JP2007237880A - 運転者操縦入力による車体振動を抑制された車輌 - Google Patents

Abstract

【課題】車輌の運動モデルの構築を必要とすることなく、運転者の操縦入力によるにより車体にピッチング振動やローリング振動が生ずることを抑制する車輌を提供する。
【解決手段】運転者による操縦入力と車輌の運転状態とに基づいて電子制御装置が駆動装置の作動を制御し、駆動装置により駆動されて車体が運動する車輌に於いて、運転者による操縦入力と車輌の運転状態とに基づいて駆動力演算装置が駆動装置制御装置へ向けて発信する駆動指令信号の伝達経路にノッチフィルタを設け、該ノッチフィルタのノッチ周波数を車体への駆動入力と車体の運動との対応関係に基づいて操縦入力の変化に対する車体の振動の振幅が抑制される値に制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動車等の車輌に於いて、運転者の操縦入力により車体にピッチング振動やローリング振動が生ずることを抑制することに係る。

車体の制振を最適に実現できる車輌制御装置を提供することを目的として、運転者によるアクセル操作、ステアリング操作またはブレーキ操作の少なくとも一つの入力指令により発生する車輌のタイヤの振動、車輌のばね下の振動または車輌のばね上の振動を表す運動モデルを用いて、車体の振動を制振するよう入力指令を補正することが下記の特許文献１に記載されている。
特開２００４-１６８１４８

上記の特許文献１に於ける如くアクセル操作、ステアリング操作またはブレーキ操作を入力指令として車輌のタイヤの振動、車輌のばね下の振動またはばね上の振動を表す運動モデルを用いて、入力指令の補正により車輌のタイヤやばね下またはばね上の振動を制振しようとする場合には、車輛の運動モデルの構築が必要である。

本発明は、そのような車輛運動モデルの構築を必要とすることなく、運転者の操縦入力により車体にピッチング振動やローリング振動が生ずることを抑制することができる車輌を提供することを課題としている。

上記の課題を解決するものとして、本発明は、車体と駆動装置と電子制御装置とを備え、運転者による操縦入力と車輌の運転状態とに基づいて前記電子制御装置が前記駆動装置の作動を制御し、前記駆動装置により駆動されて前記車体が運動するようになっている車輌にして、運転者による操縦入力と車輌の運転状態とに基づいて前記電子制御装置が前記駆動装置へ送る駆動指令信号の伝達経路にノッチフィルタを設け、該ノッチフィルタのノッチ周波数を前記車体への駆動入力と前記車体の運動との対応関係に基づいて操縦入力の変化に対する前記車体の振動の振幅が抑制される値に制御するようになっていることを特徴とする車輌を提案するものである。

前記車体への駆動入力と前記車体の運動との対応関係に基づく前記ノッチフィルタのノッチ周波数の制御は、前記ノッチフィルタのノッチ周波数が前記駆動指令信号の周波数に対する前記車体の振動の振幅の分布に於いて振幅を抑制する周波数となるよう行なわれてよい。

前記駆動指令信号の周波数に対する前記車体の振動の振幅の分布に於いて振幅を抑制するノッチ周波数は、車輌の各運転状態に応じて前記車体への駆動入力に対する前記車体の応答運動を周波数解析して前記駆動指令信号の周波数に対する前記車体の振動の振幅の分布を算出することにより特定されるようになっていてよい。この場合、前記車体への駆動入力に対する前記車体の応答運動の周波数解析に当って前記車体の応答運動がローパスフィルタにより処理されてよい。

或いはまた、前記駆動指令信号の周波数に対する前記車体の振動の振幅の分布に於いて振幅を抑制するノッチ周波数は、車輌の各運転状態に応じてノッチ周波数と前記車体への駆動入力の周波数に対する前記車体の振動の振幅の対応関係をサンプルパターンとして収集し、収集されたサンプルパターンの中から車輌の各運転状態に応じて前記車体の振動の振幅が最小となるサンプルパターンを選択することにより特定されるようになっていてよい。この場合、前記サンプルパターンの選択の切換えは該選択の変更を示唆した車体振動が終息した後行われるようになっていてよい。

