JPH1095214A - サスペンション制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 サスペンション制御に供する検出器に起因す
るノイズを効果的に低減すると共に、検出値の位相遅れ
を確実に防止し、適切に減衰力を制御する。 【解決手段】 車高検出器ＨＤにより車両の鉛直方向の
変位を電気信号に変換すると共に、路面変位推定手段Ｒ
Ｓによって車高検出器ＨＤの出力に対し同時性を維持し
つつ走行路面の変位を推定する。これらの出力をフィル
タ手段ＦＭに入力し、カルマンフィルタＫＦを介して車
高検出器ＨＤの出力に応じて状態方程式に基づき車高推
定値を演算し、この車高推定値と車高検出器ＨＤの出力
の差分に所定のカルマンゲインを乗じてフィードバック
し、ばね上速度を求めると共に、ばね上とばね下間の相
対速度を求める。そして、速度比計算手段ＳＲにて相対
速度に対するばね上速度の速度比を計算し、この計算結
果に基づき、目標減衰力設定手段ＤＰにて目標減衰力を
設定し、アブソーバのアクチュエータを制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、サスペンション制
御装置に関し、特にスカイフック制御によってショック
アブソーバに対する減衰力を制御するサスペンション制
御装置に係る。

【０００２】

【従来の技術】車両のサスペンション制御方式として、
カルノップ氏が提唱したスカイフック制御理論が知られ
ており、油圧アクティブサスペンションやエアサスペン
ションの減衰力制御に利用されている。例えばエアサス
ペンションにおいては、１自由度単論モデルと、車両の
ばね上質量と空の間をショックアブソーバで連結したス
カイフックモデルの運動方程式を一致させる様に減衰力
を制御することとしている。具体的には、車両のばね上
部分のばね上速度と、車両のばね上部分とばね下部分の
相対速度との速度比（ばね上速度／相対速度）に比例し
た減衰係数比となるように、ショックアブソーバの減衰
力を制御するもので、これによってスカイフックモデル
と同等の制振性能を得ることができる。

【０００３】このようなスカイフック制御に関し、例え
ば自動車技術会前刷集９５３５６６６号（１９９５年５
月社団法人自動車技術会発行）の「エアサスペンション
用減衰力制御システムの開発」において、簡易な構成で
十分な制振効果を有するシステムとして、スカイフック
理論に基づく減衰力連続制御システムが紹介されてい
る。このシステムは、３個のばね上上下加速度センサと
４個の車高センサを有し、減衰係数を連続的に切り替え
可能なアブソーバユニットをステップモータによって駆
動するように構成されている。そして、減衰力制御の三
つの機能の内の一つとして、スカイフック理論に基づく
セミアクティブな制御により路面の変動のボデーへの伝
達を抑え、乗り心地を向上させることとしている。

【０００４】また、特開平７−２２８１１４号公報にお
いては、車体のヒーブ、ピッチ及びロールの各運動を別
々に制御して車両の操安性及び乗り心地を良好にすると
ともに、車両のヨー運動即ちステアリング特性を制御し
て車両の操安性をさらに良好にすることを目的としたシ
ョックアブソーバのための電気制御装置が提案されてい
る。更に、車体のヒーブ速度、ピッチ角速度及びロール
角速度即ちばね上速度成分を精度よく検出できるように
するため、ショックアブソーバの設定減衰力と車体の車
輪に対するストローク変位量又はストローク速度とを用
いたカルマンフィルタ演算により、車体のヒーブ速度、
ピッチ角速度及びロール角速度を推定する技術が提案さ
れている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前掲の前刷集に記載の
スカイフック制御も含め、従来のスカイフック制御を利
用したサスペンション制御装置における処理を図示する
と、図１５に示すようになる。即ち、加速度センサによ
ってばね上部分の加速度（ばね上Ｇ）を検出し、この検
出値をローパスフィルタを介して疑似積分すると共に、
ハイパスフィルタを介してオフセット成分を除去し、所
定の不感帯処理の後、ばね上速度を求める。一方、車高
センサによってばね上部分とばね下部分の相対変位を検
出し、この検出値を差分処理（微分）すると共に、ロー
パスフィルタを介してノイズを除去し、所定の不感帯処
理の後、相対速度を求める。そして、相対速度とばね上
速度の速度比を計算し、その計算結果に基づき目標減衰
力を決定し、アクチュエータを制御するように構成され
ている。

