(57)【要約】【課題】エンジンのトルク変動に起因する車体の振動を抑制する。【解決手段】ハイブリッド車両は、駆動力源としてエンジン４０と、モータジェネレータ２０とを備えている。モータジェネレータ２０は、トランスミッション４０の３速ギヤ４３と噛合している。制御ユニット１００は、クラッチの切断時もしくはシフトポジションのニュートラル時にトルクセンサ１０４を用いてエンジンのトルク変動を測定する。制御ユニット１００は、測定したトルク変動を基に、車両の振動を相殺するトルクを求め、インバータ１２０を介してモータジェネレータに相殺トルクを発生させる。このような構成により、モータジェネレータ２０は、タイヤ５２からの反力を得て、車両の振動を抑制することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動軸から動力を出力して走行する車両であって、
エンジンと、
該エンジンおよび前記駆動軸の間に設けられ、該エンジンと前記駆動軸の結合状態を切断および結合に切替可能な動力伝達機構と、
前記切断時も前記駆動軸に動力を伝達可能な状態で前記動力伝達機構に結合された電動機と、
前記切断状態において、前記エンジンに生じたトルク変動に基づき、車両の振動を抑制するよう該トルク変動との関係で予め設定された所定の相殺トルクを出力するよう前記電動機を制御する振動抑制制御部と、
を備える車両。
【請求項２】
請求項１に記載の車両であって、
前記振動抑制制御部は、前記相殺トルクの単位時間当りの積分値が略ゼロとなるよう前記電動機を制御する、車両。
【請求項３】
請求項１に記載の車両であって、
前記動力伝達機構は変速機およびクラッチの少なくともいずれかを含んでおり、
前記切断状態とは、前記変速機のニュートラル状態または、前記クラッチの切断状態をいう、車両。
【請求項４】
請求項１に記載の車両であって、
前記動力伝達機構は有段の変速機を含んでおり、
前記電動機は、前記結合状態が切断時であっても前記駆動軸に結合されている前記変速機内のギヤを介して前記駆動軸に動力を伝達する、車両。
【請求項５】
前記電動機はモータジェネレータである、請求項１に記載の車両。
【請求項６】
車両の振動を抑制する制御方法であって、
前記車両は、
エンジンと、
該エンジンおよび前記駆動軸の間に設けられ、該エンジンと前記駆動軸の結合状態を切断および結合に切替可能な動力伝達機構と、
前記切断時も前記駆動軸に動力を伝達可能な状態で前記動力電卓機構に結合された電動機と、を備えており、
前記切断状態を検出する工程と、
前記エンジンに生じたトルク変動を検出する工程と、
車両の振動を抑制するよう前記トルク変動との関係で予め設定された所定の相殺トルクを出力するよう前記電動機を制御する工程と、
を含む制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンのトルク変動に起因する車体の振動を抑制する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、エンジンのトルク変動を低減する技術として、特許文献１に記載の技術が開示されていた。この技術では、フライホイールにギヤを介して噛合したモータジェネレータを制御することにより、クランク軸に生じるトルク変動を直接打ち消していた。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−２２５０４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の技術では、エンジンとモータジェネレータとが常時結合されている場合にしか振動を低減することができなかった。すなわち、例えば、モータジェネレータが、エンジンではなくトランスミッション内の所定のギヤに結合されているような構成において、クラッチの切断時やミッションのニュートラル時には、モータジェネレータの駆動力でエンジンのトルク変動を直接打ち消すことはできなかった。
