JP2018086912A - 能動型防振装置及び能動型防振方法 - Google Patents

能動型防振装置及び能動型防振方法 Download PDF

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Abstract

【課題】アクチュエータの内部温度を高精度に推定すること等が可能な能動型防振装置及び能動型防振方法を提供する。
【解決手段】能動型防振装置200のコンピュータ206は、動作指令値Cを実現するために用いた出力平均デューティ比DUTaveoutを算出する。コンピュータ206は、アクチュエータ内部温度Tacmが基準温度Trefであるときに動作指令値Cを実現する基準平均デューティ比DUTaverefを、駆動源12の回転周期Pvが長くなるほど大きくなるように設定された整数のポイント数Npと指令値Cとに基づいて算出する。コンピュータ206は、DUTaveout及びDUTaverefの偏差に基づいて内部温度Tacmを算出する。
【選択図】図19

Description

本発明は、駆動源から車体への振動の伝達を抑制する能動型防振装置及び能動型防振方法に関する。
特許文献1では、エンジンマウントのボイスコイル31に流れている制御電流値に基づいてマウント本体30の温度T(又はボイスコイル31の温度)を算出する(要約、[0014])。この際、マウント本体30の温度が上昇してボイスコイル31の温度が上昇すると、ボイスコイル31の抵抗値が上昇するので、制御電流値が減少することを利用する([0014])。
特開平08−177965号公報
特許文献1のように、ボイスコイル31の温度変化に応じた抵抗値の変化を利用する場合、温度に対する抵抗値のばらつきにより、温度の推定精度が低下するおそれがあった。
本発明は上記のような課題を考慮してなされたものであり、アクチュエータの内部温度を高精度に推定することが可能な能動型防振装置及び能動型防振方法を提供することを目的とする。
本発明に係る能動型防振装置は、
駆動源と車体との間に配置されたアクチュエータと、
前記アクチュエータに能動的振動を生成させることで前記駆動源から前記車体への振動伝達を抑制するコンピュータと
を備えるものであって、
前記コンピュータは、
前記アクチュエータの内部温度を算出する内部温度推定部と、
前記駆動源の回転情報から前記アクチュエータの動作指令値を算出する指令値算出部と、
前記内部温度に応じて前記動作指令値を補正する指令値補正部と、
補正した前記動作指令値に基づく電圧デューティ比を用いて前記アクチュエータに駆動電圧を印加する駆動制御部と
を備え、
さらに、前記コンピュータは、前記駆動源の回転周期が長くなるほど大きくなるように設定された整数のポイント数を取得するポイント数算出部を備え、
前記内部温度推定部は、
前記駆動源の回転周期が所定周期であるときにおいて、前記動作指令値を実現するために用いた前記電圧デューティ比の目標値又は実測値の平均である出力平均デューティ比を算出する出力平均デューティ比算出部と、
前記内部温度が基準温度であり且つ前記駆動源の回転周期が前記所定周期であるときに前記動作指令値を実現する前記デューティ比の平均である基準平均デューティ比を、前記動作指令値及び前記ポイント数に基づいて算出する基準平均デューティ比算出部と、
前記駆動源の回転周期が前記所定周期であるときにおいて、前記内部温度の変化量と前記デューティ比の平均である平均デューティ比の変化量との関係を示す平均デューティ比変化率を、前記動作指令値及び前記ポイント数から算出する平均デューティ比変化率算出部と、
前記出力平均デューティ比及び前記基準平均デューティ比の偏差と前記平均デューティ比変化率との積に前記基準温度を加算した値を前記内部温度として算出する内部温度算出部と
を備えることを特徴とする。
駆動源の回転周期及び動作指令値が等しい条件下では、内部温度の相違に応じて出力平均デューティ比が変化する。本発明によれば、出力平均デューティ比及び基準平均デューティ比の偏差と平均デューティ比変化率との積に基準温度を加算した値を内部温度として算出する。電圧デューティ比は、アクチュエータ内部の抵抗値の変化を反映したものとなるため、内部温度を高精度に推定することが可能となる。また、アクチュエータの内部に既存の温度センサ(例えばサーミスタ、熱電対)を配置することが困難な場合、アクチュエータの外部に前記既存の温度センサを配置しても内部温度の測定精度が低い場合等であっても、内部温度を高精度に推定することが可能となる。或いは、上記のような既存の温度センサを省略することで、能動型防振装置全体の小型化又は省コスト化を図ることが可能となる。或いは、アクチュエータの内部に前記既存の温度センサを配置しつつ、本発明を用いることで、フェールセールの点で優れた構成を提供することができる。
前記コンピュータは、前記動作指令値及び前記ポイント数の組合せと前記基準平均デューティ比とを関連付けて記憶した基準平均デューティ比マップと、前記動作指令値及び前記ポイント数の組合せと前記平均デューティ比変化率とを関連付けて記憶した平均デューティ比変化率マップとを備えてもよい。前記基準平均デューティ比マップ及び前記平均デューティ比変化率マップのそれぞれでは、前記ポイント数が奇数の場合と偶数の場合とで異なる関係が規定されてもよい。
ポイント数(駆動源の回転周期が長くなるほど大きくなるように設定された整数)が奇数である場合と偶数である場合とで、平均デューティ比と内部温度との相関性が異なる場合がある。本発明の前記基準平均デューティ比マップ及び前記平均デューティ比変化率マップでは、ポイント数が奇数の場合と偶数の場合とで異なる関係が規定される。このため、内部温度を高精度に推定することが可能となる。
前記基準平均デューティ比算出部及び前記平均デューティ比変化率算出部は、前記ポイント数が偶数の場合と奇数の場合とで異なる前記基準平均デューティ比及び前記平均デューティ比変化率を算出してもよい。これにより、上記と同様の理由で、内部温度を高精度に推定することが可能となる。
本発明に係る能動型防振方法は、
駆動源と車体との間に配置されたアクチュエータと、
前記アクチュエータに能動的振動を生成させることで前記駆動源から前記車体への振動伝達を抑制するコンピュータと
を備える能動型防振装置を用いる方法であって、
前記コンピュータは、
前記アクチュエータの内部温度を推定する内部温度推定ステップと、
前記駆動源の回転情報から前記アクチュエータの動作指令値を算出する指令値算出ステップと、
前記内部温度に応じて前記動作指令値を補正する指令値補正ステップと、
補正した前記動作指令値に基づく電圧デューティ比を用いて前記アクチュエータに駆動電圧を印加する駆動制御ステップと、
を有し、
さらに、前記コンピュータは、前記駆動源の回転周期が長くなるほど大きくなるように設定された整数のポイント数を取得するポイント数算出ステップを有し、
前記内部温度推定ステップは、
前記駆動源の回転周期が所定周期であるときにおいて、前記駆動制御ステップにおいて前記動作指令値を実現するために用いた前記電圧デューティ比の目標値又は実測値の平均である出力平均デューティ比を算出する出力平均デューティ比算出ステップと、
前記内部温度が基準温度であり且つ前記駆動源の回転周期が前記所定周期であるときに前記動作指令値を実現する前記デューティ比の平均である基準平均デューティ比を、前記動作指令値及び前記ポイント数に基づいて算出する基準平均デューティ比算出ステップと、
前記出力平均デューティ比及び前記基準平均デューティ比の偏差に基づいて前記内部温度を算出する内部温度算出ステップと
を含むことを特徴とする。
駆動源の回転周期及び動作指令値が等しい条件下では、内部温度の相違に応じて出力平均デューティ比が変化する。本発明によれば、基準平均デューティ比と出力平均デューティ比の偏差に基づいてアクチュエータの内部温度を推定する。電圧デューティ比は、アクチュエータ内部の抵抗値の変化を反映したものとなるため、内部温度を高精度に推定することが可能となる。また、アクチュエータの内部に既存の温度センサ(例えばサーミスタ、熱電対)を配置することが困難な場合、アクチュエータの外部に前記既存の温度センサを配置しても内部温度の測定精度が低い場合等であっても、内部温度を高精度に推定することが可能となる。或いは、上記のような既存の温度センサを省略することで、能動型防振装置全体の小型化又は省コスト化を図ることが可能となる。或いは、アクチュエータの内部に前記既存の温度センサを配置しつつ、本発明を用いることで、フェールセールの点で優れた構成を提供することができる。
本発明によれば、アクチュエータの内部温度を高精度に推定すること等が可能となる。
