JP7338536B2 - 車両の制振制御装置 - Google Patents

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Description

本出願において開示された技術は、車両の制振制御装置に関する。
従来、特許文献１乃至特許文献３に開示されるように、動力源としてエンジン及びモータジェネレータを具備する車両において、エンジンのクランクシャフトに伝達される振動を低減するためにダンパが設けられ、かかるダンパが発生させるダンパトルクとは逆位相のモータトルクをモータジェネレータから出力させることで、当該ダンパトルクに起因する振動を低減する技術が知られている。
特開２０１２－７１７９２号公報 特開２０１８－９５１６９号公報 特開２０２０－２６２３７号公報
特許文献１乃至特許文献３に開示される技術は、様々な原因に基づく遅れ時間を算出したうえで当該遅れ時間を見込んだ補償時間を算出して、ダンパトルクの周期と逆位相のモータトルクの周期とが一致するように、逆位相のモータトルクを出力する際に当該補償時間に対応する時間だけ位相調整するものである。
しかしながら、この位相調整は、モータジェネレータを制御するＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｎｉｔ）等の制御装置によって実行されるものであるため、この制御装置の制御周期も考慮される必要があるところ、特許文献１乃至特許文献３に開示される技術は、この制御周期が考慮されていない。したがって、位相調整すべき時間と制御周期のタイミングが一致しないような場合には、ダンパトルクの周期と逆位相のモータトルクの周期との間のずれが残存してしまい、結果として、ダンパトルクに起因する振動を効率的に低減しきれていないという問題がある。
そこで、様々な実施形態により、ダンパトルクに起因する振動を効率的に低減することが可能な車両の制振制御装置を提供する。
一態様に係る車両の制振制御装置は、エンジンのクランクシャフトと、タイヤに駆動トルクを伝達するドライブシャフトとの間の動力伝達経路に対してモータシャフトを介して接続されるモータジェネレータと、前記モータジェネレータが実際に出力する出力トルクの制御を実行するモータジェネレータ制御部と、を具備し、前記モータジェネレータ制御部は、前記クランクシャフトの回転角度としてのクランク角、及び前記モータシャフトの回転角度としてのモータ角に関する情報を取得して、前記動力伝達経路上に設けられ前記クランクシャフトに伝達される振動を低減するダンパが発生させるダンパトルクを、前記クランク角と前記モータ角との差分に基づいて算出するダンパトルク算出部と、前記クランク角に基づいて、前記エンジンの爆発周期を算出する爆発周期算出部と、前記ダンパトルクに基づいて、前記ダンパトルクと逆位相となる逆相トルクを算出する逆相トルク算出部と、前記モータジェネレータに対して出力トルクを付与する旨の所定指令が出力されてから、前記モータジェネレータが前記所定指令にしたがった出力トルクを実際に出力するまでに発生する遅れ時間を算出する遅れ時間算出部と、前記爆発周期及び前記遅れ時間に基づいて、前記遅れ時間を補償するために前記出力トルクを出力するタイミングを調整する補償時間を算出する補償時間算出部と、前記補償時間及び予め設定される前記モータジェネレータ制御部の制御周期時間を参照して、前記補償時間が前記制御周期時間の整数倍とならない端数時間発生時において、前記補償時間のうち前記制御周期時間の０を除く整数倍の時間に相当する第１補償時間を算出する第１補償時間算出部と、前記端数時間発生時において、前記補償時間から第１補償時間を差引いた第２補償時間、前記逆相トルクにおいて前記第１補償時間遡った時点の第１トルク値、及び前記補償時間を超えて前記制御周期時間の整数倍の時間遡った所定時点の前記逆相トルクにおける第２トルク値に基づいて、前記第１トルク値に対するトルク補正量を算出するトルク補正量算出部と、前記第１補償時間に基づく第１位相補正、及び前記第１トルク値に前記トルク補正量を適用させる第２位相補正によって位相が補正される前記逆相トルクに基づいて、前記モータジェネレータに与えるモータトルク指令を出力する指令出力部と、を備える。
この構成の車両の制振制御装置は、端的にいえば、補償時間が制御周期時間の整数倍とならない端数時間発生時において、補償時間のうち制御周期上補償しきれない端数時間分、つまり第２補償時間分を、トルク補正量という形に変換して位相補正するものである。これにより、この構成の車両の制振制御装置は、制御周期をも考慮したものとなり、ダンパトルクの周期とモータジェネレータが実際に出力する逆相トルクの周期とが一致することで（ずれが生じないことで）、ダンパトルクに起因する振動を効率的に低減することが可能となる。
また、一態様に係る前記車両の制振制御装置において、前記第１補償時間は、前記補償時間よりも短い時間であって、且つ前記制御周期時間に対して最大の整数が乗じて算出される。
この構成とすることによって、補償時間のうち制御周期上補償しうる第１補償時間を最大化しつつ第２補償時間分を最小化することで、トルク補正量の正確性を担保することが可能となる。この結果、ダンパトルクの周期とモータジェネレータが実際に出力する逆相トルクの周期との一致性を確実にして、ダンパトルクに起因する振動をさらに効率的に低減することが可能となる。
