JP2022081327A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】運転者に誤解を与えずに共振の発生を抑制できる車両の制御装置を提供することを課題とする。
【解決手段】駆動輪および前記駆動輪の回転に連動して回転する部品のうちの少なくともいずれか一方についての回転速度に対して車両の共振領域を含むバンドパスフィルタ処理を施すフィルタ処理部と、前記フィルタ処理部からのフィルタ処理値の絶対値の積算値が第１閾値以上であって第２閾値未満の場合には、前記車両の駆動力に第１駆動力制限を課し、前記積算値が前記第２閾値以上の場合には、前記車両の駆動力に前記第１駆動力制限よりも大きい第２駆動力制限を課す駆動力制限部と、を備えた車両の制御装置。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両の制御装置に関する。

車両が悪路を走行している場合には、車両に共振が発生する場合がある。このような共振が発生し得る場合に、車両に駆動力制限を課して共振の発生を抑制する技術がある。具体的には、車輪の回転速度に対して共振領域を含むハンドパスフィルタによるフィルタ処理を施し、フィルタ処理値の絶対値の積算値が閾値以上の場合に、車両に駆動力制限が課される（特許文献１参照）。

特開２０１８－０２４２７８号公報

上記の技術では、例えば悪路走行時に積算値が増大し、悪路から通常路に復帰した後に積算値が閾値を超えて駆動力制限が課される可能性がある。この場合、加速不良が生じて運転者に車両に何らかの異常が生じたものと誤解を与えるおそれがある。

そこで本発明は、運転者に誤解を与えずに共振の発生を抑制できる車両の制御装置を提供することを目的とする。

上記目的は、駆動輪および前記駆動輪の回転に連動して回転する部品のうちの少なくともいずれか一方についての回転速度に対して車両の共振領域を含むバンドパスフィルタ処理を施すフィルタ処理部と、前記フィルタ処理部からのフィルタ処理値の絶対値の積算値が第１閾値以上であって第２閾値未満の場合には、前記車両の駆動力に第１駆動力制限を課し、前記積算値が前記第２閾値以上の場合には、前記車両の駆動力に前記第１駆動力制限よりも大きい第２駆動力制限を課す駆動力制限部と、を備えた車両の制御装置によって達成できる。

本発明によれば、運転者に誤解を与えずに共振の発生を抑制できる車両の制御装置を提供できる。

図１は、ハイブリッド車両の概略構成図である。 図２は、ＥＣＵが実行する共振抑制処理ルーチンの一例を示したフローチャートである。 図３は、駆動力制限が課せられる場合での、第２ＭＧの回転速度Ｎｍ２、フィルタ処理値Ｆ、積算値Ｉｎ、及び駆動力の推移を示したタイミングチャートである。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態は、説明される。以下の説明では、同一の部品には同一の符号が付されている。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り返されない。

［ハイブリッド車両の概略構成］
図１は、本実施例のハイブリッド車両１の概略構成図である。ハイブリッド車両１は、ＰＣＵ（Power Control Unit）６０と、メインバッテリ７０と、駆動システム８４と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２００とを含む。駆動システム８４は、エンジン１０と、第１モータジェネレータ（以下、第１ＭＧと記載する）２０と、第２モータジェネレータ（以下、第２ＭＧと記載する）３０と、駆動輪８０と、トランスミッション８６とを含む。トランスミッション８６は、駆動軸１６と、動力分割装置４０と、減速機５８と、ドライブシャフト８２とを含む駆動力伝達装置である。

このハイブリッド車両１は、エンジン１０および第２ＭＧ３０の少なくとも一方から出力される駆動力によって走行する。エンジン１０が発生する動力は、動力分割装置４０によって２経路に分割される。２経路のうちの一方の経路は減速機５８を介して駆動輪８０へ伝達される経路であり、他方の経路は第１ＭＧ２０へ伝達される経路である。