本発明の一実施形態に係る能動型防振装置を搭載した車両の概略構成図である。 前記実施形態のエンジンマウントの内部構成を示す図である。 前記実施形態のACM電子制御装置の演算部の詳細(前記演算部が実現する機能を含む。)を示すブロック図である。 前記実施形態のエンジン状態変数算出部の詳細を示すブロック図である。 前記実施形態の指令値算出部の詳細を示すブロック図である。 前記実施形態のポイント数算出部が用いるポイント数マップを示す図である。 前記実施形態の指令値補正部の詳細を示すブロック図である。 前記実施形態の目標電流波形算出部の詳細を示すブロック図である。 前記実施形態の1次目標電流波形算出部が用いる目標電流波形マップを示す図である。 図10A〜図10Cは、前記実施形態の2次目標電流波形算出部により2次目標電流波形を算出する第1、第2、第3状態を示す図である。 図11Aは、前記実施形態の前記1次目標電流波形算出部が算出した1次目標電流波形を示す図である。図11Bは、前記実施形態の前記2次目標電流波形算出部が算出した2次目標電流波形を示す図である。図11Cは、前記実施形態の波形合成部が前記1次目標電流波形と前記2次目標電流波形を合成して算出した目標電流波形を示す図である。 前記実施形態のアクチュエータ駆動制御部の詳細を示すブロック図である。 前記実施形態の前記アクチュエータ駆動制御部が出力する駆動電圧の一例を示す図である。 前記実施形態の駆動回路の一部を示す図である。 前記実施形態の能動型防振制御で用いるアクチュエータの目標電流波形及び駆動電流の波形の例を示す図である。 前記実施形態における目標電流波形と、低温時及び高温時の駆動電流との関係の一例を示す図である。 前記実施形態の温度推定の原理を説明するための図である。 図18Aは、前記実施形態の目標電流配列の一例を示す。図18Bは、図18Aの前記目標電流配列を用いた場合の電圧デューティ比を示す図である。図18Cは、図18Bの一部を拡大して示す図である。 前記実施形態のアクチュエータ内部温度推定部の詳細を示すブロック図である。 前記実施形態において、基準平均デューティ比算出部が用いる基準平均デューティ比マップを示す図である。 前記実施形態におけるポイント数と平均デューティ比との関係の一例を示す図である。 前記実施形態において、平均デューティ比変化率算出部が用いる平均デューティ比変化率マップを示す図である。
A.一実施形態
<A−1.全体構成>
[A−1−1.概要]
図1は、本発明の一実施形態に係る能動型防振装置200を搭載した車両10の概略構成図である。図1に示すように、車両10は、駆動源(原動機)としてエンジン12を有するいわゆるエンジン車両である。後述するように、車両10は、エンジン12に加えて、走行モータを有するいわゆるハイブリッド車両であってもよい。
エンジン12は、その回転軸が車幅方向とされた状態において、エンジンマウント202f、202rを介して車体14に支持されている。後に詳述するように、エンジンマウント202f、202rは、アクチュエータ210を駆動することによりエンジン12からの振動(以下「エンジン振動」ともいう。)を能動的に抑制する能動型防振装置200の一部を構成する。
車両10は、能動型防振装置200に加え、エンジン12の制御に関連するエンジン制御系100と、バッテリ16とを有する。なお、車両10の基本的な構成要素については、例えば、特許文献1、特開2011−252553号公報又は特開2014−137003号公報と同様のものを用いることができる。
[A−1−2.エンジン12及びエンジン制御系100]
本実施形態のエンジン12は、V型6気筒であり、エンジン12を構成する複数の気筒の一部を作動させ、残りを休止させる一部気筒休止運転が可能である。後述するように、エンジン12は、6気筒以外の気筒数(例えば、4気筒又は8気筒)であってもよい。また、V型以外の気筒配置(例えば、L型)とすることもできる。
エンジン制御系100は、エンジン12に関連する構成要素として、クランクセンサ102と、上死点センサ104(以下「TDCセンサ104」ともいう。)と、スタータモータ106と、外気温センサ108と、燃料噴射電子制御装置110(以下「FI ECU110」という。)とを有する。
クランクセンサ102は、図示しないクランクシャフトの回転位置(以下「クランク回転位置θcrk」という。)を検出し、クランク回転位置θcrkを示す信号(クランクパルス信号Scrk)をFI ECU110に出力する。TDCセンサ104は、図示しないエンジンピストンが上死点に来たこと(上死点タイミング)を検出し、上死点タイミングを示す信号(以下「TDCパルス信号Stdc」という。)をFI ECU110に出力する。
スタータモータ106は、エンジン12のモータリングに用いられるモータ(電動機)であり、バッテリ16からの電力に基づいてエンジン12に対して駆動力を伝達する。外気温センサ108は、外気温Tex[℃]を検出してFI ECU110及びACM ECU206に出力する。
FI ECU110は、クランクパルス信号Scrk、TDCパルス信号Stdc等の各種入力信号に基づいてエンジン12を制御する。例えば、FI ECU110は、クランクパルス信号Scrkに基づいて、単位時間当たりのエンジン12の回転数(以下「エンジン回転速度Ne」という。)[rpm]を算出して用いる。後述する能動型防振装置200のACM電子制御装置206(以下「ACM ECU206」という。)と同様、FI ECU110は、図示しない入出力部、演算部及び記憶部を有する。
本実施形態のFI ECU110は、エンジン12の気筒休止モード(気筒作動モード)を制御する。FI ECU110は、クランクパルス信号Scrkと、TDCパルス信号Stdcと、気筒の作動状態(全気筒作動モード又は気筒休止モード)を示す気筒信号ScyとをACM ECU206に送信する。
[A−1−3.バッテリ16]
本実施形態のバッテリ16(蓄電装置)は、いわゆる12Vバッテリであり、車両10において低電圧で作動する各種補機(能動型防振装置200を含む。)に電力を供給する。後述するように、バッテリ16に加え又はこれに代えて、別の蓄電装置を用いることも可能である。
[A−1−4.能動型防振装置200]
(A−1−4−1.概要)
能動型防振装置200(以下「防振装置200」ともいう。)は、エンジン12から車体14への振動伝達を抑制する。防振装置200は、前述のエンジンマウント202f、202r及びACM ECU206に加え、電流センサ204f、204rを有する。
(A−1−4−2.エンジンマウント202f、202r)
図2は、本実施形態のエンジンマウント202f、202rの内部構成を示す図である。図2に示すように、エンジンマウント202f、202rは、アクチュエータ210、加振板212及びゴム板214を有する。
アクチュエータ210は、エンジン振動を相殺する相殺振動を生成する。図2に示すように、アクチュエータ210は、駆動軸216及びコイル218を有する。駆動軸216は、コイル218の通電に伴う電磁力に応じて進退する。加振板212は、駆動軸216の進退に応じて進退して、エンジンマウント202f、202r内に封入された液体を付勢する。ゴム板214は、加振板212が固定されて加振板212の動きに合わせて変位する。
エンジンマウント202f、202rは、例えば、特開2011−252553号公報の図1と同様、車両10の前後方向に互いに離間して配置される。各エンジンマウント202f、202rは、例えば、特開2011−252553号公報の図2と同様、その内部にアクチュエータ210を有する。アクチュエータ210は、例えば、ソレノイドにより構成することができる。或いは、アクチュエータ210は、エンジン12の負圧を図示しない弁により調節する構成とすることも可能である。エンジンマウント202f、202rの具体的な構成については、例えば、特開2011−252553号公報又は特開2014−137003号公報と同様のものを用いることができる。
以下では、エンジンマウント202f、202rを、能動的にエンジン振動を抑制するアクティブ・コントロール・マウントの意味でACM202f、202rともいう。ACM ECU206における「ACM」もアクティブ・コントロール・マウントの意味である。
(A−1−4−3.電流センサ204f、204r)
電流センサ204f、204rは、ACM ECU206を介してバッテリ16からACM202f、202rに供給される電流(以下「駆動電流Idf、Idr」といい、「駆動電流Id」と総称する。)を検出して、ACM ECU206に出力する。
(A−1−4−4.ACM ECU206)
(A−1−4−4−1.ACM ECU206の概要)
ACM ECU206は、エンジンマウント202f、202rのアクチュエータ210を制御するものであり、図1に示すように、入出力部220、演算部222及び記憶部224を有する。ACM ECU206がアクチュエータ210を駆動させることにより、車体14へのエンジン振動の伝達を抑制するための振動抑制制御を行う。
入出力部220は、ACM ECU206とその他の部位との間の信号の入出力を行う。演算部222は、記憶部224に記憶されているプログラムを実行することにより、ACM202f、202rを制御するものであり、例えば、中央処理装置(CPU)を含む。演算部222の詳細については、図3を参照して後述する。
