(57)【要約】  四輪駆動状態での駆動力制御とバネ上制振制御による駆動力制御との干渉を抑制して、車両の走行性能あるいは挙動安定性を向上させる。  前輪の駆動力および制動力と後輪の駆動力および制動力とを、走行状態を表す駆動要求量を含む複数のデータに基づいて個別に制御する車両におけるバネ上振動を、前記前輪の駆動力および制動力と後輪の駆動力および制動力との少なくともいずれか一つを制御して低減するように構成された車両の制振制御装置において、前記走行状態を表す駆動要求量を含む複数のデータに基づいて前記前輪の駆動力と前記後輪の駆動力とを制御している四輪駆動状態では、前記バネ上振動を低減するための前記前輪の駆動力および制動力と後輪の駆動力および制動力との制御を制限するように構成されている。
2015019399.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前輪の駆動力および制動力と後輪の駆動力および制動力とを、走行状態を表す駆動要求量を含む複数のデータに基づいて個別に制御する車両におけるバネ上振動を、前記前輪の駆動力および制動力と後輪の駆動力および制動力との少なくともいずれか一つを制御して低減するように構成された車両の制振制御装置において、
前記走行状態を表す駆動要求量を含む複数のデータに基づいて前記前輪の駆動力と前記後輪の駆動力とを制御している四輪駆動状態では、前記バネ上振動を低減するための前記前輪の駆動力および制動力と後輪の駆動力および制動力との制御を制限するように構成されていることを特徴とする車両の制振制御装置。
【請求項２】
前記制限は、前記四輪駆動状態において前記バネ上振動を低減するように求められた前記前輪および後輪の駆動力もしくは制動力の制御量を、前記前輪と後輪とのいずれか一方で駆動力を発生させている二輪駆動状態において前記バネ上振動を低減するように求められた前記前輪および後輪の駆動力もしくは制動力の制御量よりも小さい制御量に制限することを含むことを特徴とする請求項１に記載の車両の制振制御装置。
【請求項３】
前記制限は、前記四輪駆動状態において前記バネ上振動を低減するように求められた前記前輪および後輪の駆動力もしくは制動力の制御量による前記駆動力もしくは制動力の制御を禁止することを含むことを特徴とする請求項１に記載の車両の制振制御装置。
【請求項４】
前記車両における駆動力の伝達経路の弾性係数および慣性質量ならびに振動減衰係数を含む運動方程式からなる車両モデルを利用してバネ上振動を減衰させる駆動力を発生するよう求め、その駆動力を、前記駆動要求量に基づいて求められた駆動力に加算して総駆動力を求め、その総駆動力から前記前輪の駆動力および前記後輪の駆動力とを求めるように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の車両の制振制御装置。
【請求項５】
前記制限は、前記バネ上振動を減衰させる前記駆動力を求める際のゲインの値を、前記四輪駆動状態で、前記二輪駆動状態におけるよりも小さくすることを特徴とする請求項４に記載の車両の制振制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両の振動を抑制するための装置に関し、特にピッチングなどの車両のフロント側とリヤ側とが上下動する振動を、駆動トルクを制御することにより抑制する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エンジンなどの駆動力源の出力が変化することに伴って、駆動輪で発生する駆動トルクが変化すると、車体の前部や後部が持ち上がったり沈み込む振動（ピッチング）が生じる。これは、駆動力源が出力する動力が変化し、また車輪がサスペンション機構によって相対的に上下動できるように支持されていることが要因となって生じる。したがって、駆動輪で生じる駆動トルクを制御すれば、そのような振動を低減することができ、従来、この種の制御を行う装置が種々提案されている。【０００３】
