特開 2023-144014 車両位置に基づく車両プラントのアクティブサスペンション制御

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023144014

(43)【公開日】2023-10-06

(54)【発明の名称】車両位置に基づく車両プラントのアクティブサスペンション制御

(51)【国際特許分類】

   B60N 2/50 20060101AFI20230928BHJP

   F16F 15/02 20060101ALI20230928BHJP

【ＦＩ】

B60N2/50

F16F15/02 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】20

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2023129463

(22)【出願日】2023-08-08

(62)【分割の表示】P 2018545844の分割

【原出願日】2017-03-01

(31)【優先権主張番号】15/059,010

(32)【優先日】2016-03-02

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】518158318

【氏名又は名称】クリアモーション アクイジション １ エルエルシー

(74)【代理人】

【識別番号】100079108

【弁理士】

【氏名又は名称】稲葉 良幸

(74)【代理人】

【識別番号】100109346

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 敏史

(74)【代理人】

【識別番号】100117189

【弁理士】

【氏名又は名称】江口 昭彦

(74)【代理人】

【識別番号】100134120

【弁理士】

【氏名又は名称】内藤 和彦

(72)【発明者】

【氏名】ノックス，ローレンス，ディー．

(72)【発明者】

【氏名】サンジェルマーノ，アントニオ

(57)【要約】

【課題】能動的に懸架される車両シートにおいてシート上面を制御する。
【解決手段】車両位置特定システムによって特定した車両位置の信頼度を確立し、車両のプラントのアクティブサスペンションシステムの挙動を変えるために、確立した信頼度を使用するシステムおよび方法。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両位置特定システムによって特定された車両の位置の信頼度を確立することと、
前記車両のプラントのアクティブサスペンションシステムの挙動を変えるために、前記確立した信頼度を使用することと、
を含む方法。

【請求項2】

前記アクティブサスペンションシステムは、前記プラントの動作を制御するために、アクチュエータにコマンドを出力するコントローラを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

プラントの動作を重み付けするために、前記確立した信頼度を使用して、前記コントローラコマンドに重みを付ける、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記コントローラはフィードフォワードアーキテクチャを含む、請求項２に記載の方法。

【請求項5】

前記コントローラはフィードバックアーキテクチャをさらに含む、請求項４に記載の方法。

【請求項6】

前記確立した信頼度を使用して、前記フィードフォワードおよびフィードバックアーキテクチャによる前記コントローラコマンドへの相対寄与に重みを付ける、請求項５に記載の方法。

【請求項7】

前記信頼度が高い場合に、前記コントローラへの前記フィードフォワードの寄与の重みは、前記信頼度が低い場合よりも高い、請求項６に記載の方法。

【請求項8】

前記コントローラは、フィードフォワードアーキテクチャおよびフィードバックアーキテクチャの両方を含み、それら両方は、前記コントローラコマンドの生成に関与する、請求項２に記載の方法。

【請求項9】

前記車両位置特定システムは、ＧＰＳデータに基づいて、初期車両位置推定値を特定し、前記車両に配置されたセンサからのセンサデータ列を記録し、前記記録したセンサデータ列の中に、前記測定したデータから取得した既知のデータ列があるかどうかを検索するパターン照合を実施することで、前記初期車両位置推定値をさらに正確にする、請求項２に記載の方法。

【請求項10】

前記パターン照合は、前記既知のデータ列から得られた、ｎ個からなる列を、前記記録したセンサデータ列から得られた、対応するｎ個の列で乗じ、ｎ個の乗算の結果を合計し、前記ｎ個の乗算の前記合計がいつピークに達するかを識別して前記列がいつ合致するかを特定することで実施される、請求項９に記載の方法。

【請求項11】

前記コントローラコマンドは、前記ＧＰＳデータと、前記記録したセンサデータとに基づくことができる請求項９に記載の方法。

【請求項12】

前記コントローラは、フィードフォワードアーキテクチャおよびフィードバックアーキテクチャの両方を含み、それら両方は、前記コントローラコマンドの生成に関与し、前記信頼度が高い場合に、前記コントローラへの前記フィードフォワード入力の重みは、前記信頼度が低い場合よりも高い、請求項９に記載の方法。

【請求項13】

前記プラントは、車両シートを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項14】

車両位置特定システムによって特定された、経路に沿った車両の位置の信頼度を確立することと、
前記車両のシートのアクティブサスペンションシステムの挙動を変えるために、前記確立した信頼度を使用することと、
を含む方法であって、
前記アクティブサスペンションシステムは、前記プラントの動作を制御するために、アクチュエータにコマンドを出力するコントローラを含み、
前記コントローラは、フィードフォワードアーキテクチャおよびフィードバックアーキテクチャの両方を含み、それら両方は、前記コントローラコマンドの生成に関与する、方法。

