JP7302547B2 - 車両の駆動力制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、駆動力源としての回転機を備えた車両の駆動力制御装置に関するものである。

特許文献１には、駆動力源としてのエンジンおよびモータと、運転者のマニュアル操作に応じた変速段（変速比）を設定できる動力伝達装置とを備えたハイブリッド車両の駆動力制御装置が記載されている。この特許文献１に記載された駆動力制御装置は、エンジンのみを駆動力源として備え、かつ運転者のマニュアル操作に応じた変速段を設定できる車両と同様の変速感覚でマニュアルシフトを実行できるように、エンジンの出力特性に基づいてモータの出力特性を設定するように構成されている。具体的には、エンジン回転数または変速段に応じた時定数とむだ時間とを定め、予め求められたモータの要求出力に対して、前記定められた時定数とむだ時間とによる応答遅れ処理を施すことにより、モータの要求出力を変更するように構成されている。

特許文献２および特許文献３には、駆動力源としてのモータから有段変速機を介さずに駆動輪にトルクを伝達する車両において、擬似的なシフトチェンジを演出する制御装置が記載されている。これらの制御装置は、車速、アクセル開度、アクセル開速度、ブレーキ踏み込み量などの擬似的なシフトチェンジを演出する所定の契機に応じて、モータのトルクを一時的に低下させた後に、再度、増大させるように、あるいはモータに接続されたインバータのキャリア周波数を変更させるように構成されている。

特開２０１２－１６６６８２号公報 特開２０１８－１６６３８６号公報 特開２０１８－１９１３６６号公報

特許文献１に記載された駆動力制御装置によれば、エンジンの回転数や設定された変速段に基づいて時定数やむだ時間を設定し、その時定数やむだ時間に基づいてモータの出力が制御されている。これは、エンジンのトルクの応答遅れなどを考慮して、モータのトルクを制御することにより、エンジントルクの変動と同様にモータトルクを変動させる制御と考えられる。しかしながら、従来知られているエンジンのみを駆動力源として備えた車両におけるエンジンと駆動輪との間のトルク伝達経路に設けられた動力伝達装置と、駆動力源としてのモータを備えたハイブリッド車両や電気自動車などの車両におけるモータと駆動輪との間のトルク伝達経路に設けられた動力伝達装置とは設けてある目的や機能だけでなく構造が異なる。そのため、いわゆるマニュアル車両の動力特性を模擬するべく駆動力源の出力特性をマニュアル車両に近似させたとしても、駆動力源から駆動輪に伝達されるトルクの変化の仕方が異なるなどのことにより、必ずしも適確な模擬とはならず、運転者が違和感を抱く可能性がある。

また、特許文献２に記載された制御装置のように、擬似的なシフトチェンジを演出する所定の契機によりモータトルクを一時的に低下させれば、駆動力が一時的に低下するため、クラッチ機構の解放動作および係合動作が生じたように運転者が体感すると考えられる。しかしながら、駆動力源から駆動輪に伝達されるトルクは、そのトルクの伝達経路内に設けられた装置の動作のみで定まるものではない。そのため、有段変速機を備えた車両でシフトチェンジした場合における駆動力の変化の仕方と、そのような有段変速機を備えていない実際の車両の駆動力の変化の仕方とが乖離して、運転者が違和感を抱く可能性がある。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであって、目標とする車両の駆動力の変化をより適確に模擬することができる車両の駆動力制御装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、この発明は、駆動力源である回転機および前記回転機の出力トルクを駆動輪に伝達するための動力伝達装置を含む現実のパワートレーンを備えた現実の車両の駆動力を、駆動力源としての仮想エンジンおよび前記仮想エンジンの出力トルクを前記駆動輪に伝達するための仮想動力伝達装置を含む仮想パワートレーンを備えた仮想の車両の駆動力となるように制御する車両の駆動力制御装置において、前記回転機のトルクを制御するコントローラを備え、前記コントローラは、運転操作に基づいて前記仮想の車両の駆動力を制御した場合に前記駆動輪に伝達されるトルクを、前記仮想パワートレーンにおける慣性、弾性、減衰の少なくともいずれか一つを含むトルク変動因子に基づいて求める仮想駆動トルク決定部と、前記現実の車両で前記駆動輪に伝達されるトルクが前記仮想駆動トルク決定部により求められたトルクとなるように、前記仮想駆動トルク決定部により求められたトルク、および前記現実のパワートレーンにおける慣性、弾性、減衰の少なくともいずれか一つを含むトルク変動因子に基づいて前記回転機の出力トルクを決定する現実目標トルク決定部とを備えていることを特徴とするものである。

また、この発明では、前記仮想動力伝達装置は、前記仮想エンジンと前記駆動輪との回転数比を自動的に設定する自動変速機を含んでよい。

また、この発明では、前記仮想動力伝達装置は、前記仮想エンジンと前記駆動輪との回転数比を運転者によるシフト操作によって設定する手動変速機を含んでよい。

また、この発明では、前記現実の車両は、運転者により操作されるクラッチ装置を備え、前記運転操作は、前記クラッチ装置の操作を含んでよい。

そして、この発明では、前記コントローラは、運転者のアクセル操作量に基づいて前記仮想エンジンの目標トルクを求める仮想目標トルク決定部を更に備え、前記仮想駆動トルク決定部は、前記仮想目標トルク決定部により求められた前記目標トルクを前記仮想エンジンから出力した場合に前記駆動輪に伝達されるトルクを求めてよい。

