JP5700190B2 - サスペンション制御装置 - Google Patents
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Description
本発明は、サスペンション制御装置に関する。
従来のサスペンション制御装置は、車両の姿勢変化を抑制することを目的とするものが多い。例えば、操舵角と車速から算出される横加速度を時間微分して横加加速度を算出し、算出した横加加速度にあわせて４輪に設けられた減衰力調整式ショックアブソーバの特性をハードに制御することで、これらのショックアブソーバが発生する減衰力を大きくし、旋回時に発生するロール運動を抑制するサスペンション制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
ところで、ドライバなどの乗員は、車両の挙動に対して敏感であり、滑らかな挙動を好む。旋回時であれば、熟練ドライバの運転による車両の挙動のように、その車両の横加速度と前後加速度とが連動して滑らかに変化する挙動が好まれる。特許文献２は、この知見に基づき、横加加速度情報を用いて車両の加減速を制御する車両の運動制御装置を開示している。
ところで、ドライバなどの乗員は、車両の挙動に対して敏感であり、滑らかな挙動を好む。旋回時であれば、熟練ドライバの運転による車両の挙動のように、その車両の横加速度と前後加速度とが連動して滑らかに変化する挙動が好まれる。特許文献２は、この知見に基づき、横加加速度情報を用いて車両の加減速を制御する車両の運動制御装置を開示している。
特許文献１のような従来のサスペンション装置は、車両の滑らかな挙動に着目したものではないため、姿勢変化を極端に抑制した場合、乗員は良好な運転感覚を得られないおそれがある。ここで、「運転感覚」とは、車両の挙動に対して乗員が受ける印象であり、「良好な運転感覚」とは、「走行が滑らかである」、「車がうまく曲がる」、「連続性がある」などの印象である。
一方、特許文献２のような従来の車両の運動制御装置は、ドライバの加減速操作に介入し、ドライバの意思とは異なるタイミングで加減速を発生するものであるため、やはり良好な運転感覚を得られないおそれがある。また、サスペンション制御装置とは技術的分野が全く異なる。
本発明は、旋回時に良好な運転感覚を得ることができるサスペンション制御装置を提供することを目的とする。
本発明は、車両の車体と車輪との間に介在されるアクチュエータを制御するサスペンション制御装置であって、
横加速度を検出する横加速度検出手段と、該横加速度検出手段で検出した横加速度を微分して横加加速度を検出する横加加速度検出手段と、検出した横加速度と横加加速度とに基づいて前記車両のピッチ角を変化させるように前記アクチュエータを制御するサスペンション制御手段と、を備え、前記サスペンション制御手段は、横加加速度と横加速度の符号が一致している場合に、前記横加加速度検出手段が検出した横加加速度の増減に応じて、前下がり方向に目標ピッチ角を増減させるように算出する目標ピッチ角算出手段を有し、前記サスペンション制御手段は、前記目標ピッチ角算出手段が算出した前記目標ピッチ角に基づいて前記アクチュエータを制御することを特徴とする。
また、車両の車体と車輪との間に介在されるアクチュエータを制御するサスペンション制御装置であって、横加速度を検出する横加速度検出手段と、該横加速度検出手段で検出した横加速度を微分して横加加速度を検出する横加加速度検出手段と、検出した横加加速度の増減に応じて増減する目標ピッチ角を算出し、該目標ピッチ角に基づいて前記車両のピッチ角を増減させるように前記アクチュエータを制御するサスペンション制御手段と、を備え、横加加速度と横加速度の符号が一致している場合に、前記車両のピッチ角を前下がりに変化させるように前記アクチュエータを制御することを特徴とする。
横加速度を検出する横加速度検出手段と、該横加速度検出手段で検出した横加速度を微分して横加加速度を検出する横加加速度検出手段と、検出した横加速度と横加加速度とに基づいて前記車両のピッチ角を変化させるように前記アクチュエータを制御するサスペンション制御手段と、を備え、前記サスペンション制御手段は、横加加速度と横加速度の符号が一致している場合に、前記横加加速度検出手段が検出した横加加速度の増減に応じて、前下がり方向に目標ピッチ角を増減させるように算出する目標ピッチ角算出手段を有し、前記サスペンション制御手段は、前記目標ピッチ角算出手段が算出した前記目標ピッチ角に基づいて前記アクチュエータを制御することを特徴とする。
また、車両の車体と車輪との間に介在されるアクチュエータを制御するサスペンション制御装置であって、横加速度を検出する横加速度検出手段と、該横加速度検出手段で検出した横加速度を微分して横加加速度を検出する横加加速度検出手段と、検出した横加加速度の増減に応じて増減する目標ピッチ角を算出し、該目標ピッチ角に基づいて前記車両のピッチ角を増減させるように前記アクチュエータを制御するサスペンション制御手段と、を備え、横加加速度と横加速度の符号が一致している場合に、前記車両のピッチ角を前下がりに変化させるように前記アクチュエータを制御することを特徴とする。
本発明によれば、旋回時に良好な運転感覚を得ることができる。
熟練ドライバによる旋回操作は次の通りである。まず、（１）ハンドルを切り始めると同時にブレーキペダルを踏んで車速を下げる。次に、（２）ハンドルをさらに切りながらブレーキペダルの踏み込みを緩める。続いて、（３）ハンドルを所定の角度まで切った時点でブレーキペダルから足を離す。そして、（４）ハンドルを戻しながらアクセルペダルを踏んで車速を上げ、旋回を終了する。
