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KR20190099487A - 차량 거동 제어 장치 - Google Patents

차량 거동 제어 장치 Download PDF

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KR20190099487A
KR20190099487A KR1020197021348A KR20197021348A KR20190099487A KR 20190099487 A KR20190099487 A KR 20190099487A KR 1020197021348 A KR1020197021348 A KR 1020197021348A KR 20197021348 A KR20197021348 A KR 20197021348A KR 20190099487 A KR20190099487 A KR 20190099487A
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road surface
vehicle
surface state
unit
control unit
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KR1020197021348A
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류스케 히라오
노부유키 이치마루
Original Assignee
히다치 오토모티브 시스템즈 가부시키가이샤
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Abstract

발생 기구 제어부로서의 컨트롤러(10)는, 적어도 차량의 주행 속도에 따라서 가변 댐퍼(6)(힘 발생 기구)가 발생시키는 힘의 하한이 되는 명령 신호의 하한치(즉, 베이스 지령치)를 구하는 베이스 제어부(15)를 갖고 있다. 베이스 제어부(15)는, 베이스 지령치 산출부(28)에 있어서, 노면 판정부(26)로부터 출력되는 노면 판정 결과(즉, 노면 상태 검출부의 검출 결과)에 기초하여 베이스 지령치를 보정한다. 컨트롤러(10)로부터 출력되는 지령치에 의해, 가변 댐퍼(6)의 감쇠력 특성을 노면 상태에 따라서 가변으로 제어하는 구성으로 하고 있다.

Description

차량 거동 제어 장치
본 발명은, 예컨대 차량 주행시의 차체 거동을 안정시키는 차량 거동 제어 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 사륜 자동차 등의 차량에는, 차체측과 각 차륜측의 사이에 각각 감쇠력 가변의 댐퍼 장치로 이루어진 서스펜션 장치가 설치되어 있다(예컨대 특허문헌 1 참조). 종래 기술에 의한 서스펜션 장치는, 예컨대 프리뷰 센서 등을 이용하여 검출한 차량 전방의 노면 정보에 기초하여 서스펜션에서 발생하는 감쇠력을 제어하여, 차량 주행시의 불안정한 거동을 억제하는 구성으로 하고 있다.
특허문헌 1 : 일본 특허 공개 평05-238238호 공보
그런데, 서스펜션 제어 장치는, 예컨대 프리뷰 센서 등을 이용하여 차량 전방의 노면 정보를 검출하고 있을 뿐이며, 차량 주행시의 거동을 반드시 충분하게 안정시킬 수는 없다.
본 발명의 목적은, 차량 전방의 노면 정보에 기초하여 힘 발생 기구를 제어하는 것에 의해, 주행시의 차체 거동을 안정시킬 수 있도록 한 차량 거동 제어 장치를 제공하는 것에 있다.
전술한 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일실시형태에 관한 구성은, 차량의 차체측과 차륜측 사이에 설치되어 양자 사이에서 조정 가능한 힘을 발생시키는 힘 발생 기구와, 상기 차량의 전방의 노면 상태를 피드포워드 노면 상태치로서 검출 가능한 노면 상태 검출부와, 상기 차량의 차체가 거동하는 상태를 검출 또는 추정하여 상기 차체의 거동 정보를 피드백 노면 상태치로서 산출하는 차체 거동 정보 산출부와, 상기 차체 거동 정보 산출부의 값에 기초하여, 상기 힘 발생 기구에서 발생시켜야 하는 힘을 구하고, 그 명령 신호를 상기 힘 발생 기구에 출력하는 발생 기구 제어부를 구비하여 이루어진 차량 거동 제어 장치에 있어서, 상기 발생 기구 제어부는, 상기 힘 발생 기구가 발생시키는 힘의 하한이 되는 상기 명령 신호의 하한치를 구하는 베이스 제어부를 가지며, 상기 노면 상태 검출부의 검출 결과에 기초하여, 상기 베이스 제어부에 의한 상기 명령 신호의 하한치를 보정하는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명의 일실시형태에 의하면, 노면 상태 검출부의 정보(피드포워드 노면 상태치)로부터 굴곡로에 들어간다고 판정했을 때에는, 굴곡로에 들어가기 전에 베이스 제어부에 의해 힘 발생 기구가 발생시키는 힘의 하한이 되는 명령 신호의 하한치(예컨대, 감쇠력 지령의 최저치인 최저 지령치의 하한치)를 보정하고, 구체적으로는 제로 근방에 셋팅함으로써, 가진력을 저감할 수 있고, 들뜨는 것을 억제할 수 있다.
도 1은 실시형태에 의한 차량 거동 제어 장치를 나타내는 전체 구성도이다.
도 2는 도 1 중의 컨트롤러에 의한 제어를 구체화하여 나타내는 제어 블록도이다.
도 3은 도 2 중의 노면 추정부에 의한 제어를 구체화하여 나타내는 제어 블록도이다.
도 4는 도 2 중의 베이스 제어부에 의한 제어를 구체화하여 나타내는 제어 블록도이다.
도 5는 굴곡 레벨, 목표 감쇠력, 지령치 및 상하 가속도의 특성을 나타내는 특성선도이다.
도 6은 제1 변형예의 베이스 제어부에 의한 제어를 구체화하여 나타내는 제어 블록도이다.
도 7은 제2 변형예의 베이스 제어부에 의한 제어를 구체화하여 나타내는 제어 블록도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 의한 차량 거동 제어 장치를 사륜 자동차에 적용한 경우를 예를 들어, 첨부 도면에 따라서 상세히 설명한다.
도 1에서, 차량의 보디를 구성하는 차체(1)의 하측에는, 예컨대 좌우의 전륜과 좌우의 후륜(이하, 총칭하여 차륜(2)이라고 함)이 설치되고, 이들 차륜(2)은 타이어(도시하지 않음)를 포함하여 구성되어 있다. 이 타이어는, 노면의 미세한 요철을 흡수하는 스프링으로서 작용한다. 차속 센서(3)는, 예컨대 차륜(2)(즉, 타이어)의 회전수를 검출하고, 이것을 차속(차량의 주행 속도) 정보로서 후술하는 컨트롤러(10)에 출력한다.
