JP2022061561A - 制振制御装置及びデータ管理装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】車両の制振制御装置は、プレビュー参照データ(43)から、車両の車輪の通過予測位置での路面の上下方向の変位に関連する路面変位関連値を取得して、プレビュー制振制御を実行する。プレビュー参照データは、測定車両が路面を実際に走行したときに取得された路面変位関連値(44c)と、路面変位関連値が取得されたときの測定車両の車輪の位置を表す位置情報(44a)と、路面変位関連値が取得されたときの測定車両の速度又は当該測定車両の速度が含まれる速度範囲を表す速度情報(44b)と、が関連付けられたデータである。
【選択図】図3
Description
前記車両の速度に関する情報を取得するように構成された速度取得部(32又は33)と、
前記車両のばね上を制振するための上下方向の制御力を、少なくとも1つの車輪と当該車輪の位置に対応する車体部位との間に発生するように構成された制御力発生装置(17)と、
前記車輪が現時点から所定時間が経過した時点にて通過すると予測される通過予測位置を決定し、
プレビュー参照データ(43)から、前記通過予測位置での路面の上下方向の変位に関連する路面変位関連値をプレビュー情報として取得し、
前記車輪が前記通過予測位置を通過する時点にて、前記制御力(Fc)が、前記プレビュー情報を用いて演算される前記制御力の目標値である目標制御力(Fct)に一致するように、前記制御力発生装置を制御するプレビュー制振制御を実行するように構成された制御ユニット(30)と、
を備える。
前記プレビュー参照データは、測定車両が前記路面を実際に走行したときに取得された前記路面変位関連値(44c)と、前記路面変位関連値が取得されたときの前記測定車両の車輪の位置を表す位置情報(44a)と、前記路面変位関連値が取得されたときの前記測定車両の速度又は当該測定車両の速度が含まれる速度範囲を表す速度情報(44b又は44b’)と、が関連付けられたデータである。
前記制御ユニットは、前記プレビュー情報として、前記車両の速度に対応する前記速度情報に関連付けられた前記路面変位関連値である第1路面変位関連値を少なくとも取得するように構成されている。
前記車両の速度に対応する前記速度情報に関連付けられた前記路面変位関連値が前記プレビュー参照データに存在するとの所定条件が成立するか否かを判定し、
前記所定条件が成立するとき、前記プレビュー情報として、前記第1路面変位関連値を取得し、
前記所定条件が成立しないとき、前記プレビュー情報として、前記第2路面変位関連値を取得するように構成されている。
前記車両の速度に対応する前記速度情報に対して低い側で且つ前記車両の速度に対して最も近い前記速度情報に関連付けられた前記路面変位関連値(z1_c3)と、
前記車両の速度に対応する前記速度情報に対して高い側で且つ前記車両の速度に対して最も近い前記速度情報に関連付けられた前記路面変位関連値(z1_c4)と、
を取得するように構成されている。
前記制御ユニットは、
前記車両の速度に対応する前記速度情報に関連付けられた前記路面変位関連値が前記プレビュー参照データに存在するとの所定条件が成立するか否かを判定し、
前記所定条件が成立するかどうかに応じて、前記第1目標制御力(F1)に対するゲイン(G1)及び前記第2目標制御力に対するゲイン(G2)の一方又は両方を変更する
ように構成されている。
前記プレビュー参照データは、測定車両が路面を実際に走行したときに取得された路面の上下方向の変位に関する情報である路面変位関連値(44c)と、前記路面変位関連値が取得されたときの前記測定車両の車輪の位置を表す位置情報(44a)と、前記路面変位関連値が取得されたときの前記測定車両の速度又は当該測定車両の速度が含まれる速度範囲を表す速度情報(44b又は44b’)と、が関連付けられたデータである。
前記データ処理装置は、前記車両からの要求に応じて、前記プレビュー参照データを前記車両に提供するように構成されている。
