JP6480983B2 - 電磁サスペンション装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車両の車体と車輪の間に備わるばね部材に並設され車体の振動減衰に係る駆動力を発生させる電磁アクチュエータを備える電磁サスペンション装置に関する。
従来、車両の車体と車輪の間に備わるばね部材と並列に設けられ電動機によって車体の振動減衰に係る駆動力を発生させる電磁アクチュエータを備える電磁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)。電磁アクチュエータは、電動機の他に、ボールねじ機構を備えて構成される。電磁アクチュエータは、電動機の回転運動をボールねじ機構の直線運動へと変換することにより、車体の振動減衰に係る駆動力を発生させるように動作する。
特開2010−132222号公報
しかしながら、特許文献1に係る電磁サスペンション装置では、電磁アクチュエータのストローク位置に応じてばね部材のばね力を調整することは開示も示唆もされていない。このため、ばね部材に予め設定されるばね定数の大きさによっては、乗り心地の改善を図る点で改良の余地があった。
本発明は、前記実情に鑑みてなされたものであり、ばね部材に予め設定されるばね定数の大きさにかかわらず、乗り心地の改善要求に応答可能な電磁サスペンション装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、(1)に係る発明は、車両の車体と車輪の間に備わるばね部材に並設され前記車体の振動減衰に係る駆動力を発生させる電磁アクチュエータと、前記電磁アクチュエータのストローク位置を取得する情報取得部と、前記電磁アクチュエータの目標駆動力を算出すると共に、当該算出した目標駆動力を用いて前記電磁アクチュエータの駆動力制御を行う駆動力制御部と、を備え、前記駆動力制御部は、前記情報取得部で取得したストローク位置が中立位置を含む中立領域に存する場合、前記ストローク位置が非中立領域に存する場合に比べて前記ばね部材に係るばね力を弱めるように前記目標駆動力の補正を行うことを最も主要な特徴とする。
本発明によれば、ばね部材に予め設定されるばね定数の大きさにかかわらず、乗り心地の改善要求に応えることができる。
本発明の第1〜第4実施形態に係る電磁サスペンション装置11に共通の全体構成図である。 電磁サスペンション装置に備わる電磁アクチュエータの部分断面図である。 電磁サスペンション装置に備わるECUの内部構成図である。 第1実施形態に係る電磁サスペンション装置に備わるECUのばね制御力算出部及び駆動力演算部周辺のブロック構成図である。 図4Aに示す駆動力演算部に備わるばね制御力第1補正レシオマップの説明図である。 本発明の第1〜第4実施形態に係る電磁サスペンション装置11に共通の動作説明に供するフローチャート図である。 第2実施形態に係る電磁サスペンション装置に備わるECUのばね制御力算出部及び駆動力演算部周辺のブロック構成図である。 図6Aに示す駆動力演算部に備わるばね制御力第21補正レシオマップの説明図である。 第3実施形態に係る電磁サスペンション装置に備わるECUのばね制御力算出部及び駆動力演算部周辺のブロック構成図である。 図7Aに示す駆動力演算部に備わるばね制御力第31補正レシオマップの説明図である。 第4実施形態に係る電磁サスペンション装置に備わるECUのばね制御力算出部及び駆動力演算部周辺のブロック構成図である。 図8Aに示す駆動力演算部に備わるばね制御力第41補正レシオマップの説明図である。
以下、本発明の第1〜第4実施形態に係る電磁サスペンション装置について、適宜図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下に示す図面において、同一の部材又は相当する部材間には同一の参照符号を付するものとする。また、部材のサイズ及び形状は、説明の便宜のため、変形又は誇張して模式的に表す場合がある。
〔本発明の第1〜第4実施形態に係る電磁サスペンション装置11に共通の基本構成〕
はじめに、本発明の第1〜第4実施形態に係る電磁サスペンション装置11に共通の基本構成について、図1、図2を参照して説明する。
図1は、本発明の第1〜第4実施形態に係る電磁サスペンション装置11に共通の全体構成図である。図2は、電磁サスペンション装置11の一部を構成する電磁アクチュエータ13の部分断面図である。
本発明の第1〜第4実施形態に係る電磁サスペンション装置11は、図1に示すように、車両10の各車輪毎に備わる複数の電磁アクチュエータ13と、ひとつの電子制御装置(以下、「ECU」という。)15とを備えて構成されている。複数の電磁アクチュエータ13とECU15との間は、ECU15から複数の電磁アクチュエータ13への駆動制御電力を供給するための電力供給線14(図1の実線参照)、及び、複数の電磁アクチュエータ13からECU15に電磁アクチュエータ13のストローク位置を送るための信号線16(図1の破線参照)をそれぞれ介して相互に接続されている。
本実施形態では、電磁アクチュエータ13は、前輪(左前輪・右前輪)、及び後輪(左後輪・右後輪)を含む各車輪毎に、都合4つ配設されている。
複数の電磁アクチュエータ13の各々は、この実施形態では、それぞれが共通の構成を備えている。そこで、ひとつの電磁アクチュエータ13の構成について説明することで、複数の電磁アクチュエータ13の説明に代えることとする。
電磁アクチュエータ13は、図2に示すように、ベースハウジング17、アウタチューブ19、ボールベアリング21、ボールねじ軸23、複数のボール25、ナット27、及びインナチューブ29を備えて構成されている。
ベースハウジング17は、ボールベアリング21を介してボールねじ軸23の基端側を軸周りに回転自在に支持する。アウタチューブ19は、ベースハウジング17に設けられ、ボールねじ軸23、複数のボール25、ナット27を含むボールねじ機構18を収容する。複数のボール25は、ボールねじ軸23のねじ溝に沿って転動する。ナット27は、複数のボール25を介してボールねじ軸23に係合し、ボールねじ軸23の回転運動を直線運動に変換する。ナット27に連結されたインナチューブ29は、ナット27と一体になりアウタチューブ19の軸方向に沿って変位する。
ボールねじ軸23に回転駆動力を伝えるために、電磁アクチュエータ13には、図2に示すように、電動モータ(電動機)31、一対のプーリ33、及びベルト35が備わっている。電動モータ31は、アウタチューブ19に並列するようにベースハウジング17に設けられている。電動モータ31のモータ軸31a及びボールねじ軸23には、それぞれにプーリ33が装着されている。これら一対のプーリ33には、電動モータ31の回転駆動力をボールねじ軸23に伝達するためのベルト部材35が懸架されている。
電動モータ31には、電動モータ31の回転角信号を検出するレゾルバ37が設けられている。レゾルバ37で検出された電動モータ31の回転角信号は、信号線16を介してECU15に送られる。本実施形態では、電動モータ31の回転角は、電磁アクチュエータ13のストローク位置に置き換えることができる。電動モータ31の回転角の変位に従って、電磁アクチュエータ13のストローク位置が伸び側又は縮み側(図2参照)に変位するからである。電動モータ31は、ECU15が複数の電磁アクチュエータ13のそれぞれに電力供給線14を介して供給する駆動制御電力に応じて回転駆動が制御される。
なお、本実施形態では、図2に示すように、電動モータ31のモータ軸31aとボールねじ軸23とを略平行に配置して両者間を連結するレイアウトを採用することで、電磁アクチュエータ13における軸方向の寸法を短縮している。ただし、電動モータ31のモータ軸31aとボールねじ軸23とを同軸に配置して両者間を連結するレイアウトを採用してもよい。
本実施形態に係る電磁アクチュエータ13では、図2に示すように、ベースハウジング17の下端部に連結部39が設けられている。この連結部39は、不図示のばね下部材(車輪側のロアアーム、ナックル等)に連結固定される。一方、インナチューブ29の上端部29aは、不図示のばね上部材(車体側のストラットタワー部等)に連結固定されている。要するに、電磁アクチュエータ13は、車両10の車体と車輪の間に備わる不図示の機械式のばね部材に並設されている。
前記のように構成された電磁アクチュエータ13は、次のように動作する。すなわち、例えば、車両10の車輪側から連結部39に対して上向きの振動に係る外力が入力されたケースを考える。このケースでは、上向きの振動に係る外力が加わったアウタチューブ19に対し、インナチューブ29及びナット27が一体に下降しようとする。これを受けて、ボールねじ軸23は、ナット27の下降に従う向きに回転しようとする。この際において、ナット27の下降を妨げる向きの電動モータ31の回転駆動力を生じさせる。この電動モータ31の回転駆動力は、ベルト35を介してボールねじ軸23に伝達される。このように、上向きの振動に係る外力に対抗する反力である減衰力(ストローク速度の向きと異なる方向の力)をボールねじ軸23に作用させることにより、車輪側から車体側へと伝えられようとする振動を減衰させる。
