CN113561724B - 车辆的减振控制装置、减振控制方法 - Google Patents

车辆的减振控制装置、减振控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及车辆的减振控制装置、减振控制方法。减振控制装置具备产生装置和控制单元。所述产生装置在一个车轮与车身部位之间产生用于对车辆的簧上进行减振的上下方向的控制力,所述控制单元基于被预测为车轮在从当前时刻起经过了规定时间的时间点通过的通过预测位置处的簧下状态量,对所述产生装置进行控制来变更控制力。所述控制单元在簧上共振条件成立了的情况下,基于比收集车辆在通过预测位置处获取到的簧下状态量小的值,运算目标控制力,其中,所述簧上共振条件在收集车辆从通过预测位置通过时收集车辆的簧上进行共振的可能性高的情况下成立,以在所述车轮从通过预测位置通过的时间点,控制力与目标控制力一致的方式,控制控制力产生装置。

Description

车辆的减振控制装置、减振控制方法
技术领域
本发明涉及一种车辆的减振控制装置,所述车辆的减振控制装置被配置为基于被预测为车轮在从当前时间点起经过了规定时间的时间点通过的通过预测位置的簧下状态量,产生用于对簧上进行减振的控制力。
背景技术
以往,已知基于比车轮的当前的接地位置靠前方的路面的位移来产生用于对簧上进行减振的控制力的车辆的减振控制装置。像这样的减振控制也称为预见(preview)减振控制。例如,美国专利申请公开第2018/154723中记载的现有装置基于包含车辆的位置信息和路面信息的预见参照数据来进行预见减振控制。预见参照数据被存储于能与现有装置进行通信的服务器。现有装置从服务器下载预见参照数据并进行利用。现有装置所利用的预见参照数据中包含的路面信息是表示路面的上下方向的位移的值(路面位移),是基于通过相机传感器、LIDAR(Light Detection and Ranging:激光雷达)、雷达、平面或三维扫描传感器等预见传感器获取到的感测数据而生成的。
发明内容
如上所述,预见参照数据中包含的路面位移是基于预见传感器所获取的感测数据(例如,图像数据)而获取的。基于这样的感测数据获取到的路面位移与实际的路面位移的误差较大的可能性高(即,“基于感测数据获取到的路面位移”相对于实际的路面位移的精度较低的可能性高)。
因此,发明人等代替路面位移而使用将“作为表示簧下的上下方向的位移的值的簧下位移”与位置信息相关联的预见参照数据,来对执行预见减振控制的减振控制装置(以下,称为“研究装置”。)进行了研究。在这样的预见参照数据中,会考虑将车辆和其他车辆中的至少一方(以下,称为“收集车辆”。)在路面实际地行驶时获取的簧下位移与获取到该簧下位移的车轮的位置信息相关联。
一般地,由于收集车辆的各车轮会根据路面位移而沿上下方向进行位移,因此,各车轮的簧下位移与路面位移具有相关关系。然而,在收集车辆的簧上进行共振的情况下,因该簧上的共振而会导致轮胎的挠曲量与通常时候相比变大。因此,在收集车辆的簧上进行共振时收集车辆所获取的簧下位移(簧下位移的实测值)比与实际的路面位移具有相关关系的簧下位移大的可能性高。因此,预见参照数据可能会包含这样的“比与实际的路面位移具有相关关系的簧下位移大的簧下位移(以下,称为“过大簧下位移”。)”。
在研究装置根据预见参照数据获取上述过大簧下位移来作为通过预测位置的簧下位移的情况下,会产生比对于该通过预测位置的路面位移而言所需的控制力(以下,称为“必要控制力”。)大的控制力。当产生比这样的必要控制力大的控制力时,无法通过预见减振控制对簧上进行减振的可能性高(即,预见减振控制的减振性能降低的可能性高。)。
本发明是为了解决上述的问题而完成的。即,本发明的目的之一在于,提供一种即使在收集车辆获取簧下状态量时收集车辆的簧上进行了共振,也能减少预见减振控制的减振性能降低的可能性的车辆的减振控制装置。
本发明的减振控制装置(以下,也称为“本发明装置”。)具备:控制力产生装置,被配置为在至少一个车轮与车身部位之间产生用于对车辆的簧上进行减振的上下方向的控制力;以及控制单元,被配置为基于被预测为所述车轮在从当前时刻起经过了规定时间的时间点通过的通过预测位置处的簧下状态量,对所述控制力产生装置进行控制来变更所述控制力。
所述簧下状态量是作为所述车辆和其他车辆中的至少一方的收集车辆在所述收集车辆在路面行驶时获取的值,并且是表示因所述路面的上下方向的位移而在上下方向进行位移的所述收集车辆的簧下的位移状态的值。
所述控制单元被配置为:在簧上共振条件不成立的情况下,基于所述收集车辆在所述通过预测位置处获取到的所述簧下状态量,运算作为在所述车辆的所述车轮从所述通过预测位置通过的时间点所述控制力产生装置产生的所述控制力的目标值的目标控制力,所述簧上共振条件在所述收集车辆从所述通过预测位置通过时所述收集车辆的簧上进行共振的可能性高的情况下成立,在所述簧上共振条件成立了的情况下,基于比所述收集车辆在所述通过预测位置处获取到的所述簧下状态量小的值,运算所述目标控制力,以在所述车辆的所述车轮从所述通过预测位置通过的时间点所述控制力产生装置产生的控制力与所述目标控制力一致的方式,控制所述控制力产生装置。
在本发明装置,若簧上共振条件成立,则基于比收集车辆在通过预测位置处获取到的簧下状态量小的值,运算目标控制力。由此,即使是因在收集车辆收集(获取)簧下位移时簧上进行了共振而导致该簧下位移成为过大簧下位移的情况,也能减少目标控制力变得过大的可能性。因此,能减少预见减振控制的减振性能降低的可能性。
在本发明装置的一个方案中,所述控制单元被配置为:根据预见参照数据来获取包含所述通过预测位置的规定的采样区间的多个簧下状态量来作为采样状态量,该预见参照数据包含将所述收集车辆在所述路面行驶时获取到的簧下状态量与能确定在获取到该簧下状态量时的车轮的位置的位置信息相关联的数据的集合,在基于所述采样状态量计算出并且用于所述簧上共振条件是否成立的判断的评价值与预先设定的阈值的关系不满足规定条件的情况下,判定为所述簧上共振条件不成立,基于从所述预见参照数据获取到的所述通过预测位置的簧下状态量,运算所述目标控制力,在所述评价值与所述阈值的关系满足所述规定条件的情况下,判定为所述簧上共振条件成立,基于比从所述预见参照数据获取到的所述通过预测位置的簧下状态量小的值,运算所述目标控制力。
根据上述方案,基于收集车辆在采样区间实际获取到的采样状态量来判定簧上共振条件是否成立。因此,本发明装置能更准确地判定在通过预测位置处收集车辆的簧上是否进行了共振,即通过预测位置的簧下状态量是否是过大簧下状态量。因此,能减少预见减振控制的减振性能降低的可能性。
在上述方案中,所述控制单元被配置为:基于所述收集车辆在所述采样区间行驶时的车速,运算所述采样状态量的时序变化,基于所述时序变化,运算第一成分值和第二成分值,该第一成分值表示包含预先设定的簧上共振频率的第一频带中的所述采样状态量的大小,该第二成分值表示具有所述第一频带的最大频率以上的最小频率的第二频带中的所述采样状态量的大小的第二成分值,运算所述第一成分值相对于所述第二成分值的比例来作为所述评价值,在所述比例为预先设定的阈值比例以上的情况下,判定为所述簧上共振条件成立。
在“表示包含簧上共振频率的第一频带中的采样状态量的大小的第一成分值”相对于“表示具有第一频带的最大频率以上的最小频率的第二频带中的采样状态量的大小的第二成分值”的比例为阈值比例以上的情况下,在采样区间行驶的收集车辆的簧上进行了共振的可能性高。根据上述方案,在上述比例为阈值比例以上时,判定为簧上共振条件成立,因此,本发明装置能更准确地判定在通过预测位置处收集车辆的簧上是否进行了共振,即通过预测位置的簧下状态量是否是过大簧下状态量。因此,能减少预见减振控制的减振性能降低的可能性。
在本发明的一个方案中,所述控制单元被配置为:根据预见参照数据来获取所述通过预测位置的簧下状态量,该预见参照数据包含将所述收集车辆在所述路面实际地行驶时获取到的簧下状态量与能确定在获取到该簧下状态量时的车轮的位置的位置信息相关联的数据的集合,基于所述通过预测位置的簧下状态量,运算目标控制力,在所述预见参照数据中,在所述收集车辆获取到所述簧下状态量的时间点所述簧上共振条件不成立的情况下,直接储存所述收集车辆所获取到的所述簧下状态量,在所述收集车辆获取到所述簧下状态量的时间点所述簧上共振条件成立的情况下,储存比所述收集车辆获取到的所述簧下状态量小的值。
根据上述方案,在预见参照数据中,若在收集车辆获取到该簧下状态量的时间点簧上共振条件成立,则储存比该簧下状态量小的值。因此,控制单元不需要执行簧上共振条件是否成立的判定处理,由此能减轻控制单元的处理负担。
