JP2012224304A - Damping control device of vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両の制振制御装置に関し、特に、エンジンの出力トルクに起因して生じる振動を低減するための制振制御において用いられるゲインを変更する技術に関する。 The present invention relates to a vehicle vibration damping control device, and more particularly, to a technique for changing a gain used in vibration damping control for reducing vibration caused by engine output torque.
エンジンに加えて、電動モータを駆動源として搭載したハイブリッド車が知られている。ハイブリッド車は、電気自動車の一種として分類される場合もある。ハイブリッド車は、エンジンを停止したまま電動モータのみを用いて走行することが可能である。このような態様でハイブリッド車が走行した場合、エンジンから出力されるトルクがないため、車両において生じる振動が非常に小さい。しかしながら、たとえばエンジンを始動する場合などには、エンジンの出力トルクの変動が大きいため、エンジンの出力トルクに起因して車両において生じる振動が大きくなり得る。このような振動は乗員に不快感を与え得る。 In addition to the engine, a hybrid vehicle equipped with an electric motor as a drive source is known. Hybrid vehicles may be classified as a type of electric vehicle. The hybrid vehicle can travel using only the electric motor while the engine is stopped. When the hybrid vehicle travels in such a manner, there is no torque output from the engine, so vibration generated in the vehicle is very small. However, for example, when the engine is started, the fluctuation in the output torque of the engine is large, so that the vibration generated in the vehicle due to the output torque of the engine can be large. Such vibration can cause discomfort to the passenger.
そこで、特開2008−24022号公報(特許文献1)に記載のように、エンジンの出力トルクに応じて電動モータの出力トルクを制御することによって、エンジンの出力トルクに起因した振動を打ち消し、低減する制振制御が実行される。 Therefore, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-24022 (Patent Document 1), by controlling the output torque of the electric motor according to the output torque of the engine, vibration caused by the output torque of the engine is canceled and reduced. The vibration suppression control is executed.
しかしながら、たとえばエンジンの出力トルクに対するゲインを高くすることによって、振動を打ち消すために電動モータから出力される制振トルクを常に大きくすると、大きな振動が発生し得る運転状況下においては振動を効果的に低減できる一方で、大きな振動が発生し難い運転状況下においては電動モータから出力される制振トルクによって逆に車両が加振される。たとえば、エンジンを始動する過程において、初爆時には大きな振動が発生し得る一方で、初爆後は発生し得る振動が小さくなるため、大きなゲインは必要ではない。ゲインが大きいままであると、電動モータによって車両が加振されることに起因して車内に音が発生し得る。 However, for example, if the damping torque output from the electric motor is constantly increased in order to cancel the vibration by increasing the gain with respect to the output torque of the engine, the vibration is effectively reduced under a driving situation where a large vibration can occur. On the other hand, the vehicle is vibrated on the contrary by the damping torque output from the electric motor in a driving situation where large vibrations are unlikely to occur. For example, in the process of starting the engine, a large vibration can be generated at the first explosion, while a vibration that can be generated after the first explosion is reduced, so that a large gain is not necessary. If the gain remains large, sound may be generated in the vehicle due to vibration of the vehicle by the electric motor.
本発明は、上述の課題を鑑みてなされたものであって、その目的は、発生し得る音を小さくしつつ、振動を低減することである。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to reduce vibration while reducing sound that can be generated.
車両の制振制御装置は、エンジンが出力するトルクに起因して生じる振動を低減するためのトルクを出力するための制振制御手段と、制振制御手段において用いられるゲインを、エンジンをクランキングしてから初爆までの期間と、初爆後の期間とで変更するための変更手段とを備える。 A vibration suppression control device for a vehicle cranks the engine by using a vibration suppression control means for outputting torque for reducing vibration caused by torque output from the engine and a gain used in the vibration suppression control means. And a changing means for changing the period from the first explosion to the period after the first explosion.
この構成によると、制振制御において用いられるゲインが、エンジンをクランキングしてから初爆までの期間と、初爆後の期間との各々の期間に対して適切に定められる。たとえば大きな振動が発生し得る初爆までの期間ではゲインを大きくする一方で、大きな振動が発生し難い初爆後の期間ではゲインが小さくされる。これにより、初爆以前の期間においては振動を効果的に低減する一方で、初爆後の期間においては、制振制御に起因して発生し得る音を低減できる。 According to this configuration, the gain used in the vibration suppression control is appropriately determined for each of the period from the cranking of the engine to the first explosion and the period after the first explosion. For example, the gain is increased during the period up to the first explosion when large vibrations can occur, while the gain is decreased during the period after the first explosion when large vibrations are unlikely to occur. Thereby, while the vibration is effectively reduced in the period before the first explosion, the sound that can be generated due to the vibration suppression control can be reduced in the period after the first explosion.
