(57)【要約】【課題】  外乱オブザーバを用いた駆動力の推定により目標駆動力を達成しながら、モード切替時に車両加減速ショックを抑制することができる車両のモータトルク制御装置を提供すること。【解決手段】  少なくとも１つのモータジェネレータを動力源の１つとし、摩擦要素の締結・解放により性質が異なる第１モードと第２モードとを切り替える機能を有する変速機を介してタイヤに動力を伝達して走行するハイブリッド車において、前記第１モード時または第２モード時は、駆動力を外乱オブザーバで推定し、目標駆動力と駆動力推定値との偏差を無くす目標モータトルクをフィードバック駆動力制御により与え、前記第１モードと第２モードとのモード遷移過渡期は、モード切替開始時の加速度に応じた目標車両加速度を得る目標モータトルクをフィードフォワード加速度制御により与えるモータトルク制御手段を設けた。【選択図】        図５
2006034076.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのモータジェネレータを動力源の１つとし、摩擦要素の締結・解放により性質が異なる第１モードと第２モードとを切り替える機能を有する変速機を介してタイヤに動力を伝達して走行する電気自動車もしくはハイブリッド車において、
前記第１モード時または第２モード時は、駆動力を外乱オブザーバで推定し、目標駆動力と駆動力推定値との偏差を無くす目標モータトルクをフィードバック駆動力制御により与え、前記第１モードと第２モードとのモード遷移過渡期は、モード切替開始時の加速度に応じた目標車両加速度を得る目標モータトルクをフィードフォワード加速度制御により与えるモータトルク制御手段を設けたことを特徴とする車両のモータトルク制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載された車両のモータトルク制御装置において、
前記モータトルク制御手段は、
前記変速機の出力軸回転速度を検出する出力軸回転速度検出手段と、
目標モータトルクと出力軸回転速度を入力し、ドライブシャフトから変速機へのトルク反力を外乱として推定する外乱推定手段と、
前記外乱推定値を駆動力推定値とし、運転者やシステムからの要求に応じて設定された目標駆動力と駆動力推定値との偏差がなくなるように駆動力制御トルクを演算する駆動力制御手段と、
前記駆動力制御トルクに応じて前記モータジェネレータへ出力する第１目標モータトルクを演算する第１目標モータトルク演算手段と、
モード切替開始時加速度に基づき、目標加速度を算出する目標加速度算出手段と、
前記目標加速度に応じて前記モータジェネレータへ出力する第２目標モータトルクを演算する第２目標モータトルク演算手段と、
第１モードまたは第２モードの時は、前記第１目標モータトルク演算手段からの第１目標モータトルクを選択し、第１モードと第２モードとのモード遷移過渡期は、前記第２目標モータトルク演算手段からの第２目標モータトルクを選択する制御切替手段と、
を有することを特徴とする車両のモータトルク制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載された車両のモータトルク制御装置において、
前記目標加速度算出手段は、モード遷移のための摩擦要素の締結または解放を開始した時のアクセル開度もしくは目標駆動力と車両の目標加速度をデフォルトし、摩擦要素の締結中または解放中のアクセル開度もしくは目標駆動力の増減に応じて目標加速度を増減させることを特徴とする車両のモータトルク制御装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載された車両のモータトルク制御装置において、
符号を逆にした外乱推定値を、ドライブシャフトの共振を抑制するための外乱相殺トルクとする外乱相殺量演算手段を有し、
前記第１目標モータトルク演算手段は、外乱相殺トルクと駆動力制御トルクとの和に応じて第１目標モータトルクを演算することを特徴とする車両のモータトルク制御装置。
【請求項５】
請求項２乃至４の何れか１項に記載された車両のモータトルク制御装置において、
前記第１モードと第２モードのうち、少なくとも一方のモードは、動力源と出力部材のうち２つの回転速度が決まれば残りの全ての回転速度が決まるという回転２自由度モードであり、
動力源の何れかの回転速度を変速制御量と考え、変速制御量と出力軸回転速度との比を変速比とし、変速比と目標変速比との偏差が減少するように変速制御トルクを演算する変速制御手段を設け、
前記第１目標モータトルク演算手段は、選択されているモードが回転２自由度モードの時、目標駆動力と駆動力推定値との偏差がなくなるように演算された駆動力制御トルクが出力軸回転加速度の変化のみに作用し、実変速比と目標変速比との偏差が減少するように演算された変速制御トルクが変速制御量のみに作用するように第１目標モータトルクを演算することを特徴とする車両のモータトルク制御装置。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか１項に記載された車両のモータトルク制御装置において、
前記動力源として、エンジンと第１モータジェネレータと第２モータジェネレータとを備え、
前記変速機は、共線図上に４つ以上の回転要素が配列され、各回転要素のうちの内側に配列される２つの回転要素の一方にエンジンからの入力を、他方に駆動系統への出力部材をそれぞれ割り当てると共に、前記内側の回転要素の両外側に配列される２つの回転要素にそれぞれ第１モータジェネレータと第２モータジェネレータとを連結した差動装置と、締結解放制御によりハイブリッド車モードと電気自動車モードとを切り替えるエンジンクラッチと、締結解放制御により無段変速比モードと固定変速比モードとを切り替えるローブレーキと、を備えたハイブリッド車の駆動力合成変速機であることを特徴とする車両のモータトルク制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つのモータジェネレータを動力源の１つとし、摩擦要素の締結・解放により性質が異なる第１モードと第２モードとを切り替える機能を有する変速機を介してタイヤに動力を伝