【０００５】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、モータジェネレータとエンジンのクランク軸とが直接結合されていない状態でも、エンジンのトルク変動に起因する車体の振動を抑制することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上記課題の少なくとも一部を解決するため、本発明を次のように構成した。すなわち、駆動軸から動力を出力して走行する車両であって、エンジンと、該エンジンおよび前記駆動軸の間に設けられ、該エンジンと前記駆動軸の結合状態を切断および結合に切替可能な動力伝達機構と、前記切断時も前記駆動軸に動力を伝達可能な状態で前記動力伝達機構に結合された電動機と、前記切断状態において、前記エンジンに生じたトルク変動に基づき、車両の振動を抑制するよう該トルク変動との関係で予め設定された所定の相殺トルクを出力するよう前記電動機を制御する振動抑制制御部と、を備えることを要旨とする。
【０００７】
本発明では、エンジンと駆動軸とが切断された状態にあるときに、動力伝達機構に結合された電動機に相殺トルクを発生させることにより、エンジンのトルク変動に起因する車両の振動を抑制する。電動機は、エンジンのトルク変動を相殺することはできないが、エンジンと駆動軸とが切断されている場合でも駆動軸に動力を伝達可能なため、タイヤの反力を得ることにより、車両の振動を抑制することができる。このような構成であれば、エンジンのクランク軸と電動機とが直接結合されていない場合でも、エンジンのトルク変動に起因する車体の振動を抑制することができる。
【０００８】
前記動力伝達機構が変速機およびクラッチの少なくともいずれかを含む場合には、前記切断状態とは、前記変速機のニュートラル状態や前記クラッチの切断状態のことをいう。むろん、変速機は、マニュアルトランスミッションやオートマチックトランスミッション、ＣＶＴなど、いずれの方式でもよい。
【０００９】
前記振動抑制制御部は、前記相殺トルクの単位時間当りの積分値が略ゼロとなるよう前記電動機を制御することが好ましい。こうすることにより、不意に車両が動き出すことを防止することができる。また、積分の結果に関わらず、発生可能な相殺トルクの最大値を予め設定しておいてもよい。大きな相殺トルクの発生により、車両が移動してしまう可能性があるからである。
【００１０】
また、上記車両において、前記動力伝達機構は有段の変速機を含んでおり、前記電動機は、前記結合状態が切断時であっても前記駆動軸に結合されている前記変速機内のギヤを介して前記駆動軸に動力を伝達することが好ましい。このようなギヤは、例えば、図１で示すようなマニュアルトランスミッションの場合、３〜５速のギヤである。これらのギヤは、１速や２速などの発進用のギヤに比べてギヤ比が高いため迅速にタイヤの反力を得ることができ、また、強度重視で設計された発進用のギヤに比べ、駆動時の騒音も低いためである。
【００１１】
上記車両において、前記電動機をモータジェネレータとすれば、車両の減速時等にその移動エネルギを回生してバッテリに蓄電することが可能となる。従って、本発明の車両をハイブリッド車両として構成することができ、好適である。
【００１２】
上記車両は、駆動方式がフロントエンジンフロントドライブ方式またはリアエンジンリアドライブ方式であることが好ましい。このような駆動方式であれば、プロペラシャフト等が存在せず、電動機と駆動軸との物理的な距離が短いため、タイヤの反力を得易いからである。
【００１３】
本発明において、上述した種々の態様は、適宜、組み合わせたり、一部を省略したりして適用することができる。また、本発明は、上述した車両としての構成のほか、車両の振動を抑制する制御方法などとしても構成することができる。いずれの構成においても、上述した各態様を適宜、適用可能である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について次の順序で説明する。
Ａ．車両の全体構成：
Ｂ．振動抑制処理：
Ｃ．変形例：
【００１５】
図１は、実施例としてのハイブリッド車両の概略構成を示す説明図である。このハイブリッド車両は駆動力源として、エンジン１０とモータジェネレータ２０を有する。エンジン１０は、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジンのいずれであってもよい。モータジェネレータ２０はトランスミッション４０に結合され、その回転軸は所定のギヤを介して３速ギヤ４３に噛合している。
