(57)【要約】【課題】電気モーター、発電機及びバッテリーを有するサブシステムを持つハイブリッド電気自動車のパワートレインにおけるエンジンの振動を減衰する。【解決手段】エンジン始動イベントとエンジン停止イベントにおいて、エンジン及びモーターへの個別のトルク伝達経路を部分的に規定する歯車機構を用いて、エンジン・トルクがモーター・トルクと調和される。フィルター処理１２６されたモーター速度１２４が、アクティブ・モーター・トルク・ダンピング１２８を演算するのに用いられる。【選択図】図７
2006036197.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主回転動力源と、
該主動力源に機械的に接続された発電機に接続された電気モーターを含む二次回転動力源と、
車両駆動輪への第１及び第２動力伝達経路をそれぞれ部分的に規定する歯車機構とを含むハイブリッド自動車のパワートレインにおける上記主動力源における振動を減衰する方法であって、
上記主動力源の実際の速度を計測する工程と、
上記主動力源の速度命令を判定する工程と、
上記主動力源の実際の速度をフィードバック変数として用いる主動力源速度命令の閉ループ制御に基づき、上記歯車機構の要素に伝達される発電機トルクに対応する発電機トルク命令を決定する工程と、
上記歯車機構の要素と車両ドライバーにより命令されるモーター・トルクを調和して調和モーター・トルク命令を発生する工程とを有し、
エンジン始動イベントとエンジン停止イベント中のエンジン速度と加速度の変動が減衰されることを特徴とする方法。
【請求項２】
主回転動力源と、
該主動力源に機械的に接続された発電機に接続された電気モーターを含む二次回転動力源と、
車両駆動輪への第１及び第２動力伝達経路をそれぞれ部分的に規定する歯車機構とを含むハイブリッド自動車のパワートレインにおける上記主動力源における振動を減衰する方法であって、
上記主動力源の実際の速度を計測する工程と、
上記主動力源の目標速度を命令する工程と、
上記電気モーターの実際の回転速度を計測する工程と、
上記主動力源の速度命令を決定する工程と、
上記歯車機構が、上記歯車要素のトルクと車両ドライバーにより命令される上記電気モーターのトルクを調和して、調和モーター・トルク命令を発生するように、上記主動力源の実際の速度をフィードバック変数として用いる主動力源速度命令の閉ループ制御に基づき、上記歯車機構の要素に伝達される発電機トルクに対応する発電機トルク命令を決定する工程と、
上記電気モーターの実際の回転速度の関数として、上記電気モーターのアクティブ・ダンピング・トルクを導く工程と、
上記アクティブ・ダンピング・モーター・トルクと上記調和モーター・トルク命令とを組み合わせて、有効モーター・トルク命令を決定する工程とを有し、
エンジン始動イベントとエンジン停止イベント中のエンジン速度と加速度の変動が減衰されることを特徴とする方法。
【請求項３】
上記主動力源が、上記自動車の駆動輪に機械的に接続されるエンジンであり、
上記モーターが上記エンジンとは独立して上記駆動輪に接続されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
上記主動力源が、上記自動車の駆動輪に機械的に接続されるエンジンであり、
上記モーターが上記エンジンとは独立して上記駆動輪に接続されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項５】
上記アクティブ・ダンピング・トルクが、モーター速度フィルターを用いて演算されることを特徴とする請求項２又は４に記載の方法。
【請求項６】
上記モーター速度フィルターが、計測されたモーター速度の微分により特徴付けられることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
上記歯車機構の上記要素に伝達される発電機トルクが、上記発電機の慣性トルク値を判定し、該発電機慣性トルク値を上記発電機トルクと組み合わせることにより、決定されることを特徴とする請求項１又は３に記載の方法。
【請求項８】
上記歯車機構の上記要素に伝達される発電機トルクが、上記発電機の慣性トルク値を判定し、該発電機慣性トルク値を上記発電機トルクと組み合わせることにより、決定されることを特徴とする請求項２、４、５、６又は７のいずれか１つに記載の方法。
【請求項９】
エンジン、電気モーター、バッテリー及び発電機を有するサブシステムと、上記エンジン及び上記モーターから車両駆動輪への別個のトルク伝達経路をそれぞれ部分的に規定する歯車機構とを含み、
上記発電機が上記歯車機構を介して上記エンジンに機械的に結合されるハイブリッド自動車のパワートレインにおける上記エンジンを制御する方法であって、
