JP2022057209A - 音量推定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ギア機構で発生する音の大きさを推定する。【解決手段】車両のギア機構は、第１ギアと、第１ギアに噛み合う第２ギアと、第１ギアとは別の第３ギアと、第１ギア及び第２ギアとは別の第３ギアに噛み合う第４ギアとを備えている。音量推定装置は、車両をシミュレーション対象としてギア機構から発生する音の大きさである音量を推定する。音量推定装置には、入力変数が入力されることにより音量を示す出力変数を出力する写像であって、機械学習によって学習された写像を規定する写像データが記憶されている。写像は、入力変数として、第１ギアの歯及び第２ギアの歯の間のバックラッシュと、第３ギアの歯及び第４ギアの歯の間のバックラッシュとを含んでいる。音量推定装置は、入力変数を取得する処理である取得処理と、取得処理により取得した入力変数を写像に入力することによって出力変数の値を出力する算出処理と、を実行する。【選択図】図４

Description

本発明は、音量推定装置に関する。

特許文献１に記載の車両は、駆動源としてエンジン及びモータジェネレータを備えている。また、特許文献１に記載の車両は、エンジン、モータジェネレータ、及び駆動輪の間で動力を分配する機構として、遊星歯車機構を備えている。すなわち、特許文献１に記載の車両には、駆動源から駆動輪までの動力伝達経路上に、互いに噛み合う複数のギアを備えるギア機構が設けられている。

特開２０１６－２２２０８８号公報

特許文献１のようなギア機構では、ギアが円滑に回転できるように、互いに噛み合うギアの歯と歯との間に隙間、いわゆるバックラッシュが設けられている。しかし、バックラッシュが大きくなると、互いに噛み合うギアの歯と歯とが接触するときに発生する音が大きくなる傾向がある。そして、このような音が大きくなると、車両の運転者等に異音として知覚されるおそれがある。そのため、特許文献１のようなギア機構を設計する際には、ギアの円滑な回転を確保しつつ、音の大きさが小さくなるような、バックラッシュを設定することが好ましい。しかしながら、特許文献１のようなギア機構では、複数のギアが設けられているため、各ギアの歯の間のバックラッシュが、複雑に影響しあう。そのため、ギア機構で発生する音の大きさを、バックラッシュに基づき正確に推定することは困難である。

上記課題を解決するための音量推定装置は、駆動源から駆動輪までの動力伝達経路上に設けられたギア機構を備え、前記ギア機構は、第１ギアと、前記第１ギアに噛み合う第２ギアと、前記第１ギアとは別の第３ギアと、前記第１ギア及び前記第２ギアとは別の前記第３ギアに噛み合う第４ギアとを有している、車両をシミュレーション対象とし、前記ギア機構から発生する音の大きさである音量を推定する音量推定装置であって、実行装置と、記憶装置と、を備え、前記記憶装置には、入力変数が入力されることにより前記音量を示す出力変数を出力する写像であって、機械学習によって学習された写像を規定する写像データが記憶されており、前記写像は、前記入力変数として、前記第１ギアの歯及び前記第２ギアの歯の間のバックラッシュと、前記第３ギアの歯及び前記第４ギアの歯の間のバックラッシュとを含み、前記実行装置は、前記入力変数を取得する処理である取得処理と、前記取得処理により取得した前記入力変数を写像に入力することによって前記出力変数の値を出力する算出処理と、を実行する。

上記構成によれば、機械学習により写像が学習されている。そのため、各ギアの歯の間のバックラッシュが、ギア機構で発生する音の大きさに複雑に影響し合っていたとしても、適切な学習用のデータが得られれば、その複雑な影響を加味した写像を得られる。そして、この写像を利用することで、ギア機構で発生する音の大きさを、各ギアの歯の間のバックラッシュに基づき正確に推定でき得る。

車両の概略構成図。 自動変速機における変速段及び係合要素の関係を示す説明図。 推定機器を示す構成図。 推定制御を示すフローチャート。

以下、本発明の一実施形態を図１～図４にしたがって説明する。先ず、音量推定装置２１０がシミュレーション対象としている車両１００の概略構成について説明する。
図１に示すように、車両１００は、内燃機関１０、動力分割機構２０、自動変速機３０、駆動輪６９、第１モータジェネレータ６１、及び第２モータジェネレータ６２を備えている。

内燃機関１０は、当該内燃機関１０の出力軸であるクランクシャフト１１を備えている。クランクシャフト１１は、動力分割機構２０に連結している。動力分割機構２０は、サンギアＳ、リングギアＲ、及びキャリアＣを有する遊星歯車機構である。動力分割機構２０のキャリアＣは、クランクシャフト１１に連結している。サンギアＳは、第１モータジェネレータ６１の回転軸６１Ａに連結している。リングギアＲの出力軸であるリングギア軸ＲＡは、第２モータジェネレータ６２の回転軸６２Ａに連結している。また、リングギア軸ＲＡは、自動変速機３０に連結している。

