WO2020195113A1

WO2020195113A1 - サスペンション制御装置

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Publication number: WO2020195113A1
Application number: PCT/JP2020/002902
Authority: WO
Inventors: 隆介平尾; 修之一丸
Original assignee: 日立オートモティブシステムズ株式会社
Priority date: 2019-03-27
Filing date: 2020-01-28
Publication date: 2020-10-01
Also published as: KR20210116659A; KR102587419B1; DE112020001515T5; JPWO2020195113A1; US20220161624A1; CN113646194A; JP7186282B2

Abstract

サスペンション制御装置は、可変ダンパと、クラウドからダイナミックマップを受信する車両の内部に設けられる通信ユニットと、可変ダンパの発生力を調整するコントローラと、を備えている。コントローラは、車両の内部に設けられ、車両の運動を検出する状態推定部と、状態推定部から出力される内部情報に基づいて可変ダンパへのＡFB指令値を算出する操縦安定性制御部と、通信ユニットから受信したダイナミックマップに基づいて可変ダンパへのＦＦ指令値を算出するダイナミックマップ制御部と、を有している。コントローラは、ＡFB指令値とＦＦ指令値とから、可変ダンパへの指令値を決定する。

Description

サスペンション制御装置

　本発明は、例えば自動車等の車両に搭載されるサスペンション制御装置に関する。

　車両状態を検出または推定し、その結果に応じてサスペンションを制御するサスペンション制御装置が知られている（特許文献１参照）。また、カメラ等の外界認識センサによって車両前方の路面状況を取得し、取得した路面状況に応じてサスペンションを制御（プレビュー制御）するサスペンション制御装置が知られている（特許文献２参照）。

特開２０１４－０６９７５９号公報特開平１１－４２９１８号公報

　ところで、車両状態に応じてサスペンションを制御する場合には、車両状態を取得するために、各種のセンサが必要になる。このため、例えば加速度センサ、車高センサ、外界認識センサ等のようなセンサの数が増えると、システムが複雑化し、製造コストが高い。

　また、プレビュー制御をする場合は、車両前方の限られた範囲しか検出できず、検出範囲が狭い。このため、制御可能な条件が、例えば低車速時または画像認識が可能な天候のよい昼間等に限られてしまう。

　さらに、従来技術では、制御ロジックのパラメータは、一定の条件下で最適化されたパラメータとなっている。このため、あらゆる路面で最適な指令値が得られるとは限らない。

　本発明の目的は、外界認識センサを備えずにプレビュー制御が可能で、あらゆる路面に対して最適な指令値を得ることができるサスペンション制御装置を提供することにある。

　本発明の一実施形態によるサスペンション制御装置は、車両の車体側と車輪側との間に設けられ発生する力を調整可能な力発生機構と、前記車両の外部に設けられる外部データベースから外部情報を受信する前記車両の内部に設けられる受信部と、前記車両の内部に設けられ、前記力発生機構の発生力を調整する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記車両の内部に設けられ、該車両の運動を検出する運動検出部と、該運動検出部から出力される内部情報に基づいて前記力発生機構への第１指令値を算出する内部指令算出部と、前記受信部から受信した前記外部情報に基づいて前記力発生機構への第２指令値を算出する外部指令算出部と、を有し、前記第１指令値と前記第２指令値とから、前記力発生機構への指令値を決定することを特徴としている。

　本発明の一実施形態によるサスペンション制御装置によれば、外界認識センサを備えずにプレビュー制御が可能で、あらゆる路面に対して最適な指令値を得ることができる。

本発明の第１の実施形態によるサスペンション制御装置を示す全体構成図である。路面上下変位、路面曲率およびダイナミックマップによる指令値の一例を示す説明図である。シミュレーションに用いた路面形状の一例を示す説明図である。減衰力可変アクチュエータに供給する電流値、ばね上加速度およびばね上変位の時間変化を示す特性線図である。本発明の第２の実施形態によるサスペンション制御装置を示す全体構成図である。本発明の第３の実施形態によるサスペンション制御装置を示す全体構成図である。本発明の第４の実施形態によるサスペンション制御装置を示す全体構成図である。

　以下、本発明の実施形態によるサスペンション制御装置を、４輪自動車に適用した場合を例に挙げ、添付図面に従って詳細に説明する。

　図１は、第１の実施形態によるサスペンション制御装置を示している。図１において、車両のボディを構成する車体１の下側には、例えば左，右の前輪と左，右の後輪（以下、総称して車輪２という）が設けられている。これらの車輪２は、タイヤ（図示せず）を含んで構成されている。このタイヤは、路面の細かい凹凸を吸収するばねとして作用する。

　車速センサ３は、例えば車輪２（即ち、タイヤ）の回転数を検出し、これを車速（車両の走行速度）情報として後述のコントローラ１１に出力する。コントローラ１１は、車速センサ３からの車速情報に基づいて、車両速度を取得する。このとき、車速センサ３は、車両速度を検出または推定する車両速度検出部を構成している。なお、コントローラ１１は、車速センサ３からの車速情報から車両速度を取得するものに限らず、例えばＣＡＮ１０（Controller Area Network）等から車両速度を取得してもよい。

　サスペンション装置４は、車体１と車輪２との間に介装して設けられている。サスペンション装置４は、懸架ばね５（以下、スプリング５という）と、スプリング５と並列関係をなして車体１と車輪２との間に設けられた減衰力調整式緩衝器（以下、可変ダンパ６という）とにより構成される。なお、図１は、１組のサスペンション装置４を、車体１と車輪２との間に設けた場合を模式的に図示している。４輪自動車の場合、サスペンション装置４は、４つの車輪２と車体１との間に個別に独立して合計４組設けられる。

