JP5015253B2 - 車両のアクティブシャシシステムを制御するための制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前段に記載の車両のアクティブシャシシステム（能動シャシシステム）を制御するための制御装置に関する。

特許文献１は、道路の状態を前もって決定するための、また前もって決定される道路の状態に応じて車両のばねユニットを制御するための方法及び一般的な装置を開示している。センサ、例えばレーザセンサ又は画像検出センサが、車両の前方の道路の表面を感知して、車両の走行方向前方に位置する道路のプロファイルを前もって決定する制御ユニットに、センサデータを伝送する。複数のばね又はダンパユニットを備えるアクティブシャシシステムが、この道路プロファイルに応じて制御ユニットによって作動され、ばね定数、減衰速度、圧力、レベル等に対し開ループ又は閉ループ制御を実行する。

米国特許第６ ２３３ ５１０ Ｂ１号明細書

本発明の目的は、先行技術を基礎として、乗員の走行快適性をさらに改善することである。

この目的は、請求項１の特徴を有する制御装置によって達成される。

制御装置は、車両の走行方向前方に位置する道路に関係するセンサデータを生成する道路センサを有し、このデータから、パイロット制御ユニットに伝送される道路プロファイルを決定することができる。パイロット制御ユニットは、道路プロファイルに応じて、パイロット制御変数を決定し、該変数を使用して、ばね又はダンパユニットの設定を、取得された道路プロファイルに適合させる。このため、パイロット制御変数に基づき、車体制御システム用の入力変数が計算され、車体の位置のｚ制御を実行するために使用される。例えば、車体制御システム用のパイロット制御変数によって取得される入力変数により、車体制御システムで予め規定される設定値を修正することができ、この結果、事前に決定された道路プロファイルに対してアクティブシャシシステムの又は車両の設定を行うことができる。道路プロファイルに応じたばね又はダンパユニットの作動は、したがって、車体の位置を制御するための車体制御システムに一体化される。

これにより、パイロット制御器の有効範囲の外側で、あるいはパイロット制御器に欠陥がある場合、十分な走行快適性が常に保証され、またこのような場合、車体の位置又は運動が車体制御システムによってなお制御されることが確実にされる。したがって、パイロット制御器に重ね合わせられる車体制御システムにより、パイロット制御器に故障があるときでも、非常に優れた走行快適性が確実にされる。

本発明による制御装置の有利な発展形態は、従属請求項から理解される。

パイロット制御ユニットは、複数の別個のパイロット制御変数、特に、それぞれのばね又はダンパユニットの設定レベルを取得するために使用される各々のばね又はダンパユニット用のパイロット制御レベルと、車体制御システムの車体位置制御器を制御するために使用されるパイロット制御車体位置とを決定することが有利である。この措置の結果、車体制御システムの修正のために、複数の自由度が利用でき、その結果、車体制御システムを、取得された道路プロファイルによって知られかつ車両に作用する、例えば道路からの加振周波数のような予め規定可能な状態又はパラメータに非常に容易に適合させることができる。ここで、パイロット制御レベルは、各々の車輪について別個に決定することができる。

この関連で、少なくともパイロット制御レベルは、修正段階で、車体制御システムの予め規定された特性を考慮しつつ、修正されたパイロット制御レベルに変換され、ばね又はダンパユニット用の設定レベルを決定するために使用することができる。このようにして、車体制御システムのシステム限界又は動的特性に、パイロット制御レベルを適合させることができる。特に、修正段階は、システムダイナミクス段階として具体化され、この修正段階により、パイロット制御レベルからダイナミクス最適化パイロット制御レベルが決定され、ダイナミクス最適化パイロット制御レベルにより、車両のアクティブシャシシステムの動的挙動が考慮される。

同様に、ばね又は減衰ユニット用の設定レベルが、パイロット制御レベル及び／又はパイロット制御レベルから形成される修正されたパイロット制御レベル、ならびに車体位置制御器の出力変数に基づき決定される場合、有利である。この結果、車両の前方に位置する取得された道路プロファイルに対する設定レベルの簡単な適合が、可能である。

パイロット制御車体位置は、車体位置制御器にフィードバックされる車両の実際の状態値を補正するために使用されるので、車体制御システムとパイロット制御器との間の改良された相互作用を達成することができる。特に、この関連で、実際の車体位置の代わりに、パイロット制御車体位置によって補正される車体位置を車体位置制御器に送ることができ、及び／又は実際の車体垂直速度の代わりに、パイロット制御車体位置の時間による導関数によって補正される車体垂直速度を車体位置制御器に送ることができる。したがって、車体位置制御器が、パイロット制御器によっておそらくはもたらされる車体の位置の変化を補償しようと試みないことが確実にされる。

車体制御システムは、シャシ制御器を有することができ、この制御器は、調整可能なばね又はダンパユニットを有するアクティブシャシシステムを有し、このシステムの各々は、調整可能なばね及び／又は調整可能なダンパを収容することができる。調整可能なばねがばね又はダンパユニットに設けられる場合、調整可能なばねの実レベルを制御するために使用されるパイロット制御レベルが決定される。調整可能なダンパがばね又はダンパユニットに設けられる場合、調整可能なダンパの減衰作用を制御するために使用される減衰変数が決定される。したがって、パイロット制御器を、調整可能なばね又は調整可能なダンパ又はその両方さえも有するアクティブシャシを備える車体制御システムに一体化することができる。

同様に、入力変数としてパイロット制御ユニットに伝送される計算された車輪位置が、車輪運動取得段階で取得された道路プロファイルから取得される場合、有利である。この関連で、特に車輪の動的特性を考慮することができる。パイロット制御は、計算された車輪位置が考慮される結果、より精密であり、その結果、快適さのさらなる増加が達成される。パイロット制御変数の少なくとも１つは、計算された車輪位置に応じて取得することができる。

