WO2014002444A1 - サスペンション制御装置 - Google Patents
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- the detection value of the wheel speed sensor is corrected based on the turning state amount.
- a brake pressure sensor that detects the brake fluid pressure Pb of the brake device, a torque sensor that detects the drive torque Te, a gear position sensor that detects the gear position Pg of the transmission, and the like are set in place in the automobile V. Yes.
- the vehicle speed Vb for correcting the wheel speed Vw is obtained by calculating the vehicle speed Vb of the vehicle V based on the driving force Fe, the braking force Fb, the travel resistance force Fr, and the feedback resistance force Ffb. Can do.
- the wheel speed Vw signal input from the CAN 13 includes signals other than the unsprung resonance region.
- the wheel speed Vw signal in the unsprung resonance region as shown in FIG. 15B is included. Therefore, by passing the wheel speed Vw signal through the bandpass filter 101 corresponding to the unsprung resonance region, the wheel speed Vw signal including the unsprung signal component is extracted, and the DC component is removed from the wheel speed Vw signal. be able to. That is, the bandpass filter 101 functions as a wheel speed fluctuation extracting unit that extracts the wheel speed fluctuation ⁇ Vw based on the wheel speed Vw signal.
- the target current Atgt and the current fixing signal Sfix are input to the current control unit 109.
- the current control unit 109 When the current fixing signal Sfix is not input, the current control unit 109 generates a drive current to each damper 6 based on the target current Atgt set by the high current selection unit 108 and controls the damping force of the damper 6. .
- the current control unit 109 fixes the current based on the target current Atgt immediately before the current fixing signal Sfix is input in order to avoid a sudden change in the damping force of the damper 6. (That is, the damping coefficient of the damper 6 is fixed to a predetermined value), a driving current to each damper 6 is generated based on the fixed target current Atgt, and the damping force of the damper 6 is controlled.
