JP2021146887A - 電動サスペンション装置 - Google Patents
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Abstract
Description
また、特許文献1に係る電動サスペンション装置では、同特許文献1の図12、段落番号0080に示すように、スカイフック制御部は、スカイフック目標減衰力及びストローク速度に基づいて、ストローク速度の変化に対するスカイフック目標減衰力の関係を相互に異なる制御目標電流毎に対応付けた電流マップを参照することにより、各々のアクチュエータに与えるスカイフック制御目標電流を算出している。
そのため、特許文献1に係る電動サスペンション装置では、車両の挙動が不安定になる場面であっても、車両の乗り心地を快適に維持する点で改良の余地があった。
なお、以下に示す図面において、共通の機能を有する部材には共通の参照符号を付するものとする。この場合、原則として、重複した説明を省くこととする。また、部材のサイズ及び形状は、説明の便宜のため、変形又は誇張して模式的に表す場合がある。
はじめに、本発明の実施形態に係る電動サスペンション装置11に共通の基本構成について、図1、図2を参照して説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る電動サスペンション装置11に共通の全体構成図である。図2は、電動サスペンション装置11の一部を構成する電磁アクチュエータ13の部分断面図である。
本実施形態では、電磁アクチュエータ13は、前輪(左前輪・右前輪)、及び後輪(左後輪・右後輪)を含む各車輪毎に、都合4つ配設されている。各車輪毎に備わる電磁アクチュエータ13は、各車輪毎の伸縮動作に併せて相互に独立して駆動制御される。
要するに、電磁アクチュエータ13は、車両10の車体と車輪の間に備わる不図示のばね部材に並設されている。
このように、上向きの振動に係る推進力に対抗する反力(減衰力)をボールねじ軸23に作用させることにより、車輪側から車体側へと伝えられようとする振動を減衰させる。
次に、本発明の実施形態に係る電動サスペンション装置11に備わる荷重制御ECU15の内部及び周辺部の構成について、図3を参照して説明する。
図3は、本発明の実施形態に係る電動サスペンション装置11に備わる荷重制御ECU15の内部及び周辺部の構成図である。
本発明の実施形態に係る電動サスペンション装置11に備わる荷重制御ECU15は、各種の演算処理を行うマイクロコンピュータを含んで構成される。荷重制御ECU15は、レゾルバ37で検出された電動モータ31の回転角信号と、目標荷重となどに基づいて、複数の各電磁アクチュエータ13の駆動制御を行うことにより、電磁アクチュエータ13に係る減衰動作及び伸縮動作に係る駆動力を発生させる駆動制御機能を有する。
こうした駆動制御機能を実現するために、荷重制御ECU15は、図3に示すように、情報取得部41、推定部43、判定部45、及び姿勢制御部47を備えて構成されている。
ばね上ピッチレートPV及びばね上ロールレートRVの情報は、例えば、車両10に設けたジャイロセンサ(不図示)によって取得すればよい。
車輪速WSの情報は、例えば、車両10の車輪に設けた車輪速センサ(不図示)によって取得すればよい。
推定部43によるストローク速度STSの推定値(推定ストローク速度STS_ES の値)は、姿勢制御部47に送られる。
ちなみに、車輪がロック状態で車体のスリップが生じているケースでは、車速VSに対して車輪速WSがゼロとなるため、スリップ率SRは(1)となる。
判定部45による判定結果(車輪のスリップが生じたか、車輪のスリップが収まったか)は、姿勢制御部47に送られる。
姿勢制御部47における姿勢制御について、詳しくは後記する。
なお、姿勢制御部47は、電動モータ31に供給される駆動制御電力を生成するに際し、例えば、インバータ制御回路を好適に用いることができる。
次に、本発明の実施形態に係る電動サスペンション装置11に備わる荷重制御ECU15の要部構成について、図4A、図4Bを参照して説明する。
図4Aは、本発明の実施形態に係る電動サスペンション装置11に備わる荷重制御ECU15の要部構成を概念的に表す図である。図4Bは、ストローク速度STSに対する減衰力の関係を、スカイフック制御電流値(SH制御電流値)をパラメータとして概念的に表すストローク速度STS−目標減衰力マップ59の説明図である。
