(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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に対して適応制御方法により求められた最適フィルタ係数データに基づいて、予め記憶手段に記憶した正弦波テーブルを用いて正弦波信号を生成し、生成された該正弦波信号をパルス幅変調手段により幅変調した変調パルス信号として出力し、該変調パルス信号をスイッチング素子をブリッジ配列してなる駆動部に入力し、該変調パルス信号の極性に応じて前記スイッチング素子を切り替えることにより駆動電流を出力し、該駆動電流により前記駆動部の出力側に接続された電磁アクチュエータを駆動し、該電磁アクチュエータの作動に基づく加振力により前記振動発生源の振動を抑制する能動型防振装置の制御方法において、
前記記憶手段に記憶された正弦波テーブルとして、予め正弦波から前記駆動部側で歪と予想される高次成分を差し引いたテーブル値とし、該正弦波テーブルを用いて該歪を含む正弦波信号を生成することを特徴とする能動型防振装置の制御方法。
【請求項２】
正弦波テーブルを記憶した記憶部と、
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に対して適応制御方法により求められた最適フィルタ係数データに基づいて、前記記憶部に記憶された正弦波テーブルから対応した正弦波信号を生成する正弦波信号生成部と、
生成された該正弦波信号を幅変調した変調パルス信号として出力するパルス幅変調部と、
スイッチング素子をブリッジ配列してなるブリッジ回路を備え、入力された前記変調パルス信号の極性に応じて前記スイッチング素子が切り替えられることにより出力される駆動電流により、前記ブリッジ回路の出力側に接続された電磁アクチュエータを駆動する駆動部と
を備え、該電磁アクチュエータの作動に基づく加振力により前記振動発生源の振動を抑制する能動型防振装置であって、
前記記憶部に記憶された正弦波テーブルとして、予め正弦波から前記駆動部側で歪と予想される高次成分を差し引いたテーブル値とし、前記正弦波信号生成部により該正弦波テーブルを用いて該歪を含む正弦波信号を生成することを特徴とする能動型防振装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車体等の振動を能動的に抑制する能動型防振装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車のエンジンマウントの能動制御方法としては、車両の制御装置に、例えば、遅延調和シンセサイザ最小平均自乗フィルタ５０（以下、DXHS LMSフィルタと記す）を適用して行われる。
すなわち、図７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やイグニッションパルス信号をセンサにより取り出して、波形整形されて制御対象信号と同期したパルス信号ｓにされる。また、振動発生源５１からの振動が、伝達系５２（Ｇ′）を通して車室内に外力ｄとして伝播される。パルス信号ｓは、周波数判定部５３により制御対象信号と同期した正弦波に変換して制御対象信号ｘとし、制御対象信号ｘは、振幅補償係数及び位相補償係数の関数である適応フィルタ５４（Ｗ）のフィルタ係数により振幅補償及び位相補償され、この振幅及び位相の正弦波信号ｙとして出力される。出力信号ｙは、制御対象系５５（伝達関数Ｇ）へ入力され、制御対象系５５を経て処理信号ｚが出力される。推定伝達関数５６は、予めインパルス応答測定、周波数掃引加振試験等によって得られるもので、適応フィルタの更新時に引用される。
【０００３】
応答信号ｚはエンジンの振動等である伝達系５２（Ｇ′）を経た外力ｄが加算され、観測値としてセンサにより検出されるが、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５６の推定値を用い、ディジタルフィルタ５７により適応フィルタ５４（Ｗ）が逐次更新される。このように、任意の回転数（周波数）毎の最適フィルタ係数を求め、フィルタ係数により振幅補償及び位相補償され、かつ正弦波信号に合成されて出力された出力信号ｙが、制御対象系（伝達関数Ｇ）へ入力されて、処理信号ｚが出力され、この処理信号ｚにより、エンジンの振動等である伝達系５２（Ｇ′）を経た外力ｄの抑制が行われる。
【０００４】
また、DXHS LMSフィルタ５０を用いて、図７に示すように、任意の回転数（周波数）毎の最適フィルタ係数を求め、この最適フィルタ係数データをデータテーブルとして記憶し、この記憶されたデータテーブル５８をＲＯＭの形で取り出して、車両の制御装置に適応して、能動制御を行う簡易な方法も行なわれている。すなわち、図８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をセンサにより取り出して、周波数判定部５３にて制御対象周波数ωであることを判定し、制御対象周波数ωの制御対象信号を選択して出力する。この信号ｘは、データテーブル５８のフィルタ係数により振幅補償及び位相補償され、かつ正弦波信号に合成されて出力される。出力信号ｙは、制御対象系５４（伝達関数Ｇ）へ供給され、処理信号ｚが出力され、この処理信号ｚにより、エンジンの振動等である伝達系５２（Ｇ′）を経た外力ｄの抑制が行われる。これにより、制御装置３０において、振動検出用のセンサを省略できると共に、制御装置３０の構成を適応制御装置に比べて簡略化できる。
