JP2001037006A - 複数の駆動力源を備えた車両の制振装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の駆動力源を有する車両において加減速
のために出力トルクを変更する際の振動を防止する。 【解決手段】 少なくとも二つの駆動力源から動力伝達
系統を介して駆動輪にトルクを出力することのできる複
数の駆動力源を備えた車両の制振装置であって、プラン
トモデルの伝達関数に基づいて構成されたフィードフォ
ワード制御器１３と、加減速要求に基づく出力トルクの
要求量を求める出力トルク要求量算定手段１０と、出力
トルク要求量のうち第１の駆動力源で出力するべきトル
クを求める第１トルク要求量算定手段１１と、出力トル
ク要求量算定手段で求められた出力トルク要求量をフィ
ードフォワード制御器１３で処理した値と第１トルク要
求量算定手段１１で求めた値とに基づいて他の駆動力源
で出力するべきトルクを求める第２トルク要求量算定手
段１２とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、内燃機関とモー
タとを駆動力源として備えたハイブリッド車などの複数
の駆動力源を備えた車両における制振装置に関し、特に
駆動力源から出力されるトルクを加減速のために変更す
る際の車両振動を抑制もしくは防止するための制振装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】車両における駆動力源から駆動輪に到る
動力伝達系統は、その構成部材が完全には剛体ではない
うえに、振動や騒音などを防止するために、弾性部材が
介在されているので、その全体が弾性系を構成してい
る。そのため、動力伝達系に入力されるトルクが変動す
れば、それに伴って振動が生じ、これが乗り心地の悪化
や車両の挙動の不安定要因になるなどの可能性がある。

【０００３】一方最近では、排ガスの低減や燃費の向上
を目的としてガソリンエンジンやディーゼルエンジンな
どの内燃機関に加えてモータやモータ・ジェネレータな
どの燃料の燃焼によらずに動力を出力する動力装置を駆
動力源として搭載した車両が開発されている。この種の
車両では、それぞれの駆動力源の出力トルクを制御で
き、特にモータ・ジェネレータなどの電気的な装置で
は、発電などによる回生制御によって負のトルクを生じ
させることもできる。そこで、これらの駆動力源の出力
トルクを相互に異ならせることにより、車両全体として
の出力トルクの変動を抑制することが可能である。

【０００４】このような出力トルクの変動を抑制する制
御をおこなう装置の一例が、特開平９−１０９６９４号
公報に記載されている。この公報に記載された装置は、
走行中にエンジンを始動する際の出力トルクの変動を抑
制するよう構成した装置であって、遊星歯車機構にエン
ジンと発電機と出力軸との三者が連結されており、さら
にその出力軸にモータが連結されている。このような構
成において、エンジンを停止させて走行している際に、
発電機を回転もしくは固定した状態で、走行慣性力によ
ってエンジンを始動する場合、エンジンを回転させるた
めのトルクが出力トルクに対して負のトルクとして作用
し、出力トルクの低下によって走行感覚が乱れることが
ある。そこで上記の公報に記載された装置では、走行中
にエンジンを始動するにあたり、出力トルクの変動を演
算し、出力軸に連結されているモータのトルクを、その
演算結果に基づいて補正し、これによって出力トルクの
変動を抑制するように構成されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】車両の振動の要因もし
くは態様は様々であって、車両の振動は、上述したよう
に走行中にエンジンを始動し、その際の負のトルクによ
って出力トルクが低下することによって生じることもあ
り、それ以外に、加速などのために駆動力源の出力トル
クを変化させた場合や駆動力源が出力するトルク自体が
振動を伴っていてこれが原因で車両の振動が生じること
もある。上記の公報に記載された装置は、エンジンを始
動させるトルクが負トルクとして作用し、出力トルクが
低下することを抑制するように構成された装置であり、
そのために、駆動力源の出力するトルクの変動に起因す
る振動を抑制するためには有効に機能しない。

【０００６】すなわち、走行中にエンジンの始動制御を
実行すると、エンジンから動力輪に到る動力伝達系統に
負のトルクが作用し、上記従来の装置は、その負のトル
クに対抗させてモータによって正トルクを出力させてい
る。その結果、モータによるトルクは、出力トルクの低
下分のトルクとなるから、起振力として作用し、振動の
発生要因となる。また、上記従来の装置は、走行中のエ
ンジン始動に伴う出力トルクの低下もしくは変動を是正
するためにモータによってトルクを出力するように制御
する装置であるから、加速時のようにエンジンとモータ
とが共に正のトルクを出力する場合には、上記従来の装
置は有効に機能しない。

【０００７】この発明は、上記の技術的課題に着目して
なされたものであり、エンジンやモータなどの少なくと
も二つの駆動力源を有する車両における加速や減速のた
めのトルクの要求量の変化に伴う振動を有効に抑制もし
くは防止することのできる装置を提供することを目的と
するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段およびその作用】この発明
は、上記の目的を達成するため、車両に対するトルクの
要求に基づいて各駆動力源の出力トルクを制御するにあ
たり、少なくともいずれかの駆動力源の出力トルクをフ
ィードフォワード制御するように構成したことを特徴と
するものである。より具体的には、請求項１の発明は、
少なくとも二つの駆動力源から動力伝達系統を介して駆
動輪にトルクを出力することのできる複数の駆動力源を
備えた車両の制振装置において、前記車両に関連する実
プラントをモデル化したプラントモデルの伝達関数に基
づいて構成されたフィードフォワード制御器と、加減速
要求に基づく出力トルクの要求量を求める出力トルク要
求量算定手段と、前記出力トルク要求量のうち第１の駆
動力源で出力するべきトルクを求める第１トルク要求量
算定手段と、前記出力トルク要求量算定手段で求められ
た出力トルク要求量を前記フィードフォワード制御器で
処理した値と前記第１トルク要求量算定手段で求めた値
とに基づいて他の駆動力源で出力するべきトルクを求め
る第２トルク要求量算定手段とを有することを特徴とす
る制振装置である。

