CN109383491B - 车辆控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种车辆控制装置(30),其应用至车辆(10)以控制车辆的电动马达(15)的驱动。车辆控制装置包括:频率计算单元(32),其配置成计算发动机脉动频率;减振控制内容切换单元(33),其配置成切换减振控制内容;增益计算单元(34),其配置成计算增益,该增益用于扭矩命令以用于驱动电动马达;扭矩计算单元(35),其配置成通过将计算出的增益乘以扭转扭矩减小分量和马达扭矩减小分量中的至少一者来计算扭矩命令;命令扭矩确定单元(37),其配置成确定减振控制扭矩命令;以及驱动控制单元(38),其配置成基于减振控制扭矩命令来控制电动马达的驱动。
Description
技术领域
本发明涉及一种抑制车辆振动的车辆控制装置。
背景技术
在相关领域中获知了一种使例如在JP 04-211747A(参考文献1)中所公开的车辆的传动系中的扭转振动减弱的装置。配备有相关领域中所获知的所述装置的车辆被构造成:使得发动机的曲轴与变速器的输入轴经由扭转振动减振器彼此连接,并且电动马达连接至输入轴。然后,相对于从发动机的曲轴经由扭转振动减振器输入至输入轴的减振器扭矩的扭矩波动,在相关领域中获知的所述装置在电动马达中产生扭矩,该扭矩相对于扭矩波动具有相反的相位且具有与扭矩波动的振幅相同的振幅,从而消除传动系的振动。
另外,在相关的领域中还获知了例如在JP 2013-129260 A(参考文献2)中所公开的混合动力车辆。在相关领域中获知的混合动力车辆中,发动机和驱动轴经由减振器彼此连接,并且电动马达连接至驱动轴。然后,相关领域中获知的混合动力车辆在电动马达中产生相对于发动机的扭矩波动(减振器扭矩的扭矩波动)具有相反的相位的扭矩以及相对于根据电动马达的转速所产生的扭矩具有相反的相位的扭矩的总和,从而在启动发动机的时候抑制发动机的扭矩波动。
在扭转减振器比如扭转振动减振器或减振器中,随着发动机脉动频率在扭转减振器的扭转方向上接近减振器共振频率,扭转量增大,该发动机脉动频率是与发动机的转速成比例的所产生的扭矩脉动的频率,并且随着发动机频率变得低于减振器共振频率,扭转量减小。然后,扭转减振器产生根据扭转量而变化的扭转扭矩,从而使扭矩波动减弱。因此,扭转减振器在扭转量大时将根据扭转所产生的相对大的扭转扭矩输入至输入轴或驱动轴,并且在扭转量小时将相对小的扭转扭矩输入至输入轴或驱动轴。
另一方面,与输入轴、变速器和驱动轴(传动系)连接的电动马达产生马达扭矩,该马达扭矩包括根据旋转而变化的惯性扭矩分量。根据旋转而变化的惯性扭矩分量取决于电动马达的转速(更具体地,该惯性扭矩分量取决于电动马达的旋转角加速度),并且该惯性扭矩分量随着电动马达的转速减小而增大且随着电动马达的转速增大而减小。因此,电动马达在低转速的情况下将相对大的马达扭矩输入至输入轴或驱动轴(传动系),并且在高转速的情况下将相对小的马达扭矩输入至传动系。
因此,在车辆行驶时,根据扭转减振器的扭转所产生的扭转扭矩和根据电动马达的旋转所产生的马达扭矩被输入至传动系。因此,在传动系中由于变化的扭转扭矩和变化的马达扭矩而产生振动。特别地,在发动机的脉动频率低于减振器共振频率时,换句话说,在发动机的转速和电动马达的转速较小时,扭转扭矩根据扭转减振器的扭转量而减小,而马达扭矩(粘性扭矩分量或惯性扭矩分量)增大,使得在传动系中产生振动。
然而,参考文献1中所公开的装置仅在电动马达中产生扭矩以便抵消变化的扭转扭矩,该扭矩相对于扭转扭矩具有相反的相位且具有与扭转扭矩的振幅相同的振幅。也就是说,在参考文献1中所公开的装置不会抵消马达扭矩,该马达扭矩由于电动马达的旋转而产生且变化。因此,在参考文献1中所公开的装置可能不足以减弱(抑制)因马达扭矩(粘性扭矩分量或惯性扭矩分量)的波动而在输入轴(传动系)中产生的振动。
另外,参考文献2中所公开的混合动力车辆可以在启动发动机的时候抑制由扭矩波动所引起的发动机的振动。然而,并没有考虑在行驶期间对在驱动轴(传动系)中所产生的振动进行抑制。因此,在参考文献2中所公开的混合动力车辆中,在行驶期间在驱动轴(传动系)中产生振动,并且因此,驾驶员在一些情况下通过感知进入到车辆客舱的声音(例如,隆隆的噪声)而感觉到不舒适。
因此,需要一种车辆控制装置,该车辆控制装置能够令人满意地抑制在传动系中所产生的振动,其中,该传动系将发动机的动力传递至车轮。
发明内容
根据本公开内容的一方面的车辆控制装置被应用至车辆,以对车辆的电动马达的驱动进行控制。车辆包括:发动机;变速器;离合器,该离合器构造成将发动机的曲轴与变速器的输入轴连接及断开连接;扭转减振器,该扭转减振器构造成允许在离合器的连接状态下通过扭转变形使曲轴与输入轴相对旋转;车轮,该车轮连接至变速器的驱动轴;以及电动马达,该电动马达连接至输入轴、变速器和驱动轴中的一者,输入轴、变速器和驱动轴构成将发动机的动力传递至车轮的传动系。车辆控制装置包括:频率计算单元,该频率计算单元配置成计算发动机脉动频率并且配置成计算减振器共振频率,该发动机脉动频率指示与发动机的转速成比例的在发动机中所产生的扭矩脉动的频率,扭转减振器以该减振器共振频率与发动机脉动频率在扭转方向上共振;减振控制内容切换单元,该减振控制内容切换单元配置成利用发动机脉动频率和减振器共振频率来切换减振控制内容,该减振控制内容抑制在传动系中所产生的振动;增益计算单元,该增益计算单元配置成根据由减振控制内容切换单元切换的减振控制内容利用发动机脉动频率和减振器共振频率来计算增益,该增益被用于扭矩命令以用于驱动电动马达;扭矩计算单元,该扭矩计算单元配置成通过将计算出的增益乘以扭转扭矩减小分量和马达扭矩减小分量中的至少一者来计算扭矩命令,该扭转扭矩减小分量相对于由扭转减振器所产生的扭转扭矩具有相反的相位,该马达扭矩减小分量相对于根据电动马达的旋转所产生的马达扭矩具有相反的相位;命令扭矩确定单元,该命令扭矩确定单元配置成基于扭矩命令来确定减振控制扭矩命令,该减振控制扭矩命令在电动马达中产生减振控制扭矩以用于抑制在传动系中所产生的振动;以及驱动控制单元,该驱动控制单元配置成基于用以在电动马达中产生减振控制扭矩的减振控制扭矩命令来控制电动马达的驱动。
在该构型中,优选的是,减振控制内容切换单元判定发动机脉动频率小于通过从减振器共振频率减去第一预定值所获得的第一频率的情况、确定发动机脉动频率等于或大于第一频率且还等于或小于通过将减振器共振频率加上第二预定值所获得的第二频率的情况、以及确定发动机脉动频率大于第二频率的情况。
根据上面所描述的构型,控制装置可以根据发动机脉动频率小于第一频率的情况、发动机脉动频率等于或大于第一频率且还等于或小于第二频率的情况、以及发动机脉动频率大于第二频率的情况来切换减振控制内容。然后,控制装置可以通过根据减振控制内容计算增益来计算扭矩命令,并且控制装置可以最终基于减振控制扭矩命令来控制电动马达的驱动。因此,能够令人满意地抑制(减弱)在车辆的行驶期间在传动系中所产生的振动,并且能够防止驾驶员通过感知到进入车辆室的令人不快的振动或声音(例如,隆隆的噪声)而感觉到不舒适。
另外,控制装置可以通过根据发动机脉动频率计算第一增益和第二增益而改变扭转扭矩减小分量和惯性扭矩减小分量之比,从而在电动马达中产生减振控制扭矩,该减振控制扭矩抑制(减弱)在传动系中所产生的振动。因此,特别地,第二增益可以被计算成在发动机脉动频率小于减振器共振频率的情况下更大,从而抑制(减弱)在传动系中因电动马达的马达扭矩(惯性扭矩分量)所产生的振动。因此,能够令人满意地抑制(减弱)在车辆的行驶期间在传动系中所产生的振动,并且能够防止驾驶员通过感知到进入车辆室的令人不快的振动或声音(例如,隆隆的噪声)而感觉到不舒适。
附图说明
本公开内容的上述内容和附加特征及特性通过参照附图考虑的以下详细描述将变得更明显,在附图中:
图1是示意性地示出了根据实施方式的车辆的构型的框图;
图2是示意性地示出了图1中的控制装置的构型的功能框图;
图3是示出了发动机的转速(变速器的换档位置)与振动传递率(减振器共振频率)之间的关系的曲线图;
图4是示出了发动机脉动频率与第一增益和第二增益之间的关系的曲线图;
图5是示出了减振控制扭矩命令与目标电流值之间的关系的曲线图;
图6是由控制装置所执行的减振控制程序的流程图;
图7是用于解释在减振控制扭矩在控制A中被输入的情况下驱动轴的扭矩波动的幅值(振幅)的曲线图;
图8是用于解释在减振控制扭矩在控制B中被输入的情况下驱动轴的扭矩波动的幅值(振幅)的曲线图;
图9是用于解释在减振控制扭矩在控制C中被输入的情况下驱动轴的扭矩波动的幅值(振幅)的曲线图;
图10是示出了根据实施方式的改型在发动机脉动频率与第一增益和第二增益之间的关系的曲线图;以及
图11是示出了图4中所示出的发动机脉动频率与第一增益和第二增益之间的关系的曲线图的改型。
具体实施方式
在下文中,将参照附图对在此所公开的实施方式(其在下文中也被称为“该实施方式”)进行描述。另外,用于解释的每个附图是概念性图,并且在一些情况下每个零部件的形状不一定是刚性的。
如图1中所示出的,该实施方式的车辆10包括作为驱动源的发动机11、离合器/减振器12、变速器13、车轮14、以及作为驱动源的电动马达15。发动机11是具有多个气缸和活塞的多缸内燃发动机,并且发动机11例如使用汽油或轻油作为燃料来产生动力(发动机扭矩)。发动机11包括曲轴16,该曲轴16作为输出发动机扭矩的输出轴。曲轴16经由飞轮16a连接至离合器/减振器12,飞轮16a与曲轴16一体旋转。
离合器/减振器12包括环形离合器单元12a和连接至离合器单元12a的内周缘的环形扭转减振器单元12b。离合器单元12a适于被夹在飞轮16a与固定至飞轮16a的离合器盖的压板(未示出)之间并且被支承在飞轮16a与固定至飞轮16a的离合器盖的压板(未示出)之间。离合器单元12a通过与飞轮16a摩擦接合而将发动机扭矩传递至变速器13的输入轴17,并且离合器单元12a通过释放与飞轮16a的摩擦接合来阻档发动机扭矩传递至输出轴17(变速器13)。也就是说,离合器单元12a将发动机11的曲轴16与变速器13的输入轴17连接及断开连接。
