JP5919008B2 - 電動式サスペンション制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば自動車、鉄道車両等の車両の振動を緩衝するのに好適に用いられる電動式サスペンション制御装置に関する。

一般に、自動車等の車両には、車体と車輪との間にサスペンション装置が設けられている。このようなサスペンション装置として、互いに相対直線運動可能に支持された固定子と可動子とからなる電動式アクチュエータを用いた電動式サスペンション装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

この種の従来技術による電動式サスペンション装置は、電動式アクチュエータの推力を、コントローラ（制御装置）から出力される推力指令値（制御信号）に応じて調節する構成となっている。

特開２０１０−２７９１２１号公報

ところで、電動式サスペンション装置は、電動式アクチュエータの推力を確保しつつ小型に構成することが望まれている。一方、推力を確保すべく供給電流を大きくすると、発熱量が増大するという問題がある。

本発明は、上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、電動式アクチュエータの発熱量を低減することができる電動式サスペンション制御装置を提供することにある。

上述した課題を解決するため、本発明は、車体と車輪との間に介装され、電動式アクチュエータの推力を制御手段が出力する推力指令値により調整する電動式サスペンション制御装置であって、前記制御手段は、車両の運動状態を検出する少なくとも一つの運動検出手段が接続され、前記制御手段は、前記運動検出手段により検出された検出値から必要推力値を算出する必要推力算出手段と、該必要推力算出手段の算出値を複数の周波数帯域に振り分ける周波数帯域判断手段と、該周波数帯域判断手段による周波数帯域毎に設けられた複数のリミッタと、該リミッタによる周波数帯域毎の出力値を合成して前記推力指令値を生成する推力指令値算出手段と、を備え、前記リミッタのリミット値は、前記周波数帯域が高周波数帯域での値に比して低周波数帯域での値の方が低いことを特徴としている。

本発明によれば、電動式アクチュエータの発熱量を低減することができる。

本発明の第１の実施の形態による電動式サスペンション制御装置が適用された４輪自動車を示す斜視図である。 第１の実施の形態による電動式サスペンション制御装置を示す制御ブロック図である。 電動式アクチュエータを示す縦断面図である。 図３中の矢示IV−IV方向からみた拡大断面図である。 第２の実施の形態による電動式サスペンション制御装置を示す制御ブロック図である。 第３の実施の形態による電動式サスペンション制御装置を示す制御ブロック図である。

本発明は、以下に説明する複数の発明を包含する発明群に属する発明であり、以下に、その発明群の実施の形態として、第１ないし第３の実施の形態について説明するが、そのうち、第１の実施の形態、第３の実施の形態が、本出願人が特許請求の範囲に記載した発明に対応するものである。
以下、本発明の実施の形態による電動式サスペンション制御装置を、例えば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。なお、本発明の電動式サスペンション制御装置は、自動車以外にも鉄道車両のヨーダンパ、左右動ダンパ等のダンパに置き換えて利用することも可能である。

図１ないし図４は本発明の第１の実施の形態を示している。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２(一方のみ図示）と左，右の後輪３(一方のみ図示）とが設けられている。

車体１と左，右の前輪２との間には、前輪側の電動式サスペンション装置４（以下、サスペンション装置４という）が介装して設けられている。各サスペンション装置４は、左，右の懸架ばね５（以下、ばね５という）と、該各ばね５と並列になって車体１と左，右の前輪２との間に設けられた左，右の電動式アクチュエータ６とから構成されている。

車体１と左，右の後輪３との間には、後輪側の電動式サスペンション装置７（以下、サスペンション装置７という）が介装して設けられている。各サスペンション装置７は、左，右の懸架ばね８（以下、ばね８という）と、該各ばね８と並列になって車体１と左，右の後輪３との間に設けられた左，右の電動式アクチュエータ９とから構成されている。

各サスペンション装置４，７は、電動式アクチュエータ６，９の推力を後述のコントローラ２７が出力する推力指令値により調節する構成となっている。

次に、各サスペンション装置４，７を構成する電動式アクチュエータ６，９について説明する。なお、本実施の形態の場合は、電動式アクチュエータ６，９をリニアモータにより構成した場合を例に挙げて説明する。しかし、これに限らず、例えば、回転モータとボールねじ機構とにより電動式アクチュエータを構成してもよい。

図３および図４に示すように、電動式アクチュエータ６，９は、リニアモータとして構成されたもので、固定子１０と、可動子１５とを備えてなる。そして、固定子１０（の電機子１２）と可動子１５（の永久磁石１７）とにより、３相リニア同期モータを構成している。

車両のばね上部材（車体１側）に取付けられる固定子１０は、ケーシング１１と電機子１２とにより大略構成されている。ケーシング１１は、例えば有底円筒状に形成され、ストローク方向となる軸方向（図３の上，下方向）に延びる筒部１１Ａと、該筒部１１Ａの一端側（図３の上端側）を閉塞する底部１１Ｂとにより構成されている。筒部１１Ａの開口端側（図３の下端側）には、電機子１２が固定されている。

電機子１２は、例えば圧粉磁心や積層された電磁鋼板、磁性体片より切削加工等によって形成された略筒状のコア１３と、所定の方向に巻かれてコア１３内に収納された複数のコイル１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃとによって構成されている。

各コイル１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃは、後述する可動子１５（の永久磁石１７）の外周面と対向して配置されている。例えば、図４に示すように、コイル１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃは、略筒状のコア１３の内周面側に位置して該コア１３の周方向に配置されると共に、図３に示すように、略筒状のコア１３の軸方向の３箇所位置に軸方向に離間して配置されている。なお、コイル１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃの個数は、図示したものに限らず、設計仕様等に応じて適宜設定することができる。

ここで、軸方向に隣合う３個のコイル１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃは、例えば電気角で１２０度ずつの位相差をもつように配置される。配線方法は、駆動電源側の電圧や電流仕様に応じて適宜選択することができる。

