JP2007168611A - サスペンション装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電磁アクチュエータの過熱および電源装置の能力低下を抑制するとともに、ロール抑制制御の停止による車両挙動の急変を防止して乗員に対して不安感を与えないようにする。
【解決手段】 ロール抑制制御を行っているときに（Ｓ２２：ＹＥＳ）、電磁アクチュエータの制御指令の積算値ΣＡｉが基準値Ａ０を超えた場合には（Ｓ２４：ＹＥＳ）、このままロール抑制制御を継続することが困難であると推定して、ロール抑制制御ゲインＫ３および振動抑制制御ゲインＫ１，Ｋ２を徐々に低減する（Ｓ２７，Ｓ２８）。そしてロール抑制制御が終了した時点で制御ゲインＫ１，Ｋ２，Ｋ３を初期値にリセットする（Ｓ３１，Ｓ３２）。この結果、ロール抑制制御を徐々に弱めることでドライバーに不安感を与えることなく電動モータやモータ駆動回路の過熱を防止できる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、自動車等の車輪のサスペンション装置に係り、特に電磁アクチュエータの通電制御により車両の姿勢変化を抑制制御するサスペンション装置に関する。

従来から、例えば、特許文献１に示すように、車両姿勢制御や振動抑制制御を行うサスペンション装置として、電磁アクチュエータを用いた電磁サスペンション装置が知られている。この電磁サスペンション装置は、各車輪と車体との間に設けられる伸縮可能な電磁アクチュエータを備え、車輪と車体とが接近・離間することにより電動モータを発電させて減衰力（車輪と車体とが接近・離間する運動を減衰させる力）を得るとともに、車載バッテリを使ってこの電動モータに通電することにより電磁アクチュエータの伸縮状態を調整する。従って、車両が旋回運動している場合には、電動モータへの通電により電磁アクチュエータの伸縮状態を調整してロール抑制制御を行うことができる。
特開２００５−１６２０２１

しかしながら、電磁サスペンション装置においては、車両旋回状態が続いた場合には、車両ロール抑制のために電磁アクチュエータに流す電流量が多くなる。つまり、車両旋回中においては、車両姿勢を水平にするために、左右輪の一方の電磁アクチュエータを伸張させるとともに他方の電磁アクチュエータを収縮させてロール運動に反して車体重量を支持するため、電磁アクチュエータの電動モータに流す電流量が多くなる。従って、車両旋回状態が長いあいだ継続すると、電磁アクチュエータの電動モータあるいはモータ駆動回路が発熱したり、消費電力量増大により車載バッテリの能力を低下させてしまい、ロール抑制制御の継続が困難になってしまう。
また、こうした場合、途中でロール抑制制御を停止すると、車両の挙動が急変して乗員に対して不安感を与えてしまう。

本発明の目的は、上記問題に対処するためになされたもので、電磁アクチュエータの過熱および電源装置の能力低下を抑制するとともに、ロール抑制制御の停止による車両挙動の急変を防止して乗員に対して不安感を与えないようにすることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の特徴は、車輪と車体との間に設けられ、上記車輪の上下方向の力を受けて上記車体と上記車輪とが接近あるいは離間することにより電磁力を発生するとともに、車載電源装置からの通電により上記車体と上記車輪とが接近あるいは離間する推進力を発生させる電磁アクチュエータと、車両の旋回運動による姿勢変化を検出する姿勢変化検出手段と、上記車両の姿勢変化を抑制するように上記電磁アクチュエータの駆動電流の指令値を算出して上記電磁アクチュエータを駆動制御するアクチュエータ制御手段とを備えたサスペンション装置において、上記電磁アクチュエータによる姿勢変化抑制制御の継続が不可能と推定される所定の状態量を検出する継続不能状態量検出手段を備え、上記アクチュエータ制御手段は、上記車両の姿勢変化抑制制御中に、上記継続不能状態量検出手段により上記姿勢変化抑制制御の継続が不可能と推定される所定の状態量が検出されたとき、上記電磁アクチュエータの駆動電流の指令値を徐々に低下させることにある。

上記のように構成した本発明によれば、電磁アクチュエータを駆動して車両の旋回運動による姿勢変化を抑制するが、車両の姿勢変化抑制制御中に、その制御のこれ以上の継続が不可能と推定される状態量を検出すると、電磁アクチュエータの駆動電流の指令値を徐々に低下させる。つまり、姿勢変化抑制制御が急に停止してしまう前に、その継続が不可能と推定される状態量を検出して、電磁アクチュエータへの通電量を徐々に減らしていく。従って、急激に姿勢変化抑制制御が停止して車両挙動が急変してしまうことがなく、運転者に不安感を与えない。

尚、電磁アクチュエータは、例えば、車輪側に接続される車輪側部材と車体側に接続される車体側部材とを備えるとともに、車輪の上下方向の力を受けて車輪側部材と車体側部材とが相対移動することにより発電して減衰力を得る一方、車載電源装置からの通電により車輪側部材と車体側部材との相対移動力を発生させるモータを設けて構成することができる。
また、電磁アクチュエータの駆動電流の指令値を徐々に減らす構成としては、例えば、電磁アクチュエータの駆動電流量を決定する要素となる制御ゲインを漸減させるゲイン漸減手段を設けてもよい。

また、本発明の他の特徴は、上記継続不能状態量検出手段は、上記電磁アクチュエータに供給する駆動電流の指令値の累積量を算出し、上記指令値の累積量が所定累積量に達したときに、上記姿勢変化抑制制御の継続が不可能であると推定することにある。