第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０は、たとえば、三相交流回転電機である。第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０は、ＰＣＵ６０によって駆動される。

第１ＭＧ２０は、動力分割装置４０によって分割されたエンジン１０の動力を用いて発電してＰＣＵ６０を経由してメインバッテリ７０を充電するジェネレータとしての機能を有する。また、第１ＭＧ２０は、メインバッテリ７０からの電力を受けてエンジン１０の出力軸であるクランク軸を回転させる。これによって、第１ＭＧ２０は、エンジン１０を始動するスタータとしての機能を有する。

第２ＭＧ３０は、メインバッテリ７０に蓄えられた電力および第１ＭＧ２０により発電された電力の少なくともいずれか一方を用いて駆動輪８０に駆動力を与える駆動用モータとしての機能を有する。また、第２ＭＧ３０は、回生制動によって発電された電力を用いてＰＣＵ６０を経由してメインバッテリ７０を充電するためのジェネレータとしての機能を有する。

エンジン１０は、たとえば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関である。エンジン１０は、複数の気筒１０２を含む。さらに、エンジン１０には、エンジン１０のクランク軸の回転速度（以下、エンジン回転速度と記載する）Ｎｅを検出するためのエンジン回転速度センサ１１が設けられる。エンジン回転速度センサ１１は、検出されたエンジン回転速度Ｎｅを示す信号をＥＣＵ２００に送信する。

動力分割装置４０は、駆動輪８０を回転させるための駆動軸１６、エンジン１０の出力軸および第１ＭＧ２０の回転軸の三要素の各々を機械的に連結する。動力分割装置４０は、上述の三要素のうちのいずれか一つを反力要素とすることによって、他の２つの要素間での動力の伝達を可能とする。第２ＭＧ３０の回転軸は、駆動軸１６に連結される。

動力分割装置４０は、サンギヤと、ピニオンギヤと、キャリアと、リングギヤとを含む遊星歯車機構である。ピニオンギヤは、サンギヤおよびリングギヤの各々と噛み合う。キャリアは、ピニオンギヤを自転可能に支持するとともに、エンジン１０のクランク軸に連結される。サンギヤは、第１ＭＧ２０の回転軸に連結される。リングギヤは、駆動軸１６を介在して第２ＭＧ３０の回転軸および減速機５８に連結される。

減速機５８は、動力分割装置４０や第２ＭＧ３０からの動力を駆動輪８０に伝達する。また、減速機５８は、駆動輪８０が受けた路面からの反力を動力分割装置４０や第２ＭＧ３０に伝達する。

ＰＣＵ６０は、メインバッテリ７０に蓄えられた直流電力を第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０を駆動するための交流電力に変換する。ＰＣＵ６０は、ＥＣＵ２００からの制御信号Ｓ２に基づいて制御される昇圧コンバータ６２およびインバータ６４を含む。

昇圧コンバータ６２は、メインバッテリ７０から受けた直流電力の電圧を昇圧してインバータ６４に出力する。インバータ６４は、昇圧コンバータ６２が出力した直流電力を交流電力に変換して第１ＭＧ２０および／または第２ＭＧ３０に出力する。これにより、メインバッテリ７０に蓄えられた電力を用いて第１ＭＧ２０および／または第２ＭＧ３０が駆動される。また、インバータ６４は、第１ＭＧ２０および／または第２ＭＧ３０によって発電される交流電力を直流電力に変換して昇圧コンバータ６２に出力する。昇圧コンバータ６２は、インバータ６４が出力した直流電力の電圧を降圧してメインバッテリ７０へ出力する。これにより、第１ＭＧ２０および／または第２ＭＧ３０により発電された電力を用いてメインバッテリ７０が充電される。なお、昇圧コンバータ６２は、省略されてもよい。

