JP2006113071A - 反能動懸架装置の垂直加速度及び速度測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は３個の加速度センサーで測定された垂直加速度値と、これらのそれぞれの値に実際に望む位置での加速度値に補正するための定数とを掛けて、すべての値を足して残りの1個の垂直加速度値を求めることによって正確な垂直加速度値の測定及び補正が可能である。
【解決手段】 本発明は反能動懸架装置の垂直加速度及び速度測定方法に関し、特に本発明の垂直加速度測定方法は車両の反能動懸架装置の3個の垂直加速度センサーでそれぞれ測定された垂直加速度値から残りの１個の垂直加速度値を求める方法において、第１垂直加速度センサー乃至第３垂直加速度センサーでそれぞれ測定された垂直加速度値を入力される段階と、第１垂直加速度値乃至第３垂直加速度値を全部足すが、各垂直加速度値に補正定数を掛けて第１垂直加速度値乃至第３垂直加速度値を全部足して、残りの１個の垂直加速度値を求める段階と、を含む。
【選択図】 図４

Description

本発明は車両の反能動懸架装置に関し、特に反能動懸架装置の垂直加速度測定方法に関するものである。

本発明は車両の反能動懸架装置(semi active suspension system)に関し、特に反能動懸架装置の垂直加速度測定方法に関するものである。
一般的に反能動懸架装置は車両に装着されたダンパの運動特性をリアルタイムで可変させて走行安全性及び乗り心地を向上させる装置である。運転手が過度に操向するか、車両の挙動が一定の軌道から脱する場合、荷重差による傾き現象及び操向力喪失によって運転手は車両転覆や予測不可の危険な事態に処する恐れがある。しかし、この反能動懸架システムの装着された車両の場合は、不規則な路面の走行時、タイヤ接地面での垂直荷重を適切な水準に維持して旋回、制動、駆動時の車両の安全性を確保することができるし、車両の走行中に発生する路面の不規則な圧力を効果的に遮断することによって乗客に安楽な乗り心地(ride comfort)と運転の便宜性を提供する。

このような反能動懸架装置は車両に装着されたさまざまなセンサーの中で垂直加速度センサー、車速センサー、操向角センサー、ブレーキ感知センサー、スロットル位置感知センサーなどを通じて車両の走行状態を感知して４個の車輪にそれぞれ繋がれたダンパ及びアクチュエーターを制御するものである。

この中で垂直加速度センサーは４個のダンパ辺りにそれぞれ設置されるが、実際に加速度装着位置とダンパの設置位置とに差が生じるので、正確に車輪の加速度値を測定し難かった。

従来は各ダンパ側の辺りに位置するように車体の前方に装着された２個の垂直加速度センサーと、後方に装着された１個の垂直加速度センサーを通じて３個の垂直加速度値を求めて、残りの1個の垂直加速度値は数学式１のように３個の垂直加速度値を入力して ECUで演算して求めた。

このように３個の垂直加速度値と車輪のトレッド値を利用して残りの1個の垂加速度値を求める場合は、正確な垂直加速度値を求め難いので車両の運動性を正確に判断するのに問題点があった。
なお従来は３個の速度センサーから残りの1個の速度センサー値を求める場合にも正確な速度値を求め難いという問題点があった。

本発明の目的は上記のような従来技術の問題点を解決するために３個の加速度センサーで測定された垂直加速度値と、これらのそれぞれの値に実際に望む位置での加速度値に補正するための定数を掛けて、すべての値を足して残りの1個の垂直加速度値とを求めることによって正確な垂直加速度値の測定及び補正の可能な反能動懸架装置の垂直加速度測定方法を提供することにある。

本発明の他の目的は３個の速度センサーで測定した速度値と、これらの速度値に実際に望む位置での速度値に補正するための定数を掛けて、すべての値を足して残りの1個の速度値とを求めることによって正確な速度値の測定及び補正の可能な反能動懸架装置の速度測定方法を提供することにある。

本発明の目的は上記のような従来技術の問題点を解決するために３個の加速度センサーで測定された垂直加速度値と、これらのそれぞれの値に実際に望む位置での加速度値に補正するための定数を掛けて、すべての値を足して残りの1個の垂直加速度値とを求めることによって正確な垂直加速度値の測定及び補正の可能な反能動懸架装置の垂直加速度測定方法を提供することにある。

本発明の他の目的は３個の速度センサーで測定された速度値と、これらの速度値に実際に望む位置での速度値に補正するための定数を掛けて、すべての値を足して残りの1個の速度値とを求めることによって正確な速度値の測定及び補正の可能な反能動懸架装置の速度測定方法を提供することにある。