　ここで、サスペンション装置４の可変ダンパ６は、車体１側と車輪２側との間に設けられ、発生する力を調整可能な力発生機構である。可変ダンパ６は、減衰力調整式の油圧緩衝器を用いて構成されている。可変ダンパ６には、発生減衰力の特性（即ち、減衰力特性）をハードな特性（硬特性）からソフトな特性（軟特性）に連続的に調整するため、減衰力調整バルブ等からなる減衰力可変アクチュエータ７が付設されている。減衰力可変アクチュエータ７には、コントローラ１１から指令値に応じた指令電流（指令信号）が入力される。減衰力可変アクチュエータ７は、指令値に応じて可変ダンパ６が発生する減衰力を調整する。

　なお、減衰力可変アクチュエータ７は、減衰力特性を必ずしも連続的に調整する構成でなくてもよく、例えば２段階以上の複数段階で減衰力を調整可能なものであってもよい。また、可変ダンパ６は、圧力制御タイプでもよく、流量制御タイプであってもよい。

　ＧＰＳ受信機８は、車体１に設けられ、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星からの信号（以下、ＧＰＳ信号という）を受信する。ＧＰＳ受信機８は、ＧＰＳ信号に基づいて車両の現在位置を算出する。ＧＰＳ受信機８は、現在位置の情報をコントローラ１１に出力する。なお、車両の現在位置は、ＧＰＳ受信機８から取得する場合に限らず、例えば車速センサ、ジャイロ、地図とのマッチングなどの技術によって推定してもよい。

　通信ユニット９は、車両の内部に設けられる受信部である。通信ユニット９は、車両の外部に設けられる外部データベースとなるクラウドＣから外部情報としてのダイナミックマップを受信する。クラウドＣ（クラウド・コンピューティング）は、ネットワークを経由してユーザにサービスを提供する。通信ユニット９は、車体１に設けられ、外部のクラウドＣと通信する。例えば車両側で目的地を設定すると、通信ユニット９は、目的地および現在位置の情報をクラウドＣに送信する。クラウドＣは、現在位置から目的地までの走行経路を決定し、経路を走行する車速計画を算出する。通信ユニット９は、算出された経路および車速を含む経路計画と、位置、車速に応じたサスペンション装置４（可変ダンパ６）への指令値とを含む現在位置近傍のダイナミックマップをクラウドＣから受信（ダウンロード）する。ダウンロードされたダイナミックマップは、コントローラ１１のダイナミックマップ保存部１４Ａに保存される。このとき、ダイナミックマップは、静的な高精度地図に、渋滞情報や通行規制などの動的な位置情報を組み合わせたデジタル地図である。ダイナミックマップは、地図上の位置と車速に応じた最適な指令値も含んでいる。

　ＣＡＮ１０は、車体１に設けられている。ＣＡＮ１０には、前後加速度、横加速度、ヨーレイト、操舵角等のような各種の車両状態量を含むＣＡＮ情報が伝送されている。ＣＡＮ１０は、コントローラ１１に接続されている。ＣＡＮ１０は、コントローラ１１にＣＡＮ情報を出力する。

　コントローラ１１は、車両の内部に設けられ、可変ダンパ６の発生力を調整する制御装置である。コントローラ１１は、状態推定部１２と、操縦安定性制御部１３と、ダイナミックマップ制御部１４と、最大値選択部１５とを備えている。

　状態推定部１２は、車両の内部に設けられ、車両の運動を検出する運動検出部である。状態推定部１２は、ＣＡＮ１０からのＣＡＮ情報と車速センサ３からの車速とに基づいて車両の状態を推定する。なお、車速は、車速センサ３から直接的に取得する必要はなく、ＣＡＮ１０を経由して取得してもよい。

　このとき、ＣＡＮ情報は、例えば、車両の前後加速度、横加速度、ヨーレイト、操舵角等のような各種の車両状態量を含んでいる。しかしながら、この車両状態量は、遅れ時間やノイズが含まれている。そこで、状態推定部１２は、ＣＡＮ情報等によって取得した車両状態量に基づいて、前後左右並進、ヨーのような車両の状態を推定する。状態推定部１２は、推定した車両の状態に基づいて、取得した車両状態量から遅れ時間を補償すると共に、ノイズを除去する。状態推定部１２は、遅れ時間の補償等が行われた車両状態量（例えば、前後加速度、横加速度、ヨーレイト等）を算出し、算出した車両状態量からなる内部情報を操縦安定性制御部１３に出力する。

　操縦安定性制御部１３は、状態推定部１２（運動検出部）から出力される車両状態量（内部情報）に基づいて可変ダンパ６（力発生機構）への第１指令値を算出する内部指令算出部である。操縦安定性制御部１３は、例えば横加速度が大きくなるに従って、可変ダンパ６の減衰力特性がハードとなるような操縦安定性フィードバック指令値（以下、ＡFB指令値という）を算出する。このとき、ＡFB指令値は、状態推定部１２から出力される車両状態量に基づいて算出される第１指令値である。

　ダイナミックマップ制御部１４は、通信ユニット９から受信したダイナミックマップ（外部情報）に基づいて可変ダンパ６への第２指令値を算出する外部指令算出部である。ダイナミックマップ制御部１４は、車両の現在位置と車速に応じて、ダイナミックマップにより、可変ダンパ６の減衰力特性がハードまたはソフトとなるようなフィードフォワード指令値（以下、ＦＦ指令値という）を算出する。このとき、ＦＦ指令値は、通信ユニット９から受信したダイナミックマップに基づいて算出される第２指令値である。

　ダイナミックマップ制御部１４は、ダイナミックマップ保存部１４Ａ、現在地車速・指令テーブル出力部１４Ｂおよび指令値算出部１４Ｃを備えている。ダイナミックマップ保存部１４Ａは、路面の位置情報と車速に最適化された制御指令値を含むダイナミックマップを、現在位置に応じてダウンロードし、経路計画上のデータを一時的に保存する。

