(57)【要約】【課題】  ロールモーメント或いは横加速度等の状態変数の実測値及び推定値を、走行状態に応じていずれかを優先的に採用するべきか適切に判断し、あらゆる走行条件下に於いて好適に作動可能な車体姿勢制御装置を提供する。【解決手段】  使用されるロールモーメント或いは横加速度等の状態変数を、路面摩擦係数の大きさに応じた重み付けがなされた加重平均値として決定する。【選択図】  図２
2009214678.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各車輪と車体との間にそれぞれ設けられた可変懸架要素と、
車両の所定の状態変数を検出する手段と、
前記状態変数に基づき前記可変懸架要素を制御する制御ユニットとを有する車体姿勢制御装置であって、
前記状態変数を検出する実状態変数センサと、
前記車両の運動状態に基づき前記状態変数を推定する推定状態変数算出手段と、
前記車両の運動パラメータを求める運動パラメータ判定手段とを有し、
前記状態変数を、前記運動パラメータ判定手段により判定された運動パラメータに応じて定められた前記推定状態変数及び前記実状態変数の加重平均値として決定することを特徴とする車体姿勢制御装置。
【請求項２】
前記状態変数が、横加速度、前後加速度及びヨーレートから選択されたものからなることを特徴とする請求項１に記載の車体姿勢制御装置。
【請求項３】
前記運動パラメータが、路面摩擦係数及び路面の凹凸の度合から選択されたものからなることを特徴とする請求項１に記載の車体姿勢制御装置。
【請求項４】
前記状態変数が横加速度を含み、前記運動パラメータが路面摩擦係数を含むことを特徴とする請求項１に記載の車体姿勢制御装置。
【請求項５】
前記制御ユニットが、前記車両のロール制御を行なうことを特徴とする請求項４に記載の車体姿勢制御装置。
【請求項６】
前記路面摩擦係数が大きくなるに応じて、前記加重平均値に於ける実横加速度の重みを大きくすることを特徴とする請求項５に記載の車体姿勢制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変減衰力ダンパ或いはアクチュエータを備えたものを含む様々な形式の懸架装置について用い得る車体姿勢制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の姿勢制御を行うためには、車両の姿勢変化の原因となる力或いは加速度を遅れなく検知し、懸架装置の可変懸架要素を操作し、車両の姿勢変化を制御する必要がある。車両の姿勢変化の原因となる力或いは加速度を求める方法としては、センサにより実測する方法や、車両の状態変数から推定する方法が知られている。センサにより実測する方法は、原因となる力或いは加速度を正確に検出できるが、ノイズの影響を受ける問題があり、ノイズが好適な制御を妨げる場合がある。一方、車両の状態変数から推定する方法では、使用する車両モデルのパラメータの設定や、車両の作動条件によっては実際の値から大きく外れた推定値を与える場合がある。
【０００３】
特許文献１には、車体のロールを抑制するためにアクチュエータを制御するアクティブロール制御が開示されており、路面の凹凸によるロールモーメントに対しては、それが車両の旋回状態を反映するものではないことから、ロール制御を行わないようにすることが開示されている。その際には実測値である実ロールモーメント、推定値である推定ロールモーメントの両者に重み付けを行ったものの和に基づいてアクティブロール制御を実行することについて言及されているが、具体的にどのような処理を行うかについては開示されていない。
【特許文献１】特開２００６−２５６５３９
【０００４】
特許文献２には、路面状態に応じて推定横加速度のマップを持ち替える技術が開示されている。しかしながら、推定値であることに変わりはなく、あらゆる路面状態に対応するためには、多数のマップが必要となり、システムを複雑化するか或いは低い制御精度に甘んずるかのいずれかを選択しなければならない。
【特許文献２】特開平０２−３０６８１２
【０００５】