これによれば、電磁アクチュエータに供給する駆動電流の指令値の累積量から電磁アクチュエータの過熱状態を推定し、指令値の累積量が所定累積量に達したときに、電動アクチュエータが過熱状態にあると判定して姿勢変化抑制制御を徐々に緩める。
従って、電磁アクチュエータの異常発熱によるサスペンション装置の故障を防止することができるとともに、車両挙動の急激な変化を抑制することができる。また、特別なセンサを設けることなく電磁アクチュエータの異常発熱を推定することができるため、低コストで実施することができる。
また、電源装置からの過剰な電力消費も防止することができる。

また、本発明の他の特徴は、上記継続不能状態量検出手段は、上記車載電源装置の状態を検出し、所定の電源供給能力低下が検出されたときに、上記姿勢変化抑制制御の継続が不可能であると推定することにある。

これによれば、車載電源装置の能力低下が検出されたときに、姿勢変化抑制制御を徐々に緩める。従って、車載電源装置からの過剰な電力消費を抑制することができ、電力不足により突然サスペンション装置の制御システムが停止してしまうことが無く、車両挙動の急激な変化も抑制することができる。また、車載電源装置の電力を使用する他の電気制御システムのシステムダウン等の不具合も防止できる。
尚、この車載電源装置の電源供給能力の低下は、例えば、電源電圧値が所定電圧値以上あるか否かに基づいて検出してもよい。

また、本発明の他の特徴は、上記車輪と上記車体との間で上記電磁アクチュエータに併設され、上下方向に伸縮可能な車高調整装置を備え、上記姿勢変化抑制制御の継続が不可能と推定されて上記電磁アクチュエータに供給する駆動電流の指令値を徐々に低下させるとき、上記車高調整装置により上記車両の姿勢変化抑制制御を補助することにある。

これによれば、電磁アクチュエータに供給する駆動電流の指令値を徐々に低下させるとき、車高調整装置により車両姿勢変化抑制制御を補助するため、車両姿勢変化を良好に抑制することができる。
尚、車高調整装置としては、例えば、エアー駆動アクチュエータのように、電動力を用いずに流体圧力により車高調整するものを適用するとよい。

以下、本発明の一実施形態に係るサスペンション装置について図面を用いて説明する。図１は、同実施形態に係るサスペンション装置のシステム構成を概略的に示している。

このサスペンション装置は、各車輪ＷＦＬ、ＷＦＲ、ＷＲＬ、ＷＲＲと車体Ｂとの間にそれぞれ設けられる４組のサスペンション本体１０ＦＬ、１０ＦＲ、１０ＲＬ、１０ＲＲと、各サスペンション本体１０ＦＬ、１０ＦＲ、１０ＲＬ、１０ＲＲの作動を制御するサスペンション制御装置５０とから構成される。
以下、４組のサスペンション本体１０ＦＬ、１０ＦＲ、１０ＲＬ、１０ＲＲおよび車輪ＷＦＬ、ＷＦＲ、ＷＲＬ、ＷＲＲについては、特に前後左右を区別する場合を除いて、単にサスペンション本体１０および車輪Ｗと総称する。

サスペンション本体１０は、図２に示すように、車輪Ｗを支持するロアアームＬＡと車体Ｂとの間に設けられ、空気の弾性（圧縮性）を利用して路面から受ける衝撃を吸収し乗り心地を高めるとともに車両の重量を弾性支持するエアばね装置２０と、エアばね装置２０の上下振動に対して減衰力を発生させるショックアブソーバとして機能する電磁アクチュエータ３０とからなる。
以下、エアばね装置２０により支えられる側、つまり車体Ｂ側を「ばね上」と呼び、エアばね装置２０を支持する側、つまり車輪Ｗ側を「ばね下」と呼ぶ。

電磁アクチュエータ３０は、同軸状に配置されるアウタシリンダ３１およびインナシリンダ３２と、インナシリンダ３２の内側に設けられるボールねじ機構３５と、ボールねじ機構３５を動作させる電動モータ４０とを備える。
アウタシリンダ３１とインナシリンダ３２とは、同軸異径パイプで構成され、インナシリンダ３２の外周に軸方向へ摺動可能にアウタシリンダ３１が設けられる。図中、符号３３，３４は、アウタシリンダ３１内にインナシリンダ３２を摺動可能に支持する軸受である。

ボールねじ機構３５は、電動モータ４０の回転動作により回転するボールねじ３６と、ボールねじ３６に形成された雄ねじ部分３７に螺合する雌ねじ部分３８を有するボールねじナット３９とからなる。ボールねじナット３９は、図示しない回り止めにより、その回転運動ができないように規制されている。従って、このボールねじ機構３５においては、ボールねじ３６の回転運動がボールねじナット３９の上下軸方向の直線運動に変換され、逆に、ボールねじナット３９の上下軸方向の直線運動がボールねじ３５の回転運動に変換される。

ボールねじナット３９の下端は、アウタシリンダ３１の底面に固着されており、電動モータ４０の回転によりボールねじナット３９が上下動するとアウタシリンダ３１を下方に押し下げ又は上方に引き上げる。逆に、ボールねじ３６に対してアウタシリンダ３１を軸方向に相対移動させようとする外力が加わると、ボールねじ３６が回転して電動モータ４０を回転させる。このとき電動モータ４０は、そのロータに設けた永久磁石がステータに設けた電磁コイルＣＬ１〜ＣＬ３（図３参照）を横切ることによって、電磁コイルＣＬ１〜ＣＬ３に起電力を発生させて発電機として働く。

