JP6233609B2 - 車両の駆動力制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ばね上振動を抑制するように、車輪に発生させる駆動力を制御する車両の駆動力制御装置に関する。

従来から、車輪に発生させる駆動力を制御して、車体の振動、つまり、ばね上振動を抑制する駆動力制御装置が知られている。ばね上振動を抑制する制御を、ばね上制振制御と呼ぶ。駆動力制御装置は、ばね上制振制御を実施する場合、ばね上振動（例えば、車体のピッチ振動）を抑制する方向に作用する振動抑制トルクを演算し、ドライバー要求トルクに振動抑制トルクを加算した目標トルクを設定し、この目標トルクに従って、駆動装置で発生させる駆動トルクを制御する。

こうしたばね上制振制御を実施する場合、特に、小型車両のようにトルク容量の小さい駆動装置においては、ばね上制振制御で要求される要求値を１００％受け入れられず、振動抑制トルクに制限が設けられることがある。例えば、排気量の小さいガソリンエンジンを有する駆動装置においては、エンジンで発生させることができる駆動トルクに対する振動抑制トルクの比率が大きいため、ばね上振動を抑制するためのスロットルの開度変化分が大きくなり、エンジンの基本制御に悪影響を及ぼしやすい。このため、振動抑制トルクの上下限値が設定されている。ここで、上下限値と表現しているのは、振動抑制トルクが、ドライバー要求トルクを増加させる方向に作用する駆動力と減少させる方向に作用する負の駆動力（制動力）とが、交互に現れる波状となるためである。従って、振動抑制トルクの上下限値とは、振動抑制トルクを増加させる方向に作用する駆動トルクと、振動抑制トルクを減少させる方向に作用する負の駆動トルクとにおける、それぞれの絶対値の上限値と言い換えることができる。

このように、振動抑制トルクの上下限値を設定する技術は、例えば、特許文献１に提案されている。

特開２０１１−１７３０３号公報

しかしながら、振動抑制トルクの上下限値の設定により、ばね上制振制御能力を十分に発揮できない場合がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、振動抑制トルクの上下限値を設けてばね上制振制御を実施する場合においても、ばね上制振制御能力をできるだけ発揮できるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の特徴は、
走行用駆動源（３０）および変速機（３１）を備え、前記走行用駆動源の駆動トルクを変速機を介して車輪に伝達して前記車輪を駆動する駆動装置（３）と、
路面からの入力に起因して車体に発生するばね上振動を抑制するための振動抑制トルクを演算する振動抑制トルク演算手段（１０２）と、
前記演算された振動抑制トルクが上下限値により制限される範囲に入るように前記振動抑制トルクに上下限制限を施す上下限制限手段（１０４）と、
ドライバーのアクセル操作に基づいて設定されるドライバー要求トルクに、前記上下限制限の施された振動抑制トルクを加えた目標トルクを演算する目標トルク演算手段（１０５）と、
前記目標トルクに基づいて、前記駆動装置の駆動トルクを制御する駆動トルク制御手段（１０６）と
を備えた車両の駆動力制御装置において、
前記変速機の現時点における変速比を取得する変速比取得手段（１０３）と、
前記取得した変速比に基づいて、前記変速比が大きいほど、前記上下限値の絶対値を大きく設定する上下限値設定手段（１０３）と
を備えたことにある。

本発明の車両の駆動力制御装置は、駆動装置、振動抑制トルク演算手段、上下限制限手段、目標トルク演算手段、駆動トルク制御手段、変速比取得手段、および、上下限値設定手段を備えている。

駆動装置は、走行用駆動源および変速機を備え、走行用駆動源の駆動トルクを変速機を介して車輪に伝達して車輪を駆動する。振動抑制トルク演算手段は、車体に発生するばね上振動を抑制するための振動抑制トルクを演算する。例えば、振動抑制トルク演算手段は、実際の車体の振動状態をセンサによって検出して、そのセンサ検出値に基づいて振動抑制トルクを演算してもよいし、車両の運動モデルを使って車体の振動を最小にする振動抑制トルクを演算するなどしてもよい。

上下限制限手段は、演算された振動抑制トルクが上下限値により制限される範囲に入るように振動抑制トルクに上下限制限を施す。目標トルク演算手段は、ドライバーのアクセル操作に基づいて設定されるドライバー要求トルクに、上下限制限が施された振動抑制トルクを加えた目標トルクを演算する。駆動トルク制御手段は、目標トルクに基づいて、駆動装置の駆動トルクを制御する。これにより、車体の振動（主に、ピッチ振動）が抑制される。こうした、駆動装置の駆動トルクの制御によって車体の振動を抑制する制御をばね上制振制御と呼ぶ。

走行用駆動源が発生できる駆動トルクに対して振動抑制トルクの比率が大きいと、走行用駆動源の性能に悪影響を及ぼす可能性がある。そのために、上下限制限手段は、振動抑制トルクに上下限制限を施しているわけであるが、その上下限制限が適正に設定されていないと、ばね上制振制御性能が低下する。

走行用駆動源の出力する駆動トルクは、変速機の変速比によって増幅される。従って、ばね上制振制御を行う際には、トランスミッションの現在の変速比に応じて、振動抑制トルクの上下限制限を設定するようにすれば、ばね上制振制御能力をできるだけ発揮させることができる。

