JP6486414B2 - 電磁サスペンション装置 - Google Patents

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本発明は、車両の車体と車輪の間に備わるばね部材に並設され車体の振動減衰に係る駆動力を発生させる電磁アクチュエータを備える電磁サスペンション装置に関する。
従来、車両の車体と車輪の間に備わるばね部材と並列に設けられ電動機によって車体の振動減衰に係る駆動力を発生させる電磁アクチュエータを備える電磁サスペンション装置が知られている(例えば特許文献1参照)。電磁アクチュエータは、電動機の他に、ボールねじ機構を備えて構成される。電磁アクチュエータは、電動機の回転運動をボールねじ機構の直線運動へと変換することにより、車体の振動減衰に係る駆動力を発生させるように動作する。
特許文献1に係る電磁サスペンション装置では、ボールねじ機構等の内部機構において摩擦力が生じる。例えば、車両が低温環境下において始動するときには、電磁アクチュエータの内部機構に存するグリースの粘度が高いため、摩擦力が大きい。この場合、電磁アクチュエータで生じた駆動力をばね上部材及びばね下部材へ適切に伝達できない結果として、乗り心地や操縦安定性の低下を招くおそれがある。
こうした摩擦力に由来する課題を解決するために、特許文献2に係る電磁アクチュエータでは、車両の始動時に、予め設定した摩擦測定用駆動力で電動機を駆動し、このときの電動機の回転角度から電磁アクチュエータの摩擦力を演算し、演算された摩擦力に基づいて、電磁アクチュエータの目標駆動力を補正する。
特許文献2に係る電磁アクチュエータによれば、車両の始動時に顕著に生じる摩擦力に由来する駆動力の伝達不足に伴う不具合を解消することができる。
特開2010−132222号公報 特開2011−189774号公報
特許文献2に係る電磁アクチュエータの発明では、摩擦測定用駆動力で電動機を駆動し、このときの電動機の回転角度から電磁アクチュエータの摩擦力を演算し、演算された摩擦力に基づいて、電磁アクチュエータの目標駆動力を補正するため、電磁アクチュエータの各部で生じる機械的な摩擦力を減殺することを通じて、駆動力の伝達不足に伴う不具合を解消している。ところが、特許文献2に係る電磁アクチュエータの発明は、下記の点で更なる改良の余地があった。
すなわち、本発明者らの研究によれば、車両や路面の状態、運転者の操作状況によっては、電磁アクチュエータの各部で生じる摩擦力が適度に存在していた方が、乗り心地や操縦安定性を向上させるのに有利な場合もあることがわかった。
本発明は、前記実情に鑑みてなされたものであり、電磁アクチュエータの摩擦力を有効に活用可能な電磁サスペンション装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、(1)に係る発明は、車両の車体と車輪の間に備わるばね部材に並設され前記車体の振動減衰に係る駆動力を発生させる電磁アクチュエータと、前記電磁アクチュエータのストローク速度、ばね上速度、ばね下速度、ロール角速度、及びピッチ角速度のうち少なくとも1つの車両状態情報を取得する情報取得部と、前記情報取得部で取得した車両状態情報に基づいて前記電磁アクチュエータの等価摩擦力を算出する等価摩擦力算出部と、前記電磁アクチュエータの目標駆動力を算出すると共に、当該算出した目標駆動力を用いて前記電磁アクチュエータの駆動力制御を行う駆動力制御部と、を備え、前記情報取得部は、当該車両の走行状態量として車速を取得し、前記駆動力制御部は、前記情報取得部で取得した車速が所定の車速閾値以下の場合に、前記等価摩擦力算出部で算出した等価摩擦力を、前記車速が前記車速閾値を超える場合と比べて減少させる補正を行うと共に、当該補正後の等価摩擦力に基づいて前記目標駆動力の補正を行うことを最も主要な特徴とする。
本発明によれば、電磁アクチュエータの摩擦力を有効に活用可能な電磁サスペンション装置を得ることができる。
本発明に係る電磁サスペンション装置の全体構成図である。 電磁サスペンション装置に備わる電磁アクチュエータの部分断面図である。 電磁サスペンション装置に備わるECUの内部構成図である。 第1実施形態に係る電磁サスペンション装置に備わるECUの等価摩擦力算出部及び駆動力演算部周辺のブロック構成図である。 第1実施形態に係る等価摩擦力算出部に備わる第1摩擦力マップの説明図である。 本発明の第1〜第7実施形態に係る電磁サスペンション装置11に共通の動作説明に供するフローチャート図である。 第1実施形態に係る電磁サスペンション装置の振動減衰効果を比較例に係る振動減衰効果と対比して表す説明図である。 第2実施形態に係る電磁サスペンション装置に備わるECUの等価摩擦力算出部及び駆動力演算部周辺のブロック構成図である。 第3実施形態に係る電磁サスペンション装置に備わるECUの等価摩擦力算出部及び駆動力演算部周辺のブロック構成図である。 第4実施形態に係る電磁サスペンション装置に備わるECUの等価摩擦力算出部及び駆動力演算部周辺のブロック構成図である。 第5実施形態に係る電磁サスペンション装置に備わるECUの等価摩擦力算出部及び駆動力演算部周辺のブロック構成図である。 第6実施形態に係る電磁サスペンション装置に備わるECUの等価摩擦力算出部及び駆動力演算部周辺のブロック構成図である。 第7実施形態に係る電磁サスペンション装置に備わるECUの等価摩擦力算出部及び駆動力演算部周辺のブロック構成図である。 図12Aに示す駆動力演算部に備わる第1補正マップの説明図である。 図12Aに示す駆動力演算部に備わる第2補正マップの説明図である。
以下、本発明の第1〜第7実施形態に係る電磁サスペンション装置について、適宜図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下に示す図面において、同一の部材又は相当する部材間には同一の参照符号を付するものとする。また、部材のサイズ及び形状は、説明の便宜のため、変形又は誇張して模式的に表す場合がある。
〔本発明の第1〜第7実施形態に係る電磁サスペンション装置11に共通の基本構成〕
はじめに、本発明の第1〜第7実施形態に係る電磁サスペンション装置11に共通の基本構成について、図1、図2を参照して説明する。
図1は、本発明の第1〜第7実施形態に係る電磁サスペンション装置11に共通の全体構成図である。図2は、電磁サスペンション装置11の一部を構成する電磁アクチュエータ13の部分断面図である。
本発明の第1〜第7実施形態に係る電磁サスペンション装置11は、図1に示すように、車両10の各車輪毎に備わる複数の電磁アクチュエータ13と、ひとつの電子制御装置(以下、「ECU」という。)15とを備えて構成されている。複数の電磁アクチュエータ13とECU15との間は、ECU15から複数の電磁アクチュエータ13への駆動制御電力を供給するための電力供給線14(図1の実線参照)、及び、複数の電磁アクチュエータ13からECU15に電磁アクチュエータ13のストローク位置を送るための信号線16(図1の破線参照)をそれぞれ介して相互に接続されている。
本実施形態では、電磁アクチュエータ13は、前輪(左前輪・右前輪)、及び後輪(左後輪・右後輪)を含む各車輪毎に、都合4つ配設されている。
複数の電磁アクチュエータ13の各々は、この実施形態では、それぞれが共通の構成を備えている。そこで、ひとつの電磁アクチュエータ13の構成について説明することで、複数の電磁アクチュエータ13の説明に代えることとする。
電磁アクチュエータ13は、図2に示すように、ベースハウジング17、アウタチューブ19、ボールベアリング21、ボールねじ軸23、複数のボール25、ナット27、及びインナチューブ29を備えて構成されている。
ベースハウジング17は、ボールベアリング21を介してボールねじ軸23の基端側を軸周りに回転自在に支持する。アウタチューブ19は、ベースハウジング17に設けられ、ボールねじ軸23、複数のボール25、ナット27を含むボールねじ機構18を収容する。複数のボール25は、ボールねじ軸23のねじ溝に沿って転動する。ナット27は、複数のボール25を介してボールねじ軸23に係合し、ボールねじ軸23の回転運動を直線運動に変換する。ナット27に連結されたインナチューブ29は、ナット27と一体になりアウタチューブ19の軸方向に沿って変位する。
ボールねじ軸23に回転駆動力を伝えるために、電磁アクチュエータ13には、図2に示すように、電動モータ(電動機)31、一対のプーリ33、及びベルト35が備わっている。電動モータ31は、アウタチューブ19に並列するようにベースハウジング17に設けられている。電動モータ31のモータ軸31a及びボールねじ軸23には、それぞれにプーリ33が装着されている。これら一対のプーリ33には、電動モータ31の回転駆動力をボールねじ軸23に伝達するためのベルト部材35が懸架されている。
電動モータ31には、電動モータ31の回転角信号を検出するレゾルバ37が設けられている。レゾルバ37で検出された電動モータ31の回転角信号は、信号線16を介してECU15に送られる。本実施形態では、電動モータ31の回転角は、電磁アクチュエータ13のストローク位置に置き換えることができる。電動モータ31の回転角の変位に従って、電磁アクチュエータ13のストローク位置が伸び側又は縮み側(図2参照)に変位するからである。電動モータ31は、ECU15が複数の電磁アクチュエータ13のそれぞれに電力供給線14を介して供給する駆動制御電力に応じて回転駆動が制御される。
なお、本実施形態では、図2に示すように、電動モータ31のモータ軸31aとボールねじ軸23とを略平行に配置して両者間を連結するレイアウトを採用することで、電磁アクチュエータ13における軸方向の寸法を短縮している。ただし、電動モータ31のモータ軸31aとボールねじ軸23とを同軸に配置して両者間を連結するレイアウトを採用してもよい。
本実施形態に係る電磁アクチュエータ13では、図2に示すように、ベースハウジング17の下端部に連結部39が設けられている。この連結部39は、不図示のばね下部材(車輪側のロアアーム、ナックル等)に連結固定される。一方、インナチューブ29の上端部29aは、不図示のばね上部材(車体側のストラットタワー部等)に連結固定されている。要するに、電磁アクチュエータ13は、車両10の車体と車輪の間に備わる不図示のばね部材に並設されている。ばね上部材には、電磁アクチュエータ13のストローク方向に沿う車体(ばね上)の加速度を検出するばね上加速度センサ41が設けられている。また、ばね下部材には、電磁アクチュエータ13のストローク方向に沿う車輪(ばね下)の加速度を検出するばね下加速度センサ42が設けられている。
前記のように構成された電磁アクチュエータ13は、次のように動作する。すなわち、例えば、車両10の車輪側から連結部39に対して上向きの振動に係る外力が入力されたケースを考える。このケースでは、上向きの振動に係る外力が加わったアウタチューブ19に対し、インナチューブ29及びナット27が一体に下降しようとする。これを受けて、ボールねじ軸23は、ナット27の下降に従う向きに回転しようとする。この際において、ナット27の下降を妨げる向きの電動モータ31の回転駆動力を生じさせる。この電動モータ31の回転駆動力は、ベルト35を介してボールねじ軸23に伝達される。このように、上向きの振動に係る外力に対抗する反力である減衰力(ストローク速度の向きと異なる方向の力)をボールねじ軸23に作用させることにより、車輪側から車体側へと伝えられようとする振動を減衰させる。
