(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に対して、逐次更新される適応フィルタのフィルタ係数により振幅補償及び位相補償を行い、振幅補償及び位相補償された出力信号に基づいて車両に設けられた加振器付マウントであるアクティブマウントの動作を制御する適応制御法を用いて、振動発生源の振動に対応した基準振動数成分と高次振動数成分を含む外力振動を抑制するために、予め規定された上限値である上限出力値の範囲内でかつ振動数毎の基準振動数成分と高次振動数成分に対して設けたそれぞれの個別上限出力値の範囲内で該基準振動数成分と高次振動数成分を含む出力に基づいて前記アクティブマウントの動作を制御する車両振動の能動制御装置において、
一の振動数成分の出力値が該個別上限出力値を超える振動数域では、該一の振動数成分の出力を該個別上限出力値に制限すると共に、該一の振動数成分の次の高次振動数成分の個別上限出力値はそのまま適用し、
一方、該一の振動数成分の出力値がその個別上限出力値の範囲内にある振動数域では、該一の振動数成分の次の高次振動数成分の上限値を、前記上限出力値から該次の高次振動数成分の前の全ての振動数成分の出力値を引いた値とする
ことを特徴とする車両振動の能動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、振動発生源の振動数に対応した基準振動数と高次振動数成分を含む外力振動に対して、基準振動数成分と高次振動数成分を含む出力に基づいてアクティブマウントの動作を適応制御法により制御することにより外力振動を能動的に抑制する車両振動の能動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両の振動を能動的に抑制する方法としては、車両Ｍの制御装置３０の制御部３１に、例えば図１，図２に示すように、遅延調和シンセサイザ最小平均自乗フィルタ（以下、DXHS LMSフィルタと記す）を含む適応制御部４０を適用して、任意の回転数（周波数）毎の最適フィルタ係数を求めて能動制御を行う適応制御方法を採用することができる。
【０００３】
すなわち、DXHS LMSフィルタを用いた適応制御方法は、適応最小平均自乗フィルタ（Filtered-X LMS）におけるフィルタ係数の演算量を低減するものであり、以下のようにして行われる。この適応制御では、信号源である車両Ｍ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１２により取り出して、周波数判定部４１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、適応フィルタＷ４２に出力する。この入力信号ｘは、適応フィルタＷ４２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。
【０００４】
出力信号ｙは、信号伝達系（伝達関数Ｇ）４３へ入力され、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伝達系（Ｇ′）５２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。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。ここでは、誤差信号ｅは、シート１４に設けたピックアップ加速度センサ１５からの出力である。この誤差信号ｅ（ｎ）と予め規定された信号伝達系の推定伝達特性４５とを用い、デジタルフィルタ４４（DXHS LMS）により適応フィルタＷ４２のフィルタ係数が逐次更新される。このように逐次更新された最適フィルタ係数に基づいて、適応フィルタ４２において更新された出力信号ｙに基づいて、エンジンマウント２０のアクチュエータ２３の駆動を制御することにより、伝達系（Ｇ′）５２を経た外力を打ち消すことができる。実際には、出力信号ｙは、パワーアンプ３３で増幅され、アクチュエータ２３の駆動が制御される。
【０００５】
