JP4640141B2 - 車両の駆動力制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、駆動源と変速機とが搭載された車両の駆動力制御装置に関し、特に、車両の加速時における駆動系のねじり振動を抑制しつつ、運転者の嗜好に合致するように車両の駆動力を制御する装置に関する。

車両においては、エンジン負荷が増大される加速時に、駆動系から不快な振動を発生することが多い。この不快な振動は、駆動系のうちドライブシャフトがねじり振動されることを主要因としており、エンジン負荷の増大に伴って増大されるエンジントルクが駆動系の共振周波数成分を含むときに発生する。そして、この共振周波数は、変速機のギア比毎に相違している。

特開２００３−４１９８７号公報（特許文献１）は、このような駆動系の共振周波数を含む加速態様であることを確実に検出して、振動を低減する制御装置を開示する。この制御装置は、アクセル開度に関する値を検出するアクセル開度検出手段と、エンジン回転数に関連した値を検出するエンジン回転数検出手段と、アクセル開度検出手段の検出結果に基づいてドライバーによるアクセル開度の増大操作が行われたことが検出されたとき、エンジン回転数に関する値及びアクセル開度に関する値に基づき、アクセル開度の増大操作から所定期間範囲におけるエンジン負荷に関連した値の時間変化を予測するエンジン負荷変化予測手段と、エンジン負荷変化予測手段で予測されたエンジン負荷に関する値の時間変化から、車両の駆動系の共振周波数成分を抽出するフィルタ手段と、フィルタ手段によって抽出された共振周波数成分に対応するタイミングにおいて、共振周波数成分に対応するエンジントルクを低減させるトルク低減手段とを含む。

この制御装置によると、実現が予測されるエンジン負荷に関する値の時間変化の中から駆動系の共振周波数成分を抽出して、この抽出された共振周波数成分を低減するようにエンジントルクを低減するので、共振周波数成分を含むために駆動系の振動が発生することになる加速時というものを確実に把握しつつ、共振周波数成分に起因する駆動系の振動を確実に低減することができる。
特開２００３−４１９８７号公報

駆動系のねじり振動は、ギヤ比が大きいほど（低ギヤ段であるほど）、エンジン回転数が高いほど顕著になる。したがって、このような低ギヤ段・高回転領域においては、予測したエンジン負荷変化から駆動系の共振周波数成分を抽出するフィルタにおけるゲインを比較的大きく設定することが考えられる。

しかしながら、一律にゲインを大きくして駆動系のねじり振動の原因である共振周波数成分を除去しようとすると、低ギヤ段・高回転領域において、運転者が応答性の高い加速度を要求している場合（多くの場合スポーツ走行嗜好が強い場合）にも、応答性を低下させてしまうことになり、好ましくない場合がある。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、運転者の嗜好に合致した加速フィーリングを実現でき、かつ駆動系の振動を抑制することができる、車両の駆動力制御装置を提供することである。

第１の発明に係る車両の駆動力制御装置は、車両に発生すべき駆動力を設定するための駆動力設定手段と、駆動力設定手段により設定された駆動力の発生による振動を予測するための振動予測手段と、振動予測手段により予測された振動成分を低減するように、設定された駆動力を調整するための調整手段と、運転者の運転嗜好を検知するための検知手段と、調整された駆動力を運転嗜好に応じて修正するための修正手段とを含む。

第１の発明によると、運転者が操作したアクセル開度等に基づいて、エンジン等の駆動源の駆動力が設定される。この設定された駆動力を発現させることにより発生する振動（特に、共振周波数による駆動系のねじり振動）が予測される。予測された振動成分を低減するように、設定された駆動力が調整される。このとき、振動成分をより低減するようにすると、駆動力をより大きく低減させる傾向になるので、結果的に加速レスポンスが低下する。一方、加速レスポンスが低下させないようにしようとすると大きく駆動力を低減させることができなくなり、振動成分をより低減することができない。このような場合には、運転者の運転嗜好がスポーツ嗜好であれば駆動力が小さくならないように（振動抑制を優先させないで）駆動力を制御する。運転者の運転嗜好がスポーツ嗜好でなければ駆動力が小さくなるように（振動抑制を優先させて）駆動力を制御する。その結果、運転者の嗜好に合致した加速フィーリングを実現でき、かつ駆動系の振動を抑制することができる、車両の駆動力制御装置を提供することができる。