〔ECU15の内部構成〕
次に、電磁サスペンション装置11に備わるECU15の内部構成について、図3を参照して説明する。図3は、電磁サスペンション装置11に備わるECU15の内部構成図である。
ECU15は、各種の演算処理を行うマイクロコンピュータを含んで構成される。ECU15は、レゾルバ37で検出された電動モータ31の回転角、すなわち、電磁アクチュエータ13のストローク位置等に基づいて、複数の電磁アクチュエータ13のそれぞれを駆動制御することにより、車体の振動減衰に係る駆動力を発生させる駆動力制御機能を有する。ECU15は、本発明の「駆動力制御部」に相当する。
こうした駆動力制御機能を実現するために、ECU15は、図3に示すように、情報取得部51と、ばね制御力算出部53と、駆動力演算部55と、駆動制御部57とを備えて構成されている。
情報取得部51は、レゾルバ37で検出された電動モータ31の回転角、つまり、電磁アクチュエータ13のストローク位置の情報を取得する。また、情報取得部51は、電圧センサ41で検出された電源電圧E、車速センサ43で検出された車速V、ヨーレイトセンサ45で検出されたヨーレイトYの情報を取得する。情報取得部51で取得した電磁アクチュエータ13のストローク位置、電源電圧E、車速V、及びヨーレイトYを含む車両状態情報は、ばね制御力算出部53及び駆動力演算部55に送られる。
さらに、情報取得部51は、電動モータ31の回転角を時間微分することにより、車両10のばね上部材及びばね下部材間の相対速度(以下、単に「相対速度」という場合がある。)を求める。ちなみに、こうして演算された相対速度は、ボールねじ軸23のストローク速度、及び、電動モータ31の回転角速度と強い相関関係がある。すなわち、相対速度は、ボールねじ軸23のストローク速度、電動モータ31の回転角速度に置き換えて用いることができる。情報取得部51で算出(取得)された相対速度の時系列信号は、駆動力演算部55に送られる。
ばね制御力算出部53は、情報取得部51で取得した車両状態情報(ストローク位置、電源電圧E、車速V、及びヨーレイトY)と、後記するばね制御力第1,第2,第3,第4補正レシオマップ65,71,75,77とを適宜参照して、機械式のばね部材に係るばね力を補正するためのばね制御力を算出する。ばね制御力算出部53で算出されたばね制御力の情報は、駆動力演算部55に送られる。なお、ばね制御力算出部53で行われる演算内容について、詳しくは後記する。
駆動力演算部55は、情報取得部51で取得した相対速度の情報、及び、後記する減衰力マップ61を適宜参照して、減衰力の基準値を算出すると共に、算出した減衰力の基準値に、ばね制御力算出部53で算出されたばね制御力を加算することにより、目標駆動力を演算する。駆動力演算部55の演算結果である目標駆動力を実現するための駆動力制御信号は、駆動制御部57へ送られる。駆動力演算部55で行われる演算内容について、詳しくは後記する。
駆動制御部57は、駆動力演算部55から送られてきた駆動力制御信号に従って、複数の電磁アクチュエータ13のそれぞれに備わる電動モータ31に駆動制御電力を供給することにより、複数の電磁アクチュエータ13の駆動制御をそれぞれ独立して行う。なお、電動モータ31に供給される駆動制御電力を生成するに際し、例えば、インバータ制御回路を好適に用いることができる。
〔第1実施形態に係るばね制御力算出部53及び駆動力演算部55周辺のブロック構成〕
次に、第1実施形態に係る電磁サスペンション装置11に備わるECU15のばね制御力算出部53及び駆動力演算部55周辺のブロック構成について、図4A、図4Bを参照して説明する。図4Aは、第1実施形態に係るばね制御力算出部53及び駆動力演算部55周辺のブロック構成図である。図4Bは、図4Aに示す駆動力演算部55に備わるばね制御力第1補正レシオマップ65の説明図である。
第1実施形態に係るばね制御力算出部53は、図4Aに示すように、ばね制御力マップ63、ばね制御力第1補正レシオマップ65、及び乗算部67を備えて構成されている。
ばね制御力マップ63には、図4Aに示すように、ストローク位置の変化に対応付けて変化するばね制御力の基準値が記憶されている。なお、ばね制御力の基準値は、実際には、ばね制御力電流の値として記憶されている。
図4Aに示す例では、中立位置を基準としてストローク位置が伸び側又は縮み側に離れるほどばね制御力が線形に大きくなる特性に設定されている。なお、ストローク位置が中立位置に存する場合、それに対応するばね制御力はゼロとなる。
第1実施形態に係るばね制御力算出部53は、情報取得部51で取得したストローク位置の情報、及び、ばね制御力マップ63の前記記憶内容を参照して、ストローク位置に対応するばね制御力の基準値を求める。こうして求められたばね制御力の基準値は、乗算部67に送られる。
ばね制御力第1補正レシオマップ65には、図4Aに示すように、ストローク位置の変化に対応付けて変化するばね制御力第1補正レシオの値が記憶されている。ばね制御力第1補正レシオとしては、(−1〜0)の間の値(−1,0を含む)が採用される。第1実施形態に係るばね制御力算出部53において、ばね制御力第1補正レシオの値は、ばね制御力の基準値に乗算される。これにより、ばね制御力の基準値を、時々刻々と変化するストローク位置に相応しい値に補正する。
ここで、ばね制御力第1補正レシオマップ65に記憶されるばね制御力第1補正レシオ特性について、図4Bを参照して説明する。
ストローク位置が中立位置を含む中立領域CT1に存するケースでは、ばね制御力第1補正レシオLT11の値として固定値「−1」が設定される。
また、ストローク位置が中立領域CT1と伸び側及び縮み側終端領域CT3、CT3との間の中間領域CT2、CT2に存するケースでは、ばね制御力第1補正レシオLT12の値として、ストローク位置が中立側から伸び側終端又は縮み側終端の側に近づくに連れて線形に漸増するような可変値が設定される。
そして、ストローク位置が伸び側終端近傍にある伸び側終端領域CT3又は縮み側終端近傍にある縮み側終端領域CT3に存するケースでは、ばね制御力第1補正レシオLT13の値として固定値「0」が設定される。
なお、電磁アクチュエータ13のストローク範囲に対する中立領域CT1の幅、並びに、伸び側及び縮み側終端領域CT3の幅は、ばね部材のばね定数を小さくしようとする程度や、電磁アクチュエータ13がフルバンプ又はフルリバウンド状態に陥る事態を未然に抑止することを考慮して、実験やシミュレーション等を通じて適宜の値が設定される。
ストローク位置が中立位置を含む中立領域CT1に存する際に、ストローク位置が中立領域CT1を除く非中立領域CT2,CT3に存する際と比べて、ばね制御力が絶対値の大きい負の値になるようにばね制御力第1補正レシオLT11の値を設定したのは、次の理由による。
すなわち、ストローク位置が中立位置を含む中立領域CT1に存するケースでは、機械式のばね部材に係るばね力を弱めることは、ばね部材に係るばね定数を小さくすることと同義である。
機械式のばね部材に係るばね定数は、仮に電磁アクチュエータ13が失陥したとしても、ばね部材によって車両10の車体を確実に支持する要請に応えるために、比較的大きい値が予め設定されている。
そこで、ストローク位置が中立位置を含む中立領域CT1に存するケースでは、ばね部材に係るばね力を弱めるようにばね制御力第1補正レシオLT11の値をLT12、LT13と比べて絶対値の大きい負の値に設定している。これにより、ばね制御力が絶対値の大きい負の値に補正される(減衰力に対してばね制御力を減算することで目標駆動力を得る)ことにより、乗り心地の改善を図る。
また、ストローク位置が伸び側又は縮み側終端領域CT3に存する際の、ばね制御力第1補正レシオLT13の値として固定値「0」を設定をしたのは、次の理由による。
すなわち、ストローク位置が伸び側又は縮み側終端領域CT3に存するケースでは、電磁アクチュエータ13がフルバンプ又はフルリバウンド状態に陥るおそれがある。
そこで、ストローク位置が伸び側又は縮み側終端領域CT3に存するケースでは、ストローク位置が中間領域CT2に存する場合に比べて、ばね部材に係るばね力を弱める度合いを緩和するようにばね制御力を補正する。
なお、「ばね部材に係るばね力を弱める度合いを緩和する」とは、ばね部材に係るばね力を弱める制御を行わない態様を含む。
すなわち、ストローク位置が伸び側又は縮み側終端領域CT3に存するケースでは、ばね部材に係るばね力を弱める制御を行わない。これにより、電磁アクチュエータ13がフルバンプ又はフルリバウンド状態に陥る事態を未然に抑止する共に、省電力の要求に応えることができる。