上記エンジンの実際の回転速度を計測する工程と、
上記電気モーターの実際の回転速度を計測する工程と、
エンジン速度命令を決定する工程と、
上記歯車機構が、上記歯車要素のトルクと車両ドライバーにより命令される上記電気モーターのトルクを調和して、調和モーター・トルク値を決定するように、上記エンジン速度命令の関数として、上記歯車機構の要素に伝達されるトルクに対応する発電機トルクを決定する工程と、
上記調和モーター・トルク命令に基づき有効モーター・トルクを演算する工程とを有し、
エンジン始動イベントとエンジン停止イベント中のエンジン速度と加速度の変動が減衰されることを特徴とする方法。
【請求項１０】
上記有効モーター・トルク命令が、アクティブ・ダンピング・モーター・トルクを求めるために上記実際のモーター回転速度をフィルター処理し、そして上記アクティブ・ダンピング・モーター・トルクを上記調和トルク値と組み合わせることにより、演算されることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主動力源と電気モーター動力源とを持つハイブリッド電気自動車の動力伝達を管理する方法に関し、より具体的には、発進と停止動作中の主動力源の振動を軽減する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に開示されているもののようなハイブリッド電気自動車パワートレインにおいて、電気モーターとエンジンが、変速歯車機構を介して車両の駆動輪へ動力を分配するのに用いられる。歯車機構は、エンジンから車両の駆動輪へ複数の動力伝達経路を確立し、歯車機構の反応要素がバッテリーモーター発電機の電力源構成における発電機に接続されて駆動され得る。この構成における発電機とエンジンは、歯車機構を介して機械的に接続される。バッテリーが、発電機とモーターのためのエネルギー蓄積媒体として機能する。
【０００３】
一つの動作モードにおいて、主動力源として機能するエンジンは、発電機が反応トルクを確立するので、前進方向に駆動トルクを発生することになる。反応トルクは、エンジンによる完全に機械的な走行中には、発電機ブレーキによっても、確立され得る。
【０００４】
この種の遊星歯車機構の特性のために、エンジン速度は、車速から切り離され、発電機速度の制御により決定される、と考えることができる。この結果が、分割された動力供給経路であり、第１の経路は、エンジン・トルク出力要素からの機械的経路であり、第２の経路は、発電機に電気的に接続されるモーターへ電気エネルギーが分配される電気的な経路である。電気エネルギー伝達経路と機械エネルギー伝達経路との機能の分離のために、モーター、発電機及び歯車機構からなる変速機は、通常の無段変速機（continuously variable transmission: CVT）のそれと同様の動力伝達特性を持つものとみなすことができる。
【０００５】
モーターが二次動力源である形式のパワートレイン構成において、電気モーターは、バッテリーからエネルギーを引き出し、エンジンとは独立して推進を行ない、それで、前進又は後進のいずれの方向にも車両を駆動する。更に、電気モーターは、車両制動中に、電気制動トルクを供給して、車両の慣性エネルギーを回収することができる。ハイブリッドではない通常のパワートレインにおけるそのような慣性エネルギーは、熱の形で失われることになる。ハイブリッド電気自動車パワートレインの回収された車両慣性エネルギーは、バッテリーを充電するのに用いることができる。更に、歯車機構のワンウェイ・カップリングが反応部材として機能するときに、バッテリーのエネルギーを用いるモーターとして機能することができ、それにより、車両が前進方向に推進され得る。
【０００６】
主動力源と二次動力源は、ドライバーのトルクに対する要求を満たし、より良好な加速性能を得るために、同時に車両を前進方向に推進することができる。
【０００７】
通常の車両用CVTパワートレインは、最も効率的な速度とトルクの領域でエンジンを動作させることにより、燃料経済性を向上し、望ましくないエンジン排出物を低減することを、可能とする。前述の種類のハイブリッド・パワートレインは、通常のCVTパワートレインを備えた車両と比較しても更に効果的に燃料経済性及び排気浄化性能を向上する可能性を持っている。これは、二つの動力源の使用の結果である同等の車両性能を提供しながら、エンジンの大きさを小さくすることができる、という事実による。それはまた、必要とされるエンジン動作状態が燃料経済性と排気浄化性に対して望ましくないときには、エンジンを停止することができるので、エンジン動作をより最適化できる、という事実にもよる。更に、前述のように、車両のエンジン・ブレーキ中に発生する回収可能な慣性エネルギーを捕捉して、バッテリーに蓄えることが可能である。