図１２を用いて、この時の車両の横加速度（Ａ）、横加速度の時間微分値である横加加速度（Ｂ）、及び前後加速度（Ｃ）（ピッチ角に相当）の時間変化を説明する。
まず、（１）時刻ｔ０において、ハンドルを切り始めることにより横加速度が発生する。この時、横加加速度は正である。同時に、ブレーキペダルを踏むことにより前後加速度が発生する（但し、横加速度及び横加加速度は旋回外側を正とし、前後加速度は減速方向を正とする）。
次に、（２）時刻ｔ１では、ハンドルをさらに切ることにより、横加速度は増加するが、一方で横加加速度は減少を始める。また、ブレーキペダルの踏み込みを緩めるので、前後加速度も減少に転じる。
続いて、（３）時刻ｔ２において、ハンドルを所定の角度で保持するため、横加速度は最大値に維持され、横加加速度はゼロとなる。同時に、ブレーキペダルの踏み込み量はゼロとなるため前後加速度はゼロとなる。
そして、（４）時刻ｔ３において、ハンドルを戻すことにより、横加速度が減少し、横加加速度は負となる。一方、アクセルペダルを踏むことにより、前後加速度が負となる。
その後、ハンドルを完全に戻して旋回が終了する（時刻ｔ４）。
なお、時刻ｔ３からｔ４の間において、アクセルによる加速成分を除くと、（Ｂ）と（Ｃ）は、同じグラフとなる
。
上述の通り、このような旋回操作により発生する車体の挙動は、ドライバに良好な運転感覚を与えることが知られている。つまり、横加加速度に連動した前後加速度を感じることにより、ドライバは良好な運転感覚を得ることができるのである。
しかしながら、
サスペンション制御装置は、車体と車輪との間で発生する力を制御するものであるため、これにより車両に前後加速度を発生させることは困難である。
ところで、熟練ドライバが実行する上述した旋回操作によれば、横加速度と前後加速度とが連動するように変化する。そして、前後加速度は車両のピッチ運動を誘発する。
本願発明者は、この点に着目し、横加速度にピッチ運動を直接連動させることで、ドライバに良好な運転感覚を与えられる可能性を見出した。具体的な構成は次の通りである。
車両の車体と車輪との間に介在されるアクチュエータを制御するサスペンション制御装置であって、横加速度を検出する横加速度検出手段と、横加加速度を検出する横加加速度検出手段と、検出した横加速度と横加加速度とに基づいて前記車両のピッチを変化させるように前記アクチュエータを制御するサスペンション制御手段とを備える。
上記サスペンション制御装置は、横加速度と横加加速度の符号が一致するとき、ピッチが正になるようにアクチュエータを制御し、不一致のとき、ピッチが負になるようにアクチュエータを制御する。但し、前輪が後輪よりも低いピッチ（いわゆるノーズダイブ状態）を正とする。
図１２に基づいて説明すると、時刻ｔ０〜ｔ２ではピッチが正となるようにアクチュエータを制御し、時刻ｔ３〜ｔ４ではピッチが負となるようにアクチュエータを制御する。
このように制御することにより、少なくとも次のいずれかの効果が期待できる。
（１）旋回時に良好な運転感覚を得ることができる。
（２）また、特許文献２の車両の運動制御装置では、ドライバの加減速操作に介入して前後加速度を制御するので、ドライバは車両の挙動に不安を感じるおそれがある。しかし、上記構成のサスペンション制御装置によれば、ドライバの加減速操作に介入して前後加速度を制御することがないので、不安が減少する。
（３）さらに、熟練していないドライバはコーナーに進入する手前で十分に減速する場合が多く、その場合は燃費の面から加減速制御を実行すべきでないが、そうすると、未熟なドライバは旋回時の良好な運転感覚を得ることができないこととなる。しかしながら、上記構成のサスペンション制御装置によれば、低速で旋回しても燃費を悪化させずに制御を実行できるため、未熟なドライバであっても良好な運転感覚を得られる。
上記アクチュエータは、車両の車体と車輪との間に介在されて車体を支持するとともに、その支持する力を外部から制御できるものであれば良い。例えば後述の減衰力調整式ショックアブソーバやアクティブサスペンションが含まれる。例えば、減衰力調整式ショックアブソーバを用いた場合、前輪の縮み側の減衰力特性をソフト、後輪の縮み側の減衰力特性をハードに制御することで、ピッチを正にすることができる。
上記横加速度検出手段は、旋回時の車両に働く横加速度を検出できるものであれば良く、例えば横加速度を検出する加速度センサを用いることができる。
上記横加加速度検出手段は、旋回時の車両に働く横加加速度を検出できるものであれば良く、例えば横加速度を検出する加速度センサと、その出力を微分する微分器を組み合わせて構成することができる。
また、上記サスペンション制御装置は、横加加速度に基づいて目標ピッチ角を算出する目標ピッチ角算出手段を備え、車両のピッチが目標ピッチ角となるようにアクチュエータを制御するように構成しても良い。目標ピッチ角を横加加速度に応じて変化させることで熟練ドライバの運転によるピッチ変化を模擬できるので、良好な運転感覚を得ることが可能となる。
図１２を用いて、この時の車両の横加速度（Ａ）、横加速度の時間微分値である横加加速度（Ｂ）、及び前後加速度（Ｃ）（ピッチ角に相当）の時間変化を説明する。
まず、（１）時刻ｔ０において、ハンドルを切り始めることにより横加速度が発生する。この時、横加加速度は正である。同時に、ブレーキペダルを踏むことにより前後加速度が発生する（但し、横加速度及び横加加速度は旋回外側を正とし、前後加速度は減速方向を正とする）。
