JP2004208473A - Vibration suppression controller for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンのトルク変動に起因する車体の振動を抑制する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、エンジンのトルク変動を低減する技術として、特許文献1に記載の技術が開示されていた。この技術では、フライホイールにギヤを介して噛合したモータジェネレータを制御することにより、クランク軸に生じるトルク変動を直接打ち消していた。
【0003】
【特許文献1】
特開平11−22504号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の技術では、エンジンとモータジェネレータとが常時結合されている場合にしか振動を低減することができなかった。すなわち、例えば、モータジェネレータが、エンジンではなくトランスミッション内の所定のギヤに結合されているような構成において、クラッチの切断時やミッションのニュートラル時には、モータジェネレータの駆動力でエンジンのトルク変動を直接打ち消すことはできなかった。
【0005】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、モータジェネレータとエンジンのクランク軸とが直接結合されていない状態でも、エンジンのトルク変動に起因する車体の振動を抑制することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上記課題の少なくとも一部を解決するため、本発明を次のように構成した。すなわち、駆動軸から動力を出力して走行する車両であって、エンジンと、該エンジンおよび前記駆動軸の間に設けられ、該エンジンと前記駆動軸の結合状態を切断および結合に切替可能な動力伝達機構と、前記切断時も前記駆動軸に動力を伝達可能な状態で前記動力伝達機構に結合された電動機と、前記切断状態において、前記エンジンに生じたトルク変動に基づき、車両の振動を抑制するよう該トルク変動との関係で予め設定された所定の相殺トルクを出力するよう前記電動機を制御する振動抑制制御部と、を備えることを要旨とする。
【0007】
本発明では、エンジンと駆動軸とが切断された状態にあるときに、動力伝達機構に結合された電動機に相殺トルクを発生させることにより、エンジンのトルク変動に起因する車両の振動を抑制する。電動機は、エンジンのトルク変動を相殺することはできないが、エンジンと駆動軸とが切断されている場合でも駆動軸に動力を伝達可能なため、タイヤの反力を得ることにより、車両の振動を抑制することができる。このような構成であれば、エンジンのクランク軸と電動機とが直接結合されていない場合でも、エンジンのトルク変動に起因する車体の振動を抑制することができる。
【0008】
前記動力伝達機構が変速機およびクラッチの少なくともいずれかを含む場合には、前記切断状態とは、前記変速機のニュートラル状態や前記クラッチの切断状態のことをいう。むろん、変速機は、マニュアルトランスミッションやオートマチックトランスミッション、CVTなど、いずれの方式でもよい。
【0009】
前記振動抑制制御部は、前記相殺トルクの単位時間当りの積分値が略ゼロとなるよう前記電動機を制御することが好ましい。こうすることにより、不意に車両が動き出すことを防止することができる。また、積分の結果に関わらず、発生可能な相殺トルクの最大値を予め設定しておいてもよい。大きな相殺トルクの発生により、車両が移動してしまう可能性があるからである。
【0010】
また、上記車両において、前記動力伝達機構は有段の変速機を含んでおり、前記電動機は、前記結合状態が切断時であっても前記駆動軸に結合されている前記変速機内のギヤを介して前記駆動軸に動力を伝達することが好ましい。このようなギヤは、例えば、図1で示すようなマニュアルトランスミッションの場合、3〜5速のギヤである。これらのギヤは、1速や2速などの発進用のギヤに比べてギヤ比が高いため迅速にタイヤの反力を得ることができ、また、強度重視で設計された発進用のギヤに比べ、駆動時の騒音も低いためである。
【0011】
上記車両において、前記電動機をモータジェネレータとすれば、車両の減速時等にその移動エネルギを回生してバッテリに蓄電することが可能となる。従って、本発明の車両をハイブリッド車両として構成することができ、好適である。
【0012】
上記車両は、駆動方式がフロントエンジンフロントドライブ方式またはリアエンジンリアドライブ方式であることが好ましい。このような駆動方式であれば、プロペラシャフト等が存在せず、電動機と駆動軸との物理的な距離が短いため、タイヤの反力を得易いからである。
【0013】
本発明において、上述した種々の態様は、適宜、組み合わせたり、一部を省略したりして適用することができる。また、本発明は、上述した車両としての構成のほか、車両の振動を抑制する制御方法などとしても構成することができる。いずれの構成においても、上述した各態様を適宜、適用可能である。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について次の順序で説明する。
A.車両の全体構成:
B.振動抑制処理:
C.変形例:
【0015】
図1は、実施例としてのハイブリッド車両の概略構成を示す説明図である。このハイブリッド車両は駆動力源として、エンジン10とモータジェネレータ20を有する。エンジン10は、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジンのいずれであってもよい。モータジェネレータ20はトランスミッション40に結合され、その回転軸は所定のギヤを介して3速ギヤ43に噛合している。
