JP2010195323A - Vehicular state estimating device, vehicular state estimating method, vehicular suspension control device, and automobile - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To more accurately estimate the state of a suspension. <P>SOLUTION: The vehicular suspension control device 1A includes: a vehicle behavior prediction part 201; a vehicle behavior estimation part 202; and a suspension control part 203. The vehicle behavior prediction part 201 predicts a vehicle behavior with respect to disturbance (road surface profile) added to the vehicle in the future. The vehicle behavior estimation part 202 corrects a gain of a Kalman filter used for estimating the vehicle behavior in the future based on the prediction result of the vehicle behavior in the future. The vehicle behavior estimation part 202 estimates the present vehicle behavior using the Kalman filter which has been corrected in gain. The suspension control part 203 controls the movement of the active suspension device based on the estimation result. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、車両状態を推定する車両用状態推定装置、車両用状態推定方法、車両用懸架制御装置および自動車に関する。   The present invention relates to a vehicle state estimation device that estimates a vehicle state, a vehicle state estimation method, a vehicle suspension control device, and an automobile.

従来、車両に備えられる懸架装置(サスペンション)の状態量を推定する技術として、状態量推定手法の一つであるカルマンフィルタを用いたものが知られている(特許文献1参照)。
この技術は、車両に搭載したセンサによって、ばね上の加速度やストローク等の状態量を計測し、サスペンションを含む車両の構成部品の特性をモデル化した車両モデルに対して、カルマンフィルタを適用した状態推定を行うものである。
Conventionally, as a technique for estimating a state quantity of a suspension device (suspension) provided in a vehicle, a technique using a Kalman filter which is one of state quantity estimation methods is known (see Patent Document 1).
This technology measures state quantities such as acceleration and stroke on a spring using sensors mounted on the vehicle, and estimates the state by applying a Kalman filter to a vehicle model that models the characteristics of vehicle components including the suspension. Is to do.

特許第3098425号公報Japanese Patent No. 3098425

しかしながら、カルマンフィルタによって状態推定を行う場合、状態推定を行う対象は、入力に対する応答が線形な伝達関数として表されるものに限られる。そのため、フリクションやばね、あるいは、ダンパー等が非線形性を有するサスペンションにカルマンフィルタを適用した場合、状態推定の精度が低下する可能性がある。
本発明の課題は、サスペンションの状態推定をより高精度に行うことである。
However, when state estimation is performed using the Kalman filter, the target of state estimation is limited to the one whose response to the input is expressed as a linear transfer function. Therefore, when the Kalman filter is applied to a suspension in which friction, a spring, a damper, or the like has nonlinearity, the accuracy of state estimation may be reduced.
An object of the present invention is to perform suspension state estimation with higher accuracy.

上記課題を解決するため、本発明に係る車両用状態推定装置は、車両挙動推定手段が、車両の挙動を示す物理量に基づき、車両の現在の挙動を推定する。さらに、車両挙動予測手段が、車両に将来加わる予定の外乱の情報と、車両挙動推定手段が推定した現在の挙動を示す情報とに基づき、前記車両の将来の挙動を予測する。そして、車両挙動情報補正手段が、前記予測した将来の挙動を示す情報に基づき、前記外乱の情報に対応する外乱が車両に加わる予定のタイミングと同じタイミング又はこれに先立つタイミングで、前記推定した車両の現在の挙動を示す情報を補正する。   In order to solve the above-described problem, in the vehicle state estimation device according to the present invention, the vehicle behavior estimation means estimates the current behavior of the vehicle based on a physical quantity indicating the behavior of the vehicle. Further, the vehicle behavior predicting means predicts the future behavior of the vehicle based on the information of the disturbance scheduled to be added to the vehicle in the future and the information indicating the current behavior estimated by the vehicle behavior estimating means. And the vehicle behavior information correcting means is based on the information indicating the predicted future behavior, and the estimated vehicle at the same timing as the timing at which the disturbance corresponding to the disturbance information is scheduled to be applied to the vehicle or at a timing preceding this. Correct the information indicating the current behavior of.

本発明によれば、能動型懸架装置が非線形な動作領域で動作する外乱の入力に対して、予めそのときの車両の挙動(以下、車両挙動と称する。)を予測し、この予測した情報に基づき能動型懸架装置の制御に用いる現在の車両挙動の推定情報を補正することができる。これによって、外乱に対して非線形な動作領域を有する能動型懸架装置を備えた車両の挙動を、より正確に推定することができるという効果が得られる。   According to the present invention, a behavior of a vehicle at that time (hereinafter referred to as a vehicle behavior) is predicted in advance with respect to an input of a disturbance in which an active suspension device operates in a non-linear operating region, and Based on this, it is possible to correct the current vehicle behavior estimation information used for controlling the active suspension system. As a result, it is possible to more accurately estimate the behavior of the vehicle including the active suspension device having a non-linear operation region with respect to the disturbance.

本発明の第1実施形態に係る車両用懸架制御装置1Aを備えた自動車1の概略構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an automobile 1 including a vehicle suspension control device 1A according to a first embodiment of the present invention. 電動サスペンション100の構成例を示す模式図である。1 is a schematic diagram illustrating a configuration example of an electric suspension 100. FIG. 車両用懸架制御装置1Aの機能構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the function structure of 1 A of suspension control apparatuses for vehicles. 車両用懸架制御装置1Aの制御ロジックを示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control logic of 1 A of suspension control apparatuses for vehicles. 車両挙動推定部202の制御ロジックにおいて用いている車両モデルを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the vehicle model used in the control logic of the vehicle behavior estimation part 202. FIG. 車両挙動推定部202の制御ロジックを示す図である。It is a figure which shows the control logic of the vehicle behavior estimation part 202. FIG. 車両挙動推定部202の有するカルマンフィルタの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the Kalman filter which the vehicle behavior estimation part 202 has. 外乱としての路面加振に対する従来及び本実施形態の方法による推定結果の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the estimation result by the method of the past and this embodiment with respect to the road surface vibration as a disturbance. 本実施形態の車両挙動推定部202の制御ロジックを示す図であるIt is a figure which shows the control logic of the vehicle behavior estimation part 202 of this embodiment.

〔第1実施形態〕
以下、本発明に係る車両用状態推定装置、車両用状態推定方法、車両用懸架制御装置および自動車の第1実施形態を図面を参照して説明する。図1〜図8は、本発明に係る車両用状態推定装置、車両用状態推定方法、車両用懸架制御装置および自動車の第1実施形態を示す図である。
[First Embodiment]
Hereinafter, a vehicle state estimation device, a vehicle state estimation method, a vehicle suspension control device, and a vehicle according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIGS. 1-8 is a figure which shows 1st Embodiment of the vehicle state estimation apparatus, vehicle state estimation method, vehicle suspension control apparatus, and motor vehicle which concern on this invention.

(構成)
(自動車1の構成)
図1は、本発明の第1実施形態に係る車両用懸架制御装置1Aを備えた自動車1の概略構成を示す図である。
図1において、自動車1は、車体前端に設置したプレビューセンサ10と、前輪および後輪の電動サスペンション100(後述)に設置したアクチュエータ20と、センターコンソール付近に設置した車載センサ30とを備えている。
さらに、自動車1は、車体の電動サスペンション連結部付近(例えば、ダンパー連結部)に設置した車体上下加速度センサ40と、ハブが連結するサスペンションリンク(例えば、ナックル)に設置した車輪上下加速度センサ50と、コントローラ60とを備えている。
(Constitution)
(Configuration of car 1)
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an automobile 1 provided with a vehicle suspension control apparatus 1A according to a first embodiment of the present invention.
In FIG. 1, an automobile 1 includes a preview sensor 10 installed at the front end of a vehicle body, an actuator 20 installed in an electric suspension 100 (described later) for front and rear wheels, and an in-vehicle sensor 30 installed near a center console. .
Further, the automobile 1 includes a vehicle body vertical acceleration sensor 40 installed in the vicinity of the electric suspension connection portion (for example, a damper connection portion) of the vehicle body, and a wheel vertical acceleration sensor 50 installed in a suspension link (for example, a knuckle) connected to the hub. The controller 60 is provided.

これらのうち、プレビューセンサ10、車載センサ30、車体上下加速度センサ40、車輪上下加速度センサ50およびコントローラ60が車両用懸架制御装置1Aを構成している。
プレビューセンサ10は、超音波あるいはレーザ等を用いて車体前方の路面の凹凸形状を検出する。この車体前方の路面の凹凸は、自動車1が前方に向かって走行をしている場合に、車輪に将来加わる予定の外乱となる。なお、プレビューセンサ10については、路面の画像をカメラで撮影し、撮影した画像から路面の凹凸形状を検出する構成とすることも可能である。
Among these, the preview sensor 10, the vehicle-mounted sensor 30, the vehicle body vertical acceleration sensor 40, the wheel vertical acceleration sensor 50, and the controller 60 constitute the vehicle suspension control device 1A.
The preview sensor 10 detects the uneven shape of the road surface in front of the vehicle body using an ultrasonic wave or a laser. The unevenness of the road surface in front of the vehicle body becomes a disturbance to be applied to the wheels in the future when the automobile 1 is traveling forward. Note that the preview sensor 10 may be configured to capture a road surface image with a camera and detect the uneven shape of the road surface from the captured image.

そして、プレビューセンサ10は、検出した路面の凹凸を示す情報(以下、「路面形状情報」と称する。)をコントローラ60に出力する。
アクチュエータ20は、電動サスペンション100における上下方向(ダンパーの伸縮方向)の推力を発生するリニアモータである。アクチュエータ20は、コントローラ60からの指令によって、ダンパーの位置を制御する。また、アクチュエータ20は、コントローラ60からの指令によって推力を制御することにより、電動サスペンション100のばね特性およびダンパー特性を変化させる。
Then, the preview sensor 10 outputs information indicating the detected road surface unevenness (hereinafter referred to as “road surface shape information”) to the controller 60.
The actuator 20 is a linear motor that generates thrust in the vertical direction (the direction of expansion and contraction of the damper) in the electric suspension 100. The actuator 20 controls the position of the damper according to a command from the controller 60. Further, the actuator 20 changes the spring characteristic and the damper characteristic of the electric suspension 100 by controlling the thrust according to a command from the controller 60.

車載センサ30は、自動車1の車両状態(車両挙動)を示す物理量(例えば、ヨーレイト、ロール角、ピッチ角等)を検出する。
車体上下加速度センサ40は、各車輪と車体とを連結する電動サスペンション100の取り付け位置にそれぞれ設置してあり、各設置位置における車体の上下加速度(以下、適宜「ばね上加速度」と称する。)を検出する。また、車体上下加速度センサ40は、検出したばね上加速度をコントローラ60に出力する。
車輪上下加速度センサ50は、各車輪を回転自在に保持しているハブにおいて、車輪と一体に回転しない部分(例えば、ナックルやロワーアームによって固定した部分)に設置してあり、各車輪の上下加速度(以下、適宜「ばね下加速度」と称する。)を検出する。また、車輪上下加速度センサ50は、検出したばね下加速度をコントローラ60に出力する。
The in-vehicle sensor 30 detects a physical quantity (for example, yaw rate, roll angle, pitch angle, etc.) indicating the vehicle state (vehicle behavior) of the automobile 1.
The vehicle body vertical acceleration sensor 40 is installed at an attachment position of the electric suspension 100 that connects each wheel and the vehicle body, and the vehicle body vertical acceleration at each installation position (hereinafter referred to as “sprung acceleration” as appropriate). To detect. The vehicle body vertical acceleration sensor 40 outputs the detected sprung acceleration to the controller 60.
The wheel vertical acceleration sensor 50 is installed in a portion that does not rotate integrally with the wheel (for example, a portion fixed by a knuckle or a lower arm) in a hub that rotatably holds each wheel, and the vertical acceleration ( Hereinafter, it is appropriately referred to as “unsprung acceleration”). Further, the wheel vertical acceleration sensor 50 outputs the detected unsprung acceleration to the controller 60.

(電動サスペンション100の構成)
図2は、電動サスペンション100の構成例を示す模式図である。
図2に示す電動サスペンション100は、アクチュエータ20によって各車輪のばね特性およびダンパー特性を変化させることが可能なリニアモータ式の電動アクティブサスペンションである。なお、図2では、電動サスペンション100を模式的なリンク機構として示している。
図2において、電動サスペンション100は、アッパーアーム101と、ロワーアーム102と、ナックル103と、ハブ104と、ダンパー105とを備え、ダブルウィッシュボーン式のサスペンションを構成している。
(Configuration of the electric suspension 100)
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration example of the electric suspension 100.
An electric suspension 100 shown in FIG. 2 is a linear motor type electric active suspension capable of changing the spring characteristics and damper characteristics of each wheel by an actuator 20. In FIG. 2, the electric suspension 100 is shown as a schematic link mechanism.
In FIG. 2, the electric suspension 100 includes an upper arm 101, a lower arm 102, a knuckle 103, a hub 104, and a damper 105, and constitutes a double wishbone type suspension.

これらのうち、ダンパー105は、上述のアクチュエータ20を備えており、アクチュエータ20がダンパーとしての機能およびばねとしての機能を実現している。
即ち、コントローラ60が、各種センサの検出結果に応じた指令値を入力すると、アクチュエータ20は、指令値に応じた推力を発生し、コントローラ60の指令に応じたばね特性およびダンパー特性を実現する。
このような構成により、電動サスペンション100は、路面からの振動を抑制したり、ばね下に対する車体の挙動を目的とする状態に変えたり、車輪の接地性能を制御したりする。
Among these, the damper 105 includes the actuator 20 described above, and the actuator 20 realizes a function as a damper and a function as a spring.
That is, when the controller 60 inputs command values according to the detection results of various sensors, the actuator 20 generates a thrust according to the command values, and realizes a spring characteristic and a damper characteristic according to the command of the controller 60.
With such a configuration, the electric suspension 100 suppresses vibration from the road surface, changes the behavior of the vehicle body with respect to the unsprung state, or controls the ground contact performance of the wheel.

