JP7180640B2 - 車両の制振制御装置、及び制振制御方法 - Google Patents

車両の制振制御装置、及び制振制御方法 Download PDF

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Description

本発明は、車輪が通過予測位置を通過する時点で「車輪の通過予測位置の路面変位関連値に基いて演算された目標制御力」と一致する制御力を発生するように制御力発生装置を制御するプレビュー制振制御を行う車両の制振制御装置に関する。
従来から、車輪の現在の接地位置よりも前方の路面の状況に応じて車体を制振するための制御力を発生するプレビュー制御装置を行う車両の制振制御装置が知られている。例えば、特許文献1に記載された制振制御装置(以下、「従来装置」と称呼する。)は、車両の前方に突起を検出した場合、その突起を検出してから車輪が突起を通過するまでの時間よりも制御力発生装置の作動遅れ時間だけ早めに、制御力発生装置への指令信号を送信する。制御力発生装置は、車輪と車体との間の上下方向に制御力を発生する。
実開平4-20809号公報
しかしながら、実際の作動遅れ時間は車輪が突起を通過するときに発生しようとする制御力(目標制御力)の大きさによって変化する。なお、一般には、制御力発生装置の作動遅れ時間は目標制御力の大きさが大きいほど長くなるが、作動遅れ時間が目標制御力の大きさが小さいほど長くなる制御力発生装置(例えば、リニアモータ等)もある。このように作動遅れ時間は目標制御力の大きさによって変化するため、従来装置は、作動遅れ時間はある一定値に予め設定されているので、車輪が突起を通過するときにその突起に対して必要な目標制御力を発生できない可能性がある。このような場合、その突起による車体の振動を適切に低減できない可能性がある。
更に、乗り心地を向上するために、路面状況に応じて制御力発生装置を連続的に制御して路面状況に起因にする車体の振動を連続的に低減させたいとの要望がある。このような要望に対して、発明者等は、以下に説明する制振制御装置(以下、「検討装置」と称呼する。)を検討している。
検討装置は、車輪が現時点から「予め設定された一定の作動遅れ時間」の経過後に通過する位置である通過予測位置の「路面の上下方向の変位である路面変位に関連した路面変位関連値」を取得する。検討装置は、路面変位関連値に基いてばね上を制振するための目標制御力を演算し、制御力発生装置が車輪と車体との間に発生する上下方向の制御力を目標制御力に一致させるための制御指令を送信する。
作動遅れ時間は一定に設定されるため、車輪が通過予測地点を通過する時点で制御力発生装置が目標制御力と一致する制御力を発生できない可能性がある。そこで、作動遅れ時間を予測して作動遅れ時間を決定するのが望ましいが、正確な作動遅れ時間をどのように予測するかが問題となっている。
本発明は前述した課題に対処するためになされたものである。即ち、本発明の目的の一つは、正確な作動遅れ時間を予測することにより、車輪が通過予測位置を通過する時点にて制御力発生装置がその通過予測位置に対する目標制御力と一致する制御力を発生できる可能性を高め、ばね上の振動を適切に低減できる車両の制振制御装置を提供することにある。
本発明の制振制御装置(以下、「本発明装置」とも呼称する。)は、
車両(10)の車体(10a)から懸架された少なくとも一つの車輪(11)と前記車体との間に上下方向の制御力を発生するように構成された制御力発生装置(17)と、
前記制御力発生装置を制御して前記制御力を変更することにより、前記車両が走行する際に上下方向の路面変位に応じて前記車輪に発生する振動に起因する前記車体の振動を低減するように構成された制御ユニット(30)と、
を備える。
前記制御ユニットは、
所定のサンプリング区間に含まれる複数の前記路面変位に関連した値である路面変位関連値をサンプリング値として取得し(ステップ1010)、
前記サンプリング値の振幅の大きさを表す振幅指標値を取得し(ステップ1015)、
前記振幅指標値が表す前記振幅の大きさに基いて、前記制御力発生装置の作動遅れ時間を決定し(ステップ1020)、
前記車輪が現時点から前記作動遅れ時間後に通過すると予測される通過予測位置の前記路面変位関連値に基いて、前記車体の振動を低減するための目標制御力を演算し(ステップ930)、
前記制御力発生装置が前記制御力を前記目標制御力と一致させるための制御指令を前記制御力発生装置に送信する(ステップ935)、
ように構成されている。
サンプリング区間の路面変位関連値の振幅(即ち、サンプリング値の振幅)の大きさが大きい場合、サンプリング区間の路面の起伏が大きくなる可能性が高い。一方、当該振幅の大きさが小さい場合、サンプリング区間の路面は平坦である可能性が高い。よって、当該振幅の大きさが大きい場合には、目標制御力が大きくなる可能性が高いため、作動遅れ時間が制御力発生装置の特性に応じて長く又は短くなる可能性が高くなる。本発明装置によれば、サンプリング値の振幅の大きさに基いて作動遅れ時間が決定される。これによって、当該振幅の大きさに基いて作動遅れ時間をより正確に決定でき、車輪が通過予測位置を通過する時点にて制御力発生装置がその目標制御力を発生できる可能性を高め、車体の振動を適切に低減できる。
本発明の一態様において、
前記制御ユニットは、
前記サンプリング値の極大値及び極小値を特定し、
前記極大値と当該極大値の直前又は直後の前記極小値とを一つの組として、前記組の前記極大値と前記極小値との差の絶対値を演算し、
前記差の絶対値が最も大きな組の前記差の絶対値を前記振幅指標値として取得する(ステップ1015)、
ように構成されている。
本発明の一態様において、
前記制御ユニットは、
前記サンプリング値の移動平均を前記振幅指標値として取得する(ステップ1015)、
ように構成されている。
上記二つの態様によれば、サンプリング値の振幅の大きさをより正確に表した振幅指標値が演算できる。これによって、当該振幅の大きさに基いて作動遅れ時間をより正確に決定でき、車輪が通過予測位置を通過する時点にて制御力発生装置がその目標制御力を発生できる可能性を高め、車体の振動を適切に低減できる。
本発明の一態様において、
前記制御ユニットは、
所定の周波数帯域の前記サンプリング値に基いて、前記振幅指標値を取得する(ステップ1105)、
ように構成され、
更に、前記周波数帯域は、前記制御力発生装置が前記制御力を発生することによって前記車体の振動を低減することが可能な予め設定された周波数帯域に設定されている。
これによって、制御力発生装置が車体の振動を低減することができる周波数の路面変位関連値に基いて振幅指標値が演算されるので、作動遅れ時間をより正確に決定できる。よって、車輪が通過予測位置を通過する時点にて制御力発生装置がその目標制御力を発生できる可能性を高め、車体の振動を適切に低減できる。
本発明の一態様において、
前記制御ユニットは、
前記振幅指標値が表す前記振幅の大きさが大きいほど長くなるように前記作動遅れ時間を決定する(図7、図8、ステップ1020)、
ように構成されている。
これによって、制御力発生装置が目標制御力が大きいほど作動遅れ時間が長くなる特性を有する場合において、作動遅れ時間をより正確に決定でき、車輪が通過予測位置を通過する時点にて制御力発生装置がその目標制御力を発生できる可能性を高め、車体の振動を適切に低減できる。
本発明の一態様において、
前記制御ユニットは、
所定の第1周波数帯域の前記サンプリング値の振幅の大きさを表す第1振幅指標値を取得し(ステップ1405、ステップ1410)、
前記第1周波数帯域の最大周波数以上の最小周波数を有する所定の第2周波数帯域の前記サンプリング値の振幅の大きさを表す第2振幅指標値を取得し(ステップ1415、ステップ1420)、
前記第1振幅指標値が表す前記振幅の大きさ及び前記第2振幅指標値が表す前記振幅の大きさが大きいほど長くなるように前記作動遅れ時間を決定する(ステップ1425)、
ように構成され、
前記第2振幅指標値に応じて長くなる前記作動遅れ時間の増大量は、前記第1振幅指標値に応じて長くなる前記作動遅れ時間の増大量よりも大きくなるように設定されている(図12、図13)。
第2周波数帯域のサンプリング値の振幅の大きさが大きい場合にはサンプリング区間の路面の路面変位が大きく変化して目標制御力の大きさが大きくなって作動遅れ時間が長くなる可能性が、第1周波数帯域の振幅の大きさが大きい場合と比較して、高い。上記態様によれば、第2振幅指標値に応じて長くなる作動遅れ時間の増大量は、第1振幅指標値に応じて長くなる作動遅れ時間の増大量よりも大きくなるので、作動遅れ時間をより正確に決定できる。よって、車輪が通過予測位置を通過する時点にて制御力発生装置がその目標制御力を発生できる可能性を高め、車体の振動を適切に低減できる。
本発明の一態様において、
前記制御ユニットは、
前記振幅指標値が表す前記振幅の大きさが大きいほど短くなるように前記作動遅れ時間を決定する(ステップ1020)、
ように構成されている。
