(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より効果的に抑制することができる車両の制振装置を提供する。【解決手段】複数の共振部材のうち最も共振周波数が低い第１共振部材の周波数を基準周波数ｆ１とし、前記複数の共振部材のうち第１共振部材と異なる他の共振部材の共振周波数を基準周波数ｆ１の整数倍の周波数に設定し、駆動力源が出力するトルクの大きさを変更する時間が、基準周波数ｆ１の逆数の値である。【選択図】図４
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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電動機を備え、前記電動機からボデーまでの伝達経路に複数の共振部材を有する車両の制振装置において、
前記複数の共振部材のうち最も共振周波数が低い第１共振部材の周波数を基準周波数とし、
前記複数の共振部材のうち前記第１共振部材と異なる他の共振部材の共振周波数を前記基準周波数の整数倍の周波数に設定し、
前記駆動力源が出力するトルクの大きさを変更する時間が、前記基準周波数の逆数の値である
ことを特徴とする車両の制振装置。
【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ないし特許文献３に記載されている。特許文献１に記載された制振装置は、内燃機関（エンジン）と電動機（モータ）とを備え、それら内燃機関および電動機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、特許文献１に記載された制振装置では、内燃機関から駆動輪に伝達されるトルクを推定するトルク推定手段を備え、そのトルク推定手段によって推定されたトルクから、上記の駆動系の振動を抑制するために出力すべき電動機のトルク（制振トルク）を算出するように構成されている。また、その制振トルクは、駆動系を複数自由度（例えば２自由度）の振動モデルで模擬した場合における複数の固有振動モードのうちの一の固有振動モードに対する等価な一自由度の振動モデルの伝達関数の逆関数を用いて算出するように構成されている。
【０００３】
また、特許文献２には、電動機から車輪までの動力伝達経路における捩り振動を抑制するように構成された車両の制御装置が記載されている。この特許文献２に記載された制御装置では、電動機（モータ）が駆動状態であって、かつ電動機の回転数の変動が発生している場合には、その回転数の変動と逆位相のトルクを付与するように構成されている。
【０００４】
また、特許文献３には、車両のバネ下の前後方向の振動を抑制するように構成された車両の制御装置が記載されている。具体的には、この特許文献３に記載された制御装置は、駆動力源（モータ）のトルク指令値に対して、車両のバネ下の前後方向における固有振動数（周波数）を低減させる処理を行い、その処理が行われたトルク指令値に基づいて、トルクを制御するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２５５６２８号公報
【特許文献２】特開２０１３−１５０５０２号公報
【特許文献３】特開２０１５−１９５６９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように内燃機関などの駆動力源から出力されるトルクの変動に起因する振動を抑制するためには、特許文献１や特許文献２に記載されているように、駆動系における振動を抑制する制振トルクを出力することが有効である。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、上記の駆動系に加えて、例えばパワープラントや足回りなどに複数の部材を有する。したがって、上記の特許文献１や特許文献２に記載されているように駆動系の振動を抑制するだけでは、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る。一方、特許文献３には、バネ下荷重における振動を抑制するように構成された装置が記載されているものの、この特許文献３の構成では、バネ下荷重における振動を抑制できるものの、例えば上記の駆動系における振動は抑制することができないおそれがある。つまり、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、搭乗者が感じる不快感（例えば乗り心地）が増大したり、あるいは、車両の安定性が低下するおそれがある。また、上述した駆動系の振動とバネ下荷重における振動とを別々な構成あるいは制御によって抑制するとすれば、その構成や制御が複雑になるおそれがある。したがって、効果的に車両に発生する振動を抑制するため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より効果的に抑制することができる車両の制振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電動機を備え、前記電動機からボデーまでの伝達経路に複数の共振部材を有する車両の制振装置において、前記複数の共振部材のうち最も共振周波数が低い第１共振部材の周波数を基準周波数とし、前記複数の共振部材のうち前記第１共振部材と異なる他の共振部材の共振周波数を前記基準周波数の整数倍の周波数に設定し、前記駆動力源が出力するトルクの大きさを変更する時間が、前記基準周波数の逆数の値であ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、車両を構成する複数の共振部材（あるいは共振ユニット）における振動を同時に抑制することができる。具体的には、この発明の車両の制振装置では、車両における共振部材のうち最も共振周波数が低い第１共振部材の周波数を基準周波数とし、その第１共振部材と異なる他の共振部材の共振周波数を基準周波数の整数倍（例えば２倍、３倍）になるように各パラメータ（例えばバネ定数）を設定するように構成されている。また、駆動トルクの大きさを変化（変更）させる際の時間が、上記の基準周波数の逆数の値になるように構成されている。つまり、駆動トルクをその基準周波数の逆数の時間をかけて立ち上げる（あるいは立ち下げる）ことにより、第１共振部材の共振周波数を低減するように構成されている（例えばフーリエ変換処理を実行）。
