JP5050717B2 - 車両のセミアクティブサスペンション、および車両の挙動抑制制御方法 - Google Patents
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関連する文献公知発明として、特許文献2に記載の技術もある。
しかし、車体の振動状態は、複数の振動モードの合成として発生し、その複数の振動モードの車体の振動状態への寄与も、走行状況によって異なるものである。
本発明は、上記のような点に着目してなされたもので、より目標とした車体の振動状態に近づくように車体振動を抑制制御可能にすることを課題としている。
本実施形態は、左右前輪及び左右後輪の4輪を備えた車両に対するセミアクティブサスペンションの場合の例である。
図1は、本実施形態のセミアクティブサスペンションを採用する車両1を示す斜視図で、図2は、本実施形態のセミアクティブサスペンションの装置構成を示す概略構成図である。
まずその構成について説明する。
図1及び図2に示すように、各車輪13FL〜13RRを個別に支持する車輪側部材14と車体側部材12との間に、それぞれサスペンション装置11FL〜11RRが介装されている。その各サスペンション装置11FL〜11RRはそれぞれ、サスペンションスプリング16FL〜16RR、及び減衰力可変式ダンパ15FL〜15RRを備える。そのサスペンションスプリング16FL〜16RR、及び減衰力可変式ダンパ15FL〜15RRはそれぞれ、軸を上下に向けて配置されて、下端部がリンクからなる上記車輪側部材14に取り付けられると共に、上端部が上記車体側部材12に取り付けられることで、対応する車輪13FL〜13RRと車体との間に介装される。
また、サスペンションスプリング16FL〜16RRはそれぞれ、車体の静荷重を支持するものである。そのサスペンションスプリング16FL〜16RRのばね定数は、静荷重を支えるのみの低ばね定数のものでよい。
すなわち、これら上下加速度センサ28FR〜28RRはそれぞれ、図3に示すように作動する。具体的には、加速度が零のときに零の電圧を出力し、上向きの加速度が生じたときに、これに応じて正の電圧でなる加速度検出値ZG を出力し、下向きの加速度が生じたときに、これに応じて負の電圧でなる加速度検出値ZG を出力する。そして、3つの車輪13FR〜13RRの位置に対して上下加速度センサ28FR〜28RRをそれぞれ配置することにより、次のようになる。すなわち、図4に示すように、車体に対し、バウンス加速度Z″、ロール角加速度φ″及びピッチ角加速度θ″が生じたときに、各上下加速度センサ28FR〜28RRからそれぞれ下記(1)〜(3)式で表される加速度検出値ZGFR 〜ZGRR が出力される。
ZGFR =Z″−L2 θ″−L1 φ″…………(1)
ZGRL =Z″+L4 θ″+L3 φ″…………(2)
ZGRR =Z″+L4 θ″−L3 φ″…………(3)
制御装置31は、図5に示すように、マイクロコンピュータ42と、このマイクロコンピュータ42から出力される減衰力指令値PFL〜PRRをD/A変換したアナログ電圧VFL〜VRRが入力される制御弁駆動回路43FL〜43RRとを備えている。
マイクロコンピュータ42は、少なくとも入力インタフェース回路42a、出力インタフェース回路42b、演算処理装置42c及び記憶装置42dを備える。
車体振動情報取得部421では、入力インタフェース回路42aを介して上下加速度センサ28FR〜28RRからの上下加速度検出値ZGFR 〜ZGRRを読み込む。そして、3つの上下加速度検出値ZGFR 〜ZGRR に基づいて、下記(4)〜(6)式の演算を行って、重心点g位置でのバウンス加速度Z″、ピッチ角加速度θ″及びロール角加速度φ″を算出する。
モード優先順位設定部422では、車体に発生している振動の振動モードについて優先順位を設定する。振動モードとしては、バウンス、ピッチ、ロールがある。
まず、ステップS10で、各振動モード毎に、その振動モードに影響を与える検出値に基づき、それぞれ優先度を数値化して、ステップS20に移行する。
すなわち、下記式に基づいて、バウンス優先度の演算を行う。
バウンス優先度Pb=(デフォルトバウンス値)+(バウンス加速度Z″×K1)
また、下記式に基づいてピッチ優先度の演算を行う。
ピッチ優先度Pp=(アクセル開度×K2)+(ブレーキ圧×K3)
+(エンジントルク×K4)
+(シフトダウン信号(0,1値)×K5)
+(ピッチ角加速度×K6)+(デフォルトピッチ値)
ロール優先度Pr=(ハンドル角×K7)+(ロール角加速度×K8)