서스펜션 장치(4)는, 차체(1)와 차륜(2) 사이에 개재되어 설치되어 있다. 이 서스펜션 장치(4)는, 현가 스프링(5)(이하, 스프링(5)이라고 함)과, 상기 스프링(5)과 병렬 관계를 이루어 차체(1)와 차륜(2) 사이에 설치된 감쇠력 조정식 완충기(이하, 가변 댐퍼(6)라고 함)에 의해 구성된다. 또, 도 1 중에서는 1조의 서스펜션 장치(4)를, 차체(1)와 차륜(2) 사이에 설치한 경우를 나타내고 있다. 그러나, 서스펜션 장치(4)는, 사륜 자동차의 경우에 있어서, 4개의 차륜(2)과 차체(1) 사이에 개별로 독리적으로 합계 4조 설치되는 것이며, 이 중의 1조만을 도 1에서는 모식적으로 도시하고 있다.
여기서, 각 서스펜션 장치(4)의 가변 댐퍼(6)는, 차체(1)측과 차륜(2)측의 사이에서 조정 가능한 힘을 발생시키는 힘 발생 기구이며, 감쇠력 조정식의 유압 완충기를 이용하여 구성된다. 이 가변 댐퍼(6)에는, 발생 감쇠력의 특성(즉, 감쇠력 특성)을 하드한 특성(경특성(硬特性))으로부터 소프트한 특성(연특성(軟特性))으로 연속적으로 조정하기 위해, 감쇠력 조정 밸브 등으로 이루어진 감쇠력 가변 액츄에이터(7)가 부설되어 있다. 또, 감쇠력 가변 액츄에이터(7)는, 감쇠력 특성을 반드시 연속적으로 조정하는 구성이 아니어도 좋고, 예컨대 2단계 이상의 복수 단계로 감쇠력을 조정 가능한 것이어도 좋다. 또한, 가변 댐퍼(6)는, 압력 제어 타입이어도 좋고, 유량 제어 타입이어도 좋다.
카메라 장치(8)는, 차체(1)의 전방부에 설치된 노면 상태 검출부를 구성하며, 차량 전방의 노면 상태(구체적으로는, 검출 대상의 노면까지의 거리와 각도, 화면 위치와 거리를 포함)를 계측하여 검출한다. 상기 카메라 장치(8)는, 예컨대 일본 특허 공개 제2011-138244호 공보 등에 기재된 바와 같이, 좌우 한쌍의 촬상 소자(디지털 카메라 등)를 포함하여 구성되며, 좌우 한쌍의 화상을 촬영하는 것에 의해, 촬상 대상인 물체(차량 전방에 위치하는 노면)까지의 거리와 각도를 포함한 노면 상태를 검출할 수 있는 구성으로 되어 있다. 이 때문에, 카메라 장치(8)로 촬영한 차량 전방의 프리뷰 화상(즉, 노면 프리뷰 정보)은, 노면 상태 검출부의 검출 결과로서 후술하는 컨트롤러(10)에 출력된다. 또, 카메라 장치(8)는, 예컨대 스테레오 카메라, 밀리파 레이더+모노럴 카메라, 복수의 밀리파 레이더 등에 의해 구성할 수 있다.
차고 센서(9)는, 차체(1)의 높이를 검출하는 것이며, 예컨대 스프링 상측이 되는 차체(1)측에, 각각의 차륜(2)에 대응하여 복수개(예컨대 4개) 설치되어 있다. 즉, 각 차고 센서(9)는, 각 차륜(2)에 대한 차체(1)의 상대 위치(높이 위치)를 검출하고, 그 검출 신호를 후술하는 컨트롤러(10)에 출력한다. 차고 센서(9)는, 차량의 차체(1)가 거동하는 상태를 검출 또는 추정하여 차체(1)의 거동 정보를 피드백 노면 상태치로서 산출하는 차체 거동 정보 산출부를 구성하고 있다. 또, 차량의 거동을 검출하는 센서는 차고 센서에 한정되지 않고 가속도 센서나 나침반 센서 등에 의해 구성할 수 있다.
컨트롤러(10)는, 서스펜션 장치(4)의 가변 댐퍼(6)(힘 발생 기구)에서 발생시켜야 할 힘을 구하고, 그 명령 신호를 서스펜션 장치(4)의 감쇠력 가변 액츄에이터(7)에 출력하는 발생 기구 제어부이며, 예컨대 마이크로컴퓨터를 이용하여 구성된다. 상기 컨트롤러(10)는, 차량의 자세 제어 등을 포함하는 거동 제어를 행하는 제어 장치로서 차량의 차체(1)측에 탑재되어 있다. 컨트롤러(10)는, 카메라 장치(8)로부터의 검출 신호(노면 정보를 포함하는 화상 신호)와 차고 센서(9)로부터 얻은 차체(1)의 거동 정보에 기초하여, 가변 댐퍼(6)에서 발생시켜야 할 감쇠력을 후술하는 지령치에 의해 가변으로 제어하는 것이다.
이 때문에, 컨트롤러(10)는, 그 입력측이 차속 센서(3), 차고 센서(9) 및 카메라 장치(8) 등에 접속되고, 출력측이 가변 댐퍼(6)의 감쇠력 가변 액츄에이터(7) 등에 접속되어 있다. 또한, 컨트롤러(10)는, ROM, RAM 및/또는 불휘발성 메모리 등으로 이루어진 메모리(10A)를 갖고 있다. 이 메모리(10A)에는, 가변 댐퍼(6)에서 발생시켜야 할 감쇠력을 가변으로 제어하기 위한 프로그램이 저장되고, 또한, 카메라 장치(8)로 촬영한 차량 전방의 노면 프리뷰 정보 등이 갱신 가능하게 저장된다.
