JP2021039513A - 車両特性最適化装置、車両特性最適化方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】個体差がある車両であっても、車両特性を向上することができる。【解決手段】車両に存在する複数の振動要素各々の時系列振動データを取得し（７１）、複数の振動要素毎に時間及び周波数に対する振動データに変換し（７３）、複数の振動データを集約し、時間、周波数及び振動要素が存在する位置の３つの次元で表される３次元データを作成し（７４）、３次元データに対して因子分解を行い、因子各々に対する複数の振動要素が存在する位置各々の寄与度を算出し（７５）、寄与度に基づいて、車両特性評価に関する目的関数と、設計変数とを設定し、かつ目的関数の最適値を与える設計変数の値を求め（７６）、車両の評価対象位置に関係する振動要素の振動特性を調整する（７７）。【選択図】図４

Description

本発明は、車両特性最適化装置、車両特性最適化方法及びプログラムに関する。

車両などの移動体における振動を解析する種々の振動解析法が開発されている。例えば、車両に加速度センサを配置し、計測したデータをウェーブレット（ｗａｖｅｌｅｔ）変換した３次元データを多変量解析の一例であるＰＡＲＡＦＡＣ（Ｐａｒａｌｌｅｌ Ｆａｃｔｏｒ Ａｎａｌｙｓｉｓ）によりデータ解析する技術が知られている（特許文献１）。この技術では、計測データをウェーブレット変換した３次元データをＰＡＲＡＦＡＣによりデータ解析し、所定の部位の振動に対して、他の部位の振動の寄与度を計算し、寄与度の大きい部位を中心に低次元モデルを作成している。また、特許文献２にも、計測対象に位置、速度、及び加速度センサを配置してデータを計測し、それらのデータをウェーブレット変換して、３次元データにし、ＰＡＲＡＦＡＣによりデータ解析することが記載されている。また、特許文献３では、テンソル分解を実施し、特許文献１と同様に寄与度分析をすることが記載されている。

特開２０１６−２１２０１６号公報 特開２０１０−４８６８４号公報 特開２０１７−１４２６２９号公報

ところで、例えば、車両は、様々な振動を抑制する等の車両特性を定常的に発揮することが好ましい。しかしながら、車両には個体差があり、個々の車両で運動性能を含む車両性能も相違する。従って、或る車両の挙動を計測したデータを用いたデータ解析を反映しても、個々の車両に適合しない場合がある。
上記特許文献１では、或る運転条件下におけるデータ解析は可能であるものの、個々に相違する車両特性を考慮する場合には改善の余地がある。また、上記特許文献２では、データ解析に関する手法が提案されたもので、個々の車両特性を考慮するには不充分である。また、上記特許文献３も、データ解析に関する手法が提案されたもので、寄与度分析を用いて振動を解析することが提案されているものの、個々の車両特性を考慮するには不充分である。

本開示は、上記事実を考慮してなされたもので、個体差がある車両であっても、車両特性を向上することができる車両特性最適化装置、車両特性最適化方法及びプログラムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本開示の第１態様は、
車両に存在する複数の振動要素各々の時系列振動データを取得する時系列振動データ取得部と、
前記時系列振動データ取得部で取得された前記時系列振動データを、前記複数の振動要素毎に時間及び周波数に対する振動データに変換する振動データ変換部と、
前記振動データ変換部で変換された複数の振動データを集約し、時間、周波数、及び前記振動要素が存在する位置の３つの次元で表される３次元データを作成する３次元データ作成部と、
前記３次元データに対して因子分解を行い、因子分解された因子各々に対する前記複数の振動要素が存在する位置各々の寄与度を算出する因子解析部と、
前記寄与度に基づいて、前記車両の評価対象位置における車両特性評価用物理量を表す目的関数と、前記車両の評価対象位置に関係する前記振動要素の振動特性を表す設計変数とを設定し、かつ前記目的関数の最適値を与える設計変数の値を求める最適化部と、
前記目的関数の最適値を与える設計変数の値に基づいて、前記車両の評価対象位置に関係する前記振動要素の振動特性を調整する調整部と、
を備える車両特性最適化装置である。

本開示の第２態様は、第１態様の車両特性最適化装置において、
前記最適化部は、前記設計変数の単位変化量に対する目的関数の変化量の割合である目的関数の感度に基づいて、設計変数の値を変更すると共に、設計変数を変更させたときの目的関数の値を計測し、前回の計測値と前記設計変数の値を変更させたときの計測値とに基づいて、目的関数の最適値を与える設計変数の値を求める。

本開示の第３態様は、第１態様又は第２態様の車両特性最適化装置において、
前記時系列振動データは加速度データであり、前記目的関数は前記因子解析部の解析結果における前記車両の評価対象位置の各因子の加速度の総和であり、前記設計変数は前記車両の評価対象位置に関係する前記振動要素の振動特性を決定するデバイスの作動を規定するパラメータであり、
前記最適化部は、前記目的関数の値が最小値になるように前記設計変数の値を求め、
前記調整部は、前記デバイスに前記パラメータの設定を行う。

本開示の第４態様は、第１態様又は第２態様の車両特性最適化装置において、
前記時系列振動データは加速度データであり、前記目的関数は前記因子解析部の解析結果における周波数基底の各因子のピーク周波数間の差分の総和であり、前記設計変数は前記車両の評価対象位置に関係する前記振動要素の振動特性を決定するデバイスの作動を規定するパラメータであり、
前記最適化部は、前記目的関数の値が最大値になるように前記設計変数の値を求め、
前記調整部は、前記デバイスに前記パラメータの設定を行う。

本開示の第５態様は、第１態様又は第２態様の車両特性最適化装置において、
前記時系列振動データは加速度データであり、前記目的関数は前記因子解析部の解析結果における加速度の時間変動基底の各因子の評価対象時間の変動量の総和であり、前記設計変数は前記車両の評価対象位置に関係する前記振動要素の振動特性を決定するデバイスの作動を規定するパラメータであり、
前記最適化部は、目的関数の値が最小値になるように前記設計変数の値を求め、
前記調整部は、前記デバイスに前記パラメータの設定を行う。

本開示の第６態様は、
車両特性を最適化する車両特性最適化方法であって、
車両に存在する複数の振動要素各々の時系列振動データを取得し、
取得された前記時系列振動データを、前記複数の振動要素毎に時間及び周波数に対する振動データに変換し、
変換された複数の振動データを集約し、時間、周波数、及び前記振動要素が存在する位置の３つの次元で表される３次元データを作成し、
前記３次元データに対して因子分解を行い、因子分解された因子各々に対する前記複数の振動要素が存在する位置各々の寄与度を算出し、
前記寄与度に基づいて、前記車両の評価対象位置における車両特性評価用物理量を表す目的関数と、前記車両の評価対象位置に関係する前記振動要素の振動特性を表す設計変数とを設定し、かつ前記目的関数の最適値を与える設計変数の値を求め、
前記目的関数の最適値を与える設計変数の値に基づいて、前記車両の評価対象位置に関係する前記振動要素の振動特性を調整する
車両特性最適化方法である。

本開示の第７態様は、
車両特性を最適化するためのプログラムであって、
コンピュータを、
車両に存在する複数の振動要素各々の時系列振動データを取得する時系列振動データ取得部、
前記時系列振動データ取得部で取得された前記時系列振動データを、前記複数の振動要素毎に時間及び周波数に対する振動データに変換する振動データ変換部、
前記振動データ変換部で変換された複数の振動データを集約し、時間、周波数、及び前記振動要素が存在する位置の３つの次元で表される３次元データを作成する３次元データ作成部、
前記３次元データに対して因子分解を行い、因子分解された因子各々に対する前記複数の振動要素が存在する位置各々の寄与度を算出する因子解析部、
前記寄与度に基づいて、前記車両の評価対象位置における車両特性評価用物理量を表す目的関数と、前記車両の評価対象位置に関係する前記振動要素の振動特性を表す設計変数とを設定し、かつ前記目的関数の最適値を与える設計変数の値を求める最適化部、及び、
前記目的関数の最適値を与える設計変数の値に基づいて、前記車両の評価対象位置に関係する前記振動要素の振動特性を調整する調整部
として機能させるためのプログラムである。

なお、本開示のプログラムを記憶する記憶媒体は、特に限定されず、ハードディスクであってもよいし、ＲＯＭであってもよい。また、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤディスク、光磁気ディスクやＩＣカードであってもよい。更にまた、該プログラムを、ネットワークに接続されたサーバ等からダウンロードするようにしてもよい。

