(57)【要約】【課題】ハイブリッド車両において、歯打ち音に起因するドライバビリティの低下を抑制する。【解決手段】ハイブリッド車両の制御装置（１００）は、内燃機関（２００）及び電動機（ＭＧ１，ＭＧ２）を含む動力要素と、蓄電手段（１２）と、駆動軸と、動力伝達機構（３００）とを備えたハイブリッド車両（１）を制御する。ハイブリッド車両の制御装置は、内燃機関及び電動機のトルクを夫々決定するトルク決定手段（１１０）と、電動機のトルクを発生領域とならないように調整する調整手段（１２０）と、電動機に対する蓄電手段による充電及び放電を所定間隔で相互に切替えて、電動機のトルクの正負を変化させる切替手段（１３０）と、内燃機関及び電動機の少なくとも一方のトルクを、内燃機関のイナーシャトルクに応じて補正する補正手段（１４０）とを備える。【選択図】図７
2012046133.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関及び電動機を含む動力要素と、
前記電動機に対し電力を供給可能であると共に、前記電動機の回生電力により充電可能な蓄電手段と、
車軸に連結された駆動軸と、
前記動力要素と前記駆動軸との間でトルクを伝達可能とされた動力伝達機構と
を備えたハイブリッド車両を制御する装置であって、
前記駆動軸に伝達されるべき出力トルクに基づいて、前記内燃機関及び前記電動機のトルクを夫々決定するトルク決定手段と、
前記電動機のトルクを、前記動力伝達機構におけるガタに起因する歯打ち音を発生させるものとして設定された発生領域とならないように調整する調整手段と、
前記電動機のトルクを調整する場合に、前記電動機に対する前記蓄電手段による充電及び放電を所定間隔で相互に切替えて、前記電動機のトルクの正負を変化させる切替手段と、
前記電動機のトルクの正負が変化される場合に、前記内燃機関及び前記電動機の少なくとも一方のトルクを、前記内燃機関のイナーシャトルクに応じて補正する補正手段と
を備えることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
【請求項２】
前記電動機に対する前記蓄電手段による充電及び放電の値に制限を設ける制限手段と、
前記制限が設けられた場合に、前記制限を設けない場合と比べて、前記内燃機関の回転数に対する前記内燃機関のトルクを相対的に大きくするように制御するトルク制御手段と
を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の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】
本発明は、内燃機関及び電動機から出力される動力を、動力伝達機構を介して駆動軸へと伝達するハイブリッド車両を制御するハイブリッド車両の制御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、動力要素である内燃機関及び電動機と、車軸に接続された駆動軸との間に設けられた動力伝達機構において生じる歯打ち音を抑制しようとするものがある。例えば特許文献１では、電動機の出力トルクが、歯打ち音の発生するゼロ近傍になることが予測される場合に、電動機の出力トルクを補正してゼロ近傍にならないようにするという技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２６２５８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した技術では、補正後の電動機の出力トルクの方向（言い換えれば、出力トルクの正負）が常に同じであると、電動機に電力を供給するバッテリの充放電が偏ってしまうことになる。この場合、所定の間隔で充放電を切替えて、出力トルクの方向を変化させることが求められるが、本願発明者の研究によれば、出力トルクの方向が変化する際（即ち、出力トルクがゼロを跨ぐ際）に、単発異音が発生してしまうことが判明している。このような異音は、ハイブリッド車両のドライバビリティを低下させる要因となり得る。即ち、上述した技術では、ハイブリッド車両のドライバビリティの低下が必ずしも十分に抑制されないという技術的問題点がある。
【０００５】
本発明は、例えば上述した問題点に鑑みなされたものであり、歯打ち音に起因するドライバビリティの低下を抑制可能なハイブリッド車両の制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のハイブリッド車両の制御装置は上記課題を解決するために、内燃機関及び電動機を含む動力要素と、前記電動機に対し電力を供給可能であると共に、前記電動機の回生電力により充電可能な蓄電手段と、車軸に連結された駆動軸と、前記動力要素と前記駆動軸との間でトルクを伝達可能とされた動力伝達機構とを備えたハイブリッド車両を制御する装置であって、前記駆動軸に伝達されるべき出力荷基づいて、前記内燃機関及び前記電動機のトルクを夫々決定するトルク決定手段と、前記電動機のトルクを、前記動力伝達機構におけるガタに起因する歯打ち音を発生させるものとして設定された発生領域とならないように調整する調整手段と、前記電動機のトルクを調整する場合に、前記電動機に対する前記蓄電手段による充電及び放電を所定間隔で相互に切替えて、前記電動機のトルクの正負を変化させる切替手段と、前記電動機のトルクの正負が変化される場合に、前記内燃機関及び前記電動機の少なくとも一方のトルクを、前記内燃機関のイナーシャトルクに応じて補正する補正手段とを備える。
【０００７】
本発明に係るハイブリッド車両は、駆動軸に対し動力を供給可能な動力要素として、例えば燃料種別、燃料の供給態様、燃料の燃焼態様、吸排気系の構成及び気筒配列等を問わない各種の態様を採り得る内燃機関、並びにモータジェネレータ等の電動発電機として構成され得る電動機を少なくとも備えた車両である。電動機は、例えばバッテリ等の蓄電手段と電気的に接続されている。蓄電手段は、電動機に対し電力を供給可能であると共に、電動機の回生電力により充電可能とされている。
【０００８】
本発明に係るハイブリッド車両には更に、上述した動力要素としての内燃機関及び電動機と、車軸に直結された或いは各種ギア機構を介して間接的に連結された駆動軸との間のトルク伝達を可能とする動力伝達機構を備える。動力伝達機構は、例えば複数の回転要素（好適には、ギアである）を有しており、これら複数の回転要素は、各々その回転方向に、例えばバックラッシュ等のガタを有する構成となっている。