(車両用懸架制御装置1Aの機能構成)
図3は、車両用懸架制御装置1Aの機能構成を示すブロック図である。
図3において、車両用懸架制御装置1Aは、車両挙動予測部201と、車両挙動推定部202と、サスペンション制御部203とを備えている。
なお、車両用懸架制御装置1Aの機能構成から、サスペンション制御部203を除いたセンサ等を含む残りの構成部が、車両用状態推定装置を構成する。
これら車両挙動予測部201、車両挙動推定部202およびサスペンション制御部203は、コントローラ60内の機能として実現されている。
(Functional configuration of vehicle suspension control apparatus 1A)
FIG. 3 is a block diagram showing a functional configuration of the vehicle suspension control apparatus 1A.
In FIG. 3, the vehicle suspension control apparatus 1 </ b> A includes a vehicle behavior prediction unit 201, a vehicle behavior estimation unit 202, and a suspension control unit 203.
Note that the remaining components including the sensor and the like excluding the suspension control unit 203 from the functional configuration of the vehicle suspension control device 1A constitute a vehicle state estimation device.
The vehicle behavior prediction unit 201, the vehicle behavior estimation unit 202, and the suspension control unit 203 are realized as functions in the controller 60.

また、これらの機能は、コンピュータによって専用のプログラムを実行することで、ソフトウェアによってその機能を実現するものとして構成することができる。また、ソフトウェアによってハードウェアを制御することによってその機能を実現するものとして構成することができる。上記各機能は、これらのいずれか、あるいは組み合わせによって構成することができる。
また、上記各機能は、電気回路等のハードウェアによってその機能を実現するものとして構成することも可能である。
In addition, these functions can be configured to realize the functions by software by executing a dedicated program by the computer. In addition, the function can be realized by controlling hardware by software. Each of the above functions can be configured by any one or a combination thereof.
The above functions can also be configured to realize the functions by hardware such as an electric circuit.

車両挙動予測部201には、車体に加わる将来の外乱を示す情報として、プレビューセンサ10から路面形状情報を入力する。また、車両挙動予測部201には、車両挙動推定部202によって推定した現在の車両挙動を示す情報(例えば、ばね上加速度、ばね上変位等)を入力する。
そして、車両挙動予測部201は、サスペンション特性等から車両特性をモデル化した車両モデルを参照し、現在の車両挙動を示すパラメータと、路面形状情報(将来の外乱を示す情報)とに基づいて、将来の外乱が加わる瞬間の車両挙動の予測を行う。さらに、車両挙動予測部201は、予測した将来の車両挙動を示す情報(例えば、ばね上加速度、ばね上変位等)を車両挙動推定部202に出力する。
Road surface shape information is input from the preview sensor 10 to the vehicle behavior prediction unit 201 as information indicating future disturbance applied to the vehicle body. In addition, information indicating the current vehicle behavior estimated by the vehicle behavior estimation unit 202 (for example, sprung acceleration, sprung displacement, etc.) is input to the vehicle behavior prediction unit 201.
Then, the vehicle behavior prediction unit 201 refers to a vehicle model obtained by modeling vehicle characteristics from suspension characteristics and the like, and based on parameters indicating current vehicle behavior and road surface shape information (information indicating future disturbance), Predict vehicle behavior at the moment of future disturbance. Further, the vehicle behavior prediction unit 201 outputs information indicating the predicted future vehicle behavior (for example, sprung acceleration, sprung displacement, etc.) to the vehicle behavior estimation unit 202.

また、車両挙動予測部201は、アクチュエータ20の動特性にも基づいて、将来の外乱が入力される瞬間の車両挙動を予測する。つまり、アクチュエータ20が指令値に応じて推力を発生するときの遅れ特性にも基づいて、将来の車両挙動を予測する。
車両挙動推定部202は、車載センサ30、車体上下加速度センサ40および車輪上下加速度センサ50の入力する各種センサ出力を基に、車両モデルを参照して現在の車両挙動を推定し、推定した現在の車両挙動をサスペンション制御部203に出力する。このとき、車両挙動推定部202は、カルマンフィルタを適用して現在の車両挙動を推定する。
Further, the vehicle behavior prediction unit 201 predicts the vehicle behavior at the moment when a future disturbance is input based on the dynamic characteristics of the actuator 20. That is, the future vehicle behavior is predicted based on the delay characteristic when the actuator 20 generates thrust according to the command value.
The vehicle behavior estimation unit 202 estimates the current vehicle behavior with reference to the vehicle model based on various sensor outputs input by the in-vehicle sensor 30, the vehicle body vertical acceleration sensor 40, and the wheel vertical acceleration sensor 50, and the estimated current The vehicle behavior is output to the suspension control unit 203. At this time, the vehicle behavior estimation unit 202 applies a Kalman filter to estimate the current vehicle behavior.

また、車両挙動推定部202は、車両挙動予測部201の入力した将来の車両挙動を示す情報を基に、必要に応じて、その将来に至るタイミングに合わせて、上記カルマンフィルタの特性(カルマンフィルタにおける各ゲイン)を補正する。このとき、車両挙動推定部202は、将来の車両挙動が非線形なものとなる場合でも、その瞬間では線形性を有するものと近似して車両モデルを特定し、その車両モデルに対するカルマンフィルタの特性を決定する。   Further, the vehicle behavior estimation unit 202, based on the information indicating the future vehicle behavior inputted by the vehicle behavior prediction unit 201, adjusts the characteristics of the Kalman filter (each Kalman filter (Gain) is corrected. At this time, even if the future vehicle behavior becomes nonlinear, the vehicle behavior estimation unit 202 identifies a vehicle model that approximates linearity at that moment, and determines the characteristics of the Kalman filter for the vehicle model. To do.

そして、車両挙動推定部202は、その将来に至った場合に、特性を変更したカルマンフィルタを用いて、そのときの車両挙動(その将来における「現在の車両挙動」)を推定し、推定した車両挙動(各輪におけるサスペンションの挙動))をサスペンション制御部203に出力する。
なお、車両挙動推定部202は、車両挙動予測部201の入力した将来の車両挙動を示す情報によって、車両挙動が非線形となるか否かを判定し、非線形になると判定したときは、推定に用いる各ゲインの変更を行う。また、車両挙動推定部202は、車両挙動が非線形ではなく線形になると判定したときは、各ゲインの変更は行わず、線形の挙動用に予め用意したゲインを用いて推定を行う。
Then, when the vehicle behavior estimation unit 202 reaches the future, the vehicle behavior at that time (the “current vehicle behavior” in the future) is estimated using the Kalman filter whose characteristics have been changed, and the estimated vehicle behavior (Suspension behavior in each wheel)) is output to the suspension control unit 203.
The vehicle behavior estimation unit 202 determines whether or not the vehicle behavior is nonlinear based on the information indicating the future vehicle behavior input by the vehicle behavior prediction unit 201. When it is determined that the vehicle behavior is nonlinear, it is used for estimation. Change each gain. Further, when the vehicle behavior estimation unit 202 determines that the vehicle behavior is linear rather than nonlinear, the vehicle behavior estimation unit 202 performs estimation using gains prepared in advance for linear behavior without changing each gain.

つまり、車両挙動推定部202は、非線形動作領域で動作をすると判定したときだけ、その非線形動作に対応するゲインへの変更を行い、線形動作領域で動作すると判定したときは、線形動作用のゲインを用いる。
サスペンション制御部203は、車両挙動推定部202の入力する現在の車両挙動を基に、各電動サスペンション100のアクチュエータ20に対する指令値を出力する。
このとき、サスペンション制御部203は、電動サスペンション100が予め設定したサスペンション特性(ばね特性、ダンパー特性)となるようにアクチュエータ20に対する指令を行う。
That is, only when it is determined that the vehicle behavior estimation unit 202 operates in the non-linear motion region, the vehicle behavior estimation unit 202 changes the gain corresponding to the non-linear motion, and when it is determined that it operates in the linear motion region, the linear behavior gain Is used.
The suspension control unit 203 outputs a command value for the actuator 20 of each electric suspension 100 based on the current vehicle behavior input by the vehicle behavior estimation unit 202.
At this time, the suspension control unit 203 instructs the actuator 20 so that the electric suspension 100 has suspension characteristics (spring characteristics, damper characteristics) set in advance.

図4は、車両用懸架制御装置1Aの制御ロジックを示すブロック図である。
図4において、車両用懸架制御装置1Aでは、プレビューセンサ10によって検出した路面形状情報と車両挙動推定部202によって推定した現在の車両挙動を示す情報とを基に、車両挙動予測部201が将来の車両挙動を予測している。
そして、車両挙動予測部201が予測した将来の車両挙動を基に、線形性を有する車両モデルを特定し、その車両モデルに合わせて、車両挙動推定部202におけるカルマンフィルタの特性を補正する。
車両挙動推定部202は、車載センサ30、車体上下加速度センサ40および車輪上下加速度センサ50の入力する各種センサ出力を入力として、カルマンフィルタを用いた演算を行い、現在の車両挙動を推定する。
FIG. 4 is a block diagram showing the control logic of the vehicle suspension control apparatus 1A.
In FIG. 4, in the vehicle suspension control apparatus 1 </ b> A, the vehicle behavior prediction unit 201 uses the road surface shape information detected by the preview sensor 10 and information indicating the current vehicle behavior estimated by the vehicle behavior estimation unit 202 to Predicts vehicle behavior.
Then, based on the future vehicle behavior predicted by the vehicle behavior prediction unit 201, a vehicle model having linearity is specified, and the characteristics of the Kalman filter in the vehicle behavior estimation unit 202 are corrected according to the vehicle model.
The vehicle behavior estimation unit 202 receives various sensor outputs input from the in-vehicle sensor 30, the vehicle body vertical acceleration sensor 40, and the wheel vertical acceleration sensor 50 as input, and performs calculations using a Kalman filter to estimate the current vehicle behavior.

車両挙動推定部202は、この推定結果をサスペンション制御部203に出力し、サスペンション制御部203が、予め設定したサスペンション特性となるように各電動サスペンション100のアクチュエータ20に対する指令値を出力する。
これにより、車両が非線形な特性を示す領域においても、カルマンフィルタを用いて、より正確な車両状態の推定を行うことができ、自動車1をより適切に制御することが可能となる。
The vehicle behavior estimation unit 202 outputs the estimation result to the suspension control unit 203, and the suspension control unit 203 outputs a command value for the actuator 20 of each electric suspension 100 so that the suspension characteristics are set in advance.
Thereby, even in a region where the vehicle exhibits nonlinear characteristics, it is possible to estimate the vehicle state more accurately using the Kalman filter, and to control the automobile 1 more appropriately.

(車両挙動推定部202の制御ロジック)
図5は、車両挙動推定部202の制御ロジックにおいて用いている車両モデルを示す模式図である。
また、図6は、車両挙動推定部202の制御ロジックを示す図である。
図5に示すように、本実施形態で用いる車両モデルとして二輪モデルを想定している。図5中の、lfは車体重心と車体におけるフロントサスペンション作用点との距離、x0fは路面変位、K1fはタイヤのばね定数、m1fはばね下質量をそれぞれ示している。
また、図5中の、x1fはばね下変位、C2fはダンパー減衰係数、K2fはサスペンションのばね定数、Ffはダンパーのフリクション、x2fはばね上変位(前輪変位)をそれぞれ示している。
(Control logic of vehicle behavior estimation unit 202)
FIG. 5 is a schematic diagram showing a vehicle model used in the control logic of the vehicle behavior estimation unit 202.
FIG. 6 is a diagram illustrating the control logic of the vehicle behavior estimation unit 202.
As shown in FIG. 5, a two-wheel model is assumed as a vehicle model used in the present embodiment. In FIG. 5, l f is the distance between the center of gravity of the vehicle body and the front suspension acting point on the vehicle body, x 0f is the road surface displacement, K 1f is the tire spring constant, and m 1f is the unsprung mass.
In FIG. 5, x 1f is the unsprung displacement, C 2f is the damper damping coefficient, K 2f is the spring constant of the suspension, F f is the friction of the damper, and x 2f is the sprung displacement (front wheel displacement). Yes.

また、図5中の、θは車体の重心周りの回転角度、x2は車体の上下変位、m2は車体質量、I2は車体の慣性モーメント、Vは車体速度を示している。
また、図5中の、lrは車体重心と車体におけるリアサスペンション作用点との距離、x0rは路面変位、K1rはタイヤのばね定数、m1rはばね下質量、x1rはばね下変位(後輪変位)を示している。
また、図5中の、C2rはダンパー減衰係数、K2rはサスペンションのばね定数、Frはダンパーのフリクション、x2rはばね上変位をそれぞれ示している。
なお、符号の最後の下付の「f」は、車両のフロント側(前輪側)のパラメータであることを示し、「r」は、車両のリア側(後輪側)のパラメータであることを示す。
In FIG. 5, θ represents the rotation angle around the center of gravity of the vehicle body, x 2 represents the vertical displacement of the vehicle body, m 2 represents the vehicle body mass, I 2 represents the inertia moment of the vehicle body, and V represents the vehicle body speed.
Further, in FIG. 5, l r is the distance between the rear suspension point of action in the body center of gravity and the vehicle body, x 0r road surface displacement, K 1r is a spring constant of the tire, m 1r is unsprung mass, x 1r is unsprung displacement (Rear wheel displacement).
In FIG. 5, C 2r represents a damper damping coefficient, K 2r represents a suspension spring constant, F r represents damper friction, and x 2r represents a sprung displacement.
The subscript “f” at the end of the symbol indicates a parameter on the front side (front wheel side) of the vehicle, and “r” indicates a parameter on the rear side (rear wheel side) of the vehicle. Show.

