JP2009143400A - Vibration damping control device for vehicle having openable roof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車等の車両の制振制御装置に係り、より詳細には、車両の車輪と接地路面上との間に作用するトルク(以下、「車輪トルク」と称する。)を制御して車体のピッチ・バウンス振動等の車体振動を抑制する制振制御装置であって、手動式又は電動式に開閉可能又は着脱可能な屋根を有する車両(「コンバーチブル車両」又は「オープンカー」)に搭載される制振制御装置に係る。 The present invention relates to a vibration damping control device for a vehicle such as an automobile, and more specifically, controls a torque (hereinafter referred to as “wheel torque”) that acts between a vehicle wheel and a grounding road surface. A vibration suppression control device that suppresses body vibration such as pitch and bounce vibrations of the vehicle body, and is mounted on a vehicle ("convertible vehicle" or "open car") that has a roof that can be opened and closed manually or electrically. The present invention relates to a vibration suppression control device.
車両の走行中のピッチ・バウンス振動等の車体振動は、車両の加減速時に車体に作用する制駆動力(若しくは慣性力)又はその他の車体に作用する外力により発生するところ、それらの力は、車輪トルクに反映される。そこで、車両の制振制御の分野に於いて、車両の制駆動力制御を通して車輪トルクを調節し、車両の走行中に於ける車体の振動を抑制することが提案されている(例えば、特許文献1、2参照)。かかる車輪トルク又は制駆動力制御による車体振動の制振制御に於いては、車両の加減速要求若しくは旋回要求による車輪トルクの変動が予想される場合又は車体に外力(路面上の凹凸又は異物、勾配又は摩擦状態の変化などの車両の走行路面上の状態変化による路面反力の変動や風等の力などの力学的な外乱)が作用して車輪トルクに変動があった場合に、所謂車体のばね上振動又はばね上・ばね下振動の力学的モデルなどを仮定して構築された車体振動の運動モデルを用いて、車体に生ずるピッチ・バウンス振動を予測し、その予測された振動が抑制されるように車輪のトルク又は制駆動力が調節される。このような形式の制振制御の場合、サスペンションによる制振制御の如く発生した振動エネルギーを吸収することにより抑制するというよりは、振動を発生する力の源を調節して振動エネルギーの発生が抑えられることになるので、制振作用が比較的速やかであり、また、エネルギー効率が良いなどの利点を有する。また、上記の如き制振制御に於いては、制御対象が車輪トルク又は車輪の制駆動力に集約されるので、制御の調節が比較的に容易である。
ところで、従来より、乗用車等に於いて、所謂「コンバーチブル」車両又は「オープンカー」、即ち、種々の形式にて車体の屋根が開閉又は着脱可能な構成を有する車両が知られている(例えば、“カブリオレ”、“幌型”車両など、呼称が異なる場合もあるが、そのような着脱可能な屋根を有する車両は、全て含まれるものと理解されるべきである。また、本明細書に於いては、屋根の一部が開放されるサンルーフを有する形式、Tバールーフを有する形式のものも包含するものとする。)。かかる“コンバーチブル車両”又は“オープンカー”は、車体の屋根の全部又は一部が開放されることにより、車両の乗員に解放感を与えるとともに、優れた車内換気性能を提供することができる。また、従前では、オープンカーの場合、屋根は、“ソフトトップ”、即ち、柔軟な幌状の構造を有し、屋根を開放する場合には、手動にて車両の後部に折り畳んで収容する形式であったが、近年では、屋根の収納は、電動式又は自動式に行われるようになり、また、“ハードトップ”、即ち、金属や樹脂から成る剛性を有する屋根の全体又は一部が収納可能な形式の車両も製造され使用されるようになっている。 By the way, conventionally, in a passenger car or the like, a so-called “convertible” vehicle or “open car”, that is, a vehicle having a configuration in which a roof of a vehicle body can be opened and closed or detached in various forms (for example, Although the names may differ, such as “cabriolet” and “top type” vehicles, it should be understood that all vehicles having such a removable roof are included. In addition, a type having a sunroof in which a part of the roof is opened and a type having a T-bar roof are also included.) Such a “convertible vehicle” or “open car” can provide a feeling of liberation to the vehicle occupant and provide excellent interior ventilation performance by opening all or part of the roof of the vehicle body. Conventionally, in the case of an open car, the roof has a “soft top”, that is, a flexible hood-like structure, and when the roof is opened, the roof is manually folded and accommodated at the rear of the vehicle. However, in recent years, roofs are stored in an electric or automatic manner, and a “hard top”, that is, the whole or a part of a rigid roof made of metal or resin is stored. Possible types of vehicles are also being manufactured and used.
上記の如き屋根が開閉又は着脱可能な車両に於いては、屋根を閉鎖又は装着した状態と屋根を開放又は取り外し若しくは収納した状態とでは、車両に於ける屋根の位置が移動し、これにより、重心の位置が変位することとなる。そうなると、前記の車輪トルク制御による制振制御を実行する場合、制振制御の精度が悪化してしまうことがある。車輪トルク制御による制振制御では、既に触れたように、車体のばね上振動又はばね上・ばね下振動モデルに基づいて車両の重心周りのピッチ方向の変位及び重心のバウンス方向の変位を予測し、その変位を抑制するよう車輪トルクに対する補償成分(車輪トルクの修正量)を算出して、その補償成分が車輪トルク制御を実行するアクチュエータ、即ち、エンジン又はモータ等の車両の駆動装置、制動装置又は操舵装置に対して制御指令として与えられる。しかしながら、車両に於いて、使用開始後又は運転中に屋根の位置の移動によって車両の重心が変位してしまうと、ばね上振動又はばね上・ばね下振動モデルで想定している重心位置が実際の車両の重心位置と相違することとなり、従って、モデルによるピッチ・バウンス方向の変位予測が不正確と成り得る。また、屋根の位置の移動によって車両の重量分布が変化することにより、モデルに於いて使用される車体の慣性モーメントの大きさも大きく変化し得る。かくして、車両に於ける屋根の状態によって、車体振動のモデルの誤差(モデル化誤差)が大きくなり、これにより、車輪トルクに対する補償成分の精度が悪化することとなる。 In a vehicle in which the roof can be opened and closed or detached as described above, the position of the roof in the vehicle moves between the state in which the roof is closed or mounted and the state in which the roof is opened or removed or stored. The position of the center of gravity will be displaced. Then, when executing the vibration suppression control by the wheel torque control, the accuracy of the vibration suppression control may be deteriorated. In vibration suppression control by wheel torque control, as already mentioned, the displacement in the pitch direction around the center of gravity of the vehicle and the displacement in the bounce direction of the center of gravity are predicted based on the sprung vibration of the vehicle body or the sprung / unsprung vibration model. An actuator for calculating the wheel torque compensation amount (a correction amount of the wheel torque) so as to suppress the displacement, and an actuator for executing the wheel torque control by the compensation component, that is, a vehicle drive device such as an engine or a motor, and a braking device Alternatively, it is given as a control command to the steering device. However, if the center of gravity of the vehicle is displaced due to movement of the roof position after the start of use or during operation, the center of gravity assumed by the sprung vibration or sprung / unsprung vibration model is actually Therefore, the displacement prediction in the pitch bounce direction by the model may be inaccurate. Further, when the weight distribution of the vehicle changes due to the movement of the roof position, the magnitude of the inertia moment of the vehicle body used in the model can also change greatly. Thus, the vehicle body vibration model error (modeling error) increases depending on the roof state of the vehicle, and the accuracy of the compensation component for the wheel torque is deteriorated.
従って、本発明の解決しようとする主な課題は、屋根が開閉又は着脱可能な車両、即ち、所謂コンバーチブル車両に於いて車輪トルク制御による制振制御が実行される構成に於いて、屋根が開放されているか及び閉鎖されているかに応じて、制振制御の態様を修正し、制振制御の精度の悪化による影響を低減又は排除することである。なお、本明細書に於いては、屋根が開放されている状態とは、コンバーチブル形式の車両に於いては、屋根が取り外され、離脱され又は車両の所定位置(通常は、後部座席後方)に収納され、車体の上部が全開された状態(オープンカーの状態)を、サンルーフ形式の場合には、天窓が全開された状態を言うものとする。そして、屋根が閉鎖されている状態とは、車両の屋根が装着され、又は、天窓が閉鎖された状態を言うものとする。 Therefore, the main problem to be solved by the present invention is that in a vehicle in which the roof is openable / closable or removable, that is, in a so-called convertible vehicle, vibration control is performed by wheel torque control. The mode of vibration suppression control is modified depending on whether it is closed or closed, and the influence of deterioration in accuracy of vibration suppression control is reduced or eliminated. In this specification, the state in which the roof is open means that in a convertible type vehicle, the roof is removed and detached, or at a predetermined position (usually at the rear of the rear seat) of the vehicle. The state in which the upper part of the vehicle body is fully opened (open car state) is stored, and in the case of a sunroof type, the skylight is fully opened. And the state where the roof is closed shall mean the state where the roof of the vehicle was mounted or the skylight was closed.