達して走行する電気自動車やハイブリッド車のモータトルク制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、目標駆動力に応じてモータでトルクを出力して走行するハイブリッド車両では、車速とアクセル開度に応じて目標モータトルクを算出し、モータはこの目標モータトルクを実現するように制御される（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平８−２３２８１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来のモータトルク制御技術にあっては、車速とアクセル開度に応じて目標駆動力に相当する目標モータトルクをフィードフォワードで算出しているため、車両の加減速過渡時において、駆動系慣性が加速や減速に用いられる分、目標駆動力と実際の駆動力とにずれが生じて、所望の車両加速や車両減速が得られないことがある、という問題があった。
【０００４】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、外乱オブザーバを用いた駆動力の推定により目標駆動力を達成しながら、モード切替時に車両加減速ショックを抑制することができる車両のモータトルク制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明における車両のモータトルク制御装置では、少なくとも１つのモータジェネレータを動力源の１つとし、摩擦要素の締結・解放により性質が異なる第１モードと第２モードとを切り替える機能を有する変速機を介してタイヤに動力を伝達して走行する電気自動車もしくはハイブリッド車において、
前記第１モード時または第２モード時は、駆動力を外乱オブザーバで推定し、目標駆動力と駆動力推定値との偏差を無くす目標モータトルクをフィードバック駆動力制御により与え、前記第１モードと第２モードとのモード遷移過渡期は、モード切替開始時の加速度に応じた目標車両加速度を得る目標モータトルクをフィードフォワード加速度制御により与えるモータトルク制御手段を設けた。
【発明の効果】
【０００６】
よって、本発明の車両のモータトルク制御装置にあっては、モータトルク制御手段において、第１モード時または第２モード時は、駆動力を外乱オブザーバで推定し、目標駆動力と駆動力推定値との偏差を無くす目標モータトルクがフィードバック駆動力制御により与えられ、第１モードと第２モードとのモード遷移過渡期は、モード切替開始時の加速度に応じた目標車両加速度を得る目標モータトルクがフィードフォワード加速度制御により与えられる。すなわち、第１モードまたは第２モードの定常時には、精度の良い駆動力の推定により目標駆動力を達成できる。しかし、摩擦要素が締結または解放されるモード遷移過渡期には、摩擦要素の引き摺りトルクがノミナルプラントへの外乱となり、外乱オブザーバでの駆動力推定精度が悪くなり、フィードバック駆動力制御をモード遷移過渡期に実行した場合、目標駆動力と駆動力推定値との間にズレが生じ、車両加減速ショックの原因となる。これに対し、定常モード時はフィードバック駆動力制御とし、モード遷移過渡期はフィードフォワード加速度制御に切り替えることで、外乱オブザーバを用いた駆動力の推定により目標駆動力を達成しながら、モード切替時に車両加減速ショックを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の車両のモータトルク制御装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００８】
まず、ハイブリッド車の駆動系構成を説明する。
図１は実施例１のモータトルク制御装置が適用されたハイブリッド車の駆動系を示す全体システム図である。実施例１におけるハイブリッド車の駆動系は、図１に示すように、エンジンＥと、第１モータジェネレータMG1と、第２モータジェネレータMG2と、出力ギヤOG（出力部材）と、駆動力合成変速機TM（変速機）と、を有する。
【０００９】
前記エンジンＥは、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンであり、後述するエンジンコントローラ１からの制御指令に基づいて、スロットルバルブのバルブ開度等が制御される。
【００１０】
前記第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2は、ロータに永久磁石を埋設しステータにステータコイルが巻き付けられた同期型モータジェネレータであり、後述するモータコントローラ２からの制御指令に基づいて、インバータ３により作り出された三相交流を印加することによりそれぞれ独立に制御される。
【００１１】
前記駆動力合成変速機TMは、ラビニョウ型遊星歯車列PGR（差動装置）と、ローブレーキLBと、を有し、前記ラビニョウ型遊星歯車列PGRは、第１サンギヤS1と、第１ピニオンP1と、第１リングギヤR1と、第２サンギヤS2と、第２ピニオンP2と、第２リングギヤR2と、互いに噛み合う第１ピニオンP1と第２ピニオンP2とを支持する共通キャリアPCと、によって構成されている。つまり、ラビニョウ型遊星歯車PGRは、第１サンギヤS1と、第１リングギヤR1と、第２サンギヤS2と、第２リングギヤR2と、共通キャリアPCと、の５つの回転要素を有する。この５つの回転要素に対する入出力部材の連結関係について説明する。
【００１２】
前記第１サンギヤS1には、第１モータジェネレータMG1が連結されている。前記第１リングギヤR1は、ローブレーキLB（摩擦要素）を介してケースに固定可能に設けられている。前記第２サンギヤS2には、第２モータジェネレータMG2が連結されている。前記第２リングギヤR2には、エンジンクラッチEC（摩擦要素）を介してエンジンＥが連結されている。前記共通キャリアPCには、出力ギヤOGが直結されている。なお、出力ギヤOGからは、図外のディファレンシャルやドライブシャフトを介して左右の駆動輪に駆動力が伝達される。
【００１３】
