JP2010137722A - 制振制御装置、その方法、および制振制御用プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】車両振動の制振制御を行う場合に、牽引走行時であっても車両振動を低減することが可能な制振制御装置、制振制御方法、および制振制御用プログラムを提供することを目的とする。
【解決手段】制駆動力を制御して車両の振動を低減する制振制御装置において、牽引判定部５９は、牽引ＳＷ４０から入力されるＯＮ／ＯＦＦ信号に基づいて、牽引走行状態であるか否かを判定し、牽引走行状態である場合には、ピッチ・バウンス制振制御を抑制または中止させる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、制振制御装置、制振制御方法、および制振制御用プログラムに関し、詳細には、制駆動力を制御して車両振動を低減する制振制御装置、制振制御方法、および制振制御用プログラムに関する。

車両の走行中のピッチ・バウンス振動等の車体振動は、車両の加減速時に車体に作用する制駆動力（若しくは慣性力）またはその他の車両に作用する外力により発生するところ、それらの力は車輪トルクに反映される。そこで、車両の制振振動の分野において、車両の制駆動力制御を通じて車輪トルクを調節し、車両の走行中における車体の振動を抑制することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

かかる車輪トルク又は制駆動力制御による車体振動の制振制御においては、車両の加減速要求若しくは旋回要求による車輪トルクの変動が予想される場合又は車体に外力（路面上の凹凸又は異物、勾配又は摩擦状態の変化などの車両の走行路面上の状態変化による路面反力の変動や風等の力などの力学的な外乱）が作用して車輪トルクに変動があった場合に、所謂車体のばね上振動又はばね上・ばね下振動の力学的モデルなどを仮定して構築された車体振動の運動モデルを用いて、車体に生ずるピッチ・バウンス振動を予測し、その予測された振動が抑制されるように車輪のトルク又は制駆動力が調整される。

このような形式の制振制御の場合、サスペンションによる制振制御の如く発生した振動エネルギーを吸収することにより抑制するというよりは、振動を発生する力の源を調整して振動エネルギーの発生が抑えられることになるので、制振作用が比較的速やかであり、また、エネルギー効率が良いなどの利点を有する。また、上記の如き制御においては、制御対象が車輪トルク又は車輪の制駆動力に集約されるので、制御の調整が比較的に容易である。

ところで、自動車等の車両をキャンピングトレーラー、ボートトレーラー、またはホーストレーラーなど（以下、「被牽引車」と称する）を牽引（トーイング）する牽引用車両として使用する場合がある。かかる牽引用車両では、牽引走行の際には、上述の車輪トルク又は制駆動力制御による車体振動の制振制御を行った場合、牽引車には被牽引車による外力が加わるため、制振制御による制振効果が低下し、前後振動が発生する可能性がある。これは、従来の、車輪トルク又は制駆動力制御による車体振動の制振制御では、車体振動の運動モデルを用いて車両状態を推定し、推定した車両状態に基づいて制御量を演算しているが、牽引走行の際の被牽引車による外力を考慮していないため、車両状態の推定を誤るためである。

特開２００４−１６８１４８号公報

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、車両振動の制振制御を行う場合に、牽引走行時であっても車両の振動を低減することが可能な制振制御装置、制振制御方法、および制振制御用プログラムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、制駆動力を制御して車両振動を低減する制振制御装置において、車両振動を低減するために、車両の振動状態に基づいて制駆動力を制御して制振制御を行う制振制御手段と、車両が牽引走行状態であるか否かを判定する牽引判定手段と、前記牽引判定手段で車両が牽引走行状態であると判定された場合に、前記制振制御の内容を変更する制振制御変更手段と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明の好ましい態様によれば、前記制振制御変更手段は、前記牽引判定手段で車両が牽引走行状態であると判定された場合に、前記制振制御を抑制または中止させることが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、さらに、牽引による外力を検出する外力検出手段を備え、前記制振制御変更手段は、前記牽引判定手段で車両が牽引走行状態であると判断された場合に、前記制振制御手段の運動モデルを、牽引走行による外力の影響を考慮した第２の運動モデルに切り替え、前記制振制御手段は、前記外力検出手段の検出結果に基づいて、前記第２の運動モデルを使用して制振制御を実行することが望ましい。

また、上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、制駆動力を制御して車両の振動を低減する制振制御方法において、車両振動を低減するために、車両の振動状態に基づいて制駆動力を制御して制振制御を行う制振制御工程と、車両が牽引走行状態であるか否かを判定する牽引判定工程と、前記牽引判定工程で車両が牽引走行状態であると判定された場合に、前記制振制御の内容を変更する制振制御変更工程と、を含むことを特徴とする。