この発明によれば、運転操作に基づいて仮想の車両の駆動力を制御した場合における駆動輪に伝達されるトルクを、その仮想の車両のパワートレーン（仮想パワートレーン）における慣性、弾性、減衰の少なくともいずれか一つを含むトルク変動因子に基づいて求める。このように駆動輪に伝達されるトルクを求めることにより、運転者が期待する駆動力の変化の仕方を求めることができる。そして、その求められたトルクと、現実のパワートレーンにおける慣性、弾性、減衰の少なくともいずれか一つを含むトルク変動因子とに基づいて回転機の出力トルクを決定する。このように回転機の出力トルクを決定することにより、パワートレーンでのトルクの変化の仕方を考慮して、運転者が期待するトルクを駆動輪に伝達することができる。すなわち、車両の駆動力を変化させるために運転操作量を変更した場合に、運転操作の変化量に応じた駆動力まで変化する過程での駆動力を再現することができる。言い換えると、仮想の車両の動的な車両の挙動を再現することができる。したがって、運転者が嗜好する車両の挙動を再現することができ、運転者が違和感を抱くことなく運転することができる。

この発明の実施形態における現実の車両の一例を説明するための模式図である。 この発明の実施形態における仮想の車両の一例を説明するための模式図である。 この発明の実施形態における制御装置の一例を説明するためのブロック図である。 この発明の実施形態における制御装置で実行される制御例を説明するためのフローチャートである。 エンジンによって発生させたトルクが駆動輪に伝達される過程で影響するパラメータを説明するための模式図である。 仮想の車両が設定できるモードを説明するための図表である。

この発明を図に示す実施形態に基づいて説明する。なお、以下に説明する実施形態はこの発明を具体化した場合の一例に過ぎないのであって、この発明を限定するものではない。

この発明の実施形態における車両の一例を図１に示してある。図１に示す車両Ｖｅは、駆動力源としてのモータ（ＭＧ）１を備え、そのモータ１から一対の前輪２に伝達されるトルクにより走行するフロントドライブ式の電気自動車である。このモータ１は、従来知られている電気自動車やハイブリッド車両に設けられたモータと同様に、蓄電装置（ＢＡＴＴ）３から電力が供給されることにより駆動トルクを出力するモータとしての機能に加えて、モータ１の回転数を低下させるようにトルクを出力することにより、運動エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機としての機能を備えた、いわゆるモータ・ジェネレータによって構成することができる。具体的には、同期電動機や誘導モータなどによって構成することができる。このモータ１が、この発明の実施形態における「回転機」に相当する。

モータ１の出力軸４には、ギヤ機構５を介してプロペラシャフト６の一端が連結され、そのプロペラシャフト６の他端には、デファレンシャルギヤ機構７が連結されている。そして、モータ１の出力トルクは、デファレンシャルギヤ機構７を介して左右のドライブシャフト８に分配され、それらのドライブシャフト８に連結された一対の前輪２に伝達されるように構成されている。なお、図１に示す車両Ｖｅは、フロントドライブ式の車両であるが、モータ１から一対の後輪９にトルクを伝達可能に構成したリヤドライブ式の電気自動車であってもよく、または、トランスファーを設けて、モータ１から一対の前輪２および一対の後輪９にトルクを伝達可能に構成した四輪駆動車であってもよい。

上記のモータ１には、そのモータ１に通電する電流の大きさや、各相に通電する電流の周波数を制御するためのインバータ（ＩＮＶ）１０が設けられ、そのインバータ１０には、直流電流を出力する蓄電装置（ＢＡＴＴ）３が接続されている。なお、インバータ１０に加えて、蓄電装置３から出力された電圧を増幅するためのコンバータなどの他の電気機器を設けていてもよく、また蓄電装置３は、リチウムイオン電池などの二次電池に加えて、キャパシタなどの電子部品を備えていてよい。

上記のインバータ１０のスイッチ素子を制御するための電子制御装置（以下、ＥＣＵと記す）１１が設けられている。このＥＣＵ１１は、この発明の実施形態における「コントローラ」に相当するものであって、従来知られている車両に設けられたＥＣＵと同様にマイクロコンピュータを主体に構成されていて、種々のセンサから信号が入力され、その入力された信号や、予め記憶されている演算式、あるいはマップなどに基づいて出力信号を求め、その出力信号をインバータ１０などの各装置に出力するように構成されている。

図１に示す例では、アクセルペダル１２の踏み込み量を検出するアクセル開度センサ１３、ブレーキペダル１４の踏み込み量やその踏力を検出するブレーキセンサ１５、プロペラシャフト６の回転数（すなわち、車速）を検出する車速センサ１６などから、ＥＣＵ１１に信号が入力される。