+(横加速度×K9)+(デフォルトロール値)
ここで、上記K1〜K9は、各優先度や検出値のレベルを揃えるための重み付けのためのゲインである。
また、各振動モードの優先度を数値化する際に使用する、各振動モードに影響を与える検出値(振動情報)は、上記検出値を全て使用しなくても良い。
ステップS20では、求めたバウンス優先度Pb、ピッチ優先度Pp、ロール優先度Prの値を比較し、振動モードに優先順位付けを行う。ここで、一番数値が大きな優先度を、第1優先モードに設定して、処理を終了する。
まず、ステップS100にて、各モード毎の加速度演算値であるバウンス加速度Z″、ピッチ角加速度θ″及びロール角加速度φ″について次の処理を行う。すなわちバウンス加速度Z″、ピッチ角加速度θ″及びロール角加速度φ″について、ローパスフィルタを通して高周波ノイズ成分をカットし、さらに積分演算を行うことで、推定バウンス速度Z′,推定ピッチ速度θ′,推定ロール速度成分φ′を算出する。
次いで、ステップS110にて、下記式のように、推定バウンス速度Z′,推定ピッチ速度θ′,推定ロール速度φ′のそれぞれの値に,予め設定されたゲインを乗じて,バウンス成分目標減衰力Ux、ピッチ成分目標減衰力Up,ロール成分目標減衰力Urを算出して、ステップS120に移行する。
次いで、ステップS120では、各モード成分目標減衰力Ux、Up、Urを、下記式に基づき、各輪に配分して、各輪での理想目標減衰力UFL〜URRを算出する。
LFは、車幅方向からみた重心点gから前輪までのホイルセンタ距離
LRは、車幅方向からみた重心点gから後輪までのホイルセンタ距離
TFは、車両前方からみた重心点gから右前輪までのトレッド
TRは、車両前方からみた重心点gから右後輪までのトレッド、
をそれぞれ表す。
また、ステップS130にて、各輪の理想目標減衰力UFL〜URRについて、下記式のように、各モード毎の減衰力成分に分解した値を算出して、処理を終了する。
各輪処理部424aは、図9のような処理を、各輪毎に行う。
すなわち、ステップS200にて、各輪でのストローク速度から、各輪で発生可能な減衰力である実現可能減衰力FFL〜FRRをそれぞれ算出する。算出は、例えば、予め設定された減衰力−速度線図のマップを使用して算出する。ここで、ストローク速度の向きと、実現可能減衰力FFL〜FRRの向きは、逆方向である。
ここで、上記符号は上向き方向を正と考え,下向き方向を負と考える。
ステップS230では、理想目標減衰力UFL〜URRのうち、上記モード優先順位設定部422で設定した第1優先モードの振動モードの減衰力成分の符号と、上記実現可能減衰力FFL〜FRRの符号とを比較する。符号が同じ場合には、ステップS240に移行する。符号が異なる場合には、ステップS250に移行する。
ステップS240では、実現可能減衰力FFL〜FRRと第1優先モードの振動モードの減衰力成分とは同方向であることを記憶して処理を終了する。
ステップS250では、実現可能減衰力FFL〜FRRが、理想目標減衰力UFL〜URR及び第1優先モードの振動モードの減衰力成分とは逆方向であることを記憶して処理を終了する。
まず、ステップS300にて、各輪処理部424aの処理結果に基づき、各輪毎に、実現可能減衰力FFL〜FRRと理想目標減衰力UFL〜URRとが同方向とが同方向と判定された輪について、輪の目標減衰力FUFL〜FURRとして理想目標減衰力UFL〜URRを設定する。
次に、ステップS310にて、各輪処理部424aの処理結果に基づき、各輪毎に、実現可能減衰力FFL〜FRRと第1優先モードとなった振動モードの減衰力成分と判定された輪について、目標減衰力FUFL〜FURRとして第1優先モードの振動モードの減衰力成分を設定する。
ここで、実現可能減衰力FFL〜FRRが、理想目標減衰力UFL〜URR及び第1振動モード減衰力成分とは逆方向であると判定された輪を、逆向きの輪と呼ぶ。それ以外の輪を合致の輪と呼ぶ。
ステップS330では、逆向きの輪の第1振動モード減衰力成分を再配分する差分ΔUとする。
(1)第1優先モードの振動モードが、バウンスの場合
目標減衰力FUFL〜FURR= 目標減衰力FUFL〜FURR + ΔU/(合致輪の数)
目標減衰力FUFL〜FURR= 目標減衰力FUFL〜FURR ± ΔU/(合致輪の数)
ここで、「±」は、前後輪によって替える。すなわち、逆向きの輪と前後の位置が同じ場合には「+」とし、逆向きの輪と前後の位置が異なる場合には「−」とする。
(3)第1優先モードの振動モードが、ロールの場合