同様に、道路プロファイルに沿った車両の走行に関する複数の車体位置からの位置経路を表す輪郭プロファイルが、道路プロファイルを表す変数に基づき取得され、輪郭プロファイルの曲率が、ばね又はダンパユニットで利用可能な最大ばね行程値が順守されるという周囲条件の下で最小にされる場合、有利である。これにより、道路プロファイルに応じて、車体の位置に対する影響なしにアクティブシャシシステムによって道路のすべての隆起又は凹みを相殺することは必ずしも常に可能ではないという事実を考慮しつつ、最大可能な快適度が確実にされる。

道路からの加振が低域遮断周波数未満の低域周波数範囲にあるときの車体の位置が道路プロファイルに本質的に従うように、パイロット制御変数又は修正されたパイロット制御変数によって車体制御システムを制御することが可能である。この低域周波数範囲では、道路プロファイルの変化は、対応する車体の位置変化に変換され、これにより、システム限界を可能にしつつ、快適さを最適化する簡単な実施可能性が許容される。

低域遮断周波数はこの関連で可変であることが可能であり、かつ道路プロファイルを表す変数に、特に取得され、調整された道路プロファイルに関係し得る。さらに、低域遮断周波数は、ばね又はダンパユニットでそれぞれ利用可能な最大ばね行程値に関係することがある。車両の前方に位置する道路プロファイルに沿って走行するときにばね又はダンパユニットで利用可能な最大ばね行程値が維持されるという周囲条件の下で、低域遮断周波数が最小にされるので、システム限界、特にばね行程限界を可能にしつつ、最大可能な快適性レベルを容易に達成することができる。ばね又はダンパユニットで利用可能な最大ばね行程値に従いつつ、輪郭プロファイルの曲率を非常に容易に最小にすることができる。

この関連で、車体制御システムは、車体の位置を本質的に変化しないように維持する目的で、低域遮断周波数を超える周波数を有する道路加振があるときの車体の位置を制御することができ、この結果、高レベルの快適さが低域周波数範囲を超える周波数範囲で提供される。この周波数範囲で、道路加振は車体の位置に作用しない。このことは、アクティブシャシシステムの動的限界に対応する約８〜１０ヘルツの高域遮断周波数まで当てはまる。

道路プロファイルを表す変数及び車両の現在状態を表す変数に基づき、車両の予期される状態と車両の実際の現在状態との間の偏差を取得する診断ユニットを設けることが有利である。このようにして、制御エラー、さもなければシステム欠陥を検出することができる。

この場合、診断ユニットは、例えば、特に予め規定された車両モデルを使用して、取得された道路プロファイルに基づき車両の予期される状態を取得する。

同様に、診断ユニットは、偏差に基づき、パイロット制御変数及び／又は修正されたパイロット制御変数を適合させるために使用される補正値を取得することができる。この構成の結果、少なくとも部分的に、制御装置を外部状態に適合させ、例えば、アクティブシャシシステムの摩耗状態又は温度変動による車体制御システムのダイナミクスの変化を補償することができる。

本発明について、添付図面を参照して以下により詳細に説明する。

車輪、ばね又はダンパユニット及び車体を備える部分的な車両モデルの概略図である。 制御装置の第１の実施形態の概略ブロック回路図である。 制御装置の第２の実施形態の概略ブロック回路図である。 制御装置の第３の実施形態の概略ブロック回路図である。 制御装置の診断ユニットの概略ブロック回路図である。 ばね又はダンパユニットを有する第１のアクティブシャシシステムの部分概略図である。 ばね又はダンパユニットを有する第２のアクティブシャシシステムの部分概略図である。

図１は、車輪１０と、この車輪１０に付設される制御可能なばね又はダンパユニット１１と、質量として示されかつ車両の重心１３を有する車体１２とを備える部分的な車両モデルの概略図である。部分車両モデルは、車輪１０の一つに関係する車両全体の部分のみを示しており、部分車両モデルは、例えば２つの車軸を有する乗用車の場合、４つの車輪１０の各々及び４つのばね又はダンパユニット１１に当てはまる。

この部分車両モデルは、固定座標系１４に関連付けられる。道路の実際の道路プロファイルは、ｈ（ｓ）によって特徴づけられ、行程ｓは座標系１４の横座標を表し、道路プロファイルｈ（ｓ）は車両の垂直軸の方向で測定される。車両の垂直軸の方向の車輪１０の位置はｒとして示され、車両の重心１３の車体位置に、車両の垂直軸の方向で観測して、参照符号ｚが与えられる。車体１２の位置ｚと車輪１０の位置ｒとの間の距離は、参照符号ｘによって示され、ここで以下のように規定される。
ｘ＝ｚ−ｒ （式１）

最後に、図１では、参照符号ｙは、ばね又はダンパユニット１１のアクチュエータ１１’を作動することによって設定されるか又は変更されることができるばね又はダンパユニット１１の現在の実レベルを示している。

道路プロファイルｈは、車両の両側で、適切ならば各々の車輪１０で異なることがある。車輪１０の位置ｒ及び実レベルｙは、すべてのばね又はダンパユニット１１又は車輪１０で異なることがある。したがって、これらの変数は、ばね又はダンパユニット１１の各々について取得され、別個にそれぞれ設定される。

車体１２の位置ｚと付設された車輪１０との間のそれぞれの距離ｘに、又はそれぞれの実レベルｙを制御するために、制御装置２０によって、車両（より詳細に図示せず）の車輪１０に付設される能動ばね又はダンパユニット１１を互いに独立して作動することができる。