メインバッテリ７０は、蓄電装置であり、再充電可能な直流電源である。メインバッテリ７０は、ＰＣＵ６０に接続される。メインバッテリ７０としては、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池が用いられる。メインバッテリ７０の電圧は、たとえば２００Ｖ程度である。メインバッテリ７０は、上述したように第１ＭＧ２０および／または第２ＭＧ３０により発電された電力を用いて充電される。なお、メインバッテリ７０は、二次電池に限らず、直流電圧を生成できるもの、たとえば、キャパシタ、太陽電池、燃料電池等であってもよい。

メインバッテリ７０には、メインバッテリ７０の電池温度ＴＭＢを検出するための電池温度センサ１５６と、メインバッテリ７０の電流ＩＢを検出するための電流センサ１５８と、メインバッテリ７０の電圧ＶＢを検出するための電圧センサ１６０とが設けられる。

電池温度センサ１５６は、電池温度ＴＭＢを示す信号をＥＣＵ２００に送信する。電流センサ１５８は、電流ＩＢを示す信号をＥＣＵ２００に送信する。電圧センサ１６０は、電圧ＶＢを示す信号をＥＣＵ２００に送信する。

アクセルポジションセンサ１６２は、アクセルペダル（図示せず）の踏み込み量ＡＰを検出する。アクセルポジションセンサ１６２は、アクセルペダルの踏み込み量Ａｐを示す信号をＥＣＵ２００に送信する。

第１レゾルバ１２は、第１ＭＧ２０の回転速度Ｎｍ１を検出する。第１レゾルバ１２は、検出された回転速度Ｎｍ１を示す信号をＥＣＵ２００に送信する。第２レゾルバ１３は、第２ＭＧ３０の回転速度Ｎｍ２を検出する。第２レゾルバ１３は、検出された回転速度Ｎｍ２を示す信号をＥＣＵ２００に送信する。

車輪速センサ１４は、駆動輪８０の回転速度Ｎｗを検出する。車輪速センサ１４は、検出された回転速度Ｎｗを示す信号をＥＣＵ２００に送信する。ＥＣＵ２００は、受信した回転速度Ｎｗに基づいて車速Ｖを算出する。なお、ＥＣＵ２００は、回転速度Ｎｗに代えて第２ＭＧ３０の回転速度Ｎｍ２に基づいて車速Ｖを算出するようにしてもよい。

ＥＣＵ２００は、エンジン１０を制御するための制御信号Ｓ１を生成し、その生成した制御信号Ｓ１をエンジン１０へ出力する。また、ＥＣＵ２００は、ＰＣＵ６０を制御するための制御信号Ｓ２を生成し、その生成した制御信号Ｓ２をＰＣＵ６０へ出力する。

ＥＣＵ２００は、エンジン１０およびＰＣＵ６０等を制御することによってハイブリッド車両１が最も効率よく運行できるようにハイブリッドシステム全体、すなわち、メインバッテリ７０の充放電状態、エンジン１０、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０の動作状態を制御する。

ＥＣＵ２００は、アクセルペダルの踏み込み量ＡＰに対応する要求駆動力を算出する。ＥＣＵ２００は、算出された要求駆動力に応じて、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０のトルクと、エンジン１０の出力とを制御する。また、ＥＣＵ２００は詳しくは後述するが、フィルタ処理部、及び駆動力制限部を機能的に実現する。

上述したような構成を有するハイブリッド車両１においては、発進時や低速走行時等であってエンジン１０の効率が悪い場合には、エンジン１０を停止させた状態で第２ＭＧ３０のみによる走行が行なわれる。また、通常走行時には、たとえば動力分割装置４０によりエンジン１０の動力が２経路の動力に分けられる。一方の動力で駆動輪８０が直接的に駆動される。他方の動力で第１ＭＧ２０を駆動して発電が行なわれる。このとき、ＥＣＵ２００は、発電された電力を用いて第２ＭＧ３０を駆動させる。このように第２ＭＧ３０を駆動させることにより駆動輪８０の駆動補助が行なわれる。

