KR20200040815A - 차량 제어 장치 - Google Patents

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KR20200040815A
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류스케 히라오
노부유키 이치마루
겐타로 가스야
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히다치 오토모티브 시스템즈 가부시키가이샤
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Abstract

차체 측과 차륜 측 사이에는 완충기가 마련되어 있다. 서스펜션 제어 장치는 차체 거동 정보에 기초하여 완충기의 감쇠력을 산출하여 제어한다. 한편, 스티어링 장치는, 전동 모터와 이것을 제어하는 스티어링 제어 장치를 구비하고 있고, 운전자의 스티어링 조작력을 전동 모터로 어시스트한다. 서스펜션 제어 장치는, 차고 센서의 검출치에 기초하여 스티어링의 발생 진동을 산출하고, 이 발생 진동을 저감시키는 스티어링 토크를 발생시키는 신호를 생성한다. 서스펜션 제어 장치는 생성한 신호를 스티어링 제어 장치에 출력한다. 이에 따라, 스티어링 장치의 전동 모터로부터 스티어링 진동을 상쇄하는 스티어링 토크가 출력된다.

Description

차량 제어 장치
본 발명은 예컨대 자동차 등의 차량에 탑재되는 차량 제어 장치에 관한 것이다.
자동차 등의 차량에는, 차체(용수철 상) 측과 각 차륜(용수철 하) 측 사이에 완충기(댐퍼)가 마련되어 있다. 또한 차체에는, 운전자의 스티어링 조작에 따라서 차륜(조타륜)에 조타각을 부여하는 스티어링 장치가 마련되어 있다. 여기서, 특허문헌 1에는, 주행 노면의 요철 정도[노면 악로(惡路) 정도]에 따라서 스티어링 조작 특성을 변화시키는 스티어링 조작 특성 제어 장치가 기재되어 있다. 이 스티어링 조작 특성 제어 장치는, 차고(車高) 정보로부터 노면 악로 정도를 산출하여, 악로라고 판정했을 때는, 스티어링 조작량이 작은 영역에서 스티어링의 감도를 낮춤으로써 스티어링 조작 특성을 적정하게 제어한다.
특허문헌 1 : 일본 특허공개 2007-331517호 공보
그런데, 운전자의 스티어링 조작력을 전동 모터나 유압 펌프로 어시스트(보조)하는 파워 스티어링 장치의 경우, 노면으로부터 스티어링 휠(핸들)에 불필요한 진동(스티어링 진동)이 전해질 가능성이 있다. 이러한 스티어링 진동을 줄이기 위해서, 예컨대 다음과 같은 구성을 채용하는 것을 생각할 수 있다. 즉, 조타각 센서로 검출한 조타각을 미분하여 조타 속도를 산출하고, 또한 이 조타 속도를 줄이도록 전동 모터로부터 토크를 발생시킴으로써 조타각 진동을 줄이는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 이러한 구성의 경우, 스티어링 진동을 충분히 줄이고자 하면, 조타 속도에 대한 저항력이 증가하여 조타력이 증가하기 때문에, 스티어링 진동의 저감과 조타 어시스트를 양립할 수 없을 가능성이 있다.
본 발명의 목적은, 스티어링 진동을 저감하면서 조타 시에는 적절한 어시스트를 할 수 있는 차량 제어 장치를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 차량 제어 장치는, 차량의 차체 측과 차륜 측 사이에 마련되며 발생하는 힘을 조정할 수 있는 파워 발생 기구와, 차체 거동 정보에 기초하여 상기 파워 발생 기구의 발생력을 산출하여 제어하는 파워 발생 기구 제어부를 구비하고, 상기 파워 발생 기구 제어부는, 차량의 차고 정보를 검출하는 차고 정보 검출부와, 상기 차고 정보 검출부의 검출치에 기초하여 스티어링의 발생 진동을 산출하고, 이 발생 진동을 저감시키는 스티어링 토크를 발생시키는 스티어링 토크 발생부를 갖는다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 차량 제어 장치는, 스티어링 진동을 저감하면서 조타 시에는 적절한 어시스트를 할 수 있다.
도 1은 실시형태에 의한 차량 제어 장치가 탑재된 차량의 개념도이다.
도 2는 도 1의 서스펜션 제어 장치를 스티어링 제어 장치 등과 함께 도시하는 블록도이다.
도 3은 도 2의 서스펜션 제어 장치를 도시하는 블록도이다.
이하, 실시형태에 의한 차량 제어 장치에 관해서, 이 차량 제어 장치를 4륜 자동차에 탑재한 경우를 예로 들어, 첨부 도면에 따라서 설명한다.
도 1에서 차체(1)는 차량의 보디를 구성하고 있다. 차체(1)의 하측에는, 차체(1)와 함께 차량을 구성하는 차륜, 예컨대 좌우의 전륜(2)(FL, FR)과 좌우의 후륜(3)(RL, RR)으로 이루어지는 합계 4개의 차륜(2, 3)이 마련되어 있다. 또한 도 1에서는, 도면의 우측을 차량의 앞쪽, 도면의 좌측을 차량의 뒤쪽, 도면의 상측을 차량의 왼쪽, 도면의 하측을 차량의 오른쪽으로서 나타내고 있다.
차체(1)와 각 차륜(2, 3)들 사이에는 각각 서스펜션 장치(4, 5)가 개재 장착되어 있다. 좌측 전륜용 서스펜션 장치(4)는 좌측 전륜(2)(FL) 측과 차체(1) 사이에 마련되어 있다. 우측 전륜용 서스펜션 장치(4)는 우측 전륜(2)(FR) 측과 차체(1) 사이에 마련되어 있다. 좌측 후륜용 서스펜션 장치(5)는 좌측 후륜(3)(RL) 측과 차체(1) 사이에 마련되어 있다. 우측 후륜용 서스펜션 장치(5)는 우측 후륜(3)(RR) 측과 차체(1) 사이에 마련되어 있다.
서스펜션 장치(4, 5)는, 각각 도시하지 않는 코일 용수철 등의 현가(懸架) 용수철(스프링)과, 이 현가 용수철과 병렬 관계를 이루어 차체(1) 측과 차륜(2, 3) 측 사이에 마련된 완충기(6)를 포함하게 구성되어 있다. 완충기(6)는 쇼크 업소버(shock absorber)라고도 불리며, 발생하는 감쇠력을 조정할 수 있는 유압식의 감쇠력 조정식 완충기로서 구성되어 있다. 이 경우, 완충기(6)에는, 발생하는 감쇠력의 특성(감쇠력 특성)을 하드(hard)한 특성(경특성)에서 소프트(soft)한 특성(연특성)으로 연속적으로 조정하기 위해서, 감쇠력 조정 밸브, 솔레노이드 등으로 이루어지는 액츄에이터(도시하지 않음)가 부설되어 있다. 완충기(6)는, 액츄에이터에 의해 작동 유체의 흐름을 제어하는 세미 액티브 댐퍼에 의해서 구성되어 있다. 즉, 완충기(6)는, 차량의 차체(1) 측과 차륜(2, 3) 측 사이에서 발생하는 힘을 조정할 수 있는 파워 발생 기구로 되는 것이다.
