JP4525651B2 - 車両用サスペンションシステム - Google Patents
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Description
そのサスペンションスプリングと並列的に配設され、前記ばね上部材と前記ばね下部材との相対動作に対して、ばね上絶対速度からばね下絶対速度を減じたばね上ばね下速度差に応じた大きさの減衰力を発生させるとともに、その減衰力を発生させるための自身の能力であってその減衰力の大きさの基準となる減衰係数を変更する減衰係数変更機構を有する液圧式のアブソーバと、
前記サスペンションスプリングと並列的に配設され、電動モータを動力源として有し、その電動モータが発揮する力であるモータ力に依拠した力であって前記ばね上部材と前記ばね下部材とを接近・離間させる方向の力である接近離間力を発生させる接近離間力発生装置と、
前記減衰係数変更機構を制御することで前記アブソーバの減衰係数を制御する減衰係数制御部と、前記電動モータの作動を制御することで前記接近離間力発生装置が発生させる接近離間力を制御する接近離間力制御部とを有する制御装置と
を備えた車両用サスペンションシステムであって、
前記接近離間力制御部が、前記接近離間力発生装置に、接近離間力を、前記ばね上部材の振動に対してのばね上絶対速度に応じた大きさの減衰力として発生させる振動減衰制御を実行するものとされ、かつ、前記減衰係数制御部が、前記アブソーバの減衰係数を、ばね上絶対速度の符号とばね上ばね下速度差の符号とが同じである場合に、ばね上絶対速度の符号とばね上ばね下速度差の符号とが異なるときの前記アブソーバの減衰係数である第1減衰係数より大きな第2減衰係数とする減衰係数増大制御を実行するものとされた車両用サスペンションシステム。
前記第1減衰係数と最も大きい前記第2係数である最大第2減衰係数とが、前記アブソーバの減衰係数が前記最大第2減衰係数とされた場合のばね上共振周波数の振動に対する車輪の接地性に比較して、前記第1減衰係数とされた場合のばね下共振周波数の振動に対する車輪の接地性が高くなるように設定されている(1)項ないし(11)項のいずれかに記載の車両用サスペンションシステム。
前記接近離間力低減制御が、前記接近離間力発生装置が発生させる接近離間力を、前記第2減衰係数が大きい場合に、小さい場合に比較して小さくする制御である(14)項または(15)項に記載の車両用サスペンションシステム。
前記電動モータが、前記駆動回路が有するスイッチング素子の切り換えによって、(A)前記電動モータが有する複数の通電端子の間を相互に導通させる全端子間導通モード、(B)前記複数の通電端子のうちの1つの端子と前記バッテリの高電位側端子と低電位側端子との一方との導通を確保し、その1つの端子が前記電動モータの動作位置に応じて変更される特定端子通電モード、(C)前記複数の通電端子をすべて開放するような全端子開放モードのうちの少なくとも1つの作動モードで作動可能とされ、
前記電力供給禁止制御が、前記少なくとも1つの作動モードのいずれかに決定して行われる制御である(18)項に記載の車両用サスペンションシステム。
前記電力供給禁止制御が、前記第2減衰係数が比較的大きい場合には、前記全端子開放モードに、比較的小さい場合には、前記全端子間導通モードに決定して行われる制御である(19)項に記載の車両用サスペンションシステム。
一端部が前記ばね上部材と前記ばね下部材との一方に連結される弾性体と、
その弾性体の他端部と前記ばね上部材と前記ばね下部材との他方との間に配設されてその他方と前記弾性体とを連結するとともに、前記電動モータを自身の構成要素とし、その電動モータが発揮する力に依拠して自身が発揮する力を、前記弾性体に作用させることで、自身の動作量に応じて前記弾性体の変形量を変化させつつ、前記弾性体を介して接近離間力として前記ばね上部材と前記ばね下部材とに作用させる電磁式のアクチュエータと
を有する(1)項ないし(21)項のいずれかに記載の車両用サスペンションシステム。
前記アクチュエータが、車体に固定されるとともに、自身が発揮する力によって前記シャフト部をそれの軸線まわりに回転させるものである(22)項に記載の車両用サスペンションシステム。
前記アクチュエータが、1/2以下の正逆効率積を有する構造とされた(22)項または(23)項に記載の車両用サスペンションシステム。
前記供給電力低減制御が、前記電動モータへの電力の供給を禁止する電力供給禁止制御であり、その電力供給禁止制御が、前記ばね上部材の変位量の符号と、前記ばね上部材の変位量から前記ばね下部材の上下方向への変位量を減じたものの符号とが同じであることを条件として実行される制御である(29)項に記載の車両用サスペンションシステム。
前記電動モータが、前記駆動回路が有するスイッチング素子の切り換えによって、(A)前記電動モータが有する複数の通電端子の間を相互に導通させる全端子間導通モード、(B)前記複数の通電端子のうちの1つの端子と前記バッテリの高電位側端子と低電位側端子との一方との導通を確保し、その1つの端子が前記電動モータの動作位置に応じて変更される特定端子通電モード、(C)前記複数の通電端子をすべて開放するような全端子開放モードのうちの少なくとも1つの作動モードで作動可能とされ、
前記電力供給禁止制御が、前記少なくとも1つの作動モードのいずれかに決定して行われる制御である(30)項に記載の車両用サスペンションシステム。
