(57)【要約】      （修正有）【課題】路面変位の検出又は推定及びそのための装置を要することなく車両のばね上構造体とばね下構造体との間の相対速度を正確に推定することができる単輪２自由度モデルに基づく相対速度推定装置を提供する。【解決手段】上加速度検出装置１２と、単輪２自由度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１６及びオブザーバ１８を含む推定相対速度演算装置１４とを有する車両のばね上−ばね下相対速度推定装置１０において、プラントモデルは、路面変位を外部入力とせずショックアブソーバの可変減衰力のみにて駆動するシステム１６Ｘを有し、システムは、可変減衰力に基づいて路面変位に基づく外乱項の代替値を演算し、オブザーバ１８は、路面変位を外乱とせず、ばね上加速度及び可変減衰力を入力とし、オブザーバのカルマンフィルタのゲインは、システム１６Ｘに対応して設定されている。【選択図】図１
2016002844.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
減衰力可変式ショックアブソーバとばねとを介して互いに連結されたばね上構造体とばね下構造体との間の相対速度を推定する車両のばね上−ばね下相対速度推定装置であって、前記ばね上構造体の上下加速度をばね上加速度として検出するばね上加速度検出装置と、単輪２自由度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含む推定相対速度演算装置とを有する車両のばね上−ばね下相対速度推定装置において、
前記プラントモデルは、路面変位を外部入力とせずプロセスノイズとしての前記ショックアブソーバの可変減衰力のみにて駆動するシステムを有し、前記システムは、可変減衰力に基づいて路面変位に基づく外乱項の代替値を演算し、
前記オブザーバは、路面変位を外乱とせず、ばね上加速度及び可変減衰力を入力とし、ばね上構造体とばね下構造体との間の推定相対速度を出力に含んでおり、前記オブザーバのカルマンフィルタのゲインは、前記システムに対応して設定されている
ことを特徴とする車両のばね上−ばね下相対速度推定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両のばね上−ばね下相対速度推定装置において、前記システムは、前記ショックアブソーバの可変減衰力と前記ばね下構造体の質量のみをパラメータとする係数行列との積として前記外乱項の代替値を演算し、前記外乱項の代替値は可変減衰力が前記ばね下構造体の質量にて除算された値であることを特徴とする車両のばね上−ばね下相対速度推定装置。
【請求項３】
請求項１に記載の車両のばね上−ばね下相対速度推定装置において、前記オブザーバは前記プラントモデルに対し同一次元オブザーバの構成を有することを特徴とする車両のばね上−ばね下相対速度推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のばね上構造体とばね下構造体との間の相対速度を推定するばね上−ばね下相対速度推定装置に係り、更に詳細には単輪２自由度モデルに基づくばね上−ばね下相対速度推定装置に係る。
【背景技術】
【０００２】
ばね上−ばね下相対速度推定装置として、プラントモデル及びオブザーバを有するばね上−ばね下相対速度推定装置が知られている。例えば、下記の特許文献１には、単輪２自由度モデルに基づく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有するばね上−ばね下相対速度推定装置（「単輪２自由度モデルに基づく相対速度推定装置」と呼ぶ）が記載されている。この種の相対速度推定装置によれば、単輪１自由度モデルに基づく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有するばね上−ばね下相対速度推定装置（「単輪１自由度モデルに基づく相対速度推定装置」と呼ぶ）に比して、高周波領域における相対速度の推定精度を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−９５２１４号公報
