JP7765263B2 - Vibration information estimation device and suspension device - Google Patents
Vibration information estimation device and suspension deviceInfo
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Description
本発明は、振動情報推定装置およびサスペンション装置に関する。 The present invention relates to a vibration information estimation device and a suspension device.
車両における乗心地の向上等を目的として、車両の車体と車輪との間に介装される減衰力可変の緩衝器と、前記緩衝器が発揮する制御力をスカイフック制御則に則って制御する制御装置とを備えたサスペンション装置では、車体の上下方向の速度とサスペンション装置のストローク速度とを検知する必要がある。 In a suspension system equipped with a variable damping force shock absorber interposed between the vehicle body and wheels, with the aim of improving ride comfort, and a control device that controls the control force exerted by the shock absorber in accordance with the skyhook control law, it is necessary to detect the vertical speed of the vehicle body and the stroke speed of the suspension system.
車体の上下方向の速度を得るには、車体に設けた加速度センサで検知した車体の上下方向の加速度を積分して得ることができる。また、前記ストローク速度を得るには、車体と車輪との間の相対変位を検知するストロークセンサを設けて前記ストローク変位を検知して当該ストローク変位を微分するか、或いは、車体と車輪のそれぞれに上下方向の加速度を検知する加速度センサを設けて、検知した車体と車輪の加速度との双方を積分した後、両者の差を求めてストローク速度を得るのが一般的である。 The vertical velocity of the vehicle body can be obtained by integrating the vertical acceleration of the vehicle body detected by an acceleration sensor installed on the vehicle body. Furthermore, the stroke velocity can be obtained by installing a stroke sensor that detects the relative displacement between the vehicle body and the wheels, detecting the stroke displacement, and differentiating the stroke displacement, or by installing acceleration sensors that detect the vertical acceleration on both the vehicle body and the wheels, integrating the detected accelerations of both the vehicle body and the wheels, and then finding the difference between the two to obtain the stroke velocity.
このように車体の上下方向の速度とストローク速度を得るには、センサが少なくとも2つ必要となるため、緩衝器を制御する制御装置が高価となるだけでなく、センサを設置するためにスペースも必要となるため、安価かつ省スペースな制御装置が要望される。 In this way, at least two sensors are required to obtain the vehicle body's vertical speed and stroke speed, which not only makes the control device for the shock absorber expensive, but also requires space to install the sensors, so there is a demand for an inexpensive, space-saving control device.
このような要望に応えるため、観測量を車体の上下方向の加速度としてストローク変位を状態量として推定する1輪モデルのオブザーバを利用した振動情報推定装置を制御装置に適用する提案がある。このように構成された振動情報推定装置では、1つの車輪と車体との間のストローク変位の推定に必要なのは、1つの加速度センサのみとなるので、制御装置が安価かつ省スペースとなる。 To meet this demand, one proposal is to apply a vibration information estimation device to a control device that uses a single-wheel model observer that estimates stroke displacement as a state quantity, with the observed quantity being the vehicle's vertical acceleration. With a vibration information estimation device configured in this way, only one acceleration sensor is required to estimate the stroke displacement between one wheel and the vehicle body, making the control device inexpensive and space-saving.
具体的には、振動情報推定装置は、緩衝器の非線形特性をマップの形としてオブザーバのモデルに組み込んで、緩衝器の減衰係数或いは緩衝器の減衰バルブに与える制御指令の大きさに応じてオブザーバゲインを適正な値に保持する補償を行って、ストローク変位の推定精度を高めている(たとえば、特許文献1参照)。 Specifically, the vibration information estimation device incorporates the shock absorber's nonlinear characteristics in the form of a map into the observer model, and performs compensation to maintain the observer gain at an appropriate value depending on the shock absorber's damping coefficient or the magnitude of the control command given to the shock absorber's damping valve, thereby improving the accuracy of stroke displacement estimation (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、従来の振動情報推定装置では、1輪モデルのオブザーバを利用してストローク変位を推定するため、車体の左右方向のロールについて何ら考慮されていない。 However, conventional vibration information estimation devices estimate stroke displacement using a single-wheel model observer, and therefore do not take into account the lateral roll of the vehicle body.
そのため、たとえば、四輪の車両が左右で逆位相となる正弦波状路を走行する場合、前輪が正弦波状路を走行した際に生じる車体のロールの影響によって、推定した後輪側のストローク変位の位相が実測値に対して遅れてしまうという問題があった。 As a result, for example, when a four-wheeled vehicle travels on a sinusoidal road where the left and right wheels are in opposite phase, the phase of the estimated stroke displacement on the rear wheels lags behind the actual measured value due to the effect of the vehicle body roll that occurs when the front wheels travel on the sinusoidal road.
よって、従来の振動情報推定装置では、ストローク変位、ストローク速度といった振動情報を精度よく推定することが難しく、振動情報推定装置が推定した振動情報を利用するサスペンション装置にあっては、振動情報の実測値と推定値の誤差によって車体の振動を効果的に抑制できず、より一層の車両における乗心地の向上が望まれる。 As a result, conventional vibration information estimation devices find it difficult to accurately estimate vibration information such as stroke displacement and stroke speed, and suspension devices that use vibration information estimated by a vibration information estimation device are unable to effectively suppress vehicle body vibration due to errors between the actual measured and estimated vibration information values, meaning that further improvements in vehicle ride comfort are desired.
そこで、本発明の目的は、車両進行方向に対する後輪側の振動情報を精度よく推定できる振動情報推定装置の提供であり、また、他の目的は、車両における乗心地を向上できるサスペンション装置の提供である。 Therefore, an object of the present invention is to provide a vibration information estimation device that can accurately estimate vibration information on the rear wheel side relative to the vehicle's traveling direction, and another object is to provide a suspension device that can improve ride comfort in the vehicle.
本発明の課題解決手段における振動情報推定装置は、前後左右に車輪を有する車両における車体のロール方向の加速度であるロール加速度を検知するロール加速度検知部と、車両の進行方向の後輪の直上の車体の上下方向の加速度である上下加速度を検知する上下加速度検知部と、車両の進行方向の前輪におけるロール加速度に基づいて上下加速度を補正する補正部と、補正部で補正した上下加速度を入力として、1輪モデルの状態方程式に基づいて車両の車体と後輪との上下方向の相対的な振動情報を推定するオブザーバとを備えて構成されている。 The vibration information estimation device in the problem-solving means of the present invention is configured to include a roll acceleration detection unit that detects roll acceleration, which is the acceleration in the roll direction of the body of a vehicle having wheels on the front, rear, left and right sides; a vertical acceleration detection unit that detects vertical acceleration, which is the acceleration in the up and down direction of the body directly above the rear wheels in the direction of travel of the vehicle; a correction unit that corrects the vertical acceleration based on the roll acceleration of the front wheels in the direction of travel of the vehicle ; and an observer that uses the vertical acceleration corrected by the correction unit as input and estimates relative vibration information in the up and down direction between the body and rear wheels of the vehicle based on a state equation of a single wheel model.
このように構成された振動情報推定装置によれば、車両の進行方向の前輪におけるロール加速度に基づいて上下加速度を補正する補正部を備えているので、上下加速度からオブザーバによるストローク変位の推定に邪魔となるロールによる加速度成分を取り除くことができる。 The vibration information estimation device configured in this manner is equipped with a correction unit that corrects the vertical acceleration based on the roll acceleration of the front wheels in the direction of vehicle travel , making it possible to remove from the vertical acceleration the acceleration component due to roll that interferes with the observer's estimation of stroke displacement.
また、振動情報推定装置における補正部は、後輪が車両における進行方向の前輪が通過した路面と同一路面を通過すると仮定して、前輪が同一路面を通過した際に取得されたロール加速度に基づいて、同一路面を後輪が通過する際に検知される上下加速度を補正してもよい。このように構成された振動情報推定装置によれば、前輪と後輪とが同一路面を通過する場合、前輪が同一路面を走行した際に得られるロール角速度を用いて上下加速度を補正できるので、より正確に振動情報を推定できる。 The correction unit in the vibration information estimation device may also correct the vertical acceleration detected when the rear wheels pass over the same road surface as the front wheels in the vehicle's traveling direction, based on the roll acceleration obtained when the front wheels pass over the same road surface. With a vibration information estimation device configured in this way, when the front and rear wheels pass over the same road surface, the vertical acceleration can be corrected using the roll angular velocity obtained when the front wheels travel on the same road surface, allowing for more accurate estimation of vibration information.
さらに、サスペンション装置は、車体と後輪との間に介装される減衰力調整可能な緩衝器或いは推力調整可能なアクチュエータと、緩衝器或いはアクチュエータを制御する制御装置と、振動情報推定装置とを備え、制御装置は、振動情報推定装置が推定した振動情報に基づいて緩衝器或いはアクチュエータを制御してもよい。このように構成されたサスペンション装置によれば、精度よく推定された振動情報に基づいて緩衝器或いはアクチュエータを制御できるので、車体の振動を効果的に抑制でき、車両における乗心地を向上できる。 The suspension system may further include a shock absorber with adjustable damping force or an actuator with adjustable thrust force interposed between the vehicle body and the rear wheels, a control device for controlling the shock absorber or actuator, and a vibration information estimation device, and the control device may control the shock absorber or actuator based on vibration information estimated by the vibration information estimation device. A suspension system configured in this manner can control the shock absorber or actuator based on accurately estimated vibration information, thereby effectively suppressing vibrations in the vehicle body and improving ride comfort.
本発明の振動情報推定装置によれば、車両進行方向に対する後輪側の振動情報を精度よく推定できる。また、本発明のサスペンション装置によれば、車両における乗心地を向上できる。 The vibration information estimation device of the present invention can accurately estimate vibration information on the rear wheel side relative to the vehicle's traveling direction. Furthermore, the suspension device of the present invention can improve the ride comfort of the vehicle.
以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。図1および図2に示すように、振動情報推定装置1は、前後左右に車輪Wfl,Wfr,Wrl,Wrrを有する車両Vにおける車体Bのロール方向の加速度であるロール加速度φを検知するロール加速度検知部2と、車両Vの進行方向の後輪Wrl,Wrrの直上の車体Bの上下方向の加速度である上下加速度αzrl,αzrrを検知する上下加速度検知部3と、ロール加速度φに基づいて上下加速度を補正する補正部4と、補正部4で補正した上下加速度αzrl,αzrrを入力として1輪モデルの状態方程式に基づいて車両Vの車体Bと後輪Wrl,Wrrとの上下方向の相対的な振動情報としてストローク変位Xl,Xrを推定するオブザーバ5とを備えて構成されている。なお、振動情報は、車体Bと後輪Wrl,Wrrとの上下方向の相対変位であるストローク変位の他、両者の相対速度或いは相対加速度といった両者の相対的な振動を把握可能な情報であればよい。また、車両Vの前後は、車両Vの進行方向を基準にして定義されており、車両Vの進行方向の前側に配置される車輪を前輪とし、車両Vの進行方向の後側に配置される車輪を後輪としている。 The present invention will now be described based on the embodiments shown in the drawings. As shown in Figures 1 and 2, the vibration information estimation device 1 includes a roll acceleration detection unit 2 that detects roll acceleration φ, which is the acceleration in the roll direction of a vehicle body B of a vehicle V having front, rear, left, and right wheels Wfl, Wfr, Wrl, and Wrr; a vertical acceleration detection unit 3 that detects vertical accelerations αzrl, αzrr, which are the vertical accelerations of the vehicle body B directly above the rear wheels Wrl, Wrr in the direction of travel of the vehicle V; a correction unit 4 that corrects the vertical acceleration based on the roll acceleration φ; and an observer 5 that uses the vertical accelerations αzrl, αzrr corrected by the correction unit 4 as input and estimates stroke displacements Xl, Xr as relative vertical vibration information between the vehicle body B and the rear wheels Wrl, Wrr of the vehicle V based on a state equation of a single-wheel model. Note that the vibration information may be any information that can grasp the relative vibration between the vehicle body B and the rear wheels Wrl, Wrr, such as stroke displacement, which is the relative displacement in the vertical direction between the two, as well as the relative speed or relative acceleration between the two. Furthermore, the front and rear of the vehicle V are defined based on the direction of travel of the vehicle V, with the wheels located in front of the direction of travel of the vehicle V being referred to as the front wheels, and the wheels located behind the direction of travel of the vehicle V being referred to as the rear wheels.
