JP6426785B2 - 電磁サスペンション装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の車体と車輪の間に備わるばね部材に並設され車体の振動減衰に係る駆動力を発生させる電磁アクチュエータを備える電磁サスペンション装置に関する。

従来、車両の車体と車輪の間に備わるばね部材と並列に設けられ電動機によって車体の振動減衰に係る駆動力を発生させる電磁アクチュエータを備える電磁サスペンション装置が知られている（例えば特許文献１参照）。電磁アクチュエータは、電動機の他に、ボールねじ機構を備えて構成される。電磁アクチュエータは、電動機の回転運動をボールねじ機構の直線運動へと変換することにより、車体の振動減衰に係る駆動力を発生させるように動作する。

電磁アクチュエータでは、電動機に内蔵されたロータの駆動に伴う慣性成分、ボールねじ機構の駆動に伴う慣性成分等が、制振特性を劣化させる要因となる。そこで、特許文献１に係る電磁サスペンション装置には、ストローク加速度に基づき内部慣性力を算出し、算出した内部慣性力等に基づいて、電磁アクチュエータの構成部材の駆動に伴う慣性成分の影響を減じる慣性補償制御機能が備わっている。
前記慣性補償制御機能を有する電磁サスペンション装置によれば、電磁アクチュエータの構成部材の駆動に伴う慣性成分に起因する制振特性の劣化を抑制し、車両の乗り心地を高めることができる。
特開２０１０−１３２２２２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の電磁サスペンション装置では、慣性補償制御を行う際に参照されるパラメータであるストローク加速度を、電動機の回転角信号に基づき算出されるストローク量を時間で２階微分することによって取得している（特許文献１の段落番号００１８−００１９参照）。
一般に、例えば電動機の駆動回路はスイッチング素子を用いて構成されるため、不可避的に電磁ノイズが生じる。こうして生じた電磁ノイズは、電動機の回転角信号に乗ってしまう。すると、電動機の回転角信号に基づき算出されるストローク量を時間で２階微分する処理の過程で、電動機の回転角信号（ストローク量）に乗った電磁ノイズが増幅され、車体の振動騒音を増幅させるおそれがある。その結果、電磁アクチュエータの慣性補償制御に基づく車両の乗り心地を高める効果、及び、車体の振動騒音を抑制する効果を高水準で両立することが難しいという課題があった。

本発明は、前記実情に鑑みてなされたものであり、慣性補償制御が行われている際であっても、慣性補償制御に基づく車両の乗り心地を高める効果、及び、車体の振動騒音を抑制する効果を高水準で両立させることが可能な電磁サスペンション装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、（１）に係る発明は、車両の車体と車輪の間に備わるばね部材に並設され前記車体の振動減衰に係る駆動力を発生させる電磁アクチュエータと、前記電磁アクチュエータに係る状態量を取得する状態量取得部と、前記状態量取得部で取得された状態量に基づいて前記電磁アクチュエータの慣性補償制御を含む駆動力制御を行う駆動力制御部と、前記車体における前記ばね部材に対するばね上部材及びばね下部材間の相対速度の相関値を取得する相対速度相関値取得部と、を備え、前記駆動力制御部は、前記状態量の微分値に基づいた前記電磁アクチュエータの慣性補償制御を含む駆動力制御を行い、前記相対速度相関値取得部により取得された相対速度相関値が所定の相対速度相関閾値を超える領域では、前記相対速度相関値が前記相対速度相関閾値以下である領域に比べて前記慣性補償制御による慣性補償量を減少させることを最も主要な特徴とする。

本発明によれば、慣性補償制御が行われている際であっても、慣性補償制御に基づく車両の乗り心地を高める効果、及び、車体の振動騒音を抑制する効果を高水準で両立させることができる。

本発明の実施形態に係る電磁サスペンション装置の全体構成図である。 電磁サスペンション装置に備わる電磁アクチュエータの部分断面図である。 電磁サスペンション装置に備わるＥＣＵの内部構成図である。 第１実施形態に係る電磁サスペンション装置に備わるＥＣＵの駆動力演算部周辺のブロック構成図である。 本発明の実施形態に係る電磁サスペンション装置の動作説明に供するフローチャート図である。 モータ回転角の経時特性線図である。 モータ回転角速度の経時特性線図である。 相対速度に基づく減衰力制御電流の経時特性線図である。 慣性補償後の駆動力制御電流（慣性補正なし）の経時特性線図である。 慣性補償後の駆動力制御電流（慣性補正あり）の経時特性線図である。 第２実施形態に係る電磁サスペンション装置に備わるＥＣＵの駆動力演算部周辺のブロック構成図である。 変形例に係る微分フィルタの周波数特性線図である。

以下、本発明の実施形態に係る電磁サスペンション装置について、適宜図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下に示す図面において、同一の部材又は相当する部材間には同一の参照符号を付するものとする。また、部材のサイズ及び形状は、説明の便宜のため、変形又は誇張して模式的に表す場合がある。

〔本発明の実施形態に係る電磁サスペンション装置１１の概要〕
はじめに、本発明の実施形態に係る電磁サスペンション装置１１の概要について、図１、図２を参照して説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る電磁サスペンション装置１１の全体構成図である。図２は、電磁サスペンション装置１１の一部を構成する電磁アクチュエータ１３の部分断面図である。

本発明の実施形態に係る電磁サスペンション装置１１は、図１に示すように、車両１０の各車輪毎に備わる複数の電磁アクチュエータ１３と、ひとつの電子制御装置（以下、「ＥＣＵ」という。）１５とを備えて構成されている。複数の電磁アクチュエータ１３とＥＣＵ１５との間は、ＥＣＵ１５から複数の電磁アクチュエータ１３への駆動制御電力を供給するための電力供給線１４（図１の実線参照）、及び、複数の電磁アクチュエータ１３からＥＣＵ１５に電動モータ３１（図２参照）の回転角信号を送るための信号線１６（図１の破線参照）をそれぞれ介して相互に接続されている。
本実施形態では、電磁アクチュエータ１３は、前輪（左前輪・右前輪）、及び後輪（左後輪・右後輪）を含む各車輪毎に、都合４つ配設されている。