従来装置においては、振動抑制トルクの上下限値は、一定値に固定されていた。従来装置では、変速機がどの変速段に設定されている場合であっても、走行用駆動源の性能が確保されるように、最も変速比が小さい最高速ギヤ段にあわせて上下限値が設定されていた。このため、例えば、車両が変速比の大きな低速ギヤ段で走行している場合には、走行用駆動源で出力することができる駆動トルクに対して振動抑制トルクの比率が小さい状況であるにもかかわらず、振動抑制トルクの上下限制限が緩められないため、ばね上制振制御能力を十分発揮できないことがあった。

そこで、本発明においては、変速比取得手段が、変速機の現時点における変速比を取得する。そして、上下限値設定手段が、変速比に基づいて、変速比が大きいほど、上下限値の絶対値を大きく設定する。従って、変速比が大きいほど、振動抑制トルクの上下限制限を緩めることができる。この結果、本発明によれば、走行用駆動源の性能を確保しつつ、できるだけ、ばね上制振制御能力を発揮させることができる。

本発明の一側面の特徴は、
前記上下限値設定手段は、前記走行用駆動源において発生させることが許容される前記振動抑制トルクの上下限値である駆動源振動抑制トルク上下限値に、前記取得した変速比を乗算して、前記上下限値を設定するように構成されたことにある。

本発明の一側面においては、走行用駆動源において発生させることが許容される振動抑制トルクの上下限値である駆動源振動抑制トルク上下限値が決められており、この駆動源振動抑制トルク上下限値に変速比を乗算して、振動抑制トルクの上下限値が設定される。従って、本発明の一側面によれば、上下限値を適正に設定することができる。この結果、一層、適正に、走行用駆動源の性能を確保しつつ、ばね上制振制御能力を発揮させることができる。

上記説明においては、発明の理解を助けるために、実施形態に対応する発明の構成に対して、実施形態で用いた符号を括弧書きで添えているが、発明の各構成要件は、前記符号によって規定される実施形態に限定させるものではない。

本実施形態に係る車両の駆動力制御装置が搭載される車両の概略構成図である。 駆動力制御部の機能ブロック図である。 振動抑制トルク演算部の制御ブロックを示した図である。 力学的な車両運動モデルを説明する図である。 車速、変速比、上下限値、および、振動抑制トルクの推移を表すグラフである。 ギヤ段ごとに設定される振動抑制トルクの上下限値を表す。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は、本実施形態の車両の駆動力制御装置が搭載される車両１の構成を概略的に示している。

車両１は、左前輪１０FL、右前輪１０FR、左後輪１０RL、右後輪１０RRを備えている。左前輪１０FL、右前輪１０FR、左後輪１０RL、右後輪１０RRは、それぞれ独立したサスペンション２０FL、２０FR、２０RL、２０RRにより車体２に懸架されている。

サスペンション２０FL、２０FR、２０RL、２０RRは、車体２と車輪１０FL、１０FR、１０RL、１０RRとを連結するサスペンションアーム（リンク機構）と、上下方向の荷重を支え衝撃を吸収するためのサスペンションバネと、バネ上（車体２）の振動を減衰させるショックアブソーバとを備えている。サスペンション２０FL、２０FR、２０RL、２０RRは、ウイッシュボーン型サスペンションやストラット型サスペンションなど公知の４輪独立懸架方式のサスペンションを採用することができる。

以下、各車輪１０FL、１０FR、１０RL、１０RR、および、サスペンション２０FL、２０FR、２０RL、２０RRに関して、任意のものを特定する必要がない場合には、それらを、車輪１０、および、サスペンション２０と総称する。また、車輪１０FL、１０FRを前輪１０Ｆと呼び、車輪１０RL、１０RRを後輪１０Ｒと呼ぶ。

本実施形態の車両１は、後輪駆動車両であって、走行用駆動源としてエンジン３０を備えている。エンジン３０は、本実施形態においてはガソリンエンジンであるが、ディーゼルエンジンなどにも適用することができる。尚、車両１は、走行用駆動源として、エンジンに代えて、モータを備えた電気自動車、あるいは、エンジンとモータとを組み合わせて備えたハイブリッド車両等であってもよい。また、車両１は、後輪駆動車両に限るものではなく、前輪駆動車両、および、４輪駆動車両であってもよい。

以下、本明細書においては、走行用駆動源としてエンジン３０を備えた車両の駆動力制御装置について説明するが、本明細書におけるエンジン３０という表現は、走行用駆動源という表現に置き換えることができる。また、エンジン３０に関連するセンサ、そのセンサにより検出されたセンサ値、および、エンジンを作動させるアクチュエータ等についても、エンジン３０に代えて用いられる走行用駆動源に関連するセンサ、そのセンサにより検出されたセンサ値、および、走行用駆動源を作動させるアクチュエータという表現に置き換えることができる。

