DE102021114540B4

DE102021114540B4 - Dämpfungssteuerungsvorrichtung und dämpfungssteuerungsverfahren für fahrzeuge

Info

Publication number: DE102021114540B4
Application number: DE102021114540.6A
Authority: DE
Inventors: Hiroki Furuta
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2020-06-10
Filing date: 2021-06-07
Publication date: 2022-12-08
Anticipated expiration: 2041-06-08
Also published as: DE102021114540A1; US20210387497A1; JP2021194950A; CN113771572A; CN113771572B; US11945275B2; JP7180640B2

Abstract

Dämpfungssteuerungsvorrichtung (20) für ein Fahrzeug (10), mit:einer Steuerkrafterzeugungsvorrichtung (17), die dazu ausgelegt ist, eine Steuerkraft in einer vertikalen Richtung zwischen mindestens einem an einer Fahrzeugkarosserie (10a) des Fahrzeugs (10) aufgehängten Rad (11) und der Fahrzeugkarosserie (10a) zu erzeugen; undeine Steuervorrichtung (30), die dazu ausgelegt ist, durch Steuern der Steuerkrafterzeugungsvorrichtung (17) zum Ändern der Steuerkraft eine Schwingung des Fahrzeugkörpers (10a) zu reduzieren, die durch eine Schwingung verursacht wird, die in dem Rad (11) in Reaktion auf vertikale Fahrbahnoberflächenauslenkungen während der Fahrt des Fahrzeugs (10) auftritt, wobeidie Steuervorrichtung (30) dazu ausgelegt ist, um:als abgetastete Werte fahrbahnoberflächenauslenkungsbezogene Werte zu erfassen, die sich auf die Fahrbahnoberflächenauslenkungen in einer vorbestimmten Abtastzone beziehen;einen Amplitudenindex zu erfassen, der die Größe einer Amplitude der abgetasteten Werte angibt;eine Betriebsverzögerungszeit der Steuerkrafterzeugungsvorrichtung (17) basierend auf der Größe der Amplitude zu bestimmen, die durch den Amplitudenindex angegeben wird;eine Sollsteuerkraft zum Reduzieren der Schwingungen der Fahrzeugkarosserie auf der Grundlage der fahrbahnoberflächenauslenkungsbezogenen Werte an einer vorhergesagten Passierposition, welche das Rad (11) nach einem Verstreichen der Betriebsverzögerungszeit von einem aktuellen Zeitpunkt an voraussichtlich passieren wird, zu berechnen; undan die Steuerkrafterzeugungsvorrichtung (17) einen Steuerbefehl zu übertragen, um die Steuerkrafterzeugungsvorrichtung (17) zu veranlassen, die Steuerkraft so zu steuern, dass sie mit der Sollsteuerkraft übereinstimmt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dämpfungssteuerungsvorrichtung und ein Dämpfungssteuerungsverfahren für ein Fahrzeug. Die Dämpfungssteuerungsvorrichtung wird beispielsweise verwendet, um eine Vorschaudämpfungssteuerung bzw. eine vorausschauende Dämpfungssteuerung durchzuführen, um eine Steuerkrafterzeugungsvorrichtung so zu steuern, dass eine Steuerkraft erzeugt wird, die mit einer „Sollsteuerkraft, die auf der Grundlage von auf die Fahrbahnoberfläche bezogenen Werten bei einer vorhergesagten Passierposition des Rads berechnet wird“, zu einem Zeitpunkt übereinstimmt, wenn das Rad die vorhergesagte Passierposition passiert.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Es ist eine Dämpfungssteuerungsvorrichtung für ein Fahrzeug bekannt, die ausgebildet ist, eine Vorschaudämpfungssteuerung bzw. eine vorausschauende Dämpfungssteuerung zum Erzeugen einer Steuerkraft zum Dämpfen einer Fahrzeugkarosserie basierend auf Bedingungen einer Straßenoberfläche vor einer aktuellen Kontaktposition von Rädern durchzuführen. Zum Beispiel überträgt eine in JP 4 - 20 809 U beschriebene Dämpfungssteuerungsvorrichtung, wenn eine Erhebung, Buckel oder Unebenheit vor einem Fahrzeug erkannt wird, ein Befehlssignal an eine Steuerkrafterzeugungsvorrichtung innerhalb einer Periode, die um eine Betriebsverzögerungszeit der Steuerkrafterzeugungsvorrichtung kürzer ist als eine Periode von der Erkennung der Erhebung bis die Räder die Erhebung passieren. Die Steuerkrafterzeugungsvorrichtung erzeugt eine Steuerkraft in einer vertikalen Richtung zwischen den Rädern und einer Fahrzeugkarosserie.
DE 10 2012 009 882 A1 offenbart ein Verfahren zur Steuerung eines aktiven Fahrwerks eines eine Fahrbahn befahrenden Kraftfahrzeugs. Bei dem Verfahren wird mittels einem an dem Kraftfahrzeug angebrachten Sensor ein Höhenprofil der vor dem Fahrzeug liegenden Fahrbahn ermittelt. In einer mit dem Sensor verbundenen Steuereinrichtung werden aus dem Höhenprofil Ansteuersignale für einen auf ein Element des aktiven Fahrwerks wirkenden Aktuator erzeugt.
DE 10 2014 223 475 A1 offenbart ein Verfahren zum Betreiben eines aktiven Fahrwerksystems eines Kraftfahrzeuges, wobei ein Profil eines dem Kraftfahrzeug vorausliegenden Streckenabschnitts einbezogen wird. Anhand des Profils wird eine Vorkonditionierung eines elektrischen Bordnetzes vorgenommen, über welches mindestens eine Komponente des aktiven Fahrwerksystems versorgt wird.
Zusammenfassung der Erfindung
Eine tatsächliche Betriebsverzögerungszeit ändert sich in Abhängigkeit von der Größe einer Steuerkraft (Sollsteuerkraft/Zielsteuerkraft), die erzeugt werden soll, wenn die Räder die Erhebung passieren. Im Allgemeinen erhöht sich die Betriebsverzögerungszeit der Steuerkrafterzeugungsvorrichtung mit zunehmender Größe der Sollsteuerkraft. Bei einigen Steuerkrafterzeugungsvorrichtungen (beispielsweise Linearmotoren) nimmt die Betriebsverzögerungszeit zu, wenn die Größe der Sollsteuerkraft abnimmt. Da sich die Betriebsverzögerungszeit in Abhängigkeit von der Größe der Sollsteuerkraft ändert, ist bei der oben beschriebenen Dämpfungssteuerungsvorrichtung die Betriebsverzögerungszeit auf einen bestimmten konstanten Wert voreingestellt. Daher besteht die Möglichkeit, dass eine für die Erhebung notwendige Sollsteuerkraft nicht erzeugt werden kann, wenn die Räder die Erhebung passieren. In diesem Fall besteht die Möglichkeit, dass Schwingungen / Vibrationen der Fahrzeugkarosserie erzeugt von der Erhebung nicht adäquat reduziert werden können.
Um den Fahrkomfort zu verbessern, besteht die Anforderung, Schwingungen der Fahrzeugkarosserie, die durch die Beschaffenheit einer Fahrbahnoberfläche verursacht werden, kontinuierlich zu reduzieren, indem die Steuerkrafterzeugungsvorrichtung, basierend auf der Beschaffenheit der Fahrbahnoberfläche kontinuierlich gesteuert wird. Um diese Anforderung zu erfüllen, wurde die folgende Dämpfungssteuerungsvorrichtung entwickelt (im Folgenden als „entwickelte Vorrichtung“ bezeichnet).
Die entwickelte Vorrichtung erfasst „Fahrbahnoberflächenauslenkungswerte, die sich auf Fahrbahnoberflächenauslenkungen beziehen, welches vertikale Verschiebungen der Fahrbahnoberfläche sind“ an einer vorhergesagten Passierposition, an der die Räder voraussichtlich nach Ablauf einer „voreingestellten konstanten Betriebsverzögerungszeit“ von einem aktuellen Zeitpunkt an passieren werden. Die entwickelte Vorrichtung berechnet eine Sollsteuerkraft zum Dämpfen eines gefederten Abschnitts auf der Grundlage der auf die Fahrbahnoberfläche bezogenen Werte und überträgt einen Steuerbefehl, um eine Steuerkrafterzeugungsvorrichtung zu veranlassen, eine vertikale Steuerkraft zu erzeugen, die mit der Sollsteuerkraft zwischen den Rädern und einer Fahrzeugkarosserie übereinstimmt.
Da die Betriebsverzögerungszeit auf den konstanten Wert festgelegt ist, besteht die Möglichkeit, dass die Steuerkrafterzeugungsvorrichtung die Steuerkraft, die mit der Sollsteuerkraft übereinstimmt, nicht zu einem Zeitpunkt erzeugen kann, zu dem die Räder die vorhergesagte Passierposition passieren. Es ist daher wünschenswert, die Betriebsverzögerungszeit vorherzusagen und zu bestimmen, aber es gibt Raum für Verbesserungen, wie man eine genaue Betriebsverzögerungszeit vorhersagen kann.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Dämpfungssteuerungsvorrichtung für ein Fahrzeug zur Verfügung, in dem eine genaue Betriebsverzögerungszeit vorhergesagt wird, um die Möglichkeit zu erhöhen, dass eine Steuerkrafterzeugungsvorrichtung eine Steuerkraft erzeugen kann, die mit einer Sollsteuerkraft für eine vorhergesagte Passierposition zu einem Zeitpunkt übereinstimmt, wenn ein Rad die vorhergesagte Passierposition passiert, wodurch die Schwingung eines gefederten Abschnitts angemessen reduziert wird.
Diese Aufgabe wird durch eine Dämpfungssteuervorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 und durch ein Dämpfungssteuerungsverfahren mit den Merkmalen von Anspruch 10 gelöst.
Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf eine Dämpfungssteuerungsvorrichtung. Die Dämpfungssteuerungsvorrichtung beinhaltet eine Steuerkrafterzeugungsvorrichtung und ein Steuergerät/eine Steuereinheit. Die Steuerkrafterzeugungsvorrichtung ist dazu ausgelegt, eine Steuerkraft in einer vertikalen Richtung zwischen mindestens einem an einer Fahrzeugkarosserie eines Fahrzeugs aufgehängten Rad und der Fahrzeugkarosserie zu erzeugen. Die Steuervorrichtung ist dazu ausgelegt, durch Steuern der Steuerkrafterzeugungsvorrichtung zum Ändern der Steuerkraft eine Schwingung der Fahrzeugkarosserie zu reduzieren, die durch eine Schwingung verursacht wird, die in dem Rad in Reaktion auf vertikale Auslenkungen/Verschiebungen der Fahrbahnoberfläche auftritt, während das Fahrzeug fährt. Die Steuervorrichtung ist dazu ausgelegt, als abgetastete Werte auf Fahrbahnoberflächenauslenkung bezogene Werte zu erfassen, die Werte sind, die auf die Fahrbahnoberflächenauslenkungen in einer vorbestimmten Abtastzone bezogen sind, einen Amplitudenindex zu erfassen, der eine Größe einer Amplitude der abgetasteten Werte anzeigt, eine Betriebsverzögerungszeit der Steuerkrafterzeugungsvorrichtung basierend auf der Größe der durch den Amplitudenindex angezeigten Amplitude zu bestimmen, Berechnen einer Sollsteuerkraft zum Reduzieren der Schwingung der Fahrzeugkarosserie auf der Grundlage der mit der Fahrbahnoberfläche in Beziehung stehenden Werten an einer vorhergesagten Passierposition, welche das Rad nach Ablauf der Betriebsverzögerungszeit von einem aktuellen Zeitpunkt an passieren soll, und Übertragen eines Steuerbefehls an die Steuerkrafterzeugungsvorrichtung, um die Steuerkrafterzeugungsvorrichtung zu veranlassen, die Steuerkraft so zu regulieren, dass sie mit der Sollsteuerkraft übereinstimmt.
Wenn die Größe der Amplitude der mit der Fahrbahnoberflächenauslenkung zusammenhängenden Werte in der Abtastzone (das heißt die Amplitude der abgetasteten Werte) groß ist, besteht eine große Möglichkeit/hohe Wahrscheinlichkeit, dass die Straßenunebenheiten/Wellen einer Fahrbahnoberfläche in der Abtastzone zunehmen. Wenn die Größe der Amplitude klein ist, besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass die Fahrbahnoberfläche in der Abtastzone flach/glatt/eben ist. Daher ist es sehr wahrscheinlich, dass die Sollsteuerkraft zunimmt, wenn die Größe der Amplitude groß ist. Es besteht daher eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass die Betriebsverzögerungszeit in Abhängigkeit von einer Charakteristik der Steuerkrafterzeugungsvorrichtung zunimmt oder abnimmt. Gemäß dem ersten Aspekt wird die Betriebsverzögerungszeit basierend auf der Größe der Amplitude der Abtastwerte bestimmt. Somit kann die Betriebsverzögerungszeit basierend auf der Größe der Amplitude genauer bestimmt werden, um die Möglichkeit zu erhöhen, dass die Steuerkrafterzeugungsvorrichtung die Sollsteuerkraft zu einem Zeitpunkt erzeugen kann, an dem das Rad die vorhergesagte Passierposition passiert. Dementsprechend kann die Schwingung der Fahrzeugkarosserie adäquat reduziert werden.
In dem ersten Aspekt kann die Steuervorrichtung dazu ausgelegt sein, einen lokalen Maximalwert und einen lokalen Minimalwert der abgetasteten Werte zu bestimmen, Sätze des lokalen Maximalwerts und des lokalen Minimalwerts zu definieren, die dem lokalen Maximalwert vorausgehen oder folgen, einen Absolutwert einer Differenz zwischen dem lokalen Maximalwert und dem lokalen Minimalwert in jedem der Sätze zu berechnen, einen der Sätze zu bestimmen, der einen größten Absolutwert der Differenz aufweist, und den Absolutwert der Differenz als den Amplitudenindex zu erfassen.
Gemäß der oben beschriebenen Konfiguration ist es möglich, einen Amplitudenindex zu berechnen, der die Größe der Amplitude der abgetasteten Werte genauer/präziser angibt. Somit kann die Betriebsverzögerungszeit basierend auf der Größe der Amplitude genauer bestimmt werden, um die Möglichkeit zu erhöhen, dass die Steuerkrafterzeugungsvorrichtung die Sollsteuerkraft zu dem Zeitpunkt erzeugen kann, wenn das Rad die vorhergesagte Passierposition passiert. Dementsprechend kann die Schwingung der Fahrzeugkarosserie adäquat reduziert werden.
In einem ersten Aspekt kann die Steuervorrichtung dazu ausgelegt sein, einen Mittelwert der abgetasteten Werte als Amplitudenindex zu erfassen.
