KR20220161462A - 차량 제어 장치 및 서스펜션 시스템 - Google Patents

Abstract

컨트롤러는, 차량에 마련된 차륜속 센서로부터 차량의 상태를 추정하고, 추정된 차량의 상태에 따라 차륜과 차체 사이에 마련된 완충기에 제어 신호를 출력한다. 컨트롤러는, 완충기 전용 이외의 차재 장치의 센서의 정보를, 차량의 상태 추정의 관측값으로서 이용한다. 즉, 컨트롤러는, 완충기 이외의 차재 장치가 되는 내비게이션 장치의 센서 정보, 보다 구체적으로는, 내비게이션 장치에 탑재된 자이로 센서의 정보가 되는 자이로 정보를, 차량의 상태 추정의 관측값으로서 이용한다.

Description

차량 제어 장치 및 서스펜션 시스템

본 개시는, 예컨대, 자동차 등의 차량에 탑재되는 차량 제어 장치 및 서스펜션 시스템에 관한 것이다.

특허문헌 1에는, 차륜 속도, 차체의 전후 방향의 가속도, 차체의 횡방향의 가속도, 요 레이트, 조타각의 정보를 기초로, 차체의 바운스 운동(상하 방향)의 상태 추정을 행하는 차량 운동 상태 추정 장치가 기재되어 있다. 이 차량 운동 상태 추정 장치는, 차륜 속도부터 추출한 차체가 상하로 움직이는 것에 따라 변동하는 성분으로부터 차체의 상태 추정을 행한다.

특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2019-119380호 공보

상기 특허문헌 1에 따르면, 차량의 제구동 제어 시스템 및 조타 제어 시스템으로부터 얻어지는 센서 정보를 기초로 차체의 상태 추정을 행한다. 이 경우에, 예컨대, 옵저버의 일종인 칼만 필터를 이용하여 차체의 상태 추정을 행하는 것이 고려된다. 그러나, 칼만 필터의 관측값에, 차체의 상하 운동에 의한 차륜 속도의 변동 성분, 롤 레이트, 피치 레이트와, 전부 추정값을 이용하여 연산을 행하는 구성으로 한 경우는, 관측값의 추정 정밀도가 나빠지면, 차체의 상태 추정 정밀도도 나빠질 우려가 있다.

본 발명의 일실시형태의 목적은, 차량(차체)의 상태 추정 정밀도를 향상시킬 수 있는 차량 제어 장치 및 서스펜션 시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명의 일실시형태는, 차량에 마련된 차륜속 센서로부터 상기 차량의 상태를 추정하고, 추정된 상기 차량의 상태에 따라 차륜과 차체 사이에 마련된 감쇠력 가변형 완충기에 제어 신호를 출력하는 차량 제어 장치에 있어서, 상기 감쇠력 가변형 완충기 전용 이외의 차재 장치의 센서의 정보를 관측값으로서 상기 차량의 상태 추정에 이용한다.

또한, 본 발명의 일실시형태는, 차량의 차륜과 차체 사이에 마련된 감쇠력 가변형 완충기와, 상기 감쇠력 가변형 완충기에 제어 신호를 출력하는 차량 제어 장치와, 차량에 탑재된 차륜속 센서를 구비하고, 상기 차륜속 센서의 차륜속 정보로부터 상기 차량의 상태를 추정하고, 추정된 상기 차량의 상태에 따라 상기 감쇠력 가변형 완충기의 감쇠력을 제어하는 서스펜션 시스템에 있어서, 상기 차량을 제어하기 위한 시스템 이외의 차재 시스템의 센서 정보를 상기 감쇠력 가변형 완충기의 제어에 이용한다.

본 발명의 일실시형태에 따르면, 차량(차체)의 상태 추정 정밀도를 향상시킬 수 있다.

도 1은 제1 실시형태에 따른 차량 제어 장치 및 서스펜션 시스템이 탑재된 4륜 자동차를 나타내는 전체 구성도이다.
도 2는 도 1 중의 컨트롤러(ECU), 감쇠력 가변형 완충기(제어 댐퍼) 등을 나타내는 블록도이다.
도 3은 제2 실시형태에 따른 컨트롤러 등을 나타내는 블록도이다.
도 4는 제3 실시형태에 따른 컨트롤러 등을 나타내는 블록도이다.
도 5는 제4 실시형태에 따른 컨트롤러 등을 나타내는 블록도이다.
도 6은 제5 실시형태에 따른 컨트롤러 등을 나타내는 블록도이다.

이하, 실시형태에 따른 차량 제어 장치 및 서스펜션 시스템을, 차량으로서의 자동차(보다 구체적으로는, 4륜 자동차)에 이용하는 경우를 예로 들어, 첨부 도면을 참조하면서 설명한다.

도 1 및 도 2는 제1 실시형태를 나타내고 있다. 도 1에 있어서, 자동차인 차량(1)의 보디를 구성하는 차체(2)의 하측에는, 예컨대 좌우의 전륜(3)과 좌우의 후륜(4)(한쪽만 도시)의 합계 4개의 차륜(3, 4)이 마련되어 있다. 좌우의 전륜(3)과 차체(2) 사이에는, 각각 전륜측의 서스펜션(5, 5)(이하, 전륜 서스펜션(5)이라고 함)이 개재되어 마련되어 있다. 전륜 서스펜션(5)은, 현가 스프링(6)(이하, 스프링(6)이라고 함), 및, 스프링(6)과 병렬로 마련된 감쇠력 조정식 완충기(7)(이하, 완충기(7)라고 함)를 구비하고 있다.

좌우의 후륜(4)과 차체(2) 사이에는, 각각 후륜측의 서스펜션(8, 8)(이하, 후륜 서스펜션(8)이라고 함)이 개재되어 마련되어 있다. 후륜 서스펜션(8)은, 현가 스프링(9)(이하, 스프링(9)이라고 함), 및, 스프링(9)과 병렬로 마련된 감쇠력 조정식 완충기(10)(이하, 완충기(10)라고 함)를 구비하고 있다. 완충기(7, 10)는, 예컨대, 감쇠력의 조정이 가능한 유압식의 실린더 장치(감쇠력 가변식 쇼크 업소버)가 되는 세미 액티브 댐퍼에 의해 구성되어 있다. 즉, 차량(1)은, 감쇠력 가변식 쇼크 업소버를 이용한 세미 액티브 서스펜션 시스템이 탑재되어 있다.

여기서, 완충기(7, 10)는, 차량(1)의 차체(2)와 차륜(3, 4) 사이에 마련된 감쇠력 가변형의 감쇠력 발생 장치(감쇠력 가변형 완충기)이다. 완충기(7, 10)는, 차량(1)의 자세를 제어하는 차체 자세 제어 장치에 상당한다. 즉, 완충기(7, 10)는, 후술하는 컨트롤러(21)에 의해 발생 감쇠력의 특성(감쇠력 특성)이 가변으로 제어된다. 이 때문에, 완충기(7, 10)에는, 감쇠력 특성을 하드한 특성(경특성)으로부터 소프트한 특성(연특성)으로 연속적(내지 다단계)으로 조정하기 위해, 감쇠력 조정 밸브 및 솔레노이드 등을 포함하는 액츄에이터(도시하지 않음)가 부설되어 있다. 완충기(7, 10)는, 컨트롤러(21)로부터 액츄에이터에 공급되는 지령 전류(제어 신호)에 따라 감쇠력 특성이 가변으로 조정된다.

또한, 감쇠력 조정 밸브로서는, 감쇠력 발생 밸브의 파일럿 압력을 제어하는 압력 제어 방식이나 통로 면적을 제어하는 유량 제어 방식 등, 종래부터 알려져 있는 구조를 이용할 수 있다. 또한, 완충기(7, 10)는, 감쇠력을 연속적(내지 다단계)으로 조정할 수 있으면 좋고, 예컨대, 공압 댐퍼나 전자 댐퍼, 전기 점성 유체 댐퍼, 자성 유체 댐퍼여도 좋다. 또한, 완충기(7, 10)는, 에어 스프링(공기 스프링)을 이용한 에어 댐퍼(에어 서스펜션), 전후 좌우의 유압 실린더를 배관으로 접속한 유압 댐퍼(차고 조정 장치), 좌우의 차륜의 움직임에 대하여 힘을 부여하는 스태빌라이저 등이어도 좋다. 또한, 완충기(7, 10)는, 추진력을 발생할 수 있는 액압식 액츄에이터, 전동식 액츄에이터 또는 기압식 액츄에이터에 의해 구성되는 풀 액티브 댐퍼여도 좋다. 즉, 차량(1)에 풀 액티브 댐퍼를 이용한 풀 액티브 서스펜션 시스템을 탑재하여도 좋다.

다음에, 차량(1)의 상태를 검출하는 각종 센서(11, 12, 13, 14, 15)에 대해서 설명한다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 차량(1)에는, 차속 센서(11), 차륜속 센서(12), 전후 가속도 센서(13), 좌우 가속도 센서(14), 및, 타각 센서(15)가 마련되어 있다. 이들 각 센서(11, 12, 13, 14, 15)는, 차량(1)에 일반적으로 탑재되어 있는 센서, 보다 구체적으로는, 차량(1)의 제동, 구동, 조타의 제어에 주로 이용되는 센서이다.

차속 센서(11)는, 예컨대 차량(1)에 탑재된 변속 장치의 출력축(도시하지 않음)에 마련되어 있다. 차속 센서(11)는, 차량(1)(차체(2))의 속도인 차체 속도를 검출한다. 차속 센서(11)의 검출 정보(차체 속도에 대응하는 신호)는, 예컨대 차내 LAN 통신인 CAN(16)(후술하는 도 2)을 통해 차량에 탑재된 각종 컨트롤러(ECU)에 출력된다. 도시는 생략하지만, 차속 센서(11)의 정보(차체 속도)는, CAN(16)을 통해, 차량(1)의 제구동 시스템(제동 시스템, 구동 시스템)의 컨트롤러(제구동용 ECU, 제동용 ECU, 구동용 ECU), 차량(1)의 조타 시스템의 컨트롤러(조타용 ECU) 등에 출력된다. 또한, 후술하는 도 2에 나타내는 바와 같이, 차속 센서(11)의 정보(차체 속도)는, CAN(16)을 통해, 차량(1)의 서스펜션 시스템의 컨트롤러(21)(서스펜션용 ECU)에 출력된다.

차륜속 센서(12)는, 예컨대 차륜(3, 4)을 지지하는 차륜 지지용 허브 유닛에 마련되어 있다. 차륜속 센서(12)는, 각각의 차륜(3, 4)에 대응하여 마련되어 있다. 차륜속 센서(12)는, 차륜(3, 4)의 회전 속도를 검출한다. 차륜속 센서(12)의 검출 정보(차륜속에 대응하는 신호)는, 예컨대 CAN(16)을 통해 각종 컨트롤러(ECU)에 출력된다. 도시는 생략하지만, 차륜속 센서(12)의 정보(차륜속)는, CAN(16)을 통해, 차량(1)의 제구동 시스템(제동 시스템, 구동 시스템)의 컨트롤러(제구동용 ECU, 제동용 ECU, 구동용 ECU) 등에 출력된다. 또한, 후술하는 도 2에 나타내는 바와 같이, 차륜속 센서(12)의 정보(차륜속)는, CAN(16)을 통해, 차량(1)의 서스펜션 시스템의 컨트롤러(21)(서스펜션용 ECU)에 출력된다. 또한, 차속 센서(11)를 생략하고, 차륜속 센서(12)의 차륜속으로부터 차체 속도를 취득하는 구성으로 하여도 좋다.