また、一態様に係る前記車両の制振制御装置において、前記所定時点は、前記最大の整数に１を加えた整数を前記制御周期時間に乗じて算出される時間遡った時点である。
この構成とすることによっても、トルク補正量の正確性を担保することが可能となる。この結果、ダンパトルクの周期とモータジェネレータが実際に出力する逆相トルクの周期との一致性を確実にして、ダンパトルクに起因する振動をさらに効率的に低減することが可能となる。
また、一態様に係る前記車両の制振制御装置において、前記トルク補正量は、前記逆相トルクにおいて前記第１補償時間遡った時点の前記第１トルク値と、前記所定時点の前記第２トルク値を結んで得られる直線と傾きに基づく線形補間により算出される。
この構成とすることによって、トルク補正量を正確且つ確実に算出することが可能となる。
また、一態様に係る前記車両の制振制御装置において、前記遅れ時間は、前記指令出力部から前記モータトルク指令が出力されてから前記モータジェネレータが前記モータトルク指令に応じた出力トルクを出力するまでの制御応答上の第１遅れと、前記ダンパが発生させるトルクに基づく第２遅れと、を含む。なお、第２遅れには、ダンパ構造によって、ヒステリシストルクや動吸振による遅れ等が含まれる。
この構成とすることによって、装置全体の遅れ時間をもれなく把握して正確な補償時間を算出することが可能となり、結果として、ダンパトルクの周期とモータジェネレータが実際に出力する逆相トルクの周期との一致性を確実にして、ダンパトルクに起因する振動をさらに効率的に低減することが可能となる。
様々な実施形態によれば、ダンパトルクに起因する振動を効率的に低減することが可能な車両の制振制御装置を提供することができる。
図１は、一実施形態に係る車両の制振制御装置を含む車両の駆動システムの構成を模式的に示す概略図である。 図２は、ダンパトルク、ダンパトルクと逆位相となる理想的な逆相トルク、及びダンパトルクに対して位相のずれが生じた逆相トルクを模式的に示す図である。 図３は、位相補正前の逆相トルク、制御周期に基づいて位相補正された逆相トルク、及び位相補正後の理想的な逆相トルクを模式的に示す図である。 図４は、図１に示したモータジェネレータ制御部の機能の一例を模式的に示すブロック図である。 図５は、トルク補正量算出部によって実行されるトルク補正量の算出、及び指令出力部によって実行される逆相トルクに対する第１位相補正及び第２位相補正を模式的に示す図である。 図６は、モータジェネレータ制御部において行われる処理を示すフロー図である。 図７は、図１に示した車両の制振制御装置を含む車両においてダンパトルクに起因する振動が効率的に低減される旨を示すシミュレーション上の図である。 図８は、図１に示した車両の制振制御装置を含む車両においてダンパトルクに起因する振動が効率的に低減される旨を示す評価結果図である。
以下、添付図面を参照して様々な実施形態を説明する。なお、図面において共通した構成要件には同一の参照符号が付されている。また、或る図面に表現された構成要素が、説明の便宜上、別の図面においては省略されていることがある点に留意されたい。さらにまた、添付した図面が必ずしも正確な縮尺で記載されている訳ではないということに注意されたい。
１．車両の制振制御装置を含む駆動システムの構成
一実施形態に係る車両の制振制御装置の全体構成の概要について、図１を参照しつつ説明する。図１は、一実施形態に係る車両の制振制御装置１００を含む駆動システム１の構成を模式的に示す概略図である。
一実施形態に係る駆動システム１は、図１に示すように、エンジン１０と、ダンパ２０と、クラッチ３０と、トランスミッション４０と、モータジェネレータ５０と、を主に含む。
エンジン１０及びモータジェネレータ５０は、車両Ｖの動力源である。エンジン１０は、エンジンＥＣＵ（図示せず）の制御に応じてエンジントルクを出力してクランクシャフト１１を回転させる。同様に、モータジェネレータ５０は、モータジェネレータ制御部６０の制御に応じてモータトルクを出力し、モータシャフト５１を回転させる。
トランスミッション４０は、エンジン１０のクランクシャフト１１に伝達されるエンジントルク、及びモータジェネレータ５０のモータシャフト５１に伝達されるモータトルクの少なくともいずれか一方を所定の変速比でドライブシャフト２０１を介して車輪２００へと伝達している。なお、モータシャフト５１は、クランクシャフト１１とドライブシャフト２０１との間の動力伝達経路に対して接続されている。
ダンパ２０は、エンジントルクの変動に起因してクランクシャフト１１に伝達される振動を低減（吸収）するために設けられる。ダンパ２０は、一般的なダンパと同様に、弾性部材と摩擦材から主に構成され、エンジントルクの変動に応じて、捩れトルク及びヒステリシストルクを含むダンパトルクを発生させる。
クラッチ３０は、エンジン１０とトランスミッション４０との間に設けられ、エンジン１０のクランクシャフト１１と、トランスミッション４０のインプットシャフト４１との接続又は遮断を切り替えるものである。クラッチ３０は、クランクシャフト１１とインプットシャフト４１とを接続する接続状態の場合には、クランクシャフト１１に伝達されるエンジントルクの一部又は全部を、クラッチ３０の接続程度に応じてインプットシャフト４１へと伝達する。他方、クランクシャフト１１とインプットシャフト４１とを遮断する遮断状態の場合には、文字通り、クランクシャフト１１に伝達されるエンジントルクがインプットシャフト４１へと伝達されることを遮断する。
２．車両の制振制御装置の構成