Abstract
Description
≪自動車Vの概略構成≫
先ず、図1を参照して、第1実施形態に係る自動車Vの概略構成について説明する。自動車(車両)Vの車体1にはタイヤ2が装着された車輪3が前後左右に設置されており、これら各車輪3がサスペンションアーム4や、スプリング5、減衰力可変式ダンパ(以下、単にダンパ6と記す)等からなるサスペンション7によって車体1に懸架されている。自動車Vには、各種の制御に供されるECU(Electronic Control Unit)8の他、車輪3ごとに設置された各車輪3の車輪速Vwを検出する車輪速センサ9や、車体1の横加速度Gyを検出する横Gセンサ10、車体1のヨーレイトγを検出するヨーレイトセンサ11、ステアリング操舵角δfを検出する操舵角センサ12等が車体1の適所に設置されている。
次に、図3を参照して、サスペンション制御装置20の構成要素のうち、ダンパ6の制御を行うECU8の概略構成について説明する。なお、ECU8は、ダンパ6の制御だけでなく、ABS、TCSおよびVSAの制御も併せて行うものであるが、これらの制御を行う車両挙動制御部についての説明はここでは割愛する。
車両状態量推定部22は、車輪速変動ΔVwが車輪3の接地荷重変動に一定の関係を有することを利用して自動車Vの状態量を推定するものであり、車輪速センサ9の検出値に基づき、車両モデルを用いて自動車Vの各種状態量を各輪について推定する状態量算出部31と、状態量算出部31に対する車輪速補正量である車体速Vb(内輪側車体速Vbiおよび外輪側車体速Vbo)を算出する車体速推定部32とを有している。状態量算出部31は、前後左右の各輪に対する一輪モデル計算部33や四輪モデル計算部34、スリップ判定部50(図4参照)を含んでいる。車体速推定部32は、加減速力算出部51や、ステアリング操作による補正量を算出する操舵補正量算出部53などを含んでいる。以下では、車両状態量推定部22の各部について、図4~図11を参照しながら詳細に説明する。
図4に示すように、状態量算出部31では、入力した車輪速Vw(信号)が減算器35に加算値として入力する。減算器35には、後述する内輪側車体速Vbiまたは外輪側車体速Vboが減算値として入力しており、減算器35にて各車輪速Vwから内輪側車体速Vbiまたは外輪側車体速Vboが減算されることにより、車輪速Vwが補正される。また、減算器35は、車輪速Vwに基づいて車輪速変動ΔVwを算出する車輪速変動算出手段としても機能する。
u1=kΔVw
ただし、k:比例定数である。
ゲイン回路37から出力されたばね下荷重u1は、一輪モデル計算部33に含まれる一輪モデル38に入力する。一輪モデル計算部33は、一輪モデル38にばね下荷重u1を入力することにより、スカイフック制御部90での演算に供されるばね上速度S2およびサスペンション7のストローク速度Ssといった自動車Vの状態量を演算・出力する。すなわち、一輪モデル38は、車輪速変動ΔVwを外力として扱うことで自動車Vの各種状態量を算出する状態量算出手段をなす。
上式(2)~(5)から、上式(4)は下式(6)として表される。
図4に示すように、状態量算出部31に含まれる四輪モデル計算部34は、ピッチ角速度算出部48とロール角速度算出部49とを備えている。ピッチ角速度算出部48には、ゲイン回路37から出力されたばね下荷重u1が入力する。ピッチ角速度算出部48は、入力された各輪のばね下荷重u1に基づいて(車輪速Vwに基づいて)自動車Vの加減速度(前後加速度Gx)を算出し、算出した加減速度や、サスペンション特性、ばね上質量M2などに基づいてピッチ角速度ωpを求める。一方、ロール角速度算出部49には、横Gセンサ10で検出された横加速度Gyが入力している。ロール角速度算出部49は、入力された横加速度Gyや、サスペンション特性、ばね上質量M2などに基づいてロール角速度ωrを求める。なお、図3に示すように、ピッチ角速度ωpはピッチ制御部91に入力し、ロール角速度ωrはロール制御部92に入力する。
スリップ判定部50には、減算器35から出力された車輪速Vw、すなわち各輪の車輪速Vwと推定した車体速Vbとの偏差が入力する。スリップ判定部50は、入力した車輪速Vw(偏差)の絶対値が所定値以上であるか否か、すなわち車輪速センサ9で検出した車輪速Vwが車体速Vbに対して所定値以上乖離しているか否かを判定し、所定値以上である場合には対応する車輪3がスリップ状態にあるものと判定してスリップ信号SSを出力する。出力されたスリップ信号SSは、ABS、TCSおよびVSAを制御する図示しない車両挙動制御部に入力する。なお、車両挙動制御部は、スリップ信号SSが入力してABS、TCSおよびVSAのいずれかを作動させると、それらの作動を示す作動信号を入力部21に入力させる。