또한, 완충기(6)의 감쇠력 조정용 액츄에이터는 감쇠력 특성을 연속적으로 변화시키는 구성이 아니라도 좋으며, 2 단계 또는 3 단계 이상의 복수 단계로 단속적(단계적)으로 조정하는 구성이라도 좋다. 또한, 완충기(6)는 감쇠력을 전환할 수 있으면 되며, ER 댐퍼(전기 점성 유체 댐퍼), 공압식 댐퍼, 전자식 댐퍼라도 좋다. 바꿔 말하면, 완충기(6)는, 능동적으로 힘(감쇠력)을 발생시키는 댐퍼, 즉, 세미 액티브 제어가 가능한 세미 액티브 댐퍼(세미 액티브 서스펜션 장치)로 한정되는 것이 아니다. 예컨대 구동 실린더(유압 실린더, 에어 실린더) 등의 풀 액티브 제어가 가능한 풀 액티브 댐퍼(풀 액티브 서스펜션 장치)를 이용하여도 좋다. 또한, 파워 발생 기구로서는, 공기 용수철을 갖춘 에어 서스펜션 장치, 스테빌라이저의 효력을 조정할 수 있는 키네틱 서스펜션 장치, 전자 액츄에이터를 갖춘 전자 서스펜션 장치, 전후좌우의 유압 실린더를 배관으로 접속한 유압 서스펜션 장치 등, 각종 파워 발생 기구를 채용할 수 있다.
어떻든간에, 완충기(6)(의 액츄에이터)는 서스펜션 제어 장치(7)에 접속되어 있다. 완충기(6)는, 예컨대 서스펜션 제어 장치(7)로부터 전력이 공급됨으로써 발생하는 힘인 감쇠력이 조정된다. 즉, 완충기(6)는, 서스펜션 제어 장치(7)로부터 완충기(6)의 액츄에이터에 전류(지령 전류)가 출력되고, 이 전류를 따라서 액츄에이터가 구동됨으로써 감쇠력 특성이 가변으로 조정된다.
서스펜션 제어 장치(7)는, 예컨대 마이크로 컴퓨터, 구동 회로, 전원 회로 등을 포함하게 구성되어 있다. 서스펜션 제어 장치(7)는, 예컨대 연산 장치(CPU)에 더하여, 플래시 메모리, ROM, RAM, EEPROM 등으로 이루어지는 메모리(모두 도시하지 않음)를 갖고 있다. 메모리에는, 예컨대 완충기(6)에서 출력해야 할 감쇠력을 연산하기 위한 처리 프로그램, 후술하는 스티어링 제어 장치(16)에 출력하는 토크 제어 지령을 산출하기 위한 처리 프로그램 등이 저장되어 있다.
파워 발생 기구 제어부로서의 서스펜션 제어 장치(7)는, 차체 거동 정보에 기초하여 완충기(6)의 발생력(감쇠력)을 산출하여 제어한다. 이 때문에, 서스펜션 제어 장치(7)는 차체 거동 정보를 검출하는 차고 센서(8)와 접속되어 있다. 차고 센서(8)는, 차량의 차고 상태(높이 위치)를 각각의 완충기(6)의 근방에서 검출한다. 즉, 차고 센서(8)는, 차체(1) 중, 완충기(6)의 근방이 되는 위치(즉, 차량의 네 모퉁이)에 각각 부착되어 있다.
각 차고 센서(8)는, 차량의 네 모퉁이에서 각각 차고를 검출하여, 그 검출 신호(차고 정보)를 서스펜션 제어 장치(7)에 출력한다. 차고 센서(8)는, 차체 거동으로 되는 차체(1)의 차고 상태(보다 구체적으로는, 차량의 상하 방향의 운동에 관한 상태량)를 검출하는 차체 거동 검출부(차량 거동 검출부)를 구성하고 있다. 바꿔 말하면, 차고 센서(8)는, 서스펜션 제어 장치(7)와 접속됨으로써, 서스펜션 제어 장치(7)와 함께 차량[차체(1)]의 차고 정보를 검출하는 차고 정보 검출부를 구성하고 있다.
또한, 차고 정보 검출부(차체 거동 검출부)는, 완충기(6) 근방에 설치한 4개의 차고 센서(8)로 한정되지 않고, 예컨대 4개의 용수철 상가속도 센서 및 4개의 용수철 하가속도 센서에 의해 구성되어도 좋다. 또한, 4개의 용수철 상가속도 센서만으로 구성하여도 좋다. 또한, 차륜(2, 3)의 회전 속도를 검출하는 차륜속(車輪速) 센서(도시하지 않음) 등, 차고 센서(8)나 가속도 센서 이외에 차량의 차고 상태(에 대응하는 상태량)를 검출하는 센서(차체 거동 검출 센서)를 이용하여도 좋다. 이 경우에, 예컨대 1개의 용수철 상가속도 센서의 정보(가속도)와 차륜속 센서의 정보(차륜속)로부터 각 차륜(2, 3)마다의 상하 운동을 추정함으로써 차량의 차고 상태(상하 운동)를 검출하는 구성으로 하여도 좋다. 또한, 차량의 횡가속도를 검출하는 횡가속도 센서, 차량의 전후 가속도를 검출하는 전후가속도 센서 등의 센서, 즉, 차량의 용수철 상이 되는 차체(1)의 상태량을 검출하는 각종 센서(차체 움직임 검출 센서)를 이용하여도 좋다. 요컨대, 차고 정보 검출부를 포함하는 차체 거동 검출부로서는, 차량의 차고 상태를 포함하는 각종 차체 거동(에 대응하는 상태량)을 검출하는 센서(차체 거동 검출 센서)를 이용할 수 있다.
또한, 차고 정보 검출부(차체 거동 검출 센서)는, 예컨대 외계 인식 센서(도시하지 않음)에 의해 구성하여도 좋다. 외계 인식 센서는, 예컨대 차량 주위의 물체의 위치를 계측하는 물체 위치 계측 장치를 구성하는 것으로, 예컨대 스테레오 카메라, 싱글 카메라 등의 카메라(예컨대 디지털 카메라) 및/또는 레이저 레이더, 적외선 레이더, 밀리파 레이더 등의 레이더(예컨대, 반도체 레이저 등의 발광 소자 및 반도체 레이저 등을 수광하는 수광 소자)를 이용할 수 있다. 또한, 외계 인식 센서는, 카메라, 레이더로 한정되지 않고, 차량의 주위가 되는 외계의 상태를 인식(검출)할 수 있는 각종 센서(검출 장치, 계측 장치, 전파탐지기)를 이용할 수 있다.
또한 실시형태에 있어서, 서스펜션 제어 장치(7)는, 서스펜션 제어 장치(7)에 직접 접속된 차고 센서(8)에 의해 차체 거동 정보를 취득하는 구성으로 하고 있다. 그러나, 서스펜션 제어 장치(7)는, 이것으로 한정되지 않고, 예컨대 차량 데이터 버스(9)를 통해 차체 거동 정보를 취득하는 구성으로 하여도 좋다. 차량 데이터 버스(9)는, 서스펜션 제어 장치(7) 및 후술하는 스티어링 제어 장치(16)를 포함하는 각종 ECU(Electronic Control Unit)를 상호 접속하는 통신선이며, 차체(1)에 탑재된 시리얼 통신부로서의 CAN(Controller Area Network)를 구성하고 있다. 어떻든간에, 서스펜션 제어 장치(7)는, 완충기(6)의 발생력의 산출에 이용하는 차체 거동 정보로서, 차고뿐만 아니라, 상하가속도, 차속, 전후가속도, 횡가속도 등의 각종 차체 거동 정보(차량 거동 정보)를 이용할 수 있다.