そして、図6に示すように、車両挙動推定部202は、図5に示す車両モデルを対象として、車両挙動予測部201によって予測した将来の前輪サスペンションの速度および変位、将来の後輪サスペンションの速度および変位を入力とする。そして、これら入力情報を基に、各輪に設置したダンパーの減衰係数、および、各輪に設置したサスペンションのばね定数を算出する。さらに、これらの算出値を基に、カルマンフィルタのゲイン(カルマンフィルタを特定する各パラメータ)を設定する。   Then, as shown in FIG. 6, the vehicle behavior estimation unit 202 targets the vehicle model shown in FIG. 5, the future front wheel suspension speed and displacement predicted by the vehicle behavior prediction unit 201, and the future rear wheel suspension speed. And displacement as inputs. And based on these input information, the damping coefficient of the damper installed in each wheel and the spring constant of the suspension installed in each wheel are calculated. Furthermore, the gain of the Kalman filter (each parameter for specifying the Kalman filter) is set based on these calculated values.

具体的に、将来の各輪のサスペンション速度および変位から、予め用意したサスペンションの特性を示すデータを登録したサスペンション特性マップにより、各輪に設置したダンパーの減衰係数、および、各輪に設置したサスペンションのばね定数を算出する。このサスペンション特性マップには、サスペンションの特性を示すデータとして、ばね上加速度や、ばね上変位等に対する、各輪のダンパー特性を示すデータ、各輪のサスペンションのばね特性を示すデータなどが登録してある。例えば、ばね上加速度や、ばね上変位等に対する、路面からの外乱による振動を吸収するのに適切なダンパー係数のデータ、ばね定数のデータなどが登録してある。そして、これらの特性データを基に、各輪のダンパーの減衰係数、および、各輪のサスペンションのばね定数を算出して、将来の外乱が加わる瞬間における車両モデルの特性を線形化する。さらに、この算出結果を基に、カルマンフィルタのゲインを算出し、現在のカルマンフィルタのゲインの値を、この算出した値に変更する。   Specifically, from the suspension speed and displacement of each wheel in the future, the suspension characteristic map that registered the data indicating the characteristics of the suspension prepared in advance, the damping coefficient of the damper installed on each wheel, and the suspension installed on each wheel The spring constant of is calculated. In this suspension characteristics map, data indicating the characteristics of the suspension, data indicating the damper characteristics of each wheel with respect to sprung acceleration, sprung displacement, etc., data indicating the spring characteristics of the suspension of each wheel, etc. are registered. is there. For example, damper coefficient data, spring constant data, and the like that are appropriate for absorbing vibration caused by disturbance from the road surface with respect to sprung acceleration, sprung displacement, and the like are registered. Based on these characteristic data, the damping coefficient of each wheel damper and the spring constant of each wheel suspension are calculated, and the characteristics of the vehicle model at the moment when a future disturbance is applied are linearized. Further, based on this calculation result, the gain of the Kalman filter is calculated, and the current gain value of the Kalman filter is changed to this calculated value.

即ち、車両挙動推定部202は、車両挙動予測部201によって予測した将来の車両挙動となるタイミングで、カルマンフィルタのゲインを、その車両挙動に対応する値に変更する。なお、予測した将来の車両挙動となるタイミングに先立つタイミングでゲインを変更するようにしてもよい。
そして、車両挙動推定部202は、車両挙動に対応してゲインを変更したカルマンフィルタを用いて、車両挙動を推定し、推定した車両挙動(具体的には各サスペンションの挙動)をサスペンション制御部203に出力する。
That is, the vehicle behavior estimation unit 202 changes the gain of the Kalman filter to a value corresponding to the vehicle behavior at the timing of the future vehicle behavior predicted by the vehicle behavior prediction unit 201. Note that the gain may be changed at a timing prior to the predicted future vehicle behavior.
Then, the vehicle behavior estimation unit 202 estimates the vehicle behavior using a Kalman filter whose gain is changed according to the vehicle behavior, and sends the estimated vehicle behavior (specifically, the behavior of each suspension) to the suspension control unit 203. Output.

ここで、電動サスペンション100は、「能動型懸架装置」に対応し、車載センサ30、車体上下加速度センサ40および車輪上下加速度センサ50は、「物理量検出手段」に対応し、プレビューセンサ10は、「外乱情報検出手段」に対応する。
また、車両挙動予測部201は、「車両挙動予測手段」に対応し、車両挙動推定部202は、「車両挙動推定手段」および「車両挙動情報補正手段」に対応し、サスペンション制御部203は、「懸架制御手段」に対応する。
また、車両挙動推定部202で推定した現在の車両挙動を示す情報は、「第1の車両挙動情報」に対応し、車両挙動予測部201で予測した将来の車両挙動を示す情報は、「第2の車両挙動情報」に対応する。
Here, the electric suspension 100 corresponds to “active suspension device”, the in-vehicle sensor 30, the vehicle body vertical acceleration sensor 40, and the wheel vertical acceleration sensor 50 correspond to “physical quantity detection means”, and the preview sensor 10 includes “ Corresponds to “disturbance information detection means”.
The vehicle behavior prediction unit 201 corresponds to “vehicle behavior prediction unit”, the vehicle behavior estimation unit 202 corresponds to “vehicle behavior estimation unit” and “vehicle behavior information correction unit”, and the suspension control unit 203 Corresponds to "suspension control means".
The information indicating the current vehicle behavior estimated by the vehicle behavior estimation unit 202 corresponds to “first vehicle behavior information”, and the information indicating the future vehicle behavior predicted by the vehicle behavior prediction unit 201 is “ 2 vehicle behavior information ”.

(動作)
次に、図7〜図8を参照して、本実施形態の動作を説明する。
ここで、図7は、車両挙動推定部202の有するカルマンフィルタの構成例を示す図である。
また、図8は、外乱としての路面加振に対する従来及び本実施形態の方法による推定結果の一例を示す図である。
エンジンが始動して、自動車1が走行を開始すると、プレビューセンサ10が車体前方の路面の凹凸形状の検出を開始する。一方、車載センサ30は、自動車1のヨーレイト、ロール角、ピッチ角等の検出を開始し、車体上下加速度センサ40は、ばね上加速度の検出を開始し、車輪上下加速度センサ50は、ばね下加速度の検出を開始する。これら各センサは、検出結果をコントローラ60にそれぞれ出力する。
(Operation)
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIGS.
Here, FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration example of a Kalman filter included in the vehicle behavior estimation unit 202.
Moreover, FIG. 8 is a figure which shows an example of the estimation result by the method of the prior art and this embodiment with respect to the road surface excitation as a disturbance.
When the engine is started and the automobile 1 starts running, the preview sensor 10 starts detecting the uneven shape of the road surface in front of the vehicle body. On the other hand, the vehicle-mounted sensor 30 starts detection of the yaw rate, roll angle, pitch angle, etc. of the automobile 1, the vehicle body vertical acceleration sensor 40 starts detection of sprung acceleration, and the wheel vertical acceleration sensor 50 detects unsprung acceleration. Start detecting. Each of these sensors outputs a detection result to the controller 60.

車両挙動推定部202は、各種センサ出力を入力として、カルマンフィルタを用いた演算を行い、現在の車両状態を推定する。
以下、カルマンフィルタを適用する運動方程式及び観測方程式の例を挙げて、車両挙動推定部202の動作を具体的に説明する。
ここでは、カルマンフィルタの係数を定義する運動方程式は下式(1)に、観測方程式は下式(2)に示すものになるとする。
The vehicle behavior estimation unit 202 receives various sensor outputs as input, performs a calculation using a Kalman filter, and estimates the current vehicle state.
Hereinafter, the operation of the vehicle behavior estimation unit 202 will be specifically described with reference to examples of motion equations and observation equations to which the Kalman filter is applied.
Here, it is assumed that the equation of motion defining the coefficient of the Kalman filter is represented by the following equation (1), and the observation equation is represented by the following equation (2).

Figure 2010195323
Figure 2010195323

上式(1)及び(2)において、A〜Dがカルマンフィルタのゲインとなり、下式(3)〜(6)で示す行列式となる。   In the above equations (1) and (2), A to D are gains of the Kalman filter, and are determinants represented by the following equations (3) to (6).

Figure 2010195323
Figure 2010195323

また、上式(1)及び(2)において、x(t)は状態変数であり下式(7)で示す行列式となる。また、y(t)は観測出力であり下式(8)で示す行列式となる。また、u(t)は、車両システムへの入力であり、下式(9)に示す行列式となる。   Further, in the above formulas (1) and (2), x (t) is a state variable and is a determinant represented by the following formula (7). Moreover, y (t) is an observation output and becomes a determinant represented by the following equation (8). U (t) is an input to the vehicle system and is a determinant represented by the following equation (9).

Figure 2010195323
Figure 2010195323

上式(7)より、状態変数x(t)は、ばね下変位x1f,x1r、車体上下変位x2、車体重心周りの回転角度θ、および、これらの微分値となる。また、上式(8)より、観測出力は、ばね上変位x2f,x2rとなり、上式(9)より、車両システムへの入力は、ダンパーのフリクションFf,Frとなる。
また、上式(3)において、a51〜a58、および、a61〜a68は、下式(10)、および、下式(11)で示すものとなる。
a51=(−K1f−K2f)/m1f
a52=0
a53=K2f/m1f
a54=−K2f*lf/m1f
a55=−C2f/m1f
a56=0
a57=C2f/m1f
a58=−C2f*lf/m1f ・・・(10)
From the above equation (7), the state variable x (t) is the unsprung displacement x 1f , x 1r , the vehicle body vertical displacement x 2 , the rotation angle θ around the vehicle body center of gravity, and a differential value thereof. From the above equation (8), the observed output is the sprung displacement x 2f , x 2r , and from the above equation (9), the input to the vehicle system is the damper friction F f , F r .
In the above formula (3), a51 to a58 and a61 to a68 are represented by the following formula (10) and the following formula (11).
a51 = (− K 1f −K 2f ) / m 1f
a52 = 0
a53 = K 2f / m 1f
a54 = -K 2f * l f / m 1f
a55 = −C 2f / m 1f
a56 = 0
a57 = C 2f / m 1f
a58 = −C 2f * l f / m 1f (10)

a61=0
a62=(−K1r−K2r)/m1r
a63=K2r/m1r
a64=K2r*lr/m1r
a65=0
a66=(−C2r)/m1r
a67=(C2r)/m1r
a68=C2r*lr/m1r ・・・(11)
a61 = 0
a62 = (− K 1r −K 2r ) / m 1r
a63 = K 2r / m 1r
a64 = K 2r * l r / m 1r
a65 = 0
a66 = (− C 2r ) / m 1r
a67 = (C 2r ) / m 1r
a68 = C 2r * l r / m 1r (11)

また、上式(3)及び(5)において、a71〜a78は、下式(12)で示すものとなる。
a71=K2f/m2
a72=K2r/m2
a73=(−K2f−K2r)/m2
a74=(K2f*lf−K2r*lr)/m2
a75=C2f/m2
a76=C2r/m2
a77=(−C2f−C2r)/m2
a78=(C2f*lf−C2r*lr)/m2 ・・・(12)
In the above formulas (3) and (5), a71 to a78 are represented by the following formula (12).
a71 = K 2f / m 2
a72 = K 2r / m 2
a73 = (− K 2f −K 2r ) / m 2
a74 = (K 2f * l f −K 2r * l r ) / m 2
a75 = C 2f / m 2
a76 = C 2r / m 2
a77 = (- C 2f -C 2r ) / m 2
a78 = (C 2f * l f -C 2r * l r) / m 2 ··· (12)

また、上式(3)において、a81〜a88は、下式(13)で示すものとなる。
a81=−lf*K2f/I2
a82=lr*K2r/I2
a83=(lf*K2f−lr*K2r)/I2
a84=(−K2f*lf 2−K2r*lr 2)/I2
a85=−lf*C2f/I2
a86=lr*C2r/I2
a87=(lf*C2f−lr*C2r)/I2
a88=(−C2f*lf 2−C2r*lr 2)/I2
・・・(13)
In the above equation (3), a81 to a88 are those represented by the following equation (13).
a81 = −l f * K 2f / I 2
a82 = l r * K 2r / I 2
a83 = (l f * K 2f −l r * K 2r ) / I 2
a84 = (− K 2f * l f 2 −K 2r * l r 2 ) / I 2
a85 = −l f * C 2f / I 2
a86 = l r * C 2r / I 2
a87 = (l f * C 2f −l r * C 2r ) / I 2
a88 = (− C 2f * l f 2 −C 2r * l r 2 ) / I 2
... (13)

なお、上式(1)及び(7)における、同じ記号で上にドット「・」があるものは、ドットのない記号の値の微分値を示す。
そして、上式(1)および(2)に示す運動方程式および観測方程式に、外乱(路面形状情報)、観測雑音、出力のフィードバックなどを考慮して構成したカルマンフィルタは、図7に示すものとなる。
図7に示すように、車両挙動推定部202を構成するカルマンフィルタは、上式(3)〜(6)で示したゲインA〜Dを有している。加えて、カルマンフィルタの出力と実際の車両システムからの出力との誤差をフィードバックするときのフィードバックゲイン「L」を有している。
In the above formulas (1) and (7), the same symbol having a dot “•” above indicates a differential value of a symbol without a dot.
Then, a Kalman filter configured in consideration of disturbance (road surface shape information), observation noise, output feedback, etc. in the equations of motion and observation equations shown in the above equations (1) and (2) is as shown in FIG. .
As shown in FIG. 7, the Kalman filter constituting the vehicle behavior estimation unit 202 has gains A to D represented by the above equations (3) to (6). In addition, it has a feedback gain “L” for feeding back an error between the output of the Kalman filter and the output from the actual vehicle system.