本発明によれば、車両の車輪と路面との接地個所に於いて発生する車輪トルクを制御することにより車両のピッチ・バウンス振動を抑制する車両の制振制御装置であって、開閉可能な屋根を有する車両に搭載され、屋根が開放されているか閉鎖されているかに対応して車輪トルク制御に於ける補償成分の寄与を変更することにより、制振制御の精度の悪化による影響が排除できるよう構成された制振制御装置が提供される。 According to the present invention, there is provided a vibration damping control device for a vehicle that suppresses pitch / bounce vibration of a vehicle by controlling wheel torque generated at a ground contact point between the vehicle wheel and a road surface, and is a roof that can be opened and closed. By changing the contribution of the compensation component in the wheel torque control according to whether the roof is open or closed, it is possible to eliminate the influence of deterioration in vibration control accuracy. A configured vibration damping control device is provided.
本発明の制振制御装置は、車両の車体振動モデルを用いて予測される車体の振動変位を低減するよう車輪トルクを補償するための補償成分を算出する補償成分決定部を含む。即ち、本発明の制振制御装置は、基本的には、車両の走行中に運転者又は自動運転制御による制駆動要求(又は旋回要求)又は車体に作用する外乱によって発生し得る車体のピッチ・バウンス等の車体振動を低減又は相殺するよう車輪トルクを補償する形式の制振制御装置である。かかる制振制御装置に於いては、典型的には、補償成分決定部にて算出された補償成分は、エンジン又はモータなどの車両の駆動装置へ与えられる駆動トルクの要求値(又は車両の制動装置若しくは操舵装置に対する要求値)に重畳され、これにより、駆動トルクの要求値に含まれている車体振動を惹起する成分が低減又は除去され、或いは、車体に作用する外乱に於ける車体振動を惹起する成分(起振力)の作用を相殺する方向に駆動トルクが制御され、車輪に於ける車輪トルクが補償される。 The vibration suppression control device of the present invention includes a compensation component determination unit that calculates a compensation component for compensating for wheel torque so as to reduce the vibration displacement of the vehicle body predicted using the vehicle body vibration model of the vehicle. That is, the vibration suppression control device of the present invention basically has a vehicle body pitch / frequency that can be generated by a driver or a braking / driving request (or turning request) by automatic driving control or a disturbance acting on the vehicle body while the vehicle is running. It is a vibration suppression control device of a type that compensates for wheel torque so as to reduce or cancel body vibration such as bounce. In such a vibration suppression control device, typically, the compensation component calculated by the compensation component determination unit is a required value of drive torque (or vehicle braking) applied to a vehicle drive device such as an engine or a motor. The component causing the vehicle body vibration included in the drive torque request value is reduced or eliminated, or the vehicle body vibration due to the disturbance acting on the vehicle body is reduced. The drive torque is controlled in a direction that cancels out the action of the component (vibration force) that is induced, and the wheel torque at the wheel is compensated.
しかしながら、屋根が開閉可能な車両に於いては、既に述べた如く、屋根が開放されている状態と閉鎖されている状態とでは、車両に於ける屋根の位置が異なり、これにより、車両の重量又は質量分布が異なるので、振動予測のための車体振動モデルが異なることとなる。即ち、車体振動モデルが屋根が開放されている状態を仮定している場合には、実際の車両に於いて屋根が閉鎖されていると、車体振動モデルの精度(モデル化精度)が低下し、逆に、車体振動モデルが屋根が閉鎖されている状態を仮定している場合には、実際の車両に於いて屋根が開放されていると、モデル化精度が低下し、モデル化精度が低下すると、制振制御の精度が悪化することとなる。勿論、制振制御の精度の悪化を回避するために、屋根が開放されているか閉鎖されているかに対応して車体振動モデルの構成が変更されるようになっていてもよいが(本願と同日出願の特願2007− 参照)、その場合には、そのための構成を制振制御装置に組み込むことを要し、その分、車両の設計、組立及び調整時に労力と時間を要することとなる。 However, in a vehicle whose roof can be opened and closed, as described above, the position of the roof in the vehicle differs depending on whether the roof is open or closed. Alternatively, since the mass distribution is different, the vehicle body vibration model for vibration prediction is different. That is, when the vehicle body vibration model assumes that the roof is open, if the roof is closed in an actual vehicle, the accuracy (modeling accuracy) of the vehicle body vibration model is reduced. Conversely, if the body vibration model assumes that the roof is closed, if the roof is opened in an actual vehicle, the modeling accuracy will decrease and the modeling accuracy will decrease. As a result, the accuracy of the vibration suppression control is deteriorated. Of course, the configuration of the vehicle body vibration model may be changed in accordance with whether the roof is open or closed in order to avoid deterioration in accuracy of vibration suppression control (the same day as this application). In that case, it is necessary to incorporate the configuration for that purpose into the vibration damping control device, and accordingly, labor and time are required for designing, assembling and adjusting the vehicle.
そこで、本発明の制御装置では、車両の屋根が開放されているか閉鎖されているかに対応して補償成分の振幅の大きさを変更することにより、実際の屋根の状態が車体振動モデルの想定している状態と異なるときに、制振制御の精度の悪化の影響を抑制することが試みられる。 Therefore, in the control device of the present invention, the actual roof state is assumed to be a vehicle body vibration model by changing the amplitude of the compensation component in accordance with whether the roof of the vehicle is open or closed. It is attempted to suppress the influence of the deterioration of the accuracy of the vibration suppression control when it is different from the current state.
補償成分の振幅の大きさの変更の具体的な実施の形態の一つとしては、例えば、制振制御装置に於いて、更に補償成分を車輪トルクを制御する車輪トルク制御手段へ与える際の補償成分の制御ゲインを調節する制御ゲイン調節部が設けられ、補償成分決定部が車両の屋根が開放されている状態又は閉鎖されている状態のいずれかの一方の状態の車両の車体振動モデルを用いて予測される車体の振動変位を低減するよう車輪トルクを補償するための補償成分を算出している場合に、車両の屋根が開放されている状態又は閉鎖されている状態のうちの他方の状態にあるときに、制御ゲイン調節部が制御ゲインを変更するようになっていてよい。かかる構成によれば、制御ゲインを変更するだけで、補償成分の振幅の大きさが適宜調整され、実際の屋根の状態が車体振動モデルの想定している状態と異なることによる影響を抑制することが可能となる。 One specific embodiment of changing the magnitude of the amplitude of the compensation component is, for example, compensation in the case where the compensation component is further applied to the wheel torque control means for controlling the wheel torque in the vibration damping control device. A control gain adjustment unit for adjusting the control gain of the component is provided, and the compensation component determination unit uses the vehicle body vibration model of the vehicle in one of the state where the roof of the vehicle is open or closed When the compensation component for compensating the wheel torque is calculated so as to reduce the predicted vibration displacement of the vehicle body, the other state of the state where the vehicle roof is open or closed The control gain adjustment unit may change the control gain. According to such a configuration, only by changing the control gain, the magnitude of the amplitude of the compensation component is adjusted as appropriate, and the influence of the actual roof state being different from the state assumed by the vehicle body vibration model is suppressed. Is possible.