図1に、本実施例の車両用サスペンションシステムを模式的に示す。本システムは、前後左右4つの車輪に対応して設けられた4つのサスペンション装置10と、それらサスペンション装置10の制御を担う制御装置とを含んで構成されている。以下、本サスペンションシステムの構成を、サスペンション装置の構成と制御装置の構成とに分けて説明する。
本システムにおけるサスペンション装置10は、車体と車輪との距離(以下、「車体車輪間距離」という場合がある)を調整可能な車体車輪間距離調整装置(以下、「調整装置」という場合がある)20を有していることが構成上の特徴となっている。その調整装置20はそれぞれ、概してL字形状をなすL字形バー22と、そのバー22を回転させるアクチュエータ26とを備えたものである。また、転舵輪である前輪に対応するサスペンション装置10と非転舵輪である後輪に対応するサスペンション装置10とは、車輪を転舵可能とする機構を除き略同様の構成とみなせるため、説明の簡略化に配慮して、後輪に対応したサスペンション装置10を代表して説明する。
本システムでは、図1に示すように、4つの調整装置20についての制御を実行する調整装置電子制御ユニット(調整装置ECU)170と、4つのアブソーバ52についての制御を実行するアブソーバ電子制御ユニット(アブソーバECU)172とが設けられている。これら2つのECU170,172を含んで、本サスペンションシステムの制御装置が構成されている。
図8に示すように、調整装置20が有するアクチュエータ26の電動モータ140は、Δ結線された3相のDCブラシレスモータであり、各相(U,V,W)に対応してそれぞれ通電端子210u,210v,210w(以下、総称して「通電端子210」という場合がある)を有している。インバータ174は、各通電端子、つまり各相(U,V,W)ごとに、high(正)側,low(負)側に対応して2つのスイッチング素子を備え、合計で6つのスイッチング素子UHC,ULC,VHC,VLC,WHC,WLCを備えているスイッチング素子切換回路は、電動モータ140に設けられた3つのホール素子HA,HB,HC(図では、Hと表記している)の検出信号により回転角(電気角)を判断し、その回転角に基づいて6つのスイッチング素子の各々のON/OFFの切り換えを行う。なお、インバータ174は、コンバータ182の高電位側の端子212hと低電位側の端子212lとに接続されている。
図9を参照しつつ説明すれば、制御通電モードでは、いわゆる120゜通電矩形波駆動と呼ばれる方式にて、各スイッチング素子UHC,ULC,VHC,VLC,WHC,WLCのON/OFFが、電動モータ140の回転角に応じて切り換えられる。さらに、low側に存在する各スイッチング素子ULC,VLC,WLCのみが、デューティ制御を実行するようになっており、そのデューティ比を変更することによって、電動モータ140への供給電流量が変更されるようになっている。図9における「1*」は、そのことを示している。ちなみに、各スイッチング素子の切換形態は、モータ力の発生方向に応じて異なっており、その方向を、便宜的に、時計回り方向(CW方向)と反時計回り(CCW方向)と呼ぶこととする。
スタンバイモードでは、モータ力発生方向の指令に応じた各スイッチング素子の切り換えが実行されるものの、実際には電源から電動モータ140への電力供給が行われない。図9に示すように、上記制御通電モードと同様、各スイッチング素子UHC,ULC,VHC,VLC,WHC,WLCのON/OFFが、電動モータ140の回転角に応じて切り換えられる。ただし、制御通電モードと異なり、low側に存在する各スイッチング素子ULC,VLC,WLCのいずれにおいても、デューティ制御が行われない。詳しく言えば、デューティ比が0となるようにデューティ制御が行われている状態に等しく、low側に存在する各スイッチング素子ULC,VLC,WLCは、常時、OFF状態(開状態)とされる。したがって、本モードでは、実際には、電動モータ140には、電力が供給されない状態とされるのである。図9における「0*」は、そのことを示している。具体的に言えば、例えば、各スイッチング素子UHC,VHC,WHC,ULC,VLC,WLCのうちの1つのスイッチング素子のみがON状態(閉状態)とされることで、3つの通電端子210のうちの1つと電源の高電位側の端子212hとの導通が確保される。このようなスイッチング素子の切り換えが行われることから、本作動モードは、特定端子通電モードの一種と考えることができる。なお、スタンバイモードも、制御通電モードと同様、モータ力発生方向に関して、CW方向,CCW方向の2つの切換形態が存在する。
ブレーキモードでは、電動モータ140の各通電端子が相互に導通させるようなスイッチング素子のON/OFF状態が実現される。つまり、本作動モードは、全端子間導通モードの一種と考えることができる。詳しく言えば、電動モータ140の回転角に拘わらず、スイッチング素子のうちのhigh側,low側の一方に配置されたすべてのものが閉状態に維持され、high側,low側の他方に配置されたすべてのものが開状態に維持される。具体的には、本システムでは、図9に示すように、high側のスイッチング素子UHC,VHC,WHCのいずれもが、ON状態(閉状態)とされ、low側のスイッチング素子ULC,VLC,WLCのいずれもが、OFF状態(開状態)とされる。それらON状態とされたスイッチング素子UHC,VHC,WHCにより、電動モータ140の各相は、あたかも相互に短絡させられた状態となる。このような状態では、電動モータ140が外部入力によって動作させられた場合に、いわゆる短絡制動の効果が得られることになる。したがって、アクチュエータ26は、外部入力によって比較的速度の大きな動作を強いられる場合に、電動モータ140の回転方向に拘わらず、比較的大きな抵抗を発揮する。
