(57)【要約】  従前のスカイフック制御においてストローク速度が下がったときのバネ下のばたつき感及び硬さ感を解消する。本発明は、サスペンション機構における可変減衰力ダンパの減衰係数に基づいて決定される目標制御力を前記可変減衰力ダンパに付与する制御装置を備える。前記制御装置は、複数のセンサのいくつかによって検出される値に基づいて、バネ上のバネ上速度を算出する状態推定部と、前記バネ上速度に基づいて、前記可変減衰力ダンパの減衰係数を算出し、出力する適用制御部と、前記適用制御部により出力された前記減衰係数に基づいて、前記目標制御力を決定する目標制御量管理部とを備える。そして、制御装置は、第１条件の場合に、予め保持していた減衰係数に基づいて目標制御力を決定する。
2020194451.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バネ上とバネ下との間に設けられ、弾性体と可変減衰力ダンパとを含むサスペンション機構を含むサスペンション制御システムにおけるサスペンション制御方法であって、
複数のセンサのうちの少なくとも１つのセンサによって検出される値に基づいて、前記バネ上のバネ上速度を算出することと、
算出された前記バネ上速度に基づいて、前記可変減衰力ダンパの減衰係数を算出し、出力することと、
出力された前記減衰係数に基づいて、目標制御力を決定することと、
決定された前記目標制御力を前記可変減衰力ダンパに付与することと、を含み、
前記目標制御力を決定することは、第１条件の場合に、予め保持していた減衰係数に基づいて目標制御力を決定する、
サスペンション制御方法。
【請求項２】
前記目標制御力を決定することは、前記バネ上速度に基づいて算出される前記減衰係数を保持し、前記第１条件の場合に、前記保持していた減衰係数に基づいて前記目標制御力を決定する、
請求項１に記載のサスペンション制御方法。
【請求項３】
前記複数のセンサのうちの少なくとも１つのセンサによって検出される値に基づいて、前記サスペンション機構におけるストローク速度を算出することを更に含む、
請求項１又は２に記載のサスペンション制御方法。
【請求項４】
前記減衰係数を算出し、出力することは、第２条件の場合に、現在の前記バネ上速度と現在の前記ストローク速度とをカルノップ則に適用することにより現在の前記減衰係数を算出し、出力することを含む、
請求項３に記載のサスペンション制御方法。
【請求項５】
前記減衰係数を算出し、出力することは、前記バネ上速度の絶対値が第１のバネ上速度閾値を超え、かつ、前記ストローク速度の絶対値がストローク速度閾値を超える場合に、前記現在のバネ上速度と前記現在のストローク速度とをカルノップ則に適用することにより算出した減衰係数を出力する、
請求項３又は４に記載のサスペンション制御方法。
【請求項６】
前記第１の条件は、前記バネ上速度の絶対値が第２のバネ上速度閾値を超え、かつ、前記ストローク速度の絶対値がストローク速度閾値を超える場合である、
請求項３乃至５のいずれか一項に記載のサスペンション制御方法。
【請求項７】
前記第１条件は、前記ストローク速度が０を跨いで変化する場合である、
請求項３乃至６のいずれか一項に記載のサスペンション制御方法。
【請求項８】
前記目標制御力を決定することは、前記第１条件の場合に、前記減衰係数に基づく減衰率の包絡振幅のピーク値を検出し、検出した前記ピーク値を一時的に保持し、一時的に保持している前記ピーク値に基づいて、前記目標制御力を決定する
請求項１乃至７の何れか一項に記載のサスペンション制御方法。
【請求項９】
前記目標制御力を決定することは、前記減衰係数に基づいて、所定の減衰率変換マップを用いて前記減衰率を決定する、
請求項８に記載のサスペンション制御方法。
【請求項１０】
前記目標制御力を決定することは、前記検出されたピーク値に従って、前記減衰率が上昇するフェーズであると判断される場合に、所定の上昇レートリミット値に従い、前記包絡振幅を決定する、請求項８又は９に記載のサスペンション制御方法。
【請求項１１】
前記目標制御力を決定することは、前記検出されたピーク値が、過去の前記ピーク値よりも小さいと判断される場合に、所定の下降レートリミット値に従い、前記包絡振幅を決定する、請求項８乃至１０のいずれか一項に記載のサスペンション制御方法。
【請求項１２】
前記目標制御力を決定することは、前記検出されたピーク値が所定の期間内に検出されなかった場合、所定のピークホールド時間経過後に、前記包絡振幅を決定する、
請求項８乃至１１のいずれか一項に記載のサスペンション制御方法。
【請求項１３】
前記複数のセンサのうちの車輪速センサによって検出される車輪速に基づいて、前記バネ上速度を算出することを更に含む、
請求項１乃至１２の何れか一項に記載のサスペンション制御方法。
【請求項１４】
前記複数のセンサのうちのストロークセンサによって検出されるストローク速度に基づいて、前記バネ上速度を算出することを更に含む、
請求項１乃至１３の何れか一項に記載のサスペンション制御方法。
【請求項１５】
前記複数のセンサのうちのバネ上加速度センサ及びバネ下加速度センサにより検出される値に基づいて、前記ストローク速度を算出することを更に含む、
請求項３に記載のサスペンション制御方法。
【請求項１６】
バネ上とバネ下との間に設けられ、弾性体と可変減衰力ダンパとを含むサスペンション機構と、
前記可変減衰力ダンパの減衰係数に基づいて決定される目標制御力を、前記可変減衰力ダンパに付与する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
複数のセンサのうちの少なくとも１つのセンサによって検出される値に基づいて、前記バネ上のバネ上速度を算出する状態推定部と、
算出された前記バネ上速度に基づいて、前記可変減衰力ダンパの減衰係数を算出し、出力する適用制御部と、
前記適用制御部により出力された前記減衰係数に基づいて、前記目標制御力を決定する目標制御量管理部と、を備え、
第１条件の場合に、予め保持していた減衰係数に基づいて目標制御力を決定する、ように構成される、
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、サスペンション制御方法及びサスペンション制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の振動を制御する技術として、サスペンション機構に設けられた可変減衰力ダンパによるスカイフック制御が知られている。スカイフック制御は、サスペンション機構におけるバネ上速度とストローク速度（ダンパ速度）との相対速度に基づいて、可変減衰力ダンパの減衰力を制御する技術である。【０００３】
従前のスカイフック制御では、車体（バネ上）がバネ上速度の変化が小さい状態で運動している間に、路面等から車輪（バネ下）に変化が大きいバネ下共振周波数付近の振動（運動）が加わると、車体の姿勢制御における収斂性が低く、バネ上の振動が収束せず、これにより、乗り心地に影響を与えてしまうことから、例えば下記特許文献１に開示されるような技術が提案されている。【０００４】
すなわち、特許文献１に開示される技術は、バネ上速度とダンパ速度とが逆方向の場合には実減衰力を目標減衰力より低く設定するスカイフック制御を行う可変減衰力ダンパの制御装置において、目標減衰力と実減衰力との偏差を算出し、該偏差に基づいて、該目標減衰力をゲイン補正することにより、車体の姿勢制御における収斂性を高め、乗り心地の向上を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２１３１９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従前の特許文献１に開示された技術は、カルノップ（Karnopp）則に基づくゲイン補正であるところ、バネ上速度の符号とストローク速度の符号とが不一致の間は、目標減衰力（目標制御力）に対して実減衰力は付与されない、いわゆる「歯抜け」状態のままであるため、このようなゲイン補正をしたとしても、ストローク速度が下がった間のいわゆる「ばたつき感」、とりわけ、バネ下の「ばたつき感」を抑えることができない。【０００７】
そこで、本発明は、上記の課題に鑑みて、従前のスカイフック制御を改良したサスペンション制御方法及び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。【０００８】
より具体的には、本発明は、バネ下の共振現象に対する減衰力不足に起因する「ばたつき感」に伴い、バネ下の振動が収束しないことによる「硬さ感」の問題を解決したサスペンション制御方法及び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】
【０００９】
