特開 2024-171716 自動車

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024171716

(43)【公開日】2024-12-12

(54)【発明の名称】自動車

(51)【国際特許分類】

   B60W 30/188 20120101AFI20241205BHJP

   B60W 30/02 20120101ALI20241205BHJP

   B60L 15/20 20060101ALI20241205BHJP

【ＦＩ】

B60W30/188

B60W30/02

B60L15/20 J

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023088874

(22)【出願日】2023-05-30

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000017

【氏名又は名称】弁理士法人アイテック国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】北尾 明大

【テーマコード（参考）】

3D241

5H125

【Ｆターム（参考）】

3D241BA16

3D241BA49

3D241BA51

3D241BA55

3D241BB24

3D241BC01

3D241BC03

3D241CC01

3D241CC18

3D241CD01

3D241DA04Z

3D241DC49Z

5H125AA01

5H125AC12

5H125BA00

5H125CA01

5H125EE51

(57)【要約】

【課題】乗員への違和感を抑制しつつ迅速に振動を抑制する。
【解決手段】車軸に連結された駆動軸を駆動する駆動装置と、走行に要求される要求トルクに、懸架装置より上のばね上構造物の振動を抑制するために駆動装置から出力すべきばね上制振トルク、を加えた目標トルクが駆動軸に出力されるように駆動装置を制御する制御装置と、を備える自動車であって、制御装置は、ばね上制振トルクの基本値に、ゲインを乗じてばね上制振トルクを演算し、悪路を走行しているときにゲインを大きくするときには、良路を走行しているときに比して、迅速に前記ゲインを大きくする。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車軸に連結された駆動軸を駆動する駆動装置と、走行に要求される要求トルクに、懸架装置より上のばね上構造物の振動を抑制するために前記駆動装置から出力すべきばね上制振トルク、を加えた目標トルクが前記駆動軸に出力されるように前記駆動装置を制御する制御装置と、を備える自動車であって、
前記制御装置は、
前記ばね上制振トルクの基本値に、ゲインを乗じて前記ばね上制振トルクを演算し、
悪路を走行しているときに前記ゲインを大きくするときには、良路を走行しているときに比して、迅速に前記ゲインを大きくする
自動車。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、自動車に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、この種の自動車としては、車軸に連結された駆動軸を駆動する駆動装置を備え、走行要求トルクに、車両の懸架装置より上のばね上構造物の振動を抑制するために駆動装置から出力すべきばね上制振トルクを加えた目標トルクが駆動軸に出力されるように駆動装置を制御するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７－３０６６７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、ばね上制振トルクの基本値に、ゲインを乗じて、ばね上制振トルクを演算する自動車では、ゲインを大きくして、基本値に対するばね上制振トルクの寄与を大きくすることがある。この場合、ゲインを急峻に増加させると、目標トルク、即ち、駆動装置から駆動軸に出力されるトルクが急変し、乗員に違和感を与えてしまう。こうした違和感を抑制する手法として、ゲインを時間の経過と共に徐々に大きくすることが考えられる。しかし、この手法では、ゲインの変化に時間がかかり、迅速にばね上構造物の振動を抑制できない。

【0005】

本開示の自動車は、乗員への違和感を抑制しつつ迅速に振動を抑制することを主目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の自動車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

【0007】

本開示の自動車は、
車軸に連結された駆動軸を駆動する駆動装置と、走行に要求される要求トルクに、懸架装置より上のばね上構造物の振動を抑制するために前記駆動装置から出力すべきばね上制振トルク、を加えた目標トルクが前記駆動軸に出力されるように前記駆動装置を制御する制御装置と、を備える自動車であって、
前記制御装置は、
前記ばね上制振トルクの基本値に、ゲインを乗じて前記ばね上制振トルクを演算し、
悪路を走行しているときに前記ゲインを大きくするときには、良路を走行しているときに比して、迅速に前記ゲインを大きくする
ことを要旨とする。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】ハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図。

【図2】ゲイン設定ルーチンの一例を示すフローチャート。

【図3】ゲインＧ、ばね上制振トルクＴｓの一例を示すタイミングチャート。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本開示の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。本実施形態のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、プラネタリギヤ３０と、モータＭＧ１，ＭＧ２と、インバータ４１，４２と、バッテリ５０と、ハイブリッド用電子制御ユニット（以下、「ＨＶＥＣＵ」という）７０とを備える。ハイブリッド自動車２０は、図示はしないが、駆動輪３９ａ、３９ｂや従動輪３９ｃ、３９ｄと車体とを繋いで路面からの衝撃や振動が車室に伝わるのを抑制する懸架装置を備えている。