전후 가속도 센서(13) 및 좌우 가속도 센서(14)는, 예컨대 차량(1)의 스프링 상측이 되는 차체(2)에 마련되어 있다. 전후 가속도 센서(13)는, 차량(1)(차체(2))의 전후 방향의 가속도(감속도, 가속도)를 검출한다. 좌우 가속도 센서(14)는, 차량(1)(차체(2))의 좌우 방향의 가속도(횡가속도)를 검출한다. 전후 가속도 센서(13)의 검출 데이터(전후 가속도에 대응하는 신호) 및 좌우 가속도 센서(14)의 검출 데이터(좌우 가속도에 대응하는 신호)는, 예컨대 CAN(16)을 통해 각종 컨트롤러(ECU)에 출력된다. 도시는 생략하지만, 전후 가속도 센서(13)의 정보(전후 가속도) 및 좌우 가속도 센서(14)의 정보(좌우 가속도)는, CAN(16)을 통해, 차량(1)의 제구동 시스템(제동 시스템, 구동 시스템)의 컨트롤러(제구동용 ECU, 제동용 ECU, 구동용 ECU) 등에 출력된다. 또한, 후술하는 도 2에 나타내는 바와 같이, 전후 가속도 센서(13)의 정보(전후 가속도) 및 좌우 가속도 센서(14)의 정보(좌우 가속도)는, CAN(16)을 통해, 차량(1)의 서스펜션 시스템의 컨트롤러(21)(서스펜션용 ECU)에 출력된다.

타각 센서(15)는, 예컨대 차량(1)의 조타 장치(도시하지 않음)에 마련되어 있다. 타각 센서(15)는, 차량(1)을 운전하는 드라이버(운전자)의 스티어링조작에 의해 생기는 조타각(회전각) 또는 차륜(전륜(3))의 타각을 검출한다. 타각 센서(15)의 검출 데이터(조타각에 대응하는 신호)는, 예컨대 CAN(16)을 통해 각종 컨트롤러(ECU)에 출력된다. 도시는 생략하지만, 타각 센서(15)의 정보(조타각)는, CAN(16)을 통해, 차량(1)의 조타 시스템의 컨트롤러(조타용 ECU) 등에 출력된다. 또한, 후술하는 도 2에 나타내는 바와 같이, 타각 센서(15)의 정보(조타각)는, CAN(16)을 통해, 차량(1)의 서스펜션 시스템의 컨트롤러(21)(서스펜션용 ECU)에 출력된다.

여기서, 각 센서(11, 12, 13, 14, 15)는, 서스펜션 시스템(완충기(7, 10)) 전용의 센서가 아니다. 즉, 각 센서(11, 12, 13, 14, 15)는, 완충기(7, 10)를 제어하는 것 이외의 목적으로 차량에 탑재된 센서, 바꾸어 말하면, 완충기(7, 10) 이외의 차재 장치를 주로 제어하기 위해 차량에 탑재된 센서이다. 구체적으로는, 센서(11, 12, 13, 14, 15)는, 차량(1)을 구동 및/또는 제동하는 엔진, 주행용 구동 모터, 유압 브레이크, 전동 브레이크 등의 차량 제구동 장치(구동 장치, 제동 장치), 차량(1)을 조타하는 전동 파워 스티어링 장치 등의 조타 장치를 주로 제어하기 위한 센서로서 차량(1)에 탑재되어 있다. 그리고, 차량 제구동 장치(구동 장치, 제동 장치) 및 조타 장치는, 차량(1)을 제어(차량(1)의 거동을 제어)하기 위한 차재 장치(차재 시스템)에 대응한다.

이 경우, 차속 센서(11), 차륜속 센서(12), 전후 가속도 센서(13) 및 좌우 가속도 센서(14)는, 차량(1)의 구동, 제동을 제어하기 위한 차량 제구동 시스템용의 센서이다. 즉, 차속 센서(11), 차륜속 센서(12), 전후 가속도 센서(13) 및 좌우 가속도 센서(14)는, 차량 제구동 장치(엔진, 주행용 구동 모터, 유압 브레이크, 전동 브레이크 등)를 주로 제어하기 위해 이용되는 센서이다. 타각 센서(15)는, 차량(1)의 조타를 제어하기 위한 조타 시스템용의 센서이다. 즉, 타각 센서(15)는, 조타 장치(전동 파워 스티어링 장치)를 주로 제어하기 위해 이용되는 센서이다. 어느 쪽이든, 각 센서(11, 12, 13, 14, 15)는, 차량(1)에 탑재된 컨트롤러(21) 등의 각종 ECU 및 각종 센서를 포함하는 다수의 전자 기기 사이에서 차재용의 다중 통신을 행하는 직렬 통신부로서의 CAN(16)에 접속되어 있다.

다음에, 완충기(7, 10)를 제어하는 컨트롤러(21)에 대해서 설명한다.

차량 제어 장치로서의 컨트롤러(21)는, 마이크로 컴퓨터, 전원 회로, 구동 회로를 포함하여 구성되어 있고, ECU(Electronic Control Unit)라고도 불리고 있다. 컨트롤러(21)는, 서스펜션 시스템용의 컨트롤러(제어 장치), 즉, 서스펜션용 ECU(완충기용 ECU)이다. 컨트롤러(21)는, 완충기(7, 10) 전용 이외의 센서(11, 12, 13, 14, 15) 등에 의해 검출되는 센서 정보에 기초하여, 완충기(7, 10)를 제어(감쇠력을 조정)한다. 이 경우, 컨트롤러(21)는, 센서 정보에 기초하여 차량(1)의 상태를 추정하고, 추정된 차량(1)의 상태에 따라 완충기(7, 10)를 제어한다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 컨트롤러(21)는, CAN(16)에 접속되어 있다. 이에 의해, 컨트롤러(21)에는, CAN(16)을 통해, 차속 센서(11)의 신호, 차륜속 센서(12)의 신호, 전후 가속도 센서(13)의 신호, 좌우 가속도 센서(14)의 신호, 타각 센서(15)의 신호가 CAN 신호로서 입력된다. 또한, 컨트롤러(21)에는, 후술하는 바와 같이, CAN(16)을 통해, 내비게이션 장치(17)의 자이로 센서(17A)의 신호가 차재 자이로 신호로서 입력된다. 한편, 컨트롤러(21)의 출력측은, 제어 댐퍼인 완충기(7, 10)에 접속되어 있다. 컨트롤러(21)는, 완충기(7, 10)의 액츄에이터(예컨대, 감쇠력 조정 밸브의 개방압을 조정하는 솔레노이드)에 제어 신호(지령 전류)를 출력한다.

컨트롤러(21)는, CPU(연산 처리 장치) 등의 연산 처리를 행하는 컨트롤부(21A)(도 1 참조), 및, ROM, RAM, 불휘발성 메모리 등의 메모리를 포함하는 기억부(21B)(도 1 참조)를 구비하고 있다. 기억부(21B)에는, 각 센서(11, 12, 13, 14, 15) 등의 정보(입력 신호)로부터 차량 상태(차량 운동, 차량 거동)를 연산(추정)하는 처리 프로그램, 차량의 상태(차량 운동, 차량 거동)로부터 완충기(7, 10)에서 발생해야 하는 감쇠력을 연산하는 처리 프로그램, 발생해야 하는 감쇠력에 대응하는 제어 신호를 출력하는 처리 프로그램 등이 저장되어 있다.

완충기(7, 10)의 감쇠력을 연산하는 제어칙(승차감의 제어칙, 조종 안정성의 제어칙)으로서는, 예컨대, 스카이훅 제어칙, LQG 제어칙 또는 H∞ 제어칙 등을 이용할 수 있다. 컨트롤러(21)는, 예컨대, 스프링 상이 되는 차체(2)의 운동(거동)을 완충기(7, 10)의 감쇠력에 의해 감속시키는 경우는, 완충기(7, 10)의 감쇠력을 크게 하고, 스프링 상이 되는 차체(2)의 운동(거동)을 완충기(7, 10)의 감쇠력에 의해 가속시키는 경우는, 완충기(7, 10)의 감쇠력을 억제한다. 감쇠력 가변 댐퍼인 완충기(7, 10)는, 감쇠력을 가변시켜 적절하게 각 차륜(3, 4)의 상하 이동을 감쇠시킴으로써, 차체(2)의 진동을 억제하는 기능을 가지고 있다.

그런데, 차량(자동차)의 서스펜션 시스템은, 차량(자동차)의 승차감과 조종 안정성을 양립시키는 수단이다. 세미 액티브 서스펜션 시스템에서는, 차체와 차륜 사이에 부착된 감쇠력 가변식 쇼크 업소버의 감쇠력을 전환하여 차체 운동을 제어함으로써, 승차감과 조종 안정성을 향상시킨다. 이러한 서스펜션 시스템으로서는, 여러 가지 센서 구성의 시스템이 고려되고 있다.

예컨대, 종래의 서스펜션 시스템에서는, 스프링상 가속도 센서, 스프링하 가속도 센서, 차고 센서 등의 정보와, 차내 LAN 통신(CAN 통신)으로부터 입수한 다른 시스템에서 센싱한 정보를 이용하여, 감쇠력 가변식 쇼크 업소버의 감쇠력을 제어한다. 즉, 「서스펜션 시스템 전용의 센서(스프링상 가속도 센서, 스프링하 가속도 센서, 차고 센서)의 정보」와 「다른 시스템에서 센싱한 정보」를 기초로 차량 상태를 추정(산출)하고, 추정한 차량 상태에 따라 감쇠력 가변식 쇼크 업소버를 제어한다. 이러한 구성의 경우는, 센서의 수가 많을수록, 차량 상태의 추정 정밀도가 좋아져, 승차감, 조종 안정성을 향상시킬 수 있지만, 시스템 코스트의 증대를 피할수 없다.

이에 대하여, 가장 염가의 시스템으로서, 서스펜션 시스템에 센서를 갖지 않고, 다른 시스템의 센서 정보를 이용하여 차량(차체)의 상태를 추정하고, 서스펜션의 제어를 행하는 것이 생각된다. 예컨대, 전술한 특허문헌 1의 기술에 따르면, 차량의 제구동 제어 시스템 및 조타 제어 시스템으로부터 얻어지는 센서 정보를 기초로 차체의 상태 추정을 행한다. 이 경우에, 예컨대, 옵저버의 일종인 칼만 필터를 이용하여 차체의 상태 추정을 행하는 것이 생각된다. 그러나, 칼만 필터의 관측값에, 차체의 상하 운동에 의한 차륜 속도의 변동 성분, 롤 레이트, 피치 레이트와, 전부 추정값을 이용하여 연산을 행하는 구성으로 한 경우는, 관측값의 추정 정밀도가 나빠지면, 차체의 상태 추정 정밀도도 나빠질 우려가 있다.

그래서, 실시형태에서는, 서스펜션 시스템 전용의 센서를 갖지 않고, 차내 LAN 통신(CAN 통신)으로 입수한 정보만을 이용하여 차량 상태를 추정한다. 이 경우에, 실시형태에서는, 기존의 제구동 제어 시스템 및 조타 제어 시스템으로부터 얻어지는 센서 정보 이외이며, 또한, 서스펜션 시스템 외의 시스템에서 얻어지는 센서 정보를 직접, 관측값으로서 입력함으로써, 차량의 상태 추정 정밀도를 향상시킨다. 또한, 실시형태에서는, 서스펜션 시스템의 제어에서 이용하는 물리량 중 직접 센싱할 수 있는 물리량은, 그 값을 직접 제어에 이용할 수도 있고, 노이즈 성분이 제거된 추정값을 이용할 수도 있다. 이 때문에, 「직접 센싱한 정밀도가 좋은 값」과 「노이즈가 제거된 값」을 용도에 따라 구별지어 사용함으로써, 제어 성능을 향상시킬 수 있다.

즉, 실시형태에서는, 서스펜션 시스템은, 완충기(7, 10)와, 완충기(7, 10)에 제어 신호를 출력하는 컨트롤러(21)와, 차량(1)에 탑재된 차륜속 센서(12)를 구비하고 있다. 서스펜션 시스템은, 차륜속 센서(12)의 차륜속 정보로부터 차량(1)의 상태를 추정하고, 추정된 차량(1)의 상태에 따라 완충기(7, 10)의 감쇠력을 제어한다. 이 경우, 서스펜션 시스템은, 차량(1)을 제어하기 위한 시스템(예컨대, 제구동 시스템, 조타 시스템) 이외의 차재 시스템의 센서 정보를, 완충기(7, 10)의 제어에 이용한다.