車体１２の車体位置ｚ及び／又は運動は、３次元で影響が及ぼされ及び／又は制御されることができる。したがって、ピッチング運動及び／又は往復運動、ならびに道路表面に対する車輪の車輪接地荷重を制御するか、あるいは開ループ又は閉ループ制御を施すことができる。この結果、例えば車両の前車軸と後車軸との間で、シャシを修正操作することもでき、特に、互いに対角線上に向かい合って位置する２つの車輪の車輪接地荷重を、互いに対角線上に向かい合って位置する他方の２つの車輪の車輪接地荷重と比較して増加又は減少させることができる。このようにして、車両の横方向のダイナミクス挙動を制御することができる。

図６ａと図６ｂは、部分図の車輪１０に基づきアクティブシャシシステムの２つの実施例を概略的に示している。上記の図では、能動ばね又はダンパユニット１１ａと１１ｂには、ばね又はダンパユニット１１として調整可能なばねがそれぞれ設けられる。この代わりに又は追加して、調整可能なダンパを有する能動ばね又はダンパユニット１１を使用することもできるであろう。

図６ａは、電気的に制御可能なばね弁６２に各々が流体接続される圧力源６０及びリザーバ容器６１を有する能動的な油圧空気圧式ばね又はダンパユニット１１ａを示している。その弁位置に応じて、ばね弁６２は、油圧空気圧式ばね又はダンパユニット１１ａのアクチュエータ１１’を構成するピストン／シリンダユニット６４の圧力空間６３に、圧力源６０又はリザーバ容器６１を流体接続することができるか、あるいはすべての流体接続を遮断することができ、その結果、油圧空気圧式ばね又はダンパユニット１１ａの実レベルｙを増加させ、減少させるか又は一定に維持することができる。加圧ガス容器６７の動作空間６６は、スロットル６５を介して圧力空間６３に接続される。動作空間６６は、可撓性ダイアフラムによって加圧ガス空間６８から分離される。加圧ガス空間６８内の圧縮可能な加圧ガスにより、油圧空気圧式のばねユニット１１ａでばね作用が生じることが確実にされる。スロットル６５は減衰を行う。ピストン／シリンダユニット６４及び加圧ガス容器６７は、調整可能なばね６４、６７を構成する。

アクティブシャシシステムの能動ばね又はダンパユニット１１の別の形態が、図６ｂに示されており、このユニットはＡＢＣばねユニット１１ｂと称されることができ、ＡＢＣはアクティブボディコントロール（ａｃｔｉｖｅ ｂｏｄｙ ｃｏｎｔｒｏｌ）を意味する。油圧空気圧式ばねユニット１１ａと比較して同一の構成要素には、同一の参照符号が付与される。油圧空気圧式ばねユニット１１ａと対照的に、ＡＢＣばねユニット１１ｂは加圧ガス容器６７を有しない。ＡＢＣばねユニット１１ｂは、ピストン／シリンダユニット６４を有する螺旋ばね７０の一連の装置を有し、この場合、この直列回路は、ばね又はダンパユニット１１ｂの調整可能なばね６４、７０を形成する。別個のダンパ７１が、この調整可能なばね６４、７０に対し平行に設けられる。油圧空気圧式ばねユニット１１ａの場合のように、ＡＢＣばねユニット１１ｂの実レベルｙを設定レベルｙ_ｓｅｔｐに設定するために、ピストン／シリンダユニット６４の圧力空間６３は、ばね弁によって充填し、空にし又は遮断することができる。

制御装置２０の第１の典型的な実施形態が、ブロック回路図の形態で図２に示されている。制御装置２０は、車両の走行方向の車両前方の道路の状態に応じて、能動ばね又はダンパユニット１１を制御する。このようにして、ばね又はダンパユニット１１は、車両が道路加振を有する走行距離ｓの位置に到達する前にも、深いくぼみ、敷居、横溝等のような車両の前方の道路加振に対し容易に設定できる。道路加振を表す道路プロファイルを検出するために、制御装置２０は、走行方向に見て、車両の前方の道路表面を観測する道路センサ２１を有し、道路プロファイルを表すセンサデータｄをデータ調整ユニット２２に伝送する。

調整された道路プロファイルｈ_Ｌは、道路センサデータｄからデータ調整ユニット２２で決定される。調整された道路プロファイルｈ_Ｌを取得するために、現在の車両縦速度ｖ_ｘ及び例えば、現在の車体位置ｚあるいはばね又はダンパユニット１１の実レベルｙのような別の状態データが、同様にデータ調整ユニット２２に送られる。したがって、道路センサ２１の位置及び配向が知られ、その結果、道路プロファイルの精密な決定が可能になる。さらに、予め規定可能な高域遮断周波数を超える、例えば８〜１０ヘルツの周波数を有するセンサデータｄによって表される道路加振の部分は、データ調整ユニット２２でフィルタ処理される。調整された道路プロファイルｈ_Ｌは、データ調整ユニット２２によって出力信号として提供される。

結果として得られる車輪１０の垂直運動は、車輪運動取得段階２３で調整された道路プロファイルｈ_Ｌから取得され、したがって、次式に基づき、低周波の計算された車輪位置ｒ_Ｌが各々の車輪について決定される。
ここで、ｍ_Ｒはそれぞれの車輪１０の質量であり、ｃ_Ｒは車輪の垂直ばね定数であり、ｋ_Ｒは車輪の垂直減衰定数であり、ｒ_L’は計算された車輪垂直速度（経時的に計算された車輪位置ｒ_Ｌの導関数）であり、ｒ_L”は計算された車輪の垂直加速度（経時的に計算された車輪垂直速度ｒ_L’の導関数）であり、ｈ_Ｌ’は道路プロファイルの調整された変化（経時的に調整された道路プロファイルｈ_Ｌの導関数）である。なお、本出願中で、符号の上付きポツとダブルポツと、ダッシュとダブルダッシュは同じ意味で使われ、導関数とさらなる導関数を示す。