フリーモードでは、電動モータ140の各通電端子210があたかも開放されたようなスイッチング素子のON/OFF状態が実現される。つまり、本作動モードは、全端子開放モードの一種と考えれることができる。具体的に言えば、電動モータ140の回転角に拘わらず、図9に示すように、スイッチング素子UHC,ULC,VHC,VLC,WHC,WLCのすべてが、OFF状態(開状態)とされる。そのことによって、本作動モードでは、電動モータ140には起電力が殆ど発生せず、電動モータ140による制動効果が殆ど得られないか、あるいは、得られても比較的小さい効果しか得られない。したがって、本作動モードを採用すれば、外部入力がアクチュエータ26に作用する場合に、電動モータ140の回転方向に拘わらず、アクチュエータ26は、あまり抵抗を受けることなく動作することになる。
ここで、調整装置20が有するアクチュエータ26の効率(以下、「アクチュエータ効率」という場合がある)について考察する。アクチュエータ効率には、正効率,逆効率との2種が存在する。アクチュエータ逆効率(以下、単に「逆効率」という場合がある)ηNは、ある外部入力によっても電動モータ140が回転させられない最小のモータ力の、その外部入力に対する比率と定義されるものであり、また、アクチュエータ正効率(以下、単に「正効率」という場合がある)ηPは、ある外部入力に抗してL字形バー22のシャフト部130を回転させるのに必要な最小のモータ力に対するその外部入力の比率と定義されるものである。つまり、アクチュエータ力(アクチュエータトルクと考えてもよい)をFaと、電動モータ140が発生させる力であるモータ力(モータトルクと考えてもよい)をFmとすれば、正効率ηP,逆効率ηNは、下式のように表現できる。
正効率ηP=Fa/Fm
逆効率ηN=Fm/Fa
i)調整装置の基本的な制御
本サスペンションシステムでは、各調整装置20が発生させる接近離間力を独立して制御することによって、各サスペンション装置10ごとのばね上振動を減衰する制御(以下、「振動減衰制御」という場合がある),車体のロールを抑制する制御(以下「ロール抑制制御」という場合がある),車体のピッチを抑制する制御(以下、「ピッチ抑制制御」という場合がある)が実行可能とされている。本システムにおいては、通常、それら3つの制御が総合された制御が実行されている。この制御では、各調整装置20において、ばね上速度,車体が受けるロールモーメント,ピッチモーメント等に基づいて、適切な接近離間力を発揮させるべく、電動モータ140のモータ回転角が制御されている。詳しく言えば、ばね上速度,車体が受けるロールモーメント,ピッチモーメント等に基づいて、目標となるモータ回転角である目標モータ回転角が決定され、実際のモータ回転角がその目標モータ回転角となるように電動モータ140が制御される。なお、ロール抑制制御およびピッチ抑制制御は、車体の姿勢を制御することから、車体姿勢制御の一種と考えることができる。
振動減衰目標モータ回転角成分(振動減衰成分)θ* S
ロール抑制目標モータ回転角成分(ロール抑制成分)θ* R
ピッチ抑制目標モータ回転角成分(ピッチ抑制成分)θ* P
である。以下に、振動減衰制御,ロール抑制制御,ピッチ抑制制御の各々を、その各々の目標モータ回転角成分の決定方法を中心に詳しく説明するとともに、目標モータ回転角に基づく上記電動モータ140への供給電力の決定について詳しく説明する。
振動減衰制御では、接近離間力を、車体の上下方向への移動速度、いわゆるばね上絶対速度に応じた大きさの減衰力として発生させており、いわゆるスカイフックダンパ理論に基づいた制御が実行される。具体的には、ばね上絶対速度に応じた大きさの接近離間力を発生させるべく、車体のマウント部54に設けられた縦加速度センサ196によって検出されるばね上縦加速度Guに基づき、ばね上絶対速度Vuが計算され、次式に従って、振動減衰成分θ* Sが演算される。
θ* S=KS・CS・Vu (KS:ゲイン,CS:減衰係数)
ロール抑制制御では、車両の旋回時において、その旋回に起因するロールモーメントに応じて、旋回内輪側の調整装置20にはバウンド方向の接近離間力を、旋回外輪側の調整装置20にはリバウンド方向の接近離間力を、それぞれ、ロール抑制力として発揮させる。具体的に言えば、まず、車体が受けるロールモーメントを指標する横加速度として、ステアリングホイールの操舵角δと車両走行速度vに基づいて推定された推定横加速度Gycと、実測された実横加速度Gyrとに基づいて、制御に利用される横加速度である制御横加速度Gy*が、次式に従って決定される。
Gy*=KA・Gyc+KB・Gyr (KA,KB:ゲイン)
そして、決定された制御横加速度Gy*に基づいて、ロール抑制成分θ* Rが決定される。調整装置ECU170のコントローラ176内には、制御横加速度Gy*をパラメータとするロール抑制成分θ* Rのマップデータが格納されており、ロール抑制成分θ* Rの決定にあたっては、そのマップデータが参照される。
ピッチ抑制制御では、車体の制動時に発生する車体のノーズダイブに対して、そのノーズダイブを生じさせるピッチモーメントに応じて、前輪側の調整装置20にはリバウンド方向の接近離間力を、後輪側の調整装置20にはバウンド方向の接近離間力を、それぞれピッチ抑制力として発生させる。それによって、ノーズダイブが抑制されることになる。また、車体の加速時に発生する車体のスクワットに対して、そのスクワットを生じさせるピッチモーメントに応じて、後輪側の調整装置20にはリバウンド方向の接近離間力を、前輪側の調整装置20にはバウンド方向の接近離間力を、それぞれ、ピッチ抑制力として発生させる。ピッチ抑制制御では、そのような接近離間力によって、ノーズダイブおよびスクワットが抑制されることになる。具体的には、車体が受けるピッチモーメントを指標する前後加速度として、実測された実前後加速度Gzgが採用され、その実前後加速度Gzgに基づいて、ピッチ抑制成分θ* Pが、次式に従って決定される。
