(57)【要約】【課題】車両におけるエンジン及びモータ・ジェネレータが小型化された場合であっても、精度良くエンジントルクを推定する。【解決手段】エンジントルク推定装置（１００）は、エンジン（１０）と、該エンジンのクランクシャフト（１０１）にダンパ（１４）を介して接続されたインプットシャフト（１３１）と、該インプットシャフトに連結されたモータ・ジェネレータ（１１）と、を備える車両に搭載される。エンジントルク推定装置は、エンジンの回転角速度、モータ・ジェネレータの回転角速度、及び、インプットシャフトの回転角速度にインプットシャフトの慣性モーメントを乗算した値、に基づいて、エンジントルクを推定する推定手段（２０）を備える。【選択図】図３
2012145049.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、前記エンジンのクランクシャフトにダンパを介して接続されたインプットシャフトと、前記インプットシャフトに連結されたモータ・ジェネレータと、を備える車両に搭載され、
前記エンジンの回転角速度、前記モータ・ジェネレータの回転角速度、及び、前記インプットシャフトの回転角速度に前記インプットシャフトの慣性モーメントを乗算した値、に基づいて、前記エンジンのトルクであるエンジントルクを推定する推定手段を備える
ことを特徴とするエンジントルク推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ダンパを介して、エンジンとモータ・ジェネレータ（電動発電機）とが相互に連結されているハイブリッド車両において、該エンジンのトルクを推定するエンジントルク推定装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置として、例えば、エンジンの回転角速度、モータ・ジェネレータの回転角速度、エンジンの慣性モーメント及びモータ・ジェネレータの慣性モーメントに基づいて、エンジントルクを算出する装置が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
尚、クランクポジションセンサにより検出され計算されたエンジン回転数から、ダンパのねじれに基づく共振の影響の成分である共振影響成分を減じた値を用いて、エンジンの失火判定を行う装置が提案されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開ＷＯ００／３９４４４号
【特許文献２】特開２００８−２４８８７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の背景技術によれば、エンジン及びモータ・ジェネレータの少なくとも一方が小型化された場合に、エンジントルクを精度良く推定することが困難になる可能性があるという技術的問題点がある。
【０００６】
本発明は、例えば上記問題点に鑑みてなされたものであり、エンジン及びモータ・ジェネレータの少なくとも一方が小型化された場合であっても、精度良くエンジントルクを推定することができるエンジントルク推定装置を提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のエンジントルク推定装置は、上記課題を解決するために、エンジンと、前記エンジンのクランクシャフトにダンパを介して接続されたインプットシャフトと、前記インプットシャフトに連結されたモータ・ジェネレータと、を備える車両に搭載され、前記エンジンの回転角速度、前記モータ・ジェネレータの回転角速度、及び、前記インプットシャフトの回転角速度に前記インプットシャフトの慣性モーメントを乗算した値、に基づいて、前記エンジンのトルクであるエンジントルクを推定する推定手段を備える。
【０００８】
本発明のエンジントルク推定装置によれば、当該エンジントルク推定装置は、エンジンと、該エンジンのクランクシャフトにダンパを介して接続されたインプットシャフトと、該インプットシャフトに連結されたモータ・ジェネレータと、を備える車両（即ち、エンジンとモータ・ジェネレータとの間に、ダンパ及びインプットシャフトが介在する車両）に搭載されている。
【０００９】
例えばメモリ、プロセッサ等を備えてなる推定手段は、エンジンの回転角速度、モータ・ジェネレータの回転角速度、及び、インプットシャフトの回転角速度に該インプットシャフトの慣性モーメントを乗算した値、に基づいて、エンジンのトルクであるエンジントルクを推定する。
【００１０】
尚、エンジンの回転角速度は、例えばクランク角センサ等により検出すればよい。モータ・ジェネレータの回転角速度及びインプットシャフトの回転角速度は、例えばレゾルバ等により検出すればよい。また、インプットシャフトの慣性モーメントを示す数値は、例えば予め実験等により求められて、例えば不揮発性メモリ等の記憶装置に格納されている。このため、推定手段は、該格納された数値を、インプットシャフトの慣性モーメントとして用いている。
【００１１】
ここで、本願発明者の研究によれば、以下の事項が判明している。即ち、エンジンとモータ・ジェネレータとの間に、ダンパ及びインプットシャフトが介在している車両が、比較的大型の車両である場合、インプットシャフトの影響は、エンジン及びモータ・ジェネレータ各々の慣性トルクに比べて小さく、該インプットシャフトの影響がエンジントルクの推定におよぼす影響は極めて小さい。しかしながら、エンジンやモータ・ジェネレータが小型化されると、エンジンやモータ・ジェネレータの慣性トルクが減少するために、インプットシャフトの影響が相対的に大きくなる。すると、インプットシャフトの影響により、推定されたエンジントルクの精度が低下する可能性がある。
