JP7136957B1 - 電動サスペンション装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の走行中にダンパに大入力が生じたケースであっても、かかる大入力を緩衝して快適な乗り心地を保持可能な電動サスペンション装置を提供する。【解決手段】電動サスペンション装置１１は、車両１０の車体の振動を減衰するための荷重を発生する電磁アクチュエータ１３と、車両１０のばね上状態量及び走行路面状態の情報を取得する情報取得部４１と、ばね上状態量に基づくスカイフック制御に係る第１目標荷重、及び走行路面状態に基づくプレビュー制御に係る第２目標荷重を算出する目標荷重演算部４３と、電磁アクチュエータ１３の荷重制御を行う荷重制御部４５と、を備える。目標荷重演算部４３は、第１及び第２目標荷重、並びに、ストローク位置ＳＴに基づく仮想ばね力制御に係る第３目標荷重を統合した統合目標荷重の演算を行う。荷重制御部４５は、統合目標荷重を用いて電磁アクチュエータ１３の荷重制御を行う。【選択図】図３

Description

本発明は、車両の車体と車輪の間に設けられ、車体の振動を減衰するための荷重を発生するアクチュエータを備える電動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設けられ、車体の振動を減衰するための荷重を発生するアクチュエータを備える電動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）。

特許文献１に係る電動サスペンション装置は、外乱の入力に応対する影響が時間遅れで出力されるシステムにおいて、その出力を制御可能な制御対象の制御を行う制御装置を備える。制御装置は、外乱の入力からシステムの出力までの伝達関数とシステムの出力を制御する制御対象に対する制御指令から前記出力までの伝達関数とシステムに入力される外乱情報とに基づいて出力から外乱の影響を打ち消す制御指令を生成する。

特許文献１に係る電動サスペンション装置によれば、制御装置は路面入力による車体の振動を相殺するように動作するため、車体の振動を抑制することができる。

また、特許文献２には、緩衝材よりなるバンプストッパを備えたサスペンション装置の発明が開示されている。サスペンション装置においてバンプストッパは、路面の凹凸等によってダンパに大入力が生じた際に、ダンパの端部にバンプストッパを当接させることで衝撃を吸収する役割を果たす。これにより、ダンパの底突き感を緩和して、車両の乗り心地を良好に保つ。
特開２０１８－１３４８９９号公報 特開２０１７－１４１９００号公報

ところで、特許文献１に係る電動サスペンション装置の発明には、路面の凹凸等によってダンパに大入力が生じた際に、その衝撃をいかにして緩衝するかについては記載も示唆もない。そのため、車両の走行中にダンパに大入力が生じたケースにおいて、車両の乗り心地を損なうおそれがあった。

本発明は、前記実情に鑑みてなされたものであり、車両の走行中にダンパに大入力が生じたケースであっても、かかる大入力を緩衝して快適な乗り心地を保持可能な電動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、本発明（１）に係る電動サスペンション装置は、車両の車体と車輪の間に設けられ、当該車体の振動を減衰するための荷重を発生するアクチュエータと、当該車両のばね上状態量及び走行路面状態の情報を取得する情報取得部と、前記ばね上状態量に基づくスカイフック制御に係る第１目標荷重を算出すると共に、前記走行路面状態に基づくプレビュー制御に係る第２目標荷重を算出する目標荷重演算部と、前記目標荷重演算部の演算結果を用いて前記アクチュエータの荷重制御を行う荷重制御部と、を備える電動サスペンション装置であって、前記情報取得部は、前記アクチュエータのストローク位置に係る情報をさらに取得し、前記ストローク位置に係る情報に基づいて、当該ストローク位置が常用領域を超える非常用領域に到達したか否かを評価する評価部をさらに備え、前記評価部による評価の結果、当該ストローク位置が前記非常用領域に到達した旨の評価が下された場合に、前記目標荷重演算部は、当該ストローク位置に基づく仮想ばね力制御に係る第３目標荷重をさらに算出すると共に、前記第１及び第２目標荷重並びに前記第３目標荷重を統合した統合目標荷重の演算を行い、前記荷重制御部は、前記統合目標荷重を用いて前記アクチュエータの荷重制御を行うことを最も主要な特徴とする。

本発明によれば、車両の走行中にダンパに大入力が生じたケースであっても、かかる大入力を緩衝して快適な乗り心地を保持することができる。

本発明の実施形態に係る電動サスペンション装置の全体構成図である。 本発明の実施形態に係る電動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。 本発明の実施形態に係る電動サスペンション装置に備わる荷重制御ＥＣＵの内部及び周辺部の構成図である。 本発明の実施形態に係る電動サスペンション装置に備わる荷重制御ＥＣＵの内部構成を概念的に表す図である。 本発明の実施形態に係る電動サスペンション装置の動作説明に供する図である。 本発明の実施形態に係る電動サスペンション装置の動作説明に供する図である。 本発明の実施形態に係る電動サスペンション装置の動作説明に供するフローチャート図である。

以下、本発明の実施形態に係る電動サスペンション装置１１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、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。この場合、原則として、重複した説明を省くこととする。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〕
はじめに、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。

本発明の実施形態に係る電動サスペンション装置１１は、図１に示すように、車両（自車両と呼ぶ場合がある。）１０の各車輪毎に備わる複数の電磁アクチュエータ１３と、荷重制御ＥＣＵ１５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と荷重制御ＥＣＵ１５との間は、荷重制御ＥＣＵ１５から複数の電磁アクチュエータ１３への荷重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から荷重制御ＥＣＵ１５に電動モータ３１（図２参照）の荷重制御信号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。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荷重制御される。

