(57)【要約】【課題】使用するセンサの数を抑えつつストローク速度の推定精度を高めることができるサスペンション制御システムを提供する。【解決手段】サスペンション制御システムは、サスペンションと、ストローク速度を推定する制御装置と、を備える。制御装置は、検出されたばね上上下加速度とばね下上下加速度とに基づいて、第１ストローク速度を演算する。また、制御装置は、１自由度の単輪モデルオブザーバを用いて、第２ストローク速度を演算する。相補フィルタは、第１ストローク速度の低周波数成分を除去するハイパスフィルタと、第２ストローク速度の高周波数成分を除去するローパスフィルタと、を備え、これらのフィルタは、全周波数領域において利得の和が１となるように構成される。相補フィルタに入力された第１ストローク速度と第２ストローク速度は、それぞれ所定の周波数成分が除去された後に組み合わされる。【選択図】図４
2019018773.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されるサスペンション制御システムであって、
前記車両のばね上構造体とばね下構造体との間を連結するアブソーバとばねとから構成されるサスペンションと、
前記ばね上構造体と前記ばね下構造体との間の相対速度であるストローク速度を推定する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記サスペンションの直上に位置する前記ばね上構造体の上下加速度であるばね上上下加速度を検出するばね上上下加速度検出手段と、
前記サスペンションの直下に位置する前記ばね下構造体の上下加速度であるばね下上下加速度を検出するばね下上下加速度検出手段と、
前記ばね上上下加速度と前記ばね下上下加速度とに基づいて、前記ストローク速度の推定値である第１ストローク速度を出力する第１の推定手段と、
１自由度の単輪モデルに基づく運動方程式の状態空間に基づいて構成されたオブザーバを用いて、前記ストローク速度の推定値である第２ストローク速度を出力する第２の推定手段と、
前記第１ストローク速度と前記第２ストローク速度を、それぞれ所定の周波数成分を除去した後に合成することにより前記ストローク速度の推定値を演算する相補フィルタと、を含んで構成され、
前記相補フィルタは、
前記第１ストローク速度の低周波数成分を除去するハイパスフィルタと、
前記第２ストローク速度の高周波数成分を除去するローパスフィルタと、
を備えるデジタルフィルタであり、前記ハイパスフィルタ及び前記ローパスフィルタは、全周波数領域において利得の和が１であることを特徴とするサスペンション制御システム。
【請求項２】
車両に搭載されるサスペンション制御システムであって、
前記車両のばね上構造体とばね下構造体との間を連結するアブソーバとばねとから構成されるサスペンションと、
前記ばね上構造体と前記ばね下構造体との間の相対速度であるストローク速度を推定する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記サスペンションの直上に位置する前記ばね上構造体の上下加速度であるばね上上下加速度を検出するばね上上下加速度検出手段と、
２自由度の単輪モデルに基づく運動方程式の状態空間に基づいて構成されたオブザーバを用いて、前記ストローク速度の推定値である第１ストローク速度を出力する第１の推定手段と、
１自由度の単輪モデルに基づく運動方程式の状態空間に基づいて構成されたオブザーバを用いて、前記ストローク速度の推定値である第２ストローク速度を出力する第２の推定手段と、
前記第１ストローク速度と前記第２ストローク速度を、それぞれ所定の周波数成分を除去した後に合成することにより前記ストローク速度の推定値を演算する相補フィルタと、を含んで構成され、
前記相補フィルタは、
前記第１ストローク速度の低周波数成分を除去するハイパスフィルタと、
前記第２ストローク速度の高周波数成分を除去するローパスフィルタと、
を備えるデジタルフィルタであり、前記ハイパスフィルタ及び前記ローパスフィルタは、全周波数領域において利得の和が１であることを特徴とするサスペンション制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サスペンションの制御システムに係り、特に、駆動電流に応じて減衰力を変更可能なサスペンションを備える車両に搭載されるサスペンション制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
