(57)【要約】【課題】加速時の車両安定性と加速性能との両立を図る。【解決手段】エンジンから変速機を介して駆動輪に動力を伝達しかつ所定の共振周波数の振動系をなす駆動機構と、駆動輪を車体に対して支持しかつ所定のバネ上共振周波数およびバネ下共振周波数のサスペンション機構とを備え、エンジンの出力増大要求があった際の駆動機構の共振周波数よりもバネ上共振周波数とバネ下共振周波数との少なくともいずれか一方が相対的に低周波数の場合に、駆動機構の周波数より低周波数のバネ上共振周波数とバネ下共振周波数との少なくともいずれか一方の周波数を含む予め定めた帯域に対応した除去フィルタにより出力増大要求により要求されている駆動力をフィルタ処理（ステップＳ１３）して目標駆動力を求め（ステップＳ１４）、その目標駆動力を出力するようにエンジンを制御するように構成されている。【選択図】図１
2011102570.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンから変速機を介して駆動輪に動力を伝達しかつ所定の共振周波数の振動系をなす駆動機構と、前記駆動輪を車体に対して支持しかつ所定のバネ上共振周波数およびバネ下共振周波数のサスペンション機構とを備えた車両の駆動力制御装置において、
前記エンジンの出力増大要求があった際の前記駆動機構の共振周波数よりも前記バネ上共振周波数とバネ下共振周波数との少なくともいずれか一方が相対的に低周波数の場合に、前記駆動機構の周波数より低周波数の前記バネ上共振周波数と前記バネ下共振周波数との少なくともいずれか一方の周波数を含む予め定めた帯域に対応した除去フィルタにより前記出力増大要求により要求されている駆動力をフィルタ処理して目標駆動力を求め、その目標駆動力を出力するように前記エンジンを制御するように構成されていることを特徴とする車両の駆動力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両の加速時などにおける駆動力の変化に起因する振動を抑制する制御装置に関し、特に振動を抑制するように駆動力を制御する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エンジンを動力源とした車両において、加速要求によってエンジンの出力を増大させた場合、駆動系の共振が生じることが知られている。この駆動系の振動は捩り振動であって、乗り心地の悪化や車両の挙動安定性の悪化などの要因になる。そのため、従来、車両の駆動系の共振周波数成分を抽出するフィルタを設け、そのフィルタで抽出された共振周波数成分に対応するタイミングで、共振周波数成分に対応するエンジントルクを低減している。しかしながら、加速要求に基づくエンジン出力の増大と共に変速機でのダウンシフトが生じた場合、駆動系の振動抑制のためにエンジントルクを低下させていると、ダウンシフト時のイナーシャ相で回転数変化が迅速に進行せず、そのため変速の遅れが生じる可能性がある。このような課題を解決するために、特許文献１に記載された発明では、共振周波数成分を除去するためのフィルタリング作用を調整するゲインを、イナーシャ相ではゼロにするように構成されている。
【０００３】
また、フィルタ処理によって車両の振動を抑制するように構成された装置が特許文献２に記載されている。この特許文献２に記載された装置は、要求パワーに対してバンドリジェクトフィルタ処理を施して、車両の振動レベルを大きくする周波数成分の分布範囲を含んだ周波数帯域の全範囲を減衰させるよう構成され、車両の駆動状態によって固有振動数が変化して振動の原因となる周波数成分が変化しても車両の振動を抑制するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２２４８１４号公報
【特許文献２】特開２００６−２９１７８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