自動変速機３０は、入力軸４１、及び出力軸４２を備えている。自動変速機３０の入力軸４１は、リングギア軸ＲＡに連結している。自動変速機３０の出力軸４２は、図示しないディファレンシャルギアを介して左右の駆動輪６９に連結している。したがって、本実施形態において、駆動源としての内燃機関１０から駆動輪６９までの動力伝達経路上には、動力分割機構２０及び自動変速機３０が位置している。そして、これら動力分割機構２０及び自動変速機３０は、いずれも互いに噛み合う複数のギアを備えている。

内燃機関１０が駆動して、動力分割機構２０のキャリアＣにクランクシャフト１１からトルクが入力されると、そのトルクがサンギアＳ側とリングギアＲ側とに分割される。第１モータジェネレータ６１が電動機として動作して、動力分割機構２０のサンギアＳにトルクが入力されると、そのトルクがキャリアＣ側とリングギアＲ側とに分割される。また、内燃機関１０のトルクがサンギアＳを介して第１モータジェネレータ６１に入力されると、第１モータジェネレータ６１が発電機として機能する。

第２モータジェネレータ６２が電動機として動作して、リングギア軸ＲＡにトルクが入力されると、そのトルクは自動変速機３０へと伝達される。また、駆動輪６９側からのトルクがリングギア軸ＲＡを介して第２モータジェネレータ６２に入力されると、第２モータジェネレータ６２が発電機として機能し、車両１００に回生制動力を発生させることが可能になっている。

自動変速機３０は、第１遊星ギア機構３０Ａ、第２遊星ギア機構３０Ｂ、第１クラッチＣ１、第２クラッチＣ２、第１ブレーキ機構Ｂ１、第２ブレーキ機構Ｂ２、及びワンウェイクラッチＦ１を備えている。

さらに、第１遊星ギア機構３０Ａは、サンギア３１、リングギア３２、ピニオンギア３３、及びキャリア３４を備えている。サンギア３１は、ピニオンギア３３を介してリングギア３２に連結している。キャリア３４は、ピニオンギア３３を支持している。

サンギア３１は、第１ブレーキ機構Ｂ１に連結している。第１ブレーキ機構Ｂ１は、当該第１ブレーキ機構Ｂ１に供給されるオイルの圧力によって係合状態及び解放状態が切り替え可能である。具体的には、第１ブレーキ機構Ｂ１に供給されるオイルの圧力が高くなることで、第１ブレーキ機構Ｂ１が解放状態から係合状態へと切り替えられる。そして、第１ブレーキ機構Ｂ１が係合状態であるときには、サンギア３１の回転が制動される。

キャリア３４は、ワンウェイクラッチＦ１に連結している。ワンウェイクラッチＦ１は、キャリア３４の一方側への回転を規制しつつ他方側への回転を許容する。すなわち、ワンウェイクラッチＦ１は、キャリア３４の回転を規制する規制状態、又はキャリア３４の回転を許容する許容状態に切り替わる。また、キャリア３４は、第２ブレーキ機構Ｂ２に連結している。第２ブレーキ機構Ｂ２は、第１ブレーキ機構Ｂ１と同様に、当該第２ブレーキ機構Ｂ２に供給されるオイルの圧力によって係合状態及び解放状態が切り替え可能である。そして、第２ブレーキ機構Ｂ２が係合状態であるときには、キャリア３４の回転が制動される。

第２遊星ギア機構３０Ｂは、サンギア３６、リングギア３７、ピニオンギア３８、及びキャリア３９を備えている。サンギア３６は、ピニオンギア３８を介してリングギア３７に連結している。キャリア３９は、ピニオンギア３８を支持している。キャリア３９は、出力軸４２に連結している。

上記のように構成された各遊星ギア機構において、第１遊星ギア機構３０Ａのキャリア３４は、第２遊星ギア機構３０Ｂのリングギア３７に連結している。また、第１遊星ギア機構３０Ａのリングギア３２は、第２遊星ギア機構３０Ｂのキャリア３９に連結している。

第２遊星ギア機構３０Ｂのサンギア３６は、第１クラッチＣ１を介して入力軸４１に連結している。第１クラッチＣ１は、当該第１クラッチＣ１に供給されるオイルの圧力によって係合状態及び解放状態が切り替え可能である。具体的には、第１クラッチＣ１に供給されるオイルの圧力が高くなることで、第１クラッチＣ１が解放状態から係合状態へと切り替えられる。そして、第１クラッチＣ１が係合状態となることで、第２遊星ギア機構３０Ｂのサンギア３６が入力軸４１と共に回転する。

また、第１遊星ギア機構３０Ａのキャリア３４は、第２クラッチＣ２を介して入力軸４１に連結している。第２クラッチＣ２は、第１クラッチＣ１と同様に、当該第２クラッチＣ２に供給されるオイルの圧力によって係合状態及び解放状態が切り替え可能である。そして、第２クラッチＣ２が係合状態となることで、第１遊星ギア機構３０Ａのキャリア３４が入力軸４１と共に回転する。