在上述方案中,在基于采样状态量计算出并且用于所述簧上共振条件是否成立的判定的评价值与预先设定的阈值的关系满足规定条件的情况下,判定为所述簧上共振条件成立,在所述预见参照数据中储存比所述收集车辆获取到的簧下状态量小的值,该采样状态量是在包含所述收集车辆获取到所述簧下状态量的位置的规定的采样区间中所述收集车辆获取到的多个簧下状态量。
根据上述方案,基于在采样区间中收集车辆实际获取的采样状态量来判定簧上共振条件是否成立。由此,能更准确地判定在通过预测位置处收集车辆的簧上是否进行了共振,即,通过预测位置的簧下位移是否是过大簧下位移。因此,能减少预见减振控制的减振性能降低的可能性。
在上述方案中,基于所述收集车辆在所述采样区间行驶时的所述采样状态量的时序变化,运算第一成分值和第二成分值,该第一成分值表示包含所述收集车辆的簧上共振频率的第一频带中的所述采样状态量的大小,该第二成分值表示具有所述第一频带的最大频率以上的最小频率的第二频带中的所述采样状态量的大小,
在作为所述评价值而运算出的所述第一成分值相对于所述第二成分值的比例为预先设定的阈值比例以上的情况下,在所述比例为预先设定的阈值比例以上的情况下,判定为所述簧上共振条件成立,在所述预见参照数据中储存比所述收集车辆获取到的簧下状态量小的值。
在上述比例为阈值比例以上的情况下,收集车辆的簧上进行了共振的可能性高。根据上述方案,在上述比例为阈值比例以上时,判定为簧上共振条件成立,因此,能更准确地判定在通过预测位置处收集车辆的簧上是否进行了共振,即通过预测位置的簧下位移是否是过大簧下位移。因此,能减少预见减振控制的减振性能降低的可能性。
本发明的减振控制方法是以下方法:基于被预测为所述车轮在从当前时刻起经过了规定时间的时间点通过的通过预测位置处的簧下状态量,对控制力产生装置进行控制来变更控制力,所述控制力产生装置被配置为在至少一个车轮与车身部位之间产生用于对车辆的簧上进行减振的上下方向的所述控制力。
需要说明的是,所述簧下状态量是作为所述车辆和其他车辆中的至少一方的收集车辆在所述收集车辆在路面行驶时获取的值,并且是表示因所述路面的上下方向的位移而在上下方向进行位移的所述收集车辆的簧下的位移状态的值。
而且,所述减振控制方法包括以下步骤:在簧上共振条件不成立的情况下,基于所述收集车辆在所述通过预测位置处获取到的所述簧下状态量,运算作为在所述车辆的所述车轮从所述通过预测位置通过的时间点所述控制力产生装置产生的所述控制力的目标值的目标控制力,所述簧上共振条件在所述收集车辆从所述通过预测位置通过时所述收集车辆的簧上进行共振的可能性高的情况下成立;在所述簧上共振条件成立了的情况下,基于比所述收集车辆在所述通过预测位置处获取到的所述簧下状态量小的值,运算所述目标控制力;以及以在所述车辆的所述车轮从所述通过预测位置通过的时间点所述控制力产生装置产生的控制力与所述目标控制力一致的方式,控制所述控制力产生装置。
根据上述减振控制方法,即使是在因在收集车辆收集(获取)簧下位移时簧上进行了共振而导致该簧下位移为过大簧下位移的情况下,也能减少目标控制力变得过大的可能性。因此,能减少预见减振控制的减振性能降低的可能性。
本发明的其他目的、其他特征以及附带的优点能够根据参照以下的附图而记述的有关本发明的实施方式的说明来容易地理解。
附图说明
下面参照附图,对本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义进行说明,在附图中相同的附图标记表示相同的元件,其中,
图1是应用了本发明的实施方式的预见减振控制装置的车辆的概略构成图。
图2是本发明的实施方式的预见减振控制装置的概略构成图。
图3是表示车辆的单轮模型的图。
图4是用于说明预见减振控制的图。
图5是用于说明预见减振控制的图。
图6适用于说明预见减振控制的图。
图7是权重系数映射图的说明图。
图8是表示电子控制装置的CPU所执行的例程的流程图。
图9是表示在图8所示的例程的权重系数获取中电子控制装置的CPU所执行的子例程的流程图。
图10是表示电子控制装置的CPU所执行的例程的流程图。
图11是表示电子控制装置的CPU所执行的例程的流程图。
图12是表示本发明的实施方式的变形例的电子控制装置的CPU所执行的例程的流程图。
具体实施方式
<构成>
本发明的实施方式的车辆的减振控制装置应用于图1所示的车辆10。如图2所示,该减振控制装置以下也称为“减振控制装置20”。
如图1所示,车辆10具备左前轮11FL、右前轮11FR、左后轮11RL以及右后轮11RR。左前轮11FL通过车轮支承构件12FL被可旋转地支承于车身10a。右前轮11FR通过车轮支承构件12FR被可旋转地支承于车身10a。左后轮11RL通过车轮支承构件12RL被可旋转地支承于车身10a。右后轮11RR通过车轮支承构件12RR被可旋转地支承于车身10a。
需要说明的是,在不需要区分左前轮11FL、右前轮11FR、左后轮11RL以及右后轮11RR的情况下,将它们称为“车轮11”。同样地,将左前轮11FL和右前轮11FR称为“前轮11F”。同样地,将左后轮11RL和右后轮11RR称为“后轮11R”。将车轮支承构件12FL至12RR称为“车轮支承构件12”。
车辆10还具备左前轮悬架13FL、右前轮悬架13FR、左后轮悬架13RL以及右后轮悬架13RR。这些悬架13FL至13RR是独立悬挂式的悬架,但也可以是其他形式的悬架。这些悬架13FL至13RR的详细内容在以下进行详细说明。
左前轮悬架13FL从车身10a悬挂左前轮11FL,并包含悬架臂14FL、减震器15FL以及悬架弹簧16FL。右前轮悬架13FR从车身10a悬挂右前轮11FR,并包含悬架臂14FR、减震器15FR以及悬架弹簧16FR。
左后轮悬架13RL从车身10a悬挂左后轮11RL,并包含悬架臂14RL、减震器15RL以及悬架弹簧16RL。右后轮悬架13RR从车身10a悬挂右后轮11RR,并包含悬架臂14RR、减震器15RR以及悬架弹簧16RR。
需要说明的是,在不需要区分左前轮悬架13FL、右前轮悬架13FR、左后轮悬架13RL以及右后轮悬架13RR的情况下,将它们称为“悬架13”。同样地,将悬架臂14FL至14RR称为“悬架臂14”。同样地,将减震器15FL至15RR称为“减震器15”。同样地,将悬架弹簧16FL至16RR称为“悬架弹簧16”。
悬架臂14将车轮支承构件12连结于车身10a。需要说明的是,在图1中,针对一个悬架13仅图示了一个悬架臂14,但也可以针对一个悬架13设置多个悬架臂14。
减震器15配设于车身10a与悬架臂14之间,在上端与车身10a连结,在下端与悬架臂14连结。悬架弹簧16经由减震器15弹性安装于车身10a与悬架臂14之间。即,悬架弹簧16的上端与车身10a连结,其下端与减震器15的缸筒(cylinder)连结。需要说明的是,在这样的悬架弹簧16的弹性安装方式中,减震器15也可以配设于车身10a与车轮支承构件12之间。
而且,在本例中,减震器15是阻尼力不可变式的减震器,但减震器15也可以是阻尼力可变式的减震器。而且,悬架弹簧16也可以不经由减震器15地弹性安装于车身10a与悬架臂14之间。即,也可以是,悬架弹簧16的上端与车身10a连结,其下端与悬架臂14连结。需要说明的是,在这样的悬架弹簧16的弹性安装方式中,减震器15和悬架弹簧16配设于车身10a与车轮支承构件12之间。
将车辆10的车轮11和减震器15等构件中的比悬架弹簧16靠车轮11侧的部分称为“簧下50或簧下构件50(参照图3。)”。相对于此,将车辆10的车身10a和减震器15等构件中的比悬架弹簧16靠车身10a侧的部分称为“簧上51或簧上构件51(参照图3。)”。
而且,在车身10a与悬架臂14FL至14RR的每一个之间设有左前轮主动致动器(leftfront wheel active actuator)17FL、右前轮主动致动器17FR、左后轮主动致动器17RL以及右后轮主动致动器17RR。这些主动致动器17FL至17RR分别相对于减震器15FL至15RR以及悬架弹簧16FL至16RR并列设置。
需要说明的是,在不需要区分左前轮主动致动器17FL、右前轮主动致动器17FR、左后轮主动致动器17RL以及右后轮主动致动器17RR的情况下,将它们称为“主动致动器17”。同样地,将左前轮主动致动器17FL和右前轮主动致动器17FR称为“前轮主动致动器17F”。同样地,将左后轮主动致动器17RL和右后轮主动致动器17RR称为“后轮主动致动器17R”。
主动致动器17基于来自图2所示的电子控制装置30的控制指令,产生控制力Fc。控制力Fc是为了对簧上51进行减振而作用于车身10a与车轮11之间(即,簧上51与簧下50之间)的上下方向的力。需要说明的是,电子控制装置30被称为ECU30,有时也被称为“控制单元30或控制器30”。而且,主动致动器17有时也被称为“控制力产生装置17”。主动致动器17是电磁式的主动悬架装置。主动致动器17与减震器15以及悬架弹簧16等协作,而构成主动悬架。
