JP2008230466A - Suspension control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車等の車両に搭載されて車体の姿勢制御を行うサスペンション制御装置に関するものである。 The present invention relates to a suspension control device that is mounted on a vehicle such as an automobile and controls the posture of the vehicle body.
例えば特許文献1に記載されているように、車体側と車輪側との間に介装されたサスペンションユニットの油圧シリンダに、給排切換弁等の給排手段を介してポンプ、アキュムレータ等からなる油圧源を接続し、各種センサによって検出した車体の上下及び横加速度等のパラメータに基づいて、コントローラによって給排手段を作動させて、車両の走行状態に応じて油圧シリンダに油液を給排することにより、車体の姿勢制御を行うようにした、いわゆるアクティブサスペンション制御装置が知られている。アクティブサスペンション装置によれば、車両の走行状態に応じて、最適な車体の姿勢制御を行うことができ、乗り心地と操縦安定性を高次元で両立させることが可能である。
しかしながら、上述のアクティブサスペンション装置では、次のような問題がある。アクティブサスペンション装置は、複雑な油圧システムを必要とするため、製造コストが高く、また、車走行中に、これを常時作動させるために、消費エネルギが大きくなる。そこで、従来から、よりシンプルな構造で効果的に車体の姿勢制御行うことができ、かつ、消費エネルギの小さいサスペンション制御装置が望まれている。 However, the above-described active suspension device has the following problems. Since the active suspension device requires a complicated hydraulic system, the manufacturing cost is high, and energy consumption increases because the active suspension device is always operated while the vehicle is running. Therefore, there has been a demand for a suspension control device that can effectively control the posture of a vehicle body with a simpler structure and consumes less energy.
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、簡単な構造で消費エネルギを小さくすることができ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。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a suspension control device that can reduce energy consumption with a simple structure.
上記の課題を解決するために、請求項1に係る発明は、アクチュエータによって車体の姿勢を制御する姿勢制御手段と、車高を含む車両状態を検出する検出手段と、前記検出手段の検出に基づいて制御信号を出力して前記姿勢制御手段を作動させて前記車体の姿勢制御を実行するコントローラとを備えたサスペンション制御装置において、
前記コントローラは、車高に基づく制御信号に対してハイパスフィルタ処理を行うことを特徴とする。
請求項2の発明にサスペンション制御装置は、上記請求項1の構成において、前記コントローラは、前記検出手段の検出に基づいて車両が定常円旋回中であるか否かを判断し、定常円旋回中であると判断したとき、前記ハイパスフィルタの時定数を大きくすること特徴とする。
請求項3に係る発明は、上記請求項1又は2の構成において、前記コントローラは、前記検出手段による車高の検出の基準となる標準車高を設定し、前記検出手段によって検出された車高が定常的に変化したとき、その車高を標準車高として設定することを特徴とする。
In order to solve the above problems, an invention according to
The controller performs high-pass filter processing on a control signal based on vehicle height.
According to a second aspect of the present invention, in the suspension control device according to the first aspect, the controller determines whether or not the vehicle is in a steady circular turn based on the detection by the detection means, and is in a steady circular turn. When it is determined that, the time constant of the high-pass filter is increased.
According to a third aspect of the present invention, in the configuration of the first or second aspect, the controller sets a standard vehicle height that serves as a reference for detection of the vehicle height by the detection means, and the vehicle height detected by the detection means. When the vehicle constantly changes, the vehicle height is set as the standard vehicle height.