【請求項15】

道路に沿って移動するように構成された車両の床に対してプラントを懸架するシステムであって、
アクティブサスペンションと、
前記床に対する前記プラントの動作または位置の少なくとも１つを検出し、出力を有するセンサと、
道路軌跡情報を保持するメモリと、
車両位置特定システムと、
前記センサの出力と、前記メモリからの道路軌跡情報と、前記車両位置特定システムからの車両位置情報とを入力され、第１および第２のフィードフォワード可変重み特定部と、フィードバック可変重み特定部とを含むコントローラと、
を含み、
前記道路軌跡情報は、前記第１および第２のフィードフォワード可変重み特定部に供給され、前記車両位置情報は、前記第１および第２のフィードフォワード可変重み特定部、ならびに前記フィードバック可変重み特定部に供給され、
前記道路軌跡情報が正確であるという高い信頼度がある場合に、前記フィードフォワード入力および前記フィードバック入力に対する重みは、前記信頼度が低い場合よりも高くなる、システム。

【請求項16】

前記第１のフィードフォワード特定部および前記フィードバック特定部の出力は合計されて前記アクティブサスペンションに供給される、請求項１５に記載のシステム。

【請求項17】

前記第２のフィードフォワード特定部の出力と前記センサの出力とは、差分をとられて前記フィードバック特定部に入力される、請求項１６に記載のシステム。

【請求項18】

前記道路軌跡情報は、道路輪郭の低周波数成分を含む、請求項１５に記載のシステム。

【請求項19】

道路軌跡情報は、前記軌跡を前記道路と同位相に維持するゼロ位相フィルタを使用して、測定した道路信号をフィルタ処理することで得られる、請求項１８に記載のシステム。

【請求項20】

応答型アクティブサスペンションシステムおよびフィードフォワードに基づくアクティブサスペンションシステムの両方として動作し、その挙動が前記車両位置特定システムによって特定された前記車両位置の信頼度に基づいて変えられる、請求項１５に記載のシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

背景
本開示は、移動車両のプラントのアクティブサスペンションに関する。

【背景技術】

【0002】

能動的に懸架される車両シートにおいて、あらゆる周波数で加速度を持たないように、制御システムがシート上面を制御することは通常不可能である。通常、制御システムは、きわめて低い周波数でゼロ加速が維持されないように制御される低周波帯域幅を制限するように動作する。もっと正確に言えば、低周波数において、シート上面は、トラックの床に追従することを許される。しかし、シート上面が床に追従すると、振動絶縁されない。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0003】

概要
下記に説明するすべての例および特徴は、技術的に可能な任意の方法で組み合わせることができる。

【0004】

一態様では、方法は、車両位置特定システムによって特定した車両位置の信頼度を確立することと、車両のプラントのアクティブサスペンションシステムの挙動を変えるために、確立した信頼度を使用することとを含む。

【0005】

実施形態は、以下の特徴の１つ、または特徴の任意の組み合わせを含むことができる。アクティブサスペンションシステムは、プラントの動作を制御するためにアクチュエータにコマンドを出力するコントローラを有することができる。プラントの動作を重み付けするために、確立した信頼度を使用して、コントローラコマンドに重みを付けることができる。コントローラは、フィードフォワードアーキテクチャを含むことができる。コントローラは、フィードバックアーキテクチャをさらに含むことができる。確立した信頼度を使用して、フィードフォワードおよびフィードバックアーキテクチャによるコントローラコマンドへの相対寄与に重みを付けることができる。１つの非限定的な例では、信頼度が高い場合に、コントローラへのフィードフォワード寄与の重みは、信頼度が低い場合よりも高い。

【0006】

実施形態は、以下の特徴の１つ、または特徴の任意の組み合わせを含むことができる。車両位置特定システムは、ＧＰＳデータに基づいて、初期車両位置推定値を特定することができ、車両に配置されたセンサからのセンサデータ列を記録することができ、記録したセンサデータ列の中に、測定したデータから取得した既知のデータ列があるかどうかを検索するパターン照合を実施することで、初期車両位置推定値をさらに正確にすることができる。パターン照合は、既知のデータ列から得られた、ｎ個からなる列を、記録したセンサデータ列から得られた対応するｎ個の列で乗じ、ｎ個の乗算の結果を合計し、ｎ個の乗算の合計がいつピークに達するかを識別して列がいつ合致するかを特定することで実施することができる。コントローラコマンドは、ＧＰＳデータと、記録したセンサデータとに基づくことができる。コントローラは、フィードフォワードアーキテクチャおよびフィードバックアーキテクチャの両方を含むことができ、それら両方は、コントローラコマンドの生成に関与し、信頼度が高い場合に、コントローラへのフィードフォワード入力の重みは、信頼度が低い場合よりも高い。プラントには、車両シートがあり得る。