【０００６】要するに、スカイフック制御に供するばね
上速度と相対速度を直接求めることはできないので、夫
々ばね上加速度センサの検出出力の積分値、車高センサ
の検出出力の微分値を用いることとしている。このと
き、ばね上加速度の積分はローパスフィルタで代用（疑
似積分）し、車高センサの検出値（即ち、相対変位）の
微分は、前回の検出値と今回の検出値の差分で代用（差
分微分）している。このため、車高を表す出力データに
はノイズが多く含まれることになり、通常、ローパスフ
ィルタでこれを除去することとしている。しかも、同デ
ータの出力に遅れが生ずることにもなるので、必ずしも
正しい微分値とはなっていない。即ち、上記相対速度の
理想的な位相差は９０度進みであるのに対し、実際は８
０度程度となっている。

【０００７】一方、加速度センサの積分値の演算は、前
回値に今回値を加算していくことによって行なわれる
が、加速度センサにはオフセットが存在するためそのま
ま加算を繰り返せばオーバーフローを生ずることにな
る。これを回避するため、積分器としてローパスフィル
タを用い疑似積分を行なうこととしている。しかし、こ
のときの理想的な位相差は９０度遅れであるのに対し、
疑似積分による実際の位相差は略６０度遅れである。従
って、速度比の位相は分母分子で同時性が確保できず、
上記のスカイフック制御は低周波領域では効果はあるも
のの、高周波領域では位相のずれが大きいので、何等か
の対策が必要となる。

【０００８】即ち、速度比の分母側の相対速度には、常
に一定の遅れが生じているので、低周波領域であれば良
好な精度が得られるが、高周波領域では悪化することに
なる。一方、速度比の分子側のばね上速度については、
積分値が理想的な９０度の位相遅れとなる周波数は高周
波領域にあるのに対し、低周波領域ではローパスフィル
タとして機能するのみで、積分機能を果たしているとは
言えない。このように速度比の２つの速度成分は夫々、
「疑似積分」と「差分微分」によって求められるので、
周波数によって適切に処理し得る領域と適切に処理し得
ない領域が生じ、結局、スカイフック制御の計算が適正
に行なわれる周波数範囲は、例えばばね上共振周波数近
傍の極めて狭い範囲に限定されることとなる。

【０００９】ところで、制御対象が雑音によって乱され
る場合の状態推定には、カルマンフィルタ（Kalman fil
ter)が有効であることが知られている。従って、上記の
サスペンション制御装置にカルマンフィルタを適用する
ことが考えられるが、その適用に当たっては路面変位入
力が必須である。この路面変位入力は、例えば外乱オブ
ザーバによっても推定可能であるが、実際のセンサ検出
値との間の時間整合がとれないため実用に供することは
困難である。つまり、カルマンフィルタの適用に当たっ
ては同時性の確保が不可欠である。また、ばね下変位に
よる影響にも配慮する必要がある。前掲の公報に記載の
電気制御装置においても、カルマンフィルタが用いられ
ているが、一般的な適用に留まり、同時性について配慮
されたものではない。

【００１０】そこで、本発明は、サスペンション制御に
供する検出器に起因するノイズを効果的に低減すると共
に、検出値の位相遅れを確実に防止し、適切に減衰力を
制御し得るサスペンション制御装置を提供することを課
題とする。

【００１１】更に、本発明は、上記サスペンション制御
装置におけるばね下共振の影響を抑え、ノイズの発生を
適切に防止し得るように構成することを課題とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明は、請求項１に記載し図１に示したように、
車両のショックアブソーバに対する目標減衰力を計算
し、この目標減衰力に基づきショックアブソーバの減衰
力を制御するサスペンション制御装置において、車両の
鉛直方向の変位を電気信号に変換して出力する車高検出
器ＨＤと、この車高検出器ＨＤの出力に対し同時性を維
持しつつ車両の走行路面の変位を推定する路面変位推定
手段ＲＳと、車高検出器ＨＤの出力と路面変位推定手段
ＲＳの出力を入力し、カルマンフィルタＫＦを介して車
高検出器ＨＤの出力に応じて状態方程式に基づき車高推
定値を演算し、この車高推定値と車高検出器ＨＤの出力
の差分に所定のカルマンゲインを乗じてフィードバック
し、車両のばね上部分の上下速度を求めると共に、車両
のばね上部分と車両のばね下部分との間の相対速度を求
めるフィルタ手段ＦＭと、相対速度に対するばね上部分
の上下速度の速度比を計算する速度比計算手段ＳＲと、
この速度比計算手段ＳＲの計算結果に基づき目標減衰力
を設定する目標減衰力設定手段ＤＰとを備えたもので、
この目標減衰力が得られるようにショックアブソーバ用
のアクチュエータを駆動制御する構成としたものであ
る。