例えば特開２００９−２７３２７５号公報には、四輪のそれぞれにモータを取り付けたいわゆるインホイールモータ車を対象とした制振装置が記載されている。その制振装置は、センサによって検出されたサスペンション機構のストローク量もしくは上下加速度センサの検出値に基づいて車体のバウンシングもしくはピッチングを検出するとともに、そのバウンシングもしくはピッチングを抑制するのに必要な前輪駆動力および後輪駆動力もしくはこれらの駆動力の比率（駆動力配分比）を求め、その駆動力もしくは駆動力配分比を達成するように前輪モータおよび後輪モータを制御するように構成されている。また、この公報に記載された装置は、制振のための駆動力が「０」を挟んで変化する場合、すなわち駆動力と制動力とを交互に発生させる場合、制御の対象となる車輪にブレーキ装置によって制動力を付与し、その状態でモータによる駆動力を制御するように構成されている。これは、駆動力制御のハンチングやガタ音を防止もしくは抑制するための制御である。【０００４】
前輪の駆動力と後輪の駆動力とを個別に制御できる車両では、上記の公報に記載されているように、駆動力源が発生する駆動トルクの変動に起因するいわゆるバネ上振動を、前輪および後輪の駆動力を変化させることにより抑制することができる。また、前輪および後輪で駆動力を発生させるいわゆる四輪駆動状態では、走行安定性や旋回性あるいは悪路の走破性などが向上する。しかしながら、四輪駆動状態では、動力損失が多くなるので、平坦路などの勾配が小さい道路を特に加減速を行うことなく走行するいわゆる定常的な走行状態では、前輪もしくは後輪のいずれかで駆動力を発生させる二輪駆動状態とすることが広く行われている。【０００５】
この二輪駆動状態では、バネ上振動を抑制するために前輪と後輪とに対して駆動力を配分して伝達することが可能であり、その場合、前輪の駆動力と後輪の駆動力との総和が、車両に要求されている駆動力となればよいので、その範囲で前輪と後輪とに対する駆動力の配分比を適宜に制御すれば、車両の走行性能あるいは動力性能を損なうことなく、上述したバネ上振動を抑制することができる。しかしながら、二輪駆動状態で大きくアクセルペダルが踏み込まれて加速（いわゆる全開加速）する場合やタイヤスリップが生じた場合などでは、駆動要求を満たし、あるいは走行安定性を維持するなどの目的で、前輪と後輪とに対する駆動力の配分比が制御される。すなわち、積極的に四輪駆動状態とする制御が実行される。この四輪駆動状態で上述したバネ上振動を抑制するための前後輪の駆動力の制御が実行されるとすれば、加速力や車両安定性などを確保するためのトルク制御と、バネ上振動を抑制するためのトルク制御とが重畳することになる。これらの制御は、その制御の目的や制御トルクを決める要因（もしくはパラメータ）が互いに異なっているから、それぞれの制御の目的を共に達成するトルクを求めることは困難であり、加速性や車両安定性あるいは制振性能などが損なわれる可能性がある。
【発明の概要】
【０００６】
この発明は上記の事情を背景としてなされたものであって、車両の駆動性能が不十分になることを抑制することのできる制振制御装置を提供することを目的とするものである。
【０００７】
この発明は、上記の目的を達成するために、前輪および後輪で駆動力を発生している四輪駆動状態では、バネ上振動を低減するための前輪および後輪の駆動力もしくは制動力の制御を制限するように構成されていることを特徴とする制振制御装置である。
【０００８】
その制限は、バネ上振動を低減するための制御による制御量を、二輪駆動状態におけるよりも四輪駆動状態において小さくし、あるいは前輪および後輪の駆動力もしくは制動力の制御によるバネ上振動の低減制御自体を禁止することのいずれであってもよい。
【０００９】