さらに、本実施の形態のサスペンション装置Sdは、図1および図3に示すように、車体Bと後輪Wrl,Wrrとの間に介装される減衰力調整可能な緩衝器Dと、緩衝器Dを制御する制御装置Cと、振動情報推定装置1とを備えており、振動情報推定装置1が求めた振動情報であるストローク変位に基づいて制御装置Cにより緩衝器Dを制御する。 Furthermore, as shown in Figures 1 and 3, the suspension device Sd of this embodiment includes a shock absorber D with adjustable damping force that is interposed between the vehicle body B and the rear wheels Wrl, Wrr, a control device C that controls the shock absorber D, and a vibration information estimation device 1, and the control device C controls the shock absorber D based on the stroke displacement, which is vibration information obtained by the vibration information estimation device 1.
制御装置Cは、図3に示すように、車体Bと前輪Wfl,Wfrとの間のストローク変位を推定するストローク変位推定装置30と、ストローク変位推定装置30が推定した前輪Wfl,Wfrのストローク変位と振動情報推定装置1が推定した後輪Wrl,Wrrのストローク変位を利用して目標減衰力Ffl,Ffr,Frl,Frrを求める目標減衰力演算部20と、目標減衰力Ffl,Ffr,Frl,Frrから4輪各輪Wfl,Wfr,Wrl、Wrrの各ダンパDの減衰力調整部Fへ供給すべき目標電流Ifl,Ifr,Irl,Irrを求める指令電流決定部21とを備えている。 As shown in FIG. 3, the control device C includes a stroke displacement estimation device 30 that estimates the stroke displacement between the vehicle body B and the front wheels Wfl, Wfr; a target damping force calculation unit 20 that calculates the target damping forces Ffl, Ffr, Frl, Frr using the stroke displacement of the front wheels Wfl, Wfr estimated by the stroke displacement estimation device 30 and the stroke displacement of the rear wheels Wrl, Wrr estimated by the vibration information estimation device 1; and a command current determination unit 21 that calculates the target currents Ifl, Ifr, Irl, Irr to be supplied from the target damping forces Ffl, Ffr, Frl, Frr to the damping force adjustment units F of the dampers D for each of the four wheels Wfl, Wfr, Wrl, Wrr.
車両Vは、車体Bと車体Bの前後左右の車輪Wfl,Wfr,Wrl,Wrrとの間に緩衝器Dに並列に介装される懸架ばねSを備えており、車体Bが懸架ばねSによって弾性支持されている。緩衝器Dは、詳しくは図示しないが、内部に減衰力調整部Fを備えており、制御装置Cが減衰力調整部Fへ供給する電流に応じて減衰力を変化させることができる。このように、緩衝器Dの減衰力は、制御装置Cによって制御される。減衰力調整部Fは、たとえば、供給される電流に応じて開口面積或いは開弁圧を調整する電磁弁とされている。なお、減衰力調整部Fは、減衰弁と、減衰弁における弁体を弁座に向けて付勢する背圧の調整を電磁弁とを備えたバルブユニットであってもよい。 Vehicle V is equipped with suspension springs S, which are interposed in parallel with shock absorbers D between vehicle body B and the front, rear, left, and right wheels Wfl, Wfr, Wrl, and Wrr of vehicle body B, and vehicle body B is elastically supported by the suspension springs S. Although not shown in detail, shock absorbers D are equipped with damping force adjustment units F internally, and the damping force can be changed in response to the current supplied to the damping force adjustment units F by a control device C. In this manner, the damping force of shock absorbers D is controlled by the control device C. Damping force adjustment units F are, for example, solenoid valves that adjust the opening area or valve opening pressure in response to the supplied current. Note that damping force adjustment units F may also be a valve unit equipped with a damping valve and a solenoid valve that adjusts the back pressure that urges the valve element of the damping valve toward the valve seat.
なお、振動情報推定装置1は、図4に示すように、ハードウェアとしては、車体Bに設けられて車体Bへの設置位置における上下方向の加速度を検知する加速度センサ10,11,12および加速度センサ10,11,12が検知した加速度から振動情報を推定する処理を行う演算処理装置13とを備えており、演算処理装置13の処理によって振動情報推定装置1の各部が実現される。また、本実施の形態のサスペンション装置Sdにおける制御装置Cは、ハードウェアとしては、振動情報推定装置1と一部を共有しており、前述の加速度センサ10,11,12と緩衝器Dが発生すべき目標減衰力を求める処理を行う演算処理装置13と、演算処理装置13からの指令によって減衰力調整部Fへ電流を供給する駆動回路14とを備えている。 As shown in FIG. 4, the vibration information estimation device 1 includes, as hardware, acceleration sensors 10, 11, and 12 that are mounted on vehicle body B and detect vertical acceleration at their installation positions on vehicle body B, and a processing unit 13 that performs processing to estimate vibration information from the acceleration detected by the acceleration sensors 10, 11, and 12. The various components of the vibration information estimation device 1 are realized by the processing of the processing unit 13. Furthermore, the control device C in the suspension device Sd of this embodiment shares some of its hardware with the vibration information estimation device 1, and includes the acceleration sensors 10, 11, and 12 and a processing unit 13 that performs processing to determine the target damping force to be generated by the shock absorber D, and a drive circuit 14 that supplies current to the damping force adjustment unit F in response to commands from the processing unit 13.
演算処理装置13は、図5に示すように、CPU(Central Processing Unit)13aと、CPU13aが振動情報推定装置1および制御装置Cとしての処理を行うためのプログラムを記憶するとともにCPU13aの処理に必要な記憶領域を提供するメモリ13bと、CPU13a、メモリ13b、加速度センサ10,11,12および駆動回路14との間での信号のやり取りを可能とするインターフェース13cと、これら装置を互いに通信可能に接続するバス13dとを備えている。駆動回路14は、車体Bと車両Vの4輪各輪Wfl,Wfr,Wrl、Wrrとの間に介装された4つの緩衝器D毎に1つずつ設けられており、演算処理装置13からの指令に応じて指令が指示する電流値の電流を減衰力調整部Fに供給する。駆動回路14は、たとえば、PWM駆動を行う駆動回路以外の駆動回路であってもよい。 As shown in FIG. 5, the arithmetic processing device 13 includes a CPU (Central Processing Unit) 13a, a memory 13b that stores programs for the CPU 13a to perform processing as the vibration information estimation device 1 and the control device C and provides the storage area necessary for CPU 13a's processing, an interface 13c that enables signal exchange between the CPU 13a, memory 13b, acceleration sensors 10, 11, and 12, and drive circuit 14, and a bus 13d that communicatively connects these devices to one another. The drive circuit 14 is provided for each of the four shock absorbers D interposed between the vehicle body B and each of the four wheels Wfl, Wfr, Wrl, and Wrr of the vehicle V, and supplies a current of a value specified by the command to the damping force adjustment unit F in response to a command from the arithmetic processing device 13. The drive circuit 14 may be, for example, a drive circuit other than one that performs PWM drive.
CPU13aは、オペレーティングシステムおよび他のプログラムの実行によって加速度センサ10,11,12が検知する車体Bの上下方向の加速度α1,α2,α3を処理するとともにメモリ13bを制御する。メモリ13bは、ROM(Read Only Memory)の他に、CPU13aの演算処理に必要な記憶領域を提供するRAM(Random Access Memory)を備えており、CPU13aの演算処理に使用されるプログラムをROMに格納している。なお、CPU13aの演算処理に使用されるプログラムは、メモリ13b以外に設けられる記憶装置に格納しておき、実行時にメモリ13bにおけるRAMに読み出して、RAM上で実行してもよい。 The CPU 13a processes the vertical accelerations α1 , α2 , and α3 of the vehicle body B detected by the acceleration sensors 10, 11, and 12 by executing the operating system and other programs, and also controls the memory 13b. The memory 13b includes a ROM (Read Only Memory) and a RAM (Random Access Memory) that provides a storage area necessary for the arithmetic processing of the CPU 13a, and the programs used for the arithmetic processing of the CPU 13a are stored in the ROM. Note that the programs used for the arithmetic processing of the CPU 13a may be stored in a storage device other than the memory 13b, and may be read into the RAM in the memory 13b at the time of execution and executed on the RAM.
以下、振動情報推定装置1の各部について、詳細に説明する。ロール加速度検知部2は、車体Bのロール方向の加速度であるロール加速度φを検知する。また、上下加速度検知部3は、車両Vの進行方向の後輪Wrl,Wrrの直上の車体Bの上下方向の加速度である上下加速度αzrl,αzrrを検知する。ロール加速度検知部2と上下加速度検知部3は、車体Bに設置した3つの加速度センサ10,11,12を備えており、これら加速度センサ10,11,12が検知した車体Bの3箇所の上下方向の加速度である上下加速度α1,α2,α3から車体Bのロール方向の加速度であるロール加速度φと上下加速度αzrl,αzrrを検知する。ロール加速度検知部2における処理と上下加速度検知部3の処理は、より、具体的には、演算処理装置13が加速度α1,α2,α3を処理することで実現される。 Each component of the vibration information estimation device 1 will be described in detail below. The roll acceleration detection unit 2 detects roll acceleration φ, which is the acceleration of the vehicle body B in the roll direction. Furthermore, the vertical acceleration detection unit 3 detects vertical accelerations αzrl, αzrr, which are the accelerations of the vehicle body B in the vertical direction directly above the rear wheels Wrl, Wrr in the traveling direction of the vehicle V. The roll acceleration detection unit 2 and the vertical acceleration detection unit 3 include three acceleration sensors 10, 11, 12 installed on the vehicle body B, and detect the roll acceleration φ and the vertical accelerations αzrl, αzrr, which are the accelerations in the roll direction of the vehicle body B, from the vertical accelerations α1 , α2 , α3, which are the accelerations in the vertical direction at three locations on the vehicle body B detected by these acceleration sensors 10, 11, 12. More specifically, the processing in the roll acceleration detection unit 2 and the vertical acceleration detection unit 3 is realized by the calculation processing unit 13 processing the accelerations α1 , α2 , α3 .