θ* P=KC・Gzg (KC:ゲイン)
以上のように、振動減衰成分θ* S,ロール抑制成分θ* R,ピッチ抑制成分θ* Pがそれぞれ決定されると、目標モータ回転角θ*が、次式に従って決定される。
θ*=θ* S+θ* R+θ* P
そして、実際のモータ回転角である実モータ回転角θが上記目標モータ回転角回転角θ*になるように、電動モータ140が制御される。この電動モータ140の制御において、電動モータ140に供給される電力は、実モータ回転角θの目標モータ回転角θ*に対する偏差であるモータ回転角偏差Δθ(=θ*−θ)に基づいて決定される。詳しく言えば、供給電流モータ回転角偏差Δθに基づくフィードバック制御の手法に従って決定される。具体的には、まず、電動モータ140が備えるモータ回転角センサ154の検出値に基づいて、上記モータ回転角偏差Δθが認定され、次いで、それをパラメータとして、次式に従って、目標供給電流i*が決定される。
i*=KP・Δθ+KI・Int(Δθ)
この式は、PI制御則に従う式であり、第1項,第2項は、それぞれ、比例項、積分項を、KP,KIは、それぞれ、比例ゲイン,積分ゲインを意味する。また、Int(Δθ)は、モータ回転角偏差Δθの積分値に相当する。なお、モータ回転角偏差Δθは、それの符号が、実モータ回転角θが目標モータ回転角θ*に近づくべき方向、すなわち電動モータ140の動作方向を表し、それの絶対値が、動作させるべき量を表すものとなっている。
i*=KP・Δθ+KI・Int(Δθ)+KD・Δθ’
によって、目標供給電流i*を決定すればよい。ここで、KDは微分ゲインであり、第3項は、微分項成分を意味する。
a)減衰係数の意義
本システムにおいては、前述のように、調整装置20が発生させる接近離間力を利用して、いわゆるスカイフックダンパ理論に基づく振動減衰制御が実行されている。ただし、調整装置20のアクチュエータ26が、正逆効率積ηP・ηNが比較的小さいものとされている等の理由から、調整装置20は、比較的高周波域の振動に対処することが困難となっている。このことからすれば、比較的高周波域の振動に対するばね上部材への伝達性を低くすることが望ましい。つまり、アブソーバ52の減衰係数とばね上部材への伝達性との関係を考慮すれば、図14(b)に示すように、アブソーバ52の減衰係数は小さくされることが望ましい。また、アブソーバ52が発生させる減衰力(調整装置20が発生させる減衰力と区別するため、以下、「アブソーバ抵抗力」という場合がある)は、調整装置20による振動減衰制御に影響を与える。その影響を考慮する意味においても、アブソーバ52の減衰係数は小さくされることが望ましい。
アブソーバ52の減衰係数は、ばね下部材の振動のばね上部材への伝達性を考慮した場合に、例えば、ばね上共振周波数域の振動の伝達性を考慮すれば、図14(a)に示すように、できる限り大きいことが望ましく、一方、比較的高い周波数域の振動の伝達性を考慮すれば、図14(b)に示すように、できる限り小さいことが望ましい。しかし、このことのみを考慮して、上記第1減衰係数C1および第2減衰係数C2を決定すると、車輪の接地性の低下を招く虞がある。詳しく言えば、ばね上共振周波数の振動に対する車輪の接地性は、図14(c)に示すように、減衰係数が大きくなるほど、低下し、一方、ばね下共振周波数の振動に対する車輪の接地性は、図14(d)に示すように、減衰係数が小さくなるほど、低下する。このことから、第1減衰係数C1および第2減衰係数C2は、車輪の接地性をも考慮すべきであり、詳しく言えば、比較的小さな値に設定すべきである第1減衰係数C1は、比較的高周波域の振動に対する車輪の接地性を考慮して設定されることが望ましく、比較的大きな値に設定すべきである第2減衰係数C2は、比較的低周波域の振動に対する車輪の接地性を考慮して設定されることが望ましいのである。
減衰係数増大制御は、ばね上絶対速度Vuの符号と、ばね上ばね下速度差ΔVの符号とが同じであることを必要条件として実行されるが、その条件を充分条件として、その条件を充足した場合に、実行されるものであってもよい。ただし、本システムにおける減衰係数増大制御は、種々の観点から、上記条件に加えて、他の条件をも充足する場合に実行さされるようになっている。また、第2減衰係数C2が一定の値となるような減衰係数増大制御だけでなく、第2減衰係数C2自体を変化させるような減衰係数増大制御をも実行可能とされている。以下に、本システムにおいて実行される減衰力増大制御のバリエーションについて説明する。
できるだけ多くの機会に、アブソーバ抵抗力をスカイフックダンパ理論に基づくばね上振動に対する減衰力として作用させるためには、ばね上絶対速度Vuの符号と、ばね上ばね下速度差ΔVの符号とが同じであるという条件を充足する限り、常に、アブソーバ52の減衰係数を増大させることが望ましい。しかし、ばね上絶対速度Vuが高い程、ばね上共振点、あるいは、それの近傍の周波数の振動、つまり、比較的低周波的な振動が生じている可能性が高く、比較的低周波域の振動に対する車輪の接地性に対しての配慮が求められる場合がある。図14(c)に示すように、比較的低周波域の振動に対する車輪の接地性は、減衰係数が大きい程低いものとなる。このことから、比較的低周波域の振動に対する車体の接地性を考慮すべく、本システムでは、ばね上絶対速度Vuの絶対値が設定閾速度Voより高い場合には、減衰係数を増大させず、ばね上絶対速度Vuの絶対値が設定閾速度Vo以下であることを条件として減衰係数増大制御が行われるようなアブソーバ52の制御が、実行可能とされている。
