(57)【要約】【課題】高い乗り心地を実現するために車両状態の推定精度を向上させる。【解決手段】ＥＣＵ（６００）は、規範車両モデル演算部（１１００）を備え、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する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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することを特徴とするサスペンション制御装置。
【請求項２】
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に記載のサスペンション制御装置。
【請求項３】
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２に記載のサスペンション制御装置。
【請求項４】
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３に記載のサスペンション制御装置。
【請求項５】
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請求項１から４の何れか１項に記載のサスペンション制御装置。
【請求項６】
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請求項１から５の何れか１項に記載のサスペンション制御装置。
【請求項７】
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請求項１から６の何れか１項に記載のサスペンション制御装置。
【請求項８】
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することを特徴とするサスペンション装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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、及びサスペンション装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の乗り心地を向上させるために、車両の状態を推定し、推定した状態に基づいて車両を制御する技術が知られている。また、このような技術では、車両制御における目標値を算出するための規範用の車両モデル、及び車両の状態を推定するための推定用の車両モデルが用いられる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、車両の車高に関する動的なモデルに従ってあらかじめ設定された最適フィードバックゲインに基づき、車両調整部材の制御量を定める技術が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、車両のモデルに基づき推定ヨーレート及び規範ヨーレートを取得し、これらのヨーレートに基づいてステアリング特性を制御する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】昭６１−１７８２１２号公報（１９８６年８月９日）
【特許文献２】特開２００４−１８９１１７号公報（２００４年７月８日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
高い乗り心地を実現するためには、規範用車両モデルによって、車両挙動を好適に表現することが好ましい。
【０００７】
本発明は、車両挙動を好適に表現することのできる規範車両モデルを用いたサスペンション制御装置、及びサスペンション装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる目的のもと、本発明に係るサスペンション制御装置は、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する。
【０００９】
また、本発明に係るサスペンション装置は、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する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るサスペンション制御装置によれば、車両挙動を好適に表現することができるので、高い乗り心地を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態１に係る車両の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る懸架装置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３】本発明の実施形態１に係るＥＣＵの概略構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施形態１に係る規範車両モデル演算部の構成例を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施形態１に係る規範車両モデル演算部が演算に用いるシステム行列の具体的な成分を例示する表である。
【図６】本発明の実施形態１に係る車両状態推定部の構成例を示すブロック図である。
【図７】本発明の実施形態２に係る規範車両モデル演算部の構成例を示すブロック図である。
【図８】本発明の実施形態２に係る規範車両モデル演算部が演算に用いるシステム行列の具体的な成分を例示する表である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
〔実施形態１〕
以下、本発明の実施形態１について、詳細に説明する。
【００１３】
（車両９００の構成）
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。
【００１４】
タイヤ３１０が装着された車輪３００は、懸架装置１００によって車体２００に懸架されている。車両９００は、四輪車であるため、懸架装置１００、車輪３００およびタイヤ３１０については、それぞれ４つ設けられている。
【００１５】
なお、左側の前輪、右側の前輪、左側の後輪および右側の後輪のタイヤ及び車輪をそれぞれ、タイヤ３１０Ａ及び車輪３００Ａ、タイヤ３１０Ｂ及び車輪３００Ｂ、タイヤ３１０Ｃ及び車輪３００Ｃ、並びに、タイヤ３１０Ｄ及び車輪３００Ｄとも称する。以下、同様に、左側の前輪、右側の前輪、左側の後輪および右側の後輪にそれぞれ付随した構成を、符号「Ａ」「Ｂ」「Ｃ」及び「Ｄ」を付して表現することがある。