次に、（２）時刻ｔ１では、ハンドルをさらに切ることにより、横加速度は増加するが、一方で横加加速度は減少を始める。また、ブレーキペダルの踏み込みを緩めるので、前後加速度も減少に転じる。
続いて、（３）時刻ｔ２において、ハンドルを所定の角度で保持するため、横加速度は最大値に維持され、横加加速度はゼロとなる。同時に、ブレーキペダルの踏み込み量はゼロとなるため前後加速度はゼロとなる。
そして、（４）時刻ｔ３において、ハンドルを戻すことにより、横加速度が減少し、横加加速度は負となる。一方、アクセルペダルを踏むことにより、前後加速度が負となる。
その後、ハンドルを完全に戻して旋回が終了する（時刻ｔ４）。
なお、時刻ｔ３からｔ４の間において、アクセルによる加速成分を除くと、（Ｂ）と（Ｃ）は、同じグラフとなる
。
上述の通り、このような旋回操作により発生する車体の挙動は、ドライバに良好な運転感覚を与えることが知られている。つまり、横加加速度に連動した前後加速度を感じることにより、ドライバは良好な運転感覚を得ることができるのである。
しかしながら、
サスペンション制御装置は、車体と車輪との間で発生する力を制御するものであるため、これにより車両に前後加速度を発生させることは困難である。
ところで、熟練ドライバが実行する上述した旋回操作によれば、横加速度と前後加速度とが連動するように変化する。そして、前後加速度は車両のピッチ運動を誘発する。
本願発明者は、この点に着目し、横加速度にピッチ運動を直接連動させることで、ドライバに良好な運転感覚を与えられる可能性を見出した。具体的な構成は次の通りである。
車両の車体と車輪との間に介在されるアクチュエータを制御するサスペンション制御装置であって、横加速度を検出する横加速度検出手段と、横加加速度を検出する横加加速度検出手段と、検出した横加速度と横加加速度とに基づいて前記車両のピッチを変化させるように前記アクチュエータを制御するサスペンション制御手段とを備える。
上記サスペンション制御装置は、横加速度と横加加速度の符号が一致するとき、ピッチが正になるようにアクチュエータを制御し、不一致のとき、ピッチが負になるようにアクチュエータを制御する。但し、前輪が後輪よりも低いピッチ（いわゆるノーズダイブ状態）を正とする。
図１２に基づいて説明すると、時刻ｔ０〜ｔ２ではピッチが正となるようにアクチュエータを制御し、時刻ｔ３〜ｔ４ではピッチが負となるようにアクチュエータを制御する。
このように制御することにより、少なくとも次のいずれかの効果が期待できる。
（１）旋回時に良好な運転感覚を得ることができる。
（２）また、特許文献２の車両の運動制御装置では、ドライバの加減速操作に介入して前後加速度を制御するので、ドライバは車両の挙動に不安を感じるおそれがある。しかし、上記構成のサスペンション制御装置によれば、ドライバの加減速操作に介入して前後加速度を制御することがないので、不安が減少する。
（３）さらに、熟練していないドライバはコーナーに進入する手前で十分に減速する場合が多く、その場合は燃費の面から加減速制御を実行すべきでないが、そうすると、未熟なドライバは旋回時の良好な運転感覚を得ることができないこととなる。しかしながら、上記構成のサスペンション制御装置によれば、低速で旋回しても燃費を悪化させずに制御を実行できるため、未熟なドライバであっても良好な運転感覚を得られる。
上記アクチュエータは、車両の車体と車輪との間に介在されて車体を支持するとともに、その支持する力を外部から制御できるものであれば良い。例えば後述の減衰力調整式ショックアブソーバやアクティブサスペンションが含まれる。例えば、減衰力調整式ショックアブソーバを用いた場合、前輪の縮み側の減衰力特性をソフト、後輪の縮み側の減衰力特性をハードに制御することで、ピッチを正にすることができる。
上記横加速度検出手段は、旋回時の車両に働く横加速度を検出できるものであれば良く、例えば横加速度を検出する加速度センサを用いることができる。
上記横加加速度検出手段は、旋回時の車両に働く横加加速度を検出できるものであれば良く、例えば横加速度を検出する加速度センサと、その出力を微分する微分器を組み合わせて構成することができる。
また、上記サスペンション制御装置は、横加加速度に基づいて目標ピッチ角を算出する目標ピッチ角算出手段を備え、車両のピッチが目標ピッチ角となるようにアクチュエータを制御するように構成しても良い。目標ピッチ角を横加加速度に応じて変化させることで熟練ドライバの運転によるピッチ変化を模擬できるので、良好な運転感覚を得ることが可能となる。
以下、本発明の第１実施形態に係るサスペンション制御装置を図１ないし図４に基づいて説明する。
図１は、本実施形態に係るサスペンション制御装置及び当該装置が採用される自動車２を模式的に示す図である。図２は、図１のサスペンション制御装置に含まれるコントローラ（第１実施形態コントローラ）の構成を説明するためのブロック図である。図３は、図２の横加加速度推定部の構成を模式的に示すブロック図である。図４は、図２の制御指令演算部の構成を模式的に示すブロック図である。
図１は、本実施形態に係るサスペンション制御装置及び当該装置が採用される自動車２を模式的に示す図である。図２は、図１のサスペンション制御装置に含まれるコントローラ（第１実施形態コントローラ）の構成を説明するためのブロック図である。図３は、図２の横加加速度推定部の構成を模式的に示すブロック図である。図４は、図２の制御指令演算部の構成を模式的に示すブロック図である。