【発明の概要】
【０００４】
〔発明が解決しようとする課題〕
単輪２自由度モデルに基づく状態空間に基づいて構成されたプラントモデルにおいては、ショックアブソーバの減衰力（非線形項）がプロセスノイズとされ、路面変位が外部入力とされる。よって、この種の相対速度推定装置により車両のばね上構造体とばね下構造体との間の相対速度を推定するためには、路面変位を検出又は推定する必要がある。
【０００５】
しかし、路面変位を検出又は推定するためには特別の装置が必要であるだけでなく、特別の装置によっても路面変位を正確に検出又は推定することができない。例えば、ばね下構造体の上下加速度を検出し、ばね下構造体の上下加速度の２回積分値を路面変位として代用することが考えられる。しかし、その場合にはばね下構造体の上下加速度を検出するセンサが必要であり、またばね下構造体の上下加速度の検出及びその２回積分に誤差が発生することが避けられないため、この方法によっても路面変位を正確に推定することはできない。
【０００６】
従って、単輪２自由度モデルに基づく従来の相対速度推定装置によっては、路面変位の検出又は推定及びそのための装置を要することなく車両のばね上構造体とばね下構造体との間の相対速度を正確に推定することはできない。
【０００７】
本発明は、単輪２自由度モデルに基づく従来のばね上−ばね下相対速度推定装置における上述の問題に鑑みてなされたものである。そして、本発明の主要な課題は、路面変位の検出又は推定及びそのための装置を要することなく車両のばね上構造体とばね下構造体との間の相対速度を正確に推定することができる単輪２自由度モデルに基づく相対速度推定装置を提供することである。
【０００８】
〔課題を解決するための手段及び発明の効果〕
上述の主要な課題は、本発明によれば、減衰力可変式ショックアブソーバとばねとを介して互いに連結されたばね上構造体とばね下構造体との間の相対速度を推定する車両のばね上−ばね下相対速度推定装置であって、前記ばね上構造体の上下加速度をばね上加速度として検出するばね上加速度検出装置と、単輪２自由度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含む推定相対速度演算装置とを有する車両のばね上−ばね下相対速度推定装置において、前記プラントモデルは、路面変位を外部入力とせずプロセスノイズとしての前記ショックアブソーバの可変減衰力のみにて駆動するシステムを有し、前記システムは、可変減衰力に基づいて路面変位に基づく外乱項の代替値を演算し、前記オブザーバは、路面変位を外乱とせず、ばね上加速度及び可変減衰力を入力とし、ばね上構造体とばね下構造体との間の推定相対速度を出力に含んでおり、前記オブザーバのカルマンフィルタのゲインは、前記システムに対応して設定されていることを特徴とする車両のばね上−ばね下相対速度推定装置によって達成される。
【０００９】
上記の構成によれば、プラントモデルは、路面変位を外部入力とせずプロセスノイズとしてのショックアブソーバの可変減衰力のみにて駆動するシステムを有し、システムは、可変減衰力に基づいて路面変位に基づく外乱項の代替値を演算する。オブザーバは、路面変位を外乱とせず、ばね上加速度及び可変減衰力を入力とし、ばね上構造体とばね下構造体との間の推定相対速度を出力に含んでおり、オブザーバのカルマンフィルタのゲインは、プラントモデルのシステムに対応して設定されている。
【００１０】
よって、路面変位に基づく外乱項を演算するために路面変位の検出又は推定を行う必要もなければ、そのための装置も不要である。従って、単輪２自由度モデルに基づく従来の相対速度推定装置に比して簡便な構成にて車両のばね上構造体とばね下構造体との間の相対速度を推定することができる。
【００１１】
