JP2024035938A - Suspension control system and suspension control method - Google Patents
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Abstract
【課題】路面凹凸に応じて適切なプレビュー制御を行うサスペンション制御システムを提供する。【解決手段】本発明のサスペンション制御システムは、車体に取り付けられた距離センサ11により、距離センサから車輪Wが通過する路面の位置までの路面距離を検出する路面距離検出部12と、車輪の転がり方向におけるタイヤ接地長さに対応する複数の位置に関する路面距離から車高を減じた複数の路面変位の平均路面変位を算出する平均路面変位算出部4と、平均路面変位に基づいて車体の姿勢が所定の車高に安定するようにアクティブサスペンションを制御するアクチュエータ制御部5と、を備えるようにした。【選択図】図1The present invention provides a suspension control system that performs appropriate preview control depending on road surface irregularities. The suspension control system of the present invention includes a road surface distance detection unit 12 that detects a road surface distance from the distance sensor to a position on the road surface through which a wheel W passes by a distance sensor 11 attached to a vehicle body; An average road surface displacement calculation unit 4 calculates an average road surface displacement of a plurality of road surface displacements obtained by subtracting the vehicle height from the road surface distance at a plurality of positions corresponding to the tire contact length in the direction, and a vehicle body posture is calculated based on the average road surface displacement. The vehicle also includes an actuator control section 5 that controls the active suspension so that the vehicle height is stabilized at a predetermined height. [Selection diagram] Figure 1
Description
本発明は、サスペンション制御システム及びサスペンション制御方法に関する。 The present invention relates to a suspension control system and a suspension control method.
近年、交通参加者の中でも高齢者や障がい者や子供といった脆弱な立場にある人々にも配慮した持続可能な輸送システムへのアクセスを提供する取り組みが活発化している。この実現に向けて車両の挙動安定性に関する開発を通して交通の安全性や利便性をより一層改善する研究開発に注力している。 In recent years, there has been an increase in efforts to provide access to sustainable transportation systems that take into account vulnerable transportation participants such as the elderly, people with disabilities, and children. To achieve this, we are focusing on research and development to further improve traffic safety and convenience through development of vehicle behavior stability.
車両の挙動安定性を高めるアクティブサスペンション制御技術のひとつに、前方の路面変位をプレビューセンサで検出し、車体の上下加速度と検出した路面変位に応じて、検出した路面を走行する車体の上下動を制御するプレビュー制御がある。このプレビュー制御の制御性能を向上するため、種々の技術が考案されている。 One of the active suspension control technologies that improves the stability of vehicle behavior is to detect the displacement of the road surface in front of the vehicle using a preview sensor, and then adjust the vertical movement of the vehicle body as it travels on the detected road surface according to the vertical acceleration of the vehicle body and the detected road surface displacement. There are preview controls to control. Various techniques have been devised to improve the control performance of this preview control.
例えば、特許文献1には、車両の前方の路面変位を検出できるようにプレビューセンサを取り付ける対地角度を鋭角にした場合、プレビュー距離(路面変位の検出位置までの距離)が車両のピッチ運動(ピッチング)によって大きく変動する。このため、プレビュー距離と走行距離の加算値をプレビュー位置として、路面変位(アクチュエータの作動を制御するために必要な制御情報)をプレビュー位置毎に記憶し、アクチュエータの作動を制御する際にプレビュー位置の順に路面変位を読み出すことが開示されている。
また、特許文献1には、アクチュエータの作動を制御するために必要な制御情報が記憶される路面間隔は、タイヤ接地長とすることが望ましいことが開示されている。
For example, Patent Document 1 states that when the preview sensor is attached at an acute angle to the ground so as to be able to detect road surface displacement in front of the vehicle, the preview distance (distance to the road surface displacement detection position) is ) varies greatly depending on Therefore, the sum of the preview distance and the travel distance is used as the preview position, and the road surface displacement (control information necessary to control actuator operation) is stored for each preview position, and when controlling the actuator operation, the preview position is It is disclosed that the road surface displacement is read out in the order of .
Further, Patent Document 1 discloses that it is desirable that the road surface interval in which control information necessary for controlling the operation of the actuator is stored is equal to the tire ground contact length.
ところで、車両の挙動安定性に関する特許文献1の技術によれば、車速が速い場合でも、プレビュー制御する余裕時間をアクチュエータの制御遅れ時間より長くできるので、プレビュー制御の制御性能が悪化することがない。また、アクチュエータの作動を制御するために必要な制御情報が記憶される路面間隔をタイヤ接地長に等しくすることで、制御情報の記憶容量の増大を抑制することができる。 By the way, according to the technology of Patent Document 1 related to vehicle behavior stability, even when the vehicle speed is high, the margin time for preview control can be made longer than the control delay time of the actuator, so the control performance of preview control does not deteriorate. . Further, by making the road surface interval in which the control information necessary for controlling the operation of the actuator is stored equal to the tire contact length, it is possible to suppress an increase in the storage capacity of the control information.