【００１２】
そこで本発明では、上述の如く、推定手段により、エンジンの回転角速度、モータ・ジェネレータの回転角速度、及び、インプットシャフトの回転角速度に該インプットシャフトの慣性モーメントを乗算した値、に基づいて、エンジントルクが推定される。このように、本発明では、エンジントルクが推定される際に、インプットシャフトの回転角速度に該インプットシャフトの慣性モーメントを乗算した値、即ち、インプットシャフトの影響が考慮されているので、インプットシャフトの影響が比較的大きい場合であっても、精度良くエンジントルクを推定することができる。
【００１３】
特に、車両の急加速時（即ち、アクセル開度が急増した時）等の過渡時にエンジントルクを精度良く推定することができるので、実用上非常に有利である。
【００１４】
本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための形態から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係るエンジントルク推定装置が搭載される車両の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係る力のつり合いの概念を示す概念図である。
【図３】本発明の実施形態に係るエンジントルク推定処理を示すフローチャートである。
【図４】エンジントルクの推定値の時間変動の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明のエンジントルク推定装置に係る実施形態を、図面に基づいて説明する。
【００１７】
（車両の構成）
本実施形態に係るエンジントルク推定装置が搭載される車両について、図１を参照して説明する。図１は、本実施形態に係るエンジントルク推定装置が搭載される車両の構成を示すブロック図である。尚、図１では、説明の便宜上、車両の詳細な構成部材については適宜省略し、直接関連のある構成部材のみを示している。
【００１８】
図１において、車両１は、エンジン１０、第１モータ・ジェネレータ（ＭＧ１）１１、第２モータ・ジェネレータ（ＭＧ２）１２、遊星歯車機構を有する動力分配機構１３及びトーショナルダンパ１４を備えて構成されている。尚、本実施形態に係る「第１モータ・ジェネレータ１１」は、本発明に係る「モータ・ジェネレータ」の一例である。
【００１９】
エンジン１０のクランクシャフト１０１は、トーショナルダンパ１４を介して、動力分配機構１３の複数の遊星ギア１３３のキャリアである遊星キャリア１３４の回転軸としてのインプットシャフト１３１に接続されている。
【００２０】
尚、本実施形態に係るエンジン１０は、４つの気筒を有する４気筒エンジンであるが、該４気筒エンジンに限らず、例えば６気筒、８気筒、１２気筒、１６気筒等の各種エンジンであってよい。
【００２１】
動力分配機構１３のサンギア１３２の回転軸は、第１モータ・ジェネレータ１１に接続されている。動力分配機構１３のリングギア１３５の回転軸は、第２モータ・ジェネレータ１２に接続されている。動力分配機構１３の動力出力ギア１３６は、チェーンベルト１３７を介して、動力伝達ギア（図示せず）に動力を伝達する。動力伝達ギアに伝達された動力は、駆動軸及びデファレンシャルギア（図示せず）を介して、車両１の駆動輪（図示せず）に伝達される。
【００２２】
尚、ここでは図示しないが、車両１は、エンジン１０、第１モータ・ジェネレータ１１及び第２モータ・ジェネレータ１２等に係る各種電子制御を行うＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）を更に備えて構成されている。
【００２３】
（エンジントルク推定装置の構成）
エンジントルク推定装置１００は、クランク角センサ２１、レゾルバ３２及び３１、並びにＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）２０を備えて構成されている。
【００２４】
ここで、クランクシャフト１０１には、クランクロータ１０２が取り付けられている。該クランクロータ１０２の外周には、クランク角検出用に、所定の角度間隔で複数の歯部が設けられている。クランク角センサ３１は、クランクロータ１０２の複数の歯部により、クランクシャフト１０１の回転角度を検出する。
【００２５】
（エンジントルク推定処理）
先ず、図１に示したエンジン１０及び第１モータ・ジェネレータ１１間において生じる力の関係について、図２を参照して説明する。図２は、本実施形態に係る力のつり合いの概念を示す概念図である。
【００２６】
図２において、エンジン１０及びトーショナルダンパ１４間における力のつり合いは、エンジントルクをＴｅ、エンジン角加速度をｄωｅ／ｄｔ、エンジン慣性モーメントをＩｅ、トーショナルダンパ１４のバネ定数をＫｄａｍｐとすると以下の関係を満たす。
【００２７】
【数１】
2012145049.tif 000003
【００２８】
（１）
ここで、θｅはクランクシャフト１０１の回転角であり、θｉｎｐはインプットシャフト１３１の回転角である。エンジン慣性モーメントＩｅは、例えば実験等により求められた値が、例えばメモリ等の記憶装置（図示せず）に予め記憶されており、ＣＰＵ２０はこの値を取り出して用いている。尚、慣性モーメントの求め方には公知の各種態様を適用可能であるので、その詳細についてはここでは割愛する。
【００２９】
