JP7281498B2

JP7281498B2 - 電動サスペンション装置

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Publication number: JP7281498B2
Application number: JP2021047966A
Authority: JP
Inventors: 一矢小灘; 貴志柳; 亮輔山▲崎▼
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2021-03-22
Filing date: 2021-03-22
Publication date: 2023-05-25
Anticipated expiration: 2041-03-22
Also published as: US11987089B2; CN115107438A; JP2022146803A; US20220297493A1

Description

本発明は、車両の車体と車輪の間に設けられ、車体の振動を減衰するための荷重を発生するアクチュエータを備える電動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設けられ、車体の振動を減衰するための荷重を発生するアクチュエータを備える電動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）。

特許文献１に係る電動サスペンション装置は、外乱の入力に応対する影響が時間遅れで出力されるシステムにおいて、その出力を制御可能な制御対象の制御を行う制御装置を備える。制御装置は、外乱の入力からシステムの出力までの伝達関数とシステムの出力を制御する制御対象に対する制御指令から前記出力までの伝達関数とシステムに入力される外乱情報とに基づいて出力から外乱の影響を打ち消す制御指令を生成する。

特許文献１に係る電動サスペンション装置によれば、制御装置は路面入力による車体の振動を相殺するように動作するため、車体の振動を抑制することができる。
特開２０１８－１３４８９９号公報

ところで、例えば前輪駆動車でスポーツ走行を行うケースでは、車両の制動時に生じるピッチング（ノーズダイブ）挙動に伴うタックイン現象を活用して自車両の進行方向を俊敏に切り替えるといった要請がある。
しかしながら、特許文献１に係る電動サスペンション装置では、スポーツ走行を行うケースか否かに関わらず、本来であれば車両の制動時に生じるピッチング（ノーズダイブ）挙動を制御装置が抑制するように動作する。すると、前輪駆動車でスポーツ走行を行うケースにおいて制動の際に、タックイン現象を活用して自車両の進行方向を俊敏に切り替えることができない。そのため、スポーツ走行での人車一体感が損なわれる。その結果、運転者に違和感を抱かせてしまうおそれがあった。

本発明は、前記実情に鑑みてなされたものであり、スポーツ走行シーンにおける制動時であっても人車一体感を伴う快適な乗り心地を演出可能な電動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、本発明（１）に係る電動サスペンション装置は、車両の車体と車輪の間に設けられ、当該車体の振動を減衰するための荷重を発生するアクチュエータと、当該車両のばね上状態量及び走行路面状態の情報を取得する情報取得部と、前記ばね上状態量に基づくスカイフック制御に係る第１目標荷重を算出すると共に、前記走行路面状態に基づくプレビュー制御に係る第２目標荷重を算出する目標荷重演算部と、前記目標荷重演算部の演算結果を用いて前記アクチュエータの荷重制御を行う荷重制御部と、を備える電動サスペンション装置であって、前記情報取得部は、当該車両の前後加減速度に係る情報をさらに取得し、前記前後加減速度に係る情報に基づいて当該車両の目標ピッチ角を導出する目標ピッチ角導出部と、前記ばね上状態量であるばね上速度から前記目標ピッチ角導出部により導出された目標ピッチ角に基づくピッチ角速度成分を減算することで当該ばね上状態量の補正を行うばね上状態量補正部と、をさらに備え、前記目標荷重演算部は、前記スカイフック制御に係る第１目標荷重を、前記補正後のばね上状態量に基づいて演算する一方、前記目標ピッチ角に基づくピッチ生成制御に係る第３目標荷重をさらに算出すると共に、前記第１及び第２目標荷重並びに前記第３目標荷重を統合した統合目標荷重の演算を行い、前記荷重制御部は、前記統合目標荷重を用いて前記アクチュエータの荷重制御を行うことを最も主要な特徴とする。

本発明によれば、スポーツ走行シーンにおける制動時であっても人車一体感を伴う快適な乗り心地を演出することができる。

本発明の実施形態に係る電動サスペンション装置の全体構成図である。本発明の実施形態に係る電動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。本発明の実施形態に係る電動サスペンション装置に備わる荷重制御ＥＣＵの内部及び周辺部の構成図である。本発明の実施形態に係る電動サスペンション装置に備わる荷重制御ＥＣＵの内部構成を概念的に表す図である。本発明の実施形態に係る電動サスペンション装置の動作説明に供する図である。本発明の実施形態に係る電動サスペンション装置の動作説明に供する図である。本発明の実施形態に係る電動サスペンション装置の動作説明に供するフローチャート図である。

以下、本発明の実施形態に係る電動サスペンション装置１１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、共通の機能を有する部材には共通の参照符号を付するものとする。この場合、原則として、重複した説明を省くこととする。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。

