JP4490199B2 - 能動型防振装置 - Google Patents
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Description
ここで、制御信号発生手段により発生される周期性制御信号は、前記パルス信号の周波数が所定周波数以下の場合と、所定周波数より大きい場合とにおいて、異なるようにすることが好ましい。すなわち、周期性制御信号は、前記パルス信号の周波数が所定周波数以下の場合には前記パルス信号の周波数の1次周波数成分信号と前記パルス信号の周波数に対する高次周波数成分信号とを合わせた低周波数制御信号であり、前記パルス信号の周波数が前記所定周波数より大きい場合には前記1次周波数成分信号のみからなる高周波数制御信号であるとすることが好ましい。
駆動信号出力手段は、上述したように、前記周期性制御信号が正の場合と負の場合とにより非対称型ハーフブリッジの各スイッチの駆動を異なるようにしている。ここで、駆動信号出力手段は、さらに、前記周期性制御信号が負の際に、前記パルス信号の周波数が所定周波数以下の場合と所定周波数より大きい場合とにより非対称型ハーフブリッジの各スイッチの駆動を異なるようにしてもよい。
制御信号発生手段は、上述したように、パルス信号に基づき車両特定部位の振動を能動的に抑制させる周期性制御信号を発生する。この制御信号発生手段は、前記パルス信号の周波数が所定周波数以下の場合と前記所定周波数より大きい場合とにより異なるようにしてもよい。
本実施例の能動型防振装置1の全体構成について図1を参照して説明する。図1は、能動型防振装置1の全体構成を示すブロック図である。本実施例の能動型防振装置1は、車両に搭載されたエンジンE/G(振動発生源)により発生される振動が車両の各部位に伝達されることを能動的に抑制するための装置である。この能動型防振装置1は、図1に示すように、周波数算出部11と、モード切替部12と、運転状態信号出力部13と、マップ制御部14と、適応制御部15と、駆動部16と、加振器17と、加速度センサ18とを備えている。
周波数算出部11は、エンジンE/Gの回転数を検出するための回転検出器(図示せず)からパルス信号を入力する。そして、周波数算出部11は、入力されたパルス信号に基づき、該パルス信号の周波数fを算出する。
モード切替部12は、周波数算出部11により算出されたパルス信号の周波数fを入力する。そして、入力されたパルス信号の周波数fに基づき、マップ制御モードと適応制御モードとの切り替えを判定する。マップ制御モードと適応制御モードとは、択一的に選択される。なお、モード切替処理、マップ制御モード、及び適応制御モードの詳細は、後述する。
運転状態信号出力部13は、マップ制御モードの際に用いられる。この運転状態信号出力部13は、車両の運転状態、例えば、変速機のシフトポジション(前進D、ニュートラルN、後進R)、エアコンスイッチのON/OFF状態などをマップ制御部14へ出力する。
マップ制御部14は、モード切替部12によりマップ制御モードに切り替えられた場合に実行される。つまり、マップ制御モードに切り替えられた場合に、マップ制御部14は、周波数算出部11により算出されたパルス信号の周波数f、及び、運転状態信号出力部13から出力される運転状態信号を入力する。そして、マップ制御部14は、入力されたパルス信号の周波数f及び運転状態信号、並びに、マップデータ記憶部(後述する)に記憶されたマップデータに基づき、周期性制御信号を算出する。なお、マップ制御部14の詳細は後述する。
一方、適応制御部15は、モード切替部12により適応制御モードに切り替えられた場合に実行される。つまり、適応制御モードに切り替えられた場合に、適応制御部15は、周波数算出部11により算出されたパルス信号の周波数f、及び、後述する加速度センサ18により検出された加速度信号を入力する。そして、適応制御部15は、入力されたパルス信号の周波数f及び加速度信号に基づき、適応制御法により周期性制御信号を算出する。なお、適応制御部15の詳細は後述する。