여기서, 컨트롤러(10)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 노면 추정부(11), 상태 추정부(12), 목표 감쇠력 산출부(13), 지령치 산출부(14), 베이스 제어부(15) 및 최대치 연산부(16)를 포함하여 구성되어 있다. 노면 추정부(11)는, 예컨대 도 3에 나타낸 바와 같이, 차속에 따른 노면 전방 위치를 설정하는 전방 위치 설정부(17)와, 노면 선택부(18), 제1 필터부(19), 제1 굴곡 레벨 산출부(20), 제2 필터부(21), 제2 굴곡 레벨 산출부(22), 최대치 연산부(23), 게인 산출부(24), 포트홀 돌기 검출부(25) 및 노면 판정부(26)를 포함하여 구성되어 있다.
노면 추정부(11)의 전방 위치 설정부(17)는, 차속 센서(3)로부터 출력되는 차속에 따른 노면 전방 위치를, 도 3 중에 예시하는 설정 맵에 의해 산출한다. 노면 선택부(18)는, 카메라 장치(8)로부터 촬영한 차량 전방의 노면 프리뷰 정보(즉, 프리뷰 화상) 중, 전방 위치 설정부(17)에서 산출된 노면 전방 위치에 해당하는 노면 정보를 선택적으로 입력한다.
즉, 카메라 장치(8)로 촬영한 노면 프리뷰 정보는, 카메라(또는 레이저)에 의해 촬상한 프리뷰 가능한 범위에 걸쳐 넓어지는 많은 노면 정보의 프로파일을 포함하고 있다. 이 때문에, 노면 선택부(18)는, 컨트롤러(10)에 의한 제어(시스템 처리 시간)의 지연을 고려하여, 차속이 낮은 경우(예컨대 시속 100 km 미만)는 차량 전방의 상대적으로 가까운 위치에서의 노면 정보를 선택하고, 차속이 빠른 경우(예컨대 시속 100 km 이상)는 차량 전방의 상대적으로 먼 위치에서의 노면 정보를 선택한다. 이것에 의해, 컨트롤러(10)는 메모리(10A)의 용량을 줄일 수 있다.
다음으로, 제1 필터부(19)는, 노면 선택부(18)에서 선택한 노면 정보의 프로파일로부터 소정 주파수 대역의 굴곡 성분을 추출하는 BPF(밴드패스 필터) 처리를 행한다. 제1 굴곡 레벨 산출부(20)는, 제1 필터부(19)에서 추출한 굴곡 성분의 노면 정보로부터 노면의 굴곡 레벨(즉, 피드포워드 노면 상태치)을 산출한다. 노면 추정부(11)의 전방 위치 설정부(17), 노면 선택부(18), 제1 필터부(19) 및 제1 굴곡 레벨 산출부(20)는, 카메라 장치(8)와 함께 차량 전방의 노면 상태를 피드포워드 노면 상태치로서 검출하는 노면 상태 검출부를 구성하고 있다.
한편, 제2 필터부(21)는, 차고 센서(9)에 의한 차고 정보의 검출 신호로부터 소정 주파수 대역의 굴곡 성분을 추출하는 BPF 처리를 행한다. 제2 굴곡 레벨 산출부(22)는, 제2 필터부(21)에서 추출한 굴곡 성분의 노면 정보로부터 노면의 굴곡 레벨(즉, 피드백 노면 상태치)을 산출한다. 노면 추정부(11)의 제2 필터부(21) 및 제2 굴곡 레벨 산출부(22)는, 차고 센서(9)와 함께 차체(1)의 거동 정보를 피드백 노면 상태치로서 산출하는 차체 거동 정보 산출부를 구성하고 있다.
다음으로, 최대치 연산부(23)는, 제1 굴곡 레벨 산출부(20)에서 산출한 노면의 굴곡 레벨(즉, 피드포워드 노면 상태치)과, 제2 굴곡 레벨 산출부(22)에서 산출한 노면의 굴곡 레벨(즉, 피드백 노면 상태치)을 비교하여, 굴곡 레벨이 높은 쪽의 상태치를 노면 레벨로서 선택한다. 게인 산출부(24)는, 최대치 연산부(23)로부터 출력되는 노면 레벨에 기초한 이득(게인)으로서의 스카이훅 게인을, 도 3 중에 예시한 설정 맵에 의해 산출한다. 게인 산출부(24)에서 산출되는 게인(예컨대, 도 2에 나타내는 스카이훅 게인(Csky))은, 노면 레벨이 작을 때에는 작은 값이 되고, 노면 레벨이 커짐에 따라서 점차 큰 값이 되도록 증가된다.
노면 추정부(11)의 포트홀 돌기 검출부(25)는, 카메라 장치(8)로 촬영한 노면 프리뷰 정보로부터 차량 전방의 노면에 오목부로서의 포트홀 또는 볼록부로서의 돌기가 존재하는지 아닌지를 검출한다. 여기서, 상기 포트홀이란, 예컨대 아스팔트의 포장도로에서, 아스팔트의 일부가 박리되어 도로 표면에 깊이 약 10 cm 이상의 구멍이 형성된 것을 가리킨다. 대돌기에 관해서도, 예컨대 도로 표면으로부터 약 10 cm 이상의 볼록부로서 돌출된 것을 가리킨다.
다음으로, 노면 판정부(26)는, 최대치 연산부(23)에 의한 노면 레벨의 정보와 포트홀 돌기 검출부(25)로부터의 정보에 의해 노면 판정을 행하고, 노면 판정 결과를 베이스 제어부(15)에 출력한다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 베이스 제어부(15)는, 차속 오프셋 지령치 산출부(27)와 베이스 지령치 산출부(28)를 포함하여 구성되어 있다.
차속 오프셋 지령치 산출부(27)는, 차속 센서(3)로부터 출력되는 차속에 따라서 차속 오프셋 지령치를, 도 4 중에 예시하는 설정 맵에 의해 산출한다. 베이스 지령치 산출부(28)는, 노면 판정부(26)로부터 출력되는 노면 판정 결과 중, 차속 오프셋 지령치 산출부(27)에서 산출된 차속 오프셋 지령치에 대응하는 노면 판정의 정보에 기초한 베이스 지령치를, 도 4 중에 예시하는 일람표의 맵에 의해 산출한다.
