(57)【要約】【課題】内燃機関のトルクの振動周波数と、その内燃機関と連結された振動系の固有振動数との一致による共振を、簡素な制御で防止することのできる駆動装置における制御装置を提供する。【解決手段】内燃機関１と、動力伝達装置２と、電動機３とを備えた駆動装置Ｅにおける制御装置において、前記内燃機関１から出力されるトルクの振動周波数と前記動力伝達装置２の固有振動数域とが一致する場合に、前記内燃機関１から出力されるトルクの振動周波数を変更するトルク変更手段と、前記トルク変更手段により前記内燃機関１から前記動力伝達装置２に入力されるトルクの振動周波数を変化させることに伴って前記動力伝達装置２に入力されるトルクが変化する場合にその動力伝達装置２におけるトルクの変化を抑制するように前記動力伝達装置２のトルクを前記電動機３により補助するトルク補助手段とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と、
該内燃機関の出力軸と連結された動力伝達装置と、
該動力伝達装置に連結された電動機と
を備えた駆動装置における制御装置において、
前記内燃機関から前記動力伝達装置に伝達されるトルクの振動周波数と前記動力伝達装置の固有振動数域とが一致する場合に、前記内燃機関から前記動力伝達装置に伝達されるトルクの振動周波数を変更するトルク変更手段と、
前記トルク変更手段により前記内燃機関から前記動力伝達装置に入力されるトルクの振動周波数を変化させることに伴って前記動力伝達装置に入力されるトルクが変化する場合にその動力伝達装置におけるトルクの変化を抑制するように前記動力伝達装置のトルクを前記電動機により補助するトルク補助手段と
を備えていることを特徴とする駆動装置における制御装置。
【請求項２】
前記トルク変更手段は、前記内燃機関の作動気筒数を変更する作動気筒数変更手段を含み、
前記トルク補助手段は、前記内燃機関の作動気筒数の変化に起因する前記動力伝達装置のトルクの変化を抑制するように前記電動機により補助するトルクを制御する手段を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の駆動装置における制御装置。
【請求項３】
前記内燃機関の出力軸と前記動力伝達装置との間に設けられたクラッチ手段を更に備え、
前記トルク変更手段は、前記内燃機関で発生するトルクの振動周波数と前記動力伝達装置の固有振動数とが一致する場合に前記クラッチ手段を解放する解放手段を含み、
前記トルク補助手段は、前記クラッチ手段が解放されることによる前記動力伝達装置におけるトルクの低下を抑制するように前記電動機により補助するトルクを制御する手段を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の駆動装置における制御装置。
【請求項４】
前記トルク変更手段は、前記動力伝達装置について予め定めた共振周波数域に、前記内燃機関から前記動力伝達装置に伝達されるトルクの振動周波数が入ることをもって、前記内燃機関から前記動力伝達装置に伝達されるトルクの振動周波数と前記動力伝達装置の固有振動数域とが一致することの判断を成立させる手段を含み、
前記共振周波数域よりも所定値高い周波数領域および所定値低い周波数領域からなる判断周波数域に前記内燃機関で発生するトルクの振動周波数が入った場合に、前記内燃機関から前記動力伝達装置に伝達されるトルクの振動周波数が前記共振周波数域にまで入るか否かを推定する推定手段を更に備えている
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駆動装置における制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関と、電動機とを備えた駆動装置における制御装置に関し、特にその内燃機関から動力伝達装置に伝達されるトルクの振動周波数と、その内燃機関に連結された部材もしくは装置の固有振動数との共振を抑制するための駆動装置における制御装置である。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関と、電動機とを備えた駆動装置の一例として、車両に搭載されたハイブリッド式駆動装置が挙げられる。