【００１６】
モータジェネレータ２０の電源は、バッテリ１１０である。バッテリ１１０から供給される直流電流は、インバータ１２０によって３層交流化され、モータジェネレータ２０に供給される。インバータ１２０は、スイッチング制御の切替により、モータジェネレータ２０を逆方向に回転させる機能も有している。モータジェネレータ２０は、発電機としても機能し、この電力でバッテリ１１０を充電することもできる。電源は、バッテリ１１０に限らず、キャパシタなど充放電可能な種々の蓄電手段を用いることができる。
【００１７】
エンジン１０から出力されたトルクは、クランク軸３１から出力される。クランク軸３１は、フライホイール３０およびクラッチ３４を介して、トランスミッション４０の入力軸３２に結合される。本実施例のトランスミッション４０は、機械的に前進５段、後退１段の変速を行う周知の機構である。トランスミッション４０としては、図示した構成に限らず、種々の構成を適用可能である。クラッチ３４は、運転者のクラッチペダルの操作に応じて機械的に結合、切断を行うものとしてもよいし、運転者のシフトレバーの操作に応じた制御ユニット１００からの指示に基づき自動的に結合、切断を行うものとしてもよい。
【００１８】
本実施例のトランスミッション４０は、図示する通り、１〜５速までのギヤ４１〜４５およびリバースギヤ４６を備える構成を用いた。１、２速のギヤ４１、４２およびリバースギヤ４６は入力軸３２に常に結合されているが、３〜５速選択時やニュートラル状態では、中間伝達軸３３、ひいては駆動軸５１から切り離される。３〜５速のギヤ４３〜４５は、常に中間伝達軸３３、ひいては駆動軸５１と結合されているが、１速、２速、リバース走行時およびニュートラル時には、入力軸３２から切り離される。この機構では、図中に示すドッグクラッチ４７〜４９をそれぞれ図中の左右方向に移動させることにより、各変速を実現することができる。トランスミッション４０からの出力は、ディファレンシャルギヤ５０を介して駆動軸５１およびタイヤ５２に伝達される。
【００１９】
ハイブリッド車両の各部の動作は、制御ユニット１００によって制御される。制御ユニット１００は、内部にＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭを備えるマイクロコンピュータであり、制御用のソフトウェアに従って、各部の制御を実行する。
【００２０】
この制御を実現するため、制御ユニット１００には、種々の信号の入出力が行われる。入力される信号としては、例えば、トルクセンサ１０４の出力や車速センサ１０１の出力、シフトレバー１０２のシフト位置の信号、クラッチペダル１０３の操作状態の信号、アクセル開度センサからの出力などが含まれる。出力される信号としては、インバータ１２０へのモータ駆動用の制御信号やエンジンへの燃料噴射量の調整信号などが含まれる。
【００２１】
トルクセンサ１０４は、エンジンのクランク軸３１に生じるトルク変動を検出する。トルクセンサは種々の形式が存在するが、本実施例では、フライホイール３０に円盤状に設けた磁性体プレートに生じる磁歪量の変化を検出することによりトルク変動を検出するセンサを用いるものとした。このようなトルクセンサとしては、例えば、特開平１１−２９５１６４号公報に開示されたものを適用することができる。無論、その他、種々のセンサを用いることが可能である。例えば、クランク軸の回転加速度の変動からトルク変動を求めてもよい。
【００２２】
Ｂ．振動抑制処理：
図２は、制御ユニット１００が車両のイグニッションＯＮ時に常時実行する振動抑制処理のフローチャートである。
【００２３】
まず、制御ユニット１００は、車速センサ１０１によって車両が動いていないこと、および、シフトレバーがニュートラル状態であるか、もしくは、クラッチペダルが切断状態であるかを判定する（ステップＳ１０）。これらの条件を満たさない場合（ステップＳ１０：Ｎｏ）は、以降のすべての処理をスキップする。
【００２４】