【０００８】
性能向上、燃料経済性向上及び排気浄化性能向上のために、二つの動力源を途切れなく協働するように統合するため、二つ動力源の制御の調和が必要とされる。この制御は、特許文献１に開示されているように、二つの動力源のそれぞれからの動力分配を制御及び管理する階層的な車両システム制御器を用いることにより、行なわれる。パワートレインのサブシステム及び構成部が機能している通常のパワートレイン動作状態のもとで、車両システム制御器は、ドライバーの加速又は減速の要求を判断し、ドライバー要求に基づき、バッテリー動力限界を含む所定のパワートレイン動力限界内で、駆動輪トルク命令を決定する。更に、車両システム制御器は、ドライバーの要求を満たし、そして燃料経済性、エンジン排気浄化性能、運転性などの具体的な車両性能を満たすためには、各動力源が何時そしてどれだけの動力を発生する必要があるかを決定する。それで、車両システム制御器は、エンジンが何時停止されるべきか、そして何時始動されるべきかを決定することになる。それはまた、エンジンが動作中に所定の動力要求に対するエンジン速度とエンジン・トルクの動作点を決定する。
【０００９】
先に説明したように、ハイブリッド電気自動車パワートレインにおける燃料経済性と排気浄化性能の向上を得るために取り得る方策の一つが、エンジンがそれの所望の効率的な動作領域で動作できないとき、例えば、車両が都市走行中に交通信号で停止させられたときに、エンジンを停止することである。結果として、エンジンが車両の最初の始動時に始動されなければならず、そしてエンジンがイグニッション・キーによってのみ停止され得る通常のパワートレインとは異なり、ハイブリッド電気自動車パワートレインにおけるエンジンは、通常の都市走行中において、比較的頻繁に始動と停止を繰り返されることになる。このようなハイブリッド電気自動車のエンジンの起動と停止イベントは、ドライバーには予期され得ないないものである。それで、それらのイベントは、認知不能であることが求められる。
【００１０】
エンジン起動が、シート・トラック加速度（車両シートのトラック（レール）で検出される加速度）の発振がないのが望ましい。現実には、エンジン始動は、ハーシュネス（harshness）により特徴付けられる望ましくない振動を起こす傾向を持つことになる。そのような振動と荒いパワートレイン作動は、二つの別々の段階において、起こる。第１段階は、エンジンの速度上昇段階若しくはクランキング段階である。第２段階は、エンジンの初期燃焼段階である。これら二つの別々の段階は、二つの振動源により起こされており、第１の振動源は、エンジン速度上昇中のエンジン気筒内の圧縮力であり、第２の振動源は、エンジン始動動作中の急激な初期燃焼力である。
【００１１】
エンジン・クランキング段階中、特許文献１に開示された形式のパワートレインにおける発電機は、エンジン起動又はエンジン着火を得るためにエンジンを回転上昇させるクランキング・トルクを供給する。これら圧縮力とエンジン・ピストンの往復運動が生じさせる慣性力は、エンジンのねじり共振振動モードを起振することができる。エンジン速度が適切に制御されないならば、振動がエンジンのねじり共振範囲を通るので、ねじり共振振動周波数が、車両ドライバーに認知可能である。これは、エンジン・ブロックの「震え（shaking）」をも起こし得る。更に、モーターとして機能する発電機によりエンジンがクランキングされているときに、発電機と車両の駆動輪との間の機械的な結合のために、発電機のクランキング・トルクが、駆動系を経由して伝達される。このクランキング・トルクは、駆動系のねじり共振モードを起振する可能性がある。同様に、エンジン始動イベントの初期燃焼段階において、急激な初期エンジン燃焼トルクが、エンジンのねじり振動モードを駆動系のねじり振動モードと共に起振する可能性がある。
【００１２】
シリンダーの燃焼力は、エンジンが車両システム制御器により停止させられるとき、エンジンの回転降下中にも経験され得る。
【００１３】
エンジンと駆動系の共振振動及び、エンジンの「震え」の結果として、車両シャシーにおけるパワートレイン・マウントを介して、車体振動及びハーシュネスが生じる。
【００１４】
特許文献２は、遊星歯車のトルク分配ユニットと協働するエンジン及び二つのモーターを持つハイブリッド電気自動車のパワートレインを開示している。エンジンとモーターからの動力伝達を管理するのに用いられる制御器は、エンジンを始動するために、発電機トルク命令特性を規定する。
【００１５】