【００１６】
懸架装置１００は、油圧緩衝装置、アッパーアーム及びロアーアームを備えている。また、油圧緩衝装置は、一例として、当該油圧緩衝装置が発生させる減衰力を調整する電磁弁であるソレノイドバルブを備えている。ただし、これは本実施形態を限定するものではなく、油圧緩衝装置は、減衰力を調整する電磁弁として、ソレノイドバルブ以外の電磁弁を用いてもよい。例えば、上記電磁弁として、電磁流体（磁性流体）を利用した電磁弁を備える構成としてもよい。
【００１７】
エンジン５００には、発電装置７００が付設されており、発電装置７００によって生成された電力がバッテリ８００に蓄積される。
【００１８】
運転者の操作する操舵部材４１０は、ステアリングシャフト４２０の一端に対してトルク伝達可能に接続されており、ステアリングシャフト４２０の他端は、ラックピニオン機構４７０に接続されている。
【００１９】
ラックピニオン機構４７０は、ステアリングシャフト４２０の軸周りの回転を、ラック軸４８０の軸方向に沿った変位に変換するための機構である。ラック軸４８０が軸方向に変位すると、タイロッド及びナックルアームを介して車輪３００Ａ及び車輪３００Ｂが転舵される。
【００２０】
トルクセンサ４３０は、ステアリングシャフト４２０に印加される操舵トルク、換言すれば、操舵部材４１０に印加される操舵トルクを検出し、検出結果を示すトルクセンサ信号をＥＣＵ６００に提供する。より具体的には、トルクセンサ４３０は、ステアリングシャフト４２０に内設されたトーションバーの捩れを検出し、検出結果をトルクセンサ信号として出力する。なお、トルクセンサ４３０として磁歪式トルクセンサを用いてもよい。
【００２１】
舵角センサ４４０は、操舵部材４１０の舵角を検出し、検出結果をＥＣＵ６００に提供する。
【００２２】
トルク印加部４６０は、ＥＣＵ６００から供給されるステアリング制御量に応じたアシストトルク又は反力トルクを、ステアリングシャフト４２０に印加する。トルク印加部４６０は、ステアリング制御量に応じたアシストトルク又は反力トルクを発生させるモータと、当該モータが発生させたトルクをステアリングシャフト４２０に伝達するトルク伝達機構とを備えている。
【００２３】
なお、本明細書における「制御量」の具体例として、電流値、デューティー比、減衰率、減衰比等が挙げられる。
【００２４】
なお、上述の説明において「トルク伝達可能に接続」とは、一方の部材の回転に伴い他方の部材の回転が生じるように接続されていることを指し、例えば、一方の部材と他方の部材とが一体的に成形されている場合、一方の部材に対して他方の部材が直接的又は間接的に固定されている場合、及び、一方の部材と他方の部材とが継手部材等を介して連動するよう接続されている場合を少なくとも含む。
【００２５】
また、上記の例では、操舵部材４１０からラック軸４８０までが常時機械的に接続されたステアリング装置を例に挙げたが、これは本実施形態を限定するものではなく、本実施形態に係るステアリング装置は、例えばステア・バイ・ワイヤ方式のステアリング装置であってもよい。ステア・バイ・ワイヤ方式のステアリング装置に対しても本明細書において以下に説明する事項を適用することができる。
【００２６】
ＥＣＵ６００は、車両９００が備える各種の電子機器を統括制御する。より具体的には、ＥＣＵ６００は、トルク印加部４６０に供給するステアリング制御量を調整することにより、ステアリングシャフト４２０に印加するアシストトルク又は反力トルクの大きさを制御する。
【００２７】
また、ＥＣＵ６００は、サスペンション制御量を供給することによって懸架装置１００を制御する。より具体的には、ＥＣＵ６００は、懸架装置１００に含まれる油圧緩衝装置が備えるソレノイドバルブに対して、サスペンション制御量を供給することによって当該ソレノイドバルブの開閉を制御する。この制御を可能とするために、ＥＣＵ６００からソレノイドバルブへ駆動電力を供給する電力線が配されている。
【００２８】
また、車両９００は、車輪３００毎に設けられ各車輪３００の車輪速（車輪の角速度）を検出する車輪速センサ３２０、車両９００の横方向の加速度を検出する横Ｇセンサ３３０、車両９００の前後方向の加速度を検出する前後Ｇセンサ３４０、車両９００のヨーレートを検出するヨーレートセンサ３５０、エンジン５００が発生させるトルクを検出するエンジントルクセンサ５１０、エンジン５００の回転数を検出するエンジン回転数センサ５２０、及びブレーキ装置が有するブレーキ液に印加される圧力を検出するブレーキ圧センサ５３０を備えている。これらの各種センサによる検出結果は、ＥＣＵ６００に供給される。
【００２９】
なお、図示は省略するが、車両９００は、ブレーキ時の車輪ロックを防ぐためのシステムであるＡＢＳ（Antilock Brake System）、加速時等における車輪の空転を抑制するＴＣＳ（Traction Control System）、及び、旋回時のヨーモーメント制御やブレーキアシスト機能等のための自動ブレーキ機能を備えた車両挙動安定化制御システムであるＶＳＡ（Vehicle Stability Assist）制御可能なブレーキ装置を備えている。
【００３０】
ここで、ＡＢＳ、ＴＣＳ、及びＶＳＡは、推定した車体速に応じて定まる車輪速と、車輪速センサ３２０によって検出された車輪速とを比較し、これら２つの車輪速の値が、所定の値以上相違している場合にスリップ状態であると判定する。ＡＢＳ、ＴＣＳ、及びＶＳＡは、このような処理を通じて、車両９００の走行状態に応じて最適なブレーキ制御やトラクション制御を行うことにより、車両９００の挙動の安定化を図るものである。
【００３１】
また、上述した各種のセンサによる検出結果のＥＣＵ６００への供給、及び、ＥＣＵ６００から各部への制御信号の伝達は、ＣＡＮ（Controller Area Network）３７０を介して行われる。
【００３２】
（懸架装置１００）
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。
【００３３】
また、図２に示すように、懸架装置１００は、上室１０１ａと下室１０１ｂとを連通させる連通路１０４を備えており、当該連通路１０４上には、懸架装置１００の減衰力を調整するソレノイドバルブ１０５が設けられている。
【００３４】
ソレノイドバルブ１０５は、ソレノイド１０５ａと、ソレノイド１０５ａによって駆動され、連通路１０４の流路断面積を変更するバルブ１０５ｂとを備えている。
【００３５】
