JP5151161B2 - 車両状態推定装置及びショックアブソーバ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、車両の乗り心地に影響する車両状態を推定する車両状態推定装置、及び、そのような車両状態推定装置を用いて推定された車両状態に基づいて車両の振動を低減するようにショックアブソーバを制御するショックアブソーバ制御装置の技術分野に関する。

乗用車等の車両の乗り心地は、当該車両が走行する際の速度、及び当該車両が走行する路面状態に応じて変化する。車両は、車軸及び車体を相互に結合するサスペンションによって路面状態等に応じて発生する振動を低減し、乗員の乗り心地を高める。このようなサスペンションは、互いに異なる減衰力に設定可能なショックアブソーバを有しており、例えば当該ショックアブソーバの減衰力を規定する段数が変更されることによって車両の振動が低減され、乗り心地が高められている。ショックアブソーバの減衰力を変更することによって振動を低減する技術として、例えば特許文献１は、乗員の感覚に応じて振動を評価した評価基準に基づいてサスペンションを制御する技術を開示している。特許文献２は、車両の走行時に当該車両に発生する振動から路面状態を推定し、当該推定された路面状態に基づいてサスペンションの減衰力を設定する技術を開示している。特許文献３は、走行時における前輪の挙動及び当該前輪の挙動に基づいて推定された後輪の挙動に応じてサスペンションを制御する技術を開示している。

特開平６−１５６０３７号公報 特開平５−３１００２２号公報 特開平８−２１６６４２号公報

しかしながら、ショックアブソーバの減衰力を路面状態等に応じて所望の減衰力に設定した場合、設定された減衰力によって低減できる振動は当該振動の周波数に応じて異なるため、振動を構成する全ての周波数成分に係る振動を低減することが困難となる原理的問題点がある。より具体的には、例えば、ショックアブソーバの減衰力を高くすると、振動を構成する周波数成分のうち低周波数成分に係る振動が低減されるが、高周波数成分に係る振動を低減することは困難である。これとは逆に、ショックアブソーバの減衰力を低くすると、振動を構成する周波数成分のうち高周波数成分に係る振動は低減されるが、低周波数成分に係る振動を低減することは困難になる。したがって、一定の減衰力を有するショックアブソーバによって低減できる振動は、当該減衰力に応じた特定の周波数を有する振動に限られ、低減されなかった周波数成分に係る振動によって乗り心地が悪くなってしまう。

よって、本発明は上記問題点等に鑑みてなされたものであり、例えば、車両の乗り心地を高めるために参照される車両状態を推定するための車両状態推定装置、及びそのような車両状態推定装置によって推定された車両状態に基づいて車両の乗り心地が高められるようにショックアブソーバを制御可能なショックアブソーバ制御装置を提供することを課題とする。

本発明に係る車両状態推定装置は上記課題を解決するために、車両が有する複数のショ
ックアブソーバの夫々の減衰力の複数の組み合わせのうち前記車両の乗り心地に作用する物理量が検出された際に選択されていた一の組み合わせの伝達特性、及び前記検出された物理量に基づいて、前記車両が走行する走行環境を示す指標の推定値を算出する第１算出手段と、
該第１算出手段によって算出された推定値に基づいて、前記複数の組み合わせ毎に前記物理量の推定値を算出する第２算出手段とを備える。

本発明に係る車両状態推定装置によれば、複数のショックアブソーバは、車両の走行時に車両の前輪及び後輪の夫々に結合されたサスペンションの一部として設けられており、その減衰力を切り換え可能に構成されている。加えて、複数のショックアブソーバの夫々は、その減衰力を互いに独立して設定可能である。一の組み合わせは、車両の走行時に、複数のショックアブソーバの夫々の減衰力が取り得る複数の組み合わせのうち車両の乗り心地に作用する物理量が検出された際に選択されていた組み合わせである。

第１算出手段は、一の組み合わせの伝達特性、及び検出された物理量に基づいて車両が走行する走行環境を示す指標の推定値を算出する。「伝達特性」とは、車両の走行時に、走行環境を示す指標を車両に対する入力とし、乗り心地に作用する物理量を当該入力に対応する出力とした場合に、これら入力及び出力の相関関係を規定する車両の特性をいう。このような伝達特性は、複数のショックアブソーバの夫々が取り得る減衰力の組み合わせ毎に予め特定されており、例えば、減衰力の組み合わせ毎にメモリ等の記憶手段に記憶されている。第１算出手段は、出力である物理量が検出された際に、一の組み合わせの伝達特性を読み出し、当該検出された物理量、及び読み出した伝達特性に基づいて、当該物理量が検出された際の走行環境を示す指標の推定値を算出できる。

第２算出手段は、第１算出手段によって算出された推定値に基づいて、複数の組み合わせ毎に物理量の推定値を算出する。より具体的には、例えば、複数の組み合わせの夫々の伝達特性は予め特定されているため、第２算出手段は、これら伝達特性に対する入力である指標の推定値に基づいて、各伝達特性に対応した出力としての物理量の推定値を複数のショックアブソーバの夫々の減衰力の組み合わせ毎に算出できる。即ち、第２算出手段は、物理量が検出された際に選択されていなかった減衰力の組み合わせについて、仮にこれら減衰力の組み合わせを選択した場合に検出されると推定される物理量を算出できる。したがって、複数のショックアブソーバの夫々の減衰力の組み合わせ毎に乗り心地に作用する物理量の推定値が判明することになり、各組み合わせにおける車両状態が推定可能になる。

このように、本発明に係る車両状態推定装置によれば、複数のショックアブソーバの夫々の段数の組み合わせ毎に車両状態が推定できるため、予め設定された閾値に対して乗り心地を評価する場合に比べて相対的に車両の乗り心地を高めることができるショックアブソーバの減衰力の組み合わせを特定できる。加えて、本発明に係る車両状態推定装置によれば、当該車両状態推定装置を用いて算出された物理量の推定値が参照されることによって、例えば、車両の振動を構成する低周波数成分から高周波数成分の夫々に係る振動成分をバランス良く低減できる減衰力の組み合わせを選択できることになり、車両の総合的な乗り心地を向上させることが可能になる。