【０００９】したがって、請求項１の発明では、加減速
要求に基づいて出力トルク要求量が求められ、その出力
トルク要求量のうち第１の駆動力源で受け持つトルクが
第１トルク要求量算定手段で求められる。これに対し
て、前記出力トルク要求量をフィードフォワード制御器
で処理した値と、第１トルク要求量算定手段で求められ
た値とに基づいて他の駆動力源で受け持つべきトルクが
第２トルク要求量算定手段で求められる。すなわち第１
の駆動力源が、加減速要求に基づくトルク要求量に基づ
いて制御されるとともに、他の駆動力源が、前記トルク
要求量をフィードフォワード処理した制御値で制御され
る。そのため、動力伝達系統を介して駆動輪に伝達され
る各駆動力源の出力トルクを総合したトルクは、フィー
ドフォワード制御されたものとなり、そのフィードフォ
ワード制御の内容が、実プラントをモデル化したモデル
プラントにおける伝達関数に基づくものであるので、加
減速に伴う振動を抑制するように出力トルクが制御され
る。

【００１０】また、請求項２の発明は、少なくとも二つ
の駆動力源から動力伝達系統を介して駆動輪にトルクを
出力することのできる複数の動力源を備えた車両の制振
装置において、前記車両に関連する実プラントをモデル
化したプラントモデルの伝達関数に基づいて構成された
フィードフォワード制御器と、前記駆動輪に対する出力
トルクの要求量を求める出力トルク要求量算定手段と、
前記出力トルク要求量算定手段で求められた出力トルク
要求量を前記フィードフォワード制御器で処理した値か
ら第１の駆動力源に対するトルク要求値を求める第１ト
ルク要求値算定手段と、前記出力トルク要求量算定手段
で求められた出力トルク要求量を前記フィードフォワー
ド制御器で処理した値から他の駆動力源に対するトルク
要求値を求める第２トルク要求値算定手段とを有するこ
とを特徴とする制振装置である。

【００１１】したがって請求項２の発明では、加減速要
求に基づいて出力トルク要求量が求められ、その出力ト
ルク要求量がフィードフォワード制御器で処理され、そ
の値に基づいて、出力トルク要求量のうち第１の駆動力
源で受け持つトルクと他の駆動力源で受け持つトルクと
が求められる。その結果、第１の駆動力源と他の駆動力
源との出力トルクが共に加減速要求に基づいてフィード
フォワード制御される。そして、そのフィードフォワー
ド制御の内容が、実プラントをモデル化したモデルプラ
ントにおける伝達関数に基づくものであるので、加減速
に伴う振動を抑制するように出力トルクが制御される。

【００１２】請求項３の発明は、請求項１もしくは２の
構成において、前記実プラントの所定の出力値を検出し
て得た観測量と前記実プラントの所定の出力値に対応す
る前記プラントモデルの所定の出力値に基づく推定値と
の関係を求める手段と、前記観測量と推定値との関係に
基づいて外乱を推定する外乱推定手段と、前記フィード
フォワード制御器で処理して得られた値に基づくいずれ
かの駆動力源に対する要求値を前記外乱推定手段で推定
された外乱に基づいて補正する補正手段とを有している
ことを特徴とする制振装置である。

【００１３】したがって請求項３の発明では、実プラン
トの出力値とこれに対応するモデルプラントの出力値で
ある推定値との関係に基づいて、実プラントの出力に含
まれる外乱が推定され、その推定結果に基づいてフィー
ドフォワード制御値が補正される。そのため、各駆動力
源の出力トルクを総合した出力トルクに含まれる外乱が
除去もしくは抑制されるので、加減速に伴う振動が防止
もしくは抑制される。

【００１４】そして、請求項４の発明は、請求項１ない
し３のいずれかの構成において、前記第１の駆動力源も
しくは他の駆動力源に対するトルク指令値に関連する制
御値を、前記車両の状態に基づく所定の制御ゲインに基
づいて調整する手段を有していることを特徴とする制振
装置である。

【００１５】したがって、請求項４の発明では、第１の
駆動力源もしくは他の駆動力源に対するトルク指令値
が、車両の状態に基づく所定の制御ゲインに基づいて調
整された値となるので、各駆動力源に対するトルク要求
量の配分に、車両の走行状態や各駆動力源の性能などを
反映させることが可能になり、それに伴って振動抑制効
果が向上する。

【００１６】

【発明の実施の形態】つぎにこの発明を図に示す具体例
に基づいて説明する。先ず、この発明で対象とする車両
の動力伝達系統の一例について説明すると、図３は、駆
動力源としてエンジン（内燃機関）１とモータ・ジェネ
レータ（電動機）２とを備えたハイブリッド車の動力伝
達系統を模式的に示しており、エンジン１の出力軸が変
速機３の入力部材に連結され、また、モータ・ジェネレ
ータ２の出力部材が、直接もしくは間接的にエンジン１
の出力部材に連結されている。すなわちエンジン１およ
びモータ・ジェネレータ２から変速機３に動力を入力で
きるように構成されている。したがってエンジン１の出
力部材にモータ・ジェネレータ２の出力部材を直接連結
してもよく、あるいは前述した公報に記載されているよ
うに遊星歯車機構からなるトルク合成分配機構を介して
エンジン１とモータ・ジェネレータ２とを連結してもよ
い。また、変速機３は、要は、その入力回転数と出力回
転数との比を適宜に変更することのできる機構であっ
て、手動変速機や自動変速機あるいは無段変速機などを
採用することができる。変速機３の出力部材がデファレ
ンシャル（最終減速機）４に連結され、このデファレン
シャル４によってトルクを左右の駆動輪５に伝達し、か
つ左右の駆動輪５の差動回転をこのデファレンシャル４
によって吸収するように構成されている。

【００１７】また、エンジン１およびモータ・ジェネレ
ータ２はその出力を電気的に制御できるように構成され
ており、その制御のための電子制御装置（ＥＣＵ）６が
設けられている。この電子制御装置６は、マイクロコン
ピュータを主体として構成されており、エンジン用電子
制御装置とモータ・ジェネレータ用電子制御装置に対し
て出力トルクに関する指令信号を出力するように構成さ
れ、あるいはエンジン用電子制御装置とモータ・ジェネ
レータ用電子制御装置とを統合した構成であって、エン
ジン１とモータ・ジェネレータ２との出力トルクを同時
に制御するように構成されている。そしてこの電子制御
装置６には、トルク要求信号が入力されている。このト
ルク要求信号は、アクセルペダル（図示せず）の踏み込
み角度に応じて出力される信号（アクセル開度信号Ａc
c）の他に、車速を設定された車速に維持するクルーズ
コントロールコンピュータ（図示せず）からの信号など
である。

