JP7314904B2 - 制振制御装置 - Google Patents
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Description
前記車両の速度(Vs)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、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、
前記車輪が通過すると予測される予測進路を演算し、
路面の位置を表す位置情報と、測定車両が前記路面の前記位置を走行したときに取得された路面変位関連値と、前記測定車両が前記路面の前記位置を走行したときの前記測定車両の速度を表す速度情報と、が関連付けられたデータである路面情報(43)から、前記予測進路上の前記路面変位関連値の時系列変化を表すデータである第1データを取得し、
前記第1データから、前記車輪が現時点から先読み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での前記路面変位関連値をプレビュー情報として取得し、
前記プレビュー情報を用いて、前記制御力の目標値である目標制御力(Fct)を演算し、
前記目標制御力に基いて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。
前記制御ユニットは、更に、
前記路面情報から、前記通過予測位置での前記速度情報(43c)を取得し、
前記車両の現時点での前記速度が前記速度情報の値よりも大きい場合、前記第1データに対して、第1カットオフ周波数(fc1)よりも高い周波数帯の波形を小さくする又は除去するためのローパスフィルタ処理である第1処理を実行し、
前記第1処理を通して得られた前記第1データから、前記プレビュー情報を取得する
ように構成されている。
前記第1処理によって生じる位相ずれを考慮した時間だけ前記先読み時間を変更し、
前記第1処理を通して得られた前記第1データから、前記変更された先読み時間を用いて、前記プレビュー情報を取得するように構成されている。
前記絶対値(Vdf)が、前記第1閾値よりも大きい第2閾値(Th2)以上であるとの第2条件が成立した場合、前記目標制御力を、前記第2条件が成立しない場合に比べて小さくする処理を実行するように構成されている。
前記車両の現時点での前記速度が前記速度情報の前記値よりも小さい場合、前記第1データに対して、第2カットオフ周波数(fc2)よりも低い周波数帯の波形を小さくする又は除去するためのハイパスフィルタ処理である第2処理を実行し、
前記第2処理を通して得られた前記第1データから、前記プレビュー情報を取得する
ように構成されている。
前記第2処理によって生じる位相ずれを考慮した時間だけ前記先読み時間を変更し、
前記第2処理を通して得られた前記第1データから、前記変更された先読み時間を用いて、前記プレビュー情報を取得するように構成されている。
前記絶対値(Vdf)が、前記第1閾値よりも大きい第2閾値(Th2)以上であるとの第2条件が成立した場合、前記目標制御力を前記第2条件が成立しない場合に比べて小さくする処理を実行するように構成されている。
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5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6乃至図8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。「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、前輪11Fの予測進路を演算する。前輪11Fの予測進路とは、前輪11Fが通過すると予測される進路である。次に、ECU30は、前輪11Fの通過予測位置pf1を特定する。通過予測位置pf1は、前輪11Fが現時点から前輪先読み時間tpfが経過した時点にて通過すると予測される位置である。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FctFに対応する制御力FcFを出力するまでに要する時間に予め設定されている。通過予測位置pf1は、前輪11Fの予測進路に沿って現時点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32が取得した車両10の現在位置に基いて算出される。
FctF = βf×z1・・・(8)
ECU30は、後輪11Rの予測進路を演算する。後輪11Rの予測進路とは、後輪11Rが通過すると予測される進路である。ECU30は、後輪11Rが前輪11Fと同じ進路を辿ると仮定して、後輪11Rの予測進路を演算する。ECU30は、前輪11Fの位置の履歴を用いて、後輪11Rの予測進路を演算してもよい。
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。
FctR = βr×z1・・・(9)
