JP2015196423A - サスペンション制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 製造コストの低減が可能なサスペンション制御装置を提供する。
【解決手段】 コントローラ１０には、ばね上加速度ａ_2g、ロールレイトω_rおよびピッチレイトω_pを検出する複合センサ８を取り付ける。コントローラ１０は、積分器１２によってばね上加速度ａ_2gからばね上速度ｖ_2gを算出し、各輪ばね上速度推定部１３によってばね上速度ｖ_2gから各車輪２_ijのばね上速度ｖ_2ijを算出する。コントローラ１０は、ＧＳＨ∞制御器１５によってばね上速度ｖ_2ijに基づいて目標減衰力ｕ_ijを演算し、オブザーバ１７によって、ばね上加速度ａ_2g、ロールレイトω_rおよびピッチレイトω_pに基づいて、推定ピストン速度ｖp_ijを演算する。コントローラ１０の減衰力マップ１８は、目標減衰力ｕ_ijと推定ピストン速度ｖp_ijとに基づいて、指令電流ｉ_ijを出力する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、例えば自動車等の車両に搭載され、車両の振動を制御するサスペンション制御装置に関する。

一般に、自動車等の車両に搭載されたサスペンション制御装置として、車体と各車軸との間に介装されて減衰力を調整可能な減衰力調整式緩衝器と、減衰力調整式緩衝器による減衰特性を制御する制御装置とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平９−２１６５０８号公報

ところで、車両の制振を行うときには、ばね上速度をフィードバック信号に用いることが多い。ばね上速度は、各輪に取付けられた加速度センサによってばね上加速度を検出すると共に、このばね上加速度を積分することによって求めている。この場合、車輪毎に加速度センサ用の取付けスペースを確保する必要があると共に、加速度センサと制御装置との間を接続するためのハーネス（信号ケーブル）が必要になる。これに加えて、ハーネス断線に対するフェースセーフ機能も付加する必要があり、製造コストが嵩む傾向がある。

一方、特許文献１には、ばね上加速度推定装置を設けることによって、２個の加速度センサによって４輪のばね上速度を検出する構成が開示されている。しかしながら、この場合でも、複数個所に設けられた加速度センサと制御装置との間をハーネスによって接続するのに加え、ハーネスの断線を考慮する必要があり、製造コストが増加し易いという問題がある。

本発明は、上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、製造コストの低減が可能なサスペンション制御装置を提供することにある。

上述した課題を解決するために、本発明は、車体と車輪との間に介装されて外部からの指令により減衰特性が変化する減衰力調整式緩衝器と、前記減衰特性を制御する制御装置とからなるサスペンション制御装置であって、前記制御装置は、前記車体の任意の位置に設定される第１点のばね上加速度、ロールレイトおよびピッチレイトを検出可能な車体挙動検出手段と、前記車体挙動検出手段により検出した前記ばね上加速度を積分してばね上速度を算出するばね上速度算出手段と、前記ばね上速度と、前記ロールレイトと、前記ピッチレイトとに基づいて、各車輪のばね上速度を推定する各輪ばね上速度推定手段とを有することを特徴としている。

本発明によれば、製造コストを低減することができる。

本発明の実施の形態によるサスペンション制御装置が適用された４輪自動車を示す斜視図である。 本発明の実施の形態によるサスペンション制御装置を示すブロック図である。 オブザーバの設計に用いる車両モデルを示す説明図である。 うねり路を８０ｋｍ／ｈで走行したときのピストン速度の時間変化を示す特性線図である。 うねり路を６０ｋｍ／ｈで走行したときのピストン速度の時間変化を示す特性線図である。 実際のピストン速度と推定ピストン速度との間のコヒーレンスの周波数特性を示す特性線図である。 ばね上加速度のパワースペクトラム密度の周波数特性を示す特性線図である。 運転席フロアでの上下加速度のパワースペクトラム密度の周波数特性を示す特性線図である。 （ａ）はフワフワ感領域とヒョコヒョコ感領域との間の上下加速度の二乗平均平方根の関係を示し、（ｂ）は前後加速度の二乗平均平方根と左右加速度の二乗平均平方根の関係を示す説明図である。 ばね上速度の時間変化を示す特性線図である。

