(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の振動発生源からの周期性のパルス信号に基づく入力信号を、適応フィルタの振幅補償係数及び位相補償係数の関数であるフィルタ係数により振幅補償及び位相補償を行い、さらに車両の制御対象系の伝達関数により処理した後、該伝達関数による処理信号と前記振動発生源からの外力を加算し、加算の結果である誤差と、前記車両の制御対象系の予め規定された推定伝達関数データにより前記入力信号を振幅及び位相処理した推定伝達関数処理信号とに基づいてデジタルフィルタにより前記適応フィルタのフィルタ係数の逐次更新を行い、該適応フィルタに基づいて加振器の加振制御を行って車体振動を能動的に抑制するアクティブ車体振動抑制制御装置において、
車両のドアの開閉を検出するスイッチによりドアの開閉を検出し、ドア開閉時の短時間内に、前記推定伝達関数データに対応する所定周波数範囲内の複数の周波数の信号で加振器を加振させ、該加振による応答を測定して推定伝達関数を算出し、該算出した推定伝達関数により予め規定された推定伝達関数データを更新するようにしたことを特徴とするアクティブ車体振動抑制制御装置。
【請求項２】
前記請求項１に記載のアクティブ車体振動抑制制御装置において、前記推定伝達関数データの更新を、ドアの開閉の任意の回数毎に行うことを特徴とするアクティブ車体振動抑制制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車体の振動を能動的に抑制するアクティブ車体振動抑制制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車のエンジンマウントのアクティブ車体振動抑制制御装置としては、例えば図５に示すように、制御装置３０に、適応フィルタを有する適応制御部４０を備えており、これにより車両振動の能動制御を行うものが知られている。適応フィルタは、適応最小平均自乗フィルタ（以下、Filtered-X LMSフィルタと記す）アルゴリズム等（例えば、“ADAPTIVE SIGNAL PROCESSING”Bernard Widrow,Samuel D. Stearms; Prentice Hall 参照）により、最適条件になるように適応的に更新されるようになっている。
【０００３】
すなわち、信号源である自動車のエンジン１１から、クランク軸回転パルス等をセンサ１２により取り出して、この信号を入力信号としたときの適応制御部４０（適応フィルタ）の出力信号をパワーアンプ３２により増幅し、加振器２３に入力し、加振器２３を加振させることにより車体振動を抑制することができる。さらに、自動車Ｍのシート１３に取り付けられたピックアップ加速センサ１４からの出力信号にもとづいて、この出力信号を最小にするように、適応フィルタの更新制御が行われる。
【０００４】
ここで、上記Filtered-X LMSフィルタのアルゴリズムによる適応制御は、以下のようにして行われる。この適応制御では、図６に示すように、信号源である自動車のエンジン等の振動発生源５１から、クランク軸回転パルス等の信号ｓをセンサ１２により取り出して、フィルタ６１により低高周波信号成分を抽出し、参照信号Ｘとして適応フィルタＷ６２に入力される。参照信号Ｘは、適応フィルタＷ６２により振幅補償及び位相補償され、信号ｙとして出力される。信号ｙは、制御対象系６３（伝達関数Ｇ）へ供給され、処理信号ｚが出力される。処理信号ｚはエンジンの振動等である信号伝達系５２（Ｇ′）を経た外力ｄが加算され、加算された信号が観測値としてセンサにより検出される。振動制御においてはセンサの検出値の目標は０であり、目標との差が誤差信号ｅになる。この誤差信号ｅと推定伝達関数６４を用い、Filtered-X LMS６５のアルゴリズムにより適応フィルタＷが以下に示すように逐次更新される。
参照信号Ｘは下記数１、適応フィルタＷは下記数２、伝達関数Ｇは下記数３により表される。
【０００５】
【数１】
Ｘn ＝［ｘn-L-1 ，ｘn-L-2 ，……  ，ｘn ］T
【０００６】
【数２】
Ｗn ＝［ｗn1，ｗn2，…… ，ｗnL］T
【０００７】
【数３】
Ｇ＝［ｇ1 ，ｇ2 ，……，ｇN ］T
【０００８】
そして、適応フィルタＷの出力信号ｙ、伝達関数Ｇの出力信号ｚは、下記数４、数５のようになる。
【０００９】
【数４】
ｙn ＝Ｘn ＊Ｗn
【００１０】
【数５】
ｚn ＝Ｙn ＊Ｇ＝［ｙn-N-1 ，ｙn-N-2 ，……，ｙn ］T＊Ｇ
【００１１】
ここで、記号＊は畳み込み演算であることを示すものとする。
また、評価関数である瞬間二乗平均誤差Ｊは、下記数６で表される。
【００１２】
【数６】
Ｊ＝ｅ2＝（ｚ＋ｄ）2
【００１３】
適応フィルタの更新式は下記数７のようになる。
【００１４】
【数７】
0003943730.tif 000002