図２に示すように、自動変速機３０では、第１クラッチＣ１、第２クラッチＣ２、第１ブレーキ機構Ｂ１、及び第２ブレーキ機構Ｂ２における係合状態、解放状態の組み合わせと、ワンウェイクラッチＦ１における規制状態、許容状態の組み合わせとにより、変速段が切り替えられる。この自動変速機３０では、前進走行するための「１速」～「４速」の４個の変速段と、後進走行するための「Ｒ」の１個の変速段との合計５個の変速段を形成可能である。

なお、図２において、「〇」は、第１クラッチＣ１等の係合要素が係合状態であることや、ワンウェイクラッチＦ１が規制状態であることを示す。また、「（〇）」は、第２ブレーキ機構Ｂ２が係合状態又は解放状態であることを示す。さらに、空欄は、第１クラッチＣ１等の係合要素が解放状態であることや、ワンウェイクラッチＦ１が許容状態であることを示す。例えば、自動変速機３０の変速段が２速である場合、第１クラッチＣ１、及び第１ブレーキ機構Ｂ１が係合状態になっている一方、第２クラッチＣ２、及び第２ブレーキ機構Ｂ２が解放状態になり、ワンウェイクラッチＦ１が許容状態になっている。

図１に示すように、車両１００は、油圧装置６５を備えている。油圧装置６５は、オイルポンプ６６、及びオイルポンプ６６からのオイルが流通する油圧回路６７を備えている。オイルポンプ６６は、クランクシャフト１１のトルクを受けて動作するいわゆる機械式のオイルポンプである。油圧回路６７は、図示しないソレノイドバルブを複数備えている。これらソレノイドバルブが制御されることにより、油圧回路６７は、第１クラッチＣ１、第２クラッチＣ２、第１ブレーキ機構Ｂ１、及び第２ブレーキ機構Ｂ２に供給するオイルの圧力を調整する。すなわち、本実施形態では、油圧回路６７のソレノイドバルブを制御することにより、オイルの圧力を通じて第１クラッチＣ１等の係合要素の係合状態及び解放状態を制御する。

図１に示すように、車両１００は、アクセルポジションセンサ７２、車速センサ７３、表示器７６、及びアクセルペダル７７を備えている。アクセルポジションセンサ７２は、運転者が操作するアクセルペダル７７の操作量であるアクセル操作量ＡＣＣを検出する。車速センサ７３は、車両１００の速度である車速ＳＰを検出する。表示器７６は、車両１００の運転者等に視覚情報を表示する。表示器７６の一例は、ディスプレイである。

車両１００は、制御装置９０を備えている。制御装置９０には、アクセル操作量ＡＣＣを示す信号がアクセルポジションセンサ７２から入力される。制御装置９０には、車速ＳＰを示す信号が車速センサ７３から入力される。また、制御装置９０は、表示器７６に画像を表示するための信号を出力する。

制御装置９０は、ＣＰＵ９１、周辺回路９２、ＲＯＭ９３、記憶装置９４、及びバス９５を備えている。バス９５は、ＣＰＵ９１、周辺回路９２、ＲＯＭ９３、及び記憶装置９４を互いに通信可能に接続している。ＲＯＭ９３は、ＣＰＵ９１が各種の制御を実行するために各種のプログラムを予め記憶している。

記憶装置９４は、制御装置９０に入力された、アクセル操作量ＡＣＣ、及び車速ＳＰを含むデータを一定期間に亘って記憶する。周辺回路９２は、内部の動作を規定するクロック信号を生成する回路、電源回路、リセット回路等を含む。

ＣＰＵ９１は、ＲＯＭ９３に記憶された各種のプログラムを実行することにより、内燃機関１０、第１モータジェネレータ６１、第２モータジェネレータ６２、自動変速機３０等を制御する。具体的には、ＣＰＵ９１は、アクセル操作量ＡＣＣ及び車速ＳＰに基づいて、車両１００が走行するために必要な出力の要求値である車両要求出力を算出する。ＣＰＵ９１は、車両要求出力に基づいて、内燃機関１０、第１モータジェネレータ６１、及び第２モータジェネレータ６２のトルク配分を決定する。ＣＰＵ９１は、内燃機関１０、第１モータジェネレータ６１、及び第２モータジェネレータ６２のトルク配分に基づいて、内燃機関１０の出力と、第１モータジェネレータ６１及び第２モータジェネレータ６２の力行及び回生とを制御する。