以下、本発明の実施の形態によるサスペンション制御装置を例えば４輪自動車に適用した場合を例に挙げ、添付図面に従って詳細に説明する。

なお、説明の煩雑化を避けるために、前，後を示す添字ｉと左，右を示す添字ｊとを符号に付して説明する。前，後を総称するときには添字ｉはそのままとし、前側を示すときには添字ｉはＦとし、後側を示すときには添字ｉはＲとする。また、左，右を総称するときには添字ｊはそのままとし、左側を示すときには添字ｊはＬとし、右側を示すときには添字ｊはＲとする。従って、右前（ＦＲ）、左前（ＦＬ）、右後（ＲＲ）、左後（ＲＬ）を総称するときには符号に添字ｉｊを付して説明する。また、使用する記号の一覧は、以下の表１に示す通りである。

図１は本発明の実施の形態によるサスペンション制御装置が適用された４輪自動車を示している。車体１は車両のボディを構成する。車体１の下側には、前，後，左，右の車輪２_ij（左前輪２_FL、右前輪２_FR、左後輪２_RL、左後輪２_RR）が設けられ、この車輪２_ijはタイヤ３_ijを含んで構成されている。このとき、タイヤ３_ijは、路面の細かい凹凸を吸収するばねとして作用する。

サスペンション装置４_ijは、車体１と車輪２_ijとの間に介装して設けられる。このサスペンション装置４_ijは、懸架ばね５_ij（以下、ばね５_ijという）と、ばね５_ijと並列になって車体１と車輪２_ijとの間に設けられた減衰力調整式緩衝器（以下、ダンパ６_ijという）とにより構成されている。

ここで、サスペンション装置４_ijのダンパ６_ijは、例えばセミアクティブダンパ等の減衰力調整式の油圧緩衝器を用いて構成される。このダンパ６_ijには、発生減衰力の特性（減衰力特性）をハードな特性（硬特性）からソフトな特性（軟特性）に調整するため、減衰力調整バルブ等からなるアクチュエータ７が付設されている。

また、ダンパ６_ijは、車体１と車輪２_ij間の相対速度に応じた推定ピストン速度ｖp_ijおよび目標減衰力ｕ_ijに応じてその減衰力特性が調整される。そして、ダンパ６_ijは、後述するＧＳＨ∞制御器１５から出力される目標減衰力ｕ_ijに応じた減衰力（実減衰力Ｆ_uij）を発生させる。

複合センサ８は、所謂ばね上側となる車体１に設けられ、車体１の挙動を検出する車体挙動検出手段を構成している。この複合センサ８は、車体１の任意の位置に設定される第１点の上下方向のばね上加速度ａ_2gと、ロール方向の角速度であるロールレイトω_r（ω_r＝ｄθ_r／ｄｔ）と、ピッチ方向の角速度であるピッチレイトω_p（ω_p＝ｄθ_p／ｄｔ）とを検出し、その検出信号を後述のコントローラ１０に出力する。複合センサ８は、例えばコントローラ１０に取り付けられる。このため、コントローラ１０の位置が複合センサ８の位置となるから、コントローラ１０の取付け位置を予め把握しておくことによって、車両運動を把握することができる。即ち、ばね上である車体１を剛体と考えれば、車体１の任意の１箇所で検出されたばね上加速度ａ_2gと、ロールレイトω_rと、ピッチレイトω_pとに基づいて、各輪のばね上上下絶対速度（ばね上速度ｖ_2ij）を幾何学的に算出することができる。

なお、車体１の第１点としては、例えば車体１の重心位置でもよく、重心以外の位置でもよい。また、複合センサ８は、ハーネスが不要になる範囲であれば、必ずしもコントローラ１０に直接的に取り付ける必要はなく、例えばコントローラ１０のケーシング等に取り付けてもよい。

ＣＡＮ９（Controller Area Network）は、コントローラ１０に接続され、車輪２_ijの回転速度（車輪速ω_w）と、車両の速度である車速ｖ_vとを含む各種の車両情報を伝送する。これにより、コントローラ１０は、ＣＡＮ９を通じて車輪速ω_w（ω_w＝ｄθ_w／ｄｔ）と車速ｖ_vの情報を得ることができる。

