JP5941886B2 - サスペンション制御装置 - Google Patents
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Description
≪自動車Vの概略構成≫
先ず、図1を参照して、第1実施形態に係る自動車Vの概略構成について説明する。自動車(車両)Vの車体1にはタイヤ2が装着された車輪3が前後左右に設置されており、これら各車輪3がサスペンションアーム4や、スプリング5、減衰力可変式ダンパ(以下、単にダンパ6と記す)等からなるサスペンション7によって車体1に懸架されている。自動車Vには、各種の制御に供されるECU(Electronic Control Unit)8の他、車輪3ごとに設置された各車輪3の車輪速Vwを検出する車輪速センサ9や、車体1の前後加速度Gxを検出する前後Gセンサ10、車体1の横加速度Gyを検出する横Gセンサ11、車体1のヨーレイトγを検出するヨーレイトセンサ12、ステアリング操舵角δfを検出する操舵角センサ13等が車体1の適所に設置されている。
次に、図3を参照して、サスペンション制御装置20の構成要素のうち、ダンパ6の制御を行うECU8の概略構成について説明する。なお、ECU8は、ダンパ6の制御だけでなく、ABS、TCSおよびVSAの制御も併せて行うものであるが、これらの制御を行う車両挙動制御部についての説明はここでは割愛する。
車両状態量推定部22は、車輪速変動量ΔVwが車輪3の接地荷重変動量に一定の関係を有することを利用して自動車Vの状態量を推定するものであり、車輪速センサ9の検出値に基づき、車両モデルを用いて自動車Vの各種状態量を各輪について推定する状態量算出部31と、状態量算出部31に対する車輪速補正量である車体速Vb(内輪側車体速Vbiおよび外輪側車体速Vbo)を算出する車体速推定部32とを有している。状態量算出部31は、前後左右の各輪に対する一輪モデル計算部33や四輪モデル計算部34、スリップ判定部50(図4参照)を含んでいる。車体速推定部32は、加減速力算出部51や、ステアリング操作による補正量を算出する操舵補正量算出部53などを含んでいる。以下では、車両状態量推定部22の各部について、図4〜図11を参照しながら詳細に説明する。
図4に示すように、状態量算出部31では、入力した車輪速Vw(信号)が減算器35に加算値として入力する。減算器35には、後述する内輪側車体速Vbiまたは外輪側車体速Vboが減算値として入力しており、減算器35にて各車輪速Vwから内輪側車体速Vbiまたは外輪側車体速Vboが減算されることにより、車輪速Vwが補正される。また、減算器35は、車輪速Vwに基づいて車輪速変動量ΔVwを算出する車輪速変動量算出手段としても機能する。
u1=kΔVw
ただし、k:比例定数である。
ゲイン回路37から出力されたばね下荷重u1は、一輪モデル計算部33に含まれる一輪モデル38に入力する。一輪モデル計算部33は、一輪モデル38にばね下荷重u1を入力することにより、スカイフック制御部90での演算に供されるばね上速度S2およびサスペンション7のストローク速度Ssといった自動車Vの状態量を演算・出力する。すなわち、一輪モデル38は、車輪速変動量ΔVwを外力として扱うことで自動車Vの各種状態量を算出する状態量算出手段をなす。
上式(2)〜(5)から、上式(4)は下式(6)として表される。