さらに、図１に示す車両Ｖｅは、駆動力源としてのエンジンと、そのエンジンと駆動輪との回転数比を運転者によるシフト操作に応じた回転数比に変更できる従来知られているマニュアルトランスミッション車両（以下、ＭＴ車両と記す）と同様の挙動を実現できるように構成されている。したがって、図１に示す車両Ｖｅには、例えば、前進第１速段から前進第６速段、後進第１速段、およびニュートラルのそれぞれの仮想ギヤ段を選択するためのマニュアルシフトレバー（以下、単にシフトレバーと記す）１７、およびこの発明の実施形態における「クラッチ装置」に相当するクラッチペダル１８が設けられている。そして、シフトレバー１７の操作位置を検出するシフトポジションセンサ１９、およびクラッチペダル１８の踏み込み量を検出するクラッチポジションセンサ２０からＥＣＵ１１に信号が入力される。なお、ＥＣＵ１１に入力される信号は、上記の各センサに加えて、例えば、図示しないステアリングホイールの操作量を検出するセンサの信号などの他の信号が入力されていてもよく、ＥＣＵ１１から出力される信号は、インバータ１０に加えて、例えば、図示しないステアリングホイールの操舵トルクを補うためのステアリングモータなどの他のアクチュエータや装置に出力してもよい。

上述した車両Ｖｅは、運転者がシフトレバー１７を操作することなく、アクセルペダル１２やブレーキペダル１４を操作することにより、それらのペダル１２，１４の操作量に応じた駆動力や制動力を発生させて走行する通常モードと、運転者が操作するシフトレバー１７の位置に応じた仮想ギヤ段に応じた駆動力や制動力を発生させて走行するマニュアルモードとを切り替えることができるように構成されている。

このマニュアルモードは、エンジンおよびマニュアルトランスミッションを備えたＭＴ車両を模擬して走行するモードである。具体的には、クラッチペダル１８を踏み込んだ状態で、シフトレバー１７を操作することにより仮想ギヤ段を変更することができ、設定されている仮想ギヤ段、アクセルペダル１２の操作量、およびクラッチペダル１８の操作量に基づいたトルクをモータ１から出力し、あるいは仮想ギヤ段および車速に応じた仮想エンジン回転数を求め、その仮想エンジン回転数に応じた音を図示しないスピーカなどの機器から発生させるなどを行う走行モードである。

この発明の実施形態における駆動力制御装置により模擬する車両（以下、仮想車両Ｖｅｂと記す）の一例を図２に示してある。図２に示す仮想車両Ｖｅｂは、従来知られているＭＴ車両と同様に構成されていて、駆動力源としてのエンジン（ＥＮＧ）２１を備えている。このエンジン２１は、従来知られているガソリンエンジンや、ディーゼルエンジンなどにより構成されている。すなわち、燃料噴射量や吸入空気量などを制御することにより出力トルクを制御できるように構成されたエンジンである。

エンジン２１の出力軸２２には、エンジン２１の出力トルクの変動（脈動）を低減（または減衰）するためのダンパ機構２３が設けられている。このダンパ機構２３は、例えば、従来知られているフライホイールなどのマスダンパや、円周方向に伸縮するバネを備えたバネダンパなどにより構成することができる。ここでは、マスダンパとバネダンパとをユニット化したダンパ機構２３を設けているものとして説明する。

ダンパ機構２３の出力軸２４には、エンジン２１の出力トルクを伝達する係合状態、そのトルクの伝達を遮断する解放状態、およびエンジン２１の出力トルクの一部を伝達するスリップ状態を設定できるクラッチ機構２５が設けられている。このクラッチ機構２５は、従来知られているＭＴ車両に設けられたクラッチ機構と同様に構成することができ、互いに対向して配置された回転体が、運転者によるクラッチペダル１８の操作量に応じた接触圧で接触することにより、その接触圧に応じたトルクを伝達するように構成されている。

クラッチ機構２５の出力軸２６には、マニュアル変速機構（以下、単に変速機構と記す）２７が設けられている。ここに示す変速機構２７は、前進第１速段から前進第６速段、後進第１速段を設定することができるように構成されている。

図２に示す変速機構２７は、クラッチ機構２５の出力軸２６に連結された入力軸２８と、その入力軸２８に平行に配置されたカウンタ軸２９とを備え、それぞれの軸２８，２９に設けられたギヤのうちトルクを伝達するギヤ対を選択することにより変速段を設定するように構成されている。

具体的には、入力軸２８の軸線方向において入力側から後進段を設定するための後進ギヤセット３０、前進第１速段を設定するための第１ギヤ対３１、前進第２速段を設定するための第２ギヤ対３２、前進第４速段を設定するための第４ギヤ対３３、前進第３速段を設定するための第３ギヤ対３４、前進第５速段を設定するための第５ギヤ対３５、および前進第６速段を設定するための第６ギヤ対３６が順に設けられている。

後進ギヤセット３０は、入力軸２８と一体回転する後進駆動ギヤ３０ａと、カウンタ軸２９と一体回転する後進従動ギヤ３０ｂと、後進駆動ギヤ３０ａおよび後進従動ギヤ３０ｂに噛み合うことができるカウンタギヤ３０ｃとにより構成されている。このカウンタギヤ３０ｃは、後進駆動ギヤ３０ａおよび後進従動ギヤ３０ｂに噛み合う噛み合い位置と、それらのギヤ３０ａ、３０ｂの噛み合いが解消された待機位置とに切り替え可能に設けられている。したがって、運転者がシフトレバー１７をリバース走行レンジに切り替えた場合に、カウンタギヤ３０ｃが噛み合い位置に移動し、リバース走行レンジ以外のレンジに切り替えた場合に、カウンタギヤ３０ｃが待機位置に移動する。

