KR20240004652A - 차량 제어 장치 및 차량 제어 시스템 - Google Patents

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아츠시 다구치
류스케 히라오
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히다치 아스테모 가부시키가이샤
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Abstract

ECU는, 입력된 차량의 자세 변화에 따라, 가변 댐퍼를 제어하는 지령값을 구하는 자세 안정성 제어부와, 입력된 차량의 스프링상 진동에 따라, 가변 댐퍼를 제어하는 지령값을 구하는 승차감 제어부, 그리고 자세 안정성 제어부와 승차감 제어부의 양방의 지령값에 기초하여 가변 댐퍼의 지령값을 구하는 지령값 산출부를 갖고 있다. 지령값 산출부는, 차량의 자세 변화를 나타내는 값이 미리 정해진 값 이상이고, 또한 스프링상 공진 주파수대의 스프링상 진동을 나타내는 값이 미리 정해진 값보다 클 때, 승차감 제어부의 지령값을 우선시킨다.

Description

차량 제어 장치 및 차량 제어 시스템
본 개시는 차체와 차륜 사이의 상대 변위를 억제하는 힘을 변화시키는 액츄에이터를 제어하는 차량 제어 장치 및 차량 제어 시스템에 관한 것이다.
특허문헌 1에는, 제어 불감대에 의해, 노면으로부터의 고주파 입력에 대한 승차감의 악화를 방지하면서, 큰 진동 입력 시에 있어서의 진동의 수속을 빠르게 하여 부유감을 억제하는 제어 장치가 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 1에는, 제어 불감대를 마련하는 데 따른 차량 상하 거동 발생 초기에 있어서의 제진성의 악화를 개선하여, 통상 주행 시에 있어서의 승차감을 악화시키는 일 없이, 굴곡 노면 주행 중 등과 같은 큰 차량 상하 거동에 대하여도 충분히 높은 감쇠력에 의해 차량 상하 거동을 억제하여, 자세 안정성을 확보하는 것이 개시되어 있다.
특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2000-168329호 공보
그런데, 특허문헌 1에 개시된 제어 장치에서는, 예컨대 굴곡 노면에서 차량을 선회, 제동, 구동을 시켰을 때에는, 노면으로부터의 입력이 미리 정해진 범위가 되는 데 더하여, 차량 자세 변화가 미리 정해진 범위가 된다. 이때, 자세 안정성 제어가 선택되면, 제진 성능이 나빠질 우려가 있다.
본 발명의 목적의 하나는, 차량의 승차감과 자세 안정성의 양립을 도모하여, 제진 성능을 높이는 것이 가능한 차량 제어 장치 및 차량 제어 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일실시형태는, 차량의 차체와 차륜 사이에 마련되고, 상기 차체와 상기 차륜 사이의 상대 변위를 억제하는 힘을 변화시키는 액츄에이터를 제어하는 차량 제어 장치로서, 입력된 차량의 자세 변화에 따라, 상기 액츄에이터를 제어하는 지령값을 구하는 자세 안정성 제어부와, 입력된 차량의 스프링상 진동에 따라, 상기 액츄에이터를 제어하는 지령값을 구하는 승차감 제어부, 그리고 상기 자세 안정성 제어부와 상기 승차감 제어부의 양방의 지령값에 기초하여 상기 액츄에이터의 지령값을 구하는 지령값 산출부를 갖고, 상기 지령값 산출부는, 차량의 자세 변화를 나타내는 값이 미리 정해진 값 이상이고, 또한 스프링상 공진 주파수대의 스프링상 진동을 나타내는 값이 미리 정해진 값보다 클 때, 상기 승차감 제어부의 지령값을 우선시키는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명의 일실시형태에 따른 차량 제어 시스템은, 차량의 차체와 차륜 사이의 힘을 조정하는 힘 발생 기구와, 스프링상 진동을 검출, 또는 추정하는 스프링상 상태 검출부와, 스프링상의 자세 변화를 검출, 또는 추정하는 차량 자세 검출부, 그리고 스프링상의 자세 변화를 나타내는 값과 스프링상 공진 주파수대의 스프링상 진동을 나타내는 값이 각각 미리 정해진 값보다 작은 상태로부터 큰 상태가 되면, 상기 힘 발생 기구의 발생력을 약화시키도록 제어하는 컨트롤러를 갖는다.
본 발명의 일실시형태에 따르면, 차량의 승차감과 자세 안정성의 양립을 도모하여, 제진 성능을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 ECU가 적용된 4륜 자동차를 나타내는 전체 구성도이다.
도 2는 도 1 중의 자동차에 탑재한 완충기를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 제1 실시형태의 ECU의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4는 ECU의 차량 모델의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 5는 ECU의 차량 거동 연산부의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 6은 도 3 중의 안티 다이브 스쿼트 제어부의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 7은 도 3 중의 안티 롤 제어부의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 8은 도 3 중의 굴곡 판정부의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 9는 도 3 중의 보빙(bobbing) 판정부의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 10은 도 3 중의 보정부의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 11은 제1 실시형태 및 비교예에 대해서, 횡가속도, 전류값, 롤 레이트, 스프링상 가속도의 시간 변화를 나타내는 특성선도이다.
도 12는 제1 실시형태 및 비교예에 대해서, 스프링상 가속도 PSD의 주파수 특성을 나타내는 특성선도이다.
도 13은 제2 실시형태의 ECU의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 14는 제3 실시형태의 ECU의 구성을 나타내는 블록도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 따른 차량 제어 장치 및 차량 제어 시스템을, 예컨대 4륜 자동차에 적용한 경우를 예로 들어, 첨부 도면에 따라 상세하게 설명한다.
여기서, 도 1 내지 도 10은 본 발명의 제1 실시형태를 나타내고 있다. 도 1 및 도 2에 있어서, 차체(1)는, 차량의 보디를 구성하고 있다. 차체(1)의 하측에는, 예컨대 좌, 우의 전륜과 좌, 우의 후륜(이하, 총칭하여 차륜(2)이라고 함)이 마련되어 있다. 이들 차륜(2)은, 타이어(3)를 포함하여 구성되어 있다. 타이어(3)는, 노면의 미세한 요철을 흡수하는 스프링으로서 작용한다. 차체(1)와 차륜(2)은, 차량을 구성하고 있다.
서스펜션 장치(4)는, 차체(1)와 차륜(2) 사이에 개재하여 마련되어 있다. 서스펜션 장치(4)는, 현가 스프링(5)(이하, 스프링(5)이라고 함)과, 스프링(5)과 병렬 관계를 이루어 차체(1)와 차륜(2) 사이에 개재하여 마련된 감쇠력 조정식 완충기(이하, 가변 댐퍼(6)라고 함)에 의해 구성된다.
서스펜션 장치(4)의 가변 댐퍼(6)는, 차량의 차체(1)와 차륜(2) 사이에 마련되고, 차체(1)와 차륜(2) 사이의 상대 변위를 억제하는 힘을 변화시키는 액츄에이터이다. 또한, 가변 댐퍼(6)는, 차량의 차체(1)와 차륜(2) 사이의 힘을 조정하는 힘 발생 기구이기도 하다.
가변 댐퍼(6)는, 감쇠력 조정식의 유압 완충기를 이용하여 구성되어 있다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 가변 댐퍼(6)에는, 발생 감쇠력의 특성(즉, 감쇠력 특성)을 하드한 특성(경특성)으로부터 소프트한 특성(연특성)으로 연속적으로 조정하기 위해, 감쇠력 조정 밸브 등을 포함하는 감쇠력 가변 액츄에이터(7)가 부설되어 있다. 감쇠력 가변 액츄에이터(7)는, 공급되는 전류(구동 전류)에 따라 감쇠력이 조정되는 감쇠력 조정부이다.
또한, 감쇠력 가변 액츄에이터(7)는, 감쇠력 특성을 반드시 연속적으로 조정하는 구성이 아니어도 좋고, 예컨대 2단계 이상의 복수 단계로 감쇠력을 조정 가능한 것이어도 좋다. 또한, 가변 댐퍼(6)는, 압력 제어 타입이어도 좋고, 유량 제어 타입이어도 좋다.
CAN(8)(controller area network)은, 차체(1)에 탑재된 직렬 통신부이다. CAN(8)는, 차량에 탑재된 다수의 전자 기기와 ECU(21) 사이에서 차량용의 다중 통신을 행한다. CAN(8)은, 직렬 신호를 포함하는 CAN 신호에 의해 차량 운전 정보를 전송한다. 이 경우, CAN(8)을 전송하는 차량 운전 정보에는, 예컨대 요 레이트, 조타각, 차량 속도, 전후 가속도, 브레이크 액압, 엔진 토크 등이 포함된다.