また、この発明では、対象とする車両を運動方程式によってモデル化し、そのモデルに基づいて、バネ上振動を減衰させる駆動力を求め、その駆動力を、駆動要求量に基づいて求められる駆動力に加算して総駆動力を求め、その総駆動力に基づいて前輪および後輪の駆動力をそれぞれ求めてもよい。その場合、前記制限は、バネ上振動を減衰させる駆動力を求める際のゲインを、四輪駆動状態では二輪駆動状態におけるより小さくすることであってよい。
【００１０】
したがって、この発明の制振制御装置によれば、四輪駆動状態では、駆動要求量に基づいて求められている前輪と後輪との駆動力制御量に、バネ上振動を低減するために別途求められている駆動力制御量が影響することが抑制もしくは禁止される。その結果、駆動要求量に基づく前輪および後輪の駆動力が達成され、駆動力が減殺されもしくは過剰になることが防止もしくは抑制されるので、車両の駆動性能もしくは走行性能が良好になる。また、四輪駆動状態は、大きい加速度を得る場合、あるいはタイヤスリップなどが生じた場合に車両の挙動を安定させるために実行されるから、バネ上振動を低減するための制御が制限もしくは禁止されたとしても、それに伴って生じるバネ上振動が四輪駆動状態を設定するための要因となって車体の挙動の変化に紛れて体感されにくく、乗り心地の悪化もしくは違和感を防止もしくは抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の制振制御装置の構成を説明するためのブロック図である。
【図２】この発明の制振制御装置で実行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３】この発明の制振制御装置で実行される制御の他の例を説明するためのフローチャートである。
【図４】この発明で対象とすることのできる車両の構成を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
この発明は、駆動力の変化に起因して生じる車両のピッチングやバウンシングなどの振動を低減するための装置であり、特にバネ上振動を低減するように前輪および後輪の駆動力もしくは制動力を制御する装置である。したがって、この発明で対象とする車両は、前輪と後輪とで駆動力を発生する四輪駆動状態を設定することができる車両であり、特に前輪と後輪との駆動力もしくは制動力を互いに独立して制御できるように構成された車両である。この種の車両の例を挙げれば、エンジンなどの動力源で発生した駆動力を前輪と後輪とに分配でき、かつその駆動力配分比を適宜に変更できる四輪駆動車、エンジンで発生した駆動力によって前輪と後輪とのいずれか一方を駆動するとともに、エンジンの動力で発電した電力で動作するモータにより前輪と後輪とのいずれか他方を駆動するハイブリッド車、四輪の全てにモータを設けたインホイールモータ車などがその例である。
【００１３】
図４にハイブリッド車の例を模式的に示してあり、ガソリンエンジンなどのエンジン１とモータ・ジェネレータ２とが動力分割機構３に連結されている。この動力分割機構３は、遊星歯車機構などの三要素の差動機構によって構成され、入力要素がエンジン１に連結され、また反力要素がモータ・ジェネレータ２に連結され、さらに出力要素がフロントデファレンシャル４に連結されている。したがって、エンジン１の動力によってモータ・ジェネレータ２が駆動されて発電を行い、それに伴う反力トルクによって、エンジン１の出力トルクが増幅されてフロントファレンシャル４に出力される。そのフロントファレンシャル４に左右の前輪５が連結されている。前輪５は操舵輪であって、操舵機構６によって転舵されるように構成されている。また、後輪７を駆動するための第２のモータ・ジェネレータ８が設けられており、このモータ・ジェネレータ８はリヤデファレンシャル９に連結され、このリヤデファレンシャル９から左右の後輪７にトルクを伝達するように構成されている。
【００１４】
