特開 2023-157857 道路車両のアクティブショックアブソーバを制御する方法

(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】P2023157857

(43)【公開日】2023-10-26

(54)【発明の名称】道路車両のアクティブショックアブソーバを制御する方法

(51)【国際特許分類】

   B60G 17/015 20060101AFI20231019BHJP

   B60G 17/0165 20060101ALI20231019BHJP

【ＦＩ】

B60G17/015 A

B60G17/0165

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2023062157

(22)【出願日】2023-04-06

(31)【優先権主張番号】102022000007496

(32)【優先日】2022-04-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】IT

(71)【出願人】

【識別番号】519463178

【氏名又は名称】フェラーリ エッセ．ピー．アー．

【氏名又は名称原語表記】ＦＥＲＲＡＲＩ Ｓ．ｐ．Ａ．

【住所又は居所原語表記】Ｖｉａ Ｅｍｉｌｉａ Ｅｓｔ， １１６３， ４１１００ ＭＯＤＥＮＡ， Ｉｔａｌｙ

(74)【代理人】

【識別番号】110000796

【氏名又は名称】弁理士法人三枝国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】フェデリコ ファヴァッリ

(72)【発明者】

【氏名】アレッサンドロ フルメリ

(72)【発明者】

【氏名】フランチェスカ ミンチグルッチ

(72)【発明者】

【氏名】ステファノ ヴァリスコ

【テーマコード（参考）】

3D301

【Ｆターム（参考）】

3D301AA03

3D301AA04

3D301AA05

3D301CA01

3D301DA33

3D301DA50

3D301EA10

3D301EA19

3D301EA20

3D301EA21

3D301EB16

3D301EC01

3D301EC05

3D301EC17

3D301EC22

3D301EC26

3D301EC37

3D301EC61

(57)【要約】      （修正有）

【課題】ダンピング応答を最適化することのできる道路車両のアクティブショックアブソーバを制御する方法を提供する。
【解決手段】第１の要素（７）に対して摺動するように取り付けられる第２の要素（８）、及び２つの要素の間に加えられる力（Ｆ）を発生させるように構成された、アクチュエータ（１０）を有する。本制御方法は、ハブの垂直加速度（ａ_ｚ）を決定するステップと、アクティブショックアブソーバ（６）の２つの要素間の並進運動の速度（ｖ）を決定するステップと、ハブの垂直加速度（ａ_ｚ）及びアクティブショックアブソーバの２つの要素間の並進運動の速度に基づいて、アクティブショックアブソーバのアクチュエータの目標力（Ｆ_ＴＧＴ）を決定するステップと、目標力（Ｆ_ＴＧＴ）を追求するように、アクティブショックアブソーバのアクチュエータを制御するステップと、を含む。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