〔本発明の実施形態に係る電動サスペンション装置１１に共通の基本構成〕
はじめに、本発明の実施形態に係る電動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、本発明の実施形態に係る電動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、電動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。

本発明の実施形態に係る電動サスペンション装置１１は、図１に示すように、車両（自車両と呼ぶ場合がある。）１０の各車輪毎に備わる複数の電磁アクチュエータ１３と、荷重制御ＥＣＵ１５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と荷重制御ＥＣＵ１５との間は、荷重制御ＥＣＵ１５から複数の電磁アクチュエータ１３への荷重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から荷重制御ＥＣＵ１５に電動モータ３１（図２参照）の荷重制御信号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。各車輪毎に備わる電磁アクチュエータ１３は、各車輪毎の伸縮動作に併せて相互に独立して荷重制御される。

複数の電磁アクチュエータ１３の各々は、本発明の実施形態では、特に断らない限り、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３１、一対のプーリ３３、及びベルト部材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を介して荷重制御ＥＣＵ１５に送られる。電動モータ３１は、荷重制御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を介して供給する荷重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。

本発明の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、ばね下部材８１（車輪側のロアアーム、ナックル等：図５参照）に連結固定される。一方、インナチューブ２９の上端部２９ａは、ばね上部材８３（車体側のストラットタワー部など：図５参照）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のばね上部材（車体）８３とばね下部材（タイヤが装着された車輪等：以下、これらを総称して「車輪等」と呼ぶ場合がある。）８１の間に備わるばね部材（サスペンション）８５（図５参照）に並設されている。電磁アクチュエータ１３は、ばね部材（サスペンション）８５の伸縮力を緩衝する仮想ダンパ８７（図５参照）としての役割を果たす。

左右の車輪にそれぞれ備わるばね下部材（車輪等）８１は、図５に示すように、例えば、コの字棒状のスタビライザ８９を介して相互に連結されている。
車両１０のばね下部材（車輪等）８１と路面の間には、ばね成分９１及びダンパ成分９３が介在している。要するに、車両１０の車輪に装着されたタイヤは、ばね成分９１及びダンパ成分９３として機能する。

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推進力が入力されたケースを考える。かかるケースでは、上向きの振動に係る推進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、ベルト部材３５を介してボールねじ軸２３に伝達される。
このように、電磁アクチュエータ１３は、上向きの振動に係る推進力に対抗する反力（減衰力）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。

〔荷重制御ＥＣＵ１５の内部構成〕
次に、本発明の実施形態に係る電動サスペンション装置１１に備わる荷重制御ＥＣＵ１５の内部及び周辺部の構成について、図３を参照して説明する。
図３は、本発明の実施形態に係る電動サスペンション装置１１に備わる荷重制御ＥＣＵ１５の内部及び周辺部の構成図である。

〔本発明の実施形態に係る電動サスペンション装置１１〕
本発明の実施形態に係る電動サスペンション装置１１に備わる荷重制御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。荷重制御ＥＣＵ１５は、レゾルバ３７で検出された電動モータ３１のストローク位置を含む回転角信号、統合目標荷重（詳しくは後記）、電動モータ３１に印加されるモータ電流などに基づいて、複数の各電磁アクチュエータ１３の荷重制御を行うことにより、電磁アクチュエータ１３に係る減衰動作及び伸縮動作に係る荷重を発生させる荷重制御機能を有する。
こうした荷重制御機能を実現するために、荷重制御ＥＣＵ１５は、図３に示すように、情報取得部４１、目標荷重演算部４３、及び荷重制御部４５を備えて構成されている。

情報取得部４１は、図３に示すように、アクセル操作量、ブレーキ操作量の各々の時系列情報を取得する。アクセル操作量の情報は、車両１０に備わるアクセルペダル（不図示）の踏込み操作量を検出するアクセルセンサ５１を介して取得すればよい。ブレーキ操作量の情報は、車両１０に備わるブレーキペダル（不図示）の踏込み操作量を検出するブレーキセンサ５３を介して取得すればよい。なお、ブレーキ操作量の情報に代えて、又は加えて、ブレーキ系統に作用するブレーキ液圧の情報を参照しても構わない。この場合、ブレーキ液圧の情報は、ブレーキ系統に作用するブレーキ液圧を検出する液圧センサ（不図示）を介して取得すればよい。

また、情報取得部４１は、車両１０の進行方向の走行路面に係る走行路面状態の時系列情報として、プレビュー画像及び車高長の情報をそれぞれ取得する。プレビュー画像の情報は、例えば、車両１０に設けたカメラ４２の他、レーダ、ライダなどの外界センサを介して取得すればよい。また、車高長の情報は、例えば、車両１０の車高長を検出する車高センサ５５を介して取得すればよい。

