JP6286092B1 - サスペンション制御装置、及びサスペンション装置。 - Google Patents
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Abstract
Description
以下、本発明の実施形態1について、詳細に説明する。
図1は、本実施形態に係る車両900の概略構成を示す図である。図1に示すように、車両900は、懸架装置(サスペンション)100、車体200、車輪300、タイヤ310、操舵部材410、ステアリングシャフト420、トルクセンサ430、舵角センサ440、トルク印加部460、ラックピニオン機構470、ラック軸480、エンジン500、ECU(Electronic Control Unit)(ステアリング制御装置、サスペンション制御装置、サスペンション制御部)600、発電装置700およびバッテリ800を備えている。ここで、懸架装置100、及びECU600は、本実施形態に係るサスペンション装置を構成する。
図2は、本実施形態に係る懸架装置100における油圧緩衝装置の概略構成例を示す概略断面図である。図2に示すように、懸架装置100は、シリンダ101と、シリンダ101内に摺動可能に設けられたピストン102と、ピストン102に固定されたピストンロッド103とを備えている。シリンダ101は、ピストン102によって上室101aと下室101bとに仕切られており、上室101a及び下室101bは作動油によって満たされている。
以下では、参照する図面を替えて、ECU600について具体的に説明する。図3は、ECU600の概略構成を示す図である。
制御量演算部1000は、図3に示すように、規範車両モデル演算部1100、減算部1012、積分部1014、第1の増幅部1021、第2の増幅部1022、第3の増幅部1023、及び加算部1024を備えている。
続いて、図4を参照して規範車両モデル演算部1100の構成について具体的に説明する。図4は、規範車両モデル演算部1100の構成を示すブロック図である。図4に示すように、規範車両モデル演算部1100は、主演算部1110、タイヤ接地荷重算出部1120、スリップ算出部1130、及び、タイヤモデル演算部1140を備えている。
主演算部1110は、1又は複数の入力値を参照し、車両状態に関する状態量についての線形演算を行うことによって1又は複数の出力値を算出する。
・操舵トルク
・各車輪の車輪角速度
・各車輪の実舵角
・各車輪の駆動トルク
の少なくとも何れかを主演算部1110に入力する構成とし、主演算部1110がこれらの入力値に対する線形演算を実行する構成としてもよい。この場合、例えば、主演算部1110が、各システム行列 A、入力行列 B、及び観測行列 Cによって表現される各車両モデルを切り替える車両モデル切替部を備える構成とし、当該車両モデル切替部が、上記の入力を参照して各車両モデルを切り替える構成とすることができる。
・ヨーレート
・前後G
・横G
・ブレーキ圧
・VSAフラグ、TCSフラグ、ABSフラグ
・エンジントルク
・エンジン回転数
の少なくとも何れかをさらに含む構成としてもよい。この場合、例えば、主演算部1110が、各システム行列 A、入力行列 B、及び観測行列 Cによって表現される各車両モデルを切り替える車両モデル切替部を備える構成とし、当該車両モデル切替部が、上記の入力を参照して各車両モデルを切り替える構成とすることができる。また、各走行条件における理想的な車両挙動や理想的な車両姿勢となる規範車両モデルを用い、車両の直進時、旋回時、ブレーキ時などの各状況において、理想的な車両挙動や理想的な車両姿勢となるように車両各部1300を制御する構成とすることができる。
主演算部1110による演算対象の状態量の一例を状態量ベクトルxとして表現すれば以下の通りである。なお、下記状態量の時間微分も、主演算部1110による演算対象の状態量となり得る。
u、v、wは、車体200のバネ上速度のx、y、z方向成分であり、
p、q、rは、車体200のバネ上角速度のx、y、z方向成分、すなわち、ロールレート、ピッチレート、及び、ヨーレートである。また、
z1flm〜z1rrmは、各車輪のバネ下変位であり、
w1flm〜w1rrmは、各車輪のバネ下速度であり、
δは、実舵角であり、
dδは、実舵角速である。