ここで、図7に示す車両システムは、アクチュエータ制御部203からの指令値に応じて駆動する自動車1の各輪に対応する電動サスペンション100を含む、これに関連する構成要素(図5の車両モデルに対応する構成要素)で構成したシステムとなる。
また、図7において、「1/s」は、ラプラス変換における積分項であり、「−F」は、アクチュエータ制御部203の伝達関数である。また、「w」は、外乱であり、「G」は、外乱「w」に対する伝達関数(例えば、路面形状情報への変換を要する場合に必要)であり、「v」は、車両システムの出力「y」に混入する観測雑音である。
Here, the vehicle system shown in FIG. 7 includes the electric suspension 100 corresponding to each wheel of the automobile 1 driven in accordance with the command value from the actuator control unit 203, and related components (vehicle model in FIG. 5). It is a system composed of components corresponding to
In FIG. 7, “1 / s” is an integral term in Laplace transform, and “−F” is a transfer function of the actuator control unit 203. “W” is a disturbance, “G” is a transfer function for the disturbance “w” (for example, necessary when conversion to road surface shape information is required), and “v” is an output of the vehicle system. It is an observation noise mixed in “y”.

本実施形態の車両挙動推定部202は、上記構成のカルマンフィルタにおける、ゲインA〜D及びLを、車両挙動予測部201で予測した将来の車両挙動に基づいて変更する。
具体的に、まず、車両挙動予測部201において、プレビューセンサ10で検出した路面形状情報と、車両挙動推定部202の入力する現在の車両挙動(ばね上加速度、ばね上変位等)とを基に、将来の車両挙動(ばね上加速度、ばね上変位等)を予測する。即ち、プレビューセンサ10で検出した外乱が自動車1に将来加わると仮定して、この外乱に対する将来の車両挙動を事前に予測する。
The vehicle behavior estimation unit 202 of the present embodiment changes the gains A to D and L in the Kalman filter having the above configuration based on the future vehicle behavior predicted by the vehicle behavior prediction unit 201.
Specifically, first, in the vehicle behavior prediction unit 201, based on the road surface shape information detected by the preview sensor 10 and the current vehicle behavior (sprung acceleration, sprung displacement, etc.) input by the vehicle behavior estimation unit 202. Predict future vehicle behavior (sprung acceleration, sprung displacement, etc.). That is, assuming that a disturbance detected by the preview sensor 10 will be applied to the automobile 1 in the future, a future vehicle behavior with respect to this disturbance is predicted in advance.

このとき、各輪の電動サスペンション100のアクチュエータ20の動特性も加味して、将来の車両挙動を予測する。これにより、状態推定を含む制御系としての、アクチュエータ20の推力の発生遅れを低減することができる。
次に、車両挙動推定部202において、予測した将来の車両挙動を基に、電動サスペンション100が線形動作領域で動作するか否かを判定する。ここでは、予測した将来のばね上加速度、およびばね上変位等の将来の車両挙動を示す情報と、予め用意した閾値とを比較して、閾値未満であれば線形動作領域で動作すると判定する。一方、閾値以上であれば非線形動作領域で動作すると判定する。
At this time, the future vehicle behavior is predicted in consideration of the dynamic characteristics of the actuator 20 of the electric suspension 100 of each wheel. Thereby, the generation delay of the thrust of the actuator 20 as a control system including state estimation can be reduced.
Next, the vehicle behavior estimation unit 202 determines whether or not the electric suspension 100 operates in the linear motion region based on the predicted future vehicle behavior. Here, the information indicating the future vehicle behavior such as the predicted future sprung acceleration and sprung displacement is compared with a threshold prepared in advance, and if it is less than the threshold, it is determined to operate in the linear motion region. On the other hand, if it is equal to or greater than the threshold value, it is determined that the operation is performed in the nonlinear operation region.

車両挙動推定部202は、電動サスペンション100が線形動作領域で動作すると判定したときは、その将来の外乱が加わるタイミングにおいて、車両挙動の推定に予め用意した線形動作領域用のゲインを用いる。
一方、車両挙動推定部202は、非線形動作領域で動作すると判定したときは、予測した将来のばね上加速度、および、ばね上変位等の車両挙動から、この非線形動作に対応するダンパー減衰係数、サスペンションのばね定数などのゲインに係る値を算出する。
When it is determined that the electric suspension 100 operates in the linear motion region, the vehicle behavior estimation unit 202 uses a linear motion region gain prepared in advance for estimating the vehicle behavior at the timing when the future disturbance is applied.
On the other hand, when it is determined that the vehicle behavior estimation unit 202 operates in the nonlinear motion region, the damper damping coefficient and suspension corresponding to the nonlinear motion are determined from the predicted future vehicle behavior such as sprung acceleration and sprung displacement. A value relating to a gain such as a spring constant of the is calculated.

具体的に、サスペンション特性マップのデータによって、予測した非線形の車両挙動をその瞬間において線形化するための、カルマンフィルタのゲインに係るダンパー減衰係数、サスペンションのばね定数などを算出する。
さらに、車両挙動推定部202は、これら算出した、ダンパー減衰係数C2f,C2r、サスペンションのばね定数K2f,K2rなどを用いて、上式(3)〜(6)で示すゲインA〜Dと、フィードバック用のゲインLとを算出する。
そして、その将来の外乱が加わるタイミングにおいて、推定に用いるカルマンフィルタのゲインA〜D及びLの値を、この算出した値に変更する。
Specifically, a damper damping coefficient related to the gain of the Kalman filter, a spring constant of the suspension, and the like are calculated based on the suspension characteristic map data to linearize the predicted nonlinear vehicle behavior at that moment.
Further, the vehicle behavior estimation unit 202 uses the calculated damper damping coefficients C 2f and C 2r , suspension spring constants K 2f and K 2r, and the like to obtain gains A to (E) expressed by the above equations (3) to (6). D and a feedback gain L are calculated.
Then, at the timing when the future disturbance is applied, the values of the Kalman filter gains A to D and L used for estimation are changed to the calculated values.

次に、車両挙動推定部202は、車載センサ30、車体上下加速度センサ40、および、車輪上下加速度センサ50の各センサ出力と、上記設定したゲインとによって、カルマンフィルタを用いて、現在の車両挙動を推定する。そして、この推定結果を、サスペンション制御部203および車両挙動予測部201にそれぞれ出力する。   Next, the vehicle behavior estimation unit 202 uses the Kalman filter to calculate the current vehicle behavior based on the sensor outputs of the in-vehicle sensor 30, the vehicle body vertical acceleration sensor 40, and the wheel vertical acceleration sensor 50, and the set gain. presume. Then, this estimation result is output to suspension control section 203 and vehicle behavior prediction section 201, respectively.

サスペンション制御部203は、入力された現在の車両挙動の推定値に基づいて、各輪の電動サスペンション100のアクチュエータ20への指令値を生成し、生成した指令値を各アクチュエータ20に出力する。これによって、アクチュエータ20が指令値に応じて動作し、例えば、路面からの振動を抑制する。なお、サスペンション制御部203は、例えばスカイフック制御などの制御方法を用いて、アクチュエータ20への指令値を生成する。
一方、車両挙動予測部201は、上記同様に、入力された現在の車両挙動の推定値と、プレビューセンサ10の検出情報とに基づいて、将来の車両挙動を予測する。
以降は、自動車1が停止、またはエンジンが停止するまで、上記一連の動作を繰り返す。
The suspension control unit 203 generates a command value to the actuator 20 of the electric suspension 100 of each wheel based on the input estimated value of the current vehicle behavior, and outputs the generated command value to each actuator 20. Thereby, the actuator 20 operates according to the command value, and suppresses vibration from the road surface, for example. The suspension control unit 203 generates a command value to the actuator 20 using a control method such as skyhook control.
On the other hand, similarly to the above, the vehicle behavior prediction unit 201 predicts a future vehicle behavior based on the input estimated value of the current vehicle behavior and the detection information of the preview sensor 10.
Thereafter, the above series of operations is repeated until the automobile 1 stops or the engine stops.

次に、図8を参照して、本実施形態の車両用懸架制御装置1Aの効果を説明する。
図8は、カルマンフィルタによって、車両挙動としてばね上の変位を推定した時の結果を示すグラフであり、破線は、ばね上変位の実測値であり、実線は、本実施形態の車両用懸架制御装置1Aを適用した場合の、ばね上変位の推定値である。図8において、各グラフの横軸が時間[sec]、縦軸がばね上変位[mm]となる。
また、図8の例は、カルマンフィルタに適用した車両モデルのダンパー減衰特性を非線形動作に対応するものに変更する前及び後(右図及び左図)の変位を示し、外乱としての路面加振時の振幅を10[mm](上図)と2[mm](下図)とに変えている。
Next, the effect of the vehicle suspension control apparatus 1A of the present embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 8 is a graph showing the result when the displacement on the spring is estimated as the vehicle behavior by the Kalman filter, the broken line is the actual value of the displacement on the spring, and the solid line is the suspension control device for the vehicle according to the present embodiment. It is an estimated value of the sprung displacement when 1A is applied. In FIG. 8, the horizontal axis of each graph is time [sec], and the vertical axis is sprung displacement [mm].
The example of FIG. 8 shows the displacement before and after (right and left figures) before changing the damper damping characteristic of the vehicle model applied to the Kalman filter to one corresponding to the non-linear operation, and when the road surface is excited as a disturbance. Is changed to 10 [mm] (upper figure) and 2 [mm] (lower figure).

ここで、路面加振時の周波数が比較的低く且つ振幅が比較的大振幅のときは、フリクション等の影響が小さいため、図8の上側の右図に示すように、通常時に用いる線形動作に対応するカルマンフィルタのゲインを用いた推定値が直接計測した値からずれる。
また、路面加振時の周波数が比較的高く且つ振幅が比較的小振幅のときは、フリクション等の影響が大きいため、図8の下側の右図に示すように、通常時に用いる線形動作に対応するカルマンフィルタのゲインを用いた推定値が直接計測した値から大きくずれる。
Here, when the road surface vibration frequency is relatively low and the amplitude is relatively large, the influence of friction or the like is small, and therefore, as shown in the upper right diagram of FIG. The estimated value using the corresponding Kalman filter gain deviates from the directly measured value.
In addition, when the road surface vibration frequency is relatively high and the amplitude is relatively small, the influence of friction or the like is large, and therefore, as shown in the lower right diagram of FIG. The estimated value using the corresponding Kalman filter gain greatly deviates from the directly measured value.

このように、線形なシステムに対応するカルマンフィルタを、非線形性が強いサスペンションに適用した場合、必ずしもすべての条件において高精度な推定が実現できるとは限らない。
そこで、本実施形態では、このようにサスペンションが非線形な動作領域で動作する状況を引き起こす外乱を事前に予測して、車両モデルのダンパー減衰係数を、非線形な動作領域に対応するダンパー減衰係数へと変更する。
As described above, when a Kalman filter corresponding to a linear system is applied to a suspension having strong non-linearity, high-precision estimation cannot always be realized under all conditions.
Therefore, in the present embodiment, the disturbance that causes the situation in which the suspension operates in the nonlinear operation region is predicted in advance, and the damper attenuation coefficient of the vehicle model is changed to the damper attenuation coefficient corresponding to the nonlinear operation region. change.

具体的に、路面加振時の周波数が比較的低く且つ振幅が比較的大振幅のときは、ダンパー減衰係数を通常時に用いるものより小さくする。そして、この小さくしたダンパー減衰係数からカルマンフィルタのゲインを算出し、この算出値を推定に用いるゲインとして設定する。これにより、図8の上側の左図に示すように、図8の上側の右図に示す線形動作用のゲインを用いて推定した場合と比較して、推定値が直接計測した値に近い値となる。   Specifically, when the frequency at the time of road surface excitation is relatively low and the amplitude is relatively large, the damper attenuation coefficient is made smaller than that used in normal times. Then, the gain of the Kalman filter is calculated from the reduced damper attenuation coefficient, and this calculated value is set as a gain used for estimation. As a result, as shown in the upper left diagram of FIG. 8, the estimated value is close to the directly measured value as compared with the case of estimation using the linear operation gain shown in the upper right diagram of FIG. 8. It becomes.

また、路面加振時の周波数が比較的高く且つ振幅が比較的小振幅のときは、ダンパー減衰係数を通常時に用いるものより大きくする。そして、この大きくしたダンパー減衰係数からカルマンフィルタのゲインを算出し、この算出値を推定に用いるゲインとして設定する。これにより、図8の下側の左図に示すように、図8の下側の右図に示す線形動作用のゲインを用いて推定した場合と比較して、推定値が直接計測した値に近い値となる。   In addition, when the road surface vibration frequency is relatively high and the amplitude is relatively small, the damper attenuation coefficient is made larger than that used during normal operation. Then, the gain of the Kalman filter is calculated from the increased damper attenuation coefficient, and this calculated value is set as a gain used for estimation. As a result, as shown in the lower left diagram of FIG. 8, the estimated value becomes a directly measured value as compared with the case of using the linear operation gain shown in the lower right diagram of FIG. 8. A close value.