この種の駆動装置においては、内燃機関による駆動力の発生の際に、燃料と空気との混合気の燃焼によりトルクが周期的に生じる。例えば、内燃機関が６気筒の４ストロークエンジンの場合には、内燃機関の出力軸の一回転当たりに３回のピークトルクが生じる。つまり、トルクの振動周波数は、内燃機関の回転数と気筒数とから定まる。そのため、内燃機関の出力軸と連結された動力伝達装置もしくはそのケースの固有振動数域と、内燃機関で生じたトルクの振動周波数とが一致すると、動力伝達装置やそのケースの共振により、車両内に騒音や過渡な振動が生じる可能性がある。
【０００３】
したがって、内燃機関で生じるトルクの振動周波数と、変速機などの振動系の固有振動数とが一致する場合に、内燃機関の気筒数を変更し、内燃機関から生じるトルクの振動周波数を変更する制御装置が特許文献１に記載されている。また、特許文献２には、気筒休止可能な運転域で動作している場合には、エンジンの振動周波数と、エンジンマウントとの振動周波数が一致する場合に、作動気筒数を変更することにより共振を防止する制御装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１３７３９５号公報
【特許文献２】特開平１０−１８８７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した特許文献１に記載された装置は、内燃機関のトルクの振動周波数と、振動系の固有振動数が一致する場合に、内燃機関の作動気筒数を変更することにより、共振を防止することができる。また、内燃機関の作動気筒数を変更することによる出力トルクの低下を補助するために、変速機の変速比や、スロットル開度あるいは燃料噴射量などを調整して、内燃機関の出力トルクを維持することができる。しかしながら、それらのパラメータを変更する場合は、切り換えによる振動もしくは衝撃を防止するために、それぞれの制御量をバランスしながら変更する必要があるので、制御が重畳して困難となる可能性がある。また、各パラメータを検出する装置を設ける必要がある。さらに、内燃機関の吸気部での調整が必要となり、機械的な制限による吸気管部の応答遅れや内燃機関自体の応答遅れにより、出力トルクのオーバーシュートあるいはアンダーシュートが発生し、変動ショックが増大する可能性がある。
【０００６】
この発明は上記の事情を背景としてなされたものであり、内燃機関のトルクの振動周波数と、その内燃機関と連結された振動系の固有振動数との一致による共振を、簡素な制御で防止することのできる駆動装置における制御装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、内燃機関と、該内燃機関の出力軸と連結された動力伝達装置と、該動力伝達装置に連結された電動機とを備えた駆動装置における制御装置において、前記内燃機関から前記動力伝達装置に伝達されるトルクの振動周波数と前記動力伝達装置の固有振動数域とが一致する場合に、前記内燃機関から前記動力伝達装置に伝達されるトルクの振動周波数を変更するトルク変更手段と、前記トルク変更手段により前記内燃機関から前記動力伝達装置に入力されるトルクの振動周波数を変化させることに伴って前記動力伝達装置に入力されるトルクが変化する場合にその動力伝達装置におけるトルクの変化を抑制するように前記動力伝達装置のトルクを前記電動機により補助するトルク補助手段とを備えていることを特徴とするものである。
【０００８】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記トルク変更手段は、前記内燃機関の作動気筒数を変更する作動気筒数変更手段を含み、前記トルク補助手段は、前記内燃機関の作動気筒数の変化に起因する前記動力伝達装置のトルクの変化を抑制するように前記電動機により補助するトルクを制御する手段を含むことを特徴とする駆動装置の制御装置である。
【０００９】