ハイブリッド車両１の減速時には、駆動輪８０の回転に従動する第２ＭＧ３０がジェネレータとして機能して回生制動が行なわれる。回生制動によって回収した電力は、メインバッテリ７０に蓄えられる。なお、ＥＣＵ２００は、蓄電装置の残容量（以下の説明においては、ＳＯＣ（State of Charge）と記載する）が低下し、充電が特に必要な場合には、エンジン１０の出力を増加させて第１ＭＧ２０による発電量を増加させる。これにより、メインバッテリ７０のＳＯＣが増加させられる。また、ＥＣＵ２００は、低速走行時でも必要に応じてエンジン１０からの要求駆動力を増加させる制御を行なう場合もある。たとえば、上述のようにメインバッテリ７０の充電が必要な場合や、エアコン等の補機が駆動される場合や、エンジン１０の冷却水の温度を所定温度まで上げる場合等である。

以上のようなハイブリッド車両１が悪路を走行している場合には、駆動輪８０の回転状態がスリップ状態とグリップ状態とを繰り返すことによって回転変動が生じて、ハイブリッド車両１において、詳細には駆動システム８４において共振が発生する場合がある。このような共振が発生した場合には、共振による過大な入力から駆動システム８４の部品を保護するため、ハイブリッド車両１の駆動力を低下させる駆動力制限を課すことが望ましい。しかしながら、一律に駆動力を低下させると、例えば悪路走行時以外において駆動力制限が課せられると、加速不良が生じて運転者にハイブリッド車両１に何らかの異常が生じたものとの誤解を与えるおそれがある。そこで本実施例では、以下のような共振抑制処理ルーチンが実行される。

［共振抑制処理ルーチン］
図２は、ＥＣＵ２００により実行される共振抑制処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは所定時間毎（例えば数秒毎など）に繰り返し実行される。

ＥＣＵ２００は、まず、定常走行中であるか否かを判定する（ステップＳ１）。ここで、定常走行としては、駆動トルクが安定している走行状態をいい、例えば、アクセルペダルが大きく踏み込まれていない状態や、急制動が行なわれていない状態が該当する。定常走行中であるか否かを判定するのは、路面から駆動輪８０への入力と加速や減速に伴う駆動トルクの変化とが重畳すると、後述する第２ＭＧ３０の回転速度Ｎｍ２にこれらの信号が混在し、駆動系の共振を正確に判定することができなくなるからである。したがって、定常走行中ではないときには、本ルーチンを終了する。

ステップＳ１で定常走行中であると判定されると、ＥＣＵ２００は第２レゾルバ１３から第２ＭＧ３０の回転速度Ｎｍ２を取得する（ステップＳ２）。第２ＭＧ３０は、駆動輪８０の回転に連動して回転する部品の一例である。

次にＥＣＵ２００は、駆動系の共振周波数を含むバンドパスフィルタによるフィルタ処理を実行する（ステップＳ３）。具体的には、ＥＣＵ２００は共振周波数帯に対応する所定周波数帯の変動成分をフィルタ処理値Ｆとして抽出する。ここで、バンドパスフィルタとしては、車両によって駆動系の共振周波数が異なるため、実験などにより駆動系の共振周波数を求め、その共振周波数を含む周波数領域を通過するフィルタを用いればよい。例えば、駆動系の共振周波数が１０Ｈｚ～１５Ｈｚである場合には５Ｈｚ～２０Ｈｚを通過するフィルタを用いればよい。ステップＳ３の処理は、第２ＭＧ３０の回転速度に対して車両の共振領域を含むバンドパスフィルタ処理を施すフィルタ処理部が実行する処理の一例である。

次にＥＣＵ２００は、現在の時点以前の所定期間Ｔａにおける、バンドパスフィルタによって抽出されたフィルタ処理値Ｆの絶対値を積算して（時間積分して）積算値Ｉｎを算出する（ステップＳ４）。所定期間Ｔａとは、たとえば、変動成分の一周期に対応する時間であることが望ましい。

