(57)【要約】【課題】駆動力源から発生するトルクに起因する振動を抑制しつつ、加速性能が低下することを抑制することができる車両の制御装置を提供する。【解決手段】駆動力源として少なくともモータ２を備え、駆動力源からボデー９までの伝達経路内の複数の振動部材と、駆動力源を制御するコントローラ７とを更に備え、駆動力源から出力される駆動トルクを目標トルクに向けて複数段に分けてステップ的に出力するように構成された車両の制御装置において、コントローラ７は、駆動トルクを目標トルクに向けて出力する場合に、複数段で出力するトルクにおける１段目のトルクを出力し、かつ複数の振動部材のうち所定部材８の固有周期における半周期が経過した際に、駆動トルクの変化率を変更する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動力源として少なくともモータを備え、前記駆動力源からボデーまでの伝達経路内の複数の振動部材と、前記駆動力源を制御するコントローラとを更に備え、前記駆動力源から出力される駆動トルクを目標トルクに向けて複数段に分けてステップ的に出力するように構成された車両の制御装置において、
前記コントローラは、
前記駆動トルクを前記目標トルクに向けて出力する場合に、前記複数段で出力するトルクにおける１段目のトルクを出力し、かつ前記複数の振動部材のうち所定部材の固有周期における半周期が経過した際に、前記駆動トルクの変化率を変更するように構成されている
ことを特徴とする車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、駆動力源から出力されるトルクの変動に起因する車両の振動を抑制する装置に関し、特に前記駆動力源から出力されるトルクを制御する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置の一例が特許文献１および特許文献２に記載されている。特許文献１に記載された装置は、エンジンとモータとを備え、それらエンジンおよびモータから出力されるトルクの変動に起因する駆動系の振動（すなわち捩り振動）を抑制するように構成されている。具体的には、この特許文献１に記載された装置は、例えば加速時など比較的大きなトルクが要求される際に、その要求されるトルクに対してトルクを２段階に分けてステップ的に出力（立ち上げ）するように構成されている。先ず、所定の割合で１段目のトルクを出力し、ついでその１段目の出力トルクによって発生した駆動系における振動（あるいは共振）の位相と逆位相のトルクを２段目のトルクとして出力するように構成されている。
【０００３】
また、特許文献２には、駆動輪がグリップ状態あるいはスリップ状態であるかなどその駆動輪の状態を判断し、その駆動輪の状態に応じて制振トルクを制御するように構成された電動車両の制御装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１８９４１２号公報
【特許文献２】特開２０１５−０５６９６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の特許文献１に記載された装置によれば、要求されるトルクを２段階に分けて出力し、特に２段目の出力トルクによって１段目の出力トルクにより生じた捩り振動を抑制するように（すなわち逆位相となるタイミングで）トルクを出力するから、その振動を低減できる、とされている。しかしながら、車両は、車両全体として複数の部材から構成されており、例えば上記の駆動系に加えて、パワープラントや足回りなどに複数の部材を有する。そのため、特許文献１に記載されているように駆動系の振動を抑制した場合であっても、上記の足回りなど他の部材やユニットにおいて振動が発生するおそれがある。言い換えれば、車両を構成する前記複数の部材は、各部材ごとに固有振動数（あるいは共振周波数）が異なるから、それらを考慮して振動を抑制しなければ、車両全体としての振動を抑制するには不十分となるおそれがあり、ひいては運転者や搭乗者に不快感（例えば乗り心地が低下）を与え、ならびに、車両の安定性が低下するおそれがある。
【０００６】