如图2所示,减振控制装置20除了上述的ECU30以外,还包括存储装置30a、上下加速度传感器31FL至31RL、行程传感器32FL至32RR、位置信息获取装置33以及无线通信装置34。而且,减振控制装置20包括上述的主动致动器17FL至17RR。
ECU30包含微型计算机。微型计算机包含CPU、ROM、RAM以及接口(I/F)等。CPU通过执行储存于ROM的指令(程序,例程)来实现各种功能。
ECU30与可读写信息的非易失性存储装置30a连接。在本例中,存储装置30a是硬盘驱动器。ECU30能将信息(保存)存储于存储装置30a,读取存储(保存)于存储装置30a的信息。需要说明的是,存储装置30a并不限定于硬盘驱动器,是可读写信息的已知的存储装置或存储介质即可。
ECU30与上下加速度传感器31FL至31RR以及行程传感器32FL至32RR连接,接收这些传感器所输出的信号。
上下加速度传感器31FL至31RR分别检测车身10a(簧上51)相对于各车轮11FL至11RR的位置的上下加速度(簧上加速度ddz2FL至ddz2RR),输出表示该上下加速度的信号。需要说明的是,在不需要区分上下加速度传感器31FL至31RR的情况下,将它们称为“上下加速度传感器31”。同样地,将簧上加速度ddz2FL至ddz2RR称为“簧上加速度ddz2”。
行程传感器32FL至32RR分别设置于左前轮悬架13FL、右前轮悬架13FR、左后轮悬架13RL以及右后轮悬架13RR。行程传感器32FL至32RR分别检测悬架13FL至13RR的上下方向的行程Hfl至Hrr,输出表示该上下行程的信号。行程Hfl至Hrr是与图1所示的各车轮11的位置对应的车身10a(簧上51)与各车轮支承构件12FL至12RR的每一个之间的上下行程。需要说明的是,在不需要区分行程传感器32FL至32RR的情况下,将它们称为“行程传感器32”。同样地,将行程Hfl至Hrr称为“行程H”。
而且,ECU30与位置信息获取装置33和无线通信装置34连接。
位置信息获取装置33具备GNSS(Global Navigation Satellite System:全球卫星导航系统)接收器以及地图数据库。GNSS接收器接收用于检测车辆10的当前时刻的位置(当前位置)的“来自人工卫星的信号(例如,GNSS信号)”。在地图数据库中存储有道路地图信息等。位置信息获取装置33是基于GNSS信号来获取车辆10的当前位置(例如,纬度和经度)的装置,例如是导航装置。
需要说明的是,ECU30基于位置信息获取装置33所获取到的当前位置的履历来获取当前时刻的“车辆10的行进方向Td”。而且,GNSS信号包含移动速度,ECU30基于GNSS信号所包含的移动速度来确定当前时间点的“作为车辆10的速度的车速V1”。
无线通信装置34是用于经由网络与云40进行信息的通信的无线通信终端。云40具备与网络连接的“管理服务器42以及一个或多个存储装置44A至44N”。在不需要区分一个或多个存储装置44A至44N的情况下,将它们称为“存储装置44”。
管理服务器42具备CPU、ROM、RAM以及接口(I/F)等。管理服务器42进行存储于存储装置44的数据的检索和读取,并且将数据写入存储装置44。
在存储装置44中存储有预见参照数据45。车辆10在路面实际地行驶时获取的簧下位移z1、车速V1以及位置信息相关联(相互建立关联)并登记于预见参照数据45。换言之,车辆10将行驶中的车辆10的车轮11的位置、该车轮11的位置处的簧下位移z1的实际值(关于该实际值的获取方法在后文加以记述。)以及该车轮11的位置处的车辆10的车速V1建立关联并发送至管理服务器42,管理服务器42将它们存储于存储装置44来作为预见参照数据45。
簧下50在车辆10在路面行驶时接受该路面的位移而在上下方向进行位移。簧下位移z1是与车辆10的各车轮11的位置对应的簧下50的上下方向的位移。位置信息是获取到簧下位移z1的时刻的“表示获取到该簧下位移z1的车轮11的位置(例如,纬度和经度)的信息”。需要说明的是,车轮11的位置是基于车辆10的位置和车辆10的行进方向Td来计算出的。在图2中,作为登记作预见参照数据45的“簧下位移z1、车速V1以及位置信息”的一个例子,示出了簧下位移z1“z1a”、位置信息“Xa,Ya”以及车速V1“V1a”。需要说明的是,作为预见参照数据45而登记的车速V1是从该位置信息所示的位置通过的车辆10的车速V1的平均值。
而且,ECU30经由驱动电路(未图示)分别与左前轮主动致动器17FL、右前轮主动致动器17FR、左后轮主动致动器17RL以及右后轮主动致动器17RR连接。
ECU30基于各车轮11的后述的通过预测位置的簧下位移z1,运算用于对簧上51进行减振的目标控制力Fct,以在各车轮11从通过预测位置通过时使主动致动器17产生与目标控制力Fct对应(一致)的控制力Fc的方式,控制主动致动器17。
<基本的预见减振控制的概要>
以下,对减振控制装置20所执行的基本的预见减振控制的概要进行说明。图3示出路面55上的车辆10的单轮模型。
弹簧52相当于悬架弹簧16,阻尼器53相当于减震器15,致动器54相当于主动致动器17。
在图3中,簧上51的质量被标记为簧上质量m2。上述的簧下50的上下方向的位移被表示为簧下位移z1。而且,簧上51的上下方向的位移被表示为簧上位移z2。簧上位移z2是与各车轮11的位置对应的簧上51的上下方向的位移。弹簧52的弹簧常数(等效弹簧常数)被标记为弹簧常数K。阻尼器53的阻尼系数(等效阻尼系数)被标记为阻尼系数C。致动器54所产生的力被标记为控制力Fc。
而且,z1和z2的时间微分值分别被标记为dz1和dz2,z1和z2的二阶时间微分值分别被标记为ddz1和ddz2。需要说明的是,以下,规定为:关于z1和z2而言向上方的位移为正,关于弹簧52、阻尼器53以及致动器54等所产生的力而言向上为正。
在图3所示的车辆10的单轮模型中,关于簧上51的上下方向的运动的运动方程式可以由算式(1)表示。
m2ddz2=C(dz1-dz2)+K(z1-z2)-Fc……(1)
假定算式(1)中的阻尼系数C固定。但是,实际的阻尼系数会根据悬架13的行程速度而变化,因此,例如,也可以将阻尼系数C设定为根据行程H的时间微分值而变化的值。
而且,在通过控制力Fc完全地抵消了簧上51的振动的情况下(即,簧上加速度ddz2、簧上速度dz2以及簧上位移z2分别成为零的情况下),控制力Fc由算式(2)表示。
Fc=Cdz1+Kz1……(2)
因此,使簧上51的振动衰减的控制力Fc能由算式(3)表示,其中,将控制增益设为α。需要说明的是,控制增益α是比0大并且1以下的任意的常数。
Fc=α(Cdz1+Kz1)……(3)
而且,若将算式(3)应用于算式(1),则算式(1)可以由以下的算式(4)表示。
m2ddz2=C(dz1-dz2)+K(z1-z2)-α(Cdz1+Kz1)……(4)
若将该算式(4)进行拉普拉斯变换并整理,则能得到以下的算式(5)。即,从簧下位移z1至簧上位移z2的传递函数由算式(5)表示。需要说明的是,算式(5)中的“s”为拉普拉斯算子。
根据算式(5),传递函数会根据α进行变化。可确认的是,如果α是大于0且1以下的任意的值,则传递函数的大小会确实地小于“1”(即,能减少簧上51的振动)。而且,在α为1的情况下,传递函数的大小为“0”,因此,可确认的是簧上51的振动被完全地抵消。基于算式(3),目标控制力Fct能由以下的算式(6)表示。需要说明的是,算式(6)中的增益β1相当于αC,增益β2相当于αK。
Fct=β1×dz12×z1……(6)
因此,ECU30预先获取(预读)车轮11将来会通过的位置(通过预测位置)处的簧下位移z1,通过将获取到的簧下位移z1应用于算式(6)来运算目标控制力Fct。然后,ECU30在车轮11从通过预测位置通过的定时(timing)(即,在产生应用于算式(6)的簧下位移z1的定时),使致动器54产生与目标控制力Fct对应的控制力Fc。由此,在车轮11从通过预测位置通过时(即,在产生应用于算式(6)的簧下位移z1时),能减少簧上51的振动。
需要说明的是,也可以基于从算式(6)中省略了微分项(β1×dz1)的以下的算式(7),运算出目标控制力Fct。即使在该情况下,也能从致动器54产生减少簧上51的振动的控制力Fc(=β2×z1),因此,与不产生控制力Fc的情况相比,能减少簧上51的振动。
Fct=β2×z1……(7)
