JP2016132442A - 車両用制振制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両状態の変化に応じて速やかにフィルタ係数を変更することができ、振動又は騒音の発生を好適に抑制することができる車両用制振制御装置を提供すること。
【解決手段】内燃機関及び駆動モータ２の少なくとも一方から出力された動力を、変速機を介して駆動輪に伝達することにより走行する車両に搭載される車両用制振制御装置であって、駆動モータ２に対してトルク指令値を出力するトルク指令部５０と、駆動モータ２の振動又は騒音を示す信号を抽出するフィルタ４１を有する制御部４０とを備え、フィルタ４１は、クラッチ締結情報と変速段情報とに基づいてフィルタ係数が変更されるよう構成され、制御部４０は、フィルタ４１によって抽出された信号に基づきトルク指令値を補正する。
【選択図】図２

Description

本発明は、動力源として少なくとも電動機を備えた車両に搭載される車両用制振制御装置に関する。

従来の車両用制振制御装置として、車両の振動又は騒音を検出し、当該振動又は騒音を示す参照信号に対してフィルタ係数を用いた適応フィルタ処理を行って、検出した騒音を打ち消す打消音を示す制御信号を生成するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この車両用制振制御装置は、上述のように生成した制御信号に基づきスピーカから打消音を出力することで、車両の騒音を抑制するものである。また、この車両用制振制御装置においては、フィルタ係数が逐次更新されるようになっており、例えば車体のロール量や転舵量等の変化速度が所定の条件を満たす場合にフィルタ係数の更新量が通常よりも大きくされるようになっている。

特許第５４７４７５２号公報

しかしながら、上述の従来の車両用制振制御装置にあっては、例えばカーブに入る前の転舵量とカーブ路を走行中の転舵量との間の開きをみる等、車両状態の変化を観察しながらフィルタ係数を変更することとなる。このため、従来の車両用制振制御装置では、車両状態の変化を検出してからフィルタ係数を変更するまでに遅れが生じてしまう。したがって、従来の車両用制振制御装置は、フィルタ係数を変更するまでの間における振動又は騒音の発生を抑制することができないおそれがあった。

本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたもので、車両状態の変化に応じて速やかにフィルタ係数を変更することができ、振動又は騒音の発生を好適に抑制することができる車両用制振制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するため、内燃機関及び電動機の少なくとも一方から出力された動力を、変速機を介して駆動輪に伝達することにより走行する車両に搭載される車両用制振制御装置であって、前記電動機に対してトルク指令値を出力するトルク指令部と、前記電動機の振動又は騒音を示す信号を抽出するフィルタを有する制御部と、を備え、前記変速機は、前記内燃機関との間の動力伝達経路にクラッチを有し、前記フィルタは、前記クラッチが締結状態にあるか否かと前記変速機において成立している変速段とに基づいてフィルタ係数が変更されるよう構成され、前記制御部は、前記フィルタによって抽出された前記信号に基づき前記トルク指令値を補正する構成を有する。

本発明によれば、車両状態の変化に応じて速やかにフィルタ係数を変更することができ、振動又は騒音の発生を好適に抑制することができる。

図１は、本発明の実施の形態に係る車両用制振制御装置を搭載した車両のシステム図である。 図２は、本発明の実施の形態に係る車両用制振制御装置によって実行される制振制御の概要を説明する図である。 図３は、車両状態の変化に応じて異なる共振周波数を示す図である。 図４は、本発明の実施の形態に係る車両用制振制御装置によって実行される制振制御の処理の流れを示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１に示すように、本発明の実施の形態に係る車両用制振制御装置を搭載した車両１００は、内燃機関１と、電動機としての駆動モータ２と、変速機３と、駆動輪４と、ハイブリッドコントローラ５とを含んで構成されている。

車両１００は、内燃機関１及び駆動モータ２の少なくとも一方から出力された駆動力を、変速機３を介して駆動輪４に伝達することにより走行する、いわゆるハイブリッド車である。

内燃機関１は、吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程からなる一連の４行程を行うとともに、圧縮行程及び膨張行程の間に図示しない点火装置によって点火を行う４サイクルのガソリンエンジンによって構成されている。内燃機関１は、ガソリンエンジンに限らず、ディーゼルエンジンで構成されてもよい。

