JP2013010427A - サスペンション制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】サスペンションのストロ−ク速度の推定精度を向上可能とする。
【解決手段】制御装置２０が、車輪速ωsが含んでいる成分のうち、サスペンションのストロ−クに伴う車輪１４の車両前後方向への変位に起因する成分である車輪前後変位成分ωzyに基づいて、サスペンションのストロ−ク速度Ｖzを推定する。そして、推定したストロ−ク速度Ｖzに基づいてサスペンションのストロ−ク状態を制御する。この構成によれば、例えば、サスペンションがストロ−クすると、車輪１４に車両前後方向への変位が発生するところ、サスペンションのストロ−クに伴う車輪前後変位成分ωzyに基づくことで、サスペンションのストロ−ク速度Ｖzの推定精度を向上できる。
【選択図】 図６

Description

本発明は、サスペンション制御装置に関するものである。

従来、この種の技術としては、例えば、特許文献１に記載の技術がある。
この特許文献１に記載の技術では、車輪速センサによって車輪速を検出し、検出した車輪速に基づいて車輪速の変動量を算出する。そして、算出した変動量に基づいてバネ上部材とバネ下部材との相対的な変位速度、つまり、サスペンションのストロ−ク速度を算出し、算出したストロ−ク速度に基づいてサスペンションのストロ−ク状態を制御する。

特開平６―４８１３９号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、車輪速の変動量に基づいてサスペンションのストロ−ク速度を算出する。そのため、サスペンションのジオメトリが変化し、車輪速が変動すると、サスペンションのストロ−ク速度の推定精度が低下する可能性があった。このように、サスペンションのストロ−ク状態の制御が困難となる可能性があった。
本発明は、上記のような点に着目し、サスペンションのジオメトリが変化しても、サスペンションのストロ−ク速度の推定精度を向上可能とすることを課題としている。

上記課題を解決するため、本発明では、車輪速が含んでいる成分のうち、サスペンションのストロ−クに伴う車輪の車両前後方向への変位に起因する成分である車輪前後変位成分に基づいて、サスペンションのストロ−ク速度を算出する。そして、算出したストロ−ク速度に基づいてサスペンションのストロ−ク状態を制御する。

この構成によれば、例えば、サスペンションがストロ−クすると、車輪に車両前後方向への変位が発生するところ、車輪前後変位成分に基づくことで、サスペンションのジオメトリが変化しても、サスペンションのストロ−ク速度の推定精度を向上できる。

本実施形態の車両Ａの構成を表す概念図である。 プログラムの構成を表すブロック図である。 プログラムの構成を表すフロ−チャ−トである。 状態推定部２２の構成を表すブロック図である。 基準車輪速演算部２７の構成を表すブロック図である。 ジオメトリ変化上下成分変換部の構成を表すブロック図である。 車輪の車両前後方向への変位とアクスルのワインドアップ角との関係を表す図である。 前後方向変位Ｙ、アクスルワインドアップ角θw、およびサスペンションのストロ−ク量Ｚの関係を表すグラフである。 車両Ａの走行制御装置の実験結果を表すタイムチャ−トである。

次に、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。
（構成）
車両Ａの構成について図１を参照して説明する。
本実施形態の車両Ａは、前輪および後輪のそれぞれを操舵可能な４輪操舵車両とする。
図１は、本実施形態の車両Ａの構成を表す概念図である。
図１に示すように、車両Ａは、加速度センサ１、車輪速センサ２、前輪操舵角センサ３、後輪操舵角センサ４、マスタ圧センサ５、エンジントルクセンサ６、エンジン回転数センサ７、ＡＴ入力軸センサ８、ＡＴ出力軸センサ９、および車体速センサ１０を備える。また、車両Ａは、車体横速センサ１１、およびヨ−レイトセンサ１２を備える。

加速度センサ１は、バネ上の平面視で互いに異なる３箇所以上の位置それぞれに配設され、バネ上上下加速度Ｇs1、Ｇs２、Ｇs３を検出する。バネ上上下加速度Ｇs1、Ｇs２、Ｇs３とは、加速度センサ１を配設した位置におけるバネ上の上下方向の加速度である。そして、加速度センサ１は、検出結果を表す検出信号を制御装置２０に出力する。

車輪速センサ２は、車輪１４のアクスルそれぞれに配設されている。車輪速センサ２は、車輪速ωsFL、ωsFR、ωsRL、ωsRRを検出する。車輪速ωsFL、ωsFR、ωsRL、ωsRRとは、車輪１４それぞれの単位時間当たりの回転角である。車輪速センサ２としては、例えば、アクスルの加速度を検出する加速度センサ、および加速度センサの検出結果を積分し積分結果を車輪速ωsFL、ωsFR、ωsRL、ωsRRとするディジタルフィルタを含むものを採用できる。そして、車輪速センサ２は、検出結果を表す検出信号を制御装置２０に出力する。

前輪操舵角センサ３は、前輪１４の操舵角δfを検出する。そして、前輪操舵角センサ３は、検出結果を表す検出信号を制御装置２０に出力する。
後輪操舵角センサ４は、後輪１４の操舵角δrを検出する。そして、後輪操舵角センサ４は、検出結果を表す検出信号を制御装置２０に出力する。
マスタ圧センサ５は、マスタシリンダ圧Ｐを検出する。そして、マスタ圧センサ５は、検出結果を表す検出信号を制御装置２０に出力する。

エンジントルクセンサ６は、エンジントルクＴeを検出する。そして、エンジントルクセンサ６は、検出結果を表す検出信号を制御装置２０に出力する。
エンジン回転数センサ７は、エンジン回転数ＴACHOを検出する。そして、エンジン回転数センサ７は、検出結果を表す検出信号を制御装置２０に出力する。
ＡＴ入力軸センサ８は、ＡＴ入力軸回転数ＩNREVを検出する。ＡＴ入力軸回転数ＩNREVとは、自動変速機の入力軸の単位時間当たりの回転数である。そして、ＡＴ入力軸センサ８は、検出結果を表す検出信号を制御装置２０に出力する。