特許文献１のパワートレインの場合におけるように、特許文献２のパワートレインの発電機は、エンジン始動トルクを提供するのに用いられる。トルク特性は、エンジンが冷間にあるか否かに基づき変動する。ドライバー・トルク命令がエンジン始動のために適用されるときに、制御器は、エンジン速度を管理する開ループの中にある。望ましくないエンジン始動時の振動の結果起こり得る一定の動作状態を補うためのフィードバック閉ループ的なものはない。更に、エンジンが始動された後で、速度フィードバック閉ループ制御への移行がある。この開ループ制御から閉ループ制御への移行は、それ自身で、初期燃焼期間中の望ましくないエンジン始動及びハーシュネスを導入することがあり得る。
【００１６】
モーター及びエンジンから車両の駆動輪へ複数のトルク伝達経路を確立するためにエンジン、二つのモーター及び遊星歯車機構を用いるハイブリッド電気自動車パワートレインの別の例が、特許文献３に開示されている。特許文献３は、エンジン停止動作中に、特許文献２の開ループ制御と同様の態様でエンジン速度を低下させるための発電機トルク命令特性について記載する。特許文献３は、エンジンが、エンジン停止動作中の瞬間的な逆転トルクの対象となる可能性に対して、対処していない。エンジン振動により起こり得るトルクの反転に対する対策がない。更に、特許文献２又は特許文献３のいずれにも、エンジンの停止及び始動動作中の駆動系振動を抑えるためのアクティブ・ダンピングは開示されていない。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００５／０６１５６４号明細書
【特許文献２】米国特許第６２４７４３７号明細書
【特許文献３】米国特許第６２７８１９５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明の目的は、エンジン始動動作及びエンジン停止動作中にハイブリッド電気自動車パワートレインにおける振動及びハーシュネスを最小にすること、及び、エンジン・クランキング中、初期燃焼中そしてエンジン回転降下中の振動源における振動を最小化することである。これは、振動源により起振された駆動系振動を抑え、エンジン速度がどのように変化するかを制御し、そして、アクティブ・モーター・ダンピングを用いてパワートレイン振動を抑えることにより、行なわれる。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
特許文献１の構造に場合におけるような、発電機が、エンジン始動のためにエンジン速度を上昇させるためのクランキング・トルクを供給する。このクランキング・トルクは、エンジン始動振動レベルを決定する。発電機質量の加速又は減速による発電機の慣性トルクは、歯車機構により規定される分割動力伝達経路内の機械的な特性のために歯車機構のトルク出力要素に反映されることにある。この反映されたトルクが、車両駆動輪へ瞬間的な反転トルクを加える傾向を持つことになる。この反映されたトルクに対処するために、モーターはそのとき、駆動トルクの変動が減衰されるように、駆動輪に等しい量のトルクを供給することになる。これは、モーターと発電機との間でトルク制御を調和することによりなされる。
【００１９】
エンジン停止動作中、発電機は、エンジン速度を低下させるために、エンジンにトルク負荷を与えることになる。回転降下が生じる態様は、エンジン停止動作中のエンジン振動及びハーシュネスに影響する。モーターは、車両駆動輪に瞬間的な反転車両駆動トルクを加えることにより、回転降下中のエンジン・トルクから反映されるトルクに対処することが求められる。
【００２０】
エンジン始動中にエンジンを回転上昇させ、エンジン停止動作中にエンジンを回転降下させるために必要とされる発電機トルクは、実際のエンジン速度をフィードバック変数として用いるエンジン速度に対する閉ループ制御により決定される。それで閉ループを用いる発電機は、エンジン速度を制御することができる。
【００２１】
発電機速度はエンジン速度命令から求めることができ、そして実際の速度は歯車機構の運動学に基づくので、閉ループ制御を、発電機速度を制御するのにも用いることができる。
【００２２】
閉ループ制御の目的で、適切なエンジン速度命令が必要とされる。エンジン始動動作及びエンジン停止動作の間、エンジンのねじれ共振は、エンジンがエンジンのねじれ共振周波数領域（つまり２００〜４００ rpm）をゆっくりと通過するときに、励起され得る。車両システム制御器により発せられるエンジン速度命令は、エンジン速度がエンジンの共振周波数領域を速やかに通過して、それにより共振振動の大きさを最小化するように、閉ループ制御のためのエンジン基準速度を生成する。更に、エンジン速度命令は、外気温が低く、そして車両バッテリー容量が低いときに、より低い速度で行なわれない。
【００２３】