次に、計算した積算値Ｉｎが閾値α以上か否かを判定する（ステップＳ５）。定常走行中でも路面が波状にうねっているときなどの悪路状態のときには、第２ＭＧ３０の回転速度Ｎｍ２の変化も大きくなるから、フィルタ処理値Ｆの絶対値の積算値Ｉｎも大きくなる。閾値αは、こうした路面状態がある程度の悪路状態であり、駆動系の共振が生じる恐れがあると判定するための閾値であり、実験などにより定められる。積算値Ｉｎが閾値α未満のときには、路面は駆動系に共振が生じる程度の悪路ではないと判断し、本ルーチンを終了する。

積算値Ｉｎが閾値α以上のときには、更に積算値Ｉｎが閾値β以上であるか否かを判定する（ステップＳ６）。閾値βは閾値αよりも大きい値であり、駆動系の共振が更に大きくなるおそれがあることを判定するための閾値である。

ステップＳ６で積算値Ｉｎが閾値β未満の場合、即ち、積算値Ｉｎが閾値α以上であって閾値β未満の場合には、車両に第１駆動力制限が課せられる（ステップＳ７）。ステップＳ６で積算値Ｉｎが閾値β以上の場合には、ハイブリッド車両１に、第１駆動力制限よりも大きな制限である第２駆動力制限が課せられる（ステップＳ８）。例えば、駆動力制限が課せられていない通常時での駆動力の上限値Ｐ０よりも低い上限値Ｐ１に切り替えることにより、ハイブリッド車両１に第１駆動力制限が課せされる。また、第１駆動力制限による上限値Ｐ１よりも低い上限値Ｐ２に切り替えることにより、ハイブリッド車両１に第２駆動力制限が課せられる。ステップＳ５～Ｓ８の処理は、フィルタ処理部からのフィルタ処理値の絶対値の積算値が第１閾値以上であって第２閾値未満の場合には、車両の駆動力に第１駆動力制限を課し、積算値が前記第２閾値以上の場合には、車両の駆動力に前記第１駆動力制限よりも大きい第２駆動力制限を課す駆動力制限部が実行する処理の一例である。

以上のように、積算値Ｉｎが閾値α以上となった場合には、第２駆動力制限よりも課せられる制限が小さい第１駆動力制限が課せられる。このため、例えば悪路走行時に積算値Ｉｎが上昇して、通常路に復帰した直後に積算値Ｉｎが閾値α以上となった場合であっても、比較的制限の小さい第１駆動力制限が課せられることになるため、運転者にハイブリッド車両１に何らかの異常が生じたものと誤解を与えてしまうことを回避することができる。また、通常路に復帰した後は徐々に積算値Ｉｎは低下して第１駆動力制限が解除される。積算値Ｉｎが閾値β以上となった場合には、制限の大きい第２駆動力制限が課せられるため、共振を効果的に抑制して駆動システム８４の部品を保護することができる。このように運転者に誤解を与えずに共振の発生を抑制することができる。

図３は、駆動力制限が課せられる場合での、第２ＭＧ３０の回転速度Ｎｍ２、フィルタ処理値Ｆ、積算値Ｉｎ、及び駆動力の推移を示したタイミングチャートである。

回転速度Ｎｍ２が上昇し始め、フィルタ処理値Ｆの振幅が大きくなり始め、積算値Ｉｎが閾値α以上になると（時刻ｔ１）、駆動力の上限値が上限値Ｐ０から上限値Ｐ１に切り替えられ、第１駆動力制限が課せられた状態となる。更に回転速度Ｎｍ２が上昇してフィルタ処理値Ｆの振幅が大きくなり始めると、積算値Ｉｎが閾値β以上となり（時刻ｔ２）、駆動力の上限値が上限値Ｐ１から上限値Ｐ２に切り替えられ、第２駆動力制限が課せられた状態となる。