以上、本実施形態の車両用懸架制御装置1Aは、外乱が加わることによって、車両挙動が非線形動作領域となる状況が発生する場合に、車両に将来加わる予定の路面からの外乱の影響と現在の車両挙動とを基に、そのときの車両挙動を事前に予測することができる。さらに、予測した車両挙動を基に、その将来における車両モデルの特性を、サスペンション特性マップによって線形近似することができる。さらに、この非線形動作に対応するサスペンションの各特性値から、カルマンフィルタのゲインを調整し、適切な状態推定を実現することができる。これによって、非線形な動作領域を有するサスペンションを備えた車両の挙動を、高精度に推定することができる。
(効果)
(1)物理量検出手段が、前記車両の挙動を示す物理量を検出する。車両挙動推定手段が、前記物理量検出手段で検出した前記物理量に基づき、前記車両の現在の挙動を推定する。外乱情報検出手段が、前記車両に将来加わる予定の外乱の情報である外乱情報を検出する。車両挙動予測手段が、前記外乱情報検出手段で検出した前記外乱情報と、前記車両挙動推定手段で推定した前記車両の現在の挙動を示す情報である第1の車両挙動情報とに基づき、前記車両の将来の挙動を予測する。車両挙動情報補正手段が、前記車両挙動予測手段で予測した前記車両の将来の挙動を示す情報である第2の車両挙動情報に基づき、前記外乱情報に対応する外乱が前記車両に加わるタイミングと同じ又は先立つタイミングで前記第1の車両挙動情報を補正する。
As described above, the vehicle suspension control apparatus 1A according to the present embodiment has the influence of the disturbance from the road surface that is scheduled to be added to the vehicle in the future when the situation in which the vehicle behavior becomes a nonlinear operation region occurs due to the disturbance. Based on the vehicle behavior, the vehicle behavior at that time can be predicted in advance. Further, based on the predicted vehicle behavior, the characteristics of the vehicle model in the future can be linearly approximated by the suspension characteristic map. Furthermore, it is possible to adjust the gain of the Kalman filter from each characteristic value of the suspension corresponding to this non-linear operation to realize an appropriate state estimation. As a result, the behavior of the vehicle including the suspension having the non-linear operation region can be estimated with high accuracy.
(effect)
(1) The physical quantity detection means detects a physical quantity indicating the behavior of the vehicle. Vehicle behavior estimation means estimates the current behavior of the vehicle based on the physical quantity detected by the physical quantity detection means. A disturbance information detecting means detects disturbance information which is information of a disturbance scheduled to be added to the vehicle in the future. Based on the disturbance information detected by the disturbance information detecting means and the first vehicle behavior information which is information indicating the current behavior of the vehicle estimated by the vehicle behavior estimating means, the vehicle behavior predicting means Predict the future behavior of Based on the second vehicle behavior information, which is information indicating the future behavior of the vehicle predicted by the vehicle behavior prediction unit, the vehicle behavior information correction unit is the same as the timing at which the disturbance corresponding to the disturbance information is applied to the vehicle. Alternatively, the first vehicle behavior information is corrected at a preceding timing.

これによって、能動型懸架装置が、外乱によって非線形な動作をする場合に、それを事前に予測して、能動型懸架装置の動作制御に用いる第1の車両挙動情報を予め補正することができる。そのため、非線形性の強い能動型懸架装置などを含む車両モデルに対して、より高精度に現在の車両挙動の推定を行うことができるという効果が得られる。   As a result, when the active suspension system performs non-linear motion due to disturbance, it is possible to predict in advance and correct the first vehicle behavior information used for operation control of the active suspension system in advance. Therefore, an effect is obtained that the current vehicle behavior can be estimated with higher accuracy with respect to a vehicle model including an active suspension device having strong nonlinearity.

(2)車両挙動情報補正手段が、前記能動型懸架装置が前記車両に将来加わる予定の外乱によって非線形な動作領域で動作すると判定したときに、前記第1の車両挙動情報を前記非線形な動作領域を線形近似して推定した内容に補正する。
これによって、能動型懸架装置が非線形な動作領域で動作するときの現在の車両挙動を、非線形な動作領域を線形近似することによって、高精度に推定することができるという効果が得られる。
(2) When the vehicle behavior information correcting unit determines that the active suspension device operates in a non-linear operation region due to a disturbance to be applied to the vehicle in the future, the first vehicle behavior information is converted into the non-linear operation region. Is corrected to the content estimated by linear approximation.
As a result, it is possible to estimate the current vehicle behavior when the active suspension device operates in a non-linear operation region by linearly approximating the non-linear operation region with high accuracy.

(3)車両挙動推定手段が、カルマンフィルタによって前記車両の現在の挙動を推定する手段である。車両挙動情報補正手段が、前記第2の車両挙動情報に基づき、前記外乱が加わる予定のタイミングと同じ又は先立つタイミングで前記カルマンフィルタのゲインを補正することで、前記第1の車両挙動情報を補正する。
これによって、予め既知である非線形な車両特性に基づいて、線形なモデルに対応するカルマンフィルタのゲインを、この非線形な車両特性に適した値に変更することができる。そのため、非線形性の強い能動型懸架装置などを含む車両システムに対して、より高精度に現在の車両挙動の推定を行うことができるという効果が得られる。
(3) The vehicle behavior estimation means is means for estimating the current behavior of the vehicle by a Kalman filter. Vehicle behavior information correction means corrects the first vehicle behavior information by correcting the gain of the Kalman filter at the same timing as or prior to the timing at which the disturbance is scheduled based on the second vehicle behavior information. .
As a result, the gain of the Kalman filter corresponding to the linear model can be changed to a value suitable for this nonlinear vehicle characteristic based on the previously known nonlinear vehicle characteristic. Therefore, an effect is obtained that the current vehicle behavior can be estimated with higher accuracy with respect to a vehicle system including an active suspension device or the like with strong nonlinearity.

(4)車両に将来加わる予定の外乱は、路面の状態によって車両に加わる外乱である路面外乱を含み、外乱情報検出手段が、前記車両に将来加わる予定の前記路面外乱の情報を含む外乱情報を検出する。
路面の状態によって車両に将来加わる予定の外乱の情報を事前に検出し、この外乱に対する将来の車両挙動を予測し、この予測結果に基づき、第1の車両挙動情報を補正することができる。そのため、車両の車輪(前後輪)に加わる外乱に応じた車両挙動を、より高精度に推定することができるという効果が得られる。
(4) The disturbance scheduled to be applied to the vehicle in the future includes a road disturbance that is a disturbance applied to the vehicle depending on the road surface condition, and the disturbance information detection means includes the disturbance information including the information on the road disturbance scheduled to be added to the vehicle in the future. To detect.
It is possible to detect in advance information on a disturbance scheduled to be added to the vehicle in the future depending on the road surface condition, predict a future vehicle behavior with respect to the disturbance, and correct the first vehicle behavior information based on the prediction result. Therefore, the effect that the vehicle behavior according to the disturbance applied to the wheels (front and rear wheels) of the vehicle can be estimated with higher accuracy is obtained.

(5)車両挙動予測手段が、前記能動型懸架装置の有するアクチュエータの動特性と前記検出した外乱情報とに基づき、前記第2の車両挙動情報を予測する。
これによって、アクチュエータの動特性を加味して、将来の車両挙動を予測することができるので、状態推定を含む制御系としての推力の発生遅れを低減することができるという効果が得られる。
(5) The vehicle behavior predicting means predicts the second vehicle behavior information based on the dynamic characteristics of the actuator of the active suspension and the detected disturbance information.
As a result, the future vehicle behavior can be predicted in consideration of the dynamic characteristics of the actuator, so that the effect of reducing thrust generation delay as a control system including state estimation can be obtained.

(6)物理量検出手段が、前記車両の挙動を示す物理量を検出する。車両挙動推定手段が、前記物理量検出手段で検出した前記物理量に基づき、前記車両の現在の挙動を推定する。外乱情報検出手段が、前記車両に将来加わる予定の外乱の情報である外乱情報を検出する。車両挙動予測手段が、前記外乱情報検出手段で検出した前記外乱情報と、前記車両挙動推定手段で推定した前記車両の現在の挙動を示す情報である第1の車両挙動情報とに基づき、前記車両の将来の挙動を予測する。車両挙動情報補正手段が、前記車両挙動予測手段で予測した前記車両の将来の挙動を示す情報である第2の車両挙動情報に基づき、前記外乱情報に対応する外乱が前記車両に加わるタイミングと同じ又は先立つタイミングで前記第1の車両挙動情報を補正する。 (6) The physical quantity detection means detects a physical quantity indicating the behavior of the vehicle. Vehicle behavior estimation means estimates the current behavior of the vehicle based on the physical quantity detected by the physical quantity detection means. A disturbance information detecting means detects disturbance information which is information of a disturbance scheduled to be added to the vehicle in the future. Based on the disturbance information detected by the disturbance information detecting means and the first vehicle behavior information which is information indicating the current behavior of the vehicle estimated by the vehicle behavior estimating means, the vehicle behavior predicting means Predict the future behavior of Based on the second vehicle behavior information, which is information indicating the future behavior of the vehicle predicted by the vehicle behavior prediction unit, the vehicle behavior information correction unit is the same as the timing at which the disturbance corresponding to the disturbance information is applied to the vehicle. Alternatively, the first vehicle behavior information is corrected at a preceding timing.

これによって、能動型懸架装置が、外乱によって非線形な動作をする場合に、それを事前に予測して、能動型懸架装置の動作制御に用いる第1の車両挙動情報を予め補正することができる。そのため、非線形性の強い能動型懸架装置などを含む車両モデルに対して、より高精度に現在の車両挙動の推定を行うことができる車両用状態推定方法とすることができる。   As a result, when the active suspension system performs non-linear motion due to disturbance, it is possible to predict in advance and correct the first vehicle behavior information used for operation control of the active suspension system in advance. Therefore, it is possible to provide a vehicle state estimation method capable of estimating the current vehicle behavior with higher accuracy with respect to a vehicle model including an active suspension device or the like having strong nonlinearity.

(7)物理量検出手段が、前記車両の挙動を示す物理量を検出する。車両挙動推定手段が、前記物理量検出手段で検出した前記物理量に基づき、前記車両の現在の挙動を推定する。懸架制御手段が、車両挙動推定手段で推定した前記車両の現在の挙動を示す情報である第1の車両挙動情報に基づき、前記能動型懸架装置の動作を制御する。外乱情報検出手段が、前記車両に将来加わる予定の外乱の情報である外乱情報を検出する。車両挙動予測手段が、前記外乱情報検出手段で検出した前記外乱情報と、前記車両挙動推定手段で推定した前記車両の現在の挙動を示す情報である第1の車両挙動情報とに基づき、前記車両の将来の挙動を予測する。車両挙動情報補正手段が、前記車両挙動予測手段で予測した前記車両の将来の挙動を示す情報である第2の車両挙動情報に基づき、前記外乱情報に対応する外乱が前記車両に加わるタイミングと同じ又は先立つタイミングで前記第1の車両挙動情報を補正する。 (7) The physical quantity detection means detects a physical quantity indicating the behavior of the vehicle. Vehicle behavior estimation means estimates the current behavior of the vehicle based on the physical quantity detected by the physical quantity detection means. The suspension control means controls the operation of the active suspension based on the first vehicle behavior information that is information indicating the current behavior of the vehicle estimated by the vehicle behavior estimation means. A disturbance information detecting means detects disturbance information which is information of a disturbance scheduled to be added to the vehicle in the future. Based on the disturbance information detected by the disturbance information detecting means and the first vehicle behavior information which is information indicating the current behavior of the vehicle estimated by the vehicle behavior estimating means, the vehicle behavior predicting means Predict the future behavior of Based on the second vehicle behavior information, which is information indicating the future behavior of the vehicle predicted by the vehicle behavior prediction unit, the vehicle behavior information correction unit is the same as the timing at which the disturbance corresponding to the disturbance information is applied to the vehicle. Alternatively, the first vehicle behavior information is corrected at a preceding timing.

これによって、能動型懸架装置が、外乱によって非線形な動作をする場合に、それを事前に予測して、予め補正をすることができる。そして、この補正した第1の車両挙動情報に基づき、能動型懸架装置の動作を制御することができる。そのため、非線形性の強い能動型懸架装置の動作を、より高精度に制御することができるという効果が得られる。   As a result, when the active suspension system performs a nonlinear operation due to a disturbance, it can be predicted in advance and corrected in advance. The operation of the active suspension device can be controlled based on the corrected first vehicle behavior information. Therefore, an effect that the operation of the active suspension apparatus having strong nonlinearity can be controlled with higher accuracy can be obtained.