【００１３】上記サスペンション制御装置において、路
面変位推定手段ＲＳは、車高検出器ＨＤの出力に対し同
時性を維持し得る検出器で構成することができ、例えば
請求項２に記載のように、ばね上の加速度を電気信号に
変換して出力する加速度検出器ＧＤを備えたものとし、
加速度検出器ＧＤの出力値を２階積分（Ｓ１，Ｓ２）し
た値から車高検出器ＨＤの出力値を差し引いてばね下変
位を計算し、路面変位を推定するように構成することが
できる。

【００１４】また、上記サスペンション制御装置におい
て、フィルタ手段ＦＭは、請求項３に記載のように、相
対速度を所定の線形近似区間に分割し、線形近似区間毎
に最適な減衰係数を計算して状態方程式を設定するよう
に構成することができる。

【００１５】更に、フィルタ手段ＦＭは、請求項４に記
載のように、線形近似区間毎の計算切換時に発生し得る
周波数成分を除去するローパスフィルタを備えたものと
するとよい。

【００１６】あるいは、フィルタ手段ＦＭは、請求項５
に記載のように、カルマンフィルタＫＦの出力相対速度
に対しばね下共振周波数以上の周波数を除去するローパ
スフィルタＬＰを備えたものとしてもよい。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明のサスペンション制
御装置の実施形態について図面を参照しながら説明す
る。先ず、本発明のサスペンション制御の前提であるス
カイフック制御について簡単に説明する。図２は、車両
運動を評価するための２自由度１輪の１／４モデルを示
すもので、このモデルに基づきシミュレーションを行な
う。図２において、ばね定数（k1) のタイヤにばね下質
量(m1)が載置され、これにばね定数（k2) のコイルばね
及び減衰係数(u) のショックアブソーバを介して、ばね
上質量(m2)が接続された形となっている。ばね下変位(x
1)はタイヤの変形分が十分小さければ無視し得るので、
これを路面変位とすることができる。例えば、ばね上部
分の加速度を検出し、その加速度を２階積分すれば、ば
ね上変位(x2)が求まる。従って、車高の変動を検出し、
その検出値たる相対変位を、ばね上変位(x2)から差し引
くことにより、ばね下変位(x1)が求まる。図２の(x0)は
路面入力を表す。尚、ばね下変位による影響及びこれを
防止する手段については後述する。

【００１８】而して、図２のモデルに対し下記の数１式
及び数２式の運動方程式が設定され、制御入力(u) が下
記数３式又は数４式に示すように設定される。

【数１】

【数２】

【数３】

【数４】 また、路面入力が下記数５式に従って求められる。即
ち、ばね上ＧセンサＧＳの出力及び車高センサＨＳの出
力によってばね下変位(x1)が求められ、この車高推定値
が路面入力(x0)として推定される。

【数５】

【００１９】図３は、本実施形態のサスペンション制御
装置において、スカイフック制御を行なう部分を示すも
ので、車両のばね上部分の上下方向の加速度を検出する
ばね上ＧセンサＧＳと、車高変動を検出する車高センサ
ＨＳが設けられ、これらの出力信号が制御回路ＣＣに入
力するように構成されている。制御回路ＣＣはマイクロ
コンピュータを有し、後述するカルマンフィルタが構成
されており、その出力に応じてアクチュエータＡＣが駆
動されるように構成されている。アクチュエータＡＣは
例えばステップモータを有し、このステップモータによ
って、ショックアブソーバＳＡの減衰係数切替用のバル
ブが駆動される。尚、この構造は周知であるので詳細な
説明は省略する。

【００２０】次に、制御回路ＣＣのマイクロコンピュー
タ内に構成されたカルマンフィルタについて説明する。
カルマンフィルタにおいては、図２のモデルに対する数
１式及び数２式の運動方程式から、下記数６式の状態方
程式、及び数７式の出力方程式が得られる。

