JP6840179B2 - 電動サスペンション装置 - Google Patents
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Description
仮に、十分な大きさの減衰力を確保できない場合、ばね下(車輪)の振動を十分に抑制できなくなる。その結果、車両の挙動を乱すおそれがあった。また、十分な大きさの伸縮力を確保できない場合、スカイフック制御に基づく安定した姿勢に車両を保つことができなくなる。その結果、車両の乗り心地性能を損なうおそれがあった。
なお、以下に示す図面において、共通の機能を有する部材には共通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。
はじめに、本発明の第1及び第2実施形態に係る電動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及び第2実施形態に係る電動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、電動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。なお、以下の説明において、本発明の第1及び第2実施形態に係る電動サスペンション装置11を総称する場合、本発明の実施形態に係る電動サスペンション装置11と呼ぶ。
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。各車輪毎に備わる電磁アクチュエータ13は、各車輪毎の伸縮動作に併せて相互に独立して駆動制御される。
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40(図3参照)が設けられている。
このように、上向きの振動に係る推進力に対抗する反力(減衰力)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。
次に、本発明の実施形態に係る電動サスペンション装置11に備わるECU15の内部及び周辺部の構成について、図3、図4A〜図4Eを参照して説明する。
図3は、本発明の実施形態に係る電動サスペンション装置11に備わるECU15の内部及び周辺部の構成図である。図4Aは、本発明の第1実施形態に係る電動サスペンション装置11に備わるECU15の内部を概念的に表す図である。図4Bは、ストローク速度SVの変化に応じて変化する目標減衰力の関係を概念的に表す減衰力マップの説明図である。図4Cは、ストローク速度SVの変化に応じて変化する低減レシオLRの関係を概念的に表す第1低減レシオマップ61の説明図である。図4Dは、ストローク速度SVに応じて変化する低減レシオLRの特性値が、ストローク速度SVの増大時と減少時との間でヒステリシス軌跡をたどることを概念的に表す第2低減レシオマップの説明図である。図4Eは、伸縮制御量を低減する調整要求が生じた際の目標伸縮力の調整前後における関係を概念的に表す調整前後目標伸縮力マップ66の説明図である。
本発明の第1実施形態に係る電動サスペンション装置11に備わる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の回転角信号等に基づいて、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、減衰動作及び伸縮動作に係る駆動力を発生させる駆動制御機能を有する。
こうした駆動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43、駆動力演算部47、及び駆動制御部49を備えて構成されている。
なお、目標伸縮力マップに係る目標伸縮力特性については、本発明の要旨との関係が希薄であるため、その説明を省略する。
〔第1低減レシオマップ61〕
第1低減レシオマップ61では、ストローク速度SVの変化に応じて変化する低減レシオLRの特性値に関し、ストローク速度SVが増大する際の伸縮制御量に係る低減レシオLR(低減度)の特性と、ストローク速度SVが減少する際の伸縮制御量に係る低減レシオLR(低減度)の特性とは、共通の態様に設定されている。
なお、本実施形態において、第11速度閾値SVth11は、目標減衰力マップ52に係る第1速度閾値SVth1 とは異なる値に設定されている(例えば、第1速度閾値SVth1 <第11速度閾値SVth11)。
なお、本実施形態において、第12定義域SVB−12及び第13定義域SVB−13は、目標減衰力マップ52に係る第2速度領域SV2に相当する。
ストローク速度SVの定義域と、低減レシオの値域(図4Cの例では0〜1)とは、所定の関数を介して相互に対応付けられている。