(8)物理量検出手段が、前記車両の挙動を示す物理量を検出する。車両挙動推定手段が、前記物理量検出手段で検出した前記物理量に基づき、前記車両の現在の挙動を推定する。懸架制御手段が、車両挙動推定手段で推定した前記車両の現在の挙動を示す情報である第1の車両挙動情報に基づき、前記能動型懸架装置の動作を制御する。外乱情報検出手段が、前記車両に将来加わる予定の外乱の情報である外乱情報を検出する。車両挙動予測手段が、前記外乱情報検出手段で検出した前記外乱情報と、前記車両挙動推定手段で推定した前記車両の現在の挙動を示す情報である第1の車両挙動情報とに基づき、前記車両の将来の挙動を予測する。車両挙動情報補正手段が、前記車両挙動予測手段で予測した前記車両の将来の挙動を示す情報である第2の車両挙動情報に基づき、前記外乱情報に対応する外乱が前記車両に加わるタイミングと同じ又は先立つタイミングで前記第1の車両挙動情報を補正する。 (8) The physical quantity detection means detects a physical quantity indicating the behavior of the vehicle. Vehicle behavior estimation means estimates the current behavior of the vehicle based on the physical quantity detected by the physical quantity detection means. The suspension control means controls the operation of the active suspension based on the first vehicle behavior information that is information indicating the current behavior of the vehicle estimated by the vehicle behavior estimation means. A disturbance information detecting means detects disturbance information which is information of a disturbance scheduled to be added to the vehicle in the future. Based on the disturbance information detected by the disturbance information detecting means and the first vehicle behavior information which is information indicating the current behavior of the vehicle estimated by the vehicle behavior estimating means, the vehicle behavior predicting means Predict the future behavior of Based on the second vehicle behavior information, which is information indicating the future behavior of the vehicle predicted by the vehicle behavior prediction unit, the vehicle behavior information correction unit is the same as the timing at which the disturbance corresponding to the disturbance information is applied to the vehicle. Alternatively, the first vehicle behavior information is corrected at a preceding timing.

これによって、能動型懸架装置が、外乱によって非線形な動作をする場合に、それを事前に予測して、能動型懸架装置の動作制御に用いる第1の車両挙動情報を予め補正することができる。そして、この補正した第1の車両挙動情報に基づき、能動型懸架装置の動作を制御することができる。そのため、非線形性の強い能動型懸架装置の動作を、より高精度に制御することができる自動車とすることができる。   As a result, when the active suspension system performs non-linear motion due to disturbance, it is possible to predict in advance and correct the first vehicle behavior information used for operation control of the active suspension system in advance. The operation of the active suspension device can be controlled based on the corrected first vehicle behavior information. Therefore, it can be set as the motor vehicle which can control the operation | movement of an active suspension apparatus with strong nonlinearity with higher precision.

(応用例)
(1)上記第1実施形態において、本発明を電動アクティブサスペンションに適用する構成としたが、この構成に限らない。例えば、速度に応じて推力を変更可能なセミアクティブペンション、スタビライザーの剛性を変更可能な装置など、アクチュエータを制御することでその特性を変更可能なものであれば、どのような装置にも適用可能である。
(2)上記第1実施形態において、車両挙動推定部202を、カルマンフィルタを用いて現在の車両挙動を推定する構成としたが、この構成に限らず、ウィーナフィルタ、隠れマルコフモデル、遺伝的アルゴリズム等を用いた他の推定方法を用いる構成としてもよい。
(Application examples)
(1) In the first embodiment, the present invention is applied to the electric active suspension. However, the present invention is not limited to this configuration. For example, it can be applied to any device that can change its characteristics by controlling the actuator, such as semi-active pension that can change thrust according to speed, and device that can change the rigidity of the stabilizer. It is.
(2) In the first embodiment, the vehicle behavior estimation unit 202 is configured to estimate the current vehicle behavior using a Kalman filter. However, the present invention is not limited to this configuration, and a Wiener filter, a hidden Markov model, a genetic algorithm, or the like. It is good also as a structure using the other estimation method using.

(3)上記第1実施形態において、カルマンフィルタを適用する運動方程式及び観測方程式を上式(1)〜(13)で示すものとしたが、これに限らず、他の構成としてもよい。
(4)上記第1実施形態において、カルマンフィルタのゲインを補正することで、現在の車両挙動を示す情報を間接的に補正する構成としたが、この構成に限らず、現在の車両挙動を示す情報を直接補正する構成としてもよい。例えば、補正テーブルを予め用意しておき、予測した車両挙動に対応する補正量で、現在の車両挙動を示す情報を補正する。
(3) In the first embodiment, the equation of motion and the observation equation to which the Kalman filter is applied are represented by the above equations (1) to (13). However, the present invention is not limited to this, and other configurations may be employed.
(4) In the first embodiment, the information indicating the current vehicle behavior is indirectly corrected by correcting the gain of the Kalman filter. However, the present invention is not limited thereto, and the information indicating the current vehicle behavior is used. It is good also as a structure which correct | amends directly. For example, a correction table is prepared in advance, and information indicating the current vehicle behavior is corrected with a correction amount corresponding to the predicted vehicle behavior.

〔第2実施形態〕
次に、本発明の第2実施形態を図面を参照して説明する。図9は、本発明に係る車両用状態推定装置、車両用懸架制御装置、車両用状態推定方法および自動車の第2実施形態を示す図である。
(構成)
上記第1実施形態では、プレビューセンサ10によって検出した、車両に将来加わる予定の外乱情報を基に、将来の車両挙動を予測し、この予測した車両挙動を基に、カルマンフィルタのゲインの補正を行った。これに対して、本実施形態では、前輪側に加わった外乱に対する車両挙動に基づき、将来の後輪側の車両挙動を予測し、この予測した車両挙動を用いて、車両モデルのパラメータ同定を行う。さらに、この同定したパラメータを用いて、後輪側の車両挙動を推定するときのカルマンフィルタのゲインの修正を行う。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 9 is a diagram showing a second embodiment of the vehicle state estimation device, the vehicle suspension control device, the vehicle state estimation method, and the automobile according to the present invention.
(Constitution)
In the first embodiment, future vehicle behavior is predicted based on disturbance information detected by the preview sensor 10 and to be added to the vehicle in the future, and the Kalman filter gain is corrected based on the predicted vehicle behavior. It was. On the other hand, in the present embodiment, a future vehicle behavior on the rear wheel side is predicted based on the vehicle behavior with respect to the disturbance applied to the front wheel side, and parameter identification of the vehicle model is performed using the predicted vehicle behavior. . Further, the Kalman filter gain is corrected when estimating the vehicle behavior on the rear wheel side using the identified parameters.

なお、本実施形態の自動車の構成は、上記第1実施形態の自動車1の構成と同様となる。但し、本実施形態では、プレビューセンサ10を用いないので、自動車1からプレビューセンサ10を取り除いた構成とすることができる。
以下、上記第1実施形態と異なる部分を詳細に説明し、同じ部分は同じ符号を付して適宜説明を省略する。
Note that the configuration of the automobile of the present embodiment is the same as that of the automobile 1 of the first embodiment. However, in this embodiment, since the preview sensor 10 is not used, a configuration in which the preview sensor 10 is removed from the automobile 1 can be adopted.
Hereinafter, parts different from those of the first embodiment will be described in detail, and the same parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.

(車両挙動予測部201の機能)
本実施形態において、車両挙動予測部201は、車体上下加速度センサ40および車輪上下加速度センサ50から入力される各種センサ出力を入力とし、前輪モデル(不図示)を用いて、各種センサ出力から後輪側に将来加わる予定の外乱を予測する。具体的に、後輪側に将来加わる予定の路面の凹凸等による外乱(以下、路面外乱)を予測する。この路面外乱は、上記第1実施形態の路面形状情報と同様に、路面の変位を示す情報となる。
(Function of vehicle behavior prediction unit 201)
In the present embodiment, the vehicle behavior predicting unit 201 receives various sensor outputs input from the vehicle body vertical acceleration sensor 40 and the wheel vertical acceleration sensor 50 as inputs, and uses the front wheel model (not shown) to convert the rear wheel from various sensor outputs. Predict the disturbances that will be added in the future. Specifically, a disturbance (hereinafter referred to as a road surface disturbance) due to road surface irregularities or the like to be applied to the rear wheel side in the future is predicted. This road surface disturbance is information indicating the displacement of the road surface, similarly to the road surface shape information of the first embodiment.

さらに、車両挙動予測部201は、予測した路面外乱と、車両挙動推定部202の推定した前輪側に対する現在の車両挙動を示す情報とを基に、前輪側に加わった外乱が後輪側に将来加わるときの車両挙動を予測する。
そして、車両挙動予測部201は、上記予測した、将来の後輪側に加わる路面外乱を示す情報と、将来の後輪側の車両挙動を示す情報とを車両挙動推定部202に出力する。
Further, the vehicle behavior prediction unit 201 uses the predicted road surface disturbance and the information indicating the current vehicle behavior with respect to the front wheel estimated by the vehicle behavior estimation unit 202 to cause the disturbance applied to the front wheel to Predict vehicle behavior when joining.
Then, the vehicle behavior prediction unit 201 outputs the predicted information indicating the road surface disturbance applied to the future rear wheel side and the information indicating the future rear wheel side vehicle behavior to the vehicle behavior estimation unit 202.

なお、本実施形態では、車両挙動予測部201において、将来の後輪側に加わる路面外乱を予測する構成としたが、この構成に限らない。例えば、車両挙動予測部201の前段に、別途外乱予測部を設け、そこで、車体上下加速度センサ40および車輪上下加速度センサ50の各種センサ出力を基に、前輪モデルを用いて路面外乱を予測する構成としてもよい。   In the present embodiment, the vehicle behavior prediction unit 201 is configured to predict a road surface disturbance to be applied to the future rear wheel side, but is not limited to this configuration. For example, a disturbance prediction unit is separately provided in the front stage of the vehicle behavior prediction unit 201, and a road surface disturbance is predicted using a front wheel model based on various sensor outputs of the vehicle body vertical acceleration sensor 40 and the wheel vertical acceleration sensor 50. It is good.

(車両挙動推定部202の機能)
図9は、本実施形態の車両挙動推定部202の制御ロジックを示す図である。
本実施形態において、車両挙動推定部202は、図9に示すように、車両挙動予測部201の入力した将来の路面外乱及び将来の後輪側の車両挙動(状態)を示す情報を基に、車両システム同定器によって車両システム(図5の車両モデル)のパラメータを同定する。これによって、車両システムの動特性をリアルタイムに線形化する。つまり、非線形な動作領域となる路面外乱に対する車両応答の動特性を、パラメータ同定によって、線形なモデルとして近似する。そして、車両挙動推定部202は、この線形化した動特性を基に、線形モデルの状態方程式(線形車両特性)を算出して、カルマンフィルタのゲインを算出する。
(Function of vehicle behavior estimation unit 202)
FIG. 9 is a diagram illustrating a control logic of the vehicle behavior estimation unit 202 of the present embodiment.
In the present embodiment, as shown in FIG. 9, the vehicle behavior estimation unit 202 is based on information indicating the future road surface disturbance and the future vehicle behavior (state) on the rear wheel side input by the vehicle behavior prediction unit 201. The parameters of the vehicle system (vehicle model in FIG. 5) are identified by the vehicle system identifier. This linearizes the dynamic characteristics of the vehicle system in real time. That is, the dynamic characteristic of the vehicle response to the road disturbance that becomes a non-linear motion region is approximated as a linear model by parameter identification. The vehicle behavior estimation unit 202 calculates a linear model state equation (linear vehicle characteristics) based on the linearized dynamic characteristics, and calculates a Kalman filter gain.

更に、車両挙動推定部202は、予測した路面外乱が加わる将来の瞬間において、算出した状態方程式と、算出したゲインとからカルマンフィルタを構成し、このカルマンフィルタによって、その将来における「現在の後輪側の車両挙動」を推定する。
さらに、本実施形態の車両挙動推定部202は、車両挙動予測部201で予測した将来の後輪側の車両挙動と、その将来における車載センサ30のセンサ出力などから解る実際の車両応答との差異を基に、カルマンフィルタのゲインを補正する。具体的に、カルマンフィルタのゲインに係る車両モデルのパラメータに対応する予測値と実測値との差異に応じてゲインの算出に係るパラメータの値を補正する。これによって、車両挙動予測部201の予測誤差を補うことができる。
ここで、前輪側の車体上下加速度センサ40および車輪上下加速度センサ50と、車両挙動予測部201における路面外乱の予測機能とは、「外乱情報検出手段」に対応する。
Further, the vehicle behavior estimation unit 202 configures a Kalman filter from the calculated state equation and the calculated gain at a future moment when the predicted road surface disturbance is applied. Estimate vehicle behavior.
Further, the vehicle behavior estimation unit 202 of the present embodiment differs between the future vehicle behavior on the rear wheel side predicted by the vehicle behavior prediction unit 201 and the actual vehicle response understood from the sensor output of the in-vehicle sensor 30 in the future. Based on the above, the gain of the Kalman filter is corrected. Specifically, the value of the parameter relating to the gain calculation is corrected according to the difference between the predicted value corresponding to the parameter of the vehicle model relating to the gain of the Kalman filter and the actually measured value. Thereby, the prediction error of the vehicle behavior prediction unit 201 can be compensated.
Here, the vehicle body vertical acceleration sensor 40 and the wheel vertical acceleration sensor 50 on the front wheel side and the road surface disturbance prediction function in the vehicle behavior prediction unit 201 correspond to “disturbance information detection means”.

(動作)
エンジンが始動して、自動車1が前方に向かって走行を開始すると、車体上下加速度センサ40は、ばね上加速度の検出を開始し、車輪上下加速度センサ50は、ばね下加速度の検出を開始する。各センサは、検出結果をコントローラ60にそれぞれ出力する。
コントローラ60において、車両挙動予測部201は、前輪側の各センサ出力を入力として、前輪モデルを用いて、後輪側に将来加わる予定の路面外乱を予測する。ここで、路面外乱として、路面の凹凸を示す変位量を算出する。
また、車両挙動予測部201は、予測した路面外乱と、車両挙動推定部202の推定した前輪側に対する現在の車両挙動を示す情報とを基に、前輪側に加わった外乱が後輪側に将来加わるときの車両挙動を予測する。
(Operation)
When the engine is started and the automobile 1 starts traveling forward, the vehicle body vertical acceleration sensor 40 starts detecting sprung acceleration, and the wheel vertical acceleration sensor 50 starts detecting unsprung acceleration. Each sensor outputs a detection result to the controller 60.
In the controller 60, the vehicle behavior prediction unit 201 uses each front wheel side sensor output as an input to predict a road surface disturbance scheduled to be applied to the rear wheel side in the future using the front wheel model. Here, as the road surface disturbance, a displacement amount indicating unevenness of the road surface is calculated.
Further, the vehicle behavior prediction unit 201 uses the predicted road surface disturbance and information indicating the current vehicle behavior with respect to the front wheel side estimated by the vehicle behavior estimation unit 202 to cause a disturbance applied to the front wheel side in the future to the rear wheel side. Predict vehicle behavior when joining.

