JPH06501437A - セミアクティブサスペンション制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、制御可能な振動ダンパと、シャーシの状態に関する制御に必要な情報 を得るセンサと、センサ信号を評価してダンパ制御信号を出力するための電子回 路とから構成される自動車用のセミアクティブサスペンション制御装置に関する 。

セミアクティブサスペンション制御装置に関しては、絶対的なシャーシ速度が快 適性の評価のための主制御量である。

高い走行安定性と高い制御快適性に必要な減衰力の大きさは、シャーシ速度に依 存している。しかしながら、この制御量は直接測定することができない。通常実 行可能な方法は、シャーシ加速度の測定とこの測定値の積分によってシャーシ速 度を算出することである。

更に、セミアクティブサスペンション制御を実現するには、ダンパ速度も必要で ある。ダンパ速度は、ダンパ行程の測定、すなわち車輪とシャーシとの間の相対 行程の測定によるこの値の微分、又は加速度変換器によって測定される車輪加速 度の積分によって算出される。種々のセンサ信号の評価、すなわち積分または微 分は知られているように多くの困難と妨害を伴っている。

従って、本発明の課題はこうした困難を回避または減らし、また、できるだけ少 ないセンサで間に合わせることで製造コストを減らすことにある。

上記課題は、減衰力制御に必要な情報を得るセンサとしてシャーシ加速度センサ のみが設けられ、該シャーシ加速度センサの出力信号がフィルタで評価され、該 フィルタの伝送動作は、シャーシの固有周波数と車輪の固有周波数とを含む周波 数範囲に集中し、全ての発生周波数分布範囲をカバーするフィルタ、例えば離散 的カルマンフィルタの伝送動作と線形近似しているようにしたこの発明により解 決される。

本発明の一実施例におけるフィルタの伝送動作は、シャーシの固有周波数の約０ ．　１乃至０．５倍である下限を有し、車輪の固有周波数の約１．２乃至２倍で ある上限を有する周波数範囲に集中される。この目的のために、約０．２乃至２ ＱＨｚ、特に０．５乃至１６Ｈｚの領域が好適であることが明らかにされている 。

本発明の他の実施例におけるフィルタの伝送動作は、１／４の車両モデル用のカ ルマンフィルタを計算し、かつ所定の道路パターン又は妨害パターンに適合させ ることにより定められる。

サスペンション制御のためには、各車輪のシャーシ加速度又はシャーシ速度を検 知しなければならないにも拘らず、車両の隅にそれぞれ設けられる３個のシャー シ加速度センサで十分である。何故ならば、３個のシャーシ加速度センサの測定 値から車両の４番目の隅のシャーシ加速度も計算されるからである。

従って、セミアクティブサスペンション制御装置に必要なコストは、シャーシ加 速度センサの限定によってシャーシ加速度センサ及びダンパ行程センサを必要と するこの種の公知の装置と比べて著しく減らされる。更に、制御特性が、多数の センサの評価に伴う困難を避けることによって一層高められる。

本発明の他の特徴、利点及び適用可能性は、より詳細な以下の説明及び添付の図 面から明らかである。

第１図は、本発明に基づくサスペンション制御装置の主要な構成要素の原理図、 第２図は、減衰過程におけるダンパ速度をグラフで示し、特にシミュレーション モデルにより検出された「目標」の速度と比較した「実際」のダンパ速度の推移 を示す図、第３図は、他の車両モデルにより検出された第２図と同一の測定量を 同一の描写方法で示す図、 第４図は、走行テストにより検出された第２図及び第３図と同一の測定量を同一 の描写方法で示す図である。

第１図における本発明のサスペンション制御装置は、全体として参照符号１が付 されたシャーシ加速度センサｓ１．Ｓ２、Ｓ３と、電子回路２乃至５と、減衰力 を調節するのに用いる比例弁６，７，８．９とから基本的に構成されている。

センサ信号Ｓ　１　、Ｓ　２　、Ｓ　３が供給される第１の電子回路２＋３では 、自動車の四隅におけるシャーシ加速度及びシャーシ速度が算出される。参照符 号２は、センサ信号が処理され自動車の四隅すべてにおけるシャーシの「状態」 が検知される領域を表わしている。最後に、第２の電子回路５では、センサＳ　 乃至Ｓ３が供給する情報の分析によってダン、（制御 御信号が算出されて弁６乃至９に導かれる。