代わりの単純な実施形態の変形では、計算された車輪位置ｒ_Ｌはまた、調整された道路プロファイルｈ_Ｌと、車輪１０の半径を与える定数との和から計算でき、この場合、車輪１０の垂直のばね又は減衰特性は無視されるであろう。

制御装置２０はまた、それぞれの計算された車輪位置ｒ_Ｌに基づきパイロット制御信号を取得するパイロット制御ユニット２４を有し、次に、パイロット制御信号は、車両の重心１３の位置及び／又は運動を制御するために、及び／又は車両のばね又はダンパユニット１１の実レベルｙを制御するために使用される。

制御装置２０の第１の典型的な実施形態では、各々の場合に、パイロット制御レベルｙ_Ｐは、各々のばねユニット１１用のパイロット制御信号として取得される。例えば、それぞれの車輪１０のパイロット制御レベルｙ_Ｐについて、使用するアクティブシャシシステムに応じて、次の関係が取得される。
ここで、ｃ_Ｆはばね又はダンパユニット１１のばね定数であり、ｋ_Ｆはばね又はダンパユニット１１のダンパ定数であり、計算された車輪垂直速度ｒ_L’は、経時的に計算された車輪位置ｒ_Ｌの導関数である。このことは、例えば、０．５ヘルツの低域遮断周波数未満の低周波加振があるときにも、車体１２が静止したままであるという条件で当てはまる。

次に、フィルタ処理されたパイロット制御レベルｙ_ＰＬは、パイロット制御ダイナミクスフィルタ２５のパイロット制御レベルｙ_Ｐから形成される。

パイロット制御ダイナミクスフィルタ２５のフィルタ係数ａ_ｉとｂ_ｉを決定するための手順は、フィルタ設計方法からそれ自体公知であり、簡単に以下に説明する。

フィルタ処理されたパイロット制御レベルｙ_ＰＬは、最後に、予め規定された車体位置設定値ｚ_ｓｅｔｐ、特にこの関連でｚ_ｓｅｔｐ＝定数に基づき車体位置ｚを制御する車体制御システム２６に伝送される。好ましい典型的な実施形態では、この車体制御システム２６は、スカイフック制御器２７及びシャシ制御器２８を有する。車輪１０の各々の現在の車輪位置ｒ及び現在の車輪垂直速度ｒ’
及び現在の車体位置ｚ及びその時間導関数、現在の車体垂直速度ｚ’は、スカイフック制御器２７への入力変数として予め規定される。

スカイフック制御器２７は、車体１２をその予め規定可能な所望の位置に移動させるために、前記入力変数から各々のばね又はダンパユニット１１用のスカイフックレベルｙ_ｓｋを取得し、この場合、次式が当てはまる。
ここで、ｃ_Ｓはスカイフックばね定数であり、ｋ_Ｓはスカイフックダンパ定数である。

ここで、Ｆｅは、次の関係によるスカイフック復元力である。
ここで、ｘ_ｅは合成ストッパを表し、ここで、

Δｘ_ｍａｘはスカイフックばね行程限界であり、ｃ_ｅは復元ばね定数であり、またｋ_ｅは、所望のスカイフック制御器挙動に応じて予め規定される復元ダンパ定数である。

設定レベルｙ_ｓｅｔｐは、それぞれのスカイフックレベルｙ_ｓｋ及びそれぞれのフィルタ処理されたパイロット制御レベルｙ_ＰＬからばね又はダンパユニット１１の各々について決定され、設定のためシャシ制御器２８に伝送される。
ｙ_ｓｅｔｐ＝ｙ_ｓｋ＋ｙ_ＰＬ （式８）

パイロット制御ダイナミクスフィルタ２５のフィルタ係数ａ_ｉとｂ_ｉは、次のように取得することができ、すなわち、シャシ制御器２８の伝送挙動は、測定によって決定することができる。このようにして、パイロット制御ダイナミクスフィルタ２５なしに、パイロット制御レベルｙ_Ｐにより、どの伝送ダイナミクスが経験されるかが知られる。振幅に関して可能な限り正確であり、かつ可能な限り最高の周波数まで位相遅延を引き起こさないフィルタが、今や、公知のフィルタ設計方法に基づき設計される。例えば、最も単純な例では、ＰＤ要素を比例ゲインファクタＫＰ＝１に使用することができる。

能動ばねユニット１１のパイロット制御を車体制御システム２６に一体化する結果、パイロット制御器の有効範囲の外側で、あるいはパイロット制御器に欠陥がある場合、十分な走行快適性が常に保証されることが確実にされ、このような場合、車体１２の車体位置及び／又は運動は、スカイフック制御器２７によってなお常に制御される。

以下の説明において、上述の第１の典型的な実施形態と比較して拡張される制御装置２０の第２の典型的な実施形態について説明する。この第２の実施形態の変形は、第１の典型的な実施形態に加えて、図３に示したように、輪郭取得ユニット４０及び車体運動取得段階４１を有する。

制御装置２０のこの第２の実施形態では、ばね又はダンパユニット１１のばね行程限界を考慮しつつ、快適性が最適化される。制御装置２０は、車両の前方の最大センサ範囲Ｓ_ｍａｘの位置まで、調整された道路プロファイルｈ_Ｌを認識している。ばね又はダンパユニット１１の実レベルｙは、それぞれの最大利用可能なばね行程Δｚ_ｍａｘが順守され、かつ事前に決定された調整道路プロファイルに沿った車両の走行中に、車体位置ｚが可能な限り小さな程度の曲率を有する位置経路を移動するように、調整された道路プロファイルｈ_Ｌが知られている行程ｓの部分で設定される。このようにして、快適性の可能性が最適な程度に利用される。輪郭取得ユニット４０は、このため、所定の調整された道路プロファイルｈ_Ｌに沿った車両の走行に関する複数の車体位置からの位置経路を表す輪郭プロファイルｈ_Ｋを取得し、この場合、輪郭プロファイルｈ_Ｋの曲率は、ばね又はダンパユニット１１で利用可能な最大ばね行程値Δｚ_ｍａｘがそれぞれ順守されるという周囲条件の下で最小にされる。