複数の電磁アクチュエータ１３の各々は、本発明の実施形態では、特に断らない限り、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３１、一対のプーリ３３、及びベルト部材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を介して荷重制御ＥＣＵ１５に送られる。電動モータ３１は、荷重制御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を介して供給する荷重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。

本発明の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など）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のばね上部材（車体）とばね下部材（タイヤが装着された車輪等）の間に備わる不図示のばね部材（サスペンション）に並設されている。電磁アクチュエータ１３は、ばね部材（サスペンション）の伸縮力を緩衝する仮想ダンパとしての役割を果たす。

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推進力が入力されたケースを考える。かかるケースでは、上向きの振動に係る推進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、ベルト部材３５を介してボールねじ軸２３に伝達される。
このように、電磁アクチュエータ１３は、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。

〔荷重制御ＥＣＵ１５の内部構成〕
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に備わる荷重制御ＥＣＵ１５の内部及び周辺部の構成について、図３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に備わる荷重制御ＥＣＵ１５の内部及び周辺部の構成図である。

〔本発明の実施形態に係る電動サスペンション装置１１〕
本発明の実施形態に係る電動サスペンション装置１１に備わる荷重制御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。荷重制御ＥＣＵ１５は、図３に示すように、レゾルバ３７で検出された電動モータ３１のストローク位置ＳＴを含む回転角信号、統合目標荷重（詳しくは後記）、電動モータ３１に印加されるモータ電流などに基づいて、複数の各電磁アクチュエータ１３の荷重制御を行うことにより、電磁アクチュエータ１３に係る減衰動作及び伸縮動作に係る荷重を発生させる荷重制御機能を有する。
こうした荷重制御機能を実現するために、荷重制御ＥＣＵ１５は、図３に示すように、情報取得部４１、評価部６１、目標荷重演算部４３、及び荷重制御部４５を備えて構成されている。

情報取得部４１は、図３に示すように、自車両１０の車速、電磁アクチュエータ１３のストローク位置ＳＴ、並びに、車両１０の進行方向の走行路面に係る走行路面状態の時系列情報として、プレビュー画像及び車高長の情報をそれぞれ取得する。
自車両１０の車速の情報は、自車両１０の車速を検出する車速センサ５１を介して取得すればよい。
また、電磁アクチュエータ１３のストローク位置ＳＴの情報は、例えば、レゾルバ３７で検出された電動モータ３１の回転角信号を介して取得すればよい。
一方、プレビュー画像の情報は、例えば、車両１０に設けたカメラ４２の他、レーダ、ライダなどの外界センサを介して取得すればよい。また、車高長の情報は、例えば、車両１０の車高長を検出する車高センサ５５を介して取得すればよい。

また、情報取得部４１は、ばね上加速度、ばね下加速度の各々の時系列情報を取得する。ばね上加速度の情報は、車両１０のばね上部材（車体）に設けたばね上加速度センサ５７の検出値に基づいて取得すればよい。また、ばね下加速度の情報は、車両１０のばね下部材（車輪等）に設けたばね下加速度センサ５９の検出値に基づいて取得すればよい。

情報取得部４１によって取得した車速、電磁アクチュエータ１３のストローク位置ＳＴ、プレビュー画像、ばね上加速度、ばね下加速度、車高長、電動モータ３１に係るモータ電流の各情報は、評価部６１、目標荷重演算部４３にそれぞれ送られる。

評価部６１は、情報取得部４１により取得したプレビュー画像の情報、電磁アクチュエータ１３のストローク位置ＳＴに係る情報に基づいて、電磁アクチュエータ１３が伸び側又は縮み側のいずれかにおいてフルバンプ状態に陥るおそれがあるか否かの評価を行う。評価部６１の構成について、詳しくは後記する。
評価部６１による評価結果は、目標荷重演算部４３に送られる。

目標荷重演算部４３は、情報取得部４１により取得した前記各種の情報に基づいて、電磁アクチュエータ１３に係る減衰動作及び伸縮動作の目標値である統合目標荷重を演算により求める機能を有する。

実際には、目標荷重演算部４３は、スカイフック制御に係る第１目標荷重を算出する第１目標荷重算出部７１、プレビュー制御に係る第２目標荷重を算出する第２目標荷重算出部７３、及び、仮想ばね力制御に係る第３目標荷重を算出する第３目標荷重算出部７５を備えて構成されている。第１目標荷重算出部７１、第２目標荷重算出部７３、第３目標荷重算出部７５の構成について、詳しくは後記する。

荷重制御部４５は、目標荷重演算部４３で求められた統合目標荷重を実現可能な目標電流値を算出する。次いで、荷重制御部４５は、電動モータ３１に係るモータ電流を、前記算出した目標電流値に追従させるように、複数の各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の駆動制御を行う。複数の各電磁アクチュエータ１３のそれぞれでは独立して、各々の電動モータ３１の荷重制御が行われる。

〔電動サスペンション装置１１に備わる荷重制御ＥＣＵ１５の要部構成〕
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に備わる荷重制御ＥＣＵ１５の内部構成について、図４、図５Ａ、図５Ｂを適宜参照して説明する。
図４は、本発明の実施形態に係る電動サスペンション装置１１に備わる荷重制御ＥＣＵ１５の内部構成を概念的に表す図である。図５Ａ、図５Ｂは、電動サスペンション装置１１の動作説明に供する図である。