本開示によれば、個体差がある車両であっても、車両特性を向上することができる、という効果が得られる。

第１実施形態に係る車両特性設定装置の適用対象となる車両の概略構成を示す図である。 車両のパワートレーンブロックの概略構成を示す図である。 車両のパワートレーンブロックの概略構成を示す図である。 第１実施形態に係る車両特性設定装置の概略構成を示す図である。 第１実施形態に係る車両特性設定装置のハードウェア構成の例を示す図である。 第１実施形態に係る車両特性設定装置における処理の流れを示すフローチャートである。 車両の走行中に計測される時系列振動データの概念を示す図である。 時間及び周波数に対する振動データである２次元データの概念を示す図である。 ３次元のテンソルで表される３次元データの概念を示す図である。 基底テンソルの特性の一例を示す図であり、（Ａ）は周波数基底テンソルを示し、（Ｂ）は時間基底テンソルを示し、（Ｃ）は位置基底テンソルを示す。 因子における位置基底のテンソルの特性を示す図である。 車両の評価対象位置の因子における位置基底の成分を示す図である。 モータ駆動により振動低減を行う処理の流れを示すフローチャートである。 簡易車両モデルの一例を示す図である。 モータ制御量により振動を低減する制御用コントローラの概念を示す図である。 第２実施形態に係る車両特性設定装置における処理の流れを示すフローチャートである。 第２実施形態に係る寄与度の一例を示す図であり、（Ａ）は第１寄与度を示し、（Ｂ）は因子の周波数特性を示し、（Ｃ）は第２寄与度を示す。 第３実施形態に係る車両特性設定装置における処理の流れを示すフローチャートである。 第３実施形態に係る目的関数における時間変動特性を示す図である。

以下、図面を参照して本開示の技術を実現する実施形態を詳細に説明する。なお、本実施形態では、移動体としての車両に搭載されたセンサからの時系列振動データを取得して当該車両の車両特性を設定する車両特性設定装置に、本開示の車両特性最適化装置を適用した場合を一例として説明する。

＜本実施形態の概要＞
走行時における車両の車両特性を向上しようとする場合、予め車両に発生する振動を解析して解析結果に基づいて、アブゾーバ等のデバイスの設定値を調整して車両に発生する振動を低減するようにしている。ところが、車両には個体差があり、個々の車両で運動性能を含む車両性能も相違する。従って、予め計測したデータを用いたデータ解析を反映しても、個々の車両に適合しない場合がある。本実施形態では、車両に搭載されたセンサからの時系列振動データを用いて振動に関する時間特性、周波数特性、及び位置特性を適切に考慮することで、高精度に、車両特性を向上する。

＜第１実施形態＞
第１実施形態は、振動要素の位置特性に関する車両特性評価用物理量を表す目的関数を最適化することで、車両における評価対象位置の振動を低減する。

図１乃至図３は第１実施形態に係る車両特性設定装置の適用対象となる車両１０の概略構成を示す図であり、図４は第１実施形態に係る車両特性設定装置の概略構成を示す図である。

図１は第１実施形態における車両１０全体の概略構成を示し、図２及び図３は車両１０のパワートレーンブロック１２の概略構成を示す。振動系としての車両１０は、複数の振動要素として車体（ばね上要素）１１とパワートレーンブロック１２とばね下要素１５を含む。パワートレーンブロック１２はモータ１３及び変速機１４を含んで構成され、ばね下要素１５は駆動輪１８及びロワアーム１９を含んで構成される。モータ１３は変速機１４に連結され、変速機１４は駆動輪１８に連結されている。車両１０の実稼働（実走行）時に、モータ１３はトルク（回転力）を加振力として発生し、モータ１３と変速機１４間でトルクが伝達され、変速機１４と駆動輪１８間でトルクが伝達される。

なお、車両１０は、変速機１４を介して駆動輪１８にトルクを伝達することに限定されるものではなく、モータ１３から直接駆動輪１８へモータのトルクを伝達するようにしてもよい。第１実施形態では、モータ１３と変速機１４間でトルクが伝達され、変速機１４と駆動輪１８間でトルクが伝達される場合を説明する。

パワートレーンブロック１２はマウント１６を介して車体１１に支持されており、マウント１６を介してパワートレーンブロック１２と車体１１間で力が伝達される。ばね下要素１５はサスペンションブッシュ１７を介して車体１１に支持されており、サスペンションブッシュ１７を介してばね下要素１５と車体１１間で力が伝達される。

車両１０は、車両１０が有する部品の剛性及び減衰特性を調整するデバイス４０を備えている（図４）。例えば、マウント１６の剛性及び減衰特性を示すマウント特性４２を調整するデバイス４０を備えている。また、サスペンションブッシュ１７の剛性及び減衰特性を示すアブゾーバ特性４１を調整する図示しないアブゾーバ等のデバイス４０を備えている。デバイス４０は、車両１０に生じる振動を低減するように作動を規定した標準のパラメータが予め設定されており、車両１０は、標準のパラメータにより作動が規定されたデバイス４０による車両特性に応じて走行する。詳細は後述するが、第１実施形態では、個体差を有する車両１０に対して、デバイス４０のパラメータを調整することで、車両１０の車両特性を向上する。第１実施形態では、デバイス４０の作動を規定するパラメータを標準のパラメータから変更可能になっている。

ここで、車両前後方向（車両進行方向）ｘを軸、車両左右方向をｙ軸、車両上下方向をｚ軸とする、互いに直交するｘｙｚ３次元座標系を車両１０に規定する。パワートレーンブロック１２は、ｘ方向重心軸まわりに回転振動（ロール振動）可能であり、ｙ方向重心軸まわりに回転振動（ピッチ振動）可能であり、ｚ方向重心軸まわりに回転振動（ヨー振動）可能である。さらに、パワートレーンブロック１２は、ｘ方向に並進振動可能であり、ｙ方向に並進振動可能であり、ｚ方向に並進振動可能である。同様に、ばね下要素１５も、ｘ方向重心軸まわりに回転振動（ロール振動）可能であり、ｙ方向重心軸まわりに回転振動（ピッチ振動）可能であり、ｚ方向重心軸まわりに回転振動（ヨ一振動）可能である。さらに、ばね下要素１５も、ｘ方向に並進振動可能であり、ｙ方向に並進振動可能であり、ｚ方向に並進振動可能である。車体１１は、ｘ方向に並進振動可能である。ここでは、パワートレーンブロック１２及びばね下要素１５は、６自由度の剛体運動をする質点であるものとして考える。

図２及び図３に示すように、車両１０の実走行時における振動計測対象であるパワートレーンブロック１２の並進振動及び回転振動を計測するために、各々がｘ方向並進加速度とｙ方向並進加速度とｚ方向並進加速度を検出する複数（３つ）の３軸加速度センサ２２−１、２２−２、２２−３がパワートレーンブロック１２に付設されている。図２及び図３の例では、３軸加速度センサ２２−１と３軸加速度センサ２２−２はｙ方向に互いに距離ｌ_Ｐ１＋ｌ_Ｐ２をおいた状態でパワートレーンブロック１２に設置され、３軸加速度センサ２２−１と３軸加速度センサ２２−３はｙ方向に互いに距離ｌ_ｐ１＋ｌ_ｐ３をおいた状態でパワートレーンブロック１２に設置されている。３軸加速度センサ２２−１と３軸加速度センサ２２−２とでｘ方向位置及びｚ方向位置は互いに等しく、３軸加速度センサ２２−１、２２−２と３軸加速度センサ２２−３は、ｘ方向に互いに距離ｄ_ｐ１＋ｄ_ｐ３をおき、ｚ方向に互いに距離ｈ_ｐ１＋ｈ_ｐ３をおいた状態で、パワートレーンブロック１２に設置されている。

パワートレーンブロック１２において、ｘ方向重心軸まわりの回転角加速度ｄ^２θ_ｐｘ／ｄｔ^２は以下の（１）式で表され、ｙ方向重心軸まわりの回転角加速度ｄ^２θ_ｐｙ／ｄｔ^２は以下の（２）式で表され、ｚ方向重心軸まわりの回転角加速度ｄ^２θ_ｐｚ／ｄｔ^２は以下の（３）式で表される。そして、重心点でのｘ方向並進加速度ｄ^２ｘ_ｐ／ｄｔ^２は以下の（４）式で表され、重心点でのｙ方向並進加速度ｄ^２ｙ_ｐ／ｄｔ^２は以下の（５）式で表され、重心点でのｚ方向並進加速度ｄ^２ｚ_ｐ／ｄｔ^２は以下の（６）式で表される。（１）〜（６）式において、ｄ^２ｚ_Ｐ１／ｄｔ^２は３軸加速度センサ２２−１の付設箇所でのｚ方向並進加速度、ｄ^２ｚ_Ｐ３／ｄｔ^２は３軸加速度センサ２２−３の付設箇所でのｚ方向並進加速度、ｄ^２ｘ_Ｐ１／ｄｔ^２は３軸加速度センサ２２−１の付設箇所でのｘ方向並進加速度、ｄ^２ｘ_Ｐ２／ｄｔ^２は３軸加速度センサ２２−２の付設箇所でのｘ方向並進加速度、ｄ^２ｘ_ｐ３／ｄｔ^２は３軸加速度センサ２２−３の付設箇所でのｘ方向並進加速度、ｄ^２ｙ_ｐ１／ｄｔ^２は３軸加速度センサ２２−１の付設箇所でのｙ方向並進加速度である。そして、ｈ_ｐ１はパワートレーンブロック１２の重心点と３軸加速度センサ２２−１、２２−２の付設箇所とのｚ方向距離、ｄ_ｐ１はパワートレーンブロック１２の重心点と３軸加速度センサ２２−１、２２−２の付設箇所とのｘ方向距離、ｌ_Ｐ１はパワートレーンブロック１２の重心点と３軸加速度センサ２２−１の付設箇所とのｙ方向距離である。