3つの加速度センサ10,11,12は、車体Bの前後または左右方向の同一直線上にない任意の3箇所に設置されており、それぞれ、設置された位置における車体Bの上下方向の加速度α1,α2,α3を検知する。 The three acceleration sensors 10, 11, and 12 are installed at three arbitrary locations that are not on the same straight line in the front-to-back or left-to-right directions of the vehicle body B, and each detects the vertical accelerations α1 , α2 , and α3 of the vehicle body B at the installation location.
演算処理装置13は、加速度センサ10,11,12が検知した加速度α1,α2,α3から車体Bの後輪Wrl,Wrrの直上の上下加速度αzrl,αzrrを求める。具体的には、演算処理装置13は、車体Bを剛体と見なして、車体Bの前後または左右方向の同一直線上にない任意の3箇所の上下方向の加速度を得れば、車体Bの上下方向、前後方向回転および横方向回転の各加速度が得られる。よって、演算処理装置13は、これらの加速度から車体Bの重心位置における上下方向の加速度であるバウンス加速度と、当該重心位置の前後方向回転の角加速度であるピッチ加速度と、当該重心位置の横方向回転の角加速度であるロール加速度φを求める。 The calculation processing device 13 determines the vertical accelerations αzrl, αzrr directly above the rear wheels Wrl, Wrr of the vehicle body B from the accelerations α1 , α2 , α3 detected by the acceleration sensors 10, 11, 12. Specifically, the calculation processing device 13 regards the vehicle body B as a rigid body and obtains the vertical accelerations of any three locations that are not on the same line in the fore-aft or lateral directions of the vehicle body B, thereby obtaining the accelerations in the vertical direction, fore-aft rotation, and lateral rotation of the vehicle body B. Therefore, from these accelerations, the calculation processing device 13 determines the bounce acceleration, which is the vertical acceleration at the center of gravity of the vehicle body B, the pitch acceleration, which is the angular acceleration of the fore-aft rotation at the center of gravity, and the roll acceleration φ, which is the angular acceleration of the lateral rotation at the center of gravity.
演算処理装置13は、バウンス加速度、ピッチ加速度およびロール加速度φを求めた後、後輪Wrl,Wrrのドレッドの値Ltおよびホイールベースの値Lhを用いて、後輪Wrl,Wrrの直上の車体Bの上下加速度αzrl,αzrrを求める。車体Bが車両進行方向に対して左側へ回転する方向のロール加速度を正とすると、後輪Wrlの直上の車体Bの上下加速度αzrlは、バウンス加速度の値、ピッチ加速度にLh/2を乗じた値およびロール加速度φにLt/2を乗じた値を加算することで求められる。また、後輪Wrrの直上の車体Bの上下加速度αzrrは、バウンス加速度の値とピッチ加速度にLh/2を乗じた値との合計値からロール加速度φにLt/2を乗じた値を減算することで求められる。 After calculating the bounce acceleration, pitch acceleration, and roll acceleration φ, the calculation processing device 13 uses the tread value Lt of the rear wheels Wrl and Wrr and the wheelbase value Lh to calculate the vertical accelerations αzrl and αzrr of the vehicle body B immediately above the rear wheels Wrl and Wrr. If the roll acceleration in the direction in which the vehicle body B rotates to the left relative to the vehicle's direction of travel is considered positive, the vertical acceleration αzrl of the vehicle body B immediately above the rear wheel Wrl is calculated by adding the bounce acceleration value, the pitch acceleration multiplied by Lh/2, and the roll acceleration φ multiplied by Lt/2. Furthermore, the vertical acceleration αzrr of the vehicle body B immediately above the rear wheel Wrr is calculated by subtracting the roll acceleration φ multiplied by Lt/2 from the sum of the bounce acceleration value and the pitch acceleration multiplied by Lh/2.
このように、演算処理装置13は、加速度センサ10,11,12が検知した加速度α1,α2,α3を処理することでロール加速度検知部2および上下加速度検知部3としての処理を行う。なお、演算処理装置13は、所定のサンプリング周期で、ロール加速度φおよび後輪Wrl,Wrrの直上の上下加速度αzrl,αzrrを検知する。また、演算処理装置13は、メモリ13bに求めたロール加速度φを記憶させる。メモリ13bには、数秒程度の間に求められるロール加速度φを記憶するための領域が設けられており、領域が一杯になると、順次、古いロール加速度φから順番に新しいロール加速度φに上書きしてメモリ13b内のロール加速度φの値が更新される。
In this way, the arithmetic processing device 13 processes the accelerations α1 , α2 , and α3 detected by the acceleration sensors 10, 11, and 12 to perform processing as the roll acceleration detection unit 2 and the vertical acceleration detection unit 3. The arithmetic processing device 13 detects the roll acceleration φ and the vertical accelerations αzrl and αzrr directly above the rear wheels Wrl and Wrr at a predetermined sampling period. The arithmetic processing device 13 also stores the determined roll acceleration φ in the memory 13b. The memory 13b has an area for storing the roll acceleration φ determined over a period of several seconds, and when the area becomes full, the values of the roll acceleration φ in the memory 13b are updated by sequentially overwriting the oldest roll acceleration φ with the newest roll acceleration φ.
なお、後輪Wrl,Wrrの直上の車体Bの上下加速度を加速度センサで検知する場合、加速度センサが検知する加速度は、後輪Wrl,Wrrの直上の上下加速度αzrl,αzrrであるため、上下加速度検知部3をこれらの加速度センサで構成すればよい。また、加速度センサで後輪Wrl,Wrrの直上の上下加速度αzrl,αzrrを直接に検知する場合、演算処理装置13は、上下加速度αzrl,αzrrの差を後輪Wrl,Wrr間のトレッドの値Ltで除して車体Bのロール加速度φを求めてロール加速度検知部2を実現してもよい。また、後述するように、本実施の形態のサスペンション装置Sdは、4輪Wfl,Wfr,Wrl,WrrのダンパDを制御するため、4輪Wfl,Wfr,Wrl,Wrrの直上の車体Bの上下加速度αzfl,αzfr,αzrl,αzrrを検知する必要があるので、4輪Wfl,Wfr,Wrl,Wrrの直上の車体Bの4箇所に加速度センサを設置して、4つの加速度センサで4輪Wfl,Wfr,Wrl,Wrrの直上の車体Bの上下加速度αzfl,αzfr,αzrl,αzrrを検知してもよい。しかしながら、3つの加速度センサ10,11,12で検知した加速度α1,α2,α3を処理して、バウンス加速度、ピッチ加速度およびロール加速度φを求めれば、4輪Wfl,Wfr,Wrl,Wrrの直上の車体Bの上下加速度αzfl,αzfr,αzrl,αzrrを求め得るので加速度センサの設置数が1つ少なくて済むのでサスペンション装置Sdが安価となる。 When an acceleration sensor is used to detect the vertical acceleration of the vehicle body B immediately above the rear wheels Wrl, Wrr, the acceleration detected by the acceleration sensor is the vertical accelerations αzrl, αzrr immediately above the rear wheels Wrl, Wrr, and therefore these acceleration sensors may be used to configure the vertical acceleration detection unit 3. Also, when an acceleration sensor is used to directly detect the vertical accelerations αzrl, αzrr immediately above the rear wheels Wrl, Wrr, the arithmetic processing unit 13 may divide the difference between the vertical accelerations αzrl, αzrr by the tread value Lt between the rear wheels Wrl, Wrr to obtain the roll acceleration φ of the vehicle body B, thereby realizing the roll acceleration detection unit 2. Furthermore, as will be described later, the suspension device Sd of this embodiment needs to detect the vertical accelerations αzfl, αzfr, αzrl, αzrr of the vehicle body B directly above the four wheels Wfl, Wfr, Wrl, Wrr in order to control the dampers D of the four wheels Wfl, Wfr, Wrl, Wrr. Therefore, acceleration sensors may be installed at four locations on the vehicle body B directly above the four wheels Wfl, Wfr, Wrl, Wrr, and the four acceleration sensors may detect the vertical accelerations αzfl, αzfr, αzrl, αzrr of the vehicle body B directly above the four wheels Wfl, Wfr, Wrl, Wrr. However, by processing the accelerations α1 , α2 , α3 detected by the three acceleration sensors 10, 11, 12 to determine the bounce acceleration, pitch acceleration, and roll acceleration φ, the vertical accelerations αzfl, αzfr, αzrl, αzrr of the vehicle body B directly above the four wheels Wfl, Wfr, Wrl, Wrr can be determined, which means that one fewer acceleration sensor needs to be installed, making the suspension device Sd less expensive.
なお、車両Vが振動情報推定装置1とは別に、車体Bの上下方向の加速度を検知する加速度センサを備えている場合、CAN(Controller Area Network)バスや車両Vに搭載されているオン・ボード・ダイアグノーシス(OBD)を通じて、車両Vから前輪Wfl,Wfrおよび後輪Wrl,Wrrの直上の車体Bの上下方向加速αzfl,αzfr,αzrl,αzrrを得てもよい。 In addition, if the vehicle V is equipped with an acceleration sensor that detects the vertical acceleration of the vehicle body B, separate from the vibration information estimation device 1, the vertical accelerations αzfl, αzfr, αzrl, αzrr of the vehicle body B directly above the front wheels Wfl, Wfr and rear wheels Wrl, Wrr may be obtained from the vehicle V via a CAN (Controller Area Network) bus or an on-board diagnosis (OBD) installed in the vehicle V.
つづいて、補正部4は、ロール加速度φと車両Vの速度vとに基づいて補正値を求める補正値演算部4aと、後輪Wrl,Wrrの直上の車体Bの上下加速度αzrl,αzrrと補正値演算部4aが求めた補正値に基づいて補正後の上下加速度αzrla,αzrraを求める加減算器4bとを備えている。なお、車両Vの速度vについては、一般的に車両Vにて検知する情報であるので、CANバス或いはOBDを通じて車両Vから入手してもよいが、図2に示したように、車両Vの速度vを検知する速度センサ7を設けて速度vを入手してもよい。 The correction unit 4 next includes a correction value calculation unit 4a that calculates a correction value based on the roll acceleration φ and the speed v of the vehicle V, and an adder/subtractor 4b that calculates corrected vertical accelerations αzrla, αzrra based on the vertical accelerations αzrl, αzrr of the vehicle body B directly above the rear wheels Wrl, Wrr and the correction value calculated by the correction value calculation unit 4a. The speed v of the vehicle V is generally information detected by the vehicle V, so it may be obtained from the vehicle V via the CAN bus or OBD. However, as shown in Figure 2, the speed v may also be obtained by providing a speed sensor 7 that detects the speed v of the vehicle V.