즉, 제1 실시형태에서는, 서스펜션 시스템은, 차량(1)을 제어하기(차량(1)의 거동을 제어하기) 위한 시스템 이외의 차재 시스템이 되는 내비게이션 시스템(내비게이션 장치(17))의 센서 정보를, 완충기(7, 10)의 제어에 이용한다. 보다 구체적으로는, 서스펜션 시스템은, 내비게이션 시스템(내비게이션 장치(17))에 탑재된 자이로 센서(17A)의 센서 정보가 되는 자이로 정보를, 차량(1)의 상태 추정(칼만 필터)의 관측값으로서 이용한다.

바꾸어 말하면, 컨트롤러(21)(컨트롤부(21A))는, 차량(1)에 마련된 차륜속 센서(12)로부터 차량(1)의 상태를 추정하고, 추정된 차량(1)의 상태에 따라 완충기(7, 10)에 제어 신호를 출력한다. 이 경우, 컨트롤러(21)는, 완충기(7, 10) 전용 이외의 차재 장치의 센서 정보를, 차량(1)의 상태 추정에 이용한다. 즉, 컨트롤러(21)는, 완충기(7, 10) 전용 이외의 차재 장치가 되는 내비게이션 장치(17)의 센서 정보를 차량(1)의 상태 추정에 이용한다. 보다 구체적으로는, 컨트롤러(21)는, 내비게이션 장치(17)에 탑재된 자이로 센서(17A)의 정보가 되는 자이로 정보를, 차량(1)의 상태 추정(칼만 필터)의 관측값으로서 차량(1)의 상태 추정에 이용한다. 자이로 센서(17A)는, 완충기(7, 10) 전용 이외의 센서에 상당한다.

이 때문에, 도 1에 나타내는 바와 같이, 차량(1)은, 자이로 센서(17A)가 탑재된 내비게이션 장치(17)를 구비하고 있다. 내비게이션 장치(17)는, 차내 LAN이 되는 CAN(16)에 접속되어 있다. 자이로 센서(17A)의 센서 정보가 되는 자이로 정보는, CAN(16)을 통해, 차량(1)의 서스펜션 시스템의 컨트롤러(21)에 출력된다. 자이로 센서(17A)는, 차량(1)(차체(2))의 전후 방향으로 연장되는 롤축, 차량(1)(차체(2))의 좌우 방향으로 연장되는 피치축, 차량(1)(차체(2))의 상하 방향으로 연장되는 요축의 3개의 축 중 적어도 어느 하나의 축 둘레의 각속도를 자이로 정보로서 검출한다.

즉, 자이로 센서(17A)는, 차량(1)의 롤 방향의 회전 각속도가 되는 롤 레이트와, 차량(1)의 피치 방향의 회전 각속도가 되는 피치 레이트와, 차량(1)의 요 방향의 회전 각속도가 되는 요 레이트 중 적어도 어느 하나를 검출한다. 예컨대, 실시형태에서는, 자이로 센서(17A)는, 롤 레이트와 피치 레이트를 검출한다. 자이로 센서(17A)에서 검출된 롤 레이트와 피치 레이트는, CAN(16)을 통해 컨트롤러(21)에 출력된다.

컨트롤러(21)에 대해서, 도 2를 참조하면서 설명한다. 또한, 도 2에서는, 내비게이션 장치(17)의 센서 정보인 차재 자이로 신호(롤 레이트, 피치 레이트)와, 차재 자이로 신호 이외의 CAN 신호(차체 속도, 차륜 속도, 전후 가속도, 횡가속도, 조타각 등)를 나누어 나타내고 있다. 이것은, 내비게이션 장치(17)의 자이로 센서(17A)로부터 차재 자이로 신호가 컨트롤러(21)에 입력되는 것을 명료하게 나타내기 위해서이다. 제1 실시형태에서는, 예컨대, 어느 쪽의 신호도, 차내 LAN을 구성하는 CAN(16)을 통해 컨트롤러(21)에 입력된다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 컨트롤러(21)는, 차체 상태 추정부(22)(차량 상태 추정부)와, 서스펜션 제어부(23)(제어 신호 출력부)를 구비하고 있다. 차체 상태 추정부(22)는, CAN(16)을 통해 입력되는 입력 신호에 기초하여 차량 상태(차체 상태)를 추정한다. 즉, 차체 상태 추정부(22)는, 차체 속도, 차륜 속도, 전후 가속도, 횡가속도, 조타각, 롤 레이트, 피치 레이트 등에 대응하는 입력 신호에 기초하여, 스프링상 속도, 피스톤 속도, 피스톤 변위, 롤 레이트, 피치 레이트 등의 차량 상태를 연산한다.

스프링상 속도는, 예컨대, 차륜(3, 4)의 위치에서의 차체(2)의 상하 속도에 대응하고, 피스톤 속도는, 완충기(7, 10)의 피스톤의 속도(신축 속도, 상대 속도)에 대응하고, 피스톤 변위는, 완충기(7, 10)의 피스톤의 변위량(신축량)에 대응한다. 차체 상태 추정부(22)는, 추정한 차량 상태(스프링상 속도, 피스톤 속도, 피스톤 변위, 롤 레이트, 피치 레이트 등)를 서스펜션 제어부(23)에 출력한다.

차체 상태 추정부(22)는, 상하 변동 기인 차륜속 추출부(22A)와, 보정값 추정부(22B)와, 상하 운동 추정부(22C)를 구비하고 있다. 상하 변동 기인 차륜속 추출부(22A)에는, CAN(16)을 통해 차체 속도, 차륜 속도, 전후 가속도, 횡가속도, 조타각이 입력된다. 또한, 상하 변동 기인 차륜속 추출부(22A)에는, CAN(16)을 통해, 내비게이션 장치(17)의 자이로 센서(17A)로부터 자이로 정보, 즉, 피치 레이트, 롤 레이트가 입력된다.

상하 변동 기인 차륜속 추출부(22A)는, 특허문헌 1에 기재된 「차륜속 변동 추정부(52)」와 마찬가지로, 상하 운동 기인의 차륜속 변동을 추정한다. 즉, 상하 변동 기인 차륜속 추출부(22A)는, 차체 속도, 차륜 속도, 전후 가속도, 횡가속도, 조타각, 피치 레이트, 롤 레이트를 입력으로 하여 노면 상하 변위나 차량(1)의 상하 운동에 의해 생기는 상하 운동 기인의 차륜속 변동 성분을 추출(추정, 연산)하고, 상하 변동 기인 차륜 속도로서 상하 운동 추정부(22C)에 출력한다. 상하 변동 기인 차륜 속도의 산출의 처리에 대해서는, 특허문헌 1 등의 공개공보를 포함하는 각종 문헌(차량 상태의 추정에 관한 문헌)에 기재되어 있기 때문에, 이 이상의 설명은 생략한다.

보정값 추정부(22B)에는, 차체 속도, 차륜 속도, 전후 가속도, 횡가속도, 조타각이 입력된다. 또한, 보정값 추정부(22B)에는, 상하 운동 추정부(22C)로부터 스프링상 속도, 피스톤 속도, 피스톤 변위, 롤 레이트, 피치 레이트가 입력된다. 보정값 추정부(22B)는, 특허문헌 1에 기재된 「보정값 추정부(54)」와 마찬가지로, 보정값을 추정한다. 즉, 보정값 추정부(22B)는, 차체 속도, 차륜 속도, 전후 가속도, 횡가속도, 조타각, 스프링상 속도, 피스톤 속도, 피스톤 변위, 롤 레이트, 피치 레이트를 입력으로 하여 보정값을 추정하고, 그 보정값을 상하 운동 추정부(22C)에 출력한다. 보정값의 산출의 처리에 대해서는, 특허문헌 1 등의 공개 공보를 포함하는 각종 문헌(차량 상태의 추정에 관한 문헌)에 기재되어 있기 때문에, 이 이상의 설명은 생략한다.

상하 운동 추정부(22C)에는, 보정값 추정부(22B)로부터 보정값이 입력된다. 또한, 상하 운동 추정부(22C)에는, 상하 변동 기인 차륜속 추출부(22A)로부터 상하 변동 기인 차륜 속도가 입력된다. 또한, 상하 운동 추정부(22C)에는, 내비게이션 장치(17)의 자이로 센서(17A)로부터의 자이로 정보인 피치 레이트, 롤 레이트가 입력된다. 상하 운동 추정부(22C)는, 특허문헌 1에 기재된 「상하 운동 추정부(55)」와 마찬가지로, 차량(1)의 상하 운동 상태량을 추정하는 옵저버이다. 즉, 상하 운동 추정부(22C)는, 계측할 수 없는 정보를, 차량을 모델화한 차량 모델(운동 방정식)을 이용하여 추정하는 옵저버, 보다 구체적으로는, 전회 추정값과 관측값을 기초로 이번 값을 추정하는 칼만 필터이다.

상하 운동 추정부(22C)에는, 상하 변동 기인 차륜 속도와 자이로 정보(피치 레이트, 롤 레이트)가 관측값으로서 입력된다. 상하 운동 추정부(22C)는, 입력값이 되는 보정값과, 관측값이 되는 상하 변동 기인 차륜 속도 및 자이로 정보(피치 레이트, 롤 레이트)에 기초하여 차량(1)의 상태값이 되는 스프링상 속도, 피스톤 속도, 피스톤 변위, 롤 레이트, 피치 레이트를 추정한다.

본 실시형태에서는, 내비게이션 장치(17)의 자이로 정보(피치 레이트, 롤 레이트)가 관측값으로서 입력되기 때문에, 차량(1)의 상태 추정 정밀도를 향상시킬 수 있다. 상하 운동 추정부(22C)에서 추정된 스프링상 속도, 피스톤 속도, 피스톤 변위, 롤 레이트, 피치 레이트는, 보정값 추정부(22B) 및 서스펜션 제어부(23)에 출력된다. 또한, 차륜 속도 등으로부터 옵저버(칼만 필터)를 이용하여 스프링상 속도, 피스톤 속도, 피스톤 변위 등을 추정하는 기술에 대해서는, 특허문헌 1 등의 공개공보를 포함하는 각종 문헌(차량 상태의 추정에 관한 문헌)에 기재되어 있기 때문에, 이 이상의 설명은 생략한다.

서스펜션 제어부(23)에는, 차체 상태 추정부(22)(보다 구체적으로는, 상하 운동 추정부(22C))로부터 스프링상 속도, 피스톤 속도, 피스톤 변위, 롤 레이트, 피치 레이트가 입력된다. 또한, 서스펜션 제어부(23)에는, 차체 속도, 차륜 속도, 전후 가속도, 횡가속도, 조타각이 입력된다. 또한, 서스펜션 제어부(23)에는, 내비게이션 장치(17)의 자이로 센서(17A)로부터 자이로 정보, 즉, 피치 레이트, 롤 레이트가 입력된다.

서스펜션 제어부(23)는, 이들 입력에 따라, 완충기(7, 10)에서 발생해야 하는 감쇠력을 산출한다. 즉, 서스펜션 제어부(23)는, 차량 상태가 되는 스프링상 속도, 피스톤 속도, 피스톤 변위, 롤 레이트, 피치 레이트, 차체 속도, 차륜 속도, 전후 가속도, 횡가속도, 조타각에 따라, 완충기(7, 10)에서 발생해야 하는 감쇠력을 연산한다. 서스펜션 제어부(23)는, 완충기(7, 10)에서 발생해야 하는 감쇠력에 따른 제어 신호(지령 전류)를 제어 댐퍼인 완충기(7, 10)에 출력한다. 즉, 서스펜션 제어부(23)는, 댐퍼 지령값에 대응하는 지령 전류(제어 신호)를 완충기(7, 10)의 액츄에이터(예컨대, 감쇠력 조정 밸브의 개방압을 조정하는 솔레노이드)에 출력한다.