本発明に係る車両状態推定装置の一の態様では、前記物理量が検出された際に前記車両の速度を検出する速度検出手段を更に備え、前記伝達特性は、前記速度に基づいて特定されていてもよい。

この態様によれば、伝達特性は、ショックアブソーバの構造のみによって特定されるのではなく、車両の速度に依存して変化する。したがって、車両の乗り心地に作用する物理量を精度良く推定するためには、車両の速度を考慮した条件下で予め特定された伝達特性から、速度検出手段によって車両の速度が検出された際に当該検出された速度に対応した伝達特性が選択される。

よって、この態様によれば、車両の走行時に変化する速度に応じて最適な伝達特性を選択でき、第２算出手段は精度良く物理量の推定値を算出することが可能である。

本発明に係る車両状態推定装置の他の態様では、前記車両の運動状態を特定可能なように前記車両のバネ上上下加速度を検出するバネ上上下加速度検出手段を更に備えていてもよい。

この態様によれば、バネ上上下加速度検出手段は、車両の運動状態を特定可能なように、例えば複数のバネ上上下加速度センサから構成されている。より具体的には、例えば、バネ上上下加速度センサは、車両が有する一対の前輪と、一対の後輪の一方との夫々に対応して３つ設けられており、各車輪に結合された各ショックアブソーバのバネ上に設置されている。このようなバネ上上下加速度センサからなる上下加速度検出手段によれば、各バネ上上下加速度センサによって検出された車両のバネ上上下加速度によって車両の運動状態を特定できる。

尚、バネ上上下加速度は、車両のボデー等の重量を含むバネ上重量、車輪及び車軸等の重量を含むバネ下重量、並びに、バネ上重量及びバネ下重量を相互に接続する上下２つのバネから車両が構成されると仮定した車両モデルを採用した場合に、バネ上に位置するバネ上重量が上下方向に運動する際のバネ上重量の上下加速度を意味する。このような車両モデルを採用する理由は、車両の乗り心地が、バネ上重量及びバネ下重量の夫々の重量配分と、ショックアブソーバを含むサスペンションを上下２つのバネに置き換えた場合のこれらバネのバネ特性とに依存すると考えることが可能だからである。

この態様では、前記検出された物理量は、前記車両の上下加速度、前記車両のロール角、及び前記車両のピッチ角のうち少なくとも一つの物理量であり、前記第１算出手段は、前記少なくとも一つの物理量に基づいて前記指標の推定値を算出してもよい。

この態様によれば、走行環境の指標の推定値は、車両の上下加速度、車両のロール角、及び車両のピッチ角のうち少なくとも一つの物理量を用いて算出される。尚、上下加速度、ピッチ角及びロール角のうち複数の物理量を用いることによって、一つの物理量を用いる場合に比べて正確に指標の推定値を算出できる。

この態様では、前記第２算出手段は、前記乗り心地の違いを区別するために設定された互いに異なる複数の周波数帯域の夫々において、前記周波数帯域毎に設定された所定の基準値に基づいて前記少なくとも一つの物理量を点数化することによって前記少なくとも一つの物理量の点数を算出してもよい。

この態様によれば、乗り心地の違いを区別するために設定された互いに異なる複数の周波数帯域の夫々において、周波数帯域毎に設定された所定の基準値に基づいて少なくとも一つの物理量を点数化することによって、少なくとも一つの物理量を客観的な点数に変換できる。より具体的には、複数の周波数帯域の夫々においては、検出された少なくとも一つの物理量の具体的な検出値をそのまま用いた場合には、互いに異なる周波数帯域の夫々において当該検出された物理量が乗り心地に作用する割合が異なり、客観的な乗り心地の評価ができなくなるためである。ここで、「所定の基準値」とは、少なくとも一つの物理量をその具体的な検出値ではなく客観的な点数に変換可能な統計的な基準値を意味する。このような所定の基準値を用いて少なくとも一つの物理量を点数化することによって、具体的な検出値ではなく、周波数帯域毎に客観的な点数によって車両の乗り心地に対して物理量が作用する割合を見積もることが可能になる。

この態様では、前記第２算出手段は、前記周波数帯域毎に前記点数を重み付けることによって補正された補正済点数を算出し、前記複数の組み合わせ毎に前記補正済点数の合計値を算出してもよい。

この態様によれば、少なくとも一つの物理量の各周波数成分が当該物理量に占める割合は、車両の速度に応じて異なる。したがって、車両の速度に基づいて周波数帯域毎に少なくとも一つの物理量の点数を重み付けすることによって、車両の速度に応じた適正な補正済点数を算出できる。加えて、補正済点数の合計値により減衰力の組み合わせ毎の車両状態を推定でき、減衰力の組み合わせの合計値を直接比較することによって最適な減衰力の組み合わせが選択可能になる。

本発明に係る車両状態推定装置の他の態様では、前記指標は、前記車両が走行する路面状態を示す路面特性であってもよい。

この態様によれば、車両の乗り心地を左右する走行環境のうち最も乗り心地に作用する割合が大きいと推定される路面特性を推定できる。路面特性は、例えば、路面の凹凸、路面の傾斜角、及び路面の摩擦係数等のように路面状態を特定できる路面の特徴であればよい。このような路面特性の推定値が算出されることによって、複数の組み合わせ毎に物理量の推定値を精度良く算出できる。