しかし、溝等の検出した路面変位の幅がタイヤ接地長より短い場合には、その路面変位をタイヤが乗り越えることにより無視される場合があるが、特許文献1の技術では、検出した路面変位に基づいて、不要なアクチュエータ制御を行い制御性能が低下することがある。 However, if the width of the detected road surface displacement, such as a groove, is shorter than the tire contact length, the tire may overcome the road surface displacement and be ignored. However, in the technology of Patent Document 1, the detected road surface displacement Based on this, unnecessary actuator control may be performed and control performance may deteriorate.
本発明は、この問題を解決し、路面凹凸に応じて適切なプレビュー制御を行うサスペンション制御システムを提供することを目的とする。そして、延いては持続可能な輸送システムの発展に寄与するものである。 An object of the present invention is to solve this problem and provide a suspension control system that performs appropriate preview control depending on road surface irregularities. This in turn contributes to the development of sustainable transportation systems.
前記課題を解決するため、本発明のサスペンション制御システムは、車体に取り付けられた距離センサにより、前記距離センサから車輪が通過する路面の位置までの路面距離を検出する路面距離検出部と、前記車輪の転がり方向におけるタイヤ接地長さに対応する複数の前記位置に関する前記路面距離から車高を減じた複数の路面変位の平均路面変位を算出する平均路面変位算出部と、前記平均路面変位に基づいて、前記車体の姿勢が所定の車高に安定するようにアクティブサスペンションを制御するアクチュエータ制御部と、を備えるようにした。 In order to solve the above problem, the suspension control system of the present invention includes a road surface distance detection section that detects a road surface distance from the distance sensor to a position on the road surface through which a wheel passes, using a distance sensor attached to a vehicle body; an average road surface displacement calculation unit that calculates an average road surface displacement of a plurality of road surface displacements obtained by subtracting a vehicle height from the road surface distance with respect to the plurality of the positions corresponding to the tire contact length in the rolling direction; and an actuator control unit that controls an active suspension so that the attitude of the vehicle body is stabilized at a predetermined vehicle height.
本発明のサスペンション制御システムによれば、路面凹凸に応じて適切にプレビュー制御が行うことができ、乗り心地が向上する。 According to the suspension control system of the present invention, preview control can be performed appropriately depending on the unevenness of the road surface, and ride comfort is improved.
以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。
図1は、実施形態のサスペンション制御システムの概要を説明する図である。
Embodiments of the present invention will be described in detail below.
FIG. 1 is a diagram illustrating an overview of a suspension control system according to an embodiment.
実施形態のサスペンション制御システムでは、スカイフック理論等に基づいて、アクチュエータ制御部5が、車体部材3の姿勢が所定の車高に安定するようにアクティブサスペンションDを制御する。この際、アクチュエータ制御部5は、プレビュー制御部1で検出した車両前方の路面変位を予見情報として取得し、アクティブサスペンションDの応答遅れを補償することで、乗り心地の向上を図っている。
In the suspension control system of the embodiment, the
詳しくは、車体を形成する車体部材3の下側に、車輪W(左、右の前輪)が設けられ、アクティブサスペンションDと車輪Wのタイヤ(不図示)が、路面Rの凹凸を吸収する。アクチュエータ制御部5は、車輪WのタイヤをばねW1とダンパW2とが並列接続した振動モデルとして制御する。
Specifically, wheels W (left and right front wheels) are provided below the
アクティブサスペンションDは、懸架ばねD1と、油圧アクチュエータを用いて減衰力を制御するか、または、電磁力により減衰力および推力を制御する可変ダンパD2とが並列に構成され、車体部材3と車輪Wとの間に介装している。
アクチュエータ制御部5は、可変ダンパD2を制御対象として制御を行う。
The active suspension D is configured in parallel with a suspension spring D1 and a variable damper D2 that controls damping force using a hydraulic actuator or controls damping force and thrust using electromagnetic force. It is interposed between.
