JP7290137B2 - 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、車輪が現時点から所定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の路面変位関連値に基いてばね上の振動を低減するための制御力を発生するように構成された車両の制振制御装置に関する。
従来から、車体から各車輪を独立懸架するサスペンションが知られている。特許文献1に記載された従来装置が備えるサスペンションは、サスペンションスプリング及びショックアブソーバを含む。従来装置は、以下の式(A)を用いてばね下から車体へ伝達される振動入力Fを推定する。

F=C×(dz0/dt)+K×z0・・・(A)

C:ショックアブソーバの減衰係数
0:路面変位
K:サスペンションスプリングのばね定数
従来装置は、以下の式(B)を用いて上記振動入力Fを打ち消すような目標制御力Fctを演算し、目標制御力Fctと一致する制御力をアクチュエータに発生させる。

Fct=-α×F・・・(B)

α:重み係数、0≦α≦1
従来装置は、振動入力Fの「ばね上共振周波数を含む低周波数帯域」でのピークレベル値PL及び「ばね下共振周波数を含む高周波数帯域」でのピークレベル値PHを演算する。従来装置は、ピークレベル値PLがピークレベル値PHよりも大きい場合には重み係数αを「a1」に決定し、ピークレベル値PLがピークレベル値PHよりも小さい場合には重み係数αを「a1よりも大きなa2」に決定する。これは、上記低周波数低域よりも上記高周波数帯域での人間の感度が高いためである。
特開平8-127213号公報
ここで、サスペンションスプリングに理論上発生するばね力(以下、「理論ばね力」と称呼する。)は、車輪と車体との間の上下方向の相対変位に比例する。更に、ショックアブソーバに理論上発生する減衰力(以下、「理論減衰力」と称呼する。)は、上記相対変位の速度に比例する。しかし、サスペンションスプリングに実際に発生するばね力(実ばね力)は、路面変位z0によって車輪に発生する振動の振幅(即ち、上記路面変位z0の振幅)が小さくなるにつれて、上記理論ばね力よりも大きくなってしまう傾向がある。同様に、ショックアブソーバに実際に発生する減衰力(実減衰力)は、上記振幅が小さくなるにつれて、上記理論減衰力よりも大きくなってしまう傾向がある。なお、これらの事象の原因はサスペンションに発生する摩擦であると考えられている。
従って、上記振幅が小さくなるほど、上記式(B)により演算される目標制御力よりも大きな目標制御力が必要となる。しかし、従来装置は、路面変位z0の低周波数帯域の大きさと高周波数帯域と大きさとに基いて重み係数αを決定するため、上記車輪に発生する振動の振幅が小さい場合に必要とされる目標制御力を演算できない。この結果、従来装置は、上記振動の振幅が小さい場合には、ばね上を制振できない可能性が高い。
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、路面変位によって車輪に発生する振動の振幅が小さい場合であっても、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、
サスペンション(13、15、16)により車両(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上下方向の振動が前記サスペンションを介して伝達されること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。
前記サスペンションは、前記車輪と前記車体との間の上下方向の相対変位に関連する値である相対変位関連値に応じたサスペンション力を前記車輪と前記車体の間における上下方向に発生するように構成されている(式(1)を参照。)。
前記サスペンションが実際に発生するサスペンション力は、前記路面変位に起因して前記車輪に発生する振動の振幅が小さいほど、前記相対変位関連値に比例する理論サスペンション力よりも大きくなる。
前記制御ユニットは、
所定のサンプリング区間における複数の前記路面変位に関連する値である路面変位関連値の振幅を表す振幅指標値を演算し(ステップ1005乃至ステップ1025)、
前記振幅指標値によって表される前記振幅が小さいほど、現時刻から所定時間が経過した時点における前記制御力の目標値である目標制御力の大きさが大きくなるように制御ゲインを決定し(図7、図8、ステップ1030及びステップ1035)、
前記現時刻から前記所定時間が経過した時点にて前記車輪が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と前記制御ゲインとに基いて、前記通過予測位置における前記車輪の上下方向の変位に関連する値に対応する前記サスペンション力の成分を打ち消す方向の前記目標制御力を演算し(ステップ920乃至ステップ930)、
前記車輪が前記通過予測位置を通過する時点にて、前記制御力が前記目標制御力と一致するように前記制御力発生装置を制御する(ステップ935)、
ように構成されている。
振幅指標値によって表されるサンプリング区間の路面変位関連値の振幅が小さい場合には、通過予測位置でサスペンションが発生する実際のサスペンション力は理論サスペンション力よりも大きくなる可能性が高い。このため、通過予測位置の車輪の上下方向の変位に対応するサスペンション力の成分も大きくなる。本発明装置によれば、振幅指標値によって表される振幅が小さくなるほど目標制御力の大きさが大きくなるように制御ゲインが決定され、当該制御ゲインを用いて目標制御力が演算される。これによって、路面変位に起因して車輪に発生する振動の振幅が小さくなることに起因して実際のサスペンション力が理論サスペンション力よりも大きくなった場合であっても、通過予測位置の車輪の上下方向に関連する値に対応するサスペンション力の成分を確実に低減することができ、車体を適切に制振することができる。
本発明の一態様において、
前記制御ユニットは、
前記サンプリング区間における路面変位関連値及び前記車両の現時点の速度に基いて、前記サンプリング区間の前記路面変位関連値の時系列変化を演算し(ステップ1305)、
前記時系列変化の所定の第1周波数帯域の路面変位関連値の振幅を表す第1振幅指標値を演算し(ステップ1310、ステップ1315)、
前記時系列変化の前記第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周波数帯域の路面変位関連値の振幅を表す第2振幅指標値を演算し(ステップ1310、ステップ1320)、
前記制御ゲインを、前記第1振幅指標値によって表される前記振幅が小さいほど大きくなり、且つ、前記第2振幅指標値によって表される前記振幅が小さいほど大きくなるように決定し(図11、図12、ステップ1325、ステップ1330)、
前記通過予測位置の前記路面変位関連値と前記制御ゲインとを乗じることにより前記目標制御力を演算する(ステップ920乃至ステップ930)、
ように構成され、
前記第2振幅指標値によって表される前記振幅の減少による前記制御ゲインの増大量は、前記第1振幅指標値によって表される前記振幅の減少による前記制御ゲインの増大量よりも小さくなるように設定されている(図11、図12)。
制御力発生装置の制御遅れに起因して、制御力発生装置が目標制御力と一致する制御力を発生するタイミング(発生タイミング)が車輪が通過予測位置を通過するタイミング(通過タイミング)から遅れてしまう可能性がある。サンプリング区間の路面変位関連値の周波数が高周波数となる場合には、発生タイミングが通過タイミングから遅れると、その発生タイミングにおける車輪の接地位置における路面変位が通過予測位置の路面変位と大きく異なる可能性がある。この場合、上記発生タイミングにおける車輪の接地位置における路面変位に必要な制御力の向きは、上記通過予測位置の路面変位に必要な目標制御力の向きと逆になる可能性もある。もし、制御力発生装置が逆向きの制御力を発生してしまうと、車体を加振してしまう。