エンジン３０の駆動トルクは、トランスミッション３１を介してプロペラシャフト３２に伝達される。プロペラシャフト３２のトルクは、差動装置３３、ドライブシャフト３４Ｌ，３４Ｒを介して後輪１０RL、１０RRに伝達される。エンジン３０の駆動トルクが後輪１０RL、１０RRに伝達されるまでの駆動系が駆動装置３である。従って、駆動装置３は、エンジン３０、トランスミッション３１、プロペラシャフト３２、差動装置３３、および、ドライブシャフト３４Ｌ，３４Ｒを含んで構成される。トランスミッション３１は、本実施形態においては、自動変速機であるが、マニュアル変速機であってもよい。

エンジン３０およびトランスミッション３１は、ＥＣＵ（Electric Control Unit）５０に接続されている。ＥＣＵ５０は、マイクロコンピュータを主要部として備えている。本明細書において、マイクロコンピュータは、ＣＰＵとＲＯＭ及びＲＡＭ等の記憶装置を含む。

ＥＣＵ５０には、アクセルペダルセンサ６１、車輪速センサ６２FL，６２FR，６２RL，６２RR、および、エンジン状態センサ６３が接続されている。アクセルペダルセンサ６１は、ドライバーがアクセルペダルの踏み込み操作、および、戻し操作を行った量であるアクセル操作量を検出し、アクセル操作量を表す検出信号をＥＣＵ５０に出力する。車輪速センサ６２FL，６２FR，６２RL，６２RRは、車輪１０FL、１０FR、１０RL、１０RRに設けられ、それぞれの車輪速度を検出し、車輪速度を表す検出信号をＥＣＵ５０に出力する。以下、４つの車輪速センサ６２FL，６２FR，６２RL，６２RRを車輪速センサ６２と総称する。

エンジン状態センサ６３は、エンジン３０およびトランスミッション３１の状態を検出する複数のセンサであって、それぞれ検出値を表す検出信号をＥＣＵ５０に出力する。例えば、エンジン状態センサ６３は、エンジン回転速度、冷却水温度、吸入空気温度、吸入空気圧、大気圧、スロットル開度、シフトポジション、トランスミッション３１の入力軸および出力軸の回転速度、シフトギヤ段等を検出する。

ＥＣＵ５０は、これらのセンサから出力された検出信号に基づいて、図示しないエンジン制御用アクチュエータおよびトランスミッション制御用アクチュエータを作動させて、エンジン３０の駆動トルクおよびトランスミッション３１の変速比（変速段）を制御する。

なお、車両１は、操舵輪の舵角を調整するステアリング装置、および、車輪に摩擦制動力を発生させるブレーキ装置を備えているが、本発明と直接関係するものではないため、本明細書および図面における説明を省略する。

次に、ＥＣＵ５０により実施するばね上制振制御について説明する。ドライバーの駆動要求に基づいて駆動装置３が作動して車輪トルクの変動が生じると、車体の重心の鉛直方向のバウンス振動と、車体の重心周りのピッチ方向のピッチ振動が発生し得る。また、車両１の走行中に、路面の凹凸等によって車輪１０に外乱が作用すると、その外乱が車体２に伝達され、やはり、車体にバウンス振動とピッチ振動とが発生し得る。こうした車体の振動をばね上振動と呼ぶ。ばね上振動は、ばね上共振周波数（例えば、１．５Ｈｚ）近傍にて振動する。

ばね上振動に対しては、ばね上振動に同期させてエンジン３０の駆動トルク（車輪に発生させる駆動力）を変化させることによって、車体２にばね上振動を抑制する方向の力を発生させることができる。そこで、ＥＣＵ５０は、ドライバー要求トルクに、ばね上振動を抑制するための振動抑制トルクを加算した値を目標トルクに設定する。そして、ＥＣＵ５０は、車輪１０が目標トルクを発生するようにエンジン３０の駆動トルクを制御する。尚、駆動トルクを用いたばね上制振制御は、特に、車体のピッチ振動の抑制に有効であるため、少なくとも、ピッチ振動を抑制するものであればよい。

例えば、車体２がノーズダウンする方向にピッチする場合には、車両が加速する方向の振動抑制トルクを設定する。これにより、車体２にノーズアップする方向にピッチモーメントを付与することができる。同様に、車体２がノーズアップする方向にピッチする場合には、車両が減速する方向の振動抑制トルク(制動トルク)を設定する。これにより、車体２にノーズダウンする方向にピッチモーメントを付与することができる。従って、ばね上振動を抑制する振動抑制トルクは、ばね上振動に同期して、正負に脈動する。

図２は、ＥＣＵ５０に設けられた駆動力制御部１００の機能ブロックを表す。駆動力制御部１００における各ブロックは、ＥＣＵ５０に設けられたマイクロコンピュータのＣＰＵが、ＲＯＭに格納されたインストラクション（プログラム）を実行することにより実現するようになっている。

駆動力制御部１００は、ドライバー要求トルク演算部１０１、振動抑制トルク演算部１０２、上下限値設定部１０３、上下限制限部１０４、加算部１０５、および、制御指令部１０６を備えている。