【００１０】
そのため、第１共振部材の共振周波数を低減でき、言い換えれば周波数成分を小さくできるから、共振が生じることを抑制することができる。また、第１共振部材と異なる他の部材についても、基準周波数の整数倍の周波数になるように各パラメータを設定することにより、併せて他の部材における周波数成分を小さくでき、共振が生じることを抑制することができる。そして、上記のような構成にすることにより、各部材やユニットごとに周波数が異なる領域において同時に上記の振動や共振を抑制することができる。言い換えれば、振動や共振を各部材ごとで抑制する構成を要しないから、効果的に車両全体における振動や共振を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車両の駆動システムの一例を示す図である。
【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】この発明の実施形態の一例（トルク変化）を示す図であって、（ａ）は、フーリエ変換前のトルク変化を示し、（ｂ）は、フーリエ変換後のトルク変化（波形）を示す図である。
【図５】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６】この発明の実施形態における他の効果を説明する図である。
【図７】この発明の実施形態における他の例を説明する図である。
【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の駆動モータ（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（駆動系統および制御系統）の一例を示してある。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、トルクコンバータ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、および、コントローラ（ＥＣＵ）８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。なお、エンジン１の出力軸（クランクシャフト）は、トルクコンバータ３の入力部材であるポンプインペラに直接的、あるいは、間接的に連結されている。
【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原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、図示しないインバータを介してバッテリに接続されている。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を原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の出力軸は、エンジン１の出力軸に直接的あるいは間接的に連結されており、すなわち、この車両Ｖｅは、エンジン１およびモータ２からトルクコンバータ３を介して変速機４に動力を入力可能なように構成されている。またモータ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。なお、このモータ２が、この発明の実施形態における「電動機」に相当する。
【００１６】
トルクコンバータ３は、いわゆる流体式動力伝達装置であって、上述したエンジン１およびモータ２の出力部材に直接的あるいは間接的に連結されたポンプインペラ（図示せず）と、変速機４の入力軸に連結されるタービンランナ（図示せず）とを備えており、ポンプインペラ側からオイルを介してタービンランナ側へ動力であるトルクを増大させつつ伝達することが可能なように構成されている。また、このトルクコンバータ３は、入力側と出力側とを直結状態（すなわち、ロックアップ状態）にするロックアップ機構（図示せず）を有し、そのロックアップ機構の一部として、ロックアップダンパ９を備えている。ロックアップダンパ９は、トルクコンバータ３の入力側と出力側との間に設けられたトーションスプリングを含み、トルクコンバータ３に入力されるトルクの変動による出力側の捩れ振動を低減する。
【００１７】
変速機４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７との間でトルクを伝達する。変速機４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４の出力軸には、終減速機であるデファレンシャルギヤ５が連結され、そのデファレンシャルギヤ５に連結されたドライブシャフト６を介して、駆動輪７にトルクが伝達される。
【００１８】
コントローラ８は、主に、エンジン１、モータ２、変速機４をそれぞれ制御する。そのコントローラ８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８には、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、車速、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、コントローラ８は、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う。そして、コントローラ８は、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４をそれぞれ制御するように構成されている。
【００１９】