【０００５】
実際には、図２に示すように、制御部３１において適応制御による最適フィルタ係数、あるいは適応制御に基づき形成された最適フィルタ係数のデータテーブルから入力信号に応じて選択された最適フィルタ係数に基づき、正弦波テーブルを記憶した正弦波記憶部３２から対応する正弦波信号データを生成して出力信号ｙとして出力する。この正弦波の出力信号ｙは、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号生成装置４１において、正弦波の振幅をパルス幅に変更するパルス幅変調により変調されたるＰＷＭパルス信号ｐとして出力される。さらに、このＰＷＭパルス信号ｐをいわゆるＨブリッジ回路４３により構成された駆動回路４２により、信号の極性反転に応じて正弦波の駆動電流を形成し、この駆動電流により出力側に接続された電磁アクチュエータ２３を駆動するようにしている。すなわち直流電源を用いた駆動回路において交流駆動を行うようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＰＷＭ信号生成装置４１においては、正弦波信号が極性を反転する毎に、わずかに逆起電力が発生し、そのため、出力されるＰＷＭ信号にクロスオーバー歪が含まれてしまい、最終の電磁アクチュエータ２３において駆動電流に歪が生じてしまう。さらに、電磁アクチュエータ２３の時定数によっても駆動信号に歪が生じることが明らかになっている。一例として、駆動電流の波形を調べたところ、図６（ａ）に示すように、極性の反転する部分で、歪が発生していることが確認された。さらに、この駆動電流の周波数を分析した結果、図６（ｂ）に示すように、主信号成分の基準周波数ｆに対して、３倍の周波数３ｆである高次成分が多く含まれており、高次成分の主信号成分に対する割合は、約−３０ｄＢであった。すなわち、本来の駆動電流ｚは、ｚ＝Ａｓｉｎ（ωｔ）となるべきところ、実際には下記数１に示すように三次の高次成分が含まれた結果になっていた。
【０００７】
【数１】
ｚ＝Ａｓｉｎ（ωｔ）＋ＣＡｓｉｎ（３ωｔ＋π／２）
【０００８】
ここで、Ａは振幅、ω＝２πｆは角周波数であり、Ｃは所定の係数値である。
その結果、適応制御等により入力信号に応じた適正な正弦波信号を出力しても、駆動用出力信号に歪が含まれるため、最終の電磁アクチュエータの適正な加振力が得られず、能動制御の効果が適正に得られないという問題が生じる。
【０００９】
本発明は、上記した問題を解決しようとするもので、正弦波出力信号のＰＷＭ信号生成装置において含まれるクロスオーバー歪及び最終の電磁アクチュエータの時定数により発生する歪を抑制できる能動型防振装置の制御方法及び能動型防振装置を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【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、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に対して適応制御方法により求められた最適フィルタ係数データに基づいて、予め記憶手段に記憶した正弦波テーブルを用いて正弦波信号を生成し、生成された正弦波信号をパルス幅変調手段により幅変調した変調パルス信号として出力し、変調パルス信号をスイッチング素子をブリッジ配列してなる駆動部に入力し、変調パルス信号の極性に応じてスイッチング素子を切り替えることにより駆動電流を出力し、駆動電流により駆動部の出力側に接続された電磁アクチュエータを駆動し、電磁アクチュエータの作動に基づく加振力により振動発生源の振動を抑制する能動型防振装置の制御方法において、記憶手段に記憶された正弦波テーブルとして、予め正弦波から駆動部側で歪と予想される高次成分を差し引いたテーブル値とし、正弦波テーブルを用いて歪を含む正弦波信号を生成することにある。
【００１１】
上記のように構成した請求項１に係る発明においては、記憶手段には正弦波ではなく、正弦波から高次成分を引いたすなわち予め歪を含んだ正弦波をデータとして記憶したことにより、この歪を含んだ正弦波信号にＰＷＭ変調において生じるクロスオーバ歪や、電磁アクチュエータの時定数により生じる歪等が加えられても、これらの歪によって正弦波信号に予め含めた歪が打ち消されて除去されることになる。その結果、請求項１の発明によれば、歪のほとんどない駆動電流により電磁アクチュエータを駆動することができるので、それに基づく適正な加振力により、振動発生源の振動を効果的に抑制することができる。
【００１２】