本発明に係る車両状態推定装置の他の態様では、前記複数のショックアブソーバの夫々の減衰力は、前記複数のショックアブソーバの夫々の段数によって規定されていてもよい。

この態様によれば、段数によって減衰力を明確に規定できる。

本発明に係るショックアブソーバ制御装置は上記課題を解決するために、車両が有する複数のショックアブソーバの夫々の減衰力の複数の組み合わせのうち前記車両の乗り心地に作用する物理量が検出された際に選択されていた一の組み合わせの伝達特性、及び前記検出された物理量に基づいて、前記車両が走行する走行環境を示す指標の推定値を算出する第１算出手段と、該第１算出手段によって算出された推定値に基づいて、前記複数の組み合わせ毎に前記物理量の推定値を算出する第２算出手段と、該第２算出手段によって算出された推定値に基づいて、前記複数の組み合わせのうち前記一の組み合わせに比べて前記車両の乗り心地が高められるように他の組み合わせを選択し、前記複数のショックアブソーバの夫々の減衰力の組み合わせが前記他の組み合わせになるように前記複数のショックアブソーバを制御する制御手段とを備える。

本発明に係るショックアブソーバ制御装置によれば、上述した車両状態推定装置と同様に、第２算出手段によって物理量の推定値が算出される。

制御手段は、物理量の推定値に基づいて、複数の組み合わせのうち一の組み合わせに比べて車両の乗り心地が高められるように他の組み合わせを選択し、複数のショックアブソーバの夫々の減衰力の組み合わせが他の組み合わせになるように複数のショックアブソーバを制御する。より具体的には、制御手段は、例えば、ショックアブソーバの段数を変更するアクチュエータを駆動させることによって、複数のショックアブソーバの段数の組み合わせを他の組み合わせに変更し、車両の乗り心地を向上させる。

したがって、本発明に係るショックアブソーバ制御装置によれば、複数のショックアブソーバの夫々の減衰力の組み合わせが設定される際に、これら組み合わせ毎に推定された車両状態が参照され、複数のショックアブソーバの夫々の減衰力について選択された最適な組み合わせである他の組み合わせに設定されるようにショックアブソーバを制御でき、車両の乗り心地を高めることが可能である。

本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。

以下、図面を参照しながら、本発明に係る車両状態推定装置、及びショックアブソーバ制御装置の各実施形態を説明する。図１は、本発明に係る車両状態推定装置、及びショックアブソーバ制御装置の各実施形態を有する車両の主要な構成を示したブロック図である。

図１において、車両１は、左前輪ＦＬ、右前輪ＦＲ、左後輪ＲＬ、及び右後輪ＲＲと、左前ショックアブソーバ２ＦＬ、右前ショックアブソーバ２ＦＲ、左後ショックアブソーバ２ＲＬ、及び右後ショックアブソーバ２ＲＲと、左前速度センサ３ＦＬ及び右前速度センサ３ＦＲと、バネ上上下加速度センサ４ＦＬ、４ＦＲ及び４ＲＬと、車両１の動力源として用いられる内燃機関であるエンジン５と、エンジンコントロールユニット（以下、ＥＣＵと称す。）６とを備えて構成されている。

ＥＣＵ６は、第１算出部７ａ及び第２算出部７ｂ、並びにサスペンション制御装置８を有している。第１算出部７ａ、第２算出部７ｂ、左前速度センサ３ＦＬ及び右前速度センサ３ＦＲ、並びに、バネ上上下加速度センサ４ＦＬ、４ＦＲ及び４ＲＬが、本発明に係る「車両状態推定装置」の一例を構成している。第１算出部７ａ、第２算出部７ｂ、左前速度センサ３ＦＬ及び右前速度センサ３ＦＲ、バネ上上下加速度センサ４ＦＬ、４ＦＲ及び４ＲＬ、並びに、サスペンション制御装置８が、本発明に係る「ショックアブソーバ制御装置」の一例を構成している。

ＥＣＵ６は、周知の電子制御ユニット（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ：ＥＣＵ）、中央処理装置（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ：ＣＰＵ）、制御プログラムを格納した読み出し専用メモリ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ：ＲＯＭ）及び各種データを格納する随時書き込み読み出しメモリ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ：ＲＡＭ）等を中心とした論理演算回路として構成されている。

第１算出部７ａ及び第２算出部７ｂ、並びにサスペンション制御装置８の夫々は、ＥＣＵ６を構成する論理演算回路の一部として設けられている。後に詳細に説明するように、第１算出部７ａ及び７ｂは、走行時における車両１の車両状態を推定し、サスペンション制御装置８は、第１算出部７ａ及び第２算出部７ｂによって推定された車両状態に基づいて各ショックアブソーバの減衰力、即ち各ショックアブソーバの段数を設定する。

ＥＣＵ６は、不図示のバスを介して、各ショックアブソーバの段数を切り換える不図示のアクチュエータ、速度センサ３ＦＬ、３ＦＲ、並びにバネ上下加速度センサ４ＦＬ、４ＦＲ及び４ＲＬの夫々に電気的に接続されている。したがって、ＥＣＵ６は、各ショックアブソーバの段数を切り換えるためのアクチュエータに制御信号を供給可能であると共に、各センサによって検知された車両１の上下加速度及び速度に関するデータをこれらセンサから受け取ることが可能である。

エンジン５は、燃料としてガソリンを使用し、ガソリンの燃焼によって作動する２サイクル或いは４サイクルレシプロエンジン等のガソリンエンジンとして構成されている。エンジン５は、その燃焼室において燃焼したガソリン等の燃料の爆発力に応じて作動し、動力を発生させる。エンジン２の出力は、機械的な動力伝達経路及びクランク軸等の出力軸を介して駆動輪に伝達され、車両１が走行可能になる。尚、車両１は、エンジン５から出力された動力をモータージェネレータ（ＭＧ）を介して充電可能なハイブリッド車両であってもよい。

車両１がハイブリッド車両である場合には、エンジン２及びＭＧ３の夫々の出力は、動力分割機構及びトランスアクスルを含む機械的な動力伝達経路及びクランク軸等の出力軸を介して駆動輪に伝達される。このようなハイブリッド車両では、エンジン５及びＭＧの夫々の駆動力配分がＥＣＵ６の制御下で動力分割機構により操作されることによって、適正な運転が可能になる。