이 경우의 베이스 지령치는, 노면 판정 결과가 상기 포트홀 또는 대돌기인 경우에, 진동 억제와 완전 신장 또는 완전 축소되는 것을 방지하기 위해 감쇠력을 증대시키는 보정이 행해진다. 노면 판정 결과가 굴곡로인 경우에는, 가진력 저감을 위해 감쇠력이 제로이며 가장 소프트한 특성이 되도록 감쇠력의 베이스 지령치가 설정된다. 또한, 노면 판정 결과가 포트홀, 대돌기도 아니고, 굴곡로도 아닌 경우(즉, 그 이외의 경우)에는 전술한 차속 오프셋 지령치를 그대로 베이스 지령치로서 출력한다. 이것에 의해, 굴곡로, 포트홀로 및 대돌기로에서의 승차감을 향상시킬 수 있다.
환언하면, 컨트롤러(10)(발생 기구 제어부)는, 적어도 차량의 주행 속도에 따라서 가변 댐퍼(6)(힘 발생 기구)가 발생시키는 힘의 하한이 되는 명령 신호의 하한치(즉, 베이스 지령치)를 구하는 베이스 제어부로서의 베이스 제어부(15)를 갖고 있다. 명령 신호의 하한치는, 예컨대 감쇠력 지령의 최저치인 최저 지령치의 하한치이다. 베이스 제어부(15)는, 베이스 지령치 산출부(28)에 있어서, 노면 판정부(26)로부터 출력되는 노면 판정 결과(즉, 노면 상태 검출부의 검출 결과)에 기초하여 베이스 지령치를, 도 4 중에 예시하는 일람표 맵과 같이 보정하는 구성으로 하고 있다.
도 2에 나타내는 상태 추정부(12)는, 차고 센서(9)로부터의 차고 정보로부터 스프링 상 속도와 상대 속도를 피드백 노면 상태치로서 추정 연산한다. 차고 정보는 차체(1)의 상하 방향 변위이기도 하며, 이것을 미분하는 것에 의해 차체(1)의 스프링 상 속도와, 차체(1)와 차륜(2)의 상대 속도를 구할 수 있다.
도 2에 나타내는 목표 감쇠력 산출부(13)는, 노면 추정부(11)의 게인 산출부(24)에서 산출된 게인(예컨대, 스카이훅 게인(Csky))을, 상태 추정부(12)로부터의 상기 스프링 상 속도와 곱하는 것에 의해, 서스펜션 장치(4)의 가변 댐퍼(6)(힘 발생 기구)에서 발생시켜야 할 힘으로서의 목표 감쇠력을 산출한다.
지령치 산출부(14)는, 도 2 중에 나타내는 특성 맵과 같이, 목표로 하는 감쇠력 F와 전류치 I의 관계를 상대 속도에 따라서 가변으로 설정한 F-I 맵을 구비하고 있다. 지령치 산출부(14)는, 목표 감쇠력 산출부(13)로부터 출력된 신호(목표 감쇠력의 신호)와 상태 추정부(12)로부터 출력되는 신호(상대 속도)에 기초하여, 가변 댐퍼(6)의 감쇠력 가변 액츄에이터(7)에 출력해야 할 제어 전류치로서의 지령치를 산출하는 것이다.
다음으로, 최대치 연산부(16)는, 지령치 산출부(14)에서 산출한 지령치와, 베이스 제어부(15)의 베이스 지령치 산출부(28)에서 산출한 베이스 지령치 중, 값이 큰 쪽의 지령치를 선택하여, 선택한 지령치(전류)를 가변 댐퍼(6)의 감쇠력 가변 액츄에이터(7)에 출력한다. 이것에 의해, 가변 댐퍼(6)는, 감쇠력 가변 액츄에이터(7)에 공급된 전류(지령치)에 따라서, 그 감쇠력 특성이 하드와 소프트의 사이에서 연속적, 또는 복수의 단계로 스텝형으로 가변으로 제어된다.
본 실시형태에 의한 차량 거동 제어 장치는, 전술한 바와 같은 구성을 갖는 것이며, 다음으로 그 작동에 관해 설명한다.
차체(1)의 전방부에 설치된 카메라 장치(8)는, 차량 전방의 노면 상태를 노면 프리뷰 정보로서 촬영하면서, 대상으로 하는 노면까지의 거리와 각도, 화면 위치와 거리 등을 계측하여, 피드포워드 노면 상태치로서 검출할 수 있다. 차체(1)의 높이를 검출하는 차고 센서(9)는, 차량의 차체(1)가 거동하는 상태(높이 방향의 변위)를 검출 또는 추정하여 차체(1)의 거동 정보를 피드백 노면 상태치로서 산출할 수 있다.
컨트롤러(10)는, 차속 센서(3)로부터의 차속 정보와 카메라 장치(8)로부터의 검출 신호(피드포워드 노면 상태치)와 차고 센서(9)로부터의 차체(1)의 거동 정보(피드백 노면 상태치)에 기초하여, 가변 댐퍼(6)에서 발생시켜야 할 감쇠력을 하기와 같이 지령치에 의해 가변으로 제어한다. 즉, 컨트롤러(10)의 노면 추정부(11)는, 전술한 차속 정보, 노면 프리뷰 정보 및 차고 정보에 기초하여 노면 판정(즉, 굴곡로, 포트홀로 또는 대돌기로인지 아닌지의 판단)을 행한다.