上記適応制御の実行において制御装置は、振動発生源からの外力振動に含まれる基準振動数と高次振動数成分に対して、予め規定された上限値である上限出力値の範囲内でかつ振動数毎の基準振動数成分と高次振動数成分に対して設けたそれぞれの個別上限出力値の範囲内でアクテイブマウントを駆動するために出力するものである。すなわち、出力が個別上限出力値を超える場合には、出力が飽和するのを避けるため、個別上限出力値に制限されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、例えば外力振動に基準振動と二次振動のみが含まれている場合について考えると、上限出力値を１、基準振動と二次振動の個別上限出力値を０．７と０．３としたとき、基準振動と二次振動の出力が０．８と０．２であるような振動数域では、実際の出力は基準振動と二次振動で０．７と０．２となり、これにより外力が抑制されるので問題はない。しかし、基準振動と二次振動の出力が例えば０．５と０．５となるような振動数域では、実際の出力は基準振動と二次振動で０．５と０．３となり、基準振動成分の外力については抑制されるので問題ないが、二次振動については外力が０．２残ることとなり、出力全体では０．２余裕があるにもかかわらず、二次振動に対しては外力抑制効果が変らないという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記した問題を解決しようとするもので、アクティブマウントの駆動を制御する出力を、外力振動の振動数成分に応じて、適正に分配することにより、振動発生源からの外力振動を効果的に抑制することができる車両振動の能動制御装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
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に対して、逐次更新される適応フィルタのフィルタ係数により振幅補償及び位相補償を行い、振幅補償及び位相補償された出力信号に基づいて車両に設けられた加振器付マウントであるアクティブマウントの動作を制御する適応制御法を用いて、振動発生源の振動に対応した基準振動数成分と高次振動数成分を含む外力振動を抑制するために、予め規定された上限値である上限出力値の範囲内でかつ振動数毎の基準振動数成分と高次振動数成分に対して設けたそれぞれの個別上限出力値の範囲内で基準振動数成分と高次振動数成分を含む出力に基づいてアクティブマウントの動作を制御する車両振動の能動制御装置において、一の振動数成分の出力値が個別上限出力値を超える振動数域では、一の振動数成分の出力を個別上限出力値に制限すると共に、一の振動数成分の次の高次振動数成分の個別上限出力値はそのまま適用し、一方、一の振動数成分の出力値がその個別上限出力値の範囲内にある振動数域では、一の振動数成分の次の高次振動数成分の上限値を、上限出力値から次の高次振動数成分の前の全ての振動数成分の出力値を引いた値とすることにある。
【０００９】
上記のように構成した請求項１に係る発明においては、予めアクティブマウントを駆動する各振動数成分の出力に対して、それぞれにその和が上限出力値を越えない範囲で個別上限出力値を設けられており、一の振動数成分の出力値が個別上限出力値を超える振動数域では、その振動数成分の出力が個別上限出力値に制限されると共に、一の振動数成分の次の高次振動数成分の個別上限出力値はそのまま適用される。したがって、一の振動成分及びその高次成分振動出力が飽和することなく出力され、アクティブマウントに対しアクチュエータから適正に出力される。
【００１０】
これに対して、一の振動数成分の出力値がその個別上限出力値の範囲内にある振動数域では、一の振動数成分の次の高次振動数成分の上限値を、上限出力値から次の振動数成分の前の全ての振動数成分の出力値を引いた値に更新することにより、一の振動数成分についてはその出力値により外力が抑制され、また、その次の高次振動数成分の出力値が、この振動数成分での更新前の個別上限出力値を超えたとしても、更新後の個別上限出力値の範囲内で最大限の出力値で出力される。
【００１１】
【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、同実施形態である加振器付エンジンマウントを搭載したガソリンエンジン車Ｍの車体振動除去のための能動制御系の概略構成を構成図により示したものであり、図２は、能動制御システムをブロック図により示したものである。ガソリンエンジン車Ｍは、車体１０にエンジン１１を弾性支持するアクティブマウントである加振器付エンジンマウント（以下、エンジンマウントと記す）２０を搭載している。