これによって、制御力発生装置が目標制御力が大きいほど作動遅れ時間が短くなる特性(即ち、制御力発生装置が目標制御力が小さいほど作動遅れ時間が長くなる特性)である場合において、作動遅れ時間をより正確に決定でき、車輪が通過予測位置を通過する時点にて制御力発生装置がその目標制御力を発生できる可能性を高め、車体の振動を適切に低減できる。
本発明の一態様において、
前記制御ユニットは、
所定の第1周波数帯域の前記サンプリング値の振幅の大きさを表す第1振幅指標値を取得し(ステップ1405、ステップ1410)、
前記第1周波数帯域の最大周波数以上の最小周波数を有する所定の第2周波数帯域の前記サンプリング値の振幅の大きさを表す第2振幅指標値を取得し(ステップ1415、ステップ1420)、
前記第1振幅指標値が表す前記振幅の大きさ及び前記第2振幅指標値が表す前記振幅の大きさが大きいほど短くなるように前記作動遅れ時間を決定する(ステップ1425)、
ように構成され、
前記第2振幅指標値に応じて短くなる前記作動遅れ時間の減少量は、前記第1振幅指標値に応じて短くなる前記作動遅れ時間の減少量よりも大きくなるように設定されている。
上記態様によれば、第2振幅指標値に応じて短くなる作動遅れ時間の減少量は、第1振幅指標値に応じて短くなる作動遅れ時間の減少量よりも大きくなるので、作動遅れ時間をより正確に決定できる。よって、車輪が通過予測位置を通過する時点にて制御力発生装置がその目標制御力を発生できる可能性を高め、車体の振動を適切に低減できる。
本発明の制振制御方法(以下、「本発明方法」とも呼称する。)は、
車両(10)の車体(10a)から懸架された少なくとも一つの車輪(11)と当該車体との間に上下方向の制御力を発生するように構成された制御力発生装置(17)を制御して前記制御力を変更することにより、前記車両が走行する際に上下方向の路面変位に応じて前記車輪に発生する振動に起因する前記車体の振動を低減する方法であって、
所定のサンプリング区間に含まれる複数の前記路面変位に関連した値である路面変位関連値がサンプリング値として取得されるステップ(ステップ1010)と、
前記サンプリング値の振幅の大きさを表す振幅指標値が取得されるステップ(ステップ1015)と、
前記振幅指標値が表す前記振幅の大きさに基いて、前記制御力発生装置の作動遅れ時間が決定されるステップ(ステップ1020)と
前記車輪が現時点から前記作動遅れ時間後に通過すると予測される通過予測位置の前記路面変位関連値に基いて、前記車体の振動を低減するための目標制御力が演算されるステップ(ステップ930)と、
前記制御力発生装置が前記制御力を前記目標制御力と一致させるための制御指令が前記制御力発生装置に送信されるステップ(ステップ935)と、
を含む。
本発明方法によれば、サンプリング区間の路面変位関連値の振幅(即ち、サンプリング値の振幅)の大きさに基いて作動遅れ時間が決定される。これによって、当該振幅の大きさに基いて作動遅れ時間をより正確に決定でき、車輪が通過予測位置を通過する時点にて制御力発生装置がその目標制御力を発生できる可能性を高め、車体の振動を適切に低減できる。
なお、上記説明においては、発明の理解を助けるために、後述する実施形態に対応する発明の構成に対し、その実施形態で用いた名称及び/又は符号を括弧書きで添えている。しかしながら、発明の各構成要素は、前記名称及び/又は符号によって規定される実施形態に限定されるものではない。本発明の他の目的、他の特徴及び付随する利点は、以下の図面を参照しつつ記述される本発明の実施形態についての説明から容易に理解されるであろう。
図1は、本発明の実施形態に係るプレビュー制振制御装置(以下、「本制御装置」と称呼する。)が適用される車両の概略構成図である。 図2は本制御装置の概略構成図である。 図3は車両の単輪モデルを示す図である。 図4はプレビュー制振制御を説明するための図である。 図5はプレビュー制振制御を説明するための図である。 図6はプレビュー制振制御を説明するための図である。 図7は、前輪作動遅れ時間マップを示す図である。 図8は、後輪作動遅れ時間マップを示す図である。 図9は、本制御装置の電子制御装置のCPUが実行するルーチンを表すフローチャートである。 図10は、図9に示したルーチンの作動遅れ時間決定ルーチンにてCPUが実行するサブルーチンを表すフローチャートである。 図11は、本発明の実施形態の第1変形例に係るプレビュー制振制御装置お電子制御装置のCPUが実行するルーチンを表すフローチャートである。 図12は、本発明の実施形態の第2変形例に係る前輪作動遅れ時間マップを示す図である。 図13は、本発明の実施形態の第2変形例に係る後輪作動遅れ時間マップを示す図である。 図14は、本発明の実施形態の第2変形例に係るプレビュー制振制御装置お電子制御装置のCPUが実行するルーチンを表すフローチャートである。
<構成>
本発明の実施形態に係る車両の制振制御装置(以下、「本制御装置」と称呼する)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、この本制御装置は「制振制御装置20」である。
図1に示したように、車両10は、左前輪11FL、右前輪11FR、左後輪11RL及び右後輪11RRを備える。左前輪11FLは、車輪支持部材12FLにより回転可能に車体10aに支持されている。右前輪11FRは、車輪支持部材12FRにより回転可能に車体10aに支持されている。左後輪11RLは、車輪支持部材12RLにより回転可能に車体10aに支持されている。右後輪11RRは、車輪支持部材12RRにより回転可能に車体10aに支持されている。
なお、左前輪11FL、右前輪11FR、左後輪11RL及び右後輪11RRは、これらを区別する必要がない場合、「車輪11」と称呼される。同様に、左前輪11FL及び右前輪11FRは、「前輪11F」と称呼される。同様に、左後輪11RL及び右後輪11RRは、「後輪11R」と称呼される。車輪支持部材12FL乃至12RRは、「車輪支持部材12」と称呼される。
車両10は、更に、左前輪サスペンション13FL、右前輪サスペンション13FR、左後輪サスペンション13RL及び右後輪サスペンション13RRを備える。これらのサスペンション13FL乃至13RRは、独立懸架式のサスペンションであるが、他の形式のサスペンションであってもよい。これらのサスペンション13FL乃至13RRの詳細を以下に詳細を説明する。
左前輪サスペンション13FLは、左前輪11FLを車体10aから懸架しており、サスペンションアーム14FL、ショックアブソーバ15FL及びサスペンションスプリング16FLを含む。右前輪サスペンション13FRは、右前輪11FRを車体10aから懸架しており、サスペンションアーム14FR、ショックアブソーバ15FR及びサスペンションスプリング16FRを含む。
左後輪サスペンション13RLは、左後輪11RLを車体10aから懸架しており、サスペンションアーム14RL、ショックアブソーバ15RL及びサスペンションスプリング16RLを含む。右後輪サスペンション13RRは、右後輪11RRを車体10aから懸架しており、サスペンションアーム14RR、ショックアブソーバ15RR及びサスペンションスプリング16RRを含む。
なお、左前輪サスペンション13FL、右前輪サスペンション13FR、左後輪サスペンション13RL及び右後輪サスペンション13RRは、これらを区別する必要がない場合、「サスペンション13」と称呼される。同様に、サスペンションアーム14FL乃至14RRは、「サスペンションアーム14」と称呼される。同様に、ショックアブソーバ15FL乃至15RRは、「ショックアブソーバ15」と称呼される。同様に、サスペンションスプリング16FL乃至16RRは、「サスペンションスプリング16」と称呼される。
サスペンションアーム14は、車輪支持部材12を車体10aに連結している。なお、図1において、サスペンションアーム14は、一つのサスペンション13に対して一つしか図示されていないが、サスペンションアーム14は一つのサスペンション13に対して複数設けられていてよい。
ショックアブソーバ15は、車体10aとサスペンションアーム14との間に配設されており、上端にて車体10aに連結され、下端にてサスペンションアーム14に連結されている。サスペンションスプリング16は、ショックアブソーバ15を介して車体10aとサスペンションアーム14との間に弾装されている。即ち、サスペンションスプリング16の上端が車体10aに連結され、その下端がショックアブソーバ15のシリンダに連結されている。なお、このようなサスペンションスプリング16の弾装方式において、ショックアブソーバ15は、車体10aと車輪支持部材12との間に配設されていてもよい。
更に、本例において、ショックアブソーバ15は、減衰力非可変式のショックアブソーバであるが、ショックアブソーバ15は減衰力可変式のショックアブソーバであってもよい。更に、サスペンションスプリング16は、ショックアブソーバ15を介さずに車体10aとサスペンションアーム14との間に弾装されていてもよい。即ち、サスペンションスプリング16の上端が車体10aに連結され、その下端がサスペンションアーム14に連結されていてもよい。なお、このようなサスペンションスプリング16の弾装方式において、ショックアブソーバ15及びサスペンションスプリング16は車体10aと車輪支持部材12との間に配設されてもよい。