具体的には、補正部4の各部の処理は演算処理装置13によって実行される。演算処理装置13は、車両Vの速度vを検知する速度センサ7と、ロール加速度検知部2で検知したロール加速度φと、速度センサ7が検知した速度vとを処理して、後輪Wrl,Wrrの直上の車体Bの上下加速度を補正する。このように、演算処理装置13は、前記処理を実行することで後輪Wrl,Wrrの直上の車体Bの上下加速度を補正する補正部4を実現する。 Specifically, the processing of each part of correction unit 4 is executed by arithmetic processing device 13. Arithmetic processing device 13 processes speed sensor 7, which detects speed v of vehicle V, roll acceleration φ detected by roll acceleration detection unit 2, and speed v detected by speed sensor 7, to correct the vertical acceleration of vehicle body B directly above rear wheels Wrl, Wrr. In this way, by executing the above processing, arithmetic processing device 13 realizes correction unit 4, which corrects the vertical acceleration of vehicle body B directly above rear wheels Wrl, Wrr.
補正部4は、車両Vが走行中に、後輪Wrl,Wrrが車両Vの進行方向の前輪Wfl,Wfrが通過した路面と同一路面を通過すると仮定して、前輪Wfl,Wfrが同一路面を通過した際に取得されたロール加速度φに基づいて、同一路面を後輪Wrl,Wrrが通過する際に検知される上下加速度αzrl,αzrrを補正する。つまり、補正部4は、後輪Wrl,Wrrが前輪Wfl,Wfrと同じ路面を通過する際に生じるだろう車体Bのロール加速度φの影響を、後輪Wrl,Wrrの上下加速度αzrl,αzrrから取り除く処理を行う。 Assuming that, while vehicle V is traveling, rear wheels Wrl, Wrr pass over the same road surface as front wheels Wfl, Wfr in the direction of vehicle V's travel, correction unit 4 corrects the vertical accelerations αzrl, αzrr detected when rear wheels Wrl, Wrr pass over the same road surface based on roll acceleration φ acquired when front wheels Wfl, Wfr pass over the same road surface. In other words, correction unit 4 performs processing to remove from vertical accelerations αzrl, αzrr of rear wheels Wrl, Wrr the influence of roll acceleration φ of vehicle body B that would occur when rear wheels Wrl, Wrr pass over the same road surface as front wheels Wfl, Wfr.
車両Vが走行中、前輪Wfl,Wfrがある地点の路面に到達し、これを通過した後、車両Vが直進すると、その前輪Wfl,Wfrの車両Vの前後方向に沿う同一線上であって当該前輪Wfl,Wfrの後方に設けられた後輪Wrl,Wrrは、何秒後かに前輪Wfl,Wfrが通過した路面と同一の路面を通過することになる。車両Vの速度vが一定である場合、車両Vの前輪Wfl,Wfrと後輪Wrl,Wrrとの距離であるホイールベースの値Lhは既知であるので、前輪Wfl,Wfrがある路面を通過してから後輪Wfl,Wfrが同一の路面に到達するまでの遅延時間tは、Lh/vを演算すれば求め得る。前輪Wfl,Wfrがある路面を通過した後に、車両Vの速度vが変化した場合、速度vを監視して、前輪Wfl,Wfrが当該路面の通過後の速度vの積分値がホイールベースの値Lhに等しくなった時点が、後輪Wrl,Wrrが同一の路面に到達するときである。前記のごとく仮定することで、後輪Wrl,Wrrが同一路面に到達する時点から何秒前に前輪Wfl,Wfrが同一路面を通過したかが分かる。そして、後輪Wrl,Wrrが前輪Wfl,Wfrと同一の路面を通過したときの車体Bのロール加速度φは、前輪Wfl,Wfrが同一の路面を通過する際のロール加速度と同様であると予想されることから、前輪Wfl,Wfrが同一路面を通過した際のロール加速度φを後輪Wrl,Wrrが同一路面を通過した際のロール加速度φと推定することができる。 When vehicle V is traveling and its front wheels Wfl, Wfr reach and pass over a certain road surface, if vehicle V continues straight ahead, the rear wheels Wrl, Wrr, which are located behind the front wheels Wfl, Wfr and on the same line along the fore-and-aft direction of vehicle V, will pass over the same road surface as the front wheels Wfl, Wfr after a certain number of seconds. If vehicle V's speed v is constant, the wheelbase value Lh, which is the distance between vehicle V's front wheels Wfl, Wfr and rear wheels Wrl, Wrr, is known, so the delay time t from when the front wheels Wfl, Wfr pass over a certain road surface until the rear wheels Wfl, Wfr reach the same road surface, can be found by calculating Lh/v. If the speed v of vehicle V changes after the front wheels Wfl, Wfr pass over a road surface, speed v is monitored. The point at which the integrated value of speed v after the front wheels Wfl, Wfr pass over the road surface equals the wheelbase value Lh is the point at which the rear wheels Wrl, Wrr reach the same road surface. By making the above assumptions, it is possible to determine how many seconds before the rear wheels Wrl, Wrr reach the same road surface that the front wheels Wfl, Wfr pass over the same road surface. Furthermore, since the roll acceleration φ of vehicle body B when the rear wheels Wrl, Wrr pass over the same road surface as the front wheels Wfl, Wfr is expected to be similar to the roll acceleration when the front wheels Wfl, Wfr pass over the same road surface, the roll acceleration φ when the front wheels Wfl, Wfr pass over the same road surface can be estimated as the roll acceleration φ when the rear wheels Wrl, Wrr pass over the same road surface.
以上より、補正値演算部4aは、車両Vの速度vとホイールベースの値Lhとから前輪Wfl,Wfrがある路面を通過した時点から後輪Wrl,Wrrがこれと同一の路面を通過すると考えられる時点までの遅延時間tを求める。前述した通り、後輪Wrl,Wrrが前輪Wfl,Wfrが通過した路面と同一の路面を通過すると考えられる時点において、当該遅延時間tだけ前の時点に得られたロール加速度φは、後輪Wrl,Wrrが同一路面を通過する際のロール加速度であると看做せる。したがって、補正値演算部4aは、時間tだけ前の時点に得られたロール加速度φを用いて上下加速度αzrl,αzrrに含まれるロールによる加速度成分を補正値αφとして求める。具体的には、演算処理装置13は、補正値αφ=φ×(Lt/2)を演算して前記加速度成分を求めて補正値演算部4aを実現する。さらに、加減算器4bは、左後輪Wrlの直上の車体Bの上下加速度αzrlに補正値αφを加算して、左後輪Wrlの直上の車体Bの上下加速度αzrlに含まれているロールによる加速度成分を取り除くとともに、右後輪Wrrの直上の車体Bの上下加速度αzrrに時間tだけ前の時点に得られた補正値αφを減算して、右後輪Wrrの直上の車体Bの上下加速度αzrrに含まれているロールによる加速度成分を取り除く。加減算器4bにおける処理についても演算処理装置13が前述の演算処理を実行することによって実現される。補正部4は、このように演算処理装置13が前述の演算処理を行うことで実現されており、補正後の上下加速度αzrla,αzrraをオブザーバ5に入力する。ただし、αzrla=αzrl+αφ、αzrra=αzrr-αφである。 From the above, the correction value calculation unit 4a calculates the delay time t from the time when the front wheels Wfl, Wfr pass over a certain road surface to the time when the rear wheels Wrl, Wrr are expected to pass over the same road surface, based on the speed v of the vehicle V and the wheelbase value Lh. As described above, when the rear wheels Wrl, Wrr are expected to pass over the same road surface as the front wheels Wfl, Wfr, the roll acceleration φ obtained at the time t before can be considered to be the roll acceleration when the rear wheels Wrl, Wrr pass over the same road surface. Therefore, the correction value calculation unit 4a calculates the roll acceleration component included in the vertical accelerations αzrl, αzrr as the correction value αφ using the roll acceleration φ obtained at the time t before. Specifically, the arithmetic processing device 13 calculates the correction value αφ = φ × (Lt/2) to obtain the acceleration component, thereby realizing the correction value calculation unit 4a. Furthermore, the adder-subtractor 4b adds the correction value αφ to the vertical acceleration αzrl of the vehicle body B immediately above the left rear wheel Wrl to remove the acceleration component due to roll contained in the vertical acceleration αzrl of the vehicle body B immediately above the left rear wheel Wrl, and subtracts the correction value αφ obtained time t earlier from the vertical acceleration αzrr of the vehicle body B immediately above the right rear wheel Wrr to remove the acceleration component due to roll contained in the vertical acceleration αzrr of the vehicle body B immediately above the right rear wheel Wrr. The processing in the adder-subtractor 4b is also realized by the calculation processing device 13 performing the above-mentioned calculation processing. The correction unit 4 is thus realized by the calculation processing device 13 performing the above-mentioned calculation processing, and inputs the corrected vertical accelerations αzrla and αzrra to the observer 5. Here, αzrla = αzrl + αφ , and αzrra = αzrr - αφ .
具体的には、演算処理装置13は、前述の時間tを車両Vの速度vとホイールベースの値Lhとから求め、補正後の上下加速度αzrla,αzrraを求める時点から時間t前に得られたロール加速度φの値をメモリ13bから読み込んで、上下加速度αzrl,αzrrを補正する。このように、補正部4は、補正後の上下加速度αzrla,αzrraを求める際に、時間t前に得られたロール加速度φの値を必要とするので、演算処理装置13は、ロール加速度φをメモリ13bに記憶させる際にロール加速度φが検知された時刻を関連付けてもよい。なお、補正後の上下加速度αzrla,αzrraを求める時点から時間tを遡った時刻丁度に得られたロール加速度φがない場合、当該時刻に一番近い時刻に得られたロール加速度φの値を用いるか、或いは、当該時刻の前後に得られたロール加速度φの平均値を用いて補正後の上下加速度αzrla,αzrraを求めてもよい。 Specifically, the calculation processing device 13 calculates the aforementioned time t from the vehicle V's speed v and the wheelbase value Lh, reads from memory 13b the value of roll acceleration φ obtained time t before the time point at which the corrected vertical accelerations αzrla and αzrra are calculated, and corrects the vertical accelerations αzrl and αzrr. Because the correction unit 4 requires the value of roll acceleration φ obtained time t before the time point at which the corrected vertical accelerations αzrla and αzrra are calculated, the calculation processing device 13 may associate the time at which the roll acceleration φ was detected when storing the roll acceleration φ in memory 13b. If there is no roll acceleration φ obtained exactly time t before the time point at which the corrected vertical accelerations αzrla and αzrra are calculated, the value of roll acceleration φ obtained at the time closest to that time may be used, or the corrected vertical accelerations αzrla and αzrra may be calculated using the average value of the roll acceleration φ obtained before and after that time point.