したがって、この位置経路を特徴づける輪郭プロファイルｈ_Ｋは、調整された道路プロファイルｈ_Ｌに応じて輪郭取得ユニット４０で決定される。例えば、輪郭プロファイルｈ_Ｋの決定は、特に、調整された道路プロファイルｈ_Ｌの位相なしのローパスフィルタ処理によって、輪郭取得ユニット４０で実施される。この場合、このローパスフィルタ処理の遮断周波数は、この関連で、各々のばね又はダンパユニット１１における最大利用可能なばね行程Δｚ_ｍａｘが順守されるという条件下で、可能な限り小さいように選択される。この点で、最大利用可能なばね行程Δｚ_ｍａｘは、ばね圧縮の方向で、またそれぞれのばね又はダンパユニット１１のばね伸長の方向で異なる大きさであり、値も、個々のばね又はダンパユニット１１の実レベルに応じて変化することを指摘したい。この理由で、明瞭さのためΔｚ_ｍａｘとして組み合わせられる最大ばね圧縮行程値Δｚ_{ｍａｘ，ｃｏｍｐ}及び最大ばね伸長行程値Δｚ_{ｍａｘ，ｅｘｔ}は、各々のばね又はダンパユニット１１で考慮されなければならない。計算方法は、両方の値について原則として同じである。

好ましい典型的な実施形態では、ローパスフィルタ処理操作用の可能な限り小さな遮断周波数は、輪郭取得ユニット４０で繰り返し決定される。例えば０ヘルツであり得る開始周波数から開始して、ローパスフィルタ処理結果ＴＰが計算され、次に、最大利用可能なばね行程値の周囲条件を順守できるかどうかが点検される。
｜ＴＰ−ｈ_Ｌ｜＜Δｚ_ｍａｘ （式９）

式（式９）による条件に合う場合、輪郭プロファイルｈ_Ｋは、ローパスフィルタ処理結果ＴＰに対応する。この条件に合わない場合、あるいは最大利用可能なばね行程値Δｚ_ｍａｘに達するか又は越える場合、開始周波数が増大され、新しいローパスフィルタ処理ＴＰが計算される。この反復ループは、式（式９）で与えられる周囲条件に合うローパスフィルタ処理結果ＴＰが取得されるまで実行される。次に、このように取得される輪郭プロファイルｈ_Ｋは、車体運動取得段階４１に伝送される。

車体運動取得段階４１は、次のように、輪郭プロファイルｈ_Ｋから輪郭車体位置ｚ_Ｋ及び輪郭力Ｆ_Ｋを計算する。
ｚ_Ｋ＝ｈ_Ｋ （式１０）

輪郭力Ｆ_Ｋは、車輪運動取得段階２３に送られ、この段階で、計算された車輪位置ｒ_Ｌがこの第２の典型的な実施形態で次式に基づき決定される。
この式が適用され、ｍ_Ａは車体１２の質量であり、ｈ_L”は調整された道路プロファイルの変化ｈ_L’の時間導関数である。

計算された車輪位置ｒ_Ｌ及び輪郭車体位置は、パイロット制御ユニット２４に送られる。制御装置２０のこの第２の実施形態では、パイロット制御ユニット２４は、個々のばね又はダンパユニット１１用のパイロット制御レベルｙ_Ｐに加えて、別のパイロット制御変数としてパイロット制御車体位置ｚ_Ｐを取得し、これが車体制御システム２６に伝えられる。パイロット制御変数は次のように取得される。
Ｚ_Ｐ＝ｚ_Ｋ（式１４）

パイロット制御ユニット２４及び車体制御システム２６によってパイロット制御の両立性を高めるために、スカイフックレベルｙ_ｓｋを計算するため、補正された状態値Δｚ，Δｚ’が使用される。これにより、車体制御システム２６、及び例えば、スカイフック制御器２７が、スカイフックレベルｙ_ｓｋに加えられるパイロット制御レベルｙ_Ｐを干渉変数であると考えず、少なくとも部分的にそれらを再び補償することが確実にされる。補正された状態値は次のように取得される。
Δｚ＝ｚ−ｚ_ｐ （式１５）
Δｚ’＝ｚ’− ｚ_ｐ’
（式１６）

補正された状態値Δｚ，Δｚ’の計算は、差分段階４２で実施される。

スカイフック制御器２７で取得されるパイロット制御車体位置ｚ_Ｐは、したがって、次式のように取得される。

この関連で、（式６）と（式７）の式が、第１の典型的な実施形態のように、スカイフック復元力Ｆｅに適用される。

最後に、制御装置２０の第１の典型的な実施形態のように、個々のばねユニット１１の設定レベルｙ_ｓｅｔｐは、式（式８）に基づき計算される。
ｙ_ｓｅｔｐ＝ｙ_ｓｋ＋ｙ_ＰＬ （式８）

スカイフックレベルｙ_ｓｋに、またフィルタ処理されたパイロット制御レベルｙ_ＰＬに加えられるスカイフック補正項ｙ_ｓｋｋがスカイフック制御器２７により決定される場合、一体化されたパイロット制御及び車体制御をさらに改良することができる。