車両10の車輪11及びショックアブソーバ15等の部材のうちサスペンションスプリング16より車輪11側の部分を「ばね下50又はばね下部材50(図3を参照。)」と称呼する。これに対し、車両10の車体10a及びショックアブソーバ15等の部材のうちサスペンションスプリング16よりも車体10a側の部分を「ばね上51又はばね上部材51(図3を参照。)」と称呼する。
更に、車体10aとサスペンションアーム14FL乃至14RRのそれぞれとの間には、左前輪アクティブアクチュエータ17FL、右前輪アクティブアクチュエータ17FR、左後輪アクティブアクチュエータ17RL及び右後輪アクティブアクチュエータ17RRが設けられている。これらのアクティブアクチュエータ17FL乃至17RRは、それぞれ、ショックアブソーバ15FL乃至15RR及びサスペンションスプリング16FL乃至16RRに対して並列に設けられている。
なお、左前輪アクティブアクチュエータ17FL、右前輪アクティブアクチュエータ17FR、左後輪アクティブアクチュエータ17RL及び右後輪アクティブアクチュエータ17RRは、これらを区別する必要がない場合、「アクティブアクチュエータ17」と称呼される。同様に、左前輪アクティブアクチュエータ17FL及び右前輪アクティブアクチュエータ17FRは、「前輪アクティブアクチュエータ17F」と称呼される。同様に、左後輪アクティブアクチュエータ17RL及び右後輪アクティブアクチュエータ17RRは、「後輪アクティブアクチュエータ17R」と称呼される。
アクティブアクチュエータ17は、図2に示した電子制御装置30からの制御指令に基づいて制御力Fcを発生する。制御力Fcは、ばね上51を制振するために車体10aと車輪11との間に(即ち、ばね上51とばね下50との間に)作用する上下方向の力である。本実施形態のアクティブアクチュエータ17は、制御力Fcの目標値である目標制御力Fctの大きさが大きいほど、目標制御力Fctと一致する制御力Fcを発生するまでにかかる時間(作動遅れ時間)が長くなる。なお、電子制御装置30は、ECU30と称呼され、「制御ユニット30又はコントローラ30」と称呼される場合もある。更に、アクティブアクチュエータ17は、「制御力発生装置17」と称呼される場合もある。アクティブアクチュエータ17は、電磁式のアクティブサスペンション装置である。アクティブアクチュエータ17は、ショックアブソーバ15及びサスペンションスプリング16等と共働して、アクティブサスペンションを構成している。
制振制御装置20は、図2に示したように、前述したECU30に加え、記憶装置30a、位置情報取得装置31、無線通信装置32及びプレビューセンサ33を含む。更に、制振制御装置20は、上述のアクティブアクチュエータ17FL乃至17RRを含む。
ECU30は、マイクロコンピュータを含む。マイクロコンピュータは、CPU、ROM、RAM及びインターフェース(I/F)等を含む。CPUはROMに格納されたインストラクション(プログラム、ルーチン)を実行することにより各種機能を実現する。
ECU30は、情報の読み書きが可能な不揮発性の記憶装置30aと接続されている。本例において、記憶装置30aは、ハードディスクドライブである。ECU30は、情報を記憶装置30aに記憶し(保存し)、記憶装置30aに記憶された(保存された)情報を読み出すことができる。なお、記憶装置30aは、ハードディスクドライブに限定されず、情報の読み書きが可能な周知の記憶装置又は記憶媒体であればよい。
ECU30は、位置情報取得装置31、無線通信装置32及びプレビューセンサ33に接続されている。
位置情報取得装置31は、GNSS(Global Navigation Satellite System)受信機及び地図データベースを備えている。GNSS受信機は、車両10の現時刻の位置(現在位置)を検出するための「人工衛星からの信号(例えば、GNSS信号)」を受信する。地図データベースには、道路地図情報等が記憶されている。位置情報取得装置31は、GNSS信号に基づいて車両10の現在位置(例えば、緯度及び経度)を取得する装置であり、例えば、ナビゲーション装置である。
なお、ECU30は、位置情報取得装置31が取得した現在位置の履歴に基いて現時刻における「車両10の進行方向Td」を特定する。更に、GNSS信号は移動速度を含んでおり、ECU30は、GNSS信号に含まれる移動速度に基いて現時点における「車両10の速度である車速V1」を特定する。
無線通信装置32は、ネットワークを介してクラウド40と情報を通信するための無線通信端末である。クラウド40は、ネットワークに接続された「管理サーバ42及び複数の記憶装置44A乃至44N」を備える。一つ又は複数の記憶装置44A乃至44Nは、これらを区別する必要がない場合、「記憶装置44」と称呼する。
管理サーバ42は、CPU、ROM、RAM及びインターフェース(I/F)等を備えている。管理サーバ42は、記憶装置44に記憶されたデータの検索及び読み出しを行うとともに、データを記憶装置44に書き込む。
記憶装置44には、プレビュー参照データ45が記憶されている。プレビュー参照データ45には、車両10及び他車両の少なくとも一方(以下、「収集車両」と称呼する。)が路面を実際に走行したときに取得したばね下変位z1、位置情報が紐付けて(互いに関連つけられて)登録されている。換言すると、収集車両は走行中の車輪11の位置とその車輪11の位置におけるばね下変位z1とを関連付けて管理サーバ42に送信し、管理サーバ42はそれらを記憶装置44にプレビュー参照データ45として記憶する。
ばね下変位z1は、収集車両が路面を走行したときに当該路面の上下方向の変位(路面変位)に応じて上下方向に振動するばね下50(図3を参照。)の上下方向の変位であり、路面変位に関連する値である。位置情報は、ばね下変位z1が取得された時刻における「そのばね下変位z1が取得された車輪11の位置(例えば、緯度及び経度)を表す情報」である。なお、車輪11の位置は、車両10の位置及び車両の進行方向Tdに基いて算出される。図2には、プレビュー参照データ45として登録される「ばね下変位z1及び位置情報」の一例として、ばね下変位z1「z1a」及び位置情報「Xa、Ya」が示されている。
プレビューセンサ33は、例えばカメラセンサ、LIDAR及びレーダのように、車両10の前方の路面の上下変位を表す値(「路面変位z0」と呼称される)を取得することができる限り、当技術分野において公知の任意のプレビューセンサであってよい。プレビューセンサ33は後述の変形例で使用される。
更に、ECU30は、左前輪アクティブアクチュエータ17FL、右前輪アクティブアクチュエータ17FR、左後輪アクティブアクチュエータ17RL及び右後輪アクティブアクチュエータ17RRのそれぞれに駆動回路(不図示)を介して接続されている。
ECU30は、各車輪11の後述の通過予測位置のばね下変位z1に基いてばね上51を制振するための目標制御力Fctを演算し、各車輪11が通過予測位置を通過するときにアクティブアクチュエータ17が目標制御力Fctに対応する(一致する)制御力Fcを発生するようにアクティブアクチュエータ17を制御する。
<基本的なプレビュー制振制御の概要>
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3は、路面55上の車両10の単輪モデルを示す。
スプリング52は、サスペンションスプリング16に相当し、ダンパ53は、ショックアブソーバ15に相当し、アクチュエータ54は、アクティブアクチュエータ17に相当する。
図3では、ばね上51の質量は、ばね上質量m2と表記される。上述したばね下50の上下方向の変位はばね下変位z1と表される。更に、ばね上51の上下方向の変位は、ばね上変位z2と表される。ばね上変位z2は、各車輪11の位置に対応するばね上51の上下方向の変位である。スプリング52のばね定数(等価ばね定数)は、ばね定数Kと表記される。ダンパ53の減衰係数(等価減衰係数)は、減衰係数Cと表記される。アクチュエータ54が発生する力は、制御力Fcと表記される。
更に、z1及びz2の時間微分値は、それぞれdz1及びdz2と表記され、z1及びz2の二階時間微分値は、それぞれddz1及びddz2と表記される。なお、以下において、z1及びz2については上方への変位が正であり、スプリング52、ダンパ53及びアクチュエータ54等が発生する力については上向きが正であると規定されている。
図3に示した車両10の単輪モデルにおいて、ばね上51(車体10)は、路面変位z0に応じてばね下50(車輪11)に発生する上下方向の振動がサスペンション13を介して伝達されることに起因して振動する。ばね上51の上下方向の運動についての運動方程式は、式(1)で表すことができる。