扭转减振器单元12b在其内周缘上连接至变速器13的输入轴17。扭转减振器单元12b是公知的扭转减振器,该扭转减振器包括:外板(未示出),该外板与离合器单元12a(即,飞轮16a和曲轴16)一体地旋转;内板(未示出),该内板与输入轴17一体旋转;推力构件(未示出),该推力构件固定至内板并且在外板上滑动;以及多个压缩螺旋弹簧(未示出),所述多个压缩螺旋弹簧沿周向方向等距布置,以便将外板与内板彼此连接。
在扭转减振器单元12b中,在离合器单元12a被摩擦接合时(即,在处于连接状态下传递发动机扭矩时),内板相对于外板旋转。因此,扭转减振器单元12b允许输入轴17相对于曲轴16旋转。
在扭转减振器单元12b中,在输入轴17与曲轴16相对于彼此旋转时,推力构件在外板上沿周向方向滑动,并且压缩螺旋弹簧沿周向方向弹性变形。因此,扭转减振器单元12b通过由推力构件所产生的摩擦力和由压缩螺旋弹簧的伸展和收缩所产生的弹力来抑制从发动机11侧所输入的扭矩波动(扭转振动)。然后,扭转减振器单元12b将发动机扭矩(发动机扭矩在下文中还被称为“减振器扭矩”)传递至输入轴17,其中,扭矩波动被减弱。
在此,在曲轴16与输入轴17之间因相对旋转而产生了相对角度差的情况下,扭转减振器单元12b沿周向方向引起扭转变形。在这种情况下,由于由推力构件所产生的摩擦力和由压缩螺旋弹簧所产生的弹力,扭转减振器单元12b根据扭转变形而产生扭矩Tdamp(在下文中,该扭矩被称为“扭转扭矩Tdamp”)。因此,传递至输入轴17的减振器扭矩包括扭转扭矩Tdamp。另外,如稍后将描述的,扭转扭矩Tdamp通过将减振器刚度K乘以曲轴16与输入轴17之间的相对角度差来计算,该减振器刚度K相对于扭转减振器单元12b的扭转方向被预先设置。
变速器13包括输入轴17和驱动轴18。变速器13是公知的有级变速器(例如,自动变速器或手动变速器),其具有多个(例如六个)前进档位置、一个倒档位置以及一个空档位置。变速器13的档位位置例如响应于变速杆(未示出)的操作而被切换。具体地,变速器13的档位位置通过改变变速比(输入轴17的转速与驱动轴18的转速之比)而建立。
电动马达15的驱动是由稍后将描述的控制装置30来进行控制的。在该实施方式中,电动马达15经由马达轴19直接连接至在输入轴17、变速器13和驱动轴18之中的变速器13。电动马达15经由驱动电路20连接至控制装置30。
在车辆10中,变速器13将经由输入轴17所输入的减振器扭矩以及经由马达轴19所输入的电动马达15的动力(马达扭矩)输出至驱动轴18。驱动轴18例如经由差速器(未示出)将减振器扭矩和马达扭矩传递至车轮14。另外,在以下描述中,曲轴16、离合器/减振器12、输入轴17、变速器13、驱动轴18以及马达轴19统称为“传动系”,其中,曲轴16、离合器/减振器12、输入轴17、变速器13、驱动轴18以及马达轴19将发动机11的动力(发动机扭矩)传递至车轮14。
另外,车辆10包括曲柄角度传感器21、马达旋转角度传感器22、加速器位置传感器23、行程传感器24以及换档位置传感器25。曲柄角度传感器21设置在发动机11上。曲柄角度传感器21对指示曲轴16的旋转角度的曲柄角度θ1进行检测并且将该曲柄角度θ1输出至控制装置30。马达旋转角度传感器22设置在电动马达15上(更具体地,设置在马达轴19上)。马达旋转角度传感器22对指示电动马达15的旋转角度的马达旋转角度θ2进行检测并且将该马达旋转角度θ2输出至控制装置30。
加速器位置传感器23设置在加速器上。加速器位置传感器23检测加速器开度Pa并且将该加速器开度Pa输出至控制装置30,该加速器开度Pa指示加速器的开度。行程传感器24设置在离合器/减振器12上。行程传感器24检测离合器行程量Sc并且将该离合器行程量Sc输出至控制装置30,该离合器行程量Sc指示指向离合器单元12a连接至飞轮16a所沿的方向的位置(在曲轴16的轴向方向上的位置)。换档位置传感器25设置在变速器13上。换档位置传感器25检测换档位置M并且将该换档位置M输出至控制装置30,该换档位置M指示变速器13的档位位置。
应用至车辆10的控制装置30包括微型计算机,该微型计算机具有CPU、ROM、RAM、输入/输出接口以及例如作为主要部件的计时器。控制装置30基于由相应的传感器21至25所检测的检测值通过驱动电路20来控制电动马达15的驱动。
以这种方式,包括扭转扭矩Tdamp的减振器扭矩从离合器/减振器12被输入至传动系。另外,电动马达15经由马达轴19直接连接至变速器13。因此,根据旋转所产生的马达扭矩Tmg从电动马达15输入至传动系,该马达扭矩Tmg例如包括粘性扭矩分量或惯性扭矩分量。在扭转扭矩Tdamp和马达扭矩Tmg被传递至传动系时,在传动系中产生振动。
因此,控制装置30对电动马达15的驱动进行控制,以抑制在传动系中所产生(传递至传动系)的振动。如图2中所示出的,控制装置30包括减振必要性判定单元31、频率计算单元32、减振控制内容切换单元33、增益计算单元34、扭矩计算单元35、滤波处理单元36、命令扭矩确定单元37以及驱动控制单元38。然后,在控制装置30中,增益计算单元34包括第一调节增益计算单元34-1、第二调节增益计算单元34-2以及第三调节增益计算单元34-3。另外,在控制装置30中,扭矩计算单元35包括第一扭矩计算单元35-1、第二扭矩计算单元35-2以及第三扭矩计算单元35-3。
减振必要性判定单元31判定是否抑制由减振器扭矩所导致的振动,该减振器扭矩从发动机11侧经由离合器/减振器12被输入(传递)至输入轴17之后的传动系。具体地,来自加速器位置传感器23的加速器开度Pa和来自行程传感器24的离合器行程量Sc被输入至减振必要性判定单元31。
然后,在加速器开度Pa等于“0”——该“0”指示出加速器未被操作的状态——时、或者在离合器行程量Sc等于或小于预定值Sc0——该预定值Sc0指示离合器单元12a与飞轮16a分离的状态——时,减振器扭矩未被输入至输入轴17之后的传动系。因此,减振必要性判定单元31将指示减振控制必要性的必要性判定标志FRG_N的值设置为“0”,该“0”指示出减振控制是不必要的。
另一方面,在加速器开度Pa不等于“0”并且在离合器行程量Sc大于预定值Sc0时,减振必要性判定单元31将减振器扭矩输入至传动系。因此,减振必要性判定单元31将必要性判定标志FRG_N的值设置为“1”,该“1”指示出减振控制是必要的。减振必要性判定单元31将值被设置为“0”或“1”的必要性判定标志FRG_N输出至命令扭矩确定单元37。
频率计算单元32计算扭矩脉动的发动机脉动频率fe,该发动机脉动频率fe在发动机11中产生且与发动机11的与发动机扭矩的扭矩波动相关联的转速Ne成比例。另外,频率计算单元32计算减振器共振频率fs,曲轴16与输入轴17之间的根据扭矩脉动的周期性相对旋转在减振器共振频率fs下与扭转减振器单元12b中的扭转在周向方向上共振。
如上面所描述的,由于发动机11是四冲程(行程)汽油发动机,因此在曲轴16转两圈时在特定气缸中发生一次燃烧。例如,当发动机11是四缸汽油发动机时,在曲轴16旋转180°时在所述气缸中的一个气缸中产生燃烧。在气缸中发生燃烧时,产生了用以压缩活塞的力,并且该力被转换为使曲轴16旋转的扭矩。因此,发动机脉动频率fe与发动机11的转速Ne(其在下文中被称为“发动机转速Ne”)以及发动机11中的气缸的数量n成比例,并且发动机脉动频率fe与发动机11的循环c的数量成反比。
因此,频率计算单元32接收从曲柄角度传感器21连续输入的曲柄角度θ1,并且基于曲柄角度θ1的变化来计算发动机转速Ne。然后,频率计算单元32根据以下等式1来计算发动机脉动频率fe。
另外,在上述等式1中,“Ne”是根据曲柄角度θ1计算的发动机转速,“n”是发动机11的气缸的数量(例如,n=4),并且“c”是发动机11的循环的数量(例如,c=2)。频率计算单元32将计算出的发动机脉动频率fe输出至减振控制内容切换单元33。
离合器/减振器12的扭转减振器单元12b经由输入轴17连接至变速器13。在这种情况下,如图3所示出的,与发动机转速Ne的变化有关的扭转减振器单元12b的减振器共振频率fs对应于从扭转减振器单元12b经由输入轴17传递至变速器13的振动的振动传递率的极值(最大值)(使振动的传递容易)。
在此,减振器共振频率fs(振动传递率的最大值)根据发动机转速Ne而变化,并且因此,该减振器共振频率fs根据变速器13的档位位置、即换档位置M而变化。具体地,减振器共振频率fs(振动传递率的最大值)随着换档位置M接近更高速度侧(更高速级)而朝向发动机转速Ne的高转速侧移动,并且减振器共振频率fs(振动传递率的最大值)随着换档位置M接近更低速度侧(更低速级)而朝向发动机转速Ne的低转速侧移动。因此,频率计算单元32接收从换档位置传感器25所输入的换档位置M,并且频率计算单元32参考在图3中所示出的档位位置-振动传递率图利用所输入的换档位置M来计算离合器/减振器12的减振器共振频率fs(fs=F(M))。频率计算单元32将计算出的减振器共振频率fs输出至减振控制内容切换单元33。
减振控制内容切换单元33根据与由频率计算单元32计算的减振器共振频率fs相关的发动机脉动频率fe来切换扭矩命令Tm,该扭矩命令Tm由电动马达15产生以抑制在传动系中所产生的振动。更具体地,减振控制内容切换单元33确定发动机脉动频率fe小于通过从减振器共振频率fs减去预设的第一预定正值X所获得的第一频率f1(f1=Fs-X)的情况、确定发动机脉动频率fe等于或大于第一频率f1(等于或大于第一频率)且还等于或小于通过将减振器共振频率fs加上预设的第二预定正值Y所获得的第二频率f2(等于或小于第二频率)的情况、以及确定发动机脉动频率fe大于第二频率f2的情况。然后,减振控制内容切换单元33基于所确定的结果来切换减振控制内容,该减振控制内容驱动电动马达15以抑制在传动系中所产生的振动。