また、上記の構成によれば、可変減衰力に基づいて路面変位に基づく外乱項の代替値が演算される。よって、路面変位に起因する外乱が考慮されない単輪１自由度モデルに基づく従来の相対速度推定装置よりも正確に相対速度を推定することができ、また単輪２自由度モデルに基づく従来の相対速度推定装置と同程度に正確に相対速度を推定することができる。
【００１２】
上記の構成において、前記システムは、前記ショックアブソーバの可変減衰力と前記ばね下構造体の質量のみをパラメータとする係数行列との積として前記外乱項の代替値を演算し、前記外乱項の代替値は可変減衰力が前記ばね下構造体の質量にて除算された値であってよい。
【００１３】
上記の構成によれば、外乱項の代替値は可変減衰力がばね下構造体の質量にて除算された値であるので、後に詳細に説明するように、路面の上下加速度に対応する値として演算される。よって、例えば外乱項の代替値の積分によりばね下構造体の上下速度を求めることができる。従って、ばね上加速度検出装置により検出されるばね上構造体の上下加速度の積分値と外乱項の代替値の積分値との偏差として相対速度を求めることができる。
【００１４】
また、上記の構成において、前記オブザーバは前記プラントモデルに対し同一次元オブザーバの構成を有していてよい。
【００１５】
上記の構成によれば、オブザーバはプラントモデルに対し同一次元オブザーバの構成を有するので、プラントモデルに対応してばね上構造体の上下加速度の推定値を演算することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】２自由度モデルに基づく本発明による車両のばね上−ばね下相対速度推定装置の一つの実施形態を示すブロック図である。
【図２】車両の単輪２自由度モデルを示す図である。
【図３】図１に示されたプラントモデルの構成を示すブロック図である。
【図４】図１に示されたオブザーバの構成を示すブロック図である。
【図５】２自由度モデルに基づく従来のばね上−ばね下相対速度推定装置を示すブロック図である。
【図６】図５に示されたプラントモデルの構成を示すブロック図である。
【図７】図５に示されたオブザーバの構成を示すブロック図である。
【図８】路面変位ｘｒがサイン波形でありショックアブソーバの非線形減衰力ｆvがない場合におけるゲインの変動範囲（上段）及び位相の変動範囲（下段）を、実施形態のばね上−ばね下相対速度推定装置（左下りのハッチング）及び１自由度モデルに基づく従来のばね上−ばね下相対速度推定装置（右下りのハッチング）について示すグラフである。
【図９】路面変位ｘｒがランダム波形でありショックアブソーバの非線形減衰力ｆvがない場合におけるゲインの変動範囲（上段）及び位相の変動範囲（下段）を、実施形態のばね上−ばね下相対速度推定装置（左下りのハッチング）及び１自由度モデルに基づく従来のばね上−ばね下相対速度推定装置（右下りのハッチング）について示すグラフである。
【図１０】路面変位ｘｒがサイン波形でありショックアブソーバの非線形減衰力ｆvがある場合におけるゲインの変動範囲（上段）及び位相の変動範囲（下段）を、実施形態のばね上−ばね下相対速度推定装置（左下りのハッチング）及び１自由度モデルに基づく従来のばね上−ばね下相対速度推定装置（右下りのハッチング）について示すグラフである。
【図１１】路面変位ｘｒがランダム波形でありショックアブソーバの非線形減衰力ｆvがある場合におけるゲインの変動範囲（上段）及び位相の変動範囲（下段）を、実施形態のばね上−ばね下相対速度推定装置（左下りのハッチング）及び１自由度モデルに基づく従来のばね上−ばね下相対速度推定装置（右下りのハッチング）について示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に添付の図を参照しつつ、本発明を好ましい実施形態について詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明の実施形態にかかる車両のばね上−ばね下相対速度推定装置１０を示すブロック図である。図１において、ばね上−ばね下相対速度推定装置１０は、ばね上加速度センサ１２と推定相対速度演算装置１４とを有し、推定相対速度演算装置１４はプラントモデル１６及びオブザーバ１８を含んでいる。図１より解るように、ばね上−ばね下相対速度推定装置１０は、路面の上下変位を検出又は推定する装置を含んではいない。