ばね制御力算出部53の乗算部67は、ばね制御力マップ63を参照して算出したばね制御力の基準値に、ばね制御力第1補正レシオマップ65を参照して求めたばね制御力第1補正レシオの値を乗算することにより、ストローク位置に基づく補正後のばね制御力の値を算出する。こうして算出されたストローク位置に基づく補正後のばね制御力の値は、次に述べる加算部69に送られる。
一方、第1実施形態に係る駆動力演算部55は、図4Aに示すように、減衰力マップ61、及び加算部69を備えて構成されている。
減衰力マップ61には、図4Aに示すように、相対速度の変化に対応付けて変化する減衰力の基準値が記憶されている。なお、減衰力の基準値は、実際には、減衰力制御電流の値として記憶されている。
図4Aに示す例では、相対速度が大きくなるほど減衰力が大きくなる対数関数的な特性に設定されている。この特性は、従来用いられてきた油圧ダンパの特性にならっている。なお、相対速度がゼロの場合、それに対応する減衰力もゼロとなる。
第1実施形態に係る駆動力演算部55は、情報取得部51で取得した相対速度、及び、減衰力マップ61の前記記憶内容を参照して、相対速度に対応する減衰力の基準値を算出する。こうして算出された減衰力の基準値は、加算部69に送られる。
第1実施形態に係る駆動力演算部55の加算部69は、減衰力マップ61を参照して求めた減衰力の基準値に、ばね制御力算出部53で算出されたばね制御力の値を加算することにより、減衰力及びばね制御力が統合された目標駆動力に基づく駆動力制御信号を生成する。こうして生成された目標駆動力に基づく駆動力制御信号は、駆動制御部57に送られる。これを受けて駆動制御部57は、複数の電磁アクチュエータ13の駆動制御を行う。
〔第1実施形態に係る電磁サスペンション装置11の動作〕
次に、第1実施形態に係る電磁サスペンション装置11の動作について、図5を参照して説明する。図5は、本発明の第1〜第4実施形態に係る電磁サスペンション装置11に共通の動作説明に供するフローチャート図である。
図5に示すステップS11(ストローク位置を含む情報を取得)において、ECU15の情報取得部51は、レゾルバ37で検出された電動モータ31の回転角の時系列信号を取得すると共に、電磁アクチュエータ13のストローク位置の情報を取得する。
ステップS12(相対速度算出)において、ECU15の情報取得部51は、ステップS11で取得した電動モータ31の回転角の時系列信号を時間微分することにより、車両10のばね上部材及びばね下部材間の相対速度の情報を算出する。こうして算出された相対速度の情報は、駆動力演算部55に送られる。
ステップS13(ばね制御力算出)において、ECU15のばね制御力算出部53は、ステップS11で取得したストローク位置の情報、及び、ばね制御力マップ63の記憶内容を参照して、ストローク位置に対応するばね制御力の基準値を算出する。
また、ばね制御力算出部53は、ステップS11で取得したストローク位置の情報、及び、ばね制御力第1補正レシオマップ65の記憶内容を参照して、ストローク位置に対応するばね制御力第1補正レシオの値を算出する。
さらに、ばね制御力算出部53の乗算部67は、ばね制御力の基準値に、ばね制御力第1補正レシオの値を乗算する。
前記したように、ばね制御力算出部53は、ばね制御力の基準値を、時々刻々と変化するストローク位置に相応しい値に補正する。こうして算出されたばね制御力の補正値は、駆動力演算部55の加算部69に送られる。
ステップS14(駆動力演算)において、ECU15の駆動力演算部55は、ステップS12で情報取得部51により算出(取得)した車両10のばね上部材及びばね下部材間の相対速度の情報、及び、減衰力マップ61の記憶内容(相対速度の変化に対応付けて変化する減衰力の基準値)を参照して、相対速度に対応する減衰力の基準値を求める。
次いで、駆動力演算部55の加算部69は、前記のようにして相対速度に対応する減衰力の基準値に、ステップS13でばね制御力算出部53により算出したストローク位置に対応するばね制御力の補正値を加算することにより、減衰力及びばね制御力が統合された目標駆動力に基づく駆動力制御信号を生成する。
ステップS15において、ECU15の駆動制御部57は、ステップS14の演算により求められた目標駆動力に基づく駆動力制御信号に従って、複数の電磁アクチュエータ13のそれぞれに備わる電動モータ31に駆動制御電力を供給することにより、複数の電磁アクチュエータ13の駆動制御を行う。
第1実施形態に係る電磁サスペンション装置11では、減衰力マップ61を参照して相対速度に応じた減衰力の基準値が算出される一方、ばね制御力マップ63を参照してストローク位置に応じたばね制御力の基準値が算出されると共に、こうして算出されたばね制御力の基準値に、ストローク位置に対応するばね制御力第1補正レシオの値を乗算することでばね制御力の補正値が算出され、前記のように算出された減衰力の基準値、及びばね制御力の補正値を統合することで得られた目標駆動力を用いて電磁アクチュエータ13の駆動制御が行われる。
ここで、第1実施形態に係るばね制御力算出部53は、ストローク位置が中立位置を含む中立領域CT1に存する際において、ストローク位置が非中立領域CT2,CT3に存する際と比べて、ばね制御力の補正値として絶対値の大きい負の値を算出する。これは、機械式のばね部材に係るばね力を弱める(ばね部材に係るばね定数を小さくする)ことと同義である。そのため、乗り心地を改善することができる。
第1実施形態に係る電磁サスペンション装置11によれば、ばね部材に予め設定されるばね定数の大きさにかかわらず、乗り心地の改善要求に応えることができる。
〔第2実施形態に係るばね制御力算出部53及び駆動力演算部55周辺のブロック構成〕
次に、第2実施形態に係る電磁サスペンション装置11に備わるECU15のばね制御力算出部53及び駆動力演算部55周辺のブロック構成について、図6A、図6Bを参照して説明する。図6Aは、第2実施形態に係るばね制御力算出部53及び駆動力演算部55周辺のブロック構成図である。図6Bは、図6Aに示す駆動力演算部55に備わるばね制御力第2補正レシオマップ71の説明図である。
ここで、第1実施形態に係るばね制御力算出部53と、第2実施形態に係るばね制御力算出部53とは、両者間で共通の構成要素が多く存在する。そこで、両者間で相違する構成要素に注目して説明することで、第2実施形態に係るばね制御力算出部53の説明に代えることとする。
なお、第1実施形態に係る駆動力演算部55と、第2実施形態に係る駆動力演算部55とは、相互に共通の構成を備える。
第2実施形態に係るばね制御力算出部53は、図6Aに示すように、第1実施形態に係るばね制御力算出部53に備わる構成要素であるばね制御力マップ63、ばね制御力第1補正レシオマップ65、及び乗算部67に加えて、ばね制御力第2補正レシオマップ71、及び乗算部73を備えて構成されている。
第2実施形態に係るばね制御力算出部53に備わるばね制御力第2補正レシオマップ71には、図6Aに示すように、電源電圧Eの変化に対応付けて変化するばね制御力第2補正レシオの値が記憶されている。ばね制御力第2補正レシオとしては、(0−1)の間の値(0,1を含む)が採用される。
第2実施形態に係るばね制御力算出部53において、ばね制御力第2補正レシオの値は、第1実施形態に係るばね制御力算出部53により算出されたばね制御力の補正値に乗算される。これにより、ばね制御力の補正値を、時々刻々と変化する電源電圧Eに相応しい値に補正する。
ここで、ばね制御力第2補正レシオマップ71に記憶されるばね制御力第2補正レシオ特性について、図6Bを参照して説明する。
電源電圧Eが予め定められる第1電圧閾値Eth1未満の第1の電源電圧領域EA1では、ばね制御力第2補正レシオLT21の値としてゼロが設定されている。
また、電源電圧Eが第1電圧閾値Eth1以上で予め定められる第2電圧閾値Eth2未満の第2の電源電圧領域EA2では、ばね制御力第2補正レシオLT22の値として、電源電圧Eが小さくなるに連れて線形に小さくなるような可変値が設定されている。
さらに、電源電圧Eが第2電圧閾値Eth2以上の第3の電源電圧領域EA3では、ばね制御力第2補正レシオLT23の値として固定値「1」が設定されている。
なお、第1及び第2電圧閾値Eth1、Eth2としては、車載バッテリ(不図示)の容量が低下しているか否か、そのときの電力の需要が大きいか否かを判定可能となることを考慮して、実験やシミュレーションを通じて適宜の値が設定される。
電源電圧Eが第1電圧閾値Eth1未満の第1の電源電圧領域EA1において、電源電圧Eの大きさにかかわらずばね制御力第2補正レシオLT21の値をゼロに設定すると共に、電源電圧Eが第1電圧閾値Eth1以上で第2電圧閾値Eth2未満の第2の電源電圧領域EA2において、電源電圧Eが小さくなるほどばね制御力の値が小さくなるようにばね制御力第2補正レシオLT22の値を設定したのは、次の理由による。