本発明の方法はまた、モーター・トルクが駆動系振動を抑えるときに、モーター・トルク命令を決定するアクティブ・ダンピング・トルクを提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１は、自動車のためのハイブリッド・パワートレインの概略図を示す。それは、遊星歯車機構（ユニット）１２、発電機１４及び高電圧誘導電動機とすることができる電気モーター１６を有する。歯車機構１２は、リング・ギア１８、プラネタリー・ピニオンを回転自在に支持するプラネタリー・キャリア２０及びサン・ギア２２からなる。プラネタリー・ピニオンは、サン・ギア２２とリング・ギア１８に駆動可能に係合する。キャリア２０は、内燃機関（エンジン）２６により駆動されるシャフト２４に駆動可能に接続される。オーバーランニング・カップリング（ワンウェイ・クラッチ）２８を、シャフト２４の前進駆動回転を可能としながら、その逆転を防止するために、用いることができる。
【００２５】
リング・ギア１８が、トルク伝達要素３０により、トルク伝達用カウンターシャフトの歯車機構３４のトルク入力ギア３２へ伝達される。モーター１６が、カウンターシャフト歯車機構３４のモーターにより駆動されるトルク入力シャフト３６に機械的に結合される。カウンターシャフト歯車機構３４により駆動されるギア３８は、デファレンシャルとアクスルの組立体４２を介して、駆動輪４０へ駆動可能に接続される。
【００２６】
モーター１６、発電機１４及びバッテリー制御モジュール４４は、概略的に符号４６で示される高電圧バスを介して電気的に接続される。
【００２７】
サン・ギアと発電機は、シャフト４８を介して機械的に接続される。シャフト４８は、機械式ブレーキ５２により、制動され得る。エンジン出力が機械的動力伝達経路によりのみ分配される動作モードの一つにおいて、機械式ブレーキ５２は、サン・ギア２２と発電機１４を止める。
【００２８】
変速機は、そこにおける命令信号を発する変速機制御モジュール５４の制御の下にある。３つの信号が、信号線５６におけるモーター制御信号、信号線５８における発電機制御信号及び信号線６０における発電機ブレーキ制御信号として、図１に特定される。
【００２９】
エンジン、変速機制御モジュール及びバッテリー制御モジュールは、車両システム制御器（vehicle system controller: VSC）６２の監視の下にある。制御器６２は、PRND（パーク、リバース、ニュートラル、ドライブ）モードを表示する信号線６４におけるドライバー信号に応答する。それはまた、信号線６６におけるアクセル・ペダル位置センサー（APPS）の信号及び、信号線７２におけるブレーキ・ペダル位置センサー（BPPS）応答して回生制動制御モジュール（BSCM）７０により発せられる信号線６８における回生制動命令信号に応答する。
【００３０】
車両システム制御器６２は、入力信号に応答して、目標車輪トルク命令、目標エンジン速度命令及び回生制動命令を、信号線７４において示されるように、変速機制御モジュール５４へと発する。それはまた、制御信号に応答して、モジュール４４を起動又は休止させるためのバッテリー制御モジュール遮断スイッチ信号７６を発する。
【００３１】
前述のように、発電機は、モーターとして機能するとき、サン・ギアを駆動することができる。エンジン始動イベントのエンジン速度上昇段階及び初期燃焼段階の間において、エンジン始動トルクが、反応部材として機能するリング・ギアにより、発せられる。これら二つの段階が、エンジン速度のタイムチャートである図２に示されている。時点８０において、エンジン速度上昇段階が終了し、初期燃焼段階が開始する。エンジン上昇段階は、符号８２で示される速度ゼロで始まる。
【００３２】
図２のグラフは、本発明の改良を含まないエンジンについてのエンジン速度上昇特性を示す。エンジン速度上昇段階は、エンジン速度がゼロから約１０００ rpmまで上昇するときの、符号８４で示されるような不規則な階段状の速度変化により特徴付けられる。エンジン速度上昇段階において、図３に示されるような、シート・トラック加速度（seat-track acceleration：車両シートのトラック（レール）で検出される加速度）が起こされる。エンジン始動イベントの始まりにおいて、シート・トラック加速度は、符号８６により示されるように、ゼロである。本発明の特徴を含まない典型的な始動イベントのエンジン速度上昇段階において、速度上昇段階が完了するまで、シート・トラック加速度のピークが、符号８８で示されるように確立される。
【００３３】
エンジン始動イベントにおいて速度上昇段階よりも後である初期燃焼段階の間、エンジン速度は、図２の符号９０における速度の不規則性により示されるように、不規則である可能性がある。シート・トラック加速度のパルスが作り出されるのは、符号９２におけるピーク値により示されるように、この段階である。シート・トラック加速度のパルスは、最初の燃焼行程の最後まで続く。