【００１２】
エンジンマウント２０は、図３に示すように、上下方向に配置した筒状のケース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が軸方向上方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が軸方向下方に向けて取り付けられている。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。
【００１３】
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し、信号処理を行うようになっている。また、車両内のシート１４にはピックアップ加速度センサ１５が取り付けられている。
【００１４】
車両Ｍには、制御装置３０が設けられている。制御装置３０はマイクロコンピュータよりなる制御部３１を設けている。制御部３１には適応制御部４０が含まれており、制御部３１は図４〜図６に示す「振動制御プログラム」を実行することにより、エンジンマウント２０の制御を適応制御法例えばDXHS LMSフィルタを用いた適応制御方法によって行うものである。なお、制御部３１の記憶部には、電磁アクチュエータ２３への出力の上限値である上限出力値Ａｇと、振動発生源の個々の振動数域での基準振動数成分と高次振動数成分の出力の上限値である個別上限出力値ａｇｋｉ（ｉ＝１，２、…）のデータが記憶されている。個別上限出力値ａｇｋｉの和は、上限出力値Ａｇに等しくされている。
【００１５】
さらに、制御部３１の入力側には、上記回転パルスセンサ１２及びピックアップ加速度センサ１５が接続されている。また、制御部３１の出力側には、パワーアンプ３３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。なお、本実施形態では、対象とする振動数については、エンジン振動数である基準振動数ｆ１に対して、高次振動数として二次振動数ｆ２（＝２ｆ１）及び三次振動数ｆ３（＝４ｆ１）のみとし、さらに高次の振動数については扱いを省略する。ただし、実際に四次以上の高次の振動数は非常に振幅が小さいので無視してもほとんど振動としては影響はない。
【００１６】
つぎに、上記構成の実施形態の動作について説明する。
車両のスタートスイッチがオンされることにより、制御部３１は、図４〜図６に示す「振動制御プログラム」の実行をステップ６０にて開始し、各種変数の初期化を行った後、回転パルスセンサ１２からの回転数信号を受けて、周波数判定部６１で制御対象振動数ｆｋ（角周波数ωｋ）であることを判定する（ステップ６１〜６３）。さらにここでの外力振動の振幅成分が一次振動数（基準振動数）、二次振動数、三次振動数でそれぞれａｋ１′、ａｋ２′，ａｋ３′であることを認識し（ステップ６４）、これに対して以下に説明するように適応制御を実行する（ステップ６５）。
【００１７】
周波数判定部４１にて制御対象振動数ｆｋ（角周波数ωｋ）の制御対象信号を選択し、適応フィルタＷ４２に出力する。入力信号ｘは、適応フィルタＷ４２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、信号伝達系（伝達関数Ｇ）４３へ入力され、処理信号ｚが出力される。この処理信号ｚに上記伝達系（Ｇ′）５２を経た外力ｄが加算され、シート１４に設けたピックアップ加速度センサ１５により検出されて、誤差信号ｅが出力される。この誤差信号ｅ（ｎ）と予め規定された信号伝達系の推定伝達特性４５とを用い、デジタルフィルタ４４（DXHS LMS）により適応フィルタＷ４２のフィルタ係数が逐次更新される。このように逐次更新された最適フィルタ係数に基づいて、適応フィルタＷ４２のおいて更新された出力信号の一次振動数（基準振動数）、二次振動数、三次振動数成分の出力値がそれぞれａｋ１，ａｋ２，ａｋ３にされる（ステップ６６）。ここで、各出力値ａｋ１，ａｋ２，ａｋ３の和は、数１に示すように、上限出力値Ａｇ以下にされている。
【００１８】
【数１】
ａｋ１＋ａｋ２＋ａｋ３  ≦  Ａｇ