Gemäß der oben beschriebenen Konfiguration ist es möglich, einen Amplitudenindex zu berechnen, der die Größe der Amplitude der abgetasteten Werte genauer angibt. Somit kann die Betriebsverzögerungszeit basierend auf der Größe der Amplitude genauer bestimmt werden, um die Möglichkeit zu erhöhen, dass die Steuerkrafterzeugungsvorrichtung die Sollsteuerkraft zu dem Zeitpunkt erzeugen kann, wenn das Rad die vorhergesagte Passierposition passiert. Dementsprechend kann die Schwingung der Fahrzeugkarosserie adäquat reduziert werden.
In dem ersten Aspekt kann die Steuervorrichtung dazu ausgelegt sein, den Amplitudenindex basierend auf den abgetasteten Werten in einem vorbestimmten Frequenzband zu erfassen. Das Frequenzband kann auf ein vorbestimmtes Frequenzband festgelegt sein, in dem die Schwingung eines gefederten Abschnitts reduziert werden kann, indem die Steuervorrichtung veranlasst wird, die Steuerkraft zu erzeugen.
Da der Amplitudenindex auf der Grundlage der auf die Fahrbahnoberflächenauslenkung bezogenen Werte bei der Frequenz berechnet wird, bei der die Schwingung der Fahrzeugkarosserie durch die Steuerkrafterzeugungsvorrichtung reduziert werden kann, kann die Betriebsverzögerungszeit genauer bestimmt werden. Gemäß der oben beschriebenen Konfiguration ist es möglich, die Möglichkeit zu erhöhen, dass die Steuerkrafterzeugungsvorrichtung die Sollsteuerkraft zu dem Zeitpunkt erzeugen kann, wenn das Rad die vorhergesagte Passierposition passiert. Dementsprechend kann die Schwingung der Fahrzeugkarosserie adäquat reduziert werden.
Gemäß dem ersten Aspekt kann die Steuervorrichtung dazu ausgelegt sein, die Betriebsverzögerungszeit so zu bestimmen, dass sie sich erhöht, wenn die Größe der durch den Amplitudenindex angezeigten Amplitude zunimmt.
Gemäß der oben beschriebenen Konfiguration kann die Betriebsverzögerungszeit genauer bestimmt werden, wenn die Steuerkrafterzeugungsvorrichtung eine Charakteristik aufweist, dass die Betriebsverzögerungszeit mit zunehmender Sollsteuerkraft zunimmt, wodurch die Möglichkeit erhöht wird, dass die Steuerkrafterzeugungsvorrichtung die Sollsteuerkraft zu dem Zeitpunkt erzeugen kann, wenn das Rad die vorhergesagte Passierposition passiert. Dementsprechend kann die Schwingung der Fahrzeugkarosserie adäquat reduziert werden.
In dem ersten Aspekt kann die Steuervorrichtung dazu ausgelegt sein, einen ersten Amplitudenindex zu erfassen, der eine Größe einer Amplitude der abgetasteten Werte in einem vorbestimmten ersten Frequenzband angibt, einen zweiten Amplitudenindex zu erfassen, der eine Größe einer Amplitude der abgetasteten Werte in einem vorbestimmten zweiten Frequenzband angibt, das eine Minimalfrequenz hat, die gleich oder höher als eine Maximalfrequenz des ersten Frequenzbandes ist, und die Betriebsverzögerungszeit so zu bestimmen, dass sie zunimmt, wenn die Größe der durch den ersten Amplitudenindex angegebenen Amplitude und die Größe der durch den zweiten Amplitudenindex angegebenen Amplitude zunehmen. Ein Erhöhungsbetrag der Betriebsverzögerungszeit, die in Abhängigkeit vom zweiten Amplitudenindex zunimmt, kann größer festgelegt werden als ein Erhöhungsbetrag der Betriebsverzögerungszeit, die in Abhängigkeit von dem ersten Amplitudenindex zunimmt.
Wenn die Größe der Amplitude der abgetasteten Werte in dem zweiten Frequenzband groß ist, ist die Möglichkeit, dass die Betriebsverzögerungszeit zunimmt, weil sich die Fahrbahnoberflächenauslenkungen der Fahrbahnoberfläche in der Abtastzone stark ändern und der Betrag der Sollsteuerkraft zunimmt, größer als die Möglichkeit, wenn der Betrag der Amplitude in dem ersten Frequenzband groß ist. Gemäß der oben beschriebenen Konfiguration kann die Betriebsverzögerungszeit genauer bestimmt werden, da der Betrag der Zunahme der Betriebsverzögerungszeit, die in Abhängigkeit vom zweiten Amplitudenindex zunimmt, größer ist als der Betrag der Zunahme der Betriebsverzögerungszeit, die in Abhängigkeit von dem ersten Amplitudenindex zunimmt. Auf diese Weise ist es möglich, die Wahrscheinlichkeit zu erhöhen, dass die Steuerkrafterzeugungsvorrichtung die Sollsteuerkraft zu dem Zeitpunkt erzeugen kann, an dem das Rad die vorhergesagte Passierposition passiert. Dementsprechend kann die Schwingung der Fahrzeugkarosserie adäquat reduziert werden.
In dem ersten Aspekt kann die Steuervorrichtung dazu ausgelegt sein, die Betriebsverzögerungszeit so zu bestimmen, dass sie sich verringert, wenn die Größe der durch den Amplitudenindex angezeigten Amplitude zunimmt.
Die Betriebsverzögerungszeit kann genauer bestimmt werden, wenn die Steuerkrafterzeugungsvorrichtung eine Charakteristik hat, dass die Betriebsverzögerungszeit abnimmt, wenn die Sollsteuerkraft zunimmt (das heißt die Steuerkrafterzeugungsvorrichtung hat eine Charakteristik, dass die Betriebsverzögerungszeit zunimmt, wenn die Sollsteuerkraft abnimmt), wodurch die Möglichkeit erhöht wird, dass die Steuerkrafterzeugungsvorrichtung die Sollsteuerkraft zu dem Zeitpunkt erzeugen kann, wenn das Rad die vorhergesagte Passierposition passiert. Dementsprechend kann die Schwingung der Fahrzeugkarosserie adäquat reduziert werden.
In dem ersten Aspekt kann die Steuervorrichtung dazu ausgelegt sein, einen ersten Amplitudenindex zu erfassen, der eine Größe einer Amplitude der abgetasteten Werte in einem vorbestimmten ersten Frequenzband angibt, einen zweiten Amplitudenindex zu erfassen, der eine Größe einer Amplitude der abgetasteten Werte in einem vorbestimmten zweiten Frequenzband angibt, das eine Minimalfrequenz hat, die gleich oder höher als eine Maximalfrequenz des ersten Frequenzbandes ist, und die Betriebsverzögerungszeit so zu bestimmen, dass sie abnimmt, wenn die Größe der durch den ersten Amplitudenindex angegebenen Amplitude und die Größe der durch den zweiten Amplitudenindex angegebenen Amplitude zunehmen. Ein Verkleinerungsbetrag der Betriebsverzögerungszeit, die in Abhängigkeit von dem zweiten Amplitudenindex abnimmt, kann größer festgelegt werden als ein Verkleinerungsbetrag der Betriebsverzögerungszeit, die in Abhängigkeit von dem ersten Amplitudenindex abnimmt.
Gemäß der oben beschriebenen Konfiguration kann die Betriebsverzögerungszeit genauer bestimmt werden, da der Abnahmebetrag der Betriebsverzögerungszeit, die in Abhängigkeit von dem zweiten Amplitudenindex abnimmt, größer ist als der Abnahmebetrag der Betriebsverzögerungszeit, die in Abhängigkeit von dem ersten Amplitudenindex abnimmt. Auf diese Weise ist es möglich, die Wahrscheinlichkeit zu erhöhen, dass die Steuerkrafterzeugungsvorrichtung die Sollsteuerkraft zu dem Zeitpunkt erzeugen kann, an dem das Rad die vorhergesagte Passierposition passiert. Dementsprechend kann die Schwingung der Fahrzeugkarosserie adäquat reduziert werden.
Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf ein Dämpfungssteuerungsverfahren für ein Fahrzeug, das dazu ausgelegt ist, durch Steuern einer Steuerkrafterzeugungsvorrichtung zum Ändern einer Steuerkraft in einer vertikalen Richtung eine Schwingung einer Fahrzeugkarosserie des Fahrzeugs zu reduzieren, die durch eine Schwingung verursacht wird, die in mindestens einem an der Fahrzeugkarosserie aufgehängten Rad in Reaktion auf vertikale Fahrbahnoberflächenauslenkungen während der Fahrt des Fahrzeugs auftritt. Die Steuerkrafterzeugungsvorrichtung ist dazu ausgelegt, die Steuerkraft zwischen dem Rad und der Fahrzeugkarosserie zu erzeugen. Das Dämpfungssteuerungsverfahren beinhaltet das Erfassen von auf die Fahrbahnoberflächenauslenkung bezogenen Werten als Abtastwerte, welches Werte sind, die auf die Fahrbahnoberflächenauslenkungen in einer vorbestimmten Abtastzone bezogen sind, das Erfassen eines Amplitudenindexes, der eine Größe einer Amplitude der abgetasteten Werte anzeigt, das Bestimmen einer Betriebsverzögerungszeit der Steuerkrafterzeugungsvorrichtung basierend auf der Größe der Amplitude, die durch den Amplitudenindex angezeigt wird, das Berechnen einer Sollsteuerkraft zum Reduzieren der Schwingung der Fahrzeugkarosserie auf der Grundlage der mit der Fahrbahnoberflächenauslenkung zusammenhängenden Werte an einer vorhergesagten Passierposition, welche das Rad nach Ablauf/Verstreichen der Betriebsverzögerungszeit von einem aktuellen Zeitpunkt an passieren soll, und das Übertragen eines Steuerbefehls an die Steuerkrafterzeugungsvorrichtung, um die Steuerkrafterzeugungsvorrichtung zu veranlassen, die Steuerkraft so zu regulieren, dass sie mit der Sollsteuerkraft übereinstimmt.
Gemäß dem zweiten Aspekt wird die Betriebsverzögerungszeit auf der Grundlage der Größe der Amplitude der mit der Fahrbahnoberflächenauslenkung zusammenhängenden Werte in der Abtastzone festgelegt (das heißt der Amplitude der abgetasteten Werte). Somit kann die Betriebsverzögerungszeit basierend auf der Größe der Amplitude genauer festgelegt werden, um die Möglichkeit zu erhöhen, dass die Steuerkrafterzeugungsvorrichtung die Sollsteuerkraft zu dem Zeitpunkt erzeugen kann, wenn das Rad die vorhergesagte Passierposition passiert. Dementsprechend kann die Schwingung der Fahrzeugkarosserie adäquat reduziert werden.
Figurenliste
Merkmale, Vorteile und technische und industrielle Bedeutung von beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Zeichen gleiche Elemente bezeichnen, und wobei:

1 ein schematisches Strukturdiagramm eines Fahrzeugs ist, an dem eine Vorschaudämpfungssteuerungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung (im Folgenden als „diese Steuervorrichtung“ bezeichnet) angebracht ist;
2 ein schematisches Strukturdiagramm dieser Steuervorrichtung ist;
3 ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Einzelradmodells eines Fahrzeugs ist;
4 ein Diagramm zur Beschreibung der Vorschaudämpfungssteuerung ist;
5 ein Diagramm zur Beschreibung der Vorschaudämpfungssteuerung ist;
6 ein Diagramm zur Beschreibung der Vorschaudämpfungssteuerung ist;
7 ein Diagramm ist, das ein Betriebsverzögerungszeitkennfeld eines Vorderrads zeigt;
8 ein Diagramm ist, das ein Betriebsverzögerungszeitkennfeld des Hinterrads zeigt;
9 ein Flussdiagramm ist, das eine Routine veranschaulicht, die von einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU) einer elektronischen Steuereinheit dieser Steuervorrichtung auszuführen ist;
10 ein Flussdiagramm ist, das eine Unterroutine veranschaulicht, die von der CPU in einer Betriebsverzögerungszeitbestimmungsroutine, in der in 9 veranschaulichten Routine auszuführen ist;
11 ein Flussdiagramm ist, das eine Routine veranschaulicht, die von einer CPU einer elektronischen Steuereinheit einer Vorschaudämpfungssteuerungsvorrichtung gemäß einem ersten modifizierten Beispiel der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auszuführen ist;
12 ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Vorderradbetriebsverzögerungszeitkennfelds gemäß einem zweiten modifizierten Beispiel der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
13 ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Hinterradbetriebsverzögerungszeitkennfelds gemäß dem zweiten modifizierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist; und
14 ein Flussdiagramm ist, das eine Routine veranschaulicht, die von einer CPU einer elektronischen Steuereinheit einer Vorschaudämpfungssteuervorrichtung gemäß dem zweiten modifizierten Beispiel der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auszuführen ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Aufbau
Eine Dämpfungssteuervorrichtung für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung (im Folgenden als „diese Steuervorrichtung“ bezeichnet) wird auf ein in 1 dargestelltes Fahrzeug 10 angewendet. Wie in 2 dargestellt, handelt es sich bei dieser Steuervorrichtung um eine „Dämpfungssteuerungsvorrichtung 20“.
Wie in 1 dargestellt, beinhaltet das Fahrzeug 10 ein rechtes Vorderrad 11FR, ein linkes Vorderrad 11FL, ein rechtes Hinterrad 11RR und ein linkes Hinterrad 11RL. Das rechte Vorderrad 11FR ist über ein Radträgerelement 12FR drehbar an einer Fahrzeugkarosserie 10a gelagert/befestigt. Das linke Vorderrad 11FL ist über ein Radträgerelement 12FL drehbar an der Fahrzeugkarosserie 10a gelagert/befestigt. Das rechte Hinterrad 11RR ist über ein Radträgerelement 12RR drehbar an der Fahrzeugkarosserie 10a gelagert/befestigt. Das linke Hinterrad 11RL ist über ein Radträgerelement 12RL drehbar an der Fahrzeugkarosserie 10a gelagert/befestigt.
Das rechte Vorderrad 11FR, das linke Vorderrad 11FL, das rechte Hinterrad 11RR und das linke Hinterrad 11RL werden, wenn nicht anders unterschieden, als „Räder 11“ bezeichnet. In ähnlicher Weise werden das rechte Vorderrad 11FR und das linke Vorderrad 11FL als „Vorderräder 11F“ bezeichnet. In ähnlicher Weise werden das rechte Hinterrad 11RR und das linke Hinterrad 11RL als „Hinterräder 11R“ bezeichnet. Die Radträgerelemente 12FR bis 12RL werden als „Radträgerelemente 12“ bezeichnet.
Das Fahrzeug 10 beinhaltet weiterhin eine rechte Vorderradaufhängung 13FR, eine linke Vorderradaufhängung 13FL, eine rechte Hinterradaufhängung 13RR und eine linke Hinterradaufhängung 13RL. Die Aufhängungen 13FR bis 13RL sind Einzelradaufhängungen, es können aber auch andere Aufhängungsarten verwendet werden. Details zu den Aufhängungen 13FR bis 13RL werden im Folgenden beschrieben.