스프링상 가속도 센서(9)는, 차체(1)에 마련되어, 스프링 상측이 되는 차체(1)측에서 상하 방향의 진동 가속도를 검출한다. 스프링상 가속도 센서(9)는, 스프링상의 진동을 검출하는 스프링상 상태 검출 수단을 구성하고 있다. 스프링상 상태 검출 수단은, 스프링상의 진동을 검출하는 것에 한정되지 않고, 예컨대 CAN 신호에 포함되는 차량 운전 정보에 기초하여, 스프링상의 진동을 추정하는 것이어도 좋다.
스프링상 가속도 센서(9)는, 예컨대 차체(1)에 합계 3개 마련되어 있다. 이 경우, 스프링상 가속도 센서(9)는, 예컨대 좌우의 전륜측의 가변 댐퍼(6)의 상단측 근방이 되는 위치에서 차체(1)에 부착되며, 좌우의 후륜 사이의 중간 위치에서 차체(1)에 부착되어 있다. 스프링상 가속도 센서(9)는, 스프링 상측이 되는 차체(1)측에서 상하 방향의 진동 가속도를 검출하고, 그 검출 신호를 ECU(21)에 출력한다.
스프링하 가속도 센서(10)는, 차량의 차륜(2)측에 마련되어 있다. 스프링하 가속도 센서(10)는, 차량에 합계 2개 마련되어 있다. 구체적으로는, 스프링하 가속도 센서(10)는, 예컨대 차량의 우측의 전륜과 좌측의 전륜에 각각 마련되어 있다. 스프링하 가속도 센서(10)는, 스프링 하측이 되는 차륜(2)측에서 상하 방향의 진동 가속도를 검출하고, 그 검출 신호를 ECU(21)에 출력한다.
ECU(21)는, 서스펜션 장치(4)를 제어하는 차량 제어 장치를 구성하고 있다. ECU(21)는, 차체(1)와 차륜(2) 사이의 상대 변위를 억제하는 힘을 변화시키는 가변 댐퍼(6)를 제어한다. 여기서, ECU(21)는, 가변 댐퍼(6)(힘 발생 기구)의 발생력을 제어하는 컨트롤러이다. ECU(21)는, 스프링상의 자세 변화와 스프링상 공진 주파수대의 스프링상 진동이 미리 정해진 값보다 작은 상태로부터 큰 상태가 되면, 가변 댐퍼(6)(힘 발생 기구)의 발생력을 약화시키도록 제어한다.
ECU(21)는, 컨트롤부로서의 프로세서(22)를 구비하고 있다. 프로세서(22)는, 마이크로 컴퓨터 등에 의해 구성되어 있다. ECU(21)는, ROM, RAM, 불휘발성 메모리 등을 포함하는 기억부(도시하지 않음)를 구비하고 있다. 프로세서(22)는, 기억부에 저장된 프로그램을 실행함으로써, 가변 댐퍼(6)의 감쇠력을 제어한다.
도 2에 나타내는 바와 같이, ECU(21)는, 입력측이 CAN(8), 스프링상 가속도 센서(9), 스프링하 가속도 센서(10) 등에 접속되고, 출력측은 가변 댐퍼(6)의 감쇠력 가변 액츄에이터(7) 등에 접속되어 있다. 프로세서(22)는, CAN(8)으로부터 차량 운전 정보를 직렬 통신에 의해 읽어들인다. 프로세서(22)는, 스프링상 가속도 센서값(스프링상 가속도)을, 스프링상 가속도 센서(9)로부터의 검출 신호에 의해 판독한다. 프로세서(22)는, 스프링하 가속도 센서값(스프링하 가속도)을, 스프링하 가속도 센서(10)로부터의 검출 신호에 의해 판독한다.
도 4 및 도 5에 나타내는 바와 같이, ECU(21)는, 차량의 횡가속도를 추정하는 차량 모델(23)과, 스프링상 속도 및 상대 속도와 같은 차량 거동을 구하는 차량 거동 연산부(24)를 구비하고 있다. 이에 더하여, ECU(21)는, 후술하는 승차감 제어부(25)와, 자세 안정성 제어부(26)와, 굴곡/보빙 지수 연산부(30)와, 지령값 산출부(34)를 갖고 있다(도 3 참조).
도 4에 나타내는 바와 같이, 차량 모델(23)은, 스프링상의 자세 변화를 추정하는 차량 자세 검출 수단을 구성하고 있다. 차량 모델(23)은, CAN(8)으로부터 입력되는 정보(차량 운전 정보)에 기초하여 차량의 횡가속도를 추정한다. 구체적으로는, 차량 모델(23)은, 조타각과 차량 속도에 기초하여 차량의 횡가속도를 추정하여, 추정 횡가속도를 출력한다. 차량 자세 검출 수단은, 스프링상의 자세 변화를 추정하는 차량 모델(23)에 한정되지 않고, 스프링상의 자세 변화(예컨대 횡가속도 등)를 검출하는 것이어도 좋다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 차량 거동 연산부(24)는, 스프링상 가속도 센서(9)로부터 입력되는 스프링상 가속도와, 스프링하 가속도 센서(10)로부터 입력되는 스프링하 가속도에 기초하여, 차량 거동을 구한다. 차량 거동 연산부(24)는, 감산기(24A)와 적분기(24B, 24C)를 구비하고 있다. 차량 거동 연산부(24)에는, 스프링상 가속도와 스프링하 가속도가 입력된다. 감산기(24A)는, 스프링상 가속도로부터 스프링하 가속도를 감산하여, 이들의 차인 상대 가속도를 구한다. 적분기(24B)는, 스프링상 가속도를 적분하여, 스프링상 속도를 구한다. 적분기(24C)는, 상대 가속도를 적분하여, 상대 속도를 구한다. 차량 거동 연산부(24)는, 스프링상 속도 및 상대 속도를 출력한다.
또한, 제1 실시형태에서는, 차량 거동 연산부(24)는, 스프링상 가속도와 스프링하 가속도로부터 상대 속도를 취득하였다. 예컨대 각 바퀴의 서스펜션 장치(4)에 스트로크 센서를 구비하는 경우에는, 스트로크 센서의 검출값에 기초하여 상대 속도를 취득하여도 좋다. 또한, CAN(8)으로부터 입력되는 정보(차량 운전 정보)에 기초하여, 상대 속도를 추정하여도 좋다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 승차감 제어부(25)는, 차량의 승차감을 향상시키기 위한 승차감 제어 지령을 출력한다. 승차감 제어부(25)는, 입력된 차량의 스프링상 진동에 따라, 가변 댐퍼(6)를 제어한다. 차량의 스프링상 진동에는, 예컨대 스프링상 속도와 상대 속도가 포함된다. 차량의 스프링상 진동은, 센서 등에 의해 직접적으로 검출하여도 좋고, 예컨대 스프링상 가속도 등에 기초하여 추정하여도 좋다. 승차감 제어부(25)는, 차량 거동 연산부(24)로부터 스프링상 속도와, 스프링상과 스프링하 사이의 상대 속도(피스톤 속도)를 취득한다. 승차감 제어부(25)는, 각 바퀴의 스프링상 속도와 상대 속도에 기초하여, 승차감 제어 지령을 출력한다. 이때, 승차감 제어 지령은, 예컨대 감쇠력 가변 액츄에이터(7)에의 전류의 지령 신호가 되는 제어 지령값(전류값)으로 되어 있다. 승차감 제어부(25)는, 예컨대 스카이 훅 제어칙에 기초하여, 스프링상 속도와 상대 속도로부터 스프링상의 상하 진동을 저감하기 위한 제어 지령값을 출력한다.
또한, 제1 실시형태에서는, 승차감 제어부(25)는, 스카이 훅 제어에 기초하여 승차감 제어 지령을 출력하는 것으로 하였다. 본 발명은 이에 한정되지 않고, 승차감 제어부는, 예컨대 쌍선형 최적 제어나 H∞ 제어에 기초하여 승차감 제어 지령을 출력하여도 좋다.
자세 안정성 제어부(26)는, 차량의 자세 안정성을 향상시키기 위한 자세 안정성 제어 지령을 출력한다. 자세 안정성 제어부(26)에는, CAN(8)으로부터 송신되는 전후 가속도와, 차량 모델(23)로부터 출력되는 추정 횡가속도가 입력된다. 자세 안정성 제어부(26)는, 전후 가속도와 추정 횡가속도에 기초하여, 자세 안정성 제어 지령을 출력한다. 자세 안정성 제어부(26)는, 입력된 차량의 자세 변화에 따라, 가변 댐퍼(6)를 제어한다. 자세 안정성 제어부(26)는, 차량의 자세 변화가 미리 정해진 값 이상이 되었을 때에, 가변 댐퍼(6)가 하드한 특성이 되는 것 같은 자세 안정성 제어 지령을 출력한다. 차량의 자세 변화는, 예컨대 차량의 선회, 가속, 감속에 의해 생긴다. 자세 안정성 제어부(26)에는, 전후 가속도 및 추정 횡가속도가 입력된다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 자세 안정성 제어부(26)는, 안티 다이브 스쿼트 제어부(27)와, 안티 롤 제어부(28)와, 제어 지령 선택부(29)를 구비하고 있다.