여기서, 제1 실시형태에서는, 컨트롤러(21)는, 자이로 센서(17A)의 정보로부터 차량(1)의 롤 방향의 회전 각속도와 피치 방향의 회전 각속도를 차량의 회전 운동으로서 구한다. 즉, 컨트롤러(21)의 차체 상태 추정부(22)는, 내비게이션 장치(17)의 자이로 센서(17A)에서 검출된 자이로 정보인 피치 레이트 및 롤 레이트(검출 피치 레이트 및 검출 롤 레이트)를, 필요에 따라 차량(1)(차체(2))의 회전 운동이 되는 피치 레이트 및 롤 레이트(차체 피치 레이트 및 차체 롤 레이트)로 변환한다. 변환이 필요 없는 경우는, 검출된 피치 레이트 및 롤 레이트가 각각 차량(1)(차체(2))의 피치 레이트 및 롤 레이트에 그대로 대응한다.

컨트롤러(21)의 차체 상태 추정부(22)는, 구해진 차량(1)의 회전 운동(피치 레이트, 롤 레이트)과 차량(1)의 주행 상태 정보(차체 속도, 차륜 속도, 전후 가속도, 횡가속도, 조타각)를 기초로, 차량(1)의 상태(스프링상 속도, 피스톤 속도, 피스톤 변위, 롤 레이트, 피치 레이트)를 추정한다. 이 경우, 차량(1)의 주행 상태 정보는, 적어도 차륜 속도 정보를 포함하고 있다. 즉, 차체 상태 추정부(22)는, 차륜 속도 정보(적어도 차륜 속도 정보)로부터 차량(1)의 상하 운동을 구하고, 차량(1)의 상하 운동과 차량(1)의 회전 운동으로부터 차량(1)의 상태를 추정한다.

보다 구체적으로는, 차체 상태 추정부(22)의 상하 운동 추정부(22C)는, 차륜 속도 정보(상하 변동 기인 차륜 속도)와 차량(1)의 회전 운동(피치 레이트, 롤 레이트)으로부터 차량(1)의 상하 운동(스프링상 속도, 피스톤 속도, 피스톤 변위)을 구하고, 차량(1)의 상하 운동과 차량(1)의 회전 운동으로부터 차량(1)의 상태(스프링상 속도, 피스톤 속도, 피스톤 변위, 롤 레이트, 피치 레이트)를 추정한다. 그리고, 컨트롤러(21)의 서스펜션 제어부(23)는, 추정된 차량(1)의 상태(스프링상 속도, 피스톤 속도, 피스톤 변위, 롤 레이트, 피치 레이트)와 차량(1)의 회전 운동(피치 레이트, 롤 레이트)에 따라, 완충기(7, 10)에 제어 신호를 출력한다.

이와 같이, 제1 실시형태에서는, 서스펜션 시스템 이외의 차재 시스템인 내비게이션 시스템(내비게이션 장치(17))을 구비하고 있다. 그리고, 내비게이션 시스템에서 센싱된 피치 방향 및 롤 방향의 자이로 센서(17A)의 각속도 정보(피치 레이트 및 롤 레이트)가, 추가의 센싱 정보로서 CAN(16) 등의 차내 LAN 통신을 통해 컨트롤러(21)에 입력된다. 자이로 센서(17A)의 각속도 정보는, 설치 각도 또는 설치 위치의 영향을 받지 않고 정확한 값의 취득이 가능하다. 이에 의해, 피치 레이트 및 롤 레이트를 관측값으로서 사용함으로써, 차량(1)(차체(2))의 상태 추정 정밀도를 향상시킬 수 있다.

또한, 예컨대, 추정한 피치 레이트와 롤 레이트는, 노이즈가 제거된다고 하는 이점과 지연이 생기지 않는다고 하는 이점이 있다. 직접 센싱한 피치 레이트와 롤 레이트는, 정밀도가 좋다고 하는 이점이 있지만, 노이즈가 실릴 가능성이 있고, 필터에 의해 노이즈를 제거하면 위상이 어긋난다. 이 때문에, 용도에 따라 양방을 서스펜션 제어에 사용함으로써, 서스펜션 시스템의 제어 성능도 향상시킬 수 있다. 예컨대, 응답성이 중요한 승차감 제어에서는, 지연이 생기지 않는 추정값을 이용하여, 추정 가능한 주파수를 넘은 값에 대해서, 또는, 페일에 의해 추정할 수 없게 된 경우는, 센싱값을 이용한다. 예컨대, 상하 변동 기인 차륜속 추출부(22A) 및 상하 운동 추정부(22C)에서는, 「직접 센싱한 피치 레이트 및 롤 레이트」를 이용하고, 서스펜션 제어부(23)에서는, 「직접 센싱한 피치 레이트 및 롤 레이트」와 「추정한 피치 레이트 및 롤 레이트」를 이용한다. 이에 의해, 제어 성능을 향상시킬 수 있다.

제1 실시형태에 따른 차량 제어 장치 및 서스펜션 시스템은, 전술과 같은 구성을 갖는 것으로, 다음에 그 작동에 대해서 설명한다.

차량(1)의 주행 등에 따라 차량(1)의 거동(상태)이 변화하면, 그 거동의 변화는, 차량(1)에 탑재된 차속 센서(11), 차륜속 센서(12), 전후 가속도 센서(13), 좌우 가속도 센서(14), 및, 타각 센서(15) 등에 의해 검출되고, CAN(16)을 통해 완충기(7, 10)를 제어하는 컨트롤러(21)에 입력된다. 또한, 차량(1)의 거동(상태)의 변화는, 차량(1)에 탑재된 완충기(7, 10) 전용 이외의 차재 장치인 내비게이션 장치(17)의 자이로 센서(17A)에 의해 검출되고, CAN(16)을 통해 컨트롤러(21)에 입력된다. 즉, 컨트롤러(21)는, 차량(1)에 탑재된 각종 센서(11, 12, 13, 14, 15)의 신호뿐만 아니라, 내비게이션 장치(17)의 자이로 센서(17A)의 신호도 수신한다. 컨트롤러(21)는, 수신한 신호에 기초하여 완충기(7, 10)의 감쇠력을 제어하는 제어 신호를 완충기(7, 10)에 출력한다. 이에 의해, 차량(1)에 완충기(7, 10) 전용의 센서가 탑재되어 있지 않아도 제어 정밀도를 향상시킬 수 있다.

즉, 제1 실시형태에서는, 완충기(7, 10) 전용 이외의 차재 장치인 내비게이션 장치(17)의 자이로 센서(17A)의 정보를 차량(1)의 상태 추정에 이용한다. 이 때문에, 완충기(7, 10) 전용의 센서를 갖지 않는 센서리스의 구성이라도, 내비게이션 장치(17)의 자이로 센서(17A)의 정보를 관측값으로서 차량 상태(예컨대, 차체 상하 운동, 차속도, 제구동 상태, 차륜 슬립)의 추정에 이용할 수 있다. 이에 의해, 차량 상태의 추정 정밀도가 좋아져, 완충기(7, 10)에 의한 제진 성능을 향상시킬 수 있다. 이 경우에, 내비게이션 장치(17)는, 자이로 센서(17A)를 갖고 있고, 또한, 차량(1)의 탑재 위치도 고정되어 있기 때문에, 차량(1)의 상태 추정의 정밀도를 향상시킬 수 있다.

제1 실시형태에서는, 자이로 센서(17A)의 정보로부터 구해지는 차량(1)의 회전 운동(롤 레이트, 피치 레이트)과 차량(1)의 주행 상태 정보(차체 속도, 차륜 속도, 전후 가속도, 횡가속도, 조타각)를 기초로, 차량(1)의 상태(스프링상 속도, 피스톤 속도, 피스톤 변위, 롤 레이트, 피치 레이트)를 추정할 수 있다. 자이로 센서(17A)는, 내비게이션 장치(17)의 설치 각도의 영향을 받지 않고, 정확한 롤 레이트, 피치 레이트를 측정할 수 있다. 이 때문에, 내비게이션 장치(17)로부터의 정확한 롤 레이트와 피치 레이트를 관측값으로서 추정에 이용함으로써, 스프링상 속도, 피스톤 속도 등의 추정 정밀도를 향상시킬 수 있다.

제1 실시형태에서는, 컨트롤러(21)의 서스펜션 제어부(23)는, 차체 상태 추정부(22)에서 추정된 차량(1)의 상태(스프링상 속도, 피스톤 속도, 피스톤 변위, 롤 레이트, 피치 레이트)와 내비게이션 장치(17)의 자이로 센서(17A)의 정보에 기초한 차량(1)의 회전 운동(롤 레이트, 피치 레이트)에 따라 완충기(7, 10)에 제어 신호를 출력한다. 이 때문에, 자이로 센서(17A)의 정보로부터 구해지는 차량(1)의 회전 운동(롤 레이트, 피치 레이트)을 차량(1)의 상태 추정에 이용하는 것에 더하여, 제어 신호의 출력에도 이용할 수 있다. 이에 의해, 정확한 롤 레이트, 피치 레이트를 이용하여 제어 신호를 출력할 수 있어, 제어 성능을 향상시킬 수 있다.

제1 실시형태에서는, 컨트롤러(21)의 차체 상태 추정부(22)(보다 구체적으로는, 상하 운동 추정부(22C))는, 차륜 속도 정보(상하 변동 기인 차륜 속도)로부터 차량(1)의 상하 운동을 구하고, 차량(1)의 상하 운동과 차량(1)의 회전 운동(롤 레이트, 피치 레이트)으로부터 차량의 상태(스프링상 속도, 피스톤 속도, 피스톤 변위, 롤 레이트, 피치 레이트)를 추정한다. 이 때문에, 자이로 센서(17A)의 정보로부터 구해지는 차량(1)의 회전 운동(롤 레이트, 피치 레이트)과 차륜 속도 정보를 포함하는 차량(1)의 주행 상태 정보(차체 속도, 차륜 속도, 전후 가속도, 횡가속도, 조타각)를 기초로 차량(1)의 상태(스프링상 속도, 피스톤 속도, 피스톤 변위, 롤 레이트, 피치 레이트)를 추정할 수 있다.

제1 실시형태에서는, 컨트롤러(21)의 차체 상태 추정부(22)(보다 구체적으로는, 상하 운동 추정부(22C))는, 차륜 속도 정보(상하 변동 기인 차륜 속도)와 차량(1)의 회전 운동(롤 레이트, 피치 레이트)으로부터 차량(1)의 상하 운동을 구하고, 차량(1)의 상하 운동과 차량(1)의 회전 운동(롤 레이트, 피치 레이트)으로부터 차량(1)의 상태를 추정한다. 이 때문에, 차량(1)의 상하 운동과 차량(1)의 회전 운동으로부터 차량(1)의 상태를 추정할 수 있다.

다음에, 도 3은 제2 실시형태를 나타내고 있다. 제2 실시형태의 특징은, 감쇠력 가변형 완충기 이외의 차재 장치로서 차량에 반입되는 모바일 기기를 이용하는 구성으로 한 것에 있다. 또한, 제2 실시형태에서는, 전술한 제1 실시형태와 동일한 구성 요소에 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 생략하는 것으로 한다.

전술한 제1 실시형태에서는, 내비게이션 시스템(내비게이션 장치(17))의 센서 정보를 이용하는 구성으로 하고 있었다. 이에 대하여, 제2 실시형태에서는, 내비게이션 시스템(내비게이션 장치(17)) 대신에, 모바일 기기(모바일 시스템)의 센서 정보를 이용하는 구성으로 하고 있다. 즉, 제2 실시형태에서는, 완충기(7, 10) 이외의 차재 장치는, 차량에 반입되는 모바일 기기가 되는 스마트폰(31)이다. 또한, 제2 실시형태에서는, 모바일 기기로서 스마트폰(31)을 이용하는 경우를 예로 들어 설명하지만, 예컨대, 휴대 전화(피처폰), 태블릿 단말, 태블릿 PC 등의 각종 휴대 정보 단말, 보다 구체적으로는, 자이로 센서 등의 상태 검출 센서가 탑재된 휴대 정보 단말을, 모바일 기기로서 이용할 수 있다.