コントローラ１０は、マイクロコンピュータ等からなり、前述した複合センサ８と共に制御装置を構成している。コントローラ１０は、バッテリ１１から供給される電力によって駆動し、その入力側が複合センサ８、ＣＡＮ９等に接続され、出力側がダンパ６_ijのアクチュエータ７等に接続されている。

図２に示すように、コントローラ１０は、ばね上加速度ａ_2gを積分してばね上速度ｖ_2gを算出するばね上速度算出手段としての積分器１２と、ばね上速度ｖ_2g、ロールレイトω_rおよびピッチレイトω_pに基づいて各車輪２_ijのばね上速度ｖ_2ijを推定する各輪ばね上速度推定部１３（各輪ばね上速度推定手段）とを有する。

積分器１２は、複合センサ８から出力されるばね上加速度ａ_2gの検出信号を積分することによって、複合センサ８の位置におけるばね上速度ｖ_2gを算出する。各輪ばね上速度推定部１３は、ばね上速度ｖ_2g、ロールレイトω_rおよびピッチレイトω_pと、複合センサ８および各車輪２_ijの位置情報とに基づいて、車体運動として、各車輪２_ijの位置における車体１のばね上速度ｖ_2ijを算出する。このため、複合センサ８、積分器１２および各輪ばね上速度推定部１３は、車体１の運動を検出する運動検出手段を構成し、フィードバック信号としてのばね上速度ｖ_2ijを出力する。

また、コントローラ１０は、後述するスケジューリングパラメータ演算器１４（以下、ＳＰ演算器１４という）と、フィードバック制御器となるゲインスケジュールドＨ∞制御器１５（以下、ＧＳＨ∞制御器１５という）と、信号抽出演算器１６と、オブザーバ１７と、減衰力マップ１８とを有している。

ＳＰ演算器１４は、複合センサ８によって検出されたばね上加速度ａ_2g、ロールレイトω_rおよびピッチレイトω_pに基づいて路面状態に応じたパラメータｐ_iを算出する変動パラメータ算出手段を構成し、変動パラメータとしてのスケジューリングパラメータｐ_i（以下、パラメータｐ_iという）を演算する。このＳＰ演算器１４は、ばね上加速度ａ_2g、ロールレイトω_rおよびピッチレイトω_pに基づいてばね上共振成分およびロール共振成分を取り出し、これらの共振成分に応じたパラメータｐ_iを算出する。

ＳＰ演算器１４は、例えば特開２０１１−２４０８２４号公報に開示されたものと同様に構成される。このため、ＳＰ演算器１４は、バウンスレイトＢＲに基づく第１のパラメータｐ_biと、ピッチレイトＰＲに基づく第２のパラメータｐ_piと、ロールレイトＲＲに基づく第３のパラメータｐ_riとをそれぞれ演算し、これら第１〜第３のパラメータｐ_bi，ｐ_pi，ｐ_riのうち最大値を抽出し、この最大値をパラメータｐ_iとして出力する。

ＧＳＨ∞制御器１５は、例えば特開２０１１−２４０８２４号公報に開示されたものと同様に構成される。このため、ＧＳＨ∞制御器１５は、各輪ばね上速度推定部１３から出力されるばね上速度ｖ_2ijと、ＳＰ演算器１４から出力されるパラメータｐ_iとに基づいて、制御器出力となる目標減衰力ｕ_ijを演算する。具体的には、ＧＳＨ∞制御器１５は、ばね上共振とロール共振に近い周波数成分に対しては利得が大きく、これら以外の周波数成分に対しては利得が小さくなるような周波数特性をもった目標減衰力ｕ_ijを出力する。

また、ＧＳＨ∞制御器１５は、パラメータｐ_iが最大値（ｐ_i＝１）に近付くに従って目標減衰力ｕ_ijの利得を上昇させ、最小値（ｐ_i＝０）に近付くに従って目標減衰力ｕ_ijの利得を低下させる。即ち、ＧＳＨ∞制御器１５は、ばね上共振付近やロール共振付近の振幅が大きいときには利得を上げてダンパ６_ijの減衰力をハード特性側にし、ばね上共振付近やロール共振付近の振幅が小さいときには利得を下げてダンパ６_ijの減衰力をソフト特性側にする。これにより、ＧＳＨ∞制御器１５は、ばね上の振幅の大きさに応じて利得を調整し、フワフワ感とヒョコヒョコ感の抑制を両立させると共に、左右の振られ感の低減を図っている。