すなわち、電源電圧Eが第2電圧閾値Eth2未満のケースとは、車載バッテリ(不図示)の容量が低下しているか、そのときの電力の需要が大きい等が想定される。こうしたケースでは、乗り心地の改善に比べて、その他の電力需要を満たすことが優先される。
そこで、電源電圧Eが第2電圧閾値Eth2未満の第1及び第2の電源電圧領域EA1、EA2に存するケースでは、電源電圧Eが第2電圧閾値Eth2以上の第3の電源電圧領域EA3に存するケースに比べて、ばね部材に係るばね力を弱める度合いを緩和するようにばね制御力を補正する。
第2実施形態に係るばね制御力算出部53は、情報取得部51で取得した電源電圧E、及び、ばね制御力第2補正レシオマップ71の前記記憶内容を参照して、電源電圧Eに対応するばね制御力第2補正レシオの値を算出する。こうして算出されたばね制御力第2補正レシオの値は、乗算部73に送られる。
第2実施形態に係るばね制御力算出部53の乗算部73は、第1実施形態に係るばね制御力算出部53により算出されたばね制御力の補正値に、ばね制御力第2補正レシオマップ71を参照して算出された電源電圧Eに基づくばね制御力第2補正レシオの値を乗算することにより、ストローク位置及び電源電圧Eの観点で補正されたばね制御力の補正値を出力する。乗算部73より出力される、ストローク位置及び電源電圧Eの観点で補正されたばね制御力の補正値は、第2実施形態に係る駆動力演算部55の加算部69に送られる。
第2実施形態に係る駆動力演算部55の加算部69は、減衰力マップ61を参照して求めた減衰力の基準値に、ストローク位置及び電源電圧Eの観点で補正されたばね制御力の補正値を加算することにより、減衰力及びばね制御力が統合された目標駆動力に基づく駆動力制御信号を生成する。こうして生成された目標駆動力に基づく駆動力制御信号は、駆動制御部57に送られる。これを受けて駆動制御部57は、複数の電磁アクチュエータ13の駆動制御を行う。
〔第2実施形態に係る電磁サスペンション装置11の動作〕
次に、第2実施形態に係る電磁サスペンション装置11の動作について、図5を参照して説明する。なお、第2実施形態に係る電磁サスペンション装置11の動作は、第1実施形態に係る電磁サスペンション装置11の動作と重複する部分が多く存在する。そこで、両者間で共通する動作部分の記載を簡略化し、両者間で相違する動作部分に注目して説明することで、第2実施形態に係る電磁サスペンション装置11の動作説明に代えることとする。
図5に示すステップS11(ストローク位置を含む情報を取得)において、ECU15の情報取得部51は、電動モータ31の回転角の時系列信号、電磁アクチュエータ13のストローク位置、及び、電源電圧Eの情報を取得する。
ステップS12(相対速度算出)において、ECU15の情報取得部51は、車両10のばね上部材及びばね下部材間の相対速度の情報を算出する。
ステップS13(ばね制御力算出)において、ECU15のばね制御力算出部53は、ステップS11で取得したストローク位置の情報、及び、ばね制御力マップ63の記憶内容を参照して、ストローク位置に対応するばね制御力の基準値を算出する。
また、ばね制御力算出部53は、ステップS11で取得したストローク位置の情報、及び、ばね制御力第1補正レシオマップ65の記憶内容を参照して、ストローク位置に対応するばね制御力第1補正レシオの値を算出する。
さらに、ばね制御力算出部53の乗算部67は、ばね制御力の基準値に、ばね制御力第1補正レシオの値を乗算して、ばね制御力の補正値を出力する。
一方、ばね制御力算出部53は、ステップS11で取得した電源電圧Eの情報、及び、ばね制御力第2補正レシオマップ71の記憶内容を参照して、電源電圧Eに対応するばね制御力第2補正レシオの値を算出する。
さらに、ばね制御力算出部53の乗算部73は、乗算部67の出力であるばね制御力の補正値に、電源電圧Eに対応するばね制御力第2補正レシオの値を乗算して、ばね制御力の補正値を出力する。
前記したように、ばね制御力算出部53は、ばね制御力の基準値を、時々刻々と変化するストローク位置及び電源電圧Eに相応しい値に補正する。このようにストローク位置及び電源電圧Eの観点で補正されたばね制御力の補正値は、駆動力演算部55の加算部69に送られる。
ステップS14(駆動力演算)において、ECU15の駆動力演算部55は、相対速度に対応する減衰力の基準値を求める。
次いで、駆動力演算部55の加算部69は、相対速度に対応する減衰力の基準値に、ステップS13でばね制御力算出部53により算出したストローク位置及び電源電圧Eの観点で補正されたばね制御力の補正値を加算することにより、減衰力及びばね制御力が統合された目標駆動力に基づく駆動力制御信号を生成する。
ステップS15において、ECU15の駆動制御部57は、ステップS14の演算により求められた目標駆動力に基づく駆動力制御信号に従って、複数の電磁アクチュエータ13のそれぞれに備わる電動モータ31に駆動制御電力を供給することにより、複数の電磁アクチュエータ13の駆動制御を行う。
第2実施形態に係る電磁サスペンション装置11では、減衰力マップ61を参照して相対速度に応じた減衰力の基準値が算出される一方、ばね制御力マップ63を参照してストローク位置に応じたばね制御力の基準値が算出されると共に、こうして算出されたばね制御力の基準値に、ストローク位置に対応するばね制御力第1補正レシオの値、及び、電源電圧Eに対応するばね制御力第2補正レシオの値を乗算することでばね制御力の補正値が算出され、前記のように算出された減衰力の基準値、及びばね制御力の補正値を統合することで得られた目標駆動力を用いて電磁アクチュエータ13の駆動制御が行われる。
ここで、第2実施形態に係るばね制御力算出部53は、ストローク位置が中立位置を含む中立領域CT1に存する際において、ストローク位置が非中立領域CT2,CT3に存する際と比べて、ばね制御力の補正値として絶対値の大きい負の値を算出する。これは、機械式のばね部材に係るばね力を弱める(ばね部材に係るばね定数を小さくする)ことと同義である。そのため、乗り心地を改善することができる。
また、第2実施形態に係るばね制御力算出部53は、電源電圧Eが第2電圧閾値Eth2未満である際において、電源電圧Eが第2電圧閾値Eth2以上である際と比べて、ばね部材に係るばね力を弱める度合いを緩和するようにばね制御力を補正する。このようにして、乗り心地の改善に比べて、その他の電力需要を満たすように優先度を変更する。
第2実施形態に係る電磁サスペンション装置11によれば、ばね部材に予め設定されるばね定数の大きさにかかわらず、乗り心地の改善要求に応えると共に、その他の電力需要を優先すべき要求が生じた際には、その要求を満たすことができる。
〔第3実施形態に係るばね制御力算出部53及び駆動力演算部55周辺のブロック構成〕
次に、第3実施形態に係る電磁サスペンション装置11に備わるECU15のばね制御力算出部53及び駆動力演算部55周辺のブロック構成について、図7A、図7Bを参照して説明する。図7Aは、第3実施形態に係るばね制御力算出部53及び駆動力演算部55周辺のブロック構成図である。図7Bは、図7Aに示す駆動力演算部55に備わるばね制御力第3補正レシオマップ75の説明図である。
ここで、第1実施形態に係るばね制御力算出部53と、第3実施形態に係るばね制御力算出部53とは、両者間で共通の構成要素が多く存在する。そこで、両者間で相違する構成要素に注目して説明することで、第3実施形態に係るばね制御力算出部53の説明に代えることとする。
なお、第1実施形態に係る駆動力演算部55と、第3実施形態に係る駆動力演算部55とは、相互に共通の構成を備える。
第3実施形態に係るばね制御力算出部53は、図7Aに示すように、第1実施形態に係るばね制御力算出部53に備わる構成要素であるばね制御力マップ63、ばね制御力第1補正レシオマップ65、及び乗算部67に加えて、ばね制御力第3補正レシオマップ75、及び乗算部73を備えて構成されている。
第3実施形態に係るばね制御力算出部53に備わるばね制御力第3補正レシオマップ75には、図7Aに示すように、車速Vの変化に対応付けて変化するばね制御力第3補正レシオの値が記憶されている。ばね制御力第3補正レシオとしては、(0−1)の間の値(0,1を含む)が採用される。
第3実施形態に係るばね制御力算出部53において、ばね制御力第3補正レシオの値は、第1実施形態に係るばね制御力算出部53により算出されたばね制御力の補正値に乗算される。これにより、ばね制御力の補正値を、時々刻々と変化する車速Vに相応しい値に補正する。
ここで、ばね制御力第3補正レシオマップ75に記憶されるばね制御力第3補正レシオ特性について、図7Bを参照して説明する。
車速Vが予め定められる第1車速閾値Vth1 以下の第1の車速領域YA1では、ばね制御力第3補正レシオLT31の値として固定値「1」が設定されている。
また、車速Vが第1車速閾値Vth1 を超えるが第2車速閾値Vth2 以下の第2の車速領域YA2では、ばね制御力第3補正レシオLT32の値として、車速Vが高くなるに連れて線形に小さくなるような可変値が設定されている。