【００１５】
そして、上記数１から数６を用いて勾配ベクトル▽を求めると、下記数８のように表される。
【００１６】
【数８】
0003943730.tif 000003
【００１７】
上記数７、数８より適応フィルタの更新式は下記数９のようになる。
【００１８】
【数９】
0003943730.tif 000004
【００１９】
上記適応制御において、推定伝達関数６４は、予め周波数掃引加振かインパルス応答測定試験等で得られる。また、伝達関数Ｇは、＾を冠して表記される制御対象系の伝達関数（Ｇ）の推定値が制御プログラム内で周波数に関してマップ化されて、適応フィルタの更新時に引用される。推定伝達関数は、広い周波数領域をカバーする適度な長さを有する離散的インパルス応答の形態をとってメモリされていても、また、周波数に関してマップ化された最小２タップからなる離散的データの形態をとってメモリされていてもよい。制御周波数が特定される場合には、周波数からなる最低２タップの推定伝達関数データを参照することで畳み込み演算量を軽減することが可能となる。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、アクティブ車体振動抑制制御装置を車両に適用した場合、従来、推定伝達関数は、車両の出荷時に調整されるのみなので、車両の使用環境の変化や、長期の使用による経時変化等によって推定伝達関数が変化することにより、加振制御の効果が適正に発揮されないというおそれがある。例えば、ノイズバイブレーションハーネスが悪化したり、制御装置の伝達特性が発散したりするような不具合の生じるおそれがある。これに対し、推定伝達関数を適宜測定して更新していけばよいが、推定伝達関数の測定を行う場合にはスイープ加振等を行って車体に連続的に振動を加えなければならず、乗員に対して不快感を与えることになるため、通常運転時に測定を行うことはできなかった。
【００２１】
本発明は、上記した問題を解決しようとするもので、車両の使用環境の変化や経時変化等に対する推定伝達関数の変化に対し、その是正を乗員に不快感を与えないで適正に行うことができるアクティブ車体振動抑制制御装置を提供することを目的とするものである。
【００２２】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記目的を達成するために、上記請求項１に係る発明の構成上の特徴は、車両の振動発生源からの周期性のパルス信号に基づく入力信号を、適応フィルタの振幅補償係数及び位相補償係数の関数であるフィルタ係数により振幅補償及び位相補償を行い、さらに車両の制御対象系の伝達関数により処理した後、伝達関数による処理信号と振動発生源からの外力を加算し、加算の結果である誤差と、車両の制御対象系の予め規定された推定伝達関数により入力信号を振幅及び位相処理した推定伝達関数処理信号とに基づいてデジタルフィルタにより適応フィルタのフィルタ係数の逐次更新を行い、適応フィルタにより加振器の加振制御を行って車体振動を能動的に抑制するアクティブ車体振動抑制制御装置において、車両のドアの開閉を検出するスイッチによりドアの開閉を検出し、ドア開閉時の短時間内に、推定伝達関数データに対応する所定周波数範囲内の複数の周波数の信号で加振器を加振させ、加振による応答を測定して推定伝達関数を算出し、算出した推定伝達関数により予め規定された推定伝達関数データを更新するようにしたことにある。なお、ドアとしては、車両の左右側、後部側のドアの他に、車両のトランクも含むものとする。
【００２３】
上記のように構成した請求項１に係る発明においては、伝達関数の測定が、車両のドア開閉時の乗員が感じない程度の短時間内に、所定周波数範囲内の複数の周波数の信号による加振を車体に加えることにより行われるため、加振に伴う振動によって、乗員に振動による不快感を与えることはない。また、ドア開閉時に推定伝達関数の測定が行われ、測定された値によって推定伝達関数の更新が行なわれるため、車両の使用環境の変化や経時変化等に対する推定伝達関数の変化に対して、推定伝達関数を常に適正な状態に維持することができ、適正な加振制御を行うことができる。
【００２４】
また、上記請求項２に係る発明の構成上の特徴は、前記請求項１に記載のアクティブ車体振動抑制制御装置において、推定伝達関数データの更新を、ドアの開閉の任意の回数毎に行うことにある。これにより、上記請求項１の発明の効果に加えて、推定伝達関数データの更新回数を必要に応じて増減させることができるため、不要な加振操作を避けることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面を用いて説明すると、図１は、同実施形態を適用した、４サイクルガソリンエンジン車の振動除去のためのFiltered-X LMSフィルタを用いたアクティブ車体振動抑制制御装置を概略的に示したものであり、図２は、Filtered-X LMSフィルタを用いた適応制御系をブロック図により示したものである。