図3の車体速推定部32は、図8に示すように、自動車Vの加減速力F(Fe、Fs、Fd)を算出する加減速力算出部51と、加減速力算出部51により算出された加減速力に基づいて車体速Vbを算出する車体速算出部52と、ステアリング操作に応じた補正量(後述する内輪車体速比Rviおよび外輪車体速比Rvo)を算出する操舵補正量算出部53と、操舵補正量算出部53により算出された補正量に基づいて車体速Vbを補正する車体速補正部54とを有している。
図3に示すように、制御目標電流設定部23は、スカイフック制御を行い、スカイフック制御目標電流Ashを設定するスカイフック制御部90や、ピッチ角速度ωpに基づくピッチ制御を行い、ピッチ制御目標電流Apを設定するピッチ制御部91、ロール角速度ωrに基づくロール制御を行い、ロール制御目標電流Arを設定するロール制御部92、ステアリング操舵角δfに基づくロール制御を行い、舵角比例制御目標電流Asaを設定する舵角比例制御部93、自動車Vのばね下の制振制御を行い、ばね下制振制御目標電流Auを設定するばね下制振制御部95、車速に依存する最低減衰力を発生させるための最低目標電流Aminを設定する最低目標電流制御部96等を有している。
次に、図12および図13を参照してスカイフック制御部90における処理について詳細に説明する。スカイフック制御部90では、図3の状態量算出部31で算出されたばね上速度S2が減衰力ベース値算出部97に入力する。減衰力ベース値算出部97は、入力したばね上速度S2に基づいて、ばね上―減衰力マップを参照することにより減衰力ベース値Dsbを設定する。設定された減衰力ベース値Dsbは、ゲイン回路98に入力する。ゲイン回路98では、減衰力ベース値DsbにスカイフックゲインGshが乗じられてスカイフック目標減衰力Dshtが算出され、算出された目標減衰力Dshtが目標電流設定回路99に入力する。目標電流設定回路99にはストローク速度Ssも入力しており、目標電流設定回路99は、スカイフック目標減衰力Dshtとストローク速度Ssとに基づいて、図13に示す電流マップを参照することにより各ダンパ6に対するスカイフック制御目標電流Ashを設定し、スカイフック制御目標電流Ashを出力する。
次に、図3のばね下制振制御部95について、図14~図17を参照して詳細に説明する。図14に示すように、ばね下制振制御部95では、入力した各車輪速Vwがバンドパスフィルタ101に入力する。バンドパスフィルタ101は、ばね下の共振域の車輪速Vw信号を通過させるべく、ここでは8~18Hzのバンドパス特性を有する。したがって、バンドパスフィルタ101は、スカイフック制御のためのバンドパスフィルタ36(図4)の0.5~5Hzの周波数域よりも高い周波数域の信号を抽出する。そして、スカイフック制御のためのバンドパスフィルタ36の高周波側のカット周波数が5Hzとされ、ばね下制振制御のためのバンドパスフィルタ101の低周波側のカット周波数が8Hzとされ、両バンドパスフィルタ36、101の間にバンドギャップが設けられていることにより、スカイフック制御とばね下制振制御とによる相互干渉が防止される。
図3に戻り、電流固定化部24は、VSA、ABSおよびTCSが作動していることを示す作動信号のいずれかが入力部21に入力している場合、自動車Vの挙動が不安定であるものとして、電流固定信号Sfixを出力する。出力された電流固定信号Sfixは、ダンパ制御部25に入力する。
ダンパ制御部25は、高電流選択部108と、電流制御部109とを有している。高電流選択部108は、設定されたスカイフック制御目標電流Ash、ピッチ制御目標電流Ap、ロール制御目標電流Ar、舵角比例制御目標電流Asa、ばね下制振制御目標電流Auおよび最低目標電流Aminのなかから値が最も大きなものを目標電流Atgtに設定する。
このように構成されたECU8は、次のような基本手順にしたがって減衰力制御を行う。すなわち、自動車Vが走行を開始すると、ECU8は、所定の処理インターバル(例えば、10ms)をもって、図18のフローチャートにその手順を示す減衰力制御を実行する。減衰力制御を開始すると、ECU8は、車輪速センサ9の検出値などに基づいて各輪のばね下荷重u1を演算するとともに、演算したばね下荷重u1や、横Gセンサ10の検出値に基づいて、自動車Vの運動状態量(各輪におけるばね上速度S2やストローク速度Ss、車体1のロール角速度ωr、ピッチ角速度ωp)を演算する(ステップST1)。
