(57)【要約】【課題】蓄電装置の充電残量が上下限値を超えることを抑制しつつ、モータジェネレータによりエンジントルクの変動を要因とした異音の発生を抑制できるハイブリッド車両の制御装置を提供する。【解決手段】蓄電装置の充電残量が所定値未満の場合（ステップＳ３で肯定的に判断）には、エンジンからトルク伝達経路に伝達される入力トルクの脈動のうちの最小トルクからの増加トルクを低減する制動トルクがトルク伝達経路に作用するようにモータジェネレータからトルクを出力し（ステップＳ４およびステップＳ６）、蓄電装置の充電残量が所定値以上の場合（ステップＳ３で否定的に判断）に、入力トルクの脈動のピーク間にトルクのピークが発生する駆動トルクをモータジェネレータから出力する（ステップＳ５およびステップＳ６）。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、前記エンジンと所定部材との間のトルク伝達経路にトルク伝達可能に連結されたモータジェネレータと、前記モータジェネレータに電気的に接続されるとともに、前記モータジェネレータが発電機として機能した場合に前記モータジェネレータから電力が供給されかつ前記モータジェネレータが電動機として機能する場合に前記モータジェネレータに電力を供給する蓄電装置とを備えたハイブリッド車両の制御装置において、
前記蓄電装置の充電残量が所定値未満の場合には、前記エンジンから前記トルク伝達経路に伝達される入力トルクの脈動のうちの最小トルクからの増加トルクを低減する制動トルクが前記トルク伝達経路に作用するように前記モータジェネレータからトルクを出力し、前記蓄電装置の充電残量が前記所定値以上の場合に、前記入力トルクの脈動のピーク間にトルクのピークが発生する駆動トルクを前記モータジェネレータから出力する
ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、エンジンと、エンジンと所定部材との間のトルク伝達経路にトルク伝達可能に連結されたモータジェネレータとを備えたハイブリッド車両の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、エンジンにモータジェネレータが直結され、そのモータジェネレータにトランスミッションが接続されたハイブリッド車両の制御装置が記載されている。このハイブリッド車両の制御装置は、エンジンのトルクの脈動（振動）を疑似的に変化させることにより、エンジンによる燃料の燃焼を要因とした振動を抑制するように構成されている。具体的には、エンジンの爆発行程に起因する回転変動のピークを、モータジェネレータを充電制御して発電負荷を加えることにより低減させ、回転変動のピーク間でモータジェネレータを放電制御して電動アシストを加えることにより回転変動のピークを作るように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−７３７７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された制御装置は、充電制御と放電制御とを繰り返し実行することにより、エンジンによる燃料の燃焼を要因とした振動を抑制するように構成されている。そのため、上記振動を抑制する制御によって蓄電装置の充電残量が変動することを抑制できる。一方、エンジンが比較的高回転数で回転している場合には、上記充電制御と放電制御との切り替えが極短時間で行われることになるため、蓄電装置の特性や蓄電装置とモータとの間に設けられた電力制御装置の特性などに応じて、上記の切り替えを追従させることができなくなる可能性がある。そのような場合に充電制御のみを行うとすると、蓄電装置が過充電となる可能性があり、また放電制御のみを行うとすると蓄電装置の充電残量が過度に低下する可能性がある。
【０００５】
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って、蓄電装置の充電残量が上下限値を超えることを抑制しつつ、モータジェネレータによりエンジントルクの変動を要因とした異音の発生を抑制できるハイブリッド車両の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】
【０００６】
