JP2014008888A - サスペンション制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】車輪速センサ9により検出された各輪の車輪速Vwから自動車Vのばね下共振周波域成分のみを抽出するフィルタ101と、フィルタ101を通過した車輪速の変動量ΔVwに基づいて基本入力量であるばね下加速度Gz1を算出するゲイン回路103と、ばね下加速度Gz1の大きさに対応したばね下制振制御目標電流Auを設定する目標電流設定回路104と、検出された各輪の車輪速変動量ΔVwから、ばね下共振周波域よりも低周波の周波域成分を抽出するフィルタ106と、フィルタ106を通過した車輪速変動量ΔVwの大きさに基づいてばね下制振制御目標電流Auを制限する上限設定回路107および制限回路105とを備えるよう構成する。
【選択図】図14
Description
≪自動車Vの概略構成≫
先ず、図1を参照して、第1実施形態に係る自動車Vの概略構成について説明する。自動車(車両)Vの車体1にはタイヤ2が装着された車輪3が前後左右に設置されており、これら各車輪3がサスペンションアーム4や、スプリング5、減衰力可変式ダンパ(以下、単にダンパ6と記す)等からなるサスペンション7によって車体1に懸架されている。自動車Vには、各種の制御に供されるECU(Electronic Control Unit)8の他、車輪3ごとに設置された各車輪3の車輪速Vwを検出する車輪速センサ9や、車体1の横加速度Gyを検出する横Gセンサ10、車体1のヨーレイトγを検出するヨーレイトセンサ11、ステアリング操舵角δfを検出する操舵角センサ12等が車体1の適所に設置されている。
次に、図3を参照して、サスペンション制御装置20の構成要素のうち、ダンパ6の制御を行うECU8の概略構成について説明する。なお、ECU8は、ダンパ6の制御だけでなく、ABS、TCSおよびVSAの制御も併せて行うものであるが、これらの制御を行う車両挙動制御部についての説明はここでは割愛する。
車両状態量推定部22は、車輪速変動ΔVwが車輪3の接地荷重変動に一定の関係を有することを利用して自動車Vの状態量を推定するものであり、車輪速センサ9の検出値に基づき、車両モデルを用いて自動車Vの各種状態量を各輪について推定する状態量算出部31と、状態量算出部31に対する車輪速補正量である車体速Vb(内輪側車体速Vbiおよび外輪側車体速Vbo)を算出する車体速推定部32とを有している。状態量算出部31は、前後左右の各輪に対する一輪モデル計算部33や四輪モデル計算部34、スリップ判定部50(図4参照)を含んでいる。車体速推定部32は、加減速力算出部51や、ステアリング操作による補正量を算出する操舵補正量算出部53などを含んでいる。以下では、車両状態量推定部22の各部について、図4〜図11を参照しながら詳細に説明する。
図4に示すように、状態量算出部31では、入力した車輪速Vw(信号)が減算器35に加算値として入力する。減算器35には、後述する内輪側車体速Vbiまたは外輪側車体速Vboが減算値として入力しており、減算器35にて各車輪速Vwから内輪側車体速Vbiまたは外輪側車体速Vboが減算されることにより、車輪速Vwが補正される。また、減算器35は、車輪速Vwに基づいて車輪速変動ΔVwを算出する車輪速変動算出手段としても機能する。
u1=kΔVw
ただし、k:比例定数である。
ゲイン回路37から出力されたばね下荷重u1は、一輪モデル計算部33に含まれる一輪モデル38に入力する。一輪モデル計算部33は、一輪モデル38にばね下荷重u1を入力することにより、スカイフック制御部90での演算に供されるばね上速度S2およびサスペンション7のストローク速度Ssといった自動車Vの状態量を演算・出力する。すなわち、一輪モデル38は、車輪速変動ΔVwを外力として扱うことで自動車Vの各種状態量を算出する状態量算出手段をなす。
上式(2)〜(5)から、上式(4)は下式(6)として表される。