上記課題を解決するための本発明は、以下に示す発明特定事項ないしは技術的特徴を含んで構成される。すなわち、ある観点に従う本発明は、バネ上とバネ下との間に設けられ、弾性体と可変減衰力ダンパとを含むサスペンション機構を含むサスペンション制御システムにおけるサスペンション制御方法である。前記制御方法は、複数のセンサのうちの少なくとも１つのセンサによって検出される値に基づいて、前記バネ上のバネ上速度を算出することと、算出された前記バネ上速度に基づいて、前記可変減衰力ダンパの減衰係数を算出し、出力することと、出力された前記減衰係数に基づいて、目標制御力を決定することと、決定された前記目標制御力を前記可変減衰力ダンパに付与することと、を含み得る。そして、前記目標制御力を決定することは、第１条件の場合に、予め保持していた減衰係数に基づいて目標制御力を決定し得る。【００１０】
これにより、減衰係数は一時的に保持されることで、現在のストローク速度に依存することなく、バネ下への減衰力（制御力）を付与することによる姿勢制御を行うことができるようになる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、バネ下の共振現象に対する減衰力不足に起因する「ばたつき感」に伴い、バネ下の振動が収束しないことによる「硬さ感」の問題が解消される。【００１２】
本発明の他の技術的特徴、目的、及び作用効果ないしは利点は、添付した図面を参照して説明される以下の実施形態により明らかにされる。また、本開示における目的及び作用効果ないしは利点は例示であり、これに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係るサスペンション制御システムの構成の一例を説明するブロックダイアグラムである。
【図２】本発明の一実施形態に係るサスペンション制御システムにおける制御装置の構成の一例を示すブロックダイアグラムである。
【図３】本発明の一実施形態に係るサスペンション制御システムにおける制御装置のスカイフック制御部の構成の一例を示すブロックダイアグラムである。
【図４】カルノップ則に従うスカイフック制御理論を説明するためのサスペンション制御モデルの一例を示す図である。
【図５】カルノップ則に従うスカイフック制御理論によるストローク速度とバネ上速度との関係の一例を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るサスペンション制御システムにおけるストローク速度とバネ上速度との関係に基づく減衰力制御モードの一例を説明するための図である。
【図７】図３に示したスカイフック制御部の減衰力制御モード決定部の構成の一例を示すブロックダイアグラムである。
【図８】本発明の一実施形態に係るサスペンション制御システムにおける制御装置の目標制御量管理部の構成の一例を示すブロックダイアグラムである。
【図９】本発明の一実施形態に係るサスペンション制御システムにおける減衰率変換マップの一例を示す図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係るサスペンション制御システムにおける減衰率保持制御部により得られる減衰率包絡線の一例を示すグラフである。
【図１１】本発明の一実施形態に係るサスペンション制御システムにおける制御装置の目標制御量管理部の処理の一例を説明するためのフローチャートである。
【図１２】本発明の一実施形態に係るサスペンション制御システムにおけるスカイフック制御によるストローク速度とバネ上速度との関係の一例を説明するための図である。
【図１３】本発明の一実施形態に係るサスペンション制御システムにおける制御装置の構成の一例を説明するブロックダイアグラムである。
【図１４】本発明の一実施形態に係るサスペンション制御システムにおける目標減衰率の包絡振幅を示すグラフである。
【図１５】本発明の一実施形態に係るサスペンション制御システムの構成の一例を説明するブロックダイアグラムである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。ただし、以下に説明する実施形態は、あくまでも例示であり、以下に明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形（例えば各実施形態を組み合わせる等）して実施することができる。また、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付して表している。図面は模式的なものであり、必ずしも実際の寸法や比率等とは一致しない。図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることがある。図中、本開示に係る技術に特に関連する構成要素が示されており、他の構成要素については、理解の容易のため、適宜、省略されているが、当業者にとって自明である限り、図示されていない構成要素は排除されるべきではない。
【００１５】
［第１の実施形態］
本実施形態では、各種のセンサによって検出され出力された信号に基づいて得られた所定のバネ上速度及び所定のストローク速度との関係に依存して、スカイフック制御においてカルノップ（Karnopp）則の適用又は非適用によるスカイフック制御を実現するサスペンション制御システムが開示される。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態に係るサスペンション制御システムの構成の一例を説明するブロックダイアグラムである。同図では、本開示に係る技術に特に関連する構成要素が示されており、他の構成要素については、理解の容易のため、適宜、省略されている。以下では、本実施形態に係るサスペンション制御システム１を４輪の車両に適用した例が説明されるが、これに限られず、サスペンション制御システム１は各種の車両に適用され得る。
【００１７】
サスペンション制御システム１は、車両のバネ下（アクスルや車輪等）とバネ上（車体等）との間に設けられたサスペンション機構１０におけるアクチュエータの減衰力を、各種のセンサの出力信号及び／又は状態量等に基づいて、可変に制御するための装置である。サスペンション機構１０は、典型的には、コイルバネ１２と、可変減衰力ダンパ１４とを含み構成される。可変減衰力ダンパ１４は、典型的には、電磁制御により減衰力を制御可能なアクチュエータである。なお、サスペンション機構１０は、４輪のそれぞれに設けられるが、図中、簡略化のため、代表する１つのみが示されている。
【００１８】
サスペンション制御システム１は、車両の走行制御に関わる各種のセンサ２１〜２６（以下、これらを総称して「センサ２０」ということもある。）と、制御装置３０とを含み構成され得る。本実施形態では、ストロークセンサ２１が設けられている。また、同図では、他のセンサとして、車輪速センサ２２と、前輪操舵角センサ２３と、後輪操舵角センサ２４と、ヨー軸角速度センサ２５と、車速センサ２６とが示されている。
【００１９】
ストロークセンサ２１は、各輪のサスペンション機構１０に設けられ、サスペンション機構１０におけるサスペンションストロークの速度（以下「ストローク速度」という。）を検出するためのセンサである。ストロークセンサ２１は、検出したストローク速度に応じた信号を制御装置３０に出力する。なお、他の例として説明されるように、ストローク速度は、ストロークセンサ２１以外の各種のセンサにより検出された値（例えば、車輪速、ヨーレイト、横加速度、操舵角及び／又は車速等）を用いて算出乃至は推定され得る。ストロークセンサ２１は、検出したストローク速度に応じた信号を制御装置３０に出力する。
【００２０】
車輪速センサ２２は、各車輪に設けられ、車輪の回転速度（車輪速）を検出する。車輪速センサ２２は、典型的には、４輪の全てに設けられるが、４輪のうちのいくつかに設けられても良い。車輪速センサ２２は、検出した車輪速に応じた信号を制御装置３０に出力する。車輪速は、後述するように、バネ上速度（バウンスレイト、ロールレイト及びピッチレイト）算出するために用いられ得る。
【００２１】
前輪操舵角センサ２３は、図示しない車両前輪の操舵機構に設けられ、運転者のステアリング操作量に応じた前輪操舵角を検出する。前輪操舵角センサ２３は、検出した前輪操舵角に応じた信号を制御装置３０に出力する。
【００２２】
後輪操舵角センサ２４は、図示しない車両後輪の操舵機構に設けられ、後輪操舵角を検出する。後輪操舵角は、典型的には、運転者のステアリング操作量及び／又は車速に応じて決定され得る。前輪操舵角センサ２３は、検出した前輪操舵角に応じた信号を制御装置３０に出力する。
【００２３】
ヨー軸角速度センサ２５は、例えば、ジャイロスコープにより、車両の垂直軸の周りの角速度を検出する。ヨー軸角速度センサ２５は、検出したヨー軸角速度（ヨーレイト）に応じた信号を制御装置３０に出力する。