Die rechte Vorderradaufhängung 13FR hängt das rechte Vorderrad 11FR an der Fahrzeugkarosserie 10a auf und beinhaltet einen Querlenker/Tragarm 14FR, einen Stoßdämpfer 15FR und eine Tragfeder 16FR. Die linke Vorderradaufhängung 13FL hängt das linke Vorderrad 11FL an der Fahrzeugkarosserie 10a auf und beinhaltet einen Querlenker 14FL, einen Stoßdämpfer 15FL und eine Tragfeder 16FL.
Die rechte Hinterradaufhängung 13RR hängt das rechte Hinterrad 11RR an der Fahrzeugkarosserie 10a auf und beinhaltet einen Querlenker 14RR, einen Stoßdämpfer 15RR und eine Tragfeder 16RR. Die linke Hinterradaufhängung 13RL hängt das linke Hinterrad 11RL an der Fahrzeugkarosserie 10a auf und beinhaltet einen Querlenker 14RL, einen Stoßdämpfer 15RL und eine Tragfeder 16RL.
Die rechte Vorderradaufhängung 13FR, die linke Vorderradaufhängung 13FL, die rechte Hinterradaufhängung 13RR und die linke Hinterradaufhängung 13RL werden als „Aufhängungen 13“ bezeichnet, wenn nicht anders unterschieden wird. In ähnlicher Weise werden die Querlenker 14FR bis 14RL als „Querlenker 14“ bezeichnet. In ähnlicher Weise werden die Stoßdämpfer 15FR bis 15RL als „Stoßdämpfer 15“ bezeichnet. In ähnlicher Weise werden die Tragfedern 16FR bis 16RL als „Tragfedern 16“ bezeichnet.
Der Querlenker 14 koppelt das Radträgerelement 12 mit dem Fahrzeugaufbau/der (Fahrzeug-)Karosserie 10a. In 1 ist ein Querlenker 14 für eine Aufhängung 13 dargestellt, es kann aber auch eine Mehrzahl von Querlenkern 14 für eine Aufhängung 13 vorgesehen sein.
Der Stoßdämpfer 15 ist zwischen der Fahrzeugkarosserie 10a und dem Querlenker 14 angeordnet und am oberen Ende mit der Fahrzeugkarosserie 10a und am unteren Ende mit dem Querlenker 14 gekoppelt. Die Tragfeder 16 ist über den Stoßdämpfer 15 elastisch zwischen der Fahrzeugkarosserie 10a und dem Querlenker 14 gelagert. Das heißt, das obere Ende der Tragfeder 16 ist mit der Fahrzeugkarosserie 10a und das untere Ende der Tragfeder 16 ist mit einem Zylinder des Stoßdämpfers 15 gekoppelt. Bei dieser elastischen Lagerung der Tragfeder 16 kann der Stoßdämpfer 15 zwischen der Fahrzeugkarosserie 10a und dem Radträgerelement 12 angeordnet sein.
In diesem Beispiel ist der Stoßdämpfer 15 ein nicht einstellbarer Stoßdämpfer, kann aber auch ein einstellbarer Stoßdämpfer sein. Die Tragfeder 16 kann ohne Eingriff des Stoßdämpfers 15 zwischen der Fahrzeugkarosserie 10a und dem Querlenker 14 federnd gelagert sein. Das heißt, das obere Ende der Tragfeder 16 kann mit der Fahrzeugkarosserie 10a und das untere Ende der Tragfeder 16 kann mit dem Querlenker 14 verbunden sein. In dieser elastischen Lagerungsstruktur der Tragfeder 16 können der Stoßdämpfer 15 und die Tragfeder 16 zwischen der Fahrzeugkarosserie 10a und dem Radträgerelement 12 angeordnet sein.
In Bezug auf die Elemente wie das Rad 11 und den Stoßdämpfer 15 des Fahrzeugs 10 wird ein radnaher Abschnitt in Bezug auf die Tragfeder 16 als „ungefederter Abschnitt 50 oder ungefedertes Element 50 (siehe 3)“ bezeichnet. Hinsichtlich der Elemente, wie der Fahrzeugkarosserie 10a und dem Stoßdämpfer 15 des Fahrzeugs 10, wird ein Abschnitt nahe der Fahrzeugkarosserie 10a in Bezug auf die Tragfeder 16 als „gefederter Abschnitt 51 oder gefedertes Element 51 (siehe 3)“ bezeichnet.
Zwischen der Fahrzeugkarosserie 10a und den Querlenkern 14FR bis 14RL sind jeweils ein rechter aktiver Vorderradaktuator 17FR, ein linker aktiver Vorderradaktuator 17FL, ein rechter aktiver Hinterradaktuator 17RR und ein linker aktiver Hinterradaktuator 17RL vorgesehen. Die aktiven Aktuatoren 17FR bis 17RL sind parallel zu den Stoßdämpfern 15FR bis 15RL bzw. den Tragfedern 16FR bis 16RL angeordnet.
Der rechte aktive Vorderradaktuator 17FR, der linke aktive Vorderradaktuator 17FL, der rechte aktive Hinterradaktuator 17RR und der linke aktive Hinterradaktuator 17RL werden als „aktive Aktuatoren 17“ bezeichnet, sofern nicht anders unterschieden wird. In ähnlicher Weise werden der rechte aktive Vorderradaktuator 17FR und der linke aktive Vorderradaktuator 17FL als „aktive Vorderradaktuatoren 17F“ bezeichnet. In ähnlicher Weise werden der rechte aktive Hinterradaktuator 17RR und der linke aktive Hinterradaktuator 17RL als „aktive Hinterradaktuatoren 17R“ bezeichnet.
Der aktive Aktuator 17 erzeugt eine Steuerkraft Fc auf der Grundlage eines Steuerbefehls von einer in 2 dargestellten elektronischen Steuervorrichtung 30. Die Steuerkraft Fc ist eine vertikale Kraft, die zwischen der Fahrzeugkarosserie 10a und dem Rad 11 (das heißt zwischen dem gefederten Abschnitt 51 und dem ungefederten Abschnitt 50) zur Dämpfung des gefederten Abschnitts 51 wirkt. Bei dem aktiven Aktuator 17 dieser Ausführungsform nimmt eine Zeitspanne, die erforderlich ist, um eine Steuerkraft Fc zu erzeugen, die mit einer Sollsteuerkraft Fct übereinstimmt, die ein Sollwert der Steuerkraft Fc ist (Betriebsverzögerungszeit), mit zunehmender Größe der Sollsteuerkraft Fct zu. Die elektronische Steuervorrichtung 30 wird als „ECU 30“ bezeichnet und kann auch als „Steuergerät 30 oder Controller 30“ bezeichnet werden. Der aktive Aktuator 17 kann als „Steuerkrafterzeugungsvorrichtung 17“ bezeichnet werden. Der aktive Aktuator 17 ist eine elektromagnetische aktive Federung. Der aktive Aktuator 17 dient als aktive Federung im Zusammenwirken mit beispielsweise dem Stoßdämpfer 15 und der Tragfeder 16.
Wie in 2 dargestellt, beinhaltet die Dämpfungssteuerungsvorrichtung 20 neben der ECU 30 eine Speichervorrichtung 30a, eine Positionsinformationserfassungsvorrichtung 31, eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung 32 und einen Vorschausensor 33. Die Dämpfungssteuerungsvorrichtung 20 beinhaltet weiterhin die aktiven Aktuatoren 17FR bis 17RL.
Die ECU 30 beinhaltet einen Mikrocomputer. Der Mikrocomputer beinhaltet eine CPU, einen Festwertspeicher (ROM), einen Direktzugriffsspeicher (RAM) und eine Schnittstelle/ein Interface (I/F). Die CPU führt Anweisungen (Programme oder Routinen) aus, die in dem ROM gespeichert sind, um verschiedene Funktionen zu implementieren.
Die ECU 30 ist mit dem Permanentspeicher/nichtflüchtigen Speichervorrichtung 30a verbunden, in dem Informationen lesbar und beschreibbar sind. In diesem Beispiel ist die Speichervorrichtung 30a ein Festplattenlaufwerk. Die ECU 30 kann Informationen in der Speichervorrichtung 30a speichern (ablegen) und kann in der Speichervorrichtung 30a gespeicherte (abgelegte) Informationen lesen. Die Speichervorrichtung 30a ist nicht auf das Festplattenlaufwerk beschränkt und kann jede beliebige Speichervorrichtung oder jedes beliebige Speichermedium sein, in dem Informationen lesbar und beschreibbar sind.
Die ECU 30 ist mit der Positionsinformationserfassungsvorrichtung 31, der drahtlosen Kommunikationsvorrichtung 32 und dem Vorschausensor 33 verbunden.
Die der Positionsinformationserfassungsvorrichtung 31 beinhaltet einen GNSS-Empfänger (Global Navigation Satellite System) und eine Kartendatenbank. Der GNSS-Empfänger empfängt ein „Signal von einem künstlichen Satelliten (beispielsweise ein GNSS-Signal)“, um eine Position des Fahrzeugs 10 zu einem aktuellen Zeitpunkt (aktuelle Position) zu erkennen. Die Kartendatenbank speichert Straßenkarteninformationen und dergleichen. Die Positionsinformationserfassungsvorrichtung 31 erfasst die aktuelle Position (beispielsweise Breiten- und Längengrad) des Fahrzeugs 10 basierend auf dem GNSS-Signal. Beispiele für die Positionsinformationserfassungsvorrichtung 31 beinhalten ein Navigationsgerät.
Die ECU 30 bestimmt die „Fahrtrichtung Td des Fahrzeugs 10“ zu einem aktuellen Zeitpunkt auf der Grundlage von Aufzeichnungen aktueller Positionen, die von der Positionsinformationserfassungsvorrichtung 31 erfasst werden. Das GNSS-Signal enthält eine Bewegungsgeschwindigkeit, und die ECU 30 bestimmt die „Fahrzeuggeschwindigkeit V1 des Fahrzeugs 10“ zu einem aktuellen Zeitpunkt auf der Grundlage der im GNSS-Signal enthaltenen Bewegungsgeschwindigkeit.
Die drahtlose Kommunikationsvorrichtung 32 ist ein drahtloses Kommunikationsendgerät zum Kommunizieren von Informationen mit einer Cloud 40 über ein Netzwerk. Die Cloud 40 beinhaltet einen „Managementserver 42 und eine Vielzahl von Speichereinrichtungen 44A bis 44N“, die mit dem Netzwerk verbunden sind. Die eine oder mehreren Speichereinrichtungen 44A bis 44N werden als „Speichereinrichtungen 44“ bezeichnet, sofern nicht anders unterschieden.
Der Managementserver 42 beinhaltet eine CPU, einen ROM, einen RAM und eine Schnittstelle/ein Interface (I/F). Der Managementserver 42 ruft die in der Speichereinrichtung 44 gespeicherten Daten ab und liest sie, und er schreibt Daten in die Speichereinrichtung 44.
Die Speichereinrichtung 44 speichert Vorschaureferenzdaten 45. In den Vorschaureferenzdaten 45 werden eine ungefederte Auslenkung/Verschiebung z1 und Positionsinformationen, die erfasst werden, wenn mindestens eines des Fahrzeugs 10 und andere Fahrzeuge (im Folgenden als „Sammelfahrzeug“ bezeichnet) tatsächlich auf einer Fahrbahnoberfläche gefahren sind, registriert, während sie miteinander verknüpft (assoziiert) werden. Mit anderen Worten, das Sammelfahrzeug überträgt eine Position des Rades 11 des fahrenden Fahrzeugs und eine ungefederte Auslenkung z1 an der Position des Rades 11 in Zuordnung zueinander an den Managementserver 42, und der Managementserver 42 speichert die Position und die ungefederte Auslenkung z1 in der Speichereinrichtung 44 als die Vorschaureferenzdaten 45.
Die ungefederte Auslenkung z1 ist eine vertikale Auslenkung des ungefederten Abschnitts 50 (siehe 3), der als Reaktion auf vertikale Auslenkungen einer Straßenoberfläche (Straßenoberflächenauslenkungen) in vertikaler Richtung vibriert/schwingt, wenn das Sammelfahrzeug die Fahrbahnoberfläche entlangfährt. Die ungefederte Auslenkung z1 ist ein auf die Fahrbahnoberflächenauslenkungen bezogener Wert. Die Positionsinformationen sind „Informationen, die die Position (beispielsweise Breiten- und Längengrad) des Rads 11 angeben, an der die ungefederte Auslenkung z1 erfasst wird“, zu einem Zeitpunkt, an dem die ungefederte Auslenkung z1 erfasst wird. Die Position des Rades 11 wird auf der Grundlage einer Position des Fahrzeugs 10 und einer Fahrtrichtung Td des Fahrzeugs berechnet. 2 zeigt eine ungefederte Auslenkung „z1a“ und Positionsinformationen „Xa, Ya“ als Beispiele für „ungefederte Auslenkung z1 und Positionsinformationen“, die als Vorschaureferenzdaten 45 registriert werden.
Der Vorschausensor 33 kann ein beliebiger Vorschausensor in diesem technischen Gebiet sein, solange ein Wert, der eine vertikale Auslenkung/Verschiebung einer Fahrbahnoberfläche vor dem Fahrzeug 10 (bezeichnet als „Fahrbahnoberflächenauslenkung z0“) anzeigt/darstellt, erfasst werden kann, wie beispielsweise ein Kamerasensor, ein Light Detection and Ranging (LIDAR)-Sensor und ein Radar. Der Vorschausensor 33 wird in einem später beschriebenen modifizierten Beispiel verwendet.
Die ECU 30 ist über Steuerkreise (nicht dargestellt) mit dem rechten Vorderradaktuator 17FR, dem linken Vorderradaktuator 17FL, dem rechten Hinterradaktuator 17RR und dem linken Hinterradaktuator 17RL verbunden.
Die ECU 30 berechnet eine Sollsteuerkraft Fct zur Dämpfung des gefederten Abschnitts 51 auf der Grundlage einer ungefederten Auslenkung z1 an einer vorhergesagten Passierposition jedes Rads 11, die später beschrieben wird, und steuert den aktiven Aktuator 17, um eine Steuerkraft Fc zu erzeugen, die der Sollsteuerkraft Fct entspricht (mit ihr übereinstimmt), wenn jedes Rad 11 die vorhergesagte Passierposition passiert.
Übersicht über die grundsätzliche Vorschaudämpfungssteuerung
Nachfolgend wird eine Übersicht über die grundlegende Vorschaudämpfungssteuerung beschrieben, die von der Dämpfungssteuerungsvorrichtung 20 ausgeführt wird. 3 zeigt ein Einzelradmodell des Fahrzeugs 10 auf einer Fahrbahn(oberfläche) 55.
Eine Feder 52 entspricht der Tragfeder 16. Ein Dämpfer 53 entspricht dem Stoßdämpfer 15. Ein Aktuator 54 entspricht dem aktiven Aktuator 17.