駆動モータ２は、高電圧バッテリ２１から供給される電力によって機械力である駆動力を生成するとともに、変速機３側から入力される機械力によって駆動されることにより電力を生成、すなわち発電を行う。駆動モータ２で発電された電力は、高電圧バッテリ２１に蓄えられる。駆動モータ２には、駆動モータ２のモータ回転数Ｎｍを検出する回転数センサ２０が設けられている。回転数センサ２０は、検出したモータ回転数Ｎｍを示す信号をインバータ２２の制御部４０に出力する。

また、駆動モータ２には、インバータ２２が接続されている。インバータ２２は、高電圧バッテリ２１と駆動モータ２との間における電力の授受を制御する。インバータ２２は、ハイブリッドコントローラ５から入力されるトルク指令値に基づき、高電圧バッテリ２１から駆動モータ２に供給する駆動電力を制御する。

また、インバータ２２は、車両１００の振動又は騒音を抑制するためにハイブリッドコントローラ５から入力された、駆動モータ２に対するトルク指令値を補正する制振制御を実行する制御部４０を有する。なお、制振制御の詳細については、後述する。

制御部４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、フラッシュメモリと、入力ポートと、出力ポートとを備えたコンピュータユニットによって構成されている。

制御部４０のＲＯＭには、各種制御定数や各種マップ等とともに、当該コンピュータユニットを制御部４０として機能させるためのプログラムが記憶されている。すなわち、制御部４０において、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより、当該コンピュータユニットは、制御部４０として機能する。制御部４０は、ハイブリッドコントローラ５に接続され、相互にデータのやりとりを行う。

変速機３は、減速機３１と、変速機構３２と、クラッチ３３と、動力伝達機構３４とを含んで構成されている。減速機３１は、動力伝達機構３４に常時接続されており、駆動モータ２から出力される駆動力を駆動輪４に伝達する。一方、車両１００の減速時等は、駆動輪４の回転を駆動モータ２に伝達可能となっている。

変速機構３２は、クラッチ３３を介して内燃機関１と接続されており、クラッチ締結時には、内燃機関１から出力された回転を所定の変速比で変速した後、動力伝達機構３４を介して駆動輪４に出力する。

クラッチ３３は、内燃機関１と変速機構３２との間の動力伝達経路上に設けられ、締結状態とされた場合には、内燃機関１の駆動力を変速機構３２に伝達する。一方、クラッチ３３は、解放状態とされた場合には、内燃機関１と変速機構３２との間における動力の伝達を遮断する。

動力伝達機構３４は、例えば遊星歯車機構等によって構成され、駆動モータ２から出力された駆動力と、内燃機関１から出力された駆動力とを合成して、駆動輪４に出力するものである。

また、変速機３は、クラッチ３３が解放状態又は締結状態のいずれの状態にあるかを検出するクラッチセンサ３６と、変速機構３２において成立している変速段を検出する変速段検出部３７とを、さらに備えている。クラッチセンサ３６は、クラッチ３３が解放状態又は締結状態のいずれの状態にあるかを示す信号をクラッチ締結情報としてインバータ２２の制御部４０に出力する。

変速段検出部３７は、例えば車速やスロットル開度等に基づき変速マップを参照することにより現在の変速段を検出する構成であってもよいし、変速機構３２の変速段を検出する変速段検出センサによって構成されていてもよい。変速段検出部３７は、変速機構３２の変速段を示す信号を変速段情報としてインバータ２２の制御部４０に出力する。

ハイブリッドコントローラ５は、ＣＰＵと、ＲＡＭと、ＲＯＭと、フラッシュメモリと、入力ポートと、出力ポートとを備えたコンピュータユニットによって構成されている。

ハイブリッドコントローラ５のＲＯＭには、各種制御定数や各種マップ等とともに、当該コンピュータユニットをハイブリッドコントローラ５として機能させるためのプログラムが記憶されている。すなわち、ハイブリッドコントローラ５において、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより、当該コンピュータユニットは、ハイブリッドコントローラ５として機能する。

また、ハイブリッドコントローラ５は、アクセル開度やスロットル開度、車速等に基づき、車両１００の要求駆動力を算出し、算出した要求駆動力を満たすように内燃機関１及び駆動モータ２を制御する。

具体的には、ハイブリッドコントローラ５は、要求駆動力に基づき、内燃機関１又は駆動モータ２に対してトルク指令値を出力する。また、ハイブリッドコントローラ５は、例えば駆動モータ２によるアシストが必要な場合等には、内燃機関１及び駆動モータ２の双方に対してトルク指令値を出力する。このように、ハイブリッドコントローラ５は、内燃機関１及び駆動モータ２のいずれか、又は双方にトルク指令値を出力するトルク指令部５０としての機能を有する。