本態様によれば、第2振幅指標値によって表されるサンプリング区間の高周波数帯域の路面変位関連値の振幅の減少による制御ゲインの増大量が、第1振幅指標値によって表されるサンプリング区間の高周波数帯域の路面変位関連値の振幅の減少による制御ゲインの増大量よりも大きくなるように設定されている。これによって、高周波数帯域の路面変位関連値の振幅が大きいほど制御ゲインがより小さくなるように決定されるので、より小さな目標制御力が演算される。従って、発生タイミングが通過タイミングよりも遅れたことにより制御力発生装置が逆向きの制御力を発生したとしても、その制御力により車体を大きく加振してしまう可能性を低減できる。
本発明の一態様において、
前記制御ユニットは、
前記サンプリング区間における路面変位関連値及び前記車両の現時点の速度に基いて、前記サンプリング区間の前記路面変位関連値の時系列変化を演算し(ステップ1305)、
前記時系列変化の所定の第1周波数帯域の路面変位関連値の振幅を表す第1振幅指標値を演算し(ステップ1310、ステップ1315)、
前記時系列変化の前記第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周波数帯域の路面変位関連値の振幅を表す第2振幅指標値を演算し(ステップ1310、ステップ1320)、
前記制御ゲインを、前記第2振幅指標値によって表される前記振幅の前記第1振幅指標値によって表される前記振幅に対する割合が大きいほど、小さくなるように決定し(図14、図15)、
前記通過予測位置の前記路面変位関連値と前記制御ゲインとを乗じることにより前記目標制御力を演算する、
ように構成される。
本態様によれば、制御ユニットは、制御ゲインを、第2振幅指標値によって表される振幅の第1振幅指標値によって表される振幅に対する割合が大きいほど小さくなる決定する。サンプリング区間の高周波数帯域の路面変位関連値の振幅が大きいほど制御ゲインがより小さくなるように決定されるので、高周波数帯域の路面変位関連値の振幅が大きいほど小さな目標制御力が演算される。従って、発生タイミングが通過タイミングよりも遅れたことにより制御力発生装置が逆向きの制御力を発生したとしても、その制御力により車体を大きく加振してしまう可能性を低減できる。
本発明の一態様において、
前記サスペンション力は、理論上、前記相対変位に比例するばね項を含む式により表され(式(1)を参照。)、
前記サスペンションが実際に発生するサスペンション力のばね項に相当する成分の大きさは、前記路面変位に起因して前記車輪に発生する振動の振幅が小さいほど、前記ばね項の大きさよりも大きくなり、
前記制御ユニットは、
前記通過予測位置の前記路面変位関連値によって特定される路面変位と前記制御ゲインとを乗じた値の大きさであって且つ前記通過予測位置における前記車輪の上下方向の変位に対応する前記ばね項の成分を打ち消す方向の前記目標制御力を演算する(ステップ920、ステップ930)、
ように構成されている。
本態様によれば、振幅指標値によって表されるサンプリング区間の路面変位関連値の振幅が小さくなるほど目標制御力の大きさが大きくなるように制御ゲインが決定されるため、上記振幅が小さくなることに起因して「サスペンションが実際に発生するサスペンション力のばね項に相当する成分の大きさ」がばね項の大きさよりも大きくなる場合であっても、通過予測位置の車輪の上下方向の変位に対応する上記サスペンション力のばね項に相当する成分を確実に低減することができ、車体を適切に制振することができる。
本発明の一態様において、
前記サスペンション力は、理論上、前記相対変位の速度に比例する減衰項を含む式により表され(式(1)を参照。)、
前記サスペンションが実際に発生するサスペンション力の減衰項に相当する成分の大きさは、前記路面変位に起因して前記車輪に発生する振動の振幅が小さいほど、前記減衰項の大きさよりも大きくなり、
前記制御ユニットは、
前記通過予測位置の前記路面変位関連値によって特定される路面変位の時間微分値と前記制御ゲインとを乗じた値の大きさであって且つ前記通過予測位置における前記車輪の上下方向の変位の速度に対応する前記減衰項の成分を打ち消す方向の目標制御力を演算する(ステップ925、ステップ930)、
ように構成されている。
本態様によれば、振幅指標値によって表される振動の振幅が小さくなるほど目標制御力の大きさが大きくなるように制御ゲインが決定されるため、上記振動の振幅が小さくなることに起因して「サスペンションが実際に発生するサスペンション力のばね項に相当する成分の大きさ」が減衰項の大きさよりも大きくなる場合であっても、過予測位置の車輪の上下方向の変位の速度に対応する上記サスペンション力の減衰項に相当する成分を確実に低減することができ、車体を適切に制振することができる。
本発明の一態様において、
前記サスペンション力は、理論上、前記相対変位に比例するばね項と前記相対変位の速度に比例する減衰項とを含む式により表され(式(1)を参照。)、
前記サスペンションが実際に発生するサスペンション力のばね項に相当する成分の大きさは、前記路面変位に起因して前記車輪に発生する振動の振幅小さいほど、前記ばね項の大きさよりも大きくなり、
前記サスペンションが実際に発生するサスペンション力の減衰項に相当する成分の大きさは、前記路面変位に起因して前記車輪に発生する振動の振幅が小さいほど、前記減衰項の大きさよりも大きくなり、
前記制御ユニットは、
前記振幅指標値によって表される前記振幅が小さいほど前記目標制御力が大きくなるように第1制御ゲイン及び第2制御ゲインを決定し(図7、図8、ステップ1030及びステップ1035)、
前記通過予測位置の前記路面変位関連値によって特定される路面変位の時間微分値に前記第1制御ゲインを乗じた値の大きさであって且つ前記通過予測位置における前記車輪の上下方向の変位の速度に対応する前記減衰項の成分を打ち消す方向の第1目標制御力を演算し(ステップ925、ステップ930)、
前記通過予測位置の前記路面変位関連値によって特定される路面変位に前記第2制御ゲインを乗じた値であって且つ前記通過予測位置における前記車輪の上下方向の変位に対応する前記ばね項の成分を打ち消す方向の第2目標制御力を演算し(ステップ920、ステップ930)、
前記車輪が前記通過予測位置を通過する時点にて、前記第1目標制御力と前記第2目標制御力との合力が発生するように前記制御力発生装置を制御する(ステップ930、ステップ935)、
ように構成されている。
本態様によれば、振幅指標値によって表されるサンプリング区間の路面変位関連値の振幅が小さくなるほど目標制御力の大きさが大きくなるように第1制御ゲイン及び第2制御ゲインが決定されるため、「サスペンションが実際に発生するサスペンション力のばね項に相当する成分の大きさ」がばね項の大きさよりも大きくなり、「サスペンションが実際に発生するサスペンション力の減衰項に相当する成分の大きさ」が減衰項の大きさよりも大きくなる場合であっても、車体を適切に制振できる。
本発明の制振制御方法は、
サスペンション(13、15、16)により車両(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上下方向の振動が前記サスペンションを介して伝達されることに起因する前記車体の振動を低減する制振制御方法であって、
前記サスペンションは、前記車輪と前記車体との間の上下方向の相対変位に関連する値である相対変位関連値に応じたサスペンション力を前記車輪と前記車体の間における上下方向に発生するように構成され(式(1)を参照)、
前記サスペンションが発生するサスペンション力は、前記路面変位に起因して前記車輪に発生する振動の振幅が小さいほど、前記相対変位関連値に比例する理論サスペンション力よりも大きくなり、