図4に示すように、状態量算出部31に含まれる四輪モデル計算部34は、ピッチ角速度算出部48とロール角速度算出部49とを備えている。ピッチ角速度算出部48およびロール角速度算出部49には、ゲイン回路37から出力されたばね下荷重u1が入力する。ピッチ角速度算出部48は、入力された前後輪のばね下荷重u1の差に基づいて(車輪速Vwに基づいて)自動車Vの加減速度(前後加速度Gx)を算出し、算出した加減速度や、サスペンション特性、ばね上質量M2などに基づいてピッチ角速度ωpを求める。一方、ロール角速度算出部49は、入力された左右輪のばね下荷重u1の差に基づいて(車輪速Vwに基づいて)自動車Vの左右方向加速度(横加速度Gy)を算出し、算出した左右方向加速度や、サスペンション特性、ばね上質量M2などに基づいてロール角速度ωrを求める。なお、図3に示すように、ピッチ角速度ωpは第1ピッチ制御部91に入力し、ロール角速度ωrは第1ロール制御部92に入力する。
スリップ判定部50には、減算器35から出力された車輪速Vw、すなわち各輪の車輪速Vwと推定した車体速Vbとの偏差が入力する。スリップ判定部50は、入力した車輪速Vw(偏差)の絶対値が所定値以上であるか否か、すなわち車輪速センサ9で検出した車輪速Vwが車体速Vbに対して所定値以上乖離しているか否かを判定し、所定値以上である場合には対応する車輪3がスリップ状態にあるものと判定してスリップ信号SSを出力する。出力されたスリップ信号SSは、ABS、TCSおよびVSAを制御する図示しない車両挙動制御部に入力する。なお、車両挙動制御部は、スリップ信号SSが入力してABS、TCSおよびVSAのいずれかを作動させると、それらの作動を示す作動信号を入力部21に入力させる。
図3の車体速推定部32は、図8に示すように、自動車Vの加減速力F(Fe、Fs、Fd)を算出する加減速力算出部51と、加減速力算出部51により算出された加減速力に基づいて車体速Vbを算出する車体速算出部52と、ステアリング操作に応じた補正量(後述する内輪車体速比Rviおよび外輪車体速比Rvo)を算出する操舵補正量算出部53と、操舵補正量算出部53により算出された補正量に基づいて車体速Vbを補正する車体速補正部54とを有している。
図3に示すように、第1制御目標電流設定部23は、スカイフック制御を行い、スカイフック制御目標電流Ashを設定するスカイフック制御部90や、四輪モデル計算部34で算出されたピッチ角速度ωpに基づくピッチ制御を行い、第1ピッチ制御目標電流Ap1を設定する第1ピッチ制御部91、四輪モデル計算部34で算出されたロール角速度ωrに基づくロール制御を行い、第1ロール制御目標電流Ar1を設定する第1ロール制御部92、ステアリング操舵角δfに基づくロール制御を行い、舵角比例制御目標電流Asaを設定する舵角比例制御部93、自動車Vのばね下の制振制御を行い、ばね下制振制御目標電流Auを設定するばね下制振制御部95、車速に依存する最低減衰力を発生させるための最低目標電流Aminを設定する最低目標電流制御部96、第1高電流選択部97等を有している。
次に、図12および図13を参照してスカイフック制御部90における処理について詳細に説明する。スカイフック制御部90では、図3の状態量算出部31で算出されたばね上速度S2が減衰力ベース値算出部98に入力する。減衰力ベース値算出部98は、入力したばね上速度S2に基づいて、ばね上―減衰力マップを参照することにより減衰力ベース値Dsbを設定する。設定された減衰力ベース値Dsbは、ゲイン回路99に入力する。ゲイン回路99では、減衰力ベース値DsbにスカイフックゲインGshが乗じられてスカイフック目標減衰力Dshtが算出され、算出された目標減衰力Dshtが目標電流設定回路100に入力する。目標電流設定回路100にはストローク速度Ssも入力しており、目標電流設定回路100は、スカイフック目標減衰力Dshtとストローク速度Ssとに基づいて、図13に示す電流マップを参照することにより各ダンパ6に対するスカイフック制御目標電流Ashを設定し、スカイフック制御目標電流Ashを出力する。