上記の目的を達成するために、この発明は、エンジンと、前記エンジンと所定部材との間のトルク伝達経路にトルク伝達可能に連結されたモータジェネレータと、前記モータジェネレータに電気的に接続されるとともに、前記モータジェネレータが発電機として機能した場合に前記モータジェネレータから電力が供給されかつ前記モータジェネレータが電動機として機能する場合に前記モータジェネレータに電力を供給する蓄電装置とを備えたハイブリッド車両の制御装置において、前記蓄電装置の充電残量が所定値未満の場合には、前記エンジンから前記トルク伝達経路に伝達される入力トルクの脈動のうちの最小トルクからの増加トルクを低減する制動トルクが前記トルク伝達経路に作用するように前記モータジェネレータからトルクを出力し、前記蓄電装置の充電残量が前記所定値以上の場合に、前記入力トルクの脈動のピーク間にトルクのピークが発生する駆動トルクを前記モータジェネレータから出力することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明は、蓄電装置の充電残量が所定値未満の場合には、エンジンからトルク伝達経路に伝達される入力トルクの脈動のうちの最小トルクからの増加トルクを低減する制動トルクがトルク伝達経路に作用するようにモータジェネレータからトルクを出力する。つまり、モータジェネレータのトルクの周波数が、入力トルクの周波数と同一となるように制御される。その結果、モータジェネレータのトルクの周波数が過度に高くなることを抑制できる。また、所定部材に入力されるトルクの変動量を低減することができるため、所定部材の振動（具体的には振幅）を低減することができ、ひいては異音を低減することができる。その際にモータジェネレータが発電機として機能するものの、蓄電装置の充電残量が低い場合に上記のようにモータジェネレータが発電機として機能するように制御されるため、蓄電装置が過充電となることを抑制できる。
【０００８】
また、蓄電装置の充電残量が所定値以上の場合には、入力トルクの脈動のピーク間にトルクのピークが発生する駆動トルクをモータジェネレータから出力する。つまり、モータジェネレータのトルクの周波数が、入力トルクの周波数と同一となるように制御される。その結果、モータジェネレータのトルクの周波数が過度に高くなることを抑制できる。また、例えば、入力トルクの周波数と所定部材の共振周波数とが同一となる場合であっても、実際に所定部材に入力されるトルクの周波数を増大させて伝達することができる。その結果、所定部材の共振を抑制することができ、ひいては、異音が発生することを抑制できる。その際にモータジェネレータが電動機として機能するものの、蓄電装置の充電残量が高い場合に上記のようにモータジェネレータが電動機として機能するように制御されるため、蓄電装置が過放電となることを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明で対象とすることができるハイブリッド車両の一例を説明するための模式図である。
【図２】この発明の実施形態における制御の一例を説明するためのフローチャートである。
【図３】入力トルクと、制動トルクを入力軸に作用させるようにモータジェネレータを制御した場合の補正トルクとを説明するための模式図である。
【図４】入力トルクと、駆動トルクを入力軸に作用させるようにモータジェネレータを制御した場合の補正トルクとを説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
この発明の実施形態におけるハイブリッド車両の一例を図１に示している。図１に示すハイブリッド車両Ｖｅは、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備えている。このエンジン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と同様に構成することができる。また、エンジン１は、燃料と空気とをシリンダに供給する吸入行程と、シリンダに供給された燃料と空気との混合気を圧縮する圧縮行程と、圧縮された混合気を燃焼させる燃焼行程と、燃焼した排気をシリンダから排出する排気行程とにより駆動する４ストロークサイクル型のエンジンであってもよく、燃料と空気とをシリンダに供給するとともに、その燃料と空気との混合気を圧縮する上昇行程と、圧縮された混合気を燃焼させるとともに、燃焼した排気をシリンダから排出する下降行程とにより駆動する２ストロークサイクル型のエンジンであってもよい。さらに、エンジン１は、単気筒型のエンジンであってもよく、２気筒以上の複数の気筒を有する多気筒型のエンジンであってもよい。なお、図１では、３気筒エンジンを示している。
