JP2008222012A

JP2008222012A - ばね上速度推定装置

Info

Publication number: JP2008222012A
Application number: JP2007062807A
Authority: JP
Inventors: Takashi Furuichi; 崇古市; Koji Yamazaki; 浩二山崎
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2007-03-13
Filing date: 2007-03-13
Publication date: 2008-09-25
Anticipated expiration: 2027-03-13
Also published as: US20090132121A1; US8108102B2; JP4382829B2

Abstract

【課題】簡便な手順を採りながら、ばね上速度の比較的高精度な推定を可能としたばね上速度推定装置を提供する。
【解決手段】ばね上速度の推定を開始すると、ばね上速度推定部５８は、ステップＳ１１で、各上下Ｇセンサ１３ｆｌ〜１３ｒｒの検出信号に基づき、各車輪３ｆｌ〜３ｆｒｒのばね上速度ベース値ＶＢｆｌ〜ＶＢｒｒをそれぞれ算出する。ばね上速度ベース値ＶＢｆｌ〜ＶＢｒｒの算出を終えると、ばね上速度推定部５８は、ステップＳ１２〜Ｓ１５で、各ばね上速度ベース値ＶＢｆｌ〜ＶＢｒｒを高さとする４点ＢＰｆｌ〜ＢＰｒｒを車両の周方向に沿って結んで４本の直線Ｌ１〜Ｌ４を得た後、これら４本の直線Ｌ１〜Ｌ４の各中点ＣＰ１〜ＣＰ４を含む平面Ｓを基準とする相互補間を行うことにより、各車輪３ｆｌ〜３ｆｒｒにおけるばね上速度Ｖｆｌ〜Ｖｒｒを算出する。
【選択図】図７

Description

本発明は、自動車の挙動制御等に用いられるばね上速度推定装置に係り、詳しくは、簡便な手順を採りながら、ばね上速度の比較的高精度な推定を実現する技術に関する。

近年、自動車のサスペンションに用いられる筒型ダンパでは、乗り心地や操縦安定性の向上を図るべく、減衰力の可変制御が可能な減衰力可変ダンパを装着した車両が種々開発されている。減衰力可変ダンパを装着した車両では、減衰力の制御を行うにあたって、各車輪におけるばね上速度が重要な制御パラメータとなる。走行中の自動車におけるばね上速度は、直接的に検出することが殆ど不可能であるため、加速度センサによって各車輪における車体の上下加速度を検出し、それら検出結果に基づき振動モデル（オブザーバ）を用いて推定する方法が採られている（特許文献１参照）。
特許第３０９８４２５号公報

上述した方法で推定されたばね上速度は、加速度センサの検出値にばらつきが存在することや、振動モデルによる演算精度がそれほど高くないこと等に起因して、必ずしも精度の高い値とはならない。例えば、図９に示すように、各ばね上速度を高さとする４点（図９中にＶＢｆｌ〜ＶＢｒｒで示す）は、単一の車体（剛体）の運動を示し、本来同一平面上に存在するはずのものであるが、実際にはその位置関係がねじれてしまう。したがって、このようなばね上速度を制御パラメータとして用いて減衰力制御を行った場合、車体に不要な曲げ応力が作用したり、乗り心地や操縦安定性が阻害されたりする虞があった。

本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、簡便な手順を採りながら、ばね上速度の比較的高精度な推定を可能としたばね上速度推定装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決すべく、請求項１の発明は、４輪車両に設けられ、各車輪におけるばね上速度をそれぞれ推定するばね上速度推定装置であって、車両の状態量を検出する状態量検出手段と、前記状態量検出手段の検出結果に基づき、所定の振動モデルを用いて各車輪ごとにばね上速度ベース値を算出するベース値算出手段と、各車輪のばね上速度ベース値に相互補間を行うことによって前記ばね上速度を算出するばね上速度算出手段とを備えたことを特徴とする。

また、請求項２の発明は、請求項１に記載されたばね上速度推定装置において、前記ばね上速度算出手段は、前記各ばね上速度ベース値を高さとする４点を車両の周方向に沿って結んで４本の直線を得た後、これら４本の直線の各中点を含む平面を基準として前記相互補間を行うことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、４つのばね上速度ベース値の精度がある程度低い場合にも、ばね上速度として比較的正確な値が得られて減衰力が適切に制御され、車体に不要な曲げ応力が作用したり、乗り心地や操縦安定性が阻害されたりする虞が少なくなる。また、請求項２の発明によれば、相互補間を比較的簡便な手順で行うことができ、制御装置での演算が容易となって制御性の向上等が実現できる。