車両のばね下部材（車軸側）に取付けられる可動子１５は、固定子１０内で軸方向に延び、図示しない軸受等を介して該固定子１０内にストローク方向（軸方向）の変位を可能に収容されている。ここで、可動子１５は、ヨーク１６と、複数の永久磁石１７とにより大略構成されている。

ヨーク１６は、例えば磁性体を用いて有底円筒状に形成され、ストローク方向となる軸方向に延びる筒部１６Ａと、筒部１６Ａの他端側（図３の下端側）を閉塞する底部１６Ｂとにより構成されている。

ヨーク１６の筒部１６Ａの外周面側には、界磁となる複数の円環状の永久磁石１７が軸方向に沿って並んで配置されている。この場合、軸方向で隣合う各永久磁石１７は、例えば互いに逆極性になっている。なお、図示の例では、永久磁石１７により界磁を構成しているが、界磁をコイルにより構成してもよい。

固定子１０（の電機子１２）と可動子１５（の永久磁石１７）が相対変位すると、コイル１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃを鎖交する磁束の変化量に応じて誘起電圧が発生し、コイル１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ間を短絡した場合、短絡電流が流れ抵抗力が発生する。この抵抗力は、速度に応じて線形の領域、飽和の領域、減少の領域に分かれ、電動式アクチュエータ６，９（サスペンション装置４，７）の設計に応じて変更することができる。

ここで、電動式アクチュエータ６，９が短絡したときに発生する抵抗力よりも、必要推力（必要制御力）が低い場合は、それらの差分に相当するエネルギーが後述の電源２５側に回生される。これに対し、電動式アクチュエータ６，９が発生する抵抗力よりも大きな抵抗力が必要な場合、またはアシスト力（抵抗力とは反対側の推力）が必要な場合は、電動式アクチュエータ６，９が発生する誘起電圧よりも高い電圧を電源２５側から供給し、必要推力（必要制御力）を発生させる。何れの場合も、電動式アクチュエータ６，９の推力は、後述のコントローラ２７が出力する推力指令値により調節される構成となっている。

次に、コントローラ２７に接続された各種のセンサ１８〜２４に就いて説明する。

車体１に設けられた運動検出手段としての複数の上下加速度センサ１８は、ばね上側となる車体１側で上，下方向の振動加速度（上下加速度）を検出するものである。即ち、上下加速度センサ１８は、車両の走行中に車両の上，下方向の運動状態を上，下方向の振動加速度として検出し、その検出信号を後述のコントローラ２７に出力する。なお、上下加速度センサ１８は、例えば、４輪の全てに対応する位置に設けてもよく、また、図示の例のように、左，右の前輪２と左，右の後輪３の何れか１つの合計３個設ける構成としてもよい。また、車体１に１個のみ設け、後述する左右加速度センサ１９や前後加速度センサ２０の値から推定してもよい。

車体１に設けられた運動検出手段としての左右加速度センサ（横加速度センサ）１９は、車両の左，右方向に対する加速度（横加速度）を検出するものである。即ち、左右加速度センサ１９は、車両の走行中に車両の左，右方向の運動状態を左，右方向の振動加速度として検出し、その検出信号を後述のコントローラ２７に出力する。

車体１に設けられた運動検出手段としての前後加速度センサ２０は、例えば左右加速度センサ１９の近傍に配置され、車両の前，後方向に対する加速度（前後加速度）を検出するものである。即ち、前後加速度センサ２０は、車両の走行中に車両の前，後方向の運動状態を前，後方向の振動加速度として検出し、その検出信号を後述のコントローラ２７に出力する。

車体１に設けられた運動検出手段としての操舵角センサ２１は、例えばステアリング（図示せず）に設けられた角度センサ等によって構成され、運転者が操作するステアリングの操舵角を検出するものである。即ち、操舵角センサ２１は、車両の走行中に車両の運動状態をステアリングの操舵角として検出し、その検出信号を後述のコントローラ２７に出力する。

車体１に設けられた運動検出手段としての車速センサ２２は、例えば車両の走行速度（車速）を検出するものである。即ち、車速センサ２２は、車両の走行中に車両の運動状態を車速として検出し、その検出信号を後述のコントローラ２７に出力する。

各サスペンション装置４，７に設けられた運動検出手段としてのストロークセンサ２３は、例えば各サスペンション装置４，７（電動式アクチュエータ６，９）のストローク（伸縮量）を検出するものである。即ち、ストロークセンサ２３は、車両の走行中に車両の運動状態を各サスペンション装置４，７のストロークとして検出し、その検出信号を後述のコントローラ２７とインバータ２６とに出力する。

各サスペンション装置４，７に設けられた運動検出手段としての温度センサ２４は、例えば各サスペンション装置４，７の電動式アクチュエータ６，９の温度を検出するものである。即ち、温度センサ２４は、車両の走行中に車両の運動状態を電動式アクチュエータ６，９の温度として検出し、その検出信号を後述のコントローラ２７に出力する。

次に、電動式アクチュエータ６，９を駆動するための電源２５とインバータ２６について説明する。

電源２５は、電動式アクチュエータ６，９を駆動する電力をインバータ２６に供給するもので、該電源２５は、例えば車載のバッテリ等により構成することができる。より具体的には、電源２５は、例えばエンジン（内燃機関）を駆動源とする車両であれば、電動式サスペンション装置用の専用電源、またはオルタネータからの電源をもらい、キャパシタ等により電動式アクチュエータ６，９用に一時貯蔵する等の構成を採用することができる。

また、例えばハイブリッド車や電気自動車であれば、車両に搭載された高電圧の駆動用バッテリから電源供給を受けることができる。この場合、電動式アクチュエータ６，９が大きな推力（制御力）を出力する場合に、駆動用のバッテリの電圧降下が大きいと、例えば自動車の加速感の低下や周辺機器に影響を及ぼす虞がある。これを回避するために、駆動用バッテリとインバータ２６との間にキャパシタを設ける構成としてもよい。また、必要に応じて、電動式アクチュエータ６，９で回生して貯めたエネルギーは、駆動用バッテリに供給することにより、車両の走行距離を延ばすことができる。

