JP2017082661A - 車両のばね上制振制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 過給機付きエンジンを備えた車両において、ばね上制振制御性能を向上させる。
【解決手段】 振動抑制トルク演算部１０２は、ばね上振動を抑制するための振動抑制トルクＴｃを演算する。スロットル開度の制御によってエンジンの駆動トルクが制御されている状況１においては、通常遅れ補償部１０５ａが、振動抑制トルク信号の位相をＸ１degだけ進める。過給圧の制御によってエンジンの駆動トルクが制御されている状況２においては、過給時遅れ補償部１０５ｂが、振動抑制トルク信号の位相をＸ２deg（＞Ｘ１deg）だけ進める。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ばね上振動を抑制するように、車輪に発生させる駆動トルクを制御する車両のばね上制振制御装置に関する。

従来から、車輪に発生させる駆動トルクを制御して、車体の振動、つまり、ばね上振動を抑制するばね上制振制御装置が知られている。ばね上振動を抑制する制御を、ばね上制振制御と呼ぶ。ばね上制振制御装置は、ばね上振動（例えば、車体のピッチ振動）を抑制する方向に作用する振動抑制トルクを演算し、ドライバー要求トルクに振動抑制トルクを加算する。エンジン制御装置は、この振動抑制トルクが加算されたドライバー要求トルクに基づいてエンジンに制御指令を送信する。これにより、ドライバー要求トルクに含まれる振動抑制トルクによってばね上振動が抑制される。

制御指令に対して、実際にエンジンがトルクを発生するまでには時間遅れ(出力応答遅れ)が生じる。ばね上制振制御を実施する場合には、こうした出力応答遅れを考慮し、制御指令の位相を予め進めておくことで、狙ったタイミングで振動抑制トルクを発生させることができる。例えば、特許文献１には、ハイブリッド車両のモータジェネレータにより駆動トルクを調整してばね上振動を抑制するばね上制振制御装置において、インバータの変調方式によってばね上制振制御の出力応答性に違いが出ることに着目して、変調方式に応じて、ばね上制振制御信号の位相を調整する遅れ補償技術が提案されている。

特開２０１０−２６８５８２号公報

しかしながら、過給機付きエンジンを備えた車両においては、過給機の作動の状況によって、駆動トルクの応答速度が変動することがあり、狙ったタイミングで振動抑制トルクを発生させることができないことがある。このため、ばね上制振制御性能が低下してしまう。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、過給機付きエンジンを備えた車両において、ばね上制振制御性能を向上させることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の特徴は、
過給機付きエンジン（３０）と、前記過給機付きエンジンの駆動トルクをスロットル開度および過給圧のそれぞれによって制御可能なエンジン制御装置（５０）とを備えた車両に適用され、
車体に発生するばね上振動を抑制するための振動抑制トルクを演算する振動抑制トルク演算手段（１０２）と、
ドライバーのアクセル操作に基づいて設定されるドライバー要求トルクに前記振動抑制トルクを加算する加算手段（１０７）と
を備え、
前記エンジン制御装置が、前記振動抑制トルクが加算されたドライバー要求トルクに基づく制御指令を前記過給機付きエンジンに出力することにより、前記ばね上振動が抑制されるように構成された車両のばね上制振制御装置において、
前記制御指令に対する前記振動抑制トルクの出力応答遅れを補償するために、前記振動抑制トルクを表す振動抑制トルク信号の位相を進める応答遅れ補償手段（１０５ａ，１０５ｂ）と、
前記エンジン制御装置が前記過給圧の制御によって前記駆動トルクを制御している場合には、前記エンジン制御装置が前記スロットル開度の制御によって前記駆動トルクを制御している場合に比べて、前記振動抑制トルク信号の位相を進める量を大きくする位相進め量制御手段（１０３，１０４）と
を備えたことにある。

本発明の車両のばね上制振制御装置は、過給機付きエンジンと、過給機付きエンジンの駆動トルクを制御するエンジン制御装置とを備えた車両に適用される。エンジン制御装置は、スロットル開度および過給圧のそれぞれによって過給機付きエンジンの駆動トルクを制御することができる。ばね上制振制御装置は、例えば、エンジン制御装置内において一つの制御機能部として設けられるとよい。

ばね上制振制御装置においては、振動抑制トルク演算手段が、車体に発生するばね上振動を抑制するための振動抑制トルクを演算する。例えば、振動抑制トルク演算手段は、実際の車体の振動状態をセンサによって検出して、そのセンサ検出値に基づいて振動抑制トルクを演算してもよいし、車両の運動モデルを使って車体の振動を最小にする振動抑制トルクを演算するなどしてもよい。