〔ECU15の内部構成〕
次に、電磁サスペンション装置11に備わるECU15の内部構成について、図3を参照して説明する。図3は、電磁サスペンション装置11に備わるECU15の内部構成図である。
ECU15は、各種の演算処理を行うマイクロコンピュータを含んで構成される。ECU15は、レゾルバ37で検出された電動モータ31の回転角、すなわち、電磁アクチュエータ13のストローク位置等に基づいて、複数の電磁アクチュエータ13のそれぞれを駆動制御することにより、車体の振動減衰に係る駆動力を発生させる駆動力制御機能を有する。ECU15は、本発明の「駆動力制御部」に相当する。
こうした駆動力制御機能を実現するために、ECU15は、図3に示すように、情報取得部51と、等価摩擦力算出部53と、駆動力演算部55と、駆動制御部57とを備えて構成されている。
情報取得部51は、レゾルバ37で検出された電動モータ31の回転角、つまり、電磁アクチュエータ13のストローク位置の情報を取得する。また、情報取得部51は、ばね上加速度センサ41で検出されたばね上加速度、ばね下加速度センサ42で検出されたばね下加速度、ロール角速度センサ43で検出されたロール角速度、ピッチ角速度センサ44で検出されたピッチ角速度、ヨーレイトセンサ47で検出されたヨーレイトY、及び車速センサ45で検出された車速Vの情報を取得する。
さらに、情報取得部51は、電磁アクチュエータ13のストローク位置の変位を時間微分することにより、電磁アクチュエータ13のストローク速度(以下、単に「ストローク速度」という場合がある。)を求める。また、情報取得部51は、ばね上加速度・ばね下加速度を時間積分することにより、ばね上速度・ばね下速度をそれぞれ求める。情報取得部51で取得した電磁アクチュエータ13のストローク速度、ばね上速度・ばね下速度、ロール角速度、ピッチ角速度、ヨーレイトY、及び車速Vを含む車両状態情報は、等価摩擦力算出部53に送られる。
等価摩擦力算出部53は、情報取得部51で取得した車両状態情報に基づいて、電磁アクチュエータ13の摩擦力と等価となる等価摩擦力を算出する。等価摩擦力算出部53で算出された等価摩擦力の情報は、駆動力演算部55に送られる。なお、等価摩擦力算出部53で行われる演算内容について、詳しくは後記する。
駆動力演算部55は、情報取得部51で取得した車両状態情報を入力し、車両状態情報、及び、後記する減衰力マップ61、第1〜第5摩擦力マップ63A,63B,63C,63D,63E等を参照して、目標駆動力を演算する。駆動力演算部55の演算結果である目標駆動力を実現するための駆動力制御信号は、駆動制御部57へ送られる。駆動力演算部55で行われる演算内容について、詳しくは後記する。
駆動制御部57は、駆動力演算部55から送られてきた駆動力制御信号に従って、複数の電磁アクチュエータ13のそれぞれに備わる電動モータ31に駆動制御電力を供給することにより、複数の電磁アクチュエータ13の駆動制御をそれぞれ独立して行う。なお、電動モータ31に供給される駆動制御電力を生成するに際し、例えば、インバータ制御回路を好適に用いることができる。
〔第1実施形態に係る等価摩擦力算出部53及び駆動力演算部55周辺のブロック構成〕
次に、第1実施形態に係る電磁サスペンション装置11に備わるECU15の等価摩擦力算出部53及び駆動力演算部55周辺のブロック構成について、図4A、図4Bを参照して説明する。図4Aは、第1実施形態に係る等価摩擦力算出部53及び駆動力演算部55周辺のブロック構成図である。図4Bは、第1実施形態に係る等価摩擦力算出部53に備わる第1摩擦力マップ63Aの説明図である。
第1実施形態に係る駆動力演算部55は、図4Aに示すように、減衰力マップ61、及び加算部65を備えて構成されている。
減衰力マップ61には、図4Aに示すように、ストローク速度の変化に対応付けて変化する減衰力の値が記憶されている。なお、減衰力の値は、実際には、減衰力制御電流の値として記憶されている。
図4Aに示す例では、ストローク速度が伸び側を指向して大きくなるほど縮み側を指向する減衰力が大きくなる一方、ストローク速度が縮み側を指向して大きくなるほど伸び側を指向する減衰力が大きくなる特性に設定されている。この特性は、従来用いられてきた油圧ダンパの特性にならっている。なお、ストローク速度がゼロの場合、それに対応する減衰力もゼロとなる。
第1実施形態に係る駆動力演算部55は、情報取得部51で取得したストローク速度、及び、減衰力マップ61の前記記憶内容を参照して、ストローク速度に対応する減衰力の値を求める。こうして求められた減衰力の値は、加算部65に送られる。
第1実施形態に係る等価摩擦力算出部53の第1摩擦力マップ63Aには、図4Bに示すように、ストローク速度の変化に対応付けて変化する等価摩擦力の値が記憶されている。第1摩擦力マップ63Aは、機械的な摩擦力と等価な摩擦力(ストローク速度の向きと逆向きの力)を電動アクチュエータ13の駆動力を用いて付与する際に参照される。
図4Bに示す例では、ストローク速度の絶対値が所定値以下の微少ストローク速度領域において、ストローク速度が伸び側を指向して大きくなるほど縮み側を指向する等価摩擦力が線形に大きくなる一方、ストローク速度が縮み側を指向して大きくなるほど伸び側を指向する等価摩擦力が線形に大きくなる特性に設定されている。なお、ストローク速度がゼロの場合、それに対応する等価摩擦力の値もゼロとなる。
また、ストローク速度の絶対値が所定値を超える非微少ストローク速度領域において、伸び側を指向するストローク速度の大きさにかかわらず縮み側を指向する等価摩擦力が所定の制限値63A1に収束する一方、縮み側を指向するストローク速度の大きさにかかわらず伸び側を指向する等価摩擦力が所定の制限値63A2に収束する特性に設定されている。
なお、ストローク速度に対応する等価摩擦力の前記制限値63A1,63A2は、ストローク速度の変化に応じて可変となる電磁アクチュエータ13に係る摩擦力の大きさを考慮して、実験やシミュレーションを通じて適宜の値が設定される。
第1実施形態に係る等価摩擦力算出部53は、情報取得部51で取得したストローク速度、及び、第1摩擦力マップ63Aの前記記憶内容を参照して、ストローク速度に対応する第1等価摩擦力の値を算出する。こうして算出された第1等価摩擦力の値は、加算部65に送られる。
第1実施形態に係る駆動力演算部55の加算部65は、減衰力マップ61を参照して求めた減衰力の値に、第1摩擦力マップ63Aを参照して算出したストローク速度に基づく第1等価摩擦力の値を加算することにより、減衰力及び第1等価摩擦力が統合された目標駆動力を含む駆動力制御信号を生成する。こうして生成された目標駆動力を含む駆動力制御信号は、駆動制御部57に送られる。これを受けて駆動制御部57は、複数の電磁アクチュエータ13の駆動制御を行う。
〔第1実施形態に係る電磁サスペンション装置11の動作〕
次に、第1実施形態に係る電磁サスペンション装置11の動作について、図5を参照して説明する。図5は、本発明の第1〜第7実施形態に係る電磁サスペンション装置11に共通の動作説明に供するフローチャート図である。
図5に示すステップS11(各種情報を取得)において、ECU15の情報取得部51は、電磁アクチュエータ13のストローク位置の情報を取得する。
ステップS12(ストローク速度算出)において、ECU15の情報取得部51は、ステップS11で取得したストローク位置の情報を時間微分することにより、ストローク速度の時系列信号の情報を算出(取得)する。情報取得部51で取得したストローク速度の時系列信号の情報は、等価摩擦力算出部53に送られる。
ステップS13(等価摩擦力算出)において、ECU15の等価摩擦力算出部53は、ステップS12で取得したストローク速度の時系列信号の情報を入力し、この情報及び第1摩擦力マップ63Aを参照して、ストローク速度に対応する第1等価摩擦力の値を算出する。こうして算出された第1等価摩擦力の情報は、駆動力演算部55に送られる。
ステップS14(駆動力演算処理)において、ECU15の駆動力演算部55は、ストローク速度の時系列信号の情報を入力し、この情報、減衰力マップ61、及び、ステップS13で算出したストローク速度に対応する等価摩擦力の値を参照して、駆動力演算処理を行うことにより、目標駆動力を含む駆動力制御信号を求める。
詳しく述べると、第1実施形態に係る駆動力演算部55は、ストローク速度の時系列信号の情報、及び、減衰力マップ61の記憶内容(ストローク速度の変化に対応付けて変化する減衰力)を参照して、ストローク速度に対応する減衰力の値を求める。
次いで、第1実施形態に係る駆動力演算部55の加算部65は、減衰力マップ61を参照して求めた減衰力の値に、ステップS13で算出したストローク速度に対応する第1等価摩擦力の値を加算することにより、減衰力及び第1等価摩擦力が統合された目標駆動力を含む駆動力制御信号を生成する。
ステップS15において、ECU15の駆動制御部57は、ステップS14の演算により求められた駆動力制御信号に従って、複数の電磁アクチュエータ13のそれぞれに備わる電動モータ31に駆動制御電力を供給することにより、複数の電磁アクチュエータ13の駆動制御を行う。
第1実施形態に係る電磁サスペンション装置11では、減衰力マップ61を参照してストローク速度に応じた減衰力が算出されると共に、第1摩擦力マップ63Aを参照してストローク速度に応じた第1等価摩擦力が算出され、こうして算出された減衰力及び第1等価摩擦力を統合することで得られた目標駆動力を用いて電磁アクチュエータ13の駆動制御が行われる。
第1実施形態に係る電磁サスペンション装置11によれば、ストローク速度に由来して電磁アクチュエータ13の各部で生じる機械的な摩擦力と同等の第1等価摩擦力の値を算出し、こうして算出した第1等価摩擦力の値を減衰力の値に加算することで目標駆動力の補正を行うため、等価摩擦力により速やかに車両の振動を減衰させることができる。
ここで、第1実施形態に係る電磁サスペンション装置11の振動減衰効果について、ストローク速度の絶対値が所定値以下である微少ストローク速度領域(図4B参照)において、減衰力に対する等価摩擦力の加算補正前の目標駆動力に基づく比較例に係る振動減衰効果と対比して説明する。図6は、第1実施形態に係る電磁サスペンション装置11の振動減衰効果を前記比較例に係る振動減衰効果と対比して表す説明図である。
図6に点線で示す前記比較例では、ばね下共振周波数(一般に10数Hz程度)以下の周波数領域のうちばね上共振周波数(一般に2Hz程度)付近の周波数帯において、摩擦力の影響が大きい微小ストローク領域での減衰成分が不足するため、ばね上変位に係る振幅ゲインが10数dBを超えるピーク値を呈している。
これに対し、図6に実線で示す第1実施形態に係る電磁サスペンション装置11では、ばね下共振周波数以下の周波数領域のうちばね上共振周波数付近の周波数帯において、ばね上変位に係る振幅ゲインは5dB程度と十分に減衰されている。
第1実施形態に係る電磁サスペンション装置11によれば、ストローク速度の絶対値が所定値以下である微少ストローク速度領域において、振動減衰効果を安定して得ることができる結果として、乗り心地の向上に貢献することができる。
〔第2実施形態に係る等価摩擦力算出部53及び駆動力演算部55周辺のブロック構成〕