また、上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、制駆動力を制御して、車両の振動を低減する制振制御装置に搭載される制振制御用プログラムにおいて、コンピュータに、車両振動を低減するために、車両の振動状態に基づいて制駆動力を制御して制振制御を行う制振制御工程と、車両が牽引走行状態であるか否かを判定する牽引判定工程と、前記牽引判定工程で車両が牽引走行状態であると判定された場合に、前記制振制御の内容を変更する制振制御変更工程と、を実行させることを特徴とする。

本発明によれば、制駆動力を制御して車両振動を低減する制振制御装置において、車両振動を低減するために、車両の振動状態に基づいて制駆動力を制御して制振制御を行う制振制御手段と、車両が牽引走行状態であるか否かを判定する牽引判定手段と、前記牽引判定手段で車両が牽引走行状態であると判定された場合に、前記制振制御の内容を変更する制振制御変更手段と、を備えているので、車両振動の制振制御を行う場合に、牽引走行時であっても車両振動を低減することが可能な制振制御装置を提供することが可能になるという効果を奏する。

以下に、この発明に係る制振制御装置、制振制御方法、および制振制御用プログラムにつき、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものまたは実質的に同一のものが含まれる。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る制振制御装置を搭載した自動車等の車両を模式的に示した図である。本実施の形態１の車両１０は、牽引用車両として使用することができ、不図示の連結器を介して被牽引車（例えば、キャンピングトレーラー、ボートトレーラー、またはホーストレーラーなど）と連結して、被牽引車を牽引可能に構成されている。

同図において、左右前輪１２ＦＬ、１２ＦＲと、左右後輪１２ＲＬ、１２ＲＲを有し、後輪駆動車である車両１０には、通常の態様にて、運転者によるアクセルペダルの踏み込みに応じて後輪に駆動力又は駆動トルクを発生する駆動装置２０が搭載される。駆動装置２０は、同図に示す例では、駆動トルク又は回転駆動力がエンジン２２からトルクコンバータ２４、自動変速機２６、差動歯車装置２８等を介して、左右後輪１２ＲＬ、１２ＲＲへ伝達されるように構成されている。なお、駆動装置２０は、エンジン２２に代えて電動機が用いられる電気式、又は、エンジンと電動機との双方を有するハイブリット式の駆動装置を用いてもよい。また、車両は、四輪駆動車又は前輪駆動車であってもよい。

さらに、簡単のために図示していないが、車両１０には、通常の車両と同様に、ブレーキペダル１６の踏み力に応じて各輪に駆動力を発生する制動系装置と前輪又は前後輪の蛇角を制御するためのステアリング装置が設けられている。

駆動装置２０の作動制御等の車両の各部の作動制御は、電子制御装置５０により制御される。電子制御装置５０は、通常の形式の、双方向コモン・バスにより相互に連結されたＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び入出力ポート装置を有するマイクロコンピュータ及び駆動回路を備えている。電子制御装置５０には、各輪に搭載された車輪速センサ３０ｉ（ｉ＝ＦＬ、ＦＲ、ＲＬ、ＲＲ）からの車輪速を表す信号Ｖｗｉ（ｉ＝ＦＬ、ＦＲ、ＲＬ、ＲＲ）と、車輪の各部に設けられたセンサからのエンジン２２の回転速度ｎｅ、自動変速機２６の回転速度ｎｏ、アクセルペダルのアクセル開度θａ、ブレーキペダル１６からのブレーキ操作量、車両の前後加速度、サスペンションに備えられたストロークセンサからのストローク量等の信号が入力される。また、電子制御装置５０には、牽引ＳＷ４０からＯＮ／ＯＦＦの信号が入力される。牽引ＳＷ４０は、ドライバの操作により牽引する場合にＯＮ、牽引しない場合にＯＦＦに設定される。なお、上記以外に、本実施の形態の車両において実行されるべき各種制御に必要な種々のパラメータの各種検出信号、例えば、エンジン出力軸トルクなどが入力されてもよい。

本発明の実施に係る制振制御装置は、上述の電子制御装置５０において実現される。図２は、電子制御装置５０の内部の概略構成を制御ブロック形式で表した図である。

図２において、電子制御装置５０は、エンジン２２の作動を制御する駆動制御装置５０ａ、制動装置（不図示）の作動を制御する制動制御装置５０ｂ、公知の車両の電子制御装置に装備される各種の制御装置（不図示）を備えている。電子制御装置５０は、制振制御手段、牽引判定手段、および制振制御変更手段として機能する。なお、制振制御装置を含む駆動制御装置５０ａ等の各種の制御装置の構成および作動は、車両の運転中、電子制御装置５０内のＣＰＵ等の処理作動において実現される。制振制御装置は、図示の例では、駆動制御装置５０ａにおいて、補償成分決定部５２と牽引判定部５９を主要な構成要素として実現される。

