JP5841200B1 - 信号処理装置、サスペンション制御装置および信号処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】位相遅れを抑制し、制御性能が向上したサスペンション制御装置、これに用いられる信号処理装置および信号処理方法を提供すること。【解決手段】ダンパ速度演算部４２は、サスペンション変位を読み込み、これを微分演算することで、ダンパ速度を算出する。この微分演算特性は、ばね下共振周波数領域で、完全微分のゲイン特性の傾きより大きい傾きのゲイン特性を有する。これにより、位相遅れを抑制し、制御性能が向上する。【選択図】図２

Description

本発明は、車両のサスペンションを制御するサスペンション制御装置、これに用いられる信号処理装置およびその方法に関する。

従来から、車両のサスペンションシステムとして、スカイフック理論に基づいて、サスペンションをアクティブに制御することにより、乗り心地および操縦安定性を両立させるようにしたアクティブサスペンションシステムがある。アクティブサスペンションシステムの方式の１つであるセミアクティブサスペンションシステムは、減衰力（厳密には減衰特性）可変のショックアブソーバ（ダンパ）を用い、減衰力が制振方向に働く時にその減衰特性を可変に制御するものである。

特許文献１には、ダンパ変位センサで検出されたダンパ変位を微分フィルタを通過させて時間微分することで、ダンパ速度を算出し、このダンパ速度を用いてマップ検索によりダンパに供給する目標電流を算出する例が記載されている。ここで、ばね下共振周波数領域までの制御を確実に行うべく位相遅れを最小限に抑えた微分フィルタを設計すると、出力されるダンパ速度信号に高周波ノイズが発生する（例えば、特許文献１の段落［０００４］参照）。

特開2006-273222号公報

特許文献１に記載の装置は、上記高周波ノイズを除去するために、ばね下共振周波数領域を通過させるローパスフィルタにより、制御量である目標電流の信号をフィルタリングしている。しかしながら、制御量にローパスフィルタ処理を行うと、その制御量にやはり位相遅れが発生するため、制御性能が低下するという問題がある。

したがって、本発明の目的は、位相遅れを抑制し、制御性能が向上したサスペンション制御装置、これに用いられる信号処理装置および信号処理方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る信号処理装置は、サスペンション変位を読み込み、ダンパ速度を出力する信号処理装置であって、ダンパ速度演算部を具備する。ダンパ速度演算部は、ばね下共振周波数領域で、完全微分のゲイン特性の傾きより大きい傾きのゲイン特性を有する微分演算特性を用いて、前記サスペンション変位を微分するように構成される。
これにより、この信号処理装置を備えるサスペンション制御装置による振動制御において、ばね下共振周波数領域でのダンパ速度の位相遅れを抑制できるので、制御性能が向上する。

前記ダンパ速度演算部は、ばね上共振周波数領域と前記ばね下共振周波数領域との間の周波数領域で、前記完全微分のゲイン特性の傾きより小さい傾きのゲイン特性をさらに有する微分演算特性を用いてもよい。
これにより、ばね下共振周波数領域で、完全微分のゲイン、つまり本来のダンパ速度のゲインより、ゲインが大きくなることを回避することができる。また、ばね下共振周波数領域における位相を、本来のダンパ速度の位相に近づけることができる。

前記ダンパ速度演算部は、前記ばね下共振周波数領域で、完全微分の位相と同じになる位相を含む位相特性を有する微分演算特性を用いてもよい。
すなわち、ばね下共振周波数領域で、本来のダンパ速度の位相を含む位相特性を得ることができる。

前記ダンパ速度演算部からのダンパ速度が入力され、車両運動情報に応じて可変なカットオフ周波数を有するローパス演算部をさらに具備してもよい。
ローパス演算部により、ダンパ速度に含まれるノイズ成分を除去することができる。また、そのカットオフ周波数が可変であるので、車両運動情報に応じて、ダンパ速度の出力精度を優先する場面と、ノイズ除去を優先する場面とを適応的に分けることができ、制御性能が向上する。

前記信号処理装置は、前記車両運動情報に応じて算出されたカットオフ周波数に基づき、前記ローパス演算部を機能させることおよびその停止を切り替える切替部をさらに具備してもよい。
これにより、車両運動情報に応じて適切なダンパ速度の情報が得られ、さらに制御性能が向上する。

前記信号処理装置は、前記サスペンション変位が入力され、車両運動情報に応じて可変なカットオフ周波数を有するローパス演算部をさらに具備してもよい。そして、前記ローパス演算部によりローパス演算された前記サスペンション変位が、前記ダンパ速度演算部に入力されてもよい。
ローパス演算部により、ダンパ速度情報に含まれるノイズ成分を除去することができる。また、そのカットオフ周波数が可変であるので、車両運動情報に応じて、ダンパ速度の出力精度（算出精度）を優先する場面と、ノイズ除去を優先する場面とを適応的に分けることができ、制御性能が向上する。

前記信号処理装置は、前記車両運動情報として、ばね下振動レベルを算出する算出部をさらに具備してもよい。
これにより、ローパス演算部は、ばね下振動レベルに基づいてカットオフ周波数を変化させることができる。

前記算出部は、ばね下加速度に基づき、前記ばね下振動レベルを算出してもよい。
つまり、算出部は、上記のようにダンパ速度からその振動レベルを算出するのではなく、ばね下加速度からばね下振動レベルを算出する。したがって、確実にばね下振動を検知でき、ダンパ速度の出力精度を優先する場面と、ノイズ除去を優先する場面とを適応的に分けることができ、制御性能が向上する。

前記算出部は、ばね下加速度に応じて可変なカットオフ周波数を有するローパスフィルタ部を有してもよい。

前記算出部は、前記ダンパ速度演算部によって演算される前記ダンパ速度に基づき、前記ばね下振動レベルを算出してもよい。
本発明によれば、ばね下加速度センサを設ける必要がないので、コストアップを招くことがない。

前記算出部は、上記同様に、前記ダンパ速度演算部によって演算される前記ダンパ速度に応じて可変なカットオフ周波数を有するローパスフィルタ部を有してもよい。
ダンパ速度の大きさによってはＳＮ比が低下する場合があり、その場合、ばね下振動レベルが変動しやすい状況にある。この変動が、最終のダンパ速度の出力結果に影響を与えるおそれがある。本発明によれば、算出部のフィルタ部が、ダンパ速度に応じて可変なカットオフ周波数を有するので、ばね下振動レベルの変動が低減され、信号処理装置は、変動が低減されたダンパ速度を最終的に出力することができる。

前記ローパス演算部は、複数種類の車両運動情報に基づき、前記カットオフ周波数を算出してもよい。
ローパス演算部は、複数種類の車両運動情報を得ることにより、状況に応じて適切に、高精度なダンパ速度を出力することができる。

前記ローパス演算部は、ばね下振動レベル、および、ダンパの減衰係数の変化に対応する減衰係数対応値に基づき、カットオフ周波数を算出してもよい。
これにより、信号処理装置は、ばね下振動レベルだけでなく、減衰係数対応値に対応するダンパの減衰係数を用いて演算を行うことができる。これにより、より実際の特性に近い状態でダンパ速度を算出でき、ダンパ速度の出力精度が向上し、制御性能が向上する。

前記ローパス演算部は、前記ばね下振動レベルに基づき算出されるカットオフ周波数と、前記減衰係数対応値に基づき算出されるカットオフ周波数とに基づき、１つのカットオフ周波数を算出してもよい。

前記ローパス演算部は、ローセレクト処理により前記１つのカットオフ周波数を出力するローセレクト部を有してもよい。

前記ローパス演算部は、前記減衰係数対応値に基づき割合値を算出し、前記ばね下振動レベルに基づき算出される基準カットオフ周波数に、前記割合値を乗じる乗算部を有してもよい。

前記ローパス演算部は、前記ばね下振動レベルに基づき割合値を算出し、前記減衰係数対応値に基づき算出される基準カットオフ周波数に、前記割合値を乗じる乗算部を有してもよい。

前記信号処理装置は、異なる複数のカットオフ周波数で、前記ダンパ速度演算部からのダンパ速度についてそれぞれローパスフィルタ処理を行う複数のローパスフィルタと、車両運動情報に応じて、前記複数のローパスフィルタの使用を選択的に切り替える切替手段とをさらに具備してもよい。
これにより、信号処理に用いられる情報処理量を少なくし、制御を簡易化することができる。

前記ダンパ速度演算部は、前記ばね下共振周波数領域より高い周波数領域でバンドエリミネーションフィルタ特性をさらに有する微分演算特性を用いてもよい。
これにより、ばね下共振周波数領域でのダンパ速度の位相遅れの補償と、高周波ノイズ除去を両立させることができるため、制御性能が向上する。

前記ダンパ速度演算部は、前記ばね下共振周波数領域より高い周波数ごとの直列的な前記バンドエリミネーションフィルタ特性をさらに有する微分演算特性を用いてもよい。
これにより、上記位相遅れ補償および高周波ノイズ除去の効果を促進させることができる。

前記ダンパ速度演算部は、前記ばね上共振周波数領域より低いカットオフ周波数を持つハイパスフィルタ特性をさらに有する微分演算特性を用いてもよい。
これにより、ばね上共振周波数領域の位相特性を完全微分の位相特性に近づけることができる。すなわち、ばね上共振周波数領域で、本来のダンパ速度の位相を含む位相特性を得ることができる。

