JP2005299829A

JP2005299829A - 能動型防振装置の制御方法及び制御装置

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Publication number: JP2005299829A
Application number: JP2004118276A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Ichikawa; 浩幸市川; Atsushi Muramatsu; 篤村松; Yasunobu Yasuda; 恭宣安田
Original assignee: Tokai Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 2004-04-13
Filing date: 2004-04-13
Publication date: 2005-10-27
Anticipated expiration: 2024-04-13
Also published as: GB0506816D0; GB2414086A; US20050228574A1; JP4172414B2; CN1684013A; US7010420B2; GB2414086B

Abstract

【課題】エンジンの振動を能動的に簡易かつ安価に減衰させることができる能動型防振装置の制御方法及び制御装置を提供する。
【解決手段】予め、エンジン１１について複数の基準トルク値を選択し、基準トルクにおけるエンジンの回転数毎に生成した振幅、位相データをデータマップとしてデータマップ記憶部２２に記憶しておく。周波数判定部２１によりクランク軸回転パルスをセンサにより取り出して、制御対象周波数であることを判定して制御信号を出力する。補間値演算部部２３が、エンジンコントロールユニットからの実トルク値ｔｑ_r及び制御対象周波数に基づいて、データマップから対応する振幅及び位相データを選択すると共にそれに基づいて実トルク値に対応した振幅及び位相の補間値を算出する。制御信号生成部２４が、補間値に基づいて制御信号の振幅及び位相を更新して駆動装置２６に出力する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両のエンジン振動等を能動的に抑制する能動型防振装置の制御方法及び制御装置に関する。

従来、この種の能動型防振装置の制御装置としては、例えば特許文献１に示すように、車両の運転状態に応じて振幅及び位相データについての複数のデータマップを用意しておき、運転状態に応じて適当なデータマップを選択して、データマップからの振幅及び位相データに基づいて振動を減衰させるアクチュエータを駆動するための信号を生成するようにしたものが知られている。しかし、この制御装置の場合、運転状態毎のデータマップを作成する必要があり、データマップ作成に多大な労力を要することになる。また、この制御装置は、個々のエンジン間の差による制御対象のばらつきには適正に対応することができないという問題がある。さらに、近年のハイブリッド車のように、車両の運転状態を知るシフトポジション信号自体のないものもあり、この場合には、エンジン回転数と振動の大きさを複数のデータマップでは表現できないので、この制御装置では対応できなく、制御装置として汎用性に欠けるものである。
特開平１１−２５９１４７号公報

また、他の制御装置としては、エンジンの出力軸廻りからクランク位置を検出するパルス信号を取り出して、適応制御法により、このパルス信号の周期内変化からトルク変動の推定値を算出し、推定値の大きさに応じてアクチュエータ駆動信号を生成したものが知られている。しかし、この制御装置の場合、トルク変動を計算で求めるものであるため、演算処理のための負荷が非常に高く、制御装置に高い演算性能が要求されるため、高価な制御装置が必要になる。そのため、エンジンの振動を簡易かつ安価に除去する必要がある例えば一般車両用として、この制御装置を採用することは困難である。

本発明は、上記した問題を解決しようとするもので、エンジンの振動を能動的に簡易かつ安価に減衰させることができる能動型防振装置の制御方法及び制御装置を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明の構成上の特徴は、車両のエンジンからの周期性のパルス信号に基づく振幅と位相とを備えた制御信号を生成し、制御信号に基づいて能動型防振装置の電磁アクチュエータを駆動し、電磁アクチュエータの加振力によりエンジンの振動を抑制する能動型防振装置の制御方法において、予め、エンジンについて複数の基準トルク値を選択し、基準トルク値におけるエンジンの回転数毎の制御信号の振幅及び／又は位相のデータを作成してデータマップとして記憶しておき、エンジンの実トルク値に対して、実トルク値の前後の基準トルク値を選択すると共に基準トルク値に対応する振幅及び／又は位相データをデータマップから選択し、選択された基準トルク値と振幅及び／又は位相データに基づいて比例配分により実トルク値に対する振幅及び／又は位相データの補間値を求めて、補間値に基づいて制御信号の振幅及び／又は位相を更新するようにしたことにある。