【0007】

別の態様では、方法は、車両位置特定システムによって特定された、経路に沿った車両位置の信頼度を確立することと、車両のシートのアクティブサスペンションシステムの挙動を変えるために、確立した信頼度を使用することとを含む。アクティブサスペンションシステムは、プラントの動作を制御するためにアクチュエータにコマンドを出力するコントローラを含む。コントローラは、フィードフォワードアーキテクチャおよびフィードバックアーキテクチャの両方を含み、それら両方は、コントローラコマンドの生成に関与する。

【0008】

別の態様では、道路に沿って移動するように構成された車両の床に対してプラントを懸架するシステムは、アクティブサスペンションと、床に対するプラントの動作または位置の少なくとも１つを検出し、出力を有するセンサと、道路軌跡情報を保持するメモリと、車両位置特定システムと、センサの出力、メモリからの道路軌跡情報、および車両位置特定システムからの車両位置情報を入力されるコントローラとを含む。コントローラは、第１および第２のフィードフォワード可変重み特定部ならびにフィードバック可変重み特定部を有する。道路軌跡情報は、第１および第２のフィードフォワード可変重み特定部に供給され、車両位置情報は、第１および第２のフィードフォワード可変重み特定部、ならびにフィードバック可変重み特定部に供給される。道路軌跡情報が正確であるという高い信頼度がある場合に、フィードフォワード入力およびフィードバック入力に対する重みは、信頼度が低い場合よりも高くなる。

【0009】

実施形態は、以下の特徴の１つ、または特徴の任意の組み合わせを含むことができる。第１のフィードフォワード特定部およびフィードバック特定部の出力は合計して、アクティブサスペンションに供給することができる。第２のフィードフォワード特定部の出力とセンサの出力とは、差分をとってフィードバック特定部に入力することができる。道路軌跡情報は、道路の輪郭の低周波数成分を含むことができる。道路軌跡情報は、軌跡を道路と同位相に維持するゼロ位相フィルタを使用して、測定した道路信号をフィルタ処理することで得ることができる。システムは、応答型アクティブサスペンションシステムおよびフィードフォワードに基づくアクティブサスペンションシステムの両方として動作することができ、システムの挙動は、車両位置特定システムによって特定された車両位置の信頼度に基づいて変えられる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本開示の方法を行うために使用できる車両プラントアクティブサスペンション制御システムの概略図である。

【図2】コントローラの例の構成要素を示す、より詳細な概略図である。

【図3A】信頼度を導出するための測定データおよび保存データの例示的なアライメントを示している。

【図3B】信頼度を導出するための測定データおよび保存データの例示的なアライメントを示している。

【図3C】信頼度を導出するための測定データおよび保存データの例示的なアライメントを示している。

【発明を実施するための形態】

【0011】

詳細な説明
車両は、車両の一部である、または車両に担持されたプラント用のアクティブサスペンションシステムを含むことができる。様々なタイプの車両およびプラントと、プラントアクティブサスペンションシステム（例えば、能動的に懸架された自動車両シート）とは、例えば、米国特許第７，１９５，２５０号、同第８，０９５，２６８号、および同第８，７２５，３５１号に開示されているように、当分野において公知であり、これらの特許の開示は、参照により本明細書に援用される。参考特許はまた、車両位置の特定と車両軌跡プランの保存および使用とを開示している。

【0012】

能動的に懸架された車両シートにおいて、あらゆる周波数で加速度がゼロであるように、制御システムがシート上面（すなわち、シートの使用者が着座する部分）を制御することは通常不可能である。例えば、シート上面で直流分の加速度がゼロの場合に、車両が坂道を上り始めると、シート上面は慣性移動しない。ある時点で、シート上面は、許容移動範囲の奥まで移動し、終端ストッパに当たって止まる。この問題は、制御される低周波数帯域幅を制限することで改善することができる。すなわち、きわめて低い周波数においてゼロ加速度とする指令が出されない。もっと正確に言えば、低周波数において、シート上面は、トラックの床に追従することを許される。しかし、シート上面が床に追従すると、振動絶縁されない。