駆動部16は、マップ制御部14又は適応制御部15から出力される周期性制御信号に基づき、後述する加振器17を駆動する。ここで、駆動部16は、モード切替部12により切り替えられた制御モードを入力している。つまり、モード切替部12によりマップ制御モードに切り替えられた場合には、駆動部16はマップ制御部14から出力される周期性制御信号に基づき加振器17を駆動する。一方、モード切替部12により適応制御モードに切り替えられた場合には、駆動部16は適応制御部15から出力される周期性制御信号に基づき加振器17を駆動する。なお、駆動部16の詳細は後述する。
加振器17は、例えば、エンジンマウント(図示せず)に搭載されたソレノイドである。加振器17であるソレノイドは、コイルに通電されることにより、加振力を発生する。つまり、加振器17であるソレノイドのコイルへの電流通電量を制御することにより、加振力を変化させることができる。そして、エンジンE/Gの振動と加振器17により発生させる振動とが相殺される時には、エンジンE/Gの振動はエンジンマウントから車体側へ伝達されないことになる。なお、加振器17の詳細は後述する。
加速度センサ18は、エンジンマウントのうちのエンジンフレームへの固定部位に取付けられている。つまり、加速度センサ18は、エンジンマウントのうちのエンジンフレームとの固定部位における振動を検出している。すなわち、加速度センサ18は、エンジンE/Gの振動が伝達系Cを介して伝達された振動と加振器17により発生させた振動とを合成した振動が検出される。この合成された振動は、いわゆる誤差信号となる。そして、加速度センサ18は、この誤差信号を適応制御部15に出力する。
次に、加振器17及び加速度センサ18を備えた加振器付エンジンマウントの詳細構成について図2を参照して説明する。図2は、加振器付エンジンマウント20の部分断面図を示す。図2に示すように、加振器付エンジンマウント20は、筒状のケース21と、防振ゴム22と、固定金具24と、加振器17と、加速度センサ18とを備えている。防振ゴム22は、ケース21内に設けられている。そして、この防振ゴム22のうちの加振器17側は、ケース21の内壁に固定されている。一方、防振ゴム22には、固定金具24の一端側の取付部を収納するように、ケース21の一端側に向けてストッパ部22aが設けられている。つまり、防振ゴム22のうちの加振器17の反対側は、固定金具24に取付けられている。
次に、上述したモード切替部12の処理動作について図3を参照して説明する。図3は、モード切替部12の処理動作を示すフローチャートである。図3に示すように、モード切替部12は、周波数算出部11により算出されたパルス信号の周波数fを入力する(ステップS1)。続いて、入力されたパルス信号の周波数fが50Hz以下であるか否かを判定する(ステップS2)。そして、パルス信号の周波数fが50Hz以下である場合には、マップ制御モードへ切り替える(ステップS3)。一方、パルス信号の周波数fが50Hzより大きい場合には、適応制御モードへ切り替える(ステップS4)。つまり、パルス信号の周波数fが低周波数の場合にはマップ制御モードに切り替え、パルス信号の周波数fが高周波数の場合には適応制御モードに切り替える。
(4.1)マップ制御部14の詳細構成
次に、マップ制御部14の詳細構成について図4を参照して説明する。図4は、マップ制御部14の構成を示すブロック図である。図4に示すように、マップ制御部14は、マップデータ記憶部141とマップフィルタ部142とから構成される。このマップ制御部14は、上述したように、モード切替部12によりマップ制御モードに切り替えられた場合に実行される。
ここで、マップフィルタ部142により生成される低周波数制御信号C1について図5及び図6を参照して説明する。図5は、マップフィルタ部142から出力される低周波数制御信号C1のうち1次周波数成分、2次周波数成分、及び3次周波数成分のそれぞれを示す図である。図6は、図5の各次周波数成分を合成した低周波数制御信号C1を示す図である。なお、図5及び図6は、パルス信号の周波数fが30Hzの場合の低周波数制御信号C1であって、最大値が1となるように示している。
(5.1)適応制御部15の詳細構成