上記連結関係により、図２に示す共線図上において、第１モータジェネレータMG1（第１サンギヤS1）、エンジンＥ（第２リングギヤR2）、出力ギヤOG（共通キャリアPC）、ローブレーキLB（第１リングギヤR1）、第２モータジェネレータMG2（第２サンギヤS2）の順に配列され、ラビニョウ型遊星歯車列PGRの動的な動作を簡易的に表せる剛体レバーモデルを導入することができる。
ここで、「共線図」とは、差動歯車のギヤ比を考える場合、式により求める方法に代え、より簡単で分かりやすい作図により求める方法で用いられる速度線図であり、縦軸に各回転要素の回転数（回転速度）をとり、横軸に各回転要素をとり、各回転要素の間隔をサンギヤとリングギヤの歯数比に基づく共線図レバー比になるように配置したものである。
【００１４】
前記エンジンクラッチECとローブレーキLBは、後述する油圧制御装置５からの油圧により締結される多板摩擦クラッチと多板摩擦ブレーキであり、エンジンクラッチECは、図２の共線図上において、エンジンＥと共に第２リングギヤR2の回転速度軸と一致する位置に配置され、ローブレーキLBは、図２の共線図上において、第１リングギヤR1の回転速度軸（出力ギヤOGの回転速度軸と第２サンギヤS2の回転速度軸との間の位置）に配置される。
【００１５】
次に、ハイブリッド車の制御系を説明する。
実施例１におけるハイブリッド車の制御系は、図１に示すように、エンジンコントローラ１と、モータコントローラ２と、インバータ３と、バッテリ４と、油圧制御装置５と、統合コントローラ６と、アクセル開度センサ７と、車速センサ８と、エンジン回転数センサ９と、第１モータジェネレータ回転数センサ１０と、第２モータジェネレータ回転数センサ１１と、第２リングギヤ回転数センサ１２と、を有して構成されている。
【００１６】
前記エンジンコントローラ１は、アクセル開度センサ７からのアクセル開度APとエンジン回転数センサ９からのエンジン回転数Neを入力する統合コントローラ６からの目標エンジントルク指令等に応じ、エンジン動作点（Ne,Te）を制御する指令を、例えば、図外のスロットルバルブアクチュエータへ出力する。
【００１７】
前記モータコントローラ２は、レゾルバによる両モータジェネレータ回転数センサ１０，１１からのモータジェネレータ回転数N1,N2を入力する統合コントローラ６からの目標モータジェネレータトルク指令等に応じ、第１モータジェネレータMG1のモータ動作点（N1,T1）と、第２モータジェネレータMG2のモータ動作点（N2,T2）と、をそれぞれ独立に制御する指令をインバータ３へ出力する。なお、このモータコントローラ２からは、バッテリ４の充電状態をあらわすバッテリS.O.Cの情報が統合コントローラ６に対して出力される。
【００１８】
前記インバータ３は、前記第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2との各ステータコイルに接続され、モータコントローラ２からの指令により独立した三相交流を作り出す。このインバータ３には、力行時に放電し回生時に充電するバッテリ４が接続されている。
【００１９】
前記油圧制御装置５は、統合コントローラ６からの油圧指令を受け、エンジンクラッチECと、ローブレーキLBと、の締結油圧制御及び解放油圧制御を行う。この締結油圧制御及び解放油圧制御には、滑り締結制御や滑り解放制御による半クラッチ制御も含む。
【００２０】
前記統合コントローラ６は、アクセル開度センサ７からのアクセル開度APと、車速センサ８からの車速VSPと、エンジン回転数センサ９からのエンジン回転数Neと、第１モータジェネレータ回転数センサ１０からの第１モータジェネレータ回転数N1と、第２モータジェネレータ回転数センサ１１からの第２モータジェネレータ回転数N2と、第２リングギヤ回転数センサ１２からのエンジン入力回転速度ωin等の情報を入力し、所定の演算処理を行う。そして、エンジンコントローラ１、モータコントローラ２、油圧制御装置５に対し演算処理結果にしたがって制御指令を出力する。
【００２１】
なお、統合コントローラ６とエンジンコントローラ１、および、統合コントローラ６とモータコントローラ２とは、情報交換のためにそれぞれ双方向通信線１４、１５により接続されている。
【００２２】
次に、ハイブリッド車の走行モードについて説明する。
実施例１のハイブリッド車における走行モードとしては、電気自動車無段変速モード（以下、「EVモード」という。）と、電気自動車固定変速モード（以下、「EV-LBモード」という。）と、ハイブリッド車固定変速モード（以下、「LBモード」という。）と、ハイブリッド車無段変速モード（以下、「E-iVTモード」という。）と、を有する。
【００２３】
前記「EVモード」は、図２(a)の共線図に示すように、二つのモータジェネレータMG1.MG2のみで走行する無段変速モードであり、エンジンＥは停止でエンジンクラッチECは解放である。
【００２４】
前記「EV-LBモード」は、図２(b)の共線図に示すように、ローブレーキLBを締結した状態で、二つのモータジェネレータMG1,MG2のみで走行する固定変速モードであり、エンジンＥは停止でエンジンクラッチECは解放である。第１モータジェネレータMG1から出力Outputへの減速比、及び、第２モータジェネレータMG2から出力Outputへの減速比が大きいので駆動力が大きく出るモードである。
【００２５】
前記「LBモード」は、図２(c)の共線図に示すように、ローブレーキLBを締結した状態で、エンジンＥとモータジェネレータMG1,MG2で走行する固定変速モードであり、エンジンＥは運転でエンジンクラッチECは締結である。エンジンＥとモータジェネレータMG1,MG2から出力Outputへの減速比が大きいので駆動力が大きく出るモードである。
【００２６】
前記「E-iVTモード」は、図２(d)の共線図に示すように、エンジンＥとモータジェネレータMG1,MG2で走行する無段変速モードであり、エンジンＥは運転でエンジンクラッチECは締結である。
【００２７】