The
プレビュー制御部1は、車体部材3に設置され、超音波、レーザ光またはミリ波レーダにより路面Rの複数の計測点との距離を計測する距離センサ11と、距離センサ11の計測値に基づいて、車輪Wの前方の路面距離を検出する路面距離検出部12と、を備える。
より詳細には、プレビュー制御部1は路面距離検出部12の検出値から計測時の車高(車輪Wの接地点からの距離センサ11の取付け高さ、または、車体部材3の路面距離)を減じて、車輪Wの前方の路面変位を算出する。この際の計測時の車高は、アクチュエータ制御部5が制御変数として算出している値を参照する。
The preview control unit 1 includes a
More specifically, the preview control unit 1 determines the vehicle height at the time of measurement (the installation height of the
プレビュー制御部1は、距離センサ11の車体取付け位置から求まる、車輪Wの接地点から路面変位の計測点までの予見距離に、車両の進行方向の走行位置を加算して、路面Rにおける予見位置(計測点の絶対位置)を求め、不図示の記憶部に予見位置毎の路面変位を記憶する。なお、車輪Wの接地点から路面変位の計測点までの予見距離は、プレビュー制御における余裕時間と車速から求まるプレビュー距離より大きな値とする。
The preview control unit 1 adds the traveling position of the vehicle in the traveling direction to the predicted distance from the grounding point of the wheel W to the measurement point of the road surface displacement, which is determined from the vehicle body mounting position of the
平均路面変位算出部4は、詳細を後述するが、車輪Wの接地長さに応じて、プレビュー位置の平均路面変位を算出する処理部である。算出された平均路面変位は、アクチュエータ制御部5に通知され、プレビュー制御における路面変位の予見情報とされる。
The average road surface
プレビュー制御部1とアクチュエータ制御部5とは、周期的に処理を行う。プレビュー制御部1が、路面変位の予見情報、つまり、所定時間(余裕時間)後に通過する車輪Wの前方の路面変位(路面の凹凸状態)を検出し、アクチュエータ制御部5が、路面変位の予見情報に基づいてアクティブサスペンションDをスカイフック制御する。これにより、車両の乗り心地を向上する。
The preview control section 1 and the
具体的には、プレビュー制御部1は、計測周期が1000Hz(1msec/回)以上の路面変位の予見情報を得るよう距離センサ11による路面距離の検出を行う、又は15~30mmの間隔で路面変位の予見情報を得るよう、距離センサ11による路面距離の検出を周期的に行うことが好ましい。
Specifically, the preview control unit 1 detects the road surface distance using the
実施形態のサスペンション制御システムでは、距離センサ11が車体部材3に設置され、路面距離検出部12、平均路面変位算出部4、アクチュエータ制御部5が、車両のECU(Electronic Control Unit)に実装される。以下では、距離センサ11の取付けについて説明する。
In the suspension control system of the embodiment, a
以下の距離センサ11の取付け構造は、説明の便宜上、簡略化して図示しているものであり、本実施形態に限定されるものではない。なお、車両の進行方向を「前」、後退方向を「後」、鉛直上方側を「上」、鉛直下方側を「下」、車幅方向を「左」、「右」として説明する。また、車両用センサの取付け構造は、左右対称であるため、以下では左右のうちの一方側(左側)を主に説明して、他方側(右側)の説明を適宜省略する。
The mounting structure of the
図2は、距離センサ11の取付け構造を示す側面図である。なお、図2では、車両Vの外形を二点鎖線で示している。
図2に示すように、距離センサ11は、車体を形成する車体部材3に固定して構成されている。
FIG. 2 is a side view showing the mounting structure of the
As shown in FIG. 2, the
車両Vは、車体部材3と、車両Vの外側部位(外郭)を形成する外装部材2と、路面状態を検出する距離センサ11と、を主に備えて構成されている。このように車両Vは、車体部材3と、外装部材2と、距離センサ11と、を備えた自動車であれば、その形式・種類は特に限定されない。つまり、車両Vは、乗用車、バス、トラック、作業車等である。
The vehicle V mainly includes a
車体部材3は、外装部材2を支持するものであり、フロントサイドフレーム31(フレーム部材)、アッパメンバ32(フレーム部材)、バンパビームエクステンション33、バンパビーム34(フレーム部材)などを備えて構成されている。
The
外装部材2は、エンジンフード21と、フロントバンパ22(バンパ)と、フロントフェンダ23と、を備えて構成されている。エンジンフード21は、フロントガラスの前方の上面を覆うパネル部材である。フロントバンパ22は、車両Vの前面側に位置し、例えば合成樹脂製のパネル部材によって構成されている。また、フロントバンパ22は、エアインテークなどが設けられた前面部22aと、前面部22aの下端から後方に向けて延びる底面部22bと、を有している。フロントフェンダ23は、車輪W(左前輪)の周囲を覆うパネル部材である。 The exterior member 2 includes an engine hood 21, a front bumper 22 (bumper), and a front fender 23. The engine hood 21 is a panel member that covers the upper surface in front of the windshield. The front bumper 22 is located on the front side of the vehicle V, and is made of a panel member made of, for example, synthetic resin. Further, the front bumper 22 has a front part 22a provided with an air intake and the like, and a bottom part 22b extending rearward from the lower end of the front part 22a. The front fender 23 is a panel member that covers the periphery of the wheel W (left front wheel).