主演算部1110が出力する規範出力の種類は、観測行列Cをどのように選ぶかによって決定される。一例として、主演算部1110が出力する規範出力を特定状態量ベクトルyとして表現すれば以下のように、バネ上鉛直速度 w、ロールレート p、及びピッチレートqを含んでいる。
主演算部1110による演算対象の運動方程式の一例を示せば以下の通りである。
mは車両のバネ上質量(すなわち車体200の質量)であり、
Fx、Fy、Fzは、車両のバネ上(すなわち車体200)に作用するx、y、z方向の力であり、
Mx、My、Mzは、車両のバネ上に作用するx、y、z軸に関するモーメントであり、
lx、ly、lzは、車両のバネ上のx、y、z軸に関する慣性モーメントであり、
lzxは、y軸の慣性乗積である。
m1はバネ下質量である。また、各物理量の上に付されたドット「・」は時間微分を表す。
Isは、キングピン軸周りの車輪慣性モーメントであり、
Csは、キングピン等価粘性摩擦係数であり、
Ksは、キングピン軸周りに等価弾性係数である。
上述した運動方程式は一般に非線形であり、以下のように表現できる。
続いて、規範車両モデル演算部1100が備える構成のうち、主演算部1110以外の構成について説明する。
以下では、参照する図面を替えて、規範車両モデル演算部1100による、平面方向の状態量と、上下方向の状態量との非分離的な演算について説明する。図5は、規範車両モデル演算部1100が備えるシステム行列演算部1116が、積分部1115による積分結果に対して演算するシステム行列 Aの具体的な成分を例示する表である。尚、明細書中に記載したDampStfl、DampStfr、DampStrl、DampStrr、z1flm、z1frm、z1rlm、z1rrm、w1flm、w1frm、w1rlm、及びw1rrmは、図5の表中では、それぞれ、DampStfl、DampStfr、DampStrl、DampStrr、z1flm、z1frm、z1rlm、z1rrm、w1flm、w1frm、w1rlm、及びw1rrmと表記している。
続いて、参照する図面を替えて、車両状態推定部1200について具体的に説明する。
主演算部1210は、1又は複数の入力値を参照し、車両状態に関する状態量についての線形演算を行うことによって1又は複数の出力値を算出する。
・操舵トルク
・各車輪の車輪角速度
・各車輪の実舵角
・各車輪の駆動トルク
の少なくとも何れかを主演算部1210に入力する構成とし、主演算部1210がこれらの入力値に対する線形演算を実行する構成としてもよい。この場合、例えば、主演算部1210が、各システム行列 A'、入力行列 B'、及び観測行列C'によって表現される各車両モデルを切り替える車両モデル切替部を備える構成とし、当該車両モデル切替部が、上記の入力を参照して各車両モデルを切り替える構成とすることができる。
・ヨーレート
・前後G
・横G
・ブレーキ圧
・VSAフラグ、TCSフラグ、ABSフラグ
・エンジントルク
・エンジン回転数
の少なくとも何れかをさらに含む構成としてもよい。この場合、例えば、主演算部1210が、各システム行列 A'、入力行列 B'、及び観測行列C'によって表現される各車両モデルを切り替える車両モデル切替部を備える構成とし、当該車両モデル切替部が、上記の入力を参照して各車両モデルを切り替える構成とすることができる。
主演算部1210による演算対象の状態量は、主演算部1110による演算対象の状態量と同様であるのでここでは詳細な説明を省略する。なお、主演算部1210が出力する規範出力は、主演算部1110と同様に、上述した状態量ベクトルxに含まれる状態量の何れか又はそれらの組み合わせによって表現することができる物理量である。
主演算部1210が出力する推定出力の種類は、観測行列C’をどのように選ぶかによって決定される。一例として、主演算部1110が出力する推定出力は、主演算部1110が出力する規範出力と同様に、バネ上鉛直速度 w、ロールレート p、及びピッチレートqを含んでいる。
運動方程式の線形化と主演算部1210への実装は、主演算部1110への実装において説明した事項と同様であるのでここでは詳細な説明を省略する。なお、主演算部1110への実装において説明した、線形化された運動方程式における行列A、Cは、主演算部1210における行列A'、C'に対応し、線形化された運動方程式における行列Bは、主演算部1210における行列B0'、B1'、B2'、B4に対応する。
続いて、車両状態推定部1200が備える構成のうち、主演算部1210以外の構成について説明する。