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号が付されている。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same parts are denoted by the same reference numerals. Their names and functions are also the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated.
図1を参照して、本実施の形態に係る車両1の全体ブロック図が説明される。車両1は、エンジン10と、駆動軸16と、第1モータジェネレータ(以下、第1MGと記載する)20と、第2モータジェネレータ(以下、第2MGと記載する)30と、動力分割装置40と、減速機58と、PCU(Power Control Unit)60と、バッテリ70と、駆動輪80と、スタートスイッチ150と、制動装置151と、ECU(Electronic Control Unit)200とを含む。
With reference to FIG. 1, an overall block diagram of a
この車両1は、エンジン10および第2MG30の少なくとも一方から出力される駆動力によって走行する。エンジン10が発生する動力は、動力分割装置40によって2経路に分割される。2経路のうちの一方の経路は減速機58を介して駆動輪80へ伝達される経路であり、他方の経路は第1MG20へ伝達される経路である。
The
第1MG20および第2MG30は、たとえば、三相交流回転電機である。第1MG20および第2MG30は、PCU60によって駆動される。 First MG 20 and second MG 30 are, for example, three-phase AC rotating electric machines. First MG 20 and second MG 30 are driven by PCU 60.
第1MG20は、動力分割装置40によって分割されたエンジン10の動力を用いて発電してPCU60を経由してバッテリ70を充電するジェネレータとしての機能を有する。また、第1MG20は、バッテリ70からの電力を受けてエンジン10の出力軸であるクランク軸を回転させる。これによって、第1MG20は、エンジン10を始動するスタータとしての機能を有する。
The first MG 20 has a function as a generator that generates power using the power of the
第2MG30は、バッテリ70に蓄えられた電力および第1MG20により発電された電力の少なくともいずれか一方を用いて駆動輪80に駆動力を与える駆動用モータとしての機能を有する。また、第2MG30は、回生制動によって発電された電力を用いてPCU60を経由してバッテリ70を充電するためのジェネレータとしての機能を有する。
Second MG 30 has a function as a driving motor that applies driving force to driving
エンジン10は、たとえば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関である。エンジン10は、複数の気筒102と、複数の気筒102の各々に燃料を供給する燃料噴射装置104とを含む。燃料噴射装置104は、ECU200からの制御信号S1に基づいて、各気筒に対して適切な時期に適切な量の燃料を噴射したり、各気筒に対する燃料の噴射を停止したりする。
The
さらに、エンジン10には、エンジン10のクランク軸の回転速度(以下、エンジン回転速度と記載する)Neを検出するためのエンジン回転速度センサ11が設けられる。エンジン回転速度センサ11は、検出されたエンジン回転速度Neを示す信号をECU200に送信する。
Furthermore, the
動力分割装置40は、駆動輪80を回転させるための駆動軸16、エンジン10の出力軸および第1MG20の回転軸(出力軸)の三要素の各々を機械的に連結する。動力分割装置40は、上述の三要素のうちのいずれか一つを反力要素とすることによって、他の2つの要素間での動力の伝達を可能とする。第2MG30の回転軸(出力軸)は、駆動軸16に連結される。
動力分割装置40は、サンギヤ50と、ピニオンギヤ52と、キャリア54と、リングギヤ56とを含む遊星歯車機構である。ピニオンギヤ52は、サンギヤ50およびリングギヤ56の各々と噛み合う。キャリア54は、ピニオンギヤ52を自転可能に支持するとともに、エンジン10のクランク軸に連結される。サンギヤ50は、第1MG20の回転軸に連結される。リングギヤ56は、駆動軸16を介在して第2MG30の回転軸および減速機58に連結される。
エンジン10、第1MG20および第2MG30が動力分割装置40によって連結されることにより、第1MG20の回転速度Nm1と、エンジン回転速度Neと、第2MG30の回転速度Nm2とは、図2の共線図上で1本の直線で結ばれる関係を維持するように各要素の回転速度Nm1,Ne,Nm2が変化する。
When