ドライバー要求トルク演算部１０１は、ドライバーの加減速要求を表わすアクセルペダルセンサ６１によって検出されたアクセル操作量θａに基づいて、ドライバーの要求する駆動装置３の目標出力トルクであるドライバー要求トルクＴｄを演算する。ドライバー要求トルク演算部１０１は、例えば、アクセル操作量θａが大きくなるにしたがって増加するドライバー要求トルクＴｄを設定したドライバー要求トルクマップを記憶し、このドライバー要求トルクマップを使ってドライバー要求トルクＴｄを算出する。ドライバー要求トルク演算部１０１は、算出したドライバー要求トルクＴｄを表す信号を、振動抑制トルク演算部１０２および加算部１０５に出力する。尚、ＥＣＵ５０は、ドライバー要求トルク演算部１０１がドライバー要求トルクＴｄを算出する処理と並行して、図示しない変速比制御機能部において、アクセル操作量θａ（あるいは、アクセル操作量θａと車速と）に基づいてトランスミッション３１の変速段を制御する。

振動抑制トルク演算部１０２は、ばね上振動（車体２の振動）が最小となるようにドライバー要求トルクＴｄを補正する補正トルク（ばね上制振制御量）を演算する機能部である。この振動抑制トルク演算部１０２によって演算される補正トルクを振動抑制トルクＴｃと呼ぶ。振動抑制トルクＴｃの演算方法については、種々の手法が知られているため、それらのうちの任意のものを採用すればよい。

本実施形態においては、振動抑制トルク演算部１０２は、例えば、本願出願人の出願した特開２００８−２３１９８９公報（特許第４８３５４８０）において示されている「制振制御器」と同等の構成とする。従って、上記公報に記載された種々の演算手法については、本願明細書に組み込みできるものである。

図３は、振動抑制トルク演算部１０２の構成を制御ブロックの形式にて模式的に示したものである。振動抑制トルク演算部１０２は、車輪トルク換算部１０２１と、フィードフォワード制御部１０２２と、フィードバック制御部１０２３と、駆動トルク換算部１０２４とを備えている。

車輪トルク換算部１０２１は、ドライバー要求トルクＴｄを、車輪トルクに換算し、その換算値であるドライバー要求車輪トルクＴｗ０を表す信号をフィードフォワード制御部１０２２に供給する。フィードフォワード制御部１０２２は、所謂、最適レギュレータの構成を有している。フィードフォワード制御部１０２２においては、車体のばね上振動の運動モデルが構築された運動モデル部１０２２ａを備えており、ドライバー要求車輪トルクＴｗ０が運動モデル部１０２２ａに入力される。運動モデル部１０２２ａでは、入力されたドライバー要求車輪トルクＴｗ０に対する車体の状態変数の応答が算出され、補正量算出部１０２２ｂにて、その状態変数を最小に収束させるドライバー要求車輪トルクの補正量が算出される。

フィードバック制御部１０２３においては、駆動輪１０Ｒの車輪速センサ６２RL，６２RRによって検出された車輪速度ω(車輪回転速度)が入力され、その車輪速度ωに対してバンドカットフィルタ１０２３ａによりフィルタ処理が施される。これにより、車輪速度ωからばね上制振制御に寄与しないノイズ振動の周波数成分が除去される。フィルタ処理後の車輪速度ωは、車輪トルク推定器１０２３ｂに供給される。車輪トルク推定器１０２３ｂは、車輪速度（車輪回転速度）ωの時間微分値と、車両の質量Ｍと、車輪半径ｒとから、次式により、推定車輪トルクＴｗを演算する。
Ｔｗ＝Ｍ・ｒ²・ｄω／ｄｔ

更に、フィードバック制御部１０２３は、推定車輪トルクＴｗにＦＢゲインを乗算する。ＦＢゲインは、運動モデル部１０２２ａにおけるドライバー要求車輪トルクと推定車輪トルクとの寄与バランスを調整するためのゲインである。推定車輪トルクＴｗにＦＢゲインが乗算された値は、外乱入力としてドライバー要求車輪トルクＴｗ０に加算されて運動モデル部１０２２ａに入力される。これにより、フィードフォワード制御部１０２２においては、外乱を反映したドライバー要求車輪トルクＴｗ０の補正量を算出することができる。以下、推定車輪トルクＴｗにＦＢゲインが乗算された値を、推定車輪トルクＴｗと言い換える。

ドライバー要求車輪トルクＴｗ０の補正量は、駆動トルク換算部１０２４にて駆動装置３の要求トルクの単位に換算される。この換算された値が、ばね上振動を発生させないようにするために必要とされる振動抑制トルクである。

振動抑制トルク演算部１０２は、車体のバウンス方向およびピッチ方向の力学的運動モデルを仮定して、ドライバー要求車輪トルクＴｗ０と推定車輪トルクＴｗ（外乱）とを入力したバウンス方向およびピッチ方向の状態変数の状態方程式を構成する。振動抑制トルク演算部１０２は、この状態方程式から、最適レギュレータの理論を用いてバウンス方向及びピッチ方向の状態変数をゼロに収束させる入力（トルク値）を決定する。このトルク値が、ばね上制振制御用のトルク、つまり、ドライバー要求トルクＴｄを補正する振動抑制トルクＴｃとされる。この振動抑制トルクＴｃは、ドライバー要求トルクＴｄに加算されたときに、ばね上振動が抑制されるように、その方向（正負）が決められる。

