JP5067620B2

JP5067620B2 - サスペンション制御装置

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Publication number: JP5067620B2
Application number: JP2007255453A
Authority: JP
Inventors: 隆介平尾; 伸茂若松
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2007-09-28
Filing date: 2007-09-28
Publication date: 2012-11-07
Anticipated expiration: 2027-09-28
Also published as: JP2009083641A

Description

本発明は、自動車等の車両に用いられるサスペンション制御装置に係り、特にスカイフック制御理論、Ｈ∞、現代制御理論等の制御理論を用いたサスペンション制御装置に関する。

スカイフック制御理論は、車体を空から吊り下げて固定し、車体と空との間にショックアブソーバを支持するように考えたもので、この理論に従って制御指令値を生成し、これをショックアブソーバに入力することにより、制振性能の向上を図るようにするものであり、近時、自動車等の車両用のサスペンション制御装置に、比較的多く採用されるようになってきている。
スカイフック制御を実現するため、ばね上絶対速度と、ばね上・ばね下相対速度が必要とされている。従来のサスペンション制御装置の一例として、３つのばね上加速度センサと各輪に車高センサ又はばね下加速度センサとを、用いた装置がある。
しかし、この装置ではセンサの数が多く、これに伴い構成が複雑化し、装置コストの増大を招くという問題があった。

この問題に対し、特許文献１に示されるサスペンション制御装置では、ばね上加速度センサから検出したばね上速度と前輪の車輪速をフィルタ処理して求めたピッチレイトから後輪のばね上速度を演算し、このばね上速度から相対速度を算出するとしている。

しかしながら、特許文献１に示されるサスペンション制御装置では、車輪速をフィルタ処理のみ行ってピッチレイトを算出する場合、加減速によって発生する車輪速変化にはフィルタの性能上対応できないため、ピッチレイトの再生精度が悪化し、また周波数によっては位相ずれを生じるという問題がある。さらに、ばね上速度から相対速度を推定する方法に具体性がなく実現できないという問題がある。
特開平８−２３０４３３号公報

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、スカイフック制御等に用いる制御指令値の算出を精度高く行えて良好な制御の実現を達成できるサスペンション制御装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、車両の車体と４輪夫々との間に介装され減衰特性を調整可能なショックアブソーバと、該ショックアブソーバの減衰特性を制御する制御手段と、を備えたサスペンション制御装置において、前記車体の２箇所の対角位置におけるばね上上下運動を夫々第１、第２ばね上上下運動として検出する第１、第２ばね上運動検出手段と、前記第１、第２ばね上上下運動から前記車体の、前記第１、第２ばね上上下運動を検出する２箇所の対角とは異なった対角を軸にした回転運動に相当する対角ロール運動を算出する対角ロール算出手段と、前記車体のピッチ運動を検出するピッチ検出手段と、前記対角ロール算出手段が算出した対角ロール運動及び前記ピッチ検出手段が検出したピッチ運動から前記車体のロール運動を算出するロール算出手段と、前記ロール算出手段が算出したロール及び前記第１、第２ばね上上下運動から、前記車体の４輪の位置のばね上上下運動を算出する４輪位置ばね上運動算出手段と、前記制御手段は、前記４輪位置ばね上運動を用いて４輪夫々のショックアブソーバに対する減衰力指令値を求めることを特徴とする。
請求項２記載の発明は、車両の車体と４輪夫々との間に介装され減衰特性を調整可能なショックアブソーバと、該ショックアブソーバの減衰特性を制御する制御手段と、を備えたサスペンション制御装置において、前記車体の２箇所の対角位置におけるばね上上下運動を夫々第１、第２ばね上絶対上下運動として検出する第１、第２ばね上運動検出手段と、前記第１、第２ばね上上下運動から前記車体の、前記第１、第２ばね上上下運動を検出する２箇所の対角とは異なった対角を軸にした回転運動に相当する対角ロール運動を算出する対角ロール算出手段と、前記車体のロール運動を検出するロール検出手段と、前記対角ロール算出手段が算出した対角ロール運動及び前記ロール検出手段が検出したロール運動から前記車体のピッチ運動を算出するピッチ算出手段と、前記ピッチ算出手段が算出したピッチ運動及び前記第１、第２ばね上上下運動から、前記車体の４輪の位置のばね上上下運動を算出する４輪位置ばね上運動算出手段と、前記制御手段は、前記４輪位置ばね上運動を用いて４輪夫々のショックアブソーバに対する減衰力指令値を求めることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載のサスペンション制御装置において、前記第１、第２ばね上運動検出手段のうち少なくとも一方は、ばね上加速度検出器であることを特徴とする。
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載のサスペンション制御装置において、前記第１、第２ばね上運動検出手段のうちリヤ側の検出手段は、前記車両の光軸自動調整システムに用いる車高センサの検出信号からばね上上下運動を検出することを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載のサスペンション制御装置において、前記ロール運動またはピッチ運動の少なくとも一方と前記第１、第２ばね上上下運動とから前記車体と車輪との相対運動を推定する相対運動推定手段を設け、前記制御手段は、該相対運動をも用いて４輪夫々のショックアブソーバに対する減衰力指令値を求めることを特徴とする。

