(57)【要約】【課題】エンジンの出力軸に少なくともねじれ要素を介して接続された電動機により当該エンジンの回転数をより精度良く制御してエンジンからの振動や騒音をより良好に抑制する。【解決手段】エンジン２２が運転されるときには、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が取得されると共に、取得された回転数Ｎｍ１をねじれ要素としてのダンパ２８のねじれ角θｄに基づいて補正することにより制御用回転数Ｎｍｃ１が算出され（ステップＳ１３０〜Ｓ１５０）、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊に基づいて設定されるモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊と制御用回転数Ｎｍｃ１との差がなくなるようにモータＭＧ１が制御される（ステップＳ１６０〜Ｓ２００）。【選択図】図２
2013112048.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力を出力可能なエンジンと、該エンジンの出力軸に少なくともねじれ要素を介して接続されると共に該出力軸に動力を入出力可能な電動機とを備えた動力出力装置の制御装置において、
前記エンジンが運転されるときに、前記電動機の回転数を取得すると共に、該取得した回転数を前記ねじれ要素のねじれ角に基づいて補正して制御用回転数を設定し、前記エンジンの目標エンジン回転数に基づいて設定される前記電動機の目標回転数と前記制御用回転数との差がなくなるように該電動機を制御することを特徴とする動力出力装置の制御装置。
【請求項２】
前記制御用回転数は、前記ねじれ角に基づいて前記ねじれ要素の入力回転数から出力回転数を減じて回転数差を算出し、該算出した回転数差の前記電動機の回転軸換算値を前記取得された前記電動機の回転数に加算することにより設定されることを特徴とする請求項１に記載の動力出力装置の制御装置。
【請求項３】
前記動力出力装置は、前記エンジンの出力軸に前記ねじれ要素を介して接続された第１の回転要素、前記電動機の回転軸に接続された第２の回転要素、および動力を入出力可能な第２電動機に接続された第３の回転要素を有する遊星歯車機構を更に備えることを特徴とする請求項１または２に記載の動力出力装置の制御装置。
【請求項４】
動力を出力可能なエンジンと、前記エンジンの出力軸に少なくともねじれ要素を介して接続された動力を入出力可能な電動機とを備えた動力出力装置の制御方法において、
前記エンジンが運転されるときに、前記電動機の回転数を取得すると共に、該取得した回転数を前記ねじれ要素のねじれ角に基づいて補正して制御用回転数を設定し、前記エンジンの目標エンジン回転数に基づいて設定される前記電動機の目標回転数と前記制御用回転数との差がなくなるように該電動機を制御する、
動力出力装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動力を出力可能なエンジンと、エンジンの出力軸に少なくともねじれ要素を介して接続された電動機とを備えた動力出力装置の制御装置および制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の動力出力装置の制御装置としては、エンジンからの動力を受ける入力軸、電動発電機の回転軸および駆動軸を機械的に結合すると共にエンジンからの動力を電動発電機および駆動軸に機械的に分配するように構成された動力分割機構と、エンジンの出力軸および動力分割機構の入力軸の間に結合されると共にエンジンの出力軸と動力分割機構の入力軸との相対回転を抑制しながら動力を伝達するダンパとを含む動力出力装置を制御するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この制御装置は、エンジン回転数センサの検出値から算出されたクランクシャフトの回転角速度を用いてエンジントルクを推定演算すると共に、推定演算したエンジントルクをダンパの捩れ角度を基に算出したダンパの弾性力からなる補正項によって補正し、補正後の推定エンジントルクに基づいてエンジンの異常を診断する。