次に、駆動システム１に含まれる車両の制振制御装置１００の詳細について、図１を参照しつつ説明する。
一実施形態に係る車両の制振制御装置１００は、モータジェネレータ５０と、モータジェネレータ制御部６０とから主に構成される。モータジェネレータ５０は、モータシャフト５１を介して、クランクシャフト１１とドライブシャフト２０１との間の動力伝達経路に対して接続されている。
モータジェネレータ５０は、ステータとロータで主に構成される一般的なものを使用することができる。
モータジェネレータ制御部６０は、例えば、プロセッサやメモリ等を備えるマイクロコンピュータとして構成されるＥＣＵと捉えることができる。モータジェネレータ制御部６０は、モータジェネレータ５０に対してモータトルク指令を出力することで、モータジェネレータ５０を制御する。
モータジェネレータ制御部６０は、車両Ｖに設けられる各種センサから、様々な情報を、例えばＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）通信を介して受信することができる。具体的には、図１に示すように、各種センサとしては、クランク角センサ１５、アクセルポジションセンサ１７、クラッチポジションセンサ３５、シフトポジションセンサ４５、及びモータ角センサ５５を一例とすることができる。
アクセルポジションセンサ１７は、例えば、車両Ｖを加速させるために設けられるアクセルペダルの操作量（又は操作位置）を検出することで、車両Ｖのドライバによって行われる加速操作に関する情報を検出する。
クラッチポジションセンサ３５は、クラッチ３０を操作するアクチュエータ等の操作量（又は操作位置）を検出することで、クラッチ３０が接続状態（及びその接続程度）又は遮断状態になっているかに関する情報を検出する。
３．モータジェネレータ制御部６０によって実行される制御
次に、モータジェネレータ制御部６０によって実行される制御の詳細について、図２乃至図５を参照しつつ説明する。図２は、ダンパトルクＬ１、ダンパトルクと逆位相となる理想的な逆相トルクＭ１と、及びダンパトルクに対して位相のずれが生じた逆相トルクＭ２を模式的に示す図である。図３は、位相補正前の逆相トルクＭ２（図２のＭ２と同じ）、制御周期に基づいて位相補正された逆相トルクＭ３、及び位相補正後の理想的な逆相トルクＭ１（図２のＭ１と同じ）を模式的に示す図である。図４は、図１に示したモータジェネレータ制御部６０の機能の一例を模式的に示すブロック図である。図５は、トルク補正量算出部６７によって実行されるトルク補正量Ｔｑｘの算出、及び指令出力部６８によって実行される逆相トルクに対する第１位相補正及び第２位相補正を模式的に示す図である。
まず、ダンパ２０に基づくダンパトルクの時間変化が図２に示される実線Ｄ１のようになっている場合、このダンパトルクを相殺させるために、図２に示される一点破線Ｍ１のような、実線Ｄ１の逆位相となる理想的な逆相トルクとなるモータトルクをモータジェネレータ５０から出力されることが求められる。こうすることにより、エンジントルクの変動に応じて発生させるダンパトルクに起因する振動を効率的に低減することができる。
しかしながら、モータジェネレータ制御部６０による制御によって、前述の理想的な逆相トルクをモータジェネレータから出力させるに際しては、様々な要因に基づく遅れ（遅れの詳細については後述する）が生じて、実際には図２に示される点線Ｍ２のような位相のずれた逆相トルクがモータジェネレータ５０から出力されることとなる。このような場合には、ダンパトルクの時間変化Ｄ１が実際に出力される逆相トルクの時間変化Ｍ２によって完全に相殺されず、ダンパトルクに起因する振動が残存し、その残存した振動がドライブシャフトにも伝播してしまう。したがって、このような状況を改善、つまり、ダンパトルクを完全に相殺させるためには、モータジェネレータ制御部６０は、前述の様々な要因に基づく遅れを考慮して、位相を調整した逆相トルク（モータトルク）を出力するようにモータジェネレータ５０に指令する必要がある。
さらに、例えば、図２に示される理想的な逆相トルク（ダンパトルクの周期と一致するモータトルク）Ｍ１と、遅れにより位相がずれた逆相トルクＭ２との間に、図３に示すように遅れ時間Ｔｄ秒のずれが生じる場合を想定する。この場合、モータジェネレータ制御部６０は、別途算出されるエンジンの爆発周期Ｔｓに併せた（周期が一致した）逆相トルクを出力するようにモータジェネレータ５０に指令する必要がある。したがって、モータジェネレータ制御部６０は、爆発周期Ｔｓと逆相トルクの周期が一致するように、「爆発周期Ｔｓ－遅れ時間Ｔｄ」で求められる補償時間分遅らせて、逆相トルクを出力させる旨の指令をモータジェネレータ５０へ付与すればよいこととなる。しかしながら、モータジェネレータ制御部６０には、装置固有に存在する制御周期時間Ｔｘが存在するため、前述のように「爆発周期Ｔｓ－遅れ時間Ｔｄ」に係る補償時間分遅らせようと設定しても、実際には、「爆発周期Ｔｓ－制御周期時間Ｔｘ×Ａ（Ａは０を除く任意の整数）」から算出される時間しか遅らせることができない。
