JP7450469B2 - ダンパ制御装置、及びダンパ装置 - Google Patents
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Description
〔構成の概要〕
図1は、本発明の実施形態に係る車両900の構成の一例を模式的に示す図である。図1に示すように、車両900は、懸架装置(サスペンション)100、車体200、車輪300、タイヤ310、操舵部材410、ステアリングシャフト420、トルクセンサ430、舵角センサ440、トルク印加部460、ラックピニオン機構470、ラック軸480、エンジン500、ECU(Electronic Control Unit、ダンパ制御装置)600、発電装置700およびバッテリ800を備えている。なお、車両900としては、ガソリン車、ハイブリッド電気自動車(HEV車)、電気自動車(EV車)等を挙げることができる。
懸架装置100は、油圧緩衝装置、アッパーアーム及びロアーアームを備えている。また、油圧緩衝装置は、一例として、当該油圧緩衝装置が発生させる減衰力を調整する電磁弁であるソレノイドバルブを備えている。ただし、これは本実施形態を限定するものではなく、油圧緩衝装置は、減衰力を調整する電磁弁として、ソレノイドバルブ以外の電磁弁を用いてもよい。例えば、上記電磁弁として、電磁流体(磁性流体)を利用した電磁弁を備える構成としてもよい。なお、懸架装置100とECU600とを合わせて、ダンパ装置と呼ぶこともある。また、本明細書において特にことわりのない限り、用語「サスペンション」と用語「ダンパ」とは同じ意味で用いられる。
運転者の操作する操舵部材410は、ステアリングシャフト420の一端に対してトルク伝達可能に接続されており、ステアリングシャフト420の他端は、ラックピニオン機構470に接続されている。
車両900は、不図示の駆動力伝達装置を有している。駆動力伝達装置は、例えばエンジンの動力を前輪または後輪に伝達する装置であり、ギア伝達機構を有する。当該ギア伝達機構は、前輪または後輪における個々の車輪の回転数の差を状況に応じて与える差動装置であり、車両900の走行状況に応じて差動を制限する差動制限装置を有している。本実施型形態において、差動装置および差動制限装置は、限定されない。差動装置は、例えばベベルギア式差動装置であってよく、差動制限装置は、多板クラッチ式リミテッドスリップディファレンシャル(LSD)またはヘリカルギア式LSDなどのトルク感応型であってもよいし、ビスカスLSDなどの回転差感応型であってもよい。
エンジン500には、発電装置700が付設されており、発電装置700によって生成された電力がバッテリ800に蓄積される。
ECU600は、サスペンション制御量を供給することによって懸架装置100を制御する。より具体的には、ECU600は、懸架装置100に含まれる油圧緩衝装置が備えるソレノイドバルブに対して、サスペンション制御量を供給することによって当該ソレノイドバルブの開閉を制御する。この制御を可能とするために、ECU600からソレノイドバルブへ駆動電力を供給する電力線が配されている。
また、ECU600は、車両900が備える各種の電子機器を統括制御する。より具体的には、ECU600は、トルク印加部460に供給するステアリング制御量を調整することにより、ステアリングシャフト420に印加するアシストトルク又は反力トルクの大きさを制御する。
ECU600は、例えば、差動制限の制御量を供給することによって駆動力伝達装置を制御する。その具体的な一例を挙げると、ECU600は、走行状況に応じて多板クラッチ式LSDにおけるクラッチの圧着の強さを調整することにより、エンジンの駆動力を前輪、後輪間で、あるいは前輪または後輪における左右の車輪間で分配し、エンジンの駆動力で回転する車輪の個々の回転数を制御する。
<状態量の定義>
