JP2003104024A - サスペンション制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 サスペンション制御装置において、路面状態
にかかわらず、常に適切な減衰力制御を実行できるよう
にする。 【解決手段】 車両の車体2と車輪3との間に、懸架ばね
4および減衰力可変ショックアブソーバ5を介装し、車体
2に上下加速度センサ6を取付ける。上下加速度センサの
検出に基づいて、コントローラ7によって所定の制御パ
ラメータを利用してショックアブソーバ5の減衰力を制
御して、車両の乗り心地および走行安定性を向上させ
る。このとき、上下加速度センサ6の検出に基づいて、
路面状態を演算し、これを空間周波数毎に周波数解析す
る。この解析結果を所定の路面判定基準レベルと比較し
て、適宜制御パラメータを補正する。このようにして、
実際の路面状態を学習して制御パラメータを補正するこ
とにより、常に適切な減衰力制御を実行することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、自動車等の車両におい
て、走行状態に応じてサスペンションの特性を適宜調整
することによって、乗り心地および操縦安定性を向上さ
せるようにしたサスペンション制御装置に関するもので
ある。 【０００２】 【従来の技術】例えば自動車のサスペンション制御装置
において、各種センサによって検出した車両速度、車両
加速度、ステアリング操舵角度、車両ブレーキの作動、
ばね上加速度、ばね上ばね下間の相対変位及び相対速度
等の車両走行状態を表すパラメータをコントローラによ
って所定の論理規則に従って処理し、車両走行状態に応
じて、各車輪の減衰力可変ショックアブソーバ(調整式
サスペンション)のアクチュエータに制御信号を供給し
て、減衰力を適宜調整することにより、車体の上下振動
を抑制して、乗り心地および操縦安定性を向上させるよ
うにした、いわゆる、セミアクティブサスペンション制
御装置が知られている。 【０００３】一般的に、ショックアブソーバの減衰力
は、ピストン速度の関数であり、直接制御することが困
難であるため、サスペンション制御装置においては、想
定したピストン速度に対して所望の減衰力が得られるよ
うに減衰係数を調整している。このピストン速度は、通
常、走行頻度の高い舗装道路の走行を想定して設定され
ている。このため、例えば、未舗装路等の凹凸の激しい
悪路を走行した場合、実際のピストン速度が想定したピ
ストン速度に対して極端に速くなり、ショックアブソー
バの減衰力が過度に増大して、所望の制御効果が得られ
ず、乗り心地が悪化する場合がある。 【０００４】そこで、本出願人は、特願平6−340296号
(特開平7−232530号)において、良路、悪路、うねり路
等の複数の路面状態を想定し、各路面状態に応じた複数
の制御ゲインを予め設定し、上下加速度センサが検出し
た車体の振動の振幅および周波数から走行中の路面状態
を推定し、その路面状態に応じた制御ゲインを利用して
ショックアブソーバの減衰力を調整することにより、路
面状態にかかわらず、常に適切な減衰力を発生させて、
制御効果を高めるようにしたサスペンション制御装置を
提案している。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のサスペンション制御装置では、次のような問題があ
る。上記従来のサスペンション制御装置では、想定され
る路面状態に応じて、予め複数の制御ゲインを設定する
必要があるが、実際にユーザーが使用する全ての路面状
態を網羅することは非常に困難である。このため、実際
には、車両の仕向地等によって想定される数種類の路面
状態に対応した制御ゲインが設定されることになる。と
ころが、実際に車両がどのような状況の下で使用される
かを正確に予測することは困難であることが多く、想定
した路面状態と実際に走行する路面状態とに差が生じ
て、充分な制御効果が得られない場合がある。 【０００６】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
であり、路面状態にかかわらず、常に適切な減衰力を発
生させて正確な制御を行うことができるサスペンション
制御装置を提供することを目的とする。 【０００７】 【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明は、車両の車体と車輪との間に介装され、
車輪から車体へ伝達される振動特性を調整可能な調整式
サスペンションと、前記車両の走行状態を検出する検出
手段と、該検出手段の検出値に基づいて、予め設定され
た所定の制御パラメータを利用して前記振動特性を調整
すべく前記調整式サスペンションを制御するコントロー
ラとを備えたサスペンション制御装置において、前記コ
ントローラは、前記検出手段の検出値に基づいて、路面
状態を空間周波数毎に周波数解析し、該周波数解析の結
果に基づいて、前記制御パラメータを補正することを特
徴とする。このように構成したことにより、実際の走行
路面状態に応じて、制御パラメータを修正することがで
き、常に適切なサスペンション特性の制御を行うことが
できる。 【０００８】 【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて詳細に説明する。図1に示すように、本実施