図１及び図２において、実施形態に係るサスペンション制御装置１を搭載した自動車２の各車輪５（適宜、右前輪5FR、左前輪5FL、右後輪5RR、左後輪5RLという。）に対応して、減衰力調整式ショックアブソーバの左右前輪側、左右後輪側ショックアブソーバ6FL、6FR、6RL、6RR（適宜、ショックアブソーバ６と総称する。）が設けられている。ショックアブソーバ６の外周にはスプリング７が取付けられている。これらショックアブソーバ６及びスプリング７は、車体８と各車輪５との間に介在され、各車輪５の上下動を減衰させる働きを持つ。車体８には、車速を検出する車速センサ９及び操舵角を検出する操舵角センサ10が設けられている。
本実施形態では、ショックアブソーバ６がアクチュエータ（減衰力調整式ショックアブソーバ）を構成している。
本実施形態では、ショックアブソーバ６がアクチュエータ（減衰力調整式ショックアブソーバ）を構成している。
自動車２に搭載されたサスペンション制御装置１は、横加加速度推定部12及び制御指令演算部13からなるコントローラ（以下、第１実施形態コントローラ15という。）を備えている。横加加速度推定部12は、車速センサ９からの車速データ及び操舵角センサ10からの操舵角データを用いて自動車２の横加加速度及びロールレートを推定する。制御指令演算部13は、横加加速度推定部12からの横加加速度に基づいてショックアブソーバ６に供給する制御指令値（適宜、制御指令、指令値ともいう。）を発生する。本実施形態では、横加加速度推定部12が横加加速度検出手段を構成し、第１実施形態コントローラ15がサスペンション制御手段を構成している。
横加加速度推定部12は、図３に示すように、横加速度推定手段17、微分回路18、及び第１、第２位相調整フィルタ19、20を備えている。
横加速度推定手段17は、車速センサ９からの車速及び操舵角センサ10からの操舵角データから推定横加速度を求める。
微分回路18は、横加速度推定手段17が得た推定横加速度を微分することで横加加速度を得る。
前記推定横加速度（以下、適宜、符号ａｙを用いて説明する。）は、自動車２の線形モデルを仮定し、動特性を無視すると、推定横加速度ａｙは次式で表すことができる。
横加速度推定手段17は、車速センサ９からの車速及び操舵角センサ10からの操舵角データから推定横加速度を求める。
微分回路18は、横加速度推定手段17が得た推定横加速度を微分することで横加加速度を得る。
前記推定横加速度（以下、適宜、符号ａｙを用いて説明する。）は、自動車２の線形モデルを仮定し、動特性を無視すると、推定横加速度ａｙは次式で表すことができる。
ａｙ＝[１／（１＋ＡＶ２）]・[Ｖ２／（Lh）]δｆ … … … （１）
ここで、Ｖは、車速〔ｍ／ｓ〕、Ａはスタビリティファクタ〔ｓ２／ｍ２〕、δｆは前輪舵角〔rad〕、Lhはホイールベース〔ｍ〕である。
ここで、Ｖは、車速〔ｍ／ｓ〕、Ａはスタビリティファクタ〔ｓ２／ｍ２〕、δｆは前輪舵角〔rad〕、Lhはホイールベース〔ｍ〕である。
上述したようにして求めた推定横加速度を微分して、横加加速度を推定する。
なお、横加加速度を操舵角から推定した場合には、自動車２のダイナミクスを無視しているため、位相が早くなるので、ダイナミクスを考慮した位相を調整するフィルタ（第１位相調整フィルタ19）を用いて位相を実際の横加加速度と一致させる。また、横加速度に比べ、ロールレートは位相が更に遅れるため、第１位相調整フィルタ19とは別のフィルタ（第２位相調整フィルタ20）を用い、位相とゲインを調整しロールレートを推定し、これを出力している。これらのゲインは、推定してもよいが、実車テストにおいて、合わせ込むことが望ましい。
なお、横加加速度を操舵角から推定した場合には、自動車２のダイナミクスを無視しているため、位相が早くなるので、ダイナミクスを考慮した位相を調整するフィルタ（第１位相調整フィルタ19）を用いて位相を実際の横加加速度と一致させる。また、横加速度に比べ、ロールレートは位相が更に遅れるため、第１位相調整フィルタ19とは別のフィルタ（第２位相調整フィルタ20）を用い、位相とゲインを調整しロールレートを推定し、これを出力している。これらのゲインは、推定してもよいが、実車テストにおいて、合わせ込むことが望ましい。
前記制御指令演算部13では、横加加速度推定部12により推定された横加加速度とロールレートより各輪に対応するショックアブソーバ６に対する制御指令値（制御指令）を算出する。
ここで、ピッチ角を増加させる場合は、フロントのショックアブソーバ６を縮みやすく（縮みソフト傾向）伸びにくく（伸びハード傾向）、また、リアのショックアブソーバ６を伸びやすく（伸びソフト傾向）縮みにくく（縮みハード傾向）するように減衰力を設定する。
また、ピッチ角を減少させる場合は、フロントのショックアブソーバ６を伸びやすく（伸びソフト傾向）縮みにくく（縮みハード傾向）、また、リアのショックアブソーバ６を縮みやすく（縮みソフト傾向）伸びにくく（伸びハード傾向）するように減衰力を設定する。
以下、制御指令演算部13の構成を図４に基づいて説明する。
図４において、制御指令演算部13は、前記推定された横加加速度から目標ピッチ角を算出する目標ピッチ角算出部21と、目標ピッチ角算出部21からの目標ピッチ角に基づいて目標ピッチモーメントを算出する目標ピッチモーメント算出部22と、４輪の夫々に対応して設けられたショックアブソーバ６（左右前輪側、左右後輪側ショックアブソーバ6FL、6FR、6RL、6RR）に減衰力を発生させるべく制御指令値を出力する左右前輪側、左右後輪側減衰力制御手段23FL、23FR、23RL、23RR（以下、減衰力制御手段23と総称する）と、を備えている。本実施形態では、目標ピッチ角算出部21が目標ピッチ角算出手段を構成している。