【0016】
モータジェネレータ20の電源は、バッテリ110である。バッテリ110から供給される直流電流は、インバータ120によって3層交流化され、モータジェネレータ20に供給される。インバータ120は、スイッチング制御の切替により、モータジェネレータ20を逆方向に回転させる機能も有している。モータジェネレータ20は、発電機としても機能し、この電力でバッテリ110を充電することもできる。電源は、バッテリ110に限らず、キャパシタなど充放電可能な種々の蓄電手段を用いることができる。
【0017】
エンジン10から出力されたトルクは、クランク軸31から出力される。クランク軸31は、フライホイール30およびクラッチ34を介して、トランスミッション40の入力軸32に結合される。本実施例のトランスミッション40は、機械的に前進5段、後退1段の変速を行う周知の機構である。トランスミッション40としては、図示した構成に限らず、種々の構成を適用可能である。クラッチ34は、運転者のクラッチペダルの操作に応じて機械的に結合、切断を行うものとしてもよいし、運転者のシフトレバーの操作に応じた制御ユニット100からの指示に基づき自動的に結合、切断を行うものとしてもよい。
【0018】
本実施例のトランスミッション40は、図示する通り、1〜5速までのギヤ41〜45およびリバースギヤ46を備える構成を用いた。1、2速のギヤ41、42およびリバースギヤ46は入力軸32に常に結合されているが、3〜5速選択時やニュートラル状態では、中間伝達軸33、ひいては駆動軸51から切り離される。3〜5速のギヤ43〜45は、常に中間伝達軸33、ひいては駆動軸51と結合されているが、1速、2速、リバース走行時およびニュートラル時には、入力軸32から切り離される。この機構では、図中に示すドッグクラッチ47〜49をそれぞれ図中の左右方向に移動させることにより、各変速を実現することができる。トランスミッション40からの出力は、ディファレンシャルギヤ50を介して駆動軸51およびタイヤ52に伝達される。
【0019】
ハイブリッド車両の各部の動作は、制御ユニット100によって制御される。制御ユニット100は、内部にCPU、RAM、ROMを備えるマイクロコンピュータであり、制御用のソフトウェアに従って、各部の制御を実行する。
【0020】
この制御を実現するため、制御ユニット100には、種々の信号の入出力が行われる。入力される信号としては、例えば、トルクセンサ104の出力や車速センサ101の出力、シフトレバー102のシフト位置の信号、クラッチペダル103の操作状態の信号、アクセル開度センサからの出力などが含まれる。出力される信号としては、インバータ120へのモータ駆動用の制御信号やエンジンへの燃料噴射量の調整信号などが含まれる。
【0021】
トルクセンサ104は、エンジンのクランク軸31に生じるトルク変動を検出する。トルクセンサは種々の形式が存在するが、本実施例では、フライホイール30に円盤状に設けた磁性体プレートに生じる磁歪量の変化を検出することによりトルク変動を検出するセンサを用いるものとした。このようなトルクセンサとしては、例えば、特開平11−295164号公報に開示されたものを適用することができる。無論、その他、種々のセンサを用いることが可能である。例えば、クランク軸の回転加速度の変動からトルク変動を求めてもよい。
【0022】
B.振動抑制処理:
図2は、制御ユニット100が車両のイグニッションON時に常時実行する振動抑制処理のフローチャートである。
【0023】
まず、制御ユニット100は、車速センサ101によって車両が動いていないこと、および、シフトレバーがニュートラル状態であるか、もしくは、クラッチペダルが切断状態であるかを判定する(ステップS10)。これらの条件を満たさない場合(ステップS10:No)は、以降のすべての処理をスキップする。
【0024】
上記条件を満たす場合(ステップS10:Yes)、制御ユニット100は、トルクセンサ104からの出力を用いてエンジン40のトルク変動を測定する(ステップS20)。図3は、トルクセンサ104からの出力を表すグラフである。制御ユニット100は、このトルク変動の測定値に基づき、車両の振動を抑制する相殺トルクを求める(ステップS30)。これは、エンジンのトルク変動と相関関係を有する所定の関数やマップから求めることができる。図4は、相殺トルクの時間的な変化を表すグラフである。
【0025】
次に、制御ユニット100は、単位時間当たりの相殺トルクの積分値を算出する。図4のハッチング部分は、単位時間Tu当たりの相殺トルクの積分値を表している。算出の結果、積分値が略ゼロであれば(ステップS40:Yes)、インバータ120に指示を与えることによりモータジェネレータ20に相殺トルクを発生させる(ステップS50)。
【0026】
上記ステップS40において、積分値が略ゼロでなければ(ステップS40:No)、車両が前後に移動してしまう可能性があるため、ゼロになるよう、ステップS30で求めた相殺トルクを調整する(ステップS60)。図4のAで囲んだ部分が、かかる調整結果を表している。点線が調整前のグラフであり、実線が調整後のグラフである。また、相殺トルクは、予め、その絶対値の最大値を規制しておくことが望ましい。大きな相殺トルクを発生させることにより車両が移動してしまう場合があるからである。図4のBで囲んだ部分が、この規制による相殺トルクの調整結果を表している。点線が調整前のグラフであり、実線が調整後のグラフである。もちろん、積分値による調整と、最大値による調整を同時に行ってもよい。