インナシリンダ３２の上端は、取付プレート４１に固定される。この取付プレート４１は、電動モータ４０のモータケーシング４２に固定されるとともに、その中央に形成した貫通孔４３にボールねじ３６が挿通される。ボールねじ３６は、モータケーシング４２内においてモータ軸と連結されるとともに、インナシリンダ３２内の軸受４４によって回転可能に支持される。

車両が走行中に車輪Ｗが上下動する場合は、インナシリンダ３２に対してアウタシリンダ３１が軸方向に摺動し、ボールねじナット３９がボールねじ３６に対して上下動してボールねじ３６を回転させる。このため、電動モータ４０は、回転して電磁力（起電力）を発生し発電機として作用する。従って、この発電のために生じる抵抗力により減衰力（車輪Ｗと車体Ｂとが接近・離間する運動を減衰させる力）が発生する。
また、電源装置７０により電動モータ４０へ通電することでボールねじ機構３５を伸縮させてアウタシリンダ３１に推進力（インナシリンダ３２とアウタシリンダ３１とのあいだの相対移動力）を与え、車体Ｂの上下振動に対して所定の減衰力を発生させたり、車両姿勢変化を抑制することもできる。いずれの場合も、電動モータ４０に流れる電流の大きさを調整することにより可能となる。

エアばね装置２０は、この電磁アクチュエータ３０の外周に上下方向に伸縮可能に設けられるもので、モータケーシング４２の外周を囲む円筒状の上部ケース２１と、アウタシリンダ３１の外周面を囲む下部ケース２２と、両ケース２１，２２を気密状態で連結するゴムを主成分としたダイアフラム２３とを備え、これらのケース２１，２２とダイアフラム２３とによりアウタシリンダ３１、インナシリンダ３２、モータケーシング４２の外周に空気室２４を形成する。上部ケース２１および下部ケース２２は、それぞれモータケーシング４２およびアウタシリンダ３１の外周面に気密的に溶接固定されることで、空気室２４を密閉状態にする。

上部ケース２１には、この空気室２４内に空気を供給したり排気したりする給排口としてのノズル２５が設けられる。このノズル２５には、図１に示すように、サスペンション制御装置５０により制御される給排装置８０からの高圧空気流路となる給排気管８１が接続され、ノズル２５からの給排気により空気室２４内の空気圧が調整されるようになっている。
このように構成されたサスペンション本体１０は、上部ケース２１の上面で弾性材料からなるアッパーサポート２６を介して車体Ｂに取り付けられる。

次に、サスペンション本体１０の作動を制御するサスペンション制御装置５０について説明する。
図３はサスペンション制御装置５０の機能を表すブロック構成図である。

サスペンション制御装置５０は、電磁アクチュエータ３０を駆動制御する電磁アクチュエータ制御装置５１と、エアばね装置２０を駆動制御して車両の車高を所定値に維持する車高調整制御装置５２とからなり、それぞれ主要部がマイクロコンピュータにより構成される。
また、電磁アクチュエータ制御装置５１は、その機能から、車両の上下振動を抑えて良好な乗り心地性を確保するように電磁アクチュエータ３０の制御量を算出する乗心地制御部５１ａと、車両のロール運動を抑えて良好な車両姿勢を保ち操縦安定性を確保するように電磁アクチュエータ３０の制御量を算出する操安性制御部５１ｂとに大別される。
また、サスペンション制御装置５０は、バッテリ７１と発電機であるオルタネータ７２からなる電源装置７０により電源供給される。

次に、サスペンション制御装置５０が各種の制御を行うために使用するセンサ類について説明する。以下、各車輪Ｗごとに設けられるセンサについては、それらを特別区別する必要がないため同一の符号を付して説明する。

サスペンション制御装置５０には、各車輪Ｗごとに設けられるセンサとして、ばね上の上下方向の加速度を検出するばね上加速度センサ６１（以下、ばね上Ｇセンサ６１と呼ぶ）と、ばね下の上下方向の加速度を検出するばね下加速度センサ６２（以下、ばね下Ｇセンサ６２と呼ぶ）と、車高を例えばばね下に対するばね上の上下方向の相対位置から検出する車高センサ６３と、エアばね装置２０への高圧給気回路内の圧力を検出する圧力センサ８２とが接続され、更に、車両に各１組設けられるセンサとして、車両の横方向の加速度を検出する横加速度センサ６５（以下、横Ｇセンサ６５と呼ぶ）が接続される。
この横Ｇセンサ６５は、車両の旋回運動による姿勢変化を検出する本発明の姿勢変化検出手段に相当する。
また、電磁アクチュエータ制御装置５１は、電源装置７０の状態を検出する電源状態検出手段としての機能を備え、その出力電圧（電源電圧Ｖｘ）を常時モニタするように構成される。

サスペンション制御装置５０は、こうした各種のセンサの検出信号に基づいて、電磁アクチュエータ３０を駆動制御するモータ駆動回路５５と、圧縮空気をエアばね装置２０に供給する給排装置８０とを接続する。