【数６】

【数７】 ここで用いられる行列式は、下記の数８式乃至数１０式
に示すシステム行列Ａ、制御行列Ｂ及び出力行列Ｃであ
る。尚、Ｘは数１１式に基づいて求められる。

【数８】

【数９】

【数１０】

【数１１】

【００２１】また、カルマン行列Ｇは、（Ａ−ＧＣ）の
固有値が負の実数になるように設定する方法と、リカッ
チの方程式を満足するＧを唯一の正定解として求める方
法の何れかによって求められる。本実施形態では、下記
の数１２式及び数１３式に示すようにリカッチの方程式
が用いられている。

【数１２】

【数１３】 尚、Ｐはリカッチの方程式の唯一の正定解を表し、Γは
システム雑音共分散、Σは観測雑音共分散を表す。

【００２２】ところで、カルマンフィルタは線形のシス
テムを前提としているので、非線形のシステムに対して
は対策を講ずる必要がある。サスペンション制御装置に
おいては、要求される応答性が１００ｍｓ程度であれば
特に対策する必要はないが、これより厳格な応答性が要
求される場合には、例えば以下のような処理が必要とな
る。本実施形態における制御対象のショックアブソーバ
ＳＡは、そのピストン（図示せず）の速度に依存した減
衰力を発生させるものであり、前者のピストン速度は、
ばね上速度(dx2/dt)とばね下速度(dx1/dt)との差、即ち
相対速度(dx2/dt-dx1/dt) に対応する。従って、ショッ
クアブソーバＳＡの減衰力は、例えば図７に示すよう
に、相対速度(dx2/dt-dx1/dt) の関数となる。尚、エア
サスペンションについてはストローク依存性があること
が知られており、ばね力は相対変位(x2-x1) の関数であ
る。

【００２３】図７は、ショックアブソーバＳＡに関し、
ハード、ミディアム及びソフトの３種を設定したときの
特性の一例を示すもので、夫々大略四つの直線から成
る。そこで、この特性を図８に示すように四つの領域
（Ｉ乃至ＩＶ）に区分すれば、夫々の領域において線形
として扱うことができる。この領域は、対象とする特性
の曲率に応じて設定するものであり、四つに限定される
ものではなく、直線近似時の偏差が小さければ区間長を
長くとることが望ましい。尚、直線近似の演算について
は周知であるので、説明を省略する。

【００２４】図３の制御回路ＣＣのマイクロコンピュー
タ内において実行される制御について、図４を参照して
説明する。図４は図２の２自由度１輪モデルに関し、前
述のばね上速度及び相対速度を求めるときのシミュレー
ションモデルのブロック図を示すもので、これに基づき
市販のＣＡＤパッケージを用いて演算することができ
る。図４においてはシミュレーションモデル(SM1) とカ
ルマンフィルタ(KF1) が構成されており、路面入力に基
づき、先ずマトリックスゲイン設定部(Gain3) 及び(Gai
n5) では前述の制御行列Ｂが設定される。(SS1) 乃至(S
S6) はサブシステムを表し、(SS1) 及び(SS5) ではシス
テム行列Ａ１乃至Ａ４の内の何れかが選択され、(SS2)
及び(SS6) では出力行列Ｃ１乃至Ｃ４の内の何れかが選
択され、(SS4) ではカルマン行列Ｇ１乃至Ｇ４の内の何
れかが選択され、(SS3) ではカルマン行列Ｇ１乃至Ｇ４
の切り替え時に対する安定化処理が行なわれる。尚、こ
の処理については後述する。

【００２５】そして、ゲイン設定部(Gain4) では相対速
度(dx2/dt-dx1/dt) が設定され、この値に応じて(SS1)
及び(SS5) 、並びに(SS2) 及び(SS6) にて各行列が特定
される。また、ゲイン設定部(Gain1) ではシステム雑音
共分散行列が設定され、(Gain2) では観測雑音共分散行
列が設定されるように構成されているが、本実施形態で
は外乱が無いものとしてシステム雑音共分散はゼロとさ
れ、観測雑音共分散としてはランダムノイズ(RN1) が設
定される。尚、(INT1)及び(INT2)では積分が行なわれ、
(Sum1)乃至(Sum4)では図４に示すように加減算が行なわ
れる。

【００２６】上記のシステム行列Ａ１乃至Ａ４は、図７
に示す相対速度(dx2/dt-dx1/dt) の四つの領域（Ｉ乃至
ＩＶ）に応じて、下記数１４式乃至数１８式に示すよう
に設定される。