　現在地車速・指令テーブル出力部１４Ｂは、現在位置を基にダイナミックマップから現在位置の車速・指令テーブルを読み出して出力する。仮に、現在位置がダイナミックマップに無い場合は、現在地車速・指令テーブル出力部１４Ｂは、予め決められた一定の指令値（例えば、ソフトに固定、ハードに固定またはソフトとハードの中間値に固定）となる車速・指令テーブルを出力する。

　指令値算出部１４Ｃは、現在地車速・指令テーブル出力部１４Ｂから出力された車速・指令テーブルから現在の車速に応じたＦＦ指令値を算出する。指令値算出部１４Ｃは、ＦＦ指令値を最大値選択部１５に出力する。

　最大値選択部１５は、操縦安定性制御部１３から出力されたＡFB指令値と、ダイナミックマップ制御部１４から出力されたＦＦ指令値とを比較し、ハード側（大きい値）となる方を最終的な指令値として選択する。これにより、コントローラ１１は、ＡFB指令値とＦＦ指令値とから、可変ダンパ６への指令値を決定する。最大値選択部１５は、選択した指令値に応じた指令信号（指令電流）を減衰力可変アクチュエータ７に出力する。これにより、コントローラ１１は、可変ダンパ６の発生減衰力を指令値に応じて制御する。

　本実施形態によるサスペンション制御装置は、上述の如き構成を有するもので、次に、その作動について図１を参照して説明する。

　まず、車両側から目的地設定を行うと、通信ユニット９は、車両の現在位置と目的地をクラウドＣに送信する。クラウドＣは、現在位置から目的地までの走行経路を決定し、経路を走行する車速計画を算出する。算出された経路計画(経路、車速)と位置、車速に応じた可変ダンパ６への指令値を含む現在地近傍のダイナミックマップは、クラウドＣからコントローラ１１にダウンロードされる。

　車両が走行を開始すると、コントローラ１１のダイナミックマップ制御部１４は、現在位置と車速に応じて、ダイナミックマップに基づいて、４輪の可変ダンパ６のＦＦ指令値を算出する。コントローラ１１は、ＦＦ指令値を用いることによって、クラウドＣ上に保存されている路面凹凸やカーブに応じて、可変ダンパ６の発生減衰力をフィードフォワード制御することができる。これにより、車両の乗り心地や操縦安定性を向上させることができる。

　但し、信号や駐車車両等により経路計画どおりには走行できない場合がある。このため、コントローラ１１は、ＣＡＮ情報（前後加速度、横加速度、ヨーレイト、操舵角）に基づいて、可変ダンパ６へのＡFB指令値を算出する。コントローラ１１は、ＡFB指令値を用いることによって、可変ダンパ６の発生減衰力をフィードバック制御する。これにより、本実施形態によるサスペンション制御装置は、経路計画では発生し得ない車両挙動に対応することができる。

　次に、図２にダイナミックマップに保存される路面変位、路面曲率、指令値（第２指令値）、位置、車速の関係例を示す。このダイナミックマップには、クラウドＣからダウンロードされた指令値、位置、車速のマップが保存されている。ダイナミックマップに基づいて、現在の位置と車速に基づく指令値が決定される。図２に示す例は、走行経路に波長の異なるＡ路面とＢ路面が含まれる場合を想定している。

　車速が低い場合（低車速の場合）には、Ａ路面とＢ路面のいずれでも、路面入力周波数がばね上共振周波数より低くなり、ばね上が振動しない。このため、ダイナミックマップの指令値は、可変ダンパ６をソフトにする指令（ソフト指令）で一定になる。

　車速が低車速より高く高車速よりも低い場合（中車速の場合）には、Ａ路面の入力周波数が共振周波数付近となる。このため、Ａ路面のみ可変ダンパ６をハードにする制御を行うために、ダイナミックマップの指令値は、Ａ路面の位置で、ソフト指令からハード指令（可変ダンパ６をハードにする指令）に切り替わる。

　車速が中車速よりも高い場合（高車速の場合）には、Ｂ路面の入力周波数が共振周波数付近となる。このため、Ｂ路面のみ可変ダンパ６をハードにする制御を行うために、ダイナミックマップの指令値は、Ｂ路面の位置で、ソフト指令からハード指令に切り替わる。

　また、高車速の場合は、路面曲率に応じて予め決められた値以上の横加速度が発生する。即ち、車速が高い場合のみ横加加速度が大きくなる。このため、ダイナミックマップの指令値は、路面曲率に応じて横加加速度が大きくなる位置で、ソフト指令からハード指令に切り替わる。

　次に、本実施形態によるサスペンション装置の効果を確認するため、クラウドＣが無い従来通りのフィードバック制御を行った場合と、クラウドＣからのダイナミックマップに基づくフィードフォワード制御を行った場合とについて、それぞれの指令値を比較した。なお、フィードフォワード制御の指令値は、事前に路面の位置に合わせて決める。

　シミュレーション条件は、Ｅセグメントのセダンを想定した車両諸元とした。シミュレーションモデルは、ばね上とばね下質量を考慮した１／４車両モデルを用いた。路面は、基本的なばね上の制振性能を確認するために、図３に示すうねり路とした。車両が８０ｋｍ／ｈで走行する場合について、シミュレーションを行った。