前述した通り、本実施の形態の振動情報推定装置1では、速度vおよびホイールベースLhの値から遅延時間tを求めて、補正部4の処理を行う時刻よりも遅延時間tだけ遡った時刻に得られたロール加速度φを利用し、補正値αφを求めている。つまり、この上下加速度αzrl,αzrrからオブザーバ5を用いてストローク変位を推定する場合、前述の遅延時間tだけ前に検知されたロール加速度φが影響するために、補正部4では遅延時間tだけ前に検知されたロール加速度φを用いて補正値αφを求めている。ところで、上下加速度αzrl,αzrrとロール加速度φとは、前述した通り、同じ時刻に得られた加速度α1,α2,α3を処理して得られる。上下加速度αzrl,αzrrと同時に得られたロール加速度φにそのままLt/2を乗じて補正値αφを求めると、ロール加速度φの位相が遅れているので正確にストローク変位を推定できない。よって、上下加速度αzrl,αzrrと同時に得られたロール加速度φを用いる場合には、車両Vの速度vに応じて当該ロール加速度φをフィルタ処理して位相をストローク変位の推定に適切となるように調整してやればよい。よって、補正部4では遅延時間tだけ前に検知されたロール加速度φを用いて補正値αφを求める以外にも、上下加速度αzrl,αzrrと同時に得られたロール加速度φをその位相を速度vに応じて調節する処理を行ったうえで利用して補正値αφを求めてもよい。制御安定性の観点から、ロール加速度φのフィルタ処理では、位相遅れ補償と位相進み補償のいずれか適切な一方を行えばよい。 As described above, the vibration information estimation device 1 of this embodiment calculates the delay time t from the values of the speed v and the wheelbase Lh, and calculates the correction value αφ using the roll acceleration φ obtained at a time that is the delay time t earlier than the time when the processing by the correction unit 4 is performed. In other words, when the stroke displacement is estimated using the observer 5 from the vertical accelerations αzrl and αzrr, the roll acceleration φ detected before the delay time t described above will have an effect, so the correction unit 4 calculates the correction value αφ using the roll acceleration φ detected before the delay time t. Meanwhile, the vertical accelerations αzrl and αzrr and the roll acceleration φ are obtained by processing the accelerations α1 , α2 , and α3 obtained at the same time, as described above. If the correction value αφ is calculated by simply multiplying the roll acceleration φ obtained simultaneously with the vertical accelerations αzrl and αzrr by Lt/2, the phase of the roll acceleration φ is delayed, making it impossible to accurately estimate the stroke displacement. Therefore, when using the roll acceleration φ obtained simultaneously with the vertical accelerations αzrl and αzrr, it is sufficient to filter the roll acceleration φ according to the velocity v of the vehicle V and adjust the phase so that it is appropriate for estimating the stroke displacement. Therefore, in the corrector 4, in addition to determining the correction value αφ using the roll acceleration φ detected the delay time t before, the correction value αφ may be determined by using the roll acceleration φ obtained simultaneously with the vertical accelerations αzrl and αzrr after performing processing to adjust its phase according to the velocity v. From the viewpoint of control stability, the filter processing of the roll acceleration φ may perform either phase lag compensation or phase lead compensation as appropriate.
このようにして、演算処理装置13は、車両Vの速度vと車両Vのホイールベースの値Lhとに基づいて、後輪Wrl,Wrrの上下加速度αzrl,αzrrからロール加速度φの影響を取り除く処理を行って補正後の上下加速度αzrla,αzrraを求める補正部4として機能する。 In this way, the calculation processing device 13 functions as a correction unit 4 that performs processing to remove the influence of the roll acceleration φ from the vertical accelerations αzrl, αzrr of the rear wheels Wrl, Wrr based on the speed v of the vehicle V and the wheelbase value Lh of the vehicle V, thereby determining the corrected vertical accelerations αzrla, αzrra.
オブザーバ5は、推定対象である車体Bに対する後輪Wrl,Wrrの上下方向の運動のみに限定した特性を表す1輪モデル5aと、1輪モデル5aに入力する緩衝器Dの減衰係数を決定する減衰係数マップ5bと、オブザーバゲイン設定部5cと、微分器5dとを備えており、演算処理装置13がオブザーバ5の各部の処理を行うことで実現されている。 The observer 5 comprises a single-wheel model 5a that represents characteristics limited to the vertical movement of the rear wheels Wrl and Wrr relative to the vehicle body B, which is the subject of estimation; a damping coefficient map 5b that determines the damping coefficient of the shock absorber D to be input to the single-wheel model 5a; an observer gain setting unit 5c; and a differentiator 5d. The processor 13 processes each part of the observer 5, and this is implemented.
1輪モデル5aは、図6に示したように、ばね上部材Uと、ばね下部材Wと、ばね上部材Uとばね下部材Wとの間に介装される緩衝器Dおよび懸架ばねSと、ばね下部材Wと路面Rとの間のタイヤTiとを備えたモデルとなっている。1輪モデル5aには、補正後の上下加速度αzrla(αzrra)とオブザーバゲイン設定部5cが出力するオブザーバゲインGとが入力され、1輪モデル5aは、ストローク変位を推定して出力する。 As shown in Figure 6, the single-wheel model 5a is a model that includes a sprung member U, an unsprung member W, a shock absorber D and suspension spring S interposed between the sprung member U and the unsprung member W, and a tire Ti between the unsprung member W and the road surface R. The single-wheel model 5a receives the corrected vertical acceleration αzrla (αzrra) and the observer gain G output by the observer gain setting unit 5c, and estimates and outputs the stroke displacement.
ばね上部材Uの質量をMu、ばね下部材Wの質量をMw、懸架ばねSのばね定数をKs、タイヤTiのばね定数をKt、ばね上部材Uの変位をXu、ばね下部材Wの変位Xw、路面Rの変位をXrとすると、ばね上部材Uの運動方程式は以下の式(1)で示され、ばね下部材Wの運動方程式は以下の式(2)で示される。なお、式(1)、(2)中で、Cd(i)は、緩衝器Dの減衰係数を示しているが、(i)は減衰力調整部Fへ与える電流iによって減衰係数が変化することを示している。 If the mass of sprung member U is Mu, the mass of unsprung member W is Mw, the spring constant of suspension spring S is Ks, the spring constant of tire Ti is Kt, the displacement of sprung member U is Xu, the displacement of unsprung member W is Xw, and the displacement of road surface R is Xr, the equation of motion for sprung member U is given by equation (1) below, and the equation of motion for unsprung member W is given by equation (2) below. Note that in equations (1) and (2), Cd(i) represents the damping coefficient of shock absorber D, and (i) indicates that the damping coefficient changes depending on the current i applied to damping force adjustment unit F.
減衰係数マップ5bは、緩衝器Dのストローク速度と、減衰力調整部Fに供給される電流iと減衰係数Cd(i)との関係を示すマップを保有している。なお、減衰係数マップ5bの前段に微分器5dが設けられており、微分器5dによって1輪モデル5aで推定されたストローク変位を微分して得たストローク速度が減衰係数マップ5bに入力される。また、減衰力調整部Fに供給される電流iについては、制御装置Cが駆動回路14へ与える指令が指示する電流の値を用いており、指令が指示する電流の値が電流iとして減衰係数マップ5bに入力される。具体的には、演算処理装置13は、1輪モデル5aで推定されたストローク変位を微分してストローク速度を求め、ストローク速度と電流iとをパラメータとしてマップ演算を行って、減衰係数Cd(i)を求めることで減衰係数マップ5bおよび微分器5dとを実現している。 Damping coefficient map 5b contains a map showing the relationship between the stroke speed of shock absorber D, the current i supplied to damping force adjustment unit F, and the damping coefficient Cd(i). A differentiator 5d is provided upstream of damping coefficient map 5b, and the stroke speed obtained by differentiating the stroke displacement estimated by single-wheel model 5a using differentiator 5d is input to damping coefficient map 5b. Furthermore, the current i supplied to damping force adjustment unit F uses the current value specified by the command given to drive circuit 14 by control device C, and the current value specified by the command is input to damping coefficient map 5b as current i. Specifically, calculation processing unit 13 differentiates the stroke displacement estimated by single-wheel model 5a to obtain the stroke speed, and performs map calculations using the stroke speed and current i as parameters to obtain the damping coefficient Cd(i), thereby realizing damping coefficient map 5b and differentiator 5d.
オブザーバゲイン設定部5cは、1輪モデル5aで推定した後輪Wrl(Wrr)の直上の車体Bの上下加速度と補正後の上下加速度αzrla(αzrra)との偏差を求める加算器5c1と、加算器5c1で求めた偏差と、減衰係数マップ5bが出力する減衰異数Cd(i)との入力により、オブザーバゲインGを求めて1輪モデル5aに入力するゲイン演算部5c2とを備えている。 The observer gain setting unit 5c includes an adder 5c1 that calculates the deviation between the vertical acceleration of the vehicle body B directly above the rear wheel Wrl (Wrr) estimated by the single-wheel model 5a and the corrected vertical acceleration αzrla (αzrra), and a gain calculation unit 5c2 that calculates the observer gain G using the deviation calculated by the adder 5c1 and the damping coefficient Cd(i) output by the damping coefficient map 5b as input and inputs the result to the single-wheel model 5a.
ゲイン演算部5c2は、加算器5c1が求めた偏差が0に収束するようにオブザーバゲインGを求める。本実施の形態の振動情報推定装置1では、ゲイン演算部5c2は、減衰係数マップ5bの出力値である減衰係数Cd(i)が取り得る最小値と最大値と、共分散行列Q、RからオブザーバゲインGを求める。加算器5c1およびゲイン演算部5c2の処理は、演算処理装置13の演算処理によって実現される。 The gain calculation unit 5c2 calculates the observer gain G so that the deviation calculated by the adder 5c1 converges to zero. In the vibration information estimation device 1 of this embodiment, the gain calculation unit 5c2 calculates the observer gain G from the minimum and maximum values that the damping coefficient Cd(i), which is the output value of the damping coefficient map 5b, can take, and the covariance matrices Q and R. The processing of the adder 5c1 and the gain calculation unit 5c2 is realized by the calculation processing unit 13.
オブザーバ5の処理は、左後輪Wrlの補正後の上下加速度αzrlaと、右後輪Wrrの補正後の上下加速度αzrraとの入力に対してそれぞれ実行されて、演算処理装置13は、車体Bと左後輪Wrlとの間のストローク変位と、車体Bの右後輪Wrrとの間のストローク変位とを、所定の演算周期でそれぞれ求める。 The observer 5 processes the corrected vertical acceleration αzrla of the left rear wheel Wrl and the corrected vertical acceleration αzrra of the right rear wheel Wrr, and the calculation processing device 13 calculates the stroke displacement between the vehicle body B and the left rear wheel Wrl and the stroke displacement between the vehicle body B and the right rear wheel Wrr at a predetermined calculation cycle.
こうして求められた車体Bと左後輪Wrlとの間のストローク変位と、車体Bの右後輪Wrrとの間のストローク変位は、後輪Wrl,Wrrの上下加速度αzrl、αzrrとともに制御装置Cにおける目標減衰力演算部20に入力される。 The stroke displacement between vehicle body B and the left rear wheel Wrl and the stroke displacement between vehicle body B and the right rear wheel Wrr obtained in this way are input to the target damping force calculation unit 20 in the control device C, along with the vertical accelerations αzrl and αzrr of the rear wheels Wrl and Wrr.