加速要求によってエンジンが出力する駆動力には多様な振動成分が含まれており、特許文献１に記載された発明は、そのうちの駆動系の共振周波数成分をフィルタによって除去し、変速時のイナーシャ相に限ってはそのフィルタリングを一時的に停止するように構成されている。したがって、特許文献１に記載された発明では、加速要求に伴ってダウンシフトが生じない場合には、フィルタ処理によって駆動力を低下させることになる。そのため、駆動系の共振を抑制することができるが、駆動力が不足していわゆるダイレクト感を得られない可能性がある。このような事情は特許文献２に記載された発明においても同様であり、車両の振動レベルを大きくする周波数成分の分布範囲を含んだ周波数帯域の全範囲を減衰させるから、駆動力が不足する可能性がある。
【０００６】
また、車両の振動は駆動系の共振だけが要因となって生じるのではないのにも拘わらず、上述したように従来では駆動系の共振周波数成分をフィルタ処理によって除去するように構成しているので、駆動系以外の共振を要因とした振動を防止もしくは抑制できない可能性がある。
【０００７】
この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、加速性能あるいは動力性能の向上と車両安定性の向上とを両立させることのできる駆動力制御装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載された発明は、エンジンから変速機を介して駆動輪に動力を伝達しかつ所定の共振周波数の振動系をなす駆動機構と、前記駆動輪を車体に対して支持しかつ所定のバネ上共振周波数およびバネ下共振周波数のサスペンション機構とを備えた車両の駆動力制御装置において、前記エンジンの出力増大要求があった際の前記駆動機構の共振周波数よりも前記バネ上共振周波数とバネ下共振周波数との少なくともいずれか一方が相対的に低周波数の場合に、前記駆動機構の周波数より低周波数の前記バネ上共振周波数と前記バネ下共振周波数との少なくともいずれか一方の周波数を含む予め定めた帯域に対応した除去フィルタにより前記出力増大要求により要求されている駆動力をフィルタ処理して要求駆動力を求め、その要求駆動力を出力するように前記エンジンを制御するように構成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明においては、出力増大要求があった際に、駆動機構（すなわち駆動系）の共振周波数に対して懸架機構の共振周波数（すなわち接地荷重変動の共振周波数）が相対的に低周波数の場合に、要求駆動力のフィルタ処理を行うように構成されている。したがって、要求駆動力の振動成分のうち、懸架機構での共振周波数成分が除去され、その結果、車両の振動が抑制されて車両安定性が向上する。また、その場合、駆動系の共振周波数成分についてはこれを除去するように駆動力を低下させることがないので、駆動力の過剰な低下もしくは不足が生じることがなく、加速性あるいは動力性能が良好になる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明に係る駆動力制御装置で実施される制御の一例を説明するためのフローチャートである。
【図２】簡易駆動系モデルを示す模式図である。
【図３】２自由度振動系の簡易計算モデルを示す模式図である。
【図４】帯域１０〜２０Ｈｚのフィルタボード線図である。
【図５】この発明で対象とする車両の駆動系統および制御系統の一例を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
この発明をより具体的に説明する。先ず、この発明で対象とする車両について説明すると、図５はこの発明で制御の対象とする車両Ｖｅの駆動系統および制御系統の構成を説明する図である。図５において、符号１は動力源であり、この発明においては、例えばガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関を対象としている。なお、以下の説明では、動力源１をエンジン（ＥＮＧ）１と記す。エンジン１の出力側に、例えばトルクコンバータなどの流体伝動装置２を介して、自動変速機（ＡＴ）３が連結されている。そして、自動変速機３の出力側に、例えばプロペラシャフト４およびデファレンシャル５ならびにドライブシャフト６などを介して、駆動輪７が連結されている。