また、ＣＰＵ９１は、車速ＳＰ及び車両要求出力に基づいて、自動変速機３０において目標とする変速段である目標変速段を算出する。ＣＰＵ９１は、目標変速段に基づいて、第１クラッチＣ１、第２クラッチＣ２、第１ブレーキ機構Ｂ１、及び第２ブレーキ機構Ｂ２に供給するオイルの圧力の目標値である目標圧力を算出する。そして、ＣＰＵ９１は、目標圧力に基づいて、油圧装置６５に制御信号Ｓ１を出力する。油圧装置６５は、制御信号Ｓ１に基づいて、第１クラッチＣ１、第２クラッチＣ２、第１ブレーキ機構Ｂ１、及び第２ブレーキ機構Ｂ２に供給するオイルの圧力を変更する。例えば、図２に示すように、自動変速機３０の変更前の変速段が２速である場合、第１クラッチＣ１、及び第１ブレーキ機構Ｂ１が係合状態になっている一方、第２クラッチＣ２、及び第２ブレーキ機構Ｂ２が解放状態になり、ワンウェイクラッチＦ１が許容状態になっている。ここで、自動変速機３０の目標変速段が３速に設定されると、第２クラッチＣ２の目標圧力に基づいた制御信号Ｓ１に応じて、油圧装置６５から第２クラッチＣ２に供給されるオイルの圧力が徐々に高くなることで、第２クラッチＣ２が解放状態から係合状態になる。一方、第１ブレーキ機構Ｂ１の目標圧力に基づいた制御信号Ｓ１に応じて、油圧装置６５から第１ブレーキ機構Ｂ１に供給されるオイルの圧力が徐々に低くなることで、第１ブレーキ機構Ｂ１が係合状態から解放状態になる。その結果、自動変速機３０の変速段が２速から３速に変更される。

次に、推定機器２００について説明する。
推定機器２００は、例えば、車両１００を設計する際に、自動変速機３０において互いに噛み合う複数のギアの歯の間にバックラッシュを設定するために用いられる。ここで、バックラッシュは、ギアの歯が他のギアの歯に対して運動方向に接している状態において、運動方向とは反対側に生じる隙間のうち運動方向の最短距離である。

本実施形態では、自動変速機３０のバックラッシュとして、以下の４つのバックラッシュを設定する。具体的には、サンギア３１及びピニオンギア３３のギア間の第１バックラッシュＺ１、ピニオンギア３３及びリングギア３２のギア間の第２バックラッシュＺ２、サンギア３６及びピニオンギア３８のギア間の第３バックラッシュＺ３、ピニオンギア３８及びリングギア３７のギア間の第４バックラッシュＺ４を設定する。

なお、本実施形態において、第１バックラッシュＺ１及び第２バックラッシュＺ２に着目すると、第１ギアがサンギア３１、第２ギアがピニオンギア３３、第３ギアがピニオンギア３３、第４ギアがリングギア３２である。また、第３バックラッシュＺ３及び第４バックラッシュＺ４に着目すると、第１ギアがサンギア３６、第２ギアがピニオンギア３８、第３ギアがピニオンギア３８、第４ギアがリングギア３７である。

図３に示すように、推定機器２００は、音量推定装置２１０、入力デバイス２２０、及び表示器２３０を備えている。音量推定装置２１０は、ＣＰＵ２１１、周辺回路２１２、ＲＯＭ２１３、記憶装置２１４、及びバス２１５を備えている。バス２１５は、ＣＰＵ２１１、周辺回路２１２、ＲＯＭ２１３、及び記憶装置２１４を互いに通信可能に接続している。ＲＯＭ２１３は、ＣＰＵ２１１が各種の制御を実行するために各種のプログラムを予め記憶している。記憶装置２１４は、機械学習によって学習された写像Ｍを規定する写像データ２１４Ａを予め記憶している。写像データ２１４Ａによって規定される写像Ｍは、入力変数が入力されることにより、自動変速機３０から発生する音の大きさを示す出力変数を出力する。なお、写像Ｍの具体的な説明は後述する。

周辺回路２１２は、内部の動作を規定するクロック信号を生成する回路、電源回路、リセット回路等を含む。本実施形態において、ＣＰＵ２１１及びＲＯＭ２１３が実行装置である。また、記憶装置２１４が記憶装置である。音量推定装置２１０は、自動変速機３０から発生する音の大きさを推定する装置として機能する。

入力デバイス２２０は、音量推定装置２１０に接続している。入力デバイス２２０は、作業者が各種の値を入力するための装置である。入力デバイス２２０の一例は、キーボードである。表示器２３０は、音量推定装置２１０に接続している。表示器２３０は、作業者等に視覚情報を表示する。表示器２３０の一例は、ディスプレイである。

次に、ＣＰＵ２１１が自動変速機３０から発生する音の大きさを推定する推定制御について説明する。
例えば、ＣＰＵ２１１は、作業者により推定制御の実行が指示されると、推定制御を実行する。ＲＯＭ２１３は、推定制御を実行するためのプログラムである推定用プログラムを予め記憶している。ＣＰＵ２１１は、ＲＯＭ２１３に記憶された推定用プログラムを実行することにより、推定制御を実行する。

図４に示すように、推定制御が実行されると、ステップＳ１１において、ＣＰＵ２１１は、作業者により各パラメータが入力されるのを待機する。本実施形態において、各パラメータは、第１バックラッシュＺ１～第４バックラッシュＺ４、アクセル操作量ＡＣＣ、及び車速ＳＰである。音量推定装置２１０に、入力デバイス２２０を介して作業者により各パラメータが入力されると、ＣＰＵ２１１は、処理をステップＳ１２に進める。