信号抽出演算器１６は、例えば特開２００９−２４１８１３号公報に開示された相対変位抽出部と同様に構成される。このため、信号抽出演算器１６は、ＣＡＮ９から得られた車輪速ω_wおよび車速ｖ_vに基づいて、車輪２_ijの中心（車軸）と路面との間の相対変位（車軸路面間の相対変位）であるタイヤ−路面間変位（ｚ_1ij−ｚ_0ij）を抽出する。なお、車速ｖ_vは、車輪２_ijの回転速度である車輪速ω_wに基づいて推定することができる。このため、信号抽出演算器１６には、少なくとも車輪速ω_wが入力されるようにすればよい。

オブザーバ１７は、例えばカルマンフィルタによって構成され、ダンパ６_ijの非線形ダイナミクスを考慮して減衰特性可変部に対する推定処理を行う。このオブザーバ１７は、ばね上加速度ａ_2g、ピッチレイトω_pおよびロールレイトω_rに基づいて、各輪のばね上とばね下との間の相対速度として推定ピストン速度ｖp_ijを出力する。具体的には、オブザーバ１７は、ばね上加速度ａ_2g、ピッチレイトω_pおよびロールレイトω_rに加えて、指令電流ｉ_ijおよびタイヤ−路面間変位（ｚ_1ij−ｚ_0ij）に基づいて、推定ピストン速度ｖp_ijを演算する。

このとき、推定ピストン速度ｖp_ijは、車体１と車輪２_ijとの間の上下方向の相対速度に対応している。また、オブザーバ１７は、後述するように、ダンパ６_ijの動特性を考慮して、オブザーバゲインＫが設計されている。

減衰力マップ１８は、指令信号出力部を構成し、目標減衰力ｕ_ijおよび推定ピストン速度ｖp_ijに基づいてダンパ６_ijの減衰特性を調整する指令信号としての指令電流ｉ_ijを出力する。この減衰力マップ１８は、目標減衰力ｕ_ijと指令電流ｉ_ijとの関係を推定ピストン速度ｖp_ijに従って可変に設定するもので、発明者等による試験データに基づいて作成されたものである。そして、減衰力マップ１８は、ＧＳＨ∞制御器１５から出力される目標減衰力ｕ_ijと、オブザーバ１７から出力される推定ピストン速度ｖp_ijとに基づいて、ダンパ６_ijのアクチュエータ７に出力すべき指令電流ｉ_ijを出力する。

次に、３軸複合センサ８を用いた場合のオブザーバ１７の構築方法について、図３を参照しつつ説明する。

本実施の形態で用いる３軸複合センサ８は、ばね上加速度ａ_2g、ピッチレイトω_p、ロールレイトω_rを検出すると共に、コントローラ１０と一体となることを想定している。このため、コントローラ１０の位置がセンサ位置となり、車両運動を把握するには、その位置が既知である必要がある。ばね上を剛体と考えれば、どの場所でも各輪のばね上上下絶対速度を幾何学的に算出できる。ここでは、一例として車両重心付近にコントローラ１０が設置されていると想定する。

また、オブザーバ対象モデルは種々のものが採用可能であるが、ここでは、ばね上の全体の動きを把握できるフルビークルモデル（図３参照）を用いることで、観測量をばね上加速度ａ_2g、ピッチレイトω_p、ロールレイトω_rの情報を幾何学的な変更なしに直接フィードバックする構成を採用する。但し、このままでは、オブザーバゲインＫを求める上での条件の一つである可観測性を満たさないため、これを回避するためにタイヤ−路面間変位（ｚ_1ij−ｚ_0ij）を観測量に含めている。

図３に示すフルビークルモデルから数１の式に示す状態方程式を導出する。数１中の記号の内容は、数２ないし数４の式に示す通りである。

ここで、数１の状態方程式には、可変減衰ダンパ６_ijの動特性を１次遅れで表現した数５の式を含めている。

数１の状態方程式を離散化したものが、数６の式になる。

この系のオブザーバはハット付きのｘ（k）を推定状態量とすると、数７の式のようになる。

数７の式により、３軸複合センサ８を用いたシステムのオブザーバ１７を構築することができる。このとき、オブザーバゲインＫは、数８に示すリカッチ方程式の非負定対称行列解Ｐにより、数９の式によって決定される。