ここで、目標ピッチモーメント算出部22は、目標ピッチ角算出部21の算出結果から目標ピッチにするために必要なピッチモーメントを予め車種ごとに定められたマップまたは計算式を格納しておき求める。この場合は、実際は、前後の加減速等の他の状況により必要なピッチモーメントは変化するが、本実施の形態では、横加加速度の値のみから目標ピッチ角算出部21を定め減衰力を調整する。
また、より正確な制御を行う場合は、車両に前後加速度センサを設け（車速センサの値を微分してもよい）この値により、前後加速度により生じるピッチモーメントを前述の目標ピッチモーメントから差し引きする補正を行ってもよい。さらに、後述の第２の実施の形態にあるピッチ角推定部３６を設け、これにより、フィードバック制御を行ってもよい。
ここで、ピッチ角を増加させる場合は、フロントのショックアブソーバ６を縮みやすく（縮みソフト傾向）伸びにくく（伸びハード傾向）、また、リアのショックアブソーバ６を伸びやすく（伸びソフト傾向）縮みにくく（縮みハード傾向）するように減衰力を設定する。
また、ピッチ角を減少させる場合は、フロントのショックアブソーバ６を伸びやすく（伸びソフト傾向）縮みにくく（縮みハード傾向）、また、リアのショックアブソーバ６を縮みやすく（縮みソフト傾向）伸びにくく（伸びハード傾向）するように減衰力を設定する。
以下、制御指令演算部13の構成を図４に基づいて説明する。
図４において、制御指令演算部13は、前記推定された横加加速度から目標ピッチ角を算出する目標ピッチ角算出部21と、目標ピッチ角算出部21からの目標ピッチ角に基づいて目標ピッチモーメントを算出する目標ピッチモーメント算出部22と、４輪の夫々に対応して設けられたショックアブソーバ６（左右前輪側、左右後輪側ショックアブソーバ6FL、6FR、6RL、6RR）に減衰力を発生させるべく制御指令値を出力する左右前輪側、左右後輪側減衰力制御手段23FL、23FR、23RL、23RR（以下、減衰力制御手段23と総称する）と、を備えている。本実施形態では、目標ピッチ角算出部21が目標ピッチ角算出手段を構成している。
ここで、目標ピッチモーメント算出部22は、目標ピッチ角算出部21の算出結果から目標ピッチにするために必要なピッチモーメントを予め車種ごとに定められたマップまたは計算式を格納しておき求める。この場合は、実際は、前後の加減速等の他の状況により必要なピッチモーメントは変化するが、本実施の形態では、横加加速度の値のみから目標ピッチ角算出部21を定め減衰力を調整する。
また、より正確な制御を行う場合は、車両に前後加速度センサを設け（車速センサの値を微分してもよい）この値により、前後加速度により生じるピッチモーメントを前述の目標ピッチモーメントから差し引きする補正を行ってもよい。さらに、後述の第２の実施の形態にあるピッチ角推定部３６を設け、これにより、フィードバック制御を行ってもよい。
制御指令演算部13は、さらに、目標ピッチモーメント算出部22からの目標ピッチモーメントにゲイン「Kpf」を乗算し、この乗算により得た値（以下、前輪側目標減衰力という。）を左右前輪側減衰力制御手段23FL、23FRに出力する乗算回路（以下、第１乗算回路24という。）と、目標ピッチモーメント算出部22からの目標ピッチモーメントにゲイン「−Kpf」を乗算し、この乗算により得た値（以下、後輪側目標減衰力ともいう。）を左右後輪側減衰力制御手段23RL、23RRに出力する乗算回路（以下、第２乗算回路25という。）と、を備えている。
ここで、目標減衰力は、正の値は縮みやすく伸びにくい減衰力で、負の値は、伸びやすく縮みにくい減衰力である。
さらにまた、制御指令演算部13は、ロールレートから各輪の相対速度（各輪相対速度）を推定する各輪相対速度を推定する各輪相対速度推定部26を備え、各輪相対速度推定部26により推定された各輪相対速度は、左右前輪側、左右後輪側減衰力制御手段23FL、23FR、23RL、23RRに入力されるようになっている。
ここで、目標減衰力は、正の値は縮みやすく伸びにくい減衰力で、負の値は、伸びやすく縮みにくい減衰力である。
さらにまた、制御指令演算部13は、ロールレートから各輪の相対速度（各輪相対速度）を推定する各輪相対速度を推定する各輪相対速度推定部26を備え、各輪相対速度推定部26により推定された各輪相対速度は、左右前輪側、左右後輪側減衰力制御手段23FL、23FR、23RL、23RRに入力されるようになっている。
制御指令演算部13は、目標ピッチ角算出部21が作動することにより、まず横加加速度に所定値を乗算する（ゲインをかける）ことにより目標となるピッチ角を算出する。このとき横加加速度と横加速度の符号が一致している場合を前下がりの目標ピッチ角となるよう所定の大きさのゲインを設定する。横加加速度と横加速度の符号が一致している場合とは、ロールが発生し、なおかつそのロールが増大しているという状態であり、ハンドルのきり増し時に相当する。このようにすることで、ハンドルを左右どちらかにきり増しても、前下がりとなるようにできるので、ロールとピッチが連動するため運転感覚が向上する。
目標ピッチ角からそのピッチ角となるような目標ピッチモーメントを算出し、その値に応じて各輪に目標減衰力を指令する。このとき、ピッチモーメントを発生させるためには、目標減衰力が前後で符号反転することになる（前後に差があるだけでも良い）。
また、各輪相対速度推定部26は、上述したように各輪相対速度を推定する。図１３に示されるように、路面がフラットで操舵によるロール運動のみ発生している場合には、ロールレート及び相対速度には、次式（２）が成り立つ。