【００１９】
ばね上加速度センサ１２は、図１には示されていない車両のばね上構造体の上下加速度をばね上加速度として検出するばね上加速度検出装置として機能する。後に詳細に説明するように、推定相対速度演算装置１４は、路面の上下変位の情報を要することなく、ばね上構造体とばね下構造体との間の推定相対速度を演算する。また、後に詳細に説明するように、プラントモデル１６及びオブザーバ１８は、図２に示された単輪２自由度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ている。
【００２０】
図２において、Ｍuは車両１００のばね上構造体１０２の質量（以下、ばね上質量と記述する）であり、Ｍwはばね下構造体１０４の質量（以下、単にばね下質量ときさい記述する）である。サスペンションを構成するアーム（図示せず）、ばね１０６及びショックアブソーバ１０８の質量は、適切な比率でばね上構造体及びばね下構造体に配分されている。Ｋsはばね１０６のばね定数であり、Ｋtはタイヤ１１０のばね定数である。ｆcはショックアブソーバ１０８の線形減衰力（固定減衰力）であり、ｆvはショックアブソーバの非線形減衰力（可変減衰力）である。さらに、ｘｕはばね上構造体１０２の上下変位を示し、ｘｗはばね下構造体１０４の上下変位を示し、ｘｒは路面の上下変位を示している。
また、本願において、「’」は、これが付された変数の時間微分値を表し、「”」は、これが付された変数の二階時間微分値を表す。よって、例えばｘｕ’はばね上構造体１０２の上下方向の速度を表し、ｘｕ”はばね上構造体１０２の上下方向の加速度を表す。また、「Ｔ」はこれが付された行例の転置行列を表し、「ｅ」はこれが付された変数の推定値であることを表している。
図２に示された系のばね上構造体１０２及びばね下構造体１０４についての運動方程式は、それぞれ下記の式（１）及び（２）にて表される。なお、Ｃoはショックアブソーバ１０８の線形減衰係数である。
Ｍu・ｘｕ”＝Ｋs（ｘｗ−ｘｕ）＋Ｃo（ｘｗ’−ｘｕ’）＋ｆv  …（１）
Ｍw・ｘｗ”＝Ｋs（ｘｗ−ｘｕ）−Ｃo（ｘｗ’−ｘｕ’）
＋Ｋt（Ｘｒ−ｘｗ）−ｆv  …（２）
【００２１】
状態量ｘが下記の式（３）の通りであり、外部入力ｕが路面の上下変位（Ｘｒ）であり、プロセスノイズｗが非線形減衰力（ｆv）であるとする。従来の相対速度推定装置における上記の運動方程式（１）及び（２）の状態空間（状態方程式および出力方程式）は、下記の式（４）及び（５）にて表される。
ｘ＝［ｘｕ ｘｕ’ｘｗ ｘｗ’］Ｔ  …（３）
ｘ’＝Ａ・ｘ＋Ｂ・ｗ＋Ｇ・ｕ  …（４）
ｙ＝Ｃ・ｘ＋Ｄ・ｕ  …（５）
【００２２】
なお、上記式（５）の出力ｙは、ばね上加速度センサ１２により検出可能なばね上構造体１０２の上下方向の加速度の推定値ｘｕｅ”であり、上記式（４）及び（５）における係数行列Ａ〜Ｇは下記の通りである。
【数１】
2016002844.tif 000003
【００２３】
これに対し、実施形態の相対速度推定装置１０は路面変位ｘｒを外部入力としないので、実施形態の相対速度推定装置における上記の運動方程式（１）及び（２）の状態空間は、下記の式（６）及び（７）にて表される。なお、下記の式（６）及び（７）における係数行列Ａ〜Ｄは、上記式（４）及び（５）における係数行列Ａ〜Ｄと同一である。係数行列Ｇ2は下記の通りであり、ばね下構造体１０４の質量Ｍwのみをパラメータとし、タイヤ１１０のばね定数Ｋtを含んでいない。
ｘ’＝Ａ・ｘ＋Ｂ・Ｇ2・ｗ  …（６）
ｙ＝Ｃ・ｘ＋Ｄ・ｗ  …（７）
【数２】
2016002844.tif 000004
【００２４】
上記式（７）と式（５）との比較より解るように、これらの式は同一である。しかし、上記式（６）は、式（４）との比較より解るように、プラントモデル１６のシステム１６Ｘが路面変位ｘｒを外部入力とせずプロセスノイズとしてのショックアブソーバ１０８の非線形減衰力ｆvのみにて駆動するシステムになるよう、修正されている。