このように、ダンパの捩れ角度を基に算出したダンパの弾性力からなる補正項によって推定エンジントルクを補正することにより、電動発電機の回転状態に応じてエンジンのクランクシャフトに作用するダンパの弾性力を加味して推定エンジントルクをより精度良く算出することができ、当該推定エンジントルクに基づいてエンジンの異常をより正確に検出することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２９２１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の動力出力装置では、エンジンのトルク脈動やダンパ共振等に起因してエンジンの回転数が所定の周期で振動し、それによりエンジンのクランクシャフトにダンパや動力分割機構を介して接続された電動発電機の回転数も振動する。そして、エンジンと電動発電機との間にダンパが介在することから、ダンパの前後で回転数が変動し、エンジンの回転数振動と電動発電機の回転数振動との位相がズレることがある。このため、電動発電機でエンジンの回転数を制御するに際して、エンジンの回転数振動と電動発電機の回転数振動との位相のズレに起因してエンジンの回転数制御を精度良く行うことができず、エンジンからの振動や騒音を助長するおそれがある。
【０００５】
本発明の動力出力装置の制御装置および制御方法は、エンジンの出力軸に少なくともねじれ要素を介して接続された電動機により当該エンジンの回転数をより精度良く制御してエンジンからの振動や騒音をより良好に抑制することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の動力出力装置の制御装置および制御方法は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の動力出力装置の制御装置は、
動力を出力可能なエンジンと、該エンジンの出力軸に少なくともねじれ要素を介して接続されると共に該出力軸に動力を入出力可能な電動機とを備えた動力出力装置の制御装置において、
前記エンジンが運転されるときに、前記電動機の回転数を取得すると共に、該取得した回転数を前記ねじれ要素のねじれ角に基づいて補正して制御用回転数を設定し、前記エンジンの目標エンジン回転数に基づいて設定される前記電動機の目標回転数と前記制御用回転数との差がなくなるように該電動機を制御することを特徴とする。
【０００８】
本発明の動力出力装置の制御装置では、エンジンが運転されるときに、電動機の回転数が取得されると共に、当該取得された回転数をねじれ要素のねじれ角に基づいて補正することにより制御用回転数が算出され、エンジンの目標エンジン回転数に基づいて設定される電動機の目標回転数と制御用回転数との差がなくなるように電動機が制御される。このように、ねじれ要素のねじれ角に基づいて電動機の回転数を補正して制御用回転数を設定することにより、エンジンの出力軸の回転数振動と電動機の制御用回転数の振動との位相のズレを抑制することができるため、当該制御用回転数と電動機の目標回転数との差がなくなるように電動機を制御することで、エンジンの回転数をより精度良く制御してエンジンからの振動や騒音をより良好に抑制することが可能となる。
【０００９】
また、前記制御用回転数は、前記ねじれ角に基づいて前記ねじれ要素の入力回転数から出力回転数を減じて回転数差を算出し、該算出した回転数差の前記電動機の回転軸換算値を前記取得された前記電動機の回転数に加算することにより設定されてもよい。このように、ねじれ要素の入力回転数と出力回転数との回転数差に基づいて電動機の制御用回転数を設定することで、エンジンの出力軸の回転数振動の位相と制御用回転数の振動の位相と
のズレをより良好に抑制することができる。従って、当該制御用回転数と電動機の目標回転数との差がなくなるように電動機を制御することで、エンジンの回転数を更に精度良く制御してエンジンからの振動や騒音をより一層良好に抑制することができる。
【００１０】
更に、前記動力出力装置は、前記エンジンの出力軸に前記ねじれ要素を介して接続された第１の回転要素、前記電動機の回転軸に接続された第２の回転要素、および動力を入出力可能な第２電動機に接続された第３の回転要素を有する遊星歯車機構を更に備えてもよい。
【００１１】
本発明の動力出力装置の制御方法は、
動力を出力可能なエンジンと、前記エンジンの出力軸に少なくともねじれ要素を介して接続された動力を入出力可能な電動機とを備えた動力出力装置の制御方法において、
前記エンジンが運転されるときに、前記電動機の回転数を取得すると共に、該取得した回転数を前記ねじれ要素のねじれ角に基づいて補正して制御用回転数を設定し、前記エンジンの目標エンジン回転数に基づいて設定される前記電動機の目標回転数と前記制御用回転数との差がなくなるように該電動機を制御するものである。
【００１２】
