JP4453642B2

JP4453642B2 - 駆動系の制振制御装置

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Publication number: JP4453642B2
Application number: JP2005304527A
Authority: JP
Inventors: 知也今津; 孝恒吉; 達也長門
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2005-10-19
Filing date: 2005-10-19
Publication date: 2010-04-21
Anticipated expiration: 2025-10-19
Also published as: JP2007112248A

Description

本発明は、回転電機であるモータ／ジェネレータを動力源として具えた駆動系につき、駆動系の固有振動数を原因とする不快な振動が発生することを防止する技術に関するものである。

駆動源からの出力（回転速度・トルク）を負荷に伝達する駆動系においては、或る帯域の周波数が入ることによって、駆動系が振動することがある。また、出力トルクの急変動が起振力となって、出力回転速度に振動が発生することがある。
このような振動を長年許容しつづけると、駆動系の耐久性を低下させる虞がある。また、駆動源から出力を車輪に伝達する車両の駆動系の場合に振動が発生すると、搭乗者の乗り心地が損なわれる。したがって、このような振動を極力抑制することが望ましい。
制振制御に関する発明として、従来、例えば特許文献１〜３に記載のごときものが知られている。
特許文献１に記載の車両の制振装置は、エンジンおよびモータを具えたハイブリッド車両において、エンジントルクの急上昇時にはモータからマイナス側の補正トルクを入力することにより、これら合成トルクの上昇を緩やかなものとして加減速に伴なう振動を抑制するものである。
特許文献２に記載の駆動系回転振動抑制装置は、変速機入力軸の回転速度などから駆動系の振動成分を検出し、検出した振動成分に基づきエンジントルクまたは変速比を変更することにより駆動系の回転振動を抑制するものである。
特許文献３に記載の制振制御装置は、エンジンおよびモータ・ジェネレータを具えたハイブリッド車両において、エンジンからの出力トルクに含まれるトルク波形に基づいてモータ・ジェネレータの機能を制御することにより、エンジンのトルク変動を打ち消すものである。
特開２００１−３７００６号公報特開２００１−１３２５０１号公報特開２００４−１９５３４号公報

しかし、上記従来のようなハイブリッド車両またはエンジン車両の制振制御装置にあっては、尚も以下に説明するような問題を生ずる。つまり、特許文献１〜３にあっては、急峻な出力トルク変化を原因とする振動を抑制することは可能であっても、駆動系の回転軸、例えばドライブシャフト、にドライブシャフトの共振周波数と同じ周波数の微振動を含む略一定の駆動トルクが恒常的に入力されることが原因で、ドライブシャフトに発生する振動を防止することができない。
また、ハイブリッド車両において、遊星歯車組等、複数の回転要素からなる差動装置を採用し、これら回転要素のうちエンジン側の回転要素（入力側）と回転電機側の回転要素と負荷側の回転要素（出力側）とで無段変速機を構成した場合、補正トルクを入力すると新たな問題が生じ得る。つまり、変速操作のため回転電機が出力するトルク成分に補正トルクを入力すると、変速操作に要する時間が長くなりすぎてしまう。

本発明は、駆動系の回転軸の共振周波数、すなわち駆動系に顕著に発生する所定の振動に対応する周波数、と同じ振動トルクを、駆動系に入力しないようにすることにより、駆動系の共振を防止し、振動による乗り心地性能の悪化を回避することを目的とする。

この目的のため本発明による駆動系の制振制御装置は、請求項１に記載のごとく、
回転電機からの出力を負荷に伝達する駆動系において、
入力されたトルク指令または回転速度指令に応じて該回転電機の出力を制御するコントローラに、
トルク指令または回転速度指令から、前記駆動系に顕著に発生する所定の振動に対応する周波数領域を除去して入力するよう構成したことを特徴としたものである。

かかる本発明の駆動系の制振制御装置によれば、補正トルクを入力する代わりに、フィルタを用いて回転電機へのトルク指令または回転速度指令から共振周波数と同じ振動トルクを除去するため、駆動系が略一定かつ微振動を伴なった恒常的な駆動トルクを伝達することを防止して、駆動系が共振することがない。したがって、搭乗者の乗り心地性能を向上することができ、あわせて駆動系の耐久性をも向上することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態になる駆動系の制振制御装置を適用可能なハイブリッド車両の駆動系を例示し、これを本実施例においては、内蔵モータ／ジェネレータを具えたハイブリッド変速機として、前輪駆動車（ＦＦ車）用のトランスアクスルとして用いるのに有用な以下に詳述する構成となす。