【0027】
なお、より簡易な処理とするために、ステップS40における判定時に、積分値が略ゼロでない場合には、ステップS50およびS60のいずれも実行せず、相殺トルクを発生させない構成としてもよい。
【0028】
以上の処理により、モータジェネレータ20は、3速ギヤ43、中間伝達軸33、ディファレンシャルギヤ50および駆動軸51を介してタイヤ52の反力を得ることにより、エンジン40のトルク変動に起因する車両の振動を抑制することができる。
【0029】
C.変形例:
図5は、モータジェネレータ20の取り付け位置の変形例を示す説明図である。上記実施例では、3速ギヤ43にモータジェネレータ20を噛合するものとした。しかし、図5(a)のように4速ギヤ44に噛合してもよいし、図5(b)のように5速ギヤ45に噛合してもよい。また、ファイナルギヤやディファレンシャルギヤ50に噛合していてもよい。
【0030】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は上記実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の構成を採ることができることはいうまでもない。例えば、上述した制御処理をハードウェア的に実現するものとしてもよい。また、実施例では、マニュアルトランスミッションを利用する場合について示したが、本発明は、オートマチックトランスミッションやCVTなど、種々の変速装置を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ハイブリッド車両の概略構成を示す説明図である。
【図2】振動抑制処理のフローチャートである。
【図3】トルクセンサからの出力を表すグラフである。
【図4】相殺トルクの時間的な変化を表すグラフである。
【図5】モータジェネレータの取り付け位置の変形例を示す説明図である。
【符号の説明】
10…エンジン
20…モータジェネレータ
30…フライホイール
31…クランク軸
32…入力軸
33…中間伝達軸
34…クラッチ
40…トランスミッション
41〜45…1〜5速ギヤ
46…リバースギヤ
47〜49…ドッグクラッチ
50…ディファレンシャルギヤ
51…駆動軸
52…タイヤ
100…制御ユニット
101…車速センサ
102…シフトレバー
103…クラッチペダル
104…トルクセンサ
110…バッテリ
120…インバータ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a technique for suppressing vibration of a vehicle body caused by fluctuation in engine torque.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a technique described in Patent Document 1 has been disclosed as a technique for reducing torque fluctuation of an engine. In this technique, a motor generator meshed with a flywheel via a gear is controlled to directly cancel a torque fluctuation occurring on a crankshaft.
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-22504
[Problems to be solved by the invention]
However, according to the conventional technique, the vibration can be reduced only when the engine and the motor generator are always connected. That is, for example, in a configuration in which the motor generator is coupled to a predetermined gear in the transmission instead of the engine, when the clutch is disengaged or the transmission is neutral, the torque fluctuation of the engine is directly canceled by the driving force of the motor generator. I couldn't do that.
[0005]
The present invention has been made in view of such a problem, and has as its object to suppress vibration of a vehicle body caused by torque fluctuation of an engine even when a motor generator and a crankshaft of an engine are not directly coupled. .