同様に、車両１０の実走行時における振動計測対象であるばね下要素１５（ロワアーム１９）の並進振動及び回転振動を計測するために、各々がｘ方向並進加速度とｙ方向並進加速度とｚ方向並進加速度を検出する複数（３つ）の３軸加速度センサ２５−１、２５−２、２５−３がばね下要素１５に付設されている。３軸加速度センサ２５−１と３軸加速度センサ２５−２はｙ方向に互いに距離ｌ_ｓ１＋ｌ_ｓ２をおいた状態でばね下要素１５に設置され、３軸加速度センサ２５−１と３軸加速度センサ２５−３はｙ方向に互いに距離ｌ_ｓ１＋ｌ_ｓ３をおいた状態でばね下要素１５に設置されている。３軸加速度センサ２５−１と３軸加速度センサ２５−２とでｘ方向位置及びｚ方向位置は互いに等しく、３軸加速度センサ２５−１、２５−２と３軸加速度センサ２５−３は、ｘ方向に互いに距離ｄ_ｓ１＋ｄ_ｓ３をおき、ｚ方向に互いに距離ｈ_ｓ１＋ｈ_ｓ３をおいた状態で、ばね下要素１５に設置されている。

ばね下要素１５（ロワアーム１９）において、ｘ方向重心軸まわりの回転角加速度ｄ^２θ_ｓｘ／ｄｔ^２は以下の（７）式で表され、ｙ方向重心軸まわりの回転角加速度ｄ^２θ_ｓｙ／ｄｔ^２は以下の（８）式で表され、ｚ方向重心軸まわりの回転角加速度ｄ^２θ_ｓｚ／ｄｔ^２は以下の（９）式で表される。そして、重心点でのｘ方向並進加速度ｄ^２ｘ_ｓ／ｄｔ^２は以下の（１０）式で表され、重心点でのｙ方向並進加速度ｄ^２ｙ_ｓ／ｄｔ^２は以下の（１１）式で表され、重心点でのｚ方向並進加速度ｄ^２ｚ_ｓ／ｄｔ^２は以下の（１２）式で表される。（７）〜（１２）式において、ｄ^２ｚ_ｓ１／ｄｔ^２は３軸加速度センサ２５−１の付設箇所でのｚ方向並進加速度、ｄ^２ｚ_ｓ３／ｄｔ^２は３軸加速度センサ２５−３の付設箇所でのｚ方向並進加速度、ｄ^２ｘ_ｓ、／ｄｔ^２は３軸加速度センサ２５−１の付設箇所でのｘ方向並進加速度、ｄ^２ｘ_ｓ２／ｄｔ^２は３軸加速度センサ２５−２の付設箇所でのｘ方向並進加速度、ｄ^２ｘ_ｓ３／ｄｔ^２は３軸加速度センサ２５−３の付設箇所でのｘ方向並進加速度、ｄ^２ｙ_ｓ１／ｄｔ^２は３軸加速度センサ２５−１の付設箇所でのｙ方向並進加速度である。そして、ｈ_ｓ１はばね下要素１５の重心点と３軸加速度センサ２５ー１、２５−２の付設箇所とのｚ方向距離、ｄ_ｓ１はばね下要素１５の重心点と３軸加速度センサ２５−１、２５−２の付設置所とのｘ方向距離、ｌ_ｓ１はばね下要素１５の重心点と３軸加速度センサ２５−１の付設箇所とのｙ方向距離である。

車両１０の実走行時における振動計測対象である駆動輪１８の回転振動を計測するために、駆動輪１８の角速度ｄθ_ｗ／ｄｔを検出する角速度センサ２８が駆動輪１８に付設されている。また、車両１０の実走行時における振動評価対象である車体１１のフロアの並進振動を計測するために、車体１１のフロアのｘ方向並進加速度ｄ^２ｘ_ｖ／ｄｔ^２を検出する加速度センサ２１が車体１１のフロアに付設されている。車両１０の実走行時に各センサ２１、２２−１、２２−２、２２−３、２５−１、２５−２、２５−３、２８で検出された時系列信号は、車両特性設定装置７０に入力される。車両特性設定装置７０は、車両１０の振動解析を行い、当該車両における振動に関する車両特性の最適化を行う。

図４は、車両特性設定装置７０の機能ブロック図の一例を示す図である。車両特性設定装置７０は、ＣＰＵを中心としたコンピュータとして構成可能であり、コンピュータを以下に説明する時系列振動データ取得部７１，設定定数記憶部７２、振動データ変換部７３、テンソルデータ作成部７４、因子解析部７５、感度解析部７６、チューニングパラメータ変更部７７、及びコントローラ７８として機能させる。

設定定数記憶部７２には、前述の距離ｌ_ｐ１＋ｌ_ｐ２、１ｐ＋１_ｐ３、ｈ_ｐ１＋ｈ_ｐ３、ｌ_ｐ１、ｈ_ｐ１、ｄ_ｐ１、ｌ_ｓ１＋ｌ_ｓ２、ｌ_ｓ１＋ｌ_ｓ３、ｈ_ｓ１＋ｈ_ｓ３、ｌ_ｓ１、ｈ_ｓ１、ｄ_ｓ１が記憶されている。時系列振動データ取得部７１は、車両の走行中に計測を行う。そして、車両１０（振動系）における振動計測対象とする振動要素の位置（車両上で振動要素が存在する位置）毎の時系列振動データを取得する（１次元データ、図７参照）。この時系列振動データは、振動要素の位置毎に計測された時系列のデータである。なお、振動要素の位置は、ここでは、同一位置であっても互いに異なる方向の振動を計測する場合は、異なる位置とする。この場合、時系列振動データは、振動要素の位置及び振動計測方向の何れか１つ以上が互いに異なる複数の計測条件でのデータとして時系列振動データを捉えることができる。

なお、時系列振動データは、運転条件毎に取得するようにしてもよい。運転条件とは、例えば、チップイン加速、減速、及び突起乗り越しなどの振動計測時における車両走行条件のことをいう。複数の運転条件によるデータを用いることで、複数の運転条件下の車両性能を考慮可能となる。

振動データ変換部７３は、時系列振動データ取得部７１で取得された時系列振動データについて、予め設定された解析時間に含まれる時系列振動データを抽出し、ノイズ除去などのフィルタ処理を行う。そして、振動データ変換部７３は、抽出された時系列振動データを時間周波数解析し、時間（加速度の時刻）及び周波数に対する振動データに変換する（２次元データ、図８参照）。

テンソルデータ作成部７４は、振動データ変換部７３により変換された振動要素の位置毎の各振動データ（２次元データ）を集約し、時間、周波数、及び振動要素の位置による３次元（３階）のテンソルで表される３次元データを作成する（３次元データ、図９参照）。

因子解析部７５は、テンソルデータ作成部７４で作成された３次元データに対して因子解析（ＰＡＲＡＦＡＣ解析）を行い、解析結果の因子のうち、複数（例えば３つ又は４つ）の主たる因子を抽出することで、時間、周波数及び振動要素の位置に対する振動データについて、低次元化された３次元データを作成する。なお、抽出する因子は、解析結果の各因子が示す物理量（例えば、加速度の大きさ）が予め定めた閾値を超える因子とすればよい。また、因子解析部７５は、因子に対する振動要素の位置の寄与度を算出する（図１１参照）。すなわち、抽出された各因子は、位置特性である、振動要素の位置毎の物理量（例えば、加速度の大きさ）に対応する成分を含む（図１１参照）。従って、因子の位置特性は、振動の評価対象位置における振動評価を行う際に、抽出された主たる因子がどの程度寄与しているかを示す指標である寄与度を表すことになる。

感度解析部７６は、因子解析部７５で算出された寄与度に基づいて、感度解析を行い、振動に関する車両特性の最適化を行う。第１実施形態では、感度解析部７６は、寄与度に基づいて、目的関数及び設計変数を定め、目的関数の最適値を与える設計変数の値を用いて車両特性の最適化を行う。目的関数は振動を抑制する位置等の車両の評価対象位置に関する車両特性評価用物理量を表すためのものである。設計変数は、車両の評価対象位置に関係する振動要素の振動特性を規定する物理量を表すためのものである。具体的には、感度解析の解析結果によってアブゾーバ特性４１及びマウント特性４２等の剛性及び減衰特性を調整するデバイス４０の作動を規定するパラメータを同定する。車両の評価対象位置は、振動を低減する車両における位置、又は、評価対象位置に関係する振動要素の位置が定められる。なお、この評価対象位置は、入力によって定めてもよく、因子が示す物理量が閾値を超えた場合に当該因子が示す物理量に対応する振動要素を定めてもよい。第１実施形態は、車両の評価対象位置の一例として、車体１１、すなわち、ばね上とし、振動に関する車両特性の最適化として、ばね上の振動を低減する場合を説明する。

チューニングパラメータ変更部７７は、感度解析部７６により解析されて同定されたパラメータに基づいて、デバイス４０の作動を規定するパラメータ（チューニングパラメータ）を変更する。変更されたチューニングパラメータにより車両特性が最適化される。

コントローラ７８は、車両特性が最適化された後に、時系列振動データに基づいて、車両の振動系を伝達関数によりモデル化した車両モデルを用いて、モータ１３の駆動により、振動低減する制御を行う。

図５は、車両特性設定装置７０のハードウェア構成の例を示す図である。図に示すように、車両特性設定装置７０は、制御部３１、記憶部３２、入力部３３、表示部３４、周辺機器Ｉ／Ｆ部３５、バス３８等から構成される。