【数１４】

【数１５】

【数１６】

【数１７】

【数１８】 ここで、e1乃至e4は領域Ｉ乃至ＩＶの減衰係数(Ns/m)を
表す。

【００２７】同様に、出力行列Ｃ１乃至Ｃ４は領域（Ｉ
乃至ＩＶ）に応じて、下記数１９式乃至数２２式に示す
ように設定される。

【数１９】

【数２０】

【数２１】

【数２２】

【００２８】但し、制御行列Ｂについては下記数２３式
に示すように一定である。

【数２３】

【００２９】カルマン行列Ｇ１乃至Ｇ４は、前述のリカ
ッチの方程式を満足するＧを唯一の正定解として求める
方法によれば、Ａ，Ｃ，Ｑ，Ｒの関数となる（但し、Ｑ
はシステム雑音共分散、Ｒは観測雑音共分散を表す）。
即ち、Ｇ１＝ｇ（Ａ１，Ｃ１，Ｑ，Ｒ），Ｇ２＝ｇ（Ａ
２，Ｃ２，Ｑ，Ｒ），Ｇ３＝ｇ（Ａ３，Ｃ３，Ｑ，
Ｒ），Ｇ４＝ｇ（Ａ４，Ｃ４，Ｑ，Ｒ）となる。而し
て、四つの領域（Ｉ乃至ＩＶ）に応じて、領域ＩではＡ
１，Ｃ１，Ｇ１の行列が設定され、領域ＩＩではＡ２，
Ｃ２，Ｇ２の行列が設定され、領域ＩＩＩではＡ３，Ｃ
３，Ｇ３の行列が設定され、領域ＩＶではＡ４，Ｃ４，
Ｇ４の行列が設定される。

【００３０】以上のように、ゲインの切り替えを細かく
行なうことによって、ショックアブソーバのように非線
形の特性を有する対象に対しても、カルマンフィルタの
適用が可能となる。しかし、厳密には線形近似した接続
点において不連続点が存在するため、線形性が維持でき
なければ不安定となり、暴走や発散を生ずるおそれがあ
る。この対策として上記(SS3) で安定化処理が行なわれ
るが、その具体的手段としては、ローパスフィルタ（例
えば、1 ／(0.07s＋1)）が有効であり、系の応答性に支
障が生じない時定数に設定される。

【００３１】図５は、図４のシミュレーションモデルの
カルマンフィルタＫＦ１における演算処理を示すもの
で、(Sum3), (Sum4)は図４中の各ブロックに対応してい
る。先ず、ステップ１０１において車高センサＨＳの検
出値に基づいて計算される相対変位( x2-x1 ) が入力さ
れると共に、ばね上ＧセンサＧＳの検出値に基づいて計
算（２階積分）されるばね上変位(x2)が入力される。ま
た、ステップ１０２にて、四つの相対速度領域（Ｉ乃至
ＩＶ）の中から、相対速度（dx2/dt−dx1/dt）に応じた
領域ｎが選択される。続いて、ステップ１０３にて、領
域ｎに応じたシステム行列Ａｎ、出力行列Ｃｎ、カルマ
ン行列Ｇｎが夫々設定されると共に、各行列に対する初
期値が入力される。例えば、ｎ＝Ｉであれば、Ａ１，Ｃ
１，Ｇ１が設定され、ｎ＝ＩＩであれば、Ａ２，Ｃ２，
Ｇ２が設定される（Ｂは一定）。そして、ステップ１０
４において、ステップ１０１の入力値に応じて前述の数
５式に基づき、路面入力(x0)が計算される。

【００３２】而して、ステップ１０５に進み、(Sum3)に
てフィードバック計算（(x2-x1)-Cnx ）が行なわれ、更
にステップ１０６に進み、(Sum4)の演算が行なわれる。
即ち、 (Sum3) の演算結果と(SS4) で選択されたゲイン
Ｇｎにより (Sum4a)が求められ、路面入力(x0)と(Gain
5) の制御行列Ｂにより (Sum4b)が求められ、状態量(x)
と(SS4) で選択されたシステム行列Ａｎにより (Sum4
c)が求められ、これらの演算結果 (Sum4a),(Sum4b),(Su
m4c)が加算された値が(dx/dt) とされる。

【００３３】続いてステップ１０７にて出力部ＯＴ１に
おける処理が行なわれ、ばね上速度（dx2/dt，単にdx2
で表す）と相対速度（dy/dt ，単にdyで表す）の計算が
行なわれる。そして、ステップ１０８にて図６に示す制
御入力計算が行なわれた後、ステップ１０９に進み、(I
nt2)による積分が行なわれ、状態量(x) が求められる。