目標減衰力FUFL〜FURR= 目標減衰力FUFL〜FURR ± ΔU/(合致輪の数)
ここで、「±」は、左右輪によって替える。すなわち、逆向きの輪と左右の位置が同じ場合には「+」とし、逆向きの輪と左右の位置が異なる場合には「−」とする。
ここで、基本目標減衰力算出部423は、目標減衰力算出手段を構成する。基本目標減衰力算出部423のステップS100及びステップS110は、理想目標減衰力算出手段を構成し、バウンス成分目標減衰力Ux、ピッチ成分目標減衰力Up,ロール成分目標減衰力Urは、車体全体の理想目標減衰力の例を示す。モード優先順位設定部422は、振動モード優先順位設定手段を構成する。各輪処理部424aのステップS200は、発生方向検出手段を構成する。配分補正部424は、目標減衰力補正手段を構成する。
また、理想目標減衰力UFL〜URRは、各輪のダンパで発生する理想の目標減衰力の一例を示す。目標減衰力FUFL〜FURRは、補正後の各輪のダンパで発生する目標減衰力の一例を示す。
次に、上記実施形態の動作を演算処理装置42cの処理手順を示す図11のフローチャートを参照して説明する。
イグニッションスイッチがオン状態となると、制御装置31に電源が投入され、その演算処理装置42cで、車両1の挙動抑制制御の処理が実行される。すなわち、先ずステップS400で初期化を実行して、制御に必要な各パラメータの設定等を行う。
次に、ステップS410に移行して、振動情報取得部で、上下加速度センサ28FR〜28RRなどからの信号に基づき、車両重心点gでのバウンス上下加速度Z″、ピッチ加速度θ″、ロール加速度φ″などを算出する。
次に、ステップS430に移行して、車体に生じている振動モードから各輪の理想目標減衰力UFL〜URR、及びその各輪の理想目標減衰力UFL〜URRの各モード毎の減衰力成分を求める。
次に、ステップS440に移行して、各輪単位に、実現可能減衰力FFL〜FRRと理想目標減衰力UFL〜URRとの向きが同方向か否かを判定し、さらに異なる場合には実願可能減衰力と第1振動モード減衰力成分とが同方向か否かを判定し記憶する。
次に、ステップS450に移行して、実現可能減衰力FFL〜FRRと理想目標減衰力UFL〜URRとの向きが同方向の輪について、理想目標減衰力UFL〜URRを目標減衰力FUFL〜FURRに設定する。
次に、ステップS470にて、逆向きの輪があるか否かを判定する。逆向きの輪が無い場合にはステップS490に移行する。
逆向きの輪がある場合にはステップS480に移行して、逆向きの輪の第1振動モード減衰力成分を、他の一致の輪に配分する補正を、各一致の輪の目標減衰力FUFL〜FURRに対して実施してステップS490に移行する。
ステップS490では、例えば予め記憶装置42dに格納された減衰力指令値算出マップを参照して各目標減衰力FUFL〜FURRに対応する減衰力指令値を算出し、算出した減衰力指令値を出力インタフェース回路42bを介してD/A変換器43FL〜43RRに出力する。
(1)車体に発生する全ての振動モードを抑制するための各輪の理想目標減衰力UFL〜URRと、各輪の実現可能減衰力FFL〜FRRとが、全ての輪で同方向の場合には、全ての輪において、理想目標減衰力UFL〜URRと同方向に減衰力を発生可能である。このことから、各輪の目標減衰力FUFL〜FURRを理想目標減衰力UFL〜URRとして、全ての振動モードによる車体の振動状態を抑制する。なおこのとき、従来例のような補正を更に行っても良い。
なお、理想目標減衰力UFL〜URRと実現可能減衰力FFL〜FRRの向きが一致している輪では、全ての振動モードを抑制する方向に減衰力が発生する。
(1)上記説明では、車両重心点廻りのバウンス、ピッチ、ロールを抑制する制御例で説明しているが、車両重心点とは異なる位置の複数の振動モード(例えば、バウンス、ピッチ、ロール)を抑制するように理想目標減衰力UFL〜URRを求めて、抑制制御を実施する場合でも適用可能である。
この場合には、車両重心点以外の仮想制御点での上下加速度(車両重心点での上下加速度、ピッチ角速度、ロール角速度、及び重心点からの距離によって算出出来る。)、重心点廻りのピッチ角加速度θ″及びロール角加速度φ″を使用して、仮想制御点におけるバウンス成分減衰力、ピッチ成分減衰力、ロール成分減衰力を算出し、更に、その仮想制御点における減衰力を、車両重心点におけるババウンス成分減衰力、ピッチ成分減衰力、ロール成分減衰力に換算して、上述の処理を行えば良い。
(4)振動モードの優先順位は、振動状態とは関係なく固定に設定しておいたり、運転者が選択可能となっていたりしても良い。