안티 다이브 스쿼트 제어부(27)는, 차량의 가속 또는 감속에 의한 차량의 전후 방향의 기울기를 억제하기 위한 안티 다이브 스쿼트 제어 지령을 출력한다. 안티 다이브 스쿼트 제어부(27)에는, 전후 가속도가 입력된다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 안티 다이브 스쿼트 제어부(27)는, 미분기(27A), 프론트 게인 승산부(27B), 반전부(27C), 리어 게인 승산부(27D), 상대 속도 산출부(27E) 및 감쇠력 특성 처리부(27F)를 구비하고 있다.
미분기(27A)는, 전후 가속도를 미분하여 차량의 전후 방향에 대한 가가속도(전후 가가속도)를 산출한다. 프론트 게인 승산부(27B)는, 전후 가가속도에 대하여 프론트 게인을 승산하여, 프론트측의 목표 감쇠력을 출력한다. 리어 게인 승산부(27D)는, 반전부(27C)에 의해 「-1」이 승산된 전후 가가속도에 대하여 리어 게인을 승산하여, 리어측의 목표 감쇠력을 출력한다.
예컨대 전후 가속도의 미분값(전후 가가속도)이 마이너스인 경우, 다이브 거동이 예측되기 때문에, 프론트측은 댐퍼의 수축에 대비한 목표 감쇠력의 도출이 필요하고, 리어측은 댐퍼의 신장에 대비한 목표 감쇠력의 도출이 필요하다. 이 점을 고려하여, 반전부(27C)는, 리어 게인을 곱하기 전에 전후 가가속도에 「-1」을 승산한다. 즉, 여기서는, 댐퍼의 신장측을 플러스로 하고, 댐퍼의 수축측을 마이너스로 하였다.
상대 속도 산출부(27E)는, 전후 가가속도로부터 상대 속도를 산출한다. 감쇠력 특성 처리부(27F)는, 예컨대 목표 감쇠력 및 상대 속도와 가변 댐퍼(6)에 출력하는 지령값(제어 지령)의 관계성을 나타내는 감쇠력 맵에 의해 구성되어 있다. 감쇠력 특성 처리부(27F)는, 프론트측의 목표 감쇠력과 상대 속도에 기초하여 프론트측의 가변 댐퍼(6)를 제어하기 위한 제어 지령을 출력한다. 감쇠력 특성 처리부(27F)는, 리어측의 목표 감쇠력과 상대 속도에 기초하여 리어측의 가변 댐퍼(6)를 제어하기 위한 제어 지령을 출력한다. 이들 제어 지령은, 안티 다이브 스쿼트 제어 지령이고, 예컨대 감쇠력 가변 액츄에이터(7)에의 전류의 지령 신호가 되는 제어 지령값(전류값)으로 되어 있다.
안티 롤 제어부(28)는, 차량의 롤 거동을 억제하기 위한 안티 롤 제어 지령을 출력한다. 안티 롤 제어부(28)에는, 추정 횡가속도가 입력된다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 안티 롤 제어부(28)는, 미분기(28A), 좌륜 게인 승산부(28B), 반전부(28C), 우륜 게인 승산부(28D), 게인 승산부(28E), 피치 제어 처리부(28F), 상대 속도 산출부(28G), 가산기(28H) 및 감쇠력 특성 처리부(28J)를 구비하고 있다.
미분기(28A)는, 추정 횡가속도를 미분하여 차량의 횡방향(좌우 방향)에 대한 가가속도(횡가가속도)를 산출한다. 좌륜 게인 승산부(28B)는, 횡가가속도에 좌륜 게인을 승산하여, 좌륜측의 목표 감쇠력을 출력한다. 우륜 게인 승산부(28D)는, 반전부(28C)에 의해 「-1」이 승산된 횡가가속도에 대하여 우륜 게인을 승산하여, 우륜측의 목표 감쇠력을 출력한다.
예컨대 추정 횡가속도의 미분값(횡가가속도)이 플러스인 경우, 차체는 우륜측으로 가라앉는 것이 예측되기 때문에, 좌륜측은 댐퍼의 신장측에 대비할 필요가 있고, 우륜측은 댐퍼의 수축측에 대비할 필요가 있다. 이 점을 고려하여, 반전부(28C)는, 우륜 게인을 곱하기 전에 횡가가속도에 「-1」을 승산한다.
안티 롤 제어부(28)는, 주행성을 높이는 G 벡터링의 기본 개념인 「횡운동에 맞추어 전후 운동을 제어한다」를 확장하여, 횡운동에 맞추어 피치 운동을 제어한다. 이 때문에, 게인 승산부(28E)는, 횡가가속도에 게인을 승산한다. 피치 제어 처리부(28F)는, 게인이 승산된 횡가가속도에 기초하여, G 벡터링의 확장 개념에 적합한 피치 제어용의 목표 감쇠력을 도출한다.
상대 속도 산출부(28G)는, 횡가가속도로부터 상대 속도를 산출한다. 가산기(28H)는, 롤 억제용의 좌륜측의 목표 감쇠력에 피치 제어용의 좌륜측의 목표 감쇠력을 가산하여, 롤과 피치를 제어하기 위한 좌륜측의 목표 감쇠력을 출력한다. 가산기(28H)는, 롤 억제용의 우륜측의 목표 감쇠력에 피치 제어용의 우륜측의 목표 감쇠력을 가산하여, 롤과 피치를 제어하기 위한 우륜측의 목표 감쇠력을 출력한다.
감쇠력 특성 처리부(28J)는, 예컨대 목표 감쇠력 및 상대 속도와 가변 댐퍼(6)에 출력하는 지령값(제어 지령)의 관계성을 나타내는 감쇠력 맵에 의해 구성되어 있다. 감쇠력 특성 처리부(28J)는, 좌륜측의 목표 감쇠력과 상대 속도에 기초하여 좌륜측의 가변 댐퍼(6)를 제어하기 위한 제어 지령을 출력한다. 감쇠력 특성 처리부(28J)는, 우륜측의 목표 감쇠력과 상대 속도에 기초하여 우륜측의 가변 댐퍼(6)를 제어하기 위한 제어 지령을 출력한다. 이들 제어 지령은, 안티 롤 제어 지령이고, 예컨대 감쇠력 가변 액츄에이터(7)에의 전류의 지령 신호가 되는 제어 지령값(전류값)으로 되어 있다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 제어 지령 선택부(29)에는, 안티 다이브 스쿼트 제어 지령과 안티 롤 제어 지령이 입력된다. 제어 지령 선택부(29)는, 안티 다이브 스쿼트 제어 지령과 안티 롤 제어 지령을 비교하여, 큰 값의 제어 지령을 선택한다. 제어 지령 선택부(29)는, 선택한 제어 지령을 자세 안정성 제어 지령으로서 출력한다.
굴곡/보빙 지수 연산부(30)는, 스프링상 가속도에 기초하여, 상하 방향에 굴곡를 수반하는 노면(이하, 굴곡로라고 함)이나 보빙 진동을 초래하는 노면(이하, 보빙 노면이라고 함)에 기초한 진동이 발생하고 있는지의 여부를 구한다. 굴곡/보빙 지수 연산부(30)는, 굴곡 판정부(31)와, 보빙 판정부(32)와, 최대값 선택부(33)를 구비하고 있다.
도 8에 나타내는 바와 같이, 굴곡 판정부(31)는, 대역 통과 필터(31A)(이하, BPF(31A)라고 함)와, 피크값 유지부(31B)를 구비하고 있다. BPF(31A)는, 스프링상 가속도 중 굴곡로에 의한 진동 성분을 추출한다. 구체적으로는, BPF(31A)는, 스프링상 가속도에 포함되는 예컨대 3 ㎐ 이하의 주파수 성분 중 굴곡로서 특징적인 약 1 ㎐를 포함하는 주파수 대역(예컨대, 0.5∼1.5 ㎐)의 진동 성분을 추출한다. 피크값 유지부(31B)는, BPF(31A)로부터 굴곡에 따른 진동 성분이 추출되었을 때에, 그 최대값을 유지하여, 굴곡로 지수로서 출력한다.