そして、車両挙動予測部201は、予測した路面外乱と、予測した後輪側の車両挙動を示す情報とを、車両挙動推定部202に出力する。
一方、車両挙動推定部202は、車両挙動予測部201の入力した路面外乱と、後輪側の将来の車両挙動を示す情報とを基に、車両システム(第1実施形態と同様)のパラメータ同定を実行して、車両システムの動特性を線形近似した線形モデルを生成する。
Then, the vehicle behavior prediction unit 201 outputs the predicted road surface disturbance and information indicating the predicted rear wheel side vehicle behavior to the vehicle behavior estimation unit 202.
On the other hand, the vehicle behavior estimation unit 202 identifies parameters of the vehicle system (similar to the first embodiment) based on the road surface disturbance input by the vehicle behavior prediction unit 201 and information indicating the future vehicle behavior on the rear wheel side. To generate a linear model that approximates the dynamic characteristics of the vehicle system.

この線形モデルは、具体的に、上記第1実施形態の図5に示す車両モデル(前輪側)の線形動作領域に対応するパラメータを、外乱による非線形動作領域においてその動作特性が線形となるパラメータに変更したものに該当する。
更に、この線形モデルから状態方程式を算出し、この状態方程式から、カルマンフィルタのゲインを算出する。このようにして算出した状態方程式、および、カルマンフィルタのゲインは、上記第1実施形態の図7に示すカルマンフィルタの各項を構成する。なお、本実施形態では、カルマンフィルタの各項をリアルタイムに逐次更新する。
Specifically, the linear model is obtained by changing the parameter corresponding to the linear operation region of the vehicle model (front wheel side) shown in FIG. 5 of the first embodiment to a parameter whose operation characteristic is linear in the nonlinear operation region due to disturbance. It corresponds to the changed one.
Further, a state equation is calculated from the linear model, and a gain of the Kalman filter is calculated from the state equation. The state equation calculated in this way and the gain of the Kalman filter constitute each term of the Kalman filter shown in FIG. 7 of the first embodiment. In this embodiment, each term of the Kalman filter is sequentially updated in real time.

車両挙動推定部202は、車載センサ30、後輪側の車体上下加速度センサ40、および、後輪側の車輪上下加速度センサ50のセンサ出力と、上記構成したカルマンフィルタを用いて、現在の後輪側の車両挙動を推定する。そして、この推定結果を、サスペンション制御部203および車両挙動予測部201にそれぞれ出力する。
また、車両挙動推定部202は、後輪側に対する各種センサ出力と、車両挙動予測部201で予測した車両挙動を示す情報との差異(例えば、差分)を算出し、この差異を基に、カルマンフィルタのゲインを修正する。
The vehicle behavior estimation unit 202 uses the sensor outputs of the vehicle-mounted sensor 30, the rear-wheel-side vehicle body vertical acceleration sensor 40, and the rear-wheel-side wheel vertical acceleration sensor 50, and the Kalman filter configured as described above, and Vehicle behavior is estimated. Then, this estimation result is output to suspension control section 203 and vehicle behavior prediction section 201, respectively.
Further, the vehicle behavior estimation unit 202 calculates a difference (for example, a difference) between various sensor outputs for the rear wheel side and information indicating the vehicle behavior predicted by the vehicle behavior prediction unit 201, and based on this difference, the Kalman filter Correct the gain.

一方、サスペンション制御部203は、入力された現在の車両挙動の推定値に基づいて、各輪の電動サスペンション100のアクチュエータ20への指令値を生成し、生成した指令値を各アクチュエータ20に出力する。これによって、アクチュエータ20が指令値に応じて動作し、例えば、路面からの振動を抑制する。
一方、車両挙動予測部201は、上記同様に、入力された現在の車両挙動の推定値と、前輪側の車体上下加速度センサ40、および、前輪側の車輪上下加速度センサ50のセンサ出力とに基づいて、将来の外乱と、将来の車両挙動とを予測する。
以降は、自動車1が停止、またはエンジンが停止するまで、上記一連の動作を繰り返す。
On the other hand, the suspension control unit 203 generates a command value to the actuator 20 of the electric suspension 100 of each wheel based on the input estimated value of the current vehicle behavior, and outputs the generated command value to each actuator 20. . Thereby, the actuator 20 operates according to the command value, and suppresses vibration from the road surface, for example.
On the other hand, similarly to the above, the vehicle behavior prediction unit 201 is based on the input estimated value of the current vehicle behavior, and the sensor outputs of the front wheel side vertical acceleration sensor 40 and the front wheel side wheel vertical acceleration sensor 50. Predicting future disturbances and future vehicle behavior.
Thereafter, the above series of operations is repeated until the automobile 1 stops or the engine stops.

以上、本実施形態の車両用懸架制御装置1Aは、外乱が加わることによって、車両挙動が非線形動作領域となる状況が発生する場合に、前輪側に加わった外乱の情報を基に、後輪側に将来加わる予定の路面外乱を予測することができる。更に、予測した路面外乱と現在の後輪側の車両挙動とを基に、将来における後輪側の車両挙動を予測することができる。さらに、予測した路面外乱と、予測した車両挙動とを基に、車両システムのパラメータを同定して、車両システムの路面外乱に対する動特性を線形近似した線形モデルを生成することができる。さらに、線形モデルから状態方程式を算出し、この状態方程式からカルマンフィルタのゲインを算出することができる。そして、これら状態方程式及びゲインから、カルマンフィルタを構成し、非線形動作を引き起こす外乱に対して、適切な状態推定を実現することができる。これによって、非線形な動作領域を有するサスペンションを備えた後輪側の車両挙動を、高精度に推定することができる。   As described above, the vehicle suspension control device 1A according to the present embodiment is configured so that the rear wheel side is based on the information on the disturbance applied to the front wheel side when a situation in which the vehicle behavior becomes a nonlinear operation region occurs due to the disturbance. It is possible to predict road disturbance that will be added to the future. Further, the future vehicle behavior on the rear wheel side can be predicted based on the predicted road surface disturbance and the current vehicle behavior on the rear wheel side. Furthermore, parameters of the vehicle system can be identified based on the predicted road surface disturbance and the predicted vehicle behavior, and a linear model that linearly approximates the dynamic characteristics of the vehicle system with respect to the road surface disturbance can be generated. Furthermore, the state equation can be calculated from the linear model, and the gain of the Kalman filter can be calculated from the state equation. Then, a Kalman filter is configured from these state equations and gains, and appropriate state estimation can be realized for disturbances that cause nonlinear operation. As a result, the vehicle behavior on the rear wheel side provided with the suspension having the non-linear operation region can be estimated with high accuracy.

また、車両システムをリアルタイムに同定することによって、温度変化や経年劣化などによる固有パラメータの変動が生じた場合にも、リアルタイムに対応することができる。
また、予測した車両挙動を示す情報と、各種センサによる実測値との差異を基に、カルマンフィルタのゲインを補正することができる。これによって、車両挙動予測部201における予測誤差を補正することができる。
In addition, by identifying the vehicle system in real time, it is possible to deal with real time changes in the case of changes in specific parameters due to temperature changes or aging degradation.
Further, the gain of the Kalman filter can be corrected based on the difference between the information indicating the predicted vehicle behavior and the actual measurement values obtained by various sensors. Thereby, the prediction error in the vehicle behavior prediction unit 201 can be corrected.

(効果)
(1)車両挙動推定手段が、カルマンフィルタによって前記車両の現在の挙動を推定する手段である。車両挙動情報補正手段が、前記外乱情報と、前記第2の車両挙動情報とに基づき前記将来加わる予定の外乱に対する前記車両の挙動の特性を逐次同定し、この同定結果に基づき前記カルマンフィルタのゲインを算出する。更に、車両挙動情報補正手段が、カルマンフィルタのゲインを、前記算出したゲインに逐次変更することで、前記第1の車両挙動情報を補正する。
(effect)
(1) The vehicle behavior estimation means is means for estimating the current behavior of the vehicle by a Kalman filter. Vehicle behavior information correction means sequentially identifies characteristics of the vehicle behavior with respect to the disturbance to be added in the future based on the disturbance information and the second vehicle behavior information, and based on the identification result, determines the gain of the Kalman filter. calculate. Further, the vehicle behavior information correction means corrects the first vehicle behavior information by sequentially changing the gain of the Kalman filter to the calculated gain.

つまり、予測した車両挙動の情報と、検出した外乱情報とに基づいて、車両に将来加わる予定の外乱に対する車両の挙動の特性を逐次同定し、その同定結果によって算出される最適なカルマンフィルタのゲインに逐次変更する。これによって、あらかじめ車両特性が既知でなくても、また部品の劣化等により車両特性が変わった場合においても、最適な状態推定を実現することができるという効果が得られる。   That is, based on the predicted vehicle behavior information and the detected disturbance information, the vehicle behavior characteristics with respect to the future disturbance to be added to the vehicle are sequentially identified, and the optimum Kalman filter gain calculated based on the identification result is obtained. Change sequentially. As a result, even when the vehicle characteristics are not known in advance or when the vehicle characteristics change due to deterioration of parts or the like, it is possible to achieve an optimal state estimation.

(2)物理量検出手段が、前記外乱情報検出手段で検出した外乱情報の外乱が前記車両に加わったときの前記物理量(ばね上加速度、ばね上変位など)を検出する。車両挙動推定手段が、前記検出した物理量と、前記第2の車両挙動情報における前記物理量に対応する値との差分の情報に基づき、前記カルマンフィルタのゲインを補正することで、前記第1の車両挙動情報を補正する。
つまり、外乱が加わったときの車両の挙動を示す物理量と、第2の車両挙動情報における前記物理量に対応する値との差分の情報に基づき、カルマンフィルタのゲインを補正するようにした。これによって、あらかじめ車両挙動予測手段の備えている車両特性がなんらかにより変化した場合においても、高精度な状態推定を実現することができるという効果が得られる。
(2) Physical quantity detection means detects the physical quantity (sprung acceleration, sprung displacement, etc.) when disturbance of disturbance information detected by the disturbance information detection means is applied to the vehicle. The vehicle behavior estimation means corrects the gain of the Kalman filter based on information on a difference between the detected physical quantity and a value corresponding to the physical quantity in the second vehicle behavior information, so that the first vehicle behavior is corrected. Correct the information.
That is, the gain of the Kalman filter is corrected based on information on the difference between the physical quantity indicating the behavior of the vehicle when a disturbance is applied and the value corresponding to the physical quantity in the second vehicle behavior information. As a result, even when the vehicle characteristics provided in the vehicle behavior predicting means have changed in advance, an effect that it is possible to realize highly accurate state estimation is obtained.

(3)外乱情報検出手段が、前記外乱が最初に加わる前記車両の一部の挙動を示す情報に基づき、前記車両の他部に将来加わる予定の外乱の情報を前記外乱情報として検出する。
つまり、先に外乱が加わる車両の一部(例えば、前輪)の情報を、後から外乱の加わる車両の他部(例えば、後輪)で用いるようにした。これによって、例えば、路面の情報を直接計測する比較的高価なセンサなどの計測システムが不要となり、車両の他部(後輪)の挙動の推定精度を安価な構成で向上することができるという効果が得られる。
(3) Disturbance information detection means detects, as the disturbance information, disturbance information scheduled to be applied to the other part of the vehicle in the future based on information indicating the behavior of a part of the vehicle to which the disturbance first applies.
That is, information on a part of the vehicle (for example, the front wheels) to which the disturbance is applied first is used in the other part (for example, the rear wheels) of the vehicle to which the disturbance is applied later. As a result, for example, a measurement system such as a relatively expensive sensor that directly measures road surface information becomes unnecessary, and the estimation accuracy of the behavior of the other part (rear wheel) of the vehicle can be improved with an inexpensive configuration. Is obtained.

なお、上記各実施形態は、本発明の好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、上記の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。また、上記の説明で用いる図面は、図示の便宜上、部材ないし部分の縦横の縮尺は実際のものとは異なる模式図である。
また、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
Each of the above embodiments is a preferable specific example of the present invention, and various technically preferable limitations are given. However, the scope of the present invention is particularly limited in the above description. As long as there is no description, it is not restricted to these forms. In the drawings used in the above description, for convenience of illustration, the vertical and horizontal scales of members or parts are schematic views different from actual ones.
Further, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and modifications, improvements, and the like within the scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.