以降において、プレビュー制振制御の対象となる車輪11を「車輪11i」と表記する。添え字「i」は、「FL、FR、RL及びRR」の何れかを表す。更に、他の要素に付された添え字「i」も同様である。
ECU30のCPU(以下、「CPU1」と表記する。)は、所定時間が経過する毎に、図9に示した制振制御ルーチンを実行する。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。前述と同様に、制振制御ルーチンの実行対象となる車輪11を、「車輪11i」と表記する。
ステップ905:CPU1は、位置情報取得装置32から車両10の現時点の速度Vsを取得する。更に、CPU1は、ばね下変位z1の第1時系列変化データから、車輪11iの通過予測位置での平均速度43c(Vs_av)を取得する。
ステップ911:CPUは、前述のように、ステップ910にて取得されたばね下変位z1を用いて、目標制御力Fctiを演算する。車輪11iが前輪11Fの場合、CPU1は、ステップ910にて取得したばね下変位z1を式(8)に適用することにより、目標制御力Fctiを演算する。車輪11iが後輪11Rの場合、CPU1は、ステップ910にて取得したばね下変位z1を式(9)に適用することにより、目標制御力Fctiを演算する。
ステップ912:CPU1は、目標制御力Fctiを含む制御指令を、車輪11iに対応するアクティブアクチュエータ17iに送信する。
本実施形態に係るデータ管理システムは、路面情報マップ43を作成するためのシステムである。図10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、複数の車両10)、及び、クラウド40を含む。
サーバ41のCPU(以下、「CPU2」と表記する。)は、図11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1102:CPU2は、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1106:CPU2は、ばね下変位z1の平均値を演算する。CPU2は、路面の位置(即ち、車輪11の位置)ごとに、ばね下変位z1に関する情報を記憶装置42に蓄積している。CPU2は、記憶装置42に蓄積されている過去のばね下変位z1に関する情報と、現時点のセンシングデータから演算されたばね下変位z1とに基いて、ばね下変位z1の平均値を演算する。なお、CPU2は、ばね下変位z1の加重平均値を演算してもよい。例えば、CPU2は、現時点のセンシングデータに含まれるばね下変位z1により大きい重みを付与して、ばね下変位z1の加重平均値を演算してもよい。
ステップ1108:CPU2は、車輪11の位置と、ステップ1106にて演算されたばね下変位z1の平均値と、ステップ1107にて演算された平均速度とを関連づける。そして、CPU2は、「車輪11の位置、ばね下変位z1、及び、平均速度」の組み合わせを路面情報マップ43に格納する。
CPU1は、図9のルーチンにおいて第1処理又は第2処理を実行した場合、ステップ910にて以下の処理を実行してもよい。CPU1がばね下変位z1の第1時系列変化データに対して第1処理(ローパスフィルタ処理)を実行した場合、ばね下変位z1の第1時系列変化データにおいて位相遅れが生じる。従って、CPU1は、第1処理によって生じる位相ずれを考慮した時間だけ先読み時間(tpf又はtpr)を変更してよい。CPU1は、第1処理を通して得られた「ばね下変位z1の第1時系列変化データ」から、上記変更された先読み時間を用いて、プレビュー情報(車輪11iの通過予測位置でのばね下変位z1)を取得する。
図9のルーチンにおいて、ステップ909は省略されてもよい。この場合、CPU1は、ステップ907にて「No」と判定した場合、ステップ910へ直接進む。ばね下変位z1の第1時系列変化データにおいて、低周波帯(例えば、fb_lowからfa_lowまでの周波数帯)の成分(波形)がばね上51の振動に与える影響は、高周波帯の成分(波形)に比べて小さい。従って、CPU1は、ばね下変位z1の第1時系列変化データに対して第2処理を実行しないように構成されてもよい。
CPU1は、値Vdfと第1閾値Th1との間の差分dv1(=Vdf-Th1)が大きくなるほど、第1処理における第1カットオフ周波数fc1が低くなるような処理を実行してもよい。差分dv1が大きくなるほど、プレビュー制振制御によって抑制できない振動の周波数帯(例えば、fb_highからfa_highまでの周波数帯)の幅が大きくなる。この構成によれば、ばね下変位z1の第1時系列変化データにおいて、第1処理を通して、より広い高周波帯の波形を小さくする又は除去できる。別の例において、CPU1は、差分dv1が所定の値より大きい場合、ローパスフィルタ処理の次数を変更して、第1カットオフ周波数fc1より高い周波数帯の波形が小さくなる度合を大きくしてもよい。