제2 실시형태에서는, 도 1에 가상선(2점 쇄선)으로 나타내는 바와 같이, 차량(1)에 스마트폰(31)이 반입된다. 스마트폰(31)은, 자이로 센서(31A) 및 가속도 센서(31B)가 탑재되어 있다. 즉, 제2 실시형태에서는, 서스펜션 시스템은, 차량(1)을 제어하기 위한 시스템 이외의 차재 시스템이 되는 모바일 시스템(스마트폰(31))의 센서 정보를, 완충기(7, 10)의 제어에 이용한다. 보다 구체적으로는, 서스펜션 시스템은, 모바일 시스템(스마트폰(31))에 탑재된 자이로 센서(17A) 및 가속도 센서(31B)의 정보를, 차량(1)의 상태 추정의 관측값으로서 이용한다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 스마트폰(31)은, 차내 LAN이 되는 CAN(16)에 접속되어 있다. 자이로 센서(31A)의 센서 정보가 되는 자이로 정보, 및, 가속도 센서(31B)의 센서 정보가 되는 가속도 정보는, CAN(16)을 통해 컨트롤러(21)에 출력된다. 컨트롤러(21)는, 스마트폰(31)의 자이로 센서(31A)의 정보로부터 차량(1)의 롤 방향의 회전 각속도와 피치 방향의 회전 각속도를 차량의 회전 운동으로서 구한다. 즉, 컨트롤러(21)의 차체 상태 추정부(22)는, 스마트폰(31)의 자이로 센서(31A)로 검출된 자이로 정보인 피치 레이트 및 롤 레이트(검출 피치 레이트 및 검출 롤 레이트)를, 차량(1)(차체(2))의 회전 운동이 되는 피치 레이트 및 롤 레이트(차체 피치 레이트 및 차체 롤 레이트)로 변환한다.

또한, 컨트롤러(21)는, 스마트폰(31)에 탑재된 가속도 센서(31B)로부터 차량(1)의 스프링상 상하 가속도(차체(2)의 상하 방향의 가속도)를 구한다. 즉, 컨트롤러(21)의 차체 상태 추정부(22)는, 스마트폰(31)의 가속도 센서(31B)로 검출된 가속도 정보인 상하 가속도(검출 상하 가속도)를, 차체(2)의 상하 방향의 가속도가 되는 스프링상 상하 가속도(차체 상하 가속도 및 차체 상하 가속도)로 변환한다. 컨트롤러(21)의 차체 상태 추정부(22)는, 차량(1)의 회전 운동(피치 레이트, 롤 레이트)와 스프링상 상하 가속도와 차량(1)의 주행 상태 정보(차체 속도, 차륜 속도, 전후 가속도, 횡가속도, 조타각)를 기초로, 차량(1)의 상태(스프링상 속도, 피스톤 속도, 피스톤 변위, 롤 레이트, 피치 레이트)를 추정한다.

이와 같이, 제2 실시형태에서는, 서스펜션 시스템 이외의 차재 시스템인 모바일 시스템(스마트폰(31))을 구비하고 있다. 그리고, 모바일 시스템(스마트폰(31))에서 센싱된 피치 방향 및 롤 방향의 자이로 센서의 각속도 정보(피치 레이트 및 롤 레이트)와, 차체(2)(스프링 상)의 수직 방향의 가속도 정보(스프링상 상하 가속도)가, 추가의 센싱 정보로서 CAN(16) 등의 차내 LAN 통신을 통해 컨트롤러(21)에 입력된다. 즉, 제1 실시형태와 비교하면, 차체(2)(스프링 상)의 수직 방향의 가속도 정보(스프링상 상하 가속도)가, 가일층의 추가의 센싱 정보로서 컨트롤러(21)에 입력된다.

스프링상 상하 가속도는, 가속도 센서의 기울기에 의해, 중력 가속도의 성분이 중첩되기 때문에, 자이로 신호 등으로부터 롤 방향, 피치 방향의 기울기 각도를 산출하여, 또는, 가속도 센서의 DC 성분으로부터 각도를 산출하여, 그 기울기 분량의 중력 성분을 제거함으로써, 정확한 스프링상 가속도를 산출할 수 있다. 그리고, 이 정확한 스프링상 상하 가속도를, 차체(2)의 상태 추정의 관측값으로서 사용함으로써, 차량(1)(차체(2))의 상태 추정 정밀도를 향상시킬 수 있다.

또한, 예컨대, 추정한 스프링상 상하 가속도 또는 스프링상 상하 속도는, 노이즈가 제거된다고 하는 이점이 있고, 직접 센싱한 스프링상 상하 가속도 또는 이 스프링상 상하 가속도로부터 산출한 스프링상 상하 속도는, 정밀도가 좋다고 하는 이점이 있다. 이 때문에, 이들을 용도에 따라 이용함으로써, 서스펜션 시스템의 제어 성능도 향상시킬 수 있다.

또한, 제2 실시형태에서는, 스마트폰(31)에 의한 피치 레이트와 롤 레이트와 스프링상 가속도를 관측값으로서 이용하는 구성으로 한 경우를 예로 들어 설명하였지만, 예컨대, 스마트폰(31)의 스프링상 가속도만을 관측값으로서 이용하는 구성으로 하여도 좋다. 또한, 예컨대, 제1 실시형태의 내비게이션 장치(17)와 제2 실시형태의 스마트폰(31)의 양방을 구비하는 구성으로 하여도 좋다. 이 경우에는, 예컨대, 내비게이션 장치(17)에 의한 피치 레이트와 롤 레이트와 스마트폰(31)에 의한 스프링상 가속도를 관측값으로서 이용하는 구성으로 하여도 좋다.

제2 실시형태는, 전술한 바와 같은 스마트폰(31)에 의한 센서 정보를 이용하여 차량(1)의 상태를 추정하는 것으로, 그 기본적 작용에 대해서는, 전술한 제1 실시형태에 따른 것과 각별한 차이는 없다. 특히, 제2 실시형태에서는, 완충기(7, 10) 이외의 차재 장치로서 스마트폰(31)을 이용하고 있고, 스마트폰(31)은, 자이로 센서(31A)와 가속도 센서(31B)를 갖고 있다. 이 때문에, 이들 센서 정보를 이용함으로써, 차량의 상태 추정의 정밀도를 향상시킬 수 있다. 바꾸어 말하면, 제2 실시형태에서는, 스마트폰(31)에 탑재된 가속도 센서(31B)도 이용하여 차량(1)의 상태를 추정할 수 있다. 이 때문에, 자이로 센서(31A)의 정보에 더하여, 가속도 센서(31B)의 센서값(스프링상 가속도)을 관측값으로서 사용할 수 있다. 이에 의해, 피스톤 속도의 추정 정밀도를 향상시켜, 더욱 정확한 롤 레이트, 피치 레이트, 스프링상 가속도(및/또는 스프링상 속도)를 제어에 이용할 수 있다. 이 결과, 이 면에서도, 제어 성능을 향상시킬 수 있다.

다음에, 도 4는 제3 실시형태를 나타내고 있다. 제3 실시형태의 특징은, 감쇠력 가변형 완충기 이외의 차재 장치로서 외계 인식 시스템을 이용하는 구성으로 한 것에 있다. 또한, 제3 실시형태에서는, 전술한 제1 실시형태와 동일한 구성 요소에 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 생략하는 것으로 한다.

제3 실시형태에서는, 외계 인식 시스템(외계 인식 장치(41))의 센서 정보를 이용한다. 즉, 제3 실시형태에서는, 완충기(7, 10) 이외의 차재 장치는, 차량(1)의 외계 정보를 인식 가능한 외계 인식 시스템(외계 인식 장치(41))이다. 외계 인식 시스템을 구성하는 외계 인식 장치(41)는, 외계 인식 센서를 갖고 있다. 외계 인식 센서는, 차량(1)의 주위의 상태를 인식하는 외계 인식 장치(41)의 센서이다. 바꾸어 말하면, 외계 인식 센서는, 차량(1)의 주위의 물체의 위치를 계측하는 센서이다. 외계 인식 센서는, 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 그것을 수광하는 수광 소자)를 이용할 수 있다. 또한, 외계 인식 센서는, 카메라, 레이더에 한정되지 않고, 차량(1)의 주위가 되는 외계의 상태를 인식(검출)할 수 있는 각종 센서(검출 장치, 계측 장치, 전파 탐지기)를 이용할 수 있다.

제3 실시형태에서는, 외계 인식 시스템(외계 인식 장치(41))은, 차량(1)의 외계 정보로서 노면 변위 정보를 취득한다. 즉, 제3 실시형태에서는, 서스펜션 시스템은, 차량(1)을 제어하기 위한 시스템 이외의 차재 시스템이 되는 외계 인식 시스템(외계 인식 장치(41))의 센서 정보, 즉, 카메라, 레이더, 라이더 등의 외계 인식 센서의 센서 정보를, 완충기(7, 10)의 제어에 이용한다. 이 경우, 외계 인식 센서의 외계 정보가 되는 노면 변위 정보를, 차량(1)의 상태 추정의 관측값으로서 이용한다.

도 4에 나타내는 바와 같이, 외계 인식 장치(41)는, 차내 LAN이 되는 CAN(16)에 접속되어 있다. 외계 인식 장치(41)의 센서 정보가 되는 외계 정보(노면 변위 정보)는, CAN(16)을 통해 컨트롤러(21)에 출력된다. 이 경우, 외계 정보(노면 변위 정보)는, 컨트롤러(21)의 차체 상태 추정부(22)(보다 구체적으로는, 상하 운동 추정부(22C))에 입력된다. 컨트롤러(21)의 차체 상태 추정부(22)는, 상하 변동 기인 차륜속 추출부(22A)와, 보정값 추정부(22B)와, 상하 운동 추정부(22C)에 더하여, 회전 운동 산출부(42)를 구비하고 있다.

회전 운동 산출부(42)에는, CAN(16)을 통해 차체 속도, 차륜 속도, 전후 가속도, 횡가속도, 조타각이 입력된다. 회전 운동 산출부(42)는, 특허문헌 1에 기재된 「회전 운동 추정부(51)」와 마찬가지로, 회전 운동 상태량을 추정한다. 즉, 회전 운동 산출부(42)는, 차체 속도, 차륜 속도, 전후 가속도, 횡가속도, 조타각을 입력으로 하여, 운동 방정식이나 필터, 게인에 기초하여, 차량(1)의 피치 방향의 회전 각속도가 되는 피치 레이트를 산출하고, 산출된 피치 레이트를 상하 운동 추정부(22C)에 출력한다. 피치 레이트의 산출의 처리에 대해서는, 특허문헌 1 등의 공개공보를 포함하는 각종 문헌(차량 상태의 추정에 관한 문헌)에 기재되어 있기 때문에, 이 이상의 설명은 생략한다.

상하 운동 추정부(22C)에는, 보정값 추정부(22B)로부터의 보정값과, 상하 변동 기인 차륜속 추출부(22A)로부터의 상하 변동 기인 차륜 속도가 입력되는 것에 더하여, 회전 운동 산출부(42)로부터의 피치 레이트와, 외계 인식 장치(41)의 외계 인식 센서로부터의 노면 변위가 입력된다. 상하 운동 추정부(22C)는, 입력값이 되는 보정값과, 관측값이 되는 상하 변동 기인 차륜 속도, 피치 레이트 및 노면 변위에 기초하여 차량(1)의 상태값이 되는 스프링상 속도, 피스톤 속도, 피스톤 변위, 롤 레이트, 피치 레이트를 추정한다.