記憶部224は、演算部222が利用するプログラム及びデータを記憶する。記憶部224は、例えば、ランダム・アクセス・メモリ(以下「RAM」という。)を備える。RAMとしては、レジスタ等の揮発性メモリと、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリとを用いることができる。また、記憶部224は、RAMに加え、リード・オンリー・メモリ(以下「ROM」という。)を有してもよい。
なお、本実施形態では、演算部222が用いるプログラム及びデータは、車両10の記憶部224に記憶されていることを想定している。しかしながら、例えば、入出力部220に含まれる無線装置(図示せず)を介して外部サーバ(図示せず)からプログラム及びデータの一部を取得してもよい。
<A−2.ACM ECU206の演算部222の構成>
[A−2−1.演算部222の概要]
図3は、本実施形態のACM ECU206の演算部222の詳細(演算部222が実現する機能を含む。)を示すブロック図である。図3に示すように、演算部222は、エンジン状態変数算出部250と、指令値算出部252と、指令値補正部254と、目標電流波形算出部256と、アクチュエータ駆動制御部258と、アクチュエータ内部温度推定部260とを有する。図3に示す演算部222の各部は、記憶部224に記憶されたプログラムを実行することにより実現される機能部である。このため、図3の一部をフローチャートのように描いている。
エンジン状態変数算出部250(以下「変数算出部250」ともいう。)は、エンジン状態変数として、エンジン振動振幅Av(以下「振動振幅Av」又は「振幅Av」ともいう。)及びエンジン回転周期Pv(以下「周期Pv」、「回転周期Pv」又は「振動周期Pv」ともいう。)を算出する。回転周期Pvに代えて周波数を算出してもよい。
変数算出部250は、回転周期Pv等を用いてエンジン12のトルクを算出することができる。具体的には、CRKパルス信号Scrkが示すCRKパルスの間隔を算出する。次に、所定のクランクアングルをCRKパルスの間隔で除算してクランク角速度を算出し、クランク角速度を時間微分してクランク角加速度を算出する。そして、エンジン12のクランクシャフト回りの所定のイナーシャとクランク角加速度とを乗算することによりクランクシャフト回りのトルクを算出する。
指令値算出部252は、振幅Av及び回転周期Pvに基づいて動作指令値C(以下「指令値C」ともいう。)を算出する。
指令値補正部254は、指令値算出部252からの指令値Cと、外気温センサ108からの外気温Texと、アクチュエータ内部温度推定部260からの内部温度Tacmとに基づいて指令値Cを補正する。目標電流波形算出部256(以下「波形算出部256」ともいう。)は、指令値補正部254が補正した指令値Cに基づいて目標電流波形Wiを算出する。
アクチュエータ駆動制御部258(以下「駆動制御部258」ともいう。)は、目標電流波形Wiに基づいてアクチュエータ210を駆動する。より具体的には、駆動制御部258は、目標電流波形Wiに基づいて電圧デューティ比DUT(以下「デューティ比DUT」ともいう。)を算出し、そのデューティ比DUTを用いてアクチュエータ210に駆動電圧Vdを印加する。アクチュエータ内部温度推定部260(以下「内部温度推定部260」又は「温度推定部260」ともいう。)は、デューティ比DUTに基づいてアクチュエータ210の内部温度Tacm(以下「アクチュエータ内部温度Tacm」又は「ACM内部温度Tacm」ともいう。)を推定(又は算出)する。
[A−2−2.エンジン状態変数算出部250]
図4は、本実施形態のエンジン状態変数算出部250の詳細を示すブロック図である。上記のように、変数算出部250は、エンジン状態変数として、エンジン振動振幅Av及びエンジン回転周期Pvを算出する。図4に示すように、エンジン状態変数算出部250は、エンジン振動振幅算出部270(以下「振幅算出部270」ともいう。)と、エンジン回転周期算出部272(以下「周期算出部272」ともいう。)とを含む。図4に示す変数算出部250の各部は、記憶部224に記憶されたプログラムを実行することにより実現される機能部である。このため、図4の一部をフローチャートのように描いている。
振幅算出部270は、クランクパルス信号Scrk及びTDCパルス信号Stdcに基づいて振動振幅Avを算出する。具体的には、振幅算出部270は、クランクパルス信号Scrkの1周期における特定時点(例えば立ち上がり又は立ち下がり)の間隔Dcrk[sec]の累積値∫Dcrkを算出する。次いで、振幅算出部270は、累積値∫Dcrkを上死点タイミングの間隔Dtdcで割って平均値Dcrkave(=(∫Dcrk)/Dtdc)を算出する。そして、振幅算出部270は、各特定時点の間隔Dcrkと平均値Dcrkaveの偏差ΔDcrkを算出し、偏差ΔDcrkの最大値と最小値の差[sec]を振動振幅Avとする。振動振幅Avは、実際のエンジン振動振幅と高い相関性を持つため、エンジン振動振幅の代わりとして用いる。
なお、図4において、振幅算出部270中の括弧内の記載は、振幅算出部270における処理(又はステップ)を示している。具体的には、振幅算出部270がクランクパルス信号Scrk及びTDCパルス信号Stdcを主たる入力値として振動振幅Avを算出することを示している。「G」は関数を意味している。他の構成要素についても同様である。
周期算出部272は、CRKパルス信号Scrk及び気筒信号Scyに基づいて回転周期Pvを算出する。具体的には、周期算出部272は、CRKパルス信号Scrkの1周期における特定時点(例えば立ち上がり又は立ち下がり)の間隔を振動周期Pv[sec]として算出する。振動周期Pvの代わりに、振動周期Pvの逆数であるエンジン振動周波数[Hz]を用いることも可能である。気筒信号Scyは、気筒の作動状態に応じて振動周期Pvの変化を判定するために用いる。
[A−2−3.指令値算出部252]
図5は、本実施形態の指令値算出部252の詳細を示すブロック図である。上記のように、指令値算出部252は、振幅Av及び回転周期Pvに基づいて動作指令値Cを算出する。図5に示すように、指令値算出部252は、1次指令電流算出部280と、1次位相算出部282と、2次指令電流算出部284と、2次位相算出部286と、エンジン回転周期ポイント数算出部288(以下「ポイント数算出部288」ともいう。)とを含む。図5に示す指令値算出部252の各部は、記憶部224に記憶されたプログラムを実行することにより実現される機能部である。このため、図5の一部をフローチャートのように描いている。
1次指令電流算出部280は、振動振幅Avと振動周期Pvの組合せ毎に1次指令電流Ic1[A]を算出する。1次指令電流Ic1は、アクチュエータ210に供給する電流の指令値Ir(以下「指令電流Ir」ともいう。)の1次成分である。より具体的には、1次指令電流算出部280は、振動振幅Avと振動周期Pvの組合せと1次指令電流Ic1の関係を規定したマップ(1次指令電流マップ)を有する。そして、1次指令電流算出部280は、振動振幅Avと振動周期Pvの組合せに対応する1次指令電流Ic1を1次指令電流マップから読み出して指令値補正部254に出力する。
1次位相算出部282は、振動振幅Avと振動周期Pvの組合せ毎に1次位相Pc1[rad]を算出する。1次位相Pc1は、1次指令電流Ic1の位相である。より具体的には、1次位相算出部282は、振動振幅Avと振動周期Pvの組合せと1次位相Pc1の関係を規定したマップ(1次位相マップ)を有する。そして、1次位相算出部282は、振動振幅Avと振動周期Pvの組合せに対応する1次位相Pc1を1次位相マップから読み出して指令値補正部254に出力する。
2次指令電流算出部284は、振動振幅Avと振動周期Pvの組合せ毎に2次指令電流Ic2[A]を算出する。2次指令電流Ic2は、アクチュエータ210への指令電流Irの2次成分である。より具体的には、2次指令電流算出部284は、振動振幅Avと振動周期Pvの組合せと2次指令電流Ic2の関係を規定したマップ(2次指令電流マップ)を有する。そして、2次指令電流算出部284は、振動振幅Avと振動周期Pvの組合せに対応する2次指令電流Ic2を2次指令電流マップから読み出して指令値補正部254に出力する。
2次位相算出部286は、振動振幅Avと振動周期Pvの組合せ毎に2次位相Pc2[rad]を算出する。2次位相Pc2は、2次指令電流Ic2の位相である。より具体的には、2次位相算出部286は、振動振幅Avと振動周期Pvの組合せと2次位相Pc2の関係を規定したマップ(2次位相マップ)を有する。そして、2次位相算出部286は、振動振幅Avと振動周期Pvの組合せに対応する2次位相Pc2を2次位相マップから読み出して指令値補正部254に出力する。