加算手段は、ドライバーのアクセル操作に基づいて設定されるドライバー要求駆動トルクに振動抑制トルクを加算する。エンジン制御装置は、振動抑制トルクが加算されたドライバー要求トルクに基づく制御指令を過給機付きエンジンに出力する。例えば、エンジン制御装置は、振動抑制トルクが加算されたドライバー要求トルクを目標トルクに設定し、この目標トルクが得られるように設定した制御指令を、過給機付きエンジンに出力する。これにより、車体の振動（主に、ピッチ振動）が抑制される。

過給機付きエンジンを備えた車両においては、過給機の作動の状況によって、制御指令に対する駆動トルクの応答速度が変動することがあり、狙ったタイミングで振動抑制トルクを発生させることができないことがある。そこで、本発明の車両のばね上制振制御装置は、応答遅れ補償手段および位相進め量制御手段を備えている。

応答遅れ補償手段は、制御指令に対する振動抑制トルクの出力応答遅れを補償するために、振動抑制トルクを表す振動抑制トルク信号の位相を進める。過給機付きエンジンにおいては、過給圧の制御で駆動トルクが制御される場合には、スロットル開度の制御で駆動トルクが制御される場合に比べて、出力応答遅れが大きくなる。そこで、位相進め量制御手段は、エンジン制御装置が過給圧の制御によって駆動トルクを制御している場合には、エンジン制御装置がスロットル開度の制御によって駆動トルクを制御している場合に比べて、振動抑制トルク信号の位相を進める量を大きくする。これにより、所望のタイミングで振動抑制トルクを発生させることができるようになり、ばね上制振制御性能を向上させることができる。

上記説明においては、発明の理解を助けるために、実施形態に対応する発明の構成に対して、実施形態で用いた符号を括弧書きで添えているが、発明の各構成要件は、前記符号によって規定される実施形態に限定させるものではない。

本実施形態に係る車両のばね上制振制御装置が搭載される車両の概略構成図である。 駆動力制御部の機能ブロック図である。 振動抑制トルク演算部の制御ブロックを示した図である。 力学的な車両運動モデルを説明する図である。 指令トルク、駆動輪で発生する実トルク、スロットル開度、および、過給圧の推移を表すグラフである。 スロットル入口の空気圧、要求空気圧、および、スロットル開度の推移を表すグラフである。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は、本実施形態の車両のばね上制振制御装置が搭載される車両１の構成を概略的に示している。

車両１は、左前輪１０FL、右前輪１０FR、左後輪１０RL、右後輪１０RRを備えている。左前輪１０FL、右前輪１０FR、左後輪１０RL、右後輪１０RRは、それぞれ独立したサスペンション２０FL、２０FR、２０RL、２０RRにより車体２に懸架されている。

サスペンション２０FL、２０FR、２０RL、２０RRは、車体２と車輪１０FL、１０FR、１０RL、１０RRとを連結するサスペンションアーム（リンク機構）と、上下方向の荷重を支え衝撃を吸収するためのサスペンションバネと、バネ上（車体２）の振動を減衰させるショックアブソーバとを備えている。サスペンション２０FL、２０FR、２０RL、２０RRは、ウイッシュボーン型サスペンションやストラット型サスペンションなど公知の４輪独立懸架方式のサスペンションを採用することができる。

以下、各車輪１０FL、１０FR、１０RL、１０RR、および、サスペンション２０FL、２０FR、２０RL、２０RRに関して、任意のものを特定する必要がない場合には、それらを、車輪１０、および、サスペンション２０と総称する。また、車輪１０FL、１０FRを前輪１０Ｆと呼び、車輪１０RL、１０RRを後輪１０Ｒと呼ぶ。

本実施形態の車両１は、後輪駆動車両であって、走行用駆動源として、過給機付きエンジン３０（以下、単にエンジン３０と呼ぶ）を備えている。エンジン３０は、ガソリンエンジンであって、過給機３０ａを備えている。この過給機３０ａは、ターボチャージャーである。尚、車両１は、後輪駆動車両に限るものではなく、前輪駆動車両、および、４輪駆動車両であってもよい。

エンジン３０の駆動トルクは、トランスミッション３１を介してプロペラシャフト３２に伝達される。プロペラシャフト３２のトルクは、差動装置３３、ドライブシャフト３４Ｌ，３４Ｒを介して後輪１０RL、１０RRに伝達される。エンジン３０の駆動トルクが後輪１０RL、１０RRに伝達されるまでの駆動系が駆動装置３である。従って、駆動装置３は、エンジン３０、トランスミッション３１、プロペラシャフト３２、差動装置３３、および、ドライブシャフト３４Ｌ，３４Ｒを含んで構成される。トランスミッション３１は、本実施形態においては、自動変速機であるが、マニュアル変速機であってもよい。