請求項１から５に記載の発明によれば、前記車体の２箇所の対角位置に車体の上下運動を検出する検出手段を設けるだけで、各輪に対応したショックアブソーバの減衰力発生制御を精度高く行うことができる。

以下、本発明の第１実施形態を図１〜図１０に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係るサスペンション制御装置が採用された自動車１を模式的に示す図である。図１において、自動車１の各車輪２（右前輪2FR、右後輪2RRのみ図示している。）に対応して、減衰力可変式ショックアブソーバ（以下、ショックアブソーバという。）３が設けられている。ショックアブソーバ３については、適宜、各車輪に対応して、便宜的に、右前輪、右後輪、左前輪、左後輪のショックアブソーバ3FR、3RR、3FL、3RLともいう。なお、ばね上速度及びばね上相対速度などの信号や各種部材についても、以下、適宜、各車輪２に対応してショックアブソーバ３の場合と同様の記載をする。
ショックアブソーバ３の外周にはスプリング４が取付けられている。これらショックアブソーバ３及びスプリング４は、車体５と各車輪２の間に介在され、各車輪２の上下動を減衰させる働きを持つ。車体５には、右前輪2FRに対応して車体５に作用する上下方向の加速度（ばね上上下運動）を検出するばね上加速度センサ７（ばね上運動検出手段）が取付けられている。また、車体５には、車体５に作用する前後方向の加速度を検出する前後加速度センサ８が取付けられている。さらに、車体５の左後輪2RL（図示しない）に対応した部分（以下、車体左後輪部という。）には、自動車１の車高レベルを検出する車高センサ１０が取付けられている。また、自動車１には、左右前輪2FL、2FR（右前輪2FRのみ図示している。）の回転速度を検出する車輪速センサ１１（以下、左右前輪2FL、2FRに対応して車輪速センサ11FR、11FLともいう。）が設けられている。
なお、車高センサ１０は、後述のばね上速度推定回路１５と組み合わされ本発明のばね上運動検出手段を構成する。

ばね上加速度センサ７、前後加速度センサ８、車高センサ１０及び車輪速センサ１１には、コントローラ（制御手段）１２が接続されている。コントローラ１２は、各接続部材からの情報の入力を受けて、後述する演算処理に基づいて、車体５のピッチ運動、対角ロール運動、ロール運動、バウンス運動、各車輪位置での上下速度（以下、本発明のばね上運動に該当し、ばね上速度vといい、適宜、車体右前輪部、車体右後輪部、車体左前輪部、車体左後輪部のばね上速度vFR、vRR、vFL、vRLということもある。）、及び各車輪２と車体５との相対速度vs〔以下、車輪（右前輪、右後輪、左前輪、左後輪）の相対速度vsFR、vsRR、vsFL、vsRLと便宜的にいうこともある。〕を算出し、これらの演算結果に基づいて、スカイフック制御理論に基づく制御指令値（減衰力指令値）を算出し、ショックアブソーバ３を制御する。