ＡＴ出力軸センサ９は、ＡＴ出力軸回転数ＯUTREVを検出する。ＡＴ出力軸回転数ＯUTREVとは、自動変速機の出力軸の単位時間当たりの回転数である。そして、ＡＴ出力軸センサ９は、検出結果を表す検出信号を制御装置２０に出力する。
車体速センサ１０は、車体速Ｖを検出する。そして、車体速センサ１０は、検出結果を表す検出信号を制御装置２０に出力する。

車体横速センサ１１は、車体横速Ｖxを検出する。そして、車体横速センサ１１は、検出結果を表す検出信号を制御装置２０に出力する。
ヨ−レイトセンサ１２は、ヨ−レイトγを検出する。そして、ヨ−レイトセンサ１２は、検出結果を表す検出信号を制御装置２０に出力する。
なお、本実施形態では、バネ上上下加速度Ｇs1、Ｇs２、Ｇs３等、サスペンション制御装置で用いる各種物理量をセンサ１〜１２で検出する例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、各種物理量をオブザ−バ等で推定する構成としてもよい。

車両Ａは、ショックアブソ−バ１３を備える。
ショックアブソ−バ１３は、バネ上と車輪１４との間それぞれに介装されている。
ショックアブソ−バ１３は、アクチュエ−タ１５を備える。アクチュエ−タ１５は、制御装置２０からの指令に従って、オリフィスの大きさを変更する。これにより、ショックアブソ−バ１３は、オリフィスの大きさを小さくすることで減衰力を増大できる。一方、オリフィスの大きさを大きくすることで減衰力を低減できる。制御装置２０が出力する指令としては、アクチュエ−タ指令信号、または指令電流を採用できる。

車両Ａは、制御装置２０を備える。
制御装置２０は、マイクロプロセッサからなる。マイクロプロセッサは、Ａ／Ｄ変換回路、Ｄ／Ａ変換回路、中央演算処理装置およびメモリ等から構成した集積回路を備える。制御装置２０は、メモリが格納するプログラムに従って、各種センサ１〜１２が出力する検出信号、つまり、ドライバ操作量、車両の状態に基づき、ショックアブソ−バ１３の減衰力を算出する。ドライバ操作量とは、操舵角δf、δr、マスタシリンダ圧Ｐである。また、車両の状態量とは、エンジントルクＴe、エンジン回転数ＴACHO、ＡＴ入力軸回転数ＩNREV、ＡＴ出力軸回転数ＯUTREVである。そして、制御装置２０は、算出した減衰力を実現可能なオリフィス径に変更する指令をアクチュエ−タ１５に出力する。これにより、ストロ−ク速度やストロ−ク量等、サスペンションのストロ−ク状態を制御する。

図２は、プログラムの構成を表すブロック図である。
図２に示すように、制御装置２０は、マイクロプロセッサが実行するプログラムにより、図２の制御ブロックを構成する。この制御ブロックは、目標値演算部２１、状態推定部２２、姿勢偏差演算部２３、バネ上姿勢制御力演算部２４、目標制御力マネジメント部２５、および制御信号変換部２６を備える。
目標値演算部２１は、各種センサ１〜１０が出力する検出信号に基づいて、車両Ａの目標姿勢および目標ドライバ制御力Ｐdを算出する（図３ステップＳ１０１、Ｓ１０２）。目標ドライバ制御力Ｐdとは、目標姿勢を実現するためのショックアブソ−バ１３の減衰力（フィ−ドフォワ−ド値）である。そして、目標値演算部２１は、算出した目標姿勢を姿勢偏差演算部２３に出力し、目標ドライバ制御力Ｐdを目標制御力マネジメント部２５に出力する。

状態推定部２２は、加速度センサ１および車輪速センサ２が出力する検出信号に基づいて、バネ上の状態量を算出する（図３ステップＳ１０３）。バネ上の状態量とは、バネ上の上下速度、ロ−ル速度、ピッチ速度、およびバウンス速度である。また、状態推定部２２は、車輪速センサ２が出力する検出信号に基づいて、サスペンションのストロ−ク速度であるストロ−ク速度推定値ＶzSHを算出する（図３ステップＳ１０４）。ストロ−ク速度推定値ＶzSHの算出方法としては、例えば、加速度センサ１の検出値に基づきディジタルフィルタを用いて疑似積分を行うことで、速度次元の物理量を推定する方法を採用できる。また、車輪速センサ２が検出した車輪速ωs等からバネ上およびバネ下の状態を検出することで、速度次元の物理量を推定する方法も採用できる。そして、状態推定部２２は、算出したバネ上の状態を車両Ａの実姿勢として姿勢偏差演算部２３に出力し、ストロ−ク速度推定値ＶzSHを制御信号変換部２６に出力する。

図４は、状態推定部２２の構成を表すブロック図である。
図４に示すように、状態推定部２２は、基準車輪速演算部２７、加減算器２８、ジオメトリ変化上下成分変換部２９、ストロ−ク速度校正部３０、振動周波数演算部３１、および信号処理部３２を備える。
基準車輪速演算部２７は、各種センサ２、３、４、１１、１２が出力する検出信号に基づいて、車輪速ωs（＝[ωsFL、ωsFR、ωsRL、ωsRR]^T）、操舵角δf、δr、車体横速Ｖx、およびヨ−レイトγ等の物理量を読み込む。続いて、基準車輪速演算部２７は、読み込んだ物理量に基づいて、基準車輪速成分ω0（＝[ω0FL、ω0FR、ω0RL、ω0RR]^T）を算出する。基準車輪速成分ω0とは、車輪速ωsから車両平面運動成分および路面外乱成分を除去した車輪速である。車両平面運動成分とは、車輪速ωsが含む成分のうち、車両Ａの平面運動に起因する成分である。例えば、操舵角δf、δrおよびヨ−レイトγに起因する成分である。路面外乱成分とは、車輪速ωsが含む成分のうち、路面の凹凸等、路面状態によって発生した車両Ａのロ−ル運動、およびピッチ運動に起因する外乱成分である。そして、基準車輪速演算部２７は、算出結果を加減算器２８に出力する。