電動サスペンション装置１１に備わる荷重制御ＥＣＵ１５は、図４に示すように、評価部６１、車両状態推定部６３、減算部６５、第１目標荷重算出部７１、第２目標荷重算出部７３、第３目標荷重算出部７５、及び、統合部７７を備える。車両状態推定部６３は、情報取得部４１の役割を兼ねる。第１目標荷重算出部７１、第２目標荷重算出部７３、第３目標荷重算出部７５は、目標荷重演算部４３に包含される。

評価部６１は、仮想路面入力評価部６７、及びバンプ状態評価部６９を備えて構成されている。
評価部６１に備わる仮想路面入力評価部６７は、情報取得部４１により取得したプレビュー画像のうち、自車両１０の進行方向前方の走行路面状態に係る情報に基づいて、仮想路面入力レベルＶＲの評価を行う。ここで、仮想路面入力とは、プレビュー画像に基づき推定される仮想的な路面入力を意味する。

具体的には、仮想路面入力評価部６７は、例えば、プレビュー画像解析を通して走行路面にポットホールと呼ばれる穴がある旨を認識した場合、ポットホールの大きさ、深さ、ポットホールに到るまでの距離、自車両１０の車速等に基づいて、仮想路面入力レベルＶＲを評価する。仮想路面入力レベルＶＲに係る評価結果は、バンプ状態評価部６９に送られる。

評価部６１に備わるバンプ状態評価部６９は、情報取得部４１により取得した電磁アクチュエータ１３のストローク位置ＳＴに係る情報に基づいて、電磁アクチュエータ１３のストローク位置ＳＴが常用領域を超える非常用領域（図５Ａ参照）に到達したか否かを評価する。電磁アクチュエータ１３のストローク位置ＳＴが常用領域を超える非常用領域に到達したとは、伸び側又は縮み側のいずれかにおいて電磁アクチュエータ１３がフルバンプ状態に陥るおそれがあることを意味する。

詳しく述べると、バンプ状態評価部６９は、図５Ａに示すように、電磁アクチュエータ１３のストローク位置ＳＴが、予め定められる規範臨界閾値ＳＴct0 を超えたか否かに基づいて、ストローク位置ＳＴが非常用領域に到達したか否かを評価する。なお、規範臨界閾値ＳＴct0 は、電磁アクチュエータ１３がフルバンプ状態に陥るおそれがあると想定される規範となるストローク位置ＳＴを適宜設定すればよい。

また、バンプ状態評価部６９は、仮想路面入力評価部６７から送られてきた仮想路面入力に係る評価結果（仮想路面入力レベルＶＲ）に基づいて、バンプ状態に関する評価を行う。詳しく述べると、バンプ状態評価部６９は、例えば、仮想路面入力レベルＶＲが所定の第１路面入力閾値ＶＲth1 （本発明の「路面入力閾値」に相当する。）を超えたか否かの評価を行う。

この評価の結果、仮想路面入力レベルＶＲが第１路面入力閾値ＶＲth1 を超えた（ＶＲ＞ＶＲth1 ）旨の評価が下された場合に、バンプ状態評価部６９は、フルバンプ状態に陥るおそれがある旨の評価（仮想路面入力レベル高）を下す。
一方、仮想路面入力レベルＶＲが第１路面入力閾値ＶＲth1 を超えない（ＶＲ＝＜ＶＲth1 ）旨の評価が下された場合に、バンプ状態評価部６９は、フルバンプ状態に陥るおそれがない旨の評価（仮想路面入力レベル低）を下す。

さらに、バンプ状態評価部６９は、仮想路面入力レベルＶＲが第１路面入力閾値ＶＲth1 を超えた（ＶＲ＞ＶＲth1 ：フルバンプ状態に陥るおそれがある）旨の評価が下された場合において、仮想路面入力レベルＶＲが第２路面入力閾値ＶＲth2 を超えたか否かの評価をさらに行う。

この評価の結果、仮想路面入力レベルＶＲが第２路面入力閾値ＶＲth2 を超えた（ＶＲ＞ＶＲth2 ＞ＶＲth1 ）旨の評価が下された場合に、バンプ状態評価部６９は、フルバンプ状態に陥る蓋然性が特に高い旨の評価（仮想路面入力レベル特高）を下す。
一方、仮想路面入力レベルＶＲが第２路面入力閾値ＶＲth2 を超えない（ＶＲth2 ＝＞ＶＲ＞ＶＲth1 ）旨の評価が下された場合に、バンプ状態評価部６９は、フルバンプ状態に陥るおそれがある旨の評価（仮想路面入力レベル高）を下す。

要するに、バンプ状態評価部６９は、仮想路面入力評価部６７から送られてきた仮想路面入力レベルＶＲに係る評価結果に基づいて、バンプ状態に関する三段階評価（低・高・特高）を行う。ただし、バンプ状態に関する評価の段数は複数であれば特に限定されない。
情報取得部４１により取得した電磁アクチュエータ１３のストローク位置ＳＴに係る情報、バンプ状態評価部６９によるストローク位置ＳＴが非常用領域に到達したか否かの評価結果、バンプ状態評価結果のそれぞれは、第３目標荷重算出部７５に送られる。

車両状態推定部６３は、情報取得部４１により取得したばね上加速度、ばね下加速度の各々の時系列情報に基づいて、現時点の車両状態量として、例えば「ばね上速度」を推定する。
車両状態推定部６３で推定された車両状態量（ばね上速度）は、第１目標荷重算出部７１に送られる。

減算部６５は、情報取得部４１により取得した現在の車高長から、車両状態推定部６３で推定された現在の車両状態量（ばね上速度の時間積分値）を減算する。これにより、現在の車高長からばね上速度の変化に由来する車高成分を除去することで車高長の補正を行う。
減算部６５により補正された車高長は、第２目標荷重算出部７３に送られる。