さらに、情報取得部４１は、ばね上加速度、ばね下加速度の各々の時系列情報を取得する。ばね上加速度の情報は、車両１０のばね上部材（車体）８３に設けたばね上加速度センサ５７の検出値に基づいて取得すればよい。また、ばね下加速度の情報は、車両１０のばね下部材（車輪等）８１に設けたばね下加速度センサ５９の検出値に基づいて取得すればよい。

情報取得部４１により取得したアクセル操作量、ブレーキ操作量、プレビュー画像、車高長、ばね上加速度、ばね下加速度、電磁アクチュエータ１３のストローク位置、電動モータ３１に係るモータ電流の各情報は、目標荷重演算部４３にそれぞれ送られる。

目標荷重演算部４３は、図３に示すように、情報取得部４１で取得した前記各種の情報に基づいて、電磁アクチュエータ１３に係る減衰動作及び伸縮動作の目標値である統合目標荷重を演算により求める機能を有する。

実際には、目標荷重演算部４３は、スカイフック制御に係る第１目標荷重を算出する第１目標荷重算出部７１、プレビュー制御に係る第２目標荷重を算出する第２目標荷重算出部７３、及び、ピッチ生成制御に係る第３目標荷重を算出する第３目標荷重算出部７５を備えて構成されている。第１目標荷重算出部７１、第２目標荷重算出部７３、第３目標荷重算出部７５の構成について、詳しくは後記する。

荷重制御部４５は、目標荷重演算部４３で求められた統合目標荷重を実現可能な目標電流値を算出する。次いで、荷重制御部４５は、電動モータ３１に係るモータ電流を、前記算出した目標電流値に追従させるように、複数の各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の駆動制御を行う。複数の各電磁アクチュエータ１３のそれぞれでは独立して、各々の電動モータ３１の荷重制御が行われる。

〔電動サスペンション装置１１に備わる荷重制御ＥＣＵ１５の要部構成〕
次に、本発明の実施形態に係る電動サスペンション装置１１に備わる荷重制御ＥＣＵ１５の内部構成について、図４、図５Ａ、図５Ｂを適宜参照して説明する。
図４は、本発明の実施形態に係る電動サスペンション装置１１に備わる荷重制御ＥＣＵ１５の内部構成を概念的に表す図である。図５Ａ、図５Ｂは、電動サスペンション装置１１の動作説明に供する図である。

電動サスペンション装置１１に備わる荷重制御ＥＣＵ１５は、図４に示すように、目標ピッチ角導出部６１、車両状態推定部６３、第１減算部６５、第２減算部６７、第１目標荷重算出部７１、第２目標荷重算出部７３、第３目標荷重算出部７５、及び、統合部７７を備える。車両状態推定部６３は、情報取得部４１の役割を兼ねる。第１目標荷重算出部７１、第２目標荷重算出部７３、第３目標荷重算出部７５は、目標荷重演算部４３に包含される。

目標ピッチ角導出部６１は、前後加速度算出部６８、目標ピッチ角算出部６９を備えて構成されている。
ここで、目標ピッチ角導出部６１における目標ピッチ角の導出は、図５Ａに示すように、車両１０の４輪それぞれに備わる電磁アクチュエータ１３が有する仮想ダンパ８７の減衰係数Ｃｓ（ただし、便宜上、各々の仮想ダンパ８７に設定される減衰係数は共通とする。）を含むピッチ動作に係る運動方程式（式（１）参照）を用いて行われる。

式（１）において、Ｊ_ｐはばね上部材（車体）８３のピッチ慣性モーメント、Ｍ_ｂは車体８３の質量、Ｗ_ｂは車両１０のトレッド距離の半分の長さ、Ｋ_ｓはばね部材（サスペンション）８５のばね係数（ただし、４輪のサスペンションばね係数は共通の値とする。）、θ_ｐは車体８３のピッチ角度（θ_ｐ’’は車体８３のピッチ角加速度）、ｚは車体８３の前後方向変位（ｚ’’は車体８３の前後加速度）、ｈはピッチセンタから車体８３の重心までの距離、ｘ_ｔ（ｘ_ｔｆは前側，ｘ_ｔｒは後ろ側、以下同じ。）はばね下部材（車輪等）８１の上下方向変位（ばね下変位）、ｘ_ｂ（ｘ_ｂｆ，ｘ_ｂｒ）は車体８３の上下方向変位（車体変位）をそれぞれ表す。