また、基準車輪速演算部２７は、読み込んだ物理量に基づいて、基準車体速成分Ｖb0（＝[Ｖb0FL、Ｖb0FR、Ｖb0RL、Ｖb0RR]^T）を算出する。基準車体速成分Ｖb0とは、車輪速ωsから車両平面運動成分および路面外乱成分を除去して得た車体速である。そして、基準車輪速演算部２７は、算出結果を振動周波数演算部３１に出力する。
図５は、基準車輪速演算部２７の構成を表すブロック図である。
具体的には、図５に示すように、基準車輪速演算部２７は、平面運動成分抽出部３３、路面外乱除去部３４、および基準車体速再配分部３５を備える。

平面運動成分抽出部３３は、車輪速センサ２が出力する検出信号が表す車輪速ωsに基づいて、車輪１４の単位時間当たりの移動距離を表す車輪速Ｖs（＝[ＶFL、ＶFR、ＶRL、ＶRR]^T）を算出する。続いて、平面運動成分抽出部３３は、各種センサ３、４、１１、１２が出力する検出信号に基づいて、操舵角δf、δr、車体横速Ｖx、ヨ−レイトγ等の物理量を読み込む。ここで、操舵角δf、δr、車体横速Ｖxは運転者の操作状態である。また、車体横速Ｖx、ヨ−レイトγは車両Ａの状態量である。続いて、平面運動成分抽出部３３は、算出した車輪速Ｖs、および読み込んだ物理量（運転者の操作状態、車両Ａの状態量）に基づき、下記（１）式に従って平面運動除去後成分Ｖ0を算出する。平面運動除去後成分Ｖ0とは、車両平面運動成分を除去した車体速の成分である。そして、平面運動成分抽出部３３は、算出した運動除去後成分Ｖ0を路面外乱除去部３４に出力する。

Ｖ0FL＝｛ＶFL−（Ｖx＋Ｌf・γ）sinδf｝/cosδf＋Ｔf/２・γ
Ｖ0FR＝｛ＶFR−（Ｖx＋Ｌf・γ）sinδf｝/cosδf−Ｔf/２・γ
Ｖ0RL＝｛ＶRL−（Ｖx−Ｌr・γ）sinδf｝/cosδf−Ｔr/２・γ
Ｖ0RR＝｛ＶRR−（Ｖx−Ｌr・γ）sinδf｝/cosδf−Ｔr/２・γ ・・・（１）
但し、Ｌfは車両重心点と前車軸との間の距離、Ｌrは車両重心点と後車軸との間の距離、Ｔfは前輪側のトレッド、Ｔrは後輪側のトレッドである。

なお、上記（１）式は車両Ａの平面運動モデルを表す下記（２）式の逆モデルである。
ＶFL＝（Ｖ−Ｔf/２・γ）cosδf＋（Ｖx＋Ｌf・γ）sinδf
ＶFR＝（Ｖ＋Ｔf/２・γ）cosδf＋（Ｖx＋Ｌf・γ）sinδf
ＶRL＝（Ｖ−Ｔr/２・γ）cosδr＋（Ｖx−Ｌr・γ）sinδr
ＶRR＝（Ｖ−Ｔr/２・γ）cosδr＋（Ｖx−Ｌr・γ）sinδr ・・・（２）

例えば、車輪１４の操舵角δf、δrが０であると、車体速度Ｖの大きさおよび方向は車輪速Ｖsとの大きさおよび方向と一致する。ここで、運転者が操舵操作を行い、車輪１４に操舵角δf、δrが発生すると、車体速度Ｖに対し車輪速Ｖsの大きさおよび方向が変動する。それゆえ、車両Ａの平面運動モデルの逆モデルを用いて運動除去後成分Ｖ0を算出することで、この変動を除去でき、平面運動成分、つまり、操舵角δf、δrおよびヨ−レイトγに起因する成分を除去した車体速の成分を抽出できる。
これにより、車両平面運動成分および外乱成分が混入した車輪速ωsから、車両平面運動成分を除去した車体速の成分である平面運動除去後成分Ｖ0を抽出できる。

路面外乱除去部３４は、平面運動抽出部３３が出力する平面運動除去後成分Ｖ0に基づき、下記（３）式に従って前輪側平均車体速ＶbFav、後輪側平均車体速ＶbRavを算出する。前輪側平均車体速ＶbFavとは、左右の前輪１４（２輪）の平面運動除去後成分Ｖ0FL、Ｖ0FRの平均値である。後輪側平均車体速ＶbRavとは、左右の後輪１４（２輪）の平面運動除去後成分Ｖ0RL、Ｖ0RRの平均値である。
ＶbFav＝１/２・（Ｖ0RL＋Ｖ0RR）
ＶbRav＝１/２・（Ｖ0FL＋Ｖ0FR） ・・・（３）

例えば、車両Ａにロ−ル運動が発生すると、平面運動除去後成分Ｖ0FL、Ｖ0FRに互いに反対方向で且つほぼ同程度の大きさの変動が発生する。それゆえ、左右の前輪１４の平面運動除去後成分Ｖ0FL、Ｖ0FRの平均値を算出することで、この変動を除去でき、車両Ａのロ−ル運動に起因する外乱成分を除去した車体速の成分を抽出できる。同様に、平面運動除去後成分Ｖ0RL、Ｖ0RRについても当該成分を抽出できる。