在发动机脉动频率fe小于第一频率f1时,减振控制内容切换单元33执行切换到其中第一调节增益计算单元34-1和第一扭矩计算单元35-1计算扭矩命令Tm的控制内容(在下文中,该控制内容被称为“控制A”)。另外,在发动机脉动频率fe等于或大于第一频率f1(等于或大于第一频率)且还等于或小于第二频率f2(等于或小于第二频率)时,减振控制内容切换单元33执行切换到其中第二调节增益计算单元34-2和第二扭矩计算单元35-2计算扭矩命令Tm的控制内容(在下文中,该控制内容被称为“控制B”)。另外,在发动机脉动频率fe大于第二频率f2时,减振控制内容切换单元33执行切换到其中第三调节增益计算单元34-3和第三扭矩计算单元35-3计算扭矩命令Tm的控制内容(在下文中,该控制内容被称为“控制C”)。
因此,在发动机脉动频率fe小于第一频率f1时,减振控制内容切换单元33将指示对计算出的扭矩进行切换的切换标志FRG_K的值设置为“1”,该“1”指示控制A。另外,在发动机脉动频率fe等于或大于第一频率f1且还等于或小于第二频率f2时,减振控制内容切换单元33将切换标志FRG_K的值设置为“2”,该“2”指示控制B。另外,在发动机脉动频率fe大于第二频率f2时,减振控制内容切换单元33将切换标志FRG_K的值设置为“3”,该“3”指示控制C。减振控制内容切换单元33将值设置为“1”、“2”或“3”的切换标志FRG_K输出至第一调节增益计算单元34-1、第二调节增益计算单元34-2以及第三调节增益计算单元34-3。
接下来,将对构成增益计算单元34的第一调节增益计算单元34-1、第二调节增益计算单元34-2和第三调节增益计算单元34-3进行描述。
如上面所描述的,扭转扭矩Tdamp是在由于在扭转减振器单元12b中通过曲轴16与输入轴17之间发生相对旋转所产生的扭转而产生的扭矩。曲轴16与输入轴17经由扭转减振器单元12b彼此连接。
因此,曲轴16与输入轴17之间的相对旋转在发动机脉动频率fe等于或大于第一频率f1时、特别是在发动机脉动频率fe变化以与减振器共振频率fs一致时增大,即在控制B和控制C中增大。另一方面,曲轴16与输入轴17之间的相对旋转在控制A中减小,控制A是在发动机脉动频率fe小于第一频率f1时被执行的。
另一方面,例如,被包括在马达扭矩Tmg中的粘性扭矩分量或惯性扭矩分量随着电动马达15的转速Nm(其在下文中被称为“马达转速Nm”)增大而减小。电动马达15经由马达轴19连接至变速器13,并且变速器13经由输入轴17和离合器/减振器12连接至曲轴16、即连接至发动机11。
因此,以发动机脉动频率fe脉动的减振器扭矩被传递至电动马达15。在减振器扭矩在发动机脉动频率fe小于第一频率f1的控制A中被传递至电动马达15时,电动马达15以相对低的马达转速Nm旋转。因此,例如,被包括在电动马达15的马达扭矩Tmg中的粘性扭矩分量或惯性扭矩分量增大。另一方面,在减振器扭矩在控制B和控制C中被传递至电动马达15时,电动马达15以相对高的马达转速Nm旋转,因此,例如,被包括在电动马达15的马达扭矩Tmg中的粘性扭矩分量或惯性扭矩分量减小。
如上面所描述的,扭转扭矩Tdamp和马达扭矩Tmg(更具体地,例如,粘性扭矩分量或惯性扭矩分量)在输入轴17之后的传动系中产生不必要的振动,其中,扭转扭矩Tdamp的幅值和马达扭矩Tmg的幅值根据发动机脉动频率fe而变化。因此,第一调节增益计算单元34-1至第三调节增益计算单元34-3中的每个调节增益计算单元计算第一增益G1、第二增益G2、第三增益G3以及第四增益G4中的任一个增益,以便允许第一扭矩计算单元35-1至第三扭矩计算单元35-3计算相反相位的扭矩命令Tm,以抵消扭转扭矩Tdamp和/或马达扭矩Tmg。
在由减振控制内容切换单元33将切换标志FRG_K的值设置为“1”的控制A中,第一调节增益计算单元34-1计算第一增益G1,以用于允许第一扭矩计算单元35-1基于以下等式2来计算扭矩命令Tm。第一增益G1是与电动马达15的转速Nm相乘的增益,电动马达15的马达转速Nm为马达扭矩减小分量Te_m,该马达扭矩减小分量Te_m例如使被包括在马达扭矩Tmg中的粘性扭矩分量或惯性扭矩分量减小。
第一调节增益计算单元34-1接收从频率计算单元32输入的发动机脉动频率fe和减振器共振频率fs。第一调节增益计算单元34-1利用输入至第一调节增益计算单元34-1的发动机脉动频率fe和减振器共振频率fs参考图4中所示出的发动机脉动频率-增益图来计算与发动机脉动频率fe相对应的第一增益G1。第一调节增益计算单元34-1将计算出的第一增益G1输出至第一扭矩计算单元35-1。在此,如图4中所示出的,第一增益G1在小于第一频率f1的频率带中相对于发动机脉动频率fe的变化是恒定的。因此,在发动机脉动频率fe与第一频率f1一致时,第一增益G1变成最小值。然而,第一增益G1是满足G1>0的值。
在由减振控制内容切换单元33将切换标志FRG_K的值设置为“2”的控制B中,第二调节增益计算单元34-2计算第二增益G2和第三增益G3,以用于允许第二扭矩计算单元35-2基于以下等式3来计算扭矩命令Tm。第二增益G2是与电动马达15的马达转速Nm相乘的增益,该马达转速Nm为马达扭矩减小分量Te_m,并且第三增益G3是与扭转扭矩减小分量Te_d相乘的增益,该扭转扭矩减小分量Te_d使扭转减振器单元12b的扭转扭矩Tdamp减小。
第二调节增益计算单元34-2接收从频率计算单元32所输入的发动机脉动频率fe和减振器共振频率fs。第二调节增益计算单元34-2利用输入至第二调节增益计算单元34-2的发动机脉动频率fe和减振器共振频率fs参考图4中所示出的发动机脉动频率-增益图来计算与发动机脉动频率fe相对应的第二增益G2和第三增益G3。第二调节增益计算单元34-2将计算出的第二增益G2和第三增益G3输出至第二扭矩计算单元35-2。
在此,如图4中所示出的,第二增益G2在等于或大于第一频率f1且还等于或小于第二频率f2的频率带中随着发动机脉动频率fe增大而从第一增益G1的幅值变化至“0”。也就是说,第二增益G2是满足0≤G2≤G1的值。另一方面,如图4中所示出的,第三增益G3在等于或大于第一频率f1且还等于或小于第二频率f2的频率带中随着发动机脉动频率fe增大而从“0”变化至稍后将描述的第四增益G4的幅值。也就是说,第三增益G3是满足0≤G3≤G4的值。另外,在该实施方式中,在发动机脉动频率fe与减振器共振频率fs一致时,第二增益G2和第三增益G3具有相等的值。
在由减振控制内容切换单元33将切换标志FRG_K的值设置为“3”的控制C中,第三调节增益计算单元34-3计算第四增益G4,以用于允许第三扭矩计算单元35-3基于以下等式4来计算扭矩命令Tm。第四增益G4是与扭转扭矩减小分量Te_d相乘的增益。
第三调节增益计算单元34-3接收从频率计算单元32所输入的发动机脉动频率fe和减振器共振频率fs。第三调节增益计算单元34-3利用输入至第三调节增益计算单元34-3的发动机脉动频率fe和减振器共振频率fs参考图4中所示出的发动机脉动频率-增益图来计算与发动机脉动频率fe相对应的第四增益G4。第三调节增益计算单元34-3将计算出的第四增益G4输出至第三扭矩计算单元35-3。在此,如图4中所示出的,第四增益G4在大于第二频率f2的频率带中相对于发动机脉动频率fe的变化是恒定的。因此,在发动机脉动频率fe与第二频率f2一致时,第四增益G4变成最大值。然而,第四增益G4是满足G4>0的值。
接下来,将对构成扭矩计算单元35的第一扭矩计算单元35-1、第二扭矩计算单元35-2和第三扭矩计算单元35-3进行描述。
第一扭矩计算单元35-1接收从马达旋转角度传感器22所输入的马达旋转角度θ2,并且基于该马达旋转角度θ2的变化来计算马达转速Nm。然后,第一扭矩计算单元35-1利用第一增益G1和马达转速Nm即马达扭矩减小分量Te_m根据以下等式2来计算扭矩命令Tm,该扭矩命令Tm用于驱动电动马达15以抑制在输入轴17之后的传动系中所产生的振动。
Tm=-G1×Nm 等式2
在电动马达15输出与根据上述等式2计算的扭矩命令Tm相对应的扭矩时,相对于马达扭矩Tmg具有相反的相位的马达扭矩减小分量Te_m起作用,其中,马达扭矩Tmg根据电动马达15的旋转被输入至变速器13。第一扭矩计算单元35-1将计算出的扭矩命令Tm输出至滤波处理单元36。
第二扭矩计算单元35-2接收从曲柄角度传感器21所输入的曲柄角度θ1并且还接收从马达旋转角度传感器22所输入的马达旋转角度θ2。第二扭矩计算单元35-2基于所输入的马达旋转角度θ2的变化来计算马达转速Nm。然后,第二扭矩计算单元35-2利用第二增益G2、马达转速Nm即马达扭矩减小分量Te_m、第三增益G3、曲柄角度θ1以及马达旋转角度θ2根据以下等式3来计算扭矩命令Tm。
Tm=-G2×Nm-G3×K×(θ1-θ2) 等式3
在上述等式3中,“K”是在扭转减振器单元12b沿扭转方向弹性变形时的减振器刚度。
在上述等式3中,右侧上的第一项作为马达扭矩减小分量Te_m,该马达扭矩减小分量Te_m相对于根据电动马达15的旋转被输入至变速器13的马达扭矩Tmg具有相反的相位,并且右侧上的第二项作为扭转扭矩减小分量Te_d,该扭转扭矩减小分量Te_d相对于根据扭转减振器单元12b的扭转被输入至变速器13的扭转扭矩Tdamp具有相反的相位。也就是说,在控制B中的扭矩命令Tm通过对马达扭矩减小分量的值和扭转扭矩减小分量的值进行求和来计算。因此,响应于根据上述等式3计算的扭矩命令Tm从电动马达15输出的扭矩作为相对于马达扭矩Tmg的相反相位,并且还作为相对于扭转扭矩Tdamp的相反相位。第二扭矩计算单元35-2将计算出的扭矩命令Tm输出至滤波处理单元36。
第三扭矩计算单元35-3接收从曲柄角度传感器21所输入的曲柄角度θ1以及从马达旋转角度传感器22所输入的马达旋转角度θ2。然后,第三扭矩计算单元35-3利用第四增益G4、曲柄角度θ1以及马达旋转角度θ2根据以下等式4来计算扭矩命令Tm。