【0010】

エンジン２２は、ガソリンや軽油などを燃料として動力を出力する内燃機関として構成されている。このエンジン２２は、エンジン用電子制御ユニット（以下、「エンジンＥＣＵ」という）２４によって運転制御されている。エンジンＥＣＵ２４は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２を運転制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートから入力されている。エンジンＥＣＵ２４に入力される信号としては、エンジン２２のクランクシャフト２６の回転位置を検出する図示しないクランクポジションセンサからのクランク角θｃｒなどを挙げることができる。エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を運転制御するための種々の制御信号が出力ポートを介して出力されている。エンジンＥＣＵ２４から出力される制御信号としては、スロットルバルブのポジションを調節するスロットルモータへの制御信号などを挙げることができる。エンジンＥＣＵ２４は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されており、ＨＶＥＣＵ７０からの制御信号によってエンジン２２を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータをＨＶＥＣＵ７０に出力する。エンジンＥＣＵ２４は、クランクポジションセンサ２３からのクランク角θｃｒに基づいて、クランクシャフト２６の回転数、即ち、エンジン２２の回転数Ｎｅを演算している。

【0011】

プラネタリギヤ３０は、シングルピニオンタイプの遊星歯車機構として構成されている。プラネタリギヤ３０のサンギヤには、モータＭＧ１の回転子が接続されている。プラネタリギヤ３０のリングギヤには、駆動輪３９ａ，３９ｂにデファレンシャルギヤ３８を介して連結された駆動軸３６が接続されている。プラネタリギヤ３０のキャリヤには、ダンパ２８を介してエンジン２２のクランクシャフト２６が接続されている。

【0012】

モータＭＧ１は、例えば同期発電電動機として構成されており、上述したように、回転子がプラネタリギヤ３０のサンギヤに接続されている。モータＭＧ２は、例えば同期発電電動機として構成されており、回転子が駆動軸３６に接続されている。インバータ４１，４２は、モータＭＧ１，ＭＧ２の駆動に用いられると共に電力ライン５４を介してバッテリ５０に接続されている。モータＭＧ１，ＭＧ２は、モータ用電子制御ユニット（以下、「モータＥＣＵ」という）４０によって、インバータ４１，４２の図示しない複数のスイッチング素子がスイッチング制御されることにより、回転駆動される。モータＥＣＵ４０は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭや、データを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポート、通信ポートを備える。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力される。モータＥＣＵ４０に入力される信号としては、例えば、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置センサ４３，４４からのモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置θｍ１，θｍ２などを挙げることができる。モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２の図示しない複数のスイッチング素子へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力される。モータＥＣＵ４０は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。モータＥＣＵ４０は、回転位置センサ４３，４４からのモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置θｍ１，θｍ２に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の電気角θｅ１，θｅ２や回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を演算する。

【0013】

バッテリ５０は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されており、上述したように、電力ライン５４を介してインバータ４１，４２に接続されている。このバッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、「バッテリＥＣＵ」という）５２により管理されている。バッテリＥＣＵ５２は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭや、データを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポート、通信ポートを備える。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力される。バッテリＥＣＵ５２は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。

【0014】

ＨＶＥＣＵ７０は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭや、データを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポート、通信ポートを備える。ＨＶＥＣＵ７０には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力される。ＨＶＥＣＵ７０に入力される信号としては、例えば、アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃや、車速センサ８８からの車速Ｖ、悪路走行時の振動低減機能を高めることを要求する低減要求スイッチ９０からの低減要求Ｄｒｅｑ、駆動輪３９ａ、３９ｂ、従動輪３９ｃ、３９ｄに取り付けられた車輪速センサ９０ａ～９０ｄからの車輪速Ｖｗａ～Ｖｗｄも挙げることができる。ＨＶＥＣＵ７０は、上述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０、バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されている。

【0015】

こうして構成された実施形態のハイブリッド自動車２０は、エンジン２２の運転を伴わずに走行する電動走行モード（ＥＶ走行モード）や、エンジン２２の運転を伴って走行するハイブリッド走行モード（ＨＶ走行モード）で走行する。