そして、前記４つの走行モードのモード遷移制御は、統合コントローラ６により行われる。すなわち、統合コントローラ６には、要求駆動力Fdrv（アクセル開度APにより求められる。）と車速VSPとバッテリS.O.Cによる三次元空間に、図３に示すような前記４つの走行モードを割り振った走行モードマップが予め設定されていて、車両の停止時や走行時には、要求駆動力Fdrvと車速VSPとバッテリS.O.Cの各検知値により走行モードマップが検索され、要求駆動力Fdrvと車速VSPにより決まる車両動作点やバッテリ充電量に応じて最適な走行モードが選択される。なお、図３は三次元走行モードマップをバッテリS.O.Cが充分な容量域のある値で切り取ることにより、要求駆動力Fdrvと車速VSPとの二次元によりあらわした走行モードマップの一例である。
【００２８】
前記走行モードマップの選択により、「EVモード」と「EV-LBモード」との間においてモード遷移を行う場合、図４に示すように、ローブレーキLBの締結・解放が行われる。「E-iVTモード」と「LBモード」との間においてモード遷移を行う場合、図４に示すように、ローブレーキLBの締結・解放が行われる。また、「EVモード」と「E-iVTモード」との間においてモード遷移を行う場合、図４に示すように、エンジンＥの始動・停止と共にエンジンクラッチECの締結・解放が行われる。「EV-LBモード」と「LBモード」との間においてモード遷移を行う場合、図４に示すように、エンジンＥの始動・停止と共にエンジンクラッチECの締結・解放が行われる。
【００２９】
図５に示す実施例１のモータトルク制御装置について説明する。
実施例１のモータトルク制御装置（モータトルク制御手段）は、「EVモード」、「EV-LBモード」、「LBモード」、「E-iVTモード」の何れかのモード選択時は、駆動力を外乱オブザーバで推定し、目標駆動力と駆動力推定値との偏差を無くす目標モータトルクをフィードバック駆動力制御により与え、「EVモード」、「EV-LBモード」、「LBモード」、「E-iVTモード」との間でのモード遷移過渡期は、モード切替開始時の加速度に応じた目標車両加速度を得る目標モータトルクをフィードフォワード加速度制御により与えるものである。
【００３０】
実施例１のモータトルク制御装置は、アクセル開度センサ７と、車速センサ８（出力軸回転速度検出手段）と、第１モータジェネレータ回転数センサ１０と、第２モータジェネレータ回転数センサ１１と、第２リングギヤ回転数センサ１２と、外乱推定手段６１と、駆動力制御手段６２と、外乱相殺量演算手段６３と、第１目標モータトルク演算手段６４と、変速比制御手段６５と、目標加速度算出手段６６と、第２目標モータトルク演算手段６７と、制御切替手段６８と、モード切替開始時加速度算出手段６９と、モード切替判断手段７０と、を有して構成される。
【００３１】
前記アクセル開度センサ７は、運転者によるアクセル操作量を検出し、アクセル開度情報を目標加速度算出手段６６へ出力する。
【００３２】
前記車速センサ８は、駆動力合成変速機TMの出力軸回転速度を検出し、出力軸回転速度情報を外乱推定手段６１へ出力する。
【００３３】
前記第１モータジェネレータ回転数センサ１０と第２モータジェネレータ回転数センサ１１と第２リングギヤ回転数センサ１２とは、動力源の何れかの回転速度情報を変速制御量と考えて、変速制御手段６５へ出力する。
【００３４】
前記外乱推定手段６１は、車速センサ８からの出力軸回転速度と、第１目標モータトルク演算手段６４からの目標モータトルクを入力し、ドライブシャフトから駆動力合成変速機TMへのトルク反力を外乱として推定する。
【００３５】
前記駆動力制御手段６２は、外乱推定手段６１からの外乱推定値を駆動力推定値とし、運転者やシステムからの要求に応じて設定された目標駆動力と駆動力推定値との偏差がなくなるように駆動力制御トルクを演算する。ここで、「目標駆動力」は、アクセル開度と車速（出力軸回転速度）とバッテリS.O.Cに基づき、目標値生成部（上位コントローラ）にて生成される。
【００３６】
前記外乱相殺量演算手段６３は、外乱推定手段６１からの外乱推定値を入力し、符号を逆にした外乱推定値（＝ドライブシャフト捩りトルク推定値）を、ドライブシャフトの共振を抑制するための外乱相殺トルクとする。
【００３７】
前記第１目標モータトルク演算手段６４は、ローブレーキLBの締結による回転１自由度の「EV-LBモード」または「LBモード」の時は、外乱相殺量演算手段６３からの外乱相殺トルクと駆動力制御手段６２からの駆動力制御トルクとの和に応じて前記モータジェネレータMG1,MG2へ出力する第１目標モータトルクを演算する。また、ローブレーキLBの解放による回転２自由度の「EVモード」または「E-iVTモード」の時は、外乱相殺量演算手段６３からの外乱相殺トルクと駆動力制御手段６２からの駆動力制御トルクとの和が出力軸回転加速度の変化のみに作用し、変速制御トルクが変速制御量にのみ作用するように前記モータジェネレータMG1,MG2へ出力する第１目標モータトルクを演算する。
【００３８】
前記変速制御手段６５は、動力源の何れかの回転速度を変速制御量と考え、変速制御量と出力軸回転速度との比を変速比とし、変速比と目標変速比との偏差が減少するように変速制御トルクを演算する。
ここで、「目標変速比」は、例えば、目標値生成部（上位コントローラ）にて生成された目標入力回転速度と出力軸回転速度との比により求められる。
【００３９】
前記目標加速度算出手段６６は、モード切替開始時加速度に基づき、目標加速度を算出する。詳しくは、モード遷移のためのエンジンクラッチECまたはローブレーキLBの締結または解放を開始した時のアクセル開度と車両の目標加速度をデフォルトし、エンジンクラッチECまたはローブレーキLBの締結中または解放中のアクセル開度の増減に応じて目標加速度を増減させる。なお、アクセル開度に代えて目標駆動力を用い、モード遷移のためのエンジンクラッチECまたはローブレーキLBの締結または解放を開始した時の目標駆動力と車両の目標加速度をデフォルトし、エンジンクラッチECまたはローブレーキLBの締結中または解放中の目標駆動力の増減に応じて目標加速度を増減させるようにしても良い。
【００４０】
前記第２目標モータトルク演算手段６７は、前記目標加速度算出手段６６からの目標加速度に応じて前記モータジェネレータMG1,MG2へ出力する第２目標モータトルクを演算する。
【００４１】