これら前輪５側のモータ・ジェネレータ２および後輪７側のモータ・ジェネレータ８はバッテリーおよびインバータを含むコントローラ１０に接続されている。なお、これらのモータ・ジェネレータ２，８はモータであってもよい。このコントローラ１０は、各モータ・ジェネレータ２，８のいずれかを発電機として機能させる場合のバッテリーへの充電、あるいは各モータ・ジェネレータ２，８のいずれかをモータとして機能させる場合のバッテリーからの放電、ならびに発電機もしくはモータとして機能させるモータ・ジェネレータ２，８の選択などの制御を行うように構成されている。
【００１５】
さらに、この発明で対象とすることのできる上記の車両は、前輪５もしくは後輪７で走行のための駆動力を発生する二輪駆動状態と前後の四輪で駆動力を発生する四輪駆動状態との切り替え制御、四輪駆動状態での前輪５と後輪７との駆動力配分比の制御、バネ上振動を低減するための前輪５と後輪７との駆動力もしくは制動力の制御を行うように構成されている。その制御を行うための電子制御装置（ＥＣＵ）１１が設けられている。このＥＣＵ１１は、マイクロコンピュータを主体にして構成され、入力されたデータおよび予め記憶しているデータを使用して演算を行い、その演算の結果を制御指令信号として例えば上記のコントローラ１０に出力するように構成されている。そのＥＣＵ１１に入力されているデータの例を挙げれば、駆動要求量に相当するアクセル開度Ａccや、各車輪５，７の回転速度あるいはその回転速度から求められる車速ＶなどがＥＣＵ１１に入力されている。
【００１６】
つぎに上記の車両を対象としてこの発明に係る制振制御装置により実行される駆動力の制御について説明する。図１はその制御を説明するためのブロック図であって、先ず、駆動要求量に基づいて前輪および後輪の駆動トルクを求める制御について説明すると、アクセル開度Ａccおよび車速Ｖに基づいて要求トルクＴrqが求められる（ブロックＢ１）。アクセル開度に応じて発生するトルクは、車両の走行性能もしくは駆動特性を決めるものであるから、要求トルクは車種ごとに設計上、定められ、したがってブロックＢ１では、アクセル開度Ａccおよび車速Ｖごとの要求トルクを例えばマップとして予め用意しておき、そのマップに基づいて要求トルクを求めればよい。
【００１７】
ついで、その要求トルクに応じたエンジントルクが演算される（ブロックＢ２）。車速Ｖと要求トルクＴrqとに基づいて要求パワーを求めることができ、その要求パワーを動力源であるエンジン１によって出力するのであるから、エンジン１が最適燃費でその要求パワーを出力する運転点すなわち回転数ＮｅとエンジントルクＴｅとが定まる。すなわち、ブロックＢ２ではエンジン１についての最適燃費線を求めておき、トルクと回転数とをパラメータとした等出力線図上で、要求パワーと最適燃費線との交点を求め、その交点の回転数およびトルクを要求回転数Ｎｅおよび要求トルクＴｅとすればよい。そして、エンジン１はその要求回転数Ｎｅで回転し、また要求トルクＴｅを出力するように制御される。これは、例えば第１のモータ・ジェネレータ２によって回転数を制御し、またスロットル開度によってトルクを制御することにより行われる。
【００１８】
一方、上記の要求トルクＴrqは、車両が走行するために要求されている総トルクであるから、その要求トルクＴrqに基づいて、フロント指令トルク演算部Ｂ３で前輪５の駆動力（駆動トルク）が求められ、またリヤ指令トルク演算部Ｂ４で後輪７の駆動力（駆動トルク）が求められる。ここで対象としている車両は、二輪駆動状態と四輪駆動状態とに切り替えることができ、また四輪駆動状態での前後輪の駆動力配分比を制御できる車両であり、これらの駆動状態の切り替えあるいは選択は、車両の走行状態に基づいて行われる。例えばアクセル開度Ａccが所定開度以下で、かつ車速Ｖがほぼ一定している定常走行状態では、前輪５のみで駆動力を発生する二輪駆動状態が設定され、これに対してアクセル開度Ａccが大きく増大させられて大きい駆動力が要求されている場合や、いずれかの一輪でタイヤスリップが生じた場合などには、四輪駆動状態に切り替えられ、またその駆動力配分比が走行状態に応じて制御される。したがって、フロント指令トルクやリヤ指令トルクは、上記のようなアクセル開度Ａccや車輪回転数が求められるタイヤスリップの状況などに基づく二輪駆動状態および四輪駆動状態の判断結果、および駆動力配分比に応じて演算される。そして、フロントモータ（前輪５側のモータ・ジェネレータ２）の要求トルクＴmfおよびリヤモータ（後輪７側のモータ・ジェネレータ８）の要求トルクＴmrが制御指令として出力される。なお、前輪５にはエンジン１が出力するトルクの一部が作用するから、そのエンジントルクＴｅが減算器Ｂ５においてフロント指令トルクで求められたトルク値から減算され、これがフロントモータに対する要求トルクＴmfとされる。