前記制振制御方法は、
所定のサンプリング区間における複数の前記路面変位に関連する値である路面変位関連値の振幅を表す振幅指標値が演算されるステップ(ステップ1005乃至ステップ1025)と、
前記振幅指標値によって表される前記振幅が小さいほど、現時刻から所定時間が経過した時点における前記制御力の目標値である目標制御力の大きさが大きくなるように制御ゲインが決定されるステップ(図7、図8、ステップ1030及びステップ1035)と、
前記現時刻から前記所定時間が経過した時点にて前記車輪が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と前記制御ゲインとに基いて、前記通過予測位置における前記車輪の上下方向の変位に関連する値に対応する前記サスペンション力の成分を打ち消す方向の前記目標制御力が演算されるステップ(ステップ920乃至ステップ930)と、
前記車輪が前記通過予測位置を通過する時点にて、前記制御力が前記目標制御力と一致するように前記制御力発生装置が制御されるステップ(ステップ935)と、
を含む。
上記制振制御方法によれば、振幅指標値によって表されるサンプリング区間の路面変位関連値の振幅が小さくなるほど目標制御力の大きさが大きくなるように制御ゲインが決定され、当該制御ゲインを用いて目標制御力が演算される。従って、実際のサスペンション力が理論サスペンション力よりも大きくなった場合であっても、通過予測位置の車輪の上下方向に関連する値に対応するサスペンション力の成分を確実に低減することができ、車体を適切に制振することができる。
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、本発明の第1実施形態に係るプレビュー制振制御装置(以下、「第1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は第1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、第1制御ゲインマップを示す図である。 図8は、第2制御ゲインマップを示す図である。 図9は、第1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制御ゲイン取得処理にて電子制御装置の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、本発明の第2実施形態に係る第1制御ゲインマップを示す図である。 図12は、本発明の第2実施形態に係る第2制御ゲインマップを示す図である。 図13は、本発明の第2実施形態に係るプレビュー制振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14は、本発明の第2実施形態の変形例に係る第1制御ゲインマップを示す図である。 図15は、本発明の第2実施形態の変形例に係る第2制御ゲインマップを示す図である。
(第1実施形態)
<構成>
本発明の第1実施形態に係る車両の制振制御装置(以下、第1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、この第1装置は、以下、「制振制御装置20」とも称呼される。
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。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変位を受け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のばね定数は、ばね定数(等価ばね定数)Kと表記される。ダンパ53の減衰係数は、減衰係数(等価減衰定数)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。
式(1)における「C(dz1-dz2)」は、ショックアブソーバ15がばね上51とばね下50との間の上下方向の相対変位(ストロークH)の速度に比例して発生する理論的な力を表す項であり、「減衰項」と称呼される。式(1)における「K(z1-z2)」は、サスペンションスプリング16がストロークHに比例して発生する理論的な力を表す項であり、「ばね項」と称呼される。式(1)における「C(dz1-dz2)+K(z1-z2)」は、サスペンション13が発生する理論的な力(理論サスペンション力)を表す。
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 0007290137000001
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)
目標制御力Fctは、通過予測位置におけるばね下変位z1に対応するサスペンション力の成分を打ち消す方向に作用する。即ち、目標制御力Fctの減衰項対応成分(β×dz1)は、通過予測位置におけるばね下速度dz1に対応する減衰項の成分(C×dz1)を打ち消す方向に作用し、目標制御力Fctのばね項対応成分(β×dz1)は、通過予測位置におけるばね下変位z1に対応するばね項の成分(K×z1)を打ち消す方向に作用する。目標制御力Fctは、サスペンション13を介してばね上51(車体10a)へ伝達される「路面変位z0に起因するばね下51(車輪11)の振動」を低減するための力である。
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にサスペンション13を介して伝達される「通過予測位置の路面変位z0に起因して車輪11に発生する振動」が当該制御力Fcにより低減されるので、ばね上51(車体10a)の振動を適切に低減できる。
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より前輪先読み時間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Fcft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。
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、ばね下変位z1(tp+tpf)の時間微分値であるばね下速度dz1(tp+tpf)を演算する。そして、ECU30は、以下の式(7)のばね下速度dz1にばね下速度dz1(tp+tpf)を適用するとともに、式(7)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(=β1f×dz1(tp+tpf)+β2f×z1(tp+tpf))を演算する。

Fcft=β1f×dz1+β2f×z1・・・(7)
なお、式(7)の「β1f」は「前輪第1制御ゲインβ1f」と称呼し、式(7)の「β2f」は「前輪第2制御ゲインβ2f」と称呼する。
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から前輪先読み時間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を制振可能な制御力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より後輪先読み時間tprだけ後(未来)の後輪11Rの通過予測位置pr1を特定する。後輪先読み時間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に対応する制御力Fcrを出力するまでに要する時間に予め設定されている。
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とが同じアクティブアクチュエータである場合、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。