이와 같이, 제3 실시형태에서는, 서스펜션 시스템 이외의 차재 시스템인 외계 인식 시스템(외계 인식 장치(41))을 구비하고 있다. 그리고, 외계 인식 시스템(외계 인식 장치(41))의 외계 인식 센서(예컨대, 카메라, 라이더 등)에서 센싱한 노면 변위 정보가, 추가의 센싱 정보로서 CAN(16) 등의 차내 LAN 통신을 통해 컨트롤러(21)에 입력된다. 제3 실시형태에서는, 정확한 노면 변위 정보를 관측값으로서 입력함으로써, 차량(1)(차체(2))의 상태 추정 정밀도를 향상시킬 수 있다. 이 결과, 서스펜션 제어에의 입력 신호의 정밀도가 향상하기 때문에, 서스펜션 시스템의 성능도 향상시킬 수 있다. 또한, 제3 실시형태에서는, 노면 변위 정보를 관측값으로서 추가하고 있지만, 예컨대, 제1 실시형태 또는 제2 실시형태에서, 관측값으로서 노면 변위 정보를 추가하여도 좋다.

제3 실시형태는, 전술한 바와 같은 외계 인식 장치(41)에 의한 센서 정보(노면 변위)를 이용하여 차량(1)의 상태를 추정하는 것으로, 그 기본적 작용에 대해서는, 전술한 제1 실시형태에 따른 것과 각별한 차이는 없다. 특히, 제3 실시형태에서는, 완충기(7, 10) 이외의 차재 장치로서 외계 인식 시스템(외계 인식 장치(41))을 이용하고 있다. 이 때문에, 외계 인식 시스템(외계 인식 장치(41))의 외계 인식 센서의 정보(노면 변위 정보)를 관측값으로서 차량(1)의 상태 추정에 이용할 수 있다. 이 경우, 카메라, 레이더, 라이더 등의 외계 인식 센서로부터 얻어지는 외계 정보를 이용함으로써, 차량(1)의 상태 추정의 정밀도를 향상시킬 수 있다.

다음에, 도 5는 제4 실시형태를 나타내고 있다. 제4 실시형태의 특징은, 감쇠력 가변형 완충기 이외의 차재 장치로서 헤드 라이트 시스템을 이용하는 구성으로 한 것에 있다. 또한, 제4 실시형태에서는, 전술한 제1 실시형태 및 제3 실시형태와 동일의 구성 요소에 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 생략하는 것으로 한다.

제4 실시형태에서는, 차량(1)에 탑재된 헤드 라이트 시스템(헤드 라이트 장치)의 차고 센서(51)의 정보를 이용한다. 즉, 제4 실시형태에서는, 완충기(7, 10) 전용 이외의 차재 장치의 센서는, 차체(2)의 차고를 검지 가능한 차고 센서(51)이다. 이 경우, 차고 센서(51)는, 완충기(7, 10) 전용 이외의 차재 장치인 차량(1)의 헤드 라이트 시스템의 차고 센서이다. 헤드 라이트 오토 레벨링 시스템이라고도 불리는 헤드 라이트 시스템은, 차량(1)의 차고에 따라 헤드 라이트의 각도를 자동으로 변경함으로써, 차고의 변화에 관계없이 헤드 라이트의 광축을 적정하게 유지한다. 제4 실시형태에서는, 서스펜션 시스템은, 차량(1)을 제어하기 위한 시스템 이외의 차재 시스템이 되는 헤드 라이트 시스템의 센서 정보, 즉, 헤드 라이트 시스템의 차고 센서(51)의 정보를, 완충기(7, 10)의 제어에 이용한다.

헤드 라이트 시스템의 차고 센서(51)의 정보는, 예컨대, 완충기(7, 10)의 변위(피스톤 변위)로서 컨트롤러(21)에 입력된다. 즉, 제4 실시형태에서는, 차고 센서(51)에 의한 피스톤 변위를 차량(1)의 상태 추정의 관측값으로서 이용한다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 차고 센서(51)는, 차내 LAN이 되는 CAN(16)에 접속되어 있다. 차고 센서(51)에 의한 피스톤 변위는, CAN(16)을 통해 컨트롤러(21)에 출력된다. 이 경우, 차고 센서(51)에 의한 피스톤 변위는, 컨트롤러(21)의 차체 상태 추정부(22)(보다 구체적으로는, 상하 운동 추정부(22C)), 및, 컨트롤러(21)의 서스펜션 제어부(23)에 입력된다.

이와 같이, 제4 실시형태에서는, 서스펜션 시스템 이외의 차재 시스템인 헤드 라이트 시스템(차고 센서(51))을 구비하고 있다. 그리고, 헤드 라이트 시스템(차고 센서(51))에서 센싱된 피스톤 변위 정보가, 추가의 센싱 정보로서 CAN(16) 등의 차내 LAN 통신을 통해 컨트롤러(21)에 입력된다. 제4 실시형태에서는, 정밀도가 좋은 피스톤 변위를 관측값으로서 입력함으로써, 차량(1)(차체(2))의 상태 추정 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또한, 추정한 피스톤 변위는 노이즈가 제거된다고 하는 이점이 있고, 직접 센싱한 피스톤 변위는 정밀도가 좋다고 하는 이점이 있다. 이들을 용도에 따라 이용함으로써, 서스펜션 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 제4 실시형태에서는, 피스톤 변위 정보를 관측값으로서 추가하고 있지만, 예컨대, 제1 실시형태 내지 제3 실시형태에서, 관측값으로서 피스톤 변위 정보를 추가하여도 좋다.

제4 실시형태는, 전술한 바와 같은 헤드 라이트 시스템의 차고 센서(51)의 정보(피스톤 변위)를 이용하여 차량(1)의 상태를 추정하는 것으로, 그 기본적 작용에 대해서는, 전술한 제1 실시형태 내지 제3 실시형태에 따른 것과 각별한 차이는 없다. 특히, 제4 실시형태에서는, 완충기(7, 10) 이외의 차재 장치의 센서로서, 헤드 라이트 시스템의 차고 센서(51)를 이용하고 있다. 이 때문에, 완충기(7, 10) 이외의 다른 시스템(헤드 라이트 시스템)의 차고 센서(51)의 정보(피스톤 변위 정보)를 관측값으로서 차량(1)의 상태 추정에 이용할 수 있어, 차량(1)의 상태 추정의 정밀도를 향상시킬 수 있다.

다음에, 도 6은 제5 실시형태를 나타내고 있다. 제5 실시형태의 특징은, 모바일 기기의 센서 정보를 감쇠력 가변형 완충기의 제어에 이용하는 구성으로 한 것에 있다. 또한, 제5 실시형태에서는, 전술한 제1 실시형태 내지 제4 실시형태와 동일한 구성 요소에 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 생략하는 것으로 한다.

제5 실시형태는, 차량을 제어하기 위한 시스템 이외의 차재 시스템인 모바일 시스템(스마트폰(31))의 센서 정보를, 완충기(7, 10)의 제어에 이용한다. 이 경우, 컨트롤러(21)는, 차량에 반입되는 모바일 기기인 스마트폰(31)을 검출하는 모바일 기기 검출부(61)를 갖고 있다. 모바일 기기 검출부(61)는, 3개의 입력 단자(61A, 61B, 61C)와 하나의 출력 단자(61D)를 갖는 스위치로서 구성되어 있다. 모바일 기기 검출부(61)의 제1 입력 단자(61A) 및 제2 입력 단자(61B)는, 스마트폰(31)의 출력측과 접속된다.

제1 입력 단자(61A)는, 스마트폰(31)의 센서 정보, 즉, 스마트폰(31)으로 검출된 스프링상 가속도, 롤 레이트, 피치 레이트를 이용하여 완충기(7, 10)의 제어를 행할 때에 출력 단자(61D)와 접속된다. 제2 입력 단자(61B)는, 스마트폰(31)의 신호의 유무를 검출할 때에 전환된다. 제3 입력 단자(61C)는, 차체 상태 추정부(22)(상하 운동 추정부(22C))의 출력측과 접속되어 있다. 제3 입력 단자(61C)는, 스마트폰(31)의 센서 정보를 이용할 수 없을 때, 바꾸어 말하면, 차체 상태 추정부(22)에서 추정된 스프링상 속도, 롤 레이트, 피치 레이트를 이용하여 완충기(7, 10)의 제어를 행할 때에 출력 단자(61D)와 접속된다.

또한, 제5 실시형태에서는, 상하 운동 추정부(22C)의 출력측은, 모바일 기기 검출부(61)와 서스펜션 제어부(23)에 접속되어 있다. 상하 운동 추정부(22C)에서 추정된 스프링상 속도, 롤 레이트, 피치 레이트는, 모바일 기기 검출부(61)에 입력된다. 상하 운동 추정부(22C)에서 추정된 피스톤 속도 및 피스톤 변위는, 모바일 기기 검출부(61)를 통하는 일없이 서스펜션 제어부(23)에 입력된다.

모바일 기기 검출부(61)는, 차량(1) 내에 반입된 스마트폰(31)의 센서 정보를 사용할 수 있는지의 여부의 검출을 행하고, 이 검출 결과에 따라 전환된다. 스마트폰(31)이 검출되었을 때는, 모바일 기기 검출부(61)는, 제1 입력 단자(61A)와 출력 단자(61D)를 접속한다. 스마트폰(31)이 검출될 때는, 모바일 기기 검출부(61)는, 제3 입력 단자(61C)와 출력 단자(61D)를 접속한다.

이와 같이, 모바일 기기 검출부(61)는, 스마트폰(31)의 검출의 유무에 따라 전환된다. 이에 의해, 컨트롤러(21)는, 모바일 기기 검출부(61)에 의해 스마트폰(31)이 검출된 경우는, 스마트폰(31)의 자이로 센서(31A)의 정보로부터 차량(1)의 롤 방향의 회전 각속도와 피치 방향의 회전 각속도를 차량(1)의 회전 운동(롤 레이트, 피치 레이트)으로서 구하고, 추정된 차량의 상태(피스톤 속도, 피스톤 변위)와 차량의 회전 운동(롤 레이트, 피치 레이트)과 가속도 센서(31B)의 스프링상 가속도에 따라, 완충기(7, 10)에 제어 신호를 출력한다. 이에 대하여, 모바일 기기 검출부(61)에 의해 스마트폰(31)이 검출되지 않는 경우는, 컨트롤러(21)는, 차체 상태 추정부(22)에서 추정된 차량(1)의 상태(피스톤 속도, 피스톤 변위, 스프링상 속도, 롤 레이트, 피치 레이트)에 따라 완충기(7, 10)에 제어 신호를 출력한다.

이와 같이, 제5 실시형태에서는, 스마트폰(31)에 의한 스프링 상의 수직 방향의 가속도 정보, 롤 레이트 정보, 피치 레이트 정보가, 추가의 센싱 정보로 되어 있다. 전술한 제2 실시형태에서는, 스마트폰(31)의 센싱 정보를 관측값으로서 이용함으로써, 차량(1)(차체(2))의 상태 추정 정밀도를 향상시키고 있다. 에에 대하여, 제5 실시형태에서는, 차량(1)(차체(2))의 상태 추정은, 종래의 상태 추정의 기술을 이용한다. 즉, 차량(1)(차체(2))의 상태 추정에, 스마트폰(31)에 의한 센싱 정보는 이용하지 않는다. 제5 실시형태에서는, 스마트폰(31)의 센싱 정보(스프링상 가속도, 롤 레이트, 피치 레이트)가 취득 가능한 경우는, 이 스마트폰(31)의 센싱 정보를 이용한다. 한편, 스마트폰(31)이 미접속이나 고장에 의해, 스마트폰(31)의 센싱 정보를 취득할 수 없는 경우는, 추정값을 이용한다. 또한, 피스톤 속도와 피스톤 변위에 대해서는, 추정값을 이용하고 있고, 스프링상 속도, 롤 레이트, 피치 레이트는 센싱값으로부터 산출 또는 직접 센싱한 값을 이용하기 때문에, 서스펜션 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다.