2ddz2=C(dz1-dz2)+K(z1-z2)-Fc・・・(1)
式(1)における減衰係数Cは一定であると仮定する。しかし、実際の減衰係数はサスペンション13のストローク速度に応じて変化するので、例えば、減衰係数CはストロークHの時間微分値に応じて変化する値に設定されてもよい。
更に、制御力Fcによってばね上51の振動が完全に打ち消された場合(即ち、ばね上加速度ddz2、ばね上速度dz2及びばね上変位z2がそれぞれゼロになる場合)、制御力Fcは、式(2)で表される。

Fc=Cdz1+Kz1・・・(2)
従って、ばね上51の振動を減衰する制御力Fcは、制御ゲインをαとして、式(3)で表わすことができる。なお、制御ゲインαは、0より大きく且つ1以下の任意の定数である。

Fc=α(Cdz1+Kz1)・・・(3)
更に、式(3)を式(1)に適用すると式(1)は次の式(4)で表すことができる。

2ddz2=C(dz1-dz2)+K(z1-z2)-α(Cdz1+Kz1)・・・(4)
この式(4)をラプラス変換して整理すると、次の式(5)が得られる。即ち、ばね下変位z1からばね上変位z2への伝達関数が式(5)で表される。なお、式(5)中の「s」はラプラス演算子である。
Figure 0007180640000001
式(5)によれば、αに応じて伝達関数は変化する。αが0より大きく且つ1以下の任意の値であれば、伝達関数の大きさが「1」よりも確実に小さくなること(即ち、ばね上51の振動を低減できること)が確認される。更に、αが1である場合、伝達関数の大きさが「0」となるため、ばね上51の振動が完全に打ち消されることが確認される。式(3)に基いて、目標制御力Fctは以下の式(6)で表すことができる。なお、式(6)におけるゲインβ1はαCに相当し、ゲインβ2はαKに相当する。

Fct=β1×dz1+β2×z1・・・(6)
よって、ECU30は、車輪11が将来的に通過する位置(通過予測位置)におけるばね下変位z1を予め取得し(先読みし)、取得したばね下変位z1を式(6)に適用することによって目標制御力Fctを演算する。そして、ECU30は、車輪11が通過予測位置を通過するタイミングで(即ち、式(6)に適用されたばね下変位z1が生じるタイミングで)、目標制御力Fctに対応する制御力Fcをアクチュエータ54に発生させる。このようにすれば、車輪11が通過予測位置を通過したとき(即ち、式(6)に適用されたばね下変位z1が生じたとき)、ばね上51の振動を低減できる。
なお、式(6)から微分項(β1×dz1)が省略された以下の式(7)に基づいて、目標制御力Fctが演算されてもよい。この場合においても、ばね上51の振動を低減する制御力Fc(=β2×z1)がアクチュエータ54から発生されるので、制御力Fcが発生されない場合に比べて、ばね上51の振動を低減できる。

Fct=β2×z1・・・(7)
以下、制振制御装置20の作動の例について図4乃至図6を参照しながら説明する。図4は、現時刻tpにて、矢印a1に示す方向に車速V1で走行している車両10を示している。なお、以下の説明において、前輪11F及び後輪11Rは、左右何れかの側の車輪であり、前輪11F及び後輪11Rの移動速度は、車速V1と同じであると見做す。
図4において、線Ltは仮想の時間軸tである。現在、過去及び未来の時刻tにおける前輪11Fの移動進路上のばね下変位z1は、時間tの関数z1(t)で表される。よって、前輪11Fの現時刻tpの位置(接地位置)pf0のばね下変位z1は、z1(tp)と表される。更に、後輪11Rの現時刻tpの位置pr0のばね下変位z1は、現時刻tpよりも「前輪11Fがホイールベース長Lを移動するのにかかった時間(L/V1)」だけ前の時刻「tp-L/V1」における前輪11Fのばね下変位z1である。よって、現時刻tpにおける後輪11Rのばね下変位z1は、z1(tp-L/V1)と表される。
まず、前輪11Fのプレビュー制振制御を説明する。
ECU30は、現時刻tpより前輪作動遅れ時間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、前輪作動遅れ時間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Fcftと一致する制御力Fcfを出力するまでに要する時間であり、後述する振幅指標値Vaに応じて決定される。
前輪11Fの通過予測位置pf1は、前輪11Fが移動すると予測される進路である前輪移動予測進路に沿って現時刻tpの位置pf0から前輪先読み距離Lpf(=V1×tpf)だけ離れた位置である。位置pf0は、後に詳述するように、位置情報取得装置31が取得した車両10の現在位置に基いて算出される。
ところで、ECU30は、クラウド40から車両10の現在位置の近傍領域(後述する準備区間)におけるプレビュー参照データ45の一部を予め取得している。ECU30は、特定した通過予測位置pf1と、予め取得しておいたプレビュー参照データ45の一部と、に基いてばね下変位z1(tp+tpf)を取得する。
なお、ECU30は、ばね下変位z1(tp+tpf)を以下のように取得してもよい。先ず、ECU30は、特定した通過予測位置pf1をクラウド40に送信する。クラウド40は、その通過予測位置pf1とプレビュー参照データ45とに基いて、通過予測位置pf1を表す位置情報に紐付けられているばね下変位z1(tp+tpf)を取得する。クラウド40は、このばね下変位z1(tp+tpf)をECU30に送信する。
ECU30は、以下の式(8)のばね下変位z1にばね下変位z1(tp+tpf)を適用することにより、目標制御力Fcft(=βf×z1(tp+tpf))を演算する。

Fcft=βf×z1・・・(8)
ECU30は、前輪アクティブアクチュエータ17Fが目標制御力Fcftに対応(一致)する制御力Fcfを発生するように、目標制御力Fcftを含む制御指令を前輪アクティブアクチュエータ17Fに送信する。
図5に示すように、前輪アクティブアクチュエータ17Fは、現時刻tpから前輪作動遅れ時間tpfだけ後の「時刻tp+tpf」(即ち、前輪11Fが通過予測位置pf1を実際に通過するタイミング)において、目標制御力Fcftに対応する制御力Fcfを発生する。よって、前輪アクティブアクチュエータ17Fは、前輪11Fの通過予測位置pf1のばね下変位z1に起因して生じるばね上51の振動を適切に減衰する制御力Fcfを適切なタイミングで発生できる。
次に、後輪11Rのプレビュー制振制御を説明する。
ECU30は、現時刻tpより後輪作動遅れ時間tprだけ後(未来)の後輪11Rの通過予測位置pr1を特定する。なお、後輪作動遅れ時間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Fcrtと一致する制御力Fcrを出力するまでに要する時間であり、後述する振幅指標値Vaに応じて決定される。
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とが異なるアクティブアクチュエータである場合、前輪作動遅れ時間tpf及び後輪作動遅れ時間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とが同じアクティブアクチュエータである場合、前輪作動遅れ時間tpf及び後輪作動遅れ時間tprは同じ値に予め設定されている。
ECU30は、後輪11Rが前輪11Fと同じ進路を辿ると仮定した場合の後輪11Rの移動予測進路に沿って現時刻tpの位置pr0から後輪先読み距離Lpr(=V1×tpr)だけ離れた位置を通過予測位置pr1として特定する。位置pr0は、後に詳述するように、位置情報取得装置31が取得した車両10の現在位置に基いて算出される。
この通過予測位置pr1のばね下変位z1は、「前輪11Fが後輪11Rの現時刻における位置pr0に位置していた時刻(tp-L/V1)」から後輪作動遅れ時間tprだけ後のばね下変位z1であるため、z1(tp-L/V1+tpr)と表すことができる。
ECU30は、特定した通過予測位置pr1と、予め取得しておいたプレビュー参照データ45の一部と、に基いてばね下変位z1(tp-L/V1+tpr)を取得する。
なお、ECU30は、ばね下変位z1(tp-L/V1+tpr)を以下のように取得してもよい。先ず、ECU30は、特定した通過予測位置pr1をクラウド40に送信する。クラウド40は、その通過予測位置pr1とプレビュー参照データ45とに基いて、通過予測位置pr1を表す位置情報に紐づけられているばね下変位z1(tp-L/V1+tpr)を取得する。クラウド40は、このばね下変位z1(tp-L/V1+tpr)をECU30に送信する。
更に、ECU30は、以下の式(9)のばね下変位z1にばね下変位z1(tp-L/V1+tpr)を適用することにより、目標制御力Fcrt(=βr×z1(tp-L/V1+tpr))を演算する。なお、式(8)におけるゲインβf及び式(9)におけるゲインβrは互いに異なる値に設定されている。これは左前輪サスペンション13FL及び右前輪サスペンション13FRのばね定数Kfと左後輪サスペンション13RL及び右後輪サスペンション13RRのばね定数Krとが異なるからである。更に、ゲインβf及びβrを区別しない場合、ゲインβf及びβrは「ゲインβ」と称呼する場合がある。