【００３４】上記ステップ１０８で行なわれる制御入力
計算は、図６に示すように行なわれる。先ず、ステップ
２０１及び２０２においてばね上速度(dx2) の不感帯処
理が行なわれる。即ち、ばね上速度(dx2) が所定の速度
（＋v2, −v2）の絶対値を下回る値であるときには強制
的に０とされる。続いて、ステップ２０３乃至２０７に
おいて、後段のステップ２０８での除算処理に先立ち、
分母側の値を０としないように所謂ゼロ割り回避処理が
行なわれる。即ち、ステップ２０３において相対速度(d
y)が所定の速度（＋v1, −v1）の絶対値を下回る値と判
定されたときには、ステップ２０４にて正負が判定さ
れ、正であればステップ２０５に進み速度（＋v1）が相
対速度(dy1) とされ、負または０であればステップ２０
６に進み速度（−v1）が相対速度(dy1) とされる。相対
速度(dy)が所定の速度（＋v1, −v1）の絶対値以上であ
れば、ステップ２０７に進み相対速度(dy)の値がそのま
ま相対速度(dy1) とされる。

【００３５】そして、ステップ２０８に進み、ばね上速
度(dx2) と相対速度(dy1) の速度比(dx2/dy1) が演算さ
れ、その正負が判定される。速度比(dx2/dy1) が正であ
れば、ステップ２０９に進み、制御入力(u) として（Cb
・(dx2 /dy1)・dy）が設定され、速度比(dx2/dy1) が負
または０であれば、ステップ２１０に進み、制御入力
(u) として最小値（C0・dy）が設定され、図５のルーチ
ンに戻る。

【００３６】前述のように、カルマンフィルタの適用に
当たっては路面入力の検出が前提となるが、同時性を満
足することが必須である。例えば外乱オブザーバによっ
ても路面入力を推定することが可能であるが、同時性を
満たすことは出来ない。本実施形態においては、ばね上
ＧセンサＧＳ及び車高センサＨＳを用いて路面入力推定
を行なっているので同時性を確保することができ、従っ
てカルマンフィルタの適用が可能であり、以下の効果を
奏することが確認できた。

【００３７】車高センサＨＳにノイズが重畳されること
は不可避であり、この検出値を微分するとノイズが拡大
されることになるのに対し、カルマンフィルタによれば
微分処理を状態方程式の解を求めることによって実現で
きるので、ノイズが拡大されることはない。図９は、下
段に示したステップ負荷入力をショックアブソーバに付
与したときの、従来のスカイフック制御（添字ｒを付
す）の相対速度(Vr)、理想スカイフック制御（添字ｉを
付す）の相対速度(Vi)、及びカルマンフィルタによるス
カイフック制御（添字ｋを付す）の相対速度(Vk)の変化
について対比したものである。同図から明らかなよう
に、カルマンフィルタによるスカイフック制御はノイズ
が少なく、理想スカイフック制御に近似した特性が得ら
れ、０．３ｍ／ｓ程度の路面入力速度であれば問題なく
応答可能である。

【００３８】図１０は、下段に示した路面入力(x0)に対
応する負荷入力時の、従来のスカイフック制御の速度比
(Rr)、理想スカイフック制御（添字ｉを付す）の速度比
(Ri)、及びカルマンフィルタによるスカイフック制御の
速度比(Rk)の変化を比較したものである。負荷入力開始
から約３００ｍｓの間では、従来のスカイフック制御に
よると、カルマンフィルタによるスカイフック制御に対
し５０ｍｓ程度遅延する。第２波以降では、逆に３０ｍ
ｓ程度進むことになるが、微分ノイズにより速度比が安
定していない。これに対し、カルマンフィルタによるス
カイフック制御は理想スカイフック制御に近似した速度
比が得られる。

【００３９】更に、図１１及び図１２に示すように、ス
テップ入力時の変位及び加速度に関し、従来のスカイフ
ック制御(Dr, Ar)、理想スカイフック制御(Di, Ai)、及
びカルマンフィルタによるスカイフック制御(Dk, Ak)を
比較すると、従来のスカイフック制御では振動の収斂が
遅いのに対し、カルマンフィルタによるスカイフック制
御においては、ばね上部分の制振効果が向上し、理想ス
カイフック制御と略同等となっていることが分かる。そ
して、図１３に示すように、カルマンフィルタによるス
カイフック制御（ゲインを(Gk)で表す）においては、従
来のスカイフック制御(Gr)に比し、特に１Ｈｚ乃至４Ｈ
ｚの範囲で周波数応答が改善され、理想スカイフック制
御(Gi)に近似した性能が得られる。

