KR102410320B1 - 원형 힘 발생기를 사용하는 능동 진동 제어 - Google Patents

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Abstract

원형 힘 발생기를 사용하는 능동 진동 제어를 위한 시스템, 디바이스 및 방법이 개시된다. 일 양태에서, 차량은 차량 프레임, 캐빈, 엔진, 및 차량 프레임 상에 장착된 다수의 진동 제어 디바이스를 포함한다. 각각의 진동 디바이스는 적어도 하나의 질량체 및 그 질량체를 회전시키도록 구성된 적어도 하나의 모터를 포함하는 원형 힘 발생기를 포함한다. 진동 제어 디바이스는 엔진이 작동 중인 실린더 중 일부를 비활성화시키는 것에 기인한 캐빈 내의 소음 및/또는 진동을 감소시키기 위해 능동 진동 제어를 수행하도록 구성된다.

Description

원형 힘 발생기를 사용하는 능동 진동 제어
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2018년 3월 20일자로 출원된 미국 가특허 출원 제62/645,395호의 이익을 주장하며, 그 개시내용은 그 전문이 본 명세서에 참조로 포함된다.
기술 분야
본 명세서는 전반적으로 능동 진동 제어 분야에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 원형 힘 발생기를 사용하는 능동 진동 제어를 위한 시스템, 디바이스 및 방법에 관한 것이다.
선형 진동 제어 기술은 저전력 작동 중에 엔진이 실린더를 차단할 때 유도되는 진동을 제어하여 효율을 개선하기 위해 자동차 용례에서 사용된다. 그렇게 하면, 엔진은 이제 더 낮은 주파수 여기를 부여하기 때문에 자동차는 운전자 및 승객에게 상이하게 느껴질 수 있다. 이는, V-8 엔진의 경우, 예를 들어 엔진이 4개의 실린더를 운전 정지하고 나머지 4개의 엔진을 작동하라는 명령을 받는 경우에 발생할 수 있다. 그러한 상황이 발생하면, 나머지 4개의 실린더는 운전자 및/또는 승객이 자동차에서의 문제로 인식할 수 있는 엔진 RPM 주파수당 2를 부여한다.
넓은 주파수 용례를 위한 선형 기술(linear technology)은 통상적으로 작동 범위 미만에 있도록 조절되는데, 이는, 예를 들어 구현하는 데에 많은 고품질의 금속 및 희토류 자성 재료를 필요로 하기 때문에 기술을 어렵고 비싸게 할 수 있다. 선형 기술은 넓은 주파수 범위에 걸쳐 복잡한 동작을 제어하기 위해 그 성능이 제한된다. 자동차 제조업자는, 다양한 차량 구성에 걸쳐 이 기술을 사용하기 위해서는, 더 양호한 성능을 얻도록 액추에이터를 재배향해야 한다는 것을 알았다. 이들 큰 주파수 범위에 걸쳐서의 동작은 매우 복잡하며 차량의 다양한 구조적 구성에 따라 크게 변경된다. 따라서, 일부 제조업자는 차량 구성, 예를 들어 다양한 운전실 구성, 트럭 짐칸 길이 등에 따라 복잡한 액추에이터 배향 세트를 구현해야 하기 때문에 생산 라인을 연속적으로 처리하는 데에 어려움을 겪을 수 있다.
본 명세서는 원형 힘 발생기를 사용하는 능동 진동 제어를 위한 시스템, 디바이스 및 방법을 설명한다. 일 양태에서, 차량은 차량 프레임, 캐빈, 엔진, 및 차량 프레임 상에 장착된 다수의 진동 제어 디바이스를 포함한다. 각각의 진동 디바이스는 적어도 하나의 질량체 및 그 질량체를 회전시키도록 구성된 적어도 하나의 모터를 포함하는 원형 힘 발생기를 포함한다. 진동 제어 디바이스는 엔진이 작동 중인 실린더 중 일부를 비활성화시키는 것에 기인한 캐빈 내의 소음 및/또는 진동을 감소시키기 위해 능동 진동 제어를 수행하도록 구성된다. 엔진 구동 샤프트의 경우와 같이 차량의 여기가 원형인 경우, CFG 기술은 선형 기술에 비해 차량 내에서 원형 여기를 생성하고 제어하도록 훨씬 더 양호하게 설치된다.