電磁アクチュエータ３０の電動モータ４０を駆動制御するモータ駆動回路５５は、３相インバータ回路を構成するもので、電動モータ４０（本実施形態ではＤＣブラシレスモータを用いる）の３相の電磁コイルＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３にそれぞれ対応したスイッチング素子ＳＷ１１，ＳＷ１２，ＳＷ２１，ＳＷ２２，ＳＷ３１，ＳＷ３２を有する。これらのスイッチング素子ＳＷ１１，ＳＷ１２，ＳＷ２１，ＳＷ２２，ＳＷ３１，ＳＷ３２は、ＭＯＳ−ＦＥＴで構成され、電磁アクチュエータ制御装置５１からの信号によりオン・オフ制御される。また、モータ駆動回路５５には、電動モータ４０に流れる電流値を検出する電流センサ５６ａ、５６ｂ、５６ｃが各相に設けられる。以下、この３つの電流センサ５６ａ、５６ｂ、５６ｃを合わせて電流センサ５６と呼ぶ。

このモータ駆動回路５５では、スイッチング素子ＳＷ１１，ＳＷ１２，ＳＷ２１，ＳＷ２２，ＳＷ３１，ＳＷ３２のデューティー比を制御することにより（ＰＷＭ制御）、電源装置７０から電動モータ４０への通電量や電動モータ４０からバッテリ７１側へ送られる回生電力の電流量を制御する。

給排装置８０は、空気を圧縮して高圧空気を作る図示しないコンプレッサ等を備える。また、この給排装置８０から各エアばね装置２０への高圧空気の給排路となる給排気管８１には、流路を開閉する電磁弁８３および流路内の圧力を検出する圧力センサ８２が設けられる。車高調整制御装置５２は、この給排装置８０のコンプレッサや電磁弁８３の作動を制御することで、エアばね装置２０の空気室２４内の圧力を調整して目標位置に車高を維持する。

次に、電磁アクチュエータ制御装置５１の実行する乗心地制御、操縦安定性制御（以下、操安性制御と呼ぶ）および車高調整制御装置５２の実行する車高制御について説明する。
図４は、電磁アクチュエータ制御装置５１の実行する乗心地制御、操縦安定性制御の制御ルーチンおよび車高調整制御装置５２の実行する車高制御ルーチンを表し、それぞれ各制御装置の図示しない記憶素子内に制御プログラムとして記憶されている。

電磁アクチュエータ制御装置５１の乗心地制御部５１ａは、車両の上下振動を抑制するように電磁アクチュエータ３０の制御量を算出する論理演算部で、ばね下Ｇセンサ６２、ばね上Ｇセンサ６１からの上下加速度信号を各車輪ごとに入力し（Ｓ１）、各加速度信号を積分処理するとともに（Ｓ２）、ノイズとなる低周波振動分をハイパスフィルタ処理によりカットして（Ｓ３）ばね下速度Ｖ１とばね上速度Ｖ２とを求める（Ｓ４）。そして、ばね下速度Ｖ１に制御ゲインＫ１を乗じた値（Ｋ１・Ｖ１）と、ばね上速度Ｖ２に制御ゲインＫ２を乗じた値（Ｋ２・Ｖ２）との和（Ｋ１・Ｖ１＋Ｋ２・Ｖ２）を振動抑制制御量として算出する（Ｓ５）。

一方、電磁アクチュエータ制御装置５１の操安性制御部５１ｂにおいては、図４の中段に示すように、車両の旋回運動による姿勢変化を検出するために横Ｇセンサ６５からの横加速度信号を入力し（Ｓ６）、その横加速度ＹＧに制御ゲインＫ３を乗じた値（Ｋ３・ＹＧ）をロール抑制制御量として算出する（Ｓ７）。この場合の制御量は、前輪側と後輪側とでは同一とするが、左車輪側と右車輪側とでは正負を逆にする。つまり、左車輪側の制御ゲインＫ３に対して、右車輪側の制御ゲインを−Ｋ３とすることにより車両の姿勢変化（ロール運動）を抑制するように働く。

そして、各車輪ごとに算出された振動抑制制御量とロール抑制制御量との和を、各電磁アクチュエータ３０の制御量として算出する（Ｓ８）。
この制御量は、電動モータ４０によりボールねじ機構３５を伸縮させてアウタシリンダ３１に与える推進力（インナシリンダ３２とアウタシリンダ３１とのあいだの相対移動力）を発生させる電動モータ４０の通電制御量に相当し、各車輪Ｗごとに独立して算出される。そして、算出された制御量に応じた通電量で電磁アクチュエータ３０の電動モータ４０を駆動制御する（Ｓ９）。
尚、この制御量が本発明における電磁アクチュエータの駆動電流の指令値に相当する。

この場合、この制御量に応じたデューティー比でモータ駆動回路５５のスイッチング素子ＳＷ１１，ＳＷ１２，ＳＷ２１，ＳＷ２２，ＳＷ３１，ＳＷ３２が開閉されるが、電動モータ４０からの回生電流が目標通電量に対して多ければ、その差分だけバッテリ７１側に回生電流が流れ、逆に、電動モータ４０からの回生電流が目標通電量に対して少なければ、その差分だけバッテリ７１から電動モータ４０に通電される。

また、車高調整制御装置５２においては、ＰＩＤ制御により車高制御を行なう。つまり、図４の下段に示すように、予め設定された目標車高Ｈ０を読み込むとともに（Ｓ１０）、車高センサ６３により実際の車高Ｈｘを検出し（Ｓ１３）、この目標車高Ｈ０と検出車高Ｈｘとの偏差ΔＨに制御ゲインＫ４（ここでは、比例項、微分項、積分項の各制御ゲインをＫ４と総称する）を乗じ（Ｓ１１）、その値Ｋ４・ΔＨに応じて給排装置８０の電磁弁８３を開閉する（Ｓ１２）。