本実施形態における車両900の状態量Xの一例は、下記式で表される。ここで、状態量Xはn×1の行列で表されるベクトルであり、本実施例ではn=16である。なお、本明細書において、下付きの添え字fl、fr、rlおよびrrは、それぞれ、車両900における左前輪、右前輪、左後輪および右後輪を表す。また、下付きの添え字iiは、車両900における上記の車輪のうちの任意の一以上を表す。
状態量Xを構成する各要素の運動方程式の一例は、以下の式(1)~(7)で表される。各物理量の上に付されたドット「・」は時間微分を表す。
上記の運動方程式中の外力あるいはモーメントについては、例えば以下に説明する式(8)~(23)で表される。たとえば、サスペンション反力は、以下の式(8)~(11)で表される。
本実施形態におけるECU600への入力値は、例えば、以下の行列U1、U2で表すことができる。ここで、U1およびU2はq×1の行列で表されるベクトルであり、U1においてはq=8、U2においてはq=6である。また、ECU600への観測値は、以下の行列Yで表すことができる。ここで、Yはp×1の行列で表されるベクトルであり、例えば本実施形態においてはp=5である。
Ac、BcおよびCc行列は、前述の通り下記式(32)、式(33)および、式(34)によって離散化される。つまり、Acは離散化されたシステム行列、Bcは離散化された入力行列および、Ccは離散化された観測行列を表す。なお、式(32)中、L-1は逆ラプラス演算処理を表し、sはラプラス演算子を表し、Iは単位行列を表す。また、式(33)中、Δtはサンプル時間を表す。
本実施形態における車両状態量推定の為の車両モデルは、下記式(35)、式(36)で表すことができる。当該車両モデルは、前述したように、車両900の要素を含む、車両全体の挙動を示す単一のモデルである。ここで、下付きのkは、離散状態における任意のステップを表しており、k-1は、kに対して1ステップ前のステップを表す。
本実施形態では、前述したロジックに従う状態量を算出し、当該状態量を用いて懸架装置100の動作を制御する。
図2は、本発明の実施形態1に係るダンパ制御装置の機能的構成の一例を示すブロック図である。
・ある車輪の車輪速変動ΔVwが所定の閾値を超えてから、当該車輪速変動ΔVwが、当該車輪速変動ΔVwによって定まる所定の条件を充足したか否か
ダンパECU660は、車輪速変動判定部661により、ある車輪の車輪速変動ΔVwが所定の閾値を超えたと判定(超過判定)されてから、当該車輪速変動ΔVwが上記所定の条件を充足したと判定されるまでの間、当該ある車輪に関する超過判定を加味したサスペンション制御量を決定する。
以下では、ダンパECU660の制御例1について、図3を参照して説明する。図3は、ダンパECU660による本制御例を説明するための図面であり、ある車輪に関する車輪速変動ΔVwと、当該ある車輪又は他の車輪に関するダンパ減衰力DampFとの関係を示すタイミングチャートである。図3において、符号Th1は、正の閾値を示し、符号Vbは車体速を示す。
続いて、ダンパECU660の制御例2について、図4を参照して説明する。図4は、ダンパECU660による本制御例を説明するための図面であり、ある車輪に関する車輪速変動ΔVwと、当該ある車輪又は他の車輪に関するダンパ減衰力DampFとの関係を示すタイミングチャートである。図4において、符号Th2は、正の閾値を示し、符号Vbは車体速を示す。
続いて、ダンパECU660の制御例3について、図5を参照して説明する。図5は、ダンパECU660による本制御例を説明するための図面であり、ある車輪に関する車輪速変動ΔVwと、当該ある車輪又は他の車輪に関するダンパ減衰力DampFとの関係を示すタイミングチャートである。図5において、符号Th3は、正の閾値を示し、符号Vbは車体速を示す。
以下では、ダンパECU660の制御例4について説明する。本例では、ダンパECU660は、ある車輪に関する車輪速変動ΔVwが、所定の閾値Th1を超えたタイミングで、当該ある車輪に関し、サスペンション制御量に基づく懸架装置100の制御を開始する。そして、ダンパECU660は、ある車輪に関する車輪速変動ΔVwが所定の条件を満たしたタイミングで、当該ある車輪に関し、サスペンション制御量に基づく懸架装置100の制御を終了する。