本発明の動力出力装置の制御方法によれば、エンジンの出力軸の回転数振動と電動機の制御用回転数の振動との位相のズレを抑制することができるため、当該制御用回転数と電動機の目標回転数との差がなくなるように電動機を制御することで、エンジンの回転数をより精度良く制御してエンジンからの振動や騒音をより良好に抑制可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明による動力出力装置の制御装置を含むハイブリッド車両の一例であるハイブリッド自動車２０の概略構成図である。
【図２】エンジン２２が運転されているときに、ハイブリッドＥＣＵ７０により所定時間毎に実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図３】要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。
【図４】エンジン２２が運転されているときのプラネタリギヤ３０の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図の一例を示す説明図である。
【図５】駆動制御ルーチンを実行している際のエンジン２２の回転数ＮｅとモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１と制御用回転数Ｎｍｃ１との時間変化の様子の一例を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１５】
図１は、本発明による動力出力装置の制御装置を含むハイブリッド車両の一例であるハイブリッド自動車２０の概略構成図である。同図に示すハイブリッド自動車２０は、ガソリンや軽油といった炭化水素系の燃料を用いて動力を出力するエンジン（内燃機関）２２と、シングルピニオン式のプラネタリギヤ３０と、主として発電機として動作するモータＭＧ１と、駆動輪３９ａ，３９ｂに伝達ギヤ機構３７やデファレンシャルギヤ３８を介して連結された駆動軸３５にプラネタリギヤ式の減速ギヤ機構３６を介して動力を入出力するモータＭＧ２とを含む。
【００１６】
更に、ハイブリッド自動車２０は、エンジン２２を制御するエンジン用電子制御ユニット（以下、「エンジンＥＣＵ」という）２４と、モータＭＧ１およびＭＧ２を駆動するためのインバータ４１および４２と、インバータ４１および４２に接続されたバッテリ５０と、インバータ４１および４２を介してモータＭＧ１およびＭＧ２を制御するモータ用電子制御ユニット（以下、「モータＥＣＵ」という）４０と、バッテリ５０を管理するバッテリ用電子制御ユニット（以下、「バッテリＥＣＵ」という）５５と、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０、バッテリＥＣＵ５５等と通信しながら車両全体を制御するハイブリッド用電子制御ユニット（以下、「ハイブリッドＥＣＵ」という）７０とを含む。
【００１７】
エンジンＥＣＵ２４は、図示しないＣＰＵを中心とするマイクロコンピュータとして構成されており、ＣＰＵの他に各種プログラムを記憶するＲＯＭ、データを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポートおよび通信ポート（何れも図示せず）等を有する。エンジンＥＣＵ２４には、クランクシャフト２６の回転位置を検出する図示しないクランクポジションセンサからのクランクポジションや、スロットルバルブの開度を検出する図示しないスロットル開度センサからのスロットル開度ＴＨといったエンジン２２の状態を検出する種々のセンサからの信号が入力ポートを介して入力される。また、エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２の燃料噴射量や吸入空気量、点火時期等を制御するための制御信号等が出力される。エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッドＥＣＵ７０と通信し、ハイブリッドＥＣＵ７０からの信号や上記センサからの信号等に基づいてエンジン２２を制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータをハイブリッドＥＣＵ７０に送信する。更に、エンジンＥＣＵ２４は、クランクポジションセンサからの信号に基づいてクランクシャフト２６の回転数、すなわちエンジン２２の回転数Ｎｅを算出すると共に、例えば回転数Ｎｅや図示しないエアフローメータにより検出されるエンジン２２の吸入空気量あるいはスロットル開度ＴＨ、予め定められたマップあるいは計算式に基づいてエンジン２２から出力されているトルクの推定値であるエンジントルクＴｅｅｓｔを算出する。