減衰力を変更することが可能なサスペンションを利用したスカイフックダンパー制御が知られている。スカイフックダンパー制御では、要求減衰力を発生させるために、サスペンションを介して連結されるばね上構造体とばね下構造体との間の相対速度（以下、「ストローク速度」と称する）を推定する必要がある。ストローク速度を推定する技術としては、例えば特許文献１に記載されたものがある。この文献では、２自由度の単輪モデルに基づく運動方程式の状態空間に基づいて構成されたプラントモデル及びオブザーバを利用してストローク速度を推定する手法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−２８４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の技術のように、ストローク速度の推定において２自由度の単輪モデルオブザーバを用いると、高周波数側では推定精度が高い反面、低周波数側ではその推定精度が低いという課題がある。幅広い周波数域においてストローク速度の推定精度を高めるためには、例えばばね上上下加速度センサ、ばね下上下加速度センサ、及び車高センサの３種のセンサが必要となる。しかしながら、この構成では使用するセンサ数が多く、車両への搭載面及びコスト面での課題が大きい。
【０００５】
このように、従来の技術では、より少ないセンサ数で幅広い周波数域のストローク速度を精度よく推定する点において、未だ改善の余地が残されている。
【０００６】
本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたもので、サスペンションを備える車両において、使用するセンサの数を抑えつつストローク速度の推定精度を高めることができるサスペンション制御システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明は、車両に搭載されるサスペンション制御システムに適用される。サスペンション制御システムは、車両のばね上構造体とばね下構造体との間を連結するアブソーバとばねとから構成されるサスペンションと、ばね上構造体とばね下構造体との間の相対速度であるストローク速度を推定する制御装置と、を備える。制御装置は、ばね上上下加速度を検出するばね上上下加速度検出手段と、ばね下上下加速度を検出するばね下上下加速度検出手段と、を含んで構成される。ここで、「ばね上上下加速度」は、サスペンションの直上に位置するばね上構造体の上下加速度を示し、「ばね下上下加速度」は、サスペンションの直下に位置するばね下構造体の上下加速度を示している。制御装置は、ばね上上下加速度とばね下上下加速度とに基づいて、ストローク速度の推定値である第１ストローク速度を出力する第１の推定手段と、１自由度の単輪モデルに基づく運動方程式の状態空間に基づいて構成されたオブザーバを用いて、ストローク速度の推定値である第２ストローク速度を出力する第２の推定手段と、第１ストローク速度と第２ストローク速度を、それぞれ所定の周波数成分を除去した後に合成することによりストローク速度の推定値を演算する相補フィルタと、を含んで構成される。相補フィルタは、第１ストローク速度の低周波数成分を除去するハイパスフィルタと、第２ストローク速度の高周波数成分を除去するローパスフィルタと、を備えるデジタルフィルタとして構成される。そして、ハイパスフィルタ及びローパスフィルタは、全周波数領域において利得の和が１となるように構成される。
【０００８】
また、上記の課題を解決するため、本発明は、車両に搭載されるサスペンション制御システムに適用される。サスペンション制御システムは、車両のばね上構造体とばね下構造体との間を連結するアブソーバとばねとから構成されるサスペンションと、ばね上構造体とばね下構造体との間の相対速度であるストローク速度を推定する制御装置と、を備える。制御装置は、ばね上上下加速度を検出するばね上上下加速度検出手段と、ばね下上下加速度を検出するばね下上下加速度検出手段と、を含んで構成される。制御装置は、２自由度の単輪モデルに基づく運動方程式の状態空間に基づいて構成されたオブザーバを用いて、ストローク速度の推定値である第１ストローク速度を出力する第１の推定手段と、１自由度の単輪モデルに基づく運動方程式の状態空間に基づいて構成されたオブザーバを用いて、ストローク速度の推定値である第２ストローク速度を出力する第２の推定手段と、第１ストローク速度と第２ストローク速度を、それぞれ所定の周波数成分を除去した後に合成することによりストローク速度の推定値を演算する相補フィルタと、を含んで構成される。