次に、図19を参照して、本発明に係るサスペンション制御装置20の第2実施形態について説明する。説明にあたり、第1実施形態と同様の機能を有する要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
本実施形態では、図19に示すように、ECU8の入力部21には、第1実施形態の車輪速Vw、横加速度Gy、駆動トルクTe、ギヤポジションPg、ブレーキ液圧Pb、ヨーレイトγ、ステアリング操舵角δf、VSA,ABS,TCSフラグに加え、車体1に設けられた図示しない前後Gセンサから前後加速度Gxが入力している。
次に、第2実施形態に係るECU8による減衰力制御の手順について図20を参照して説明する。
次に、図21~図25を参照して、本発明に係るサスペンション制御装置20の第3実施形態について説明する。説明にあたり、第1実施形態と同様の機能を有する要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
u1F=Kt(x0F-x1F) ・・・(7)
ただし、Kt:タイヤ2Fの縦ばね定数、である。
上式(7)より、下式(8)となる。
このように、後輪3Rに係る車両の状態量は、前輪3Fに係る路面の路面の上下方向位置x0Fに基づいて算出されることによって高精度に算出される。
3 車輪
6 ダンパ(減衰力可変ダンパ)
8 ECU
9 車輪速センサ
20 サスペンション制御装置
23 制御目標電流設定部(ダンパ制御手段)
25 ダンパ制御部(ダンパ制御手段)
31 状態量算出部(状態量算出手段)
32 車体速推定部(車体速推定手段)
33 一輪モデル計算部
35 減算器(車輪速補正手段)
36 バンドパスフィルタ(第1フィルタ、車輪速変動抽出手段)
37 ゲイン回路(基本入力量算出手段)
38 一輪モデル(車両モデル)
45 第3観測行列(ばね上速度算出手段)
46 第4観測行列(ストローク速度算出手段)
51 加減速力算出部(制駆動力算出手段)
52 車体速算出部(車体速算出手段)
53 操舵補正量算出部(旋回状態量算出手段)
90 スカイフック制御部(ばね上制振制御部)
95 ばね下制振制御部
101 バンドパスフィルタ(第2フィルタ)
231 前輪状態量算出部(前輪状態量算出手段)
232 後輪状態量算出部(後輪状態量算出手段)
F 加減速力(制駆動力)
Fe 駆動力(加速力)
Fb 制動力
Fs 路面勾配による減速力
Fr 走行抵抗力
Gx 前後加速度(車体加速度)
Rvi 内輪車体速比(旋回状態量)
Rvo 外輪車体速比(旋回状態量)
Vw 車輪速(入力信号)
ΔVw 車輪速変動
Vb 車体速
Vbi 内輪側車体速
Vbo 外輪側車体速
Vwav 平均車輪速
u1 ばね下荷重(基本入力量)
S2 ばね上速度(状態量)
Ss ストローク速度(状態量)
x0 路面の上下方向位置
Claims (15)
- 入力信号(Vw)に応じて減衰力を調整可能な減衰力可変ダンパ(6)を備えた車両(V)のサスペンション制御装置(20)であって、
車輪速(Vw)を検出する車輪速センサ(9)と、
前記車輪速センサ(9)が検出した車輪速変動(ΔVw)に基づいて前記車両の基本入力量(u1)を算出する基本入力量算出手段(37)と、
前記車両の挙動を表す車両モデル(38)に前記基本入力量(u1)を入力することにより前記車両の状態量(S2,Ss)を算出する状態量算出手段(31)と、
算出された前記状態量(S2,Ss)に基づいて前記減衰力可変ダンパ(6)の減衰力を制御するダンパ制御手段(23、25)とを備えることを特徴とするサスペンション制御装置。 - 前記基本入力量がばね下荷重(u1)を含むことを特徴とする、請求項1に記載のサスペンション制御装置。
- 前記状態量が車両のばね上速度(S2)を含むことを特徴とする、請求項1または請求項2に記載のサスペンション制御装置。
- 前記状態量が前記サスペンションのストローク速度(Ss)を更に含むことを特徴とする、請求項3に記載のサスペンション制御装置。
- 前記車輪速(Vw)を、前記第1の周波数域よりも高い第2の周波数域に対応させるための第2フィルタ(101)を更に備え、
前記ダンパ制御手段(23)が、
前記第1フィルタ(36)を通した車輪速変動(ΔVw)に基づいて前記減衰力可変ダンパ(6)の減衰力を制御するばね上制振制御部(90)と、
前記第2フィルタ(101)を通した車輪速変動(ΔVw)に基づいて前記減衰力可変ダンパ(6)の減衰力を制御するばね下制振制御部(95)とを有することを特徴とする、請求項1~請求項4のいずれか一項に記載のサスペンション制御装置。 - 前記車両の車体加速度(Gx)に基づき車体速(Vb)を推定する車体速推定手段(32)と、