Fcrt=βr×z1・・・(9)
ECU30は、後輪アクティブアクチュエータ17Rが目標制御力Fcrtに対応(一致)する制御力Fcrを発生するように、目標制御力Fcrtを含む制御指令を後輪アクティブアクチュエータ17Rに送信する。
図6に示すように、後輪アクティブアクチュエータ17Rは、現時刻tpより後輪作動遅れ時間tprだけ後の「時刻tp+tpr」(即ち、後輪11Rが通過予測位置pr1を実際に通過するタイミング)において、目標制御力Fcrtに対応する制御力Fcrを発生する。よって、後輪アクティブアクチュエータ17Rは、後輪11Rの通過予測位置pr1のばね下変位z1に起因して生じるばね上51の振動を適切に減衰する制御力Fcrを適切なタイミングで発生できる。
以上がばね上51の制振制御であり、このようなばね上51の制振制御は「プレビュー制振制御」と称呼される。
(作動の概要)
以下、制振制御装置20の作動の概要を説明する。
制振制御装置20のECU30は、RAMに記憶されているプレビュー参照データ45から前輪サンプリング区間Ssmpに含まれる複数の位置のばね下変位z1を前輪サンプリング変位z1smpとして取得する。なお、一例として、前輪サンプリング区間Ssmpは、前輪11Fの接地位置よりも前方の路面の所定距離を有する区間である。ECU30は、前輪サンプリング変位z1smpの振幅の大きさを表す値である前輪振幅指標値Vafを演算する。ECU30は、前輪振幅指標値Vafを図7に示した前輪作動遅れ時間マップMAPtpf(Vaf)に適用することにより、前輪作動遅れ時間tpfを決定する。
前輪作動遅れ時間マップMAPtpf(Vaf)は、ECU30のROMに予め記憶されており、前輪作動遅れ時間tpfと前輪振幅指標値Vafとの関係を規定している。図7に示したように、前輪作動遅れ時間マップMAPtpf(Vaf)によれば、前輪作動遅れ時間tpfと前輪振幅指標値Vafとの関係は、前輪振幅指標値Vafが大きいほど、前輪作動遅れ時間tpfが長くなるように規定されている。
前輪振幅指標値Vafは、その値が大きいほど、前輪サンプリング区間Ssmpの振幅の大きさが大きいことを表す。前輪サンプリング区間Ssmpの振幅の大きさが大きいほど前輪サンプリング区間Ssmpの路面の起伏が大きく、目標制御力Fcftが大きくなる可能性が高いため、前輪サンプリング区間Ssmpの振幅の大きさが大きいほど前輪作動遅れ時間tpfが長くなるように規定されている。
ECU30は、上述のように前輪作動遅れ時間tpfを決定すると、前輪作動遅れ時間tpfと現時点の車速V1とを乗じることにより前輪先読み距離Lpfを演算する。そして、ECU30は、「前輪11Fが現時点から前輪作動遅れ時間tpf経過後に通過すると予測される位置(通過予測位置pf1)」のばね下変位z1をプレビュー参照データ45から取得し、そのばね下変位z1に基いて目標制御力Fcftを演算し、目標制御力Fcftを含む制御指令を前輪アクティブアクチュエータ17Fに送信する。
なお、後輪11Rの目標制御力Fcrtは、上述の前輪11Fの目標制御力Fcftと同様に演算される。ECU30は、後輪サンプリング区間Ssmpに含まれる複数の位置のばね下変位z1を後輪サンプリング変位z1smpとして取得し、後輪サンプリング変位z1smpに基いて後輪振幅指標値Varを演算する。そして、ECU30は、後輪振幅指標値Varを図8に示した後輪作動遅れ時間マップMAPtpr(Var)に適用することにより後輪作動遅れ時間tprを決定する。なお、図8に示したように、後輪作動遅れ時間マップMAPtpr(Var)によれば、後輪振幅指標値Varが大きくなるほど、後輪作動遅れ時間tprが長くなるように規定されている。そして、ECU30は、「後輪11Rが現時点から後輪作動遅れ時間tpr経過後に通過すると予測される位置(通過予測位置pr1)」のばね下変位z1に基いて目標制御力Fcrtを演算し、その目標制御力Fcrtを含む制御指令を後輪アクティブアクチュエータ17Rに送信する。
前輪サンプリング区間Ssmp及び後輪サンプリング区間Ssmpは、これらを区別する必要がない場合には、「サンプリング区間Ssmp」と称呼される。同様に、前輪サンプリング変位z1smp及び後輪サンプリング変位z1smpは、「サンプリング変位z1smp」と称呼される。同様に、前輪振幅指標値Vaf及び後輪振幅指標値Varは、「振幅指標値Va」と称呼される。同様に、前輪作動遅れ時間マップMAPtpf(Vaf)及び後輪作動遅れ時間マップMAPtpr(Var)は、「作動遅れ時間マップMAPtp(Va)」と称呼される。同様に、前輪作動遅れ時間tpf及び後輪作動遅れ時間tprは、「作動遅れ時間tp」と称呼される。
以上から理解されるように、サンプリング変位z1smpの振幅の大きさが大きいほど作動遅れ時間tpが長くなるように決定される。このため、目標制御力Fctが大きくなって作動遅れ時間tprが長くなる可能性が高い場合には、ECU30は、その分だけ早いタイミングで制御指令を送信する。これにより、ECU30は、より正確な作動遅れ時間tpを予測でき、車輪11が通過予測位置を通過するタイミングで、その通過予測位置のばね下変位z1に基く目標制御力Fctと一致する制御力Fcを制御力発生装置17に発生させることができ、ばね上51の振動を適切に低減できる。
(具体的作動)
<プレビュー制振制御ルーチン>
ECU30のCPU(以下、「CPU」と表記した場合、特に断りがない限り、ECU30のCPUを指す。)は、図9にフローチャートにより示したプレビュー制振制御ルーチンを所定時間が経過する毎に実行する。
従って、所定のタイミングになると、CPUは、図9のステップ900から処理を開始してステップ905乃至ステップ940をこの順に実行し、その後ステップ995に進んで本ルーチンを一旦終了する。
ステップ905:CPUは、位置情報取得装置31から車両10の現在位置に関する情報を取得し、各車輪11の現在位置、車速V1及び車両10の進行方向Tdを特定(取得)する。
より詳細には、CPUは、地図データベースに含まれる道路地図情報に前回現在位置及び今回現在位置をマッピングし、前回現在位置から今回現在位置へと向かう方向を車両10の進行方向Tdとして特定する。なお、前回現在位置は、前回実行された本ルーチンのステップ805にてCPUが取得した車両10の現在位置を意味する。更に、今回現在位置は、今回ステップ905にてCPUが取得した車両10の現在位置を意味する。
ECU30のROMには、車両10におけるGNSS受信機の搭載位置と各車輪11の位置との関係を表す位置関係データが予め記憶されている。位置情報取得装置31から取得した車両10の現在位置はGNSS受信機の搭載位置に相当するため、CPUは、車両10の現在位置、車両10の進行方向Td及び上記位置関係データを参照することにより、各車輪11の現在位置を特定する。
位置情報取得装置31が受信するGNSS信号は移動速度に関する情報を含んでおり、CPUは、GNSS信号に基いて車速V1を特定する。
ステップ910:CPUは、前輪移動予測進路及び後輪移動予測進路を以下に述べるように特定する。前輪移動予測進路は前輪11Fがこれから移動すると予測される進路であり、後輪移動予測進路は後輪11Rがこれから移動すると予測される進路である。
一例として、CPUは、各車輪11の現在位置、車両10の進行方向Td及び上記位置関係データに基いて、前輪移動予測進路及び後輪移動予測進路を特定する。
ステップ915:CPUは、前輪作動遅れ時間tpf及び後輪作動遅れ時間tpr(作動遅れ時間tp)を決定するための作動遅れ時間決定ルーチンを実行する。なお、作動遅れ時間決定ルーチンは、図10で詳細を説明する。
ステップ920:CPUは、前輪作動遅れ時間tpf及び後輪作動遅れ時間tprそれぞれに車速V1を乗じることにより、前輪先読み距離Lpf及び後輪先読み距離Lprを演算する。
ステップ925:CPUは、クラウド40から事前に取得しておいたプレビュー参照データ45(後述のステップ940を参照。)から前輪通過予測位置pf1及び後輪通過予測位置pr1のばね下変位z1を取得する。前輪通過予測位置pf1は、前輪11Fの現時点の接地位置から前輪移動予測進路に沿って前輪先読み距離Lpfだけ離れた位置であり、後輪通過予測位置pr1は、後輪11Rの現時点の接地位置から後輪移動予測進路に沿って後輪先読み距離Lprだけ離れた位置である。なお、ステップ925にて取得したばね下変位z1は「プレビュー変位z1」と称呼される場合がある。
ステップ930:CPUは、前輪11Fのプレビュー変位z1を式(8)を適用することにより前輪11Fの目標制御力Fcftを演算するとともに、後輪11Rのプレビュー変位z1を式(9)を適用することにより後輪11Rの目標制御力Fcrtを演算する。
ステップ935:CPUは、前輪11Fの目標制御力Fcftを含む制御指令をそれぞれ前輪アクティブアクチュエータ17Fに送信し、後輪11Rの目標制御力Fcrtを含む制御指令をそれぞれ後輪アクティブアクチュエータ17Rに送信する。
ステップ940:CPUは、前輪通過予測位置pf1が準備区間の終点の所定距離だけ前の位置に到達している場合、前輪通過予測位置pf1を始点とする準備区間における「ばね下変位z1及び位置情報」をクラウド40のプレビュー参照データ45から取得し、取得したばね下変位z1及び位置情報をRAMに格納(記憶)する。
なお、準備区間は、準備区間の終点に到達したときの前輪通過予測位置pf1を始点とし、この前輪通過予測位置pf1から前輪移動予測進路に沿って所定の準備距離だけ離れた位置を終点とする区間である。更に、準備距離は、上記前輪先読み距離Lpfに比べて十分に大きな値に予め定められている。
ここで、ステップ940の処理を詳細に説明する。CPUは、準備区間の位置情報を含む取得要求を無線通信装置32から管理サーバ42に送信する。管理サーバ42は、プレビュー参照データ45から取得要求に含まれる準備区間に含まれる位置に対応する位置情報に紐付けられたばね下変位z1を取得し、位置情報及びばね下変位z1を制振制御装置20に送信する。制振制御装置20が位置情報及びばね下変位z1を受信すると、CPUは、受信した位置情報及びばね下変位z1をRAMに格納する。
<作動遅れ時間決定ルーチン>
CPUは、図9に示したステップ915に進むと、図10にフローチャートにより示した作動遅れ時間決定ルーチンの処理をステップ1000から開始し、ステップ1005乃至ステップ1020を実行し、ステップ1095に進んで本ルーチンを一旦終了し、図9に示したステップ920に進む。
ステップ1005:CPUは、前輪サンプリング区間Ssmp及び後輪サンプリング区間Ssmpを特定する。なお、前輪サンプリング区間Ssmp及び後輪サンプリング区間Ssmpは、これらを区別する必要がない場合、「サンプリング区間Ssmp」と称呼する。
一例として、サンプリング区間Ssmpは、車輪11の現時点の接地位置から移動予測進路に沿って最小距離Lmin(式(10)を参照。)だけ離れた位置から、当該接地位置から移動予測進路に沿って最大距離Lmax(式(11)を参照。)だけ離れた位置までの区間である。