【００１１】
エンジン１のクランク軸３は、エンジン１の回転軸線方向で、エンジン１の両側に延出しており、その一方の端部にフライホイール４が連結されている。このフライホイール４は、従来知られているものと同様のものであって、フライホイール４の慣性力によりクランク軸３のトルクの変動量を低減して出力するように構成されている。
【００１２】
このフライホイール４には、外歯が形成されており、その外歯に噛み合うピニオンギヤ５を介してスタータモータ６が連結されている。このスタータモータ６は、直流型のモータであって、エンジン１をクランキングする際にトルクを出力する。したがって、スタータモータ６は、駆動力を出力するほどの高トルクを出力する必要がないため、低電圧（例えば、１２Ｖ）バッテリ７から電力が供給されるように構成されている。なお、低電圧バッテリ７は、DC-DCコンバータ８を介して高電圧（例えば、約３００Ｖ）バッテリ９に連結されている。
【００１３】
また、クランク軸３の他方の端部には、ベルト１０を介してオルタネータ１１が連結されている。このオルタネータ１１は、従来知られているものと同様に構成されたものであって、エンジン１の動力の一部を電力に変換して、上記低電圧バッテリ７、または高電圧バッテリ９を充電するように構成されている。
【００１４】
上記のフライホイール４に出力軸１２が連結され、その出力軸１２の端部には、第１クラッチ機構Ｃ１の入力部材１３が連結されている。この第１クラッチ機構Ｃ１は、エンジン１と変速機構１４とのトルクの伝達を遮断することができるように構成されたものであって、摩擦式のクラッチ機構および噛み合い式のクラッチ機構のいずれであってもよい。また、第１クラッチ機構Ｃ１は、供給される油圧に応じて係合と解放とを切り替える油圧クラッチ機構であってもよく、通電される電力に応じて係合と解放とを切り替える電磁クラッチ機構であってもよい。さらに、油圧や電力が供給されることにより解放するように構成された、いわゆるノーマルクローズ型のクラッチ機構であってもよく、油圧や電力が供給されることにより係合するように構成された、いわゆるノーマルオープン型のクラッチ機構であってもよい。すなわち、第１クラッチ機構Ｃ１の構成は特に限定されない。
【００１５】
第１クラッチ機構Ｃ１の出力部材１５には、この発明の実施形態における「所定部材」に相当する変速機構１４が入力軸１６を介して連結されている。図１に示す変速機構１４は、トルクコンバータ１７と変速部１８とにより構成されている。そのトルクコンバータ１７は、従来知られているトルクコンバータと同様に構成することができる。すなわち、入力軸１６が連結されたポンプインペラーと、ポンプインペラーに対向して配置されたタービンランナーと、ポンプインペラーからタービンランナーに向けて流動する作動流体の流動方向を定めるためのステータとを有し、出力回転数に対して入力回転数が高回転数となるコンバータ領域では、入力されたトルクを増幅して出力できるように構成されている。
【００１６】
また、上記のトルクコンバータ１７には、作動流体を介することなくトルクを出力できるようにロックアップクラッチ１９が設けられている。具体的には、ロックアップクラッチ１９は、入力軸１６に連結された入力要素２０と、タービンランナーのタービン軸２１に連結された出力要素２２とにより構成されており、それらの各要素２０，２１を係合させることにより、入力軸１６からタービン軸２１にトルクを伝達するように構成されている。
【００１７】
そのタービン軸２１に、変速部１８が連結されている。この変速部１８は、従来知られている有段変速機構や、ベルト式あるいはトロイダル式の無段変速機構などであってよく、入力回転数と出力回転数との比を変更可能なものであれば特にその構成は限定されない。なお、上記エンジン１から変速機構１６にトルクを伝達するそれぞれの部材（例えば、出力軸１２や入力軸１６）が、この発明の実施形態における「トルク伝達経路」を構成している。