速度センサ３ＦＬ及び３ＦＲの夫々は、本発明に係る「速度検出手段」の一例を構成しており、前輪ＦＬ及びＦＲの夫々の車輪速を検出可能なように前輪ＦＬ及びＦＲの夫々の配置に対応して車両１に設けられた車速パルス発生機器等を含む車輪速センサである。速度センサ３ＦＬ及び３ＦＲの夫々は、ＥＣＵ６に電気的に接続されており、車両１の走行時に車両１の速度、即ち車速を検出するとともに、検出した車輪速をＥＣＵ６へ伝達する。

左前ショックアブソーバ２ＦＬ、右前ショックアブソーバ２ＦＲ、左後ショックアブソーバ２ＲＬ、及び右後ショックアブソーバ２ＲＲの夫々は、車両１の車体と左右の前輪（左前輪ＦＬ、右前輪ＲＬ）及び左右の後輪（左後輪ＲＬ及び右後輪ＲＲ）とを夫々懸架するサスペンション機構の一部を構成している。左前ショックアブソーバ２ＦＬ、右前ショックアブソーバ２ＦＲ、左後ショックアブソーバ２ＲＬ、及び右後ショックアブソーバ２ＲＲの夫々は、ＥＣＵ６の制御下で減衰力を規定する段数を変更可能であり、車両１が各車輪を介して路面から受ける衝撃を緩和する。左前ショックアブソーバ２ＦＬ、右前ショックアブソーバ２ＦＲ、左後ショックアブソーバ２ＲＬ、及び右後ショックアブソーバ２ＲＲの夫々は、後述するように、車両１が走行する際に車両１が路面から受ける衝撃を緩和可能なようにこれらショックアブソーバの減衰力を規定する段数が適切な段数に設定される。

左前ショックアブソーバ２ＦＬ、右前ショックアブソーバ２ＦＲ、左後ショックアブソーバ２ＲＬ、及び右後ショックアブソーバ２ＲＲの夫々は、これらショックアブソーバの減衰力を規定する段数を切り換えるためのアクチュエータに接続されている。ＥＣＵ６の制御下で当該アクチュエータの動作が制御されることによって、これらショックアブソーバの段数が各ショックアブソーバについて独立して切り替えになっている。

バネ上上下加速度センサ４ＦＬ、４ＦＲ及び４ＲＬからなる３つのバネ上上下加速度センサは、本発明に係る「バネ上上下加速度検出手段」の一例を構成している。バネ上上下加速度センサ４ＦＬ、４ＦＲ及び４ＲＬは、左前ショックアブソーバ２ＦＬ、右前ショックアブソーバ２ＦＲ及び左後ショックアブソーバ２ＲＬの夫々に対応して車両１中の相互に異なる３つの位置の夫々に配置されている。したがって、バネ上上下加速度センサ４ＦＬ、４ＦＲ及び４ＲＬの夫々によって検出された各位置における車両１のバネ上上下加速度によれば、互いに異なる３点のバネ上上下加速度が検出できるため、車両１の重心の上下加速度の運動状態を特定できる。これにより、車両１０の運動状態を特定できる。

尚、バネ上上下加速度は、車両１のボデー等の重量を含むバネ上重量、車輪及び車軸等の重量を含むバネ下重量、並びに、バネ上重量及びバネ下重量を相互に接続する上下２つのバネから車両１が構成されると仮定したモデルを採用した場合に、バネ上に位置するバネ上重量が上下方向に運動する際のバネ上重量の上下加速度に相当する。このような車両モデルを採用する理由は、車両の乗り心地が、バネ上重量及びバネ下重量の夫々の重量配分と、ショックアブソーバを含むサスペンションを上下２つのバネに置き換えた場合のこれらバネの夫々のバネ特性とに依存すると考えることが可能だからである。

ここで、図２を参照しながら、上述した車両モデルを採用した場合におけるショックアブソーバの減衰力の利得の周波数特性を説明する。図２は、ショックアブソーバの減衰力の利得（図中縦軸に示すGain(G/Z)）の周波数特性を示した特性図である。図２では、実線はショックアブソーバの減衰係数が小さい場合におけるショックアブソーバの減衰力の利得を示しており、破線は、ショックアブソーバの減衰係数が大きい場合におけるショックアブソーバの減衰力の利得を示している。

図３において、車輪が路面から受ける振動の周波数が、周波数ｆｃより低い周波数帯域であってバネ上共振周波数ｆ１を含む低周波数領域Ｆａに存在する場合には、減衰係数が小さいほうが、減衰係数が大きい場合に比べてショックアブソーバの減衰力の利得が大きくなる。逆に、車輪が路面から受ける振動の周波数が、周波数ｆｃより高い周波数帯域であってバネ下共振周波数ｆ２を含む領域である高周波領域Ｆｂに存在する場合には、減衰係数が大きいほうが、減衰係数が小さい場合に比べてショックアブソーバの減衰力の利得が大きくなる。

したがって、車輪が路面から受ける振動の周波数に応じて、ショックアブソーバの減衰力の利得が異なり、仮にショックアブソーバの減衰力、即ち当該減衰力を規定する段数を走行環境に応じて適切な設定値に変更しない場合には、ショックアブソーバの減衰力は、最も振動を低減できる最適な減衰力と異なる減衰力に設定されている場合が生じる。

車輪が路面から受ける振動の各周波数成分を偏りなく低減され、車両の総合的な乗り心地を高めるためには、車両が有する複数の車輪の夫々に対応して設けられた複数のショックアブソーバの夫々の減衰力、即ち当該減衰力を規定する段数の組み合わせを車両が走行する際の走行環境に応じて適時見直し、最適な段数に設定する必要がある。後述するように、車両１が有する車両状態推定装置及びショックアブソーバ制御装置によれば、走行環境に応じて最適なショックアブソーバの段数の組み合わせを選択可能になる。

次に、図１及び図３、並びに、図４乃至図１７を参照して、車両１の走行時にＥＣＵ６がショックアブソーバを制御する制御方法を説明しながら、ＥＣＵ６に含まれる第１算出部７ａ及び７ｂ、並びにサスペンション制御装置８の機能を詳細に説明する。図３は、車両１の走行時に実行されるショックアブソーバ制御方法の主要な処理ルーチンを示したフローチャートである。