　フィードバック制御則は、スカイフック制御とした。クラウドＣを用いたフィードフォワード制御は、スカイフック制御指令を位置に応じて記憶させた制御則である。シミュレーション結果を図４に示す。図４に示すように、本実施形態によるダイナミックマップ情報に合わせたフィードフォワード制御による電流値（指令値）は、比較例として示す従来のフィードバック制御による電流値（指令値）とほぼ一致する。これに加え、図４中のばね上加速度およびばね上変位は、比較例と本実施形態とで、ほぼ一致する。このため、本実施形態によるダイナミックマップ情報に合わせたフィードフォワード制御は、比較例として示す従来のフィードバック制御と同等な性能であることが分かる。これにより、センサ無の位置情報に合わせたフィードフォワード制御でも、従来のフィードバック制御と同等の制振性能が実現でき、コストを低減しながら、同等な性能を実現できることが分かる。

　かくして、本実施形態によれば、サスペンション制御装置は、車両の車体１側と車輪２側との間に設けられ発生する力を調整可能な可変ダンパ６（力発生機構）と、車両の外部に設けられるクラウドＣ（外部データベース）からダイナミックマップ（外部情報）を受信する車両の内部に設けられる通信ユニット９（受信部）と、車両の内部に設けられ、可変ダンパ６の発生力を調整するコントローラ１１（制御装置）と、を備えている。

　これに加え、コントローラ１１は、車両の内部に設けられ、車両の運動を検出する状態推定部１２（運動検出部）と、状態推定部１２から出力される車両状態量（内部情報）に基づいて可変ダンパ６へのＡFB指令値（第１指令値）を算出する操縦安定性制御部１３（内部指令算出部）と、通信ユニット９から受信したダイナミックマップに基づいて可変ダンパ６へのＦＦ指令値（第２指令値）を算出するダイナミックマップ制御部１４（外部指令算出部）と、を有し、ＡFB指令値とＦＦ指令値とから、可変ダンパ６への指令値を決定する。

　これにより、通信ユニット９さえ有していれば、コントローラ１１は、車両の現在位置や車速等に応じたＦＦ指令値を、ダウンロードすることができる。このため、例えば外界視認センサが無い状態でも、可変ダンパ６をプレビュー制御することが可能になり、乗り心地や操縦安定性等の性能を向上することができる。

　また、コントローラ１１は、操縦安定性制御部１３によるフィードバック制御を行うＡFB指令値と、ダイナミックマップ制御部１４によるフィードフォワード制御を行うＦＦ指令値と、を組み合わせて可変ダンパ６を制御する。このため、ＦＦ指令値によって路面通過前に制御指令を変更することができるのに加え、ＡFB指令値によって車両状態に応じた可変ダンパ６の制御も可能である。この結果、車両の制振効果を高めることができる。

　コントローラ１１は、ダイナミックマップ制御部１４によるフィードフォワード制御を行うＦＦ指令値を用いて、可変ダンパ６への指令値を決定する。このため、これから走行する路面情報に基づいて、制御指令値が最適化されるように、コントローラ１１は、可変ダンパ６に対する指令値を決定することができる。従って、コントローラ１１は、あらゆる路面において最適な指令値を決定することができる。

　また、操縦安定性制御部１３は、車両に設けられるＣＡＮ情報に基づいてＡFB指令値を算出する。このため、サスペンション制御を行うためだけに加速度センサ等の新たなセンサを設ける必要がなく、システムを簡略化して、製造コストを低減することができる。

　さらに、ダイナミックマップは、路面と車速に応じて定めた可変ダンパ６へのＦＦ指令値である。このため、ダイナミックマップ制御部１４は、ダイナミックマップに基づいて、車両が走行する路面と、そのときの車速に応じたＦＦ指令値を算出することができる。

　次に、図５は第２の実施形態を示している。第２の実施形態の特徴は、フィードバック制御に乗り心地制御を追加したことにある。なお、第２の実施形態では、上述した第１の実施形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

　第２の実施形態によるコントローラ２１は、第１の実施形態によるコントローラ１１とほぼ同様に構成され、車両の内部に設けられ、可変ダンパ６の発生力を調整する制御装置である。コントローラ２１は、例えばマイクロコンピュータを用いて構成されている。

　図５に示すように、コントローラ２１は、状態推定部１２と、操縦安定性制御部１３と、乗り心地制御部２２と、ダイナミックマップ制御部１４と、指令値補正部２３と、最大値選択部２４とを備えている。

　乗り心地制御部２２は、状態推定部１２（運動検出部）から出力される車両状態量（内部情報）に基づいて可変ダンパ６（力発生機構）への第１指令値を算出する内部指令算出部である。乗り心地制御部２２は、双線形最適制御部２２Ａ（以下、ＢＬＱ２２Ａという）と、減衰係数制限部２２Ｂと、減衰力マップ２２Ｃとを備えている。乗り心地制御部２２は、状態推定部１２から出力されるばね上速度を含む車両状態量と、状態推定部１２から出力されるばね上（車体１）とばね下（車輪２）との間の相対速度とに基づいて、ばね上の上下振動を低減するための乗り心地フィードバック指令値（以下、ＢFB指令値という）を出力する。このとき、ＢFB指令値は、状態推定部１２から出力される車両状態量に基づいて算出される第１指令値である。

　ＢＬＱ２２Ａには、状態推定部１２から出力される車両状態量が入力されるのに加えて、状態推定部１２から出力されるばね上（車体１）とばね下（車輪２）との間の相対速度が入力される。ＢＬＱ２２Ａは、双線形最適制御理論に基づいて、状態推定部１２からの車両状態量と相対速度とから、ばね上の上下振動を低減するための可変ダンパ６の減衰係数（目標減衰係数）を算出する。

　減衰係数制限部２２Ｂには、ＢＬＱ２２Ａから出力される減衰係数と、状態推定部１２から出力される相対速度とが入力される。減衰係数制限部２２Ｂは、減衰係数の最大値を正の値と負の値でそれぞれ独立して制限する。減衰係数制限部２２Ｂは、車体１と車輪２との間の上下方向の相対速度に基づいて、減衰係数の最大値に制限を加える。