電動式アクチュエータ６，９に接続されたインバータ２６は、コントローラ２７からの制御信号（推力指令値）と電源２５から供給される電力とに基づいて、各サスペンション装置４，７の電動式アクチュエータ６，９を駆動するものである。ここで、インバータ２６は、例えばトランジスタ、サイリスタ、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）等からなる複数のスイッチング素子（図示せず）を用いて構成されている。そして、電動式アクチュエータ６，９の力行時は、電源２５からインバータ２６を介して電動式アクチュエータ６，９に電力が供給され、回生時は、電動式アクチュエータ６，９からインバータ２６を介して電源２５に向けて電力が戻る。

次に、電動式アクチュエータ６，９の推力（制御力）を調節するコントローラ２７について説明する。

マイクロコンピュータ等により構成される制御手段としてのコントローラ２７は、図２に示すように、入力側が上下加速度センサ１８、左右加速度センサ１９、前後加速度センサ２０、操舵角センサ２１、車速センサ２２、ストロークセンサ２３、温度センサ２４等に接続され、出力側がインバータ２６を介して電動式アクチュエータ６，９に接続されている。

コントローラ２７は、車体の上下加速度、左右加速度、前後加速度、車速、操舵角、電動式アクチュエータ６，９のストローク、温度等の車両の運動状態を表す各種の状態量（車両情報）から、スカイフック理論等の特定の制御則に則って、車両の乗り心地や姿勢制御に必要な制御力、即ち、電動式アクチュエータ６，９の抵抗力ないし推力を演算する。そして、コントローラ２７は、演算結果に対応する制御信号（推力指令値）をインバータ２６へ出力し、電動式アクチュエータ６，９から必要な制御力を出力できるように構成している。

さらに、コントローラ２７は、電動式アクチュエータ６，９のストローク、温度等の各サスペンション装置４，７の状態を表す状態量（サスペンション情報）に基づいて、各サスペンション装置４，７の監視を行う。具体的には、サスペンション装置４，７の異常を検出した場合は、電動式アクチュエータ６，９の制御を中断ないし制御力を下げる等の措置を取ると共に、必要に応じて運転者に警告を発することができるように構成している。

ところで、電動式アクチュエータ６，９を用いたサスペンション装置４，７は、ばね上（車体１側）とばね下（車輪２，３側）との間に、直接制御力（推力）を発生させることが可能である。このため、例えばスカイフック理論に基づくサスペンション特性を高い次元で実現することができ、車両の乗り心地と操縦安定性を向上させることができる。

一方、例えば永久磁石１７を用いた電動式アクチュエータ６，９は、その推力が電流に比例するのに対して、発熱量（銅損）は、電流の２乗に比例する。即ち、２倍の制御力を出力した場合、発熱量は４倍になる。このため、大きな推力を連続的に出し続けると温度上昇し、高温で使用し続けた場合には、コイル１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃの絶縁劣化、永久磁石１７の不可逆減磁を招く虞がある。従って、電動式アクチュエータ６，９は、永久磁石１７の不可逆減磁等を抑制すべく、最大許容温度を規定し、厳重に温度管理をすることが重要になる。

ここで、例えば荒れた路面（悪路）を走行した場合は、瞬間的には大きな制御力が必要になるが、連続的に大きな制御力が必要な路面は少なく、制御力はゼロを基準に正負に振れる場合が多い。即ち、荒れた路面では、路面入力に応じて伸び力（伸び側への推力）と縮み力（縮み側への推力）を交互に出力することで、実効的な制御力は小さくなり、発熱量も少ない。さらに、荒れた路面では、電動式アクチュエータ６，９が伸び縮み（ストローク）するため、ストロークに合せて電流の位相がずれることから、均一に発熱する。

これに対して、例えば、定常円旋回等のような連続的に一定力を出し続ける状況では、その一定力を出し続けた時間だけ電流を連続して流し続けるため、コイル１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃの発熱量が増大する。特に、このような状況では、電動式アクチュエータ６，９のストロークは小さく、特定の相に電流が偏って流れ、局所的に温度が上昇する（局所的に大きく発熱する）虞がある。これにより、永久磁石１７の不可逆減磁やコイル１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃの緩み、絶縁劣化等を招く虞がある。

一方、電動式サスペンション装置の制御を、車体のロールやピッチを抑制するための車体姿勢制御と車体の振動を減衰するための振動制御とに分けて行う構成とすることが考えられる。この構成の場合は、必要に応じて車体姿勢制御を制限することにより、電動式アクチュエータに供給される電流量を低減することができ、その分温度上昇の抑制を図ることができると考えられる。

しかし、この構成の場合、スラロームやダブルレーンチェンジ等の急操舵入力があった場合に、車体姿勢制御が制限されると、操縦安定性を十分に確保し難くなる虞がある。即ち、車体姿勢制御が制限された場合に、周波数の高い姿勢制御に対応し難くなる虞がある。

また、定常円旋回等の一定力を出し続ける状況において、路面状態が変化した場合、振動制御成分を確保するために姿勢制御成分が制限されることにより、車体の挙動が変化する虞がある。即ち、定常円旋回等の一定力を連続で出力し続ける状態で、例えば路面からの突起による入力があった場合、姿勢制御力が振動制御成分の影響を受けて変化し、例えばロール角が悪化する虞がある。これにより、同じ定常円旋回の走行でも、路面状態によって異なったロール角になり、運転者に違和感を与える等の虞がある。

そこで、本実施の形態では、電動式アクチュエータ６，９の発熱量を低減できると共に、乗り心地と操縦安定性の確保を図れるように、電動式アクチュエータ６，９を制御できるように構成している。このために、図２に示すように、コントローラ２７は、必要推力算出部２８、低周波フィルタ２９、高周波フィルタ３０、低周波リミッタ３１、高周波リミッタ３２、加算部３３等を含んで構成されている。