相補フィルタは、第１ストローク速度の低周波数成分を除去するハイパスフィルタと、第２ストローク速度の高周波数成分を除去するローパスフィルタと、を備えるデジタルフィルタとして構成される。そして、ハイパスフィルタ及びローパスフィルタは、全周波数領域において利得の和が１となるように構成される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係るサスペンション制御システムによれば、高周波数側は第１ストローク速度が推定値として出力され、低周波数側は第２ストローク速度が推定値として出力される。これにより、より少ないセンサ数で幅広い周波数域のストローク速度を精度よく推定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１に係るサスペンション制御システムが搭載された車両の構成を示す図である。
【図２】１自由度の単輪モデルオブザーバのモデル構成を示す図である。
【図３】単輪モデルオブザーバの制御ブロック図である。
【図４】実施の形態１のシステムにおいて用いられる相補フィルタの構成を示す図である。
【図５】実施の形態１のシステムにおいて、ＥＣＵが可変サスペンションのストローク速度を推定する際に実行するルーチンのフローチャートである。
【図６】２自由度の単輪モデルオブザーバのモデル構成を示す図である。
【図７】実施の形態２のシステムにおいて用いられる相補フィルタの構成を示す図である。
【図８】実施の形態１のシステムにおいて、ＥＣＵが可変サスペンションのストローク速度を推定する際に実行するルーチンのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。ただし、以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構造やステップ等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。
【００１２】
実施の形態１．
＜実施の形態１の車両のシステム構成＞
以下、図面を参照して本発明の実施の形態１について説明する。図１は、実施の形態１に係るサスペンション制御システムが搭載された車両の構成を示す図である。なお、以下の説明では、車両１０の進行方向（前後方向）をＸ方向とし、車両１０の左右方向をＹ方向とし、車両１０の上下方向をＺ方向と定義する。また、Ｚ方向の符号は上向きを「正」とする。
【００１３】
実施の形態１に係る車両１０は、４つの車輪１２を備えている。各車輪１２には、可変サスペンション１４と、ばね上上下加速度センサ１６と、ばね下上下加速度センサ１８とがそれぞれ設けられている。可変サスペンション１４は、駆動電流に応じて減衰力を変更可能な伸圧従属可変式のショックアブソーバとばねとから構成されている。可変サスペンション１４は、車両１０のばね上構造体（ボデー等）とばね下構造体（車輪等）との間を連結する。可変サスペンション１４の構造自体は本発明の要旨をなすものではないので、任意の構造を採ることができる。
【００１４】
ばね上上下加速度センサ１６は、車両１０の各車輪１２のばね上構造体に配置され、車両の上下方向（Ｚ方向）の加速度（以下、「ばね上上下加速度」と称する）を検出する。また、ばね下上下加速度センサ１８は、車両１０の各車輪１２のばね下構造体に配置され、車両の上下方向（Ｚ方向）の加速度（以下、「ばね下上下加速度」と称する）を検出する。以下の説明では、可変サスペンション１４のばね上側の上下方向（Ｚ方向）の変位をＺｂ、ばね下側の上下方向（Ｚ方向）の変位をＺｗ、ばね上上下加速度をＺｂ”、ばね上上下速度をＺｂ’、ばね下上下加速度をＺｗ”、ばね上上下速度をＺｗ’とそれぞれ表記する。
【００１５】
実施の形態１に係る車両１０は、可変サスペンション１４の制御装置としてのＥＣＵ２０を備えている。ＥＣＵ２０は、ばね上上下加速度センサ１６とばね下上下加速度センサ１８と可変サスペンション１４の各々から入力される信号に基づいて、可変サスペンション１４のストローク速度を推定する。なお、以下の説明では、ストローク速度の符号は、可変サスペンション１４の伸側を「正」とし圧側を「負」と定義する。ＥＣＵ２０は、推定されたストローク速度に基づいて、車両１０の姿勢が安定化されるように、可変サスペンション１４へ出力される駆動電流値を制御する。
【００１６】
＜実施の形態１の動作＞