請求項1の発明に係るサスペンション制御装置によれば、乗員の乗降、荷物の積み降ろし等による積載荷重の変化によって車高が定常的に変化したとき、定常的な車高変化に基づく低周波の制御信号は、ハイパスフィルタによってカットされるので、不要な姿勢制御が行われるの防止して、消費エネルギを小さくすることができる。
請求項2の発明に係るサスペンション制御装置によれば、定常円旋回中には、ハイパスフィルタのカットオフ周波数を低くして、定常円旋回による車高変化に基づく制御信号がハイパスフィルタを通過するようにして、適切な姿勢制御を行うことができる。
請求項3の発明に係るサスペンション制御装置によれば、乗員の乗降、荷物の積み降ろし等による積載荷重の変化によって車高が定常的に変化したとき、その車高を標準車高として車高検出の基準が適宜更新されるので、定常的な車高変化によって不要な姿勢制御が行われるの防止して、消費エネルギを小さくすることができる。
According to the suspension control device of the first aspect of the present invention, when the vehicle height changes steadily due to changes in the loading load caused by passengers getting on and off, loading and unloading of luggage, etc. Since the control signal is cut by the high-pass filter, unnecessary posture control can be prevented and energy consumption can be reduced.
According to the suspension control device of the second aspect of the present invention, the cut-off frequency of the high-pass filter is lowered during steady circle turning so that the control signal based on the vehicle height change due to the steady circle turning passes through the high-pass filter. Thus, appropriate posture control can be performed.
According to the suspension control device of the third aspect of the present invention, when the vehicle height changes steadily due to a change in the load caused by the passenger getting on and off, loading or unloading of the load, the vehicle height is detected as the standard vehicle height. Therefore, unnecessary posture control is prevented from being performed due to steady changes in the vehicle height, and energy consumption can be reduced.
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1は、自動車に搭載された本実施形態に係るサスペンション制御装置1の概略構成を示している。図1に示すように、サスペンション制御装置1は、前後左右の各車輪に設けられたサスペンションユニット2(姿勢制御手段)と、前輪及び後輪それぞれの左右のサスペンションユニット2の間に接続された双方向油圧ポンプ3(姿勢制御手段)と、双方向油圧ポンプ3を駆動するモータ4(アクチュエータ)及びモータドライバ5と、モータドライバ5を制御するコントローラ6とを備えている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a schematic configuration of a
サスペンションユニット2は、サスペンション装置の車輪側(バネ下)と車体側(バネ上)との間に介装された油圧シリンダ7及びサスペンションスプリング8と、油圧シリンダ7に接続されたアキュムレータ9とを備えている。油圧シリンダ7は、油液が封入されたシリンダ内にピストンロッドが連結されたピストンを摺動可能に嵌装したものであり、ピストンロッドに設けられた油路を通してシリンダ内に油液を給排することにより、ピストンロッドを伸縮させることができる。また、ピストン部には、ピストンロッドの伸縮に対して、これによって生じる油液の流れを制御して減衰力を発生させるオリフィス及びディスクバルブ等からなる減衰力発生機構が設けられている。油圧シリンダ7は、アキュムレータ9に接続されており、アキュムレータ9の蓄圧圧力によってピストンロッドの伸縮にバネ力が付与し、このバネ力及びサスペンションスプリング8のバネ力によって車体を支持している。
The
双方向油圧ポンプ3は、モータ4の回転方向に応じて双方向に吐出が可能なものであり、左右のサスペンションユニット2の油圧シリンダ7の間に接続されており、モータ4の回転方向に応じて、左右のサスペンションユニット2の油圧シリンダ7の間で一方から他方へ、また、他方から一方へ油液を移送することができる。
The bidirectional
モータ4は、モータドライバ5からの制御電流によって回転方向及び回転数(回転速度)が制御可能なサーボモータであり、モータドライバ5からの制御電流に応じて双方向油圧ポンプ3を駆動する。