次に、トーショナルダンパ１４及び動力分配機構１３間における力のつり合いは、インプットシャフト角加速度をｄωｉｎｐ／ｄｔ、インプットシャフト慣性モーメントをＩｉｎｐ、動力分配機構１３に生じるトルクをＴｘとすると以下の関係を満たす。
【００３０】
【数２】
2012145049.tif 000004
【００３１】
（２）
インプットシャフト慣性モーメントＩｉｎｐについても、エンジン慣性モーメントＩｅと同様に、ＣＰＵ２０は記憶装置に予め記憶されている値を取り出して用いている。
【００３２】
次に、動力分配機構１３及び第１モータ・ジェネレータ１１間における力のつり合いは、第１モータ・ジェネレータ１１のトルク反力（以降、適宜“発電機トルク反力”と称する）をＴｇ、第１モータ・ジェネレータ１１の角加速度（以降、適宜“発電機角加速度”と称する）をｄωｇ／ｄｔ、第１モータ・ジェネレータ１１の慣性モーメント（以降、適宜“発電機慣性モーメント”と称する）をＩｇ、動力分配機構１３を構成する遊星歯車機構のギア比をρとすると以下の関係を満たす。
【００３３】
【数３】
2012145049.tif 000005
【００３４】
（３）
ここで、発電機トルク反力Ｔｇは、例えば、レゾルバ３２により検出された第１モータ・ジェネレータ１１の回転数と、該第１モータ・ジェネレータ１１の発電量とに基づいて求めればよい。発電機慣性モーメントＩｇについても、エンジン慣性モーメントＩｅと同様に、ＣＰＵ２０は記憶装置に予め記憶されている値を取り出して用いている。
【００３５】
上記式（１）〜（３）を整理すると、エンジントルクＴｅは、下記式（４）により求めることができる。
【００３６】
【数４】
2012145049.tif 000006
【００３７】
（４）
次に、エンジントルク推定装置１００を搭載する車両１の主に走行中に、ＣＰＵ２０が実行するエンジントルク推定処理について、図３のフローチャートを参照して説明する。
【００３８】
図３において、ＣＰＵ２０は、クランク角センサ３１により検出されたクランクシャフト１０１の回転角度に基づいて、クランクシャフト１０１の角加速度（即ち、エンジン角加速度ｄωｅ／ｄｔ）を計算する（ステップＳ１０１）。
【００３９】
次に、ＣＰＵ２０は、レゾルバ３２により検出された第１モータ・ジェネレータ１１の回転角度に基づいて、第１モータ・ジェネレータ１１の角加速度（即ち、発電機角加速度ｄωｇ／ｄｔ）を計算する（ステップＳ１０２）。
【００４０】
次に、ＣＰＵ２０は、レゾルバ３２により検出された第１モータ・ジェネレータ１１の回転角度、及びレゾルバ３３により検出された第２モータ・ジェネレータ１２の回転角度に基づいて、インプットシャフト１３１の角加速度（即ち、インプットシャフト角加速度ｄωｉｎｐ／ｄｔ）を計算する（ステップＳ１０３）。
【００４１】
次に、ＣＰＵ２０は、上記式（４）によりエンジントルクＴｅを推定して（ステップＳ１０４）、処理を終了する。尚、本実施形態に係る「ＣＰＵ２０」は、本発明に係る「推定手段」の一例である。
【００４２】
（発明の効果の検証）
本実施形態に係るエンジントルク推定装置１００により得られる効果について、図４を参照して説明する。図４は、エンジントルクの推定値の時間変動の一例を示す図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）に示したアクセル開度の時間変動に対応する、エンジントルクの時間変動を示している。図４（ｂ）において、実線ａは、上記式（４）により推定されたエンジントルクの時間変動を示しており、点線ｂは、後述する比較例に係るエンジントルクの算出式（５）により求められたエンジントルクの時間変動を示しており、破線ｃは、実際のエンジントルクの時間変動を示している。
【００４３】
本願発明者の研究によれば、エンジン１０及び第１モータ・ジェネレータ１１各々が小型化されると、インプットシャフト１３１の慣性モーメントが相対的に大きくなることが判明している。
【００４４】
このため、比較的大型のエンジン及びモータ・ジェネレータを備える車両において用いられ、インプットシャフトの影響が考慮されていない下記式（５）によりエンジントルクを求めると、特に、加速時等の過渡期（図４における時刻ｔ０〜ｔ１参照）に、精度が低下する可能性がある（点線ｂ参照）。
【００４５】
【数５】
2012145049.tif 000007
【００４６】
（５）
しかるに、本実施形態に係るエンジントルク推定装置１００では、インプットシャフト１３１の影響が考慮された上記式（４）によりエンジントルクが求められる。このため、比較的精度良くエンジントルクを推定することができる（実線ａ参照）。
【００４７】
加えて、エンジントルク推定装置１００により推定されたエンジントルクを用いて、例えばトルク制御フィードバックが実行されれば、燃費の向上も図ることができ、実用上非常に有利である。
【００４８】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うエンジントルク推定装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００４９】
１…車両、１０…エンジン、１１…第１モータ・ジェネレータ、１２…第２モータ・ジェネレータ、１３…動力分配機構、１４…トーショナルダンパ、２０…ＣＰＵ、３１…クランク角センサ、３２、３３…レゾルバ、１００…エンジントルク推定装置
【図１】
2012145049.tif 000008
【図２】
2012145049.tif 000009
【図３】
2012145049.tif 000010
【図４】
2012145049.tif 000011