ＥＣＵ２０は、可変サスペンション１４を用いたスカイフックダンパー制御を実行可能に構成されている。スカイフックダンパー制御は、車両１０のばね上構造体であるボデー部の姿勢が安定化されるように、各車輪１２の可変サスペンション１４の要求減衰力を個別に決定する。可変サスペンション１４の減衰力Ｆｆｃは、ばね上構造体とばね下構造体の相対速度であるストローク速度と可変サスペンション１４へと付加される駆動電流値によって変化する。このため、可変サスペンション１４の減衰力を要求減衰力に近づけるためには、ストローク速度の推定精度を高めることが求められる。特に、伸圧従属可変式のショックアブソーバを用いたスカイフックダンパー制御では、ストローク速度が１０〜１５Ｈｚ前後のばね下共振周波数となった場合に伸圧反転が生じる。このため、ストローク速度が当該ばね下共振周波数となるときの推定精度を高めることが、車両の姿勢安定化を実現する上で重要となる。
【００１７】
ここで、ストローク速度の推定には、ばね上上下加速度センサ１６とばね下上下加速度センサ１８を用いた推定手法と、単輪モデルに基づく運動方程式の状態空間に基づいて構成されたオブザーバ（以下、「単輪モデルオブザーバ」と称する）を用いた推定手法とがある。実施の形態１のシステムでは、これらの手法を組み合わせた推定手法に特徴を有している。以下、ストローク速度の推定手法について順に説明する。
【００１８】
（ばね上上下加速度センサとばね下上下加速度センサを用いた推定手法）
先ず、ばね上上下加速度センサとばね下上下加速度センサを用いた推定手法について説明する。ばね上上下加速度センサ１６とばね下上下加速度センサ１８を備えたシステムでは、ばね上上下加速度Ｚｂ”とばね下上下加速度Ｚｗ”を加速度センサのセンサ信号から算出することができる。ばね上上下加速度Ｚｂ”及びばね下上下加速度Ｚｗ”の積分値は、それぞればね上上下速度Ｚｂ’及びばね下上下速度Ｚｗ’となる。このため、各車輪１２のばね上上下速度Ｚｂ’及びばね下上下速度Ｚｗ’を算出してこれらの差分値を演算することにより、各車輪１２における可変サスペンション１４のストローク速度（Ｚｂ’−Ｚｗ’）を算出することができる。以下の説明では、ばね上上下加速度センサ１６とばね下上下加速度センサ１８を用いて推定されたストローク速度を、「第１ストローク速度」と称する。
【００１９】
（単輪モデルオブザーバを用いたストローク速度の推定手法）
次に、単輪モデルオブザーバを用いたストローク速度の推定手法について説明する。
ここでは、単輪モデルオブザーバとして、ばね上上下加速度のフィードバックを行う１自由度の単輪モデルオブザーバを用いたストローク速度の推定手法について説明する。
【００２０】
図２は、１自由度の単輪モデルオブザーバのモデル構成を示す図である。この図に示す単輪モデルの例では、ばね上質量をＭｂ、サスペンションのばね定数をＫｓ、ショックアブソーバのベース減衰係数をＣｓとしている。また、この図に示す単輪モデルの例では、可変サスペンション１４に作用するＺ方向の力をｆ、ばね上の上下変位をＺｂ、ばね下の上下変位をＺｗとしている。
【００２１】
状態量ｘが次式（１）に示す通りであり、観測量ｙがばね上上下加速度Ｚｂ”であり、ｆが既知の入力ｕであり、そしてＺｗが未知の入力ｗであるとき、１自由度の単輪モデルの状態方程式と観測方程式は、次式（２）、（３）のように表される。
【００２２】
【数１】
2019018773.tif 000003
【００２３】
ここで、上式（２）、（３）における係数行列Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｇ、Ｈは以下の通りである。
【００２４】
【数２】
2019018773.tif 000004
【００２５】
次に、状態量ｘ、観測量ｙの推定値をそれぞれｘ＾、ｙ＾とすると、カルマンフィルタを用いた状態量推定方程式と観測量推定方程式は、次式（４）、（５）のように表される。
【００２６】
【数３】
2019018773.tif 000005
【００２７】
ここで、Ｌはオブザーバゲインであって、次式（６）に示すリカッチ方程式の正定対象な解Ｐから次式（７）に決定される。
【００２８】
【数４】
2019018773.tif 000006
【００２９】
図３は、単輪モデルオブザーバの制御ブロック図である。以下、図３を参照して、状態量ｘの推定値ｘ＾であるストローク速度の推定値を算出するための単輪モデルオブザーバの構成について更に詳しく説明する。単輪モデルオブザーバ３０には、既知の入力ｕとして力ｆが入力される。ここでの力ｆは、可変サスペンション１４の減衰力Ｆｆｃである。減衰力Ｆｆｃは、可変サスペンション１４に供給される駆動電流値とストローク速度に応じて変動する。ＥＣＵ２０は、ストローク速度に対する減衰力Ｆｆｃの関係を駆動電流値に対応づけたマップを記憶している。演算器３２には、状態量ｘの推定値ｘ＾であるストローク速度の推定値と駆動電流値が入力される。演算器３２では、このマップに従い、駆動電流値とストローク速度の推定値に対応する減衰力Ｆｆｃが算出される。なお、減衰力Ｆｆｃは応答遅れの要素を含んでいる。このため、演算器３２から出力された減衰力Ｆｆｃは、演算器３４において減衰力の１次遅れが補正された後、力ｆとして出力される。