コントローラ１２は、図２に示すように、積分回路１４、オブザーバで構成されるばね上速度推定回路１５、対角ロール算出部１６、ピッチ推定部１７、ロール算出部１８、バウンス推定部１９、オブザーバで構成される前輪相対速度推定部２０、微分回路２１、オブザーバで構成される後輪相対速度推定部２２、及びスカイフック制御部２３を備えている。
積分回路１４は、ばね上加速度センサ７が検出する車体右前輪部の加速度（ばね上加速度）αFRを積分して車体右前輪部の上下絶対速度（ばね上速度）vFRを算出し、算出データをバウンス推定部１９及び対角ロール算出部１６に入力する。なお、ばね上加速度センサ７が検出した車体右前輪部の加速度（ばね上加速度）αFRは前輪相対速度推定部２０に入力される。

ばね上速度推定回路１５は、車高センサ１０が検出した車体左後輪部の車高の入力を受け、予め定めたモデルを用いてシミュレーションを行って、車体左後輪部の上下絶対速度（ばね上速度）vRLを推定し、推定データを対角ロール算出部１６及びバウンス推定部１９に入力する。なお、車高センサ１０には前記微分回路２１が接続されており、車高センサ１０の検出データを微分して、左後輪の相対速度vsRLを算出し、算出データを後輪相対速度推定部２２に入力する。

対角ロール算出部１６は、積分回路１４からの車体右前輪部のばね上速度vFR及びばね上速度推定回路１５からの車体左後輪部のばね上速度vRLの差をとって対角ロールｗｐを算出し、算出データ（対角ロールｗｐ）をロール算出部１８に入力する。
ピッチ推定部１７は、車輪速センサ11FR、11FLが検出する左右前輪2FL、2FRの車輪速及び前後加速度センサ８が検出する前後加速度を用いてピッチレイトptを推定し、推定データ(ピッチレイトpt)をロール算出部１８及びスカイフック制御部２３に入力する。
ロール算出部１８は、対角ロール算出部１６及びピッチ推定部１７の演算結果からこれらの差をとってロールレイトrolを算出し、算出データ(ロールレイトrol)をバウンス推定部１９、前輪相対速度推定部２０、後輪相対速度推定部２２、及びスカイフック制御部２３に入力する。
バウンス推定部１９は、積分回路１４が得た車体右前輪部のばね上速度vFR、ばね上速度推定回路１５が得た車体左後輪部のばね上速度vRL、ロール算出部１８が得たロールレイトrolから、各車輪位置でのばね上速度(vFR，vRL，vFL，vRR)を求め、求めたデータを前輪相対速度推定部２０、後輪相対速度推定部２２、及びスカイフック制御部２３に入力する。

前輪相対速度推定部２０は、ばね上加速度センサ７が検出する車体右前輪部のばね上加速度αFR、バウンス推定部１９が得た各車輪位置でのばね上速度(vFR，vRL，vFL，vRR)、前記入力データ（車体右前輪部の加速度、ロール算出部１８が算出したロールレイトrol、及びスカイフック制御部２３が出力する減衰力指令値の入力を受け、予め定めたモデルを用いてシミュレーションを行うことによって、車体右前輪部のばね上加速度αFRを用いて左右前輪2FL、2FRの夫々と車体５との相対速度（車体左右前輪2FL、2FRの相対速度）vsFL、vsFRを推定し、推定データをスカイフック制御部２３に入力する。
後輪相対速度推定部２２は、微分回路２１が算出した左後輪の相対速度vsRL、ロール算出部１８が算出したロールレイトrol、バウンス推定部１９が得た各車輪位置でのばね上速度(vFR，vRL，vFL，vRR)、及びスカイフック制御部２３が出力する減衰力指令値の入力を受け、予め定めたモデルを用いてシミュレーションを行うことによって、微分回路２１からの左後輪の相対速度vsRLを用いて左右後輪2RL、2RRの夫々と車体５との相対速度（車体左右後輪2RL、2RRの相対速度）vsRL、vsRRを推定し、推定データをスカイフック制御部２３に入力する。

スカイフック制御部２３は、予め定められるスカイフック制御理論に基づいて各輪位置でのばね上速度及び各車輪２と車体５との相対速度を用いて各車輪２に対応したショックアブソーバ３に対する減衰力指令値を発生してショックアブソーバ３を制御する。なお、減衰力指令値は、前輪相対速度推定部２０及び後輪相対速度推定部２２にフィードバックされ、シミュレーションに用いられる。