【0016】

ＥＶ走行モードでは、ＨＶＥＣＵ７０は、最初に、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて走行に要求される（駆動軸３６に要求される）走行要求トルクＴｄを設定する。続いて、車輪速センサ９０ａ～９０ｄからの車輪速Ｖｗａ～Ｖｗｄの相加平均Ａｖｗの変動量に基づいてピッチレート（ピッチ角速度）Ｐｒを推定し、推定したピッチレートＰｒから懸架装置より上のばね上構造物の振動を抑制するために駆動軸３６に出力すべきばね上制振トルクＴｓの基本値Ｔｓｂを設定する。ピッチレートＰｒは、車輪速Ｖｗａ～Ｖｗｄの相加平均ＡｖｗとピッチレートＰｒとの関係を予めマップ１としてＲＯＭに記憶しておき、相加平均Ａｖｗとマップ１とから導出される。基本値Ｔｓｂは、ピッチレートＰｒの周期で予め定められた振幅ｈで値０を挟んで正の値と負の値との間で変化する波形のトルクとして設定される。そして、ゲインＧに基本値Ｔｓｂを乗じた値をばね上制振トルクＴｓに設定する。ゲインＧは、低減要求スイッチ９０がオフで低減要求Ｄｒｅｑがなされていないときには値Ｇｌに設定され、低減要求スイッチ９０がオンで低減要求Ｄｒｅｑがなされているときには値Ｇｌより大きい値Ｇｈに設定される。そして、走行要求トルクＴｄにばね上制振トルクＴｓを加えたトルクを駆動軸３６に出力すべき目標トルクＴｄ＊に設定する。続いて、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定すると共に目標トルクＴｄ＊が駆動軸３６に出力されるようにモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し、設定したモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信する。モータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるようにインバータ４１，４２の複数のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。

【0017】

ＨＶ走行モードでは、ＨＶＥＣＵ７０は、最初に、ＥＶ走行モードと同様に、目標トルクＴｄ＊を設定する。続いて、目標トルクＴｄ＊に基づいてエンジン２２に要求される要求パワーＰｅ＊を演算し、エンジン２２から要求パワーＰｅ＊が出力されると共に目標トルクＴｄ＊が駆動軸３６に出力されるようにエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊、モータＭＧ１、ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊、Ｔｍ２を設定する。そして、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊をエンジンＥＣＵ２４に送信すると共にモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信する。エンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊に基づいて運転されるようにエンジン２２の吸入空気量制御や燃料噴射制御、点火制御などを行なう。モータＥＣＵ４０によるモータＭＧ１，ＭＧ２（インバータ４１，４２）の制御については上述した。

【0018】

また、実施形態のハイブリッド自動車２０では、ＨＶＥＣＵ７０は、所定時間ｔｒｅｆ１毎（例えば、数ｍｓｅｃ毎）に、ハイブリッド自動車２０が走行している走行路が、凹凸が大きく路面入力が大きい悪路であるか否かを判定する路面判定を実行する。路面判定では、ばね上制振トルクＴｓの振幅ｈが閾値ｈｒｅｆ以上の状態が所定時間ｔｒｅｆ２以上継続したときに、走行路が悪路であると判定する。

【0019】

次に、こうして構成された実施形態のハイブリッド自動車２０の動作、特に、悪路を走行しているときのゲインＧを値Ｇｌから値Ｇｈに切り替える際の動作について説明する。図２は、ＨＶＥＣＵ７０により実行されるゲイン設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。本ルーチンは、ゲインＧを値Ｇｌから値Ｇｈに切り替えるときに、所定時間ｔｒｅｆ３毎（例えば、数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。ゲインＧを値Ｇｌから値Ｇｈに切り替えるときとしては、低減要求スイッチ９０がオフからオンされたときや、低減要求スイッチ９０がオンされているときにゲインＧが値Ｇｈとなることが禁止される禁止条件が成立してゲインＧが値Ｇｌに設定された後にゲインＧが値Ｇｈとなることが許可される許可条件が成立したときなどを挙げることができる。なお、本ルーチンは、ゲインＧが値Ｇｈに設定されたときに終了する。