以下、本発明を４輪自動車に適用した一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１は実施形態に係る４輪自動車の概略構成図であり、図２は実施形態に係るダンパの縦断面図であり、図３は実施形態に係る減衰力制御装置の概略構成を示すブロック図であり、図４は実施形態に係るばね上速度推定部の要部構成を示すブロック図である。

≪実施形態の構成≫
＜自動車の概略構成＞
先ず、図１を参照して、実施形態に係る自動車の概略構成について説明する。説明にあたり、４本の車輪やそれらに対して配置された部材、すなわち、タイヤやサスペンション等については、それぞれ数字の符号に前後左右を示す添字を付して、例えば、車輪３ｆｌ（左前）、車輪３ｆｒ（右前）、車輪３ｒｌ（左後）、車輪３ｒｒ（右後）と記すとともに、総称する場合には、例えば、車輪３と記す。

図１に示すように、自動車（車両）Ｖの車体１にはタイヤ２が装着された車輪３が前後左右に設置されており、これら各車輪３がサスペンションアーム４や、スプリング５、減衰力可変式ダンパ（以下、単にダンパと記す）６等からなるサスペンション７によって車体１に懸架されている。自動車Ｖには、各種の制御に供されるＥＣＵ（Electronic Control Unit）８の他、車速を検出する車速センサ９や、横加速度を検出する横Ｇセンサ１０、前後加速度を検出する前後Ｇセンサ１１、ヨーレイトを検出するヨーレイトセンサ１２等が車体１の適所に設置されている。また、自動車Ｖには、ホイールハウス付近の上下加速度を検出する上下Ｇセンサ（状態量検出手段）１３と、ダンパ６のストローク量を検出するストロークセンサ１４とが各車輪３ｆｌ〜３ｆｒｒごとに設置されている。

ＥＣＵ８は、マイクロコンピュータやＲＯＭ、ＲＡＭ、周辺回路、入出力インタフェース、各種ドライバ等から構成されており、通信回線（本実施形態では、ＣＡＮ（Controller Area Network））を介して、各車輪３のダンパ６や各センサ９〜１４と接続されている。

＜ダンパ＞
図２に示すように、本実施形態のダンパ６は、モノチューブ式（ド・カルボン式）であり、ＭＲＦ（Magneto-Rheological Fluid：磁気粘性流体）が充填された円筒状のシリンダ２２と、このシリンダ２２に対して軸方向に摺動するピストンロッド２３と、ピストンロッド２３の先端に装着されてシリンダ２２内を上部油室２４と下部油室２５とに区画するピストン２６と、シリンダ２２の下部に高圧ガス室２７を画成するフリーピストン２８と、ピストンロッド２３等への塵埃の付着を防ぐカバー２９と、フルバウンド時における緩衝を行うバンプストップ３０とを主要構成要素としている。

シリンダ２２は、下端のアイピース２２ａに嵌挿されたボルト３１を介して、車輪側部材であるサスペンションアーム４の上面に連結されている。また、ピストンロッド２３は、上下一対のブッシュ３２とナット３３とを介して、その上端のスタッド２３ａが車体側部材であるダンパベース（ホイールハウス上部）３４に連結されている。

ピストン２６には、上部油室２４と下部油室２５とを連通する環状連通路４１と、この環状連通路４１の内側に位置するＭＬＶコイル４２とが設けられている。ＥＣＵ８からＭＬＶコイル４２に電流が供給されると、環状連通路４１を流通するＭＲＦに磁界が印可されて強磁性微粒子が鎖状のクラスタを形成する。これにより、環状連通路４１を通過するＭＲＦの見かけ上の粘度（以下、単に粘度と記す）が上昇し、ダンパ６の減衰力が増大する。