一方、上記のような車両全体における振動を抑制するためにトルクを緩やかに立ち上げた場合には、上記の要求トルクを満たさず加速性能が低下し、運転者の意図した加速度もしくは車速が得られないなどの不都合が生じるおそれがある。このような技術的な課題は、特許文献２についても同様である。したがって、上述した従来の装置では、加速性能（あるいは加速応答性）を担保しつつ車両に発生する振動を抑制するには未だ改善の余地があった。
【０００７】
この発明は上記の技術的課題に着目して考え出されたものであり、駆動力源から発生するトルクに起因する振動を抑制しつつ、加速性能が低下することを抑制することができる車両の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、この発明は、駆動力源として少なくともモータを備え、前記駆動力源からボデーまでの伝達経路内の複数の振動部材と、前記駆動力源を制御するコントローラとを更に備え、前記駆動力源から出力される駆動トルクを目標トルクに向けて複数段に分けてステップ的に出力するように構成された車両の制御装置において、前記コントローラは、前記駆動トルクを前記目標トルクに向けて出力する場合に、前記複数段で出力するトルクにおける１段目のトルクを出力し、かつ前記複数の振動部材のうち所定部材の固有周期における半周期が経過した際に、前記駆動トルクの変化率を変更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】
この発明によれば、駆動力源のトルクの変動に起因して発生する所定部材（あるいは所定ユニット）の振動（あるいは共振）を抑制することができる。具体的には、この発明の車両の制御装置では、例えば加速時に駆動トルクを目標トルクに向けて立ち上げる際に、その駆動トルクを複数段に分けてステップ的に増大させて出力するように構成されている。また、その複数段で出力されるトルクのうち１段目のトルクを出力し、かつ前記所定部材の固有周期における半周期が経過した際に、前記駆動トルクの変化率を変更するように構成されている。つまり、１段目のトルクに対して半周期遅れて２段目のトルクを出力するように構成されている。言い換えれば、１段目のトルクと２段目のトルクとは半周期遅れた位相となるから互いに逆位相の波形となる。
【００１０】
そのため、そのように１段目のトルクと２段目のトルクとが逆位相となるから、１段目のトルクによって発生した所定部材における振動は２段目のトルクによってキャンセルされ、その結果、上記の振動は低減あるいは相殺される。つまり、上記の所定部材（例えばサスペンション装置）に生じる振動を抑制することができる。また、そのように所定部材における振動を抑制することができることにより、車両全体としての振動を抑制できるから、車両の安定性が低下することを抑制できるとともに、車両の加速性能が低下することをも抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明で対象とすることのできる車両の一例を模式的に示すブロック図である。
【図２】図１の車両における振動の伝達経路の一例を模式的に示すブロック図である。
【図３】車両を構成する各ユニットにおける共振について説明する図であって、(ａ)は、駆動系における共振の例を示し、（ｂ）は、パワープラントにおける共振の例を示し、（ｃ）は、サスペンション装置における共振の例を示す図である。
【図４】複数段でトルクを立ち上げた場合の各トルクを分解して説明する図である。
【図５】１段目のトルクの変化率（傾き）を説明する図である。
【図６】２段目のトルクの変化率（傾き）を説明する図である。
【図７】この発明の実施形態における効果を説明する図である。
【図８】この発明の実施形態における制御例の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
この発明の実施形態を、図を参照して説明する。なお、以下に示す実施形態は、この発明を具体化した場合の一例に過ぎず、この発明を限定するものではない。
【００１３】
この発明で対象とすることができる車両は、エンジンとモータとを駆動力源としたハイブリッド車両や、モータのみを駆動力源とした電気自動車など少なくとも駆動用のモータ（以下、単にモータと記す）を備えた車両である。図１に、その一例として、エンジンとモータとを備えたハイブリッド車両の駆動システムを模式的に示してある。図１に示すハイブリッド車両（以下、車両と記す）Ｖｅは、動力源として、エンジン（ＥＮＧ）１、ならびに、モータ（ＭＧ）２を備えている。また、車両Ｖｅは、他の主要な構成要素として、変速機３、デファレンシャルギヤ４、ドライブシャフト５、駆動輪６、および、コントローラ（ＥＣＵ）７を備えている。