Tm=-G4×K×(θ1-θ2) 等式4
在上述等式4中,“K”是在扭转减振器单元12b沿扭转方向弹性变形时的减振器刚度。响应于根据上述等式4计算的扭矩命令Tm从电动马达15输出的扭矩作为扭转扭矩减小分量Te_d,该扭转扭矩减小分量Te_d相对于根据扭转减振器单元12b的扭转被输入至变速器13的扭转扭矩Tdamp具有相反的相位。第三扭矩计算单元35-3将计算出的扭矩命令Tm输出至滤波处理单元36。
滤波处理单元36对由第一扭矩计算单元35-1、第二扭矩计算单元35-2、或第三扭矩计算单元35-3计算的扭矩命令Tm执行带通滤波处理。具体地,滤波处理单元36接收从频率计算单元32所输入的发动机脉动频率fe,并且滤波处理单元36对具有通过发动机脉动频率fe的通频带(频率带)的带通滤波(band pass filter)F(s)进行设置。滤波处理单元36接收被输入至该滤波处理单元36的由第一扭矩计算单元35-1、第二扭矩计算单元35-2或第三扭矩计算单元35-3计算的扭矩命令Tm,并且通过将所输入的扭矩命令Tm乘以带通滤波F(s)来执行带通滤波处理。然后,滤波处理单元36将通过对扭矩命令Tm执行带通滤波处理所获得的后滤波扭矩命令Tm_bpf(Tm_bpf=Tm×F(s))输出至命令扭矩确定单元37。
在此,在控制A中由第一扭矩计算单元35-1计算的扭矩命令Tm、在控制B中由第二扭矩计算单元35-2计算的扭矩命令Tm以及由第三扭矩计算单元35-3计算的扭矩命令Tm包括除了发动机脉动频率fe分量之外的发动机11用以使车辆10加速和减速所需的频率分量(例如,低于减振器共振频率fs的频率分量)。扭矩命令Tm是在电动马达15中产生的用以对在传动系中所产生的振动进行控制的扭矩。因此,滤波处理单元36在对控制A、控制B或控制C中计算出的扭矩命令Tm执行带通滤波处理,以产生后滤波扭矩命令(post-filter torquecommand)Tm_bpf。因此,在传动系中所产生的振动被抑制,而没有使发动机11用以使车辆10加速和减速所需的频率分量减弱。
命令扭矩确定单元37根据由减振必要性判定单元31所判定的结果来确定将由电动马达15产生的减振控制扭矩命令Tm_req。也就是说,由于在从减振必要性判定单元31所输入的必要性判定标志FRG_N的值等于“0”时在传动系中未产生振动并且减振控制是不必要的,因此命令扭矩确定单元37确定减振控制扭矩命令Tm_req为“0”。然后,命令扭矩确定单元37将被确定为“0”的减振控制扭矩命令Tm_req输出至驱动控制单元38。
另一方面,在来自减振必要性判定单元31的必要性判定标志FRG_N的值为“1”时,在传动系中产生振动并且减振控制是必要的。因此,命令扭矩确定单元37通过对从滤波处理单元36所输入的后滤波扭矩命令Tm_bpf进行处理来确定减振控制扭矩命令Tm_req,以便落入到由电动马达15的性能和预设的减振性能目标所确定的上限值和下限值的范围内。
驱动控制单元38利用从命令扭矩确定单元37所输入的减振控制扭矩命令Tm_req参考图5中所示出的减振控制扭矩命令-目标电流值图来确定待被供给至电动马达15的目标电流值ld。目标电流值ld在减振控制扭矩命令Tm_req为“0”时被确定为“0”,并且目标电流值ld被确定成使得随着减振控制扭矩命令Tm_req增加而增大。
驱动控制单元38基于所确定的目标电流值ld来控制驱动电路20。在这种情况下,驱动控制单元38接收从设置在驱动电路20中的电流检测器20a向电动马达15流动的电流的反馈值,并且驱动控制单元38控制驱动电路20使得具有目标电流值ld的电流向电动马达15流动。因此,电动马达15将取决于减振控制扭矩命令Tm_req的减振控制扭矩Tv经由马达轴19输出至变速器13、即传动系,另外,例如,在取决于加速器开度Pa的驱动扭矩被确定并且电动马达15被驱动以使车辆10行驶时,驱动控制单元38可以驱动电动马达15以便产生除了取决于减振控制扭矩命令Tm_req的减振控制扭矩Tv之外的驱动扭矩。
接下来,将参照图6中所示出的“减振控制程序”的流程图对上述控制装置30的操作进行描述。“减振控制程序”是由构成控制装置30(微型计算机)的CPU来执行的。另外,“减振控制程序”被提前存储在构成控制装置30(微型计算机)的ROM中。每当经过预定的短时间时,控制装置30在步骤S10中重复地开始执行“减振控制程序”。
在步骤S10中开始执行“减振控制程序”时,在步骤S11中,控制装置30(更具体地,CPU)接收分别从曲柄角度传感器21、马达旋转角度传感器22、加速器位置传感器23、行程传感器24以及换档位置传感器25中所输入的检测到的值。在曲柄角度θ1、马达旋转角度θ2、加速器开度Pa、离合器行程量Sc以及换档位置M从相应的传感器21至传感器25被输入时,控制装置30继续进行步骤S12。
在步骤S12中,控制装置30(减振必要性判定单元31)基于步骤S11中所输入的加速器开度Pa和离合器行程量Sc来确定对于传动系进行减振控制是否是必要的。具体地,在加速器开度Pa不为“0”并且离合器行程量Sc大于预定值Sc0时,由于减振器扭矩被输入并且减振控制是必要的,因此控制装置30判定为“是”,并且控制装置30继续进行步骤S13。另一方面,在加速器开度Pa为“0”或者在离合器行程量Sc等于或小于预定值Sc0时,由于减振器扭矩未被输入并且减振控制是不必要的,因此控制装置30判定为“否”,并且控制装置30继续进行步骤S25。另外,在步骤S25中,控制装置30将减振控制扭矩命令Tm_req设置为零(“0”)。
在步骤S13中,控制装置30(频率计算单元32)计算发动机脉动频率fe。也就是说,控制装置30基于在步骤S11中输入的曲柄角度θ1来计算发动机转速Ne。然后,控制装置30利用发动机转速Ne根据上述等式1来计算发动机脉动频率fe,并且控制装置30继续进行步骤S14。
在步骤S14中,控制装置30(频率计算单元32)计算减振器共振频率fs。也就是说,控制装置30计算与在步骤S11中输入的换档位置M相对应的减振器共振频率fs。在这种情况下,控制装置30利用所输入的换档位置M参考图3中所示出的换档位置-振动传递率图来计算减振器共振频率fs。然后,在计算了减振器共振频率fs之后,控制装置30继续进行步骤S15。
在步骤S15中,控制装置30(减振控制内容切换单元33)根据发动机脉动频率fe来执行从待被计算的扭矩命令Tm切换为控制A的扭矩命令Tm、切换为控制B的扭矩命令Tm、或者切换为控制C的扭矩命令Tm。在这种情况下,控制装置30对扭矩命令Tm进行切换,该扭矩命令Tm是利用在步骤S13中计算出的发动机脉动频率fe和在步骤S14中计算出的减振器共振频率fs来计算的。
具体地,在发动机脉动频率fe小于通过从减振器共振频率fs减去第一预定正值X所获得的第一频率f1(f1=fs-X)时,控制装置30继续进行步骤S16以计算控制A的扭矩命令Tm。另外,在发动机脉动频率fe等于或大于第一频率f1且还等于或小于通过将减振器共振频率fs加上第二预定正值Y所获得的第二频率f2(f2=fs+Y)时,控制装置30继续进行步骤S18以计算控制B的扭矩命令Tm。另外,在发动机脉动频率fe大于第二频率f2时,控制装置30继续进行步骤S20以计算控制C的扭矩命令Tm。
根据在步骤S15中的切换判定,在控制A的情况下,控制装置30(第一调节增益计算单元34-1)在步骤S16中计算第一增益G1。也就是说,控制装置30利用在步骤S12中计算出的发动机脉动频率fe和在步骤S13中计算出的减振器共振频率fs来参考图4中所示出的发动机脉动频率-增益图。因此,控制装置30计算第一增益G1,该第一增益G1在小于第一频率f1的频率带中相对于发动机脉动频率fe的变化是恒定值。然后,在计算了第一增益G1之后,控制装置30继续进行步骤S17。
在步骤S17中,控制装置30(第一扭矩计算单元35-1)利用根据在步骤S11中输入的马达旋转角度θ2计算出的电动马达15的马达转速Nm(即马达扭矩减小分量Te_m)以及在步骤S16中计算出的第一增益G1根据上述等式2来计算控制A中的扭矩命令Tm。然后,在计算了控制A中的扭矩命令Tm之后,控制装置30继续进行步骤S22。
根据在步骤S15中的切换判定,在控制B的情况下,控制装置30(第二调节增益计算单元34-2)在步骤S18中计算第二增益G2和第三增益G3。也就是说,控制装置30利用在步骤S12中计算出的发动机脉动频率fe和在步骤S13中计算出的减振器共振频率fs来参考图4中所示出的发动机脉动频率-增益图。
因此,控制装置30计算第二增益G2,随着发动机脉动频率fe在等于或大于第一频率f1且还等于或小于第二频率f2处增大,该第二增益G2从第一增益G1减小为“0”。另外,控制装置30计算第三增益G3,随着发动机脉动频率fe在等于或大于第一频率f1且还等于或小于第二频率f2处增大,该第三增益G3从“0”变化至第四增益G4的幅值。另外,在该实施方式中,在发动机脉动频率fe与减振器共振频率fs一致时,第二增益G2的幅值与第三增益G3的幅值一致。然后,在计算了第二增益G2和第三增益G3之后,控制装置30继续进行步骤S19。
在步骤S19中,控制装置30(第二扭矩计算单元35-2)利用根据在步骤S11中输入的曲柄角度θ1、马达旋转角度θ2和减振器刚度K计算出的扭转扭矩减小分量Te_d、根据马达旋转角度θ2计算出的电动马达15的马达转速Nm(即马达扭矩减小分量Te_m)以及在步骤S18中计算出的第二增益G2和第三增益G3根据上述等式3来计算控制B中的扭矩命令Tm。然后,在计算了控制B中的扭矩命令Tm之后,控制装置30继续进行步骤S22。
根据在步骤S15中的切换判定,在控制C的情况下,控制装置30(第三调节增益计算单元34-3)在步骤S20中计算第四增益G4。也就是说,控制装置30利用在步骤S12中计算出的发动机脉动频率fe和在步骤S13中计算出的减振器共振频率fs来参考图4中所示出的发动机脉动频率-增益图。因此,控制装置30计算第四增益G4,该第四增益G4在大于第二频率f2的频率带中相对于发动机脉动频率fe的变化是恒定值。然后,在计算了第四增益G4之后,控制装置30继续进行步骤S21。