【０００９】
尚、動力伝達機構を構成する回転要素は、好適な一形態として、電動機に連結された第１回転要素と、駆動軸に連結された第２回転要素と、内燃機関に連結された第３回転要素とを含み、且つ相互に差動作用をなし得る構成とされてもよい。この場合、係る差動作用により、各回転要素の状態（端的には、回転可能であるか否か及び他の回転要素又は固定要素と連結された状態にあるか否か等を含む）に応じた、上記動力要素と駆動軸との間のトルク伝達が可能となり得る。また、この場合、動力伝達機構は、遊星歯車機構等の各種差動ギア機構を一又は複数備え得る。複数の遊星歯車機構を含む場合には、各遊星歯車機構を構成する回転要素の一部が複数の遊星歯車機構相互間で適宜共有され得る。
【００１０】
また、動力伝達機構が上述のように一種の差動機構として構築される場合、ハイブリッド車両は、本発明に係る電動機の他に、他の電動機を備えていてもよい。この他の電動機は、例えば、内燃機関に反力トルクを与える反力要素として機能するものであってもよく、この場合、係る他の電動機により内燃機関の動作点は、少なくとも所定の範囲で連続的に可変となり得る。また、この場合、内燃機関の機関トルクは、一部がこの他の電動機による電力回生（発電）に供され、他の一部、即ち他の電動機から付与される反力トルクに対応する直達トルクが駆動軸に伝達され、この直達トルクと、本発明に係る電動機と駆動軸との間の入出力トルク（入力トルクは、即ち、電力回生に対応する）とによって、駆動軸トルクが規定される構成とされてもよい。
【００１１】
本発明に係るハイブリッド車両の制御装置は、このようなハイブリッド車両を制御する制御装置であって、例えば、一又は複数のＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、各種プロセッサ又は各種コントローラ、或いは更にＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、バッファメモリ又はフラッシュメモリ等の各種記憶手段等を適宜に含み得る、単体の或いは複数のＥＣＵ（Electronic Controlled Unit）等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る。
【００１２】
本発明に係るハイブリッド車両の制御装置の動作時には、先ず、駆動軸に伝達されるべき出力トルクに基づいて、内燃機関及び電動機のトルク（即ち、内燃機関及び電動機の各々から動力伝達機構に出力されるトルク）が決定される。即ち、駆動軸への適切な出力トルクを実現するためには、動力要素たる内燃機関及び電動機の各々から、夫々どの程度のトルクを出力すればよいのかが決定される。尚、駆動軸に伝達されるべき出力トルクは、例えばアクセル開度や車速等から求められる。
【００１３】
ここで特に、本発明に係る電動機のトルクが比較的低い値として決定された場合には、主としてこの電動機近傍の回転要素（無論、必ずしも電動機近傍に限定されるものではなく、動力伝達機構の構成に応じて多種多様である）等が、ガタの範囲で振動し、動力伝達機構における歯打ち音が生じる可能性がある。本発明では、動力伝達機構においてガタに起因する歯打ち音が発生してしまうようなトルク領域（即ち、トルク範囲）を「発生領域」と称している。発生領域は、例えばゼロトルクを挟んで正トルク側及び負トルク側に跨る領域である。
【００１４】
動力伝達機構における歯打ち音は、実践上無視し難い（端的には、ドライバに騒音として知覚され得る程度の）大きさで生じることがある。このような歯打ち音は、車両のドライバビリティを著しく低下させる要因となり得る。このため本発明では、以下の如くにして歯打ち音によるドライバビリティの低下を抑制する。
【００１５】
即ち、本発明に係るハイブリッド車両の制御装置によれば、トルク決定手段において決定された電動機のトルクが発生領域となる場合に、調整手段によって、実現すべき電動機のトルクが調整される。即ち、トルク決定手段において決定された電動機のトルクは、電動機において即実現される訳ではなく、発生領域となるか否かが判定された上で、適宜調整される。調整手段は、例えば電動機のトルクがゼロ近傍の値として設定された場合に、押しつけトルクを発生させるような調整を行う。このようにすれば、動力伝達機構におけるガタが詰められるため、歯打ち音の発生を効果的に抑制することができる。
【００１６】
本発明では更に、上述した電動機のトルクの調整が行われた場合、切替手段によって、蓄電手段の充電及び放電が所定間隔で相互に切替えられる。このようにすれば、電動機に対する蓄電手段による充電及び放電が一方に偏ってしまうことを防止することができる。尚、ここでの「所定期間」は、蓄電手段における充放電の偏りを防止するために設定される値であり、蓄電手段の最大充電量等に応じて予め設定されていてもよいし、その時点での充電量等に応じてリアルタイムで設定されてもよい。また、所定期間は、一定ではなく可変とされてもよい。蓄電手段の充放電を切替えると、蓄電手段を動力源とする電動機のトルクの正負（言い換えれば、トルクの方向）は変化することとなる。即ち、蓄電手段の充電及び放電が切替えられる度に、電動機のトルクの正負も切り替わる。
【００１７】
本願発明者の研究によれば、上述した充放電の切替えに起因して電動機のトルクの正負が切り替わる際に、比較的大きな歯打ち音が発生するおそれがあることが判明している。これは、例えば電動機のトルクが正から負に切り替わる際に、一度大きく正側に振られてから、その後に負と切替えられるためであると考えられる。
【００１８】
ここで本発明では特に、電動機のトルクの正負が変化される場合に、内燃機関及び電動機の少なくとも一方のトルクが、補正手段によって補正される。尚、ここでの「電動機のトルクの正負が変化される場合」とは、電動機のトルクの正負が切り替わることに起因して、上述したような大きい歯打ち音が発生することが推測できる場合を意味している。よって、電動機のトルクの正負が変化する場合であっても、歯打ち音が発生しない場合或いは歯打ち音が十分に小さい場合には、補正手段による補正は行われずともよい。尚、トルクの補正は、その正負が変化される瞬間に行われるだけでなく、正負を変化させる制御が開始されてから終了するまでの期間で行われてもよい。