In 3 wird eine Masse des gefederten Abschnitts 51 als „gefederte Masse m2“ bezeichnet. Eine vertikale Auslenkung des ungefederten Abschnitts 50 wird als „ungefederte Auslenkung z1“ bezeichnet. Eine vertikale Auslenkung des gefederten Abschnitts 51 wird als „gefederte Auslenkung z2“ bezeichnet. Die gefederte Auslenkung z2 ist eine vertikale Auslenkung des gefederten Abschnitts 51, die mit einer Position jedes Rads 11 verbunden ist. Eine Federrate (äquivalente Federrate) der Feder 52 wird als „Federrate K“ bezeichnet. Ein Dämpfungskoeffizient (äquivalenter Dämpfungskoeffizient) des Dämpfers 53 wird als „Dämpfungskoeffizient C“ bezeichnet. Eine durch den Aktuator 54 erzeugte Kraft wird als „Steuerkraft Fc“ bezeichnet.
Zeitliche Ableitungen von z1 und z2 werden durch „dz1“ bzw. „dz2“ dargestellt. Zeitliche Ableitungen zweiter Ordnung von z1 und z2 werden durch „ddz1“ bzw. „ddz2“ dargestellt. In der folgenden Beschreibung ist eine Aufwärtsauslenkung/Aufwärtsverschiebung von z1 und z2 jeweils als positiv definiert, und eine Aufwärtskraft, die von der Feder 52, dem Dämpfer 53 und dem Aktuator 54 erzeugt wird, ist als positiv definiert.
In dem in 3 dargestellten Einzelradmodell des Fahrzeugs 10 schwingt der gefederte Abschnitt 51 (Fahrzeugkarosserie 10a), weil die im ungefederten Abschnitt 50 (Rad 11) auftretende vertikale Schwingung in Reaktion auf die Fahrbahnauslenkungen z0 über die Aufhängung 13 übertragen wird. Eine Bewegungsgleichung bezüglich einer vertikalen Bewegung des gefederten Abschnitts 51 kann durch Ausdruck (1) dargestellt werden. $m2ddz2 = C (dz1 - dz2) + K (z 1 - z 2) - Fc$
In Ausdruck (1) wird angenommen, dass der Dämpfungskoeffizient C konstant ist. Ein tatsächlicher Dämpfungskoeffizient ändert sich jedoch in Abhängigkeit von einer Hubgeschwindigkeit der Aufhängung 13. Daher kann der Dämpfungskoeffizient C beispielsweise auf einen Wert festgelegt werden, der sich in Abhängigkeit von einer zeitlichen Ableitung eines Hubs H ändert.
Wenn die Schwingung des gefederten Abschnitts 51 durch die Steuerkraft Fc vollständig aufgehoben wird (das heißt wenn die gefederte Beschleunigung ddz2, die gefederte Geschwindigkeit dz2 und die gefederte Auslenkung z2 „0“ sind), wird die Steuerkraft Fc durch Ausdruck (2) dargestellt. $Fc = Cdz1 + Kz1$
Somit kann eine Steuerkraft Fc zur Dämpfung der Schwingung des gefederten Abschnitts 51 durch Ausdruck (3) dargestellt werden, indem eine Steuerverstärkung auf α festgelegt wird. Die Steuerverstärkung α ist eine beliebige Konstante, die größer als 0 und gleich oder kleiner als 1 ist. $Fc = α (Cdz1 + Kz1)$
Wenn Ausdruck (3) auf Ausdruck (1) angewendet wird, kann Ausdruck (1) durch Ausdruck (4) dargestellt werden. $m2ddz2 = C (dz1 - dz2) + K (z1 - z 2) - α (Cdz 1 + Kz 1)$
Ausdruck (5) ergibt sich, wenn Ausdruck (4) einer Laplace-Transformation unterzogen wird und der resultierende Ausdruck umgeordnet wird. Das heißt, eine Übertragungsfunktion von der ungefederten Auslenkung z1 zur gefederten Auslenkung z2 wird durch Ausdruck (5) dargestellt. In Ausdruck (5) stellt „s“ einen Laplace-Operator dar. $\frac{z_{2}}{z_{1}} = \frac{(1 - α) (C s + K)}{m_{2} s^{2} + C s + K}$
Gemäß dem Ausdruck (5) ändert sich die Übertragungsfunktion in Abhängigkeit von α. Wenn α ein beliebiger Wert größer als 0 und gleich oder kleiner als 1 ist, wird beobachtet, dass die Größe der Übertragungsfunktion sicher kleiner als „1“ ist (das heißt, die Schwingung des gefederten Abschnitts 51 kann reduziert werden). Wenn α 1 ist, ist die Größe der Übertragungsfunktion „0“. Es ist also zu beobachten, dass die Schwingung des gefederten Abschnitts 51 vollständig aufgehoben wird. Die Sollsteuerkraft Fct kann durch Ausdruck (6) auf der Grundlage von Ausdruck (3) dargestellt werden. In Ausdruck (6) entspricht die Verstärkung β₁ dem Wert αC, und die Verstärkung β₂ entspricht dem Wert αK. $Fct = β_{1} * dz1 + β_{2} * z 1$
Somit berechnet die ECU 30 die Sollsteuerkraft Fct, indem sie im Voraus (Vorschau) eine ungefederte Auslenkung z1 an einer Position erfasst, die das Rad 11 in der Zukunft passiert (vorhergesagte Passierposition), und die erfasste ungefederte Auslenkung z1 auf Ausdruck (6) anwendet. Die ECU 30 veranlasst den Aktuator 54, eine Steuerkraft Fc zu erzeugen, die der Sollsteuerkraft Fct zu einem Zeitpunkt entspricht, an dem das Rad 11 die vorhergesagte Passierposition passiert (das heißt zu einem Zeitpunkt, an dem die auf den Ausdruck (6) angewendete ungefederte Auslenkung z1 auftritt). Mit dieser Konfiguration kann die Schwingung des gefederten Abschnitts 51 reduziert werden, wenn das Rad 11 die vorhergesagte Passierposition passiert (das heißt, wenn die auf den Ausdruck (6) angewendete ungefederte Auslenkung z1 auftritt).
Die Sollsteuerkraft Fct kann auf der Grundlage von Ausdruck (7) berechnet werden, der durch Weglassen des Ableitungsterms (β1 * dz1) aus Ausdruck (6) erhalten wird. Auch in diesem Fall wird die Steuerkraft Fc (= β₂ * z1) zur Verringerung der Schwingung des gefederten Abschnitts 51 von dem Aktuator 54 erzeugt. Daher kann die Schwingung des gefederten Abschnitts 51 im Vergleich zu einem Fall, in dem die Steuerkraft Fc nicht erzeugt wird, reduziert werden. $Fct = β_{2} * z1$
Ein Beispiel für den Betrieb der Dämpfungssteuerungsvorrichtung 20 wird im Folgenden unter Bezugnahme auf 4 bis 6 beschrieben. 4 zeigt das Fahrzeug 10, das mit einer Fahrzeuggeschwindigkeit V1 in einer durch einen Pfeil a1 angedeuteten Richtung zu einem aktuellen Zeitpunkt tp fährt. In der folgenden Beschreibung sind das Vorderrad 11F und das Hinterrad 11R rechte oder linke Räder, und die Bewegungsgeschwindigkeiten des Vorderrads 11F und des Hinterrads 11R sind gleich der Fahrzeuggeschwindigkeit V1.
In 4 ist eine Linie Lt eine virtuelle Zeitachse t. Ungefederte Auslenkungen z1 des Vorderrads 11F auf einer Bewegungsbahn zu aktuellen, vergangenen und zukünftigen Zeiten t werden durch eine Funktion z1 (t) der Zeiten t dargestellt. Somit wird eine ungefederte Auslenkung z1 des Vorderrads 11F an einer Position (Kontaktposition) pf0 zum aktuellen Zeitpunkt tp durch z1(tp) dargestellt. Eine ungefederte Auslenkung z1 des Hinterrads 11R an einer Position pr0 zum aktuellen Zeitpunkt tp entspricht einer ungefederten Auslenkung z1 des Vorderrads 11F zu einem Zeitpunkt „tp - L / V1“, der vor dem aktuellen Zeitpunkt tp liegt, durch „Zeitspanne (L / V1), die das Vorderrad 11F benötigt, um sich um den Radstand L zu bewegen“. Somit wird die ungefederte Auslenkung z1 des Hinterrades 11R zum aktuellen Zeitpunkt tp durch z1 (tp - L / V1) dargestellt.
Zunächst wird die Vorschaudämpfungssteuerung für das Vorderrad 11F beschrieben. Die ECU 30 bestimmt eine vorhergesagte Passierposition pf1 des Vorderrads 11F zu einem um eine Vorderradbetriebsverzögerungszeit tpf späteren Zeitpunkt (in der Zukunft) als dem aktuellen Zeitpunkt tp. Die Vorderradbetriebsverzögerungszeit tpf ist eine Zeitspanne, die von dem Zeitpunkt, an dem die ECU 30 die vorhergesagte Passierposition pf1 bestimmt, bis zu dem Zeitpunkt benötigt wird, an dem der aktive Vorderradaktuator 17F eine Steuerkraft Fcf ausgibt, die mit einer Sollsteuerkraft Fcft übereinstimmt. Die Vorderradbetriebsverzögerungszeit tpf wird auf der Grundlage eines Amplitudenindex Va festgelegt, der später beschrieben wird.
Die vorhergesagte Passierposition pf1 des Vorderrads 11F ist eine Position, die von der Position pf0 zu dem aktuellen Zeitpunkt tp um eine Vorderradvorschaudistanz Lpf (= V1 * tpf) entlang eines vorhergesagten Vorderradbewegungspfads beabstandet ist, auf dem sich das Vorderrad 11F voraussichtlich bewegen wird. Wie später im Detail beschrieben, wird die Position pf0 basierend auf einer aktuellen Position des Fahrzeugs 10 berechnet, die von der Positionsinformationserfassungsvorrichtung 31 erfasst wird.
Die ECU 30 erwirbt im Voraus einen Teil der Vorschaureferenzdaten 45 in einem Bereich nahe der aktuellen Position des Fahrzeugs 10 (später beschriebene Vorbereitungszone) aus der Cloud 40. Die ECU 30 erfasst eine ungefederte Auslenkung z1 (tp + tpf) basierend auf der bestimmten, vorhergesagten Passierposition pf1 und dem Teil der im Voraus erfassten Vorschaureferenzdaten 45.
Die ECU 30 kann die ungefederte Auslenkung z1 (tp + tpf) wie folgt erfassen. Zunächst überträgt die ECU 30 die bestimmte vorhergesagten Passierposition pf1 an die Cloud 40. Die Cloud 40 erfasst die ungefederte Auslenkung z1 (tp + tpf) in Verbindung mit Positionsinformationen, die die vorhergesagte Passierposition pf1 anzeigen, basierend auf der vorhergesagten Passierposition pf1 und den Vorschaureferenzdaten 45. Die Cloud 40 überträgt die ungefederte Auslenkung z1 (tp + tpf) an die ECU 30.
Die ECU 30 berechnet eine Sollsteuerkraft Fcft (= β_f * z1 (tp + tpf)), indem es die ungefederte Auslenkung z1 (tp + tpf) auf die ungefederte Auslenkung z1 in Ausdruck (8) anwendet. $Fcft = β_{f} * z 1$
Die ECU 30 überträgt einen Steuerbefehl, der die Sollsteuerkraft Fcft enthält, an den aktiven Vorderradaktuator 17F, um den aktiven Vorderradaktuator 17F zu veranlassen, eine Steuerkraft Fcf zu erzeugen, die der Sollsteuerkraft Fcft entspricht (mit ihr übereinstimmt).
Wie in 5 dargestellt, erzeugt der aktive Vorderradaktuator 17F die Steuerkraft Fcf, die der Sollsteuerkraft Fcft entspricht, zum „Zeitpunkt tp + tpf“ (das heißt zu einem Zeitpunkt, zu dem das Vorderrad 11F tatsächlich die vorhergesagte Passierposition pf1 passiert), der um die Vorderradbetriebsverzögerungszeit tpf nach dem aktuellen Zeitpunkt tp liegt. Auf diese Weise kann der aktive Vorderradaktuator 17F zu einem adäquaten Zeitpunkt die Steuerkraft Fcf zur adäquaten Dämpfung der Schwingung des gefederten Abschnitts 51 erzeugen, die aufgrund der ungefederten Auslenkung z1 des Vorderrads 11F an der vorhergesagten Passierposition pf1 auftritt.
Als nächstes wird die Vorschaudämpfungssteuerung für das Hinterrad 11R beschrieben. Die ECU 30 bestimmt eine vorhergesagte Passierposition pr1 des Hinterrads 11R zu einem um eine Hinterradbetriebsverzögerungszeit tpr späteren Zeitpunkt (in der Zukunft) als dem aktuellen Zeitpunkt tp. Die Hinterradbetriebsverzögerungszeit tpr ist eine Zeitspanne/Periode, die von dem Zeitpunkt, an dem die ECU 30 die vorhergesagte Passierposition pr1 bestimmt, bis zu dem Zeitpunkt benötigt wird, an dem der aktive Hinterradaktuator 17R eine Steuerkraft Fcr ausgibt, die mit einer Sollsteuerkraft Fcrt übereinstimmt. Die Hinterradbetriebsverzögerungszeit tpr wird auf der Grundlage des später beschriebenen Amplitudenindex Va bestimmt.
Wenn der aktive Vorderradaktuator 17F und der aktive Hinterradaktuator 17R unterschiedlich sind, werden die Vorderradbetriebsverzögerungszeit tpf und die Hinterradbetriebsverzögerungszeit tpr auf unterschiedliche Werte (vor)eingestellt. Wenn der aktive Vorderradaktuator 17F und der aktive Hinterradaktuator 17R gleich sind, werden die Vorderradbetriebsverzögerungszeit tpf und die Hinterradbetriebsverzögerungszeit tpr auf den gleichen Wert (vor)eingestellt.
Die ECU 30 bestimmt als vorhergesagte Passierposition pr1 eine Position, die von der Position pr0 zum aktuellen Zeitpunkt tp um eine Hinterradvorschaudistanz Lpr (= V1 * tpr) entlang eines vorhergesagten Bewegungspfads des Hinterrads 11R beabstandet ist, unter der Annahme, dass sich das Hinterrad 11R entlang des gleichen Pfads wie der des Vorderrads 11 F bewegt. Wie später im Detail beschrieben, wird die Position pr0 auf der Grundlage der aktuellen Position des Fahrzeugs 10 berechnet, die von der Positionsinformationserfassungsvorrichtung31 erfasst wird.
Eine ungefederte Auslenkung z1 an der vorhergesagten Passierposition pr1 kann durch z1 (tp - L / V1 + tpr) dargestellt werden, da diese ungefederte Auslenkung z1 zu einem Zeitpunkt später als „Zeitpunkt (tp - L / V1), als sich das Vorderrad 11F an der Position pr0 des Hinterrades 11R zum aktuellen Zeitpunkt befand“ durch die Hinterradbetriebsverzögerungszeit tpr auftritt.