스티어링 장치(10)는, 운전자의 스티어링 조작에 따라서 조타륜이 되는 좌우의 전륜(2, 2)에 조타각을 부여한다. 실시형태에 있어서, 스티어링 장치(10)는, 운전자의 스티어링 조작력을 전동 모터(13)로 어시스트(보조)하는 전동 파워 스티어링 장치로서 구성되어 있다. 스티어링 장치(10)는, 스티어링 휠(11)과 스티어링 샤프트(12)와 전동 모터(13)와 감속기(14)와 토크 센서(15)와 스티어링 제어부로서의 스티어링 제어 장치(16)를 포함하게 구성되어 있다.
스티어링 휠(11)은 핸들이라고도 불리며, 운전자에 의해서 조작된다. 스티어링 샤프트(12)는 차량의 전후 방향으로 연장되며, 후단 측에 스티어링 휠(11)이 부착되어 있다. 전동 모터(13)는 어시스트력의 발생원이며, 스티어링 제어 장치(16)로부터 공급되는 전력에 의해 회전 구동한다. 즉, 전동 모터(13)는, 스티어링 제어 장치(16)로부터 공급되는 전류(지령 전류)에 따라서, 스티어링 샤프트(12)에 스티어링 토크(어시스트 토크)를 부여한다.
감속기(14)는, 예컨대 웜 감속기에 의해 구성되며, 전동 모터(13)의 회전을 감속하여 스티어링 샤프트(12)에 전달한다. 토크 센서(15)는, 운전자의 스티어링 조작력에 의해서 스티어링 샤프트(12)에 가해지는 스티어링 토크(조타 토크)를 검출한다. 이 경우, 토크 센서(15)는, 예컨대 스티어링 샤프트(12)를 구성하는 토션 바(도시하지 않음)의 비틀림량으로부터 스티어링 토크를 검출할 수 있다. 토크 센서(15)는 스티어링 제어 장치(16)에 접속되어 있다.
스티어링 제어 장치(16)는, 예컨대 마이크로 컴퓨터, 구동 회로, 전원 회로 등을 포함하게 구성되어 있다. 스티어링 제어 장치(16)는, 예컨대 연산 장치(CPU)에 더하여, 플래시 메모리, ROM, RAM, EEPROM 등으로 이루어지는 메모리(모두 도시하지 않음)를 갖고 있다. 메모리에는, 예컨대 전동 모터(13)로부터 출력해야 할 스티어링 토크(어시스트 토크)를 연산하기 위한 처리 프로그램 등이 저장되어 있다.
스티어링 제어 장치(16)는, 토크 센서(15)에 의해 검출되는 스티어링 토크에 기초하여 전동 모터(13)의 구동을 제어한다. 즉, 스티어링 제어 장치(16)는, 토크 센서(15)의 검출치(스티어링 토크)에 기초하여, 스티어링 샤프트(12)에 부여하여야 할 토크(어시스트 토크)에 대응하는 제어 지령치를 산출한다. 스티어링 제어 장치(16)는, 산출한 제어 지령치에 따른 전류를 전동 모터(13)에 공급한다.
이 경우, 후술하는 것과 같이, 스티어링 제어 장치(16)에는 서스펜션 제어 장치(7)로부터 토크 제어 지령이 입력된다. 스티어링 제어 장치(16)는, 서스펜션 제어 장치(7)로부터의 토크 제어 지령을 가미하여 전동 모터(13)를 구동한다. 즉, 실시형태에서는, 서스펜션 제어 장치(7)에 의해 스티어링 장치(10)를 제어하는 것이 가능하게 되어 있다. 이 경우, 서스펜션 제어 장치(7)는, 차량 데이터 버스(9)를 통해 스티어링 장치(10)의 스티어링 제어 장치(16)와 접속되어 있다.
그런데, 운전자의 스티어링 조작력을 전동 모터(13)로 어시스트(보조)하는 전동 파워 스티어링 장치(10)의 경우, 노면으로부터 전륜(2, 2), 스티어링 샤프트(12) 등을 통해 스티어링 휠(11)에 불필요한 진동(스티어링 진동)이 전해질 가능성이 있다. 이러한 스티어링 진동을 저감하기 위해서, 예컨대 다음과 같은 구성을 채용하는 것을 생각할 수 있다.
즉, 조타각 센서로 조타각을 검출하고, 이 검출한 조타각을 미분함으로써 조타 속도를 산출한다. 그리고, 이 조타 속도를 줄이도록 조타 속도에 게인을 승산하여 목표 토크로서 전동 파워 스티어링 장치의 전동 모터로부터 토크를 발생킴으로써 조타각 진동을 저감하는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 이러한 구성의 경우, 조타각 센서 신호의 FB 제어(피드백 제어)가 되기 때문에, 시스템의 지연에 의해 보상할 수 없을 가능성(스티어링 진동을 충분히 저감할 수 없을 가능성)이 있다. 또한, 스티어링의 거동이 운전자의 조작에 의한 것인지 노면 입력에 기인하는 진동인지의 판단이 곤란한 경우가 있어, 이러한 면에서도 스티어링 진동을 충분히 저감할 수 없을 가능성이 있다. 나아가서는, 스티어링 진동을 충분히 저감하고자 하면, 조타 속도에 대한 저항력이 증가하여, 조타력이 증가하기 때문에, 스티어링 진동의 저감과 조타 어시스트를 양립할 수 없을 가능성이 있다.
이어서, 노면 입력에 의해 서스펜션 장치(4, 5)가 스트로크한 경우를 생각한다. 이 경우, 좌우 동상(同相)의 노면 입력이라면, 좌우의 차륜(2, 2)(3, 3)의 횡력(橫力)에 차이가 발생하지 않고, 차량 요우 운동에는 변화가 없다. 즉, 좌우의 차륜(2, 2)(3, 3)에 대하여 동일한 노면 입력인 경우, 좌우의 차륜(2, 2)(3, 3)의 횡력에 차이가 발생하지 않고, 차량 요우 운동의 변화가 없다.
이에 비해, 좌우에서 노면 입력이 다르면, 좌우의 차륜(2, 2)(3, 3)의 횡력에 차이가 발생하여, 차량 요우 운동이 발생하는 경우가 있다. 즉, 좌우의 차륜(2, 2)(3, 3)에 대하여 노면 입력이 상이한 경우, 좌우의 차륜(2, 2)(3, 3)의 횡력에 차이가 발생하여, 차량 요우 운동이 발생하는 경우가 있다. 보다 자세하게는, 예컨대 길을 주행하는 도중에 4륜이 좌우 독립 스트로크하는 경우를 생각한다. 이 경우, 스트로크에 기초하여, 차륜(2, 2)(3, 3)은, 노면과의 토우각, 캠버각이 변화되어, 각 차륜(2, 2)(3, 3)의 횡력이 독립적으로 발생한다. 이에 따라, 차량에 요우 모멘트가 발생하여, 직진성이 악화(저하)될 가능성이 있다. 또한, 예컨대 전륜(2, 2)이 좌우 역상(逆相) 스트로크한 경우, 이 스트로크에 기초하여, 핸들 놓침(핸들 킥백)이 발생할 가능성이 있다. 즉, 악로 주행 시에는, 핸들 킥백이나 타이어 얼라인먼트 변화에 의해 직진성이 악화될 가능성이 있다.