次に、コントローラ１２の上記構成要素についてさらに説明する。
ばね上速度推定回路１５は、図３に示すように、減衰力可変分算出部３０及び現代制御理論を適用したカルマンフィルタ３１（オブザーバ）を含んで構成され、上述したように車高センサ１０が検出した車体左後輪部の車高の入力を受け、予め定めたモデルを用いてシミュレーションを行って、車体左後輪部の上下絶対速度（ばね上の絶対速度）を推定する。減衰力可変分算出部３０は、右後輪のショックアブソーバ3RRへの制御指令値及びカルマンフィルタ３１の算出データ（左後輪部の相対速度vsRL）の入力を受けて減衰力可変分を算出し、カルマンフィルタ３１に入力する。ここで，相対速度としてカルマンフィルタの算出値を用いたが，車高センサ検出値を微分して求めてもよい。
また、カルマンフィルタ３１は、以下のように設計されている。
すなわち、まず、図４に示すように、車体５の上下運動をモデル化する。図４には、その一例として、車体５の上下振動を１自由度でモデル化した１／４車体モデルを示す。図４のモデルにおいて、車体５の絶対上下変位をＺｂ、ばね下の絶対上下変位をＺ０、ばね定数をｋ、減衰係数をｃ、車体５に働く外力をｆ、車体５の質量をｍとしている。

これにより、この系の運動方程式は式（１）に示されるようになる。
ここで、相対変位を可観測出力とするため、状態変数としてばね上とばね下の相対変位ｚ２０、ばね上の絶対速度ｚｂとして式（２）とおくと、状態方程式は、式（３）となる。
ｚ２０＝ｚｂ−ｚ0 …（２）

ここで、状態変数は、
とおき、出力を相対変位ｙ＝ｚ２０、入力を車体５にかかる外力ｕ＝ｆ、外乱を路面上下速度
としている。また、ν（ｔ）は観測雑音とし、これらはGauss性白色雑音で、いずれもその平均値、共分散は既知で、式（４）であるとする。

また、式（５）であるとしている。

よって、相対変位が測定可能であると考えると、式（３）よりオブザーバは、式（６）に示すように構成される。

ここで、Ｌは、オブザーバゲインである。このオブザーバゲインＬは、カルマンによって解かれ、式（７）で示されるRiccati方程式
ＡＰ＋ＰＡ^T−ＰＣ^TＲ^-1ＣＰ＋Ｑ＝０…（７）
の正定対称な解Ｐより、式（８）に示されるように決定される。
Ｌ＝ＰＣ^TＲ^-1 … （８）

また、本第１実施形態のようにショックアブソーバを用いた系に適用する場合、式（５）の減衰定数ｃが可変となるため、この点を考慮する必要がある。
この第１実施形態では、推定した相対変位を微分して得た相対速度とコントローラ１２の制御指令値から、減衰力可変分算出部３０を用いて実際にショックアブソーバ３が発生している減衰力を推定し、その推定値を車体５に働く外力をｆとしてオブザーバに入力する外乱オブザーバを構成して、この減衰力可変による相対速度の変動を打ち消す構造としている。
なお、この第１実施形態では、ばね上速度推定回路１５をカルマンフィルタで構成した場合を例にしたが、他のタイプのオブザーバを用いてもよい。

対角ロール算出部１６は、図５に示すように、積分回路１４からの車体右前輪部のばね上速度vFR及びばね上速度推定回路１５からの車体左後輪部のばね上速度vRLの差(vFR−vRL)をとり、これらの距離〔車体右前輪部・車体左後輪部間の距離〕で割ることにより対角ロールｗｐを算出する。
ピッチ推定部１７は、図６に示すように、車輪速センサ11FR、11FLが検出する左右前輪2FL、2FRの車輪速の平均値を演算し、得られた平均値を微分処理して車輪加速度を算出する。この車輪加速度と前後加速度センサ８が検出する前後加速度の差をとり、得られた信号を積分し、フィルタ処理及び増幅処理を行なってピッチレイトptを推定する。車体左右前輪部の車輪速の平均値を演算することにより、加減速による車速変動をキャンセルするようにしている。
ロール算出部１８は、図７に示すように、対角ロール算出部１６で算出した対角ロールｗｐからピッチ推定部１７で推定されたピッチ成分ptを引くことでロール成分であるロールレイトrolを算出する。