제5 실시형태는, 전술한 바와 같은 모바일 기기 검출부(61)에 의해 스마트폰(31)의 센서 정보를 이용할지의 여부를 선택하는 구성으로 한 것으로, 그 기본적 작용에 대해서는, 전술한 제1 실시형태 내지 제4 실시형태에 따른 것과 각별한 차이는 없다. 특히, 제5 실시형태에서는, 스마트폰(31)의 센서 정보로서, 스프링 상의 수직 방향의 가속도, 롤 레이트, 피치 레이트 정보를 이용할 수 있다. 그리고, 스마트폰(31)의 센싱 정보(스프링상 가속도, 롤 레이트, 피치 레이트)가 취득 가능한 경우는, 스마트폰(31)의 정보를 이용하여 제어를 행할 수 있고, 스마트폰(31)이 미접속 또는 고장에 의해 입수 불능인 경우에는, 스마트폰(31)의 정보를 이용하지 않고 제어를 행할 수 있다. 이 때문에, 스마트폰(31)의 정보의 유무에 따라 적절한 제어를 행할 수 있다.

또한, 제5 실시형태 및 전술한 제2 실시형태에서는, 모바일 기기로서 스마트폰(31)을 예로 들어 설명하였다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 모바일 기기는, 휴대 전화(피처폰), 태블릿 단말, 태블릿 PC 등, 각종 휴대 정보 단말을 이용할 수 있다. 또한, 모바일 기기의 센서로서, 자이로 센서(31A)와 가속도 센서(31B)를 예로 들어 설명하였다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 예컨대, 지자기 센서 등, 모바일 장치에 탑재된 가속도 센서 또는 자이로 센서 이외의 각종 센서(움직임을 검출하는 각종 센서)를 이용하여도 좋다. 또한, 가속도 센서와 자이로 센서 중 어느 한쪽만을 이용하여도 좋다.

제1 실시형태 및 제2 실시형태에서는, 자이로 센서(17A, 31A)의 정보로서 롤 레이트와 피치 레이트를 이용하는 구성으로 한 경우를 예로 들어 설명하였다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 예컨대, 롤 레이트와 피치 레이트 중 한쪽을 이용하는 구성으로 하여도 좋다. 즉, 자이로 정보는, 롤 레이트와 피치 레이트와 요 레이트 중 적어도 어느 하나, 보다 바람직하게는 롤 레이트와 피치 레이트 중 적어도 한쪽을 이용할 수 있다. 또한, 각 실시형태는 예시이며, 다른 실시형태에서 나타낸 구성의 부분적인 치환 또는 조합이 가능한 것은 물론이다.

이상 설명한 실시형태에 기초한 차량 제어 장치 및 서스펜션 시스템으로서, 예컨대 하기에 서술하는 양태의 것이 생각된다.

제1 양태로서는, 차량에 마련된 차륜속 센서로부터 상기 차량의 상태를 추정하고, 추정된 상기 차량의 상태에 따라 차륜과 차체 사이에 마련된 감쇠력 가변형 완충기에 제어 신호를 출력하는 차량 제어 장치에 있어서, 상기 감쇠력 가변형 완충기 전용 이외의 차재 장치의 센서의 정보를 관측값으로서 상기 차량의 상태 추정에 이용한다.

이 제1 양태에 따르면, 감쇠력 가변형 완충기 전용 이외의 차재 장치의 센서의 정보를 관측값으로서 차량의 상태 추정에 이용하기 때문에, 차량의 상태 추정 정밀도를 향상시킬 수 있다. 즉, 감쇠력 가변형 완충기 전용의 센서를 갖지 않는 센서리스의 구성이라도, 차재 장치(예컨대, 내비게이션 시스템, 스마트폰 등)의 센서(예컨대, 자이로 센서, 가속도 센서 등)의 정보를 관측값으로서 차량 상태(예컨대, 차체 상하 운동, 차속도, 제구동 상태, 차륜 슬립 등)의 추정에 이용할 수 있다. 이 때문에, 차량 상태의 추정 정밀도가 좋아져, 감쇠력 가변형 완충기에 의한 제진 성능을 향상시킬 수 있다. 바꾸어 말하면, 차량 상태의 추정의 관측값에 추정값이 아니라 센싱에 의한 정밀도가 좋은 값을 이용할 수 있어, 추정 정밀도를 향상시킬 수 있다.

제2 양태로서는, 제1 양태에 있어서, 상기 차재 장치의 센서의 정보는, 상기 차재 장치에 탑재된 자이로 센서의 자이로 정보이다. 이 제2 양태에 따르면, 차재 장치의 자이로 센서의 자이로 정보를 관측값으로서 차량의 상태 추정에 이용할 수 있다.

제3 양태로서는, 제2 양태에 있어서, 상기 차량 제어 장치는, 상기 자이로 센서의 정보로부터 상기 차량의 롤 방향의 회전 각속도와 피치 방향의 회전 각속도 중 적어도 한쪽을 차량의 회전 운동으로서 구하고, 구해진 상기 차량의 회전 운동과 차량의 주행 상태 정보를 기초로 상기 차량의 상태를 추정한다. 이 제3 양태에 따르면, 자이로 센서의 정보로부터 구해지는 차량의 회전 운동(예컨대, 롤 레이트, 피치 레이트 등)과 차량의 주행 상태 정보(예컨대, 차륜속 센서로부터 얻어지는 차륜 속도, 차체 속도 등의 CAN 정보)를 기초로 차량의 상태를 추정할 수 있다. 자이로 센서는, 차재 장치의 설치 각도의 영향을 받지 않고, 정확한 롤 레이트, 피치 레이트를 측정할 수 있다. 이 때문에, 차재 장치로부터가 정확한 롤 레이트와 피치 레이트 중 적어도 한쪽을 관측값으로서 추정에 이용함으로써, 스프링상 속도, 피스톤 속도 등의 추정 정밀도를 향상시킬 수 있다.

제4 양태로서는, 제3 양태에 있어서, 상기 차량 제어 장치는, 추정된 상기 차량의 상태와 상기 차량의 회전 운동에 따라 상기 감쇠력 가변형 완충기에 제어 신호를 출력한다. 이 제4 양태에 따르면, 자이로 센서의 정보로부터 구해지는 차량의 회전 운동을 차량의 상태 추정에 이용하는 것에 더하여, 제어 신호의 출력에도 이용한다. 이 때문에, 정확한 롤 레이트, 피치 레이트를 이용하여 제어 신호를 출력할 수 있어, 제어 성능을 향상시킬 수 있다.

제5 양태로서는, 제3 양태에 있어서, 상기 차량의 주행 상태 정보는, 적어도 차륜 속도 정보를 포함하고, 상기 차량 제어 장치는, 상기 차륜 속도 정보로부터 상기 차량의 상하 운동을 구하고, 상기 차량의 상하 운동과 상기 차량의 회전 운동으로부터 상기 차량의 상태를 추정한다. 이 제5 양태에 따르면, 자이로 센서의 정보로부터 구해지는 차량의 회전 운동(예컨대, 롤 레이트, 피치 레이트 등)과 차륜 속도 정보를 포함하는 차량의 주행 상태 정보를 기초로 차량의 상태를 추정할 수 있다.

제6 양태로서는, 제5 양태에 있어서, 상기 차량 제어 장치는, 상기 차륜 속도 정보와 상기 차량의 회전 운동으로부터 상기 차량의 상하 운동을 구하고, 상기 차량의 상하 운동과 상기 차량의 회전 운동으로부터 상기 차량의 상태를 추정한다. 이 제6 양태에 따르면, 차량의 상하 운동과 차량의 회전 운동으로부터 차량의 상태를 추정할 수 있다.

제7 양태로서는, 제2 양태에 있어서, 상기 차량 제어 장치는, 상기 자이로 센서의 정보로부터 상기 차량의 롤 방향의 회전 각속도와 피치 방향의 회전 각속도 중 적어도 한쪽을 차량의 회전 운동으로서 구하고, 또한, 상기 감쇠력 가변형 완충기 전용 이외의 차재 장치에 탑재된 가속도 센서로부터 상기 차량의 스프링상 상하 가속도를 구하고, 상기 차량의 회전 운동과 상기 스프링상 상하 가속도와 상기 차량의 주행 상태 정보를 기초로 상기 차량의 상태를 추정한다.

이 제7 양태에 따르면, 차재 장치에 탑재된 가속도 센서도 이용하여 차량의 상태를 추정할 수 있다. 즉, 자이로 센서의 정보에 더하여, 가속도 센서의 센서값(스프링상 가속도)을 관측값으로서 사용할 수 있다. 이에 의해, 상태 추정의 추정 정밀도를 향상시키고, 또한 정확한 롤 레이트, 피치 레이트, 스프링상 가속도(및/또는 스프링상 속도)를 제어에 이용할 수 있다. 이 때문에, 이 면에서도, 제어 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 자이로 센서의 정보로부터 구해지는 차량의 회전 운동(예컨대, 롤 레이트, 피치 레이트 등)으로부터 가속도 센서의 센서값으로부터 구해지는 중력 성분을 제외하는 것으로도 상태 추정의 추정 정밀도의 향상을 도모할 수 있다.

제8 양태로서는, 제1 양태에 있어서, 상기 감쇠력 가변형 완충기 전용 이외의 차재 장치는, 내비게이션 시스템이다. 이 제8 양태에 따르면, 내비게이션 시스템의 센서의 정보를 관측값으로서 차량의 상태 추정에 이용할 수 있다. 이 경우, 내비게이션 시스템은, 자이로 센서를 갖고 있고, 또한, 차량의 탑재 위치도 고정되어 있기 때문에, 차량의 상태 추정의 정밀도를 향상시킬 수 있다.

제9 양태로서는, 제1 양태에 있어서, 상기 감쇠력 가변형 완충기 전용 이외의 차재 장치는, 차량에 반입되는 모바일 기기이다. 이 제9 양태에 따르면, 스마트폰, 태블릿 등의 모바일 기기의 센서의 정보를 관측값으로서 차량의 상태 추정에 이용할 수 있다. 이 경우, 모바일 기기는, 자이로 센서, 가속도 센서를 갖고 있고, 이들 센서 정보를 이용함으로써, 차량의 상태 추정의 정밀도를 향상시킬 수 있다.

제10 양태로서는, 제1 양태에 있어서, 상기 감쇠력 가변형 완충기 전용 이외의 차재 장치는, 상기 차량의 외계 정보를 인식 가능한 외계 인식 시스템이다. 이 제10 양태에 따르면, 외계 인식 시스템의 센서(외계 인식 센서)의 정보를 관측값으로서 차량의 상태 추정에 이용할 수 있다. 이 경우, 카메라, 레이더, 라이더 등의 외계 인식 센서로부터 얻어지는 외계 정보를 이용함으로써, 차량의 상태 추정의 정밀도를 향상시킬 수 있다.

제11 양태로서는, 제10 양태에 있어서, 상기 차량의 외계 정보는, 노면 변위 정보이다. 이 제11 양태에 따르면, 노면 변위 정보를 차량의 상태 추정에 이용함으로써, 정밀도를 향상시킬 수 있다.

제12 양태로서는, 제1 양태에 있어서, 상기 감쇠력 가변형 완충기 전용 이외의 차재 장치의 센서는, 상기 차체의 차고를 검지 가능한 차고 센서이다. 이 제12 양태에 따르면, 감쇠력 가변형 완충기 전용 이외의 차재 장치의 차고 센서의 정보를 관측값으로서 차량의 상태 추정에 이용할 수 있다.

제13 양태로서는, 제12 양태에 있어서, 상기 차고 센서는, 차량의 헤드 라이트 시스템의 차고 센서이다. 이 제13 양태에 따르면, 감쇠력 가변형 완충기 전용 이외의 차재 장치가 되는 헤드 라이트 시스템의 차고 센서의 정보를 관측값으로서 차량의 상태 추정에 이용할 수 있다.