【００４０】上記の実施形態においては、カルマンフィ
ルタＫＦに必須な路面入力として、車高センサＨＳとば
ね上ＧセンサＧＳを用いてばね下変位を求めているが、
これは取りも直さず、実際のばね下変位量（即ち、タイ
ヤ変形量）は無視していることになる。従って、ばね下
共振（タイヤ成分の共振）が発生したときには、カルマ
ンフィルタＫＦの出力ばね上速度については影響される
ことはないが、カルマンフィルタＫＦの出力相対速度
は、ばね下共振の影響を受けノイズの発生要因となる。

【００４１】そこで、本発明のサスペンション制御装置
における他の実施形態として、図１及び図４にＬＰで示
したように、ローパスフィルタＬＰを介してカルマンフ
ィルタＫＦの出力相対速度が速度比計算手段ＳＲに供給
されるように構成されている。このローパスフィルタＬ
Ｐは、カルマンフィルタＫＦで求められた相対速度に対
し、ばね下共振周波数以上の周波数成分を除去するもの
で、これにより、ばね下共振の影響を抑え、ノイズの発
生を防止することができる。

【００４２】図１４は、本実施形態において、負荷入力
時の、理想スカイフック制御の速度比の変化と、カルマ
ンフィルタによるスカイフック制御の速度比の変化を比
較して示したものであるが、同図と図１０とを対比すれ
ば明らかなように、図１０に存在するばね下共振による
ノイズ（図１０の０．１sec 近傍に表れている）が図１
４では消失している。尚、ローパスフィルタＬＰの周波
数を極端に高く設定すると遅延を生じ、却って目標速度
比を遅らせることになるので、ばね下共振周波数の１０
倍程度の８０Ｈｚ乃至１２０Ｈｚに設定することが望ま
しい。

【００４３】

【発明の効果】本発明は前述のように構成されているの
で以下に記載の効果を奏する。即ち、本発明のサスペン
ション制御装置は、請求項１に記載のように、フィルタ
手段によって、カルマンフィルタを介して車高検出器の
出力に応じて状態方程式に基づき車高推定値を演算し、
車高推定値と車高検出器の出力の差分に所定のカルマン
ゲインを乗じてフィードバックし、ばね上速度を求める
と共に、相対速度を求め、速度比計算手段により、相対
速度に対するばね上速度の速度比を計算し、その計算結
果に基づき目標減衰力を設定するように構成されてお
り、フィルタ手段において、検出器に起因するノイズを
低減し得ると共に、検出値の位相遅れを確実に防止する
ことができ、良好な周波数特性を確保することができ
る。而して、適切に減衰力を制御し、サスペンション制
御装置を所望の特性に設定することができる。

【００４４】更に、請求項２に記載のサスペンション制
御装置によれば、加速度検出器と車高検出器の出力の同
時性が確保されると共に、演算結果としてばね下変位が
得られ、これが路面変位と略同等として扱い得るので、
カルマンフィルタの機能を十分に活用することができ
る。

【００４５】また、請求項３に記載のフィルタ手段を備
えたサスペンション制御装置によれば、非線形の特性を
有するショックアブソーバに対しても、複数の線形近似
区間毎にカルマンフィルタを適用することができるの
で、その機能を十分に引き出すことができる。更に、請
求項４に記載のフィルタ手段によれば、線形近似区間毎
の計算切換時に生じ得るノイズを確実に除去することが
できる。

【００４６】そして、請求項５に記載のフィルタ手段を
備えたサスペンション制御装置においては、ローパスフ
ィルタによって、ばね下共振の影響を抑え、ノイズの発
生を適切に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のサスペンション制御装置の構成の概要
を示すブロック図である。

【図２】本発明における車両運動を評価するための２自
由度１輪モデルを示す模式図である。

【図３】本発明の一実施形態の構成を示すブロック図で
ある。

【図４】図２の２自由度１輪モデルに関し、ばね上速度
及び相対速度を求めるときのシミュレーションモデルを
示すブロック図である。

【図５】図４のシミュレーションモデルにおける演算処
理を示すフローチャートである。

【図６】図５の演算処理における制御入力計算を示すフ
ローチャートである。

【図７】本発明の一実施形態における減衰力と相対速度
との関係の一例を示すグラフである。

【図８】本発明の一実施形態における減衰力と相対速度
との関係を四つの領域に区分すし、夫々の領域において
線形として扱うようにする場合の特性の一例を示すグラ
フである。