【００３４】
図３のグラフのためにデータを得るために、加速度計を、シート・トラック（レール）のような車両シャシーの固定した位置に置くことができる。それで、図３のグラフについて縦軸は、シート・トラック加速度のものと特定される。シート・トラック加速力は、ドライバーにより認知可能となる。
【００３５】
図４は、エンジンが１０００ rpmからゼロへ減少するエンジン停止動作イベント中のエンジン速度のタイムチャートである。典型的には、本発明を含まない制御システムにおいて、符号９４における階段状のエンジン速度により示されるように、エンジン速度は不規則である。エンジン速度が１０秒の時点から１２秒の時点までエンジン速度が下降するとき、エンジン停止動作中に経験されるシート・トラック加速度が、図５に示される。図４において符号９４において示されるように、エンジン速度が下降すると、先に説明したシート・トラック加速度パルスが作り出される。これらは、図５に示される加速度ピーク９６により、示される。図５に示される大きなピークは、パワートレインの共振周波数における加速度と減速度を表わす。エンジンと駆動系に全体についての共振周波数そしていわゆるパワートレインの「震え」は、車両シャシーのパワートレイン・マウントを介しての車両の振動とハーネスを結果として招き、それらは、車両ドライバーにより認識可能である。
【００３６】
本発明は、エンジン・クランキング、初期爆発及びエンジン回転降下中に振動源により起振される駆動形振動を抑えることにより、図３及び図５に示された振動を、最小化する。この振動の抑制は、アクティブ・モーター・ダンピングにより達成される。
【００３７】
図６は、本発明で用いられるモーターと発電機トルクを調和する制御を示す。符号９８におけるモーター・トルクについてのドライバー命令が、車両システム制御器により、作り出される。それは、図６の符号１００におけるモーター・トルク命令を作り出す。符号１０２において発電機とバッテリー制御モジュールへ発せられる発電機トルク命令が、図６の符号１０４における発電機トルクを作り出す。両方共に実質的な質量を持つ発電機ローターの慣性とサン・ギアの慣性との結果、符号１０６における発電機慣性トルクが生じ、それは、１０４における発電機トルクから引かれて、符号１０８において有効サン・ギア・トルクを発生する。変速機の変速比を考慮した後で、サン・ギア・トルクが１１０においてモーター・トルクについてのドライバー命令と組み合わせられ、有効モーター・トルク命令を１００において発生する。
【００３８】
図７は、どのようにしてモーター・トルク命令が、本発明の閉ループ制御により影響されるかを示す。符号１０２'における発電機トルク命令が、図７の符号１１２で示される車両システム制御器のエンジン速度閉ループ制御器部分により、作り出される。閉ループ制御器は、符号１１４で示されるように、車両システム制御器からエンジン速度命令を受ける。その値がローパス・フィルター１１６に供給され、フィルターの出力は、閉ループ制御器へ供給される。フィルター処理された出力は、符号１１８において示されるように、実際に計測されたエンジン速度、閉ループ・フィードバック変数と組み合わせられる。
【００３９】
エンジン速度は、１２０において閉ループの態様で制御され、１０２'において有効発電機トルク命令を発する。この結果として、発電機トルク１０４'を生じ、それは、１０６'における発電機及びサン・ギア慣性トルクと１２２において組み合わせられる。この結果が、符号１０８'における有効サン・ギア・トルクである。
【００４０】
サン・ギア・トルクが変速機変速比により調整され、そして９８'において示されるモーターにおけるドライバー・トルク命令と組み合わせられた後で、モーター・トルク命令１００'が作り出される。そのモーター・トルク命令は、図７に示されるアクティブ・ダンピング・トルク構成により、更に調整される。この構成は、１２４において示されるように実際のモーター速度が計測され、そして１２６においてフィルター処理されて、１２８においてアクティブ・モーター・トルク・ダンピング値を発生する。その値は、１００'においてモーター・トルク命令と組み合わせられ、１００''において実際のモーター・トルク出力命令を発生する。このモーター・トルク命令１００''は、図５において示されるエンジン速度下降段階のシート・トラック加速度値を減衰させる。それはまた、図３において示されるエンジン速度上昇段階のシート・トラック加速度値を減衰させる。
【００４１】