　減衰力マップ２２Ｃには、減衰係数制限部２２Ｂから出力される減衰係数と、状態推定部１２から出力される相対速度とが入力される。減衰力マップ２２Ｃは、目標とする減衰係数と指令値との関係を、相対速度に従って可変に設定したマップである。減衰力マップ２２Ｃは、減衰係数制限部２２Ｂから出力される減衰係数と、状態推定部１２から出力される相対速度とに基づいて、減衰力可変アクチュエータ７に出力するＢFB指令値（第１指令値）を算出する。

　指令値補正部２３には、ダイナミックマップ制御部１４から出力されるＦＦ指令値と、ＧＰＳ受信機８から出力される車両の現在位置とが入力される。指令値補正部２３は、クラウドＣによって決定された経路計画と現在位置とを比較する。指令値補正部２３は、現在位置が経路計画に従っていると判断した場合には、ダイナミックマップ制御部１４から出力されるＦＦ指令値をそのまま出力する。一方、指令値補正部２３は、現在位置が経路計画から外れたと判断した場合には、ダイナミックマップ制御部１４から出力されるＦＦ指令値をゼロに補正する。この場合、ＦＦ指令値よりも、操縦安定性制御部１３からのＡFB指令値または乗り心地制御部２２からのＢFB指令値の方が大きな値（ハード側の値）となる。このため、ダイナミックマップによるフィードフォワード制御の指令（第２指令値）よりも、車両状態量に基づくフィードバック制御の指令（第１指令値）が優先して選択される。

　最大値選択部２４は、操縦安定性制御部１３から出力されたＡFB指令値と、乗り心地制御部２２から出力されたＢFB指令値と、ダイナミックマップ制御部１４から出力されて指令値補正部２３によって補正されたＦＦ指令値とを比較し、最もハード側（大きい値）となるものを最終的な指令値として選択する。これにより、コントローラ２１は、第１指令値であるＡFB指令値およびＢFB指令値と、第２指令値であるＦＦ指令値とから、可変ダンパ６への指令値を決定する。最大値選択部２４は、選択した指令値に応じた指令信号（指令電流）を減衰力可変アクチュエータ７に出力する。これにより、コントローラ２１は、可変ダンパ６の発生減衰力を指令値に応じて制御する。

　かくして、第２の実施形態でも、第１の実施形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。また、第２の実施形態では、乗り心地制御部２２によるフィードバック制御を追加したから、ダイナミックマップ制御部１４によるフィードフォワード制御ができない場合でも、車体１の上下方向の振動を抑制して、乗り心地を改善することができる。

　さらに、コントローラ２１は、第１指令値であるＡFB指令値およびＢFB指令値を優先して選択し、可変ダンパ６への指令値を決定する。具体的には、コントローラ２１は、ダイナミックマップ制御部１４からのＦＦ指令値を補正する指令値補正部２３を備えている。このため、指令値補正部２３は、経路計画と現在位置とを比較し、経路計画から外れたと判断した場合に、不確かな制御を防止するために、ＦＦ指令値をゼロにする。これにより、経路計画から外れた場合には、操縦安定性制御部１３および乗り心地制御部２２によるフィードバック制御が優先的に実行される。この結果、例えばクラウドＣ上の情報が古く、実際の路面状態は工事、事故などによって、路面凹凸、車速、曲率が想定外の場合にも、コントローラ２１は、操縦安定性制御部１３および乗り心地制御部２２によって、可変ダンパ６をフィードバック制御することができる。従って、例えばクラウドＣとの通信が途絶えた場合でも、可変ダンパ６を適切に制御することが可能になる。

　なお、第２の実施形態では、乗り心地制御部２２は、双線形最適制御による制御則により目標減衰係数を算出するものとした。本発明はこれに限らず、乗り心地制御部は、例えばスカイフック制御、Ｈ∞制御等のフィードバック制御により、目標減衰係数や目標減衰力を求めてもよい。

　次に、図６は第３の実施形態を示している。第３の実施形態の特徴は、車両の運動を検出するために、上下方向の加速度センサが車両に取り付けられていることにある。なお、第３の実施形態では、上述した第１の実施形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

　ばね上加速度センサ３１およびばね下加速度センサ３２は、車両に取り付けられる上下加速度検出部である。ばね上加速度センサ３１およびばね下加速度センサ３２は、運動検出部に含まれる。

　ばね上加速度センサ３１は、車両の車体１側に設けられている。ばね上加速度センサ３１は、ばね上側となる車体１側で上下方向の振動加速度を検出し、その検出信号を後述のコントローラ３３に出力する。

　ばね下加速度センサ３２は、車両の車輪２側に設けられている。ばね下加速度センサ３２は、ばね下側となる車輪２側で上下方向の振動加速度を検出し、その検出信号を後述のコントローラ３３に出力する。

　第３の実施形態によるコントローラ３３は、第１の実施形態によるコントローラ１１とほぼ同様に構成され、車両の内部に設けられ、可変ダンパ６の発生力を調整する制御装置である。コントローラ３３は、例えばマイクロコンピュータを用いて構成されている。

　図６に示すように、コントローラ３３は、積分器３４，３６、減算器３５を備えている。積分器３４は、ばね上加速度センサ３１からの検出信号を積分することによって、車体１の上下方向に対する速度となるばね上速度を演算する。積分器３４は、ばね上速度を出力する。

　減算器３５は、ばね上加速度センサ３１からの検出信号からばね下加速度センサ３２からの検出信号を減算し、ばね上加速度とばね下加速度との差分を演算する。このとき、この差分値は、車体１と車輪２との間の相対加速度に対応する。