エンジン３０（過給機３０ａを含む）およびトランスミッション３１は、ＥＣＵ（Electric Control Unit）５０に接続されている。ＥＣＵ５０は、マイクロコンピュータを主要部として備えている。本明細書において、マイクロコンピュータは、ＣＰＵとＲＯＭ及びＲＡＭ等の記憶装置を含む。

ＥＣＵ５０には、アクセルペダルセンサ６１、車輪速センサ６２FL，６２FR，６２RL，６２RR、および、エンジン状態センサ６３が接続されている。アクセルペダルセンサ６１は、ドライバーがアクセルペダルの踏み込み操作、および、戻し操作を行った量であるアクセル操作量を検出し、アクセル操作量を表す検出信号をＥＣＵ５０に出力する。車輪速センサ６２FL，６２FR，６２RL，６２RRは、車輪１０FL、１０FR、１０RL、１０RRに設けられ、それぞれの車輪速度を検出し、車輪速度を表す検出信号をＥＣＵ５０に出力する。以下、４つの車輪速センサ６２FL，６２FR，６２RL，６２RRを車輪速センサ６２と総称する。

エンジン状態センサ６３は、エンジン３０およびトランスミッション３１の状態を検出する複数のセンサであって、それぞれ検出値を表す検出信号をＥＣＵ５０に出力する。例えば、エンジン状態センサ６３は、エンジン回転速度、冷却水温度、吸入空気温度、吸入空気圧、大気圧、スロットル開度、シフトポジション、トランスミッション３１の入力軸および出力軸の回転速度、シフトギヤ段等を検出する。

ＥＣＵ５０は、これらのセンサから出力された検出信号に基づいて、図示しないエンジン制御用アクチュエータ、および、トランスミッション制御用アクチュエータを作動させて、エンジン３０の駆動トルクおよびトランスミッション３１の変速比（変速段）を制御する。

なお、車両１は、操舵輪の舵角を調整するステアリング装置、および、車輪に摩擦制動力を発生させるブレーキ装置を備えているが、本発明と直接関係するものではないため、本明細書および図面における説明を省略する。

次に、ＥＣＵ５０により実施するばね上制振制御について説明する。ドライバーの駆動要求に基づいて駆動装置３が作動して車輪トルクの変動が生じると、車体の重心の鉛直方向のバウンス振動と、車体の重心周りのピッチ方向のピッチ振動が発生し得る。また、車両１の走行中に、路面の凹凸等によって車輪１０に外乱が作用すると、その外乱が車体２に伝達され、やはり、車体にバウンス振動とピッチ振動とが発生し得る。こうした車体の振動をばね上振動と呼ぶ。ばね上振動は、ばね上共振周波数（例えば、１．５Ｈｚ）近傍にて振動する。

ばね上振動に対しては、ばね上振動に同期させてエンジン３０の駆動トルクを変化させることによって、車体２にばね上振動を抑制する方向の力を発生させることができる。そこで、ＥＣＵ５０は、ドライバー要求トルクに、ばね上振動を抑制するための振動抑制トルクを加算した値を目標トルクに設定する。そして、ＥＣＵ５０は、車輪１０を駆動するトルクが目標トルクとなるように（車輪１０が目標トルクを発生するように）エンジン３０の駆動トルクを制御する。尚、駆動トルクを用いたばね上制振制御は、特に、車体のピッチ振動の抑制に有効であるため、少なくとも、ピッチ振動を抑制するものであればよい。

例えば、車体２がノーズダウンする方向にピッチする場合には、車両が加速する方向の振動抑制トルクを設定する。これにより、車体２にノーズアップする方向にピッチモーメントを付与することができる。同様に、車体２がノーズアップする方向にピッチする場合には、車両が減速する方向の振動抑制トルク(制動トルク)を設定する。これにより、車体２にノーズダウンする方向にピッチモーメントを付与することができる。従って、ばね上振動を抑制する振動抑制トルクは、ばね上振動に同期するように脈動波状に発生させる必要がある。

図２は、ＥＣＵ５０に設けられた駆動力制御部１００の機能ブロックを表す。駆動力制御部１００における各ブロックは、ＥＣＵ５０に設けられたマイクロコンピュータのＣＰＵが、ＲＯＭに格納されたインストラクション（プログラム）を実行することにより実現するようになっている。