前記制御切替手段６８は、「EVモード」、「EV-LBモード」、「LBモード」、「E-iVTモード」の何れかのモード選択時は、前記第１目標モータトルク演算手段６４からの第１目標モータトルクを前記モータジェネレータMG1,MG2へ出力する最終の目標モータトルクとして選択し、「EVモード」、「EV-LBモード」、「LBモード」、「E-iVTモード」との間でのモード遷移過渡期は、前記第２目標モータトルク演算手段６７からの第２目標モータトルクを前記モータジェネレータMG1,MG2へ出力する最終の目標モータトルクとして選択する。
【００４２】
前記モード切替開始時加速度算出手段６９は、モード切替判断手段７０からモード切替開始情報を入力した際の車両加速度を算出する。
【００４３】
前記モード切替判断手段７０は、「EVモード」、「EV-LBモード」、「LBモード」、「E-iVTモード」との間で行われるモード切替開始とモード切替中を判断し、モード切替情報を前記制御切替手段６８とモード切替開始時加速度算出手段６９へ出力する。
【００４４】
次に、作用を説明する。
【００４５】
［モータトルク制御処理］
図６は統合コントローラ６にて実行されるモータトルク制御処理（サブルーチン処理）の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。
【００４６】
ステップＳ１では、モード切替開始か否かを判断し、Yesの場合はステップＳ２へ移行し、Noの場合はステップＳ３へ移行する。
【００４７】
ステップＳ２では、ステップＳ１でのモード切替開始判断に引き続き、モード切替開始時加速度算出手段６９においてモード切替開始時加速度を算出し、ステップＳ３へ移行する。
【００４８】
ステップＳ３では、ステップＳ１でのモード切替開始時ではないとの判断、あるいは、ステップＳ２でのモード切替開始時加速度の算出に引き続き、モード切替中であるか否かを判断し、Yesの場合はステップＳ４へ移行し、Noの場合はステップＳ６へ移行する。
【００４９】
ステップＳ４では、ステップＳ３でのモード切替中との判断に引き続き、アクセル開度と切替開始時加速度とから、目標加速度算出手段６６において、モード切替開始時の車両加速度を維持しつつアクセル開度の変化に応じて増減する目標加速度を算出する。
【００５０】
ステップＳ５では、ステップＳ４での目標加速度の算出に引き続き、算出された目標加速度を得る第２目標モータトルクを制御目標値とするフィードフォワード加速度制御を実行する。
【００５１】
ステップＳ６では、ステップＳ３でのモード切替中ではない、ある１つのモードが選択中であるとの判断に引き続き、駆動力を推定する外乱オブザーバを用いて算出された第１目標モータトルクを制御目標値とするフィードバック駆動力制御を実行する。
【００５２】
［駆動力制御と変速比制御］
実施例１の駆動力合成変速機TMは、上記のように、ラビニョウ型遊星歯車列PGRとローブレーキLBとエンジンクラッチECとを有して構成される。よって、エンジンクラッチECの状態と、ローブレーキLBの状態と、により、下記のように駆動力合成変速機TMの性質が変化する。
(a) エンジンクラッチ状態の変化
エンジンクラッチECの締結時には、エンジンＥのクランクシャフトと第２リングギヤR2とは一体となる。
・慣性モーメントの変化
締結時には、エンジン回転部と第２リングギヤR2の慣性モーメントを、第２リングギヤR2に集めたモデル化が可能である。
解放時には、第２リングギヤR2の慣性モーメントに、エンジン回転部の慣性モーメントは含まれない。
半クラッチ状態のモード遷移時には、第２リングギヤR2の慣性モーメントに、クラッチ伝達トルクに応じてエンジン回転部の慣性モーメントの一部が含まれる。
・第２リングギヤR2に伝達されるトルクの変化
締結時には、エンジントルクである。
解放時には、ゼロである。
半クラッチ状態のモード遷移時には、クラッチ引き摺りトルクである。
(b) ローブレーキ状態の変化
ラビニョウ型遊星歯車列PGRの回転系の自由度は２であるのに対し、ローブレーキLBが締結されると回転系の自由度は１つ減る。
・変速特性の変化
締結時には、変速比（入力回転速度と出力回転速度の比）がある値に固定される。
解放時（半クラッチ状態のモード遷移時を含む）には、変速比は各回転要素の回転速度により決まり、無段階の変速比制御が可能である。
【００５３】
よって、ローブレーキLBの状態による駆動力合成変速機TMの状態変化に応じて、下記のように制御を切り替える。
・ローブレーキLBが締結された「LBモード」と「EV-LBモード」の定常時には、駆動力制御（振動制御を含む）のみを行う。
・ローブレーキLBの解放された「EVモード」と「E-iVTモード」の定常時には、変速比制御と駆動力制御（振動制御を含む）の両方を行う。
【００５４】
［本発明におけるモータトルク制御の考え方］
実施例１のハイブリッドシステムでは、目標駆動力を達成するように、両モータジェネレータMG1,MG2とエンジンＥのトルクを制御する。
しかし、実施例１のハイブリッドシステムには、ドライブシャフトの捩れによる共振がある。この共振は、ガクガク振動として乗員に体感する可能性がある。
また、モード切替時には、エンジンクラッチECの引き摺りトルクやローブレーキLBの引き摺りトルクが駆動力合成変速機TMに作用して、車両加減速ショックの原因となる。
そこで、目標駆動力を達成しながら、車両加減速ショックと共振を抑制するモータトルク制御を提案するものである。
【００５５】
まず、図７に示すように、外乱オブザーバを用いた駆動力サーボ系を構成する。
すなわち、モータジェネレータトルクとユニット回転速度とから、外乱オブザーバを用いて、ドライブシャフト反トルクを含むユニット（駆動力合成変速機TM）への外乱トルクを推定する。
そして、符号が逆の外乱トルク推定値を外乱トルク相殺量として、モータジェネレータでトルクを発生させる。
また、ドライブシャフト反トルクは、駆動力と等価である。そこで、目標駆動力とドライブシャフト反トルク推定値との偏差がなくなるように、駆動力サーボ系を構成する。
【００５６】