本発明の一形態に係るサスペンション制御装置は、上記のダンパ速度演算部と、前記ダンパ速度に基づき、ダンパを制御する制御指令値を生成する制御演算部とを具備する。
これにより、サスペンション制御装置による振動制御において、ばね下共振周波数領域でのダンパ速度の位相遅れを抑制できるので、制御性能が向上する。

本発明の一形態に係る信号処理方法は、サスペンション変位を読み込むことを含む。
そして、ばね下共振周波数領域で、完全微分のゲイン特性の傾きより大きい傾きのゲイン特性を有する微分演算特性を用いて、前記読み込んだサスペンション変位が微分される。

以上、本発明によれば、位相遅れを抑制し、制御性能が向上する。

図１は、本発明の一実施形態に係るサスペンション制御システムを示すブロック図である。 図２は、実施形態１に係るサスペンション変位処理部の構成を示すブロック図である。 図３Ａ、Ｂは、ダンパ速度演算部が持つ微分演算特性であるボード線図を示す。 図４は、実施形態１に係るサスペンション変位処理部の動作を示すフローチャートである。 図５は、実施形態２に係るスペンション変位処理部の構成として、ダンパ速度演算部の他の例を示す。 図６Ａ、Ｂは、図５に示すダンパ速度演算部の微分演算特性を示す。 図７Ａ、Ｂは、図６Ａ、Ｂに示した実施形態２の微分演算特性と、比較例１とを比較した、ゲイン特性、位相特性をそれぞれ示す。 図８Ａ、Ｂは、低域を通過させるＬＰＦ特性と、中域を通過させるＢＰＦ特性と、これらを合成して生成される低中合成フィルタ特性とを示す。 図９Ａ、Ｂは、図８Ａ、Ｂの低中合成フィルタ特性に、高域のＢＥＦ特性を直列的に設け、低中高の３つの領域を合成して生成されるフィルタ特性を示す。 図１０Ａ、Ｂは、高域ＢＥＦ特性を有する微分演算特性と、比較例２、３、４によるＬＰＦ特性を有する微分演算特性との比較を示す。 図１１Ａ、Ｂは、実施形態３に係るダンパ速度演算部における微分演算特性を示す。 図１２は、実施形態４に係るダンパ速度演算部における微分演算特性を示す。 図１３は、実施形態５に係るサスペンション変位処理部の構成を示すブロック図である。 図１４は、このサスペンション変位処理部の動作を示すフローチャートである。 図１５は、サスペンション速度からダンパ速度までの伝達特性を検討するための解析モデルである。 図１６Ａ、Ｂは、ダンパ減衰係数の大きさにより変化するゲイン特性、位相特性を示す。 図１７Ａ、Ｂは、実施形態２の微分演算フィルタに可変なカットオフ周波数を持つＬＰＦを直列に接続し、カットオフ周波数を変化させた場合の特性を示す。 図１８は、実施形態６に係るサスペンション変位処理部の構成を示すブロック図である。 図１９Ａは、図１８に示すローパス演算部の構成を示すブロック図である。図１９Ｂは、マップをグラフ化した例を示す。図１９Ｃは、実施形態６の変形例に係るローパス演算部を示す。 図２０は、振動レベルを概念的に示す。 図２１は、実施形態６に係るサスペンション変位処理部の動作を示すフローチャートである。 図２２は、実施形態７に係るサスペンション変位処理部の構成を示すブロック図である。 図２３は、図２２に示すばね下振動レベル算出部の構成を示すブロック図である。 図２４は、実施形態７に係るサスペンション変位処理部の動作を示すフローチャートである。 図２５は、実施形態８に係るサスペンション変位処理部の構成を示すブロック図である。 図２６Ａは、図２５に示すローパス演算部の構成を示すブロック図である。図２６Ｂは、マップをグラフ化した例を示す。 図２７は、実施形態８に係るサスペンション変位処理部の動作を示すフローチャートである。 図２８Ａ〜Ｃは、実施形態８のローパス演算部における演算部１４１による演算例を説明するための図である。 図２９は、図２８Ｂにおけるマップの例を示す。 図３０は、実施形態９に係るサスペンション変位処理部の構成を示すブロック図である。 図３１は、図３０に示すばね下振動レベル算出部の構成を示すブロック図である。 図３２は、実施形態９に係るサスペンション変位処理部の動作を示すフローチャートである。 図３３は、実施形態１０に係るサスペンション変位処理部の構成を示すブロック図である。 図３４は、実施形態１０に係るサスペンション変位処理部の動作を示すフローチャートである。 図３５は、実施形態１１に係るサスペンション変位処理部の構成を示すブロック図である。 図３６は、実施形態１１に係るサスペンション変位処理部の動作を示すフローチャートである。 図３７は、実施形態１２に係るサスペンション変位処理部の構成を示すブロック図である。 図３８は、実施形態１２に係るのサスペンション変位処理部の動作を示すフローチャートである。 図３９Ａ、Ｂは、実施形態１３に係るダンパ速度演算部の構成をそれぞれ示すブロック図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。

［サスペンション制御システム］
図１は、本発明の一実施形態に係るサスペンション制御システムを示すブロック図である。このサスペンション制御システム１は、車両として、典型的には４輪自動車に採用され得る。サスペンション制御システム１は、複数のセンサ類を含むセンサ部１０と、センサ部１０からの各種の検出値に基づき、図示しないサスペンションの動きを制御するサスペンション制御装置２０とを備える。

センサ部１０は、例えば、ばね上加速度センサ１１、変位センサ１３、車輪速センサ１５等、車両の挙動に関連する情報を与える各種のセンサを備える。

ばね上加速度センサ１１は、例えば車体（例えばシャーシ）に取り付けられ、ばね上加速度を検出する。変位センサ１３は、車高センサとも呼ばれ、例えば車体またはサスペンションアームに取り付けられ、これらの間の相対変位、つまり、ばね上とばね下との相対変位を検出する。以降の説明では、このばね上とばね下との相対変位を、サスペンション変位という。車輪速センサ１５は、車輪速を検出し、例えばホイールハブに取り付けられる。

なお、センサ部１０は、ばね上加速度センサ１１、変位センサ１３および車輪速センサ１５の他、ばね下加速度センサ、舵角センサ等も含む場合もある。

これらのセンサ種類はあくまで一例であり、車種によってその仕様が異なることもある。また、センサ数も車種等によって適宜設定される。例えば、変位センサ１３が４輪のうち２輪のみに設けられていたり、ばね上加速度センサ１１が単数または複数であったりする。

また、上記すべてのセンサが１つの車両に搭載されるわけではない。例えば、ばね下加速度センサおよび変位センサ１３のうち、いずれか一方が１つの車両に搭載されることが多い。例えば図１の例では、ばね下加速度センサを備えず、変位センサ１３を備えたサスペンション制御システムが示されている。

［サスペンション制御装置］
サスペンション制御装置２０は、信号演算部１００、制御演算部３００を備える。

信号演算部１００は、センサ部１０から出力された各種センサの検出値を受け、これら検出値を加工、演算して、制御演算部３００で演算するために必要な情報を生成する。本実施形態に係る信号演算部１００は、特に、変位センサ１３からのサスペンション変位を取得するサスペンション変位処理部（信号処理装置）５０を含む。サスペンション変位処理部５０は、後述するように、例えばサスペンション変位に基づき、ダンパ速度、ばね下振動レベル、ダンパ速度振動レベル、ダンパ速度変化率等を算出する。

現状では、ダンパ変位やダンパ速度を直接演算するためのセンサがないため、後述するように、サスペンション変位処理部５０が、変位センサ１３から出力されたサスペンション変位を微分することでダンパ速度を推定し、これを出力する。

なお、信号演算部１００は、サスペンション変位処理部５０の他、ばね上加速度センサ１１からの検出値に基づき、ばね上速度、ばね上振動レベル、バウンス速度、ピッチ速度、ロール速度等を算出するばね上処理部３０や、車輪速センサ１５からの車輪速を処理して、車輪速やこれに関連する情報を出力する車輪速処理部９０等を有する。また、信号演算部１００は、図示しないが、舵角センサからの検出値に基づき、操舵速度を算出する操舵速度演算部や、横加速度を取得して横加速度の微分値（横速度）を出力する演算部等も備える。

サスペンション制御装置２０は、信号演算部１００で得られた上記ダンパ速度等、その他の各種の車両挙動情報を、制御演算部３００に設けられた図示しない各演算部へ分配する分配部を有していてもよい。

制御演算部３００は、信号演算部１００から受けた各種の車両挙動情報に基づき、演算を行い、制御指令を生成し、これを車体と車軸との間に設けられるダンパ（図示せず）に出力する。特に本技術に関連する事項として、制御演算部３００は、サスペンション変位処理部５０から得られるダンパ速度等を読み込み、後述するダンパ速度に関連する減衰特性に基づき、制御指令値を生成する。

ここで、「減衰力」と「減衰特性（または減衰係数）」とは異なることに注意する必要がある。減衰特性は、ダンパ速度と減衰力との関係を示す特性それ自体を意味する。「可変な減衰特性」は、その関係が複数段階または無段階で存在することを意味する。一方、「減衰特性」と「減衰係数」は実質的には同義である。ただし厳密には、減衰特性とは、ダンパ速度と減衰力との関係（特性）そのものを表し、減衰係数とは、その減衰特性を数値化したものである点について、両者は異なる。