上記の補償成分の振幅の大きさの変更の方向に関しては、一つの態様としては、実際の屋根の状態が車体振動モデルの想定している状態と異なるときには、振幅を低減して制振制御の作用効果自体を低減して、モデル化精度の低下の影響が排除されてよい。この場合、上記の如く制御ゲインの調節により補償成分の振幅の大きさを調節する構成に於いては、制御ゲインが低減されることとなる。その際、制御ゲインを0に設定するなどして、補償成分の振幅を0まで低減して、補償成分決定部からの補償成分による車輪トルクの補償が禁止されるようになっていてよい。 Regarding the direction of change in the magnitude of the amplitude of the compensation component described above, as one aspect, when the actual roof state is different from the state assumed by the vehicle body vibration model, the amplitude is reduced and vibration suppression control is performed. The effect of the modeling accuracy may be reduced to eliminate the influence of a decrease in modeling accuracy. In this case, in the configuration in which the amplitude of the compensation component is adjusted by adjusting the control gain as described above, the control gain is reduced. At that time, the compensation gain may be reduced by reducing the amplitude of the compensation component to 0 by setting the control gain to 0 or the like, and the compensation of the wheel torque by the compensation component from the compensation component determining unit may be prohibited.
或いは、別の態様として、補償成分決定部が車両の屋根が開放されている状態の車体振動モデルを用いて予測される車体の振動変位を低減するよう車輪トルクを補償するための補償成分を算出するよう設定されている場合には、屋根が閉鎖されている状態にあるときに制御ゲインが増大され、補償成分決定部が車両の屋根が閉鎖されている状態の車体振動モデルを用いて予測される車体の振動変位を低減するよう車輪トルクを補償するための補償成分を算出するよう設定されている場合には、車両の屋根が開放されている状態にあるときに制御ゲインが低減されるようになっていてもよい。 Alternatively, as another aspect, the compensation component determination unit calculates a compensation component for compensating the wheel torque so as to reduce the vibration displacement of the vehicle body predicted using the vehicle body vibration model in a state where the vehicle roof is opened. When the roof is closed, the control gain is increased, and the compensation component determination unit is predicted using the vehicle body vibration model in the state where the vehicle roof is closed. If the compensation component for compensating the wheel torque is calculated so as to reduce the vibration displacement of the vehicle body, the control gain is reduced when the vehicle roof is in an open state. It may be.
車両の屋根が開放されている状態と閉鎖されている状態の重心の高さについて検討すると、屋根が開放されている状態の車両の重心の高さは、閉鎖されている状態に比して、車両の上部に質量がないことから低くなり、車両のピッチ方向の変位が発生し難くなる。逆に言えば、屋根が閉鎖されている状態の車両の重心の高さは、開放されている状態に比して、相対的に高くなり、車両のピッチ方向の変位が発生し易くなる。かくして、上記の如く、制振制御装置に於いて、屋根が開放されている状態を表す車体振動モデルが設定されている場合には、実際の屋根が閉鎖されている状態にあるときに制御ゲインが増大され、より大きな振幅の補償成分によって車両のピッチ方向の変位が発生し易い傾向を抑えることが可能となる。他方、屋根が閉鎖されている状態を表す車体振動モデルが設定されているときには、実際の屋根が開放されている状態にあるときに制御ゲインが低減され、(屋根が閉鎖されているものとして算出された)補償成分が過大になることが抑制されることとなる。なお、制振制御装置に於いて、屋根が開放されている状態を表す車体振動モデルと屋根が閉鎖されている状態を表す車体振動モデルのうち、いずれを設定するかは、例えば、車両の使用環境などを考慮するなどして、製造・販売者又は使用者に於いて適宜選択されてよい。 Considering the height of the center of gravity when the roof of the vehicle is opened and closed, the height of the center of gravity of the vehicle when the roof is opened is compared to the state of being closed, Since there is no mass in the upper part of the vehicle, it becomes low, and displacement in the pitch direction of the vehicle becomes difficult to occur. In other words, the height of the center of gravity of the vehicle in a state where the roof is closed is relatively higher than that in the state in which the roof is opened, and displacement in the pitch direction of the vehicle is likely to occur. Thus, as described above, in the vibration damping control device, when the vehicle body vibration model representing the state in which the roof is opened is set, the control gain is obtained when the actual roof is in the closed state. Thus, it is possible to suppress the tendency that displacement in the pitch direction of the vehicle is likely to occur due to a compensation component having a larger amplitude. On the other hand, when the vehicle body vibration model representing the state in which the roof is closed is set, the control gain is reduced when the actual roof is in the open state (calculated on the assumption that the roof is closed). It is suppressed that the compensation component) is excessive. In the vibration suppression control device, which one of the vehicle body vibration model that represents the state in which the roof is open and the vehicle body vibration model that represents the state in which the roof is closed is determined by, for example, using the vehicle In consideration of the environment and the like, it may be appropriately selected by the manufacturer / seller or user.
本発明は、開閉可能な屋根を有する車両に於いて車輪トルク制御による車体振動の制振制御を実行する場合に、屋根の状態に応じて制振制御による補償成分の振幅の大きさを変更し、これにより、補償成分を算出するための車体振動モデルに於いて設定されている屋根の開閉状態と車両の実際の屋根の開閉状態とが異なることによるモデル化精度の低下の影響を回避しようとするものであるということができる。既に触れたように、もし車両の実際の屋根の開閉状態に合わせて車体振動モデルの構成を変更すれば、モデル化精度の低下の影響を回避し、しかも、屋根の開閉状態によらず、制振制御を良好に実行することが可能となるが、その場合には、制御装置の構成がやや複雑になり、また、車両の調整等に労力や費用を要することとなり得る。他方、本発明の場合には、補償成分の振幅の大きさの調節を行うだけで、モデル化精度の低下の影響を回避することができる。即ち、本発明は、比較的廉価に且つ少ない労力にて、開閉可能な屋根を有する車両、所謂コンバーチブル車両又はオープンカーに対して制振制御を適用可能にするものであり、これにより、制振制御が適用可能な範囲(車両の種類・形式など)を拡大するものであるとすることができる。 The present invention changes the amplitude of the compensation component by vibration suppression control according to the state of the roof when performing vibration suppression control of vehicle body vibration by wheel torque control in a vehicle having an openable / closable roof. Therefore, an attempt is made to avoid the influence of a decrease in modeling accuracy due to the difference between the roof open / close state set in the vehicle body vibration model for calculating the compensation component and the actual roof open / close state of the vehicle. It can be said that As already mentioned, if the configuration of the vehicle body vibration model is changed in accordance with the actual roof open / close state of the vehicle, the influence of a decrease in modeling accuracy can be avoided, and the control can be performed regardless of the roof open / close state. The vibration control can be executed satisfactorily, but in this case, the configuration of the control device becomes slightly complicated, and it may require labor and cost for vehicle adjustment and the like. On the other hand, in the case of the present invention, it is possible to avoid the influence of a decrease in modeling accuracy only by adjusting the amplitude of the compensation component. That is, the present invention makes it possible to apply vibration suppression control to a vehicle having a roof that can be opened and closed, that is, a so-called convertible vehicle or an open car, at a relatively low cost and with little effort. It can be assumed that the range to which the control can be applied (vehicle type, type, etc.) is expanded.
本発明のその他の目的及び利点は、以下の本発明の好ましい実施形態の説明により明らかになるであろう。 Other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following description of preferred embodiments of the present invention.
以下に添付の図を参照しつつ、本発明を幾つかの好ましい実施形態について詳細に説明する。図中、同一の符号は、同一の部位を示す。 The present invention will now be described in detail with reference to a few preferred embodiments with reference to the accompanying drawings. In the figure, the same reference numerals indicate the same parts.