距離センサ11は、車両Vの前方の路面Rの状態(路面状態)を検出して、車両VのアクティブサスペンションDを制御するセンサであり、車輪Wの前方に位置するアッパメンバ32に固定されている。
詳しくは、距離センサ11は、アッパメンバ32の車幅方向外側の側面に取り付けられている。また、距離センサ11は、アッパメンバ32の前後方向の前端部に位置している。
The
Specifically, the
本実施形態における距離センサ11は、太い実線矢印で示すように、車輪Wの直前の路面Rとの路面距離を検出するように構成されている。また、距離センサ11は、三角測量原理や発光した赤外光の反射光強度を距離に換算する方式やレーザ光の飛行時間を距離換算する方式等の赤外線方式の距離センサであり、レーダ式、カメラ式、レーザ式などのセンサから適宜選択することができる。また、距離センサ11としては、単一のセンサに限定されるものではなく、カメラ式とレーザ式など複数の方式のセンサを組み合わせて構成してもよい。
The
図2では、距離センサ11が鉛直下方の路面Rまでの距離を測定するように車体部材3に取り付けている。車輪Wの接地点から距離センサ11の取付け位置分離れた距離を予見距離としたときに、プレビュー制御部1は、距離センサ11で検出した路面距離から車輪Wの接地点から距離センサ11の取付け高さ(本明細書では、車高と呼ぶ)を減じた値を、予見距離離れた路面の路面変位としている。
In FIG. 2, the
距離センサ11は、距離センサ11の鉛直下方から車両前方の路面Rまでの距離を測定するように車体部材3に取り付けてもよい。この場合には、距離センサ11で検出した距離と対地角度の正弦との積を路面距離とし、距離センサ11で検出した距離と対地角度の余弦との積に、車輪Wの接地点から距離センサ11の取付け位置分離れた距離を加算した値をプレビュー距離とする。距離センサ11の設置の対地角度を、車両のピッチングに応じて補正するとなおよい。
The
次に、図3により、平均路面変位算出部4(図1参照)について説明する。
図3は、路面Rの予見位置毎の路面変位と、車輪Wのタイヤの関係を示す図である。
Next, the average road surface displacement calculating section 4 (see FIG. 1) will be explained with reference to FIG.
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the road surface displacement for each predicted position of the road surface R and the tires of the wheels W.
平均路面変位算出部4は、タイヤの接地面における車輪の転がり方向において、接地面の長さに対応する複数の予見位置の路面変位に基づいて路面変位の平均値を算出する。これにより、車輪の転がり方向の長さでの接触面によるランダムな路面凹凸によりタイヤが受ける応力変化に対応できる。
The average road surface
つまり、タイヤ接地面の車輪の転がり方向の長さより狭い幅の凹(路面変位)に関し、タイヤは、必ずしも、路面変位に追従して変形するわけでなく、狭い幅の溝であれば、乗り越える。そこで、平均路面変位算出部4は、接地面に対応するプレビュー検知した路面変位を補正して、プレビュー制御の路面変位とする。
In other words, regarding a concavity (road surface displacement) whose width is narrower than the length of the tire contact surface in the rolling direction of the wheel, the tire does not necessarily deform to follow the road surface displacement, but if it is a narrow groove, it will overcome it. Therefore, the average road surface
詳しくは、まず、平均路面変位算出部4は、プレビュー制御の余裕時間と車両の車速からプレビュー距離を求め、車両の進行方向の走行位置を加算して、プレビュー制御する路面Rにおけるプレビュー位置を求める。
Specifically, first, the average road surface
次に、平均路面変位算出部4は、上記で求めたプレビュー位置をタイヤ接地長さの中央として、タイヤ接地面のタイヤ接地長さに対応する、路面変位を記録する複数の予見位置を求める。そして、平均路面変位算出部4は、求めた予見位置毎の路面変位を取得する。
Next, the average road surface
平均路面変位算出部4は、取得した路面変位の平均値を算出し、プレビュー位置における平均路面変位とする。この際に、平均路面変位算出部4は、複数の路面変位を単純平均してもよいし、タイヤ接地長さの中心に重み付けして加重平均するか、又は車輪の転がり方向に重み付けして加重平均するようにしてもよい。
The average road surface
なお、平均路面変位算出部4は、車両の走行中に、周期的にプレビュー制御の路面変位を求めているので、タイヤ接地長さに応じて路面変位を移動平均し、プレビュー制御の平均路面変位を求めているとも言える。
Note that the average road surface
図3では、平均路面変位算出部4が車輪の転がり方向のタイヤ接地長さに応じてプレビュー制御の平均路面変位を求める場合について示したが、後述するように、路面距離検出部12が車輪の幅方向に複数の路面距離を求めて平均を算出し、平均路面距離から予見位置の路面変位を算出する。そして、平均路面変位算出部4が、車輪の転がり方向のタイヤ接地長さに応じた複数の予見位置の路面変位から平均路面変位を算出して、プレビュー制御の平均路面変位とするようにしてもよい。
Although FIG. 3 shows a case where the average road surface
以上のようにして、サスペンション制御システムは、車輪の転がり方向の長さでの接触面によるランダムな路面凹凸によりタイヤが受ける応力変化に対応しつつ、あるいはタイヤが接触していない路面凹凸を路面距離の平均値に組み込むことで起きる不要なアクチュエータ制御を抑制できる。これにより、サスペンション制御システムは、アクチュエータ/サスペンションの適切な制御ができる。 In this manner, the suspension control system responds to changes in stress that the tire receives due to random road surface irregularities due to the contact surface along the length of the wheel's rolling direction, or handles road surface irregularities that the tire is not in contact with over the road surface distance. Unnecessary actuator control that occurs by incorporating the value into the average value can be suppressed. This allows the suspension control system to properly control the actuator/suspension.