つまり、「遅れ時間Ｔｄ」と「制御周期時間Ｔｘ×Ａ」が同一（ＴｄがＴｘの倍数）となれば問題は生じないが、両者が同一とならない場合においては、仮にモータジェネレータ制御部６０に対して前述の補償時間分遅らせてモータジェネレータ５０に指令を付与する旨設定したとしても、実際には補償時間とは異なる「爆発周期Ｔｓ－制御周期時間Ｔｘ×Ａ」分遅らせて指令を付与することとなってしまう。その結果、図３に示すように、位相がずれた逆相トルクＭ２は、理想的な逆相トルクＭ１に補正されずに、理想的な逆相トルクに対してＴｅ秒ずれた逆相トルクＭ３を生成してしまうこととなる。この場合も、ダンパトルクの時間変化Ｄ１が実際に出力される逆相トルクの時間変化Ｍ３によって完全に相殺されず、ダンパトルクに起因する振動が残存し、その残存した振動がドライブシャフトにも伝播してしまう。したがって、ダンパトルクを完全に相殺させるためには（理想的な逆相トルクＭ１を生成するためには）、モータジェネレータ制御部６０は、前述の様々な要因に基づく遅れだけでなく、モータジェネレータ制御部６０の制御周期も考慮して位相を調整した逆相トルク（モータトルク）を出力するようにモータジェネレータ５０に指令する必要がある。
そこで、一実施形態に係る車両の制振制御装置１００におけるモータジェネレータ制御部６０は、メモリ等に記憶される所定のプログラムをプロセッサによって実行させ、図４に示される各機能群を機能させることで、図２及び図３に示されるような逆相トルクＭ２をモータジェネレータ５０に付与する旨の指令を出すように設定される。
つまり、モータジェネレータ制御部６０は、図４に示されるように、ダンパトルク算出部６１と、爆発周期算出部６２と、逆相トルク算出部６３と、遅れ時間算出部６４と、補償時間算出部６５と、第１補償時間算出部６６と、トルク補正量算出部６７と、指令出力部６８と、を主に含む。また、モータジェネレータ制御部６０には、さらに、前述の各種センサから様々な情報を受信するセンサ情報取得部６９を有する。これらの機能群は、一又は複数の専用のハードウェアに格納され且つ全ての機能群が相互に情報通信可能に設けられる。
３－１．センサ情報取得部６９
センサ情報取得部６９は、クランク角センサ１５、アクセルポジションセンサ１７、クラッチポジションセンサ３５、シフトポジションセンサ４５、及びモータ角センサ５５等から、様々な情報を受信して、これらの情報を他の機能部へ送信する。さらに、センサ情報取得部６９は、アクセルポジションセンサ１７及びクラッチポジションセンサ３５から受信する情報に基づいて、ダンパトルクを相殺すべき逆相トルクを出力すべきか否かに関する判定も実行する。
ダンパトルクを相殺すべき逆相トルクを出力すべきか否かに関する判定は、様々な情報に基づいて適宜に設定すればよいが、例えば、クラッチ３０が遮断状態になっている場合や、クラッチ３０が接続状態であっても加速操作が行われていない場合等においては、エンジントルクの変動が動力伝達経路上に伝達されないため、逆相トルクを出力する必要はない。したがって、このような場合において、センサ情報取得部６９は、逆相トルクを出力しない旨を後述する指令出力部６８へ通知する。また、この判定は、前述のシフトポジションセンサ４５から受信する情報（例えば、シフトポジションがニュートラル）や、フューエルカットに関する情報等をもとにして実行されるように設定されてもよい。
３－２．ダンパトルク算出部６１
ダンパトルク算出部６１は、クランクシャフトの回転角度としてのクランク角、及びモータシャフトの回転角度としてのモータ角に関する情報を、センサ情報取得部６９を介してクランク角センサ１５及びモータ角センサ５５から取得して、ダンパ２０が発生させるダンパトルクをクランク角（θ１）とモータ角（θ２）との差分に基づいて算出する。より詳細には、ダンパトルク算出部６１は、クランク角とモータ角の差分（θ１－θ２）に、ダンパ２０を構成する弾性部材のばね定数Ｋを乗算（「θ１－θ２」×Ｋ）することで、ダンパトルクＴｄａｍｐを算出する。
なお、ダンパトルク算出部６１によって算出されたダンパトルクＴｄａｍｐには、車両Ｖを駆動させるための駆動成分も含まれているため、一実施形態においては、車両Ｖのドライバが不快な振動と感じる成分をのみを抽出すべく、別途設けられるフィルタリング処理部（図示せず）によってダンパトルクＴｄａｍｐに対してフィルタリング処理が行われる。
フィルタリング処理部は、所定の周波数成分を通過させるバンドバスフィルタを用いてフィルタリング処理を行うものである。一実施形態においてフィルタリング処理部は、ダンパトルクＴｄａｍｐに対してエンジン１０の爆発一次周波数ｆｅを通過させることで、フィルタリング処理済ダンパトルクＴｄａｍｐ－ｂｐｆを抽出する。エンジン１０の爆発一次周波数ｆｅは、エンジン１０の爆発周期Ｔｓとともに、後述する爆発周期算出部６２によって算出される。
３－３．爆発周期算出部６２
爆発周期算出部６２は、エンジン１０の爆発一次周波ｆｅを、クランク角に関する情報から算出されるエンジン１０の回転数Ｎｅ（ｒｐｍ）、エンジン１０の気筒数ｎ、及びサイクル数Ｃから、以下の式１により演算する。なお、クランク角に関する情報は、センサ情報取得部６９を介してクランク角センサ１５から受信するものであり、気筒数ｎ及びサイクル数Ｃは、予め車両Ｖによって決定される（記憶される）固有値である。
Figure 0007338536000001
また、爆発周期算出部６２は、式１によって演算したエンジン１０の爆発一次周波数ｆｅに基づき、エンジン１０の爆発周期Ｔｓを以下式２により演算する。
Figure 0007338536000002
３－４．逆相トルク算出部６３
逆相トルク算出部６３は、ダンパトルク算出部６１によって算出されたダンパトルクＴｄａｍｐに対して、フィルタリング処理部によってエンジン１０の爆発一次周波数ｆｅを通過させて抽出されたフィルタリング処理済ダンパトルクＴｄａｍｐ－ｂｐｆに基づいて、フィルタリング処理済ダンパトルクＴｄａｍｐ－ｂｐｆを打ち消すための逆相トルクを算出する。具体的には、逆相トルクは、フィルタリング処理済ダンパトルクＴｄａｍｐ－ｂｐｆの符号（位相）の反転処理を行うことで算出することができる。