【００２４】
車速センサ２６は、車両の車速を検出する。車速センサ２６は、検出した車速に応じた信号を制御装置３０に出力する。
【００２５】
なお、本開示では、上記のセンサ以外のセンサは図示されていないが、当業者にとって自明なように、実際の車両の走行制御に必要な、例えば横加速度センサや、エンジントルクセンサ、エンジン回転数センサといったセンサもまた設けられる。また、他の実施形態で示されるように、バネ上加速度センサやバネ下加速度センサが設けられ得る。
【００２６】
制御装置３０は、各種のセンサ２０の出力信号及び／又は状態量等に基づいて、可変減衰力ダンパの目標制御量を演算し、該目標制御量に応じた指令信号を出力することにより、可変減衰力ダンパ１４の減衰力を制御する。
【００２７】
図２は、本発明の一実施形態に係るサスペンション制御システムにおける制御装置の構成の一例を示すブロックダイアグラムである。同図に示すように、制御装置３０は、概略的には、例えば、状態推定部３１０と、適用制御部３２０と、目標制御量管理部３３０と、電流ドライバ部３４０とを含み構成され得る。
【００２８】
状態推定部３１０は、各輪のストロークセンサ２１から出力される信号に基づいて、各輪のサスペンション機構１０におけるストローク速度を算出するとともに、算出したストローク速度に基づいて、所定の推定モデルを用いて、サスペンション機構１０に対応するバネ上位置のバネ上速度（バウンスレイト、ロールレイト及びピッチレイト）をそれぞれ推定し、出力する。本実施形態では、ストローク速度及びバネ上速度は、後述する適用制御部３２０におけるスカイフック制御に用いられる。
【００２９】
すなわち、状態推定部３１０は、本例では、各輪のストロークセンサ２１から出力される値に基づいて、各輪のストローク速度を算出し、続いて、算出したストローク速度に基づいて、所定の推定モデルを用いて、スカイフック制御用のバウンスレイト、ロールレイト及びピッチレイトを算出する。
【００３０】
所定の推定モデルは、例えば、アクティブスカイフックモデルの下記推定式が用いられ得る。
ｄｚ２＝Ｇ・（ｄｚ２−ｄｚ１）
ただし、Ｇ＝−（１／ｓ）・｛１／ｓ＋Ｃｓｋｙ／Ｍｓ）｝・｛（Ｃｓ／Ｍｓ）ｓ＋（Ｋｓ／Ｍｓ）｝であり、ｚ１はバネ下の位置、ｚ２はバネ上の位置、ｓはラプラス演算子、Ｃｓｋｙは仮想減衰係数、Ｍｓはバネ上の質量、Ｃｓは可変減衰力ダンパ１４の減衰係数、Ｋｓはコイルスプリングの弾性係数を表す。また、ｄｚ１は１回微分、すなわち、バネ下速度であり、ｄｚ２はｚ２の１回微分、すなわち、バネ上速度である。
【００３１】
また、Ｃｓｋｙ、Ｃｓ及びＫｓのそれぞれのバウンス項、ロール項及びピッチ項に応じたモーダルパラメータ（ＣｓｋｙＢ、ＣｓｋｙＲ、ＣｓｋｙＰ、ＣｓＢ、ＣｓＲ、ＣｓＰ、ＫｓＢ、ＫｓＲ、ＫｓＰ）を考慮した値を、それぞれ、Ｂ、Ｒ及びＰとすると、バウンスレイトｄＢ、ロールレイトｄＲ及びピッチレイトｄＰは、以下の式により算出される。
ｄＢ＝ＧＢ・ｄｘｓＢ
ｄＲ＝ＧＲ・ｄｘｓＲ
ｄＰ＝ＧＰ・ｄｘｓＰ
ただし、ｄｘｓＢ、ｄｘｓＲ、ｄｘｓＰは、それぞれ、ストローク量のバウンス項、ロール項、及びピッチ項の１回微分である。
【００３２】
このようにして、状態推定部３１０は、バネ上速度として、スカイフック制御用のバウンスレイト、ロールレイト及びピッチレイトを推定する。なお、本開示では、バネ上速度は、所定の推定モデルによって推定されるものとするが、これに限られず、サスペンション制御システム１は、例えば、車体に１つ又はそれ以上のバネ上速度センサを設け、バネ上速度センサから出力される信号に基づいてバネ上速度を取得するように構成されても良い。
【００３３】
適用制御部３２０は、例えば、スカイフック制御部３２２として機能するバネ上姿勢制御部を含み構成され得る。図示されていないが、適用制御部３２０は、例えば、周波数感応制御部やバネ下制御部、車速感応制御部等を更に含み得る。
【００３４】
スカイフック制御部３２２は、状態推定部３１０により算出されたストローク速度とバネ上速度とに基づいて、スカイフック制御を可能にするための減衰係数を決定する。本開示でいうスカイフック制御とは、後述するように、従前のカルノップ則に従う減衰係数による制御に加え、所定の条件において、カルノップ則の適用を停止した状態での特定の減衰係数による制御を含む。減衰係数は、例えば、バネ上のバウンス、ロール及びピッチの各運動自由度の間に仮想的に設定された減衰係数、又は、バネ上平面上の座標が異なる少なくとも任意の３点における上下運動自由度の間に仮想的に設定された減衰係数である。
【００３５】
目標制御量管理部３３０は、所定の制御モードや、人間の車速に対する感覚、バウンス／ロール／ピッチの各運動方向に対する振動感覚等を考慮して、サスペンション機構１０に対する目標制御力を補正し及び／又は調停しながら、最終的な目標制御力を算出する。目標制御力は、減衰係数に依存した所定の減衰率（「減衰係数飽和度」と称されることもある。）として示される。この意味において、減衰率は、減衰係数の一例とみることができる。目標制御量管理部３３０は、算出した目標制御力に応じた指令電流を電流ドライバ部３４０に出力する。
【００３６】
電流ドライバ部３４０は、目標制御量管理部３３０から与えられる指令電流を受けて、実印加電流の偏差及び現在デューティ比に基づいて、可変減衰力ダンパ１４に対する実印加電流が指令電流に追従するように電圧印加期間を補正しながら、実印加電流を可変減衰力ダンパ１４に供給する。
【００３７】
なお、上述したように、他の例として、ストローク速度は、ストロークセンサ２１を用いずに、他のセンサから出力される各種の値に基づいて、算出され得る。具体的には、図示はないが、各輪に対応するように設けられたストローク速度算出部は、各種のセンサから得られる車輪速、前輪舵角、後輪舵角、横加速度、及びヨーレイトに基づいて、まず、基準車輪速を算出する。基準車輪速は、車輪速から種々の外乱が除去された値である。続いて、ストローク速度算出部は、算出した基準車輪速に基づいてタイヤ回転振動周波数を算出するとともに、車輪速と基準車輪速との偏差（車輪速変動）を算出する。車輪速と基準車輪速との偏差は、車体のバウンス挙動、ロール挙動、ピッチ挙動又はばね下の上下振動によって発生したストロークに応じて変動した成分と関連する値である。したがって、次に、ストローク速度算出部は、算出された偏差をストローク量に変換して校正し、校正されたストローク量に、算出されたタイヤ回転振動周波数に応じたバンドエリミネーションフィルタを作用させてタイヤ回転１次振動成分を除去し、最終的なストローク速度を算出する。
【００３８】
図３は、本発明の一実施形態に係るサスペンション制御システムにおける制御装置のスカイフック制御部の構成の一例を示すブロックダイアグラムである。同図に示すように、本実施形態のスカイフック制御部３２２は、例えば、カルノップ則演算部３２２１と、減衰力制御モード決定部３２２２と、選択部３２２３と、減衰係数保持部３２２４とを含み得る。以下の説明から明らかなように、本開示では、所定の手法で算出した減衰係数を保持しておき、所定のタイミングで、過去に保持した減衰係数を用いることで、柔軟なスカイフック制御が達成され得る。
【００３９】
カルノップ則演算部３２２１は、バネ上速度とストローク速度とに基づいて、カルノップ則を適用して、スカイフック制御のための減衰係数を動的に算出する。カルノップ則に従うスカイフック制御は、概略的には、バネ上速度とストローク速度の方向（符号）に従って、可変減衰力ダンパ１４の減衰係数を動的に制御する技術である。すなわち、バネ上速度とストローク速度の符号が一致する場合には、減衰係数は高くなるように制御され、一致しない場合には、減衰係数は低くなるように制御される。
【００４０】
ここで、カルノップ則に従うスカイフック制御理論について、図４を用いて説明する。すなわち、図４は、カルノップ則に従うスカイフック制御理論を説明するためのサスペンション制御モデルを示す図である。同図に示すサスペンション制御モデルでは、バネ上Ｍｓが、コイルバネ１２と可変減衰力ダンパ１４とを並列に接続したサスペンション機構１０を介して、路面に接地するバネ下Ｍｓに接続されている（状態０）。また、図中、バネ下速度をＶ１、バネ上速度をＶ２とし（ただし、路面に対して上方に移動する方向を正とする。）、仮想的なスカイフックダンパの減衰係数をＣｓｋｙ、可変減衰力ダンパ１４の可変減衰係数をＣｓとすると、可変減衰係数Ｃｓは、
Ｃｓ＝Ｃｓｋｙ・Ｖ２／（Ｖ２−Ｖ１）≧０
で示される。したがって、スカイフック制御力を可変減衰力ダンパ１４の減衰係数で実現するためには、可変減衰係数Ｃｓは、常に正の値である必要がある。すなわち、
Ｖ２／（Ｖ２−Ｖ１）≧０において；
Ｃｓ＝Ｃｓｋｙ・Ｖ２／（Ｖ２−Ｖ１）
Ｖ２／（Ｖ２−Ｖ１）＜０において；
Ｃｓ＝ｍｉｎ（最小値）