制動制御装置５０ｂには、図示の如く、各輪の車輪速センサ３０ｉ（ｉ＝ＦＬ、ＦＲ、ＲＬ、ＲＲ）からの、車輪が所定量回転する毎に逐次的に生成されるパルス形式の電気信号が入力され、かかる逐次的に入力されるパルス信号の到来する時間間隔を計測することにより車輪回転速ωが算出され、これに車両半径ｒが乗じられることにより、車輪速値ｒ・ωが算出される。そして、その車輪速値ｒ・ωは、後に詳細に説明する制振制御を実行するために、駆動制御装置５０ａ（車輪トルク推定器５２ｃ）に出力されて、車輪トルク推定値の算出に用いられる。なお、車輪回転速から車輪速への演算は、駆動制御装置５０ａで行ってもよい。この場合、車輪回転速ωが制動制御装置５０ｂから駆動制御装置５０ａに出力される。

駆動制御装置５０ａは、基本的な構成として、アクセルペダルセンサ１４で検出したアクセル開度θａに基づいて運転者の要求するエンジン２２の駆動トルク要求値を決定する駆動トルク要求値決定部５１と、車輪トルク（駆動トルク）制御による単体のピッチ・バウンス振動制振制御を実行するための補償成分Ｕを算出して駆動トルク要求値を補償（修正）する補償成分決定部５２と、かかる補償成分決定部５２により算出された補償成分Ｕにより補償された駆動トルク要求値に基づいてその要求値を達成するように、公知の任意の形式にてエンジン各部の制御指令を生成し、対応する制御器（不図示）へ送信する制御指令決定部５３と、牽引走行状態か否かを判定し、牽引走行状態の場合にピッチ・バウンス振動制振制御の内容を変更（ピッチ・バウンス振動抑制制御の抑制・停止、および運動モデルの変更を含む）する牽引判定部５９とを備えている。

かかる基本構成において、駆動トルク要求値決定部５１は、公知の任意の手法によりアクセル開度θａに対応して駆動トルク要求値（補償前）を決定して出力するようになっている。ここで、「アクセル開度」とは、車両の運転者によるアクセルペダルの踏込量若しくは操作量、又は、自動走行制御装置（不図示）が装備されている車両の場合には、自動走行制御装置による駆動トルク若しくは駆動出力の要求量を表す量であり、車両に対する加減速力又は制駆動トルクの要求量を表す。駆動トルク要求値の単位は、基本的には、エンジン２２における駆動トルクとすることができ、ガソリンエンジンの場合は吸入空気量又はスロットル開度、ディーゼルエンジンの場合は燃料噴射量、モータの場合は電流値とすることができる。

補償成分決定部５２は、図示の如く、駆動トルク要求値決定部５１において決定された駆動トルク要求値（補償前）を車輪トルクに変換した値（車輪トルク要求値）と、車輪トルク推定器５２ｃにて車輪速値ｒ・ωから推定される現に車輪に作用している車輪トルクの推定値とを受信し、後に詳細に説明される態様により、それらの車輪トルク要求値及び推定値における車体にピッチ・バウンス振動を惹起し得る振動成分を低減又は相殺する補償成分（Ｋ・Ｘ）を算出する。なお、車輪トルク推定値の入力に際しては、後述の運動モデルにおける車輪トルク要求値と車輪トルク推定値との寄与のバランスを調整するために、車輪トルク推定値は、乗算器５２ｄにてフィードバック制御ゲイン（入力ゲイン）λｉｎが乗ぜられた後に補償成分決定部５２に入力されるようになっている。更に、補償成分決定部５２は、運転者によるブレーキ操作又はステアリング操作により車両に生じる車輪トルクの変化に起因するピッチ・バウンス振動を制振するための補償成分を算出するようにしてもよい。この場合には、図中点線で示されている如く、車輪トルク推定器５２ｘにてブレーキ操作量又はステアリング操作量に基づいて推定される車輪トルク推定値が補償成分決定部５２に入力され、車輪トルク要求値等と同様に処理されて、補償成分が算出される。ブレーキ操作量又はステアリング操作量に基づく車輪トルクの変化量の推定は任意の方法を使用することができる。

補償成分決定部５２で算出された補償成分（Ｋ・Ｘ）は、駆動トルク要求値の単位に変換されて補償成分Ｕとなり、加算器ａ１へ出力される。加算器ａ１において、駆動トルク要求値（補償前）に補償成分Ｕが重畳されることにより、駆動トルク要求値が補償される（図示の例では、駆動トルク要求値から補償成分Ｕが差し引かれるように構成されている。）。なお、補償成分決定部５２から補償成分（Ｋ・Ｘ）を出力する際に、補償成分（Ｋ・Ｘ）の寄与を任意の目的で調整するために、制御ゲインλｏｕｔを補償成分（Ｋ・Ｘ）に乗ずる乗算器５２ｆが設けられており、補償成分は、λｏｕｔ・Ｋ・Ｘの状態で加算器ａ１に出力される。そして、制御指令決定部５３において、補償後の駆動トルク要求値に基づいて、そのときのエンジン回転数及び／又はエンジン温度等を参照して、予め実験的に又は理論的に定められたマップを用いて、公知の態様にて、駆動トルクを伝達するように、エンジン２２の各部の駆動器（不図示）への制御指令の決定及び各駆動器への制御指令が出力される。