다른 양태에서, 능동 진동 제어 시스템은 데이터 통신 네트워크 및 진동 제어 디바이스를 포함한다. 각각의 진동 제어 디바이스는 하우징, 하우징 내의 원형 힘 발생기, 및 하우징 내의 제어 시스템을 포함한다. 원형 힘 발생기는 적어도 하나의 질량체 및 그 질량체를 회전시키도록 구성된 적어도 하나의 모터를 포함한다. 제어 시스템은 모터 제어 회로, 적어도 하나의 프로세서, 및 시스템 레벨 능동 진동 제어 루틴을 저장하는 메모리를 포함한다. 모터 제어 회로는 모터를 제어하여 명령된 회전력을 생성시키도록 구성된다. 진동 제어 디바이스는, 데이터 통신 네트워크 상에서 통신하여 진동 제어 디바이스 중 하나를 마스터 진동 제어 디바이스로서 선택함으로써, 마스터 진동 제어 디바이스의 프로세서가 시스템 레벨 능동 진동 제어 루틴을 실행하고 힘 명령을 다른 진동 제어 디바이스에 전송하여, 진동 제어 디바이스가 집합적으로 진동 상쇄력을 생성하도록 구성된다.
다른 양태에서, 능동 진동 제어 시스템은 차량 통신 네트워크 및 진동 제어 디바이스를 포함한다. 각각의 진동 제어 디바이스는 하우징, 하우징 내의 원형 힘 발생기, 및 하우징 내의 제어 시스템을 포함한다. 원형 힘 발생기는 적어도 하나의 질량체 및 그 질량체를 회전시키도록 구성된 적어도 하나의 모터를 포함한다. 제어 시스템은 모터 제어 회로, 적어도 하나의 프로세서, 및 힘 명령에 대한 차량 상태에 관한 룩업 테이블을 저장하는 메모리를 포함한다. 모터 제어 회로는 모터를 제어하여 명령된 회전력을 생성하도록 구성되고, 제어 시스템은 차량 통신 네트워크 상의 차량 상태 데이터를 수신하고, 이 차량 상태 데이터를 사용하여, 룩업 테이블을 사용하여 원형 힘 발생기에 대한 힘 명령을 결정하도록 구성된다.
도 1a 내지 도 1c는 원형 힘 발생기를 사용하는 능동 진동 제어 시스템이 장착된 차량을 도시한다.
도 2a 내지 도 2f는 예시적인 CFG를 도시한다.
도 3은 예시적인 진동 제어 디바이스의 블록도이다.
도 4는 예시적인 진동 제어 루틴을 도시하는 블록도이다.
도 5a 내지 도 5c는, 엔진 RPM 그래프를 사용하여, 임박한 기어 변속 전에 힘 명령을 변경하는 진동 제어 디바이스의 효과를 도시한다.
본 명세서는 원형 힘 발생기를 사용하는 능동 진동 제어를 위한 시스템, 디바이스 및 방법을 설명한다. 원형 힘 발생기(Circular Force Generator)(CFG) 기술은 선형 기술과 관련된 한계 중 적어도 일부를 극복한다. CFG는 선형 힘 기술과 비교할 때 특히 큰 작동 주파수 범위에 걸쳐 복잡한 구조적 응답으로 진동을 보다 쉽게 제어할 수 있는 평면형 힘(및 모멘트)을 생성한다.
도 1a 내지 도 1c는 원형 힘 발생기를 사용하는 능동 진동 제어 시스템이 장착된 차량(100)을 도시한다. 차량(100)은 임의의 적절한 유형의 자동차, 예를 들어 승용차 또는 트럭일 수 있다. 차량(100)은 예시의 목적을 위해 픽업 트럭으로서 도시되어 있다.
도 1a는 차량(100)의 부감도 상에 중첩된 능동 진동 제어 시스템의 블록도이다. 차량(100)은 차량 프레임(102), 엔진(104), 트랜스미션(106), 및 차량 제어 시스템(108)을 포함한다. 차량(100)은 배선 하네스(110), 및 차량 프레임(102) 상에 장착되고 배선 하네스(110)에 결합된 다수의 진동 제어 디바이스(112a-e)를 포함한다. 배선 하네스(110)는 진동 제어 디바이스(112a-e)에 데이터 및/또는 전력을 제공하기 위해 임의의 적절한 배선 시스템을 사용하여 구현될 수 있다. 진동 제어 디바이스(112a-e) 각각은 차량(100)으로부터 전력, 예를 들어 12 볼트 전력을 수신할 수 있고, 일부 경우에, 진동 제어 디바이스(112a-e) 각각은 아날로그 엔진 회전 속도계 신호에 개별적으로 액세스할 수 있다. 진동 제어 디바이스는 엔진(104)이 작동 중인 실린더 중 일부를 비활성화시키는 것에 기인한 캐빈(118) 내의 소음 및/또는 진동을 감소시키기 위해 능동 진동 제어를 수행하도록 구성된다.
