DE102021116116B4

DE102021116116B4 - Dämpfungssteuervorrichtung und Dämpfungssteuerverfahren für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE102021116116B4
Application number: DE102021116116.9A
Authority: DE
Inventors: Hiroki Furuta
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2020-06-24
Filing date: 2021-06-22
Publication date: 2023-04-20
Anticipated expiration: 2041-06-23
Also published as: DE102021116116A1; CN113829823B; US11919353B2; JP7314869B2; JP2022006538A; CN113829823A; US20210402840A1

Abstract

Dämpfungssteuervorrichtung für ein Fahrzeug, miteiner Steuerkrafterzeugungsvorrichtung (17), die dazu ausgelegt ist, eine vertikale Steuerkraft zum Dämpfen eines gefederten Abschnitts des Fahrzeugs (10) zwischen mindestens einem Rad (11) und einem Abschnitt einer Fahrzeugkarosserie (10a), der einer Position des Rads (11) entspricht, zu erzeugen;einer Steuereinheit (30), die dazu ausgelegt ist, die Steuerkrafterzeugungsvorrichtung (17) zu steuern; undeiner Fahrbahnoberflächenauslenkungsinformations-Erfassungsvorrichtung, die dazu ausgelegt ist, auf Fahrbahnoberflächenauslenkungen bezogene Informationen zu erfassen, die sich auf eine vertikale Auslenkung einer Fahrbahnoberfläche vor dem Fahrzeug und damit vor dem Rad (11) beziehen, wobei:die Steuereinheit (30) ausgelegt ist, umeine vorhergesagte Radpassierposition zu bestimmen, welche das Rad (11) voraussichtlich passieren wird,eine Sollsteuerkraft zum Verringern von Schwingungen des gefederten Abschnitts, wenn das Rad (11) die vorhergesagte Radpassierposition passiert, als einen Wert zu berechnen, der proportional zu einem Fahrbahnoberflächenauslenkungswert ist, der auf der auf die Fahrbahnoberflächenauslenkung bezogenen Information basiert, unddie Steuerkrafterzeugungsvorrichtung (17) so zu steuern, dass die von der Steuerkrafterzeugungsvorrichtung (17) erzeugte Steuerkraft die Sollsteuerkraft wird, wenn das Rad (11) die vorhergesagte Radpassierposition passiert; unddie Steuereinheit (30) ausgelegt ist, die Sollsteuerkraft unter Verwendung des Fahrbahnoberflächenauslenkungswertes zu berechnen, der eine Phase hat, die nach vorne verschoben wurde, um eine Phase einer Übertragungsfunktion von dem Fahrbahnoberflächenauslenkungswert basierend auf der auf die Fahrbahnoberflächenauslenkung bezogenen Information zu der Sollsteuerkraft um einen Phasenverschiebungsbetrag größer als 0 Grad nach vorne zu verschieben.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dämpfungssteuervorrichtung und ein Dämpfungssteuerverfahren für ein Fahrzeug, wie beispielsweise ein Automobil.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Die Steuerung von Fahrzuständen eines Fahrzeugs beinhaltet eine Steuerung zur Dämpfung eines gefederten Abschnitts. Bei dieser Steuerung wird eine vertikale Steuerkraft, die zwischen einem Rad und einer Fahrzeugkarosserie erzeugt werden soll, gesteuert, um den gefederten Abschnitt zu dämpfen. Als Dämpfungssteuerung für den gefederten Abschnitt des Fahrzeugs ist eine Vorschaudämpfungssteuerung bekannt, wie sie beispielsweise in der JP H05 - 319 066 A beschrieben ist. Bei der Vorschaudämpfungssteuerung werden gefederte Abschnitte an einer Vorderradposition und einer Hinterradposition gedämpft, indem vertikale Fahrbahnoberflächenauslenkungen vor dem Fahrzeug verwendet werden, die von einem Vorschausensor erfasst werden. Gemäß der Vorschaudämpfungssteuerung kann der gefederte Abschnitt effektiv und ohne Verzögerung gedämpft werden, verglichen mit einer Dämpfungssteuerung, die auf der Grundlage eines Ergebnisses der Erkennung eines vertikalen Bewegungszustandsbetrags des Fahrzeugs wie einer vertikalen Beschleunigung des gefederten Abschnitts durchgeführt wird.
Die DE 40 15 221 A1 offenbart eine Steuervorrichtung zum Steuern eines ersten Mechanismus zur Unterdrückung von Vorderradseiten-Fahrzeughöhenvibrationen an einer Vorderradseite eines Fahrzeuges durch eine erste Dämpfungskraft und eines zweiten Mechanismus zum Unterdrücken von Hinterradseiten-Fahrzeughöhenvibrationen an einer Hinterradseite des Fahrzeuges durch eine zweite Dämpfungskraft. Die Steuervorrichtung für die Fahrzeugkarosserievibrationen umfasst ferner Dämpfungskraftsteuereinrichtungen, die mit dem ersten und zweiten Mechanismus und den Fahrzeughöhenerfassungseinrichtungen gekoppelt sind.
Die DE 10 2016 216 008 A1 offenbart ein Verfahren zur Ansteuerung der Schwingungsdämpfer einer Kraftfahrzeug-Radaufhängung, umfassend ein Erzeugen von Daten, welche die Topographie der vor dem Kraftfahrzeug liegenden Fahrbahn repräsentieren, ein Auswerten der Daten im Hinblick auf Fahrbahnunebenheiten und ein Einstellen der Schwingungsdämpfer unter Berücksichtigung der Auswertung der Fahrbahnunebenheiten.
Als Dämpfungssteuerung für den gefederten Abschnitt des Fahrzeugs ist auch eine Vorschaudämpfungssteuerung bekannt, die beispielsweise in der US 2018 / 0 154 723 A1 beschrieben ist. Diese Vorschaudämpfungssteuerung wird auf der Grundlage von Vorschaureferenzdaten durchgeführt, die Positionsinformationen des Fahrzeugs und Fahrbahnoberflächeninformationen (im Voraus erfasste Fahrbahnoberflächeninformationen) enthalten. Die Vorschaureferenzdaten sind auf einem Server gespeichert, der drahtlos mit dem Fahrzeug kommuniziert. Die in den Vorschaureferenzdaten enthaltene Fahrbahnoberflächeninformation ist ein Wert, der eine vertikale Verschiebung/Auslenkung einer Fahrbahnoberfläche (Fahrbahnoberflächenauslenkung) angibt, und wird auf der Grundlage von Abtastdaten erzeugt, die von einem Vorschausensor wie einem Kamerasensor, einem LIDAR-Sensor (Light Detection and Ranging-Sensor), einem Radar oder einem ebenen oder dreidimensionalen Abtastsensor erfasst werden.
Um die Genauigkeit der in den Vorschaureferenzdaten enthaltenen Fahrbahnoberflächeninformationen zu verbessern, kann eine vertikale ungefederte Auslenkung auf der Grundlage eines vertikalen Bewegungszustandsbetrags des Fahrzeugs erfasst werden, der während der Fahrt des Fahrzeugs detektiert wird, und eine Kombination aus der ungefederten Auslenkung und einer Position, an der der Bewegungszustandsbetrag erkannt wird, kann als die Vorschaureferenzdaten festgelegt werden. Gemäß der Dämpfungssteuerung, welche die Vorschaureferenzdaten verwendet, die auf dem Bewegungszustandsbetrag basieren, kann der gefederte Abschnitt mit höherer Genauigkeit gedämpft werden als bei der Dämpfungssteuerung unter Verwendung der Vorschaureferenzdaten, die auf der Abtastung des Vorschausensors basieren.
Um den gefederten Abschnitt effektiv zu dämpfen, kann eine Solldämpfungssteuerkraft/Zieldämpfungssteuerkraft zum Dämpfen des gefederten Abschnitts als die Summe einer Steuerkomponente, die proportional zu einer zeitlichen Ableitung eines auf eine ungefederte Auslenkung bezogenen Werts, wie einer Fahrbahnoberflächenauslenkung oder einer ungefederten Auslenkung, ist, und einer Steuerkomponente, die proportional zu dem auf eine ungefederte Auslenkung bezogenen Wert ist, berechnet werden.
Kurzbeschreibung der Erfindung
Zur einfachen Berechnung der Solldämpfungssteuerkraft für die Dämpfung des gefederten Abschnitts kann die Steuerkomponente, die proportional zur zeitlichen Ableitung des auf die ungefederte Auslenkung bezogenen Werts ist, weggelassen werden und kann nur die Steuerkomponente, die proportional zu dem auf die ungefederte Auslenkung bezogenen Wert ist, als Solldämpfungssteuerkraft festgelegt werden.
Wenn die Solldämpfungssteuerkraft einfach als ein Wert proportional zu dem Wert der ungefederten Auslenkung berechnet wird, kann jedoch eine Schwingungskomponente proportional zu einer zeitlichen Ableitung eines wegbezogenen Wertes der Fahrbahnoberfläche nicht gedämpft werden. Wenn die Solldämpfungssteuerkraft umgekehrt als ein Wert proportional zu der zeitlichen Ableitung des auf die Fahrbahnoberfläche bezogenen Wertes berechnet wird, kann eine Schwingungskomponente proportional zu dem auf die Fahrbahnoberfläche bezogenen Wert nicht effektiv gedämpft werden. Außerdem steigt die Solldämpfungssteuerkraft in einem hochfrequenten Bereich an, was zu Problemen wie einem Anstieg des Energieverbrauchs, einer Abnahme der Lebensdauer eines Steuergeräts und einem Anstieg der Wärmeentwicklung führt.
Beispielsweise ist in einem in 13 dargestellten Fall A, in dem die Solldämpfungssteuerkraft eine Dämpfungskraft proportional zu dem Fahrbahnoberflächenauslenkungswert ist, die Dämpfungskraft in einem Frequenzbereich, der höher ist als eine Mittelfrequenz (beispielsweise 2 bis 3 Hz), kleiner als eine Dämpfungskraft in einem Fall B, in dem die Solldämpfungssteuerkraft eine Dämpfungskraft proportional zu der zeitlichen Ableitung des Fahrbahnoberflächenauslenkungswertes ist, und eine Dämpfungskraft in einem Fall C, in dem die Solldämpfungssteuerkraft die Summe aus der Dämpfungskraft proportional zu dem Fahrbahnoberflächenauslenkungswert und der Dämpfungskraft proportional zu der zeitlichen Ableitung des Fahrbahnoberflächenauslenkungswertes ist.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Dämpfungssteuervorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 und ein bei dem eine Dämpfungssteuerverfahren mit den Merkmalen von Anspruch 10 für ein Fahrzeug bereit, Solldämpfungssteuerkraft einfach berechnet werden kann und ein gefederter Abschnitt effektiver gedämpft werden kann als in einem Fall, in dem die Solldämpfungssteuerkraft lediglich als ein Wert proportional zu einem auf eine ungefederte Auslenkung bezogenen Wert berechnet wird.
Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf eine Dämpfungssteuervorrichtung für ein Fahrzeug, die eine Steuerkrafterzeugungsvorrichtung, eine Steuereinheit und eine Fahrbahnoberflächenauslenkungsinformations-Erfassungsvorrichtung beinhaltet. Die Steuerkrafterzeugungsvorrichtung ist dazu ausgelegt, eine vertikale Steuerkraft zur Dämpfung eines gefederten Abschnitts des Fahrzeugs zwischen mindestens einem Rad und einem Abschnitt einer Fahrzeugkarosserie zu erzeugen, der einer Position des Rads entspricht. Die Steuereinheit ist dazu ausgelegt, die Steuerkrafterzeugungsvorrichtung zu steuern. Die Fahrbahnoberflächenauslenkungsinformations-Erfassungsvorrichtung ist dazu ausgelegt, auf die Fahrbahnauslenkung bezogene Informationen zu erfassen, die sich auf eine vertikale Auslenkung/Verschiebung einer Fahrbahnoberfläche/Fahrbahnunebenheit vor dem Fahrzeug und damit vor dem Rad beziehen. Die Steuereinheit ist dazu ausgelegt, eine vorhergesagte Radpassierposition zu bestimmen, welche das Rad voraussichtlich passiert, eine Sollsteuerkraft zum Verringern von Schwingungen des gefederten Abschnitts zu berechnen, wenn das Rad die vorhergesagte Radpassierposition passiert, und zwar als einen Wert, der proportional zu einem Fahrbahnoberflächenauslenkungswert ist, der auf den auf der Fahrbahnoberflächenauslenkung bezogenen Informationen basiert, und die Steuerkrafterzeugungsvorrichtung so zu steuern, dass die von der Steuerkrafterzeugungsvorrichtung erzeugte Steuerkraft die Sollsteuerkraft wird, wenn das Rad die vorhergesagte Radpassierposition passiert.
Die Steuereinheit ist dazu ausgelegt, die Sollsteuerkraft unter Verwendung des Fahrbahnoberflächenauslenkungswertes zu berechnen, der eine Phase hat, die nach vorne verschoben wurde/voreilt, um eine Phase einer Übertragungsfunktion von dem Fahrbahnoberflächenauslenkungswert basierend auf der auf die Fahrbahnoberflächenauslenkung bezogenen Information zu der Sollsteuerkraft um einen Phasenverschiebungsbetrag/Phasenvoreilungsbetrag größer als 0 Grad nach vorne zu verschieben.
Gemäß der oben beschriebenen Konfiguration wird die Steuereinheit durch die Sollsteuerkraft gesteuert, die unter Verwendung des Fahrbahnoberflächenauslenkungswertes berechnet wird, der die Phase hat, die nach vorne verschoben wurde, um die Phase der Übertragungsfunktion von dem Fahrbahnoberflächenauslenkungswert basierend auf der auf die Fahrbahnoberflächenauslenkung bezogenen Information zu der Sollsteuerkraft um den Phasenverschiebungsbetrag größer als 0 Grad nach vorne zu verschieben. Die Sollsteuerkraft, die als der Wert berechnet wird, der proportional zu dem Fahrbahnoberflächenauslenkungswert mit der nach vorne verschobenen Phase ist, ist näher an der Sollsteuerkraft, die als die Summe der Steuerkomponente, die proportional zu der zeitlichen Ableitung des auf die ungefederte Auslenkung bezogenen Wertes ist, und der Steuerkomponente, die proportional zu dem auf die ungefederte Auslenkung bezogenen Wert ist, berechnet wird. Auf diese Weise kann das Dämpfungsverhalten für den gefederten Abschnitt insbesondere bei einer Frequenz gleich oder höher als die Mittelfrequenz gegenüber einem Fall, in dem die Phase des Fahrbahnoberflächenauslenkungswertes nicht nach vorne verschoben wird, verbessert werden. Weiterhin ist es möglich, die Möglichkeit der Probleme wie eine Erhöhung des Energieverbrauchs, eine Verringerung der Lebensdauer des Aktuators und eine Erhöhung der Wärmeerzeugungsmenge aufgrund der Erhöhung der Dämpfungssteuerkraft in dem Hochfrequenzbereich zu reduzieren.