【００１８】
そして、変速部１８の出力軸２３が、デファレンシャルギヤユニット２４を介して左右の駆動輪２５Ｒ，２５Ｌに連結されている。なお、それぞれの駆動輪２５Ｒ，２５Ｌには、ブレーキ機構２６Ｒ，２６Ｌが設けられている。
【００１９】
さらに、図１に示すハイブリッド車両Ｖｅは、入力軸１６にトルクを伝達できるようにモータジェネレータ２が設けられている。具体的には、第２クラッチ機構Ｃ２を介して入力軸１６とモータジェネレータ２とが連結されている。この第２クラッチ機構Ｃ２は、上記第１クラッチ機構Ｃ１と同様に、摩擦式のクラッチ機構や噛み合い式のクラッチ機構などを採用することができ、その構成は限定されない。
【００２０】
上記モータジェネレータ２は、従来知られているハイブリッド車両や電気自動車に搭載されているものと同様に構成することができ、例えば、三相交流型の同期モータや誘導モータなどであってよい。したがって、モータジェネレータ２に供給する電流の周波数や大きさを適宜制御することにより、モータジェネレータ２のトルクや回転数を制御することができるように構成されている。その場合、モータジェネレータ２の出力軸の回転数が低減するようにトルクを出力すると、モータジェネレータ２が発電機として機能し、モータジェネレータ２の出力軸の回転数が増大するようにトルクを出力すると、モータジェネレータ２が電動機として機能する。なお、図１に示す例では、入力軸１６とモータジェネレータの回転軸とが同一軸線上となるように構成されている。
【００２１】
このモータジェネレータ２には、インバータ２７を介して高電圧バッテリ９が電気的に接続されている。すなわち、モータジェネレータ２が発電機として機能する場合には、その発電電力が高電圧バッテリ９に供給され、モータジェネレータ２が電動機として機能する場合には、高電圧バッテリ９からモータジェネレータ２に電力が供給される。
【００２２】
上述したエンジン１およびモータジェネレータ２の運転状態を制御するための電子制御装置（コントローラ）２８が設けられている。このコントローラ２８は、従来知られた電子制御装置と同様に構成することができ、種々のセンサから入力される信号と、予め記憶されているマップや演算式などとに基づいて、エンジン１の点火時期やエンジン１の吸入空気量などに関連する信号や、モータジェネレータ２の出力トルクに関連する信号、あるいは各クラッチ機構Ｃ１，Ｃ２の係合状態・解放状態に関連する信号を出力するように構成されている。なお、図１には、コントローラ２８からエンジン１と、インバータ２７とに信号が出力されている状態を示している。
【００２３】
図１に示すハイブリッド車両Ｖｅは、エンジン１を駆動力源として走行するエンジン走行モードと、エンジン１およびモータジェネレータ２を駆動力源として走行するＨＶ走行モードと、モータジェネレータ２を駆動力源として走行するモータ走行モードとの三つの走行モードを設定することができる。なお、エンジン走行モードが設定されている場合には、モータジェネレータ２を連れ回すことによる動力損失を抑制するために第２クラッチ機構Ｃ２を解放してもよく、モータ走行モードが設定されている場合には、エンジン１を連れ回すことによる動力損失を抑制するために第１クラッチ機構Ｃ１を解放してもよい。
【００２４】
上述したエンジン１の出力トルクは、混合気の燃焼を要因として脈動（振動）する。具体的には、混合気を燃焼した時点で出力トルクの振幅が最大となるように出力トルクが脈動する。そのように脈動するトルクの周波数と、変速機構１４の共振周波数とが一致するなどすると、変速機構１４が過度に振動して異音が生じる可能性がある。したがって、この発明の実施形態における制御装置は、変速機構１４に入力されるトルクの振幅を低減させ、または変速機構１４に入力されるトルクの周波数を変更することにより、変速機構１４の振動を低減して異音が生じることを抑制するように構成されている。
【００２５】
その制御の一例を図２に示している。図２に示す例は、エンジン走行モードが設定されている場合、すなわちモータジェネレータ２が駆動力源として機能していない場合に実行される。まず、運転状態に関連する情報を読み込む（ステップＳ１）。具体的には、車速、入力軸１６の回転数、タービン軸２１の回転数、エンジン１の回転数、エンジン１の出力トルクなどに関連する情報を読み込む。
【００２６】