形態に係るサスペンション制御装置1は、車両の車体2
(ばね上)と各車輪3(1輪のみ図示する)(ばね下)との間
に、懸架ばね4および調整式サスペンションを構成する
減衰力可変ショックアブソーバ5(以下、ショックアブソ
ーバ5という)を介装し、車体2に上下加速度センサ6(検
出手段)を取付け、上下加速度センサ6によって検出され
た上下加速度信号を含む車両の走行状態を示す入力信号
に基づいて、コントローラ7によって、各車輪3のショッ
クアブソーバ5のアクチュエータ8を作動させて、減衰力
を制御する。 【０００９】コントローラ7は、いわゆるスカイフック
理論に基づき、上下加速度センサ6からの入力信号等に
よって車体の加振状態、制振状態を判定し、加振状態で
は、減衰力を小さく、制振状態では、減衰力を大きくす
べく、目標減衰力を演算し、アクチュエータ8に制御信
号を出力して、各車輪3のショックアブソーバ5の減衰力
を制御することによって、車輪2から車体3へ伝達される
振動特性を最適に調整してして、車体2をフラットな状
態に安定させる。 【００１０】このとき、コントローラ7は、図2に示すよ
うに、上下加速度信号を積分処理部9で積分して絶対速
度を演算し、ローパスフィルタ処理部10で不要な高周波
成分を除去し、不感帯処理部11で不要な微小成分を除去
し、さらに、制御目標値演算部12で制御ゲインを乗じて
目標減衰力を演算する。また、路面判定処理部13によっ
て、上下加速度信号の振幅と周波数に基づいて、現在走
行中の路面状態を判定し、その路面状態に応じて、設定
されたローパスフィルタのカットオフ周波数、不感帯お
よび制御ゲインを選択し、選択されたこれらの制御パラ
メータを用いて目標減衰力を演算する。 【００１１】ここで、路面状態の判定は、例えば、上下
加速度信号に基づいて、その振幅が大で周波数が低の場
合はうねり路、振幅が小で周波数が高の場合は悪路、振
幅が小で周波数が低の場合は良路として行うことができ
る。そして、図3に示すように、各路面状態毎に設定さ
れた不感帯、ローパスフィルタのカットオフ周波数およ
び制御ゲインの制御パラメータの傾向を路面状態に応じ
て選択して、目標減衰力を演算する。これにより、良路
では、不感帯を小、ゲインを中とすることにより、乗り
心地をよくすると共にフラット感を高め、悪路では、不
感帯を大、ゲインを小、カットオフ周波数を低とするこ
とにより、乗り心地を重視し、うねり路では、不感帯を
小、ゲインを大、カットオフ周波数を低とすることによ
り、制御効果を高めてフラット感を向上させることがで
きる。 【００１２】次に、コントローラ７による制御パラメー
タの補正について説明する。路面状態は、図6に示すISO
(国際標準化機構)の「路面凹凸のパワースペクトル表示
に関する規格案」に基づいて設定することができる。図6
のグラフ図に示される各路面状態の特徴を図7に模式的
に示す。図7に示すように、路面振幅パワースペクトル
密度は、良路では低く、悪路では高く、また、うねり路
では、低周波側で特に大きくなる傾向が見られる。これ
に基づいて、良路、悪路およびうねり路の各路面状態に
おける基準となる不感帯、ローパスフィルタのカットオ
フ周波数および制御ゲインの制御パラメータをそれぞれ
設定する。また、図5に示す一定の路面判定基準レベル
を設定する。路面判定基準レベルは、低周波側がうねり
路・良路判定基準、高周波側が悪路・良路判定基準とし
てある。 【００１３】そして、上下加速度センサ6からの上下加
速度情報および所定の伝達関数から路面変位を計算し、
さらに、路面振幅パワースペクトル密度を計算し、その
結果と車速センサ(図示せず)より得た車速から空間周波
数に対する路面振幅パワースペクトル密度を算出する。
空間周波数に対する路面振幅パワースペクトル密度を平
均化して、図5に示す路面判定基準レベルと比較し、そ
の結果に基づいて、各路面状態についての制御パラメー
タを補正する。 【００１４】図4に示すように、計算した平均路面振幅
パワースペクトル密度が、低周波側において、路面判定
基準レベルを下回る場合、うねり路および良路につい
て、制御ゲインを小さくし、ローパスフィルタのカット
オフ周波数を低くし、路面判定基準レベルを上回る場
合、うねり路および良路について、制御ゲインを大きく
し、ローパスフィルタのカットオフ周波数を高くする。
また、高周波側において、路面判定基準レベルを下回る
場合、悪路および良路について、制御ゲインを大きく
し、ローパスフィルタのカットオフ周波数を高くし、路
面判定基準レベルを上回る場合、悪路および良路につい
て、制御ゲインを小さくし、ローパスフィルタのカット
オフ周波数を低くする。 【００１５】このようにして、路面状態を周波数解析す
ることにより、路面状態に応じて、最適な制御パラメー
タを用いて減衰力制御を行うことができる。これによ
り、個々の車両の使用状況に応じて、実際の走行路面状
態を学習して制御パラメータを補正することができるの
で、制御効果を高めて、操縦安定性および乗り心地を向
上させることができる。また、仕向地等に応じて、路面
状態の設定を変更する必要がなくなるので、生産性、メ
ンテナンス性を向上させることができる。 【００１６】次に、コントローラ7による制御フローに
ついて、図8および図9を参照して説明する。コントロー
