JP2013107628A - サスペンション制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】制御装置(20)が、車両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)に基づいて目標周波数(fc)を設定する。続いて、制御装置20が、サスペンションのストローク速度(Vz)から目標周波数(fc)を含む周波数帯域の成分を除去する。また、制御装置20が、除去後のストローク速度(Vz)(ストローク速度推定値(VzSH))に基づいて、サスペンションのストローク状態を制御する。
【選択図】 図4
Description
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サスペンションのストローク速度を算出する。そして、特許文献1に記載の技術では、算出したストローク速度に基づいてサスペンションのストローク状態を制御するようになっている。
本発明は、上記のような点に着目し、サスペンションのストロー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。
(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個別に操舵可能な4輪操舵車両とする。操舵とは、車輪の向きを変えて進む方向を変更すること(転舵)をいう。
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、およびヨーレイトセンサ12を備える。
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。
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。
ヨーレイトセンサ12は、ヨーレイトγを検出する。そして、ヨーレイトセンサ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ーバ等で推定する構成としてもよい。
ショックアブソーバ13は、バネ上と車輪14との間それぞれに介装されている。
ショックアブソーバ13は、アクチュエータ15を備える。アクチュエータ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、ショックアブソーバ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、アクチュエータ指令信号、または指令電流を採用できる。
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Aの状態に基づき、ショックアブソーバ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A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ータ15に出力する。これにより、ストローク速度やストローク量等、サスペンションのストローク状態を制御する。
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。
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、ストローク速度校正部30、振動周波数演算部31、および信号処理部32を備える。
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、ヨーレイト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、ヨーレイト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、算出した平面運動除去後成分V0を路面外乱除去部34に出力する。
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)
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)
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。
図7に示すように、路面外乱除去部34は、平面運動成分抽出部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)
Vb0FL=VbRav
Vb0FR=VbRav
Vb0RL=VbFav
Vb0RR=VbFav ・・・(4)
また、車輪速ωsから車両平面運動成分を除去した後に路面外乱成分を除去する。それゆえ、車両平面運動成分および路面外乱成分を比較的容易に除去できる。
図8に示すように、基準車体速再配分部35は、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、ヨーレイト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、および路面外乱除去部34が出力する基準車体速成分Vb0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。
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。
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ーク速度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、算出結果をストローク速度校正部30に出力する。
fc=Vb0/(2・π・r0) ・・・(7)
Vb0=[Vb0FL、Vb0FR、Vb0RL、Vb0RR]T
但し、r0は車輪14の半径である。
このように、本実施形態のサスペンション制御装置では、上記(7)式に示すように、基準車体速成分Vb0に比例させて目標周波数fcを設定する構成とした。それゆえ、アンバランス振動の周波数が基準車体速成分Vb0の増大に伴って増大するところ、図9に示すように、基準車体速成分Vb0が大きいほど目標周波数fcを大きくすることで、車輪14のアンバランス振動による成分を適切に除去できる。
但し、H(z)は帯域除去フィルタ、Pは極、Tはサンプル時間である。
ここで、図10に示すように、帯域除去フィルタH(z)は、除去対象周波数帯域の成分を除去可能なフィルタとなる。それゆえ、帯域除去フィルタH(z)は、サスペンションのストローク速度Vzから車輪14の回転に伴って発生するアンバランス振動による成分を除去できる。
まず、振動周波数演算部31は、走行路面の悪路の度合いを判定する。走行路面の悪路の度合いとしては、バネ上の上下方向の加速度が含んでいる成分の振幅の大きさを採用できる。また、車輪速ωsに基づいて算出した、車輪14におけるタイヤのねじり共振におけるゲインの大きさを採用できる。