３－５．遅れ時間算出部６４
遅れ時間算出部６４は、モータジェネレータ制御部６０からモータジェネレータ５０に対して出力トルクを付与する旨の所定指令が出力されてから、モータジェネレータ５０が当該所定指令にしたがった出力トルクを実際に出力するまでに発生する全ての遅れ時間（例えば、後述する遅れ時間Ｔ１及び遅れ時間Ｔ２）を算出し、それら全ての遅れ時間を合計した総遅れ時間（遅れ時間Ｔ１と遅れ時間Ｔ２の和）を算出する。
具体的には、遅れ時間算出部６４は、第１に、後述する指令出力部６８からモータトルク指令が出力されてからモータジェネレータ５０が当該モータトルク指令に応じた出力トルクを出力するまでの制御応答上の第１遅れ時間Ｔ１を算出する。制御応答上の第１遅れ時間Ｔ１は、一実施形態においては、モータジェネレータ５０の温度遅れ時間、モータジェネレータ制御部６０が実行するモータトルク指令の出力に要する制御演算遅れ時間、及びモータジェネレータ５０がモータトルク指令を受信するまでの通信遅れ時間の合計時間とすることができるが、これに限定されず、他の要素に基づく遅れ時間をさらに考慮してもよい。また、前述の温度遅れ時間、制御演算遅れ時間、及び通信遅れ時間は、車両Ｖの適合作業時において既に知られた方法を用いて予め算出しておき、これらをモータジェネレータ制御部６０のメモリに記憶させておいてもよいし、さらに、各種の遅れ時間を適時のタイミングで入手して、メモリに記憶されている各種の遅れ時間をアップデートするようにしてもよい。
また、遅れ時間算出部６４は、第２に、ダンパ２０が発生させるトルクに基づく第２遅れ時間Ｔ２を算出する。第２遅れ時間には、ダンパ２０の構造によって、ヒステリシストルクに基づく遅れ時間や動吸振に基づく遅れ等が含まれる。例えば、第２遅れ時間Ｔ２がヒステリシストルクに基づく遅れ時間の場合、このヒステリシストルクに基づく遅れ時間は、既に知られた方法を用いて算出することができるが、例えば、クランク角に基づいて算出されるエンジン１０のエンジン回転数Ｎｅ（ｒｐｍ）、エンジン１０のエンジントルクＴＱ（Ｎｍ）、及びトランスミッション４０の変速段に応じて車両Ｖごとに予め決定される。具体的には、クランク角に基づいて算出されるエンジン１０のエンジン回転数Ｎｅ（ｒｐｍ）、エンジン１０のエンジントルクＴＱ（Ｎｍ）、及びトランスミッション４０の変速段から構成される様々な組合せに対応するヒステリシストルクに基づく遅れ時間Ｔ２を全て算出したマップを予め準備しておき、このマップをモータジェネレータ制御部６０のメモリに記憶しておく。したがって、遅れ時間算出部６４は、このマップに基づいて、任意の時間におけるヒステリシストルクに基づく遅れ時間（第２遅れ時間Ｔ２）を算出することができる。
なお、ヒステリシストルクに基づく遅れ時間（第２遅れ時間Ｔ２）を算出する場合、遅れ時間算出部６４は、既に知られた他の方法を用いることもできる。例えば、ヒステリシストルクが発生しないと仮定した場合に想定されるクランク角とモータ角との位相差に対応した基準位相差と、クランク角及びモータ角の、エンジン１０の爆発一次周波数ｆｅに対応した振動成分の位相差に対応した実位相差との差分に基づいて、ヒステリシストルクに基づく遅れ時間を算出してもよい。
この場合において、実位相差は、前述のフィルタリング処理部の処理によって、クランク角センサ１５の検出結果としてのクランク角と、モータ角センサ５５の検出結果としてのモータ角と、のそれぞれの、エンジン１０の爆発一次周波数ｆｅに対応した振動成分のみを抽出して、その抽出結果を比較することで算出することができる。
また、基準位相差は、アクセルポジションセンサ１７やシフトポジションセンサ４５等の各種センサの検出結果と、予め作成される少なくとも１つ以上のマップに基づいて算出することができる。この詳細にはついては、例えば、前述の特許文献３にも開示されているので、ここではその詳細な説明は省略する。
３－６．補償時間算出部６５
補償時間算出部６５は、前述のとおり算出した総遅れ時間と、エンジン１０の爆発周期Ｔｓに基づいて、総遅れ時間を補償するためにモータジェネレータ５０が出力トルクを出力するタイミングを調整する補償時間Ｔｃを以下式３に基づいて算出する。
Figure 0007338536000003
３－７．第１補償時間算出部６６
第１補償時間算出部６６は、前述の補償時間Ｔｃ、及び予め設定されるモータジェネレータ制御部６０に固有に存在する制御周期時間Ｔｘを参照して、補償時間Ｔｃのうち制御周期時間Ｔｘの０を除く整数倍の時間に相当する第１補償時間Ｔｃ１を算出する。具体的には、例えば、補償時間Ｔｃが１０．０（ｍｓｅｃ）、制御周期時間Ｔｘが３．０（ｍｓｅｃ）である場合、第１補償時間Ｔｃ１は、制御周期時間３．０（ｍｓｅｃ）の３倍（整数倍）となる９．０（ｍｓｅｃ）となる。なお、この場合、第１補償時間Ｔｃ１を、制御周期時間３．０（ｍｓｅｃ）の２倍（整数倍）となる６．０（ｍｓｅｃ）とすることも可能であるが、後述するトルク補正量の正確性の担保の観点から、第１補償時間Ｔｃ１は補償時間Ｔｃよりも短い時間であって、且つ制御周期時間Ｔｘに対して最大の整数（前述の例においては、２ではなく３）を乗じて算出したものとすることが好ましい。
３－８．トルク補正量算出部６７
