減衰力特性を低減衰側の特性（ソフト側の特性）とし、平坦路であるならば減衰力特性を高減衰側の特性（ハード側の特性）とするサスペンション制御の技術が開示されている。
特開平６−３２４１３８号公報

しかしながら、上述の特許文献１に開示される技術では、例えば、圧雪路のように全般的に凹凸の少ない路面においては、減衰力特性が高く設定されてしまうため、車輪の接地性が低下し、制動性能が悪化したり車両の安定性を低下させたりする虞がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、路面の凹凸状況のみならず、よりきめ細かな路面状況の判断を行って減衰力特性を適切に可変設定することにより、車輪の接地性を適切に保ち、制動性能や車両安定性を高次元に維持することができる車両のサスペンション制御装置を提供することを目的としている。

本発明は、車体側と車輪側との間に介在されて減衰力特性を少なくとも低減衰側の特性と高減衰側の特性に可変自在なサスペンション特性可変手段と、少なくとも滑りやすい路面を検出する路面状況判定手段と、上記路面状況検出手段で滑りやすい路面を検出した際に、上記サスペンション特性可変手段の減衰力特性を上記低減衰側の特性に設定する減衰力特性設定手段とを備えたことを特徴としている。

本発明による車両のサスペンション制御装置によれば、路面の凹凸状況のみならず、よりきめ細かな路面状況の判断を行って減衰力特性を適切に可変設定することにより、車輪の接地性を適切に保ち、制動性能や車両安定性を高次元に維持することが可能となる。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１〜図５は本発明の実施の一形態を示し、図１は車両用サスペンション制御装置の基本原理を示す概略構成図、図２はサスペンション制御装置のシステムブロック図、図３は路面状況検出プログラムのフローチャート、図４はサスペンション制御プログラムのフローチャート、図５はストローク速度−減衰力の関係を示す特性図である。

図１において符号１は、自動車を代表とする車両の車体であり、この車体１と４つの車輪２fl，２fr，２rl，２rrとの間に、バネ３fl，３fr，３rl，３rrと減衰力特性を可変自在なサスペンション特性可変手段としてのショックアブソーバ４fl，４fr，４rl，４rrとが並列に各々配設されており、この各バネ３fl，３fr，３rl，３rrとショックアブソーバ４fl，４fr，４rl，４rrで車体１が支持されている。尚、符号の添字、ｆｌは左前輪側に、ｆｒは右前輪側に、ｒｌは左後輪側に、ｒｒは右後輪側にそれぞれ対応するものとして示す。

また、車両には、各ショックアブソーバ４fl，４fr，４rl，４rrの車体側近傍に、それぞれの位置におけるバネ上上下加速度（ｄ^２ｚsfl／ｄｔ^２），（ｄ^２ｚsfr／ｄｔ^２），（ｄ^２ｚsrl／ｄｔ^２），（ｄ^２ｚsrr／ｄｔ^２）；（以下、（ｄ^２ｚｓ／ｄｔ^２）で代表する）を検出するバネ上上下加速度センサ１１fl，１１fr，１１rl，１１rrが設けられており、各バネ上上下加速度（ｄ^２ｚｓ／ｄｔ^２）は、後述するサスペンション制御ユニット（以下「サス＿ＥＣＵ」と称する）２０に入力される。 尚、バネ上上下加速度センサ１１fl，１１fr，１１rl，１１rrは、本実施形態のように４つ設けることなく、例えば、前輪側の左右にそれぞれ１つずつ設け、後輪側に１つ設けて、これらの３つのセンサ信号から幾何学的関係を考慮して４カ所のバネ上上下加速度（ｄ^２ｚｓ／ｄｔ^２）を換算するようにしても良い。

更に、各ショックアブソーバ４fl，４fr，４rl，４rrの車輪側近傍に、それぞれの位置におけるバネ下上下加速度（ｄ^２ｚufl／ｄｔ^２），（ｄ^２ｚufr／ｄｔ^２），（ｄ^２ｚurl／ｄｔ^２），（ｄ^２ｚurr／ｄｔ^２）；（以下、（ｄ^２ｚｕ／ｄｔ^２）で代表する）を検出するバネ下上下加速度センサ１２fl，１２fr，１２rl，１２rrが設けられており、各バネ下上下加速度（ｄ^２ｚｕ／ｄｔ^２）は、サス＿ＥＣＵ２０に入力される。