Beispielsweise ist ein Fall D in 13 ein Fall, in dem die Sollsteuerkraft als der Wert berechnet wird, der proportional zu dem auf die ungefederte Auslenkung bezogenen Wert mit der nach vorne verschobenen Phase ist. Gemäß dem Fall D kann die Dämpfungsleistung für den gefederten Abschnitt bei einer Frequenz, die gleich oder höher als die Mittelfrequenz ist, im Vergleich zum Fall A verbessert werden, bei dem die Sollsteuerkraft als der Wert berechnet wird, der proportional zu der ungefederten Auslenkung ist, dessen Phase nicht nach vorne verschoben ist. Gemäß dem Fall D kann die Dämpfungsleistung für den gefederten Abschnitt bei einer Frequenz, die gleich oder niedriger als die Mittelfrequenz ist, im Vergleich zum Fall B verbessert werden, bei dem die Sollsteuerkraft als der Wert berechnet wird, der proportional zur zeitlichen Ableitung des auf die ungefederte Auslenkung bezogenen Werts ist.
Die Steuereinheit kann dazu ausgelegt sein, die Sollsteuerkraft zu berechnen, indem sie den Fahrbahnoberflächenauslenkungswert mit der nach vorne verschobenen Phase verwendet, um den Phasenverschiebungsbetrag auf einen Wert größer als 0 Grad und kleiner als 180 Grad für eine vorbestimmte Frequenz festzulegen.
Gemäß dem oben beschriebenen Aspekt kann der Phasenverschiebungsbetrag für die vorbestimmte Frequenz auf den Wert größer als 0 Grad und kleiner als 180 Grad geregelt werden.
Der Phasenverschiebungsbetrag kann ein Wert sein, der größer als 0 Grad und kleiner als 90 Grad ist.
Gemäß dem oben beschriebenen Aspekt kann der Phasenverschiebungsbetrag auf einen Wert größer als 0 Grad und kleiner als 90 Grad gesteuert werden.
Der Phasenverschiebungsbetrag kann ein Wert größer oder gleich 40 Grad und kleiner oder gleich 50 Grad sein.
Gemäß dem oben beschriebenen Aspekt kann der Phasenverschiebungsbetrag auf den Wert größer oder gleich 40 Grad und kleiner oder gleich 50 Grad geregelt werden.
Die Steuereinheit kann dazu ausgelegt sein, die Fahrbahnoberflächenauslenkungswerte an der vorhergesagten Radpassierposition und in einem Frequenzbestimmungsbereich vor der vorhergesagten Radpassierposition auf der Grundlage der auf der Fahrbahnoberflächenauslenkung bezogenen Informationen zu erfassen und den Phasenverschiebungsbetrag zu erhöhen, wenn eine Hauptfrequenz der Fahrbahnoberflächenauslenkungswerte in dem Frequenzbestimmungsbereich zunimmt.
Gemäß dem oben beschriebenen Aspekt kann der Phasenverschiebungsbetrag reduziert werden, wenn die Hauptfrequenz der Fahrbahnoberflächenauslenkungswerte niedrig ist, und der Phasenverschiebungsbetrag kann erhöht werden, wenn die Hauptfrequenz der Fahrbahnoberflächenauslenkungswerte hoch ist. Somit kann im Vergleich zu dem Fall, in dem der Phasenverschiebungsbetrag konstant ist, die Dämpfungsleistung für den gefederten Abschnitt bei einer Frequenz, die gleich oder niedriger als die Mittelfrequenz ist, erhöht werden als die Dämpfungsleistung in dem Fall B, in dem die Sollsteuerkraft als der Wert proportional zur zeitlichen Ableitung des auf die ungefederte Auslenkung bezogenen Wertes berechnet wird, und kann näher an die Dämpfungsleistung in dem Fall A gebracht werden, in dem die Sollsteuerkraft als der Wert proportional zum auf die ungefederte Auslenkung bezogenen Wert berechnet wird. Ferner kann im Vergleich zu dem Fall, in dem der Phasenverschiebungsbetrag konstant ist, die Dämpfungsleistung für den gefederten Abschnitt bei einer Frequenz, die gleich oder höher als die Mittelfrequenz ist, höher als die Dämpfungsleistung im Fall A gemacht werden und kann näher an die Dämpfungsleistung im Fall B und im Fall C gemacht/gebracht werden, in dem die Solldämpfungssteuerkraft die Summe der Dämpfungskraft proportional zu dem Fahrbahnoberflächenauslenkungswert und der Dämpfungskraft proportional zu der zeitlichen Ableitung des auf die Fahrbahnoberfläche bezogenen Werts ist.
Die Steuereinheit kann dazu ausgelegt sein, den Phasenverschiebungsbetrag auf einen Wert größer oder gleich 40 Grad und kleiner oder gleich 50 Grad festzulegen, wenn die Hauptfrequenz der Fahrbahnoberflächenauslenkungswerte in dem Frequenzbestimmungsbereich in einem Referenzfrequenzbereich liegt, der zwischen einer gefederten Resonanzfrequenz und einer ungefederten Resonanzfrequenz des Fahrzeugs vorgegeben ist.
Gemäß dem oben beschriebenen Aspekt kann der Phasenverschiebungsbetrag auf den Wert größer oder gleich 40 Grad und kleiner oder gleich 50 Grad festgelegt werden, wenn die Hauptfrequenz der Fahrbahnoberflächenauslenkungswerte in dem vorgegebenen Referenzfrequenzbereich, also dem mittleren Frequenzbereich, liegt. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass der Phasenverschiebungsbetrag extrem groß oder extrem klein festgelegt wird, wenn die Hauptfrequenz der mit der Fahrbahnoberflächenauslenkungswerte im mittleren Frequenzbereich liegt.
Die Steuereinheit kann dazu ausgelegt sein, den Phasenverschiebungsbetrag auf einen Wert größer als 0 Grad und kleiner als 45 Grad festzulegen, wenn die Hauptfrequenz der Fahrbahnoberflächenauslenkungswerte im Frequenzbestimmungsbereich kleiner als eine untere Grenzfrequenz eines Referenzfrequenzbereichs ist, der zwischen einer gefederten Resonanzfrequenz und einer ungefederten Resonanzfrequenz des Fahrzeugs vorgegeben ist.
Gemäß dem oben beschriebenen Aspekt kann der Phasenverschiebungsbetrag auf den Wert größer als 0 Grad und kleiner als 45 Grad festgelegt werden, wenn die Hauptfrequenz der Fahrbahnoberflächenauslenkungswerte niedriger ist als die untere Grenzfrequenz des vorgegebenen Referenzfrequenzbereichs. Somit kann die Möglichkeit, dass der Phasenverschiebungsbetrag extrem groß festgelegt wird, im Vergleich zu einem Fall reduziert werden, in dem der Phasenverschiebungsbetrag beispielsweise auf einen Wert größer als 45 Grad und kleiner als 90 Grad in der Situation festgelegt wird, in der die Hauptfrequenz der Fahrbahnoberflächenauslenkungswerte niedrig ist.
Die Steuereinheit kann dazu ausgelegt sein, den Phasenverschiebungsbetrag auf einen Wert größer als 45 Grad und kleiner als 90 Grad festzulegen, wenn die Hauptfrequenz der Fahrbahnoberflächenauslenkungswerte in dem Frequenzbestimmungsbereich höher ist als eine obere Grenzfrequenz eines Referenzfrequenzbereichs, der zwischen einer gefederten Resonanzfrequenz und einer ungefederten Resonanzfrequenz des Fahrzeugs vorgegeben ist.
Gemäß dem oben beschriebenen Aspekt kann der Phasenverschiebungsbetrag auf den Wert größer als 45 Grad und kleiner als 90 Grad festgelegt werden, wenn die Hauptfrequenz der Fahrbahnoberflächenauslenkungswerte höher als die obere Grenzfrequenz des voreingestellten Referenzfrequenzbereichs ist. Somit kann die Möglichkeit, dass der Phasenverschiebungsbetrag extrem klein festgelegt wird, im Vergleich zu einem Fall, in dem der Phasenverschiebungsbetrag beispielsweise auf einen Wert größer als 0 Grad und kleiner als 45 Grad festgelegt wird, in der Situation, in der die Hauptfrequenz der Fahrbahnoberflächenauslenkungswerte hoch ist, reduziert werden.
Die Steuereinheit kann dazu ausgelegt sein, die Fahrbahnoberflächenauslenkungswerte an der vorhergesagten Radpassierposition und in einem Frequenzbestimmungsbereich vor der vorhergesagten Radpassierposition auf der Grundlage der auf die Fahrbahnoberflächenauslenkung bezogenen Informationen zu erfassen, die Fahrbahnoberflächenauslenkungswerte in dem Frequenzbestimmungsbereich in eine Mehrzahl von Frequenzbändern zu klassifizieren und den Phasenverschiebungsbetrag auf der Grundlage der Größen der Fahrbahnoberflächenauslenkungswerte in den Frequenzbändern zu bestimmen.
Gemäß dem oben beschriebenen Aspekt werden die Fahrbahnoberflächenauslenkungswerte im Frequenzbestimmungsbereich in die Mehrzahl von Frequenzbändern klassifiziert, und der Phasenverschiebungsbetrag kann in Abhängigkeit von den Größen der Fahrbahnoberflächenauslenkungswerte in den Frequenzbändern variabel festgelegt werden. Auf diese Weise kann der gefederte Abschnitt auch in der Situation, in der die Frequenz der Fahrbahnoberflächenauslenkungswerte schwankt, effektiv gedämpft werden, verglichen mit dem Fall, in dem der Phasenverschiebungsbetrag konstant ist.
Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Dämpfungssteuerverfahren für ein Fahrzeug zum Dämpfen eines gefederten Abschnitts des Fahrzeugs durch Steuern einer Steuerkrafterzeugungsvorrichtung, die dazu ausgelegt ist, eine vertikale Steuerkraft zum Dämpfen des gefederten Abschnitts zwischen mindestens einem Rad und einem Abschnitt einer Fahrzeugkarosserie zu erzeugen, der einer Position des Rads entspricht. Das Verfahren zur Dämpfungssteuerung für das Fahrzeug beinhaltet das Festlegen einer vorhergesagten Radpassierposition, welche das Rad voraussichtlich passieren wird, das Erfassen von auf die Fahrbahnoberflächenauslenkung bezogenen Informationen, die sich auf eine vertikale Auslenkung einer Fahrbahnoberfläche vor dem Fahrzeug und damit vor dem Rad beziehen, Berechnen einer Sollsteuerkraft zum Verringern der Schwingung des gefederten Abschnitts, wenn das Rad die vorhergesagte Radpassierposition passiert, als einen Wert, der proportional zu einem Fahrbahnoberflächenauslenkungswert ist, der eine Phase hat, die nach vorne verschoben wurde, um eine Phase einer Übertragungsfunktion von dem Fahrbahnoberflächenauslenkungswerte auf der Grundlage der auf die Fahrbahnoberflächenauslenkung bezogenen Information zu der Sollsteuerkraft um einen Phasenverschiebungsbetrag größer als 0 Grad nach vorne zu verschieben, und Steuern der Steuerkrafterzeugungsvorrichtung derart, dass die durch die Steuerkrafterzeugungsvorrichtung erzeugte Steuerkraft die Sollsteuerkraft wird, wenn das Rad die vorhergesagte Radpassierposition passiert.
Gemäß dem oben beschriebenen Steuerverfahren wird die Sollsteuerkraft als der Wert berechnet, der proportional zu dem Fahrbahnoberflächenauslenkungswert ist, der die nach vorne verschobene Phase hat. Daher liegt die Sollsteuerkraft näher an der Sollsteuerkraft, die als Summe der Steuerkomponente proportional zu der zeitlichen Ableitung des auf die ungefederte Auslenkung bezogenen Wertes und der Steuerkomponente proportional zum auf die ungefederte Auslenkung bezogenen Wert berechnet wird. Auf diese Weise kann das Dämpfungsverhalten für den gefederten Abschnitt insbesondere bei einer Frequenz, die gleich oder höher als die Mittelfrequenz ist, im Vergleich zu einem Fall verbessert werden, in dem die Phase des Fahrbahnoberflächenauslenkungswertes zur Verwendung bei der Berechnung der Sollsteuerkraft nicht nach vorne verschoben wird. Weiterhin ist es möglich, die Möglichkeit der Probleme wie eine Erhöhung des Energieverbrauchs, eine Verringerung der Lebensdauer der Steuereinheit und eine Erhöhung der Wärmeerzeugungsmenge aufgrund der Erhöhung der Dämpfungssteuerkraft in dem Hochfrequenzbereich zu reduzieren.
Andere Aufgaben, andere Merkmale und begleitende Vorteile der vorliegenden Erfindung werden leicht aus der Beschreibung von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen verstanden werden.
Die „auf die Fahrbahnoberflächenauslenkung bezogenen Information“ die hierin erwähnt wird, kann mindestens eine von einer ungefederten Auslenkung, die eine vertikale Auslenkung eines ungefederten Abschnitts eines Fahrzeugs ist, eine ungefederte Geschwindigkeit, die eine zeitliche Ableitung der ungefederten Auslenkung ist, eine Fahrbahnoberflächenauslenkung, die eine vertikale Auslenkung einer Fahrbahnoberfläche ist, und eine Fahrbahnoberflächenauslenkungsgeschwindigkeit, die eine zeitliche Ableitung der Fahrbahnoberflächenauslenkung ist. Der „Fahrbahnoberflächenauslenkungswert“ kann die ungefederte Auslenkung sein, die die vertikale Auslenkung des ungefederten Abschnitts des Fahrzeugs ist, oder die Fahrbahnoberflächenauslenkung, die die vertikale Auslenkung der Fahrbahnoberfläche ist.
Figurenliste
Merkmale, Vorteile und technische und industrielle Bedeutung von beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren beschrieben, in denen gleiche Zeichen gleiche Elemente bezeichnen, und wobei:

1 ein schematisches Strukturdiagramm eines Fahrzeugs ist, an dem Dämpfungssteuervorrichtungen gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung angebracht sind;
2 ein schematisches Strukturdiagramm einer Dämpfungssteuervorrichtung nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
3 ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Einzelradmodells eines Fahrzeugs ist;
4 ein Diagramm zur Beschreibung einer Vorschaudämpfungssteuerung ist;
5 ein Diagramm zur Beschreibung der Vorschaudämpfungssteuerung ist;
6 ein Diagramm zur Beschreibung der Vorschaudämpfungssteuerung ist;
7 ein Flussdiagramm ist, das eine Dämpfungssteuerungsroutine für das Fahrzeug gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
8 ein Flussdiagramm ist, das eine Routine zur Erfassung der ungefederten Auslenkung veranschaulicht;
9 ein Flussdiagramm ist, das eine Dämpfungssteuerungsroutine für das Fahrzeug gemäß einer zweiten Ausführungsform veranschaulicht;
10 ein Flussdiagramm ist, das eine Dämpfungssteuerungsroutine für das Fahrzeug gemäß einer dritten Ausführungsform veranschaulicht;
11 ein schematisches Strukturdiagramm einer Steuereinheit für die Dämpfung gemäß einem überarbeiteten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist;
12 ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Kennfeldes zur Berechnung eines Phasenverschiebungsbetrages Phad basierend auf einer Spitzenfrequenz fp ist; und
13 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung der Beziehungen zwischen einer Frequenz einer ungefederten Auslenkung und einer Dämpfungskraft in einer Dämpfungsvorrichtung gemäß Stand der Technik und einer Dämpfungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Erste Ausführungsform
Aufbau
Eine Dämpfungssteuervorrichtung eines Fahrzeugs gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in 2 allgemein mit dem Bezugszeichen 20 dargestellt. Die Dämpfungssteuervorrichtung 20 wird an einem in 1 dargestellten Fahrzeug 10 eingesetzt.