【００１８】上記のエンジン１から駆動輪５に到るまで
の動力伝達系統における各構成部材の間に不可避的なガ
タが存在し、またそれぞれの構成部材が完全には剛体で
はなく、また回転部材同士の間に設けたカップリング
（図示せず）には振動の吸収のための弾性材が介在させ
られていることがある。さらに動力伝達系統と車体（ボ
デー）との間にはサスペンションやマウント（それぞれ
図示せず）などの弾性機構が介在されている。したがっ
てこの動力伝達系統およびその上に搭載した車体などの
車両全体が弾性系を構成しており、このように構成され
ている制御対象である実プラントをモデル化して示せ
ば、図４のとおりである。すなわち、エンジン１および
モータ・ジェネレータ２からデファレンシャル４に到る
動力伝達系統の慣性質量をｍ_１、車輪からボデーまでの
慣性質量をｍ_２とし、これらの質量体が弾性系数ｋ_１の
ドライブシャフトで連結され、かつその質量体の間に振
動に対する抵抗（粘性減衰係数）ｃ_１ が存在する。

【００１９】上記の図４に示す制御対象についてのこの
発明に係る制振装置をブロック図で示すと、図１のとお
りである。アクセル操作などの加減速要求に基づいて要
求トルクを算定する要求トルク検出器１０が設けられて
いる。この要求トルク検出器１０から出力される検出信
号は、動力源の全体で出力することが要求されるトルク
の指示値であり、その検出信号に基づいてエンジントル
ク要求値を算定するエンジントルク要求値算定器１１と
モータトルク要求値を算定するモータトルク要求値算定
器１２とが設けられている。

【００２０】上記のエンジン１とモータ・ジェネレータ
２とを駆動力源として搭載しているハイブリッド車は、
エンジン１で消費する燃料を可及的に低減すると同時に
排ガスの排出量を削減するために電動機を備え、また電
動機のみで走行する場合の走行距離の制約を、エンジン
１を駆動することにより解消することを主眼とした車両
であり、したがって前記エンジントルク要求値算定器１
１とモータトルク要求値算定器１２とは、ハイブリッド
車の主目的を達成するようにそれぞれトルク要求値を算
定する。具体的には、エンジン１は予め求められた最適
燃費線に沿って運転するようにトルク要求値が算定さ
れ、それを上回るトルク要求量をモータトルク要求値と
して算定する。その場合、モータ・ジェネレータ２のた
めのバッテリ（蓄電装置）の電力量が不足するなどのモ
ータトルクの制限要因がある場合には、それに見合うト
ルクをモータトルク要求値に上乗せする。また反対にエ
ンジン１が暖機中などのためにその回転数を高くしてい
る場合には、それに伴うエンジントルクの増大分をモー
タトルク要求値から減じる。

【００２１】このようにして求められたトルク要求値の
うちエンジントルク要求値に基づいてエンジン１が制御
され、その出力トルクＴe が実プラント（車両）１５に
入力される。これに対して、エンジントルク要求値とモ
ータトルク要求値との和に基づいてフィードフォワード
制御をおこなうフィードフォワード制御器１３が設けら
れている。

【００２２】ここでこのフィードフォワード制御器１３
について説明する。図４に示すプラントモデルに対する
入力を強制力ｕとすると、運動方程式は下記の式１で表
される。

【式１】

【００２３】ここで、ω_ｎ１ ^２＝ｋ_１／ｍ_１、ζ_１＝ｃ
_１ ／２（ｍ_１・ｋ_１）^１／２、ω _ｎ２ ^２＝ｋ_１／
ｍ_２、ζ_２＝ｃ_１／２（ｍ_２・ｋ_１）^１／２とおいてラ
プラス変換すると、下記の式２として表される。

【式２】

【００２４】したがって強制力入力、ドライブシャフト
トルク出力とする伝達関数Ｇ(s) は下記の式３となる。

【式３】

【００２５】この伝達関数Ｇ(s) は分母が２次になるの
で、安定性を高めるために２次遅れ系を組み合わせてフ
ィードフォワード制御器１３は下記の式４で示されるよ
うに構成される。

【式４】

【００２６】すなわちフィードフォワード制御器１３
は、プラントモデルの伝達関数に基づいて構成され、具
体的には、その逆関数もしくはこれに所定の遅れ系を組
み合わせた構成とされている。

【００２７】図１に示すように、このフィードフォーワ
ード制御器１３には、エンジントルク要求値とモータト
ルク要求値との和が入力されている。これは、要求トル
ク検出器１０からの出力をフィードフォワード制御器１
３に直接入力しているのと実質的に同じであり、したが
ってフィードフォワード制御器１３から出力されるトル
ク指令値は、車両に要求されている出力トルクに相当す
る指令値である。その指令値からモータ・ジェネレータ
２に対するトルク指令値を求めるために、前記エンジン
トルク要求値算定器１１から出力されるエンジントルク
要求値をフィードフォワード制御器１３の出力値から減
算する減算器１４が設けられている。

【００２８】したがって上記のフィードフォワード制御
器１３が請求項１に記載してあるフィードフォワード制
御器に相当し、また要求トルク検出器１０が請求項１に
記載してある出力トルク要求量算定手段に相当し、さら
にエンジントルク要求値算定器１１が請求項１に記載し
てある第１トルク要求量算定手段に相当し、そして前記
減算器１４が請求項１に記載してある第２トルク要求量
算定手段に相当する。

【００２９】上記の制振装置の作用をつぎに説明する
と、図２において、ドライバー（運転者）のアクセル操
作に基づく信号やクルーズコントロールコンピュータか
らの信号から要求トルクＴdrv が、先ず算出される（ス
テップＳ１）。これは、前述した要求トルク検出器１０
によっておこなわれる。つぎに、この要求トルクＴdrv
がエンジントルク要求値Ｔereq とモータトルク要求値
Ｔmreq とに分配される（ステップＳ２）。その分配量
すなわち各トルク要求値Ｔereq ，Ｔmreq は、前述した
ように、エンジン１の燃費や暖機状態、あるいはバッテ
リーのＳＯＣ（State of Charge：充電状態）などに基
づいて決定される。