牽引判定部５９は、牽引ＳＷ４０のＯＮ／ＯＦＦの信号に基づいて、牽引走行状態の有無を判定する。ここでは、牽引ＳＷ４０のＯＮ／ＯＦＦに基づいて牽引走行状態であるか否かを判定することにしたが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、センサ（例えば、力センサ等）の検出結果に基づいて牽引走行状態であるか否かを判定することにしてもよく、また、他のコンローラの牽引判定情報を受信して使用することにしてもよい。

牽引判定部５９は、牽引走行状態の有無に基づいて、乗算器５２ｆの制御ゲインλｏｕｔを設定する。具体的には、牽引判定部５９は、牽引走行状態の場合には、乗算器５２ｆの制御ゲインλｏｕｔを牽引走行状態でない場合に比して小さく又は「０」に設定する。

図３は、牽引判定部５９の処理を説明するためのフローチャートである。同図において、牽引判定部５９は、牽引ＳＷ４０がＯＮであるか否かを判定し（ステップＳ１）、牽引ＳＷ４０がＯＮである場合には（ステップＳ１の「Ｙｅｓ」）、牽引走行状態と判断して（ステップＳ２）、乗算器５２ｆの制御ゲインλｏｕｔを牽引走行状態でない場合に比して小さく又は「０」に設定して、牽引走行時にピッチ・バウンス振動制振制御を抑制または中止させる（ステップＳ３）。

図４は、制振制御装置のピッチ・バウンス振動制振制御を説明するための図であり、図４（Ａ）は、車体振動の力学的運動モデルを説明するための図、図４（Ｂ）は、ばね上振動モデルを用いた場合を示す図、図４（Ｃ）は、補償成分決定部５２を制御ブロック形式で示した図である。図４を参照して、補償成分決定部５２にて算出される補償成分によるピッチ・バウンス制振制御を説明する。

車両１０において、運転者の駆動要求に基づいて駆動装置が作動して車輪トルクの変動が生じると、図４（Ａ）に示すように、車両１０において、車両１０の重心Ｃｇの鉛直方向（ｚ方向）のバウンス振動と、車両１０の重心周りのピッチ方向（θ方向）のピッチ振動が発生しうる。また、車両１０の走行中に路面状態の変化や風の影響により車輪上に力又はトルク（外乱）が作用すると、その外乱が車両に伝達され、やはり、車両１０にバウンス方向およびピッチ方向の振動が発生し得る。そこで、ここに例示するピッチ・バウンス振動制振制御においては、車体のピッチ・バウンス振動の運動モデルを構築し、そのモデルにおいて駆動トルク要求値を車輪トルクに換算した値（車輪トルク要求値）及び／又は現在の車輪トルク推定値を入力した際の車体の変位ｚ、θとその変化率ｄｚ／ｄｔ、ｄθ／ｄｔを車体振動の状態変数として算出し、モデルから得られた状態変数が０に収束するように、すなわち、ピッチ・バウンス振動が抑制されるように、駆動装置（エンジン２２）の駆動トルクが調整される（駆動トルク要求値が補償される）。

まず、制振振動における車両１０のバウンス方向及びピッチ方向の力学的運動モデルとして、例えば、図４（Ｂ）に示すように、車体を質量Ｍ及び慣性モーメントＩの剛体Ｓとみなし、かかる剛体Ｓが、弾性率ｋｆと減衰率ｃｆの前輪サスペンションと、弾性率ｋｒと減衰率ｃｒの後輪サスペンションにより支持されているとする（車体のばね上振動モデル）。この場合、車体の重心のバウンス方向の運動方程式とピッチ方向の運動方程式は下式（１ａ）、（１ｂ）の如く表される。

ここで、Ｌｆ、Ｌｒは、それぞれ重心から前輪軸及び後輪軸までの距離であり、ｒは、車輪半径であり、ｈは重心の路面からの高さ（すなわち、重心の車高）である。なお、式（１ａ）において、第１項、第２項は、前輪軸から、第３項、第４項は、後輪軸からの力の成分であり、式（１ｂ）において、第１項は、前輪軸から、第２項は、後輪軸からの力のモーメント成分であり、第３項は、駆動輪において発生する車輪トルクＴが車体の重心周りに与える力のモーメント成分である。