本願発明者は、上記したように、車両の姿勢制御を行う際に、ロールモーメント、横加速度等の車両の状態変数の実測値或いは推定値を用いた場合に、実測値或いは推定値を用いることにそれぞれ一長一短があることに着目し、車両の走行状態によっていずれかを優先的に採用することにより、最適な姿勢制御が可能になるのではないかという知見を得た。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような従来技術の問題点及び発明者の知見に鑑み、本発明の主な目的は、ロールモーメント或いは横加速度等の状態変数の実測値及び推定値を、走行状態に応じていずれかを優先的に採用するべきか適切に判断し、あらゆる走行条件下に於いて好適に作動可能な車体姿勢制御装置を提供することにある。
【０００７】
本発明の第２の目的は、状態変数の実測値を検出するためのセンサのノイズによる影響を最小化し、しかも良好な応答性を発揮する車体姿勢制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような目的は、本発明によれば、各車輪と車体との間にそれぞれ設けられた可変懸架要素と、車両の所定の状態変数を検出する手段と、前記状態変数に基づき前記可変懸架要素を制御する制御ユニットとを有する車体姿勢制御装置であって、前記状態変数を検出する実状態変数センサと、前記車両の運動状態に基づき前記状態変数を推定する推定状態変数算出手段と、前記車両の運動パラメータを求める運動パラメータ判定手段とを有し、前記状態変数を、前記運動パラメータ判定手段により判定された運動パラメータに応じて定められた前記推定状態変数及び前記実状態変数の加重平均値として決定することを特徴とする車体姿勢制御装置を提供することにより達成される。この場合、状態変数は、横加速度、前後加速度及びヨーレートから選択されたものからなるものであって良く、運動パラメータが、路面摩擦係数及び路面の凹凸の度合から選択されたものからなるものであって良い。
【発明の効果】
【０００９】
発明者の実験によれば、路面摩擦係数が比較的大きいときには、横加速度センサ等の状態変数センサのノイズが高くなる傾向にあり、路面摩擦係数が比較的小さいときには、状態変数センサのノイズが低くなる傾向にあることが見出されている。逆に、路面摩擦係数が比較的大きいときには、推定横加速度等の状態変数の精度が高くなる傾向にあり、路面摩擦係数が比較的小さいときには、推定状態変数の精度が低くなる傾向にあることが見出されている。路面の凹凸の度合も、路面摩擦係数の大きさの度合と同様の影響を及ぼす。従って、路面摩擦係数が大きくなるに応じて、前記加重平均値に於ける実横加速度等の実状態変数の重みを大きくするようにして、路面摩擦係数の大きさに関わらず、常に最大限の制御精度を確保することができる。
【００１０】
本発明の好適実施例は、特に、車両のロール制御を行なうための車体姿勢制御装置に於いて、状態変数が横加速度を含み、運動パラメータが路面摩擦係数を含むものとするものからなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１２】
図１は本発明が適用された車両の懸架装置を模式的に示すダイヤグラム図である。四輪の自動車の各車輪Ｗを懸架する懸架装置Ｓは、車輪Ｗを、ナックル３を介して車体１に対して上下動自在に支持する懸架アーム６と、懸架アーム６と車体１との間に直列に配置されたコイルばね２と、コイルばね２に対して並列に懸架アーム６と車体１との間に配置されたダンパ４とを有する。ダンパ４は、オイルを満たしたシリンダの内部をピストンが移動する際に、その移動速度に応じた荷重（減衰力）を発生する形式のものであるが、本実施例に於いて、例えばＭＲＦ流体を利用した可変減衰ダンパをなし、そのアクチュエータ５に、電子制御ユニットＥＣＵからの制御信号を適宜印加し、その減衰特性を変更することにより所要の車体姿勢制御を行う。
【００１３】
図２に示すように、アクチュエータ５の作動を制御する電子制御ユニットＥＣＵには、ばね上加速度を検出するばね上加速度センサ１３、ダンパ４の変位（ストローク）を検出するダンパ変位センサ１４及び車両の前後加速度を検出する前後加速度センサ１６からの信号が供給される。
【００１４】
