JP2021154944A - 車両用制振制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】制御を複雑化させることなく簡易かつ正確に制振制御を実行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の少なくとも一方から出力された動力を駆動輪に伝達することにより走行する車両の車両用制振制御装置であって、内燃機関と駆動輪との間の動力伝達経路に設けられたクラッチと、駆動モータに対してトルク指令値を出力するトルク指令部と、車両の走行モードとして、クラッチを解放して駆動モータの動力により走行する第１の走行モードと、クラッチを係合して少なくとも内燃機関の動力により走行する第２の走行モードとを有し、クラッチの解放又は係合を制御する制御部と、車両の走行モードが第１の走行モードである場合に、駆動モータのトルク指令値を補正することにより動力伝達経路における振動を抑制する制振制御を実行する制振制御部と、を備える。【選択図】図６

Description

本発明は、車両用制振制御装置に関する。
特許文献１には、係合装置の係合状態に応じて内燃機関に選択的に駆動連結されるとともに、動力伝達機構を介して車輪に駆動連結される回転電機の制御を行うための制御装置であって、係合装置の係合状態が直結係合状態である場合には、直結用制振制御器により制振制御を実行し、係合装置の係合状態が非直結係合状態である場合には、非直結用制振制御器により制振制御を実行して、動力伝達系の捩れ振動を抑制する制御装置が開示されている。
特開２０１２−７６５３７号公報
しかしながら、特許文献１に記載の制御装置にあっては、係合装置の係合状態が非直結係合状態から直結係合状態になるまでの間も非直結用制振制御器により制振制御が実行される。この直結係合状態になるまでの間は、内燃機関と回転電機とが係合装置を介して徐々に接続される状態である。
このため、上述のように、係合装置の係合状態が非直結係合状態から直結係合状態になるまでの間も制振制御を行うと、動力伝達経路の共振周波数も変化し、制振制御が複雑となってしまう。
本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたもので、制御を複雑化させることなく簡易かつ正確に制振制御を実行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駆動輪に伝達することにより走行する車両の車両用制振制御装置であって、前記内燃機関と前記駆動輪との間の動力伝達経路に設けられたクラッチと、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、前記車両の走行モードとして、前記クラッチを解放して前記電動機の動力により走行する第１の走行モードと、前記クラッチを係合して少なくとも前記内燃機関の動力により走行する第２の走行モードとを有し、前記クラッチの解放又は係合を制御する制御部と、前記車両の走行モードが前記第１の走行モードである場合に、前記電動機のトルク指令値を補正することにより前記動力伝達経路における振動を抑制する制振制御を実行する制振制御部と、を備える。
本発明によれば、制御を複雑化させることなく簡易かつ正確に制振制御を実行することができる車両用制振制御装置を提供することができる。
図１は、本発明の一実施例に係る車両用制振制御装置を搭載した車両の概略構成図である。 図２は、本発明の一実施例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、本発明の一実施例に係る車両用制振制御装置を搭載した車両の内燃機関の状態に応じた捩り共振周波数と振動レベルの関係を示すグラフである。 図４は、本発明の一実施例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実行判定処理の流れを示すフローチャートである。 図５は、本発明の一実施例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。 図６は、本発明の一実施例に係る車両用制振制御装置における制振制御の実行状態切替時の一例を示すタイミングチャートである。
本発明の一実施の形態に係る車両用制振制御装置は、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駆動輪に伝達することにより走行する車両の車両用制振制御装置であって、内燃機関と駆動輪との間の動力伝達経路に設けられたクラッチと、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、車両の走行モードとして、クラッチを解放して電動機の動力により走行する第１の走行モードと、クラッチを係合して少なくとも内燃機関の動力により走行する第２の走行モードとを有し、クラッチの解放又は係合を制御する制御部と、車両の走行モードが第１の走行モードである場合に、電動機のトルク指令値を補正することにより動力伝達経路における振動を抑制する制振制御を実行する制振制御部と、を備えることを特徴とする。これにより、本発明の一実施の形態に係る車両用制振制御装置は、制御を複雑化させることなく簡易かつ正確に制振制御を実行することができる。