【００１８】
プラネタリギヤ３０は、モータＭＧ１のロータ（回転軸）に接続されるサンギヤ（第２要素）３１と、駆動軸３５に接続されると共に減速ギヤ機構３６を介してモータＭＧ２のロータ（回転軸）に接続されるリングギヤ（第３要素）３２と、複数のピニオンギヤ３３を支持すると共にねじれ要素としてのダンパ２８を介してエンジン２２のクランクシャフト２６に接続されるプラネタリキャリア（第１要素）３４とを有する。プラネタリギヤ３０は、モータＭＧ１がエンジン２２からの動力の少なくとも一部を用いて発電する発電機として機能する際にはプラネタリキャリア３４に伝達されるエンジン２２からの動力をサンギヤ３１とリングギヤ３２とにそのギヤ比に応じて分配する。また、プラネタリギヤ３０は、モータＭＧ１が電動機として機能する際にはプラネタリキャリア３４に伝達されるエンジン２２からの動力とサンギヤ３１に伝達されるモータＭＧ１からの動力を統合してリングギヤ３２に出力する。リングギヤ３２に出力された動力は、駆動軸３５や伝達ギヤ機構３７、デファレンシャルギヤ３８等を介して最終的に駆動輪３９ａ，３９ｂに出力される。なお、ダンパ２８は、少なくとも、クランクシャフト２６に接続される入力要素２８ａと、プラネタリキャリア３４に接続される出力要素２８ｂと、入力要素２８ａと出力要素２８ｂとの間に配置される複数の弾性体（スプリング）２８ｃとを含む。
【００１９】
モータＭＧ１およびＭＧ２は、周知の同期発電電動機として構成されており、それぞれインバータ４１または４２を介してバッテリ５０と電力をやり取りする。インバータ４１および４２とバッテリ５０とを接続する電力ライン４５は、インバータ４１，４２が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータＭＧ１およびＭＧ２の一方により発電される電力を他方で消費可能とする。従って、バッテリ５０は、モータＭＧ１，ＭＧ２により発電または消費される電力に応じて充放電され、モータＭＧ１およびＭＧ２間で電力収支のバランスをとれば充放電されないことになる。
【００２０】
モータＥＣＵ４０は、図示しないＣＰＵを中心とするマイクロコンピュータとして構成されており、ＣＰＵの他に各種プログラムを記憶するＲＯＭ、データを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポートおよび通信ポート（何れも図示せず）等を有する。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２のロータの回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの信号や、図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流等が入力され、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１および４２へのスイッチング制御信号等が出力される。また、モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４から入力した信号に基づいてモータＭＧ１およびＭＧ２のロータの回転数Ｎｍ１およびＮｍ２を算出する。更に、モータＥＣＵ４０は、ハイブリッドＥＣＵ７０と通信し、ハイブリッドＥＣＵ７０からの信号等に基づいてモータＭＧ１およびＭＧ２を制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の状態に関するデータをハイブリッドＥＣＵ７０に送信する。
【００２１】
バッテリ５０は、例えば２００〜３００Ｖの定格出力電圧を有するリチウムイオン二次電池あるいはニッケル水素二次電池として構成されている。また、バッテリ５０を管理するバッテリＥＣＵ５５も図示しないＣＰＵを中心とするマイクロコンピュータとして構成されており、ＣＰＵの他に各種プログラムを記憶するＲＯＭ、データを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポートおよび通信ポート（何れも図示せず）等を有する。更に、バッテリＥＣＵ５５は、ハイブリッドＥＣＵ７０やエンジンＥＣＵ２４と通信し、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータをハイブリッドＥＣＵ７０等に送信する。そして、バッテリＥＣＵ５５には、バッテリ５０の端子間に設置された図示しない電圧センサからの充放電電圧（端子間電圧）Ｖｂ、バッテリ５０の出力端子に接続された電力ラインに設置された図示しない電流センサからの充放電電流Ｉｂ、バッテリ５０に設置された図示しない温度センサからのバッテリ温度Ｔｂ等が入力される。なお、充放電電圧Ｖｂや充放電電流Ｉｂは、放電側が正とされ、充電側が負とされる。