【００１９】
この発明の制振制御装置は、バネ上振動を前輪５と後輪７との駆動力もしくは制動力を制御して低減するように構成されている。図１ではバネ上制振制御部を符号「Ｂ６」で示してある。そのバネ上制振制御は、一例として車両モデルＢ6-1 を使用して行うように構成され、例えば特開２０１０−２８５１４４号公報に記載されている制御と同様の制御であってよい。これを簡単に説明すると、車両モデルは対象とする車両の駆動力伝達系統（パワートレーン）における弾性係数、慣性質量（慣性モーメント）、減衰係数を用いた運動方程式によって構成され、前述した要求トルクＴrqと車輪速（車輪回転数）Ｖｗとをその車両モデルに代入して、振動を減衰させる係数がレギュレータＢ6-2 で求められる。一方、バネ上制振制御部Ｂ６には、前述したフロン指令トルク演算部Ｂ３およびリヤ指令トルク演算部Ｂ４のそれぞれで求められたトルク値が入力されており、そのトルク値と、要求トルクＴrqと車輪速Ｖｗとに基づいて求められたトルク値との偏差と、所定のゲインＢ6-3 とによってバネ上振動を低減するための制御値（制御トルク）が求められる。
【００２０】
そして、バネ上制振制御の制限と実行とを判断する判断部Ｂ6-4 が備えられている。この判断部Ｂ6-4 は、バネ上制振制御を実行するか、あるいは禁止を含む制限を行うかを判断する部分であり、具体的には、予め定められた制限条件もしくは禁止条件が成立しているか否かを判断し、その条件が成立している場合には、バネ上制振制御を制限もしくは禁止するように構成されている。その制限条件あるいは禁止条件は、具体的には、四輪駆動状態が選択もしくは成立していることであり、四輪駆動状態を禁止条件としてある場合には、バネ上制振制御部Ｂ６で求められた制御値は出力されない。四輪駆動状態が制限条件とされている場合には、バネ上制振制御部Ｂ６で求められた制御値が小さい値に制限されて出力される。その制御値の制限は、例えば前記ゲインＢ6-3 を小さい値に変更することにより行うことができ、その低下の程度は、前輪５と後輪７との駆動力配分比が「５０：５０」に近いほど、バネ上制振制御部Ｂ６から出力される指令値に応じて小さくするように設定すればよい。なお、「実行」の判断は二輪駆動状態が選択されている場合に成立し、バネ上制振制御部Ｂ６で求められたバネ上振動の低減のための制御量がそのまま出力される。
【００２１】
図１に示す例では、このようにして求められたバネ上振動の低減のための制御量が、前述したブロックＢ１で求められた総トルク値に加算器Ｂ７によって加算される。すなわち、フロント指令トルク演算部Ｂ４およびリヤ指令トルク演算部Ｂ５で前輪５および後輪７の要求トルクＴmf，Ｔmrに分配される前のトルクに加算される。これは、制御を容易にするためである。
【００２２】
図２は四輪駆動状態であることによりバネ上制振制御を制限する制御例を示すフローチャートであり、このルーチンは車両の走行中に所定の短時間ごとに繰り返し実行される。先ず、四輪駆動状態（４ＷＤ）か否かが判断される（ステップＳ１）。前述したＥＣＵ１１に入力されているアクセル開度Ａccや車輪回転数に基づいて二輪駆動状態と四輪駆動状態とのいずれかが選択されるから、ステップＳ１の判断は、その選択された駆動状態に基づいて行うことができる。二輪駆動状態であることによりステップＳ１で否定的に判断された場合には、二輪駆動状態で使用する値として予め設定されている通常の制御ゲインが採用される（ステップＳ２）。