バウンス推定部１９は、図8に示すように、車体右前輪部、車体左後輪部のばね上速度vFR，vRLの入力を受け、さらに、これらデータを用いて、次のように車体左前輪部、車体右後輪部のばね上速度vFL，vRRを算出し、車体右前輪部、車体左後輪部のばね上速度vFR，vRLと合わせて、各車輪位置でのばね上速度vFL，vRR，vFR，vRL、ひいては車体５のバウンス運動を推定する。
車体左前輪部のばね上速度vFLは、積分回路１４が得た車体右前輪部のばね上速度vFR、ロール算出部１８が得たロールレイトrol、及び左右前輪のショックアブソーバ3FL、3FRの距離を用いて算出する。
車体右後輪部のばね上速度vRRは、ばね上速度推定回路１５が得た車体左後輪部のばね上速度vRL、ロール算出部１８が得たロールレイトrol、及び左右後輪のショックアブソーバ3RL、3RRの距離を用いて算出する。

前輪相対速度推定部２０は、図９に示すように、減衰力可変分算出部（２つ設けられており、以下、適宜、第1、第２減衰力可変分算出部３０Ａ、３０Ｂという。）及び現代制御理論を適用したカルマンフィルタ（２つ設けられており、以下、適宜、第1、第２カルマンフィルタ３１Ａ、３１Ｂという。）を含んで構成され、ばね上加速度センサ７の検出値（右前輪部のばね上加速度αFR）、ロール算出部１８のロールレイトrol、バウンス推定部１９のばね上速度vFR、vRR、vFL、vRLの入力を受け、右前輪の相対速度vsFR及び左前輪の相対速度vsFLを推定する。なお、ロール算出部１８のロールレイトrolの絶対値が予め定めた閾値より小さい場合は、左右速度が同じ、つまり相対速度ＦＲ＝相対速度ＦＬとして出力し、また、閾値より大きい場合は、バウンス推定部１９の推定したばね上速度（vFR、vRR、vFL、vRL）から第1、第２カルマンフィルタ３１Ａ、３１Ｂを用いて相対速度を算出した値（右前輪、左前輪の相対速度vsFR，vsFL）を選択し、出力する。

ここで、前輪相対速度推定部２０で用いるカルマンフィルタ（３１Ａ、３１Ｂ）についてさらに説明する。なお、ばね上速度推定回路１５で用いるカルマンフィルタと同等部分については、その説明を省略する。
カルマンフィルタ（オブザーバ）は、ばね上速度推定回路１５のカルマンフィルタ３１と同等のモデル（図４参照）を用いて設計し、状態変数は、
、出力を上下加速度
、入力を車体５に働く外力ｕ＝ｆ、外乱をばね下加速度
とした。

ここで、式（９）に示すようにされている。

よって、ばね上の絶対加速度が測定可能であると考えると、式（７）よりカルマンフィルタ（オブザーバ）は、式（１０）に示すように構成される。

オブザーバゲインＬは、ばね上速度推定回路１５のカルマンフィルタ３１と同様のもの〔式（８）参照〕を用いる。減衰力可変分を考慮するため、ばね上速度推定回路１５と同様に第１，第２減衰力可変分算出部３０Ａ，３０Ｂでは、第１、第２カルマンフィルタ３１Ａ，３１Ｂが得る相対速度推定値とスカイフック制御部２３が演算した制御指令値とを用いて減衰力変化を算出し、第１、第２カルマンフィルタ３１Ａ，３１Ｂにフィードバックしている。