【００３０】そのエンジントルク要求値Ｔereq とモー
タトルク要求値Ｔmreq との和が、フィードフォーワー
ド制御器１３に入力される（ステップＳ３）。したがっ
てこのフィードフォワード制御器１３によって処理され
て出力されるトルク要求値Ｔ1は、 Ｔ1 ＝（Ｔereq ＋Ｔmreq ）・Ｆ(s) となる。このフィードフォワード制御器１３から出力さ
れるトルク要求値Ｔ1 は、車両の全トルク要求量に相当
する値であり、したがってモータトルク要求値Ｔ2 を算
出するために、前記トルク要求値Ｔ1 からエンジントル
ク要求値Ｔereqを減算する処理が前記減算器１４によっ
て実行される（ステップＳ４）。そしてそのモータトル
ク要求値Ｔ2 に基づいてモータ制御トルクが演算され
（ステップＳ５）、その演算結果に基づいてモータトル
クが制御される（ステップＳ６）。なお、エンジントル
クは、上記のエンジントルク要求値Ｔereq に基づいて
制御される。

【００３１】上記のフィードフォワード制御器１３は、
実プラントをモデル化したプラントモデルにおける伝達
関数の逆関数もしくはその逆関数に２次遅れ系を組み合
わせたものであり、したがって上記の制振装置によれ
ば、このフィードフォワード制御器１３によって処理し
たトルク要求値に基づいてモータ・ジェネレータ２の出
力トルクが制御される。したがって加速要求などによっ
て車両の全体としてのトルク要求量が変化した場合、車
両全体としての出力トルクが目標トルクに対して外れる
ようになると、これを是正するようにモータ・ジェネレ
ータ２の出力トルクが制御される。その結果、加減速時
の出力トルクの変動およびそれに起因する車体の振動が
抑制もしくは防止される。そしてフィードフォワード制
御を含む上記の制御では、基本的に共振点がなくなるの
で、加減速時のトルク制御を実行する際の遅れ時定数を
小さくすることができ、その結果、例えば加速時のトル
クの立ち上がり（増大）が迅速かつスムースになり、制
御応答性が向上する。

【００３２】上記の制振装置の効果を確認するためにお
こなったシュミレーションの結果を示すと、図５のとお
りである。図５の（Ａ）が上記の制振装置のシュミレー
ション結果を示しており、加速要求に基づいてエンジン
トルクＴe が増大させられ、これに対して、出力トルク
の変動を抑制するために、モータトルクＴm が負の方向
に制御される。エンジントルクＴe は不可避的に遅れを
もって立ち上がり、その後、目標とするトルクに安定す
る。これに対してモータトルクＴm は上述したフィード
フォワード制御器１３で処理された指令値で制御される
ために、設計上定めた遅れ時間をもって正方向に増大
（負の方向に対して減少）させられ、ついにはゼロにな
る。その場合の車両に生じる前後加速度Ｇを図５に併せ
て示してあり、エンジントルクＴe の増大に伴って前後
加速度Ｇが増大し、モータトルクＴm がゼロに復帰する
時点でほぼ一定値に安定している。すなわち前後振動が
生じない。

【００３３】これに対して上記の制振制御を実行しない
場合の比較例を図５の（Ｂ）に示してある。すなわち加
速要求に伴ってエンジントルクＴe が増大するものの、
トルクの要求をエンジントルクで満たすために、モータ
トルクは制御されず、ゼロのままに維持される。その場
合の車両前後加速度Ｇは、エンジントルクＴe の増大に
伴って急激に増大するが、その直後に大きく低下し、こ
のような増減をかなり長い時間繰り返し、その増減幅が
次第に低下して、所定の値に安定する。すなわち車体の
前後振動が大きく生じ、かつ長い時間継続する。これら
の結果から、この発明による上記の制振装置によれば、
加速操作などによって車両に対するトルク要求量が変化
した場合であっても、車両の振動を効果的に防止できる
ことが認められる。

【００３４】ところで、前述した動力伝達系統では、エ
ンジン１における燃料の間欠的な燃焼によるトルク変動
や不整地を走行した場合に車輪から不規則に入力される
トルクなどが外乱として作用することがある。これらの
外乱を除去するための構成を図１に示す構成に付加すれ
ば、制振効果が更に向上する。図６に示す例は、そのよ
うな外乱除去のための構成を付加した例を示しており、
実プラント１５での観測量としてモータ・ジェネレータ
２の回転角度（モータ回転角）θ1 が検出されている。
またその観測量に対応するプラントモデル１６での推定
値θ1eが検出されている。この推定値θ1eは伝達関数Ｇ
(s) が前記の式３で示されるプラントモデル１６に前記
減算器１４の出力値すなわちモータトルク要求値Ｔ2 を
入力した場合のプラントモデルの出力値して求められ
る。

【００３５】実プラント１５の観測量θ1 とプラントモ
デル１６での推定値θ1eとの偏差ｅを演算する比較器１
７が設けられている。この偏差ｅに基づいて外乱トルク
を推定する外乱トルク推定器１８が設けられている。こ
れは外乱推定逆モデルであって偏差ｅが角度で求められ
ている場合には、これをトルクに変換するために二階微
分器Ｊs^２によって構成されている。この外乱トルク推
定器１８で演算された外乱トルク推定値がフィルターＬ
(s) に入力され、ここで所定の周波数領域の外乱トルク
が除去された後、補正器１９でモータトルク指令値Ｔ2
に加算されてモータトルク指令値が補正されるように構
成されている。そのフィルターＬ(s) は置換された外乱
推定トルクのうちの所定の周波数成分を除去するための
ものであり、例えば微分操作では高周波領域でのＳ／Ｎ
比が悪化するので、これを防止するためにローパスフィ
ルターが用いられる。また、制動トルクを外乱とみなし
てフィードバックすることによる制動性能に対する悪影
響を防止するためにハイパスフィルターも併せて用いる
ことができる。なお、図６に示す他の構成は、図１に示
す構成と同様であり、その説明を省略する。

【００３６】したがって図６に示す比較器１７が請求項
３に記載してある実プラントの出力値プラントモデルの
出力値との関係を求める手段に相当し、また外乱トルク
推定器１８が請求項３に記載してある外乱推定手段に相
当し、補正器１９が請求項３に記載してある補正手段に
相当する。