【００２６】
ガソリンエンジン車Ｍは、車体１０に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）２０を搭載している。エンジンマウント２０は、例えば図３に示すように、両端が封止された略円筒状のケース２１を有している。ケース２１は、軸方向の略中間位置にて外側に同軸的に膨出した環状凸部２１ａを有しており、環状凸部２１ａの内壁側には、略円盤状の防振ゴム２２が周方向に沿って同軸的に固定されている。防振ゴム２２は、ケース２１の一端側（図示上端）に向けて軸方向断面形状が山形に突出しており、山形の頂部側には略逆円錐状の固定金具２４が同軸的に固定されている。固定金具２４の平坦面（図示上端面）の周縁部には、防振ゴム２２が回り込んでかつケース２１一端側に向けて突出した環状のストッパ部２２ａが設けられている。また、固定金具２４の平坦面の軸心位置には、固定軸２５が同軸的に取り付けられており、その先端がケース２１の一端側に設けた貫通穴２１ｂから突出している。固定軸２５には、軸心位置にねじ孔が形成されている。
【００２７】
ケース２１内の防振ゴム２２の反対側（図示下方）には、エンジンの動的変位を制御する加振器であるアクチュエータ２３が設けられている。ケース２１の他端側（図示下端）には、ねじ溝を有する固定軸２６が同軸的に設けられている。このエンジンンマウント２０は、固定軸２６によって車体１０に固定され、固定軸２５にエンジン１１を取り付けることにより、エンジン１１を弾性的に支持している。
【００２８】
エンジン１１のクランク軸には、回転パルスセンサ１２が設けられており、回転パルスセンサ１２は、クランク軸回転パルス信号を出力し、これに基づいて後述する制御部３１は、参照信号を決定する。また、自動車Ｍのシート１３には、制御対象となる振動状態を検出するピックアップ加速センサ１４が取り付けられている。さらに、自動車Ｍのドア（図示しない）には、ドアの開閉を検出する半ドア検出スイッチ１５が取り付けられている。半ドア検出スイッチ１５を用いることにより、ドア開閉検出のために新たなセンサを用いる必要がない。
【００２９】
アクティブ車体振動抑制制御装置は、電気制御装置３０を設けている。電気制御装置３０は、マイクロコンピュータよりなる制御部３１を備えると共に、その一部に上記した適応制御部４０を有している。また、適応制御部４０には、推定伝達関数の更新データを記憶したデータテーブルＲＡＭ４１が格納されている。制御部３１は、図４に示す「振動除去制御プログラム」を実行するものである。制御部３１の入力側には、上記回転パルスセンサ１２、ピックアップ加速センサ１４及び半ドア検出スイッチ１５が接続されている。制御部３１の出力側には、パワーアンプ３２を介してエンジンマウント２０のアクチュエータ２３が接続されている。
【００３０】
本実施形態では、４サイクル４気筒エンジンを搭載した自動車を対象としており、その主な使用回転数６００〜６０００ｒｐｍ間では、問題となる回転二次成分の振動周波数範囲は２０〜２００Hzである。この周波数範囲で、１Hz間隔で１周期間のスイープ加振により伝達関数の計測を行うと、計測に要する時間は２．３３秒程度となる。ただし、伝達関数の計測は、各周波数において１／４周期程度であれば、制御上有効な精度のデータが得られることから、実質的な測定時間は１／４の約０．５８３秒程度でよく、この時間は、ドアの開閉時の開閉音や振動によって、加振を乗員に感じさせないような程度の短さとなる。
【００３１】
特に、アクティブ制御をアイドリング振動対策として使用する場合、６００〜８００ｒｐｍで問題となる回転二次成分の振動周波数範囲は２０〜２７Hzである。この周波数範囲で、１Hz間隔で１周期間のスイープ加振により伝達関数の計測を行うと、計測に要する時間は０．３４秒程度となり、ドアの開閉時の開閉音等によって、加振を乗員に感じさせないような十分短い時間となる。
【００３２】
次に、上記のように構成した実施形態の動作について説明する。
制御部３１は、「振動除去制御プログラム」の実行を、図４に示すステップ７０にて開始し、ステップ７１にて測定周波数範囲が選択され、ここでは通常の２０〜２００Hzが選択される。つぎに、ステップ７２にてドアが開閉されたか否かが判定される。すなわち、半ドア検出スイッチ１５からの開閉信号が出力されたか否かによってドアの開閉が判定される。
【００３３】