Das Fahrzeug 10 beinhaltet ein rechtes Vorderrad 11FR, ein linkes Vorderrad 11FL, ein rechtes Hinterrad 11RR, und ein linkes Hinterrad 11RL. Das rechte Vorderrad 11FR ist drehbar an einem Radträgerelement 12FR gelagert. Das linke Vorderrad 11FL ist drehbar an einem Radträgerelement 12FL gelagert. Das rechte Hinterrad 11RR ist drehbar an einem Radträgerelement 12RR gelagert. Das linke Hinterrad 11RL ist drehbar an einem Radträgerelement 12RL gelagert.
Das rechte Vorderrad 11FR, das linke Vorderrad 11FL, das rechte Hinterrad 11RR und das linke Hinterrad 11RL werden, wenn nicht anders unterschieden, als „Räder 11“ bezeichnet. In ähnlicher Weise werden das rechte Vorderrad 11FR und das linke Vorderrad 11FL als „Vorderräder 11F“ bezeichnet. In ähnlicher Weise werden das rechte Hinterrad 11RR und das linke Hinterrad 11RL als „Hinterräder 11R“ bezeichnet. Die Radträgerelemente 12FR bis 12RL werden als „Radträgerelemente 12“ bezeichnet.
Das Fahrzeug 10 beinhaltet weiterhin eine rechte Vorderradaufhängung 13FR, eine linke Vorderradaufhängung 13FL, eine rechte Hinterradaufhängung 13RR und eine linke Hinterradaufhängung 13RL. Details zu den Aufhängungen 13FR bis 13RL werden im Folgenden beschrieben. Die Aufhängungen 13FR bis 13RL können Einzelradaufhängungen sein.
Die rechte Vorderradaufhängung 13FR hängt das rechte Vorderrad 11FR an einer Fahrzeugkarosserie 10a auf und beinhaltet einen Querlenker 14FR, einen Stoßdämpfer 15FR und eine Tragfeder 16FR. Die linke Vorderradaufhängung 13FL hängt das linke Vorderrad 11FL an der Fahrzeugkarosserie 10a auf und beinhaltet einen Querlenker 14FL, einen Stoßdämpfer 15FL und eine Tragfeder 16FL.
Die rechte Hinterradaufhängung 13RR hängt das rechte Hinterrad 11RR an der Fahrzeugkarosserie 10a auf und beinhaltet einen Querlenker 14RR, einen Stoßdämpfer 15RR und eine Tragfeder 16RR. Die linke Hinterradaufhängung 13RL hängt das linke Hinterrad 11RL an der Fahrzeugkarosserie 10a auf und beinhaltet einen Querlenker 14RL, einen Stoßdämpfer 15RL und eine Tragfeder 16RL.
Die rechte Vorderradaufhängung 13FR, die linke Vorderradaufhängung 13FL, die rechte Hinterradaufhängung 13RR und die linke Hinterradaufhängung 13RL werden als „Aufhängungen 13“ bezeichnet, sofern nicht anders unterschieden. In ähnlicher Weise werden die Querlenkere 14FR bis 14RL als „Querlenkere 14“ bezeichnet. In ähnlicher Weise werden die Stoßdämpfer 15FR bis 15RL als „Stoßdämpfer 15“ bezeichnet. In ähnlicher Weise werden die Tragfedern 16FR bis 16RL als „Tragfedern 16“ bezeichnet.
Der Querlenker 14 koppelt das Radträgerelement 12 mit der Fahrzeugkarosserie 10a. In 1 ist ein Querlenker 14 für eine Aufhängung 13 dargestellt, es kann aber auch eine Mehrzahl von Querlenkern 14 für eine Aufhängung 13 vorgesehen sein.
Der Stoßdämpfer 15 ist zwischen der Fahrzeugkarosserie 10a und dem Querlenker 14 angeordnet, am oberen Ende mit der Fahrzeugkarosserie 10a und am unteren Ende mit dem Querlenker 14 gekoppelt. Die Tragfeder 16 ist über den Stoßdämpfer 15 elastisch zwischen der Fahrzeugkarosserie 10a und dem Querlenker 14 gelagert. Das heißt, das obere Ende der Tragfeder 16 ist mit der Fahrzeugkarosserie 10a und das untere Ende der Tragfeder 16 ist mit einem Zylinder des Stoßdämpfers 15 gekoppelt. Bei dieser elastischen Lagerung der Tragfeder 16 kann der Stoßdämpfer 15 zwischen der Fahrzeugkarosserie 10a und dem Radträgerelement 12 angeordnet sein.
In diesem Beispiel ist der Stoßdämpfer 15 ein nicht einstellbarer Stoßdämpfer, kann aber auch ein einstellbarer Stoßdämpfer sein. Die Tragfeder 16 kann ohne Eingriff des Stoßdämpfers 15 elastisch zwischen der Fahrzeugkarosserie 10a und dem Querlenker 14 gelagert sein. Das heißt, das obere Ende der Tragfeder 16 kann mit der Fahrzeugkarosserie 10a und das untere Ende der Tragfeder 16 kann mit dem Querlenker 14 verbunden sein. In dieser elastischen Lagerungsstruktur der Tragfeder 16 können der Stoßdämpfer 15 und die Tragfeder 16 zwischen der Fahrzeugkarosserie 10a und dem Radträgerelement 12 angeordnet sein.
In Bezug auf die Elemente wie das Rad 11 und den Stoßdämpfer 15 des Fahrzeugs 10 wird ein radnaher Abschnitt in Bezug auf die Tragfeder 16 als „ungefederter Abschnitt 50 (siehe 3)“ bezeichnet. Hinsichtlich der Elemente wie der Fahrzeugkarosserie 10a und des Stoßdämpfers 15 des Fahrzeugs 10 wird ein Abschnitt nahe der Fahrzeugkarosserie 10a in Bezug auf die Tragfeder 16 als „gefederter Abschnitt 51 (siehe 3)“ bezeichnet.
Zwischen der Fahrzeugkarosserie 10a und den Querlenkeren 14FR bis 14RL sind jeweils ein rechter aktiver Vorderradaktuator 17FR, ein linker aktiver Vorderradaktuator 17FL, ein rechter aktiver Hinterradaktuator 17RR und ein linker aktiver Hinterradaktuator 17RL vorgesehen. Die aktiven Aktuatoren 17FR bis 17RL sind parallel zu den Stoßdämpfern 15FR bis 15RL beziehungsweise den Tragfedern 16FR bis 16RL angeordnet.
Der rechte aktive Vorderradaktuator 17FR, der linke aktive Vorderradaktuator 17FL, der rechte aktive Hinterradaktuator 17RR und der linke aktive Hinterradaktuator 17RL werden als „aktive Aktuatoren 17“ bezeichnet, sofern nicht anders unterschieden wird. In ähnlicher Weise werden der rechte aktive Vorderradaktuator 17FR und der linke aktive Vorderradaktuator 17FL als „aktive Vorderradaktuatoren 17F“ bezeichnet. In ähnlicher Weise werden der rechte aktive Hinterradaktuator 17RR und der linke aktive Hinterradaktuator 17RL als „aktive Hinterradaktuatoren 17R“ bezeichnet.
Der aktive Aktuator 17 fungiert als ein Aktuator, der dazu ausgelegt ist, einstellbar eine vertikale Kraft (im Folgenden als „Steuerkraft“ bezeichnet) Fc zu erzeugen, die zwischen der Fahrzeugkarosserie 10a und dem Rad 11 (zwischen dem gefederten Abschnitt 51 und dem ungefederten Abschnitt 50) wirkt, um den gefederten Abschnitt 51 auf der Grundlage eines Steuerbefehls von einer elektronischen Steuereinheit 30 (im Folgenden als „ECU“ bezeichnet, und kann als „Steuereinheit“ bezeichnet werden) zu dämpfen, der in 2 dargestellt ist. Der aktive Aktuator 17 kann als „Steuerkrafterzeugungsgerät“ bezeichnet werden. In diesem Beispiel ist der aktive Aktuator 17 ein elektromagnetischer aktiver Aktuator. Der aktive Aktuator 17 dient als aktive Federung im Zusammenwirken mit beispielsweise dem Stoßdämpfer 15 und der Tragfeder 16.
In der ersten Ausführungsform beinhaltet die Dämpfungssteuervorrichtung 20, wie in 2 dargestellt, eine fahrzeuginterne Vorrichtung 21 (on-board Vorrichtung) und eine externe Vorrichtung 22. Die fahrzeuginterne Vorrichtung 21 beinhaltet die ECU 30, eine Speichervorrichtung 30a, eine Positionsinformationserfassungsvorrichtung 33 und eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung 34. Die fahrzeuginterne Vorrichtung 21 beinhaltet ferner die aktiven Aktuatoren 17FR bis 17RL.
Die ECU 30 beinhaltet einen Mikrocomputer. Der Mikrocomputer beinhaltet eine zentrale Berechnungseinheit (CPU), einen Festwertspeicher (ROM), einen Direktzugriffsspeicher (RAM) und eine Schnittstelle/Interface (I/F). Die CPU führt Anweisungen (Programme oder Routinen) aus, die in dem ROM gespeichert sind, um verschiedene Funktionen zu implementieren.
Die ECU 30 ist mit der nichtflüchtigen Speichervorrichtung 30a verbunden, in welcher Informationen lesbar und beschreibbar sind. In diesem Beispiel ist die Speichervorrichtung 30a ein Festplattenlaufwerk. Die ECU 30 kann Informationen in der Speichervorrichtung 30a speichern (ablegen) und kann in der Speichervorrichtung 30a gespeicherte (abgelegte) Informationen lesen. Die Speichervorrichtung 30a ist nicht auf das Festplattenlaufwerk beschränkt und kann ein bekanntes Speichergerät oder Speichermedium sein, in dem Informationen lesbar und beschreibbar sind.
Die fahrzeuginterne Vorrichtung 21 hat vertikale Beschleunigungssensoren 31FR und 31FL des gefederten Abschnitts und Hubsensoren 32FR und 32FL. Die vertikalen Beschleunigungssensoren und die Hubsensoren sind fahrzeugseitige/bordseitige Sensoren und mit der ECU 30 verbunden. Wie später im Detail beschrieben, fungiert die ECU 30 als eine Vorrichtung zum Erfassen von Informationen über die Fahrbahnauslenkung, die dazu ausgelegt ist, in Zusammenarbeit mit den Vertikalbeschleunigungssensoren und den Hubsensoren Informationen über die Fahrbahnauslenkung an den Positionen des rechten und linken Vorderrads zu erfassen.
Die Vertikalbeschleunigungssensoren 31FR und 31FL des gefederten Abschnitts sind an der Fahrzeugkarosserie 10a (gefederter Abschnitt 51) an Abschnitten vorgesehen, die jeweils dem rechten Vorderrad 11FR und dem linken Vorderrad 11FL zugehörig sind. Die Vertikalbeschleunigungssensoren 31FR und 31FL des gefederten Abschnitts erkennen Vertikalbeschleunigungen von entsprechenden Abschnitten des gefederten Abschnitts 51 (Federbeschleunigungen ddz2fr und ddz2fl) und geben Signale, die die Vertikalbeschleunigungen anzeigen, an die ECU 30 aus. Die Vertikalbeschleunigungssensoren 31FR und 31FL werden als " Vertikalbeschleunigungssensoren 31" bezeichnet, sofern nicht anders unterschieden. In ähnlicher Weise werden die Federbeschleunigungen ddz2fr und ddz2fl als „Federbeschleunigungen ddz2“ bezeichnet.
Die Hubsensoren 32FR und 32FL sind jeweils an der rechten Vorderradaufhängung 13FR und der linken Vorderradaufhängung 13FL vorgesehen. Die Hubsensoren 32FR und 32FL erkennen die vertikalen Hübe Hfr und Hfl der Radaufhängungen 13FR und 13FL und geben Signale, die die vertikalen Hübe anzeigen, an die ECU 30 aus. Die Hübe Hfr und Hfl sind vertikale Hübe zwischen den Radträgerelementen 12FR und 12FL und Abschnitten der Fahrzeugkarosserie 10a (gefederter Abschnitt 51), die den Positionen des rechten Vorderrades 11FR bzw. des linken Vorderrades 11FL zugehörig sind. Die Hubsensoren 32FR und 32FL werden, sofern nicht anders unterschieden, als „Hubsensoren 32“ bezeichnet. In ähnlicher Weise werden die Hübe Hfr und Hfl als „Hübe H“ bezeichnet.
Die ECU 30 ist mit der Positionsinformationserfassungsvorrichtung 33 und der drahtlosen Kommunikationsvorrichtung 34 verbunden.
Die Positionsinformationserfassungsvorrichtung 33 beinhaltet einen GNSS-Empfänger (Global Navigation Satellite System) und eine Kartendatenbank. Der GNSS-Empfänger empfängt ein „Signal von einem künstlichen Satelliten (beispielsweise ein GNSS-Signal)“, um eine Position des Fahrzeugs 10 zu einem aktuellen Zeitpunkt (aktuelle Position) zu erkennen. Die Kartendatenbank speichert Straßenkarteninformationen und dergleichen. Die Positionsinformationserfassungsvorrichtung 33 erfasst die aktuelle Position (beispielsweise Breiten- und Längengrad) des Fahrzeugs 10 basierend auf dem GNSS-Signal. Beispiele für die Vorrichtung zur Erfassung von Positionsinformationen 33 beinhalten ein Navigationsgerät.
Die ECU 30 erfasst die „Fahrtrichtung Td des Fahrzeugs 10“ zu einem aktuellen Zeitpunkt auf der Grundlage von Aufzeichnungen aktueller Positionen, die von der Positionsinformationserfassungsvorrichtung 33 erfasst werden. Das GNSS-Signal enthält eine Bewegungsgeschwindigkeit, und die ECU 30 bestimmt die „Fahrzeuggeschwindigkeit V1 des Fahrzeugs 10“ zu einem aktuellen Zeitpunkt auf der Grundlage der im GNSS-Signal enthaltenen Bewegungsgeschwindigkeit.
Die drahtlose Kommunikationsvorrichtung 34 ist ein drahtloses Kommunikationsendgerät zum Kommunizieren von Informationen mit einer Cloud 40 der externen Vorrichtung 22 über ein Netzwerk. Die Cloud 40 beinhaltet einen „Managementserver 42 und eine Mehrzahl von Speichervorrichtungen 44A bis 44N“, die mit dem Netzwerk verbunden sind. Die ein oder mehreren Speichervorrichtungen 44A bis 44N werden als „Speichervorrichtungen 44“ bezeichnet, sofern nicht anders unterschieden. Die Speichervorrichtung 44 fungiert als externe Speichervorrichtung der Dämpfungssteuervorrichtung.