ソレノイド１０５ａはＥＣＵ６００から供給されるサスペンション制御量に応じてバルブ１０５ｂを出し入れし、それにより連通路１０４の流路断面積が変更され、懸架装置１００の減衰力が変更される。
【００３６】
なお、懸架装置１００として、アクティブサスペンションやエアサスペンションを用いてもよい。
【００３７】
（ＥＣＵ６００）
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。
【００３８】
図３に示すように、ＥＣＵ６００は、制御量演算部１０００、及び車両状態推定部１２００を備えている。ＥＣＵ６００は、後述する規範車両モデルに追従するよう車両各部１３００を制御する。図４に示す車両各部１３００は、制御量演算部１０００による演算結果を参照して制御される車両９００の各部、及び車両９００の状態量を取得するための各種のセンサを表している。制御対象の車両９００の各部の一例として、懸架装置１００やトルク印加部４６０が挙げられ、各種センサの一例として、ヨーレートセンサ３５０が挙げられる。
【００３９】
（制御量演算部）
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。
【００４０】
規範車両モデル演算部１１００は、入力値に対して規範用車両モデルを用いた演算を行い、演算結果である規範出力を減算部１０１２に供給する。また、規範車両モデル演算部１１００は、演算対象である種々の状態量を、規範状態量として第３の増幅部１０２３に供給する。規範車両モデル演算部１１００が出力する規範出力は、車両制御における目標値としての意味を有する。ここで、規範出力は、上記演算対象である種々の状態量の少なくとも一部を構成する。
【００４１】
規範車両モデル演算部１１００への入力の一例として、図３に示すように、路面変位、及び操作入力が挙げられる。ここで、操作入力には、操舵部材４１０の操舵角が含まれる。
【００４２】
また、規範車両モデル演算部１１００が減算部１０１２及び第３の増幅部１０２３に供給する規範状態量の例として、車体２００のバネ上鉛直速度ｗ、ロールレートｐ、ピッチレートｑ、及びヨーレートｒの少なくとも何れかが挙げられる。なお、規範車両モデル演算部１１００のより具体的な構成は後述する。
【００４３】
減算部１０１２は、後述する車両状態推定部１２００からの推定出力を取得し、取得した推定出力から、規範車両モデル演算部１１００が出力する規範出力を減算し、減算結果を積分部１０１４に供給する。
【００４４】
車両状態推定部１２００から減算部１０１２及び第１の増幅部１０２１にそれぞれ供給される推定出力及び推定状態量の一例として、車体２００のバネ上鉛直速度の推定値、ロールレートの推定値、及びピッチレートの推定値等が挙げられる。
【００４５】
積分部１０１４は、減算部１０１２による減算結果を積分する。積分した結果は、第２の増幅部１０２２に供給される。
【００４６】
第１の増幅部１０２１は、車両状態推定部１２００から供給される推定状態量を、増幅係数Ｋ１を用いて増幅し、増幅した結果を加算部１０２４に供給する。
【００４７】
第２の増幅部１０２２は、積分部１０１４による積分結果を増幅係数Ｋ２を用いて増幅し、増幅した結果を加算部１０２４に供給する。
【００４８】
第３の増幅部１０２３は、規範車両モデル演算部１１００から供給される規範状態量を増幅係数Ｋ３を用いて積分し、積分結果を加算部１０２４に供給する。
【００４９】
加算部１０２４は、第１の増幅部１０２１による増幅結果と、第２の増幅部１０２２による増幅結果と、第３の増幅部１０２３による増幅結果とを加算し、加算した結果を車両状態推定部１２００、及び車両各部１３００に供給する。加算部１０２４による加算結果は、制御量演算部１０００による演算結果を表している。
【００５０】
制御量演算部１０００は、車両状態推定部１２００の出力値である推定出力から、規範車両モデル演算部１１００の出力値である規範出力を減算する減算部１０１２と、減算部１０１２による減算結果を積分する積分部１０１４と、車両状態推定装置１２００による演算対象である推定状態量を増幅する第１の増幅部１０２１と、積分部１０１４による積分結果を増幅する第２の増幅部１０２２と、規範車両モデル演算部１１００の演算対象である規範状態量を増幅する第３の増幅部１０２３と、第１の増幅部１０２１による増幅結果、第２の増幅部１０２２による増幅結果、及び第３の増幅部１０２３による増幅結果を加算する加算部１０２４とを備えているので、偏差なく規範モデル特性に追従することができる。
【００５１】
また、制御量演算部１０００が、積分部１０１４を備えていることにより、偏差なく規範モデル特性に追従することができる。
【００５２】
（規範車両モデル演算部）
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。
【００５３】
（主演算部）
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。
【００５４】
主演算部１１１０は、図４に示すように、第１の入力行列演算部１１１１、第２の入力行列演算部１１１２、第３の入力行列演算部１１１３、第４の入力行列演算部１１１８、加算部１１１４、積分部１１１５、システム行列演算部１１１６、観測行列演算部１１１７を備えている。ここで、第１の入力行列演算部１１１１、第２の入力行列演算部１１１２、第３の入力行列演算部１１１３、及び、第４の入力行列演算部１１１８を第１の演算部とも呼称する。
【００５５】
路面入力に対する入力行列B0に関する演算を行う第１の入力行列演算部１１１１には、一例として路面変位（鉛直方向の変位） z0fl、z0fr、z0rl、z0rrが入力される。ここで、添え字「fl」、「fr」、「rl」、「rr」はそれぞれ左前、右前、左後、右後の車輪に関するものであることを明示するための添え字である。以下、z0fl、z0fr、z0rl、z0rrをまとめて、z0fl〜z0rrと表すこともある。他のパラメータについても同様である。
【００５６】
第１の入力行列演算部１１１１は、入力された路面変位 z0fl〜z0rrに対して、入力行列 B0を演算し、演算した結果を加算部１１１４に供給する。
【００５７】
操作量に対する入力行列B1に関する演算を行う第２の入力行列演算部１１１２は、一例として、操舵部材４１０の操舵角に対して入力行列 B1を演算し、演算した結果を加算部１１１４に供給する。
【００５８】
タイヤ前後/横力に対する入力行列B2に関する演算を行う第３の入力行列演算部１１１３は、後述するタイヤモデル演算部１１４０から供給される各車輪のタイヤ前後力 Fx0fl〜Fx0rr、及び各車輪のタイヤ横力Fy0fl〜Fy0rrに対して入力行列 B2を演算し、演算した結果を加算部１１１４に供給する。