なお、制御演算部３００は、信号演算部１００から受けた各種の車両挙動情報から、ロール、ピッチ、ばね上共振抑制、および操縦安定等のための複数の制御指令値をそれぞれ算出し、例えばハイセレクト、あるいは平滑化ハイセレクト等の処理により、それらのうち１つの制御指令値を出力するように構成されている。ハイセレクト等に限られず、ローセレクト処理、平均処理が行われてもよい。

ダンパとしては、例えば減衰力（厳密には減衰特性または減衰係数）可変方式のダンパが採用され得る。制御演算部３００から出力される制御指令値である例えば電流値や電圧値が、この減衰特性可変方式のダンパに入力されることにより、減衰特性が変化する。減衰係数可変方式のダンパの種類として、例えば磁気粘性流体方式、比例ソレノイド方式、電気粘性流体方式等がある。磁気粘性流体方式、比例ソレノイド方式の場合、制御指令値は電流値である。電気粘性流体方式の場合、それは電圧値である。以下に登場する「電流値」という文言は、このような趣旨から、「電圧値」に置き換え可能である。

なお、サスペンション制御装置２０は、図示しないが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等のコンピュータに用いられるハードウェア要素および必要なソフトウェアにより実現され得る。ＣＰＵに代えて、またはこれに加えて、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のＰＬＤ(Programmable Logic Device)、あるいは、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等が用いられてもよい。

［サスペンション変位処理部］
以下では、サスペンション変位処理部５０についての各種の実施形態を説明する。なお、以下の各実施形態１、２、５〜１２に係る「サスペンション変位処理部」の符号を、それぞれ、５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄ、５０Ｅ、５０Ｆ、５０Ｇ、５０Ｈ、５０Ｉ、５０Ｊとする。
（実施形態１）
図２は、実施形態１に係るサスペンション変位処理部５０Ａの構成を示すブロック図である。サスペンション変位処理部５０Ａは、ダンパ速度演算部４２を備える。ダンパ速度演算部４２は、変位センサ１３からのサスペンション変位の情報を取得し、これを微分演算することにより、ダンパ速度を出力する。

図３Ａ、Ｂは、ダンパ速度演算部４２が持つ微分演算特性であるボード線図を示す。図３Ａがゲイン特性、図３Ｂが位相特性を示し、それぞれ、完全微分との比較を示している。図において、実施形態１の特性を実線で示し、完全微分の特性を破線で示している。

完全微分のゲイン特性をそのまま使用すると、高周波領域（例えばばね下共振周波数領域より高い領域）でノイズが発生する。したがって、この高周波ノイズを除去するためにＬＰＦ（Low Pass Filter）処理を行う必要がある。しかしながら、ＬＰＦ処理により、ばね下共振周波数領域での位相が遅れるという問題がある。

そこで、図３Ａに示すように、この微分演算特性（微分フィルタ）は、ばね下共振周波数領域で、完全微分のゲイン特性の傾きより大きい傾きのゲイン特性を有する。ばね下共振周波数領域は、おおよそ10Hz〜20Hzであり、この例に係るばね下共振周波数は12Hzを想定している。また、この微分演算特性は、上述のようにばね下共振周波数領域より高周波領域のノイズを低減するために、ＬＰＦ特性を有する。したがって、図３Ａ、Ｂに示すように、微分演算特性は、高周波領域で概ね右下がりの特性を有している。

このように微分演算特性は、ばね下共振周波数領域で、完全微分のゲイン特性の傾きより大きい傾きのゲイン特性を有するので、図３Ｂに示すように、ばね下共振周波数領域での位相遅れが補償される。この例に係る位相特性は、12Hzで位相が、完全微分の位相と同じ90degとなっている。すなわち、本来のダンパ速度の位相特性を得ることができる。本実施形態１では、高周波ノイズ対策のためＬＰＦ特性を有する微分演算特性であっても、位相遅れの問題を解消することができ、ダンパ速度情報を用いた車両制御を行う場合の制御性能が向上する。

また、この微分演算特性は、ばね上共振周波数領域とばね下共振周波数領域との間の周波数領域で、完全微分のゲイン特性の傾きより小さい傾きのゲイン特性をさらに有する。ばね上共振周波数領域は、おおよそ1Hz〜2Hz、さらに広くは0.5Hz〜3Hzである。このように、ばね下共振周波数領域より低い領域でゲインの傾きが一旦小さくなり、かつ、上記のようにばね下共振周波数領域で傾きが大きくなることにより、図３Ｂに示すように、ばね下共振周波数領域（本例ではばね下共振周波数12Hz）で、位相が完全微分特性とほぼ同じ値（ほぼ90deg）となるように補償される。これにより、ばね下共振周波数領域における位相を、本来のダンパ速度の位相に近づけることができる。

図４は、このサスペンション変位処理部５０Ａの動作を示すフローチャートである。ダンパ速度演算部４２は、サスペンション変位を読み込み（ステップ１０１）、図３Ａ、Ｂに示した微分演算特性を用いてこれを微分演算し（ステップ１０２）、ダンパ速度を出力する（ステップ１０３）。

（実施形態２）
図５は、実施形態２に係るサスペンション変位処理部の構成として、ダンパ速度演算部の他の例を示す。これ以降の説明では、上記実施形態１に係るサスペンション変位処理部５０Ａが含む機能等について実質的に同様の要素については同一の符号を付し、その説明を簡略化または省略し、異なる点を中心に説明する。

図６Ａ、Ｂは、このダンパ速度演算部４４の微分演算特性を示す。図において、実施形態２の特性を実線で示し、完全微分の特性を破線で示している。この微分演算特性と、図３Ａ、Ｂの微分演算特性と異なる点は、ばね下共振周波数領域より高周波領域で、ＢＥＦ（Band Elimination Filter）特性、つまりノッチフィルタの特性を有する点である。ＢＥＦ処理により、当該高周波領域における所定域のゲインが抑制される。本実施形態２は、例えば100Hz〜400Hzの領域において周波数ごとの直列的なＢＥＦ特性を持つ。例えばこれらの周波数は、100Hz、200Hz、400Hzである。

なお、ノイズ除去の対象となる高周波領域である100Hz〜400Hzは、あくまで一例に過ぎず、この領域は適宜変更可能である。

100Hz〜400Hzの連続的な高周波領域を、ＬＰＦ処理で除去することも考えられる。しかしながら、高周波領域でゲインを低下させることができるが、ばね下共振周波数領域で位相遅れが生じる。高周波領域でのゲイン低下と、ばね下共振周波数領域での位相遅れは、本来、背反関係にある。本実施形態２では、高周波領域でできるだけゲインを低下させ、かつ、この位相遅れをできるだけ抑えるため、この微分演算特性は、直列的な複数のＢＥＦ特性を有する。

図７Ａ、Ｂは、図６Ａ、Ｂに示した実施形態２の微分演算特性と、比較例１とを比較した、ゲイン特性、位相特性をそれぞれ示す。図において、実施形態２の特性を実線で示し、比較例１の特性を一点鎖線で示す。比較例１は、完全微分特性について、２次の直列的なＬＰＦ処理を行う単なるＢＰＦ（Band Pass Filter）特性を有する例を示している。

比較例１の位相特性は、ＬＰＦ処理の影響により、ばね下共振周波数領域あたりで、位相遅れが発生しているのが確認できる。これに対し、本実施形態２の微分演算特性によれば、比較例１に比べ、ばね下共振周波数領域での位相遅れが補償されていること、また、100Hz〜400Hzのノイズ除去領域で、大きくゲインを低下できていることがわかる。

（微分演算特性の設計手順）
ここで、微分演算特性の設計手順について述べる。微分演算特性としては、図６に示した実施形態２を例を挙げる。

図８Ａ、Ｂは、低域を通過させるＬＰＦ特性と、中域を通過させるＢＰＦ特性と、これらを合成して生成される低中合成フィルタ特性とを示すボード線図である。低中合成フィルタ特性の設計のポイントは、ばね下共振周波数（ここでは例えば12Hz付近）で、ゲインが0dB程度であること、そして、別途、上述のように高域にＢＥＦを挿入することによる位相遅れを考慮して、ばね下共振周波数領域で位相が0deg以上に進んでいるような特性にしておくことである。

また、低域ＬＰＦ特性のばね上共振周波数領域（1Hz〜2Hz）に対して、低中合成フィルタ特性の8Hz付近のゲインの落ち込みを大きくするため、ＬＰＦの伝達関数次数を２次に設定している。そして、ＢＰＦの高域側の落ち込みも、２次の傾きになるように設定している。なお、ＢＰＦの低域側は１次の傾きになるように設定している。

図９Ａ、Ｂは、上記のように低域と中域とが合成して生成される低中合成フィルタ特性に、高域のＢＥＦ特性を直列的に設け、低中高の３つの領域を合成して生成されるフィルタ特性を示す。図において、低中高の３つの領域を合成して生成されるフィルタ特性を実線で示す。なお、図９では、グラフを見やすくし、フィルタ特性の設計をしやすくするため、データを一旦積分して平坦に戻す作業が行われる。積分によりゲイン、位相ともに0dB、0degとすることができる。

ここでのポイントは、ばね下共振周波数領域でゲインが0dB程度、位相が0deg程度であることであるが、これを達成できない場合、図８の設計に戻り、図８および９の設計を繰り返す。このようにして得られた低中高合成のフィルタ特性が、図６で示した実施形態２の微分演算特性となる。