図において１は変速機ケースを示し、該変速機ケース１の軸線方向（図の左右方向）右側（エンジンENGに近い前側）にラビニョオ型プラネタリギヤセット２を、また図の左側（エンジンENGから遠い後側）に例えば複合電流２層モータ４を可とするモータ／ジェネレータ組を内蔵する。
これらラビニョオ型プラネタリギヤセット２および複合電流２層モータ４は変速機ケース１の主軸線上に同軸に配置するが、この主軸線からオフセットさせて平行に配置したカウンターシャフト５およびディファレンシャルギヤ装置６をも変速機ケース１内に内蔵させる。

ラビニョオ型プラネタリギヤセット２は、ロングピニオンP1およびリングギヤRを共有するシングルピニオン遊星歯車組７およびダブルピニオン遊星歯車組８の組み合わせになり、シングルピニオン遊星歯車組７はサンギヤSsにロングピニオンP1を噛合させた構造とし、ダブルピニオン遊星歯車組８はサンギヤSd、リングギヤRおよびロングピニオンP1の他に、大径のショートピニオンP2を具え、ショートピニオンP2をサンギヤSdおよびリングギヤRに噛合させると共にロングピニオンP1にも噛合させた構造とする。
そして遊星歯車組７，８のピニオンP1,P2を全て、共通なキャリアCにより回転自在に支持する。

以上の構成になるラビニョオ型プラネタリギヤセット２は、サンギヤSd、サンギヤSs、リングギヤR、およびキャリアCの４個の回転要素を主たる要素とし、これら４個の回転要素のうち２個の回転要素の回転速度を決定すると他の回転要素の回転速度が決まる２自由度の差動装置を構成する。
なお差動装置は、本実施例で用いるラビニョオ型プラネタリギヤセット２に限られず、任意のものを用いることができるのは言うまでもない。

複合電流２層モータ４は、内側ロータ4riと、これを包囲する環状の外側ロータ4roとを、変速機ケース１内に同軸に回転自在に支持して具え、これら内側ロータ4riおよび外側ロータ4ro間における環状空間に同軸に配置した環状ステ-タ４ｓを変速機ケース１に固設して構成する。
環状コイル４ｓと外側ロータ4roとで外側のモータ／ジェネレータである第１のモータ／ジェネレータMG1を構成し、環状コイル４ｓと内側ロータ4riとで内側のモータ／ジェネレータである第２のモータ／ジェネレータMG2を構成する。
ここでモータ／ジェネレータMG1,MG2はそれぞれ、複合電流をモータ側が負荷として供給される時は供給電流に応じた個々の方向の、また供給電流に応じた個々の速度（停止を含む）の回転を出力するモータとして機能し、複合電流を発電機側が負荷として印加した時は外力による回転に応じた電力を発生する発電機として機能する。

なお図１ではモータ／ジェネレータMG1,MG2を複合電流２層モータとして構成したが、モータ／ジェネレータMG1,MG2はこれに限られず、個々のロータおよびステータ組で構成し、これらの組を相互に径方向へオフセットさせて配置することができる。

ラビニョオ型プラネタリギヤセット２の上記した４個の回転要素には、回転速度順に、つまりサンギヤSs、リングギヤR、キャリアC、サンギヤSdの順に、第1モータ／ジェネレータMG1、原動機であるエンジンENG、ディファレンシャギヤ装置６を含む車輪駆動系への出力（Out）、第2モータ／ジェネレータMG2をそれぞれ結合する。

この結合を図１に基づき以下に詳述するに、リングギヤRをエンジン（ENG）回転が入力される入力要素とするため、このリングギヤRをクラッチ３を介してエンジンクランクシャフト９に結合する。
サンギヤSdは軸１１を介して第２モータ／ジェネレータMG2の内側ロータ４riに結合し、軸１１を包套する中空軸１２を介してサンギヤSsを第１モータ／ジェネレータMG1の外側ロータ４roに結合する。

キャリアCを車輪駆動系(Out)へ回転を出力する出力要素とするため、このキャリアCに中空軸１３を介して出力歯車１４を結合し、これをカウンターシャフト５上のカウンター歯車１５に噛合させる。
カウンターシャフト５には別にファイナルドライブピニオン１６を一体的に設け、これを、ディファレンシャルギヤ装置６に設けたファイナルドライブリングギヤ１７に噛合させる。
変速機からの出力回転は、ファイナルドライブピニオン１６およびファイナルドライブリングギヤ１７により構成されるファイナルドライブギヤ組を経てディファレンシャルギヤ装置６に至り、このディファレンシャルギヤ装置から、左右ドライブシャフト１９を経て左右駆動輪１８に分配されるものとする。