また、本実施の形態では、制御装置Cは、車両Vにおける車体Bと前輪Wfl,Wfrとの間にそれぞれ介装された緩衝器Dの減衰力を制御するために、前輪Wfl,Wfrの直上の車体Bの上下加速度αzfl、αzfrを検知する上下加速度検知部31と、車体Bと前輪Wfl,Wfrとの間のストローク変位を推定するストローク変位推定装置30を備える。前述した通り、制御装置Cは、ストローク変位推定装置30を備える他、振動情報推定装置1で推定した後輪Wrl,Wrrのストローク変位およびストローク変位推定装置30が推定した前輪Wfl,Wfrのストローク変位を利用して目標減衰力Ffl,Ffr,Frl,Frrを求める目標減衰力演算部20と目標減衰力Ffl,Ffr,Frl,Frrから4輪各輪Wfl,Wfr,Wrl、Wrrの各ダンパDの減衰力調整部Fへ供給すべき目標電流Ifl,Ifr,Irl,Irrを求める指令電流決定部21とを備えている。 In addition, in this embodiment, the control device C is equipped with a vertical acceleration detection unit 31 that detects the vertical accelerations αzfl, αzfr of the vehicle body B directly above the front wheels Wfl, Wfr in order to control the damping force of the shock absorbers D interposed between the vehicle body B and the front wheels Wfl, Wfr of the vehicle V, and a stroke displacement estimation device 30 that estimates the stroke displacement between the vehicle body B and the front wheels Wfl, Wfr. As described above, the control device C is equipped with a stroke displacement estimation device 30, as well as a target damping force calculation unit 20 that calculates target damping forces Ffl, Ffr, Frl, Frr using the stroke displacements of the rear wheels Wrl, Wrr estimated by the vibration information estimation device 1 and the stroke displacements of the front wheels Wfl, Wfr estimated by the stroke displacement estimation device 30, and a command current determination unit 21 that calculates target currents Ifl, Ifr, Irl, Irr to be supplied from the target damping forces Ffl, Ffr, Frl, Frr to the damping force adjustment units F of the dampers D of each of the four wheels Wfl, Wfr, Wrl, Wrr.
ここで、車体Bと車両Vの進行方向の前輪Wfl,Wfrとの間のストローク変位を推定する際には、ロール加速度による加速度成分を除去しなくとも推定するストローク変位の位相が遅れない。よって、車体Bと車両Vの進行方向の前側に配置されている前輪Wfl,Wfrとの間のストローク変位を推定する処理では、振動情報推定装置1の構成から補正部4の処理が不要となる。前輪側のストローク変位推定装置30は、図示はしないが、振動情報推定装置1の構成からロール加速度検知部2および補正部4を省略した構成となっており、検知する上下加速度を補正せずにオブザーバ5に入力してストローク変位を推定する。 When estimating the stroke displacement between the vehicle body B and the front wheels Wfl, Wfr in the traveling direction of the vehicle V, the phase of the estimated stroke displacement does not lag even if the acceleration component due to roll acceleration is not removed. Therefore, when estimating the stroke displacement between the vehicle body B and the front wheels Wfl, Wfr located in front of the traveling direction of the vehicle V, the processing of the correction unit 4 in the configuration of the vibration information estimation device 1 is not required. Although not shown, the front wheel stroke displacement estimation device 30 has a configuration in which the roll acceleration detection unit 2 and correction unit 4 are omitted from the configuration of the vibration information estimation device 1, and the detected vertical acceleration is input to the observer 5 without correction to estimate the stroke displacement.
よって、ストローク変位推定装置30では、オブザーバ5における1輪モデル5aに、前輪Wfl,Wfrの直上の車体Bの上下加速度αzfl,αzfrを補正せずに入力して車体Bと前輪Wfl,Wfrとの間のストローク変位を推定する。なお、前輪Wfl,Wfrの直上の車体Bの上下加速度αzfl,αzfrについては、演算処理装置13が前述のように求めたバウンス加速度、ピッチ加速度およびロール加速度φと、前輪Wfl,Wfrのドレッドの値Ltfおよびホイールベースの値Lhとを用いて求めればよく、この演算処理装置13の処理によって上下加速度検知部31が実現される。 Therefore, in the stroke displacement estimation device 30, the vertical accelerations αzfl, αzfr of the vehicle body B directly above the front wheels Wfl, Wfr are input without correction to the single-wheel model 5a in the observer 5 to estimate the stroke displacement between the vehicle body B and the front wheels Wfl, Wfr. The vertical accelerations αzfl, αzfr of the vehicle body B directly above the front wheels Wfl, Wfr can be calculated by the calculation processing device 13 using the bounce acceleration, pitch acceleration, and roll acceleration φ calculated as described above, as well as the tread value Ltf and wheelbase value Lh of the front wheels Wfl, Wfr, and the vertical acceleration detection unit 31 is realized by the processing of this calculation processing device 13.
このようにしてストローク変位推定装置30で推定した車体Bと前輪Wfl,Wfrとの間のストローク変位と前輪Wfl,Wfrの直上の車体Bの上下加速度αzfl,αzfrとは、ともに制御装置Cの目標減衰力演算部20に入力される。また、目標減衰力演算部20には、振動情報推定装置1が推定した後輪Wrl,Wrrにおけるストローク変位および後輪Wrl,Wrrの直上の車体Bの上下加速度αzrl,αzrrが入力される。 The stroke displacement between the vehicle body B and the front wheels Wfl, Wfr estimated in this way by the stroke displacement estimation device 30 and the vertical accelerations αzfl, αzfr of the vehicle body B directly above the front wheels Wfl, Wfr are both input to the target damping force calculation unit 20 of the control device C. In addition, the stroke displacement at the rear wheels Wrl, Wrr and the vertical accelerations αzrl, αzrr of the vehicle body B directly above the rear wheels Wrl, Wrr estimated by the vibration information estimation device 1 are input to the target damping force calculation unit 20.
目標減衰力演算部20は、カルノップ則に基づくスカイフック制御によって車体Bの振動を抑制するために、前後左右の4輪Wfl,Wfr,Wrl,Wrrの緩衝器Dの目標減衰力Ffl,Ffr,Frl,Frrを求める。具体的には、目標減衰力演算部20は、4輪Wfl,Wfr,Wrl,Wrrにおけるストローク変位を微分してストローク速度Szfl,Szfr,Szrl,Szrrを得るとともに、各上下加速度αzfl,αzfr,αzrl,αzrrを積分して得た上下速度Vzfl、Vzfr,Vzrl,Vzrrにそれぞれスカイフック減衰係数Csを乗じて必要減衰力Ffl*,Ffr*,Frl*,Frr*を求める。 The target damping force calculation unit 20 calculates target damping forces Ffl, Ffr, Frl, Frr of the shock absorbers D of the four wheels Wfl, Wfr, Wrl, Wrr (front, rear, left, and right) in order to suppress vibration of the vehicle body B by skyhook control based on Karnop's law. Specifically, the target damping force calculation unit 20 differentiates the stroke displacements at the four wheels Wfl, Wfr, Wrl, Wrr to obtain stroke velocities Szfl, Szfr, Szrl, Szrr, and calculates the required damping forces Ffl * , Ffr * , Frl * , Frr * by multiplying the vertical velocities Vzfl, Vzfr, Vzrl, Vzrr obtained by integrating the vertical accelerations αzfl, αzfr, αzrl, αzrr by the skyhook damping coefficient Cs.
緩衝器Dは、伸長作動時に伸長を助長する方向の力を発揮できず、収縮作動時に収縮を助長する方向の力を発揮できない。そのため、目標減衰力演算部20で求めた必要減衰力Ffl*,Ffr*,Frl*,Frr*の方向が、緩衝器Dが力を発揮できない方向である場合、カルノップ則にしたがって緩衝器Dの減衰力を最小にして車体Bを緩衝器Dが発揮する減衰力で加振しないようにする必要がある。たとえば、前輪Wflの緩衝器Dについての必要減衰力Ffl*の方向が、緩衝器Dが力を発揮できない方向であるか否かは、前輪Wflにおけるストローク速度Szflと対応する上下速度Vzflとの積の値の符号により判定できる。車体Bが上方へ移動する速度の方向を正とし、緩衝器Dの伸長時のストローク速度を正とすると、車体Bの速度も緩衝器Dのストローク速度も正の値である場合、緩衝器Dは車体Bの上昇を抑制する減衰力を発揮できる状況である。車体Bの速度も緩衝器Dのストローク速度も負の値である場合、緩衝器Dは車体Bの下降を抑制する減衰力を発揮できる状況である。車体Bの速度と緩衝器Dのストローク速度との値の符号が異なっている場合には、緩衝器Dが発揮する減衰力で車体Bの上昇或いは下降を助長する状況となる。よって、車体Bの速度と緩衝器Dのストローク速度との積の値が正である場合には、前輪Wflの緩衝器Dの減衰力の発生方向が必要減衰力Ffl*の方向に一致することが分かる。残りの3輪Wfr,Wrl,Wrrについても、同様の判定を行って、緩衝器Dが必要減衰力Ffr*,Frl*,Frr*の方向と一致する方向の減衰力を発生可能か判定できる。 The shock absorber D cannot exert a force in a direction that promotes extension during an extension operation, and cannot exert a force in a direction that promotes contraction during a contraction operation. Therefore, if the direction of the required damping forces Ffl * , Ffr * , Frl * , Frr * calculated by the target damping force calculation unit 20 is a direction in which the shock absorber D cannot exert a force, it is necessary to minimize the damping force of the shock absorber D in accordance with Karnop's law so that the damping force exerted by the shock absorber D does not vibrate the vehicle body B. For example, whether the direction of the required damping force Ffl * for the shock absorber D of the front wheel Wfl is a direction in which the shock absorber D cannot exert a force can be determined by the sign of the product of the stroke speed Szfl of the front wheel Wfl and the corresponding up-and-down speed Vzfl. If the direction of the upward movement of the vehicle body B is defined as positive and the stroke speed when the shock absorber D is extended is defined as positive, when both the speed of the vehicle body B and the stroke speed of the shock absorber D are positive values, the shock absorber D can exert a damping force that suppresses the rise of the vehicle body B. When both the speed of vehicle body B and the stroke speed of shock absorber D are negative values, shock absorber D is able to exert a damping force that suppresses the descent of vehicle body B. When the signs of the values of the speed of vehicle body B and the stroke speed of shock absorber D are opposite, the damping force exerted by shock absorber D promotes the ascent or descent of vehicle body B. Therefore, when the value of the product of the speed of vehicle body B and the stroke speed of shock absorber D is positive, it can be seen that the direction in which the damping force of shock absorber D for front wheel Wfl is generated coincides with the direction of the required damping force Ffl * . A similar determination can be made for the remaining three wheels Wfr, Wrl, and Wrr to determine whether shock absorber D can generate a damping force in a direction that coincides with the direction of the required damping forces Ffr * , Frl * , and Frr * .
目標減衰力演算部20は、4輪Wfl,Wfr,Wrl,Wrrの各輪の緩衝器Dについて必要減衰力Ffl*,Ffr*,Frl*,Frr*の方向と一致する方向の減衰力を発生可能と判定する場合、必要減衰力Ffl*,Ffr*,Frl*,Frr*をそれぞれ目標減衰力Ffl,Ffr,Frl,Frrとする。 When the target damping force calculation unit 20 determines that it is possible to generate damping forces in directions that match the directions of the required damping forces Ffl * , Ffr * , Frl * , Frr * for the shock absorbers D of each of the four wheels Wfl, Wfr, Wrl, Wrr, the required damping forces Ffl * , Ffr * , Frl * , Frr * are set to the target damping forces Ffl, Ffr, Frl, Frr, respectively.