こうしたサスペンション制御装置５０によれば、エアばね装置２０により路面から受ける衝撃を吸収し乗り心地を高めるとともに車体Ｂを所定の車高位置に支持する一方、エアばね装置２０の上下振動に対しては、電磁アクチュエータ３０により良好な乗心地性が得られるように上下振動に対する減衰力が調整される。また、車両の旋回時に発生する姿勢変化（ロール運動）に対しても、電磁アクチュエータ３０を伸縮調整して抑制する。

ところで、車両の旋回時に発生する姿勢変化（ロール運動）を抑制する場合、電磁アクチュエータ３０には大きな推進力が必要となるため、電動モータ４０に大電流を流す必要がある。そのため、車両旋回状態が続いた場合には、ロール抑制制御（操安性制御）により電動モータ４０に大電流が長時間流れることになり、電動モータ４０やモータ駆動回路５５が過熱したり、消費電力増大により電源装置７０の電力供給能力が大きく低下してしまう。
このロール抑制制御に必要とされる電流量は、通常の振動抑制制御（乗心地制御）に必要とされる電流量に比べてはるかに大きい。

こうした場合、図示しない過熱防止装置が働いたり、あるいは電源電圧Ｖｘが電子回路の最低作動電圧を下回ったりしてサスペンション制御装置５０の作動が停止してしまう可能性がある。
そこで、本実施形態においては、電磁アクチュエータ制御装置５１は、ロール抑制制御の続行が困難になると推定される場合には、電磁アクチュエータ３０の駆動制御量（電動モータの駆動電流指令値）を漸減するようにしている。
以下、電磁アクチュエータ制御装置５１の実行する電力消費抑制処理について説明する。

図５は、第１実施形態として電磁アクチュエータ制御装置５１にて実行される電力消費抑制ルーチンを表し、電磁アクチュエータ制御装置５１内の図示しない記憶素子内に制御プログラムとして記憶されている。
本制御ルーチンは、上述した乗心地制御および操安性制御と並行して行われるもので、図示しないイグニッションスイッチのオンにより起動し、所定の短い周期で繰り返し実行される。

イグニッションスイッチのオンにより、電磁アクチュエータ制御装置５１のシステムが起動すると、まず、電磁アクチュエータ３０への指令値Ａｉを積算する（Ｓ２１）。本制御ルーチンは、所定の制御サイクルで繰り返し実行されるため、起動時においては電磁アクチュエータ３０の指令値Ａｉの積算値ΣＡｉは０（ゼロ）となる。この指令値Ａｉは、電動モータ４０を駆動するための駆動電流の指令値に相当するもので、例えば、図４のステップＳ８で算出した制御量（Ｋ１・Ｖ１＋Ｋ２・Ｖ２＋Ｋ３・ＹＧ）と考えてよい。

次に、ロール抑制制御中か否かを判断し（Ｓ２２）、ロール抑制制御を行っていなければ（Ｓ２２：ＮＯ）、ステップＳ２３の処理に移行して、フラグＦがＦ＝０か否かを判断する。このフラグＦは、本制御ルーチンの起動時にはＦ＝０に設定されており、後述するように、指令値Ａｉの積算値ΣＡｉが基準値Ａ０を超えてロール抑制制御ゲインＫ３を低減しているときにＦ＝１に設定され、さらにロール抑制制御ゲインＫ３が最小設定ゲインＫ３ｍｉｎにまで低減されたときにＦ＝２に設定され、ロール抑制制御が終了すると再びＦ＝０に設定されるものである。

本制御ルーチンの起動時においては、Ｆ＝０であるため、そのまま本制御ルーチンを一旦終了して、所定のタイミングで再度ステップＳ２１からの処理に戻る。こうして、繰り返し電磁アクチュエータ３０の指令値Ａｉが積算されていく。そして、車両横加速度ＹＧが検出されてロール抑制制御が開始されると、ステップＳ２２の判断が「ＹＥＳ」となり、積算値ΣＡｉが予め設定した基準値Ａ０を超えているか否かを判断する（Ｓ２４）。
ΣＡｉ≦Ａ０であれば、電源装置７０から引き出した電力量が基準を下回り、電動モータ４０やモータ駆動回路５５の過熱のおそれがないと推定して本制御ルーチンを一旦終了する。

こうした、処理を繰り返すうちに、ロール抑制制御中において電磁アクチュエータ３０の指令値Ａｉの積算値ΣＡｉが基準値Ａ０を上回った場合には、電源装置７０から引き出した電力量が基準を上回り、電動モータ４０やモータ駆動回路５５が過熱する、あるいは電源装置７０の電源供給能力低下を引き起こすと推定して、次のステップＳ２５に処理を進め、フラグＦの状態を確認する。この場合、Ｆ＝０に設定されているため、フラグＦをＦ＝１に設定する（Ｓ２６）。続いて、ロール抑制制御ゲインＫ３を１段階低減する（Ｓ２７）とともに振動抑制制御ゲインＫ１，Ｋ２も１段階低減する（Ｓ２８）。
このため、本制御ルーチンと並行して行われている乗心地制御と操安性制御とにおける電磁アクチュエータ３０の駆動制御量が１段階減ることになる。