Der Managementserver 42 beinhaltet eine CPU, einen ROM, einen RAM und eine Schnittstelle (I/F). Der Managementserver 42 ruft in der Speichervorrichtung 44 gespeicherte Daten ab und liest sie, und er schreibt Daten in die Speichervorrichtung 44.
Die Speichervorrichtung 44 speichert Vorschaureferenzdaten 45. Eine ungefederte Auslenkung z1, die basierend auf einem vertikalen Bewegungszustandsbetrag des Fahrzeugs 10 oder eines anderen Fahrzeugs erfasst wird, der erkannt wird, wenn das Fahrzeug oder das andere Fahrzeug tatsächlich auf einer Fahrbahnoberfläche gefahren ist, wird in den Vorschaureferenzdaten 45 registriert, während sie mit Informationen über eine Position verknüpft wird, an der der Bewegungszustandsbetrag erkannt wird. Somit sind die Vorschaureferenzdaten 45 eine Kombination aus der ungefederten Auslenkung z1, die basierend auf dem vertikalen Bewegungszustandsbetrag des Fahrzeugs oder des anderen Fahrzeugs erfasst wird, und der Information über die Position, an der der Bewegungszustandsbetrag erkannt wird.
Der ungefederte Abschnitt 50 wird in einer vertikalen Richtung in Reaktion auf eine Auslenkung einer Fahrbahnoberfläche ausgelenkt, wenn das Fahrzeug 10 auf der Fahrbahnoberfläche fährt. Die ungefederte Auslenkung z1 ist die vertikale Auslenkung des ungefederten Abschnitts 50 zugehörig zu/entsprechend der Position jedes Rads 11 des Fahrzeugs 10. Die Positionsinformationen sind „Informationen, die die Position (z. B. Breiten- und Längengrad) des Rades 11 angeben, an dem die ungefederte Auslenkung z1 erfasst wird“, und zwar zu einem Zeitpunkt, an dem die ungefederte Auslenkung z1 erfasst wird. 2 zeigt eine ungefederte Auslenkung „z1cn“ und Positionsinformationen „Xn, Yn“ (n = 1, 2, 3 ...) als Beispiele für eine ungefederte Auslenkung z1c und Positionsinformationen, die in den Vorschaureferenzdaten 45 registriert sind, während sie miteinander verknüpft sind.
Die ECU 30 ist über Ansteuerungsschaltungen/Ansteuerungsstromkreise (nicht dargestellt) mit dem rechten aktiven Vorderradaktuator 17FR, dem linken aktiven Vorderradaktuator 17FL, dem rechten aktiven Hinterradaktuator 17RR und dem linken aktiven Hinterradaktuator 17RL verbunden.
Die ECU 30 berechnet eine Sollsteuerkraft Fct zur Dämpfung des gefederten Abschnitts 51 an jedem Rad 11 auf der Grundlage einer ungefederten Auslenkung z1 an einer später beschriebenen vorhergesagten Passierposition des Rads 11 und steuert den aktiven Aktuator 17 so an, dass eine von dem aktiven Aktuator 17 erzeugte Steuerkraft Fc zur Sollsteuerkraft Fct wird, wenn das Rad 11 die vorhergesagten Passierposition passiert/durchfährt.
Übersicht über die grundlegende Vorschaudämpfungssteuerung
Nachfolgend wird ein Überblick über die Vorschaudämpfungssteuerung beschrieben, die bei allen Ausführungsformen von der Vorschaudämpfungsvorrichtung 20 ausgeführt wird. 3 zeigt ein Einzelradmodell des Fahrzeugs 10.
Eine Feder 52 entspricht der Tragfeder 16. Ein Dämpfer 53 entspricht dem Stoßdämpfer 15. Ein Aktuator 54 entspricht dem aktiven Aktuator 17.
In 3 wird eine Masse des gefederten Abschnitts 51 als „gefederte Masse m2“ bezeichnet. Eine vertikale Auslenkung des ungefederten Abschnitts 50 wird als „ungefederte Auslenkung z1“ bezeichnet. Eine vertikale Auslenkung des gefederten Abschnitts 51 wird als „gefederte Auslenkung z2“ bezeichnet. Die gefederte Auslenkung z2 ist eine vertikale Auslenkung des gefederten Abschnitts 51, die mit einer Position jedes Rads 11 verbunden/assoziiert ist. Eine Federrate (äquivalente Federrate) der Feder 52 wird als „Federrate K“ bezeichnet. Ein Dämpfungskoeffizient (äquivalenter Dämpfungskoeffizient) des Dämpfers 53 wird als „Dämpfungskoeffizient C“ bezeichnet. Eine durch den Aktuator 54 erzeugte Kraft wird als „Steuerkraft Fc“ bezeichnet.
Die zeitlichen Ableitungen von z1 und z2 werden mit „dz1“ beziehungsweise „dz2“ bezeichnet. Zeitliche Ableitungen zweiter Ordnung von z1 und z2 werden durch „ddz1“ bzw. „ddz2“ dargestellt. Eine Auslenkung von z1 und z2 nach oben ist positiv, und eine von der Feder 52, dem Dämpfer 53 und dem Stellglied 54 erzeugte Kraft nach oben ist positiv.
In dem in 2 dargestellten Einzelradmodell des Fahrzeugs 10 kann eine Bewegungsgleichung bezüglich einer vertikalen Bewegung des gefederten Abschnitts 51 durch den Ausdruck (1) dargestellt werden. $m 2 ddz 2 = C (dz 1 - dz 2) + K (z 1 - z 2) - Fc$
In Ausdruck (1) wird angenommen, dass der Dämpfungskoeffizient C konstant ist. Der tatsächliche Dämpfungskoeffizient ändert sich jedoch in Abhängigkeit von der Hubgeschwindigkeit der Aufhängung 13. Daher kann der Dämpfungskoeffizient variabel festgelegt werden, beispielsweise in Abhängigkeit von einer zeitlichen Ableitung eines Hubs H.
Wenn die Schwingung des gefederten Abschnitts 51 durch die Steuerkraft Fc vollständig aufgehoben wird (das heißt, wenn die gefederte Beschleunigung ddz2, die gefederte Geschwindigkeit dz2 und die gefederte Verschiebung z2 „0“ sind), wird die Steuerkraft Fc durch Ausdruck (2) dargestellt. $Fc = Cdz 1 + Kz 1$
Somit kann eine Steuerkraft Fc zur Verringerung der Schwingung des gefederten Abschnitts 51 durch Ausdruck (3) dargestellt werden, indem eine Steuerverstärkung auf α festgelegt wird. Die Steuerverstärkung α ist eine beliebige Konstante, die größer als 0 und kleiner oder gleich 1 ist. $Fc = α (Cdz 1 + Kz 1)$
Wenn Ausdruck (3) auf Ausdruck (1) angewendet wird, kann Ausdruck (1) durch Ausdruck (4) dargestellt werden. $m 2 ddz 2 = C (dz 1 - dz 2) + K (z 1 - z 2) - α (Cdz 1 + Kz 1)$
Wenn Ausdruck (4) einer Laplace-Transformation unterzogen wird und der resultierende Ausdruck umgeordnet wird, kann Ausdruck (4) durch Ausdruck (5) dargestellt werden. Das heißt, eine Übertragungsfunktion von der ungefederten Auslenkung z1 zur gefederten Auslenkung z2 wird durch Ausdruck (5) dargestellt. In Ausdruck (5) stellt „s“ einen Laplace-Operator dar. $\frac{z_{2}}{z_{1}} = \frac{(1 - α) (C s + K)}{m_{2} s^{2} + C s + K}$
Gemäß Ausdruck (5) ändert sich der Wert der Übertragungsfunktion in Abhängigkeit von α und ist minimal, wenn α = 1 ist. Daher kann die Sollsteuerkraft Fct durch Ausdruck (6) in Verbindung mit Ausdruck (3) dargestellt werden. In Ausdruck (6) entspricht die Verstärkung β₁ dem Wert αCs, und die Verstärkung β₂ entspricht dem Wert αK. $Fct = β_{1} * dz 1 + β_{2} * z 1$
Somit berechnet die ECU 30 die Sollsteuerkraft Fct, indem es im Voraus eine ungefederte Auslenkung z1 an einer Position erfasst/erwirbt (Vorschau), welche das Rad 11 anschließend passiert (vorhergesagte Passierposition), und die erfasste ungefederte Auslenkung z1 auf Ausdruck (6) anwendet. Die ECU 30 veranlasst den Aktuator 54, eine Steuerkraft Fc zu erzeugen, die der Sollsteuerkraft Fct entspricht, und zwar zu einem Zeitpunkt, an dem das Rad 11 die vorhergesagte Passierposition passiert (das heißt zu einem Zeitpunkt, an dem die auf den Ausdruck (6) angewendete ungefederte Auslenkung z1 auftritt). Mit dieser Konfiguration ist es möglich, die Schwingung des gefederten Abschnitts 51 zu reduzieren, die auftritt, wenn das Rad 11 die vorhergesagte Passierposition passiert (das heißt, wenn die auf den Ausdruck (6) angewendete ungefederte Auslenkung z1 auftritt).
Die oben beschriebene Steuerung ist eine Dämpfungssteuerung für den gefederten Abschnitt 51. Die Steuerung für die Dämpfung des gefederten Abschnitts 51, die auf der im Voraus erfassten ungefederten Auslenkung z1 basiert, wird als „Vorschaudämpfungssteuerung“ bezeichnet.
Im Einzelradmodell werden die Masse des ungefederten Abschnitts 50 und die elastische Verformung der Reifen ignoriert, und es wird angenommen, dass eine Fahrbahnauslenkung/Fahrbahnverschiebung z0 identisch mit der ungefederten Auslenkung z1 ist. Somit kann eine ähnliche Vorschaudämpfungssteuerung ausgeführt werden, indem die Fahrbahnauslenkung z0 anstelle der ungefederten Auslenkung z1 verwendet wird.
Ausdruck (7) ist ein Ausdruck für die einfache Berechnung der Sollsteuerkraft Fct durch Weglassen des Ableitungsterms (β₁ * dz1) von Ausdruck (6). Auch in dem Fall, in dem die Sollsteuerkraft Fct basierend auf Ausdruck (7) berechnet wird, erzeugt der Aktuator 54 die Steuerkraft (= β₂ * z1) zur Reduzierung der Schwingung des gefederten Abschnitts 51. Somit kann die Schwingung des gefederten Abschnitts 51 im Vergleich zu einem Fall, in dem die Steuerkraft nicht erzeugt wird, reduziert werden. $Fct = β_{2} * z 1$
Da die auf der Grundlage von Ausdruck (7) berechnete Sollsteuerkraft Fct nicht die Steuerkraft des Ableitungsterms (= β₁ * dz1) enthält, ist der Effekt der Reduzierung der Schwingung des gefederten Abschnitts 51 geringer als in dem Fall, in dem die Sollsteuerkraft Fct auf der Grundlage von Ausdruck (6) berechnet wird.
Die Phase der ungefederten Geschwindigkeit dz1 in Ausdruck (6) eilt um 90 Grad der Phase der ungefederten Auslenkung z1 voraus. In der Dämpfungssteuervorrichtung 20 der vorliegenden Erfindung wird der Wert der ungefederten Auslenkung z1, deren Phase vorauseilt/vorgeschoben ist, durch „z1a“ dargestellt, und die Zielsteuerkraft Fct wird auf der Grundlage von Ausdruck (8), der mit Ausdruck (7) verbunden ist, unter Verwendung der ungefederten Auslenkug z1a mit der vorauseilenden/vorgeschobenen Phase berechnet. Somit kann die Sollsteuerkraft Fct einfacher berechnet werden als in dem Fall, in dem Ausdruck (6) verwendet wird, und die Schwingung des gefederten Abschnitts 51 kann effektiver reduziert werden als in dem Fall, in dem die Sollsteuerkraft Fct basierend auf Ausdruck (7) berechnet wird. $Fct = β_{2} * z 1 a$
Vorschaudämpfungssteuerung für Vorderrad und Hinterrad
Als Nächstes wird die den Ausführungsformen gemeinsame Vorschaudämpfungssteuerung für das Vorderrad und das Hinterrad unter Bezugnahme auf 4 bis 6 beschrieben.
4 zeigt das Fahrzeug 10, das mit einer Fahrzeuggeschwindigkeit V1 in einer durch einen Pfeil a1 angegebene Richtung zu einer aktuellen Zeit tp fährt. In der folgenden Beschreibung sind das Vorderrad 11F und das Hinterrad 11R Räder auf derselben Seite, und die Bewegungsgeschwindigkeiten des Vorderrads 11F und des Hinterrads 11R sind gleich der Fahrzeuggeschwindigkeit V1.
In 4 ist eine Linie Lt eine virtuelle Zeitachse. Ungefederte Auslenkungen z1 des Vorderrads 11F auf einem Bewegungspfad zu aktuellen, vergangenen und zukünftigen Zeiten t werden durch eine Funktion z1(t) der virtuellen Zeitachse t dargestellt, die durch die Linie Lt angezeigt wird. So wird eine ungefederte Auslenkung z1 des Vorderrads 11F an einer Position (Kontaktpunkt) pf0 zur aktuellen Zeit tp durch z1(tp) dargestellt. Eine ungefederte Auslenkung z1 des Hinterrads 11R an einer Position pr0 zum aktuellen Zeitpunkt tp entspricht einer ungefederten Auslenkung z1 des Vorderrads 11F zu einem Zeitpunkt „tp - L / V1“, der vor dem aktuellen Zeitpunkt tp liegt, durch „Zeitdauer (L / V1), die das Vorderrad 11F benötigt, um sich um den Radstand L zu bewegen“. Somit wird die ungefederte Auslenkung z1 des Hinterrades 11R zum aktuellen Zeitpunkt tp durch z1(tp - L / V1) dargestellt.
Vorschaudämpfungssteuerung des Vorderrads 11F
Die ECU 30 legt eine vorhergesagte Passierposition pf1 des Vorderrads 11F zu einem späteren Zeitpunkt (in der Zukunft) als dem aktuellen Zeitpunkt tp durch eine Vorderradvorschauperiode tpf fest. Die Vorderradvorschauperiode tpf ist auf eine Periode voreingestellt, die von dem Zeitpunkt, an dem die ECU 30 die vorhergesagte Passierposition pf1 bestimmt, bis zu dem Zeitpunkt benötigt wird, an dem der aktive Vorderradaktuator 17F eine Steuerkraft Fcf ausgibt, die einer Sollsteuerkraft Fcft entspricht.
Die vorhergesagte Passierposition pf1 des Vorderrads 11F ist eine Position, die von der Position pf0 zum aktuellen Zeitpunkt tp um eine Vorderradvorschaudistanz Lpf (= V1 * tpf) entlang eines Vorderradvorhersagebewegungspfads beabstandet ist, auf dem sich das Vorderrad 11F voraussichtlich in der Zukunft bewegen wird. Wie später im Detail beschrieben, wird die Position pf0 basierend auf einer aktuellen Position des Fahrzeugs 10 berechnet, die von der Positionsinformationserfassungsvorrichtung 33 erfasst wird.