重みＱと重みＲを以下の数１０および数１１の式に示すように設定し、例えばMatlab等の設計ＣＡＤを用いて数５の式を解くことによって、オブザーバゲインＫを得ることができる。

求めたオブザーバゲインＫを用いて車両状態を推定するときには、タイヤ−路面間変位（ｚ_1ij−ｚ_0ij）の観測方法として、ＣＡＮ９から得られる車速ｖ_vと車輪速ω_wから推定する方法を用いる。

３軸複合センサ８を用いたオブザーバ１７は上述のように構築されるものであり、次に、オブザーバ１７の有効性を確認した。その結果を図４ないし図９に示す。

図４は、うねり路を８０ｋｍ／ｈで走行した場合のシミュレーション結果を示している。図４（ａ），（ｂ）中の破線は、シミュレーションで想定したピストン速度を示している。図４（ａ）中の実線は、第１の比較例として、３個のばね上上下加速度センサを備えたシステム構成において、オブザーバの推定ピストン速度を示している。図４（ｂ）中の実線は、本実施の形態によるオブザーバ１７の推定ピストン速度を示している。第１の比較例と本実施の形態とでは、いずれも低周波の推定精度はよく、高周波の推定精度が低いが、これらはほぼ同等の推定精度であることが分かる。

図５および図６は、テストコースに設けられたうねり路（長波状路）を、実際の車両を用いて６０ｋｍ／ｈで走行試験した場合の結果を示している。図５（ａ），（ｂ）中の破線は、実際のピストン速度を示している。図５（ａ）中の実線は、第１の比較例による推定ピストン速度を示し、図５（ｂ）中の実線は、本実施の形態による推定ピストン速度を示している。図５に示すように、本実施の形態と第１の比較例とでは、ほぼ同等の推定精度であることが分かる。また、本実施の形態による推定値は、第１の比較例による推定値に比べて振動的ではあるが、この推定値の振動は乗り心地に影響がなかった。

また、図６は、実際のピストン速度と推定ピストン速度のコヒーレンスを示している。図６中の破線は、第１の比較例の結果を示し、図６中の実線は、本実施の形態の結果を示している。図６に示すように、本実施の形態では、ばね上共振周波数帯（例えば１〜２Ｈｚ付近）でのコヒーレンスは、比較例とほぼ同等であった。また、本実施の形態では、ヒョコヒョコ感の周波数帯（例えば３〜７Ｈｚ付近）において第１の比較例に比べて推定精度が高いことが分かる。

図７は、ばね上上下加速度ＰＳＤ（Power Spectral Density）の結果を示している。図７中の実線は、本実施の形態の結果を示し、図７中の破線は、第１の比較例の結果を示している。また、図７中の一点鎖線は、第２の比較例として、３個のばね上上下加速度センサに４個のばね下上下加速度センサを加えた合計７個の加速度センサを備えたシステム構成での結果を示している。図７中で縦軸の目盛り線の間隔は５ｄＢである。

本実施の形態は、７個の加速度センサを用いる第２の比較例と比べると、概ね同等の性能となっているが、ヒョコヒョコ感の周波数帯において１〜２ｄＢ程度劣っている。また、本実施の形態と第１の比較例とを比較すると、両者は全周波数帯で同等の制振性能となっている。従って、使用するセンサを単一の３軸複合センサ８にした場合でも、７個の加速度センサや３個の加速度センサと用いた場合と、ほぼ同程度の制振性能が実現できることが分かる。

また、テストコースの乗り心地路において、本実施の形態による複合センサ８を用いたＧＳＨ∞制御器１５による制振性能と、第３の比較例として、７個の加速度センサ（３個のばね上上下加速度センサと４個のばね下上下加速度センサ）を用いたスカイフック制御器による制振性能とを比較した。その結果を図８および図９に示す。図８は運転席フロアでの上下加速度ＰＳＤを示している。図８中の実線は、本実施の形態の結果を示し、図８中の破線は、第３の比較例の結果を示している。図８中で縦軸の目盛り線の間隔は５ｄＢである。図９（ａ）はフワフワ感領域での上下加速度ＲＭＳ（Root Mean Square）とヒョコヒョコ感領域との上下加速度ＲＭＳとの関係を示し、図９（ｂ）は左右加速度ＲＭＳと前後加速度ＲＭＳとの関係を示している。