しかし、回転１自由度のモード（「LBモード」と「EV-LBモード」）の外乱オブザーバでは、外乱を１つしか推定できない。回転１自由度のモードでのエンジン始動停止時におけるエンジンクラッチ引き摺り時には、図８に示すように、ドライブシャフト反トルクに加えてエンジンクラッチトルクがノミナルプラントへの外乱となる。この引き摺りトルクの推定方法として、クラッチ油圧から推定する方法があるが、この方法ではエンジントルクや相対回転速度や油の粘性等が校了されないため、推定精度が悪い。よって、外乱推定値から引き摺りトルクを引いたとしても、ドライブシャフト反トルクの推定精度は悪い。
【００５７】
また、回転２自由度のモード（「EVモード」と「E-iVTモード」）では、外乱を２つ推定できる。しかし、電気自動車状態での回転２自由度の「EVモード」と、ハイブリッド車状態での回転１自由度の「LBモード」とのモード遷移中においては、エンジンクラッチECとローブレーキLBとが共に引き摺る場合がある。このときには、エンジンクラッチ引き摺りトルクとドライブシャフト反トルクとローブレーキ引き摺りトルクがノミナルプラントへの外乱となる。この場合にも、上記と同じ理由により、ドライブシャフト反トルクの推定精度は悪い。
【００５８】
このため、モード遷移中においても駆動力サーボ制御をそのまま実行すると、実際のの外乱の数がオブザーバで推定できる外乱の数を超えている場合に、目標駆動力と駆動力推定値（ドライブシャフト反力）とのズレが生じ、車両加減速ショックの原因となる。
【００５９】
そこで、実施例１のハイブリッド車のモータトルク制御装置では、「EVモード」、「EV-LBモード」、「LBモード」、「E-iVTモード」の何れかのモード選択時は、駆動力を外乱オブザーバで推定し、目標駆動力と駆動力推定値との偏差を無くす目標モータトルクをフィードバック駆動力制御により与え、「EVモード」、「EV-LBモード」、「LBモード」、「E-iVTモード」との間でのモード遷移過渡期は、モード切替開始時の加速度に応じた目標車両加速度を得る目標モータトルクをフィードフォワード加速度制御により与えることで、目標駆動力を達成しながら、車両加減速ショックと共振を抑制しようとするものである。
【００６０】
［モータトルク制御作用］
「EVモード」、「EV-LBモード」、「LBモード」、「E-iVTモード」の何れかのモードが選択された定常モード時は、図６のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ３→ステップＳ６へと進む流れとなり、ステップＳ６では、駆動力を外乱オブザーバで推定し、目標駆動力と駆動力推定値との偏差を無くす目標モータトルクがフィードバック駆動力制御により与えられる。
【００６１】
「EVモード」、「EV-LBモード」、「LBモード」、「E-iVTモード」との間でのモード遷移開始時は、図６のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ６へと進む流れとなり、ステップＳ２では、モード切替開始時の車両加速度が算出される。
【００６２】
そして、モード遷移過渡期（＝モード切替中）は、図６のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ４→ステップＳ５へと進む流れとなり、ステップＳ５では、モード切替開始時の車両加速度とアクセル開度に応じた目標車両加速度を得る目標モータトルクがフィードフォワード加速度制御により与えられる。
【００６３】
図９は上記フィードバック駆動力制御を達成するモータトルク制御系を示すブロック図である。
【００６４】
ドライブシャフトの捩れを考慮したプラントモデルは、次式で表される。
dωo/dt＝−(b21/if)Ｔt＋ｄ’＋ｕ                …(1)
Ｉv・dωt/dt＝Ｔt＋ＴR                          …(2)
Ｔt＝kθ                                        …(3)
dθ/dt＝(ωo/if)−ωt                          …(4)
ここで、ωoは出力軸回転速度、ωtはタイヤ回転速度、θはドライブシャフト捩れ角度、ＴRは走行抵抗トルク、ｄ’はエンジンクラッチ伝達トルクもしくはローブレーキ伝達トルクによる外乱、kはドライブシャフト捩れ剛性、Ｉvは車両慣性、ifはファイナルギヤ比、b21はユニット慣性モーメントで決まる定数である。
【００６５】
そして、図９に示すように、式(1)で表される出力軸回転速度の動特性（駆動力合成変速機TMの本体のみによるダイナミクス）をノミナルプラントとし、式(4)で表されるドライブシャフト捩れと式(2)で表されるタイヤ回転速度の動特性（ドライブシャフト以降のダイナミクス）をアンモデルドダイナミクスとして扱う。ドライブシャフトの捩れトルクは、ノミナルプラントへの外乱として取り扱う。
そして、ノミナルプラントに基づく外乱オブザーバを用いて、ドライブシャフト捩れトルク外乱を推定する。
ドライブシャフト捩れトルクは、駆動力と等価である。そこで、目標駆動力とドライブシャフト捩れトルク推定値との偏差がゼロになるように、駆動力サーボ系を構成する。
また、外乱推定値を用いて、ドライブシャフト捩れトルクを相殺するようにモータでトルクを発生させることで、ドライブシャフトの共振も抑えられる。
【００６６】
外乱推定値ｄ^には、タイヤトルクＴtとローブレーキ伝達トルクＴLBとエンジンクラッチ伝達トルクＴECが合わせて次のように推定される。
ｄ^≡−(b1/if)Ｔt＋ｄ’                        …(5)
ｄ’＝b3ＴEC                                  …(6)
ローブレーキ伝達トルクＴLBとエンジンクラッチ伝達トルクＴECが共にゼロの場合には、ｄ’＝０である。ｄ≒ｄ^となるときは、ローブレーキ伝達トルクＴLBとエンジンクラッチ伝達トルクＴECがゼロであるか否かに関わらず、出力回転加速度指令値ｕ’と出力軸回転速度ωoとの関係は、次式で表される。
dωo/dt≒ｕ’                                …(7)
したがって、駆動力サーボ制御器Ｋは、目標駆動力と駆動力推定値との偏差に応じて、出力回転加速度指令値ｕ’を演算しているのと等価である。