次に、第2実施形態に係る電磁サスペンション装置11に備わるECU15の等価摩擦力算出部53及び駆動力演算部55周辺のブロック構成について、図7を参照して説明する。図7は、第2実施形態に係る等価摩擦力算出部53及び駆動力演算部55周辺のブロック構成図である。
ここで、第1実施形態に係る等価摩擦力算出部53と、第2実施形態に係る等価摩擦力算出部53とは、両者間で共通の構成要素が多く存在する。そこで、両者間で相違する構成要素に注目して説明することで、第2実施形態に係る等価摩擦力算出部53の説明に代えることとする。
なお、第1実施形態に係る駆動力演算部55と、第2実施形態に係る駆動力演算部55とは、相互に共通の構成を備える。
第2実施形態に係る等価摩擦力算出部53は、図7に示すように、第1実施形態に係る等価摩擦力算出部53に備わる第1摩擦力マップ63Aに代えて、第2摩擦力マップ63Bを備えて構成されている。
第2実施形態に係る等価摩擦力算出部53に備わる第2摩擦力マップ63Bには、図7に示すように、ばね上速度の変化に対応付けて変化する等価摩擦力の値が記憶されている。第2摩擦力マップ63Bは、機械的な摩擦力と等価な摩擦力(ストローク速度の向きと逆向きの力)を電動アクチュエータ13の駆動力を用いて付与する際に参照される。
図7に示す例では、ばね上速度の絶対値が所定値以下の微少ばね上速度領域において、ばね上速度が伸び側を指向して大きくなるほど縮み側を指向する等価摩擦力が線形に大きくなる一方、ばね上速度が縮み側を指向して大きくなるほど伸び側を指向する等価摩擦力が線形に大きくなる特性に設定されている。なお、ばね上速度がゼロの場合、それに対応する等価摩擦力の値もゼロとなる。
また、ばね上速度の絶対値が所定値を超える非微少ばね上速度領域において、伸び側を指向するばね上速度の大きさにかかわらず縮み側を指向する等価摩擦力が所定値に収束する一方、縮み側を指向するばね上速度の大きさにかかわらず伸び側を指向する等価摩擦力が所定値に収束する特性に設定されている。
なお、ばね上速度に対応する等価摩擦力の前記所定値は、ばね上速度の変化に応じて可変となる電磁アクチュエータ13に係る摩擦力の大きさを考慮して、実験やシミュレーションを通じて適宜の値が設定される。
第2実施形態に係る等価摩擦力算出部53は、情報取得部51で取得したばね上速度、及び、第2摩擦力マップ63Bの前記記憶内容を参照して、ばね上速度に対応する第2等価摩擦力の値を算出する。こうして算出された第2等価摩擦力の値は、加算部65に送られる。
第2実施形態に係る駆動力演算部55の加算部65は、減衰力マップ61を参照して求めた減衰力の値に、第2摩擦力マップ63Bを参照して算出されたばね上速度に基づく第2等価摩擦力の値を加算することにより、減衰力及び第2等価摩擦力が統合された目標駆動力を含む駆動力制御信号を生成する。こうして生成された目標駆動力を含む駆動力制御信号は、駆動制御部57に送られる。これを受けて駆動制御部57は、複数の電磁アクチュエータ13の駆動制御を行う。
〔第2実施形態に係る電磁サスペンション装置11の動作〕
次に、第2実施形態に係る電磁サスペンション装置11の動作について、図5を参照して説明する。
図5に示すステップS11(各種情報を取得)において、ECU15の情報取得部51は、電磁アクチュエータ13のストローク位置、及び、ばね上加速度センサ41で検出されたばね上加速度の情報を取得する。
ステップS12(ストローク速度算出)において、ECU15の情報取得部51は、ステップS11で取得したストローク位置の情報を時間微分することにより、ストローク速度の時系列信号の情報を算出(取得)する。また、ECU15の情報取得部51は、ステップS11で取得したばね上加速度の情報を時間積分することにより、ばね上速度の時系列信号の情報を取得する。情報取得部51で取得したばね上速度の時系列信号の情報は、等価摩擦力算出部53に送られる。
ステップS13(等価摩擦力算出)において、ECU15の等価摩擦力算出部53は、ステップS12で取得したばね上速度の時系列信号の情報を入力し、この情報及び第2摩擦力マップ63Bを参照して、ばね上速度に対応する等価摩擦力の値を算出する。こうして算出された等価摩擦力の情報は、駆動力演算部55に送られる。
ステップS14(駆動力演算処理)において、ECU15の駆動力演算部55は、ステップS12で取得したストローク速度の時系列信号の情報を入力し、この情報、減衰力マップ61、及び、ステップS13で算出したばね上速度に対応する第2等価摩擦力の値を参照して、駆動力演算処理を行うことにより、目標駆動力を含む駆動力制御信号を求める。
詳しく述べると、第2実施形態に係る駆動力演算部55は、ストローク速度の時系列信号の情報、及び、減衰力マップ61の記憶内容(ストローク速度の変化に対応付けて変化する減衰力)を参照して、ストローク速度に対応する減衰力の値を求める。
次いで、第2実施形態に係る駆動力演算部55の加算部65は、減衰力マップ61を参照して求めた減衰力の値に、ステップS13で算出したばね上速度に対応する第2等価摩擦力の値を加算することにより、減衰力及び第2等価摩擦力が統合された目標駆動力を含む駆動力制御信号を生成する。
ステップS15において、ECU15の駆動制御部57は、ステップS14の演算により求められた駆動力制御信号に従って、複数の電磁アクチュエータ13のそれぞれに備わる電動モータ31に駆動制御電力を供給することにより、複数の電磁アクチュエータ13の駆動制御を行う。
第2実施形態に係る電磁サスペンション装置11では、減衰力マップ61を参照してストローク速度に応じた減衰力が算出されると共に、第2摩擦力マップ63Bを参照してばね上速度に応じた第2等価摩擦力が算出され、こうして算出された減衰力及び第2等価摩擦力を統合することで得られた目標駆動力を用いて電磁アクチュエータ13の駆動制御が行われる。
第2実施形態に係る電磁サスペンション装置11によれば、ばね上速度に由来して電磁アクチュエータ13の各部で生じる機械的な摩擦力と同等の第2等価摩擦力の値を算出し、こうして算出した第2等価摩擦力の値を減衰力の値に加算することで目標駆動力の補正を行うため、等価摩擦力により速やかに車両の振動を減衰させることができる。
ここで、第1実施形態に係る電磁サスペンション装置11のように、ストローク速度に応じた第1等価摩擦力の値を減衰力の値に加算することで目標駆動力の補正を行うと、微小ストローク速度領域において、ばね上部材での振動減衰効果、及び、ばね下部材での振動減衰効果が得られる一方で、これら両者を個別に調整できないという課題が残る。
そこで、第2実施形態に係る電磁サスペンション装置11では、ばね上速度に応じた第2等価摩擦力の値を減衰力の値に加算することで目標駆動力の補正を行う構成を採用することとした。
第2実施形態に係る電磁サスペンション装置11によれば、ばね上速度に基づいて算出した第2等価摩擦力の値を減衰力の値に加算することで目標駆動力の補正を行うため、ばね下部材の振動への干渉を抑制させながら、ばね上部材の振動を優先的に減衰させる効果を得ることができる結果として、乗り心地の向上に貢献することができる。
〔第3実施形態に係る等価摩擦力算出部53及び駆動力演算部55周辺のブロック構成〕
次に、第3実施形態に係る電磁サスペンション装置11に備わるECU15の等価摩擦力算出部53及び駆動力演算部55周辺のブロック構成について、図8を参照して説明する。図8は、第3実施形態に係る等価摩擦力算出部53及び駆動力演算部55周辺のブロック構成図である。
ここで、第1実施形態に係る等価摩擦力算出部53と、第3実施形態に係る等価摩擦力算出部53とは、両者間で共通の構成要素が多く存在する。そこで、両者間で相違する構成要素に注目して説明することで、第3実施形態に係る等価摩擦力算出部53の説明に代えることとする。
なお、第1実施形態に係る駆動力演算部55と、第3実施形態に係る駆動力演算部55とは、相互に共通の構成を備える。
第3実施形態に係る等価摩擦力算出部53は、図8に示すように、第1実施形態に係る等価摩擦力算出部53に備わる第1摩擦力マップ63Aに代えて、第3摩擦力マップ63Cを備えて構成されている。
第3実施形態に係る等価摩擦力算出部53に備わる第3摩擦力マップ63Cには、図8に示すように、ばね下速度の変化に対応付けて変化する等価摩擦力の値が記憶されている。第3摩擦力マップ63Cは、機械的な摩擦力と等価な摩擦力(ストローク速度の向きと逆向きの力)を電動アクチュエータ13の駆動力を用いて付与する際に参照される。
図8に示す例では、ばね下速度の絶対値が所定値以下の微少ばね下速度領域において、ばね下速度が伸び側を指向して大きくなるほど縮み側を指向する等価摩擦力が線形に大きくなる一方、ばね下速度が縮み側を指向して大きくなるほど伸び側を指向する等価摩擦力が線形に大きくなる特性に設定されている。なお、ばね下速度がゼロの場合、それに対応する等価摩擦力の値もゼロとなる。
また、ばね下速度の絶対値が所定値を超える非微少ばね下速度領域において、伸び側を指向するばね下速度の大きさにかかわらず縮み側を指向する等価摩擦力が所定値に収束する一方、縮み側を指向するばね下速度の大きさにかかわらず伸び側を指向する等価摩擦力が所定値に収束する特性に設定されている。
なお、ばね下速度に対応する第3等価摩擦力の前記所定値は、ばね下速度の変化に応じて可変となる電磁アクチュエータ13に係る摩擦力の大きさを考慮して、実験やシミュレーションを通じて適宜の値が設定される。
第3実施形態に係る等価摩擦力算出部53は、情報取得部51で取得したばね下速度、及び、第3摩擦力マップ63Cの前記記憶内容を参照して、ばね下速度に対応する第3等価摩擦力の値を算出する。こうして算出された第3等価摩擦力の値は、加算部65に送られる。
第3実施形態に係る駆動力演算部55の加算部65は、減衰力マップ61を参照して求めた減衰力の値に、第3摩擦力マップ63Cを参照して求めたばね下速度に基づく等価摩擦力の値を加算することにより、減衰力及び等価摩擦力が統合された目標駆動力を含む駆動力制御信号を生成する。こうして生成された目標駆動力を含む駆動力制御信号は、駆動制御部57に送られる。これを受けて駆動制御部57は、複数の電磁アクチュエータ13の駆動制御を行う。
〔第3実施形態に係る電磁サスペンション装置11の動作〕
次に、第3実施形態に係る電磁サスペンション装置11の動作について、図5を参照して説明する。
図5に示すステップS11(各種情報を取得)において、ECU15の情報取得部51は、電磁アクチュエータ13のストローク位置、及び、ばね下加速度センサ42で検出されたばね下加速度の情報を取得する。
ステップS12(ストローク速度算出)において、ECU15の情報取得部51は、ステップS11で取得したストローク位置の情報を時間微分することにより、ストローク速度の時系列信号の情報を算出(取得)する。また、ECU15の情報取得部51は、ステップS11で取得したばね下加速度の情報を時間積分することにより、ばね下速度の時系列信号の情報を取得する。情報取得部51で取得したばね下速度の時系列信号の情報は、等価摩擦力算出部53に送られる。
ステップS13(等価摩擦力算出)において、ECU15の等価摩擦力算出部53は、ステップS12で取得したばね下速度の時系列信号の情報を入力し、この情報及び第3摩擦力マップ63Cを参照して、ばね下速度に対応する第3等価摩擦力の値を算出する。こうして算出された第3等価摩擦力の情報は、駆動力演算部55に送られる。