以下,参照图4至图6对减振控制装置20的工作的例子进行说明。图4示出了在当前时刻tp沿箭头a1所示的方向以车速V1行驶的车辆10。需要说明的是,在以下的说明中,前轮11F和后轮11R是左右任意侧的车轮,前轮11F和后轮11R的移动速度视作与车速V1相同。
在图4中,线Lt是假想的时间轴t。当前、过去以及未来的时刻t的前轮11F的移动行进路径上的簧下位移z1由时间t的函数z1(t)表示。因此,前轮11F的当前时刻tp的位置(接地位置)pf0的簧下位移z1被表示为z1(tp)。而且,后轮11R的当前时刻tp的位置pr0的簧下位移z1是比当前时刻tp提前“前轮11F移动轴距长L所用的时间(L/V1)”的时刻“tp-L/V1”的前轮11F的簧下位移z1。因此,当前时刻tp的后轮11R的簧下位移z1被表示为z1(tp-L/V1)。
首先,对前轮11F的预见减振控制进行说明。
ECU30确定比当前时刻tp延后前轮预读时间tpf(未来)的前轮11F的通过预测位置pf1。需要说明的是,前轮预读时间tpf预先设定为从ECU30确定通过预测位置pf1起至前轮主动致动器17F输出与目标控制力Fcft对应的控制力Fcf为止所需要的时间。
前轮11F的通过预测位置pf1是沿着作为被预测为前轮11F移动的行进路径的前轮移动预测行进路径从当前时刻tp的位置pf0离开前轮预读距离Lpf(=V1×tpf)的位置。如后文所详细记述的那样,位置pf0是基于位置信息获取装置33所获取的车辆10的当前位置而计算出的。
那么,ECU30从云40预先获取车辆10的当前位置的附近区域(后述的准备区间)的预见参照数据45的一部分。ECU30基于所确定的通过预测位置pf1和预先获取的预见参照数据45的一部分,获取簧下位移z1(tp+tpf)。
需要说明的是,ECU30也可以像以下那样获取簧下位移z1(tp+tpf)。首先,ECU30将所确定的通过预测位置pf1发送至云40。云40基于该通过预测位置pf1和预见参照数据45,获取与表示通过预测位置pf1的位置信息相关联的簧下位移z1(tp+tpf)。云40将该簧下位移z1(tp+tpf)发送至ECU30。
ECU30通过将簧下位移z1(tp+tpf)应用于以下的算式(8)的簧下位移z1,运算目标控制力Fcft(=βf×z1(tp+tpf))。
Fcft=βf×z1……(8)
ECU30将包含目标控制力Fcft的控制指令发送至前轮主动致动器17F,以使前轮主动致动器17F产生与目标控制力Fcft对应(一致)的控制力Fcf。
如图5所示,前轮主动致动器17F在从当前时刻tp延后前轮预读时间tpf的“时刻tp+tpf”(即,前轮11F实际地从通过预测位置pf1通过的定时)产生与目标控制力Fcft对应的控制力Fcf。因此,前轮主动致动器17F能在适当的定时产生控制力Fcf,该控制力Fcf使因前轮11F的通过预测位置pf1的簧下位移z1而产生的簧上51的振动适当地衰减。
接着,对后轮11R的预见减振控制进行说明。
ECU30确定比当前时刻tp延后后轮预读时间tpr(未来)的后轮11R的通过预测位置pr1。后轮预读时间tpr预先设定为从ECU30确定通过预测位置pr1起至后轮主动致动器17R输出与目标控制力Fcrt对应的控制力Fcr为止所需要的时间。
需要说明的是,在前轮主动致动器17F和后轮主动致动器17R是不同的主动致动器的情况下,前轮预读时间tpf和后轮预读时间tpr被预先设定为不同的值。在前轮主动致动器17F和后轮主动致动器17R是相同的主动致动器的情况下,前轮预读时间tpf和后轮预读时间tpr被预先设定为相同的值。
ECU30将假定后轮11R沿与前轮11F相同的行进路径前进的情况下的后轮11R的沿移动预测行进路径从当前时刻tp的位置pr0离开后轮预读距离Lpr(=V1×tpr)的位置确定为通过预测位置pr1。如后文所详细记述的那样,位置pr0是基于位置信息获取装置33所获取的车辆10的当前位置而计算出的。
该通过预测位置pr1的簧下位移z1是从“前轮11F位于后轮11R的当前时刻的位置pr0的时刻(tp-L/V1)”延后后轮预读时间tpr的簧下位移z1,因此能表示为z1(tp-L/V1+tpr)。
ECU30基于所确定的通过预测位置pr1和预先获取的预见参照数据45的一部分,获取簧下位移z1(tp-L/V1+tpr)。
需要说明的是,ECU30也可以像以下那样获取簧下位移z1(tp-L/V1+tpr)。首先,ECU30将所确定的通过预测位置pr1发送至云40。云40基于该通过预测位置pr1和预见参照数据45,获取与表示通过预测位置pr1的位置信息相关联的簧下位移z1(tp-L/V1+tpr)。云40将该簧下位移z1(tp-L/V1+tpr)发送至ECU30。
而且,ECU30通过将簧下位移z1(tp-L/V1+tpr)应用于以下的算式(9)的簧下位移z1,运算目标控制力Fcrt(=βr×z1(tp-L/V1+tpr))。需要说明的是,算式(8)中的增益βf和算式(9)中的增益βr被设定为彼此不同的值。这是因为左前轮悬架13FL和右前轮悬架13FR的弹簧常数Kf与左后轮悬架13RL和右后轮悬架13RR的弹簧常数Kr不同。而且,在不区分增益βf和增益βr的情况下,有时将增益βf和增益βr称为“增益β”。
Fcrt=βr×z1……(9)
ECU30将包含目标控制力Fcrt的控制指令发送至后轮主动致动器17R,以使后轮主动致动器17R产生与目标控制力Fcrt对应(一致)的控制力Fcr。
如图6所示,后轮主动致动器17R在比当前时刻tp延后后轮预读时间tpr的“时刻tp+tpr”(即,后轮11R实际地从通过预测位置pr1通过的定时),产生与目标控制力Fcrt对应的控制力Fcr。因此,后轮主动致动器17R能在适当的定时产生控制力Fcr,该控制力Fcr使因后轮11R的通过预测位置pr1的簧下位移z1而产生的簧上51的振动适当地衰减。
以上是簧上51的减振控制,像这样的簧上51的减振控制称为“预见减振控制”。
(工作的概要)
以下,对减振控制装置20的工作的概要进行说明。
减振控制装置20的ECU30从预见参照数据45获取与对应于包含各车轮11的通过预测位置的规定的采样区间Ssmp的位置的位置信息相关联的簧下位移z1(多个簧下位移z1)的绝对值来作为采样位移z1smp。然后,ECU30在采样位移z1smp满足后述的规定条件的情况下,判定为簧上共振条件成立。该簧上共振条件是在车辆10的车轮11过去从该通过预测位置通过而车辆10获取该通过预测位置的簧下位移z1时车辆10的簧上51进行共振的可能性高的情况下成立的条件。
若上述簧上共振条件不成立,则ECU30基于从预见参照数据45获取到的通过预测位置的簧下位移z1来运算目标控制力Fct。与此相对,若上述簧上共振条件成立,则ECU30基于比从预见参照数据45获取到的通过预测位置的簧下位移z1小的值来运算目标控制力Fct。
在簧上51进行共振的情况下轮胎的挠曲量变大,因此簧上51进行共振时的簧下位移z1比与路面位移z0具有相关关系的簧下位移z1大的可能性高。在预见参照数据45中,可能会包含像这样的过大簧下位移z1。在从预见参照数据45获取到的通过预测位置的簧下位移z1为过大簧下位移z1的情况下,基于该簧下位移z1运算出的目标控制力Fct比作为相对于通过预测位置的路面位移z0而言理想的控制力的理想控制力大,会导致预见减振控制的减振性能降低。
因此,在本实施方式中,如上所述,若簧上共振条件成立,则基于比从预见参照数据45获取到的通过预测位置的簧下位移z1小的值来运算目标控制力Fct。由此,即使在获取到通过预测位置的簧下位移z1的时间点车辆10的簧上51进行了共振,也能减少目标控制力Fct比理想控制力大的可能性,能减少预见减振控制的减振性能降低的可能性。
以下对上述的规定条件进行说明。
ECU30从预见参照数据45获取与对应于采样区间Ssmp所包含的多个位置的位置信息相关联的车速V1(多个车速V1)。ECU30获取该车速V1的平均值来作为采样车速V1。接着,ECU30运算车辆10以采样车速V1在采样区间Ssmp行驶时的采样位移z1smp的时序变化。
ECU30运算表示采样位移z1smp的时序变化的第一频带FB1的大小的第一成分值MG1。作为一个例子,ECU30运算第一频带FB1的采样位移z1smp的移动平均来作为第一成分值MG1。而且,ECU30运算表示采样位移z1smp的时序变化的第二频带FB2的大小的第二成分值MG2。作为一个例子,与第一成分值MG1同样地,ECU30运算第二频带FB2的采样位移z1smp的移动平均来作为第二成分值MG2。接着,ECU30运算第一成分值MG1相对于第二成分值MG2的比例RT。需要说明的是,该比例RT是用于簧上共振条件是否成立的判定的值,有时也称为“评价值”。