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)」から後輪先読み時間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付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。
ECU30は、ばね下変位z1(tp-L/V1+tpr)の時間微分値であるばね下速度dz1(tp-L/V1+tpr)を演算する。ECU30は、以下の式(8)のばね下速度dz1にばね下速度dz1(tp-L/V1+tpr)を適用するとともに、式(8)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(=β1r×dz1(tp-L/V1+tpr)+β2r×z1(tp-L/V1+tpr))を演算する。

Fcft=β1r×dz1+β2r×z1・・・(8)
なお、式(8)の「β1f」は「後輪第1制御ゲインβ1r」と称呼し、式(7)の「β2f」は「後輪第2制御ゲインβ2r」と称呼する。
前輪第1制御ゲインβ1f及び後輪第1制御ゲインβ1r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の減衰係数Cf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の減衰係数Crとが異なるからである。なお、減衰係数Cf及び減衰係数Crが同じである場合、前輪第1制御ゲインβ1f及び後輪第1制御ゲインβ1rは同じ値に設定されている。前輪第1制御ゲインβ1f及び後輪第1制御ゲインβ1rは、これらを区別する必要がない場合、「第1制御ゲインβ1」と称呼する。
前輪第2制御ゲインβ2f及び後輪第2制御ゲインβ2r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。なお、ばね定数Kf及びばね定数Krが同じである場合、前輪第2制御ゲインβ2f及び後輪第2制御ゲインβ2rは同じ値に設定されている。前輪第2制御ゲインβ2f及び後輪第2制御ゲインβ2rは、これらを区別する必要がない場合、「第2制御ゲインβ2」と称呼する。
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より後輪先読み時間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を適切に制振可能な制御力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。
ECU30は、プレビュー参照データ45から各車輪11の通過予測位置を含む所定のサンプリング区間Ssmpの位置に対応する位置情報に紐付けられたばね下変位z1(複数のばね下変位z1)を取得し、そのばね下変位z1の絶対値をサンプリング変位z1smpとして取得する。ECU30は、サンプリング変位z1smpの振幅を表す指標値である振幅指標値Vaを演算する。一例として、CPUは、サンプリング変位z1smpの平均値を振幅指標値Vaとして演算する。当該例における振幅指標値Vaは、その値が小さいほど上記振幅が小さいことを表す。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。
そして、ECU30は、図7に示した第1制御ゲインマップMAPβ1(Va)に振幅指標値Vaを適用することにより、前輪第1制御ゲインβ1f及び後輪第1制御ゲインβ1rを取得する。更に、ECU30は、図8に示した第2制御ゲインマップMAPβ2(Va)に振幅指標値Vaを適用することにより、前輪第2制御ゲインβ2f及び後輪第2制御ゲインβ2rを取得する。
第1制御ゲインマップMAPβ1(D1)は、ECU30のROMに予め記憶されている。第1制御ゲインマップMAPβ1(Va)は、前輪第1制御ゲインβ1f及び後輪第1制御ゲインβ1rと振幅指標値Vaとの関係を規定している。図7に示したように、第1制御ゲインマップMAPβ1(Va)によれば、前輪第1制御ゲインβ1f及び後輪第1制御ゲインβ1rの値は、振幅指標値Vaが小さいほど大きくなるように(換言すれば、振幅指標値Vaが大きいほどほど小さくなるように)規定されている。同様に、図8に示したように、第2制御ゲインマップMAPβ2(Va)によれば、前輪第2制御ゲインβ2f及び後輪第2制御ゲインβ2rの値は、振幅指標値Vaが小さいほど大きくなるように(換言すれば、振幅指標値Vaが大きいほどほど小さくなるように)規定されている。
そして、ECU30は、前輪第1制御ゲインβ1f及び前輪第2制御ゲインβ2fを上記式(7)に適用することにより、前輪目標制御力Fcftを演算する。同様に、ECU30は、後輪第1制御ゲインβ1r及び後輪第2制御ゲインβ2rを上記式(8)に適用することにより、後輪目標制御力Fcrtを演算する。
振幅指標値Vaによって表される振幅が小さいほど、サスペンション13の摩擦の影響により、ショックアブソーバ15が実際に発生する減衰力は、ストローク速度(dz1-dz2)に比例した理論減衰力よりも大きくなり、サスペンションスプリング16が実際に発生するばね力は、ストローク(z1-z2)に比例した理論ばね力よりも大きくなる。即ち、サスペンション13が実際に発生するサスペンション力は、理論サスペンション力よりも大きくなる。このため、制御力Fcにより低減するべきサスペンション力の通過予測位置におけるばね下変位z1に相当する成分も大きくなる。上述したように、第1制御ゲインβ1及び第2制御ゲインβ2は、振幅指標値Vaが小さいほど大きな値となるので、第1制御ゲインβ1及び第2制御ゲインβ2の増加分だけ大きな目標制御力Fctが演算される。このため、本実施形態によれば、サンプリング変位z1smpの振幅が小さい場合であっても、通過予測位置におけるばね下変位z1に関連する値に対応するサスペンション力の成分を確実に低減することができ、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805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、第1制御ゲインβ1及び第2制御ゲインβ2を取得するための制御ゲイン取得ルーチンを実行する。なお、制御ゲイン取得ルーチンは、図10で詳細を説明する。
ステップ920: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。なお、ステップ920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925:CPUは、ステップ920にて取得したばね下変位z1を時間微分することにより、前輪通過予測位置pf1及び後輪通過予測位置pr1のばね下速度dz1を演算する。なお、ステップ925にて取得したばね下速度dz1は「プレビュー速度dz1」と称呼される場合がある。
ステップ930:CPUは、後述の制御ゲイン取得ルーチンにて取得した前輪第1制御ゲインβ1f及び前輪第2制御ゲインβ2fと前輪11Fのプレビュー変位z1及び前輪11Fのプレビュー速度dz1とを式(7)に適用することにより、前輪11Fの目標制御力Fcftを演算する。更に、CPUは、後述の制御ゲイン取得ルーチンにて取得した後輪第1制御ゲインβ1r及び前輪第2制御ゲインβ2fと後輪11Rのプレビュー変位z1及び後輪11Rのプレビュー変位z1及び後輪11Rのプレビュー速度dz1を式(8)に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。
<制御ゲイン取得ルーチン>