また、路面外乱除去部３４は、算出した前輪側平均車体速ＶbFav、後輪側平均車体速ＶbRavに基づき、下記（４）式に従って基準車体速成分Ｖb0を算出する。基準車体速成分Ｖb0は、前輪側平均車体速ＶbFav、後輪側平均車体速ＶbRavから、車両Ａのピッチ運動およびバウンス運動に起因する外乱成分を除去した車体速である。そして、路面外乱除去部３４は、算出した基準車体速成分Ｖb0を基準車体速再配分部３５に出力する。
Ｖb0FL＝ＶbRav
Ｖb0FR＝ＶbRav
Ｖb0RL＝ＶbFav
Ｖb0RR＝ＶbFav ・・・（４）

ここで、前輪側平均車体速ＶbFav、後輪側平均車体速ＶbRavを算出すると、前輪側平均車体速ＶbFavには位相が遅れが発生し、後輪側平均車体速ＶbRavには位相進みが発生する。それゆえ、前輪１４の基準車体速成分Ｖb0FL、Ｖb0FRとして後輪側平均車体速ＶbRavを用い、後輪１４の基準車体速成分Ｖb0RL、Ｖb0RRとして前輪側平均車体速ＶbFavを用いることで、ピッチ運動に起因する外乱成分を除去した車体速を抽出できる。

このように、本実施形態のサスペンション制御装置では、車輪速ωsに基づいて、車輪速ωsから平面運動成分および路面外乱成分を除去した車体速の成分である基準車体速成分Ｖb0を算出する。それゆえ、例えば、車両平面運動成分や路面外乱成分が混入し、車輪速ωsの検出精度が低下しても、基準車体速成分Ｖb0の推定精度の低下を抑制できる。それゆえ、サスペンションのストロ−ク速度Ｖzをより精度良く算出できる。

なお、本実施形態では、路面状態によって発生したロ−ル運動、ピッチ運動、バウンス運動に起因する外乱成分すべてを除去する例を示したが、他の構成を採用してもよい。例えば、車両Ａの目標性能や演算負荷等、各種目的に基づいて路面外乱成分を除去するための演算を簡略化する構成としてもよい。少なくとも２輪以上において、上述した平面運動除去後成分Ｖ0の比較や差分除去を行うことで、路面外乱成分のうち、ロ−ル運動、ピッチ運動、およびバウンス運動に起因する外乱成分のいずれかを除去できる。

基準車体速再配分部３５は、路面外乱除去部３４が出力する基準車体速成分Ｖb0、およびセンサ３、４、１１、１２が出力する検出信号に基づいて、操舵角δf、δr、車体横速Ｖx、ヨ−レイトγ等の物理量を読み込む。続いて、基準車体速再配分部３５は、読み込んだ物理量に基づき、下記（５）式に従って基準車輪速成分ω0を算出する。
ω0FL＝[（Ｖb0FL−Ｔf/２・γ）cosδf＋（Ｖx＋Ｌf・γ）sinδf]/ｒ0
ω0FR＝[（Ｖb0FR＋Ｔf/２・γ）cosδf＋（Ｖx＋Ｌf・γ）sinδf]/ｒ0
ω0RL＝[（Ｖb0RL−Ｔr/２・γ）cosδr＋（Ｖx−Ｌr・γ）sinδr]/ｒ0
ω0RR＝[（Ｖb0RR−Ｔr/２・γ）cosδr＋（Ｖx−Ｌr・γ）sinδr]/ｒ0
・・・（５）
但し、ｒ0は車輪１４の半径である。
ここで、上記（５）式は、車両平面モデルである。

なお、本実施形態では、平面運動除去後成分Ｖ0に基づいて基準車体速成分Ｖb0を算出する例を示したが、他の構成を採用してもよい。例えば、平面運動除去後成分Ｖ0に代えて、本実施形態の方法とは異なる方法で車両平面運動成分を除去した車体速、または車両平面運動成分を除去していない車体速である各輪車体速を用いてもよい。すなわち、車輪速ωsに基づいて車輪１４それぞれの車体速である各輪車体速を算出し、算出した各輪車体速のうち、少なくとも２輪以上の各輪車体速に基づいて、路面外乱成分を除去した車体速の成分である基準車体速成分Ｖb0を算出する構成としてもよい。

図４に戻り、加減算器２８は、車輪速センサ２が出力する検出信号が表す車輪速ωs、および基準車輪速演算部２７が出力する基準車輪速成分ω0に基づき、下記（６）式に従って車輪速変動成分ωd（＝[ωdFL、ωdFR、ωdRL、ωdRR]^T）を算出する。そして、加減算器２８は、算出結果をジオメトリ変化上下成分変換部２９に出力する。
ωd＝ωs−ω0 ・・・（６）
ジオメトリ変化上下成分変換部２９は、加減算器２８が出力する車輪速変動成分ωdに基づいて、サスペンションのストロ−ク速度Ｖz（＝[ＶzFL、ＶzFR、ＶzRL、ＶzRR]^T）を算出する。そして、ジオメトリ変化上下成分変換部２９は、算出結果をストロ−ク速度校正部３０に出力する。

図６は、ジオメトリ変化上下成分変換部の構成を表すブロック図である。
具体的には、ジオメトリ変化上下成分変換部２９は、図６に示すように、車輪前後変位成分算出部３３、およびストロ−ク速度算出部３４を備える。
車輪前後変位成分算出部３３は、加減算器２８が出力する車輪速変動成分ωdに基づき、下記（７）式に従って車輪前後変位成分ωzy（＝[ωzyFL、ωzyFR、ωzyRL、ωzyRR]^T）を算出する。車輪前後変位成分ωzyとは、図７に示すように、サスペンションのストロ−クに伴う車輪１４の車両前後方向への変位に起因する成分である。そして、車輪前後変位成分算出部３３は、算出結果をストロ−ク速度算出部３４に出力する。
ωzy＝１/（１＋Ｋwuy・ｒ0）・ωd ・・・（７）
但し、Ｋwuyは、後述するアクスルワインドアップ角θwと前後方向変位Ｙとの間の比例定数である。また、ｒ0は車輪１４の半径である。