Die ECU 30 erfasst die ungefederte Auslenkung z1 (tp - L / V1 + tpr) basierend auf der bestimmten vorhergesagten Passierposition pr1 und dem Teil der im Voraus erfassten Vorschaureferenzdaten 45.
Die ECU 30 kann die ungefederte Auslenkung z1 (tp - L / V1 + tpr) wie folgt erfassen. Zunächst überträgt die ECU 30 die bestimmte vorhergesagten Passierposition pr1 an die Cloud 40. Die Cloud 40 erfasst die ungefederte Auslenkung z1 (tp - L / V1 + tpr) in Verbindung mit Positionsinformationen, die die vorhergesagte Passierposition pr1 anzeigen, basierend auf der vorhergesagten Passierposition pr1 und den Vorschaureferenzdaten 45. Die Cloud 40 überträgt die ungefederte Auslenkung z1 (tp - L / V1 + tpr) an die ECU 30.
Die ECU 30 berechnet eine Sollsteuerkraft Fcrt (=β_r * z1 (tp - L / V1 + tpr)), indem es die ungefederte Auslenkung z1 (tp - L / V1 + tpr) auf die ungefederte Auslenkung z1 in Ausdruck (9) anwendet. Die Verstärkung β_f in Ausdruck (8) und die Verstärkung β_r in Ausdruck (9) werden auf unterschiedliche Werte festgelegt. Das liegt daran, dass sich die Federrate Kf der rechten Vorderradaufhängung 13FR und der linken Vorderradaufhängung 13FL von der Federrate Kr der rechten Hinterradaufhängung 13RR und der linken Hinterradaufhängung 13RL unterscheidet. Wenn die Verstärkungen β_f und β_r nicht unterschieden werden, können die Verstärkungen β_f und β_r als „Verstärkungen β‟ bezeichnet werden. $Fcrt = β_{r} * z 1$
Die ECU 30 überträgt einen Steuerbefehl, der die Sollsteuerkraft Fcrt enthält, an den aktiven Hinterradaktuator 17R, um den aktiven Hinterradaktuator 17R zu ‟veranlassen, eine Steuerkraft Fcr zu erzeugen, die der Sollsteuerkraft Fcrt entspricht (mit ihr übereinstimmt).
Wie in 6 dargestellt, erzeugt der aktiven Hinterradaktuator 17R die Steuerkraft Fcr, die der Sollsteuerkraft Fcrt entspricht, zum „Zeitpunkt tp + tpr“ (das heißt zu einem Zeitpunkt, zu dem das Hinterrad 11R tatsächlich die vorhergesagte Passierposition pr1 passiert), der um die Hinterradbetriebsverzögerungszeit tpr später als der aktuelle Zeitpunkt tp liegt. Somit kann der aktiven Hinterradaktuator 17R zu einem adäquaten/passenden Zeitpunkt die Steuerkraft Fcr erzeugen, um die Schwingung des gefederten Abschnitts 51, die aufgrund der ungefederten Auslenkung z1 des Hinterrads 11R an der vorhergesagten Passierposition pr1 auftritt, angemessen zu dämpfen.
Bei der oben beschriebenen Steuerung handelt es sich um eine Dämpfungssteuerung für den gefederten Abschnitt 51, die als „Vorschaudämpfungssteuerung“ bezeichnet wird.
Übersicht über die Vorgänge
Im Folgenden wird ein Überblick über die Funktionsweise der Dämpfungssteuerungsvorrichtung 20 beschrieben. Die ECU 30 der Dämpfungssteuerungsvorrichtung 20 erfasst ungefederte Auslenkungen z1 an einer Mehrzahl von Positionen in einer Vorderradabtastzone Ssmp als Vorderradabtastauslenkungen z1smp aus den in dem RAM gespeicherten Vorschaureferenzdaten 45. Beispielsweise ist die Vorderradabtastzone Ssmp eine Zone mit einem vorbestimmten Abstand auf einer Straßenoberfläche/Fahrbahnoberfläche vor einer Kontaktposition des Vorderrads 11F. Die ECU 30 berechnet einen Vorderradamplitudenindex Vaf, der die Größe einer Amplitude der abgetasteten Vorderradauslenkung z1smp angibt. Die ECU 30 bestimmt eine Vorderradbetriebsverzögerungszeit tpf, indem sie den Vorderradamplitudenindex Vaf auf ein Vorderradbetriebsverzögerungszeitkennfeld MAPtpf(Vaf) anwendet, das in 7 dargestellt ist.
Das Vorderradbetriebsverzögerungszeitkennfeld MAPtpf(Vaf) wird in dem ROM der ECU 30 vorgespeichert und definiert eine Beziehung zwischen der Vorderradbetriebsverzögerungszeit tpf und dem Vorderradamplitudenindex Vaf. Gemäß dem in 7 dargestellten Vorderradbetriebsverzögerungszeitkennfeld MAPtpf(Vaf) ist die Beziehung zwischen der Vorderradbetriebsverzögerungszeit tpf und dem Vorderradamplitudenindex Vaf so definiert, dass die Vorderradbetriebsverzögerungszeit tpf zunimmt, wenn der Vorderradamplitudenindex Vaf zunimmt.
Der Vorderradamplitudenindex Vaf zeigt an, dass die Größe der Amplitude in der Vorderradabtastzone Ssmp mit dem Wert des Vorderradamplitudenindex Vaf zunimmt. Wenn der Betrag der Amplitude in der Vorderradabtastzone Ssmp zunimmt, nehmen die Unebenheiten der Fahrbahnoberfläche in der Vorderradabtastzone Ssmp zu, wodurch die Möglichkeit steigt, dass die Sollsteuerkraft Fcft zunimmt. Daher ist die Vorderradbetriebsverzögerungszeit tpf so definiert, dass sie mit zunehmender Größe der Amplitude in der Vorderradabtastzone Ssmp zunimmt.
Wenn die Vorderradbetriebsverzögerungszeit tpf wie oben beschrieben bestimmt ist, berechnet die ECU 30 eine Vorderradvorschaudistanz Lpf, indem sie die Vorderradbetriebsverzögerungszeit tpf und eine Fahrzeuggeschwindigkeit V1 zu einer aktuellen Zeit miteinander multipliziert. Die ECU 30 ermittelt aus den Vorschaureferenzdaten 45 eine ungefederte Auslenkung z1 an der Position, die das Vorderrad 11F nach Ablauf der Vorderradbetriebsverzögerungszeit tpf ab dem aktuellen Zeitpunkt voraussichtlich passieren wird (vorausgesagte Passierposition pf1), berechnet eine Sollsteuerkraft Fcft auf der Grundlage der ungefederten Auslenkung z1 und sendet einen Steuerbefehl, der die Sollsteuerkraft Fcft enthält, an den aktiven Vorderradaktuator 17F.
Die Sollsteuerkraft Fcrt des Hinterrades 11R wird ähnlich wie die Sollsteuerkraft Fcft des Vorderrades 11F berechnet. Die ECU 30 erfasst ungefederte Auslenkungen z1 an einer Mehrzahl von Positionen in einer Hinterradabtastzone Ssmp als Hinterradabtastauslenkungen z1smp und berechnet einen Hinterradamplitudenindex Var basierend auf den Hinterradabtastauslenkungen z1smp. Die ECU 30 bestimmt eine Hinterradbetriebsverzögerungszeit tpr, indem sie den Hinterradamplitudenindex Var auf ein Hinterradbetriebsverzögerungszeitkennfeld MAPtpr(Var) anwendet, das in 8 dargestellt ist. Gemäß dem in 8 dargestellten Hinterradbetriebsverzögerungszeitkennfeld MAPtpr(Var) ist die Hinterradbetriebsverzögerungszeit tpr so definiert, dass sie mit steigendem Hinterradamplitudenindex Var zunimmt. Die ECU 30 berechnet eine Sollsteuerkraft Fcrt basierend auf einer ungefederten Auslenkung z1 an der „Position, an der das Hinterrad 11R nach Ablauf der Hinterradbetriebsverzögerungszeit tpr vom aktuellen Zeitpunkt aus voraussichtlich passieren wird (vorausgesagte Passierposition pr1)“, und sendet einen Steuerbefehl, der die Sollsteuerkraft Fcrt enthält, an den aktiven Hinterradaktuator 17R.
Die Vorderradabtastzone Ssmp und die Hinterradabtastzone Ssmp werden, sofern nicht anders unterschieden, als „Abtastzonen Ssmp“ bezeichnet. In ähnlicher Weise werden die Vorderradabtastauslenkungen z1smp und die Hinterradabtastauslenkungen z1smp als „Abtastauslenkungen z1smp“ bezeichnet. Analog dazu werden der Vorderradamplitudenindex Vaf und der Hinterradamplitudenindex Var als „Amplitudenindexe Va“ bezeichnet. Analog dazu werden das Vorderradbetriebsverzögerungszeitkennfeld MAPtpf(Vaf) und das Hinterradbetriebsverzögerungszeitkennfeld MAPtpr(Var) als „Betriebsverzögerungszeitkennfelder MAPtp(Va)“ bezeichnet. Analog dazu werden die Vorderradbetriebsverzögerungszeit tpf und die Hinterradbetriebsverzögerungszeit tpr als „Betriebsverzögerungszeiten tp“ bezeichnet.
Wie aus dem oben beschriebenen ersichtlich, wird eine längere Betriebsverzögerungszeit tp bestimmt, wenn der Betrag/dieGröße der Amplitude der abgetasteten Auslenkung z1smp zunimmt. Wenn die Möglichkeit des Anstiegs der Betriebsverzögerungszeit tp aufgrund eines Anstiegs der Zielsteuerkraft Fct groß ist, sendet die ECU 30 einen Steuerbefehl zu einem früheren Zeitpunkt unter Berücksichtigung dieser Möglichkeit. Somit kann die ECU 30 eine genauere Betriebsverzögerungszeit tp vorhersagen und das Steuerkrafterzeugungsvorrichtung 17 veranlassen, eine Steuerkraft Fc zu erzeugen, die mit der Zielsteuerkraft Fct auf der Grundlage der ungefederten Auslenkung z1 an der vorhergesagten Passierposition zu einem Zeitpunkt übereinstimmt, wenn das Rad 11 die vorhergesagte Passierposition passiert. Dementsprechend kann die Schwingung des gefederten Abschnitts 51 adäquat reduziert werden.
Spezifische Abläufe/Arbeitsweisen
Vorschaudämpfungssteuerroutine
Die CPU der ECU 30 („CPU“ bezieht sich im Folgenden auf die CPU der ECU 30, sofern nicht anders angegeben) führt jedes Mal, wenn eine vorbestimmte Zeitspanne verstrichen ist, eine Vorschaudämpfungssteuerroutine aus, die in einem Flussdiagramm in 9 dargestellt ist.
Zu einem vorbestimmten Zeitpunkt startet die CPU einen Prozess ab Schritt 900 von 9 und führt Schritt 905 bis Schritt 940 in dieser Reihenfolge aus. Dann fährt die CPU mit Schritt 995 fort, um diese Routine vorübergehend zu beenden.
Schritt 905: Die CPU erfasst Informationen, die sich auf eine aktuelle Position des Fahrzeugs 10 beziehen, von der Positionsinformationserfassungsvorrichtung 31, und bestimmt (erfasst) die aktuellen Positionen der Räder 11, eine Fahrzeuggeschwindigkeit V1 und eine Fahrtrichtung Td des Fahrzeugs 10.
Genauer gesagt, bildet die CPU eine aktuelle Position in einem vorherigen/vergangenen Fall und eine aktuelle Position in einem aktuellen Fall auf die in der Kartendatenbank enthaltenen Straßenkarteninformationen ab und bestimmt als die Fahrtrichtung Td des Fahrzeugs 10 eine Richtung von der aktuellen Position im vorherigen/vergangenen Fall zur aktuellen Position im aktuellen Fall. Die aktuelle Position im vorherigen Fall bedeutet eine aktuelle Position des Fahrzeugs 10, die von der CPU in Schritt 905 der zuvor ausgeführten Routine erfasst wird. Die aktuelle Position im vorliegenden Fall bedeutet eine aktuelle Position des Fahrzeugs 10, die von der CPU im Schritt 905 der vorliegenden Routine erfasst wird.
Der ROM der ECU 30 speichert Positionsbeziehungsdaten vor, die Beziehungen zwischen einer Montageposition des GNSS-Empfängers im Fahrzeug 10 und den Positionen der Räder 11 angeben. Die aktuelle Position des Fahrzeugs 10, die von der Positionsinformationserfassungsvorrichtung 31 erfasst wird, entspricht der Einbauposition des GNSS-Empfängers. Daher legt die CPU die aktuellen Positionen der Räder 11 anhand der aktuellen Position des Fahrzeugs 10, der Fahrtrichtung Td des Fahrzeugs 10 und der Positionsbeziehungsdaten fest. Das von der Positionsinformationserfassungsvorrichtung 31 empfangene GNSS-Signal enthält Informationen, die sich auf eine Fahrgeschwindigkeit beziehen. Die CPU bestimmt die Fahrzeuggeschwindigkeit V1 basierend auf dem GNSS-Signal.
Schritt 910: Die CPU bestimmt einen vorhergesagten Bewegungspfad für das Vorderrad und einen vorhergesagten Bewegungspfad für das Hinterrad wie folgt. Der vorhergesagte Bewegungspfad des Vorderrads ist ein Pfad, auf dem sich das Vorderrad 11F voraussichtlich in der Zukunft bewegen wird. Der vorhergesagte Bewegungspfad des Hinterrads ist ein Pfad, auf dem sich das Hinterrad 11R voraussichtlich in der Zukunft bewegen wird. Zum Beispiel bestimmt die CPU den vorhergesagten Bewegungspfad des Vorderrads und den vorhergesagten Bewegungspfad des Hinterrads auf der Grundlage der aktuellen Positionen der Räder 11, der Fahrtrichtung Td des Fahrzeugs 10 und der Positionsbeziehungsdaten.
Schritt 915: Die CPU führt eine Betriebsverzögerungszeitbestimmungsroutine zum Bestimmen einer Vorderradbetriebsverzögerungszeit tpf und einer Hinterradbetriebsverzögerungszeit tpr (Betriebsverzögerungszeiten tp) aus. Die Betriebsverzögerungszeitbestimmungsroutine wird unter Bezugnahme auf 10 im Detail beschrieben.
Schritt 920: Die CPU berechnet eine Vorderradvorschaudistanz Lpf und einen Hinterradvorschaudistanz Lpr, indem sie die Vorderradbetriebsverzögerungszeit tpf und die Hinterradbetriebsverzögerungszeit tpr jeweils mit der Fahrzeuggeschwindigkeit V1 multipliziert.