Die ECU 30 erfasst im Voraus einen Teil der Vorschaureferenzdaten 45 in einem Bereich nahe der aktuellen Position des Fahrzeugs 10 (später beschriebene Vorbereitungszone) aus der Cloud 40. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird die ungefederte Auslenkung z1a mit der voreilenden Phase anstelle der ungefederten Auslenkung z1 wie oben beschrieben verwendet. Ein der voreilenden Phase entsprechender Erhöhungsbetrag der Vorschauperiode wird durch „Δtpf“ dargestellt. Die ECU 30 erfasst eine ungefederte Auslenkung z1(tp + tpf + Δtpf) basierend auf der bestimmten vorhergesagten Passierposition pf1, dem Teil der Vorschaureferenzdaten 45, der im Voraus erfasst wurde, und dem Vorschauperiodenerhöhungsbetrag tpf.
Die ECU 30 kann die ungefederte Auslenkung z1(tp + tpf + Δtpf) wie folgt erfassen. Zunächst überträgt die ECU 30 die bestimmte vorhergesagte Passierposition pf1 an die Cloud 40. Die Cloud 40 erfasst die ungefederte Auslenkung z1(tp + tpf + Δtpf) in Verbindung mit Positionsinformationen, die die vorhergesagte Passierposition pf1 anzeigen, basierend auf der vorhergesagten Passierposition pf1, den Vorschaureferenzdaten 45 und dem Vorschauperiodenerhöhungsbetrag tpf. Die Cloud 40 überträgt die ungefederte Auslenkung z1(tp + tpf + Δtpf) an die ECU 30.
Die ECU 30 wendet eine ungefederte Auslenkung z1a(tp + tpf + Δtpf) mit einer voreilenden Phase auf eine ungefederte Auslenkung z1a in Ausdruck (9) an, der mit Ausdruck (8) verknüpft ist, wodurch eine Sollsteuerkraft Fcft (= β_f * z1a(tp + tpf + Δtpf)) berechnet wird. $Fcft = β_{f} * z 1 a$
Die ECU 30 sendet einen Steuerbefehl, der die Sollsteuerkraft Fcft enthält, an den aktiven Aktuator 17F des Vorderrads, um den aktiven Aktuator 17F des Vorderrads zu veranlassen, eine Steuerkraft Fcf zu erzeugen, die der Sollsteuerkraft Fcft entspricht (mit ihr übereinstimmt).
Wie in 5 dargestellt, erzeugt der aktive Vorderradaktuator 17F die Steuerkraft Fcf, die der Sollsteuerkraft Fcft entspricht, zum „Zeitpunkt tp + tpf“ (das heißt zu einem Zeitpunkt, zu dem das Vorderrad 11F tatsächlich die vorhergesagte Passierposition pf1 passiert), der um die Vorderradvorschauperiode tpf nach dem aktuellen Zeitpunkt tp liegt. Somit kann der aktive Aktuator 17F zu einem adäquaten Zeitpunkt die Steuerkraft Fcf zur Absorption einer Schwingungskraft erzeugen, die aufgrund der ungefederten Auslenkung z1 des Vorderrades 11F an der vorhergesagten Passierposition pf1 auftritt. Dementsprechend kann die Schwingung des gefederten Abschnitts 51 adäquat reduziert werden.
Vorschaudämpfungssteuerung für das Hinterrad 11R
Die ECU 30 legt eine vorhergesagte Passierposition pr1 des Hinterrades 11R zu einem späteren Zeitpunkt (in der Zukunft) als dem aktuellen Zeitpunkt tp durch eine Hinterradvorschauperiode tpr fest. Die Hinterradvorschauperiode tpr ist auf eine Periode voreingestellt, die von dem Zeitpunkt, an dem die ECU 30 die vorhergesagte Passierposition pr1 bestimmt, bis zu dem Zeitpunkt benötigt wird, an dem der aktive Hinterradaktuator 17R eine Steuerkraft Fcr ausgibt, die einer Sollsteuerkraft Fcrt entspricht.
Wenn der aktive Vorderradaktuator 17F und der aktive Hinterradaktuator 17R unterschiedlich sind, werden die Vorderradvorschauperiode tpf und die Hinterradvorschauperiode tpr auf unterschiedliche Werte eingestellt. Sind der aktive Vorderradaktuator 17F und der aktive Hinterradaktuator 17R gleich, werden die Vorderradvorschauperiode tpf und die Hinterradvorschauperiode tpr auf den gleichen Wert voreingestellt.
Die ECU 30 legt als vorhergesagte Passierposition pr1 eine Position fest, die von der Position pr0 zum aktuellen Zeitpunkt tp um eine Hinterradvorschaudistanz Lpr (= V1 tpr) entlang eines vorhergesagten Bewegungspfads des Hinterrads 11R beabstandet ist, unter der Annahme, dass sich das Hinterrad 11R entlang des gleichen Pfads wie der des Vorderrads 11 F bewegt. Wie später im Detail beschrieben, wird die Position pr0 auf der Grundlage der aktuellen Position des Fahrzeugs 10 berechnet, die von der Positionsinformationserfassungseinrichtung 33 erfasst wird.
Eine ungefederte Auslenkung z1 an der vorhergesagten Passierposition pr1 kann durch z1(tp - L / V1 + tpr) dargestellt werden, da diese ungefederte Auslenkung z1 zu einem Zeitpunkt auftritt, der um die Hinterradvorschauperiode tpr später liegt als „der Zeitpunkt (tp - L / V1), an dem sich das Vorderrad 11F an der Position pr0 des Hinterrades 11R zum aktuellen Zeitpunkt befand“.
In der vorliegenden Erfindung wird, wie oben beschrieben, die ungefederte Auslenkung z1a mit der voreilenden Phase anstelle der ungefederten Auslenkung z1 verwendet. Ein der voreilenden Phase entsprechender Erhöhungsbetrag der Vorlaufperiode wird durch „Δtpr“ dargestellt. Die ECU 30 erfasst eine ungefederte Auslenkung z1(tp - L / V1 + tpr + Δtpr) basierend auf der bestimmten vorhergesagten Passierposition pr1, dem Teil der Vorschaureferenzdaten 45, der im Voraus erfasst wurde, und dem Vorschauperiodenerhöhungsbetrag Δtpr. Der Vorschauperiodenerhöhungsbetrag Δtpr kann gleich dem Vorschauperiodenerhöhungsbetrag Δtpf sein.
Die ECU 30 kann die ungefederte Auslenkung z1(tp - L / V1 + tpr + Δtpr) wie folgt erfassen. Zunächst sendet die ECU 30 die bestimmte Passierposition pr1 an die Cloud 40. Die Cloud 40 erfasst die ungefederte Auslenkung z1(tp - L / V1 + tpr + Δtpr), die mit Positionsinformationen verknüpft ist, die die vorhergesagte Passierposition pr1 anzeigen/angeben, basierend auf der vorhergesagten Passierposition pr1, den Vorschaureferenzdaten 45 und dem Vorschauperiodenerhöhungsbetrag Δtpr. Die Cloud 40 überträgt die ungefederte Verschiebung z1(tp - L / V1 + tpr + Δtpr) an die ECU 30.
Die ECU 30 wendet eine ungefederte Auslenkung z1a(tp - L / V1 + tpr + Δtpr) mit einer voreilenden Phase auf eine ungefederte Auslenkung z1a in Ausdruck (10), der mit Ausdruck (8) verbunden ist, an, wodurch eine Sollsteuerkraft Fcrt (= β_r * z1a(tp - L / V1 + tpr + Δtpr)) berechnet wird. $Fcrt = β_{r} * z 1 a$
Die Verstärkung β_f in Ausdruck (9) und die Verstärkung β_r in Ausdruck (10) werden auf unterschiedliche Werte festgelegt. Dies liegt daran, dass eine Federrate Kf der rechten Vorderradaufhängung 13FR und der linken Vorderradaufhängung 13FL sich von einer Federrate Kr der rechten Hinterradaufhängung 13RR und der linken Hinterradaufhängung 13RL unterscheidet. Die Verstärkungen β_f und β_r können, wenn nicht anders unterschieden, als „Verstärkungen“ bezeichnet werden.
Die ECU 30 überträgt einen Steuerbefehl, der die Sollsteuerkraft Fcrt enthält, an den aktiven Aktuator 17R des Hinterrads, um den aktiven Aktuator 17R des Hinterrads zu veranlassen, eine Steuerkraft Fcr zu erzeugen, die der Sollsteuerkraft Fcrt entspricht (mit ihr übereinstimmt).
Wie in 6 dargestellt, erzeugt der aktive Hinterradaktuator 17R die der Sollsteuerkraft Fcrt entsprechende Steuerkraft Fcr zu einem „Zeitpunkt tp + tpr“, der um die Hinterradvorschauperiode tpr nach dem aktuellen Zeitpunkt tp liegt. Somit kann der aktive Hinterradaktuator 17R zu einem adäquaten Zeitpunkt die Steuerkraft Fcr erzeugen, um eine Schwingungskraft zu absorbieren, die aufgrund der ungefederten Auslenkung z1 des Hinterrads 11R an der vorhergesagten Passierposition pr1 auftritt. Dementsprechend kann die Schwingung des gefederten Abschnitts 51 adäquat reduziert werden.
Dämpfungssteuervorrichtung der ersten Ausführungsform
Die CPU der ECU 30 führt jedes Mal, wenn eine vorbestimmte Zeitspanne verstrichen ist, eine Dämpfungssteuerungsroutine aus, die in einem Flussdiagramm in 7 dargestellt ist. Der Begriff „CPU“ bezieht sich auf die CPU der ECU 30, sofern nicht anders angegeben.
Zu einem vorbestimmten Zeitpunkt startet die CPU einen Prozess von Schritt 700 von 7, führt Schritt 710 bis Schritt 750 aus und fährt mit Schritt 760 fort, um diese Routine vorübergehend zu beenden, und zwar in der Reihenfolge von beispielsweise dem linken Vorderrad, dem rechten Vorderrad, dem linken Hinterrad und dem rechten Hinterrad. Ein Symbol „i“ in einer ungefederten Auslenkung z1si oder dergleichen wechselt wiederholt in der Reihenfolge von „fl“, „fr“, „rl“ und „rr“.
Schritt 710: Die CPU erfasst Informationen, die sich auf eine aktuelle Position des Fahrzeugs 10 beziehen, von der Positionsinformationserfassungsvorrichtung 33 und bestimmt (erfasst) aktuelle Positionen der Räder 11, eine Fahrzeuggeschwindigkeit V1 und eine Fahrtrichtung Td des Fahrzeugs 10.
Genauer gesagt, bildet die CPU eine aktuelle Position in einem vorherigen/vergangenen Fall und eine aktuelle Position in einem gegenwärtigen Fall auf die in der Kartendatenbank enthaltenen Straßenkarteninformationen ab und legt als die Fahrtrichtung Td des Fahrzeugs 10 eine Richtung von der aktuellen Position im vorherigen Fall zur aktuellen Position im gegenwärtigen Fall fest. Die aktuelle Position im vorherigen Fall bedeutet eine aktuelle Position des Fahrzeugs 10, die von der CPU in Schritt 710 der zuvor ausgeführten Routine erfasst wird. Die aktuelle Position im vorliegenden Fall bedeutet eine aktuelle Position des Fahrzeugs 10, die von der CPU im Schritt 710 der vorliegenden Routine erfasst wird.
Der ROM der ECU 30 speichert Positionsbeziehungsdaten vor, die Beziehungen zwischen einer Montageposition des GNSS-Empfängers im Fahrzeug 10 und den Positionen der Räder 11 angeben. Die aktuelle Position des Fahrzeugs 10, die von der Positionsinformationserfassungseinrichtung 33 erfasst wird, entspricht der Einbauposition des GNSS-Empfängers. Daher bestimmt die CPU die aktuellen Positionen der Räder 11 unter Bezugnahme auf die aktuelle Position des Fahrzeugs 10, die Fahrtrichtung Td des Fahrzeugs 10 und die Positionsbeziehungsdaten fest.
Das von der Positionsinformationserfassungsvorrichtung 33 empfangene GNSS-Signal enthält Informationen, die sich auf eine Fahrgeschwindigkeit beziehen. Die CPU bestimmt die Fahrzeuggeschwindigkeit V1 basierend auf dem GNSS-Signal.
Schritt 720: Die CPU bestimmt einen vorhergesagten Bewegungspfad für das Vorderrad und einen vorhergesagten Bewegungspfad für das Hinterrad wie folgt. Der vorhergesagte Bewegungspfad des Vorderrads ist ein Pfad, auf dem sich das Vorderrad 11F voraussichtlich in der Zukunft bewegen wird. Der vorhergesagte Bewegungspfad des Hinterrads ist ein Pfad, auf dem sich das Hinterrad 11R voraussichtlich in der Zukunft bewegen wird. Zum Beispiel bestimmt die CPU den vorhergesagten Bewegungspfad des Vorderrads und den vorhergesagten Bewegungspfad des Hinterrads auf der Grundlage der aktuellen Positionen der Räder 11, der Fahrtrichtung Td des Fahrzeugs 10 und den Positionsbeziehungsdaten.
Die CPU bestimmt auf der Grundlage der aktuellen Positionen der Räder 11, der Fahrtrichtung Td des Fahrzeugs 10 und der Positionsbeziehungsdaten als rechte und linke Vorderradbewegungsvorhersagepfade Pfade fest, auf denen sich die rechten und linken Vorderräder 11FR und 11FL voraussichtlich bewegen werden, wenn das Fahrzeug 10 entlang der Fahrtrichtung Td fährt.
Wie oben beschrieben, berechnet die CPU eine Vorderradvorschaudistanz Lpf, indem sie die Fahrzeuggeschwindigkeit V1 mit der Vorderradvorschauperiode tpf multipliziert und eine vorhergesagte Passierposition pf1 des Vorderrads bestimmt. Ähnlich berechnet die CPU eine Hinterradvorschaudistanz Lpr, indem sie die Fahrzeuggeschwindigkeit V1 mit der Hinterradvorschauperiode tpr multipliziert und eine vorhergesagte Passierposition pr1 des Hinterrads bestimmt.
Genauer gesagt bestimmt die CPU als rechte und linke vohergesagte Passierpositionen pfr1 und pfl1 die Positionen des rechten und linken Vorderrads 11FR und 11FL, die sich von ihren aktuellen Positionen um die Vorderradvorschaudistanz Lpf entlang der rechten und linken Vorderradradbewegungsvorhersagepfade bewegen. Die CPU bestimmt als rechte und linke Hinterradvorhersagepositionen prr1 und prl1 die Positionen des rechten und linken Hinterrads 11RR und 11RL, die sich von ihren aktuellen Positionen um die Hinterradvorschaudistanz Lpr entlang der rechten und linken Hinterradbewegungsvorhersagepfade bewegen.
Schritt 730: Die CPU erfasst eine ungefederte Auslenkung z1ai an der vorhergesagten Passierposition jedes Rades aus den später beschriebenen „ungefederten Auslenkungen z1 in der Vorbereitungszone“, die im Voraus aus den Vorschaureferenzdaten 45 in der Cloud 40 erfasst werden.