次に、図3のばね下制振制御部95について、図14〜図17を参照して詳細に説明する。図14に示すように、ばね下制振制御部95では、入力した各車輪速Vwがバンドパスフィルタ101に入力する。バンドパスフィルタ101は、ばね下の共振域の車輪速Vw信号を通過させるべく、ここでは8〜18Hzのバンドパス特性を有する。したがって、バンドパスフィルタ101は、スカイフック制御のためのバンドパスフィルタ36(図4)の0.5〜5Hzの周波数域よりも高い周波数域の信号を抽出する。そして、スカイフック制御のためのバンドパスフィルタ36の高周波側のカット周波数が5Hzとされ、ばね下制振制御のためのバンドパスフィルタ101の低周波側のカット周波数が8Hzとされ、両バンドパスフィルタ36、101の間にバンドギャップが設けられていることにより、スカイフック制御とばね下制振制御とによる相互干渉が防止される。
図3に示すように、第2制御目標電流設定部24は、前後Gセンサ10によって検出された前後加速度Gxに基づくピッチ制御を行い、第2ピッチ制御目標電流Ap2を設定する第2ピッチ制御部108、横Gセンサ11によって検出された横加速度Gyに基づくロール制御を行い、第2ロール制御目標電流Ar2を設定する第2ロール制御部109、第2高電流選択部110を有している。
図3に示すように、切換信号出力部25は、VSA、ABSおよびTCSが作動していることを示す作動信号のいずれかが入力部21に入力している場合、自動車Vの挙動が不安定であるものとして、切換信号Scを出力する。出力された切換信号Scは、ダンパ制御部26に入力する。
ダンパ制御部26には、第1目標電流Atgt1と第2目標電流Atgt2と切換信号Scとが入力している。ダンパ制御部26は、切換信号Scが入力していないときには、第1高電流選択部97が設定した第1目標電流Atgt1に基づいて各ダンパ6への駆動電流を生成してダンパ6の減衰力を制御する。一方、切換信号Scが入力した場合、ダンパ制御部26は、第2高電流選択部110が設定した第2目標電流Atgt2に基づいて各ダンパ6への駆動電流を生成してダンパ6の減衰力を制御する。すなわち、ダンパ制御部26は、VSAやABS、TCSが作動していない安定走行時には、第1高電流選択部97が設定した第1目標電流Atgt1に基づいてダンパ6の減衰力を制御し、VSAやABS、TCSが作動している不安定走行時には、第2高電流選択部110が設定した第2目標電流Atgt2に切り換えてダンパ6の減衰力を制御する。
このように構成されたECU8は、次のような基本手順にしたがって減衰力制御を行う。すなわち、自動車Vが走行を開始すると、ECU8は、所定の処理インターバル(例えば、10ms)をもって、図20のフローチャートにその手順を示す減衰力制御を実行する。減衰力制御を開始すると、ECU8は、車輪速センサ9の検出値などに基づいて各輪のばね下荷重u1を演算するとともに、演算したばね下荷重u1や、横Gセンサ11の検出値に基づいて、自動車Vの運動状態量(各輪におけるばね上速度S2やストローク速度Ss、車体1のロール角速度ωr、ピッチ角速度ωp)を演算する(ステップST1)。
1 車体
3 車輪
6 ダンパ(減衰力可変ダンパ)
8 ECU
9 車輪速センサ
10 前後Gセンサ
11 横Gセンサ
20 サスペンション制御装置
22 車両状態量推定部(第1目標電流設定手段)
23 第1制御目標電流設定部(第1目標電流設定手段)
24 第2制御目標電流設定部(第2目標電流設定手段)
25 切換信号出力部
26 ダンパ制御部
31 状態量算出部
37 ゲイン回路(基本入力量算出手段)
38 一輪モデル(車両モデル)
90 スカイフック制御部
91 第1ピッチ制御部
92 第1ロール制御部
97 第1高電流選択部
108 第2ピッチ制御部
109 第2ロール制御部
110 第2高電流選択部
Ash スカイフック制御目標電流
Ap1 第1ピッチ制御目標電流
Ap2 第2ピッチ制御目標電流
Ar1 第1ロール制御目標電流
Ar2 第2ロール制御目標電流
Atgt1 第1目標電流
Atgt2 第2目標電流
Gx 前後加速度(車体加速度)