また、上記請求項２に係る発明の構成上の特徴は、正弦波テーブルを記憶した記憶部と、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に対して適応制御方法により求められた最適フィルタ係数データに基づいて、記憶部に記憶された正弦波テーブルから対応した正弦波信号を生成する正弦波信号生成部と、生成された正弦波信号を幅変調した変調パルス信号として出力するパルス幅変調部と、スイッチング素子をブリッジ配列してなるブリッジ回路を備え、入力された変調パルス信号の極性に応じてスイッチング素子が切り替えられることにより出力される駆動電流により、ブリッジ回路の出力側に接続された電磁アクチュエータを駆動する駆動部とを備え、電磁アクチュエータの作動に基づく加振力により振動発生源の振動を抑制する能動型防振装置であって、記憶部に記憶された正弦波テーブルとして、予め正弦波から駆動部側で歪と予想される高次成分を差し引いたテーブル値とし、正弦波信号生成部により正弦波テーブルを用いて歪を含む正弦波信号を生成することにある。
【００１３】
上記のように構成した請求項２に係る発明においては、記憶部には正弦波ではなく、正弦波から高次成分を引いたすなわち予め歪を含んだ正弦波テーブルとして記憶したことにより、正弦波信号生成部により入力パルスに対応して生成された正弦波信号は歪を含んでいる。この歪を含んだ正弦波信号がパルス幅変調部でＰＷＭ変調されるが、このとき生じるクロスオーバ歪が予め歪を含んだ状態の正弦波信号に加えられる。さらに、ＰＷＭ変調された変調信号が、駆動部において処理され電磁アクチュエータに出力されると、電磁アクチュエータの時定数により生じる歪が生じ、この歪も駆動信号に加えられる。しかし、正弦波信号は予め歪を含んでいるため、このようなクロースオーバ歪や電磁アクチュエータの時定数による歪が加えられることにより、正弦波信号に予め含めた歪が加えられた歪によって打ち消されて除去される結果となる。その結果、請求項２の発明によれば、歪のほとんどない駆動電流により電磁アクチュエータを駆動することができるので、それに基づく適正な加振力により、振動発生源の振動を効果的に抑制することができる。
【００１４】
【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Ｍの振動除去システムを概略的に示したものであり、図２は振動除去のための電気的制御構成をブロック図を示したものである。
【００１５】
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、図３に示すように、筒状のケース２１内に、防振ゴム２２と、防振ゴム２２の下方にエンジンの動的変位を制御する電磁アクチュエータ２３を備えている。防振ゴム２２は、ケース２１の軸方向中間位置にて内壁に固定されると共に、固定金具２４に取り付けられている。固定金具２４には、防振ゴム２２のストッパ部２２ａが、ケース２１の一端（図示上端）に向けて設けられている。固定金具２４の軸心位置には、固定軸２５が軸方向に向けて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２１ａから突出している。ケース２１の他端には、固定軸２６が設けられている。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を支持している。エンジン１１のクランク軸には、回転パルスセンサ１２が設けられており、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、出力信号の基本周波数を決定する。
【００１６】
振動除去システムを電気的に制御する制御装置３０は、マイクロコンピュータよりなる制御部３１を備えており、その一部に適応制御のフィルタ係数の更新データを記憶したデータテーブルＲＯＭ５８が設けられ、さらにフィルタ係数に基づいた正弦波テーブルを記憶した正弦波記憶部３２が設けられている。この正弦波テーブルとしては、正弦波から後述する駆動装置４０側で歪と予想される高次成分を差し引いたテーブル値が用いられる。制御部３１の入力側には、上記回転パルスセンサ１２が接続されている。制御部３１の出力側には、駆動装置４０を介してエンジンマウント２０の電磁アクチュエータ２３が接続されている。
【００１７】
駆動装置４０は、正弦波の振幅をパルス幅に変更するパルス幅変調（ＰＷＭ）により変調されたＰＷＭ信号を出力するパルス幅変調信号生成装置４１と、いわゆるＨブリッジ回路により構成された駆動回路４２とを備えている。駆動回路４２は、４つのＦＥＴ（電界効果トランジスタ）Ｆ１〜Ｆ４の各ソース、ドレイン端子を対称にブリッジ配列したＨブリッジ回路４３を有し、このＨブリッジ回路４３の一対称端間に直流電源Ｅが接続されており、他の対称端間に電磁アクチュエータ２３が接続されている。このＨブリッジ回路４３の前段には、ＰＷＭ信号の正負極性を選択してＨブリッジ回路４３の各ＦＥＴのゲート端子に出力するプリドライバ４４が設けられている。プリドライバ４４の４つの出力端子ａ〜ｄは、端子ａ，ｄがＦ１，Ｆ４に接続されており駆動電流の一方の極性のときに信号を出力し、端子ｂ，ｃがＦ２，Ｆ３に接続されており駆動電流の他方の極性のときに信号を出力するようになっている。