電子制御ユニットＥＣＵは、スカイフック乗心地制御部３１と、ロール姿勢制御部３２と、ピッチ姿勢制御部３３と、ばね下制御部３５とを備える。ばね上加速度センサ１３が出力するばね上加速度は積分手段２１で積分されてばね上上下速度となり、スカイフック乗心地制御部３１に入力される。ダンパ変位センサ１４が出力するダンパ変位はばね下制御部３５に直接入力されるとともに、微分手段２２で微分されてダンパ速度となり、スカイフック乗心地制御部３１及びばね下制御部３５に入力される。前後加速度センサ１６が出力する前後加速度は微分手段２４で微分されて前後加速度微分値となり、ピッチ姿勢制御部３３に入力される。
【００１５】
この車体姿勢制御装置は、更に、横加速度センサ１５、路面摩擦係数推定部４１、前輪舵角センサ４２、車速センサ４３及びヨーレートセンサ４４を有する。路面摩擦係数推定部４１は、特許文献３及び４等に開示されているような公知形式のものであって良く、電子制御ユニットＥＣＵにそのような機能を持たせておくと良い。
【特許文献３】特開平６−３２５７
【特許文献４】特開平９−２８１０３０
【００１６】
電子制御ユニットＥＣＵは、更に、前輪舵角センサ４２及び車速センサ４３の出力から横加速度を推定する横加速度推定部４５を有する。横加速度センサ１５から得られる実横加速度信号及び横加速度推定部４５から得られる推定横加速度信号は、加重平均演算部４７に供給され、路面摩擦係数推定部４１の出力を参照して、両信号に重み付けを行った平均即ち加重平均を行なう。図４は、このような加重平均を行なう際の重み付け係数を示す。即ち、推定横加速度の重みをｗ（０から１の間の数値）とし、推定横加速度及び実横加速度をそれぞれＡｅ、Ａｍとしたときに、加重平均された合成横加速度は、ｗ・Ａｅ＋（１−ｗ）・Ａｍにより与えられる。
【００１７】
図示された実施例では、推定横加速度の重みを路面摩擦係数に応じて連続的に変化するようにしたが、路面摩擦係数が所定値以下のときには実横加速度を採用し、路面摩擦係数が所定値を超えたときには推定横加速度を採用するように２者択一的に横加速度を決定するようにしても良い。このように横加速度を持ち替える際の車両の挙動の急変を回避するためには、持ち替える際の閾値にヒステリシスを設けたり、持ち替えが時間的に徐々に行なわれるようにすることが考えられる。
【００１８】
ダンパ変位センサ１４の出力は、微分手段２２により微分されてダンパ速度に変換され、ダンパ速度は、更にロール姿勢制御部３２及びピッチ姿勢制御部３３にも供給される。
【００１９】
加重平均演算部４７から得られた合成横加速度は、フィルタ４８を経て、微分手段２３により微分されて横加速度変化率に変換され、ロール姿勢制御部３２に入力され、（比例定数）×（横加速度微分値）によりロール制御目標荷重（ロール制御を行うためにダンパ４に発生させるべき目標減衰力）を算出する。そのとき、車速センサ４３から得られる車速信号及びヨーレートセンサ４４からフィルタ４６を経て得られるヨーレート信号もロール姿勢制御部３２に供給される。このように、ロール制御にヨーレート補正項を付加することにより、特に低速域に於けるロール制御信号の立ち上がり応答を改善することができる。ロール制御目標荷重を算出する際にヨーレートを考慮する手法については特許文献５を参照されたい。更に、ダンパ変位を微分手段２２により微分して得られたダンパ速度を参照して、ロール制御目標荷重を発生するのに必要なロール制御電流を所定のマップから検索し、得られたロール制御電流をハイセレクト手段２６に出力する。
【特許文献４】特開２００６−２８１８７６
【００２０】
上述したロール制御電流の算出と同様にして、車両の急加速時におけるノーズアップや急制動時におけるノーズダウンを抑制するために、ピッチ姿勢制御部３３は、前後加速度センサ１６からの車両前後加速度信号を微分手段２４で微分して得た前後加速度微分値からピッチ制御目標荷重（ピッチ制御を行うためにダンパ４に発生させるべき目標減衰力）を算出し、ピッチ制御目標荷重及びダンパ速度に基づき、所定のマップからピッチ制御電流を検索し、得られたピッチ制御電流をハイセレクト手段２６に出力する。
【００２１】
ハイセレクト手段２６には、ロール制御電流及びピッチ制御電流に加えて、スカイフック乗心地制御部３１からのスカイフック制御電流（スカイフック制御を行うための目標電流）も入力される。ハイセレクト手段２６は、ロール制御電流、ピッチ制御電流及びスカイフック制御電流のうちの何れか大きい方を出力する。そしてハイセレクト手段２６が出力するハイセレクト値と、ばね下制御部３５が出力するばね下制御電流（ばね下制御を行うための目標電流）とが加算手段２７で加算され、その加算値に基づいてダンパ４のアクチュエータ５の作動が制御される。