【００５９】
可変ダンパ又はアクティブサスペンションによる力に対する入力行列B3に関する演算を行う第４の入力行列演算部１１１８は、後述する操縦安定性・乗心地制御部１１５０の出力する規範出力に対して入力行列B3を演算し、演算した結果を加算部１１１４に供給する。
【００６０】
加算部１１１４は、第１の入力行列演算部１１１１、第２の入力行列演算部１１１２、第３の入力行列演算部１１１３、第４の入力行列演算部１１１８、及び後述するシステム行列演算部１１１６からの出力を加算し、加算結果を積分部１１１５に供給する。
【００６１】
積分部１１１５は、加算部１１１４から供給される加算結果を積分する。積分部１１１５による積分結果は、前述した第３の増幅部１０２３、システム行列演算部１１１６、及び、観測行列演算部１１１７に供給される。
【００６２】
システム行列演算部（第２の演算部）１１１６は、積分部１１１５による積分結果に対して、システム行列 Aを演算し、演算した結果を加算部１１１４に供給する。
【００６３】
観測行列演算部（第３の演算部）１１１７は、積分部１１１５による積分結果に対して、観測行列 Cを演算し、演算した結果を規範出力として、前述した減算部１０１２に供給する。また、観測行列 Cを演算した結果はスリップ算出部１１３０にも供給される。
【００６４】
なお、主演算部１１１０が備える各部における演算は、線形演算として実行される。したがって、上記の構成を有する主演算部１１１０によれば、１又は複数の入力値を参照した車両状態に関する状態量についての線形演算を好適に行うことができる。
【００６５】
また、主演算部１１１０への入力は上記の例に限られるものではなく、例えば、
・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。
【００６６】
また、車両９００が、積載量検知センサを備える構成とし、主演算部１１１０には、当該積載量検知センサによる検出値を入力する構成としてもよい。この場合、例えば、主演算部１１１０が、各積載量に応じたシステム行列 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、積載量検知センサによる検出値に応じ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、規範車両モデルとして、積載前の車両モデルを用い、車両の直進時、旋回時、ブレーキ時などの各状況において、積載前の車両応答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。
【００６７】
主演算部１１１０への入力は、
・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。
【００６８】
（主演算部による演算対象の状態量の例）
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。
【００６９】
【数１】
2018202895.tif 000003
【００７０】
ここで、
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、
【００７１】
【数２】
2018202895.tif 000004
【００７２】
はそれぞれオイラー角の３成分であり、phi、theta、psiとも表記する。
【００７３】
DampStfl〜DampStrrは、各車輪のダンパストロークであり、
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。
【００７４】
ここで、ｘ方向は、車両９００の進行方向（前後方向）を示し、ｚ方向は鉛直方向を示し、ｙ方向はｘ方向及びｚ方向の双方に垂直な方向（横方向）のことを示す。
【００７５】
なお、実舵角δ、及び実舵角速dδは、各車輪３００それぞれについて個別に設定する構成としてもよい。
【００７６】
（主演算部が出力する状態量の例）
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。
【００７７】
【数３】
2018202895.tif 000005
【００７８】
また、規範出力は、各車輪のダンパストロークまたはダンパストローク速度を含むよう構成されてもよい。
【００７９】
このように、主演算部１１１０が出力する規範出力は、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。
【００８０】
（主演算部による演算対象の運動方程式の一例）
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。
【００８１】
・バネ上並進及び回転運動に関する下記運動方程式
【００８２】
【数４】
2018202895.tif 000006
【００８３】
・オイラー角に関する下記運動方程式
【００８４】
【数５】
2018202895.tif 000007
【００８５】
・バネ下鉛直運動に関する下記運動方程式
【００８６】
【数６】
2018202895.tif 000008
【００８７】
・実舵に関する下記運動方程式
【００８８】
【数７】
2018202895.tif 000009
【００８９】
上記の運動方程式において、
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。
【００９０】
また、Fzflm等は各車輪のサスペンション力であり、
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。
【００９１】
また、αは操舵角であり、
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。
【００９２】
上記に挙げた運動方程式以外にも、主演算部１１１０は車輪回転運動に関する運動方程式を演算対象としている。また、それらの運動方程式に現れる物理量を互いに結びつける複数の関係式（例えばバネ上とバネ下とを結びつける関係式等）が存在しており、各運動方程式は、これらの関係式と共に解かれる。
【００９３】
（運動方程式の線形化と主演算部への実装）
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。
【００９４】
【数８】
2018202895.tif 000010
【００９５】
ここで、xは状態量を示すベクトルであり、f(x)、g(x)は、xの関数であり、ベクトルとして表現される。