複数の電磁アクチュエータ１３の各々は、この実施形態では、それぞれが共通の構成を備えている。そこで、ひとつの電磁アクチュエータ１３の構成について説明することで、複数の電磁アクチュエータ１３の説明に代えることとする。

電磁アクチュエータ１３は、図２に示すように、ベースハウジング１７、アウタチューブ１９、ボールベアリング２１、ボールねじ軸２３、複数のボール２５、ナット２７、及びインナチューブ２９を備えて構成されている。

ベースハウジング１７は、ボールベアリング２１を介してボールねじ軸２３の基端側を軸周りに回転自在に支持する。アウタチューブ１９は、ベースハウジング１７に設けられ、ボールねじ軸２３、複数のボール２５、ナット２７を含むボールねじ機構１８を収容する。複数のボール２５は、ボールねじ軸２３のねじ溝に沿って転動する。ナット２７は、複数のボール２５を介してボールねじ軸２３に係合し、ボールねじ軸２３の回転運動を直線運動に変換する。ナット２７に連結されたインナチューブ２９は、ナット２７と一体になりアウタチューブ１９の軸方向に沿って変位する。

ボールねじ軸２３に回転駆動力を伝えるために、電磁アクチュエータ１３には、図２に示すように、電動モータ３１、一対のプーリ３３、及びベルト３５が備わっている。電動モータ３１は、アウタチューブ１９に並列するようにベースハウジング１７に設けられている。電動モータ３１のモータ軸３１ａ及びボールねじ軸２３には、それぞれにプーリ３３が装着されている。これら一対のプーリ３３には、電動モータ３１の回転駆動力をボールねじ軸２３に伝達するためのベルト部材３５が懸架されている。

電動モータ３１には、電動モータ３１の回転角信号を検出するレゾルバ３７が設けられている。レゾルバ３７で検出された電動モータ３１の回転角信号は、信号線１６を介してＥＣＵ１５に送られる。電動モータ３１は、ＥＣＵ１５が複数の電磁アクチュエータ１３のそれぞれに電力供給線１４を介して供給する駆動制御電力に応じて回転駆動が制御される。

なお、本実施形態では、図２に示すように、電動モータ３１のモータ軸３１ａとボールねじ軸２３とを略平行に配置して両者間を連結するレイアウトを採用することで、電磁アクチュエータ１３における軸方向の寸法を短縮している。ただし、電動モータ３１のモータ軸３１ａとボールねじ軸２３とを同軸に配置して両者間を連結するレイアウトを採用してもよい。

本実施形態に係る電磁アクチュエータ１３では、図２に示すように、ベースハウジング１７の下端部に連結部３９が設けられている。この連結部３９は、不図示のばね下部材（車輪側のロアアーム、ナックル等）に連結固定される。一方、インナチューブ２９の上端部２９ａは、不図示のばね上部材（車体側のストラットタワー部等）に連結固定されている。要するに、電磁アクチュエータ１３は、車両１０の車体と車輪の間に備わる不図示のばね部材に並設されている。

前記のように構成された電磁アクチュエータ１３は、次のように動作する。すなわち、例えば、車両１０の車輪側から連結部３９に対して上向きの振動に係る推進力が入力されたケースを考える。このケースでは、上向きの振動に係る推進力が加わったアウタチューブ１９に対し、インナチューブ２９及びナット２７が一体に下降しようとする。これを受けて、ボールねじ軸２３は、ナット２７の下降に従う向きに回転しようとする。この際において、ナット２７の下降を妨げる向きの電動モータ３１の回転駆動力を生じさせる。この電動モータ３１の回転駆動力は、ベルト３５を介してボールねじ軸２３に伝達される。このように、上向きの振動に係る推進力に対抗する反力（減衰力）をボールねじ軸２３に作用させることにより、車輪側から車体側へと伝えられようとする振動を減衰させる。

〔ＥＣＵ１５の内部構成〕
次に、電磁サスペンション装置１１に備わるＥＣＵ１５の内部構成について、図３を参照して説明する。図３は、電磁サスペンション装置１１に備わるＥＣＵ１５の内部構成図である。

ＥＣＵ１５は、各種の演算処理を行うマイクロコンピュータを含んで構成される。ＥＣＵ１５は、レゾルバ３７で検出された電動モータ３１の回転角信号等に基づいて、複数の電磁アクチュエータ１３のそれぞれを駆動制御することにより、車体の振動減衰に係る駆動力を発生させる駆動力制御機能を有する。ＥＣＵ１５は、本発明の「駆動力制御部」に相当する。
こうした駆動力制御機能を実現するために、ＥＣＵ１５は、図３に示すように、回転角取得部４１と、相対速度算出部４３と、微分フィルタ４５と、駆動力演算部４７と、駆動制御部４９とを備えて構成されている。
なお、回転角取得部４１、相対速度算出部４３、及び微分フィルタ４５は、本発明の「状態量取得部」に相当する。また、電動モータ３１の回転角・回転角速度・回転角加速度、後記の「相対速度」・「相対加速度」、ボールねじ軸２３のストローク速度は、いずれも、「電磁アクチュエータ１３に係る状態量」の概念に包含される。さらに、本発明の「状態量の微分値」とは、電動モータ３１の回転角加速度、「相対加速度」を意味する。

回転角取得部４１は、レゾルバ３７で検出された電動モータ３１の回転角信号を取得する。回転角取得部４１で取得された電動モータ３１の回転角信号は、相対速度算出部４３に送られる。