ついで、制振制御を実行する運転条件であるか否かを判断する（ステップＳ２）。このステップＳ２における制振制御とは、変速機構１４に入力されるトルクの振幅を低減させ、または変速機構１４に入力されるトルクの周波数を変更するための制御であって、そのトルクの振幅を低減させる制御のみを示すものではない。また、制振制御を実行する運転条件は、例えば、（１）エンジン１から入力軸１６に伝達されるトルク（以下、入力トルクと記す）がそのまま変速機構１４に入力された場合に、エンジン１の回転数に基づく入力トルクの周波数と、変速機構１４の共振周波数とが一致することや、（２）モータジェネレータ２やインバータ２７または高電圧バッテリ９の応答性を考慮して、入力トルクの周波数と同一周波数のトルクをモータジェネレータ２から出力できることなどである。すなわち、入力トルクがそのまま変速機構１４に入力された場合に、その入力トルクの周波数と変速機構１４の共振周波数とが相違する場合、すなわち変速機構１４が共振しない場合には、ステップＳ２で否定的に判断され、また入力トルクの周波数が高周波数であって、モータジェネレータ２から同一周波数のトルクを出力できない場合などには、ステップＳ２で否定的に判断される。つまり、ステップＳ２では、制振制御を実行する必要性に加えて、制振制御を行うことによる効果を得られるか否かを判断している。
【００２７】
制振制御を実行する運転条件でないことによりステップＳ２で否定的に判断された場合は、ステップＳ１にリターンする。それとは反対に、制振制御を実行する運転条件であることによりステップＳ２で肯定的に判断された場合は、高電圧バッテリ９の充電残量（以下、ＳＯＣと記す）が閾値αよりも小さいか否かを判断する（ステップＳ３）。このステップＳ３は、制振制御に伴って高電圧バッテリ９が充電されたとしても、高電圧バッテリ９が過充電とならないか否かを判断するためのものである。したがって、上記閾値αは、例えば、アクセル操作量などの運転状態と路面勾配などの周辺状況とから、制振制御を実行する運転条件が成立する継続期間を予測し、入力トルクの振幅を低減させることによる発電量と予測された継続期間とからＳＯＣの増加量を求め、高電圧バッテリ９の上限ＳＯＣから上記求められたＳＯＣを減算した値に定めることができる。すなわち、閾値αは、予め定められた値でなくてもよい。なお、閾値αは、例えば、高電圧バッテリの上限ＳＯＣと下限ＳＯＣとの間の値に定めるなど、予め定められた値であってもよい。
【００２８】
高電圧バッテリ９のＳＯＣが閾値αよりも小さいことによりステップＳ３で肯定的に判断された場合は、モータジェネレータ（ＭＧ）２を発電機として機能させる制振制御の制御量を求める（ステップＳ４）。
【００２９】
図３には、ステップＳ４で求める制御量を説明するための模式図を示している。ステップＳ４では、まず、入力トルクの脈動のうちの最小値Ｔminからの増加トルクを求める。この増加トルクは、図３（ａ）におけるta時点では図３（ａ）に示すΔＴmaxとなり、図３（ａ）におけるｔb時点では図３（ａ）に示すΔＴbとなり、図３（ａ）におけるtc時点では「０」となる。その求められた増加トルクに相当する制動トルクをモータジェネレータ２の出力トルクとして求める。その際のトルクの向きは、入力トルクとは反対方向のトルク（制動トルク）が、モータジェネレータ２から入力軸１６に伝達されるように定められる。したがって、モータジェネレータ２から出力されるトルクの脈動の周波数は、入力トルクの周波数と同一に定められる。図３（ｂ）には、制動トルクを入力軸１６に作用させるようにモータジェネレータ２を制御した場合のモータジェネレータ２から入力軸に伝達されるトルク（以下、補正トルクと記す）を模式的に示している。
【００３０】
そのようにモータジェネレータ２を制御すると、モータジェネレータ２の出力軸の回転数を低減させる方向にトルクを出力することになるため、モータジェネレータ２は発電機として機能する。なお、ステップＳ４では、入力軸１６のトルクの振幅を低減することができればよく、したがって上記求められた増加トルク（ΔＴmaxやΔＴb）よりも小さい値のトルクをモータジェネレータ２から出力することとしてもよい。
【００３１】
一方、高電圧バッテリ９のＳＯＣが閾値α以上であることによりステップＳ３で否定的に判断された場合は、モータジェネレータ２を電動機として機能させる制振制御の制御量を求める（ステップＳ５）。