図１及び図３において、車両１の走行時に、バネ上上下加速度センサ４ＦＬ、４ＦＲ及び４ＲＬの夫々が、車両１のバネ上上下加速度を検出する（ステップＳ１０）。バネ上上下加速度センサ４ＦＬ、４ＦＲ及び４ＲＬの夫々によって検出されたバネ上上下加速度は、各バネ上上下加速度センサから第１算出部７ａに伝達される。第１算出部７ａは、各バネ上上下加速度から伝達されたバネ上上下加速度から車両１の重心の上下加速度を特定する。
図４に示すように、車両１の重心の上下加速度は、周波数特性を有している。

図１及び図３において、バネ上上下加速度センサ４ＦＬ、４ＦＲ及び４ＲＬによってバネ上上下加速度が検出された際に設定されていた左前ショックアブソーバ２ＦＬ、右前ショックアブソーバ２ＦＲ、左後ショックアブソーバ２ＲＬ、及び右後ショックアブソーバ２ＲＲの夫々の段数がショックアブソーバ制御装置８によって特定され、特定された段数に関するデータが第１算出部７ａに伝達される（ステップＳ２０）。

次に、バネ上上下加速度センサ４ＦＬ、４ＦＲ及び４ＲＬによってバネ上上下加速度が検出された際に速度センサ３ＦＬ及び３ＦＲの夫々によって検出された車輪速のデータが、ＥＣＵ６に含まれる第１算出部７ａに伝達される。車両１の速度は、各車輪速に基づいて第１算出部７ａによって算出される（ステップＳ３０）。

次に、第１算出部７ａは、本発明に係る「物理量」の一例である車両１の重心の上下加速度が検出された際に設定されていた左前ショックアブソーバ２ＦＬ、右前ショックアブソーバ２ＦＲ、左後ショックアブソーバ２ＲＬ、及び右後ショックアブソーバ２ＲＲの夫々の段数と、算出された車両１の速度とに基づいて、車両１の伝達特性を特定する（ステップＳ４０）。本実施形態では、車両１の伝達特性は、本発明の「車両が走行する走行環境を示す指標」の一例である路面特性を車両１への入力とし、車両１の重心の上下加速度を出力した場合に、当該路面特性と、車両１の乗り心地に作用する上下加速度との相関関係を規定する。

このような路面特性は、車両１が走行する走行環境のうち車両１が走行する路面の路面状態を示す指標であり、例えば、路面の凹凸、路面の傾斜角、及び路面の摩擦係数等のように路面状態を特定できるものであればよい。このような路面特性の推定値、より具体的には、例えば路面の凹凸のピッチ、及び段差の大きさ等の推定値が算出されることによって、後述するように、複数のショックアブソーバの夫々の段数の組み合わせ毎に車両１の上下加速度の推定値を精度良く算出することが可能になる。

尚、本発明に係る「指標」は、車両の空力特性のように車両１の走行環境に作用するものであってもよく、路面特性に限定されるものではない。また、本発明に係る「物理量」は、車両１の上下加速度に限定されるものではなく、車両１の上下加速度、車両１のロール角、及び車両１のピッチ角の少なくとも一つの物理量であればよい。このような物理量は、バネ上上下加速度センサ４ＦＬ、４ＦＲ及び４ＲＬが、車両１のうちこれらセンサが配置された位置における上下加速度を検出することによって算出可能な物理量である。加えて、乗り心地に作用する物理量として、複数の物理量を検出することによって、一つの物理量を用いて路面特性等の指標の推定値を算出する場合に比べて正確に指標の推定値を算出できる。

車両１の伝達特性は、左前ショックアブソーバ２ＦＬ、右前ショックアブソーバ２ＦＲ、左後ショックアブソーバ２ＲＬ、及び右後ショックアブソーバ２ＲＲの夫々の段数の組み合わせ毎に予め特定されており、不図示のメモリ等の記憶手段に段数の組み合わせ毎に記憶されている。このような伝達特性は、各ショックアブソーバの構造のみによって特定されるのではなく、車両１の速度に依存して相互に異なる。したがって、車両１の走行環境を示す路面特性を精度良く推定するためには、例えば、各ショックアブソーバの夫々の段数の組み合わせ毎に特定された伝達特性のうち車両１の速度に対応した伝達特性が選択される。車両１の走行時に変化する車両１の速度に応じて最適な伝達特性を選択することによって、後述する第２算出部７ｂは精度良く車両１の上下加速度の推定値を算出できる。

図５は、第１算出部７ａによって特定された車両１の伝達特性の特性図の一例である。図５に示すように、車両１の伝達特性は、周波数特性を有している。

図１及び図３において、第１算出部７ａは、ステップＳ１０において検出された上下加速度と、ステップＳ４０において選択された車両１の伝達特性とに基づいて、路面特性の推定値を算出する（ステップ５０）。より具体的には、例えば、図４に示した上下加速度を図５に示した伝達特性で割り算することによって、図６に示すように周波数特性を有する路面特性の推定値を算出する。

このように、第１算出部７ａは、出力である上下加速度が検出された際に設定されていた各ショックアブソーバの段数の組み合わせに対応した伝達特性を車両１の速度に基づいて特定し、検出された上下加速度及び特定された伝達特性に基づいて、上下加速度が検出された際の車両１の走行環境を示す路面特性の推定値を算出できる。言い換えれば、第１算出部７ａは、車両１の伝達特性及び上下加速度から逆算することによって、直接検出することが困難な路面特性の推定値を算出可能である。