装置の構成
図1は、本発明の制振制御装置の好ましい実施形態が搭載される自動車等の車両を模式的に示している。同図に於いて、左右前輪12FL、12FRと、左右後輪12RL、12RRを有する車両10には、通常の態様にて、運転者によるアクセルペダル14の踏込みに応じて後輪に駆動力又は駆動トルクを発生する駆動装置20が搭載される。駆動装置20は、図示の例では、図1に例示されている如く、駆動トルク或いは回転駆動力が、エンジン22から、トルクコンバータ24、自動変速機26、差動歯車装置28等を介して、後輪12RL、12RRへ伝達されるよう構成される。しかしながら、駆動装置は、エンジン22に代えて電動機が用いられる電気式、或いは、エンジンと電動機との双方を有するハイブリッド式の駆動装置が用いられてもよい。なお、車両は、四輪駆動車又は前輪駆動車であってもよい。簡単のため図示していないが、車両10には、通常の車両と同様に、ブレーキペダル16の踏込みに応じて各輪に制動力を発生する制動系装置と前輪又は前後輪の舵角を制御するためのステアリング装置が設けられる。
Diagram 1 of the apparatus is a vehicle such as an automobile in which the preferred embodiment of the vibration damping control device is mounted of the present invention is schematically shown. In the figure, a
また、図示の車両10は、図2に模式的に例示されている如く、「コンバーチブル車」又は「オープンカー」であり、屋根10aが開閉又は着脱可能な車両である。屋根10aは、ソフトトップ及びハードトップのいずれであってもよい。また、屋根10aの着脱方式は、任意の形式の電動式及び手動式のいずれであってもよい。特に、電動式の場合には、運転者からアクセス可能な任意の位置にスイッチ(図示せず)が設けられ、スイッチの選択により、屋根10aは、屋根が閉鎖された状態(A)から開放された状態(B)へ又はその逆に自動的に移動する機構が設けられる((B)の状態に於いては、典型的には、屋根10aは折り畳まれて車両の後部座席(図示せず)の後方に、点線にて示されている如く、収納される。)。また、手動式にて、即ち、使用者により屋根の着脱が行われる場合には、車両の任意の部位、例えば、フロントガラス上部に屋根の有無を検出するためのセンサ10bが設けられていてよい(センサ10bは、例えば、屋根がスイッチに接触しているか否かによりON/OFFされるスイッチの如き接触型のセンサであってよい。)。なお、車両10に於いて、屋根の着脱の前後で、図示の如く、車両の重心Cgの位置が変位する。図から理解される如く、屋根が車両の後方に収納される形式の場合、屋根が閉鎖状態から開放状態に移動するときには、屋根の質量が車両上方から後方に移動するので、重心Cgは、後方及び下方へ移動することとなる。かかる重心の移動は、後に説明する制振制御に於いて用いられる車体振動モデルの精度に影響を与えることとなる。
The
駆動装置20の作動制御及びその他の車両の各部の作動制御は、電子制御装置50により制御される。電子制御装置50は、通常の形式の、双方向コモン・バスにより相互に連結されたCPU、ROM、RAM及び入出力ポート装置を有するマイクロコンピュータ及び駆動回路を含んでいてよい。電子制御装置50には、各輪に搭載された車輪速センサ30i(i=FL、FR、RL、RR)からの車輪速を表す信号Vwi(i=FL、FR、RL、RR)と、車両の各部に設けられたセンサからのエンジンの回転速ne、変速機の回転速no、アクセルペダル踏込量θa、ブレーキペダル踏込量θb等の信号が入力される(図1参照)。また、更に、本実施形態に於いては、屋根の開閉又は着脱状態を検出するために、運転者により操作される屋根の状態を選択するためのスイッチのON/OFF情報又はフロントガラス等にて屋根の有無を検出するスイッチ10bの出力が電子制御装置50へ入力されるようになっていてよい。なお、上記以外に、本実施形態の車両に於いて実行されるべき各種制御に必要な種々のパラメータを得るための各種検出信号、例えば、各輪に任意に設けられてよい荷重センサからの各輪荷重を表す信号、エンジン出力軸トルクなどが入力されてよいことは理解されるべきである。
The operation control of the driving
本発明の制振制御装置は、上記の電子制御装置50に於いて実現される。図3は、かかる電子制御装置50の実施形態の内部の構成を制御ブロックの形式で表したものである。
The vibration damping control device of the present invention is realized in the
図3を参照して、電子制御装置50は、エンジンの作動を制御する駆動制御装置50a、制動装置(図示せず)の作動を制御する制動制御装置50b、更に、公知の車両の電子制御装置に装備される各種の制御装置(図示せず)を含んでいてよい。なお、制振制御装置を含む駆動制御装置等の各種の制御装置の構成及び作動は、車両の運転中、電子制御装置50内のCPU等の処理作動に於いて実現されることは理解されるべきである。
Referring to FIG. 3, an
制動制御装置50bには、図示の如く、各輪の車輪速センサ30i(i=FR、FL、RR、RL)からの、車輪が所定量回転する毎に逐次的に生成されるパルス形式の電気信号が入力され、かかる逐次的に入力されるパルス信号の到来する時間間隔を計測することにより車輪の回転速ωが算出され、これに車輪半径rが乗ぜられることにより、車輪速値r・ωが算出される。そして、その車輪速値r・ωは、後に詳細に説明する制振制御を実行するために、駆動制御装置50a(車輪トルク推定器52c)へ送信されて、車輪トルク推定値の算出に用いられる。なお、車輪回転速から車輪速への演算は、駆動制御装置50aにて行われてもよい。その場合、車輪回転速が制動制御装置50bから駆動制御装置50aへ与えられる。
As shown in the figure, the braking control device 50b includes a pulse-type electric power that is sequentially generated every time the wheel rotates by a predetermined amount from the wheel speed sensor 30i (i = FR, FL, RR, RL) of each wheel. The wheel rotational speed ω is calculated by measuring the time interval between arrival of such sequentially input pulse signals, and the wheel radius value r · ω is multiplied by the wheel rotational speed r. Is calculated. Then, the wheel speed value r · ω is transmitted to the drive control device 50a (
駆動制御装置50aは、基本的な構成として、アクセルペダルセンサからのアクセルペダル踏込量又はアクセル開度θaに基づいて運転者の要求するエンジンの駆動トルク要求値を決定する駆動トルク要求値決定部51と、車輪トルク(駆動トルク)制御による車体のピッチ/バウンス振動制振制御を実行するための補償成分を算出して駆動トルク要求値を補償(修正)する補償成分決定部52と、かかる補償成分決定部により算出された補償成分により補償された駆動トルク要求値に基づいてその要求値を達成するよう、公知の任意の形式にてエンジン各部の制御指令を生成し、対応する制御器(図示せず)へ送信する制御指令決定部53を含んでいる。
As a basic configuration, the drive control device 50a has a drive torque request
かかる基本構成に於いて、駆動トルク要求値決定部51は、公知の任意の手法によりアクセル開度θaに対応して駆動トルク要求値(補償前)を決定して出力するようになっていてよい。なお、「アクセル開度」とは、車両の運転者によるアクセルペダルの踏込量若しくは操作量、又は、自動走行制御装置(図示せず)が装備されている車両の場合には自動走行制御装置による駆動トルク若しくは駆動出力の要求量を表す量であり、車両に対する加減速力又は制駆動トルクの要求量を表す。駆動トルク要求値の単位は、基本的には、エンジンに於ける駆動トルクであってよいが、ガソリンエンジンであれば、吸入空気量又はスロットル開度、ディーゼルエンジンであれば、燃料噴射量、モータであれば、電流値であってよい(以下、特に断らない限り、駆動トルク要求値の単位は、エンジンに於ける駆動トルクであるものとする。)。
In such a basic configuration, the drive torque request
補償成分決定部52は、図示の如く、駆動トルク要求値決定部51に於いて決定された駆動トルク要求値(補償前)を車輪トルクに変換した値(車輪トルク要求値)と、車輪トルク推定器52cにて車輪速r・ωから推定される現に車輪に作用している車輪トルクの推定値とを受信し、後に詳細に説明される態様により、車体振動モデル(車輪トルク要求値及び推定値を入力(トルク入力)として車体のピッチ・バウンス方向の振動変位を出力するモデル)を用いて、車輪トルク要求値及び推定値に於ける車体にピッチ・バウンス振動を惹起し得る振動成分を低減又は相殺する補償成分(K・X)を算出する。なお、車輪トルク推定器52cからの車輪トルクTwの入力に際しては、車体振動モデルに於ける運転者要求車輪トルクTw0と車輪トルク推定値Twとの寄与のバランスを調整するために、車輪トルクTwは、フィードバック制御ゲイン(入力ゲイン)λinが乗ぜられてから、補償成分決定部に入力されるようになっていてよい(乗算器52d)。また更に、補償成分決定部は、運転者によるブレーキ操作又はステアリング操作により車輪に生ずる車輪トルクの変化に起因するピッチ・バウンス振動を制振するための補償成分を算出するようになっていてよい。その場合には、図中点線にて示されている如く、車輪トルク推定器52xにてブレーキ操作量又はステアリング操作量に基づいて推定される車輪トルク推定値が補償成分決定部に入力され、車輪トルク要求値等と同様に処理されて、補償成分が算出される。ブレーキ操作量又はステアリング操作量に基づく車輪トルクの変化量の推定は、任意の方法により為されてよい。
As shown in the figure, the compensation component determination unit 52 converts the drive torque request value (before compensation) determined by the drive torque request
かくして、補償成分決定部52で算出された補償成分(K・X)は、駆動トルク要求値の単位に変換されて(補償成分U)、加算器a1へ向けて送信され、加算器a1に於いて駆動トルク要求値(補償前)に補償成分が重畳されることにより、駆動トルク要求値が補償される(図示の例では、駆動トルク要求値から補償成分Uが差し引かれるよう構成されている。)。なお、補償成分決定部52から補償成分(K・X)を出力する際に、補償成分の寄与を任意の目的で調節するために、制御ゲインλoutを補償成分K・Xに乗ずる乗算器52fが設けられていてよい(即ち、補償成分は、λout・K・Xの状態で加算器a1へ送られる。)。そして、制御指令決定部53に於いて、補償後の駆動トルク要求値に基づいて、そのときのエンジン回転数及び/又はエンジン温度等を参照して、予め実験的に又は理論的に定められたマップを用いて、公知の態様にて、駆動トルクを達成するように、エンジンの各部の駆動器(図示せず)への制御指令の決定及び各駆動器への制御指令の送信が為される。