제14 양태로서는, 차량의 차륜과 차체 사이에 마련된 감쇠력 가변형 완충기와, 상기 감쇠력 가변형 완충기에 제어 신호를 출력하는 차량 제어 장치와, 차량에 탑재된 차륜속 센서를 구비하고, 상기 차륜속 센서의 차륜속 정보로부터 상기 차량의 상태를 추정하고, 추정된 상기 차량의 상태에 따라 상기 감쇠력 가변형 완충기의 감쇠력을 제어하는 서스펜션 시스템에 있어서, 상기 차량을 제어하기 위한 시스템 이외의 차재 시스템의 센서 정보를 상기 감쇠력 가변형 완충기의 제어에 이용한다.

이 제14 양태에 따르면, 차량을 제어하기 위한 시스템 이외의 차재 시스템의 센서 정보(예컨대, 차륜속 센서, 조타각 센서, 브레이크용 센서 등의 차량의 거동의 제어에 관련된 센서 이외의 센서 정보이며, 내비게이션 시스템, 모바일 기기, 헤드 라이트 시스템, 외관 인식 시스템 등의 센서 정보)를 감쇠력 가변형 완충기의 제어에 이용할 수 있다. 이 때문에, 차량의 상태 추정 정밀도, 나아가서는, 감쇠력 가변형 완충기에 의한 제진 성능을 향상시킬 수 있다. 즉, 감쇠력 가변형 완충기 전용의 센서를 갖지 않는 센서리스의 구성이라도, 내비게이션 시스템, 스마트폰, 태블릿, 헤드 라이트 시스템, 외계 인식 시스템 등의 센서(예컨대, 자이로 센서, 차고 센서, 거리센서, 카메라, 레이더 등)의 정보를 이용하여 감쇠력 가변형 완충기의 제어를 행할 수 있다. 이에 의해, 차량 상태의 추정 정밀도, 나아가서는, 감쇠력 가변형 완충기에 의한 제진 성능을 향상시킬 수 있다. 바꾸어 말하면, 제어에 추정값이 아니라 정밀도가 좋은 센싱값을 이용함으로써, 제어 성능을 향상시킬 수 있다.

제15 양태로서는, 제14 양태에 있어서, 상기 차량을 제어하기 위한 시스템 이외의 차재 시스템의 센서 정보를 상기 차량의 상태 추정의 관측값으로서 이용한다. 이 제15 양태에 따르면, 내비게이션 시스템, 스마트폰, 태블릿, 헤드 라이트 시스템, 외계 인식 시스템 등의 센서(예컨대, 자이로 센서, 차고 센서, 거리 센서, 카메라, 레이더 등)의 정보를 관측값으로서 차량 상태(예컨대, 차체 상하 운동, 차속도, 제구동 상태, 차륜 슬립 등)의 추정에 이용할 수 있다. 이 때문에, 차량 상태의 추정 정밀도가 좋아져, 감쇠력 가변형 완충기에 의한 제진 성능을 향상시킬 수 있다.

제16 양태로서는, 제14 양태에 있어서, 상기 차량 제어 장치는, 차량에 반입되는 모바일 기기를 검출하는 모바일 기기 검출부를 갖고, 상기 모바일 기기 검출부에 의해 상기 모바일 기기가 검출된 경우는, 상기 모바일 기기의 자이로 센서의 정보로부터 차량의 롤 방향의 회전 각속도와 피치 방향의 회전 각속도 중 적어도 한쪽을 차량의 회전 운동으로서 구하고, 추정된 상기 차량의 상태와 상기 차량의 회전 운동에 따라 상기 감쇠력 가변형 완충기에 제어 신호를 출력하고, 상기 모바일 기기 검출부에 의해 상기 모바일 기기가 검출되지 않는 경우는, 추정된 상기 차량의 상태에 따라 상기 감쇠력 가변형 완충기에 제어 신호를 출력한다.

이 제16 양태에 따르면, 스마트폰 등의 모바일 기기의 센서 정보로서, 예컨대, 스프링 상의 수직 방향의 가속도, 롤 레이트, 피치 레이트 정보를 이용할 수 있다. 그리고, 모바일 기기의 센싱 정보(예컨대, 스프링상 가속도, 롤 레이트, 피치 레이트 등)가 취득 가능한 경우는, 모바일 기기의 정보를 이용하여 제어를 행할 수 있고, 모바일 기기가 미접속 또는 고장에 의해 입수 불능인 경우에는, 모바일 기기의 정보를 이용하지 않고 제어를 행할 수 있다. 이 때문에, 모바일 기기의 정보의 유무에 따라 적절한 제어를 행할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기한 실시형태에 한정되는 것이 아니며, 여러 가지 변형예가 포함된다. 예컨대, 상기한 실시형태는 본 발명을 알기 쉽게 설명하기 위해 상세하게 설명한 것이며, 반드시 설명한 모든 구성을 구비하는 것에 한정되는 것이 아니다. 또한, 어떤 실시형태의 구성의 일부를 다른 실시형태의 구성으로 치환하는 것이 가능하고, 또한, 어떤 실시형태의 구성에 다른 실시형태의 구성을 더하는 것도 가능하다. 또한, 각 실시형태의 구성의 일부에 대해서, 다른 구성의 추가·삭제·치환을 하는 것이 가능하다.

본원은 2020년 7월 8일자 출원의 일본국 특허 출원 제2020-117710호에 기초한 우선권을 주장한다. 2020년 7월 8일자 출원의 일본국 특허 출원 제2020-117710호의 명세서, 특허청구의 범위, 도면, 및 요약서를 포함한 전체 개시 내용은, 참조에 의해 본원에 전체로서 포함된다.

1 차량
2 차체
3 전륜(차륜)
4 후륜(차륜)
7, 10 완충기(감쇠력 가변형 완충기)
12 차륜속 센서
17 내비게이션 장치(내비게이션 시스템, 감쇠력 가변형 완충기 전용 이외의 차재 장치)
17A 자이로 센서(감쇠력 가변형 완충기 전용 이외의 차재 장치의 센서)
21 컨트롤러(차량 제어 장치)
22 차체 상태 추정부
23 서스펜션 제어부
31 스마트폰(모바일 기기, 감쇠력 가변형 완충기 전용 이외의 차재 장치)
31A 자이로 센서(감쇠력 가변형 완충기 전용 이외의 차재 장치의 센서)
31B 가속도 센서(감쇠력 가변형 완충기 전용 이외의 차재 장치의 센서)
41 외계 인식 장치(외계 인식 시스템, 감쇠력 가변형 완충기 전용 이외의 차재 장치)
51 차고 센서(감쇠력 가변형 완충기 전용 이외의 차재 장치의 센서)
61 모바일 기기 검출부

Claims (16)

1. 차량 제어 장치로서,
   상기 차량 제어 장치는, 차량에 마련된 차륜속 센서로부터 상기 차량의 상태를 추정하고, 추정된 상기 차량의 상태에 따라 차륜과 차체 사이에 마련된 감쇠력 가변형 완충기에 제어 신호를 출력하고,
   상기 감쇠력 가변형 완충기 전용 이외의 차재 장치의 센서의 정보를 관측값으로서 상기 차량의 상태 추정에 이용하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 차재 장치의 센서의 정보는, 상기 차재 장치에 탑재된 자이로 센서의 자이로 정보인 것을 특징으로 하는 차량 제어 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 차량 제어 장치는, 상기 자이로 센서의 정보로부터, 상기 차량의 롤 방향의 회전 각속도와 피치 방향의 회전 각속도 중 적어도 한쪽을, 차량의 회전 운동으로서 구하고, 구해진 상기 차량의 회전 운동과 차량의 주행 상태 정보를 기초로 상기 차량의 상태를 추정하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 차량 제어 장치는, 추정된 상기 차량의 상태와 상기 차량의 회전 운동에 따라 상기 감쇠력 가변형 완충기에 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 장치.
5. 제3항에 있어서,
   상기 차량의 주행 상태 정보는, 적어도 차륜 속도 정보를 포함하고,
   상기 차량 제어 장치는, 상기 차륜 속도 정보로부터 상기 차량의 상하 운동을 구하고, 상기 차량의 상하 운동과 상기 차량의 회전 운동으로부터 상기 차량의 상태를 추정하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 차량 제어 장치는, 상기 차륜 속도 정보와 상기 차량의 회전 운동으로부터 상기 차량의 상하 운동을 구하고, 상기 차량의 상하 운동과 상기 차량의 회전 운동으로부터 상기 차량의 상태를 추정하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 장치.
7. 제2항에 있어서,
   상기 차량 제어 장치는, 상기 자이로 센서의 정보로부터 상기 차량의 롤 방향의 회전 각속도와 피치 방향의 회전 각속도 중 적어도 한쪽을, 차량의 회전 운동으로서 구하고, 또한, 상기 감쇠력 가변형 완충기 전용 이외의 차재 장치에 탑재된 가속도 센서로부터 상기 차량의 스프링상 상하 가속도를 구하고,
   상기 차량의 회전 운동과 상기 스프링상 상하 가속도와 상기 차량의 주행 상태 정보를 기초로 상기 차량의 상태를 추정하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 감쇠력 가변형 완충기 전용 이외의 차재 장치는, 내비게이션 시스템인 것을 특징으로 하는 차량 제어 장치.
9. 제1항에 있어서,
   상기 감쇠력 가변형 완충기 전용 이외의 차재 장치는, 차량에 반입되는 모바일 기기인 것을 특징으로 하는 차량 제어 장치.
10. 제1항에 있어서,
    상기 감쇠력 가변형 완충기 전용 이외의 차재 장치는, 상기 차량의 외계 정보를 인식 가능한 외계 인식 시스템인 것을 특징으로 하는 차량 제어 장치.
11. 제10항에 있어서,
    상기 차량의 외계 정보는, 노면 변위 정보인 것을 특징으로 하는 차량 제어 장치.
12. 제1항에 있어서,
    상기 감쇠력 가변형 완충기 전용 이외의 차재 장치의 센서는, 상기 차체의 차고를 검지 가능한 차고 센서인 것을 특징으로 하는 차량 제어 장치.
13. 제12항에 있어서,
    상기 차고 센서는, 차량의 헤드 라이트 시스템의 차고 센서인 것을 특징으로 하는 차량 제어 장치.
14. 서스펜션 시스템으로서,
    상기 서스펜션 시스템은,
    차량의 차륜과 차체 사이에 마련된 감쇠력 가변형 완충기와,
    상기 감쇠력 가변형 완충기에 제어 신호를 출력하는 차량 제어 장치와,
    차량에 탑재된 차륜속 센서
    를 구비하고,
    상기 차륜속 센서의 차륜속 정보로부터 상기 차량의 상태를 추정하고, 추정된 상기 차량의 상태에 따라 상기 감쇠력 가변형 완충기의 감쇠력을 제어하고,
    상기 차량을 제어하기 위한 시스템 이외의 차재 시스템의 센서 정보를 상기 감쇠력 가변형 완충기의 제어에 이용하는 것을 특징으로 하는 서스펜션 시스템.
15. 제14항에 있어서,
    상기 차량을 제어하기 위한 시스템 이외의 차재 시스템의 센서 정보를 상기 차량의 상태 추정의 관측값으로서 이용하는 것을 특징으로 하는 서스펜션 시스템.
16. 제14항에 있어서,
    상기 차량 제어 장치는, 차량에 반입되는 모바일 기기를 검출하는 모바일 기기 검출부를 갖고,
    상기 모바일 기기 검출부에 의해 모바일 기기가 검출된 경우, 상기 모바일 기기의 자이로 센서의 정보로부터 차량의 롤 방향의 회전 각속도와 피치 방향의 회전 각속도 중 적어도 한쪽을, 차량의 회전 운동으로서 구하고, 추정된 상기 차량의 상태와 상기 차량의 회전 운동에 따라 상기 감쇠력 가변형 완충기에 제어 신호를 출력하고,
    상기 모바일 기기 검출부에 의해 모바일 기기가 검출되지 않는 경우, 추정된 상기 차량의 상태에 따라 상기 감쇠력 가변형 완충기에 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 서스펜션 시스템.

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