或はまた、前記駆動指令信号の周波数に対する前記車体の振動の振幅の分布に於いて振幅を抑制するノッチ周波数は、車輌の各運転状態に応じて前記車体への駆動入力に対する前記車体の応答運動を周波数解析して前記駆動指令信号の周波数に対する前記車体の振動の振幅の分布を算出することにより特定されるか、または車輌の各運転状態に応じてノッチ周波数と前記車体への駆動入力の周波数に対する前記車体の振動の振幅の対応関係をサンプルパターンとして収集し、収集されたサンプルパターンの中から車輌の各運転状態に応じて前記車体の振動の振幅が最小となるサンプルパターンを選択することにより特定されるかのいずれかにより、その間を切り換えて特定されるようになっていてよい。この場合、前記切換えは前記周波数解析に基づく車体振動抑制と前記サンプルパターン選択に基づく車体振動抑制のうち車体振動抑制の効果が高い方を選んで実行するように行われてよい。

上記のいずれの場合にも、運転者による操縦入力はアクセル開度または操舵角またはブレーキ操作量であってよい。

また、上記のいずれの場合にも、前記車体の振動は車体のピッチング振動またはローリング振動であってよい。

上記の如く、車体と駆動装置と電子制御装置とを備え、運転者による操縦入力と車輌の運転状態とに基づいて前記電子制御装置が前記駆動装置の作動を制御し、前記駆動装置により駆動されて車体が運動するようになっている車輌に於いて、運転者による操縦入力と車輌の運転状態とに基づいて前記電子制御装置が前記駆動装置へ送る駆動指令信号の伝達経路にノッチフィルタを設け、該ノッチフィルタのノッチ周波数を車体への駆動入力と車体の運動との対応関係に基づいて操縦入力の変化に対する車体の振動の振幅が抑制される値に制御するようになっていれば、車輌の運動モデルが構築されなくても、操縦入力の変化に対し車体に生ずる振動の振幅が最も抑制されるように前記ノッチフィルタのノッチ周波数を選定することにより、操縦入力の変化に対し車体に生ずる振動を最大限に抑制することができる。

車体への駆動入力と車体の運動との対応関係に基づく前記ノッチフィルタのノッチ周波数の制御が、前記ノッチフィルタのノッチ周波数が前記駆動指令信号の周波数に対する車体の振動の振幅の分布に於いて振幅を抑制する周波数となるよう行なわれれば、操縦入力の変化に共振して車体に大きな振動が生ずることを確実に抑制することができる。

前記駆動指令信号の周波数に対する車体の振動の振幅の分布に於いて振幅を抑制するノッチ周波数が、車輌の各運転状態に応じて車体への駆動入力に対する車体の応答運動を周波数解析して前記駆動指令信号の周波数に対する車体の振動の振幅の分布を算出することにより特定されるようになっていれば、操縦入力の変化に対する車体の共振を最も効果的に抑制するノッチフィルタのノッチ周波数を車輌の運転状態の変化に応じて連続的に特定することができる。この場合に、車体への駆動入力に対する車体の応答運動の周波数解析に当って車体の応答運動がローパスフィルタにより処理されれば、操縦入力の変化に対し車体に共振により生ずる虞れの或る比較的低周波の車体振動をよりよく抽出してノッチフィルタのノッチ周波数をより的確に特定することができる。

前記駆動指令信号の周波数に対する前記車体の振動の振幅の分布に於いて振幅を抑制するノッチ周波数が、車輌の各運転状態に応じてノッチ周波数と車体への駆動入力の周波数に対する車体の振動の振幅の対応関係をサンプルパターンとして収集し、収集されたサンプルパターンの中から車輌の各運転状態に応じて車体の振動の振幅が最小となるサンプルパターンを選択することにより特定されるようになっていれば、サンプルパターンを収集し随時その中から最適のサンプルパターンを選択して使用するという時系列の手法により、操縦入力の変化に対し車体に生ずる共振を最大限に抑制するノッチフィルタのノッチ周波数を設定することができる。かかる時系列手法に依れば、上記の周波数解析を行う場合に比して、制御の連続性に於いては劣るが、演算装置の容量は小さくてすむという利点が得られる。

また、この場合に、上記のサンプルパターンの選択の切換えが該選択の変更を示唆した車体振動が終息した後行われるようになっていれば、車体が振動している途中でノッチフィルタのノッチ周波数が変更されることにより２つの異なる制振作用が干渉して副次的振動が生ずるような不都合を回避することができる。

前記駆動指令信号の周波数に対する車体の振動の振幅の分布に於いて振幅を抑制するノッチ周波数が、車輌の各運転状態に応じて車体への駆動入力に対する車体の応答運動を周波数解析して前記駆動指令信号の周波数に対する車体の振動の振幅の分布を算出することにより特定されるか、または車輌の各運転状態に応じてノッチ周波数と車体への駆動入力の周波数に対する車体の振動の振幅の対応関係をサンプルパターンとして収集し、収集されたサンプルパターンの中から車輌の各運転状態に応じて車体の振動の振幅が最小となるサンプルパターンを選択することにより特定されるかのいずれかにより、その間を切り換えて特定されるようになっていれば、車輌の運転状態に応じて常時それによりよく適合する方の手法用いて車体の振動をよりよく抑制することができる。