上述の説明では、車両モデルとして車両全体の挙動を示す単一のモデルを採用する例について説明したが、これは本実施形態を限定するものではない。例えば、車両モデルとして、状態量の算出を車輪毎で完結させる一輪モデルを車輪数の分だけ組み合わせて用いる構成としてもよい。
本発明におけるダンパ制御装置の制御ブロック(特にECU600)は、集積回路(ICチップ)等に形成された論理回路(ハードウェア)によって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。
200 車体
300、300A、300B、300C、300D 車輪
310、310A、310B、310C、310D タイヤ
320 車輪速センサ
330 横Gセンサ
340 前後Gセンサ
350 ヨーレートセンサ
410 操舵部材
420 ステアリングシャフト
430 トルクセンサ
440 舵角センサ
460 トルク印加部
470 ラックピニオン機構
480 ラック軸
500 エンジン
510 エンジントルクセンサ
520 エンジン回転数センサ
530 ブレーキ圧センサ
600 ECU(ダンパ制御装置)
601 RAM
610 接地荷重算出部
611 慣性荷重算出部
612 路面荷重算出部
613 接地荷重演算部
614 車輪速変動算出部
620 入力量算出部
621、631、633、651、653 演算部
622 マップ
623 入力量構成部
630 第一状態量算出部
632 遅延部
634 抽出部
635、654 加算部
640 観測量算出部
641 タイヤストローク算出部
642 観測量構成部
650 第二状態量算出部
652 減算部
660 ダンパECU(制御部)
700 発電装置
800 バッテリ
900 車両
Claims (2)
- 車両が備える減衰力可変式ダンパの制御を行うダンパ制御装置であって、
前記車両の車輪速を取得する車輪速センサと、
少なくとも前記車輪速センサの値を用いて前記車両の状態量を推定する状態量推定部と、
前記車輪速センサの値および前記状態量に基づき前記減衰力可変式ダンパの制御量を決定する制御部であって、前記車輪速の変動量である車輪速変動が所定の閾値を超えたか否かの判定処理を行い、超えたとの判定である超過判定をした場合、前記超過判定してから、前記車輪速変動によって決まる所定の条件を充足するまでの間、前記超過判定を加味して前記車両が備える前記減衰力可変式ダンパの制御量を決定する制御部と、
を備え、
前記条件は、
前記車両の車体速をゼロとし、前記車輪速変動のゼロクロス回数が所定の回数に達する、若しくは前記ゼロクロスの間隔が所定の間隔以下となる、または、
平滑化後の前記車輪速変動が、所定の範囲内に収まる、の何れかである、
ことを特徴とするダンパ制御装置。 - ダンパ制御装置を備える減衰力可変式のダンパ装置であって、
前記ダンパ制御装置は、
車両の車輪速を取得する車輪速センサと、
少なくとも前記車輪速センサの値を用いて前記車両の状態量を推定する状態量推定部と、
前記車輪速センサの値および前記状態量に基づき前記減衰力可変式ダンパの制御量を決定する制御部であって、前記車輪速の変動量である車輪速変動が所定の閾値を超えたか否かの判定処理を行い、超えたとの判定である超過判定をした場合、前記超過判定してから、前記車輪速変動によって決まる所定の条件を充足するまでの間、前記超過判定を加味して前記車両が備える前記減衰力可変式ダンパの制御量を決定する制御部と、
を備え、
前記条件は、
前記車両の車体速をゼロとし、前記車輪速変動のゼロクロス回数が所定の回数に達する、若しくは前記ゼロクロスの間隔が所定の間隔以下となる、または、
平滑化後の前記車輪速変動が、所定の範囲内に収まる、の何れかである、
ることを特徴とするダンパ装置。
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