그래서, 실시형태에서는, 서스펜션 제어 장치(7)에 의해 스티어링 제어 장치(16)를 제어하는 구성, 즉, 서스펜션 제어 장치(7)가 서스펜션의 정보(차체 거동 정보)를 이용하여 스티어링 장치(10)의 제어를 행하는 구성으로 하고 있다. 바꿔 말하면, 서스펜션 제어 장치(7)에서, 서스펜션의 정보(차고 정보)를 이용하여, 스티어링 진동을 저감(경감)하는 신호(진동 캔슬 신호) 및 차량 요우 운동을 저감하는 신호(요우 운동 저감 신호)를 생성하여, 이 신호를 스티어링 장치(10)의 스티어링 제어 장치(16)에 출력하는 구성으로 하고 있다.
구체적으로, 서스펜션 제어 장치(7)는, 차고 센서(8)의 검출치(차고)에 기초하여, 스티어링[보다 구체적으로는 스티어링 휠(11)]의 발생 진동을 산출한다. 서스펜션 제어 장치(7)는, 이렇게 산출된 발생 진동으로부터, 이 발생 진동을 상쇄하는(저감시키는) 스티어링 토크(진동 캔슬 토크)를 산출하여, 이 스티어링 토크를 발생시키는 신호(토크 제어 지령)를 생성한다. 서스펜션 제어 장치(7)에 의해 생성된 신호, 즉, 「스티어링의 발생 진동을 상쇄하는 스티어링 토크를 발생시키는 신호」는, 서스펜션 제어 장치(7)로부터 스티어링 제어 장치(16)에 출력된다. 이에 따라 스티어링 진동을 억제할 수 있다. 이와 같이, 실시형태에서는, 서스펜션의 스트로크 정보가 되는 차고 정보(차고, 상대속도 등)로부터 노면 입력에 기인하는 스티어링 진동을 산출하여, FF 제어(피드포워드 제어)로 진동을 상쇄하는 스티어링 토크를 발생시킨다. 이에 따라, 스티어링 진동을 저감할 수 있다. 여기서, 상쇄란, 진동을 완전히 상쇄하는 것뿐만 아니라, 스티어링 진동을 저감, 경감하는 경우도 포함한다.
또한 서스펜션 제어 장치(7)는, 차고 센서(8)의 검출치(차고)에 기초하여, 서스펜션 장치(4, 5)의 지오메트리 변화에 의해서 발생하는 횡력을 산출하고, 이렇게 산출된 횡력으로부터, 좌우륜(2, 2)(3, 3)에 발생하는 횡력의 차이에 기초한 차량 요우 운동을 산출(추정, 예측)한다. 서스펜션 제어 장치(7)는, 산출(추정, 예측)한 차량 요우 운동으로부터, 이 차량 요우 운동을 억제하는 스티어링 토크(불필요 운동 억제 토크)를 산출하여, 이 스티어링 토크를 발생시키는 신호(토크 제어 지령)를 생성한다. 서스펜션 제어 장치(7)에 의해 생성된 신호, 즉, 「좌우륜(2, 2)(3, 3)의 횡력의 차이에 기초한 차량 요우 운동을 억제하는 스티어링 토크를 발생시키는 신호」는, 서스펜션 제어 장치(7)로부터 스티어링 제어 장치(16)에 출력된다. 이에 따라, 노면 입력에 기인하여 발생하는 차량의 요우 변화를 억제할 수 있다.
즉, 서스펜션의 스트로크 정보와 키각 정보로부터 지오메트리 변화에 의해서 발생하는 횡력 변화를 계산하고, 그 값에 기초하여 스티어링 토크를 발생시킴으로써, 노면 입력에 기인하여 발생하는 요우 변화를 억제한다. 이에 따라, 악로 주행 시의 직진성을 향상시킬 수 있으며, 또한 핸들 놓침(핸들 킥백)을 저감할 수 있다. 이와 같이, 실시형태에서는, 서스펜션의 스트로크 정보가 되는 차고 정보(차고, 상대속도 등)로부터 노면 입력에 기인하는 차량의 요우 운동을 산출하여, FF 제어(피드포워드 제어)로 요우 운동을 억제하는 스티어링 토크를 발생시킨다. 이에 따라, 차량의 요우 운동 및 핸들 킥백을 줄일 수 있다.
도 2는 서스펜션 제어 장치(7)를 스티어링 제어 장치(16) 등과 함께 도시하고 있다. 도 2에 도시하는 것과 같이, 서스펜션 제어 장치(7)는, 취득한 차고 정보에 기초하여 토크 제어 지령(즉, 진동 캔슬 토크 및 불필요 운동 억제 토크에 대응하는 스티어링 토크 지령)을 산출하고, 그 산출한 토크 제어 지령을 스티어링 제어 장치(16)에 출력한다. 한편, 스티어링 제어 장치(16)는, 토크 센서(15)에 의해 검출된 스티어링 토크에 기초하여 제어 지령치[즉, 스티어링 샤프트(12)에 부여하여야 할 어시스트 토크에 대응하는 스티어링 토크 지령치]를 산출한다. 스티어링 제어 장치(16)는, 「산출한 제어 지령치」와 「서스펜션 제어 장치(7)로부터의 토크 제어 지령」을 가산함으로써, 최종적으로 전동 모터(13)로부터 출력되어야 할 스티어링 토크(최종 스티어링 토크)에 대응하는 토크 최종 지령치를 산출한다. 스티어링 제어 장치(16)는, 산출한 토크 최종 지령치에 기초하여 전동 모터(13)에 전류를 출력함으로써 스티어링 장치(10)의 제어를 행한다.
도 3은 서스펜션 제어 장치(7)를 도시하고 있다. 도 3에 도시하는 것과 같이, 서스펜션 제어 장치(7)는 서스펜션 제어부(7A)와 토크 제어 지령 생성부(7B)를 구비하고 있다. 서스펜션 제어부(7A)는 완충기(6)의 액츄에이터에 공급하는 전류를 제어한다. 서스펜션 제어부(7A)는 승차감·조종 안정성 제어부(7A1)를 포함하게 구성되어 있다. 승차감·조종 안정성 제어부(7A1)의 입력 측은 차고 센서(8)와 접속되어 있다. 한편, 승차감·조종 안정성 제어부(7A1)의 출력 측은 완충기(6)의 액츄에이터에 접속되어 있다. 승차감·조종 안정성 제어부(7A1)에는 차고 센서(8)로부터의 차고 정보가 입력된다. 승차감·조종 안정성 제어부(7A1)는 차고 정보를 이용하여 차체 거동(차량 거동)을 산출한다.
승차감·조종 안정성 제어부(7A1)는, 승차감과 조종 안정 성능의 향상을 도모하기 위해, 예컨대 스카이 훅 제어 룰을 이용하여 목표 감쇠력을 연산하여, 목표감쇠력이 발생하도록 목표 전류치를 산출한다. 승차감·조종 안정성 제어부(7A1)는, 산출한 목표 전류치에 대응하는 전류(지령 전류)를 완충기(6)의 액츄에이터에 출력한다. 또한, 목표 감쇠력을 산출하는 제어 룰로서는, 스카이 훅 제어로 한정하지 않고, 예컨대 최적 제어, H∞ 제어 등의 피드백 제어를 이용할 수 있다. 또한, 제어 지령으로서 목표 감쇠력을 이용하고 있지만, 목표 감쇠 계수를 이용하는 구성으로 하여도 좋다.
한편, 토크 제어 지령 생성부(7B)는, 차고 정보에 기초하여 스티어링 제어 장치(16)에 출력하는 토크 제어 지령을 산출하여, 산출한 토크 제어 지령을 스티어링 제어 장치(16)에 출력한다. 토크 제어 지령은, 스티어링 장치(10)의 전동 모터(13)로부터 「스티어링 진동을 저감하는 스티어링 토크」 및 「차량 요우 운동을 억제하는 스티어링 토크」를 발생하기 위한 지령(신호)이다.