1…自動車、1A…車両用懸架制御装置、10…プレビューセンサ、20…アクチュエータ、30…車載センサ、40…車体上下加速度センサ、50…車輪上下加速度センサ、60…コントローラ、100…電動サスペンション、101…アッパーアーム、102…ロワーアーム、103…ナックル、104…ハブ、105…ダンパー、201…車両挙動予測部、202…車両挙動推定部、203…サスペンション制御部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Automobile, 1A ... Vehicle suspension control apparatus, 10 ... Preview sensor, 20 ... Actuator, 30 ... In-vehicle sensor, 40 ... Vehicle vertical acceleration sensor, 50 ... Wheel vertical acceleration sensor, 60 ... Controller, 100 ... Electric suspension, 101 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Upper arm, 102 ... Lower arm, 103 ... Knuckle, 104 ... Hub, 105 ... Damper, 201 ... Vehicle behavior prediction part, 202 ... Vehicle behavior estimation part, 203 ... Suspension control part

Claims (11)

能動型懸架装置と、車両の現在の挙動の推定情報に基づき前記能動型懸架装置の動作を制御する懸架制御手段とを備えた車両に用いられる、車両用状態推定装置であって、
前記車両の挙動を示す物理量を検出する物理量検出手段と、
前記物理量検出手段で検出した前記物理量に基づき、前記車両の現在の挙動を推定する車両挙動推定手段と、
前記車両に将来加わる予定の外乱の情報である外乱情報を検出する外乱情報検出手段と、
前記外乱情報検出手段で検出した前記外乱情報と、前記車両挙動推定手段で推定した前記車両の現在の挙動を示す情報である第1の車両挙動情報とに基づき、前記車両の将来の挙動を予測する車両挙動予測手段と、
前記車両挙動予測手段で予測した前記車両の将来の挙動を示す情報である第2の車両挙動情報に基づき、前記外乱情報に対応する外乱が前記車両に加わる予定のタイミングと同じ又は先立つタイミングで前記第1の車両挙動情報を補正する車両挙動情報補正手段と、を備えることを特徴とする車両用状態推定装置。
A vehicle state estimation device used in a vehicle comprising an active suspension device and a suspension control means for controlling the operation of the active suspension device based on estimation information of the current behavior of the vehicle,
Physical quantity detection means for detecting a physical quantity indicating the behavior of the vehicle;
Vehicle behavior estimation means for estimating the current behavior of the vehicle based on the physical quantity detected by the physical quantity detection means;
Disturbance information detecting means for detecting disturbance information which is information of disturbance scheduled to be added to the vehicle in the future;
Predicting the future behavior of the vehicle based on the disturbance information detected by the disturbance information detection unit and the first vehicle behavior information that is information indicating the current behavior of the vehicle estimated by the vehicle behavior estimation unit. Vehicle behavior predicting means,
Based on the second vehicle behavior information that is information indicating the future behavior of the vehicle predicted by the vehicle behavior prediction means, the timing corresponding to the disturbance information is the same as or prior to the timing when the disturbance is scheduled to be applied to the vehicle. Vehicular state estimation device comprising: vehicle behavior information correction means for correcting first vehicle behavior information.
前記車両挙動情報補正手段は、前記能動型懸架装置が前記車両に将来加わる予定の外乱によって非線形な動作領域で動作すると判定したときに、前記第1の車両挙動情報を前記非線形な動作領域を線形近似して推定した内容に補正することを特徴とする請求項1に記載の車両用状態推定装置。   The vehicle behavior information correcting means linearly converts the first vehicle behavior information into the non-linear operation region when it is determined that the active suspension device operates in a non-linear operation region due to a disturbance to be applied to the vehicle in the future. The vehicle state estimation device according to claim 1, wherein the vehicle state estimation device is corrected to the content estimated by approximation. 前記車両挙動推定手段は、カルマンフィルタによって前記車両の現在の挙動を推定する手段であり、
前記車両挙動情報補正手段は、前記第2の車両挙動情報に基づき、前記外乱が加わる予定のタイミングと同じ又は先立つタイミングで前記カルマンフィルタのゲインを補正することで、前記第1の車両挙動情報を補正することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の車両用状態推定装置。
The vehicle behavior estimation means is means for estimating a current behavior of the vehicle by a Kalman filter.
The vehicle behavior information correction unit corrects the first vehicle behavior information by correcting the gain of the Kalman filter at a timing that is the same as or prior to the timing at which the disturbance is to be applied, based on the second vehicle behavior information. The vehicle state estimation device according to claim 1 or 2, characterized by:
前記車両挙動推定手段は、カルマンフィルタによって前記車両の現在の挙動を推定する手段であり、
前記車両挙動情報補正手段は、前記外乱情報と、前記第2の車両挙動情報とに基づき前記将来加わる予定の外乱に対する前記車両の挙動の特性を逐次同定し、この同定結果に基づき前記カルマンフィルタのゲインを算出し、前記カルマンフィルタのゲインを、前記算出したゲインに逐次変更することで、前記第1の車両挙動情報を補正することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の車両用状態推定装置。
The vehicle behavior estimation means is means for estimating a current behavior of the vehicle by a Kalman filter.
The vehicle behavior information correction means sequentially identifies characteristics of the vehicle behavior with respect to the disturbance to be added in the future based on the disturbance information and the second vehicle behavior information, and based on the identification result, gain of the Kalman filter 3. The vehicle state estimation according to claim 1, wherein the first vehicle behavior information is corrected by sequentially changing the gain of the Kalman filter to the calculated gain. apparatus.
前記車両挙動推定手段は、前記物理量検出手段で検出した、前記外乱情報検出手段で検出した外乱情報の外乱が前記車両に加わったときの前記物理量と、前記第2の車両挙動情報における前記物理量に対応する値との差分の情報に基づき、前記カルマンフィルタのゲインを補正することで、前記第1の車両挙動情報を補正することを特徴とする請求項3又は請求項4に記載の車両用状態推定装置。   The vehicle behavior estimation means uses the physical quantity when the disturbance of the disturbance information detected by the disturbance information detection means detected by the physical quantity detection means is applied to the vehicle and the physical quantity in the second vehicle behavior information. 5. The vehicle state estimation according to claim 3, wherein the first vehicle behavior information is corrected by correcting a gain of the Kalman filter based on information on a difference from a corresponding value. apparatus. 前記外乱は、路面の状態によって車両に加わる外乱である路面外乱を含み、
前記外乱情報検出手段は、前記車両に将来加わる予定の前記路面外乱の情報を含む外乱情報を検出することを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の車両用状態推定装置。
The disturbance includes a road surface disturbance that is a disturbance applied to the vehicle depending on the state of the road surface,
The vehicle state estimation according to any one of claims 1 to 5, wherein the disturbance information detection means detects disturbance information including information of the road surface disturbance scheduled to be applied to the vehicle in the future. apparatus.
前記外乱情報検出手段は、前記外乱が最初に加わる前記車両の一部の挙動を示す情報に基づき、前記車両の他部に将来加わる予定の外乱の情報を前記外乱情報として検出することを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の車両用状態推定装置。   The disturbance information detecting means detects, as the disturbance information, disturbance information scheduled to be applied to the other part of the vehicle in the future based on information indicating a behavior of a part of the vehicle to which the disturbance is first applied. The vehicle state estimation device according to any one of claims 1 to 6. 前記車両挙動予測手段は、前記能動型懸架装置の有するアクチュエータの動特性と前記検出した外乱情報とに基づき、前記第2の車両挙動情報を予測することを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の車両用状態推定装置。   8. The vehicle behavior prediction unit predicts the second vehicle behavior information based on a dynamic characteristic of an actuator included in the active suspension and the detected disturbance information. The vehicle state estimation device according to any one of the above. 能動型懸架装置と、車両の現在の挙動の推定情報に基づき前記能動型懸架装置の動作を制御する懸架制御手段とを備えた車両に用いられる、車両用状態推定方法であって、
物理量検出手段が、前記車両の挙動を示す物理量を検出する物理量検出ステップと、
車両挙動推定手段が、前記物理量検出ステップで検出した前記物理量に基づき、前記車両の現在の挙動を推定する車両挙動推定ステップと、
外乱情報検出手段が、前記車両に将来加わる予定の外乱の情報である外乱情報を検出する外乱情報検出ステップと、
車両挙動予測手段が、前記外乱情報検出ステップで検出した前記外乱情報と、前記車両挙動推定ステップで推定した前記車両の現在の挙動を示す情報である第1の車両挙動情報とに基づき、前記車両の将来の挙動を予測する車両挙動予測ステップと、
車両挙動情報補正手段が、前記車両挙動予測ステップで予測した前記車両の将来の挙動を示す情報である第2の車両挙動情報に基づき、前記外乱情報に対応する外乱が前記車両に加わる予定のタイミングと同じ又は先立つタイミングで前記第1の車両挙動情報を補正する車両挙動情報補正ステップと、を含むことを特徴とする車両用状態推定方法。
A vehicle state estimation method used in a vehicle comprising an active suspension device and a suspension control means for controlling the operation of the active suspension device based on estimation information of a current behavior of the vehicle,
A physical quantity detecting step in which a physical quantity detecting means detects a physical quantity indicating the behavior of the vehicle;
A vehicle behavior estimation means for estimating a current behavior of the vehicle based on the physical quantity detected in the physical quantity detection step; and
A disturbance information detecting means for detecting disturbance information, which is information of disturbance scheduled to be added to the vehicle in the future,
Based on the disturbance information detected in the disturbance information detection step and first vehicle behavior information which is information indicating the current behavior of the vehicle estimated in the vehicle behavior estimation step, the vehicle behavior prediction means Vehicle behavior prediction step for predicting future behavior of the vehicle,
Timing at which a disturbance corresponding to the disturbance information is scheduled to be applied to the vehicle based on second vehicle behavior information which is information indicating a future behavior of the vehicle predicted by the vehicle behavior information correction unit by the vehicle behavior information correction unit. And a vehicle behavior information correction step for correcting the first vehicle behavior information at the same timing or preceding timing.
能動型懸架装置を備えた車両に用いられる車両用懸架制御装置であって、
前記車両の挙動を示す物理量を検出する物理量検出手段と、
前記物理量検出手段で検出した前記物理量に基づき、前記車両の現在の挙動を推定する車両挙動推定手段と、
前記車両挙動推定手段で推定した前記車両の現在の挙動を示す情報である第1の車両挙動情報に基づき、前記能動型懸架装置の動作を制御する懸架制御手段と、
前記車両に将来加わる予定の外乱の情報である外乱情報を検出する外乱情報検出手段と、
前記外乱情報検出手段で検出した前記外乱情報と、前記第1の車両挙動情報とに基づき、前記車両の将来の挙動を予測する車両挙動予測手段と、
前記車両挙動予測手段で予測した前記車両の将来の挙動を示す情報である第2の車両挙動情報に基づき、前記外乱情報に対応する外乱が前記車両に加わる予定のタイミングと同じ又は先立つタイミングで前記第1の車両挙動情報を補正する車両挙動情報補正手段と、を備えることを特徴とする車両用懸架制御装置。
A vehicle suspension control device used in a vehicle equipped with an active suspension device,
Physical quantity detection means for detecting a physical quantity indicating the behavior of the vehicle;
Vehicle behavior estimation means for estimating the current behavior of the vehicle based on the physical quantity detected by the physical quantity detection means;
Suspension control means for controlling the operation of the active suspension based on first vehicle behavior information that is information indicating the current behavior of the vehicle estimated by the vehicle behavior estimation means;
Disturbance information detecting means for detecting disturbance information which is information of disturbance scheduled to be added to the vehicle in the future;
Vehicle behavior prediction means for predicting future behavior of the vehicle based on the disturbance information detected by the disturbance information detection means and the first vehicle behavior information;
Based on the second vehicle behavior information that is information indicating the future behavior of the vehicle predicted by the vehicle behavior prediction means, the timing corresponding to the disturbance information is the same as or prior to the timing when the disturbance is scheduled to be applied to the vehicle. And a vehicle behavior information correcting unit that corrects the first vehicle behavior information.
車体と、
車体に設置した複数の車輪と、
前記車体と前記複数の車輪との間にそれぞれ設置した能動型懸架装置と、
自己の挙動を示す物理量を検出する物理量検出手段と、
前記物理量検出手段で検出した前記物理量に基づき、自己の現在の挙動を推定する車両挙動推定手段と、
前記車両挙動推定手段で推定した自己の現在の挙動を示す情報である第1の車両挙動情報に基づき、前記能動型懸架装置の動作を制御する懸架制御手段と、
自己に将来加わる予定の外乱の情報である外乱情報を検出する外乱情報検出手段と、
前記外乱情報検出手段で検出した前記外乱情報と、前記第1の車両挙動情報とに基づき、前記外乱が自己に加わったときの自己の将来の挙動を予測する車両挙動予測手段と、
前記車両挙動予測手段で予測した自己の将来の挙動を示す情報である第2の車両挙動情報に基づき、前記外乱情報に対応する外乱が自己に加わる予定のタイミングと同じ又は先立つタイミングで前記第1の車両挙動情報を補正する車両挙動情報補正手段と、を備えることを特徴とする自動車。
The car body,
A plurality of wheels installed on the vehicle body;
An active suspension device installed between the vehicle body and the plurality of wheels;
A physical quantity detection means for detecting a physical quantity indicating the behavior of itself;
Vehicle behavior estimation means for estimating the current behavior of the vehicle based on the physical quantity detected by the physical quantity detection means;
Suspension control means for controlling the operation of the active suspension based on first vehicle behavior information that is information indicating the current behavior of the vehicle estimated by the vehicle behavior estimation means;
Disturbance information detection means for detecting disturbance information that is information of disturbance that will be added to the future in the future,
Vehicle behavior prediction means for predicting the future behavior of the vehicle when the disturbance is applied to the vehicle based on the disturbance information detected by the disturbance information detection device and the first vehicle behavior information;
Based on the second vehicle behavior information that is information indicating the future behavior of the vehicle predicted by the vehicle behavior prediction means, the first timing is the same as or prior to the timing at which the disturbance corresponding to the disturbance information is scheduled to be applied to the vehicle. Vehicle behavior information correcting means for correcting the vehicle behavior information of the vehicle.
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