Lmin=tpfmin×V1・・・(10)
Lmax=tpfmax×V1・・・(11)
上記式(10)のtpfminは予め設定された最小の前輪作動遅れ時間tpfであり、CPUが制御指令を送信するまでにかかる時間(演算時間)にアクティブアクチュエータ17の最小の作動遅れ時間を加算した時間である。これに対し、上記式(11)のtpfmaxは予め設定された最大の前輪作動遅れ時間tpfであり、上記演算時間にアクティブアクチュエータ17の最大の作動速れ時間を加算した時間である。このようにサンプリング区間Ssmpが設定されるため、上記したサンプリング区間Ssmpに通過予測位置を確実に含めることができる。
ステップ1010:CPUは、前輪サンプリング区間Ssmpに含まれる複数の位置のばね下変位z1を前輪サンプリング変位z1smpとして取得するとともに、後輪サンプリング区間Ssmpに含まれる複数の位置のばね下変位z1を後輪サンプリング変位z1smpとして取得する。なお、前輪サンプリング変位z1smp及び後輪サンプリング変位z1smpは、これらを区別する必要がない場合には、「サンプリング変位z1smp」と称呼する。
ステップ1015:CPUは、前輪サンプリング変位z1smpに基いて前輪振幅指標値Vafを演算するとともに、後輪サンプリング変位z1smpに基いて後輪振幅指標値Varを演算する。なお、前輪振幅指標値Vaf及び後輪振幅指標値Varは、これらを区別する必要がない場合には、「振幅指標値Va」と称呼する。振幅指標値Vaは、サンプリング変位z1smpの路面の振幅の大きさを表す値である。
一例として、CPUは、サンプリング変位z1smpのピークトゥーピークの大きさを演算し、その大きさの最大値を振幅指標値Vaとして演算する。より詳細には、CPUは、サンプリング変位z1smpの極大値及び極小値を特定し、極大値と当該極大値の直前又は直後の極小値とを一つの組としてその組の差の絶対値を演算する。そして、CPUは、その差の絶対値の最大値を振幅指標値Vaとして演算する。
なお、振幅指標値Vaの演算方法は上記した例に限定されない。例えば、CPUは、サンプリング変位z1の最大値と最小値との差の絶対値を振幅指標値Vaとして演算してもよいし、サンプリング変位z1smpの平均値を振幅指標値Vaとして演算してもよい。なお、サンプリング変位z1smpに対して所定のカットオフ周波数以下の周波数帯域のみを通過させるローパスフィルタを実施した後の出力値を、上記平均値として用いてもよい。
ステップ1020:CPUは、前輪振幅指標値Vafを前輪作動遅れ時間マップMAPtpf(Vaf)に適用することにより前輪作動遅れ時間tpfを決定し、後輪振幅指標値Varを後輪作動遅れ時間マップMAPtpr(Var)に適用することにより後輪作動遅れ時間tprを決定する。
その後、CPUは、ステップ1095に進んで本ルーチンを一旦終了し、図9に示したステップ920に進む。
以上から理解されるように、サンプリング変位z1smpの振幅の大きさに合わせて作動遅れ時間tpが決定される。これにより、ECU30は、より正確な作動遅れ時間tpを予測でき、車輪11が通過予測位置を通過するタイミングで、その通過予測位置のばね下変位z1に基く目標制御力Fctと一致する制御力Fcを制御力発生装置17に発生させることができ、ばね上51の振動を適切に低減できる。
(第1変形例)
第1変形例では、サンプリング変位z1smpに対して所定の周波数帯域のみを通過させるバンドパスフィルタ処理を実行し、バンドパスフィルタ処理を実行した後のサンプリング変位z1smpに基いて振幅指標値Vaを演算する。上記周波数帯域は、アクティブアクチュエータ17が制御力Fcを発生することによってばね上51(車体10a)の振動を低減できる周波数帯域に予め設定されており、例えば、0.5Hzから8.0Hzまでの帯域である。
本変形例のCPUは、図9に示したステップ915に進むと、図11にフローチャートにより示した作動遅れ時間決定ルーチンの処理をステップ1100から開始する。なお、図11では、図10に示したフローチャートと同じ処理は同じ符号を付与し、説明を省略する。
CPUは、ステップ1005及びステップ1010をこの順に実行した後、ステップ1105に進んで、サンプリング変位z1smpに対して上記バンドパスフィルタ処理を実行し、ステップ1015にて、上記バンドパスフィルタ処理を実行したサンプリング変位z1smpに基いて振幅指標値Vaを演算する。
その後、CPUは、ステップ1020を実行し、ステップ1195に進んで本ルーチンを一旦終了し、図9に示したステップ920に進む。
これにより、アクティブアクチュエータ17が制御可能な周波数帯域のサンプリング変位z1smpに基いて振幅指標値Vaが演算され、その振幅指標値Vaに基いて作動遅れ時間tpが決定される。従って、ECU30は、より正確な作動遅れ時間tpを予測でき、車輪11が通過予測位置を通過するタイミングで、その通過予測位置のばね下変位z1に基く目標制御力Fctと一致する制御力Fcを制御力発生装置17に発生させることができ、ばね上51の振動を適切に低減できる。
(第2変形例)
第2変形例では、CPUは、前輪サンプリング区間Ssmpに含まれる複数の位置のばね下変位z1の第1周波数帯域(例えば、0.5Hz乃至2.0Hz)のばね下変位z1(第1サンプリング変位z1smp)に基いて、第1サンプリング変位z1smpの振幅の大きさを表す第1振幅指標値Va1を演算する。
同様にして、CPUは、後輪サンプリング区間Ssmpに含まれる複数の位置のばね下変位z1の第2周波数帯域(2.0Hz乃至8.0Hz)のばね下変位z1(第2サンプリング変位z1smp)に基いて、第2サンプリング変位z1smpの振幅の大きさを表す第2振幅指標値Va2を演算する。なお、第2周波数帯域の最小周波数は、第1周波数帯域の最大周波数以上の値に設定されている。
次に、CPUは、前輪11Fの第1振幅指標値Vaf1及び前輪11Fの第2振幅指標値Var2を「図12に示した前輪作動遅れ時間マップMAPtpf(Vaf1、Vaf2)」に適用することにより、前輪作動遅れ時間tpfを決定する。同様に、CPUは、後輪11Rの第1振幅指標値Vaf1及び後輪11Rの第2振幅指標値Var2を「図13に示した後輪作動遅れ時間マップMAPtpr(Var1、Var2)」に適用することにより、後輪作動遅れ時間tprを決定する。前輪作動遅れ時間マップMAPtpf(Vaf1、Vaf2)及び後輪作動遅れ時間マップMAPtpr(Var1、Var2)は、これらを区別する必要がない場合には、「作動遅れ時間マップMAPtp(Va1、Va2)」と称呼される。
作動遅れ時間マップMAPtp(Vaf1、Vaf2)は、ECU30のROMに予め記憶されており、作動遅れ時間tpと第1振幅指標値Va1及び第2振幅指標値Va2との関係を規定している。図12に示したように、前輪作動遅れ時間マップMAPtpf(Vaf1、Vaf2)によれば、前輪作動遅れ時間tpfが、第1振幅指標値Vaf1が大きくなるほど大きくなるように、第2振幅指標値Vaf2が大きくなるほど大きくなるように規定されている。
より具体的に述べると、前輪作動遅れ時間マップMAPtpf(Vaf1、Vaf2)によれば、第2振幅指標値Vaf2の増加による前輪作動遅れ時間tpfの増加量(tpf3-tpf1、tpf4-tpf2)は、第1振幅指標値Vaf1の増加による前輪作動遅れ時間tpfの増加量(tpf2-tpf1、tpf4-tpf3)よりも大きくなるように規定されている。同様に、図13に示したように、後輪作動遅れ時間マップMAPtpr(Var1、Var2)によれば、第2振幅指標値Var2の増加による後輪作動遅れ時間tprの増加量(tpr3-tpr1、tpr4-tpr2)は、第1振幅指標値Var1の増加による後輪作動遅れ時間tprの増加量(tpr2-tpr1、tpr4-tpr3)よりも大きくなるように規定されている。
第2周波数帯域(高周波数帯域)のばね下変位z1(即ち、第2サンプリング変位z1smp)の振幅が大きい場合には、ばね下変位z1が大きく変化し目標制御力Fctの大きさが大きくなってアクティブアクチュエータ17の実際の作動遅れ時間が長くなる可能性が、第1周波数帯域(低周波数帯域)のばね下変位z1(即ち、第1サンプリング変位z1smp)の振幅が大きい場合と比較して、高い。本変形例によれば、上述したように、第2振幅指標値Va2の増加による作動遅れ時間tpの増加量は第1振幅指標値Va1の増加による作動遅れ時間の増加量よりも大きいため、作動遅れ時間tpをより正確に決定できる。よって、車輪11が通過予測位置を通過するタイミングで、その通過予測位置のばね下変位z1に基く目標制御力Fctと一致する制御力Fcを制御力発生装置17に発生させることができ、ばね上51の振動を適切に低減できる。
本変形例のCPUは、図9に示したステップ915に進むと、図14にフローチャートにより示した作動遅れ時間決定ルーチンの処理をステップ1400から開始する。なお、図11では、図10に示したフローチャートと同じ処理は同じ符号を付与し、説明を省略する。CPUは、ステップ1005及びステップ1010をこの順に実行した後、ステップ1405乃至ステップ1425をこの順に実行し、ステップ1495に進んで本ルーチンを一旦終了し、図9に示したステップ920に進む。
ステップ1405:CPUは、サンプリング区間Ssmpに含まれる複数の位置のばね下変位z1に対して上記第1周波数帯域のみを通過させる第1バンドパスフィルタ処理を実行することにより、第1サンプリング変位z1smpを取得する。
ステップ1410:CPUは、第1サンプリング変位z1smpに基いて第1振幅指標値Va1を演算する。なお、第1振幅指標値Va1及び第2振幅指標値Va2は、上記実施形態の振幅指標値Vaの演算方法と同じであるので、説明を省略する。
ステップ1415:CPUは、サンプリング区間Ssmpに含まれる複数の位置のばね下変位z1に対して上記第2周波数帯域のみを通過させる第2バンドパスフィルタ処理を実行することにより、第2サンプリング変位z1smpを取得する。
ステップ1420:CPUは、第2サンプリング変位z1smpに基いて第2振幅指標値Va2を演算する。
ステップ1425:CPUは、第1振幅指標値Va1及び第2振幅指標値Va2を作動遅れ時間マップMAPtp(Va1、Va2)に適用することにより作動遅れ時間tpを決定する。
以上から理解されるように、第2振幅指標値Va2の増加による作動遅れ時間tpの増加量は第1振幅指標値Va1の増加による作動遅れ時間の増加量よりも大きいため、作動遅れ時間tpをより正確に決定できるので、ばね上51の振動を適切に低減できる。
本発明は上記実施形態及び上記変形例に限定されることなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。
上記実施形態及び変形例では、目標制御力Fctの大きさが大きくなるほど作動遅れ時間tpが長くなる特性を有するアクティブアクチュエータ17に本発明が適用された場合の例について説明したが、本発明は、目標制御力Fctの大きさが大きくなるほど作動遅れ時間tpが短くなる特性(即ち、目標制御力Fctの大きさが小さいほど作動遅れ時間tpが長くなる特性)を有するアクティブアクチュエータ17にも適用可能である。このような特性を有するアクティブアクチュエータ17は、リニアモータ等で駆動するアクチュエータが考えられる。
この場合の図7及び図8に示した作動遅れ時間マップMAPtp(Va)によれば、振幅指標値Vaが大きくなるほど、作動遅れ時間tpが短くなるように規定されている。更に、図12及び図13に示した作動遅れ時間マップMAPtp(Va1、Va2)によれば、第2振幅指標値Va2の増加による作動遅れ時間tpの減少量(tp3-tp1、tp4-tp2)は、第1振幅指標値Vaf1の増加による作動遅れ時間tpfの減少量(tp2-tp1、tp4-tp3)よりも大きくなるように設定されている。
上記実施形態及び上記変形例では、サンプリング区間Ssmpは車輪11の通過予測位置を含む区間であると説明したが、サンプリング区間Ssmpは上記通過予測位置を含まなくてもよい。即ち、サンプリング区間Ssmpの終点は通過予測位置よりも前の位置であってもよい。なお、サンプリング区間Ssmpの始点は車輪11の現時点の接地位置であってもよいし、当該接地位置よりも前の位置であってもよい。
更に、プレビュー参照データ45は、クラウド40の記憶装置44に記憶されている必要はなく、記憶装置30aに記憶されていてもよい。この場合、CPUは、車両10の走行中に各車輪11のばね上51又はばね下50の上下方向の運動状態量に基いてばね下変位z1を演算し、各車輪11の現在位置とそのばね下変位z1とを紐付けたデータのセットをプレビュー参照データ45を記憶しておけばよい。なお、ばね下変位z1の求め方は周知の技術であるので説明を省略する。
更に、車両10の走行進路が予め決められている場合、CPUは、車両10が走行進路の走行を開始する前にクラウド40から当該走行経路のプレビュー参照データ45を予めダウンロードし、記憶装置30aに記憶しておいてもよい。
プレビュー参照データ45には、ばね下変位z1の代わりに、ばね下速度dz1が位置情報と紐付けられて格納されていてもよい。この場合、CPUは、図9に示したステップ920にて通過予測位置のばね下速度dz1を取得し、ステップ925にてばね下速度dz1を積分することによりばね下変位z1を演算する。更に、CPUは、図10に示したステップ1010にてサンプリング区間Ssmpのばね下速度dz1を取得し、そのばね下速度dz1を積分することによってサンプリング区間Ssmpのばね下変位z1を演算する。
更に、プレビュー参照データ45には、ばね下変位z1及びばね下速度dz1が位置情報と紐付けられて記憶されていてもよい。この場合、CPUは、式(12)及び式(13)を用いて目標制御力Fctを演算する。