駆動力制御部１００は、ドライバー要求トルク演算部１０１、制御指令部１０７、および、ばね上制振制御部１１０を備えている。このばね上制振制御部１１０が、本発明のばね上制振制御装置に相当する。従って、ばね上制振制御装置は、本発明におけるエンジン制御装置に相当するＥＣＵ５０内に、制御機能部として組み込まれている。

ドライバー要求トルク演算部１０１は、ドライバーの加減速要求を表わすアクセルペダルセンサ６１によって検出されたアクセル操作量θａに基づいて、ドライバーの要求する駆動装置３の目標トルク（車輪を駆動するトルクの目標値）であるドライバー要求トルクＴｄを演算する。ドライバー要求トルク演算部１０１は、例えば、アクセル操作量θａが大きくなるにしたがって増加するドライバー要求トルクＴｄを設定したドライバー要求トルクマップを記憶し、このドライバー要求トルクマップを使ってドライバー要求トルクＴｄを算出する。ドライバー要求トルク演算部１０１は、算出したドライバー要求トルクＴｄを表す信号を、ばね上制振制御部１１０に出力する。尚、ＥＣＵ５０は、ドライバー要求トルク演算部１０１がドライバー要求トルクＴｄを算出する処理と並行して、図示しない変速比制御機能部において、アクセル操作量θａ（あるいは、アクセル操作量θａと車速と）に基づいてトランスミッション３１の変速段を制御する。

ばね上制振制御部１１０は、振動抑制トルク演算部１０２、過給判定部１０３、位相進め量切替部１０４、応答遅れ補償部１０５、および、加算部１０６を備えている。

振動抑制トルク演算部１０２は、ばね上振動（車体２の振動）が最小となるようにドライバー要求トルクＴｄを補正する補正トルク（ばね上制振制御量）を演算する機能部である。この振動抑制トルク演算部１０２によって演算される補正トルクを振動抑制トルクＴｃと呼ぶ。振動抑制トルクＴｃの演算方法については、種々の手法が知られているため、それらのうちの任意のものを採用すればよい。

本実施形態においては、振動抑制トルク演算部１０２は、例えば、本願出願人の出願した特開２００８−２３１９８９公報（特許第４８３５４８０）において示されている「制振制御器」と同等の構成とする。

図３は、振動抑制トルク演算部１０２の構成を制御ブロックの形式にて模式的に示したものである。振動抑制トルク演算部１０２は、車輪トルク換算部１０２１と、フィードフォワード制御部１０２２と、フィードバック制御部１０２３と、駆動トルク換算部１０２４とを備えている。

車輪トルク換算部１０２１は、ドライバー要求トルクＴｄを、車輪トルクに換算し、その換算値であるドライバー要求車輪トルクＴｗ０を表す信号をフィードフォワード制御部１０２２に供給する。フィードフォワード制御部１０２２は、所謂、最適レギュレータの構成を有している。フィードフォワード制御部１０２２においては、車体のばね上振動の運動モデルが構築された運動モデル部１０２２ａを備えており、ドライバー要求車輪トルクＴｗ０が運動モデル部１０２２ａに入力される。運動モデル部１０２２ａでは、入力されたドライバー要求車輪トルクＴｗ０に対する車体の状態変数の応答が算出され、補正量算出部１０２２ｂにて、その状態変数を最小に収束させるドライバー要求車輪トルクの補正量が算出される。

フィードバック制御部１０２３においては、駆動輪１０Ｒの車輪速センサ６２RL，６２RRによって検出された車輪速度ω(車輪回転速度)が入力され、その車輪速度ωに対してバンドカットフィルタ１０２３ａによりフィルタ処理が施される。これにより、車輪速度ωからばね上制振制御に寄与しないノイズ振動の周波数成分が除去される。フィルタ処理後の車輪速度ωは、車輪トルク推定器１０２３ｂに供給される。車輪トルク推定器１０２３ｂは、車輪速度（車輪回転速度）ωの時間微分値と、車両の質量Ｍと、車輪半径ｒとから、次式により、推定車輪トルクＴｗを演算する。
Ｔｗ＝Ｍ・ｒ²・ｄω／ｄｔ

更に、フィードバック制御部１０２３は、推定車輪トルクＴｗにＦＢゲインを乗算する。ＦＢゲインは、運動モデル部１０２２ａにおけるドライバー要求車輪トルクと推定車輪トルクとの寄与バランスを調整するためのゲインである。推定車輪トルクＴｗにＦＢゲインが乗算された値は、外乱入力としてドライバー要求車輪トルクＴｗ０に加算されて運動モデル部１０２２ａに入力される。これにより、フィードフォワード制御部１０２２においては、外乱を反映したドライバー要求車輪トルクＴｗ０の補正量を算出することができる。以下、推定車輪トルクＴｗにＦＢゲインが乗算された値を、推定車輪トルクＴｗと言い換える。