上記のように構成した本発明においては、予めデータマップとして記憶した、エンジンについての複数の基準トルク値におけるエンジンの回転数毎の制御信号の振幅及び／又は位相のデータを用いて、エンジンの実トルク値に対して、その実トルク値の前後の基準トルク値及びこれに対応するデータマップからの振幅及び／又は位相のデータとに基づいて、比例配分により実トルク値に対する振幅及び／又は位相データを求めることができる。ここで、データマップは、少数の基準トルク値に対してエンジン回転数に対応する制御対象周波数の範囲で振幅及び／又は位相データを求めたもので、簡易に形成されたものであるが、比例配分により補間値を求めることにより、広い範囲の実トルク値に対して、精度の高い補間値が得られる。この精度の高い補間値に基づいて制御信号の振幅及び／又は位相を更新することにより、実トルク値に対応した適正な制御信号が簡易に得られる。

その結果、本発明によれば、この制御信号に基づいて能動型防振装置の電磁アクチュエータを駆動することにより、車両の運転状態に関係なくまた個々のエンジンのばらつきに関係なく、電磁アクチュエータの加振力によりエンジンの振動を適正に抑制することができる。したがって、運転状態を複数のデータマップで表現できないハイブリッド車等に対しても、エンジン振動を適正に抑制することができる。また、本発明によれば、簡易に作成されたデータマップを用いて、比例配分により実トルク値に対する振幅及び／又は位相のデータを求めることができるので、その演算コストが安価にされる。そのため、本発明を、エンジンの振動を簡易かつ安価に除去する必要がある一般車両等に対して適用することが可能である。

また、本発明の他の特徴は、車両のエンジンからの周期性のパルス信号に基づく振幅と位相とを備えた制御信号を生成する制御信号生成部と、制御信号に基づいて能動型防振装置の電磁アクチュエータを駆動する駆動部とを備え、電磁アクチュエータの加振力によりエンジンの振動を抑制する能動型防振装置の制御装置において、予め、エンジンについて複数の基準トルク値を選択し、基準トルク値におけるエンジンの回転数毎に作成した振幅及び／又は位相データをデータマップとして記憶したデータマップ記憶部と、エンジンの実トルク値に対して、実トルク値の前後の基準トルク値を選択すると共に基準トルク値に対応する振幅及び／又は位相データをデータマップから選択し、選択した基準トルク値と振幅及び／又は位相データに基づいて比例配分により実トルク値に対する振幅及び／又は位相データの補間値を求める補間値算出手段とを設け、補間値に基づいて制御信号生成部において制御信号の振幅及び／又は位相を更新するようにしたことにある。

上記他の特徴においては、予めデータマップ記憶部にデータマップとして記憶した、エンジンについての複数の基準トルク値におけるエンジンの回転数毎の制御信号の振幅及び／又は位相のデータを用いて、補間値演算手段により、エンジンの実トルク値に対して、その実トルク値の前後の基準トルク値が選択されると共に、この基準トルク値に対応する振幅及び／又は位相データがデータマップから選択される。さらに、補間値演算手段により、この基準トルク値と振幅及び／又は位相のデータとに基づいて、比例配分により実トルク値に対する振幅及び／又は位相データの補間値が求められる。ここで、データマップは、少数の基準トルク値に対して、エンジン回転数に対応する制御対象周波数の範囲で振幅及び／又は位相データを求めたもので、簡易に形成されたものであるが、比例配分により補間値を求めることにより、広い範囲の実トルク値に対して、精度の高い補間値が得られる。この信頼性の高い補間値に基づいて、制御信号生成部において制御信号の振幅及び／又は位相を更新することにより、実トルク値に対応した適正な制御信号が簡易に得られる。

その結果、他の特徴においては、制御信号に基づいて能動型防振装置の電磁アクチュエータを駆動することにより、車両の運転状態に関係なくまた個々のエンジンのばらつきに関係なく、電磁アクチュエータの加振力によりエンジンの振動を適正に抑制することができる。したがって、制御装置によれば、運転状態を複数のデータマップで表現できないハイブリッド車等に対しても、エンジン振動を適正に抑制することができる。また、他の特徴によれば、簡易に作成されたデータマップを用いて、比例配分により実トルク値に対する振幅及び／又は位相のデータを求めることができ、その演算コストが安価にされる。そのため、本発明の制御装置をエンジンの振動を簡易かつ安価に除去する必要がある一般車両等に対して適用することが可能になる。

本発明によれば、予めデータマップとして記憶した、エンジンについての少数の基準トルク値について求めたエンジンの回転数毎の制御信号の振幅及び／又は位相のデータを用いて、エンジンの実トルク値に対する振幅及び／又は位相値として信頼性の高い補間値を求め、この補間値により実トルク値に対応した適正な制御信号が簡易に得られる。そのため、本発明によれば、車両の運転状態に関係なくまた個々のエンジンのばらつきに関係なく、電磁アクチュエータの加振力によりエンジンの振動を適正に減衰させることができ、さらにハイブリッド車のような運転状態を複数のデータマップで表現できない車両についても、エンジン振動を適正に抑制することができる。また、本発明においては、制御コストが安価にされるため、制御方法をエンジンの振動を簡易かつ安価に除去する必要がある一般車両等に対して適用することが可能になる。