Thus, the compensation component (K · X) calculated by the compensation component determination unit 52 is converted into a unit of the drive torque request value (compensation component U), transmitted to the adder a1, and is sent to the adder a1. Thus, the drive torque request value is compensated by superimposing the compensation component on the drive torque request value (before compensation) (in the illustrated example, the compensation component U is subtracted from the drive torque request value). ). When the compensation component (K · X) is output from the compensation component determination unit 52, a
ところで、既に触れたように、車両10に於いては、屋根が開放されている状態と閉鎖されている状態とでは、屋根の質量が移動するため、重心Cgの位置が変化し、これにより、車両のピッチ方向の慣性モーメントも変化する。車両の重心Cgの位置、車両の慣性モーメントは、通常、補償成分の算出に用いられる車体振動モデルに於いて車両の構成を表すパラメータとして用いられているので、精度よく車体の振動変位を予測するためには、補償成分決定部に於いて、屋根の状態に応じて想定する重心の位置の異なる車体振動モデルを設定することが好ましい。しかしながら、屋根の状態に応じて使用するモデルの切換を行う構成を設ける場合には、そのための構成及び調整が必要となる。
By the way, as already mentioned, in the
そこで、そのようなモデルの切換の構成を省略した上で、できるだけ制振制御が有効に実行するために、実際に補償成分決定部52に於いて設定される車体振動モデルとしては、長い期間又は頻度の高い使用状態に対応したものが選択される。例えば、車両が比較的乾燥した地域又は温暖な地域で使用される場合など、屋根が長い期間又は高い頻度にて開放された状態にされると想定される場合には、屋根が開放された状態の車両の振動を表す車体振動モデルが採用され、車両が非乾燥地域又は寒冷地域で使用される場合など、屋根が長い期間又は高い頻度にて閉鎖された状態にされると想定される場合には、屋根が閉鎖された状態の車両の振動を表すモデルが採用されるようになっていてよい。 Therefore, in order to effectively execute the damping control as much as possible after omitting such a model switching configuration, the vehicle body vibration model actually set in the compensation component determination unit 52 is a long period or The one corresponding to the frequently used state is selected. For example, when the vehicle is used in a relatively dry or warm area, when the roof is assumed to be opened for a long period of time or frequently, the roof is opened. When a vehicle body vibration model that represents the vibration of a vehicle is adopted and the roof is assumed to be closed for a long period of time or at a high frequency, such as when the vehicle is used in a non-arid region or a cold region A model representing the vibration of the vehicle with the roof closed may be employed.
しかしながら、実際の車両の使用時に於いては、車体振動モデルで想定している屋根の開閉状態によらず、やはり、開放状態及び閉鎖状態のいずれの状態も使用される。そして、実際の屋根の状態(重心の位置、慣性モーメント)と車体振動モデルで想定している屋根の状態とが異なるときには、算出される補償成分の精度が低下することとなる。そこで、上記の基本構成に加えて、本発明の制御装置に於いては、車両の屋根の開閉又は着脱状態に応じて、補償成分決定部52から制御指令決定53へ渡される補償成分の振幅の大きさを変更するべく、制御ゲインλoutの値を変更する制御ゲイン調節部52eが設けられる。制御ゲイン調節部52eは、屋根の開閉を制御する装置(屋根開閉制御)又は屋根スイッチ10bから屋根の開閉情報を受信して、実際の屋根の状態が車体振動モデルで想定している屋根の状態と異なるときには、乗算器52fにて補償成分K・Xに乗ぜられる制御ゲインλoutの値を調節することにより、補償成分の振幅の大きさを変更し、これにより、モデルの屋根の状態と実際の屋根の状態とが異なることによるモデル化精度の低下の影響が低減され、好ましくは、排除される。制御ゲイン調節部による制御ゲインの調節の態様は、後により詳細に説明される。
However, when the vehicle is actually used, both the open state and the closed state are used regardless of the open / closed state of the roof assumed in the vehicle body vibration model. When the actual roof state (center of gravity, moment of inertia) differs from the roof state assumed in the vehicle body vibration model, the accuracy of the calculated compensation component is lowered. Therefore, in addition to the basic configuration described above, in the control device of the present invention, the amplitude of the compensation component passed from the compensation component determination unit 52 to the
装置の作動
以下、図3に例示の装置で実行される制振制御の構成及び作動の詳細について説明する。なお、制振制御装置は、図示の例では、駆動制御装置に於いて、補償成分決定部52を主要な構成要素として実現されることは理解されるべきである。補償成分決定部52にて算出される補償成分によるピッチ・バウンス制振制御は、以下の如き態様にて行われてよい。
Operation of Device Hereinafter, the configuration and operation of vibration suppression control executed by the device illustrated in FIG. 3 will be described in detail. It should be understood that the vibration suppression control device is realized with the compensation component determination unit 52 as a main component in the drive control device in the illustrated example. The pitch / bounce vibration suppression control using the compensation component calculated by the compensation component determination unit 52 may be performed in the following manner.
(制振制御の原理)
車両に於いて、運転者の駆動要求に基づいて駆動装置が作動して車輪トルクの変動が生ずると、図4(A)に例示されている如き車体10に於いて、車体の重心Cgの鉛直方向(z方向)のバウンス振動と、車体の重心周りのピッチ方向(θ方向)のピッチ振動が発生し得る。また、車両の走行中に路面状態の変化や風の影響により車輪上に力又はトルク(外乱)が作用すると、その外乱が車両に伝達され、やはり車体にバウンス方向及びピッチ方向の振動が発生し得る。そこで、ここに例示するピッチ・バウンス振動制振制御に於いては、車体のピッチ・バウンス振動の運動モデルを構築し、そのモデルに於いて駆動トルク要求値を車輪トルクに換算した値(車輪トルク要求値)及び/又は現在の車輪トルク推定値を入力した際の車体の変位z、θとその変化率dz/dt、dθ/dt、即ち、車体振動の状態変数を算出し、モデルから得られた状態変数が0に収束するように、即ち、ピッチ/バウンス振動が抑制されるよう駆動装置(エンジン)の駆動トルクが調節される(駆動トルク要求値が補償される。)。
(Principle of vibration suppression control)
In the vehicle, when the driving device is actuated based on the driving request of the driver and the wheel torque fluctuates, the vertical position of the center of gravity Cg of the vehicle body in the
かくして、まず、制振制御に於ける車体のバウンス方向及びピッチ方向の力学的運動モデルとして、例えば、図4(B)に示されている如く、車体を質量M及び慣性モーメントIの剛体Sとみなし、かかる剛体Sが、弾性率kfと減衰率cfの前輪サスペンションと弾性率krと減衰率crの後輪サスペンションにより支持されているとする(車体のばね上振動モデル)。この場合、車体の重心のバウンス方向の運動方程式とピッチ方向の運動方程式は、下記の数1の如く表される。
上記の式(1a)及び(1b)は、車体の変位z、θとその変化率dz/dt、dθ/dtを状態変数ベクトルX(t)として、下記の式(2a)の如く、(線形システムの)状態方程式の形式に書き換えることができる。
dX(t)/dt=A・X(t)+B・u(t) …(2a)
ここで、X(t)、A、Bは、それぞれ、
a1=-(kf+kr)/M、a2=-(cf+cr)/M、
a3=-(kf・Lf-kr・Lr)/M、a4=-(cf・Lf-cr・Lr)/M、
b1=-(Lf・kf-Lr・kr)/I、b2=-(Lf・cf-Lr・cr)/I、 …(2b)
b3=-(Lf2・kf+Lr2・kr)/I、b4=-(Lf2・cf+Lr2・cr)/I
である。また、u(t)は、
u(t)=T
であり、状態方程式(2a)にて表されるシステムの入力である。従って、式(1b)より、行列Bの要素p1は、
p1=h/(I・r)
である。
The above formulas (1a) and (1b) are expressed as (linear) as shown in the following formula (2a) with the vehicle body displacements z and θ and their change rates dz / dt and dθ / dt as the state variable vector X (t). It can be rewritten in the form of a system state equation.