図4に示すように、状態量算出部31に含まれる四輪モデル計算部34は、ピッチ角速度算出部48とロール角速度算出部49とを備えている。ピッチ角速度算出部48には、ゲイン回路37から出力されたばね下荷重u1が入力する。ピッチ角速度算出部48は、入力された各輪のばね下荷重u1に基づいて(車輪速Vwに基づいて)自動車Vの加減速度(前後加速度Gx)を算出し、算出した加減速度や、サスペンション特性、ばね上質量M2などに基づいてピッチ角速度ωpを求める。一方、ロール角速度算出部49には、横Gセンサ10で検出された横加速度Gyが入力している。ロール角速度算出部49は、入力された横加速度Gyや、サスペンション特性、ばね上質量M2などに基づいてロール角速度ωrを求める。なお、図3に示すように、ピッチ角速度ωpはピッチ制御部91に入力し、ロール角速度ωrはロール制御部92に入力する。
スリップ判定部50には、減算器35から出力された車輪速Vw、すなわち各輪の車輪速Vwと推定した車体速Vbとの偏差が入力する。スリップ判定部50は、入力した車輪速Vw(偏差)の絶対値が所定値以上であるか否か、すなわち車輪速センサ9で検出した車輪速Vwが車体速Vbに対して所定値以上乖離しているか否かを判定し、所定値以上である場合には対応する車輪3がスリップ状態にあるものと判定してスリップ信号SSを出力する。出力されたスリップ信号SSは、ABS、TCSおよびVSAを制御する図示しない車両挙動制御部に入力する。なお、車両挙動制御部は、スリップ信号SSが入力してABS、TCSおよびVSAのいずれかを作動させると、それらの作動を示す作動信号を入力部21に入力させる。
図3の車体速推定部32は、図8に示すように、自動車Vの加減速力F(Fe、Fs、Fd)を算出する加減速力算出部51と、加減速力算出部51により算出された加減速力に基づいて車体速Vbを算出する車体速算出部52と、ステアリング操作による補正量(後述する内輪車体速比Rviおよび外輪車体速比Rvo)を算出する操舵補正量算出部53と、操舵補正量算出部53により算出された補正量に基づいて車体速Vbを補正する車体速補正部54とを有している。
図3に示すように、制御目標電流設定部23は、スカイフック制御を行い、スカイフック制御目標電流Ashを設定するスカイフック制御部90や、ピッチ角速度ωpに基づくピッチ制御を行い、ピッチ制御目標電流Apを設定するピッチ制御部91、ロール角速度ωrに基づくロール制御を行い、ロール制御目標電流Arを設定するロール制御部92、ステアリング操舵角δfに基づくロール制御を行い、舵角比例制御目標電流Asaを設定する舵角比例制御部93、自動車Vのばね下の制振制御を行い、ばね下制振制御目標電流Auを設定するばね下制振制御部95、車速に依存する最低減衰力を発生させるための最低目標電流Aminを設定する最低目標電流制御部96等を有している。
次に、図12および図13を参照してスカイフック制御部90における処理について詳細に説明する。スカイフック制御部90では、図3の状態量算出部31で算出されたばね上速度S2が減衰力ベース値算出部97に入力する。減衰力ベース値算出部97は、入力したばね上速度S2に基づいて、ばね上―減衰力マップを参照することにより減衰力ベース値Dsbを算出する。算出された減衰力ベース値Dsbは、ゲイン回路98に入力する。ゲイン回路98では、減衰力ベース値DsbにスカイフックゲインGshが乗じられてスカイフック目標減衰力Dshtが算出され、算出された目標減衰力Dshtが目標電流設定回路99に入力する。目標電流設定回路99にはストローク速度Ssも入力しており、目標電流設定回路99は、スカイフック目標減衰力Dshtとストローク速度Ssとに基づいて、図13に示す電流マップを参照することにより各ダンパ6に対するスカイフック制御目標電流Ashを設定し、スカイフック制御目標電流Ashを出力する。
次に、図3のばね下制振制御部95について、図14〜図17を参照して詳細に説明する。図14に示すように、ばね下制振制御部95では、入力した各車輪速Vwがバンドパスフィルタ101に入力する。バンドパスフィルタ101は、ばね下の共振域の車輪速Vw信号を通過させるべく、ここでは8〜18Hzのバンドパス特性を有する。したがって、バンドパスフィルタ101は、スカイフック制御のためのバンドパスフィルタ36(図4)の0.5〜5Hzの周波数域よりも高い周波数域の信号を抽出する。そして、スカイフック制御のためのバンドパスフィルタ36の高周波側のカット周波数が5Hzとされ、ばね下制振制御のためのバンドパスフィルタ101の低周波側のカット周波数が8Hzとされ、両バンドパスフィルタ36、101の間にバンドギャップが設けられていることにより、スカイフック制御とばね下制振制御とによる相互干渉が防止される。