在步骤S21中,控制装置30(第三扭矩计算单元35-3)利用通过在步骤S11中输入的曲柄角度θ1、马达旋转角度θ2和减振器刚度K计算出的扭转扭矩减小分量Te_d以及在步骤S20中计算出的第四增益G4根据上述等式3来计算控制C中的扭矩命令Tm。然后,在计算了控制C中的扭矩命令Tm之后,控制装置30继续进行步骤S22。
在步骤S17中、步骤S19中、或者步骤S21中的步骤处理之后,控制装置30(滤波处理单元36)在步骤S22中利用在步骤S13中计算出的发动机脉动频率fe来计算通过发动机脉动频率fe的带通滤波F(s)。然后,在计算了带通滤波F(s)之后,控制装置30继续进行步骤S23。
在步骤S23中,控制装置30(滤波处理单元36)通过将在步骤S22中计算出的带通滤波F(s)乘以在步骤S17中计算出的控制A中的扭矩命令Tm、通过将在步骤S22中计算出的带通滤波F(s)乘以在步骤S19中计算出的控制B中的扭矩命令Tm、或者通过将在步骤S22中计算出的带通滤波F(s)乘以在步骤S21中计算出的控制C中的扭矩命令Tm来执行带通滤波处理。然后,在通过对控制A中的扭矩命令Tm进行带通滤波处理、对控制B中的扭矩命令Tm进行带通滤波处理、或者对控制C中的扭矩命令Tm进行带通滤波处理来计算后滤波扭矩命令Tm_bpf之后,控制装置30继续进行步骤S24。
在此,控制A中的扭矩命令Tm、控制B中的扭矩命令Tm和控制C中的扭矩命令Tm包括下述频率分量(频率带):在该频率分量(频率带)中,发动机11使车辆10加速或减速。因此,利用通过发动机脉动频率fe的带通滤波F(s)计算出的后滤波扭矩命令Tm_bpf在电动马达15中产生扭矩,以便抑制在传动系中产生的振动,而不会影响车辆10的加速或减速。在计算了后滤波扭矩命令Tm_bpf之后,控制装置30继续进行步骤S24。
在步骤S24中,控制装置30(命令扭矩确定单元37)对步骤S23中计算的后滤波扭矩命令Tm_bpf执行上/下限处理。然后,在通过上/下限处理来确定减振控制扭矩命令Tm_req之后,控制装置30继续进行步骤S26。
在控制装置30(减振必要性判定单元31)在步骤S12中判定为“否”时,控制装置30(命令扭矩确定单元37)执行步骤S25的步骤处理。在步骤S25中,控制装置30将减振控制扭矩命令Tm_req确定为零(“0”)。在确定到减振控制扭矩命令Tm_req为“0”之后,控制装置30继续进行步骤S26。
在步骤S26中,控制装置30(驱动控制单元38)根据在步骤S24或步骤S25中所确定的减振控制扭矩命令Tm_req来控制电动马达15的驱动。也就是说,控制装置30利用所确定的减振控制扭矩命令Tm_req参考图5中所示出的减振控制扭矩命令-目标电流值图来确定待被供给至电动马达15的目标电流值ld。另外,在步骤S25中减振控制扭矩命令Tm_req被确定为“0”时,控制装置30将目标电流值ld确定为“0”。
然后,控制装置30接收从驱动电路20的电流检测器20a向电动马达15流动的电流的反馈值,并且控制装置30控制驱动电路20使得具有目标电流值ld的电流向电动马达15流动。因此,电动马达15将取决于减振控制扭矩命令Tm_req的减振控制扭矩Tv输出至传动系。
在步骤S26中对电动马达15的驱动进行控制之后,控制装置30继续进行步骤S27。然后,控制装置30在步骤S27中暂时结束“减振控制程序”的执行,并且在已经经过预定的短时间之后,控制装置30在步骤S10中再次开始执行“减振控制程序”。
附带地,控制装置30确定减振控制扭矩命令Tm_req并且控制电动马达15的驱动。因此,电动马达15将取决于减振控制扭矩命令Tm_req的减振控制扭矩Tv输入至传动系,从而抑制在传动系中所产生的振动。
如上面所描述的,在发动机脉动频率fe低于第一频率f1(f1=fs-X)时,由于曲轴16与输入轴17之间的相对旋转减小,因此离合器/减振器12的扭转扭矩Tdamp减小。另一方面,在发动机脉动频率fe低于第一频率f1时,经由马达轴19直接连接至变速器13的电动马达15以相对低的转速旋转。因此,根据电动马达15的旋转所产生的马达扭矩Tmg(其包括粘性扭矩分量和惯性扭矩分量)增大。因此,在发动机脉动频率fe低于第一频率f1时,主要由电动马达15的马达扭矩Tmg所导致的振动在传动系中产生。
在发动机脉动频率fe低于第一频率f1时,换句话说,在控制A中,控制装置30基于电动马达15的马达转速Nm根据上述等式2来计算扭矩命令Tm。然后,控制装置30确定减振控制扭矩命令Tm_req,并且控制装置30基于减振控制扭矩命令Tm_req来控制电动马达15的驱动,使得电动马达15将减振控制扭矩Tv输出至传动系。
在对控制A进行执行的情况下,如图7中所示出的,电动马达15的马达转速Nm在粘性扭矩分量或惯性扭矩分量的影响下周期性地变化,并且包括取决于马达转速Nm的马达扭矩Tmg的减振器扭矩周期性地变化。在电动马达15相对于减振器扭矩产生相对于减振器扭矩具有相反的相位的减振控制扭矩Tv(即,马达扭矩减小分量Te_m)时,对待被传递至驱动轴18的扭矩Td(在下文中,扭矩Td被称为“D/S扭矩Td”)的变化进行指示的振幅减小。因此,在传动系中产生的振动被抑制。
另外,在发动机脉动频率fe等于或大于第一频率f1且还等于或小于第二频率f2时,换句话说,在发动机脉动频率fe接近减振器共振频率fs时,曲轴16与输入轴17之间的相对旋转增大。因此,扭转减振器单元12b将扭转扭矩Tdamp输入至传动系。因此,在发动机脉动频率fe等于或大于第一频率f1且还等于或小于第二频率f2时,换句话说,在控制B中,因扭转扭矩Tdamp和马达扭矩Tmg而导致的振动在传动系中产生。
在控制B的情况下,控制装置30基于马达扭矩减小分量Te_m和扭转扭矩减小分量Te_d根据上述等式3来计算扭矩命令Tm。然后,控制装置30确定减振控制扭矩命令Tm_req,并且控制装置30基于该减振控制扭矩命令Tm_req来控制电动马达15的驱动,使得电动马达15将减振控制扭矩Tv输出至传动系。
在对控制B进行执行的情况下,如图8中所示出的,电动马达15的马达转速Nm与图7中所示出的控制A的情况下的速度相比是更高的速度且周期性地变化,并且减振器扭矩在扭转减振器单元12b的扭转扭矩Tdamp的影响下周期性地变化。在电动马达15相对于减振器扭矩产生相对于减振器扭矩具有相反的相位的减振控制扭矩Tv(即,扭转扭矩减小分量Te_d)时,待被传递至驱动轴18的D/S扭矩Td的振幅减小。因此,在传动系中产生的振动被抑制。
另外,在发动机脉动频率fe高于第二频率f2时,电动马达15的包括粘性扭矩分量或惯性扭矩分量的马达扭矩Tmg减小,由此,曲轴16与输入轴17之间的相对旋转容易发生。因此,在发动机脉动频率fe高于第二频率f2时,主要由扭转减振器单元12b的扭转扭矩Tdamp所导致的振动在传动系中产生。
在发动机脉动频率fe高于第二频率f2时,换句话说,在控制C中,控制装置30基于扭转减振器单元12b的扭转(θ1-θ2)根据上述等式4来计算扭矩命令Tm。然后,在控制装置30确定减振控制扭矩命令Tm_req并且基于减振控制扭矩命令Tm_req来控制电动马达15的驱动时,电动马达15将减振控制扭矩Tv输出至传动系。
在对控制C进行执行的情况下,如图9中所示出的,电动马达15的马达转速Nm与图8中所示出的控制B的情况下的速度相比是更高的速度并且周期性地变化,并且减振器扭矩在扭转减振器单元12b的扭转扭矩Tdamp的影响下周期性地变化。在电动马达15相对于减振器扭矩产生相对于减振器扭矩具有相反的相位的减振控制扭矩Tv(即,扭转扭矩减小分量Te_d)时,在传动系中产生的振动被抑制。
如通过以上描述可以理解的,上述实施方式的车辆的控制装置30被应用至车辆10,车辆10包括发动机11、变速器13、离合器/减振器12的离合器单元12a、离合器/减振器12的扭转减振器单元12b、车轮14、以及电动马达15,离合器单元12a将发动机11的曲轴16与变速器13的输入轴17连接及断开连接,扭转减振器单元12b在离合器单元12a的连接状态下通过扭转变形而允许曲轴16与输入轴17的相对旋转,车轮14与变速器13的驱动轴18连接,电动马达15连接至作为输入轴17、变速器13以及驱动轴18中的一者的变速器13,输入轴17、变速器13以及驱动轴18构成传动系,该传动系将发动机11的动力(发动机扭矩)传递至车轮14。
控制装置30包括:频率计算单元32,该频率计算单元32控制电动马达15的驱动、计算发动机脉动频率fe、并且还计算减振器共振频率fs,该发动机脉动频率fe指示在发动机11中所产生的与发动机11的发动机转速Ne成比例的扭矩脉动的频率,扭转减振器单元12b在该减振器共振频率fs下与发动机脉动频率fe在扭转方向上共振;减振控制内容切换单元33,该减振控制内容切换单元33利用发动机脉动频率fe和减振器共振频率fs来确定发动机脉动频率fe小于通过从减振器共振频率fs减去第一预定值X所获得的第一频率f1的情况、确定发动机脉动频率fe等于或大于第一频率f1且还等于或小于通过将减振器共振频率fs加上第二预定值Y所获得的第二频率f2的情况、以及确定发动机脉动频率fe大于第二频率f2的情况,并且减振控制内容切换单元33切换减振控制内容以抑制在传动系中所产生的振动;增益计算单元34,该增益计算单元34根据由减振控制内容切换单元33切换的减振控制内容利用发动机脉动频率fe和减振器共振频率fs来计算第一增益G1至第四增益G4,所述第一增益G1至第四增益G4是被用于扭矩命令Tm以用于驱动电动马达15的增益;扭矩计算单元35,该扭矩计算单元35通过将扭转扭矩减小分量Te_d和马达扭矩减小分量Te_m中的至少一者乘以由增益计算单元34计算出的第一增益G1至第四增益G4来计算扭矩命令Tm,该扭转扭矩减小分量Te_d相对于由扭转减振器单元12b所产生的扭转扭矩Tdamp具有相反的相位,该马达扭矩减小分量Te_m相对于根据电动马达15的旋转所产生的马达扭矩具有相反的相位;命令扭矩确定单元37,该命令扭矩确定单元37基于扭矩命令Tm来确定减振控制扭矩命令Tm_req,该减振控制扭矩命令Tm_req在电动马达15中产生减振控制扭矩Tv以用于抑制在传动系中所产生的振动;以及驱动控制单元38,该驱动控制单元38基于减振控制扭矩命令Tm_req来控制电动马达15的驱动并且在电动马达15中产生减振控制扭矩Tv。在这种情况下,命令扭矩确定单元37通过对扭矩命令Tm执行上/下限处理来确定减振控制扭矩命令Tm_req。
