JP2023062819A - 車両用サスペンション制御装置、及び車両用サスペンション制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、実施の形態に係る車両1の構成の一例を概略的に示す図である。車両1は、車輪2と、車輪2を車体6(図2参照)から懸架するサスペンション3と、を備えている。車輪2は、左前輪2FL、右前輪2FR、左後輪2RL、及び右後輪2RRを含んでいる。それら左前輪2FL、右前輪2FR、左後輪2RL、及び右後輪2RRのそれぞれに対してサスペンション3FL、3FR、3RL、及び3RRが設けられている。以下の説明では、特に区別の必要が無い場合、各車輪を車輪2と呼び、各サスペンションをサスペンション3と呼ぶ。
ECU10によって実行されるサスペンション制御は、ばね上構造体5の振動を低減するためのスカイフック制御則に基づくフィードバック制御(以下、「ばね上状態量のFB制御」又は単に「FB制御」と称する)を含む。なお、本FB制御は、一例として4つの車輪2のそれぞれを対象として実行されるが、これに代え、例えば、左右前輪2Fのみ又は左右後輪2Rのみを対象として実行されてもよい。
本FB制御において、ECU10は、ばね上構造体5の振動を低減するために要求される要求制御量Xに応じた制御力Fcを発生させるようにアクチュエータ3Aを制御する。以下に説明される一例では、ECU10は、当該要求制御量Xとして、ばね上重心位置GCの各モード振動(上下振動(ヒーブ振動)、ロール振動、及びピッチ振動)を抑えるために要求される要求制御量である上下要求制御量Fz、ロール要求制御量Mr、及びピッチ要求制御量Mpを算出する。
車両1のばね上構造体5の振動は、各車輪2が路面入力を受けることに伴って発生する。ここで、便宜上、「路面入力に関連する情報」と、「路面入力に起因するばね上構造体5の振動に関連する情報」とを、まとめて「路面振動情報」と称する。
ステップS100において、ECU10は、ばね上構造体5の振動を低減するための要求制御量Xの算出に用いられる「ばね上状態量」を取得する。なお、要求制御量Xの各制御項は、ばね上状態量と制御ゲインGとの積により表される。このため、制御ゲインGが大きくなると、当該制御ゲインGを有する制御項の値(制御量)、換言すると制御力Fcが大きくなり、その結果、制御効果(制振効果又は加振効果)が高くなる。
次に、ステップS102において、ECU10は、フィルタリング処理を実行する。このフィルタリング処理は、式(11)~(13)のそれぞれの各制御項(変位項、速度項、及び加速度項)のばね上状態量(Zg''、Φg''、Θg''、Zg'、Φg'、Θg'、Zg、Φg、及びΘg)に対するハイパスフィルタ(HPF)の適用と、当該ばね上状態量に対するローパスフィルタ(LPF)の適用と、を含む。
次に、ステップS104において、ECU10は、上述の路面振動情報に含まれる複数の周波数帯Bのそれぞれの周波数成分の大きさを算出するために「算出処理」を実行する。この算出処理は、走行中の車両1に入力を与える路面の周波数特性を評価するための周波数成分の大きさを取得するために行われる。より詳細には、算出される各周波数帯Bの周波数成分の大きさは、判定対象の複数の周波数帯B間の周波数成分の大きさの違い(例えば、高周波成分の多い路面であるか、又は低周波成分の多い路面であるか)を評価するために用いられる。
次に、ステップS106において、ECU10は、ゲイン決定処理を実行する。具体的には、ステップS106において、ECU10は、まず、ステップS104における各周波数成分の算出結果に基づき、特定周波数帯Bxを特定する。これにより、車両1が現在走行している路面の周波数特性が把握される。
本開示に係る「ゲイン変更処理」は、図5に示すような関係を定めたマップを利用する例に代え、例えば、次のように実行されてもよい。図6は、実施の形態に係るゲイン変更処理の変形例を示すフローチャートである。この変形例では、制御項間の制御ゲインGのバランスが異なる第1~第3モードが、特定周波数帯Bxが周波数帯B1~B3の何れであるかに応じて切り替えられる。
次に、ステップS108において、ECU10は、要求制御量Xに相当する上下要求制御量Fz、ロール要求制御量Mr、及びピッチ要求制御量Mpを算出する。具体的には、ステップS102のフィルタリング処理を伴う図3に示す処理の例では、式(11)~(13)に代入されるばね上状態量(Zg''、Φg''、Θg''、Zg'、Φg'、Θg'、Zg、Φg、及びΘg)として、上述のHPF及びLPFの適用後の値が用いられる。すなわち、ECU10は、HPF及びLPFの適用後のばね上状態量とステップS106にて決定した制御ゲインGとの積を、各要求制御量Fz、Mr、及びMpとして算出する。
次に、ステップS110において、ECU10は、ステップS108にて算出した要求制御量Xに応じた制御力Fcを発生させるようにアクチュエータ3Aを制御する。具体的には、ECU10は、式(14)に従って、ステップS108にて算出した要求制御量X(Fz、Mr、及びMp)に応じた各車輪2の目標制御力Fct(Fctfr、Fctfl、Fctrr、及びFctrl)を算出する。そして、ECU10は、算出した目標制御力Fctを各車輪2に対応する各アクチュエータ3Aに指令する。