次に、式（式８）の代わりに次式が取得される。
ｙ_ｓｅｔｐ＝ｙ_ｓｋ＋ｙ_ＰＬ＋ｙ_ｓｋｋ （式８’）

図４は、制御装置２０の別の第３の実施形態を示している。パイロット制御ダイナミクスフィルタ２５の代わりに、（車体制御システム２６に伝えられる）ダイナミクス最適化パイロット制御レベルｙ_Ｐｉを決定しつつ、パイロット制御レベルｙ_Ｐに基づき、パイロット制御変数の設定中にアクティブシャシシステムのシステム挙動、特にそのタイミング挙動又は動的挙動を考慮するシステムダイナミクス段階４５が設けられる。その他の点では、この第３の実施形態は、制御装置２０の第２の実施形態に対応する。第２の実施形態のフィルタ処理されたパイロット制御レベルｙ_ＰＬの代わりに、今や、ダイナミクス最適化パイロット制御レベルｙ_Ｐｉは、パイロット制御ユニット２４のパイロット制御レベルｙ_Ｐから決定される。

係数ｕ_ｉとｗ_ｉは、車両で使用されるアクティブシャシシステムの伝送挙動によって決定することができ、したがって、異なる種類の車両で異なることがある。この伝送挙動は測定によって取得することができる。

例えば、ＡＢＣばね又はダンパユニット１１ｂを有するアクティブシャシシステム（図６ｂ参照）のばね又はダンパユニット１１の設定レベルｙ_ｓｅｔｐと実レベルｙとの間の伝送挙動は、次のように規定することができる。
ここで、
Ｄ_Ｖ：ばねユニット１１の制御弁の弁減衰
ω_Ｖ：弁遮断周波数
Ｄ_Ｆ：位置制御減衰
ω_Ｆ：位置制御遮断周波数
ｑ_Ｚ：圧力の影響を表すばねユニット１１の定数

次に、アクティブシャシシステムの伝達関数Ｇは、次式によるこの微分方程式から取得することができる。
ｙ＝Ｇ・ｙ_ｓｅｔｐ （式２１）

逆伝達関数Ｇ_ｉｎｖが、これから計算される場合、パイロット制御レベルｙ_Ｐと、ダイナミクス最適化パイロット制御レベルｙ_Ｐｉとの間の関係が取得される。
ｙ_Ｐｉ＝Ｇ_ｉｎｖ・ｙ_Ｐ （式２２）

これにより、式（式１９）による方法で係数ｕ_ｉとｗ_ｉが提供され、次に、逆伝達関数Ｇ_ｉｎｖの計算実施として使用することができる。この手順は、制御装置２０の第１の２つの実施形態のパイロット制御ダイナミクスフィルタ２５のフィルタ係数の決定と同様である。

パイロット制御ユニット２４を使用して達成されるパイロット制御は、車体制御を実施することができるすべてのアクティブシャシについて使用することができる。

上記のことは、特に、調整可能なばね６４、６７及び６４、７０をそれぞれ有するアクティブシャシに関する適用の説明である。しかし、同様に、減衰作用の増加又は減少による望ましくない車体運動が防止されるように、車体位置を制御するために、アクティブシャシシステムの１つ以上の設定可能なダンパの制動特性を変更することができる。このため、制御装置２０の記載した典型的な実施形態を修正することができる。ばねユニット１１について取得されたレベル変数を使用することによって、可変の減衰作用を取得することができ、この減衰作用は、車両の前方の道路プロファイルの知識によりパイロット制御ユニット２４によって変更される。このことは、次のように行うことができる。

設定可能なダンパを有するばね又はダンパユニット１１に関する次式が、出発点として使用される。
ここで、
Ｆ_ＣＤ：ばね力
ｘ：車輪位置と車体位置との間の差
ｃ_Ｆ：ばねのばね定数
ｋ_Ｆ：ダンパの減衰定数
Δｋ：設定可能な減衰変数

次式が、ばねの可変レベルを有するばね又はダンパユニット１１に適用される。

（式２３）、（式２４）及び（式１）の式は、設定可能な減衰変数を提供する。

式（式２５）に基づき、実レベルｙ、設定レベルｙ_ｓｅｔｐ、パイロット制御レベルｙ_Ｐ、フィルタ処理されたパイロット制御レベルｙ_ＰＬ、及びダイナミクス最適化パイロット制御レベルｙ_Ｐｉは、減衰変数用のそれぞれ対応する値に変換することができる。例えば、パイロット制御ユニット２４は、パイロット制御減衰値Δｋ_Ｐを決定することができ、スカイフック制御器２７は、スカイフック減衰値Δｋ_ｓｋを決定することができ、次に、これらから、減衰設定値Δｋ_ｓｅｔｐも取得することができる。制御装置２０の第３の実施形態では、例えば、次式が適用される。

ダイナミクス最適化パイロット制御減衰Δｋ_Ｐｉは、パイロット制御レベルのフィルタ処理と同様の方法で、上述のようなパイロット制御減衰Δｋ_Ｐから得られる。最後に、設定減衰は、次式から取得することができる。
Δｋ_ｐ＝Δｋ_ｐｉ＋Δｋ_ｓｋ （式２８）

このようにして、パイロット制御器は、設定可能なダンパを有するばね又はダンパユニット１１が使用される場合、車体制御システムに一体化することができる。このことはまた、制御装置２０の説明した他のすべての典型的な実施形態に相応して当てはまる。

車両の走行方向前方の道路プロファイルｈを前もって決定する結果、特定の時間における車輪１０に作用する道路加振も認識される。この理由で、モデルに基づき車両挙動を常に予測することができ、前記挙動を実際の車両挙動と比較することができる。このようにして、偏差及び／又は故障を検出することができる。偏差が検出されたとき、パイロット制御を補正することができ、例えば、パイロット制御ユニット２４のパイロット制御変数ｙ_Ｐ、ｚ_Ｐを車両の現在温度又は摩耗状態に適合させることができる。