【図９】本発明の一実施形態において、ステップ負荷入
力をショックアブソーバに付与したときの、従来のスカ
イフック制御、理想スカイフック制御、及びカルマンフ
ィルタによるスカイフック制御の各相対速度の変化を示
したグラフである。

【図１０】本発明の一実施形態において、負荷入力時
の、従来のスカイフック制御、理想スカイフック制御、
及びカルマンフィルタによるスカイフック制御の速度比
の変化を示したグラフである。

【図１１】本発明の一実施形態において、ステップ入力
時のばね上部分の変位に関し、従来のスカイフック制
御、理想スカイフック制御、及びカルマンフィルタによ
るスカイフック制御を比較するグラフである。

【図１２】本発明の一実施形態において、ステップ入力
時のばね上部分の加速度に関し、従来のスカイフック制
御、理想スカイフック制御、及びカルマンフィルタによ
るスカイフック制御を比較するグラフである。

【図１３】本発明の一実施形態において、従来のスカイ
フック制御、理想スカイフック制御、及びカルマンフィ
ルタによるスカイフック制御における周波数応答特性を
示すグラフである。

【図１４】本発明の他の実施形態において、負荷入力時
の、理想スカイフック制御、及びカルマンフィルタによ
るスカイフック制御の速度比の変化を示したグラフであ
る。

【図１５】従来のサスペンション制御装置の構成の概要
を示すブロック図である。

【符号の説明】

ＧＤ 加速度検出器 ＨＤ 車高検出器 ＦＭ フィルタ手段 ＫＦ カルマンフィルタ ＳＲ 速度比計算手段 ＤＰ 目標減衰力設定手段 ＧＳ ばね上Ｇセンサ ＨＳ 車高センサ ＣＣ 制御回路 ＡＣ アクチュエータ ＳＡ ショックアブソーバ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両のショックアブソーバに対する目標
   減衰力を計算し、該目標減衰力に基づき前記ショックア
   ブソーバの減衰力を制御するサスペンション制御装置に
   おいて、前記車両の鉛直方向の変位を電気信号に変換し
   て出力する車高検出器と、該車高検出器の出力に対し同
   時性を維持しつつ前記車両の走行路面の変位を推定する
   路面変位推定手段と、該路面変位推定手段の出力と前記
   車高検出器の出力を入力し、カルマンフィルタを介して
   前記車高検出器の出力に応じて状態方程式に基づき車高
   推定値を演算し、該車高推定値と前記車高検出器の出力
   の差分に所定のカルマンゲインを乗じてフィードバック
   し、前記車両のばね上部分の上下速度を求めると共に、
   前記車両のばね上部分と前記車両のばね下部分との間の
   相対速度を求めるフィルタ手段と、前記相対速度に対す
   る前記ばね上部分の上下速度の速度比を計算する速度比
   計算手段と、該速度比計算手段の計算結果に基づき前記
   目標減衰力を設定する目標減衰力設定手段とを備えたこ
   とを特徴とするサスペンション制御装置。
2. 【請求項２】 前記路面変位推定手段が、前記ばね上の
   加速度を電気信号に変換して出力する加速度検出器を備
   え、該加速度検出器の出力値を２階積分した値から前記
   車高検出器の出力値を差し引いて前記路面の変位を推定
   することを特徴とする請求項１記載のサスペンション制
   御装置。
3. 【請求項３】 前記フィルタ手段は、前記相対速度を所
   定の線形近似区間に分割し、該線形近似区間毎に最適な
   減衰係数を計算して前記状態方程式を設定するように構
   成したことを特徴とする請求項１記載のサスペンション
   制御装置。
4. 【請求項４】 前記フィルタ手段は、前記線形近似区間
   毎の計算切換時の周波数成分を除去するローパスフィル
   タを備えたことを特徴とする請求項１記載のサスペンシ
   ョン制御装置。
5. 【請求項５】 前記フィルタ手段は、前記カルマンフィ
   ルタの出力相対速度に対しばね下共振周波数以上の周波
   数を除去するローパスフィルタを備えたことを特徴とす
   る請求項２記載のサスペンション制御装置。