次に、適応制御部15の詳細構成について図7を参照して説明する。図7は、適応制御部15の構成を示すブロック図である。ここで、適応制御部15において採用する適応制御法は、遅延調和シンセサイザ最小平均自乗フィルタ(DXHS−LMS)である。なお、適応制御部15は、上述したように、モード切替部12により適応制御モードに切り替えられた場合に実行される。
ここで、適応フィルタ部151により生成される高周波数制御信号C2について図8及び図9を参照して説明する。図8は、適応フィルタ部151により生成される補正前の正弦波信号状態の高周波数制御信号を示す図である。図9は、適応フィルタ部151から出力される高周波数制御信号C2を示す図である。なお、図8及び図9は、パルス信号の周波数fが100Hzの場合の高周波数制御信号であって、最大値が1となるように示している。
次に、駆動部16の詳細構成について図10を参照して説明する。図10は、駆動部16の構成を示す図である。図10に示すように、駆動部16は、駆動信号出力部161と非対称型ハーフブリッジ回路162とから構成される。
駆動信号出力部161は、上述したモード切替部12から出力される制御モード、並びに、マップ制御部14又は適応制御部15から出力される周期性制御信号C1、C2に基づき、後述するハイサイドスイッチQ1及びローサイドスイッチQ2の駆動信号を出力する。具体的には、駆動信号出力部161は、ハイサイドスイッチQ1及びローサイドスイッチQ2のゲート電圧を出力する。
非対称型ハーフブリッジ回路162は、いわゆるHブリッジ回路を構成しており、第1上アームには第1ダイオードD1が接続され、第1下アームにはローサイドスイッチQ2が接続されている。第2上アームにはハイサイドスイッチQ1が接続され、第2下アームには第2ダイオードD2が接続されている。ここで、ハイサイドスイッチQ1及びローサイドスイッチQ2は、何れもFETを用いている。
上述のような構成からなる駆動部16の処理動作について図11〜図14を参照して説明する。
まず、駆動信号出力部161の処理動作について、図11のフローチャートを参照して説明する。図11は、駆動信号出力部161の処理動作を示すフローチャートである。
次に、非対称型ハーフブリッジ回路162の動作について、図12〜図14を参照して説明する。図12(a)〜図12(c)は、各スイッチQ1,Q2の動作に応じて非対称型ハーフブリッジ回路162に流れる電流を示す図である。図13は、マップ制御モードにおける加振器17であるソレノイドのコイルに流れる電流値を示す図である。図14は、適応制御モードにおける加振器17であるソレノイドのコイルに流れる電流値を示す図である。以下に、制御モード及び各スイッチQ1,Q2の動作毎に説明する。
まず、マップ制御モードにおいて低周波数制御信号C1が正の場合について図12(a)及び図13を参照して説明する。この場合には、ハイサイドスイッチQ1がオン駆動し、ローサイドスイッチQ2がPWM駆動する。このときの非対称型ハーフブリッジ回路162には、図12(a)の矢印にて示すように電流が流れる。すなわち、電流は、正極側→ハイサイドスイッチQ1→加振器17のコイル→ローサイドスイッチQ2→負極側の方向に流れる。なお、ローサイドスイッチQ2がPWM駆動しているので、そのDUTYに応じた電流が流れることになる。
次に、マップ制御モードにおいて低周波数制御信号C1が負の場合について図12(b)及び図13を参照して説明する。この場合には、ハイサイドスイッチQ1がオフ駆動し、ローサイドスイッチQ2がPWM駆動する。このときの非対称型ハーフブリッジ回路162には、図12(b)の矢印にて示すように環流電流が流れる。すなわち、電流は、第2ダイオードD2→加振器17のコイル→ローサイドスイッチQ2→第2ダイオードD2の方向に環流する。この環流電流が流れるのは、加振器17のコイルのインダクタンスの作用によるものである。従って、時間が経過するにつれて、環流電流は徐々に減少する。具体的には、図13に示すように、T1区間において、加振器17のコイルに流れる電流が減少している。