【００２５】
図１に示されているように、推定相対速度演算装置１８はデータマップ２０を備えている。データマップ２０は、ばね上構造体１０２とばね下構造体１０４との間の相対速度ｘｓｅ’と、図には示されていない減衰力制御装置により制御されるショックアブソーバ１０８の減衰係数ｋcと、ショックアブソーバ１０８の非線形減衰力ｆvとの関係を記憶している。データマップ２０は、オブザーバ１６より出力される推定相対速度ｘｓｅ’及びショックアブソーバ１０８の減衰係数ｋcの積として、ショックアブソーバ１０８の非線形減衰力ｆvを演算する。
【００２６】
非線形減衰力ｆvを示す信号は、プラントモデル１６のシステム１６Ｘへ入力され、システム１６Ｘは上記式（６）に従って状態量ｘの時間微分値ｘ’を演算すると共に、その積分値である状態量ｘを演算する。非線形減衰力ｆv及び状態量ｘにはそれぞれ係数行列Ｃ及びＤが乗算され、乗算後の値の和が加算器２２によって演算されることにより、上記式（７）の演算が行われる。
【００２７】
ばね上加速度センサ１２により検出されたばね上構造体１０２の上下方向の加速度ｘｕ”を示す信号及び加算器２２によって演算されたばね上構造体１０２の上下方向の加速度の推定値ｘｕｅ”を示す信号は加算器２４へ入力される。加算器２４はばね上構造体１０２の上下方向の加速度の推定誤差ν（＝ｘｕ”−ｘｕｅ”）を演算し、推定誤差νを示す信号はオブザーバ１６へ入力される。
【００２８】
オブザーバ１６は、状態量ｘの推定値ｘｅおよび推定誤差νに基づいて、Ｌをカルマンフィルタのゲインとする下記の式（８）及び（９）に従って、状態量の推定値ｘｅおよびその時間微分値ｘｅ’を演算する。よって、オブザーバ１６は、上記式（６）及び（７）にて表されるシステムに対する同一次元オブザーバの構成を有している。時間微分値ｘｅ’はばね上構造体１０２及びばね下構造体１０４の上下方向の推定速度ｘｕe’及びｘｗｅ’を含んでいるので、データマップ２０へ入力される推定相対速度ｘｓｅ’はそれらの推定速度の差ｘｕｅ’− ｘｗｅ’として演算される。
ｘｅ’＝Ａ・ｘｅ＋Ｌ・ν  …（８）
ｙｅ＝Ｃ・ｘｅ＋Ｄ・ｗ  …（９）
【００２９】
図３及び図４は、それぞれ図１に示されたプラントモデル１６及びオブザーバ１８の構成を示している。なお、図３及び図４において、「ｓ」はラプラス演算子を示しており、このことは後述の図６及び図７についても同様である。
【００３０】
図３に示されているように、プラントモデル１６には、プロセスノイズｗとしての非線形減衰力ｆvのみが入力され、外部入力ｕとしての路面変位ｘｒは入力されない。プラントモデル１６のシステム１６Ｘにおいては、非線形減衰力ｆvに係数行列Ｂが乗算された値及び非線形減衰力ｆvに係数行列Ｇ2が乗算された値が加算器２６へ入力される。加算器２６の出力は積分器２８へ入力され、積分器２８の出力は係数行列Ａが乗算された後、加算器２６へ入力される。よって、加算器２６の出力、従ってシステム１６Ｘの出力は状態量ｘの時間微分値ｘ’であり、積分器２８の出力は時間微分値ｘ’の時間積分値、すなわち状態量ｘである。
【００３１】
図４に示されているように、オブザーバ１８には、加算器２４からばね上構造体１０２の上下方向の加速度の推定誤差ν（＝ｘｕ”−ｘｕｅ”）が入力され、外部入力ｕとしての路面変位ｘｒは入力されない。推定誤差νはカルマンフィルタのゲインＬが乗算された後、加算器３０へ入力される。加算器３０の出力は積分器３２へ入力され、積分器３２の出力は係数行列Ａが乗算された後、加算器３０へ入力される。よって、加算器３０の出力は状態量ｘの推定値ｘｅの時間微分値ｘｅ’である。
【００３２】
また、積分器３２の出力は、係数行列Ｃが乗算された後、加算器３４へ入力される。加算器３４には、プロセスノイズｗとしての非線形減衰力ｆvと係数行列Ｄとの積も入力される。よって、加算器３４の出力、従ってオブザーバ１８の出力は、ばね上構造体１０２の上下方向の加速度の推定値ｘｕｅ”である。
【００３３】