dX (t) / dt = A · X (t) + B · u (t) (2a)
Here, X (t), A, and B are respectively
a1 =-(kf + kr) / M, a2 =-(cf + cr) / M,
a3 =-(kf ・ Lf-kr ・ Lr) / M, a4 =-(cf ・ Lf-cr ・ Lr) / M,
b1 =-(Lf.kf-Lr.kr) / I, b2 =-(Lf.cf-Lr.cr) / I, (2b)
b3 =-(Lf 2・ kf + Lr 2・ kr) / I, b4 =-(Lf 2・ cf + Lr 2・ cr) / I
It is. U (t) is
u (t) = T
And is an input of the system represented by the state equation (2a). Therefore, from equation (1b), the element p1 of the matrix B is
p1 = h / (I ・ r)
It is.
状態方程式(2a)に於いて、
u(t)=−K・X(t) …(2c)
とおくと、状態方程式(2a)は、
dX(t)/dt=(A−BK)・X(t) …(2d)
となる。従って、X(t)の初期値X0(t)をX0(t)=(0,0,0,0)と設定して(トルク入力がされる前には振動はないものとする。)、状態変数ベクトルX(t)の微分方程式(2d)を解いたときに、X(t)、即ち、バウンス方向及びピッチ方向の変位及びその時間変化率、の大きさを0に収束させるゲインKが決定されれば、ピッチ・バウンス振動を抑制するトルク値u(t)が決定されることとなる。かかるトルク値u(t)をエンジンの駆動トルク要求値に変換した値が制振制御によりエンジンに与えられる補償成分である。
In the equation of state (2a)
u (t) = − K · X (t) (2c)
Then, the equation of state (2a) is
dX (t) / dt = (A−BK) · X (t) (2d)
It becomes. Accordingly, the initial value X 0 (t) of X (t) is set as X 0 (t) = (0,0,0,0) (assuming that there is no vibration before torque is input). ), The gain that converges the magnitude of X (t), that is, the displacement in the bounce direction and the pitch direction and its time change rate, to 0 when the differential equation (2d) of the state variable vector X (t) is solved When K is determined, a torque value u (t) for suppressing pitch bounce vibration is determined. A value obtained by converting the torque value u (t) into an engine drive torque request value is a compensation component given to the engine by vibration suppression control.
ゲインKは、所謂、最適レギュレータの理論を用いて決定することができる。かかる理論によれば、2次形式の評価関数
J=1/2・∫(XTQX+uTRu)dt …(3a)
(積分範囲は、0から∞)
の値が最小になるとき、状態方程式(2a)に於いてX(t)が安定的に収束し、評価関数Jを最小にする行列Kは、
K=R−1・BT・P …(3b)
により与えられることが知られている。ここで、Pは、リカッティ方程式
-dP/dt=ATP+PA+Q−PBR−1BTP
の解である。リカッティ方程式は、線形システムの分野に於いて知られている任意の方法により解くことができ、これにより、ゲインKが決定される。
The gain K can be determined by using a so-called optimal regulator theory. According to this theory, a quadratic evaluation function J = 1/2 · ∫ (X T QX + u T Ru) dt (3a)
(Integral range is 0 to ∞)
When the value of is the minimum, the matrix K that minimizes the evaluation function J by the stable convergence of X (t) in the state equation (2a) is
K = R− 1 · B T · P (3b)
It is known to be given by Where P is the Riccati equation
-dP / dt = A T P + PA + Q-PBR -1 B T P
Is the solution. The Riccati equation can be solved by any method known in the field of linear systems, which determines the gain K.
上記の評価関数J及びリカッティ方程式中のQ、Rは、それぞれ、任意に設定される半正定対称行列、正定対称行列であり、システムの設計者により決定される評価関数Jの重み行列である。例えば、ここで考えている運動モデルの場合、Q、Rは、
なお、車体のバウンス方向及びピッチ方向の力学的運動モデルとして、例えば、図4(C)に示されている如く、図4(B)の構成に加えて、前輪及び後輪のタイヤのばね弾性を考慮したモデル(車体のばね上・下振動モデル)が採用されてもよい。前輪及び後輪のタイヤが、それぞれ、弾性率ktf、ktrを有しているとすると、図4(C)から理解される如く、車体の重心のバウンス方向の運動方程式とピッチ方向の運動方程式は、下記の数4の如く表される。
(車輪トルクの推定)
図4(B)、(C)に於ける運動モデルに対してトルク入力Tとして、入力されるトルクのうち、外乱の作用として入力される現に発生している車輪トルクの値Twは、理想的には、各輪にトルクセンサを設け、実際に検出されればよいが、通常の車両の各輪にトルクセンサを設けることは困難である。そこで、図示の例では、車輪トルクの外乱入力として、走行中の車両に於けるその他の検出可能な値から車輪トルク推定器52c(図3)にて推定された車輪トルク推定値が用いられる。車輪トルク推定値Twは、典型的には、駆動輪の車輪速センサから得られる車輪回転速ω又は車輪速値r・ωの時間微分を用いて、
Tw=M・r2・dω/dt …(5)
と推定することができる。ここに於いて、Mは、車両の質量であり、rは、車輪半径である。[駆動輪が路面の接地個所に於いて発生している駆動力の総和が、車両の全体の駆動力M・G(Gは、加速度)に等しいとすると、車輪トルクTwは、
Tw=M・G・r …(5a)
にて与えられる。車両の加速度Gは、車輪速度r・ωの微分値より、
G=r・dω/dt …(5b)
で与えられるので、車輪トルクは、式(5)の如く推定される。]なお、車輪トルク推定値は、車輪速ではなく、エンジン回転速、変速機回転速、タービン回転速など、駆動輪に作動的に連結した駆動系の回転軸の回転速から推定されるようになっていてもよい。駆動装置のエンジン又はモータの出力軸の回転速neを用いる場合には、駆動輪の車輪回転速は、
ωe=ne×トランスミッション(変速機)ギア比×デフ(差動装置)ギア比 …(6)
により与えられる。また、変速機の出力軸の回転速noを用いる場合には、
ωo=no×デフギア比 …(7)
により与えられる。そして、式(6)又は(7)の駆動輪の車輪回転速ωの推定値は、式(5)に代入され、車輪トルク推定値が算出される。
(Estimation of wheel torque)
As the torque input T with respect to the motion model in FIGS. 4B and 4C, among the input torques, the wheel torque value Tw that is actually generated and is input as a disturbance action is ideal. However, it is only necessary to provide a torque sensor on each wheel and actually detect it, but it is difficult to provide a torque sensor on each wheel of a normal vehicle. Therefore, in the illustrated example, a wheel torque estimated value estimated by the
Tw = M · r 2 · dω / dt (5)
Can be estimated. Here, M is the mass of the vehicle, and r is the wheel radius. [If the sum of the driving forces generated at the contact points of the driving wheels on the road surface is equal to the overall driving force MG (G is acceleration) of the vehicle, the wheel torque Tw is
Tw = M · G · r (5a)
Given in The acceleration G of the vehicle is obtained from the differential value of the wheel speed r · ω,
G = r · dω / dt (5b)
Therefore, the wheel torque is estimated as shown in Equation (5). Note that the estimated wheel torque value is not estimated from the wheel speed, but from the rotational speed of the rotating shaft of the drive system operatively connected to the drive wheels, such as the engine rotational speed, the transmission rotational speed, and the turbine rotational speed. It may be. When the rotational speed ne of the output shaft of the engine or motor of the driving device is used, the wheel rotational speed of the driving wheel is
ωe = ne x transmission (transmission) gear ratio x differential (differential gear) gear ratio (6)
Given by. When using the rotational speed no of the output shaft of the transmission,
ωo = no x differential gear ratio (7)
Given by. Then, the estimated value of the wheel rotational speed ω of the drive wheel in Expression (6) or (7) is substituted into Expression (5), and the estimated wheel torque value is calculated.