トルク補正量算出部６７は、まず、前述の補償時間Ｔｃから第１補償時間Ｔｃ１を差引いた第２補償時間Ｔｃ２（Ｔｃ２＝Ｔｃ－Ｔｃ１）を算出する。そのうえで、トルク補正量算出部６７は、図５に示すように、第２補償時間Ｔｃ２、逆相トルク算出部６３によって算出された逆相トルクにおける第１補償時間遡った時点ｔ１０の第１トルク値Ｔｑ１、及び逆相トルク算出部６３によって算出された逆相トルクにおいて補償時間Ｔｃを超えて制御周期時間Ｔｘの整数倍の時間遡った所定時点ｔ２０の第２トルク値Ｔｑ２に基づいて、第１トルク値に対するトルク補正量Ｔｑｘを算出する。
トルク補正量算出部６７は、補償時間Ｔｃが制御周期時間Ｔｘの整数倍とならない端数時間発生時において、初めて前述のトルク補正量Ｔｑｘを算出する。逆にいえば、補償時間Ｔｃが制御周期時間Ｔｘの整数倍となる場合、例えば、補償時間Ｔｃが１２．０（ｍｓｅｃ）、制御周期時間Ｔｘが３．０（ｍｓｅｃ）である場合（補償時間Ｔｃは制御周期時間Ｔｘの４倍となる）、「補償時間Ｔｃ＝第１補償時間Ｔｃ１」となり第２補償時間は０となるため、トルク補正量算出部６７はトルク補正量Ｔｑｘを算出する必要はない（算出したとしても、単にトルク補正量Ｔｑｘを０と算出するだけである）。
つまり、補償時間Ｔｃが制御周期時間Ｔｘの整数倍となる場合には、モータジェネレータ制御部６０は、逆相トルク算出部６３によって算出された逆相トルクを当該補償時間Ｔｃだけ位相を補正した逆相トルクに基づいて、前記モータジェネレータ５０に与えるモータトルク指令を後述する指令出力部６８を介して出力すれば、図２及び図３を参照しつつ説明した理想的な逆相トルクとなるモータトルクＭ２を、モータジェネレータ５０が出力することとなる。
トルク補正量算出部６７は、端数時間発生時において、補償時間Ｔｃのうちの端数時間（第２補償時間）に相当する位相の調整分を、トルク値の補正で補完する機能と換言することができる。
具体的には、図５に示すように、トルク補正量算出部６７は、逆相トルク算出部６３によって算出された逆相トルクＭ０上において、任意に設定される基準時間ｔａから第１補償時間Ｔｃ１遡った時点ｔ１０における第１トルク値Ｔｑ１を参照する。次に、トルク補正量算出部６７は、逆相トルクＭ０上において、補償時間Ｔｃを超えて制御周期時間Ｔｘの整数倍の時間遡った所定時点ｔ２０における第２トルク値Ｔｑ２を参照する。なお、図５に示すように、第１補償時間Ｔｃ１は、制御周期時間Ｔｘの５倍に相当し（時点ｔ１０は、基準時間ｔａから制御周期時間Ｔｘの５倍に相当する時間遡った時点であり、５倍に関する５が前述の最大の整数に相当する）、所定時点ｔ２０は、補償時間Ｔｃを超えて制御周期時間Ｔｘの６倍の時間遡った時点に相当している。
そして、トルク補正量算出部６７は、図５に示すように、逆相トルクＭ０上において、第１トルク値Ｔｑ１と第２トルク値Ｔｑ２とを結んで得られる直線と傾きに基づいて、第２補償時間に相当する位相の調整分としてのトルク補正値Ｔｑｙを線形補間により算出することができる。また、トルク補正量算出部６７は、第２補正時間に相当するトルク補正値Ｔｑｙに基づいて、第１トルク値Ｔｑ１に対するトルク補正量Ｔｑｘも同時に算出することができる（図５に示される場合においては、「Ｔｑｘ＝Ｔｑ１－Ｔｑｙ」）。なお、前述のトルク補正値Ｔｑｙ及びトルク補正量Ｔｑｘの算出に際しては、線形補間に代えてスプライン補間等、他の近似法を用いてもよい。
３－９．指令出力部６８
指令出力部６８は、センサ情報取得部６９によってダンパトルクを相殺すべき逆相トルクを出力すべきと判定された場合において、第１補償時間算出部６６によって算出された第１補償時間Ｔｃ１に基づく第１位相補正、及びトルク補正量算出部６７によって算出されたトルク補正量Ｔｑｘを第１トルク値Ｔｑ１に適用させる（第１トルク値Ｔｑ１からトルク補正量Ｔｑｘを差引く）第２位相補正によって位相が補正される逆相トルクに基づいて、モータジェネレータ５０に与えるモータトルク指令を出力する。
なお、逆相トルク算出部６３によって算出された逆相トルクＭ０に対して第１位相補正がなされたものが、図５における逆相トルクＭ１０として表現されている。そして、逆相トルクＭ１０に対して第２位相補正がなされたものが、図５における逆相トルクＭ２０として表現されている。
また、第２位相補正においては、トルク補正量Ｔｑｘを第１トルク値Ｔｑ１に適用させる方法に代えて、第１トルク値Ｔｑ１をトルク補正値Ｔｑｙに直接変換する方法を採用してもよい。
上記のとおり、一実施形態に係るモータジェネレータ制御部６０は、モータジェネレータ制御部６０の制御周期時間Ｔｘも考慮したうえで、前述の第１位相補正及び第２位相補正から構成される二段階の位相補正を行うことで、ダンパトルクの逆位相となる理想的な逆相トルクとなるモータトルクをモータジェネレータ５０から出力させることが可能となる。
４．モータジェネレータ制御部６０により行われるモータトルク指令までの処理
次に、一実施形態に係るモータジェネレータ制御部６０により行われるモータトルク指令までの処理の詳細プロセス（フロー）について、図６乃至図８を参照しつつ説明する。
図６は、モータジェネレータ制御部６０において行われる処理を示すフロー図である。図７は、図１に示した車両の制振制御装置１００を含む車両Ｖにおいてダンパトルクに起因する振動が効率的に低減される旨を示すシミュレーション上の図である。図８は、図１に示した車両の制振制御装置１００を含む車両Ｖにおいてダンパトルクに起因する振動が効率的に低減される旨を示す評価結果図である。