【００６７】
電気自動車モードで、エンジンクラッチ伝達トルクＴECが、ＴEC＝０のときは、出力回転加速度指令値ｕ’は、目標駆動力に応じた加速度目標値となっている。一方、ハイブリッド車モードでは、エンジントルクが駆動力合成変速機TMに伝達されるため、ＴEC≠０であるが、エンジントルクは推定可能である。よって、外乱推定値ｄ^からエンジントルク推定値を引けば、ドライブシャフト反トルクを推定できるので、目標駆動力に応じた加速度目標値が算出できる。
【００６８】
しかし、前述したように、エンジンクラッチECの断続過渡時には、ドライブシャフト反トルクを精度良く推定できないので、エンジンクラッチ伝達トルクＴECの変化に応じて加速度目標値が乱れる。
【００６９】
そこで、エンジンクラッチECの断続が開始された後では、駆動力サーボ制御を停止して、出力回転加速度指令値ｕ’は、モード切替開始時の値に応じてフィードフォワードで与える。この与え方により、エンジンクラッチ断続中でも、エンジンクラッチ伝達トルクＴECの変化に応じて加速度目標値が乱れることが無くなり、加減速ショックを抑制することができる。
【００７０】
ちなみに、図１０はエンジンクラッチ断続中にフィードフォワード加速度制御を行う本発明の場合とフィードバック駆動力制御を維持する対比技術の場合とで車両加減速度を比較した特性図である。図１０(a)に示すように、t0の時刻にてエンジンクラッチECの解放を開始し、t1の時刻にて完全に解放していない状態で締結を開始し、t2の時刻にて再度締結を完了した場合、図１０(b)に示すように、対比技術の場合にはエンジンクラッチ断続中に車両加減速度が大きく変化しているのに対し、本発明の場合にはエンジンクラッチ断続中における車両加減速度の変化が小さく抑えられ、フィードフォワード加速度制御による加減速ショックの抑制効果を証明している。
【００７１】
次に、効果を説明する。
実施例１の車両のモータトルク制御装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００７２】
(1) 少なくとも１つのモータジェネレータを動力源の１つとし、摩擦要素の締結・解放により性質が異なる第１モードと第２モードとを切り替える機能を有する変速機を介してタイヤに動力を伝達して走行するハイブリッド車において、前記第１モード時または第２モード時は、駆動力を外乱オブザーバで推定し、目標駆動力と駆動力推定値との偏差を無くす目標モータトルクをフィードバック駆動力制御により与え、前記第１モードと第２モードとのモード遷移過渡期は、モード切替開始時の加速度に応じた目標車両加速度を得る目標モータトルクをフィードフォワード加速度制御により与えるモータトルク制御手段を設けたため、外乱オブザーバを用いた駆動力の推定により目標駆動力を達成しながら、モード切替時に車両加減速ショックを抑制することができる。
【００７３】
(2) 前記モータトルク制御手段は、前記変速機の出力軸回転速度を検出する車速センサ８と、目標モータトルクと出力軸回転速度を入力し、ドライブシャフトから変速機へのトルク反力を外乱として推定する外乱推定手段６１と、前記外乱推定値を駆動力推定値とし、運転者やシステムからの要求に応じて設定された目標駆動力と駆動力推定値との偏差がなくなるように駆動力制御トルクを演算する駆動力制御手段６２と、前記駆動力制御トルクに応じて前記モータジェネレータMG1,MG2へ出力する第１目標モータトルクを演算する第１目標モータトルク演算手段６４と、モード切替開始時加速度に基づき、目標加速度を算出する目標加速度算出手段６６と、前記目標加速度に応じて前記モータジェネレータMG1,MG2へ出力する第２目標モータトルクを演算する第２目標モータトルク演算手段６７と、第１モードまたは第２モードの時は、前記第１目標モータトルク演算手段６４からの第１目標モータトルクを選択し、第１モードと第２モードとのモード遷移過渡期は、前記第２目標モータトルク演算手段６７からの第２目標モータトルクを選択する制御切替手段６８と、を有するため、定常モード時にはドライブシャフトから変速機へのトルク反力を駆動力推定値とする精度の高い駆動力の推定により目標駆動力を達成しながら、モード切替時にはモード切替開始時加速度に基づくフィードフォワード加速度制御により車両加減速ショックを抑制することができる。
【００７４】
(3) 前記目標加速度算出手段６６は、モード遷移のための摩擦要素の締結または解放を開始した時のアクセル開度もしくは目標駆動力と車両の目標加速度をデフォルトし、摩擦要素の締結中または解放中のアクセル開度もしくは目標駆動力の増減に応じて目標加速度を増減させるため、アクセル開度もしくは目標駆動力の変化に同期して目標車両加速度が変更されることで、運転者の加減速意図に対する車両の加減速の違和感を抑制することができる。
【００７５】
(4) 符号を逆にした外乱推定値を、ドライブシャフトの共振を抑制するための外乱相殺トルクとする外乱相殺量演算手段６３を有し、前記第１目標モータトルク演算手段６４は、外乱相殺トルクと駆動力制御トルクとの和に応じて第１目標モータトルクを演算するため、外乱推定値の利用によりコスト増を招くことなく、乗員にガクガク振動を体感させるドライブシャフトの共振を抑制することができる。
【００７６】
(5) 前記第１モードと第２モードのうち、少なくとも一方のモードは、動力源と出力部材のうち２つの回転速度が決まれば残りの全ての回転速度が決まるという回転２自由度モードであり、動力源の何れかの回転速度を変速制御量と考え、変速制御量と出力軸回転速度との比を変速比とし、変速比と目標変速比との偏差が減少するように変速制御トルクを演算する変速制御手段６５を設け、前記第１目標モータトルク演算手段６４は、選択されているモードが回転２自由度モードの時、目標駆動力と駆動力推定値との偏差がなくなるように演算された駆動力制御トルクが出力軸回転加速度の変化のみに作用し、実変速比と目標変速比との偏差が減少するように演算された変速制御トルクが変速制御量のみに作用するように第１目標モータトルクを演算するため、遷移前後の２つのモードうち少なくとも一方のモードが回転２自由度モードである場合においても、切り分けた駆動力制御と変速制御により目標駆動力を達成することができる。