第一频带FB1是从频率f1至频率f2(f2>f1)的频带(以下,有时也称为“低频侧带域”。),是包含预先设定的车辆10的簧上共振频率的带域。而且,第二频带FB2是从频率f2至频率f3(f3>f2)的频带(以下,有时也称为“高频侧带域”。),是包含比上述簧上共振频率大的频率的带域。
上述比例RT为规定的阈值比例RTth以上的情况下(评价值与阈值的关系满足预先设定的条件的情况下),ECU30判定为采样位移z1smp满足上述规定条件,簧上共振条件成立(即,判定为:在车辆10在当前时间点以前从通过预测位置通过并获取到该通过预测位置的簧下位移z1时,车辆10的簧上51进行了共振的可能性高。)。在该情况下,从预见参照数据45获取到的通过预测位置的簧下位移z1为过大簧下位移z1的可能性高,因此,需要在目标控制力Fct的运算中使用比该簧下位移z1小的值。相对于此,在上述比例RT小于阈值比例RTth的情况下(评价值与阈值的关系不满足预先设定的条件的情况下),ECU30判定为采样位移z1smp不满足上述规定条件,簧上共振条件不成立。
在此,在ECU30的ROM中存储有图7所示的权重系数映射图MAPγ(RT)。权重系数映射图MAPγ(RT)规定了上述比例RT与权重系数γ的关系。更详细而言,根据权重系数映射图MAPγ(RT),上述比例RT为“0”至小于上述阈值比例RTth的情况下的权重系数γ被设为“1”,在上述比例RT为上述阈值比例RTth以上的情况下,随着上述比例RT变大,权重系数γ在从“0”至“1”的范围内从“1”开始逐渐变小。
ECU30通过将上述比例RT应用于权重系数映射图MAPγ(RT)来获取权重系数γ,基于以下的算式(10)来运算前轮11F的目标控制力Fcft,并且基于以下的算式(11)来运算后轮11R的目标控制力Fcrt。
Fcft=γ×βf×z1……(10)
Fcrt=γ×βr×z1……(11)
需要说明的是,算式(10)和算式(11)中的“γ”表示上述权重系数γ。
根据权重系数映射图MAPγ(RT),在比例RT小于阈值比例RTth小于的情况下(即,簧上共振条件不成立的情况下),ECU30使用其值为“1”的权重系数γ来运算目标控制力Fct。换言之,ECU30基于从预见参照数据45获取到的通过预测位置的簧下位移z1来运算目标控制力Fct。
相对于此,根据权重系数映射图MAPγ(RT),在比例RT为阈值比例RTth以上的情况下(即,簧上共振条件成立的情况下),ECU30使用其值小于“1”的权重系数γ来运算目标控制力Fct。换言之,ECU30基于比从预见参照数据45获取到的通过预测位置的簧下位移z1小的值来运算目标控制力Fct。
因此,即使因在车辆10在当前时间点以前从通过预测位置通过并获取到该通过预测位置的簧下位移z1时车辆10的簧上51进行了共振而导致该簧下位移z1为过大簧下位移z1,也能根据本实施方式,减少预见减振控制的减振性能降低的可能性。
(具体的工作)
<预见减振控制例程>
ECU30的CPU(以下,在标记为“CPU”的情况下,除非另有说明,否则指的是ECU30的CPU。)每当经过规定时间就执行在图8中由流程图示出的预见减振控制例程。
因此,当成为规定的定时时,CPU从图8的步骤800开始处理并按顺序执行步骤805至步骤835,然后进入步骤895而暂时结束本例程。
步骤805:CPU从位置信息获取装置33获取与车辆10的当前位置相关的信息,确定(获取)各车轮11的当前位置、车速V1以及车辆10的行进方向Td。
更详细而言,CPU向地图数据库所包含的道路地图信息映射上次的当前位置以及这次的当前位置,将从上次的当前位置朝向这次的当前位置的方向确定为车辆10的行进方向Td。需要说明的是,上次的当前位置意思是指在上次所执行的本例程的步骤805中CPU获取到的车辆10的当前位置。而且,这次的当前位置意思是指在这次的步骤805中CPU获取到的车辆10的当前位置。
在ECU30的ROM中预先存储有表示车辆10的GNSS接收器的搭载位置与各车轮11的位置的关系的位置关系数据。从位置信息获取装置33获取到的车辆10的当前位置相当于GNSS接收器的搭载位置,因此,CPU通过参照车辆10的当前位置、车辆10的行进方向Td以及上述位置关系数据来确定各车轮11的当前位置。
位置信息获取装置33所接收的GNSS信号包含与移动速度相关的信息,CPU基于GNSS信号来确定车速V1。
步骤810:CPU像以下所述那样确定前轮移动预测行进路径以及后轮移动预测行进路径。
前轮移动预测行进路径是预测前轮11F此后将会移动的行进路径,后轮移动预测行进路径是预测后轮11R此后将会移动的行进路径。
作为一个例子,CPU基于各车轮11的当前位置、车辆10的行进方向Td以及上述位置关系数据,确定前轮移动预测行进路径以及后轮移动预测行进路径。
步骤815:CPU执行用于获取权重系数γ的权重系数获取例程。需要说明的是,在图9中会对权重系数获取例程的详细内容进行说明。
步骤820:CPU根据事先从云40获取到的预见参照数据45(参照后述的步骤835。)获取前轮通过预测位置pf1以及后轮通过预测位置pr1的簧下位移z1。需要说明的是,在步骤820中获取到的簧下位移z1有时也称为“预见位移z1”。
步骤825:CPU通过将权重系数γ和“前轮通过预测位置pf1的簧下位移z1”应用于算式(10),并且将权重系数γ和“后轮通过预测位置pr1的簧下位移z1”应用于算式(11),运算各主动致动器17的目标控制力Fct。
步骤830:CPU将包含目标控制力Fct的控制指令分别发送至主动致动器17。
步骤835:CPU在前轮通过预测位置pf1到达准备区间的终点的规定距离之前的位置的情况下,从云40的预见参照数据45获取以前轮通过预测位置pf1为起点的准备区间中的“簧下位移z1和位置信息”,将获取到的簧下位移z1和位置信息储存(存储)至RAM。
需要说明的是,准备区间是以到达准备区间的起点时的前轮通过预测位置pf1为起点,以从该前轮通过预测位置pf1沿前轮移动预测行进路径离开规定的准备距离的位置为终点的区间。而且,准备距离被预先设定为比上述前轮预读距离Lpf充分大的值。
在此,对步骤835的处理进行详细的说明。CPU将包含准备区间的位置信息的获取请求从无线通信装置34发送至管理服务器42。管理服务器42从预见参照数据45获取与对应于准备区间所包含的位置的位置信息相关联的簧下位移z1和车速V1,将位置信息、簧下位移z1以及车速V1发送至减振控制装置20,所述准备区间是获取请求所包含的准备区间。当减振控制装置20接收到位置信息、簧下位移z1以及车速V1时,CPU将接收到的位置信息、簧下位移z1以及车速V1储存至RAM。
<权重系数获取例程>
CPU当进入图8所示的步骤815时,从步骤900开始图9中由流程图示出的权重系数获取例程的处理,执行步骤905至步骤945,进入步骤995而暂时结束本例程,进入图8所示的步骤820。
步骤905:CPU确定包含“在从当前时间点起经过了预读时间(前轮预读时间tpf,后轮预读时间tpr)后的时间点各车轮11将会通过的通过预测位置”的采样区间Ssmp。
更详细而言,CPU将从各车轮11的当前位置沿各移动预测行进路径行进了后述的第一距离L1后的地点确定为采样区间Ssmp的起点。而且,CPU将从各车轮11的当前位置沿各移动预测行进路径行进了后述的第二距离L2后的地点确定为采样区间Ssmp的终点。
需要说明的是,CPU基于以下的算式(12)运算第一距离L1,基于以下的算式(13)运算第二距离L2。
L1=(tp-td)×V1……(12)
L2=(tp+td)×V1……(13)
算式(12)和算式(13)中的“td”意思是指规定时间。
步骤910:CPU根据事先从云40的预见参照数据45获取的“准备区间中的簧下位移z1和车速V1”获取与对应于采样区间Ssmp所包含的位置的位置信息相关联的簧下位移z1和车速V1。
步骤915:CPU运算上述采样区间Ssmp的簧下位移z1的绝对值来作为采样位移z1smp。
步骤920:CPU运算上述采样区间Ssmp的车速V1的平均值来作为采样车速V1smp。
步骤925:CPU基于采样位移z1smp和采样车速V1smp,运算车辆10以采样车速V1smp在采样区间Ssmp行驶时的采样位移z1smp的时序变化。
步骤930:CPU根据采样位移z1smp的时序变化,获取第一频带FB1的采样位移z1smp(以下,称为“第一采样位移z1smp”。)以及第二频带FB2的采样位移z1smp(以下,称为“第二采样位移z1smp”。)。
更具体而言,CPU通过对采样位移z1spm的时序变化执行“仅使第一频带FB1通过的带通滤波处理”,获取第一采样位移z1smp。同样地,CPU通过对采样位移z1spm的时序变化执行“仅使第二频带FB2通过的带通滤波处理”,获取第二采样位移z1smp。