진동 제어 디바이스(112a-e) 각각은 원형 힘 발생기(CFG)를 포함한다. CFG는 적어도 하나의 질량체 및 그 질량체를 회전시키도록 구성된 적어도 하나의 모터를 포함하는 디바이스이다. 도 1b는 예시적인 CFG(114)의 사시도를 도시하는 개략도이다. 도 1b는 CFG(114)의 회전 방향(116)을 도시한다. 원형 힘 발생기의 예는 도 2a 내지 도 2f를 참조하여 아래에서 더 설명된다.
진동 제어 디바이스(112a-e) 각각은 또한 원형 힘 발생기를 제어하는 제어 시스템을 포함한다. 제어 시스템은, 모터를 제어하여 명령된 회전력을 생성시키도록 구성된 모터 제어 회로를 포함한다. 진동 제어 디바이스의 예는 도 3을 참조하여 아래에서 더 설명된다.
도 1c는 차량(100)의 측면도 및 차량 프레임(102) 상에 3개의 예시적인 CFG(120a-c)의 배치를 도시하는 개략도이다. 일반적으로, CFG(120a-c)는 차량(100)의 임의의 적절한 위치에 배치될 수 있고, CFG(120a-c)의 수 및 위치는 특정 유형의 차량에 대한 설계 요건을 충족시키도록 선택될 수 있다. 도 1c에 도시된 바와 같이, 2개의 CFG(120a-b)는 차량(100)의 일 측면에서 차량(100)의 길이를 따라 반대 방향으로 장착되고, 하나의 CFG(120c)는 차량(100)의 폭을 따라 다른 CFG(120a-b)에 수직으로 장착된다.
CFG 기술은 큰 작동 주파수 범위에 걸쳐 복잡한 구조적 응답으로 상쇄 동작을 생성할 수 있기 때문에 선형 기술보다 더 효과적으로 작용할 수 있다. 선형 기술은 선형 힘만을 생성하도록 의도된다. CFG 기술은, 명령 가능한 힘 크기를 생성할 뿐만 아니라 프레임/차량 구조의 복잡한 작동 편향 형상과 더 양호하게 결합되도록 분산될 수 있으며 차량 구성에 따라 재배향되어야 할 필요가 없는 보다 복잡한 평면형 힘을 생성하는 데에 사용될 수 있다.
CFG 기술은 다수의 방법으로 구현될 수 있다. CFG 기술은 2개의 개별 모터에 의해 구동되는 2개의 동방향-회전 편심 질량체로 구현될 수 있고, 여기서 모터는 제어 주파수로 회전하고 각 편심 질량체의 크기 및 위상은 병치된 모터 제어 전자 기기에 의해 제어된다. 일부 예에서, 중앙 시스템 제어기는 엔진 회전 속도계와 관련하여 힘 크기 및 상대 위상을 명령하도록 시스템의 각각의 CFG와 통신한다. 중앙 시스템 제어기는 함께 작동하도록 각각의 CFG를 구동하여 차량 캐빈 내의 소음 및/또는 진동을 감소시킨다. 도 1a에 도시된 예에서, 차량(100)은 중앙 시스템 제어기가 없으며, 이는 아래에서 더 설명되는 바와 같이 개별 진동 제어 디바이스(112a-e)의 적절한 구성에 의해 가능하다.
CFG 및 제어 시스템의 다양한 아키텍처가 가능하다. 아래의 2개의 예를 고려한다.
제1 예에서, 시스템은 동일하게 구성된 진동 제어 디바이스(112a-e)로 구성되고, 이들 각각은 차량 프레임(102) 상에서 차량(100)에 부착된다. 각각의 진동 제어 디바이스(112a-e)는 모터, 전자 기기, 힘 크기 및 상대 위상을 생성하는 소프트웨어로 구성된다. 또한, 각각의 진동 제어 디바이스(112a-e)는, 예를 들어 필터링된-X 알고리즘을 사용하여 시스템 제어 소프트웨어를 실행하는 능력을 갖는다. 더욱이, 각각의 진동 제어 디바이스(112a-e)는 일체형 가속도계(가속도계 방향이 CFG 힘의 동일한 평면에 있는 경우)를 갖는다. 진동 제어 디바이스(112a-e) 각각은 차량 전력 버스 레일, 예를 들어 12 볼트 배터리에 의해 전력을 공급받을 수 있고, 예를 들어 배선 하네스(110)를 통해 아날로그 엔진 회전 속도계 및 차량 CAN 버스에 액세스할 수 있다. 파워 업 동안, 각각의 진동 제어 디바이스(112a-e)는 CAN 버스를 통해 서로 통신하여 어떤 디바이스가 "마스터"이고 어떤 디바이스(들)가 "슬레이브" 디바이스인지를 결정한다. 이어서, 마스터 CFG는 시스템 제어 알고리즘을 구현하여 시스템의 모든 일체형 가속도계에서 진동을 감소시킨다.