このように構成したのは、伸縮制御量を低減する調整を要しない程度に低いストローク速度SVの領域である第11定義域SVB−11では、低減レシオLRの値として固定値(LR=1:伸縮制御量を低減する調整を要しない旨を表す)を割り当てることによって、減衰制御による操縦安定性の確保効果及び伸縮制御による車両10の乗り心地性能の確保効果を両立させる趣旨である。
このように構成したのは、伸縮制御量に係る低減度を増大させる調整を最高レベルで要するストローク速度SVの領域である第13定義域SVB−13では、低減レシオLRの値として固定値(例えば、LR=0.2:伸縮制御量に係る低減度を最高レベルで増大させる調整を行う旨を表す)を割り当てることにより、伸縮制御による車両10の乗り心地性能の確保効果に対して減衰制御による操縦安定性の確保効果を優先させる趣旨である。
ここで、第2低減レシオマップ62について、図4Dを参照して説明する。
第1低減レシオマップ61と、第2低減レシオマップ62とは、ストローク速度SVの変化に応じて変化する低減レシオLRの特性値に関し、その一部が共通している。
ただし、第1低減レシオマップ61では、ストローク速度SVが増大する際の伸縮制御量に係る低減レシオLR(低減度)の特性と、ストローク速度SVが減少する際の伸縮制御量に係る低減レシオLR(低減度)の特性とは、共通の態様に設定されている。
要するに、第1低減レシオマップ61では、ストローク速度SVが増大傾向TRUにあるか又は減少傾向TRDにあるかの増減傾向に関わらず、低減レシオLRの特性値は共通である。
換言すれば、第2低減レシオマップ62では、低減レシオLRの特性値は、ストローク速度SVが増大傾向TRUにあるケースと、減少傾向TRDにあるケースとで、相互に異なるヒステリシス軌跡をたどる。
すなわち、まず、時々刻々と変化するストローク位置の時系列情報を所定のサイクルタイムを隔てて順次入力する。次いで、隣り合う時刻間でのストローク位置の差分(すなわちストローク速度SV)を算出してこれらを時系列に沿って配列する。
そして、隣り合う配列値間でストローク速度SVが増大傾向にあるのか又は減少傾向にあるのかを適宜評価することを通じて、ストローク速度SVが増大傾向TRUにあるか、又は減少傾向TRDにあるかに係る情報を取得すればよい。
これにより、伸縮制御による車両10の乗り心地性能の確保に対して、減衰制御による操縦安定性の確保を優先させる効果を一層高めることができる。
次いで、伸縮力補正部65は、調整前目標伸縮力の情報、及び、伸縮制御量を低減する調整要求が生じた際の目標伸縮力の調整前後における関係を概念的に表す調整前後目標伸縮力マップ66に基づいて、調整後目標伸縮力を算出する。伸縮力補正部65で算出された調整後目標伸縮力は、駆動力演算部47に備わる加算部57に送られる。
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。
次に、調整前後目標伸縮力マップ66について説明する。
調整前後目標伸縮力マップ66は、図4Eに示すように、伸縮制御量を低減する調整要求が生じた際の調整前後における目標伸縮力の関係を概念的に表す。以下の説明において、調整前目標伸縮力に係る定義域TSBとは、調整前目標伸縮力が属する値の範囲を言う。また、調整後目標伸縮力に係る値域TSAとは、調整後目標伸縮力が属する値の範囲を言う。
なお、調整前目標伸縮力に係る定義域TSBと、調整後目標伸縮力に係る値域TSAとは、所定の関数を介して関係づけられている。これについて、詳しくは後記する。
なお、調整前目標伸縮力に係る第21〜第24定義域TSB−21〜24について、これらの個々の特定を要しない場合、単に調整前目標伸縮力に係る定義域TSBと総称する場合がある。
また、調整後目標伸縮力に係る第21、第23値域TSA−21、23についても、これらの個々の特定を要しない場合、単に調整後目標伸縮力に係る値域TSAと総称する場合がある。
第22定義域TSB−22に属する調整前目標伸縮力は、所定の多対一関数を介して、第21調整後目標伸縮力TSa21に置き換えられる。この場合、低減レシオLRの値(伸縮制御量に係る低減度)として固定値「1」(伸縮制御量に係る低減度を増大させる調整を要しない)が用いられる。従って、第21調整後目標伸縮力TSa21は、図54Eに示すように、TSa21=(伸縮力上限値F_lim)*(低減レシオ値1)=F_limである。
次に、本発明の第2実施形態に係る電動サスペンション装置11について、図4Fを参照して説明する。図4Fは、本発明の第2実施形態に係る電動サスペンション装置11に備わるECU15の内部を概念的に表す図である。
本発明の第2実施形態に係る電動サスペンション装置11は、本発明の第1実施形態に係る電動サスペンション装置11と同一の構成要素を多く共有する。そこで、両者間の相違点に注目して説明することで、本発明の第2実施形態に係る電動サスペンション装置11の説明に代えることとする。
また、第1実施例に係る調整部75は、図4Aに示すように、低減レシオ算出部60及び伸縮力補正部65を備えて構成されるのに対し、第2実施例に係る調整部77は、制御応答性算出部63をさらに備えて構成されている。