즉, 토크 제어 지령 생성부(7B)는, 차고 센서(8)의 검출치(차고)에 기초하여 스티어링의 발생 진동을 산출하고, 이 발생 진동을 상쇄하는 스티어링 토크를 발생시키는 신호를 생성하는 스티어링 토크 발생부(진동 저감 토크 발생부)를 구성하고 있다. 이 때문에, 토크 제어 지령 생성부(7B)는 노면 입력 기인 스티어링 진동 산출부(7B1)와 노면 외란 상쇄 제어 게인 승산부(7B2)를 구비하고 있다.
이와 함께, 토크 제어 지령 생성부(7B)는, 차고 센서(8)의 검출치(차고)에 기초하여, 서스펜션 장치(4, 5)의 지오메트리 변화에 의해서 발생하는 횡력을 산출하여, 이 횡력에 기초한 차량 요우 운동을 억제하는 스티어링 토크를 발생시키는 신호를 생성하는 스티어링 토크 발생부(불필요 운동 억제 토크 발생부)를 구성하고 있다. 이 때문에, 토크 제어 지령 생성부(7B)는, 토우각 변화 산출부(7B3)와 각 륜 횡력 추정부(7B4)와 요우 변화 추정부(7B5)와 요우 변화 억제 제어 게인 승산부(7B6)를 구비하고 있다. 또한, 토크 제어 지령 생성부(7B)는 가산부(7B7)를 구비하고 있다.
노면 입력 기인 스티어링 진동 산출부(7B1)는 노면 입력에 기인한 스티어링 진동을 산출한다. 여기서, 노면 입력에 기인한 스티어링 진동은, 좌우의 전륜(2, 2)의 차고의 차이(좌우차)에 따라서 발생한다. 이 때문에, 노면 입력 기인 스티어링 진동 산출부(7B1)에서는, 차고 센서(8)로부터 얻어지는 차고 정보로부터 좌우 차고차[좌우의 전륜(2, 2)의 차고의 차이]를 산출함과 더불어, 이 좌우 차고차를 미분하여 상대속도의 차를 산출한다. 노면 입력 기인 스티어링 진동 산출부(7B1)에서 산출한 상대속도의 차이는 노면 외란 상쇄 제어 게인 승산부(7B2)에 출력된다.
노면 외란 상쇄 제어 게인 승산부(7B2)에서는, 상대속도의 차이에 대하여 노면 상쇄 제어 게인을 승산함으로써, 노면 외란 상쇄 제어 지령을 산출한다. 노면 상쇄 제어 게인은, 노면 외란 상쇄 제어 지령이 스티어링 진동을 상쇄[캔슬(cancel)]시킬 수 있는 지령이 되도록, 예컨대 미리 계산, 실험, 시뮬레이션 등에 의해 구해 놓는다. 노면 외란 상쇄 제어 게인 승산부(7B2)는, 산출한 노면 외란 상쇄 제어 지령(즉, 진동 캔슬 토크에 대응하는 스티어링 토크 지령)을 가산부(7B7)에 출력한다.
이어서, 노면 입력에 기인한 차량의 요우 변화 억제 제어에 관해서 설명한다. 노면 입력에 기인한 차량의 요우 변화에 있어서는, 노면 입력에 의한 차고 변화[서스펜션 장치(4, 5)의 스트로크 변화]에 의해 차륜(2, 3)의 토우각이 변화되고, 이 토우각의 변화에 기초하여, 차륜(2, 3)에 타이어 사이드슬립각(angle of sideslip)이 발생하여, 타이어 횡력이 발생한다. 이 횡력에 있어서는, 좌우가 동상으로 동일하게 스트로크하고 있는 경우, 좌우의 스트로크에 대한 토우각 변화가 동일하고, 좌우에서 횡력을 캔슬하기 때문에, 요우 변화는 발생하지 않는다. 단, 스트로크가 좌우에서 다르고 토우각이 좌우에서 역상으로 되면, 좌우의 횡력이 같은 방향으로 발생하기 때문에, 요우 변화가 발생되어, 핸들 놓침(핸들 킥백)이 발생한다. 또한, 이때에 발생하는 타이어의 대지(對地) 캠버각의 변화가 좌우에서 다르면, 횡력이 발생하여, 차량에 요우 변화가 발생한다.
그래서, 토우각 변화 산출부(7B3)는, 차고 센서(8)로부터 얻어지는 좌우의 차고 정보로부터, 서스펜션 지오메트리 정보에 기초하여 토우각 변화를 산출한다. 토우각 변화 산출부(7B3)에서 산출된 토우각 변화는, 각 륜 횡력 추정부(7B4)에 출력된다. 여기서, 토우각이 변화되었을 때의 차량의 사이드슬립각을 제로(0)라고 가정하면, 토우각 변화가 타이어 사이드슬립각과 같아진다. 이 때문에, 각 륜 횡력 추정부(7B4)에서는 토우각 변화에 기초한 횡력을 산출한다. 또한, 캠버각은 롤각과 서스펜션 캠버각 변화의 합에서 산출하는 것으로 하고, 각 륜 횡력 추정부(7B4)에서는 각 륜의 캠버 스러스트(camber thrust)를 산출한다. 각 륜 횡력 추정부(7B4)는, 이와 같이 산출한 각 륜의 횡력을 요우 변화 추정부(7B5)에 출력한다. 요우 변화 추정부(7B5)에서는, 각 륜 횡력 추정부(7B4)에서 산출한 횡력을 각 륜에서 한데 합하여, 이 횡력으로부터 무게중심점 주위의 요우 모멘트를 산출한다. 요우 변화 추정부(7B5)에서 산출된 요우 모멘트는 요우 변화 억제 제어 게인 승산부(7B6)에 출력된다.
요우 변화 억제 제어 게인 승산부(7B6)에서는, 요우 모멘트에 대하여 요우 변화 억제 제어 게인을 승산함으로써, 요우 변화 추정부(7B5)에서 산출된 요우 모멘트에 비례한 요우 변화 억제 제어 지령을 산출한다. 요우 변화 억제 제어 게인은, 요우 변화 억제 제어 지령이 차량의 요우 변화를 억제할 수 있는 지령이 되도록, 예컨대 미리 계산, 실험, 시뮬레이션 등에 의해 구해 놓는다. 요우 변화 억제 제어 게인 승산부(7B6)는, 산출한 요우 변화 억제 제어 지령(즉, 불필요 운동 억제 토크에 대응하는 스티어링 토크 지령)을 가산부(7B7)에 출력한다.
가산부(7B7)에는 노면 외란 상쇄 제어 지령과 요우 변화 억제 제어 지령이 입력된다. 가산부(7B7)는, 노면 외란 상쇄 제어 지령과 요우 변화 억제 제어 지령을 한데 합함으로써, 스티어링 제어 장치(16)에 출력하는 토크 제어 지령을 산출한다. 가산부(7B7)는 산출한 토크 제어 지령을 스티어링 제어 장치(16)에 출력한다.
실시형태에 의한 차량 제어 장치는 상술한 것과 같은 구성을 갖는 것이며, 이어서 서스펜션 제어 장치(7)에 의한 완충기(6)의 제어 처리 및 스티어링 장치(10)의 제어 처리에 관해서 설명한다.