次に、図4Aと図4Bにより、タイヤ接地面のタイヤ接地長さの取得方法について説明する。 Next, a method for obtaining the tire contact length of the tire contact surface will be described with reference to FIGS. 4A and 4B.
車輪としてのタイヤの接地長さと車速・タイヤ空気圧の関係は、接地長さはタイヤの接地部に加わる内側から、外側からの応力による接地部付近の変形の程度により決まり、車速(車輪速)が高くなるほど接地部付近に内側から加わる遠心力が大きくなるため、接地長さは短くなり、空気圧が高いほど路面からの反力に対する変形が抑えられるため、接地長さは短くなる。なお、タイヤの変形がゼロであれば、接地部は点・線になる。 The relationship between the contact length of a tire as a wheel, vehicle speed, and tire air pressure is determined by the degree of deformation near the contact point due to stress applied from the inside to the outside of the tire's contact point, and the vehicle speed (wheel speed) The higher the air pressure, the greater the centrifugal force applied from the inside to the vicinity of the ground contact area, resulting in a shorter contact length, and the higher the air pressure, the less deformation in response to the reaction force from the road surface, resulting in a shorter contact length. Note that if the deformation of the tire is zero, the contact area will be a dot/line.
図4Aは、所定のタイヤ空気圧(例えば、220kPa)における車速とタイヤ接地長さの関係を示すグラフであり、車速とタイヤ接地長さの関係を点線で示している。 FIG. 4A is a graph showing the relationship between vehicle speed and tire contact length at a predetermined tire air pressure (for example, 220 kPa), and the relationship between vehicle speed and tire contact length is shown by a dotted line.
平均路面変位算出部4(図1参照)は、タイヤ空気圧毎に設定された図4Aの点線で示される車速に対するタイヤ接地長さを示す関係式に基づいて、車両に設けられた空気圧センサで検出したタイヤ空気圧と車両のECUが検出した車速とから、タイヤ接地長さを算出する。この際、タイヤ空気圧が車両指定空気圧(車両特有の標準空気圧)に設定されているとして、車両指定空気圧に対応する車速に対するタイヤ接地長さを示す関係式に基づいて、車速からタイヤ接地長さを算出してもよい。 The average road surface displacement calculation unit 4 (see FIG. 1) detects the tire contact length with an air pressure sensor installed in the vehicle based on a relational expression indicating the tire contact length with respect to the vehicle speed shown by the dotted line in FIG. 4A, which is set for each tire air pressure. The tire contact length is calculated from the tire air pressure and the vehicle speed detected by the vehicle's ECU. At this time, assuming that the tire air pressure is set to the vehicle specified air pressure (vehicle-specific standard air pressure), calculate the tire ground contact length from the vehicle speed based on the relational expression that indicates the tire ground contact length with respect to the vehicle speed corresponding to the vehicle specified air pressure. It may be calculated.
また、平均路面変位算出部4は、図4Aの点線で示される車速に対するタイヤ接地長さを示す関係式を近似する、タイヤ空気圧毎に所定の車速区間毎に対応するタイヤ接地長さを多段階に示す関係式を実線のように定め、タイヤ空気圧と車速とから、タイヤ接地長さを算出するようにしてもよい。
In addition, the average road surface
詳しくは、平均路面変位算出部4は、タイヤ空気圧毎に車速区間毎のタイヤ接地長さを示すテーブルを設け、このテーブルを参照して、タイヤ空気圧と車速とからタイヤ接地長さを求める。なお、TPMS(Tire Pressure Monitoring System)というタイヤ空気圧を監視するシステムを搭載している車両の場合は、TPMSからタイヤ空気圧を取得することができる。TPMSは、空気圧センサを備えて、タイヤ空気室の空気圧を直接測定する直接式と、空気圧センサを備えず、車輪速からタイヤ空気圧を推定する間接式がある。タイヤ空気圧は、TPMSではなく、車両の運転開始前の日常点検時に測定したものを、入力するようにしてもよい。
Specifically, the average road surface
図4Bは、所定の車速(例えば、60km/h)におけるタイヤ空気圧とタイヤ接地長さの関係を示すグラフであり、タイヤ空気圧とタイヤ接地長さの関係を点線で示している。 FIG. 4B is a graph showing the relationship between tire air pressure and tire ground contact length at a predetermined vehicle speed (for example, 60 km/h), and the relationship between tire air pressure and tire ground contact length is shown by a dotted line.