在这种情况下,更具体地,增益计算单元34包括:第一调节增益计算单元34-1,该第一调节增益计算单元34-1在发动机脉动频率fe小于第一频率f1的控制A的情况下计算第一增益G1,第一增益G1在发动机脉动频率fe与第一频率f1一致时变成最小值;第二调节增益计算单元34-2,该第二调节增益计算单元34-2在发动机脉动频率fe等于或大于第一频率f1且还等于或小于第二频率f2的控制B的情况下计算第二增益G2和第三增益G3,第二增益G2随着发动机脉动频率fe从第一频率f1朝向第二频率f2增大而减小,第三增益G3随着发动机脉动频率fe从第一频率f1朝向第二频率f2增大而增大;以及第三调节增益计算单元34-3,该第三调节增益计算单元34-3在发动机脉动频率fe大于第二频率f2的控制C的情况下计算第四增益G4,第四增益G4在发动机脉动频率fe与第二频率f2一致时变成最大值。
另外,扭矩计算单元35包括:第一扭矩计算单元35-1,该第一扭矩计算单元35-1在发动机脉动频率fe小于第一频率f1的控制A的情况下通过将马达扭矩减小分量乘以第一增益G1来计算扭矩命令Tm;第二扭矩计算单元35-2,该第二扭矩计算单元35-2在发动机脉动频率fe等于或大于第一频率f1且还等于或小于第二频率f2的控制B的情况下通过对将马达扭矩减小分量Te_m乘以第二增益计算出的值和将扭转扭矩减小分量Te_d乘以第三增益G3计算出的值进行求和来计算扭矩命令Tm;以及第三扭矩计算单元35-3,该第三扭矩计算单元35-3在发动机脉动频率fe大于第二频率f2的情况下通过将扭转扭矩减小分量Te_d乘以第四增益G4来计算扭矩命令Tm。
根据这些零部件,控制装置30可以确定发动机脉动频率fe小于第一频率f1的控制A、确定发动机脉动频率fe等于或大于第一频率f1且还等于或小于第二频率f2的控制B、以及确定发动机脉动频率fe大于第二频率f2的控制C,并且控制装置30可以根据控制A至控制C来切换减振控制内容。然后,控制装置30可以通过计算在控制A中与马达扭矩减小分量Te_m相乘的第一增益G1、在控制B中与马达扭矩减小分量Te_m相乘的第二增益G2和与扭转扭矩减小分量Te_d相乘的第三增益G3、以及在控制C中与扭转扭矩减小分量Te_d相乘的第四增益G4来计算扭矩命令Tm,并且控制装置30可以最终基于减振控制扭矩命令Tm_req来控制电动马达15的驱动。因此,能够令人满意地抑制(减弱)在车辆10的行驶期间在传动系中所产生的振动,并且能够防止驾驶员通过感知到进入车辆室的令人不快的振动或声音(例如,隆隆的噪声)而感觉到不舒适。
另外,在这种情况下,控制装置30包括滤波处理单元,该滤波处理单元设置发动机脉动频率fe为通频带的带通滤波F(s),并且该滤波处理单元通过对扭矩命令Tm执行带通滤波处理来计算后滤波扭矩命令Tm_bpf,并且命令扭矩确定单元37基于后滤波扭矩命令Tm_bpf来计算减振控制扭矩命令Tm_req。
在这种情况下,命令扭矩确定单元37可以通过对后滤波扭矩命令Tm_bpf执行上/下限处理来确定减振控制扭矩命令Tm_req。
根据这一操作,从电动马达15输入至传动系的减振控制扭矩Tv并不包括发动机11用以使车辆10加速和减速所需的频率带。因此,减振控制扭矩Tv可以令人满意地抑制(减弱)在传动系中所产生的振动,而不会影响车辆10的加速和减速。
另外,在这种情况下,控制装置30包括减振必要性判定单元31,该减振必要性判定单元31根据指向离合器/减振器12的离合器单元12a的连接方向的离合器行程量Sc来判定在电动马达15中是否产生减振控制扭矩Tv,并且命令扭矩确定单元37在由减振必要性判定单元31判定出减振控制扭矩Tv的产生是不必要的情况下将减振控制扭矩命令Tm_req确定为零(“0”)。
根据这一操作,减振控制扭矩Tv可以仅在传动系中产生振动的情况下在电动马达15中产生。因此,控制装置30的构型可以被简化。
另外,在这种情况下,扭矩计算单元35可以利用在扭转减振器单元12b中沿扭转方向预设的减振器刚度K、曲轴16的曲柄角度θ1以及电动马达15的马达旋转角度θ2来计算扭转扭矩减小分量Te_d,并且扭矩计算单元35可以利用电动马达15的马达旋转角度θ2来计算马达扭矩减小分量Te_m。
另外,在这种情况下,频率计算单元32可以利用根据曲轴16的曲柄角度θ1计算出的发动机11的发动机转速Ne来计算发动机脉动频率fe,并且频率计算单元32可以根据换档位置M来计算减振器共振频率fs,其中,换档位置M是变速器13的档位位置。
根据这一操作,在不用提供任何特定传感器的情况下,能够计算扭转扭矩减小分量、马达扭矩减小分量、发动机脉动频率fe以及减振器共振频率fs。因此,控制装置30的构型可以被简化。
本公开内容的实施方案不限于上述实施方式,并且在不脱离本公开内容的目的的情况下能够进行各种改型。
例如,在上述的实施方式中,第一增益G1至第四增益G4是利用由控制装置30计算的发动机脉动频率fe参考图4中所示出的发动机脉动频率-增益图来进行计算的。在这种情况下,计算出的第一增益G1至第四增益G4被假定为不论发动机脉动频率fe的变化如何都是恒定的。因此,计算出的第一增益G1在发动机脉动频率fe与第一频率f1一致时变成最小值,并且计算出的第四增益G4在发动机脉动频率fe与第二频率f2一致时变成最大值。替代性地,控制装置30可以参考图10中所示出的发动机脉动频率-增益图来计算第一增益G1至第四增益G4。
在控制装置30参考图10中所示出的图的情况下,计算出的第一增益G1被计算成使得随着发动机脉动频率fe朝向第一频率f1增大而减小并且在发动机脉动频率fe与第一频率f1一致时变成最小值。另外,计算出的第四增益G4被计算成使得随着发动机脉动频率fe变得大于第二频率f2而减小并且在发动机脉动频率fe与第二频率f2一致时变成最大值。另外,在控制装置30参考图10的图时,第二增益G2被计算成使得随着发动机脉动频率fe朝向第二频率f2增大而成比例地减小,并且第三增益G3被计算成使得随着发动机脉动频率fe朝向第二频率f2增大而成比例地增大。
即使在控制装置30参考图10中所示出的发动机脉动频率-增益图来计算第一增益G1至第四增益G4的情况下,如上述实施方式的情况中的那样,控制装置30也可以根据上述等式2至等式4来计算基于控制A至控制C的扭矩命令Tm。因此,即使在这种情况下,也可以获得与上述实施方式相同的效果。
另外,在上述实施方式中,在控制A的情况下,如根据上述等式2明显的,扭矩命令Tm是仅利用作为马达扭矩减小分量Te_m的电动马达15的马达转速Nm通过将马达转速Nm即马达扭矩减小分量Te_m乘以第一增益G1来计算的。另外,在控制C的情况下,如根据上述等式4明显的,扭矩命令Tm是仅利用扭转扭矩减小分量Te_d通过将扭转扭矩减小分量Te_d乘以第四增益G4来计算的。
替代性地,如在控制B的情况下而且也在控制A和控制C的情况下的那样,扭矩命令Tm可以通过对将马达转速Nm(马达扭矩减小分量Te_m)乘以第一增益G1所获得的值和将扭转扭矩减小分量Te_d乘以第四增益G4所获得的值进行求和来计算。在这种情况下,在控制A中,第一增益G1被确定为是比第四增益G4大的值,并且在控制C中,第四增益G4被确定为是比第一增益G1大的值。以这种方式,通过确定第一增益G1和第四增益G4,在控制A中马达扭矩减小分量Te_m可以有效地减小待被输入至传动系的马达扭矩Tmg,并且在控制C中扭转扭矩减小分量Te_d可以有效地减小待被输入至传动系的扭转扭矩Tdamp。因此,可以获得与上述实施方式相同的效果。
另外,在上述实施方式中,控制装置30参考如图3、图4以及图5中所示出的各种预设的图来计算(获得)所需的值。替代性地,控制装置30可以利用对图3至图5的图中所示出的关系进行指示的预设的函数来直接计算所需的值。
另外,在上述实施方式中,安装在车辆10上的变速器13是有级变速器(例如,自动变速器(AT),或手动变速器(MT)、或自动/手动变速器(AMT))。在这种情况下,变速器13可以是无级变速器(例如,CVT)。
在变速器13是无级变速器的情况下,对换档位置M进行检测的换档位置传感器25被省略。因此,控制装置30(频率计算单元32)可以获得(检测)变速器13的变速比,以例如通过预先存储变速比与减振器共振频率fs之间的关系来计算减振器共振频率fs。
另外,在上述实施方式中,命令扭矩确定单元37通过对第二扭矩命令Tm_bpf执行上/下限处理来确定减振控制扭矩命令Tm_req。然而,例如,当计算出的第二扭矩命令Tm_bpf在电动马达15的性能和预设的减振性能目标的范围内时,命令扭矩确定单元37可以省略上/下限处理,并且命令扭矩确定单元37可以确定减振控制扭矩命令Tm_req。
另外,在上述实施方式中,控制装置30包括滤波处理单元36。然而,例如,在由扭矩计算单元35计算的第一扭矩命令Tm不包括发动机11的用以使车辆10加速或减速所需的频率分量时,滤波处理单元36可以被省略。在这种情况下,命令扭矩确定单元37可以通过对第一扭矩命令Tm执行上/下限处理来确定减振控制扭矩命令Tm_req。
另外,在上述实施方式中,控制装置30包括减振必要性判定单元31。然而,也能够省略减振必要性判定单元31。在这种情况下,控制装置30在电动马达15中不断地产生减振控制扭矩Tv并且抑制在传动系中所产生的振动。