【００１２】
すなわち、エンジン１の出力トルクは、流体伝動装置２を介して自動変速機３に入力され、その自動変速機３において設定される変速比に応じて変速されて、駆動トルクとして駆動輪７へ伝達されるようになっている。したがって、このようにエンジン１から駆動輪７に駆動力を伝達する、上記の自動変速機３を含む機構がこの発明における駆動機構を構成しており、その駆動機構を構成している各部材は弾性を有しているから、駆動機構は所定の共振周波数の振動系を構成している。なお、その共振周波数は、自動変速機３で設定される変速比によって変化する。
【００１３】
エンジン１は、上記のように、例えばガソリンエンジンやディーゼルエンジンあるいはＬＰＧエンジンなどの燃料を燃焼させて動力を出力する内燃機関であって、スロットル開度（吸気量）や燃料噴射量（燃料供給量）あるいは点火時期などの運転状態を電気的に制御できるように構成されている。特に、この発明におけるエンジン１は、圧縮比を変更して制御可能なように、具体的には、上記のスロットル開度や燃料噴射量あるいは点火時期などと同様に、圧縮比を電気的に制御できるように構成されている。
【００１４】
流体伝動装置２は、上記のように、例えば従来知られているトルクコンバータ２が用いられ、特に図５に示すトルクコンバータ２は、ポンプインペラとタービンランナとの間を、すなわちエンジン１と自動変速機３との間を機械的に連結可能なロックアップクラッチ２ａを備えている。さらに、このロックアップクラッチ２ａは、完全係合状態から完全解放状態の間で、半係合（スリップ係合）状態を含み、その係合・解放状態を任意に変更して、すなわち伝達トルク容量を任意に変更して制御可能な構成となっている。すなわち、この発明におけるトルクコンバータ２は、その伝達トルク容量を変更して制御可能であり、かつロックアップ機能を備えた流体伝動装置２である。
【００１５】
自動変速機３は、例えば、油圧を電気的に制御して変速比を無段階にもしくは段階的に変更する変速制御を行ういわゆる電子制御式の変速機であり、その自動変速機３に一体に設けられた油圧制御装置（図示せず）を制御することにより、変速段もしくは変速比の切り換え・変更を行うように構成されている。
【００１６】
そして、上記のスロットル開度や燃料噴射量あるいは点火時期そして圧縮比などのエンジン１の運転状態、およびトルクコンバータ２におけるロックアップクラッチ２ａの係合・解放状態、および自動変速機３の変速比（もしくは変速段）を変更する変速制御を実行させるための油圧制御装置の動作状態を制御する電子制御装置（ＥＣＵ）９が設けられている。
【００１７】
この電子制御装置９は、一例として中央演算処理装置（ＣＰＵ）および記憶装置（ＲＡＭ，ＲＯＭ）ならびに入出力インターフェースを主体とするマイクロコンピュータにより構成されていて、電子制御装置９には、例えば、エンジン１の回転数を検出するエンジン回転数センサ１０あるいは車速を検出する車輪速センサ１１や車両Ｖｅの走行状態を推定するための加速度もしくはヨーレートを検出する加速度センサ１２などの出力信号、あるいは、アクセルペダル（図示せず）の操作量やブレーキペダル（図示せず）の操作量あるいはステアリング（図示せず）の操舵量などに応じた信号などが、制御データとして入力されるようになっている。なお、電子制御装置９は、上記のエンジン１および自動変速機３を制御するための装置と、車両Ｖｅの全体を制御するための装置とに分けて構成されていてもよい。
【００１８】
そして、電子制御装置９からは、上述したエンジン１のスロットル開度および燃料噴射量ならびに点火時期そして圧縮比などを変更する制御信号、トルクコンバータ２におけるロックアップクラッチ２ａの係合・解放状態を変更する制御信号、自動変速機３の変速比を変更する制御信号などを出力するように構成されている。
【００１９】