서스펜션 제어 장치(7)에는, 각 서스펜션 장치(4, 5)에 대응하여 각각 마련된 차고 센서(8)로부터 차고에 대응하는 검출 신호가 입력된다. 이때, 서스펜션 제어 장치(7)의 서스펜션 제어부(7A)[승차감·조종 안정성 제어부(7A1)]는, 차고 정보로부터 스카이 훅 제어 룰 등을 이용하여 목표 감쇠력을 연산하여, 목표 감쇠력을 발생시키기 위해서 필요한 목표 전류를 산출한다. 서스펜션 제어 장치(7)는, 산출된 목표 전류에 대응하는 전류를 완충기(6)의 액츄에이터에 출력한다. 이에 따라, 완충기(6)의 감쇠력 특성은, 하드한 특성(경특성)과 소프트한 특성(연특성) 사이에서 가변하게 되어 연속적으로 제어된다.
한편, 서스펜션 제어 장치(7)의 토크 제어 지령 생성부(7B)는, 차고 정보로부터 스티어링 장치(10)의 스티어링 제어 장치(16)에 출력하는 토크 제어 지령을 산출한다. 구체적으로는, 노면 입력 기인 스티어링 진동 산출부(7B1)와 노면 외란 상쇄 제어 게인 승산부(7B2)에 의해 노면 외란 상쇄 제어 지령을 산출한다. 이와 함께, 토우각 변화 산출부(7B3), 각 륜 횡력 추정부(7B4), 요우 변화 추정부(7B5) 및 요우 변화 억제 제어 게인 승산부(7B6)에 의해, 요우 변화 억제 제어 지령을 산출한다. 그리고, 산출된 노면 외란 상쇄 제어 지령과 요우 변화 억제 제어 지령을 가산부(7B7)로 가산함으로써, 스티어링 제어 장치(16)에 출력하는 토크 제어 지령을 산출한다. 서스펜션 제어 장치(7)는 산출한 토크 제어 지령을 스티어링 제어 장치(16)에 출력한다. 이에 따라, 스티어링 제어 장치(16)는, 스티어링 장치(10)의 전동 모터(13)로부터 스티어링 샤프트(12)로, 서스펜션 제어 장치(7)로부터의 토크 제어 지령에 따른 스티어링 토크(즉, 진동 캔슬 토크 및 불필요 운동 억제 토크)를 부여할 수 있다.
이와 같이, 실시형태에 있어서, 서스펜션 제어 장치(7)의 토크 제어 지령 생성부(7B)는, 차량의 차고 정보에 기초하여 스티어링의 발생 진동을 산출한다. 즉, 노면 입력에 기인한 불필요한 스티어링 진동은, 좌우륜의 좌우의 차이[좌우의 전륜(2, 2)의 차고의 차이]에 따라서 발생하므로, 토크 제어 지령 생성부(7B)는, 차량의 차고 정보에 기초하여 스티어링의 발생 진동을 산출한다. 그리고, 토크 제어 지령 생성부(7B)는, 산출한 발생 진동으로부터, 이 발생 진동을 상쇄하는 스티어링 토크를 발생시키는 신호, 즉, 노면 외란 상쇄 제어 지령을 생성한다.
이 때문에, 전술한 바와 같이 생성된 신호를, 운전자의 스티어링 조작력을 전동 모터(13)로 어시스트하는 전동 파워 스티어링 장치(10)에 출력함으로써, 전동 파워 스티어링 장치(10)의 전동 모터(13)로부터 「발생 진동을 상쇄하는 스티어링 토크가 가미된 스티어링 토크」를 출력할 수 있다. 바꿔 말하면, 전동 파워 스티어링 장치(10)의 전동 모터(13)는, 「노면 입력에 기인하는 발생 진동을 상쇄하는 스티어링 토크」와 「운전자의 스티어링 조작을 어시스트하는 스티어링 토크」를 출력할 수 있다. 이로써, 스티어링 진동을 제어할 수 있다.
또한 실시형태에 있어서, 서스펜션 제어 장치(7)의 토크 제어 지령 생성부(7B)는, 차량의 차고 정보에 기초하여, 차량의 요우 모멘트(요우 변화)를 산출한다. 즉, 노면 입력에 기인한 불필요한 차량 요우 운동은, 노면 입력에 기초한 서스펜션 장치(4, 5)의 지오메트리 변화에 따라서 발생하므로, 토크 제어 지령 생성부(7B)는, 차량의 차고 정보에 기초하여 요우 모멘트(요우 변화)를 산출한다. 그리고, 토크 제어 지령 생성부(7B)는, 산출한 요우 모멘트(요우 변화)로부터, 이 요우 모멘트(요우 변화)를 억제하는 스티어링 토크를 발생시키는 신호, 즉, 요우 변화 억제 제어 지령을 생성한다.
이 때문에, 전술한 바와 같이 생성된 신호를, 운전자의 스티어링 조작력을 전동 모터(13)로 어시스트하는 전동 파워 스티어링 장치(10)에 출력함으로써, 전동 파워 스티어링 장치(10)의 전동 모터(13)로부터 「차량 요우 변화를 억제하는 스티어링 토크가 가미된 스티어링 토크」를 출력할 수 있다. 바꿔 말하면, 전동 파워 스티어링 장치(10)의 전동 모터(13)는, 「노면 입력에 기인하는 차량 요우 변화를 캔슬하는 스티어링 토크」와 「운전자의 스티어링 조작을 어시스트하는 스티어링 토크」를 출력할 수 있다. 이에 따라, 차량의 요우 운동을 억제할 수 있어, 악로 주행 시의 직진성의 향상과, 핸들 놓침(핸들 킥백)을 억제할 수 있다. 또한, 파워 발생 기구로는 응답하기가 어려운 고주파의 노면에서는, 전동 파워 스티어링 장치(10)에 의한 스티어링 토크에 의해 진동을 저감시킬 수도 있다.
또한 실시형태에서는, 차량의 차고 정보를 검출하는 차고 정보 검출부를 차고 센서(8)에 의해 구성한 경우를 예로 들어 설명했다. 그러나, 차고 정보 검출부는, 이것으로 한정되지 않고, 예컨대 카메라, 레이더 등의 외계 인식 센서에 의해 구성하여도 좋다. 이 경우에는, 외계 인식 센서에 의해, 차량이 진행하는 방향의 노면의 상하 변화, 바퀴자국, 요철을 검출할 수 있다. 이에 따라, 차량의 차고 변화를 그 변화 전에 검출할 수 있다. 즉, 스티어링의 발생 진동을 그 진동이 발생하기 전에 산출(예측)할 수 있어, 스티어링 진동을 보다 고차원적으로 억제할 수 있다.
실시형태에서는, 서스펜션 제어 장치(7)로 차고 정보로부터 토크 제어 지령(스티어링 진동을 저감시키는 스티어링 토크를 발생시키는 신호, 차량의 요우 운동을 저감시키는 스티어링 토크를 발생시키는 신호)의 산출을 행하는 구성으로 한 경우를 예로 들어 설명했다. 그러나, 이에 한정하지 않고, 예컨대 서스펜션 제어 장치로 토크 제어 지령의 산출을 행하지 않고서 스티어링 장치의 스티어링 제어 장치에 차고 정보를 입력하는 구성으로 하며, 또한 스티어링 제어 장치로 차고 정보로부터 토크 제어 지령의 산출을 행하는 구성으로 하여도 좋다. 나아가서는, 서스펜션 제어 장치와 스티어링 제어 장치를 일체로 구성하여도 좋다.