【００３０】
演算器３４から出力された既知の入力ｕは、係数行列Ｂが乗算された後、加算器３６へと入力される。加算器３６では、式（４）の演算が行われ、状態量ｘの推定値ｘ＾の時間微分値ｘ＾’が出力される。加算器３６のからの出力は積分器３８に入力される。積分器から出力された状態量ｘの推定値ｘ＾は、係数行列Ａが乗算された後、加算器３６へ入力される。
【００３１】
また、積分器３８から出力された状態量ｘの推定値ｘ＾は、係数行列Ｃが乗算された後、加算器４０へ入力される。加算器４０には、既知の入力ｕと係数行列Ｄとの積も入力される。加算器４０では、式（５）の演算が行われ、観測量ｙの推定値ｙ＾が出力される。
【００３２】
加算器４０から出力された観測量ｙの推定値ｙ＾は、加算器４２に入力される。加算器４２には、観測量ｙとしてのばね上上下加速度Ｚｂ”も入力される。加算器４２では、これらの入力値を用いて観測量ｙの推定誤差（ｙ−ｙ＾）が演算される。推定誤差（ｙ−ｙ＾）は、オブザーバゲインＬが乗算された後、加算器３６へと入力される。
【００３３】
上記の手法による演算を各車輪１２についてそれぞれ行うことにより、直接計測することのできない状態量ｘ、つまり各車輪１２における可変サスペンション１４のストローク速度（Ｚｂ’−Ｚｗ’）を推定することが可能となる。以下の説明では、１自由度の単輪モデルオブザーバを用いて推定されたストローク速度を「第２ストローク速度」と称する。
【００３４】
＜実施の形態１の特徴＞
次に、実施の形態１の特徴について説明する。上述の第１ストローク速度は、その演算過程において積分処理を含んでいる。このため、第１ストローク速度は、高周波数の推定精度は高いが低周波数の推定精度が低いという特徴がある。一方、上述の第２ストローク速度は、１自由度の単輪モデルオブザーバのモデルを用いて演算されるため、ばね下の運動、つまり高周波数の振動がモデルに反映され難い。このため、第２ストローク速度は、低周波数の推定精度は高いが高周波数の推定精度が低いという特徴がある。
【００３５】
そこで、実施の形態１のシステムでは、第１ストローク速度及び第２ストローク速度を、相補フィルタを用いてそれぞれに重みを付けて足し合わせることにより、低周波数及び高周波数の双方において推定精度の高いストローク速度を出力する。
【００３６】
図４は、実施の形態１のシステムにおいて用いられる相補フィルタの構成を示す図である。以下、図４を参照して、相補フィルタの機能について更に詳しく説明する。
【００３７】
ばね上上下加速度センサ１６及びばね下上下加速度センサ１８を用いて検出されたばね上上下加速度Ｚｂ”及びばね下上下加速度Ｚｗ”は、それぞれ積分器５０，５２に入力される。積分器５０，５２では、入力された加速度を積分することによってばね上上下速度Ｚｂ’及びばね下上下速度Ｚｗ’がそれぞれ算出される。加算器５４は、積分器５０，５２から出力されたばね上上下速度Ｚｂ’とばね下上下速度Ｚｗ’の差分値を演算し、第１ストローク速度Ｚｓ１’として出力する。また、オブザーバ３０は、ばね上上下加速度Ｚｂ”の入力を受けて第２ストローク速度Ｚｓ２’を出力する。
【００３８】
相補フィルタ６０には、第１ストローク速度Ｚｓ１’と第２ストローク速度Ｚｓ２’とが入力される。相補フィルタ６０は、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）６０２と、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）６０４とを備えている。相補フィルタ６０は、ＨＰＦ６０２とＬＰＦ６０４とが生成した値を合成して出力するデジタルフィルタとして構成される。なお、ＨＰＦ６０２とＬＰＦ６０４の利得の和は、全周波数領域で１である。
【００３９】
ＨＰＦ６０２には、第１ストローク速度Ｚｓ１’が入力され、所定のカットオフ周波数を用いて低周波数成分が除去された後、残りの高周波数成分が出力される。一方、ＬＰＦ６０４には、第２ストローク速度Ｚｓ２’が入力され、ＨＰＦ６０２と同じカットオフ周波数を用いて高周波数成分が除去された後、残りの低周波数成分が出力される。相補フィルタ６０はこれらを足し合わせて出力するので、高周波数側は第１ストローク速度Ｚｓ１’が出力され、低周波数側は第２ストローク速度Ｚｓ２’が出力される。これにより、全周波数領域において、ストローク速度の推定精度を高めることが可能となる。