【００９６】
上記非線形の運動方程式をテーラー展開し、ヤコビ行列に各状態量の初期値を代入することにより以下に示す行列 Aが得られ、同様の方法で以下に示す行列B、Cが得られる。
【００９７】
その結果、線形化された運動方程式が、以下のように状態空間にて表現される。
【００９８】
【数９】
2018202895.tif 000011
【００９９】
ここで、行列Aは、上述したシステム行列Aに対応し、行列Bは、上述した入力行列B0、B1、B2、B3に対応し、行列Cは、上述した観測行列Cに対応する。なお、後述するように、システム行列A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、前記１又は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有している。
【０１００】
以上の説明から、図４に示した主演算部１１１０は、対象とする運動方程式を線形的に演算する構成であることが分かる。
【０１０１】
（規範車両モデル演算部のその他の構成）
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。
【０１０２】
スリップ算出部１１３０は、観測行列演算部１１１７による演算結果、及び車輪速センサ３２０が検出した各車輪の車輪角速度ωfl〜ωrrを参照して、各車輪のスリップ比 sfl〜srrを算出し、観測行列演算部１１１７による演算結果として各車輪のスリップ角βfl〜βrrを算出し、算出した結果をタイヤモデル演算部１１４０に供給する。
【０１０３】
タイヤ接地荷重算出部１１２０は、積分部１１１５による演算により得られる各車輪のバネ下変位 z1flm〜z1frrmと、各車輪の路面変位z0fl〜z0rrにより、各車輪の接地荷重Fz0fl〜Fz0rrを算出し、算出した結果をタイヤモデル演算部１１４０に供給する。
【０１０４】
タイヤモデル演算部１１４０は、主演算部１１１０による演算結果の少なくとも一部を直接的または間接的に参照した非線形演算を行う。図４に示す例では、タイヤモデル演算部１１４０は、観測行列演算部１１１７による演算により得られる各車輪のスリップ比 sfl〜srr、各車輪のスリップ角βfl〜βrr、及びタイヤ接地荷重算出部１１２０が演算する各車輪の接地荷重Fz0fl〜Fz0rrを参照して非線形演算を行う。すなわち、図４に示す例では、タイヤモデル演算部１１４０は、主演算部１１１０による演算結果の少なくとも一部を間接的に参照した非線形演算を行う。
【０１０５】
より具体的には、タイヤモデル演算部１１４０は、各車輪のスリップ比 sfl〜srr、各車輪のスリップ角βfl〜βrr、及び各車輪の接地荷重Fz0fl〜Fz0rrを参照して、タイヤモデルに関する演算式を用いて、各車輪のタイヤ前後力 Fx0fl〜Fx0rr、及び各車輪のタイヤ横力Fy0fl〜Fy0rrを算出する。タイヤモデル演算部１１４０による具体的な演算式は、本実施形態を限定するものではないが、例えば、
【０１０６】
【数１０】
2018202895.tif 000012
【０１０７】
を用いることができる。ここで、第１式におけるFPx0flは、直進時の左前輪のタイヤ前後力を表している。各変数は、タイヤの特性やFz0flに依存する値である。第２式におけるFPy0flは、タイヤ前後力を伴わない際のタイヤ横力を表している。
【０１０８】
なお、主演算部１１１０による演算結果の少なくとも一部を直接的または間接的に参照した非線形演算を行うタイヤモデル演算部１１４０は、各車輪のタイヤ前後力 Fx0fl〜Fx0rr、及び各車輪のタイヤ横力Fy0fl〜Fy0rrを算出するタイヤ力推定装置としても捉えることができる。
【０１０９】
以上のように、本実施形態に係る規範車両モデル演算部１１００において、主演算部１１１０は線形演算を行い、タイヤモデル演算部１１４０は主演算部１１１０による演算結果の少なくとも一部を直接的または間接的に参照した非線形演算を行う。このように線形演算部と非線形演算部とを分離させた構成を採用することにより、車両モデルを用いた状態量の演算を好適に行うことができる。
【０１１０】
また、タイヤモデル演算部１１４０は、タイヤモデルに基づく非線形演算を行うので、非線形演算を線形演算から好適に分離することができる。
【０１１１】
また、上述のように、第３の入力行列演算部１１１３は、タイヤモデル演算部１１４０による非線形演算結果を入力として取り込むので、主演算部１１１０による線形演算に非線形演算結果を好適に取り込むことができる。したがって、主演算部１１１０は線形演算を行いつつ精度の高い演算を行うことができる。
【０１１２】
（規範車両モデル演算部１１００による非分離的演算）
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。
【０１１３】
図５の表の各列を示す、u、ｖ、r、psi、w、p、q、phi、theta、DampStfl〜DampStrr、z1flm〜z1rrm、w1flm〜w1rrmは既に説明した車両９００に関する状態量であり、deltafは実舵角であり、deltaVfは、実舵角速度である。
【０１１４】
また、図５に示すように、uからdeltaVfまでは、車両の平面運動に関連する状態量であり、wからw1rrmまでは、車両の上下方向に関する状態量である。
【０１１５】
一方で、図５の表の各行を示す状態量は、上述の各列を示す状態量のそれぞれの時間微分を示しており、図５に示すように、対応する状態量に、時間微分を示す「ｄ」を付して表現している。
【０１１６】
また、図５に示すように、duからdeltaVfまでは、車両の平面運動に関連する状態量の時間微分であり、dwからdw1rrmまでは、車両の上下方向に関する状態量の時間微分である。
【０１１７】
図５から明らかなように、システム行列演算部１１１６が演算に用いる行列A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、前記１又は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有している。
【０１１８】
例えば、行列Aは、図５に示すように、「dr」行の「p」列において、０でない成分を有する。これは、システム行列演算部１１１６において、上下方向の状態量であるロールレート「ｐ」と、平面方向の状態量であるヨーレートの時間微分「dr」とを連成的に演算している、換言すれば、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していることを示している。なお、「連成的に演算」とは、演算対象の一つの状態量が演算対象の他の状態量によって表現されるような演算を含む。例えば、上記の例の場合、ヨーレートの時間微分「dr」がロールレート「ｐ」によって表現される。