실시형태에서는, 서스펜션 제어 장치(7)와 스티어링 제어 장치(16)를, 이들 이외의 다른 ECU와도 접속하는 차량 데이터 버스(9)를 통해 접속하는 구성으로 한 경우를 예로 들어 설명했다. 그러나, 이에 한정하지 않고, 예컨대 서스펜션 제어 장치와 스티어링 제어 장치를 이들 전용의 통신선으로 접속하는 구성으로 하여도 좋다.
실시형태에 있어서, 서스펜션 제어 장치(7)의 토크 제어 지령 생성부(7B)는, 스티어링 진동을 상쇄하기 위한 노면 외란 상쇄 제어 지령과 차량의 요우 변화를 억제하기 위한 요우 변화 억제 제어 지령 양쪽을 산출(생성)하는 구성으로 한 경우를 예로 들어 설명했다. 그러나, 이것에 한정하지 않고, 예컨대 서스펜션 제어 장치는, 어느 한쪽만을 산출(생성)하는 구성, 즉, 노면 외란 상쇄 제어 지령을 산출(생성)하는 구성, 또는 요우 변화 억제 제어 지령을 산출(생성)하는 구성으로 하여도 좋다.
실시형태에서는, 스티어링 장치(10)로서, 운전자의 스티어링 조작력을 전동 모터(13)로 어시스트(보조)하는 전동 파워 스티어링 장치(10)를 예로 들어 설명했다. 즉, 실시형태에서는, 조타력을 보조하는 전동 파워 스티어링 장치(10)를, 서스펜션 제어 장치(7)에 의해 제어하는 구성으로 한 경우를 예로 들어 설명했다. 그러나, 이에 한정하지 않고, 예컨대 스티어-바이-와이어(steer-by-wire) 차량의 스티어링 장치를 서스펜션 제어 장치에 의해 제어하는 구성으로 할 수도 있다.
즉, 스티어-바이-와이어의 경우, 노면 입력이 있더라도 스티어링에 대한 FB 정보(피드백 정보)가 없으면, 스티어링으로부터 운전자에게 전해지는 노면 정보로서 위화감을 줄 가능성이 있다. 이에 대하여, 스티어-바이-와이어의 경우는, 서스펜션 제어 장치를 다음과 같이 구성할 수 있다. 즉, 서스펜션 제어 장치는, 차고 정보 검출부의 검출치에 기초하여, 운전자에게 전해야 하는 스티어링 반력을 산출한다. 서스펜션 제어 장치는, 이렇게 산출된 스티어링 반력에 대응하는 스티어링 토크(노면 반력 토크)를 산출하여, 이 스티어링 토크를 발생시키는 신호를 생성한다.
이에 따라, 악로 주행 시에, 스티어링에 대한 노면 입력의 피드백(핸들 FB)이 없다고 하는 위화감을 억제할 수 있다. 또한, 스티어-바이-와이어의 경우는, 스티어링 특성(노면 반력 특성)을 변경할 수 있는 구성, 예컨대 스티어링 모드를, 통상 모드에서 스포츠 모드 등의 다른 모드로 전환할 수 있는 구성을 채용하는 것을 생각할 수 있다. 즉, 복수의 스티어링 모드를 전환할 수 있게 구비함과 더불어, 전환된 스티어링 모드에 따라서 스티어링 특성(스티어링 반력)을 변경할 수 있도록 구성하여도 좋다. 이 경우에, 예컨대 스포츠 모드가 선택되었을 때는, 노면 입력의 피드백을 증가시킴으로써, 다이나믹한 조타감을 얻도록 할 수 있다.
실시형태에서는, 파워 발생 기구가 완충기(6)인 경우, 즉, 파워 발생 기구를 유압식의 세미 액티브 댐퍼로 한 경우를 예로 들어 설명했다. 그러나, 파워 발생 기구는, 이것으로 한정되지 않고, 예컨대 ER 댐퍼(전기 점성 유체 댐퍼) 등의 다른 형식의 세미 액티브 댐퍼로 하여도 좋다. 또한, 파워 발생 기구는, 예컨대 풀 액티브 댐퍼의 유압 액츄에이터, 에어 서스펜션 장치의 에어 스프링, 스테빌라이저와 이 스테빌라이저의 효력을 조정하는 액츄에이터, 전자 서스펜션을 구성하는 리니어 모터 등, 각종 파워 발생 기구를 채용할 수 있다. 또한 실시형태에서는, 파워 스티어링 장치로서 전동 파워 스티어링 장치를 예로 들어 설명했지만, 유압 파워 스티어링 장치를 이용하여도 좋다. 그 경우에, 토크는 유압 펌프에 의해 발생시키도록 구성한다.
이상 설명한 실시형태에 기초한 차량 제어 장치로서, 예컨대 이하에 설명하는 양태의 것을 생각할 수 있다.
제1 양태로서는, 차량의 차체 측과 차륜 측 사이에 마련되며 발생하는 힘을 조정할 수 있는 파워 발생 기구와, 차체 거동 정보에 기초하여 상기 파워 발생 기구의 발생력을 산출하여 상기 발생력을 제어하는 파워 발생 기구 제어부를 구비하고, 상기 파워 발생 기구 제어부는, 차량의 차고 정보를 검출하는 차고 정보 검출부와, 상기 차고 정보 검출부의 검출치에 기초하여 스티어링의 발생 진동을 산출하고, 이 발생 진동을 저감시키는 스티어링 토크를 발생시키는 스티어링 토크 발생부를 갖는다.
이 제1 양태에 의하면, 파워 발생 기구 제어부의 스티어링 토크 발생부는, 차량의 차고 정보에 기초하여 스티어링의 발생 진동을 산출한다. 즉, 노면 입력에 기인한 스티어링 진동은, 좌우륜의 좌우차(좌우의 차고의 차이)에 따라서 발생하므로, 스티어링 토크 발생부는, 차량의 차고 정보에 기초하여 스티어링의 발생 진동을 산출한다. 그리고, 스티어링 토크 발생부는, 산출한 발생 진동으로부터 이 발생 진동을 저감시키는 스티어링 토크를 발생시킨다. 예컨대, 발생 진동을 저감시키는 스티어링 토크를 발생시키는 신호를 생성한다.
이 때문에, 전술한 바와 같이 생성된 신호를, 예컨대 운전자의 스티어링 조작력을 전동 모터로 어시스트하는 전동 파워 스티어링 장치에 출력함으로써, 전동 파워 스티어링 장치의 전동 모터로부터 「발생 진동을 저감시키는 스티어링 토크가 가미된 스티어링 토크」를 출력할 수 있다. 바꿔 말하면, 전동 파워 스티어링 장치의 전동 모터는, 「노면 입력에 기인하는 발생 진동을 상쇄하는 스티어링 토크」와 「운전자의 스티어링 조작을 어시스트하는 스티어링 토크」를 출력할 수 있다. 이에 따라, 스티어링 진동을 억제할 수 있다.
제2 양태로서는, 제1 양태에 있어서 상기 차고 정보 검출부는 외계 인식 센서이다.
이 제2 양태에 의하면, 외계 인식 센서에 의해, 차량이 진행하는 방향의 노면의 상하 변화, 바퀴자국, 요철을 검출할 수 있다. 이에 따라, 차량의 차고 변화를 그 변화 전에 검출할 수 있다. 즉, 스티어링의 발생 진동을 그 진동이 발생하기 전에 산출(예측)할 수 있어, 스티어링 진동을 보다 고차원적으로 억제할 수 있다.