【0013】

別の問題は、シート上面が絶縁されるほど、シート上面は「浮遊する」ように感じさせることである。例えば、非常に低い周波数において、ゼロ加速度とするよう指令が出された場合に、シートと床との間の距離は、不自然な形で変わる、または「浮遊する」。さらに、低周波数帯域幅を制限した結果として、絶縁しないようにコマンドが変わる周波数で、トラック床とシート上面との間の位相ずれが起こる。この位相ずれは、「浮遊する」感じを受ける一因となる。位相ずれは、振動絶縁を犠牲にして、低周波数帯域幅を拡大することで小さくすることができる。

【0014】

図１は、センサ２０からデータを入力されるコントローラ１８の制御下で、アクティブサスペンション１２を使用して、車両の床／プラットフォーム１６に対してプラント１４（例えば、トラックなどの自動車両のシート上面）を能動的に懸架するシステム１０を概略的に示している。センサ２０は、２つの非限定的な例として、自動車両のシートの上面の加速度を検出する加速度計であり得るし、またはサスペンションベース部に対するシート上面の相対位置を検出する位置センサであり得る。システム１０は、トラックの床の振動および他の動作から生じる、シートに着座した人への影響を取り除く、または小さくするために使用することができる。例えば、参照により本明細書に援用される特許に記載されているような車両プラントのアクティブサスペンション制御は、当技術分野において公知である。

【0015】

上記のシート上面の不自然な浮遊動作は、本開示において、この浮遊を低減するか、またはなくし、それでもなお絶縁を維持する態様で対処することができる。本開示では、道路輪郭情報が、メモリ２４に保持された軌跡プランからコントローラ１８に供給される。道路軌跡は、道路の輪郭の低周波数成分で構成することができる。道路軌跡情報は、軌跡を道路と同位相に維持するゼロ位相フィルタを使用して、測定した道路信号をフィルタ処理することで得ることができる。車両が移動する経路に沿った道路輪郭の軌跡情報は、車両がその輪郭に入る前に、コントローラ１８に供給される。この場合に、シート上面は、コントローラが受け取った道路軌跡に追従するように、コントローラ１８から指令される。制御ループは、低周波数において、単に受動シートサスペンションにシートを支持させるのではなくて、道路に追従するようにシート上面の動作を制御する。その結果として振動絶縁が維持され、一方で、シート上面の浮遊問題が低減されるか、またはなくなる。

【0016】

道路輪郭についての事前情報は、アクティブシートコントローラ１８に送られる。アクティブサスペンションシステムは、このように、応答型アクティブサスペンションシステムおよびフィードフォワードに基づくアクティブサスペンションシステムの両方として動作することができる。システムの挙動は、車両位置特定システム２２によって特定された車両位置の信頼度に基づいて変えられる。軌跡プラン２４からの事前の道路データが正確であるという高い信頼度がある場合に、コントローラ１８からのフィードフォワード入力に対する重みは、信頼度が低い場合よりも高くなる。同様に、フィードバック入力に対する重みは、信頼度が低い場合に、より低くすることができる。重み付けは、ゼロゲインを含む、フィードフォワード入力およびフィードバック入力の両方のゲインおよび周波数成分に個別に影響を及ぼすことができる。これは、車両が経路に沿って移動するときに動的に変わる。

【0017】

図２は、プラント１４を床１６に対して懸架するシステム１０ａのさらに詳細な概略図である。システム１０ａは、コントローラ１８ａの細部に関してのみ図１のシステム１０と異なっており、コントローラ１８ａは、対象のシステムで使用できるコントローラの非限定的な例である。軌跡プラン２４および車両位置２２は、フィードフォワード可変重み特定部４１、４２に供給されている。車両位置２２はまた、フィードバック可変重み特定部４３に供給されている。特定部４１、４３の出力は合計されてアクティブサスペンション１２に供給されている。特定部４２およびセンサ２０の出力は差分をとられて特定部４３に入力されている。軌跡プラン２４からの事前の道路データが正確であるという高い信頼度がある場合に、フィードフォワード入力４１、４２に対する重みは、信頼度が低い場合よりも高くなる。同様に、フィードバック入力４３に対する重みは、信頼度が低い場合に、より高くすることができる。重み付け４０は、ゼロゲインを含む、フィードフォワード入力４１、４２およびフィードバック入力４３の両方のゲインおよび周波数成分に個別に影響を及ぼすことができる。これは、車両が経路に沿って移動するときに動的に変わる。