【００７７】
(6) 前記動力源として、エンジンＥと第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2とを備え、前記変速機は、共線図上に４つ以上の回転要素が配列され、各回転要素のうちの内側に配列される２つの回転要素の一方にエンジンＥからの入力を、他方に駆動系統への出力ギヤOUTをそれぞれ割り当てると共に、前記内側の回転要素の両外側に配列される２つの回転要素にそれぞれ第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2とを連結した差動装置と、締結解放制御によりハイブリッド車モードと電気自動車モードとを切り替えるエンジンクラッチECと、締結解放制御により無段変速比モードと固定変速比モードとを切り替えるローブレーキLBと、を備えたハイブリッド車の駆動力合成変速機TMであるため、「EV-LBモード」、「LBモード」、「EVモード」、「E-iVTモード」の何れかが選択されている定常モード時に、外乱オブザーバを用いた駆動力の推定により目標駆動力を達成しながら、「EV-LBモード」、「LBモード」、「EVモード」、「E-iVTモード」との間でのモード切替時に、車両加減速ショックを抑制することができる。
【００７８】
以上、本発明の車両のモータトルク制御装置を実施例１に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施例１に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００７９】
実施例１では、モータトルク制御手段として、図５に示す各手段６１〜７０により構成される例を示したが、第１モード時または第２モード時は、駆動力を外乱オブザーバで推定し、目標駆動力と駆動力推定値との偏差を無くす目標モータトルクをフィードバック駆動力制御により与え、第１モードと第２モードとのモード遷移過渡期は、モード切替開始時の加速度に応じた目標車両加速度を得る目標モータトルクをフィードフォワード加速度制御により与える手段であれば、具体的な構成は実施例１に限られることはない。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
実施例１では、１つのエンジンと２つのモータジェネレータを動力源とし、ラビニョウ型遊星歯車列とエンジンクラッチとローブレーキとを有する駆動力合成変速機を備えたハイブリッド車への適用例を示した。しかし、少なくとも１つのモータジェネレータを動力源の１つとし、クラッチ・ブレーキの断続の仕方に応じて変速比を変更可能な機能、モータジェネレータ以外の動力源の少なくとも一つをクラッチで断続可能な機能、もしくは、クラッチ・ブレーキの断続状態に応じて一定変速機状態と無段変速機状態とを切替可能な機能のうち、少なくとも１つの機能を有する変速機を備えた電気自動車もしくはハイブリッド車に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】実施例１のモータトルク制御装置が適用されたハイブリッド車を示す全体システム図である。
【図２】実施例１のモータトルク制御装置が適用されたハイブリッド車に採用されたラビニョウ型遊星歯車列による各走行モードをあらわす共線図である。
【図３】実施例１のモータトルク制御装置が適用されたハイブリッド車での走行モードマップの一例を示す図である。
【図４】実施例１のモータトルク制御装置が適用されたハイブリッド車での４つの走行モード間におけるモード遷移経路を示す図である。
【図５】実施例１のモータトルク制御装置の各構成要素を示すブロック線図である。
【図６】実施例１の統合コントローラにて実行されるモータトルク制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】クラッチやブレーキの伝達トルクが外乱とならない場合のモータトルク制御の考え方を示す説明図である。
【図８】エンジンクラッチが外乱となる場合のモータトルク制御の考え方を示す説明図である。
【図９】実施例１のモータトルク制御装置において定常モード時のフィードバック駆動力制御を達成するモータトルク制御系を示すブロック図である。
【図１０】エンジンクラッチ断続中にフィードフォワード加速度制御を行う本発明の場合とフィードバック駆動力制御を維持する対比技術の場合とで車両加減速度を比較した特性図である。
【符号の説明】
【００８２】
Ｅ  エンジン
MG1  第１モータジェネレータ
MG2  第２モータジェネレータ
OG  出力ギヤ（出力部材）
TM  駆動力合成変速機（変速機）
PGR  ラビニョウ型遊星歯車列（差動装置）
EC  エンジンクラッチ（摩擦要素）
LB  ローブレーキ（摩擦要素）
１  エンジンコントローラ
２  モータコントローラ
３  インバータ
４  バッテリ
５  油圧制御装置
６  統合コントローラ
６１  外乱推定手段
６２  駆動力制御手段
６３  外乱相殺量演算手段
６４  第１目標モータトルク演算手段
６５  変速制御手段
６６  目標加速度算出手段
６７  第２目標モータトルク演算手段
６８  制御切替手段
６９  モード切替開始時加速度算出手段
７０  モード切替判断手段
７  アクセル開度センサ
８  車速センサ（出力軸回転速度検出手段）
９  エンジン回転数センサ
１０  第１モータジェネレータ回転数センサ
１１  第２モータジェネレータ回転数センサ
１２  第２リングギヤ回転数センサ
【図１】
2006034076.tif 000003
【図２】
2006034076.tif 000004
【図３】
2006034076.tif 000005
【図４】
2006034076.tif 000006
【図５】
2006034076.tif 000007
【図６】
2006034076.tif 000008
【図７】
2006034076.tif 000009
【図８】
2006034076.tif 000010
【図９】
2006034076.tif 000011
【図１０】
2006034076.tif 000012