【００２２】
このように、ロール制御電流、ピッチ制御電流及びスカイフック制御電流のうちの何れか大きいものがハイセレクト手段２６により選択されてアクチュエータ５に出力されるので、ロール制御電流、ピッチ制御電流及びスカイフック制御電流のいずれかを選択している間に、いずれか異なるものの制御電流が、それを超えて増加すると、その時点で、そのような制御電流が選択されるようになる。従って、何れの場合にも、その切換時にハイセレクト手段２６が出力するハイセレクト電流が不連続に急変することがないため、ダンパ４のアクチュエータ５の作動がドライバに違和感を与えることが回避される。
【００２３】
尚、スカイフック制御では、制御ゲインを変更してもばね上共振周波数である１Ｈｚ近傍の振動伝達率が変化するだけであり、ばね下共振周波数である１０Ｈｚ近傍の振動伝達率を制御できないという問題がある。ばね下制御部３５はこの問題を解消するために設けられたもので、ばね下共振領域での振動を把握して制御する指標としてダンパ速度とダンパ変位との積に着目し、（比例定数）×（ダンパ速度）×（ダンパ変位）によりばね下制御電流を算出し、このばね下制御電流は加算手段２７においてハイセレクト手段２６が出力するハイセレクト電流に加算される。その結果、特にダンパ速度およびダンパ変位が大きい場合に、スカイフック制御とは独立して、１０Ｈｚ近傍のばね下共振領域の振動を抑制することが可能になる。
【００２４】
このように、本実施例によれば、路面の状況に関わらず、常に最大限に高い制御精度を確保し、しかもノイズによる影響を最小化するような車体姿勢制御装置が提供される。また、路面摩擦係数が変化したときには、推定横加速度と実横加速度との配分比を適正にし、しかも連続的に変化させることができ、切換え時の違和感や実信号とのズレを低減でき、乗心地の悪化を防止することができる。図４は、合成横加速度の加重平均に於ける重み付けを変えたときの合成横加速度及び目標減衰力の時間的変化を比較するグラフである。図４（ａ）は横加速度センサ１５の出力波形を示し、図４（ｂ）このデータをそのまま利用した場合の目標減衰力の時間的変化を示す。センサ出力にかなりのノイズが含まれているため、目標減衰力も激しい変化を示す。即ち、制御操作量が大きくなりがちで、偏差が大きくなり、アクチュエータの電流消費が増大する。図４（ｃ）は実横加速度に０．１の重みを、推定横加速度に０．９の重みを与えた場合の合成横加速度の波形を示し、図４（ｄ）このデータを利用した場合の目標減衰力の時間的変化を示す。図４（ａ）、（ｂ）に比較して合成横加速度の波形及び目標減衰力の時間的変化が比較的緩やかとなる。従って、制御操作量が小さく済み、偏差が抑制され、アクチュエータの電流消費が減少する。
【００２５】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】車両の懸架装置のモデルを示すダイヤグラム図である。
【図２】本発明に基づく車体姿勢制御装置の制御系のブロック図である。
【図３】合成横加速度を算出するための加重平均に於ける実横加速度の重みの、路面摩擦係数に対する関係を示すグラフである。
【図４】本発明の車体姿勢制御装置に於いて採用される横加速度及びそれにより得られる目標減衰力の時間変化を、横加速度センサの出力をそのまま用いた場合と対比するグラフである。
【符号の説明】
【００２７】
１    車体
２    ばね
３    ナックル
４    ダンパ
５    アクチュエータ
６    懸架アーム
１４  ダンパ変位センサ
１６  前後加速度センサ
１５  横加速度センサ
２１  積分手段
２２〜２４  微分手段
２６  ハイセレクト手段
３２ ロール姿勢制御部
３３ ピッチ姿勢制御部
４１  路面摩擦係数推定部
４２  前輪舵角センサ
４３  車速センサ
４５  横加速度推定部
４７  加重平均演算部
Ｓ 懸架装置
Ｗ 車輪
【図１】
2009214678.tif 000003
【図２】
2009214678.tif 000004
【図３】
2009214678.tif 000005
【図４】
2009214678.tif 000006