平均路面変位算出部4(図1参照)は、車速毎に設定された図4Bの点線で示されるタイヤ空気圧に対するタイヤ接地長さを示す関係式に基づいて、車両に設けられた空気圧センサで検出したタイヤ空気圧と車両のECUが検出した車速とから、タイヤ接地長さを算出する。 The average road surface displacement calculation unit 4 (see FIG. 1) uses an air pressure sensor installed in the vehicle to detect the tire contact length with respect to the tire air pressure, which is set for each vehicle speed and is shown by the dotted line in FIG. 4B. The tire contact length is calculated from the tire air pressure and the vehicle speed detected by the vehicle's ECU.
また、平均路面変位算出部4は、図4Bの点線で示されるタイヤ空気圧に対するタイヤ接地長さを示す関係式と近似する、車速毎に所定のタイヤ空気圧区間毎に対応するタイヤ接地長さを示す関係式を実線のように定め、タイヤ空気圧と車速とから、タイヤ接地長さを算出するようにしてもよい。
In addition, the average road surface
上記のように、平均路面変位算出部4は、少なくとも車速又はタイヤ空気圧に基づいて、車輪の転がり方向のタイヤ接地長さを求め、タイヤ接地長さに応じてプレビュー制御の平均路面変位を求めている。つまり、実施形態のサスペンション制御システムでは、車速とタイヤ空気圧の少なくともいずれかに基づいて平均路面変位算出部4におけるタイヤ接地長さを変えている。具体的には、車速、タイヤ空気圧が大きくなると、タイヤ接地長さが短くなる。
As described above, the average road surface
これにより、タイヤ接地長さを一定にする場合よりも、路面変位の算出精度を向上でき、アクチュエータ/サスペンションの制御精度を高めることができる。 As a result, it is possible to improve the calculation accuracy of the road surface displacement and the control accuracy of the actuator/suspension compared to the case where the tire contact length is constant.
また、平均路面変位算出部4は、車速とタイヤ空気圧の少なくともいずれかに基づいて、車輪の転がり方向のタイヤ接地長さを多段階的に求め、タイヤ接地長さに応じてプレビュー制御の平均路面変位を求めている。
これにより、平均路面変位算出部4における処理を簡素なものにでき、平均路面変位算出部4の処理負荷を低減できる。なお、図4Aや図4Bでは、多段階的なグラフになっているが、多段階的なものでなくてもよい。
In addition, the average road surface
Thereby, the processing in the average road surface
次に、車輪の幅方向に複数の路面変位を求める距離センサを設ける場合について説明する。図5は、車輪Wを車両の前方から見た際の、3つの距離センサ11(11a、11b、11c)が路面距離を検出する様子を示している。 Next, a case will be described in which a plurality of distance sensors for determining road surface displacements are provided in the width direction of the wheel. FIG. 5 shows how the three distance sensors 11 (11a, 11b, 11c) detect the road surface distance when the wheels W are viewed from the front of the vehicle.
車輪Wは、路面Rのタイヤの路面接地面に接地している。そして、図1に示したように、距離センサ11a、11b、11cは、車輪Wのタイヤ接地幅の中央部、又はタイヤ接地幅の内側の所定幅に対応する車両前方における計測面の測定点(図の矢印先端)の距離を検出する。 The wheels W are in contact with the road surface of the tires on the road surface R. As shown in FIG. 1, the distance sensors 11a, 11b, and 11c are arranged at measurement points ( Detect the distance (tip of the arrow in the figure).
距離センサ11a、11b、11cがこの測定点の距離を検出することで、コーナリング等のステア角操作により車輪Wに加わる荷重が変化してタイヤが変形し、タイヤ接地幅が変わる場合でも、プレビュー制御部1は路面変位を正確に算出できる。また、路面に落ちている石ころやゴミや路面の凹凸などの影響を低減できる。 The distance sensors 11a, 11b, and 11c detect the distance of these measurement points, so that preview control can be performed even when the load applied to the wheel W changes due to steering angle operation such as cornering, deforms the tire, and changes the tire contact width. Part 1 can accurately calculate road surface displacement. It can also reduce the effects of stones and dirt falling on the road, as well as road irregularities.