更に、加算器３０の出力に係数行列Ｃ2が乗算されることにより、ばね上構造体１０２の上下方向の推定速度ｘuｅ’とばね上構造体１０４の上下方向の推定速度ｘｗｅ’との差ｘｕｅ’− ｘｗｅ’、すなわち推定相対速度ｘｓｅ’が演算される。推定相対速度ｘｓｅ’は図１に示されたデータマップ２０へ入力される。なお、係数行列Ｃ2は下記の式（１０）の通りである。
Ｃ2＝［０ １ ０ −１］  …（１０）
【００３４】
なお、推定相対速度演算装置１４は、実際にはＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート装置等を含み、これらが双方向性のコモンバスにより互いに接続された周知の構成のマイクロコンピュータであってよい。そして、図１、３、図４に示された各機能ブロックの機能は、ＲＯＭに格納された制御プログラムにより達成されてよい。
【００３５】
次に、実施形態にかかるばね上−ばね下相対速度推定装置１０の特徴が更に一層明確になるよう、図５〜図７を参照して２自由度モデルに基づく従来のばね上−ばね下相対速度推定装置について説明する。なお、図５〜図７において、図１、３、図４に示された構成要素と同一の構成要素には、図１、３、図４において付された符号と同一の符号が付されている。
【００３６】
図５は２自由度モデルに基づく従来のばね上−ばね下相対速度推定装置５０を示す図１と同様のブロック図である。相対速度推定装置５０は、実施形態のプラントモデル１６及びオブザーバ１８にそれぞれ対応するプラントモデル５６及びオブザーバ５８を有している。また、相対速度推定装置５０は、データマップ２０に加えて、路面変位ｘｒを検出又は推定する装置６０を有している。
【００３７】
プラントモデル５６のシステム５６Ｘは、上記式（４）より解るように、路面変位ｘｒを外部入力とし、ショックアブソーバ１０８の非線形減衰力ｆvをプロセスノイズとするシステムである。よって、システム５６Ｘには、データマップ２０より非線形減衰力ｆvが入力されると共に、装置６０より路面変位ｘｒが入力される。システム５６Ｘは、上記式（４）に従って状態量ｘの時間微分値ｘ’を演算すると共に、その積分値である状態量ｘを演算する。上記式（５）の演算は上記式（７）の演算と同様に行われる。
【００３８】
オブザーバ５８には、加算器２４からばね上構造体１０２の上下方向の加速度の推定誤差ν（＝ｘｕ”−ｘｕｅ”）が入力されるだけでなく、それぞれデータマップ２０及び装置６０より非線形減衰力ｆv及び路面変位ｘｒが入力される。オブザーバ５８は、状態量ｘの推定値ｘｅ、非線形減衰力ｆv、路面変位ｘｒ及び推定誤差νに基づいて、上記式（８）及び（９）に対応する下記の式（１１）及び（１２）に従って、状態量の推定値ｘｅを演算し、その時間微分値ｘｅ’を演算する。
ｘｅ’＝Ａ・ｘｅ＋Ｂ・ｗ＋Ｇ・ｕ＋Ｌ・ν  …（１１）
ｙｅ＝Ｃ・ｘｅ＋Ｄ・ｗ  …（１２）
【００３９】
図６に示されているように、プラントモデル５６のシステム５６Ｘにおいては、係数行列Ａ及び状態量ｘの積の他に加算器２６へ入力される値は、非線形減衰力ｆvに係数行列Ｂが乗算された値及び路面変位ｘｒに係数行列Ｇが乗算された値である。プラントモデル５６の他の点は、実施形態のプラントモデル１６と同一である。
【００４０】
図７に示されているように、オブザーバ５８においては、係数行列Ａと推定値ｘｅとの積及び推定誤差νとカルマンフィルタのゲインＬとの積に加えて、非線形減衰力ｆvと係数行列Ｂとの積（Ｂｗ）及び路面変位ｘｒと係数行列Ｇとの積（Ｇｕ）が加算器３０へ入力される。オブザーバ５８の他の点は、実施形態のオブザーバ１８と同一である。
【００４１】
上述のように、２自由度モデルに基づく従来のばね上−ばね下相対速度推定装置５０においては、路面変位ｘｒが外乱項として取り扱われる。そのため、カルマンフィルタのゲインＬを求めるためには、「路面変位ｘｒがバイアスを適用していないプロセスノイズである」必要がある。よって、外乱項、すなわち路面変位ｘｒと係数行列Ｇとの積を他のパラメータに置き換えて代用することが考えられる。