【００１９】
補正手段は、内燃機関及び電動機のトルクを、内燃機関のイナーシャトルクに応じて補正する。例えば、補正前の電動機のトルクは、内燃機関に求められるパワー等から算出される基本トルクに、内燃機関の回転変化量等から算出されたイナーシャトルクを加算して決定されている。本発明に係る補正手段は、このように決定された補正前のトルクから、イナーシャトルク分を差し引く補正を行う。よって、補正後のトルクは基本トルクのみとなり、補正前のトルクより小さい値となる。
【００２０】
上述したような補正によれば、トルクの正負が切替えられる際に、トルクの値が小さくなるように補正される。これにより、トルクの正負切替え直前に、トルクが一度逆側に大きく振られるという状況を回避することができる。従って、発生する歯打ち音を低減させることが可能となる。尚、歯打ち音を低減するという観点で見れば、トルクの逆側への振り幅をゼロに近づけることが好ましいが、逆側への振り幅を多少なりとも小さくするような補正を行えば、上述した効果は相応に得られる。
【００２１】
以上説明したように、本発明に係るハイブリッド車両の制御装置によれば、歯打ち音に起因するドライバビリティの低下を抑制することが可能である。
【００２２】
本発明のハイブリッド車両の制御装置の一態様では、前記電動機に対する前記蓄電手段による充電及び放電の値に制限を設ける制限手段と、前記制限が設けられた場合に、前記制限を設けない場合と比べて、前記内燃機関の回転数に対する前記内燃機関のトルクを相対的に大きくするように制御するトルク制御手段とを更に備える。
【００２３】
この態様によれば、制限手段によって、電動機に対する蓄電手段からの充電及び放電の値に制限が設けられる。制限手段では、例えば最大充電値であるＷｉｎ制限値と、最大放電値であるＷｏｕｔ制限値とが夫々設定される。これにより、電動機に対する蓄電手段による充放電が制限されることになる。
【００２４】
ここで特に、例えば極低温時においては、上述したＷｉｎ制限値及びＷｏｕｔ制限値の幅が比較的狭いものとして設定される。このような場合、蓄電手段からの充放電は厳しく制限されてしまうこととなり、切替手段による蓄電手段の充放電の切替え時において、内燃機関から十分なトルクを得ることが困難となってしまう。より具体的には、内燃機関の回転数及びトルクの各々に対して最適燃費となるような制御が行われるため、回転数の上昇に電力が用いられる分、トルクが不足してしまう事態が生じ得る。
【００２５】
これに対し本態様では、蓄電手段の充放電に制限が設けられた場合には、トルク制御手段によって、蓄電手段の充放電に制限を設けない場合と比べて、内燃機関の回転数に対するトルクが相対的に大きくなるように制御される。具体的には、例えば内燃機関の回転数が制限されることで、その分の電力がトルクの上昇に用いられる。よって、充放電の値に制限が設けられていても、比較的大きいトルクを実現することができる。従って、十分なトルクを得ることができ、確実に歯打ち音の低減を実現することができる。
【００２６】
本発明の作用及び他の利得は次に説明する発明を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】
【００２７】
【図１】ハイブリッド車両の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【図２】ハイブリッド駆動装置の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【図３】エンジンの一断面構成を例示する模式図である。
【図４】第１実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置の構成を示すブロック図である。
【図５】第１実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】トルク調整を行わない場合の車両における各種パラメータを示すグラフである。
【図７】ＭＧ１トルクの算出方法を概念的に示すブロック図である。
【図８】トルク調整を行った場合の車両における各種パラメータを示すグラフである。
【図９】第２実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】第２実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図１１】エンジン回転数の制限によるエンジントルクの変化を示すグラフである。
【図１２】エンジン回転数の制限を行った場合の車両における各種パラメータを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下では、本発明の実施形態について図を参照しつつ説明する。
【００２９】
先ず、本実施形態に係るハイブリッド車両の全体構成について、図１を参照して説明する。ここに図１は、ハイブリッド車両の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【００３０】
図１において、本実施形態に係るハイブリッド車両１は、ハイブリッド駆動装置１０、ＰＣＵ（Power Control Unit）１１、バッテリ１２、アクセル開度センサ１３、車速センサ１４及びＥＣＵ１００を備えて構成されている。
【００３１】
ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等を備え、ハイブリッド車両１の各部の動作を制御可能に構成された電子制御ユニットであり、本発明に係る「ハイブリッド車両の制御装置」の一例である。ＥＣＵ１００は、例えばＲＯＭ等に格納された制御プログラムに従って、ハイブリッド車両１における各種制を実行可能に構成されている。
【００３２】