【００４０】
＜実施の形態１の具体的処理＞
次に、フローチャートを参照して、実施の形態１のシステムがストローク速度を推定する際に実行する具体的処理について説明する。図５は、ＥＣＵ２０が可変サスペンション１４のストローク速度を推定する際に実行するルーチンのフローチャートである。
【００４１】
このルーチンでは、先ず、ばね上上下加速度センサ１６のセンサ信号がＡ／Ｄ変換される（ステップＳ１）。以下の説明では、右前、左前、右後、左後のばね上上下加速度センサ１６のセンサ信号のＡ／Ｄ変換後の値を、それぞれ検出加速度Ｚ１”，Ｚ２”，Ｚ３”，Ｚ４”と称する。
【００４２】
次に、各輪位置でのばね上上下加速度が算出される（ステップＳ２）。ここでは、先ず
検出加速度Ｚ１”，Ｚ２”，Ｚ３”，Ｚ４”を用いた次式（８）〜（１１）に従い、ばね上構造体の重心位置の上下加速度Ｚｇ”、ロール加速度Φｇ”、ピッチ加速度Θｇ”が算出される。なお、次式（８）〜（１１）において、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４、及び、Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４は、各ばね上上下加速度センサ１６のＸ方向の位置、及びＹ方向の位置をそれぞれ示している。また、Ｌｇ、及びＷｇは、ばね上構造体のＸ方向の重心位置、及びＹ方向の重心位置を示している。これらの値Ｌｉ，Ｗｉ（ｉ＝１，２，３，４）、Ｌｇ、Ｗｇは、センサ配置等から定まる固定値であって、予めＥＣＵ２０のメモリに格納されている値が使用される。
【００４３】
【数５】
2019018773.tif 000007
【００４４】
【数６】
2019018773.tif 000008
【００４５】
【数７】
2019018773.tif 000009
【００４６】
【数８】
2019018773.tif 000010
【００４７】
ステップＳ２では、次に、各輪位置でのばね上上下加速度Ｚｂ”が算出される。ここでは、次式（１２）に従い、各可変サスペンション１４の直上部におけるばね上上下加速度Ｚｂｆｌ”， Ｚｂｆr”， Ｚｂrｌ”， Ｚｂrr”が算出される。なお、式（１２）において、Ｔｆは前輪のトレッド幅であり、Ｔｒは後輪のトレッド幅であり、ｌｆは前輪軸−ばね上重心間の距離であり、ｌｒは後輪軸−ばね上重心間の距離である。これらの値Ｔｆ、Ｔｒ、Ｌｆ、Ｌｒは、車両１０の構成から定まる固定値であって、予めＥＣＵ２０のメモリに格納されている値が使用される。
【００４８】
【数９】
2019018773.tif 000011
【００４９】
次に、各輪位置でのばね下上下加速度Ｚｗ”が算出される（ステップＳ３）。なお、ばね下上下加速度センサ１８は可変サスペンション１４の直下のばね下構造体に設けられている。このため、ここでは、右前、左前、右後、左後のばね下上下加速度センサ１８のセンサ信号のＡ／Ｄ変換後の値が、それぞれ各可変サスペンション１４の直下部におけるばね下上下加速度Ｚｗｆｌ”， Ｚｗｆr”， Ｚｗrｌ”， Ｚｗrr”とされる。
【００５０】
次に、各輪位置での第１ストローク速度Ｚｓ１’が算出される（ステップＳ４）。ここでは、上記ステップＳ２において算出された各輪位置でのばね上上下加速度と上記ステップＳ３において算出された各輪位置でのばね下上下加速度を用いた次式（１３）及び（１４）に従い、各輪位置でのばね上上下速度Ｚｂ’及びばね下上下速度Ｚｗ’が算出される。そして、次式（１５）に従い、各輪位置での第１ストローク速度Ｚｓ１ｆｒ’， Ｚｓ１ｆｌ’， Ｚｓ１ｒｒ’， Ｚｓ１ｒｌ’が算出される。
【００５１】
【数１０】
2019018773.tif 000012
【００５２】
【数１１】
2019018773.tif 000013
【００５３】
【数１２】
2019018773.tif 000014
【００５４】
次に、各輪位置での第２ストローク速度Ｚｓ２’が算出される（ステップＳ５）。ここでは、上記ステップＳ２において算出された各輪位置でのばね上上下加速度を入力とした１自由度の単輪モデルオブザーバ３０を用いて、各輪位置での第２ストローク速度Ｚｓ２’が算出される。
【００５５】
次に、相補フィルタ６０を用いて、第１ストローク速度Ｚｓ１’と第２ストローク速度Ｚｓ２’とが足し合わされる（ステップＳ６）。ここでは、ＨＰＦ６０２を通過した第１ストローク速度Ｚｓ１’の高周波数成分と、ＬＰＦ６０４を通過した第２ストローク速度Ｚｓ２’の低周波数成分とが足し合わされて出力される。