上記目的を果たすために本発明は車両の反能動懸架装置の３個の垂直加速度センサーでそれぞれ測定された垂直加速度値から残りの１個の垂直加速度値を求める方法において、第１垂直加速度センサー乃至第３垂直加速度センサーでそれぞれ測定された垂直加速度値を入力する段階と、第１垂直加速度値乃至３垂直加速度値を全部足すが、下記数式により各垂直加速度値に補正定数を掛けて第１垂直加速度値乃至第３垂直加速度値を皆足して残りの 1個の垂直加速度値(Ad)を求める段階とを含む。

ここでα、β、γはそれぞれ残りの 1個の垂直加速度センサーに対応するダンパ位置での補正定数、Adは残りの 1個の垂直加速度値、Aa1、Aa2、Aa3は第１乃至第３垂直加速度値である。

上記他の目的を果たすために本発明は車両の反能動懸架装置の３個の速度センサーでそれぞれ測定された速度値から残りの１個の速度値を求める方法において、第１速度センサー乃至第３速度センサーでそれぞれ測定された速度値を入力する段階と、第１速度値乃至３速度値を全部足すが、下記数学式により各速度値に補正定数を掛けて第１速度値乃至第３速度値を全部足して残りの１個の速度値(Ad)を求める段階とを含む。

ここでα、β、γはそれぞれ残りの１個の速度センサーに対応するダンパ位置での補正定数、Adは残りの１個の速度値、Aa1、Aa2、Aa3は第１乃至第３速度値である。

以上で説明したとおり、本発明は３個の加速度センサーで測定された垂直加速度値と、これらのそれぞれの値に実際に望むダンパ位置での加速度値に補正するための定数を掛けて全部足して、残りの一つの垂直加速度値を求めて、３個の加速度センサーで測定された垂直加速度値に該ダンパ位置での補正定数を掛けて補正された垂直加速度値を得ることができる。

したがって、本発明はダンパ位置での垂直加速度値を求めることができるし、補正定数で、センサーで測定した垂直加速度値も補正が可能であるので、補正された垂直加速度値で車両の乗り心地をより正確に調整することができる効果がある。
また本発明は垂直加速度センサーの代わりに速度センサーにも適用することができるので、車両の乗り心地をより正確に調整することができる。
一方、本発明は上述した実施例に限るものではなく、後述する請求範囲に記載された本発明の技術的思想と範疇内で当業者によるさまざまな変形が可能である。

以下添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例に関して説明する。
図１は反能動懸架装置を採択した車両での３個のダンパ及び垂直加速度センサーの位置を示した図面として、それを参照すると車両車体(1)で前方のダンパ(18、20)の方にそれぞれ２個の垂直加速度センサー(10、12)が設置され、後方のダンパ(22、24)のどちらか一方のダンパ側に１個の垂直加速度センサー(14)が設置される。この時、車体の横(幅)方向を X、車体の縦(長さ)方向を Yとして基準にすれば、前方の２個の垂直加速度センサー(10、12)のそれぞれの位置は(X2、Y2)、(X1、Y1)であり、後方の１個の垂直加速度センサー(14)の位置は(X3、Y3)である。説明されていない図面符号 1=FRは前方左側(front left)の第１ダンパ(18)位置、2=FLは前方右側(front right)の第２ダンパ(20)位置、3=RRは後方左側(rear left)の第３ダンパ(22) 位置、4=RLは後方右側(rear right)の第４ダンパ(24) 位置を示したものである。

本発明はそのような３個の垂直加速度センサー(10、12、14)の間の X、Y 位置座標(例えば X1-X2、Y1-Y3)を利用して実際に残りの１個の垂直加速度センサーが設置されるべき位置で測定された垂直加速度値の補正定数を求める。
図２は本発明による垂直加速度測定方法を説明するための反能動懸架装置のブロック図として、それを参照すると反能動懸架装置は第１乃至第３垂直加速度センサー(10、 12、14)と、ECU(16)と、第１乃至第４ダンパ(18、20、22、24)と、第１乃至第４アクチュエーター(26、28、30、32)とで構成される。

第１乃至第３垂直加速度センサー(10、12、14)は車体の４個のダンパの中で３個のダンパ辺りに設置されて車両の上下運動(bounce motion)を測定するためのセンサーとして、上下車体運動である垂直加速度値を重力加速度単位の電気的な電圧で出力するセンサーである。

ECU(16)はマイクロプロセッサー(microprocessor)を用いているし、内部に各車輪のダンパ減衰力を独立的に制御するためのスカイフックロジッグ(sky-hook logic)を基本にするバウンス(bounce)、ロール(roll)、ダイブ(dive)、スクワット(squat) などの制御アルゴリズムが含まれている。