The
コントローラ6は、マイクロプロセッサベースの制御回路であり、各車輪の油圧シリンダ7の圧力(アキュムレータ9の蓄圧圧力)を検出する圧力センサ10、車体の横加速度を検出する横加速度センサ11、操舵輪の操舵角を検出する操舵角センサ12、車速センサ13、車両の前後方向の加速度を検出する前後加速度センサ14、ブレーキの操作を検出するブレーキスイッチ15、スロットル開度を検出するスロットル開度センサ16及び各車輪毎に車高を検出する車高センサ17等の車両各部に設けられたセンサからの検出信号を入力し、これらの入力信号を所定の論理規則に従って処理してモータドライバ5に制御信号を出力してモータ4を制御する。
The controller 6 is a microprocessor-based control circuit, and includes a
次に、コントローラ6による車体のロール制御について説明する。
車両が旋回するとき、車体に作用する遠心力及び車輪と地面との摩擦力による横力によって、車体は、前後方向の軸を中心として旋回外側にロール(傾斜)する。これに対して、コントローラ6は、圧力センサ10、横加速度センサ11、操舵角センサ12、車速センサ13、車高センサ17によって検出した横加速度、操舵角及び車速等の車両情報に基づいて車両の走行状態を演算する。そして、走行状態に応じてモータドライバ5に制御信号を出力し、モータ4の回転を制御して双方向油圧ポンプ3によって旋回内側のサスペンションユニット2の油圧シリンダ7及びアキュムレータ9から旋回外側のサスペンションユニット2の油圧シリンダ7及びアキュムレータ9へ油液を移送する。これにより、旋回時の車体のロールを抑制して操縦安定性を高めることができる。
Next, vehicle body roll control by the controller 6 will be described.
When the vehicle turns, the vehicle body rolls (tilts) outwardly around the axis in the front-rear direction due to the centrifugal force acting on the vehicle body and the lateral force due to the frictional force between the wheels and the ground. On the other hand, the controller 6 is based on the vehicle information such as the lateral acceleration, the steering angle, and the vehicle speed detected by the
次に、コントローラ6による処理について、図2乃至図4を参照して更に詳細に説明する。図2に示すように、コントローラ6は、上述の各種センサによって車両の走行状態を表す信号Sを受信し、これらの信号をA/D変換してロール制御ブロックBに入力し、双方向油圧ポンプ4の目標流量を演算する。演算した目標流量を図3に示す流量−回転数マップ(双方向油圧ポンプ3の流量と回転数との関係を表す)を用いてモータ4の目標回転数に変換して制御信号をモータドライバ5へ出力する。
Next, processing by the controller 6 will be described in more detail with reference to FIGS. As shown in FIG. 2, the controller 6 receives a signal S indicating the running state of the vehicle by the above-described various sensors, A / D converts these signals, and inputs them to the roll control block B. 4 target flow rate is calculated. The calculated target flow rate is converted into the target rotation number of the
図4に示すように、ロール制御ブロックBは、横加速度制御部B1と、圧力制御部B2と、車高制御部B3とを備えている。横加速度制御部B1は、横加速度センサ11の出力信号に基づいて目標流量を演算する。圧力制御部B2は、各車輪の油圧シリンダ7に設けられた圧力センサ10の出力信号(左右の油圧シリンダ7の差圧)及び横加速度センサ11の出力信号に基づいて左右の車輪の油圧シリンダ7の目標差圧を演算する。車高制御部B3は、各車輪に設けられた車高センサ13の出力信号に基づいて左右の車高差から車体のロール成分を演算して制御信号を出力する。
As shown in FIG. 4, the roll control block B includes a lateral acceleration control unit B1, a pressure control unit B2, and a vehicle height control unit B3. The lateral acceleration control unit B1 calculates a target flow rate based on the output signal of the
車高演算制御部B3には、演算したロール成分(左右の車高差)による出力信号に対して、所定の低周波成分をカットするハイパスフィルタ18が設けられている。ハイパスフィルタ18のカットオフ周波数は、乗員の乗降、荷物の積み降ろし、燃料の補給等の積載荷重の変化によって生じる定常的な車高変化の成分のみをカットし、通常の走行状態における操舵による旋回(曲線路、屈曲路の走行、右左折、Uターン、車線変更等)によって生じるロール成分に影響しないように、充分低く設定されている。