(制振制御装置の構成)
第1実施形態に係る制振制御装置は、図1に示した車両10に適用される。図2に示したように、この制振制御装置は、以下、「制振制御装置20」とも称呼される。
以下、制振制御装置20が実行する基本的なプレビュー制振制御の概要について説明する。図4は、路面55上の車両10の単輪モデルを示す。
m2ddz2=C(dz1-dz2)+K(z1-z2)-Fc・・・(1)
Fc=Cdz1+Kz1・・・(2)
Fc=α(Cdz1+Kz1)・・・(3)
m2ddz2=C(dz1-dz2)+K(z1-z2)-α(Cdz1+Kz1)・・・(4)
Fct= β1×dz1+β2×z1・・・(6)
Fct= β2×z1・・・(7)
次に、図5乃至図7を参照して、前輪及び後輪のそれぞれについてプレビュー制振制御の概要を説明する。以降において、「目標制御力Fct」及び「制御力Fc」に関して、添え字「_f」は前輪11F用の制御力であることを表し、添え字「_r」は後輪11R用の制御力であることを表す。
ECU30は、現時点tpより前輪先読み時間tpfだけ後(未来)の前輪11Fの通過予測位置pf1を特定する。なお、前輪先読み時間tpfは、ECU30が通過予測位置pf1を特定してから前輪アクティブアクチュエータ17Fが目標制御力Fct_fに対応する制御力Fc_fを出力するまでに要する時間に予め設定されている。
Fct_f = βf×z1・・・(8)
図5に示すように、ECU30は、現時点tpより後輪先読み時間tprだけ後(未来)の後輪11Rの通過予測位置pr1を特定する。後輪先読み時間tprは、ECU30が通過予測位置pr1を特定してから後輪アクティブアクチュエータ17Rが目標制御力Fct_rに対応する制御力Fc_rを出力するまでに要する時間に予め設定されている。
なお、前輪アクティブアクチュエータ17Fと後輪アクティブアクチュエータ17Rとが異なる応答性能である場合、前輪先読み時間tpf及び後輪先読み時間tprは異なる値に予め設定されている。前輪アクティブアクチュエータ17Fと後輪アクティブアクチュエータ17Rとが同じ応答性能である場合、前輪先読み時間tpf及び後輪先読み時間tprは同じ値に予め設定されている。
Fct_r = βr×z1・・・(9)
ECU30のCPU(以下、「CPU1」と表記する。)は、図8にフローチャートにより示した制振制御ルーチンを所定時間が経過する毎に実行する。CPU1は、車輪11のそれぞれについて、制振制御ルーチンを実行する。
第1実施形態に係るデータ管理システムは、プレビュー参照データ43を作成するためのシステムである。図9に示すように、データ管理システムは、複数の測定車両(本例では、車両10)、及び、クラウド40を含む。車両10は、データ収集装置120を備える。データ収集装置120は、電子制御装置130(以下、「ECU130」と称呼される。)、位置情報取得装置31、車両状態量センサ32、無線通信装置33、上下加速度センサ34FR乃至34RR、ストロークセンサ35FR乃至35RR、プレビューセンサ36、及び、記憶装置30aを含む。
サーバ41がプレビュー参照データ43を作成するために行うデータ処理の内容について説明する。図9に示すように、サーバ41は、機能的構成要素として、データ処理部45を備える。データ処理部45は、CPU及びRAM等のハードウェア資源及びソフトウェアの組み合わせにより実現される。
サーバ41のCPU(以下、「CPU2」と表記する。)は、図10にフローチャートにより示したデータ作成ルーチンを所定時間が経過する毎に実行する。
ステップ1002:CPU2は、前述のように、ばね上加速度ddz2の時系列データに対して2階積分処理を実行して、ばね上変位z2の時系列データを生成する。
ステップ1003:CPU2は、前述のように、ばね上変位z2の時系列データに対してBPF処理を実行する。
ステップ1004:CPU2は、前述のように、ストロークHの時系列データに対してBPF処理を実行する。