步骤935:CPU运算第一采样位移z1smp的移动平均值来作为“表示第一采样位移z1smp的大小的第一成分值MG1”,运算第二采样位移z1smp的移动平均值来作为“表示第二采样位移z1smp的大小的第二成分值MG2”。
步骤940:CPU运算第一成分值MG1相对于第二成分值MG2的比例RT(=MG1/MG2)。
步骤945:CPU通过将比例RT应用于权重系数映射图MAPγ(RT)来获取权重系数γ。
如上所述,在比例RT小于阈值比例RTth的情况下(即,簧上共振条件不成立的情况下),CPU从权重系数映射图MAPγ(RT)获取其值为“1”的权重系数γ。因此,在图8所示的步骤825中运算出的前轮11F的目标控制力Fcft成为将从预见参照数据45获取到的通过预测位置的簧下位移z1与增益βf相乘后的值,在图8所示的步骤825中运算出的后轮11R的目标控制力Fcrt成为将从预见参照数据45获取到的通过预测位置的簧下位移z1与增益βr相乘后的值。
与此相对,在比例RT为阈值比例RTth以上的情况下(即,簧上共振条件成立的情况下),CPU从权重系数映射图MAPγ(RT)获取其值为大于“0”并且小于“1”的值的权重系数γ。因此,在图8所示的步骤825中运算出的目标控制力Fcft变得比将从预见参照数据45获取到的通过预测位置的簧下位移z1与增益βf相乘后的值小,目标控制力Fcrt也变得比将从预见参照数据45获取到的通过预测位置的簧下位移z1与增益βr相乘后的值小。由此,在因簧上51的共振而导致通过预测位置的簧下位移z1为过大簧下位移z1的可能性高的情况下,能减少目标控制力Fct变得比理想控制力大的可能性,能减少预见减振控制的减振性能降低的可能性。
需要说明的是,CPU也可以执行以下的处理来代替执行步骤930和步骤935,由此获取第一成分值MG1和第二成分值MG2。即,可以是,CPU对采样位移z1smp执行快速傅里叶变换(FFT),运算第一频带FB1的频谱的移动平均来作为第一成分值MG1,运算第二频带FB2的频谱的移动平均来作为第二成分值MG2。
而且,也可以是,CPU在步骤935中运算将第一采样位移z1smp积分后的值来作为第一成分值MG1。同样地,也可以是,CPU运算将第二采样位移z1smp积分后的值来作为第二成分值MG2。需要说明的是,也可以是,CPU在执行了FFT的情况下,运算将第一频带FB1的频谱积分后的值来作为第一成分值MG1,运算将第二频带FB2的频谱积分后的值来作为第二成分值MG2。
而且,在权重系数映射图MAPγ(RT)中,也可以不规定小于阈值比例RTth的比例RT与权重系数γ的关系,而仅规定阈值比例RTth以上的比例RT与权重系数γ的关系。在该情况下,CPU当在步骤940中运算比例RT时,判定比例RT是否为阈值比例RTth以上。在比例RT为阈值比例RTth以上的情况下,CPU进入步骤945而从权重系数映射图MAPγ(RT)获取权重系数γ。另一方面,在比例RT小于阈值比例RTth的情况下,CPU设定其值为“1”的权重系数γ。
<簧下位移收集例程>
ECU30的CPU每当经过规定时间就执行在图10中由流程图示出的簧下位移收集例程。需要说明的是,该例程按各车轮被执行。
因此,当成为规定的定时时,CPU从图10的步骤1000开始处理并按顺序执行步骤1005至步骤1035,之后进入步骤1095而暂时结束本例程。
步骤1005:CPU从上下加速度传感器31获取簧上加速度ddz2
步骤1010:CPU通过对在步骤1005中获取到的簧上加速度ddz2进行二阶积分来运算簧上位移z2
步骤1015:CPU从行程传感器32获取行程H。需要说明的是,行程H是车轮11的位置的上下方向的悬架行程,相当于从簧上位移z2减去簧下位移z1后的值。
步骤1025:CPU通过从簧上位移z2减去行程H来运算簧下位移z1
步骤1030:CPU确定车辆10的当前时间点的车速V1和车轮11的当前位置。
需要说明的是,车速V1和车轮11的当前位置的确定与步骤805相同,因此省略说明。
步骤1035:CPU分别将簧下位移z1、车速V1以及车轮11的当前位置(位置信息)与当前时刻相关联(建立关联)并存储于存储装置30a。需要说明的是,CPU也可以将簧下位移z1、车速V1以及车轮11的当前位置建立关联(组合)并存储于存储装置30a。
<收集数据发送>
ECU30的CPU每当经过规定时间就执行图11中由流程图示出的收集数据发送例程。
因此,当成为规定的定时时,CPU从图11的步骤1100开始处理并按顺序执行步骤1105和步骤1110。
步骤1105:CPU对发送计时器Ts的值加上“1”。
发送计时器Ts是用于对从上次向云40发送收集数据的时间点(以下,称为“上次发送时间点”。)经过的时间进行计时的计时器。
步骤1110:CPU判定发送计时器Ts的值是否为阈值Tsth(正的常数)以上。
在发送计时器Ts的值小于阈值Tsth的情况下,CPU在步骤1110中判定为“否”,进入步骤1195而暂时结束本例程。
另一方面,在发送计时器Ts的值为阈值Tsth以上的情况下,CPU在步骤1110中判定为“是”,并按顺序执行步骤1115至步骤1125。之后,CPU进入步骤1195而暂时结束本例程。
步骤1115:CPU基于时刻信息,将尚未发送的簧下位移z1、车速V1以及表示车轮11的当前位置的位置信息相关联。需要说明的是,在簧下位移z1、车速V1以及位置信息建立关联并已被存储的情况下,CPU仅将它们读出。
步骤1120:CPU将在步骤1115中相关联的簧下位移z1、车速V1以及位置信息作为收集数据发送至云40。
步骤1125:CPU将发送计时器Ts的值设定为“0”。
需要说明的是,云40的管理服务器42当接收到在步骤1120中发送的收集数据时,将收集数据写入“存储于存储装置44的预见参照数据45”。在预见参照数据45中已经写入有位置信息相同的簧下位移z1的情况下,管理服务器42用新接收到的收集数据所包含的簧下位移z1覆盖已经写入的簧下位移z1。不过,也可以是,管理服务器42计算已经被写入的簧下位移z1与新接收到的收集数据所包含的簧下位移z1的平均值或加权平均值来作为新的簧下位移z1,并将该计算出的新的簧下位移z1作为预见参照数据45写入。而且,在预见参照数据45中已经写入有位置信息相同的车速V1的情况下,管理服务器42计算已经写入的车速V1与新接收到的收集数据所包含的车速V1的平均值或加权平均值来作为新的车速V1,并将该计算出的新的车速V1作为预见参照数据45写入。
从以上可以理解的是,预见参照数据45所包含的簧下位移z1是基于由上下加速度传感器31检测出的簧上加速度ddz2而获取的。换言之,簧下位移z1是基于车辆10实际地在路面行驶时由于该路面的位移而实际地在上下方向进行位移的簧上51的加速度(簧上加速度ddz2)(簧上51的上下方向的运动状态量)来获取的。因此,预见参照数据45所包含的簧下位移z1与基于预见传感器获取到的感测数据而获取的路面位移z0相比相对于实际的路面位移z0的精度高。因此,使用相对于实际的路面位移z0的精度更高的簧下位移z1来执行预见减振控制,因此能使预见减振控制的减振效果提高。
需要说明的是,也可以是,收集车辆10(一般车辆)以外的收集专用车辆对实际地在路面行驶时的簧下位移z1、车速V1以及各车轮的当前位置(位置信息)进行收集,将收集到的“簧下位移z1、车速V1以及位置信息”作为收集数据发送至云40。在该情况下,车辆10的减振控制装置20的CPU所使用的第一频带FB1被设定为包含一般车辆的簧上共振频率。而且,在收集专用车辆像这样发送收集数据的例子中,上述减振控制装置20的CPU也可以不执行图10和图11所示的例程。需要说明的是,收集专用车辆具备图2所示的上下加速度传感器31FR至31RR、行程传感器32FR至32RR、位置信息获取装置33、无线通信装置34以及存储装置30a,执行图10和图11所示的例程。
像这样的收集专用车辆将收集数据依次发送至云40,云40基于收集数据更新预见参照数据45。由此,相对于最新的路面的簧下位移z1被存储于预见参照数据45,因此,减振控制装置20能针对最新的路面的状况执行适当的预见减振控制。
(变形例)
本变形例的减振控制装置20在车辆10在路面行驶并获取(收集)了簧下位移z1的阶段,判定簧上共振条件是否成立,在簧上共振条件成立的情况下,将比该簧下位移z1小的值作为收集数据进行储存。因此,在预见参照数据45中,在簧下位移z1的收集时若簧上共振条件成立则储存有比该簧下位移z1的实测值小的值。以下,对本变形例的详细内容进行说明。