次に、本発明の第1実施形態に係る電動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実施形態に係る電動サスペンション装置11の動作説明に供するフローチャート図である。
また、ECU15の駆動力演算部47に備わる伸縮力算出部53は、ステップS12で取得したばね上速度BVの情報、及び目標伸縮力マップの記憶内容に基づいて、ばね上速度BVに相応しい目標伸縮力の値を算出する。
次に、伸縮制御応答特性に係る調整有りの第2実施形態に係る電動サスペンション装置11の動作について、伸縮制御応答特性に係る調整無しの比較例と対比して、図6A〜図6Cを適宜参照して説明する。図6Aは、第2実施形態に係る電動サスペンション装置11の動作説明に供する路面変位のタイムチャート図である。図6Bは、第2実施形態に係る電動サスペンション装置11の動作説明に供するストローク速度SVのタイムチャート図である。図6Cは、第2実施形態に係る電動サスペンション装置11の動作説明に供する低減レシオLRのタイムチャート図である。
はじめに、伸縮制御応答特性に係る調整無の比較例に係る電動サスペンション装置11の動作について、図6A〜図6Cを適宜参照して説明する。
同時刻t0において、ストローク速度SV(図6B参照)はまだゼロを(階段状の路面変位がストローク速度SVに反映されるまでに時間遅延があるため)、低減レシオLR(図6C参照)は「1」(伸縮制御量を低減する調整を要しない旨を表す)を、それぞれ示している。
同時刻t1において、ストローク速度SV(図6B参照)は略ピーク時の波の高さを(路面変位がストローク速度SVに反映されるまでに時間遅延があるため)示す一方、低減レシオLR(図6C参照)の値が「1」から「0.2」(伸縮制御量に係る低減度を増大させる調整を最高レベルで要する旨を表す)に急減する様を示している。
同時刻t1〜t2において、ストローク速度SV(図6B参照)は波の高さをピーク時から徐々に減衰させている過渡状態を示す一方、低減レシオLR(図6C参照)は値を「0.2」から線形に急増させて「1」まで戻している。これは、比較例に係る電動サスペンション装置11では、伸縮制御応答特性に係る調整が無いことに基づく。
ただし、時刻t2の時点では、ストローク速度SV(図6B参照)は波の高さをまだ留めている(ゼロに収束していない)。
同時刻t2〜t3において、ストローク速度SV(図6B参照)は波の高さをまだ留めている(ゼロに収束していない)。低減レシオLR(図6C参照)の値は「1」を維持している。
同時刻t3〜t4において、ストローク速度SV(図6B参照)は波の高さを減衰させつつほぼ消失させている。低減レシオLR(図6C参照)の値は引き続き「1」を維持している。
次に、伸縮制御応答特性に係る調整有の第2実施形態に係る電動サスペンション装置11の動作について、図6A〜図6Cを適宜参照して説明する。
同時刻t0において、比較例と同様に、ストローク速度SV(図6B参照)はまだゼロを(階段状の路面変位がストローク速度SVに反映されるまでに時間遅延があるため)、低減レシオLR(図6C参照)は「1」(伸縮制御量を低減する調整を要しない旨を表す)を、それぞれ示している。
同時刻t1において、比較例と同様に、ストローク速度SV(図6B参照)は略ピーク時の波の高さを(路面変位がストローク速度SVに反映されるまでに時間遅延があるため)、示す一方、低減レシオLR(図6C参照)の値が「1」から「0.2」(伸縮制御量に係る低減度を増大させる調整を最高レベルで要する旨を表す)に急減する様を示している。
同時刻t1〜t2において、ストローク速度SV(図6B参照)は波の高さをピーク時から徐々に減衰させている過渡状態を示す一方、低減レシオLR(図6C参照)は値を「0.2」から線形に漸増させつつある過渡状態を示している。これは、第2実施形態に係る電動サスペンション装置11では、伸縮制御応答特性に係る(応答遅延時間)調整が有ることに基づく。
ただし、時刻t2の時点では、低減レシオLRの値は「0.2」からわずかに増えただけであって、標準値である「1」にはまだ戻っていない。
同時刻t2〜t3において、ストローク速度SV(図6B参照)は波の高さをピーク時から徐々に減衰させながらゼロに収束させる過渡状態を示す一方、低減レシオLR(図6C参照)は値を「0.2」から線形に漸増させている過渡状態を示している。
ただし、時刻t2の時点では、低減レシオLRの値は「0.6」であって、標準値である「1」にはまだ戻っていない。
同時刻t3〜t4において、低減レシオLR(図6C参照)の値を線形に漸増させることによって、低減レシオLRの値は「0.6」から標準値である「1」に戻っている。
なお、ストローク速度SV(図6B参照)はほぼゼロに収束した状態を維持している。