ステップＳ１２において、ＣＰＵ２１１は、ＲＯＭ２１３に記憶されたプログラムを実行することにより、車両１００において設定されるであろう自動変速機３０の変速段を算出する。具体的には、ＲＯＭ２１３は、車両１００の車両要求出力及び変速比ＧＲを算出するために、ＲＯＭ９３と同様のプログラムを記憶している。そして、ＣＰＵ２１１は、ステップＳ１１において入力されたアクセル操作量ＡＣＣ及び車速ＳＰに基づいて、ＣＰＵ９１と同様に車両１００の車両要求出力を算出する。また、ＣＰＵ２１１は、車速ＳＰ及び車両要求出力に基づいて、ＣＰＵ９１と同様に自動変速機３０の変速段を算出する。そして、ＣＰＵ２１１は、算出した自動変速機３０の変速段に基づいて、自動変速機３０の変速比ＧＲを算出する。ここで、変速比ＧＲとは、自動変速機３０の入力軸４１の単位時間当たりの回転数と出力軸４２の単位時間当たりの回転数との比である。さらに、ＣＰＵ２１１は、変速比ＧＲを記憶装置２１４に記憶させる。その後、ＣＰＵ２１１は、処理をステップＳ１３に進める。

ステップＳ１３において、ＣＰＵ２１１は、ステップＳ１２において算出した車両要求出力に基づいて、入力軸４１に入力されるであろう入力トルクＴｉｎを算出する。具体的には、ＣＰＵ２１１は、車両要求出力が大きいほど入力トルクＴｉｎを大きい値として算出する。ＣＰＵ２１１は、入力トルクＴｉｎを記憶装置２１４に記憶させる。その後、ＣＰＵ２１１は、処理をステップＳ２１に進める。

ステップＳ２１において、ＣＰＵ９１は、記憶装置２１４にアクセスすることにより、各種の値を取得する。具体的には、ＣＰＵ９１は、ステップＳ１１で入力された第１バックラッシュＺ１～第４バックラッシュＺ４、ステップＳ１２で算出した変速比ＧＲ、及びステップＳ１３で算出した入力トルクＴｉｎを取得する。なお、本実施形態において、ステップＳ２１の処理が取得処理である。その後、ＣＰＵ９１は、処理をステップＳ２２に進める。

ステップＳ２２において、ＣＰＵ９１は、ステップＳ２１の処理で取得した各種の値を、自動変速機３０から発生する音の大きさを推定する写像Ｍへの入力変数ｘ（１）～入力変数ｘ（６）として生成する。

ＣＰＵ９１は、入力変数ｘ（１）～入力変数ｘ（４）に、第１バックラッシュＺ１～第４バックラッシュＺ４を代入する。具体的には、ＣＰＵ９１は、入力変数ｘ（１）に第１バックラッシュＺ１を、入力変数ｘ（２）に第２バックラッシュＺ２を、といったように一つずつ代入する。したがって、本実施形態では、合計４つのバックラッシュを入力変数として採用している。

ＣＰＵ９１は、入力変数ｘ（５）に、変速比ＧＲを代入する。ＣＰＵ９１は、入力変数ｘ（６）に、入力トルクＴｉｎを代入する。その後、ＣＰＵ９１は、処理をステップＳ２３に進める。

ステップＳ２３において、ＣＰＵ９１は、記憶装置２１４に予め記憶されている写像データ２１４Ａによって規定される写像Ｍに、ステップＳ２２の処理において生成された入力変数ｘ（１）～ｘ（６）及びバイアスパラメータとしての入力変数ｘ（０）を入力することによって、出力変数ｙ（ｉ）の値を算出する。その後、ＣＰＵ９１は、処理をステップＳ２４に進める。

写像データ２１４Ａによって規定される写像Ｍの一例は、関数近似器であり、中間層が１層の全結合順伝搬型のニューラルネットワークである。具体的には、写像データ２１４Ａによって規定される写像Ｍでは、入力変数ｘ（１）～入力変数ｘ（６）及びバイアスパラメータとしての入力変数ｘ（０）が、係数ｗＦｊｋ（ｊ＝１～ｍ、ｋ＝０～６）によって規定される線形写像にて変換された「ｍ」個の値のそれぞれが活性化関数ｆに代入されることによって、中間層のノードの値が定まる。また、係数ｗＳｉｊ（ｉ＝１～３）によって規定される線形写像によって中間層のノードの値が変換された値のそれぞれが活性化関数ｇに代入されることによって、出力変数ｙ（１）～出力変数ｙ（３）が定まる。

出力変数ｙ（１）は、自動変速機３０から発生し得る音の大きさの最大値である最大音量ＮＳＭを示す値である。本実施形態において、最大音量ＮＳＭは、音の大きさをデシベル（ｄＢ）に換算した値である。出力変数ｙ（２）は、最大音量ＮＳＭの音に含まれる振幅のうち最大振幅の周波数である周波数ＦＲを示す値である。出力変数ｙ（３）は、入力トルクＴｉｎが入力軸４１に入力されてから最大音量ＮＳＭが発生するまでの期間である発生期間ＴＡを示す値である。

本実施形態において、活性化関数ｆの一例は、ＲｅＬＵ関数である。また、活性化関数ｇの一例は、恒等関数である。なお、本実施形態において、ステップＳ２２及びステップＳ２３の処理が算出処理である。