以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明する。
図１は、実施例を適用した車両Ｍのエンジン振動を除去する制御システムを構成図により概略的に示したものである。制御システムは、車両Ｍに搭載されて車体１０にエンジン１１を支持する能動型防振装置であるアクチュエータ搭載エンジンマウント（以下、エンジンマウントと記す）１６と、制御信号を生成する制御装置２０と、制御信号に基づいてアクチュエータを駆動する駆動装置３０等を備えている。

エンジンマウント１６は、筒状のケース（図示しない）内に、防振ゴムの変位によりエンジンの動的変位を制御するソレノイド、電磁石等である電磁アクチュエータ１７を備えている。エンジンンマウント１６は、下方の図示しない固定軸によって車体１０に固定され、上方の図示しない固定軸にエンジン１１を取り付けることにより、エンジン１１を支持している。エンジン１１のクランク軸には、回転パルスセンサ１２が取り付けられており、回転パルスセンサ１２は、エンジン回転数を検出して回転パルス信号を出力し、これに基づいて制御装置２０は、回転パルス信号の基本周波数を決定する。また、エンジン１１の動作を制御するエンジンコントロールユニット１４が設けられており、エンジンコントロールユニット１４はエンジン１１の実トルク値ｔｑ_rを演算して制御装置２０に出力する。

制御装置２０は、周波数判定部２１と、データマップ記憶部２２と、補間値演算部部２３と、制御信号生成部２４とを備えている。周波数判定部２１は、回転パルスセンサ１２から回転パルス信号を受けて、制御対象周波数Ｆ_ｒであることを判定し、制御対象周波数Ｆ_ｒの制御信号を選択して補間値演算部部２３及び制御信号生成部２４に出力する。データマップ記憶部２２は、予め、エンジン１１について複数（本実施例では５つ）の基準トルク値ｔｑ_s0，ｔｑ_s1，ｔｑ_s2，ｔｑ_s3,ｔｑ_s4（ただし、ｔｑ_s0＜ｔｑ_s1＜ｔｑ_s2＜ｔｑ_s3＜ｔｑ_s4）を選択し、各基準トルクｔｑ_s0〜ｔｑ_s4におけるエンジン１１の回転数毎に対応する制御対象周波数Ｆ_ｒに対して作成された振幅及び位相データをデータマップとして記憶したものである。本実施例では、ｔｑ_s0＝０％、ｔｑ_s4＝１００％としており、また制御対象周波数Ｆ_ｒは２０〜１２１Hzの範囲となっている。

上記データマップは、下記表１に示すように、５つの基準トルク値であるｔｑ_s0，ｔｑ_s1，ｔｑ_s2，ｔｑ_s3,ｔｑ_s4について、それぞれ周波数２０Hz〜１２１Hzの範囲で１Hz毎に予め求めた振幅及び位相データである振幅マップ及び位相マップからなる。なお、本実施例では、振幅ａ_rについては、実トルク値ｔｑ_r＝ｔｑ_s0で（Ｍap・ａ_０）_f＝０％、実トルク値ｔｑ_r＝ｔｑ_s４で（Ｍap・ａ_４）_f＝１００％となっている。また、位相φ_rについては、実トルク値ｔｑ_r＝ｔｑ_s0〜ｔｑ_s1の範囲で変化はなく、一定の値（Ｍap・φ_０）_f＝（Ｍap・φ_１）_fとなっている。

補間値演算部２３は、エンジンコントロールユニット１４から入力されたエンジン１１の実トルク値ｔｑ_rと、周波数判定部２１からの制御対象周波数Ｆ_ｒに基づいてデータマップ記憶部２２から対応する振幅及び位相データを選択して、後述する数１〜数４の演算式により入力された実トルク値ｔｑ_rに対応した振幅値ａ_r及び位相値φ_rを補間値として算出するものである。さらに詳しくは、補間値は、エンジン１１の実トルク値ｔｑ_rに対して、実トルク値ｔｑ_rの前後の基準トルク値ｔｑ_s0〜ｔｑ_s4及びこれに対応するデータマップからの振幅マップデータ（Ｍap・ａ_r）_f及び位相マップデータ（Ｍap・φ_r）_fに基づいて、比例配分比例配分により求められる。例えば、特定の制御対象周波数Ｆ_ｒにおいて、各基準トルク値ｔｑ_s0，ｔｑ_s1，ｔｑ_s2，ｔｑ_s3,ｔｑ_s4での振幅値ａ_r及び位相値φ_rの関係を図２及び図３に示す。図において白丸は５つの基準トルク値ｔｑ_s0，ｔｑ_s1，ｔｑ_s2，ｔｑ_s3,ｔｑ_s4に対応し、黒丸は任意の実トルク値に対応している。