次に、本発明の第1実施形態の変形例に係る電動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7を参照して説明する。図7は、本発明の第1実施形態の変形例に係る電動サスペンション装置11に備わるECU15の内部を概念的に表す図である。
その他の構成は、本発明の第1実施形態に係る電動サスペンション装置11と同じである。
次に、本発明の第2実施形態の変形例に係る電動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8を参照して説明する。図8は、本発明の第2実施形態の変形例に係る電動サスペンション装置11に備わるECU15の内部を概念的に表す図である。
その他の構成は、本発明の第2実施形態に係る電動サスペンション装置11と同じである。
第1の観点に基づく電動サスペンション装置11は、車両10の車体と車輪の間に設けられ、減衰動作及び伸縮動作に係る駆動力を発生する電動モータ31を備え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SVの情報を取得する情報取得部43と、電磁アクチュエータ13に係る減衰動作の目標値である目標減衰力を算出する減衰力算出部51、及び電磁アクチュエータ13に係る伸縮動作の目標値である目標伸縮力を算出する伸縮力算出部53を有し、減衰力算出部51で算出した目標減衰力及び伸縮力算出部53で算出した目標伸縮力に基づく目標駆動力を求める駆動力演算部47と、駆動力演算部47で求められた目標駆動力を用いて電動モータ31の駆動制御を行う駆動制御部49と、を備える。
駆動力演算部47は、情報取得部43で取得したストローク速度SVに基づき目標伸縮力に関する伸縮制御量を低減する調整を行う調整部75、77、85、87を有する。
第1の観点に基づく電動サスペンション装置11の構成は、第1及び第2実施形態に係る電動サスペンション装置11を包含した構成(変形例を含む)に対応する。
第2の観点に基づく電動サスペンション装置11の構成は、第1及び第2実施形態に係る電動サスペンション装置11を包含した構成(変形例を含む)に対応する。
第3の観点に基づく電動サスペンション装置11の構成は、第1及び第2実施形態に係る電動サスペンション装置11を包含した構成(変形例を含む)に対応する。
第4の観点に基づく電動サスペンション装置11の構成は、第1実施形態に係る電動サスペンション装置11の構成(変形例を含む)に対応する。
第5の観点に基づく電動サスペンション装置11の構成は、第2実施形態に係る電動サスペンション装置11の構成(変形例を含む)に対応する。
第5の観点に基づく電動サスペンション装置11の構成は、第2実施形態に係る電動サスペンション装置11の構成(変形例を含む)に対応する。
すなわち、電動モータ31がその出力容量の限界付近で動作するケースにおいて、ストローク速度SVの暴れを十分に収束させてタイヤの接地性を確保する効果をより安定的に得ることができるため、減衰制御による操縦安定性の確保効果及び伸縮制御による車両10の乗り心地性能の確保効果を適宜両立させることができる。
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。
本発明では、第11速度閾値SVth11を、目標減衰力マップ52に係る第1速度閾値SVth1 と異なる値に設定する構成を採用しても構わない。
本発明において、第12速度閾値SVth12が置き換えられる低減レシオLRの固定値としては、特に限定されることなく、例えば、0.01〜0.5のなかから適宜選択した値を採用しても構わない。
本発明において、第14定義域SVB−14に属するストローク速度SVの各値が置き換えられる低減レシオLRの固定値としては、特に限定されることなく、例えば、0.01〜0.5のなかから適宜選択した値を採用しても構わない。
本発明において、第13速度閾値SVth13が置き換えられる低減レシオLRの固定値としては、特に限定されることなく、例えば、0.01〜0.5のなかから適宜選択した値を採用しても構わない。
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構わない。
11 電動サスペンション装置
13 電磁アクチュエータ
31 電動モータ
43 情報取得部
47 駆動力演算部
49 駆動制御部
51 減衰力算出部(駆動力演算部)
53 伸縮力算出部(駆動力演算部)
60 低減レシオ算出部(調整部、変形例に係る調整部)
63 制御応答性算出部(調整部、変形例に係る調整部)
65 伸縮力補正部(調整部)
67 乗算部(変形例に係る調整部)
75 第1実施例に係る調整部(駆動力演算部)
77 第2実施例に係る調整部(駆動力演算部)
85 変形例に係る調整部(駆動力演算部)
87 変形例に係る調整部(駆動力演算部)
SV ストローク速度
Claims (5)