続いて、ロール抑制制御ゲインＫ３が予め設定した最小設定ゲインＫ３ｍｉｎにまで低下したか否かを判断する（Ｓ２９）。この最小設定ゲインＫ３ｍｉｎは、ロール抑制制御ゲインＫ３を所定回数だけ低減したときに到達する値に設定される。従って、この制御ルーチンの制御サイクルが速いほど、制御ゲインの１回の低減量を少なくし、最小設定ゲインＫ３ｍｉｎに達するまでの所定回数を多くする。
従って、ロール抑制制御ゲインＫ３を低減し始めた当初においては、Ｋ３＞Ｋ３ｍｉｎとなり（Ｓ２９：ＮＯ）」、そのまま本制御ルーチンを一旦抜け、再度同様の処理を繰り返す。

従って、ロール抑制制御が行われている最中においては、ロール抑制制御ゲインＫ３および振動抑制制御ゲインＫ１，Ｋ２が徐々に低減されることとなる。そして、ロール抑制制御がある程度継続されてロール抑制制御ゲインＫ３が最小設定ゲインＫ３ｍｉｎに到達すると、今度はフラグＦをＦ＝２に設定する（Ｓ３０）。
このため、さらにロール抑制制御が続行された場合には、ステップＳ２５に判断によりステップＳ２７、Ｓ２８の処理を飛ばして、制御ゲインＫ１，Ｋ２，Ｋ３の低減処理を行わないようにする。

従って、それ以降は、最小設定ゲインＫ３ｍｉｎにて演算された制御量にて電磁アクチュエータ３０が駆動制御されてロール抑制が行われることになる。また、このとき乗心地制御が行われていれば、低減された制御ゲインＫ１、Ｋ２にて演算された制御量が加算される。

そして、車両横加速度ＹＧが検出されなくなってロール抑制制御が終了すると、ステップＳ２２の判断は「ＮＯ」となり、ステップＳ２３にてフラグＦがＦ＝０か否かを判断する。この場合、フラグＦはＦ＝１、またはＦ＝２に設定されているため、ステップＳ３１からの処理に移行し、ロール抑制制御ゲインＫ３および振動抑制制御ゲインＫ１、Ｋ２をそれぞれ初期値に戻す。つまり、ロール抑制制御の終了により電動モータ４０やモータ駆動回路５５の過熱のおそれ、および電源装置７０の電源供給能力の低下のおそれが無くなったと推定して、制御ゲインＫ１，Ｋ２，Ｋ３を初期値に戻して、電磁アクチュエータ３０による所期の駆動力が得られるようにする。そして、ステップＳ３３にてフラグＦをＦ＝０の設定して本制御ルーチンを抜け、上述した処理を繰り返す。

以上説明した電力消費抑制ルーチンによれば、図６のタイミングチャートに示すように、時刻ｔ１にてロール抑制制御か開始されると、電磁アクチュエータ３０に対して予め設定された制御ゲインＫ３にて演算される制御指令が出力される。そして、時刻ｔ２において、電磁アクチュエータ３０を駆動する指令値Ａｉの積算値ΣＡｉが基準値Ａ０に達すると、電動モータ４０やモータ駆動回路５５の過熱のおそれ、および電源装置７０の電源供給能力の低下のおそれがあると予測して、ロール抑制制御ゲインＫ３を徐々に減らす。この場合、振動抑制制御ゲインＫ１，Ｋ２もあわせて徐々に減らす。

従って、電動モータ４０への通電量が漸減される。この場合、ロール抑制度合いが低下するためロール量が増大するが、その増大度合いは穏やかであるため、ドライバーに違和感や不安感を与えない。
そして、時刻ｔ３においてロール抑制制御ゲインＫ３が最小設定ゲインＫ３ｍｉｎまで低下すると、制御ゲインＫ１，Ｋ２，Ｋ３がその値に保持され、電磁アクチュエータ３０への指令値Ａｉは低減されなくなる。従って、最小限での電力量でロール抑制制御が行われる。その後、時刻ｔ４において横加速度ＹＧが検出されなくなってロール抑制制御が終了すると、電磁アクチュエータ３０への指令値Ａｉは０になる。そして車両も自然に水平状態に戻る。

このように、第１実施形態の電力消費抑制処理によれば、電磁アクチュエータ３０の指令値の積算値から電動モータ４０やモータ駆動回路５５の過熱の推定（これ以上ロール抑制制御をそのまま継続すると過熱するという推定）や電源装置７０の電源供給能力の低下の推定（これ以上ロール抑制制御をそのまま継続すると電源供給能力が低下するという推定）を行い、この推定に基づいて、制御ゲインＫ１，Ｋ２，Ｋ３を徐々に低減して電動モータ４０の通電量を低下させるため、過熱防止および電源供給能力低下の抑制を図ることができる。

従って、ロール抑制制御中に回路内に設けた過熱防止装置が作動したり、あるいは電源電圧Ｖｘが電子回路の最低作動電圧を下回ったりしてサスペンション制御装置５０の作動が突然停止してしまうといった不具合がない。また、ロール抑制度合いを徐々に弱めるため、ドライバーに対しても違和感や不安感を与えない。
尚、本制御ルーチンのステップＳ２１，Ｓ２４にて、電磁アクチュエータ３０の指令積算値ΣＡｉからロール抑制制御の継続が不可能と推定する処理部が、本発明の継続不能状態検出手段に相当する。

次に、第２実施形態としての電力消費抑制制御処理について説明する。
図７は、第２実施形態としてサスペンション制御装置５０にて実行される電力消費抑制ルーチンを表し、サスペンション制御装置５０内の図示しない記憶素子内に制御プログラムとして記憶されている。