第１ギヤ対３１は、入力軸２８が相対回転可能に挿入された第１駆動ギヤ３１ａと、第１駆動ギヤ３１ａに噛み合いかつカウンタ軸２９と一体回転する第１従動ギヤ３１ｂとにより構成されている。

第２ギヤ対３２は、入力軸２８が相対回転可能に挿入された第２駆動ギヤ３２ａと、第２駆動ギヤ３２ａに噛み合いかつカウンタ軸２９と一体回転する第２従動ギヤ３２ｂとにより構成されている。

そして、第１駆動ギヤ３１ａおよび第２駆動ギヤ３２ａの間に、図示しないシフトフォークによって駆動する第１スリーブ３７が設けられており、その第１スリーブ３７が第１駆動ギヤ３１ａ側に移動させられることにより、入力軸２８と第１駆動ギヤ３１ａとが一体に回転し、第１スリーブ３７が第２駆動ギヤ３２ａ側に移動させられることにより、入力軸２８と第２駆動ギヤ３２ａとが一体に回転するように構成されている。なお、第１スリーブ３７は、入力軸２８と第１駆動ギヤ３１ａまたは第２駆動ギヤ３２ａとを係合する機能に加えて、従来知られているシンクロナイザーなどの機構を設けることにより、入力軸２８と第１駆動ギヤ３１ａまたは第２駆動ギヤ３２ａとの回転数を一致させる機能を備えていてよい。

第３ギヤ対３４は、入力軸２８が相対回転可能に挿入された第３駆動ギヤ３４ａと、第３駆動ギヤ３４ａに噛み合いかつカウンタ軸２９と一体回転する第３従動ギヤ３４ｂとにより構成されている。

第４ギヤ対３３は、入力軸２８が相対回転可能に挿入された第４駆動ギヤ３３ａと、第４駆動ギヤ３３ａに噛み合いかつカウンタ軸２９と一体回転する第４従動ギヤ３３ｂとにより構成されている。

そして、第３駆動ギヤ３４ａおよび第４駆動ギヤ３３ａの間に、図示しないシフトフォークによって駆動する第２スリーブ３８が設けられており、その第２スリーブ３８が第３駆動ギヤ３４ａ側に移動させられることにより、入力軸２８と第３駆動ギヤ３４ａとが一体に回転し、第２スリーブ３８が第４駆動ギヤ３３ａ側に移動させられることにより、入力軸２８と第４駆動ギヤ３３ａとが一体に回転するように構成されている。なお、第２スリーブ３８は、入力軸２８と第３駆動ギヤ３４ａまたは第４駆動ギヤ３３ａとを係合する機能に加えて、従来知られているシンクロナイザーなどの機構を設けることにより、入力軸２８と第３駆動ギヤ３４ａまたは第４駆動ギヤ３３ａとの回転数を一致させる機能を備えていてよい。

第５ギヤ対３５は、入力軸２８が相対回転可能に挿入された第５駆動ギヤ３５ａと、第５駆動ギヤ３５ａに噛み合いかつカウンタ軸２９と一体回転する第５従動ギヤ３５ｂとにより構成されている。

第６ギヤ対３６は、入力軸２８が相対回転可能に挿入された第６駆動ギヤ３６ａと、第６駆動ギヤ３６ａに噛み合いかつカウンタ軸２９と一体回転する第６従動ギヤ３６ｂとにより構成されている。

そして、第５駆動ギヤ３５ａおよび第６駆動ギヤ３６ａの間に、図示しないシフトフォークによって駆動する第３スリーブ３９が設けられており、その第３スリーブ３９が第５駆動ギヤ３５ａ側に移動させられることにより、入力軸２８と第５駆動ギヤ３５ａとが一体に回転し、第３スリーブ３９が第６駆動ギヤ３６ａ側に移動させられることにより、入力軸２８と第６駆動ギヤ３６ａとが一体に回転するように構成されている。なお、第３スリーブ３９は、入力軸２８と第５駆動ギヤ３５ａまたは第６駆動ギヤ３６ａとを係合する機能に加えて、従来知られているシンクロナイザーなどの機構を設けることにより、入力軸２８と第５駆動ギヤ３５ａまたは第６駆動ギヤ３６ａとの回転数を一致させる機能を備えていてよい。

上記カウンタ軸２９と平行に、変速機構２７の出力軸４０が配置されていて、カウンタ軸２９と出力軸４０とがリダクションギヤ対４１を介してトルク伝達可能に連結されている。具体的には、カウンタ軸２９にリダクション駆動ギヤ４１ａが一体回転可能に連結され、そのリダクション駆動ギヤ４１ａに噛み合うリダクション従動ギヤ４１ｂが、出力軸４０に一体回転可能に連結されている。なお、リダクション駆動ギヤ４１ａは、リダクション従動ギヤ４１ｂよりも小径に形成されていて、カウンタ軸２９のトルクが増幅されて出力軸４０に伝達されるように構成されている。

そして、出力軸４０には、プロペラシャフト６、デファレンシャルギヤ機構７、および各ドライブシャフト８を介して、一対の駆動輪２が連結されている。なお、説明の便宜上、図２に示す仮想車両Ｖｅｂも現実の車両Ｖｅと同様にフロントドライブ式の車両とする。