道路車両（１）の制御方法であって、前記道路車両（１）は、
フレーム（４）と、
ハブ（３）を備えた、少なくとも１つの車輪（２）と、
前記フレーム（４）を前記車輪（２）の前記ハブ（３）に接続し、アクティブショックアブソーバ（６）が設けられたサスペンション（５）であって、前記アクティブショックアブソーバ（６）の端部を画定する第１の要素（７）と、前記アクティブショックアブソーバ（６）の他端を画定し、前記第１の要素（７）に対して摺動するように取り付けられた、第２の要素（８）とを備える、サスペンション（５）と、
前記２つの要素（７、８）の間に加えられる力（Ｆ）を生成するように構成された、アクチュエータ（１０）と、
を備え、前記制御方法は、
前記ハブ（３）の垂直加速度（ａ_ｚ）を決定するステップと、
前記アクティブショックアブソーバ（６）の前記２つの要素（７、８）間の、並進運動の速度（ｖ）を決定するステップと、
前記ハブ（３）の前記垂直加速度（ａ_ｚ）、及び前記アクティブショックアブソーバ（６）の前記２つの要素（７、８）間の並進運動の前記速度（ｖ）に基づいて、前記アクティブショックアブソーバ（６）の前記アクチュエータ（１０）の目標力（Ｆ_ＴＧＴ）を決定するステップと、
前記目標力（Ｆ_ＴＧＴ）を追求するように、前記アクティブショックアブソーバ（６）の前記アクチュエータ（１０）を制御するステップと、
を含み、更に、
前記ハブ（３）の唯一の前記垂直加速度（ａ_ｚ）のみに基づいて、かつ唯一の前記垂直加速度（ａ_ｚ）の関数としてのみ第１の寄与度（Ｃ_１）を提供する、第１の開ループ伝達関数（ＴＦ_１）を使用して、前記第１の寄与度（Ｃ_１）を決定するステップと、
前記アクティブショックアブソーバ（６）の前記２つの要素（７、８）間の、唯一の前記並進運動の速度（ｖ）のみに基づいて、かつ唯一の前記並進運動の速度（ｖ）の関数としてのみ第２の寄与度（Ｃ_２）を提供する、第２の開ループ伝達関数（ＴＦ_２）を使用して、前記第２の寄与度（Ｃ_２）を決定するステップと、
前記２つの寄与度（Ｃ_１、Ｃ_２）を加算することによって、前記目標力（Ｆ_ＴＧＴ）を計算するステップと、
を含むことを特徴とする制御方法。

【請求項2】

前記目標力（Ｆ_ＴＧＴ）が、前記２つの寄与度（Ｃ_１、Ｃ_２）のみを加算することによって算出される、請求項１に記載の制御方法。

【請求項3】

前記第２の伝達関数（ＴＦ_２）が、実験的に決定された項目のマップからなる、請求項１に記載の制御方法。

【請求項4】

第２の最適かつ所望の伝達関数（ＴＦ_{２－ＯＰＴ}）を定義するステップと、
前記サスペンション（５）の機械的応力を用いて、かつ前記第２の寄与度（Ｃ_２）を常に０に保つことによって、すなわち、前記目標力（Ｆ_ＴＧＴ）を常に唯一の前記第１の寄与度（Ｃ_１）と一致させることによって、第２の測定された伝達関数（ＴＦ_{２－ＭＳＲ}）を実験的に決定するステップと、
前記第２の最適な所望の伝達関数（ＴＦ_{２－ＯＰＴ}）と、前記第２の測定された伝達関数（ＴＦ_{２－ＭＳＲ}）との間の差として、前記第２の伝達関数（ＴＦ_{２－ＯＰＴ}）を決定する、更なるステップを含む、請求項１に記載の制御方法。

【請求項5】

前記第２の伝達関数（ＴＦ_{２－ＯＰＴ}）が、周波数の変化に応じて可変である、請求項１から４のいずれか一項に記載の制御方法。

【請求項6】

前記第２の伝達関数（ＴＦ_{２－ＯＰＴ}）が、測定単位［Ｎｓ／ｍ］の利得、及び度で表される位相を有する、請求項１から４のいずれか一項に記載の制御方法。

【請求項7】

前記第２の寄与度（Ｃ_２）が、前記アクティブショックアブソーバ（６）の前記２つの要素（７、８）間の、前記並進運動の速度（ｖ）に比例することを、前記第２の開ループ伝達関数（ＴＦ_{２－ＯＰＴ}）が伴う、請求項１から４のいずれか一項に記載の制御方法。

【請求項8】

前記アクティブショックアブソーバ（６）の前記２つの要素（７、８）間の、前記並進運動の速度（ｖ）が増加するにつれて、前記第２の寄与度（Ｃ_２）が増加することを、前記第２の開ループ伝達関数（ＴＦ_{２－ＯＰＴ}）が伴う、請求項１から４のいずれか一項に記載の制御方法。

【請求項9】

前記第１の伝達関数（ＴＦ_１）が、周波数の変化に応じて可変である、請求項１から４のいずれか一項に記載の制御方法。

【請求項10】

前記アクティブショックアブソーバ（６）の前記アクチュエータ（１０）の移動速度に基づいて、前記アクティブショックアブソーバ（６）の前記２つの要素（７，８）間の、前記並進運動の速度（ｖ）を推定する、更なるステップを含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の制御方法。