【００１９】
つぎに、一次振動数（基準振動数）の出力値ａｋ１が一次振動数での個別上限出力値ａｇｋ１と比較される（ステップ６７，６８）。出力値ａｋ１が個別上限出力値ａｇｋ１より大きいときは、「ＹＥＳ」との判定の基にプログラムはステップ６９に移され、出力値ａｋ１＝ａｇｋ１のように更新される。すなわち、出力値ａｋ１が個別上限出力値ａｇｋ１より大きいときは、出力値ａｋ１が個別上限出力値ａｇｋ１に制限されることになる。つぎに、二次振動数の出力値ａｋ２が二次振動数での個別上限出力値ａｇｋ２と比較される（ステップ７０，７１）。出力値ａｋ２が個別上限出力値ａｇｋ２より大きいときは、出力値ａｋ２＝ａｇｋ２のように更新される（ステップ７２）。この場合は、出力値ａｋ１，ａｋ２が、個別上限出力値ａｇｋ１，ａｇｋ２より大きいため、三次振動数の出力値ａｋ３は個別上限出力値ａｇｋ３より小さくなり、したがってそのまま出力値とされる（ステップ７３）。このように決定された出力値ａｋ１，ａｋ２，ａｋ３がまとめて出力値ａｋとされる（ステップ７４）。
【００２０】
一方、出力値ａｋ２が個別上限出力値ａｇｋ２より小さいときは、ステップ７１にて「ＮＯ」との判定の基に、プログラムはステップ７６に移され、出力値ａｋ２がそのまま更新され、さらに三次の個別上限出力値ａｇｋ３が下記数２のように更新される（ステップ７７）。すなわち、個別上限出力値ａｇｋ３は、上限出力値Ａｇから一次及び二次の振動数成分の出力値ａｋ１，ａｋ２を引いた値にされる。
【００２１】
【数２】
ａｇｋ３  ＝  Ａｇ−ａｋ１−ａｋ２
【００２２】
つぎに、三次振動数の出力値ａｋ３が個別上限出力値ａｇｋ３と比較される（ステップ７８，７９）。出力値ａｋ３が個別上限出力値ａｇｋ３より大きいときは、「ＹＥＳ」との判定の基にプログラムはステップ８０に移され出力値ａｋ３＝ａｇｋ３のように更新され、出力値ａｋ３が個別上限出力値ａｇｋ３より小さいときは、「ＮＯ」との判定の基にプログラムはステップ８１に移され出力値ａｋ３はそのままの値に更新される。いずれの場合も、その後は、このように決定された出力値ａｋ１，ａｋ２，ａｋ３がまとめて出力値ａｋとして出力される（ステップ７４）。出力後は、個別上限出力値ａｇｋ１，ａｇｋ２，ａｇｋ３が初期値に更新され(ステップ７５)、その後プログラムはステップ６２に戻され、次の振動入力に対応して、ステップ６３以下の処理が行われる。
【００２３】
すなわち、この場合は、電磁アクチュエータ２３への出力の内の一次出力値ａｋ１が個別個別上限出力値ａｇｋ１を超える振動数域では、一次出力値ａｋ１＝ａｇｋ１にされると共に、次の二次振動数成分の個別上限出力値ａｇｋ２はそのまま適用される。また、二次出力値がその個別上限出力値ａｇｋ２の範囲内にある振動数域では、次の三次振動数成分の個別上限出力値ａｇｋ３を上限出力値Ａｇから出力値ａｋ１，ａｋ２を引いた値とされるため、三次振動数成分の出力値ａｋ３が更新前の個別上限出力値を超えたとしても、更新された個別上限出力値ａｇｋ３に基づいた最大限の出力値で出力される。
したがって、各振動数成分の出力の大きさに応じて個別上限出力値が適正に更新されるので、上限出力値を最大限に利用してしかも飽和することのない適正な出力により、外力振動を効果的に抑制することができる。
【００２４】
つぎに、出力値ａｋ１が個別上限出力値ａｇｋ１より小さい場合について説明する。このときは、ステップ６８において「ＮＯ」との判定の基にプログラムはステップ８２に移され、出力値ａｋ１はそのままの値に更新され、さらに二次の個別上限出力値ａｇｋ２が下記数３のように更新される（ステップ８３）。すなわち、個別上限出力値ａｇｋ２は、上限出力値Ａｇから一次の振動数成分の出力値ａｋ１を引いた値にされる。
【００２５】
【数３】
ａｇｋ２  ≦  Ａｇ−ａｋ１
【００２６】
つぎに、二次振動数の出力値ａｋ２が二次振動数での個別上限出力値ａｇｋ２と比較される（ステップ８４，８５）。出力値ａｋ２が個別上限出力値ａｇｋ２より大きいときは、「ＹＥＳ」との判定の基にプログラムはステップ８６に移され、出力値ａｋ２＝ａｇｋ２のように更新される（ステップ８６）。この場合は、ａｋ２が，個別上限出力値ａｇｋ２より大きいため、出力値ａｋ３は個別上限出力値ａｇｋ３より小さく、したがってそのまま出力値とされる（ステップ８７）。これら出力値ａｋ１，ａｋ２，ａｋ３がまとめて出力値ａｋとして出力される（ステップ７４）。