제2 예에서, 시스템은 동일하게 구성된 진동 제어 디바이스(112a-e)로 구성되고, 이들 각각은 차량 프레임(102) 상에서 차량(100)에 부착된다. 각각의 진동 제어 디바이스(112a-e)는 모터, 전자 기기, 힘 크기 및 상대 위상을 생성하는 소프트웨어로 구성된다. 진동 제어 디바이스(112a-e) 각각은, 예를 들어 배선 하네스(110)를 통해 차량 CAN 버스에 결속되며, 각각은 아날로그 엔진 회전 속도계로부터 신호를 수신한다. 진동 제어 디바이스(112a-e) 각각은 룩업 테이블을 저장하고, CAN 버스를 통해 제공되는 엔진 속도, 토크, 및 기어와 같은 파라미터에 따라, 진동 제어 디바이스는 그 자체에(단독으로) 명령하여 엔진 파라미터에 따라 특정 힘 크기 및 위상을 생성한다. 이 시스템은 "개루프" 제어 아키텍처를 구성한다.
일부 예에서, 진동 제어 디바이스(112a-e) 각각은 룩업 테이블을 저장하고 진동 센서가 없고, 이에 따라 진동 제어 디바이스(112a-e)는 엔진 파라미터 및 룩업 테이블만을 사용하여 힘 크기 및 위상을 생성한다. 일부 다른 예에서, 진동 제어 디바이스(112a-e) 각각은 룩업 테이블을 저장하고 진동 센서를 추가로 포함하여, 진동 제어 디바이스(112a-e)는 엔진 파라미터, 룩업 테이블, 및 진동 센서로부터의 센서 데이터를 사용하여 힘 크기 및 위상을 생성한다. 일부 다른 예에서, 진동 제어 디바이스(112a-e) 각각은 진동 센서를 포함하고 룩업 테이블이 없고, 이에 따라 진동 제어 디바이스(112a-e)는 진동 센서로부터의 센서 데이터 및 임의로 엔진 파라미터를 사용하여 힘 크기 및 위상을 생성한다.
일부 예에서, 특히 기어 변속을 통해 CFG 트래킹의 성능을 개선하기 위해, 각각의 진동 제어 디바이스(112a-e)는 진동 제어 디바이스(112a-e)가 기어 변속 이벤트에 대한 사전 인지를 갖게 하도록 차량 CAN 버스에 액세스할 수 있다. 차량 제어 시스템(108)은 CAN 버스를 사용하여 기어를 변속하도록 차량 트랜스미션에 명령하고, 이 때문에, 이러한 이벤트는 밀리초의 시간이 걸릴 수 있으며, 이는 (CFG가 "캐치 업(catch-up)"하게 하도록 엔진 회전 속도계만을 사용하는 경우에 생성되는 지연과 달리) 기어 변속 이벤트 중에 제어의 트래킹을 더 양호하게 유지하도록 CFG가 스핀 업(또는 다운)을 시작하게 하기에 충분하다. 이러한 방식의 제어 트래킹은 도 5a 내지 도 5c를 참조하여 아래에서 더 설명된다.
도 2a 내지 도 2f는 CFG(114)의 예를 도시한다. 도 2a는 CFG(114) 및 CFG(144)를 위한 하우징(122)을 도시한다. CFG(114)는 차량 프레임에 장착하기 위한 장착부(124)를 포함할 수 있다. 작동시, 하우징(122)은 CFG(114)의 구성요소를, 예를 들어 부스러기로부터 보호하고, 하우징(122)은 모터 및 회전 질량체에 더하여 제어 전자 기기를 유지하는 데에 사용될 수 있다. 도 2b는 예시의 목적을 위해 하우징이 제거된 상태로 CFG(114)를 도시한다. 도 2c는 CFG(114)의 구성요소를 추가로 도시하는 CFG(114)의 절취도이다.
도 2d는 CFG(114)를 위한 로터 조립체(200)의 사시도이다. 로터 조립체(200)는 고정된 액슬(202) 및 포개진 로터 쌍을 포함한다. 로터 조립체(200)는 제1 로터 질량체(204), 제1 모터 로터(206), 제1 모터 로터(206)의 회전 위치를 감지하도록 구성된 제1 모터 톤 휠(208), 제1 로터 회전 베어링 하우징(210), 및 제1 로터 비회전 베어링 하우징(212)을 포함한다. 로터 조립체(200)는 제2 로터 질량체(214), 제2 모터 로터(216), 제2 모터 로터(216)의 회전 위치를 감지하도록 구성된 제2 모터 톤 휠(218), 제2 로터 회전 베어링 하우징(220), 및 제2 로터 비회전 베어링 하우징(222)을 포함한다.