目標減衰力の算出に際し、SH制御部51は、CAN(Controller Area Network)41を介して取得したばね上速度SVに関する情報、及び、ばね上速度SV−目標減衰力マップ(不図示)を適宜参照する。ばね上速度SV−目標減衰力マップは、ばね上速度SVの変化に対する目標減衰力の値を関係付けたテーブルである。
SH制御部51で算出された目標減衰力の情報は、SH制御電流算出部57に送られる。
固定ストローク速度STS_FX に係る前記固定値としては、例えば、判定部45により車輪のスリップが生じた旨の判定が下される直前のストローク速度STSの大きさに設定しても構わない。
固定ストローク速度算出部53により算出された固定ストローク速度STS_FXは、SH制御電流算出部57に送られる。
一方、選択部55は、判定部45に係るスリップ判定の結果、車輪のスリップが収まった(収まっている)旨の判定が下された場合、前記第1制御モード及び前記第2制御モードのうち前者の(推定ストローク速度STS_ES に基づく車両10の姿勢制御を行う)第1制御モードを車両10の制御モードとして選択する。
選択部55で選択された制御モード選択情報(推定値又は固定値のうちいずれのストローク速度STSを用いるか)は、SH制御電流算出部57に送られる。
SH制御電流の算出に際し、SH制御電流算出部57は、ストローク速度STS−目標減衰力マップ59を参照して、目標減衰力の情報、及び、推定値又は固定値であるストローク速度STSの情報から逆引きするようにして、SH制御電流パラメータの各値のうち相応しいSH制御電流を算出する。
次に、本発明の実施形態に係る電動サスペンション装置11の動作について、図5を参照して説明する。図5は、本発明の実施形態に係る電動サスペンション装置11の動作説明に供するフローチャート図である。
また、情報取得部41は、ばね上ピッチレートPV、ばね上ロールレートRV、車輪速WS、ばね上速度SVに係る方向の情報を取得する。
さらに、情報取得部41は、車速VS、電磁アクチュエータ13のストローク位置、電動モータ31に係るモータ電流の情報を取得する。
情報取得部41で取得したばね上速度SV、ばね上ピッチレートPV、ばね上ロールレートRV、車輪速WS、ばね上速度SVに係る方向、車速VS、電磁アクチュエータ13のストローク位置、電動モータ31に係るモータ電流の情報は、推定部43及び判定部45にそれぞれ送られる。
ステップS14のスリップ判定の結果、車輪のスリップが生じた旨の判定が下された場合、荷重制御ECU15は、処理の流れを次のステップS15に進ませる。
一方、ステップS14のスリップ判定の結果、車輪のスリップが生じていない旨の判定が下された場合、荷重制御ECU15は、処理の流れをステップS16へジャンプさせる。
次に、本発明の実施形態に係る電動サスペンション装置11の時系列動作について、図6を参照して説明する。図6は、本発明の実施形態に係る電動サスペンション装置11の動作説明に供するタイムチャート図である。図6(a)はスリップ率SRの時系列変化を、図6(b)は切替えフラグの時系列変化を、図6(c)は推定・固定ストローク速度STSの各々の時系列変化を、図6(d)は制御ストローク速度STS_CT の時系列変化を、それぞれ表す。
(a)スリップ率SRはスリップ閾値SRth以下である。(b)切替えフラグはオフ状態である。(c)推定ストローク速度STS_ES は縮み側において概ね縮み方向を向いて緩やかに推移している。(c)固定ストローク速度STS_FX は縮み方向の固定値をとる。(d)制御ストローク速度STS_CT は推定ストローク速度STS_ES の特性と同じ特性をとる。
(a)スリップ率SRはスリップ閾値SRth以下である。(b)切替えフラグはオフ状態である。(c)推定ストローク速度STS_ES は概ね伸び側において伸び方向を向いて増加している。(c)固定ストローク速度STS_FX は、時刻t0〜t1の縮み方向から反転して伸び方向の固定値をとる。(d)制御ストローク速度STS_CT は推定ストローク速度STS_ES の特性と同じ特性をとる。
(a)スリップ率SRはスリップ閾値SRthを超えている。(b)切替えフラグは、時刻t0〜t2のオフ状態からオン状態に遷移している。時刻t2〜t4における切替えフラグのオン期間は、車輪にスリップが生じたとみなすスリップ期間に対応する。