写像データ２１４Ａによって規定される写像Ｍは、例えば次のように生成されたものである。前提として、自動変速機３０では、入力軸４１から出力軸４２へと動力が伝達される際に、各バックラッシュが設けられたギア間のギアが順番に接触し、ギアの接触に応じて自動変速機３０から発生する音の大きさが変動する。そして、自動変速機３０から発生する音は、ギアが接触するタイミングにおいて大きくなり、その音の大きさは、バックラッシュに応じて変化する。そこで、写像Ｍの学習にあたっては、製造された直後の自動変速機３０、異常が生じている自動変速機３０など、経年劣化の程度が異なる様々な自動変速機３０を、試験用の自動変速機３０として複数用意する。そして、これらの試験用の自動変速機３０を分解するなどして、第１バックラッシュＺ１～第４バックラッシュＺ４を実際に測定することにより、特定する。その後、第１バックラッシュＺ１～第４バックラッシュＺ４が既に特定されている試験用の自動変速機３０を同一車種の車両１００に搭載し、所定期間において自動変速機３０から発生する音の推移を検出する。そして、所定期間において自動変速機３０から発生する音のうち最も大きい音の大きさを、最大音量ＮＳＭとして取得する。また、最大音量ＮＳＭであるときの自動変速機３０の音を高速フーリエ変換することにより、音のエネルギーを単位周波数毎に表すグラフ、いわゆるパワースペクトルを作成する。そして、パワースペクトルから最も大きいパワーに対応する周波数を、周波数ＦＲとして取得する。また、所定期間において入力軸４１に入力されるトルクの推移を算出し、その最大値を入力トルクＴｉｎとして取得する。そして、入力トルクＴｉｎが入力軸４１に入力されてから最大音量ＮＳＭが発生するまでの期間を、発生期間ＴＡとして取得する。さらに、入力トルクＴｉｎが入力軸４１に入力されたときの変速比ＧＲを取得する。そして、第１バックラッシュＺ１～第４バックラッシュＺ４、変速比ＧＲ、及び入力トルクＴｉｎを、訓練データとしての入力変数ｘ（１）～入力変数ｘ（６）とし、最大音量ＮＳＭ、周波数ＦＲ、及び発生期間ＴＡを、教師データとしての出力変数ｙ（１）～出力変数ｙ（３）とする。これら訓練データとしての入力変数ｘ（１）～入力変数ｘ（６）、及び教師データとしての出力変数ｙ（１）～出力変数ｙ（３）を、写像Ｍに入力し、機械学習により写像Ｍの学習をする。

ステップＳ２４において、ＣＰＵ２１１は、出力変数ｙ（１）に基づいて、最大音量ＮＳＭを表示器２３０に表示させるための信号を当該表示器２３０に出力する。また、ＣＰＵ２１１は、出力変数ｙ（２）に基づいて、周波数ＦＲを表示器２３０に表示させるための信号を当該表示器２３０に出力する。さらに、ＣＰＵ２１１は、出力変数ｙ（３）に基づいて、発生期間ＴＡを表示器２３０に表示させるための信号を当該表示器２３０に出力する。その後、ＣＰＵ２１１は、今回の推定制御を終了する。

本実施形態の作用について説明する。
自動変速機３０では、入力軸４１から出力軸４２へと動力が伝達される際に、各バックラッシュが設けられたギア間のギアに順番に動力が伝達される。例えば、自動変速機３０の変速段が２速である場合において入力軸４１に入力トルクＴｉｎが入力されると、入力軸４１から第１クラッチＣ１を介してサンギア３６に動力が伝達されてサンギア３６が回転する。すると、第３バックラッシュＺ３が設けられたギア、すなわちサンギア３６の歯とピニオンギア３８の歯とが接触することにより、サンギア３６からピニオンギア３８へと動力が伝達されてピニオンギア３８が回転する。また、ピニオンギア３８が回転すると、第４バックラッシュＺ４が設けられたギア、すなわちピニオンギア３８の歯とリングギア３７の歯とが接触することにより、ピニオンギア３８からリングギア３７へと動力が伝達されてリングギア３７が回転する。さらに、リングギア３７が回転すると、リングギア３７からキャリア３４に動力が伝達されてキャリア３４が回転する。そして、キャリア３４が回転すると、第１バックラッシュＺ１が設けられたギア、すなわちピニオンギア３３の歯とサンギア３１の歯とが接触する。このとき、第１ブレーキ機構Ｂ１によりサンギア３１の回転が制動されているため、サンギア３１との接触により、ピニオンギア３３が回転する。また、ピニオンギア３３が回転すると、第２バックラッシュＺ２が設けられたギア、すなわちピニオンギア３３の歯とリングギア３２の歯とが接触することにより、リングギア３２が回転する。その結果、キャリア３９が回転することにより、出力軸４２へと動力が伝達される。

このように自動変速機３０においてバックラッシュが設けられた各ギアに順番に動力が伝達されていく。そのため、入力軸４１に入力トルクＴｉｎが入力されてから音が発生するまでの発生期間ＴＡは、どのギアの噛み合いに起因して音が発生しているのかを反映する。