【００２２】
更に、バッテリＥＣＵ５５は、電流センサからの充放電電流Ｉｂの積算値を算出すると共に、当該積算値に基づいてバッテリ５０の充電割合を示す残容量ＳＯＣを算出したり、残容量ＳＯＣに基づいてバッテリ５０の目標充放電電力としての充放電要求パワーＰｂ＊（ここでは、放電側を正とし、充電側を負とする）を算出したりする。また、バッテリＥＣＵ５５は、残容量ＳＯＣとバッテリ温度Ｔｂとに基づいてバッテリ５０の充電に許容される電力である許容充電電力としての入力制限Ｗｉｎとバッテリ５０の放電に許容される電力である許容放電電力としての出力制限Ｗｏｕｔとを算出する。バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎは、バッテリ温度Ｔｂに対応したベース値にバッテリ５０の残容量ＳＯＣに対応した入力制限用補正係数を乗じることにより設定可能であり、出力制限Ｗｏｕｔは、バッテリ温度Ｔｂに対応したベース値にバッテリ５０の残容量ＳＯＣに対応した出力制限用補正係数を乗じることにより設定可能である。
【００２３】
ハイブリッドＥＣＵ７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロコンピュータとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に各種プログラムを記憶するＲＯＭ７４、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６、図示しない入出力ポートおよび通信ポート等を有する。ハイブリッドＥＣＵ７０は、上述したようにエンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０、バッテリＥＣＵ５５等と通信し、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０、バッテリＥＣＵ５５等と各種信号やデータのやり取りを行う。また、ハイブリッドＥＣＵ７０には、イグニッションスイッチ（スタートスイッチ）８０からのイグニッション信号、シフトレバー８１の操作位置（シフトポジション）に対応したシフトレンジＳＲを検出するシフトレンジセンサ８２からのシフトレンジＳＲ、アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度（アクセル操作量）Ａｃｃ、ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルストロークセンサ８６からのブレーキペダルストロークＢＳ、車速センサ８７からの車速Ｖ等が入力ポートを介して入力される。
【００２４】
上述のように構成されたハイブリッド自動車２０では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸３５に出力すべき要求トルクＴｒ＊が計算され、この要求トルクＴｒ＊に応じたトルクが駆動軸３５に出力されるようにエンジン２２が制御されると共にモータＭＧ１およびＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊およびＴｍ２＊が設定される。エンジン２２、モータＭＧ１およびモータＭＧ２の制御モードには、要求トルクＴｒ＊に見合うパワーがエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を制御すると共にエンジン２２から出力されるパワーのすべてがプラネタリギヤ３０とモータＭＧ１およびＭＧ２とによってトルク変換されて駆動軸３５に出力されるようモータＭＧ１およびＭＧ２を制御するトルク変換運転モードや、要求トルクＴｒ＊とバッテリ５０の充放電に必要な電力との和に見合うパワーがエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を制御すると共にバッテリ５０の充放電を伴ってエンジン２２から出力されるパワーの全部またはその一部がプラネタリギヤ３０とモータＭＧ１およびＭＧ２とによりトルク変換されることで要求トルクＴｒ＊に応じたトルクが駆動軸３５に出力されるようモータＭＧ１およびＭＧ２を制御する充放電運転モードが含まれる。また、ハイブリッド自動車２０では、トルク変換運転モードや充放電運転モードのもとで所定条件が成立した場合、エンジン２２を自動的に停止・始動させる間欠運転が実行される。