上記の切換えが、前記周波数解析に基づく車体振動抑制と前記サンプルパターン選択に基づく車体振動抑制のうち車体振動抑制の効果が高い方を選んで実行するように行われれば、両方の手法を組み合わせた効果を最大限に発揮させることができる。

運転者による操縦入力の変化により車体に生ずる振動のうち駆動装置を介して制御可能な振動としては、アクセル開度と操舵角とブレーキ操作量の変化に対する車体のピッチング振動とローリング振動が考えられるので、上記の制御はこれらのパラメータに対して適用できる。

図１は、本発明による車輌の本発明に係る構成の要部を示すブロック図である。図に於いて、１０は車体（ＶＢ）であり、１２は駆動装置（ＤＵ）であり、１４は電子制御装置（ＥＣＵ）である。車体１０、駆動装置１２、電子制御装置１４は、いずれも特に具体的には例示されていないが、それぞれ一般的な構造の四輪自動車の車体、一般的な構造のエンジンとトランスミッションの組合せ、車輌用電子制御装置として公知のマイクロコンピュータを備えた電子制御装置であってよい。

運転者による操縦入力であるアクセル開度と操舵角とが、車輌の運転状態を示すパラメータである車速およびギヤ比と共に電子制御装置１４内にその機能上の構成の一部として設けられた駆動力演算装置（ＰＣ）１６に導入される。駆動力演算装置１６は、アクセル開度、操舵角、車速、ギヤ比、或いはそれに加えて他の任意の駆動力演算用入力パラメータに基づいて運転者要求駆動力を算出し、それに基づく駆動指令信号を、同じく電子制御装置１４内に機能上の構成の一部として設けられ既に電子式燃料噴射制御装置（ＥＦＩ）および電子式トランスミッション制御装置（ＥＣＴ）として種々の態様にて知られている制御機能部を含む駆動装置制御装置１８へ向けて発信するようになっている。但し、この駆動指令信号は、その送信の途中で、本発明により設けられ以下に説明されるノッチフィルタ２０によりその信号の内のノッチ周波数に対応する周波数成分の伝送が抑制または遮断されることにより補正され、補正された運転者要求駆動力の指令信号となって駆動装置制御装置１８へ導入されるようになっている。ノッチフィルタ２０もまた電子制御装置１４内に機能上の構成の一部として設けられてよい。

駆動装置制御装置１８は、駆動力演算装置１６よりノッチフィルタ２０を経て指令された補正後の運転者要求駆動力に基づき、車速、エンジン回転数、ギヤ比等の駆動制御に影響する車輌の運行パラメータを参照しつつ、スロットル開度およびギヤ比を決定し、それらを指令する信号を駆動装置１２へ向けて発信する。

駆動装置１２は、そのエンジンの部分が指令されたスロットル開度に従って作動し、またそのトランスミッションの部分が指令されたギヤ比に従って作動し、車体１０を駆動する。駆動装置１２によって駆動された車体１０の運動、特にそのピッチング振動やローリング振動の如き振動は、サスペンションストローク、ピッチ角、ロール角の変化となって現れる。

駆動装置１２より車体１０に伝えられる駆動力とそれによって車体に生じたサスペンションストローク、ピッチ角、ロール角の変化は、電子制御装置１４内に機能上の構成の一部として構成されたノッチフィルタ制御装置（ＦＣ）２２へ導入される。

ノッチフィルタ２０は或る特定の周波数領域（ノッチ周波数）の信号の伝達を抑制ないし遮断するフィルタであり、その特定の周波数領域がノッチフィルタ制御装置２２により可変に制御されるようになっているものである。ノッチフィルタ制御装置２２は、車体１０への駆動入力と車体１０の運動、特にそのピッチングやローリングとの対応関係に基づいて、駆動指令信号の周波数に対する車体１０のピッチング振動やローリング振動の振幅の分布を求め、その過程で車体のピッチング振動やローリング振動の振幅を最大限に抑制するようにノッチフィルタのノッチ周波数を制御するものである。