コントローラ２７の必要推力算出部２８は、本発明の構成要件である必要推力算出手段を構成している。この必要推力算出部２８は、各センサ１８〜２４により検出された検出値から必要推力値を算出するものである。即ち、必要推力算出部２８は、車両からの情報である各センサ１８〜２４からの検出値（の少なくとも何れかの検出値）を基に、スカイフック理論等の特定の制御則に則って、電動式アクチュエータ６，９が出力すべき推力値に対応する必要推力値を演算する。特定の制御則は、Ｈ∞制御等どのような制御であってもよい。

ここで、必要推力算出部２８で算出される必要推力値は、スカイフック理論等の制御ロジックに基づく理想的な制御力に対応するものであり、発熱や消費電力を考慮する必要がある。そこで、本実施の形態の場合は、必要推力算出部２８の算出値である必要推力値を、複数の周波数帯域に振り分けると共に、それぞれの周波数帯域毎に振幅制限を行ってから、それらを合成（加算）したものを推力指令値としてインバータ２６に出力する構成となっている。

具体的には、必要推力算出部２８で算出された必要推力値を、例えば車両が定常旋回するような低い周波数の動きに対応する低周波数帯域と、車両がスラローム、ダブルレーンチェンジするような高い周波数の動きに対応する高周波数帯域とに振り分ける。このために、必要推力算出部２８で算出された必要推力値は、必要推力算出部２８の出力先で二又に分割し、その分割先にそれぞれ設けられた低周波フィルタ（ローパスフィルタ）２９と高周波フィルタ（ハイパスフィルタ）３０とに入力する構成としている。

低周波フィルタ２９および高周波フィルタ３０は、本発明の構成要件である周波数帯域判断手段を構成するもので、必要推力算出部２８で算出された必要推力値を、低周波フィルタ２９を通過させた低周波数帯域と高周波フィルタ３０を通過させた高周波数帯域とに振り分ける構成としている。低周波フィルタ２９の出力先と高周波フィルタ３０の出力先には、それぞれの周波数帯域毎にリミッタ３１，３２が設けられている。

即ち、低周波フィルタ２９の出力先には、低周波数帯域の振幅制限を行う低周波リミッタ３１が設けられ、高周波フィルタ３０の出力先には、高周波数帯域の振幅制限を行う高周波リミッタ３２が設けられている。低周波リミッタ３１の出力値と高周波リミッタ３２の出力値は、加算部３３で加算され、推力指令値としてインバータ２６に出力される。加算部３３は、本発明の構成要件である推力指令値算出手段を構成するものである。即ち、加算部３３は、リミッタ３１，３２による周波数帯域毎の出力値を合成（加算）して推力指令値を生成するものである。

ここで、低周波リミッタ３１のリミット値（上限値）は、高周波リミッタ３２のリミット値（上限値）に比して低くしている。即ち、低周波数帯域でのリミット値となる低周波リミッタ３１のリミット値をＦｌmaxとし、高周波数帯域でのリミット値となる高周波リミッタ３２のリミット値をＦｈmaxとした場合に、下記の数１式を満たすように設定している。

この場合、高周波数帯域ではリミット値Ｆｈmaxが大きいため、スラロームやダブルレーンチェンジ等の急操舵や過渡的な応答による高い周波数の動きに対しては、電動式アクチュエータ６，９で大きな制御力を発生させることができる。これにより、乗り心地や操縦安定性を確保することができる。

一方、低周波数帯域ではリミット値Ｆｌmaxが小さいため、定常円旋回等の低い周波数の動きに対しては、電動式アクチュエータ６，９の制御力を下げることができる。これにより、電動式アクチュエータ６，９から連続的に大推力が出力されることを抑制することができ、電動式アクチュエータ６，９の発熱を低減することができる。

しかも、定常円旋回等の一定力を連続で出力し続ける状態で、例えば路面からの突起等による高周波の入力があった場合、この突起に伴う車両の動き（振動）に対し、電動式アクチュエータ６，９の最大制御力Ｆから低周波リミッタ３１のリミット値Ｆｌmaxを減じた値、即ち、下記の数２式に示すΔＦに相当する制御力を出力することができる。

これにより、路面の突起に対する制御が実行され、乗り心地を確保することができる。また、路面変位に拘わらず（路面からの突起等による高周波の入力があるか否かに拘わらず）、低周波リミッタ３１により一定のロール角を保つことが可能になり、運転者に違和感を与えることも抑制できる。

さらに、低周波リミッタ３１のリミット値Ｆｌmaxと高周波リミッタ３２のリミット値Ｆｈmaxは、温度センサ２４により検出される電動式アクチュエータ６，９の温度（発熱量）に応じて調節する。例えば、低温状態では、低周波リミッタ３１のリミット値Ｆｌmaxと高周波リミッタ３２のリミット値Ｆｈmaxを同じ（Ｆｌmax＝Ｆｈmax）にすることにより、高周波数帯域と低周波数帯域とに拘わらず、電動式アクチュエータ６，９で最大制御力Ｆを出力できるようにする。

一方、温度が予め設定した第１の閾値を超えた場合は、低周波リミッタ３１のリミット値Ｆｌmaxを高周波リミッタ３２のリミット値Ｆｈmaxよりも低く（Ｆｌmax＜Ｆｈmax）し、連続的な制御力の出力による発熱を抑えるようにすることができる。さらに、電動式アクチュエータ６，９の温度が永久磁石１７の不可逆減磁やコイル１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃの絶縁劣化を招く温度に近付いた場合、例えば予め設定した第２の閾値（第１の閾値＜第２の閾値）を超えた場合は、低周波リミッタ３１のリミット値Ｆｌmaxと高周波リミッタ３２のリミット値Ｆｈmaxを共に下げる。これにより、新規な機構等を組み込まずに、電動式アクチュエータ６，９の温度上昇に対する保護を可能にできる。