前記車輪速センサ(9)の検出値から前記車体速に基づく推定車輪速(Vbi、Vbo)を減算することにより補正車輪速を算出する車輪速補正手段(35)と
を更に備え、
前記基本入力量算出手段(37)は、前記補正車輪速の変動量(ΔVw)に基づいて前記車両の基本入力量(u1)を算出することを特徴とする、請求項1~請求項4のいずれか一項に記載のサスペンション制御装置。 - 前記車体速推定手段(32)は、前記車両の車体加速度(Gx)を、前記車両の制駆動力(Fe、Fb)及び路面の傾斜に基づいて(路面勾配による減速力Fsを考慮して)推定することを特徴とする、請求項6に記載のサスペンション制御装置。
- 前記車体速推定手段(32)は、検出された前記車輪速(Vwav)に基づき前記車両の走行抵抗(Fr)を推定し、前記推定走行抵抗(Fr)を考慮して前記車体加速度(Gx)を推定することを特徴とする、請求項7に記載のサスペンション制御装置。
- 前記車両のばね上振動に対応した周波数域に対応させるためのフィルタ(36)を更に備え、
前記車輪速センサ(9)の検出値を前記フィルタ(36)に通すことにより、前記ばね上振動に対応した周波数域における前記車体加速度(Gx)による変動成分を除去することを特徴とする、請求項6~請求項8のいずれか一項に記載のサスペンション制御装置。 - 前記車両の旋回状態量(Rvi、Rvo)を算出する旋回状態量算出手段(53)と、
算出された前記旋回状態量(Rvi、Rvo)に基づいて前記車輪速センサ(9)の検出値を補正する車輪速補正手段(35)と
を更に備え、
前記基本入力量算出手段(37)は、前記補正車輪速の変動量(ΔVw)に基づいて前記車両の基本入力量(u1)を算出することを特徴とする、請求項1~請求項4のいずれか一項に記載のサスペンション制御装置。 - 検出された車輪速(Vw)に基づいて前記車両のばね上振動に対応した周波数域の車輪速変動(ΔVw)を抽出する車輪速変動抽出手段(36)と、
前記車輪速変動抽出手段(36)が抽出した車輪速変動(ΔVw)に基づき、車両モデルを用いて前記ばね上速度(S2)を算出するばね上速度算出手段(33(45))と、
前記車輪速変動抽出手段(36)が抽出した車輪速変動(ΔVw)に基づき、車両モデル(38)を用いてサスペンションのストローク速度(Ss)を算出するストローク速度算出手段(33(46))と、
算出された前記ばね上速度(S2)および前記ストローク速度(Ss)に基づいて前記減衰力可変ダンパ(6)の減衰力を制御するスカイフック制御手段(90、25)と
を更に備えることを特徴とする、請求項1または請求項2に記載のサスペンション制御装置。 - 前記車輪速センサ(9)が前輪(3F)に対して設けられ、
前記基本入力量算出手段(37)は、前輪(3F)について前記車両の基本入力量(u1F)を算出し、
前記状態量算出手段(31)は、
前輪(3F)について前記車両の状態量(S2,Ss)を算出する前輪状態量算出手段(231)と、
前記前輪状態量算出手段(231)の算出結果に基づいて後輪(3R)について前記車両の状態量(S2,Ss)を算出する後輪状態量算出手段(232)と
を含むことを特徴とする、請求項1~請求項4のいずれか一項に記載のサスペンション制御装置。 - 基本入力量算出手段(37)は、前記前輪に係るばね下荷重(u1)を含む基本入力量を算出し、
前記前輪状態量算出手段(231)は、前記前輪(3F)に係るばね下位置(x1)を含む状態量を算出し、
前記後輪状態量算出手段(232)は、前記前輪(3F)に係る前記ばね下荷重(u1F)および前記前輪(3F)に係る前記ばね下位置(x1F)に基づいて、前記前輪(3F)に係る路面の上下方向位置(x0F)を算出し、算出した前輪路面の上下方向位置(x0F)に基づいて前記後輪(3R)に係る前記車両の状態量(S2,Ss)を算出することを特徴とする、請求項12に記載のサスペンション制御装置。 - 前記後輪状態量算出手段(33)は、前記前輪路面の上下方向位置(x0F)に対して車速に応じた時間遅れを付加して前記後輪(3R)に係る路面の上下方向位置(x0R)を算出し、算出した後輪路面の上下方向位置(x0R)に基づいて前記後輪(3R)に係る前記車両の状態量(S2,Ss)を算出することを特徴とする、請求項13に記載のサスペンション制御装置。
- 前記後輪状態量算出手段(232)は、ばね上速度(S2)および前記サスペンションのストローク速度(Ss)を含む前記状態量を前記後輪(3R)について算出することを特徴とする、請求項14に記載のサスペンション制御装置。
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