先に説明したように、スカイフックダンパ理論に基づく振動減衰制御に与える影響を考慮すれば、アブソーバ抵抗力は小さいほうが望ましい。ところが、ばね上ばね下速度差ΔVが大きくなる程、比較的高周波的な振動が生じている可能性が高く、高周波的な振動に対する車輪の接地性は、図14(d)に示すように、減衰係数が小さい程、低いものとなる。このことから、比較的高周波域の振動に対する車輪の接地性を向上させるべく、ばね上ばね下速度差ΔVの絶対値が設定速度差ΔVo以上であることを条件として減衰係数増大制御が行われるようなアブソーバ52の制御が、実行可能とされている。
バッテリ184の充電量(残量)が少ないような場合には、電動モータ140による電力消費の抑制が望まれることから、接近離間力を低減させることが望まれる。逆に、バッテリ184の充電量が多い場合には、接近離間力を低減させる必要性は低い。したがって、バッテリ184の充電量が少ない場合にのみ、大きなアブソーバ抵抗力を発生させるべく、減衰力増大制御を実行し、充電量が多い場合には、減衰係数が小さい状態とすることが、例えば、スカイフックダンパ理論に基づく振動減衰制御へのアブソーバ抵抗力の影響を小さくするという観点,比較的高周波的な振動のばね下部材からばね上部材への伝達性の観点等からして、望ましいのである。そこで、本システムでは、バッテリ184の充電量Eが設定閾充電量Eo以下であることを条件に減衰係数増大制御が行われるようなアブソーバ52の制御が、実行可能とされている。
本システムでは、電動モータ140,アクチュエータ26の構造上の理由等から、発生させることのできるモータ力,つまり、調整装置20が発生させることのできる接近離間力に上限が存在する。その上限を高くすれば、調整装置20の大型化等に繋がり、逆に、その上限を低くすれば、調整装置20を小型化できるものの、充分なる接近離間力を発生させ得ないばかりか、電動モータ140,アクチュエータ26等に大きな負担を強いることにも繋がる。ちなみに、比較的大きな接近離間力が必要とされるのは、例えば、振動減衰制御,ロール抑制制御,ピッチ抑制制御が同時に実行されるような場合であって、それらの制御における接近離間力の方向が互いに同じ方向となるようなときである。
減衰係数増大制御において、第2減衰係数C2を一定の値であるCHに固定して行うことが可能とされている。しかし、例えば、アブソーバ52が発生させるべき減衰力の微妙な制御を実行するという観点からすれば、第2減衰係数C2の値を変化させることが望ましい。また、例えば、第1減衰係数C1と第2減衰係数C2と間の切り換わりにおいて、減衰係数の値がCLとCHとの間で急変すれば、車両の乗員に違和感を与える一因となり得る。そのようなことに考慮し、本システムでは、第2減衰係数C2が変化する減衰係数増大制御が実行可能とさせている。詳しく言えば、上記減衰係数増大制御の制限における各種条件に対応させ、条件判定において用いられる各種のパラメータを利用して、第2減衰係数C2を、第1減衰係数C1であるCLとCHとの間で変化させるような減衰係数増大制御が実行可能とされているのである。
C2=KV・KΔV・KE・Kθ・(CH−CL)+CL
上記式における各種ゲインについて説明すれば、KVは、ばね上絶対速度Vuに依拠するゲイン、KΔVは、ばね上ばね下速度差ΔVに依拠するゲイン、KEは、バッテリ184の充電量Eに依拠するゲイン、Kθは、目標モータ回転角θ*に依拠するゲインである。
a)接近離間力低減制御
上記減衰係数増大制御が実行される際には、上述のように、接近離間力方向とアブソーバ抵抗力方向とが同じ方向とされており、また、アブソーバ52の減衰係数が大きくされることで、比較的大きなアブソーバ抵抗力が、接近離間力方向と同じ方向に発生させられることになる。このことから、減衰係数増大制御が実行されている最中には、調整装置20による接近離間力を低減させることが望ましく、したがって、本システムにおいては、減衰係数増大制御が実行される場合に、調整装置20による接近離間力を低減させる制御(以下、「接近離間力低減制御」という場合がある)が実行可能とされている。
θ*=θ* S+θ* R+θ* P
ここで説明する接近離間力低減制御では、この式に代え、振動減衰成分θ* Sのみを低減すべく、次式に従って目標モータ回転角θ*が決定される。
θ*=KT・θ* S+θ* R+θ* P
そして、本接近離間力低減制御では、その式によって決定された目標モータ回転角θ*に基づく調整装置20の制御が、実行されるのである。
θ*=θ* S+θ* R+θ* P
によって決定された目標モータ回転角θ*自体を低減する接近離間力低減制御を実行可能とされている。具体的に言えば、減衰係数増大制御が実行されている場合において、上記式に従って決定された目標モータ回転角θ*が、次式に従って修正され、
θ*=KT・θ*
この修正された目標モータ回転角θ*に基づく調整装置20の制御が、実行されるのである。
また、本システムでは、減衰係数増大制御が実行されている場合において、さらなる省電力化を図るべく、電動モータ140への電力供給を禁止する制御(以下、「電力供給禁止制御」という場合がある)を実行可能とされている。この電力供給禁止制御は、供給電力低減制御の一態様であり、この制御では、バッテリ184からの電力供給を行わずして電動モータ140に適切なモータ力を発生させるべく、あるいは、殆どモータ力を発生させないようにすべく、電動モータ140の作動モードとして、上記制御通電モードに代えて、別の作動モードが採用される。