以下、本発明の一実施例に係る車両用制振制御装置について図面を参照して説明する。
図１に示すように、本実施例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の制振制御部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振制御部４０を有する。
制振制御部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。
制振制御部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振制御部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、制振制御部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、制振制御部４０として機能する。制振制御部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。減速機３１は、車両１００の減速時等には、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、クラッチ係合時には、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と駆動輪４との間の動力伝達経路、より詳しくは内燃機関１と変速機構３２との間の動力伝達経路に設けられている。クラッチ３３は、図示しないクラッチアクチュエータにより、係合と解放とを切り替えるクラッチ操作を自動で行うよう構成されている。クラッチアクチュエータは、ハイブリッドコントローラ５によってその駆動状態が制御される。
クラッチ３３は、係合された場合には、内燃機関１の駆動力を変速機構３２に伝達する。クラッチ３３は、解放された場合には、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。
内燃機関１と駆動輪４との間の動力伝達経路上であって、クラッチ３３よりも内燃機関１側には、内燃機関１を始動する始動装置１１が設けられている。本実施例では、始動装置１１は、内燃機関１にベルトやチェーンなどの動力伝達部材を介して連結されている。始動装置１１としては、例えばスタータやＩＳＧ（Integrated Starter Generator）を用いることができる。
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が解放又は係合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が解放又は係合のいずれの状態にあるかを示す信号をクラッチ係合情報としてインバータ２２の制振制御部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の制振制御部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。
また、ハイブリッドコントローラ５は、車両１００の走行モードとして、クラッチ３３を解放して駆動モータ２の動力により走行する第１の走行モードと、クラッチ３３を係合して少なくとも内燃機関１の動力により走行する第２の走行モードとを有する。第１の走行モードでは、第１の走行モード中に始動要求があった場合を除いて、内燃機関１を停止する。
また、ハイブリッドコントローラ５は、図示しないクラッチアクチュエータを制御することによりクラッチ３３の係合又は解放を制御する制御部５１としての機能を有する。
次に、図２から図４を参照して、制振制御部４０によって実行される制振制御について説明する。
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、制振制御部４０は、フィルタ４１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、車両１００の動力伝達経路における捩り共振周波数は、クラッチ３３の解放又は係合の状態に応じて変化する。ここで捩り共振周波数とは、動力伝達経路の捩り振動に基づく共振が発生する周波数を指す。動力伝達経路は内燃機関１や駆動モータ２等の駆動源からのトルクを受け、捩り振動が発生する。この動力伝達経路の捩り振動の周波数と駆動源のトルク変動の周波数とが一致すると共振が発生する。例えば、図３に示すように、クラッチ３３の解放時の捩り共振周波数を「ｆ１」とすると、クラッチ３３の係合時の捩り共振周波数は「ｆ２」へと大きく変化する。このような捩り共振周波数の変化は、クラッチ３３が係合しているか、解放しているかによって動力伝達経路に対して内燃機関１が接続されるか非接続されるかにより、動力伝達経路における捩り共振周波数が変化するためと考えられる。