【００２５】
次に、上述のように構成されるハイブリッド自動車２０の動作について説明する。図２は、エンジン２２が運転されているときに、ハイブリッドＥＣＵ７０により所定時間毎（例えば、数ｍｓｅｃ毎）に実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【００２６】
図２の駆動制御ルーチンの開始に際して、ハイブリッドＥＣＵ７０（ＣＰＵ７２）は、アクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃや、車速センサ８７からの車速Ｖ、エンジン２２の回転数ＮｅやエンジントルクＴｅｅｓｔ、モータＭＧ１およびＭＧ２の回転数Ｎｍ１およびＮｍ２、バッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊、入力制限Ｗｉｎおよび出力制限Ｗｏｕｔの値といった制御に必要なデータの入力処理を実行する（ステップＳ１００）。エンジン２２の回転数ＮｅおよびエンジントルクＴｅｅｓｔは、エンジンＥＣＵ２４から通信により入力され、モータＭＧ１およびＭＧ２の回転数Ｎｍ１およびＮｍ２は、モータＥＣＵ４０から通信により入力され、バッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊、入力制限Ｗｉｎおよび出力制限Ｗｏｕｔは、バッテリＥＣＵ５５から通信により入力される。
【００２７】
ステップＳ１００のデータ入力処理の後、ハイブリッドＥＣＵ７０は、図３に例示する要求トルク設定用マップからステップＳ１００にて入力したアクセル開度Ａｃｃおよび車速Ｖに対応した値を導出して駆動軸３５に出力すべき要求トルクＴｒ＊として設定した上で、エンジン２２に出力させるパワーの指令値である要求パワーＰｅ＊を設定する（ステップＳ１１０）。要求パワーＰｅ＊は、ハイブリッド自動車２０の走行に要求される要求走行パワーすなわち走行に要求される要求トルクＴｒ＊と駆動軸３５の回転数Ｎｒ（モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２／減速ギヤ機構３６のギヤ比Ｇｒ、または車速Ｖ×換算係数ｋ）との積から充放電要求パワーＰｂ＊を減じた値に損失分Ｌｏｓｓを加算することにより得られる。
【００２８】
次いで、ハイブリッドＥＣＵ７０は、要求パワーＰｅ＊に基づいてエンジン２２の目標運転ポイントである目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊を設定する（ステップＳ１２０）。実施例では、エンジン２２を効率良く動作させるために予め定められた動作ライン（図示省略）と要求パワーＰｅ＊とに基づいてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とが設定される。動作ラインは、実験・解析を経て求められるエンジン要求パワーＰｅ＊ごとのエンジン２２を最も効率良く動作させる動作点を結ぶことにより得られるものである。
【００２９】
続いて、ハイブリッドＥＣＵ７０は、次式（１）に従ってダンパ２８のねじれ角θｄ（ｒａｄ）を算出する（ステップＳ１３０）。ここで、式（１）中の“ｋ”は、ダンパ２８のバネ定数であり、“ρ”は、プラネタリギヤ３０のギヤ比（サンギヤ３１の歯数／リングギヤ３２の歯数）であり、“前回Ｔｍ１＊”は、本ルーチンを実行直前に設定されているモータＭＧ１のトルク指令値であり、“Ｉｍ”は、ダンパ２８よりも下流側の駆動部品のイナーシャであり、“ｄＮｃ／ｄｔ”は、プラネタリギヤ３０のプラネタリキャリア３４の回転数Ｎｃの時間微分値（駆動側角加速度）であり、“Ｉｅ”は、エンジン２２のイナーシャであり、“ｄＮｅ／ｄｔ”は、ステップＳ１００にて入力したエンジン２２の回転数Ｎｅの時間微分値（エンジン側角加速度）である。なお、“ｄｔ”としては、本ルーチンの実行周期が用いられ、プラネタリキャリア３４の回転数Ｎｃは、ステップＳ１００にて入力したモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２に基づいて次式（２）に従って算出される。そして、式（２）は、プラネタリギヤ３０の回転要素に対する力学的な関係式であり、プラネタリギヤ３０の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す図４の共線図から容易に導出され得る。