上述したように図１に示す現実の車両Ｖｅにおける駆動力源（モータ１）、およびそのトルクを駆動輪（前輪）２に伝達する動力伝達装置（出力軸４やギヤ機構５など）を含む現実のパワートレーンＴｒと、図２に示す仮想車両Ｖｅｂにおける駆動力源（エンジン２１）、およびそのトルクを駆動輪（前輪）２に伝達する仮想動力伝達装置（ダンパ機構２３、クラッチ機構２５、および変速機構２７など）を含む仮想パワートレーンＴｂとの構成が異なる。そのため、例えば、加速走行するために駆動力源の要求トルクが増加した場合に、仮想車両Ｖｅｂの駆動力源であるエンジン２１と同様にモータ１のトルクを発生させたとしても、その駆動力源の慣性モーメントが異なるため、実際に出力されるトルクの増加の仕方が異なる。また、駆動力源から同様のトルクを出力したとしても、動力伝達装置Ｔｒ，Ｔｂにおける慣性モーメントや、ねじり剛性などが異なるため、駆動輪２に伝達されるトルクが異なる。あるいは、惰性走行する際に連れ回される回転部材の慣性モーメントが異なることにより、惰性走行時における減速度が異なる。すなわち、駆動力源および動力伝達機構を含むパワートレーンが異なるため、パワートレーンにおけるトルク変動因子が異なることにより駆動輪２に伝達されるトルクが異なる。

そのため、この発明の実施形態における駆動力制御装置は、パワートレーンの慣性モーメントや、ねじり剛性などを考慮して、実際の車両Ｖｅで駆動輪２に伝達されるトルクの変化の仕方が、仮想車両Ｖｅｂで駆動輪２に伝達されるトルクの変化の仕方と同様となるようにモータ１の目標トルクを定めるように構成されている。

その制御を実行するＥＣＵ１１の構成の一例を説明するためのブロック図を図３に示してある。図３に示すＥＣＵ１１は、仮想目標トルク決定部４２、仮想エンジントルク決定部４３、駆動トルク決定部４４、および現実目標トルク決定部４５を備えている。

仮想目標トルク決定部４２は、仮想車両Ｖｅｂにおけるエンジン２１の目標トルクを決定する。具体的には、仮想エンジン回転数と、アクセルペダル１２の操作量（アクセル操作量）とに基づいてエンジン２１の目標トルクを決定するマップを予めＥＣＵ１１に記憶させてあり、そのマップに基づいてエンジン２１の目標トルクを決定する。

仮想エンジントルク決定部４３は、上記目標トルクに向けてエンジントルクを変更する過渡期の時系列のエンジントルクを決定する。すなわち、現状のエンジントルクを目標トルクに向けて変更する過程での所定時間毎のエンジントルクを決定する。

駆動トルク決定部４４は、仮想エンジントルク決定部４３により決定されたエンジントルクをエンジン２１が発生させた場合に、駆動輪２に伝達されるトルクを決定する。具体的には、エンジン２１、ダンパ機構２３、および変速機構２７などの仮想のパワートレーンＴｂの慣性モーメントや、弾性係数、あるいは減衰率（減衰係数）などを考慮して、駆動輪２に伝達されるトルクを決定する。この駆動トルク決定部４４が、この発明の実施形態における「仮想駆動トルク決定部」に相当する。なお、その場合、クラッチ機構２５における伝達トルク容量やスリーブ３７，３８，３９の係合の有無を考慮する。

現実目標トルク決定部４５は、駆動トルク決定部４４により決定されたトルクを駆動輪２に伝達するためのモータ１の目標トルクを決定する。モータ１の目標トルクは、モータ１および出力軸４ならびにギヤ機構５などの現実のパワートレーンＴｒの慣性モーメントや、弾性係数、あるいは減衰率（減衰係数）などを考慮して決定する。

図４は、その制御例を説明するためのフローチャートである。図４に示す例では、まず、アクセルペダル１２の操作量、車速、およびシフトレバー１７の操作位置などの種々の情報を取得する（ステップＳ１）。このステップＳ１は、アクセル開度センサ１３、車速センサ１６、シフトポジションセンサ１９、クラッチポジションセンサ２０などから入力されるデータを取得すればよい。

ついで、ステップＳ１により取得された情報、すなわち運転操作に基づいて、仮想目標トルク決定部４２により仮想車両Ｖｅｂにおけるエンジン２１の目標トルクを求める（ステップＳ２）。このステップＳ２は、従来知られている車両と同様にエンジン回転数とアクセル開度とに基づいてエンジン２１の目標トルクを求めるマップを予めＥＣＵ１１に記憶しておき、ステップＳ１で取得された情報とそのマップとに基づいてエンジン２１の目標トルクを求めることができる。ここで、エンジン回転数は、クラッチペダル１８が踏み込まれていない場合には、シフトポジションセンサ１９で検出された変速段の変速比と車速センサ１６で検出された車速とに基づいて求めることができる。また、クラッチペダル１８が踏み込まれている場合には、まず、以下に示すステップＳ３で求められるエンジントルクとクラッチペダル１８の踏み込み量に応じた伝達トルク容量とに基づいてエンジン回転数の変化量を求め、直前の仮想エンジン回転数にそのエンジン回転数の変化量を加算して求めることができる。すなわち、クラッチペダル１８が踏み込まれていない時点での仮想エンジン回転数に、その後のアクセル操作やクラッチペダル１８の操作量に基づくエンジン回転数の変化量を逐次累積することにより仮想エンジン回転数を求めることができる。なお、ステップＳ２では、例えば、アクセルペダル１２が踏み込まれていないことにより、エンジンブレーキを発生させる場合には、エンジン２１の目標トルクを制動トルクとして設定する。