他方、目標減衰力演算部20は、4輪Wfl,Wfr,Wrl,Wrrの各輪の緩衝器Dについて必要減衰力Ffl*,Ffr*,Frl*,Frr*の方向と一致する方向の減衰力を発生できないと判定する場合、目標減衰力Ffl,Ffr,Frl,Frrを緩衝器Dが発生可能な最小値に設定する。 On the other hand, if the target damping force calculation unit 20 determines that it is not possible to generate damping forces in the direction consistent with the required damping forces Ffl * , Ffr * , Frl * , Frr * for the shock absorbers D of each of the four wheels Wfl, Wfr, Wrl, and Wrr, it sets the target damping forces Ffl, Ffr, Frl, and Frr to the minimum values that the shock absorbers D can generate.
目標減衰力演算部20は、このように車体Bの振動を抑制することを目的としたスカイフック制御による目標減衰力を求めているが、当該スカイフック制御に加えて、或いは、これに代えて、車輪Wfl、Wfr,Wrl、Wrrの振動を抑制するため制御則や車体Bの姿勢を安定させるための制御則に基づいて最終的な目標減衰力を求めてもよい。 The target damping force calculation unit 20 calculates the target damping force using skyhook control, which aims to suppress vibration of the vehicle body B. However, in addition to or instead of the skyhook control, the final target damping force may be calculated based on a control law for suppressing vibration of the wheels Wfl, Wfr, Wrl, and Wrr or a control law for stabilizing the posture of the vehicle body B.
目標減衰力演算部20が求めた目標減衰力Ffl,Ffr,Frl,Frrは、指令電流決定部21に入力される。指令電流決定部21は、4輪の各輪Wfl,Wfr,Wrl,Wrrの各緩衝器Dが目標減衰力Ffl,Ffr,Frl,Frr通りに減衰力を発揮するために減衰力調整部Fへ供給すべき目標電流Ifl,Ifr,Irl,Irrを求める。指令電流決定部21は、たとえば、目標減衰力をパラメータとして目標電流を求めるためのマップ或いは関数を保有しており、マップ或いは関数を用いて目標減衰力Ffl,Ffr,Frl,Frrから目標電流Ifl,Ifr,Irl,Irrを求める。なお、緩衝器Dのストローク速度によって減衰力調整部Fを通過する流量が変化して、電流に対して緩衝器Dが発生する減衰力が変化する場合、指令電流決定部21は、ストローク速度と目標減衰力をパラメータとして電流を求めるためのマップ或いは関数を用いて目標電流Ifl,Ifr,Irl,Irrを求めてもよい。この制御装置Cの各部の処理は、具体的には演算処理装置13が実行するので、制御装置Cは演算処理装置13の処理によって実現される。 The target damping forces Ffl, Ffr, Frl, and Frr calculated by the target damping force calculation unit 20 are input to the command current determination unit 21. The command current determination unit 21 calculates the target currents Ifl, Ifr, Irl, and Irr to be supplied to the damping force adjustment unit F so that each shock absorber D for each of the four wheels Wfl, Wfr, Wrl, and Wrr exerts the damping force according to the target damping forces Ffl, Ffr, Frl, and Frr. The command current determination unit 21 has, for example, a map or function for calculating the target current using the target damping force as a parameter, and calculates the target currents Ifl, Ifr, Irl, and Irr from the target damping forces Ffl, Ffr, Frl, and Frr using the map or function. If the flow rate passing through the damping force adjustment unit F changes depending on the stroke speed of the shock absorber D, and the damping force generated by the shock absorber D changes with respect to the current, the command current determination unit 21 may determine the target currents Ifl, Ifr, Irl, and Irr using a map or function for determining current using the stroke speed and target damping force as parameters. The processing of each unit of this control device C is specifically performed by the arithmetic processing unit 13, and the control device C is realized by the processing of the arithmetic processing unit 13.
このように制御装置Cは、車両Vにおける4輪Wfl,Wfr,Wrl、Wrrの直上の車体Bの上下加速度αzfl,αzfr,αzrl,αzrrとストローク変位の入力を受けて目標電流Ifl,Ifr,Irl,Irrを求めて、電流を指示する指令を各駆動回路14へ出力する。なお、電流を指示する指令は、オブザーバ5における減衰係数マップ5bにも入力されて減衰係数マップ5bにおける減衰係数を求める演算に使用される。そして、駆動回路14は、指令が指示する電流値の電流を減衰力調整部Fに供給する。よって、緩衝器Dと、振動情報推定装置1および制御装置Cを備えたサスペンション装置Sdは、順次検知される上下加速度αzfl,αzfr,αzrl,αzrrを処理して緩衝器Dが発生する減衰力を制御して車体Bの振動を抑制して車両Vにおける乗心地を向上できる。 In this way, the control device C receives inputs of the vertical accelerations αzfl, αzfr, αzrl, αzrr and stroke displacement of the vehicle body B directly above the four wheels Wfl, Wfr, Wrl, Wrr of the vehicle V, calculates the target currents Ifl, Ifr, Irl, Irr, and outputs commands indicating the currents to each drive circuit 14. The commands indicating the currents are also input to the damping coefficient map 5b in the observer 5 and used in calculations to determine the damping coefficients in the damping coefficient map 5b. The drive circuit 14 then supplies the current of the value indicated by the command to the damping force adjuster F. Therefore, the suspension device Sd, which includes the shock absorber D, vibration information estimation device 1, and control device C, processes the sequentially detected vertical accelerations αzfl, αzfr, αzrl, αzrr and controls the damping force generated by the shock absorber D to suppress vibration of the vehicle body B and improve ride comfort in the vehicle V.
以上、サスペンション装置Sdにおける振動情報推定装置1、制御装置Cおよび緩衝器Dの各部の構成を説明したが、以下に、振動情報推定装置1を実現するための演算処理装置13における処理を図7に示したフローチャートを用いて説明する。 The configuration of each part of the vibration information estimation device 1, control device C, and shock absorber D in the suspension device Sd has been explained above. Below, the processing in the calculation processing device 13 to realize the vibration information estimation device 1 will be explained using the flowchart shown in Figure 7.
演算処理装置13は、所定の演算周期で、以下のステップF1からステップF7までの処理を繰り返し実行する。まず、演算処理装置13は、加速度センサ10,11,12が検知した各加速度α1,α2,α3から後輪Wrl,Wrrの直上の車体Bの上下加速度αzrl,αzrrおよびロール加速度φを求める(ステップF1)。つづいて、演算処理装置13は、車両Vの速度v、ロール加速度φ、ホールベースLhおよびトレッドLtの値に基づいて補正値αφを求める(ステップF2)。 The arithmetic processing unit 13 repeatedly executes the following steps F1 to F7 at a predetermined calculation cycle. First, the arithmetic processing unit 13 calculates the vertical accelerations αzrl, αzrr and the roll acceleration φ of the vehicle body B directly above the rear wheels Wrl, Wrr from the accelerations α1 , α2 , α3 detected by the acceleration sensors 10, 11, 12 (step F1). Next, the arithmetic processing unit 13 calculates a correction value αφ based on the values of the speed v, roll acceleration φ, wheel base Lh, and tread Lt of the vehicle V (step F2).
つづいて、演算処理装置13は、上下加速度αzrl,αzrrに対して前述したように補正値αφを加減算して補正後の上下加速度αzrla,αzrraを求める(ステップF3)。そして、演算処理装置13は、補正後の上下加速度αzrla,αzrraと、前回の演算周期で求めた上下加速度の推定値との偏差を求める(ステップF4)。 Next, the arithmetic processing unit 13 calculates the corrected vertical accelerations αzrla and αzrra by adding or subtracting the correction value αφ to or from the vertical accelerations αzrl and αzrr as described above (step F3).Then, the arithmetic processing unit 13 calculates the deviation between the corrected vertical accelerations αzrla and αzrra and the estimated values of the vertical accelerations calculated in the previous calculation cycle (step F4).
さらに、演算処理装置13は、制御装置Cとしての処理を行って求めた緩衝器Dの減衰力調整部Fへ与える電流iを指示する指令と、前回の演算周期で求めたストローク変位を微分して得たストローク速度とをパラメータとしてマップ演算を行って減衰係数Cd(i)を求める(ステップF5)。 Furthermore, the calculation processing device 13 performs a map calculation using as parameters a command indicating the current i to be applied to the damping force adjustment unit F of the shock absorber D, which is determined by processing as the control device C, and the stroke speed obtained by differentiating the stroke displacement determined in the previous calculation cycle, to determine the damping coefficient Cd(i) (step F5).
そして、演算処理装置13は、ステップF4で求めた偏差とステップF5で求めた減衰係数Cd(i)とからオブザーバゲインGを求め(ステップF6)、オブザーバ5のオブザーバゲインGを設定し、補正後の上下加速度αzrla,αzrraを用いてオブザーバ5としての処理に必要な演算を実行してストローク変位を算出する(ステップF7)。 Then, the calculation processing device 13 calculates the observer gain G from the deviation calculated in step F4 and the damping coefficient Cd(i) calculated in step F5 (step F6), sets the observer gain G of the observer 5, and performs the calculations required for processing as the observer 5 using the corrected vertical accelerations αzrla and αzrra to calculate the stroke displacement (step F7).
演算処理装置13は、所定の演算周期で、ステップF1からステップF7までの処理を繰り返し実行して、上下加速度αzrl,αzrrおよびロール加速度φからストローク変位を求める。このように、演算処理装置13がステップF1からステップF7までの処理を行うことで振動情報推定装置1の各部が実現される。 The calculation processing device 13 repeatedly executes the processes from steps F1 to F7 at a predetermined calculation cycle to calculate the stroke displacement from the vertical accelerations αzrl, αzrr and the roll acceleration φ. In this way, the calculation processing device 13 executes the processes from steps F1 to F7 to realize each part of the vibration information estimation device 1.
以上、本実施の形態の振動情報推定装置1は、前後左右に車輪Wfl,Wfr,Wrl,Wrrを有する車両Vにおける車体Bのロール方向の加速度であるロール加速度φを検知するロール加速度検知部2と、車両Vの進行方向の後輪Wrl,Wrrの直上の車体Bの上下方向の加速度である上下加速度αzrl,αzrrを検知する上下加速度検知部3と、ロール加速度φに基づいて上下加速度αzrl,αzrrを補正する補正部4と、補正部4で補正した上下加速度αzrla,αzrraを入力として、1輪モデル5aの状態方程式に基づいて車両Vの車体Bと後輪Wrl,Wrrとの上下方向の相対的なストローク変位(振動情報)を推定するオブザーバ5とを備えて構成されている。 As described above, the vibration information estimation device 1 of this embodiment is configured to include a roll acceleration detection unit 2 that detects roll acceleration φ, which is the acceleration in the roll direction of the vehicle body B of a vehicle V having front, rear, left, and right wheels Wfl, Wfr, Wrl, and Wrr; a vertical acceleration detection unit 3 that detects vertical accelerations αzrl, αzrr, which are the vertical accelerations of the vehicle body B directly above the rear wheels Wrl, Wrr in the direction of travel of the vehicle V; a correction unit 4 that corrects the vertical accelerations αzrl, αzrr based on the roll acceleration φ; and an observer 5 that uses the vertical accelerations αzrla, αzrra corrected by the correction unit 4 as input and estimates the relative stroke displacement (vibration information) in the vertical direction between the vehicle body B and the rear wheels Wrl, Wrr of the vehicle V based on the state equation of a single-wheel model 5a.