相対速度算出部４３は、回転角取得部４１で取得された電動モータ３１の回転角を時間微分することにより、車両１０のばね上部材及びばね下部材間の相対速度（以下、単に「相対速度」という場合がある。）を演算する。ちなみに、こうして演算された相対速度は、ボールねじ軸２３のストローク速度、及び、電動モータ３１の回転角速度と強い相関関係がある。すなわち、相対速度は、ボールねじ軸２３のストローク速度、電動モータ３１の回転角速度に置き換えて用いることができる。相対速度算出部４３で演算された相対速度信号は、微分フィルタ４５及び駆動力演算部４７の両方に送られる。

微分フィルタ４５は、基本的には、相対速度算出部４３で演算された相対速度信号を入力し、所定のゲイン周波数特性（ハイパス特性）が設定された微分フィルタ処理を施すことにより、相対加速度信号を出力する。微分フィルタ４５から出力された相対加速度信号は、駆動力演算部４７に送られる。微分フィルタ４５は、アナログ回路で構成してもよいし、デジタル回路で構成しても構わない。
なお、変形例に係る微分フィルタ４５の機能について、詳しくは後記する。

駆動力演算部４７は、相対速度信号及び相対加速度信号、並びに、車両１０の走行速度である車速ＣＶを入力し、これらの信号、及び後記する減衰力マップ５１、慣性補償マップ５３、慣性補正レシオマップ５５を参照して、目標となる駆動力制御信号を演算する。駆動力演算部４７の演算結果である目標となる駆動力制御信号は、駆動制御部４９へ送られる。
なお、駆動力演算部４７で行われる演算内容について、詳しくは後記する。また、駆動力演算部４７では、車速センサ４０（図３参照）により検出された車速ＣＶが所定の車速閾値ＣＶｔｈを超えているか否かに応じて慣性補正量の大きさを変える。これついても、詳しくは後記する。

駆動制御部４９は、駆動力演算部４７から送られてきた駆動力制御信号に従って、複数の電磁アクチュエータ１３のそれぞれに備わる電動モータ３１に駆動制御電力を供給することにより、複数の電磁アクチュエータ１３の駆動制御をそれぞれ独立して行う。なお、電動モータ３１に供給される駆動制御電力を生成するに際し、例えば、インバータ制御回路を好適に用いることができる。

〔第１実施形態に係る駆動力演算部４７周辺のブロック構成〕
次に、第１実施形態に係る電磁サスペンション装置１１に備わるＥＣＵ１５の駆動力演算部４７（以下、「第１実施形態に係る駆動力演算部４７」という。）周辺のブロック構成について、図４を参照して説明する。図４は、第１実施形態に係る駆動力演算部４７周辺のブロック構成図である。

第１実施形態に係る駆動力演算部４７は、図４に示すように、減衰力マップ５１、慣性補償マップ５３、慣性補正レシオマップ５５、及び、加算部５７を備えて構成されている。

減衰力マップ５１には、図４に示すように、相対速度の変化に対応付けて変化する減衰力制御電流の基準値が記憶されている。第１実施形態に係る駆動力演算部４７は、相対速度算出部４３から入力された相対速度、及び、減衰力マップ５１の前記記憶内容を参照して、入力された相対速度に対応する減衰力制御電流の基準値を求める。

慣性補償マップ５３には、図４に示すように、相対加速度の変化に対応付けて変化する慣性補償力制御電流の基準値が記憶されている。第１実施形態に係る駆動力演算部４７は、微分フィルタ４５から入力された相対加速度、及び、慣性補償マップ５３の前記記憶内容を参照して、入力された相対加速度に対応する慣性補償力制御電流の基準値を求める。

慣性補正レシオマップ５５には、図４に示すように、相対速度の変化に対応付けて変化する慣性補正レシオの値が記憶されている。慣性補正レシオとしては、（０−１）の間の値（０，１を含む）が採用される。慣性補正レシオは、慣性補償力制御電流の基準値に乗算される。これにより、慣性補償力制御電流の基準値を、時々刻々と変化する相対速度の大きさに相応しい値に補正する。

ここで、慣性補正レシオマップ５５に記憶される慣性補正レシオ特性について、図４を参照して説明する。相対速度がＶ１未満と比較的低い第１の相対速度領域ＶＡ１では、慣性補正レシオＬＴ１の値として固定値「１」が設定されている。また、相対速度がＶ１以上かつＶ２以下と中位である第２の相対速度領域ＶＡ２では、慣性補正レシオＬＴ２の値として、相対速度が大きくなるに連れて線形に小さくなるような可変値が設定されている。そして、相対速度がＶ２を超える比較的高い第３の相対速度領域ＶＡ３では、慣性補正レシオＬＴ３の値として固定値「１／５（０．２）」が設定されている。

相対速度がＶ１未満と比較的低い第１の相対速度領域ＶＡ１において慣性補償力が大きくなる設定をしたのは、次の理由による。すなわち、第１の相対速度領域ＶＡ１では、慣性補償制御による乗心地向上効果が、減衰力制御電流の基準値を用いた減衰力制御による乗心地向上効果と比べて相対的に大きい。しかも、慣性補償制御に用いる慣性補償力制御電流の基準値を演算する際に参照される相対加速度信号中のノイズ成分が比較的小さい。そのため、慣性補償制御による慣性補償量を増大させていても、車体の振動騒音を低く抑制する効果を期待することができるからである。なお、「慣性補償制御による慣性補償量を増大させる」とは、慣性補償力を大きくすることと同義である。

一方、相対速度がＶ２を超える比較的高い第３の相対速度領域ＶＡ３において慣性補償力が小さくなる設定をしたのは、次の理由による。すなわち、第３の相対速度領域ＶＡ３では、慣性補償制御による乗心地向上効果が、減衰力制御電流の基準値を用いた減衰力制御による乗心地向上効果と比べて相対的に小さい。しかも、慣性補償制御に用いる慣性補償力制御電流の基準値を演算する際に参照される相対加速度信号中のノイズ成分が比較的大きい。そのため、慣性補償制御による慣性補償量を減少させることにより、車体の振動騒音を低く抑制する効果を期待することができるからである。なお、「慣性補償量を減少させる」とは、慣性補償力を小さくすることと同義である。