図１０Ａ、Ｂは、100Hz〜400Hzの領域のノイズ除去対策として、高域ＢＥＦ特性を有する微分演算特性と、比較例２、３、４によるＬＰＦ特性を有する微分演算特性との比較を示すボード線図である。図において、高域ＢＥＦ特性を有する微分演算特性を実線で示す。

比較例２は、１次ＬＰＦを挿入した特性であるが、100Hz〜400Hzの領域であるノイズ帯域でのゲイン低下が問題となる。比較例３は、２次ＬＰＦを挿入した特性であり、ばね下共振周波数領域での位相遅れ補償は、高域ＢＥＦ特性を有する微分演算特性と同等であるが、100Hz付近でのゲイン低下が問題となる。比較例４は、３次ＬＰＦを挿入した特性であり、ノイズ帯域で高域ＢＥＦ特性を有する微分演算特性以上のノイズ低減効果を有するが、ばね下共振周波数領域での位相遅れが問題となる。

これに対し、高域ＢＥＦ特性を有する微分演算特性は、上述のように、背反関係にある、ノイズ帯域でのゲイン低下とばね下共振周波数領域での位相遅れの両方の問題を解決することができる。

（実施形態３）
図１１Ａ、Ｂは、実施形態３に係るサスペンション変位処理部におけるダンパ速度演算部の微分演算特性を示す。図１１Ａ、Ｂには、実施形態２の微分演算特性を比較として表されている。図において、実施形態３の特性を実線で示し、実施形態２の特性を破線で示す。実施形態３による微分演算特性は、ばね上共振周波数領域より低いカットオフ周波数を持つＨＰＦ（High Pass Filter）特性をさらに有する。これにより、図１１Ｂに示すように、ばね上共振周波数領域（すなわち、例えば1Hz〜2Hz、さらに広くは0.5Hz〜3Hz）の位相を、完全微分の同周波数領域での位相特性に近づけることができる。すなわち、ばね上共振周波数領域で、本来のダンパ速度の位相を含む位相特性を得ることができる。

（実施形態４）
図１２は、実施形態４に係るサスペンション変位処理部におけるダンパ速度演算部の微分演算特性を示す。この微分演算特性は、ばね下共振周波数領域で、完全微分のゲイン特性の傾きより大きい傾きのゲイン特性を有する。このような特性によれば、ばね下共振周波数領域での位相遅れを補償することができる。ただし、ばね下共振周波数領域でのゲインは完全微分のゲインより大きくなる。

（実施形態５）
図１３は、実施形態５に係るサスペンション変位処理部の構成を示すブロック図である。このサスペンション変位処理部５０Ｃは、上記実施形態２または３（実施形態１でもよい）で示したダンパ速度演算部４４と、このダンパ速度演算部４４から出力されたダンパ速度の情報が入力されるローパス演算部１１０とを備える。ローパス演算部１１０は、車両運動情報を読み込み、この車両運動情報に応じて可変なカットオフ周波数を有する。

車両運動情報とは、サスペンション変位、ダンパ速度、ばね上加速度、車輪速、舵角、横加速度、電流値、電圧値、または、これらの値の少なくとも１つを加工して得られる情報（例えば後述する振動レベル等）の様々な情報を意味する。

電流値、電圧値は、上記したように、ダンパへ出力される制御指令値としての電流値、電圧値であるか、または、ダンパで実際にセンサで検出された実電流値、実電圧値である。

図１４は、このサスペンション変位処理部５０Ｃの動作を示すフローチャートである。ダンパ速度演算部４４は、サスペンション変位を読み込み（ステップ２０１）、ローパス演算部１１０は、車両運動情報を読み込む（ステップ２０２）。ダンパ速度演算部４４は、仮ダンパ速度を算出し（ステップ２０３）、ローパス演算部１１０は、車両運動情報に応じて、カットオフ周波数を算出する（ステップ２０４）。ローパス演算部１１０は、算出したカットオフ周波数で、入力された仮ダンパ速度をＬＰＦ演算し（ステップ２０５）、最終的なダンパ速度を出力する（ステップ２０６）。以下、サスペンション変位処理部５０Ｃから出力されるこのダンパ速度を「最終ダンパ速度」という。

このようなローパス演算部１１０により、ダンパ速度に含まれるノイズ成分を除去することができる。また、そのカットオフ周波数が可変であるので、車両運動情報に応じて、ダンパ速度の推定精度を優先する場面（カットオフ周波数を高くする場面）と、ノイズ除去を優先する場面（カットオフ周波数を低くする場面）とを適応的に選択することができる。これにより、制御性能が向上する。

なお、ダンパ速度の「推定精度」とは、サスペンション変位処理部５０Ｃによる最終ダンパ速度の出力精度である。

（サスペンション速度からダンパ速度までの伝達特性について）
これまでの考えでは、サスペンション変位の微分値をダンパ速度であるとみなすという前提の下で、サスペンション変位処理部５０Ｃが構成されていた。しかしながら、より高精度にダンパ速度を推定するためには、サスペンション変位の微分値であるサスペンション速度と、本来のダンパ速度とは、厳密には異なるものであることを考慮する必要がある。したがって、以下では、サスペンション速度からダンパ速度までの伝達特性を考慮することにより、ダンパ速度をより高精度に推定することを考える。

図１５は、サスペンション速度からダンパ速度までの伝達特性を検討するための解析モデルである。以下は、図中の文字の説明である。

Mb：ばね上質量
Mw：ばね下質量
Vs：サスペンション速度
Ks：ダンパを含むサスペンションのばね定数
Cs：ダンパ減衰係数
Vd：ダンパ速度
Mm：ダンパロッド質量（例えばダンパロッド等の質量）
Km：マウントばね定数（ダンパと車体との間の取付部に装着されるゴムブッシュのばね定数）
Cm：マウント減衰係数（上記ゴムブッシュ等の減衰係数）
Kt：タイヤばね定数

ばね上質量Mb、ばね下質量Mw、およびタイヤばね定数Ktは、最終的に、サスペンション速度Vsからダンパ速度Vdまでの伝達特性には含まれないことになる。しかし、図１５では、説明を理解しやすくするためにこれらを掲載している。

ここで、VsからVdまでの伝達特性は、以下の式で表される。

sは、ラプラス変換で用いられるラプラス演算子である。

式（１）において、ダンパ減衰係数（以下、単に減衰係数と称する）Csの大きさによって、伝達特性は、図１６Ａ、Ｂに示すように変化する。ゲインの落ち込みがある周波数は、マウントばね定数Kmおよびダンパロッド質量Mmで構成される共振周波数である。なお、これは一般にマウントの共振周波数と称される場合があるが、これは技術的には厳密な表現ではない。つまり、マウントの共振周波数と称される周波数は、厳密には上記の振動周波数（ゲインの落ち込みがある領域での周波数）を意味している。

ここで、ばね下共振周波数領域における、ばね下共振周波数（この例では12Hz）に着目する。減衰係数が小さいほど（ダンパが軟らかいほど）、サスペンション速度Vsとダンパ速度Vdとが同じに近づく（Vs=Vd）。つまりこの場合、サスペンション変位の微分値がそのままダンパ速度に近い値となる。

しかしながら、減衰係数が大きくなるにしたがって（ダンパが硬くなるにしたがって）、両者の位相がずれが大きくなり、図１６Ａに示すようにゲインが低下し、これに比してマウントの変位の割合が多くなる。このように、減衰係数が大きくなるにしたがい、ばね下共振周波数領域において、ダンパの位相が遅れ（図１６Ｂ参照）、ゲインも低下していき、ダンパが動きにくくなっていく。

以上より、上記実施形態５に係るローパス演算部１１０が、車両運動情報として「減衰係数」を用い、この減衰係数に応じてカットオフ周波数を変化させることにより、ダンパ速度をより高精度に推定できることになる。

次に、実施形態５に係るローパス演算部１１０が、減衰係数に応じてカットオフ周波数を変化させることによるメリットをより具体的に説明する。

図１７Ａ、Ｂは、上記実施形態２の微分演算フィルタ（図７参照）に可変なカットオフ周波数を持つＬＰＦを直列に接続し、カットオフ周波数を変化させた場合の特性を示す。図１７Ａ、Ｂ中、実施形態２、比較例１は、図７のものと同じである。図において、実施形態２の特性を実線で示す。可変フィルタ１、２は、実施形態２に対してＬＰＦを追加した特性であり、それぞれ一点鎖線および二点鎖線で示す。可変フィルタ２のカットオフ周波数が、可変フィルタ１のそれより低い。実施形態２は、可変フィルタをスルーした特性と考えることもできる。

実施形態２の微分演算特性では、ばね下共振周波数領域での位相遅れおよび高周波ノイズ除去の両立が図られているが、それにより発生する問題として、例えば40Hz付近のゲインが大きくなっている。40Hz付近にばね下の前後左右方向の回転および軸方向の共振周波数が混在しており、これらの成分がサスペンションの上下方向の変位検出している変位センサ１３の検出値に重畳してしまう。したがって、サスペンション変位が小さい場合には、ＳＮ比が低下するおそれがある。

また、サスペンション変位が小さい場合、ダンパの減衰力に対する、ダンパの摩擦力（主に静止摩擦力）の寄与度が大きくなるので、等価的な減衰係数が大きくなる。そうすると、図１６に示した減衰係数大のような特性でサスペンションおよびダンパが動くことになる。