第１乃至第４ダンパ(18、20、22、24)は可変バルブがダンパ側面に附着されていて引上/圧縮時、それぞれの第１乃至第４アクチュエーター(26、28、30、32)を制御するためのダンパ減衰力を調整する。

このように構成された反能動懸架装置での本発明による垂直加速度測定方法は次のとおりに進行される。
第１乃至第３垂直加速度センサー(10、12、14)でそれぞれ測定された垂直加速度値(Aa1、Aa2、Aa3)は ECU(16)に入力される。

ECU(16)は第１、第２及び第３垂直加速度センサー(10、12、14)でそれぞれ測定された垂直加速度値(Aa1、Aa2、Aa3)が入力されて、次の数学式２のように残りの１個の垂直加速度値(Ad)を求める。

ここでα、β、γは残りの 1個の垂直加速度センサーに対応する第 4ダンパ位置での補正定数で、Adは残りの 1個の垂直加速度値であり、Aa1、Aa2、Aa3は第 1 乃至第 3垂直加速度値を示す。

数学式２を参照すると、垂直加速度センサーが設置されない第４ダンパ位置の残りの1個の垂直加速度値(Ad)は第１、第２及び第３垂直加速度センサー(10、12、14)でそれぞれ測定された垂直加速度値(Aa1、Aa2、Aa3)に該補正定数(α、β、γ)を掛けた後、補正定数を掛けた第１加速度値乃至第３加速度値を全部足したものである。

この時、補正定数(α、β、γ)を求める過程は次のとおりである。
例えば、車体に設置された垂直加速度センサーに対する平面方程式(P)を Z = AX + BY + Cであると仮定すれば、各垂直加速度センサーの位置座標は皆 P 方程式に含まれる。

ここで A、B、Cは定数であり、各定数は次の数学式を参照する。

車体に設置された第１乃至第４ダンパに対する平面方程式が z= Ax + By + Cであるとしてこれを２次微分する。 この時、これらダンパの位置は x、yと表記する。

函数 Aが Z1、Z2、Z3に対する函数であり、 Z1、Z2、Z3も時間に対する函数であるので、時間に対する函数 Aの微分はチェーンルールを適用すれば次の数学式９のとおりである。数学式８を各係数に対して確張した後、各センサー加速度別に整理すれば、数学式９のように示すことができる。

それで、ダンパ位置(x、y)での補正定数α、β、γは次の数学式１１のとおりである。

上記数学式１２乃至１４で求めた値を数学式１１に代入すると、垂直加速度センサーが設置されていない第４ダンパ位置(x、y)での補正定数α、β、γは、次の数学式１５のように３個の垂直加速度センサー(10、12、14)の位置座標(X1、X2、X3)(Y1、Y2、Y3)で求めることができる。

このように、数学式１５で求めた補正定数α、β、γは第１乃至第３垂直加速度センサー(10、12、14)の値(Aa1、Aa2、Aa3)を数学式２に代入すると、ECU(16)は垂直加速度センサーが設置されない第４ダンパ(24) 位置での垂直加速度値(Ad)を求めるようになる。

それから本発明のECU(16)は第１乃至第３垂直加速度センサー(10、12、14)の値を下記数学式１６によりそれぞれの第１乃至第３ダンパ(18、20、22、24) 位置での垂直加速度値に補正する。

例えば、下記の表１のように第１乃至第３垂直加速度センサーの X、Y 位置値(1500、1800)(200、1800)(1400、300)と、第１乃至第４ダンパの x、y 位置値(1700、2000)(0、2000)(1600、500)(100、500)とが与えられると、これらのそれぞれのダンパ位置での補正定数α、β、γを求める。 それから第４ダンパ位置の補正定数と第１乃至第３垂直加速度センサーの X、Y 位置値で残り の1個、即ち第 4ダンパ位置での垂直加速度値を測定することができる。(表１には未表示)

本発明のECU(16)はこのように各ダンパ位置での補正定数α、β、γを利用して第１乃至第４ダンパ位置での垂直加速度に補正された値によって車両の乗り心地を高めるために第１乃至第４ダンパ(18、20、22、24)の減衰力を調整する値を送り、それによって減衰力値によって第１乃至第４アクチュエーター(26、28、30、32)が作動するようになる。