図１及び図３において、第２算出部７ｂは、ステップＳ５０で算出された路面特性と、左前ショックアブソーバ２ＦＬ、右前ショックアブソーバ２ＦＲ、左後ショックアブソーバ２ＲＬ、及び右後ショックアブソーバ２ＲＲの夫々の段数の組み合わせ毎における車両１の伝達特性とに基づいて、段数の組み合わせ毎における車両１の上下加速度及びピッチ角を算出する（ステップＳ６０及びＳ７０）。本実施形態では、説明を簡便にするために、前輪側に設けられた左右一対のフロントショックアブソーバ（以下、ショックアブソーバＦｒと称す。）、及び後輪側に設けられた左右一対のリアショックアブソーバ（以下、ショックアブソーバＲｒと称す。）の夫々の段数は、左右で揃っているとして以下の説明を行なう。

図７乃至図１２を参照しながら、第２算出部７ｂが、車両の上下加速度及びピッチ角を算出する手順を詳細に説明する。

図７に示すように、ショックアブソーバＦｒ及びＲｒの夫々の段数の組み合わせ毎に、車両１の速度に基づいて伝達特性Ａｉｊ（ｉ＝１，・・・，Ｍ、ｊ＝１，・・・，Ｎ；Ｍ，Ｎは２以上の自然数）が予め特定され、メモリ等の記憶手段に記憶されている。

第２算出部７ｂは、算出された路面特性の推定値に、車両１の速度に基づいて特定された段数の組み合わせ毎の伝達特性Ａｉｊを乗算することによって、図８に示すように、段数の組み合わせ毎に上下加速度Ｐｉｊ（ｉ＝１，・・・，Ｍ、ｊ＝１，・・・，Ｎ；Ｍ，Ｎは２以上の自然数）を算出する。同様にして、第２算出部７ｂは、図９に示すように、ピッチ角Ｑｉｊ（ｉ＝１，・・・，Ｍ、ｊ＝１，・・・，Ｎ；Ｍ，Ｎは２以上の自然数）を算出する。尚、添え字ｉ及びｊは、各ショックアブソーバの段数を意味する。

第２算出部７ｂは、例えば、車両１における上下加速度に対応した図５に示す伝達特性と、図６に示した周波数特性を有する路面特性とを乗算することによって、図１０に示すように周波数特性を有する上下加速度を算出する。同様に、第２算出部７ｂは、車両１におけるピッチ角に対応した伝達特性（図１１参照）と、図６に示した周波数特性を有する路面特性とを乗算することによって、図１２に示す周波数特性を有するピッチ角を算出する。

以上のステップにより、ショックアブソーバＦｒ及びＲｒの夫々の段数の全ての組み合わせの夫々について、上下加速度Ｐｉｊ及びピッチ角Ｑｉｊが算出される。これら上下加速度Ｐｉｊ及びピッチ角Ｑｉｊは、第１算出部７ａ及び第２算出部７ｂの夫々における演算処理によって算出された車両１の乗り心地に作用する物理量の推定値であり、これら上下加速度Ｐｉｊ及びピッチ角Ｑｉｊに応じた車両１の車両状態が推定できたことになる。

図１及び図３において、第２算出部７ｂは、ステップＳ６０及びＳ７０の夫々において算出された上下加速度Ｐｉｊ及びピッチ角Ｑｉｊを点数化する（ステップＳ８０）。

ここで、図１３乃至図１７を参照しながら、ステップＳ８０の手順を詳細に説明する。図１３は、ステップ８０の手順を詳細に示したフローチャートである。図１４は、上下加速度Ｐを互いに異なる周波数帯域で区切って示した上下加速度の特性図である。尚、以下では、上下加速度について行なった演算処理を詳細に説明するが、上下加速度と同様の処理がピッチ角についてなされていてもよい。

図１３において、第２算出部７ｂは、乗り心地の違いを区別するために設定された互いに異なる複数の周波数帯域の夫々において、上下加速度の最大値と、互いに異なる周波数帯域の夫々における上下加速度の値の総和であるパーシャルオーバーオール（以下、ＰＯＡと称す。）とを算出する（ステップＳ８１）。図１４に示すように、上下加速度は、周波数が低い側から順に、ボデーコントロール領域Ｒ１、ヒョコヒョコ領域Ｒ２、ブルブル領域Ｒ３、及びゴツゴツ領域Ｒ４の４つの周波数帯域に区別されている。ボデーコントロール領域Ｒ１は、車両１の走行時に乗員がフワフワとした乗り心地を感じる周波数帯域である。ヒョコヒョコ領域Ｒ２、ブルブル領域Ｒ３及びゴツゴツ領域Ｒ４の夫々は、文字通りヒョコヒョコ、ブルブル及びゴツゴツの夫々の乗り心地が感じられる領域である。第２算出部７ｂは、図１４中における上下加速度の最大値Ｐｍａｘと、ボデーコントロール領域Ｒ１、ヒョコヒョコ領域Ｒ２、ブルブル領域Ｒ３、及びゴツゴツ領域Ｒ４の夫々におけるＰＯＡに相当する面積Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３及びＳ４とを算出する。

次に、第２算出部７ｂは、ステップＳ８１で求めた最大値Ｐｍａｘ、面積Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３及びＳ４を点数化する（ステップＳ８２）。ここで、図１５を参照しながら、最大値Ｐｍａｘ、面積Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３及びＳ４を点数化する手順を詳細に説明する。図１５（ａ）は、平均的な路面を車両が走行した際における上下加速度の最大値αの平均値の分布曲線Ｆ（α）であり、図１５（ｂ）は、平均的な路面を車両が走行した際におけるゴツゴツ領域Ｒ４のＰＯＡの平均値βの分布曲線Ｆ（β）である。

図１５（ａ）に示すように、第２算出部７ｂは、予めメモリ等の記憶手段に記憶されていた平均的な路面を車両が走行した際における上下加速度の最大値の平均値αｘを５０としたときの最大値Ｐｍａｘの偏差値である点数Ｖを算出する。図１５（ｂ）に示すように、第２算出部７ｂは、予めメモリ等の記憶手段に記憶されていた平均的な路面を車両が走行した際におけるブルブル領域Ｒ４におけるＰＯＡの分布曲線Ｆ（β）の平均値βｘを５０としたときの面積Ｓ４の偏差値である点数Ｚを算出する。これと同様に、第２算出部７ｂは、面積Ｓ１、Ｓ２及びＳ３の点数Ｗ、Ｘ、Ｙを算出する。このようにして、上下加速度の最大値α、及び各周波数帯域におけるＰＯＡのばらつきを基準にして、ステップＳ８１で求めた最大値Ｐｍａｘ、面積Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３及びＳ４の代わりとなる点数Ｖ、Ｗ、Ｘ、Ｙ、Ｚが算出される。