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制御ゲイン取得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1030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、現時刻から先読み時間(tpf、tpr)が経過した時点にて各車輪11が通過する通過予測位置を含むサンプリング区間Ssmpを特定する。
より詳細には、CPUは、各車輪11の現在位置から各移動予測進路に沿って後述の第1距離L1だけ進んだ地点をサンプリング区間Ssmpの始点として特定する。更に、CPUは、各車輪の現在位置から各移動予測進路に沿って後述の第2距離L2だけ進んだ地点をサンプリング区間Ssmpの終点として特定する。
なお、CPUは、以下の式(9)に基いて第1距離L1を演算し、以下の式(10)に基いて第2距離L2を演算する。

L1=(tp-td)×V1・・・(9)
L2=(tp+td)×V1・・・(10)

式(9)及び式(10)における「td」は所定時間を意味する。
ステップ1010:CPUは、クラウド40のプレビュー参照データ45から事前に取得しておいた「準備区間におけるばね下変位z1」から、サンプリング区間Ssmpに含まれる位置に対応する位置情報と紐付けられたばね下変位z1を取得する。
ステップ1015:CPUは、上記サンプリング区間Ssmpのばね下変位z1の絶対値をサンプリング変位z1smpとして演算する。
ステップ1020:CPUは、上記サンプリング変位z1smpに対してローパスフィルタ処理を実行し、当該ローパスフィルタ処理の実行後のサンプリング変位z1smpの平均値を振幅指標値Vaとして演算する。なお、ローパスフィルタ処理は、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ための処理である。
ステップ1025:CPUは、振幅指標値Vaを第1制御ゲインマップMAPβ1(Va)に適用することにより、前輪第1制御ゲインβ1f及び後輪第1制御ゲインβ1rを取得する。
ステップ1030:CPUは、振幅指標値Vaを第2制御ゲインマップMAPβ2(Va)に適用することにより、前輪第2制御ゲインβ2f及び後輪第2制御ゲインβ2rを取得する。
図7及び図8に示したように第1制御ゲインマップMAPβ1(Va)及び第2制御ゲインマップβ2(Va)は、それぞれ、振幅指標値Vaによって表される振幅が小さいほど(即ち、振幅指標値Vaが小さいほど)、第1制御ゲインβ1及び第2制御ゲインβ2が大きくなるように規定されている。従って、第1制御ゲインβ1及び第2制御ゲインβ2は、振幅指標値Vaによって表されるサンプリング変位z1smpの振幅が小さいほど、大きな値に決定される。これにより、上記振幅が小さくなり、通過予測位置におけるばね下変位z1に関連した値に対応するサスペンション力の成分が大きくなったとしても、適切な目標制御力Fctが演算される。よって、上記振幅が小さい場合であっても、ばね上51の振動を適切に低減できる
(第2実施形態)
図11乃至図13を用いて、本発明の第2実施形態に係る制振制御装置20(以下、「第2装置」と称呼する。)を説明する。
アクティブアクチュエータ17の制御遅れに起因して、アクティブアクチュエータ17が目標制御力Fctと一致する制御力Fcを発生する発生タイミングが、車輪11が通過予測位置を通過する通過タイミングから遅れる可能性がある。発生タイミングでアクティブアクチュエータ17が発生した制御力Fcの「当該発生タイミングにおける車輪11の位置のばね下変位z1に基いて演算される目標制御力Fct」に対する差分(以下、「遅延制御力差分」と称呼する。)が大きいほど、ばね上51を制振できなくなり、ひいては、ばね上51が加振される可能性もある。上記遅延制御力差分は車両10が走行する路面の路面変位z0の周波数が高くなるほど大きくなる可能性が高いため、ばね上51が大きく加振されてしまう可能性も高くなる。
第2装置のECU30は、車両10が現時点の車速V1でサンプリング区間を走行した場合のサンプリング変位z1smpの時系列変化(即ち、サンプリング区間の路面変位z0の時系列変化)に基いて、第1周波数帯域(低周波数帯域)のサンプリング変位z1smpと第2周波数帯域(高周波数帯域)のサンプリング変位z1smpとを抽出する。そして、ECU30は、第1周波数帯域のサンプリング変位z1smpに基いて、第1周波数帯域におけるサンプリング変位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、ECU30は、第2周波数帯域のサンプリング変位z1smpに基いて、第2周波数帯域におけるサンプリング変位z1smpの振幅の大きさを表す第2振幅指標値Va2を演算する。
次に、ECU30は、第1振幅指標値Va1及び第2振幅指標値Va2を図11に示した第1制御ゲインマップMAPβ1(Va1、Va2)に適用することにより、前輪第1制御ゲインβ1f及び後輪第1制御ゲインβ1rを取得する。更に、ECU30は、第1振幅指標値Va1及び第2振幅指標値Va2を図12に示した第2制御ゲインマップMAPβ2(Va1、Va2)に適用することにより、前輪第2制御ゲインβ2f及び後輪第2制御ゲインβ2rを取得する。
図11に示した第1制御ゲインマップMAPβ1(Va1、Va2)及び図12に示した第2制御ゲインマップMAPβ2(Va1、Va2)は、ECU30のROMに予め記憶されている。図11に示したように、第1制御ゲインマップMAPβ1(Va1、Va2)は、第1振幅指標値Va1及び第2振幅指標値Va2と第1制御ゲインβ1(前輪第1制御ゲインβ1f及び後輪第1制御ゲインβ1r)との関係を規定する。第1制御ゲインマップMAPβ1(Va1、Va2)によれば、第1制御ゲインβ1の値が、第1振幅指標値Va1が小さいほど大きくなるように(換言すれば、第1振幅指標値Va1が大きいほど小さくなるように)、第2振幅指標値Va2が小さいほど大きくなるように(換言すれば、第2振幅指標値Va2が大きいほど小さくなるように)規定されている。
より具体的に述べると、第1制御ゲインマップMAPβ1(Va1、Va2)によれば、第2振幅指標値Va2の減少による第1制御ゲインβ1の増加量(β1f:1.1→1.3、1.0→1.2 β1r:1.1→1.3、1.0→1.2)は、第1振幅指標値Va1の減少による第1制御ゲインβ1の増加量(β1f:1.2→1.3、1.0→1.1 β1r:1.1→1.3、1.0→1.1)よりも大きくなるように規定されている。なお、第1制御ゲインβ1fと第1制御ゲインβ1rとは異なる値に設定されていてもよい。
図12に示したように、第2制御ゲインマップMAPβ2(Va1、Va2)は、第1振幅指標値Va1及び第2振幅指標値Va2と第2制御ゲインβ2(前輪第2制御ゲインβ2f及び後輪第2制御ゲインβ2r)との関係を規定する。第2制御ゲインマップMAPβ2(Va1、Va2)によれば、第2制御ゲインβ2の値が、第1振幅指標値Va1が小さいほど大きくなるように(換言すれば、第1振幅指標値Va1が大きいほど小さくなるように)、第2振幅指標値Va2が小さいほど大きくなるように(換言すれば、第2振幅指標値Va2が大きいほど小さくなるように)規定されている。
より具体的に述べると、第2制御ゲインマップMAPβ2(Va1、Va2)によれば、第2振幅指標値Va2の減少による第2制御ゲインβ2の増加量(β2f:1.1→1.3、1.0→1.2 β2r:1.1→1.3、1.0→1.2)は、第1振幅指標値Va1の減少による第2制御ゲインβ2の増加量(β2f:1.2→1.3、1.0→1.1 β2r:1.1→1.3、1.0→1.1)よりも大きくなるように規定されている。なお、第2制御ゲインβ2fと第2制御ゲインβ2rとは異なる値に設定されていてもよい。更に、第1制御ゲインβ1fと第2制御ゲインβ2fとは異なる値に設定されてもよいし、第1制御ゲインβ1rと第2制御ゲインβ2rとは異なる値に設定されてもよいし