上記したハイブリッド車両の駆動系になる変速制御および走行モード切替制御システムは図２に示すごとく、ハイブリッドコントローラ２１を具え、このハイブリッドコントローラ２１は左右駆動輪１８の目標駆動力指令に対応するアクチュエータトルク指令を算出する。アクチュエータトルク指令は、詳細については後述するが、エンジンENGが出力する目標エンジントルク指令と、第１モータ／ジェネレータMG1が出力する目標モータトルク指令と、第２モータ／ジェネレータMG2が出力する目標モータトルク指令とである。
このうち目標エンジントルク指令をエンジンコントローラ２２に供給し、エンジンコントローラ２２はエンジンENGを当該目標エンジントルクが発生するようスロットル制御を実行する。

ハイブリッドコントローラ２１は更に、上記した目標モータトルク指令をモータコントローラ２３に供給し、モータコントローラ２３はインバータ２４およびバッテリ２５によりモータ／ジェネレータMG1,MG2をそれぞれ、目標モータトルク指令が達成されるよう制御する。ここでインバータ２４は、モータ／ジェネレータMG1,MG2の三相電流を制御するものである。

これがためハイブリッドコントローラ２１には、アクセルペダル踏み込み量からアクセル開度APOを検出するアクセル開度センサ３１からの信号と、車速VSPを検出する車速センサ３２からの信号と、モータ／ジェネレータMG1,MG2の実トルクを検出するトルク検出手段３３からの信号と、モータ／ジェネレータMG1,MG2の実回転速度を検出する回転検出手段３４からの信号と、エンジン回転速度ωを検出するエンジン回転センサ３５からの信号とを入力する。
なお、モータ／ジェネレータMG1,MG2のトルク検出手段３３からの信号は更にモータコントローラ２３にも供給し、モータコントローラ２３がこれら検出手段からの信号と上記した目標モータトルク指令との間における偏差に応じたフィードバック制御により当該指令が達成されるようになす。

上記したスロットル制御によりエンジンENGは、エンジントルクTeをラビニョオ型プラネタリギヤセット２のリングギヤRに入力する。また上記した三相電流の制御により第1モータ／ジェネレータMG1は、モータトルクTm1をサンギヤSsに入力する。また上記した三相電流の制御により第2モータ／ジェネレータMG2は、モータトルクTm2をサンギヤS2に入力する。
これらの入力トルクによりキャリアCは、出力トルクToを負荷20側に出力する。

出力トルクToを制御するためハイブリッドコントローラ２１は、前述の入力情報（アクセル開度APO、車速VSP、等）を基に、予め記憶された駆動力目標値決定マップを参照して、アクセル開度APOおよび車速VSPから車輪１８の駆動力目標値と変速比目標値とを決定する。

そして、ハイブリッドコントローラ２１は上記の入力情報と求めた駆動力目標値および変速比目標値を基に、前述したアクチュエータトルク指令を算出する。

本実施例では、走行のための動力源としてモータ／ジェネレータMG1,MG2を用いる電力走行（ＥＶ）モードと、モータ／ジェネレータMG1,MG2およびエンジンENGを用いるハイブリッド走行（Ｅ−ｉＶＴ）モードが用意されている。
一般には、車速VSPが低速域の場合や駆動力目標値が小さい場合には、電力走行モードを選択する。また、車速VSPが高速域の場合や駆動力目標値が大きい場合には、ハイブリッド走行モードを選択する。
また、詳しくは後述するがバッテリ２５の充電量が所定値（例えば30％）未満である場合にはハイブリッド走行モードを適宜選択し、あるいはバッテリ２５の充電量が所定値（例えば70％）以上である場合には電力走行モードを適宜選択する。

いずれの走行モードを選択するにせよコントローラ２２，２３を介して、駆動源となるエンジンENGには前述の目標エンジントルク指令を与え、駆動源となるモータ／ジェネレータMG1,MG2には前述の目標モータトルク指令を与える。

図３は、ラビニョオ型プラネタリギヤセット２に入出力されるトルクのバランスを、共線図上で表されるレバーlev上に書き加えた概念図である。
まず、図３の共線図について説明すると、前述したようにラビニョオ型プラネタリギヤセット２を構成する４個の回転要素であるサンギヤSd、サンギヤSs、リングギヤR、およびキャリアCは、２個の回転要素の回転速度を決定すると他の回転要素の回転速度が決まる２自由度の差動装置を構成する。したがって図３の共線図中、４個の回転要素の回転速度を丸で示すと、各回転要素の回転速度は１本のレバーlev上に並ぶ関係となる。
つまり、各回転要素の回転速度は図３中の縦距離で表され、横距離α:1:βに比例する。