また、車両には、外気温ＡＴを検出する外気温センサ１３が設けられており、外気温ＡＴは、サス＿ＥＣＵ２０に入力される。

更に、車両のオートマチックトランスミッションには、雪道や滑りやすい路面を走行する際にドライバが選択することのできるスイッチ手段としてのスノーモードスイッチ１４が設けられており、このスノーモードスイッチ１４の作動信号は、サス＿ＥＣＵ２０に入力される。

また、車両には、路面摩擦係数μを推定する路面μ推定装置１５が設けられており、推定された路面摩擦係数μは、サス＿ＥＣＵ２０に入力される。この路面μ推定装置１５は、例えば、本出願人が先に提出した特開平８−２２７４号公報に既述した算出方法（適応制御を用いて路面μを推定する手法）等を用いて路面μを推定するものである。

更に、車両には、制動時の車輪ロックを防止する周知のアンチロックブレーキシステム（以下、「ＡＢＳ」と称する）１６、及び、発進、加速時の車輪空転を抑制する周知のトラクションコントロールシステム（以下、「ＴＣＳ」と称する）１７が搭載されており、これらＡＢＳ１６、ＴＣＳ１７の作動信号は、サス＿ＥＣＵ２０に入力される。

また、車両には、車両の横すべりを抑制する自動ブレーキ制御手段としてのＶＤＣ（Vehicle Dynamics Control）システム１８が搭載されており、このＶＤＣシステム１８による作動信号は、サス＿ＥＣＵ２０に入力される。このＶＤＣシステム１８は、例えば、車両モデルにより演算した目標ヨーレートと実際のヨーレートが一致するように、車両の走行状態がオーバステア傾向にある場合には旋回外側車輪に制動力を加え、アンダステア傾向にある場合には旋回内側車輪に制動力を加える制御となっている。

サス＿ＥＣＵ２０は、マイクロコンピュータを主体に構成され、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及び、ＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性記憶手段を有している。このサス＿ＥＣＵ２０の入力側に、上述したバネ上上下加速度センサ１１fl，１１fr，１１rl，１１rr、バネ下上下加速度センサ１２fl，１２fr，１２rl，１２rr、外気温センサ１３、スノーモードスイッチ１４、路面μ推定装置１５、ＡＢＳ１６、ＴＣＳ１７、ＶＤＣシステム１８が接続され、それぞれ、バネ上上下加速度（ｄ^２ｚｓ／ｄｔ^２）、バネ下上下加速度（ｄ^２ｚｕ／ｄｔ^２）、外気温ＡＴ、スノーモードの選択・非選択、路面摩擦係数μ、ＡＢＳ１６の作動・非作動、ＴＣＳ１７の作動・非作動、ＶＤＣシステム１８の作動・非作動の信号が入力される。

また、サス＿ＥＣＵ２０の出力側には、駆動回路２１を介して、上述したショックアブソーバ４fl，４fr，４rl，４rrを駆動させるアクチュエータ２２fl，２２fr，２２rl，２２rrが接続されている。サス＿ＥＣＵ２０は、周知のスカイフックダンパ理論に基づく制御方法に近似させてショックアブソーバ４fl，４fr，４rl，４rrの減衰力特性の制御を行う。

そして、図２に示すように、サス＿ＥＣＵ２０は、後述するサスペンション制御プログラムを実行して、バネ上上下加速度（ｄ^２ｚｓ／ｄｔ^２）、バネ下上下加速度（ｄ^２ｚｕ／ｄｔ^２）に基づいて、各ショックアブソーバ４fl，４fr，４rl，４rrを最適の減衰係数とすべく、各アクチュエータ２２fl，２２fr，２２rl，２２rrに対してデューティ信号等の駆動信号（電流）を駆動回路２１を介して出力すると共に、後述する路面状況検出プログラムを実行して、外気温ＡＴ、スノーモードの選択・非選択、路面摩擦係数μ、ＡＢＳ１６の作動・非作動、ＴＣＳ１７の作動・非作動、ＶＤＣシステム１８の作動・非作動の信号を基に、滑りやすい路面を検出した際には、各ショックアブソーバ４fl，４fr，４rl，４rrの減衰力特性を低減衰側の特性に設定して制御を行う。すなわち、サス＿ＥＣＵ２０は、路面状況判定手段、減衰力特性設定手段としての機能を有して構成され、外気温センサ１３、スノーモードスイッチ１４、路面μ推定装置１５、ＡＢＳ１６、ＴＣＳ１７、ＶＤＣシステム１８は、路面状況判定手段を構成するものとなっている。