図３は反能動懸架装置を採択した車両での３個のダンパ及び速度センサーの位置を示した図面である。図3を参照すると、車両車体(1)で前方ダンパ(18、20)の方にそれぞれ２個の速度センサー(100、102)が設置され、後方ダンパ(22、24)のどちらか一方のダンパ側に１個の速度センサー(104)が設置される。この時、車体の横(幅)方向を X、車体の縦(長さ)方向を Yとして基準にすれば、前方の２個の速度センサー(100、102)の各位置は (X2、Y2)、(X1、Y1)であり、後方の 1個の速度センサー(104)の位置は (X3、Y3)である。説明されていない部分は図１の装置と同一であるので説明を略した。

本発明はこのような３個の速度センサー(100、102、104) の間の X、Y 位置座標(例えば X1-X2、Y1-Y3)を利用して実際に残りの 1個の速度センサーが設置されるべき位置で測定された速度値の補正定数を求める。

図４は本発明による速度測定方法を説明するための反能動懸架装置のブロック図として、これを参照すると反能動懸架装置は第１乃至第３速度センサー(100、102、104)と、 ECU(16)と、第１乃至第４ダンパ(18、20、22、24)と、第１乃至第４アクチュエーター(26、28、30、32)とで構成される。ここで第１乃至第３速度センサー(100、102、104)は車体の 4個のダンパの中で３個のダンパ辺りに設置されて車両の速度を測定するためのセンサーである。
このように構成された反能動懸架装置での本発明による速度測定方法は次のとおりに進行される。 その一方、本発明の速度測定方法において速度値は加速度値を積分したものと同一であるので、上述した加速度測定方法に説明された数学式と同一な数学式を用いることにする。

まず第１乃至第３速度センサー(100、102、104)でそれぞれ測定された速度値(Aa1、Aa2、Aa3)は ECU(16)に入力される。
ECU(16)は第１、第２及び第３速度センサー(100、102、104)でそれぞれ測定された速度値(Va1、Va2、Va3)を入力されて、次の数学式 17のように残りの 1個の速度値(Ad)を求める。

ここでα、β、γは残りの１個の速度センサーに対応する第４ダンパ位置での補正定数で、Vdは残りの１個の速度値であり、Va1、Va2、Va3は第１乃至第３速度値を示す。
数学式１７を参照すると、速度センサーが設置されていない第４ダンパ位置の残りの１個の速度値(Vd)は第1、第 2、第 3速度センサー(100、102、104)でそれぞれ測定された速度値(Va1、Va2、Va3)に該補正定数(α、β、γ)を掛けた後、これらの補正定数を掛けた第１速度値乃至第３速度値を皆足したものである。
各速度値に掛けられる補正定数(α、β、γ)は次のとおり求められる。

例えば、車体に設置された速度センサーに対する平面方程式(P)をZ = AX + BY + Cであると仮定すれば、各速度センサーの位置座標は全部 P 方程式に含まれる。

ここで A、 B、 Cは定数であり、各定数は次の数学式を参照する。

車体に設置された第１乃至第４ダンパに対する平面方程式が z= Ax + By + Cであるとして、これを1次微分する。この時、これらのダンパの位置は x、yで表記する。

函数 Aが Z1、Z2、Z3に対する函数で、 Z1、Z2、Z3も時間に対する函数であるので、時間に対する函数 Aの微分はチェーンロールを適用すれば次の数学式２４のとおりである。 すなわち、数学式２３を各係数に対して確張した後、各センサーの速度別に整理すれば、数学式２４のように示すことができる。

それで、ダンパ位置(x、y)での補正定数α、β、γは次の数学式２６のとおりである。

上記数学式２７乃至２９で求めた値を数学式２６に代入すると、速度センサーが設置されていない第４ダンパ位置(x、y)での補正定数α、β、γは次の数学式３０のように３個の速度センサー(100、102、104)の位置座標(X1、X2、X3)(Y1、Y2、Y3)で求めることができる。

このように、数学式３０で求めた補正定数α、β、γは第１乃至第３速度センサー(100、102、104)の値(Va1、Va2、Va3)を数学式１７に代入すれば、 ECU(16)は速度センサーが設置されていない第 4ダンパ(24) 位置での速度値(Vd)を求めるようになる。
それから本発明の ECU(16)は第１乃至第３速度センサー(100、102、104)の値を下記数学式３１によりそれぞれの第１乃至第３ダンパ(18、20、22、24) 位置での速度値に補正する。

それで第１乃至第３速度センサーの X、Y 位置値と１乃至第４ダンパの x、y 位置値が与えられると、本発明の ECU(16)は第１乃至第４ダンパ位置での補正定数α、β、γを求める。それから第４ダンパ位置の補正定数と第１乃至第３速度センサーの X、 Y 位置値とで残りの1個、即ち、第４ダンパ位置での速度値を測定する。そして第１乃至第４ダンパ位置での速度に補正された値によって車両の乗り心地を高めるための第１乃至第４ダンパ(18、20、22、24)の減衰力を調整する値を送って、調整された減衰力値によって第１乃至第４アクチュエーター(26、28、30、32)が作動するようになる。