【０１１９】
このように、ＥＣＵ６００は、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１１００を備えている。また、規範車両モデル演算部１１００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するので、各状態量が連成する車両挙動を好適に表現することができる。したがって上記の構成によれば、車両状態の推定精度が向上する。このため、上記の構成によれば、運転者に対して、より高い乗り心地を提供することができる。
【０１２０】
また、システム行列演算部１１１６が演算に用いる行列A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、前記１又は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有しているので、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、行列演算を用いて好適に非分離的に演算することができる。
【０１２１】
（車両状態推定部）
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。
【０１２２】
車両状態推定部１２００は、入力値に対して推定用車両モデルを用いた演算を行い、演算結果である推定出力を減算部１０１２に供給する。また、車両状態推定部１２００は、演算対象である種々の状態量を、第１の増幅部１０２１に供給する。車両状態推定部１２００が出力する推定出力は、車両に関する各物理量の推定値としての意味を有する。
【０１２３】
図６は、車両状態推定部１２００の構成例を示すブロック図である。図６に示すように、車両状態推定部１２００は、主演算部１２１０、タイヤ接地荷重算出部１２２０、スリップ算出部１２３０、及び、タイヤモデル演算部１２４０を備えている。
【０１２４】
（主演算部）
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。
【０１２５】
主演算部１２１０は、図６に示すように、第１の入力行列演算部１２１１、第２の入力行列演算部１２１２、第３の入力行列演算部１２１３、第５の入力行列演算部１２１９、加算部１２１４、積分部１２１５、システム行列演算部１２１６、観測行列演算部１２１７を備えている。ここで、第１の入力行列演算部１２１１、第２の入力行列演算部１２１２、第３の入力行列演算部１２１３、及び、第５の入力行列演算部１２１９を第１の演算部とも呼称する。
【０１２６】
路面入力に対する入力行列B0'に関する演算を行う第１の入力行列演算部１２１１には、一例として、路面変位（鉛直方向の変位） z0fl、z0fr、z0rl、z0rrが入力される。
【０１２７】
第１の入力行列演算部１２１１は、入力された路面変位 z0fl〜z0rrに対して、入力行列 B0'を演算し、演算した結果を加算部１２１４に供給する。なお、第１の入力行列演算部１２１１が演算する入力行列 B0'は、第１の入力行列演算部１１１１が演算する入力行列 B0と同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【０１２８】
操作量に対する入力行列B1'に関する演算を行う第２の入力行列演算部１２１２は、一例として、操舵部材４１０の操舵角に対して入力行列 B1'を演算し、演算した結果を加算部１２１４に供給する。なお、第２の入力行列演算部１２１２が演算する入力行列 B1'は、第２の入力行列演算部１１１２が演算する入力行列 B1と同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【０１２９】
タイヤ前後/横力に対する入力行列B2'に関する演算を行う第３の入力行列演算部１２１３は、後述するタイヤモデル演算部１２４０から供給される各車輪のタイヤ前後力 Fx0fl〜Fx0rr、及び各車輪のタイヤ横力Fy0fl〜Fy0rrに対して入力行列 B2'を演算し、演算した結果を加算部１２１４に供給する。なお、第３の入力行列演算部１２１３が演算する入力行列 B2'は、第３の入力行列演算部１１１３が演算する入力行列 B2と同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【０１３０】
また、制御量演算部１０００の出力に対する入力行列B4に関する演算を行う第５の入力行列演算部１２１９には、制御量演算部１０００の出力が入力される。第５の入力行列演算部１２１９は、制御量演算部１０００の出力に対して、入力行列 B4を演算し、演算した結果を加算部１２１４に供給する。
【０１３１】
加算部１２１４は、第１の入力行列演算部１２１１、第２の入力行列演算部１２１２、第３の入力行列演算部１２１３、第５の入力行列演算部１２１９、及び後述するシステム行列演算部１２１６からの出力を加算し、加算結果を積分部１２１５に供給する。
【０１３２】
積分部１２１５は、加算部１２１４から供給される加算結果を積分する。積分部１２１５による積分結果は、推定状態量として出力されると共に、システム行列演算部１２１６、及び、観測行列演算部１２１７に供給される。
【０１３３】
システム行列演算部（第２の演算部）１２１６は、積分部１２１５による積分結果に対して、システム行列 A'を演算し、演算した結果を加算部１２１４に供給する。ここで、システム行列 A'は、システム行列演算部１１１６が演算するシステム行列 Aと同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【０１３４】
観測行列演算部（第３の演算部）１２１７は、積分部１２１５による積分結果に対して、観測行列 C'を演算し、演算した結果を推定出力として、前述した減算部１０１２に供給する。また、観測行列 C'を演算した結果はスリップ算出部１２３０にも供給される。ここで、観測行列 C'は、観測行列演算部１１１７が演算する観測行列 Cと同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【０１３５】
なお、主演算部１２１０が備える各部における演算は、線形演算として実行される。したがって、上記の構成を有する主演算部１２１０によれば、１又は複数の入力値を参照した車両状態に関する状態量についての線形演算を好適に行うことができる。