CPU1は、車両10が現在の速度Vsに応じて、第1処理における第1カットオフ周波数fc1及び第2処理における第2カットオフ周波数fc2を設定してもよい。ROM30bは、速度ごとに、プレビュー制振制御によって抑制することができる振動の周波数帯に関する情報を記憶している。CPU1は、ROM30bに記憶されている情報に従って、第1処理における第1カットオフ周波数fc1及び第2処理における第2カットオフ周波数fc2を設定する。例えば、車両10が速度Vcで走行している状況において、プレビュー制振制御によって抑制することができる振動の周波数帯は、fc_lowからfc_highまでの範囲と仮定する。CPU1は、第1カットオフ周波数fc1を、fc_highに設定する。CPU1は、第2カットオフ周波数fc2を、fc_lowに設定する。
第1カットオフ周波数fc1は、路面情報マップ43を作成する際に実行されるBPF処理の上限カットオフ周波数fd2以下の周波数であってもよい。第2カットオフ周波数fc2は、路面情報マップ43を作成する際に実行されるBPF処理の下限カットオフ周波数fd1以上の周波数であってもよい。
CPU1は、第1条件が成立した場合、第2条件が成立するか否かを判定してもよい。第2条件は、値Vdf(=|Vs-Vs_av|)が所定の第2閾値Th2以上であるときに成立する。第2閾値Th2は、第1閾値Th1よりも大きい。第2条件が成立する場合、CPU1は、目標制御力Fctiを、第2条件が成立しない場合に比べて小さくする処理を実行してもよい。具体的には、CPU1は、目標制御力Fctiを演算するための式(8)又は(9)において、ゲイン(βf又はβr)を小さい値に設定する。一例として、CPU1は、第2条件が成立する場合、ゲイン(βf又はβr)をゼロに設定してもよい。この構成によれば、第2条件が成立する場合、目標制御力Fctiが小さくなるので、アクティブアクチュエータ17iにおいて余分なエネルギーが消費される可能性を更に低減できる。
図9のルーチンにおいてステップ906(即ち、第1条件の判定)が省略されてもよい。速度Vsが平均速度Vs_avよりも大きい場合、CPU1は、ステップ908に進んで第1処理を実行する。速度Vsが平均速度Vs_avよりも小さい場合、CPU1は、ステップ909に進んで第2処理を実行する。この構成において、速度Vsが平均速度Vs_avと同じ場合、CPU1は、第1処理及び第2処理を実行することなく、ステップ910に進む。
路面情報マップ43は、上記の例に限定されない。路面情報マップ43は、位置情報と路面変位関連値と、速度情報とが関連付けられたデータである限り、他の形式のデータであってもよい。路面変位関連値は、ばね下変位z1の平均値でなくてもよく、測定車両によって取得された最新のばね下変位z1であってもよい。速度情報は、当該最新のばね下変位z1が取得されたときに測定車両の速度であってもよい。
ECU30は、プレビューセンサ34、上下加速度センサ36FL乃至36RR、及び、ストロークセンサ37FL乃至37RR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34から、路面変位z0を取得してもよい。ECU30、プレビューセンサ34、上下加速度センサ36及びストロークセンサ37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 ・・・(10)
F1 = β2×z1 ・・・(11)
F2_a = β3×z0 ・・・(12)
F2_b = γ0・dz2 ・・・(13)
F2_c = β4×z1 ・・・(14)
F2_b = γ1×ddz2+γ2×dz2+γ3×z2+γ4×dz1+γ5×z1・・・(15)
サーバ41のCPU2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。CPU2は、プレビューセンサ34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、CPU2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、路面情報マップ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。
路面情報マップ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31に記憶されていてもよい。ECU130は、図11のルーチンの処理を実行して、路面情報マップ43を記憶装置31に作成してもよい。別の例において、ECU130は、他の車両10から路面情報マップ43を受信して、当該路面情報マップ43を記憶装置31に格納してもよい。
ECU30は、路面情報マップ43から、ばね下変位(z1)43bを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)をサーバ41に送信する。サーバ41は、記憶装置42に格納されている路面情報マップ43から、通過予測位置でのばね下変位(z1)43bを取得し、ばね下変位(z1)43bをECU30に送信する。ECU30は、サーバ41からばね下変位(z1)43bを受信し、当該受信したばね下変位(z1)43bをRAM30cに格納する。
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 (12)