図6は、本実施形態のポイント数算出部288が用いるポイント数マップ300を示す図である。ポイント数算出部288は、振動周期Pvに応じて目標電流Itarのポイント数Np[−]を算出する。ポイント数Npは、1波形演算周期Pwc(図9等)に含まれる目標電流Itarの個数であり、振動周期Pvが長くなるほど増加する。ポイント数算出部288は、振動周期Pvとポイント数Npの関係を規定したポイント数マップ300を有する。そして、ポイント数算出部288は、振動周期Pvに対応するポイント数Npをポイント数マップ300から読み出して指令値補正部254に出力する。
[A−2−4.指令値補正部254]
図7は、本実施形態の指令値補正部254の詳細を示すブロック図である。上記のように、指令値補正部254は、外気温センサ108からの外気温Texと、アクチュエータ内部温度推定部260からの内部温度Tacmとに基づいて、指令値算出部252からの指令値C(特に1次指令電流Ic1)を補正する。すなわち、後述する目標電流波形Wiが同じであっても、内部温度Tacmの相違により、アクチュエータ210が発生する力F(以下「発生力F」ともいう。)は変化する。そこで、指令値補正部254では、内部温度Tacmに応じて1次指令電流Ic1を補正する。
図7に示すように、指令値補正部254は、外気温判定部310と、基準発生力算出部312(以下「発生力算出部312」ともいう。)と、発生力低下率算出部314(以下「低下率算出部314」ともいう。)と、発生力低下量算出部316(以下「低下量算出部316」ともいう。)と、補正値算出部318と、1次指令電流補正部320とを備える。図7に示す指令値補正部254の各部は、記憶部224に記憶されたプログラムを実行することにより実現される機能部である。このため、図7の一部をフローチャートのように描いている。
外気温判定部310は、外気温Texが外気温閾値THtex以上であるか否かを判定する。外気温閾値THtexは、本実施形態において内部温度推定部260が内部温度Tacmの推定を行うか否かを判定するための閾値であり、例えば、後述する基準温度Tref又はその近傍値として設定される。外気温Texが外気温閾値THtex以上である場合(真の場合)、内部温度推定部260は、内部温度Tacmの推定を行う。外気温Texが外気温閾値THtex以上でない場合(偽の場合)、内部温度推定部260は、内部温度Tacmの推定を行わない。
発生力算出部312は、1次指令電流Ic1に基づいてアクチュエータ210の発生力Fの基準値である基準発生力Fref[N]を算出する。低下率算出部314は、内部温度推定部260からの内部温度Tacmの増加に応じたアクチュエータ210の発生力Fの低下度合いを示す発生力低下率Rfdwnを算出する。後述するように、本実施形態では、内部温度Tacmが基準温度Tref以上である場合に、内部温度推定部260が内部温度Tacmを推定する。内部温度Tacmが基準温度Tref以上である場合、内部温度Tacmの増加に応じてアクチュエータ210の発生力Fは低下する。
低下量算出部316は、内部温度Tacmに応じた発生力Fの低下量Fdwnを算出する。具体的には、低下量算出部316は、基準発生力Frefと発生力低下率Rfdwnの積を低下量Fdwnとする(Fdwn=Fref・Rfdwn)。補正値算出部318は、発生力Fの低下量Fdwnを電流に換算して、1次指令電流Ic1に対する補正値Icrt1を算出する。1次指令電流補正部320は、1次指令電流Ic1に対して補正値Icrt1を加えることで1次指令電流Ic1を補正する(Ic1(補正後)=Ic1(補正前)+Icrt1)。
[A−2−5.目標電流波形算出部256]
(A−2−5−1.目標電流波形算出部256の概要)
図8は、本実施形態の目標電流波形算出部256の詳細を示すブロック図である。上記のように、波形算出部256は、指令値補正部254が補正した指令値C(1次指令電流Ic1等)に基づいて目標電流波形Wi(図9)を算出する。図8に示すように、目標電流波形算出部256は、1次目標電流波形算出部330(以下「1次波形算出部330」ともいう。)と、2次目標電流波形算出部332(以下「2次波形算出部332」ともいう。)と、波形合成部334と、ゼロ点補正部336とを備える。図8に示す波形算出部256の各部は、記憶部224に記憶されたプログラムを実行することにより実現される機能部である。このため、図8の一部をフローチャートのように描いている。
(A−2−5−2.1次目標電流波形算出部330)
図9は、本実施形態の1次目標電流波形算出部330が用いる目標電流波形マップ350を示す図である。目標電流波形マップ350(以下「目標波形マップ350」ともいう。)では、エンジン振動周期Pvと1次指令電流Ic1の組合せ毎に目標電流配列Miが記憶されている。目標電流配列Miは、複数の目標電流Itarからなる配列であり、目標電流波形Wiを形成する。
1次波形算出部330は、エンジン振動周期Pv及び1次指令電流Ic1の組合せに対応する目標電流配列Miを目標波形マップ350から読み出す。そして、読み出した目標電流配列Miに1次位相Pc1を反映して1次目標電流波形Wi1とする。1次位相Pc1の反映方法は、図10Bを参照して説明する2次位相Pc2の反映方法(後述)と同様である。
(A−2−5−3.2次目標電流波形算出部332)
2次波形算出部332は、振動周期Pv、2次指令電流Ic2及び2次位相Pc2に基づいて2次目標電流波形Wi2を算出する。具体的には、2次波形算出部332は、エンジン振動周期Pv及び2次指令電流Ic2の組合せに対応する目標電流配列Miを目標波形マップ350から読み出して2次目標電流波形Wi2とする。1次目標電流波形Wi1と2次目標電流波形Wi2とで共通の目標波形マップ350を用いる場合、エンジン振動周期Pvを1/2した周期と2次指令電流Ic2の組合せに対応する目標電流配列Miを目標波形マップ350から読み出す。
図10A〜図10Cは、本実施形態の2次目標電流波形算出部332により2次目標電流波形Wi2を算出する第1、第2、第3状態を示す図である。図10Aには、振動周期Pv及び2次指令電流Ic2に基づいて算出された2次目標電流波形Wi2が示されている。すなわち、図10Aの2次目標電流波形Wi2は、1回の波形演算周期Pwcにおいて、同じ波形が2回繰り返される。換言すると、2次目標電流波形算出部332は、エンジン振動周期Pvの1/2及び2次指令電流Ic2の組合せに対応する目標電流配列Miを目標波形マップ350から読み出して目標電流配列Miを2回繰り返したものを2次目標電流波形Wi2とする。
図10Bには、図10Aの2次目標電流波形Wi2に対して2次位相Pc2を反映したものが示されている。すなわち、図10Bの2次目標電流波形Wi2は、図10Aの2次目標電流波形Wi2に対して2次位相Pc2分遅れるように調整される。これにより、図10Bの2次目標電流波形Wi2を構成する目標電流Itarのうち白丸で示した部分(右側)は、今回の波形演算周期Pwcからはみ出す。図10Cに示すように、ECU206は、図10Bではみ出した目標電流Itar(白丸)を同じ波形演算周期Pwcの初めに移動させて用いる。
(A−2−5−4.波形合成部334)
波形合成部334は、1次目標電流波形Wi1と2次目標電流波形Wi2を重ね合わせて目標電流波形Wi(合成目標電流波形)を算出する。図11A〜図11Cは、本実施形態の波形合成部334が目標電流波形Wi(合成目標電流波形)を算出する様子を示す。
図11Aには、1次目標電流波形算出部330が算出した1次目標電流波形Wi1が示されている。図11Bには、2次目標電流波形算出部332が算出した2次目標電流波形Wi2が示されている。図11Cには、波形合成部334が1次目標電流波形Wi1と2次目標電流波形Wi2とを合成して算出した目標電流波形Wiが示されている。図11Cに示すように、目標電流波形Wiには、1波形演算周期Pwc内に電流上がり区間Zupと電流下り区間Zdwnとが含まれる。
(A−2−5−5.ゼロ点補正部336)
ゼロ点補正部336は、目標電流波形算出部256が算出した目標電流波形Wiに対してゼロ点補正を行う。図11Cに示すように、1波形演算周期Pwc全体において、目標電流波形Wiがゼロよりも大きくなる場合がある。ゼロ点補正は、目標電流波形Wiの最小値がゼロになるように目標電流波形Wi全体を下げる補正である。ゼロ点補正を行った目標電流波形Wiは、後述する図18Aに示されている。
[A−2−6.アクチュエータ駆動制御部258]
(A−2−6−1.アクチュエータ駆動制御部258の概要)
図12は、本実施形態のアクチュエータ駆動制御部258の詳細を示すブロック図である。図13は、本実施形態のアクチュエータ駆動制御部258が出力する駆動電圧Vdの一例を示す図である。上記のように、駆動制御部258は、目標電流波形Wi(又は目標電流配列Mi)に基づいてアクチュエータ210を駆動する。より具体的には、駆動制御部258は、目標電流波形Wiに基づいて電圧デューティ比DUTを算出し、当該電圧デューティ比DUTを用いてアクチュエータ210に駆動電圧Vdを印加する。