(5)また、振動モードを、バウンス、ピッチ、ロールの3分類する場合を例示しているが、例えば、ピッチを前向きのピッチと、後ろ向きのピッチとの2つで優先度のポイント評価を変更したりしても良い。
11FL〜11RR サスペンション装置
12 車体側部材
14 車輪側部材
15FL〜15RR ダンパ
17FL〜17RR 減衰力可変弁
27FL〜27FL ストロークセンサ
28FL〜28RR 上下加速度センサ
31 制御装置
42c 演算処理装置
421 車体振動情報取得部
422 モード優先順位設定部
423 基本目標減衰力算出部
424 配分補正部
424a 各輪処理部
424b 配分補正本体部
425 指令値出力部
FFL〜FRR 実現可能減衰力
FUFL〜FURR 目標減衰力(補正後の目標減衰力)
UFL〜URR 各輪の理想目標減衰力(各輪のダンパで発生する理想の目標減衰力)
Up ピッチ成分目標減衰力(車体全体の理想目標減衰力)
Ur ロール成分目標減衰力(車体全体の理想目標減衰力)
Ux バウンス成分目標減衰力(車体全体の理想目標減衰力)
Pb バウンス優先度
Pp ピッチ優先度
Pr ロール優先度
Claims (5)
- 各車輪と車体との間に介装されると共に発生する減衰力を調整可能な複数のダンパと、
車体の振動状態に基づき、当該車体の振動状態を目標の振動状態とする車体全体の理想目標減衰力を算出する理想目標減衰力算出手段と、
その理想目標減衰力算出手段が算出した車体全体の理想目標減衰力を、各輪のダンパで発生させる目標減衰力として配分する配分手段と、
上記車体の振動状態を構成する複数の振動モードについて優先順位を設定する振動モード優先順位設定手段と、
各輪で発生可能な実現可能減衰力の向きを判定する発生方向検出手段と、
各輪のダンパで減衰力を発生可能な向き及び上記優先順位に基づき、上記配分手段が配分した各輪のダンパの目標減衰力を補正する目標減衰力補正手段と、を備え、
目標減衰力補正手段は、
目標減衰力の向きと実現可能減衰力の向きとが異なる輪において、その輪の目標減衰力のうち、振動モード優先順位判定手段で優先順位が高いと設定された振動モードの減衰力成分の向きと、実現可能減衰力の向きとが同方向と判定した場合には、上記目標減衰力の向きと実現可能減衰力の向きとが異なる輪の目標減衰力を、当該目標減衰力のうちの、優先順位が高いと設定された振動モードの減衰力成分とすることを特徴とする車両のセミアクティブサスペンション。 - 目標減衰力補正手段は、
上記目標減衰力の向きと実現可能減衰力の向きとが異なる輪において、上記優先順位が高いと設定された振動モードの減衰力成分の向きと、実現可能減衰力の向きとが逆方向と判定した場合には、その優先順位が高いと設定された振動モードの減衰力成分を、他の減衰力が発生可能な輪に配分することを特徴とする請求項1に記載した車両のセミアクティブサスペンション。 - 上記振動モード優先順位設定手段は、車体の振動状態に基づき優先順位を設定することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載した車両のセミアクティブサスペンション。
- 上記振動モード優先順位設定手段は、車体の振動状態に寄与する振動情報に基づき優先順位を設定し、寄与が大きいと想定される振動モードほど優先順位を高く設定することを特徴とする請求項3に記載した車両のセミアクティブサスペンション。
- 各車輪と車体との間に介装されると共に発生する減衰力を調整可能なダンパを備え、車体の振動状態を目標の振動状態とするために必要な目標減衰力に、各輪のダンパの減衰力を制御することで車両の挙動を抑制する車両の挙動抑制制御方法において、
上記ダンパで発生可能な減衰力の向きと対応する上記目標減衰力の向きとが反対方向の輪があると判定すると、上記車体の振動状態を構成する複数の振動モードの優先順位と、各輪のダンパで発生可能な減衰力の向きとに基づき、各輪のダンパの目標減衰力を補正し、
目標減衰力の向きと実現可能減衰力の向きとが異なる輪において、その輪の目標減衰力のうち、優先順位が高いと設定された振動モードの減衰力成分の向きと、実現可能減衰力の向きとが同方向と判定した場合には、上記目標減衰力の向きと実現可能減衰力の向きとが異なる輪の目標減衰力を、当該目標減衰力のうちの、優先順位が高いと設定された振動モードの減衰力成分とすることを特徴とする車両の挙動抑制制御方法。
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