図2に示す共線図の三本の縦軸のうちの左側の縦軸がサンギヤ50の回転速度、すなわち、第1MG20の回転速度Nm1を示す。また、図2に示す共線図の中央の縦軸がキャリア54の回転速度、すなわち、エンジン回転速度Neを示す。また、図2に示す共線図の右側の縦軸がリングギヤ56の回転速度、すなわち、第2MG30の回転速度Nm2を示す。なお、図2の共線図の各縦軸の矢印の方向が正回転方向を示し、矢印の方向と逆方向が負回転方向を示す。
The left vertical axis of the three vertical axes in the alignment chart shown in FIG. 2 indicates the rotational speed of the
一例として、図2の実線に示すように、車両1が、第1MG20の回転速度Nm1がNm1(0)であって、エンジン回転速度NeがNe(0)であって、かつ、第2MG30の回転速度Nm2がNm2(0)であると想定する。
As an example, as indicated by the solid line in FIG. 2, the
一方、走行中にエンジン10への燃料噴射を停止すると、エンジン回転速度Neはゼロになるように低下する。このとき、図2の破線に示すように、第1MG20の回転速度Nm1がNm1(0)からNm1(1)へと負回転方向に回転速度が増加する。
On the other hand, when the fuel injection to the
車両1が走行中であって、エンジン回転速度Neがゼロである場合に、第1MG20を用いてエンジン10を始動させる場合を想定する。この場合、第1MG20の回転速度Nm1をNm1(1)(図2の破線)からNm1(0)(図2の実線)に引き上げることによってエンジン10をクランキングし、エンジン回転速度Neを上昇させる。
It is assumed that the
図1に戻って、減速機58は、動力分割装置40や第2MG30からの動力を駆動輪80に伝達する。また、減速機58は、駆動輪80が受けた路面からの反力を動力分割装置40や第2MG30に伝達する。
Returning to FIG. 1, the
PCU60は、バッテリ70に蓄えられた直流電力を第1MG20および第2MG30を駆動するための交流電力に変換する。PCU60は、ECU200からの制御信号S2に基づいて制御されるコンバータおよびインバータ(いずれも図示せず)を含む。コンバータは、バッテリ70から受けた直流電力の電圧を昇圧してインバータに出力する。インバータは、コンバータが出力した直流電力を交流電力に変換して第1MG20および/または第2MG30に出力する。これにより、バッテリ70に蓄えられた電力を用いて第1MG20および/または第2MG30が駆動される。また、インバータは、第1MG20および/または第2MG30によって発電される交流電力を直流電力に変換してコンバータに出力する。コンバータは、インバータが出力した直流電力の電圧を降圧してバッテリ70へ出力する。これにより、第1MG20および/または第2MG30により発電された電力を用いてバッテリ70が充電される。なお、コンバータは、省略してもよい。
バッテリ70は、蓄電装置であり、再充電可能な直流電源である。バッテリ70としては、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池が用いられる。バッテリ70の電圧は、たとえば200V程度である。バッテリ70は、上述したように第1MG20および/または第2MG30により発電された電力を用いて充電される他、外部電源(図示せず)から供給される電力を用いて充電されてもよい。なお、バッテリ70は、二次電池に限らず、直流電圧を生成できるもの、たとえば、キャパシタ、太陽電池、燃料電池等であってもよい。
The
バッテリ70には、バッテリ70の電池温度TBを検出するための電池温度センサ156と、バッテリ70の電流IBを検出するための電流センサ158と、バッテリ70の電圧VBを検出するための電圧センサ160とが設けられる。
The
電池温度センサ156は、電池温度TBを示す信号をECU200に送信する。電流センサ158は、電流IBを示す信号をECU200に送信する。電圧センサ160は、電圧VBを示す信号をECU200に送信する。
スタートスイッチ150は、たとえば、プッシュ式スイッチである。スタートスイッチ150は、キーをキーシリンダに差し込んで所定の位置まで回転させるものであってもよい。スタートスイッチ150は、ECU200に接続される。運転者がスタートスイッチ150を操作することに応じて、スタートスイッチ150は、信号STをECU200に送信する。
The
ECU200は、たとえば、車両1のシステムが停止状態である場合に信号STを受信した場合に、起動指示を受けたと判断して、車両1のシステムを停止状態から起動状態に移行させる。また、ECU200は、車両1のシステムが起動状態である場合に信号STを受信した場合に、停止指示を受けた判断して、車両1のシステムを起動状態から停止状態に移行させる。
For example, when the signal ST is received when the system of the
第1レゾルバ12は、第1MG20の回転速度Nm1を検出する。第1レゾルバ12は、検出された回転速度Nm1を示す信号をECU200に送信する。第2レゾルバ13は、第2MG30の回転速度Nm2を検出する。第2レゾルバ13は、検出された回転速度Nm2を示す信号をECU200に送信する。
The