このため、制御装置２０は診断ユニット５０を有する。一方で、車両の挙動又は状態を表す測定された車両変数が診断ユニット５０に送られ、他方で、道路プロファイルｈ（ｓ）を表す１つ以上の変数、例えば調整された道路プロファイルｈ_Ｌ及び／又は輪郭プロファイルｈ_Ｋが、診断ユニット５０に送られる。

第１の診断段階５１で、モデル値Ｍ、特に次のモデル値、すなわち、予期される車輪位置ｒ_Ｍ及び／又は予期された車輪垂直速度ｒ_Ｍ’及び／又は予期された車体位置ｚ_Ｍ及び／又は予期された車体垂直速度ｚ_Ｍ’が、道路プロファイルｈ（ｓ）を表す変数ｈ_Ｌ、ｈ_Ｋから車両モデルによって取得される。

これらのモデルパラメータＭは、第２の診断段階５２に送信される。測定された現在のシャシ変数、すなわち、例えば車輪位置ｒ及び／又は車輪垂直速度ｒ’及び／又は車体位置ｚ及び／又は車体垂直速度ｚ’が、同様に、この第２の診断段階５２に送られる。

第２の診断段階５２は、モデルパラメータと測定されたシャシ変数とを比較して、第３の診断段階５３に伝えられる偏差Ａを検出する。

第３の診断段階５３は、検出された偏差Ａに基づき、パイロット制御ユニット２４のパイロット制御変数ｙ_Ｐ、ｚ_Ｐを補正するために使用される１つ以上の補正信号を生成する。ここに説明した診断ユニット５０の実施形態では、少なくとも１つ、例えば、第１の補正ファクタＰｙ及び第２の補正ファクタＰｚが決定され、それらは、絶対値及び偏差Ａの標識に応じて、パイロット制御変数ｙ_Ｐ、ｚ_ｐを増加させ又は減少させるために使用される。本例では、次式が適用される。
ｙ_{Ｐ，ｃｏｒｒｅｃｔｅｄ}＝Ｐ_ｙ・ｙ_Ｐ （式２９）
ｚ_{Ｐ，ｃｏｒｒｅｃｔｅｄ}＝Ｐ_ｚ・ｚ_Ｐ （式３０）

診断ユニット５０は、図２〜図４による制御装置２０の３つのすべての実施形態に使用することができる。この場合、パイロット制御変数ｙ_Ｐ、ｚ_Ｐの代わりに、補正されたパイロット制御変数ｙ_{Ｐ，ｃｏｒｒｅｃｔｅｄ}及びｚ_{Ｐ，ｃｏｒｒｅｃｔｅｄ}が制御操作のためにそれぞれ使用される。

Claims (19)