第１実施形態に係る駆動力演算部４７は、相対速度算出部４３から入力された相対速度、及び、慣性補正レシオマップ５５の前記記憶内容を参照して、入力された相対速度に対応する慣性補正レシオ値を求める。また、第１実施形態に係る駆動力演算部４７は、慣性補償マップ５３を参照して求めた慣性補償力制御電流の基準値に、慣性補正レシオマップ５５を参照して求めた慣性補正レシオ値を乗算することにより、相対速度に基づく慣性補正後の慣性補償力制御電流の値を求める。

第１実施形態に係る駆動力演算部４７の加算部５７は、減衰力マップ５１を参照して求めた減衰力制御電流の基準値に、相対速度に基づく慣性補正後の慣性補償力制御電流の値を加算することにより、目標となる駆動力制御電流の値を含む駆動力制御信号を生成する。こうして生成された目標となる駆動力制御電流の値を含む駆動力制御信号は、駆動制御部４９に送られる。これを受けて駆動制御部４９は、複数の電磁アクチュエータ１３の駆動制御を行う。

〔本発明の実施形態に係る電磁サスペンション装置１１の動作〕
次に、本発明の実施形態に係る電磁サスペンション装置１１の動作について、図５、図６Ａ〜図６Ｅを参照して説明する。図５は、本発明の実施形態に係る電磁サスペンション装置１１の動作説明に供するフローチャート図である。図６Ａは、モータ回転角の経時特性線図である。図６Ｂは、モータ回転角速度の経時特性線図である。図６Ｃは、相対速度に基づく減衰力制御電流の経時特性線図である。図６Ｄは、慣性補償後の駆動力制御電流（慣性補正なし）の経時特性線図である。図６Ｅは、慣性補償後の駆動力制御電流（慣性補正あり）の経時特性線図である。

図５に示すステップＳ１１において、ＥＣＵ１５の回転角取得部４１は、レゾルバ３７で検出された電動モータ３１の回転角信号（図６Ａ参照）を取得する。回転角取得部４１で取得された電動モータ３１の回転角信号は、相対速度算出部４３に送られる。

ステップＳ１２において、ＥＣＵ１５の相対速度算出部４３は、ステップＳ１１で取得された電動モータ３１の回転角を時間微分することにより、車両１０のばね上部材及びばね下部材間の相対速度（モータ回転角速度；図６Ｂ参照）を演算する。こうして演算された相対速度信号は、微分フィルタ４５及び駆動力演算部４７の両方に送られる。

ステップＳ１３において、ＥＣＵ１５の微分フィルタ４５は、ステップＳ１２で演算された相対速度信号を入力し、予め設定されたゲイン周波数特性（ハイパス特性）を用いて微分フィルタ処理を施すことにより、相対加速度信号を出力する。微分フィルタ４５から出力された相対加速度信号は、駆動力演算部４７に送られる。

ステップＳ１４において、ＥＣＵ１５は、車速ＣＶを取得し、取得した車速ＣＶが、予め定められる車速閾値ＣＶｔｈを超えているか否かの判定を行う。車速閾値ＣＶｔｈとしては、車速ＣＶが高速であるとみなせる速度が適宜設定される。
ステップＳ１４の判定の結果、車速ＣＶが車速閾値ＣＶｔｈを超えていない旨の判定が下された場合（ステップＳ１４の「Ｎｏ」）、ＥＣＵ１５は、処理の流れを次のステップＳ１５へ進ませる。一方、車速ＣＶが車速閾値ＣＶｔｈを超えている旨の判定が下された場合（ステップＳ１４の「Ｙｅｓ」）、ＥＣＵ１５は、処理の流れをステップＳ１６へとジャンプさせる。

ステップＳ１５において、ＥＣＵ１５の駆動力演算部４７は、相対速度信号及び相対加速度信号を入力し、これら両信号、及び減衰力マップ５１、慣性補償マップ５３、慣性補正レシオマップ５５を参照して、慣性補償を含む駆動力演算処理（慣性補償量減少補正あり）を行うことにより、目標となる駆動力制御電流の値を含む駆動力制御信号を求める。

詳しく述べると、第１実施形態に係る駆動力演算部４７は、相対速度算出部４３から入力された相対速度、及び、減衰力マップ５１の記憶内容（相対速度の変化に対応付けて変化する減衰力制御電流の値）を参照して、入力された相対速度に対応する減衰力制御電流の基準値（図６Ｃ参照）を求める。
次いで、第１実施形態に係る駆動力演算部４７は、微分フィルタ４５から入力された相対加速度、及び、慣性補償マップ５３の記憶内容（相対加速度の変化に対応付けて変化する慣性補償力制御電流の基準値）を参照して、入力された相対加速度に対応する慣性補償力制御電流の基準値を求める。
次いで、第１実施形態に係る駆動力演算部４７は、相対速度算出部４３から入力された相対速度、及び、慣性補正レシオマップ５５の記憶内容（相対速度の変化に対応付けて変化する慣性補正レシオの値）を参照して、入力された相対速度に対応する慣性補正レシオ値を求める。また、第１実施形態に係る駆動力演算部４７は、慣性補償マップ５３を参照して求めた慣性補償力制御電流の基準値に、慣性補正レシオマップ５５を参照して求めた慣性補正レシオ値を乗算することにより、慣性補償力制御電流の値（図６Ｅ参照：慣性補正あり）を求める。
次いで、第１実施形態に係る駆動力演算部４７の加算部５７は、減衰力マップ５１を参照して求めた減衰力制御電流の基準値に、慣性補正後の慣性補償力制御電流の値を加算することにより、目標となる駆動力制御電流の値を含む駆動力制御信号を生成する。