【００１４】
エンジン１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であり、出力の調整、ならびに、始動および停止などの作動状態が電気的に制御されるように構成されている。ガソリンエンジンであれば、スロットルバルブの開度、燃料の供給量または噴射量、点火の実行および停止、ならびに、点火時期などが電気的に制御される。ディーゼルエンジンであれば、燃料の噴射量、燃料の噴射時期、あるいは、ＥＧＲ［Exhaust Gas Recirculation］システムにおけるスロットルバルブの開度などが電気的に制御される。
【００１５】
モータ２は、エンジン１の出力側に配置されている。モータ２は、エンジン１が出力するエンジントルクを受けて駆動されることにより電気を発生する発電機としての機能を有し、またこの発明の実施形態における車両Ｖｅでは、モータ２は、電力が供給されることにより駆動されてモータトルクを出力する電動機としての機能も有している。すなわち、モータ２は、発電機能を有するモータ（いわゆる、モータ・ジェネレータ）であり、例えば、永久磁石式の同期モータ、あるいは、誘導モータなどによって構成されている。さらに、このモータ２は、インバータを介してバッテリ（それぞれ図示せず）に接続されている。したがって、モータ２を発電機として駆動し、その際に発生する電気をバッテリに蓄えることができる。また、バッテリに蓄えられている電気をモータ２に供給し、モータ２を電動機として駆動してモータトルクを出力することもできる。なお、モータ２は、図１に示すようにエンジン１の出力軸に直接連結されているものの、このモータ２は、適宜の伝動機構を介してエンジン１の出力軸に連結されていてもよい。
【００１６】
変速機３は、図１に示すようにエンジン１と同一の軸線上に配置され、かつモータ２の出力側に配置されており、エンジン１およびモータ２と駆動輪６との間でトルクを伝達する。変速機３は、要は、入力回転数の出力回転数に対する比率を適宜に変更できる機構であって、有段変速機や変速比を連続的に変化させることのできる無段変速機などによって構成することができる。そして、その変速機３の出力軸には、終減速機であるデファレンシャルギヤ４が連結され、そのデファレンシャルギヤ４に連結されたドライブシャフト５を介して、駆動輪６にトルクが伝達される。
【００１７】
コントローラ（ＥＣＵ）７は、主に、エンジン１、モータ２、変速機３をそれぞれ制御する。そのコントローラ７は、例えばマイクロコンピュータを主体にして構成される電子制御装置である。コントローラ７は、各種センサから検出または算出されたデータが入力される。その入力されるデータは、例えばアクセル開度ＡＣＣ、車速Ｖ、ブレーキ踏力もしくはブレーキペダルの踏み込み量、バッテリの充電残量（ＳＯＣ）、車輪速度、エンジン１の冷却水温度などである。また、予め記憶しているデータは、例えば車両を構成する各部材の共振周波数などである。そして、コントローラ７は、その入力された各種データおよび予め記憶させられているデータや計算式等を使用して演算を行い、その演算結果を制御指令信号として出力し、上記のエンジン１、モータ２、および、変速機３をそれぞれ制御するように構成されている。
【００１８】
なお、この発明の実施形態で対象とする車両Ｖｅの駆動方式は、例えば前輪駆動（ＦＦ）方式であってもよく、あるいは、後輪駆動（ＦＲ）方式であってもよい。また、前輪および後輪を駆動輪とする四輪駆動車（全輪駆動車）であってもよい。
【００１９】
このように構成された車両Ｖｅは、上述したように、エンジン１およびモータ２が出力するトルクの変動により振動が発生する。また、そのような振動は、上述したエンジン１および変速機３から駆動輪６までの動力伝達経路における駆動系での振動に加えて、例えば、エンジン１、モータ２、および、変速機３から構成されるパワープラントにおいて振動が生じる。またそれら駆動系での振動やパワープラントにおける振動が各種部材を介して車両Ｖｅのボデーに伝達される。