また、例えば、急制動等によりＡＢＳやＥＳＣ（横滑り防止装置）等の走行安定制御装置が作動する場合は、低周波リミッタ３１のリミット値Ｆｌmaxと高周波リミッタ３２のリミット値Ｆｈmaxを一時的に解除する。即ち、緊急時等、車両の運動状態に応じてリミット値Ｆｌmax，Ｆｈmaxを一時的に解除することにより、緊急時の走行安定性を確保することができる。

本実施の形態による電動式サスペンション制御装置は、上述のような構成を有するもので、次にその作動について説明する。

車両の走行等に伴って車両が上，下方向に振動すると、車両の車体１と車輪（前輪２および後輪３）との間に介在させたサスペンション装置４，７は、ストローク方向（軸方向）に力が作用する。この力に応じて、電動式アクチュエータ６，９の可動子１５と電機子１２とが相対移動する。このとき、コントローラ２７から出力される制御信号（推力指令値）に応じてコイル１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃに通電することにより、電動式アクチュエータ６，９の制御力を調整することができ、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。

この場合、コントローラ２７は、必要推力算出部２８で、各センサ１８〜２４からの検出値を基にスカイフック理論等の特定の制御則に則って、電動式アクチュエータ６，９が出力すべき推力値に対応する必要推力値を演算する。必要推力算出部２８で算出された必要推力値は、低周波フィルタ２９と高周波フィルタ３０に入力され、低周波フィルタ２９を通過した低周波数帯域と高周波フィルタ３０を通過した高周波数帯域とに振り分けられる。

低周波フィルタ２９を通過した低周波数帯域の出力値は、低周波リミッタ３１により振幅制限され、高周波フィルタ３０を通過した高周波数帯域の出力値は、高周波リミッタ３２により振幅制限される。そして、低周波リミッタ３１の出力値と高周波リミッタ３２の出力値は加算部３３で加算され、その加算値が推力指令値としてコントローラ２７からインバータ２６に出力される。

このとき、低周波リミッタ３１のリミット値Ｆｌmaxを高周波リミッタ３２のリミット値Ｆｈmaxよりも低くしているので、定常円旋回等の低い周波数の動きに対しては、電動式アクチュエータ６，９から出力される制御力を制限（小さく）することができる。これに対し、高周波リミッタ３２のリミット値Ｆｈmaxは、低周波リミッタ３１のリミット値Ｆｌmaxよりも大きいので、スラロームやダブルレーンチェンジ等の急操舵や過渡的な応答による高周波の動きに対しては、電動式アクチュエータ６，９の制御力を制限せずに（小さくせずに）出力することができる。

本実施の形態によれば、電動式アクチュエータ６，９の発熱量を低減することができると共に、乗り心地と操縦安定性を確保することができる。

即ち、コントローラ２７は、各センサ１８〜２４の検出値に基づいて必要推力算出部２８で算出した必要推力値を、低周波フィルタ２９と高周波フィルタ３０とにより高周波数帯域と低周波数帯域に振り分けると共に、低周波リミッタ３１と高周波リミッタ３２によって振幅制限を行ってから、それらを加算部３３で加算したものを推力指令値として出力する構成としている。

このとき、低周波リミッタ３１のリミット値Ｆｌmaxを低くしているので、電動式アクチュエータ６，９から低周波で制御力（推力）を出力するときの当該制御力を制限（小さく）することができる。これにより、電動式アクチュエータ６，９の発熱量を低減することができ、コイル１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃの絶縁劣化、永久磁石１７の不可逆減磁を抑制することができる。この結果、保持力（磁力）の低い永久磁石１７や温度特性の低いコイル１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃを使用することができ、永久磁石１７やコイル１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃのコストを低減することができる。

しかも、高周波リミッタ３２のリミット値Ｆｈmaxは大きいため、電動式アクチュエータ６，９から高周波で制御力を出力するときの当該制御力を制限せずに（制限したとしても小さい制限で）出力することができる。これにより、乗り心地と操縦安定性を確保することができる。

本実施の形態によれば、各センサ１８〜２４の検出値から必要推力算出部２８により必要推力値を算出する構成としている。即ち、必要推力算出部２８では、姿勢制御と振動制御とに分けずに各センサ１８〜２４のセンサ信号（検出値）をまとめて演算に用いる構成としている。これにより、高い制御効果を得ることができる。より具体的に説明すると、例えば、上下加速度センサからの信号を振動制御に用い、左右加速度と上下加速度を姿勢制御に用いるといった、センサからの信号を姿勢制御と振動制御とで分けて演算する構成と比較し、制御効果を高めることができる。

本実施の形態によれば、電動式アクチュエータ６，９の温度に応じてリミッタ３１，３２のリミット値Ｆｌmax，Ｆｈmaxを調節する構成としているので、電動式アクチュエータ６，９の温度が低い場合は、リミット値Ｆｌmax，Ｆｈmaxを大きくすることにより、電動式アクチュエータ６，９の制御力を最大限に出力できる。これにより、乗り心地と操縦安定性をより高めることができる。一方、電動式アクチュエータ６，９の温度が高くなった場合は、リミット値Ｆｌmax，Ｆｈmaxを小さくすることにより、電動式アクチュエータ６，９の発熱量を抑え、コイル１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃの絶縁劣化、永久磁石１７の不可逆減磁を高い次元で抑制することができる。

本実施の形態によれば、車両の運転状態に応じてリミッタ３１，３２のリミット値Ｆｌmax，Ｆｈmaxを一時的に解除する構成としているので、急制動時等の緊急時に、高周波数帯域、低周波数帯域に拘わらず、電動式アクチュエータ６，９の制御力を最大限に出力することができる。これにより、緊急時の走行安定性を確保することができる。