第１目標荷重算出部７１は、車両状態推定部６３で推定された車両状態量（ばね上速度）に基づいて、スカイフック制御に係る第１目標荷重を算出する。具体的には、例えば、第１目標荷重算出部７１は、スカイフック理論に基づく制御則を用いて、前記車両状態量（ばね上速度）に対してスカイフック減衰係数を乗算することで第１目標荷重を算出する。
第１目標荷重算出部７１で算出された第１目標荷重は、統合部７７に送られる。

第２目標荷重算出部７３は、減算部６５により補正された車高長（実際の路面高さ）に基づいて、プレビュー制御に係る第２目標荷重を算出する。具体的には、例えば、第２目標荷重算出部７３は、スカイフック理論に基づく制御則を用いて、前記補正後の車高長（実際の路面高さ）に対してプレビュー制御ゲインを乗算することで第２目標荷重を算出する。
第２目標荷重算出部７３で算出された第２目標荷重は、統合部７７に送られる。

第３目標荷重算出部７５は、バンプ状態評価部６９によるバンプ状態評価結果（低・高・特高）に基づいて、電磁アクチュエータ１３のストローク位置ＳＴの変化に対する第３目標荷重の変化に関する略線形な立ち上がりを呈するアンチバンプ特性（図５Ａ、図５Ｂ参照）を設定する。
次いで、第３目標荷重算出部７５は、情報取得部４１により取得した電磁アクチュエータ１３のストローク位置ＳＴ及び前記設定したアンチバンプ特性に基づいて、アンチバンプ機能を実現するための仮想ばね力制御に係る第３目標荷重を算出する。
第３目標荷重算出部７５で算出された第３目標荷重は、統合部７７に送られる。第３目標荷重算出部７５の機能について、詳しくは後記する。

統合部７７は、第１目標荷重算出部７１で算出された第１目標荷重、第２目標荷重算出部７３で算出された第２目標荷重、第３目標荷重算出部７５で算出された第３目標荷重を加算する統合を行い、統合目標荷重を出力する。
統合部７７で統合された統合目標荷重は、荷重制御部４５に送られる。

〔電動サスペンション装置１１の動作〕
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の動作について、図６を参照して説明する。図６は、本発明の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。
ただし、図６に示す例では、電磁アクチュエータ１３のストローク位置ＳＴが、予め定められる規範臨界閾値ＳＴct0 を超えているものとする。

図６に示すステップＳ１１において、荷重制御ＥＣＵ１５の情報取得部４１は、自車両１０の車速、電磁アクチュエータ１３のストローク位置ＳＴ、並びに、車両１０の進行方向の走行路面に係る走行路面状態の時系列情報として、プレビュー画像及び車高長を含む各種情報をそれぞれ取得する。

ステップＳ１２～Ｓ１３において、評価部６１は、情報取得部４１により取得したプレビュー画像の情報、電磁アクチュエータ１３のストローク位置ＳＴに係る情報に基づいて、電磁アクチュエータ１３が伸び側又は縮み側のいずれかにおいてフルバンプ状態に陥るおそれがあるか否かの評価を行う。

まず、ステップＳ１２において、評価部６１に備わる仮想路面入力評価部６７は、情報取得部４１により取得したプレビュー画像のうち、自車両１０の進行方向前方の走行路面状態に係る情報に基づいて、仮想路面入力レベルＶＲを評価する。
すなわち、仮想路面入力評価部６７は、例えば、プレビュー画像解析を通して走行路面にポットホールと呼ばれる穴がある旨を認識した場合、ポットホールの大きさ、深さ、ポットホールに到るまでの距離、自車両１０の車速等に基づいて、仮想路面入力レベルＶＲを評価する。仮想路面入力レベルＶＲに係る評価結果は、バンプ状態評価部６９に送られる。

ステップＳ１３において、評価部６１に備わるバンプ状態評価部６９は、情報取得部４１により取得した電磁アクチュエータ１３のストローク位置ＳＴに係る情報に基づいて、電磁アクチュエータ１３のストローク位置ＳＴが常用領域を超える非常用領域（図５Ａ参照）に到達したか否かを評価する。

また、バンプ状態評価部６９は、仮想路面入力評価部６７から送られてきた仮想路面入力レベルＶＲに係る評価結果に基づいて、バンプ状態に関する三段階評価（低・高・特高）を行う。
情報取得部４１により取得した電磁アクチュエータ１３のストローク位置ＳＴに係る情報、バンプ状態評価部６９によるストローク位置ＳＴが非常用領域に到達したか否かの評価結果、バンプ状態評価結果のそれぞれは、第３目標荷重算出部７５に送られる。

ステップＳ１４において、荷重制御ＥＣＵ１５の第１目標荷重算出部７１は、車両状態推定部６３で推定された現在の車両状態量（ばね上速度）に基づいて、スカイフック制御に係る第１目標荷重を算出する。第１目標荷重算出部７１では、次述のプレビュー制御に係る第２目標荷重によっては対応できない振動（例えば、路面入力以外の要因に起因する振動）を抑制するための第１目標荷重を算出する。

ステップＳ１５において、荷重制御ＥＣＵ１５の減算部６５は、情報取得部４１により取得した現在の車高長から、車両状態推定部６３で推定された現在の車両状態量（ばね上速度の時間積分値）を減算する。これにより、現在の車高長からばね上速度の変化に由来する車高成分を除去することで車高長の補正を行う。
荷重制御ＥＣＵ１５の第２目標荷重算出部７３は、減算部６５により補正された車高長（実際の路面高さ）に基づいて、プレビュー制御に係る第２目標荷重を算出する。第２目標荷重算出部７３では、路面入力に起因する振動を抑制するための第２目標荷重を算出する。