【００３０】
θd = 2/k×((1+ρ)/ρ×前回Tm1*-Teest-Im×dNc/dt-Ie×dNe/dt)  …（１）
Nc =ρ/(1+ρ)×Nm1 +1/(1+ρ)×Nm2  …（２）
【００３１】
ここで、式（１）に従って算出されたダンパ２８のねじれ角θｄは、次式（３）に示すように、ダンパ２８の入力要素２８ａすなわちエンジン２２のクランクシャフト２６の回転角度θｅからダンパ２８の出力要素２８ｂすなわちプラネタリギヤ３０のプラネタリキャリア３４の回転角度θｃを減じた値に等しい。従って、次式（４）に示すように、ダンパ２８のねじれ角θｄを時間微分して値（６０／２π）を乗じることにより、ダンパ２８の入力回転数すなわちエンジン２２のクランクシャフト２６の回転数Ｎｅ（ｒｐｍ）と、ダンパ２８の出力回転数すなわちプラネタリギヤ３０のプラネタリキャリア３４の回転数Ｎｃ（ｒｐｍ）との回転数差Ｎｄ（ｒｐｍ）を算出することができる（ステップＳ１４０）。
【００３２】
θd = θe - θc  …（３）
Nd = 60/2π×dθd/dt = 60/2π×dθe/dt - 60/2π×dθc/dt = Ne‐Nc  …（４）
【００３３】
このようにしてエンジン２２のクランクシャフト２６の回転数Ｎｅとプラネタリキャリア３４の回転数Ｎｃとの回転数差Ｎｄを算出した後、ハイブリッドＥＣＵ７０は、次式（５）に従って制御用回転数Ｎｍｃ１を設定する（ステップＳ１５０）。ただし、式（５）中の右辺第２項の“ (１+ρ)/ρ×Ｎｄ”は、エンジン２２のクランクシャフト２６の回転数Ｎｅとプラネタリキャリア３４の回転数Ｎｃとの回転数差Ｎｄのプラネタリギヤ３０のサンギヤ３１軸換算値、すなわちモータＭＧ１の回転軸換算値を示す。
【００３４】
Nmc1 = Nm1 + (1+ρ)/ρ×Nd  …（５）
【００３５】
ここで、図５に、エンジン２２が運転されている際のエンジン２２の回転数ＮｅとモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１と制御用回転数Ｎｍｃ１との時間変化の様子の一例を示す。図示するように、実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２のトルク脈動やダンパ２８の共振等に起因してエンジン２２の回転数Ｎｅが所定の周期で振動し、それによりエンジン２２のクランクシャフト２６にダンパ２８やプラネタリギヤ３０を介して接続されたモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１も振動する。そして、エンジン２２とモータＭＧ１との間にダンパ２８が介在することから、ダンパ２８の入力要素２８ａおよび出力要素２８ｂの間、すなわちエンジン２２のクランクシャフト２６とプラネタリギヤ３０のプラネタリキャリア３４との間で回転数が変動し、それによりエンジン２２の回転数振動とモータＭＧ１の回転数振動との位相がズレることがある。このため、実施例のハイブリッド自動車２０では、上記式（５）に示すようにステップＳ１００にて入力したモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１にエンジン２２のクランクシャフト２６の回転数Ｎｅとプラネタリキャリア３４の回転数Ｎｃとの回転数差ＮｄのモータＭＧ１の回転軸換算値を加算することにより制御用回転数Ｎｍｃ１を設定する。これにより、図５に示すように、制御用回転数Ｎｍｃ１の振動の位相とエンジン２２のクランクシャフト２６の回転数振動の位相とのズレを良好に抑制することができる。
【００３６】
そして、ハイブリッドＥＣＵ７０は、回転数指令Ｎｅ＊と駆動軸３５の回転数Ｎｒ（Ｎｍ２／Ｇｒまたはｋ×Ｖ）とプラネタリギヤ３０のギヤ比ρとを用いて次式（６）に従いモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を算出した上で、エンジン２２の目標トルクＴｅ＊や目標回転数Ｎｍ１＊、ステップＳ１５０にて設定した制御用回転数Ｎｍｃ１等を用いて次式（７）に従いモータＭＧ１に対するトルク指令Ｔｍ１＊を設定する（ステップＳ１６０）。式（６）は、プラネタリキャリア３４の回転数Ｎｃとエンジン２２の回転数Ｎｅとを同一の値と仮定した場合に、図４の共線図から導き出されるものである。