第２の発明に係る車両の駆動力制御装置においては、第１の発明の構成に加えて、調整手段は、振動予測手段により予測された振動成分を低減するように、設定された駆動力にフィルタリングするためのフィルタリング手段を含み、修正手段は、フィルタリング手段によりフィルタリングされた駆動力を用いた値に運転嗜好に応じたゲインを乗じるための演算手段を含む。

第２の発明によると、フィルタリングされた駆動力を用いた値（たとえば、設定された駆動力とフィルタリングされた駆動力との差分値）に、大きなゲインを乗じると、ねじれ振動はより抑制され加速感は低下し、小さなゲインを乗じるとねじれ振動はより抑制されないが加速感は向上する。このため、ゲインを運転嗜好に応じて設定して、運転嗜好に合致させた駆動力を発現させることができる。

第３の発明に係る車両の駆動力制御装置においては、第２の発明の構成に加えて、演算手段は、設定された駆動力とフィルタリングされた駆動力との差分値にゲインを乗じるための手段を含む。

第３の発明によると、設定された駆動力とフィルタリングされた駆動力との差分値に、大きなゲインを乗じると、ねじれ振動はより抑制され加速感は低下し、小さなゲインを乗じるとねじれ振動はより抑制されないが加速感は向上する。このため、ゲインを運転嗜好に応じて設定して、運転嗜好に合致させた駆動力を発現させることができる。

第４の発明に係る車両の駆動力制御装置においては、第２または３の発明の構成に加えて、演算手段は、運転者の運転嗜好が動力性能重視方向であるほど小さくなるゲインを乗じるための手段を含む。

第４の発明によると、動力性能重視方向であるほど小さなゲインになるので、ねじれ振動はより抑制されないが加速感を向上させることができ、運転者の嗜好に合致した加速フィーリングを実現できる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。

図１に、本発明の実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵを含む車両のパワートレーンについて説明する。

図１に示すように、この車両には、エンジン１００と、トルクコンバータ２００と、自動変速機３００と、これらを制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）５００と、ＥＣＵ５００にアクセルペダルの開度を示す信号を入力するアクセルペダル開度センサ６００と、運転者のスポーツ走行を嗜好する度合い（レベル）を入力するスポーツ走行スイッチ７００とを含む。

なお、以下の説明においては、図１に示すようにエンジン１００、トルクコンバータ２００および自動変速機３００を有するパワートレーンについて適用される駆動力制御について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。エンジン１００をアシストするモータがあるものであってもよい。なお、この場合、モータは、モータジェネレータであって、駆動輪やエンジン１００により駆動される発電機としても機能する。

ＥＣＵ５００は、エンジン１００に対して、スロットル開度指令信号などの制御信号を出力し、エンジン回転数信号などの検知信号を受信する。

また、ＥＣＵ５００は、トルクコンバータ２００のロックアップクラッチに係合または開放（スリップを含む）を指令する制御信号を出力する。また、ＥＣＵ５００は、自動変速機３００に対して油圧指令信号である制御信号を出力したり、自動変速機３００から出力軸回転数信号などの検知信号が入力されたりする。ＥＣＵ５００は、この出力軸回転数信号に基づいて車速を検知することができる。

自動変速機は、流体継手と、歯車式の有段変速機構またはベルト式やトラクション式の無段変速機構とから構成されるものが多い。図１においては、変速機構を自動変速機３００として記載する。また、流体継手としては、トルクコンバータ２００があり、このトルクコンバータ２００は、ロックアップクラッチを備える。ロックアップクラッチはトルクコンバータ２００の駆動側の部材（エンジン１００側のポンプインペラー）と従動側の部材（自動変速機３００側のタービンライナ）とを機械的に直接連結するものである。そのため、燃費の向上と乗心地とを両立させることができる。このようなロックアップクラッチを係合させるロックアップ領域を、通常、たとえば車速とスロットル開度とに基づいて設定している。

アクセルペダル開度センサ６００は、運転者により操作されるアクセルペダルの開度を検知するものである。このアクセルペダル開度センサ６００の代わりに、スロットルバルブ開度センサであってもよい。