The vehicle height calculation control unit B3 is provided with a high-
これにより、積載荷重の変化によって車高が定常的に変化(ロール)した場合、そのロール成分による制御信号はハイパスフィルタ18によってカットされるので、積載荷重による定常的な車体のロールに対する不要なロール制御を実行しないので、モータ4の消費電力を低減することができる。
As a result, when the vehicle height changes steadily (roll) due to a change in the loaded load, the control signal based on the roll component is cut by the high-
次に、ハイパスフィルタ18の時定数の調整について、図5、図7及び図8を参照して説明する。
車両が一定半径を一定速度で旋回(定常円旋回)している場合、車体には一定の横加速度が生じて一定のロール角が維持される。このとき、この状態が定常的な車高変化とみなされて、ハイパスフィルタ18によって制御信号がカットされてしまうと、適切なロール制御が実行されないことになる。
Next, the adjustment of the time constant of the high-
When the vehicle is turning at a constant speed and a constant radius (steady circle turning), a constant lateral acceleration is generated in the vehicle body and a constant roll angle is maintained. At this time, if this state is regarded as a steady vehicle height change and the control signal is cut by the high-
そこで、コントローラ6には、図5に示すように、時定数調整部19が設けられている。時定数調整部19は、定常円旋回判定部20及び時定数設定部21を有している。定常円旋回判定部20は、横加速度センサ11が検出する横加速度の変化(横加速度微分値)及び操舵角センサ12が検出するステアリング舵角(操舵角)に基づいて、車両が定常円旋回状態にあるか否かを判定する。
Therefore, the controller 6 is provided with a time constant adjusting
定常円旋回判定部20による定常円旋回の判定について図7のフローチャートを参照して説明する。図7を参照して、ステップS1で、操舵角センサ12が検出する操舵角の絶対値が設定値よりも大きいか否かを判断し、設定値よりも大きければステップS2へ進み、設定値以下であればステップS4で定常円旋回中ではないと決定してルーチンを終了する。ステップS2では、横加速度センサ11が検出する横加速度の微分値の絶対値が設定値より小さい状態が所定時間t秒以上継続したか否かを判定し、継続した場合には、ステップS3へ進んで定常円旋回中であると決定し、継続しない場合には、ステップS4へ進んで定常円旋回中ではないと決定して、ルーチンを終了する。
Determination of steady circle turning by the steady circle
そして、時定数設定部21では、定常円旋回判定部20による判定結果に基づいて、ハイパスフィルタ18のカットオフ周波数(時定数)を設定する。
The time
時定数設定部21による時定数の設定について、図8のフローチャートを参照して説明する。図8を参照して、ステップS1で、定常円旋回判定部20による判定結果を判断し、定常円旋回中であると判断した場合には、ステップS2へ進んでハイパスフィルタ18をスルーパスとし、定常円旋回中でないと判断した場合には、ステップS3へ進んでハイパスフィルタ18のカットオフ周波数を所定の設定値にセットして、ルーチンを終了する。なお、ステップS2でハイパスフィルタ18をスルーパスとする代りに、ハイパスフィルタ18のカットオフ周波数を高く(時定数を大きく)して、その定常円旋回によるロール成分に基づく制御信号がハイパスフィルタ18を通過するようにしてもよい。
The setting of the time constant by the time
これにより、車両が定常円旋回中である場合には、それによるロール成分に基づく制御信号がハイパスフィルタ18を通過できるようにすることにより、定常円旋回に対して、車高センサ13の検出によって演算したロール成分に基づいて適切なロール制御を実行することができ、操縦安定性を高めることができる。
As a result, when the vehicle is in a steady circular turn, the control signal based on the roll component thereby can pass through the high-
なお、定常円旋回の判定手段としては、上記のほか、ヨーレート、車輪速等、定常円旋回中であるか否かを判断できるものであれば、他の手段を用いてもよい。 In addition to the above, other means may be used as the determination means for the steady circle turning as long as it can determine whether the steady circle turning is in progress, such as the yaw rate and the wheel speed.