ＰＣＵ１１は、バッテリ１２から取り出した直流電力を交流電力に変換して、後述するモータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２に供給する。また、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２によって発電された交流電力を直流電力に変換して、バッテリ１２に供給することが可能な不図示のインバータを含んでいる。即ち、ＰＣＵ１１は、バッテリ１２と各モータジェネレータとの間の電力の入出力、或いは各モータジェネレータ相互間の電力の入出力（即ち、この場合、バッテリ１２を介さずに各モータジェネレータ相互間で電力の授受が行われる）を制御可能に構成された電力制御ユニットである。ＰＣＵ１１は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００によってその動作が制御される構成となっている。
【００３３】
バッテリ１２は、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２を力行するための電力に係る電力供給源として機能する充電可能な蓄電手段である。
【００３４】
アクセル開度センサ１３は、ハイブリッド車両１の図示せぬアクセルペダルの操作量たるアクセル開度Ｔａを検出可能に構成されたセンサである。アクセル開度センサ１３は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたアクセル開度Ｔａは、ＥＣＵ１００によって一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
【００３５】
車速センサ１４は、ハイブリッド車両１の車速Ｖを検出可能に構成されたセンサである。車速センサ１４は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された車速Ｖは、ＥＣＵ１００によって一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
【００３６】
ハイブリッド駆動装置１０は、ハイブリッド車両１のパワートレインとして機能する動力ユニットである。ここで、図２を参照し、ハイブリッド駆動装置１０の詳細な構成について説明する。ここに、図２は、ハイブリッド駆動装置の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【００３７】
図２において、ハイブリッド駆動装置１０は、エンジン２００、動力分割機構３００、モータジェネレータＭＧ１（以下、適宜「ＭＧ１」と略称する）、モータジェネレータＭＧ２（以下、適宜「ＭＧ２」と略称する）、入力軸４００、ロック機構５００、ＭＧ２リダクション機構６００及び減速機構７００を備える。
【００３８】
エンジン２００は、ハイブリッド車両１の主たる動力源として機能するように構成された、本発明に係る「内燃機関」の一例たる直列４気筒ガソリンエンジンである。ここで、図３を参照し、エンジン２００の詳細な構成について説明する。ここに、図３は、エンジン２００の一断面構成を例示する模式図である。
【００３９】
尚、本発明における「内燃機関」とは、例えば２サイクル又は４サイクルレシプロエンジン等を含み、少なくとも一の気筒を有し、当該気筒内部の燃焼室において、例えばガソリン、軽油或いはアルコール等の各種燃料を含む混合気が燃焼した際に発生する力を、例えばピストン、コネクティングロッド及びクランク軸等の物理的又は機械的な伝達手段を適宜介して駆動力として取り出すことが可能に構成された機関を包括する概念である。係る概念を満たす限りにおいて、本発明に係る内燃機関の構成は、エンジン２００のものに限定されず各種の態様を有してよい。また、エンジン２００は、紙面と垂直な方向に４本の気筒２０１が直列に配されてなる直列４気筒エンジンであるが、個々の気筒２０１の構成は相互に等しいため、図３においては一の気筒２０１についてのみ説明を行うこととする。
【００４０】
図３において、エンジン２００は、気筒２０１内において燃焼室に点火プラグ（符号省略）の一部が露出してなる点火装置２０２による点火動作を介して混合気を燃焼せしめると共に、係る燃焼による爆発力に応じて生じるピストン２０３の往復運動を、コネクティングロッド２０４を介して、クランクシャフト２０５の回転運動に変換することが可能に構成されている。
【００４１】
クランクシャフト２０５近傍には、クランクシャフト２０５の回転位置（即ち、クランク角）を検出するクランクポジションセンサ２０６が設置されている。このクランクポジションセンサ２０６は、ＥＣＵ１００（不図示）と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００では、このクランクポジションセンサ２０６から出力されるクランク角信号に基づいて、エンジン２００の機関回転数ＮＥが算出される構成となっている。
【００４２】
エンジン２００において、外部から吸入された空気は吸気管２０７を通過し、吸気ポート２１０を介して吸気バルブ２１１の開弁時に気筒２０１内部へ導かれる。一方、吸気ポート２１０には、インジェクタ２１２の燃料噴射弁が露出しており、吸気ポート２１０に対し燃料を噴射することが可能な構成となっている。インジェクタ２１２から噴射された燃料は、吸気バルブ２１１の開弁時期に前後して吸入空気と混合され、上述した混合気となる。
【００４３】
燃料は、図示せぬ燃料タンクに貯留されており、図示せぬフィードポンプの作用により、図示せぬデリバリパイプを介してインジェクタ２１２に供給される構成となっている。気筒２０１内部で燃焼した混合気は排気となり、吸気バルブ２１１の開閉に連動して開閉する排気バルブ２１３の開弁時に排気ポート２１４を介して排気管２１５に導かれる。
【００４４】
一方、吸気管２０７における、吸気ポート２１０の上流側には、図示せぬクリーナを経て導かれた吸入空気に係る吸入空気量を調節可能なスロットルバルブ２０８が配設されている。このスロットルバルブ２０８は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されたスロットルバルブモータ２０９によってその駆動状態が制御される構成となっている。尚、ＥＣＵ１００は、基本的には不図示のアクセルペダルの開度（即ち、上述したアクセル開度Ｔａ）に応じたスロットル開度が得られるようにスロットルバルブモータ２０９を制御するが、スロットルバルブモータ２０９の動作制御を介してドライバの意思を介在させることなくスロットル開度を調整することも可能である。即ち、スロットルバルブ２０８は、一種の電子制御式スロットルバルブとして構成されている。