【００２０】
図２は、その車両Ｖｅにおける振動の伝達経路を示すブロック図である。具体的に説明すると、先ず、エンジン１やモータ２などの駆動力源から出力されたトルクの変動による振動が駆動系に伝達される。なお、駆動系とは例えば上述したようにエンジン１および変速機３から駆動輪６に到る動力伝達経路である。また、その駆動系に伝達された振動は、ドライブシャフト５を介して、サスペンション装置８に伝達される。このサスペンション装置８は、車両Ｖｅの走行時における振動や衝撃を緩和する懸架装置であって、車両Ｖｅの車輪側の部材（バネ下側の部材）と車体側の部材（バネ上側の部材）との間に設けられる。そして、そのサスペンション装置８を介して、ボデー９に振動が伝達され、その振動がショックや車両Ｖｅの前後方向での振動（以下、単にしゃくりとも記す）の要因となる。
【００２１】
また、上記の駆動力源のトルク反力によりパワープラント１０においても振動が発生する。そのパワープラント１０の一部を構成するエンジン１には、そのエンジン１を支持し、かつ車両Ｖｅへ伝達される振動を抑制する機能を有するエンジンマウント１１が設けられており、そのエンジンマウント１１にも振動が伝達される。さらに、図２に示すようにパワープラント１０における振動は、排気管やマフラなどから構成される排気装置１２にも伝達される。そして、そのようにエンジンマウント１１や排気装置１２に伝達された振動はボデー９に伝達され、これらの振動も、上述したショックやしゃくりの要因となる。
【００２２】
図３は、上記の複数の伝達経路におけるゲインと周波数との関係を示した図であって、図３（ａ）は、エンジン１および変速機３から駆動輪６までの駆動系におけるゲインと周波数との関係を示し、ｆｄが共振周波数とされている。また、図３（ｂ）は、エンジンマウント１１におけるゲインと周波数との関係を示す図であって、ｆｅが共振周波数とされている。なお、図３（ｂ）に示す符号ＲＨは、ライトマウントを示し、符号ＬＨはレフトマウントを示し、また符号１３は、エンジン１の揺動を抑制するトルクロッドを示し、それぞれエンジンマウント１１を構成する部材である。そして、図３（ｃ）は、サスペンション装置（駆動輪６からボデー９）８の伝達経路のおけるゲインと周波数との関係を示す図であって、ｆｓが共振周波数とされている。なお、この図３（ｃ）における符号１４は、サスペンション装置８の一部であって、ショックアブソーバを支持するロアアームであり、また符号１５は、そのロアアーム１４と車体に揺動自在に取り付けられる上記のショックアブソーバであり、さらに符号１６，１７は、車体とロアアーム１４との間に設けられるブッシュである。
【００２３】
そして、このように複数の各部材から構成される車両Ｖｅは、上記の図３で示したように、例えば駆動系とエンジンマウント１１とサスペンション装置８とで、それぞれ固有振動数や共振周波数が異なる。そのため、図２で示した振動の伝達経路や各部材（あるいは各ユニット）における共振周波数を考慮して振動を抑制しなければ搭乗者へ不快感を与えるおそれがある。そこで、この発明の実施形態では、エンジン１やモータ２で発生するトルクの変動に起因する振動を効果的に抑制するように構成されている。
【００２４】
具体的には、駆動トルクを目標トルクに向けてステップ的に複数段に分けて出力し、かつ１段目の出力トルクによって生じた所定の部材における振動を低減あるいは相殺するように２段目のトルクを出力するように構成されている。図４は、特に上記の図２の振動の伝達経路内におけるサスペンション装置８における振動を抑制するように構成された例である。なお、この図４に示す例では、モータ２のトルクをステップ的に３段階に分けて出力するように構成されており、その３段階で出力したトルクを分解した線図をそれぞれ破線、一点鎖線、ならびに、二点鎖線で示している。具体的には、破線が１段目のトルク、ならびにその１段目のトルクによってサスペンション装置８に生じる振動の変化を示し、同様に一点鎖線が２段目のトルク、ならびにその２段目のトルクによってサスペンション装置８に生じる振動の変化を示し、二点鎖線が３段目のトルク、ならびにその３段目のトルクによってサスペンション装置８に生じる振動の変化を示している。そして、実線がそれら１段目から３段目のトルクの変化を重ねた線（すなわち実施例）を示している。なお、上記のサスペンション装置８が、この発明の実施形態における「振動部材のうちの所定部材」に相当する。