なお、この発明の実施形態は、車両の駆動方式によって限定されるものではなく、図１に示すハイブリッド車両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であってもよい。
【００２０】
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が出力するトルクにおけるトルク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４から駆動輪７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４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。
【００２１】
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４から駆動輪７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６を介して、サスペンション装置１０に伝達される。このサスペンション装置１０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１０を介して、ボデー１１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。
【００２２】
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１２においても振動が発生する。そのパワープラント１２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１３が設けられており、そのエンジンマウント１３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１２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１４にも伝達される。そして、そのようにエンジンマウント１３や排気装置１４に伝達された振動はボデー１１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。
【００２３】
なお、上記の駆動系における変速機４などの各部材や駆動系を構成するユニットが、この発明の実施形態における「第１共振部材」に相当し、またパワープラント１２、サスペンション装置１０、エンジンマウント１３、あるいは、排気装置１４が、この発明の実施形態における「他の共振部材」に相当する。
【００２４】
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、上述した駆動系、パワープラント１２、サスペンション装置１０、エンジンマウント１３、および、排気装置１４において、それぞれ各部材の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、ならびに、車両Ｖｅの安定性が低下するおそれがある。そこで、この発明の実施形態では、エンジン１およびモータ２で発生するトルク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。なお、これ以降の説明では、特に説明する場合を除いて、このような振動が発生しやすい、いわゆるチップイン時（エンジン１やモータ２のトルクを急峻に立ち上げた場合）に実行あるいは設定する例として説明する。
【００２５】
具体的には、上記の複数の伝達経路のうちのいずれかのユニットにおける共振周波数ｆｎ）が最も低い周波数に対して、その逆数の時間（１／ｆｎ）で駆動トルクを立ち上げるように構成されている。これについて説明すると、先ず、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４から駆動輪７までの駆動系におけるゲインと周波数との関係を示し、ｆ１が共振周波数とされている。また、図３（ｂ）は、パワープラント１２におけるゲインと周波数との関係を示す図であって、ｆ２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１５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１３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７からボデー１１）１０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、ｆ３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１６は、サスペンション装置１０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１７，１８，１９は、そのロアアーム１６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（１７）、ならびに、車体とロアアーム１６との間に設けられる各ブッシュ（１８，１９）である。また、上記の各共振周波数ｆ１〜ｆ３は、この発明の実施形態においては、駆動系の共振周波数ｆ１が最も低い周波数とされている。そして、共振周波数ｆ１が、この発明の実施形態における「基準周波数」に相当する。
【００２６】
したがって、この発明の実施形態では、駆動系の共振周波数ｆ１に対してその逆数の時間（１／ｆ１）で駆動トルクを立ち上げるように構成されている。これについて、具体的に説明すると、先ず、１／ｆ１の時間をかけて立ち上げた駆動トルクの波形は、周波数の特性上、その周波数成分が小さくなる、という特性が実験データ等から把握されている。図４は、その例を示しており、図４（ａ）に示すように１／ｆ１の時間をかけて所定のトルクを立ちあげ、それをフーリエ変換（ＦＦＴ）すると、図４（ｂ）に示すような波形が得られる。つまり、図４（ａ）に示す関数を周波数解析することにより得られた波形が図４（ｂ）である。