上記の式（１ａ）及び（１ｂ）は、車体の変位ｚ、θとその変化率ｄｚ／ｄｔ、ｄθ／ｄｔを状態変数ベクトルＸ（ｔ）として、下記の式（２ａ）の如く、線形システムの状態方程式（２ａ）の形式に書き換えることができる。
ｄＸ（ｔ）／ｄｔ＝Ａ・Ｘ（ｔ）＋Ｂ・ｕ（ｔ）・・・（２ａ）
ここで、Ｘ（ｔ）、Ａ，Ｂはそれぞれ、下式の如く表すことができる。

ここで、行列Ａの各要素ａ１〜ａ４およびｂ１〜ｂ４は、それぞれ、式（１ａ）、（１ｂ）のｚ、θ、ｄｚ／ｄｔ、ｄθ／ｄｔの係数を纏めることにより与えられ、以下の如く表すことができる。

ａ１＝−（ｋｆ＋ｋｒ）／Ｍ
ａ２＝−（ｃｆ＋ｃｒ）／Ｍ
ａ３＝−（ｋｆ・Ｌｆ−ｋｒ・Ｌｒ）／Ｍ
ａ４＝−（ｃｆ・Ｌｆ−ｃｒ・Ｌｒ）／Ｍ
ｂ１＝−（Ｌｆ・ｋｆ−Ｌｒ・ｋｒ）／Ｉ
ｂ２＝−（Ｌｆ・ｃｆ−Ｌｒ・ｃｒ）／Ｉ
ｂ３＝−（Ｌｆ^２・ｋｆ＋Ｌｒ^２・ｋｒ）／Ｉ
ｂ４＝−（Ｌｆ^２・ｃｆ＋Ｌｒ^２・ｃｒ）／Ｉ

また、ｕ（ｔ）は、ｕ（ｔ）＝Ｔであり、状態方程式（２ａ）にて表されるシステムの入力である。したがって、式（１ｂ）より、行列Ｂの要素ｐ１は、ｐ１＝ｈ／（Ｉ・ｒ）である。

状態方程式（２ａ）において、ｕ（ｔ）＝−Ｋ・Ｘ（ｔ）・・・（２ｂ）とおくと、状態方程式（２ａ）は、下式（２ｃ）の微分方程式で表すことができる。

ｄＸ（ｔ）／ｄｔ＝（Ａ−ＢＫ）・Ｘ（ｔ）・・・（２ｃ）
従って、Ｘ（ｔ）の初期値Ｘ０（ｔ）＝（０，０，０）と設定して（トルク入力がなされる前には振動はないものとする）、振動状態ベクトルＸ（ｔ）の微分方程式（２ｃ）を解いたときに、Ｘ（ｔ）、すなわち、バウンス方向およびピッチ方向の変位及びその時間変化率の大きさを「０」に収束させるゲインＫが決定されれば、ピッチ・バウンス振動を抑制するトルク値ｕ（ｔ）が決定されることになる。かかるトルク値ｕ（ｔ）をエンジン２２の駆動トルク要求値に変換した値が制振制御によりエンジン２２に与えられる補償成分である。

ゲインＫは、所謂、最適レギュレータの理論を用いて決定することができる。かかる理論によれば、２次形式の評価関数で表すことができる。

Ｊ＝１／２・∫（ＸＴＱＸ＋ｕＴＲｕ）ｄｔ・・・（３ａ）
ただし、積分範囲は０〜∞である。

ここで、評価関数Ｊの値が最小になるとき、状態方程式（２ａ）において、Ｘ（ｔ）が安定的に収束し、評価関数Ｊを最小にする行列Ｋは、Ｋ＝Ｒ^−１・Ｂ^Ｔ・Ｐにより与えられることが知られている。ここでは、Ｐは、リカッテイ方程式−ｄＰ＝Ａ^ＴＰ＋ＰＡ＋Ｑ−ＰＢＲ^−１Ｂ^ＴＰの解である。リカッテイ方程式は、線形システムの分野において知られている任意の方法により解くことができ、これにより、ゲインＫが決定される。

上記の評価関数Ｊ及びリカッテイ方程式のＱ、Ｒは、それぞれ、任意に設定される半正定対称行列、正定対称行列であり、システム設計者により決定される評価関数Ｊの重み行列である。例えば、ここで考えている運動モデルの場合は、Ｑ、Ｒは、以下のように表すことができる。

上記の式（３ａ）において、状態ベクトルの成分のうち、特定のもの、例えば、ｄｚ／ｄｔ、ｄθ／ｄｔのノルム（大きさ）をその他の成分、例えば、ｚ、θのノルムより大きく設定すると、ノルムを大きく設定された成分が相対的に、より安定的に収束されることとなる。また、Ｑの成分の値ｑ1〜ｑ4を大きくすると、過度特性重視、すなわち、状態ベクトルの値が速やかに安定して収束し、Ｒの値ρを大きくすると、消費エネルギーが低減される。