【００１８】
つぎに、上記実施形態の動作について説明する。
振動発生源５１から、クランク軸回転パルスをセンサ１２により取り出して、周波数判定部６１にて制御対象周波数ωであることを判定し、制御対象周波数ωの制御対象信号を生成して出力する。この信号ｘは、データテーブルＲＯＭ５８のフィルタ係数により振幅補償及び位相補償され、かつこれに対応する正弦波信号を正弦波記憶部３２に記憶された正弦波テーブルから生成して正弦波信号ｙとして出力する。この正弦波信号ｙは、図４に示すように、正弦波信号ｙ＝Ｙｓｉｎ（ωｔ）から高次成分を引いたすなわち予め求められた歪を含んだ信号であり、下記数２に示すようになっている。
【００１９】
【数２】
ｙ＝Ｙｓｉｎ（ωｔ）−０．０３１６Ｙｓｉｎ（３ωｔ＋π／２）
【００２０】
ここで、Ｙは振幅、ω＝２πｆは角周波数である。
この歪を含んだ正弦波信号ｙが、駆動装置４０においてパルス幅変調信号生成装置４１でＰＷＭ変調されるが、このとき生じるクロスオーバ歪が予め歪を含んだ状態の正弦波信号に加えられる。さらに、ＰＷＭ変調された変調信号ｐが、駆動回路４２に入力されると、プリドライバ４４からＨブリッジ回路４３に、ＰＷＭ変調信号ｐの極性に応じて出力される。例えば、ＰＷＭ信号が正のときは、図２に示す出力端子ａ，ｄから出力され、出力信号に応じてＨブリッジ回路４３のＦ１、Ｆ４がオンされ、出力信号の大きさに応じた駆動電流が流れ、電磁アクチュエータ２３に図示左から右に向けた電流が流れ、電磁アクチュエータ２３が駆動される。また、ＰＷＭ信号が負のときは、図２に示す出力端子ｂ，ｃから出力され、出力信号に応じてＨブリッジ回路４３のＦ２、Ｆ３がオンされ、出力信号の大きさに応じた駆動電流が流れ、電磁アクチュエータ２３に図示右から左に向けた電流が流れ、電磁アクチュエータ２３が駆動される。このとき、電磁アクチュエータ２３の時定数による歪が駆動電流に加えられる。
【００２１】
しかし、正弦波信号ｙには予め歪が含まれているため、パルス幅変調信号生成装置４１で加えられたクロースオーバ歪や電磁アクチュエータの時定数による歪が加えられることにより、正弦波信号ｙに予め含めた歪が打ち消されて除去される結果となる。そのため、歪のほとんどない駆動電流により電磁アクチュエータ２３を駆動することができるので、それに基づく適正な加振力により、振動発生源であるエンジンの振動を効果的に抑制することができる。
【００２２】
つぎに、上記実施形態についての具体的実施例について、従来例との比較により説明する。図５（ａ）、（ｂ）に示すように、実施例と従来例とでは、基本振動成分である一次成分についてはほぼ相違はないが、高次成分である二次成分及び三次成分については、実施例は従来例に比べて１〜４Ｎｒｍｓ低くなることが明らかである。特に、所定周波数以上では、二次成分及び三次成分について従来例では１〜４Ｎｒｍｓ程度含まれるのに対し、実施例ではほぼゼロであり、高次成分低減効果が得られたことが明らかである。
【００２３】
なお、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、それらの状態毎の最適フィルタを得て、テーブル化することにより、さらに安定な能動制御を行うことも可能である。
【００２４】
また、上記各実施形態においては、適応フィルタとしてDXHS LMSフィルタを用いているが、Filtered-X LMSフィルタ等の他の適応フィルタを用いてもよい。さらに本発明を、自動車以外の振動発生源の振動除去にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である能動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２】同能動制御装置の制御回路構成を概略的に示すブロック図である。
【図３】能動制御装置のアクチュエータ搭載エンジンマウントを示す一部断面図である。
【図４】正弦波記憶部に記憶される予め歪を含んだ正弦波信号を示す信号波形図である。
【図５】具体的実施例及び従来例についての加振力の周波数特性を示すグラフである。
【図６】従来例である駆動電流の波形および周波数分析結果を示すグラフである。
【図７】DXHS LMSフィルタを用いた適応制御系を示すブロック図である。
【図８】適応制御系により得られた最適フィルタ係数をデータテーブルとして記憶して利用する制御系を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、２０…アクチュエータ搭載エンジンマウント、２２…防振ゴム、２３…電磁アクチュエータ、３０…制御装置、３１…制御部、３２…正弦波記憶部、４０…駆動装置、４１…パルス幅変調信号生成装置、４２…駆動回路、４３…Ｈブリッジ回路、４４…プリドライバ、５０…デジタルフィルタ（DXHS LMS）、５８…データテーブルＲＯＭ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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