【００４５】
排気管２１５には、三元触媒２１６が設置されている。三元触媒２１６は、エンジン２００から排出される排気中のＮＯｘ（窒素酸化物）を還元すると同時に、排気中のＣＯ（一酸化炭素）及びＨＣ（炭化水素）を酸化可能に構成された触媒装置である。尚、触媒装置の採り得る形態は、このような三元触媒に限定されず、例えば三元触媒に代えて或いは加えて、ＮＳＲ触媒（ＮＯｘ吸蔵還元触媒）或いは酸化触媒の各種触媒が設置されていてもよい。
【００４６】
排気管２１５には、エンジン２００の排気空燃比を検出することが可能に構成された空燃比センサ２１７が設置されている。更に、気筒２０１を収容するシリンダブロックに設置されたウォータージャケットには、エンジン２００を冷却するために循環供給される冷却水（ＬＬＣ）に係る冷却水温を検出するための水温センサ２１８が配設されている。これら空燃比センサ２１７及び水温センサ２１８は、夫々ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された空燃比及び冷却水温は、夫々ＥＣＵ１００により一定又は不定の検出周期で把握される構成となっている。
【００４７】
図２に戻り、モータジェネレータＭＧ１は、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを備えた電動発電機である。
【００４８】
モータジェネレータＭＧ２は、モータジェネレータＭＧ１よりも体格の大きい、本発明に係る「電動機」の一例たる電動発電機であり、モータジェネレータＭＧ１と同様に、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを備えた構成となっている。
【００４９】
尚、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２は、同期電動発電機として構成され、例えば外周面に複数個の永久磁石を有するロータと、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたステータとを備える構成を有するが、他の構成を有していてもよい。
【００５０】
動力分割機構３００は、本発明に係る「動力伝達機構」の一例たる複合型遊星歯車機構である。動力分割機構３００は、中心部に設けられた、本発明に係る「回転要素」の一例たるサンギアＳ１と、サンギアＳ１の外周に同心円状に設けられた、本発明に係る「回転要素」の他の一例たるリングギアＲ１と、サンギアＳ１とリングギアＲ１との間に配置されてサンギアＳ１の外周を自転しつつ公転する複数のピニオンギア（不図示）と、これら各ピニオンギアの回転軸を軸支する、本発明に係る「回転要素」の更に他の一例たるキャリアＣ１とを備える。
【００５１】
ここで、サンギアＳ１は、モータジェネレータＭＧ１のロータに、その回転軸を共有する形で連結されており、その回転速度はＭＧ１の回転速度たるＭＧ１回転速度Ｎｍｇ1と等価である。また、リングギアＲ１は、減速機構７００及びＭＧ２リダクション機構６００の後述するリングギアＲ２に連結されており、その回転速度は、駆動軸の回転速度たる出力回転速度Ｎｏｕｔと等価である。更に、キャリアＣ１は、エンジン２００のクランク軸に連結された入力軸４００と連結されており、その回転速度は、エンジン２００の機関回転速度ＮＥと等価である。
【００５２】
ＭＧ２リダクション機構６００は、動力分割機構３００と同様の遊星歯車機構である。ＭＧ２リダクション機構６００は、中心部に設けられた、サンギアＳ２と、サンギアＳ２の外周に同心円状に設けられた、リングギアＲ２と、サンギアＳ２とリングギアＲ２との間に配置されてサンギアＳ２の外周を自転しつつ公転する複数のピニオンギア（不図示）と、これら各ピニオンギアの回転軸を軸支するキャリアＣ２とを備えており、サンギアＳ２にモータジェネレータＭＧ２のロータが連結された構成を有する。
【００５３】
ここで、ＭＧ２リダクション機構６００のリングギアＲ２は、先に述べたように動力分割機構３００のリングギアＲ１と連結され、車軸と一義的な回転状態を呈する。また、キャリアＣ２は、固定要素に回転不能に固定されている。従って、残余の一回転要素たるサンギアＳ２に固定されたモータジェネレータＭＧ２には、駆動軸の回転がＭＧ２リダクション機構６００を構成する各ギアのギア比に応じて定まる減速比に応じて減速された形で伝達される。また、ＭＧ２リダクション機構６００は、このように単なる減速ギア機構であり、ＭＧ２リダクション機構６００と動力分割機構３００とによって規定される複合型遊星歯車機構は、回転二自由度の差動機構を構築し、モータジェネレータＭＧ２の回転速度たるＭＧ２回転速度Ｎｍｇ２は、車速Ｖに応じて一義的となる。
【００５４】
減速機構７００は、車軸と一義的な回転状態を呈する駆動軸（符合省略）と、この駆動軸に連結された減速ギア（符合省略）と、デファレンシャル（符合省略）とを含むギア機構である。減速機構７００により、各車軸の回転速度は所定のギア比に従って減速された状態で駆動軸に伝達される。この駆動軸には、先に述べたようにリングギアＲ１及びリングギアＲ２が連結されており、各リングギアが、車速Ｖと一義的な回転状態を呈する構造となっている。
【００５５】
尚、モータジェネレータＭＧ２は、モータジェネレータＭＧ１及びエンジン２００と異なり、駆動軸に対し、その出力トルクであるＭＧ２トルクＴｍを作用させることができる。従って、モータジェネレータＭＧ２は、駆動軸にトルクを付加してハイブリッド車両１の走行をアシストすることも、駆動軸からのトルクの入力により電力回生を行うことも可能である。モータジェネレータＭＧ２の入出力トルクたるＭＧ２トルクＴｍは、モータジェネレータＭＧ１の入出力トルクたるＭＧ１トルクＴｇと共に、ＰＣＵ１１を介してＥＣＵ１００により上位に制御される。
【００５６】
尚、ハイブリッド駆動装置１０においては、図示破線枠Ａ１及びＡ２に相当する部位に、レゾルバ等の回転センサが付設されており、検出部位の回転速度を検出可能な構成となっている。これら回転センサは、ＥＣＵ１００と電気的に接続された状態にあり、検出された回転速度は、夫々ＥＣＵ１００に対し一定又は不定の周期で送出されている。補足すると、図示破線枠Ａ１に相当する部位の回転速度とは、即ちＭＧ２回転速度Ｎｍｇ２であり、図示破線枠Ａ２に相当する部位の回転速度とは、即ちＭＧ１回転速度Ｎｍｇ１である。