車輪速センサ14は、駆動輪80の回転速度Nwを検出する。車輪速センサ14は、検出された回転速度Nwを示す信号をECU200に送信する。ECU200は、受信した回転速度Nwに基づいて車速Vを算出する。なお、ECU200は、回転速度Nwに代えて第2MG30の回転速度Nm2に基づいて車速Vを算出するようにしてもよい。
The
制動装置151は、ブレーキアクチュエータ152と、ディスクブレーキ154とを含む。ディスクブレーキ154は、車輪と一体的に回転するブレーキディスクと、油圧を用いてブレーキディスクの回転を制限するブレーキキャリパとを含む。ブレーキキャリパは、ブレーキディスクを回転軸と平行な方向で挟み込むように設けられるブレーキパッドと、油圧をブレーキパッドに伝達するためのホイールシリンダとを含む。ブレーキアクチュエータ152は、ECU200から受信する制御信号S3に基づいて、運転者がブレーキペダルを踏み込むことによって発生する油圧と、ポンプおよび電磁弁等を用いて発生する油圧とを調整してホイールシリンダに供給される油圧を調整する。図1において、制動装置151は、後輪の右側にのみ図示されるが、制動装置151は、各車輪毎に設けられるものとする。
ECU200は、エンジン10を制御するための制御信号S1を生成し、その生成した制御信号S1をエンジン10へ出力する。また、ECU200は、PCU60を制御するための制御信号S2を生成し、その生成した制御信号S2をPCU60へ出力する。さらに、ECU200は、ブレーキアクチュエータ152を制御するための制御信号S3を生成し、その生成した制御信号S3をブレーキアクチュエータ152へ出力する。
ECU200は、エンジン10およびPCU60等を制御することによって車両1が最も効率よく運行できるようにハイブリッドシステム全体、すなわち、バッテリ70の充放電状態、エンジン10、第1MG20および第2MG30の動作状態を制御する。
The
ECU200は、運転席に設けられたアクセルペダル(図示せず)の踏込み量に対応する要求駆動力を算出する、ECU200は、算出された要求駆動力に応じて、第1MG20および第2MG30のトルクと、エンジン10の出力とを制御する。
上述したような構成を有する車両1においては、発進時や低速走行時等であってエンジン10の効率が悪い場合には、第2MG30のみによる走行が行なわれる。また、通常走行時には、たとえば動力分割装置40によりエンジン10の動力が2経路の動力に分けられる。一方の動力で駆動輪80が直接的に駆動される。他方の動力で第1MG20を駆動して発電が行なわれる。このとき、ECU200は、発電された電力を用いて第2MG30を駆動させる。このように第2MG30を駆動させることにより駆動輪80の駆動補助が行なわれる。
In the
さらに、ECU200は、エンジン10の出力トルクに応じて第2MG30の出力トルクを制御することによって、エンジン10の出力トルクに起因した振動を打ち消し、低減する制振制御を実行する。たとえば、第2MG30の出力トルクは、エンジン10の出力トルクと所定のゲインとの積に応じて、振動を打ち消すように制御される。なお、制振制御には周知の一般的な技術を利用すればよいため、ここではその詳細な説明は繰り返さない。
Further,
車両1の減速時には、駆動輪80の回転に従動する第2MG30がジェネレータとして機能して回生制動が行なわれる。回生制動によって回収した電力は、バッテリ70に蓄えられる。なお、ECU200は、蓄電装置の残容量(以下の説明においては、SOC(State of Charge)と記載する)が低下し、充電が特に必要な場合には、エンジン10の出力を増加させて第1MG20による発電量を増加させる。これにより、バッテリ70のSOCが増加させられる。また、ECU200は、低速走行時でも必要に応じてエンジン10からの駆動力を増加させる制御を行なう場合もある。たとえば、上述のようにバッテリ70の充電が必要な場合や、エアコン等の補機が駆動される場合や、エンジン10の冷却水の温度を所定温度まで上げる場合等である。
When the
ECU200は、バッテリ70の充電量および放電量を制御する際に、電池温度TBおよび現在のSOCに基づいて、バッテリ70の充電時に許容される入力電力(以下の説明においては、「充電電力上限値Win」と記載する)およびバッテリ70の放電時に許容される出力電力(以下の説明においては、「放電電力上限値Wout」と記載する)を設定する。たとえば、現在のSOCが低下すると、放電電力上限値Woutは徐々に低く設定される。一方、現在のSOCが高くなると、充電電力上限値Winは徐々に低下するように設定される。
When controlling the amount of charge and the amount of discharge of the
また、バッテリ70として用いられる二次電池は、低温時に内部抵抗が上昇する温度依存性を有する。また、高温時には、さらなる発熱によって温度が過上昇することを防止する必要がある。このため、電池温度TBの低温時および高温時には、放電電力上限値Woutおよび充電電力上限値Winの各々を低下させることが好ましい。ECU200は、電池温度TBおよび現在SOCに応じて、たとえば、マップ等を用いることによって、充電電力上限値Winおよび放電電力上限値Woutを設定する。
Further, the secondary battery used as the
本実施の形態においては、車両1の走行中に第1MG20を用いてエンジン10を始動させる場合、第1MG20が発電する電力が充電電力上限値Winよりも小さくなるように、第1MG20のトルクが制限される。