【００２７】
一方、出力値ａｋ２が個別上限出力値ａｇｋ２より小さいときは、ステップ８５にて「ＮＯ」との判定の基に、プログラムはステップ８８に移され、出力値ａｋ２がそのまま更新され、さらに三次の個別上限出力値ａｇｋ３が下記数４のように更新される（ステップ８９）。すなわち、個別上限出力値ａｇｋ３は、上限出力値Ａｇから一次及び二次の振動数成分の出力値ａｋ１，ａｋ２を引いた値にされる。
【００２８】
【数４】
ａｇｋ３  ≦  Ａｇ−ａｋ１−ａｋ２
【００２９】
つぎに、三次振動数の出力値ａｋ３が個別上限出力値ａｇｋ３と比較される（ステップ９０，９１）。出力値ａｋ３が個別上限出力値ａｇｋ３より大きいときは、出力値ａｋ３＝ａｇｋ３のように更新され（ステップ９２）、出力値ａｋ３が個別上限出力値ａｇｋ３より小さいときは、出力値ａｋ３はそのままの値に更新される（ステップ９３）。いずれの場合もその後は、このように決定された出力値ａｋ１，ａｋ２，ａｋ３がまとめて出力値ａｋとして出力される（ステップ７４）。出力後は、個別上限出力値ａｇｋ１，ａｇｋ２，ａｇｋ３が初期値に更新され(ステップ７５)、その後、プログラムはステップ６２に戻され、次の振動入力に対応して、ステップ６３以下の処理が行われる。
【００３０】
すなわち、この場合は、電磁アクチュエータ２３への出力の内の一次出力値ａｋ１が個別上限出力値ａｇｋ１の範囲内にある振動数域では、次の二次振動数成分の個別上限出力値ａｇｋ２を上限出力値Ａｇから出力値ａｋ１を引いた値とされるため、二次振動数成分の出力値ａｋ２が更新前の個別上限出力値ａｇｋ２を超えたとしても、更新された個別上限出力値ａｇｋ２に基づいた出力値で出力される。また、三次振動成分の出力値についても同様に、二次出力値ａｋ２が個別上限出力値ａｇｋ２の範囲内にある振動数域では、その個別上限出力値ａｇｋ３は、上限出力値Ａｇから出力値ａｋ１，ａｋ２を引いた値とされる。
【００３１】
したがって、上記実施形態においては、各振動数成分の出力の大きさに応じて個別上限出力値が適正に更新されるので、上限出力値Ａｇを最大限に利用すると共に飽和することのない適正な出力により、外力振動を効果的に抑制することができる。その結果、車両の広い回転数領域すべてにおいて、車両の各次元の振動を効果的に抑制することができるため、車両の乗り心地を改善することができる。なお、上記実施形態においては、適応制御法として、DXHS LMSフィルタを用いた適応制御方法を採用しているが、その他適応最小平均自乗フィルタ（Filtered-X LMS）等を用いた方法でもよい。
【００３２】
【発明の効果】
上記請求項１の発明によれば、振動発生源からの振動の広い振動数域に対して、アクテイブマウントへの上限出力値を、外力振動の基準振動数成分から高次振動数成分に対して適正に分配することにより、上限出力値を最大限に活用できると共に出力が飽和することもないので、振動発生源からの外力を効果的に抑制することができる。その結果、車両の乗り心地を適正に改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態であるエンジンマウントを搭載したガソリンエンジン車Ｍの車体振動除去のための能動制御系の概略構成を示す構成図である。
【図２】能動制御系を示したブロック図である。
【図３】能動制御に用いる加振器付エンジンマウントを概略的に示す断面図である。
【図４】図１に示す制御部により実行される「振動制御プログラム」のフローチャートの一部である。
【図５】同「振動制御プログラム」のフローチャートの一部である。
【図６】同「振動制御プログラム」のフローチャートの一部である。
【符号の説明】
１０…車体、１１…エンジン、１２…回転パルスセンサ、１５…ピックアップ加速度センサ、２０…加振器付エンジンマウント、２３…電磁アクチュエータ、３０…制御装置、３１…制御部、４０…適応制御部。
【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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