本実施の形態によれば、高周波数帯域は、車両がスラローム、ダブルレーンチェンジするような高い周波数の動きに対応し、低周波数帯域は、車両が定常旋回するような低い周波数の動きに対応する構成としている。これにより、定常円旋回等の低い周波数の動きに対しては、電動式アクチュエータ６，９の制御力を下げることができる。これにより、電動式アクチュエータ６，９から連続的に大推力が出力されることを抑制することができ、電動式アクチュエータ６，９の発熱量を低減することができる。一方、スラロームやダブルレーンチェンジ等の急操舵や過渡的な応答による高い周波数の動きに対しては、電動式アクチュエータ６，９で大きな制御力を発生させることができる。これにより、乗り心地、操縦安定性を確保することができる。

次に、図５は本発明の第２の実施の形態を示している。本実施の形態の特徴は、必要推力値から第１のフィルタにより特定の周波数帯域を取出してリミッタによる振幅制限を行うと共に、第２のフィルタにより位相を再調整してから推力指令値を生成する構成としたことにある。なお、本実施の形態では、上述した第１の実施の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。

コントローラ４１は、必要推力算出部２８、第１のフィルタ４２、リミッタ４３、第１の減算部４４、第２のフィルタ４５、第２の減算部４６等を含んで構成されている。

必要推力算出部２８で算出された必要推力値は、必要推力算出部２８の出力先で二又に分割され、一方は第１のフィルタ４２に入力され、他方は第２の減算部４６に入力される。第１のフィルタ４２は、本発明の構成要件である周波数帯域判断手段を構成するもので、必要推力算出部２８で算出された必要推力値を、当該必要推力値と第１のフィルタ４２を通過させた所定の周波数帯域とに振り分ける構成としている。なお、所定の周波数帯域は、例えば、定常円旋回等の低い周波数に対応する低周波数帯域とすることができる。

第１のフィルタ４２の出力値Ｘ1は、第１のフィルタ４２の出力先で二又に分割され、一方は所定の周波数帯域の振幅制限を行うリミッタ４３に入力され、他方は第１の減算部４４に入力する。第１の減算部４４は、後述する第２のフィルタ４５と第２の減算部４６と共に、本発明の構成要件である推力指令値算出手段を構成するもので、第１の減算部４４では、第１のフィルタ４２の出力値Ｘ1からリミッタ４３の出力値Ｘ2を減算して減算値ΔＸを得る。そして、第２のフィルタ４５によって減算値ΔＸの位相を必要推力値に合せて調整してから、第２の減算部４６で必要推力値から第２のフィルタ４５の出力値（位相を調節した減算値ΔＸ）を減算することにより、推力指令値を生成する構成としている。なお、第２のフィルタ４５は、減算値ΔＸの位相を必要推力値に合せて調整するもので、例えば、第１のフィルタ４２の逆特性フィルタとして構成することができる。

ここで、リミッタ４３のリミット値（上限値）をＸaとした場合、リミッタ４３に入力される第１のフィルタ４２の出力値Ｘ1が小さな値（｜Ｘ１｜≦Ｘa）の場合は、リミッタ４３は動作しない。即ち、第１の減算部４４に入力される第１のフィルタ４２の出力値Ｘ1とリミッタ４３の出力値Ｘ2は、Ｘ1＝Ｘ2となり、出力値Ｘ1と出力値Ｘ2の差分である減算値ΔＸは、下記の数３式に示すように０になる。

この場合、第２のフィルタ４５の出力値、即ち、第２のフィルタ４５で位相を必要推力値に合せて調整した減算値ΔＸも０になり、第２の減算部４６からは必要推力値がそのまま推力指令値として出力される。このため、第１のフィルタ４２やリミッタ４３の影響を抑えて、必要推力値を推力指令値としてコントローラ４１からインバータ２６に出力することができる。

一方、リミッタ４３に入力される第１のフィルタ４２の出力値Ｘ1が大きな値（｜Ｘ１｜＞Ｘa）の場合は、第１の減算部４４から減算値ΔＸ（＝Ｘ1−Ｘ2）として出力される。この減算値ΔＸは、第１のフィルタ４２の影響により位相がずれているため、第２のフィルタ４５によって位相を再調整する。即ち、第２のフィルタ４５では、減算値ΔＸの位相を必要推力値に合せて調整する。そして、第２の減算部４６では、必要推力値から位相を調整した減算値ΔＸを減算することにより、必要推力値と位相を調整した減算値ΔＸとの差分（減算値）が推力指令値として出力する。

かくして、このように構成される第２の実施の形態においても、前述した第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。特に、本実施の形態によれば、必要推力算出部２８で算出された必要推力値から特定の周波数帯域を取出してリミッタ４３による振幅制限を行うと共に、第２のフィルタ４５により位相を再調整してから推力指令値を生成する構成としている。

このため、第１のフィルタ４２の出力値Ｘ1が小さい（所定の周波数帯域の動きが小さい）場合は、第１のフィルタ４２、リミッタ４３、第２のフィルタ４５の影響を受けずに、必要推力算出部２８で算出される必要推力値、即ち、スカイフック理論等の制御ロジックに基づく理想的な制御力に対応する必要推力値を、インバータ２６に出力することができる。また、第１のフィルタ４２の出力値Ｘ1が大きい（所定の周波数帯域の動きが大きい）場合は、必要推力値と第２のフィルタ４５で位相が調節された減算値ΔＸとの差分が推力指令値としてインバータ２６に出力される。このため、この場合も、第１のフィルタ４２による影響、即ち、第１のフィルタ４２による位相の進みや遅れを低減することができる。これにより、乗り心地と操縦安定性をより高い次元で確保することができる。

次に、図６は本発明の第３の実施の形態を示している。本実施の形態の特徴は、必要推力値をＦＦＴ（高速フーリエ変換）により周波数領域の信号に変換し、リミッタによる振幅制限を行ってから、逆ＦＦＴにより時間領域の信号に変換したものを推力指令値として生成する構成としたことにある。なお、本実施の形態では、上述した第１の実施の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。