(a)スリップ率SRは、時刻t4においてスリップ閾値SRth以下になり、その後、その状態を維持している。(b)切替えフラグは、時刻t2〜t4のオン状態を維持している。時刻t4〜t6における切替えフラグのオン期間は、車輪のスリップが生じている状態から車輪のスリップが収まった状態に遷移した時点(時刻t4)を起点とする所定の遅延時間に対応する。
(a)スリップ率SRは、スリップ閾値SRth以下の状態を維持している。(b)切替えフラグは、時刻t6においてオン状態からオフ状態に遷移し、その後、オフ状態を維持している。
第1の観点に基づく電動サスペンション装置11は、車両10の車体と車輪の間に設けられ、車体の振動を減衰するための減衰力を発生するアクチュエータ(電磁アクチュエータ13)を備える電動サスペンション装置11が前提となる。
第1の観点に基づく電動サスペンション装置11は、車両10の車輪速WS及びばね上速度SVの情報をそれぞれ取得する情報取得部41と、車輪速WSに基づいて電磁アクチュエータ13のストローク速度を推定する推定部43と、前記車輪のスリップ判定を行う判定部45と、ばね上速度SV、及び前記推定された推定ストローク速度STS_ESに基づいて車両10の姿勢制御を行う姿勢制御部47と、を備える。
姿勢制御部47は、判定部45により前記車輪のスリップが生じた旨の判定が下された場合、推定ストローク速度STS_ES に代えて、ばね上速度SVに係る方向と同じ方向であってその大きさが所定の固定値に設定される固定ストローク速度STS_FX に基づいて車両10の姿勢制御を行う構成を採用することとした。
そこで、第1の観点に基づく電動サスペンション装置11では、姿勢制御部47は、判定部45により前記車輪のスリップが生じた旨の判定が下された場合、推定ストローク速度STS_ES に代えて、ばね上速度SVに係る方向と同じ方向であってその大きさが所定の固定値に設定される固定ストローク速度STS_FX に基づいて車両10の姿勢制御を行う構成を採用することとした。
また、固定ストローク速度STS_FX は、ばね上速度SVに係る方向と同じ方向であってその大きさが所定の固定値に設定される。このため、姿勢制御部47による固定ストローク速度STS_FX に基づく姿勢制御によって、あたかもばね上速度SVに基づく姿勢制御を行った際のような車両10の快適な乗り心地を享受することができる。
姿勢制御部47は、判定部45により前記車輪のスリップが生じた旨の判定が下された場合、前記リバウンドショック制御を禁止又は抑制させる構成を採用しても構わない。
以上説明した複数の実施形態は、本発明の具現化の例を示したものである。したがって、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならない。本発明はその要旨またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形態で実施することができるからである。
本発明に係るアクチュエータに相当する部材として、例えば特開2015−47906号公報に示すような、モノチューブ式(ド・カルボン式)の公知の減衰力可変式ダンパを適用しても構わない。この減衰力可変式ダンパは、MRF(磁気粘性流体)が充填された円筒状のシリンダに対してピストンロッドが軸方向に摺動可能に挿入されている。ピストンロッドの先端に装着されたピストンは、シリンダ内を上部油室と下部油室とに区画する。このピストンには、上部油室と下部油室とを連通する連通路と、この連通路の内側に位置するMLVコイルとが設けられている。
本発明において、推定部43は、情報取得部41で取得した車輪速WSに基づいて、電磁アクチュエータ13のストローク速度STS及びストローク位置を推定する態様を採用しても構わない。この場合、レゾルバ37を省略することができる。
本発明において、ストローク速度STS−目標減衰力マップ59に係る関係特性としては、特に限定されることなく、所要の関係特性を適宜採用しても構わない。
具体的には、姿勢制御部47は、四輪のそれぞれに備わる電磁アクチュエータ13の駆動制御を、各輪毎にそれぞれ独立して行ってもよい。
また、四輪のそれぞれに備わる電磁アクチュエータ13の駆動制御を、前輪側及び後輪側毎にそれぞれ独立して行ってもよいし、左輪側及び右輪側毎にそれぞれ独立して行っても構わない。
11 電動サスペンション装置