第２算出部７ｂは、下記式（１）に示すように車両１の速度に基づいて特定される係数ａ、ｂ、ｃ、ｄ及びｅを点数Ｖ、Ｗ、Ｘ、Ｙ、及びＺに乗算して得られる補正済点数の夫々を加算することによって合計値Ｔｉｊを算出する（ステップＳ８３）。第２算出部７ｂは、ショックアブソーバＦｒ及びＲｒの夫々の段数の全ての組み合わせについて合計値Ｔｉｊを算出する。

ここで、図１６を参照しながら、係数ａ、ｂ、ｃ、ｄ及びｅについて説明する。図１６は、車両１の速度と、係数ａ、ｂ、ｃ、ｄ及びｅとの関係を示したマップである。図１６に示すように係数ａ、ｂ、ｃ、ｄ及びｅは、車両１の速度に応じて周波数帯域毎に異なる値を有する。言い換えれば、点数Ｖ、Ｗ、Ｘ、Ｙ、Ｚは周波数帯域毎に乗り心地に作用する割合が異なるため、その割合を乗り心地を評価する評価値に反映させるために、周波数帯域毎にボデーコントロール領域Ｒ１、ヒョコヒョコ領域Ｒ２、ブルブル領域Ｒ３、及びゴツゴツ領域Ｒ４毎に予め設定されていた係数ａ、ｂ、ｃ、ｄ、及びｅによって点数Ｖ、Ｗ、Ｘ、Ｙ、Ｚを重み付けする必要がある。このように重み付けすることによって、車両の速度に応じた適正な上下加速度等の物理量の周波数成分の算出が可能になる。尚、係数ａ、ｂ、ｃ、ｄ、及びｅは、車両１の乗員によってスイッチ等の切り換え手段を用いてその値が切り換え可能になっていてもよい。

図１及び図３において、第１算出部７ｂは、より精度良く乗り心地を高めるためのショックアブソーバの段数の組み合わせを特定可能になるように、点数Ｖ、Ｗ、Ｘ、Ｙ、Ｚに係数ａ、ｂ、ｃ、ｄ、及びｅを乗算した補正済点数を合計した合計値Ｔｉｊを、ショックアブソーバＦｒ及びＲｒの夫々の段数の組み合わせ毎に算出する。

尚、第２算出部７ｂは、車両１のピッチ角及びロール角についても、同様の手順で合計値を算出し、トータルの合計値を算出してもよい。このようにすれば、ショックアブソーバの段数の組み合わせのうち互いに異なる組み合わせを相互に直接比較可能なように、一定の基準値によって車両の乗り心地に作用する物理量の点数化が可能になり、乗り心地が高めることができる段数の組み合わせをより精度良く設定可能になる。

このように、第１算出部７ａ、及び第２算出部７、並びに、バネ上上下加速度センサ４ＦＬ、４ＦＲ及び、４ＲＬ、速度センサ３ＦＬ及び３ＦＲによれば、ショックアブソーバの段数の組み合わせ毎に相互に直接比較できる合計値Ｔｉｊを用いて各段数の組み合わせ毎に車両状態を推定できる。

図１及び図３において、サスペンション制御装置８は、第２算出部７ｂによって算出された合計値Ｔｉｊに基づいて、ショックアブソーバＦｒ及びＲｒの夫々の段数の組み合わせのうち最も点数が大きい段数の組み合わせを特定する（ステップＳ９０）。

ここで、図１７を参照しながら、サスペンション制御装置８が、ショックアブソーバＦｒ及びＲｒの夫々の段数を特定する手順を詳細に説明する。図１７は、ショックアブソーバＦｒ及びＲｒの夫々の段数の組み合わせ毎に算出された合計値Ｔｉｊを示したテーブルである。

図１７において、サスペンション制御装置８は、ショックアブソーバＦｒ及びＲｒの夫々の段数の組み合わせ毎に算出された合計値Ｔｉｊのうち最も点数の高い合計値Ｔｉｊを有する段数の組み合わせを選択する。図１７に示したテーブルによれば、段数の組み合わせの夫々に対応した合計値Ｔｉｊを直接比較できるので、容易に最適な段数を選択できる。

図１及び図３において、サスペンション制御装置８は、ショックアブソーバＦｒ及びＲｒの夫々の段数がステップＳ９０で選択した段数の組み合わせとなるように、不図示のアクチュエータを駆動して各ショックアブソーバの段数を設定する（ステップＳ１００）。これにより、複数のショックアブソーバの段数の組み合わせを、車両の乗り心地が高めるように最適な段数の組み合わせに変更できる。

次に、ＥＣＵ６が有する判定部（不図示）によって、車両１が停止したか否かが判定される（ステップＳ１１０）。車両１が停止したと判定された場合には、ショックアブソーバの制御を終了する。ＥＣＵ６によって、車両１が停止していないと判定された場合には、再度ステップＳ１０以降の手順が実行される。

以上説明したように、本実施形態に係る車両が備える第１算出部７ａ、及び第２算出部７ｂを含む車両状態推定装置によれば、複数のショックアブソーバの夫々の減衰力、即ち段数の組み合わせ毎に車両状態が推定できるため、予め設定された閾値に対して乗り心地を評価する場合に比べて相対的に車両の乗り心地を高めることができるショックアブソーバの段数の組み合わせを特定できる。加えて、本実施形態に係る車両が有する車両状態推定装置によれば、当該車両状態推定装置を用いて算出された物理量の推定値が参照されることによって、例えば、車両の振動を構成する低周波数成分から高周波数成分の夫々に係る振動をバランス良く低減できる段数の組み合わせを選択できることになり、第１算出部７ａ、第２算出部７ｂ及びサスペンション制御装置８を含むショックアブソーバ制御装置によって車両の総合的な乗り心地を向上させることが可能になる。