第１の電子回路２＋３は、センサ信号から実際のダンノく速度、又はこのダンパ 速度を表わす信号を算出するのに用いるフィルタ３をも有している。

本発明の基本的な特徴はフィルタ３の設計にある。公知のカルマンフィルタ、又 は他の全ての発生周波数分布範囲をカバーするフィルタが、センサＳ　乃至Ｓ　 によって供給される信号から必要な状態変数を算出するために最も高い可能性を 提供する。しかし、このようなフィルタは、非常に高（Ａ計算コストと計算時間 が長いという欠点を有することが知られている。従って、本発明における離散的 カルマンフィルタのフィルタ特性は、フィルタの本質的な性質を失うことなく、 計算上はるかに単純な伝送構造に近似している。この目的のためにカルマンフィ ルタは、線形化された１／４の車両モデルによって計算され、所定の道路パター ン又は妨害パターンに適合される。こうしたフィルタの連続的な伝達関数Ｈ（ｓ ）には、 の関係が当て嵌まる。

但し、 Ｍｂ＝自動車シャーシの重量 ＣＦ−車輪サスペンションのばね定数 Ｓ＝ニラプラス算子 ｆＡ＝シャーシの固有周波数 ｆＲ＝車輪の固有周波数 伝達関数Ｈ（ｓ）に対応する離散的な伝達関数Ｈ（ｚ　’）Ｔ　＝走査時間 ＴＤ　効　Ｍｂ／ＣＦ ２＝離散的な伝達関数の演算子 である。

次に、計算アルゴリズムには、 Ｔｌ　”−Ｔ２ ＶＤ＝ダンパ速度 ａＢ＝シャーシ加速度 が当て嵌まる。

本発明におけるフィルタは、カルマンフィルタのような全ての発生周波数分布範 囲をカバーするフィルタに対する線形近似により定められ、有効な周波数範囲、 すなわちシャーシの固有周波数と車輪の固有周波数との間の周波数範囲への集中 がなされる。カルマンフィルタと比較して、計算上一層簡単な伝送構造が選択さ れる。これにより、必要な計算コストがカルマンフィルタと比較して著しく減少 される。それにもかかわらず、サスペンション制御装置のために正確で十分なシ ャーシ速度を表わす信号が得られる。また、妨害パルスが抑制される。この信号 は、マイクロコンピュータプログラムによって比較的容易に処理される。

本発明のフィルタの伝達関数を決定する場合には、シャーシの固有周波数の幾ら か下で始まり、かつ車輪の固有周波数の約１．２又は２倍まで達する周波数範囲 に特に重きが置かれる。この集中は、例えば０．５乃至１６Ｈｚの周波数範囲で 実現される。

カルマンフィルタと違って本発明のフィルタ３は、下方の制限周波数が設定され ているので緩慢なドリフトの影響を受けることがない。該フィルタは、オフセッ ト問題を有さす、高い周波数の妨害をも抑制する。信号の分析に必要な演算回数 が比較的少ないので、マイクロコンピュータは固定小数点演算でアルゴリズムを 計算することができる。「近似によるエラー」、すなわち、伝達関数を単純化す ることによるエラーは、カルマンフィルタと比べて非常に少なくなる。更に、本 発明のフィルタは、負荷や非線形に可変な減衰等のような車両のパラメータ変動 に対してはほとんど反応しない。