本システムにおいてアブソーバ52の減衰係数の制御は、以下に説明するアブソーバ制御プログラムがアブソーバコントローラ180によって実行されることで行われる。本システムでは、アブソーバ制御プログラムは、図18〜図21にフローチャートで示す4つのプログラムが準備されており、アブソーバ制御プログラム選択スイッチ206を運転者が操作することによって、それらのいずれかが実行されるようになっている。いずれのプログラムが選択された場合であっても、そのプログラムは、イグニッションスイッチがON状態とされている間、短い時間間隔(例えば、数msec)をおいて繰り返し実行される。一方、調整装置20の発生する接近離間力の制御は、以下に説明する調整装置制御プログラムが調整装置コントローラ176によって実行されることで行われる。本システムでは、調整装置制御プログラムは、図23〜図26にフローチャートで示す4つのプログラムが準備されており、調整装置制御プログラム選択スイッチ199を運転者が操作することによって、それらのいずれかが実行されるようになっている。いずれのプログラムが選択された場合であっても、そのプログラムは、イグニッションスイッチがON状態とされている間、短い時間間隔(例えば、数msec)をおいて繰り返し実行される。以下に、アブソーバ制御プログラムによる制御処理および調整装置制御プログラムによる制御処理のフローを、図に示すフローチャートを参照しつつ、簡単に説明する。なおアブソーバ制御プログラムは、4つのアブソーバ52ごとに実行され、また、調整装置制御プログラムは、4つの調整装置20の各アクチュエータ26ごとに実行される。以降の説明においては、説明の簡略化に配慮して、1つのアブソーバ52に対しての制御処理、1つのアクチュエータに対しての制御処理について説明することとする。
a)第1アブソーバ制御プログラム
本プログラムに従う処理では、まず、ステップ1(以下、単に「S1」と略す。他のステップについても同様とする)において、ばね上縦加速度センサ196に基づいて、ばね上縦加速度Guが取得され、S2において、ばね下縦加速度センサ198に基づいて、ばね下縦加速度Gsが取得される。次に、S3において、ばね上縦加速度Guに基づいて、ばね上絶対速度Vuが演算され、S4において、ばね下縦加速度Gsに基づいて、ばね下絶対速度Vsが演算される。次いで、S5において、ばね上絶対速度Vuとばね下絶対速度Vsとに基づいて、ばね上ばね下速度差ΔVが演算される。
本プログラムに従う処理では、第1アブソーバ制御プログラムと異なり、ばね上絶対速度Vuの符号と、ばね上ばね下速度差ΔVの符号とが同じと判断された場合において、ばね上ばね下速度差ΔVの絶対値が設定速度差ΔVo以上(S28)かつ、ばね上絶対速度Vuの絶対値が設定閾速度Vo以下(S29)のときに、目標減衰係数C*が第2減衰係数C2とされる(S30)。そして、本プログラムに従う処理では、第2減衰係数C2は、ばね上ばね下速度差ΔVとばね上絶対速度Vuとに応じて変化するように、次式に従って決定される(S31)。
C2=KV・KΔV・(CH−CL)+CL
本プログラムに従う処理では、第1アブソーバ制御プログラムと異なり、ばね上絶対速度Vuの符号と、ばね上ばね下速度差ΔVの符号とが同じと判断された場合において、バッテリ184の充電量Eが設定閾充電量Eo以下(S50)のときに、目標減衰係数C*が第2減衰係数C2とされる(S51)。そして、本プログラムに従う処理では、第2減衰係数C2は、バッテリ184の充電量Eの応じて段階的に変化させられる。
C2’=KE・(CH−CL)+CL
アブソーバコントローラ180内には、基礎第2減衰係数C2’をパラメータとする第2減衰係数C2のマップデータが格納されており(図22参照)、そのマップデータを参照して、第2減衰係数C2が決定される(S53)。
本プログラムに従う処理では、第1アブソーバ制御プログラムと異なり、調整装置20の目標モータ回転角θ*が取得され(S66)、ばね上絶対速度Vuの符号と、ばね上ばね下速度差ΔVの符号とが同じと判断された場合において、目標モータ回転角θ*の絶対値が設定閾モータ回転角θ*o以上(S70)となるときに、目標減衰係数C*が第2減衰係数C2とされる(S71)。つまり、調整装置20が発生させる接近離間力の大きさがある程度の大きさとなった場合にのみ、目標減衰係数C*が第2減衰係数C2とされるのである。そして、本プログラムに従う処理では、第2減衰係数C2は、目標モータ回転角θ*に応じて変化するように、つまり、調整装置20が発生させる接近離間力の大きさに応じて変化するように、次式に従って決定される(S72)。
C2=Kθ・(CH−CL)+CL
a)第1調整装置制御プログラム
本プログラムに従う処理では、まず、S81において、ばね上縦加速度Guから演算されるばね上絶対速度Vuに基づいて、振動減衰制御のための振動減衰成分θ* Sが決定される。次に、S82において、前述の制御横加速度に基づいて、ロール抑制制御のためのロール抑制成分θ* Rが決定される。続いて、S83において、前後加速度に基づいて、ピッチ抑制制御のためのピッチ抑制成分θ* Pが決定される。
本プログラムに従う処理では、調整装置第1制御プログラムと異なり、目標モータ回転角θ*自体を低減させる接近離間力低減制御が実行される(S96)。言い換えれば、振動減衰のための接近離間力を低減させるのではなく、接近離間力の全体を低減させるような接近離間力低減制御が実行される。