ステップＳ２に続いて、仮想エンジントルク決定部４３により、ステップＳ２で求められたエンジン２１の目標トルクに向けてエンジントルクを変更する過渡期の所定時間毎のエンジントルクを求める（ステップＳ３）。このステップＳ３は、エンジントルクを変更するための図示しないスロットル開度やＥＧＲバルブの開度の変化速度などを要因としたエンジントルクの応答遅れを考慮するためのステップである。

続いて、駆動トルク決定部４４により、ステップＳ３で求められたエンジントルクをエンジン２１が発生させた場合に、駆動輪２に伝達されるトルクを求める（ステップＳ４）。すなわち、エンジントルクをステップＳ２で求められた目標トルクに変化させる過渡期に発生し得る駆動トルクを求める。このステップＳ４は、仮想車両Ｖｅｂにおけるパワートレーンの運動方程式から求めることができる。

図５には、エンジン２１によって発生させたトルクが駆動輪２に伝達される過程で、その伝達するトルクに影響するパラメータを模式的に示してある。図５では、クラッチ機構２５の入力側の回転部材、入力軸２８と一体に回転する回転部材、およびカウンタ軸２９と一体に回転する回転部材の三つの回転部材に区分して示している。

また、クラッチ機構２５の入力側に設けられたエンジン２１およびダンパ機構２３を含む回転部材の慣性モーメントをＩｅと示し、その回転部材の弾性係数をＫｅと示し、減衰率（減衰係数）をＣｅと示している。同様に、入力軸２８と一体に回転する各スリーブ３７，３８，３９および後進駆動ギヤ３０ａを含む回転部材の慣性モーメントをＩｉと示し、その回転部材の弾性係数をＫｉと示し、減衰率（減衰係数）をＣｉと示している。さらに、カウンタ軸２９と一体に回転する各従動ギヤ３０ｂ，３１ｂ，３２ｂ，３３ｂ，３４ｂ，３５ｂ，３６ｂおよびリダクションギヤ対４１を含む回転部材の慣性モーメントをＩｃと示し、その回転部材の弾性係数をＫｃと示し、減衰率（減衰係数）をＣｃと示している。

図５に示すクラッチ機構２５の入力側の回転部材（以下、入力部と記す）４６と、入力軸２８と一体に回転する回転部材、すなわち図５におけるクラッチ機構２５とスリーブ３７（３８，３９）との間の回転部材（以下、中央部と記す）４７と、カウンタ軸２９と一体に回転する回転部材、すなわち図５におけるスリーブ３７（３８，３９）の出力側の回転部材（以下、出力部と記す）４８とのそれぞれの運動方程式を式（１）、式（２）、および式（３）に示してある。
Ie・dωe/dt=Te-be・ωe-Tcl_in …（１）
Ii・dωi/dt=Tcl_in-bi・ωi-Tc_in …（２）
Ic・dωc/dt=Tc_in-bc・ωc-R/L …（３）

上式（１）におけるTeはエンジン２１で発生させるトルクであり、ωeは入力部４６の回転数であり、beは弾性係数Ｋeおよび減衰率（減衰係数）Ｃeをトルク換算するためにまとめて示した係数であり、Tcl_inはクラッチ機構２５に入力されるトルクである。同様に、上式（２）におけるωiは中央部４７の回転数であり、biは弾性係数Ｋiおよび減衰率（減衰係数）Ｃiをトルク換算するためにまとめて示した係数であり、Tc_inはスリーブ３７，３８，３９に入力されるトルクである。さらに、上式（３）におけるωcは出力部４８の回転数であり、bcは弾性係数Ｋcおよび減衰率（減衰係数）Ｃcをトルク換算するためにまとめて示した係数であり、R/Lは駆動輪２に伝達されるトルクである。

上述したクラッチ機構２５は係合状態、解放状態、およびスリップ状態の三つの形態を設定することができ、またスリーブ３７，３８，３９は、係合状態と解放状態との二つの形態を設定することができる。そのため、仮想車両Ｖｅｂは、図６に示すように通常に走行している場合などのクラッチ機構２５およびいずれかのスリーブ３７（３８，３９）が係合状態となっている第１モードと、クラッチペダル１８が踏み込まれた場合などのクラッチ機構２５がスリップ状態または解放状態であり、かついずれかのスリーブ３７（３８，３９）が係合状態である第２モードと、クラッチペダル１８を踏み込みかつシフトレバー１７の位置がいずれの変速段も設定していない変速過渡期などのクラッチ機構２５がスリップ状態または解放状態であり、かつ全てのスリーブ３７，３８，３９が解放状態である第３モードと、シフトレバー１７をニュートラルポジションにして停車している場合などのクラッチ機構２５が係合状態であり、かつ全てのスリーブ３７，３８，３９が解放状態である第４モードとのいずれかのモードを設定できる。