操縦安定性・乗心地制御部1150は、規範車両モデル各部を制御するための制御量を決定し、各部へ供給するために、観測行列演算部1117が出力する規範出力に対して作用する。操縦安定性・乗心地制御部1150による出力は、第4の入力行列演算部1118に供給され、入力行列B3が演算される。
上述した実施形態1では、タイヤモデルに関する演算を、タイヤモデル演算部1140において非線形的に行う構成を例に挙げたが、これは、本明細書に記載の発明を限定するものではない。
実施形態1と同様に、本実施形態に係る規範車両モデル演算部1100aにおいても、平面方向の状態量と、上下方向の状態量とを非分離的に演算する。
上述した実施形態1及び2では、規範車両モデル演算部1100又は規範車両モデル演算部1100aが線形演算部を備える構成を例に挙げ、説明を行ったが、これは、本明細書に記載の発明はこれに限られるものではない。規範車両モデル演算部1100又は規範車両モデル演算部1100aは、上述した線形演算部に代えて、非線形演算部を備える構成としてもよい。換言すれば、規範車両モデル演算部1100又は規範車両モデル演算部1100aは、非線形演算部のみからなる構成としてもよい。このような非線形演算部を含む規範車両モデル演算部1100又は規範車両モデル演算部1100aでは、各種状態量を含む運動方程式等が、非線形項、すなわち、2次以上の項を含む形で演算される。このような構成においても、規範車両モデル演算部1100又は規範車両モデル演算部1100aは、1又は複数の平面方向の状態量の少なくとも何れかと1又は複数の上下方向の状態量の少なくとも何れかとを非分離的に演算するので、車両状態の推定精度が向上する。
ECU600の制御ブロック(制御量演算部1000、車両状態推定部1200)は、集積回路(ICチップ)等に形成された論理回路(ハードウェア)によって実現してもよいし、CPU(Central Processing Unit)を用いてソフトウェアによって実現してもよい。
200 車体
600 ECU(サスペンション制御装置、サスペンション制御部)
1000 制御量演算部
1012 減算部
1014 積分部
1021 第1の増幅部
1022 第2の増幅部
1023 第3の増幅部
1024 加算部
1100、1100a 規範車両モデル演算部
1110 主演算部
1111 第1の入力行列演算部(第1の演算部)
1112 第2の入力行列演算部(第1の演算部)
1113 第3の入力行列演算部(第1の演算部)
1114 加算部
1115 積分部
1116 システム行列演算部(第2の演算部)
1117 観測行列演算部(第3の演算部)
1140 タイヤモデル演算部
1200 車両状態推定部
Claims (9)
- 規範車両モデルに追従するようサスペンションを制御するサスペンション制御装置であって、
規範車両モデルを用いた演算を行う規範車両モデル演算部を備え、
前記規範車両モデル演算部は、
複数の平面方向の状態量の少なくとも何れかと複数の上下方向の状態量の少なくとも何れかとを非分離的に演算することによって規範出力を算出し、
前記規範車両モデル演算部は、前記複数の平面方向の状態量の少なくとも一部としての、車体のバネ上速度の平面方向成分の時間微分と、前記複数の上下方向の状態量の少なくとも一部としての、車体のロールレート及びピッチレートの少なくとも何れかとを非分離的に演算することを特徴とするサスペンション制御装置。 - 規範車両モデルに追従するようサスペンションを制御するサスペンション制御装置であって、
規範車両モデルを用いた演算を行う規範車両モデル演算部を備え、
前記規範車両モデル演算部は、
複数の平面方向の状態量の少なくとも何れかと複数の上下方向の状態量の少なくとも何れかとを非分離的に演算することによって規範出力を算出し、
前記規範車両モデル演算部は、前記複数の平面方向の状態量の少なくとも一部としての、車体のバネ上速度の平面方向成分と、前記複数の上下方向の状態量の少なくとも一部としての、車体のロールレートの時間微分及びピッチレートの時間微分の少なくとも何れかとを非分離的に演算することを特徴とするサスペンション制御装置。 - 規範車両モデルに追従するようサスペンションを制御するサスペンション制御装置であって、
規範車両モデルを用いた演算を行う規範車両モデル演算部を備え、
前記規範車両モデル演算部は、
複数の平面方向の状態量の少なくとも何れかと複数の上下方向の状態量の少なくとも何れかとを非分離的に演算することによって規範出力を算出し、