次に、適応制御モードにおいて高周波数制御信号C2が正の場合について図12(a)及び図14を参照して説明する。この場合には、ハイサイドスイッチQ1がオン駆動し、ローサイドスイッチQ2がPWM駆動する。このときの非対称型ハーフブリッジ回路162には、図12(a)の矢印にて示すように電流が流れる。ここで、高周波数制御信号C2は図9に示すように、矩形波信号である。従って、ローサイドスイッチQ2は一定のDUTYに基づきPWM駆動する。つまり、高周波数制御信号C2が正の場合には、図14に示すように、一定の時定数に基づき電流値は上昇する。さらに、高周波数制御信号C2を矩形波信号とすることにより、コイルに流れる電流値の上昇率を大きくすることができる。その結果、加振器17により大きな加振力を発生させることができる。
次に、適応制御モードにおいて高周波数制御信号C2が負の場合について図12(c)及び図14を参照して説明する。この場合には、ハイサイドスイッチQ1及びローサイドスイッチQ2が共にオフ駆動する。このときの非対称型ハーフブリッジ回路162には、図12(c)の矢印にて示すように回生電流が流れる。すなわち、電流は、負極側→第2ダイオードD2→加振器17のコイル→第1ダイオードD1→正極側の方向に流れる。この場合、図14に示すように、一定の時定数に基づき急速に電流値が減少して零になる。
(7.1)マップ制御モードにおける効果
マップ制御モードにおいては、パルス信号の周波数fの高次周波数成分を考慮した低周波数制御信号C1に基づく加振力を加振器17は発生している。つまり、エンジンによる振動の高次周波数成分に対しても適切に防振することができる。その結果、エンジンによる振動の高次周波数成分がエンジンフレームの固有振動数と一致する場合であっても、振動を抑制することができる。
適応制御モードにおいては、矩形波に補正された高周波数制御信号C2に基づき加振器17を駆動している。これにより、応答性を良くすることができ、加振器17により高い加振力を発生させることができる。その結果、エンジンが高回転となる場合であっても、適切に振動を抑制することができる。
(8.1)他の低周波数制御信号C3及びその場合の加振器17に流れる電流値
(8.1.1)他の低周波数制御信号C3の概要
上記実施例における低周波数制御信号C1は、正弦波からなる1次周波数成分S1、2次周波数成分S2、及び3次周波数成分S3を合成した信号としたが、以下の低周波数制御信号C3を用いてもよい。なお、上記実施例における低周波数制御信号C1によれば、加振器17により発生する加振力は小さいが、エンジンにより発生する振動に適切に対応した加振力を発生することができるので、非常に高い静粛性を得ることができる。一方、以下の低周波数制御信号C3は、大きな加振力を得ることができるようにすることができる。
他の低周波数制御信号C3について図15及び図16を参照して説明する。図15は、マップフィルタ部142から出力される低周波数制御信号C3のうち1次周波数成分P1、2次周波数成分S2、及び3次周波数成分S3のそれぞれを示す図である。図16は、図15の各次数周波数成分を合成した低周波数制御信号C3を示す図である。なお、図15及び図16は、パルス信号の周波数fが30Hzの場合の低周波数制御信号C3であって、最大値が1となるように示している。
上述のような低周波数制御信号C3に基づき駆動部16が駆動した場合における加振器17のコイルに流れる電流値について図17を参照して説明する。図17は、当該電流値を示す図である。ここで、駆動部16の処理動作は、上述した駆動部16の処理動作と同様である。すなわち、マップ制御モードにおいて低周波数制御信号C3が正の場合には、駆動部16は、ハイサイドスイッチQ1をオン駆動させ、ローサイドスイッチQ2をPWM駆動させる。一方、マップ制御モードにおいて低周波数制御信号C3が負の場合には、駆動部16は、ハイサイドスイッチQ1をオフ駆動させ、ローサイドスイッチQ2をPWM駆動させる。
上述した実施例における駆動信号は、低周波数制御信号C1及び高周波数制御信号C2が正の場合には、ハイサイドスイッチQ1をオン駆動させ、ローサイドスイッチQ2をPWM駆動させる信号としている。この駆動信号は、低周波数制御信号C1及び高周波数制御信号C2が正の場合に、ハイサイドスイッチQ1及びローサイドスイッチQ2をPWM駆動させる信号としてもよい。この場合、ハイサイドスイッチQ1のPWM信号とローサイドスイッチQ2のPWM信号とは、同期をとって駆動するようにしてもよいし、位相をずらして駆動するようにしてもよい。