次に、図２ないし図４を参照して、制御部４０によって実行される制振制御の詳細について説明する。

図２は、制振制御の概要を説明するために主要な構成をブロック図で示したものである。図２に示すように、制御部４０は、フィルタ４１と、フィルタ係数変更部４２と、補正トルク算出部４３とを含んで構成されている。

フィルタ４１は、駆動モータ２の振動又は騒音を示す信号を抽出するものであり、例えば特定の周波数成分を抽出するバンドパスフィルタによって構成されている。具体的には、フィルタ４１は、駆動モータ２の回転数センサ２０から入力されるモータ回転数Ｎｍに基づく周波数成分のうち、車両１００に有害な振動又は騒音を示す周波数成分を特定の周波数成分として抽出する。

ここで、駆動モータ２の出力軸からみた系の共振周波数は、クラッチ３３が締結状態にあるか否か、及び変速機構３２において成立している変速段によって変化する。例えば、図３に示すように、駆動モータ２のみの駆動力で車両１００を走行させるＥＶモードのときの共振周波数を「ｆ１」とすると、内燃機関１及び駆動モータ２の双方の駆動力によって車両１００を走行させるＨＥＶモードでは、共振周波数が「ｆ２」へと大きく変化する。また、変速段が変更された場合にも、共振周波数が「ｆ３、ｆ４・・・」と変化する。図３では、ｆ５以降の共振周波数の図示を省略しているが、例えば変速段の数に応じた共振周波数が存在する。

このような共振周波数の変化は、例えばＨＥＶモードにあってはクラッチ３３を締結状態とすることで内燃機関１や変速機構３２側のイナーシャやバネ系の要素が接続されるため、全体の共振周波数が変化することに起因するものと考えられる。

したがって、フィルタ４１のフィルタ係数を１つに設定してしまうと、ある１つの周波数成分のみしか抽出されないこととなってしまう。また、上述したような複数の共振周波数をカバーしようとフィルタ４１の周波数帯域を広くすると、本来有害でない周波数成分までも抽出してしまうこととなる。この場合、後述するようなトルク指令値のフィードバックを行うと、本来有害でない周波数成分に基づきトルク指令値が補正され、当該有害でない周波数成分を増幅して新たな振動や騒音を発生するおそれがある。

そこで、本実施の形態では、フィルタ４１は、クラッチ３３が締結状態にあるか否かと変速機構３２において成立している変速段とに基づいてフィルタ係数が変更されるよう構成されている。すなわち、フィルタ係数変更部４２は、クラッチ締結情報及び変速段情報に基づきフィルタ４１のフィルタ係数を変更することにより、周波数帯域の設定の切り替えを行う。

具体的には、クラッチ締結情報及び変速段情報とフィルタ係数との関係を規定した係数テーブルが制御部４０のＲＯＭに記憶されており、フィルタ係数変更部４２は、入力されたクラッチ締結情報及び変速段情報に基づき係数テーブルを参照することによって車両１００の状態変化に応じた最適なフィルタ係数を複数のフィルタ係数の中から選択して設定する。なお、各フィルタ係数は、予め実験的に求められた適合値である。

補正トルク算出部４３は、フィルタ４１で抽出された特定の周波数成分に補正ゲインを乗算することにより、車両１００に有害な振動又は騒音を示す周波数成分を打ち消すための補正トルクを算出する。

制御部４０は、補正トルク算出部４３によって算出された補正トルクをトルク指令値にフィードバックする。これにより、駆動モータ２に対するトルク指令値が補正される。このように、制御部４０は、フィルタ４１によって抽出された特定の周波数成分に基づき、ハイブリッドコントローラ５から出力されるトルク指令値を補正する。インバータ２２は、補正後のトルク指令値に基づき駆動モータ２に対する駆動電力を制御する。

次に、制御部４０により実行される制振制御の処理の流れについて説明する。なお、この制振制御は、所定の時間間隔で実行される。

図４に示すように、制御部４０は、クラッチセンサ３６及び変速段検出部３７からクラッチ締結情報及び変速段情報を取得する（ステップＳ１）。

次いで、制御部４０は、車両状態が変化したか否かを判定する（ステップＳ２）。具体的には、制御部４０は、今回取得したクラッチ締結情報及び変速段情報を前回取得したクラッチ締結情報及び変速段情報と比較し、違いがあるか否かを判定する。