Die Vorbereitungszone hat einen Startpunkt an einer vorhergesagten Passierposition pf1 des Vorderrads, wenn das Fahrzeug 10 den Endpunkt einer vorherigen Vorbereitungszone erreicht, und hat einen Endpunkt an einer Position, die von der vorhergesagten Passierposition pf1 des Vorderrads um eine vorbestimmte Vorbereitungsdistanz entlang des vorhergesagten Bewegungspfads des Vorderrads beabstandet ist. Die Vorbereitungsdistanz ist auf einen Wert voreingestellt, der ausreichend größer ist als der Vorderradvorschaudistanz Lpf.
Wie oben beschrieben, ist die ungefederte Auslenkung z1ai ein Wert, der durch Vorverschieben/Voreilen der Phase einer ungefederten Auslenkung z1i um einen voreingestellten Phasenverschiebungsbetrag/Phasenvoreilungsbetrag Phad erhalten wird, um die Phase einer Übertragungsfunktion von der ungefederten Auslenkung z1i zu einer Sollsteuerkraft Fcit zu verschieben. In dieser Ausführungsform ist der Phasenverschiebungsbetrag Phad ein Wert größer als 0 Grad und ist vorzugsweise ein Wert größer als 0 Grad und kleiner als 180 Grad für eine vorbestimmte Frequenz fad zwischen einer gefederten Resonanzfrequenz fres und einer ungefederten Resonanzfrequenz freu des Fahrzeugs 10. Die vorbestimmte Frequenz fad kann basierend auf einer Hauptfrequenz der gefederten Schwingung festgelegt werden, die durch die Dämpfungssteuervorrichtung 20 gedämpft werden soll.
Die Wellenform der ungefederten Auslenkung z1 kann als eine sinusförmige Wellenform betrachtet werden. Unter der Annahme, dass der Phasenverschiebungsbetrag Phad ein Wert Phad1 ist, der kleiner als 90 Grad ist, ist der Wert der ungefederten Auslenkung z1a, deren Phase um den Phasenverschiebungsbetrag Phad1 voreilt, gleich einem Wert einer ungefederten Auslenkung z1, deren Phase um einen Phasenverschiebungsbetrag Phad2 (= 180 Grad Phad1) voreilt. Da der Phasenverschiebungsbetrag Phad, wie oben beschrieben, vorzugsweise größer als 0 Grad und kleiner als 180 Grad ist, kann der Phasenverschiebungsbetrag Phad zum Erfassen der ungefederten Auslenkung z1ai mit der voreilenden Phase einer von Phad1 und Phad2 sein.
Da Phad2 größer als Phad1 ist, ist der Erhöhungsbetrag der Vorschauperiode (Δtpf, Δtpr) zum Vorschieben/Voreilen der Phase der ungefederten Auslenkung z1 um Phad2 größer als der Erhöhungsbetrag der Vorschauperiode zum Vorschieben der Phase der ungefederten Auslenkung z1 um Phad1. Um den Erhöhungsbetrag der Vorschauperiode zu reduzieren, ist der Phasenverschiebungsbetrag Phad vorzugsweise größer als 0 Grad und kleiner als 90 Grad für die vorbestimmte Frequenz fad. Selbst wenn der Phasenverschiebungsbetrag Phad größer als 0 Grad und kleiner als 90 Grad für die vorbestimmte Frequenz fad ist, kann der Phasenverschiebungsbetrag größer als 90 Grad oder sogar größer als 180 Grad für eine höhere Frequenz als die vorbestimmte Frequenz fad sein.
Wie aus 13 ersichtlich, ist in einem Frequenzbereich, der höher ist als eine mittlere Frequenz (beispielsweise 2 bis 3 Hz), eine Dämpfungskraft in einem Fall D, in dem die Phase der ungefederten Auslenkung z1 vorgeschoben wird/voreilt, größer als eine Dämpfungskraft in einem Fall A, in dem eine Solldämpfungssteuerkraft proportional zu einem auf die Fahrbahnoberfläche bezogenen Wert ist, aber kleiner als eine Dämpfungskraft in einem Fall B, in dem die Solldämpfungssteuerkraft proportional zu einer zeitlichen Ableitung des auf die Fahrbahnoberfläche bezogenen Wertes ist. Umgekehrt ist in einem Frequenzbereich unterhalb der Mittelfrequenz die Dämpfungskraft in dem Fall D, in dem die Phase der ungefederten Auslenkung z1 vorgeschoben wird/voreilt, größer als die Dämpfungskraft in dem Fall B, in dem die Solldämpfungssteuerkraft proportional zur zeitlichen Ableitung des auf die Fahrbahnoberfläche bezogenen Wertes ist, aber kleiner als die Dämpfungskraft in dem Fall A, in dem die Solldämpfungssteuerkraft proportional zu dem auf die Fahrbahnoberfläche bezogenen Wert ist. Um die Dämpfungswirkung in einem weiten Frequenzbereich zwischen beispielsweise der gefederten Resonanzfrequenz und der ungefederten Resonanzfrequenz des Fahrzeugs zu sichern, ist der Phasenverschiebungsbetrag Phad vorzugsweise ein Wert größer oder gleich 40 Grad und kleiner oder gleich 50 Grad und beträgt typischerweise 45 Grad.
Schritt 740: Die CPU berechnet die Sollsteuerkräfte Fcfrt und Fcflt der aktiven Aktuatoren 17FR und 17FL an den rechten und linken Vorderrädern unter Verwendung von Ausdruck (11), der mit Ausdruck (9) verknüpft/assoziiert ist, basierend auf den ungefederten Auslenkung z1ai mit den voreilenden Phasen an den vorhergesagten Passierpositionen der rechten und linken Vorderräder. In ähnlicher Weise berechnet die CPU die Sollsteuerkräfte Fcrrt und Fcrlt der aktiven Aktuatoren 17RR und 17RL an den rechten und linken Hinterrädern unter Verwendung von Ausdruck (12), der mit Ausdruck (10) verknüpft ist, basierend auf den ungefederten Auslenkungen z1ai, die die voreilenden Phasen an den vorhergesagten Passierpositionen der rechten und linken Hinterräder haben. $Fcft = β_{f} * z 1 ai$
$Fcrt = β_{f} * z 1 ai$
Schritt 750: Die CPU sendet Steuerbefehle, die die Sollsteuerkräfte Fcit enthalten, an die aktiven Aktuatoren 17 an den einzelnen Rädern, um die aktiven Aktuatoren so zu steuern, dass sie Steuerkräfte Fc erzeugen, die jeweils den Sollsteuerkräften Fcit entsprechen. Jeder aktive Aktuator gibt die Steuerkraft, die der Sollsteuerkraft Fcti entspricht, zu einem Zeitpunkt aus, wenn jedes Rad 11 die entsprechende vorhergesagte Passierposition passiert.
Ungefederte Auslenkung Sammlungsroutine
Die CPU der ECU 30 führt jedes Mal, wenn eine vorbestimmte Zeitspanne verstrichen ist, eine Sammlungsroutine der ungefederten Auslenkung aus, die in einem Flussdiagramm in 8 dargestellt ist. Diese Routine wird ebenfalls für jedes Rad ausgeführt.
Zu einem vorbestimmten Zeitpunkt startet die CPU einen Prozess ab Schritt 800 von 8, führt Schritt 810 bis Schritt 860 in dieser Reihenfolge aus und fährt mit Schritt 870 fort, um diese Routine vorübergehend zu beenden.
Schritt 810: Die CPU erfasst die gefederten Beschleunigungen ddz2fr und ddz2fl von den vertikalen Beschleunigungssensoren 31FR bzw. 31FL.
Schritt 820: Die CPU berechnet die gefederten Auslenkungen z2fr und z2fl durch das Integral zweiter Ordnung der in Schritt 810 erfassten gefederten Beschleunigungen ddz2fr bzw. ddz2fl.
Schritt 830: Die CPU erfasst die Federungshübe Hfr und Hfl von den Hubsensoren 32FR bzw. 32FL.
Schritt 840: Die CPU berechnet die ungefederten Auslenkungen z1sfr und z1sfl an den Positionen des rechten und linken Vorderrads durch Subtraktion der Federungshübe Hfr und Hfl von den gefederten Auslenkungen z2fr bzw. z2fl. Das heißt, die CPU berechnet die ungefederten Auslenkungen z1sfr und z1sfl an den Positionen des rechten und linken Vorderrads basierend auf den Ausdrücken (13) und (14). $z 1 sfl = z 2 fl - Hfl$
$z 1 sfr = z 2 fr - Hfr$
Schritt 850: Die CPU erfasst von der Positionsinformationserfassungseinrichtung 33 Informationen, die sich auf eine Position und eine Fahrtrichtung Td des Fahrzeugs 10 beziehen, wenn die gefederten Beschleunigungen ddz2fr und ddz2fl erkannt werden, und bestimmt (erfasst) Positionen der Räder basierend auf diesen Informationen und den Positionsbeziehungen zwischen der Positionsinformationserfassungseinrichtung 33 und den Rädern 11.
Schritt 860: Die CPU speichert die ungefederten Auslenkungen z1sfr und z1sfl in der Speichereinrichtung 30a als ungefederte Auslenkungen z1, während sie die ungefederten Auslenkungen z1sfr und z1sfl mit Informationsstücken über die Positionen der Räder verknüpft, wenn die gefederten Beschleunigungen ddz2fr und ddz2fl erkannt werden.
Obwohl auf eine Darstellung verzichtet wird, überträgt die CPU, wenn eine vorbestimmte Bedingung erfüllt ist, die ungefederten Auslenkungen z1 und die in der Speichervorrichtung 30a gespeicherten Positionsinformationen als gesammelte Daten an die Cloud 40.
Wie oben verstanden, berechnet die ECU 30 der ersten Ausführungsform die Sollsteuerkraft als einen Wert, der proportional zu der ungefederten Auslenkung z1ai ist, mit der voreilenden Phase, um die Phase der Übertragungsfunktion von der ungefederten Auslenkung z1i zu der Sollsteuerkraft Fcit um den Phasenverschiebungsbetrag von vorzugsweise größer als 0 Grad und kleiner als 180 Grad nach vorne zu verschieben.
Die Sollsteuerkraft, die als der Wert berechnet wird, der proportional zur ungefederten Auslenkung z1ai mit der voreilenden Phase ist, liegt nahe an einer Sollsteuerkraft, die als die Summe einer Steuerkomponente proportional zu einer ungefederten Geschwindigkeit dz1i und einer Steuerkomponente proportional zur ungefederten Auslenkung z1i berechnet wird. Dadurch kann die Dämpfungsleistung für den gefederten Abschnitt insbesondere bei einer Frequenz, die gleich oder höher als die Mittelfrequenz ist, im Vergleich zu einem Fall, in dem die Phase der ungefederten Auslenkung z1i nicht nach vorne verschoben wird, verbessert werden.
Insbesondere wenn der Phasenverschiebungsbetrag Phad größer als 0 Grad und kleiner als 90 Grad ist, kann der Vorschauperiodenerhöhungsbetrag zum Vorschieben der Phase der ungefederten Auslenkung z1 im Vergleich zu einem Fall reduziert werden, in dem der Phasenverschiebungsbetrag Phad ein Wert größer als 90 Grad und kleiner als 180 Grad ist.
Wenn der Phasenverschiebungsbetrag Phad ein Wert größer oder gleich 40 Grad und kleiner oder gleich 50 Grad ist und typischerweise 45 Grad beträgt, kann die Dämpfungswirkung in einem breiten Frequenzbereich zwischen beispielsweise der gefederten Resonanzfrequenz und der ungefederten Resonanzfrequenz des Fahrzeugs sichergestellt werden. Mit anderen Worten kann die Möglichkeit, dass die Dämpfungswirkung in einem Frequenzbereich unterhalb der Mittelfrequenz oder in einem Frequenzbereich oberhalb der Mittelfrequenz geopfert/aufgegeben wird, im Vergleich zu einem Fall, in dem der Phasenverschiebungsbetrag Phad kleiner als 40 Grad oder größer als 50 Grad ist, reduziert werden.
Das Sammeln der ungefederten Auslenkungen z1 und der Positionsinformationen kann in zweiten und dritten Ausführungsformen ausgeführt werden, die später beschrieben werden. Die Erfassung der ungefederten Auslenkung z1 und der Positionsinformationen kann entfallen. In diesem Fall werden die vertikalen Beschleunigungssensoren 31FR und 31FL und die Hubsensoren 32FR und 32FL weggelassen.
In der ersten Ausführungsform werden die ungefederten Auslenkungen z1 auf der Grundlage der Detektionsergebnisse der vertikalen Beschleunigungssensoren 31FR und 31FL und der Hubsensoren 32FR und 32FL berechnet. Die ungefederte Auslenkung z1 kann jedoch auch durch das Integral zweiter Ordnung einer vertikalen Beschleunigung des ungefederten Abschnitts berechnet werden, die von einem vertikalen Beschleunigungssensor des ungefederten Abschnitts an der Position jedes Rads erkannt wird. Ferner kann die ungefederte Auslenkung z1 unter Verwendung eines in diesem technischen Gebiet allgemein bekannten Ermittlers/Beobachters auf der Grundlage mindestens einer der vertikalen Beschleunigung des gefederten Abschnitts, des Federwegs und der vertikalen Beschleunigung des ungefederten Abschnitts an der Position jedes Rads berechnet werden.
Zweite Ausführungsform
Dämpfungssteuerungsroutine der zweiten Ausführungsform
In einer zweiten Ausführungsform führt die CPU der ECU 30 jedes Mal, wenn eine vorbestimmte Zeitspanne verstrichen ist, eine Dämpfungssteuerungsroutine aus, die in einem Flussdiagramm in 9 dargestellt ist.
Zu einem vorbestimmten Zeitpunkt startet die CPU einen Prozess ab Schritt 900 von 9, führt Schritt 910 bis Schritt 980 aus und fährt mit Schritt 990 fort, um diese Routine vorübergehend zu beenden, und zwar in der Reihenfolge von beispielsweise dem linken Vorderrad, dem rechten Vorderrad, dem linken Hinterrad und dem rechten Hinterrad. Das Symbol „i“ in der ungefederten Auslenkung z1si oder dergleichen wechselt wiederholt in der Reihenfolge von „fl“, „fr“, „rl“ und „rr“.
Wie aus dem Vergleich zwischen 9 und 7 ersichtlich, werden die Schritte 910, 920 und 960 bis 980 ähnlich wie die Schritte 710, 720 und 730 bis 750 der ersten Ausführungsform ausgeführt.
Schritt 930: Die CPU erfasst ungefederte Auslenkungen z1ji (j = 1, 2 ... n) an einer vorhergesagten Passierposition jedes Rads und in einem Frequenzbestimmungsbereich (nicht dargestellt) vor der vorhergesagten Passierposition aus den später beschriebenen „ungefederten Auslenkungen z1 in der Vorbereitungszone“, die vorab aus den Vorschaureferenzdaten 45 in der Cloud 40 erfasst werden.