도 9에 나타내는 바와 같이, 보빙 판정부(32)는, 대역 통과 필터(32A)(이하, BPF(32A)라고 함)와, 피크값 유지부(32B)를 구비하고 있다. BPF(32A)는, 스프링상 가속도 중 보빙 노면에 의한 진동 성분(보빙 진동)을 추출한다. 구체적으로는, BPF(32A)는, 스프링상 가속도에 포함되는 보빙 진동의 주파수 대역(예컨대 3∼7 ㎐)의 진동 성분을 추출한다. 피크값 유지부(32B)는, BPF(32A)로부터 보빙 진동의 진동 성분이 추출되었을 때에, 그 최대값을 유지하여, 보빙 지수로서 출력한다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 최대값 선택부(33)는, 굴곡 판정부(31)로부터 출력되는 굴곡로 지수와, 보빙 판정부(32)로부터 출력되는 보빙 지수를 비교하고, 큰 값의 지수를 선택하여, 굴곡/보빙 지수로서 출력한다.
지령값 산출부(34)는, 자세 안정성 제어부(26)와 승차감 제어부(25)의 양방의 지령값에 기초하여 가변 댐퍼(6)(액츄에이터)의 지령값을 구한다. 지령값 산출부(34)는, 차량의 자세 변화가 미리 정해진 값 이상이고 스프링상 공진 주파수대의 스프링상의 진동이 미리 정해진 값보다 클 때, 승차감 제어부(25)의 지령값을 우선한다. 지령값 산출부(34)는, 보정부(35)와, 제어 지령 선택부(36)를 구비하고 있다.
보정부(35)는, 승차감 제어부(25)의 지령값(승차감 제어 지령)이 우선되도록, 자세 안정성 제어부(26)의 지령값(자세 안정성 제어 지령)을 약화시킨다. 도 10에 나타내는 바와 같이, 보정부(35)는, 변환 테이블(35A)과, 승산기(35B)를 구비하고 있다.
변환 테이블(35A)은, 굴곡/보빙 지수를 0으로부터 1까지의 값으로 변환하여 출력값을 구한다. 출력값은, 굴곡/보빙 지수가 작을 때에는 큰 값이 되고, 굴곡/보빙 지수가 클 때에는 작은 값이 된다. 즉, 굴곡/보빙 지수가 커짐 에 따라, 출력값은, 1로부터 0을 향하여 작아진다. 출력값은, 자세 안정성 제어 지령을 보정하기 위한 지수가 된다. 승산기(35B)는, 이 출력값과 자세 안정성 제어 지령을 승산하여, 보정 완료 자세 안정성 제어 지령을 출력한다.
제어 지령 선택부(36)는, 승차감 제어 지령과 보정 완료 자세 안정성 제어 지령을 비교하여, 큰 값의 제어 지령을 선택한다. 제어 지령 선택부(36)는, 선택한 제어 지령을 최종적인 제어 지령으로서 출력한다. 구체적으로는, 제어 지령 선택부(36)는, 승차감 제어 지령과 보정 완료 자세 안정성 제어 지령 중 하드측이 되는 값을 선택한다. 이때, 지령값 산출부(34)는, 4륜 각각의 제어 지령에 대해서 동일한 처리를 실행한다. 가변 댐퍼(6)의 감쇠력 가변 액츄에이터(7)에는, 최종적인 제어 지령에 기초한 구동 전류가 공급된다. 이에 의해, 가변 댐퍼(6)의 감쇠력은 ECU(21)에 의해 제어된다.
제1 실시형태에 따른 ECU(21)는, 전술과 같은 구성을 갖는 것이며, 다음에, 그 작동에 대해서 설명한다.
차량의 주행 시에 노면의 요철 등에 의해 상하 방향의 진동이 발생하면, ECU(21)에는, CAN(8), 스프링상 가속도 센서(9) 및 스프링하 가속도 센서(10)로부터 각종의 차량 운전 정보, 스프링상 가속도, 스프링하 가속도 등이 입력된다. 이때, ECU(21)의 차량 모델(23)은, 조타각과 차량 속도에 기초하여 추정 횡가속도를 구한다. 또한, 차량 거동 연산부(24)는, 스프링상 가속도와 스프링하 가속도에 기초하여, 스프링상 속도 및 상대 속도를 구한다.
ECU(21)의 승차감 제어부(25)는, 스프링상 속도와 상대 속도에 기초하여, 차량의 승차감을 향상시키기 위한 승차감 제어 지령을 출력한다. ECU(21)의 자세 안정성 제어부(26)는, 추정 횡가속도 및 전후 가속도에 기초하여, 차량의 자세 안정성을 향상시키기 위한 자세 안정성 제어 지령을 출력한다. 이때, 자세 안정성 제어 지령은, 다이브·스쿼트와 롤을 억제하는 값으로 되어 있다.
그런데, 상하 방향으로 굴곡을 수반하는 노면(굴곡로)이나 보빙 진동(3-7 ㎐)을 초래하는 노면(보빙 노면)을 주행 중에, 예컨대 급제동을 건 경우에는, 안티 다이브 스쿼트 제어부(27)에 있어서, 전후 가속도의 변화율, 즉 전후 가속도의 미분값이 높아진다. 이에 의해, 안티 다이브 스쿼트 제어 지령이, 시스템이 출력할 수 있는 최대 지령값에서 고치(高値) 안정되어 버려, 노면 굴곡이나 보빙 진동에 대한 제진 성능이 악화할 우려가 있다. 또한, 예컨대 굴곡로나 보빙 노면을 주행 중에 레인 체인지를 한 경우, 안티 롤 제어부(28)에 있어서, 추정 횡가속도의 변화율, 즉 추정 횡가속도의 미분값이 높아진다. 이에 의해, 안티 롤 제어 지령이, 시스템이 출력할 수 있는 최대 지령값에서 고치 안정되어 버려, 노면 굴곡나 보빙 진동에 대한 제진 성능이 악화할 우려가 있다.
그래서, 본 실시형태의 ECU(21)는, 굴곡 판정부(31)에 의해 스프링상 가속도에 기초하여 노면의 굴곡 정도인 굴곡로 지수를 구하고, 보빙 판정부(32)에 의해 스프링상 가속도에 기초하여 보빙 진동 레벨인 보빙 지수를 구한다. 더욱이, 최대값 선택부(33)는, 굴곡로 지수와 보빙 지수 중의 큰 쪽의 값을 굴곡/보빙 지수로서 출력한다. ECU(21)의 보정부(35)는, 굴곡/보빙 지수에 기초하여, 자세 안정성 제어 지령을 보정한다.
구체적으로 설명하면, ECU(21)의 굴곡/보빙 지수 연산부(30)는, 스프링상 가속도에 기초하여 굴곡로 지수와 보빙 지수를 구한다. 굴곡/보빙 지수 연산부(30)는, 굴곡로 지수와 보빙 지수 중 큰 값 쪽을 선택한다. 굴곡/보빙 지수 연산부(30)는, 선택한 지수를 굴곡/보빙 지수로서 출력한다.
지령값 산출부(34)는, 자세 안정성 제어 지령과 승차감 제어 지령에 기초하여 가변 댐퍼(6)(액츄에이터)의 지령값을 구한다. 지령값 산출부(34)는, 승차감 제어 지령이 우선되도록, 자세 안정성 제어 지령을 약화시키는 보정부(35)를 갖고 있다. 보정부(35)는, 자세 안정성 제어 지령에 대하여, 굴곡/보빙 지수를 입력으로 하는 변환 테이블(35A)의 출력값을 승산하여, 보정 완료 자세 안정성 제어 지령을 출력한다. 굴곡/보빙 지수를 입력으로 하는 변환 테이블(35A)은, 굴곡/보빙 지수가 커짐에 따라, 출력값을 작게 한다. 이에 의해, 상하 방향에 굴곡를 수반하는 노면을 주행 중에 급제동을 걸거나, 레인 체인지를 행하여, 자세 안정성 제어 지령이 고치 안정된 경우라도, 보정 완료 자세 안정성 제어 지령은 낮게 억제된다.
지령값 산출부(34)는, 보정 완료 자세 안정성 제어 지령과 승차감 제어 지령 중 큰 값이 되는 제어 지령을 선택하여, 최종적인 제어 지령으로서 출력한다. 이에 의해, 지령값 산출부(34)는, 차량의 자세 변화가 미리 정해진 값 이상이며 스프링상 공진 주파수대의 스프링상의 진동이 미리 정해진 값보다 클 때, 자세 안정성 제어 지령에 비해서, 승차감 제어 지령을 우선시킨다. 이 결과, 상하 방향으로 굴곡를 수반하는 노면을 주행 중에 급제동을 걸거나, 레인 체인지를 행하여, 자세 안정성 제어 지령이 고치 안정된 경우에도, 노면의 굴곡에 대한 제진 성능을 유지할 수 있다.