次に、後輪相対速度推定部２２について説明する。後輪相対速度推定部２２は、図１０に示すように、左後輪に対応して設けられる車高センサ１０の検出値を微分して得られる左後輪の相対速度vsRL、ロール算出部１８が算出したロールレイトrol、バウンス推定部１９のばね上速度（推定値）〔(vFR，vRL，vFL，vRR〕の入力を受ける。ここで、ロール算出部１８の算出値（ロールレイトrol）の絶対値が閾値より小さい場合、左右で相対速度が同じ、つまり相対速度vsFR＝相対速度vsFLとして出力し、また、閾値より大きい場合は、バウンス推定部１９の推定したばね上速度からカルマンフィルタ３１Ｃを用いて相対速度を算出した値（右前輪部、左前輪部の相対速度ＦＲ，ＦＬ）を選択し、出力する。
このカルマンフィルタ３１Ｃは前輪の相対速度推定部２０で用いたものと同様である。

上述したようにして、車体５のピッチレイトpt、ロールレイトrol、各輪のばね上速度、及び相対速度を算出し、算出された信号を用いて、スカイフック制御部２３が制御指令値を生成し、各ショックアブソーバ３に出力する。

本第１実施形態によれば、各車輪２及び車体５の相対速度を算出してこれを用いてスカイフック制御のための制御指令値を算出するようにしている。このため、車輪及び車体の相対速度の算出を、左右前輪を一の前輪、左右後輪を一の後輪としてのみ算出する特許文献１に示される技術に比して、各輪に対応したショックアブソーバ３に対して個別に制御指令値を生成でき、ひいては各輪に対応したショックアブソーバ３の減衰力発生制御を精度高く行うことができる。

また、本実施形態では、車体５の２箇所の対角部のばね上速度から車体５の対角ロールｗｐを求め、車輪速から得られるピッチレイトptを前記対角ロールｗｐから減算することによりロールレイトrolを算出し、前記２箇所の対角部のうち一方の箇所のばね上速度及びロールレイトrolから車体５の４輪に対応した部分のばね上速度並びに各車輪２及び車体５の相対速度を得ており、スカイフック制御のための制御指令値の生成に用いることができる。車体５の２箇所の対角部のばね上速度検出のために、加速度センサや車高センサ等の対応するセンサとしては、２個用意すればよいため、ばね上加速度センサを３個以上用いてスカイフック制御を行う従来技術に比して、装置構成を簡素化でき、ひいてはコストダウンを図ることができる。

上記第１実施形態では、ばね上加速度センサ７及び車高センサ１０を車体５の対角に設けた場合を例にしたが、２つのばね上加速度センサ７を車体５の対角に設けてもよいし、２つの車高センサ１０を車体５の対角に設けてもよい。また、上記第１実施形態では、ばね上加速度センサ７を右前輪に対応した部分、車高センサ１０を左後輪に対応した部分に配置しているが、これに代えてばね上加速度センサ７を左後輪に対応した部分、車高センサ１０を右前輪に対応した部分に配置してもよい。また、対応した部分とは、車体の重心から左右前後の何れかに方向に偏った位置であればよく、重心からの車輪の距離と、重心からのセンサとの距離の関係から車輪上の運動を求めることが出来る。なお、上述したばね上加速度センサ７及び車高センサ１０の配置については、後述する第２実施形態にも同様に言えることである。
また、第１実施形態では、車高センサ１０を用いているが、光軸自動調整システム車両のように既にリヤに車高センサを搭載している車両に対しては、その車高センサを第１実施形態の車高センサ１０として流用し、追加センサの数を抑えるようにし、構成の複雑化及びコストアップを避けるようにしてもよい。

次に、本発明の第２実施形態を図１１〜図１４に基づき、第１実施形態（図１〜図１０）を参照して説明する。第１実施形態に係る部分と同等の部分については、同等の符号を付し、その説明は、適宜、省略する。
第１実施形態では、対角ロールｗｐからピッチレイトptを減算してロールレイトrolを算出するようにしたが、第２実施形態では、対角ロールｗｐからロールレイトrolを減算してピッチレイトptを算出するようにしたことが大きく異なっている。そして、第２実施形態では、第１実施形態で用いた車輪速センサ１１及び前後加速度センサ８及びピッチ推定部１７を廃止し、これに代えて横加速度を検出する横加速度センサ４１、車速を検出する車速センサ４２、操舵角センサ４３並びにロール推定部４５を設けている。