また、図6に示すように、サスペンション制御装置1には、ドアの開閉を検出するドアスイッチ22及びトランクの開閉を検出するトランクスイッチ23が設けられ、また、コントローラ6には、標準車高演算部24が設けられている。
As shown in FIG. 6, the
標準車高演算部24は、車高センサ13、ドアスイッチ22及びトランクスイッチ23の出力に基づいて、乗員の乗降及び荷物の積み降ろしを監視し、これらの終了後の車高を標準車高とし、この標準車高を基準としてロール成分の演算を実行する
The standard vehicle height calculation unit 24 monitors occupant getting on and off and loading / unloading of the passenger based on the outputs of the
標準車高演算部24による標準車高の演算フローについて図9を参照して説明する。
図9を参照して、ステップS1では、トランクスイッチ23によってトランクの開閉を判断し、閉じている場合はステップS2へ進み、開いている場合には、トランク開フラグを立ててルーチンを終了する。ステップ2では、ドアスイッチ22によってドアの開閉を判断し、ドアが閉じている場合にはステップS3へ進み、開いている場合には、ドア開フラグを立ててルーチンを終了する。ステップS3では、トランク開フラグ及びドア開フラグに基づいて、前回のルーチンでドア又はトランクが開いていた否かを判断し、いずれかが開いていた場合にはステップS4へ進み、いずれも閉じていた場合にはルーチンを終了する。ステップS4では、その時点の車高を標準車高にセットして、ステップS5へ進む。ステップS5では、ハイパスフィルタ18を初期化してルーチンを終了する。
The calculation flow of the standard vehicle height by the standard vehicle height calculation unit 24 will be described with reference to FIG.
Referring to FIG. 9, in step S1, the
このようにして、ドア及びトランクの開閉に基づいて、乗員の乗降及び荷物の積み降ろしの有無を判断することができ、乗員の乗降又は荷物の積み降ろしがあったと判断したとき、その時点の車高を標準車高とし、標準車高を基準として車高の変化を検出してロール成分を演算する。これにより、乗員の乗降及び荷物の積み降しに起因する積載荷重の変化による定常的な車体の傾きに対して不要なロール制御を実行しないようにすることができ、モータ4の消費電力を低減することができる。このとき、標準車高を設定した後(図9のステップS4)、ハイパスフィルタ18を初期化することにより(図9のステップS5)、車高センサ13の出力信号の急激な変化による車高制御部B3からの制御信号の急激な変化を抑制することができる。
In this way, it is possible to determine whether passengers are getting on and off and loading / unloading of luggage based on the opening and closing of doors and trunks. The height is set as the standard vehicle height, and the change in the vehicle height is detected based on the standard vehicle height to calculate the roll component. As a result, unnecessary roll control can be prevented from being executed with respect to a steady inclination of the vehicle body due to a change in the loaded load caused by the passenger getting on and off and the loading and unloading of the load, and the power consumption of the
次に、上記標準車高演算部24の変形例について図10を参照して説明する。本変形例では、標準車高演算部24は、ドアスイッチ22及びトランクスイッチ23の代わりに、車高センサ13の出力信号に対するローパスフィルタ及び車速センサ13を用いて、車高の変化及び車速を監視し、車速ゼロの状態で所定時間にわたって車高変化がなかったとき、その時点の車高を標準車高に設定する。
Next, a modification of the standard vehicle height calculation unit 24 will be described with reference to FIG. In this modification, the standard vehicle height calculation unit 24 uses a low-pass filter for the output signal of the
本変形例の標準車高演算部による標準車高の演算について図10のフローチャートを参照して説明する。図10を参照して、ステップS1では、ローパスフィルタを通して車高センサ13の出力信号を受信してステップS2へ進む。ステップS2では、車速ゼロの状態で所定時間にわたって車高変化がないか否かを判断し、車速ゼロ、かつ、車高変化がない場合にはステップS3へ進み、そうでない場合にはルーチンを終了する。ステップS3では、その時点の車高を標準車高にセットして、ステップS4へ進む。ステップS4では、ハイパスフィルタ18を初期化してルーチンを終了する。
The calculation of the standard vehicle height by the standard vehicle height calculation unit of this modification will be described with reference to the flowchart of FIG. Referring to FIG. 10, in step S1, the output signal of