図８に示すように、本実施の形態では、第３の比較例と比べて、フワフワ感の領域ではほぼ同等の制振性能となっている。一方、ヒョコヒョコ感の領域では、５Ｈｚ付近で、本実施の形態の方が、第３の比較例に比べて、ＰＳＤが２．５ｄＢ程度低減しているが、９Ｈｚ付近で、本実施の形態の方が、第３の比較例に比べて、ＰＳＤが２．５ｄＢ程度増加している。このように、周波数に応じて良好な特性と不良な特性が生じているものの、ヒョコヒョコ感の領域全体ではほぼ同等の制振性能が得られている。また、図９（ａ）に示すように、本実施の形態では、第３の比較例と比べて、ヒョコヒョコ感の領域ではほぼ同等の制振性能となり、フワフワ感の領域では１６％程度の振動低減効果が得られた。図９（ｂ）に示すように、本実施の形態では、第３の比較例と比べて、前後方向で８％程度の振動低減効果が得られ、左右方向で１４％程度の振動低減効果が得られた。これらの結果から、単一の複合センサ８を用いる本実施の形態では、７個の加速度センサを用いる第３の比較例に比べて、センサ数等のシステムコストを抑えつつ、ばね上については第３の比較例と同様の制振性能が実現できることが分かる。

かくして、本実施の形態による制御装置は、車体１の任意の位置に設けらればね上加速度ａ_2g、ロールレイトω_rおよびピッチレイトω_pを検出する複合センサ８と、ばね上加速度ａ_2gを積分してばね上速度ｖ_2gを算出する積分器１２と、ばね上速度ｖ_2gと、ロールレイトω_rと、ピッチレイトω_pとに基づいて、各車輪２_ijのばね上速度ｖ_2ijを推定する各輪ばね上速度推定部１３とを有する。このため、複合センサ８を車体１の任意の１箇所に配置することによって、各輪ばね上速度推定部１３は、各車輪２_ijのばね上速度ｖ_2ijを幾何学的に算出することができる。従って、複合センサ８を、積分器１２および各輪ばね上速度推定部１３を含むコントローラ１０と同じ基板に実装することができ、別個な取付けスペースを確保する必要がなくなると共に、複合センサ８をコントローラ１０に接続するためのハーネスを省くことができる。この結果、ハーネス断線がなくなると共に、製造コストを低下させることができる。

また、コントローラ１０は、各車輪２_ijの推定ピストン速度ｖｐ_ijを算出するオブザーバ１７を有する。このため、オブザーバ１７は、複合センサ８により検出した第１点のばね上速度ｖ_2g、ロールレイトω_rおよびピッチレイトω_pに基づいて、各車輪２_ijの推定ピストン速度ｖｐ_ijを推定することができる。この結果、オブザーバ１７によって推定した各車輪２_ijの推定ピストン速度ｖｐ_ijに基づいて、ダンパ６_ijの減衰特性を制御することができる。

また、コントローラ１０は、車輪速ω_wからタイヤ−路面間変位（ｚ_1ij−ｚ_0ij）を抽出する信号抽出演算器１６をさらに有し、オブザーバ１７は、ばね上速度ｖ_2gと、ロールレイトω_rと、ピッチレイトω_pとに加えて、タイヤ−路面間変位（ｚ_1ij−ｚ_0ij）に基づいて、各車輪２_ijの推定ピストン速度ｖｐ_ijを算出する。このため、オブザーバ１７を構築するときには、ばね上速度ｖ_2g、ロールレイトω_rおよびピッチレイトω_pだけでは、オブザーバゲインＫを求めるための可観測性を満たさないときでも、タイヤ−路面間変位（ｚ_1ij−ｚ_0ij）を観測量に加えることによって、オブザーバゲインＫを求めることができる。