図12に示すように、駆動制御部258は、次回目標電流値算出部360(以下「次回値算出部360」という。)と、電圧デューティ比算出部362(以下「デューティ比算出部362」ともいう。)と、駆動回路364とを備える。図12に示す駆動制御部258の各部のうち次回値算出部360及びデューティ比算出部362は、記憶部224に記憶されたプログラムを実行することにより実現される機能部である。駆動回路364は、回路部品(ハードウェア)として構成される。なお、図12では、電流センサ204及びアクチュエータ210を1つずつ示しているが、図1に示すように、実際は複数設けられる。
(A−2−6−2.次回値算出部360)
次回値算出部360は、目標電流波形算出部256で算出された目標電流波形Wi(図11C)を構成する複数の目標電流Itarを1つずつ順番に選択して次回目標電流Itarnxt(以下「次回値Itarnxt」という。)とする。
(A−2−6−3.デューティ比算出部362)
デューティ比算出部362は、次回値算出部360からの次回値Itarnxtと、電流センサ204からの駆動電流Idに基づいて電圧デューティ比DUT(以下「デューティ比DUT」ともいう。)を算出する。デューティ比DUTは、1スイッチング周期Pswにおける駆動電圧Vdの印加時間Taの割合であり(図13参照)、下記の式(1)により定義される。
DUT=Ta/Psw (1)
スイッチング周期Pswは、波形演算周期Pwcに複数含まれる。図13から明らかなように、駆動電圧Vdは固定電圧である。
デューティ比DUTの算出に際し、デューティ比算出部362は、いわゆるPID(Proportional-Integral-Differential)制御を用いる。具体的には、デューティ比算出部362は、下記の式(2)によりデューティ比DUTを算出する。
DUT(n)=P(n)+I(n)+D(n) (2)
上記式(2)において、PはP項(比例項)であり、IはI項(積分項)であり、DはD項(微分項)である。P、I、Dは、それぞれ下記の式(3)〜(5)で定義される。
P(n)=Kp{Itar(n+1)−Id(n)} (3)
I(n)=Ki{Itar(n)−Id(n)} (4)
D(n)=D(n−1)+Kd{Itar(n)−Id(n)} (5)
上記式(2)〜(5)において、「n」は今回のスイッチング周期Pswにおける値を示し、「n−1」は前回のスイッチング周期Pswにおける値を示し、「n+1」は次回のスイッチング周期Pswにおける値を示す。KpはP項ゲインであり、KiはI項ゲインであり、KdはD項ゲインである。本実施形態において、各ゲインKp、Ki、Kdは可変である(詳細は、図15と関連付けて後述する。)。
上記のように、目標電流波形Wi(又は目標電流配列Mi)は、電流上がり区間Zupと電流下り区間Zdwnとを用いる。このような電流上がり区間Zupと電流下り区間Zdwnを実現するため、本実施形態では、各項Kp、Ki、Kdそれぞれの数値を切り替える。切替えの方法については、駆動回路364の構成を説明した後に説明する。
(A−2−6−4.駆動回路364)
図14は、本実施形態の駆動回路364の一部を示す図である。駆動回路364は、デューティ比DUTを用いてアクチュエータ210に駆動電圧Vdを印加する。換言すると、本実施形態では、パルス幅変調(PDM:pulse width modulation)を用いる。このため、駆動電圧Vdは固定電圧である。本実施形態において、駆動回路364は、演算部222(アクチュエータ駆動制御部258)の一部であるが、ACM202f、202rの一部として構成してもよい。駆動回路364は、アクチュエータ210に対する電力の供給(又は電圧の印加)を切り替える。
図14に示すように、駆動回路364は、第1〜第3スイッチング素子380a〜380c(以下「第1〜第3SW素子380a〜380c」又は「SW素子380a〜380c」ともいう。)と、第1〜第4ダイオード382a〜382dとを有する。
図14におけるVinは、バッテリ16(図1)からの入力電圧を示している。入力電圧Vinは、バッテリ16の出力電圧(バッテリ電圧Vbat)そのものではなく、図示しない昇圧回路によりバッテリ電圧Vbatを昇圧したものとしてもよい。図14におけるVoutは、バッテリ16側への出力電圧を示している。
第1SW素子380a及び第1ダイオード382aは、バッテリ16とコイル218(図14)の間で並列配置される。第2SW素子380b及び第2ダイオード382bは、コイル218とグラウンドの間で並列配置される。第3ダイオード382cは、バッテリ16とコイル218の間に配置される。第3SW素子380c及び第4ダイオード382dは、コイル218とグラウンドの間に配置される。
駆動回路364では、SW素子380a〜380cの切替えにより3つのループ(ループ1〜3)を形成する。図14において破線で示すループ1は、SW素子380a、380cがオンとなり、SW素子380bがオフとなった際のループである。実線で示すループ2は、SW素子380b、380cがオンとなり、SW素子380aがオフとなった際のループである。一点鎖線で示すループ3は、SW素子380a〜380cがオフとなった際のループである。
なお、アクチュエータ210に対して駆動電流Idを供給する駆動回路は、駆動回路364以外のものを用いてもよい。
(A−2−6−5.項Kp、Ki、Kdの切替え)
図15は、本実施形態の能動型防振制御で用いるアクチュエータ210の目標電流波形Wi及び駆動電流Idの波形の例を示す図である。目標電流波形Wiは、駆動電流Idの目標値である。図15に示すように、目標電流波形Wiは、アクチュエータ210が1回進退する周期(波形演算周期Pwc又は動作周期)を複数のポイントに分割して設定される。換言すると、目標電流波形Wiは、複数の目標電流Itarとして設定される。複数の目標電流Itarにより目標電流波形Wi(又は目標電流配列Mi)が形成される。
目標電流Itarの区切りそれぞれが、SW素子380a〜380cのスイッチング周期Psw[sec]に対応する。前側のACM202fと後ろ側のACM202rは、同じ振幅又は異なる振幅で位相をずらすように目標電流Itarを設定する。
なお、図14で説明したように、本実施形態では、駆動回路364によるループ1〜3を用いてアクチュエータ210を制御する。駆動電流Idを増加させる際は、ループ1とループ2を交互に入れ替える(図15左上の「電流上がり区間」参照)。駆動電流Idを減少させる際は、ループ3とループ2を交互に入れ替える(図15右上の「電流下り区間」参照)。
本実施形態において、ECU206は、ループ1〜3を下記のように切り替える。
Itar−Id≧0の場合→ループ1
Itar−Id<0且つDUT>0の場合→ループ2
Itar−Id<0且つDUT≦0の場合→ループ3
ECU206は、ループ1〜3毎に項Kp、Ki、Kdを切り替える。これにより、図15に示すような電流上がり区間Zup及び電流下り区間Zdwnを実現する。すなわち、電流上がり区間Zupではループ1とループ2を組み合わせ、電流下り区間Zdwnではループ2とループ3を組み合わせることで、図15に示すような目標電流波形Wiを実現する。
[A−2−7.アクチュエータ内部温度推定部260]
(A−2−7−1.アクチュエータ内部温度Tacmの推定の基本的な考え方)
上記のように、内部温度推定部260は、デューティ比DUTに基づいてアクチュエータ内部温度Tacmを推定(又は算出)する。
図16は、本実施形態における目標電流波形Wiと、低温時及び高温時の駆動電流Idとの関係の一例を示す図である。図16では、目標電流波形Wi及び駆動電流Idが減少している際(換言すると、電流下り区間Zdwn)の様子が示されている。
図16に示すように、低温時の駆動電流Idと高温時の駆動電流Idとでは、傾き(すなわち、駆動電流Idの時間微分値又は電流傾き偏差ΔI[A/sec])が異なる。特に、ループ2により駆動電流Idが減少する際の傾きが大きく異なる(図15の右上の「電流下り区間」参照)。そこで、本実施形態では、駆動電流Idの傾き(特に、ループ2時の傾き)の変化を利用してACM内部温度Tacmを推定する。より具体的には、駆動電流Idの傾きの変化に伴うデューティ比DUTの変化度合いを利用してACM内部温度Tacmを推定する。
図17は、本実施形態の温度推定の原理を説明するための図である。図17に示すように、本実施形態の内部温度推定部260は、平均デューティ比DUTave及びポイント数Npを用いてACM内部温度Tacmを推定する。平均デューティ比DUTaveは、デューティ比DUTの平均である(詳細は、図18を参照して後述する。)。
本実施形態では、電流下り区間Zdwnの一部(例えばデューティ比DUTが第1デューティ比閾値THdut1から第2デューティ比閾値THdut2(<THdut1)に下がるまで)における平均デューティ比DUTaveを用いるため、電流下り区間Zdwnにおける平均デューティ比DUTaveを「下り区間平均デューティ比DUTavedwn」ともいう。また、ポイント数Npは、振動周期Pvと対応関係があること(図6)に留意されたい。