여기서, 노면 추정부(11)의 최대치 연산부(23)는, 제1 굴곡 레벨 산출부(20)에서 산출한 노면의 굴곡 레벨(즉, 피드포워드 노면 상태치)과, 제2 굴곡 레벨 산출부(22)에서 산출한 노면의 굴곡 레벨(즉, 피드백 노면 상태치)을 비교하여, 굴곡 레벨이 높은 쪽의 상태치를 노면 레벨로서 선택한다. 게인 산출부(24)는, 최대치 연산부(23)로부터 출력되는 노면 레벨에 기초한 이득(게인)으로서의 스카이훅 게인을, 도 3 중에 예시한 설정 맵에 의해 산출한다.
이와 같이, 컨트롤러(10)의 노면 추정부(11)는, 노면 프리뷰 정보에 의한 굴곡 레벨을 제1 굴곡 레벨 산출부(20)에서 산출하고, 동시에 차고 정보에 의한 굴곡 레벨을 제2 굴곡 레벨 산출부(22)에서 산출하여, 각각의 굴곡 레벨의 하이셀렉트를 최대치 연산부(23)에서 행한다. 이것에 의해, 굴곡 노면 통과전부터 스카이훅 게인을 크게 하고, 통과후에도 차고 정보에 의한 굴곡 레벨이 저하될 때까지 스카이훅 게인을 크게 설정한다. 이것에 의해, 굴곡 노면의 통과전과 통과후에 걸쳐, 노면 통과전부터 차량의 진동이 가라앉을 때까지 높은 게인을 설정할 수 있다.
컨트롤러(10)의 베이스 제어부(15)는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 차속에 기초하는 차속 오프셋 지령치를 차속-지령치의 맵으로부터, 차속 오프셋 지령치 산출부(27)에 의해 산출한다. 다음으로, 베이스 지령치 산출부(28)는, 노면 판정부(26)에 의해 노면 프리뷰 정보로부터 판정한 노면 판정 결과에 기초하여 베이스 지령치를, 도 4 중에 예시하여 일람표의 맵과 같이 산출한다.
이것에 의해, 베이스 지령치는, 노면 판정 결과가 포트홀 또는 대돌기인 경우에, 진동 억제와 완전 신장 또는 완전 축소되는 것을 방지하기 위해 감쇠력을 증대시키도록 보정이 행해진다. 노면 판정 결과가 굴곡로인 경우에는, 가진력 저감을 위해 감쇠력이 제로이며 가장 소프트한 특성이 되도록 감쇠력의 베이스 지령치를 설정할 수 있다. 또한, 노면 판정 결과가 그 이외인 경우(즉, 포트홀, 대돌기도 아니고, 굴곡로도 아닌 경우)에는 전술한 차속 오프셋 지령치를 그대로 베이스 지령치로서 출력할 수 있다.
도 5 중에 실선으로 나타내는 특성선 30은, 본 실시형태에 의한 거동 제어 장치가 적용된 차량의 굴곡 레벨의 특성을 시험 데이터로서 구한 것이다. 특성선 30에서도 분명한 바와 같이, 카메라 장치(8)로부터의 노면 프리뷰 정보에 의해, 예컨대 시간 t3보다 이전의 시점에서, 굴곡 레벨의 검출을 조기에 행할 수 있다. 한편, 도 5 중에 점선으로 나타내는 특성선 31은, 종래 기술에서의 굴곡 레벨의 특성이며, 굴곡 레벨의 검출은 시간 t3보다 더욱 지연되었다.
도 5 중에 실선으로 나타내는 특성선 32는, 본 실시형태에 의한 목표 감쇠력의 특성을 시험 데이터로서 구한 것이다. 특성선 32에서도 분명한 바와 같이, 점선으로 나타내는 종래 기술의 특성선 33보다 제어 게인을 크게 설정할 수 있고, 요구 감쇠력으로서의 목표 감쇠력이 커지도록 제어할 수 있다.
도 5 중에 실선으로 나타내는 특성선 34는, 본 실시형태에 의한 컨트롤러(10)로부터 감쇠력 가변 액츄에이터(7)에 출력하는 지령치(전류)의 특성을 시험 데이터로서 구한 것이다. 카메라 장치(8)로부터의 노면 프리뷰 정보를 이용한 제어에 의해, 예컨대 시간 t3보다 이전의 시점에서 사전에 지령치(전류)를 낮추고, 굴곡로에 들어가기 전에 감쇠력의 지령치를 최저치인 제로로 셋팅하고, 굴곡 레벨의 검출 결과(노면 상태 검출부의 검출 결과)에 기초하여 지령치를 보정하고 있다. 본 실시형태에서는, 실선으로 나타내는 특성선 34와 같이, 점선으로 나타내는 종래 기술의 특성선 35보다 지령치가 커지도록 제어 게인을 크게 설정할 수 있다.
도 5 중에 실선으로 나타내는 특성선 36은, 본 실시형태에 의한 상하 가속도의 특성을 시험 데이터로서 구한 것이다. 본 실시형태에서는, 특성선 36으로 나타내는 바와 같이 상하 가속도의 특성이, 점선으로 나타내는 종래 기술의 특성선 37보다 작게 억제되도록 제어되어 있다. 이것에 의해, 가변 댐퍼(6)에 의한 제진 성능이 향상되어 있는 것을 확인할 수 있다.
이렇게 하여, 본 실시형태에 의하면, 발생 기구 제어부로서의 컨트롤러(10)는, 적어도 차량의 주행 속도에 따라서 가변 댐퍼(6)(힘 발생 기구)가 발생시키는 힘의 하한이 되는 명령 신호의 하한치(즉, 베이스 지령치)를 구하는 베이스 제어부(15)를 갖고 있다. 베이스 제어부(15)는, 베이스 지령치 산출부(28)에 있어서, 노면 판정부(26)로부터 출력되는 노면 판정 결과(즉, 노면 상태 검출부의 검출 결과)에 기초하여 베이스 지령치를, 도 4 중에 예시하는 일람표 맵과 같이 보정하는 구성으로 하고 있다.