さらに、請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記内燃機関の出力軸と前記動力伝達装置との間に設けられたクラッチ手段を更に備え、前記トルク変更手段は、前記内燃機関で発生するトルクの振動周波数と前記動力伝達装置の固有振動数とが一致する場合に前記クラッチ手段を解放する解放手段を含み、前記トルク補助手段は、前記クラッチ手段が解放されることによる前記動力伝達装置におけるトルクの低下を抑制するように前記電動機により補助するトルクを制御する手段を含むことを特徴とする駆動装置の制御装置である。
【００１０】
そして、請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかの発明において、前記トルク変更手段は、前記動力伝達装置について予め定めた共振周波数域に、前記内燃機関から前記動力伝達装置に伝達されるトルクの振動周波数が入ることをもって、前記内燃機関から前記動力伝達装置に伝達されるトルクの振動周波数と前記動力伝達装置の固有振動数域とが一致することの判断を成立させる手段を含み、前記共振周波数域よりも所定値高い周波数領域および所定値低い周波数領域からなる判断周波数域に前記内燃機関で発生するトルクの振動周波数が入った場合に、前記内燃機関から前記動力伝達装置に伝達されるトルクの振動周波数が前記共振周波数域にまで入るか否かを推定する推定手段を更に備えていることを特徴とする駆動装置の制御装置である。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、内燃機関から動力伝達装置に伝達されるトルクの周波数と、その内燃機関に連結された動力伝達装置の固有振動数域に所定の振動数を加減した振動数域とが一致する場合に、内燃機関の作動気筒数を変更する作動気筒変更手段や、内燃機関と動力伝達装置との係合状態を変更するクラッチ手段を解放する解放手段により、内燃機関から動力伝達装置に伝達させる動力の振動周波数を変更することができる。したがって、内燃機関から動力伝達装置に伝達させるトルクの振動周波数と、動力伝達装置の固有振動数域との一致を回避することができる。また、この駆動装置は、電動機を備えているので、作動気筒数の変化に伴うトルクの変化や、内燃機関と動力伝達装置とが解放されている場合での動力伝達装置におけるトルクの低下を、電動機により補助することができる。そのため、駆動装置としての出力トルクを維持しつつ、内燃機関から動力伝達装置に伝達されるトルクの振動周波数を変化することができるので、動力伝達装置の固有振動数域との一致すなわち共振を防止することができる。さらに、動力伝達装置について予め定めた共振周波数域より、所定値高いもしくは所定値低い周波数領域からなる判断周波数に内燃機関で発生するトルクの振動周波数が入った場合に、共振周波数に内燃機関で発生するトルクの振動周波数が入るか否かを推定する推定手段があるので、内燃機関で発生するトルクの振動周波数が判断周波数以外の場合には、制御を行う必要がないので、制御を簡素化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明に係る制御を説明するためのフローチャートである。
【図２】この発明に係る駆動装置の構成例を示す概略図である。
【図３】この発明に係る制御の具体例を説明するためのグラフである。
【図４】この発明に係る駆動装置の他の構成例を示す概略図である。
【図５】この発明に係る他の制御例を説明するためのフローチャートである。
【図６】その具体例を説明するためのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
この発明に係る駆動装置について説明する。図２は、車両用の駆動装置Ｅを示す概略図である。この駆動装置Ｅには、駆動力源としての内燃機関１が設けられている。そして、この内燃機関１の出力軸に動力伝達装置２が連結されている。この動力伝達装置２は、車両に固定されたケースと、そのケースの内部に設けられた遊星歯車機構や各種ギヤトレーン部などとから構成されており、動力伝達装置２に入力された動力の回転数やトルクを変化させる変速機として作用する。また、動力伝達装置２には、内燃機関１からの入力軸と並列的にあるいは直列的に電動機３が連結されている。この電動機３は、内燃機関１から入力される動力を補助するように作用させるモータとして機能することができ、あるいは動力伝達装置２の一部あるいは全部のエネルギーを電気エネルギーに変換するジェネレータとして機能することができるいわゆるモータ・ジェネレータである。つまり、内燃機関１の出力トルクを電動機３により補助することができる。そして、それらの駆動装置Ｅは車軸４を介して車輪５に連結されている。