内部温度Tacmが基準温度Tref(図17)以上である場合、ポイント数Np毎に内部温度Tacmと下り区間平均デューティ比DUTavedwnは、2次直線(回帰直線)の関係で近似することができる。そこで、外気温Texが基準温度Tref以上である場合、ECU206は、下り区間平均デューティ比DUTavedwn及びポイント数Npに基づいて内部温度Tacmを推定する。
具体的には、ポイント数Npにより内部温度−平均デューティ比特性500を特定する(例えば図17の特性500a〜500cの中から特性500bを特定する)と共に、デューティ比DUTに基づいて下り区間平均デューティ比DUTavedwn(例えば図17のDUTave1)を特定する。本実施形態では、内部温度−平均デューティ比特性500による2次直線の傾きを、平均デューティ比変化率Rdutave[℃/%]として用いる。平均デューティ比変化率Rdutaveは、平均デューティ比DUTaveが1増加したときの内部温度Tacmの変化量を示す。
そして、内部温度−平均デューティ比特性500において、下り区間平均デューティ比DUTavedwnに対応する内部温度Tacm(例えば図17のTacm1)を、現在の内部温度Tacmとする。
平均デューティ比DUTaveとしては、アクチュエータ駆動制御部258が実際に用いたデューティ比DUTに基づく出力平均デューティ比DUTaveoutと、基準温度Trefに対応する基準平均デューティ比DUTaverefとを利用する。従って、図17の平均デューティ比DUTave1は、出力平均デューティ比DUTaveaoutの1つである。
なお、図17の特性は、駆動電流Idの立ち下がり時(換言すると、ループ2とループ3を交互に実行する際)の特性である。この点に関し、駆動電流Idの立ち上がり時(換言すると、ループ1とループ3を交互に実行する際)には、平均デューティ比DUTaveが内部温度Tacmにかかわらず略一定である。一方、駆動電流Idの立ち下がり時(換言すると、ループ2とループ3を交互に実行する際)には、平均デューティ比DUTaveが内部温度Tacmに応じて略線形で変化する。これは、次の理由と考えられる。
すなわち、内部温度Tacmに応じてコイル218の抵抗が変化する。また、内部温度Tacmが上昇すると、アクチュエータ210内のエアが膨張して駆動軸216とコイル218の間のエアギャップが広がり、コイル218のインダクタンスが減少して応答性が変化する。そこで、本実施形態では、立ち下がり時の駆動電流Idを用いて内部温度Tacmを推定する。
また、内部温度TacmがTref未満である場合、2次直線に近似することが困難であるのは次の理由による。すなわち、内部温度Tacmが低温のときには、ゴム板214(図2)の硬化度合いが大きくなり、ACM内部温度TacmとACM発生力Facmが比例しないためと考えられる。
(A−2−7−2.平均デューティ比DUTave)
図18A〜図18Cは、本実施形態の平均デューティ比DUTaveを説明するための第1図〜第3図である。具体的には、図18Aは、本実施形態の目標電流波形Wiの一例を示す。図18Aの目標電流波形Wi(目標電流配列Mi)は、図11Cの目標電流波形Wiにゼロ点補正を行ったものである。図18Bは、図18Aの目標電流配列Miを用いた場合の電圧デューティ比DUTを示す図である。このため、図18A及び図18Bの横軸は同じである。図18Cは、図18Bの一部を拡大して示す図である。
本実施形態において、ECU206は、デューティ比DUTが第1デューティ比閾値THdut1〜第2デューティ比閾値THdut2であるときにおけるデューティ比DUTの平均を平均デューティ比DUTave(下り区間平均デューティ比DUTavedwn)とする。デューティ比DUTが第1デューティ比閾値THdut1〜第2デューティ比閾値THdut2であるときの区間を、以下では、「下り区間平均デューティ比算出対象区間Ztar」又は「対象区間Ztar」という。
下り区間平均デューティ比DUTavedwnの算出に際し、ECU206は、まず対象区間Ztarにおける各デューティ比DUTから回帰直線510を算出する。そして、ECU206は、対象区間Ztarにおける回帰直線510の最大値DUTmaxと最小値DUTminの平均値((DUTmax+DUTmin)/2)を下り区間平均デューティ比DUTavedwnとする。
(A−2−7−3.内部温度推定部260の概要)
図19は、本実施形態のアクチュエータ内部温度推定部260の詳細を示すブロック図である。図19に示すように、内部温度推定部260は、出力波形特定部530と、出力平均デューティ比算出部532と、基準平均デューティ比算出部534と、平均デューティ比変化率算出部536と、内部温度算出部538とを含む。図19に示す内部温度推定部260の各部は、記憶部224に記憶されたプログラムを実行することにより実現される機能部である。このため、図19の一部をフローチャートのように描いている。
(A−2−7−4.出力波形特定部530)
出力波形特定部530は、駆動制御部258のデューティ比算出部362(図12)から個々のデューティ比DUTを取得する。デューティ比算出部362からのデューティ比DUTは、目標電流配列Miに対応するデューティ比DUTにPID制御を行って出力された値である。出力波形特定部530は、取得した個々のデューティ比DUTを1波形演算周期Pwc分毎にまとめて出力デューティ比配列Mioutとする。
(A−2−7−5.出力平均デューティ比算出部532)
出力平均デューティ比算出部532は、電流下り区間Zdwnにおけるデューティ比DUTの平均値としての下り区間平均デューティ比DUTavedwnを、出力デューティ比配列Mioutに基づいて算出する。上記のように、ECU206は、まず対象区間Ztarにおける各デューティ比DUTから回帰直線510を算出する。そして、ECU206は、対象区間Ztarにおける回帰直線510の最大値DUTmaxと最小値DUTminの平均値((DUTmax+DUTmin)/2)を下り区間平均デューティ比DUTavedwnとする。
(A−2−7−6.基準平均デューティ比算出部534)
基準平均デューティ比算出部534は、1次指令電流Ic1(図5)とポイント数Np(図5及び図6)に基づいて基準平均デューティ比DUTaveref(図17)を算出する。図20は、本実施形態において、基準平均デューティ比算出部534が用いる基準平均デューティ比マップ550を示す。基準平均デューティ比マップ550は、1次指令電流Ic1とポイント数Npの組合せと基準平均デューティ比DUTaverefの関係を規定する。
基準平均デューティ比算出部534は、1次指令電流Ic1とポイント数Npの組合せに対応する基準平均デューティ比DUTaverefを基準平均デューティ比マップ550から読み出す。基準平均デューティ比DUTaverefは、基準温度Trefにおいて1次指令電流Ic1とポイント数Npを実現するための平均デューティ比DUTaveである(図17)。
図21は、本実施形態におけるポイント数Npと平均デューティ比DUTaveとの関係の一例を示す図である。図21では、ポイント数Npが奇数である場合と、偶数である場合の両方を示している。ポイント数Npは、エンジン回転速度Neの逆数(1/Ne)におおよそ比例する。
図21に示すように、ポイント数Npが奇数である場合と偶数である場合とで、ポイント数Npと平均デューティ比DUTaveとの関係が大きく2つに別れる。これは、ポイント数Npが奇数の場合と偶数の場合とで、ポイントの位置がずれるためと考えられる。そこで、本実施形態では、ポイント数Npが偶数である場合と奇数である場合の相違を基準平均デューティ比マップ550(図20)に反映する。すなわち、ポイント数Npが偶数である場合と奇数である場合を区別して基準平均デューティ比マップ550に基準平均デューティ比DUTaverefを記憶する。
(A−2−7−7.平均デューティ比変化率算出部536)
平均デューティ比変化率算出部536は、1次指令電流Ic1(図5)とポイント数Np(図5及び図6)に基づいて平均デューティ比変化率Rdutave(図17)を算出する。図22は、本実施形態において、平均デューティ比変化率算出部536が用いる平均デューティ比変化率マップ560を示す。平均デューティ比変化率マップ560は、1次指令電流Ic1とポイント数Npの組合せと平均デューティ比変化率Rdutaveの関係を規定する。
平均デューティ比変化率算出部536は、1次指令電流Ic1とポイント数Npの組合せに対応する平均デューティ比変化率Rdutaveを平均デューティ比変化率マップ560から読み出す。上記のように、平均デューティ比変化率Rdutaveは、ポイント数Npに応じた内部温度−平均デューティ比特性500(図17)を2次直線(回帰直線)とした場合の傾きを示す。