回転速度Ｎｍ２が安定しだすと、フィルタ処理値Ｆの振幅も徐々に低下し、積算値Ｉｎも低下し始め積算値Ｉｎは閾値β未満となり（時刻ｔ３）、上限値は再び上限値Ｐ２から上限値Ｐ１に切り替えられ、第１駆動力制限が課せられた状態となる。更に積算値Ｉｎが低下して積算値Ｉｎは閾値α未満となると（時刻ｔ４）、上限値は上限値Ｐ１から上限値Ｐ０に切り替えられ、駆動力制限が課せられていない通常状態となる。

［その他］
上記実施例では、ＥＣＵ２００は、駆動力の制限制御実行時に、通常時の上限値Ｐ０よりも小さい上限値Ｐ１に切り替えることによりハイブリッド車両１に第１駆動力制限を課すこととし、上限値Ｐ１よりも小さい上限値Ｐ２に切り替えることによりハイブリッド車両１に第２駆動力制限を課すこととしたが、これに限定されない。例えばＥＣＵ２００は、駆動力の制限制御実行時に、要求駆動力に対して１よりも小さい係数Ｋ１を乗算した値を最終的な要求駆動力とすることによりハイブリッド車両１に第１駆動力制限を課し、要求駆動力に対して係数Ｋ１よりも更に小さい係数Ｋ２を乗算した値を最終的な要求駆動力とすることによりハイブリッド車両１に第２駆動力制限を課してもよい。

上記実施例では、２つの閾値α及びβに基づいて駆動力制限を課していたが、３つ以上の閾値を用いて、積算値が大きくなるにつれて課せられる駆動力制限も段階的に大きくなるようにしてもよい。

上記実施例では、ＥＣＵ２００が第２ＭＧ３０の回転速度Ｎｍ２を用いてフィルタ処理値Ｆを算出するとして説明したが、駆動輪８０および駆動輪８０の回転に連動して回転する部品のうちの少なくともいずれか一方の回転速度を用いてフィルタ処理値を算出すればよい。例えば、車輪速センサ１４により検出される駆動輪８０の回転速度Ｎｗを用いてもよい。

上記実施例では、単一のＥＣＵ２００によりハイブリッド車両１を制御する例を説明したが、例えばエンジン１０を制御するエンジンＥＣＵ、第１ＭＧ２０及び第２ＭＧ３０を制御するモータＥＣＵ、エンジン１０、第１ＭＧ２０、及び第２ＭＧ３０を統括的に制御するハイブリッドＥＣＵ等の複数のＥＣＵにより車両を制御するものであってもよい。

上記実施例ではハイブリッド車両１を例に説明したが、これに限定されず、例えば燃料自動車などの電気自動車であってもよいし、あるいは、内燃機関のみを動力源とする車両であってもよい。

尚、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１ ハイブリッド車両
１０ エンジン
１２、１３ レゾルバ
１６ 駆動軸
２０ 第１モータジェネレータ
３０ 第２モータジェネレータ
４０ 動力分割装置
５８ 減速機
６０ ＰＣＵ
８０ 駆動輪
８２ ドライブシャフト
８４ 駆動システム
８６ トランスミッション

Claims (1)

1. 駆動輪および前記駆動輪の回転に連動して回転する部品のうちの少なくともいずれか一方についての回転速度に対して車両の共振領域を含むバンドパスフィルタ処理を施すフィルタ処理部と、
   前記フィルタ処理部からのフィルタ処理値の絶対値の積算値が第１閾値以上であって第２閾値未満の場合には、前記車両の駆動力に第１駆動力制限を課し、前記積算値が前記第２閾値以上の場合には、前記車両の駆動力に前記第１駆動力制限よりも大きい第２駆動力制限を課す駆動力制限部と、を備えた車両の制御装置。
   

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