目標ピッチ角からそのピッチ角となるような目標ピッチモーメントを算出し、その値に応じて各輪に目標減衰力を指令する。このとき、ピッチモーメントを発生させるためには、目標減衰力が前後で符号反転することになる（前後に差があるだけでも良い）。
また、各輪相対速度推定部26は、上述したように各輪相対速度を推定する。図１３に示されるように、路面がフラットで操舵によるロール運動のみ発生している場合には、ロールレート及び相対速度には、次式（２）が成り立つ。
相対速度〔ｍ／ｓ〕＝ロールレート〔rad／ｓ〕×ショックアブソーバーロールセンタ間距離Ｌ〔ｍ〕 …（２）
但し、ショックアブソーバーロールセンタ間距離は前後（フロント側の左右ショックアブソーバ取付け間距離及びリア側の左右ショックアブソーバ取付け間距離）で異なるため、それぞれで計算する。また、左右で相対速度の符号が逆になるようにして出力する。
但し、ショックアブソーバーロールセンタ間距離は前後（フロント側の左右ショックアブソーバ取付け間距離及びリア側の左右ショックアブソーバ取付け間距離）で異なるため、それぞれで計算する。また、左右で相対速度の符号が逆になるようにして出力する。
求めた目標減衰力と相対速度により、減衰力制御手段では、減衰力、指令値、相対速度の関係を示した減衰力特性マップを用いて各輪のショックアブソーバ6FL、6FR、6RL、6RR（アクチュエータ）に指令値を出力する。
上述したようにして、操舵角と車速より推定した横加加速度とロールレートを用いてショックアブソーバ６を制御することで、横加加速度に合わせてピッチ挙動が発生できるので、ドライバの運転感覚が向上する。
上述したようにして、操舵角と車速より推定した横加加速度とロールレートを用いてショックアブソーバ６を制御することで、横加加速度に合わせてピッチ挙動が発生できるので、ドライバの運転感覚が向上する。
なお、前記第１実施形態では、車速と操舵角を用いて横加速度を算出したが、これに代えて、横加速度を以下の（ア）〜（ウ）項に示すようにして求めてもよい。
（ア）横加速度をヨーレートと車速より求める。
（イ）横加速度を左右の車輪速度と車速より算出する。
（ウ）横加速度センサにより直接計測して得る。
（ア）横加速度をヨーレートと車速より求める。
（イ）横加速度を左右の車輪速度と車速より算出する。
（ウ）横加速度センサにより直接計測して得る。
また、前記第１実施形態では、横加速度を微分して横加加速度を算出したが、これに代えて、横加加速度を以下の（i）〜（vi）項に示す物理量から求めてもよい。
（i）推定横加速度（車速と操舵角から算出、ヨーレートと車速から算出等）の微分
（ii）ロールレート（ジャイロスコープ又は上下加速度センサによる左右加速度の差の積分）
（iii）左右相対速度の差（車高センサの検出値の微分、ばね上‐ばね下相対加速度の積分）
（iv）タイヤ接地荷重の左右移動量の微分
（v）４輪のタイヤ横力平均値の微分
（vi）車輪速の左右差の微分
また、前記第１実施形態では、ロールレートから相対速度を算出したが、これに代えて、相対速度を以下の（i）〜（vi）項に示す物理量から求めてもよい。
（i）各輪車高の微分
（ii）ばね上上下加速度とばね下上下加速度の差の積分
（iii）ばね上上下加速度を用いたオブザーバで推定した値
（iv）ばね上上下加速度の積分
（i）推定横加速度（車速と操舵角から算出、ヨーレートと車速から算出等）の微分
（ii）ロールレート（ジャイロスコープ又は上下加速度センサによる左右加速度の差の積分）
（iii）左右相対速度の差（車高センサの検出値の微分、ばね上‐ばね下相対加速度の積分）
（iv）タイヤ接地荷重の左右移動量の微分
（v）４輪のタイヤ横力平均値の微分
（vi）車輪速の左右差の微分
また、前記第１実施形態では、ロールレートから相対速度を算出したが、これに代えて、相対速度を以下の（i）〜（vi）項に示す物理量から求めてもよい。
（i）各輪車高の微分
（ii）ばね上上下加速度とばね下上下加速度の差の積分
（iii）ばね上上下加速度を用いたオブザーバで推定した値
（iv）ばね上上下加速度の積分
次に、本発明の第２実施形態を、図５に基づいて説明する。
第２実施形態に係るサスペンション制御装置1Aは、第１実施形態に比して、（ａ）第１実施形態が用いた左右前輪側、左右後輪側ショックアブソーバ6FL、6FR、6RL、6RRに代えて油圧シリンダなどのアクティブサスペンション31FL、31FR、31RL、31RR（以下、適宜、アクティブサスペンション31又はアクチュエータ31と総称する。〕とされていること、（ｂ）第１実施形態が用いた操舵角センサ10及び車速センサ９を廃止したこと、（ｃ）車高センサ33（適宜、左右前輪側、左右後輪側車高センサ33FL、33FR、33RL、33RRという。）及び横加速度センサ34を設けたこと、（ｄ）第１実施形態が用いた第１実施形態コントローラ15に代わるコントローラ（以下、第２実施形態コントローラ15Aという。）を設けたことが主に異なっている。本実施形態では、第２実施形態コントローラ15Aがサスペンション制御手段を構成している。
車高センサ33は、各輪に対応して設けられて各輪近傍部分の車高を検出する。