【請求項11】

前記アクティブショックアブソーバ（６）の前記２つの要素（７、８）間の相対位置（ｐ）にも基づいて、前記アクティブショックアブソーバ（６）の前記２つの要素（７、８）間の、前記並進運動の速度（ｖ）を推定する、更なるステップを含む、請求項１０に記載の制御方法。

【請求項12】

前記ハブ（３）の前記垂直加速度（ａ_ｚ）にも基づいて、前記アクティブショックアブソーバ（６）の前記２つの要素（７、８）間の、前記並進運動の速度（ｖ）を推定する、更なるステップを含む、請求項１０に記載の制御方法。

【請求項13】

前記アクティブショックアブソーバ（６）の前記アクチュエータ（１０）の移動速度、前記アクティブショックアブソーバ（６）の前記２つの要素（７、８）間の相対位置（ｐ）、及び前記ハブ（３）の前記垂直加速度（ａ_ｚ）のみに基づいて、前記アクティブショックアブソーバ（６）の前記２つの要素（７、８）間の、前記並進運動の速度（ｖ）を推定する、更なるステップを含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の制御方法。

【請求項14】

前記アクティブショックアブソーバ（６）が、前記２つの要素（７、８）の間に接続され、前記２つの要素（７、８）が互いに対して直線的に並進するときに圧縮又は拡張される、ばね（９）を備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、道路車両のアクティブショックアブソーバを制御する方法に関する。

【0002】

［関連出願の相互参照］
本特許出願は、２０２２年４月１４日に出願されたイタリア特許出願第１０２０２２０００００７４９６号の優先権を主張し、その全開示は参照により本明細書に組み込まれる。

【背景技術】

【0003】

パッシブショックアブソーバの動作は、路面から伝達される応力によって完全に決定され、したがって、パッシブショックアブソーバは路面に「翻弄」される。この数年間、路面から伝達される応力によって引き起こされる動作に加えて、自律動作を行うことができる、アクティブショックアブソーバが提供されている（すなわち、路面から伝達される応力から完全に独立している）。アクティブショックアブソーバによって行われる自律動作の目的は、路面から伝達される応力に反応して、道路車両の動的性能を最大にすること、又は、道路車両の運転快適性を向上させることである（同じ道路車両がアクティブショックアブソーバを有することができ、運転者によって選択された走行の種類に応じて、異なる目的を追求することができる）。

【0004】

アクティブショックアブソーバには、それ自体の油圧式又は電気式ショックアブソーバが設けられており、自律動作を生成するように制御することができる（すなわち、路面から伝達される応力から完全に独立している）。

【0005】

米国特許出願公開第２０１８１３４１１１号には、自動車のアクティブショックアブソーバを制御する方法が開示されている。

【発明の概要】

【0006】

本発明の目的は、ダンピング応答を最適化することのできる、道路車両のアクティブショックアブソーバを制御する方法を提供することである。

【0007】

本発明によれば、添付の特許請求の範囲による、道路車両のアクティブショックアブソーバを制御する方法が提供される。

【0008】

添付の特許請求の範囲は、本発明の好ましい実施形態を説明し、説明の不可欠な部分を形成するものである。

【0009】

ここで、本発明の非限定的な実施形態を示す、添付の図面を参照して、本発明の説明を行う。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明に従って制御される、４つのアクティブショックアブソーバを備える、道路車両の概略平面図である。

【図2】図１の道路車両の、サスペンションの概略図である。

【図3】図１の道路車両の制御ユニットで実施される制御図である。

【図4】最適かつ所望の伝達関数、及び対応する測定された伝達関数を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