ステップS14(駆動力演算処理)において、ECU15の駆動力演算部55は、ステップS12で取得したストローク速度の時系列信号の情報を入力し、この情報、減衰力マップ61、及び、ステップS13で算出したばね下速度に対応する第3等価摩擦力の値を参照して、駆動力演算処理を行うことにより、目標駆動力を含む駆動力制御信号を求める。
詳しく述べると、第3実施形態に係る駆動力演算部55は、ストローク速度の時系列信号の情報、及び、減衰力マップ61の記憶内容(ストローク速度の変化に対応付けて変化する減衰力)を参照して、ストローク速度に対応する減衰力の値を求める。
次いで、第3実施形態に係る駆動力演算部55の加算部65は、減衰力マップ61を参照して求めた減衰力の値に、ステップS13で算出したばね下速度に対応する第3等価摩擦力の値を加算することにより、減衰力及び第3等価摩擦力が統合された目標駆動力を含む駆動力制御信号を生成する。
ステップS15において、ECU15の駆動制御部57は、ステップS14の演算により求められた駆動力制御信号に従って、複数の電磁アクチュエータ13のそれぞれに備わる電動モータ31に駆動制御電力を供給することにより、複数の電磁アクチュエータ13の駆動制御を行う。
第3実施形態に係る電磁サスペンション装置11では、減衰力マップ61を参照してストローク速度に応じた減衰力が算出されると共に、第3摩擦力マップ63Cを参照してばね下速度に応じた第3等価摩擦力が算出され、こうして算出された減衰力及び第3等価摩擦力を統合することで得られた目標駆動力を用いて電磁アクチュエータ13の駆動制御が行われる。
第3実施形態に係る電磁サスペンション装置11によれば、ばね下速度に由来して電磁アクチュエータ13の各部で生じる機械的な摩擦力と同等の第3等価摩擦力の値を算出し、こうして算出した第3等価摩擦力の値を減衰力の値に加算することで目標駆動力の補正を行うため、等価摩擦力により速やかに車両の振動を減衰させることができる。
ここで、第1実施形態に係る電磁サスペンション装置11のように、ストローク速度に応じた等価摩擦力の値を減衰力の値に加算することで目標駆動力の補正を行うと、微小ストローク速度領域において、ばね上部材での振動減衰効果、及び、ばね下部材での振動減衰効果が得られる一方で、これら両者を個別に調整できないという課題が残る。
そこで、第3実施形態に係る電磁サスペンション装置11では、ばね下速度に応じた第3等価摩擦力の値を減衰力の値に加算することで目標駆動力の補正を行う構成を採用することとした。
第3実施形態に係る電磁サスペンション装置11によれば、ばね下速度に基づいて算出した第3等価摩擦力の値を減衰力の値に加算することで目標駆動力の補正を行うため、ばね上部材の振動への干渉を抑制させながら、ばね下部材の振動を優先的に減衰させる効果を得ることができる結果として、接地性能の向上に貢献することができる。
〔第4実施形態に係る等価摩擦力算出部53及び駆動力演算部55周辺のブロック構成〕
次に、第4実施形態に係る電磁サスペンション装置11に備わるECU15の等価摩擦力算出部53及び駆動力演算部55周辺のブロック構成について、図9を参照して説明する。図9は、第4実施形態に係る等価摩擦力算出部53及び駆動力演算部55周辺のブロック構成図である。
ここで、第1実施形態に係る等価摩擦力算出部53と、第4実施形態に係る等価摩擦力算出部53とは、両者間で共通の構成要素が多く存在する。そこで、両者間で相違する構成要素に注目して説明することで、第4実施形態に係る等価摩擦力算出部53の説明に代えることとする。
なお、第1実施形態に係る駆動力演算部55と、第4実施形態に係る駆動力演算部55とは、相互に共通の構成を備える。
第4実施形態に係る等価摩擦力算出部53は、図9に示すように、第1実施形態に係る等価摩擦力算出部53に備わる第1摩擦力マップ63Aに代えて、第4摩擦力マップ63Dを備えて構成されている。
第4実施形態に係る等価摩擦力算出部53に備わる第4摩擦力マップ63Dには、図9に示すように、ロール角速度の変化に対応付けて変化する等価摩擦力の値が記憶されている。第4摩擦力マップ63Dは、機械的な摩擦力と等価な摩擦力(ストローク速度の向きと逆向きの力)を電動アクチュエータ13の駆動力を用いて付与する際に参照される。
図9に示す例では、ロール角速度の絶対値が所定値以下の微少ロール角速度領域において、ロール角速度が伸び側を指向して大きくなるほど縮み側を指向する等価摩擦力が線形に大きくなる一方、ロール角速度が縮み側を指向して大きくなるほど伸び側を指向する等価摩擦力が線形に大きくなる特性に設定されている。なお、ロール角速度がゼロの場合、それに対応する等価摩擦力の値もゼロとなる。
また、ロール角速度の絶対値が所定値を超える非微少ロール角速度領域において、伸び側を指向するロール角速度の大きさにかかわらず縮み側を指向する等価摩擦力が所定値に収束する一方、縮み側を指向するロール角速度の大きさにかかわらず伸び側を指向する等価摩擦力が所定値に収束する特性に設定されている。
なお、ロール角速度に対応する等価摩擦力の前記所定値は、ロール角速度の変化に応じて可変となる電磁アクチュエータ13に係る摩擦力の大きさを考慮して、実験やシミュレーションを通じて適宜の値が設定される。
第4実施形態に係る等価摩擦力算出部53は、情報取得部51で取得したロール角速度、及び、第4摩擦力マップ63Dの前記記憶内容を参照して、ロール角速度に対応する第4等価摩擦力の値を求める。こうして求められた第4等価摩擦力の値は、加算部65に送られる。
第4実施形態に係る駆動力演算部55の加算部65は、減衰力マップ61を参照して求めた減衰力の値に、第4摩擦力マップ63Dを参照して算出されたロール角速度に基づく第4等価摩擦力の値を加算することにより、減衰力及び第4等価摩擦力が統合された目標駆動力を含む駆動力制御信号を生成する。こうして生成された目標駆動力を含む駆動力制御信号は、駆動制御部57に送られる。これを受けて駆動制御部57は、複数の電磁アクチュエータ13の駆動制御を行う。
〔第4実施形態に係る電磁サスペンション装置11の動作〕
次に、第4実施形態に係る電磁サスペンション装置11の動作について、図5を参照して説明する。
図5に示すステップS11(各種情報を取得)において、ECU15の情報取得部51は、電磁アクチュエータ13のストローク位置、及び、ロール角速度センサ43で検出されたロール角速度の情報を取得する。情報取得部51で取得したロール角速度の時系列信号の情報は、等価摩擦力算出部53に送られる。
ステップS12(ストローク速度算出)において、ECU15の情報取得部51は、ステップS11で取得したストローク位置の情報を時間微分することにより、ストローク速度の時系列信号の情報を取得する。情報取得部51で取得したストローク速度の時系列信号の情報は、駆動力演算部55に送られる。
ステップS13(等価摩擦力算出)において、ECU15の等価摩擦力算出部53は、ステップS11で取得したロール角速度の時系列信号の情報を入力し、この情報及び第4摩擦力マップ63Dを参照して、ロール角速度に対応する第4等価摩擦力の値を算出する。こうして算出された第4等価摩擦力の情報は、駆動力演算部55に送られる。
ステップS14(駆動力演算処理)において、ECU15の駆動力演算部55は、ステップS12で取得したストローク速度の時系列信号の情報を入力し、この情報、減衰力マップ61、及び、ステップS13で算出したロール角速度に対応する第4等価摩擦力の値を参照して、駆動力演算処理を行うことにより、目標駆動力を含む駆動力制御信号を求める。
詳しく述べると、第4実施形態に係る駆動力演算部55は、ストローク速度の時系列信号の情報、及び、減衰力マップ61の記憶内容(ストローク速度の変化に対応付けて変化する減衰力)を参照して、ストローク速度に対応する減衰力の値を求める。
次いで、第4実施形態に係る駆動力演算部55の加算部65は、減衰力マップ61を参照して求めた減衰力の値に、ステップS13で算出したロール角速度に対応する第4等価摩擦力の値を加算することにより、減衰力及び第4等価摩擦力が統合された目標駆動力を含む駆動力制御信号を生成する。
ステップS15において、ECU15の駆動制御部57は、ステップS14の演算により求められた駆動力制御信号に従って、複数の電磁アクチュエータ13のそれぞれに備わる電動モータ31に駆動制御電力を供給することにより、複数の電磁アクチュエータ13の駆動制御を行う。
第4実施形態に係る電磁サスペンション装置11では、減衰力マップ61を参照してストローク速度に応じた減衰力が算出されると共に、第4摩擦力マップ63Dを参照してロール角速度に応じた第4等価摩擦力が算出され、こうして算出された減衰力及び第4等価摩擦力を統合することで得られた目標駆動力を用いて電磁アクチュエータ13の駆動制御が行われる。
第4実施形態に係る電磁サスペンション装置11によれば、ロール角速度に由来して電磁アクチュエータ13の各部で生じる機械的な摩擦力と同等の第4等価摩擦力の値を算出し、こうして算出した第4等価摩擦力の値を減衰力の値に加算することで目標駆動力の補正を行うため、等価摩擦力により速やかに車両の振動を減衰させることができる。
ここで、第1実施形態に係る電磁サスペンション装置11のように、ストローク速度に応じた第1等価摩擦力の値を減衰力の値に加算することで目標駆動力の補正を行うと、微小ストローク速度領域において、ばね上部材及びばね下部材における上下方向の振動減衰効果、並びに、ロール方向の振動減衰効果が得られる一方で、これら両者を個別に調整できないという課題が残る。
そこで、第4実施形態に係る電磁サスペンション装置11では、ロール角速度に応じた等価摩擦力の値を減衰力の値に加算することで目標駆動力の補正を行う構成を採用することとした。
第4実施形態に係る電磁サスペンション装置11によれば、ロール角速度に基づいて算出した第4等価摩擦力の値を減衰力の値に加算することで目標駆動力の補正を行うため、ばね上部材及びばね下部材における上下方向の振動への干渉を抑制させながら、ロール方向の振動を優先的に減衰させる効果を得ることができる結果として、ロール抑制性能の向上に貢献することができる。
〔第5実施形態に係る等価摩擦力算出部53及び駆動力演算部55周辺のブロック構成〕
次に、第5実施形態に係る電磁サスペンション装置11に備わるECU15の等価摩擦力算出部53及び駆動力演算部55周辺のブロック構成について、図10を参照して説明する。図10は、第5実施形態に係る等価摩擦力算出部53及び駆動力演算部55周辺のブロック構成図である。
ここで、第1実施形態に係る等価摩擦力算出部53と、第5実施形態に係る等価摩擦力算出部53とは、両者間で共通の構成要素が多く存在する。そこで、両者間で相違する構成要素に注目して説明することで、第5実施形態に係る等価摩擦力算出部53の説明に代えることとする。
なお、第1実施形態に係る駆動力演算部55と、第5実施形態に係る駆動力演算部55とは、相互に共通の構成を備える。
第5実施形態に係る等価摩擦力算出部53は、図10に示すように、第1実施形態に係る等価摩擦力算出部53に備わる第1摩擦力マップ63Aに代えて、第5摩擦力マップ63Eを備えて構成されている。
第5実施形態に係る等価摩擦力算出部53に備わる第5摩擦力マップ63Eには、図10に示すように、ピッチ角速度の変化に対応付けて変化する等価摩擦力の値が記憶されている。第5摩擦力マップ63Eは、機械的な摩擦力と等価な摩擦力(ストローク速度の向きと逆向きの力)を電動アクチュエータ13の駆動力を用いて付与する際に参照される。