＜減衰力制御装置の概略構成＞
図３に示すように、ＥＣＵ８には、ダンパ６の制御を行う減衰力制御装置５０が内装されている。減衰力制御装置５０は、上述した各センサ９〜１４が接続する入力インタフェース５１と、各センサ９〜１３の検出信号から得られたロールモーメントやピッチモーメント、ばね上速度等に基づき各ダンパ６の目標減衰力を設定する減衰力設定部５２と、減衰力設定部５２から入力した目標減衰力に応じて各ダンパ６（ＭＬＶコイル４２）への駆動電流を生成する駆動電流生成部５３と、駆動電流生成部５３が生成した駆動電流を各ダンパ６に出力する出力インタフェース５４とから構成されている。なお、減衰力設定部５２には、スカイフック制御に供されるスカイフック演算制御部５５や、ロール制御に供されるロール演算制御部５６、ピッチ制御に供されるピッチ演算制御部５７、各車輪におけるばね上速度をそれぞれ推定するばね上速度推定部（ばね上速度推定手段）５８等が収容されている。

＜ばね上速度推定部＞
図４に示すように、ばね上速度推定部５８は、各車輪３ｆｌ〜３ｒｒごとに設けられたオブザーバ（ベース値算出手段）６１ｆｌ〜６１ｒｒと、ばね上速度算出部６２とからなる。オブザーバ６１ｆｌ〜６１ｒｒは、各車輪３ｆｌ〜３ｒｒに対応する上下Ｇセンサ１３ｆｌ〜１３ｒｒの検出値に基づき、サスペンション７の作動特性を考慮して設定された１輪振動モデルを用いて、ばね上速度ベース値ＶＢｆｌ〜ＶＢｒｒをそれぞれ算出する。また、ばね上速度算出部６２は、各ばね上速度ベース値ＶＢｆｌ〜ＶＢｒｒを相互補間することにより、ばね上速度Ｖｆｌ〜Ｖｒｒを算出する。

≪実施形態の作用≫
＜減衰力制御＞
自動車が走行を開始すると、減衰力制御装置５０は、所定の処理インターバル（例えば、１０ｍｓ）をもって、図５のフローチャートにその手順を示す減衰力制御を実行する。減衰力制御を開始すると、減衰力制御装置５０は、図５のステップＳ１で、横Ｇセンサ１０、前後Ｇセンサ１１、および上下Ｇセンサ１３から得られた車体１の加速度や、車速センサ（図示せず）から入力した車体速度、操舵角センサ（図示せず）から入力した操舵速度等に基づき自動車Ｖの運動状態（各車輪におけるばね上速度等）を判定する。次に、減衰力制御装置５０は、自動車Ｖの運動状態に基づき、ステップＳ２で各ダンパ６のスカイフック制御目標値Ｄｓｈを算出し、ステップＳ３で各ダンパ６のロール制御目標値Ｄｒを算出し、ステップＳ４で各ダンパ６のピッチ制御目標値Ｄｐを算出する。

次に、減衰力制御装置５０は、ステップＳ５で各ダンパ６のストローク速度Ｓｓが正の値であるか否かを判定し、この判定がＹｅｓであった場合（すなわち、ダンパ６が伸び側に作動している場合）、ステップＳ６で３つの制御目標値Ｄｓｈ，Ｄｒ，Ｄｐのうち値が最も大きいものを目標減衰力Ｄｔｇｔに設定する。また、減衰力制御装置５０は、ステップＳ５の判定がＮｏであった場合（すなわち、ダンパ６が縮み側に作動している場合）、ステップＳ７で３つの制御目標値Ｄｓｈ，Ｄｒ，Ｄｐのうち値が最も小さいものを目標減衰力に設定する。

ステップＳ６またはステップＳ７で目標減衰力Ｄｔｇｔを設定すると、減衰力制御装置５０は、ステップＳ８で図６の目標電流マップから目標電流を検索／設定する。次に、減衰力制御装置５０は、ステップＳ８で設定された目標電流に基づき、ステップＳ１０で各ダンパ６のＭＬＶコイル４０に駆動電流を出力する。

＜ばね上速度の推定＞
上述した減衰力制御と並行して、減衰力制御装置５０内のばね上速度推定部５８は、所定の処理インターバルをもって、図７のフローチャートにその手順を示すばね上速度の推定を行う。ばね上速度の推定を開始すると、ばね上速度推定部５８は、図７のステップＳ１１で、各上下Ｇセンサ１３ｆｌ〜１３ｒｒの検出信号に基づき、各車輪３ｆｌ〜３ｆｒｒのばね上速度ベース値ＶＢｆｌ〜ＶＢｒｒをそれぞれ算出する。