ステップＳ１６において、ＥＣＵ１５の駆動力演算部４７は、相対速度信号及び相対加速度信号を入力し、これら両信号、及び減衰力マップ５１、慣性補償マップ５３を参照して、慣性補償を含む駆動力演算処理（慣性補償量減少補正なし）を行うことにより、目標となる駆動力制御電流の値を含む駆動力制御信号を求める。

詳しく述べると、第１実施形態に係る駆動力演算部４７は、相対速度算出部４３から入力された相対速度、及び、減衰力マップ５１の記憶内容（相対速度の変化に対応付けて変化する減衰力制御電流の値）を参照して、入力された相対速度に対応する減衰力制御電流の基準値（図６Ｃ参照）を求める。
次いで、第１実施形態に係る駆動力演算部４７は、微分フィルタ４５から入力された相対加速度、及び、慣性補償マップ５３の記憶内容（相対加速度の変化に対応付けて変化する慣性補償力制御電流の基準値）を参照して、入力された相対加速度に対応する慣性補償力制御電流の基準値を求める。
次いで、第１実施形態に係る駆動力演算部４７は、慣性補償マップ５３を参照して求めた慣性補償力制御電流の基準値に、（車速ＣＶが車速閾値ＣＶｔｈを超えている旨の判定が下された場合の）慣性レシオマップ５５の既定値である「１」を乗算することにより、慣性補償力制御電流の値（図６Ｄ：慣性補正なし）を求める。
次いで、第１実施形態に係る駆動力演算部４７の加算部５７は、減衰力マップ５１を参照して求めた減衰力制御電流の基準値に、慣性補償力制御電流の値を加算することにより、目標となる駆動力制御電流の値を含む駆動力制御信号を生成する。

ステップＳ１７において、ＥＣＵ１５の駆動制御部４９は、ステップＳ１５又はＳ１６の演算により求められた駆動力制御信号に従って、複数の電磁アクチュエータ１３のそれぞれに備わる電動モータ３１に駆動制御電力を供給することにより、複数の電磁アクチュエータ１３の駆動制御を行う。

第１実施形態に係る電磁サスペンション装置１１によれば、慣性補正レシオマップ５５を参照して相対速度に対応する慣性補正レシオ値を求め、こうして求めた慣性補正レシオ値を用いて基準となる慣性補償力（減衰力制御電流の基準値）を補正するため、相対速度の高低に応じたきめ細かな慣性補償力の補正が可能となる。その結果、慣性補償制御に基づく車両１０の乗り心地を高める効果、及び、車体の振動騒音を抑制する効果を高水準で両立させることができる。

〔第２実施形態に係る駆動力演算部４７周辺のブロック構成〕
次に、第２実施形態に係る電磁サスペンション装置１１に備わるＥＣＵ１５の駆動力演算部４７（以下、「第２実施形態に係る駆動力演算部４７」という。）周辺のブロック構成について、図７を参照して説明する。図７は、第２実施形態に係る駆動力演算部４７周辺のブロック構成図である。
ここで、第１実施形態に係る駆動力演算部４７と、第２実施形態に係る駆動力演算部４７とは、両者間で共通の構成要素が多く存在する。そこで、両者間で相違する構成要素に注目して説明することで、第２実施形態に係る駆動力演算部４７の説明に代えることとする。

第２実施形態に係る駆動力演算部４７は、図７に示すように、減衰力マップ５１、慣性補償マップ５３、慣性補正レシオマップ５６、及び、加算部５７を備えて構成されている。ここで注目すべきは、第２実施形態に係る慣性補正レシオマップ５６の構成が、第１実施形態に係る慣性補正レシオマップ５５の構成とは相違する点である。

第２実施形態に係る慣性補正レシオマップ５６には、図７に示すように、減衰力制御電流の変化に対応付けて変化する慣性補正レシオの値が記憶されている。慣性補正レシオとしては、（０−１）の間の値（０，１を含む）が採用される。慣性補正レシオは、慣性補償力制御電流の基準値に乗算される。これにより、慣性補償力制御電流の基準値を、時々刻々と変化する減衰力制御電流の大きさに相応しい値に補正する。
なお、本発明の「相対速度相関値」とは、相対速度それ自体と、相対速度に相関するパラメータである減衰力制御電流と、の両者を含む概念である。

ここで、慣性補正レシオマップ５６に記憶される慣性補正レシオ特性について、図７を参照して説明する。減衰力制御電流がＩ１未満と比較的低い第１の減衰力制御電流領域ＩＡ１では、慣性補正レシオＬＴ１の値として固定値「１」が設定されている。また、減衰力制御電流がＩ１以上かつＩ２以下と中位である第２の減衰力制御電流領域ＩＡ２では、慣性補正レシオＬＴ２の値として、減衰力制御電流が大きくなるに連れて線形に小さくなるような可変値が設定されている。そして、減衰力制御電流がＩ２を超える比較的高い第３の減衰力制御電流領域ＩＡ３では、慣性補正レシオＬＴ３の値として固定値「１／５（０．２）」が設定されている。

減衰力制御電流がＩ１未満と比較的低い第１の減衰力制御電流領域ＩＡ１において慣性補償力が大きくなる設定をしたのは、次の理由による。すなわち、第１の減衰力制御電流領域ＩＡ１では、慣性補償制御による乗心地向上効果が、減衰力制御電流の基準値を用いた減衰力制御による乗心地向上効果と比べて相対的に大きい。しかも、慣性補償制御に用いる慣性補償力制御電流の基準値を演算する際に参照される相対加速度信号中のノイズ成分が比較的小さい。そのため、慣性補償制御による慣性補償量を増大させていても、車体の振動騒音を低く抑制する効果を期待することができるからである。

一方、減衰力制御電流がＩ２を超える比較的高い第３の減衰力制御電流領域ＩＡ３において慣性補償力が小さくなる設定をしたのは、次の理由による。すなわち、第３の減衰力制御電流領域ＩＡ３では、慣性補償制御による乗心地向上効果が、減衰力制御電流の基準値を用いた減衰力制御による乗心地向上効果と比べて相対的に小さい。しかも、慣性補償制御に用いる慣性補償力制御電流の基準値を演算する際に参照される相対加速度信号中のノイズ成分が比較的大きい。そのため、慣性補償制御による慣性補償量を減少させることにより、車体の振動騒音を低く抑制する効果を期待することができるからである。