また、振動レベルについても、クラッチ３３の解放時と係合時とでは大きく異なり、捩り共振周波数ｆ１のときの振動レベルに対して、捩り共振周波数ｆ２のときの振動レベルが低い。これは、駆動源のトルク変動の周波数が低い程、その振動振幅が大きくなるためと考えられる。
このように、クラッチ３３が係合している第２の走行モードよりもクラッチ３３が解放している第１の走行モードの方が、車両１００の動力伝達経路における捩り共振周波数が低く、かつ振動レベルが大きい。
そこで、本実施例では、車両１００の走行モードが第１の走行モードである場合に、駆動モータ２のトルク指令値を補正することにより車両１００の動力伝達経路における振動を抑制する制振制御を実行するものとした。
図２に示すように、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。
制振制御部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、制振制御部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、図４を参照して、制振制御部４０によって実行される制振制御実行判定処理の流れについて説明する。この制振制御実行判定処理は、所定の時間間隔で繰り返し実行される。
図４に示すように、制振制御部４０は、ハイブリッドコントローラ５から得られる情報に基づき、内燃機関１が停止しているか否かを判定する（ステップＳ１）。制振制御部４０は、ステップＳ１において内燃機関１が停止していないと判定した場合には、今回の本制振制御実行判定処理を終了する。
制振制御部４０は、ステップＳ１において内燃機関１が停止していると判定した場合には、ハイブリッドコントローラ５から得られる情報に基づき、クラッチ３３が解放されているか否かを判定する（ステップＳ２）。制振制御部４０は、ステップＳ２においてクラッチ３３が解放されていないと判定した場合には、今回の本制振制御実行判定処理を終了する。
制振制御部４０は、ステップＳ２においてクラッチ３３が解放されていると判定した場合には、制振制御を実行して（ステップＳ３）、今回の本制振制御実行判定処理を終了する。なお、ステップＳ３移行時に既に制振制御が実行されている場合には、ステップＳ３においては制振制御の実行が維持される。
ここで、車両１００の走行モードが第１の走行モードから第２の走行モードに移行する場合には、クラッチ３３の係合開始前に、制御部５１によって始動装置１１を介して内燃機関１が始動される。さらに、クラッチ３３は、内燃機関１の始動後、内燃機関１が完爆に至った場合に、係合が開始される。これにより、クラッチ３３は、内燃機関１の完爆後に係合することとなる。なお、内燃機関１の完爆とは、始動装置１１による内燃機関１の始動後であって、始動装置１１の補助なく内燃機関１の自立回転が可能となった状態を指す。
制振制御は、車両１００の走行モードが第１の走行モードから第２の走行モードに移行する場合には中止される。より詳細には、車両１００の走行モードが第１の走行モードから第２の走行モードに移行する場合には上述の通り内燃機関１の完爆に至った場合にクラッチ３３の係合が開始されるが、制振制御は内燃機関１の完爆に至った場合であってクラッチ３３の係合開始前に中止される。
次に、図５を参照して、図４のステップＳ３にて実行される制振制御部４０による制振制御の処理の流れについて説明する。
図５に示すように、制振制御部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Ｓ１１）。その後、制振制御部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Ｓ１２）。
次いで、制振制御部４０は、ステップＳ１２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Ｓ１３）。その後、制振制御部４０は、ステップＳ１３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Ｓ１４）、制振制御を終了する。
ここで、制振制御部４０は、例えば車両１００の要求駆動力が小さくなって車両１００の走行モードを第２の走行モードから第１の走行モードに移行するような場合には、係合中のクラッチ３３が解放されたら制振制御を再開する。
次に、図６のタイミングチャートを参照して、制振制御の実行状態切替時の一例について説明する。
図６に示すように、時刻ｔ０においては、車両１００の走行モードが第１の走行モードであり、クラッチ３３が解放され、かつ内燃機関１が停止した状態である。このとき、制振制御は、ＯＮ、すなわち実行されている。