ロール推定部４５は、横加速度センサ４１、車速センサ４２、及び操舵角センサ４３の各検出信号を用いてロールレイトrolを推定する。すなわち、ロール推定部４５は、図１３に示すように、横加速度センサ４１の検出値が旋回による成分と車体５のロール運動による成分を含んでいることに着目し、横加速度検出値から旋回による横加速度を減算することでロール運動による成分を抽出する。旋回による横加速度成分は、操舵角センサ４３の検出値と車速センサ４２の検出値から推定している。車速センサ４２、及び操舵角センサ４３の各検出信号から横加速度を推定している。
そして、このロール運動による横加速度信号を積分し、フィルタ処理を行い、ゲインを調整することでロールレイトrolを演算するようにしている。

第２実施形態は、第１実施形態のロール算出部１８、バウンス推定部１９、前輪相対速度推定部２０、後輪相対速度推定部２２、スカイフック制御部２３、コントローラ１２に代えてピッチ算出部４６、バウンス推定部１９Ａ、前輪相対速度推定部２０Ａ、後輪相対速度推定部２２Ａ、スカイフック制御部２３Ａ、コントローラ１２Ａを設けている。
バウンス推定部１９Ａは、第１実施形態のバウンス推定部１９がピッチ推定部１７からのピッチレイトptの入力を受けるのに代えて、ロール推定部４５からのロールレイトrolの入力を受けるようにしている。

ピッチ算出部４６は、図１４に示すように、対角ロール算出部１６が算出した対角ロールｗｐからロール推定部４５が得たロールレイトrolを減算してピッチレイトptを算出する。

前輪相対速度推定部２０Ａは、第１実施形態の前輪相対速度推定部２０がロール算出部１８の出力であるロールレイトrolの入力を受けるのに代えて、ピッチ算出部４６の出力であるピッチレイトptの入力を受けるようにしている。また、同様に、後輪相対速度推定部２２Ａは、第１実施形態の後輪相対速度推定部２２がロール算出部１８の出力であるロールレイトrolの入力を受けるのに代えて、ピッチ算出部４６の出力であるピッチレイトptの入力を受けるようにしている。

第１実施形態では、上述したように対角ロールｗｐからピッチレイトptを減算してロールレイトrolを求め、このようにして得たロールレイトrolを用いてバウンスひいては４輪対応部のばね上速度を得ると共に、この検出結果を利用して各車輪・車体の相対速度を得、ひいてはスカイフック制御の制御指令値を得るようにしている。これに対して、第２実施形態では、上述したように対角ロールｗｐからロールレイトrolを減算してピッチレイトptを求め、このようにして得たピッチレイトptを用いてバウンスひいては４輪のばね上速度を得ると共に、この検出結果を利用して各車輪・車体の相対速度を得、ひいてはスカイフック制御の制御指令値を得るようにしている。
また，第１，第２実施形態では，ピッチレイト，ロールレイトをそれぞれ推定して求めたが，ジャイロセンサを取付けてもよい。勿論，カーナビなどの他システムが有するピッチレイト，ロールレイト信号を車体ネットワーク(CANなど)経由で取得して用いてもよい。
この第１、第２実施形態で明らかなように、車体５の２箇所の対角におけるばね上速度を用いることにより４輪対応部のばね上速度及び各車輪・車体の相対速度を得て、４輪夫々に対応したショックアブソーバ３に対するスカイフック制御の制御指令値を算出するので、制御精度の向上を図ることができる。
なお、上記実施の形態のスカイフック制御では、減衰力反転型（伸び側と縮み側の減衰力の変化が大小が反転している）のショックアブソーバを用いた場合は、相対速度のデータは不要である。
なお、上記各実施の形態では、スカイフック制御をベースに説明したが、四輪のばね上の運動（変位、速度、加速度）のデータから制御理論を用いて、ショックアブソーバの減衰力を決められればよく、例えば、Ｈ∞制御や、現代制御理論を用いた制御にもちいてもよい。本発明は、対角２個の上下運動データとロールまたはピッチのデータから４輪各輪のばね上運動を求めて減衰力を制御する発明であれば、センサの種類、運動の種類、制御理論等は、特に、定まったものを用いる必要はない。