Gy 横加速度(車体加速度)
Vw 車輪速(入力信号)
ΔVw 車輪速変動量
u1 ばね下荷重(基本入力量)
Sc 切換信号
S2 ばね上速度(状態量)
Ss ストローク速度(状態量)
Claims (7)
- 入力信号に応じて減衰力を調整可能な減衰力可変ダンパを備えた車両のサスペンション制御装置であって、
車輪速を検出する車輪速センサと、
前記車輪速センサが検出した車輪速変動量に基づいて前記車両の基本入力量としてばね下荷重を算出する基本入力量算出手段と、
前記ばね下荷重に基づいて前記減衰力可変ダンパに対する第1目標電流を設定する第1目標電流設定手段と、
前記車両の車体加速度を検出する加速度センサと、
前記加速度センサが検出した車体加速度に基づいて前記減衰力可変ダンパに対する第2目標電流を設定する第2目標電流設定手段と、
前記第1目標電流および前記第2目標電流の少なくとも一方に基づいて前記減衰力可変ダンパの減衰力を制御するダンパ制御手段と
を備え、
前記ダンパ制御手段は、前記車両の挙動を制御する車両挙動制御装置の非作動時には前記第1目標電流に基づいて前記減衰力可変ダンパの減衰力を制御し、前記車両挙動制御装置の作動時には前記第2目標電流に基づいて前記減衰力可変ダンパの減衰力を制御することを特徴とするサスペンション制御装置。 - 前記加速度センサは、前記車両の前後加速度を検出する前後加速度センサと、前記車両の横加速度を検出する横加速度センサとを含み、
前記第2目標電流設定手段は、検出された前記車両の前後加速度に基づいて第2ピッチ制御目標電流を設定する第2ピッチ制御手段と、検出された前記車両の横加速度に基づいて第2ロール抑制目標電流を設定する第2ロール制御手段と、当該第2ピッチ制御目標電流および第2ロール抑制目標電流のうち値がより大きい方を前記第2目標電流として選択する第2目標電流選択手段とを含むことを特徴とする、請求項1に記載のサスペンション制御装置。 - 前記減衰力可変ダンパは、入力電流が大きいほど減衰力を増大させるものであり、
前記第2ピッチ制御手段は、前記車両の前後加速度が大きいほど前記第2ピッチ制御目標電流を大きく設定することを特徴とする、請求項2に記載のサスペンション制御装置。 - 前記減衰力可変ダンパは、入力電流が大きいほど減衰力を増大させるものであり、
前記第2ロール制御手段は、前記車両の横加速度が大きいほど前記第2ロール抑制目標電流を大きく設定することを特徴とする、請求項2に記載のサスペンション制御装置。 - 前記第1目標電流設定手段は、前記車両の挙動を表す車両モデルに前記ばね下荷重を入力することにより前記車両の状態量を算出する状態量算出手段と、前記車両の状態量に基づいてスカイフック制御目標電流を設定するスカイフック制御手段とを有し、当該スカイフック制御目標電流に基づいて前記第1目標電流を設定することを特徴とする、請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載のサスペンション制御装置。
- 前記第1目標電流設定手段は、前記ばね下荷重に基づいて第1ピッチ制御目標電流を設定する第1ピッチ制御手段を有し、当該第1ピッチ制御目標電流に基づいて前記第1目標電流を設定することを特徴とする、請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載のサスペンション制御装置。
- 前記第1目標電流設定手段は、前記ばね下荷重に基づいて第1ロール抑制目標電流を設定する第1ロール制御手段を有し、当該第1ロール抑制目標電流に基づいて前記第1目標電流を設定することを特徴とする、請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載のサスペンション制御装置。
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