スポーツ走行スイッチ７００は、運転者が、スポーツ走行を嗜好する度合い（たとえば、本実施の形態においては１０段階のレベル）を入力できるように構成されている。その入力されたスポーツ走行を嗜好する度合いに応じて、加速時のねじり振動抑制制御が実行されているときに、車両に作用する加速度を決定して、最終的な要求駆動力を算出する。この最終駆動力が発生するようにパワートレーンが制御される。なお、レベル０の場合がスポーツモードがＯＦＦが選択されている場合であって、レベル１０の場合がスポーツ走行嗜好が最も強い場合である。

なお、ＥＣＵ５００は、運転者がスポーツ走行を望む度合いを自動的に取得するようにしてもよい。たとえば、ＥＣＵ５００は、ナビゲーションシステムから現在位置情報を取得して、コーナ手前で前方車両が検知されないときに、コーナにおける横Ｇ値を検知して、検知した横Ｇ値の平均値がしきい値以上であると、この運転者にはコーナリング時に強い横Ｇを受けることを許容するスポーツ走行嗜好があると判定する。このように、運転者の運転挙動（ブレーキ踏み込み量、加減速の状態、横Ｇ値等）を分析して、運転者がスポーツ走行を望む度合いを自動的に取得することができる。また、ＥＣＵ５００は、ナビゲーションシステムから現在位置情報を取得して、その位置がサーキットである場合には、スポーツ走行嗜好があると判定する。いずれの場合にも、ＥＣＵ５００が自動的に取得したスポーツ走行嗜好に基づいてスポーツ走行スイッチ７００のレベルを設定する。

さらに、ＥＣＵ５００は、加速時のねじり振動抑制制御を実行する。以下、この加速時のねじり振動抑制制御について説明する。なお、加速時のねじり振動抑制制御は、以下に説明する制御態様に限定されるものではない。

車両のアクセルペダルをステップ応答的に踏み込んだときは、エンジン１００の発生トルクには実質的に全ての周波数成分を含む。したがって、加速時における駆動系の共振周波数成分をも含む。一方、ギア比毎に、駆動系の共振周波数が存在する。共振周波数は、１速では２Ｈｚ付近であり、２速では４Ｈｚ付近であり、３速では６Ｈｚ付近であり、４速では８Ｈｚ付近であり、５速では１０Ｈｚ付近であると想定できる。このような２Ｈｚ〜１０Ｈｚの共振周波数は、アクセルペダルをステップ的に踏み込んだときは全て含まれることになる。

ＥＣＵ５００は、加速時の駆動系の振動防止のために、たとえば、加速開始時における車速およびギア比に基づいて、その加速により実現されるであろうエンジン１００の負荷の時間変化を予測して、それにより発生する振動の周波数成分を予測する。発生する振動の周波数成分の中からギヤ比に応じた共振周波数成分を抽出し、この抽出された共振周波数成分のトルク分だけエンジン１００のトルク（駆動力）を低減するように制御する。

図２を用いて、この加速時のねじり振動抑制制御を含む駆動力制御について説明する。図２に示すように、まず、アクセル開度等に基づくベース要求駆動力Ｆ(ｂａｓｅ)が算出される。このベース要求駆動力Ｆ(ｂａｓｅ)に対して、上述した加速時のねじり振動抑制のために共振周波数成分を除去するためのフィルタ（共振周波数除去フィルタ、上述のバンドパスフィルタ）を用いて要求駆動力Ｆ（１）が算出される。このとき車速や自動変速機３００のギヤ段が用いられる。

本実施の形態においては、これ以降の処理を特徴とする。上述したベース要求駆動力Ｆ(ｂａｓｅ)から共振周波数除去フィルタリング後の要求駆動力Ｆ（１）が減算された、フィルタによる要求駆動力差分ΔＦ１（１）が算出される。すなわち、フィルタによる要求駆動力差分ΔＦ（１）は、Ｆ（ｂａｓｅ）−Ｆ（１）により算出される。このフィルタによる要求駆動力差分ΔＦ（１）にノッチフィルタゲインＧが乗算されて、ゲイン反映後の要求駆動力差分ΔＦ（２）が算出される。すなわち、フィルタによる要求駆動力差分ΔＦ（２）は、Ｇ×ΔＦ（１）＝Ｇ×{Ｆ（ｂａｓｅ）−Ｆ（１）｝により算出される。

最終要求駆動力Ｆ（２）は、上述したベース要求駆動力Ｆ(ｂａｓｅ)からフィルタによる要求駆動力差分ΔＦ（２）が減算されて算出される。したがって、最終要求駆動力Ｆ（２）は、共振周波数除去フィルタリングによる影響をノッチフィルタゲインＧにより調整されていることになる。