Schritt 940: Die CPU führt eine Frequenzanalyse für die ungefederten Auslenkung z1ji durch, um eine Frequenz zu erfassen, die einer maximalen Frequenzkomponente entspricht (als „Spitzenfrequenz fp“ bezeichnet).
Schritt 950: Die CPU erfasst einen Phasenverschiebungsbetrag Phad zum Vorverschieben der Phase der Übertragungsfunktion von der ungefederten Auslenkung z1i zur Sollsteuerkraft Fcit unter Bezugnahme auf ein in 12 dargestelltes Kennfeld basierend auf der Spitzenfrequenz fp. Wie in 12 dargestellt, wird der Phasenverschiebungsbetrag Phad auf einen Wert größer als 0 Grad und kleiner als 45 Grad festgelegt, wenn die Spitzenfrequenz fp niedriger als ein unterer Grenzwert fcl eines Referenzfrequenzbereichs ist, und er wird so festgelegt, dass er zunimmt, wenn die Spitzenfrequenz fp steigt. Wenn die Spitzenfrequenz fp höher ist als ein oberer Grenzwert fcu des Referenzfrequenzbereichs, wird der Phasenverschiebungsbetrag Phad auf einen Wert größer als 45 Grad und kleiner als 90 Grad festgelegt und so eingestellt, dass er mit steigender Spitzenfrequenz fp zunimmt. Wenn die Spitzenfrequenz fp im Referenzfrequenzbereich liegt, wird der Phasenverschiebungsbetrag Phad auf 45 Grad festgelegt.
Der untere Grenzwert fcl des Referenzfrequenzbereichs kann beispielsweise 2 Hz betragen, das heißt eine Frequenz, die höher ist als die gefederte Resonanzfrequenz fres des Fahrzeugs 10 (beispielsweise 1 Hz). Der obere Grenzwert fcu des Referenzfrequenzbereichs kann beispielsweise 4 Hz betragen, das ist eine Frequenz, die niedriger ist als die ungefederte Resonanzfrequenz freu des Fahrzeugs 10 (beispielsweise 10 Hz). Der Phasenverschiebungsbetrag Phad kann durch Bezugnahme auf eine durch eine gestrichelte Linie in 12 angedeutetes Kennfeld auf der Grundlage der Spitzenfrequenz fp erfasst werden.
Wie aus dem Obigen ersichtlich, führt die ECU 30 der Dämpfungssteuervorrichtung 20 der zweiten Ausführungsform eine Frequenzanalyse für die ungefederten Auslenkung z1i in dem Frequenzbestimmungsbereich durch und erhöht den Phasenverschiebungsbetrag Phad für den Phasen(vor)verschiebungsprozess, wenn die Spitzenfrequenz fp der ungefederten Auslenkungen z1i in dem Frequenzbestimmungsbereich zunimmt. Daher wird der Phasenverschiebungsbetrag Phad in Abhängigkeit von der Spitzenfrequenz fp variabel festgelegt, um mit zunehmender Spitzenfrequenz zuzunehmen.
In 13 kann die Dämpfungsleistung für den gefederten Abschnitt bei einer Frequenz, die kleiner oder gleich die Mittelfrequenz ist, näher an das Dämpfungsverhalten im Fall A, in dem die Sollsteuerkraft als der Wert proportional zu der ungefederten Auslenkung z1i berechnet wird, im Vergleich zu dem Fall D, in dem der Phasenverschiebungsbetrag konstant ist, angepasst/gebracht werden. Ferner kann die Dämpfungsleistung für den gefederten Abschnitt bei einer Frequenz, die gleich oder höher als die Mittelfrequenz ist, näher an die Dämpfungsleistung in dem Fall B gebracht werden, in dem die Sollsteuerkraft als der Wert der proportional zu der ungefederten Geschwindigkeit dz1i berechnet wird, im Vergleich zu dem Fall D, in dem der Phasenverschiebungsbetrag konstant ist.
Dritte Ausführungsform
Dämpfungssteuervorrichtung der dritten Ausführungsform
In einer dritten Ausführungsform führt die CPU der ECU 30 jedes Mal, wenn eine vorbestimmte Zeitspanne verstrichen ist, eine Dämpfungssteuerungsroutine aus, die in einem Flussdiagramm in 10 dargestellt ist.
Zu einem vorbestimmten Zeitpunkt startet die CPU einen Prozess ab Schritt 1000 von 10, führt Schritt 1010 bis Schritt 1080 aus und fährt mit Schritt 1090 fort, um diese Routine vorübergehend zu beenden, und zwar in der Reihenfolge von beispielsweise dem linken Vorderrad, dem rechten Vorderrad, dem linken Hinterrad und dem rechten Hinterrad. Das Symbol „i“ in der ungefederten Auslenkung z1si oder dergleichen wechselt wiederholt in der Reihenfolge von „fl“, „fr“, „rl“ und „rr“.
Wie aus dem Vergleich zwischen 10 und 9 ersichtlich, werden die Schritte 1010 bis 1030 und 1060 bis 1080 ähnlich wie die Schritte 910 bis 930 beziehungsweise 960 bis 980 der zweiten Ausführungsform ausgeführt.
Schritt 1040: Die CPU führt eine Frequenzanalyse für die in Schritt 1030 erfassten ungefederten Auslenkungen z1ji durch, um die ungefederten Auslenkungen z1ji in drei Frequenzbänder zu klassifizieren, das heißt ein Niederfrequenzband, das niedriger als der untere Grenzwert fcl des Referenzfrequenzbereichs ist, ein Mittelfrequenzband im Referenzfrequenzbereich und ein Hochfrequenzband, das höher als der obere Grenzwert fcu des Referenzfrequenzbereichs ist.
Schritt 1050: Die CPU ermittelt aus den drei (Frequenz-)Bändern ein Band mit der größten Anzahl von ungefederten Auslenkungen z1ji, deren Amplituden größer oder gleich ein voreingestellter Referenzwert sind (als „Band mit der größten Anzahl“ bezeichnet), als Frequenzband, in dem die ungefederte Auslenkung am größten ist. Wenn das Band mit der größten Anzahl das Niederfrequenzband ist, legt die CPU den Phasenverschiebungsbetrag Phad für die Voreilung/Vorverschiebung der Phase der Übertragungsfunktion von der ungefederten Auslenkung z1i zur Sollsteuerkraft Fcit auf Phads (positive Konstante) größer als 0 Grad und kleiner als 45 Grad fest. Wenn das Band mit der größten Anzahl das Mittelfrequenzband ist, legt die CPU den Betrag der Phasenverschiebung Phad auf Phadm fest (Wert größer als 40 Grad und kleiner als 50 Grad, vorzugsweise 45 Grad). Wenn es sich bei dem Band mit der größten Anzahl um das Hochfrequenzband handelt, legt die CPU den Phasenverschiebungsbetrag Phad auf Phadl (positive Konstante) fest, der größer als 45 Grad und kleiner als 90 Grad ist.
Das Frequenzband, in dem die ungefederte Auslenkung am größten ist, kann durch beliebige, auf diesem technischen Gebiet allgemein bekannte Verfahren festgelegt werden (überarbeitete Beispiele der dritten Ausführungsform). Beispielsweise können für die drei Bänder die Maximalwerte Pmax1 bis Pmax3 der P-P-Werte der ungefederten Auslenkungen z1ji bestimmt werden, und ein Band mit dem größten Maximalwert kann als das Frequenzband festgelegt werden, in dem die ungefederte Auslenkung am größten ist (erstes überarbeitetes Beispiel). Weiterhin können für die drei Bänder gleitende Mittelwerte MA1 bis MA3 der ungefederten Auslenkungen z1ji, die einer Tiefpassfilterung unterzogen werden, bestimmt werden, und ein Band mit dem größten gleitenden Mittelwert kann als das Frequenzband festgelegt werden, in dem die ungefederte Auslenkung am größten ist (zweites überarbeitetes Beispiel). Weiterhin können die ungefederten Auslenkungen z1ji einer schnellen Fouriertransformation unterzogen werden, gleitende Mittelwerte von Frequenzkomponenten können als Amplitudenindizes Vma1 bis Vma3 für die drei Bänder berechnet werden, und ein Band mit dem größten Amplitudenindex kann als das Frequenzband festgelegt werden, in dem die ungefederte Auslenkung am größten ist (drittes überarbeitetes Beispiel).
Wie aus dem Obigen ersichtlich, werden gemäß der dritten Ausführungsform die ungefederten Auslenkungen z1i in dem Frequenzbestimmungsbereich in die Mehrzahl von Frequenzbändern eingeteilt, und der Phasenverschiebungsbetrag Phad für den Phasenverschiebungsprozess kann in Abhängigkeit von den Größen der ungefederten Auslenkungen z1i in den Frequenzbändern variabel festgelegt werden. Dadurch kann das Dämpfungsleistung für den gefederten Abschnitt im Vergleich zu dem Fall, in dem der Phasenverschiebungsbetrag konstant ist, verbessert werden.
In der dritten Ausführungsform sind Phads und Phadl positive Konstanten. Wenn ein Band mit der zweitgrößten Anzahl der ungefederten Auslenkungen z1ji neben dem Band mit der größten Anzahl das Niederfrequenzband ist, kann Phads auf einen kleineren Wert festgelegt werden als der, wenn das Band das Mittelfrequenzband ist. In ähnlicher Weise kann Phadl auf einen größeren Wert festgelegt werden, wenn das Band mit der zweitgrößten Anzahl ungefederter Auslenkungen z1ji neben dem Band mit der größten Anzahl das Mittelfrequenzband ist, als wenn das Band das Niederfrequenzband ist.
In der dritten Ausführungsform werden die ungefederten Auslenkungen z1ji in die drei Frequenzbänder klassifiziert, aber die Anzahl der Frequenzbänder kann eine andere Zahl als drei sein. Insbesondere wenn die Anzahl der Frequenzbänder viel größer als drei ist, kann das Frequenzband, in dem die ungefederte Auslenkung am größten ist, basierend auf einer der dritten Ausführungsform und ihren ersten bis dritten überarbeiteten Beispielen festgelegt werden, und der Phasenverschiebungsbetrag Phad kann durch Bezugnahme auf das Kennfeld von 12 basierend auf dem Frequenzband erfasst werden.
Gemäß der ersten bis dritten Ausführungsform ist es möglich, eine Möglichkeit von Problemen wie eine Zunahme des Energieverbrauchs, eine Abnahme der Lebensdauer des Aktuators und eine Zunahme einer Wärmeerzeugungsmenge aufgrund einer Zunahme/Vergrößerung der Dämpfungssteuerkraft in dem Hochfrequenzbereich zu reduzieren.
Modifiziertes Beispiel
In der ersten bis dritten Ausführungsform wird die ungefederte Auslenkung z1i aus den Vorschaureferenzdaten 45 in der Cloud 40 erfasst. Wie in 11 dargestellt, kann die ungefederte Auslenkung z1i auf der Grundlage einer Fahrbahnoberflächenverschiebung z0 (Wert, der eine vertikale Verschiebung einer Straßenoberfläche angibt) vor dem Fahrzeug erfasst werden, die von einem Vorschausensor 35 erkannt wird.
Der Vorschausensor 35 kann ein beliebiger, in diesem technischen Gebiet allgemein bekannter Vorschausensor sein, solange die Fahrbahnoberflächenauslenkung vor dem Fahrzeug 10 erfasst werden kann, wie beispielsweise ein Kamerasensor, ein LIDAR-Sensor und ein Radar. In Zusammenarbeit/Koorperation mit dem bordeigenen Vorschausensor 35 fungiert die ECU 30 als ein Gerät zur Erfassung von Informationen über die Fahrbahnoberflächenauslenkung, das dazu ausgelegt ist, Informationen über die Fahrbahnoberflächenauslenkung vor den Rädern basierend auf Erkennungsergebnissen des Vorschausensors zu erfassen. In dieser Ausführungsform können die externe Vorrichtung 22, die Positionsinformationserfassungsvorrichtung 33 und die drahtlose Kommunikationsvorrichtung 34 weggelassen werden.
Wie in 11 dargestellt, ist der Vorschausensor 35 beispielsweise an einer oberen Innenfläche einer Windschutzscheibe 10b des Fahrzeugs 10 mittig in einer Fahrzeugbreitenrichtung angebracht und erkennt eine Zielposition Po, die eine Vorschaudistanz Lpre vor den Vorderrädern 11F ist, und eine Fahrbahnoberflächenauslenkung z0 um die Zielposition. Die Vorschaudistanz Lpre ist vorzugsweise größer als eine Vorderradvorschaudistanz Lpf, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs 10 eine maximale Fahrzeugnenngeschwindigkeit ist (später beschrieben). 11 zeigt einen Vorschausensor 35, aber ein Paar von Vorschausensoren kann in Verbindung mit dem rechten und linken Vorderrad vorgesehen sein.
Obwohl die spezifischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung oben im Detail beschrieben sind, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Ausführungsformen beschränkt. Es versteht sich für Personen mit gewöhnlichen Fachkenntnissen auf dem Gebiet, dass verschiedene andere Ausführungsformen innerhalb des Anwendungsbereichs der vorliegenden Erfindung angenommen werden können.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen ist beispielsweise der auf die Fahrbahnoberflächenauslenkung bezogene Wert, der auf den auf die Fahrbahnoberflächenauslenkung bezogenen Informationen basiert, die ungefederte Auslenkung, kann aber eine Fahrbahnoberflächenauslenkung sein, die eine vertikale Verschiebung einer Fahrbahnoberfläche ist.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen müssen die Vorschaureferenzdaten 45 nicht in der Speichereinrichtung 44 in der Cloud 40 gespeichert werden, sondern können in der Speichereinrichtung 30a gespeichert werden.
Wenn eine Reiseroute/Fahrtroute des Fahrzeugs 10 im Voraus bestimmt ist, kann die CPU Vorschaureferenzdaten 45 der Reiseroute im Voraus von der Cloud 40 herunterladen und die Vorschaureferenzdaten 45 in der Speichervorrichtung 30a speichern, bevor das Fahrzeug 10 beginnt, entlang der Reiseroute zu fahren.
In der ersten und zweiten Ausführungsform ist der Berechnungsprozess für die Sollsteuerkraft Fcrt des Hinterrades 11R nicht auf das oben beschriebene Beispiel beschränkt. Zum Beispiel kann die CPU die Sollsteuerkraft Fcrt basierend auf der ungefederten Auslenkung z1 an der aktuellen Position des Vorderrads 11F zum aktuellen Zeitpunkt tp berechnen und einen Steuerbefehl, der die Sollsteuerkraft Fcrt enthält, an den aktiven Aktuator 17R des Hinterrads zu einem Zeitpunkt senden, der um eine Periode (L / Vb - tpr) von dem aktuellen Zeitpunkt tp verzögert ist. Das heißt, die CPU kann den Steuerbefehl, der die Sollsteuerkraft Fcrt enthält, zu einem Zeitpunkt an den aktiven Hinterradaktuator 17R übertragen, wenn das Hinterrad 11R einen Punkt erreicht, der um die Hinterradvorschaudistanz Lpr hinter der aktuellen Position des Vorderrads 11F liegt.