図10に示す例では、ピッチ角速度の絶対値が所定値以下の微少ピッチ角速度領域において、ピッチ角速度が伸び側を指向して大きくなるほど縮み側を指向する等価摩擦力が線形に大きくなる一方、ピッチ角速度が縮み側を指向して大きくなるほど伸び側を指向する等価摩擦力が線形に大きくなる特性に設定されている。なお、ピッチ角速度がゼロの場合、それに対応する等価摩擦力の値もゼロとなる。
また、ピッチ角速度の絶対値が所定値を超える非微少ピッチ角速度領域において、伸び側を指向するピッチ角速度の大きさにかかわらず縮み側を指向する等価摩擦力が所定値に収束する一方、縮み側を指向するピッチ角速度の大きさにかかわらず伸び側を指向する等価摩擦力が所定値に収束する特性に設定されている。
なお、ピッチ角速度に対応する等価摩擦力の前記所定値は、ピッチ角速度の変化に応じて可変となる電磁アクチュエータ13に係る摩擦力の大きさを考慮して、実験やシミュレーションを通じて適宜の値が設定される。
第5実施形態に係る等価摩擦力算出部53は、情報取得部51で取得したピッチ角速度、及び、第5摩擦力マップ63Eの前記記憶内容を参照して、ピッチ角速度に対応する第5等価摩擦力の値を算出する。こうして算出された第5等価摩擦力の値は、加算部65に送られる。
第5実施形態に係る駆動力演算部55の加算部65は、減衰力マップ61を参照して求めた減衰力の値に、第5摩擦力マップ63Eを参照して算出されたピッチ角速度に基づく第5等価摩擦力の値を加算することにより、減衰力及び第5等価摩擦力が統合された目標駆動力を含む駆動力制御信号を生成する。こうして生成された目標駆動力を含む駆動力制御信号は、駆動制御部57に送られる。これを受けて駆動制御部57は、複数の電磁アクチュエータ13の駆動制御を行う。
〔第5実施形態に係る電磁サスペンション装置11の動作〕
次に、第5実施形態に係る電磁サスペンション装置11の動作について、図5を参照して説明する。
図5に示すステップS11(各種情報を取得)において、ECU15の情報取得部51は、電磁アクチュエータ13のストローク位置、及び、ピッチ角速度センサ44で検出されたピッチ角速度の情報を取得する。情報取得部51で取得したピッチ角速度の時系列信号の情報は、等価摩擦力算出部53に送られる。
ステップS12(ストローク速度算出)において、ECU15の情報取得部51は、ステップS11で取得したストローク位置の情報を時間微分することにより、ストローク速度の時系列信号の情報を算出(取得)する。情報取得部51で取得したストローク速度の時系列信号の情報は、駆動力演算部55に送られる。
ステップS13(等価摩擦力算出)において、ECU15の等価摩擦力算出部53は、ステップS11で取得したピッチ角速度の時系列信号の情報を入力し、この情報及び第5摩擦力マップ63Eを参照して、ピッチ角速度に対応する等価摩擦力の値を算出する。こうして算出された等価摩擦力の情報は、駆動力演算部55に送られる。
ステップS14(駆動力演算処理)において、ECU15の駆動力演算部55は、ステップS12で取得したストローク速度の時系列信号の情報を入力し、この情報、減衰力マップ61、及び、ステップS13で算出したピッチ角速度に対応する等価摩擦力の値を参照して、駆動力演算処理を行うことにより、目標駆動力を含む駆動力制御信号を求める。
詳しく述べると、第5実施形態に係る駆動力演算部55は、ストローク速度の時系列信号の情報、及び、減衰力マップ61の記憶内容(ストローク速度の変化に対応付けて変化する減衰力)を参照して、ストローク速度に対応する減衰力の値を求める。
次いで、第5実施形態に係る駆動力演算部55の加算部65は、減衰力マップ61を参照して求めた減衰力の値に、ステップS13で算出したピッチ角速度に対応する等価摩擦力の値を加算することにより、減衰力及び等価摩擦力が統合された目標駆動力を含む駆動力制御信号を生成する。
ステップS15において、ECU15の駆動制御部57は、ステップS14の演算により求められた駆動力制御信号に従って、複数の電磁アクチュエータ13のそれぞれに備わる電動モータ31に駆動制御電力を供給することにより、複数の電磁アクチュエータ13の駆動制御を行う。
第5実施形態に係る電磁サスペンション装置11では、減衰力マップ61を参照してストローク速度に応じた減衰力が算出されると共に、第5摩擦力マップ63Eを参照してピッチ角速度に応じた等価摩擦力が算出され、こうして算出された減衰力及び等価摩擦力を統合することで得られた目標駆動力を用いて電磁アクチュエータ13の駆動制御が行われる。
第5実施形態に係る電磁サスペンション装置11によれば、ピッチ角速度に由来して電磁アクチュエータ13の各部で生じる機械的な摩擦力と同等の第5等価摩擦力の値を算出し、こうして算出した第5等価摩擦力の値を減衰力の値に加算することで目標駆動力の補正を行うため、等価摩擦力により速やかに車両の振動を減衰させることができる。
ここで、第1実施形態に係る電磁サスペンション装置11のように、ストローク速度に応じた第1等価摩擦力の値を減衰力の値に加算することで目標駆動力の補正を行うと、微小ストローク速度領域において、ばね上部材及びばね下部材における上下方向の振動減衰効果、並びに、ピッチ方向の振動減衰効果が得られる一方で、これら両者を個別に調整できないという課題が残る。
そこで、第5実施形態に係る電磁サスペンション装置11では、ピッチ角速度に応じた第5等価摩擦力の値を減衰力の値に加算することで目標駆動力の補正を行う構成を採用することとした。
第5実施形態に係る電磁サスペンション装置11によれば、ピッチ角速度に基づいて算出した第5等価摩擦力の値を減衰力の値に加算することで目標駆動力の補正を行うため、ばね上部材及びばね下部材における上下方向の振動への干渉を抑制させながら、ピッチ方向の振動を優先的に減衰させる効果を得ることができる結果として、ピッチ抑制性能の向上に貢献することができる。
〔第6実施形態に係る等価摩擦力算出部53及び駆動力演算部55周辺のブロック構成〕
次に、第6実施形態に係る電磁サスペンション装置11に備わるECU15の等価摩擦力算出部53及び駆動力演算部55周辺のブロック構成について、図11を参照して説明する。図11は、第6実施形態に係る等価摩擦力算出部53及び駆動力演算部55周辺のブロック構成図である。
ここで、第1〜第5実施形態に係る等価摩擦力算出部53と、第6実施形態に係る等価摩擦力算出部53とは、両者間で共通の構成要素が多く存在する。そこで、両者間で相違する構成要素に注目して説明することで、第6実施形態に係る等価摩擦力算出部53の説明に代えることとする。
第6実施形態に係る等価摩擦力算出部53は、図11に示すように、第1〜第5実施形態に係る等価摩擦力算出部53に備わる第1〜第5摩擦力マップ63A,63B,63C,63D,63Eを全て備えて構成されている。第1〜第5摩擦力マップ63A,63B,63C,63D,63Eについて、その重複した説明を省略する。
第6実施形態に係る等価摩擦力算出部53は、情報取得部51で取得した電磁アクチュエータ13のストローク速度、ばね上速度・ばね下速度、ロール角速度、ピッチ角速度を含む車両状態情報、及び、第1〜第5摩擦力マップ63A,63B,63C,63D,63Eの前記記憶内容を参照して、ストローク速度、ばね上速度、ばね下速度、ロール角速度、ピッチ角速度に対応する第1〜第5等価摩擦力の値をそれぞれ算出する。こうして算出された第1〜第5等価摩擦力の値は、第1〜第4加算部64A,64B,64C,64Dを介して加算部65に送られる。
第6実施形態に係る駆動力演算部55の加算部65は、減衰力マップ61を参照して求めた減衰力の値に、第1〜第5摩擦力マップ63A,63B,63C,63D,63Eをそれぞれ参照して求めたストローク速度、ばね上速度、ばね下速度、ロール角速度、ピッチ角速度に基づく第1〜第5等価摩擦力の値を加算することにより、減衰力及び第1〜第5等価摩擦力が統合された目標駆動力を含む駆動力制御信号を生成する。こうして生成された目標駆動力を含む駆動力制御信号は、駆動制御部57に送られる。これを受けて駆動制御部57は、複数の電磁アクチュエータ13の駆動制御を行う。
〔第6実施形態に係る電磁サスペンション装置11の動作〕
次に、第6実施形態に係る電磁サスペンション装置11の動作について、図5を参照して説明する。
図5に示すステップS11(各種情報を取得)において、ECU15の情報取得部51は、電磁アクチュエータ13のストローク位置、ばね上加速度センサ41で検出されたばね上加速度、ばね下加速度センサ42で検出されたばね下加速度、ロール角速度センサ43で検出されたロール角速度、及び、ピッチ角速度センサ44で検出されたピッチ角速度の情報を取得する。情報取得部51で取得したロール角速度及びピッチ角速度の時系列信号の情報は、等価摩擦力算出部53に送られる。
ステップS12(ストローク速度算出)において、ECU15の情報取得部51は、ステップS11で取得したストローク位置の情報を時間微分することにより、ストローク速度の時系列信号の情報を取得する。情報取得部51で取得したストローク速度の時系列信号の情報は、駆動力演算部55に送られる。
また、ECU15の情報取得部51は、ステップS11で取得したばね上加速度及びばね下加速度の情報を時間積分することにより、ばね上速度・ばね下速度の時系列信号の情報をそれぞれ取得する。情報取得部51で取得したばね上速度・ばね下速度の時系列信号の情報は、等価摩擦力算出部53に送られる。
ステップS13(等価摩擦力算出)において、ECU15の等価摩擦力算出部53は、ステップS11で取得した電磁アクチュエータ13のストローク速度、ばね上速度・ばね下速度、ロール角速度、ピッチ角速度の時系列信号の情報を入力し、これらの情報、及び、第1〜第5摩擦力マップ63A,63B,63C,63D,63Eを参照して、ストローク速度、ばね上速度、ばね下速度、ロール角速度、ピッチ角速度に対応する第1〜第5等価摩擦力の値をそれぞれ算出する。こうして算出された第1〜第5等価摩擦力の情報は、駆動力演算部55に送られる。
ステップS14(駆動力演算処理)において、ECU15の駆動力演算部55は、ステップS12で取得したストローク速度の時系列信号の情報を入力し、この情報、減衰力マップ61、及び、ステップS13で算出した第1〜第5等価摩擦力の値を参照して、駆動力演算処理を行うことにより、目標駆動力を含む駆動力制御信号を求める。
詳しく述べると、第6実施形態に係る駆動力演算部55は、ストローク速度の時系列信号の情報、及び、減衰力マップ61の記憶内容(ストローク速度の変化に対応付けて変化する減衰力)を参照して、ストローク速度に対応する減衰力の値を求める。
次いで、第6実施形態に係る駆動力演算部55の加算部65は、減衰力マップ61を参照して求めた減衰力の値に、ステップS13で算出した第1〜第5等価摩擦力の値を加算することにより、減衰力及び第1〜第5等価摩擦力が統合された目標駆動力を含む駆動力制御信号を生成する。
ステップS15において、ECU15の駆動制御部57は、ステップS14の演算により求められた駆動力制御信号に従って、複数の電磁アクチュエータ13のそれぞれに備わる電動モータ31に駆動制御電力を供給することにより、複数の電磁アクチュエータ13の駆動制御を行う。
第6実施形態に係る電磁サスペンション装置11では、減衰力マップ61を参照してストローク速度に応じた減衰力が算出されると共に、第1〜第5摩擦力マップ63A,63B,63C,63D,63Eを参照して第1〜第5等価摩擦力の値が算出され、こうして算出された減衰力及び第1〜第5等価摩擦力を統合することで得られた目標駆動力を用いて電磁アクチュエータ13の駆動制御が行われる。