【0020】

本ルーチンが実行されると、ＨＶＥＣＵ７０のＣＰＵは、最初に、走行路が悪路であるか否かを判定する（ステップＳ１００）。走行路が悪路でないとき、即ち、走行路が良路であるときには、前回本ルーチンを実行したときに設定されているゲインＧの値である前回Ｇに変化量ｄＧを加えた値と値Ｇｈとのうち大きいほうの値をゲインＧに設定して（ステップＳ１１０）、本ルーチンを終了する。ステップＳ１１０で設定されるゲインＧは、本ルーチンが繰り返し実行されると、値Ｇｈに向けて変化量ｄＧずつ増加する。即ち、走行路が良路のときには、ゲインＧを値Ｇｈに向けて時間の経過と共に徐々に大きくし、ばね上制振トルクＴｓの振幅ｈを徐々に大きくする。これにより、目標トルクＴｄ＊の急変が抑制され、駆動軸３６に出力されるトルクの急変が抑制される。走行路が良路のときには、路面入力が悪路のときに比して小さいため、駆動軸３６に出力されるトルクが急変すると、乗員が違和感を抱きやすい。そのため、走行路が良路のときにゲインＧを値Ｇｌから値Ｇｈに切り替える際には、ゲインＧを時間の経過と共に徐々に大きくして値Ｇｈに設定することにより、駆動軸３６に出力されるトルクの急変が抑制され、乗員への違和感を抑制できる。

【0021】

ステップＳ１１０で走行路が悪路のときには、ゲインＧを値Ｇｈに設定して（ステップＳ１２０）、本ルーチンを終了する。図３は、ゲインＧ、走行路が良路のときのばね上制振トルクＴｓ、走行路が悪路のときのばね上制振トルクＴｓの時間変化の一例を示すタイミングチャートである。走行路が良路のときおよび走行路が悪路のときのばね上制振トルクＴｓの時間変化において、実線は、本ルーチンによりゲインＧを設定したときのばね上制振トルクＴｓの一例を示している。破線は、ゲインＧを値Ｇｈに設定したときのばね上制振トルクＴｓの一例を示している。一点鎖線は、ゲインＧを値Ｇｌに設定したときのばね上制振トルクＴｓの一例を示している。図示するように、走行路が悪路のときにゲインＧを値Ｇｌから値Ｇｈに切り替える際には、ゲインＧを直ちに値Ｇｈに設定することにより、ばね上制振トルクＴｓの振幅ｈが迅速に大きくなる（時刻ｔｓ）。これにより、迅速に悪路を走行しているときの振動低減機能を高め、車両の振動を抑制できる。このとき、良路を走行しているときに比して、目標トルクＴｄ＊が急変して、駆動軸３６に出力されるトルクが急変することがある。走行路が悪路のときには、路面入力が良路のときに比して大きいため、駆動軸３６に出力されるトルクが急変しても、乗員が違和感を抱き難い。そのため、走行路が悪路のときにゲインＧを値Ｇｌから値Ｇｈに切り替える際には、ゲインＧを直ちに値Ｇｈに切り替えることにより、乗員への違和感を抑制しつつ迅速に振動を抑制できる。

【0022】

以上説明した実施形態のハイブリッド自動車２０によれば、ばね上制振トルクＴｓの基本値Ｔｓｂに、ゲインＧを乗じてばね上制振トルクＴｓを演算し、悪路を走行しているときにゲインＧを値Ｇｌから値Ｇｈに切り替えるときには、良路を走行しているときに比して、迅速にゲインＧを大きくすることにより、乗員への違和感を抑制しつつ迅速に振動を抑制できる。

【0023】

実施形態では、ゲインＧを値Ｇｌまたは値Ｇｈに設定しているが、ゲインＧを悪路を走行しているときは良路を走行しているときに比して大きくすればよく、ゲインＧを時間などにより変化する値であって悪路を走行しているときは良路を走行しているときに比して大きい値に設定してもよい。

【0024】

実施形態では、本発明を、エンジン２２とプラネタリギヤ３０とモータＭＧ１，ＭＧ２とを備えるハイブリッド自動車２０に適用している。しかし、本発明を、エンジンと１つのモータとを備えるいわゆる１モータハイブリッド自動車や、エンジンを備えずに１つのモータを備える電気自動車など、車軸に連結された駆動軸３６を駆動する駆動装置を備えるものであれば如何なるものに適用してもよい。

【0025】

以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

【産業上の利用可能性】

【0026】

本発明は、自動車の製造産業などに利用可能である。

【符号の説明】

【0027】

２２ エンジン、２４ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット（ＨＶＥＣＵ）、ＭＧ１、ＭＧ２ モータ。

【図1】

【図2】

【図3】