【００５７】
動力分割機構３００は、上述した構成の下で、エンジン２００から入力軸４００に供給されるエンジントルクＴｅを、キャリアＣ１によってサンギアＳ１及びリングギアＲ１に所定の比率（各ギア相互間のギア比に応じた比率）で分配し、エンジン２００の動力を２系統に分割することが可能である。この際、動力分割機構４００の動作を分かり易くするため、リングギアＲ１の歯数に対するサンギアＳ１の歯数としてのギア比ρを定義すると、エンジン２００からキャリアＣ１に対しエンジントルクＴｅを作用させた場合に、サンギアＳ１に作用するトルクＴｅｓは下記（１）式により、また駆動軸に現れるエンジン直達トルクＴｅｒは下記（２）式により、夫々表される。
【００５８】
Ｔｅｓ＝−Ｔｅ×ρ／（１＋ρ）・・・（１）
Ｔｅｒ＝Ｔｅ×１／（１＋ρ）・・・（２）
尚、本発明に係る「動力伝達機構」に係る実施形態上の構成は、動力分割機構３００のものに限定されない。例えば、本発明に係る動力伝達機構は、複数の遊星歯車機構が組み合わされた複合型遊星歯車機構であってもよい。
【００５９】
ロック機構５００は、例えば湿式多板型クラッチ機構として構成されている。ロック機構５００は、モータジェネレータＭＧ１の回転軸に連結された第１のクラッチ板と、固定要素に連結された第２のクラッチ板を備えており、これらクラッチ板の係合状態が、図示せぬ油圧制御機構により制御される構成となっている。この際、クラッチ板同士が係合した状態では、モータジェネレータＭＧ１は回転不能にロックされ、所謂ＭＧ１ロックと称される状態が実現される。一方これらクラッチ板同士が解放された状態では、モータジェネレータＭＧ１は自由に回転可能である。尚、モータジェネレータＭＧ１は、動力分割機構３００のサンギアＳ１に連結されており、モータジェネレータＭＧ１をロックすることは、サンギアＳ１をロックすることと等価である。即ち、ロック機構５００のクラッチ板同士が相互に係合すると、サンギアＳ１は本発明に係るロック状態となり、クラッチ板同士が解放されると、サンギアＳ１は本発明に係る非ロック状態となる。
【００６０】
尚、ロック機構５００は、実践的態様の一例に過ぎず、例えば電磁ドグクラッチ機構や電磁カムロック機構等他の係合装置であってもよい。
【００６１】
次に、本実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置について、より具体的に説明する。以下では、２つの異なる実施形態を挙げて説明を進めるものとする。
【００６２】
＜第１実施形態＞
先ず、第１実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置であるＥＣＵ１００の具体的な構成について、図４を参照して説明する。ここに図４は、ＥＣＵの構成を示すブロック図である。
【００６３】
図４において、ＥＣＵ１００は、トルク決定部１１０、トルク調整部１２０、充放電切替部１３０及びトルク補正部１４０を備えて構成されている。
【００６４】
トルク決定部１１０は、本発明の「トルク決定手段」の一例であり、例えばアクセル開度等に応じて算出される出力要求トルク（即ち、駆動軸を介して車軸に出力されるべきトルク）を用いて、各動力要素（即ち、エンジン２００、ＭＧ１及びＭＧ２）から出力すべきトルクを決定する。
【００６５】
トルク調整部１２０は、本発明の「調整手段」の一例であり、トルク決定部１１０において決定されたトルクが、歯打ち音を発生させてしまうような値となってしまった場合に、歯打ち音を低減させるような値へと調整する。具体的なトルクの調整方法については、後に詳述する。
【００６６】
充放電切替部１３０は、本発明の「切替手段」の一例であり、トルク調整部１２０による調整が行われる場合に、バッテリ１２における充電及び放電を切替える。これにより、充放電の偏りが発生してしまうことを防止することができる。バッテリ１２の充放電の切替えが行われると、ＭＧ２から出力されるトルクの正負（即ち、回転方向）が切替わる。
【００６７】
トルク補正部１４０は、本発明の「補正手段」の一例であり、ＭＧ２におけるトルクの正負が切り替わる際に、トルクの値に対して歯打ち音を低減させるような補正を施す。具体的なトルクの補正方法については、後に詳述する。
【００６８】
尚、ＥＣＵ１００は、上述した各手段を含んで構成された一体の電子制御ユニットであり、上記各手段に係る動作は、全てＥＣＵ１００によって実行されるように構成されている。但し、本発明に係る上記手段の物理的、機械的及び電気的な構成はこれに限定されるものではなく、例えばこれら各手段は、複数のＥＣＵ、各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成されていてもよい。
【００６９】
次に、第１実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置の動作について、図５から図８を参照して説明する。ここに図５は、第１実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置の動作を示すフローチャートであり、図６は、トルク調整を行わない場合の車両における各種パラメータを示すグラフである。また図７は、ＭＧ１トルクの算出方法を概念的に示すブロック図であり、図８は、トルク調整を行った場合の車両における各種パラメータを示すグラフである。
【００７０】
図５において、第１実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置１０では、先ずトルク決定部１１０によって、エンジン２００、ＭＧ１及びＭＧ２の各動力要素から出力すべきトルクが決定される（ステップＳ０１）。これらのトルクは、例えば車軸に出力すべき出力要求トルクに基づいて決定される。
【００７１】
トルクが決定されると、トルク調整部１２０によって、決定されたトルクの値が異音発生領域となっているか否かが判定される（ステップＳ０２）。異音発生領域は、動力分割機構３００において歯打ち音が発生してしまうと推測されるトルクの範囲であり、予め理論的、実験的、或いは経験的に求められている。異音発生領域は、典型的には、歯打ち音の発生原因となりやすいＭＧ２のトルクに対してのみ設定されが、その他のトルクに対しても異音発生領域が設定されていても構わない。以下では、動力分割機構３００における歯打ち音の発生について詳細に説明する。