【００３７】図６に示す制振装置における外乱の除去
は、次に述べるようにして実施される。図７において、
ステップＳ１からステップＳ６までは、図２に示すフロ
ーチャートと同様であり、したがってステップＳ６でモ
ータトルクを制御することにより、実プラント１５で所
定の観測量が検出される。具体的には、モータ回転角度
θ1 が検出される（ステップＳ７）。一方、モータトル
ク要求値Ｔ2 をプラントモデル１６の入力として演算を
おこなうことにより、その出力値としてモータトルクの
推定値θ1eが求められる（ステップＳ８）。

【００３８】この推定値θ1eが目標とする出力であるか
ら、実プラント１５で生じている外乱による振動成分を
求めるために、比較器１７で偏差ｅ（＝θ1e−θ1 ）が
演算される（ステップＳ９）。この偏差ｅが外乱に起因
するものであるから、これをトルクに置き換える（ステ
ップＳ１０）。これは、前記の外乱トルク推定器１８に
よっておこなうことができ、その場合、ステップＳ９で
は回転角として偏差ｅが演算されているので、外乱トル
ク推定器１８では、二階微分をおこなうとともにこれに
所定の慣性モーメントを掛けて外乱推定トルクＴ3 とす
る。そして、この外乱推定トルクＴ3 を加味してモータ
制御トルクを算出し（ステップＳ５）、かつその算出値
に応じてモータトルクの制御を実行する（ステップＳ
６）。

【００３９】したがって上記の外乱除去のための構成を
付加して設けてある場合には、外乱の影響を最小限に抑
制して車体の振動を効果的に防止することができる。す
なわち図８は図６に示す制振装置についてのシュミレー
ション結果を示しており、モータトルクＴm を負の方向
に増大させた後、ゼロに戻した場合に外乱によってモー
タトルクＴm が僅かに大小に変動しても、前後加速度Ｇ
に僅かな変動が生じるものの短時間のうちに安定する。
すなわち車体の振動が抑制もしくは防止される。

【００４０】つぎにこの発明の他の例について説明す
る。図９に示す例は、フィードフォワード制御器によっ
て処理したトルク要求値をエンジントルク要求値とモー
タトルク要求値とに分配するように構成した例である。
すなわちアクセル操作などに基づく信号が入力されて要
求トルクを算定する要求トルク検出器１０の出力信号が
フィードフォワード制御器１３に入力されている。その
フィードフォワード制御器１３の出力信号に基づいてエ
ンジントルク要求値を求めるエンジントルク要求値算定
器１１Ａとモータトルク要求値を求めるモータトルク要
求値算定器１２Ａとが設けられている。そしてそのエン
ジントルク要求値算定器１１Ａで算定したエンジントル
ク要求値に基づいてエンジン１の出力トルクを制御し、
またモータトルク要求値算定器１２Ａで算定したモータ
トルク要求値に基づいてモータ・ジェネレータ２の出力
トルクを制御するように構成されている。この構成を図
１に示す構成と対比すると、図９に示す構成では、エン
ジントルク要求値算定器１１Ａが要求トルク検出器１０
の出力に基づかずにフィードフォワード制御器１３の出
力信号に基づいてエンジントルク要求値を求めるように
構成されている点、したがって減算器が設けられていな
い点で相違している。

【００４１】したがって図９に示すフィードフォワード
制御器１３が請求項２に記載してあるフィードフォワー
ド制御器に相当し、また要求トルク検出器１０が請求項
２に記載してある出力トルク要求量算定手段に相当し、
さらにエンジントルク要求値算定器１１が請求項２に記
載してある第１トルク要求量算定手段に相当し、そして
モータトルク要求量算定器１２が請求項２に記載してあ
る第２トルク要求量算定手段に相当する。

【００４２】この図９に示す制振装置による制御例を図
１０に示してある。先ず、ドライバー（運転者）のアク
セル操作に基づく信号やクルーズコントロールコンピュ
ータからの信号から要求トルクＴdrv が算出される（ス
テップＳ１１）。これは、前述した要求トルク検出器１
０によっておこなわれる。つぎに、この要求トルクＴdr
v がフィードフォワード制御器１３に入力され、車両全
体としてのトルク要求値Ｔ1 （＝Ｔdrv・Ｆ(s) ）が算
出される（ステップＳ１２）。ついでそのトルク要求値
Ｔ1 がエンジントルク要求値Ｔereq とモータトルク要
求値Ｔmreq とに分配される（ステップＳ１３）。その
場合、前述したようにハイブリッド車はエンジン１での
燃料の燃焼を可及的に効率よくおこない、かつ燃料の消
費を少なくするように制御するので、車両の走行状態や
エンジン１の状態に基づいてエンジントルク要求値Ｔer
eq が先ず求められる。

【００４３】したがってステップＳ１４では、フィード
フォワード制御器１３から出力されるトルク要求値Ｔ1
からエンジントルク要求値Ｔereq を減算することによ
りモータトルク要求値Ｔmreq （＝Ｔ1 −Ｔereq ）が求
められる。そしてそのモータトルク要求値Ｔ2 に基づい
てモータ制御トルクが演算され（ステップＳ１５）、そ
の演算結果に基づいてモータトルクが制御される（ステ
ップＳ１６）。なお、エンジントルクは、上記のエンジ
ントルク要求値Ｔereq に基づいて制御される。

【００４４】上記のフィードフォワード制御器１３は、
実プラントをモデル化したプラントモデルにおける伝達
関数の逆関数もしくはその逆関数に２次遅れ系を組み合
わせたものであり、したがって上記の制振装置によれ
ば、このフィードフォワード制御器１３によって処理し
たトルク要求値に基づいてモータ・ジェネレータ２の出
力トルクが制御される。また、同時にエンジントルクが
フィードフォワード制御器１３によって処理したトルク
要求値に基づいて制御される。そのため、加速要求など
によって車両の全体としてのトルク要求量が変化した場
合、車両全体としての出力トルクが目標トルクに対して
外れるようになると、これを是正するように各出力トル
クが制御される。その結果、加減速時の出力トルクの変
動およびそれに起因する車体の振動が抑制もしくは防止
される。そしてフィードフォワード制御を含む上記の制
御では、基本的に共振点がなくなるので、加減速時のト
ルク制御を実行する際の遅れ時定数を小さくすることが
でき、その結果、例えば加速時のトルクの立ち上がり
（増大）が迅速かつスムースになり、制御応答性が向上
する。