詳しくは、プレビュー制御部1の路面距離検出部12(図1参照)は、距離センサ11a、11b、11cで検出した距離の平均値を求めて、路面距離とする。図5では、3つの距離センサ11a、11b、11cを示し、3つの計測点までの距離の平均値を路面距離とする場合を説明したが、少なくとも2つの計測点までの距離を検出するようにする。これにより、コーナリング等のステア角操作により車輪Wに加わる荷重が変化しても、路面変位の検出精度を向上することができる。 Specifically, the road surface distance detection section 12 (see FIG. 1) of the preview control section 1 calculates the average value of the distances detected by the distance sensors 11a, 11b, and 11c, and uses the average value as the road surface distance. In FIG. 5, three distance sensors 11a, 11b, and 11c are shown, and the average value of the distances to the three measurement points is used as the road surface distance. do. Thereby, even if the load applied to the wheels W changes due to steering angle manipulation such as cornering, the detection accuracy of road surface displacement can be improved.
また、路面距離検出部12は、距離センサ11a、11b、11cで検出した距離をXa、Xb、Xcとし、距離センサ11a、11b、11cの距離の重みをwa、wb、wcとし、(wa×Xa+wb×Xb+wc×Xc)/(wa+wb+wc)を算出して路面距離としてもよい。つまり、路面距離検出部12は、距離センサ11a、11b、11cで検出した距離の加重平均値を路面距離としてもよい。
Furthermore, the road surface
そして、路面距離検出部12は、加重平均値を路面距離とする際に、路面距離検出部12は、車両が左旋回中の場合には、路面接地幅の左側(車両進行方向に向かって左側)に対応する側(距離センサ11a)の重みwaを大きくし、反対側(距離センサ11c)の重みwcを小さくして距離の加重平均値を算出するようにしてもよい。車両が右旋回中の場合には、重み付けを逆にする。
When the road surface
つまり、路面距離検出部12は、距離センサ11a、11b、11cで検出した複数の車輪前方の路面距離それぞれに重みを付けて加重平均値を路面距離として算出するようにし、車両の旋回に応じて、旋回内周側が大きな重みの配置になるようにしてもよい。これにより、旋回時に実際に車輪が通過する路面の状態により即したアクチュエータ/サスペンションの適切な制御ができる。
In other words, the road surface
プレビュー制御部1は、路面距離検出部12で算出した平均又は加重平均した路面距離から計測時の車高を減じて、路面変位を算出する。そして、プレビュー制御部1は、距離センサ11a、11b、11cの車体取付け位置から求まる、車輪Wの接地点から路面変位の計測点までの予見距離に、車両の進行方向の走行位置を加算して、路面Rにおける予見位置(計測点の絶対位置)を求め、不図示の記憶部に予見位置毎の路面変位を記憶する。
The preview control unit 1 calculates a road surface displacement by subtracting the vehicle height at the time of measurement from the average or weighted average road surface distance calculated by the road surface
そして、平均路面変位算出部4が、車輪の転がり方向のタイヤ接地長さに応じた複数の予見位置の路面変位から平均路面変位を算出して、プレビュー制御の平均路面変位とする。
Then, the average road surface
これにより、車幅方向におけるランダムな路面凹凸に応答し、アクチュエータ/サスペンションのより適切な制御ができるとともに、旋回時のアクチュエータ/サスペンションのより適切な制御ができる。 This allows for more appropriate control of the actuator/suspension in response to random road irregularities in the vehicle width direction, as well as more appropriate control of the actuator/suspension during turns.
次に、図6により、プレビュー制御部1の処理手順を説明する。
プレビュー制御部1は、以下の処理を周期的に行う。
Next, the processing procedure of the preview control section 1 will be explained with reference to FIG.
The preview control unit 1 periodically performs the following processing.
ステップ61で、路面距離検出部12が、距離センサ11により、車輪Wの前方の路面距離を検出する。
In step 61, the road surface
ステップ62で、プレビュー制御部1は、距離センサ11の車体取付け位置から求まる、車輪Wの接地点から路面変位の計測点までの予見距離に、車両の進行方向の走行位置を加算して、路面Rにおける予見位置(計測点の位置)を求める。
In step 62, the preview control unit 1 adds the traveling position of the vehicle in the traveling direction to the predicted distance from the grounding point of the wheel W to the measurement point of the road surface displacement, which is determined from the vehicle body mounting position of the
ステップ63で、プレビュー制御部1は、路面距離検出部12で検出した路面距離から計測時の車高を減じて、車輪Wの前方の路面変位を算出する。
In step 63, the preview control unit 1 subtracts the vehicle height at the time of measurement from the road distance detected by the road
ステップ64で、プレビュー制御部1は、ステップS63で算出した路面変位を、ステップS62で求めた予見位置の路面変位として記憶する。 At step 64, the preview control unit 1 stores the road surface displacement calculated at step S63 as the road surface displacement at the preview position determined at step S62.