ストロ−ク速度算出部３４は、車輪前後変位成分算出部３３が出力する車輪前後変位成分ωzyに基づき、下記（８）式に従ってストロ−ク速度Ｖzを算出する。そして、ストロ−ク速度算出部３４は、算出結果をストロ−ク速度校正部３０に出力する。
Ｖz＝Ｋzy・ｒ0・ωzy ・・・（８）
但し、Ｋzyは、後述する前後方向変位Ｙとサスペンションのストロ−ク量Ｚとの間の比例定数である。

なお、本実施形態では、車輪速変動成分ωdを基に車輪前後変位成分ωzyを算出し、算出結果を基にストロ−ク速度Ｖzを算出する例を示したが、他の構成を採用してもよい。例えば、車輪速変動成分ωdに基づき、予め設定した制御マップからストロ−ク速度Ｖzを検索する構成としてもよい。制御マップとしては、例えば、車輪速変動成分ωdに応じたストロ−ク速度Ｖzをマッピングしたものを採用できる。このような方法によれば、車輪速変動成分ωdに対するストロ−ク速度Ｖzの非線形性を考慮できる。

このように、本実施形態のサスペンション制御装置では、サスペンションのストロ−クに伴う車輪前後変位成分ωzyに基づいて、当該サスペンションのストロ−ク速度Ｖzを推定する。それゆえ、例えば、サスペンションがストロ−クすると、車輪１４に車両前後方向への変位が発生するところ、車輪前後変位成分ωzyに基づくことで、サスペンションのストロ−ク速度Ｖzを精度良く算出できる。

ここで、上記（７）（８）式の導出方法を説明する。
図８は、車輪１４の車両前後方向への変位とアクスルのワインドアップ角との関係を表す図である。
図８に示すように、サスペンションがストロ−クすると、車輪１４の車両前後方向への変位Ｖzy（＝[ＶzyFL、ＶzyFR、ＶzyRL、ＶzyRR]^T）、およびアクスルのワインドアップ角の変位ωw（＝[ωwFL、ωwFR、ωwRL、ωwRR]^T）が発生する。それゆえ、アクスルからみると、車輪１４の車両前後方向への変位Ｖzyに伴う車輪１４とアクスルとの間の相対角（相対回転角）、およびアクスルのワインドアップ角の変位ωwに伴う車輪１４とアクスルとの間の相対角が発生する。そのため、これらの相対角、つまり、サスペンションのストロ−クに伴う相対角に着目し、これを検出することで、車輪速ωsからストロ−ク速度Ｖzを算出する。

ここで、車輪速センサ２は、アクスルに配設されている。それゆえ、アクスルの回転角を検出する。また、車輪速センサ２の検出値ωsは、下記（９）式のように、基準車輪速成分ω0、車輪前後変位成分ωzy、アクスルワインドアップ角成分ωw、および未知外乱成分ω?（＝[ω?FL、ω?FR、ω?RL、ω?RR]^T）を含むと仮定できる。車輪前後変位成分ωzyは、サスペンションのストロ−クに伴う車輪１４の車両前後方向への変位によって発生する車輪回転である。すなわち、車輪１４の車両前後方向への変位Ｖzyに伴う車輪１４とアクスルとの間の相対角である。アクスルワインドアップ角成分ωwは、サスペンションのストロ−クに伴うアクスルのワインドアップ角変化によって発生する成分であって、車輪速センサ２自身の回転である。すなわち、アクスルのワインドアップ角の変位ωwに伴う車輪１４とアクスルとの間の相対角である。そのため、車輪速センサ２の検出値ωsから車輪前後変位成分ωzy、アクスルワインドアップ角成分ωwを抽出することで、ストロ−ク速度Ｖzを算出できる。

ωs＝ω0＋ωzy＋ωw＋ω? ・・・（９）
ここで、車輪前後変位成分ωzy、アクスルワインドアップ角成分ωwはどちらも、サスペンションのストロ−クの関数となる。それゆえ、上記（９）式は、サスペンションのストロ−クが冗長となるために陽に解くことができない。そのため、サスペンションのストロ−クに伴う車輪前後変位成分ωzyとアクスルワインドアップ角成分ωwとの関係式を用いて、未知数を減少させ、車輪速変動から推定式である（７）（８）式を導出する。

具体的には、サスペンションのストロ−クに伴う車輪１４の車両前後方向への変位Ｙである前後方向変異Ｙと、当該前後方向変位Ｙによって発生する車輪回転の回転角である前後変位時車輪回転角θzyとの関係は、下記（１０）式の関係となる。
Ｙ＝ｒ0・θzy ・・・（１０）
また、前後方向変位Ｙと、当該前後方向変位Ｙが発生したときのアクスルワインドアップ角θwとの関係は、下記（１１）式の関係となる。
θw＝Ｋwuy・Ｙ ・・・（１１）

但し、Ｋwuyは、図８に示すように、前後方向変位Ｙとアクスルワインドアップ角θwとの関係を一次関数で表した場合に比例定数となる数値である。
それゆえ、上記（１０）式に上記（１１）式を代入することで、下記（１２）式を導出できる。（１２）式は、前後変位時車輪回転角θzyとアクスルワインドアップ角θwとの関係式である。
θw＝Ｋwuy・ｒ0・θzy ・・・（１２）

また、上記（１２）式の両辺を時間微分すると、下記（１３）式を導出できる。（１３）式は、車輪前後変位成分ωzyとアクスルワインドアップ角成分ωwとの関係式である。
ωw＝Ｋwuy・ｒ0・ωzy ・・・（１３）
それゆえ、上記（９）式に上記（１３）式を代入し、さらに、未知外乱ω?を「０」とすることで、下記（１４）式を導出できる。
ωs＝ω0＋ωzy＋Ｋwuy・ｒ0・ωzy ・・・（１４）