【００４２】
路面変位ｘｒの単位をmmとし、タイヤ１１０のばね定数Ｋtの単位をN/mmとし、ばね下質量Ｍwの単位をkgとすると、外乱項の単位、すなわち路面変位ｘｒと係数行列ＧのＫt／Ｍwとの積の単位は、下記のように加速度の単位になる。
mm・(N/mm)/kg＝N/kg＝(kg・m/sec２)/kg＝m/sec２
【００４３】
よって、外乱項は路面の上下加速度であると考えられてよいので、力であるショックアブソーバ１０８の非線形減衰力ｆvをばね下質量Ｍwにて除算した値を、路面変位に基づく外乱項の代用パラメータと考えることができる。
【００４４】
実施形態によれば、路面変位に基づく外乱項の代用パラメータとして、非線形減衰力ｆvに係数行列Ｇ2が乗算された値が演算される。係数行列ＧのパラメータはＫt／Ｍwであるのに対し、係数行列Ｇ2のパラメータは１／Ｍwである．よって、実施形態においては、非線形減衰力ｆvをばね下質量Ｍwにて除算した値が、路面変位に基づく外乱項の代替値として演算される。
【００４５】
従って、実施形態によれば、路面変位に基づく外乱項を含まない１自由度モデルに基づく従来のばね上−ばね下相対速度推定装置の場合に比して、ばね上構造体１０２とばね下構造体１０４との間の相対速度ｘｓｅ’を正確に推定することができる。
【００４６】
特に、図１と図５との比較及びそれぞれ図３、４と図６、７との比較から解るように、実施形態によれば、路面変位ｘｒの情報は不要である。よって、路面変位ｘｒの検出又は推定及びそのための装置６０を要することなく、１自由度モデルに基づく従来のばね上−ばね下相対速度推定装置の場合よりも正確に、ばね上構造体１０２とばね下構造体１０４との間の相対速度ｘｓｅ’を推定することができる。
【００４７】
例えば、図８〜図１１は、路面変位ｘｒの周波数を横軸に取ってゲインの変動範囲（上段）及び位相の変動範囲（下段）を、実施形態の相対速度推定装置（左下りのハッチング）及び１自由度モデルに基づく従来の相対速度推定装置（右下りのハッチング）について示すグラフである。
【００４８】
なお、各グラフは、ばね上質量Ｍu、ばね下質量Ｍw及びばね１０６のばね定数Ｋsがそれぞれ下記の値であり、ショックアブソーバ１０８の固定減衰係数Ｃoは１０００Nmm/secである場合のシミュレーションの値である。更に、正確な推定が行われる場合のゲイン及び位相は０であり、よってゲイン及び位相の基準は０である。
ばね上質量Ｍu：中央値：５２４．８kg、最小値：３４０kg、最大値：６６２kg
ばね下質量Ｍw：中央値：５５．７kg、最小値：３３kg、最大値：９２kg
ばね１０６のばね定数Ｋs：中央値：２６６５６×１０３N/mm、
最小値：２２４００×１０３N/mm、
最大値：６３７４１×１０３N/mm
【００４９】
＜図８＞
図８は、路面変位ｘｒがサイン波形でありショックアブソーバの非線形減衰力ｆvがない場合について変動範囲を示している。従来の相対速度推定装置の場合には、路面変位の周波数が１００Hz以上になると、ゲインのずれが大きくなるが、実施形態の場合には、路面変位の周波数が１００Hz以上の領域においても、ゲインのずれは小さい。また、従来の相対速度推定装置の場合には、路面変位の周波数が２Hz以上になると、周波数の増大につれて位相のずれが徐々に大きくなり、位相のずれは路面変位の周波数が１０Hz以上の領域において顕著になる。これに対し、実施形態の場合には、路面変位の周波数が１０Hz以上の領域においても、位相のずれは小さい。
【００５０】
＜図９＞
図９は、路面変位ｘｒがランダム波形でありショックアブソーバの非線形減衰力ｆvがない場合について変動範囲を示している。従来の相対速度推定装置の場合には、路面変位の周波数が１０Hz以上になると、ゲインのずれが図８の場合ほどではないが大きくなる。これに対し、実施形態の場合には、路面変位の周波数が１０Hz以上の領域においても、ゲインのずれは小さい。また、従来の相対速度推定装置の場合には、路面変位の周波数が２Hz以上になると、周波数の増大につれて位相のずれが徐々に大きくなり、位相のずれは図８の場合ほどではないが路面変位の周波数が１０Hz以上の領域において顕著になる。これに対し、実施形態の場合には、路面変位の周波数が１０Hz以上の領域においても、位相のずれは小さい。