제3 양태로서는, 제1 양태 또는 제2 양태에 있어서, 상기 스티어링 토크 발생부는, 상기 차고 정보 검출부에 의한 차고 정보를 이용하여, 상기 스티어링의 발생 진동을 저감하는 신호와, 차량의 요우 운동을 저감하는 신호를 생성하여, 상기 스티어링을 제어하는 스티어링 토크를 발생시킨다.
제4 양태로서는, 제1 양태 내지 제3 양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 스티어링은, 전동 또는 유압에 의해 파워 어시스트되는 파워 스티어링 장치이며, 상기 파워 스티어링 장치에 의해서 발생하는 스티어링 토크는, 노면 입력에 기인하는 상기 요우 운동을 캔슬시키며, 또한 운전자에 의한 스티어링 조작을 어시스트하는 힘을 발생시킨다.
제5 양태로서는, 제3 양태에 있어서, 상기 스티어링 토크 발생부는, 상기 차고 정보 검출부의 차고 정보에 기초하여, 상기 파워 발생 기구의 지오메트리 변화에 의해 발생하는 횡력을 산출하고, 이 산출한 횡력으로부터 상기 차량의 요우 운동을 산출 또는 예측한다.
제6 양태로서는, 제1 양태 또는 제2 양태에 있어서, 상기 스티어링은, 전동 또는 유압에 의해 파워 어시스트되는 파워 스티어링 장치이며, 이 파워 스티어링 장치는 스티어링 토크를 제어하는 스티어링 제어부를 구비하고 있고, 상기 스티어링 제어부는 상기 파워 발생 기구 제어부 대신에 상기 스티어링 토크 발생부를 갖고 있고, 상기 스티어링 제어부의 상기 스티어링 토크 발생부는, 상기 차고 정보 검출부에 의한 차고 정보를 이용하여, 상기 스티어링의 발생 진동을 저감하는 신호와 차량의 요우 운동을 저감하는 신호를 생성하여, 상기 스티어링을 제어하는 스티어링 토크를 발생시킨다.
제7 양태로서는, 제1 양태 내지 제6 양태의 어느 하나에 있어서, 상기 스티어링은 스티어-바이-와이어 시스템으로 구성되고, 상기 스티어링 토크 발생부는, 상기 차고 정보 검출부의 검출치에 기초하여, 운전자에게 전해야 하는 스티어링 반력을 발생시킨다.
제8 양태로서는, 제7 양태에 있어서, 상기 스티어링 반력은 복수의 스티어링 모드를 변경함으로써 전환한다.
또한, 본 발명은 전술한 실시형태로 한정되는 것이 아니라, 다양한 변형예를 포함한다. 예컨대 전술한 실시형태는 본 발명을 알기 쉽게 설명하기 위해서 상세히 설명한 것이며, 반드시 설명한 모든 구성을 갖춘 것으로 한정되는 것은 아니다. 또한, 어떤 실시형태의 구성의 일부를 다른 실시형태의 구성으로 치환하는 것이 가능하며, 또 어떤 실시형태의 구성에 다른 실시형태의 구성을 추가하는 것도 가능하다. 또한, 각 실시형태의 구성의 일부에 관해서 다른 구성의 추가·삭제·치환을 할 수 있다.
본원은 2017년 9월 27일자 출원의 일본국 특허출원 제2017-186960호에 기초한 우선권을 주장한다. 2017년 9월 27일자 출원의 일본국 특허출원 제2017-186960호의 명세서, 특허청구의 범위, 도면 및 요약서를 포함하는 전체 개시 내용은 참조에 의해 본원에 전체적으로 포함된다.
1: 차체(차량), 2: 전륜(차륜, 차량), 3: 후륜(차륜, 차량), 4: 전륜용 서스펜션 장치, 5: 후륜용 서스펜션 장치, 6: 완충기(파워 발생 기구), 7: 서스펜션 제어 장치(파워 발생 기구 제어부, 차고 정보 검출부), 7B: 토크 제어 지령 생성부(스티어링 토크 발생부), 8: 차고 센서(차고 정보 검출부), 10: 스티어링 장치(스티어링, 파워 스티어링 장치), 16: 스티어링 제어 장치(스티어링 제어부)

Claims (8)

  1. 차량 제어 장치로서, 이 차량 제어 장치는,
    차량의 차체 측과 차륜 측 사이에 마련되며 발생하는 힘을 조정할 수 있는 파워 발생 기구와,
    차체 거동 정보에 기초하여 상기 파워 발생 기구의 발생력을 산출하여 이 발생력을 제어하는 파워 발생 기구 제어부
    를 구비하고,
    상기 파워 발생 기구 제어부는,
    차량의 차고(車高) 정보를 검출하는 차고 정보 검출부와,
    상기 차고 정보 검출부의 검출치에 기초하여, 스티어링의 발생 진동을 산출하고, 이 발생 진동을 저감시키는 스티어링 토크를 발생시키는 스티어링 토크 발생부
    를 갖는 것을 특징으로 하는 차량 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 차고 정보 검출부는 외계(外界) 인식 센서인 것을 특징으로 하는 차량 제어 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 스티어링 토크 발생부는, 상기 차고 정보 검출부에 의한 차고 정보를 이용하여, 상기 스티어링의 발생 진동을 저감하는 신호와 차량의 요우 운동을 저감하는 신호를 생성하여, 상기 스티어링을 제어하는 스티어링 토크를 발생시키는 것을 특징으로 하는 차량 제어 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스티어링은, 전동 또는 유압에 의해 파워 어시스트되는 파워 스티어링 장치이고,
    상기 파워 스티어링 장치에 의해서 발생하는 스티어링 토크는, 노면 입력에 기인하는 요우 운동을 캔슬(cancel)시키며, 또한 운전자에 의한 스티어링 조작을 어시스트하는 힘을 발생시키는 것을 특징으로 하는 차량 제어 장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 스티어링 토크 발생부는, 상기 차고 정보 검출부의 차고 정보에 기초하여, 상기 파워 발생 기구의 지오메트리(geometry) 변화에 의해서 발생하는 횡력을 산출하고, 이 산출한 횡력으로부터 상기 차량의 요우 운동을 산출 또는 예측하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 스티어링은, 전동 또는 유압에 의해 파워어시스트되는 파워 스티어링 장치이며, 이 파워 스티어링 장치는 스티어링 토크를 제어하는 스티어링 제어부를 구비하고 있고,
    상기 스티어링 제어부는, 상기 파워 발생 기구 제어부 대신에, 상기 스티어링 토크 발생부를 갖고 있고,
    상기 스티어링 제어부의 상기 스티어링 토크 발생부는, 상기 차고 정보 검출부에 의한 차고 정보를 이용하여, 상기 스티어링의 발생 진동을 저감하는 신호와 차량의 요우 운동을 저감하는 신호를 생성하여, 상기 스티어링을 제어하는 스티어링 토크를 발생시키는 것을 특징으로 하는 차량 제어 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스티어링은 스티어-바이-와이어(steer-by-wire) 시스템으로 구성되고, 상기 스티어링 토크 발생부는, 상기 차고 정보 검출부의 검출치에 기초하여, 운전자에게 전해야 하는 스티어링 반력을 발생시키는 것을 특징으로 하는 차량 제어 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 스티어링 반력은, 복수의 스티어링 모드를 변경함으로써 전환할 수 있는 것을 특징으로 하는 차량 제어 장치.
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