ステップ65で、プレビュー制御部1は、現時点がプレビュー制御のタイミングであるか否かを判定し、プレビュー制御のタイミングであれば(S65のYes)、ステップS66に進む。プレビュー制御のタイミングでなければ(S65のNo)、処理を終了する。 In step 65, the preview control unit 1 determines whether or not the current time is the timing for preview control, and if it is the timing for preview control (Yes in S65), the process proceeds to step S66. If it is not the timing for preview control (No in S65), the process ends.
ステップ66で、平均路面変位算出部4は、プレビュー制御の余裕時間と車両の車速からプレビュー距離を求め、車両の進行方向の走行位置を加算して、プレビュー制御する路面Rにおけるプレビュー位置を取得する。
In step 66, the average road surface
ステップ67で、平均路面変位算出部4は、少なくとも車速又はタイヤ空気圧から、輪の転がり方向のタイヤ接地長さを取得する。
In step 67, the average road surface
ステップ68で、平均路面変位算出部4は、タイヤ接地長さの中央をプレビュー位置とし、タイヤ接地長さに対応する複数の予見位置を特定する。
In step 68, the average road surface
ステップ69で、平均路面変位算出部4は、ステップS68で特定した複数の予見位置における路面変位を単純平均又は加重平均して平均路面変位を算出する。
In step 69, the average road surface
ステップ610で、平均路面変位算出部4は、ステップS69で算出した平均路面変位をプレビュー制御の路面変位としてアクチュエータ制御部5に通知する。
In step 610, the average road surface
本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えば、サスペンションの沈み具合を計測等することで、重量(搭乗人員や搭載荷物)に応じて、タイヤ接地長さを補正するようにしてもよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various design changes are possible without departing from the gist thereof. For example, the tire ground contact length may be corrected according to the weight (passengers and loaded luggage) by measuring the degree of depression of the suspension.
1 プレビュー制御部
11 距離センサ
12 路面距離検出部
2 外装部材
3 車体部材
D アクティブサスペンション
D1 懸架ばね
D2 可変ダンパ
W 車輪
W1 ばね
W2 ダンパ
4 平均路面変位算出部
5 アクチュエータ制御部
1
Claims (6)
前記車輪の転がり方向におけるタイヤ接地長さに対応する複数の前記位置に関する前記路面距離から車高を減じた複数の路面変位の平均路面変位を算出する平均路面変位算出部と、
前記平均路面変位に基づいて、前記車体の姿勢が所定の車高に安定するようにアクティブサスペンションを制御するアクチュエータ制御部と、
を備えることを特徴とするサスペンション制御システム。 a road surface distance detection unit that uses a distance sensor attached to the vehicle body to detect a road surface distance from the distance sensor to a position on the road surface over which the wheels pass;
an average road surface displacement calculation unit that calculates an average road surface displacement of a plurality of road surface displacements obtained by subtracting a vehicle height from the road surface distance with respect to the plurality of positions corresponding to the tire contact length in the rolling direction of the wheel;
an actuator control unit that controls an active suspension so that the attitude of the vehicle body is stabilized at a predetermined vehicle height based on the average road surface displacement;
A suspension control system comprising:
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システム。 The suspension control system according to claim 1, wherein the average road surface displacement calculation unit calculates the tire contact length in the rolling direction of the wheel based on at least vehicle speed or tire air pressure.
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システム。 2. The suspension control system according to claim 1, wherein the average road surface displacement calculation unit calculates the tire contact length in the rolling direction of the wheel in multiple stages based on at least one of vehicle speed and tire air pressure.
ことを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載のサスペンション制御システム。 The road surface distance detection section is characterized in that the road surface distance from the distance sensor to a position on the road surface through which the wheel passes is determined by averaging road surface distances detected by a plurality of distance sensors provided in the width direction of the wheel. The suspension control system according to any one of claims 1 to 3.
ことを特徴とする請求項4に記載のサスペンション制御システム。 The road surface distance detection section calculates a weighted average value as the road surface distance by weighting the road surface distances detected by the plurality of distance sensors so that the inner circumference of the turn has a larger weight according to the turn of the vehicle. The suspension control system according to claim 4.
前記車輪の転がり方向におけるタイヤ接地長さに対応する複数の前記位置に関する前記路面距離から車高を減じた複数の路面変位の平均路面変位を算出するステップと、
前記平均路面変位に基づいて、前記車体の姿勢が所定の車高に安定するようにアクティブサスペンションを制御するステップと、
を含むことを特徴とするサスペンション制御方法。 detecting a road surface distance from the distance sensor to a position on the road surface through which the wheels pass, using a distance sensor attached to the vehicle body;
calculating an average road surface displacement of a plurality of road surface displacements obtained by subtracting a vehicle height from the road surface distance with respect to the plurality of positions corresponding to the tire contact length in the rolling direction of the wheel;
controlling an active suspension so that the attitude of the vehicle body is stabilized at a predetermined vehicle height based on the average road surface displacement;
A suspension control method comprising:
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