なお、図５Ａにおいて、Ｍ_ｔは車輪等８１の質量、ｘ_ｒ（ｘ_ｒｆ，ｘ_ｒｒ）は路面高さ入力、Ｋ_ｔはばね下部材（タイヤ）８５のばね係数（ただし、４輪のタイヤばね係数は共通の値とする。）、Ｃ_ｔはばね下部材（タイヤ）８５の減衰係数（ただし、４輪のタイヤ減衰係数は共通の値とする。）、Ｆ_ｆは前側電磁アクチュエータ１３の推力（荷重）、Ｆ_ｒは後ろ側電磁アクチュエータ１３の推力（荷重）をそれぞれ表す。

ここで、車体前側変位（ｘ_ｂｆ）、車体前側速度（ｘ’_ｂｆ）、車体後ろ変位（ｘ_ｂｒ）、車体後ろ側速度（ｘ’_ｂｒ）のそれぞれを、車体変位（ｘ_ｂ）、車体速度（ｘ’_ｂ）、ピッチ角度（θ_ｐ）、ピッチ角速度（θ_ｐ’）の組み合わせに置き換えて表現すると、次の式（２）のようになる。

前記式（２）を前記式（１）に代入する。すると、前記式（１）に示すピッチ動作の運動方程式は、次の式（３）に表す態様に書き換えられる。

前後加速度算出部６８は、情報取得部４１により取得した自車両１０のアクセル操作量、ブレーキ操作量の各々の時系列情報に基づいて、車体の前後加速度（ｚ’’）を算出する。車体の前後加速度（ｚ’’）を算出するに際し、例えば、車速、路面の傾斜角度（登坂路か、降坂か、平坦路か）、エンジントルクなどを参照しても構わない。
前後加速度算出部６８で算出された車体の前後加速度（ｚ’’）は、目標ピッチ角算出部６９に送られる。

目標ピッチ角算出部６９は、前後加速度算出部６８で算出された車体の前後加速度（ｚ’’）に基づいて、車体の目標ピッチ角θ_ｐを算出する。
具体的には、前記式（３）に示すピッチ動作の運動方程式に対してラプラス変換を行う。ラプラス変換後のピッチ動作の運動方程式を次の式（４）に示す。

式（４）において、ｓはラプラス演算子である。

次に、便宜上、路面高さ入力ｘ_ｒ（ｘ_ｒｆ，ｘ_ｒｒ）をゼロ（路面の凹凸なし）、ばね下部材（車輪等）８１の上下方向変位ｘ_ｔ（ｘ_ｔｆ，ｘ_ｔｒ）をゼロと仮定し、これら仮定した値を前記式（４）に代入すると、車体の目標ピッチ角θ_ｐは次の式（５）により表現することができる。なお、前記の上下方向変位ｘ_ｔは、今回用いた運動モデルが路面入力のない状態での動作を想定しているため、便宜上ゼロと仮定している。そのため、仮に、採用する運動モデルが路面入力のある状態での動作を想定しているのであれば、路面変位として適宜の値を設定すればよい。

前記式（５）に示すように、目標ピッチ角θ_ｐは、前後方向変位ｚの関数として表現することができる。
目標ピッチ角算出部６９で算出された車体の目標ピッチ角θ_ｐに関する情報は、第１減算部６５、第３目標荷重算出部７５にそれぞれ送られる。

車両状態推定部６３は、情報取得部４１により取得したばね上加速度、ばね下加速度の各々の時系列情報に基づいて、現時点の車両状態量として、例えば「ばね上速度」を推定する。
車両状態推定部６３で推定された車両状態量（ばね上速度）は、第１減算部６５、第２減算部６７にそれぞれ送られる。

第１減算部６５は、車両状態推定部６３で推定された現在の車両状態量（ばね上速度）から、目標ピッチ角算出部６９で算出された自車両１０の目標ピッチ角速度θ’_ｐを減算する。これにより、現在の車両状態量（ばね上速度）からピッチ角速度成分を除去することで車両状態量（ばね上速度）の補正を行う。第１減算部６５は、本発明の「ばね上状態量補正部」に相当する。
第１減算部６５により補正された車両状態量（ばね上速度）は、第１目標荷重算出部７１に送られる。

第２減算部６７は、情報取得部４１により取得した現在の車高長から、車両状態推定部６３で推定された現在の車両状態量（ばね上速度の時間積分値）を減算する。これにより、現在の車高長からばね上速度の変化に由来する車高成分を除去することで車高長の補正を行う。
第２減算部６７により補正された車高長は、第２目標荷重算出部７３に送られる。