となる。
【００４１】
上記のサスペンション制御モデルに従って、カルノップ則演算部３２２１は、スカイフック制御のための減衰係数を算出する。算出された減衰係数は、選択部３２２３に出力される（図３参照）。
【００４２】
今、車両が、緩やかな起伏のある路面を走行する場合を考える。まず、バネ下Ｍｗが路面の緩やかな凹みに追従した場合、コイルバネ１２は伸張して、ストローク速度Ｖ２１（Ｖ２１＝Ｖ２−Ｖ１）は正の値となるため、制御装置３０は、可変減衰係数Ｃｓが正の値となるように（減衰力を上げるように）、指令を出す（状態１）。次に、バネ下Ｍｗが路面の緩やかな盛り上がりに追従した場合、コイルバネ１２は慣性により圧縮され、ストローク速度Ｖ２１は負の値となるため、制御装置３０は、可変減衰係数Ｃｓが最小値ｍｉｎとなるように（減衰力を下げるように）、指令を出す（状態２）。続いて、バネ下Ｍｗが路面の盛り上がりを乗り越えると、コイルバネ１２は伸張し、ストローク速度Ｖ２１は正の値となるため、制御装置３０は、可変減衰係数Ｃｓが正の値となるように、指令を出す（状態３）。その後、バネ下Ｍｗが平坦な路面に追従すると、コイルバネ１２は伸張から圧縮に遷移し、ストローク速度Ｖ２１は負の値となるため、その結果、制御装置３０は、可変減衰係数Ｃｓが最小値ｍｉｎとなるように、指令を出す（状態４）。
【００４３】
このように、カルノップ則に従うスカイフック制御理論では、バネ上の制振を目的とすることから、バネ上速度Ｖ２が比較的速い場合であっても、例えば図５に示すように、ストローク速度Ｖ２１の符号が反転すると、可変減衰係数Ｃｓは低くなり、バネ下の振動が収束しにくくなる。このようなバネ下の共振振動は、車輪の弾むような振動である「ばたつき感」を運転者に与えることになる。とりわけ、バネ下の共振振動は、１０Ｈｚ帯で符号が反転し、制振効果が劣化する。そして、バネ下の振動が収束しにくいと、ストローク速度Ｖ２１の符号の反転が発生しやすくなり、この結果、可変減衰係数Ｃｓが高減衰化／低減衰化を繰り返し易くなる。このような高減衰化／低減衰化の交番は、運転者に「硬さ感」を与えることになる。
【００４４】
そこで、本実施形態では、制御装置３０は、従前のスカイフック制御中のバネ下の「ばたつき感」及び「硬さ感」を低減するために、ストローク速度Ｖ２１が正負反転するタイミング、すなわち、ストローク速度Ｖ２１が０を跨いで変化する領域で、カルノップ則の適用を停止するように制御を行う。本開示では、カルノップ則が適用されない場合を、第１条件と称し、カルノップ則が適用される場合を、第２条件と称するものとする。
【００４５】
すなわち、減衰力制御モード決定部３２２２は、バネ上速度Ｖ２とストローク速度Ｖ２１との関係に基づいて、カルノップ則の非適用による第１の減衰力制御モード又はカルノップ則の適用による第２の減衰力制御モードのいずれかの減衰力制御モードを決定する。第２の減衰力制御モードは、例えば、カルノップ則の適用により過去に算出された減衰係数を用いて減衰化を図る減衰力制御モードである。減衰力制御モード決定部３２２２は、決定した減衰力制御モードを示す指示信号を選択部３２２３に出力する。
【００４６】
図６は、本発明の一実施形態に係るサスペンション制御システムにおけるストローク速度Ｖ２１とバネ上速度Ｖ２との関係に基づく減衰力制御モードの一例を説明するための図である。すなわち、同図には、バネ上速度Ｖ２とストローク速度Ｖ２１との関係において、バネ上速度Ｖ２不感帯領域及びストローク速度不感帯領域に加え、所定の大きさのバネ上速度Ｖ２においてカルノップ則が適用されないカルノップ則非適用領域（第１の減衰力制御モード）と、カルノップ則が適用されるカルノップ則適用領域（第２の減衰力制御モード）とが示されている。減衰力制御モード決定部３２２２は、バネ上速度Ｖ２とストローク速度Ｖ２１とに基づいて、同図に示すように、第１の減衰力制御モード又は第２の減衰力制御モードのいずれかを選択的に決定する。つまり、一例として、バネ上速度Ｖ２が不感帯よりも大きく、かつ、バネ上速度Ｖ２の符号とストローク速度Ｖ２１の符号とが同じ場合（第１条件の場合）は、ストローク速度の符号によらずに、カルノップ則を適用せず、例えば高減衰化に寄与する過去の減衰係数が用いられる。減衰力制御モード決定部３２２２の具体的構成の一例は、図７を参照して説明される。
【００４７】
図３に戻り、選択部３２２３は、減衰力制御モード決定部３２２２からの指示信号に従って、第１の減衰力制御モードによる減衰係数又は第２の減衰力制御モードによる減衰係数のいずれかを出力する。選択部３２２３から出力された減衰係数は、目標制御量管理部３３０に出力されるとともに、減衰係数保持部３２２４に出力される。
【００４８】
減衰係数保持部３２２４は、選択部３２２３を介して出力される減衰係数を一時的に保持する。典型的には、減衰係数保持部３２２４に保持された減衰係数は、選択部３２２３から出力された減衰係数により随時更新される。減衰係数保持部３２２４は、例えば、所定時間経過ごとに減衰係数が更新されるように構成されても良い。これにより、減衰係数保持部３２２４は、カルノップ則演算部３２２１により過去に算出された減衰係数を一時的に保持し得る。
【００４９】
図７は、図３に示したスカイフック制御部の減衰力制御モード決定部の構成の一例を示すブロックダイアグラムである。上述したように、減衰力制御モード決定部３２２２は、バネ上速度Ｖ２とストローク速度Ｖ２１との関係に基づいて、図６に示したように、カルノップ則の非適用による第１の減衰力制御モード又はカルノップ則の適用による第２の減衰力制御モードのいずれか一方の減衰力制御モードを決定する。言い換えれば、本実施形態の減衰力制御モード決定部３２２２は、ストローク速度Ｖ２１が０近傍である場合に（ストローク速度Ｖ２１の符号が反転しやすい領域において）、カルノップ則の適用を停止する第１の減衰力制御モードを示す指示信号を出力する。
【００５０】
より具体的には、同図に示すように、減衰力制御モード決定部３２２２は、バネ上速度Ｖ２を受け取ると、その絶対値と第１のバネ上速度閾値Ｖ２ＴＨとを比較器７１２において比較するとともに、その絶対値と第２のバネ上速度閾値ＶｈＴＨとを比較器７１４において比較する。第１のバネ上速度閾値Ｖ２ＴＨは、バネ上速度不感帯領域を規定し、第２のバネ上速度閾値Ｖ２ＶｈＴＨは、バネ上速度Ｖ２に基づくカルノップ則の非適用領域（第１の条件）を規定する。比較器７１２による比較結果は、ＡＮＤ器７２２に入力されるとともに、その否定値がＡＮＤ器７２６に入力される。一方、比較器７１４による比較結果は、ＡＮＤ器７２４に入力される。
【００５１】
また、減衰力制御モード決定部３２２２は、ストローク速度Ｖ２１を受け取ると、その絶対値とストローク速度閾値Ｖ２１ＴＨとを比較器７１２において比較する。ストローク速度閾値Ｖ２１ＴＨは、ストローク速度不感帯領域を規定する。比較器７１２による比較結果は、ＡＮＤ器７２２に入力されるとともに、その否定値がＡＮＤ器７２７に入力される。
【００５２】
ＡＮＤ器７２２は、比較器７１２の比較結果と比較器７１６の比較結果とに基づくＡＮＤ演算を行う。また、ＡＮＤ器７２６は、比較器７１２の比較結果の否定値と比較器７１６の比較結果の否定値とに基づくＡＮＤ演算を行う。つまり、ＡＮＤ器７２２及びＡＮＤ器７２６の演算結果がそれぞれ「真」である場合、対応する不感帯領域を超えて、カルノップ則が適用される可能性があることを意味する。
【００５３】
また、ＡＮＤ器７２４は、比較器７１４による比較結果とＡＮＤ器７２２の演算結果とに基づくＡＮＤ演算を行う。つまり、ＡＮＤ器７２４の演算結果が「真」である場合、最終的にカルノップ則が適用されることを意味する。
【００５４】
ＯＲ器７３２は、ＡＮＤ器７２４の演算結果とＡＮＤ器７２６の演算結果とに基づいてＯＲ演算を行う。つまり、ＡＮＤ器７２４の演算結果及びＡＮＤ器７２６の演算結果の少なくとも一方が「真」である場合（第２条件の場合）、カルノップ則が適用されることになる。これは、少なくともバネ上速度Ｖ２の絶対値が第１のバネ上速度閾値Ｖ２ＴＨを超え、かつ、前記ストローク速度Ｖ２１の絶対値が所定のストローク速度閾値Ｖ２１ＴＨを超える場合であり、より具体的には、不感帯領域とカルノップ則非適用領域とを除く領域である（例えば図６参照）。
【００５５】
なお、本開示では、減衰力制御モード決定部３２２２は、図７に示したように、ある種の論理回路として構成されているが、これに限られるものではなく、ソフトウェアによって構成されても良い。
【００５６】
図８は、本発明の一実施形態に係るサスペンション制御システムにおける制御装置の目標制御量管理部の構成の一例を示すブロックダイアグラムである。同図に示すように、本実施形態の目標制御量管理部３３０は、例えば、減衰係数変換部３３０１と、減衰率算出部３３０２と、減衰率保持制御部３３０３と、指令電流算出部３３０４とを含み構成され得る。本開示において、減衰率保持制御部３３０３は、減衰係数保持制御部と称され得る。