【００５６】
以上説明したように、実施の形態１のサスペンション制御システムによれば、第１ストローク速度Ｚｓ１’の高周波数側と第２ストローク速度Ｚｓ２’の低周波数側が足し合わされるので、車高センサ等の追加センサを使用せずに全周波数領域においてストローク速度を高精度に推定することが可能となる。
【００５７】
実施の形態１のサスペンション制御システムは、以下のように変形した形態を適用してもよい。
【００５８】
オブザーバ３０は、１自由度の単輪モデルオブザーバであれば、状態方程式の取り方、連続系、離散系等に限定はない。
【００５９】
第１ストローク速度Ｚｓ１’の演算では、ばね上上下加速度Ｚｂ”とばね下上下加速度Ｚｗ”の差分値を先に演算し、当該差分値を積分器に入力することにより、第１ストローク速度Ｚｓ１’を演算する構成でもよい。
【００６０】
なお、実施の形態１のサスペンション制御システムでは、ＥＣＵ２０がステップＳ２の処理を実行することにより第１の発明の「ばね上上下加速度検出手段」が実現され、ＥＣＵ２０がステップＳ３の処理を実行することにより第１の発明の「ばね下上下加速度検出手段」が実現され、ＥＣＵ２０がステップＳ４の処理を実行することにより第１の発明の「第１の推定手段」が実現され、ＥＣＵ２０がステップＳ５の処理を実行することにより第１の発明の「第２の推定手段」が実現されている。
【００６１】
実施の形態２．
以下、図面を参照して本発明の実施の形態２について説明する。実施の形態２のサスペンション制御システムは、ばね下上下加速度センサ１８を備えていない点を除き、実施の形態１のサスペンション制御システムと同様の構成を備えている。
【００６２】
＜実施の形態２の特徴＞
実施の形態２の特徴について説明する。上述した実施の形態１のシステムでは、ばね上上下加速度センサ１６とばね下上下加速度センサ１８とを用いて第１ストローク速度Ｚｓ１’を算出することとした。この第１ストローク速度は、高周波数の推定精度は高いが低周波数の推定精度が低いという特徴がある。ここで、２自由度の単輪モデルオブザーバは、ばね下の運動に自由度を持たせているため、高周波数の振動が精度よくモデル化されている。このため、２自由度の単輪モデルオブザーバを用いて推定されたストローク速度は、高周波数の推定精度は高いが低周波数の推定精度が低いという特徴がある。
【００６３】
実施の形態２のシステムでは、上記の特徴を利用して、２自由度の単輪モデルオブザーバ７０を用いて第１ストローク速度Ｚｓ１’を算出する。以下、２自由度の単輪モデルオブザーバ７０を用いたストローク速度の推定手法について説明する。
【００６４】
図６は、２自由度の単輪モデルオブザーバのモデル構成を示す図である。この図に示す２自由度の単輪モデルの例では、ばね上質量をＭｂ、サスペンションのばね定数をＫｓ、ショックアブソーバのベース減衰係数をＣｓ、そしてタイヤのばね定数をＫｔとしている。また、この図に示す２自由度の単輪モデルの例では、可変サスペンション１４に作用するＺ方向の力をｆ、ばね上の上下変位をＺｂ、ばね下の上下変位をＺｗ、そして路面の上下変位をＺｒとしている。
【００６５】
状態量ｘが式（１６）に示す通りであり、観測量ｙがばね上上下加速度Ｚｂ”であり、ｆが既知の入力ｕであり、そしてＺｒが未知の入力ｗであるとき、２自由度の単輪モデルの状態方程式と観測方程式は、次式（１７）、（１８）のように表される。
【００６６】
【数１３】
2019018773.tif 000015
【００６７】
【数１４】
2019018773.tif 000016
【００６８】
ここで、上式（１７）、（１８）における係数行列Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｇ、Ｈは以下の通りである。
【数１５】
2019018773.tif 000017
【００６９】
状態量ｘ、観測量ｙの推定値をそれぞれｘ＾、ｙ＾とすると、カルマンフィルタを用いた状態量推定方程式と観測量推定方程式は、式（４）、（５）と同様に表される。また、Ｌはオブザーバゲインであって、式（６）に示すリカッチ方程式の正定対象な解Ｐから次式（７）に決定される。
【００７０】
なお、２自由度の単輪モデルオブザーバ７０の制御ブロックは、図３に示す１自由度の単輪モデルオブザーバ３０の制御ブロックと基本的に同じ構造であるため、その説明を省略する。２自由度の単輪モデルオブザーバ７０によれば、直接計測することのできない状態量ｘ、つまり各車輪１２におけるばね上上下速度Ｚｂ’及びばね下上下速度Ｚｗ’を推定することができるので、これらの差分値（Ｚｂ’−Ｚｗ’）を可変サスペンション１４の第１ストローク速度Ｚｓ１’として算出することが可能となる。