Fcft=β1f×dz1+β2f×z1・・・(12)
Fcrt=β1r×dz1+β2r×z1・・・(13)
更に、ばね下変位z1の代わりに路面変位z0、ばね下速度dz1の代わりに路面変位z0の時間微分値である路面変位速度dz0を用いて目標制御力Fctが演算されてもよい。この場合、プレビュー参照データ45には、ばね下変位z1に代えて、路面変位z0が位置情報と紐付けられて格納されており、ECU30は、プレビュー参照データ45から通過予測位置の路面変位z0を取得してもよい。更に、ECU30は、上述のプレビューセンサ33によって取得された路面変位z0から通過予測位置の路面変位z0を取得してもよい。
ここで、プレビューセンサ33を説明する。プレビューセンサ33は、例えば車両10のフロントガラスの車幅方向中央の上端部の内面に取り付けられ、前輪11Fに対しプレビュー距離だけ前方の目標位置及びその周辺の路面変位z0を検出(取得)する。なお、プレビュー距離は、車両10の車速V1が定格の最高車速であるときの前輪先読み距離Lpfよりも大きいことが好ましい。また、図2においては、プレビューセンサ33は一つしか図示されていないが、左右の前輪に対応する一対のプレビューセンサが設けられてもよい。
目標制御力Fctの演算に用いる路面変位z0に関連する値である「ばね下変位z1及び/又はばね下速度dz1並びに路面変位z0及び/又は路面変位速度dz0」は、「路面変位関連値」と称呼される場合もある。
後輪11Rの目標制御力Fcrtの演算処理は、上記例に限定されない。例えば、CPUは、現時刻tpにて前輪11Fの現在位置のばね下変位z1に基いて目標制御力Fcrtを演算しておき、現時刻tpから時間(L/V-tpr)だけ遅延させたタイミングで当該目標制御力Fcrtを含む制御指令を後輪アクティブアクチュエータ17Rに送信してもよい。即ち、CPUは、後輪11Rが前輪11Fの現在位置よりも後輪先読み距離Lprだけ前の地点に到達したタイミングで目標制御力Fcrtを含む制御指令を後輪アクティブアクチュエータ17Rに送信してもよい。なお、前輪11Fの現在位置のばね下変位z1は、プレビュー参照データ45から取得してもよいし、前輪11Fの位置に対応するばね上加速度ddz2又はばね下加速度ddz1に基いて取得してもよい。
更に別の方法を次に説明する。CPUは、前輪移動予測進路とは独立に、後輪11Rの現在位置と車両10の進行方向Tdと位置関係データとに基いて後輪移動予測進路を特定し、後輪移動予測進路に沿って後輪先読み距離Lprだけ離れた位置を後輪通過予測位置として特定する。そして、CPUは、プレビュー参照データ45から後輪通過予測位置のばね下変位z1を取得し、取得したばね下変位z1に基いて後輪11Rの目標制御力Fcrtを演算する。
車速V1及び進行方向Tdは、GNSS受信機が取得した車両10の現在位置に基いて取得されたが、これに限定されない。例えば、制振制御装置20は、図示しない「車輪速センサ及び舵角センサ」を備え、車輪速センサは車輪11の回転速度を検出し、CPUは、車輪11の回転速度に基づいて車速V1を演算してもよい。車両10のヨーレートを検出するヨーレートセンサが設けられ、CPUは、ヨーレート及び車速V1に基づいて進行方向Tdを取得してもよい。
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、各車輪11に対応してアクティブアクチュエータ17FR乃至17RRが設けられたが、少なくとも一つの車輪11に一つのアクティブアクチュエータ17が設けられていればよい。例えば、車両10は、前輪アクティブアクチュエータ17F及び後輪アクティブアクチュエータ17Rのうち何れか一方のみを備えていてもよい。
上記実施形態及び上記変形例では、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づ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。
更に、制御力発生装置は、アクティブスタビライザ装置(不図示)であってもよい。アクティブスタビライザ装置は前輪アクティブスタビライザ及び後輪アクティブスタビライザを含む。前輪アクティブスタビライザは、左前輪11FLに対応するばね上51とばね下50との間で上下方向の制御力(左前輪制御力)を発生すると、右前輪11FRに対応するばね上51とばね下50との間で左前輪制御力と逆方向の制御力(右前輪制御力)を発生する。同様に、後輪アクティブスタビライザは、左後輪11RLに対応するばね上51とばね下50との間で上下方向の制御力(左後輪制御力)を発生すると、右後輪11RRに対応するばね上51とばね下50との間で左後輪制御力と逆方向の制御力(右後輪制御力)を発生する。上記アクティブスタビライザ装置の構成は周知であり、特開2009-96366号公報を参照することにより本願明細書に組み込まれる。なお、アクティブスタビライザ装置は、前輪アクティブスタビライザ及び後輪アクティブスタビライザの少なくとも一方を含めばよい。
制御力発生装置は、車両10の各車輪11に制駆動力を増減することにより、サスペンション13FL乃至13RRのジオメトリを利用して上下方向の制御力Fcを発生する装置であってもよい。このような装置の構成は周知であり、特開2016-107778号公報等を参照することにより本願明細書に組み込まれる。ECU30は、周知の手法により、目標制御力Fctに対応する制御力Fcを発生する制駆動力を演算する。
更に、このような装置は、各車輪11に駆動力を付与する駆動装置(例えば、インホイールモータ)と、各車輪11に制動力を付与する制動装置(ブレーキ装置)と、を含む。なお、駆動装置は前輪及び後輪の何れか一方又は四輪に駆動力を付与するモータ又はエンジン等であってもよい。更に、上記制御力発生装置は、駆動装置及び制動装置の少なくとも一方を含めばよい。
更に、制御力発生装置は、減衰力可変式のショックアブソーバ15FL乃至15RRであってもよい。この場合、ECU30は、目標制御力Fctに対応する値だけショックアブソーバ15FL乃至15RRの減衰力が変化するように、ショックアブソーバ15FL乃至15RRの減衰係数Cを制御する。
10…車両、11FL…左前輪、11FR…右前輪、11RL…左後輪、11RR…右後輪、12FL~12RR…車輪支持部材、13FL…左前輪サスペンション、13FR…右前輪サスペンション、13RL…左後輪サスペンション、13RR…右後輪サスペンション、14FL~14RR…サスペンションアーム、15FL~15RR…ショックアブソーバ、16FL~16RR…サスペンションスプリング、17FL…左前輪アクティブアクチュエータ、17FR…右前輪アクティブアクチュエータ、17RL…左後輪アクティブアクチュエータ、17RR…右後輪アクティブアクチュエータ、20…制振制御装置、30…電子制御装置(ECU)、30a…記憶装置、31…位置情報取得装置、32…無線通信装置、33…プレビューセンサ、40…クラウド40、42…管理サーバ、44A~44N…記憶装置、45…プレビュー参照データ。