図１において、参照番号１は、全体として、２つの前部車輪２及び２つの後部車輪２を備えた、道路車両を示す。

【0012】

道路車両１は、内燃エンジン、及び／又は、１つ又は複数の電気モータを備えることができ、前部車輪２及び／又は後部車輪２に運動を伝達することができる、（公知のものであり、本明細書には示されていない）パワートレインシステムを備える。

【0013】

（図２に概略的に示す）各車輪２のハブ３は、（図１に部分的に示す）サスペンション５によって道路車両１のフレーム４に接続される。サスペンション５は、路面から伝達される応力によって引き起こされる動作に加えて、自律動作（すなわち、路面から伝達される応力から完全に独立した動作）を行うことができる（電子制御式）アクティブショックアブソーバ６を備える。

【0014】

図２によれば、各アクティブショックアブソーバ６は、アクティブショックアブソーバ６の端部を画定する要素７、並びに、アクティブショックアブソーバ６の他端を画定し、要素７に対して直線的に並進できるように、要素７に対して摺動するように取り付けられた、要素８を備える。各アクティブショックアブソーバ６は、ばね９を備え、ばね９は、２つの要素７と８との間に接続され、２つの要素７と８とが互いに対して直線的に並進するときに、圧縮又は拡張される。最後に、各アクティブショックアブソーバ６は、アクティブショックアブソーバ６に要素７と８との間で自律動作（すなわち、路面から伝達される応力から完全に独立した動作）を行わせるように構成された、すなわち要素７と８との間に加えられる力Ｆを生成することのできる、電気式アクチュエータ１０（典型的には、回転電動モータ）を備える。一例として、アクティブショックアブソーバ６は、米国特許出願公開第２００８１９０１０４号、及び国際公開公報第２０１４１４５２１５号に記載されているタイプのものとすることができる。

【0015】

各アクティブショックアブソーバ６は、位置センサ１１（例えば、ポテンショメータ）を備え、これは、２つの要素７及び８の相対位置ｐ、すなわち、要素８が要素７に対してどれだけ並進したかについての正確な尺度を示す。更に、各アクティブショックアブソーバ６は、電気式アクチュエータ１０の角度位置αを示す、位置センサ１２（例えば、ロータリエンコーダ）を備える。道路車両１は、４つの垂直加速度計１３を備え、これらは車輪２のハブ３に取り付けられ、すなわち、車輪２のハブ３と一体的に移動するように、車輪２のハブ３にしっかりと固定される。各垂直加速度計１３は、対応するハブ３の垂直加速度ａ_ｚを測定するように構成される。

【0016】

図１によれば、道路車両１は、縦方向加速度計１４及び横方向加速度計１５を備え、これらは、フレーム４に取り付けられ、すなわち、フレーム４と一体的に動くためにフレーム４にしっかりと固定され、フレーム４（すなわち、道路車両１の）の縦加速度ａ_ｘ及び横加速度ａ_ｙをそれぞれ測定するように構成される。ある実施形態では、２つの加速度計１４及び１５は、縦加速度ａ_ｘ及び横加速度ａ_ｙの両方を示す、単一のセンサ（例えば、３軸加速度計）に統合することができる。

【0017】

道路車両１は、とりわけ、以下に説明する方法でアクティブショックアブソーバ６のアクチュエータ１０を制御する、電子制御ユニット（「ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ」）１６を備える。物理的な観点からは、制御ユニット１６は、単一の装置、あるいは、互いに分離されており、道路車両１のＣＡＮネットワークを介して通信する、複数の装置から構成することができる。制御ユニット１６は、位置センサ１１及び１２、並びに、加速度計１３、１４及び１５に（直接、又は道路車両１のＢＵＳネットワークを介して間接的に）接続される。