式（４）ないし式（６）には、入力部４６、中央部４７、および出力部４８の回転数が同一の回転数ωであるものとして、第１モードないし第４モードを設定した場合の駆動輪２に伝達されるトルクを含む関係式を示している。なお、式（４）は、第１モードでの関係式を示し、式（５）は、第２モードでの関係式を示し、式（６）は、第３モードおよび第４モードでの関係式を示してある。
(Ie+Ii+Ic)・dω/dt=Te-(be+bi+bc)・ω-R/L …（４）
(Ii+Ic)・dω/dt=Tcl_in-(bi+bc)・ω-R/L …（５）
Ic・dω/dt=-bc・ω-R/L …（６）

なお、クラッチ機構２５がスリップ状態の場合には、式（５）におけるTclは、クラッチ機構２５の伝達トルク容量に応じた値となる。すなわち、以下の式（７）の値に設定される。ここで、式（７）におけるkは、クラッチポジションセンサ２０の検出値に基づいて設定された値、すなわち、クラッチ機構２５の伝達トルク容量に応じた値であって０から１のいずれかの値となる。また、Tclmaxはクラッチ機構２５の最大伝達トルク容量である。
Tcl_in=±k・Tclmax …（７）

したがって、ステップＳ３で求められたエンジントルク、シフトポジションセンサ１９の検出値、クラッチポジションセンサ２０の検出値、および車速センサ１６の検出値とを用いることにより、ステップＳ４における駆動輪２に伝達されるトルクを求めることができる。言い換えると、運転操作に基づいて駆動輪２に伝達されるトルクを求めることができる。

ついで、現実目標トルク決定部４５により、ステップＳ４で求められたトルクと同一のトルクが現実の車両Ｖｅにおける駆動輪２に伝達されるようにモータ１の目標トルクを求める（ステップＳ５）。具体的には、ステップＳ４と同様に現実の車両ＶｅにおけるパワートレーンＴｒの運動方程式に基づいてモータ１の目標トルクを求める。その運動方程式を式（８）に示してある。
Im・dωm/dt=Tm-bm・ωm-R/L …（８）

なお、式（８）におけるωmは、モータ１の回転数であり、Imはモータ１と一体に回転する部材の慣性モーメントであり、bmは出力軸４やギヤ機構５などのモータ１と一体に回転する部材の弾性係数および減衰率（減衰係数）をトルク換算するためにまとめて示した係数である。

そして、ステップＳ５で求められた目標トルクをモータ１が出力するように、ＥＣＵ１１からモータ１（具体的には、インバータ１０）に指令信号を出力して（ステップＳ６）、このルーチンを一旦終了する。

なお、ステップＳ１によりシフトポジションセンサ１９およびクラッチポジションセンサ２０からの情報を取得することにより、クラッチ機構２５を解放し、またはニュートラルレンジを選択した走行を運転者が意図していることを判断することができる。その場合は、上式（５）および式（６）に示すように仮想のエンジントルクを考慮することなく、ステップＳ４における駆動輪２に伝達されるトルクを求めることができる。したがって、そのような場合には、ステップＳ２およびステップＳ３を実行することなく、ステップＳ４にスキップしてもよい。

上述したように仮想車両ＶｅｂのパワートレーンＴｂで駆動輪２に伝達されるトルクを、そのパワートレーンＴｂの慣性モーメント、弾性係数、および減衰率（減衰係数）の少なくともいずれか一つを含むトルク変動因子に基づいて求めることにより、運転者が期待する駆動力の変動の仕方を求めることができる。そして、その求められたトルクを現実の車両ＶｅのパワートレーンＴｒで駆動輪２に伝達できるモータ１のトルクを、そのパワートレーンＴｒのトルク変動因子に基づいて定めることにより、駆動トルクが変化している過程での駆動力を再現することができる。言い換えると、仮想車両Ｖｅｂの動的な車両の挙動を再現することができる。したがって、運転者が嗜好する車両の挙動を再現することができ、運転者が違和感を抱くことなく運転することができる。

また、上述したようにクラッチペダル１８が踏み込まれた場合であっても、その操作量に応じたクラッチ機構２５の伝達トルク容量に基づいて駆動輪２に伝達されるトルクを求めるため、運転者がクラッチペダル１８を操作して駆動力を調整することができる。

さらに、ＭＴ車両を運転する運転者は、比較的制動トルクが小さい惰性走行を行う場合には、クラッチ機構２５を解放するようにクラッチペダル１８を踏み込む。すなわち、駆動力源であるエンジン２１を連れ回すことによるエンジンブレーキを作用させない。したがって、上述したように仮想車両Ｖｅｂにおける駆動輪２に作用する制動トルクを求め、現実の車両Ｖｅで前記求められた制動トルクが駆動輪２に作用するように、例えば、モータ１を連れ回すことによる制動トルクと同等のトルク（駆動トルク）をモータ１で発生させるなどにより、制動トルクの増加を抑制することができる。すなわち、運転者が意図した減速度以上の減速度が生じることを抑制でき、運転者が違和感を抱くことを抑制できる。