【００３２】
図４には、ステップＳ５で求める制御量を説明するための模式図を示している。ステップＳ５では、まず、入力トルクの脈動のうちの最小値Ｔminからの増加トルクを求める。これは、ステップＳ４と同様である。その求められた増加トルクに相当する駆動トルクをモータジェネレータ２の出力トルクとして求める。その際のトルクの向きは、入力トルクと同一方向のトルク（駆動トルク）が、モータジェネレータ２から入力軸１６に伝達されるように定められている。さらに、入力トルクの脈動のピーク間に駆動トルクのピークが発生するように、モータジェネレータ２から出力されるトルクの脈動の周波数および位相が制御される。すなわち、入力トルクと、補正トルクとの合算トルクの周波数が、入力トルクの周波数の倍の値となるように、モータジェネレータ２の出力トルクが定められる。図４（ｂ）には、駆動トルクを入力軸１６に作用させるようにモータジェネレータ２を制御した場合の補正トルクを模式的に示している。
【００３３】
そのようにモータジェネレータ２を制御すると、モータジェネレータ２の出力軸の回転数を増大させる方向にトルクを出力することになるため、モータジェネレータ２は電動機として機能する。
【００３４】
そして、ステップＳ４やステップＳ５で求められた制御量（トルク）をモータジェネレータから出力して（ステップＳ６）、このルーチンを一旦終了する。
【００３５】
上述したように高電圧バッテリ９のＳＯＣが閾値α未満の場合には、入力トルクの脈動のうちの最小トルクからの増加トルクを低減する制動トルクが入力軸１６に作用するようにモータジェネレータ２からトルクを出力する。つまり、モータジェネレータ２のトルクの周波数が、入力トルクの周波数と同一となるように制御される。その結果、モータジェネレータ２のトルクの周波数が過度に高くなることを抑制できる。また、上記のように入力トルクの脈動のうちの最小トルクからの増加トルクを低減する制動トルクが入力軸１６に作用するようにモータジェネレータ２からトルクが出力されるため、変速機構１４の振動（具体的には振幅）を低減することができ、ひいては異音を低減することができる。その際にモータジェネレータ２が発電機として機能するものの、高電圧バッテリ９のＳＯＣが低い場合に上記のようにモータジェネレータ２が発電機として機能するように制御されるため、高電圧バッテリ９が過充電となることを抑制できる。
【００３６】
また、高電圧バッテリのＳＯＣが閾値α以上の場合には、入力トルクの脈動のピーク間にトルクのピークが発生する駆動トルクをモータジェネレータ２から出力する。つまり、モータジェネレータ２のトルクの周波数が、入力トルクの周波数と同一となるように制御される。その結果、モータジェネレータ２のトルクの周波数が過度に高くなることを抑制できる。また、入力トルクの脈動のピーク間にトルクのピークが発生する駆動トルクをモータジェネレータ２から出力するため、例えば、入力トルクの周波数と変速機構１４の共振周波数とが同一となる場合であっても、実際に変速機構１４に入力されるトルクの周波数を増大させて伝達することができる。その結果、変速機構１４の共振を抑制することができ、ひいては、異音が発生することを抑制できる。その際にモータジェネレータ２が電動機として機能するものの、高電圧バッテリ９のＳＯＣが高い場合に上記のようにモータジェネレータ２が電動機として機能するように制御されるため、高電圧バッテリ９が過放電となることを抑制できる。
【００３７】
なお、この発明の実施形態におけるモータジェネレータ２は、入力軸１６にトルク伝達可能に連結されたものに限らず、トルクの変動を低減して、あるいはその周波数を変更して伝達するべき所定部材とエンジン１との間に設けられていればよい。
【符号の説明】
【００３８】
１…エンジン、  ２…モータジェネレータ、  ７…低電圧バッテリ、  ９…高電圧バッテリ、  １４…変速機構、  １６…入力軸、  １８…変速部、  ２８…電子制御装置（コントローラ）、  Ｖｅ…ハイブリッド車両。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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