まず、サス＿ＥＣＵ２０において実行される路面状況検出プログラムを、図３のフローチャートで説明する。
ステップ（以下、「Ｓ」と略称）１０１で、スノーモードスイッチ１４がＯＮ、すなわち、スノーモードが選択されているか判定し、スノーモードが選択されていないのであれば、Ｓ１０２に進む。

Ｓ１０２では、路面摩擦係数μが予め設定しておいた低μ路と見なせるμ値μCLより低い（μ＜μCL）か否か判定し、路面摩擦係数μがμCL以上（μ≧μCL）の場合は、Ｓ１０３に進む。

Ｓ１０３では、外気温ＡＴが予め設定しておいた低外気温と見なせる温度ＴCLより低い（ＡＴ＜ＴCL）か否か判定し、外気温ＡＴがＴCL以上（ＡＴ≧ＴCL）の場合は、Ｓ１０４に進む。

Ｓ１０４では、ＡＢＳ１６が作動中か否か判定し、作動中でない場合は、Ｓ１０５に進む。

Ｓ１０５では、ＡＢＳ１６の作動が解除されてから、未だに予め設定しておいた一定時間内か否か判定し、解除後一定時間内ではない場合は、Ｓ１０６に進む。

Ｓ１０６では、ＴＣＳ１７が作動中か否か判定し、作動中でない場合は、Ｓ１０７に進む。

Ｓ１０７では、ＴＣＳ１７の作動が解除されてから、未だに予め設定しておいた一定時間内か否か判定し、解除後一定時間内ではない場合は、Ｓ１０８に進む。

Ｓ１０８では、ＶＤＣシステム１８が作動中か否か判定し、作動中でない場合は、Ｓ１０９に進む。

Ｓ１０９では、ＶＤＣシステム１８の作動が解除されてから、未だに予め設定しておいた一定時間内か否か判定し、解除後一定時間内ではない場合は、Ｓ１１０に進む。

そして、Ｓ１１０に進むと、滑りやすい路面を走行中ではないと判断して、滑りやすさ判定フラグＦSLを０にセットし、Ｓ１１２に進んで、滑りやすさ判定フラグＦSLを出力してプログラムを抜ける。

一方、Ｓ１０１でスノーモードがＯＮ（選択）の場合、或いは、Ｓ１０２でμ＜μCLであって低μ路走行と見なせる場合、或いは、Ｓ１０３でＡＴ＜ＴCLであって低外気温と見なせる場合、或いは、Ｓ１０４でＡＢＳ１６が作動中の場合、或いは、Ｓ１０５でＡＢＳ１６の作動が解除されてから一定時間内の場合、或いは、Ｓ１０６でＴＣＳ１７が作動中の場合、或いは、Ｓ１０７でＴＣＳ１７の作動が解除されてから一定時間内の場合、或いは、Ｓ１０８でＶＤＣシステム１８が作動中の場合、或いは、Ｓ１０９でＶＤＣシステム１８の作動が解除されてから一定時間内の場合は、Ｓ１１１に進み、滑りやすい路面を走行中と判断して、滑りやすさ判定フラグＦSLを１にセットし、Ｓ１１２に進んで、滑りやすさ判定フラグＦSLを出力してプログラムを抜ける。

尚、本実施の形態では、Ｓ１０１〜Ｓ１０９までの９個の判定により滑りやすさの検出を行うようになっているが、何れか１〜８個の判定により滑りやすさの検出を行うようにしても良い。また、Ｓ１０１〜Ｓ１０９までの判定の順番は、本実施形態に限るものではない。

次に、サス＿ＥＣＵ２０において実行されるサスペンション制御プログラムを、図４のフローチャートで説明する。尚、このプログラムは各ショックアブソーバ４fl，４fr，４rl，４rr毎に独立して実行されるプログラムである。