【００１４】
ここで、内燃機関１の構成について簡単に説明する。この内燃機関１は、従来知られているガソリンエンジンやディーゼルエンジンあるいはＬＰＧエンジンなどであり、複数のシリンダーと、それらのシリンダー内に設けられたピストンと、ピストンの上下運動により駆動させられるクランクシャフトとで構成されている。つまり、シリンダー内に供給された各種燃料あるいはその混合気が燃焼することにより、ピストンの上下方向の駆動力を発生させて、そのピストンの上下運動をクランク機構により回転運動に変換してクランクシャフトを駆動させるように構成されている。また、各ピストンあるいは各クランク機構は同一のクランクシャフトに連結されている。したがって、クランクシャフトは、複数のシリンダーにより生じた駆動力により駆動させられるので、内燃機関１から出力されるトルクは周期的に変化する。言い換えれば、クランクシャフトは、そのクランクシャフトが一回転する間に各シリンダーでの燃焼の回数毎にピークトルクが生じる。そのため、内燃機関１から動力伝達装置２に、内燃機関１の回転数と気筒数とに応じた周波数のトルクが伝達される。なお、シリンダーと、ピストンと、クランクとを一単位として１気筒とする。つまり、内燃機関１にシリンダーが６つ設けられている場合は、６気筒となる。
【００１５】
したがって、動力伝達装置２の固有振動数と、内燃機関１から伝達されるトルクの振動周波数とが一致するいわゆる共振により、動力伝達装置２の振動が大きくなる。なお、内燃機関１が吸入、圧縮、燃焼および膨張、排気により駆動する４ストロークエンジンの場合は、その内燃機関１から伝達されるトルクの振動周波数ｆｅは、次式により求めることができる。
ｆｅ＝ｒ×ｍ／２
ここで、ｒはクランクシャフトの回転数、ｍは作動している気筒数である。なお、以下の説明では、便宜上、４ストロークエンジンの内燃機関１を例にあげて説明する。
【００１６】
そのため、この発明に係る制御装置の一例として、内燃機関１の作動気筒数を変化させることにより、クランクシャフトのトルクの振動周波数を変化させて動力伝達装置２の共振を防止する。図１に、その制御を説明するためのフローチャートを示す。まず、内燃機関１の回転数すなわち出力軸（クランクシャフト）の回転数を検出する（ステップＳ１１）。そして、検出された内燃機関１の回転数から、内燃機関１により生じるトルクの振動周波数を算出する（ステップＳ１２）。なお、ここでの算出は、上述した計算式により求めることができる。
【００１７】
つぎに、動力伝達装置２の固有振動数域に制御の切り換えのために切り換え余裕代を加減させた振動数域に、ステップＳ１２で求められたトルクの振動周波数が入っているか否かを判断する（ステップＳ１３）。なお、動力伝達装置２の固有振動数域は、構造上、定まるので、設計や構造解析により予め求めることができる。また、切り換え余裕代は、予め実験や設計から定めればよい。ステップＳ１３で否定的に判定された場合、すなわち内燃機関１から出力されるトルクの振動周波数が動力伝達装置２の固有振動数域に切り換え余裕代を加減した振動数域に入っていない場合は、特に制御を行うことなく、作動気筒数を変更せずに（ステップＳ１６）、そのままこのルーチンを一旦終了する。つまり、この制御を行う前には、通常、内燃機関１の全ての気筒が作動しているので、そのまま全気筒を作動させる。それとは反対に、ステップＳ１３で肯定的に判定された場合は、アクセル操作やブレーキ操作などから、内燃機関１から出力されるトルクの振動周波数が、動力伝達装置２の固有振動周波数域内に達する見込みがあるか否かを判断する（ステップＳ１４）。なお、この制御は、短時間に繰り返し実施されているので、通常、内燃機関１から出力されるトルクの振動周波数が、切り換え余裕代内に達したときに、ステップＳ１４の制御に至る。したがって、切り換え余裕代から固有振動数域に内燃機関１から出力されるトルクの振動周波数が達するか否かは、アクセルやブレーキ操作による加減速の要求により判断することができる。
