(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効果的に抑制するとともに加速性能の低下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、前記複数段で出力するトルクのうち最もトルクの変化率が大きいトルクを、前記複数の振動部材のうち所定部材の固有振動数の逆数の時間をかけて立ち上げるように構成されている。【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のうち最もトルクの変化率が大きいトルクを、前記複数の振動部材のうち所定部材の固有振動数の逆数の時間をかけて立ち上げ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、内燃機関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、内燃機関と電動機とを備え、その内燃機関から出力される駆動トルクを推定し、その推定された駆動トルクに起因して発生する前記駆動系における振動を抑制するための制振トルクを算出するように構成されている。また、上記の制振トルクは、フィードフォワード制御によって算出され、その算出した制振トルクを電動機により出力するように構成されている。
【０００３】
また、特許文献２には、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た装置が記載されている。具体的には、この特許文献２に記載された装置は、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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２５５６２８号公報
【特許文献２】特開２００３−１８９４１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように内燃機関から出力されるトルクの変動に起因する駆動系の振動を抑制するためには、例えば特許文献１に記載されているように、フィードフォワード制御によって制振トルクを算出し、その算出した制振トルクを電動機で出力することが有効である。また、モータを駆動力源とした車両の場合には、トルクの変動を抑制するとともに、モータやインバータ等の電力装置の過熱を抑制するために、例えば特許文献２に記載されているように、ステップ的にモータトルクを出力し、かつ１段目と２段目とで逆位相になるトルクを出力するように構成することが有効である。
【０００６】
しかしながら、上述したようなフィードフォワード制御を用いた制御は、その制御が複雑になったり、あるいは、制御の遅れが生じるおそれがあり、上記の駆動系における振動を抑制するには不十分となる可能性がある。一方、上記の振動の発生を抑制するために駆動トルクを緩やかに立ち上げた場合には、運転者が要求するトルクを満たさず加速性能が低下し、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。
【０００７】
さらに、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。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。
【０００８】
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効果的に抑制するとともに加速性能の低下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】
【０００９】
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のうち最もトルクの変化率が大きいトルクを、前記複数の振動部材のうち所定部材の固有振動数の逆数の時間をかけて立ち上げ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】
【００１０】
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は、駆動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、かつその複数段で出力されるトルクのうち最も変化率が大きいトルクを、所定部材の固有振動数の逆数の時間をかけて立ち上げるように構成されている。つまり、駆動トルクを複数段で立ち上げる際に、最も振動を発生させるトルクの立ち上げ時間が、所定部材の固有振動数の逆数とされている（例えばフーリエ変換処理を実行）。そのため、上記の変化率が大きいトルクを起因として発生する振動を特に抑制でき、その結果、所定部材全体の振動を効果的に抑制することができる。また、そのように所定部材の振動を抑制できることにより、車両全体に発生する振動を抑制できるため、車両の加速性能（あるいは加速応答性）が低下することをも抑制できる。
【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の変化率（傾き）を説明する図である。
【図５】図４のトルクを周波数解析した例を説明する図である。
【図６】高速フーリエ変換（ＦＦＴ）した場合のトルクの解析結果を示す図であって、（ａ）は、トルクの立ち上げ方を示し、（ｂ）は、（ａ）で立ち上げたトルクをフーリエ変換した場合のトルク変化（波形）を示す図である。
【図７】この発明の実施形態における作用（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や各種のマップなどである。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９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、かつ複数段に分けて出力するトルクのうち最も変化率（傾き）が大きいステップのトルクにおける振動を特に抑制するように構成されている。図４は、上記の図２の振動の伝達経路内のうち特に駆動系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、図４に示す例では２段目のトルクの変化率が最も大きい。なお、複数段に分けてステップ的に出力したトルクを周波数解析した結果を図５に示しており、縦軸はパワースペクトルを、横軸は周波数をそれぞれ示している。また、破線が１段目のトルクにおけるスペクトルの変化を示し、一点鎖線が２段目のトルクにおけるスペクトルの変化を示し、一点鎖線が３段目のトルクにおけるスペクトルの変化をそれぞれ示している。そして、実線がそれら１段目から３段目のトルクを合成したトルクにおけるスペクトルの変化を示している。この図５の解析結果から把握できるように３段階に分けたトルクのうち振動の影響が最も大きいトルクはそのトルクの変化率が最も大きい２段目のトルク（一点鎖線）である。なお、上記の駆動系（ユニット）が、この発明の実施形態における「複数の振動部材のうちの所定部材」に相当する。
【００２５】