　積分器３６は、減算器３５から出力された相対加速度を積分し、車体１と車輪２との間の上下方向の相対速度を演算する。積分器３６は、相対速度を出力する。

　また、コントローラ３３は、状態推定部１２と、操縦安定性制御部１３と、乗り心地制御部３７と、ダイナミックマップ制御部１４と、最大値選択部３８とを備えている。

　乗り心地制御部３７は、第２の実施形態による乗り心地制御部２２と同様に構成されている。乗り心地制御部３７は、ばね上加速度センサ３１およびばね下加速度センサ３２から出力されるばね上加速度およびばね下加速度（内部情報）に基づいて、可変ダンパ６（力発生機構）への第１指令値を算出する内部指令算出部である。具体的には、乗り心地制御部３７は、積分器３４から出力されるばね上速度と、積分器３６から出力されるばね上（車体１）とばね下（車輪２）との間の相対速度とに基づいて、ばね上の上下振動を低減するためのＢFB指令値（第１指令値）を出力する。乗り心地制御部３７は、第２の実施形態によるＢＬＱ２２Ａ、減衰係数制限部２２Ｂ、減衰力マップ２２Ｃと同様な、双線形最適制御部３７Ａ（以下、ＢＬＱ３７Ａという）、減衰係数制限部３７Ｂ、減衰力マップ３７Ｃを備えている。

　ＢＬＱ３７Ａは、双線形最適制御理論に基づいて、積分器３４から出力されるばね上速度と、積分器３６から出力される相対速度とから、ばね上の上下振動を低減するための可変ダンパ６の減衰係数（目標減衰係数）を算出する。減衰係数制限部３７Ｂは、車体１と車輪２との間の上下方向の相対速度に基づいて、減衰係数の最大値に制限を加える。減衰力マップ３７Ｃは、減衰係数制限部２２Ｂから出力される減衰係数と、積分器３６から出力される相対速度とに基づいて、減衰力可変アクチュエータ７に出力する第１指令値としてのＢFB指令値を算出する。

　最大値選択部３８は、操縦安定性制御部１３から出力されたＡFB指令値と、乗り心地制御部３７から出力されたＢFB指令値と、ダイナミックマップ制御部１４から出力されたＦＦ指令値とを比較し、最もハード側（大きい値）となるものを最終的な指令値として選択する。これにより、コントローラ３３は、第１指令値であるＡFB指令値およびＢFB指令値と、第２指令値であるＦＦ指令値とから、可変ダンパ６への指令値を決定する。最大値選択部３８は、選択した指令値に応じた指令信号（指令電流）を減衰力可変アクチュエータ７に出力する。これにより、コントローラ３３は、可変ダンパ６の発生減衰力を指令値に応じて制御する。

　かくして、第３の実施形態でも、第１の実施形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。また、第３の実施形態によるサスペンション制御装置は、車両に取り付けられるばね上加速度センサ３１およびばね下加速度センサ３２を備えている。コントローラ３３は、ばね上加速度センサ３１およびばね下加速度センサ３２からの信号を積分演算することによって、ばね上速度と相対速度を算出する。このため、車両挙動を直接検知できるため、例えば乗り心地制御のようなフィードバック制御の効果を高めることができる。

　なお、操縦安定性制御部１３が相対速度を用いてＡFB指令値を算出する場合には、状態推定部１２からの車両状態量に基づいて相対速度を取得するのに代えて、積分器３６から出力される相対速度を用いてもよい。

　次に、図７は第４の実施形態を示している。第４の実施形態の特徴は、ダイナミックマップ制御部および乗り心地制御部が減衰係数からなる指令値を算出すると共に、コントローラは、これらの指令値の大きさを制限して可変ダンパへの指令値を決定することにある。なお、第４の実施形態では、上述した第３の実施形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

　第４の実施形態によるコントローラ４１は、第３の実施形態によるコントローラ３３とほぼ同様に構成され、車両の内部に設けられ、可変ダンパ６の発生力を調整する制御装置である。コントローラ４１は、例えばマイクロコンピュータを用いて構成されている。

　図７に示すように、コントローラ４１は、積分器３４，３６、減算器３５を備えている。また、コントローラ４１は、状態推定部１２と、ダイナミックマップ制御部４２と、操縦安定性制御部４３と、乗り心地制御部４４と、加算器４５と、減衰力マップ４６とを備えている。

　ダイナミックマップ制御部４２は、通信ユニット９から受信したダイナミックマップ（外部情報）に基づいて可変ダンパ６への第２指令値を算出する外部指令算出部である。ダイナミックマップ制御部４２は、第１の実施形態によるダイナミックマップ制御部１４と同様に構成されている。但し、ダイナミックマップ制御部４２は、車両の現在位置と車速に応じて、ダイナミックマップにより、操縦安定性フィードフォワード指令値（以下、ＡFF指令値という）として、操縦安定性を向上させるための目標減衰係数を算出する。これに加え、ダイナミックマップ制御部４２は、車両の現在位置と車速に応じて、ダイナミックマップにより、乗り心地フィードフォワード指令値（以下、ＢFF指令値という）として、乗り心地を向上させるための目標減衰係数を算出する。ＡFF指令値およびＢFF指令値は、通信ユニット９から受信したダイナミックマップに基づいて算出される第２指令値である。

　操縦安定性制御部４３は、状態推定部１２（運動検出部）から出力される車両状態量（内部情報）に基づいて可変ダンパ６（力発生機構）への第１指令値を算出する内部指令算出部である。操縦安定性制御部４３は、例えば横加速度が大きくなるに従って、可変ダンパ６の減衰力特性がハードとなるような減衰係数（目標減衰係数）からなるＡFB指令値を算出する。ＡFB指令値は、状態推定部１２から出力される車両状態量に基づいて算出される第１指令値である。