【００１８】
ステップＳ１４で否定的に判定された場合、すなわち内燃機関１から出力されるトルクの振動周波数が、動力伝達装置２の固有振動数域に達する見込みがない場合は、特に制御を行うことなく、作動気筒数を変更せずに（ステップＳ１６）、このルーチンを一旦終了する。それとは反対に、ステップＳ１４で肯定的に判定された場合、すなわち内燃機関１から出力されるトルクの振動周波数が、動力伝達装置２の固有振動数域に達する見込みがある場合は、作動気筒数を変更し、かつ作動気筒数の変更に伴う内燃機関１の出力トルクを補助するように電動機３を作用させる（ステップＳ１５）。例えば、作動気筒数を６気筒から３気筒に変更する。つまり、作動気筒数を減らした場合には、内燃機関１の出力トルクが低下するので、その低下した出力トルクを電動機３により補助する。したがって、駆動装置としての出力トルクを維持しつつ、動力伝達装置２の共振を防止することができる。なお、内燃機関１の回転数が変化し、全気筒で内燃機関１を作動させた場合のトルクの周波数が、動力伝達装置２の固有振動数域から外れる場合には、作動気筒数を元に戻す。つまり、全気筒で内燃機関１を作動させる。
【００１９】
ここで、上述した制御例をより具体的に図３を参照しつつ説明する。図に示すグラフは、等加速度で走行している車両について示したものであり、例えば、車両が加速している場合について説明すると、この内燃機関１から出力されるトルクの振動周波数が、図におけるＡ点である場合には、動力伝達装置２の共振域に切り換え余裕代を加減した振動数域まで、内燃機関１から出力されるトルクの振動周波数が達していないので、ステップＳ１３で否定的に判定されて、そのままこのルーチンを一旦終了される。
【００２０】
また、内燃機関１から出力されるトルクの振動周波数が、図におけるＢ点である場合には、動力伝達装置２の共振域に切り換え余裕代を加減した振動数域内に、内燃機関１から出力されるトルクの振動周波数が達しているので、ステップＳ１３で肯定的に判定される。そして、内燃機関１から出力されるトルクの振動周波数がＢ点の状態で、ブレーキ操作をされた場合には、内燃機関１の回転数が低下することに伴って、トルクの周波数が低下するから、内燃機関１から出力されるトルクの振動周波数が動力伝達装置２の共振域に達する見込みがないので、ステップＳ１４で否定的に判断されて、このルーチンを一旦終了する。それとは反対に、アクセル操作により加速されて、内燃機関１の回転数が増加し、それに伴ってトルクの周波数が増加する場合は、ステップＳ１４で肯定的に判断されて、作動気筒数および電動機３の駆動力を変更する。つまり、作動気筒数を減らし、作動気筒数が減ったことによる出力トルクの低下分を電動機３の駆動力に加算して駆動させる。なお、図における実線は、制御を実施した場合を示し、破線は、制御を実施していない場合を示す。
【００２１】
つぎに、他の制御例について説明する。ここで制御の対象とする駆動装置Ｅは、図４に示すように、上述した構成例に加えて、内燃機関１と動力伝達装置２との間にクラッチ６が設けられている。つまり、クラッチ６を遮断して、内燃機関１と動力伝達装置２とを非係合状態とすることができる。したがって、内燃機関１から出力されるトルクの振動周波数が、動力伝達装置２の固有振動数域に入る場合は、クラッチ６を遮断して内燃機関１から出力されるトルクの振動周波数を動力伝達装置２に伝達しないように構成されている。この構成例における駆動装置Ｅの制御例を説明する。図５は、その制御例を説明するためのフローチャートであり、ステップＳ２１からステップＳ２２までは、上述した制御例と同様である。そして、ステップＳ２３で、動力伝達装置２の固有振動数域に制御の切り換えのための切り換え余裕代を加減させた振動数域に、ステップＳ２２で求められたトルクの周波数が入っているか否かを判断する。ステップＳ２３で否定的に判定された場合、すなわち内燃機関１から出力されるトルクの振動周波数が動力伝達装置２の固有振動数域に切り換え余裕代を加減した振動数域に入っていない場合は、特に制御を行うことなく、クラッチを係合した状態で（ステップＳ２６）、このルーチンを一旦終了する。それとは反対に、ステップＳ２３で肯定的に判定された場合は、アクセル操作やブレーキ操作などから、内燃機関１から出力されるトルクの振動周波数が、動力伝達装置２の固有振動周波数域内に達する見込みがあるか否かを判断する（ステップＳ２４）。なお、この制御は、短時間に繰り返し実施されているので、通常、内燃機関１から出力されるトルクの振動周波数が、切り換え余裕代内に達したときに、ステップＳ２４の制御に至る。