望ましい場合には、エンジン速度が閉ループ制御のためにフィードバック変数である図７に示される特性は、発電機速度のフィードバック変数が代わりに用いられるように、変更することもできる。これは、発電機速度命令をエンジン速度命令から導くことができ、実際のモーター速度は歯車機構の運動学的構成に基づくからである。
【００４２】
エンジン速度がエンジン共振周波数領域を迅速に通過するという事実ゆえにエンジンのねじり応答が回避又は減少されるので、閉ループ制御のためのエンジン速度命令が、エンジン始動及び停止動作中のノイズ、振動及びハーシュネス（NVH）を低減する。ローパス・フィルターの使用は、閉ループ制御のためのエンジン速度基準を発生するためのステップ・エンジン命令に適用される。この方法は、エンジン速度がそれらの共振周波数範囲を迅速に通過して、ねじれ振動（それの結果エンジン始動時のNVHを悪化させる）を最小にすることと、外気温が低く、利用可能なバッテリー能力が低いときに、エンジン速度が低く命令されることがないこととを、確実なものとする。これは、そのような状態の下でのステップ・エンジン速度命令の大きさが低いからであり、ローパス・フィルターの出力の上昇が遅いほど、その大きさは低い。ローパス・フィルターの時間定数は、動作状態に応じて変わる可能性がある。極端な低温又は非常に低いバッテリー出力限界の状態のもとで、低速なフィルター処理（大きな時間定数）が、バッテリー限界を越えることなしにエンジン始動動作のための適切なエンジン回転上昇を確保するために、望まれる。
【００４３】
本発明の方法は、いかなる駆動系振動をも抑制するためのモーター・トルク命令を決定するのにアクティブ・ダンピング・トルクを適用する。このアクティブ・ダンピング・トルクは、モーター速度の適切なフィルター処理により決定される。これの例は、座標の減点に近いゲイン又はリード・タグ・フィルター（lead-tag filter）を持つ導関数である。つまり、
τ = K ・ dω/dt
【００４４】
先に述べた機能を実行するのに車両システム制御器により用いられるルーチンが、図８乃至図１０に示されている。図８は、エンジン始動イベントのエンジン速度上昇段階において、発電機トルクを決定するためのルーチンを示す。実行ブロック１３０において、制御器は、入力を読み込み、それらを、車両システム制御器のRAM部分に格納する。これら入力には、動作モードとエンジン速度の判定が含まれる。判断ブロック１３２において決定されるように動作モードがエンジン始動モードであるならば、ルーチンは、実行ブロック１３４へ進むことになり、そこで、エンジン速度命令が例えば１０７５ rpmである所定値に設定される。エンジンがエンジン始動モードにないならば、ルーチンは１３６に示されるように終了することになる。
【００４５】
ステップ１３４におけるエンジン速度命令の設定に続き、ルーチンは、実行ブロック１３８へ進むことになり、そこで、エンジン速度基準値が、図７におけるローパス・フィルター１１６により決定される。この値は、図７における閉ループ制御１１２により用いられる。
【００４６】
エンジン速度基準値が決定された後で、速度誤差が、実行ブロック１４０において、実際のエンジン速度を基準エンジン速度から引くことにより、計算される。
【００４７】
ルーチンの次のステップは、図７において符号１０２'で示されたような、発電機トルク命令の計算である。これは、図８における実行ブロック１４２で実行される。
【００４８】
判断ブロック１４４において、エンジンが始動したか否かが判断される。エンジンが始動していたならば、ルーチンは終了する。始動していなければ、１４６において示されるように、ルーチンが反復される。
【００４９】
図９のフローチャートは、エンジン停止動作モードのエンジン回転降下段階での発電機トルクを決定するルーチンを示す。制御器の入力が１４８において読み込まれる。これらは、エンジン始動と実際のエンジン速度の動作モードの読み込みを含む。そのデータを用い、ステップ１５０において、エンジン動作モードがエンジン停止動作モードであるか否かが判定される。もしそうでない場合は、１５２に示されるように、ルーチンは終了する。エンジン停止動作モードが実施中ならば、ルーチンはステップ１５４へ進み、そこにおいて、エンジン速度命令をゼロrpmに設定する。そのステップには、図７の１１２におけるエンジン基準速度の決定が続く。これは、図９の実行ブロック１５５において行なわれる。
【００５０】
図９の実行ブロック１５６において、制御器１２０のための速度誤差が判定される。ルーチンはそして、実行ブロック１５７へ進み、そこで、発電機トルク命令が制御器１２０により計算される。これは、図７に示されるようにフィードバック変数としてエンジン速度を用い、そして、図９に示されるように比例定数Kpと積分定数Kiを用いる、比例−積分閉ループ制御ステップとすることができる。
【００５１】