ドライバー要求車輪トルクＴｗ０の補正量は、駆動トルク換算部１０２４にて駆動装置３の要求トルクの単位に換算される。この換算された値が、ばね上振動を発生させないようにするために必要とされる振動抑制トルクである。

振動抑制トルク演算部１０２は、車体のバウンス方向およびピッチ方向の力学的運動モデルを仮定して、ドライバー要求車輪トルクＴｗ０と推定車輪トルクＴｗ（外乱）とを入力したバウンス方向およびピッチ方向の状態変数の状態方程式を構成する。振動抑制トルク演算部１０２は、この状態方程式から、最適レギュレータの理論を用いてバウンス方向及びピッチ方向の状態変数をゼロに収束させる入力（トルク値）を決定する。このトルク値が、ばね上制振制御用のトルク、つまり、ドライバー要求トルクＴｄを補正する振動抑制トルクＴｃとされる。この振動抑制トルクＴｃは、ドライバー要求トルクＴｄに加算されたときに、ばね上振動が抑制されるように、その方向（正負）が決められる。

このような運動モデルとしては、例えば、図４に示すように、車体２を質量Ｍと慣性モーメントＩの剛体Ｓとみなし、その剛体Ｓが弾性係数ｋｆおよび減衰率ｃｆの前輪サスペンション２０ｆと、弾性率ｋｒおよび減衰率ｃｒの後輪サスペンション２０ｒによって支持されているモデルが挙げられる。この場合の車両重心Ｃｇにおけるバウンス方向の運動方程式とピッチ方向の運動方程式については、それぞれ式（１ａ）、式（１ｂ）のように表わすことができる。

式（１ａ）、（１ｂ）において、Ｌｆ，Ｌｒは、それぞれ車両重心Ｃｇから前輪軸までの距離と後輪軸までの距離を表わしており、ｒは、車輪半径を表わす。また、ｈは、路面から車両重心Ｃｇまでの高さを表わしている。尚、式（１ａ）において、右辺の第１項と第２項は、前輪軸からの力の成分であり、第３項と第４項は、後輪軸からの力の成分である。また、式（１ｂ）において、左辺の第１項は、前輪軸からの力のモーメント成分であり、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１０Ｒで発生している車輪トルクＴ（＝Ｔｗ０＋Ｔｗ）が車両重心Ｃｇ周りに与える力のモーメント成分である。

式（１ａ）、（１ｂ）は、車体２の変位ｚ，θとこれらの変化率ｄｚ／ｄｔ、ｄθ／ｄｔを状態変数ベクトルＸ（ｔ）として、次式（２ａ）のように線形システムの状態方程式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）
この式（２ａ）において、Ｘ（ｔ），Ａ，Ｂは、それぞれ下記の通りである。

行列Ａの各要素ａ１〜ａ４、および、ｂ１〜ｂ４は、それぞれ上記式（１ａ），（１ｂ）にｚ、θ、ｄｚ／ｄｔ、ｄθ／ｄｔの係数をまとめることにより、以下の通りとなる。
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、式（２ａ）のｕ（ｔ）は、
ｕ（ｔ）＝Ｔ
であり、その式（２ａ）にて表わされるシステムの入力である。

従って、式（１ｂ）より、行列Ｂの要素ｐ１は、
ｐ１＝ｈ／（Ｉ・ｒ）
となる。

式（２ａ）の状態方程式において、ｕ（ｔ）を次式（２ｂ）のようにおくと、式（２ａ）は、次式（２ｃ）のように表わされる。
ｕ（ｔ）＝−Ｋ・Ｘ（ｔ） ・・・（２ｂ）
ｄＸ（ｔ）／ｄｔ＝（Ａ−ＢＫ）・Ｘ（ｔ） ・・・（２ｃ）

従って、Ｘ（ｔ）の初期値Ｘ_０（ｔ）をＸ_０（ｔ）＝（０，０，０，０）と設定して（トルク入力がされる前には振動はないものとする）、状態変数ベクトルＸ（ｔ）の微分方程式（式２ｃ）を解いたときに、Ｘ（ｔ）、即ち、バウンス方向およびピッチ方向の変位、および、それらの時間変化率の大きさをゼロに収束させるゲインＫが決定されれば、ばね上振動を抑制するトルク値ｕ（ｔ）が決定されることになる。