ノッチフィルタ制御装置２２は、その一つの実施の形態として、車輌の各運転状態に応じて車体への駆動入力に対する車体の応答運動をフーリエ変換の手法により周波数解析して駆動指令信号の周波数に対する車体のピッチング振動やローリング振動の振幅の分布を算出することにより、該振幅を最大限に抑制するようにノッチフィルタのノッチ周波数を制御するよう構成されてよい。

この場合、更にノッチフィルタ制御装置２２へ導入される車体のピッチングやローリングを示す信号は、図１に於いて破線のブロック２４にて示されている如きローパスフィルタによりローパス濾過処理されるようになっていてよく、こうされることによりアクセル開度や操舵角の如き操縦入力の変化に対し車体に共振により生ずる虞れの或る１〜２Ｈｚ程度の比較的低い周波数の車体振動をよりよく抽出し、ノッチフィルタのノッチ周波数をより的確に制御することができる。

或いはまた、ノッチフィルタ制御装置２２は、他の一つの実施の形態として、車輌の各運転状態に応じてノッチ周波数と車体１０への駆動入力の周波数に対する車体のピッチング振動やローリング振動の振幅の対応関係をサンプルパターンとして収集し、収集されたサンプルパターンの中から、車輌の各運転状態に応じて、車体のピッチング振動やローリング振動の振幅が最小となるサンプルパターンを選択することによりノッチ周波数を設定するように構成されてもよい。かかるサンプルパターンの収集とそれより最適パターンを選出する制御自体は、時系列制御の手法として公知である。

この場合、車輌の運転状態が変化し、それまで使用してきたサンプルパターンより他の一つのサンプルパターンへ切り換えた方が車体のピッチング振動やローリング振動に対する抑制効果が上がるとの判断がなされたとき、サンプルパターンの選択の切換えは、車体１０のピッチング振動やローリング振動が一度終息するのを待って行われるのが好ましい。そうすることにより車体１０がピッチング振動やローリング振動を起こしている最中にノッチフィルタのノッチ周波数が切り換えられることにより２つの異なる制振作用が干渉して副次的振動が生ずるような不都合を回避して、次回のピッチング振動やローリング振動に供えることができる。

或いはまた、ノッチフィルタ制御装置２２は、更に他の一つの実施の形態として、上記の通り車輌の各運転状態に応じて車体１０への駆動入力に対する車体の応答運動をフーリエ変換の手法により周波数解析してノッチフィルタのノッチ周波数に対する車体１０のピッチング振動やローリング振動の振幅の分布を算出することにより、該振幅を最大限に抑制するようにノッチフィルタのノッチ周波数を制御する構成のものと、車輌の各運転状態に応じてノッチ周波数と車体１０への駆動入力の周波数に対する車体のピッチング振動やローリング振動の振幅の対応をサンプルパターンとして収集し、収集されたサンプルパターンの中から、車輌の各運転状態に応じて、車体１０のピッチング振動やローリング振動の振幅が最小となるサンプルパターンを選択することによりそのノッチ周波数を設定する構成のものとの間で切り換えられてもよい。これは、一例として、上記２つの構成のノッチフィルタ制御装置を常時並行して作動させつつ何れか一方の制御態様を実施すると共に、車体のピッチング振動やローリング振動の振幅に或る所定のしきい値を設けておき、車体のピッチング振動やローリング振動の振幅が上記しきい値を越える毎に制御態様を他方に切り換える要領にて実施されてよい。

かくして、本発明によれば、図１にその構成をブロック図にて示す如く、通常の四輪自動車の車体であってよい車体１０が通常のエンジンとトランスミッションとの組合せ等よりなる駆動装置１２により駆動され、駆動装置１２が、アクセル開度や操舵角の如き運転者による操縦入力と車速やギヤ比の如き車輌の運転状態を示すパラメータに基づいて、それ自身は種々の構成に於いて既に公知でありまた実施されているＥＦＩやＥＣＴを経てコンピュータ制御される車輌に於いて、アクセル開度や操舵角の如き運転者による操縦入力と車速やギヤ比の如き車輌の運転状態を示すパラメータに基づいて運転者が要求する駆動力を算出する駆動力演算装置１６よりＥＦＩやＥＣＴへ伝達される駆動指令信号をその伝達経路の途中にてノッチフィルタ２０により処理し、該ノッチフィルタのノッチ周波数を、駆動装置１２より車体１０へ伝達される駆動力とそれに応答して車体１０に生ずる運動との対応関係に基づいて、操縦入力の変化に対し車体に共振を起こさせる周波数成分を抑制ないし遮断する値に設定し、駆動指令中の同周波数成分の伝達を抑制または遮断する周波数に制御するという構成により、車体の運動モデルを構築することを要せず、アクセルペダルの踏込み或いはその解除または操舵によって車体にピッチング振動やローリング振動が生ずることを抑制することができる。