第１目標荷重算出部７１は、第１減算部６５により補正された車両状態量（ばね上速度）に基づいて、スカイフック制御に係る第１目標荷重を算出する。具体的には、例えば、第１目標荷重算出部７１は、スカイフック理論に基づく制御則を用いて、前記補正後の車両状態量（ばね上速度）に対してスカイフック減衰係数を乗算することで第１目標荷重を算出する。
第１目標荷重算出部７１で算出された第１目標荷重は、統合部７７に送られる。

第２目標荷重算出部７３は、第２減算部６７により補正された車高長（実際の路面高さ）に基づいて、プレビュー制御に係る第２目標荷重を算出する。具体的には、例えば、第２目標荷重算出部７３は、スカイフック理論に基づく制御則を用いて、前記補正後の車高長（実際の路面高さ）に対してプレビュー制御ゲインを乗算することで第２目標荷重を算出する。
第２目標荷重算出部７３で算出された第２目標荷重は、統合部７７に送られる。

第３目標荷重算出部７５は、目標ピッチ角算出部６９で算出された自車両１０の目標ピッチ角θ_ｐに関する情報に基づいて、第３目標荷重（Ｆ_ｆ，Ｆ_ｒ）を算出する。
具体的には、前記算出された目標ピッチ角θ_ｐを実現するためのピッチ生成制御に係る第３目標荷重（Ｆ_ｆ，Ｆ_ｒ）は、以下の手順により算出することができる。

まず、車両モデルとして図５Ｂに示す１輪モデルを仮定し、車体の運動方程式を計算により求める。車体の運動方程式は、次の式（６）により表現することができる。ただし、車両モデルとして図５Ｂに示す１輪モデルと仮定せずに、図５Ａのモデルから直接推力を計算してもよい。

次いで、前記式（６）に示す車体の運動方程式に対してラプラス変換を行う。ラプラス変換後の車体の運動方程式を次の式（７）に示す。

式（７）において、ｓはラプラス演算子である。

次に、便宜上、路面高さ入力ｘ_ｒ（ｘ_ｒｆ，ｘ_ｒｒ）をゼロ（路面の凹凸なし）、ばね下部材（車輪等）８１の上下方向変位ｘ_ｔ（ｘ_ｔｆ，ｘ_ｔｒ）をゼロと仮定する。これら仮定した値を前記式（７）に代入すると共に、同式（７）に前記式（２）を代入する。すると、前記式（７）に示すラプラス変換後の車体の運動方程式は次の式（８）に置き換えて表現することができる。

第３目標荷重算出部７５は、前記式（８）に示すように、目標ピッチ角θ_ｐを実現するためのピッチ生成制御に係る第３目標荷重（Ｆ_ｆ，Ｆ_ｒ）を算出する。
第３目標荷重算出部７５で算出された第３目標荷重（Ｆ_ｆ，Ｆ_ｒ）は、統合部７７に送られる。

統合部７７は、第１目標荷重算出部７１で算出された第１目標荷重、第２目標荷重算出部７３で算出された第２目標荷重、第３目標荷重算出部７５で算出された第３目標荷重を加算する統合を行い、統合目標荷重を出力する。
統合部７７で統合された統合目標荷重は、荷重制御部４５に送られる。

〔電動サスペンション装置１１の動作〕
次に、本発明の実施形態に係る電動サスペンション装置１１の動作について、図６を参照して説明する。図６は、本発明の実施形態に係る電動サスペンション装置１１の動作説明に供するフローチャート図である。

図６に示すステップＳ１１において、荷重制御ＥＣＵ１５の情報取得部４１は、自車両１０のアクセル操作量、ブレーキ操作量、プレビュー画像及び車高長、ばね上加速度、ばね下加速度を含む各種情報をそれぞれ取得する。

ステップＳ１２において、荷重制御ＥＣＵ１５の目標ピッチ角導出部６１は、自車両１０の目標ピッチ角θ_ｐを導出する。
すなわち、目標ピッチ角導出部６１に備わる前後加速度算出部６８は、情報取得部４１により取得した自車両１０のアクセル操作量及びブレーキ操作量に基づいて、自車両１０の前後加速度（ｚ’’）を算出する。
次いで、目標ピッチ角導出部６１に備わる目標ピッチ角算出部６９は、前後加速度算出部６８で算出された自車両１０の前後加速度（ｚ’’）に基づいて、自車両１０の目標ピッチ角θ_ｐを算出する。

ステップＳ１３において、荷重制御ＥＣＵ１５の車両状態推定部６３は、情報取得部４１により取得したばね上加速度、ばね下加速度の各々の時系列情報に基づいて、現時点のばね上状態量（ばね上速度）を推定する。