(補償成分決定部の構成)
上記のピッチ・バウンス制振制御のための補償成分Uを算出する図3の補償成分決定部52内部の制御処理の基本構成は、図4(D)に於いて、制御ブロックの形式にて示されている。図4(D)の制御構成に於いては、まず、運動モデル(車体振動モデル)の車輪トルク入力端へ、駆動トルク要求決定部51からの駆動トルク要求値を車輪トルクに換算して得られる車輪トルク要求値Twoと現に車輪に於いて発生している車輪トルク(の推定値)Twが、それぞれ、入力される(更に、図中点線の如く、ブレーキ操作量又はステアリング操作量に対応する車輪トルク推定値が入力されるようになっていてよい。)。次いで、運動モデルに於いて、そのトルク入力値T(=Two+Tw)を用いて式(2a)の微分方程式を解くことにより、状態変数ベクトルX(t)が算出される。そして、その状態ベクトルX(t)に、上記の如く状態変数ベクトルX(t)を0又は最小値に収束させるべく決定されたゲインKを乗じた値K・X(=−u(t))が算出され、そのK・Xがエンジンの駆動トルク要求値単位の補償成分Uに換算される。かくして算出された補償成分は、加算器a1へ送信され、加算器a1に於いて、駆動トルク要求値に重畳され、これにより、K・X(t)の値に相当する成分が駆動トルク要求値から差し引かれることとなる。車体のピッチ・バウンス振動システムは、式(1a)及び(1b)からも理解される如く、共振システムであり、任意の入力に対して状態変数ベクトルX(t)の値は、実質的には、システムの固有振動数を概ね中心とした或るスペクトル特性を有する帯域(通常、1〜5Hz程度)の周波数成分のみとなっている。従って、上記の如く、駆動トルク要求値からK・X(t)を差し引く構成により、駆動トルク要求値或いは現に発生している車輪トルクのうち、システムの固有振動数の成分、即ち、車体に於いてピッチ・バウンス振動を引き起こす成分が低減又は除去され、車体に於けるピッチ・バウンス振動が抑制されることとなる。
(Configuration of compensation component determination unit)
The basic configuration of the control process in the compensation component determination unit 52 in FIG. 3 for calculating the compensation component U for the pitch / bounce vibration suppression control is shown in the form of a control block in FIG. Has been. In the control configuration of FIG. 4D, first, the drive torque request value from the drive torque
(制御ゲインの調節)
図3及びそれに関連する説明から理解される如く、コンバーチブル車両に於いては、屋根が開放されている状態にあるときと、屋根が閉鎖されている状態にあるときとで車両の重心の位置が変化することから、上記の補償成分決定部に於いて実際に設定される車体振動モデルとしては、長い期間又は高い頻度の使用状態に適合したモデルが選択される(行列演算子A、B、Kとして、開放又は閉鎖状態のうちの選択された状態に於けるパラメータを用いて演算されたものが使用される。)。しかしながら、車体振動モデルで想定している屋根の状態と実際の屋根の状態とが異なるときには、車体振動モデルで想定している屋根の状態と実際の屋根の状態とが同じときよりも、車体振動モデルの誤差が相対的に大きくなり、制振制御の精度が低下する。そこで、本発明に於いては、既に触れたように、制御ゲイン調節部52eが屋根の開閉情報を取得し、車体振動モデルで想定している屋根の状態と実際の屋根の状態とが異なるときには、補償成分決定部52の出力側の制御ゲインλoutを調節して、これにより、補償成分の振幅の大きさを変更し、車体振動モデルの誤差の影響の低減が試みられる。以下、好ましい制御ゲインの変更の態様について説明する。
(Control gain adjustment)
As understood from FIG. 3 and the related description, in a convertible vehicle, the position of the center of gravity of the vehicle is different between when the roof is open and when the roof is closed. Therefore, as the vehicle body vibration model that is actually set in the compensation component determination unit, a model that is suitable for a long period or a high-frequency use state is selected (matrix operators A, B, K). As calculated using the parameters in the selected state of the open or closed state.) However, when the roof state assumed in the vehicle vibration model is different from the actual roof state, the vehicle vibration is more than when the roof state assumed in the vehicle vibration model is the same as the actual roof state. The model error becomes relatively large, and the accuracy of the vibration suppression control decreases. Therefore, in the present invention, as already mentioned, when the control
例1
屋根の状態に応じて使用するモデルの切換を行う構成が設けられない場合には、車体振動モデルで想定している屋根の状態と実際の屋根の状態とが相違しているとき、モデル化精度は低下していることとなる。かかる精度の低下による影響を排除するために、補償成分による制御が中断されるようになっていてよい。具体的には、車体振動モデルとして、屋根が閉鎖された状態(図2(A)の状態)のモデルが設定されている場合には、屋根が開放された状態(図2(B))になったときに、車体振動モデルとして、屋根が開放された状態(図2(B)の状態)のモデルが設定されている場合には、屋根が閉鎖された状態(図2(A))になったときに、制御ゲイン調節部は、制御ゲインλoutを
λout←0
に設定し、補償成分が制御指令決定部へ与えられることが阻止される。そして、再び、実際の屋根の状態がモデルの想定している状態に復帰したときには、制御ゲインは、元の値に戻されるようになっていてよい。なお、屋根が電動式に開閉される形式の場合には、制御ゲインの0設定及び復帰は、屋根の移動開始から完了するまで時間と共に徐々に変化するようになっていてよい。これにより、制振制御の寄与の急変及びこれに伴う車両の姿勢の急激な変化を回避することが可能となる。
Example 1
If there is no configuration to switch the model to be used according to the state of the roof, the modeling accuracy is different when the roof state assumed in the vehicle vibration model is different from the actual roof state. Will fall. In order to eliminate the influence of such a decrease in accuracy, the control by the compensation component may be interrupted. Specifically, when a model in which the roof is closed (the state shown in FIG. 2A) is set as the vehicle body vibration model, the roof is opened (see FIG. 2B). When the model of the state where the roof is opened (the state of FIG. 2B) is set as the vehicle body vibration model, the roof is closed (FIG. 2A). Then, the control gain adjustment unit sets the control gain λout to λout ← 0
To prevent the compensation component from being given to the control command determination unit. Then, again, when the actual roof state returns to the state assumed by the model, the control gain may be returned to the original value. In the case of a type in which the roof is opened and closed electrically, the control gain setting and return may be gradually changed with time from the start of the movement of the roof to the completion thereof. Thereby, it is possible to avoid a sudden change in the contribution of the vibration suppression control and a sudden change in the attitude of the vehicle accompanying this.
例2
再び、図2(A)、(B)を参照して、屋根が閉鎖されている状態と開放されている状態とを比較すると、既に述べた如く、後者に於いては、車両上部の屋根が除去されることになるので、車両の重心は下方に変位することとなる(更に通常は、屋根は車両後方に収納されるので、重心位置は、後方にもずれる。)。重心位置が低くなると、車体はピッチ方向に変異し難くなる(定性的に言えば、車輪トルクの作用線(路面)から重心までの距離が短くなるため。)。即ち、屋根が閉鎖されている状態と開放されている状態とでは、前者の状態の方が発生し得る車体振動の振幅は大きくなり易い。
Example 2
Referring again to FIGS. 2A and 2B, when the roof is closed and the roof is opened, as described above, in the latter case, the roof of the upper part of the vehicle is Since it will be removed, the center of gravity of the vehicle will be displaced downward (normally, since the roof is housed rearward of the vehicle, the position of the center of gravity will shift backward). When the position of the center of gravity is lowered, the vehicle body is less likely to change in the pitch direction (qualitatively speaking, the distance from the wheel torque action line (road surface) to the center of gravity is shortened). That is, in the state where the roof is closed and the state where the roof is opened, the amplitude of the vehicle body vibration that can occur in the former state tends to increase.