零通過およびダンパ速度の符号のみがセミアクティブサスペンション制御に必要 であるので、間違ったセンサ位置決め又は類似の作用による測定エラーが比較的 少ない。

第２図乃至第４図のグラフは、本発明のフィルタ３で算出されたダンパ速度Ｖｐ と実際値ＶＤの適切な一致を示している。

第２図及び第３図に基づく曲線は、シミュレーションによって得られている。第 ２図は、非線形の１／４の車両モデルを用いたシミュレーションに関するもので ある。このモデルは、非線形のばね、非線形に比例して調節可能なダンパ及び高 価なサスペンション制御装置を有する。シミュレーションに使われる道路は、標 準的な試験道路、すなわち不良な道路に等しいいわゆる不規則な道路（Ｒａｎｄ ｏｍ−Ｒｏａｄ）である。第２図には、本発明のフィルタを用いて得られた「目 標」の速度■Ｆ１と比較した「実際」のダンパ速度Ｖ　Ｄ　１の推移が示されて いる。本発明のフィルタで得られた特性は、第２図において異なった縮尺で示さ れている。これは、零通過のみがまず第１に決定的役割を果たしているのでスケ ーリングは不要であるからである。第２図において２つの信号ＶＤ１とＶＦ、の 適切な一致が認識される。全体の周波数範囲を検知する完全なカルマンフィルタ によって得られた曲線ｖＤ１は、方向及び零通過に関して「目標」の信号■、□ とほぼ同一の推移を示している。

第３図におけるダンパ速度ＶＤ２のグラフ表示は、非線形の完全な車両モデル（ ＡＤＡＭＳ）を用いて計算されている。

この既知で種々に用いられるモデルは、実際の軸運動、剛性、測定されたばね特 性曲線及びダンパ特性曲線を備えている。

更に、比例して調節可能なダンパ及び高価なサスペンション制御装置が含まれて いる。この例においても、「実際」の信号推移■　と、「目標」の信号推移ｖＦ ２との非常に良好な一致が確認される。

最後に第４図において、テスト車で測定した上記に対応する信号推移が示されて いる。この信号は、再度異なった縮尺で略示されている。何故ならば、零通過及 び信号方向のみが実際に重要だからである。信号の推移■Ｄ３とＶＦ３との間に 、第２図と第３図と同様の良好な一致が生じている。

補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条の８）

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．制御可能な振動ダンパと、シャーシの状態に関する制御に必要な情報を得る センサと、センサ信号を評価してダンパ制御信号を出力するための電子回路とか ら構成される自動車用のセミアクティブサスペンション制御装置において、減衰 力制御のための情報を得るセンサ（１）としてシャーシ加速度センサ（Ｓ１乃至 Ｓ３）のみが設けられ、該シャーシ加速度センサの出力信号がフィルタ（３）で 評価され、該フィルタの伝送動作は、シャーシの固有周波数と車輪の固有周波数 とを含む周波数範囲に集中し、全ての発生周波数分布範囲をカバーするフィルタ 、例えば離散的カルマンフィルタの伝送動作と線形近似していることを特徴とす るセミアクティブサスペンション制御装置。
2. ２．前記フィルタ（３）の伝送動作は、シャーシの固有周波数の約０．１乃至０ ．５倍である下限を有し、車輪の固有周波数の約１．２乃至２倍である上限を有 する周波数範囲に集中されている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。
3. ３．前記フィルタ（３）の伝送動作は、約０．２乃至２０Ｈｚ、特に０．５乃至 １６Ｈｚの範囲に集中されてい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。
4. ４．前記フィルタ（３）の伝送動作は、１／４の車両モデル用のカルマンフィル タを計算し、かつ所定の道路パターン又は妨害パターンに適合させることにより 定められることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つ又は複数に記載のサ スペンション制御装置。
5. ５．前記フィルタには連続的な伝達関数Ｈ（ｓ）、すなわち ▲数式、化学式、表等があります▼ の関係が当て嵌まり、 但し、 Ｍｂ＝自動車シャーシの重量 ＣＦ＝車輪サスペンションのばね定数 Ｓ＝ラプラス演算子 ｆＡ＝シャーシの固有周波数 ｆＲ＝車輪の固有周波数 であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つ又は複数に記載のサスペ ンション制御装置。
6. ６．車両の各々の隅にはシャーシ加速度センサが具備されていることを特徴とす る請求項１乃至５のいずれか１つ又は複数に記載のサスペンション制御装置。
7. ７．車両の四隅のうちの３つの隅にそれぞれシャーシ加速度センサ（Ｓ１，Ｓ２ ，Ｓ３）が設けられており、該３個のシャーシ加速度センサ（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３ ）の測定値から車両の４番目の隅のシャーシ加速度が計算されることを特徴とす る請求項１乃至５のいずれか１つ又は複数に記載のサスペンション制御装置。