ステップＳ１４において、荷重制御ＥＣＵ１５の第１減算部６５は、車両状態推定部６３で推定された現在の車両状態量（ばね上速度）から、目標ピッチ角算出部６９で算出された自車両１０の目標ピッチ角速度（θ’_ｐ）を減算する。これにより、現在の車両状態量（ばね上速度）からピッチ角速度成分を除去することで車両状態量（ばね上速度）の補正を行う。

ステップＳ１５において、荷重制御ＥＣＵ１５の第２減算部６７は、情報取得部４１により取得した現在の車高長から、車両状態推定部６３で推定された現在の車両状態量（ばね上速度の時間積分値）を減算する。これにより、現在の車高長からばね上速度の変化に由来する車高成分を除去することで車高長の補正を行う。

ステップＳ１６において、荷重制御ＥＣＵ１５の目標荷重演算部４３は、統合目標荷重を演算する。
すなわち、第１目標荷重算出部７１は、第１減算部６５により補正された車両状態量（ばね上速度）に基づいて、スカイフック制御に係る第１目標荷重を算出する。第１目標荷重算出部７１では、次述のプレビュー制御に係る第２目標荷重によっては対応できない振動（例えば、路面入力以外の要因に起因する振動）を抑制するための第１目標荷重を算出する。
第２目標荷重算出部７３は、第２減算部６７により補正された車高長（実際の路面高さ）に基づいて、プレビュー制御に係る第２目標荷重を算出する。第２目標荷重算出部７３では、路面入力に起因する振動を抑制するための第２目標荷重を算出する。
第３目標荷重算出部７５は、目標ピッチ角算出部６９で算出された自車両１０の目標ピッチ角θ_ｐに関する情報に基づいて、第３目標荷重を算出する。第３目標荷重算出部７５では、車両１０の目標ピッチ角θ_ｐを生成するための第３目標荷重を算出する。
統合部７７は、第１目標荷重算出部７１で算出された第１目標荷重、第２目標荷重算出部７３で算出された第２目標荷重、第３目標荷重算出部７５で算出された第３目標荷重を加算する統合を行い、統合目標荷重を出力する。
ステップＳ１７において、荷重制御ＥＣＵ１５の荷重制御部４５は、ステップＳ１６の演算結果である統合目標荷重に従う電磁アクチュエータ１３の荷重制御を実行する。その後、荷重制御ＥＣＵ１５は、一連の処理の流れを終了させる。

〔本発明の実施形態に係る電動サスペンション装置１１の作用効果〕
第１の観点に基づく電動サスペンション装置１１は、車両１０の車体と車輪の間に設けられ、車体の振動を減衰するための荷重を発生するアクチュエータ（電磁アクチュエータ１３）と、車両１０のばね上（車体）に係るばね上状態量及び走行路面状態の情報を取得する情報取得部４１と、ばね上状態量に基づくスカイフック制御に係る第１目標荷重を算出すると共に、走行路面状態に基づくプレビュー制御に係る第２目標荷重を算出する目標荷重演算部４３と、目標荷重演算部４３の演算結果を用いて電磁アクチュエータ１３の荷重制御を行う荷重制御部４５と、を備える。
情報取得部４１は、車両１０の前後加減速度に係る情報をさらに取得し、前記情報に基づいて車両１０の目標ピッチ角を導出する目標ピッチ角導出部６１をさらに備える。車両１０の前後加減速度に係る情報としては、例えば、車両１０のアクセル操作量、ブレーキ操作量等の情報を適宜採用すればよい。
目標荷重演算部４３は、目標ピッチ角導出部６１により導出された目標ピッチ角θ_ｐに基づくピッチ生成制御に係る第３目標荷重をさらに算出すると共に、第１及び第２目標荷重並びに第３目標荷重を統合した統合目標荷重の演算を行う。荷重制御部４５は、統合目標荷重を用いて電磁アクチュエータ１３の荷重制御を行う。

ここで、スカイフック制御及びプレビュー制御を実装した車両１０においてスポーツ走行を行うケースを想定してみる。かかるケースでは、本来であれば車両１０の制動時に生じるピッチング（ノーズダイブ）挙動を制御装置が抑制するように動作する。すると、スポーツ走行シーンにおける制動時に、運転者はピッチング（ノーズダイブ）挙動に伴うタックイン現象を活用し自車両１０の進行方向を俊敏に切り替えることができない。そのため、スポーツ走行での人車一体感が損なわれる。その結果、運転者に違和感を抱かせてしまうおそれがあった。

そこで、第１の観点に基づく電動サスペンション装置１１では、目標荷重演算部４３は、目標ピッチ角導出部６１により導出された目標ピッチ角θ_ｐに基づくピッチ生成制御に係る第３目標荷重をさらに算出すると共に、第１及び第２目標荷重並びに第３目標荷重を統合した統合目標荷重の演算を行い、荷重制御部４５は、統合目標荷重を用いて電磁アクチュエータ１３の荷重制御を行う構成を採用することとした。