제1 로터 질량체(204) 및 제2 로터 질량체(214)는 각각 고정된 액슬(202)을 중심으로 회전 가능하여 결합된 회전력을 발생시킨다. 제1 로터 질량체(204)와 제2 로터 질량체(214) 사이의 상대 각도 위치는 결합된 회전력의 크기 및 위상을 변경하도록 선택적으로 조절 가능하다.
도 2e는 예시의 목적을 위해 분해된 로터 조립체(200)의 도면을 도시한다. 도 2f는 예시의 목적을 위해 분해된 CFG(114)의 도면을 도시한다. 도 2f는 CFG(114)의 하우징(122)에 장착될 수 있는 제1 모터 스테이터(224) 및 제2 모터 스테이터(226)를 갖는 로터 조립체(200)를 도시한다. 조립될 때, 제1 및 제2 모터는 일반적으로 프레임리스 환형 모터의 유형, 예를 들어 사인 곡선형 BEMF를 갖는 3상 브러시리스 모터와 같은 영구 자석 동기식 모터(permanent-magnet synchronous motor)(PMSM)이다.
도 3은 예시적인 진동 제어 디바이스(112)의 블록도이다. 진동 제어 디바이스(112)는 CFG(114), 제어 시스템(302), 데이터 통신 시스템(304), 및 진동 센서(306)를 포함한다. 데이터 통신 시스템(304)은, 예를 들어, 차량 CAN 버스 상에서 통신하기 위한 통신 회로, 또는 임의의 적절한 유선 또는 무선 통신 시스템을 포함할 수 있다. 진동 센서(306)는, 예를 들어 가속도계일 수 있다.
제어 시스템(302)은, 예를 들어 CFG(114)의 2개의 회전 질량체 사이의 선택된 상대 위상차를 생성하도록 CFG(114)의 2개의 모터를 제어함으로써, CFG(114)를 제어하여 명령된 회전력을 생성하도록 구성된 모터 제어 회로(308)를 포함한다. 예를 들어, 모터 제어 회로(308)는 질량체의 위치를 검출하기 위한 위치 센서 및 위치 센서를 사용하여 모터를 제어하기 위한 서보모터 회로를 사용하여 구현될 수 있다. 제어 시스템(302)은 적어도 하나의 프로세서(310) 및 프로세서(310)에 대한 실행 가능한 명령을 저장하는 메모리(312)를 포함한다. 프로세서(310) 및 메모리(312)는, 예를 들어 마이크로 제어기 또는 칩 상의 다른 시스템으로서 구현될 수 있다.
제어 시스템은 프로세서(310) 및 메모리(312)를 사용하여 구현되는 마스터 선택 루틴(314)을 포함한다. 마스터 선택 루틴(314)은 다른 진동 제어 디바이스와 통신하여 진동 제어 디바이스 중 하나를 마스터 진동 제어 디바이스로서 선택하도록 구성된다. 예를 들어, 제어 시스템(302)은 전원이 켜진 것에 응답하여 마스터 선택 루틴(314)을 실행할 수 있다. 마스터 선택 루틴(314)은, 예를 들어 난수(random number)를 생성하고, 다른 진동 제어 디바이스와 난수를 공유하며, 최대 또는 최소의 난수를 생성하는 진동 제어 디바이스를 선택함으로써, 임의의 적절한 선택 알고리즘을 사용할 수 있다.
제어 시스템(302)은 프로세서(310) 및 메모리(312)를 사용하여 구현되는 진동 제어 루틴(316)을 포함한다. 일부 예에서, 진동 제어 루틴(314)은 시스템 레벨 능동 진동 제어 루틴이다. 마스터 선택 루틴(314)이 진동 제어 디바이스(112)가 마스터 진동 제어 디바이스로서 집합적으로 선택되었다고 결정하면, 제어 시스템(302)은 시스템 레벨 능동 진동 제어 루틴을 실행하고 다른 진동 제어 디바이스에 힘 명령을 전송하여 진동 제어 디바이스는 집합적으로 진동 상쇄력을 생성한다. 힘 명령은, 예를 들어 힘의 크기 및 위상, 또는 2개의 회전 질량체에 대한 힘 크기 및 상대 위상차, 또는 CFG를 제어하기 위한 임의의 다른 적절한 데이터를 특정할 수 있다.
시스템 레벨 능동 진동 제어 루틴은 진동 센서(306)로부터 그리고 다른 진동 제어 디바이스의 진동 센서로부터 센서 데이터를 수신할 수 있다. 이때, 시스템 레벨 능동 진동 제어 루틴을 실행하는 것은 센서 데이터를 사용하여 힘 명령을 결정하는 것을 포함한다. 예를 들어, 센서 데이터는 적응 필터 루틴, 예를 들어, 필터링된-x 최소 평균 제곱(least mean square)(LMS) 루틴에 공급될 수 있다.