本発明の第１実施形態に係るサスペンション制御装置が採用される自動車を模式的に示す斜視図である。図１のコントローラの構成を示すブロック図である。図２のばね上速度推定回路を示すブロック図である。１／４車体上下振動の解析モデルを示す図である。図２の対角ロール算出部を示すブロック図である。図２のピッチ推定部を示すブロック図である。図２のロール算出部を示すブロック図である。図２のバウンス推定部を示すブロック図である。図２の前輪相対速度推定部を示すブロック図である。図２の後輪相対速度推定部を示すブロック図である。本発明の第２実施形態に係るサスペンション制御装置が採用される自動車を模式的に示す斜視図である。図１１のコントローラの構成を示すブロック図である。図１２のロール推定部を示すブロック図である。図１２のピッチ算出部を示すブロック図である。

符号の説明

７ばね上加速度センサ，１０車高センサ，１２コントローラ，１４積分回路，１５ばね上速度推定回路，１６対角ロール算出部，１７ピッチ推定部，１８ロール算出部

Claims

車両の車体と４輪夫々との間に介装され減衰特性を調整可能なショックアブソーバと、該ショックアブソーバの減衰特性を制御する制御手段と、を備えたサスペンション制御装置において、
前記車体の２箇所の対角位置におけるばね上上下運動を夫々第１、第２ばね上上下運動として検出する第１、第２ばね上運動検出手段と、
前記第１、第２ばね上上下運動から前記車体の、前記第１、第２ばね上上下運動を検出する２箇所の対角とは異なった対角を軸にした回転運動に相当する対角ロール運動を算出する対角ロール算出手段と、
前記車体のピッチ運動を検出するピッチ検出手段と、
前記対角ロール算出手段が算出した対角ロール運動及び前記ピッチ検出手段が検出したピッチ運動から前記車体のロール運動を算出するロール算出手段と、
前記ロール算出手段が算出したロール及び前記第１、第２ばね上上下運動から、前記車体の４輪の位置のばね上上下運動を算出する４輪位置ばね上運動算出手段と、
前記制御手段は、前記４輪位置ばね上運動を用いて４輪夫々のショックアブソーバに対する減衰力指令値を求めることを特徴とするサスペンション制御装置。
車両の車体と４輪夫々との間に介装され減衰特性を調整可能なショックアブソーバと、該ショックアブソーバの減衰特性を制御する制御手段と、を備えたサスペンション制御装置において、
前記車体の２箇所の対角位置におけるばね上上下運動を夫々第１、第２ばね上絶対上下運動として検出する第１、第２ばね上運動検出手段と、
前記第１、第２ばね上上下運動から前記車体の、前記第１、第２ばね上上下運動を検出する２箇所の対角とは異なった対角を軸にした回転運動に相当する対角ロール運動を算出する対角ロール算出手段と、
前記車体のロール運動を検出するロール検出手段と、
前記対角ロール算出手段が算出した対角ロール運動及び前記ロール検出手段が検出したロール運動から前記車体のピッチ運動を算出するピッチ算出手段と、
前記ピッチ算出手段が算出したピッチ運動及び前記第１、第２ばね上上下運動から、前記車体の４輪の位置のばね上上下運動を算出する４輪位置ばね上運動算出手段と、
前記制御手段は、前記４輪位置ばね上運動を用いて４輪夫々のショックアブソーバに対する減衰力指令値を求めることを特徴とするサスペンション制御装置。
前記第１、第２ばね上運動検出手段のうち少なくとも一方は、ばね上加速度検出器であることを特徴とする請求項１又は２に記載のサスペンション制御装置。
前記第１、第２ばね上運動検出手段のうちリヤ側の検出手段は、前記車両の光軸自動調整システムに用いる車高センサの検出信号からばね上上下運動を検出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のサスペンション制御装置。
前記ロール運動またはピッチ運動の少なくとも一方と前記第１、第２ばね上上下運動とから前記車体と車輪との相対運動を推定する相対運動推定手段を設け、前記制御手段は、該相対運動をも用いて４輪夫々のショックアブソーバに対する減衰力指令値を求めることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のサスペンション制御装置。