したがって、この発明の実施形態では、上述したように特にトルクの変化率が大きいステップ（すなわち２段目のトルク）における振動を抑制するように構成されている。具体的には、その２段目のトルクの立ち上げ時間を駆動系における固有振動数ｆｄの逆数の時間で立ち上げるように構成されている。つまり、２段目のトルクを１／ｆｄの時間をかけて立ち上げるように構成されている。これは、所定の部材（あるいはユニット）における固有振動数ｆｎの逆数の時間（すなわち１／ｆｎ）でトルクを立ち上げた場合、周波数の特性上、その所定の部材における周波数成分が小さくなる、という特性を利用したものであって、実験データ等から把握されている。図６は、駆動トルクを高速フーリエ変換（ＦＦＴ）して周波数解析した結果を示しており、図６（ａ）に示すように１／ｆｎ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すると、図６（ｂ）に示すような波形が得られる。つまり、図６（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６（ｂ）であって、固有振動数の逆数の時間で立ち上げたトルクの振動は抑制される。
【００２６】
上述したように、この発明の実施形態では、２段目のトルクの立ち上げ時間を１／ｆｄの時間で立ち上げるように構成されている。図７は、そのように駆動トルクを立ち上げた場合の作用を説明する図であって、実線がこの発明の実施形態（実施例）を示し、破線が従来例を示す。この図７に示すように、トルクの変化率が最も大きい２段目のトルクを１／ｆｄの時間で立ち上げた場合、従来例に比べてドライブシャフト５のトルクの変動を抑制でき、ならびに、車両前後加速度Ｇの振動を低減することができる。なお、従来例とは、駆動トルクを所定の時間で１段で立ち上げる例である。
【００２７】
したがって、このように固有振動数ｆｄの逆数の時間（１／ｆｄ）をかけてトルクを立ち上げるなどの簡単な構成でそのトルクを起因とした振動を抑制でき、言い換えれば上記の振動を抑制するための他の構成を要しない。そして、上述した駆動系における振動を抑制することができるから、その振動を要因として運転者や搭乗者に違和感や不快感（例えば乗り心地の低下）を与えることを抑制することができる。また、このような振動を抑制できることにより、車両の安定性が低下することを抑制でき、ならびに、車両の加速性能（あるいは加速応答性）の低下を抑制できるから、運転者の意図した加速性や車速を得ることができる。さらに、上述した例では、ステップ的にモータ２のトルクを立ち上げるように構成されているから、モータ２やインバータなどの電力装置の過熱を抑制しつつトルクを出力することができる。
【００２８】
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、運転者が操作するアクセルペダルの踏み込み速度（アクセル開度の変化率）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駆動系あるいは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。
【００２９】
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、ついでアクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）Ａｃｃが閾値βより大きいか否かが判断される（ステップＳ３）。これは、アクセルペダルの踏み込み量から上述したような振動が発生するおそれがあるか否かを判断するステップであって、例えばステップＳ１と同様に加速要求があるか否かを判断する。なお、上記のステップＳ１とステップＳ３との制御の順序は反対であってもよく、あるいは同時に判断してもよい。したがって、このステップＳ３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量Ａｃｃが閾値β未満の場合には、従来の制御を実行する（ステップＳ２）。
【００３０】
これとは反対に、このステップＳ３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量Ａｃｃが閾値βより大きい場合には、到達トルクを算出する（ステップＳ４）。この到達トルクは、運転者が加速する際に要求するトルクであって、例えば上記のアクセルペダルの踏み込み量Ａｃｃから算出することができる。そのように到達トルクを算出したら、ついで最も急峻となる段のトルクの変化率（傾き）を算出する（ステップＳ５）。
【００３１】
上述したように、この発明の実施形態では、モータ２の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。そして、そのステップ的に出力するトルクのうち最も変化率が大きいトルク（図７の例では２段目のトルク）を固有振動数ｆｄの逆数の時間（１／ｆｄ）で立ち上げるように構成されている。したがって、このステップＳ５では、その急峻となるトルクの変化率を算出する。なお、このトルクの変化率は、例えばコントローラ７に予め記憶されたマップ（例えばアクセルペダルの踏み込み速度との関係で求まるマップ）から算出できる。また、併せて他の段（すなわち１段目および３段目）のトルクの変化率（傾き）を算出する（ステップＳ６）。なお、このステップＳ６と上記のステップＳ５との制御の順序は反対であってもよく、あるいは、同時であってもよい。
【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、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の出力を制御、あるいは、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。
【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、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。
【００３４】
そして、上述した例では、振動を低減する対象部材として駆動系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サスペンション装置８、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、駆動トルクをステップ的に出力し、トルクの変化率が大きい段のトルクを起因とする振動を抑制するように固有振動数の逆数の時間でそのトルクを立ち上げるように構成すればよい。また、上述した複数段のステップは３段に限られず、少なくとも２段以上であればその段数はトルクの大きさに応じて適宜変更されてよい。さらに上述した例では、固有振動数の逆数の時間で立ち上げるトルクを、変化率が最も大きい段（ステップ）のトルクを対象として説明したものの、この対象とする段は、最も大きい段に限定されず、例えば所定の変化率以上の段に適用するように構成してもよい。
【符号の説明】
【００３５】
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，β…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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