次に、各回転要素のうちサンギヤSsに入力するモータトルクTm1と、リングギヤRに入力するエンジントルクTeと、サンギヤSdに入力するモータトルクTm2と、キャリアCから出力する出力トルクToとの関係について説明すると、以下のトルクバランス式で表すことができる。

式（１）（２）は図３に示すレバーの長さ(横距離α:1:β)によって規定される。

ここで付言すると本実施例では、レバーlevの両端に与えるモータトルクTm1, Tm2を適宜加減することにより、エンジン回転速度を表すリングギヤRの縦距離と変速機出力側回転速度を表すキャリアCの縦距離との比率、すなわち変速比（エンジン回転速度／出力回転速度）を変化させるものである。したがってモータ／ジェネレータMG1,MG2は駆動源のみならず変速比制御のためのアクチュエータとしての役割も果たす。

図４は、駆動源ENG、MG1,MG2から走行負荷に駆動力を伝達する駆動系、つまりラビニョオ型プラネタリギヤセット２を構成する４個の回転要素であるサンギヤSd、サンギヤSs、リングギヤR、およびキャリアCと結合する駆動系の回転軸（ケース１内の軸１１，１２，１３やドライブシャフト１９等）を共線図のレバーと共にモデル化した図である。この図４中、つるまきばねで表示されている箇所は駆動系の回転軸である。
つるまきばねで夫々表示されている駆動系のこれら回転軸は、夫々固有振動数を有する。

したがって、第１モータ／ジェネレータMG1とサンギヤSsとの間で伝達トルク（モータトルクTm1）の周波数（トルクリプル）が、当該回転軸の固有振動数f1となったときに、当該回転軸でねじれ振動による共振が発生する。また、第２モータ／ジェネレータMG2とサンギヤSｄとの間で伝達トルク（モータトルクTm2）の周波数（トルクリプル）が、当該回転軸の固有振動数f2となったときに、当該回転軸でねじれ振動による共振が発生する。また、エンジンENGとリングギヤRとの間で伝達トルク（エンジントルクTe）の周波数が、当該回転軸の固有振動数feとなったときに、当該回転軸でねじれ振動による共振が発生する。また、車輪からみて接地面は負荷に相当することから、キャリアCと負荷との間で伝達トルク（出力トルクTo）の周波数（トルクリプル）が、当該回転軸（ドライブシャフト19）の固有振動数fnとなったときに、当該回転軸でねじれ振動による共振が発生する。そして、これら各共振のなかで最も顕著な振動の発生源となりうるのは、キャリアCと負荷との間の伝達トルク（出力トルクTo）と比較して剛性が小さく質量が大きいドライブシャフト１９である。

駆動源ENG、MG1,MG2が出力される伝達トルクToにドライブシャフト１９の固有振動数と略同じ周波数成分が含まれている場合、ドライブシャフト１９が共振し、搭乗者の乗り心地性能を悪化させたり、駆動系の耐久性を損なったりする。

この問題につき、駆動系のうち図４に示す負荷への伝達トルクである出力トルクToに着目して、振動の状態を示したのが、図５である。図５は、出力トルクToに含まれる振動数ｆを横軸にとり、当該振動数ｆを原因として駆動系の各回転軸から発生する振動の大きさ（ノイズ）を縦軸にとって示す特性図である。

一般的には、振動数ｆが小さい場合（帯域A）駆動系には共振が発生しない。
振動数ｆが次に大きな帯域Bにある固有振動数fn付近の場合振動が最も大きくなってドライブシャフト19が共振する。前述および図５に示すように、ドライブシャフト１９の共振は、本実施例の駆動系に顕著に発生する所定の振動のうち、最も大きな振動であり、その固有振動数fnは中域の周波数帯域に属する。
振動数ｆが更に大きな帯域Cの場合振動が最も小さくなる。ただし、帯域Cに属する周波数f1では、モータ／ジェネレータMG1とサンギヤSsとの間の回転軸の共振が顕著となる。また、帯域Cに属する周波数f2ではモータ／ジェネレータMG2とサンギヤSdとの間の回転軸の共振が顕著となる。また、帯域Cに属する周波数feではENGとリングギヤRとの間の回転軸の共振が顕著となる。
そこで本実施例では、フィルタを用いて駆動源ENG、MG1,MG2の出力トルクからB領域の周波数を除去することにより、回転軸の共振を防止する。また、フィルタを用いて帯域Cの周波数を除去することにより、回転軸の共振を防止する。