ステップＳ１６において、荷重制御ＥＣＵ１５の第３目標荷重算出部７５は、バンプ状態評価部６９によるバンプ状態評価結果（例えば、低・高・特高のいずれか）に基づいて、電磁アクチュエータ１３のストローク位置ＳＴの変化に対する第３目標荷重の変化に関するアンチバンプ特性（図５Ａ、図５Ｂ参照）を設定する。
次いで、第３目標荷重算出部７５は、情報取得部４１により取得した電磁アクチュエータ１３のストローク位置ＳＴ及び前記設定したアンチバンプ特性に基づいて、アンチバンプ機能を実現するための仮想ばね力制御に係る第３目標荷重を算出する。

ステップＳ１７において、統合部７７は、第１目標荷重算出部７１で算出された第１目標荷重、第２目標荷重算出部７３で算出された第２目標荷重、第３目標荷重算出部７５で算出された第３目標荷重を加算する統合を行い、統合目標荷重を出力する。

ステップＳ１８において、荷重制御ＥＣＵ１５の荷重制御部４５は、ステップＳ１６の演算結果である統合目標荷重に従う電磁アクチュエータ１３の荷重制御を実行する。その後、荷重制御ＥＣＵ１５は、一連の処理の流れを終了させる。

〔本発明の実施形態に係る電動サスペンション装置１１の作用効果〕
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、車体の振動を減衰するための荷重を発生するアクチュエータ（電磁アクチュエータ１３）と、車両１０のばね上状態量及び走行路面状態の情報を取得する情報取得部４１と、ばね上状態量に基づくスカイフック制御に係る第１目標荷重を算出すると共に、走行路面状態に基づくプレビュー制御に係る第２目標荷重を算出する目標荷重演算部４３と、目標荷重演算部４３の演算結果を用いて電磁アクチュエータ１３の荷重制御を行う荷重制御部４５と、を備える。
情報取得部４１は、電磁アクチュエータ１３のストローク位置ＳＴに係る情報をさらに取得する。また、ストローク位置ＳＴに係る情報に基づいて、当該ストローク位置ＳＴが常用領域を超える非常用領域に到達したか否かを評価する評価部６１をさらに備える。
目標荷重演算部４３は、評価部６１による評価の結果、当該ストローク位置ＳＴが非常用領域に到達した旨の評価が下された場合に、当該ストローク位置ＳＴに基づく仮想ばね力制御に係る第３目標荷重をさらに算出すると共に、第１及び第２目標荷重並びに第３目標荷重を統合した統合目標荷重の演算を行う。荷重制御部４５は、統合目標荷重を用いて電磁アクチュエータ１３の荷重制御を行う。

第１の観点に基づく電動サスペンション装置１１では、目標荷重演算部４３は、評価部６１による評価の結果、当該ストローク位置ＳＴが非常用領域に到達した旨の評価が下された場合に、当該ストローク位置ＳＴに基づく仮想ばね力制御に係る第３目標荷重をさらに算出すると共に、第１及び第２目標荷重並びに第３目標荷重を統合した統合目標荷重の演算を行う。荷重制御部４５は、統合目標荷重を用いて電磁アクチュエータ１３の荷重制御を行う。

第１の観点に基づく電動サスペンション装置１１によれば、スカイフック制御に係る第１目標荷重及びプレビュー制御に係る第２目標荷重に加えて、アンチダンプ方向（ストロークの中立位置に向かう方向）の仮想ばね力制御に係る第３目標荷重を統合した統合目標荷重の演算を行い、この統合目標荷重を用いて電磁アクチュエータ１３の荷重制御を行うため、車両１０の走行中にダンパに大入力が生じたケースであっても、かかる大入力を緩衝して快適な乗り心地を保持することができる。
しかも、第１の観点に基づく電動サスペンション装置１１によれば、緩衝材よりなるバンプストッパを備えたサスペンション装置において、バンプストッパの小型化（有効ストローク長の拡張化）を図る効果を副次的に期待することができる。

また、第２の観点に基づく電動サスペンション装置１１は、第１の観点に基づく電動サスペンション装置１１であって、情報取得部４１は、車両１０の進行方向前方のプレビュー画像に係る情報をさらに取得し、評価部６１は、プレビュー画像に係る情報に基づいて仮想路面入力レベルＶＲに関する評価を行う。荷重制御部４５は、評価部６１による前記評価の結果、仮想路面入力レベルＶＲが所定の路面入力閾値（第１路面入力閾値ＶＲth1）を超える旨の評価が下された場合に、ストローク位置ＳＴが非常用領域に到達すると推定される臨界タイミングをもって統合目標荷重を用いて電磁アクチュエータ１３の荷重制御を行う構成を採用しても構わない。

第２の観点に基づく電動サスペンション装置１１では、評価部６１は、プレビュー画像に係る情報に基づいて仮想路面入力レベルＶＲに関する評価を行う。この評価は、電磁アクチュエータ１３がフルバンプ状態に陥るおそれがあるか否かを判断するために行われる。荷重制御部４５は、評価部６１による前記評価の結果、仮想路面入力レベルＶＲが所定の路面入力閾値（第１路面入力閾値ＶＲth1 ）を超える旨の評価が下された（電磁アクチュエータ１３がフルバンプ状態に陥るおそれがある）場合に、ストローク位置ＳＴが非常用領域に到達すると推定される臨界タイミングをもって統合目標荷重を用いて電磁アクチュエータ１３の荷重制御を行う。
なお、ストローク位置ＳＴが非常用領域に到達すると推定される臨界タイミングは、仮想路面入力レベルＶＲに係る評価結果として、例えば、プレビュー画像解析を通して走行路面にポットホールと呼ばれる穴がある旨を認識した場合において、ポットホールに到るまでの距離、自車両１０の車速等を参照して算出すればよい。