コントローラ５１は、必要推力算出部２８、ＦＦＴ部５２、リミッタ５３、逆ＦＦＴ部５４等を含んで構成されている。

必要推力算出部２８で算出された必要推力値は、ＦＦＴ部５２に入力される。ＦＦＴ部５２は、本発明の構成要件である周波数帯域判断手段を構成するもので、必要推力算出部２８で算出された必要推力値を、ＦＦＴにより周波数領域の信号に変換して複数の周波数帯域に振り分ける構成としている。

ＦＦＴ部５２の出力値Ｙは、リミッタ５３に入力される。このリミッタ５３は、ＦＦＴ部５２から出力される信号（出力値Ｙ）に対し周波数帯域毎に振幅制限を行うものである。この場合、図６に示すように、高周波数帯域のリミット値Ｌｈに比して低周波数帯域のリミット値Ｌｌを低く（Ｌｈ＞Ｌｌ）している。これにより、図６に示すように、リミッタ５３に入力されたＦＦＴ部５２の出力値Ｙは、リミッタ５３から出力値Ｙ′として出力される。

リミッタ５３から出力された出力値Ｙ′は、逆ＦＦＴ部５４に入力される。逆ＦＦＴ部５４は、本発明の構成要件である推力指令値算出手段を構成するもので、リミッタ５３の出力値Ｙ′を逆ＦＦＴにより時間領域の信号に変換して推力指令値を生成する。そして、推力指令値は、ＦＦＴ部５２からインバータ２６に出力される。

かくして、このように構成される第３の実施の形態においても、前述した第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。特に、本実施の形態によれば、ＦＦＴ部５２で必要推力値をＦＦＴにより周波数領域の信号に変換し、リミッタ５３による振幅制限を行ってから、逆ＦＦＴ部５４で逆ＦＦＴにより時間領域の信号に変換したものを推力指令値として生成する構成としている。

このため、フィルタを用いる場合と比較して、フィルタによる影響（位相の進みや遅れ）を抑制することができる。また、リミッタ５３は、周波数帯域毎に細かくリミット値を設定することができるため、電動式アクチュエータ６，９の発熱量の低減と乗り心地、操縦安定性の確保とをより高い次元で両立することができる。

なお、上述した各実施の形態では、運動検出手段として、加速度センサ１８〜２０、操舵角センサ２１、車速センサ２２、ストロークセンサ２３、温度センサ２４を用いる構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、アクセルの操作量やブレーキシステムの状態等を検出するためのセンサ等、他の運動検出手段を用いる構成としてもよい。即ち、運動検出手段としては、車両の運動状態を検出できるもの、換言すれば、車両の運転状態を表す情報を所得できるものであれば、特に制限なく用いることができる。

例えば、ＧＰＳ信号を受信すると共に該受信信号に基づいて路面情報（垂直方向速度成分）や位置情報、高度情報等を算出することにより車両の運動状態を検出するＧＰＳセンサを用いることもできるし、車載用プレビューセンサ、方向指示器（ウインカー）の信号（情報）を用いることもできる。さらに、カーナビゲーションシステムに含まれる路面情報、車速情報、方向示機器の情報とから、車両の運動方向と外乱を予想することにより車両の運動状態を取得することもできる。また、何れの運動検出手段を用いるかも制限はなく、少なくとも一つの運動検出手段を用いる構成とすることができる。

上述した各実施の形態では、電動式アクチュエータ６，９の固定子１０を車両のばね上部材となる車体１に取付けると共に、可動子１５を車両のばね下部材となる車軸に取付ける構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、固定子を車両のばね下部材に取付けると共に、可動子を車両のばね上部材に取付ける構成としてもよい。

さらに、上述した各実施の形態では、電動式アクチュエータ６，９の横断面形状が円形のリニアモータ、即ち、固定子１０および可動子１５を円筒状に形成した場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、横断面形状がＩ字状（平板状）や矩形状、Ｈ字状のリニアモータ等、横断面形状が円形以外のリニアモータにより構成してもよい。さらには、リニアモータに代えて、回転モータとボールねじ機構とにより電動式アクチュエータを構成してもよい。

以上の実施の形態によれば、電動式アクチュエータの発熱量を低減することができる。

即ち、制御手段は、運転検出手段の検出値に基づいて必要推力算出手段で算出した必要推力値を、周波数帯域判断手段により複数の周波数帯域に振り分けると共に、リミッタによって振幅制限を行ってから、それらを推力指令値算出手段により合成したものを推力指令値として出力する構成としている。

このとき、リミッタのリミット値は、高周波数帯域での値に比して低周波数帯域での値を低くしているため、電動式アクチュエータから低周波で推力を出力するときの当該推力を制限（小さく）することができる。これにより、電動式アクチュエータの発熱量を低減することができ、電動式アクチュエータを構成するコイルの絶縁劣化、永久磁石の不可逆減磁を抑制することができる。この結果、保持力（磁力）の低い磁石や温度特性の低いコイルを使用することができ、永久磁石やコイルのコストを低減することができる。

しかも、リミッタのリミット値は、低周波数帯域での値に比して高周波数帯域での値が大きいため、電動式アクチュエータから高周波の推力を出力するときの当該推力を制限せずに（制限したとしても小さい制限で）出力することができる。これにより、乗り心地と操縦安定性を確保することができる。

実施の形態によれば、電動式アクチュエータの温度に応じてリミッタのリミット値を調節する構成としているので、電動式アクチュエータの温度が低い場合は、リミット値を大きくすることにより、電動式アクチュエータの推力を最大限に出力できる。これにより、乗り心地と操縦安定性をより高めることができる。一方、電動式アクチュエータの温度が高くなった場合は、リミット値を小さくすることにより、電動式アクチュエータの発熱量を抑え、コイルの絶縁劣化、永久磁石の不可逆減磁を高い次元で抑制することができる。

実施の形態によれば、車両の運転状態に応じてリミッタのリミット値を一時的に解除する構成としているので、急制動時等の緊急時に、高周波数帯域、低周波帯数域に拘わらず、電動式アクチュエータの推力を最大限に出力することができる。これにより、緊急時の走行安定性を確保することができる。