図６は、ハイブリッドコントローラ２１が実行する駆動源ENG、MG1,MG2の周波数成分フィルタ除去を示すブロック線図である。
変速比制御については、図６に示す減算器４１で変速比目標値に対応する変速比代表量指令値（＋）から変速比実測値に対応する変速比代表量実測値（−）を差し引いた偏差を求める。次に、この偏差を変速比制御器４２に通して変速比制御操作量を求める。
ベクトルアクチュエータ４３には上記した変速比制御操作量と、駆動力目標値を実現するための駆動力指令を入力する。

上記した変速比制御操作量の求め方について、図７に示すフローチャートに基づき説明する。図７に示す処理は所定の制御周期毎（例えば10[msec]）で実行する。この制御処理は変速比を安定化するための制御であり、変速比を一定に保持して走行する場合であっても、走行中に変速比を目標値に変更する場合であっても１番目，２番目・・・・ｉ番目と繰り返しながら常時実行されるものである。
ｉ番目の制御周期[i]中、まずステップS1においては、検出したエンジンENGの回転速度ωi_actを、今回の処理（ｉ回目のフローチャート処理）における変速比代表量実測値ωi_act[i]として読み込む。
次のステップS2においては、変速比目標値に対応する変速比代表量指令値ωi_ref[i]を求め、これら変速比代表量指令値ωi_refからｉ回目の変速比代表量実測値ωi_act[i]を減算して偏差Error[i]を計算する。
ここで付言すると、変速比は正確にはエンジン回転速度ωiと、出力に相当する車速VSPとの比になるところ、車速VSPは変速操作の直前と直後で急変しない（変速比の分母は急変しない）ことから、エンジン回転速度ωi（変速比の分子）を変速比代表量として用いるものである。

次のステップS3においては、上記した偏差Error[i]に基づき、変速作用トルクTf[ωi_act[i]−ωi_act[i-1]]を求め、この変速作用トルクTfから変速比制御操作量Ti_ref[i]を算出する（変速比制御器４２）。

次のステップS4においては、上記ステップS3で算出した変速比制御操作量Ti_ref[i]をベクトルアクチュエータ４３に出力する。
ステップS5においては、所定の制御周期が終了したか否かを判断する。制御周期が終了しない場合（No）、終了するまでステップS5に待機する。制御周期が終了した場合（Yes）、本制御を終了して、ステップS1に戻る。

説明を図６に戻すと、ベクトルアクチュエータ４３は、入力される変速比制御操作量に基づき、変速用トルクをセットする。
また、ベクトルアクチュエータ４３は、入力される駆動力指令に基づき、駆動力用トルクをセットする。
ここで、変速用トルクは変速比制御のためのトルクであり、第１モータ／ジェネレータMG1の変速用トルクｄT1と、エンジンENGの変速用トルクｄTeと、第2モータ／ジェネレータMG2の変速用トルクｄT2をそれぞれセットする。これら変速用トルクのセットは、後述する図８にフローチャートで示す処理により行う。
また、駆動力用トルクは駆動力制御のためのトルクであり、第１モータ／ジェネレータMG1の駆動力用トルクT_m1 ^ａと、エンジンENGの駆動力用トルクT_e ^ａと、第2モータ／ジェネレータMG2の駆動力用トルクT_m2 ^ａをそれぞれセットする。これら駆動力用トルクのセットは後述する計算により行う。

次に、上記した変速用トルクを変速成分用フィルタ４４に通す。変速成分用フィルタ４４は、変速用トルクｄT1と、変速用トルクｄTeと、変速用トルクｄT2とを構成するトルク成分のうち、所定の振動に対応する周波数領域を遮断する。
具体的には、図５に示す低域A、中域Bまたは高域周波数Cのうち前記駆動系の固有振動数f1,fe,f2に対応する帯域Cを遮断する。前述および図７，８のフローチャートで示すように、変速比制御において主となるトルクはモータトルクdT1，dT2であることから、各変速用トルクdT1，dTe，dT2から固有振動数f1,fe,f2に対応する帯域Cの周波数を遮断する。このように変速成分用フィルタ４４を、駆動系の固有振動数f1,fe,f2に対応する帯域Cを遮断するハイカットフィルタとすることにより、回転軸の共振を防止することが可能になり、搭乗者の乗り心地性能を向上することができる。
なお変速成分用フィルタ４４を、帯域Aのみを通過させるローパスフィルタとしても同等の効果が得られる。