ばね上速度ベース値ＶＢｆｌ〜ＶＢｒｒの算出を終えると、ばね上速度推定部５８は、ステップＳ１２〜Ｓ１５で、図８に示すように、各ばね上速度ベース値ＶＢｆｌ〜ＶＢｒｒを高さとする４点ＢＰｆｌ〜ＢＰｒｒを車両の周方向に沿って結んで４本の直線Ｌ１〜Ｌ４を得た後、これら４本の直線Ｌ１〜Ｌ４の各中点ＣＰ１〜ＣＰ４を含む平面Ｓを基準とする相互補間を行うことにより、各車輪３ｆｌ〜３ｆｒｒにおけるばね上速度Ｖｆｌ〜Ｖｒｒを算出する。

各ばね上速度Ｖｆｌ〜Ｖｒｒの具体的な算出は、各ばね上速度ベース値ＶＢｆｌ〜ＶＢｒｒに基づき、下式（１）〜（４）によってそれぞれ行われる。
Ｖｆｌ＝１／４（３・ＶＢｆｌ＋ＶＢｆｒ＋ＶＢｒｌ−ＶＢｒｒ）・・・（１）
Ｖｆｒ＝１／４（３・ＶＢｆｒ＋ＶＢｆｌ＋ＶＢｒｒ−ＶＢｒｌ）・・・（２）
Ｖｒｌ＝１／４（３・ＶＢｒｌ＋ＶＢｆｌ＋ＶＢｒｒ−ＶＢｆｒ）・・・（３）
Ｖｒｒ＝１／４（３・ＶＢｒｒ＋ＶＢｆｒ＋ＶＢｒｌ−ＶＢｆｌ）・・・（４）

各ばね上速度Ｖｆｌ〜Ｖｒｒの算出を終えると、ばね上速度推定部５８は、ステップＳ１６で、各ばね上速度Ｖｆｌ〜Ｖｒｒをスカイフック演算制御部５５や、ロール演算制御部５６、ピッチ演算制御部５７に出力して処理を終了する。

本実施形態では、このような構成を採ったことにより、上下Ｇセンサ１３の検出精度等に起因する不正が各ばね上速度ベース値ＶＢｆｌ〜ＶＢｒｒに生じても、各ばね上速度Ｖｆｌ〜Ｖｒｒが相互補間されることから、車体に不要な曲げ応力が作用したり、乗り心地や操縦安定性が阻害されたりすることが抑制される。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の態様は上記実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態では状態量検出手段として上下Ｇセンサを用いたが、ストロークセンサ等を採用するようにしてもよい。また、上記実施形態では各ばね上速度ベース値を高さとする４点を車両の周方向に沿って結んで４本の直線を得た後、これら４本の直線の各中点を含む平面を基準として相互補間を行うようにしたが、他の方法を採用するようにしてもよい。その他、制御装置の具体的構成や制御の具体的手順等についても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。

実施形態に係る４輪自動車の概略構成図である。実施形態に係るダンパの縦断面図である。実施形態に係る減衰力制御装置の概略構成を示すブロック図である。実施形態に係るばね上速度推定部の要部構成を示すブロック図である。実施形態に係る減衰力制御の手順を示すフローチャートである。実施形態に係る駆動電流マップである。実施形態に係るばね上速度の推定手順を示すフローチャートである。実施形態に係るばね上速度の相対関係を示す模式図である。従来装置におけるばね上速度の相対関係を示す模式図である。

符号の説明

１車体
３車輪
６ダンパ
７サスペンション
１３上下Ｇセンサ（状態量検出手段）
５０減衰力制御装置
５８ばね上速度推定部
Ｖ自動車

Claims

４輪車両に設けられ、各車輪におけるばね上速度をそれぞれ推定するばね上速度推定装置であって、
車両の状態量を検出する状態量検出手段と、
前記状態量検出手段の検出結果に基づき、所定の振動モデルを用いて各車輪ごとにばね上速度ベース値を算出するベース値算出手段と、
各車輪のばね上速度ベース値に相互補間を行うことによって前記ばね上速度を算出するばね上速度算出手段と
を備えたことを特徴とするばね上速度推定装置。
前記ばね上速度算出手段は、前記各ばね上速度ベース値を高さとする４点を車両の周方向に沿って結んで４本の直線を得た後、これら４本の直線の各中点を含む平面を基準として前記相互補間を行うことを特徴とする、請求項１に記載されたばね上速度推定装置。