【００４５】上述した図９に示す構成の装置に外乱を除
去するための構成を付加することができる。その例を図
１１に示してある。実プラント１５での観測量としてモ
ータ・ジェネレータ２の回転角度（モータ回転角）θ1
が検出されている。またその観測量に対応するプラント
モデル１６での推定値θ1eが検出されている。この推定
値θ1eは伝達関数Ｇ(s) が前記の式３で示されるプラン
トモデル１６に前記減算器１４の出力値すなわちモータ
トルク要求値Ｔ2 を入力した場合のプラントモデルの出
力値して求められる。

【００４６】実プラント１５の観測量θ1 とプラントモ
デル１６での推定値θ1eとの偏差ｅを演算する比較器１
７が設けられている。この偏差ｅに基づいて外乱トルク
を推定する外乱トルク推定器１８が設けられている。こ
れは外乱推定逆モデルであって偏差ｅが角度で求められ
ている場合には、これをトルクに変換するために二階微
分器Ｊs^２によって構成されている。この外乱トルク推
定器１８で演算された外乱トルク推定値がフィルターＬ
(s) に入力され、ここで所定の周波数領域の外乱トルク
が除去された後、補正器１９でモータトルク指令値Ｔ2
に加算されてモータトルク指令値が補正されるように構
成されている。そのフィルターＬ(s) は置換された外乱
推定トルクのうちの所定の周波数成分を除去するための
ものであり、例えば微分操作では高周波領域でのＳ／Ｎ
比が悪化するので、これを防止するためにローパスフィ
ルターが用いられる。また、制動トルクを外乱とみなし
てフィードバックすることによる制動性能に対する悪影
響を防止するためにハイパスフィルターも併せて用いる
ことができる。なお、図１１に示す他の構成は、図９に
示す構成と同様であり、その説明を省略する。

【００４７】したがって図１１に示す比較器１７が請求
項３に記載してある実プラントの出力値プラントモデル
の出力値との関係を求める手段に相当し、また外乱トル
ク推定器１８が請求項３に記載してある外乱推定手段に
相当し、補正器１９が請求項３に記載してある補正手段
に相当する。

【００４８】図１１に示す制振装置における外乱の除去
のための制御は、前述した図６に示す装置と同様に実行
され、したがってその外乱除去のための制御フローチャ
ートは、前記の図７に示す例と同様である。すなわち図
１２に示すように、モータ回転角θ1 が観測量として検
出され（ステップＳ１７）、またプラントモデル１６に
より出力推定量θ1eが求められ（ステップＳ１８）、そ
の偏差ｅ（＝θ1e−θ1 ）が演算され（ステップＳ１
９）、その偏差ｅに基づいて外乱トルクＴ3 が推定され
（ステップＳ２０）、その推定値Ｔ3 によってモータト
ルク指令値Ｔ2 が補正される（ステップＳ１５）。この
ような外乱除去のための制御を付加することにより制振
効果が更に向上する。

【００４９】前述した図１に示す構成では、エンジン１
の出力トルクをエンジントルク要求値算定器１１によっ
て求めたエンジントルク要求値に基づいて制御し、これ
に対してモータ・ジェネレータ２の出力トルクを、フィ
ードフォワード制御器１３で処理したモータトルク要求
値に基づいて制御するようになっている。すなわちモー
タ・ジェネレータ２を制振のための制御装置として構成
している。換言すれば、エンジン１は制振のためには特
には制御されていない。しかしながら実際の車両ではエ
ンジン１の能力や走行の状況などが多様であるから、要
求トルクをエンジントルク要求量として分配する場合に
一律に分配すると、エンジントルク要求量がエンジン１
に対して不適合な状態となる場合がある。このような不
都合を解消するように構成した例を次に説明する。

【００５０】図１３は、図１に示す構成を改良したもの
であり、エンジントルク要求値算定器１０の出力を所定
のゲインＫ（０≦Ｋ≦１）によって調整する調整器２０
が設けられ、その調整器２０によって補正されたエンジ
ントルク要求値がエンジントルク指令値とされ、またモ
ータトルク要求値Ｔ2 を求めるためにフィードフォワー
ド制御器１３の出力値Ｔ1 から減算されるようになって
いる。他の構成は図１に示す構成と同様である。

【００５１】したがってこの図１３に示すように構成し
た場合には、エンジン１やモータ・ジェネレータ２の能
力や走行状況を反映させてエンジントルク要求量および
モータトルク要求量を決定できるので、それぞれのトル
ク要求量の配分が最適化される。ひいては、燃費や制振
効果を向上させることができる。

【００５２】なお、この発明の制振装置は、複数の駆動
力源のうちのいずれかを制振制御のための装置として機
能させればよいのであり、したがって図１あるいは図１
３に示す例とは反対に、エンジン１の出力トルクを制御
するためのトルク指令値をフィードフォワード制御によ
って求めることとしてもよい。その例を図１４に示して
ある。すなわちエンジントルク要求値算定器１０による
エンジントルク要求値Ｔereq とモータトルク要求値算
定器１１によるモータトルク要求値Ｔmreq との和がフ
ィードフォワード制御器１３に入力されている。またモ
ータトルク要求値算定器１１で求められたモータトルク
要求値Ｔmreq が所定のゲインＫ（０≦Ｋ≦１）の調整
器２０に入力され、その出力値がモータトルク指令値と
される一方、減算器１４においてフィードフォワード制
御器１３の出力値から減算され、ここでエンジントルク
要求値が求められるようになっている。他の構成は図１
に示す構成と同様である。

【００５３】このような構成であってもエンジン１やモ
ータ・ジェネレータ２の能力や走行状況を反映させてエ
ンジントルク要求量およびモータトルク要求量を決定で
きるので、それぞれのトルク要求量の配分が最適化され
る。ひいては、燃費や制振効果を向上させることができ
る。