第１の観点に基づく電動サスペンション装置１１によれば、スカイフック制御に係る第１目標荷重及びプレビュー制御に係る第２目標荷重に加えて、ピッチ生成制御に係る第３目標荷重を統合した統合目標荷重の演算を行い、この統合目標荷重を用いて電磁アクチュエータ１３の荷重制御を行うため、スポーツ走行シーンにおける制動時であっても人車一体感を伴う快適な乗り心地を演出することができる。
しかも、第１の観点に基づく電動サスペンション装置１１によれば、スポーツ走行シーンにおける制動時のケースのように、車両１０にピッチ挙動が生じる場面において、車両のピッチ挙動制御が抑制されるため、ピッチ挙動制御が抑制された分だけ消費電力を削減することができる。その結果、車載バッテリの発熱保護・長寿命化に係る効果を副次的に期待することができる。

また、第２の観点に基づく電動サスペンション装置１１は、第１の観点に基づく電動サスペンション装置１１であって、前記ばね上状態量（ばね上速度）から前記目標ピッチ角θ_ｐに基づくピッチ角速度成分を減算することで当該ばね上状態量の補正を行うばね上状態量補正部（第１減算部６５）をさらに備え、目標荷重演算部４３は、スカイフック制御に係る第１目標荷重を、前記補正後のばね上状態量に基づいて演算する構成を採用しても構わない。

第２の観点に基づく電動サスペンション装置１１では、ばね上状態量補正部（第１減算部６５）は、情報取得部４１により取得したばね上状態量であるばね上速度から前記目標ピッチ角θ_ｐに基づくピッチ角速度成分を減算することにより、ばね上状態量（ばね上速度）に関し、現在のばね上速度からピッチ角速度成分を除去する補正を行う。
要するに、スカイフック制御に係る第１目標荷重を求めるための基礎データ（ばね上速度）から目標ピッチ角速度成分が除去されるため、スカイフック制御に関する目標ピッチ角θ_ｐの影響を除去することができる。

第２の観点に基づく電動サスペンション装置１１によれば、ばね上状態量であるばね上速度から目標ピッチ角θ_ｐに基づくピッチ角速度成分を減算することにより、ばね上状態量（ばね上速度）に関し、現在のばね上速度からピッチ角速度成分を除去する補正を行うため、第２の観点に基づく電動サスペンション装置１１と比べて、共通のピッチ角速度成分に由来するスカイフック制御及びピッチ生成制御の競合を回避することができる。その結果、統合目標荷重の誤差を抑制して、高精度の加重制御を行うことができる。

また、第３の観点に基づく電動サスペンション装置１１は、第１又は第２の観点に基づく電動サスペンション装置１１であって、目標ピッチ角導出部６１（図４参照）における目標ピッチ角θ_ｐの導出は、車両１０の車体（ばね上）と車輪（ばね下）の間に設けられる仮想ダンパ８７（図５Ａ参照）の減衰係数Ｃｓを含むピッチ動作の運動方程式（式１参照）を用いて行われ、前記仮想ダンパ８７の減衰係数Ｃｓは、当該車両１０のピッチ挙動に関するユーザの嗜好に応じた適宜の値に設定される構成を採用しても構わない。

第３の観点に基づく電動サスペンション装置１１によれば、目標ピッチ角導出部６１における目標ピッチ角θ_ｐの導出は、車両１０の車体（ばね上）と車輪（ばね下）の間に設けられる仮想ダンパ８７の減衰係数Ｃｓを含むピッチ動作の運動方程式を用いて行われ、前記仮想ダンパ８７の減衰係数Ｃｓは、当該車両１０のピッチ挙動に関するユーザの嗜好に応じた適宜の値に設定されるため、第１又は第２の観点に基づく電動サスペンション装置１１と比べて、人車一体感を一層高めた快適な乗り心地を具現化することができる。

〔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、本発明の実施形態に係る電動サスペンション装置１１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。

また、本発明の実施形態に係る電動サスペンション装置１１の説明において、複数の電磁アクチュエータ１３の荷重制御をそれぞれ独立して行う荷重制御部４５に言及した。具体的には、荷重制御部４５は、四輪のそれぞれに備わる電磁アクチュエータ１３の荷重制御を、各輪毎にそれぞれ独立して行う。
ただし、四輪のそれぞれに備わる電磁アクチュエータ１３の荷重制御を、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構わない。