制御部３１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ ＯｎＩｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等によって構成される。ＣＰＵは、記憶部３２、ＲＯＭ、記録媒体等に格納されるプログラムをＲＡＭ上のワークメモリ領域に呼び出して実行し、バス３８を介して接続された各装置を駆動制御し、車両特性設定装置７０の各部（時系列振動データ取得部７１、振動データ変換部７３、テンソルデータ作成部７４、因子解析部７５、感度解析部７６、チューニングパラメータ変更部７７及びコントローラ７８）を機能させる。ＲＯＭは、不揮発性メモリであり、コンピュータのブートプログラムやＢＩＯＳ等のプログラム、データ等を恒久的に保持している。ＲＡＭは、揮発性メモリであり、記憶部３２、Ｒ０Ｍ、記録媒体等から読み取ったプログラム及びデータ等を一時的に保持すると共に、制御部３１が各種処理を行うために使用するワークエリアを備える。

記憶部３２は、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）等であり、制御部３１が実行するプログラム、プログラム実行に必要なデータ、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）、前述した設定定数記憶部７２の各パラメータ等が格納される。プログラムに関してはＯＳに相当する制御プログラム、及び後述する処理をコンピュータに実行させるためのアプリケーションプログラムが格納されている。これらの各プログラムコードは、制御部３１により必要に応じて読み出されてＲＡＭに移され、ＣＰＵに読み出されて各部として実行される。

入力部３３は、例えば、キーボーにマウス等のポインティングデバイス、テンキ一等の入力装置である。入力部３３を介して、コンピュータに対して、情報の入力、操作指示、動作指示等を行うことができる。表示部３４は、液晶パネル等のディスプレイ装置、ディスプレイ装置と連携してコンピュータのビデオ機能を実現するための論理回路等（ビデオアダプタ等）を有する。

周辺機器Ｉ／Ｆ（Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）部３５は、コンピュータに周辺機器を接続させるためのポートであり、周辺機器Ｉ／Ｆ部３５を介してコンピュータは周辺機器とのデータの送受信を行う。周辺機器Ｉ／Ｆ部３５は、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）、ＩＥＥＥ１３９４及びＲＳ−２３２Ｃ等によって構成されており、通常複数の周辺機器Ｉ／Ｆを有する。周辺機器との接続形態は有線、無線を問わない。第１実施形態では、各センサ２１、２２−１、２２−２、２２−３、２５−１、２５−２、２５−３、２８が周辺機器Ｉ／Ｆ部３５と接続されており、各センサの信号は周辺機器Ｉ／Ｆ部３５を介して、車両特性設定装置７０（時系列振動データ取得部７１）に入力される。バス３８は、各装置間の制御信号、データ信号等の授受を媒介する経路である。

次に、図６のフローチャートを参照して、第１実施形態の処理の流れを説明する。
まず、ステップＳ１０２で、車両特性設定装置７０の制御部３１（時系列振動データ取得部７１）は、図７に示すように、振動計測対象とする振動要素毎に計測を行い、複数の振動要素の複数の位置での時系列振動データを取得する。また、ステップＳ１０２ではモータ１３のトルク及びモータ１３の回転数の計測も行い、時系列振動データに対応付けて一時的に記憶する。なお、モータ１３のトルク及びモータ１３の回転数の計測は必須のものではなく、詳細は後述するモータ１３の制御を実行しない場合は不要である。また、ここで必要に応じて、計測点数を限定したり、計測された時系列振動データを重心などの基準位置のデータに変換してもよい。

具体的には、複数の振動要素の位置での時系列振動データとして、第１実施形態では、車体１１のフロアのｘ方向並進加速度ｄ^２ｘ_ｖ／ｄｔ^２と、駆動輪１８の回転角加速度ｄ^２θ_ｗ／ｄｔ^２と、パワートレーンブロック１２の並進加速度ｄ^２ｘ_ｐ／ｄｔ^２、ｄ^２ｙ_ｐ／ｄｔ^２、ｄ^２ｚ_ｐ／ｄｔ^２及び回転角加速度ｄ^２θ_ｐｘ／ｄｔ^２、ｄ^２ _ｐｙ／ｄｔ^２、ｄ^２θ／ｄｔ^２と、ばね下要素１５（ロワアーム１９）の並進加速度ｄ^２ｘ_ｓ／ｄｔ^２、ｄ^２ｙ_ｓ／ｄｔ^２、ｄ^２ｚｓ／ｄｔ^２及び回転角加速度ｄ^２θ_ｓｘ／ｄｔ^２、ｄ^２θ_ｓｙ／ｄｔ^２、ｄ^２θ_ｓｚ／ｄｔ^２が取得される。すなわち、第１実施形態では、１４箇所の位置での時系列振動加速度が取得される。

車体１１のフロアのｘ方向並進加速度ｄ^２ｘ_ｖ／ｄｔ^２は、加速度センサ２１の検出信号から取得される。駆動輪１８の回転角加速度ｄ^２θ_ｗ／ｄｔ^２は、角速度センサ２８で検出された角速度ｄθ_ｗ／ｄｔを微分することで取得される。パワートレーンブロック１２において、ｘ方向重心軸まわりの回転角加速度ｄ^２θ_ｐｘ／ｄｔ^２は、３軸加速度センサ２２−３、２２−１で検出されたｚ方向並進加速度の差ｄ^２ｚ_Ｐ３／ｄｔ^２−ｄ^２ｚ_ｐ１／ｄｔ^２に基づいて前述の（１）式により算出され、ｙ方向重心軸まわりの回転角加速度ｄ２θ_ｐｙ／ｄｔ^２は、３軸加速度センサ２２−１、２２−３で検出されたｘ方向並進加速度の差ｄ^２ｘ_ｐ１／ｄｔ^２−ｄ^２ｘ_ｐ３／ｄｔ^２に基づいて前述の（２）式により算出され、ｚ方向重心軸まわりの回転角加速度ｄ^２θ_ｐｚ／ｄｔ^２は、３軸加速度センサ２２−１、２２−２で検出されたｘ方向並進加速度の差ｄ^２ｘ_ｐ１／ｄｔ^２−ｄ^２ｘ_ｐ２／ｄｔ^２に基づいて前述の（３）式により算出される。そして、重心点でのｘ方向並進加速度ｄ^２ｘ／ｄｔ^２は、回転角加速度ｄ^２θ／ｄｔ^２、ｄ^２θｚ／ｄｔ^２と３軸加速度センサ２２−１で検出されたｘ方向並進加速度ｄ^２ｘ_Ｐ１／ｄｔ^２とに基づいて前述の（４）式により算出され、重心点でｙの方向並進加速度ｄ^２ｙ_ｐ／ｄｔ^２は、回転角加速度ｄ^２θ／ｄｔ^２、ｄ^２θ_ｐｘ／ｄｔ^２と３軸加速度センサ２２−１で検出されたｙ方向並進加速度ｄ^２ｙ_ｐ１／ｄｔ^２とに基づいて前述の（５）式により算出され、重心点でのｚ方向並進加速度ｄ^２ｘ_ｐ／ｄｔ^２は、回転角加速度ｄ^２θ／ｄｔ^２、ｄ^２θ_ｐｘ／ｄｔ^２と３軸加速度センサ２２−１で検出されたｚ方向並進加速度ｄ^２ｚ_Ｐ１／ｄｔ^２とに基づいて前述の（６）式により算出される。

同様に、ばね下要素１５（ロワアーム１９）において、ｘ方向重心軸まわりの回転角加速度ｄ^２θ_ｓｘ／ｄｔ^２は、３軸加速度センサ２５−３、２５−１で検出されたｚ方向並進加速度の差ｄ^２ｚ_ｓ３／ｄｔ^２−ｄ^２ｚ_ｓ１／ｄｔ^２に基づいて前述の（７）式により算出され、ｙ方向重心軸まわりの回転角加速度ｄ^２θ_ｓｙ／ｄｔ^２は、３軸加速度センサ２５−１、２５−３で検出されたｘ方向並進加速度の差ｄ^２ｘ_ｓ１／ｄｔ^２−ｄ^２ｘ_ｓ３／ｄｔ^２に基づいて前述の（８）式により算出され、ｚ方向重心軸まわりの回転角加速度ｄ^２θ_ｓｚ／ｄｔ^２は、３軸加速度センサ２５−１、２５−２で検出されたｘ方向並進加速度の差ｄ^２ｘ_ｓ１／ｄｔ^２−ｄ^２ｘ_ｓ２／ｄｔ^２に基づいて前述の（９）式により算出される。そして、重心点でのｘ方向並進加速度ｄ^２ｘ_ｓ／ｄｔ^２は、回転角加速度ｄ^２θ_ｓｙ／ｄｔ^２、ｄ^２θ_ｓｚ／ｄｔ^２と３軸加速度センサ２５−１で検出されたｘ方向並進加速度ｄ^２ｘ_ｓ１／ｄｔ^２とに基づいて前述の（１０）式により算出され、重心点でｙの方向並進加速度ｄ^２ｙ_ｓ／ｄｔ^２は、回転角加速度ｄ^２θ_ｓｚ／ｄｔ^２、ｄ^２θ_ｓｘ／ｄｔ^２と３軸加速度センサ２５−１で検出されたｙ方向並進加速度ｄ^２ｙ_ｓ１／ｄｔ^２とに基づいて前述の（１１）式により算出され、重心点でのｚ方向並進加速度ｄ２ｘ_ｓ／ｄｔ^２は、回転角加速度ｄ^２θ_ｓｙ／ｄｔ^２、ｄ^２θ_ｓｘ／ｄｔ^２と３軸加速度センサ２５一１で検出されたｚ方向並進加速度ｄ^２ｚ_ｓ１／ｄｔ^２とに基づいて前述の（１２）式により算出される。