【００５４】さらに前述した図９に示す例では、フィー
ドフォワード制御器１３によって処理した値がエンジン
１およびモータ・ジェネレータ２の出力トルクの制御信
号とされるので、エンジン１およびモータ・ジェネレー
タ２の両方が、制振制御のための装置として機能する。
このように構成された装置でエンジン１やモータ・ジェ
ネレータ２の能力あるいは走行状況を反映してトルク要
求量の配分を適正化するためには、それぞれのトルク要
求値を所定のゲインＫ1 ，Ｋ2 の調整器２１，２２によ
って補正するように構成することが好ましい。その例を
図１５に示してある。

【００５５】すなわち図１５に示す例では、フィードフ
ォワード制御器１３の出力値が第１の調整器２１に入力
され、ここで所定のゲインＫ1 （０≦Ｋ1 ≦１）を掛け
てエンジントルク要求値Ｔereq が求められる。また、
同様に、フィードフォワード制御器１３の出力値が第２
の調整器２２に入力され、ここで所定のゲインＫ2 （Ｋ
1 ＋Ｋ2 ＝１）を掛けてモータトルク要求値Ｔmreq が
求められる。他の構成は図１３に示す構成と同様であ
る。

【００５６】このような構成であってもエンジン１やモ
ータ・ジェネレータ２の能力や走行状況を反映させてエ
ンジントルク要求量およびモータトルク要求量を決定で
きるので、それぞれのトルク要求量の配分が最適化され
る。ひいては、燃費や制振効果を向上させることができ
る。

【００５７】なお、上記の各調整器２０，２１，２２が
請求項４に記載してある所定の制御ゲインに基づいてト
ルク指令値を決定する手段に相当する。

【００５８】上記の図６に示す例や図１１に示す例で説
明したように、トルク要求量のフィードフォワード制御
に加えて外乱除去のための構成を付加すれば、制振効果
が向上する。これは、外乱除去のための制御が制振機能
を有しているからであり、したがって前述した外乱除去
のための構成のみで制振制御をおこなうことも可能であ
る。

【００５９】図１６はその例を示している。すなわち要
求トルク検出器１０の出力値がエンジントルク要求値算
定器１１とモータトルク算定器１１とによってエンジン
トルク要求値Ｔereq とモータトルク要求値Ｔmreq とに
分配されるようになっている。そしてそのエンジントル
ク要求値Ｔereq がエンジントルク指令値となり、また
モータトルク要求値Ｔmreq がモータトルク指令値とな
っている。すなわち何れのトルク要求値もフィードフォ
ワード制御器による処理をおこなわない。

【００６０】また、実プラント１５の出力であるモータ
回転角θ1 とモータトルク要求値Ｔmreq を入力とした
プラントモデル（伝達関数Ｇ(s) ）１６の出力値である
モータ回転角推定値θ1eとの偏差ｅを求める比較器１７
と、その偏差ｅに基づいて外乱トルクを推定する二階微
分器Ｊs^２を主体とする外乱トルク推定器１８と、フィ
ルターＬ(s) と、そのフィルターＬ(s) の出力値によっ
てモータトルク要求値Ｔmreq を補正する補正器１９と
が設けられている。

【００６１】この図１６に示す装置による制御例を図１
７に示してある。すなわちこの制振装置はモータ・ジェ
ネレータ２を制振制御のための装置として機能させるの
で、実プラント１５におけるモータ回転角θ1 が観測量
として検出され（ステップＳ３１）、またプラントモデ
ル１６により出力推定量θ1eが求められ（ステップＳ３
２）、その偏差ｅ（＝θ1e−θ1 ）が演算され（ステッ
プＳ３３）、その偏差ｅに基づいて外乱トルクＴ3 が推
定され（ステップＳ３４）、その推定値Ｔ3 とモータト
ルク要求量Ｔmreq とによってモータトルク指令値が演
算され（ステップＳ３５）、その演算結果に基づいてモ
ータトルクが制御される（ステップＳ３６）。

【００６２】このような構成であっても、外乱によるト
ルク変動がフィードバック制御によって抑制されるの
で、加速要求などによって車両の駆動トルクを変化させ
る場合の車体振動を効果的に抑制することができる。

【００６３】以上、この発明を具体例に基づいて説明し
たが、この発明は上記の具体例に限定されないのであっ
て、エンジン１およびモータ・ジェネレータ２を含む動
力伝達系統の構成は、必要に応じて適宜のものを採用す
ることができる。また駆動力源はエンジンとモータ・ジ
ェネレータとに限らず、更に他の駆動力源を備えていて
もよい。さらに外乱除去のためのフィードバック制御の
ための観測量として、上述したモータ回転角以外にエン
ジン回転角や出力軸回転角を採用することができる。そ
の場合、観測量が変速機によって変速されたものである
場合、制御対象であるモータ軸への等価変換をおこなう
必要があり、そのための手段として変速比に相当するゲ
インによって観測量を処理することになる。

【００６４】

【発明の効果】以上説明したように請求項１の発明によ
れば、加減速要求に基づいて出力トルク要求量が求めら
れ、その出力トルク要求量のうち第１の駆動力源で受け
持つトルクが第１トルク要求量算定手段で求められる。
これに対して、前記出力トルク要求量をフィードフォワ
ード制御器で処理した値と、第１トルク要求量算定手段
で求められた値とに基づいて他の駆動力源で受け持つべ
きトルクが第２トルク要求量算定手段で求められる。す
なわち第１の駆動力源が、加減速要求に基づくトルク要
求量に基づいて制御されるとともに、他の駆動力源がト
ルク要求量をフィードフォワード処理した制御値で制御
される。そのため、動力伝達系統を介して駆動輪に伝達
される各駆動力源の出力トルクを総合したトルクは、フ
ィードフォワード制御されたものとなり、そのフィード
フォワード制御の内容が、実プラントをモデル化したモ
デルプラントにおける伝達関数に基づくものであるの
で、加減速に伴う振動を効果的に抑制もしくは防止する
ことができる。

【００６５】また、請求項２の発明によれば、加減速要
求に基づいて出力トルク要求量が求められ、その出力ト
ルク要求量がフィードフォワード制御器で処理され、そ
の値に基づいて、出力トルク要求量のうち第１の駆動力
源で受け持つトルクと他の駆動力源で受け持つトルクと
が求められる。その結果、第１の駆動力源と他の駆動力
源との出力トルクが加減速要求に基づいてフィードフォ
ワード制御される。そして、そのフィードフォワード制
御の内容が、実プラントをモデル化したモデルプラント
における伝達関数に基づくものであるので、加減速に伴
う振動を効果的に抑制もしくは防止することができる。