- 車両の車体と車輪の間に設けられ、減衰動作及び伸縮動作に係る駆動力を発生する電動モータを備え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の情報、及び、ばね上速度の情報を取得する情報取得部と、
前記電磁アクチュエータに係る減衰動作の目標値である目標減衰力を、前記情報取得部で取得したストローク速度の情報、及び、当該ストローク速度に応じて変化する目標減衰力の関係情報に基づいて算出する減衰力算出部、及び前記電磁アクチュエータに係る伸縮動作の目標値である目標伸縮力を、前記情報取得部で取得したばね上速度の情報、及び、当該ばね上速度に応じて変化する目標伸縮力の関係情報に基づいて算出する伸縮力算出部を有し、前記減衰力算出部で算出した目標減衰力及び前記伸縮力算出部で算出した目標伸縮力に基づく目標駆動力を求める駆動力演算部と、
前記駆動力演算部で求められた目標駆動力を用いて前記電動モータの駆動制御を行う駆動制御部と、を備え、
前記駆動力演算部は、前記情報取得部で取得したストローク速度に基づき前記目標伸縮力に関する伸縮制御量を低減する調整を行う調整部を有し、
前記駆動力演算部に備わる調整部は、前記情報取得部で取得したストローク速度の増大に応じて前記伸縮制御量に係る低減度を増大させる調整を行う
ことを特徴とする電動サスペンション装置。 - 請求項1に記載の電動サスペンション装置であって、
前記駆動力演算部に備わる調整部は、前記ストローク速度が予め定められる速度閾値を超えると前記伸縮制御量に係る低減度を留める調整を行う
ことを特徴とする電動サスペンション装置。 - 車両の車体と車輪の間に設けられ、減衰動作及び伸縮動作に係る駆動力を発生する電動モータを備え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の情報、及び、ばね上速度の情報を取得する情報取得部と、
前記電磁アクチュエータに係る減衰動作の目標値である目標減衰力を、前記情報取得部で取得したストローク速度の情報、及び、当該ストローク速度に応じて変化する目標減衰力の関係情報に基づいて算出する減衰力算出部、及び前記電磁アクチュエータに係る伸縮動作の目標値である目標伸縮力を、前記情報取得部で取得したばね上速度の情報、及び、当該ばね上速度に応じて変化する目標伸縮力の関係情報に基づいて算出する伸縮力算出部を有し、前記減衰力算出部で算出した目標減衰力及び前記伸縮力算出部で算出した目標伸縮力に基づく目標駆動力を求める駆動力演算部と、
前記駆動力演算部で求められた目標駆動力を用いて前記電動モータの駆動制御を行う駆動制御部と、を備え、
前記駆動力演算部は、前記情報取得部で取得したストローク速度に基づき前記目標伸縮力に関する伸縮制御量を低減する調整を行う調整部を有し、
前記駆動力演算部に備わる調整部において、前記ストローク速度が増大する際の前記伸縮制御量に係る低減度の特性と、当該ストローク速度が減少する際の前記伸縮制御量に係る低減度の特性とは、その一部がヒステリシス特性を有して相互に異なる軌跡を描く態様に設定される
ことを特徴とする電動サスペンション装置。 - 車両の車体と車輪の間に設けられ、減衰動作及び伸縮動作に係る駆動力を発生する電動モータを備え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の情報、及び、ばね上速度の情報を取得する情報取得部と、
前記電磁アクチュエータに係る減衰動作の目標値である目標減衰力を、前記情報取得部で取得したストローク速度の情報、及び、当該ストローク速度に応じて変化する目標減衰力の関係情報に基づいて算出する減衰力算出部、及び前記電磁アクチュエータに係る伸縮動作の目標値である目標伸縮力を、前記情報取得部で取得したばね上速度の情報、及び、当該ばね上速度に応じて変化する目標伸縮力の関係情報に基づいて算出する伸縮力算出部を有し、前記減衰力算出部で算出した目標減衰力及び前記伸縮力算出部で算出した目標伸縮力に基づく目標駆動力を求める駆動力演算部と、
前記駆動力演算部で求められた目標駆動力を用いて前記電動モータの駆動制御を行う駆動制御部と、を備え、
前記駆動力演算部は、前記情報取得部で取得したストローク速度に基づき前記目標伸縮力に関する伸縮制御量を低減する調整を行う調整部を有し、
前記駆動力演算部に備わる調整部において、前記伸縮制御量に係る低減度を増大させる調整を行う際の応答特性と、前記伸縮制御量に係る低減度を減少させる調整を行う際の応答特性とは、その即時応答性が相互に異なる態様に設定される
ことを特徴とする電動サスペンション装置。 - 請求項4に記載の電動サスペンション装置であって、
前記駆動力演算部に備わる調整部において、前記伸縮制御量に係る低減度を減少させる調整を行う際の応答特性は、前記伸縮制御量に係る低減度を増大させる調整を行う際の応答特性と比べて時間的に遅延するように設定される
ことを特徴とする電動サスペンション装置。
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