また、上記（１４）式の両辺からω0を減算した後、両辺を（１＋Ｋwuy・ｒ0）で除算すると、下記（１５）式を導出できる。
ωzy＝１/（１＋Ｋwuy・ｒ0）・（ωs−ω0）
＝１/（１＋Ｋwuy・ｒ0）・ωd ・・・（１５）
これにより、車輪速変動成分ωdを基に車輪前後変位成分ωzyを算出可能な上記（７）式を導出できる。

一方、前後方向変位Ｙと、当該前後方向変位Ｙが発生したときのサスペンションのストロ−ク量Ｚとの関係は、下記（１６）式の関係となる。
Ｚ＝Ｋzy・Ｙ ・・・（１６）
但し、Ｋwuyは、図８に示すように、前後方向変位Ｙとサスペンションのストロ−ク量Ｚとの関係を一次関数で表した場合に比例定数となる数値である。
また、上記（１６）式の両辺を時間微分すると、下記（１７）式を導出できる。
Ｖz＝Ｋzy・Ｖzy
＝Ｖzy・ｒ0・ωzy ・・・（１７）
但し、Ｋzyは、予め設定した比例定数である。

これにより、車輪前後変位成分ωzyを基にストロ−ク速度Ｖzを算出可能な上記（８）式を導出できる。
さらに、上記（１７）式に上記（１５）式を代入することで、下記（１８）式を導出できる。（１８）式は、ストロ−ク速度Ｖzの算出のための数式である。
Ｖz＝Ｋwuy・ｒ0・（ωs−ω0）/（１＋Ｋwuy・ｒ0）
＝Ｋzy・ｒ0/（１＋Ｋwuy・ｒ0）・ωd ・・・（１８）

このように、本実施形態のサスペンション制御装置では、車輪速ωsが基準車輪速成分ω0、車輪前後変位成分ωzy、アクスルワインドアップ角成分ωw、および未知外乱成分ω?を含むとする仮定のもとに導出したモデル式に基づいて、サスペンションのストロ−ク速度Ｖzを算出する。それゆえ、車輪前後変位成分ωzyを考慮した数式に基づいて、サスペンションのストロ−ク速度Ｖzを推定できる。そのため、比較的容易な構成によって、車輪前後変位成分ωzyに基づくストロ−ク速度Ｖzの算出を実現できる。

また、本実施形態のサスペンション制御装置では、ストロ−ク速度Ｖzの算出のための数式として、車輪前後変位成分ωzyとアクスルワインドアップ角成分ωwとの関係式をもとに導出した数式を用いる。それゆえ、車輪前後変位成分ωzyとアクスルワインドアップ角成分ωwとの関係式をもとに数式を導出することで、当該数式における未知の変数を低減でき、ストロ−ク速度Ｖzの算出のための数式を陽に導出できる。

図４に戻り、ストロ−ク速度校正部３０は、基準車輪速演算部２７が算出した基準車輪速成分ω0に基づいて、ジオメトリ変化上下成分変換部２９が算出したストロ−ク速度Ｖzを校正する。そして、ストロ−ク速度校正部３０は、校正したストロ−ク速度Ｖzを信号処理部３２に出力する。ここで、ジオメトリ変化上下成分変換部２９では、車輪速変動成分ωd、つまり、車輪速ωsと基準車輪速成分ω0との差に基づいてサスペンションのストロ−ク速度Ｖzを算出している。それゆえ、サスペンションのストロ−ク速度Ｖzは車輪速ωsに応じて分解能が変動する。そのため、基準車輪速成分ω0に応じてストロ−ク速度Ｖzを校正することで、ストロ−ク速度Ｖzの精度を向上できる。

振動周波数演算部３１は、基準車輪速演算部２７が出力する基準車体速Ｖbに基づいて、後述する信号処理部３２の帯域除去フィルタの目標周波数ｆc（＝[ｆcFL、ｆcFR、ｆcRL、ｆcRR]^T）を算出する。目標周波数ｆcとは、車輪速ωsが含んでいる成分のうち、車輪１４の回転振動に伴う成分の周波数である。そして、振動周波数演算部３１は、算出結果を信号処理部３２に出力する。ここで、車輪１４では、タイヤ、Ｒ/Ｗ、アクスル等の回転に伴って回転振動を発生している。この回転振動は、通常、車両の品質基準以下のアンバランス振動となる。しかしながら、本実施形態のサスペンション制御装置のように、車輪速ωsからサスペンションのストロ−ク速度Ｖzを算出する方法では、車輪１４のアンバランス振動があると、サスペンションのストロ−ク速度Ｖzの推定精度が低下する。それゆえ、車輪１４のアンバランス振動、つまり、目標周波数ｆc近傍の成分を除去することで、ストロ−ク速度Ｖzの精度を向上できる。

信号処理部３２は、ストロ−ク速度校正部３０が出力するストロ−ク速度Ｖz、および振動周波数演算部３１が出力する目標周波数ｆcに基づき、帯域除去フィルタを用いてストロ−ク速度推定値ＶzSH（＝[ＶzSHFL、ＶzSHFR、ＶzSHRL、ＶzSHRR]^T）を算出する。ストロ−ク速度推定値ＶzSHとは、ストロ−ク速度Ｖzから目的とするサスペンションのストロ−ク状態の制御に必要のないノイズ成分を除去したストロ−ク速度である。ノイズ成分を除去する方法としては、例えば、ディジタルフィルタ等を用いる方法を採用できる。そして、信号処理部３２は、算出結果を制御信号変換部２６に出力する。