[0006]
[Means for Solving the Problems and Their Functions and Effects]
In order to solve at least a part of the above problems, the present invention is configured as follows. That is, a vehicle that travels by outputting power from a drive shaft, and is provided between the engine and the engine and the drive shaft, and is capable of switching a connection state between the engine and the drive shaft to disconnection and connection. A transmission mechanism, an electric motor coupled to the power transmission mechanism in a state capable of transmitting power to the drive shaft even during the disconnection, and suppressing vibration of the vehicle based on a torque variation generated in the engine in the disconnected state. And a vibration suppression control unit that controls the motor so as to output a predetermined canceling torque set in advance in relation to the torque fluctuation.
[0007]
According to the present invention, when the engine and the drive shaft are disconnected from each other, vibration of the vehicle due to torque fluctuations of the engine is suppressed by generating a canceling torque in the electric motor coupled to the power transmission mechanism. The electric motor cannot cancel the engine torque fluctuation, but can transmit power to the drive shaft even when the engine and the drive shaft are disconnected. Can be suppressed. With such a configuration, even when the crankshaft of the engine and the electric motor are not directly coupled, it is possible to suppress the vibration of the vehicle body due to the torque fluctuation of the engine.
[0008]
When the power transmission mechanism includes at least one of a transmission and a clutch, the disconnected state refers to a neutral state of the transmission or a disconnected state of the clutch. Of course, the transmission may be of any type, such as a manual transmission, an automatic transmission, or a CVT.
[0009]
It is preferable that the vibration suppression control unit controls the electric motor such that an integral value of the canceling torque per unit time becomes substantially zero. This can prevent the vehicle from suddenly starting to move. Further, the maximum value of the canceling torque that can be generated may be set in advance regardless of the result of the integration. This is because the generation of a large offset torque may cause the vehicle to move.
[0010]
Further, in the vehicle, the power transmission mechanism includes a stepped transmission, and the electric motor is connected to a gear in the transmission that is coupled to the drive shaft even when the coupled state is disconnected. Preferably, power is transmitted to the drive shaft. Such a gear is, for example, a third to fifth gear in the case of a manual transmission as shown in FIG. These gears have a higher gear ratio than first- or second-speed starting gears, so they can quickly obtain tire reaction force. Also, compared to starting gears designed for strength, This is because noise during driving is low.
[0011]
In the above-described vehicle, if the electric motor is a motor generator, it becomes possible to regenerate the moving energy and store the power in the battery when the vehicle is decelerated. Therefore, the vehicle of the present invention can be configured as a hybrid vehicle, which is preferable.
[0012]
It is preferable that the vehicle is driven by a front engine front drive system or a rear engine rear drive system. This is because such a drive system does not have a propeller shaft or the like and the physical distance between the electric motor and the drive shaft is short, so that it is easy to obtain the reaction force of the tire.
[0013]
In the present invention, the various aspects described above can be applied by appropriately combining or omitting some of them. Further, the present invention may be configured as a control method for suppressing vibration of the vehicle, in addition to the configuration as the vehicle described above. In any of the configurations, the above-described embodiments can be appropriately applied.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in the following order.
A. Overall configuration of the vehicle:
B. Vibration suppression processing:
C. Modification:
[0015]
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration of a hybrid vehicle as an embodiment. This hybrid vehicle has an
[0016]
The power supply of the
[0017]
The torque output from
[0018]
As shown in the figure, the
[0019]
The operation of each part of the hybrid vehicle is controlled by the
[0020]
In order to realize this control, various signals are input and output to and from the
[0021]
The
[0022]
B. Vibration suppression processing:
FIG. 2 is a flowchart of a vibration suppression process that is always executed by the
[0023]
First, the
[0024]
When the above condition is satisfied (Step S10: Yes), the
[0025]
Next, the
[0026]
In step S40, if the integrated value is not substantially zero (step S40: No), there is a possibility that the vehicle will move back and forth, so the offset torque obtained in step S30 is adjusted to be zero (step S40). Step S60). The portion surrounded by A in FIG. 4 represents the result of such adjustment. The dotted line is the graph before adjustment, and the solid line is the graph after adjustment. It is desirable that the maximum value of the absolute value of the canceling torque be regulated in advance. This is because the vehicle may move by generating a large canceling torque. The portion surrounded by B in FIG. 4 represents the adjustment result of the offset torque due to this regulation. The dotted line is the graph before adjustment, and the solid line is the graph after adjustment. Of course, the adjustment using the integral value and the adjustment using the maximum value may be performed simultaneously.