Schritt 925: Die CPU erfasst ungefederte Auslenkungen z1 an einer vorhergesagten Passierposition pf1 des Vorderrads und einer vorhergesagten Passierposition pr1 des Hinterrads aus den Vorschaureferenzdaten 45 (siehe Schritt 940, der später beschrieben wird), die im Voraus von der Cloud 40 erfasst wurden. Die vorhergesagte Passierposition pf1 des Vorderrads ist eine Position, die von einer Kontaktposition des Vorderrads 11F zu einem aktuellen Zeitpunkt um die Vorderradvorschaudistanz Lpf entlang des vorhergesagten Bewegungspfads des Vorderrads beabstandet ist. Die vorhergesagte Passierposition pr1 des Hinterrads ist eine Position, die von einer Kontaktposition des Hinterrads 11R zu einem aktuellen Zeitpunkt um die Hinterradvorschaudistanz Lpr entlang des vorhergesagten Bewegungspfads des Hinterrads beabstandet ist. Die in Schritt 925 erfassten ungefederten Auslenkungen z1 können als „Vorschauauslenkungen z1“ bezeichnet werden.
Schritt 930 (S930): Die CPU berechnet eine Sollsteuerkraft Fcft des Vorderrads 11F durch Anwenden der Vorschauauslenkung z1 des Vorderrads 11F auf Ausdruck (8), und eine Sollsteuerkraft Fcrt des Hinterrads 11R durch Anwenden der Vorschauauslenkung z1 des Hinterrads 11R auf Ausdruck (9).
Schritt 935 (S935): Die CPU überträgt einen Steuerbefehl, der die Sollsteuerkraft Fcft des Vorderrades 11F enthält, an jeden aktiven Vorderradaktuator 17F und einen Steuerbefehl, der die Sollsteuerkraft Fcrt des Hinterrades 11R enthält, an jeden aktiven Hinterradaktuator 17R.
Schritt 940: Wenn die vorhergesagte Passierposition pf1 des Vorderrads eine Position erreicht, die einen vorbestimmten Abstand von dem Endpunkt der Vorbereitungszone zurückliegt, erfasst die CPU „ungefederte Auslenkung z1 und Positionsinformationen“ in einer neuen Vorbereitungszone mit einem Startpunkt an der vorhergesagten Passierposition pf1 des Vorderrads aus den Vorschaureferenzdaten 45 in der Cloud 40 und speichert die erfassten ungefederten Auslenkungen z1 und die erfassten Positionsinformationen in dem RAM. Die neue Vorbereitungszone hat einen Startpunkt an der vorhergesagten Vorderradpassierposition pf1, der den Endpunkt der vorherigen Vorbereitungszone erreicht, und einen Endpunkt an einer Position, die von der vorhergesagten Vorderradpassierposition pf1 um einen vorbestimmten Vorbereitungsabstand entlang des vorhergesagten Vorderradbewegungspfades beabstandet ist. Der Vorbereitungsabstand ist auf einen Wert voreingestellt, der ausreichend größer ist als der Vorderradvorschaudistanz Lpf.
Der Prozess von Schritt 940 wird im Detail beschrieben. Die CPU sendet eine Erfassungsanforderung, die Positionsinformationen der Vorbereitungszone enthält, über die drahtlose Kommunikationsvorrichtung 32 an den Managementserver 42. Der Managementserver 42 erfasst aus den Vorschaureferenzdaten 45 ungefederte Auslenkungen z1, die mit Positionsinformationen verknüpft sind, die Positionen in der Vorbereitungszone entsprechen, die in der Erfassungsanforderung enthalten sind, und überträgt die Positionsinformationen und die ungefederten Auslenkungen z1 an die Dämpfungssteuerungsvorrichtung 20. Wenn die Dämpfungssteuerungsvorrichtung 20 die Positionsinformationen und die ungefederten Auslenkungen z1 empfängt, speichert die CPU die empfangenen Positionsinformationen und die empfangenen ungefederten Auslenkungen z1 in dem RAM.
Betriebsverzögerungszeitbestimmungsroutine
Wenn die CPU zu Schritt 915 von 9 übergeht, startet die CPU einen Prozess der Betriebsverzögerungszeitbestimmungsroutine, die in einem Flussdiagramm von 10 von Schritt 1000 dargestellt ist, und führt Schritt 1005 bis Schritt 1020 aus. Dann fährt die CPU mit Schritt 1095 fort, um diese Routine vorübergehend zu beenden, und fährt mit Schritt 920 von 9 fort.
Schritt 1005: Die CPU bestimmt eine Vorderradabtastzone Ssmp und eine Hinterradabtastzone Ssmp. Die Vorderradabtastzone Ssmp und die Hinterradabtastzone Ssmp werden, wenn nicht anders unterschieden, als „Abtastzonen Ssmp“ bezeichnet.
Zum Beispiel ist die Abtastzone Ssmp eine Zone von einer Position, die von einer Kontaktposition des Rades 11 zum aktuellen Zeitpunkt um einen minimalen Abstand Lmin (siehe Ausdruck (10)) entlang des vorhergesagten Bewegungspfades entfernt ist, bis zu einer Position, die von der Kontaktposition um einen maximalen Abstand Lmax (siehe Ausdruck (11)) entlang des vorhergesagten Bewegungspfades entfernt ist. $Lmin = tpfmin*V1$
$Lmax = tpfmax*V1$
In Ausdruck (10) stellt tpfmin eine voreingestellte minimale Vorderradbetriebsverzögerungszeit tpf dar, die sich aus der Addition einer minimalen Betriebsverzögerungszeit des aktiven Aktuators 17 und einer Zeitspanne ergibt, die die CPU benötigt, um den Steuerbefehl zu übertragen (Berechnungszeit(spanne)). In Ausdruck (11) stellt tpfmax eine voreingestellte maximale Vorderradbetriebsverzögerungszeit tpf dar, die sich ergibt, indem eine maximale Betriebsverzögerungszeit des aktiven Aktors 17 zur Berechnungszeit addiert wird. Da die Abtastzone Ssmp auf diese Weise festgelegt ist, kann die vorhergesagte Passierposition sicher in der Abtastzone Ssmp beinhaltet sein.
Schritt 1010 (S1010): Die CPU erfasst ungefederte Auslenkungen z1 an einer Mehrzahl von Positionen in der Vorderradabtastzone Ssmp als Vorderradabtastauslenkung z1smp, und ungefederte Auslenkungen z1 an einer Mehrzahl von Positionen in der Hinterradabtastzone Ssmp als Hinterradabtastauslenkung z1smp. Die Vorderradabtastauslenkung z1smp und die Hinterradabtastauslenkung z1smp werden als „Abtastauslenkungen z1smp“ bezeichnet, wenn nicht anders unterschieden wird.
Schritt 1015 (S1015): Die CPU berechnet einen Vorderradamplitudenindex Vaf basierend auf den Vorderradabtastauslenkung z1smp, und einen Hinterradamplitudenindex Var basierend auf den Hinterradabtastauslenkungen z1smp. Der Vorderradamplitudenindex Vaf und der Hinterradamplitudenindex Var werden, sofern nicht anders unterschieden, als „Amplitudenindizes Va“ bezeichnet. Der Amplitudenindex Va gibt die Größe einer Amplitude einer Straßenoberfläche/Fahrbahnoberfläche mit den abgetasteten Auslenkungen z1smp an.
Beispielsweise berechnet die CPU einen Spitze-zu-Spitze-Betrag der abgetasteten Auslenkung z1smp und berechnet einen Maximalwert des Betrags als den Amplitudenindex Va. Genauer gesagt legt die CPU lokale Maximalwerte und lokale Minimalwerte der abgetasteten Auslenkungen z1smp fest, definiert Sätze eines lokalen Maximalwerts und eines lokalen Minimalwerts, die dem lokalen Maximalwert vorausgehen oder folgen, und berechnet die Absolutwerte der Differenzen in den Sätzen. Die CPU berechnet einen Maximalwert der Absolutwerte der Differenzen als den Amplitudenindex Va.
Das Verfahren zur Berechnung des Amplitudenindex Va ist nicht auf das Verfahren in dem oben beschriebenen Beispiel beschränkt. Zum Beispiel kann die CPU einen Absolutwert einer Differenz zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert der abgetasteten Auslenkung z1 als den Amplitudenindex Va berechnen, oder sie kann einen Durchschnitt der abgetasteten Auslenkungen z1smp als den Amplitudenindex Va berechnen. Ein Ausgabewert, der erhalten wird, indem die abgetasteten Verschiebungen z1smp einer Tiefpassfilterung unterzogen werden, um nur ein Frequenzband durchzulassen, das gleich oder niedriger als eine vorbestimmte Grenzfrequenz ist, kann als Mittelwert verwendet werden.
Schritt 1020 (S1020): Die CPU legt eine Vorderradbetriebsverzögerungszeit tpf fest, indem sie den Vorderradamplitudenindex Vaf auf das Vorderradbetriebsverzögerungszeitenkennfeld MAPtpf(Vaf) anwendet, und eine Hinterradbetriebsverzögerungszeit tpr, indem sie den Hinterradamplitudenindex Var auf das Hinterradbetriebsverzögerungszeitenkennfeld MAPtpr(Var) anwendet.
Die CPU fährt mit Schritt 1095 fort, um diese Routine vorübergehend zu beenden, und fährt mit Schritt 920 von 9 fort.
Wie oben beschrieben, wird die Betriebsverzögerungszeit tp in Verbindung mit der Größe der Amplitude der abgetasteten Auslenkungen z1smp bestimmt. Somit kann die ECU 30 eine genauere Betriebsverzögerungszeit tp vorhersagen und die Steuerkrafterzeugungsvorrichtung 17 veranlassen, eine Steuerkraft Fc zu erzeugen, die mit der Sollsteuerkraft Fct übereinstimmt, basierend auf der ungefederten Auslenkung z1 an der vorhergesagten Passierposition zu einem Zeitpunkt, an dem das Rad 11 die vorhergesagte Passierposition passiert. Dementsprechend kann die Schwingung des gefederten Abschnitts 51 adäquat reduziert werden.
Erste alternative Ausführungsform
In einem ersten alternativen Ausführungsform werden die abgetasteten Auslenkungen z1smp einer Bandpassfilterung unterzogen, um nur ein vorbestimmtes Frequenzband zu passieren, und der Amplitudenindex Va wird auf der Grundlage der abgetasteten Auslenkungen z1smp berechnet, die der Bandpassfilterung unterzogen wurden. Das Frequenzband ist auf ein Frequenzband voreingestellt, in dem die Schwingung des gefederten Abschnitts 51 (Fahrzeugkarosserie 10a) reduziert werden kann, indem der aktive Aktuator 17 veranlasst wird, die Steuerkraft Fc zu erzeugen. Beispielsweise beträgt das Frequenzband 0,5 Hz bis 8,0 Hz.
Wenn die CPU dieser alternativen Ausführungsform zu Schritt 915 von 9 übergeht, startet die CPU ab Schritt 1100 einen Prozess einer Betriebsverzögerungszeitbestimmungsroutine, die in einem Flussdiagramm von 11 dargestellt ist. In 11 sind dieselben Prozesse wie im Flussdiagramm von 10 durch dieselben Referenzsymbole dargestellt, um auf ihre (erneute) Beschreibung zu verzichten.
Nach der Ausführung von Schritt 1005 und Schritt 1010 in dieser Reihenfolge fährt die CPU mit Schritt 1105 fort, um die Bandpassfilterung für die abgetasteten Auslenkungen z1smp auszuführen. In Schritt 1015 berechnet die CPU Amplitudenindizes Va basierend auf den abgetasteten Auslenkungen z1smp, die der Bandpassfilterung unterzogen wurden.
Die CPU führt Schritt 1020 aus und fährt mit Schritt 1195 fort, um diese Routine vorübergehend zu beenden. Dann fährt die CPU mit Schritt 920 von 9 fort.
Der Amplitudenindex Va wird basierend auf den abgetasteten Auslenkungen z1smp in dem durch den aktiven Aktuator 17 steuerbaren Frequenzband berechnet, und die Betriebsverzögerungszeit tp wird basierend auf dem Amplitudenindex Va festgelegt. Somit kann die ECU 30 eine genauere Betriebsverzögerungszeit tp vorhersagen und die Steuerkrafterzeugungsvorrichtung 17 veranlassen, eine Steuerkraft Fc zu erzeugen, die mit der Sollsteuerkraft Fct auf der Grundlage der ungefederten Auslenkung z1 an der vorhergesagten Passierposition zu einem Zeitpunkt übereinstimmt, an dem das Rad 11 die vorhergesagte Passierposition passiert. Dementsprechend kann die Schwingung des gefederten Abschnitts 51 adäquat reduziert werden.
Zweite alternative Ausführungsform
In einer zweiten alternativen Ausführungsform berechnet die CPU basierend auf ungefederten Auslenkungen z1 in einem ersten Frequenzband (beispielsweise 0,5 Hz bis 2,0 Hz) (erste abgetastete Auslenkungen z1smp) unter den ungefederten Auslenkungen z1 an einer Mehrzahl von Positionen in der Vorderradabtastzone Ssmp einen ersten Amplitudenindex Va1, der die Größe einer Amplitude der ersten abgetasteten Auslenkungen z1smp angibt.
In ähnlicher Weise berechnet die CPU basierend auf ungefederten Auslenkungen z1 in einem zweiten Frequenzband (2,0 Hz bis 8,0 Hz) (zweite abgetastete Auslenkungen z1smp) unter ungefederten Auslenkungen z1 an einer Mehrzahl von Positionen in der Hinterradabtastzone Ssmp einen zweiten Amplitudenindex Va2, der die Größe einer Amplitude der zweiten abgetasteten Auslenkungen z1smp angibt. Die Minimalfrequenz des zweiten Frequenzbandes wird auf einen Wert festgelegt, der gleich oder höher/größer ist als die Maximalfrequenz des ersten Frequenzbandes.
Die CPU legt eine Vorderradbetriebsverzögerungszeit tpf fest, indem sie einen ersten Amplitudenindex Vaf1 des Vorderrads 11F und einen zweiten Amplitudenindex Vaf2 des Vorderrads 11F auf das „in 12 dargestellte Vorderradbetriebsverzögerungszeitkennfeld MAPtpf(Vaf1, Vaf2)“ anwendet. In ähnlicher Weise legt die CPU eine Hinterradbetriebsverzögerungszeit tpr fest, indem sie einen ersten Amplitudenindex Var1 des Hinterrads 11R und einen zweiten Amplitudenindex Var2 des Hinterrads 11R auf das „in 13 dargestellte Hinterradbetriebsverzögerungszeitkennfeld MAPtpr(Var1, Var2)“ anwendet. Das Vorderradbetriebsverzögerungszeitenkennfeld MAPtpf(Vaf1, Vaf2) und das Hinterradbetriebsverzögerungszeitenkennfeld MAPtpr(Var1, Var2) werden, wenn nicht anders unterschieden, als „Betriebsverzögerungszeitenkennfelder MAPtp(Va1, Va2)“ bezeichnet.
Das Betriebsverzögerungszeitkennfeld MAPtp(Va1, Va2) ist in dem ROM der ECU 30 vorgespeichert und definiert eine Beziehung zwischen der Betriebsverzögerungszeit tp und jedem des ersten Amplitudenindex Va1 und des zweiten Amplitudenindex Va2. Gemäß dem in 12 dargestellten Vorderradbetriebsverzögerungszeitkennfeld MAPtpf(Vaf1, Vaf2) ist die Vorderradbetriebsverzögerungszeit tpf so definiert, dass sie mit zunehmendem ersten Amplitudenindex Vaf1 und mit zunehmendem zweiten Amplitudenindex Vaf2 zunimmt.