まず、ステップ（以下、「ＳＴ」という）１００において、センサ情報取得部６９は、各種センサから取得した情報、例えば、アクセルポジションセンサ１７及びクラッチポジションセンサ３５から受信する情報に基づいて、ダンパトルクを相殺すべき逆相トルクを出力すべきか否かに関する判定を実行する。
センサ情報取得部６９によって、逆相トルクを出力する必要がないと判定されると（ＳＴ１００において「ＮＯ」）、モータジェネレータ制御部６０による処理は終了する。
一方、センサ情報取得部６９によって、逆相トルクを出力する必要があると判定されると（ＳＴ１００において「ＹＥＳ」）、処理はＳＴ１０１へ移行する。ＳＴ１０１において、ダンパトルク算出部６１が、クランクシャフトの回転角度としてのクランク角、及びモータシャフトの回転角度としてのモータ角に関する情報を、センサ情報取得部６９を介してクランク角センサ１５及びモータ角センサ５５から取得して、ダンパ２０が発生させるダンパトルクＴｄａｍｐをクランク角（θ１）とモータ角（θ２）との差分に基づいて、前述のとおり算出する。
次に、処理はＳＴ１０１からＳＴ１０２へと移行する。ＳＴ１０２において、爆発周期算出部６２は、エンジン１０の爆発一次周波ｆｅと、エンジン１０の爆発周期Ｔｓを前述のとおり算出する。なお、ＳＴ１０１とＳＴ１０２は順序が逆であってもよい。
次に、処理はＳＴ１０２からＳＴ１０３へと移行する。ＳＴ１０３において、フィルタリング処理部は、前述したとおり、ダンパトルクＴｄａｍｐに対しバンドバスフィルタを用いてエンジン１０の爆発一次周波数ｆｅを通過させることで、フィルタリング処理済ダンパトルクＴｄａｍｐ－ｂｐｆを抽出する。
次に、処理はＳＴ１０３からＳＴ１０４へと移行する。ＳＴ１０４において、逆相トルク算出部６３は、フィルタリング処理済ダンパトルクＴｄａｍｐ－ｂｐｆに基づいて、フィルタリング処理済ダンパトルクＴｄａｍｐ－ｂｐｆを打ち消すための逆相トルクを前述のとおり算出する。
次に、処理はＳＴ１０４からＳＴ１０５へと移行する。ＳＴ１０５において、遅れ時間算出部６４は、前述のとおり、制御応答上の遅れ時間Ｔ１とヒステリシストルクに基づく遅れ時間Ｔ２を各々算出したうえで、総遅れ時間（遅れ時間Ｔ１と遅れ時間Ｔ２の和）を算出する。なお、他の要素に係る追加の遅れ時間が発生する場合においては、当該追加の遅れ時間も合計したうえで総遅れ時間が算出される。
次に、処理はＳＴ１０５からＳＴ１０６へと移行する。ＳＴ１０６において、補償時間算出部６５は、総遅れ時間と、エンジン１０の爆発周期Ｔｓに基づいて、総遅れ時間を補償するためにモータジェネレータ５０が出力トルクを出力するタイミングを調整する補償時間Ｔｃを、前述のとおり算出する。
次に、処理はＳＴ１０６からＳＴ１０７へと移行する。ＳＴ１０７において、第１補償時間算出部６６は、補償時間Ｔｃ、及び予め設定されるモータジェネレータ制御部６０に固有に存在する制御周期時間Ｔｘを参照して、補償時間Ｔｃのうち制御周期時間Ｔｘの０を除く整数倍の時間に相当する第１補償時間Ｔｃ１を、前述のとおり算出する。
次に、処理はＳＴ１０７からＳＴ１０８へと移行する。ＳＴ１０８おいて、トルク補正量算出部６７は、補償時間Ｔｃから第１補償時間Ｔｃ１を差引いた第２補償時間Ｔｃ２（Ｔｃ２＝Ｔｃ－Ｔｃ１）を算出したうえで、第２補償時間Ｔｃ２、逆相トルク算出部６３によって算出された逆相トルクにおける第１補償時間遡った時点ｔ１０の第１トルク値Ｔｑ１、及び逆相トルク算出部６３によって算出された逆相トルクにおいて補償時間Ｔｃを超えて制御周期時間Ｔｘの整数倍の時間遡った所定時点ｔ２０の第２トルク値Ｔｑ２に基づいて、第１トルク値に対するトルク補正量Ｔｑｘ（及びトルク補正値Ｔｑｙ）を、前述のとおり算出する。
次に、処理はＳＴ１０８からＳＴ１０９へと移行する。ＳＴ１０９において、指令出力部６８は、第１補償時間算出部６６によって算出された第１補償時間Ｔｃ１に基づく第１位相補正、及びトルク補正量算出部６７によって算出されたトルク補正量Ｔｑｘを第１トルク値Ｔｑ１に適用させる（第１トルク値Ｔｑ１からトルク補正量Ｔｑｘを差引く）第２位相補正によって位相が補正される逆相トルクに基づいて、モータジェネレータ５０に与えるモータトルク指令を出力する。これにより、モータジェネレータ制御部６０による処理が終了する。
前述の一連の処理に基づく一実施形態に係るモータジェネレータ制御部６０からモータトルク指令を出力されたモータジェネレータ５０は、ダンパトルクの逆位相となる理想的な逆相トルクとなるモータトルクを出力させることが可能となる。
この結果、図７及び図８に示すように、前述の一連の処理に基づく一実施形態に係るモータジェネレータ制御部６０からモータトルク指令を出力されたモータジェネレータ５０によって、ダンパトルクに起因する振動が効率的に低減される旨がシミュレーション上及び実機を用いた評価結果上でも示されている。図７及び図８において、Ｚ１で示される実線は、逆相トルクを発生させない場合の比較例１であり、Ｚ２で示される点線は、制御周期時間Ｔｘが考慮されていない従来の車両の制振制御装置によってモータジェネレータ５０から逆相トルクが出力された場合の比較例２であり、Ｚ３で示される一点破線は、一実施形態に係る車両の制振制御装置１００によってモータジェネレータ５０から逆相トルクが出力された場合の実施例である。