このようなことから、サスペンション変位が小さい場合（つまり減衰係数が大きい場合）、ダンパ速度演算部４４による微分演算特性は、単純な微分特性に対して、位相遅れを大きくした方が、より精度良くダンパ速度（サスペンション速度ではない）を推定することができる。位相遅れを大きくすることで、微分演算特性の所定周波数領域（上記では40Hz付近）のゲインを抑えることができ、上記のＳＮ比の低下の問題を回避することができる。

このことを、図１７Ａ、Ｂを参照しながら説明する。可変フィルタ１は、40Hz付近で比較例１とほぼ同等のゲインとなっており、ばね下共振周波数領域での位相遅れも比較例１とほぼ同等となっている。よって、サスペンション変位が小さくなった場合（減衰係数が大きくなった場合）、ＬＰＦのカットオフ周波数を低くすることにより、40Hz付近で比較例１と同等の特性を得ることができ、上記問題を回避することができる。

そして、さらにサスペンション変位が小さくなった場合には、ダンパの減衰力に対して摩擦の寄与度がさらに増えて減衰係数もさらに高くなる。したがって、図１６Ａに示したように、ばね下共振周波数領域でのゲインはさらに低下する。この場合、例えば図１７Ａに示した可変フィルタ２の特性のように、さらにＬＰＦのカットオフ周波数を低くすることにより、本来のダンパ速度に近い高精度な推定が可能となり、上記問題を回避することができる。

以上、実施形態５に係るローパス演算部１１０が、「減衰係数」に応じてカットオフ周波数を変化させることによるメリットについて説明した。

（実際の減衰係数の算出が困難であることについて）
以上の減衰係数に関する理論説明は、ダンパの減衰係数に応じて変化するゲイン特性についての原理的な説明である。しかし、以下の２つの観点から、減衰係数を実際に算出することは難しいのが現状である。

１つ目は、セミアクティブサスペンションシステムに用いられるセミアクティブダンパにおいて、減衰係数を算出するためには、ダンパ速度および電流値が必要であることである。しかし、上記理論は、ダンパ速度の演算に減衰係数を利用しようとするので矛盾が生じる。（ただし、実用的には後述するような方法で減衰係数を暫定的に推定可能である。）

２つ目は、仮にダンパ速度および電流値から減衰係数を算出できたとしても、実際にはダンパの油圧の応答遅れがあり、減衰力はヒステリシスを持つことである。このため、仮に静的な減衰係数を算出できたとしても、実際の動的な減衰係数を算出することは難しい。

そこで、ダンパ速度成分として支配的なばね下振動の大きさである「ばね下振動レベル」を評価指標とすることに、これを、実用的には減衰係数の代用として利用することができる。以下の実施形態６〜９では、車両運動情報として、ばね下振動レベルを用いる形態について説明する。

（実施形態６）
図１８は、実施形態６に係るサスペンション変位処理部の構成を示すブロック図である。このサスペンション変位処理部５０Ｄにおけるのローパス演算部１２０は、例えば、ばね下加速度に基づき、ばね下振動レベルを算出するばね下振動レベル算出部２１０を含む。

ここで、ばね下振動レベルとは、ばね下加速度、ばね下速度、およびばね下変位のうちいずれか１つの振動レベルを意味する。ばね下加速度は、上述のように、図示しないばね下加速度センサにより検出される。ばね下加速度センサで得られる加速度成分のほとんどが、ばね下加速度の振動成分を示しており、後述するように「ダンパ速度」とは異なり、ばね上加速度の周波数成分をほとんど含まない。したがって、演算部は精度良くばね下振動レベルを算出することができる。また、ばね下加速度、ばね下速度、ばね下変位のうちいずれの情報を用いても、それらは単位が違うだけであり、この違いは算出精度に影響を与えない。

本実施形態に係るばね下の「振動レベル」として、図２０に示すように、例えば、当該振動振幅の包絡線が採用される。包絡線の算出手段としては、例えば全波整流された波形に対して、所定のタイミングごとのピークホールド処理や、ヒルベルト変換等の処理がなされる。もちろん、これらに限られず種々の手段が用いられ得る。ばね下振動レベルは、包絡線に限られず、例えばばね下共振周波数信号の振動振幅そのものであってもよい。

図１９Ａは、ローパス演算部１２０の構成を示すブロック図である。ローパス演算部１２０は、マップ１２１およびＬＰＦ部１２５を含む。図１９Ｂは、マップ１２１をグラフ化した例を示す。マップ１２１は、ばね下振動レベルと、カットオフ周波数との対応関係を示すルックアップテーブルである。この例では、ばね下振動レベルの所定の領域内では、ばね下振動レベルが大きいほどカットオフ周波数も大きなるように設定されている。ばね下振動レベルの所定領域以外では、カットオフ周波数が上限値および下限値の一定値とされている。

なお、マップ１２１のグラフ形状は、図１９Ｂに示したものに限られず、曲線が含まれていてもよい。

図２１は、このサスペンション変位処理部５０Ｄの動作を示すフローチャートである。ダンパ速度演算部４４は、サスペンション変位を読み込み（ステップ３０１）、ばね下振動レベル算出部２１０は、ばね下加速度を読み込む（ステップ３０２）。ダンパ速度演算部４４は、仮ダンパ速度を算出し（ステップ３０３）、ばね下振動レベル算出部２１０は、上記の図２０のように包絡線を求めることにより、ばね下振動レベルを算出する（ステップ３０４）。

ローパス演算部１２０は、マップ１２１を参照し、入力されるばね下振動レベルに対応するカットオフ周波数を算出する（ステップ３０５）。ＬＰＦ部１２５は、入力された仮ダンパ速度を、算出されたカットオフ周波数でＬＰＦ演算する（ステップ３０６）。これにより、最終ダンパ速度が出力される（ステップ３０７）。

ダンパ速度は、ばね上とばね下との相対変位であるサスペンション変位の微分値であり、ばね上速度とばね下速度との相対速度である。したがって、ダンパ速度は、ばね上周波数成分およびばね下周波数成分を主に含む。ばね上共振周波数は、ばね下共振周波数より十分に低いので、ばね上振動によってダンパ速度は大きくなりにくく、ばね下振動によってダンパ速度が大きくなりやすい。

本発明のすべての実施形態に共通する特徴は、ダンパ速度の演算時にばね下共振周波数領域の位相遅れを緩和（補償）する点にある。しかしながら、ダンパ速度の周波数成分のほとんどがばね上周波数成分である場合は、ダンパ速度が微小であり、ばね下共振周波数領域の位相遅れを緩和する必要がない。ダンパ速度が微小となる領域では、ばね上共振周波数の信号レベルが相対的に高くなり、ＳＮ比が低下するので、この場合に、低いカットオフ周波数が算出されることにより、ノイズ除去を優先することが適切である。

逆に、ばね下振動が大きい場合（ダンパ速度が大きい場合）に、上記特徴である位相遅れ補償の機能を発揮すればよい。

以上、本実施形態６は、ばね下加速度によりばね下振動レベルを直接的に算出するので、確実にばね下振動を検知できる。そして、これにより、上述のように、ダンパ速度の出力精度が優先される場面と、ノイズ除去を優先する場面（カットオフ周波数を低くする場面）とを適応的に分けることができ、制御性能が向上する。

上記実施形態６の変形例として、図１９Ｃに示すようなローパス演算部１２０'が備えられていてもよい。このローパス演算部１２０'は、スイッチ１２６を含む。スイッチ１２６は、上記ステップ３０５で算出されたカットオフ周波数に基づき、入力された仮ダンパ速度をＬＰＦ部１２５へ入力するか、ＬＰＦ部１２５を通さないでスルーさせるかを切り替える。すなわち、スイッチ１２６は、このローパス演算部１２０を機能させることおよびその停止を切り替える「切替部」として機能する。

例えば、算出されたカットオフ周波数が、その上限値である場合に、スイッチ１２６は、仮ダンパ速度をそのまま最終ダンパ速度として出力することができる。

なお、本実施形態６に係るローパス演算部１２０は、カットオフ周波数の算出のためにマップ１２１が用いたが、所定の演算式を用いて演算によりカットオフ周波数を算出してもよい。このことは、以下の各実施形態で登場する「マップ」についても同様であり、そのマップに代えて演算式が用いられてもよい。

（実施形態７）
図２２は、実施形態７に係るサスペンション変位処理部の構成を示すブロック図である。実施形態６と７の異なる点は、サスペンション変位処理部５０Ｅにおけるばね下振動レベル算出部２２０が、ダンパ速度演算部４４から出力された仮ダンパ速度に基づいて、ばね下振動レベルを算出する点である。

図２３は、ばね下振動レベル算出部２２０の構成を示すブロック図である。ばね下振動レベル算出部２２０は、ＢＰＦ２０１および演算部２０２を含む。ＢＰＦ２０１は、ダンパ速度演算部４４で得られる仮ダンパ速度の周波数成分からばね下振動の周波数成分を抽出する。演算部２０２は、抽出された周波数成分のばね下振動から、ばね下振動レベルを算出する。