上記のように、ポイント数Npが奇数である場合と偶数である場合とで、ポイント数Npと平均デューティ比DUTaveとの関係が大きく2つに別れる(図21)。そこで、本実施形態では、ポイント数Npが偶数である場合と奇数である場合の相違を平均デューティ比変化率マップ560(図22)に反映する。すなわち、ポイント数Npが偶数である場合と奇数である場合を区別して平均デューティ比変化率マップ560に平均デューティ比変化率Rdutaveを記憶する。
(A−2−7−8.内部温度算出部538)
内部温度算出部538は、出力平均デューティ比DUTaveoutと、基準平均デューティ比DUTaverefと、平均デューティ比変化率Rdutaveと、基準温度Trefとに基づいて、アクチュエータ内部温度Tacmを算出する。具体的には、内部温度算出部538は、下記の式(6)に基づいて内部温度Tacmを算出する。
Tacm=(DUTaveout−DUTaveref)・Rdutave+Tref (6)
図17を参照して説明したように、式(6)は、内部温度Tacmが基準温度Tref以上である場合、ポイント数Np毎に内部温度Tacmと下り区間平均デューティ比DUTavedwnを2次直線(回帰直線)の関係で近似することができることを前提としている。
<A−3.本実施形態の効果>
以上のような本実施形態によれば、下記の効果を奏することができる。
エンジン12(駆動源)の回転周期Pv及び動作指令値Cが等しい条件下では、内部温度Tacmの相違に応じて出力平均デューティ比DUTaveoutが変化する(図16)。本実施形態によれば、出力平均デューティ比DUTaveout及び基準平均デューティ比DUTaverefの偏差と平均デューティ比変化率Rdutaveとの積に基準温度Trefを加算した値を内部温度Tacmとして算出する(式(6)、図17及び図19の内部温度算出部538)。デューティ比DUTは、アクチュエータ210内部(コイル218)の抵抗値の変化を反映したものとなるため、内部温度Tacmを高精度に推定することが可能となる。また、アクチュエータ210の内部に既存の温度センサ(例えばサーミスタ、熱電対)を配置することが困難な場合、アクチュエータ210の外部に既存の温度センサを配置しても内部温度Tacmの測定精度が低い場合等であっても、内部温度Tacmを高精度に推定することが可能となる。或いは、上記のような既存の温度センサを省略することで、能動型防振装置200全体の小型化又は省コスト化を図ることが可能となる。或いは、アクチュエータ210の内部に既存の温度センサを配置しつつ、本実施形態を用いることで、フェールセールの点で優れた構成を提供することができる。
本実施形態において、ECU206(コンピュータ)は、動作指令値C及びポイント数Npの組合せと基準平均デューティ比DUTaverefとを関連付けて記憶した基準平均デューティ比マップ550(図20)と、動作指令値C及びポイント数Npの組合せと平均デューティ比変化率Rdutaveとを関連付けて記憶した平均デューティ比変化率マップ560(図22)とを備える。また、ECU206は、基準平均デューティ比マップ550及び平均デューティ比変化率マップ560のそれぞれでは、ポイント数Npが奇数の場合と偶数の場合とで異なる関係が規定される(図21参照)。
ポイント数Np(エンジン12の回転周期Pvが長くなるほど大きくなるように設定された整数)が奇数である場合と偶数である場合とで、平均デューティ比DUTaveと内部温度Tacmとの相関性が異なる場合がある(図21)。本実施形態の基準平均デューティ比マップ550及び平均デューティ比変化率マップ560では、ポイント数Npが奇数の場合と偶数の場合とで異なる関係が規定される。このため、内部温度Tacmを高精度に推定することが可能となる。
本実施形態において、基準平均デューティ比算出部534及び平均デューティ比変化率算出部536は、ポイント数Npが偶数の場合と奇数の場合で異なる基準平均デューティ比DUTaveref及び平均デューティ比変化率Rdutaveを算出する(図21参照)。これにより、上記と同様の理由で、内部温度Tacmを高精度に推定することが可能となる。
本実施形態において、内部温度推定部260が行う内部温度Tacmの推定(内部温度推定ステップ)は、出力平均デューティ比DUTaveoutの算出(出力平均デューティ比算出ステップ)と、基準平均デューティ比DUTaverefの算出(基準平均デューティ比算出ステップ)と、内部温度Tacmの算出(内部温度算出ステップ)とを有する(図19)。出力平均デューティ比算出ステップでは、ポイント数Npに応じて(換言すると、エンジン12(駆動源)の回転周期Pvが所定周期であるときにおいて)、駆動制御ステップにおいて動作指令値Cを実現するために用いたデューティ比DUTの平均である出力平均デューティ比DUTaveoutを算出する(図19の出力平均デューティ比算出部532)。基準平均デューティ比算出ステップでは、内部温度Tacmが基準温度Trefであり且つポイント数Npに応じて(換言すると、エンジン12の回転周期Pvが所定周期であるときに)動作指令値Cを実現するデューティ比DUTの平均である基準平均デューティ比DUTaverefを、動作指令値C及びポイント数Npに基づいて算出する(図19の基準平均デューティ比算出部534)。内部温度算出ステップでは、基準平均デューティ比DUTaveref及び出力平均デューティ比DUTaveoutの偏差に基づいて内部温度Tacmを算出する(式(6)、図17及び図19の内部温度算出部538)。
ポイント数Np(又はエンジン12の回転周期Pv)及び動作指令値Cが等しい条件下では、内部温度Tacmの相違に応じて出力平均デューティ比DUTaveoutが変化する(図17)。本実施形態によれば、基準平均デューティ比DUTaverefと出力平均デューティ比DUTaveoutの偏差に基づいてアクチュエータ210の内部温度Tacmを推定する。このため、アクチュエータ210の内部に既存の温度センサ(例えばサーミスタ、熱電対)を配置することが困難な場合、アクチュエータ210の外部に既存の温度センサを配置しても内部温度Tacmの測定精度が低い場合等であっても、内部温度Tacmを高精度に推定することが可能となる。或いは、上記のような既存の温度センサを省略することで、能動型防振装置200全体の小型化又は省コスト化を図ることが可能となる。或いは、アクチュエータ210の内部に既存の温度センサを配置しつつ、本実施形態を用いることで、フェールセールの点で優れた構成を提供することができる。
B.変形例
なお、本発明は、上記実施形態に限らず、本明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。例えば、以下の構成を採用することができる。
<B−1.適用対象>
上記実施形態では、走行モータを有さないエンジン車両である車両10に能動型防振装置200(ACM ECU206)を適用した(図1)。しかしながら、例えば、ACM内部温度Tacmの推定に着目すれば、これに限らない。例えば、エンジン12に加えて走行モータを有するハイブリッド車両である車両10に能動型防振装置200を適用してもよい。或いは、能動型防振装置200の適用対象は、車両10に限らず、エンジン12等の回転駆動源を備える移動物体(船舶や航空機等)に用いることもできる。或いは、能動型防振装置200を、エンジン12等の回転駆動源を備える製造装置、ロボット又は家電製品に適用してもよい。
<B−2.エンジン12(駆動源)>
上記実施形態では、エンジン12を走行用(車両10の走行駆動力を生成するもの)としたが、例えば、走行モータを駆動力生成手段とする車両10であれば、エンジン12は、図示しない発電機を作動させるためのみに用いられるものであってもよい。
<B−3.バッテリ16(蓄電装置)>
上記実施形態では、アクチュエータ210に対して電力を供給する蓄電装置として12Vバッテリであるバッテリ16を用いた(図1)。しかしながら、その他の蓄電装置によりアクチュエータ210に対して電力を供給してもよい。そのような蓄電装置としては、例えば、12Vよりも高電圧のバッテリ(例えば、走行モータ用のバッテリ)又はキャパシタを用いることができる。
<B−4.ACM ECU206>
[B−4−1.構成]
上記実施形態では、駆動回路364をACM ECU206の一部とした(図12及び図14)。しかしながら、例えば、アクチュエータ210を駆動する観点からすれば、これに限らない。例えば、駆動回路364をアクチュエータ210内に配置することも可能である。
[B−4−2.制御]
(B−4−2−1.駆動源の回転情報)
上記実施形態では、エンジン12(駆動源)の回転情報として振動振幅Av及び振動周期Pv(エンジン回転速度Neの逆数に比例する値)を用いた(図3等)。しかしながら、例えば、アクチュエータ210による相殺振動を生成する観点からすれば、これに限らない。例えば、エンジン回転速度Neの時間微分値(エンジン回転加速度[rpm/s])又はこれに相当する値を用いることも可能である。
(B−4−2−2.内部温度Tacmの推定)