Genauer gesagt ist gemäß des Vorderradbetriebsverzögerungszeitenkennfelds MAPtpf(Vaf1, Vaf2) ein Erhöhungsbetrag der Vorderradbetriebsverzögerungszeit tpf durch die Erhöhung des zweiten Amplitudenindex Vaf2 (tpf3 - tpf1, tpf4 - tpf2) definiert, um größer zu sein als ein Erhöhungsbetrag der Vorderradbetriebsverzögerungszeit tpf durch die Erhöhung des ersten Amplitudenindex Vaf1 (tpf2 - tpf1, tpf4 - tpf3). In ähnlicher Weise ist gemäß des in 13 dargestellten Hinterradbetriebsverzögerungszeitenkennfelds MAPtpr(Var1, Var2) ein Erhöhungsbetrag der Hinterradbetriebsverzögerungszeit tpr durch die Erhöhung des zweiten Amplitudenindex Var2 (tpr3 - tpr1, tpr4 - tpr2) als größer definiert als ein Erhöhungsbetrag der Hinterradbetriebsverzögerungszeit tpr durch die Erhöhung des ersten Amplitudenindex Var1 (tpr2 - tpr1, tpr4 - tpr3).
Wenn die Amplitude der ungefederten Auslenkungen z1 im zweiten Frequenzband (Hochfrequenzband) (das heißt zweite abgetastete Auslenkungen z1smp) groß ist, ist die Möglichkeit, dass sich die tatsächliche Betriebsverzögerungszeit des aktiven Aktuators 17 vergrößert, weil sich die ungefederte Auslenkung z1 stark ändert und der Betrag der Sollsteuerkraft Fct zunimmt, größer als die Möglichkeit, wenn die Amplitude der ungefederten Auslenkungen z1 im ersten Frequenzband (Niederfrequenzband) (das heißt erste abgetastete Auslenkungen z1smp) groß ist. Gemäß dieser alternativen Ausführungsform kann die Betriebsverzögerungszeit tp genauer festgelegt werden, weil der Erhöhungsbetrag der Betriebsverzögerungszeit tp durch den Anstieg des zweiten Amplitudenindex Va2 größer ist als der Anstiegsbetrag der Betriebsverzögerungszeit durch den Anstieg des ersten Amplitudenindex Va1, wie oben beschrieben. Somit kann die Steuerkrafterzeugungsvorrichtung 17 eine Steuerkraft Fc erzeugen, die mit der Sollsteuerkraft Fct auf der Grundlage der ungefederten Auslenkung z1 an der vorhergesagten Passierposition zu einem Zeitpunkt übereinstimmt, zu dem das Rad 11 die vorhergesagte Passierposition passiert. Dementsprechend kann die Schwingung des gefederten Abschnitts 51 adäquat reduziert werden.
Wenn die CPU dieses modifizierten Beispiels zu Schritt 915 von 9 übergeht, startet die CPU einen Prozess einer Betriebsverzögerungszeitbestimmungsroutine, die in einem Flussdiagramm von 14 ab Schritt 1400 dargestellt ist. In 14 sind die gleichen Prozesse wie in dem Flussdiagramm von 10 durch die gleichen Referenzsymbole dargestellt, um auf ihre (erneute) Beschreibung zu verzichten. Nachdem die CPU Schritt 1005 und Schritt 1010 in dieser Reihenfolge ausgeführt hat, führt sie Schritt 1405 bis Schritt 1425 in dieser Reihenfolge aus. Die CPU fährt mit Schritt 1495 fort, um diese Routine vorübergehend zu beenden, und fährt mit Schritt 920 von 9 fort.
Schritt 1405: Die CPU erfasst erste abgetastete Auslenkungen z1smp, indem sie eine erste Bandpassfilterung ausführt, um nur das erste Frequenzband für ungefederte Auslenkungen z1 an einer Mehrzahl von Positionen in der Abtastzone Ssmp durchzulassen/passieren zu lassen.
Schritt 1410: Die CPU berechnet einen ersten Amplitudenindex Va1 basierend auf den ersten abgetasteten Auslenkungen z1smp. Die Verfahren zur Berechnung des ersten Amplitudenindex Va1 und des zweiten Amplitudenindex Va2 sind die gleichen wie das Verfahren zur Berechnung des Amplitudenindex Va in der oben beschriebenen Ausführungsform. Daher wird auf ihre (erneute) Beschreibung verzichtet.
Schritt 1415: Die CPU erfasst zweite abgetastete Auslenkungen z1smp durch Ausführen einer zweiten Bandpassfilterung, um nur das zweite Frequenzband für ungefederte Auslenkungen z1 an einer Mehrzahl von Positionen in der Abtastzone Ssmp durchzulassen/passieren zu lassen.
Schritt 1420: Die CPU berechnet einen zweiten Amplitudenindex Va2 basierend auf den zweiten abgetasteten Auslenkungen z1smp.
Schritt 1425: Die CPU bestimmt jede Betriebsverzögerungszeit tp, indem sie den ersten Amplitudenindex Va1 und den zweiten Amplitudenindex Va2 auf das Betriebsverzögerungszeitenkennfeld MAPtp(Va1, Va2) anwendet.
Wie oben beschrieben, kann die Betriebsverzögerungszeit tp genauer bestimmt werden, da der Betrag der Zunahme der Betriebsverzögerungszeit tp durch die Zunahme des zweiten Amplitudenindex Va2 größer ist als der Betrag der Zunahme der Betriebsverzögerungszeit durch die Zunahme des ersten Amplitudenindex Va1. Dadurch kann die Schwingung des gefederten Abschnitts 51 adäquat reduziert werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Ausführungsform und die oben beschriebenen alternativen Ausführungsformen beschränkt, und verschiedene alternative Ausführungsformen können im Rahmen der vorliegenden Erfindung angenommen werden.
Die Ausführungsform und die oben beschriebenen modifizierten Beispiele sind auf den exemplarischen Fall gerichtet, in dem die vorliegende Erfindung auf den aktiven Aktuator 17 angewendet wird, der die Eigenschaft hat, dass die Betriebsverzögerungszeit tp mit zunehmender Größe der Sollsteuerkraft Fct zunimmt. Die vorliegende Erfindung ist auch auf einen aktiven Aktuator 17 anwendbar, der die Charakteristik aufweist, dass die Betriebsverzögerungszeit tp mit zunehmendem Betrag der Sollsteuerkraft Fct abnimmt (das heißt die Charakteristik, dass die Betriebsverzögerungszeit tp mit abnehmendem Betrag der Sollsteuerkraft Fct zunimmt). Der aktive Aktuator 17 mit dieser Charakteristik kann ein Aktuator sein, der von einem Linearmotor angetrieben wird.
In diesem Fall ist gemäß dem in 7 und 8 dargestellten Betriebsverzögerungszeitkennfeld MAPtp(Va) die Betriebsverzögerungszeit tp so definiert, dass sie mit zunehmendem Amplitudenindex Va abnimmt. Gemäß dem in 12 und 13 dargestellten Betriebsverzögerungszeitkennfeld MAPtp(Va1, Va2) ist eine Verringerung der Betriebsverzögerungszeit tp durch die Erhöhung des zweiten Amplitudenindex Va2 (tp3 - tp1, tp4 - tp2) größer festgelegt als eine Verringerung der Betriebsverzögerungszeit tp durch die Erhöhung des ersten Amplitudenindex Va1 (tp2 - tp1, tp4 - tp3).
In der Ausführungsform und den oben beschriebenen alternativen Ausführungsformen beinhaltet die Abtastzone Ssmp die vorhergesagte Passierposition des Rades 11, muss aber nicht die vorhergesagte Passierposition beinhalten. Das heißt, der Endpunkt der Abtastzone Ssmp kann eine Position hinter der vorhergesagten Passierposition sein. Der Startpunkt der Abtastzone Ssmp kann eine Kontaktposition des Rades 11 zu einem aktuellen Zeitpunkt oder eine Position weiter zurückliegend von der Kontaktposition sein.
Die Vorschaureferenzdaten 45 müssen nicht in der Speichereinrichtung 44 in der Cloud 40 gespeichert werden, sondern können in der SpeichervorrichtungvO 30a gespeichert werden. In diesem Fall kann die CPU die ungefederten Auslenkungen z1 basierend auf einem Betrag der vertikalen Bewegungsbedingung des gefederten Abschnitts 51 oder des ungefederten Abschnitts 50 in jedem Rad 11 während der Fahrt des Fahrzeugs 10 berechnen und als die Vorschaureferenzdaten 45 einen Datensatz speichern, in dem eine aktuelle Position jedes Rads 11 und die ungefederten Auslenkungen z1 des Rads 11 miteinander verknüpft sind. Auf die Beschreibung des Verfahrens zum Festlegen der ungefederten Auslenkungen z1 wird verzichtet.
Wenn eine Fahrtroute des Fahrzeugs 10 im Voraus bestimmt wird, kann die CPU Vorschaureferenzdaten 45 der Fahrtroute im Voraus aus der Cloud 40 herunterladen und die Vorschaureferenzdaten 45 in der Speichervorrichtung 30a speichern, bevor das Fahrzeug 10 beginnt, entlang der Fahrtroute zu fahren.
Anstelle der ungefederten Auslenkung z1 kann die ungefederte Geschwindigkeit dz1 in den Vorschaureferenzdaten 45 gespeichert werden, während sie mit den Positionsinformationen verknüpft ist. In diesem Fall erfasst die CPU in Schritt 920 von 9 eine ungefederte Geschwindigkeit dz1 an der vorhergesagten Passierposition und berechnet in Schritt 925 eine ungefederte Auslenkung z1 durch Integration der ungefederten Geschwindigkeit dz1. In Schritt 1010 von 10 erfasst die CPU die ungefederten Geschwindigkeiten dz1 in der Abtastzone Ssmp und berechnet die ungefederten Auslenkungen z1 in der Abtastzone Ssmp durch Integration der ungefederten Geschwindigkeiten dz1.
Die ungefederten Auslenkungen z1 und die ungefederten Geschwindigkeiten dz1 können in den Vorschaureferenzdaten 45 gespeichert werden, wobei sie mit den Positionsinformationen verknüpft sind. In diesem Fall berechnet die CPU die Sollsteuerkraft Fct mit Hilfe von Ausdruck (12) und Ausdruck (13). $Fcft = β_{1 f} * dz1 + β_{2f} * z 1$
$Fcrt = β_{1 r} * dz1 + β_{2r} * z 1$
Die Sollsteuerkraft Fct kann unter Verwendung einer Fahrbahnauslenkung z0 anstelle der ungefederten Auslenkung z1 und einer Fahrbahnauslenkungsgeschwindigkeit dz0, die eine zeitliche Ableitung der Fahrbahnauslenkung z0 ist, anstelle der ungefederten Geschwindigkeit dz1 berechnet werden. In diesem Fall kann die Fahrbahnauslenkung z0 in den Vorschaureferenzdaten 45 anstelle der ungefederten Auslenkung z1 gespeichert sein, während sie mit der Positionsinformation verknüpft wird, und die ECU 30 kann eine Fahrbahnauslenkung z0 an der vorhergesagten Passierposition aus den Vorschaureferenzdaten 45 erfassen. Ferner kann die ECU 30 die Fahrbahnauslenkung z0 an der vorhergesagten Passierposition basierend auf einer Fahrbahnauslenkung z0 erfassen, die von dem Vorschausensor 33 erfasst sind.
Der Vorschausensor 33 ist (nachfolgend) beschrieben. Der Vorschausensor 33 ist beispielsweise an einer oberen Innenfläche einer Windschutzscheibe des Fahrzeugs 10 mittig in einer Fahrzeugbreitenrichtung angebracht und erkennt (erfasst) eine Zielposition, die eine Vorschaudistanz vor den Vorderrädern 11F liegt, und eine Fahrbahnauslenkung z0 um die Zielposition. Der Vorschaudistanz ist vorzugsweise größer als ein Vorderradvorschaudistanz Lpf, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V1 des Fahrzeugs 10 eine maximale Fahrzeugnenngeschwindigkeit ist. In 2 ist ein Vorschausensor 33 dargestellt, es können jedoch auch zwei Vorschausensoren in Verbindung mit dem rechten und linken Vorderrad vorgesehen sein.
Die „ungefederte Auslenkung z1 und/oder ungefederte Geschwindigkeit dz1 und Fahrbahnauslenkung z0 und/oder Fahrbahnauslenkungsgeschwindigkeit dz0“, die auf die Fahrbahnauslenkung z0 bezogene Werte zur Verwendung bei der Berechnung der Sollsteuerkraft Fct sind, können als „fahrbahnauslenkungsbezogene Werte“ bezeichnet werden.
Der Berechnungsprozess für die Sollsteuerkraft Fcrt des Hinterrads 11R ist nicht auf das oben beschriebene Beispiel beschränkt. Zum Beispiel kann die CPU die Sollsteuerkraft Fcrt auf der Grundlage der ungefederten Auslenkung z1 an der aktuellen Position des Vorderrads 11F zum aktuellen Zeitpunkt tp berechnen und einen Steuerbefehl, der die Sollsteuerkraft Fcrt enthält, an den aktiven Aktuator 17R des Hinterrads zu einem Zeitpunkt senden, der um eine Periode (L / V - tpr) von dem aktuellen Zeitpunkt tp verzögert ist. Das heißt, die CPU kann den Steuerbefehl, der die Sollsteuerkraft Fcrt enthält, an den aktiven Aktuator 17R für das Hinterrad zu einem Zeitpunkt übertragen, wenn das Hinterrad 11R einen Punkt hinter der aktuellen Position des Vorderrads 11F um die Hinterradvorschaudistanz Lpr erreicht. Die ungefederte Auslenkung z1 an der aktuellen Position des Vorderrads 11F kann aus den Vorschaureferenzdaten 45 erfasst werden, oder sie kann auf der Grundlage einer gefederten Beschleunigung ddz2 oder einer ungefederten Beschleunigung ddz1 erfasst werden, die zu der Position des Vorderrads 11F gehört.
Ein weiteres Verfahren wird im Folgenden beschrieben. Die CPU bestimmt, basierend auf einer aktuellen Position des Hinterrads 11R, einer Fahrtrichtung Td des Fahrzeugs 10 und den Positionsbeziehungsdaten, unabhängig von dem vorhergesagten Bewegungspfad des Vorderrads, einen vorhergesagten Bewegungspfad des Hinterrads und bestimmt als vorhergesagte Passierposition des Hinterrads eine Position, die durch den vorhergesagten Abstand Lpr entlang des vorhergesagten Bewegungspfades des Hinterrads beabstandet ist. Die CPU erfasst eine ungefederte Auslenkung z1 an der vorhergesagten Hinterradpassierposition aus den Vorschaureferenzdaten 45 und berechnet die Sollsteuerkraft Fcrt des Hinterrads 11R basierend auf der erfassten ungefederten Auslenkung z1.