【００２２】
ステップＳ２４で否定的に判定された場合、すなわち内燃機関１から出力されるトルクの振動周波数が、動力伝達装置２の固有振動数域に達する見込みがない場合は、特に制御を行うことなく、クラッチを係合した状態で（ステップＳ２６）、このルーチンを一旦終了する。それとは反対に、ステップＳ２４で肯定的に判定された場合、すなわち内燃機関１から出力されるトルクの振動周波数が、動力伝達装置２の固有振動数域に達する見込みがある場合は、内燃機関１と動力伝達装置２との間に設けられたクラッチ６を遮断して、電動機３により動力伝達装置２を駆動させる（ステップＳ２５）。なお、クラッチ６を遮断する際に、内燃機関１の吹き上がりを防止するために、クラッチ６の遮断と同時に内燃機関１の回転数を低下させる。したがって、駆動装置Ｅとしての出力トルクを維持しつつ、動力伝達装置２の共振を防止することができる。そして、内燃機関１の回転数が変化し、その回転数から定まる内燃機関１から出力されるトルクの振動周波数が動力伝達装置２の固有振動数域以外となる場合に、再度、クラッチ６を係合状態とする。
【００２３】
ここで、上述した制御例をより具体的に図６を参照しつつ説明する。図に示すグラフは、等加速度で走行している車両について示したものであり、この車両に搭載された内燃機関１から出力されるトルクの振動周波数が、図におけるＣ点である場合には、動力伝達装置２の共振域に切り換え余裕代を加減した振動数域に、内燃機関１から出力されるトルクの振動周波数が入っていないので、ステップＳ２３で否定的に判定されて、そのままこのルーチンを一旦終了される。
【００２４】
また、内燃機関１から出力されるトルクの振動周波数が、図におけるＤ点である場合には、動力伝達装置２の共振域に切り換え余裕代を加減した振動数域内に、内燃機関１から出力されるトルクの振動周波数が入っているので、ステップＳ２３で肯定的に判定される。そして、内燃機関１から出力されるトルクの振動周波数がＤ点の状態で、ブレーキ操作をされた場合には、内燃機関１の回転数が低下するに伴って、トルクの周波数が低下して、内燃機関１から出力されるトルクの振動周波数が動力伝達装置２の共振域に達する見込みがないので、ステップＳ２４で否定的に判断されて、このルーチンを一旦終了する。それとは反対に、アクセル操作により加速されて、内燃機関１の回転数が増加し、それに伴って出力されるトルクの周波数が増加する場合は、ステップＳ２４で肯定的に判断されて、内燃機関１と動力伝達装置２との間に設けられたクラッチ６を遮断して、電動機３により動力伝達装置２を駆動させる。つまり、動力伝達装置２は、内燃機関１の動力を伝達されず、電動機３の動力のみで駆動する。なお、図における実線は、制御を実施場合を示し、破線は、制御を実施していない場合を示す。
【００２５】
この発明は、内燃機関１と連結された動力伝達装置２の共振を抑制するために、内燃機関１から出力されるトルクの振動周波数を低下させ、あるいは連結部を非係合状態とし、それに伴う動力伝達装置２の駆動力の低下を電動機３で補うことができればよい。したがって、上述した構成例に限定されず、例えば、内燃機関１が２ストロークのものであってもよい。その場合には、内燃機関１の回転数と気筒数の積により、内燃機関１から出力されるトルクの振動周波数を求めればよい。
【符号の説明】
【００２６】
１…内燃機関、  ２…動力伝達装置、  ３…電動機、４…車軸、  ５…車輪、  ６…クラッチ、  Ｅ…駆動装置。
【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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