また、ギア毎に、歯の数や材質が異なっていることがある。そして、ギアが回転することに伴い発生する音の周波数ＦＲは、ギアの歯の数や材質の影響を受ける。したがって、周波数ＦＲは、どのギアの噛み合いに起因して音が発生しているのかを特定するためのパラメータとなり得る。さらに、バックラッシュが大きいほど、最大音量ＮＳＭが大きくなる傾向がある。すなわち、最大音量ＮＳＭが過度に大きい場合には、いずれかのバックラッシュが過大であることが推測される。

本実施形態の効果について説明する。
（１）本実施形態では、機械学習により写像Ｍが学習されている。そのため、自動変速機３０から発生する音の大きさと第１バックラッシュＺ１～第４バックラッシュＺ４とが複雑に影響し合っていたとしても、適切な学習用データが得られれば、その複雑な影響を加味した写像Ｍを得られる。そして、写像Ｍを利用することで、最大音量ＮＳＭを、第１バックラッシュＺ１～第４バックラッシュＺ４に基づき正確に推定でき得る。

（２）自動変速機３０では、入力軸４１の入力トルクＴｉｎが大きいほど、互いに噛み合うギア、例えばサンギア３１とピニオンギア３３との間で伝達される力が大きくなる傾向があるため、サンギア３１の歯とピニオンギア３３の歯とが強く接触する。その結果、第１バックラッシュＺ１が同じであっても、入力トルクＴｉｎが大きいほど、最大音量ＮＳＭが大きくなる傾向がある。

この点、本実施形態では、入力トルクＴｉｎが写像Ｍの入力変数に含まれる。これにより、入力トルクＴｉｎを加味しない構成に比べて、最大音量ＮＳＭの推定精度を向上できる。

（３）自動変速機３０の変速比ＧＲが変化すると、入力軸４１から出力軸４２へと伝達される動力の伝達経路が変化する。そのため、入力軸４１の入力トルクＴｉｎが同じであっても、互いに噛み合うギア、例えばサンギア３１とピニオンギア３３との間で伝達される力が変化することがある。つまり、入力トルクＴｉｎと同様に、変速比ＧＲは、最大音量ＮＳＭに影響を与え得る。本実施形態では、変速比ＧＲが写像Ｍの入力変数に含まれる。その結果、変速比ＧＲを加味することにより、最大音量ＮＳＭを高い精度で推定できる。

（４）本実施形態では、写像Ｍの出力変数に発生期間ＴＡが含まれる。この発生期間ＴＡを参照することにより、どのギアの噛み合いで音が発生しているか、すなわち、第１バックラッシュＺ１～第４バックラッシュＺ４のうち、どのバックラッシュが音の原因となっているのかを推測しやすい。

（５）本実施形態では、写像Ｍの出力変数に周波数ＦＲが含まれる。したがって、どのギアの噛み合いにおいてどの周波数帯の音が発生するのかが予め分かっていれば、写像Ｍが出力する周波数ＦＲに基づき、音の発生源となっているギアを特定でき得る。

（６）本実施形態では、写像Ｍの出力変数に周波数ＦＲが含まれる。したがって、周波数ＦＲが属する周波数帯に応じて、最大音量ＮＳＭとして許容できるレベルを変更するといった判断を行うこともできる。

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
「入力変数について」
・上記実施形態において、写像Ｍに入力する入力変数は、上記実施形態の例に限らない。例えば、自動変速機３０の構造等によっては、自動変速機３０から発生する最大音量ＮＳＭと、入力トルクＴｉｎとの相関が低いことがある。この場合、写像Ｍの入力変数としての入力トルクＴｉｎを省略しても差し支えない。

・例えば、写像Ｍの入力変数として、変速比ＧＲを採用しなくてもよい。具体例としては、自動変速機３０が特定の変速段であるものとして推定制御を実行することができる。この場合、写像Ｍの入力変数としての変速比ＧＲを省略しても差し支えない。

・例えば、写像Ｍの入力変数としてのバックラッシュの数は変更できる。具体例としては、自動変速機３０の構造等によって当該自動変速機３０に設けられるバックラッシュの数が異なる。この場合、自動変速機３０のバックラッシュの数に合わせて、写像Ｍの入力変数として複数のバックラッシュを採用すればよい。

「出力変数について」
・上記実施形態において、写像Ｍから出力される出力変数は、上記実施形態の例に限らない。例えば、写像Ｍの出力変数として、周波数ＦＲ及び発生期間ＴＡのいずれか、又は両方を採用しなくてもよい。なお、この場合でも、第１バックラッシュＺ１～第４バックラッシュＺ４のうちのいずれかの値を変更しつつ、推定制御を複数回繰り返せば、音の原因となっているギアを特定することは可能である。

・上記実施形態において、写像Ｍの出力変数は、自動変速機３０の音の大きさを示すものであったが、これに限らない。すなわち、音の大きさの推定対象となるギア機構は、内燃機関１０から駆動輪６９までの動力伝達経路上に位置しているギア機構であればよい。このようなギア機構としては、自動変速機３０の他に、動力分割機構２０などが挙げられる。