第２実施形態に係るサスペンション制御装置1Aは、第１実施形態に比して、（ａ）第１実施形態が用いた左右前輪側、左右後輪側ショックアブソーバ6FL、6FR、6RL、6RRに代えて油圧シリンダなどのアクティブサスペンション31FL、31FR、31RL、31RR（以下、適宜、アクティブサスペンション31又はアクチュエータ31と総称する。〕とされていること、（ｂ）第１実施形態が用いた操舵角センサ10及び車速センサ９を廃止したこと、（ｃ）車高センサ33（適宜、左右前輪側、左右後輪側車高センサ33FL、33FR、33RL、33RRという。）及び横加速度センサ34を設けたこと、（ｄ）第１実施形態が用いた第１実施形態コントローラ15に代わるコントローラ（以下、第２実施形態コントローラ15Aという。）を設けたことが主に異なっている。本実施形態では、第２実施形態コントローラ15Aがサスペンション制御手段を構成している。
車高センサ33は、各輪に対応して設けられて各輪近傍部分の車高を検出する。
第２実施形態コントローラ15Aは、横加速度センサ34の検出値から目標ピッチ角を算出する目標ピッチ角算出部35と、車高センサ33が検出した車高から実際のピッチ角を推定するピッチ角推定部36と、目標ピッチ角算出部35及びピッチ角推定部36からのデータに基づいて制御指令値を演算してこれをアクティブサスペンション31へ出力する制御指令演算部37と、を備えている。本実施形態では、目標ピッチ角算出部35が目標ピッチ角算出手段を構成し、ピッチ角推定部36がピッチ角検出手段を構成し、アクティブサスペンション31がアクチュエータを構成している。
目標ピッチ角算出部35は、図７に示すように、横加速度センサ34の検出値の入力を受けて微分処理を行う微分回路38と、微分回路38の処理結果の入力を受けて目標ピッチ角を算出する目標ピッチ角算出回路39と、を備え、目標ピッチ角算出回路39が得た目標ピッチ角を制御指令演算部37に出力する。
ピッチ角推定部36は、図８に示すように、左右前輪5FL、5FR、左右後輪5RL、5RRに対応して設けられた車高センサ33が検出する車高（左右前輪側車高及び左右後輪側車高）から前後車高差ｈを算出する前後車高差算出回路41と、ピッチ角算出回路43と、を備えている。ピッチ角算出回路43は、ホイールベース、前後車高差ｈ及びピッチ角の間に、図９に示すような幾何学的な関係があることに基づいて、前記前後車高差ｈからピッチ角を算出する。なお、ピッチ角推定部36に代えてジャイロセンサを用いてピッチ角を実測してもよい。
ピッチ角推定部36は、図８に示すように、左右前輪5FL、5FR、左右後輪5RL、5RRに対応して設けられた車高センサ33が検出する車高（左右前輪側車高及び左右後輪側車高）から前後車高差ｈを算出する前後車高差算出回路41と、ピッチ角算出回路43と、を備えている。ピッチ角算出回路43は、ホイールベース、前後車高差ｈ及びピッチ角の間に、図９に示すような幾何学的な関係があることに基づいて、前記前後車高差ｈからピッチ角を算出する。なお、ピッチ角推定部36に代えてジャイロセンサを用いてピッチ角を実測してもよい。
制御指令演算部37は、算出した目標ピッチ角とピッチ角を一致させるようにフィードバック制御を行い、各輪のアクティブサスペンション31に制御指令値を出力する。
すなわち、制御指令演算部37は、図１０に示すように、目標ピッチ角とピッチ角の偏差を取る偏差算出部45と、前記偏差に基づいて制御指令値に基づいて制御指令値を算出するＦＢ制御器46と、４輪の夫々に対応して設けられたアクティブサスペンション31（左右前輪側、左右後輪側アクチュエータ）に駆動力を発生させるべく制御指令値を出力する左右前輪側、左右後輪側駆動力制御手段48FL、48FR、48RL、48RR（適宜、駆動力制御手段48と総称する。）と、左右前輪側駆動力制御手段48FL、48FR及び左右後輪側駆動力制御手段48RL、48RRに対して制御指令値が逆となるように設けられた反転回路49と、を備え、上述したように、各輪のアクティブサスペンション31に制御指令値を出力する。
すなわち、制御指令演算部37は、図１０に示すように、目標ピッチ角とピッチ角の偏差を取る偏差算出部45と、前記偏差に基づいて制御指令値に基づいて制御指令値を算出するＦＢ制御器46と、４輪の夫々に対応して設けられたアクティブサスペンション31（左右前輪側、左右後輪側アクチュエータ）に駆動力を発生させるべく制御指令値を出力する左右前輪側、左右後輪側駆動力制御手段48FL、48FR、48RL、48RR（適宜、駆動力制御手段48と総称する。）と、左右前輪側駆動力制御手段48FL、48FR及び左右後輪側駆動力制御手段48RL、48RRに対して制御指令値が逆となるように設けられた反転回路49と、を備え、上述したように、各輪のアクティブサスペンション31に制御指令値を出力する。
上述した第２実施形態によれば、横加速度より算出した横加加速度と各輪５の車高を用いてアクティブサスペンション31（アクチュエータ）を制御することで、横加加速度に合わせてピッチ挙動が発生でき、ロール挙動とピッチ挙動が連成して発生できるので、ドライバの運転感覚を向上させることができる。
上記第２実施形態では、横加速度から目標ピッチ角を算出する場合を例にしたが、これに代えて、車高から目標ピッチ角を算出するようにしてもよい。その一例を、図１１に示す。図１１において、35Bは、図６及び図７の目標ピッチ角算出部35に代わる目標ピッチ角算出部を示している。目標ピッチ角算出部35Bは、左右前輪、左右後輪に対応して設けられた車高センサ33（左右前輪側、左右後輪側車高センサ33FL、33FR、33RL、33RR）が
検出する車高（左右前輪側車高及び左右後輪側車高）から目標ピッチ角を算出するようにしている。
検出する車高（左右前輪側車高及び左右後輪側車高）から目標ピッチ角を算出するようにしている。