このように構成された振動情報推定装置1によれば、ロール加速度φに基づいて上下加速度αzrl,αzrrを補正する補正部4を備えているので、上下加速度αzrl,αzrrからオブザーバ5によるストローク変位の推定に邪魔となるロールによる加速度成分を取り除くことができる。よって、振動情報推定装置1によれば、上下加速度αzrl,αzrrからロールによる加速度成分を排除できるので、オブザーバ5が推定するストローク変位(振動情報)の位相が実際のストローク変位に対して遅れることがなくなるので、精度よくストローク変位(振動情報)を推定できる。 The vibration information estimation device 1 configured in this manner is equipped with a correction unit 4 that corrects the vertical accelerations αzrl and αzrr based on the roll acceleration φ, making it possible to remove from the vertical accelerations αzrl and αzrr the acceleration components due to roll that interfere with the estimation of stroke displacement by the observer 5. Therefore, because the vibration information estimation device 1 can remove the acceleration components due to roll from the vertical accelerations αzrl and αzrr, the phase of the stroke displacement (vibration information) estimated by the observer 5 does not lag behind the actual stroke displacement, allowing for accurate estimation of stroke displacement (vibration information).
また、本実施の形態の振動情報推定装置1では、補正部4は、後輪Wrl,Wrrが車両Vにおける進行方向の前輪Wfl,Wfrが通過した路面と同一路面を通過すると仮定して、前輪Wfl,Wfrが同一路面を通過した際に取得されたロール加速度φに基づいて、同一路面を後輪Wrl,Wrrが通過する際に検知される上下加速度αzrl,αzrrを補正する。このように構成された振動情報推定装置1によれば、前輪Wfr,Wfrと後輪Wrl,Wrrとが同一路面を通過する場合、前輪Wfr,Wfrが同一路面を走行した際に得られるロール角速度φを用いて上下加速度αzrl,αzrrを補正できるので、より正確にストローク変位(振動情報)を推定できる。 In addition, in the vibration information estimation device 1 of this embodiment, the correction unit 4 assumes that the rear wheels Wrl, Wrr pass over the same road surface as the front wheels Wfl, Wfr in the traveling direction of the vehicle V, and corrects the vertical accelerations αzrl, αzrr detected when the rear wheels Wrl, Wrr pass over the same road surface based on the roll acceleration φ obtained when the front wheels Wfl, Wfr pass over the same road surface. With the vibration information estimation device 1 configured in this manner, when the front wheels Wfr, Wfr and the rear wheels Wrl, Wrr pass over the same road surface, the vertical accelerations αzrl, αzrr can be corrected using the roll angular velocity φ obtained when the front wheels Wfr, Wfr travel on the same road surface, allowing for more accurate estimation of stroke displacement (vibration information).
さらに、本実施の形態のサスペンション装置Sdは、車体Bと後輪Wrl,Wrrとの間に介装される減衰力調整可能な緩衝器Dと、緩衝器Dを制御する制御装置Cと、振動情報推定装置1とを備え、制御装置Cは、振動情報推定装置1が推定したストローク変位(振動情報)に基づいて緩衝器Dを制御する。このように構成されたサスペンション装置Sdによれば、精度よく推定されたストローク変位(振動情報)に基づいて緩衝器Dが制御されるので、車体Bの振動を効果的に抑制でき、車両における乗心地を向上できる。なお、本実施の形態のサスペンション装置Sdでは、緩衝器Dを備えて制御装置Cが緩衝器Dを制御しているが、緩衝器Dに代えて発生する推力の調整を可能とするアクチュエータを備えて制御装置Cがアクチュエータを制御してもよい。このようにしても、サスペンション装置Sdは、精度よく推定されたストローク変位(振動情報)に基づいてアクチュエータを制御できるので、車体Bの振動を効果的に抑制でき、車両における乗心地を向上できる。なお、アクチュエータを制御する場合、振動情報推定装置1における減衰係数マップ5bに代えてアクチュエータが発生する推力を求めるマップや関数を設ければよい。 Furthermore, the suspension device Sd of this embodiment includes a shock absorber D with adjustable damping force interposed between the vehicle body B and the rear wheels Wrl, Wrr, a control device C that controls the shock absorber D, and a vibration information estimation device 1. The control device C controls the shock absorber D based on the stroke displacement (vibration information) estimated by the vibration information estimation device 1. With the suspension device Sd configured in this manner, the shock absorber D is controlled based on the accurately estimated stroke displacement (vibration information), thereby effectively suppressing vibration of the vehicle body B and improving ride comfort in the vehicle. Note that while the suspension device Sd of this embodiment includes a shock absorber D and controls the shock absorber D using the control device C, it may also be possible to include an actuator that can adjust the generated thrust instead of the shock absorber D and control the actuator using the control device C. Even in this case, the suspension device Sd can control the actuator based on the accurately estimated stroke displacement (vibration information), thereby effectively suppressing vibration of the vehicle body B and improving ride comfort in the vehicle. When controlling an actuator, a map or function for determining the thrust generated by the actuator can be provided instead of the damping coefficient map 5b in the vibration information estimation device 1.
また、前述したところでは、振動情報をストローク変位としているが、オブザーバ5で推定する振動情報は、ストローク速度或いはストローク加速度であってもよい。また、オブザーバ5では、ストローク変位やストローク速度の他にも、車体Bの上下方向の速度や変位、車輪Wfr,Wfr,Wrl,Wrrの加速度、速度や変位を推定してもよい。なお、振動情報に何を選ぶかは、サスペンション装置Sdの制御で使用する状態量に応じて決定すればよい。 In addition, while the vibration information described above is stroke displacement, the vibration information estimated by the observer 5 may also be stroke speed or stroke acceleration. Furthermore, in addition to stroke displacement and stroke speed, the observer 5 may also estimate the vertical speed and displacement of the vehicle body B, and the acceleration, speed and displacement of the wheels Wfr, Wfr, Wrl, and Wrr. The vibration information selected may be determined according to the state quantity used in the control of the suspension device Sd.
なお、本実施の形態のサスペンション装置Sdでは、前輪Wfl,Wfrのストローク変位については補正部4の処理を行わないストローク変位推定部30で推定しているが、車両Vの前輪Wfl,Wfrおよび後輪Wrl,Wrrのいずれのストローク変位(振動情報)についても振動情報推定装置1としての処理を行えるようにしておき、車両Vの進行方向に応じて、進行方向の前側の車輪については補正部4の処理を行わずにストローク変位(振動情報)を推定し、進行方向の後側の車輪については補正部4の処理を行ってストローク変位(振動情報)の推定を行うようにしてもよい。 In the suspension device Sd of this embodiment, the stroke displacement of the front wheels Wfl, Wfr is estimated by the stroke displacement estimation unit 30 without processing by the correction unit 4. However, the vibration information estimation device 1 may be configured to process the stroke displacement (vibration information) of both the front wheels Wfl, Wfr and the rear wheels Wrl, Wrr of the vehicle V, and depending on the direction of travel of the vehicle V, the stroke displacement (vibration information) of the wheels on the front side in the direction of travel may be estimated without processing by the correction unit 4, and the stroke displacement (vibration information) of the wheels on the rear side in the direction of travel may be estimated by processing by the correction unit 4.
さらに、本実施の形態のサスペンション装置Sdにあっては、振動情報推定装置1と制御装置Cとの各部が演算処理装置13の処理によって実現されているが、振動情報推定装置1と制御装置Cとはハードウェアとして互いに別個独立していてもよいし、振動情報推定装置1と制御装置Cとの各部が異なるハードウェアによって構成されていてもよい。 Furthermore, in the suspension device Sd of this embodiment, each part of the vibration information estimation device 1 and the control device C is realized by processing by the arithmetic processing device 13, but the vibration information estimation device 1 and the control device C may be separate and independent hardware, or each part of the vibration information estimation device 1 and the control device C may be configured by different hardware.
以上、本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明したが、特許請求の範囲から逸脱しない限り、改造、変形、及び変更が可能である。 While the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, modifications, variations, and variations are possible without departing from the scope of the claims.
1・・・振動情報推定装置、2・・・ロール加速度検知部、3・・・上下加速度検知部、4・・・補正部、5・・・オブザーバ、5a・・・1輪モデル、
B・・・車体、C・・・制御装置、D・・・緩衝器、Sd・・・サスペンション装置、V・・・車両、Wfl,Wfr・・・前輪、Wrl,Wrr・・・後輪、
1... Vibration information estimation device, 2... Roll acceleration detection unit, 3... Vertical acceleration detection unit, 4... Correction unit, 5... Observer, 5a... Single-wheel model
B: vehicle body, C: control device, D: shock absorber, Sd: suspension device, V: vehicle, Wfl, Wfr: front wheels, Wrl, Wrr: rear wheels,
Claims (3)
前記車両の進行方向の後輪の直上の車体の上下方向の加速度である上下加速度を検知する上下加速度検知部と、
前記車両の進行方向の前輪における前記ロール加速度に基づいて前記上下加速度を補正する補正部と、
前記補正部で補正した上下加速度を入力として、1輪モデルの状態方程式に基づいて前記車両の前記車体と前記後輪との上下方向の相対的な振動情報を推定するオブザーバとを備えた
ことを特徴とする振動情報推定装置。 a roll acceleration detection unit that detects roll acceleration, which is acceleration in the roll direction of a vehicle body of a vehicle having wheels on the front, rear, left, and right sides;
a vertical acceleration detection unit that detects vertical acceleration, which is acceleration of the vehicle body in the vertical direction directly above the rear wheels in the traveling direction of the vehicle;
a correction unit that corrects the vertical acceleration based on the roll acceleration of a front wheel in a traveling direction of the vehicle ;
an observer that receives the vertical acceleration corrected by the correction unit as an input and estimates relative vertical vibration information between the body and the rear wheels of the vehicle based on a state equation of a one-wheel model.
ことを特徴とする請求項1に記載の振動情報推定装置。 The vibration information estimation device according to claim 1, characterized in that the correction unit corrects the vertical acceleration detected when the rear wheels pass over the same road surface as the front wheels in the direction of travel of the vehicle, based on the roll acceleration obtained when the front wheels pass over the same road surface, assuming that the rear wheels pass over the same road surface as the front wheels in the direction of travel of the vehicle.
前記緩衝器或いは前記アクチュエータを制御する制御装置と、
請求項1または2に記載の振動情報推定装置とを備え、
前記制御装置は、前記振動情報推定装置が推定した前記振動情報に基づいて前記緩衝器或いは前記アクチュエータを制御する
ことを特徴とするサスペンション装置。 a shock absorber with adjustable damping force or an actuator with adjustable thrust force interposed between the vehicle body and the rear wheel;
a control device for controlling the shock absorber or the actuator;
The vibration information estimation device according to claim 1 or 2,
The suspension device is characterized in that the control device controls the shock absorber or the actuator based on the vibration information estimated by the vibration information estimation device.
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