ゲインＫは、最適レギュレータ理論を用いて決定することができる。この理論によれば、次式（３ａ）にて表わされる２次形式の評価関数Ｊ（積分範囲は０〜∞）の値が最小となるとき、状態方程式（２ａ）においてＸ（ｔ）が安定的に収束する。
Ｊ＝１／２・∫（Ｘ^ＴＱＸ＋ｕ^ＴＲｕ）ｄｔ ・・・（３ａ）
また、この評価関数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も知られている。

ここで、Ｐは、次式で表わされるリカッティ方程式の解である。
−ｄＰ／ｄｔ＝Ａ^ＴＰ＋ＰＡ＋Ｑ−ＰＢＲ^−１Ｂ^ＴＰ
このリカッティ方程式は、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。

尚、評価関数Ｊおよびリカッティ方程式中の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、システムの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、この運動モデルの場合、Ｑ，Ｒは、

などと置いて、上記式（３ａ）において、状態変数ベクトルＸ（ｔ）の成分のうちの特定のもの（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の成分の値を大きくすると、過渡特性重視、即ち、状態変数ベクトルＸ（ｔ）の値が速やかに安定値に収束し、Ｒの値を大きくすると、消費エネルギーが低減される。

振動抑制トルク演算部１０２においては、運動モデル部１０２２ａでトルク入力値を用いて式（２ａ）の微分方程式を解くことにより状態変数ベクトルＸ（ｔ）が算出される。そして、補正量算出部１０２２ｂにて、上記のように状態変数ベクトルＸ（ｔ）をゼロまたは最小値に収束させるように決定されたゲインＫを、運動モデル部１０２２ａの出力である状態ベクトルＸ（ｔ）に乗じた値Ｕ（ｔ）が演算されて、駆動トルク換算部１０２４に供給される。駆動トルク換算部１０２４は、値Ｕ（ｔ）を駆動装置３のトルクに換算する。この換算された駆動トルクが、ばね上制振制御用のトルク、つまり、ドライバー要求トルクＴｄを補正する振動抑制トルクＴｃとされる。振動抑制トルク演算部１０２は、振動抑制トルクＴｃを、位相進め量切替部１０４に出力する。

振動抑制トルク演算部１０２においては、共振システムが構成されているため、任意の入力に対して状態変数ベクトルＸ（ｔ）の値が、実質的にシステムの固有振動数の成分のみとなる。従って、ドライバー要求トルクＴｄに振動抑制トルクＴｃを加算したトルクを、目標トルクとして、駆動装置３が目標トルクを発生するように、エンジン３０の駆動トルクを制御すれば、ばね上共振周波数（本実施形態では、例えば、１．５Ｈｚ）のばね上振動を抑制することができる。

ところが、ＥＣＵ５０が目標トルクに基づいて設定した制御指令をエンジン３０に出力しても、その制御指令に対応したトルクが車輪１０から発生するまでに時間遅れが生じる。つまり、制御指令に対する出力応答遅れが発生する。こうした出力応答遅れが発生すると、狙ったタイミングで振動抑制トルクＴｃを発生させることができなくなり、ばね上制振制御性能が低下する。そこで、本実施形態のばね上制振制御部１１０は、図２に示すように、出力応答遅れを補償する機能部である応答遅れ補償部１０５が設けられている。応答遅れ補償部１０５は、振動抑制トルクＴｃを表す振動抑制トルク信号の位相を進めることにより、制御指令に対する振動抑制トルクＴｃの出力応答遅れを補償する。

本実施形態における過給機３０ａを備えたエンジン３０においては、過給機３０ａ（ターボチャージャー）のタービンをバイパスするバイパス管を開閉するウエイストゲートバルブが設けられ、このウエイストゲートバルブによって過給圧を制御することができる。ＥＣＵ５０は、基本的にはスロットル開度を制御してエンジン３０の出力するトルク（駆動トルク）を制御するが、スロットル開度が全開（実質的な全開）に達している場合には、スロットル開度では駆動トルクを制御できない。

上述したように振動抑制トルクＴｃは脈動波形となるが、スロットル開度が全開に達している状態においては、スロットル開度の制御で振動抑制トルクＴｃ成分を含むエンジン要求トルクを発生させることができない。この場合、ＥＣＵ５０は、スロットル開度を全開にした状態で、ウエイストゲートバルブの開度を制御することにより、過給圧を脈動させて振動抑制トルクＴｃ成分を含むエンジン要求トルクを発生させる。

出力応答遅れは、スロットル開度の制御によってエンジン３０の駆動トルク（出力トルク）が制御されている状況（状況１と呼ぶ）と、過給機３０ａの過給圧の制御（ウエイストゲートバルブの開度制御）によってエンジン３０の駆動トルク（出力トルク）が制御されている状況（状況２と呼ぶ）とで異なる。