また、特には図示していないが、上記の駆動輪７などの車輪は、スプリングやショックアブソーバなどを含むサスペンション機構によって車体に取り付けられている。そのサスペンションのスプリングより上側での共振をバネ上共振と言い、また質量をバネ上質量と言う。反対にスプリングより下側での共振をバネ下共振と言い、また質量をバネ下質量と言う。
【００２０】
上述した車両Ｖｅにおいて、走行中にアクセルペダル（図示せず）が踏み込まれるなどのことによる出力増大要求があると、エンジン１から出力される動力は、多様な振動成分を含んで次第に増大することになる。これに対して上述した駆動系統およびサスペンション機構のそれぞれには共振周波数がある。そのため、エンジン１の出力増大要求があった場合、その出力の増大の過程で共振が生じる可能性がある。そこで、この発明では、サスペンション機構での共振周波数が、駆動系統での共振周波数成分より低周波数の場合に、駆動力をフィルタ処理するように構成されている。以下、その制御例を説明する。
【００２１】
図１はその制御例を説明するためのフローチャートであって、先ず、アクセル開度が読み込まれ（ステップＳ１）、そのアクセル開度が予め定めた閾値以上か否かが判断される（ステップＳ２）。これは、エンジン１の出力増大要求の有無を判断するためのものであり、したがって閾値はエンジン１の出力が車両Ｖｅを加速する程度のものとなる値として予め定めることができる。なお、出力増大要求の有無を判断することができればよいのであるから、アクセル開度に替えてアクセルペダルの踏み込み力や踏み込み速さを読み込み、その読み込んだ値を所定の閾値と比較することとしてもよい。
【００２２】
出力増大要求がないことによりステップＳ２で否定的に判断された場合には、特に制御を行うことなくこのルーチンを一旦終了する。これとは反対に出力増大要求があってステップＳ２で肯定的に判断された場合には、自動変速機３で設定されている変速比が読み込まれる（ステップＳ３）。その変速比は、前述した電子制御装置９から自動変速機３に対して出力されている指令信号から求めてもよく、あるいは検出された車速とエンジン回転数とから求め、もしくは自動変速機３の入力回転数と出力回転数とから求めてもよい。こうして読み込まれた変速比γを使用して駆動系の共振周波数が計算される（ステップＳ４）。
【００２３】
図２に簡易駆動系モデルを示してあり、Ｉは等価慣性であって、
Ｉ＝Ｉｅ＋Ｉｄ／γ２
である。ここで、Ｉｅはエンジン回転系慣性であり、車両Ｖｅに搭載されているエンジン１毎に求めることができる値である。また、Ｉｄは前記自動変速機３以下のドライブライン慣性であり、ドライブラインの構造に基づいて事前に求めることができる値である。
【００２４】
また、図２に示すモデルにおけるＫは等価バネ係数であり、
Ｋ＝Ｋｄ／γ２
である。ここで、Ｋｄは前記自動変速機３以下のドライブラインのバネ定数であり、ドライブラインの構成によって決まる値である。
【００２５】
そして、図２に示すモデルにおけるＣは等価減衰係数であり、
Ｃ＝Ｃｄ／γ２
である。ここで、Ｃｄは前記自動変速機３以下のドライブラインの減衰係数であり、ドライブラインの構成によって決まる値である。
【００２６】
ステップＳ４では上記の簡易振動モデルを用いて共振周波数を求めることができ、先ず、下記の（１）式によってタイヤ軸トルク応答が算出される。
【数１】
2011102570.tif 000003
ここで、θは駆動系の変位量すなわち捩り角度である。
【００２７】
上記の（１）式として表されている連立方程式を解いてタイヤ軸トルク応答Ｔout を求めると、下記の（２）式となる。なお、ｓはラプラス演算子である。
【数２】
2011102570.tif 000004
【００２８】
この（２）式で求められるタイヤ軸トルク応答Ｔout をタイヤ半径Ｒで割った値が駆動力応答Ｆout となる。これを（３）式で表している。
【数３】
2011102570.tif 000005
【００２９】
また、駆動系の固有振動数ωｆは下記の（４）式となる。
【数４】
2011102570.tif 000006
【００３０】