【００７２】
動力分割機構３００は、図２でも示したように機械的なギア機構であるから、回転要素である各ギアは、夫々その回転方向にバックラッシュ等のガタを有する構成となっている。このようなガタは、一方で回転要素の円滑な動作を促し得る反面、他方で歯打ち音と称される騒音の要因となる。
【００７３】
より具体的には、動力分割機構３００は、入力軸４００を介して起振源たるエンジン２００と連結されており、エンジン２００を起振源とする物理振動は、入力軸４００を介して動力分割機構３００の各回転要素に伝達される。ここで、各回転要素に、係る物理振動を抑え得るトルクが作用していれば、係る物理振動が歯打ち音を発生させることはない。従って、基本的にエンジン２００に対し反力トルクを与えるモータジェネレータＭＧ１に対応するサンギアＳ１は、この種の歯打ち音の発生源とはなり難い。
【００７４】
ところが、駆動軸に連結され、比較的制御上の独立性を保つモータジェネレータＭＧ２は、例えば極端な場合として、エンジントルクＴｅの直達成分たる直達トルクＴｅｒのみでドライバ要求トルクを賄い得る運転条件においては、非稼働状態又は補機類駆動のための比較的小規模の電力回生状態を採り得る。例えば、このようにＭＧ２トルクＴｍがゼロトルク付近にある場合、エンジン２００を起振源とする物理振動は、例えばリングギアＲ１を、そのガタの範囲で振動させ、歯打ち音を発生させる可能性がある。このような歯打ち音は、ハイブリッド車両１のドライバビリティを低下させる要因となる。そこで、ハイブリッド車両１では、ＥＣＵ１００により実行される歯打ち音抑制制御により、係る歯打ち音によるドライバビリティの低下が抑制される構成となっている。
【００７５】
本実施形態では特に、トルク決定部１１０で決定されたトルクの値が異音発生領域となっている場合（ステップＳ０２：ＹＥＳ）、トルク調整部１２０によって、トルクの値が異音発生領域とならないように調整される（ステップＳ０３）。例えば、異音発生領域がゼロトルク近傍とされている場合に、ＭＧ２のトルクがゼロであると決定されたとすると、トルク調整部１２０は、ＭＧ２に対して多少なりともトルクを出力するように（即ち、ゼロトルクとならないように）調整を行う。
【００７６】
トルクの調整が行われると、充放電切替部１３０によって、充放電切替制御が開始される（ステップＳ０４）。具体的には、バッテリ１２が、充電及び放電を所定間隔で切替えるように制御される。これによって、バッテリ１２の充放電が一方に偏ってしまうことを防止できる。バッテリ１２の充放電が切り替わると、結果として、バッテリ１２を動力源とするＭＧ２から出力されるトルクの正負が切り替わる。即ち、充放電切替制御時のＭＧ２からは、相異なる方向のトルクが所定間隔で切替わりながら出力される。
【００７７】
図６において、バッテリ１２の充放電切替制御時には、図に示すような出力トルクがそれぞれ設定される。ここで特に、ＭＧ１及びＭＧ２から出力されるトルクは、正負が切替わる際に、一度逆側に振られていることが分かる。具体的には、ＭＧ１及びＭＧ２のトルクは、正から負に切り替わる際に、一度正側に大きく振られてから、負側に切替わっている。このようなトルクの変動は、ＭＧ１のトルクを決定する際に、イナーシャトルクをフィードフォワード的に加算していることに起因している。
【００７８】
図７において、ＭＧ１のトルクは、エンジン指令パワーから換算された基本トルクに対して、エンジン指令回転数の変化量に基づいて算出されたイナーシャトルクを加算して決定されている。これは、回転数フィードバック制御の精度向上のためである。
【００７９】
しかしながら、このようにイナーシャトルクを加算してトルクを決定していると、上述したように、ＭＧ１及びＭＧ２のトルクの正負が切替わる際に、トルクが一度逆側に振られることになる。すると、ＭＧ２のトルクが異音発生領域を跨ぐ瞬間（即ち、正負が切り替わる瞬間）に、トルクに勢いがついた分だけ大きな歯打ち音が発生してしまう。
【００８０】
図５に戻り、これに対し本実施形態では、バッテリ１２の充放電切替制御が行われている場合に、トルク補正部１４０によってトルクの値が補正される（ステップＳ０５）。具体的には、ＭＧ２のトルクの正負が切替わる際には、図５に示したように算出されたトルクから、イナーシャトルクを差し引くような補正が行われる。言い換えれば、トルク決定において、イナーシャトルクの加算がカットされる。よって、ＭＧ１のトルクは、エンジン指令パワーから換算された基本トルクのみとなる。本実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置では、トルク補正部１４０によって補正されたトルクが各動力要素の出力トルクとなる（ステップＳ０６）。
【００８１】
図８において、上述した補正を施した場合、エンジン回転数、ＭＧ１及びＭＧ２のトルクは、図中の太い実線で表すような値となる。このため、トルクの正負切替え直前に、トルクが一度逆側に大きく振られるという状況を回避することができる。従って、トルクの正負切替え時に発生する歯打ち音を低減させることが可能となる。尚、補正後のトルクも、正負の切替時に異音発生領域を跨いでいるが、この場合に発生する歯打ち音は、補正をしない場合と比べると極めて小さく、ドライバビリティを全く或いは殆ど低下させない。
【００８２】
以上説明したように、第１実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置によれば、歯打ち音に起因するドライバビリティの低下を抑制することが可能である。
【００８３】
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置について説明する。尚、第２実施形態は、上述の第１実施形態と比べて、一部の構成及び動作が異なり、その他の部分については概ね同様である。このため第２実施形態では、第１実施形態と異なる部分について詳細に説明し、その他の重複する部分については適宜説明を省略するものとする。
【００８４】
先ず、第２実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置の構成について、図９を参照して説明する。ここに図９は、第２実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置の構成を示すブロック図である。