さらに、車速Vが第2車速閾値Vth2 を超える第3の車速領域YA3では、ばね制御力第3補正レシオLT33の値として固定値「0.25」が設定されている。
なお、第1車速閾値Vth1 及び第2車速閾値Vth2 としては、乗り心地の改善要求と、操縦安定性確保の要求との均衡が崩れる分岐点を判定可能となることを考慮して、実験やシミュレーションを通じて適宜の値が設定される。
車速Vが第1車速閾値Vth1 以下の第1の車速領域YA1において、車速Vの変化にかかわらずばね制御力の値が大きくなるようにばね制御力第3補正レシオLT31の値を固定値「1」として設定をしたのは、次の理由による。
すなわち、車速Vが第1車速閾値Vth1 以下のケースとは、乗り心地の改善要求が、操縦安定性確保の要求を明らかに上回っている(低速走行中の)ケースを想定している。こうしたケースでは、操縦安定性の確保に比べて、乗り心地の改善要求を満たすことが優先される。
そこで、車速Vが第1車速閾値Vth1 以下の第1の車速領域VA1では、車速Vが第1車速閾値Vth1 を超える場合に比べて、ばね部材に係るばね力を弱める度合いを強化するようにばね制御力を補正する。
また、車速Vが第1車速閾値Vth1 を超えるが第2車速閾値Vth2 以下の第2の車速領域VA2において、車速Vが高くなるほどばね制御力の値が小さくなるようにばね制御力第3補正レシオLT32の値を設定をしたのは、次の理由による。
すなわち、車速Vが第1車速閾値Vth1 を超えるが第2車速閾値Vth2 以下のケースとは、操縦安定性確保の要求が、乗り心地の改善要求を上回るに至る過渡期(中速走行中)のケースを想定している。こうしたケースでは、車速Vの高低に応じて、操縦安定性確保の要求と乗り心地の改善要求との充足度合いを調整することができれば便利である。
そこで、車速Vが第1車速閾値Vth1 を超えるが第2車速閾値Vth2 以下の第2の車速領域VA2では、車速Vの高低に応じて、ばね部材に係るばね力を弱める度合いを調整するようにばね制御力を補正する。
そして、車速Vが第2車速閾値Vth2 を超える第3の車速領域VA3において、車速Vの変化にかかわらずばね制御力の値が小さくなるようにばね制御力第3補正レシオLT33の値を固定値(図7Bの例では「0.25」)として設定をしたのは、次の理由による。
すなわち、車速Vが第2車速閾値Vth2 を超えるケースとは、操縦安定性確保の要求が、乗り心地の改善要求を明らかに上回っている(高速走行中の)ケースを想定している。こうしたケースでは、乗り心地の改善要求に比べて、操縦安定性確保の要求を満たすことが優先される。
そこで、車速Vが第2車速閾値Vth2 を超える第3の車速領域VA3では、車速Vが第2車速閾値Vth2 以下の場合に比べて、ばね部材に係るばね力を弱める度合いを緩和するようにばね制御力を補正する。
第3実施形態に係るばね制御力算出部53は、情報取得部51で取得した車速V、及び、ばね制御力第3補正レシオマップ75の前記記憶内容を参照して、車速Vに対応するばね制御力第3補正レシオの値を算出する。こうして算出されたばね制御力第3補正レシオの値は、乗算部73に送られる。
第3実施形態に係るばね制御力算出部53の乗算部73は、第1実施形態に係るばね制御力算出部53により算出されたばね制御力の補正値に、ばね制御力第3補正レシオマップ75を参照して算出された車速Vに基づくばね制御力第3補正レシオの値を乗算することにより、ストローク位置及び車速Vの観点で補正されたばね制御力の補正値を出力する。乗算部73より出力される、ストローク位置及び車速Vの観点で補正されたばね制御力の補正値は、第3実施形態に係る駆動力演算部55の加算部69に送られる。
第3実施形態に係る駆動力演算部55の加算部69は、減衰力マップ61を参照して求めた減衰力の基準値に、ストローク位置及び車速Vの観点で補正されたばね制御力の補正値を加算することにより、減衰力及びばね制御力が統合された目標駆動力に基づく駆動力制御信号を生成する。こうして生成された目標駆動力に基づく駆動力制御信号は、駆動制御部57に送られる。これを受けて駆動制御部57は、複数の電磁アクチュエータ13の駆動制御を行う。
〔第3実施形態に係る電磁サスペンション装置11の動作〕
次に、第3実施形態に係る電磁サスペンション装置11の動作について、図5を参照して説明する。なお、第3実施形態に係る電磁サスペンション装置11の動作は、第1実施形態に係る電磁サスペンション装置11の動作と重複する部分が多く存在する。そこで、両者間で共通する動作部分の記載を簡略化し、両者間で相違する動作部分に注目して説明することで、第3実施形態に係る電磁サスペンション装置11の動作説明に代えることとする。
図5に示すステップS11(ストローク位置を含む情報を取得)において、ECU15の情報取得部51は、電動モータ31の回転角の時系列信号、電磁アクチュエータ13のストローク位置、及び、車速Vの情報を取得する。
ステップS12(相対速度算出)において、ECU15の情報取得部51は、車両10のばね上部材及びばね下部材間の相対速度の情報を算出する。
ステップS13(ばね制御力算出)において、ECU15のばね制御力算出部53は、ステップS11で取得したストローク位置の情報、及び、ばね制御力マップ63の記憶内容を参照して、ストローク位置に対応するばね制御力の基準値を算出する。
また、ばね制御力算出部53は、ステップS11で取得したストローク位置の情報、及び、ばね制御力第1補正レシオマップ65の記憶内容を参照して、ストローク位置に対応するばね制御力第1補正レシオの値を算出する。
さらに、ばね制御力算出部53の乗算部67は、ばね制御力の基準値に、ばね制御力第1補正レシオの値を乗算して、ばね制御力の補正値を出力する。
一方、ばね制御力算出部53は、ステップS11で取得した車速Vの情報、及び、ばね制御力第3補正レシオマップ75の記憶内容を参照して、車速Vに対応するばね制御力第3補正レシオの値を算出する。
さらに、ばね制御力算出部53の乗算部73は、乗算部67の出力であるばね制御力の補正値に、車速Vに対応するばね制御力第3補正レシオの値を乗算して、ばね制御力の補正値を出力する。
前記したように、ばね制御力算出部53は、ばね制御力の基準値を、時々刻々と変化するストローク位置及び車速Vに相応しい値に補正する。このようにストローク位置及び車速Vの観点で補正されたばね制御力の補正値は、駆動力演算部55の加算部69に送られる。
ステップS14(駆動力演算)において、ECU15の駆動力演算部55は、相対速度に対応する減衰力の基準値を求める。
次いで、駆動力演算部55の加算部69は、相対速度に対応する減衰力の基準値に、ステップS13でばね制御力算出部53により算出したストローク位置及び車速Vの観点で補正されたばね制御力の補正値を加算することにより、減衰力及びばね制御力が統合された目標駆動力に基づく駆動力制御信号を生成する。
ステップS15において、ECU15の駆動制御部57は、ステップS14の演算により求められた目標駆動力に基づく駆動力制御信号に従って、複数の電磁アクチュエータ13のそれぞれに備わる電動モータ31に駆動制御電力を供給することにより、複数の電磁アクチュエータ13の駆動制御を行う。
第3実施形態に係る電磁サスペンション装置11では、減衰力マップ61を参照して相対速度に応じた減衰力の基準値が算出される一方、ばね制御力マップ63を参照してストローク位置に応じたばね制御力の基準値が算出されると共に、こうして算出されたばね制御力の基準値に、ストローク位置に対応するばね制御力第1補正レシオの値、及び、車速Vに対応するばね制御力第3補正レシオの値を乗算することでばね制御力の補正値が算出され、前記のように算出された減衰力の基準値、及びばね制御力の補正値を統合することで得られた目標駆動力を用いて電磁アクチュエータ13の駆動制御が行われる。
ここで、第3実施形態に係るばね制御力算出部53は、ストローク位置が中立位置を含む中立領域CT1に存する際において、ストローク位置が非中立領域CT2,CT3に存する際と比べて、ばね制御力の補正値として絶対値の大きい負の値を算出する。これは、機械式のばね部材に係るばね力を弱める(ばね部材に係るばね定数を小さくする)ことと同義である。そのため、乗り心地を改善することができる。
また、第3実施形態に係るばね制御力算出部53は、車速Vが第2車速閾値Vth2 を超える際において、車速Vが第2車速閾値Vth2 以下の際と比べて、ばね部材に係るばね力を弱める度合いを緩和するようにばね制御力を補正する。このようにして、乗り心地の改善要求に比べて、操縦安定性確保の要求を満たすように優先度を変更する。
第3実施形態に係る電磁サスペンション装置11によれば、ばね部材に予め設定されるばね定数の大きさにかかわらず、乗り心地の改善要求に応えると共に、操縦安定性の確保を優先すべき要求が生じた際には、その要求を満たすことができる。
〔第4実施形態に係るばね制御力算出部53及び駆動力演算部55周辺のブロック構成〕