다음에, ECU(21)에 의한 제진 효과를 확인하기 위해, 비교예에 의한 제어로서 종래와 같은 스카이 훅 제어칙에 기초한 피드백 제어와, 제1 실시형태에 따른 제어에 대해서, 차량의 시뮬레이션에 의해 제진 성능 등을 비교하였다. 또한, 시뮬레이션 조건은, 파장이 12 m에서 peak to peak값이 80 ㎜인 상하 방향으로 연속적으로 굴곡를 수반하는 삼각파 형상의 노면을, 60 ㎞/h로 주행 중에 레인 체인지를 2회 행하는 것으로 하였다.
시뮬레이션 결과를, 도 11 및 도 12에 나타낸다. 도 11에 나타내는 바와 같이, 제1 실시형태에서는, 자세 안정성을 나타내는 롤 레이트를 비교예와 동등하게 유지하면서, 전류값(제어 지령값)의 고치 안정을 억제할 수 있다. 이에 의해, 도 12에 나타내는 바와 같이, 제1 실시형태에서는, 비교예에 비해서 보빙 진동(3∼7 ㎐)을 억제할 수 있다.
이렇게 하여, 제1 실시형태에 따르면, ECU(21)(차량 제어 장치)는, 입력된 차량의 자세 변화에 따라, 가변 댐퍼(6)(액츄에이터)를 제어하는 자세 안정성 제어부(26)와, 입력된 차량의 스프링상 진동에 따라, 가변 댐퍼(6)를 제어하는 승차감 제어부(25)와, 자세 안정성 제어부(26)와 승차감 제어부(25)의 양방의 지령값에 기초하여 가변 댐퍼(6)의 지령값을 구하는 지령값 산출부(34)를 갖고 있다.
여기서, ECU(21)의 프로세서(22)는, 스프링상의 자세 변화와 스프링상 공진 주파수대의 스프링상 진동이 미리 정해진 값보다 작은 상태로부터 큰 상태가 되면, 가변 댐퍼(6)의 발생력을 약화시키도록 제어한다. 구체적으로는, 지령값 산출부(34)는, 차량의 자세 변화가 미리 정해진 값 이상이며 스프링상 공진 주파수대의 스프링상의 진동이 미리 정해진 값보다 클 때, 승차감 제어부(25)의 지령값을 우선시킨다. 이에 의해, 예컨대 굴곡 노면에서 차량을 선회, 제동, 구동을 시켰을 때에도, 승차감 제어 지령을 우선시킬 수 있어, 제진 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 지령값 산출부(34)는, 승차감 제어부(25)의 지령값이 우선되도록, 자세 안정성 제어부(26)의 지령값을 약화시키는 보정부(35)를 갖고 있다. 이에 의해, 차량의 자세 변화가 미리 정해진 값 이상이며 스프링상 공진 주파수대의 스프링상의 진동이 미리 정해진 값보다 클 때에는, 자세 안정성 제어 지령을 작은 값(소프트측의 지령)으로 할 수 있어, 승차감 제어 지령을 우선시킬 수 있다.
다음에, 도 1, 도 2 및 도 13은 본 발명의 제2 실시형태를 나타내고 있다. 제2 실시형태의 특징은, 굴곡/보빙 지수에 더하여, 선회나 가감속의 레벨에 따라 승차감 제어와 자세 안정성 제어를 전환하는 데 있다. 또한, 제2 실시형태에서는, 전술한 제1 실시형태와 동일한 구성 요소에 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다.
제2 실시형태에 따른 ECU(41)는, 제1 실시형태에 따른 ECU(21)와 거의 동일하게 구성되어 있다. ECU(41)는, 서스펜션 장치(4)를 제어하는 차량 제어 장치를 구성하고 있다. ECU(41)는, 가변 댐퍼(6)(힘 발생 기구)의 발생력을 제어하는 컨트롤러이다. 도 2에 나타내는 바와 같이, ECU(41)는, 컨트롤부로서의 프로세서(42)를 구비하고 있다. 프로세서(42)는, 마이크로 컴퓨터 등에 의해 구성되어 있다. 프로세서(42)는, 기억부(도시하지 않음)에 저장된 프로그램을 실행함으로써, 가변 댐퍼(6)의 감쇠력을 제어한다. ECU(41)는, 입력측이 CAN(8), 스프링상 가속도 센서(9), 스프링하 가속도 센서(10) 등에 접속되고, 출력측은 가변 댐퍼(6) 등에 접속되어 있다.
ECU(41)는, 제1 실시형태에 따른 ECU(21)와 마찬가지로, 차량 모델(23)과, 차량 거동 연산부(24)를 구비하고 있다. 이에 더하여, ECU(41)는, 승차감 제어부(25)와, 자세 안정성 제어부(26)와, 굴곡/보빙 지수 연산부(30)와, 선회/가감속 지수 연산부(43)와, 지령값 산출부(48)를 갖고 있다(도 13 참조).
도 13에 나타내는 바와 같이, 선회/가감속 지수 연산부(43)는, 선회 지수 연산부(44)와, 감속 지수 연산부(45)와, 가속 지수 연산부(46)와, 승산기(47)를 구비하고 있다. 선회/가감속 지수 연산부(43)는, 선회/가감속 지수(S4)를 산출한다.
선회 지수 연산부(44)는, 조타각에 기초하여 선회 레벨에 따른 선회 지수(S1)를 산출한다. 선회 지수 연산부(44)에는, CAN(8)을 통해 조타각이 입력된다. 선회 지수 연산부(44)는, 절대값 연산부(44A)와, 변환 테이블(44B)을 구비하고 있다. 절대값 연산부(44A)는, 조타각의 절대값을 구한다. 변환 테이블(44B)은, 조타각의 크기(절대값)를 0으로부터 1까지의 값으로 변환하여 선회 지수(S1)를 구한다. 선회 지수(S1)는, 조타각의 절대값이 작을 때에는 큰 값(1에 가까운 값)이 되고, 조타각의 절대값이 클 때에는 작은 값(0에 가까운 값)이 된다. 즉, 조타각의 절대값이 커짐에 따라, 선회 지수(S1)는, 1로부터 0을 향하여 작아진다.
감속 지수 연산부(45)는, 브레이크 액압에 기초하여 차량의 감속도에 따른 감속 지수(S2)를 산출한다. 감속 지수 연산부(45)에는, CAN(8)을 통하여 브레이크 액압이 입력된다. 감속 지수 연산부(45)는, 변환 테이블에 의해 구성되어 있다. 감속 지수 연산부(45)의 변환 테이블은, 브레이크 액압을 0으로부터 1까지의 값으로 변환하여 감속 지수(S2)를 구한다. 감속 지수(S2)는, 브레이크 액압이 작을(낮을) 때에는 큰 값(1에 가까운 값)이 되고, 브레이크 액압이 클(높을) 때에는 작은 값(0에 가까운 값)이 된다. 즉, 브레이크 액압이 커짐에 따라, 감속 지수(S2)는, 1로부터 0을 향하여 작아진다.
가속 지수 연산부(46)는, 엔진 토크에 기초하여 차량의 가속도에 따른 가속 지수(S3)를 산출한다. 가속 지수 연산부(46)에는, CAN(8)을 통하여 엔진 토크가 입력된다. 가속 지수 연산부(46)는, 미분기(46A)와, 변환 테이블(46B)을 구비하고 있다. 미분기(46A)는, 엔진 토크를 미분하여 엔진 토크의 미분값을 구한다. 변환 테이블(46B)은, 엔진 토크의 미분값을 0으로부터 1까지의 값으로 변환하여 가속 지수(S3)를 구한다. 가속 지수(S3)는, 엔진 토크의 미분값이 작을 때에는 큰 값(1에 가까운 값)이 되고, 엔진 토크의 미분값이 클 때에는 작은 값(0에 가까운 값)이 된다. 즉, 엔진 토크의 미분값이 커짐에 따라, 가속 지수(S3)는, 1로부터 0을 향하여 작아진다.
승산기(47)는, 선회 지수(S1), 감속 지수(S2) 및 가속 지수(S3)를 승산하여, 선회/가감속 지수(S4)를 출력한다. 이 때문에, 선회/가감속 지수(S4)는, 선회 지수(S1), 감속 지수(S2), 가속 지수(S3) 모두 1에 가까운 값이 될 때에 큰 값(1에 가까운 값)이 된다. 한편, 선회/가감속 지수(S4)는, 선회 지수(S1), 감속 지수(S2), 가속 지수(S3) 중 어느 하나가 0이 될 때에 0이 된다.