上記実施形態では、出力平均デューティ比DUTaveoutと基準平均デューティ比DUTaverefの偏差と平均デューティ比変化率Rdutaveの積に基準温度Trefを加算した値を内部温度Tacmとした(式(6)、図17及び図19の内部温度算出部538)。換言すると、上記実施形態では、2次直線(又は回帰直線)を用いて内部温度Tacmを推定した。しかしながら、例えば、出力平均デューティ比DUTaveout及び基準平均デューティ比DUTaverefの偏差によりACM内部温度Tacmを推定する観点からすれば、これに限らない。
例えば、2次曲線又は非線形特性によりACM内部温度Tacmを推定することも可能である。非線形特性を用いる場合、振動振幅Av、ポイント数Np(又は振動周期Pv)、出力平均デューティ比DUTaveout及び基準平均デューティ比DUTaverefと、ACM内部温度Tacmとの関係を予め記憶部224に記憶しておいてもよい。
上記実施形態では、内部温度−平均デューティ比特性500(500a〜500c)の特定をポイント数Npに基づいて行った(図17及び図19)。しかしながら、例えば、特性500を特定する観点からすれば、これに限らない。例えば、ポイント数Npの代わりに、振動周期Pvを用いることも可能である。
(B−4−2−3.平均デューティ比DUTave(演算周期の所定区間))
上記実施形態では、平均デューティ比DUTaveの算出対象とするデューティ比DUTの区間を電流下り区間Zdwnの一部分である対象区間Ztarのみとした(図18A〜図18C)。しかしながら、電流上がり区間Zupの一部又は全部を対象区間Ztarに含ませることも可能である。
上記実施形態では、目標値としての電圧デューティ比DUTに基づいて出力平均デューティ比DUTaveoutを算出することを想定していた(図18C)。しかしながら、例えば、動作指令値Cを実現するために用いたデューティ比DUTの平均を算出する観点からすれば、デューティ比DUTの実測値(例えば、図示しない電圧センサの出力に基づいて算出するもの)を用いることも可能である。
<B−5.その他>
上記実施形態では、図3〜図5、図7、図8、図12及び図19に示す順番で各演算(又はステップ)を実行した。しかしながら、例えば、各演算(又はステップ)の目的を実現可能な範囲であれば(換言すると、本発明の効果を得られる場合)、各演算の順番は入れ替えることが可能である。例えば、図19において出力平均デューティ比DUTaveout、基準平均デューティ比DUTaveref及び平均デューティ比変化率Rdutaveの演算順序を入れ替える又は同時に演算することが可能である。
上記実施形態では、数値の比較において等号を含む場合と含まない場合とが存在した。しかしながら、例えば、等号を含む又は等号を外す特別な意味がなければ(換言すると、本発明の効果を得られる場合)、数値の比較において等号を含ませるか或いは含ませないかは任意に設定可能である。
その意味において、例えば、図7の外気温判定部310における外気温Texが外気温閾値THtex以上であるか否かの判定(Tex≧THtex)を、外気温Texが外気温閾値THtexよりも大きいか否かの判定(Tex>THtex)に置き換えることができる。
12…エンジン(駆動源) 14…車体
200…能動型防振装置 206…ACM ECU(コンピュータ)
210…アクチュエータ 252…指令値算出部
254…指令値補正部 258…アクチュエータ駆動制御部
260…アクチュエータ内部温度推定部 288…ポイント数算出部
532…出力平均デューティ比算出部 534…基準平均デューティ比算出部
536…平均デューティ比変化率算出部 538…内部温度算出部
550…基準平均デューティ比マップ 560…平均デューティ比変化率マップ
Av…エンジン振動振幅(回転情報) C…動作指令値
DUT…電圧デューティ比
DUTaveout…出力平均デューティ比
DUTaveref…基準平均デューティ比
Ic1…1次指令電流(動作指令値) Ic2…2次指令電流(動作指令値)
Np…ポイント数 Pc1…1次位相(動作指令値)
Pc2…2次位相(動作指令値)
Pv…エンジン振動周期(回転情報、回転周期)
Rdutave…平均デューティ比変化率
Tacm…アクチュエータの内部温度 Tref…基準温度
Vd…駆動電圧

Claims (4)

  1. 駆動源と車体との間に配置されたアクチュエータと、
    前記アクチュエータに能動的振動を生成させることで前記駆動源から前記車体への振動伝達を抑制するコンピュータと
    を備える能動型防振装置であって、
    前記コンピュータは、
    前記アクチュエータの内部温度を算出する内部温度推定部と、
    前記駆動源の回転情報から前記アクチュエータの動作指令値を算出する指令値算出部と、
    前記内部温度に応じて前記動作指令値を補正する指令値補正部と、
    補正した前記動作指令値に基づく電圧デューティ比を用いて前記アクチュエータに駆動電圧を印加する駆動制御部と
    を備え、
    さらに、前記コンピュータは、前記駆動源の回転周期が長くなるほど大きくなるように設定された整数のポイント数を取得するポイント数算出部を備え、
    前記内部温度推定部は、
    前記駆動源の回転周期が所定周期であるときにおいて、前記動作指令値を実現するために用いた前記電圧デューティ比の目標値又は実測値の平均である出力平均デューティ比を算出する出力平均デューティ比算出部と、
    前記内部温度が基準温度であり且つ前記駆動源の回転周期が前記所定周期であるときに前記動作指令値を実現する前記デューティ比の平均である基準平均デューティ比を、前記動作指令値及び前記ポイント数に基づいて算出する基準平均デューティ比算出部と、
    前記駆動源の回転周期が前記所定周期であるときにおいて、前記内部温度の変化量と前記デューティ比の平均である平均デューティ比の変化量との関係を示す平均デューティ比変化率を、前記動作指令値及び前記ポイント数から算出する平均デューティ比変化率算出部と、
    前記出力平均デューティ比及び前記基準平均デューティ比の偏差と前記平均デューティ比変化率との積に前記基準温度を加算した値を前記内部温度として算出する内部温度算出部と
    を備えることを特徴とする能動型防振装置。
  2. 請求項1に記載の能動型防振装置において、
    前記コンピュータは、
    前記動作指令値及び前記ポイント数の組合せと前記基準平均デューティ比とを関連付けて記憶した基準平均デューティ比マップと、
    前記動作指令値及び前記ポイント数の組合せと前記平均デューティ比変化率とを関連付けて記憶した平均デューティ比変化率マップと
    を備え、
    前記基準平均デューティ比マップ及び前記平均デューティ比変化率マップのそれぞれでは、前記ポイント数が奇数の場合と偶数の場合とで異なる関係が規定される
    ことを特徴とする能動型防振装置。
  3. 請求項1又は2に記載の能動型防振装置において、
    前記基準平均デューティ比算出部及び前記平均デューティ比変化率算出部は、前記ポイント数が偶数の場合と奇数の場合とで異なる前記基準平均デューティ比及び前記平均デューティ比変化率を算出する
    ことを特徴とする能動型防振装置。
  4. 駆動源と車体との間に配置されたアクチュエータと、
    前記アクチュエータに能動的振動を生成させることで前記駆動源から前記車体への振動伝達を抑制するコンピュータと
    を備える能動型防振装置を用いる能動型防振方法であって、
    前記コンピュータは、
    前記アクチュエータの内部温度を推定する内部温度推定ステップと、
    前記駆動源の回転情報から前記アクチュエータの動作指令値を算出する指令値算出ステップと、
    前記内部温度に応じて前記動作指令値を補正する指令値補正ステップと、
    補正した前記動作指令値に基づく電圧デューティ比を用いて前記アクチュエータに駆動電圧を印加する駆動制御ステップと、
    を有し、
    さらに、前記コンピュータは、前記駆動源の回転周期が長くなるほど大きくなるように設定された整数のポイント数を取得するポイント数算出ステップを有し、
    前記内部温度推定ステップは、
    前記駆動源の回転周期が所定周期であるときにおいて、前記駆動制御ステップにおいて前記動作指令値を実現するために用いた前記電圧デューティ比の目標値又は実測値の平均である出力平均デューティ比を算出する出力平均デューティ比算出ステップと、
    前記内部温度が基準温度であり且つ前記駆動源の回転周期が前記所定周期であるときに前記動作指令値を実現する前記デューティ比の平均である基準平均デューティ比を、前記動作指令値及び前記ポイント数に基づいて算出する基準平均デューティ比算出ステップと、
    前記出力平均デューティ比及び前記基準平均デューティ比の偏差に基づいて前記内部温度を算出する内部温度算出ステップと
    を含むことを特徴とする能動型防振方法。
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