제어 시스템(302)은 힘 명령을 결정하기 위해 진동 제어 루틴(316)에 의해 사용될 수 있는 룩업 테이블(318)를 포함한다. 룩업 테이블(318)은 힘 명령에 대한 차량 상태에 관한 것이다. 진동 제어 루틴(316)은, 예를 들어 차량 CAN 버스로부터 차량 상태 데이터를 수신하고, 차량 상태 데이터를 사용하여, 룩업 테이블(318)를 사용하여 CFG(114)에 대한 힘 명령을 결정한다. 차량 상태 데이터는 차량 속도, 변속 기어, 엔진 속도, 및 엔진 토크 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 진동 제어 루틴(316)은 차량 상태 데이터를 사용하여 기어 변속이 임박했음을 결정하고, 이에 응답하여 임박한 기어 변속 전에 원형 힘 발생기에 대한 힘 명령을 변경하도록 구성될 수 있다.
도 4는 예시적인 진동 제어 루틴(314)을 도시하는 블록도이다. 진동 제어 루틴(314)은 차량 상태 데이터, 예를 들어 아날로그 회전 속도계 신호에 대한 입력을 수신하는 기준 처리 블록(402)을 포함한다. 진동 제어 루틴(314)은 입력 신호 진폭 및 위상을 수정하여 진동 상쇄 신호를 출력하는 제어 필터(404)를 포함한다. 진동 제어 루틴(314)은 CFG(114)의 능력에 기초하여 출력 신호를 제한하는 출력 제한 블록(406)을 포함할 수 있다.
진동 제어 루틴(314)은 제어 필터(404)를 조절하여 하나 이상의 진동 센서(306)로부터 수신된 에러 신호를 감소시키거나 최소화하는 필터 적응 블록(410)을 포함한다. 진동 제어 루틴(314)은, 출력 신호로부터 에러 신호로의 전달 함수를 포함할 수 있고 시스템 모델 교정 동안 생성되는 시스템 모델(408)을 포함한다. 필터 적응 블록(410)은 시스템 모델(408) 및 에러 신호를 사용하여 제어 필터(404)에서 필터 계수를 조절한다.
도 5a 내지 도 5c는, 엔진 RPM 그래프를 사용하여, 임박한 기어 변속 전에 힘 명령을 변경하는 진동 제어 디바이스의 효과를 도시한다. 도 5a는 엔진 RPM이 수직축에 있고 시간이 수평축에 있는 그래프를 도시한다. 그래프는 시간 t1에서 제3 기어로부터 시간 t4에서 제2 기어로의 기어 변속을 도시한다. 시간 t2에서, 차량 제어 시스템은 기어 변속이 임박했음을 나타내는 차량 CAN 버스 상의 데이터, 예를 들어 명령을 기어 변속을 야기하는 트랜스미션에 전송한다. 시간 t3에서, 트랜스미션은 기어 변속을 실행하기 시작한다.
도 5b는 진동 제어 디바이스가 기어 변속이 임박했음을 나타내는 차량 CAN 버스 상의 데이터를 사용하지 않는 이벤트에서 트래킹 에러를 나타내는 그래프의 일부를 도시한다. 트래킹 에러는 엔진 RPM과 진동 제어 디바이스 힘 명령 사이의 점선 영역(502)으로서 도시되어 있다. 진동 제어 디바이스는 엔진 RPM의 빠른 변화로 캐치 업을 하도록 시도한다.
도 5c는 진동 제어 디바이스가 기어 변속이 임박했음을 나타내는 차량 CAN 버스 상의 데이터를 사용할 때 감소된 트래킹 에러를 나타내는 그래프의 일부를 도시한다. 트래킹 에러는 엔진 RPM과 진동 제어 디바이스 힘 명령 사이의 점선 영역(504)으로 도시되어 있다. 진동 제어 디바이스는 기어 변속 전에 힘 명령의 변경을 시작할 수 있어, 엔진 RPM의 빠른 변화로 캐치 업을 할 필요가 없다.
본 명세서에 설명된 실시예는 단지 예일 뿐이며 제한적인 것은 아니다. 본 명세서에 설명된 시스템, 장치 및 프로세스의 많은 변형 및 수정이 가능하며 본 개시내용의 범위 내에 있다. 따라서, 보호 범위는 본 명세서에 설명된 실시예로 제한되지 않고, 다음의 청구범위에 의해서만 제한되며, 그 범위는 청구범위의 주제의 모든 등가물을 포함할 것이다.