【０１３６】
また、主演算部１１１０と同様に、主演算部１２１０への入力は上記の例に限られるものではなく、例えば、
・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。
【０１３７】
また、車両９００が、積載量検知センサを備える構成とし、主演算部１２１０には、当該積載量検知センサによる検出値を入力する構成としてもよい。この場合、例えば、主演算部１２１０が、各積載量に応じたシステム行列 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、積載量検知センサによる検出値に応じて各車両モデルを切り替える構成とすることができる。
【０１３８】
主演算部１２１０への入力は、
・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。
【０１３９】
（主演算部による演算対象の状態量の例）
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。
【０１４０】
（主演算部が出力する状態量の例）
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。
【０１４１】
また、規範出力は、各車輪のダンパストローク又はダンパストローク速度を含むよう構成されてもよい。
【０１４２】
このように、主演算部１２１０が出力する推定出力は、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。
【０１４３】
（運動方程式の線形化と主演算部への実装）
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。
【０１４４】
以上の説明から、図６に示した主演算部１２１０は、対象とする運動方程式を線形的に演算する構成であることが分かる。
【０１４５】
（車両状態推定部のその他の構成）
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。
【０１４６】
スリップ算出部１２３０は、観測行列演算部１２１７による演算結果、及び車輪速センサ３２０が検出した各車輪の車輪角速度ωfl〜ωrrを参照して、各車輪のスリップ比 sfl〜srrを算出し、観測行列演算部１２１７による演算結果として各車輪のスリップ角βfl〜βrrを算出し、算出した結果をタイヤモデル演算部１１４０に供給する。
【０１４７】
タイヤ接地荷重算出部１２２０は、積分部１２１５による演算により得られる各車輪のバネ下変位  z1flm〜z1frrmと、各車輪の路面変位z0fl〜z0rrにより、各車輪の接地荷重Fz0fl〜Fz0rrを算出し、算出した結果をタイヤモデル演算部１２４０に供給する。
【０１４８】
タイヤモデル演算部１２４０は、主演算部１２１０による演算結果の少なくとも一部を直接的または間接的に参照した非線形演算を行う。図６に示す例では、タイヤモデル演算部１２４０は、観測行列演算部１２１７による演算により得られる各車輪のスリップ比 sfl〜srr、各車輪のスリップ角βfl〜βrr、及びタイヤ接地荷重算出部１２２０が演算する各車輪の接地荷重Fz0fl〜Fz0rrを参照して非線形演算を行う。すなわち、図６に示す例では、タイヤモデル演算部１２４０は、主演算部１２１０による演算結果の少なくとも一部を間接的に参照した非線形演算を行う。
【０１４９】
タイヤモデル演算部１２４０による具体的な演算処理は、タイヤモデル演算部１１４０と同様であるのでここでは詳細な説明を省略する。
【０１５０】
なお、主演算部１２１０による演算結果の少なくとも一部を直接的または間接的に参照した非線形演算を行うタイヤモデル演算部１２４０は、各車輪のタイヤ前後力 Fx0fl〜Fx0rr、及び各車輪のタイヤ横力Fy0fl〜Fy0rrを算出するタイヤ力推定装置としても捉えることができる。
【０１５１】
以上のように、本実施形態に係る車両状態推定部１２００において、主演算部１２１０は線形演算を行い、タイヤモデル演算部１２４０は主演算部１２１０による演算結果の少なくとも一部を直接的または間接的に参照した非線形演算を行う。このように線形演算部と非線形演算部とを分離させた構成を採用することにより、車両モデルを用いた状態量の演算を好適に行うことができる。
【０１５２】
また、タイヤモデル演算部１２４０は、タイヤモデルに基づく非線形演算を行うので、非線形演算を線形演算から好適に分離することができる。
【０１５３】
また、上述のように、第３の入力行列演算部１２１３は、タイヤモデル演算部１２４０による非線形演算結果を入力として取り込むので、主演算部１２１０による線形演算に非線形演算結果を好適に取り込むことができる。したがって、主演算部１２１０は線形演算を行いつつ精度の高い演算を行うことができる。
【０１５４】
（操縦安定性・乗心地制御部１１５０）
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。
【０１５５】
一例として、操縦安定性・乗心地制御部１１５０は、スカイフック制御、ロール姿勢制御、ピッチ姿勢制御及びバネ下制御処理、及び、制御量選択処理を行う。
【０１５６】
ここで、スカイフック制御とは、路面の凹凸を乗り越える際の規範車両モデルの動揺を抑制し、乗り心地を高める乗り心地制御（制振制御）のことである。
【０１５７】
スカイフック制御では、一例として、規範車両モデルのバネ上速度、４輪のストローク速度、ピッチレート、及びロールレートを参照して、スカイフック目標制御量を決定し、その結果を制御量選択処理の対象とする。
【０１５８】
ロール姿勢制御では、転舵時ロールレート、及び舵角を参照して、各目標制御量を算出し、その結果を制御量選択処理の対象とする。
【０１５９】
ピッチ姿勢制御では、加減速時ピッチレートを参照してピッチ制御を行い、ピッチ目標制御量を算出し、その結果を制御量選択処理の対象とする。
【０１６０】
バネ下制御では、４輪の車輪速を参照して、車両のバネ下の制振制御を行い、バネ下制振制御目標制御量を決定し、決定結果を制御量選択処理の対象とする。
【０１６１】
制御量選択処理では、スカイフック目標制御量、ロール姿勢制御にて算出された各目標制御量、ピッチ目標制御量、及びバネ下制振制御目標制御量のうち、最も大きい値を有する目標制御量を選択し出力してもよい。
【０１６２】
〔実施形態２〕
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。