【００２５】
このステップ的に出力する駆動トルクについてより具体的に説明すると、先ず１段目のトルクは所定の変化率（傾き）で出力される。この１段目のトルクの傾きは、例えば運転者のアクセルペダルの踏み込み速度（アクセル開度の変化率）により決定される。図５は、その１段目のトルクの変化率とアクセルペダルの踏み込み速度との関係を示す図であって、アクセルペダルの踏み込み速度が大きいほど、１段目のトルクの変化率も大きくなる。
【００２６】
そして、そのように出力された１段目のトルクによって、サスペンション装置８は所定の振動が生じる（図４の破線）。したがって、この発明の実施形態では、その１段目で生じた振動を低減あるいは相殺するように２段目のトルクを出力するように構成されている。具体的には、サスペンション装置８の固有周期１／ｆｓの半周期経過した際に、２段目のトルクを出力するように構成されている。つまり、この２段目のトルクは、上記の１段目のトルクに対して半周期遅れてトルクを立ち上げるように構成されている。言い換えれば、２段目のトルクは１段目のトルクに対して逆位相のトルクとなるように構成されている。なお、周期Ｔと、固有振動数ｆｓとの関係で「Ｔ＝１／ｆｓ」の関係が成り立つので、その関係から、図４では、その半周期遅れた時間を１／２ｆｓと記している。
【００２７】
また、２段目のトルクの変化率（傾き）は、例えばサスペンション装置８を構成するブッシュ１６，１７の剛性によって決定される。つまり、ブッシュ１６，１７の剛性が高ければ、振動の減衰度は大きく、またその振動の収束は早いから、図６に示すように２段目のトルクの傾きは小さくなる。それとは反対にブッシュ１６，１７の剛性が小さければ振動の減衰度は小さいから、２段目のトルクの傾きは大きくなる。
【００２８】
また、上記の２段目のトルクによって１段目のトルクを抑制しきれない場合には、図４に示す例のように３段目のトルクを出力してもよい。なお、この複数段で出力するトルクは少なくとも２段階以上あればよく、その段数は、トルクの変動の大きさあるいはそのトルクの変動が作用する各部材の振動に応じて適宜変更されてよい。
【００２９】
このように、この発明の実施形態では、加速時など駆動トルクを立ち上げる際に、運転者の要求するトルクを複数段に分けてステップ的に出力するように構成されている。具体的には、上述したように１段目のトルクを例えば運転者のアクセルペダルの踏み込み速度に応じて出力し、その１段目のトルクによって生じたサスペンション装置８における振動を抑制するように２段目のトルクを出力するように構成されている。また、その２段目のトルクは、１段目のトルクに対して、サスペンション装置８における固有周期の半周期（１／２ｆｓ）遅れて出力するように構成されている。そして、そのように半周期遅れて２段目のトルクを立ち上げると、半周期遅れた分、位相がずれるから２段目のトルクは１段目のトルクに対して逆位相となる。そのため、１段目のトルクによって発生したサスペンション装置８における振動は、その逆位相のトルクによって相殺あるいは低減される。
【００３０】
図７は、この発明の実施形態と、上述した制御を実行しないで単純にトルクを立ち上げた場合（従来例）とを比較した例であって、サスペンション装置８における振動の変化ならびに車両の加速度の変化を示すものである。なお、実線がこの発明の実施形態を示し、破線が従来例を示している。この図７から把握できるように、１段目のトルクに対して半周期遅れた１／２ｆｓの地点で２段目のトルクを立ち上げることにより、サスペンション装置８における加速度の変動は従来例に比べて小さくなる。したがって、サスペンション装置８を介してフロア（あるいはボデー９）に伝達される振動を抑制することができる。
【００３１】
また、そのようにサスペンション装置８における振動を抑制することができることにより、車両の加速度における変化率も従来例に比べて滑らかになる。つまり、従来例に比べてスムースに車両が加速するから、加速性能の低下を抑制でき、その結果、運転者が意図する加速（あるいは車速）を得ることができる。すなわち、この発明の実施形態では、上述したようにトルクを立ち上げる際に、そのトルクを複数段に分けてステップ的に出力し、かつその複数段に分けて出力したトルク同士が逆位相となるように構成することにより、モータ２のトルクに起因して発生する振動を抑制できるとともに、加速性能の低下を抑制することができる。