ドアの開閉が行われたときは、「ＹＥＳ」との判定の基にプログラムはステップ７３に移され、伝達関数の測定が開始される。すなわち、２０〜２００Hzの周波数範囲で、１Hz間隔で１／４周期のスイープ加振信号が出力され、アクチュエータ２３の加振が行われ、加振による振動がピックアップ加速センサ１４によって制御部３１に入力され、その結果に基づいて、推定伝達関数の値が算出される（ステップ７４）。算出された推定伝達関数データが、データテーブルＲＡＭ４１に記憶された推定伝達関数データと書き換えられる（ステップ７５）。この推定伝達関数の測定時間は、上記したように０．５８３秒以内という短時間であるため、加振動作を乗員に気づかせて、それによる不快感を与えることはない。そして、ステップ７６にてプログラムの実行を終了し、新たにステップ７０から「振動除去制御プログラム」の実行が開始される。
【００３４】
以上に説明したように、本実施形態においては、推定伝達関数の測定時間は、上記したように０．５８３秒という短時間であるため、ドア開閉時の開閉音や振動によって加振に伴う振動が十分に打ち消され、そのため乗員に加振振動による不快感を与えることはない。また、ドア開閉時に推定伝達関数の測定が行われ、測定された値によって推定伝達関数の更新が行なわれるため、車両の使用環境の変化や経時変化等に対する推定伝達関数の変化に対して、推定伝達関数を常に適正な状態に維持することができ、適正な加振制御を行うことができる。
【００３５】
なお、上記実施形態においては、ドア開閉毎に推定伝達関数の測定が行われているが、必要に応じて所定開閉回数毎に行うこともできる。これにより、推定伝達関数の更新回数を必要に応じて増減させることができ、不要な加振操作を避けることができる。
【００３６】
また、上記実施形態においては、１回の測定に用いられる周波数の範囲として全周波数範囲を対象としているが、これに限らず、例えば２０〜２２、４０〜４２、６０〜６２Hz・・のように一部の周波数範囲をランダムに選択でき、複数回の測定により全周波数範囲をカバーするようにしてもよい。これにより、測定時間を短縮でき、測定時に発生する異音の継続時間を短縮でき、乗員に与える不快感を確実に抑えることができる。
【００３７】
また、計測する回転二次成分の振動周波数範囲２０〜２００Hzを２つ以上の周波数範囲群、例えば２０〜１０９Hzと１１０〜１９９Hzに分けて、両者を合成した周波数の信号を掃引させて加振器を加振させるようにすることもできる。これにより、測定時間がほぼ半分に短縮されるため、測定時に発生する異音の継続期間を短縮でき、乗員の不快感を抑えることができる。また、伝達関数の更新の精度も適正に維持できる。この場合、加振するためのアクチュエータについては、単一のアクチュエータでもよいが、２個のアクチュエータを用いることもでき、複数の加振信号の処理を明確にすることができる。さらにこの場合、上記のように各周波数範囲群内を複数の周波数範囲に分割することもできる。
【００３８】
なお、上記各実施形態においては、ドアの開閉検出に、半ドア検出スイッチをを用いているが、その他の開閉検出手段を用いることもできる。
また、上記各実施形態においては、エンジンの回転パルス信号を用いているが、その他エンジンコントロールユニット等から得られるエアコンオンオフ、シフトポジション、水温等の車両の状態検出信号から、それらの状態毎の推定伝達関数を得ることも可能である。
【００３９】
また、上記各実施形態においては、適応フィルタとしてFiltered-X LMSフィルタを用いているが、遅延調和シンセサイザ最小平均自乗フィルタ（DXHS LMSフィルタ）等の他の適応フィルタを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を適用したガソリンエンジン車の振動除去のためのアクティブ車体振動抑制制御装置を概略的に示す模式図である。
【図２】同適応制御系を概略的に示すブロック図である。
【図３】アクティブ車体振動抑制制御装置に用いるアクチュエータ付エンジンマウントを示す一部断面図である。
【図４】制御部により実行される「振動除去制御プログラム」のフローチャートである。
【図５】従来例であるアクティブ車体振動抑制制御装置を適用した車両の一部を概略的に示す模式図である。
【図６】同適応制御系を概略的に示すブロック図である。
【符号の説明】
１０…車体、１１…エンジン、１２…回転パルスセンサ、１４…ピックアップ加速センサ、１５…半ドア検出スイッチ、２０…アクチュエータ搭載エンジンマウント、２１…ケース、２２…防振ゴム、２３…アクチュエータ、３０…電気制御装置、３１…制御部、３２…パワーアンプ、４０…適応制御部、４１…データテーブルＲＡＭ、５１…振動発生源、５２…信号伝達系、６１…フィルタ、６２…適応フィルタＷ、６３…制御対象系（伝達関数Ｇ）、６４…制御対象系（推定伝達関数）、６５…デジタルフィルタ（Filtered-X LMS）。
【図１】
0003943730.tif 000005
【図２】
0003943730.tif 000006
【図３】
0003943730.tif 000007
【図４】
0003943730.tif 000008
【図５】
0003943730.tif 000009
【図６】
0003943730.tif 000010