Claims (10)

  1. 車両の車体から懸架された少なくとも一つの車輪と前記車体との間に上下方向の制御力を発生するように構成された制御力発生装置と、
    前記制御力発生装置を制御して前記制御力を変更することにより、前記車両が走行する際に上下方向の路面変位に応じて前記車輪に発生する振動に起因する前記車体の振動を低減するように構成された制御ユニットと、
    を備え、
    前記制御ユニットは、
    所定のサンプリング区間に含まれる複数の前記路面変位に関連した値である路面変位関連値をサンプリング値として取得し、
    前記サンプリング値の振幅の大きさを表す振幅指標値を取得し、
    前記振幅指標値が表す前記振幅の大きさに基いて、前記制御力発生装置の作動遅れ時間を決定し、
    前記車輪が現時点から前記作動遅れ時間後に通過すると予測される通過予測位置の前記路面変位関連値に基いて、前記車体の振動を低減するための目標制御力を演算し、
    前記制御力発生装置が前記制御力を前記目標制御力と一致させるための制御指令を前記制御力発生装置に送信する、
    ように構成された、
    車両の制振制御装置。
  2. 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、
    前記サンプリング値の極大値及び極小値を特定し、
    前記極大値と当該極大値の直前又は直後の前記極小値とを一つの組として、前記組の前記極大値と前記極小値との差の絶対値を演算し、
    前記差の絶対値が最も大きな組の前記差の絶対値を前記振幅指標値として取得する、
    ように構成された、
    制振制御装置。
  3. 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、
    前記サンプリング値の平均値を前記振幅指標値として取得する、
    ように構成された、
    制振制御装置。
  4. 請求項1乃至請求項3の何れか一つに記載の制振制御装置において、
    前記制御ユニットは、
    所定の周波数帯域の前記サンプリング値に基いて、前記振幅指標値を取得する、
    ように構成された、
    制振制御装置。
  5. 請求項4に記載の制振制御装置において、
    前記周波数帯域は、前記制御力発生装置が前記制御力を発生することによって前記ばね上の振動を低減することが可能な予め設定された周波数帯域に設定されている、
    制振制御装置。
  6. 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、
    前記振幅指標値が表す前記振幅の大きさが大きいほど長くなるように前記作動遅れ時間を決定する、
    ように構成された、
    制振制御装置。
  7. 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、
    所定の第1周波数帯域の前記サンプリング値の振幅の大きさを表す第1振幅指標値を取得し、
    前記第1周波数帯域の最大周波数以上の最小周波数を有する所定の第2周波数帯域の前記サンプリング値の振幅の大きさを表す第2振幅指標値を取得し、
    前記第1振幅指標値が表す前記振幅の大きさ及び前記第2振幅指標値が表す前記振幅の大きさが大きいほど長くなるように前記作動遅れ時間を決定する、
    ように構成され、
    前記第2振幅指標値に応じて長くなる前記作動遅れ時間の増大量は、前記第1振幅指標値に応じて長くなる前記作動遅れ時間の増大量よりも大きくなるように設定されている、
    制振制御装置。
  8. 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、
    前記振幅指標値が表す前記振幅の大きさが大きいほど短くなるように前記作動遅れ時間を決定する、
    ように構成された、
    制振制御装置。
  9. 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、
    所定の第1周波数帯域の前記サンプリング値の振幅の大きさを表す第1振幅指標値を取得し、
    前記第1周波数帯域の最大周波数以上の最小周波数を有する所定の第2周波数帯域の前記サンプリング値の振幅の大きさを表す第2振幅指標値を取得し、
    前記第1振幅指標値が表す前記振幅の大きさ及び前記第2振幅指標値が表す前記振幅の大きさが大きいほど短くなるように前記作動遅れ時間を決定する、
    ように構成され、
    前記第2振幅指標値に応じて短くなる前記作動遅れ時間の減少量は、前記第1振幅指標値に応じて短くなる前記作動遅れ時間の減少量よりも大きくなるように設定されている、
    制振制御装置。
  10. 車両の車体から懸架された少なくとも一つの車輪と当該車体との間に上下方向の制御力を発生するように構成された制御力発生装置を制御して前記制御力を変更することにより、前記車両が走行する際に上下方向の路面変位に応じて前記車輪に発生する振動に起因する前記車体の振動を低減する車両の制振制御方法において、
    所定のサンプリング区間に含まれる複数の前記路面変位に関連した値である路面変位関連値がサンプリング値として取得されるステップと、
    前記サンプリング値の振幅の大きさを表す振幅指標値が取得されるステップと、
    前記振幅指標値が表す前記振幅の大きさに基いて、前記制御力発生装置の作動遅れ時間が決定されるステップと
    前記車輪が現時点から前記作動遅れ時間後に通過すると予測される通過予測位置の前記路面変位関連値に基いて、前記車体の振動を低減するための目標制御力が演算されるステップと、
    前記制御力発生装置が前記制御力を前記目標制御力と一致させるための制御指令が前記制御力発生装置に送信されるステップと、
    を含む、
    制振制御方法。
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