また、上記した駆動力用トルクを駆動力成分用フィルタ４５に通す。駆動力成分用フィルタ４５は、駆動力用トルクT_m1 ^aと、駆動力用トルクT_e ^aと、駆動力用トルクT_m2 ^aとをそれぞれ構成するトルク成分のうち、所定の振動に対応する周波数領域を遮断する。
具体的には、図５に示す低域A、中域Bまたは高域周波数Cのうち前記駆動系の固有振動数fnに対応する帯域Bを遮断する。駆動走行中はドライブシャフト１９から負荷へ駆動力を伝達していることから、駆動系の固有振動数fnに対応する中域周波数の帯域Bを遮断する。このように駆動力成分用フィルタ４５を帯域遮断フィルタ（中域遮断フィルタ）とすることにより、回転軸たるドライブシャフト19の共振を防止することが可能になり、搭乗者の乗り心地性能を向上することができる。
なお駆動力成分用フィルタ４５を、帯域Aのみを通過させるローパスフィルタとしても同等の効果が得られる。

フィルタ４４，４５によって所定の振動に対応する周波数領域を遮断された変速用トルクおよび駆動力用トルクを足し合せ、最終的なアクチュエータトルク指令として出力する。つまり、フィルタ４４を通過した変速用トルクｄT1と、フィルタ４５を通過した駆動力用トルクT_m1 ^aとを足し合わせて第１モータ／ジェネレータMG1に関する目標モータトルク指令とする。
同様に、フィルタ４４を通過した変速用トルクｄTeと、フィルタ４５を通過した駆動力用トルクT_e ^aとを足し合わせてエンジンENGに関する目標エンジントルク指令とする。
同様に、フィルタ４４を通過した変速用トルクｄT2と、フィルタ４５を通過した駆動力用トルクT_m2 ^aとを足し合わせて第２モータ／ジェネレータMG２に関する目標モータトルク指令とする。

以上、図６に沿って最終的なアクチュエータトルク指令を算出する概略について説明した。
次に、図６に示すベクトルアクチュエータ４３における変速用トルクのセットについて、図８に示すフローチャートに基づき補足説明する。図８に示す処理も、図７に示す処理と同様、所定の制御周期毎（例えば10[msec]）で実行する。この制御処理も変速比を安定化するための制御であり、変速比を一定に保持して走行する場合であっても、走行中に変速比を目標値に変更する場合であっても常時実行される。

まずステップS11においては、入力された変速比制御操作量Ti_ref[i](図７のステップS3)と、図３の共線図で示される横軸比１と、変速操作におけるエンジンENGの慣性モーメントJeとを乗算して、エンジンENGの変速用トルクｄTeを算出する。
次のステップS12においては、入力された変速比制御操作量Ti_ref[i]と、図３の共線図で示される横軸比α＋１と、変速操作における第1モータ／ジェネレータMG1の慣性モーメントJ1とを乗算して、第１モータ／ジェネレータMG1の変速用トルクｄT1を算出する。
次のステップS13においては、入力された変速比制御操作量Ti_ref[i]と、図３の共線図で示される横軸比−βと、変速操作における第２モータ／ジェネレータMG2の慣性モーメントJ2とを乗算して、第２モータ／ジェネレータMG2の変速用トルクｄT2を算出する。

次のステップS14においては、上記ステップS11〜13で算出した変速用トルクを変速成分用フィルタ４４に出力する。
ステップS15においては、所定の制御周期が終了したか否かを判断する。制御周期が終了しない場合（No）、終了するまでステップS15に待機する。制御周期が終了した場合（Yes）、本制御が終了する。

次に、図６に示すベクトルアクチュエータ４３における駆動力用トルクのセットについて補足説明する。

各駆動力用トルクT_m1 ^a，T_e ^a，T_m2 ^aの関係は、図３で示す横距離α:1:βを用いた（１）〜（２）式と同様に（３）式によって表される。

また、各各駆動力用トルクT_m1 ^a，T_e ^a，T_m2 ^aの合計は出力トルク指令To^refとなり、（４）によって表される。

ここで、Jvはプラネタリギヤセット２の出力要素（キャリアC）に換算した車両重量の慣性モーメントである。具体的には、車両重量と駆動輪１８の動半径の二乗とを乗算し、出力歯車１４とカウンター歯車１５とファイナルドライブピニオン１６とディファレンシャルギヤ装置６から決まる最終減速比の二乗で除算したものである。

また、各駆動力用トルクT_m1 ^a，T_m2 ^aとバッテリ２５の出力との関係は、（５）式によって表される。

ここで、ω_m1は第１モータ／ジェネレータMG1の回転速度を、ω_m2は第２モータ／ジェネレータMG2の回転速度を、Pb^refはバッテリ２５への出力指令を表す。バッテリ出力指令Pb^refが正値のときバッテリ２５を放電させ、負値のときバッテリ２５を充電する。