In the present embodiment, when
図3を参照して、本実施の形態に係る車両1に搭載されたECU200で実行される処理について説明する。以下に説明する処理は、ソフトウェアにより実行するようにしてもよく、ハードウェアにより実行するようにしてもよく、ソフトウェアとハードウェアとの協働により実行するようにしてもよい。
With reference to FIG. 3, the process performed by
ステップ(以下、ステップをSと記載する)100にて、ECU200は、エンジン10の始動処理を実行中であるか否か、具体的にはエンジン10を第1MG20によりクランキング中であるか否かを判定する。始動処理を実行中であると(S100にてYES)、S102にて、ECU200は、エンジン10の回転速度Neが所定のしきい値以上であるか否かを判定する。エンジン10の回転速度Neが所定のしきい値以上であるか否かを判定することにより、エンジン10において初爆前であるか否かが判定される。
In step (hereinafter, step is described as S) 100,
初爆前であると(S102にてYES)、S104にて、制振制御において、所定のゲインG1が用いられる。すなわち、クランキングから初爆までの期間は、ゲインG1が用いられる。初爆後であると(S102にてNO)、S106にて、ゲインG1とは異なる所定のゲインG2が用いられる。たとえば、ゲインG2はゲインG1よりも小さい。 If it is before the first explosion (YES in S102), a predetermined gain G1 is used in vibration suppression control in S104. That is, the gain G1 is used during the period from cranking to the first explosion. If it is after the first explosion (NO in S102), a predetermined gain G2 different from gain G1 is used in S106. For example, the gain G2 is smaller than the gain G1.
エンジン10の始動処理を実行中でない場合は(S100にてNO)、S108にて、ゲインG1ともゲインG2とも異なる所定のゲインG3が用いられる。車両の運転状態に応じて適切な値をゲインG3として用いるようにしてもよい。
If the
以上のように、本実施の形態によれば、制振制御において用いられるゲインが、エンジン10がクランキングしてから初爆までの期間と、初爆後の期間との各々の期間に対して適切に定められる。たとえば大きな振動が発生し得る初爆までの期間ではゲインを大きくする一方で、大きな振動が発生し難い初爆後の期間ではゲインが小さくされる。これにより、初爆以前の期間においては振動を効果的に低減する一方で、初爆後の期間においては、制振制御に起因して発生し得る音を低減できる。
As described above, according to the present embodiment, the gain used in the vibration suppression control is relative to each of the period from the cranking of
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 車両、10 エンジン、11 エンジン回転速度センサ、12 第1レゾルバ、13 第2レゾルバ、14 車輪速センサ、16 駆動軸、20 第1モータジェネレータ、30 第2モータジェネレータ、40 動力分割装置、50 サンギヤ、52 ピニオンギヤ、54 キャリア、56 リングギヤ、58 減速機、70 バッテリ、80 駆動輪、102 気筒、104 燃料噴射装置、150 スタートスイッチ、156 電池温度センサ、158 電流センサ、160 電圧センサ、200 ECU。
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記制振制御手段において用いられるゲインを、前記エンジンをクランキングしてから初爆までの期間と、初爆後の期間とで変更するための変更手段とを備える、車両の制振制御装置。 Vibration suppression control means for outputting torque for reducing vibration caused by torque output from the engine;
A vehicle vibration damping control device comprising: a changing means for changing a gain used in the vibration damping control means between a period from cranking the engine to a first explosion and a period after the first explosion.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20140701 |