さらに、コントローラ１０は、各輪ばね上速度推定部１３によって推定した推定ピストン速度ｖｐ_ijに基づいて、各輪の目標減衰力ｕ_ijを出力するＧＳＨ∞制御器１５と、ＧＳＨ∞制御器１５による目標減衰力ｕ_ijと、オブザーバ１７による推定ピストン速度ｖp_ijとに基づいて、ダンパ６_ijの減衰特性を調整する指令電流ｉ_ijを出力する減衰力マップ１８とをさらに有する。このため、ダンパ６_ijの減衰特性を目標減衰力ｕ_ijと推定ピストン速度ｖp_ijとに応じて変化させることができ、車両の乗り心地や操縦安定性を向上させることができる。

なお、オブザーバ１７は、各車輪２_ijの推定ピストン速度ｖｐ_ijに加えて、ばね上速度ｖ_2ijを推定することもできる。しかしながら、オブザーバ１７によって推定したばね上速度ｖ_2ij′をＧＳＨ∞制御器１５に入力したところ、各輪ばね上速度推定部１３によって推定したばね上速度ｖ_2ijを用いた場合に比べて、制振性能が悪化した。そこで、各輪ばね上速度推定部１３によって推定したばね上速度ｖ_2ijと、オブザーバ１７によって推定したばね上速度ｖ_2ij′とを実測値と比較してみた。その結果を、図１０（ａ），（ｂ）に示す。

図１０（ａ）に示すように、各輪ばね上速度推定部１３によって推定したばね上速度ｖ_2ijは、実測値とほぼ同じ特性となる。これに対し、図１０（ｂ）に示すように、オブザーバ１７によって推定したばね上速度ｖ_2ij′は、実測値に比べて位相が早くなっており、この位相差が制振性能に影響したものと考えられる。この位相差は、オブザーバ１７に路面絶対速度成分を入力できていないことによって生じたものと考えられる。これに対し、ピストン速度はばね上とばね下の相対速度であるため、オブザーバ１７に路面絶対速度成分が入力できなくても、路面絶対速度成分が打ち消されて推定ピストン速度ｖｐ_ijの推定精度には影響が出ない。以上より、ＧＳＨ∞制御器１５に入力するフィードバック信号には、各輪ばね上速度推定部１３によって幾何学的に算出したばね上速度ｖ_2ijを用いた。

なお、前記実施の形態では、フィードバックド制御器としてＧＳＨ∞制御器１５を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えばフィードバック制御器は、例えばＳＰ演算器１４を省いたＨ∞制御器でもよく、スカイフック制御理論に基づく制御器でもよい。

前記実施の形態では、オブザーバ１７には、車速ｖ_vと車輪速ω_wを入力するものとしたが、オブザーバ１７には、例えば車速ｖ_vと車輪速ω_wとのうち車輪速ω_wだけを入力し、車輪速ω_wから車速ｖ_vを推定してもよい。さらに、推定ピストン速度ｖｐ_ijの推定精度は低下するものの、このような推定精度の低下が許容可能であれば、オブザーバ１７には、車速ｖ_vおよび車輪速ω_wのいずれも入力しない構成としてもよい。

前記実施の形態では、ダンパ６_ijがセミアクティブダンパである場合を例に説明したが、これに代えて、アクティブダンパ（電気アクチュエータ、油圧アクチュエータのいずれか）を用いるようにしてもよい。

次に、前記実施の形態に含まれる発明について記載する。本発明によれば、制御装置は、車体の任意の位置に設定される第１点のばね上加速度、ロールレイトおよびピッチレイトを検出可能な車体挙動検出手段と、前記車体挙動検出手段により検出した前記ばね上加速度を積分してばね上速度を算出するばね上速度算出手段と、前記ばね上速度と、前記ロールレイトと、前記ピッチレイトとに基づいて、各車輪のばね上速度を推定する各輪ばね上速度推定手段とを有する構成とした。これにより、車体挙動検出手段を車体の任意の１箇所に取り付けることによって、各車輪のばね上速度を推定することができる。従って、例えば車体挙動検出手段を、ばね上速度算出手段および各輪ばね上速度推定手段と同じ基板に実装することができ、別個な取付けスペースを確保する必要がなくなると共に、車体挙動検出手段をばね上速度算出手段等と接続するためのハーネスを省くことができる。この結果、ハーネス断線がなくなると共に、製造コストを低下させることができる。