【００７１】
図７は、実施の形態２のシステムにおいて用いられる相補フィルタの構成を示す図である。この図に示すように、２自由度の単輪モデルオブザーバ７０は、ばね上上下加速度Ｚｂ”の入力を受けて第１ストローク速度Ｚｓ１’を出力する。また、１自由度の単輪モデルオブザーバ３０は、ばね上上下加速度Ｚｂ”の入力を受けて第２ストローク速度Ｚｓ２’を出力する。
【００７２】
相補フィルタ６０には、第１ストローク速度Ｚｓ１’と第２ストローク速度Ｚｓ２’とが入力される。相補フィルタ６０は、ＨＰＦ６０２を通過した第１ストローク速度Ｚｓ１’とＬＰＦ６０４を通過した第２ストローク速度Ｚｓ２’を足し合わせて出力する。これにより、全周波数領域において、ストローク速度の推定精度を高めることが可能となる。
【００７３】
＜実施の形態２の具体的処理＞
次に、フローチャートを参照して、実施の形態２のシステムがストローク速度を推定する際に実行する具体的処理について説明する。図８は、ＥＣＵ２０が可変サスペンション１４のストローク速度を推定する際に実行するルーチンのフローチャートである。
【００７４】
このルーチンでは、先ず、ばね上上下加速度センサ１６のセンサ信号がＡ／Ｄ変換される（ステップＳ１１）。ここでは、具体的には上記ステップＳ１と同様の処理が実行される。次に、各輪位置でのばね上上下加速度が算出される（ステップＳ１２）。ここでは、具体的には上記ステップＳ２と同様の処理が実行される。
【００７５】
次に、上記ステップＳ２において算出された各輪位置でのばね上上下加速度を入力とした２自由度の単輪モデルオブザーバ７０を用いて、各輪位置での第１ストローク速度Ｚｓ１’が算出される（ステップＳ１３）。
【００７６】
次に、上記ステップＳ２において算出された各輪位置でのばね上上下加速度を入力とした１自由度の単輪モデルオブザーバ３０を用いて、各輪位置での第２ストローク速度Ｚｓ２’が算出される（ステップＳ１４）。
【００７７】
次に、相補フィルタ６０を用いて、第１ストローク速度Ｚｓ１’と第２ストローク速度Ｚｓ２’とが足し合わされる（ステップＳ１５）。ここでは、ＨＰＦ６０２を通過した第１ストローク速度Ｚｓ１’の高周波数成分と、ＬＰＦ６０４を通過した第２ストローク速度Ｚｓ２’の低周波数成分が足し合わされて出力される。
【００７８】
以上説明したように、実施の形態２のサスペンション制御システムによれば、第１ストローク速度Ｚｓ１’の高周波数側と第２ストローク速度Ｚｓ２’の低周波数側が足し合わされるので、車高センサ等の追加センサを使用せずに全周波数領域においてストローク速度を高精度に推定することが可能となる。また、第１ストローク速度Ｚｓ１’及び第２ストローク速度Ｚｓ２’を演算する際に、ばね下上下加速度センサや車高センサを必要としないため、より少ないセンサ数でストローク速度を高精度に推定することが可能となる。
【００７９】
実施の形態２のサスペンション制御システムは、以下のように変形した形態を適用してもよい。
【００８０】
オブザーバ３０は、１自由度の単輪モデルオブザーバであれば、状態方程式の取り方、連続系、離散系等に限定はない。また、オブザーバ７０は、２自由度の単輪モデルオブザーバであれば、状態方程式の取り方、連続系、離散系等に限定はない。
【００８１】
なお、実施の形態２のサスペンション制御システムでは、ＥＣＵ２０がステップＳ１２の処理を実行することにより第２の発明の「ばね上上下加速度検出手段」が実現され、ＥＣＵ２０がステップＳ１３の処理を実行することにより第２の発明の「第１の推定手段」が実現され、ＥＣＵ２０がステップＳ１４の処理を実行することにより第２の発明の「第２の推定手段」が実現されている。
【符号の説明】
【００８２】
１０  車両
１２  車輪
１４  可変サスペンション
１６  ばね上上下加速度センサ
２０  ＥＣＵ
３０  １自由度の単輪モデルオブザーバ
７０  ２自由度の単輪モデルオブザーバ
３６，４０，４２，５４  加算器
３８，５０，５２  積分器
３２，３４，４６  演算器
６０  相補フィルタ
６０２  ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）
６０４  ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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