次に、第4実施形態に係る電磁サスペンション装置11に備わるECU15のばね制御力算出部53及び駆動力演算部55周辺のブロック構成について、図8A、図8Bを参照して説明する。図8Aは、第4実施形態に係るばね制御力算出部53及び駆動力演算部55周辺のブロック構成図である。図8Bは、図8Aに示す駆動力演算部55に備わるばね制御力第4補正レシオマップ77の説明図である。
ここで、第1実施形態に係るばね制御力算出部53と、第4実施形態に係るばね制御力算出部53とは、両者間で共通の構成要素が多く存在する。そこで、両者間で相違する構成要素に注目して説明することで、第4実施形態に係るばね制御力算出部53の説明に代えることとする。
なお、第1実施形態に係る駆動力演算部55と、第4実施形態に係る駆動力演算部55とは、相互に共通の構成を備える。
第4実施形態に係るばね制御力算出部53は、図8Aに示すように、第1実施形態に係るばね制御力算出部53に備わる構成要素であるばね制御力マップ63、ばね制御力第1補正レシオマップ65、及び乗算部67に加えて、ばね制御力第4補正レシオマップ77、及び乗算部73を備えて構成されている。
第4実施形態に係るばね制御力算出部53に備わるばね制御力第4補正レシオマップ77には、図8Aに示すように、ヨーレイトYの変化に対応付けて変化するばね制御力第3補正レシオの値が記憶されている。ばね制御力第4補正レシオとしては、(0−1)の間の値(0,1を含む)が採用される。
第4実施形態に係るばね制御力算出部53において、ばね制御力第4補正レシオの値は、第1実施形態に係るばね制御力算出部53により算出されたばね制御力の補正値に乗算される。これにより、ばね制御力の補正値を、時々刻々と変化するヨーレイトYに相応しい値に補正する。
ここで、ばね制御力第4補正レシオマップ77に記憶されるばね制御力第4補正レシオ特性について、図7Bを参照して説明する。
ヨーレイトYが予め定められる第1操舵閾値Yth1 以下の第1の操舵領域YA1では、ばね制御力第4補正レシオLT41の値として固定値「1」が設定されている。
また、ヨーレイトYが第1操舵閾値Yth1 を超えるが第2操舵閾値Yth2 以下の第2の操舵領域YA2では、ばね制御力第4補正レシオLT42の値として、ヨーレイトYが高くなるに連れて線形に小さくなるような可変値が設定されている。
さらに、ヨーレイトYが第2操舵閾値Yth2 を超える第3の操舵領域YA3では、ばね制御力第4補正レシオLT43の値として固定値「0」が設定されている。
なお、第1操舵閾値Yth1 及び第2操舵閾値Yth2 としては、乗り心地の改善要求と、操縦安定性確保の要求との均衡が崩れる分岐点を判定可能となることを考慮して、実験やシミュレーションを通じて適宜の値が設定される。
ヨーレイトYが第1操舵閾値Yth1 以下の第1の操舵領域YA1において、ヨーレイトYの変化にかかわらずばね制御力の値が大きくなるようにばね制御力第4補正レシオLT41の値を固定値「1」として設定をしたのは、次の理由による。
すなわち、ヨーレイトYが第1操舵閾値Yth1 以下のケースとは、乗り心地の改善要求が、操縦安定性確保の要求を明らかに上回っている(例えば、直線路を走行中の)ケースを想定している。こうしたケースでは、操縦安定性の確保に比べて、乗り心地の改善要求を満たすことが優先される。
そこで、ヨーレイトYが第1操舵閾値Yth1 以下の第1の操舵領域YA1では、ヨーレイトYが第1操舵閾値Yth1 を超える場合に比べて、ばね部材に係るばね力を弱める度合いを強化するようにばね制御力を補正する。
また、ヨーレイトYが第1操舵閾値Yth1 を超えるが第2操舵閾値Yth2 以下の第2の操舵領域YA2において、ヨーレイトYが高くなるほどばね制御力の値が小さくなるようにばね制御力第4補正レシオLT42の値を設定をしたのは、次の理由による。
すなわち、ヨーレイトYが第1操舵閾値Yth1 を超えるが第2操舵閾値Yth2 以下のケースとは、操縦安定性確保の要求が、乗り心地の改善要求を上回るに至る過渡期(例えば、緩やかなカーブ路を走行中)のケースを想定している。こうしたケースでは、ヨーレイトYの高低に応じて、操縦安定性確保の要求と乗り心地の改善要求との充足度合いを調整することができれば便利である。
そこで、ヨーレイトYが第1操舵閾値Yth1 を超えるが第2操舵閾値Yth2 以下の第2の操舵領域YA2では、ヨーレイトYの高低に応じて、ばね部材に係るばね力を弱める度合いを調整するようにばね制御力を補正する。
そして、ヨーレイトYが第2操舵閾値Yth2 を超える第3の操舵領域YA3において、ヨーレイトYの変化にかかわらずばね制御力の値が小さくなるようにばね制御力第4補正レシオLT43の値を固定値(図7Bの例では「0」)として設定をしたのは、次の理由による。
すなわち、ヨーレイトYが第2操舵閾値Yth2 を超えるケースとは、操縦安定性確保の要求が、乗り心地の改善要求を明らかに上回っている(例えば、急カーブ路を走行中の)ケースを想定している。こうしたケースでは、乗り心地の改善要求に比べて、操縦安定性確保の要求を満たすことが優先される。
そこで、ヨーレイトYが第2操舵閾値Yth2 を超える第3の操舵領域YA3では、ヨーレイトYが第2操舵閾値Yth2 以下の場合に比べて、ばね部材に係るばね力を弱める度合いを緩和するようにばね制御力を補正する。
なお、「ばね部材に係るばね力を弱める度合いを緩和する」とは、ばね部材に係るばね力を弱める制御を行わない態様を含む。
ヨーレイトYが第2操舵閾値Yth2 を超えるケースでは、ばね部材に係るばね力を弱める制御を行わない。これにより、操縦安定性確保の要求に応えると共に、省電力の要求にも応えることができる。
第4実施形態に係るばね制御力算出部53は、情報取得部51で取得したヨーレイトY、及び、ばね制御力第4補正レシオマップ77の前記記憶内容を参照して、ヨーレイトYに対応するばね制御力第4補正レシオの値を算出する。こうして算出されたばね制御力第4補正レシオの値は、乗算部73に送られる。
第4実施形態に係るばね制御力算出部53の乗算部73は、第1実施形態に係るばね制御力算出部53により算出されたばね制御力の補正値に、ばね制御力第4補正レシオマップ77を参照して算出されたヨーレイトYに基づくばね制御力第4補正レシオの値を乗算することにより、ストローク位置及びヨーレイトYの観点で補正されたばね制御力の補正値を出力する。乗算部73より出力される、ストローク位置及びヨーレイトYの観点で補正されたばね制御力の補正値は、第4実施形態に係る駆動力演算部55の加算部69に送られる。
第4実施形態に係る駆動力演算部55の加算部69は、減衰力マップ61を参照して求めた減衰力の基準値に、ストローク位置及びヨーレイトYの観点で補正されたばね制御力の補正値を加算することにより、減衰力及びばね制御力が統合された目標駆動力に基づく駆動力制御信号を生成する。こうして生成された目標駆動力に基づく駆動力制御信号は、駆動制御部57に送られる。これを受けて駆動制御部57は、複数の電磁アクチュエータ13の駆動制御を行う。
〔第4実施形態に係る電磁サスペンション装置11の動作〕
次に、第4実施形態に係る電磁サスペンション装置11の動作について、図5を参照して説明する。なお、第4実施形態に係る電磁サスペンション装置11の動作は、第1実施形態に係る電磁サスペンション装置11の動作と重複する部分が多く存在する。そこで、両者間で共通する動作部分の記載を簡略化し、両者間で相違する動作部分に注目して説明することで、第4実施形態に係る電磁サスペンション装置11の動作説明に代えることとする。
図5に示すステップS11において、ECU15の情報取得部51は、電動モータ31の回転角の時系列信号、電磁アクチュエータ13のストローク位置、及び、ヨーレイトYの情報を取得する。
ステップS12において、ECU15の情報取得部51は、車両10のばね上部材及びばね下部材間の相対速度の情報を算出する。
ステップS13において、ECU15のばね制御力算出部53は、ステップS11で取得したストローク位置の情報、及び、ばね制御力マップ63の記憶内容を参照して、ストローク位置に対応するばね制御力の基準値を算出する。
また、ばね制御力算出部53は、ステップS11で取得したストローク位置の情報、及び、ばね制御力第1補正レシオマップ65の記憶内容を参照して、ストローク位置に対応するばね制御力第1補正レシオの値を算出する。
さらに、ばね制御力算出部53の乗算部67は、ばね制御力の基準値に、ばね制御力第1補正レシオの値を乗算して、ばね制御力の補正値を出力する。
一方、ばね制御力算出部53は、ステップS11で取得したヨーレイトYの情報、及び、ばね制御力第4補正レシオマップ77の記憶内容を参照して、ヨーレイトYに対応するばね制御力第4補正レシオの値を算出する。
さらに、ばね制御力算出部53の乗算部73は、乗算部67の出力であるばね制御力の補正値に、ヨーレイトYに対応するばね制御力第4補正レシオの値を乗算して、ばね制御力の補正値を出力する。