1. 複数の制御可能なばね又はダンパユニット（１１）と、
   車両の走行方向前方に位置する道路に関するセンサデータ（ｄ）を生成する道路センサ（２１）と、
   前記センサデータ（ｄ）を使用し道路プロファイル（ｈ_Ｌ）を取得するデータ調整ユニット（２２）と、
   取得された道路プロファイル（ｈ_Ｌ）に応じて、パイロット制御変数（ｙ_Ｐ、ｚ_Ｐ）を決定するパイロット制御ユニット（２４）と、を備える車両のアクティブシャシシステムを制御するための制御装置であって、
   前記パイロット制御変数（ｙ _Ｐ 、ｚ _Ｐ ）が、少なくとも、ばね又はダンパユニット（１１）の設定に関し前記ばね又はダンパユニット（１１）の設定を取得された道路プロファイル（ｈ_Ｌ）に適合させるために使用される前記ばね又はダンパユニット（１１）用パイロット制御変数（ｙ _Ｐ ）と、車体位置に関し車体制御システム（２６）の車体位置制御器（２７）を制御するために使用されるパイロット制御車体位置（ｚ _Ｐ ）と、を含み、
   車体の位置（ｚ）を制御するために使用される前記車体制御システム（２６）用の入力信号が、前記パイロット制御変数（ｙ_Ｐ、ｚ_Ｐ）に基づき計算されることを特徴とする、制御装置。
2. 前記ばね又はダンパユニット（１１）用パイロット制御変数（ｙ_Ｐ ）が、それぞれのばね又はダンパユニット（１１）の設定値（ｙ_ｓｅｔｐ）を取得するために使用されることを特徴とする、請求項１に記載の制御装置。
3. 少なくとも前記ばね又はダンパユニット（１１）用パイロット制御変数（ｙ_Ｐ）が、修正ユニット（２５、４５）で、前記車体制御システム（２６）の予め規定された特性を考慮しつつ、修正されたばね又はダンパユニット（１１）用パイロット制御変数（ｙ_ＰＬ、ｙ_Ｐｉ）に変換され、前記ばね又はダンパユニット（１１）の設定値（ｙ_ｓｅｔｐ）を決定するために使用されることを特徴とする、請求項２に記載の制御装置。
4. 前記修正ユニットがシステムダイナミクスユニット（４５）として具体化され、前記修正ユニットにより、前記ばね又はダンパユニット（１１）用パイロット制御変数（ｙ_Ｐ）からダイナミクス最適化パイロット制御変数（ｙ_Ｐｉ）が決定され、前記ダイナミクス最適化パイロット制御変数（ｙ_Ｐｉ）により、前記車両のアクティブシャシシステムの動的挙動が考慮されることを特徴とする、請求項３に記載の制御装置。
5. ばね又はダンパユニット（１１）の前記設定値（ｙ_ｓｅｔｐ）が、前記ばね又はダンパユニット（１１）用パイロット制御変数（ｙ_Ｐ）及び／又は前記ばね又はダンパユニット（１１）用パイロット制御変数から形成される修正されたパイロット制御変数（ｙ_ＰＬ、ｙ_Ｐｉ）、ならびに前記車体位置制御器（２７）の出力変数（ｙ_ｓｋ）に基づき決定されることを特徴とする、請求項２〜４のいずれか一項に記載の制御装置。
6. 前記パイロット制御車体位置（ｚ_Ｐ）が、前記車体位置制御器（２７）にフィードバックされる車両の実際の状態値（ｚ，ｚ’）を補正するために使用されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の制御装置。
7. 実際の車体位置（ｚ）の代わりに、前記パイロット制御車体位置（ｚ_Ｐ）によって補正される車体位置（Δｚ）が前記車体位置制御器（２７）に送られ、及び／又は実際の車体垂直速度（ｚ’）の代わりに、前記パイロット制御車体位置（ｚ_Ｐ）の時間による導関数（ｚ_Ｐ’）によって補正される車体垂直速度（Δｚ’）が、前記車体位置制御器（２７）に送られることを特徴とする、請求項６に記載の制御装置。
8. 前記車体制御システム（２６）が、調整可能な前記ばね又はダンパユニット（１１）を有する前記アクティブシャシシステムを有するシャシ制御器（２８）を備え、前記調整可能なばね又はダンパユニット（１１）の各々が、調整可能なばね及び／又は調整可能なダンパを有することができることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の制御装置。
9. 調整可能なばねが前記ばね又はダンパユニット（１１）に設けられる場合、前記調整可能なばねの実ストローク（ｙ）を制御するために使用されるパイロット制御ストローク（ｙ_Ｐ）が前記ばね又はダンパユニット（１１）用パイロット制御変数として決定され、又は、調整可能なダンパが前記ばね又はダンパユニット（１１）に設けられる場合、前記調整可能なダンパの減衰作用を制御するために使用される減衰変数が前記ばね又はダンパユニット（１１）用パイロット制御変数として決定されることを特徴とする、請求項８に記載の制御装置。
10. 入力変数として前記パイロット制御ユニット（２４）に伝送される計算された車輪位置（ｒ_Ｌ）が、車輪運動取得ユニット（２３）において、取得された前記道路プロファイル（ｈ_Ｌ）から取得されることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の制御装置。
11. 前記車輪（１０）の動的特性が、計算された車輪位置（ｒ_Ｌ）の取得の際に考慮されることを特徴とする、請求項１０に記載の制御装置。
12. 前記パイロット制御変数（ｙ_Ｐ）の少なくとも１つが、計算された車輪位置（ｒ_Ｌ）に応じて取得されることを特徴とする、請求項１０又は１１に記載の制御装置。
13. 前記道路プロファイル（ｈ）に沿った車両の走行に関する位置経路を表す輪郭プロファイル（ｈ_Ｋ）が、前記道路プロファイル（ｈ）を表す変数（ｈ_Ｌ）に基づき取得され、前記輪郭プロファイル（ｈ_Ｋ）の曲率が、前記ばね又はダンパユニットのばね行程値が利用可能な最大ばね行程値内となるという条件の下で最小にされ、前記車体（１２）の車体位置（ｚ）が、前記輪郭プロファイルに本質的に従うように、前記車体制御システム（２６）が、前記パイロット制御変数（ｙ _Ｐ 、ｚ _Ｐ ）又は修正されたパイロット制御変数（ｙ _ＰＬ 、ｙ _Ｐｉ ）によって影響を受けることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の制御装置。
14. 前記道路の加振が低域遮断周波数未満の低域周波数範囲にあるときの前記車体（１２）の車体位置（ｚ）が、前記道路プロファイルに本質的に従うように、前記車体制御システム（２６）が、パイロット制御変数（ｙ_Ｐ、ｚ_Ｐ）又は修正されたパイロット制御変数（ｙ_ＰＬ、ｙ_Ｐｉ）によって影響を受けることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の制御装置。
15. 前記低域遮断周波数が可変であり、かつ前記道路プロファイル（ｈ）を表す変数に関係することを特徴とする、請求項１４に記載の制御装置。
16. 前記低域遮断周波数が可変であり、かつ前記ばね又はダンパユニット（１１）でそれぞれ利用可能な最大ばね行程値（Δｚ_ｍａｘ）に関係することを特徴とする、請求項１４又は１５に記載の制御装置。
17. 前記低域遮断周波数を超える周波数を有する道路加振があるときの前記車体（１２）の車体位置（ｚ）が、本質的に変化しないままであるように、前記車体制御システム（２６）が、パイロット制御変数（ｙ_Ｐ、ｚ_Ｐ）又は修正されたパイロット制御変数（ｙ_ＰＬ、ｙ_Ｐｉ）によって影響を受けることを特徴とする、請求項１４〜１６のいずれか一項に記載の制御装置。
18. 前記道路プロファイル（ｈ）を表す変数（ｈ_Ｌ、ｈ_Ｋ）及び前記車両の現在状態を表す変数（ｒ，ｒ’，ｚ，ｚ’）に基づき、前記車両の予期される状態（ｒ_Ｍ，ｒ_Ｍ’，ｚ_Ｍ，ｚ_Ｍ’）と前記車両の実際の現在状態（ｒ，ｒ’，ｚ，ｚ’）との間の偏差（Ａ）を取得する診断ユニット（５０）が設けられることを特徴とする、請求項１〜１７のいずれか一項に記載の制御装置。
19. 前記診断ユニット（５０）が、取得された道路プロファイル（ｈ_Ｌ）に基づき前記車両の予期される状態（ｒ_Ｍ，ｒ_Ｍ’，ｚ_Ｍ，ｚ_Ｍ’）を取得することを特徴とする、請求項１８に記載の制御装置。