図３に示すように、このノッチフィルタゲインＧは、スポーツ走行レベルの関数で表わされる。スポーツ走行レベル１がスポーツ走行を嗜好する度合いが最も低い場合であって（ただし、レベル０のスポーツモードＯＦＦを除く）、ノッチフィルタゲインＧは１に近い。スポーツ走行レベルが大きくなればスポーツ走行を嗜好する度合いが強くなり、ノッチフィルタゲインＧは０に近づく。レベル１０はサーキット走行時等において選択されるものである。ノッチフィルタゲインＧが１であると、共振周波数除去フィルタリングによる影響をそのまま反映させて、ノッチフィルタゲインＧが０であると、共振周波数除去フィルタリングによる影響を全く反映させない。

このノッチフィルタゲインＧを大きく設定するほど、共振周波数を除去するという観点からは好ましいが、車両のレスポンスという観点からは好ましくない。逆に、このノッチフィルタゲインＧを小さく設定するほど、共振周波数を除去するという観点からは好ましくないが、車両のレスポンスという観点からは好ましい。

図４を参照して、本実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵ５００で実行されるプログラムの制御構造について説明する。

ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００にて、ＥＣＵ５００は、加速度ねじり振動抑制制御実行中であるか否かを判断する。加速度ねじり振動抑制制御実行中であると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ２００へ移される。もしそうでないと（Ｓ１００にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ２００にて、ＥＣＵ５００は、スポーツ走行スイッチ７００のレベルを読み込む。このとき、ＥＣＵ５００は、上述したように、運転者による操作されたスポーツ走行スイッチ７００から入力された運転者のスポーツ走行を望む度合いであるスポーツ走行レベルを読み込むだけでなく、自動的に取得した運転者のスポーツ走行を望む度合いに基づいて、スポーツ走行スイッチ７００に入力されたレベルと関係なくスポーツ走行レベルを読み込んでもよい。

Ｓ３００にて、ＥＣＵ５００は、スポーツモードがＯＦＦであるか否かを判断する。スポーツモードがＯＦＦであるか否かは、スポーツ走行スイッチ７００に入力されたレベルが０であるか否かに基づいて判断できる。スポーツモードがＯＦＦであると（Ｓ３００にてＹＥＳ）、処理はＳ５００へ移される。もしそうでないと（Ｓ３００にてＮＯ）、処理はＳ４００へ移される。

Ｓ４００にて、ＥＣＵ５００は、ノッチフィルタゲインＧを、Ｇ＝ｆ（レベル）（ｆは図３のような関数）により算出する。Ｓ５００にて、ＥＣＵ５００は、ノッチフィルタゲインＧを、Ｇ＝１として算出する。

以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵ５００の動作について説明する。

車両の走行中において、加速度ねじり振動抑制制御が実行されていると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、運転者のスポーツ走行を嗜好する度合いであるスポーツ走行レベルが読み込まれる（Ｓ２００）。

［スポーツ走行レベルが０の場合］
スポーツ走行スイッチ７００のノッチ（レベル）が０であると、スポーツモードがＯＦＦであると判断されて（Ｓ３００にてＹＥＳ）、ノッチフィルタゲインＧが１に設定される。この結果、フィルタによる要求駆動力差分ΔＦ（２）は、１×ΔＦ（１）＝１×{Ｆ（ｂａｓｅ）−Ｆ（１）｝により算出されるので、共振周波数除去フィルタリング後の要求駆動力Ｆ（１）を最も反映させることができる。最終要求駆動力Ｆ（２）は、Ｆ（ｂａｓｅ）−ΔＦ（２）により算出されるため、ノッチフィルタゲインＧが１に設定された場合の最終要求駆動力Ｆ（２）は、共振周波数除去フィルタリングによる影響を最も大きく受けて、小さく算出される。この結果、車両の走行についてのレスポンスが低下するが、加速時のねじり振動が最も効果的に抑制されることになる。