Claims (22)

  1. 차량이며,
    차량 프레임;
    캐빈;
    엔진; 및
    상기 차량 프레임 상에 장착된 복수의 진동 제어 디바이스를 포함하고, 각각의 진동 제어 디바이스는 적어도 하나의 질량체 및 그 질량체를 회전시키도록 구성된 적어도 하나의 모터를 포함하는 원형 힘 발생기를 포함하고, 상기 진동 제어 디바이스는 엔진이 작동 중인 실린더 중 일부를 비활성화시키는 것에 기인한 캐빈 내의 소음 및 진동 중 적어도 하나를 감소시키기 위해 능동 진동 제어를 수행하도록 구성되고,
    적어도 하나의 상기 진동 제어 디바이스는, 상기 엔진이 상기 실린더 중 일부를 비활성화시켰을 때 상기 능동 진동 제어를 제어하기 위한 차량 상태 데이터를 이용하도록 구성된, 차량.
  2. 제1항에 있어서, 각각의 진동 제어 디바이스는 포개진 한 쌍의 로터 및 제어 시스템을 포함하고, 상기 제어 시스템은 모터 제어 회로, 가속도계, 적어도 하나의 프로세서, 및 능동 진동 제어 루틴을 저장하는 메모리를 포함하며, 상기 모터 제어 회로는 명령된 회전력을 생성하기 위해 모터를 제어하도록 구성되는, 차량.
  3. 제1항에 있어서, 차량 제어 시스템에 결합된 데이터 통신 버스를 포함하고, 각각의 진동 제어 디바이스는 데이터 통신 버스에 결합되고, 데이터 통신 버스에서 상기 차량 상태 데이터를 수신하도록 구성되고, 상기 차량 상태 데이터는 차량 속도, 변속 기어, 엔진 속도, 및 엔진 토크 중 하나 이상을 포함하는, 차량.
  4. 제3항에 있어서, 상기 진동 제어 디바이스 중 적어도 하나는 차량 상태 데이터를 사용하여 기어 변속이 임박했음을 결정하고, 이에 응답하여 임박한 기어 변속 전에 원형 힘 발생기에 대한 힘 명령을 변경하도록 구성되는, 차량.
  5. 제3항에 있어서, 상기 진동 제어 디바이스 중 적어도 하나는 적어도 하나의 프로세서 및 복수의 힘 명령에 대한 복수의 차량 상태에 관한 룩업 테이블을 저장하는 적어도 하나의 메모리를 포함하고, 적어도 하나의 진동 제어 디바이스는, 차량 상태 데이터를 사용하여, 룩업 테이블을 사용하여 원형 힘 발생기에 대한 힘 명령을 결정하도록 구성되는, 차량.
  6. 제1항에 있어서, 진동 제어 디바이스는 서로 통신하여 진동 제어 디바이스 중 하나를 마스터 진동 제어 디바이스로서 선택하도록 구성되고, 이에 의해 마스터 진동 제어 디바이스의 프로세서가 시스템 레벨 능동 진동 제어 루틴을 실행하고 힘 명령을 다른 진동 제어 디바이스에 전송하여, 진동 제어 디바이스가 집합적으로 진동 상쇄력을 생성하는, 차량.
  7. 제1항에 있어서, 진동 제어 디바이스 각각은 적어도 하나의 프로세서 및 복수의 힘 명령에 대한 복수의 차량 상태에 관한 룩업 테이블을 저장하는 적어도 하나의 메모리를 포함하고, 각각의 진동 제어 디바이스는, 상기 차량 상태 데이터를 사용하여, 룩업 테이블을 사용하여 원형 힘 발생기에 대한 힘 명령을 결정하도록 구성되는, 차량.
  8. 제1항에 있어서, 진동 제어 디바이스 각각은 진동 센서를 포함하고, 진동 제어 디바이스 각각은 진동 센서로부터의 센서 데이터를 사용하여 원형 힘 발생기에 대한 힘 명령을 결정하도록 구성되는, 차량.
  9. 능동 진동 제어 시스템이며,
    데이터 통신 네트워크; 및
    복수의 진동 제어 디바이스를 포함하고, 각각의 진동 제어 디바이스는,
    하우징;
    하우징 내의 원형 힘 발생기로서, 적어도 하나의 질량체 및 그 질량체를 회전시키도록 구성된 적어도 하나의 모터를 포함하는 것인, 원형 힘 발생기;
    하우징 내의 제어 시스템으로서, 제어 시스템은 모터 제어 회로, 적어도 하나의 프로세서, 및 시스템 레벨 능동 진동 제어 루틴을 저장하는 메모리를 포함하며, 상기 모터 제어 회로는 명령된 회전력을 생성하기 위해 모터를 제어하도록 구성되는 것인, 제어 시스템을 포함하며;
    진동 제어 디바이스는 데이터 통신 네트워크 상에서 통신하여 진동 제어 디바이스 중 하나를 마스터 진동 제어 디바이스로서 선택하도록 구성되고, 이에 의해 마스터 진동 제어 디바이스의 프로세서가 시스템 레벨 능동 진동 제어 루틴을 실행하고 힘 명령을 다른 진동 제어 디바이스에 전송하여, 진동 제어 디바이스가 집합적으로 진동 상쇄력을 생성하는, 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 각각의 진동 제어 디바이스는 진동 센서를 포함하고, 각각의 진동 제어 디바이스는 진동 제어 디바이스의 진동 센서로부터 마스터 진동 제어 디바이스로 센서 데이터를 전송하도록 구성되며, 상기 시스템 레벨 능동 진동 제어 루틴을 실행하는 것은 힘 명령을 결정하도록 진동 센서로부터의 센서 데이터를 사용하는 것을 포함하는, 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 각각의 진동 센서는 가속도계를 포함하고 원형 힘 발생기와 함께 배향되는, 시스템.