이것에 의해, 차량 주행시의 노면 상태가 포트홀이나 대돌기인 경우에는, 진동 억제와 완전 신장 또는 완전 축소되는 것을 방지하기 위해 감쇠력을 증대시켜 하드한 특성으로 할 수 있고, 굴곡로인 경우에는 가진력 저감을 위해 감쇠력을 저하시켜 소프트한 특성으로 설정할 수 있다. 그 이외의 경우에는, 차속 오프셋 지령치를 명령 신호의 하한치로서 출력한다. 따라서, 주행 노면이 굴곡로, 포트홀로 또는 대돌기로의 어느 것이더라도, 가변 댐퍼(6)의 감쇠력 특성을 노면 상태에 따라서 가변으로 제어할 수 있어, 차량의 승차감을 향상시킬 수 있다.
컨트롤러(10)는, 예컨대 노면 추정부(11)에 의해 노면 프리뷰 정보와 차속으로부터 굴곡로인지 아닌지를 판정하여, 굴곡로를 통과하기 전에 승차감 제어와 스트로크 억제 제어의 게인을 크게 설정하는 구성으로 하고 있다. 이것에 의해, 예컨대 굴곡로를 통과하는 초기부터 제진 효과를 발휘할 수 있어, 제진 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 베이스 지령치 산출부(28)는, 노면 판정부(26)에 의해 노면 프리뷰 정보로부터 판정한 노면 판정 결과에 기초하여 베이스 지령치를, 도 4 중에 예시한 일람표의 맵과 같이 산출한다. 이것에 의해, 노면 프리뷰 정보로부터 판정한 굴곡로 레벨에 기초하여, 굴곡로에 들어가기 전에 감쇠력 지령의 최저치를 제로로 셋팅하고, 가장 소프트한 특성이 되도록 감쇠력의 베이스 지령치를 설정할 수 있다. 그 결과, 가변 댐퍼(6)에 의한 가진력을 저감할 수 있고, 굴곡로 주행시의 들뜨는 느낌을 저감하는 것이 가능해진다.
노면 추정부(11)의 최대치 연산부(23)는, 제1 굴곡 레벨 산출부(20)에서 산출한 노면의 굴곡 레벨(피드포워드 노면 상태치)과, 제2 굴곡 레벨 산출부(22)에서 산출한 노면의 굴곡 레벨(피드백 노면 상태치)을 비교하여, 굴곡 레벨이 높은 쪽의 상태치를 노면 레벨로서 선택하는 구성으로 하고 있다. 이것에 의해, 노면 상태의 판정을 노면 통과전부터 진동이 가라앉는 타이밍까지 확실하게 판별할 수 있어, 승차감 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 주행 노면의 전방에 존재하는 포트홀이나 대돌기를 카메라 장치(8)로부터의 노면 프리뷰 정보에 의해 검출할 수 있어, 예컨대 포트홀이나 대돌기를 검출한 경우에는, 감쇠력을 통과전부터 사전에 높이는 것에 의해 충격을 완화할 수 있다.
또, 상기 실시형태에서는, 예컨대 카메라 장치(8)로부터의 노면 프리뷰 정보에 의해 굴곡로 등의 판정을 행하는 경우를 예를 들어 설명했다. 그러나, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 예컨대 하기 구성(1)∼(3)에 의해 굴곡로 등의 판정을 행해도 좋다. (1). 노면의 주행 시뮬레이션을 일정 시간(노면 데이터가 갱신되는 샘플링 타임 중에 1회의 주행분)의 실시간의 20배로 행하고, 실시간 속도 이상의 가속 시뮬레이션에 의해, 예컨대 제1, 제2 필터부(19, 21)의 필터 처리에 의한 지연을 보상할 수 있게 된다. (2). 굴곡로인지 아닌지의 판정을, 노면 변위와 노면 변화 속도에 기초하여 판정하는 구성으로 해도 좋다. (3). 굴곡로인지 아닌지의 판단을 FFT(고속 푸리에 변환)에 의해 주파수 특성을 산출하고, 스프링 상 공진 부근의 게인의 크기에 따라서 굴곡로의 판정을 행하는 구성으로 해도 좋다.
또한, 상기 실시형태에서는, 굴곡로의 경우에, 스프링 상의 진동을 억제하는 스카이훅 제어의 게인을 크게 하도록 설정하는 경우를 예를 들어 설명했다. 그러나, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 예컨대 스카이훅 대신에 쌍선형 최적 제어나 모델 예측 제어 등을 적용하고, 이들의 게인을 크게 하도록 설정하도록 해도 좋다. 또한, 노면 진폭이 큰 경우에는 완전히 신장할 가능성이 높아지므로, 굴곡 레벨이 매우 큰 경우에는 스트로크 억제 제어의 게인을 크게 설정하는 구성으로 해도 좋다.
또한, 상기 실시형태에서는, 베이스 지령치를 차속에 따라서 설정하는 차속 오프셋 지령치로서 설명했다. 그러나, 본 발명은 이것에 한정된 것이 아니며, 차속 대신에 차량의 제어 모드를 설정하는 모드 SW(예컨대, 노멀, 컴포트, 스포츠, 에코)에 따라서 오프셋 지령치를 설정하는 방법이나 차속과 모드 SW의 상태에 따라서, 도 6에 나타내는 제1 변형예와 같이 설정하는 구성으로 해도 좋다. 도 6에 나타내는 제1 변형예에서는, 베이스 제어부(41)가 차속 오프셋 지령치 산출부(42)와 베이스 지령치 산출부(28)를 포함하여 구성되어 있다. 베이스 제어부(41)는, 상기 실시형태에서 설명한 베이스 제어부(15)와 거의 동일하게 구성되어 있지만, 차속 오프셋 지령치 산출부(42)를 구비하고 있는 점에서 상이하다.