［スポーツ走行レベルが小さい場合］
スポーツ走行スイッチ７００のノッチ（レベル）が０でなく小さいと、スポーツモードがＯＦＦであると判断されないが（Ｓ３００にてＮＯ）、ノッチフィルタゲインＧが１に近い値に設定される。この結果、フィルタによる要求駆動力差分ΔＦ（２）は、ｆ（レベル）×ΔＦ（１）＝（１に近い値）×{Ｆ（ｂａｓｅ）−Ｆ（１）｝により算出されるので、共振周波数除去フィルタリング後の要求駆動力Ｆ（１）を大きく反映させることができる。最終要求駆動力Ｆ（２）は、Ｆ（ｂａｓｅ）−ΔＦ（２）により算出されるため、ノッチフィルタゲインＧが１に近い値に設定された場合の最終要求駆動力Ｆ（２）は、共振周波数除去フィルタリングによる影響を大きく受けて、小さく算出される傾向になる。この結果、車両の走行についてのレスポンスが優先されないが、加速時のねじり振動が効果的に抑制されることになる。

［スポーツ走行レベルが大きい場合］
スポーツ走行スイッチ７００のノッチ（レベル）が０でなく大きいと、スポーツモードがＯＦＦであると判断されないで（Ｓ３００にてＮＯ）、ノッチフィルタゲインＧが０に近い値に設定される。この結果、フィルタによる要求駆動力差分ΔＦ（２）は、ｆ（レベル）×ΔＦ（１）＝（０に近い値）×{Ｆ（ｂａｓｅ）−Ｆ（１）｝により算出されるので、共振周波数除去フィルタリング後の要求駆動力Ｆ（１）を大きく反映させることができない。最終要求駆動力Ｆ（２）は、Ｆ（ｂａｓｅ）−ΔＦ（２）により算出されるため、ノッチフィルタゲインＧが０に近い値に設定された場合の最終要求駆動力Ｆ（２）は、共振周波数除去フィルタリングによる影響を受けにくく、大きく算出される傾向になる。この結果、車両の走行についてのレスポンスが優先されて、加速時のねじり振動が効果的に抑制されない。

以上のように、本実施の形態においては、加速時のねじり振動を抑制するように駆動力制御が実行されている場合において、運転者のスポーツ走行嗜好の強さに応じてねじり振動抑制を反映させるようにした。この結果、加速時の速やかなレスポンスを求める等の運転者のスポーツ走行嗜好が強い場合にまで加速時のねじり振動を抑制することを優先させることなく、運転者が要求する加速レスポンスを実現することができる。一方、運転者のスポーツ走行嗜好が弱い場合には加速時のねじり振動を抑制することを優先させて、不快な振動を抑制できる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本実施の形態に係る車両の駆動力制御装置であるＥＣＵを含む制御ブロック図である。 ＥＣＵにおける要求駆動力算出処理の手順を表わす図である。 スポーツ走行レベルとノッチフィルタゲインとの関係を示す図である。 ＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。

符号の説明

１００ エンジン、２００ トルクコンバータ、３００ 自動変速機、５００ ＥＣＵ、６００ アクセルペダル開度センサ、７００ スポーツ走行スイッチ。

Claims (4)

1. 車両に発生すべき駆動力を設定するための駆動力設定手段と、
   前記駆動力設定手段により設定された駆動力の発生による振動を予測するための振動予測手段と、
   前記振動予測手段により予測された振動成分を低減するように、前記設定された駆動力を調整するための調整手段と、
   運転者の運転嗜好を検知するための検知手段と、
   前記調整された駆動力を前記運転嗜好に応じて修正するための修正手段とを含み、
   前記調整手段は、前記振動予測手段により予測された振動成分を低減するように、前記設定された駆動力にフィルタリングするためのフィルタリング手段を含み、
   前記修正手段は、前記設定された駆動力と前記フィルタリング手段によりフィルタリングされた駆動力との差分値に前記運転嗜好に応じたゲインを乗じるための演算手段を含み、前記設定された駆動力から、前記演算手段により前記ゲインが乗じられた前記差分値を減算することにより、前記調整された駆動力を修正する、車両の駆動力制御装置。
2. 前記演算手段は、運転者の運転嗜好が動力性能重視方向であるほど小さくなるゲインを乗じるための手段を含む、請求項１に記載の車両の駆動力制御装置。
3. 前記検知手段は、コーナリング時における前記車両に作用する横方向加速度を検知し、前記検知された横方向加速度に基づいて前記運転嗜好を検知する、請求項１または２に記載の車両の駆動力制御装置。
4. 前記検知手段は、前記車両の現在位置情報を検知し、前記検知された現在位置情報に基づいて前記運転嗜好を検知する、請求項１または２に記載の車両の駆動力制御装置。

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