このような運動モデルとしては、例えば、図４に示すように、車体２を質量Ｍと慣性モーメントＩの剛体Ｓとみなし、その剛体Ｓが弾性係数ｋｆおよび減衰率ｃｆの前輪サスペンション２０ｆと、弾性率ｋｒおよび減衰率ｃｒの後輪サスペンション２０ｒによって支持されているモデルが挙げられる。この場合の車両重心Ｃｇにおけるバウンス方向の運動方程式とピッチ方向の運動方程式については、それぞれ式（１ａ）、式（１ｂ）のように表わすことができる。

式（１ａ）、（１ｂ）において、Ｌｆ，Ｌｒは、それぞれ車両重心Ｃｇから前輪軸までの距離と後輪軸までの距離を表わしており、ｒは、車輪半径を表わす。また、ｈは、路面から車両重心Ｃｇまでの高さを表わしている。尚、式（１ａ）において、右辺の第１項と第２項は、前輪軸からの力の成分であり、第３項と第４項は、後輪軸からの力の成分である。また、式（１ｂ）において、右辺の第１項は、前輪軸からの力のモーメント成分であり、第２項は、後輪軸からの力のモーメント成分であり、第３項は、駆動輪１０Ｒで発生している車輪トルクＴ（＝Ｔｗ０＋Ｔｗ）が車両重心Ｃｇ周りに与える力のモーメント成分である。

式（１ａ）、（１ｂ）は、車体２の変位ｚ，θとこれらの変化率ｄｚ／ｄｔ、ｄθ／ｄｔを状態変数ベクトルＸ（ｔ）として、次式（２ａ）のように線形システムの状態方程式の形式に書き換えることができる。
ｄＸ（ｔ）／ｄｔ＝Ａ・Ｘ（ｔ）＋Ｂ・ｕ（ｔ） ・・・（２ａ）
この式（２ａ）において、Ｘ（ｔ），Ａ，Ｂは、それぞれ下記の通りである。

行列Ａの各要素ａ１〜ａ４、および、ｂ１〜ｂ４は、それぞれ上記式（１ａ），（１ｂ）にｚ、θ、ｄｚ／ｄｔ、ｄθ／ｄｔの係数をまとめることにより、以下の通りとなる。
ａ１＝−（ｋｆ＋ｋｒ）／Ｍ
ａ２＝−（ｃｆ＋ｃｒ）／Ｍ
ａ３＝−（ｋｆ・Ｌｆ−ｋｒ・Ｌｒ）／Ｍ
ａ４＝−（ｃｆ・Ｌｆ−ｃｒ・Ｌｒ）／Ｍ
ｂ１＝−（Ｌｆ・ｋｆ−Ｌｒ・ｋｒ）／Ｉ
ｂ２＝−（Ｌｆ・ｃｆ−Ｌｒ・ｃｒ）／Ｉ
ｂ３＝−（Ｌｆ^２・ｋｆ＋Ｌｒ^２・ｋｒ）／Ｉ
ｂ４＝−（Ｌｆ^２・ｃｆ＋Ｌｒ^２・ｃｒ）／Ｉ

また、式（２ａ）のｕ（ｔ）は、
ｕ（ｔ）＝Ｔ
であり、その式（２ａ）にて表わされるシステムの入力である。

従って、式（１ｂ）より、行列Ｂの要素ｐ１は、
ｐ１＝ｈ／（Ｉ・ｒ）
となる。

式（２ａ）の状態方程式において、ｕ（ｔ）を次式（２ｂ）のようにおくと、式（２ａ）は、次式（２ｃ）のように表わされる。
ｕ（ｔ）＝−Ｋ・Ｘ（ｔ） ・・・（２ｂ）
ｄＸ（ｔ）／ｄｔ＝（Ａ−ＢＫ）・Ｘ（ｔ） ・・・（２ｃ）

従って、Ｘ（ｔ）の初期値Ｘ_０（ｔ）をＸ_０（ｔ）＝（０，０，０，０）と設定して（トルク入力がされる前には振動はないものとする）、状態変数ベクトルＸ（ｔ）の微分方程式（式２ｃ）を解いたときに、Ｘ（ｔ）、即ち、バウンス方向およびピッチ方向の変位、および、それらの時間変化率の大きさをゼロに収束させるゲインＫが決定されれば、ばね上振動を抑制するトルク値ｕ（ｔ）が決定されることになる。

ゲインＫは、最適レギュレータ理論を用いて決定することができる。この理論によれば、次式（３ａ）にて表わされる２次形式の評価関数Ｊ（積分範囲は０〜∞）の値が最小となるとき、状態方程式（２ａ）においてＸ（ｔ）が安定的に収束する。
Ｊ＝１／２・∫（Ｘ^ＴＱＸ＋ｕ^ＴＲｕ）ｄｔ ・・・（３ａ）
また、この評価関数Ｊを最小にする行列Ｋは、
Ｋ＝Ｒ^−１・Ｂ^Ｔ・Ｐ
により与えられることも知られている。