第6実施形態に係る電磁サスペンション装置11によれば、ストローク速度、ばね上速度、ばね下速度、ロール角速度、ピッチ角速度に由来して電磁アクチュエータ13の各部で生じる機械的な摩擦力と同等の第1〜第5等価摩擦力の値をそれぞれ算出し、こうして算出した第1〜第5等価摩擦力の値を減衰力の値に加算することで目標駆動力の補正を行うため、等価摩擦力により速やかに車両の振動を減衰させることができる。
ここで、第1実施形態に係る電磁サスペンション装置11のように、ストローク速度に応じた第1等価摩擦力の値を減衰力の値に加算することで目標駆動力の補正を行うと、微小ストローク速度領域において、ばね上部材及びばね下部材における上下方向の振動減衰効果、ロール方向の振動減衰効果、並びに、ピッチ方向の振動減衰効果が得られる一方で、これら三者を個別に調整できないという課題が残る。
そこで、第6実施形態に係る電磁サスペンション装置11では、ストローク速度、ばね上速度、ばね下速度、ロール角速度、ピッチ角速度のそれぞれに応じた第1〜第5等価摩擦力の値を減衰力の値に加算することで目標駆動力の補正を行う構成を採用することとした。
第6実施形態に係る電磁サスペンション装置11によれば、ストローク速度、ばね上速度、ばね下速度、ロール角速度、ピッチ角速度のそれぞれに基づいて算出した第1〜第5等価摩擦力の値を減衰力の値に加算することで目標駆動力の補正を行うため、ばね上部材及びばね下部材における上下方向の振動、ロール方向の振動、ピッチ方向の振動を減衰させる効果を各個別に調整することができる。その結果、乗り心地の向上、接地性能・ロール抑制性能・ピッチ抑制性能の向上に貢献することができる。
〔第7実施形態に係る等価摩擦力算出部53及び駆動力演算部55周辺のブロック構成〕
次に、第7実施形態に係る電磁サスペンション装置11に備わるECU15の等価摩擦力算出部53及び駆動力演算部55周辺のブロック構成について、図12Aを参照して説明する。図12Aは、第7実施形態に係る等価摩擦力算出部53及び駆動力演算部55周辺のブロック構成図である。
ここで、第6実施形態に係る駆動力演算部55と、第7実施形態に係る駆動力演算部55とは、両者間で共通の構成要素が多く存在する。そこで、両者間で相違する構成要素に注目して説明することで、第7実施形態に係る駆動力演算部55の説明に代えることとする。
なお、第6実施形態に係る等価摩擦力算出部53と、第7実施形態に係る等価摩擦力算出部53とは、相互に共通の構成を備える。
第7実施形態に係る駆動力演算部55は、第6実施形態に係る駆動力演算部55に備わる減衰力マップ61、及び加算部65に加えて、図12Aに示すように、第1補正マップ67、第2補正マップ69、第1乗算部68、及び、第2乗算部70をさらに備えて構成されている。
第1補正マップ67は、第1〜第5等価摩擦力を統合した統合等価摩擦力の基準値を、ヨーレイトYの変化に応じて補正する際に参照される。第1補正マップ67には、情報取得部51で取得したヨーレイトYの変化に対応付けて変化するヨーレイトYに基づく統合等価摩擦力補正レシオ(以下、「Y統合等価摩擦力補正レシオ」という場合がある。)の値が記憶されている。Y統合等価摩擦力補正レシオとしては、(0−1)の間の値(0,1を含む)が採用される。Y統合等価摩擦力補正レシオは、統合等価摩擦力の基準値に乗算される。これにより、統合等価摩擦力の基準値を、時々刻々と変化するヨーレイトYに相応しい値に補正する。
ここで、第1補正マップ67に記憶されるY統合等価摩擦力補正レシオ特性について、図12Bを参照して説明する。図12Bに示すY統合等価摩擦力補正レシオ特性は、ヨーレイトYが微旋回領域(−Yth1 <Y<+Yth1 )に存するケースでは、Y統合等価摩擦力補正レシオLT11の値として固定値「0.1」が設定される。また、ヨーレイトYが大旋回領域(Y<−Yth2 ,Y>+Yth2 )に存するケースでは、Y統合等価摩擦力補正レシオLT12の値として固定値「1」が設定される。そして、ヨーレイトYが中旋回領域(−Yth2 <Y<−Yth1 ,+Yth1 <Y<+Yth2 )に存するケースでは、Y統合等価摩擦力補正レシオLT13の値として、ヨーレイトYの絶対値が大きくなるに連れて線形に漸増するような可変値が設定される。
なお、ヨーレイトYの閾値Yth1 としては、同閾値Yth1 が、ヨーレイトYの値が微旋回領域に存するか否かを判定する際に用いられることを考慮して、適宜の値が設定される。また、ヨーレイトYの閾値Yth2 としては、同閾値Yth2 が、ヨーレイトYの値が大旋回領域に存するか否かを判定する際に用いられることを考慮して、適宜の値が設定される。
ヨーレイトYが微旋回領域(−Yth1 <Y<+Yth1 )に存するケースとは、車両10が直進走行しているか、又は緩い旋回走行をしているケースが想定される。こうしたケースでは、ばね下部材の接地性能(操縦安定性)を高める要求に比べて、車両10の乗り心地を高める要求に応えることが優先される。この要求に応えるには、減衰力及び統合等価摩擦力の総和である目標駆動力を小さく(統合等価摩擦力の値を小さく)すればよい。そこで、Y統合等価摩擦力補正レシオLT11の値として固定値「0.1」が設定されている。
ヨーレイトYが大旋回領域(Y<−Yth2 ,Y>+Yth2 )に存するケースとは、車両10が旋回走行をしているケースが想定される。こうしたケースでは、車両10の乗り心地を高める要求に比べて、ばね下部材の接地性能(操縦安定性)を高める要求に応えることが優先される。この要求に応えるには、減衰力及び統合等価摩擦力の総和である目標駆動力を大きく(統合等価摩擦力の値を大きく)すればよい。そこで、Y統合等価摩擦力補正レシオLT12の値として固定値「1」が設定されている。
第2補正マップ69は、第1〜第5等価摩擦力を統合した統合等価摩擦力の基準値を、車速Vの変化に応じて補正する際に参照される。第2補正マップ69には、情報取得部51で取得した車速Vの変化に対応付けて変化する車速Vに基づく統合等価摩擦力補正レシオ(以下、「V統合等価摩擦力補正レシオ」という場合がある。)の値が記憶されている。V統合等価摩擦力補正レシオとしては、(0−1)の間の値(0,1を含む)が採用される。V等価摩擦力補正レシオは、統合等価摩擦力の基準値に乗算される。これにより、統合等価摩擦力の基準値を、時々刻々と変化する車速Vに相応しい値に補正する。
ここで、第2補正マップ69に記憶されるV統合等価摩擦力補正レシオ特性について、図12Cを参照して説明する。図12Cに示すV統合等価摩擦力補正レシオ特性は、車速Vが車速閾値Vth以下の低中速領域(V=<Vth)に存するケースでは、V統合等価摩擦力補正レシオLT21の値として、車速Vが高くなるに連れて0から1に線形に漸増するような可変値が設定される。また、車速Vが車速閾値Vthを超える高速領域(V>Vth)に存するケースでは、V統合等価摩擦力補正レシオLT22の値として固定値「1」が設定される。
なお、車速閾値Vthとしては、同閾値Vthが、車速Vが低中速領域(高速領域)に存するか否かを判定する際に用いられることを考慮して、適宜の値が設定される。
車速Vが低中速領域(V=<Vth)に存するケースでは、ばね下部材の接地性能(操縦安定性)を高める要求に比べて、車両10の乗り心地を高める要求に応えることが優先される。この要求に応えるには、減衰力及び統合等価摩擦力の総和である目標駆動力を小さく(統合等価摩擦力の値を小さく)すればよい。そこで、V統合等価摩擦力補正レシオLT21の値として、車速Vが高くなるに連れて0から1に線形に漸増するような可変値が設定されている。
車速Vが車速閾値Vthを超える高速領域(V>Vth)に存するケースでは、車両10の乗り心地を高める要求に比べて、ばね下部材の接地性能(操縦安定性)を高める要求に応えることが優先される。この要求に応えるには、減衰力及び等価摩擦力の総和である目標駆動力を大きく(統合等価摩擦力の値を大きく)すればよい。そこで、統合等価摩擦力補正レシオLT12の値として固定値「1」が設定されている。
第1乗算部68は、第1〜第5等価摩擦力を統合した統合等価摩擦力の基準値に、第1補正マップ67でヨーレイトYに基づき算出されたY統合等価摩擦力補正レシオの値を乗算することにより、ヨーレイトYに基づき補正されたY統合等価摩擦力の補正値を出力する。第1乗算部68の出力であるY統合等価摩擦力の補正値は、第2乗算部70に送られる。
第2乗算部70は、第1乗算部68の出力であるY統合等価摩擦力の補正値に、第2補正マップ69で車速Vに基づき算出されたV統合等価摩擦力補正レシオの値を乗算することにより、車速Vに基づき補正されたYV統合等価摩擦力の補正値を出力する。第2乗算部70の出力であるYV統合等価摩擦力の補正値は、加算部65に送られる。
〔第7実施形態に係る電磁サスペンション装置11の動作〕
次に、第7実施形態に係る電磁サスペンション装置11の動作について、図5を参照して説明する。
図5に示すステップS11(各種情報を取得)において、ECU15の情報取得部51は、電磁アクチュエータ13のストローク位置、ばね上加速度センサ41で検出されたばね上加速度、ばね下加速度センサ42で検出されたばね下加速度、ロール角速度センサ43で検出されたロール角速度、ピッチ角速度センサ44で検出されたピッチ角速度、ヨーレイトセンサ47で検出されたヨーレイトY、及び車速センサ45で検出された車速Vの情報を取得する。情報取得部51で取得したロール角速度及びピッチ角速度の時系列信号の情報は、等価摩擦力算出部53に送られる。
ステップS12(ストローク速度算出)において、ECU15の情報取得部51は、ステップS11で取得したストローク位置の情報を時間微分することにより、ストローク速度の時系列信号の情報を取得する。情報取得部51で取得したストローク速度の時系列信号の情報は、駆動力演算部55に送られる。
また、ECU15の情報取得部51は、ステップS11で取得したばね上加速度及びばね下加速度の情報を時間積分することにより、ばね上速度・ばね下速度の時系列信号の情報をそれぞれ取得する。情報取得部51で取得したばね上速度・ばね下速度の時系列信号の情報は、等価摩擦力算出部53に送られる。
ステップS13(等価摩擦力算出)において、ECU15の等価摩擦力算出部53は、ステップS11で取得した電磁アクチュエータ13のストローク速度、ばね上速度・ばね下速度、ロール角速度、ピッチ角速度の時系列信号の情報を入力し、これらの情報、及び、第1〜第5摩擦力マップ63A,63B,63C,63D,63Eを参照して、ストローク速度、ばね上速度、ばね下速度、ロール角速度、ピッチ角速度に対応する第1〜第5等価摩擦力の値をそれぞれ算出する。こうして算出された第1〜第5等価摩擦力の情報は、駆動力演算部55に送られる。
ステップS14(駆動力演算処理)において、ECU15の駆動力演算部55は、ステップS12で取得したストローク速度の時系列信号の情報を入力し、この情報、減衰力マップ61、及び、ステップS13で算出した第1〜第5等価摩擦力の値を参照して、駆動力演算処理を行うことにより、目標駆動力を含む駆動力制御信号を求める。
詳しく述べると、第7実施形態に係る駆動力演算部55は、ストローク速度の時系列信号の情報、及び、減衰力マップ61の記憶内容(ストローク速度の変化に対応付けて変化する減衰力)を参照して、ストローク速度に対応する減衰力の値を求める。