かくして、車体振動モデルとして、屋根が閉鎖された状態(図2(A)の状態)のモデルが設定されている場合に、屋根が開放された状態(図2(B))になるときには、相対的に車体のピッチ方向の変位が発生し難くなるにもかかわらず、補償成分をそのままの設定で制御指令決定部53へ与えると、屋根が閉鎖状態にあることを想定して算出された補償成分の振幅の大きさが過剰に大きくなり得ることが想定される。そこで、制御ゲイン調節部52eは、屋根の開閉情報が閉鎖状態のときには、乗算器52fで補償成分K・Xに乗ぜられるλoutを
λout←λclose
と設定し、開閉情報が閉鎖状態から開放状態に変化したことを検出すると、制御ゲインλoutを
λout←λclose−Δλopen
に設定する。ここで、λcloseとΔλopen(>0)は、それぞれ、屋根が閉鎖状態にあるときの制御ゲイン及び閉鎖状態から開放状態に変化したときの制御ゲインの変化量であり、予め実験的に又は理論的に実際の車両に適合するよう設定されてよい。かかる制御ゲインの変更によって、重心高の降下に伴って制御指令決定部53へ与えられる補償成分の振幅が低減され、その大きさが実際の車両の状態にとって過剰に大きくなることが回避される。
Thus, when a model in which the roof is closed (the state shown in FIG. 2A) is set as the vehicle body vibration model, when the roof is opened (FIG. 2B), When the compensation component is applied to the control
And when it is detected that the opening / closing information has changed from the closed state to the open state, the control gain λout is set to λout ← λclose−Δλopen.
Set to. Here, λclose and Δλopen (> 0) are the control gain when the roof is in the closed state and the change amount of the control gain when the roof is changed from the closed state to the open state, respectively, experimentally or theoretically in advance. It may be set to fit the actual vehicle. By changing the control gain, the amplitude of the compensation component given to the control
他方、車体振動モデルとして、屋根が開放された状態(図2(B)の状態)のモデルが設定されている場合には、屋根が閉鎖された状態(図2(A))になったときには、車体のピッチ方向の変位が相対的に発生し易くなるので、そのまま補償成分を制御指令決定部53へ与えると、屋根が開放状態であるものとして算出された補償成分の振幅の大きさが不足しがちになり得る。そこで、制御ゲイン調節部52eは、屋根の開閉情報が開放状態のときには、乗算器52fで補償成分K・Xに乗ぜられるλoutを
λout←λopen
と設定し、開閉情報が閉鎖状態から開放状態に変化したことを検出すると、制御ゲインλoutを
λout←λopen+Δλclose
に設定する。ここで、λopenとΔλclose(>0)は、それぞれ、屋根が開放状態にあるときの制御ゲイン及び開放状態から閉鎖状態に変化したときの制御ゲインの変化量であり、予め実験的に又は理論的に実際の車両に適合するよう設定されてよい。かかる制御ゲインの変更によって、重心高の上昇に伴って制御指令決定部53へ与えられる補償成分の振幅が増大され、補償成分の不足が回避される。
On the other hand, when the model of the state where the roof is opened (the state of FIG. 2B) is set as the vehicle body vibration model, when the roof is closed (FIG. 2A) Since the displacement of the vehicle body in the pitch direction is relatively likely to occur, if the compensation component is directly supplied to the control
And when it is detected that the open / close information has changed from the closed state to the open state, the control gain λout is set to λout ← λopen + Δλclose.
Set to. Here, λopen and Δλclose (> 0) are the control gain when the roof is in the open state and the change amount of the control gain when the roof is changed from the open state to the closed state, respectively, experimentally or theoretically in advance It may be set to fit the actual vehicle. By such a change in the control gain, the amplitude of the compensation component given to the control
なお、上記の態様の制御ゲインの変更方法に変えて、屋根が開放状態のときの制御ゲインλopenと屋根が閉鎖状態のときの制御ゲインλcloseとを準備し、屋根の実際の状態に対応して制御ゲインを切り換えるようになっていてもよい。Λopenとλcloseとは、予め実験的に又は理論的に車両に適合するよう決定されてよい。また、屋根が電動式に開閉される形式の場合には、制御ゲインの低減又は増大は、屋根の移動開始から完了するまで時間と共に徐々に変化するようになっていてよい。これにより、制振制御の寄与の急変及びこれに伴う車両の姿勢の急激な変化を回避することが可能となる。 Instead of the control gain changing method of the above aspect, a control gain λopen when the roof is in an open state and a control gain λclose when the roof is in a closed state are prepared, corresponding to the actual state of the roof. The control gain may be switched. Λopen and λclose may be determined in advance experimentally or theoretically to fit the vehicle. Further, in the case where the roof is opened and closed electrically, the reduction or increase of the control gain may gradually change with time from the start of the movement of the roof to the completion thereof. Thereby, it is possible to avoid a sudden change in the contribution of the vibration suppression control and a sudden change in the attitude of the vehicle accompanying this.
以上の説明は、本発明の実施の形態に関連してなされているが、当業者にとつて多くの修正及び変更が容易に可能であり、本発明は、上記に例示された実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の概念から逸脱することなく種々の装置に適用されることは明らかであろう。 Although the above description has been made in relation to the embodiment of the present invention, many modifications and changes can be easily made by those skilled in the art, and the present invention is limited to the embodiment exemplified above. It will be apparent that the invention is not limited and applies to various devices without departing from the inventive concept.
例えば、上記の実施形態に於ける車輪トルク推定値が車輪速から推定されるものであるが、車輪トルク推定値が車輪速から以外のパラメータから推定されるものであってもよい。また、上記の実施形態に於ける制振制御は、運動モデルとしてばね上振動モデル又はばね上・ばね下振動モデルを仮定して最適レギュレータの理論を利用したピッチ・バウンス振動の制振制御であるが、本発明の概念は、車輪トルクを利用するものであれば、ここに紹介されているもの以外の車体振動の運動モデルを採用したもの或いは最適レギュレータ以外の制御手法により任意の車体振動の制振を行うものにも適用され、そのような場合も本発明の範囲に属する。 For example, although the wheel torque estimated value in the above embodiment is estimated from the wheel speed, the wheel torque estimated value may be estimated from parameters other than the wheel speed. Further, the vibration suppression control in the above embodiment is a vibration control of pitch bounce vibration using the theory of an optimal regulator assuming a sprung vibration model or a sprung / unsprung vibration model as a motion model. However, the concept of the present invention is that any vehicle body vibration can be controlled by using a vehicle body vibration motion model other than the one introduced here or by a control method other than the optimal regulator, as long as it uses wheel torque. The present invention is also applied to those that perform vibration, and such a case also belongs to the scope of the present invention.
また、図示の実施形態では、屋根が脱着される形式(屋根全体が開閉される形式)について例示しているが、本発明は、屋根に天窓が構成され、その天窓が開閉する形式のものにも同様に適用されてよい。 Further, in the illustrated embodiment, the form in which the roof is attached and detached (the form in which the entire roof is opened and closed) is illustrated, but the present invention is a form in which a skylight is configured on the roof and the skylight is opened and closed. May be applied as well.
10…車体
10a…屋根
10b…屋根接触判定センサ
12FL、FR、RL、RR…車輪
14…アクセルペダル
20…駆動装置
22…ディーゼルエンジン
22a…燃料装置
30FL、FR、RL、RR…車輪速センサ
50…電子制御装置
50a…駆動制御装置
50b…制動制御装置
DESCRIPTION OF
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007323004A JP2009143400A (en) | 2007-12-14 | 2007-12-14 | Vibration damping control device for vehicle having openable roof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2007323004A JP2009143400A (en) | 2007-12-14 | 2007-12-14 | Vibration damping control device for vehicle having openable roof |
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ID=40914564
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Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2009143400A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011025914A (en) * | 2009-06-30 | 2011-02-10 | Advics Co Ltd | Longitudinal acceleration control apparatus for vehicle |
US8825291B2 (en) | 2009-10-05 | 2014-09-02 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Vehicle vibration-damping controlling apparatus |
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2007
- 2007-12-14 JP JP2007323004A patent/JP2009143400A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2011025914A (en) * | 2009-06-30 | 2011-02-10 | Advics Co Ltd | Longitudinal acceleration control apparatus for vehicle |
US8825291B2 (en) | 2009-10-05 | 2014-09-02 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Vehicle vibration-damping controlling apparatus |
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