本実施例では、基準トルク値がｔｑ_s0，ｔｑ_s1，ｔｑ_s2，ｔｑ_s3,ｔｑ_s4の５種類であることから、演算式としては、入力される実トルク値ｔｑ_rが、ｔｑ_s0＝０≦ｔｑ_r≦ｔｑ_s1、ｔｑ_s1＜ｔｑ_r≦ｔｑ_s2、ｔｑ_s2＜ｔｑ_r≦ｔｑ_s3、ｔｑ_s3＜ｔｑ_r≦ｔｑ_s4＝１００の範囲で、それぞれ下記数１，数２，数３，数４が求められる。なお、数式中の添字ｆについては、周波数を表すものとする。

制御信号生成部２４は、補間値演算部２３で算出された振幅値ａ_r及び位相値φ_rに基づいて周波数判定部２１からの制御信号の振幅及び位相を更新して、制御信号として駆動装置２６に出力する。駆動装置２６は、例えば正弦波の振幅をパルス幅に変更するパルス幅変調（ＰＷＭ）により変調されたＰＷＭ信号を出力するパルス幅変調信号生成装置と、いわゆるＨブリッジ回路により構成された駆動回路とにより構成される。駆動装置２６は、制御信号に基づいて駆動信号を生成して、駆動信号によりエンジンマウント１６の電磁アクチュエータ１７を駆動するものである。

つぎに、上記実施例の動作について説明する。
エンジン１１の回転が回転パルスセンサ１２により検出され、回転パルス信号が制御装置２０の周波数判定部２１に入力され、エンジンコントロルールユニット１４からエンジンの実トルク値ｔｑ_rが補間値演算部２３に入力される。制御装置２０では、周波数判定部２１においてパルス信号の周波数が制御対象周波数Ｆ_ｒであることが判定され、制御対象周波数Ｆ_ｒの制御信号が生成される。この制御信号は、補間値演算部２３及び制御信号生成部２４に入力される。補間値演算部２３では、実トルク値ｔｑ_rが基準トルク値のどの範囲にあるのかを判定し、前後の基準トルク値を選択し、それに応じて上記数１、数２、数３、数４のいずれかを選択し、かつデータマップ記憶部２２から制御対象周波数Ｆ_ｒに対応した振幅マップデータ（Ｍap・ａ_r）_f及び位相マップデータ（Ｍap・φ_r）_fを選択し、比例配分により実トルク値ｔｑ_rに対応する振幅値ａ_r及び位相値φ_rを演算する。

この演算された制御対象周波数Ｆ_ｒ、実トルク値ｔｑ_rでの振幅値ａ_r及び位相値φ_rは、制御信号生成部２４に出力され、制御信号生成部２４で制御信号の振幅値及び位相値が更新され、更新された制御信号が駆動装置２６に出力される。駆動装置２６では、制御信号に応じて駆動信号を生成してエンジンマウント１６の電磁アクチュエータ１７に出力してこれを駆動させる。この電磁アクチュエータ１６の加振力により、エンジン振動が適正に抑えられる。

以上に説明したように、本実施例においては、予めデータマップとして記憶した、エンジン１１についての５つの基準トルク値ｔｑ_s0，ｔｑ_s1，ｔｑ_s2，ｔｑ_s3,ｔｑ_s4におけるエンジン１１の回転数に対応する制御対象周波数毎の制御信号の振幅及び位相データであるデータマップを用いて、エンジン１１の実トルク値ｔｑ_rに対してその前後の基準トルク値及びその基準トルク値に対応する振幅及び位相データに基づいて、比例配分により実トルク値ｔｑ_rに対する振幅値ａ_r及び位相値φ_rである補間値を求めることができる。ここで、データマップは、５つの基準トルク値ｔｑ_s0，ｔｑ_s1，ｔｑ_s2，ｔｑ_s3,ｔｑ_s4に対して制御対象周波数Ｆ_ｒの範囲で振幅値ａ_r及び位相値φ_rを求めたもので、簡易に形成されたものであるが、比例配分により補間値を求めることにより、広い範囲の実トルク値ｔｑ_rに対して、精度の高い補間値が得られる。この信頼性の高い補間値に基づいて制御信号の振幅及び位相を更新することにより、実トルク値ｔｑ_rに対応した適正な制御信号が簡易に得られる。