車両Ｖｅが走行していれば、走行路面の凹凸などが要因となって路面からタイヤあるいは車両Ｖｅに対して荷重が入力される。そこでステップＳ５ではそのような荷重の変動により共振周波数が計算される。その計算には図３に示す２自由度の簡易計算モデルが使用され、この図２においてＭ1 はバネ上質量、ｘ1 はバネ上質量の変位量、Ｍ2 はバネ下質量、ｘ2 はバネ下質量の変位量、ｋ1 はサスペンション機構のバネ定数、ｃ1 はサスペンション機構の減衰係数、ｋ2 はタイヤ縦バネ定数、ｆ_raodは路面からの入力であり、これは、設計的に求められる。図３に示すモデルについての運動方程式は下記の（５）式のようになる。
【数５】
2011102570.tif 000007
【００３１】
この連立方程式を解いて路面入力ｆ_raodに対するバネ上変位量ｘ1 およびバネ下変位量ｘ2 を求めると、下記の（６）式および（７）式となる。なお、これらの式でｓはラプラス演算子である。
【数６】
2011102570.tif 000008
【数７】
2011102570.tif 000009
【００３２】
バネ上およびバネ下の荷重変動（Sprung ,Unsprung)の一般式は
荷重変動（Sprung ,Unsprung)＝Ｍ＊ｄ２ｘ／ｄｔ２
であるから、これらの荷重変動は下記の（８）式および（９）式のようになる。
【数８】
2011102570.tif 000010
【数９】
2011102570.tif 000011
【００３３】
したがって、バネ上固有振動数（共振周波数）ωx1は（１０）式のようになり、またバネ下固有振動数（共振周波数）ωx2は（１１）式のようになる。
【数１０】
2011102570.tif 000012
【数１１】
2011102570.tif 000013
【００３４】
図１に示すステップＳ５では上述した演算によって荷重変動共振周波数が求められ、これに続くステップＳ６では、上記のステップＳ４で求められた駆動系の共振周波数と荷重変動共振周波数とが比較され、駆動系の共振周波数がいずれかの荷重変動共振周波数以上の周波数か否かが判断される。このステップＳ６で否定的に判断された場合、すなわちエンジン１の出力増大要求があった際の駆動系の共振周波数が相対的に低周波数であれば、特に制御を行うことなくこのルーチンを終了する。したがって、この発明に係る制御装置では、エンジン１の出力増大要求（すなわち加速要求）があった場合の駆動系の共振周波数がサスペンション機構における荷重変動共振周波数より低周波数であれば、出力増大要求もしくは加速要求に基づく目標駆動力を、共振の抑制を目的として変更する制御を特には実施しない。
【００３５】
これに対して、荷重変動共振周波数が駆動系の共振周波数以下の場合には、接地荷重を維持するなど振動を抑制する制御を実行する。具体的には、上記のステップＳ６で肯定的に判断された場合には、荷重変動共振周波数のうちバネ上共振周波数とバネ下共振周波数とのいずれが、駆動系の共振周波数より低い周波数か、が判断される。すなわち、先ず、バネ上共振周波数ωx1、駆動系共振周波数ωf 、バネ下共振周波数ωx2の順に周波数が小さくなっているか否かが判断される（ステップＳ７）。バネ下共振周波数ωx2が最も低周波数であることによりステップＳ７で肯定的に判断された場合には、フィルタ処理によって除去するターゲット周波数が、バネ下共振周波数ωx2とされる（ステップＳ８）。
【００３６】
また、ステップＳ７で否定的に判断された場合、すなわち上記三つの共振周波数のうちバネ下共振周波数ωx2が最も小さい値ではない場合、バネ下共振周波数ωx2、駆動系共振周波数ωf 、バネ上共振周波数ωx1の順に周波数が小さくなっているか否かが判断される（ステップＳ９）。バネ上共振周波数ωx1が最も低周波数であることによりステップＳ９で肯定的に判断された場合には、フィルタ処理によって除去するターゲット周波数が、バネ上共振周波数ωx1とされる（ステップＳ１０）。
【００３７】