차속 오프셋 지령치 산출부(42)는, 차량의 제어 모드를, 예컨대 노멀, 컴포트, 스포츠의 어느 하나로 설정하는 모드 SW(도시하지 않음)로부터의 선택 신호와, 차속 센서(3)로부터 출력되는 차속에 따라서 차속 오프셋 지령치를, 도 6 중에 예시하는 특성선 43(노멀 제어), 특성선 44(컴포트 제어) 및 특성선 45(스포츠 제어)를 포함한 설정 맵에 의해 산출한다. 베이스 지령치 산출부(28)는, 노면 판정부(26)로부터 출력되는 노면 판정 결과 중, 차속 오프셋 지령치 산출부(42)에서 산출된 차속 오프셋 지령치에 대응하는 노면 판정의 정보에 기초한 베이스 지령치를, 도 6 중에 예시하는 일람표의 맵에 의해 산출한다.
또한, 상기 실시형태에서는, 굴곡로 레벨과 포트홀 돌기 검출 결과로부터 노면 판정 결과를 포트홀, 대돌기, 굴곡로, 그 이외로 판정하고 있다. 그러나, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 예컨대 도 7에 나타내는 제2 변형예와 같이, 굴곡로 레벨과 포트홀 돌기 검출을 연속적인 레벨(크기)로서 정의하고, 각각의 값에 따라서 베이스 지령치를 설정하고, 이들의 최대치를 선택하여 베이스 지령치를 결정하도록 해도 좋다. 도 7에 나타내는 제2 변형예에서는, 베이스 제어부(51)가, 차속 오프셋 지령치 산출부(52), 보정 게인 산출부(53), 곱셈부(54), 포트홀 돌기 레벨 산출부(55) 및 최대치 연산부(56)를 포함하여 구성되어 있다.
베이스 제어부(51)는, 상기 실시형태에서 설명한 베이스 제어부(15)와 거의 동일하게 구성되어 있지만, 보정 게인 산출부(53), 곱셈부(54), 포트홀 돌기 레벨 산출부(55) 및 최대치 연산부(56)를 구비하고 있는 점에서 상이하다. 또한, 차속 오프셋 지령치 산출부(52)는, 상기 실시형태에서 설명한 차속 오프셋 지령치 산출부(27)와 동일하게 구성되어 있다. 보정 게인 산출부(53)는, 굴곡로 레벨에 따라서 제어 게인을 낮추도록 보정 게인을 산출하고, 곱셈부(54)는, 이 보정 게인을 차속 오프셋 지령치 산출부(52)로부터의 차속 오프셋 지령치에 곱한다. 포트홀 돌기 레벨 산출부(55)는, 포트홀 돌기 레벨에 따른 지령치를 산출한다. 최대치 연산부(56)는, 곱셈부(54)에서 산출한 지령치와, 포트홀 돌기 레벨 산출부(55)에서 산출한 지령치 중, 값이 큰 쪽의 지령치를 베이스 지령치로서 선택한다.
또한, 상기 실시형태에서는, 차체(1)측과 차륜(2)측 사이에서 조정 가능한 힘을 발생시키는 힘 발생 기구를, 감쇠력 조정식의 유압 완충기로 이루어진 가변 댐퍼(6)에 의해 구성하는 경우를 예를 들어 설명했다. 그러나, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 예컨대 힘 발생 기구를 액압 완충기 외에, 에어 서스펜션, 스태빌라이저(키네틱 서스펜션), 전자 서스펜션 등에 의해 구성해도 좋다.
또한, 상기 실시형태에서는, 사륜 자동차에 이용하는 차량 거동 제어 장치를 예를 들어 설명했다. 그러나, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 예컨대 이륜, 삼륜 자동차, 또는 작업 차량, 운반 차량인 트럭, 버스 등에도 적용할 수 있는 것이다.
다음으로, 상기 실시형태에 포함되는 차량 거동 제어 장치로서, 예컨대 이하에 설명하는 양태를 생각할 수 있다.
제1 양태로는, 차량의 차체측과 차륜측 사이에 설치되고 양자 사이에서 조정 가능한 힘을 발생시키는 힘 발생 기구와, 상기 차량 전방의 노면 상태를 피드포워드 노면 상태치로서 검출 가능한 노면 상태 검출부와, 상기 차량의 차체가 거동하는 상태를 검출 또는 추정하여 상기 차체의 거동 정보를 피드백 노면 상태치로서 산출하는 차체 거동 정보 산출부와, 상기 차체 거동 정보 산출부의 값에 기초하여, 상기 힘 발생 기구에서 발생시켜야 할 힘을 구하고, 그 명령 신호를 상기 힘 발생 기구에 출력하는 발생 기구 제어부를 구비하여 이루어진 차량 거동 제어 장치에 있어서, 상기 발생 기구 제어부는, 상기 힘 발생 기구가 발생시키는 힘의 하한이 되는 상기 명령 신호의 하한치를 구하는 베이스 제어부를 가지며, 상기 노면 상태 검출부의 검출 결과에 기초하여, 상기 베이스 제어부에 의한 상기 명령 신호의 하한치를 보정하는 것을 특징으로 하고 있다.
차량 거동 제어 장치의 제2 양태로는, 상기 제1 양태에 있어서, 상기 베이스 제어부는, 적어도 상기 차량의 주행 속도에 기초하여 제어하는 것을 특징으로 하고 있다. 차량 거동 제어 장치의 제3 양태로는, 상기 제1 양태에 있어서, 상기 발생 기구 제어부는, 상기 노면 상태 검출부에 의한 피드포워드 노면 상태치와 상기 차체 거동 정보 산출부에 의한 피드백 노면 상태치를 비교하여, 높은 쪽의 상태치를 상기 발생 기구 제어부의 입력치에 이용한다. 이와 같이, 노면 상태 검출부의 노면 프리뷰 정보에 의한 피드포워드 노면 상태치와, 차체 거동 정보 산출부에 의한 피드백 노면 상태치의 양방을 이용하여 굴곡로 레벨을 산출하는 것에 의해, 노면 통과전부터 진동이 가라앉을 때까지의 판정성을 높일 수 있어, 승차감 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.