なお、この発明の実施形態における駆動力制御装置は、パワートレーンの異なる仮想車両Ｖｅｂの駆動力（駆動トルク）を求め、その駆動力を現実の車両Ｖｅで再現することができるものであって、仮想車両Ｖｅｂは、ＭＴ車両に限定されない。すなわち、エンジンと駆動輪との回転数比を自動的に設定できる自動変速機を備えた車両を仮想車両Ｖｅｂとしてもよい。

さらに、エンジンとモータとを駆動力源としたハイブリッド車両は、通常、エンジンから駆動輪にトルクを伝達する動力伝達装置と、モータから駆動輪にトルクを伝達する動力伝達装置とが異なる。言い換えると、駆動力源で発生させたトルクに作用する慣性トルクや弾性トルクなどのトルク変動因子は、エンジンでトルクを発生させた場合と、モータでトルクを発生させた場合とで異なる。したがって、ハイブリッド車両において、モータでトルクを発生させて走行する場合も、上記と同様にモータから駆動輪にトルクを伝達するパワートレーンとは異なるパワートレーンを備えた仮想車両Ｖｅｂを模擬するように制御してもよい。すなわち、運転者により操作されるシフトレバー１７やクラッチペダル１８を備えていなくてもよい。

またさらに、上述した制御例では、慣性、弾性、減衰の全てのトルク変動因子の影響を考慮して駆動輪に伝達されるトルクを求めるように構成されているが、それらの少なくともいずれか一つのトルク変動因子の影響を考慮して駆動輪に伝達されるトルクを求めてもよい。

さらに、インストルメントパネルを操作するなどによって種々の仮想車両Ｖｅｂを選択できるように構成してもよく、また、仮想車両Ｖｅｂにおけるエンジンの特性や、ダンパ機構の特性、あるいは変速機構の構成などを運転者の嗜好に応じて選択することができるように構成してもよい。その場合には、駆動輪に伝達されるトルクを求める際に、選択された特性や構成に応じた慣性モーメントや、弾性係数、あるいは減衰率（減衰係数）を設定すればよい。

１ モータ
２ 駆動輪（前輪）
５ ギヤ機構
６ プロペラシャフト
７ デファレンシャルギヤ機構
８ ドライブシャフト
９ 後輪
１１ 電子制御装置（ＥＣＵ）
１２ アクセルペダル
１４ ブレーキペダル
１７ シフトレバー
１８ クラッチペダル
２１ エンジン
２３ ダンパ機構
２５ クラッチ機構
２７ 変速機構
３７，３８，３９ スリーブ
４２ 仮想目標トルク決定部
４３ 仮想エンジントルク決定部
４４ 駆動トルク決定部
４５ 現実目標トルク決定部
４６ 入力部
４７ 中央部
４８ 出力部
Ｖｅ （現実の）車両
Ｖｅｂ 仮想車両

Claims (5)

1. 駆動力源である回転機および前記回転機の出力トルクを駆動輪に伝達するための動力伝達装置を含む現実のパワートレーンを備えた現実の車両の駆動力を、駆動力源としての仮想エンジンおよび前記仮想エンジンの出力トルクを前記駆動輪に伝達するための仮想動力伝達装置を含む仮想パワートレーンを備えた仮想の車両の駆動力となるように制御する車両の駆動力制御装置において、
   前記回転機のトルクを制御するコントローラを備え、
   前記コントローラは、
   運転操作に基づいて前記仮想の車両の駆動力を制御した場合に前記駆動輪に伝達されるトルクを、前記仮想パワートレーンにおける慣性、弾性、減衰の少なくともいずれか一つを含むトルク変動因子に基づいて求める仮想駆動トルク決定部と、
   前記現実の車両で前記駆動輪に伝達されるトルクが前記仮想駆動トルク決定部により求められたトルクとなるように、前記仮想駆動トルク決定部により求められたトルク、および前記現実のパワートレーンにおける慣性、弾性、減衰の少なくともいずれか一つを含むトルク変動因子に基づいて前記回転機の出力トルクを決定する現実目標トルク決定部と
   を備えている
   ことを特徴とする車両の駆動力制御装置。
2. 請求項１に記載の車両の駆動力制御装置において、
   前記仮想動力伝達装置は、前記仮想エンジンと前記駆動輪との回転数比を自動的に設定する自動変速機を含む
   ことを特徴とする車両の駆動力制御装置。
3. 請求項１に記載の車両の駆動力制御装置において、
   前記仮想動力伝達装置は、前記仮想エンジンと前記駆動輪との回転数比を運転者によるシフト操作によって設定する手動変速機を含む
   ことを特徴とする車両の駆動力制御装置。
4. 請求項３に記載の車両の駆動力制御装置において、
   前記現実の車両は、運転者により操作されるクラッチ装置を備え、
   前記運転操作は、前記クラッチ装置の操作を含む
   ことを特徴とする車両の駆動力制御装置。
5. 請求項１ないし４のいずれか一項に記載の車両の駆動力制御装置において、
   前記コントローラは、
   運転者のアクセル操作量に基づいて前記仮想エンジンの目標トルクを求める仮想目標トルク決定部を更に備え、
   前記仮想駆動トルク決定部は、前記仮想目標トルク決定部により求められた前記目標トルクを前記仮想エンジンから出力した場合に前記駆動輪に伝達されるトルクを求める
   ことを特徴とする車両の駆動力制御装置。

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