【００２３】
これに対して四輪駆動状態が選択されていることによりステップＳ１で肯定的に判断された場合には、バネ上振動を低減するための制御量を求める制御ゲインが変更される（ステップＳ３）。これは、駆動要求量に基づいて求められる駆動力が、バネ上制振制御によって大きく変更されてしまい、それによって車両の走行性能あるいは動力性能が損なわれることを回避もしくは抑制するための制御である。したがってバネ上制振制御による駆動力の制御量が小さくなるように制御ゲインが変更される。その変更の内容もしくは程度は、車両もしくは車種ごとに実験やシミュレーションによって予め定めておくことができる。
【００２４】
図３は四輪駆動状態であることによりバネ上制振制御を禁止する制御例を示すフローチャートであり、このルーチンは車両の走行中に所定の短時間ごとに繰り返し実行される。先ず、四輪駆動状態（４ＷＤ）か否かが判断される（ステップＳ１１）。これは、上記のステップＳ１と同様の判断ステップである。二輪駆動状態であることによりステップＳ１１で否定的に判断された場合には、バネ上制振制御が通常通りに実行される（ステップＳ１２）。これに対して四輪駆動状態が選択されてい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、バネ上振動を低減するための制御が禁止される（ステップＳ１３）。すなわち、駆動要求量に基づいて求められた駆動力が小さい値もしくは大きい値に変更されることはなく、前輪５および後輪７では加速要求もしくは挙動安定化要求に応じた駆動力が発生する。
【００２５】
したがって、図２あるいは図３に示すように制御すれば、二輪駆動状態では、バネ上制振制御が、設計上想定した通りに実行されて、バネ上振動が低減され、車両の挙動が安定し、あるいは乗り心地が良好になる。これに対して、大きい加速力を発生させ、あるいは挙動を安定させるために四輪駆動状態になれば、駆動要求量に基づいて求められた前輪５あるいは後輪７の駆動力が、バネ上振動を低減する目的で変更されることが禁止もしくは抑制されるので、車両の動力性能あるいは挙動安定性が良好になる。特に、バネ上制振のための制御量（トルク）を、前述した総トルクに加算し、その後に、トルク配分比に基づいて前輪５および後輪７の要求トルクを求めるように構成されている場合、四輪駆動状態では、その加算されるバネ上制振のための制御量が小さい値に抑制され、もしくは加算が禁止されるから、四輪駆動状態での車両の挙動安定性が向上する。すなわち、バネ上制振のための制御量を前記総トルクに加算した後にトルク配分比に基づいて前輪５と後輪７とに配分する場合には、バネ上制振のためのトルクが、トルク配分比に基づいて前輪５や後輪７に配分されることになり、そのために前輪５や後輪７の駆動力やその発生のタイミングのずれなどが要因となって、前輪５や後輪７の駆動力が、駆動要求が生じている状態での挙動の安定化のためには必ずしも好適とはならない可能性がある。しかしながら、上述したこの発明に係る装置では、四輪駆動状態でのバネ上制振のための制御量を抑制し、もしくはその制御を禁止するので、四輪駆動制御による前輪５および後輪７の駆動トルクに対するいわゆる外乱となる要因が少なくなり、挙動の安定性を向上させることができる。
【符号の説明】
【００２６】
１…エンジン、  ２…モータ・ジェネレータ、  ３…動力分割機構、  ４…フロントデファレンシャル、  ５…前輪、  ６…操舵機構、  ７…後輪、  ８…モータ・ジェネレータ、  ９…リヤデファレンシャル、  １０…コントローラ、  １１…電子制御装置（ＥＣＵ）。
【図１】
2015019399.tif 000003
【図２】
2015019399.tif 000004
【図３】
2015019399.tif 000005
【図４】
2015019399.tif 000006
【国際調査報告】
2015019399.tif 000007
2015019399.tif 000008