これら（３）〜（５）式を１つの式にまとめると（６）式で表される。

（６）式の両辺に逆行列を乗算した（７）式を計算することにより、T_m1 ^a，T_e ^a，T_m2 ^aの解が得られる。

本実施例では、図６に示すように、セットした変速用トルクおよび駆動力用トルクをフィルタ４４，４５に通してドライブシャフト１９などの駆動系に顕著に発生する所定の振動fnに対応する周波数領域Bを遮断することから、
駆動力の急変によらない恒常的な振動の発生をも回避することが可能となる。したがって、乗り心地性能を向上させることができる。さらに、ドライブシャフト１９などの駆動系の疲労を回避して、耐久性を向上させることができる。

なお、図６に示す本実施例に代わって、図９に示す他の実施例のように変速比成分用フィルタの位置を変更するものであってもよい。
図９に示す他の実施例では、変速比代表量指令値を変速成分用フィルタ４６に通し、駆動系に顕著に発生する所定の振動に対応する周波数領域を遮断して減算器４１に入力するものである。
このような変速成分用フィルタ４６によっても、駆動系からの振動の発生を回避することが可能である。

あるいは、図６および図９に示す本実施例に代わって、図１０に示す他の実施例のように変速比成分用フィルタの位置を変更するものであってもよい。
図１０に示す他の実施例では、変速比制御器４２で算出した変速比制御操作量Ti_ref[i]を変速成分用フィルタ４７に通し、駆動系に顕著に発生する所定の振動に対応する周波数領域を遮断してベクトルアクチュエータ４７に入力するものである。
このような変速成分用フィルタ４７によっても、駆動系からの振動の発生を回避することが可能である。

ところで図１に示す駆動系について改めて説明すると、何ら対策を行わない場合には図５に示すように、伝達トルクに含まれる周波数成分がある帯域に属する場合に所定の振動が顕著に発生する。すなわち、駆動軸の伝達トルクの周波数成分（トルクリプル）が、帯域Bに属する駆動系の固有振動数fnや、帯域Cに属するf1、fe、f2と一致する場合に、駆動系が共振する。これら共振により、不快な振動が発生して乗り心地性能が損なわれる。また、駆動系の耐久性も悪化する。

そこで、上述した各実施例では、駆動力成分用フィルタ４５を、図５に示す低域A、中域Bまたは高域周波数Cのうち、最も顕著に発生する所定の振動に対応する周波数領域Bを除去する帯域遮断フィルタ（中域遮断フィルタ）とした。
これにより、複数の共振周波数のうち最も大きい共振であって、通常の駆動走行中に共振する機会が最も大きいドライブシャフト１９の固有振動数fnが駆動系に入力されることを効果的に防止することが可能になる。この結果、乗り心地性能を向上させて、合わせて駆動系の耐久性を向上することができる。

また、上述した各実施例では、変速成分用フィルタ４４，４６，４７を、図５に示す低域A、中域Bまたは高域周波数Cのうち、モータ／ジェネレータMG1,MG2とプラネタリギヤセット２とを結合する回転軸に顕著に発生する所定の振動f1,f2に対応する周波数領域Cを除去するハイカットフィルタとした。
これにより、モータ／ジェネレータMG1,MG2からのモータトルクTm1, Tm2の周波数（トルクリプル）に含まれる固有振動数f1,f2が駆動系に入力されることを効果的に防止することが可能になる。この結果、乗り心地性能を向上させて、合わせて駆動系の耐久性を向上することができる。

また、これらフィルタ４４，４５，４６，４７を低域Aのみを通過させるローパスフィルタとしても同等の効果を奏することができる。

このようにフィルタ４４，４５，４６，４７を、ドライブシャフト１９など駆動系に顕著に発生する所定の振動に対応する周波数領域を遮断するフィルタとすることで、本発明が解決しようとする課題である駆動系の共振の防止を効果的に実現して、振動による乗り心地性能の悪化を回避することができる。

なお、上述したのはあくまでも本発明の一実施例であり、本発明はその主旨に逸脱しない範囲において種々変更が加えられうるものである。
例えば、図６，図９および図１０に示す本実施例のようにトルクを用いて変速比制御および駆動力制御を実行する他、図には示さなかったが回転速度を用いて変速比制御および駆動力制御を実行してもよい。この場合も、回転速度指令をフィルタに通した後、モータ／ジェネレータMG1,MG2に与えることで、駆動系からの振動の発生を回避することが可能である。