Die Fahrzeuggeschwindigkeit V1 und die Fahrtrichtung Td werden basierend auf der aktuellen Position des Fahrzeugs 10, die vom GNSS-Empfänger erfasst wird, ermittelt. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf diesen Fall/diese Ausführungsform beschränkt. Beispielsweise kann die Dämpfungssteuerungsvorrichtung einen „Raddrehzahlsensor und einen Lenkwinkelsensor“ beinhalten (nicht dargestellt). Der Raddrehzahlsensor kann eine Drehgeschwindigkeit des Rades 11 erkennen, und die CPU kann die Fahrzeuggeschwindigkeit V1 auf der Grundlage der Drehgeschwindigkeit des Rades 11 berechnen. Ein Gierratensensor, der dazu ausgelegt ist, eine Gierrate des Fahrzeugs 10 zu erkennen, kann vorgesehen sein, und die CPU kann die Fahrtrichtung Td basierend auf der Gierrate und der Fahrzeuggeschwindigkeit V1 erfassen.
Bei den Aufhängungen 13FR bis 13RL kann es sich um jede Art von Aufhängung handeln, solange die Räder 11FR bis 11RL in der vertikalen Richtung relativ zum Fahrzeugkörper/zu der Farhzeugkarosserie 10a ausgelenkt/verschoben werden können. Die Tragfedern 16FR bis 16RL können beliebige Federn wie beispielsweise Druckschraubenfedern oder Luftfedern sein.
In der oben beschriebenen Ausführungsform sind die aktiven Aktuatoren 17FR bis 17RL zugehörig zu den jeweiligen Rädern 11 vorgesehen, aber ein aktiver Aktuator 17 kann für mindestens ein Rad 11 vorgesehen sein. Zum Beispiel kann das Fahrzeug 10 nur die aktiven Aktuatoren 17F für die Vorderräder oder die aktiven Aktuatoren 17R für die Hinterräder aufweisen.
In der Ausführungsform und den oben beschriebenen alternativen Ausführungsformen wird der aktive Aktuator 17 als Steuerkrafterzeugungsvorrichtung verwendet, aber die Steuerkrafterzeugungsvorrichtung ist nicht auf den aktiven Aktuator 17 beschränkt. Das heißt, die Steuerkrafterzeugungsvorrichtung kann ein Aktuator sein, der dazu ausgelegt ist, eine vertikale Steuerkraft zur Dämpfung des gefederten Abschnitts 51 basierend auf einem Steuerbefehl, der die Zielsteuerkraft enthält, einstellbar zu erzeugen.
Die Steuerkrafterzeugungsvorrichtung kann eine aktive Stabilisatorvorrichtung sein (nicht dargestellt). Die aktive Stabilisatorvorrichtung beinhaltet einen aktiven Vorderradstabilisator und einen aktiven Hinterradstabilisator. Wenn der aktive Vorderradstabilisator eine vertikale Steuerkraft zwischen dem gefederten Abschnitt 51 und dem ungefederten Abschnitt 50 erzeugt, der dem linken Vorderrad 11FL entspricht (linke Vorderradsteuerkraft), erzeugt der aktive Vorderradstabilisator eine Steuerkraft in einer Richtung, die der Richtung der linken Vorderradsteuerkraft entgegengesetzt ist, zwischen dem gefederten Abschnitt 51 und dem ungefederten Abschnitt 50, der dem rechten Vorderrad 11FR entspricht (rechte Vorderradsteuerkraft). In ähnlicher Weise erzeugt der aktive Hinterradstabilisator, wenn er eine vertikale Steuerkraft zwischen dem gefederten Abschnitt 51 und dem ungefederten Abschnitt 50, der dem linken Hinterrad 11RL entspricht (linke Hinterradsteuerkraft), erzeugt, eine Steuerkraft in einer Richtung entgegengesetzt zur Richtung der linken Hinterradsteuerkraft zwischen dem gefederten Abschnitt 51 und dem ungefederten Abschnitt 50, der dem rechten Hinterrad 11RR entspricht (rechte Hinterradsteuerkraft). Der Aufbau der aktiven Stabilisatorvorrichtung ist aus der JP 2009 - 96 366 A bekannt. Die aktive Stabilisatorvorrichtung kann mindestens einen der aktiven Vorderradstabilisatoren und den aktiven Hinterradstabilisator beinhalten.
Die Steuerkrafterzeugungsvorrichtung kann eine Vorrichtung sein, die dazu ausgelegt ist, vertikale Steuerkräfte Fc basierend auf der Geometrie der Aufhängungen 13FR bis 13RL zu erzeugen, indem sie die Brems- oder Antriebskräfte an den Rädern 11 des Fahrzeugs 10 erhöht oder reduziert. Die Struktur dieser Vorrichtung ist beispielsweise durch die JP 2016 - 107 778 A bekannt. Unter Verwendung eines vorbestimmten Verfahrens berechnet die ECU 30 Brems- oder Antriebskräfte zur Erzeugung von Steuerkräften Fc, die den Sollsteuerkräften Fct entsprechen. Die Vorrichtung beinhaltet Antriebsvorrichtungen (beispielsweise radinterne Motoren), die dazu ausgelegt sind, Antriebskräfte auf die Räder 11 auszuüben, und Bremsvorrichtungen (Bremsen), die dazu ausgelegt sind, Bremskräfte auf die Räder 11 auszuüben. Die Antriebsvorrichtung kann ein Motor oder eine Maschine sein, die dazu ausgelegt ist, Antriebskräfte auf die Vorderräder, die Hinterräder oder die vier Räder auszuüben. Die Steuerkrafterzeugungsvorrichtung kann zumindest eines von Antriebsvorrichtung und Bremsvorrichtung beinhalten.
Die Steuerkrafterzeugungsvorrichtung kann jeder der einstellbaren Stoßdämpfer 15FR bis 15RL sein. In diesem Fall steuert die ECU 30 die Dämpfungskoeffizienten C der Stoßdämpfer 15FR bis 15RL, um die Dämpfungskräfte der Stoßdämpfer 15FR bis 15RL um Werte zu verändern, die den Sollsteuerkräften Fct entsprechen.

Claims

Dämpfungssteuerungsvorrichtung (20) für ein Fahrzeug (10), mit: einer Steuerkrafterzeugungsvorrichtung (17), die dazu ausgelegt ist, eine Steuerkraft in einer vertikalen Richtung zwischen mindestens einem an einer Fahrzeugkarosserie (10a) des Fahrzeugs (10) aufgehängten Rad (11) und der Fahrzeugkarosserie (10a) zu erzeugen; und eine Steuervorrichtung (30), die dazu ausgelegt ist, durch Steuern der Steuerkrafterzeugungsvorrichtung (17) zum Ändern der Steuerkraft eine Schwingung des Fahrzeugkörpers (10a) zu reduzieren, die durch eine Schwingung verursacht wird, die in dem Rad (11) in Reaktion auf vertikale Fahrbahnoberflächenauslenkungen während der Fahrt des Fahrzeugs (10) auftritt, wobei die Steuervorrichtung (30) dazu ausgelegt ist, um: als abgetastete Werte fahrbahnoberflächenauslenkungsbezogene Werte zu erfassen, die sich auf die Fahrbahnoberflächenauslenkungen in einer vorbestimmten Abtastzone beziehen; einen Amplitudenindex zu erfassen, der die Größe einer Amplitude der abgetasteten Werte angibt; eine Betriebsverzögerungszeit der Steuerkrafterzeugungsvorrichtung (17) basierend auf der Größe der Amplitude zu bestimmen, die durch den Amplitudenindex angegeben wird; eine Sollsteuerkraft zum Reduzieren der Schwingungen der Fahrzeugkarosserie auf der Grundlage der fahrbahnoberflächenauslenkungsbezogenen Werte an einer vorhergesagten Passierposition, welche das Rad (11) nach einem Verstreichen der Betriebsverzögerungszeit von einem aktuellen Zeitpunkt an voraussichtlich passieren wird, zu berechnen; und an die Steuerkrafterzeugungsvorrichtung (17) einen Steuerbefehl zu übertragen, um die Steuerkrafterzeugungsvorrichtung (17) zu veranlassen, die Steuerkraft so zu steuern, dass sie mit der Sollsteuerkraft übereinstimmt.
Dämpfungssteuerungsvorrichtung (20) nach Anspruch 1, wobei die Steuervorrichtung (30) dazu ausgelegt ist, um: einen lokalen Maximalwert und einen lokalen Minimalwert der abgetasteten Werte zu bestimmen; Sätze des lokalen Maximalwerts und des lokalen Minimalwerts zu definieren, die dem lokalen Maximalwert vorausgehen oder nachfolgen; einen Absolutwert einer Differenz zwischen dem lokalen Maximalwert und dem lokalen Minimalwert in jedem der Sätze zu berechnen; einen der Sätze mit dem größten Absolutwert der Differenz zu bestimmen; und den Absolutwert der Differenz als den Amplitudenindex zu erfassen.
Dämpfungssteuerungsvorrichtung (20) nach Anspruch 1, wobei die Steuervorrichtung (30) dazu ausgelegt ist, einen Mittelwert der abgetasteten Werte als den Amplitudenindex zu erfassen.
Dämpfungssteuerungsvorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Steuervorrichtung (30) dazu ausgelegt ist, den Amplitudenindex basierend auf den abgetasteten Werten in einem vorbestimmten Frequenzband zu erfassen.
Dämpfungssteuerungsvorrichtung (20) nach Anspruch 4, wobei das Frequenzband auf ein vorgegebenes Frequenzband festgelegt ist, in dem die Schwingung eines gefederten Abschnitts reduziert werden kann, indem die Steuervorrichtung (17) veranlasst wird, die Steuerkraft zu erzeugen.
Dämpfungssteuerungsvorrichtung (20) nach Anspruch 1, wobei die Steuervorrichtung (30) dazu ausgelegt ist, die Betriebsverzögerungszeit so festzulegen, dass sie sich erhöht, wenn die Größe der durch den Amplitudenindex angegebenen Amplitude zunimmt.
Dämpfungssteuerungsvorrichtung (20) nach Anspruch 1, wobei die Steuervorrichtung (30) dazu ausgelegt ist, um: einen ersten Amplitudenindex zu erfassen, der eine Größe einer Amplitude der abgetasteten Werte in einem vorbestimmten ersten Frequenzband angibt, einen zweiten Amplitudenindex zu erfassen, der eine Größe einer Amplitude der abgetasteten Werte in einem vorbestimmten zweiten Frequenzband angibt, das eine Minimalfrequenz aufweist, die gleich oder höher als eine Maximalfrequenz des ersten Frequenzbandes ist, und die Betriebsverzögerungszeit so zu bestimmen, dass sie zunimmt, wenn die Größe der Amplitude, die durch den ersten Amplitudenindex angegeben wird, und die Größe der Amplitude, die durch den zweiten Amplitudenindex angegeben wird, zunehmen; und ein Erhöhungsbetrag der Betriebsverzögerungszeit, die in Abhängigkeit von dem zweiten Amplitudenindex zunimmt, größer festgelegt wird als ein Erhöhungsbetrag der Betriebsverzögerungszeit, die in Abhängigkeit von dem ersten Amplitudenindex zunimmt.
Dämpfungssteuerungsvorrichtung (20) nach Anspruch 1, wobei die Steuervorrichtung (30) dazu ausgelegt ist, die Betriebsverzögerungszeit so zu bestimmen, dass sie sich verringert, wenn die Größe der durch den Amplitudenindex angezeigten Amplitude zunimmt.
Dämpfungssteuerungsvorrichtung (20) nach Anspruch 1, wobei die Steuervorrichtung (30) dazu ausgelegt ist, um: einen ersten Amplitudenindex zu erfassen, der eine Größe einer Amplitude der abgetasteten Werte in einem vorbestimmten ersten Frequenzband angibt, einen zweiten Amplitudenindex zu erfassen, der eine Größe einer Amplitude der abgetasteten Werte in einem vorbestimmten zweiten Frequenzband angibt, das eine Minimalfrequenz aufweist, die gleich oder höher als eine Maximalfrequenz des ersten Frequenzbandes ist, und die Betriebsverzögerungszeit so zu bestimmen, dass sie abnimmt, wenn die Größe der Amplitude, die durch den ersten Amplitudenindex angegeben wird, und die Größe der Amplitude, die durch den zweiten Amplitudenindex angegeben wird, zunehmen; und ein Verkleinerungsbetrag der Betriebsverzögerungszeit, die in Abhängigkeit von dem zweiten Amplitudenindex abnimmt, größer festgelegt wird als ein Verkleinerungsbetrag der Betriebsverzögerungszeit, die in Abhängigkeit von dem ersten Amplitudenindex abnimmt.
Dämpfungssteuerungsverfahren für ein Fahrzeug (10), das dazu ausgelegt ist, durch Steuern einer Steuerkrafterzeugungsvorrichtung (17), um eine Steuerkraft in einer vertikalen Richtung zu ändern, eine Schwingung einer Fahrzeugkarosserie (10a) des Fahrzeugs (10) zu reduzieren, die durch eine Schwingung verursacht wird, die in mindestens einem an der Fahrzeugkarosserie (10a) aufgehängten Rad (11) in Reaktion auf vertikale Fahrbahnoberflächenauslenkungen während der Fahrt des Fahrzeugs (10) auftritt, wobei die Steuerkrafterzeugungsvorrichtung (17) dazu ausgelegt ist, die Steuerkraft zwischen dem Rad (11) und der Fahrzeugkarosserie (10a) zu erzeugen, wobei das Dämpfungssteuerungsverfahren die folgenden Schritte aufweist: Erfassen von fahrbahnoberflächenauslenkungsbezogenen Werten als Abtastwerte, die Werte sind, die auf die Fahrbahnoberflächenauslenkungen in einer vorbestimmten Abtastzone bezogen sind (S1010); Erfassen eines Amplitudenindexes, der eine Größe einer Amplitude der abgetasteten Werte angibt (S1015); Bestimmen einer Betriebsverzögerungszeit der Steuerkrafterzeugungsvorrichtung (17) auf der Grundlage der Größe der durch den Amplitudenindex angegebenen Amplitude (S1020); Berechnen einer Zielsteuerkraft zum Verringern der Schwingung der Fahrzeugkarosserie (10a) auf der Grundlage der fahrbahnoberflächenauslenkungsbezogenen Werte an einer vorhergesagten Passierposition, welche das Rad (11) nach einem Verstreichen der Betriebsverzögerungszeit von einem aktuellen Zeitpunkt an voraussichtlich passieren wird (S930); und Übertragen eines Steuerbefehls an die Steuerkrafterzeugungsvorrichtung (17), um die Steuerkrafterzeugungsvorrichtung (17) zu veranlassen, die Steuerkraft so zu steuern, dass sie mit der Zielsteuerkraft übereinstimmt (S935).