另外,在上述实施方式中,控制装置30(频率计算单元32)通过接收从曲柄角度传感器21输入的曲柄角度θ1来计算发动机转速Ne,并且利用发动机转速Ne来计算发动机11的发动机脉动频率fe。以这种方式,代替利用曲柄角度θ1,例如能够直接检测发动机11的发动机转速Ne,或者能够例如根据电动马达15的马达转速Nm、变速器13的输入轴17或输出轴的转速、驱动轴18或传动轴的转速、车轮14的轮转速来计算发动机转速Ne。即使在这种情况下,也能够利用发动机转速Ne根据上述等式1来计算发动机脉动频率fe。
(改型)
在上述实施方式中,可以采用以下构型。也就是说,在上述实施方式中,仅控制A、控制B以及控制C的情况被执行以在步骤S16至步骤S21中计算增益和扭矩命令以及执行步骤S22之后的处理,但是本公开内容不限于这些方式,并且可以在计算第一增益G1和第二增益G2之后计算第一后滤波扭矩命令Tm。下面将对不同的部分进行描述。
在改型中,第一增益G1是与扭转扭矩减小分量Te_d相乘的增益,该扭转扭矩减小分量Te_d减小由扭转减振器单元12b所产生的扭转扭矩Tdamp,并且第二增益G2是与惯性扭矩减小分量Te_m相乘的增益,该惯性扭矩减小分量Te_m减小电动马达15的马达惯性扭矩Tgi。
扭转扭矩Tdamp是由于通过曲轴16与输入轴17之间产生的相对旋转在扭转减振器单元12b中所产生的扭转变形而产生的。曲轴16与输入轴17之间的相对旋转在发动机脉动频率fe变化以与减振器共振频率fs一致时增大,并且特别地随着发动机脉动频率fe从减振器共振频率fs向低频侧移动而减小。因此,扭转扭矩Tdamp在发动机脉动频率fe变化以与减振器共振频率fs一致时增大,并且特别地随着发动机脉动频率fe从减振器共振频率fs向低频侧移动而减小。
另一方面,马达惯性扭矩Tgi与电动马达15的转速成比例,更具体地,马达惯性扭矩Tgi与电动马达15的旋转角加速度成比例。因此,在电动马达15被驱动时,马达惯性扭矩Tgi在电动马达15的转速变化的情况下产生,换句话说,马达惯性扭矩Tgi在电动马达15的旋转角加速度变化的情况下产生。
在发动机脉动频率fe小于减振器共振频率fs的情况下的减振器扭矩被传递至电动马达15的状况下,电动马达15被驱动时,电动马达15的旋转角加速度在相对低频率的扭矩脉动的影响下变化。也就是说,当发动机脉动频率fe小于减振器共振频率fs时,电动马达15的旋转角加速度的变化增大,并且电动马达15中的马达惯性扭矩Tgi增大。
相反,在发动机脉动频率fe大于减振器共振频率fs的情况下的减振器扭矩被传递至电动马达15的状况下,电动马达15被驱动时,电动马达15的旋转角加速度在相对高频率的扭矩脉动的影响下变化。也就是说,在发动机脉动频率fe大于减振器共振频率fs时,电动马达15的旋转角加速度的变化减小,并且电动马达15中的马达惯性扭矩Tgi减小。
因此,扭转扭矩Tdamp和马达惯性扭矩Tgi在输入轴17之后的传动系中产生不必要的振动,其中,扭转扭矩Tdamp的幅值和马达惯性扭矩Tgi的幅值根据发动机脉动频率fe而变化。因此,增益计算单元34计算第一增益G1和第二增益G2,以用于允许扭矩计算单元35计算第一扭矩命令Tm,该第一扭矩命令Tm驱动电动马达15以便抵消扭转扭矩Tdamp和马达惯性扭矩Tgi。
具体地,增益计算单元34接收从频率计算单元32所输入的发动机脉动频率fe和减振器共振频率fs。增益计算单元34利用被输入至该增益计算单元34的发动机脉动频率fe和减振器共振频率fs参考之后所示出的发动机脉动频率-增益图来计算与发动机脉动频率fe相对应的第一增益G1和第二增益G2。
在此,如图11中所示出的,根据与发动机脉动频率fe相对应的扭转扭矩Tdamp的变化特性,第一增益G1具有下述变化特性:第一增益G1随着发动机脉动频率fe变化以与减振器共振频率fs一致而线性增大,并且第一增益G1随着发动机脉动频率fe移动远离减振器共振频率fs而线性减小。另外,第二增益G2具有下述变化特性:第二增益G2随着发动机脉动频率fe根据与发动机脉动频率fe相对应的马达惯性扭矩Tgi的变化特性增大而线性减小。
特别地,当发动机脉动频率fe小于减振器共振频率fs时在传动系中产生的振动是由于马达惯性扭矩Tgi产生的,而不是由于扭转扭矩Tdamp产生的。因此,当发动机脉动频率fe小于减振器共振频率fs时,增益计算单元34计算第一增益G1和第二增益G2使得第二增益G2变得大于第一增益G1。另外,当发动机脉动频率fe大于减振器共振频率fs时所产生的振动是由于扭转扭矩Tdamp产生的,而不是由于马达惯性扭矩Tgi产生的。因此,当发动机脉动频率fe大于减振器共振频率fs时,增益计算单元34计算第一增益G1和第二增益G2使得第一增益G1变得大于第二增益G2。增益计算单元34将计算出的第一增益G1和第二增益G2输出至扭矩计算单元35。
扭矩计算单元35接收从曲柄角度传感器21所输入的曲柄角度θ1以及从马达旋转角度传感器22所输入的马达旋转角度θ2。然后,扭矩计算单元35利用曲柄角度θ1、马达旋转角度θ2以及从增益计算单元34所输入的第一增益G1和第二增益G2来计算第一扭矩命令Tm,该第一扭矩命令Tm驱动电动马达15以便抑制在输入轴17之后的传动系中所产生的振动,并且扭矩计算单元35将计算出的第一扭矩命令Tm输出至滤波处理单元36。
如在概念性的扭矩传递系统中所示出的,可设想到下述运动等式:在该运动等式中,扭矩T1从发动机11经由离合器/减振器12被输入至变速器13,扭矩Tg从电动马达15被输入至变速器13,并且扭矩T2从变速器13经由驱动轴18输出至车轮14。
在这种情况下,在变速器13中建立以下等式5,并且在电动马达15中建立以下等式6。另外,在以下的等式5和等式6中,对输入至变速器13的扭矩以及输入至电动马达15的扭矩赋予正号,对从变速器13输出的扭矩以及从电动马达15输出的扭矩赋予负号。
然而,在上述等式5中,“Itm”例如表示变速器13的转动惯量,并且“θ3”例如表示变速器13的旋转角度。另外,在上述等式6中,“Ig”表示电动马达15的转动惯量,并且“K1”例如表示马达轴19的扭转刚度。
因此,由于从电动马达15输入至变速器13的扭矩K1×(θ3-θ2)在相位方面是相反的以抵消从离合器/减振器12输入至变速器13的扭矩T1,建立了以下等式7。
-K1×(θ1-θ2)=T1 等式7
因此,建立了以下等式8。
假定当曲轴16与输入轴17之间发生相对旋转时减振器刚度为K,则从离合器/减振器12输入至变速器13的扭矩T1、即扭转扭矩Tdamp可以由以下等式9来表示,其中,该减振器刚度是离合器/减振器12的扭转减振器单元12b的扭转刚度。
T1=Tdamp=K×(θ1-θ2) 等式9
总之,由电动马达15所输出的马达扭矩Tg由以下等式10来表示。
根据由上述等式10表示的马达扭矩Tg,在上述等式10的右侧上的第一项的扭矩分量作为扭转扭矩减小分量Te_d,该扭转扭矩减小分量Te_d相对于经由离合器/减振器12输入至传动系的扭转扭矩Tdamp在相位方面是相反的,并且在上述等式10的右侧上的第二项的扭矩分量作为惯性扭矩减小分量Te_m,该惯性扭矩减小分量Te_m相对于根据电动马达15的旋转被输入至变速器13的马达惯性扭矩Tgi在相位方面是相反的。
附带地,在曲轴16与输入轴17之间的相对旋转差越大,扭转扭矩Tdamp越大。在这种情况下,在发动机脉动频率fe与离合器/减振器12的扭转减振器单元12b的减振器共振频率fs一致时,相对旋转差变得最大,并且相对旋转差随着发动机脉动频率fe移动远离减振器共振频率fs而减小。另一方面,马达惯性扭矩Tgi随着电动马达15的转速增大而减小。在此,电动马达15直接连接至马达轴19,并且马达轴19的旋转是输入轴17的旋转、即曲轴16的旋转,并且马达轴19的旋转受发动机转速Ne的影响。因此,电动马达15的转速随着发动机转速Ne增大而减小,换句话说,电动马达15的转速随着发动机脉动频率fe增大而减小。
因此,为了抑制在传动系中所产生的振动,扭矩计算单元35根据以下等式11来计算第一扭矩命令Tm,在等式11中,通过对由增益计算单元34计算出的第一增益G1乘以由上述等式10的右侧上的第一项表示的扭转扭矩减小分量Te_d获得的值和由第二增益G2乘以上述等式10的右侧上的第二项表示的惯性扭矩减小分量Te_m所获得的值进行求和来计算第一扭矩命令Tm。
扭矩计算单元35可以将计算出的第一扭矩命令Tm输出至滤波处理单元36。
根据上面所描述的改型,可以获得以下效果。
命令扭矩确定单元37可以通过对第一扭矩命令Tm执行上/下限处理来确定减振控制扭矩命令Tm_req。
控制装置30可以根据发动机脉动频率fe来计算第一增益G1和第二增益G2以改变扭转扭矩减小分量Te_d与惯性扭矩减小分量Te_m的幅值(比),并且控制装置30可以在电动马达15中产生减振控制扭矩Tv以抑制(减弱)在传动系中所产生的振动。因此,特别地,在发动机脉动频率fe小于减振器共振频率fs时,大的第二增益G2可以被计算以便抑制(减弱)在传动系中因马达惯性扭矩Tgi所产生的振动,该马达惯性扭矩Tgi为惯性扭矩分量。因此,在车辆10的行驶期间,能够令人满意地抑制(减弱)在传动系中所产生的振动,并且能够防止驾驶员通过感知到进入车辆室的令人不快的振动或声音(例如,隆隆的噪声)而感觉到不舒适。
另外,控制装置30包括滤波处理单元36,该滤波处理单元设置发动机脉动频率fe为通频带的带通滤波并且通过对第一扭矩命令Tm执行带通滤波处理以计算第二扭矩命令Tm_bpf,并且命令扭矩确定单元37基于第二扭矩命令Tm_bpf来计算减振控制扭矩命令Tm_req。
在这种情况下,命令扭矩确定单元37可以通过对第二扭矩命令Tm_bpf执行上/下限处理来确定减振控制扭矩命令Tm_req。
从电动马达15输入至传动系的减振控制扭矩Tv不包括发动机11用以使车辆10加速和减速所需的频率带。因此,减振控制扭矩Tv可以令人满意地抑制(减弱)在传动系中所产生的振动,而不会影响车辆10的加速和减速。
另外,在这种情况下,控制装置30包括减振必要性判定单元31,该减振必要性判定单元31根据指向离合器/减振器12的离合器单元12a的连接方向的离合器行程量Sc来判定在电动马达15中是否产生减振控制扭矩Tv,并且命令扭矩确定单元37在由减振必要性判定单元31判定出减振控制扭矩Tv的产生是不必要的情况下将减振控制扭矩命令Tm_req确定为零(“0”)。