図１は反能動懸架装置を採択した車両での３個のダンパ及び垂直加速度センサーの位置を示した図面 図２は本発明による垂直加速度測定方法を説明するための反能動懸架装置のブロック図 図３は反能動懸架装置を採択した車両での３個のダンパ及び速度センサーの位置を示した図面 図４は本発明による速度測定方法を説明するための反能動懸架装置のブロック図

符号の説明

10 : 第 1加速度センサー 12 : 第 2加速度センサー
14 : 第 3加速度センサー 16 : ECU
18 : 第 1ダンパ 20 : 第 2ダンパ
22 : 第 3ダンパ 24 : 第 4ダンパ
26 : 第 1アクチュエーター 28 : 第 2アクチュエーター
30 : 第 3アクチュエーター 32 : 第 4アクチュエーター
100 : 第 1速度センサー 102 : 第 2速度センサー
104 : 第 3速度センサー

Claims (6)

1. 車両の反能動懸架装置の３個の垂直加速度センサーでそれぞれ測定された垂直加速度値より残りの１個の垂直加速度値を求める方法において、
   第１垂直加速度センサー乃至第３垂直加速度センサーでそれぞれ測定された垂直加速度値が入力される段階と、
   上記第１垂直加速度値乃至３垂直加速度値を全部足すが、下記の数学式により各垂直加速度値に補正定数を掛けて第１垂直加速度値乃至第３垂直加速度値を全部足して、残りの１個の垂直加速度値(Ad)を求める段階と、を含む反能動懸架装置の垂直加速度測定方法。
   

   

   
   ここでα、β、γはそれぞれ残りの１個の垂直加速度センサーに対応するダンパ位置での補正定数、Adは残りの１個の垂直加速度値、 Aa1、 Aa2、Aa3は第１乃至第３垂直加速度値である。
2. 上記補正定数(α、β、γ)は上記第１乃至第３垂直加速度センサーの X、Y 位置座標とセンサーが設置されないダンパの x、 y 位置座標として、下記数式のとおりに求めることを特徴とする請求項1に記載の反能動懸架装置の垂直加速度測定方法。
   

   

   X1、X2、X3はそれぞれ第１垂直加速度センサー乃至第３垂直加速度センサーの X 位置値で、Y1、Y2、Y3はそれぞれ第１垂直加速度センサー乃至第３垂直加速度センサーの Y 位置値であり、 x、 yは残り の1個の垂直加速度センサーの位置に対応するダンパの X 及び Yの位置値である。
3. 第１項または第２項において、
   残りの1個の垂直加速度値を求める段階以後に、
   上記第１乃至第３垂直加速度センサーの値を下記数学式により該ダンパ位置での垂直加速度値に補正する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の反能動懸架装置の垂直加速度測定方法。
   

   

   
   

   
4. 車両の反能動懸架装置の３個の速度センサーでそれぞれ測定された速度値から残りの１個の速度値を求める方法において、
   第１速度センサー乃至第３速度センサーからそれぞれ測定された速度値を入力する段階と、
   上記第１速度値乃至３速度値を全部足すが、下記数学式により各速度値に補正定数を掛けて第１速度値乃至第３速度値を全部足して残りの１個の速度値(Ad)を求める段階と、を含む反能動懸架装置の速度測定方法。
   

   

   ここでα、β、γはそれぞれ残りの１個の速度センサーに対応するダンパ位置での補正定数、 Adは残りの１個の速度値、 Aa1、 Aa2、Aa3は第１乃至第３速度値である。
5. 上記補正定数(α、β、γ)は上記第１乃至第３速度センサーの X、Y 位置座標とセンサーが設置されないダンパの x、y 位置座標として、下記数学式のとおりに求めることを特徴とする請求項４に記載の反能動懸架装置の速度測定方法。
   

   

   X1、X2、X3はそれぞれ第１速度センサー乃至第３速度センサーの X 位置値で、 Y1、 Y2、 Y3はそれぞれ第１速度センサー乃至第３速度センサーの Y 位置値であり、 x、 yは残りの１個の速度センサー位置に対応するダンパの X 及び Y の位置値である。
6. 残りの１個の速度値を求める段階以後に、
   上記第１乃至第３の速度センサー値を下記数学式により該ダンパ位置での速度値に補正する段階をさらに含むことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の反能動懸架装置の速度測定方法。
   

   

   
   

   

   
   

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