지령값 산출부(48)는, 자세 안정성 제어부(26)와 승차감 제어부(25)의 양방의 지령값에 기초하여 가변 댐퍼(6)(액츄에이터)의 지령값을 구한다. 지령값 산출부(48)는, 차량의 자세 변화가 미리 정해진 값 이상이며 스프링상 공진 주파수대의 스프링상의 진동이 미리 정해진 값보다 클 때, 승차감 제어부(25)의 지령값을 우선한다. 지령값 산출부(48)는, 보정부를 구성하고 있다. 지령값 산출부(48)는, 승차감 제어부(25)의 지령값(승차감 제어 지령)이 우선되도록, 자세 안정성 제어부(26)의 지령값(자세 안정성 제어 지령)을 약화시킨다.
지령값 산출부(48)는, 변환 테이블(48A), 최대값 선택부(48B), 감산기(48C), 승산기(48D, 48E), 가산기(48F)를 구비하고 있다. 변환 테이블(48A)은, 굴곡/보빙 지수를 0으로부터 1까지의 값으로 변환하여 변환 후 굴곡/보빙 지수(S5)를 구한다. 변환 후 굴곡/보빙 지수(S5)는, 굴곡/보빙 지수가 작을 때에는 작은 값이 되고, 굴곡/보빙 지수가 클 때에는 큰 값이 된다. 즉, 굴곡/보빙 지수가 커짐에 따라, 변환 후 굴곡/보빙 지수(S5)는, 0부터 1을 향하여 커진다. 최대값 선택부(48B)는, 선회/가감속 지수(S4)와, 변환 후 굴곡/보빙 지수(S5)를 비교하고, 큰 값의 지수를 선택하여, 선택 지수(S6)로서 출력한다.
감산기(48C)는, 1로부터 선택 지수(S6)를 감산한다. 승산기(48D)는, 감산기(48C)의 출력값과 자세 안정성 제어 지령을 승산하여, 보정 완료 자세 안정성 제어 지령을 출력한다. 이 때문에, 보정 완료 자세 안정성 제어 지령은, 선택 지수(S6)가 0에 가까운 값이 될 때, 큰 값이 된다. 한편, 보정 완료 자세 안정성 제어 지령은, 선택 지수(S6)가 1에 가까운 값이 될 때, 작은 값이 된다.
승산기(48E)는, 선택 지수(S6)와 승차감 제어 지령을 승산하여, 보정 완료 승차감 제어 지령을 출력한다. 이 때문에, 보정 완료 승차감 제어 지령은, 선택 지수(S6)가 0에 가까운 값이 될 때, 작은 값이 된다. 한편, 보정 완료 승차감 제어 지령은, 선택 지수(S6)가 1에 가까운 값이 될 때, 큰 값이 된다. 가산기(48F)는, 보정 완료 자세 안정성 제어 지령과 보정 완료 승차감 제어 지령을 가산하여, 최종적인 제어 지령으로서 출력한다.
이렇게 하여, 이와 같이 구성되는 제2 실시형태에서도, 제1 실시형태와 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다. 또한, 제2 실시형태에서는, 선회/가감속의 레벨과, 굴곡/보빙 지수에 따라 승차감 제어와 자세 안정성 제어를 전환한다. 예컨대, 굴곡/보빙 지수가 낮아도, 「선회 레벨이 작다, 즉, 조타각의 절대값이 작다, 따라서 선회 지수(S1)가 1에 가깝다」, 「가감속 레벨이 작다, 즉, 브레이크 액압이 작고 또한 엔진 토크의 미분이 작다, 따라서 감속 지수(S2) 및 가속 지수(S3)가 함께 1에 가깝다」일 때에는, 자세 안정에 구애되지 않아도 되기 때문에, 승차감 제어를 우선하고자 한다.
이 경우, 선회/가감속 지수(S4)는, 선회 지수(S1), 감속 지수(S2) 및 가속 지수(S3)를 승산한 값이기 때문에, 1에 가까운 값이 된다. 선택 지수(S6)는, 선회/가감속 지수(S4)와 변환 후 굴곡/보빙 지수(S5) 중 큰 값의 지수가 선택되어 있기 때문에, 선택 지수(S6)는 1에 가까운 값이 된다. 이때, 승차감 제어부(25)의 출력(승차감 제어 지령)에 곱해지는 계수는, 선택 지수(S6)로 1에 가까운 값이다. 한편, 자세 안정성 제어부(26)의 출력(자세 안정성 제어 지령)에 곱해지는 계수는, 1로부터 선택 지수(S6)를 감산한 값이며, 0에 가까운 값이 된다. 이 결과, 자세 안정성 제어에 비해서, 승차감 제어가 우선된다. 여기서, 조타각과, 브레이크 액압과, 엔진 토크는, 예컨대 CAN(8)으로부터의 송신으로 얻어진다.
이에 대하여, 굴곡/보빙 지수가 낮고, 선회 레벨 또는 가감속 레벨이 크면, 자세 안정을 우선시키도록, 자세 안정성 제어를 우선시키고자 한다.
이 경우, 조타각의 절대값에 따른 선회 지수(S1), 브레이크 액압에 따른 감속 지수(S2), 엔진 토크의 미분에 따른 가속 지수(S3) 중 어느 하나가 0에 가까운 값이 된다. 따라서, 이들 3개 지수의 승산 결과인 선회/가감속 지수(S4)는, 0에 가까운 값이 된다. 또한, 굴곡/보빙 지수가 작기 때문에, 굴곡/보빙 지수에 기초한 변환 후 굴곡/보빙 지수(S5)도 0에 가까운 값이 된다. 선택 지수(S6)는, 선회/가감속 지수(S4)와 변환 후 굴곡/보빙 지수(S5) 중 큰 값의 지수가 선택되어 있기 때문에, 선택 지수(S6)는 0에 가까운 값이 된다. 이때, 승차감 제어부(25)의 출력(승차감 제어 지령)에 곱해지는 계수는, 선택 지수(S6)로 0에 가까운 값이다. 한편, 자세 안정성 제어부(26)의 출력(자세 안정성 제어 지령)에 곱해지는 계수는, 1로부터 선택 지수(S6)를 감산한 값이며, 1에 가까운 값이 된다. 이 결과, 승차감 제어에 비해서, 자세 안정성 제어가 우선된다.
다음에, 도 1, 도 2 및 도 14는 본 발명의 제3 실시형태를 나타내고 있다. 제3 실시형태의 특징은, 한계 상태에서는 위험 회피를 위해 조종의 안정성을 확보하기 위해 자세 안정성 제어를 유지시키는 데 있다. 또한, 제3 실시형태에서는, 전술한 제1 실시형태와 동일한 구성 요소에 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다.
제3 실시형태에 따른 ECU(51)는, 제1 실시형태에 따른 ECU(21)와 거의 동일하게 구성되어 있다. ECU(51)는, 서스펜션 장치(4)를 제어하는 차량 제어 장치를 구성하고 있다. ECU(51)는, 가변 댐퍼(6)(힘 발생 기구)의 발생력을 제어하는 컨트롤러이다. ECU(51)는, 컨트롤부로서의 프로세서(52)를 구비하고 있다. 프로세서(52)는, 마이크로 컴퓨터 등에 의해 구성되어 있다. 프로세서(52)는, 기억부(도시하지 않음)에 저장된 프로그램을 실행함으로써, 가변 댐퍼(6)의 감쇠력을 제어한다. 도 2에 나타내는 바와 같이, ECU(51)는, 입력측이 CAN(8), 스프링상 가속도 센서(9), 스프링하 가속도 센서(10) 등에 접속되고, 출력측은 가변 댐퍼(6) 등에 접속되어 있다.
ECU(51)는, 제1 실시형태에 따른 ECU(21)와 마찬가지로, 차량 모델(23)과, 차량 거동 연산부(24)를 구비하고 있다. 이에 더하여, ECU(51)는, 승차감 제어부(25)와, 자세 안정성 제어부(26)와, 굴곡/보빙 지수 연산부(30)와, 한계 지표 연산부(53)와, 지령값 산출부(57)를 갖고 있다(도 14 참조).
한계 지표 연산부(53)는, 차량 모델(54)과, 감산기(55)와, 피크값 유지부(56)를 구비하고 있다. 한계 지표 연산부(53)에는, CAN(8)으로부터 요 레이트, 조타각 및 차량 속도가 입력된다. 차량 모델(54)은, 조타각과 차량 속도에 기초하여 차량의 거동을 추정한다. 구체적으로는, 차량 모델(54)은, 조타각과 차량 속도에 기초하여 차량의 요 레이트를 추정하여, 추정 요 레이트를 출력한다. 감산기(55)는, 추정 요 레이트로부터 CAN(8)으로부터 취득한 요 레이트를 감산하여, 이들의 차분인 차 요 레이트를 구한다. 피크값 유지부(56)는, 예컨대 차 요 레이트의 절대값의 최대값을 유지하고, 이 최대값에 대응한 한계 지표를 출력한다. 한계 지표 연산부(53)는, 한계 지표를 출력한다.