- 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、
前記車輪が通過すると予測される予測進路を演算し、
路面の位置を表す位置情報と、測定車両が前記路面の前記位置を走行したときに取得された路面変位関連値と、前記測定車両が前記路面の前記位置を走行したときの前記測定車両の速度を表す速度情報と、が関連付けられたデータである路面情報から、前記予測進路上の前記路面変位関連値の時系列変化を表すデータである第1データを取得し、
前記第1データから、前記車輪が現時点から先読み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での前記路面変位関連値をプレビュー情報として取得し、
前記プレビュー情報を用いて、前記制御力の目標値である目標制御力を演算し、
前記目標制御力に基いて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、
前記制御ユニットは、更に、
前記路面情報から、前記通過予測位置での前記速度情報を取得し、
前記車両の現時点での前記速度が前記速度情報の値よりも大きい場合、前記第1データに対して、第1カットオフ周波数よりも高い周波数帯の波形を小さくする又は除去するためのローパスフィルタ処理である第1処理を実行し、
前記第1処理を通して得られた前記第1データから、前記プレビュー情報を取得する
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、
前記制御ユニットは、
前記第1処理によって生じる位相ずれを考慮した時間だけ前記先読み時間を変更し、
前記第1処理を通して得られた前記第1データから、前記変更された先読み時間を用いて、前記プレビュー情報を取得する
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、
前記制御ユニットは、
前記車両の現時点での速度と前記速度情報の前記値との差分の絶対値が第1閾値以上であるとの第1条件が成立し、且つ、前記車両の現時点での前記速度が前記速度情報の前記値よりも大きい場合、前記第1データに対して前記第1処理を実行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、前記絶対値と前記第1閾値との間の差分が大きくなるほど、前記第1処理における前記第1カットオフ周波数が低くなるような処理を実行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、
前記絶対値が、前記第1閾値よりも大きい第2閾値以上であるとの第2条件が成立した場合、
前記目標制御力を、前記第2条件が成立しない場合に比べて小さくする処理を実行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、
前記車両の現時点での前記速度が前記速度情報の前記値よりも小さい場合、前記第1データに対して、第2カットオフ周波数よりも低い周波数帯の波形を小さくする又は除去するためのハイパスフィルタ処理である第2処理を実行し、
前記第2処理を通して得られた前記第1データから、前記プレビュー情報を取得する
ように構成された、
制振制御装置。 - 請求項6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処理によって生じる位相ずれを考慮した時間だけ前記先読み時間を変更し、
前記第2処理を通して得られた前記第1データから、前記変更された先読み時間を用いて、前記プレビュー情報を取得する
ように構成された、
制振制御装置。 - 請求項6に記載の制振制御装置において、
前記制御ユニットは、
前記車両の現時点での速度と前記速度情報の前記値との差分の絶対値が第1閾値以上であるとの第1条件が成立し、且つ、前記車両の現時点での前記速度が前記速度情報の前記値よりも小さい場合、前記第1データに対して前記第2処理を実行するように構成された、
制振制御装置。 - 請求項8に記載の制振制御装置において、
前記制御ユニットは、前記絶対値と前記第1閾値との間の差分が大きくなるほど、前記第2処理における前記第2カットオフ周波数が高くなるような処理を実行するように構成された、
制振制御装置。 - 請求項8に記載の制振制御装置において、
前記制御ユニットは、
前記絶対値が、前記第1閾値よりも大きい第2閾値以上であるとの第2条件が成立した場合、前記目標制御力を前記第2条件が成立しない場合に比べて小さくする処理を実行するように構成された、
制振制御装置。 - 請求項1乃至10の何れか一項に記載の制振制御装置において、
前記路面情報において、前記路面変位関連値及び前記速度情報が、複数の速度範囲のそれぞれに対して設定されている、
制振制御装置。 - 請求項1乃至11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。
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