本プログラムに従う処理では、減衰係数増大制御が実行されている場合に、第1,第2調整装置制御プログラムにおける接近離間力低減制御の代わりに、電力供給禁止制御が実行される。具体的に言えば、減衰係数増大制御が実行されている場合には、第2減衰係数C2が第1閾減衰係数Cαより大きいか否かが判断され(S107)、第2減衰係数C2が第1閾減衰係数Cαより大きいと判断された場合には、電動モータ140の作動モードがフリーモードに決定され(S108)、また、第2減衰係数C2が第1閾減衰係数Cα以下と判断された場合には、第2減衰係数C2が第2閾減衰係数Cβ(<Cα)より小さいか否かが判断される(S109)。第2減衰係数C2が第2閾減衰係数Cβより小さいと判断された場合には、作動モードがブレーキモードに決定され(S110)、また、第2減衰係数C2が第2閾減衰係数Cβ以上と判断された場合には、作動モードがスタンバイモードに決定される(S111)。電動モータ140の作動モードが上記3つの作動モードのうちのいずれかのモードに決定されると、決定された作動モードに対応する制御信号がインバータ174に送信される(S112)。本プログラムに従う処理による電力供給禁止制御では、アブソーバ52の第2減衰係数C2が大きい程、調整装置20が発生させる接近離間力、つまり、調整装置20によって発生させられる減衰力が小さくされることになる。
本プログラムに従う処理では、第3調整装置制御プログラムと異なり、電力供給禁止制御において、電動モータ140の作動モードが第2減衰係数C2に応じて変化させられることなく、電動モータ140の作動モードがブレーキモードに固定される(S112)。
4つのアブソーバ制御プログラムのうちの1つと、4つの調整装置制御プログラムのうちの1つとをどのように組み合わせるかは、原則として、任意である。ただし、第1アブソーバ制御プログラムによっては第2減衰係数C2を一定の値とする減衰係数増大制御が実行されることから、本システムでは、第1アブソーバ制御プログラムが選択された場合には、第4調整装置制御プログラムが強制的に選択させられる。
上記各アブソーバ制御プログラム実行するアブソーバコントローラ180は、それの実行処理に鑑みれば、図29に示すような機能構成を有するものと考えることができる。図から解るように、アブソーバコントローラ180は、それらアブソーバ制御プログラムを実行する機能部、つまり、アブソーバ52の目標減衰係数C*を決定してアブソーバ52が有すべき減衰係数を制御する機能部として、減衰係数制御部220を有している。その減衰係数制御部220は、S6,S9〜S11,S25,S28〜S31,S47,S50〜S53,S67,S70〜S72の処理を実行する機能部、つまり、アブソーバ52の目標減衰係数C*を増大させる機能部として、減衰係数増大制御部222を備えている。
i)ばね上変位抑制制御
上記サスペンションシステムは、調整装置20の接近離間力の制御を、振動減衰制御,ロール抑制制御,ピッチ抑制制御に加え、ばね上変位抑制制御が実行可能に変形することができる。このばね上変位抑制制御は、調整装置20による接近離間力を、ばね上振動を抑制すべく、ばね上部材の上下方向の変位量であるばね上変位量に応じた大きさの力を発生させる制御である。詳しく言えば、基準状態における位置からの上下方向におけるマウント部54の絶対変位量に基づき、いわゆるスカイフックばね理論に従った変位抑制力として、接近離間力を機能させる制御である。
θ* B=KX・Xu (KX:ゲイン)
なお、ばね上変位量は、マウント部54が基準状態における位置から上方へ変位した場合に+、下方へ変位した場合に−とする。
θ*=θ* S+θ* R+θ* P+θ* B
決定された目標モータ回転角θ*に基づき、アクチュエータ26の制御、つまり、電動モータ140の制御が実行される。
また、本変形例のシステムにおいても、減衰係数増大制御が実行される場合に、電動モータ140の作動モードをブレーキモードとする電力供給禁止制御を実行するようになっている。ただし、本システムにおいては、ばね上変位抑制制御を実行していることに依拠して、電力供給禁止制御の実行に制限が加えられている。
上述のような調整装置20の制御は、図31にフローチャートを示す第5調整装置制御プログラムが、調整装置コントローラ176によって実行されることで行われる。このプログラムは、調整装置制御プログラム選択スイッチ199によって当該プログラムが選択されることによって実行可能とされている。以下に、その制御のフローを、図に示すフローチャートを参照しつつ、簡単に説明する。なお、本プログラムは、先に説明した第1調整装置制御プログラムと類似するプログラムとされているため、本プログラムに従う具体的な処理の説明において、第1調整装置制御プログラムと同様の部分については説明を省略あるいは簡略化するものとする。
上記第5調整装置制御プログラムをも実行可能な調整装置コントローラ176は、図32に示すような機能構成を有するものと考えることができる。本変形例のシステムにおける調整装置コントローラ176は、先のシステムの調整装置コントローラ176と異なり、ばね上変位抑制制御を実行可能とするために、接近離間力制御部224が、ばね上変位抑制成分θ* Bを決定する機能部としてのばね上変位抑制制御成分決定部240を備えたものとなっている。
Claims (11)
- ばね上部材とばね下部材との間に配設されてそれらを弾性的に連結するサスペンションスプリングと、