Die CPU bestimmt unabhängig von dem vorhergesagten Bewegungspfad des Vorderrads einen vorhergesagten Bewegungspfad des Hinterrads fest, der auf einer aktuellen Position des Hinterrads 11R, einer Fahrtrichtung Td des Fahrzeugs 10 und den Positionsbeziehungsdaten basiert, und bestimmt als vorhergesagte Passierposition des Hinterrads eine Position, die um die Hinterradvorschaudistanz Lpr entlang des vorausberechneten Bewegungspfads des Hinterrads beabstandet ist. Die CPU erfasst eine ungefederte Auslenkung z1 an der vorhergesagten Passierposition des Hinterrads und berechnet die Sollsteuerkraft Fcrt des Hinterrads 11R auf der Grundlage einer ungefederten Auslenkung z1a, deren Phase gegenüber der der erfassten ungefederten Auslenkung z1 vorverlegt ist/voreilt.
Die Fahrzeuggeschwindigkeit V1 und die Fahrtrichtung Td werden basierend auf der aktuellen Position des Fahrzeugs 10, die vom GNSS-Empfänger erfasst wird, ermittelt. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf diesen Fall beschränkt. Beispielsweise kann die Dämpfungssteuervorrichtung 20 einen „Raddrehzahlsensor und einen Lenkwinkelsensor“ beinhalten (nicht dargestellt). Der Raddrehzahlsensor kann eine Drehgeschwindigkeit des Rades 11 erkennen, und die CPU kann die Fahrzeuggeschwindigkeit V1 auf der Grundlage der Drehgeschwindigkeit des Rades 11 berechnen. Ein Gierratensensor, der dazu ausgelegt ist, eine Gierrate des Fahrzeugs 10 zu erkennen, kann vorgesehen sein, und die CPU kann die Fahrtrichtung Td basierend auf der Gierrate und der Fahrzeuggeschwindigkeit V1 erfassen.
Bei den Aufhängungen 13FR bis 13RL kann es sich um jede Art von Aufhängung handeln, solange die Räder 11FR bis 11RL in vertikaler Richtung relativ zum Fahrzeugkörper 10a ausgelenkt werden können. Die Tragfedern 16FR bis 16RL können beliebige Federn wie beispielsweise Druckschraubenfedern oder Luftfedern sein.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen sind die aktiven Aktuatoren 17FR bis 17RL in Übereinstimmung mit/entsprechend den jeweiligen Rädern 11 vorgesehen, aber ein aktiver Aktuator 17 kann für mindestens ein Rad 11 vorgesehen sein. Zum Beispiel kann das Fahrzeug 10 nur die aktiven Aktuatoren 17F für die Vorderräder oder die aktiven Aktuatoren 17R für die Hinterräder aufweisen.
In den Ausführungsformen und dem oben beschriebenen modifizierten Beispiel wird der aktive Aktuator 17 als Steuerkrafterzeugungsvorrichtung verwendet, aber die Steuerkrafterzeugungsvorrichtung ist nicht auf den aktiven Aktuator 17 beschränkt. Das heißt, die Steuerkrafterzeugungsvorrichtung kann ein Aktuator sein, der dazu ausgelegt ist, eine vertikale Steuerkraft zur Dämpfung des gefederten Abschnitts 51 basierend auf einem Steuerbefehl, der die Sollsteuerkraft enthält, einstellbar zu erzeugen.
Die Steuerkrafterzeugungsvorrichtung kann eine aktive Stabilisatorvorrichtung sein (nicht dargestellt). Die aktive Stabilisatorvorrichtung beinhaltet einen aktiven Vorderradstabilisator und einen aktiven Hinterradstabilisator. Wenn der aktive Vorderradstabilisator eine vertikale Steuerkraft zwischen dem gefederten Abschnitt 51 und dem ungefederten Abschnitt 50 erzeugt, der dem linken Vorderrad 11FL (linke Vorderradsteuerkraft) entspricht, erzeugt der aktive Vorderradstabilisator eine Steuerkraft in einer Richtung, die der Richtung der linken Vorderradsteuerkraft entgegengesetzt ist, zwischen dem gefederten Abschnitt 51 und dem ungefederten Abschnitt 50, der dem rechten Vorderrad 11FR (rechte Vorderradsteuerkraft) entspricht. In ähnlicher Weise erzeugt der aktive Hinterradstabilisator, wenn er eine vertikale Steuerkraft zwischen dem gefederten Abschnitt 51 und dem ungefederten Abschnitt 50, der dem linken Hinterrad 11RL (linke Hinterradsteuerkraft) entspricht, erzeugt, eine Steuerkraft in einer Richtung entgegengesetzt zur Richtung der linken Hinterradsteuerkraft zwischen dem gefederten Abschnitt 51 und dem ungefederten Abschnitt 50, der dem rechten Hinterrad 11RR (rechte Hinterradsteuerkraft) entspricht. Der Aufbau der aktiven Stabilisatorvorrichtung ist allgemein bekannt, wie die JP 2009 - 96 366 A zeigt. Die aktive Stabilisatorvorrichtung kann mindestens einen der aktiven Stabilisatoren für das Vorderrad und den aktiven Stabilisator für das Hinterrad beinhalten.
Die Steuerkrafterzeugungsvorrichtung kann eine Vorrichtung sein, die dazu ausgelegt ist, vertikale Steuerkräfte F basierend auf der Geometrie der Aufhängungen 13FR bis 13RL zu erzeugen, indem sie die Brems- oder Antriebskräfte an den Rädern 11 des Fahrzeugs 10 erhöht oder reduziert. Der Aufbau dieser Vorrichtung ist allgemein bekannt, wie beispielsweise die JP 2016 - 107 778 A zeigt. Unter Verwendung eines bekannten Verfahrens berechnet die ECU 30 Brems- oder Antriebskräfte zur Erzeugung von Steuerkräften F, die den Sollsteuerkräften Ft entsprechen.
Die Vorrichtung beinhaltet Antriebsvorrichtungen (beispielsweise radinterne Motoren/Radnabenmotoren), die dazu ausgelegt sind, Antriebskräfte auf die Räder 11 auszuüben, und Bremsvorrichtungen (Bremsen), die dazu ausgelegt sind, Bremskräfte auf die Räder 11 auszuüben. Die Antriebsvorrichtung kann ein Motor oder ein Verbrennungsmotor sein, der dazu ausgelegt ist, Antriebskräfte auf die Vorderräder, die Hinterräder oder die vier Räder auszuüben. Die Steuerkrafterzeugungsvorrichtung kann mindestens eines von Antriebsvorrichtung und Bremsvorrichtung beinhalten.
Die Steuerkrafterzeugungsvorrichtung kann jeder der einstellbaren Stoßdämpfer 15FR bis 15RL sein. In diesem Fall steuert die ECU 30 die Dämpfungskoeffizienten C der Stoßdämpfer 15FR bis 15RL, um die Dämpfungskräfte der Stoßdämpfer 15FR bis 15RL um Werte zu verändern, die den Sollsteuerkräften Fct entsprechen.

Claims

Dämpfungssteuervorrichtung für ein Fahrzeug, mit einer Steuerkrafterzeugungsvorrichtung (17), die dazu ausgelegt ist, eine vertikale Steuerkraft zum Dämpfen eines gefederten Abschnitts des Fahrzeugs (10) zwischen mindestens einem Rad (11) und einem Abschnitt einer Fahrzeugkarosserie (10a), der einer Position des Rads (11) entspricht, zu erzeugen; einer Steuereinheit (30), die dazu ausgelegt ist, die Steuerkrafterzeugungsvorrichtung (17) zu steuern; und einer Fahrbahnoberflächenauslenkungsinformations-Erfassungsvorrichtung, die dazu ausgelegt ist, auf Fahrbahnoberflächenauslenkungen bezogene Informationen zu erfassen, die sich auf eine vertikale Auslenkung einer Fahrbahnoberfläche vor dem Fahrzeug und damit vor dem Rad (11) beziehen, wobei: die Steuereinheit (30) ausgelegt ist, um eine vorhergesagte Radpassierposition zu bestimmen, welche das Rad (11) voraussichtlich passieren wird, eine Sollsteuerkraft zum Verringern von Schwingungen des gefederten Abschnitts, wenn das Rad (11) die vorhergesagte Radpassierposition passiert, als einen Wert zu berechnen, der proportional zu einem Fahrbahnoberflächenauslenkungswert ist, der auf der auf die Fahrbahnoberflächenauslenkung bezogenen Information basiert, und die Steuerkrafterzeugungsvorrichtung (17) so zu steuern, dass die von der Steuerkrafterzeugungsvorrichtung (17) erzeugte Steuerkraft die Sollsteuerkraft wird, wenn das Rad (11) die vorhergesagte Radpassierposition passiert; und die Steuereinheit (30) ausgelegt ist, die Sollsteuerkraft unter Verwendung des Fahrbahnoberflächenauslenkungswertes zu berechnen, der eine Phase hat, die nach vorne verschoben wurde, um eine Phase einer Übertragungsfunktion von dem Fahrbahnoberflächenauslenkungswert basierend auf der auf die Fahrbahnoberflächenauslenkung bezogenen Information zu der Sollsteuerkraft um einen Phasenverschiebungsbetrag größer als 0 Grad nach vorne zu verschieben.
Dämpfungssteuervorrichtung für das Fahrzeug gemäß Anspruch 1, wobei die Steuereinheit (30) so konfiguriert ist, dass sie die Sollsteuerkraft unter Verwendung des Fahrbahnoberflächenauslenkungswerts mit der nach vorne verschobenen Phase berechnet, um den Phasenverschiebungsbetrag auf einen Wert größer als 0 Grad und kleiner als 180 Grad für eine vorbestimmte Frequenz festzulegen.
Dämpfungssteuervorrichtung für das Fahrzeug gemäß Anspruch 2, wobei der Phasenverschiebungsbetrag ein Wert größer als 0 Grad und kleiner als 90 Grad ist.
Dämpfungssteuervorrichtung für das Fahrzeug gemäß Anspruch 3, wobei der Phasenverschiebungsbetrag ein Wert ist, der größer oder gleich 40 Grad und kleiner oder gleich 50 Grad ist.
Dämpfungssteuervorrichtung für das Fahrzeug gemäß Anspruch 1, wobei die Steuereinheit (30) dazu ausgelegt ist: die Fahrbahnoberflächenauslenkungswerte an der vorhergesagten Radpassierposition und in einem Frequenzbestimmungsbereich vor der vorhergesagten Radpassierposition basierend auf den auf die Fahrbahnoberflächenauslenkung bezogenen Informationen zu erfassen; und den Phasenverschiebungsbetrag zu erhöhen, wenn eine Hauptfrequenz der Fahrbahnoberflächenauslenkungswerte in dem Frequenzbestimmungsbereich zunimmt.
Dämpfungssteuervorrichtung für das Fahrzeug gemäß Anspruch 5, wobei die Steuereinheit (30) so konfiguriert ist, dass sie den Phasenverschiebungsbetrag auf einen Wert festlegt, der größer oder gleich 40 Grad und kleiner oder gleich 50 Grad ist, wenn die Hauptfrequenz der Fahrbahnoberflächenauslenkungswerte in dem Frequenzbestimmungsbereich in einem Referenzfrequenzbereich liegt, der zwischen einer gefederten Resonanzfrequenz und einer ungefederten Resonanzfrequenz des Fahrzeugs voreingestellt ist.
Dämpfungssteuervorrichtung für das Fahrzeug gemäß Anspruch 5, wobei die Steuereinheit (30) so konfiguriert ist, dass sie den Phasenverschiebungsbetrag auf einen Wert festlegt, der größer als 0 Grad und kleiner als 45 Grad ist, wenn die Hauptfrequenz der Fahrbahnoberflächenauslenkungswerte in dem Frequenzbestimmungsbereich niedriger als eine untere Grenzfrequenz eines Referenzfrequenzbereichs ist, der zwischen einer gefederten Resonanzfrequenz und einer ungefederten Resonanzfrequenz des Fahrzeugs voreingestellt ist.
Dämpfungssteuervorrichtung für das Fahrzeug gemäß Anspruch 5, wobei die Steuereinheit (30) so konfiguriert ist, dass sie den Phasenverschiebungsbetrag auf einen Wert festlegt, der größer als 45 Grad und kleiner als 90 Grad ist, wenn die Hauptfrequenz der Fahrbahnoberflächenauslenkungswerte in dem Frequenzbestimmungsbereich höher als eine obere Grenzfrequenz eines Referenzfrequenzbereichs ist, der zwischen einer gefederten Resonanzfrequenz und einer ungefederten Resonanzfrequenz des Fahrzeugs voreingestellt ist.
Dämpfungssteuervorrichtung für das Fahrzeug gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Steuereinheit (30) dazu ausgelegt ist: die Fahrbahnoberflächenauslenkungswerte an der vorhergesagten Radpassierposition und in einem Frequenzbestimmungsbereich vor der vorhergesagten Radpassierposition auf der Grundlage der auf die Fahrbahnoberflächenauslenkung bezogenen Informationen zu erfassen; die Fahrbahnoberflächenauslenkungswerte in dem Frequenzbestimmungsbereich in eine Mehrzahl von Frequenzbändern zu klassifizieren; und den Phasenverschiebungsbetrag auf der Grundlage der Größen der Fahrbahnoberflächenauslenkungswerte in den Frequenzbändern zu bestimmen.
Dämpfungssteuerverfahren für ein Fahrzeug zum Dämpfen eines gefederten Abschnitts des Fahrzeugs durch Steuern einer Steuerkrafterzeugungsvorrichtung (17), die so konfiguriert ist, dass sie eine vertikale Steuerkraft zum Dämpfen des gefederten Abschnitts zwischen mindestens einem Rad (11) und einem Abschnitt einer Fahrzeugkarosserie (10a), der einer Position des Rads (11) entspricht, erzeugt, wobei das Dämpfungssteuerverfahren folgende Schritte aufweist: Bestimmen einer vorhergesagten Radpassierposition, welche das Rad (11) voraussichtlich passieren wird; Erfassen von auf die Fahrbahnoberflächenauslenkung bezogenen Informationen, die sich auf eine vertikale Auslenkung einer Fahrbahnoberfläche vor dem Fahrzeug und damit vor dem Rad (11) beziehen; Berechnen einer Sollsteuerkraft zum Verringern einer Schwingung des gefederten Abschnitts, wenn das Rad die vorhergesagte Radpassierposition passiert, als einen Wert, der proportional zu einem Fahrbahnoberflächenauslenkungswert ist, der eine Phase hat, die nach vorne verschoben wurde, um eine Phase einer Übertragungsfunktion von dem Fahrbahnoberflächenauslenkungswert auf der Grundlage der auf die Fahrbahnoberflächenauslenkung bezogenen Information zu der Sollsteuerkraft um einen Phasenverschiebungsbetrag größer als 0 Grad nach vorne zu verschieben; und Steuern der Steuerkrafterzeugungsvorrichtung (17) derart, dass die durch die Steuerkrafterzeugungsvorrichtung (17) erzeugte Steuerkraft die Sollsteuerkraft wird, wenn das Rad (11) die vorhergesagte Radpassierposition passiert.