ステップ1006:CPU2は、車速Vsの時系列データにおけるそれぞれの車速Vsを、当該車速Vsに対応する速度範囲(第1範囲Vb1乃至第4範囲Vb4の何れか)へと変換する。CPU2は、車輪11の位置の時系列データと、速度範囲の時系列データと、ばね下変位z1の時系列データとを関連づける。そして、CPU2は、関連付けられた「位置、速度範囲及びばね下変位z1」の組み合わせをプレビュー参照データ43のテーブル44に格納する。
上述したように、プレビュー参照データ43は、測定車両(車両10)が実際に路面を走行したときに取得された各種情報(車速Vs、ばね上加速度ddz2及びストロークH)に基いて作成される。例えば、新しい道路が建設された場合、当該道路に関するプレビュー参照データ43が作成されるのに時間がかかる。車両10がその新しい道路を走行する状況において、車速Vsに対応する速度範囲に関連付けられたばね下変位z1がプレビュー参照データ43に存在しない場合が生じ得る。このような状況が生じた場合、第2実施形態に係る制振制御装置20は、以下のようにしてプレビュー制振制御を実行する。
CPU1は、ステップ804にて、以下のような処理を実行してもよい。CPU1は、プレビュー情報として、第1ばね下変位z1_c1及び第2ばね下変位z1_c2を取得してもよい。第1ばね下変位z1_c1は、通過予測位置に関して、車速Vsに対応する速度範囲44bに関連付けられたばね下変位z1(44c)である。第2ばね下変位z1_c2は、通過予測位置に関して、車速Vsに対応する速度範囲44b以外で車速Vsに対して最も近い速度範囲44b_clstに関連付けられたばね下変位z1(44c)である。
z1’ = w1・z1_c1 + w1・z1_c2 ・・・(10)
CPU1は、ステップ1202にて、以下のような処理を実行してもよい。CPU1は、プレビュー情報として、第3ばね下変位z1_c3及び第4ばね下変位z1_c4を取得してもよい。第3ばね下変位z1_c3は、通過予測位置に関して車速Vsに対応する速度範囲44bに対して低い側の速度範囲44bに対応するばね下変位(z1)44cである。第4ばね下変位z1_c4は、通過予測位置に関して車速Vsに対応する速度範囲44bに対して高い側の速度範囲44bに対応するばね下変位(z1)44cである。
z1’ = w3・z1_cl3 + w4・z1_cl4 ・・・(11)
CPU1は、ステップ1202にて、以下のような処理を実行してもよい。いま、プレビュー参照データ43が図11に示した状態である。更に、車輪11の通過予測位置が(X6、Y6)であり、且つ、現時点の車速Vsが第2範囲Vb2内のVsnである。このような状況において、CPU1は、車速Vsnと、ばね下変位(z1)44cが存在する速度範囲44b(第4範囲Vb4)の下限値(Vs3)との差分の絶対値(=|Vsn-Vs3|)を演算する。当該値(|Vsn-Vs3|)が所定の差分閾値よりも大きい場合、CPU1は、ステップ1202にてプレビュー情報を取得せずに、直接ステップ1295に進んでもよい。即ち、CPU1は、プレビュー制振制御を実行しない。このように、車速Vsnから遠い速度範囲(Vb4)に関連付けられたばね下変位(z1)44cしか存在しない場合、CPU1は、プレビュー制振制御を実行しない。ばね上51の振動が悪化する可能性を低減できる。
ECU30は、上下加速度センサ34FL乃至34RR、ストロークセンサ35FL乃至35RR、及び、プレビューセンサ36に接続され、それらのセンサが出力する信号を受信してもよい。この構成において、車両10の走行中において、ECU30は、これらのセンサからの信号に基いて、路面変位関連値を取得してもよい。ECU30は、ばね上変位z2からストロークHを減じることによって、ばね下変位z1を演算してもよい。ECU30は、プレビューセンサ36から、路面変位z0を取得してもよい。ECU30、上下加速度センサ34、ストロークセンサ35及びプレビューセンサ36は、路面変位関連値を取得するための構成要素であり、これらは、「路面変位関連値を取得する情報取得装置」と称呼される場合がある。