図２に戻り、姿勢偏差演算部２３は、目標値演算部２１が出力する目標姿勢と、状態推定部２２が出力する実姿勢との差である姿勢偏差を算出する（図３ステップＳ１０５）。そして、姿勢偏差演算部２３は、算出結果をバネ上姿勢制御力演算部２４に出力する。
バネ上姿勢制御力演算部２４は、目標値演算部２１が算出した目標姿勢と実姿勢との間に仮想的に設定した減衰係数を有する。実姿勢とは、バネ上のロ−ル運動、ピッチ運動およびバウンス運動の各運動自由度、またはバネ上の平面視で互いに異なる３箇所以上の位置における上下運動自由度の実際の姿勢である。そして、バネ上姿勢制御力演算部２４は、減衰係数および姿勢偏差演算部２３が出力する姿勢偏差に基づいて目標バネ上姿勢制御力Ｐsを算出する（図３ステップＳ１０６）。目標バネ上姿勢制御力Ｐsとは、目標姿勢を実現するためのショックアブソ−バ１３の減衰力（フィ−ドバック値）である。そして、バネ上姿勢制御力演算部２４は、算出結果を目標制御力マネジメント部２５に出力する。

目標制御力マネジメント部２５は、目標値演算部２１が出力する目標ドライバ制御力Ｐd、およびバネ上姿勢制御力演算部２４が出力する目標バネ上姿勢制御力Ｐsに基づき、下記（１９）式に従って目標制御力（減衰力）を算出する（図３ステップＳ１０６）。そして、目標制御力マネジメント部２５は、算出結果を制御信号変換部２６に出力する。
目標制御力＝Ｋd・Ｐd＋Ｋ^*・Ｐs ・・・（１９）
但し、Ｋd、Ｋ^*は、制御モ−ド、運転者の車速に対する感覚、ロ−ル運動方向、ピッチ運動方向、バウンス運動方向に対する振動感覚に基づいて、目標ドライバ制御力Ｐd、目標バネ上姿勢制御力Ｐsを補正するための制御ゲイン、またはフィルタである。

制御信号変換部２６は、目標制御力マネジメント部２５が出力する目標制御力（減衰力）、および状態推定部２２が出力するサスペンションストロ−ク速度に基づき、指令信号マップからアクチュエ−タ指令信号を検索する（図３ステップＳ１０７）。指令信号マップとは、目標制御力およびサスペンションストロ−ク速度の組み合わせ毎に当該組み合わせに応じたアクチュエ−タ指令信号をマッピングしたマップである。また、アクチュエ−タ指令信号とは、ショックアブソ−バ１３のオリフィスの大きさが目標状態となるように、アクチュエ−タ１５を制御するための信号である。なお、本実施形態では、アクチュエ−タ指令信号を出力する例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、アクチュエ−タ１５を制御するための指令電流を出力するようにしてもよい。

（動作その他）
次に、車両Ａの走行制御装置の動作について説明する。
車両Ａの走行中に、車輪１４が路面の凹凸を踏んだとする。すると、凹凸を踏んだ車輪１４のサスペンションがストロ−クし、図７に示すように、車輪１４に車両前後方向への変位が発生する。これにより、制御装置２０が、車輪速ωsと基準車輪速成分ω0との差である車輪速変動成分ωdに基づいて、サスペンションのストロ−クに伴う車輪前後変位成分ωzyを算出する（図６の車輪前後変位成分算出部３３）。

このように、本実施形態のサスペンション制御装置では、制御装置２０が、車輪速ωsが含んでいる成分のうち、基準車輪速成分ω0と車輪速ωsとの差である車輪速変動成分ωdに基づいて、車輪前後変位成分ωzyを算出する。それゆえ、基準車輪速成分ω0と車輪速ωsとの差である車輪速変動成分ωdに基づいて車輪前後変位成分ωzyを算出することで、フィルタを用いて算出した車輪速変動成分ωdと異なり、車輪前後変位成分ωzyの位相の変化を防止できる。そのため、スラロ−ム走行や車両Ａの加減速に起因する低周波の車輪速ωsの変化に伴うストロ−ク速度Ｖzの推定精度の低下を防止できる。

続いて、制御装置２０が、算出した車輪前後変位成分ωzyに基づいて、サスペンションのストロ−ク速度Ｖzを算出する（図６のストロ−ク速度算出部３４）。続いて、制御装置２０が、算出したストロ−ク速度Ｖzに基づいてショックアブソ−バ１３の減衰力を性御する指令をアクチュエ−タ１５に出力する（図２の制御信号変換部２６）。これにより、ストロ−ク速度やストロ−ク量等、サスペンションのストロ−ク状態を制御する。

このように、本実施形態のサスペンション制御装置では、例えば、サスペンションがストロ−クすると、車輪１４に車両前後方向への変位が発生する。それゆえ、サスペンションのストロ−クに伴う車輪前後変位成分ωzyに基づくことで、サスペンションのジオメトリが変化しても、サスペンションのストロ−ク速度Ｖzの推定精度を向上できる。

次に、車両Ａの走行制御装置の実験結果について説明する。
図９は、車両Ａの走行制御装置の実験結果を表すタイムチャ−トである。
図９に示すように、本実験では、本実施形態のサスペンション制御装置で算出したストロ−ク速度Ｖzと、比較例１、２の方法で算出したストロ−ク速度との比較を行った。比較例１の方法とは、バネ下に配設した加速度センサを用いてサスペンションのストロ−ク速度を算出する方法である。比較例２の方法とは、本実施形態の方法と異なる従来の方法により、バネ上に配設した車輪速センサ２の検出結果を用いてサスペンションのストロ−ク速度を算出する方法である。この実験によれば、本実施形態のサスペンション制御装置で算出したストロ−ク速度Ｖzは、比較例１の方法で算出したストロ−ク速度と同等の推定精度となることが確認できた。また、ストロ−ク速度Ｖzは、比較例２の方法で算出したストロ−ク速度よりも推定精度が良いことが確認できた。