ここで、Ｐは、次式で表わされるリカッティ方程式の解である。
−ｄＰ／ｄｔ＝Ａ^ＴＰ＋ＰＡ＋Ｑ−ＰＢＲ^−１Ｂ^ＴＰ
このリカッティ方程式は、線形システムの分野において知られている任意の方法により解くことができ、これによりゲインＫが決定される。

尚、評価関数Ｊおよびリカッティ方程式中のＱ，Ｒは、それぞれ任意に設定される半正定対称行列、正定対称行列であり、システムの設計者により決定される評価関数Ｊの重み行列である。例えば、この運動モデルの場合、Ｑ，Ｒは、

などと置いて、上記式（３ａ）において、状態変数ベクトルＸ（ｔ）の成分のうちの特定のもの（例えば、ｄｚ／ｄｔ、ｄθ／ｄｔ）のノルム（大きさ）をその他の成分（例えば、ｚ、θ）のノルムより大きく設定すると、ノルムを大きく設定された成分が相対的に、より安定的に収束されることとなる。また、Ｑの成分の値を大きくすると、過渡特性重視、即ち、状態変数ベクトルＸ（ｔ）の値が速やかに安定値に収束し、Ｒの値を大きくすると、消費エネルギーが低減される。

振動抑制トルク演算部１０２においては、運動モデル部１０２２ａでトルク入力値を用いて式（２ａ）の微分方程式を解くことにより状態変数ベクトルＸ（ｔ）が算出される。そして、補正量算出部１０２２ｂにて、上記のように状態変数ベクトルＸ（ｔ）をゼロまたは最小値に収束させるように決定されたゲインＫを、運動モデル部１０２２ａの出力である状態ベクトルＸ（ｔ）に乗じた値Ｕ（ｔ）が演算されて、駆動トルク換算部１０２４に供給される。駆動トルク換算部１０２４は、値Ｕ（ｔ）を駆動装置３のトルクに換算する。この換算された駆動トルクが、ばね上制振制御用のトルク、つまり、ドライバー要求トルクＴｄを補正する振動抑制トルクＴｃとされる。振動抑制トルク演算部１０２は、振動抑制トルクＴｃを上下限制限部１０４に出力する。

振動抑制トルク演算部１０２においては、共振システムが構成されているため、任意の入力に対して状態変数ベクトルＸ（ｔ）の値が、実質的にシステムの固有振動数の成分のみとなる。従って、ドライバー要求トルクＴｄに振動抑制トルクＴｃを加算したトルクを、目標トルクとして、駆動装置３が目標トルクを発生するように、エンジン３０の駆動トルクを制御すれば、ばね上共振周波数（本実施形態では、例えば、１．５Ｈｚ）のばね上振動を抑制することができる。

しかし、振動抑制トルクＴｃには、エンジン３０の基本性能を確保するために、上下限値が設定されている。ここで、上下限値と表現しているのは、振動抑制トルクＴｃが、ドライバー要求トルクＴｄを増加させる方向に作用する駆動力と減少させる方向に作用する負の駆動力（制動力）とが、交互に現れる波状となるためである。排気量の小さいエンジン３０を有する駆動装置３においては、エンジン３０で発生させることができる駆動トルクに対する振動抑制トルクＴｃ(振幅)の比率が大きい。このため、特に、ガソリンエンジンの場合には、振動抑制トルクＴｃに合わせてエンジン駆動トルクを変動させると、振動抑制トルクＴｃに対応するスロットルの開度変化分が大きくなり、エンジン３０の空燃比制御が難しくなる。このため、振動抑制トルクの上下限制限（振動抑制トルクＴｃの上限制限と下限制限）が施される。

上下限制限部１０４は、振動抑制トルク演算部１０２によって演算された振動抑制トルクＴｃに上下限制限を施す機能部である。この上下限制限部１０４は、上下限値設定部１０３により設定された上下限値に基づいて、振動抑制トルクＴｃに上下限制限を施す。

エンジン３０の駆動トルクは、トランスミッション３１の変速比によって増幅される。従って、ばね上制振制御を行う際には、トランスミッション３１の現在の変速比に応じて、振動抑制トルクＴｃの上下限制限を設定するようにすれば、ばね上制振制御能力をできるだけ発揮させることができる。

これに対して、従来装置においては、振動抑制トルクの上下限値は一定値に固定されていた。この場合、トランスミッションがどの変速段に設定されている場合であっても、エンジンの基本性能が確保されるように、最も変速比が小さい最高速ギヤ段にあわせて上下限値が設定されていた。このため、例えば、車両が低速ギヤ段で走行している場合には、エンジンで出力することができる駆動トルクに対して振動抑制トルクの比率が小さい状況であるにもかかわらず、振動抑制トルクの上下限制限が緩められない。つまり、実際には、振動抑制トルクを発生させるために必要となるスロットル開度の変化が少なくてすむ状況（低速ギヤ走行中）であっても、一律に振動抑制トルクの上下限制限が行われるため、ばね上制振制御能力を十分発揮できないことがあった。

そこで、本実施形態においては、上下限値設定部１０３が、現在のトランスミッション３１の変速段を読み込み、その変速段で決まる変速比を取得する。マニュアル式のトランスミッションである場合には、トランスミッション３１の入力軸および出力軸の回転速度を検出する回転速度センサの信号を読み込んで回転速度の比から変速比を演算すればよい。