【００５７】
減衰係数変換部３３０１は、減衰率の決定に先立ち、スカイフック制御部３２２から出力された減衰係数を所定の減衰力に換算するために、所定の係数を用いて変換を行う。減衰係数変換部３３０１は、係数変換された減衰係数を減衰率算出部３３０２に出力する。
【００５８】
減衰率算出部３３０２は、ストローク速度Ｖ２１と、減衰係数変換部３３０１から出力された、係数変換された減衰係数とに基づいて、所定の減衰率（減衰係数飽和度）を算出する。減衰率は、例えば、０〜１００％までの数値で示される。減衰率算出部３３０２は、例えば、図９に示すような減衰率変換マップに従って、ストローク速度Ｖ２１と係数変換された減衰係数との関係から、減衰率を算出する。減衰率変換マップには、例えば、「硬さ感」が０％（ＳＯＦＴ）から１００％（ＦＩＲＭ）までの間の減衰率が定義されている。減衰率変換マップは、例えば、制御装置３０の図示しないメモリに保持されている。他の実施形態では、減衰率算出部３３０２は、予め設定された仮想のストローク速度を用い得る。減衰率算出部３３０２は、算出した減衰率を減衰率保持制御部３３０３に出力する。
【００５９】
減衰率保持制御部３３０３は、算出された減衰率に基づいて、減衰率の包絡振幅に応じた減衰力制御を可能にする。すなわち、減衰率保持制御部３３０３は、減衰力上昇フェーズでは、減衰力上昇の応答性を維持させるため、経時的に変化する減衰率の振幅のピーク値をサンプリング検出し、そのピーク値を保持しつつ、これを目標制御力（目標減衰率）として出力する。この場合、減衰率保持制御部３３０３は、所定の上昇レートリミット値に従い、減衰力上昇速度を調整する。所定の上昇レートリミット値は、例えば、単位時間あたりの所定の上昇率で与えられる。また、減衰率保持制御部３３０３は、新たに検出したピーク値が過去（例えば直前）に検出したピーク値よりも小さいと判断する場合、減衰係数（減衰率）の急激な減少によるバネ下のばたつきを防止するために、所定の下降レートリミット値に従い、減衰力下降速度を調整する。所定の下降レートリミット値は、例えば、単位時間あたりの所定の上昇率で与えられ、バネ下共振周期Ｔ［ｓ］以上で、減衰率が１００％（ＦＩＲＭ）から０％（ＳＯＦＴ）になるように、設定される。
【００６０】
さらに、減衰率保持制御部３３０３は、直前に検出したピーク値から、所定の時間、新たなピーク値を検出することができなかったと判断する場合、バネ上に対する減衰力の付与時間を十分に維持するために、所定のピークホールド時間の経過後、所定の下降レートリミット値に従いながら、減衰率が減少するように制御を行う。新たなピーク値とは、直前に検出したピーク値を超えるピーク値である。所定のピークホールド時間は、例えば、バネ上共振周期以上となるように設定される。本例では、所定のピークホールド時間の始期は、未検出時間の始期と一致する。
【００６１】
なお、本開示では、減衰率算出部３３０２が減衰係数に基づいて変換された減衰率に基づいて、減衰率保持制御部３３０３が、目標制御力を決定する例が示されているが、減衰率保持制御部３３０３が、減衰率を用いることなく、減衰係数に基づいて、直接的に、目標制御力を決定する構成が採用されても良い。
【００６２】
図１０は、本発明の一実施形態に係るサスペンション制御システムにおける減衰率保持制御部により得られる減衰率包絡線の一例を示すグラフである。同図において、一点鎖線は、減衰率を示している。減衰率は、典型的には、その振幅が頻繁に変化している。また、太実線は、減衰率のピーク値に基づく減衰率包絡線を示している。同図に示すように、例えば、減衰率包絡線は、減衰力上昇フェーズでは、所定の上昇レートリミット値ＵｐＬｉｍｉｔに従い、減衰力下降フェーズでは、所定の下降レートリミット値ＤｗＬｉｍｉｔに従う。さらに、直前に検出したピーク値から、所定の時間、新たなピーク値が検出されない場合、減衰率包絡線は、所定のピークホールド時間の経過後、所定の下降レートリミット値に従いながら、本例では０まで減少する。
【００６３】
以上のようにして、減衰率保持制御部３３０３は、減衰率が急激に変動しないように保持した値を指令電流算出部３３０４に出力する。
【００６４】
図８に戻り、指令電流算出部３３０４は、減衰率保持制御部３３０３から出力された減衰率の値に基づいて、所定の指令電流を算出し、出力する。
【００６５】
図１１は、本発明の一実施形態に係るサスペンション制御システムにおける制御装置の目標制御量管理部３３０の処理の一例を説明するためのフローチャートである。かかる処理は、例えば、制御装置３０のプロセッサが、所定の制御プログラムを実行することにより、実現される。
【００６６】
同図に示すように、まず、目標制御量管理部３３０は、所定のゲインが与えられた減衰係数に基づいて、図９に示したような減衰率変換マップに従って、ストローク速度と係数変換された減衰係数との関係から、減衰率を算出する（Ｓ１１０１）。続いて、目標制御量管理部３３０は、減衰率のピーク値を検出し（Ｓ１１０２）、減衰力が上昇フェーズにあるか又は下降フェーズにあるかを判断する（Ｓ１１０３）。
【００６７】
目標制御量管理部３３０は、検出した減衰率のピーク値に基づいて、減衰力が上昇フェーズにあると判断する場合（Ｓ１１０３のＹｅｓ）、所定の上昇レートリミット値に従い、減衰率の包絡振幅に従った目標減衰率を決定する（Ｓ１１０４）。なお、目標制御量管理部３３０は、目標減衰率が１００％を超える場合には、目標減衰率を１００％に設定する。そして、目標制御量管理部３３０は、次の減衰率を算出するために、Ｓ５０１の処理に戻る。
【００６８】
これに対して、目標制御量管理部３３０は、減衰力が上昇フェーズにないと判断する場合（Ｓ１１０３のＮｏ）、減衰率のピーク値を所定の時間内に検出したか否かを判断する（Ｓ１１０５）。目標制御量管理部３３０は、減衰率のピーク値を所定の時間内に検出したと判断する場合（Ｓ１１０５のＹｅｓ）、所定の下降レートリミット値に従い、減衰率の包絡振幅に従った目標減衰率を決定する（Ｓ１１０６）。目標減衰率は、指令電流算出部３３０４に出力される。このように、所定の下降レートリミット値により目標減衰率が決定されるため、減衰係数の急激な減少によるバネ下のばたつきが防止される。なお、目標制御量管理部３３０は、目標減衰率が０％より小さくなる場合には、目標減衰率を０％に設定する。
【００６９】
一方、目標制御量管理部３３０は、減衰率のピーク値を所定の時間内に検出しなかったと判断する場合（Ｓ１１０５のＮｏ）、さらに、所定のピークホールド時間が経過したか否かを判断する（Ｓ１１０７）。所定のピークホールド時間は、上述したように、バネ上に対する減衰力の付与時間を十分に維持するためのものである。目標制御量管理部３３０は、所定のピークホールド時間が経過するまで監視し（Ｓ１１０７のＮｏ）、所定のピークホールド時間が経過したと判断すると（Ｓ１１０７のＹｅｓ）、所定の下降レートリミット値に従い、減衰率の包絡振幅に従った目標減衰率を決定する（Ｓ１１０６）。目標減衰率は、指令電流算出部３３０４に出力される。これにより、バネ上に対する減衰力の付与時間が十分に確保される。
【００７０】
目標制御量管理部３３０は、減衰力下降フェーズにおいて、目標減衰率を決定すると、次の減衰率を算出するために、Ｓ５０１の処理に戻る。
【００７１】
図１２は、本発明の一実施形態に係るサスペンション制御システムにおけるスカイフック制御によるストローク速度とバネ上速度との関係の一例を説明するための図である。同図は、図６に対して、本実施形態のスカイフック制御によって変化するストローク速度とバネ上速度との関係を重畳したグラフである。図中、実線は、本実施形態のスカイフック制御を示している。また、一点鎖線は、図５に示したカルノップ則によるスカイフック制御の一例を示している。
【００７２】
同図に示すように、本実施形態のスカイフック制御によれば、ストローク速度が０近傍の領域（すなわち、ストローク速度Ｖ２１＝０の軸を跨ぐ領域）において、カルノップ則による減衰係数が用いられずに、保持されている過去の減衰係数が用いられることになる。これにより、従前のスカイフック制御により生じるバネ下の「ばたつき感」及びこれに伴うバネ下の振動が収束しないことによる「硬さ感」が有効に低減されることになる。
【００７３】
以上のように、本実施形態によれば、現在のストローク速度に依存することなく、バネ下への減衰力（目標制御力）を付与することによる姿勢制御を行うことができるようになる。
【００７４】