その後、車両１００の走行モードを第１の走行モードから第２の走行モードに切り替える条件が成立すると、内燃機関１が始動され、これに伴い内燃機関１の回転数が徐々に上昇する。
次いで、時刻ｔ１において、内燃機関１の回転数が完爆と判定する回転数まで達すると、その直後に制振制御がＯＦＦ、すなわち制振制御が中止される。
その後、時刻ｔ２において、クラッチ３３が解放から半係合に移行し、クラッチ３３の係合が開始される。このように、制振制御は内燃機関１の完爆後（図６中、時刻ｔ１後）であってクラッチ３３の係合開始前（図６中、時刻ｔ２前）に中止される。クラッチ３３の半係合とは、フライホイールに対してクラッチ板がスリップした状態で係合している状態をいう。その後、時刻ｔ３において、クラッチ３３が係合する。
以上のように、本実施例に係る車両用制振制御装置は、車両１００の走行モードが第１の走行モードである場合に、駆動モータ２のトルク指令値を補正することにより動力伝達経路における振動を抑制する制振制御を実行するので、駆動モータ２の振動に起因した動力伝達経路における共振を抑制することができる。
このように、本実施例に係る車両用制振制御装置は、駆動モータ２の振動に起因した動力伝達経路における共振を抑制するだけでよいので、制御を複雑化させることなく簡易かつ正確に制振制御を実行することができる。
また、本実施例に係る車両用制振制御装置は、第１の走行モードから第２の走行モードに移行する場合には、クラッチ３３の係合開始前に、内燃機関１を始動させ、かつ制振制御を中止するよう構成されている。
このため、本実施例に係る車両用制振制御装置は、クラッチ３３の係合開始に伴い動力伝達経路の捩り共振周波数が変化する前に制振制御を中止できる。例えば、内燃機関１の振動が影響して動力伝達経路の捩り共振周波数が変化するような場合に制振制御を行うと、制振制御を行うことで内燃機関１の振動等の駆動モータ２以外に起因した外乱によってかえって振動が発生するおそれがある。本実施例の車両用制振制御装置によれば、上述のように動力伝達経路の捩り共振周波数が変化する前に制振制御を中止できるので、制振制御による不要な振動が発生することを抑制することができる。
また、本実施例に係る車両用制振制御装置は、内燃機関１の完爆に至った場合にクラッチ３３を係合するので、上述の通りクラッチ３３の係合開始に伴い動力伝達経路の捩り共振周波数が変化する前に制振制御を中止できる。
また、本実施例に係る車両用制振制御装置は、係合中のクラッチ３３が解放されたら制振制御を実行する、すなわち再開するので、不要な制振制御の実行を抑制しつつ、制振制御が有効な場合に制振制御を実行することができる。
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。
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
１１ 始動装置
２０ 回転数センサ
３３ クラッチ
３６ クラッチセンサ
４０ 制振制御部
４１ フィルタ
４３ 補正トルク算出部
５０ トルク指令部
５１ 制御部
１００ 車両

Claims (4)

  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駆動輪に伝達することにより走行する車両の車両用制振制御装置であって、
    前記内燃機関と前記駆動輪との間の動力伝達経路に設けられたクラッチと、
    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、
    前記車両の走行モードとして、前記クラッチを解放して前記電動機の動力により走行する第１の走行モードと、前記クラッチを係合して少なくとも前記内燃機関の動力により走行する第２の走行モードとを有し、前記クラッチの解放又は係合を制御する制御部と、
    前記車両の走行モードが前記第１の走行モードである場合に、前記電動機のトルク指令値を補正することにより前記動力伝達経路における振動を抑制する制振制御を実行する制振制御部と、を備えることを特徴とする車両用制振制御装置。
  2. 前記クラッチよりも前記内燃機関側に設けられ、前記内燃機関を始動する始動装置を備え、
    前記第１の走行モードから前記第２の走行モードに移行する場合には、前記クラッチの係合開始前に、前記制御部が前記始動装置を介して前記内燃機関を始動させ、かつ前記制振制御部が前記制振制御を中止することを特徴とする請求項１に記載の車両用制振制御装置。
  3. 前記制御部は、前記内燃機関の完爆に至った場合に前記クラッチを係合することを特徴とする請求項２に記載の車両用制振制御装置。
  4. 前記制振制御部は、係合中の前記クラッチが解放されたら前記制振制御を実行することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の車両用制振制御装置。
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