図７及び図８に示すように、比較例１は、どのエンジン回転数の場合においても、トルク変動（振動）が大きな値となっている。比較例２は、比較例１よりも全体的にトルク変動（振動）が緩和されてはいるものの、図７及び図８において特に点線で囲った領域（エンジン回転数がＲ１２～Ｒ１４ｒｐｍ付近、Ｒ１８～Ｒ２０ｒｐｍ付近、Ｒ２６～Ｒ２８ｒｐｍ付近、及びＲ３６～Ｒ３８ｒｐｍ付近）においてトルク変動（振動）が大きくなっている。なお、図７及び図８中、Ｒ１０＜Ｒ２０＜Ｒ３０＜Ｒ４０＜Ｒ５０であり、ｄＢ１＜ｄＢ２＜ｄＢ３＜ｄＢ４＜ｄＢ５である。
他方、実施例は、全てのエンジン回転数において、総じてトルク変動（振動）は小さな値となっていることが分かる。つまり、一実施形態に係る車両の制振制御装置１００は、ダンパトルクに起因する振動を効率的に低減することができる。
以上、前述の通り、様々な実施形態を例示したが、上記実施形態はあくまで一例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置換、変更を行うことができる。また、各構成や、形状、大きさ、長さ、幅、厚さ、高さ、数等は適宜変更して実施することができる。
１０ エンジン
１１ クランクシャフト
２０ ダンパ
３０ クラッチ
４０ トランスミッション
５０ モータジェネレータ
６０ モータジェネレータ制御部
６１ ダンパトルク算出部
６２ 爆発周期算出部
６３ 逆相トルク算出部
６４ 遅れ時間算出部
６５ 補償時間算出部
６６ 第１補償時間算出部
６７ トルク補正量算出部
６８ 指令出力部
６９ センサ情報取得部
２００ タイヤ（車輪）
２０１ ドライブシャフト
Ｔ１ 制御応答上の遅れ時間
Ｔ２ ヒステリシストルクに基づく遅れ時間
Ｔｓ 爆発周期
Ｔｃ 補償時間
Ｔｃ１ 第１補償時間
Ｔｃ２ 第２補償時間
Ｔｄ 遅れ時間（総遅れ時間）
Ｔｘ 制御周期時間
Ｔｑ１ 第１トルク値
Ｔｑ２ 第２トルク値
Ｔｑｘ トルク補正量

Claims (5)

  1. エンジンのクランクシャフトと、タイヤに駆動トルクを伝達するドライブシャフトとの間の動力伝達経路に対してモータシャフトを介して接続されるモータジェネレータと、
    前記モータジェネレータが実際に出力する出力トルクの制御を実行するモータジェネレータ制御部と、
    を具備し、
    前記モータジェネレータ制御部は、
    前記クランクシャフトの回転角度としてのクランク角、及び前記モータシャフトの回転角度としてのモータ角に関する情報を取得して、前記動力伝達経路上に設けられ前記クランクシャフトに伝達される振動を低減するダンパが発生させるダンパトルクを、前記クランク角と前記モータ角との差分に基づいて算出するダンパトルク算出部と、
    前記クランク角に基づいて、前記エンジンの爆発周期を算出する爆発周期算出部と、
    前記ダンパトルクに基づいて、前記ダンパトルクと逆位相となる逆相トルクを算出する逆相トルク算出部と、
    前記モータジェネレータに対して出力トルクを付与する旨の所定指令が出力されてから、前記モータジェネレータが前記所定指令にしたがった出力トルクを実際に出力するまでに発生する遅れ時間を算出する遅れ時間算出部と、
    前記爆発周期及び前記遅れ時間に基づいて、前記遅れ時間を補償するために前記出力トルクを出力するタイミングを調整する補償時間を算出する補償時間算出部と、
    前記補償時間及び予め設定される前記モータジェネレータ制御部の制御周期時間を参照して、前記補償時間が前記制御周期時間の整数倍とならない端数時間発生時において、前記補償時間のうち前記制御周期時間の０を除く整数倍の時間に相当する第１補償時間を算出する第１補償時間算出部と、
    前記端数時間発生時において、前記補償時間から第１補償時間を差引いた第２補償時間、前記逆相トルクにおいて前記第１補償時間遡った時点の第１トルク値、及び前記補償時間を超えて前記制御周期時間の整数倍の時間遡った所定時点の前記逆相トルクにおける第２トルク値に基づいて、前記第１トルク値に対するトルク補正量を算出するトルク補正量算出部と、
    前記第１補償時間に基づく第１位相補正、及び前記第１トルク値に前記トルク補正量を適用させる第２位相補正によって位相が補正される前記逆相トルクに基づいて、前記モータジェネレータに与えるモータトルク指令を出力する指令出力部と、
    を備える車両の制振制御装置。
  2. 前記第１補償時間は、前記補償時間よりも短い時間であって、且つ前記制御周期時間に対して最大の整数が乗じて算出される、請求項１に記載の車両の制振制御装置。
  3. 前記所定時点は、前記最大の整数に１を加えた整数を前記制御周期時間に乗じて算出される時間遡った時点である、請求項２に記載の車両の制振制御装置。
  4. 前記トルク補正量は、前記逆相トルクにおいて前記第１補償時間遡った時点の前記第１トルク値と、前記所定時点の前記第２トルク値を結んで得られる直線と傾きに基づく線形補間により算出される、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の車両の制振制御装置。
  5. 前記遅れ時間は、前記指令出力部から前記モータトルク指令が出力されてから前記モータジェネレータが前記モータトルク指令に応じた出力トルクを出力するまでの制御応答上の第１遅れと、前記ダンパが発生させるトルクに基づく第２遅れと、を含む、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の車両の制振制御装置。
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