まず、Ｓ２０１で、バネ上上下加速度（ｄ^２ｚｓ／ｄｔ^２）を読み込み、Ｓ２０２に進み、悪路判定処理を実行する。この悪路判定処理は、例えば、バネ上上下加速度（ｄ^２ｚｓ／ｄｔ^２）の高周波成分が予め設定しておいた閾値より大きくなっているか否かで判定し、閾値よりも大きくなっている場合には悪路、閾値以下の場合は通常路と判定する。尚、その他、ＩＴＳ（Intelligent Transport Systems）や車載の画像処理システム等から得られる情報を基に悪路判定を行うようにしても良い。

そして、Ｓ２０３に進み、Ｓ２０２の判定結果により悪路走行か否かを判定し、悪路走行の場合にはＳ２０４に進み、後述する各ショックアブソーバ４fl，４fr，４rl，４rrによる減衰力Ｆａを演算する際に用いるゲインＧを、予め設定しておいた低減衰におけるゲインＧsoft1に設定する一方、通常路の場合はＳ２０５に進み、上述のゲインＧを、予め設定しておいた高減衰におけるゲインＧhardに設定する。尚、Ｇsoft1＜Ｇhardである。

その後、Ｓ２０６に進み、バネ上上下加速度（ｄ^２ｚｓ／ｄｔ^２）を積分計算してバネ上上下速度（ｄｚｓ／ｄｔ）を演算する。

そして、Ｓ２０７に進み、前述の路面状況検出プログラムで設定される滑りやすさ判定フラグＦSLを読み込み、Ｓ２０８に進んで、滑りやすさ判定フラグＦSLが１か否か、すなわち、滑りやすい路面を走行中か否かを判定する。

この判定の結果、ＦSL＝１であり、滑りやすい路面を走行中の場合は、Ｓ２０９に進み、上述のゲインＧを、予め設定しておいた低減衰におけるゲインＧsoft2に設定し直し、Ｓ２１０に進む。逆に、ＦSL＝０であり、滑りやすい路面を走行中ではない場合は、そのままＳ２１０に進む。尚、Ｇsoft2＜Ｇhardであり、実験・演算の結果により、Ｇsoft1＝Ｇsoft2に設定しても良く、もちろん、異なる値としても良い。

すなわち、滑りやすい路面では、たとえ悪路ではない通常路であっても減衰力特性を高減衰側の特性としてしまうと、車輪の接地性が低下し、制動性能が悪化したり車両の安定性を低下させたりする虞がある。従って、滑りやすい路面においては、減衰力特性を低減衰側の特性とすることにより、車輪の接地性を適切に保ち、制動性能や車両安定性を高次元に維持するのである。

Ｓ２１０に進むと、例えば、以下の（１）式により、各ショックアブソーバ４fl，４fr，４rl，４rrによる減衰力Ｆａを演算する。
Ｆａ＝−Ｇ・（ｄｚｓ／ｄｔ） …（１）

次いで、Ｓ２１１に進み、バネ下上下加速度（ｄ^２ｚｕ／ｄｔ^２）を読み込み、Ｓ２１２に進んで、バネ下上下加速度（ｄ^２ｚｕ／ｄｔ^２）を積分計算してバネ下上下速度（ｄｚｕ／ｄｔ）を演算する。

次いで、Ｓ２１３に進み、以下の（２）式により、ストローク速度（ｄＳＴ／ｄｔ）を演算する。
（ｄＳＴ／ｄｔ）＝（ｄｚｓ／ｄｔ）−（ｄｚｕ／ｄｔ） …（２）

そして、Ｓ２１４に進み、例えば、図５に示す、ストローク速度（ｄＳＴ／ｄｔ）−減衰力Ｆａの関係を示す特性図を参照し、アクチュエータ制御量Ｉａ（電流値）を設定し、Ｓ２１５に進んで、アクチュエータ制御量Ｉａを、対応するショックアブソーバ４fl，４fr，４rl，４rrのアクチュエータ２２fl，２２fr，２２rl，２２rrに対して駆動回路２１を介して出力する。