また、本発明の実施形態に係る電動サスペンション装置１１の説明において、本発明を、スポーツ走行シーンにおいて制動時の車両に適用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。本発明は、通常の走行シーンにおいて制動時の車両に適用しても構わない。

最後に、本発明の実施形態に係る電動サスペンション装置１１の説明において、電磁アクチュエータ１３の駆動機構としてボールねじ方式を例示して説明したが、本発明はこの例に限定されない。
電磁アクチュエータ１３の駆動機構としては、例えば、リニアモータ方式、ラック＆ピニオン方式、ロータリー方式など、いかなる方式の駆動機構を採用しても構わない。

１０車両
１１電動サスペンション装置
１３電磁アクチュエータ（アクチュエータ）
４１情報取得部
４３目標荷重演算部
４５荷重制御部
６１目標ピッチ角導出部
６３車両状態推定部（情報取得部）
６５第１減算部（ばね上状態量補正部）
７１第１目標荷重算出部（目標荷重演算部）
７３第２目標荷重算出部（目標荷重演算部）
７５第３目標荷重算出部（目標荷重演算部）
７７統合部（目標荷重演算部）
θ_ｐ目標ピッチ角

Claims

車両の車体と車輪の間に設けられ、当該車体の振動を減衰するための荷重を発生するアクチュエータと、
当該車両のばね上状態量及び走行路面状態の情報を取得する情報取得部と、
前記ばね上状態量に基づくスカイフック制御に係る第１目標荷重を算出すると共に、前記走行路面状態に基づくプレビュー制御に係る第２目標荷重を算出する目標荷重演算部と、
前記目標荷重演算部の演算結果を用いて前記アクチュエータの荷重制御を行う荷重制御部と、を備える電動サスペンション装置であって、
前記情報取得部は、当該車両の前後加減速度に係る情報をさらに取得し、
前記前後加減速度に係る情報に基づいて当該車両の目標ピッチ角を導出する目標ピッチ角導出部と、
前記ばね上状態量であるばね上速度から前記目標ピッチ角導出部により導出された目標ピッチ角に基づくピッチ角速度成分を減算することで当該ばね上状態量の補正を行うばね上状態量補正部と、をさらに備え、
前記目標荷重演算部は、前記スカイフック制御に係る第１目標荷重を、前記補正後のばね上状態量に基づいて演算する一方、前記目標ピッチ角に基づくピッチ生成制御に係る第３目標荷重をさらに算出すると共に、前記第１及び第２目標荷重並びに前記第３目標荷重を統合した統合目標荷重の演算を行い、
前記荷重制御部は、前記統合目標荷重を用いて前記アクチュエータの荷重制御を行う
ことを特徴とする電動サスペンション装置。
請求項１に記載の電動サスペンション装置であって、
前記目標ピッチ角導出部における前記目標ピッチ角の導出は、該車両の車体と車輪の間に設けられる仮想ダンパの減衰係数を含むピッチ動作の運動方程式を用いて行われ、
前記仮想ダンパの減衰係数は、当該車両のピッチ挙動に関するユーザの嗜好に応じた適宜の値に設定される
ことを特徴とする電動サスペンション装置。
車両の車体と車輪の間に設けられ、当該車体の振動を減衰するための荷重を発生するアクチュエータと、
当該車両のばね上状態量及び走行路面状態の情報を取得する情報取得部と、
前記ばね上状態量に基づくスカイフック制御に係る第１目標荷重を算出すると共に、前記走行路面状態に基づくプレビュー制御に係る第２目標荷重を算出する目標荷重演算部と、
前記目標荷重演算部の演算結果を用いて前記アクチュエータの荷重制御を行う荷重制御部と、を備える電動サスペンション装置であって、
前記情報取得部は、当該車両の前後加減速度に係る情報をさらに取得し、
前記前後加減速度に係る情報に基づいて当該車両の目標ピッチ角を導出する目標ピッチ角導出部をさらに備え、
当該目標ピッチ角導出部における前記目標ピッチ角の導出は、該車両の車体と車輪の間に設けられる仮想ダンパの減衰係数を含むピッチ動作の運動方程式を用いて行われ、
前記仮想ダンパの減衰係数は、当該車両のピッチ挙動に関するユーザの嗜好に応じた適宜の値に設定され、
前記目標荷重演算部は、前記目標ピッチ角導出部により導出された目標ピッチ角に基づくピッチ生成制御に係る第３目標荷重をさらに算出すると共に、前記第１及び第２目標荷重並びに前記第３目標荷重を統合した統合目標荷重の演算を行い、
前記荷重制御部は、前記統合目標荷重を用いて前記アクチュエータの荷重制御を行う
ことを特徴とする電動サスペンション装置。