【0018】

図３によれば、制御ユニット１６は、アクティブショックアブソーバ６の２つの要素７と８との間の並進運動の速度ｖを特定（推定）する、推定ブロック１７を実装する。好ましい実施形態によれば、推定ブロック１７は、アクティブショックアブソーバ６のアクチュエータ１０の（当該時間において、位置センサ１２によって測定されたアクチュエータ１０の位置ｐを導出することによって特定される）移動速度、及び、アクティブショックアブソーバ６の２つの要素７及び８の間の（位置センサ１１によって直接測定される）相対位置ｐ、並びに、ハブ３の領域内の（垂直加速度計１３によって直接測定される）垂直加速度ａ_ｚに基づいて、アクティブショックアブソーバ６の、２つの要素７及び８間の並進運動の速度ｖを推定する。

【0019】

図３によれば、制御ユニット１６は、開ループ伝達関数ＴＦ_１を使用することによって、ハブ３の領域内の（垂直加速度計１３によって直接測定された）唯一の垂直加速度ａ_ｚにのみ基づいて寄与度Ｃ_１を決定する、制御ブロック１８を実装する。言い換えれば、寄与度Ｃ_１は、ハブ３の領域内の唯一の垂直加速度ａ_ｚにのみ依存する。更に、制御ユニット１６は、開ループ伝達関数ＴＦ_２を使用することによって、（推定ブロック１７によって提供される）アクティブショックアブソーバ６の２つの要素７及び８間の並進運動の、唯一の速度ｖにのみ基づいて寄与度Ｃ_２を決定する、制御ブロック１９を実装する。言い換えれば、寄与度Ｃ_２は、アクティブショックアブソーバ６の２つの要素７と８との間の並進運動の、唯一の速度ｖにのみ依存する。最後に、制御ユニット１６は、２つの寄与度Ｃ_１及びＣ_２のみを加算することによってアクチュエータ１０の目標力Ｆ_ＴＧＴを計算する、加算ブロック２０を実装する（２つの寄与度Ｃ_１及びＣ_２も符号を有し、したがって、それらの合計は符号を考慮して計算されることに留意されたい）。すなわち、アクチュエータ１０の目標力Ｆ_ＴＧＴの値は、唯一の寄与度Ｃ_１及びＣ_２の合計によってのみ決定される。

【0020】

基本的に、開ループ伝達関数ＴＦ_２は、アクチュエータ１０（すなわち、アクチュエータ１０の目標力Ｆ_ＴＧＴの寄与度Ｃ_２）によって生成される力Ｆが、アクティブショックアブソーバ６の２つの要素７と８との間の並進運動の速度ｖに実質的に比例することを伴う。すなわち、アクティブショックアブソーバ６の２つの要素７と８との間の並進運動の速度ｖが増加するにつれて、増加する。実際、伝達関数ＴＦ_２の利得は、（［ｍ／ｓ］で測定される）並進運動の速度ｖと乗算されるため、［Ｎｓ／ｍ］で測定され、これは、（［Ｎ］で測定される）アクチュエータ１０の目標力Ｆ_ＴＧＴの寄与度Ｃ_２を直接示すものである。

【0021】

言い換えれば、寄与度Ｃ_１は、ハブ３の唯一の垂直加速度ａ_ｚに基づいて、かつ、垂直加速度ａ_ｚに基づいて寄与度Ｃ_１を提供する、開ループ伝達関数ＴＦ_１を使用して決定され、同様に、寄与度Ｃ_２は、アクティブショックアブソーバ６の２つの要素７と８との間の並進運動の、唯一の速度ｖに基づいて、かつ、並進運動の速度ｖに基づいて寄与度Ｃ_２を提供する、開ループ伝達関数ＴＦ_２を使用して決定される。したがって、制御ユニット１６は、専ら開ループ伝達関数ＴＦ_１及びＴＦ_２を使用することによって、ハブ３の垂直加速度ａ_ｚに基づいて、かつアクティブショックアブソーバ６の２つの要素７及び８間の並進運動の速度ｖに基づいて、目標力Ｆ_ＴＧＴを決定する。

【0022】

基本的に、垂直加速度ａ_ｚに基づいて決定された寄与度Ｃ_１は、慣性補償に該当し、一方、アクティブショックアブソーバ６の２つの要素７と８の間の並進運動の速度ｖに基づいて決定された寄与度Ｃ_２は、ダンピング補償に該当する。