このようにして、停車中(車速ゼロ)における車高の変化の有無に基づいて、標準車高を設定、更新し、標準車高を基準として車高の変化を検出してロール成分を演算する。これにより、乗員の乗降及び荷物の積み降し等による積載荷重の変化による定常的な車体の傾きに対して不要なロール制御を実行しないようにすることができ、モータ4の消費電力を低減することができる。このとき、標準車高を設定した後(図10のステップS3)、ハイパスフィルタ18を初期化することにより(図10のステップS4)、車高センサ13の出力信号の急激な変化による車高制御部B3からの制御信号の急激な変化を抑制することができる。
In this way, the standard vehicle height is set and updated based on whether or not the vehicle height changes while the vehicle is stopped (vehicle speed is zero), and the roll component is calculated by detecting the vehicle height change based on the standard vehicle height. . As a result, unnecessary roll control can be prevented from being executed with respect to a steady inclination of the vehicle body due to a change in the loaded load caused by passengers getting on and off, loading and unloading of luggage, and the power consumption of the
なお、上記実施形態では、一例としてロール制御を実行するサスペンション制御装置について説明しているが、上記サスペンション制御装置において、左右のサスペンションユニット2の代りに前後のサスペンションユニット2を双方向油圧ポンプ3を介して互いに連結して前後加速度及び車高変化等に基づいて車体のピッチ制御を実行するサスペンション制御装置にも同様に本発明を適用することができる。
In the above embodiment, a suspension control device that performs roll control is described as an example. However, in the suspension control device, the front and
また、上記実施形態では、油圧システムによって車体の姿勢制御を実行するサスペンション制御装置について説明しているが、空気圧によって車体の姿勢制御を行うエアサスペンション制御装置、電動アクチュエータ等を用いてロール制御を実行する電動スタビライザ等、アクチュエータを用いて車体の姿勢制御を行う他のサスペンション制御装置にも同様に適用することができる。 In the above-described embodiment, the suspension control device that performs vehicle body posture control by the hydraulic system is described. However, roll control is performed by using an air suspension control device that performs vehicle body posture control by air pressure, an electric actuator, or the like. The present invention can be similarly applied to other suspension control devices that control the posture of the vehicle body using an actuator, such as an electric stabilizer.
1 サスペンション制御装置、2 サスペンションユニット、3 双方向油圧ポンプ(姿勢制御手段)、4 モータ(アクチュエータ)、6 コントローラ、17 車高センサ、18 ハイパスフィルタ 1 suspension control device, 2 suspension unit, 3 bidirectional hydraulic pump (attitude control means), 4 motor (actuator), 6 controller, 17 vehicle height sensor, 18 high-pass filter
Claims (3)
前記コントローラは、車高に基づく制御信号に対してハイパスフィルタ処理を行うことを特徴とするサスペンション制御装置。 Attitude control means for controlling the attitude of the vehicle body by means of an actuator; detection means for detecting a vehicle state including vehicle height; and output of a control signal based on detection of the detection means to operate the attitude control means to A suspension control device including a controller for performing attitude control of
The suspension control device, wherein the controller performs high-pass filter processing on a control signal based on vehicle height.
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Cited By (2)
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JP2016028954A (en) * | 2011-05-27 | 2016-03-03 | コンチネンタル・テベス・アーゲー・ウント・コンパニー・オーハーゲー | Method for monitoring and controlling air type car height of chassis device |
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