上下限値設定部１０３は、駆動装置３で発生させることが許容される振動抑制トルクＴｃの上限値Ｔｃlim^＋と下限値Ｔｃlim⁻とを、次式（１０），（１１）により演算する。
Ｔｃlim^＋＝Ｔｅlim^＋×Ｒｔ×Ｒｄ ・・・（１０）
Ｔｃlim⁻＝Ｔｅlim⁻×Ｒｔ×Ｒｄ ・・・（１１）
ここで、Ｔｅlim^＋は、エンジン３０において発生させることが許容される振動抑制トルクの上限値であり、Ｔｅlim⁻は、エンジン３０において発生させることが許容される振動抑制トルクの下限値である。エンジン振動抑制トルクの上限値Ｔｅlim^＋、および、下限値Ｔｅlim⁻は、エンジン３０の基本性能に基づいて予め一定値に設定される。Ｒｔは、現在のトランスミッション３１の変速比を表す。Ｒｄは、差動装置３３の変速比を表す。従って、Ｒｔ×Ｒｄは、エンジン３０から車輪１０までのオーバーオールギヤ比を表す。

振動抑制トルクは、車両の駆動力を増加させる方向に作用する正のトルクと、車両の駆動力を減少させる方向に作用する負のトルクとが交互に脈動波状に現れるため、上限値Ｔｃlim^＋は正の値となり、下限値Ｔｃlim⁻は負の値となる。上記式（１０），（１１）から理解されるように、変速比の大きな低速ギヤで走行している状況においては、上限値Ｔｃlim^＋、および、下限値Ｔｃlim⁻の絶対値を大きくすることができる。
エンジン振動抑制トルクの上限値Ｔｅlim^＋、および、下限値Ｔｅlim⁻は、本発明における駆動源振動抑制トルク上下限値に相当する。また、オーバーオールギヤ比（Ｒｔ×Ｒｄ）が、本発明における変速比取得手段が取得する変速比に相当する。以下、振動抑制トルクＴｃの上限値Ｔｃlim^＋と下限値Ｔｃlim⁻とについて、それらを区別しない場合には、上下限値Ｔｃlimと総称する。

上下限値設定部１０３は、演算した上下限値Ｔｃlimを上下限制限部１０４に供給する。上下限制限部１０４は、振動抑制トルク演算部１０２によって演算された振動抑制トルクＴｃに対して、上下限値Ｔｃlimを使って上下限制限を施す。以下、上下限制限の施された振動抑制トルクＴｃを最終振動抑制トルクＴｃ*と呼ぶ。例えば、上下限制限部１０４は、振動抑制トルクＴｃが上下限値Ｔｃlimの範囲に入らない場合には、振動抑制トルクＴｃが正の値であれば、最終振動抑制トルクＴｃ*をＴｃlim^＋に設定し（Ｔｃ*＝Ｔｃlim^＋）、振動抑制トルクＴｃが負の値であれば、最終振動抑制トルクＴｃ*を下限値Ｔｃlim⁻に設定する（Ｔｃ*＝Ｔｃlim⁻）。また、上下限制限部１０４は、振動抑制トルクＴｃが上下限値Ｔｃlimの範囲に入っている場合（Ｔｃlim⁻≦Ｔｃ≦Ｔｃlim^＋）には、振動抑制トルクＴｃを補正しない。つまり、最終振動抑制トルクＴｃ*を振動抑制トルクＴｃと等しい値にする（Ｔｃ*＝Ｔｃ）

図５は、車速、トランスミッションの変速比Ｒｔ、振動抑制トルクの上下限値Ｔｃlim、振動抑制トルクＴｃの推移を表している。本実施形態の車両のトランスミッション３１は、最も変速比の大きい１速から最も変速比の小さい６速まで切替可能となっている。図示するように、トランスミッション３１の変速比の切り替えに合わせて、振動抑制トルクＴｃの上下限値Ｔｃlim（Ｔｃlim^＋，Ｔｃlim⁻）が切り替わる。つまり、変速比Ｒｔが大きいほど、振動抑制トルクＴｃの上下限値Ｔｃlimの絶対値が大きくなるように設定される。

尚、上下限制限部１０４は、ばね上制振制御が過剰に行われることを禁止するために、最終振動抑制トルクＴｃ*の上下限値である制御用上下限値Ｔｃlim’を記憶しており、上下限値設定部１０３から供給された上下限値Ｔｃlimの絶対値が制御用上下限値Ｔｃlim’よりも大きい場合には、最終振動抑制トルクＴｃ*を、この制御用上下限値Ｔｃlim’によって上下限制限を施す。

図６は、トランスミッション３１のギヤ段ごとに設定される振動抑制トルクの上下限値を表す。本実施形態においては、上限値Ｔｃlim^＋と下限値Ｔｃlim⁻とは、その絶対値が等しく設定されるため、図６においては、絶対値にて示している。図中において、各ギヤ段に３つの棒グラフが示されているが、それぞれ、右側の棒グラフｃが従来装置における上下限値(一定値)、左側の棒グラフａが上下限値設定部１０３によって設定される上下限値Ｔｃlim、中央の棒グラフｂが制御用上下限値Ｔｃlim’によって制限された最終の上下限値Ｔｃlimを表す。図示するように、最も変速比の大きいギヤ段（１速）においては、上下限値Ｔｃlimが制御用上下限値Ｔｃlim’よりも大きくなるため、最終的な振動抑制トルクＴｃの上下限値は、制御用上下限値Ｔｃlim’に制限される。