【0018】

経路上の車両の位置は、例えば、参照により本明細書に援用される先行技術に記載されているように、位置特定部２２によって、所望する公知の方法で（例えば、ＧＰＳデータを使用して）特定することができる。信頼度は、１つの非限定的な例において、位置特定モジュール２２によってリアルタイムに測定された位置データと、道路輪郭を表す保存データとの間の相互相関関係をとることで求められる。ここで留意すべきは、実際の道路輪郭を逆算することさえなしに、道路データと相関があり得る何らかの他のデータを使用することも可能である。例えば、床に連結された加速度計（図示せず）によって測定できる車両の床の加速度を使用することができる。いずれにしても、タグ付き位置（例えば、軌跡プラン）である保存データがあり、測定データは、保存データと比較される。測定データストリームは、相関測定を行うことで保存データストリームと合わせられ、相関関係がスパイク状に突出すると、データセットが合致する。この場合に、位置は、保存データセットに基づいて特定される。相関関係が高く判定されるほど、位置の特定において信頼度を高くすることができ、この相関関係は、信頼度の尺度として使用することができる。

【0019】

信頼度特定の例として、図３の上部サブプロットに示す単一の隆起を検討することとし、この上部サブプロットは、移動しながら記録した、隆起高さと経路に沿った位置との関係を示し、「測定」と名付けた符号は、測定した隆起を表す。中央のサブブロットは、３つの異なるアライメントオフセットでの、隆起高さと経路に沿った位置との関係の保存した記録を示している。底部のサブプロットは、アライメントの信頼度と経路に沿った位置との間の関係を示している。アライメントオフセット１の場合、保存データおよび測定データがずれており、したがって、底部サブプロットに四角マークによって示す低い信頼度となっている。この状態の場合、隆起の位置は基本的に分からず、フィードフォワードコマンド信号４１、４２は低く重み付けされ、一方、フィードバック信号４３は、システムが隆起に応答するために高く重み付けされる。アライメントオフセット３の場合、保存データおよび測定データは、完全に合致しており、したがって、底部サブプロットに円マークによって示す最も高い信頼度になっている。この状態の場合、隆起の位置が正確に分かり、フィードフォワードコマンドは、所望の軌跡に追従して高く重み付けされ、フィードバックコマンドは、低く重み付けすることができる。アライメントオフセット２の場合、保存データおよび測定データは、部分的に合致しており、底部サブプロットに三角マークによって示す中位の信頼度になっている。この状態の場合に、隆起の位置は、ある程度の不確実性を持ったまま分かり、フィードフォワードコマンドは、所望の軌跡に影響を及ぼして中間レベルで重み付けされるが、予測される隆起と、測定した隆起との差に応答するフィードバックコマンドにも依存する。また、完全を期すために、保存した隆起と、測定した隆起との間のすべてのアライメントオフセットに対する一連のアライメント信頼度（信頼度連続線と名付けている）が、底部サブプロットに示されている。

【0020】

コマンド重み付けの目的は、フィードバックコントローラの性能を補強するために、軌跡プランの利用可能な情報を活用することである。この方策は、保存した情報の影響力を最大限にするのを可能にする。重み付けのない部分的な合致を検討すると、フィードフォワード入力が支配的なコマンドを生成する場合に、アライメント誤差の量に応じて、シート上面へのトラック床からの道路入力を増幅することが起こり得る。重み付けがある場合、同じ状況で、誤差に瞬間的に応答するフィードバックコントローラへの強い依存を維持しながら、シート上面の動作に影響を及ぼす何らかの軌跡が使用される。

【0021】

上記のシステムおよび方法の実施形態は、当業者には明らかなコンピュータ構成要素およびコンピュータ実行ステップを含む。例えば、コンピュータ実行ステップは、コンピュータ実行可能命令として、例えば、フロッピディスク、ハードディスク、光ディスク、フラッシュＲＯＭ、不揮発性ＲＯＭ、およびＲＡＭなどのコンピュータ可読媒体に保存することができると当業者には分かるであろう。さらに、コンピュータ実行可能命令は、例えば、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、ゲートアレイなどの様々なプロセッサで実行できると当業者には分かるであろう。説明を簡単にするために、上記のシステムおよび方法のすべてのステップまたは要素が、コンピュータシステムの一部として本明細書で説明されたわけではないが、当業者には、各ステップまたは要素が、対応するコンピュータシステムまたはソフトウェア構成要素を有することができると分かるであろう。したがって、そのようなコンピュータシステムおよび／またはソフトウェア構成要素は、それらの対応するステップまたは要素（すなわち、それらの機能）を記述することで使用可能になり、本開示の範囲内である。

【0022】

複数の実装を説明した。それにもかかわらず、本明細書で説明した発明概念の範囲から逸脱することなく、さらなる修正を行うことができ、したがって、他の実施形態は、以下の請求項の範囲内であることが理解できよう。

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【外国語明細書】