なお、ｘ方向重心軸まわりの回転角速度とｙ方向重心軸まわりの回転角速度とｚ方向重心軸まわりの回転角速度を検出する３軸角速度センサをパワートレーンブロック１２及びばね下要素１５に設置し、３軸角速度センサの検出信号を微分することでパワートレーンブロック１２及びばね下要素１５の重心軸まわりの回転角加速度を取得することも可能である。また、ｘ方向並進加速度とｙ方向並進加速度とｚ方向並進加速度を検出する３軸加速度センサをパワートレーンブロック１２やばね下要素１５の重心点に直接設置可能な場合は、３軸加速度センサの検出信号からパワートレーンブロック１２及びばね下要素１５の重心点での並進加速度を取得することが可能である。

次に、ステップＳ１０４で、車両特性設定装置７０の制御部３１（振動データ変換部７３）は、時系列振動データについて、予め設定された解析時間に含まれる時系列振動データを抽出し、ノイズ除去などのフィルタ処理を行う。そして、振動データ変換部７３は、抽出された時系列振動データを時間周波数解析し、各計測条件での時間（加速度の時刻）及び周波数に対する振動データ（２次元データ）に変換する（図８参照）。ここでは、ステップＳ１０２で取得された振動要素の位置毎の時系列振動データに対してウェーブレット変換を施すことで、振動要素の位置毎の時系列振動データを、振動要素の位置での時間及び周波数に対する振動データに変換する。このとき必要であれば、ウェーブレット変換を行う際に、計測時間帯、周波数帯を限定してもよい。ウェーブレツ卜変換によって、車体１１のフロアのｘ方向並進加速度ｄ^２ｘ_ｖ／ｄｔ^２と、駆動輪１８の回転角加速度ｄ^２ｗ／ｄｔ^２と、パワートレーンブロック１２の並進加速度ｄ^２ｘ_ｐ／ｄｔ^２、ｄ^２ｙ_ｐ／ｄｔ^２、ｄ^２ｚ_ｐ／ｄｔ^２及び回転角加速度ｄ^２Ｂ_ｐｘ／ｄｔ^２、ｄ^２θ_ｐｙ／ｄｔ^２、ｄ^２θ_ｐｚ／ｄｔ^２と、ばね下要素１５（ロワアーム１９）の並進加速度ｄ^２ｘ_ｓ／ｄｔ^２、ｄ^２ｙ_ｓ／ｄｔ^２、ｄ^２ｚ_ｓ／ｄｔ^２及び回転角加速度ｄ^２θ_ｓｘ／ｄｔ^２、ｄ^２θ_ｓｙ／ｄｔ^２、ｄ^２θ_ｓｚ／ｄｔ^２が、時間及び周波数に対する振動加速度を示す２次元データに変換される。これによって、図８に示すように、振動要素の位置毎に、時間と周波数に対する振動加速度の関係を表す２次元データ（２次元行列）が得られる。なお、ウェーブレット変換自体は公知であるため詳細な説明を省略する。

次に、ステップＳ１０６で、車両特性設定装置７０の制御部３１（テンソルデータ作成部７４）は、図９に示すように、振動データ変換部７３により変換された振動要素の位置毎の各振動データ（２次元データ）を集約し、時間、周波数、及び振動要素の位置の３次元（３階）のテンソルで表される３次元データ（テンソルデータ）を作成する。具体的には、振動データ変換部７３により変換された振動要素の位置毎の各振動データ（２次元データ）を足し合わせ、時間、周波数、及び振動要素の位置の３次元のテンソルで表される３次元データを作成する。

次に、ステップＳ１０８で、車両特性設定装置７０の制御部３１（因子解析部７５）は、ステップＳ１０６で作成された３次元データに対して所定の因子数で因子解析（ＰＡＲＡＦＡＣ解析）を行い、因子を抽出し、各因子の振動要素の位置への寄与度を算出する。ＰＡＲＡＦＡＣ解析では、３次元データを、行列Ａ、Ｂ、Ｃに分解（テンソル分解）して、主たる因子項と剰余項とで表した（１３）式で表すことができる。この（１３）式は主たる因子項が支配的なため、次の（１４）式で近似して表すことができる。なお、３次元データをテンソル分解することで、時間的に非定常な現象を扱うことが可能になる。このように、主たる因子を抽出することで、時間、周波数及び振動要素の位置について、低次元化された３次元データを作成し、抽出された各因子の位置特性を特定することで、振動評価を行う際の振動要素の位置への寄与度を算出する。

（１３）式において、Ｔは転置を表す。（１３）式の左項である主たる因子項は、時間、周波数、及び位置に対する３次元の基底テンソルにより表した基底行列の演算式である。行列Ａは、周波数基底となる周波数と因子に関する基底行列である。行列Ｂは、時間基底となる時間と因子に関する基底行列である。行列Ｃは、位置基底となる振動要素の位置（例えば、計測箇所及び方向を含む）と因子に関する基底行列である。行列Ｅは、主たる因子以外の因子に関わる基底行列である。なお、ＰＡＲＡＦＡＣ解析により行列Ａ、Ｂ、Ｃを算出する処理自体は公知であるため詳細な説明を省略する。

従って、例えば、５１種類の周波数で、計測時間を２００１ステップとし、１４の位置で計測された３次元データは１４２８７１４自由度を有するデータとなる。この１４２８７１４自由度を有するデータに対して、因子解析（ＰＡＲＡＦＡＣ解析）によるテンソル分解を行い、主たる因子を抽出することで、３自由度の低次元化された３次元データを作成することが可能となる。そして、低次元化された３次元データは、膨大な自由度の複数の時系列振動データの特徴を示すデータとして扱うことが可能となる。

図１０は、３次元のテンソルで表される３次元データから抽出された因子（図１０の例では４つ）に関する基底テンソルの特性の一例を示す図である。図１０（Ａ）は、周波数（行列Ａ）の基底テンソルの特性を示し、図１０（Ｂ）は、時間（行列Ｂ）の基底テンソルの特性を示し、図１０（Ｃ）は、位置の基底テンソルの特性を示す。

制御部３１（因子解析部７５）は、ＰＡＲＡＦＡＣ解析により得られた行列Ｃに基づいて、各因子に対する各計測条件の寄与度を算出する。

図１１は、抽出された因子各々における位置基底のテンソルの特性について、車両に存在する振動要素の特性（位置）で示す図である。図１１（Ａ）は、因子１に関する特性を示し、図１１（Ｂ）は、因子２に関する特性を示し、図１１（Ｃ）は、因子３に関する特性を示す。なお、図１１では因子同士の差別化を考慮するために、加速度の振幅比ではなく、振幅の大きさで示している。この振幅の大きさを、抽出された因子各々に対する振動要素の位置各々の寄与度として求める。

次に、ステップＳ１１０において、車両特性設定装置７０の制御部３１（感度解析部７６）は、ステップ１０８で算出された寄与度に基づいて、位置特性を考慮した目的関数及び設計変数を設定する。具体的には、図１２に示すように、車両の評価対象位置（ここでは、ばね上）の各因子における位置基底の成分を抽出し、目的関数ｆを設定する。また、車両の評価対象位置（ばね上）に関係する振動要素の振動特性を決定するデバイスの作動を規定するパラメータを設計変数ｘとして設定する。

車体１１（ばね上）の振動を低減するための目的関数ｆ及び設計変数ｘの一例を次に示す。次に示す例では、目的関数ｆを、各因子から抽出した加速度の総和を車両特性評価用物理量とする（１５）式で示し、抽出された加速度の総和の値を目的関数ｆの初期値とする。設計変数ｘは、ばね上の振動特性に関係する予め定めたデバイスの作動を規定するパラメータの各々とし、現在設定済の標準のパラメータを設計変数ｘの初期値とする。なお、設計変数ｘは、ばね上の振動特性に関係する予め定めたデバイスに制限してもよいが、車両１０が有する部品の剛性及び減衰特性を調整する他のデバイス４０の作動を規定するパラメータを設定してもよい。例えば、車両１０が有する調整可能な、アブゾーバの少なくとも一部、各種マウントの少なくとも一部、及びデバイス４０の作動を規定するためのアクチュエータ等の作動素子のアクチュエータ特性を設定してもよい。

目的関数
ｆ＝｜因子１のばね上加速度｜＋｜因子２のばね上加速度｜＋・・・
（１５）
設計変数
ｘ_１：左前アブゾーバのばね定数
ｘ_２：左前アブゾーバの減衰係数
ｘ_３：右前アブゾーバのばね定数
ｘ_４：右前アブゾーバの減衰係数
・・・