補償成分決定部５２は、図４（Ｃ）に示すように、まず、運動モデルの車輪トルク入力端へ、駆動トルク要求値決定部５１からの駆動トルク要求値を車輪トルクに換算して得られる車輪トルク要求値Ｔｗｏと現に車輪において発生している車輪トルク（の推定値）Ｔｗがそれぞれ入力される（更に、図中点線の如く、ブレーキ操作量又はステアリング操作量に対応する車輪トルク推定値が入力されるようになっていてよい）。次いで、運動モデルにおいて、状態変数ベクトルＸ（ｔ）が算出される。そして、その状態ベクトルＸ（ｔ）に、上記の如く状態変数ベクトルＸ（ｔ）を０又は最小値に収束させるべく決定されたゲインＫを乗じた値Ｋ・Ｘ（＝−ｕ（ｔ））が算出され、そのＫ・Ｘが、制御ゲインλｏｕｔが乗じられた後、エンジン２２の駆動トルク要求値単位の補償成分Ｕに換算される。

算出された補償成分Ｕは加算器ａ１へ出力され、加算器ａ１において、駆動トルク要求値から差し引かれることになる。車体のピッチ・バウンス振動システムは、上記式（１ａ）および（１ｂ）からも理解される如く、共振システムであり、任意の入力に対して状態変数ベクトルＸ（ｔ）の値は、実質的には、システムの固有振動数を概ね中心とした或るスペクトル特性を有する帯域（通常、１〜５Ｈｚ程度）の周波数成分のみとなっている。従って、上記の如く、駆動トルク要求値または現に発生している車輪トルクのうち、システムの固有振動数の成分、すなわち、車体においてピッチ・バウンス振動を引き起こす成分が低減または除去され、車体におけるピッチ・バウンス振動が抑制されることになる。

図４（Ｃ）における運動モデルに対して、外乱の作用として入力される現に発生している車輪トルクの値Ｔｗは、理想的には、各輪にトルクセンサを設け、実際に検出されればよいが、通常の車両の各輪にトルクセンサを設けることは困難である。そこで、図示の例では、車輪トルクの外乱入力として、走行中の車両におけるその他の検出可能な値から車輪トルク推定器５２ｃ（図２）にて推定された車輪トルク推定値が用いられる。車輪トルク推定値Ｔｗは、典型的には、駆動輪の車輪速センサから得られる車輪回転速ω又は車輪速値ｒ・ωの時間微分を用いて、
Ｔｗ＝Ｍ・ｒ^２・ｄω／ｄｔ・・・（４ａ）
と推定することができる。ここで、Ｍは車両の重量、ｒは車輪半径である。駆動輪が路面の接地箇所において発生している駆動力の総和が、車両の全体の駆動力Ｍ・Ｇ（Ｇは加速度）に等しいとすると、車輪トルクＴｗは、
Ｔｗ＝Ｍ・Ｇ・ｒ・・・（４ｂ）

にて与えられる。車輪の加速度Ｇは、車輪速度ｒ・ωの微分値より、
Ｇ＝ｒ・ｄω／ｄｔ・・・（４ｃ）
で与えられるので、車輪トルクは、式（４ａ）、（４ｂ）の如く推定される。なお、車輪トルク推定値は、車輪速ではなく、エンジン回転速、変速機回転速、タービン回転速など、駆動輪に作動的に連結した駆動系の回転軸の回転速から推定することにしてもよい。駆動装置のエンジン又はモータの出力軸の回転速ｎｅを用いる場合には、駆動輪の車輪回転速は、
ωｅ＝ｎｅ×トランスミッション（変速機）ギヤ比×デフ（作動装置）ギヤ比・（５）
により与えられる。また、変速機の出力軸の回転速ｎｏを用いる場合は、
ω０＝ｎ０×ギヤ比・・・（６）
により与えられる。そして、式（５）または（６）の駆動輪の車輪回転速ωの推定値は、式（４）に代入され、車輪トルク推定値が算出される。

以上説明したように、実施の形態１によれば、牽引判定部５９は、牽引走行状態であるか否かを判定し、牽引走行状態である場合には、ピッチ・バウンス制振制御の内容を変更することとしたので、牽引走行時であっても車両振動を低減することが可能となる。

また、実施の形態１によれば、牽引判定部５９は、牽引走行状態であるか否かを判定し、牽引走行状態である場合には、ピッチ・バウンス制振制御を抑制または中止させることとしたので、牽引走行による外力の影響を排除して、ピッチ・バウンス制振制御による前後振動等の不具合を回避することが可能となる。

（実施の形態２）
実施の形態１では、車両が牽引走行状態にある場合には、ピッチ・バウンス制振制御を抑制または中止する構成である。これに対して、実施の形態２は、車両が牽引走行状態にある場合には、ピッチ制振運動モデルを牽引走行による外力を考慮した牽引走行用ピッチ・バウンス制振運動モデルに切り替え、外力の検出結果に基づいて、牽引走行用ピッチ・バウンス制振運動モデルを使用してピッチ・バウンス振動制振制御を行う構成である。