さらに、ステップＳ９で否定的に判断された場合、すなわち上記三つの共振周波数のうちバネ上共振周波数ωx1が最も小さい値ではない場合、駆動系共振周波数ωf 、バネ下共振周波数ωx2、バネ上共振周波数ωx1の順に周波数が小さくなっているか否かが判断される（ステップＳ１１）。荷重変動共振周波数が駆動系共振周波数ωf より低周波数でかつバネ上共振周波数ωx1が最も低周波数であることによりステップＳ１１で肯定的に判断された場合には、フィルタ処理によって除去するターゲット周波数が、バネ上共振周波数ωx1およびバネ下共振周波数ωx2とされる（ステップＳ１２）。これに対してステップＳ１１で否定的に判断された場合には、このルーチンを一旦終了する。なお、バネ上共振周波数ωx1およびバネ下共振周波数ωx2が共に駆動系共振周波数ωf より低周波数の場合には、これらバネ上共振周波数ωx1およびバネ下共振周波数ωx2をターゲット周波数とすることができ、したがって上述したステップＳ９で否定的に判断され場合には、直ちにステップＳ１２に進み、ステップＳ１１の判断を行わないように構成してもよい。
【００３８】
こうして求められたターゲット周波数Ｆ0 に対して所定の周波数幅（±Ｆ1 ）で−３ｄＢとなる二次フィルタ（バンドストップフィルタ）を設計する（ステップＳ１３）。
【００３９】
伝達関数としてはｊ（すなわちフィルタ）は（１２）式となる。
【数１２】
2011102570.tif 000014
ここで、係数Ａ〜Ｆは周波数帯域で異なり、既存のフィルタ設計ツールによって求めることができ、あるいは既存のプログラムを使用して求めることができる。図４には１０〜２０Ｈｚの帯域でのフィルタボード線図を示してあり、この例では、ターゲット周波数を１５Ｈｚとし、かつ帯域を±５Ｈｚとし、ゲインを−３ｄＢとしており、したがって、この帯域の周波数成分はカットされ、それ以上および以下の帯域の周波数成分はパスされる。（１２）式で表されるフィルタは、このように、ターゲット周波数Ｆ0 を中心とした±Ｆ1 の帯域の周波数成分を除去するように設定される。
【００４０】
（１２）式はバンドストップフィルタであり、アクセル開度などの駆動要求から求まる目標駆動力に対してそのフィルタによる処理を施して補正駆動力ｆ’を求める（ステップＳ１４）。その場合、先ず、上記の（１２）式を離散変換して（１３）式を得る。
【数１３】
2011102570.tif 000015
なお、ｚは離散演算子である。
【００４１】
この（１３）式を目標駆動力ｆ(z) に掛けて（１４）式で示す補正駆動力ｆ’(z)を求める。
【数１４】
2011102570.tif 000016
【００４２】
これを展開して（１５）式が得られる。
【数１５】
2011102570.tif 000017
ここで、ｎは演算周期であり、ｎが今回値である。
【００４３】
こうして得られる補正駆動力ｆ’は、加速に伴う路面入力で生じることが予想されるサスペンション機構での共振成分を除去したものとなる。したがって、低周波数のバネ上振動もしくはバネ下振動が防止もしくは抑制され、車両安定性が良好になる。また、駆動系の共振周波数が相対的に低周波数の場合には、駆動力の上述したフィルタ処理が実行されないが、荷重変動による振動が相対的に高周波数であるから、車両安定性が特に損なわれることがなく、むしろ目標駆動力が低減されないので、必要十分な加速力もしくは駆動力が得られ、いわゆるダイレクト感を向上させることができる。言い換えれば、この発明に係る駆動力制御装置によれば、加速時に抑制する振動成分は、車両安定性に影響する相対的に低周波数の成分のみとなるから、動力性能あるいは加速性能が損なわれる事態を防止もしくは回避することができる。
【符号の説明】
【００４４】
Ｖｅ…車両、  １…エンジン、  ２…流体伝動装置、  ３…自動変速機（ＡＴ）、  ４…プロペラシャフト、  ５…デファレンシャル、  ６…ドライブシャフト、  ７…駆動輪、  ２ａ…ロックアップクラッチ、  ９…電子制御装置（ＥＣＵ）、  １０…エンジン回転数センサ、  １１…車輪速センサ、  １２…加速度センサ。
【図１】
2011102570.tif 000018
【図２】
2011102570.tif 000019
【図３】
2011102570.tif 000020
【図４】
2011102570.tif 000021
【図５】
2011102570.tif 000022