【0023】

好ましい実施形態によれば、伝達関数ＴＦ_１及びＴＦ_２は、周波数が変化するにつれて（一般に、０～５０Ｈｚの範囲で）可変であり、利得及び位相を有する。

【0024】

要約すると、制御ユニット１６は、（垂直加速度計１３によって直接測定される）ハブ３の垂直加速度ａ_ｚに基づいて、かつ、（推定ブロック１７によって示される）アクティブショックアブソーバ６の２つの要素７と８間の、並進運動の速度ｖに基づいて、アクティブショックアブソーバ６のアクチュエータ１０の目標力Ｆ_ＴＧＴを決定する。制御ユニット１６は、目標力Ｆ_ＴＧＴを追求するように、アクティブショックアブソーバ６のアクチュエータ１０を制御する。好ましい実施形態によれば、ハブ３の垂直加速度ａ_ｚ、及びアクティブショックアブソーバ６の２つの要素７と８との間の並進運動の速度ｖのみに基づいて、制御ユニット１６によって決定された目標力Ｆ_ＴＧＴは、他の目標を追求するように、（例えば、イタリア特許出願第１０２０２１００００１５１７０号、及び第１０２０２１００００１５１８２号に記載されているような）他の方法で決定された、他の目標力に加えることができる。

【0025】

好ましい実施形態によれば、伝達関数ＴＦ_２は、実験的に決定された項目のマップからなる。特に、図４によれば、最適かつ所望のダンピングを得るために、最初に、最適かつ所望の伝達関数ＴＦ_{２－ＯＰＴ}が机上で定義される。続いて、サスペンション５の機械的応力を使用することによって、かつ第２の寄与度Ｃ_２を常に０に保つことによって、すなわち、目標力Ｆ_ＴＧＴを常に唯一の第１の寄与度Ｃ_１と一致させることによって、測定された伝達関数ＴＦ_{２－ＭＳＲ}が実験的に特定される。最後に、伝達関数ＴＦ_{２－ＯＰＴ}は、最適かつ所望の伝達関数ＴＦ_{２－ＯＰＴ}と、測定された伝達関数ＴＦ_{２－ＭＳＲ}との間の差として決定される。

【0026】

本明細書に記載の実施形態は、互いに組み合わせられることができ、そのために本発明の保護範囲を超えることはない。

【0027】

上記で説明した制御方法は、様々な利点を有する。

【0028】

第１に、上記で開示した制御方法は、高水準の快適性を維持しつつ、（応答の有効性と応答の迅速性の両面で）アクティブショックアブソーバ６のダンピング応答を最適化する。

【0029】

更に、上記で開示した制御方法は、開ループで動作することによって、不要な振動を引き起こす危険性がないため、非常に安定的で安全である。

【0030】

最後に、上述した制御方法は、大きな計算能力又は大規模なメモリ空間のいずれも必要としないため、実施が簡単で経済的である。

【符号の説明】

【0031】

１ 車両
２ 車輪
３ ハブ
４ フレーム
５ サスペンション
６ アクティブショックアブソーバ
７ 要素
８ 要素
９ ばね
１０ 電気式アクチュエータ
１１ 位置センサ
１２ 位置センサ
１３ 垂直加速度計
１４ 縦方向加速度計
１５ 横方向加速度計
１６ 制御ユニット
１７ 推定ブロック
１８ 制御ブロック
１９ 制御ブロック
２０ 加算ブロック
ａ_ｚ 垂直加速度
α 角度位置
ｐ 角度位置
Ｆ 力
Ｆ_ＴＧＴ 目標力
Ｆ_１ 伝達関数
Ｆ_２ 伝達関数
ＴＦ_{２－ＯＰＴ} 最適な伝達関数
ＴＦ_{２－ＭＳＲ} 測定された伝達関数
Ｃ_１ 寄与度
Ｃ_２ 寄与度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【外国語明細書】