本变形例的ECU30的CPU在执行图10所示的步骤1025后,按顺序执行图12所示的步骤1205至步骤1250。
步骤1205:CPU获取在图10所示的步骤1025中运算的簧下位移z1紧前(日文:直前)运算出的多个簧下位移z1来作为采样位移z1。作为采样位移z1而获取的簧下位移z1的数量是CPU为了执行后述的带通滤波处理所需的数量。需要说明的是,在图10所示的步骤1025中,CPU设为将运算出的簧下位移z1与当前时刻相关联并储存于RAM。
步骤1215:CPU基于采样位移z1和“与该采样位移z1相关联的时刻”,运算采样位移z1的时序变化。
步骤1220:与图9所示的步骤930同样地,CPU从上述时序变化获取第一频带FB1的采样位移z1smp(第一采样位移z1smp)和第二频带FB2的采样位移z1smp(第二采样位移z1smp)。需要说明的是,该第一频带FB1被预先设定为包含车辆10的簧上共振频率。
步骤1225:与步骤935同样地,CPU运算第一采样位移z1smp的移动平均来作为第一成分值MG1,运算第二采样位移z1smp的移动平均来作为第二成分值MG2。
步骤1230:与步骤940同样地,CPU运算比例RT(=MG1/MG2)。
步骤1235:与步骤945同样地,CPU通过将比例RT应用于权重系数映射图MAPγ(RT)来获取权重系数γ。
步骤1240:CPU通过将上述权重系数γ与“在图10所示的步骤1025中获取到的簧下位移z1”相乘,获取作为预见参照数据45而储存的簧下位移z1(储存簧下位移z1)。
步骤1245:与图10所示的步骤1030同样地,CPU确定车轮位置。
步骤1250:与图10所示的步骤1035同样地,CPU将储存簧下位移z1和车轮位置分别与当前时刻相关联(建立关联),并存储于存储装置30a。
之后,CPU进入步骤1295而暂时结束簧下位移收集例程。与上述实施方式同样地,CPU通过执行图11所示的收集数据发送例程,将存储于存储装置30a的簧下位移z1和车轮位置作为收集数据发送至云40。本变形例的预见参照数据45可以不包含车速V1。因此,收集数据也可以不包含车速V1。
对于本变形例的CPU而言,在预见减振控制例程中,CPU在执行图8所示的步骤810后进入步骤820而不执行步骤815。而且,在步骤825中,CPU使用其值被设定为“1”的权重系数γ来运算目标控制力Fct。
需要说明的是,也可以是,收集专用车辆执行图12所示的例程。在该情况下,减振控制装置20的CPU可以不执行图12所示的例程。
而且,也可以是,管理服务器42修正接收到的收集数据所包含的簧下位移z1。以下对该例子进行说明。作为本例中的车辆10和收集专用车辆中的至少一方的收集车辆发送包含车辆ID、簧下位移z1、位置信息以及时刻信息的收集数据。车辆ID是上述收集车辆的唯一的标识符。
管理服务器42每当经过规定时间,就对接收到的包含相同的车辆ID的收集数据执行以下的处理。
首先,管理服务器42选择包含相同的车辆ID的收集数据所包含的簧下位移z1作为处理对象,从包含相同的车辆ID的收集数据获取针对该处理对象的簧下位移z1的采样位移z1smp。
接着,管理服务器42基于采样位移z1smp的时刻信息,运算采样位移z1smp的时序变化。管理服务器42基于该时序变化,执行与图12所示的步骤1220至步骤1240相同的处理,由此修正簧下位移z1。即,若比例RT为阈值比例RTth以上,则管理服务器42将处理对象的簧下位移z1修正为比其值小的值。然后,管理服务器42将修正后的簧下位移z1和与该簧下位移z1相关联的位置信息作为预见参照数据45存储于存储装置44。
本发明并不限定于上述实施方式和上述变形例,可以在本发明的范围内采用各种变形例。
预见参照数据45不需要存储于云40的存储装置44,也可以存储于存储装置30a。在该情况下,CPU将收集数据直接存储于存储装置30a即可,不需要将收集数据发送至云40。
而且,在预先决定了车辆10的行驶路线的情况下,CPU可以在车辆10开始在行驶路线行驶之前预先从云40下载该行驶路线的预见参照数据45,并存储于存储装置30a。
也可以是,代替簧下位移z1,而将簧下速度dz1与位置信息相关联并储存于预见参照数据45。若更详细地进行说明,则CPU通过在图8所示的步骤820中获取通过预测位置的簧下速度dz1并且对获取到的簧下速度dz1进行积分,来运算簧下位移z1。之后的处理与图8所示的例程的处理相同,因此省略说明。需要说明的是,在车辆10的簧上51进行共振的情况下获取到的簧下速度dz1比与作为路面位移z0的时间微分值的路面位移速度dz0对应的簧下速度dz1大。而且,CPU通过在图9所示的步骤910中获取采样区间Ssmp的簧下速度dz1并且对该簧下速度dz1进行积分,由此运算采样区间Ssmp的簧下位移z1。之后的处理与图9所示的例程的处理相同,因此省略说明。
而且,在图10所示的步骤1025中,CPU通过对簧下位移z1进行时间微分来运算簧下速度dz1。之后,在步骤1035中,CPU将簧下速度dz1、车速V1以及位置信息分别与当前时刻相关联并存储于存储装置30a。之后,在图11所示的例程中,CPU将簧下速度dz1、车速V1以及位置信息相互相关联并发送至云40。需要说明的是,簧下速度dz1的运算方法能应用各种方法。例如,CPU通过对簧上加速度ddz2进行一阶积分来运算簧上速度dz2,通过对行程H进行微分来运算行程速度(dz2-dz1),通过从簧上速度dz2减去行程速度来运算簧下速度dz1
而且,也可以将簧下位移z1和簧下速度dz1与位置信息相关联而存储于预见参照数据45。在该情况下,CPU使用算式(15)和算式(16)来运算目标控制力Fct。
Fcft=γ’×βf’×dz1+γ×βf×z1……(15)
Fcrt=γ’×βf’×dz1+γ×βf×z1……(16)
算式(15)和算式(16)的“γ’”表示微分项的权重系数,“βf’”和“βr’”表示微分项的控制增益。
在车辆10的簧上51进行共振的情况下获取到的簧下速度dz1比与作为路面位移z0的时间微分值的路面位移速度dz0对应的簧下速度dz1大。因此,CPU通过将比例RT应用于与图7所示的权重系数映射图MAPγ(RT)同样的权重系数映射图γr’(RT)来获取权重系数γ’。需要说明的是,在比例RT为阈值比例RTth以上的情况下(即,簧上共振条件成立的情况下),权重系数γ’被设定为簧下速度dz1变得比其值小的值。
有时将存储于预见参照数据45的“簧下位移z1和/或簧下速度dz1”称为“簧下状态量”。
在上述实施方式和上述变形例中,为了在簧上共振条件成立的情况下使用比通过预测位置的簧下状态量小的值来运算目标控制力Fct而采用了权重系数γ,但并不限定于此。例如,也可以将比例RT为阈值比例RTth以上的情况的控制增益βf、βr设为与比例RT小于阈值比例RTth的情况的控制增益βf、βr相比小。
簧下位移z1的运算处理并不限定于图10所示的步骤1025中说明的处理,例如,也可以是像以下所述的例子(第一例和第二例)那样的处理。
对第一例进行说明。本例的减振控制装置20具备用于检测各车轮11FL至11RR的位置的簧下50的上下加速度(簧下加速度ddz1FL至ddz1RR)的簧下上下加速度传感器。CPU通过对簧下加速度ddz1FL至ddz1RR进行二阶积分来获取簧下位移z1
对第二例进行说明。本例的减振控制装置20基于簧上加速度ddz2FL至ddz2RR、簧下加速度ddz1FL至ddz1RR以及行程传感器32FR至32RR所检测到的行程Hfl至Hrr中的任一个,使用观测器(未图示)来推定簧下位移z1
上下加速度传感器31与至少三个车轮对应设置即可。与不设有上下加速度传感器31的车轮对应的簧上加速度能基于由三个上下加速度传感器31检测出的簧上加速度来推定。
后轮11R的目标控制力Fcrt的运算处理并不限定于上述例子。例如,也可以是,CPU基于在当前时刻tp前轮11F的当前位置的簧下位移z1来运算目标控制力Fcrt,在从当前时刻tp起延迟时间(L/V-tpr)的定时将包含该目标控制力Fcrt的控制指令发送至后轮主动致动器17R。即,可以是,CPU在后轮11R到达比前轮11F的当前位置提前后轮预读距离Lpr的地点的定时将包含目标控制力Fcrt的控制指令发送至后轮主动致动器17R。需要说明的是,前轮11F的当前位置的簧下位移z1可以从预见参照数据45获取,也可以基于与前轮11F的位置对应的簧上加速度ddz2或簧下加速度ddz1来获取。
而且,在以下对其他方法进行说明。CPU与前轮移动预测行进路径独立地,基于后轮11R的当前位置、车辆10的行进方向Td以及位置关系数据来确定后轮移动预测行进路径,将沿后轮移动预测行进路径离开后轮预读距离Lpr的位置确定为后轮通过预测位置。然后,CPU从预见参照数据45获取后轮通过预测位置的簧下位移z1,基于获取到的簧下位移z1来运算后轮11R的目标控制力Fcrt。