  12. 제10항에 있어서, 상기 시스템 레벨 능동 진동 제어 루틴을 실행하는 것은 상기 센서 데이터를 진동 센서로부터 적응 필터 루틴으로 공급하는 것을 포함하는, 시스템.
  13. 제12항에 있어서, 상기 적응 필터 루틴은 필터링된-x 최소 평균 제곱(LMS) 루틴인, 시스템.
  14. 제9항에 있어서, 각각의 원형 힘 발생기는 한 쌍의 포개진 로터를 포함하고, 명령된 회전력은 힘 크기 및 상대 위상을 포함하는, 시스템.
  15. 제9항에 있어서, 각각의 모터 제어 회로는 질량체의 위치를 검출하기 위한 위치 센서 및 위치 센서를 사용하여 모터를 제어하기 위한 서보모터 회로를 포함하는, 시스템.
  16. 제9항에 있어서, 상기 하우징은 차량 프레임에 장착하기 위한 장착부 및 배선 하네스에 연결하기 위한 전자 기기 커넥터를 포함하는, 시스템.
  17. 차량의 캐빈 내의 능동 진동 제어 시스템이며,
    차량 통신 네트워크; 및
    상기 차량의 엔진 실린더 중 일부를 비활성화시키는 것에 기인한 상기 캐빈 내의 소음 및 진동 중 적어도 하나를 감소시키기 위해 능동 진동 제어를 수행하도록 구성되는 복수의 진동 제어 디바이스를 포함하고, 각각의 진동 제어 디바이스는,
    하우징;
    하우징 내의 원형 힘 발생기로서, 적어도 하나의 질량체 및 그 질량체를 회전시키도록 구성된 적어도 모터를 포함하는 것인, 원형 힘 발생기;
    하우징 내의 제어 시스템으로서, 모터 제어 회로, 적어도 하나의 프로세서, 및 복수의 힘 명령에 대한 복수의 차량 상태에 관한 룩업 테이블을 저장하는 메모리를 포함하는 것인, 제어 시스템을 포함하며, 상기 모터 제어 회로는 명령된 회전력을 생성하기 위해 모터를 제어하도록 구성되고, 상기 제어 시스템은 차량 통신 네트워크 상의 차량 상태 데이터를 수신하고, 차량 상태 데이터를 사용하여, 룩업 테이블을 사용하여 원형 힘 발생기에 대한 힘 명령을 결정하도록 구성되고,
    적어도 하나의 상기 진동 제어 디바이스는, 상기 엔진이 상기 실린더 중 일부를 비활성화시켰을 때 상기 능동 진동 제어를 제어하기 위한 상기 차량 상태 데이터를 이용하도록 구성된, 시스템.
  18. 제17항에 있어서, 상기 차량 상태 데이터는 차량 속도, 변속 기어, 엔진 속도, 및 엔진 토크 중 하나 이상을 포함하는, 시스템.
  19. 제17항에 있어서, 상기 진동 제어 디바이스 중 적어도 하나는 차량 상태 데이터를 사용하여 기어 변속이 임박했음을 결정하고, 이에 응답하여 임박한 기어 변속 전에 원형 힘 발생기에 대한 힘 명령을 변경하도록 구성되는, 시스템.
  20. 제17항에 있어서, 각각의 진동 제어 디바이스는 진동 센서를 포함하고, 각각의 진동 제어 디바이스의 제어 시스템은 진동 센서로부터의 센서 데이터를 사용하여 힘 명령을 결정하도록 구성되는, 시스템.
  21. 제20항에 있어서, 각각의 진동 센서는 가속도계를 포함하고 원형 힘 발생기와 함께 배향되는, 시스템.
  22. 제20항에 있어서, 각각의 원형 힘 발생기는 한 쌍의 포개진 로터를 포함하고, 명령된 회전력은 힘 크기 및 상대 위상을 포함하는, 시스템.
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