本制御ルーチンは、第１実施形態の電力消費抑制制御ルーチンに対して、さらにステップＳ４０およびステップＳ４１の処理を加えたものであるため、その処理についてのみ説明し、他の共通する処理については図面に同一ステップ番号を付して説明を省略する。
ロール抑制制御中に、電磁アクチュエータ３０を駆動する指令値Ａｉの積算値ΣＡｉが基準値Ａ０に達すると、ロール抑制制御ゲインＫ３を低減するため、ロールを抑制する力が低下して車両がロールする。そこで、この第２実施形態においては、ステップＳ１７にてロール抑制制御ゲインＫ３を低減している間、図８のタイミングチャートに示すように、エアばね装置２０を使って車高調整制御装置５２がロール運動の抑制を補助する。

例えば、車高調整制御装置５２は、横Ｇセンサ６５からの横加速度信号を入力し、その横加速度ＹＧに応じて、左右のエアばね装置２０の一方を伸長させるとともに他方を収縮させて車高を変化させる。車両が左に傾くロール運動であれば、左輪Ｗのエアばね装置２０を伸長して左側車高を上げ、右輪Ｗのエアばね装置２０を縮めて右側車高を下げる。
エアばね装置２０の伸縮は、給排気管８１に設けた電磁弁８３の開閉制御により空気室２４内の圧力を調整して行う。この場合、電磁アクチュエータ３０のロール抑制制御ゲインＫ３を漸減する速度にあわせて、エアばね装置２０への車高調整指令値を徐々に増大させる。

そして、ロール抑制制御ゲインＫ３が最小設定ゲインＫ３ｍｉｎにまで到達したときに（図８：時刻ｔ３）、車高調整指令値をその値に保持し、ロール抑制制御が終了した時点（図８：時刻ｔ４）で、速やかに初期車高値に戻す（Ｓ４１）。
この結果、図８に示すように、車両のロール量は、エアばね装置２０によるロール抑制の補助を行わない場合（破線にて示す）に比べて、小さな値に抑えることができる。
従って、空気圧力を利用したエアばね装置２０の車高調整機能を使って車両のロール抑制制御を補助するため、電力消費量をほとんど増大させることなくロール抑制能力を向上させることができる。
もちろん、第１実施形態の効果も奏する。

次に、第３実施形態としての電力消費抑制制御処理について説明する。
図９は、第３実施形態としてサスペンション制御装置５０にて実行される電力消費抑制ルーチンを表し、サスペンション制御装置５０内の図示しない記憶素子内に制御プログラムとして記憶されている。

先に示した第１実施形態および第２実施形態の電力消費抑制制御ルーチンにおいては、電磁アクチュエータ３０の指令値Ａｉを常時積算し、その積算値ΣＡｉが基準値Ａ０を上回ったときに、ロール抑制制御の継続が不可能であると推定して電磁アクチュエータ３０の制御ゲインを漸減するようにしたが、この第３実施形態においては、積算値ΣＡｉに基づく推定に代えて、電源装置７０の状態を直接検出してロール抑制制御の継続が可能か否かを推定する。

つまり、第３実施形態の電力消費抑制制御ルーチンにおいては、第１、第２実施形態におけるステップＳ２１，Ｓ２４の処理に代えて、図９に示すように、ステップＳ５０、Ｓ５１の処理を行う。
以下の説明において、第１、第２実施形態と同一の処理については、図面にそれらと同一のステップ番号を付して説明を省略する。

この制御ルーチンでは、ロール抑制制御中に電源装置７０の電圧（電源電圧Ｖｘ）を検出する（Ｓ５０）。電磁アクチュエータ制御装置５１は、電源装置７０の出力電圧を図示しないＡ／Ｄコンバータによりデジタル量に変換して電圧測定する。
この電源電圧Ｖｘは、電源装置７０の電源供給能力とほぼ比例関係にあり、電源電圧Ｖｘが高いほど電源供給能力が高くなる。
そして、検出した電源電圧Ｖｘが基準電圧Ｖ０を下回っているかを判断し（Ｓ５１）、Ｖｘ≧Ｖ０であれば、電源装置７０の電源供給能力が十分あると推定して、そのまま本制御ルーチンを一旦終了する。

一方、ステップＳ５１の判断が「ＹＥＳ」、つまり、電源電圧Ｖｘが基準電圧Ｖ０を下回っている場合には、電源装置７０からの電力消費が過剰であり、ロール抑制制御をこのまま継続することは不可能と推定し、上述したステップＳ２５からの処理に移行する。

例えば、電源電圧Ｖｘが基準電圧Ｖ０より低い所定値にまで低下すると、サスペンション制御装置５０内の電子回路（例えばマイクロコンピュータ）に供給される電源電圧がその作動に必要な最低作動電圧を下回るおそれがある。この場合には、サスペンション制御装置５０の動作が停止してしまう。
また、電源電圧Ｖｘが基準電圧Ｖ０を下回るほど電力消費している場合には、電動モータ４０やモータ駆動回路５５の過熱のおそれもある。

そこで、ロール抑制制御中に電源電圧Ｖｘが基準電圧Ｖ０を下回った場合には、ロール抑制制御の続行が不可能であると推定して、上述した制御ゲインＫ１，Ｋ２，Ｋ３の漸減処理（Ｓ２７，Ｓ２８）やエアばね装置２０によるロール抑制制御の補助（Ｓ４０）を行うのである。そして、ロール抑制制御が終了した時点で、制御ゲインＫ１，Ｋ２，Ｋ３や車高制御値を初期値に戻す（Ｓ３１、Ｓ３２、Ｓ４１）。