第２の観点に基づく電動サスペンション装置１１によれば、電磁アクチュエータ１３がフルバンプ状態に陥るおそれがある場合に、ストローク位置ＳＴが非常用領域に到達すると推定される臨界タイミングをもって統合目標荷重を用いて電磁アクチュエータ１３の荷重制御を行うため、第１の観点に基づく電動サスペンション装置１１と比べて、車両１０の走行中にダンパに大入力が生じたケースであっても、かかる大入力を緩衝して快適な乗り心地を保持する効果を一層高めることができる。

また、第３の観点に基づく電動サスペンション装置１１は、第２の観点に基づく電動サスペンション装置１１であって、目標荷重演算部４３は、評価部６１による前記評価の結果、仮想路面入力レベルＶＲが第１路面入力閾値ＶＲth1を超える旨の評価が下されていなくても、当該ストローク位置ＳＴが非常用領域に到達した旨の評価が下された場合に、前記統合目標荷重を用いて電磁アクチュエータ１３の荷重制御を行う構成を採用しても構わない。

第３の観点に基づく電動サスペンション装置１１では、目標荷重演算部４３は、評価部６１による前記評価の結果、仮想路面入力レベルＶＲが第１路面入力閾値ＶＲth1を超える旨の評価が下されていなくても（電磁アクチュエータ１３がフルバンプ状態に陥るおそれがなくても）、当該ストローク位置ＳＴが非常用領域に到達した旨の評価が下された場合に、統合目標荷重を用いて電磁アクチュエータ１３の荷重制御を行う。

第３の観点に基づく電動サスペンション装置１１によれば、電磁アクチュエータ１３がフルバンプ状態に陥るおそれがなくても、ストローク位置ＳＴが非常用領域に到達した旨の評価が下された場合に、統合目標荷重を用いて電磁アクチュエータ１３の荷重制御を行うため、第２の観点に基づく電動サスペンション装置１１と比べて、車両１０の走行中にダンパに大入力が生じたケースであっても、かかる大入力を緩衝して快適な乗り心地を保持する効果を一層適確に得ることができる。

また、第４の観点に基づく電動サスペンション装置１１は、第２の観点に基づく電動サスペンション装置１１であって、目標荷重演算部４３は、評価部６１による前記評価の結果、仮想路面入力レベルＶＲが第１路面入力閾値ＶＲth1を超える旨の評価が下された場合に、前記第１及び第２目標荷重に代えて、ストローク位置ＳＴに基づく仮想ばね力制御に係る第３目標荷重を統合目標荷重として用いる演算を行う構成を採用しても構わない。

第４の観点に基づく電動サスペンション装置１１では、目標荷重演算部４３は、評価部６１による前記評価の結果、仮想路面入力レベルＶＲが第１路面入力閾値ＶＲth1を超える旨の評価が下された（電磁アクチュエータ１３がフルバンプ状態に陥るおそれがある）場合に、前記第１及び第２目標荷重に代えて、ストローク位置ＳＴに基づく仮想ばね力制御に係る第３目標荷重を統合目標荷重として用いる演算を行う。

第４の観点に基づく電動サスペンション装置１１によれば、電磁アクチュエータ１３がフルバンプ状態に陥るおそれがある場合に、第１及び第２目標荷重に代えて、ストローク位置ＳＴに基づく仮想ばね力制御に係る第３目標荷重を統合目標荷重として用いるため、第２の観点に基づく電動サスペンション装置１１と比べて、第１又は第２目標荷重の算出精度の良否に関わらず、車両１０の走行中にダンパに大入力が生じたケースであっても、かかる大入力を緩衝して快適な乗り心地を保持する効果を適確に得ることができる。

仮想路面入力レベルＶＲに関する評価は、プレビュー画像に係る情報に基づいて行われる。プレビュー画像に係る情報は、天候や、プレビュー対象となる走行路面の明るさ・凹凸形状の種別といった外乱の影響を受けて、情報の粒度が時々刻々と変動する。そのため、仮想路面入力レベルＶＲに関する評価の精度は、前記外乱の影響を受けて時々刻々と変動することがわかっている。

そこで、第５の観点に基づく電動サスペンション装置１１は、第４の観点に基づく電動サスペンション装置１１であって、目標荷重演算部４３は、評価部６１による前記評価の結果、仮想路面入力レベルＶＲが第１路面入力閾値ＶＲth1を超える旨の評価がいったん下された後、当該評価が覆された場合でも、前記第１及び第２目標荷重に代えて、ストローク位置ＳＴに基づく仮想ばね力制御に係る第３目標荷重を統合目標荷重として用いる演算を、前記評価が覆された時点から所定時間にわたり継続して行う構成を採用することとした。

第５の観点に基づく電動サスペンション装置１１では、目標荷重演算部４３は、評価部６１による前記評価の結果、仮想路面入力レベルＶＲが第１路面入力閾値ＶＲth1を超える（電磁アクチュエータ１３がフルバンプ状態に陥るおそれがある）旨の評価がいったん下された後、当該評価が覆された場合でも、前記第１及び第２目標荷重に代えて、ストローク位置ＳＴに基づく仮想ばね力制御に係る第３目標荷重を統合目標荷重として用いる演算を、前記評価が覆された時点から所定時間にわたり継続して行う。この所定時間の長さは、電磁アクチュエータ１３がフルバンプ状態に陥る事態を未然に防ぐ観点を考慮して適宜設定すればよい。