そのサスペンションスプリングと並列的に配設され、前記ばね上部材と前記ばね下部材との相対動作に対して、ばね上絶対速度からばね下絶対速度を減じたばね上ばね下速度差に応じた大きさの減衰力を発生させるとともに、その減衰力を発生させるための自身の能力であってその減衰力の大きさの基準となる減衰係数を変更する減衰係数変更機構を有する液圧式のアブソーバと、
前記サスペンションスプリングと並列的に配設され、電動モータを動力源として有し、その電動モータが発揮する力であるモータ力に依拠した力であって前記ばね上部材と前記ばね下部材とを接近・離間させる方向の力である接近離間力を発生させる接近離間力発生装置と、
前記減衰係数変更機構を制御することで前記アブソーバの減衰係数を制御する減衰係数制御部と、前記電動モータの作動を制御することで前記接近離間力発生装置が発生させる接近離間力を制御する接近離間力制御部とを有する制御装置と
を備えた車両用サスペンションシステムであって、
前記接近離間力制御部が、前記接近離間力発生装置に、接近離間力を、前記ばね上部材の振動に対してのばね上絶対速度に応じた大きさの減衰力として発生させる振動減衰制御を実行するものとされ、かつ、前記減衰係数制御部が、前記アブソーバの減衰係数を、ばね上絶対速度の符号とばね上ばね下速度差の符号とが同じである場合に、ばね上絶対速度の符号とばね上ばね下速度差の符号とが異なるときの前記アブソーバの減衰係数である第1減衰係数より大きな第2減衰係数とする減衰係数増大制御を、(A)ばね上絶対速度が設定閾速度以下であること、(B)ばね上ばね下速度差が設定速度差以上であること、(C)前記電動モータへの電力供給源であるバッテリの充電量が設定閾充電量以下であること、(D)前記接近離間力発生装置が発生させる接近離間力が設定閾接近離間力以上であることの4つから選ばれる1以上を条件として実行するものとされた車両用サスペンションシステム。 - 前記接近離間力制御部が、前記接近離間力発生装置に、接近離間力を、車体のロールを抑制するロール抑制力とピッチを抑制するピッチ抑制力との少なくとも一方として発生させる車体姿勢制御をも実行するものとされた請求項1に記載の車両用サスペンションシステム。
- 前記減衰係数増大制御が、前記第2減衰係数の大きさを変化させる制御とされた請求項1または請求項2に記載の車両用サスペンションシステム。
- 前記第1減衰係数と前記第2減衰係数とが、前記アブソーバの減衰係数が前記第2減衰係数とされた場合のばね上共振周波数の振動に対する車輪の接地性に比較して、前記第1減衰係数とされた場合のばね下共振周波数の振動に対する車輪の接地性が高くなるように設定されている請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の車両用サスペンションシステム。
- 前記減衰係数増大制御が、前記第2減衰係数の大きさを変化させる制御とされ、
前記第1減衰係数と最も大きい前記第2減衰係数である最大第2減衰係数とが、前記アブソーバの減衰係数が前記最大第2減衰係数とされた場合のばね上共振周波数の振動に対する車輪の接地性に比較して、前記第1減衰係数とされた場合のばね下共振周波数の振動に対する車輪の接地性が高くなるように設定されている請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の車両用サスペンションシステム。 - 前記接近離間力制御部が、前記減衰係数制御部によって前記減衰係数増大制御が実行されている場合に、前記接近離間力発生装置が発生させる接近離間力を低減させる接近離間力低減制御を実行するものとされた請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の車両用サスペンションシステム。
- 前記減衰係数増大制御が、前記第2減衰係数の大きさを変化させる制御とされ、
前記接近離間力低減制御が、前記接近離間力発生装置が発生させる接近離間力を、前記第2減衰係数が大きい場合に、小さい場合に比較して小さくする制御である請求項6に記載の車両用サスペンションシステム。 - 前記接近離間力制御部が、前記減衰係数制御部によって前記減衰係数増大制御が実行されている場合に、前記電動モータへ供給される電力を低減する供給電力低減制御を実行するものとされた請求項1ないし請求項7のいずれかに記載の車両用サスペンションシステム。
- 前記供給電力低減制御が、前記電動モータへの電力の供給を禁止する電力供給禁止制御である請求項8に記載の車両用サスペンションシステム。
- 前記接近離間力発生装置が、
一端部が前記ばね上部材と前記ばね下部材との一方に連結される弾性体と、
その弾性体の他端部と前記ばね上部材と前記ばね下部材との他方との間に配設されてその他方と前記弾性体とを連結するとともに、前記電動モータを自身の構成要素とし、その電動モータが発揮する力に依拠して自身が発揮する力を、前記弾性体に作用させることで、自身の動作量に応じて前記弾性体の変形量を変化させつつ、前記弾性体を介して接近離間力として前記ばね上部材と前記ばね下部材とに作用させる電磁式のアクチュエータと
を有する請求項1ないし請求項9のいずれかに記載の車両用サスペンションシステム。 - 前記弾性体が、ばね上部材に回転可能に保持されたシャフト部と、そのシャフト部の一端部からそのシャフト部と交差して延びるとともに先端部が前記ばね下部材に連結されたアーム部とを有し、
前記アクチュエータが、車体に固定されるとともに、自身が発揮する力によって前記シャフト部をそれの軸線まわりに回転させるものである請求項10に記載の車両用サスペンションシステム。
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