前記したように、ばね制御力算出部53は、ばね制御力の基準値を、時々刻々と変化するストローク位置及びヨーレイトYに相応しい値に補正する。このようにストローク位置及びヨーレイトYの観点で補正されたばね制御力の補正値は、駆動力演算部55の加算部69に送られる。
ステップS14において、ECU15の駆動力演算部55は、相対速度に対応する減衰力の基準値を求める。
次いで、駆動力演算部55の加算部69は、相対速度に対応する減衰力の基準値に、ステップS13でばね制御力算出部53により算出したストローク位置及びヨーレイトYの観点で補正されたばね制御力の補正値を加算することにより、減衰力及びばね制御力が統合された目標駆動力に基づく駆動力制御信号を生成する。
ステップS15において、ECU15の駆動制御部57は、ステップS14の演算により求められた目標駆動力に基づく駆動力制御信号に従って、複数の電磁アクチュエータ13のそれぞれに備わる電動モータ31に駆動制御電力を供給することにより、複数の電磁アクチュエータ13の駆動制御を行う。
第4実施形態に係る電磁サスペンション装置11では、減衰力マップ61を参照して相対速度に応じた減衰力の基準値が算出される一方、ばね制御力マップ63を参照してストローク位置に応じたばね制御力の基準値が算出されると共に、こうして算出されたばね制御力の基準値に、ストローク位置に対応するばね制御力第1補正レシオの値、及び、ヨーレイトYに対応するばね制御力第4補正レシオの値を乗算することでばね制御力の補正値が算出され、前記のように算出された減衰力の基準値、及びばね制御力の補正値を統合することで得られた目標駆動力を用いて電磁アクチュエータ13の駆動制御が行われる。
ここで、第4実施形態に係るばね制御力算出部53は、ストローク位置が中立位置を含む中立領域CT1に存する際において、ストローク位置が非中立領域CT2,CT3に存する際と比べて、ばね制御力の補正値として絶対値の大きい負の値を算出する。これは、機械式のばね部材に係るばね力を弱める(ばね部材に係るばね定数を小さくする)ことと同義である。そのため、乗り心地を改善することができる。
また、第4実施形態に係るばね制御力算出部53は、ヨーレイトYが第2操舵閾値Yth2 を超える際において、ヨーレイトYが第2操舵閾値Yth2 以下の際と比べて、ばね部材に係るばね力を弱める度合いを緩和するようにばね制御力を補正する。このようにして、乗り心地の改善要求に比べて、操縦安定性確保の要求を満たすように優先度を変更する。
第4実施形態に係る電磁サスペンション装置11によれば、ばね部材に予め設定されるばね定数の大きさにかかわらず、乗り心地の改善要求に応えると共に、操縦安定性の確保を優先すべき要求が生じた際には、その要求を満たすことができる。
〔本発明に係る電磁サスペンション装置11の作用効果〕
次に、本発明に係る電磁サスペンション装置11の作用効果について説明する。
第1の観点に基づく電磁サスペンション装置11は、車両10の車体と車輪の間に備わるばね部材に並設され車体の振動減衰に係る駆動力を発生させる電磁アクチュエータ13と、電磁アクチュエータ13のストローク位置の情報を取得する情報取得部51と、電磁アクチュエータ13の目標駆動力を算出すると共に、当該算出した目標駆動力を用いて電磁アクチュエータの駆動力制御を行うECU(駆動力制御部)15と、を備える。
ECU(駆動力制御部)15は、情報取得部51で取得したストローク位置が中立位置を含む中立領域CT1に存する場合、ストローク位置が非中立領域CT2,CT3に存する場合に比べてばね部材に係るばね力を弱めるように目標駆動力の補正を行う。
第1の観点に基づく電磁サスペンション装置11によれば、ECU(駆動力制御部)15は、ストローク位置が中立位置を含む中立領域CT1に存する場合、ストローク位置が非中立領域CT2,CT3に存する場合に比べてばね部材に係るばね力を弱めるように目標駆動力の補正を行うため、ばね部材に予め設定されるばね定数の大きさにかかわらず、乗り心地の改善要求に応えることができる。
また、第2の観点に基づく電磁サスペンション装置11は、車両10の車体と車輪の間に備わるばね部材に並設され車体の振動減衰に係る駆動力を発生させる電磁アクチュエータ13と、電磁アクチュエータ13のストローク位置の情報を取得する情報取得部51と、情報取得部51で取得したストローク位置に基づいて電磁アクチュエータ13に発生させるばね制御力を算出するばね制御力算出部53と、車体におけるばね部材に対するばね上部材及びばね下部材間の相対速度の相関値を算出する相対速度相関値算出部(情報取得部51)と、情報取得部51で算出(取得)された相対速度相関値、及びばね制御力算出部53で算出されたばね制御力に基づいて電磁アクチュエータ13の目標駆動力を算出すると共に、当該算出した目標駆動力を用いて電磁アクチュエータの駆動力制御を行うECU(駆動力制御部)15と、を備える。
ECU(駆動力制御部)15は、情報取得部51で取得したストローク位置が中立位置を含む中立領域CT1に存する場合、ストローク位置が非中立領域CT2,CT3に存する場合に比べてばね部材に係るばね力を弱めるように目標駆動力の補正を行う。
第2の観点に基づく電磁サスペンション装置11によれば、第1の観点に基づく電磁サスペンション装置11と同様に、ECU(駆動力制御部)15は、ストローク位置が中立位置を含む中立領域CT1に存する場合、ストローク位置が非中立領域CT2,CT3に存する場合に比べてばね部材に係るばね力を弱めるように目標駆動力の補正を行うため、ばね部材に予め設定されるばね定数の大きさにかかわらず、乗り心地の改善要求に応えることができる。
また、第3の観点に基づく電磁サスペンション装置11は、第1又は第2の観点に基づく電磁サスペンション装置11であって、情報取得部51は、電磁アクチュエータ13に供給される電源電圧Eの情報を取得し、ECU(駆動力制御部)15は、情報取得部51で取得した電源電圧Eが所定の第2電圧閾値Eth2未満の場合、電源電圧Eが第2電圧閾値Eth2以上の場合に比べてばね部材に係るばね力を弱める度合いを緩和するように目標駆動力の補正を行う。
第3の観点に基づく電磁サスペンション装置11によれば、ECU(駆動力制御部)15は、情報取得部51で取得した電源電圧Eが所定の第2電圧閾値Eth2未満の場合、電源電圧Eが第2電圧閾値Eth2以上の場合に比べてばね部材に係るばね力を弱める度合いを緩和するように目標駆動力の補正を行うため、ばね部材に予め設定されるばね定数の大きさにかかわらず、乗り心地の改善要求に応えると共に、その他の電力需要を優先すべき要求が生じた際には、その要求を満たすことができる。
また、第4の観点に基づく電磁サスペンション装置11は、第1〜第3のいずれか一の観点に基づく電磁サスペンション装置11であって、情報取得部51は、車速Vの情報を取得し、ECU(駆動力制御部)15は、情報取得部51で取得した車速Vが所定の車速閾値Vth1 を超える場合、車速Vが車速閾値Vth1 以下の場合に比べてばね部材に係るばね力を弱める度合いを緩和するように目標駆動力の補正を行う。
ここで、車速Vが所定の車速閾値Vth1 を超える場合とは、車速Vが中速を超える領域に存するケースを想定している。こうしたケースでは、車両10の乗り心地を高める要求に比べて、ばね下部材の接地性能(操縦安定性)を高める要求に応えることが優先される。この要求に応えるには、ばね部材に係るばね力を弱める制御を緩和する(つまり、ばね部材に係るばね力を強める)とよい。
そこで、第4の観点に基づく電磁サスペンション装置11では、車速Vが車速閾値Vth1 を超える場合、車速Vが車速閾値Vth1 以下の場合に比べてばね部材に係るばね力を弱める度合いを緩和するように目標駆動力の補正を行うこととした。
なお、ばね部材に係るばね力を弱めるとは、ばね部材に係るばね定数を小さくすることと同義である。一般に、ばね部材に係るばね定数を小さくすると、乗り心地が改善する一方、ばね部材に係るばね定数を大きくすると、操縦安定性を高めるのに有利となる。
また、ばね部材に係るばね力を弱める度合いを緩和するとは、ばね部材に係るばね定数を小さくする度合いを低めることにより、操縦安定性を高める(乗り心地の改善効果を抑える)ことを意味する。
第4の観点に基づく電磁サスペンション装置11によれば、車速Vが車速閾値Vth1 を超える場合、車速Vが車速閾値Vth1 以下の場合に比べてばね部材に係るばね力を弱める度合いを緩和するように目標駆動力の補正を行うため、ばね部材に予め設定されるばね定数の大きさにかかわらず、乗り心地の改善要求に応えると共に、操縦安定性の確保を優先すべき要求が生じた際には、その要求を満たすことができる。
また、第5の観点に基づく電磁サスペンション装置11は、第1〜第4のいずれか一の観点に基づく電磁サスペンション装置11であって、情報取得部51は、操舵に係る情報(ヨーレイトY)を取得し、ECU(駆動力制御部)15は、情報取得部51で取得したヨーレイトYが所定の操舵閾値Yth1 を超える場合、ヨーレイトYが操舵閾値Yth1 以下の場合に比べてばね部材に係るばね力を弱める度合いを緩和するように目標駆動力の補正を行う。