また、本発明によれば、制御装置は、前記ばね上速度と、前記ロールレイトと、前記ピッチレイトとに基づいて、各輪のばね上とばね下との間の相対速度を推定するオブザーバをさらに有する。このため、オブザーバは、車体挙動検出手段により検出した第１点のばね上加速度、ロールレイトおよびピッチレイトに基づいて、各輪のばね上とばね下との間の相対速度を推定することができる。この結果、オブザーバによって推定した各輪のばね上とばね下との間の相対速度に基づいて、減衰力調整式緩衝器の減衰特性を制御することができる。

また、本発明によれば、前記制御装置は、前記車輪の回転速度から車軸路面間の相対変位を抽出する車軸路面間相対変位抽出手段をさらに有し、前記オブザーバは、前記ばね上速度と、前記ロールレイトと、前記ピッチレイトとに加えて、前記車軸路面間の相対変位に基づいて、各輪のばね上とばね下との間の相対速度を推定する。オブザーバを構築するときには、ばね上速度、ロールレイトおよびピッチレイトだけでは、オブザーバゲインを求めるための可観測性を満たさない。これに対し、車軸路面間の相対変位を観測量に加えることによって、オブザーバゲインを求めることができる。

また、本発明によれば、前記制御装置は、前記各輪ばね上速度推定手段によって推定した各車輪のばね上速度に基づいて、各輪の目標減衰力を出力するフィードバック制御器と、前記フィードバック制御器による前記目標減衰力と、前記オブザーバによるばね上とばね下との間の相対速度とに基づいて、前記減衰力調整式緩衝器の減衰特性を調整するための指令信号を出力する指令信号出力部とをさらに有する。このため、フィードバック制御器による目標減衰力と、オブザーバによるばね上とばね下との間の相対速度とに応じて減衰力調整式緩衝器の減衰特性を制御することができ、車両の乗り心地や操縦安定性を向上させることができる。

１ 車体
２_ij 車輪
４_ij サスペンション装置
６_ij 減衰力調整式緩衝器（ダンパ）
８ 複合センサ
９ ＣＡＮ
１０ コントローラ
１２ 積分器（ばね上速度算出手段）
１３ 各輪ばね上速度推定部（各輪ばね上速度推定手段）
１４ スケジューリングパラメータ演算器（ＳＰ演算器）
１５ ゲインスケジュールドＨ∞制御器（ＧＳＨ∞制御器）（フィードバック制御器）
１６ 信号抽出演算器
１７ オブザーバ
１８ 減衰力マップ（指令信号出力部）

Claims (4)

1. 車体と車輪との間に介装されて外部からの指令により減衰特性が変化する減衰力調整式緩衝器と、前記減衰特性を制御する制御装置とからなるサスペンション制御装置であって、
   前記制御装置は、
   前記車体の任意の位置に設定される第１点のばね上加速度、ロールレイトおよびピッチレイトを検出可能な車体挙動検出手段と、
   前記車体挙動検出手段により検出した前記ばね上加速度を積分してばね上速度を算出するばね上速度算出手段と、
   前記ばね上速度と、前記ロールレイトと、前記ピッチレイトとに基づいて、各車輪のばね上速度を推定する各輪ばね上速度推定手段とを有することを特徴とするサスペンション制御装置。
2. 前記制御装置は、前記ばね上速度と、前記ロールレイトと、前記ピッチレイトとに基づいて、各輪のばね上とばね下との間の相対速度を推定するオブザーバをさらに有してなる請求項１に記載のサスペンション制御装置。
3. 前記制御装置は、前記車輪の回転速度から車軸路面間の相対変位を抽出する車軸路面間相対変位抽出手段をさらに有し、
   前記オブザーバは、前記ばね上速度と、前記ロールレイトと、前記ピッチレイトとに加えて、前記車軸路面間の相対変位に基づいて、各輪のばね上とばね下との間の相対速度を推定してなる請求項２に記載のサスペンション制御装置。
4. 前記制御装置は、前記各輪ばね上速度推定手段によって推定した各車輪のばね上速度に基づいて、各輪の目標減衰力を出力するフィードバック制御器と、
   前記フィードバック制御器による前記目標減衰力と、前記オブザーバによるばね上とばね下との間の相対速度に基づいて、前記減衰力調整式緩衝器の減衰特性を調整するための指令信号を出力する指令信号出力部とをさらに有してなる請求項２または３に記載のサスペンション制御装置。

Images