第５の観点に基づく電動サスペンション装置１１によれば、電磁アクチュエータ１３がフルバンプ状態に陥るおそれがある旨の評価がいったん下された後、この評価が覆された場合でも、第１及び第２目標荷重に代えて、ストローク位置ＳＴに基づく仮想ばね力制御に係る第３目標荷重を統合目標荷重として用いる演算を、前記評価が覆された時点から所定時間にわたり継続して行うため、第４の観点に基づく電動サスペンション装置１１と同様に、第１又は第２目標荷重の算出精度の良否に関わらず、車両１０の走行中にダンパに大入力が生じたケースであっても、かかる大入力を緩衝して快適な乗り心地を保持する効果を適確に得ることができる。

また、第６の観点に基づく電動サスペンション装置１１は、第２又は第４の観点に基づく電動サスペンション装置１１であって、荷重制御部４５は、評価部６１による前記評価の結果、仮想路面入力レベルＶＲが第１路面入力閾値ＶＲth1を超える旨の評価が下された場合において、ストローク位置ＳＴが非常用領域に到達すると推定される臨界タイミングについて、前記仮想路面入力レベルＶＲが高いほど当該臨界タイミングを時間的に早める調整を行い、当該調整後の臨界タイミングをもって前記統合目標荷重を用いて電磁アクチュエータ１３の荷重制御を行う構成を採用しても構わない。

第６の観点に基づく電動サスペンション装置１１では、荷重制御部４５は、評価部６１による前記評価の結果、仮想路面入力レベルＶＲが第１路面入力閾値ＶＲth1を超える（電磁アクチュエータ１３がフルバンプ状態に陥るおそれがある）旨の評価が下された場合において、ストローク位置ＳＴが非常用領域に到達すると推定される臨界タイミングについて、前記仮想路面入力レベルＶＲが高いほど当該臨界タイミングを時間的に早める調整を行い、当該調整後の臨界タイミングをもって前記統合目標荷重を用いて電磁アクチュエータ１３の荷重制御を行う。
なお、仮想路面入力レベルＶＲが高いほど臨界タイミングを時間的に早めるとは、仮想路面入力レベルＶＲが高いほどアンチバンプ方向に働く仮想ばね力制御の開始時期を早めることと同義である。

ここで、荷重制御部４５は、前記仮想路面入力レベルＶＲが高いほど当該臨界タイミングを時間的に早める調整を、いかにして遂行するのかが問題となる。これについて、以下に説明する。

前記臨界タイミングを時間的に早める調整を遂行するために、第３目標荷重算出部７５（図４参照）は、評価部６１に属するバンプ状態評価部６９によるバンプ状態評価結果（低・高・特高）に基づいて、電磁アクチュエータ１３のストローク位置ＳＴの変化に対する第３目標荷重の変化に関するアンチバンプ特性（図５Ｂ参照）を設定する。

具体的には、第３目標荷重算出部７５（図４参照）は、図５Ｂに示すように、バンプ状態：高のケースでの規範アンチバンプ特性と、バンプ状態：特高のケースでの特別アンチバンプ特性と、を適宜切替えて適用する。

バンプ状態：高のケースでは、バンプ状態評価部６９（図４参照）は、図５Ａに示すように、電磁アクチュエータ１３のストローク位置ＳＴが、予め定められる規範臨界閾値ＳＴct0を超えた場合に、ストローク位置ＳＴが非常用領域に到達した旨の評価を下す。
一方、バンプ状態：特高のケースでは、バンプ状態評価部６９（図４参照）は、図５Ｂに示すように、電磁アクチュエータ１３のストローク位置ＳＴが、予め定められる特別臨界閾値ＳＴct1 を超えた場合に、ストローク位置ＳＴが非常用領域に到達した旨の評価を下す。

また、第３目標荷重算出部７５は、バンプ状態：高のケースでは、図５Ｂに示す規範アンチバンプ特性を適用して、ストローク位置ＳＴに対する第３目標荷重を算出する。
一方、第３目標荷重算出部７５は、バンプ状態：特高のケースでは、図５Ｂに示す特別アンチバンプ特性を適用して、ストローク位置ＳＴに対する第３目標荷重を算出する。

要するに、荷重制御部４５は、第３目標荷重算出部７５に予め用意された複数のアンチバンプ特性（規範アンチバンプ特性・特別アンチバンプ特性）を、バンプ状態評価部６９によるバンプ状態評価結果に応じて適宜切替えて適用する。これにより、仮想路面入力レベルＶＲが高いほど臨界タイミングを時間的に早める調整を遂行している。

第６の観点に基づく電動サスペンション装置１１によれば、電磁アクチュエータ１３がフルバンプ状態に陥るおそれがある旨の評価が下された場合において、ストローク位置ＳＴが非常用領域に到達すると推定される臨界タイミングについて、仮想路面入力レベルＶＲが高いほど当該臨界タイミング（アンチバンプ方向に働く仮想ばね力制御の開始時期）を時間的に早める調整を行い、当該調整後の臨界タイミングをもって前記統合目標荷重を用いて電磁アクチュエータ１３の荷重制御を行うため、第２又は第４の観点に基づく電動サスペンション装置１１と比べて、車両１０の走行中にダンパに大入力が生じたケースであっても、例えば、過大入力が生じたケースでは電磁アクチュエータ１３のストローク量を稼ぐといった、入力の大きさに応じた適切なストローク量の管理を実現することができる。