13 電磁アクチュエータ(アクチュエータ)
41 情報取得部
43 推定部
45 判定部
47 姿勢制御部
STS ストローク速度
STS_ES 推定ストローク速度
STS_FX 固定ストローク速度
SV ばね上速度
WS 車輪速
Claims (7)
- 車両の車体と車輪の間に設けられ、当該車体の振動を減衰するための減衰力を発生するアクチュエータを備える電動サスペンション装置であって、
当該車両の車輪速及びばね上速度の情報をそれぞれ取得する情報取得部と、
前記車輪速に基づいて前記アクチュエータのストローク速度を推定する推定部と、
前記車輪のスリップ判定を行う判定部と、
前記ばね上速度、及び前記推定された推定ストローク速度に基づいて当該車両の姿勢制御を行う姿勢制御部と、を備え、
前記姿勢制御部は、
前記判定部により前記車輪のスリップが生じた旨の判定が下された場合、前記推定ストローク速度に代えて、前記ばね上速度に係る方向と同じ方向であってその大きさが所定の固定値に設定される固定ストローク速度に基づいて当該車両の姿勢制御を行う
ことを特徴とする電動サスペンション装置。 - 請求項1に記載の電動サスペンション装置であって、
前記固定ストローク速度に係る前記固定値は、前記判定部により前記車輪のスリップが生じた旨の判定が下される直前のストローク速度の大きさに設定される
ことを特徴とする電動サスペンション装置。 - 請求項2に記載の電動サスペンション装置であって、
前記姿勢制御部は、
前記固定ストローク速度に基づく当該車両の姿勢制御を実行中に、前記ばね上速度に係る方向が、当該固定ストローク速度に係る方向とは異なる方向に反転した場合、当該反転後の方向と同じ方向であって前記直前のストローク速度の大きさに設定された固定ストローク速度に基づいて当該車両の姿勢制御を行う
ことを特徴とする電動サスペンション装置。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載の電動サスペンション装置であって、
前記姿勢制御部は、
前記推定ストローク速度に基づく当該車両の姿勢制御を行う第1制御モード、及び前記固定ストローク速度に基づく当該車両の姿勢制御を行う第2制御モードを有し、
前記第1制御モードを実行すべきか、又は、前記第2制御モードを実行すべきかの状態を二値で表す切替えフラグを備え、
前記切替えフラグは、前記判定部により前記車輪のスリップが生じた旨の判定が下された場合において、当該判定が下された時点でオンする一方、前記判定部により前記車輪のスリップが収まった旨の判定が下された時点から所定の遅延時間の経過後にオフするオンオフ特性を有し、
前記切替えフラグのオンオフ特性に基づいて、前記固定ストローク速度に基づく当該車両の姿勢制御を行う
ことを特徴とする電動サスペンション装置。 - 請求項4に記載の電動サスペンション装置であって、
前記姿勢制御部は、
前記推定ストローク速度に基づく当該車両の姿勢制御を実行中に、前記判定部により前記車輪のスリップが生じた旨の判定が下された場合、当該判定が下された時点をもって、前記第1制御モードから前記第2制御モードへの切り替えを行う
ことを特徴とする電動サスペンション装置。 - 請求項5に記載の電動サスペンション装置であって、
前記姿勢制御部は、
前記固定ストローク速度に基づく当該車両の姿勢制御を実行中に、前記判定部により前記車輪のスリップが収まった旨の判定が下された場合、前記固定ストローク速度に係る前記固定値と前記推定ストローク速度に係る推定値とが同等になった時点をもって、前記第2制御モードから前記第1制御モードへの切り替えを行う
ことを特徴とする電動サスペンション装置。 - 請求項1〜6のいずれか一項に記載の電動サスペンション装置であって、
前記推定部は、前記アクチュエータのストローク位置をさらに推定し、
前記姿勢制御部は、
前記推定された推定ストローク位置と、予め設定されるストローク終端位置とを比較し、前記ばね上速度、及び前記比較の結果に基づいて、当該アクチュエータのバンプ回避用減衰力を発生させるリバウンドショック制御を行う機能をさらに有し、
前記判定部により前記車輪のスリップが生じた旨の判定が下された場合、前記リバウンドショック制御を禁止又は抑制させる
ことを特徴とする電動サスペンション装置。
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