制御部４０は、車両状態が変化していないと判定した場合には、フィルタ係数を変更する必要がないため、後述するステップＳ３の処理を行うことなく、ステップＳ４に処理を移行する。

一方、制御部４０は、車両状態が変化したと判定した場合には、車両状態に応じてフィルタ係数を変更する（ステップＳ３）。具体的には、制御部４０は、クラッチ締結情報及び変速段情報に基づき係数テーブルを参照することによって最適なフィルタ係数を複数のフィルタ係数の中から選択して設定する。

次いで、制御部４０は、回転数センサ２０からモータ回転数Ｎｍを取得する（ステップＳ４）。その後、制御部４０は、フィルタ４１を介して、モータ回転数Ｎｍに基づく周波数成分のうち、車両１００に有害な振動又は騒音を示す周波数成分を特定の周波数成分として抽出する（ステップＳ５）。

次いで、制御部４０は、ステップＳ５で抽出した特定の周波数成分に対して補正ゲインを乗算することによって補正トルクを算出する（ステップＳ６）。その後、制御部４０は、ステップＳ６で算出した補正トルクに基づき、ハイブリッドコントローラ５から出力される、駆動モータ２のトルク指令値を補正して（ステップＳ７）、制振制御を終了する。

以上のように、本実施の形態に係る車両用制振制御装置において、駆動モータ２の振動又は騒音を示す信号を抽出するフィルタ４１は、クラッチ締結情報及び変速段情報に基づいてフィルタ係数が変更されるようになっている。

このため、本実施の形態に係る車両用制振制御装置は、車両状態に変化があると、即座にフィルタ係数を変更するため、従来のように車両状態の変化を観察しながらフィルタ係数を変更することによる遅れが生じない。

したがって、本実施の形態に係る車両用制振制御装置は、車両状態の変化に応じて速やかにフィルタ係数を変更することができ、振動又は騒音の発生を好適に抑制することができる。

また、本実施の形態に係る車両用制振制御装置は、車両状態の変化に応じてフィルタ係数を変更するので、車両状態の変化によって異なる共振周波数が存在する場合であっても、そのときの車両状態に応じた最適なフィルタ係数を用いて特定の周波数成分を抽出することができる。

これにより、本実施の形態に係る車両用制振制御装置は、本来有害でない周波数成分まで抽出してしまうことがない。したがって、本実施の形態に係る車両用制振制御装置は、本来有害でない周波数成分を増幅して新たな振動や騒音が発生することを防止することができる。

なお、本実施の形態では、フィルタ４１としてバンドパスフィルタを用いたが、これに限らず、フィルタ４１としてハイパスフィルタを用いてもよい。また、本実施の形態では、クラッチ締結情報及び変速段情報として、現在のクラッチ３３の状態及び現在の変速段の情報を用いたが、これに限らず、例えばハイブリッドコントローラ５から変速機３に出力される、クラッチ切替のための指令値や変速を指示する指令値をクラッチ締結情報及び変速段情報として用いてもよい。

上述の通り、本発明の実施の形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。

１ 内燃機関
２ 駆動モータ（電動機）
３ 変速機
４ 駆動輪
５ ハイブリッドコントローラ
２０ 回転数センサ
２１ 高電圧バッテリ
２２ インバータ
３１ 減速機
３２ 変速機構
３３ クラッチ
３４ 動力伝達機構
３６ クラッチセンサ
３７ 変速段検出部
４０ 制御部
４１ フィルタ
４２ フィルタ係数変更部
４３ 補正トルク算出部
５０ トルク指令部
１００ 車両

Claims (1)

1. 内燃機関及び電動機の少なくとも一方から出力された動力を、変速機を介して駆動輪に伝達することにより走行する車両に搭載される車両用制振制御装置であって、
   前記電動機に対してトルク指令値を出力するトルク指令部と、
   前記電動機の振動又は騒音を示す信号を抽出するフィルタを有する制御部と、を備え、
   前記変速機は、前記内燃機関との間の動力伝達経路にクラッチを有し、
   前記フィルタは、前記クラッチが締結状態にあるか否かと前記変速機において成立している変速段とに基づいてフィルタ係数が変更されるよう構成され、
   前記制御部は、前記フィルタによって抽出された前記信号に基づき前記トルク指令値を補正することを特徴とする車両用制振制御装置。
   
   

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