このように、本実施の形態によれば、基本的に悪路走行においては低減衰側の特性に設定し、通常路走行においては高減衰側の特性に設定するようになっているが、滑りやすい路面走行においては、低減衰側の特性に設定するようになっている。このため、悪路か通常路かの路面の凹凸状況のみならず、滑りやすい路面か否かのきめ細かな路面状況の判断を行って減衰力特性を適切に可変設定することにより、車輪の接地性を適切に保ち、制動性能や車両安定性を高次元に維持することが可能になっている。

また、滑りやすい路面か否かの判定も、ドライバが選択するスノーモードスイッチ１４の作動状況、路面摩擦係数μ、外気温ＡＴ、ＡＢＳ１６の作動状況、ＴＣＳ１７の作動状況、ＶＤＣシステム１８の作動状況から多角的に判断するので、精度良く判定することができる。

尚、本実施の形態では、サスペンション特性可変手段としてショックアブソーバ４fl，４fr，４rl，４rrを例に説明したが、他に公知の電動等により硬さ可変のスタビライザや、エアーやオイルにより硬さ可変のアクティブサスペンションにより構成することも可能である。

車両用サスペンション制御装置の基本原理を示す概略構成図 サスペンション制御装置のシステムブロック図 路面状況検出プログラムのフローチャート サスペンション制御プログラムのフローチャート ストローク速度−減衰力の関係を示す特性図

符号の説明

１ 車体
２fl，２fr，２rl，２rr 車輪
３fl，３fr，３rl，３rr バネ
４fl，４fr，４rl，４rr ショックアブソーバ（サスペンション特性可変手段）
１１fl，１１fr，１１rl，１１rr バネ上上下加速度センサ
１２fl，１２fr，１２rl，１２rr バネ下上下加速度センサ
１３ 外気温センサ（路面状況判定手段）
１４ スノーモードスイッチ（路面状況判定手段）
１５ 路面μ推定装置（路面状況判定手段）
１６ ＡＢＳ（路面状況判定手段）
１７ ＴＣＳ（路面状況判定手段）
１８ ＶＤＣシステム（路面状況判定手段）
２０ サス＿ＥＣＵ（路面状況判定手段、減衰力特性設定手段）
２１ 駆動回路
２２fl，２２fr，２２rl，２２rr アクチュエータ

Claims (4)

1. 車体側と車輪側との間に介在されて減衰力特性を少なくとも低減衰側の特性と高減衰側の特性に可変自在なサスペンション特性可変手段と、
   少なくとも滑りやすい路面を検出する路面状況判定手段と、
   上記路面状況検出手段で滑りやすい路面を検出した際に、上記サスペンション特性可変手段の減衰力特性を上記低減衰側の特性に設定する減衰力特性設定手段と、
   を備えたことを特徴とする車両のサスペンション制御装置。
2. 上記減衰力特性設定手段は、上記サスペンション特性可変手段による減衰力を、車体のバネ上上下速度に対して予め設定するゲインを乗算して演算するものであって、上記ゲインを予め設定しておいた低減衰における値に設定して上記減衰力を演算することにより、上記減衰力特性を上記低減衰側の特性に設定することを特徴とする請求項１記載の車両のサスペンション制御装置。
3. 上記路面状況判定手段は、滑りやすい走行状況で選択的に作動されるスイッチ手段が作動された場合と、外気温が予め設定した温度よりも低い低外気温の場合と、推定した路面摩擦係数が予め設定しておいた値より低い場合と、制動時の車輪ロックを防止するアンチロックブレーキシステムが作動した場合と、上記アンチロックブレーキシステムが非作動となってから予め設定した時間が経過するまでの場合と、発進、加速時の車輪空転を抑制するトラクションコントロールシステムが作動した場合と、上記トラクションコントロールシステムが非作動となってから予め設定した時間が経過するまでの場合と、自動ブレーキにより車両の横すべりを抑制する自動ブレーキ制御手段が作動した場合と、上記自動ブレーキ制御手段が非作動となってから予め設定した時間が経過するまでの場合の少なくとも一つの場合に滑りやすい路面であると判定することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の車両のサスペンション制御装置。
4. 上記サスペンション特性可変手段は、車体側と車輪側との間に介在されて減衰力特性を可変自在なショックアブソーバであることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一つに記載の車両のサスペンション制御装置。

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