目標制御力=Kd・Pd+K*・Ps ・・・(19)
但し、Kd、K*は、制御モード、運転者の車速に対する感覚、ロール運動方向、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。
次に、車両Aのサスペンション制御装置の動作について説明する。
旋回うねり路の走行中、車両Aの三次元運動に起因して、車輪速センサ2が検出する車輪速ωsに車両平面運動成分および外乱成分が混入したとする。すると、制御装置20が、車輪速ωs、運転者の操作量(操舵角)δf、δr、車両Aの状態量Vx、γに基づき、車両平面モデルの逆モデルを用いて、混入した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を算出する(図5の平面運動成分抽出部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、ストローク速度Vzから車輪14のアンバランス振動による成分を除去できる。それゆえ、ストローク速度Vzの推定精度を向上できる。そのため、車両Aの乗り心地を向上できる。
図12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ーク速度推定値VzSHと、比較例1、2の方法で算出したストロー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ーク速度を算出する方法である。比較例2の方法とは、ストロークセンサを用いてサスペンションのストロー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ーク速度推定値VzSHは、比較例1、2の方法で算出したストローク速度と同等の推定精度となることが確認できた。
本実施形態は、次のような効果を奏する。
(1)制御装置20が、基準車体速成分Vb0に基づいて目標周波数fcを設定する。続いて、制御装置20が、サスペンションのストローク速度Vzから目標周波数fcを含む周波数帯域の成分を除去する。また、制御装置20が、除去後のストローク速度Vz(ストローク速度推定値VzSH)に基づいて、サスペンションのストローク状態を制御する。
このような構成によれば、サスペンションのストローク速度Vzから目標周波数fcを含む周波数帯域に存在する外乱成分を除去できる。これにより、サスペンションのストローク速度Vz(ストローク速度推定値VzSH)の推定精度を向上できる。
このような構成によれば、車両平面運動成分や路面外乱成分による目標周波数fcの変動を防止でき、ストローク速度Vzから外乱成分をより適切に除去できる。これにより、ストローク速度Vz(ストローク速度推定値VzSH)の推定精度をより向上できる。
このような構成によれば、車両平面運動成分を除去した後に路面外乱成分を除去する。それゆえ、車両平面運動成分および路面外乱成分を比較的容易に除去できる。
このような構成によれば、車輪速ωsから、操舵角δf、δrおよびヨーレイトγに起因する成分を除去することができる。これにより、操舵角δf、δrおよびヨーレイトγに起因する目標周波数fcの変動を防止できる。
このような構成によれば、車輪速ωsから、車両Aのロール運動およびピッチ運動に起因する成分を除去することができる。これにより、車両Aのロール運動およびピッチ運動に起因する目標周波数fcの変動を防止できる。
この構成によれば、例えば、車輪回転振動成分が路面外乱振動成分より大きく、走行路面の悪路の度合いが低い(良路)と判定した場合、除去特性を増大できる。また、例えば、車輪回転振動成分が路面外乱振動成分より小さく、走行路面の悪路の度合いが高いと判定した場合、除去特性を低減できる。これにより、車輪回転振動成分による影響を低減しつつ、路面外乱振動成分によるサスペンションストロークを適切に検出できる。
15はアクチュエータ(ストローク状態制御部)
20は制御装置(ストローク速度算出部、設定部、設定周波数帯域除去部、ストローク状態制御部、走行路面判定部)
22は状態推定部(設定部、設定周波数帯域除去部、走行路面判定部)
26は制御信号変換部(ストローク状態制御部)
31は振動周波数演算部(設定部)
32は信号処理部(設定周波数帯域除去部、走行路面判定部)
33は平面運動成分抽出部(ストローク速度算出部、平面運動成分除去部)
34は路面外乱成分除去部(ストローク速度算出部、路面外乱除去部)
35は基準車体速再配分部(ストローク速度算出部)
Claims (6)
- 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、サスペンションのストローク速度を算出するストローク速度算出部と、
前記ストローク速度算出部が算出した前記サスペンションのストローク速度から、設定した設定周波数帯域の成分を除去した後のストローク速度の成分である除去後成分を算出する設定周波数帯域成分除去部と、
前記設定周波数帯域成分除去部で算出した前記除去後成分に基づいて、前記サスペンションのストローク状態を制御するストローク状態制御部と、
前記車輪速検出部が検出した前記車輪速に基づいて、基準車体速成分を算出する基準車体速成分算出部と、
前記基準車体速成分算出部が算出した前記基準車体速成分に基づいて前記設定周波数帯域を設定する設定部と、を備えたことを特徴とするサスペンション制御装置。 - 前記基準車体速成分は、車両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ことを特徴とする請求項1に記載のサスペンション制御装置。
- 前記ストローク状態制御部は、
前記車輪速検出部が検出した前記車輪速から前記車両平面運動成分を除去して平面運動除去後成分を算出する平面運動成分除去部と、
前記平面運動成分除去部が算出した前記平面運動除去後成分から前記路面外乱成分を除去して前記基準車体速成分を算出する路面外乱除去部と、を備えたことを特徴とする請求項2に記載のサスペンション制御装置。 - 前記車両平面運動成分は、前記車輪速が含む成分のうち、操舵角およびヨーレイトに起因する成分であることを特徴とする請求項2または3に記載のサスペンション制御装置。
- 前記路面外乱成分は、前記車輪速が含む成分のうち、路面状態によって発生した車両のロール運動およびピッチ運動に起因する成分であることを特徴とする請求項2から4のいずれか1項に記載のサスペンション制御装置。
- 走行路面の悪路の度合いを判定する走行路面判定部と、
前記設定周波数帯域成分除去部は、前記走行路面判定部による判定結果に応じて、前記設定周波数帯域の成分の除去特性を設定することを特徴とする請求項1から5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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