【０１６３】
本実施形態では、タイヤモデルに関する演算も線形化する構成について説明する。図７は、本実施形態に係る規範車両モデル演算部１１００ａの構成を示すブロック図である。本実施形態に係るＥＣＵ６００は、実施形態１において説明した規範車両モデル演算部１１００に代えて、規範車両モデル演算部１１００ａを備えている。なお、実施形態１と同様の構成については以下では説明を省略する。また、本実施形態に係る車両状態推定部１２００ａも、規範車両モデル演算部１１００ａと同様の構成として実現することができる。車両状態推定部１２００ａに関する説明は、規範車両モデル演算部１１００ａに関する以下の説明を参照すれば明らかであるので以下では説明を省略する。
【０１６４】
図７に示すように、規範車両モデル演算部１１００ａは、規範車両モデル演算部１１００が備えていた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を備えていない。
【０１６５】
規範車両モデル演算部１１００ａにおいて、タイヤモデルに関する寄与は、行列 Aの行列成分に含まれることになる。したがって、規範車両モデル演算部１１００ａによる演算では、線形化したタイヤモデル特性が反映される。
【０１６６】
（規範車両モデル演算部１１００ａによる非分離的演算）
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。
【０１６７】
図８は、規範車両モデル演算部１１００ａ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８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。
【０１６８】
図８に示すように、システム行列演算部１１１６が演算に用いる行列A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、前記１又は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有している。
【０１６９】
例えば、行列Aは、図８に示すように、「du」行の「q」列において、０でない成分を有する。これは、システム行列演算部１１１６において、平面方向の状態量であるバネ上速度「u」の時間微分と、上下方向の状態量であるピッチート「q」とを連成的に演算している、換言すれば、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していることを示している。
【０１７０】
このように、規範車両モデル演算部１１００ａは、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「du」又は「dv」と、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「p」及びピッチレート「q」の少なくとも何れかとを非分離的に演算するので、車両挙動を好適に表現することができる。
【０１７１】
また、規範車両モデル演算部１１００ａは、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「u」又は「v」と、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「dp」及びピッチレートの時間微分「dq」の少なくとも何れかとを非分離的に演算するので、車両挙動を好適に表現することができる。
【０１７２】
また、規範車両モデル演算部１１００ａは、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「dr」と、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（DampStfl〜DampStrrの何れか）とを非分離的に演算するので、車両挙動を好適に表現することができる。
【０１７３】
このように、規範車両モデル演算部１１００ａ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ので、車両挙動を好適に表現することができる。したがって、上記の構成によれば、運転者に対して、より高い乗り心地を提供することができる。
【０１７４】
＜実施形態１及び２に関する付記事項＞
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。
【０１７５】
〔ソフトウェアによる実現例〕
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。
【０１７６】
後者の場合、ＥＣＵ６００は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するＣＰＵ、上記プログラムおよび各種データがコンピュータ（またはＣＰＵ）で読み取り可能に記録されたＲＯＭ（Read Only Memory）または記憶装置（これらを「記録媒体」と称する）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）などを備えている。そして、コンピュータ（またはＣＰＵ）が上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。
【０１７７】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１７８】
１００  懸架装置（サスペンション）
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
【図１】
2018202895.tif 000013
【図２】
2018202895.tif 000014
【図３】
2018202895.tif 000015
【図４】
2018202895.tif 000016
【図５】
2018202895.tif 000017
【図６】
2018202895.tif 000018
【図７】
2018202895.tif 000019
【図８】
2018202895.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成29年10月16日(2017.10.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【請求項９】
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。