以上により、サンプリング区間Ssmpにおいて高周波数帯域のサンプリング変位z1smpの振幅が大きくなる場合、第1制御ゲインβ1及び第2制御ゲインβ2はより小さくなる。これによって、サンプリング変位z1smpの周波数が高くなり、遅延制御力差分が大きくなる可能性が高くなった場合、第1制御ゲインβ1及び第2制御ゲインβ2がより小さくなるのでより小さな目標制御力Fctが演算されるから、遅延制御力差が小さくなる。よって、発生タイミングが通過タイミングよりも遅れたとしても、ばね上51が大きく加振される可能性を低減できる。
本実施形態のECU30のCPUは、図10に示した制御ゲイン取得ルーチンに代えて図13に示した制御ゲイン取得ルーチンを実行する。なお、図13では、図10に示したステップと同じ処理を行うステップには、図10にて使用した符号と同じ符号を付与して説明を省略する。
CPUは、図9に示したステップ915に進むと、図13にフローチャートにより示した制御ゲイン取得ルーチンの処理をステップ1300から開始し、ステップ1005乃至ステップ1015を実行する。
その後、CPUは、ステップ1305乃至ステップ1330を実行し、ステップ1395に進んで本ルーチンを一旦終了する。
ステップ1305:CPUは、現時点の車速V1でサンプリング区間Ssmpを走行した場合のサンプリング変位z1smpの時系列変化を演算する。
ステップ1310:CPUは、上記時系列変化から第1周波数帯域のサンプリング変位z1smp(第1サンプリング変位z1smp)及び第2周波数帯域のサンプリング変位z1smp(第2サンプリング変位z1smp)を抽出する。
より詳細には、CPUは、上記時系列変化に対して「第1周波数帯域のみを通過させるバンドパスフィルタ処理」を実行することによって第1サンプリング変位z1smpを取得する。同様に、CPUは、上記時系列変化に対して「第2周波数帯域のみを通過させるバンドパスフィルタ処理」を実行することによって第2サンプリング変位z1smpを取得する。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。
ステップ1315:CPUは、上記第1サンプリング変位z1smpに対してローパスフィルタ処理を実行し、当該ローパスフィルタ処理実行後の第1サンプリング変位z1smpの平均値を第1振幅指標値Va1として演算する。なお、このローパスフィルタ処理は、図10に示したステップ1020のローパスフィルタ処理と同じ処理である。
ステップ1320:CPUは、上記第2サンプリング変位z1smpに対してローパスフィルタ処理を実行し、当該ローパスフィルタ処理実行後の第2サンプリング変位z1smpの移動平均を第2振幅指標値Va2として演算する。なお、このローパスフィルタ処理は、図10に示したステップ1020のローパスフィルタ処理と同じ処理である。
ステップ1325:CPUは、第1振幅指標値Va1及び第2振幅指標値Va2を第1制御ゲインマップMAPβ1(Va1、Va2)に適用することにより、前輪第1制御ゲインβ1f及び後輪第1制御ゲインβ1rを取得する。
ステップ1330:CPUは、第1振幅指標値Va1及び第2振幅指標値Va2を第2制御ゲインマップMAPβ2(Va1、Va2)に適用することにより、前輪第2制御ゲインβ2f及び後輪第2制御ゲインβ2rを取得する。
以上から理解されるように、高周波数帯域のサンプリング変位z1smpの振幅が大きくなると予測される場合には、低周波数帯域のサンプリング変位z1smpの振幅が大きくなると予測される場合よりも、第1制御ゲインβ1及び第2制御ゲインβ2の値は小さくなるように決定されるため、目標制御力Fctは小さくなる。従って、遅延制御力差分が大きくなる可能性が高くなった場合、遅延制御力差が小さくすることができる。これによって、発生タイミングが通過タイミングよりも遅れたとしても、ばね上51が加振される可能性を低減できる。
なお、第1制御ゲインマップMAPβ1(Va1、Va2)及び第2制御ゲインマップMAPβ2(Va1、Va2)は、それぞれ、図11及び図12に示した例に限定されない。一例としては、第1制御ゲインマップMAPβ1(Va1、Va2)及び第2制御ゲインマップMAPβ2(Va1、Va2)は、それぞれ、第1振幅指標値Va1の減少に比例して第1制御ゲインβ1及び第2制御ゲインβ2が増大し、第2振幅指標値Va2の減少に比例して第1制御ゲインβ1及び第2制御ゲインβ2が増大するように予め設定されていてもよい。
(第2実施形態の変形例)
本変形例のECU30は、「ステップ1320にて演算した第2振幅指標値Va2」の「ステップ1315にて演算した第1振幅指標値Va1」に対する割合RTを演算する。そして、ECU30は、割合RTを図14に示した第1制御ゲインマップMAPβ1(RT)に適用することにより、前輪第1制御ゲインβ1f及び後輪第1制御ゲインβ1rを取得する。更に、ECU30は、割合RTを図15に示した第2制御ゲインマップMAPβ2(RT)に適用することにより、前輪第2制御ゲインβ2f及び後輪第2制御ゲインβ2rを取得する。
図14に示した第1制御ゲインマップMAPβ1(RT)及び図15に示した第2制御ゲインマップMAPβ2(RT)は、ECU30のROMに予め記憶されている。図14に示したように、第1制御ゲインマップMAPβ1(RT)は、割合RTと第1制御ゲインβ1(前輪第1制御ゲインβ1f及び後輪第1制御ゲインβ1r)との関係を規定する。第1制御ゲインマップMAPβ1(RT)によれば、第1制御ゲインβ1の値が、割合RTが大きいほど小さくなるように規定されている。
図15に示したように、第2制御ゲインマップMAPβ2(RT)は、割合RTと第2制御ゲインβ2(前輪第2制御ゲインβ2f及び後輪第2制御ゲインβ2r)との関係を規定する。第2制御ゲインマップMAPβ2(RT)によれば、第2制御ゲインβ2の値が、割合RTが大きいほど小さくなるように規定されている。
これによって、第2振幅指標値Va2の第1振幅指標値Va1に対する割合RTが大きくなるほど、第1制御ゲインβ1及び第2制御ゲインβ2の値が小さくなるように決定される。従って、高周波数帯域のサンプリング変位z1smpの振幅が大きくなると予測される場合、低周波数帯域のサンプリング変位z1smpの振幅が大きくなると予測される場合よりも、第1制御ゲインβ1及び第2制御ゲインβ2の値はより小さくなるように決定される。従って、遅延制御力差分が大きくなる可能性が高くなった場合、遅延制御力差が小さくすることができ、ばね上51が大きく加振される可能性を低減できる。
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の現在位置であってもよいし、当該現在位置よりも前の位置であってもよい。
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。
更に、目標制御力Fct(前輪目標制御力Fcft及び後輪目標制御力Fcrt)は、上記式(7)及び式(8)からそれぞれ微分項(β1f×dz1)及び微分項(β1r×dz1)が省略された以下の式(11)及び式(12)に基づいて、演算されてもよい。この場合においても、ばね力の通過予測位置のばね下変位z1に相当する成分(K×z1)を打ち消す方向の制御力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を制振できる。

Fcft=β2f×z1・・・(11)

Fcrt=β2r×z1・・・(12)
なお、この場合、ECUのROMには、第2制御ゲインマップが予め記憶されていればよい。
更に、目標制御力Fct(前輪目標制御力Fcft及び後輪目標制御力Fcrt)は、上記式(7)及び式(8)からそれぞれ変位項(β2f×z1)及び変位項(β2r×z1)が省略された以下の式(13)及び式(14)に基づいて、演算されてもよい。この場合においても、減衰力の通過予測位置のばね下速度dz1に相当する成分(C×dz1)を打ち消す方向の制御力Fc(=β1×dz1)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を制振できる。