以上に於いては本発明をその基本的構成とそれを実施するいくつかの実施の形態について詳細に説明したが、これらの実施の形態について本発明の範囲内にて種々の変更が可能であることは当業者にとって明らかであろう。

本発明による車輌の本発明に係る構成の要部を示すブロック図。

符号の説明

１０…車体、１２…駆動装置、１４…電子制御装置、１６…駆動力演算装置、１８…駆動装置制御装置、２０…ノッチフィルタ、２２…ノッチフィルタ制御装置、２４…ローパスフィルタ

Claims (13)

1. 車体と駆動装置と電子制御装置とを備え、運転者による操縦入力と車輌の運転状態とに基づいて前記電子制御装置が前記駆動装置の作動を制御し、前記駆動装置により駆動されて前記車体が運動するようになっている車輌にして、運転者による操縦入力と車輌の運転状態とに基づいて前記電子制御装置が前記駆動装置へ送る駆動指令信号の伝達経路にノッチフィルタを設け、該ノッチフィルタのノッチ周波数を前記車体への駆動入力と前記車体の運動との対応関係に基づいて操縦入力の変化に対する前記車体の振動の振幅が抑制される値に制御するようになっていることを特徴とする車輌。
2. 前記車体への駆動入力と前記車体の運動との対応関係に基づく前記ノッチフィルタのノッチ周波数の制御は、前記ノッチフィルタのノッチ周波数が前記駆動指令信号の周波数に対する前記車体の振動の振幅の分布に於いて振幅を抑制する周波数となるよう行なわれることを特徴とする請求項１に記載の車輌。
3. 前記駆動指令信号の周波数に対する前記車体の振動の振幅の分布に於いて振幅を抑制するノッチ周波数は、車輌の各運転状態に応じて前記車体への駆動入力に対する前記車体の応答運動を周波数解析して前記駆動指令信号の周波数に対する前記車体の振動の振幅の分布を算出することにより特定されるようになっていることを特徴とする請求項を２に記載の車輌。
4. 前記車体への駆動入力に対する前記車体の応答運動の周波数解析に当って前記車体の応答運動がローパスフィルタにより処理されることを特徴とする請求項を３に記載の車輌。
5. 前記駆動指令信号の周波数に対する前記車体の振動の振幅の分布に於いて振幅を抑制するノッチ周波数は、車輌の各運転状態に応じてノッチ周波数と前記車体への駆動入力の周波数に対する前記車体の振動の振幅の対応関係をサンプルパターンとして収集し、収集されたサンプルパターンの中から車輌の各運転状態に応じて前記車体の振動の振幅が最小となるサンプルパターンを選択することにより特定されるようになっていることを特徴とする請求項２に記載の車輌。
6. 前記サンプルパターンの選択の切換えは該選択の変更を示唆した車体振動が終息した後行われるようになっていることを特徴とする請求項５に記載の車輌。
7. 前記駆動指令信号の周波数に対する前記車体の振動の振幅の分布に於いて振幅を抑制するノッチ周波数は、車輌の各運転状態に応じて前記車体への駆動入力に対する前記車体の応答運動を周波数解析して前記駆動指令信号の周波数に対する前記車体の振動の振幅の分布を算出することにより特定されるか、または車輌の各運転状態に応じてノッチ周波数と前記車体への駆動入力の周波数に対する前記車体の振動の振幅の対応関係をサンプルパターンとして収集し、収集されたサンプルパターンの中から車輌の各運転状態に応じて前記車体の振動の振幅が最小となるサンプルパターンを選択することにより特定されるかのいずれかにより、その間を切り換えて特定されるようになっていることを特徴とする請求項２に記載の車輌。
8. 前記切換えは前記周波数解析に基づく車体振動抑制と前記サンプルパターン選択に基づく車体振動抑制のうち車体振動抑制の効果が高い方を選んで実行するように行われることを特徴とする請求項７に記載の車輌。
9. 運転者による操縦入力はアクセル開度であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の車輌。
10. 運転者による操縦入力は操舵角であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の車輌。
11. 運転者による操縦入力はブレーキ操作量であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の車輌。
12. 前記車体の振動は車体のピッチング振動であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の車輌。
13. 前記車体の振動は車体のローリング振動であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の車輌。
    

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