차량 거동 제어 장치의 제4 양태로는, 상기 제1 양태 또는 제2 양태에 있어서, 상기 노면 상태 검출부에 의해 차량 전방의 노면이 포트홀인 것을 판단했을 때, 상기 베이스 제어부에 의한 상기 힘 발생 기구가 발생시키는 힘의 명령 신호를 크게 한다. 이것에 의해, 프리뷰 노면 정보에 의해 포트홀을 검출했을 때에 감쇠력 증가 제어를 행한다. 그 결과, 진동 억제와, 완전 신장 또는 완전 축소되는 것을 방지할 수 있다.
차량 거동 제어 장치의 제5 양태로는, 상기 제1 양태 또는 제2 양태에 있어서, 상기 노면 상태 검출부에 의해 차량 전방의 노면이 굴곡로인 것을 판단했을 때, 상기 베이스 제어부에 의한 상기 힘 발생 기구가 발생시키는 힘의 명령 신호를 작게 한다. 차량 거동 제어 장치의 제6 양태로는, 상기 제1 양태 또는 제2 양태에 있어서, 상기 노면 상태 검출부에 의해 차량 전방의 노면이 굴곡로인 것을 판단했을 때, 상기 발생 기구 제어부는, 제어 게인을 낮추는 명령 신호를 내는 것을 특징으로 하고 있다.
차량 거동 제어 장치의 제7 양태로는, 상기 제1 양태에 있어서, 상기 노면 상태 검출부의 검출 결과에 기초하여, 상기 베이스 제어부에 의한 상기 명령 신호의 하한치를 보정할 때, 상기 발생 기구 제어부에 의한 명령 신호를 크게 한다. 이것에 의해, 프리뷰 노면 정보에 의해 굴곡로를 검출했을 때에, 게인을 상승시켜 진동 억제효과를 발휘할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아니라, 여러가지 변형예가 포함된다. 예컨대, 상기 실시예는 본 발명을 알기 쉽게 설명하기 위해 상세히 설명한 것이며, 반드시 설명한 모든 구성을 구비하는 것에 한정되는 것은 아니다. 또한, 한 실시예의 구성의 일부를 다른 실시예의 구성으로 치환하는 것이 가능하고, 또한, 한 실시예의 구성에 다른 실시예의 구성을 더하는 것도 가능하다. 또한, 각 실시예의 구성의 일부에 관해, 다른 구성의 추가ㆍ삭제ㆍ치환을 하는 것이 가능하다.
본원은, 2017년 2월 24일자 출원의 일본 특허 출원 제2017-033353호에 기초하는 우선권을 주장한다. 2017년 2월 24일자 출원의 일본 특허 출원 제2017-033353호의 명세서, 특허청구범위, 도면 및 요약서를 포함하는 모든 개시 내용은, 참조에 의해 본원에 전체로서 포함된다.
1 : 차체
2 : 차륜
3 : 차속 센서
4 : 서스펜션 장치
6 : 가변 댐퍼(힘 발생 기구)
7 : 감쇠력 가변 액츄에이터
8 : 카메라 장치(노면 상태 검출부)
9 : 차고 센서(차체 거동 정보 산출부)
10 : 컨트롤러(발생 기구 제어부)
11 : 노면 추정부
15, 41, 51 : 베이스 제어부(베이스 제어부)

Claims (7)

  1. 차량 거동 제어 장치로서, 상기 차량 거동 제어 장치는,
    차량의 차체측과 차륜측 사이에 설치되고 상기 차체측 및 상기 차륜측의 사이에서 조정 가능한 힘을 발생시키는 힘 발생 기구와,
    상기 차량의 전방의 노면 상태를 피드포워드 노면 상태치로서 검출 가능한 노면 상태 검출부와,
    상기 차량의 차체가 거동하는 상태를 검출 또는 추정하여 상기 차체의 거동 정보를 피드백 노면 상태치로서 산출하는 차체 거동 정보 산출부와,
    상기 차체 거동 정보 산출부의 값에 기초하여, 상기 힘 발생 기구에서 발생시켜야 할 힘을 구하고, 그 명령 신호를 상기 힘 발생 기구에 출력하는 발생 기구 제어부
    를 포함하고,
    상기 발생 기구 제어부는, 상기 힘 발생 기구가 발생시키는 힘의 하한이 되는 상기 명령 신호의 하한치를 구하는 베이스 제어부를 가지며,
    상기 노면 상태 검출부의 검출 결과에 기초하여, 상기 베이스 제어부에 의한 상기 명령 신호의 하한치를 보정하는 것을 특징으로 하는 차량 거동 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 베이스 제어부는, 적어도 상기 차량의 주행 속도에 기초하여 제어하는 것을 특징으로 하는 차량 거동 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 발생 기구 제어부는, 상기 노면 상태 검출부에 의한 피드포워드 노면 상태치와 상기 차체 거동 정보 산출부에 의한 피드백 노면 상태치를 비교하여, 높은 쪽의 상태치를 상기 발생 기구 제어부의 입력치에 이용하는 것을 특징으로 하는 차량 거동 제어 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 노면 상태 검출부에 의해 차량 전방의 노면이 포트홀인 것을 판단했을 때, 상기 베이스 제어부에 의한 상기 힘 발생 기구가 발생시키는 힘의 명령 신호를 크게 하는 것을 특징으로 하는 차량 거동 제어 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 노면 상태 검출부에 의해 차량 전방의 노면이 굴곡로인 것을 판단했을 때, 상기 베이스 제어부에 의한 상기 힘 발생 기구가 발생시키는 힘의 명령 신호를 작게 하는 것을 특징으로 하는 차량 거동 제어 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 노면 상태 검출부에 의해 차량 전방의 노면이 굴곡로인 것을 판단했을 때, 상기 발생 기구 제어부는, 제어 게인을 낮추는 명령 신호를 내는 것을 특징으로 하는 차량 거동 제어 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 노면 상태 검출부의 검출 결과에 기초하여, 상기 베이스 제어부에 의한 상기 명령 신호의 하한치를 보정할 때, 상기 발생 기구 제어부에 의한 명령 신호를 크게 하는 것을 특징으로 하는 차량 거동 제어 장치.
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