次に、ステップＳ１１２で、車両特性設定装置７０の制御部３１（感度解析部７６）は、ステップ１１０で設定された目的関数ｆ及び設計変数ｘを用いて、ばね上（評価対象位置）における振動を低減する感度解析を行う。また、目的関数ｆを最適（ここでは最小）にする設計変数ｘの値によってデバイスのパラメータの値を同定する。すなわち、設計変数ｘの単位変化量に対する目的関数ｘの変化量の割合である目的関数ｆの感度に基づいて、目的関数ｆの最適値を与える設計変数ｘの変化量を予測すると共に、設計変数ｘを予測量に相当する量変化させたときの目的関数ｆの値を計測し、前回の計測値と設計変数ｘを予測量に相当する量変化させたときの計測値とに基づいて、目的関数ｆの最適値を与える設計変数ｘの値を求める。そして、設計変数ｘの値によってデバイスの４０パラメータの値を同定する。

具体的には、次の処理によって、感度解析を行い、目的関数ｆの最適値を与える設計変数ｘの値を求める。第１処理では、各設計変数ｘに対する目的関数ｆの感度を計測する。すなわち、各設計変数の値を微小量Δｘi 変化（例えば増加）させた後の目的関数ｆの値を計測する。設計変数ｘが初期値の場合の目的関数をｆとし、各設計変数の値を微小量Δｘi 変化（例えば増加）させた後の目的関数をｆ’とすると、各設計変数に対する目的関数の感度は次の（１６）式で表すことができる。
∂ｆ／∂Δｘi＝（１／Δｘi）（ｆ’−ｆ） ・・・（１６）

この感度によって、設計変数をΔｘi 変化させたときに目的関数の値がどの程度変化するか計測することができる。なお、この感度は、目的関数の値について解析的に求められる場合には計測することなく、演算により求めるようにしてもよい。

第２処理では、目的関数ｆが最小になるように設計変数ｘを変更する。すなわち、第１処理で計測した目的関数ｆの感度が正値の場合は、設計変数ｘを徐々に小さくし、感度が負値の場合は、設計変数ｘを徐々に大きくする。なお、ここでの目的関数及び設計変数には制約条件を予め設定しておくことが好ましい。制約条件の一例には、各設計変数ｘの変更可能範囲、すなわちデバイス４０の作動可能範囲に対応するパラメータの設定可能範囲が挙げられる。この場合、目的関数ｆの感度が正値の場合は、設計変数ｘを設計可能領域の下限値まで徐々に小さくし、感度が負値の場合は、設計変数ｘを設計可能領域の上限値まで徐々に大きくする。また、制約条件の他例には、感度の絶対値が最大の設計変数ｘに対して、感度の絶対値が規定値（例えば１０分の１）以下の設計変数ｘは変更しないことが挙げられる。

以上の処理を繰り返し行うことにより、制約条件を考慮しながら目的関数ｆを最適（ここでは、最小）にする設計変数ｘの初期値（標準のパラメータ）からの変化量を導出することが可能となる。この導出された設計変数の値を用いて、デバイス４０のパラメータが同定される。

目的関数ｆを最適（ここでは、最小）にする設計変数ｘであるかの判断は、ステップＳ１１４で、目的関数ｆの値が収束したかを判断することで可能である。具体的には、感度解析が実行された場合、感度解析結果の評価から、車両特性が良好であるか否かを判断することができる。すなわち、目的関数ｆの値と前回の目的関数ｆの値との差と、予め定めた閾値とを比較することで目的関数ｆの値が収束したか否かを判断し、目的関数ｆの値が収束していない場合には上記の処理を繰り返し実行する。一方、ステップＳ１１４で、目的関数ｆの値が収束したと判断（肯定判断）されたときには、このときの設計変数ｘの値をもって車両特性を考慮しつつ制約条件を満たしながら目的関数ｆを最適（最小）にするデバイス４０のパラメータの値を同定する。

なお、上記の第２処理による設計変数ｘの変更後に目的関数ｆの値が前回の目的関数ｆの値より増加する場合、車両特性の向上を目的とするため、設計変数ｘを初期値に戻すことが好ましい。この場合、感度が大きい設計変数ｘから１つずつ順番に初期値から変更を行い、目的関数ｆの値が増加に転じるまで計測を行えばよい。これによって、車両特性の低下を抑制することが可能となる。

また、目的関数ｆの値が収束しない場合、例えば、予め定めた繰り返し回数の処理が繰り返された場合、この時点で処理を中止し、設計変数の組み合わせを変更（修正）した後に再度処理を開始（これまでの処理をやり直す）してもよいし、処理の結果を記憶しておき、適宜参照しても良い。

そしてステップＳ１１６で、車両特性設定装置７０の制御部３１（チューニングパラメータ変更部７７）は、以上の処理により同定された目的関数ｆを最適（最小）にする設計変数ｘによるデバイス４０のパラメータの値を以てデバイス４０のチューニングパラメータを設定する。

このように、第１実施形態では、因子の振動要素の位置特性として、振動に関する各成分の振幅比ではなく、実稼働状態の振幅の大きさを反映させている。このため、実稼働状態の振動データから作成したテンソルデータを分解して抽出した振動要素の位置特性に関して評価対象位置、すなわち振動低減部位（ここでは車体１１＝ばね上）の絶対値を最小化することによって、車体１１の振動も最小化される。

また、第１実施形態では、走行中に計測した時系列データから、目的関数ｆを最適（最小）にする設計変数ｘによるデバイス４０のパラメータの値を以てデバイス４０のチューニングパラメータを設定する。これにより、車両特性に個体差を有する車両であっても、個々の車両における固有の振動モードを反映させた車両特性となり、車両の実稼働状態に応じた制御を行うことなく、車両特性を向上することができる。

さらに、第１実施形態における車両特性最適化装置によれば、車両１０の実稼働（実走行）時の振動データのみから車両特性の向上が可能であり、車両１０よりパーツを取り外して単体計測する等の処理は不要である。また、他の車両１０の車両特性が不明であり、他の車両１０がどのような思想で設計している場合であっても、車両特性を向上することができる。

以上のようにして、設定されたデバイス４０のチューニングパラメータによって、車両の実稼働状態に応じた制御なしで車両特性の向上が可能であるが、さらにモータ１３の簡単な制御を行うことで、さらに車両特性を向上することが可能である。

具体的には、上記のようにして車両特性が最適化された後に、コントローラ７８によって、モータ１３の駆動により生じる振動要素における振動系を伝達関数によりモデル化した車両モデルを用いて、モータ１３の駆動により振動低減する制御を行う。

次に、図１３のフローチャートを参照して、モータ１３の駆動により評価対象位置（ばね上）に関係する振動要素における振動低減する処理の流れを説明する。図１３に示す処理ルーチンは、車両特性設定装置７０の制御部３１（コントローラ７８）において実行される。

まず、デバイス４０のチューニングパラメータが設定され、車両特性が最適化された後に、ステップＳ１２０で、コントローラ７８は、モータ１３のトルク及びモータ１３の回転数の計測値を取得する。また、コントローラ７８は、予め定めた振動計測対象とする振動要素又は位置についての時系列振動データ（加速度）を取得する。

次に、ステップＳ１２２で、コントローラ７８は、ステップＳ１２０で取得したデータを用いて、入力をモータ１３のトルクｓとし、出力を時系列振動データ（加速度）とする伝達関数Ｇを作成する。

次に、ステップＳ１２４で、コントローラ７８は、予め定めた簡易車両モデルのバネ定数及び減衰係数等のパラメータを最適化する。すなわち、簡易車両モデルをバネ定数及び減衰係数等をパラメータとする簡易車両モデルの伝達関数Ｇｐを定め、パラメータを最適化する。ここでのパラメータの最適化は、簡易車両モデルの伝達関数Ｇｐと、ステップＳ１２２で作成した伝達関数Ｇとの誤差が最小になるように簡易車両モデルのパラメータを変更することである。具体的には、感度解析部７６における処理と同様にして、感度解析を伝達関数Ｇｐについて行い、簡易車両モデルの伝達関数の値と、作成した伝達関数Ｇｐの値との差分値を目的関数とし、目的関数の最適値を与える簡易車両モデルのパラメータの値を求める。

図１４は、簡易車両モデルの一例を示す図である。次の（１７）式に、伝達関数Ｇｐの一例を示す。
・・・（１７）

次に、ステップＳ１２６で、コントローラ７８は、パラメータが変更された伝達関数Ｇｐから制御用コントローラを作成する。具体的には、ステップＳ１２４で作成された伝達関数Ｇｐにおいて、図１５に示すように、入力されたトルクによって生じる、ばね上に関係する振動要素における振動を低減するトルクを出力するためのモータ制御量（例えば、角速度及び周波数等）を出力する制御用コントローラを作成する。

次に、ステップＳ１２８で、コントローラ７８は、ステップＳ１２６で作成した制御用コントローラによって、モータ１３の制御を行う。これによって、モータ１３の駆動により、ばね上に関係する振動要素における振動をさらに低減することが可能となる。

以上説明したように、第１実施形態に係る車両特性最適化装置によれば、車両における時系列振動データを用いて振動に関する時間特性、周波数特性、及び位置特性を適切に考慮することによって、車両特性に個体差を有する車両であっても、個々の車両における固有の振動モードを反映させた最適な車両特性を設定でき、また、車両の実稼働状態に応じて制御を行うことなく、車両特性を向上することができる。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態は、振動要素の位置特性及び周波数特性に関する車両特性評価用物理量を表す目的関数を最適化することで、車両における評価対象位置の振動を低減する。なお、第２実施形態は、第１実施形態と同様の構成のため、同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