ばね下振動レベルの算出に用いられる情報は、ダンパ速度に限られず、それが微分されたダンパ加速度でもよいし、あるいはダンパ変位であってもよい。しかし、ダンパ速度を利用する場合、ノイズ成分を増長させる場合がある。また、ダンパ変位を利用する場合、サスペンション変位をそのまま利用可能であるが、低周波成分の振幅が相対的に大きくなるため、低周波成分を除去するために、低周波領域で低域率の高いフィルタを適用する必要があり、フィルタ設計が難しくなる。よって、ダンパ速度を利用するのが最も好ましい。

図２４は、このサスペンション変位処理部５０Ｅの動作を示すフローチャートである。ダンパ速度演算部４４は、サスペンション変位を読み込み（ステップ４０１）、仮ダンパ速度を算出する（ステップ４０２）。ばね下振動レベル算出部２２０は、仮ダンパ速度に基づき、ばね下振動レベルを算出する（ステップ４０３）。

ローパス演算部１２０は、マップ１２１（図１９参照）を参照し、入力されるばね下振動レベルに対応するカットオフ周波数を算出する（ステップ４０４）。ＬＰＦ部１２５は、入力された仮ダンパ速度を、算出されたカットオフ周波数でローパス演算する（ステップ４０５）。これにより、最終ダンパ速度が出力される（ステップ４０６）。

本実施形態７によれば、例えば実施形態６のようにばね下加速度センサを設ける必要がないため、コストアップを招くことがない。

（実施形態８）
図２５は、実施形態８に係るサスペンション変位処理部の構成を示すブロック図である。実施形態７と８の異なる点は、このサスペンション変位処理部５０Ｆにおけるローパス演算部１４０が、車両運動情報として、ばね下振動レベルに加えて、減衰係数対応値を取り込む点である。減衰係数対応値は、ダンパの減衰係数の変化に対応する値であり、例えば減衰特性を機能させる電流値（電圧値）である。この場合、電流値は、実際に電流検出器（または電圧検出器）により検出された現在の実電流値（または実電圧値）であってもよいし、制御演算部３００（図１参照）が前回またはそれ以前に出力したダンパへの制御指令値であってもよい。

図２６Ａは、ローパス演算部１４０の構成を示すブロック図である。ローパス演算部１４０は、図１９に示した実施形態６の構成に、マップ１２２および演算部１４１をさらに加えた構成を有する。

ここで、比例ソレノイド方式のセミアクティブダンパの減衰特性（すなわち減衰係数）は、前にも述べたが、一般に電流値が高いほど大きくなり、ダンパが硬くなる。逆に電流値が低いほど減衰係数は小さくなり、ダンパが軟らかくなる。したがって、電流値によって減衰係数を推定することができる。なお、一般には、比例ソレノイドへの通電時の電流値によって、ダンパの比例ソレノイドバルブの開度が決まる。

また、セミアクティブダンパのダンパ速度と減衰力との一般的な関係は周知の特性であるので、ここでは図示しないが、ダンパ速度が大きいほど減衰力は大きくなる。ただし、両者はリニアな関係ではなく、ダンパ速度が低速の域ほど、減衰力の変化率は大きく、ダンパ速度が高速の領域では、減衰力の変化率は小さくなる。

図２６Ｂは、マップ１２２の例を示す。マップ１２２は、減衰係数とカットオフ周波数との関係を示している。このマップ１２２では、減衰係数の所定の領域内では、減衰係数が大きいほどカットオフ周波数が小さくなるように設定されている。減衰特性の当該所定領域以外では、カットオフ周波数が上限値および下限値の一定値とされている。この場合、上記したように、減衰係数は電流値に置き換えることができる。

各マップ１２１、１２２の参照により算出されたそれぞれのカットオフ周波数ａ、ｂは、演算部１４１に入力される。演算部１４１は、これらのカットオフ周波数ａ、ｂに基づき所定の演算を行い、１つの最終カットオフ周波数を出力する。

図２７は、このサスペンション変位処理部５０Ｆの動作を示すフローチャートである。ダンパ速度演算部４４は、サスペンション変位を読み込み（ステップ５０１）、ローパス演算部１４０は、電流値を読み込む（ステップ５０２）。ダンパ速度演算部４４は、仮ダンパ速度を算出し（ステップ５０３）、ばね下振動レベル算出部２２０は、仮ダンパ速度に基づき、ばね下振動レベルを算出する（ステップ５０４）。

ローパス演算部１４０は、マップ１２１を参照し、入力されるばね下振動レベルに対応するカットオフ周波数ａを算出する（ステップ５０５）。また、ローパス演算部１４０は、マップ１２２を参照し、入力される電流値に対応するカットオフ周波数ｂを算出する（ステップ５０６）。演算部１４１は、両カットオフ周波数ａ、ｂを読み込み、これらに基づき最終カットオフ周波数を出力する（ステップ５０７）。ＬＰＦ部１２５は、入力された仮ダンパ速度を、最終カットオフ周波数でローパス演算する（ステップ５０８）。これにより、最終ダンパ速度が出力される（ステップ５０９）。

ここで、図１６Ａに示したように、サスペンション速度からダンパ速度までの伝達特性は減衰係数の値に応じて変化することがわかった。この減衰係数は、上述のように、ダンパ速度および電流値の、複数種類（ここでは２種類）の車両運動情報によって決定される（後述するように動特性は無視する）。このため、ローパス演算部１４０において、ある１種類の車両運動情報のみでカットオフ周波数を変化させるよりも、２種類の車両運動情報で変化させる方が、より実際の特性に近い状態でダンパ速度を算出でき、ダンパ速度の出力精度が向上し、制御性能が向上する。

（実施形態８のローパス演算部の具体例）
図２８Ａ〜Ｃは、上記実施形態８のローパス演算部１４０における演算部１４１による演算例を説明するための図である。

（実施形態８−１）
図２８Ａに示す形態の演算部は、ローセレクト部１４１ａにより構成される。ローセレクト部１４１ａは、両カットオフ周波数ａ、ｂを読み込み、これらを比較し、値が低い方のカットオフ周波数を選択して出力する。

ばね下共振周波数領域で位相遅れが抑制されたダンパ速度を算出するという、各実施形態に共通する趣旨より、本来ＬＰＦがない状態が、その趣旨に最も適した状態となる。これに対して、本実施形態８−１は、ある状況ではフィルタを追加して位相を遅らせる方が良い場合があるので、その場合、カットオフ周波数が低い方を優先すれば良いという考え方に基づく。

（実施形態８−２）
図２８Ｂに示す形態のローパス演算部は、上記マップ１２２に代えて、マップ１２３を有する。図２９は、マップ１２３の例を示す。マップ１２３は、減衰係数（つまり電流値）と、マップ１２１によりばね下振動レベルに基づき決定されたカットオフ周波数（以下、これを基準カットオフ周波数という）に対する割合との対応関係を記述するものである。すなわち、ローパス演算部は、マップ１２３を参照して、入力された電流値に基づき、基準カットオフ周波数に対する割合値を出力する。

図２９では、マップ１２３のグラフ形状はリニアであるが、曲線や非リニアであってもよい。

ローパス演算部は、演算部１４１として、それら基準カットオフ周波数および割合値を読み込む乗算部１４１ｂを有する。乗算部１４１ｂは、入力された基準カットオフ周波数に、入力された割合値を乗じることにより得る最終カットオフ周波数を出力する。

（実施形態８−３）
図２８Ｃに示す形態のローパス演算部は、上記形態８−２の考え方と同様に、マップ１２１に代えて、マップ１２４を有し、また、上述のマップ１２２（図２６Ｂ参照）を有する。マップ１２４は、図示しないが、ばね下振動レベルと、マップ１２２により電流値に基づき決定された基準カットオフ周波数に対する割合との関係を記述するものである。すなわち、ローパス演算部は、マップ１２４を参照して、入力されたばね下振動レベルに基づき、基準カットオフ周波数に対する割合値を出力する。乗算部１４１ｂは、基準カットオフ周波数に割合値を乗じることにより得る最終カットオフ周波数を出力する。

上記したように、ダンパ速度と電流値はリニアな関係ではなく、ダンパ速度が高速の領域では、電流値の変化率は小さくなり、ダンパ速度が低速の領域ほど、電流値の変化率は大きくなる。このような特性があることから、上記実施形態８−１、８−１、８−３の他、ローパス演算部は、次のような処理も可能である。例えば、ローパス演算部は、ばね下振動レベルに応じてカットオフ周波数を変化させることを基本とし、ばね下振動レベルが所定以下の領域では、電流値に応じて、カットオフ周波数をさらに変化させるようにしてもよい。このような処理により、制御性能がさらに向上する。

具体的には、ローパス演算部は、例えばばね下振動レベルが小さい、つまり低速のダンパ速度領域では、電流値が大きいほど、カットオフ周波数をさらに低くすればよい。

その他、実施形態８−２、８−３の形態の変形例として、例えば乗算以外にも減算でもよい。例えば、２つのマップのいずれか一方で、ばね下振動レベルまたは電流値に基づき、基準カットオフ周波数が決定される。他方のマップで、その決定された基準カットオフ周波数に対する減算値が、電流値またはばね下振動レベルに対付けられる。そして、演算部１４１（図２６参照）としての減算部が、一方のマップで決定された基準カットオフ周波数から、他方のマップにより決定された減算値を減算する処理を行うことも可能である。