ラ7の電源が入ると、制御ソフトウエアの実行が開始さ
れる。図8において、ステップS1でコントローラの初期
設定を行い、ステップS2へ進んで制御周期の判定を行
う。制御周期に達すると、ストップ3へ進んで、前周期
において演算された内容をアクチュエータ8へ出力し、
ステップS4へ進む。ステップS4で、その他の必要なポー
トへの出力を行い、ステップS5へ進む。ステップS5で、
上下加速度センサ6等からのセンサ情報を読込んで、ス
テップS6へ進む。ステップS6で、センサ情報に基づいて
路面状態の設定および調整を実行して、ステップS7へ進
む。ステップS7で、車両の走行状態および路面状態の設
定情報に基づいて必要な減衰力を演算する。 【００１７】上記ステップS6における路面状態の設定お
よび実行を行うためのサブルーチンについて、図9を参
照して説明する。図9において、ステップS61で、上下加
速度センサ6からの加速度情報と所定伝達関数から路面
変位を計算する。その結果をステップS62でFFT処理し、
さらに、ステップS63で空間周波数に対する路面振幅パ
ワースペクトル密度を計算する。この路面振幅パワース
ペクトル密度をステップS64で平均化し、その結果であ
る路面状態をステップS65で保存する。そして、ステッ
プS66で、計算した路面状態(平均化された路面振幅パワ
ースペクトル密度)を図5の路面判定基準レベルと比較
し、その結果に基づいて、図4に示すように制御パラメ
ータを変更する。 【００１８】なお、上記実施形態では、上下加速度セン
サを利用して路面変位(振幅)を求めているが、この他、
車高センサ、路面センサ等を用いて路面変位を得ること
もできる。また、路面振幅パワースペクトル密度を平均
化して路面状態を表しているが、その最大値をとって路
面状態を表すこともできる。 【００１９】また、上記実施形態では、本発明の調整式
サスペンションとして、減衰力可変ショックアブソーバ
5を用い、減衰力可変ショックアブソーバ5の減衰力を制
御して車輪3から車体2へ伝達される振動特性を最適に調
整するものを示したが、別段これに限らず、例えば、エ
アサスペンション装置のばね定数を制御することで、エ
アサスペンション装置の硬さを調整して、車輪3から車
体2へ伝達される振動特性を最適に調整するようにして
も構わない。 【００２０】 【発明の効果】以上詳述したように、本発明のサスペン
ション制御装置によれば、コントローラが、検出手段の
検出値に基づいて、路面状態を空間周波数毎に周波数解
析し、該周波数解析の結果に基づいて、制御パラメータ
を補正するので、実際の走行路面状態に応じて、制御パ
ラメータを修正することができ、常に適切なサスペンシ
ョン特性の制御を行うことができる。その結果、個々の
車両の使用状況に応じて、実際の走行路面状態を学習し
て、制御パラメータを最適化することができるので、制
御効果を高めて、操縦安定性および乗り心地を向上させ
ることができる。また、仕向地等に応じて、個別に制御
パラメータの設定を変更する必要がなくなるので、生産
性、メンテナンス性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の一実施形態に係るサスペンション制御
装置を概略的に示すブロック図である。 【図２】図1の装置のコントローラの減衰力制御を示す
ブロック図である。 【図３】図1の装置のコントローラにおける路面状態毎
の制御パラメータの傾向を示す図表である。 【図４】図1の装置のコントローラにおける制御パラメ
ータの補正内容を示す図表である。 【図５】図1の装置のコントローラにおける制御パラメ
ータを補正するための路面判定レベルを示すグラフ図で
ある。 【図６】ISO(国際標準化機構)の路面凹凸のパワースペ
クトル表示に関する規格案を示すグラフ図である。 【図７】図7の特徴を模式的に示すグラフ図である。 【図８】図1の装置のコントローラによる制御フローを
示すフローチャートである。 【図９】図8に示す制御フローのサブルーチンを示すフ
ローチャートである。 【符号の説明】 1 サスペンション制御装置 2 車体 3 車輪 5 減衰力可変ショックアブソーバ(調整式サスペンショ
ン) 6 上下加速度センサ(検出手段) 7 コントローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3D001 AA02 BA01 DA17 EA01 EA22 EA34 EB18 EB24 EB32 ED04 ED10 ED19

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 車両の車体と車輪との間に介装され、車
   輪から車体へ伝達される振動特性を調整可能な調整式サ
   スペンションと、前記車両の走行状態を検出する検出手
   段と、該検出手段の検出値に基づいて、予め設定された
   所定の制御パラメータを利用して前記振動特性を調整す
   べく前記調整式サスペンションを制御するコントローラ
   とを備えたサスペンション制御装置において、 前記コントローラは、前記検出手段の検出値に基づい
   て、路面状態を空間周波数毎に周波数解析し、該周波数
   解析の結果に基づいて、前記制御パラメータを補正する
   ことを特徴とするサスペンション制御装置。