Fcft=β1f×dz1・・・(13)

Fcrt=β1r×dz1・・・(14)
なお、この場合、ECUのROMには、第1制御ゲインマップが予め記憶されていればよい。
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。
図10に示したステップ1025では、CPUは、サンプリング変位z1smpに対して高速フーリエ変換を施し、各周波数帯域の周波数成分の移動平均を振幅指標値Vaとして演算してもよい。
更に、第2実施形態においては、ステップ1310乃至ステップ1320の代わりに、以下の処理を実行する。
CPUは、サンプリング変位z1smpの時系列変化に対して高速フーリエ変換を施し、第1周波数帯域に含まれる周波数帯域の周波数成分の移動平均を第1振幅指標値として演算する。更に、第2周波数帯域に含まれる周波数帯域の周波数成分の移動平均を第2振幅指標値として演算する。
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 (7)

  1. サスペンションにより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上下方向の振動が前記サスペンションを介して伝達されること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、
    前記サスペンションは、前記車輪と前記車体との間の上下方向の相対変位に関連する値である相対変位関連値に応じたサスペンション力を前記車輪と前記車体の間における上下方向に発生するように構成され、
    前記サスペンションが実際に発生するサスペンション力は、前記路面変位に起因して前記車輪に発生する振動の振幅が小さいほど、前記相対変位関連値に比例する理論サスペンション力よりも大きくなり、
    前記制御ユニットは、
    所定のサンプリング区間における複数の前記路面変位に関連する値である路面変位関連値の振幅を表す振幅指標値を演算し、
    前記振幅指標値によって表される前記振幅が小さいほど、現時刻から所定時間が経過した時点における前記制御力の目標値である目標制御力の大きさが大きくなるように制御ゲインを決定し、
    前記現時刻から前記所定時間が経過した時点にて前記車輪が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と前記制御ゲインとに基いて、前記通過予測位置における前記車輪の上下方向の変位に関連する値に対応する前記サスペンション力の成分を打ち消す方向の前記目標制御力を演算し、
    前記車輪が前記通過予測位置を通過する時点にて、前記制御力が前記目標制御力と一致するように前記制御力発生装置を制御する、
    ように構成され、
    更に、前記制御ユニットは、
    前記サンプリング区間における路面変位関連値及び前記車両の現時点の速度に基いて、前記サンプリング区間の前記路面変位関連値の時系列変化を演算し、
    前記時系列変化の所定の第1周波数帯域の路面変位関連値の振幅を表す第1振幅指標値を演算し、
    前記時系列変化の前記第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周波数帯域の路面変位関連値の振幅を表す第2振幅指標値を演算し、
    前記制御ゲインを、前記第1振幅指標値によって表される前記振幅が小さいほど大きくなり、且つ、前記第2振幅指標値によって表される前記振幅が小さいほど大きくなるように決定し、
    前記通過予測位置の前記路面変位関連値と前記制御ゲインとを乗じることにより前記目標制御力を演算する、
    ように構成され、
    前記第2振幅指標値によって表される前記振幅の減少による前記制御ゲインの増大量は、前記第1振幅指標値によって表される前記振幅の減少による前記制御ゲインの増大量よりも小さくなるように設定されている、
    制振制御装置。
  2. サスペンションにより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上下方向の振動が前記サスペンションを介して伝達されること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、
    前記サスペンションは、前記車輪と前記車体との間の上下方向の相対変位に関連する値である相対変位関連値に応じたサスペンション力を前記車輪と前記車体の間における上下方向に発生するように構成され、
    前記サスペンションが実際に発生するサスペンション力は、前記路面変位に起因して前記車輪に発生する振動の振幅が小さいほど、前記相対変位関連値に比例する理論サスペンション力よりも大きくなり、
    前記制御ユニットは、
    所定のサンプリング区間における複数の前記路面変位に関連する値である路面変位関連値の振幅を表す振幅指標値を演算し、
    前記振幅指標値によって表される前記振幅が小さいほど、現時刻から所定時間が経過した時点における前記制御力の目標値である目標制御力の大きさが大きくなるように制御ゲインを決定し、
    前記現時刻から前記所定時間が経過した時点にて前記車輪が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と前記制御ゲインとに基いて、前記通過予測位置における前記車輪の上下方向の変位に関連する値に対応する前記サスペンション力の成分を打ち消す方向の前記目標制御力を演算し、
    前記車輪が前記通過予測位置を通過する時点にて、前記制御力が前記目標制御力と一致するように前記制御力発生装置を制御する、
    ように構成され、
    更に、前記制御ユニットは、
    前記サンプリング区間における路面変位関連値及び前記車両の現時点の速度に基いて、前記サンプリング区間の前記路面変位関連値の時系列変化を演算し、
    前記時系列変化の所定の第1周波数帯域の路面変位関連値の振幅を表す第1振幅指標値を演算し、
    前記時系列変化の前記第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周波数帯域の路面変位関連値の振幅を表す第2振幅指標値を演算し、
    前記制御ゲインを、前記第2振幅指標値によって表される前記振幅の前記第1振幅指標値によって表される前記振幅に対する割合が大きいほど、小さくなるように決定し、
    前記通過予測位置の前記路面変位関連値と前記制御ゲインとを乗じることにより前記目標制御力を演算する、
    ように構成される、
    制振制御装置。
  3. 請求項1及び請求項2の何れか一つに記載の制振制御装置において、
    前記サスペンション力は、理論上、前記相対変位に比例するばね項を含む式により表され、
    前記サスペンションが実際に発生するサスペンション力のばね項に相当する成分の大きさは、前記路面変位に起因して前記車輪に発生する振動の振幅が小さいほど、前記ばね項の大きさよりも大きくなり、
    前記制御ユニットは、
    前記通過予測位置の前記路面変位関連値によって特定される路面変位と前記制御ゲインとを乗じた値の大きさであって且つ前記通過予測位置における前記車輪の上下方向の変位に対応する前記ばね項の成分を打ち消す方向の前記目標制御力を演算する、
    ように構成された、
    制振制御装置。
  4. 請求項1及び請求項2の何れか一つに記載の制振制御装置において、
    前記サスペンション力は、理論上、前記相対変位の速度に比例する減衰項を含む式により表され、
    前記サスペンションが実際に発生するサスペンション力の減衰項に相当する成分の大きさは、前記路面変位に起因して前記車輪に発生する振動の振幅が小さいほど、前記減衰項の大きさよりも大きくなり、