（実施形態９）
図３０は、実施形態９に係るサスペンション変位処理部の構成を示すブロック図である。実施形態９では、このサスペンション変位処理部５０Ｇにおけるばね下振動レベル算出部２３０の構成が上記実施形態とは異なる点でる。また、ローパス演算部１２０の形態は、電流値を読み込まない形態（図２２と同様）である。

図３１は、ばね下振動レベル算出部２３０の構成を示すブロック図である。ばね下振動レベル算出部２３０は、図２３に示したばね下振動レベル算出部２２０におけるＢＰＦ２０１、演算部２０２と同様の要素を有し、さらに、マップ２０３およびＬＰＦ部２０４を有する。マップ２０３は、入力される仮ダンパ速度と、後段のＬＰＦ部２０４のカットオフ周波数との対応関係を記述している。すなわち、ばね下振動レベル算出部２３０では、マップ２０３により仮ダンパ速度に応じて算出されたカットオフ周波数で、ＬＰＦ部２０４がＬＰＦ演算を行う。

すなわち、ばね下振動レベル算出部２３０は、入力された仮ダンパ速度に応じたカットオフ周波数でのＬＰＦ処理により、高精度なばね下振動レベルを算出することができる。

図３２は、このサスペンション変位処理部５０Ｇの動作を示すフローチャートである。ここでは、図２４に示したフローチャートと異なる処理は、ステップ６０４である。ステップ６０４では、ばね下振動レベル算出部２３０は、仮ダンパ速度に応じたカットオフ周波数で、ＬＰＦ演算を行い（可変ＬＰＦ演算）、ノイズが除去されたばね下振動レベルを、ローパス演算部１２０に出力する。

ばね下振動レベルが小さい場合、ダンパ速度は小さい。このためＳＮ比が低い状態でばね下振動レベルを算出する必要があり、ノイズによりばね下振動レベルが高周波で変動しやすくなる。この変動が、最終ダンパ速度の出力結果に影響を与えるおそれがある。本実施形態９の構成によれば、ばね下振動レベルの高周波での変動が低減されるので、ローパス演算部１２０は、変動が低減された最終ダンパ速度を出力することができる。

なお、本実施形態９のローパス演算部１２０が、実施形態８のローパス演算部１４０と同様の機能を有し、さらに電流値を読み込み、カットオフ周波数を変化させるようにしてもよい。

（実施形態１０）
図３３は、実施形態１０に係るサスペンション変位処理部の構成を示すブロック図である。本実施形態１０に係るサスペンション変位処理部５０Ｈと、上記実施形態７（図２２参照）の異なる点は、実施形態７におけるばね下振動レベル算出部２２０の代わりに、ダンパ速度振動レベル算出部３１０が設けられる点である。

ダンパ速度振動レベル算出部３１０は、ダンパ速度演算部４４から出力された仮ダンパ速度を読み込み、これに基づき、ダンパ速度振動レベルを算出する。ダンパ速度振動レベル算出部３１０は、これを、車両運動情報としてローパス演算部１２０に出力する。ダンパ速度振動振動レベルの算出は、典型的には、上述のばね下振動レベル算出と同様に、包絡線を算出することにより実現される。

ダンパ速度の算出遅れ（位相遅れ）が発生しても問題とならない場合には、ダンパ速度振動レベルを算出する時のＬＰＦのカットオフ周波数を低く設定しても問題ない。逆に、位相遅れが発生して問題となるような場合には、ダンパ速度振動レベルの算出時のＬＰＦのカットオフ周波数を高く設定したり、ダンパ速度をそのままスルーさせることが好ましい。

図３４は、このサスペンション変位処理部５０Ｈの動作を示すフローチャートである。このフローチャートにおいて、実施形態７のサスペンション変位処理部５０Ｅの動作（図２４参照）と異なる処理は、ステップ７０３〜７０５である。すなわち、ダンパ速度振動レベル算出部３１０がダンパ速度振動レベルを算出する（ステップ７０３）。ローパス演算部１２０は、ダンパ速度振動レベルを読み込み、ダンパ速度振動レベルに応じたカットオフ周波数を算出し（ステップ７０４）、このカットオフ周波数でダンパ速度をＬＰＦ演算する（ステップ７０５）。

このサスペンション変位処理部５０Ｈは、ダンパ速度のＳＮ比が悪化する微小なダンパ速度領域での車両運動状態を、直接、ダンパ速度振動レベルによって判断するため、ダンパ速度を確実に検知できる。その結果、ＳＮ比の悪化による制御性能の劣化を回避することができる。

ただし、上記したように、ダンパ速度の周波数成分には、ばね下周波数成分だけでなく、ばね上周波数成分も含まれる。したがって、さらに高精度な最終ダンパ速度を算出するためには、実施形態６〜９のように、ばね下振動レベルを、車両運動情報として用いることが好ましい。

（実施形態１１）
図３５は、実施形態１１に係るサスペンション変位処理部の構成を示すブロック図である。本実施形態１１に係るサスペンション変位処理部５０Ｉと実施形態７（図２２参照）の異なる点は、実施形態７のローパス演算部１２０の代わりに、複数のＬＰＦ７０および切替手段８０が設けられる点であり、上記各実施形態に比べ、リアルタイム性を優先させない点である。

複数のＬＰＦ７０の各ＬＰＦは、それぞれ異なるカットオフ周波数を持つ。切替手段８０は、車両運動情報に応じて、複数のＬＰＦ７０の使用を選択的に切り替える。車両運動情報として、本例では、ばね下振動レベル算出部２２０で算出されたばね下振動レベルが用いられる。

図３６は、このサスペンション変位処理部５０Ｉの動作を示すフローチャートである。このフローチャートにおいて、実施形態７のサスペンション変位処理部５０Ｅの動作（図２４参照）と異なる処理は、ステップ８０４、８０５である。切替手段８０は、入力されたばね下振動レベルに応じて、複数のＬＰＦ７０のうち１つを選定し（ステップ８０４）、このＬＰＦを用いて仮ダンパ速度についてＬＰＦ演算を行う（ステップ８０５）。

本実施形態１１は、上記各実施形態に比べリアルタイム性を優先させない形態であるが、高精度な最終ダンパ速度を出力することができる。

このサスペンション変位処理部５０Ｉは、これらＬＰＦの出力を線形補完しながら最終ダンパ速度を算出してもよい。

車両運動情報は、ばね下振動レベルに代えて、実施形態１０のようにダンパ速度振動レベルであってもよい。

（実施形態１２）
図３７は、実施形態１２に係るサスペンション変位処理部の構成を示すブロック図である。本実施形態１２に係るサスペンション変位処理部５０Ｊでは、ダンパ速度演算部４４がローパス演算部１２０の後段に設けられる。ダンパ速度演算部４４は、上記実施形態２または３（あるいは、実施形態１、４でもよい）で示した微分演算特性を持つ。

図３８は、このサスペンション変位処理部５０Ｊの動作を示すフローチャートである。ローパス演算部１２０は、サスペンション変位を読み込む（ステップ９０１）。ばね下振動レベル算出部２３０は、ばね下加速度センサからのばね下加速度を読み込み（ステップ９０２）、これに基づき、車両運動情報として、ばね下振動レベルを算出する（ステップ９０３）。

ローパス演算部１２０は、ばね下振動レベルに基づき、カットオフ周波数を算出し（ステップ９０４）、このカットオフ周波数で、サスペンション変位に対してＬＰＦ演算を行う（ステップ９０５）。ダンパ速度演算部４４は、このサスペンション変位を読み込み、微分演算特性を用いてダンパ速度を演算し（ステップ９０６）、これを最終ダンパ速度として出力する（ステップ９０７）。

このように、ダンパ速度演算部４４とローパス演算部１２０の順序を入れ換えても、これらの間の伝達関数は同じであり、上記各実施形態と同様の効果が得られる。

車両運動情報は、ばね下振動レベルに限られず、上述したように様々な情報に置き換え可能である。ばね下振動レベル算出部２１０に代えて、ダンパ速度振動レベル算出部３１０であってもよい。

（実施形態１３）
図３９Ａ、Ｂは、実施形態１３に係るサスペンション変位処理部におけるダンパ速度演算部の構成をそれぞれ示すブロック図である。これらの実施形態では、ダンパ速度演算部による微分演算特性が、２つの演算特性に分割されている。

例えば図３９Ａに示すダンパ速度演算部４５は、ＢＰＦ特性を有する第１演算部４５ａと、ばね下共振周波数領域で、完全微分のゲイン特性の傾きより大きい傾きのゲイン特性を有する微分演算特性を有する第２演算部４５ｂとを含む。第２演算部４５ｂにおける微分演算特性は、上記実施形態１〜４のうちいずれの特性を持っていてもよい。

図３９Ｂに示すダンパ速度演算部１４５では、図３９Ａに示す第１演算部４５ａ、第２演算部４５ｂの順序が逆となっている。

このようなダンパ速度演算部１４５であっても、上記実施形態１〜４と同様の効果を得ることができる。

（その他の実施形態）
本発明は、以上説明した実施形態に限定されず、他の種々の実施形態を実現することができる。

上記実施形態１〜３等の微分演算特性は、ばね下共振周波数領域の共振周波数（例えば12Hz）で、位相が完全微分と同じ90degとなる位相特性を有していた。しかし、そのばね下共振周波数で必ずしも位相が90degである必要はなく、ばね下共振周波数で位相が90deg±αdegとされる設定でもよい。