지령값 산출부(57)는, 자세 안정성 제어부(26)와 승차감 제어부(25)의 양방의 지령값에 기초하여 가변 댐퍼(6)(액츄에이터)의 지령값을 구한다. 지령값 산출부(57)는, 차량의 자세 변화가 미리 정해진 값 이상이며 스프링상 공진 주파수대의 스프링상의 진동이 미리 정해진 값보다 클 때, 승차감 제어부(25)의 지령값을 우선한다. 지령값 산출부(57)는, 보정부를 구성하고 있다. 지령값 산출부(57)는, 승차감 제어부(25)의 지령값(승차감 제어 지령)이 우선되도록, 자세 안정성 제어부(26)의 지령값(자세 안정성 제어 지령)을 약화시킨다.
지령값 산출부(57)는, 변환 테이블(57A, 57C), 승산기(57B, 57D), 제어 지령 선택부(57E)를 구비하고 있다. 변환 테이블(57A)은, 한계 지표를 0으로부터 1까지의 값으로 변환하여 감쇠 계수를 구한다. 감쇠 계수는, 한계 지표가 작을 때에는 큰 값(1에 가까운 값)이 되고, 한계 지표가 클 때에는 작은 값(0에 가까운 값)이 된다. 즉, 한계 지표가 커짐에 따라, 감쇠 계수는, 1로부터 0을 향하여 작아진다. 승산기(57B)는, 감쇠 계수와 굴곡/보빙 지수를 승산하여, 감쇠 완료 굴곡/보빙 지수(S10)를 출력한다. 이 때문에, 감쇠 완료 굴곡/보빙 지수(S10)는, 감쇠 계수가 0에 가까운 값이 될 때, 작은 값이 된다. 감쇠 완료 굴곡/보빙 지수(S10)는, 감쇠 계수가 1에 가까운 값이 될 때, 큰 값이 된다.
변환 테이블(57C)은, 감쇠 완료 굴곡/보빙 지수(S10)를 0으로부터 1까지의 값으로 변환하여 변환 후 지수(S11)를 구한다. 변환 후 지수(S11)는, 감쇠 완료 굴곡/보빙 지수(S10)가 작을 때에는 큰 값(1에 가까운 값)이 되고, 감쇠 완료 굴곡/보빙 지수(S10)가 클 때에는 작은 값(0에 가까운 값)이 된다. 즉, 감쇠 완료 굴곡/보빙 지수(S10)가 커짐에 따라, 변환 후 지수(S11)는, 1로부터 0을 향하여 작아진다. 승산기(57D)는, 변환 후 지수(S11)와 자세 안정성 제어 지령을 승산하여, 보정 완료 자세 안정성 제어 지령을 출력한다. 이 때문에, 보정 완료 자세 안정성 제어 지령은, 변환 후 지수(S11)가 0에 가까운 값이 될 때, 작은 값이 된다. 보정 완료 자세 안정성 제어 지령은, 변환 후 지수(S11)가 1에 가까운 값이 될 때, 큰 값이 된다.
제어 지령 선택부(57E)는, 승차감 제어 지령과 보정 완료 자세 안정성 제어 지령을 비교하여, 큰 값의 제어 지령을 선택한다. 제어 지령 선택부(57E)는, 선택한 제어 지령을 최종적인 제어 지령으로서 출력한다. 구체적으로는, 제어 지령 선택부(57E)는, 승차감 제어 지령과 보정 완료 자세 안정성 제어 지령 중 하드측이 되는 값을 선택한다. 이때, 지령값 산출부(34)는, 4륜 각각의 제어 지령에 대해서 동일한 처리를 실행한다. 가변 댐퍼(6)의 감쇠력 가변 액츄에이터(7)에는, 최종적인 제어 지령에 기초한 구동 전류가 공급된다. 이에 의해, 가변 댐퍼(6)의 감쇠력은 ECU(21)(프로세서(22))에 의해 제어된다.
이렇게 하여, 이와 같이 구성되는 제3 실시형태에서도, 제1 실시형태와 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다. 제3 실시형태에서는, 지령값 산출부(57)는, 차량의 자세 변화가 자세 안정성을 우선하는 값을 넘었을 때, 스프링상 진동에 관계없이 자세 안정성 제어부(26)의 지령값(자세 안정성 제어 지령)을 우선시킨다. 이때, 차량의 자세 변화가 자세 안정성을 우선하는 값인지의 여부는, 차량이 한계 상태인지의 여부로 판정한다.
또한, 한계 상태에서는, 조타각과 차량 속도로부터 차량 모델(54)을 이용하여 추정하는 추정 요 레이트와, CAN(8)으로부터 송신되는 실제의 요 레이트의 차(차 요 레이트)가 커진다. 이 때문에, 제3 실시형태에서는, 이 차 요 레이트의 피크값을 유지하여 한계 지표로 하고 있다. 한계 지표가 크면, 변환 테이블(57A)의 출력값인 감쇠 계수가 0에 가까워지고, 굴곡/보빙 지수와의 승산값인 감쇠 완료 굴곡/보빙 지수(S10)가 0에 가까운 값이 된다. 이에 의해, 감쇠 완료 굴곡/보빙 지수(S10)에 따른 변환 테이블(57C)의 출력값(변환 후 지수(S11))이 1에 가까워진다. 이 변환 후 지수(S11)는, 자세 안정성 제어 지령에 승산된다. 이때, 변환 후 지수(S11)가 1에 가깝기 때문에, 자세 안정성 제어 지령의 출력이 유지된다. 이 때문에, 차량이 한계 상태가 되었을 때에는, 자세 안정성 제어를 우선시킬 수 있다.
한편, 한계 상태가 아니면, 요 레이트와 추정 요 레이트의 차(차 요 레이트)는, 작아진다. 이때, 한계 지표는 0이며, 감쇠 계수는 1이 된다. 이 때문에, 굴곡/보빙 지수와 감쇠 완료 굴곡/보빙 지수는 같아지고, 굴곡/보빙 지수가 크면, 감쇠 완료 굴곡/보빙 지수(S10)에 따른 변환 테이블(57C)의 출력값(변환 후 지수(S11))은 0에 가까워진다. 이 변환 후 지수(S11)가 자세 안정성 제어부(26)의 출력값(자세 안정성 제어 지령)에 승산되기 때문에, 제1 실시형태와 동일하게 하여, 자세 안정성 제어가 낮게 억제된다. 따라서, 상대 속도에 따라 가진/제진을 판단하여 제어 지령을 계산하고 있는 승차감 제어가 우선된다. 이에 의해, 제진 성능이 향상된다.
또한, 상기 각 실시형태에서는, 액츄에이터(힘 발생 기구)인 가변 댐퍼(6)에 의해 세미액티브 서스펜션을 구성한 경우를 예로 설명하였다. 본 발명은 이에 한정되지 않고, 액츄에이터는, 차체와 차륜 사이에 상하 방향의 힘을 발생시키는 액티브 서스펜션을 구성하여도 좋다. 구체적으로는, 액츄에이터는, 차체와 차륜 사이에 신장 방향 또는 수축 방향의 힘을 발생시키는 전기 액츄에이터, 유압 액츄에이터 등에 의해 구성된다. 이 경우, ECU의 지령값 산출부는, 차량의 자세 변화가 미리 정해진 값 이상이 아니며, 액츄에이터의 발생력이 포화하였을 때로서, 스프링상 공진 주파수대의 스프링상의 진동이 미리 정해진 값보다 클 때, 승차감 제어부의 지령값을 우선한다. 이에 의해, 예컨대 굴곡로에서 차량을 선회, 제동, 구동을 시켰을 때에도, 승차감 제어 지령을 우선시킬 수 있어, 제진 성능을 향상시킬 수 있다.
상기 각 실시형태에서는, 차체(1)와 차륜(2) 사이에서 조정 가능한 힘을 발생하는 액츄에이터(힘 발생 기구)를, 감쇠력 조정식의 가변 댐퍼(6)에 의해 구성하는 경우를 예로 들어 설명하였다. 본 발명은 이에 한정되지 않고, 예컨대 액츄에이터를 액압 완충기 외에, 에어 서스펜션, 스태빌라이저(키네틱 서스펜션), 전자 서스펜션 등에 의해 구성하여도 좋다.