また、本実施形態によれば、現在のバネ上速度と現在のストローク速度との関係に基づいて、カルノップ則の適用によるスカイフック制御又はカルノップ則の非適用によるスカイフック制御を切り替えるので、従前のスカイフック制御の問題であったバネ下の「ばたつき感」及び「硬さ感」が有効に低減される。とりわけ、本実施形態によれば、ストローク速度が０近傍の領域において、カルノップ則の適用によるスカイフック制御をしないので、従前のスカイフック制御の問題であったバネ下の「ばたつき感」及びこれに伴うバネ下の振動が収束しないことによる「硬さ感」が有効に低減されることになる。さらに、本実施形態によれば、バネ上速度が所定のバネ上速度閾値を超える場合には、カルノップ則の適用をすることなく、一時的に保持していた過去の減衰係数に基づいてスカイフック制御を行うので、上記のバネ下の「ばたつき感」及び「硬さ感」が有効に低減されることになる。
【００７５】
また、本実施形態によれば、減衰係数に基づく所定の減衰率の包絡振幅のピーク値に従った包絡線に従って目標減衰率を調整・制御するので、高減衰化と低減衰化との交番変化による振動を有効に抑制することができるようになる。また、本実施形態によれば、各種のセンサに基づいて推定された状態及び物理量に基づいて算出した減衰係数を所定の減衰率に変換しているので、運転者の乗り心地感を向上させることができる。
【００７６】
さらに、本実施形態によれば、減衰力上昇フェーズでは、所定の上昇レートリミット値に従って減衰率を変化させているので、減衰力上昇の応答性を維持させつつ、減衰力の急激な上昇によるバネ下のばたつき感を抑制することができる。また、本実施形態によれば、サスペンション制御システム１は、減衰力下降フェーズでは、所定の下降レートリミット値に従って減衰率を変化させているので、減衰力下降の応答性を維持させつつ、減衰力の急激な減少によるバネ下のばたつきを防止することができる。
【００７７】
さらにまた、本実施形態によれば、直前に検出した減衰係数（減衰率）のピーク値から、所定の時間、新たなピーク値を検出することができなかったと判断する場合、所定のピークホールド時間の経過後、所定の下降レートリミット値に従いながら、減衰率が減少するように制御を行うので、バネ下の共振振動を有効に抑制しつつ、所定のピークホールド時間後の低減衰力により、バネ上に対する減衰力の付与時間を十分に維持することができるようになる。
【００７８】
また、本実施形態によれば、バネ上速度及び／又はストローク速度を各種のセンサから出力される信号に基づいて算出するので、各種のセンサの柔軟な構成を採用し得る。
【００７９】
なお、本実施形態では、スカイフック制御において、カルノップ則の適用がない場合に、保持されている過去の減衰係数を用いるものとしたが、これに限られず、例えば、固定値を用いても良い。また、他の例として、減衰係数の変化に制限値を設け、前回の減衰係数から該制限値内となるように減衰係数を決定しても良い。
【００８０】
［第２の実施形態］
本実施形態では、サスペンション機構に対するスカイフック制御において、ストローク速度に依存しない減衰力制御を実現するサスペンション制御システムが開示される。
【００８１】
図１３は、本発明の一実施形態に係るサスペンション制御システムにおける制御装置の構成の一例を説明するブロックダイアグラムである。同図に示すように、本実施形態の制御装置３０は、状態推定部３１０の機能／構成及び適用制御部３２０のスカイフック制御部３２２の機能／構成が、上記の実施形態のものと異なっている。上記の実施形態の構成要素と同じものとについては、適宜説明を省略する。
【００８２】
同図に示すように、状態推定部３１０は、各種のセンサ２０からの出力値に基づいて、スカイフック制御用のバネ上速度（バウンスレイト、バウンスレイト及びピッチレイト）を推定するバネ上速度推定部３１２を含み構成され得る。本実施形態では、バネ上に上下加速度センサを備えていないことから、バネ上速度は、例えば、所定の推定モデルを用いて推定され得る。
【００８３】
すなわち、バネ上速度推定部３１２は、例えば、上述したような所定の推定モデルを用いて、スカイフック制御用のバウンスレイト、ロールレイト及びピッチレイトを算出する。バネ上速度推定部３１２は、算出したバウンスレイト、ロールレイト及びピッチレイトを適用制御部３２０のスカイフック制御部３２２に出力する。
【００８４】
本実施形態のスカイフック制御部３２２は、バウンスレイト、ロールレイト及びピッチレイトに基づいて、減衰係数を算出する。スカイフック制御部３２２は、例えば、バウンスレイトゲイン部３２２１と、ロールレイトゲイン部３２２２と、ピッチレイトゲイン部３２２３と、減衰制御力合成部３２２４とを含み構成され得る。
【００８５】
バウンスゲイン部３２２１は、バネ上速度推定部３１２から出力されるバウンスレイトに対して所定のゲインを与え、これをバウンス制御力として減衰制御力合成部３２２４に出力する。また、ロールゲイン部３２２２は、バネ上速度推定部３１２から出力されるロールレイトに対して所定のゲインを与え、これをロール制御力として減衰制御力合成部３２２４に出力する。また、ピッチレイトゲイン部３２２３は、バネ上速度推定部３１２から出力されるピッチレイトに対して所定のゲインを与え、これをピッチ制御力として減衰制御力合成部３２２４に出力する。
【００８６】
減衰制御力合成部３２２４は、バウンス制御力、ロール制御力、及びピッチ制御力のそれぞれの絶対値を算出して、これらの絶対値を合成（加算）することにより、減衰係数を算出する。減衰制御力合成部３２２４は、算出した減衰係数を目標制御量管理部３３０に出力する。
【００８７】
目標制御量管理部３３０は、上述したように、所定の制御モードや、人間の車速に対する感覚、バウンス／ロール／ピッチの各運動方向に対する振動感覚等を考慮して、サスペンション機構１０に対する目標制御力を補正し及び／又は調停しながら、最終的な目標制御力を算出する。本実施形態の目標制御量管理部３３０は、図８に示した機能構成と基本的に同じであるが、減衰率を算出するために、ストロークセンサ２１から出力されるストローク速度や各種センサ２０から出力される値に基づいて推定されるストローク速度に代え、仮想ストローク速度を用いる点で、上記の実施形態とは異なっている。本実施形態では、仮想ストローク速度は、バネ上の共振現象を考慮して、例えば、約０．１ｍ／ｓの値に設定されているが、これに限られず、適宜の値が用いられ得る。
【００８８】
とりわけ、目標制御量管理部３３０では、減衰率保持制御部３３０３が、上述したように、ピーク値となる減衰率を保持しながら、減衰率包絡線に従う目標減衰率を調整・制御する。これにより、高減衰化と低減衰化との交番変化による振動が有効に抑制されることになる。
【００８９】
以上のように、本実施形態よれば、第１の実施形態と同じ又は同等の作用効果ないしは利点を得ることができる。すなわち、本実施形態によれば、ストローク速度に依存するカルノップ則による減衰係数を用いることなく、バウンス制御力、ロールレイト制御力、及びピッチ制御力に基づいて減衰係数を算出し、さらに、算出した減衰係数を用いて、減衰率の包絡振幅に応じた減衰力の制御を可能とするので、バネ下への減衰力を付与することができる。図１４は、目標減衰率の包絡振幅を示すグラフである。同図に示すような減衰率の包絡振幅に応じたスカイフック制御により、従来のカルノップ則の適用によるスカイフック制御に対して、３〜６Ｈｚ帯における制御の悪化を来すことなく、バネ上ダンピング指数を約１／３低減することができた。これにより、従前のスカイフック制御によりバネ下振動が無視されることにより生じる「ばたつき感」及び「硬さ感」が有効に低減され、バネ上及びバネ下への減衰力が有効に保持されて、減衰力の変化（振動）が抑制され、ひいては、バネ下における共振振幅を低減することができる。
【００９０】
［第３の実施形態］
本実施形態では、スカイフック制御に用いられる各種のセンサに関して、ストロークセンサに代え又はこれに加えて、各種の加速度センサを用いたサスペンション制御システムが開示される。
【００９１】
図１５は、本発明の一実施形態に係るサスペンション制御システムの構成の一例を説明するブロックダイアグラムである。同図に示すサスペンション制御システム１は、スカイフック制御のための各種の加速度センサが設けられている点で、図１に示したものと異なっている。上記の実施形態の構成要素と同じものとについては、適宜説明を省略する。
【００９２】
すなわち、同図に示すように、本実施形態のサスペンション制御システム１は、車両の走行に関わる各種のセンサ２０を含み構成され得る。同図では、各種のセンサ２０として、上述した、車輪速センサ２２、前輪操舵角センサ２３、後輪操舵角センサ２４、ヨー軸角速度センサ２５、及び車速センサ２６に加え、例えば、複数のバネ上加速度センサ２７と、複数のバネ下加速度センサ２８とが設けられている。
【００９３】