ここで、ヨーレイトYが操舵閾値Yth1 を超える場合とは、車両10が旋回走行中であるケースを想定している。こうしたケースでは、車両10の乗り心地を高める要求に比べて、ばね下部材の接地性能(操縦安定性)を高める要求に応えることが優先される。この要求に応えるには、ばね部材に係るばね力を弱める制御を緩和する(つまり、ばね部材に係るばね力を強める)とよい。
そこで、第5の観点に基づく電磁サスペンション装置11では、ヨーレイトYが操舵閾値Yth1 を超える場合、ヨーレイトYが操舵閾値Yth1 以下の場合に比べてばね部材に係るばね力を弱める度合いを緩和するように目標駆動力の補正を行うこととした。
第5の観点に基づく電磁サスペンション装置11によれば、ヨーレイトYが操舵閾値Yth1 を超える場合、ヨーレイトYが操舵閾値Yth1 以下の場合に比べてばね部材に係るばね力を弱める度合いを緩和するように目標駆動力の補正を行うため、ばね部材に予め設定されるばね定数の大きさにかかわらず、乗り心地の改善要求に応えると共に、操縦安定性の確保を優先すべき要求が生じた際には、その要求を満たすことができる。
〔その他の実施形態〕
以上説明した複数の実施形態は、本発明の具現化の例を示したものである。したがって、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならない。本発明はその要旨またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形態で実施することができるからである。
例えば、本発明の電磁サスペンション装置11に共通に備わるECU15の内部構成の説明において、電磁アクチュエータ13のストローク速度、ばね上速度・ばね下速度、ロール角速度、ピッチ角速度、ヨーレイトY、及び車速Vの情報を取得する情報取得部51の例をあげて説明したが、本発明はこの例に限定されない。
ストローク速度の情報を取得する情報取得部51(第1実施形態に対応)であってもよいし、ストローク速度及びばね上速度の情報を取得する情報取得部51(第2実施形態に対応)であってもよいし、ストローク速度及びばね下速度の情報を取得する情報取得部51(第3実施形態に対応)であってもよいし、ストローク速度及びロール角速度の情報を取得する情報取得部51(第4実施形態に対応)であってもよいし、ストローク速度及びピッチ角速度の情報を取得する情報取得部51(第5実施形態に対応)であってもよいし、ストローク速度、ばね上速度・ばね下速度、ロール角速度、及びピッチ角速度の情報を取得する情報取得部51(第6実施形態に対応)であっても構わない。
また、本発明の第7実施形態に係る電磁サスペンション装置11に備わるECU15の内部構成の説明において、電磁アクチュエータ13のストローク速度、ばね上速度・ばね下速度、ロール角速度、ピッチ角速度、ヨーレイトY、及び車速Vの情報を取得する情報取得部51の例をあげて説明したが、本発明はこの例に限定されない。
本発明の第7実施形態の変形例に係る電磁サスペンション装置11に備わるECU15の情報取得部51では、電磁アクチュエータ13のストローク速度、ばね上速度・ばね下速度、ロール角速度、ピッチ角速度、及び、ヨーレイトY又は車速Vのうちいずれか一方の情報を取得する構成を採用しても構わない。
また、本発明の第7実施形態の変形例に係る電磁サスペンション装置11に備わるECU15の情報取得部51では、電磁アクチュエータ13のストローク速度、ばね上速度・ばね下速度、ロール角速度、ピッチ角速度、ヨーレイトY、車速Vの情報に加えて、ストローク方向、横加速度、操舵角、操舵トルク、及び、電磁アクチュエータ13周辺の環境温度のうち少なくとも1つの情報を取得する構成を採用してもよい。
この場合において、本発明の第7実施形態の変形例に係る電磁サスペンション装置11では、電磁アクチュエータ13のストローク方向、車両10の横加速度、操舵角、操舵トルク、又は、電磁アクチュエータ13周辺の環境温度の情報に基づいて、ばね制御力を補正する構成を採用すればよい。
また、本発明に係る実施形態の説明において、電磁アクチュエータ13を、前輪(左前輪・右前輪)及び後輪(左後輪・右後輪)の両方で都合4つ配置する例をあげて説明したが、本発明はこの例に限定されない。電磁アクチュエータ13を、前輪又は後輪のいずれか一方に都合2つ配置する構成を採用しても構わない。
最後に、本発明に係る実施形態の説明において、複数の電磁アクチュエータ13の駆動制御をそれぞれ独立して行う駆動制御部57に言及した。
具体的には、駆動制御部57は、四輪のそれぞれに備わる電磁アクチュエータ13の駆動制御を、各輪毎にそれぞれ独立して行ってもよい。
また、四輪のそれぞれに備わる電磁アクチュエータ13の駆動制御を、前輪側及び後輪側毎にそれぞれ独立して行ってもよいし、左輪側及び右輪側毎にそれぞれ独立して行ってもよい。
10 車両
11 電磁サスペンション装置
13 電磁アクチュエータ
15 ECU(駆動力制御部)
51 情報取得部
53 ばね制御力算出部
55 駆動力演算部
57 駆動制御部
E 電源電圧
V 車速
Y ヨーレイト

Claims (6)

  1. 車両の車体と車輪の間に備わるばね部材に並設され前記車体の振動減衰に係る駆動力を発生させる電磁アクチュエータと、
    前記電磁アクチュエータのストローク位置の情報を取得する情報取得部と、
    前記電磁アクチュエータの目標駆動力を算出すると共に、当該算出した目標駆動力を用いて前記電磁アクチュエータの駆動力制御を行う駆動力制御部と、を備え、
    前記駆動力制御部は、前記情報取得部で取得したストローク位置が中立位置を含む中立領域に存する場合、前記ストローク位置が非中立領域に存する場合に比べて前記ばね部材に係るばね力を弱めるように前記目標駆動力の補正を行う
    ことを特徴とする電磁サスペンション装置。
  2. 車両の車体と車輪の間に備わるばね部材に並設され前記車体の振動減衰に係る駆動力を発生させる電磁アクチュエータと、
    前記電磁アクチュエータのストローク位置の情報を取得する情報取得部と、
    前記情報取得部で取得したストローク位置に基づいて前記電磁アクチュエータに発生させるばね制御力を算出するばね制御力算出部と、
    前記車体における前記ばね部材に対するばね上部材及びばね下部材間の相対速度の相関値を算出する相対速度相関値算出部と、
    前記相対速度相関値算出部で算出された相対速度相関値、及び前記ばね制御力算出部で算出されたばね制御力に基づいて前記電磁アクチュエータの目標駆動力を算出すると共に、当該算出した目標駆動力を用いて前記電磁アクチュエータの駆動力制御を行う駆動力制御部と、を備え、
    前記駆動力制御部は、前記情報取得部で取得したストローク位置が中立位置を含む中立領域に存する場合、前記ストローク位置が非中立領域に存する場合に比べて前記ばね部材に係るばね力を弱めるように前記目標駆動力の補正を行う
    ことを特徴とする電磁サスペンション装置。
  3. 請求項1又は2に記載の電磁サスペンション装置であって、
    前記情報取得部は、前記電磁アクチュエータに供給される電源電圧の情報を取得し、
    前記駆動力制御部は、前記情報取得部で取得した電源電圧が所定の電圧閾値未満の場合、前記電源電圧が前記電圧閾値以上の場合に比べて前記ばね部材に係るばね力を弱める度合いを緩和するように前記目標駆動力の補正を行う
    ことを特徴とする電磁サスペンション装置。
  4. 請求項1〜3のいずれか一項に記載の電磁サスペンション装置であって、
    前記情報取得部は、車速の情報を取得し、
    前記駆動力制御部は、前記情報取得部で取得した車速が所定の車速閾値を超える場合、前記車速が前記車速閾値以下の場合に比べて前記ばね部材に係るばね力を弱める度合いを緩和するように前記目標駆動力の補正を行う
    ことを特徴とする電磁サスペンション装置。
  5. 請求項1〜4のいずれか一項に記載の電磁サスペンション装置であって、
    前記情報取得部は、操舵に係る情報を取得し、
    前記駆動力制御部は、前記情報取得部で取得した操舵に係る情報が所定の操舵閾値を超える場合、前記操舵に係る情報が前記操舵閾値以下の場合に比べて前記ばね部材に係るばね力を弱める度合いを緩和するように前記目標駆動力の補正を行う
    ことを特徴とする電磁サスペンション装置。
  6. 請求項1に記載の電磁サスペンション装置であって、
    前記情報取得部で取得したストローク位置に基づいて前記電磁アクチュエータに発生させるばね制御力を算出するばね制御力算出部をさらに備える
    ことを特徴とする電磁サスペンション装置。
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