车速V1和行进方向Td基于GNSS接收器获取到的车辆10的当前位置来获取,但并不限定于此。例如,减振控制装置20具备未图示的“车轮速传感器和转向角传感器”。车轮速传感器检测车轮11的旋转速度,CPU可以基于车轮11的旋转速度来运算车速V1。横摆角速度传感器检测作用于车辆10的横摆角速度。CPU可以基于横摆角速度和车速V1来获取行进方向Td。
只要容许各个车轮11FL至11RR和车身10a相互相对于对方在上下方向进行位移即可,悬架13FL至13RR可以是任何类型的悬架。而且,悬架弹簧16FL至16RR可以是压缩螺旋弹簧、空气弹簧等任意的弹簧。
在上述实施方式中,与各车轮11对应地设置主动致动器17FR至17RR,但在至少一个车轮11设置一个主动致动器17即可。例如,车辆10可以仅具备前轮主动致动器17F和后轮主动致动器17R中的任一方。
在上述实施方式和上述变形例中,使用主动致动器17作为控制力产生装置,但并不限定于此。即,控制力产生装置是能基于包含目标控制力的控制指令可调整地产生用于对簧上51进行减振的上下方向的控制力的致动器即可。
而且,控制力产生装置也可以是主动稳定装置(未图示)。主动稳定装置包含前轮主动稳定器和后轮主动稳定器。前轮主动稳定器当在与左前轮11FL对应的簧上51和簧下50之间产生上下方向的控制力(左前轮控制力)时,在与右前轮11FR对应的簧上51和簧下50之间产生与左前轮控制力反方向的控制力(右前轮控制力)。同样地,后轮主动稳定器当在与左后轮11RL对应的簧上51和簧下50之间产生上下方向的控制力(左后轮控制力)时,在与右后轮11RR对应的簧上51和簧下50之间产生与左后轮控制力反方向的控制力(右后轮控制力)。上述主动稳定装置的构成是公知的,通过参照日本特开2009-96366而引入本申请说明书中。需要说明的是,主动稳定装置包括前轮主动稳定器和后轮主动稳定器中的至少一方即可。
控制力产生装置也可以是通过对车辆10的各车轮11增减制动驱动力而利用悬架13FL至13RR的几何形状来产生上下方向的控制力Fc的装置。像这样的装置的构成是公知的,通过参照日本特开2016-107778等来引入本申请说明书中。ECU30通过公知的方法,运算出产生与目标控制力Fct对应的控制力Fc的制动驱动力。
而且,像这样的装置包括向各车轮11赋予驱动力的驱动装置(例如,轮内马达)和向各车轮11赋予制动力的制动装置(制动器装置)。需要说明的是,驱动装置可以是向前轮和后轮中的任一方或四轮赋予驱动力的马达或发动机等。而且,上述控制力产生装置包括驱动装置和制动装置中的至少一方即可。
而且,控制力产生装置也可以是阻尼力可变式的减震器15FL至15RR。在该情况下,ECU30以减震器15FL至15RR的阻尼力变化与目标控制力Fct对应的值的方式控制减震器15FL至15RR的阻尼系数C。

Claims (7)

1.一种车辆的减振控制装置,具备:
控制力产生装置,被配置为在至少一个车轮与车身部位之间产生用于对车辆的簧上进行减振的上下方向的控制力;以及
控制单元,被配置为基于被预测为所述车轮在从当前时刻起经过了规定时间的时间点通过的通过预测位置处的簧下状态量,对所述控制力产生装置进行控制来变更所述控制力,
所述簧下状态量是作为其他车辆的收集车辆在所述收集车辆在路面行驶时获取的值,并且是表示因所述路面的上下方向的位移而在上下方向进行位移的所述收集车辆的簧下的位移状态的值,
所述控制单元被配置为:
在簧上共振条件不成立的情况下,基于所述收集车辆在所述通过预测位置处获取到的所述簧下状态量,运算作为在所述车辆的所述车轮从所述通过预测位置通过的时间点所述控制力产生装置产生的所述控制力的目标值的目标控制力,所述簧上共振条件在所述收集车辆从所述通过预测位置通过时所述收集车辆的簧上进行了共振的情况下成立,
在所述簧上共振条件成立了的情况下,基于比所述收集车辆在所述通过预测位置处获取到的所述簧下状态量小的值,运算所述目标控制力,
以在所述车辆的所述车轮从所述通过预测位置通过的时间点所述控制力产生装置产生的控制力与所述目标控制力一致的方式,控制所述控制力产生装置。
2.根据权利要求1所述的减振控制装置,其中,
所述控制单元被配置为:
根据预见参照数据来获取包含所述通过预测位置的规定的采样区间的多个簧下状态量来作为采样状态量,该预见参照数据包含将所述收集车辆在所述路面行驶时获取到的簧下状态量与能确定在获取到该簧下状态量时的车轮的位置的位置信息相关联的数据的集合,
在基于所述采样状态量计算出并且用于所述簧上共振条件是否成立的判定的评价值与预先设定的阈值的关系不满足规定条件的情况下,判定为所述簧上共振条件不成立,基于从所述预见参照数据获取到的所述通过预测位置的簧下状态量,运算所述目标控制力,
在所述评价值与所述阈值的关系满足所述规定条件的情况下,判定为所述簧上共振条件成立,基于比从所述预见参照数据获取到的所述通过预测位置的簧下状态量小的值,运算所述目标控制力。
3.根据权利要求2所述的减振控制装置,其中,
所述控制单元被配置为:
基于所述收集车辆在所述采样区间行驶时的车速,运算所述采样状态量的时序变化,
基于所述时序变化,运算第一成分值和第二成分值,该第一成分值表示包含预先设定的簧上共振频率的第一频带中的所述采样状态量的大小,该第二成分值表示具有所述第一频带的最大频率以上的最小频率的第二频带中的所述采样状态量的大小,
运算所述第一成分值相对于所述第二成分值的比例来作为所述评价值,
在所述比例为预先设定的阈值比例以上的情况下,判定为所述簧上共振条件成立。
4.根据权利要求1所述的减振控制装置,其中,
所述控制单元被配置为:
根据预见参照数据来获取所述通过预测位置的簧下状态量,该预见参照数据包含将所述收集车辆在所述路面实际地行驶时获取到的簧下状态量与能确定在获取到该簧下状态量时的车轮的位置的位置信息相关联的数据的集合,
基于所述通过预测位置的簧下状态量,运算目标控制力,
在所述预见参照数据中,
在所述收集车辆获取到所述簧下状态量的时间点所述簧上共振条件不成立的情况下,直接储存所述收集车辆获取到的所述簧下状态量,
在所述收集车辆获取到所述簧下状态量的时间点所述簧上共振条件成立的情况下,储存比所述收集车辆获取到的所述簧下状态量小的值。
5.根据权利要求4所述的减振控制装置,其中,
在基于采样状态量计算出并且用于所述簧上共振条件是否成立的判定的评价值与预先设定的阈值的关系满足规定条件的情况下,判定为所述簧上共振条件成立,在所述预见参照数据中储存比所述收集车辆获取到的簧下状态量小的值,该采样状态量是在包含所述收集车辆获取到所述簧下状态量的位置的规定的采样区间中所述收集车辆获取到的多个簧下状态量。
6.根据权利要求5所述的减振控制装置,其中,
基于所述收集车辆在所述采样区间行驶时的所述采样状态量的时序变化,运算第一成分值和第二成分值,该第一成分值表示包含所述收集车辆的簧上共振频率的第一频带中的所述采样状态量的大小,该第二成分值表示具有所述第一频带的最大频率以上的最小频率的第二频带中的所述采样状态量的大小,
在作为所述评价值而运算出的所述第一成分值相对于所述第二成分值的比例为预先设定的阈值比例以上的情况下,判定为所述簧上共振条件成立,在所述预见参照数据中储存比所述收集车辆获取到的簧下状态量小的值。
7.一种减振控制方法,基于被预测为车轮在从当前时刻起经过了规定时间的时间点通过的通过预测位置处的簧下状态量,对控制力产生装置进行控制来变更控制力,所述控制力产生装置被配置为在至少一个所述车轮与车身部位之间产生用于对车辆的簧上进行减振的上下方向的所述控制力,
其中,所述簧下状态量是在作为其他车辆的收集车辆在所述收集车辆在路面行驶时获取的值,并且是表示因所述路面的上下方向的位移而在上下方向进行位移的所述收集车辆的簧下的位移状态的值,
所述减振控制方法包含以下步骤:
在簧上共振条件不成立的情况下,基于所述收集车辆在所述通过预测位置处获取到的所述簧下状态量,运算作为在所述车辆的所述车轮从所述通过预测位置通过的时间点所述控制力产生装置产生的所述控制力的目标值的目标控制力,所述簧上共振条件在所述收集车辆从所述通过预测位置通过时所述收集车辆的簧上进行了共振的情况下成立;
在所述簧上共振条件成立了的情况下,基于比所述收集车辆在所述通过预测位置处获取到的所述簧下状态量小的值,运算所述目标控制力;以及
以在所述车辆的所述车轮从所述通过预测位置通过的时间点所述控制力产生装置产生的控制力与所述目标控制力一致的方式,控制所述控制力产生装置。
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