バネ上加速度センサ２７は、例えば、車両本体の任意の位置に設けられ得る。本例では、３つのバネ上加速度センサ２７ａ，２７ｂ及び２７ｃが互いに離間して設けられているが、これに限られない。バネ上加速度センサ２７のそれぞれは、バネ上のバウンス方向（Ｚ軸方向）の加速度を検出する。また、バネ上加速度センサ２７は、バネ上の水平方向（Ｙ軸方向）の加速度を検出し得る。バネ上加速度センサ２７のそれぞれは、検出した加速度に応じた信号を制御装置３０に出力する。
【００９４】
バネ下加速度センサ２８は、例えば、４輪の各サスペンション機構１０の弾性体（例えばコイルバネ）の下方位置に設けられる。図中、代表するサスペンション機構１０のバネ下加速度センサ２８ａのみが示されている。バネ下加速度センサ２８のそれぞれは、バネ下のバウンス方向（Ｚ軸方向）の加速度を検出し、検出した加速度に応じた信号を制御装置３０に出力する。
【００９５】
制御装置３０の状態推定部３１０は、各種の加速度センサ２７及び２８により検出される各種の加速度に基づいて、バネ上のバウンスレイト、ロールレイト及びピッチレイト、並びにサスペンション機構１０におけるストローク速度Ｖ２１を推定する。
【００９６】
例えば、状態推定部３１０は、バネ上加速度センサ２７から出力されるバネ上加速度とこれに対応するバネ下加速度センサ２８から出力されるバネ下の加速度とに基づいて、相対加速度を算出し、算出した相対化速度に基づいて、ストローク速度を推定する。なお、状態推定部３１０は、各種の加速度センサ２７及び２８から出力される加速度を、ディジタルフィルタによって擬似積分し、速度次元の物理量を推定し、また、車輪速センサ２２から出力される車輪速に基づいて、バネ上及び／又はバネ下の状態を推定し、速度次元の物理量を推定し得る。
【００９７】
このようにして、状態推定部３１０により推定されたストローク速度は、第１の実施形態で述べたように、バネ上速度とともに、適用制御部３２０のスカイフック制御部３２２に出力される。スカイフック制御部３２２は、状態推定部３１０により算出されたストローク速度とバネ上速度とに基づいて、スカイフック制御を可能にするための減衰係数を決定する。
【００９８】
以上のように、本実施形態によれば、上記の各実施形態と同じ又は同等の作用効果ないしは利点を奏し得る。すなわち、本実施形態によれば、ストローク速度Ｖ２１が０近傍の領域（すなわち、ストローク速度Ｖ２１＝０の軸を跨ぐ領域）において、カルノップ則による減衰係数（減衰率）が用いられることなく、保持されている直前の減衰係数が用いられることになる。これにより、従前のスカイフック制御により生じる「ばたつき感」及び「硬さ感」が有効に低減されることになる。なお、本実施形態に係るストローク制御システムの構成に、第２の実施形態に係るストローク制御システムの構成を適用することもでき、この場合も、同様の作用効果ないしは利点を奏し得る。
【００９９】
上記各実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明をこれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨を逸脱しない限り、さまざまな形態で実施することができる。
【０１００】
例えば、本明細書に開示される方法においては、その結果に矛盾が生じない限り、ステップ、動作又は機能を並行して又は異なる順に実施しても良い。説明されたステップ、動作及び機能は、単なる例として提供されており、ステップ、動作及び機能のうちのいくつかは、発明の要旨を逸脱しない範囲で、省略でき、また、互いに結合させることで一つのものとしてもよく、また、他のステップ、動作又は機能を追加してもよい。
【０１０１】
また、上述したように、サスペンション制御システム１は、バネ上速度を、各種のセンサ２０から出力される値に基づいて算出しても良いし、ストローク速度を用いて、算出しても良い。この場合、サスペンション制御システム１は、ストローク速度を、ストロークセンサ２１から出力された値に基づいて直接的に算出しても良いし、ストロークセンサ２１以外の各種のセンサから出力された値に基づいて算出しても良い。さらに、サスペンション制御システム１は、ストローク速度に依存せずに、バネ上速度を用いて、スカイフック制御を行っても良く、或いは、ストローク速度を用いて（例えばストローク速度が０を跨ぐ領域において）、スカイフック制御を行っても良い。
【０１０２】
より具体的には、本願発明は、以下のようなシステムに適用することが可能である：
（１）バネ上速度及びストローク速度を、加速度センサ及びストロークセンサにより検出するシステム；
（２）バネ上速度を加速度センサにより検出した値より算出し、ストローク速度を各種のセンサからの値（センシングデータ）に基づいて推定乃至は推測するシステム；
（３）ストローク速度をストロークセンサにより検出し、バネ上速度を各種のセンサからの値に基づいて推測するシステム；又は、
（４）バネ上速度及びストローク速度の両方を、加速度センサ及びストロークセンサ以外の各種のセンサからの値に基づいて推測するシステム。
なお、バネ上速度及び／又はストローク速度の推定は、従前の手法を用いて行うことができる。
【０１０３】
また、本明細書では、さまざまな実施形態が開示されているが、一の実施形態における特定のフィーチャ（技術的事項）を、適宜改良しながら、他の実施形態に追加し、又は該他の実施形態における特定のフィーチャと置換することができ、そのような形態も本発明の要旨に含まれる。
【符号の説明】
【０１０４】
１…サスペンション制御システム
１０…サスペンション機構
１２…コイルバネ
１４…可変減衰力ダンパ
２０…センサ
２１…ストロークセンサ
２２…車輪速センサ
２３…前輪操舵角センサ
２４…後輪操舵角センサ
２５…ヨー軸角速度センサ
２６…車速センサ
２７，２７ａ，２７ｂ，２７ｃ…バネ上加速度センサ
２８…バネ下加速度センサ
３０…制御装置
３１０…状態推定部
３２０…適用制御部
３２２…スカイフック制御部
３２２１…カルノップ則演算部
３２２２…減衰力制御モード決定部
３２２３…選択部
３２２４…減衰係数保持部
３３０…目標制御量管理部
３３０１…減衰係数変換部
３３０２…減衰率算出部
３３０３…減衰率保持制御部
３３０４…指令電流算出部
３４０…電流ドライバ部
【図１】
2020194451.tif 000003
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年9月4日(2019.9.4)
【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】
バネ上とバネ下との間に設けられ、弾性体と可変減衰力ダンパとを含むサスペンション機構を含むサスペンション制御システムにおけるサスペンション制御方法であって、
複数のセンサのうちの少なくとも１つのセンサによって検出される値に基づいて、前記バネ上のバネ上速度を算出することと、
算出された前記バネ上速度に基づいて、前記可変減衰力ダンパの減衰係数を算出し、出力することと、
出力された前記減衰係数に基づいて、目標制御力を決定することと、
決定された前記目標制御力を前記可変減衰力ダンパに付与することと、を含み、
前記目標制御力を決定することは、前記バネ上速度に基づいて算出される前記減衰係数を保持し、第１条件の場合に、前記予め保持していた減衰係数に基づいて目標制御力を決定する、
サスペンション制御方法。
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
前記複数のセンサのうちの少なくとも１つのセンサによって検出される値に基づいて、前記サスペンション機構におけるストローク速度を算出することを更に含む、
請求項１に記載のサスペンション制御方法。
【請求項４】
前記減衰係数を算出し、出力することは、第２条件の場合に、現在の前記バネ上速度と現在の前記ストローク速度とをカルノップ則に適用することにより現在の前記減衰係数を算出し、出力することを含む、
請求項３に記載のサスペンション制御方法。
【請求項５】
前記減衰係数を算出し、出力することは、前記バネ上速度の絶対値が第１のバネ上速度閾値を超え、かつ、前記ストローク速度の絶対値がストローク速度閾値を超える場合に、前記現在のバネ上速度と前記現在のストローク速度とをカルノップ則に適用することにより算出した減衰係数を出力する、
請求項３又は４に記載のサスペンション制御方法。
【請求項６】
前記第１の条件は、前記バネ上速度の絶対値が第２のバネ上速度閾値を超え、かつ、前記ストローク速度の絶対値がストローク速度閾値を超える場合である、
請求項３乃至５のいずれか一項に記載のサスペンション制御方法。
【請求項７】
前記第１条件は、前記ストローク速度が０を跨いで変化する場合である、
請求項３乃至６のいずれか一項に記載のサスペンション制御方法。
【請求項８】