Fct = G1・F1 + G2・F2 ・・・(12)
F1 = β2×z1 ・・・(13)
F2_a = β3×z0 ・・・(14)
F2_b = γ0・dz2 ・・・(15)
F2_c = β4×z1 ・・・(16)
F2_b = γ1×ddz2+γ2×dz2+γ3×z2+γ4×dz1+γ5×z1・・・(17)
プレビュー参照データ43は、上述の例に限定されない。図13に示すように、プレビュー参照データ43は、測定車両10が路面を実際に走行したときに取得された路面変位関連値(本例では、ばね下変位z1(44c))と、路面変位関連値が取得されたときの車輪11の位置を表す位置情報44aと、路面変位関連値が取得されたときの測定車両10の速度を表す速度情報44b’と、が関連付けられたデータであってもよい。
データ処理部45は、センシングデータに基いて、オブザーバを用いて、ばね下変位z1の時系列データ及びばね下速度dz1の時系列データの一方又は両方を推定する処理を実行してもよい。
データ処理部45は、プレビューセンサ36によって検出された路面変位z0の時系列データに対して上述のようにBPF処理を実行して、路面変位z0の時系列データを生成してもよい。更に、データ処理部45は、路面変位z0の時系列データに対して微分処理及びBPF処理を実行して、路面変位速度dz0の時系列データを生成してもよい。従って、プレビュー参照データ43は、路面変位関連値として、路面変位z0、路面変位速度dz0、ばね下変位z1、及び、ばね下速度dz1の少なくとも一つを含んでもよい。
プレビュー参照データ43は、クラウド40の記憶装置42ではなく、車両10の記憶装置30aに記憶されていてもよい。ECU130は、サーバ41のデータ処理部45の機能を備えていてもよい。ECU130は、図10のルーチンの処理を実行して、プレビュー参照データ43を記憶装置30aに作成してもよい。別の例において、ECU130は、他の車両10からプレビュー参照データ43を受信して、当該プレビュー参照データ43を記憶装置30aに格納してもよい。
ECU30は、ばね下変位z1をプレビュー参照データ43から以下のように取得してもよい。先ず、ECU30は、通過予測位置(pf1又はpr1)及び車速Vsをサーバ41に送信する。サーバ41は、車速Vsに対応する速度範囲44bを求める。サーバ41は、通過予測位置及び車速Vsに対応する速度範囲44bに関連付けられているばね下変位z1(44c)を取得する。サーバ41は、ばね下変位z1(44c)をECU30に送信する。
サスペンション13FL乃至13RRは、それぞれ車輪11FL乃至11RR及び車体10aが互いに他に対し上下方向に変位することを許容すれば、どのようなタイプのサスペンションであってもよい。更に、サスペンションスプリング16FL乃至16RRは、圧縮コイルスプリング、エアスプリング等の任意のスプリングであってよい。
上記実施形態では、制御力発生装置としてアクティブアクチュエータ17が使用されていたが、これに限定されない。即ち、制御力発生装置は、ばね上51を制振するための上下方向の制御力を、目標制御力を含む制御指令に基いて調整可能に発生できるアクチュエータであればよい。
Claims (7)
- 車両用の制振制御装置であって、
前記車両の速度に関する情報を取得するように構成された速度取得部と、
前記車両のばね上を制振するための上下方向の制御力を、少なくとも1つの車輪と当該車輪の位置に対応する車体部位との間に発生するように構成された制御力発生装置と、
前記車輪が現時点から所定時間が経過した時点にて通過すると予測される通過予測位置を決定し、
プレビュー参照データから、前記通過予測位置での路面の上下方向の変位に関連する路面変位関連値をプレビュー情報として取得し、
前記車輪が前記通過予測位置を通過する時点にて、前記制御力が、前記プレビュー情報を用いて演算される目標制御力に一致するように、前記制御力発生装置を制御するプレビュー制振制御を実行するように構成された制御ユニットと、