すなわち、目標ピッチ角算出部35Bは、左前輪側、右前輪側車高の差分を求める前輪側差分回路51と、左後輪側、右後輪側車高の差分を求める後輪側差分回路52と、前輪側差分回路51及び後輪側差分回路52の各回路の演算値を平均化する平均化回路53と、平均化回路53が得た値をホイールベースで割り、得られた値（便宜上、割算値という。）を出力する割算回路54と、割算回路54から前記割算値の入力を受け、当該割算値（以下、「入力ともいう。」）のアークタンジェント（arctan、又はAtanともいう。）を求めるアークタンジェント処理回路55と、アークタンジェント処理回路55が得た値を微分処理する微分回路56と、微分回路56が得たデータに所望のゲインを積算して目標ピッチ角を得る乗算回路57と、を備え、上記各回路の作動により目標ピッチ角を算出する。
なお、前記第２実施形態では、前後の制御指令値が逆となるように設けられた反転回路49を用いることにより、前後で逆方向の駆動力を発生させることによってピッチモーメントを発生させたが（図１４（Ａ）参照）、これに代えて、図１４（Ｂ）、（Ｃ）のように前後で制御指令値に差をつけるようにしてもよい。
なお、前記第２実施形態では、前後の制御指令値が逆となるように設けられた反転回路49を用いることにより、前後で逆方向の駆動力を発生させることによってピッチモーメントを発生させたが（図１４（Ａ）参照）、これに代えて、図１４（Ｂ）、（Ｃ）のように前後で制御指令値に差をつけるようにしてもよい。
上記実施形態では、サスペンションとして、減衰力調整式ショックアブソーバ6FL、6FR、6RL、6RR〔第１実施形態〕、アクティブサスペンション31〔第２実施形態〕を用いているが、これに代えてエアサスペンションを用いるように構成してもよい。
また、上記実施形態ではピッチを制御する場合を例にしたが、横加加速度及び横加速度が同符号である場合に、横加加速度に合わせて、フロント側のロール剛性がリア側のロール剛性に比べて高くなるように制御を行い、ピッチ制御の場合と同様にして前下がり状態を発生し良好な運転感覚を得るようにしてもよい。
また、上記実施形態ではピッチを制御する場合を例にしたが、横加加速度及び横加速度が同符号である場合に、横加加速度に合わせて、フロント側のロール剛性がリア側のロール剛性に比べて高くなるように制御を行い、ピッチ制御の場合と同様にして前下がり状態を発生し良好な運転感覚を得るようにしてもよい。
１…サスペンション制御装置、６…ショックアブソーバ〔アクチュエータ（減衰力調整式ショックアブソーバ）〕、12…横加加速度推定部（横加加速度検出手段）、15…第１実施形態コントローラ（サスペンション制御手段）、15A…第２実施形態コントローラ（サスペンション制御手段）、21…目標ピッチ角算出部（目標ピッチ角算出手段）、31…アクティブサスペンション（アクチュエータ）、35…目標ピッチ角算出部（目標ピッチ角算出手段）、36…ピッチ角推定部（ピッチ角検出手段）。
Claims (6)
- 車両の車体と車輪との間に介在されるアクチュエータを制御するサスペンション制御装置であって、
横加速度を検出する横加速度検出手段と、該横加速度検出手段で検出した横加速度を微分して横加加速度を検出する横加加速度検出手段と、検出した横加速度と横加加速度とに基づいて前記車両のピッチ角を変化させるように前記アクチュエータを制御するサスペンション制御手段と、を備え、
前記サスペンション制御手段は、横加加速度と横加速度の符号が一致している場合に、前記横加加速度検出手段が検出した横加加速度の増減に応じて、前下がり方向に目標ピッチ角を増減させるように算出する目標ピッチ角算出手段を有し、
前記サスペンション制御手段は、前記目標ピッチ角算出手段が算出した前記目標ピッチ角に基づいて前記アクチュエータを制御することを特徴とするサスペンション制御装置。 - 前記サスペンション制御手段は、横加加速度の絶対値が増加するのに応じて、目標ピッチ角を増加させる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装置。
- 前記車両のピッチ角を検出するピッチ角検出手段を有し、
前記サスペンション制御手段は、前記目標ピッチ角算出手段が算出した前記目標ピッチ角と前記ピッチ角検出手段が検出したピッチ角に基づいて前記アクチュエータを制御することを特徴とする請求項１または２に記載のサスペンション制御装置。 - 前記アクチュエータは、減衰力が切替え可能な減衰力調整式ショックアブソーバであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のサスペンション制御装置。
- 前記アクチュエータは、空気の圧力によって力を発生するエアサスペンションであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のサスペンション制御装置。
- 車両の車体と車輪との間に介在されるアクチュエータを制御するサスペンション制御装置であって、
横加速度を検出する横加速度検出手段と、該横加速度検出手段で検出した横加速度を微分して横加加速度を検出する横加加速度検出手段と、検出した横加加速度の増減に応じて増減する目標ピッチ角を算出し、該目標ピッチ角に基づいて前記車両のピッチ角を増減させるように前記アクチュエータを制御するサスペンション制御手段と、を備え、
横加加速度と横加速度の符号が一致している場合に、前記車両のピッチ角を前下がりに変化させるように前記アクチュエータを制御することを特徴とするサスペンション制御装置。
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