第２実施形態に係る駆動力演算部４７は、減衰力マップ５１を参照して求めた減衰力制御電流の基準値、及び、慣性補正レシオマップ５６の前記記憶内容を参照して、入力された減衰力制御電流の基準値に対応する慣性補正レシオ値を求める。また、第２実施形態に係る駆動力演算部４７は、慣性補償マップ５３を参照して求めた慣性補償力制御電流の基準値に、慣性補正レシオマップ５６を参照して求めた慣性補正レシオ値を乗算することにより、慣性補償力制御電流の値を求める。

第２実施形態に係る駆動力演算部４７の加算部５７は、減衰力マップ５１を参照して求めた減衰力制御電流の基準値に、慣性補償力制御電流の値を加算することにより、目標となる駆動力制御電流の値を含む駆動力制御信号を生成する。こうして生成された目標となる駆動力制御電流の値を含む駆動力制御信号は、駆動制御部４９に送られて、駆動制御部４９において、複数の電磁アクチュエータ１３の駆動制御が行われる。

第２実施形態に係る電磁サスペンション装置１１によれば、慣性補正レシオマップ５６を参照して減衰力制御電流（粘性制御相当の減衰力を創り出す）に対応する慣性補正レシオ値を求め、こうして求めた慣性補正レシオ値を用いて基準となる慣性補償力（減衰力制御電流の基準値）を補正するため、減衰力制御電流の大小に応じたきめ細かな慣性補償力の補正が可能となる。その結果、第１実施形態に係る電磁サスペンション装置１１と同様に、慣性補償制御に基づく車両１０の乗り心地を高める効果、及び、車体の振動騒音を抑制する効果を高水準で両立させることができる。

〔変形例に係る微分フィルタ４５の構成〕
次に、変形例に係る微分フィルタ４５の構成について、図８を参照して説明する。図８は、変形例に係る微分フィルタ４５の周波数特性線図である。
前記した実施例に係る微分フィルタ４５では、そのゲイン周波数特性として、ハイパス特性が設定されている。これに対し、変形例に係る微分フィルタ４５では、図８に示すように、ハイパス特性に加えて、高周波数領域において、相対速度の高低に応じてゲイン周波数特性を変更するように構成されている。
要するに、変形例に係る微分フィルタ４５では、図８に示すように、高周波数領域において、相対速度が高い場合にゲイン周波数特性を低く設定する一方、相対速度が低い場合にゲイン周波数特性を高く設定する。
変形例に係る微分フィルタ４５は、第１実施形態に係る電磁サスペンション装置１１、及び第２実施形態に係る電磁サスペンション装置１１の両方に適用することができる。

〔変形例に係る微分フィルタ４５の動作〕
変形例に係る微分フィルタ４５は、相対速度算出部４３で演算された相対速度信号を入力し、相対速度に応じたゲイン周波数特性を設定し、設定されたゲイン周波数特性を用いて微分フィルタ処理を施すことにより、相対加速度信号を出力する。微分フィルタ４５から出力された相対加速度信号は、駆動力演算部４７に送られる。

前記の変形例に係る微分フィルタ４５には、その大きさが時々刻々と変化する相対速度の時系列データが入力される。ここで、相対速度の時系列データが高周波数領域に属する場面としては、例えば、車両１０が石畳のような凸凹路を走行しているケースが想定される。また、相対速度が高い場合とは、例えば、車両１０の車輪に比較的大きい衝撃が入力された場面が想定される。さらに、相対速度が低い場合とは、例えば、車両１０が平坦路を走行している場面が想定される。

要するに、変形例に係る微分フィルタ４５は、例えば、車両１０が石畳のような凸凹路を走行している（相対速度の時系列データが高周波数領域に属する）ケースにおいて、車両１０の車輪に比較的大きい衝撃が入力された（相対速度が高い）場合に、ゲイン周波数特性を低く設定することにより、比較的小さい相対加速度信号を出力する。これにより、慣性補償力を小さくする。

一方、例えば、車両１０が平坦路を走行している（相対速度が低い）場合に、ゲイン周波数特性を高く設定することにより、比較的大きい相対加速度信号を出力する。これにより、慣性補償力を大きくする。

変形例に係る微分フィルタ４５によれば、相対速度の高低に応じてゲイン周波数特性を変更するため、相対速度時系列データが呈する周波数の高低に応じたきめ細かなゲイン調整が可能となる。その結果、高周波ノイズ成分を積極的に低減する効果を期待することができる。

〔本発明の実施形態に係る電磁サスペンション装置１１の作用効果〕
次に、本発明の実施形態に係る電磁サスペンション装置１１の作用効果について説明する。
本発明の実施形態に係る電磁サスペンション装置１１の構成において、仮に、相対速度に対応する慣性補正レシオ値を求め、該求めた慣性補正レシオ値を用いて基準となる慣性補償力（減衰力制御電流の基準値）を補正する構成がないものとする。この場合、電磁サスペンション装置１１では、慣性補償制御が行われている際に、ＥＣＵ１５に含まれる、電動モータ３１に供給される駆動制御電力生成用のインバータ制御回路（不図示）において不可避的に生じる電磁ノイズが、ＥＣＵ１５に含まれる、レゾルバ３７で検出された電動モータ３１の回転角信号処理回路（不図示）にまわりこむ。
すると、インバータ制御回路で生じた電磁ノイズが、電動モータ３１の回転角信号に乗り、該ノイズが車体の振動騒音を生じさせることが起こり得る。特に、電動モータ３１の回転角信号に対し微分処理を施すことで、回転角信号を角速度信号・角加速度信号に変換して用いる場合には、電動モータ３１の回転角信号に乗ったノイズ成分が微分処理の過程で増幅される。その結果、車体の振動騒音を増幅させてしまうおそれがあった。