以上説明した第３実施形態の電力消費抑制制御ルーチンによれば、電源装置７０の電源供給能力の低下を抑制するため、サスペンション制御装置５０がロール抑制制御中に突然停止してしまうという不具合を防止することができる。また、電源装置７０を共通に使用している他の車両制御装置の作動停止をも防止することができる。
また、電磁アクチュエータ３０の制御ゲインを徐々に低減するため、車両姿勢が急変せずドライバーに対して違和感や不安感を与えない。
更に、電動モータ４０やモータ駆動回路５５の過熱を防止することができる。

以上、本実施形態のサスペンション装置について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
例えば、本実施形態では、電磁アクチュエータとして、電動モータ４０によりボールねじ３６を回転させてボールねじナット３９を軸方向に上下動させる回転−直動変換機構を用いたが、リニアソレノイドタイプの直動型モータを用いた電磁アクチュエータを採用してもかまわない。この直動型モータは、例えば、アウタシリンダの内周面に電磁コイルを設けるとともに、インナシリンダの外周面に電磁コイルと向かい合う永久磁石を配置し、電磁コイルに通電することによって、インナシリンダとアウタシリンダとの間に軸方向の推力を発生させ、また、インナシリンダに対するアウタシリンダの軸方向相対運動により電磁コイルに起電力を発生させて、電磁コイルへの通電および発電により減衰力を発生させるものである。

また、本実施形態においては、ロール抑制制御ゲインＫ３の低減とあわせて振動抑制制御ゲインＫ１，Ｋ２も低減したが、例えば、ロール抑制制御ゲインＫ３の低減だけであってもよく、また、制御ゲインを低減するものに限るものでもない。
また、本実施形態においては、電源装置７０の電源供給能力の低下を電源電圧Ｖｘにより推定しているが、例えば、電源供給ラインに電流計を設けて、電源装置７０から引き出した電流の積算値から電源供給能力の低下を推定してもよく、電源装置７０の種類に適した推定手法を採用することができる。
また、姿勢変化検出手段としては、横加速度センサに限らず、ヨーレイトセンサや操舵角センサ等を用いることができる。

本発明の実施形態に係るサスペンション装置のシステム構成図である。 サスペンション本体の概略構成を表す断面図である。 サスペンション制御装置の機能ブロック図である。 乗心地制御、操縦安定性制御の制御ルーチンおよび車高制御ルーチンを表すフローチャートである。 第１実施形態の電力消費抑制制御ルーチンを表すフローチャートである。 電磁アクチュエータ指令値、ロール量の推移を表すグラフである。 第２実施形態の電力消費抑制制御ルーチンを表すフローチャートである。 電磁アクチュエータ指令値、車高調整指令値、ロール量の推移を表すグラフである。 第３実施形態の電力消費抑制制御ルーチンを表すフローチャートである。

符号の説明

１０…サスペンション本体、２０…エアばね装置、３０…電磁アクチュエータ、４０…電動モータ、５０…サスペンション制御装置、５１…電磁アクチュエータ制御装置、５１ａ…乗心地制御部、５１ｂ…操安性制御部、５２…車高調整制御装置、５５…モータ駆動回路。

Claims (4)

1. 車輪と車体との間に設けられ、上記車輪の上下方向の力を受けて上記車体と上記車輪とが接近あるいは離間することにより電磁力を発生するとともに、車載電源装置からの通電により上記車体と上記車輪とが接近あるいは離間する推進力を発生させる電磁アクチュエータと、
   車両の旋回運動による姿勢変化を検出する姿勢変化検出手段と、
   上記車両の姿勢変化を抑制するように上記電磁アクチュエータの駆動電流の指令値を算出して上記電磁アクチュエータを駆動制御するアクチュエータ制御手段と
   を備えたサスペンション装置において、
   上記電磁アクチュエータによる姿勢変化抑制制御の継続が不可能と推定される所定の状態量を検出する継続不能状態量検出手段を備え、
   上記アクチュエータ制御手段は、上記車両の姿勢変化抑制制御中に、上記継続不能状態量検出手段により上記姿勢変化抑制制御の継続が不可能と推定される所定の状態量が検出されたとき、上記電磁アクチュエータの駆動電流の指令値を徐々に低下させることを特徴とするサスペンション装置。
2. 上記継続不能状態量検出手段は、上記電磁アクチュエータに供給する駆動電流の指令値の累積量を算出し、上記指令値の累積量が所定累積量に達したときに、上記姿勢変化抑制制御の継続が不可能であると推定することを特徴とする請求項１記載のサスペンション装置。
3. 上記継続不能状態量検出手段は、上記車載電源装置の状態を検出し、所定の電源供給能力低下が検出されたときに、上記姿勢変化抑制制御の継続が不可能であると推定することを特徴とする請求項１記載のサスペンション装置。
4. 上記車輪と上記車体との間で上記電磁アクチュエータに併設され、上下方向に伸縮可能な車高調整装置を備え、
   上記姿勢変化抑制制御の継続が不可能と推定されて上記電磁アクチュエータに供給する駆動電流の指令値を徐々に低下させるとき、上記車高調整装置により上記車両の姿勢変化抑制制御を補助することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のサスペンション装置。
   

Images