第１実施形態では、ばね上を評価対象位置として因子から抽出した振動（加速度）による目的関数を最適化することで、車両特性を向上した。ところで、ばね上の振動に対して他の因子より寄与度の大きい因子が、ばね上の振動に対してより寄与すると考えられる。しかし、複数の因子の振動特性におけるピーク周波数が接近している場合、各振動特性が重畳されて、振動が増幅される場合がある。
そこで、第２実施形態は、複数の因子間において周波数特性が重畳しないようにすることで、ばね上の振動に関する車両特性を向上する。第２実施形態は、複数の因子間において周波数特性が重畳しないようにピーク周波数の間隔を最大化して目的関数を最適化する点が、第１実施形態と主に異なっている。

第２実施形態では、複数の因子間において周波数特性が重畳しないようにする目的関数ｆ及び設計変数ｘを設定し、最適化する。具体的には、他の因子より寄与度が大きい（例えば、最大の）特定の因子（以下、特定因子という。）のピーク周波数と他の因子のピーク周波数との差分の絶対値の総和を目的関数ｆとする。設計変数ｘは、第１実施形態と同様に、ばね上の振動特性に関係する予め定めたデバイスの作動を規定するパラメータの各々とする。

次に、図１６のフローチャートを参照して、第２実施形態の処理の流れを説明する。図１６に示す第２実施形態の処理は、図６に示すステップＳ１１０の処理を図１６に示すステップＳ２０２の処理に代えて実行する点が、図６に示す第１実施形態の処理と主に異なっている。

まず、上述のように、ステップＳ１０２乃至ステップＳ１０８において、車両特性設定装置７０の制御部３１は、時系列振動データから時間、周波数、及び振動要素の位置の３次元データを作成し、因子解析を行って、振動要素の位置への寄与度を算出する（図１０、図１１参照）。

次に、ステップＳ２０２において、車両特性設定装置７０の制御部３１（感度解析部７６）は、寄与度に基づいて、振動要素の位置特性及び周波数特性を考慮した目的関数及び設計変数を設定する。

具体的には、まず、ステップＳ１０８で算出された振動要素の位置への寄与度を第１寄与度とし、第１寄与度を用いて振動要素の位置及び周波数特性を考慮した寄与度を第２寄与度として導出する。導出された第２寄与度のうち他の因子より寄与度が大きい（ここでは、最大の）特定因子を特定する。

図１７は、第２実施形態に係る寄与度に関する一例を示す図である。図１７では、因子１を実線で示し、因子２を点線で示し、因子３を一点鎖線で示している。図１７（Ａ）は振動要素の位置への寄与度（第１寄与度）を示し、図１７（Ｂ）は因子各々の周波数特性を示し、図１７（Ｃ）は振動要素の位置及び周波数特性を考慮した寄与度（第２寄与度）を示す。図１７に示すように、第２寄与度は、振動要素の位置及び周波数特性が反映された寄与度となり、図１７の例では因子１が特定因子として特定される。

次に、車両特性設定装置７０の制御部３１（感度解析部７６）は、上記のようにして導出された第２寄与度、すなわち特定因子に基づいて、目的関数及び設計変数を設定する。具体的には、ばね上（評価対象位置）の各因子における位置基底の成分を抽出し、第１寄与度とする。次に、ばね上（評価対象位置）の周波数基底を因子から抽出し、抽出された周波数特性と第１寄与度とを合成（例えば積算）することで、第２寄与度を導出する。そして、他の因子より第２寄与度が大きい（ここでは、最大の）特定因子を特定する。第２寄与度を導出した後に、特定因子（ここでは、因子１）のピーク周波数と他の因子のピーク周波数との差分の絶対値の総和を目的関数ｆに設定する。設計変数ｘは、第１実施形態と同様に、ばね上の振動特性に関係する予め定めたデバイスの作動を規定するパラメータの各々とする。これらの振動要素の位置及び周波数を考慮した目的関数及び設計変数一例を次に示す。

目的関数
ｆ＝｜（因子１のピーク周波数）−（因子２のピーク周波数）｜
＋｜（因子１のピーク周波数）−（因子３のピーク周波数）｜
＋・・・
・・・（１８）
設計変数
ｘ_１：左前アブゾーバのばね定数
ｘ_２：左前アブゾーバの減衰係数
ｘ_３：右前アブゾーバのばね定数
ｘ_４：右前アブゾーバの減衰係数
・・・

次に、ステップＳ２０４で、車両特性設定装置７０の制御部３１（感度解析部７６）は、ステップ２０２で設定された目的関数ｆ及び設計変数ｘを用いて、各因子の周波数特性が重畳しないように目的関数ｆを最適（ここでは、周波数間隔を最大）にして、ばね上における振動を低減する感度解析を行う。また、目的関数ｆを最適（ここでは最大）にする設計変数ｘの値によってデバイスのパラメータの値を同定する。

そしてステップＳ１１６で、車両特性設定装置７０の制御部３１（チューニングパラメータ変更部７７）は、デバイス４０のチューニングパラメータを設定する。

以上説明したように、第２実施形態に係る車両特性最適化装置によれば、因子の振動要素の周波数特性におけるピーク周波数が離間されるように最適化するので、因子同士で重複して振動が増幅されることを抑制しつつ車両特性を向上することができる。

＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態について説明する。第３実施形態は、振動要素の位置特性、周波数特性及び時間特性に関する車両特性評価用物理量を表す目的関数を最適化することで、車両における評価対象位置の振動を低減する。なお、第３実施形態は、第１実施形態及び第２実施形態と同様の構成のため、同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

第２実施形態では、複数の因子間において周波数特性が重畳しないように最適化することで、評価対象位置における振動の増幅を抑制した。ところで、ある振動に対して逆相の振動が重畳されると、互いに打ち消しあって振動を抑制可能と考えられる。そこで、第３実施形態は、複数の因子による振動が打ち消しあう（相殺する）ようにすることで、評価対象位置における振動を低減する。第３実施形態は、評価対象位置における振動を低減するために、振動要素の位置特性、周波数特性及び時間特性に基づいて、時間変動特性を適切に考慮して振動が打ち消しあうように目的関数を最適化する点が、第２実施形態と主に異なっている。

第３実施形態では、隣り合う因子間において振動が互いに逆相になるようにする目的関数ｆ及び設計変数ｘを設定し、最適化する。具体的には、他の因子より寄与度が大きい（例えば、最大の）特定因子と、特定因子に時間的に近い因子（例えば、ピーク周波数が近い因子。以下、指定因子という。）との各々の時間変動特性の差分の絶対値の総和を目的関数ｆとする。設計変数ｘは、第１実施形態及び第２実施形態と同様に、ばね上の振動特性に関係する予め定めたデバイスの作動を規定するパラメータの各々とする。

次に、図１８のフローチャートを参照して、第３実施形態の処理の流れを説明する。図１８に示す第３実施形態の処理は、図１６に示すステップＳ２０２の処理を図１８に示すステップＳ３０２の処理に代えて実行する点が、図１６に示す第２実施形態の処理と主に異なっている。

まず、上述のように、ステップＳ１０２乃至ステップＳ１０８において、車両特性設定装置７０の制御部３１は、時系列振動データから時間、周波数、及び振動要素の位置の３次元データを作成し、因子解析を行って、振動要素の位置への寄与度を算出する（図１０、図１１参照）。

次に、ステップＳ３０２において、車両特性設定装置７０の制御部３１（感度解析部７６）は、寄与度に基づいて、振動要素の位置特性、周波数特性及び時間変動特性を考慮した目的関数及び設計変数を設定する。具体的には、まず、図１６に示すステップ２０２と同様に、振動要素の位置及び周波数特性を考慮した第２寄与度を導出し、他の因子より第２寄与度が大きい（ここでは、最大の）特定因子を特定する（図１７参照）。次に、特定因子に時間的に近い因子（ここでは、ピーク周波数が近い因子。）を指定因子と定める。

図１７（Ｃ）に示す例では、振動要素の位置特性及び周波数特性が反映された第２寄与度において因子１が特定因子として特定される。また、図１７において、因子１のピーク周波数に最も近い因子を因子２とすると、因子２が指定因子として定められる。

次に、車両特性設定装置７０の制御部３１（感度解析部７６）は、上記のようにして導出された第２寄与度、すなわち特定因子と、指定因子とに基づいて、目的関数及び設計変数を設定する。具体的には、ばね上（評価対象位置）の各因子における位置基底の成分を抽出し、第１寄与度とする。次に、ばね上（評価対象位置）の周波数基底を因子から抽出し、抽出された周波数特性と第１寄与度とを合成（例えば積算）することで、第２寄与度を導出する。そして、他の因子より第２寄与度が大きい（ここでは、最大の）特定因子を特定する。次に、複数の因子から抽出した周波数基底の各々を用いて、特定因子に近い因子、ここでは、ピーク周波数が近い因子を指定因子に定め、特定因子及び指定因子の各々における時間基底の成分（時間変動特性）を抽出し、第３寄与度とする。抽出された第３寄与度に基づいて、特定因子（ここでは、因子１）の時間変動特性の値と指定因子の時間変動特性の値との差分の絶対値に関する時系列の総和を目的関数ｆに設定する。設計変数ｘは、第１実施形態及び第２実施形態と同様に、ばね上の振動特性に関係する予め定めたデバイスの作動を規定するパラメータの各々とする。