そこで、第１の観点に基づく電磁サスペンション装置１１は、車両１０の車体と車輪の間に備わるばね部材に並設され車体の振動減衰に係る駆動力を発生させる電磁アクチュエータ１３と、電磁アクチュエータ１３に係る状態量を取得する状態量取得部（回転角取得部４１、相対速度算出部４３、及び、微分フィルタ４５）と、状態量取得部で取得された状態量に基づいて電磁アクチュエータ１３の減衰制御及び慣性補償制御を含む駆動力制御を行うＥＣＵ（駆動力制御部）１５と、車体におけるばね部材に対するばね上部材及びばね下部材間の相対速度の相関値を取得する相対速度相関値取得部（相対速度算出部４３に相当する。）と、を備える。
ＥＣＵ（駆動力制御部）１５は、状態量（電動モータ３１の回転角速度：相対速度と強い相関関係がある。）の微分値（電動モータ３１の回転角加速度：相対加速度と強い相関関係がある。）に基づいた電磁アクチュエータ１３の慣性補償制御を含む駆動力制御を行い、相対速度相関値取得部により取得された相対速度相関値（相対速度／減衰力制御電流）が所定の相対速度相関閾値を超える領域では、相対速度相関値が相対速度相関閾値以下である領域に比べて慣性補償制御による慣性補償量を減少させる補正を行う。

詳しく述べると、第１実施形態に係るＥＣＵ（駆動力制御部）１５は、図４に示すように、相対速度相関値の一態様である相対速度がＶ１未満と比較的低い第１の相対速度領域ＶＡ１において慣性補償力が大きくなる設定をした。換言すれば、相対速度がＶ１以上かつＶ２以下と中位である第２の相対速度領域ＶＡ２では、前記第１の相対速度領域ＶＡ１に比べて慣性補償制御による慣性補償量を減少させる補正を行うことにより、慣性補償力が小さくなる設定をした。
また、第１実施形態に係るＥＣＵ１５は、図４に示すように、相対速度がＶ２を超える比較的高い第３の相対速度領域ＶＡ３では、前記第２の相対速度領域ＶＡ２に比べて慣性補償制御による慣性補償量を減少させる補正を行うことにより、慣性補償力が小さくなる設定をした。

また、第２実施形態に係るＥＣＵ（駆動力制御部）１５は、図７に示すように、相対速度相関値の一態様である減衰力制御電流がＩ１未満と比較的低い第１の減衰力制御電流領域ＩＡ１において慣性補償力が大きくなる設定をした。換言すれば、減衰力制御電流がＩ１以上かつＩ２以下と中位である第２の減衰力制御電流領域ＩＡ２では、前記第１の減衰力制御電流領域ＩＡ１に比べて慣性補償制御による慣性補償量を減少させる補正を行うことにより、慣性補償力が小さくなる設定をした。
また、第２実施形態に係るＥＣＵ１５は、図７に示すように、減衰力制御電流がＩ２を超える比較的高い第３の減衰力制御電流領域ＩＡ３では、前記第２の減衰力制御電流領域ＩＡ２に比べて慣性補償制御による慣性補償量を減少させる補正を行うことにより、慣性補償力が小さくなる設定をした。

第１の観点に基づく電磁サスペンション装置１１によれば、慣性補償制御が行われている際であっても、慣性補償制御に基づく車両の乗り心地を高める効果、及び、車体の振動騒音を抑制する効果を高水準で両立させることができる。

また、第２の観点に基づく電磁サスペンション装置１１は、第１の観点に基づく電磁サスペンション装置１１であって、第１実施形態に係るＥＣＵ（駆動力制御部）１５は、図４に示すように、相対速度相関値取得部により取得された相対速度相関値（相対速度）が第１の相対速度相関閾値（Ｖ１）に満たない領域（第１の相対速度領域ＶＡ１）では、相対速度相関値（相対速度）が第１の相対速度相関閾値（Ｖ１）以上である領域（第２の相対速度領域ＶＡ２）に比べて慣性補償制御による慣性補償量を増大させる補正を行う一方、相対速度相関値（相対速度）が第１の相対速度相関閾値（Ｖ１）と比べて大きい第２の相対速度相関閾値（Ｖ２）を超える領域（第３の相対速度領域ＶＡ３）では、相対速度相関値（相対速度）が第２の相対速度相関閾値（Ｖ２）以下である領域（第２の相対速度領域ＶＡ２）に比べて慣性補償制御による慣性補償量を減少させる補正を行う。

また、第２実施形態に係るＥＣＵ（駆動力制御部）１５は、図７に示すように、相対速度相関値取得部により取得された相対速度相関値（減衰力制御電流）が第１の相対速度相関閾値（Ｉ１）に満たない領域（第１の減衰力制御電流領域ＩＡ１）では、相対速度相関値（減衰力制御電流）が第１の相対速度相関閾値（Ｉ１）以上である領域（第２の減衰力制御電流領域ＩＡ２）に比べて慣性補償制御による慣性補償量を増大させる補正を行う一方、相対速度相関値（減衰力制御電流）が第１の相対速度相関閾値（Ｉ１）と比べて大きい第２の相対速度相関閾値（Ｉ２）を超える領域（第３の減衰力制御電流領域ＩＡ３）では、相対速度相関値（減衰力制御電流）が第２の相対速度相関閾値（Ｉ２）以下である領域（第２の減衰力制御電流領域ＩＡ２）に比べて慣性補償制御による慣性補償量を減少させる補正を行う。

第２の観点に基づく電磁サスペンション装置１１によれば、第１の観点に基づく電磁サスペンション装置１１と比べて、慣性補償制御が行われている際であっても、慣性補償制御に基づく車両の乗り心地を高める効果、及び、車体の振動騒音を抑制する効果をさらに高水準で両立させることができる。