前記目標制御力を決定することは、前記第１条件の場合に、前記減衰係数に基づく減衰率の包絡振幅のピーク値を検出し、検出した前記ピーク値を一時的に保持し、一時的に保持している前記ピーク値に基づいて、前記目標制御力を決定する
請求項１乃至７の何れか一項に記載のサスペンション制御方法。
【請求項９】
前記目標制御力を決定することは、前記減衰係数に基づいて、所定の減衰率変換マップを用いて前記減衰率を決定する、
請求項８に記載のサスペンション制御方法。
【請求項１０】
前記目標制御力を決定することは、前記検出されたピーク値に従って、前記減衰率が上昇するフェーズであると判断される場合に、所定の上昇レートリミット値に従い、前記包絡振幅を決定する、請求項８又は９に記載のサスペンション制御方法。
【請求項１１】
前記目標制御力を決定することは、前記検出されたピーク値が、過去の前記ピーク値よりも小さいと判断される場合に、所定の下降レートリミット値に従い、前記包絡振幅を決定する、請求項８乃至１０のいずれか一項に記載のサスペンション制御方法。
【請求項１２】
前記目標制御力を決定することは、前記検出されたピーク値が所定の期間内に検出されなかった場合、所定のピークホールド時間経過後に、前記包絡振幅を決定する、
請求項８乃至１１のいずれか一項に記載のサスペンション制御方法。
【請求項１３】
前記複数のセンサのうちの車輪速センサによって検出される車輪速に基づいて、前記バネ上速度を算出することを更に含む、
請求項１乃至１２の何れか一項に記載のサスペンション制御方法。
【請求項１４】
前記複数のセンサのうちのストロークセンサによって検出されるストローク速度に基づいて、前記バネ上速度を算出することを更に含む、
請求項１乃至１３の何れか一項に記載のサスペンション制御方法。
【請求項１５】
前記複数のセンサのうちのバネ上加速度センサ及びバネ下加速度センサにより検出される値に基づいて、前記ストローク速度を算出することを更に含む、
請求項１に記載のサスペンション制御方法。
【請求項１６】
バネ上とバネ下との間に設けられ、弾性体と可変減衰力ダンパとを含むサスペンション機構と、
前記可変減衰力ダンパの減衰係数に基づいて決定される目標制御力を、前記可変減衰力ダンパに付与する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
複数のセンサのうちの少なくとも１つのセンサによって検出される値に基づいて、前記バネ上のバネ上速度を算出する状態推定部と、
算出された前記バネ上速度に基づいて、前記可変減衰力ダンパの減衰係数を算出し、出力する適用制御部と、
前記適用制御部により出力された前記減衰係数に基づいて、前記目標制御力を決定する目標制御量管理部と、
前記バネ上速度に基づいて算出される前記減衰係数を保持する減衰係数保持部と、を備え、
第１条件の場合に、前記減衰係数保持部に予め保持していた減衰係数に基づいて目標制御力を決定する、ように構成される、
サスペンション制御システム。
【手続補正書】
【提出日】令和1年12月19日(2019.12.19)
【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】
バネ上とバネ下との間に設けられ、弾性体と可変減衰力ダンパとを含むサスペンション機構を含むサスペンション制御システムにおけるサスペンション制御方法であって、
複数のセンサのうちの少なくとも１つのセンサによって検出される値に基づいて、前記バネ上のバネ上速度を算出することと、
算出された前記バネ上速度に基づいて、前記可変減衰力ダンパの減衰係数を算出し、出力することと、
前記出力された前記減衰係数を一時的に保持することと、
出力された前記減衰係数に基づいて、目標制御力を決定することと、
決定された前記目標制御力を前記可変減衰力ダンパに付与することと、を含み、
前記目標制御力を決定することは、第１条件の場合に、一時的に保持していた前記バネ上速度に基づいて算出された前記減衰係数に基づいて、目標制御力を決定し、前記第１条件を満たさない場合に、出力された現在の前記減衰係数に基づいて、目標制御力を決定する、
サスペンション制御方法。
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
前記複数のセンサのうちの少なくとも１つのセンサによって検出される値に基づいて、前記サスペンション機構におけるストローク速度を算出することを更に含む、
請求項１に記載のサスペンション制御方法。
【請求項４】
前記減衰係数を算出し、出力することは、第２条件の場合に、現在の前記バネ上速度と現在の前記ストローク速度とをカルノップ則に適用することにより現在の前記減衰係数を算出し、出力することを含む、
請求項３に記載のサスペンション制御方法。
【請求項５】
前記減衰係数を算出し、出力することは、前記バネ上速度の絶対値が第１のバネ上速度閾値を超え、かつ、前記ストローク速度の絶対値がストローク速度閾値を超える場合に、前記現在のバネ上速度と前記現在のストローク速度とをカルノップ則に適用することにより算出した減衰係数を出力する、
請求項３又は４に記載のサスペンション制御方法。
【請求項６】
前記第１の条件は、前記バネ上速度の絶対値が第２のバネ上速度閾値を超え、かつ、前記ストローク速度の絶対値がストローク速度閾値を超える場合である、
請求項３乃至５のいずれか一項に記載のサスペンション制御方法。
【請求項７】
前記第１条件は、前記ストローク速度が０を跨いで変化する場合である、
請求項３乃至６のいずれか一項に記載のサスペンション制御方法。
【請求項８】
前記目標制御力を決定することは、前記第１条件の場合に、前記減衰係数に基づく減衰率の包絡振幅のピーク値を検出し、検出した前記ピーク値を一時的に保持し、一時的に保持している前記ピーク値に基づいて、前記目標制御力を決定する
請求項１乃至７の何れか一項に記載のサスペンション制御方法。
【請求項９】
前記目標制御力を決定することは、前記減衰係数に基づいて、所定の減衰率変換マップを用いて前記減衰率を決定する、
請求項８に記載のサスペンション制御方法。
【請求項１０】
前記目標制御力を決定することは、前記検出されたピーク値に従って、前記減衰率が上昇するフェーズであると判断される場合に、所定の上昇レートリミット値に従い、前記包絡振幅を決定する、請求項８又は９に記載のサスペンション制御方法。
【請求項１１】
前記目標制御力を決定することは、前記検出されたピーク値が、過去の前記ピーク値よりも小さいと判断される場合に、所定の下降レートリミット値に従い、前記包絡振幅を決定する、請求項８乃至１０のいずれか一項に記載のサスペンション制御方法。
【請求項１２】
前記目標制御力を決定することは、前記検出されたピーク値が所定の期間内に検出されなかった場合、所定のピークホールド時間経過後に、前記包絡振幅を決定する、
請求項８乃至１１のいずれか一項に記載のサスペンション制御方法。
【請求項１３】
前記複数のセンサのうちの車輪速センサによって検出される車輪速に基づいて、前記バネ上速度を算出することを更に含む、
請求項１乃至１２の何れか一項に記載のサスペンション制御方法。
【請求項１４】
前記複数のセンサのうちのストロークセンサによって検出されるストローク速度に基づいて、前記バネ上速度を算出することを更に含む、
請求項１乃至１３の何れか一項に記載のサスペンション制御方法。
【請求項１５】
前記複数のセンサのうちのバネ上加速度センサ及びバネ下加速度センサにより検出される値に基づいて、前記ストローク速度を算出することを更に含む、
請求項１に記載のサスペンション制御方法。
【請求項１６】
バネ上とバネ下との間に設けられ、弾性体と可変減衰力ダンパとを含むサスペンション機構と、
前記可変減衰力ダンパの減衰係数に基づいて決定される目標制御力を、前記可変減衰力ダンパに付与する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
複数のセンサのうちの少なくとも１つのセンサによって検出される値に基づいて、前記バネ上のバネ上速度を算出する状態推定部と、
算出された前記バネ上速度に基づいて、前記可変減衰力ダンパの減衰係数を算出し、出力する適用制御部と、
前記適用制御部により出力された前記減衰係数に基づいて、前記目標制御力を決定する目標制御量管理部と、
前記バネ上速度に基づいて算出される前記減衰係数を一時的に保持する減衰係数保持部と、を備え、
第１条件の場合に、前記減衰係数保持部に一時的に保持していた減衰係数に基づいて、目標制御力を決定し、前記第１条件を満たさない場合に、前記適用制御部から出力される現在の減衰係数に基づいて、目標制御力を決定する、ように構成される、
サスペンション制御システム。
【国際調査報告】
2020194451.tif 000018
2020194451.tif 000019
2020194451.tif 000020
2020194451.tif 000021