次いで、第7実施形態に係る駆動力演算部55は、第1〜第5等価摩擦力の値を加算することにより、第1〜第5等価摩擦力を統合した統合等価摩擦力の基準値を得る。統合等価摩擦力の基準値は、第1乗算部68に送られる。
第1乗算部68は、統合等価摩擦力の基準値に、第1補正マップ67でヨーレイトYに基づき算出されたY統合等価摩擦力補正レシオの値を乗算することにより、ヨーレイトYに基づき補正されたY統合等価摩擦力の補正値を出力する。第1乗算部68の出力であるY統合等価摩擦力の補正値は、第2乗算部70に送られる。
第2乗算部70は、第1乗算部68の出力であるY統合等価摩擦力の補正値に、第2補正マップ69で車速Vに基づき算出されたV統合等価摩擦力補正レシオの値を乗算することにより、車速Vに基づき補正されたYV統合等価摩擦力の補正値を出力する。第2乗算部70の出力であるYV統合等価摩擦力の補正値は、加算部65に送られる。
次いで、第7実施形態に係る駆動力演算部55の加算部65は、減衰力マップ61を参照して求めた減衰力の値に、第2乗算部70の出力であるYV統合等価摩擦力の補正値を加算することにより、減衰力及びYV統合等価摩擦力が統合された目標駆動力を含む駆動力制御信号を生成する。
ステップS15において、ECU15の駆動制御部57は、ステップS14の演算により求められた駆動力制御信号に従って、複数の電磁アクチュエータ13のそれぞれに備わる電動モータ31に駆動制御電力を供給することにより、複数の電磁アクチュエータ13の駆動制御を行う。
第7実施形態に係る電磁サスペンション装置11では、減衰力マップ61を参照してストローク速度に応じた減衰力が算出される一方、第1〜第5摩擦力マップ63A,63B,63C,63D,63Eを参照して第1〜第5等価摩擦力の値が算出されると共に、第1〜第5等価摩擦力を統合した統合等価摩擦力の基準値が算出される。統合等価摩擦力の基準値は、車両10の走行状態を表す指標(走行状態量)であるヨーレイトY及び車速Vに基づき補正される。これにより、車両10の走行状態に応じた統合等価摩擦力の補正値を得る。そして、前記算出された減衰力及び統合等価摩擦力の補正値を統合することで得られた目標駆動力を用いて電磁アクチュエータ13の駆動制御が行われる。
ここで、第1実施形態に係る電磁サスペンション装置11のように、ストローク速度に応じた第1等価摩擦力の値を減衰力の値に加算することで目標駆動力の補正を行うと、微小ストローク速度領域において、ばね上部材及びばね下部材における上下方向の振動減衰効果、ロール方向の振動減衰効果、並びに、ピッチ方向の振動減衰効果が得られる一方で、これら三者を個別に調整できないという課題と、前記三者の振動減衰効果を車両10の走行状態に応じて調整できないという課題が残る。
そこで、第7実施形態に係る電磁サスペンション装置11では、ストローク速度、ばね上速度、ばね下速度、ロール角速度、ピッチ角速度に由来して電磁アクチュエータ13の各部で生じる機械的な摩擦力と同等の大きさの第1〜第5等価摩擦力の値をそれぞれ算出し、こうして算出した第1〜第5等価摩擦力を統合した統合等価摩擦力の基準値に対し、車両10の走行状態に応じた補正を行って得た統合等価摩擦力の補正値を、減衰力の値に加算することで目標駆動力の補正を行う構成を採用することとした。
第7実施形態に係る電磁サスペンション装置11によれば、ストローク速度、ばね上速度、ばね下速度、ロール角速度、ピッチ角速度に由来する機械的な摩擦力の影響を速やかに減殺すると共に、その減殺の度合いを車両10の走行状態に応じてきめ細かに調整することができる。
例えば、高い接地性能(操縦安定性)が要求される高車速走行時や旋回走行時において、低中車速走行時や直進走行時と比べて統合等価摩擦力を大きくする(ばね下部材の接地性能を高める)調整を行うことにより、微小ストローク速度領域におけるばね下部材の振動減衰性能(接地性能)と、ばね上部材への振動遮断性能とを高い水準で両立させることができる。
その結果、乗り心地の向上、接地性能・ロール抑制性能・ピッチ抑制性能の向上に多大な貢献を果たすことができる。
〔本発明に係る電磁サスペンション装置11の作用効果〕
次に、本発明に係る電磁サスペンション装置11の作用効果について説明する。
第1の観点に基づく電磁サスペンション装置11は、車両10の車体と車輪の間に備わるばね部材に並設され車体の振動減衰に係る駆動力を発生させる電磁アクチュエータ13と、電磁アクチュエータ13のストローク速度、ばね上速度、ばね下速度、ロール角速度、及びピッチ角速度のうち少なくとも1つの車両状態情報を取得する情報取得部51と、情報取得部51で取得した車両状態情報に基づいて電磁アクチュエータ13の等価摩擦力(第1〜第5等価摩擦力)を算出する等価摩擦力算出部53と、電磁アクチュエータ13の目標駆動力を算出すると共に、当該算出した目標駆動力を用いて電磁アクチュエータ13の駆動力制御を行うECU(駆動力制御部)15と、を備える。
情報取得部51は、車両10の走行状態量として車速Vを取得し、ECU(駆動力制御部)15は、情報取得部51で取得した車速Vが所定の車速閾値Vth以下の場合に、等価摩擦力算出部53で算出した等価摩擦力(第1〜第5等価摩擦力)を、車速Vが車速閾値Vthを超える場合と比べて減少させる補正を行うと共に、当該補正後の等価摩擦力に基づいて目標駆動力の補正を行う。
ここで、車速Vが所定の車速閾値Vth以下の場合とは、車両10が特に高い操縦安定性を要しない定常走行を行っているケースを想定している。こうしたケースでは、ばね下部材の接地性能(操縦安定性)を高める要求に比べて、車両10の乗り心地を高める要求に応えることが優先される。この要求に応えるには、目標駆動力を小さく(等価摩擦力の値を小さく)すればよい。
そこで、第1の観点に基づく電磁サスペンション装置11では、車速Vが車速閾値Vth以下の場合に、等価摩擦力算出部53で算出した等価摩擦力を、車速Vが車速閾値Vthを超える場合と比べて減少させる補正を行うと共に、当該補正後の等価摩擦力に基づいて目標駆動力の補正を行うこととした。
第1の観点に基づく電磁サスペンション装置11では、車速Vが車速閾値Vth以下の場合には、等価摩擦力算出部53で算出した等価摩擦力の値を、車速Vが車速閾値Vthを超える場合と比べて減少させる補正が行われる。すなわち、低中車速走行を行っているケース(接地性能に対して乗り心地が優先される)では、高い接地性能が要求される高車速走行時と比べて等価摩擦力を小さくする(ばね上部材への振動遮断性能を高める)調整を行う。
第1の観点に基づく電磁サスペンション装置11によれば、微小ストローク速度領域におけるばね下部材の接地性能と、ばね上部材への振動遮断性能とを高い水準で両立させることができる。
また、第2の観点に基づく電磁サスペンション装置11は、車両10の車体と車輪の間に備わるばね部材に並設され車体の振動減衰に係る駆動力を発生させる電磁アクチュエータ13と、電磁アクチュエータ13のストローク速度、ばね上速度、ばね下速度、ロール角速度、及びピッチ角速度のうち少なくとも1つの車両状態情報を取得する情報取得部51と、情報取得部51で取得した車両状態情報に基づいて電磁アクチュエータ13の等価摩擦力(第1〜第5等価摩擦力)を算出する等価摩擦力算出部53と、電磁アクチュエータ13の目標駆動力を算出すると共に、当該算出した目標駆動力を用いて電磁アクチュエータ13の駆動力制御を行うECU(駆動力制御部)15と、を備える。
情報取得部51は、走行状態量としてヨーレイトYを取得し、ECU(駆動力制御部)15は、情報取得部51で取得したヨーレイトYが所定の閾値Yth2 以下の場合に、等価摩擦力算出部53で算出した等価摩擦力(第1〜第5等価摩擦力)を、ヨーレイトYが閾値Yth2 を超える場合と比べて減少させる補正を行うと共に、当該補正後の等価摩擦力に基づいて目標駆動力の補正を行う。
ここで、ヨーレイトYが所定の閾値Yth2 以下の場合とは、ヨーレイトYが大旋回領域に存しない(ヨーレイトYが微旋回領域又は中旋回領域に存する)ケースを想定している。こうしたケースでは、ばね下部材の接地性能(操縦安定性)を高める要求に比べて、車両10の乗り心地を高める要求に応えることが優先される。この要求に応えるには、目標駆動力を小さくする(等価摩擦力の値を小さくする)とよい。
そこで、第2の観点に基づく電磁サスペンション装置11では、ヨーレイトYが閾値Yth2 以下の場合に、等価摩擦力算出部53で算出した等価摩擦力を、ヨーレイトYが閾値Yth2 を超える場合と比べて減少させる補正を行うと共に、当該補正後の等価摩擦力に基づいて目標駆動力の補正を行うこととした。
第2の観点に基づく電磁サスペンション装置11では、ヨーレイトYが閾値Yth2 以下の場合には、等価摩擦力算出部53で算出した等価摩擦力の値を、ヨーレイトYが閾値Yth2 を超える場合と比べて減少させる補正が行われる。すなわち、ヨーレイトYが微旋回領域又は中旋回領域に存するケース(接地性能に対して乗り心地が優先される)では、高い接地性能が要求される旋回走行時と比べて等価摩擦力を小さくする(ばね上部材への振動遮断性能を高める)調整を行う。
第2の観点に基づく電磁サスペンション装置11によれば、第1の観点に基づく電磁サスペンション装置11と同様に、微小ストローク速度領域におけるばね下部材の接地性能(振動減衰性能)と、ばね上部材への振動遮断性能とを高い水準で両立させることができる。
また、第3の観点に基づく電磁サスペンション装置11は、車両10の車体と車輪の間に備わるばね部材に並設され車体の振動減衰に係る駆動力を発生させる電磁アクチュエータ13と、電磁アクチュエータ13のストローク速度、ばね上速度、ばね下速度、ロール角速度、及びピッチ角速度のうち少なくとも1つの車両状態情報を取得する情報取得部51と、情報取得部51で取得した車両状態情報に基づいて電磁アクチュエータ13の等価摩擦力(第1〜第5等価摩擦力)を算出する等価摩擦力算出部53と、情報取得部51で取得した電磁アクチュエータ13のストローク速度に基づいて電磁アクチュエータ13の目標駆動力を算出すると共に、当該算出した目標駆動力を用いて電磁アクチュエータ13の駆動力制御を行うECU(駆動力制御部)15と、を備える。
情報取得部51は、車両10の走行状態量として車速Vを取得し、ECU(駆動力制御部)15は、情報取得部51で取得した車速Vが所定の車速閾値Vth以下の場合に、等価摩擦力算出部53で算出した等価摩擦力(第1〜第5等価摩擦力)を、車速Vが車速閾値Vthを超える場合と比べて減少させる補正を行うと共に、当該補正後の等価摩擦力に基づいて目標駆動力の補正を行う。
第3の観点に基づく電磁サスペンション装置11によれば、第1の観点に基づく電磁サスペンション装置11と同様に、微小ストローク速度領域におけるばね下部材の接地性能と、ばね上部材への振動遮断性能とを高い水準で両立させることができる。
また、第4の観点に基づく電磁サスペンション装置11は、車両10の車体と車輪の間に備わるばね部材に並設され車体の振動減衰に係る駆動力を発生させる電磁アクチュエータ13と、電磁アクチュエータ13のストローク速度、ばね上速度、ばね下速度、ロール角速度、及びピッチ角速度のうち少なくとも1つの車両状態情報を取得する情報取得部51と、情報取得部51で取得した車両状態情報に基づいて電磁アクチュエータ13の等価摩擦力(第1〜第5等価摩擦力)を算出する等価摩擦力算出部53と、情報取得部51で取得した電磁アクチュエータ13のストローク速度に基づいて電磁アクチュエータ13の目標駆動力を算出すると共に、当該算出した目標駆動力を用いて電磁アクチュエータ13の駆動力制御を行うECU(駆動力制御部)15と、を備える。