〔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、本発明の実施形態に係る電動サスペンション装置１１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。

また、本発明の実施形態に係る電動サスペンション装置１１の説明において、複数の電磁アクチュエータ１３の荷重制御をそれぞれ独立して行う荷重制御部４５に言及した。具体的には、荷重制御部４５は、四輪のそれぞれに備わる電磁アクチュエータ１３の荷重制御を、各輪毎にそれぞれ独立して行う。
ただし、四輪のそれぞれに備わる電磁アクチュエータ１３の荷重制御を、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。

最後に、本発明の実施形態に係る電動サスペンション装置１１の説明において、電磁アクチュエータ１３の駆動機構としてボールねじ方式を例示して説明したが、本発明はこの例に限定されない。
電磁アクチュエータ１３の駆動機構としては、例えば、リニアモータ方式、ラック＆ピニオン方式、ロータリー方式など、いかなる方式の駆動機構を採用しても構わない。

１０ 車両
１１ 電動サスペンション装置
１３ 電磁アクチュエータ（アクチュエータ）
４１ 情報取得部
４３ 目標荷重演算部
４５ 荷重制御部
６１ 評価部
６３ 車両状態推定部（情報取得部）
６５ 減算部
６７ 仮想路面入力評価部（評価部）
６９ バンプ状態評価部（評価部）
７１ 第１目標荷重算出部（目標荷重演算部）
７３ 第２目標荷重算出部（目標荷重演算部）
７５ 第３目標荷重算出部（目標荷重演算部）
７７ 統合部（目標荷重演算部）

Claims (6)

1. 車両の車体と車輪の間に設けられ、当該車体の振動を減衰するための荷重を発生するアクチュエータと、
   当該車両のばね上状態量及び走行路面状態の情報を取得する情報取得部と、
   前記ばね上状態量に基づくスカイフック制御に係る第１目標荷重を算出すると共に、前記走行路面状態に基づくプレビュー制御に係る第２目標荷重を算出する目標荷重演算部と、
   前記目標荷重演算部の演算結果を用いて前記アクチュエータの荷重制御を行う荷重制御部と、を備える電動サスペンション装置であって、
   前記情報取得部は、前記アクチュエータのストローク位置に係る情報をさらに取得し、
   前記ストローク位置に係る情報に基づいて、当該ストローク位置が常用領域を超える非常用領域に到達したか否かを評価する評価部をさらに備え、
   前記目標荷重演算部は、前記評価部による評価の結果、当該ストローク位置が前記非常用領域に到達した旨の評価が下された場合に、当該ストローク位置に基づく仮想ばね力制御に係る第３目標荷重をさらに算出すると共に、前記第１及び第２目標荷重並びに前記第３目標荷重を統合した統合目標荷重の演算を行い、
   前記荷重制御部は、前記統合目標荷重を用いて前記アクチュエータの荷重制御を行う
   ことを特徴とする電動サスペンション装置。
2. 請求項１に記載の電動サスペンション装置であって、
   前記情報取得部は、当該車両の進行方向前方のプレビュー画像に係る情報をさらに取得し、
   前記評価部は、前記プレビュー画像に係る情報に基づいて仮想路面入力レベルに関する評価を行い、
   前記荷重制御部は、前記評価部による前記評価の結果、前記仮想路面入力レベルが所定の路面入力閾値を超える旨の評価が下された場合に、前記ストローク位置が前記非常用領域に到達すると推定される臨界タイミングをもって前記統合目標荷重を用いて前記アクチュエータの荷重制御を行う
   ことを特徴とする電動サスペンション装置。
3. 請求項２に記載の電動サスペンション装置であって、
   前記目標荷重演算部は、前記評価部による前記評価の結果、前記仮想路面入力レベルが前記路面入力閾値を超える旨の評価が下されていなくても、当該ストローク位置が前記非常用領域に到達した旨の評価が下された場合に、前記統合目標荷重を用いて前記アクチュエータの荷重制御を行う
   ことを特徴とする電動サスペンション装置。
4. 請求項２に記載の電動サスペンション装置であって、
   前記目標荷重演算部は、前記評価部による前記評価の結果、前記仮想路面入力レベルが前記路面入力閾値を超える旨の評価が下された場合に、前記第１及び第２目標荷重に代えて、当該ストローク位置に基づく仮想ばね力制御に係る第３目標荷重を前記統合目標荷重として用いる演算を行う
   ことを特徴とする電動サスペンション装置。
5. 請求項４に記載の電動サスペンション装置であって、
   前記目標荷重演算部は、前記評価部による前記評価の結果、前記仮想路面入力レベルが前記路面入力閾値を超える旨の評価がいったん下された後、当該評価が覆された場合でも、前記第１及び第２目標荷重に代えて、当該ストローク位置に基づく仮想ばね力制御に係る第３目標荷重を前記統合目標荷重として用いる演算を、前記評価が覆された時点から所定時間にわたり継続して行う
   ことを特徴とする電動サスペンション装置。
6. 請求項２又は４に記載の電動サスペンション装置であって、
   前記荷重制御部は、
   前記評価部による前記評価の結果、前記仮想路面入力レベルが前記路面入力閾値を超える旨の評価が下された場合において、前記ストローク位置が前記非常用領域に到達すると推定される臨界タイミングについて、前記仮想路面入力レベルが高いほど当該臨界タイミングを時間的に早める調整を行い、
   当該調整後の臨界タイミングをもって前記統合目標荷重を用いて前記アクチュエータの荷重制御を行う
   ことを特徴とする電動サスペンション装置。

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