本実施形態では、図１の車輪速センサ２が車輪速検出部を構成する。以下同様に、図１の制御装置２０、図２の状態推定部２２、図４のジオメトリ変化上下成分変換部２９、および図６の車輪前後変位成分算出部３３が車輪前後変位成分算出部を構成する。また、図１の制御装置２０、図２の状態推定部２２、図４のジオメトリ変化上下成分変換部２９、および図６のストロ−ク速度算出部３４がストロ−ク速度算出部を構成する。また、図１のアクチュエ−タ１５、制御装置２０、および図２の制御信号変換部２６がストロ−ク状態制御部を構成する。

（本実施形態の効果）
本実施形態は、次のような効果を奏する。
（１）制御装置２０が、車輪速ωsが含んでいる成分のうち、サスペンションのストロ−クに伴う車輪１４の車両前後方向への変位に起因する成分である車輪前後変位成分ωzyに基づいて、サスペンションのストロ−ク速度Ｖzを推定する。そして、制御装置２０が、推定したストロ−ク速度Ｖzに基づいてサスペンションのストロ−ク状態を制御する。
この構成によれば、例えば、サスペンションがストロ−クすると、車輪に車両前後方向への変位が発生するところ、車輪前後変位成分ωzyに基づくことで、サスペンションのジオメトリが変化しても、サスペンションのストロ−ク速度Ｖzを精度良く算出できる。

（２）制御装置２０が、車輪速ωsが基準車輪速成分ω0、車輪前後変位成分ωzy、アクスルワインドアップ角成分ωw、および未知外乱成分ω?を含むとする仮定のもとに導出したモデル式に基づいて、サスペンションのストロ−ク速度Ｖzを算出する。
この構成によれば、車輪前後変位成分ωzyを考慮した数式に基づいて、サスペンションのストロ−ク速度Ｖzを推定できる。それゆえ、比較的容易な構成によって、車輪前後変位成分ωzyに基づくストロ−ク速度Ｖzの算出を実現できる。

（３）制御装置２０が、ストロ−ク速度Ｖzの算出のための数式として車輪前後変位成分ωzyとアクスルワインドアップ角成分ωwとの関係式をもとに導出した数式を用いる。
この構成によれば、車輪前後変位成分ωzyとアクスルワインドアップ角成分ωwとの関係式をもとに数式を導出することで、当該数式における未知の変数を低減でき、ストロ−ク速度Ｖzの算出のための数式を陽に導出できる。

（４）制御装置２０が、車輪速ωsが含んでいる成分のうち、車輪速ωsから車両平面運動成分および路面外乱成分を除去した成分である基準車輪速成分ω0と、車輪速ωsとの差に基づいて、車輪前後変位成分ωzyを算出する。
この構成によれば、基準車輪速成分ω0と車輪速ωsとの差ωdに基づいて車輪前後変位成分ωzyを算出することで、フィルタを用いる方法と異なり、車輪前後変位成分ωzyの位相の変化を防止できる。そのため、スラロ−ム走行や車両Ａの加減速に起因する低周波の車輪速ωsの変化に伴うストロ−ク速度Ｖzの推定精度の低下を防止できる。

２は車輪速センサ（車輪速検出部）
１５はアクチュエ−タ（ストロ−ク状態制御部）
２０は制御装置（車輪前後変位成分算出部、ストロ−ク速度算出部、ストロ−ク状態制御部）
２２は状態推定部（車輪前後変位成分算出部、ストロ−ク速度算出部）
２６は制御信号変換部（ストロ−ク状態制御部）
２９はジオメトリ変化上下成分変換部（車輪前後変位成分算出部、ストロ−ク速度算出部）
３３は車輪前後変位成分算出部（車輪前後変位成分算出部）
３４はストロ−ク速度算出部（ストロ−ク速度算出部）

Claims (4)

1. 車輪速を検出する車輪速検出部と、
   前記車輪速検出部が検出した前記車輪速に基づいて、当該車輪速が含んでいる成分のうち、サスペンションのストロ−クに伴う車輪の車両前後方向への変位に起因する成分である車輪前後変位成分を算出する車輪前後変位成分算出部と、
   前記車輪前後変位成分算出部が算出した前記車輪前後変位成分に基づいて、前記サスペンションのストロ−ク速度を算出するストロ−ク速度算出部と、
   前記ストロ−ク速度算出部が算出した前記サスペンションのストロ−ク速度に基づいて前記サスペンションのストロ−ク状態を制御するストロ−ク状態制御部と、を備えたことを特徴とするサスペンション制御装置。
2. 前記ストロ−ク速度算出部は、前記車輪速検出部が検出した前記車輪速が、車輪速から車両平面運動成分および路面外乱成分を除去した成分である基準車輪速成分、前記車輪前後変位成分、サスペンションのストロ−クに伴うアクスルワインドアップ角変化によって発生する成分であるアクスルワインドアップ角成分、未知外乱を含むとする仮定のもとに導出した数式に基づいて、前記サスペンションのストロ−ク速度を算出する請求項１に記載のサスペンション制御装置。
3. 前記ストロ−ク速度算出部は、前記数式として、前記車輪前後変位成分と前記アクスルワインドアップ角成分との関係式をもとに導出したモデル式を用いる請求項２に記載のサスペンション制御装置。
4. 前記車輪速検出部が検出した前記車輪速に基づいて、当該車輪速が含んでいる成分のうち、当該車輪速から車両平面運動成分および路面外乱成分を除去した成分である基準車輪速成分を算出する基準車輪速成分算出部を備え、
   前記車輪前後変位成分算出部は、前記車輪速検出部が検出した前記車輪速と前記基準角速成分算出部が算出した前記基準車輪速成分との差に基づいて、前記車輪前後変位成分を算出することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のサスペンション制御装置。

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