図５は、電子制御装置５０の実施の形態２の内部の構成を制御ブロック形式で表した図である。図４において、図２と同等な機能を有する部位には同一符号を付して共通する部分の説明を省略し、異なる点についてのみ説明する。

補償成分決定部５２は、上記式（１ａ）、（１ｂ）で示した、ピッチ・バウンス制振振動における車体のバウンス方向及びピッチ方向の力学的運動モデル（以下、「第１のモデル」と称する）に加えて、第１のモデルにおいて牽引による外力を考慮した第２のモデルを備えており、牽引判定部５９から入力されるモデル選択信号に応じて、第１のモデルまたは第２のモデルを選択して、選択したモデルを使用して、補償成分（Ｋ・Ｘ）を算出する。

図６は、牽引による外力を考慮した第２のモデルを説明するための図である。図６において、図３と同一部分は同一符号を付してある。図６において、車両１０と被牽引車１００は、連結器７０を介して連結されており、ｌｔを車両１０の重心から被牽引車１００の接合部までの距離（ｍ）、ｈｔを被牽引車１００の接合部の高さ（ｍ）、Ｆｔｚを車両１０が被牽引車１００から受ける上下方向の力、Ｆｔｘを車両１０が被牽引車から受ける前後方向の力、Ｆｘ＝Ｆｔｚｃｏｓθ＋Ｆｔｘｓｉｎθ、Ｆｚ＝Ｆｔｚｃｏｓθ＋Ｆｔｘｓｉｎθとした場合、車両１０の重心のバウンス方向の運動方程式とピッチ方向の運動方程式は、下式（７ａ）、（７ｂ）の如く表すことができる。

式（７ａ）のＦｚの項と、式（７ｂ）のＬｔ・Ｆｚ＋（ｈ−ｈｔ）Ｆｘの項は、被牽引車１００の外力を考慮した項である。

図６に戻り、力センサ４１は、車両１０が被牽引車１００から受ける上下方向の力Ｆｔｚおよび前後方向の力Ｆｔｘを検出して、補償成分決定部５２に出力する。牽引判定部５９は、牽引ＳＷ４０のＯＮ／ＯＦＦの信号に基づいて、牽引走行状態の有無を判定する。牽引判定部５９は、牽引走行状態の有無に応じたモデル選択信号（例えば、牽引走行状態でない場合「０」、牽引走行状態の場合に「１」）を補償成分決定部５２に出力して、第１のモデルまたは第２のモデルの使用の切り替えを行う。

補償成分決定部５２は、牽引判定部５９から入力されるモデル選択信号に基づいて、第１のモデルまたは第２のモデルを選択し（例えば、モデル選択信号が「０」の場合に第１のモデルを選択、モデル選択信号が「１」の場合に第２のモデルを選択）、選択したモデルを使用して、補償成分（Ｋ・Ｘ）を算出する。

補償成分決定部５２は、第１のモデルを使用する場合には、駆動トルク要求値決定部５１に於いて決定された駆動トルク要求値（補償前）を車輪トルクに変換した値（車輪トルク要求値）と、車輪トルク推定器５２ｃにて車輪速ｒ・ωから推定される現に車輪に作用している車輪トルクの推定値とに基づいて、上記式（１ａ）、（１ｂ）で示される第１のモデルを使用して、それらの車輪トルク要求値及び推定値に於ける車体にピッチ・バウンス振動を惹起し得る振動成分を低減又は相殺する補償成分（Ｋ・Ｘ）を算出する。他方、補償成分決定部５２は、第２のモデルを使用する場合には、駆動トルク要求値決定部５１に於いて決定された駆動トルク要求値（補償前）を車輪トルクに変換した値（車輪トルク要求値）および車輪トルク推定器５２ｃにて車輪速ｒ・ωから推定される現に車輪に作用している車輪トルクの推定値に加えて、力センサ４１にて検出される被牽引車１００から受ける上下方向の力Ｆｔｚおよび前後方向の力Ｆｔｘに基づいて、上記式（７ａ）、（７ｂ）で示される第２のモデルを使用して、それらの車輪トルク要求値及び推定値に於ける車体にピッチ・バウンス振動を惹起し得る振動成分を低減又は相殺する補償成分（Ｋ・Ｘ）を算出する。