【００６６】さらに、請求項３の発明によれば、実プラ
ントの出力値とこれに対応するモデルプラントの出力値
である推定値との関係に基づいて、実プラントの出力に
含まれる外乱が推定され、その推定結果に基づいてフィ
ードフォワード制御値が補正されるため、各駆動力源の
出力トルクを総合した出力トルクに含まれる外乱が除去
もしくは抑制されるので、請求項１もしくは２の発明で
得られる効果に加えて、加減速に伴う振動を効果的に防
止もしくは抑制することができる。

【００６７】そして、請求項４の発明によれば、第１の
駆動力源もしくは他の駆動力源に対するトルク指令値
が、車両の状態に基づく所定の制御ゲインに基づいて調
整された値となるので、各駆動力源に対するトルク要求
量の配分に、車両の走行状態や各駆動力源の性能などを
反映させることが可能になり、それに伴って振動抑制効
果を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明に係る制振装置の一例を説明するた
めのブロック図である。

【図２】 その制振装置による制御例を説明するための
フローチャートである。

【図３】 この発明で対象とする車両における動力輪に
到る動力伝達系統を模式的に示す図である。

【図４】 図３に示す実プラントをモデル化して示す図
である。

【図５】 図３に示す制振装置による効果を確認するた
めのシュミレーション結果と比較例としてその制御を実
行しない場合のシュミレーション結果とを示す線図であ
る。

【図６】 この発明に係る制振装置の他の例を説明する
ためのブロック図である。

【図７】 その制振装置による制御例を説明するための
フローチャートである。

【図８】 図６に示す制振装置による効果を確認するた
めのシュミレーション結果を示す線図である。

【図９】 この発明に係る制振装置の更に他の例を説明
するためのブロック図である。

【図１０】 その制振装置による制御例を説明するため
のフローチャートである。

【図１１】 この発明に係る制振装置の更に他の例を説
明するためのブロック図である。

【図１２】 図１０に示す制振装置による制御例を説明
するためのフローチャートである。

【図１３】 車両の状態に応じた制御ゲインを有する調
整器を用いたこの発明の例を説明するためのブロック図
である。

【図１４】 車両の状態に応じた制御ゲインを有する調
整器を用いたこの発明の他の例を説明するためのブロッ
ク図である。

【図１５】 車両の状態に応じた制御ゲインを有する調
整器を用いたこの発明の更に他の例を説明するためのブ
ロック図である。

【図１６】 外乱除去のための手段で制振をおこなうよ
うに構成した制振装置の例を説明するためのブロック図
である。

【図１７】 図１６に示す制振装置で実行される制御の
一例を説明するためのフローチャートである。

【符号の説明】

１…エンジン、 ２…モータ・ジェネレータ、 ３…変
速機、 ４…デファレンシャル、 ５…駆動輪、 １０
…要求トルク検出器、 １１…エンジントルク要求値算
定器、 １２…モータトルク要求値算定器、 １３…フ
ィードフォワード制御器、 １４…減算器、 １５…実
プラント、 １６…プラントモデル、１７…比較器、
１８…外乱トルク推定器、 １９…補正器、 ２０，２
１，２２…調整器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 徳康 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 5H004 GA09 GB12 HA10 HB07 JA03 JB22 KB32 KC27 5H115 PA01 PC06 PG04 PI13 PI22 PI29 PU23 PU25 QN03 QN05 QN06 QN11 QN13 QN15 QN28 RB08 RE13 TI02 TO21

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも二つの駆動力源から動力伝達
   系統を介して駆動輪にトルクを出力することのできる複
   数の駆動力源を備えた車両の制振装置において、 前記車両に関連する実プラントをモデル化したプラント
   モデルの伝達関数に基づいて構成されたフィードフォワ
   ード制御器と、 加減速要求に基づく出力トルクの要求量を求める出力ト
   ルク要求量算定手段と、 前記出力トルク要求量のうち第１の駆動力源で出力する
   べきトルクを求める第１トルク要求量算定手段と、 前記出力トルク要求量算定手段で求められた出力トルク
   要求量を前記フィードフォワード制御器で処理した値と
   前記第１トルク要求量算定手段で求めた値とに基づいて
   他の駆動力源で出力するべきトルクを求める第２トルク
   要求量算定手段とを有することを特徴とする複数の駆動
   力源を備えた車両の制振装置。
2. 【請求項２】 少なくとも二つの駆動力源から動力伝達
   系統を介して駆動輪にトルクを出力することのできる複
   数の動力源を備えた車両の制振装置において、 前記車両に関連する実プラントをモデル化したプラント
   モデルの伝達関数に基づいて構成されたフィードフォワ
   ード制御器と、 前記駆動輪に対する出力トルクの要求量を求める出力ト
   ルク要求量算定手段と、 前記出力トルク要求量算定手段で求められた出力トルク
   要求量を前記フィードフォワード制御器で処理した値か
   ら第１の駆動力源に対するトルク要求値を求める第１ト
   ルク要求値算定手段と、 前記出力トルク要求量算定手段で求められた出力トルク
   要求量を前記フィードフォワード制御器で処理した値か
   ら他の駆動力源に対するトルク要求値を求める第２トル
   ク要求値算定手段とを有することを特徴とする複数の駆
   動力源を備えた車両の制振装置。
3. 【請求項３】 前記実プラントの所定の出力値を検出し
   て得た観測量と前記実プラントの所定の出力値に対応す
   る前記プラントモデルの所定の出力値に基づく推定値と
   の関係を求める手段と、 前記観測量と推定値との関係に基づいて外乱を推定する
   外乱推定手段と、 前記フィードフォワード制御器で処理して得られた値に
   基づくいずれかの駆動力源に対する要求値を前記外乱推
   定手段で推定された外乱に基づいて補正する補正手段と
   を有していることを特徴とする請求項１もしくは２に記
   載の複数の駆動力源を備えた車両の制振装置。
4. 【請求項４】 前記第１の駆動力源もしくは他の駆動力
   源に対するトルク指令値に関連する制御値を、前記車両
   の状態に基づく所定の制御ゲインに基づいて調整する手
   段を有していることを特徴とする請求項１ないし３のい
   ずれかに記載の複数の駆動力源を備えた車両の制振装
   置。