本発明による制振制御装置を適用し得るハイブリッド車両の駆動系を例示する線図的構成図である。同実施例の制振制御装置のシステム構成図である。同実施例において、制御系に設けたラビニョオ型プラネタリギヤセットの回転要素における各入出力トルク同士の関係（トルクバランス）を示す図および式である。同実施例において、振動発生源となる駆動系の回転軸と、ラビニョオ型プラネタリギヤセットとの結合関係を模式的に示す図である。同実施例において、駆動系の出力トルクの周波数成分と、駆動系に発生するねじれ振動の大きさとの一般的関係を示す特性図である。同実施例において、フィルタを通してアクチュエータトルク指令を算出する機能ブロック図である。変速比制御操作量を求める処理を示すフローチャートである。変速用トルクを求める処理を示すフローチャートである。本発明の他の実施例による、フィルタを通してアクチュエータトルク指令を算出する機能ブロック図である。フィルタを通してアクチュエータトルク指令を算出する機能ブロック図である。本発明の他の実施例による、フィルタを通してアクチュエータトルク指令を算出する機能ブロック図である。

符号の説明

１変速機ケース
２ラビニョオ型プラネタリギヤセット（差動装置）
３クラッチ
ENG エンジン（原動機）
４複合電流２層モータ
MG1 第１モータ／ジェネレータ
MG2 第２モータ／ジェネレータ
７シングルピニオン遊星歯車組
８ダブルピニオン遊星歯車組
18 駆動輪
19 ドライブシャフト
Sd サンギヤ
Ss サンギヤ
P1 ロングピニオン
P2 ショートピニオン
R リングギヤ
C キャリア
21 ハイブリッドコントローラ
22 エンジンコントローラ
23 モータコントローラ
24 インバータ
25 バッテリ
44，45 フィルタ

Claims

回転電機からの出力を負荷に伝達する駆動系にて、入力されたトルク指令または回転速度指令に応じて該回転電機の出力を制御する駆動系の制振制御装置であって、
前記トルク指令または回転速度指令は、前記駆動系の変速比を制御するための変速比成分と、前記負荷に与える駆動力を制御するための駆動力成分からなり、
前記駆動系の周波数領域を、
当該回転軸にて固有振動数が生じない低域周波数領域と、
当該回転軸の第１固有振動数と、車輪の接地面に対する伝達トルクの周波数とが一致して、当該回転軸でねじれ振動による共振が発生する中域周波数領域と、
当該回転軸の第２固有振動数と、前記回転電機と前記駆動系の変速比を決めるギヤとの間の伝達トルクの周波数とが一致して、当該回転軸でねじれ振動による共振が発生する高域周波数領域として、３分割した周波数領域で規定し、
前記３分割した周波数領域で規定することにより、前記トルク指令または回転速度指令から、前記駆動系に発生する個別の振動に対応する周波数領域を除去するフィルタと、
前記フィルタによって前記個別の振動に対応する周波数領域を除去したトルク指令または回転速度指令によって前記回転電機の出力を制御するコントローラとを備え、
前記フィルタは、中域周波数の帯域を除去する第１フィルタと、高域周波数の帯域を除去する第２フィルタとを含み、
前記第１フィルタは、前記駆動力成分における当該回転軸の第１固有振動数に対応する前記中域周波数領域を除去し、
前記第２フィルタは、前記変速比成分における当該回転軸の第２固有振動数に対応する前記高域周波数領域を除去することを特徴とする駆動系の制振制御装置。
請求項１に記載の駆動系の制振制御装置において、
前記駆動系に複数の回転要素を有する差動装置を設け、該差動装置を構成する各回転要素に内燃機関よりなるエンジンと、前記回転電機よりなるモータ／ジェネレータと、前記負荷側にある出力軸とをそれぞれ結合し、該エンジンおよび該モータ／ジェネレータからの出力を該出力軸に伝達可能とし、
モータ／ジェネレータからの出力を制御することによりエンジンと出力軸との変速比を制御するための変速比成分と、負荷に与える駆動力を制御するための駆動力成分とを合成して、前記トルク指令または回転速度指令とし、
前記高域周波数領域は、当該回転軸の第３固有振動数と、前記エンジンと前記駆動系の変速比を決めるギヤとの間の伝達トルクの周波数とが一致して、当該回転軸でねじれ振動による共振が発生する周波数成分を含むことを特徴とする駆動系の制振制御装置。
請求項２に記載の駆動系の制振制御装置において、
前記第１フィルタ及び第２フィルタの各々を、前記駆動系の固有振動数に対応する１の帯域を遮断する帯域遮断フィルタとしたことを特徴とする駆動系の制振制御装置。
請求項２に記載の駆動系の制振制御装置において、
前記第２フィルタを、前記高域周波数領域を遮断するハイカットフィルタとしたことを特徴とする駆動系の制振制御装置。
請求項２に記載の駆動系の制振制御装置において、
前記第１フィルタを、前記低域周波数領域を通過させるローパスフィルタとしたことを特徴とする駆動系の制振制御装置。