[0027]
In order to make the processing simpler, if the integrated value is not substantially zero at the time of the determination in step S40, neither step S50 nor step S60 may be executed, and a canceling torque may not be generated.
[0028]
By the above processing,
[0029]
C. Modification:
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a modification of the attachment position of
[0030]
The embodiments of the present invention have been described above. However, it is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can adopt various configurations without departing from the gist of the present invention. For example, the above-described control processing may be realized by hardware. Further, in the embodiments, the case where the manual transmission is used has been described, but the present invention can use various transmissions such as an automatic transmission and a CVT.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a hybrid vehicle.
FIG. 2 is a flowchart of a vibration suppression process.
FIG. 3 is a graph showing an output from a torque sensor.
FIG. 4 is a graph showing a temporal change of a canceling torque.
FIG. 5 is an explanatory view showing a modified example of a mounting position of a motor generator.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (6)
エンジンと、
該エンジンおよび前記駆動軸の間に設けられ、該エンジンと前記駆動軸の結合状態を切断および結合に切替可能な動力伝達機構と、
前記切断時も前記駆動軸に動力を伝達可能な状態で前記動力伝達機構に結合された電動機と、
前記切断状態において、前記エンジンに生じたトルク変動に基づき、車両の振動を抑制するよう該トルク変動との関係で予め設定された所定の相殺トルクを出力するよう前記電動機を制御する振動抑制制御部と、
を備える車両。A vehicle that travels by outputting power from a drive shaft,
Engine and
A power transmission mechanism that is provided between the engine and the drive shaft and that can switch a connection state of the engine and the drive shaft to disconnection and connection;
An electric motor coupled to the power transmission mechanism in a state where power can be transmitted to the drive shaft even at the time of cutting.
In the disconnection state, a vibration suppression control unit that controls the electric motor to output a predetermined canceling torque set in advance in relation to the torque fluctuation based on the torque fluctuation generated in the engine so as to suppress vibration of the vehicle. When,
Vehicle equipped with.
前記振動抑制制御部は、前記相殺トルクの単位時間当りの積分値が略ゼロとなるよう前記電動機を制御する、車両。The vehicle according to claim 1,
The vehicle, wherein the vibration suppression control unit controls the electric motor such that an integral value of the canceling torque per unit time becomes substantially zero.
前記動力伝達機構は変速機およびクラッチの少なくともいずれかを含んでおり、
前記切断状態とは、前記変速機のニュートラル状態または、前記クラッチの切断状態をいう、車両。The vehicle according to claim 1,
The power transmission mechanism includes at least one of a transmission and a clutch,
The vehicle in which the disconnected state refers to a neutral state of the transmission or a disconnected state of the clutch.
前記動力伝達機構は有段の変速機を含んでおり、
前記電動機は、前記結合状態が切断時であっても前記駆動軸に結合されている前記変速機内のギヤを介して前記駆動軸に動力を伝達する、車両。The vehicle according to claim 1,
The power transmission mechanism includes a stepped transmission,
The vehicle, wherein the electric motor transmits power to the drive shaft via a gear in the transmission coupled to the drive shaft even when the coupling state is a disconnection.
前記車両は、
エンジンと、
該エンジンおよび前記駆動軸の間に設けられ、該エンジンと前記駆動軸の結合状態を切断および結合に切替可能な動力伝達機構と、
前記切断時も前記駆動軸に動力を伝達可能な状態で前記動力電卓機構に結合された電動機と、を備えており、
前記切断状態を検出する工程と、
前記エンジンに生じたトルク変動を検出する工程と、
車両の振動を抑制するよう前記トルク変動との関係で予め設定された所定の相殺トルクを出力するよう前記電動機を制御する工程と、
を含む制御方法。A control method for suppressing vehicle vibration,
The vehicle is
Engine and
A power transmission mechanism that is provided between the engine and the drive shaft and that can switch a connection state of the engine and the drive shaft to disconnection and connection;
An electric motor coupled to the power calculator mechanism in a state where power can be transmitted to the drive shaft even at the time of cutting.
Detecting the cutting state;
Detecting a torque fluctuation occurring in the engine;
Controlling the electric motor to output a predetermined canceling torque set in advance in relation to the torque fluctuation so as to suppress vibration of the vehicle;
Control method including:
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