ここで、特定因子及び指定因子の各々の時間変動特性は、各々の符号（正値か負値か）により振動が増幅及び相殺の何れかになる。このため、第３実施形態では、振動を低減するために、互いの周波数特性が打ち消しあうように目的関数を設定する。具体的には、次に（１９）式及び（２０）式で示すように、特定因子及び指定因子の符号の組み合わせに応じて、目的関数を設定する。これらの振動要素の位置特性、周波数特性及び時間変動特性を考慮した目的関数の一例を次に示す。設計変数は第１実施形態及び第２実施形態と同様のため、省略する。

＜特定因子及び指定因子が共に同一符号（正負が共通）＞
目的関数
ｆ＝｜（最初の時刻の特定因子の時間変動特性の値）
−（最初の時刻の指定因子の時間変動特性の値）｜
＋｜（次の時刻の特定因子の時間変動特性の値）
−（次の時刻の指定因子の時間変動特性の値）｜
＋・・・
＋｜（最後の時刻の特定因子の時間変動特性の値）
−（最後の時刻の指定因子の時間変動特性の値）｜
・・・（１９）

＜特定因子及び指定因子が共に相違する符号（正負が相違）＞
目的関数
ｆ＝｜（最初の時刻の特定因子の時間変動特性の値）
＋（最初の時刻の指定因子の時間変動特性の値）｜
＋｜（次の時刻の特定因子の時間変動特性の値）
＋（次の時刻の指定因子の時間変動特性の値）｜
＋・・・
＋｜（最後の時刻の特定因子の時間変動特性の値）
＋（最後の時刻の指定因子の時間変動特性の値）｜
・・・（２０）

図１９は、第３実施形態に係る目的関数における時間変動特性を示す図である。図１９に示すように、因子１と因子２とより振動特性が打ち消しあうようになる。

次に、ステップＳ３０４で、車両特性設定装置７０の制御部３１（感度解析部７６）は、ステップ３０２で設定された目的関数ｆ及び設計変数ｘを用いて、時間的に隣り合う因子において振動が打ち消しあうように目的関数ｆを最適（ここでは、時間変動特性を最小）にして、ばね上における振動を低減する感度解析を行う。また、目的関数ｆを最適（ここでは最大）にする設計変数ｘの値によってデバイスのパラメータの値を同定する。

そしてステップＳ１１６で、車両特性設定装置７０の制御部３１（チューニングパラメータ変更部７７）は、デバイス４０のチューニングパラメータを設定する。

以上説明したように、第３実施形態に係る車両特性最適化装置によれば、振動要素の位置特性、周波数特性及び時間特性に基づいて、時間変動特性を適切に考慮して振動が打ち消しあうように目的関数を最適化するので、因子同士で振動を打ち消しあって振動を抑制しつつ車両特性を向上することができる。

上記の各実施形態では、車両に搭載されたセンサからの時系列振動データを取得して車両特性を設定する車両特性設定装置に、本開示の技術を適用する場合を例に説明したが、本開示の車両特性最適化装置が搭載される移動体は車両に限定されない。例えば、車両特性最適化装置をロボットに搭載してもよい。

以上、各実施の形態を用いて説明したが、開示の技術の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。要旨を逸脱しない範囲で上記実施形態に多様な変更または改良を加えることができ、当該変更または改良を加えた形態も開示の技術の技術的範囲に含まれる。

また、上記実施形態では、フローチャートを用いた処理によるソフトウエア構成によって実現した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ハードウェア構成により実現する形態としてもよい。

１０ 車両
１１ 車体（ばね上要素）
１２ パワートレーンブロック
１３ モータ
１４ 変速機
１５ ばね下要素
１６ マウント
１７ サスペンションブッシュ
１８ 駆動輪
１９ ロワアーム
２１ 加速度センサ
２２、２５ 加速度センサ
２８ 角速度センサ
３１ 制御部
３２ 記憶部
３３ 入力部
３４ 表示部
４０ デバイス
４１ アブゾーバ特性
４２ マウント特性
７０ 車両特性設定装置
７１ 時系列振動データ取得部
７２ 設定定数記憶部
７３ 振動データ変換部
７４ テンソルデータ作成部
７５ 因子解析部
７６ 感度解析部
７７ チューニングパラメータ変更部
７８ コントローラ

Claims (7)

1. 車両に存在する複数の振動要素各々の時系列振動データを取得する時系列振動データ取得部と、
   前記時系列振動データ取得部で取得された前記時系列振動データを、前記複数の振動要素毎に時間及び周波数に対する振動データに変換する振動データ変換部と、
   前記振動データ変換部で変換された複数の振動データを集約し、時間、周波数、及び前記振動要素が存在する位置の３つの次元で表される３次元データを作成する３次元データ作成部と、
   前記３次元データに対して因子分解を行い、因子分解された因子各々に対する前記複数の振動要素が存在する位置各々の寄与度を算出する因子解析部と、
   前記寄与度に基づいて、前記車両の評価対象位置における車両特性評価用物理量を表す目的関数と、前記車両の評価対象位置に関係する前記振動要素の振動特性を表す設計変数とを設定し、かつ前記目的関数の最適値を与える設計変数の値を求める最適化部と、
   前記目的関数の最適値を与える設計変数の値に基づいて、前記車両の評価対象位置に関係する前記振動要素の振動特性を調整する調整部と、
   を備える車両特性最適化装置。
2. 前記最適化部は、前記設計変数の単位変化量に対する目的関数の変化量の割合である目的関数の感度に基づいて、設計変数の値を変更すると共に、設計変数を変更させたときの目的関数の値を計測し、前回の計測値と前記設計変数の値を変更させたときの計測値とに基づいて、目的関数の最適値を与える設計変数の値を求める
   請求項１に記載の車両特性最適化装置。
3. 前記時系列振動データは加速度データであり、前記目的関数は前記因子解析部の解析結果における前記車両の評価対象位置の各因子の加速度の総和であり、前記設計変数は前記車両の評価対象位置に関係する前記振動要素の振動特性を決定するデバイスの作動を規定するパラメータであり、
   前記最適化部は、前記目的関数の値が最小値になるように前記設計変数の値を求め、
   前記調整部は、前記デバイスに前記パラメータの設定を行う
   請求項１又は請求項２に記載の車両特性最適化装置。
4. 前記時系列振動データは加速度データであり、前記目的関数は前記因子解析部の解析結果における周波数基底の各因子のピーク周波数間の差分の総和であり、前記設計変数は前記車両の評価対象位置に関係する前記振動要素の振動特性を決定するデバイスの作動を規定するパラメータであり、
   前記最適化部は、前記目的関数の値が最大値になるように前記設計変数の値を求め、
   前記調整部は、前記デバイスに前記パラメータの設定を行う
   請求項１又は請求項２に記載の車両特性最適化装置。
5. 前記時系列振動データは加速度データであり、前記目的関数は前記因子解析部の解析結果における加速度の時間変動基底の各因子の評価対象時間の変動量の総和であり、前記設計変数は前記車両の評価対象位置に関係する前記振動要素の振動特性を決定するデバイスの作動を規定するパラメータであり、
   前記最適化部は、目的関数の値が最小値になるように前記設計変数の値を求め、
   前記調整部は、前記デバイスに前記パラメータの設定を行う
   請求項１又は請求項２に記載の車両特性最適化装置。
6. 車両特性を最適化する車両特性最適化方法であって、
   車両に存在する複数の振動要素各々の時系列振動データを取得し、
   取得された前記時系列振動データを、前記複数の振動要素毎に時間及び周波数に対する振動データに変換し、
   変換された複数の振動データを集約し、時間、周波数、及び前記振動要素が存在する位置の３つの次元で表される３次元データを作成し、
   前記３次元データに対して因子分解を行い、因子分解された因子各々に対する前記複数の振動要素が存在する位置各々の寄与度を算出し、
   前記寄与度に基づいて、前記車両の評価対象位置における車両特性評価用物理量を表す目的関数と、前記車両の評価対象位置に関係する前記振動要素の振動特性を表す設計変数とを設定し、かつ前記目的関数の最適値を与える設計変数の値を求め、
   前記目的関数の最適値を与える設計変数の値に基づいて、前記車両の評価対象位置に関係する前記振動要素の振動特性を調整する
   車両特性最適化方法。
7. 車両特性を最適化するためのプログラムであって、
   コンピュータを、
   車両に存在する複数の振動要素各々の時系列振動データを取得する時系列振動データ取得部、
   前記時系列振動データ取得部で取得された前記時系列振動データを、前記複数の振動要素毎に時間及び周波数に対する振動データに変換する振動データ変換部、
   前記振動データ変換部で変換された複数の振動データを集約し、時間、周波数、及び前記振動要素が存在する位置の３つの次元で表される３次元データを作成する３次元データ作成部、
   前記３次元データに対して因子分解を行い、因子分解された因子各々に対する前記複数の振動要素が存在する位置各々の寄与度を算出する因子解析部、
   前記寄与度に基づいて、前記車両の評価対象位置における車両特性評価用物理量を表す目的関数と、前記車両の評価対象位置に関係する前記振動要素の振動特性を表す設計変数とを設定し、かつ前記目的関数の最適値を与える設計変数の値を求める最適化部、及び、
   前記目的関数の最適値を与える設計変数の値に基づいて、前記車両の評価対象位置に関係する前記振動要素の振動特性を調整する調整部
   として機能させるためのプログラム。