　乗り心地制御部４４は、ばね上加速度センサ３１およびばね下加速度センサ３２から出力されるばね上加速度およびばね下加速度（内部情報）に基づいて、可変ダンパ６（力発生機構）への第１指令値を算出する内部指令算出部である。具体的には、乗り心地制御部４４は、積分器３４から出力されるばね上速度と、積分器３６から出力されるばね上（車体１）とばね下（車輪２）との間の相対速度とに基づいて、ばね上の上下振動を低減するための減衰係数（目標減衰係数）からなるＢFB指令値（第１指令値）を算出する。乗り心地制御部４４は、算出したＢFB指令値と、ダイナミックマップ制御部４２から入力されるＢFF指令値とに基づいて、乗り心地を向上させるためのＢ指令値を出力する。乗り心地制御部４４は、双線形最適制御部４４Ａ（以下、ＢＬＱ４４Ａという）と、加算器４４Ｂと、減衰係数制限部４４Ｃとを備えている。

　ＢＬＱ３７Ａは、双線形最適制御理論に基づいて、積分器３４から出力されるばね上速度と、積分器３６から出力される相対速度とから、ＢFB指令値として、ばね上の上下振動を低減するための可変ダンパ６の減衰係数（目標減衰係数）を算出する。

　加算器４４Ｂは、ＢＬＱ３７Ａから出力される減衰係数からなるＢFB指令値と、ダイナミックマップ制御部４２から出力される減衰係数からなるＢFF指令値とを加算する。加算器４４Ｂは、加算した減衰係数を、減衰係数制限部４４Ｃに出力する。

　減衰係数制限部４４Ｃは、減衰係数の最大値を正の値と負の値でそれぞれ独立して制限する。減衰係数制限部４４Ｃは、車体１と車輪２との間の上下方向の相対速度に基づいて、減衰係数の最大値に制限を加える。これにより、乗り心地制御部４４は、乗り心地を向上させるために、最大値が制限された減衰係数からなるＢ指令値を出力する。

　加算器４５は、操縦安定性制御部４３から出力される減衰係数からなるＡFB指令値と、乗り心地制御部４４から出力される減衰係数からなるＢ指令値と、ダイナミックマップ制御部４２から出力される減衰係数からなるＡFF指令値とを加算する。加算器４４Ｂは、加算した減衰係数を、減衰力マップ４６に出力する。

　減衰力マップ４６には、加算器４５から出力される減衰係数と、積分器３６から出力される相対速度とが入力される。減衰力マップ４６は、目標とする減衰係数と指令値との関係を、相対速度に従って可変に設定したマップである。減衰力マップ４６は、加算器４５から出力される減衰係数と、積分器３６から出力される相対速度とに基づいて、減衰力可変アクチュエータ７に出力する指令値を算出する。

　かくして、第４の実施形態でも、第１，第３の実施形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。また、第４の実施形態では、ダイナミックマップ制御部４２は、減衰係数からなるＡFF指令値およびＢFF指令値を出力する。乗り心地制御部４４は、ばね上速度と相対速度に基づいて算出した減衰係数からなるＢFB指令値と、ダイナミックマップ制御部４２からのＢFF指令値とを加算した後に、減衰係数制限を付与したＢ指令値を出力する。コントローラ４１は、操縦安定性制御部４３から出力されるＡFB指令値と、乗り心地制御部４４から出力されるＢ指令値と、ダイナミックマップ制御部４２から出力されるＡFF指令値とを加算した目標減衰係数と相対速度を減衰力マップ４６に入力し、最終的な指令値を算出する。コントローラ４１は、この最終的な指令値に基づき可変ダンパ６を制御する。これにより、乗り心地制御を行うＢ指令値には減衰係数制限を付与して、急激な減衰力変化を抑制する。これに対し、操安性制御を行うＡFB指令値およびＡFF指令値は、制限のない指令値とする。これにより、操安性制御指令の立ち上がりを維持し、操安性性能を向上させることができる。

　なお、第４の実施形態では、目標減衰係数の指令値（ＡFB指令値、ＡFF指令値、ＢFB指令値、ＢFF指令値）を用いるものとした。本発明はこれに限らず、目標減衰力の指令値を用いてよい。この場合、減衰力マップは、目標減衰力、相対速度および指令値の関係を示すマップになる。コントローラは、この減衰力マップに基づき、指令値を算出してもよい。

　また、第４の実施形態では、ダイナミックマップから出力される指令値（ＡFF指令値、ＢFF指令値）は、車両諸元に応じて減衰比を一定に保つよう指令とすることで、車両諸元を指令値の大きさの違いを吸収する。減衰比ζは、ばね上質量ｍ、サスペンションばね定数ｋ、サスペンション減衰係数ｃとすると、以下の数１の式で表すことができる。

　これにより、減衰比ζを一定にするには、サスペンションの減衰係数ｃを、減衰比ζ、ばね上質量ｍ、サスペンションばね定数ｋに応じて数２の式のように設定すればよい。

　ここで、基本設定に対して補正するように構成する場合は、目標の減衰係数ｃに対して基本設定を１、現在の車両を２、補正係数をＧとすると、以下の数３の式で表すことができる。これにより、基本設定の目標減衰係数（目標減衰力）に補正係数Ｇを乗算することにより、諸元違いによる指令値の大きさ違いを吸収することができる。

　また、固有振動数により適切な制御タイミングが異なるため、クラウド上で事前に車両の諸元情報を車両側から送信し、諸元に応じた指令がクラウドから出力されることにより、対応できる。基本的には、車両の固有振動数が高いほど指令のタイミングが早く、固有振動数が低いほど指令のタイミングが遅くなる。