そのため、本実施例においては、この制御信号に基づいてエンジンマウント１６の電磁アクチュエータ１７を駆動することにより、車両の運転状態に関係なくまた個々のエンジンのばらつきに関係なく、電磁アクチュエータ１７の加振力によりエンジン１１の振動を適正に減衰させることができる。また、運転状態を複数のデータマップで表現できないハイブリッド車等に対しても、エンジン振動を適正に抑制することができる。また、本実施例によれば、簡易に作成されたデータマップを用いて、比例配分により実トルク値に対する振幅及び位相データを簡易に求めることができるため、その演算コストが安価にされる。その結果、本実施例の制御装置を、エンジンの振動を簡易かつ安価に除去する必要がある一般車両等に対して適用することが可能になる。

なお、上記実施例においては、データマップとして振幅マップ及び位相マップを用いているが、場合によっては振幅マップのみを用いてもよい。また、基準トルクの数及び範囲についても、上記実施例に限らず、制御対象に応じて適宜選択することができる。その他、上記実施例に示した能動型防振装置の制御装置については一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々変更して実施することが可能である。

本発明は、予めデータマップとして記憶した、エンジンについての少数の基準トルク値について求めたエンジンの回転数毎の制御信号の振幅及び位相のデータを用いて、エンジンの実トルク値に対する振幅値及び位相値として信頼性の高い補間値を求めることにより、実トルク値に対応した適正な制御信号が簡易かつ安価に得られる。そのため、本発明によれば、車両の運転状態に関係なくまた個々のエンジンのばらつきに関係なく、電磁アクチュエータの加振力によりエンジンの振動を適正に減衰させることができ、運転状態を複数のデータマップで表現できないハイブリッド車等に対しても同様の効果が得られるので、有用である。

本発明の一実施例である車両Ｍのエンジン振動を除去する制御システムを概略的に示す構成図である。エンジンのトルク値と制御信号の振幅の関係を示すグラフである。エンジンのトルク値と制御信号の位相の関係を示すグラフである。

符号の説明

１１…エンジン、１２…回転パルスセンサ、１６…エンジンマウント、１７…電磁アクチュエータ、２０…制御装置、２１…周波数判定部、２２…データマップ記憶部、２３…補間値演算部、２４…制御信号生成部、２６…駆動装置。

Claims

車両のエンジンからの周期性のパルス信号に基づく振幅と位相とを備えた制御信号を生成し、該制御信号に基づいて能動型防振装置の電磁アクチュエータを駆動し、該電磁アクチュエータの加振力により前記エンジンの振動を抑制する能動型防振装置の制御方法において、
予め、前記エンジンについて複数の基準トルク値を選択し、該基準トルク値における該エンジンの回転数毎の制御信号の振幅及び／又は位相のデータを作成してデータマップとして記憶しておき、該エンジンの実トルク値に対して、該実トルク値の前後の前記基準トルク値を選択すると共に該基準トルク値に対応する振幅及び／又は位相データを前記データマップから選択し、選択された該基準トルク値と該振幅及び／又は位相データに基づいて比例配分により前記実トルク値に対する該振幅及び／又は位相データの補間値を求めて、該補間値に基づいて前記制御信号の振幅及び／又は位相を更新するようにしたことを特徴とする能動型防振装置の制御方法。
車両のエンジンからの周期性のパルス信号に基づく振幅と位相とを備えた制御信号を生成する制御信号生成部と、該制御信号に基づいて能動型防振装置の電磁アクチュエータを駆動する駆動部とを備え、該電磁アクチュエータの加振力により前記エンジンの振動を抑制する能動型防振装置の制御装置において、
予め、前記エンジンについて複数の基準トルク値を選択し、該基準トルク値における該エンジンの回転数毎に作成した振幅及び／又は位相データをデータマップとして記憶したデータマップ記憶部と、
前記エンジンの実トルク値に対して、該実トルク値の前後の前記基準トルク値を選択すると共に該基準トルク値に対応する振幅及び／又は位相データを前記データマップから選択し、選択した該基準トルク値と該振幅及び／又は位相データに基づいて比例配分により前記実トルク値に対する該振幅及び／又は位相データの補間値を求める補間値算出手段とを設け、
該補間値に基づいて前記制御信号生成部において前記制御信号の振幅及び／又は位相を更新するようにしたことを特徴とする能動型防振装置の制御装置。