を備え、
前記プレビュー参照データは、測定車両が前記路面を実際に走行したときに取得された前記路面変位関連値と、前記路面変位関連値が取得されたときの前記測定車両の車輪の位置を表す位置情報と、前記路面変位関連値が取得されたときの前記測定車両の速度又は当該測定車両の速度が含まれる速度範囲を表す速度情報と、が関連付けられたデータであり、
前記制御ユニットは、前記プレビュー情報として、前記車両の速度に対応する前記速度情報に関連付けられた前記路面変位関連値である第1路面変位関連値を少なくとも取得するように構成された、
制振制御装置。 - 請求項1に記載の制振制御装置において、
前記制御ユニットは、前記プレビュー情報として、前記第1路面変位関連値に加えて、前記車両の速度に対応する前記速度情報以外で前記車両の速度に対して最も近い前記速度情報に関連付けられた前記路面変位関連値である第2路面変位関連値を取得するように構成された、
制振制御装置。 - 請求項2に記載の制振制御装置において、
前記制御ユニットは、
前記車両の速度に対応する前記速度情報に関連付けられた前記路面変位関連値が前記プレビュー参照データに存在するとの所定条件が成立するか否かを判定し、
前記所定条件が成立するとき、前記プレビュー情報として、前記第1路面変位関連値を取得し、
前記所定条件が成立しないとき、前記プレビュー情報として、前記第2路面変位関連値を取得するように構成された、
制振制御装置。 - 請求項3に記載の制振制御装置において、
前記制御ユニットは、前記第2路面変位関連値として、
前記車両の速度に対応する前記速度情報に対して低い側で且つ前記車両の速度に対して最も近い前記速度情報に関連付けられた前記路面変位関連値と、
前記車両の速度に対応する前記速度情報に対して高い側で且つ前記車両の速度に対して最も近い前記速度情報に関連付けられた前記路面変位関連値と、
を取得するように構成された、
制振制御装置。 - 請求項1に記載の制振制御装置において、
前記車両の走行中において前記路面変位関連値を取得する情報取得装置を更に備え、
前記目標制御力は、第1目標制御力及び第2目標制御力を含み、
前記第1目標制御力は、前記プレビュー情報を用いて演算される制御力であり、
前記第2目標制御力は、前記ばね上を制振するためのフィードバック制御力と、前記情報取得装置によって取得された前記車両の前記車輪の前方の前記路面変位関連値を用いて演算された制御力と、の少なくとも1つを含み、
前記制御ユニットは、
前記車両の速度に対応する前記速度情報に関連付けられた前記路面変位関連値が前記プレビュー参照データに存在するとの所定条件が成立するか否かを判定し、
前記所定条件が成立するかどうかに応じて、前記第1目標制御力に対するゲイン及び前記第2目標制御力に対するゲインの一方又は両方を変更する
ように構成された、
制振制御装置。 - 請求項1乃至5の何れか一項に記載の制振制御装置において、
前記路面変位関連値は、前記路面の上下方向の変位を表す路面変位、前記路面変位の時間微分値を表す路面変位速度、前記車両のばね下の上下方向の変位を表すばね下変位、及び、前記ばね下変位の時間微分値を表すばね下速度の少なくも1つを含む、
制振制御装置。 - 車両がプレビュー制振制御を実行する際に使用されるプレビュー参照データを記憶するように構成された記憶装置と、
データ処理装置と、
を備え、
前記プレビュー参照データは、測定車両が路面を実際に走行したときに取得された前記路面の上下方向の変位に関する情報である路面変位関連値と、前記路面変位関連値が取得されたときの前記測定車両の車輪の位置を表す位置情報と、前記路面変位関連値が取得されたときの前記測定車両の速度又は当該測定車両の速度が含まれる速度範囲を表す速度情報と、が関連付けられたデータであり、
前記データ処理装置は、前記車両からの要求に応じて、前記プレビュー参照データを前記車両に提供するように構成された、
データ管理装置。
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