情報取得部51は、走行状態量としてヨーレイトYを取得し、ECU(駆動力制御部)15は、情報取得部51で取得したヨーレイトYが所定の閾値Yth2 以下の場合に、等価摩擦力算出部53で算出した等価摩擦力(第1〜第5等価摩擦力)を、ヨーレイトYが閾値Yth2 を超える場合と比べて減少させる補正を行うと共に、当該補正後の等価摩擦力に基づいて目標駆動力の補正を行う。
第4の観点に基づく電磁サスペンション装置11によれば、第2の観点に基づく電磁サスペンション装置11と同様に、微小ストローク速度領域におけるばね下部材の接地性能(振動減衰性能)と、ばね上部材への振動遮断性能とを高い水準で両立させることができる。
また、第5の観点に基づく電磁サスペンション装置11は、第1〜第4のいずれかの観点に基づく電磁サスペンション装置11であって、情報取得部51は、ヨーレイトY、車速V、横加速度、操舵角、操舵トルクのうち少なくとも1つの走行状態量をさらに取得し、ECU(駆動力制御部)15は、情報取得部51で取得した走行状態量に基づいて、等価摩擦力算出部53で算出した等価摩擦力(第1〜第5等価摩擦力)を補正すると共に、当該補正後の等価摩擦力(統合等価摩擦力の補正値)に基づいて目標駆動力の補正を行う。
第5の観点に基づく電磁サスペンション装置11によれば、等価摩擦力算出部53で算出した等価摩擦力を補正すると共に、当該補正後の等価摩擦力に基づいて目標駆動力の補正を行うため、等価摩擦力により速やかに車両の振動を減衰させることに加えて、その減衰制御を車両10の走行状態に応じてきめ細かに調整することができる。
〔その他の実施形態〕
以上説明した複数の実施形態は、本発明の具現化の例を示したものである。したがって、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならない。本発明はその要旨またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形態で実施することができるからである。
例えば、本発明の電磁サスペンション装置11に共通に備わるECU15の内部構成の説明において、電磁アクチュエータ13のストローク速度、ばね上速度・ばね下速度、ロール角速度、ピッチ角速度、ヨーレイトY、及び車速Vの情報を取得する情報取得部51の例をあげて説明したが、本発明はこの例に限定されない。
ストローク速度の情報を取得する情報取得部51(第1実施形態に対応)であってもよいし、ストローク速度及びばね上速度の情報を取得する情報取得部51(第2実施形態に対応)であってもよいし、ストローク速度及びばね下速度の情報を取得する情報取得部51(第3実施形態に対応)であってもよいし、ストローク速度及びロール角速度の情報を取得する情報取得部51(第4実施形態に対応)であってもよいし、ストローク速度及びピッチ角速度の情報を取得する情報取得部51(第5実施形態に対応)であってもよいし、ストローク速度、ばね上速度・ばね下速度、ロール角速度、及びピッチ角速度の情報を取得する情報取得部51(第6実施形態に対応)であっても構わない。
また、本発明の第7実施形態に係る電磁サスペンション装置11に備わるECU15の内部構成の説明において、電磁アクチュエータ13のストローク速度、ばね上速度・ばね下速度、ロール角速度、ピッチ角速度、ヨーレイトY、及び車速Vの情報を取得する情報取得部51の例をあげて説明したが、本発明はこの例に限定されない。
本発明の第7実施形態の変形例に係る電磁サスペンション装置11に備わるECU15の情報取得部51では、電磁アクチュエータ13のストローク速度、ばね上速度・ばね下速度、ロール角速度、ピッチ角速度、及び、ヨーレイトY又は車速Vのうちいずれか一方の情報を取得する構成を採用しても構わない。
また、本発明の第7実施形態の変形例に係る電磁サスペンション装置11に備わるECU15の情報取得部51では、電磁アクチュエータ13のストローク速度、ばね上速度・ばね下速度、ロール角速度、ピッチ角速度、ヨーレイトY、車速Vの情報に加えて、ストローク方向、横加速度、操舵角、操舵トルク、及び、電磁アクチュエータ13周辺の環境温度のうち少なくとも1つの情報を取得する構成を採用してもよい。
この場合において、本発明の第7実施形態の変形例に係る電磁サスペンション装置11では、電磁アクチュエータ13のストローク方向、車両10の横加速度、操舵角、操舵トルク、又は、電磁アクチュエータ13周辺の環境温度の情報に基づいて、第1〜第5等価摩擦力を統合した統合等価摩擦力の基準値を補正する構成を採用すればよい。
また、本発明の第7実施形態に係る電磁サスペンション装置11の説明において、統合等価摩擦力補正レシオ値LT11,LT12,LT13,LT21,LT22として適当と考えられる値を例示して説明したが、本発明はこの例に限定されない。統合等価摩擦力補正レシオ値LT11,LT12,LT13,LT21,LT22としては、実験・シミュレーション等で得られた適宜の値を採用すればよい。
また、補正レシオマップを第1〜5等価摩擦力毎に各個別に設け、各々の等価摩擦力の大きさをさらに細かく調整してもよい。
また、本発明に係る実施形態の説明において、電磁アクチュエータ13を、前輪(左前輪・右前輪)及び後輪(左後輪・右後輪)の両方で都合4つ配置する例をあげて説明したが、本発明はこの例に限定されない。電磁アクチュエータ13を、前輪又は後輪のいずれか一方に都合2つ配置する構成を採用しても構わない。
最後に、本発明に係る実施形態の説明において、複数の電磁アクチュエータ13の駆動制御をそれぞれ独立して行う駆動制御部49に言及した。
具体的には、駆動制御部49は、四輪のそれぞれに備わる電磁アクチュエータ13の駆動制御を、各輪毎にそれぞれ独立して行ってもよい。
また、四輪のそれぞれに備わる電磁アクチュエータ13の駆動制御を、前輪側及び後輪側毎にそれぞれ独立して行ってもよいし、左輪側及び右輪側毎にそれぞれ独立して行ってもよい。
10 車両
11 電磁サスペンション装置
13 電磁アクチュエータ
15 ECU(駆動力制御部)
51 情報取得部
53 等価摩擦力算出部
55 駆動力演算部
57 駆動制御部
V 車速
Y ヨーレイト

Claims (5)

  1. 車両の車体と車輪の間に備わるばね部材に並設され前記車体の振動減衰に係る駆動力を発生させる電磁アクチュエータと、
    前記電磁アクチュエータのストローク速度、ばね上速度、ばね下速度、ロール角速度、及びピッチ角速度のうち少なくとも1つの車両状態情報を取得する情報取得部と、
    前記情報取得部で取得した車両状態情報に基づいて前記電磁アクチュエータの等価摩擦力を算出する等価摩擦力算出部と、
    前記電磁アクチュエータの目標駆動力を算出すると共に、当該算出した目標駆動力を用いて前記電磁アクチュエータの駆動力制御を行う駆動力制御部と、を備え、
    前記情報取得部は、当該車両の走行状態量として車速を取得し、
    前記駆動力制御部は、前記情報取得部で取得した車速が所定の車速閾値以下の場合に、前記等価摩擦力算出部で算出した等価摩擦力を、前記車速が前記車速閾値を超える場合と比べて減少させる補正を行うと共に、当該補正後の等価摩擦力に基づいて前記目標駆動力の補正を行う
    ことを特徴とする電磁サスペンション装置。
  2. 車両の車体と車輪の間に備わるばね部材に並設され前記車体の振動減衰に係る駆動力を発生させる電磁アクチュエータと、
    前記電磁アクチュエータのストローク速度、ばね上速度、ばね下速度、ロール角速度、及びピッチ角速度のうち少なくとも1つの車両状態情報を取得する情報取得部と、
    前記情報取得部で取得した車両状態情報に基づいて前記電磁アクチュエータの等価摩擦力を算出する等価摩擦力算出部と、
    前記電磁アクチュエータの目標駆動力を算出すると共に、当該算出した目標駆動力を用いて前記電磁アクチュエータの駆動力制御を行う駆動力制御部と、を備え、
    前記情報取得部は、当該車両の走行状態量としてヨーレイトを取得し、
    前記駆動力制御部は、前記情報取得部で取得したヨーレイトが所定のヨーレイト閾値以下の場合に、前記等価摩擦力算出部で算出した等価摩擦力を、前記ヨーレイトが前記ヨーレイト閾値を超える場合と比べて減少させる補正を行うと共に、当該補正後の等価摩擦力に基づいて前記目標駆動力の補正を行う
    ことを特徴とする電磁サスペンション装置。
  3. 車両の車体と車輪の間に備わるばね部材に並設され前記車体の振動減衰に係る駆動力を発生させる電磁アクチュエータと、
    前記電磁アクチュエータのストローク速度、ばね上速度、ばね下速度、ロール角速度、及びピッチ角速度のうち少なくとも1つの車両状態情報を取得する情報取得部と、
    前記情報取得部で取得した車両状態情報に基づいて前記電磁アクチュエータの等価摩擦力を算出する等価摩擦力算出部と、
    前記情報取得部で取得した前記電磁アクチュエータのストローク速度に基づいて該電磁アクチュエータの目標駆動力を算出すると共に、当該算出した目標駆動力を用いて前記電磁アクチュエータの駆動力制御を行う駆動力制御部と、を備え、
    前記情報取得部は、当該車両の走行状態量として車速を取得し、
    前記駆動力制御部は、前記情報取得部で取得した車速が所定の車速閾値以下の場合に、前記等価摩擦力算出部で算出した等価摩擦力を、前記車速が前記車速閾値を超える場合と比べて減少させる補正を行うと共に、当該補正後の等価摩擦力に基づいて前記目標駆動力の補正を行う
    ことを特徴とする電磁サスペンション装置。
  4. 車両の車体と車輪の間に備わるばね部材に並設され前記車体の振動減衰に係る駆動力を発生させる電磁アクチュエータと、
    前記電磁アクチュエータのストローク速度、ばね上速度、ばね下速度、ロール角速度、及びピッチ角速度のうち少なくとも1つの車両状態情報を取得する情報取得部と、
    前記情報取得部で取得した車両状態情報に基づいて前記電磁アクチュエータの等価摩擦力を算出する等価摩擦力算出部と、
    前記情報取得部で取得した前記電磁アクチュエータのストローク速度に基づいて該電磁アクチュエータの目標駆動力を算出すると共に、当該算出した目標駆動力を用いて前記電磁アクチュエータの駆動力制御を行う駆動力制御部と、を備え、
    前記情報取得部は、当該車両の走行状態量としてヨーレイトを取得し、
    前記駆動力制御部は、前記情報取得部で取得したヨーレイトが所定のヨーレイト閾値以下の場合に、前記等価摩擦力算出部で算出した等価摩擦力を、前記ヨーレイトが前記ヨーレイト閾値を超える場合と比べて減少させる補正を行うと共に、当該補正後の等価摩擦力に基づいて前記目標駆動力の補正を行う
    ことを特徴とする電磁サスペンション装置。
  5. 請求項1〜4のいずれか一項に記載の電磁サスペンション装置であって、
    前記情報取得部は、ヨーレイト、車速、横加速度、操舵角、操舵トルクのうち少なくとも1つの走行状態量をさらに取得し、
    前記駆動力制御部は、前記情報取得部で取得した走行状態量に基づいて、前記等価摩擦力算出部で算出した等価摩擦力を補正すると共に、当該補正後の等価摩擦力に基づいて前記目標駆動力の補正を行う
    ことを特徴とする電磁サスペンション装置。
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