【００２７】
そして、フーリエ変換して得られた波形が示すように、ゲイン（振幅）は図３（ａ）で示した波形より小さくなり、言い換えれば共振周波数を低減させることができる。したがって、この発明の実施形態では、図４（ｂ）の波形になるように、駆動トルクの立ち上げ時間を制御する。つまり、１／ｆ１の時間で駆動トルクを立ち上げる。
【００２８】
また、図４（ｂ）に示すように、ｆ１の周波数を整数倍した２ｆ１（２倍）の周波数成分、ならびに、３ｆ１（３倍）の周波数成分も小さくなることが把握できる。したがって、この発明の実施形態では、その他のユニットにおける共振周波数を低減させるために、図３（ｂ）で説明したパワープラント１２の共振周波数ｆ２を２ｆ１の周波数になるように、そのパワープラント１２やエンジンマウント１３を構成する各部材のパラメータ（諸元）を設定する。そのパラメータは、例えば各部材のイナーシャ、各種の剛性などである。同様に、図３（ｃ）で説明したサスペンション装置１０における共振周波数ｆ３を３ｆ１の周波数になるように、そのサスペンション装置１０を構成する各部材のパラメータを設定する。
【００２９】
したがって、このように図４の特性、すなわち車両Ｖｅを構成する上述した各ユニットで最も共振周波数が低い周波数ｆ１に対して、その逆数の時間（１／ｆ１）で駆動トルクを立ち上げることにより、共振周波数を低減させることができる。図５は、このような制御を実行した場合（実施例）と、この制御を実行しない場合（従来例）とを比較した図であって、フロア（ボデー）における振動の変化を示すものである。なお、実線が実施例を示し、破線が従来例を示している。この図５から把握できるように、この発明の実施形態では、共振周波数が図４（ｂ）に示した周波数ｆ１になるように駆動トルクを立ち上げることにより、その振動の変化は、従来例に比べて大きく低減させることができる。つまり、共振周波数を低減させるとともに、その共振が発生（励起）することを抑制できる。
【００３０】
また、駆動系に加えて、この発明の実施形態では、パワープラント１２やサスペンション装置１０においても、そのフロアにおける振動を抑制することができる。図６は、その効果を説明する図であって、図５と同様に、実施例と従来例とを比較しており、また実線が実施例を示し、破線が従来例を示している。この図６から把握できるように、この発明の実施形態では、上述した駆動系の周波数ｆｎの整数倍（実施例では２倍、３倍）の周波数２ｆ１、３ｆ１になるように、各部材のパラメータを設定することにより、その振動の変化は、従来例に比べて大きく低減させることができる。つまり、パワープラント１２やサスペンション装置１０においても共振周波数を低減させるとともに、その共振が発生することを抑制できる。
【００３１】
そして、上述した図４（ｂ）のように制御あるいは設定することにより、この発明の実施形態では、車両Ｖｅの出力軸のトルクを急峻に立ち上げた場合であっても、駆動系における振動および共振、パワープラント１２における振動および共振、足回りにおける振動および共振など、各ユニットの異なる周波数領域において、同時にそれら振動や共振を抑制することができる。つまり、各部材ごとに制御するなどの複雑な構成を要しないので、より効果的に車両Ｖｅで発生する振動を抑制することができる。
【００３２】
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、この制御を実行する例として、駆動トルクを急峻に立ち上げた場合（いわゆるチップイン）の例を示したものの、これとは反対にトルクを急峻に立ち下げた場合（いわゆるチップアウト）に適用してもよい。そのような場合には、図７に示すように、１／ｆ１の時間で駆動トルクを立ち下げるように構成する。
【００３３】
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、モータトルクを１／ｆ１の時間で立ち上げ、また上述したエンジンマウント１３や排気装置１４に替えて、例えばモータトルクの反力によって生じるモータケースなど各部材における振動や共振を抑制するように、諸元を設定すればよい。
【００３４】
さらに、上述した例では、パワープラント１２における共振周波数を図４（ｂ）に示したｆ１の２倍の周波数２ｆ１に設定するように、ならびに、サスペンション装置１０における共振周波数をｆ１の３倍の３ｆ１に設定するように構成したものの、この関係は反対であってもよい。つまり、サスペンション装置１０における共振周波数を共振周波数２ｆ１になるように各種パラメータを設定し、ならびに、パワープラント１２における共振周波数を共振周波数３ｆ１になるように各種パラメータを設定してもよい。あるいは、このパワープラント１２における共振周波数とサスペンション装置１０における共振周波数とが同じ（例えば共振周波数２ｆ１）になるように各種パラメータを設定してもよい。
【００３５】
そして、上述した例では、振動や共振を低減する例としてパワープラント１２、エンジンマウント１３、サスペンション装置１０、排気装置１４などを例として説明したものの、この振動や共振を低減するユニットはこれに限られず他の構成部材やユニットに適用してもよい。
【符号の説明】
【００３６】
１…エンジン（ＥＮＧ）、  ２…モータ（ＭＧ）、  ３…トルクコンバータ、  ４…変速機、  ５…デファレンシャルギヤ、  ６…ドライブシャフト、  ７…駆動輪、  ８…コントローラ（ＥＣＵ）、  ９…ロックアップダンパ、  １０…サスペンション装置、  １１…ボデー、  １２…パワープラント、  １３…エンジンマウント、  １４…排気装置、１５…トルクロッド、  １６…ロアアーム、  １７…ショックアブソーバ、  １８，１９…ブッシュ。
【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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