このルーチンにおける次のステップは、判断ブロック１５８であり、そこにおいて、エンジンが停止したか否かが判断される。エンジンが停止したならば、ルーチンは終了する。停止していないならば、１６０において示されるように、ルーチンは繰り返される。
【００５２】
図１０は、図７に示されるアクティブ・モーター・ダンピング構成を用いてモーター・トルク命令を決定する制御ルーチンを示す。制御器は、図１０のルーチンの開始時に、エンジン始動動作とエンジン停止動作のためのモーター・トルクを決定するのに必要な入力を読み込む。図７の９８'において示されるドライバー・トルク命令が、図１０の実行ブロック１６２において、モーター速度及び発電機速度と共に読み込まれる。発電機速度が、図７の１０６'において見られる発電機慣性トルクの計算において、必要とされる。
【００５３】
ルーチンの次のステップは、ブロック１６４において示されるように、アクティブ・ダンピング・トルクの計算を含む。アクティブ・ダンピング・トルクは、モーター・トルクの時間微分により掛けられたダンピング定数K、若しくは、前述のように、いわゆる「リード・タグ」フィルター処理されたモーター速度に等しい。そのステップには、ブロック１６６におけるステップが続き、そこにおいて、図７の１００''において示されるようなモーター・トルク命令が計算される。モーター・トルク命令は、以下のように、決定される。
τmotor_cmd = τdriver_cmd @ mot - Tgear_ratio (τgen_cmd - τgen_inertia) - τactive_damping
ここで、τmotor_cmdはモーター・トルク命令
τdriver_cmd @ motはモーターにおけるドライバー・トルク命令、
Tgear_ratioは変速機の変速比、
τgen_cmdは発電機トルク命令、
τgen_inertiaは発電機慣性トルク、そして
τactive_dampingはアクティブ・ダンピング・モーター・トルクである。
【００５４】
図１に示されたパワートレイン・システムの特定の実施形態は、ハイブリッド電気自動車のパワートレインの構成の一つを現すものであるが、本発明は、図１に示された形式のハイブリッド電気自動車パワートレインへの適用に限定されるものではない。それは、エンジン及び電気モーターのような動力源が、車両の駆動輪へつながる複数の動力伝達経路において用いられる、いかなるハイブリッド電気自動車パワートレインにおいても、用いることができる。
【００５５】
本発明の一つの実施形態が開示されているのもの、本発明の範囲から逸脱することなしに、変更をなし得ることを、当業者であれば、理解するであろう。そのような変更及びそれらの均等物が全て、請求項により包含されることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明を実施できるハイブリッド電気自動車のパワートレインを示す全体概略図である。
【図２】エンジン始動イベント中のエンジン速度上昇段階と初期爆発段階におけるエンジン速度のタイムチャートである。
【図３】図２に示されたエンジン始動イベント中のエンジン速度上昇段階と初期爆発段階における車両シート・トラック加速度のタイムチャートである。
【図４】エンジン停止イベント中の車両エンジン速度のタイムチャートである。
【図５】エンジン停止イベント中のシート・トラック加速度のタイムチャートである。
【図６】モーター・トルクと発電機トルクが調和されて有効モーター・トルク命令を発生するときの、発電機トルク命令とドライバーによるモーター・トルク命令の関係を示す図である。
【図７】モーター・トルクと発電機トルクの調和のために用いられる発電機トルクを発生するエンジン速度閉ループ制御を示す概略図である。
【図８】エンジン始動イベントのエンジン速度上昇段階の発電機トルクを決定する制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図９】エンジン停止イベントのエンジン回転降下段階の発電機トルクを決定する制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図１０】エンジン始動及び停止動作中のモーター・トルクを決定する制御ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５７】
１２  歯車機構
１４  発電機
１６  二次回転動力源、電気モーター
２６  主回転動力源、内燃機関、エンジン
４０  駆動輪
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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