    前記制御ユニットは、
    前記通過予測位置の前記路面変位関連値によって特定される路面変位の時間微分値と前記制御ゲインとを乗じた値の大きさであって且つ前記通過予測位置における前記車輪の上下方向の変位の速度に対応する前記減衰項の成分を打ち消す方向の目標制御力を演算する、
    ように構成された、
    制振制御装置。
  5. 請求項1及び請求項2の何れか一つに記載の制振制御装置において、
    前記サスペンション力は、理論上、前記相対変位に比例するばね項と前記相対変位の速度に比例する減衰項とを含む式により表され、
    前記サスペンションが実際に発生するサスペンション力のばね項に相当する成分の大きさは、前記路面変位に起因して前記車輪に発生する振動の振幅が小さいほど、前記ばね項の大きさよりも大きくなり、
    前記サスペンションが実際に発生するサスペンション力の減衰項に相当する成分の大きさは、前記路面変位に起因して前記車輪に発生する振動の振幅が小さいほど、前記減衰項の大きさよりも大きくなり、
    前記制御ユニットは、
    前記振幅指標値によって表される前記振幅が小さいほど前記目標制御力が大きくなるように第1制御ゲイン及び第2制御ゲインを決定し、
    前記通過予測位置の前記路面変位関連値によって特定される路面変位の時間微分値に前記第1制御ゲインを乗じた値の大きさであって且つ前記通過予測位置における前記車輪の上下方向の変位の速度に対応する前記減衰項の成分を打ち消す方向の第1目標制御力を演算し、
    前記通過予測位置の前記路面変位関連値によって特定される路面変位に前記第2制御ゲインを乗じた値であって且つ前記通過予測位置における前記車輪の上下方向の変位に対応する前記ばね項の成分を打ち消す方向の第2目標制御力を演算し、
    前記車輪が前記通過予測位置を通過する時点にて、前記第1目標制御力と前記第2目標制御力との合力が発生するように前記制御力発生装置を制御する、
    ように構成された、
    制振制御装置。
  6. サスペンションにより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上下方向の振動が前記サスペンションを介して伝達されることに起因する前記車体の振動を低減する制振制御方法であって、
    前記サスペンションは、前記車輪と前記車体との間の上下方向の相対変位に関連する値である相対変位関連値に応じたサスペンション力を前記車輪と前記車体の間における上下方向に発生するように構成され、
    前記サスペンションが発生するサスペンション力は、前記路面変位に起因して前記車輪に発生する振動の振幅が小さいほど、前記相対変位関連値に比例する理論サスペンション力よりも大きくなり、
    前記制振制御方法は、
    所定のサンプリング区間における複数の前記路面変位に関連する値である路面変位関連値の振幅を表す振幅指標値が演算されるステップと、
    前記振幅指標値によって表される前記振幅が小さいほど、現時刻から所定時間が経過した時点における前記制御力の目標値である目標制御力の大きさが大きくなるように制御ゲインが決定されるステップと、
    前記現時刻から前記所定時間が経過した時点にて前記車輪が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と前記制御ゲインとに基いて、前記通過予測位置における前記車輪の上下方向の変位に関連する値に対応する前記サスペンション力の成分を打ち消す方向の前記目標制御力が演算されるステップと、
    前記車輪が前記通過予測位置を通過する時点にて、前記制御力が前記目標制御力と一致するように前記制御力発生装置が制御されるステップと、
    を含み、
    更に、前記制振制御方法は、
    前記サンプリング区間における路面変位関連値及び前記車両の現時点の速度に基いて、前記サンプリング区間の前記路面変位関連値の時系列変化が演算されるステップと、
    前記時系列変化の所定の第1周波数帯域の路面変位関連値の振幅を表す第1振幅指標値が演算されるステップと、
    前記時系列変化の前記第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周波数帯域の路面変位関連値の振幅を表す第2振幅指標値が演算されるステップと、
    前記制御ゲインが、前記第1振幅指標値によって表される前記振幅が小さいほど大きくなり、且つ、前記第2振幅指標値によって表される前記振幅が小さいほど大きくなるように決定されるステップと、
    前記通過予測位置の前記路面変位関連値と前記制御ゲインとを乗じることにより前記目標制御力が演算されるステップと、
    を含み、
    前記第2振幅指標値によって表される前記振幅の減少による前記制御ゲインの増大量は、前記第1振幅指標値によって表される前記振幅の減少による前記制御ゲインの増大量よりも小さくなるように設定されている、
    制振制御方法。
  7. サスペンションにより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上下方向の振動が前記サスペンションを介して伝達されることに起因する前記車体の振動を低減する制振制御方法であって、
    前記サスペンションは、前記車輪と前記車体との間の上下方向の相対変位に関連する値である相対変位関連値に応じたサスペンション力を前記車輪と前記車体の間における上下方向に発生するように構成され、
    前記サスペンションが発生するサスペンション力は、前記路面変位に起因して前記車輪に発生する振動の振幅が小さいほど、前記相対変位関連値に比例する理論サスペンション力よりも大きくなり、
    前記制振制御方法は、
    所定のサンプリング区間における複数の前記路面変位に関連する値である路面変位関連値の振幅を表す振幅指標値が演算されるステップと、
    前記振幅指標値によって表される前記振幅が小さいほど、現時刻から所定時間が経過した時点における前記制御力の目標値である目標制御力の大きさが大きくなるように制御ゲインが決定されるステップと、
    前記現時刻から前記所定時間が経過した時点にて前記車輪が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と前記制御ゲインとに基いて、前記通過予測位置における前記車輪の上下方向の変位に関連する値に対応する前記サスペンション力の成分を打ち消す方向の前記目標制御力が演算されるステップと、
    前記車輪が前記通過予測位置を通過する時点にて、前記制御力が前記目標制御力と一致するように前記制御力発生装置が制御されるステップと、
    を含み、
    更に、前記制振制御方法は、
    前記サンプリング区間における路面変位関連値及び前記車両の現時点の速度に基いて、前記サンプリング区間の前記路面変位関連値の時系列変化が演算されるステップと、
    前記時系列変化の所定の第1周波数帯域の路面変位関連値の振幅を表す第1振幅指標値が演算されるステップと、
    前記時系列変化の前記第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周波数帯域の路面変位関連値の振幅を表す第2振幅指標値が演算されるステップと、
    前記制御ゲインが、前記第2振幅指標値によって表される前記振幅の前記第1振幅指標値によって表される前記振幅に対する割合が大きいほど、小さくなるように決定されるステップと、
    前記通過予測位置の前記路面変位関連値と前記制御ゲインとを乗じることにより前記目標制御力が演算されるステップと、
    を含む、
    制振制御方法。
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