また、第３の観点に基づく電磁サスペンション装置１１は、第１又は第２の観点に基づく電磁サスペンション装置１１であって、車両１０の車速ＣＶを検出する車速センサ（車速検出部）４０をさらに備え、ＥＣＵ（駆動力制御部）１５は、車速ＣＶが所定の車速閾値ＣＶｔｈを超える場合、車速ＣＶが車速閾値ＣＶｔｈ以下である場合に比べて、慣性補償制御による慣性補償量を増大させる補正を行う。

ここで、車速ＣＶが所定の車速閾値ＣＶｔｈを超える場合とは、車両１０が高速で走行しているシーンを想定している。こうした高速走行シーンでは、電磁アクチュエータ１３の慣性補償制御に基づく振動騒音レベルが、車両１０の高速走行に伴って生じる風切り音、ロードノイズ等を含む振動騒音レベルに対して小さくなる。その結果、慣性補正によって慣性補償制御による慣性補償量を減少させる要請も小さくなる。
そこで、第３の観点に基づく電磁サスペンション装置１１では、車速ＣＶが所定の車速閾値ＣＶｔｈを超える場合、車速ＣＶが車速閾値ＣＶｔｈ以下である場合に比べて、慣性補償制御による慣性補償量を増大させる補正を行うこととした。

第３の観点に基づく電磁サスペンション装置１１によれば、車速ＣＶの高低に応じて慣性補償制御の強さを調整することができるため、高速走行シーンでの電磁アクチュエータ１３の慣性補償制御に基づく車両１０の乗り心地を高める効果を向上することができる。

〔その他の実施形態〕
以上説明した複数の実施形態は、本発明の具現化の例を示したものである。したがって、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならない。本発明はその要旨またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形態で実施することができるからである。

例えば、本発明に係る実施形態の説明において、電磁アクチュエータ１３を、前輪（左前輪・右前輪）及び後輪（左後輪・右後輪）の両方で都合４つ配置する例をあげて説明したが、本発明はこの例に限定されない。電磁アクチュエータ１３を、前輪又は後輪のいずれか一方に都合２つ配置する構成を採用しても構わない。

また、本発明の第１実施形態に係る電磁サスペンション装置１１の説明において、車速ＣＶが車速閾値ＣＶｔｈを超えているか否かに応じて慣性補正量の大きさを変える実施例をあげて説明したが、本発明はこの例に限定されない。車速ＣＶが車速閾値ＣＶｔｈを超えているか否かに応じて慣性補正量の大きさを変える実施例を、第２実施形態に係る電磁サスペンション装置１１に適用しても構わない。

また、本発明の実施形態に係る電磁サスペンション装置１１の説明において、補正レシオ値ＬＴ１〜ＬＴ３として適当と考えられる値を例示して説明したが、本発明はこの例に限定されない。補正レシオ値ＬＴ１〜ＬＴ３としては、実験・シミュレーション等で得られた適宜の値を採用すればよい。

最後に、本発明に係る実施形態の説明において、回転角取得部４１で取得した回転角に基づき電動モータ３１の回転角加速度を算出する回転角加速度算出部、及び、車体におけるばね部材に対するばね上部材及びばね下部材間の相対速度の相関値を取得する相対速度相関値取得部の両機能を、相対速度算出部４３が併せ持つ例をあげて説明したが、本発明はこの例に限定されない。回転角加速度算出部、及び、相対速度相関値取得部の両機能を、それぞれ独立した機能部により実現する構成を採用しても構わない。

１０ 車両
１１ 電磁サスペンション装置
１３ 電磁アクチュエータ
１５ ＥＣＵ（駆動力制御部）
４０ 車速センサ（車速検出部）
４１ 回転角取得部（状態量取得部）
４３ 相対速度算出部（状態量取得部）
４５ 微分フィルタ（状態量取得部）

Claims (3)

1. 車両の車体と車輪の間に備わるばね部材に並設され前記車体の振動減衰に係る駆動力を発生させる電磁アクチュエータと、
   前記電磁アクチュエータに係る状態量を取得する状態量取得部と、
   前記状態量取得部で取得された状態量に基づいて前記電磁アクチュエータの慣性補償制御を含む駆動力制御を行う駆動力制御部と、
   前記車体における前記ばね部材に対するばね上部材及びばね下部材間の相対速度の相関値を取得する相対速度相関値取得部と、を備え、
   前記駆動力制御部は、前記状態量の微分値に基づいた前記電磁アクチュエータの慣性補償制御を含む駆動力制御を行い、前記相対速度相関値取得部により取得された相対速度相関値が所定の相対速度相関閾値を超える領域では、前記相対速度相関値が前記相対速度相関閾値以下である領域に比べて前記慣性補償制御による慣性補償量を減少させる補正を行う
   ことを特徴とする電磁サスペンション装置。
2. 請求項１に記載の電磁サスペンション装置であって、
   前記駆動力制御部は、
   前記相対速度相関値取得部により取得された相対速度相関値が第１の相対速度相関閾値に満たない領域では、前記相対速度相関値が前記第１の相対速度相関閾値以上である領域に比べて前記慣性補償制御による慣性補償量を増大させる補正を行う一方、
   前記相対速度相関値が前記第１の相対速度相関閾値と比べて大きい第２の相対速度相関閾値を超える領域では、前記相対速度相関値が前記第２の相対速度相関閾値以下である領域に比べて前記慣性補償制御による慣性補償量を減少させる補正を行う
   ことを特徴とする電磁サスペンション装置。
3. 請求項１又は２に記載の電磁サスペンション装置であって、
   前記車両の車速を検出する車速検出部をさらに備え、
   前記駆動力制御部は、車速が所定の車速閾値を超える場合、車速が前記車速閾値以下である場合に比べて、前記慣性補償制御による慣性補償量を増大させる補正を行う
   ことを特徴とする電磁サスペンション装置。

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