以上説明したように、本実施形態によれば、要求制御量Xの算出に際し、路面振動情報に含まれる複数の周波数帯Bのそれぞれの周波数成分が算出される。そして、算出された各周波数帯Bの周波数成分の大きさに基づいて変化するように3つの制御項(変位項、速度項、及び加速度項)のそれぞれの制御ゲインGが決定される。より具体的には、複数の周波数帯Bのうちで最も大きさが大きい周波数成分を有する周波数帯である特定周波数帯Bxが特定される。そのうえで、3つの制御項(変位項、速度項、及び加速度項)のうちで特定周波数帯Bxにおいて制振効果を有する制御項の制御ゲインGが増やされ、特定周波数帯Bxにおいて加振効果を有する制御項の制御ゲインGが減らされる(ゲイン決定処理)。このように、各制御項の制御ゲインGは、スカイフック制御則に沿ったバランスで決定されるのではなく、車両1が現在走行している路面の周波数特性に対して高い制振効果を発揮するうえで適切なバランスが得られるように決定される。これにより、路面振動情報に応じて、ばね上構造体5の制振を効果的に行えるようになる。より詳細には、路面の周波数特性に起因する制振効果の低下を好適に抑制できるようになる。
2 車輪
3 サスペンション
3A アクチュエータ
4 ばね下構造体
5 ばね上構造体
6 車体
10 電子制御ユニット(ECU)
12 センサ類
14-1、14-2、14-3、14-4 ばね上加速度センサ
GC ばね上重心位置
Claims (7)
- 車両のばね下構造体とばね上構造体との間に上下方向の制御力を作用させるアクチュエータと、
前記ばね上構造体の振動を低減するために要求される要求制御量に応じた前記制御力を発生させるように前記アクチュエータを制御する電子制御ユニットと、
を備える車両用サスペンション制御装置であって、
前記要求制御量は、前記ばね上構造体の変位、速度、及び加速度に関する変位項、速度項、及び加速度項のうちの少なくとも2つの制御項を含み、
前記電子制御ユニットによって実行される処理は、
前記車両への路面入力又は前記路面入力に起因する前記ばね上構造体の振動に関連する路面振動情報に含まれる複数の周波数帯のそれぞれの周波数成分の大きさを算出する算出処理と、
前記複数の周波数帯のそれぞれの周波数成分の大きさに基づいて変化するように前記少なくとも2つの制御項のそれぞれの制御ゲインを決定するゲイン決定処理と、
を含む
ことを特徴とする車両用サスペンション制御装置。 - 前記ゲイン決定処理において、前記電子制御ユニットは、前記複数の周波数帯のうちで最も大きさが大きい周波数成分を有する周波数帯を特定周波数帯と称したとき、前記少なくとも2つの制御項のうちで前記特定周波数帯における前記ばね上構造体の振動を抑制する制振効果を有する制御項の制御ゲインを増大させ、前記特定周波数帯における前記ばね上構造体の振動を促進する加振効果を有する制御項の制御ゲインを減少させる
ことを特徴とする請求項1に記載の車両用サスペンション制御装置。 - 前記少なくとも2つの制御項は、前記変位項を含み、
前記変位項に含まれるばね上状態量に対して適用されるハイパスフィルタの強度が、残りの1つ又は2つの制御項に含まれるばね上状態量に対して適用されるハイパスフィルタの強度より高い
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の車両用サスペンション制御装置。 - 前記少なくとも2つの制御項は、前記加速度項を含み、
前記加速度項に含まれるばね上状態量に対して適用されるローパスフィルタの強度が、残りの1つ又は2つの制御項に含まれるばね上状態量に対して適用されるローパスフィルタの強度より高い
ことを特徴とする請求項1~3の何れか1つに記載の車両用サスペンション制御装置。 - 前記複数の周波数帯は、前記少なくとも2つの制御項のそれぞれが前記ばね上構造体の制振効果を有する周波数帯を制御項毎に含む
ことを特徴とする請求項1~4の何れか1つに記載の車両用サスペンション制御装置。 - 前記複数の周波数帯は、前記少なくとも2つの制御項のそれぞれが前記ばね上構造体の加振効果を有する周波数帯を制御項毎に含む
ことを特徴とする請求項1~5の何れか1つに記載の車両用サスペンション制御装置。 - 車両のばね下構造体とばね上構造体との間に上下方向の制御力を作用させるアクチュエータを、前記ばね上構造体の振動を低減するために要求される要求制御量に応じた前記制御力を発生させるように制御する車両用サスペンション制御方法であって、
前記要求制御量は、前記ばね上構造体の変位、速度、及び加速度に関する変位項、速度項、及び加速度項のうちの少なくとも2つの制御項を含み、
前記車両用サスペンション制御方法は、
前記車両への路面入力又は前記路面入力に起因する前記ばね上構造体の振動に関連する路面振動情報に含まれる複数の周波数帯のそれぞれの周波数成分の大きさを算出する算出処理と、
前記複数の周波数帯のそれぞれの周波数成分の大きさに基づいて変化するように前記少なくとも2つの制御項のそれぞれの制御ゲインを決定するゲイン決定処理と、
を含む
ことを特徴とする車両用サスペンション制御方法。
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