図3に戻り、電流固定化部24は、VSA、ABSおよびTCSが作動していることを示す作動信号のいずれかが入力部21に入力している場合、自動車Vの挙動が不安定であるものとして、電流固定信号Sfixを出力する。出力された電流固定信号Sfixは、ダンパ制御部25に入力する。
ダンパ制御部25は、高電流選択部108と、電流制御部109とを有している。高電流選択部108は、設定されたスカイフック制御目標電流Ash、ピッチ制御目標電流Ap、ロール制御目標電流Ar、舵角比例制御目標電流Asa、ばね下制振制御目標電流Auおよび最低目標電流Aminのなかから値が最も大きなものを目標電流Atgtに設定する。
このように構成されたECU8は、次のような基本手順にしたがって減衰力制御を行う。すなわち、自動車Vが走行を開始すると、ECU8は、所定の処理インターバル(例えば、10ms)をもって、図18のフローチャートにその手順を示す減衰力制御を実行する。減衰力制御を開始すると、ECU8は、車輪速センサ9の検出値などに基づいて各輪のばね下荷重u1を演算するとともに、演算したばね下荷重u1や、横Gセンサ10の検出値に基づいて、自動車Vの運動状態量(各輪におけるばね上速度S2やストローク速度Ss、車体1のロール角速度ωr、ピッチ角速度ωp)を演算する(ステップST1)。
次に、図19を参照して、本発明に係るサスペンション制御装置20の第2実施形態について説明する。説明にあたり、第1実施形態と同様の機能を有する要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
本実施形態では、図19に示すように、ECU8の入力部21には、第1実施形態の車輪速Vw、横加速度Gy、駆動トルクTe、ギヤポジションPg、ブレーキ液圧Pb、ヨーレイトγ、ステアリング操舵角δf、VSA,ABS,TCSフラグに加え、車体1に設けられた図示しない前後Gセンサから前後加速度Gxが入力している。
次に、第2実施形態に係るECU8による減衰力制御の手順について図20を参照して説明する。
3 車輪
6 ダンパ(減衰力可変ダンパ)
8 ECU
9 車輪速センサ
20 サスペンション制御装置
23 制御目標電流設定部(ダンパ制御手段)
25 ダンパ制御部(ダンパ制御手段)
95 ばね下制振制御部
101 バンドパスフィルタ(第1フィルタ)
105 制限回路(制限手段)
106 ローパスフィルタ(第2フィルタ)
107 上限設定回路(制限手段)
Au ばね下制振制御目標電流
Gz1 (上下方向の)ばね下加速度(基本入力量)
Vw 車輪速(入力信号)
ΔVw 車輪速変動
Claims (2)
- 入力信号に応じて減衰力を調整可能な減衰力可変ダンパを備えた車両のサスペンション制御装置であって、
各車輪の車輪速を検出する車輪速センサと、
検出された前記車輪速から前記車両のばね下共振周波域成分のみを抽出する第1フィルタと、
前記第1フィルタを通過させた車輪速変動量の大きさに対応した制御量をばね下制振制御量として設定するとともに、当該ばね下制振制御量に基づいて前記減衰力可変ダンパの減衰力を制御するダンパ制御手段と、
検出された前記車輪速から前記ばね下共振周波域よりも低周波の周波域成分を抽出する第2フィルタと、
前記第2フィルタを通過した前記車輪速変動量の大きさに基づいて前記ばね下制振制御量を制限する制限手段と
を備えることを特徴とするサスペンション制御装置。 - 前記ばね下制振制御量は、前記車輪速変動量の大きさが縮小する場合、増大する場合に比べて遅く応答するように設定され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。
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