図５は、一例として、状況１と状況２とにおける、エンジンへの指令トルク、駆動輪で発生する実トルク（センサ値）、スロットル開度、および、過給圧について、指令トルクを同期させて重ねて表示したグラフである。図中、実線が状況１におけるグラフであり、点線が状況２におけるグラフである。トルク波形における脈動分が振動抑制トルクＴｃを表す。出力応答遅れは、指令トルクに対して駆動輪１０Ｒで発生する実トルクの遅れを表す。

状況１においては、スロットル開度の制御によって振動抑制トルクＴｃを発生させることができるが、この場合には、実トルクの位相が、トルク指令に対して約３０deg遅れている。一方、状況２においては、スロットル開度がほぼ全開に達しており、スロットル開度の制御によって振動抑制トルクＴｃを発生させることができないため、過給圧の制御によって振動抑制トルクＴｃが発生している。この状況２においては、実トルクの位相が、トルク指令に対して約７０deg遅れている。尚、スロットル装置は、全開近傍においては開度が変化しても空気吸入量はあまり変化しない。このため、図中の点線に示すように、スロットル開度が変化していても、空気吸入量をとらえた場合には、実質的に、スロットル開度は全開と変わらない。

そこで、２つの状況１，２に対応するために、応答遅れ補償部１０５は、振動抑制トルク信号の位相を進める角度である進め量が別々に設定された通常遅れ補償部１０５ａと過給時遅れ補償部１０５ｂとを備えている。

通常遅れ補償部１０５ａは、入力した振動抑制トルク信号の位相をＸ１deg進め、その位相を進めた後の信号を出力する。位相進め量Ｘ１degは、状況１における出力応答遅れを補償する適切な値、例えば、３０degに設定されている。過給時遅れ補償部１０５ｂは、入力した振動抑制トルク信号の位相をＸ２deg進め、その位相を進めた後の信号を出力する。位相進め量Ｘ２degは、状況２における出力応答遅れを補償する適切な値、例えば、７０degに設定されている。

出力応答遅れは、状況１に比べて状況２のほうが大きい。従って、位相進め量Ｘ２degは、位相進め量Ｘ１degに比べて大きな値となっている。尚、通常遅れ補償部１０５ａ、および、過給時遅れ補償部１０５ｂは、具体的には、ハイパスフィルタによって構成されており、ハイパスフィルタの時定数により位相進め量が設定される。

振動抑制トルク演算部１０２によって演算された振動抑制トルクＴｃを表す振動抑制トルク信号は、位相進め量切替部１０４を介して応答遅れ補償部１０５に供給される。位相進め量切替部１０４は、応答遅れ補償部１０５に設けられた通常遅れ補償部１０５ａと過給時遅れ補償部１０５ｂとのいずれか一方に、選択的に振動抑制トルク信号を供給する。位相進め量切替部１０４は、過給判定部１０３から供給される判定信号に基づいて、振動抑制トルク信号の供給先（通常遅れ補償部１０５ａ、あるいは、過給時遅れ補償部１０５ｂ）を決定する。

過給判定部１０３は、エンジン３０の制御状態を検出し、スロットル開度の制御によってエンジン３０の駆動トルクが制御されている状況（状況１）であるか、あるいは、過給機３０ａの過給圧の制御（ウエイストゲートバルブの開度制御）によってエンジン３０の駆動トルクが制御されている状況（状況２）であるかについて判定し、その判定結果を表す判定信号を位相進め量切替部１０４に供給する。

ＥＣＵ５０は、例えば、エンジン要求トルクを出力するのに必要となる要求空気圧がスロットル入口空気圧を超える運転領域においては、スロットル開度を全開させた状態で、ウエイストゲートバルブの開度制御、つまり、過給圧制御によってエンジン３０の駆動トルクを制御する。従って、過給判定部１０３は、こうしたエンジン３０の制御状態を検出して、現時点の状況が、状況１であるか状況２であるかについて判定する。

図６は、スロットル入口の空気圧、要求空気圧、および、スロットル開度の推移を表す。図示するように、要求空気圧がスロットル入口空気圧よりも大きくなると、スロットル開度制御から過給圧制御に徐々に切り替わる。

位相進め量切替部１０４は、過給判定部１０３から供給された判定信号が状況１であることを表す場合には、振動抑制トルク信号を通常遅れ補償部１０５ａに供給する。これにより、状況１における出力応答遅れを補償する適切な値に設定された位相進め量Ｘ１degにて、振動抑制トルク信号の位相が進められる。一方、判定信号が状況２であることを表す場合には、位相進め量切替部１０４は、振動抑制トルク信号を過給時遅れ補償部１０５ｂに供給する。これにより、状況２における出力応答遅れを補償する適切な値に設定された位相進め量Ｘ２degにて、振動抑制トルク信号の位相が進められる。