根据这一操作,能够仅在传动系中产生振动的情况下在电动马达15中产生减振控制扭矩Tv。因此,控制装置30的构型可以被简化。
另外,在这种情况下,在发动机脉动频率fe小于减振器共振频率fs时,增益计算单元34将第二增益G2设置成大于第一增益G1。此外,在发动机脉动频率fe高于减振器共振频率fs时,增益计算单元34将第一增益G1设置成大于第二增益G2。
根据这一操作,在发动机脉动频率fe低于减振器共振频率时,也就是说,在主要包括马达惯性扭矩Tgi的振动在传动系中产生时,与惯性扭矩减小分量Te_m相乘的第二增益G2可以被设置成大于第一增益G1。另外,在发动机脉动频率fe高于减振器共振频率fs时,也就是说,在主要包括扭转扭矩Tdamp的振动在传动系中产生时,与扭转扭矩减小分量Te_d相乘的第一增益G1可以被设置成大于第二增益G2。因此,能够根据发动机脉动频率fe适当地增大或减小扭转扭矩减小分量Te_d和惯性扭矩减小分量Te_m,并且能够更加令人满意地抑制(减弱)在传动系中所产生的振动。
另外,在这种情况下,扭矩计算单元35可以利用在扭转减振器单元12b中沿扭转方向预设的减振器刚度K、曲轴16的曲柄角度θ1以及电动马达15的马达旋转角度θ2来计算扭转减振器单元12b的扭转扭矩Tdamp,并且扭矩计算单元35可以利用在电动马达15中预设的转动惯量Ig和根据电动马达15的马达旋转角度θ2计算出的旋转角加速度θ2”来计算电动马达15的马达惯性扭矩Tgi。
另外,频率计算单元32可以利用根据曲轴16的曲柄角度θ1计算出的发动机11的发动机转速Ne来计算发动机脉动频率fe,并且频率计算单元32可以根据换档位置M来计算减振器共振频率fs,其中,换档位置M是变速器13的档位位置。
根据这一操作,在不用提供任何特定传感器的情况下,能够计算扭转扭矩Tdamp、马达惯性扭矩Tgi、发动机脉动频率fe以及减振器共振频率fs。因此,控制装置30的构型可以被简化。
另外,在上述实施方式中,电动马达15经由马达轴19连接至构成传动系的变速器13。替代性地,还能够将电动马达15经由马达轴19连接至构成传动系的输入轴17或驱动轴18,或者能够将电动马达15直接连接至构成传动系的输入轴17或驱动轴18。即使在这种情况下,通过将减振控制扭矩Tv输入至输入轴17或驱动轴18,电动马达15可以获得与上述实施方式中同样的效果。
在前述说明书中已经描述了本发明的原理、优选实施方式以及操作的模式。然而,旨在被保护的本发明不应被理解为限于所公开的特定实施方式。此外,本文中所描述的实施方式应被认为是说明性的而非限制性的。在不脱离本发明的精神的情况下,可以由其他人做出各种变型和改变以及所应用的等同物。因此,本发明明确意在的是,落入在由权利要求中所限定的本发明的精神和范围内的所有这些变型、改变以及等同物在此被包含在本发明中。
Claims (10)
1.一种车辆控制装置(30),所述车辆控制装置(30)应用至车辆(10)以控制所述车辆的电动马达(15)的驱动,
所述车辆包括:
发动机(11);
变速器(13);
离合器(12),所述离合器(12)构造成将所述发动机的曲轴(16)与所述变速器的输入轴(17)连接及断开连接;
扭转减振器(12b),所述扭转减振器(12b)构造成允许在所述离合器的连接状态下通过扭转变形使所述曲轴与所述输入轴相对旋转;
车轮(14),所述车轮(14)连接至所述变速器的驱动轴(18);以及
电动马达,所述电动马达连接至所述输入轴、所述变速器以及所述驱动轴中的一者,所述输入轴、所述变速器以及所述驱动轴构成将所述发动机的动力传递至所述车轮的传动系,
所述车辆控制装置包括:
频率计算单元(32),所述频率计算单元(32)配置成计算发动机脉动频率并且配置成计算减振器共振频率,所述发动机脉动频率指示与所述发动机的转速成比例的在所述发动机中产生的扭矩脉动的频率,所述扭转减振器以所述减振器共振频率与所述发动机脉动频率在扭转方向上共振;
减振控制内容切换单元(33),所述减振控制内容切换单元(33)配置成利用所述发动机脉动频率和所述减振器共振频率来切换减振控制内容,所述减振控制内容抑制在所述传动系中所产生的振动;
增益计算单元(34),所述增益计算单元(34)配置成根据由所述减振控制内容切换单元切换的所述减振控制内容利用所述发动机脉动频率和所述减振器共振频率来计算增益,所述增益用于计算扭矩命令以用于驱动所述电动马达;
扭矩计算单元(35),所述扭矩计算单元(35)配置成通过将计算出的增益乘以扭转扭矩减小分量和马达扭矩减小分量中的至少一者来计算所述扭矩命令,所述扭转扭矩减小分量相对于由所述扭转减振器所产生的扭转扭矩具有相反的相位,所述马达扭矩减小分量相对于根据所述电动马达的旋转所产生的马达扭矩具有相反的相位;
命令扭矩确定单元(37),所述命令扭矩确定单元(37)配置成基于所述扭矩命令来确定减振控制扭矩命令,所述减振控制扭矩命令在所述电动马达中产生减振控制扭矩以用于抑制在所述传动系中所产生的振动;以及
驱动控制单元(38),所述驱动控制单元(38)配置成基于用以在所述电动马达中产生所述减振控制扭矩的所述减振控制扭矩命令来控制所述电动马达的驱动。
2.根据权利要求1所述的车辆控制装置,
其中,所述减振控制内容切换单元确定所述发动机脉动频率小于通过从所述减振器共振频率减去第一预定值所获得的第一频率的情况、确定所述发动机脉动频率等于或大于所述第一频率且还等于或小于通过将所述减振器共振频率加上第二预定值所获得的第二频率的情况、以及确定所述发动机脉动频率大于所述第二频率的情况。
3.根据权利要求2所述的车辆控制装置,
其中,所述增益计算单元包括:
第一调节增益计算单元(34-1),所述第一调节增益计算单元(34-1)配置成在所述发动机脉动频率小于所述第一频率的情况下计算第一增益,所述第一增益在所述发动机脉动频率与所述第一频率一致时变成最小值;
第二调节增益计算单元(34-2),所述第二调节增益计算单元(34-2)配置成在所述发动机脉动频率等于或大于所述第一频率且还等于或小于所述第二频率的情况下计算第二增益和第三增益,所述第二增益随着所述发动机脉动频率从所述第一频率朝向所述第二频率增大而减小,所述第三增益随着所述发动机脉动频率从所述第一频率朝向所述第二频率增大而增大;以及
第三调节增益计算单元(34-3),所述第三调节增益计算单元(34-3)配置成在所述发动机脉动频率大于所述第二频率的情况下计算第四增益,所述第四增益在所述发动机脉动频率与所述第二频率一致时变成最大值,并且
所述扭矩计算单元包括:
第一扭矩计算单元(35-1),所述第一扭矩计算单元(35-1)配置成在所述发动机脉动频率小于所述第一频率的情况下通过将所述马达扭矩减小分量乘以所述第一增益来计算所述扭矩命令;
第二扭矩计算单元(35-2),所述第二扭矩计算单元(35-2)配置成在所述发动机脉动频率等于或大于所述第一频率且还等于或小于所述第二频率的情况下通过对将所述马达扭矩减小分量乘以所述第二增益所获得的值和将所述扭转扭矩减小分量乘以所述第三增益所获得的值进行求和来计算所述扭矩命令;以及
第三扭矩计算单元(35-3),所述第三扭矩计算单元(35-3)配置成在所述发动机脉动频率大于所述第二频率的情况下通过将所述扭转扭矩减小分量乘以所述第四增益来计算所述扭矩命令。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的车辆控制装置,还包括减振必要性判定单元(31),所述减振必要性判定单元(31)配置成根据指向所述离合器的连接方向的离合器行程量来判定在所述电动马达中是否产生所述减振控制扭矩,
其中,所述命令扭矩确定单元在由所述减振必要性判定单元判定出所述减振控制扭矩的产生是不必要的情况下确定所述减振控制扭矩命令为零。
5.根据权利要求1所述的车辆控制装置,
其中,所述命令扭矩确定单元通过对所述扭矩命令执行上/下限处理来确定所述减振控制扭矩命令。
6.根据权利要求1所述的车辆控制装置,还包括滤波处理单元(36),所述滤波处理单元(36)配置成设置所述发动机脉动频率为通频带的带通滤波并且对所述扭矩命令执行带通滤波处理以计算后滤波扭矩命令,
其中,所述命令扭矩确定单元基于所述后滤波扭矩命令来计算所述减振控制扭矩命令。
7.根据权利要求1所述的车辆控制装置,
其中,所述增益计算单元计算第一增益和第二增益,所述第一增益随着所述发动机脉动频率变化以与所述减振器共振频率一致而增大,所述第二增益随着所述发动机脉动频率增大而减小,并且
所述扭矩计算单元通过对将所述第一增益乘以所述扭转扭矩减小分量所获得的值和将所述第二增益乘以惯性扭矩减小分量所获得的值进行求和来计算对所述电动马达进行驱动的第一扭矩命令,所述扭转扭矩减小分量相对于由所述扭转减振器产生的所述扭转扭矩具有相反的相位,所述惯性扭矩减小分量相对于根据所述电动马达的旋转所产生的马达惯性扭矩具有相反的相位。
8.根据权利要求7所述的车辆控制装置,
其中,所述增益计算单元
在所述发动机脉动频率低于所述减振器共振频率时将所述第二增益设置成大于所述第一增益,或者
在所述发动机脉动频率高于所述减振器共振频率时将所述第一增益设置成大于所述第二增益。
9.根据权利要求7或8所述的车辆控制装置,
其中,所述扭矩计算单元
利用在所述扭转减振器中沿所述扭转方向预设的刚度、所述曲轴的曲柄角度以及所述电动马达的旋转角度来计算所述扭转减振器的所述扭转扭矩,并且
利用在所述电动马达中预设的转动惯量和根据所述电动马达的所述旋转角度计算出的旋转角加速度来计算所述电动马达的所述马达惯性扭矩。
10.根据权利要求7所述的车辆控制装置,
其中,所述频率计算单元
利用根据所述曲轴的曲柄角度计算出的所述发动机的所述转速来计算所述发动机脉动频率,并且
根据所述变速器的档位位置来计算所述减振器共振频率。
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