図７は、実施の形態２に係る牽引判定部５９の処理を説明するためのフローチャートである。同図において、牽引判定部５９は、牽引ＳＷ４０がＯＮであるか否かを判定し（ステップＳ１１）、牽引ＳＷ４０がＯＮである場合には（ステップＳ１１の「Ｙｅｓ」）、牽引走行状態と判断して（ステップＳ１２）、第１のモデルを選択するためのモデル選択信号を補償成分決定部５２に出力する（ステップＳ１３）。他方、牽引ＳＷ４０がＯＮでない場合（ステップＳ１１の「Ｎｏ」）、すなわち、牽引ＳＷ４０がＯＦＦの場合には、牽引走行状態でないと判断して（ステップＳ１４）、第２のモデルを選択するためのモデル選択信号を補償成分決定部５２に出力する（ステップＳ１５）。

実施の形態２によれば、牽引判定部５９は、牽引走行状態にあるか否かを判定し、牽引走行状態である場合には、補償成分決定部５２で使用する運動モデルを、牽引走行による外力の影響を考慮した第２の運動モデルに切り替え、補償成分決定部５２は、牽引による外力を検出する力センサ４１の検出結果に基づいて、第２の運動モデルを使用して制振制御を実行することとしたので、牽引走行時であっても車両振動を低減することが可能となる。

なお、上記実施の形態における制振制御は、運動モデルとしてばね上運動モデルを仮定して最適レギュレータの理論を利用した制振制御であるが、本発明の概念は、車輪トルク推定値を利用するものであれば、ここに紹介されているもの以外の運動モデルを採用したもの或いは最適レギュレータ以外の制御手法により制振を行うものにも適用され、そのような場合も本発明の範囲に属する。

以上のように、本発明に係る制振制御装置、制振制御方法、および制振制御用プログラムは、車両を牽引用車両として使用する場合において、その振動を低減する場合に広く利用可能である。

本発明の実施の形態１に係る制振制御装置を搭載した自動車等の車両を模式的に示した図である。 電子制御装置の内部の概略構成を制御ブロック形式で表した図である。 牽引判定部の処理を説明するためのフローチャートである。 制振制御装置において仮定される車体振動の力学的運動モデル（第１のモデル）を説明するための図である。 実施の形態２に係る電子制御装置の内部の構成を制御ブロック形式で表したものである。 牽引による外力を考慮した車体振動の力学的運動モデル（第２のモデル）を説明するための図である。 実施の形態２に係る牽引判定部の処理を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１０ 車両
１２ＦＬ、ＦＲ、ＲＬ、ＲＲ 車輪
１４ アクセルペダルセンサ
２０ 駆動装置
３０ＦＬ、ＦＲ、ＲＬ、ＲＲ 車輪速センサ
４０ 牽引ＳＷ
５０ 電子制御装置
５０ａ 駆動制御装置
５０ｂ 制動制御装置
５１ 駆動トルク要求値決定部
５２ 補償成分決定部
５３ 制御指令決定部
５９ 牽引判定部

Claims (5)

1. 制駆動力を制御して車両の振動を低減する制振制御装置において、
   車両の振動を低減するために、車両の振動状態に基づいて制駆動力を制御して制振制御を行う制振制御手段と、
   車両が牽引走行状態であるか否かを判定する牽引判定手段と、
   前記牽引判定手段で車両が牽引走行状態であると判定された場合に、前記制振制御の内容を変更する制振制御変更手段と、
   を備えたことを特徴とする制振制御装置。
2. 前記制振制御変更手段は、前記牽引判定手段で車両が牽引走行状態であると判定された場合に、前記制振制御を抑制または中止させることを特徴とする請求項１に記載の制振制御装置。
3. さらに、牽引による外力を検出する外力検出手段を備え、
   前記制振制御変更手段は、前記牽引判定手段で車両が牽引走行状態であると判断された場合に、前記制振制御手段の運動モデルを、牽引走行による外力の影響を考慮した第２の運動モデルに切り替え、前記制振制御手段は、前記外力検出手段の検出結果に基づいて、前記第２の運動モデルを使用して制振制御を実行することを特徴とする請求項１に記載の制振制御装置。
4. 制駆動力を制御して車両の振動を低減する制振制御方法において、
   車両振動を低減するために、車両の振動状態に基づいて制駆動力を制御して制振制御を行う制振制御工程と、
   車両が牽引走行状態であるか否かを判定する牽引判定工程と、
   前記牽引判定工程で車両が牽引走行状態であると判定された場合に、前記制振制御の内容を変更する制振制御変更工程と、
   を含むことを特徴とする制振制御方法。
5. 制駆動力を制御して車両の振動を低減する制振制御装置に搭載される制振制御用プログラムにおいて、
   コンピュータに、
   車両振動を低減するために、車両の振動状態に基づいて制駆動力を制御して制振制御を行う制振制御工程と、
   車両が牽引走行状態であるか否かを判定する牽引判定工程と、
   前記牽引判定工程で車両が牽引走行状態であると判定された場合に、前記制振制御の内容を変更する制振制御変更工程と、
   を実行させることを特徴とする制振制御用プログラム。

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