応答遅れ補償部１０５は、通常遅れ補償部１０５ａあるいは過給時遅れ補償部１０５ｂの出力信号を加算部１０６に供給する。この信号位相の進められた振動抑制トルクを補償済み振動抑制トルクＴｃ*と呼ぶ。加算部１０６は、ドライバー要求トルク演算部１０１から供給されたドライバー要求トルクＴｄと、応答遅れ補償部１０５から供給された補償済み振動抑制トルクＴｃ*とを加算し、加算結果（Ｔｄ＋Ｔｃ*）を目標トルクに設定する。加算部１０６は、算出した目標トルクを制御指令部１０７に供給する。

制御指令部１０７は、駆動装置３で目標トルクが発生するように、エンジン３０の制御量を決定し、その制御量を表す制御指令をエンジン３０に送信する。この場合、制御指令部１０７は、トランスミッション３１の変速比とエンジン３０の駆動トルクとによって駆動装置３から目標トルクが出力されるようにエンジン３０の制御量を演算する。これにより、駆動装置３が目標トルクを発生し、車体２の振動が抑制される。

以上説明した本実施形態の車両のばね上制振制御装置によれば、ＥＣＵ５０が過給圧の制御によってエンジン３０の駆動トルクを制御している場合には、ＥＣＵ５０がスロットル開度の制御によってエンジン３０の駆動トルクを制御している場合に比べて、振動抑制トルク信号の位相を進める量を大きくする。これにより、過給機付きエンジン３０を搭載した車両において、所望のタイミングで振動抑制トルクを発生させることができるようになり、ばね上制振制御性能を向上させることができる。

以上、本実施形態にかかる車両のばね上制振制御装置について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

例えば、本実施形態においては、振動抑制トルク演算部１０２において、車両の運動モデルを用いて振動抑制トルクＴｃを演算しているが、これに代えて、実際に車体２の振動状態を検出し、その検出値に基づいて、車体２の振動を抑制する方向の駆動トルクを駆動装置３に発生させる構成であってもよい。例えば、振動抑制トルク演算部１０２は、車体２のピッチレートＰＲを検出し、そのピッチレートＰＲに所定のゲインＧを乗算した値であって、車体２のピッチ振動を抑制する方向に向き(駆動方向、または、制動方向）が設定されたトルクを、振動抑制トルクＴｃに設定するようにしてもよい。

１…車両、２…車体、３…駆動装置、１０…車輪、２０…サスペンション、３０…エンジン、３０ａ…過給機、３１…トランスミッション、６１…アクセルペダルセンサ、６２…車輪速センサ、６３…エンジン状態センサ、１００…駆動力制御部、１０１…ドライバー要求トルク演算部、１０２…振動抑制トルク演算部、１０３…過給判定部、１０４…位相進め量切替部、１０５…遅れ応答補償部、１０５ａ…通常遅れ補償部、１０５ｂ…過給時遅れ補償部、１０６…加算部、１０７…制御指令部、１１０…ばね上制振制御部、Ｘ１deg，Ｘ２deg…位相進め量、θａ…アクセル操作量、ω…車輪速度。

Claims (1)

1. 過給機付きエンジンと、前記過給機付きエンジンの駆動トルクをスロットル開度および過給圧のそれぞれによって制御可能なエンジン制御装置とを備えた車両に適用され、
   車体に発生するばね上振動を抑制するための振動抑制トルクを演算する振動抑制トルク演算手段と、
   ドライバーのアクセル操作に基づいて設定されるドライバー要求トルクに前記振動抑制トルクを加算する加算手段と
   を備え、
   前記エンジン制御装置が、前記振動抑制トルクが加算されたドライバー要求トルクに基づく制御指令を前記過給機付きエンジンに出力することにより、前記ばね上振動が抑制されるように構成された車両のばね上制振制御装置において、
   前記制御指令に対する前記振動抑制トルクの出力応答遅れを補償するために、前記振動抑制トルクを表す振動抑制トルク信号の位相を進める応答遅れ補償手段と、
   前記エンジン制御装置が前記過給圧の制御によって前記駆動トルクを制御している場合には、前記エンジン制御装置が前記スロットル開度の制御によって前記駆動トルクを制御している場合に比べて、前記振動抑制トルク信号の位相を進める量を大きくする位相進め量制御手段と
   を備えた車両のばね上制振制御装置。

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