実施の形態によれば、高周波数帯域は、車両がスラローム、ダブルレーンチェンジするような高い周波数の動きに対応し、低周波数帯域は、車両が定常旋回するような低い周波数の動きに対応する構成としている。これにより、定常円旋回等の低い周波数の動きに対しては、電動式アクチュエータの推力を下げることができる。これにより、電動式アクチュエータから連続的に大推力が出力されることを抑制することができ、電動式アクチュエータの発熱量を低減することができる。一方、スラロームやダブルレーンチェンジ等の高い周波数の動きに対しては、電動式アクチュエータで大きな推力を発生させることができる。これにより、乗り心地、操縦安定性を確保することができる。

実施の形態によれば、必要推力値を低周波フィルタと高周波フィルタとにより低周波数帯域と高周波数帯域とに振り分けると共に、それぞれ低周波リミッタと高周波リミッタとによる振幅制限を行ってから、これらを加算することにより推力指令値を生成する構成としている。このため、２つのフィルタと２つのリミッタとを用いて簡素に構成することができる。

実施の形態によれば、必要推力値から第１のフィルタにより特定の周波数帯域を取出してリミッタによる振幅制限を行うと共に、第２のフィルタにより位相を再調整してから推力指令値を生成する構成としている。このため、第１のフィルタによる位相の進みや遅れを低減することができる。

実施の形態によれば、必要推力値をＦＦＴにより周波数領域の信号に変換し、リミッタによる振幅制限を行ってから、逆ＦＦＴにより時間領域の信号に変換したものを推力指令値として生成する構成としている。このため、フィルタを用いる場合と比較して、フィルタによる影響（位相の進みや遅れ）を抑制することができる。また、周波数帯域毎に細かくリミット値を設定することができるため、電動式アクチュエータの発熱量の低減と乗り心地、操縦安定性の確保とをより高い次元で両立することができる。

１ 車体
２ 前輪
３ 後輪
４，７ 電動式サスペンション装置
６，９ 電動式アクチュエータ
１８ 上下加速度センサ（運動検出手段）
１９ 左右加速度センサ（運動検出手段）
２０ 前後加速度センサ（運動検出手段）
２１ 操舵角センサ（運動検出手段）
２２ 車速センサ（運動検出手段）
２３ ストロークセンサ（運動検出手段）
２４ 温度センサ（運動検出手段）
２７，４１，５１ コントローラ
２８ 必要推力算出部（必要推力算出手段）
２９ 低周波フィルタ（周波数帯域判断手段）
３０ 高周波フィルタ（周波数帯域判断手段）
３１ 低周波リミッタ
３２ 高周波リミッタ
３３ 加算部（推力指令値算出手段）
４２ 第１のフィルタ（周波数帯域判断手段）
４３ リミッタ
４４ 第１の減算部（推力指令値算出手段）
４５ 第２のフィルタ（推力指令値算出手段）
４６ 第２の減算部（推力指令値算出手段）
５２ ＦＦＴ部（周波数帯域判断手段）
５３ リミッタ
５４ 逆ＦＦＴ部（推力指令値算出手段）

Claims (6)

1. 車体と車輪との間に介装され、電動式アクチュエータの推力を制御手段が出力する推力指令値により調整する電動式サスペンション制御装置であって、
   前記制御手段は、車両の運動状態を検出する少なくとも一つの運動検出手段が接続され、
   前記制御手段は、
   前記運動検出手段により検出された検出値から必要推力値を算出する必要推力算出手段と、
   該必要推力算出手段の算出値を複数の周波数帯域に振り分ける周波数帯域判断手段と、
   該周波数帯域判断手段による周波数帯域毎に設けられた複数のリミッタと、
   該リミッタによる周波数帯域毎の出力値を合成して前記推力指令値を生成する推力指令値算出手段と、を備え、
   前記リミッタのリミット値は、前記周波数帯域が高周波数帯域での値に比して低周波数帯域での値の方が低いことを特徴とする電動式サスペンション制御装置。
2. 前記リミッタは、前記電動式アクチュエータの温度が閾値を超えた場合、前記リミット値を下げることを特徴とする請求項１に記載の電動式サスペンション制御装置。
3. 前記制御手段は、前記車両の運動状態に応じて前記リミッタのリミット値を一時的に解除することを特徴とする請求項１または２に記載の電動式サスペンション制御装置。
4. 前記高周波数帯域は、前記車両がスラローム、ダブルレーンチェンジするような高い周波数の動きに対応し、
   前記低周波数帯域は、前記車両が定常旋回するような低い周波数の動きに対応することを特徴とする請求項１，２または３に記載の電動式サスペンション制御装置。
5. 前記周波数帯域判断手段は、前記必要推力算出手段の算出値を、低周波フィルタを通過させた低周波数帯域と高周波フィルタを通過させた高周波数帯域とに振り分ける構成とし、
   前記リミッタは、前記低周波数帯域の振幅制限を行う低周波リミッタと、前記高周波数帯域の振幅制限を行う高周波リミッタとにより構成し、
   前記推力指令値算出手段は、前記低周波リミッタの出力値と前記高周波リミッタの出力値とを加算して前記推力指令値を生成し、
   前記低周波リミッタのリミット値は、前記高周波リミッタのリミット値よりも低くすることを特徴とする請求項１，２，３または４に記載の電動式サスペンション制御装置。
6. 前記周波数帯域判断手段は、前記必要推力算出手段の算出値をＦＦＴにより周波数領域の信号に変換して複数の周波数帯域に振り分ける構成とし、
   前記リミッタは、前記ＦＦＴから出力される信号に対し周波数帯域毎に振幅制限を行うものとし、
   前記推力指令値算出手段は、前記リミッタの出力値を逆ＦＦＴにより時間領域の信号に変換して前記推力指令値を生成することを特徴とするとする請求項１，２，３または４に記載の電動式サスペンション制御装置。

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