上記条件を満たす場合（ステップＳ１０：Ｙｅｓ）、制御ユニット１００は、トルクセンサ１０４からの出力を用いてエンジン４０のトルク変動を測定する（ステップＳ２０）。図３は、トルクセンサ１０４からの出力を表すグラフである。制御ユニット１００は、このトルク変動の測定値に基づき、車両の振動を抑制する相殺トルクを求める（ステップＳ３０）。これは、エンジンのトルク変動と相関関係を有する所定の関数やマップから求めることができる。図４は、相殺トルクの時間的な変化を表すグラフである。
【００２５】
次に、制御ユニット１００は、単位時間当たりの相殺トルクの積分値を算出する。図４のハッチング部分は、単位時間Ｔｕ当たりの相殺トルクの積分値を表している。算出の結果、積分値が略ゼロであれば（ステップＳ４０：Ｙｅｓ）、インバータ１２０に指示を与えることによりモータジェネレータ２０に相殺トルクを発生させる（ステップＳ５０）。
【００２６】
上記ステップＳ４０において、積分値が略ゼロでなければ（ステップＳ４０：Ｎｏ）、車両が前後に移動してしまう可能性があるため、ゼロになるよう、ステップＳ３０で求めた相殺トルクを調整する（ステップＳ６０）。図４のＡで囲んだ部分が、かかる調整結果を表している。点線が調整前のグラフであり、実線が調整後のグラフである。また、相殺トルクは、予め、その絶対値の最大値を規制しておくことが望ましい。大きな相殺トルクを発生させることにより車両が移動してしまう場合があるからである。図４のＢで囲んだ部分が、この規制による相殺トルクの調整結果を表している。点線が調整前のグラフであり、実線が調整後のグラフである。もちろん、積分値による調整と、最大値による調整を同時に行ってもよい。
【００２７】
なお、より簡易な処理とするために、ステップＳ４０における判定時に、積分値が略ゼロでない場合には、ステップＳ５０およびＳ６０のいずれも実行せず、相殺トルクを発生させない構成としてもよい。
【００２８】
以上の処理により、モータジェネレータ２０は、３速ギヤ４３、中間伝達軸３３、ディファレンシャルギヤ５０および駆動軸５１を介してタイヤ５２の反力を得ることにより、エンジン４０のトルク変動に起因する車両の振動を抑制することができる。
【００２９】
Ｃ．変形例：
図５は、モータジェネレータ２０の取り付け位置の変形例を示す説明図である。上記実施例では、３速ギヤ４３にモータジェネレータ２０を噛合するものとした。しかし、図５（ａ）のように４速ギヤ４４に噛合してもよいし、図５（ｂ）のように５速ギヤ４５に噛合してもよい。また、ファイナルギヤやディファレンシャルギヤ５０に噛合していてもよい。
【００３０】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は上記実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の構成を採ることができることはいうまでもない。例えば、上述した制御処理をハードウェア的に実現するものとしてもよい。また、実施例では、マニュアルトランスミッションを利用する場合について示したが、本発明は、オートマチックトランスミッションやＣＶＴなど、種々の変速装置を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ハイブリッド車両の概略構成を示す説明図である。
【図２】振動抑制処理のフローチャートである。
【図３】トルクセンサからの出力を表すグラフである。
【図４】相殺トルクの時間的な変化を表すグラフである。
【図５】モータジェネレータの取り付け位置の変形例を示す説明図である。
【符号の説明】
１０…エンジン
２０…モータジェネレータ
３０…フライホイール
３１…クランク軸
３２…入力軸
３３…中間伝達軸
３４…クラッチ
４０…トランスミッション
４１〜４５…１〜５速ギヤ
４６…リバースギヤ
４７〜４９…ドッグクラッチ
５０…ディファレンシャルギヤ
５１…駆動軸
５２…タイヤ
１００…制御ユニット
１０１…車速センサ
１０２…シフトレバー
１０３…クラッチペダル
１０４…トルクセンサ
１１０…バッテリ
１２０…インバータ
【図１】
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【図２】
2004208473.tif 000004
【図３】
2004208473.tif 000005
【図４】
2004208473.tif 000006
【図５】
2004208473.tif 000007