【００８５】
図９において、第２実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置は、図４で示した第１実施形態に含まれる各構成要素に加えて、充放電制限部１５０及びエンジン回転数制限部１６０を備えて構成されている。
【００８６】
充放電制限部１５０は、本発明の「制限手段」の一例であり、バッテリ１２の充電値及び放電値に制限を設けることが可能に構成されている。具体的には、充放電制限部１５０は、最大充電値であるＷｉｎ制限値及び最大放電値であるＷｏｕｔ制限値をそれぞれ設定する。尚、Ｗｉｎ制限値及びＷｏｕｔ制限値は、エンジンの温度等に応じてそれぞれ可変とされている。
【００８７】
エンジン回転数制限部１６０は、本発明の「トルク制御手段」の一例であり、エンジン２００の回転数を制限することで、エンジン２００の回転数に対するエンジン２００のトルクを相対的に大きくすることが可能に構成されている。
【００８８】
次に、第２実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置の動作について、図１０から図１２を参照して説明する。ここに図１０は、第２実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置の動作を示すフローチャートである。また図１１は、エンジン回転数の制限によるエンジントルクの変化を示すグラフであり、図１２は、エンジン回転数の制限を行った場合の車両における各種パラメータを示すグラフである。
【００８９】
図１０において、第２実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置では、図５で示した各処理と並行して、以下のような処理が行われる。
【００９０】
即ち、第２実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置では、先ず充放電切替部１３０による充放電の切替制御が行われているかが判定される（ステップＳ２１）。言い換えれば、トルク決定部１１０において決定されたトルクが発生領域となっており、トルク調整部１２０によるトルク値の調整が行われているか否かが判定される。
【００９１】
充放電切替制御が行われていると判定されると（ステップＳ２１：ＹＥＳ）、充放電制限部１５０による充放電値の制限が行われているか否かが判定される（ステップＳ２２）。そして、充放電値の制限が行われていると判定された場合（ステップＳ２２：ＹＥＳ）、充放電を切替える際に求められる必要充電量が、Ｗｉｎ制限値より大きいか否かが判定される（ステップＳ２３）。尚、このような判定に加えて又は代えて、必要放電量がＷｏｕｔ制限値より大きいか否かを判定するようにしてもよい。
【００９２】
図１１において、必要充電量がＷｉｎ制限値より大きい場合、通常の制御では十分なエンジントルクを実現できないと考えられる。具体的には、充放電を切替えつつ十分なエンジントルクを実現するためには、最適燃費ライン上では図中の点Ａから点Ｂへの移動が求められる。しかしながら、点Ａから点Ｂへの移動を実現するための必要充電量に対して、Ｗｉｎ制限値は小さい値である。このため点Ａから点Ｂへの移動は実現できない。
【００９３】
しかしながら、仮にエンジン回転数を回転数制限値Ｐに制限したとすると、最適燃費ラインからは外れてしまうものの、点Ｃへの移動によって、点Ｂと同じトルクを実現することが可能である。よって、必要放電量がＷｉｎ制限値より大きい場合であっても、十分なトルクを実現することができる。
【００９４】
図１０に戻り、第２実施形態では、上述した動作を実現するため、充電量がＷｉｎ制限値より大きいと判定された場合に（ステップＳ２３：ＹＥＳ）、エンジン回転数制限部１６０によって、エンジン回転数の制限が実行される。従って、出力されるトルクを十分な値に保つことが可能である。尚、バッテリ１２の充電量、エンジンパワー、エンジン回転数、エンジントルク及びＭＧ２のトルクは、充電量Ｗｉｎの制限がない場合とある場合とで、図１２に示すようにそれぞれ変化する。
【００９５】
以上説明したように、第２実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置によれば、例えば極低温時等において充電値Ｗｉｎ及び放電値Ｗｏｕｔの幅が狭く制限されてしまった場合であっても、十分なトルクを実現することができる。従って、確実に歯打ち音を低減させることが可能である。
【００９６】
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ハイブリッド車両の制御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】
【００９７】
１…ハイブリッド車両、１０…ハイブリッド駆動装置、１１…ＰＣＵ、１２…バッテリ、１３…アクセル開度センサ、１４…車速センサ、１００…ＥＣＵ、１１０…トルク決定部、１２０…トルク調整部、１３０…充放電切替部、１４０…トルク補正部、１５０…充放電制限部、１６０…エンジン回転数制限部、２００…エンジン、３００…動力分割機構、３１０…サンギア軸、Ｓ１，Ｓ２…サンギア、Ｃ１，Ｃ２…キャリア、Ｒ１，Ｒ２…リングギア、ＭＧ１…モータジェネレータ、ＭＧ２…モータジェネレータ、４００…入力軸、５００…ロック機構、６００…ＭＧ２リダクション機構、７００…減速機構
【図１】
2012046133.tif 000003
【図２】
2012046133.tif 000004
【図３】
2012046133.tif 000005
【図４】
2012046133.tif 000006
【図５】
2012046133.tif 000007
【図６】
2012046133.tif 000008
【図７】
2012046133.tif 000009
【図８】
2012046133.tif 000010
【図９】
2012046133.tif 000011
【図１０】
2012046133.tif 000012
【図１１】
2012046133.tif 000013
【図１２】
2012046133.tif 000014