本実施形態に係る車両の要部の構成を示したブロック図である。 本実施形態に係る車両が有するショックアブソーバの減衰力の利得の周波数特性を示した特性図である。 本実施形態に係るハイブリッド車両が備えるＥＣＵが実行するショックアブソーバの制御方法の主要な処理ルーチンを示したフローチャートである。 本実施形態に係る車両における重心の上下加速度の周波数特性の一例を示した特性図である。 本実施形態に係る車両における伝達特性の一例を示した特性図である。 本実施形態に係る車両が走行する路面特性の一例を示した特性図である。 本実施形態に係る車両の伝達特性の一覧を示したテーブルである。 本実施形態に係る車両における上下加速度の一覧を示したテーブルである。 本実施形態に係る車両におけるピッチ角の一覧を示したテーブルである。 本実施形態に係る車両にける路面特性及び伝達特性から算出された上下加速度の推定値の特性図である。 本実施形態に係る車両におけるピッチ角に対応する伝達特性の特性図である。 本実施形態に係る車両にける路面特性及び伝達特性から算出されたピッチ角の推定値の特性図である。 本実施形態に係るショックアブソーバ制御方法の一部の手順を詳細に示したフローチャートである。 上下加速度を互いに異なる周波数帯域で区切って示した上下加速度の特性図である。 上下加速度及び一のＰＯＡの夫々の平均値の分布曲線を示したグラフである。 本実施形態に係る車両の速度と、係数ａ、ｂ、ｃ、ｄ及びｅとの関係を示したマップである。 ショックアブソーバの段数の組み合わせ毎に算出された合計値Ｔｉｊの一覧を示したテーブルである。

符号の説明

１・・・車両、５・・・エンジン、６・・・エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）、７ａ・・・第１算出部、７ｂ・・・第２算出部、８・・・サスペンション制御装置、ＦＬ・・・左前輪、ＦＲ・・・右前輪、ＲＬ・・・左後輪、ＲＲ・・・右後輪、２ＦＬ・・・左前ショックアブソーバ、２ＦＲ・・・右前ショックアブソーバ、２ＲＬ・・・右後ショックアブソーバ、２ＲＲ・・・右後ショックアブソーバ

Claims (9)

1. 車両が有する複数のショックアブソーバの夫々の減衰力の複数の組み合わせのうち前記車両の乗り心地に作用する物理量が検出された際に選択されていた一の組み合わせの伝達特性、及び前記検出された物理量に基づいて、前記車両が走行する走行環境を示す指標の推定値を算出する第１算出手段と、
   該第１算出手段によって算出された推定値、及び前記複数の組み合わせの前記伝達特性に基づいて、前記複数の組み合わせ毎に前記物理量の推定値を算出する第２算出手段と
   を備え、
   伝達特性は、前記指標及び前記物理量の相関関係を規定する車両の特性であって、前記複数の組み合わせ毎に予め設定されている
   ことを特徴とする車両状態推定装置。
2. 前記物理量が検出された際に前記車両の速度を検出する速度検出手段を更に備え、
   前記伝達特性は、前記速度に基づいて特定されていること
   を特徴とする請求項１に記載の車両状態推定装置。
3. 前記車両の運動状態を特定可能なように前記車両のバネ上上下加速度を検出するバネ上上下加速度検出手段を更に備えたこと
   を特徴とする請求項１又は２に記載の車両状態推定装置。
4. 前記検出された物理量は、前記車両の上下加速度、前記車両のロール角、及び前記車両のピッチ角のうち少なくとも一つの物理量であり、
   前記第１算出手段は、前記少なくとも一つの物理量に基づいて前記指標の推定値を算出すること
   を特徴とする請求項３に記載の車両状態推定装置。
5. 前記第２算出手段は、前記乗り心地の違いを区別するために設定された互いに異なる複数の周波数帯域の夫々において、前記周波数帯域毎に設定された所定の基準値に基づいて前記少なくとも一つの物理量を点数化することによって前記少なくとも一つの物理量の点数を算出すること
   を特徴とする請求項４に記載の車両状態推定装置。
6. 前記第２算出手段は、前記周波数帯域毎に前記点数を重み付けることによって補正された補正済点数を算出し、前記複数の組み合わせ毎に前記補正済点数の合計値を算出すること
   を特徴とする請求項５に記載の車両状態推定装置。
7. 前記指標は、前記車両が走行する路面状態を示す路面特性であること
   を特徴とする請求項１から６の何れか一項に記載の車両状態推定装置。
8. 前記複数のショックアブソーバの夫々の減衰力は、前記複数のショックアブソーバの夫々の段数によって規定されていること
   を特徴とする請求項１から７の何れか一項に記載の車両状態推定装置。
9. 車両が有する複数のショックアブソーバの夫々の減衰力の複数の組み合わせのうち前記車両の乗り心地に作用する物理量が検出された際に選択されていた一の組み合わせの伝達特性、及び前記検出された物理量に基づいて、前記車両が走行する走行環境を示す指標の推定値を算出する第１算出手段と、
   該第１算出手段によって算出された推定値、及び前記複数の組み合わせの前記伝達特性に基づいて、前記複数の組み合わせ毎に前記物理量の推定値を算出する第２算出手段と、
   該第２算出手段によって算出された推定値に基づいて、前記複数の組み合わせのうち前記一の組み合わせに比べて前記車両の乗り心地が高められるように他の組み合わせを選択し、前記複数のショックアブソーバの夫々の減衰力の組み合わせが前記他の組み合わせになるように前記複数のショックアブソーバを制御する制御手段と
   を備え、
   伝達特性は、前記指標及び前記物理量の相関関係を規定する車両の特性であって、前記複数の組み合わせ毎に予め設定されている
   ことを特徴とするショックアブソーバ制御装置。

Images