上記実施形態８、９（図２５、３０等参照）では、電流値（減衰係数）が、２つの車両運動情報のうち１つとして用いられた。この場合、電流値は、制御演算部３００が出力する制御指令値か、または、実電流値であった。しかし、減衰係数は、ダンパ速度演算部から出力された仮ダンパ速度に基づき算出された減衰係数であってもよい。減衰特性は、実際には動特性の影響でヒステリシスを持つことになるが、例えば、減衰特性の静特性（ヒステリシスは無視する）のデータから減衰係数を算出することにより、この減衰係数に応じてローパス演算部によるカットオフ周波数を変化させることができる。

減衰特性を、静特性だけでなく動特性まで考慮したダンパモデルを作成し、このモデルにしたがってヒステリシスまで考慮した減衰係数を算出することも可能である。

上記実施形態８、９の変形例として、車両振動情報として、ばね下振動レベルの代わりに、実施形態１０（図３３参照）のようにダンパ速度が用いられてもよいし、あるいは、別の情報が用いられてもよい。図２８に示した実施形態８−１、８−２、８−３についても同様である。

例えば実施形態８、９等において、比例ソレノイドバルブを用いるセミアクティブダンパの減衰係数は、電流値が高いほど大きくなると説明した。しかし、比例ソレノイドバルブの構造によっては、電流値が高いほど、減衰係数が小さくなる場合もあり得る。

上記実施形態では、車両として４輪自動車を例に挙げたが、２輪自動車や電車車両等にも、上記各実施形態の技術を適用可能である。

以上説明した各形態の特徴部分のうち、以下に挙げるように、少なくとも２つの特徴部分を組み合わせることも可能である。

例えば、図１８に示したばね下振動レベル算出部２１０は、ばね下加速度センサからのばね下加速度を読み込む代わりに、車輪速センサ１５からの車輪速を読み込むようにしてもよい。この場合、ばね下振動レベル算出部は、車輪速の信号からばね下振動に起因する周波数成分を抽出した信号を出力すればよい。なお、この場合は車輪速を微分してもしなくても、どちらでもばね下振動レベルを求めることができる。ただし、単位系の調整は必要である。
図１９Ｃに示した実施形態６の変形例を、以下に説明する各実施形態５、７〜１３のローパス演算部にも適用可能である。
例えば図３０に示した実施形態３０のばね下振動レベル算出部は、仮ダンパ速度を読み込んだが、この仮ダンパ速度に代わる情報として、図１８に示すようにばね下加速度であってもよいし、その他、車輪速であってもよい。
実施形態１３Ａまたは１３Ｂに示した形態を、実施形態５〜１２に適用しても構わない。

２０…サスペンション制御装置
１００…信号演算部
３００…制御演算部
４２、４４、４５、１４５…ダンパ速度演算部
５０、５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄ、５０Ｅ、５０Ｆ、５０Ｇ、５０Ｈ、５０Ｉ、５０Ｊ…サスペンション変位処理部
７０…複数のＬＰＦ
８０…切替手段
１００…サスペンション制御システム
１１０、１２０、１２０'、１４０…ローパス演算部
１２１、１２２、１２３、１２４、２０３…マップ
１２６…スイッチ
１４１ａ…ローセレクト部
１４１ｂ…乗算部
１４１…演算部
２０４…ＬＰＦ部
２１０、２２０、２３０…ばね下振動レベル算出部
３１０…ダンパ速度振動レベル算出部

Claims (23)

1. サスペンション変位を読み込み、ダンパ速度を出力する信号処理装置であって、
   ばね下共振周波数領域で、完全微分のゲイン特性の傾きより大きい傾きのゲイン特性を有する微分演算特性を用いて、前記サスペンション変位を微分するダンパ速度演算部
   を具備する信号処理装置。
2. 請求項１に記載の信号処理装置であって、
   前記ダンパ速度演算部は、ばね上共振周波数領域と前記ばね下共振周波数領域との間の周波数領域で、前記完全微分のゲイン特性の傾きより小さい傾きのゲイン特性をさらに有する微分演算特性を用いる
   信号処理装置。
3. 請求項２に記載の信号処理装置であって、
   前記ダンパ速度演算部は、前記ばね下共振周波数領域で、完全微分の位相と同じになる位相を含む位相特性を有する微分演算特性を用いる
   信号処理装置。
4. 請求項１から３のうちいずれか１項に記載の信号処理装置であって、
   前記ダンパ速度演算部からのダンパ速度が入力され、車両運動情報に応じて可変なカットオフ周波数を有するローパス演算部
   をさらに具備する信号処理装置。
5. 請求項４に記載の信号処理装置であって、
   前記車両運動情報に応じて算出されたカットオフ周波数に基づき、前記ローパス演算部を機能させることおよびその停止を切り替える切替部
   をさらに具備する信号処理装置。
6. 請求項１から３のうちいずれか１項に記載の信号処理装置であって、
   前記サスペンション変位が入力され、車両運動情報に応じて可変なカットオフ周波数を有するローパス演算部をさらに具備し、
   前記ローパス演算部によりローパス演算された前記サスペンション変位が、前記ダンパ速度演算部に入力される
   信号処理装置。
7. 請求項４から６のうちいずれか１項に記載の信号処理装置であって、
   前記車両運動情報として、ばね下振動レベルを算出する算出部
   をさらに具備する信号処理装置。
8. 請求項７に記載の信号処理装置であって、
   前記算出部は、ばね下加速度に基づき、前記ばね下振動レベルを算出する
   信号処理装置。
9. 請求項７または８に記載の信号処理装置であって、
   前記算出部は、ばね下加速度に応じて可変なカットオフ周波数を有するローパスフィルタ部を有する
   信号処理装置。
10. 請求項７に記載の信号処理装置であって、
    前記算出部は、前記ダンパ速度演算部によって演算される前記ダンパ速度に基づき、前記ばね下振動レベルを算出する
    信号処理装置。
11. 請求項１０に記載の信号処理装置であって、
    前記算出部は、前記ダンパ速度演算部によって演算される前記ダンパ速度に応じて可変なカットオフ周波数を有するローパスフィルタ部を有する
    信号処理装置。
12. 請求項４または５に記載の信号処理装置であって、
    前記ローパス演算部は、複数種類の車両運動情報に基づき、前記カットオフ周波数を算出する
    信号処理装置。
13. 請求項１２に記載の信号処理装置であって、
    前記ローパス演算部は、ばね下振動レベル、および、ダンパの減衰係数の変化に対応する減衰係数対応値に基づき、カットオフ周波数を算出する
    信号処理装置。
14. 請求項１３に記載の信号処理装置であって、
    前記ローパス演算部は、前記ばね下振動レベルに基づき算出されるカットオフ周波数と、前記減衰係数対応値に基づき算出されるカットオフ周波数とに基づき、１つのカットオフ周波数を算出する
    信号処理装置。
15. 請求項１４に記載の信号処理装置であって、
    前記ローパス演算部は、ローセレクト処理により前記１つのカットオフ周波数を出力するローセレクト部を有する
    信号処理装置。
16. 請求項１３に記載の信号処理装置であって、
    前記ローパス演算部は、前記減衰係数対応値に基づき割合値を算出し、前記ばね下振動レベルに基づき算出される基準カットオフ周波数に、前記割合値を乗じる乗算部を有する
    信号処理装置。
17. 請求項１３に記載の信号処理装置であって、
    前記ローパス演算部は、前記ばね下振動レベルに基づき割合値を算出し、前記減衰係数対応値に基づき算出される基準カットオフ周波数に、前記割合値を乗じる乗算部を有する
    信号処理装置。
18. 請求項１から３のうちいずれか１項に記載の信号処理装置であって、
    異なる複数のカットオフ周波数で、前記ダンパ速度演算部からのダンパ速度についてそれぞれローパスフィルタ処理を行う複数のローパスフィルタと、
    車両運動情報に応じて、前記複数のローパスフィルタの使用を選択的に切り替える切替手段
    をさらに具備する信号処理装置。
19. 請求項１から３のうちいずれか１項に記載の信号処理装置であって、
    前記ダンパ速度演算部は、前記ばね下共振周波数領域より高い周波数領域でバンドエリミネーションフィルタ特性をさらに有する微分演算特性を用いる
    信号処理装置。
20. 請求項１９に記載の信号処理装置であって、
    前記ダンパ速度演算部は、前記ばね下共振周波数領域より高い周波数ごとの直列的な前記バンドエリミネーションフィルタ特性をさらに有する微分演算特性を用いる
    信号処理装置。
21. 請求項１から３のうちいずれか１項に記載の信号処理装置であって、
    前記ダンパ速度演算部は、前記ばね上共振周波数領域より低いカットオフ周波数を持つハイパスフィルタ特性をさらに有する微分演算特性を用いる
    信号処理装置。
22. ばね下共振周波数領域で、完全微分のゲイン特性の傾きより大きい傾きのゲイン特性を有する微分演算特性を用いて、サスペンション変位を微分し、ダンパ速度を出力するダンパ速度演算部と、
    前記ダンパ速度に基づき、ダンパを制御する制御指令値を生成する制御演算部と
    を具備するサスペンション制御装置。
23. サスペンション変位を読み込み、
    ばね下共振周波数領域で、完全微分のゲイン特性の傾きより大きい傾きのゲイン特性を有する微分演算特性を用いて、前記読み込んだサスペンション変位を微分する
    を具備する信号処理方法。

Images