상기 각 실시형태에서는, 자세 안정성 제어부(26)는, 안티 다이브 스쿼트 제어 지령과 안티 롤 제어 지령의 양방을 고려한 자세 안정성 제어 지령을 출력하는 것으로 하였다. 본 발명은 이에 한정되지 않고, 자세 안정성 제어부는, 안티 다이브 스쿼트 제어 지령과 안티 롤 제어 지령 중 어느 한쪽인 자세 안정성 제어 지령을 출력하여도 좋다. 즉, 자세 안정성 제어 지령은, 안티 다이브 스쿼트 제어 지령이어도 좋고, 안티 롤 제어 지령이어도 좋다. 이 때문에, 자세 안정성 제어부는, 안티 다이브 스쿼트 제어부와 안티 롤 제어부 중 어느 한쪽을 생략한 구성어도 좋다.
상기 각 실시형태에서는, 4륜 자동차에 이용하는 서스펜션 시스템을 예로 들어 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며, 예컨대 2륜, 3륜 자동차, 또는 작업 차량, 운반 차량인 트럭, 버스 등에도 적용할 수 있다.
상기 각 실시형태는 예시이며, 다른 실시형태나 변형예에서 나타낸 구성의 부분적인 치환 또는 조합이 가능하다.
다음에, 상기 실시형태에 포함되는 차량 제어 장치 및 차량 제어 시스템으로서, 예컨대, 이하에 서술하는 양태의 것이 생각된다.
제1 양태로서는, 차량의 차체와 차륜 사이에 마련되어, 상기 차체와 상기 차륜 사이의 상대 변위를 억제하는 힘을 변화시키는 액츄에이터를 제어하는 차량 제어 장치로서, 입력된 차량의 자세 변화에 따라, 상기 액츄에이터를 제어하는 지령값을 구하는 자세 안정성 제어부와, 입력된 차량의 스프링상 진동에 따라, 상기 액츄에이터를 제어하는 지령값을 구하는 승차감 제어부, 그리고 상기 자세 안정성 제어부와 상기 승차감 제어부의 양방의 지령값에 기초하여 상기 액츄에이터의 지령값을 구하는 지령값 산출부를 갖고, 상기 지령값 산출부는, 차량의 자세 변화를 나타내는 값이 미리 정해진 값 이상이고, 또한 스프링상 공진 주파수대의 스프링상 진동을 나타내는 값이 미리 정해진 값보다 클 때, 상기 승차감 제어부의 지령값을 우선시킨다. 이에 의해, 예컨대 굴곡로에서 차량을 선회, 제동, 구동을 시켰을 때에도, 승차감 제어 지령을 우선시킬 수 있어, 제진 성능을 향상시킬 수 있다.
제2 양태로서는, 제1 양태에 있어서, 상기 지령값 산출부는, 상기 승차감 제어부의 지령값이 우선되도록, 상기 자세 안정성 제어부의 지령값을 약화시키는 보정부를 갖는다. 이에 의해, 차량의 자세 변화가 미리 정해진 값 이상이며 스프링상 공진 주파수대의 스프링상의 진동이 미리 정해진 값보다 클 때에는, 자세 안정성 제어 지령을 작은 값으로 할 수 있어, 승차감 제어 지령을 우선시킬 수 있다.
제3 양태로서는, 제1 또는 제2 양태에 있어서, 상기 지령값 산출부는, 차량의 자세 변화를 나타내는 값이 자세 안정성을 우선하는 값을 넘었을 때, 스프링상 진동에 관계없이 상기 자세 안정성 제어부의 지령값을 우선시킨다. 이 때문에, 차량이 한계 상태가 되었을 때에는, 자세 안정성 제어를 우선시킬 수 있다.
제4 양태로서는, 제1 내지 제3 중 어느 하나의 양태에 있어서, 상기 액츄에이터는, 상기 차체와 상기 차륜 사이에 상하 방향의 힘을 발생시키는 액티브 서스펜션을 구성하고, 상기 지령값 산출부는, 차량의 자세 변화를 나타내는 값이 미리 정해진 값 이상이 아니고, 또한 상기 액츄에이터의 발생력이 포화한 경우로서, 스프링상 공진 주파수대의 스프링상 진동을 나타내는 값이 미리 정해진 값보다 클 때, 상기 승차감 제어부의 지령값을 우선시킨다. 이에 의해, 예컨대 액티브 서스펜션을 구비한 차량을 굴곡 노면에서 선회, 제동, 구동을 시켰을 때에도, 승차감 제어 지령을 우선시킬 수 있어, 제진 성능을 향상시킬 수 있다.
제5 양태에 따른 차량 제어 시스템은, 차량의 차체와 차륜 사이의 힘을 조정하는 힘 발생 기구와, 스프링상 진동을 검출, 또는 추정하는 스프링상 상태 검출부와, 스프링상의 자세 변화를 검출, 또는 추정하는 차량 자세 검출부와, 스프링상의 자세 변화를 나타내는 값과 스프링상 공진 주파수대의 스프링상 진동을 나타내는 값이 각각 미리 정해진 값보다 작은 상태로부터 큰 상태가 되면, 상기 힘 발생 기구의 발생력을 약화시키도록 제어하는 컨트롤러를 갖는다. 이에 의해, 예컨대 굴곡로에서 차량을 선회, 제동, 구동을 시켰을 때에도, 힘 발생 기구의 발생력을 약화시켜, 제진 성능을 향상시킬 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 2021년 7월 8일자 출원의 일본국 특허 출원 제2021-113253호에 기초하는 우선권을 주장한다. 2021년 7월 8일자 출원의 일본국 특허 출원 제2021-113253호의 명세서, 특허청구의 범위, 도면, 및 요약서를 포함하는 전체 개시 내용은, 참조에 의해 본원에 전체로서 포함된다.
1: 차체 2: 차륜
4: 서스펜션 장치
6: 가변 댐퍼(감쇠력 조정식 완충기, 액츄에이터, 힘 발생 기구)
7: 감쇠력 가변 액츄에이터 8: CAN
9: 스프링상 가속도 센서(스프링상 상태 검출 수단)
10: 스프링하 가속도 센서
21, 41, 51: ECU(차량 제어 장치, 컨트롤러)
23: 차량 모델(차량 상태 검출 수단)

Claims (5)

  1. 차량의 차체와 차륜 사이에 마련되고, 상기 차체와 상기 차륜 사이의 상대 변위를 억제하는 힘을 변화시키는 액츄에이터를 제어하는 차량 제어 장치로서,
    입력된 차량의 자세 변화에 따라, 상기 액츄에이터를 제어하는 지령값을 구하는 자세 안정성 제어부와,
    입력된 차량의 스프링상 진동에 따라, 상기 액츄에이터를 제어하는 지령값을 구하는 승차감 제어부, 그리고
    상기 자세 안정성 제어부와 상기 승차감 제어부의 양방의 지령값에 기초하여 상기 액츄에이터의 지령값을 구하는 지령값 산출부를 갖고,
    상기 지령값 산출부는, 차량의 자세 변화를 나타내는 값이 미리 정해진 값 이상이고, 또한 스프링상 공진 주파수대의 스프링상 진동을 나타내는 값이 미리 정해진 값보다 클 때, 상기 승차감 제어부의 지령값을 우선시키는 것인 차량 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지령값 산출부는, 상기 승차감 제어부의 지령값이 우선되도록, 상기 자세 안정성 제어부의 지령값을 약화시키는 보정부를 갖는, 차량 제어 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 지령값 산출부는, 차량의 자세 변화를 나타내는 값이 자세 안정성을 우선하는 값을 넘었을 때, 스프링상 진동에 관계없이 상기 자세 안정성 제어부의 지령값을 우선시키는, 차량 제어 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액츄에이터는, 상기 차체와 상기 차륜 사이에 상하 방향의 힘을 발생시키는 액티브 서스펜션을 구성하고,
    상기 지령값 산출부는, 차량의 자세 변화를 나타내는 값이 미리 정해진 값 이상이 아니고, 또한 상기 액츄에이터의 발생력이 포화한 경우로서, 스프링상 공진 주파수대의 스프링상 진동을 나타내는 값이 미리 정해진 값보다 클 때, 상기 승차감 제어부의 지령값을 우선시키는, 차량 제어 장치.
  5. 차량 제어 시스템으로서,
    차량의 차체와 차륜 사이의 힘을 조정하는 힘 발생 기구와,
    스프링상 진동을 검출, 또는 추정하는 스프링상 상태 검출부와,
    스프링상의 자세 변화를 검출, 또는 추정하는 차량 자세 검출부, 그리고
    스프링상의 자세 변화를 나타내는 값과 스프링상 공진 주파수대의 스프링상 진동을 나타내는 값이 각각 미리 정해진 값보다 작은 상태로부터 큰 상태가 되면, 상기 힘 발생 기구의 발생력을 약화시키도록 제어하는 컨트롤러
    를 갖는 차량 제어 시스템.
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