【００３２】
なお、図８は、上述した制御を実行した場合の制御例を説明するフローチャートである。このフローチャートについて簡単に説明すると、先ず、運転者のアクセルペダルの踏み込み速度が閾値αより大きいか否かが判断される（ステップＳ１）。これは、上述したように、加速時など比較的大きなトルクを要する場合に、駆動トルクに起因した振動がサスペンション装置８などの各ユニットにおいて発生するから、そのような加速要求があるか否かを判断する。したがって、このステップＳ１で否定的に判断された場合、すなわちアクセルペダルの踏み込み速度が閾値α未満の場合には、従来の制御を実行する（ステップＳ２）。すなわち、上記の図７の従来例で示したように、駆動トルクを要求トルクまで所定の変化率（つまりステップ的ではなく１段）で増大させる。
【００３３】
一方、このステップＳ１で肯定的に判断された場合、すなわちアクセルペダルの踏み込み速度が閾値αより大きい場合には、ついでそのアクセルペダルの踏み込み速度から１段目に出力すべきトルクを算出する（ステップＳ３）。これは、例えば上述した図５のマップから算出することができ、そのアクセルペダルの踏み込み速度が大きいほど、１段目に出力すべきトルクも大きくなる。そして、そのように１段目のトルクが算出され、かつ出力されたら、ついで２段目に出力すべきトルクを算出する（ステップＳ４）。そして、その算出された２段目のトルクを１段目のトルクに対して半周期後（１／２ｆｓ）に出力する。なお、上記の２段目のトルクは、例えば図６のマップから算出することができ、上述したようにサスペンション装置８のブッシュ１６，１７の剛性ならびに減衰度との関係で決定される。
【００３４】
以上、この発明の複数の実施形態について説明したが、この発明は上述した例に限定されないのであって、この発明の目的を達成する範囲で適宜変更してもよい。上述した例では、モータ２の出力を制御する例を説明したものの、例えばエンジン１とモータ２とを協調させて上記の制御を実行してもよい。具体的には１段目のトルクをエンジン１で出力し、２段目のトルクをエンジン１よりトルクの制御に優れたモータ２で出力するように構成する。そして、そのモータ２のトルクは、上述したようにサスペンション装置８あるいは対象部材における固有周期の半周期遅らせて出力する。
【００３５】
また、上述した例では、対象とする車両Ｖｅの例としてエンジン１とモータ２とを備えたハイブリッド車両Ｖｅを例として説明したものの、これは上述したようにモータ２のみを駆動力源とした電気自動車に適用してもよい。そのような場合には、上述したエンジンマウント１１や排気装置１２に替えて、例えばモータ２を支持するケースやハウジングなど各部材における振動を抑制するように構成してもよい。
【００３６】
そして、上述した例では、振動を低減する対象部材としてサスペンション装置８を例として説明したものの、例えば図２のブロック図に示した駆動系、パワープラント１０、エンジンマウント１１、排気装置１２などに上記の制御例を適用してもよい。そのような場合にも、同様に各部材やユニットの固有周期のうち半周期経過した際に２段目のトルクを出力し、すなわちトルクの変化率を変更するように制御する。
【符号の説明】
【００３７】
１…エンジン（ＥＮＧ）、  ２…モータ（ＭＧ）、  ３…変速機、  ４…デファレンシャルギヤ、  ５…ドライブシャフト、  ６…駆動輪、  ７…コントローラ（ＥＣＵ）、  ８…サスペンション装置、  ９…ボデー、  １０…パワープラント、  １１…エンジンマウント、  １２…排気装置、  １３…トルクロッド、  １４…ロアアーム、１５…ショックアブソーバ、  １６，１７…ブッシュ、  Ｖｅ…車両、  ｆｄ，ｆｅ，ｆｓ…固有振動数、  α…閾値。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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