前記規範車両モデル演算部は、前記複数の平面方向の状態量の少なくとも一部としての、車体のヨーレートの時間微分と、前記複数の上下方向の状態量の少なくとも一部としての、少なくとも何れかの車輪のダンパストロークとを非分離的に演算することを特徴とするサスペンション制御装置。 - 前記規範車両モデル演算部は、
前記複数の平面方向の状態量の少なくとも何れかと、前記複数の上下方向の状態量の少なくとも何れかとの間のゼロでない関係性を示す行列成分を参照して車両状態を推定する請求項1〜3の何れか1項に記載のサスペンション制御装置。 - 前記規範車両モデル演算部は、
入力値に対する演算を行う1又は複数の第1の演算部と、
積分部と、
前記積分部による積分結果に対する演算を行う第2の演算部と、
前記第1の演算部による演算結果と前記第2の演算部による演算結果とを加算したうえで前記積分部に入力する加算部と、
前記積分部の積分結果に対して演算を行うことにより出力値を算出する第3の演算部と
を備えており、
前記第1の演算部と前記第2の演算部と前記第3の演算部とのうち、少なくとも前記第2の演算部は、前記複数の平面方向の状態量の少なくとも何れかと、前記複数の上下方向の状態量の少なくとも何れかとの間のゼロでない関係性を示す行列成分を用いた演算を行う請求項4に記載のサスペンション制御装置。 - 車両状態を推定する車両状態推定部と、
前記車両状態推定部の出力である推定出力量から、前記規範車両モデル演算部の出力値である特定の状態量を減算する減算部と、
前記減算部による減算結果を積分する積分部と、
車両状態推定部の演算対象である推定状態量を増幅する第1の増幅部と、
前記積分部による積分結果を増幅する第2の増幅部と、
前記規範車両モデル演算部の演算対象である状態量を増幅する第3の増幅部と、
前記第1の増幅部による増幅結果、前記第2の増幅部による増幅結果、及び前記第3の増幅部による増幅結果を加算する加算部と
を備えている請求項5に記載のサスペンション制御装置。 - サスペンションと、規範車両モデルに追従するよう前記サスペンションを制御するサスペンション制御部とを備えたサスペンション装置であって、
前記サスペンション制御部は、規範車両モデルを用いた演算を行う規範車両モデル演算部を備え、
前記規範車両モデル演算部は、
複数の平面方向の状態量の少なくとも何れかと複数の上下方向状態量の少なくとも何れかとを非分離的に演算することによって規範出力を算出し、
前記規範車両モデル演算部は、前記複数の平面方向の状態量の少なくとも一部としての、車体のバネ上速度の平面方向成分の時間微分と、前記複数の上下方向の状態量の少なくとも一部としての、車体のロールレート及びピッチレートの少なくとも何れかとを非分離的に演算することを特徴とするサスペンション装置。 - サスペンションと、規範車両モデルに追従するよう前記サスペンションを制御するサスペンション制御部とを備えたサスペンション装置であって、
前記サスペンション制御部は、規範車両モデルを用いた演算を行う規範車両モデル演算部を備え、
前記規範車両モデル演算部は、
複数の平面方向の状態量の少なくとも何れかと複数の上下方向状態量の少なくとも何れかとを非分離的に演算することによって規範出力を算出し、
前記規範車両モデル演算部は、前記複数の平面方向の状態量の少なくとも一部としての、車体のバネ上速度の平面方向成分と、前記複数の上下方向の状態量の少なくとも一部としての、車体のロールレートの時間微分及びピッチレートの時間微分の少なくとも何れかとを非分離的に演算することを特徴とするサスペンション装置。 - サスペンションと、規範車両モデルに追従するよう前記サスペンションを制御するサスペンション制御部とを備えたサスペンション装置であって、
前記サスペンション制御部は、規範車両モデルを用いた演算を行う規範車両モデル演算部を備え、
前記規範車両モデル演算部は、
複数の平面方向の状態量の少なくとも何れかと複数の上下方向状態量の少なくとも何れかとを非分離的に演算することによって規範出力を算出し、
前記規範車両モデル演算部は、前記複数の平面方向の状態量の少なくとも一部としての、車体のヨーレートの時間微分と、前記複数の上下方向の状態量の少なくとも一部としての、少なくとも何れかの車輪のダンパストロークとを非分離的に演算することを特徴とするサスペンション装置。
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