上述した実施例におけるモード切替処理は、パルス信号の周波数fのみにより択一的にマップ制御モードと適応制御モードとを切り替えるようにしている。その他に、例えば、周波数f及び車速を考慮して、制御モードを切り替えるようにしてもよい。例えば、低周波数であって低車速の場合にマップ制御モードとし、高周波数であって高車速の場合に適応制御モードとしてもよい。
上述した実施例においてモード切替部12によりマップ制御モードと適応制御モードとを切り替える周波数を50Hzとしたが、適宜変更してもよい。エンジンフレームに限らず、他の構成部品の固有振動数を考慮してもよい。部品の固有振動数の他にも種々の条件を考慮して制御モードを切り替える周波数を設定してもよい。
低周波数制御信号C1は、1次周波数成分から3次周波数成分までを考慮したが、より高次周波数成分を考慮するようにしてもよい。これにより、より高次の振動に対しても抑制することができる。
Claims (7)
- 電流通電量を可変にすることにより加振力を発生する電磁アクチュエータと、
車両の振動発生源から出力される周期性のパルス信号に基づき車両特定部位の振動を能動的に抑制させる周期性制御信号を発生する制御信号発生手段と、
前記周期性制御信号に基づき前記電磁アクチュエータへの前記電流通電量を可変にして前記電磁アクチュエータを駆動する駆動手段と、
を備える能動型防振装置において、
前記駆動手段は、
少なくとも前記電磁アクチュエータの正極側に接続されたハイサイドスイッチと前記電磁アクチュエータの負極側に接続され該ハイサイドスイッチに対して非対称位置に配置されたローサイドスイッチとを有する非対称型ハーフブリッジ回路と、
前記周期性制御信号が正の場合に前記ハイサイドスイッチ及び前記ローサイドスイッチのうち何れか一方にオン駆動信号を出力し他方に前記周期性制御信号に基づきPWM駆動信号を出力しあるいは前記ハイサイドスイッチ及び前記ローサイドスイッチの何れもに前記周期性制御信号に基づきPWM駆動信号を出力し、前記周期性制御信号が負の場合に前記ハイサイドスイッチ及び前記ローサイドスイッチのうち何れか一方にオフ駆動信号を出力し他方に前記周期性制御信号に基づきPWM駆動信号を出力する駆動信号出力手段と、
を有することを特徴とする能動型防振装置。 - 前記周期性制御信号は、
前記パルス信号の周波数が所定周波数以下の場合には前記パルス信号の周波数の1次周波数成分信号と前記パルス信号の周波数に対する高次周波数成分信号とを合わせた低周波数制御信号であり、
前記パルス信号の周波数が前記所定周波数より大きい場合には前記1次周波数成分信号のみからなる高周波数制御信号であることを特徴とする請求項1記載の能動型防振装置。 - 前記低周波数制御信号の前記1次周波数成分信号は、正弦波信号であることを特徴とする請求項2記載の能動型防振装置。
- 前記低周波数制御信号の前記1次周波数成分信号は、正弦波信号に基づき算出された矩形波信号であることを特徴とする請求項2記載の能動型防振装置。
- 前記高周波数制御信号は、前記1次周波数成分信号に基づき算出された矩形波信号であることを特徴とする請求項2記載の能動型防振装置。
- 前記駆動信号出力手段は、
前記周期性制御信号が負であって前記パルス信号の周波数が所定周波数以下の場合に前記ハイサイドスイッチ及び前記ローサイドスイッチのうち何れか一方にオフ駆動信号を出力し他方に前記周期性制御信号に基づきPWM駆動信号を出力し、
前記周期性制御信号が負であって前記パルス信号の周波数が前記所定周波数より大きい場合に前記ハイサイドスイッチ及び前記ローサイドスイッチにオフ駆動信号を出力することを特徴とする請求項1記載の能動型防振装置。 - 前記制御信号発生手段は、
前記パルス信号の周波数が所定周波数以下の場合に予め記憶されたデータマップ及び制御時の運転状態に基づき前記周期性制御信号を算出し、
前記パルス信号の周波数が前記所定周波数より大きい場合に適応制御法に基づき前記周期性制御信号を算出することを特徴とする請求項1〜6の何れか一項に記載の能動型防振装置。
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