上下限制限部１０４は、上下限制限を施した最終振動抑制トルクＴｃ*を加算部１０５に供給する。加算部１０５は、ドライバー要求トルク演算部１０１によって演算されたドライバー要求トルクＴｄと、上下限制限部１０４によって上下限制限が施された最終振動抑制トルクＴｃ*とを加算し、加算結果（Ｔｄ＋Ｔｃ*）を目標トルクに設定する。加算部１０５は、算出した目標トルクを制御指令部１０６に供給する。

制御指令部１０６は、駆動装置３で目標トルクが発生するように、エンジン３０のアクチュエータに制御指令（例えば、電子スロットルの目標スロットル開度）を送信する。この場合、制御指令部１０６は、トランスミッション３１の変速比とエンジン３０の駆動トルクとによって駆動装置３から目標トルクが出力されるようにエンジン３０の制御量を演算し、その制御量を表す制御指令をアクチュエータに送信する。これにより、駆動装置３が目標トルクを発生し、車体２の振動が抑制される。

以上説明した本実施形態の車両の駆動力制御装置によれば、トランスミッション３１の変速比が大きいほど、振動抑制トルクＴｃの上下限値Ｔｃlimの絶対値が大きくなるように設定される。同じ振動抑制トルクを発生させる場合でも、トランスミッション３１の変速比が大きいほど、振動抑制トルクＴｃに対応するスロットル開度の変化が小さくてすむ。従って、本実施形態によれば、エンジン３０の基本性能（空燃比など）を維持しつつ、できるだけ、ばね上制振制御能力を発揮させることができる。つまり、従来、低速ギヤでの走行中において必要以上に制限されていた振動抑制トルクを適正な値にまで増加させることによって、低速ギヤでの走行中において、ばね上制振制御能力を発揮させることができる。

以上、本実施形態にかかる車両の駆動力制御装置について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

例えば、本実施形態においては、振動抑制トルク演算部１０２において、車両の運動モデルを用いて振動抑制トルクＴｃを演算しているが、これに代えて、実際に車体２の振動状態を検出し、その検出値に基づいて、車体２の振動を抑制する方向の駆動トルクを駆動装置３に発生させる構成であってもよい。例えば、振動抑制トルク演算部１０２は、車体２のピッチレートＰＲを検出し、そのピッチレートＰＲに所定のゲインＧを乗算した値であって、車体２のピッチ振動を抑制する方向に向き(駆動方向、または、制動方向）が設定されたトルクを、振動抑制トルクＴｃに設定するようにしてもよい。

１…車両、２…車体、３…駆動装置、１０…車輪、２０…サスペンション、３０…エンジン、３１…トランスミッション、３３…差動装置、６１…アクセルペダルセンサ、６２…車輪速センサ、６３…エンジン状態センサ、１００…駆動力制御部、１０１…ドライバー要求トルク演算部、１０２…振動抑制トルク演算部、１０３…上下限値設定部、１０４…上下限制限部、１０５…加算部、１０６…制御指令部、Ｔｃ*…最終振動抑制トルク、Ｔｃ…振動抑制トルク、Ｔｃlim^＋…上限値、Ｔｃlim⁻…下限値、Ｔｅlim^＋…エンジン振動抑制トルク上限値、Ｔｅlim⁻…エンジン振動抑制トルク下限値、Ｔｃlim’…制御用上下限値、Ｔｄ…ドライバー要求トルク。

Claims (2)

1. 走行用駆動源および変速機を備え、前記走行用駆動源の駆動トルクを変速機を介して車輪に伝達して前記車輪を駆動する駆動装置と、
   車体に発生するばね上振動を抑制するための振動抑制トルクを演算する振動抑制トルク演算手段と、
   前記演算された振動抑制トルクが上下限値により制限される範囲に入るように前記振動抑制トルクに上下限制限を施す上下限制限手段と、
   ドライバーのアクセル操作に基づいて設定されるドライバー要求トルクに、前記上下限制限の施された振動抑制トルクを加えた目標トルクを演算する目標トルク演算手段と、
   前記目標トルクに基づいて、前記駆動装置の駆動トルクを制御する駆動トルク制御手段と
   を備えた車両の駆動力制御装置において、
   前記変速機の現時点における変速比を取得する変速比取得手段と、
   前記取得した変速比に基づいて、前記変速比が大きいほど、前記上下限値の絶対値を大きく設定する上下限値設定手段と
   を備えた車両の駆動力制御装置。
2. 請求項１記載の車両の駆動力制御装置において、
   前記上下限値設定手段は、前記走行用駆動源において発生させることが許容される前記振動抑制トルクの上下限値である駆動源振動抑制トルク上下限値に、前記取得した変速比を乗算して、前記上下限値を設定するように構成された車両の駆動力制御装置。

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