【００５１】
＜図１０＞
図１０は、路面変位ｘｒがサイン波形でありショックアブソーバの非線形減衰力ｆvがある場合について変動範囲を示している。従来の相対速度推定装置及び実施形態の何れの場合にも、路面変位の周波数が１Hz以上になると、ゲインのずれが生じるが、実施形態におけるゲインのずれの大きさは、従来の相対速度推定装置の場合よりも小さい。また、従来の相対速度推定装置の場合には、路面変位の周波数が０．５Hz以上になると、周波数の増大につれて位相のずれが徐々に大きくなり、位相のずれは路面変位の周波数が１０Hz以上の領域において顕著になる。これに対し、実施形態の場合には、路面変位の周波数が０．８Hz以上になると、周波数の増大につれて位相のずれが徐々に大きくなるが、位相のずれの大きさは従来の相対速度推定装置の場合よりも小さい。
【００５２】
＜図１１＞
図１１は、路面変位ｘｒがランダム波形でありショックアブソーバの非線形減衰力ｆvがある場合について変動範囲を示している。従来の相対速度推定装置及び実施形態の何れの場合にも、路面変位の周波数が１Hz以上になると、ゲインのずれが生じるが、実施形態におけるゲインのずれの大きさは、特に高周波数領域において従来の相対速度推定装置の場合よりも小さい。また、従来の相対速度推定装置の場合には、路面変位の周波数が０．４Hz以上になると、周波数の増大につれて位相のずれが徐々に大きくなり、位相のずれは路面変位の周波数が１１Hz以上の領域において顕著になる。これに対し、実施形態の場合には、路面変位の周波数が０．６Hz以上になると、周波数の増大につれて位相のずれが徐々に大きくなるが、位相のずれの大きさは従来の相対速度推定装置の場合よりも小さい。
【００５３】
なお、ばね上質量Ｍu、ばね下質量Ｍw、ばね１０６のばね定数Ｋs、ショックアブソーバ１０８の固定減衰係Ｃoが上記の値とは異なる場合にも、図８〜図１１に示された結果と同様の傾向示す結果が得られている。すなわち、実施形態によれば、１自由度モデルに基づく従来のばね上−ばね下相対速度推定装置の場合よりも正確に相対速度ｘｓｅ’を推定することができることが確認されている。
【００５４】
また、図には示されていないが、実施形態によれば、ばね下の加速度に基づいて路面変位ｘｒが推定される２自由度モデルに基づく従来のばね上−ばね下相対速度推定装置と同程度に正確に相対速度ｘｓｅ’を推定することができることが確認されている。ただし、路面変位の周波数が非常に高い領域において、２自由度モデルに基づく従来のばね上−ばね下相対速度推定装置の場合よりも、ゲインのずれ及び位相のずれが大きくなる。
【００５５】
以上においては、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
【００５６】
例えば、上述の実施形態の説明においては、車両１００の種類は特定されていないが、本発明のばね上−ばね下相対速度推定装置は、セダン、ワゴン車、ワンボックスカー、ＳＵＶ、コンパクトカーなど、様々な車両に適用されてよい。
【００５７】
また、上述のように、推定相対速度演算装置１４は、マイクロコンピュータ以外の装置であってよく、図１、図３及び図４に示された各機能ブロックの機能は任意の構成の制御装置により達成されてよい。
【符号の説明】
【００５８】
１０…ばね上−ばね下相対速度推定装置、１２…ばね上加速度センサ、１４…推定相対速度演算装置、１６…プラントモデル、１８…オブザーバ、２０…データマップ、１００…車両、１０２…ばね上構造体、１０４…ばね下構造体、１０６…ばね１０６、１０８…ショックアブソーバ、１１０…タイヤ
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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