　前記各実施形態では、車体１側と車輪２側との間で調整可能な力を発生する力発生機構を、減衰力調整式の油圧緩衝器からなる可変ダンパ６により構成する場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば力発生機構を液圧緩衝器の他に、エアサスペンション、スタビライザ（キネサス）、電磁サスペンション等により構成してもよい。

　前記各実施形態では、外部データベースとしてクラウドＣを例に挙げて説明した。本発明はこれに限るものではなく、例えば車両の外部に設けられたサーバコンピュータのデータベースでもよい。また、外部情報は、ダイナミックマップに限らず、位置、車速に応じた可変ダンパへの指令値を含む情報であればよい。

　前記各実施形態では、４輪自動車に用いるサスペンション制御装置を例に挙げて説明した。本発明はこれに限るものではなく、例えば２輪、３輪自動車、または作業車両、運搬車両であるトラック、バス等にも適用できるものである。

　前記各実施の形態は例示であり、異なる実施の形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。

　次に、上記実施形態に含まれるサスペンション制御装置として、例えば、以下に述べる態様のものが考えられる。

　第１の態様のサスペンション制御装置は、車両の車体側と車輪側との間に設けられ発生する力を調整可能な力発生機構と、前記車両の外部に設けられる外部データベースから外部情報を受信する前記車両の内部に設けられる受信部と、前記車両の内部に設けられ、前記力発生機構の発生力を調整する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記車両の内部に設けられ、該車両の運動を検出する運動検出部と、該運動検出部から出力される内部情報に基づいて前記力発生機構への第１指令値を算出する内部指令算出部と、前記受信部から受信した前記外部情報に基づいて前記力発生機構への第２指令値を算出する外部指令算出部と、を有し、前記第１指令値と前記第２指令値とから、前記力発生機構への指令値を決定することを特徴としている。

　第２の態様としては、第１の態様において、前記内部指令算出部は、前記車両に設けられるＣＡＮ情報に基づいて前記第１指令値を算出することを特徴としている。

　第３の態様としては、第１または第２の態様において、前記運動検出部は、前記車両に取り付けられる上下加速度検出部を含むことを特徴としている。

　第４の態様としては、第１ないし第３のいずれかの態様において、前記制御装置は、前記第１指令値を優先して選択し、前記力発生機構への指令値を決定することを特徴としている。

　第５の態様としては、第１ないし第４のいずれかの態様において、前記外部情報は、路面と車速に応じて定めた前記力発生機構への前記第２指令値であることを特徴としている。

　第６の態様としては、第１ないし第５のいずれかの態様において、前記第１指令値および前記第２指令値は減衰係数であり、前記制御装置は、前記第１指令値の減衰係数と前記第２指令値の減衰係数との大きさを制限して前記力発生機構への指令値を決定することを特徴としている。

　尚、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

　本願は、２０１９年３月２７日付出願の日本国特許出願第２０１９－０６０４８９号に基づく優先権を主張する。２０１９年３月２７日付出願の日本国特許出願第２０１９－０６０４８９号の明細書、特許請求の範囲、図面、及び要約書を含む全開示内容は、参照により本願に全体として組み込まれる。

　１　車体　２　車輪　３　車速センサ　４　サスペンション装置　６　可変ダンパ（力発生機構）　７　減衰力可変アクチュエータ　８　ＧＰＳ受信機　９　通信ユニット（受信部）　１０　ＣＡＮ　１１，２１，３３，４１　コントローラ（制御装置）　１２　状態推定部（運動検出部）　１３，４３　操縦安定性制御部（内部指令算出部）　１４，４２　ダイナミックマップ制御部（外部指令算出部）　１５，２４，３８　最大値選択部　２２，３７，４４　乗り心地制御部（内部指令算出部）　３１　ばね上加速度センサ（上下加速度検出部）　３２　ばね下加速度センサ（上下加速度検出部）

Claims

　サスペンション制御装置であって、該サスペンション制御装置は、
　車両の車体側と車輪側との間に設けられ発生する力を調整可能な力発生機構と、
　前記車両の外部に設けられる外部データベースから外部情報を受信する前記車両の内部に設けられる受信部と、
　前記車両の内部に設けられ、前記力発生機構の発生力を調整する制御装置と、
　を備え、
　前記制御装置は、
　前記車両の内部に設けられ、該車両の運動を検出する運動検出部と、
　該運動検出部から出力される内部情報に基づいて前記力発生機構への第１指令値を算出する内部指令算出部と、
　前記受信部から受信した前記外部情報に基づいて前記力発生機構への第２指令値を算出する外部指令算出部と、
　を有し、
　前記第１指令値と前記第２指令値とから、前記力発生機構への指令値を決定することを特徴とするサスペンション制御装置。
　請求項１に記載のサスペンション制御装置において、
　前記内部指令算出部は、前記車両に設けられるＣＡＮ情報に基づいて前記第１指令値を算出することを特徴とするサスペンション制御装置。
　請求項１または２に記載のサスペンション制御装置において、
　前記運動検出部は、前記車両に取り付けられる上下加速度検出部を含むことを特徴とするサスペンション制御装置。
　請求項１ないし３のいずれか１項に記載のサスペンション制御装置において、
　前記制御装置は、前記第１指令値を優先して選択し、前記力発生機構への指令値を決定することを特徴とするサスペンション制御装置。
　請求項１ないし４のいずれか１項に記載のサスペンション制御装置において、
　前記外部情報は、路面と車速に応じて定めた前記力発生機構への前記第２指令値であることを特徴とするサスペンション制御装置。
　請求項１ないし５のいずれか１項に記載のサスペンション制御装置において、
　前記第１指令値および前記第２指令値は減衰係数であり、
　前記制御装置は、前記第１指令値の減衰係数と前記第２指令値の減衰係数との大きさを制限して前記力発生機構への指令値を決定することを特徴とするサスペンション制御装置。