・写像Ｍの出力変数は、自動変速機３０から発生する音の大きさの値そのものでなくてもよい。例えば、自動変速機３０から発生する音の大きさを示す出力変数は、「０」～「１」の間の変数であり、「１」に近いほど音が大きいことを示してもよい。

「写像について」
・上記実施形態において、写像Ｍの活性化関数は例示であり、上記実施形態の例に限らない。例えば、写像Ｍの活性化関数ｆや活性化関数ｇとしては、シグモイド関数等を採用してもよい。

・上記実施形態において、ニューラルネットワークとして、中間層の数が１層のニューラルネットワークを例示したが、中間層の数が２層以上であってもよい。
・上記実施形態において、ニューラルネットワークとして、全結合順伝搬型のニューラルネットワークを例示したが、これに限らない。例えば、ニューラルネットワークとしては、回帰結合型ニューラルネットワークを採用してもよい。

・上記実施形態において、写像Ｍとしての関数近似器は、ニューラルネットワークに限らない。例えば、中間層を備えない回帰式であってもよい。
「実行装置について」
・上記実施形態において、実行装置としては、ＣＰＵ２１１及びＲＯＭ２１３を備えてソフトウェア処理を実行するものに限らない。具体例としては、上記実施形態においてソフトウェア処理されたものの少なくとも一部をハードウェア処理する、例えばＡＳＩＣ等の専用のハードウェア回路を備えてもよい。すなわち、実行装置は、以下の（ａ）～（ｃ）のいずれかの構成であればよい。（ａ）上記処理の全てを、プログラムに従って実行する処理装置と、プログラムを記憶するＲＯＭ等のプログラム格納装置とを備える。（ｂ）上記処理の一部をプログラムに従って実行する処理装置およびプログラム格納装置と、残りの処理を実行する専用のハードウェア回路とを備える。（ｃ）上記処理の全てを実行する専用のハードウェア回路を備える。ここで、処理装置およびプログラム格納装置を備えたソフトウェア実行装置や、専用のハードウェア回路は複数であってもよい。

「ギア機構について」
・上記実施形態において、ギア機構における第１ギア～第４ギアは、自動変速機３０の構成に応じて変わり得る。例えば、自動変速機３０ではピニオンギア３３が第２ギア及び第３ギアとして機能していたが、第２ギア及び第３ギアは、異なるギアであってもよい。

「車両について」
・上記実施形態において、車両としては、いわゆるシリーズ・パラレルハイブリッド車を例示したが、これに限らない。例えば、車両としては、シリーズハイブリッド車や、パラレルハイブリッド車であってもよい。

・上記実施形態において、車両としては、内燃機関とモータジェネレータとを備えるものに限らない。例えば、車両としては、内燃機関を備えるもののモータジェネレータを備えない車両であってもよい。さらに、例えば、車両としては、モータジェネレータを備えるものの内燃機関を備えない車両であってもよい。なお、この車両では、駆動源としてのモータジェネレータから駆動輪までの動力伝達経路上にギア機構が設けられていればよい。

Ｍ…写像
ＮＳＭ…最大音量
Ｚ１…第１バックラッシュ
Ｚ２…第２バックラッシュ
Ｚ３…第３バックラッシュ
Ｚ４…第４バックラッシュ
１０…内燃機関
２０…動力分割機構
３０…自動変速機
３１…サンギア
３２…リングギア
３３…ピニオンギア
３４…キャリア
３６…サンギア
３７…リングギア
３８…ピニオンギア
３９…キャリア
４１…入力軸
４２…出力軸
６１…第１モータジェネレータ
６２…第２モータジェネレータ
６９…駆動輪
９０…制御装置
１００…車両
２００…推定機器
２１０…音量推定装置
２１１…ＣＰＵ
２１２…周辺回路
２１３…ＲＯＭ
２１４…記憶装置
２１４Ａ…写像データ

Claims (1)

1. 駆動源から駆動輪までの動力伝達経路上に設けられたギア機構を備え、
   前記ギア機構は、第１ギアと、前記第１ギアに噛み合う第２ギアと、前記第１ギアとは別の第３ギアと、前記第１ギア及び前記第２ギアとは別の前記第３ギアに噛み合う第４ギアとを有している、車両をシミュレーション対象とし、前記ギア機構から発生する音の大きさである音量を推定する音量推定装置であって、
   実行装置と、記憶装置と、を備え、
   前記記憶装置には、入力変数が入力されることにより前記音量を示す出力変数を出力する写像であって、機械学習によって学習された写像を規定する写像データが記憶されており、
   前記写像は、前記入力変数として、前記第１ギアの歯及び前記第２ギアの歯の間のバックラッシュと、前記第３ギアの歯及び前記第４ギアの歯の間のバックラッシュとを含み、
   前記実行装置は、前記入力変数を取得する処理である取得処理と、前記取得処理により取得した前記入力変数を写像に入力することによって前記出力変数の値を出力する算出処理と、を実行する
   音量推定装置。

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