そして、式（７）は、モータＭＧ１のエンジン２２の回転数指令Ｎｅ＊に対応した目標回転数Ｎｍ１＊と制御用回転数Ｎｍｃ１との差がなくなるようにするためのフィードバック制御における関係式であり、式（７）中、右辺第２項の「ｋ１」は比例項のゲインであり、右辺第３項の「ｋ２」は積分項のゲインである。このように、ダンパ２８のねじれ角θｄを考慮した制御用回転数Ｎｍｃ１と、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊に基づいて設定されるモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊との差がなくなるようにモータＭＧ１をフィードバック制御することで、エンジン２２の回転数Ｎｅをより精度良く制御し、エンジン２２からの振動や騒音を良好に抑制することが可能となる。
【００３７】
Nm1*=Ne*×(1+ρ)/ρ-Nm2/(Gr×ρ)  …（６）
Tm1*=-ρ/(1+ρ)×Te*+k1×(Nm1*-Nmc1)+k2×∫(Nm1*-Nmc1)dt  …（７）
【００３８】
モータＭＧ１に対するトルク指令Ｔｍ１＊を設定した後、ハイブリッドＥＣＵ７０は、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔとトルク指令Ｔｍ１＊とモータＭＧ１，ＭＧ２の現在の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２とを用いてモータＭＧ２から出力してもよいトルクの上下限としてのトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘを次式（８）および（９）に従い算出する（ステップＳ１７０）。更に、ハイブリッドＥＣＵ７０は、要求トルクＴｒ＊とトルク指令Ｔｍ１＊とプラネタリギヤ３０のギヤ比ρと減速ギヤ機構３６のギヤ比Ｇｒとを用いてモータＭＧ２から出力すべきトルクの目標値である目標トルクＴｍ２ｔａｇを次式（１０）に従い算出する（ステップＳ１８０）。そして、モータＭＧ２に対するトルク指令Ｔｍ２＊をトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘにより目標トルクＴｍ２ｔａｇを制限した値に設定する（ステップＳ１９０）。これにより、モータＭＧ２から駆動軸３５に出力されるトルクをバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内に制限することができる。なお、式（１０）も上述の共線図から容易に導出され得るものである。
【００３９】
Tmin=(Win-Tm1*×Nm1)/Nm2  …（８）
Tmax=(Wout-Tm1*×Nm1)/Nm2  …（９）
Tm2tag=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr  …（１０）
【００４０】
モータＭＧ１，ＭＧ２に対するトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定した後、ハイブリッドＥＣＵ７０は、エンジン２２の回転数指令Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊をエンジンＥＣＵ２４に送信すると共に、モータＭＧ１およびＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信し（ステップＳ２００）、本ルーチンを一旦終了させる。ハイブリッドＥＣＵ７０から回転数指令Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、回転数指令Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とに基づいて吸入空気量制御や燃料噴射制御、点火時期制御等を実行する。これにより、エンジン２２は、目標トルクＴｅ＊に応じたトルクを出力するように運転されることになる。また、ハイブリッドＥＣＵ７０からトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊に従ってモータＭＧ１が駆動されると共にトルク指令Ｔｍ２＊に従ってモータＭＧ２が駆動されるようにインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。
【００４１】
以上説明したように、実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２が運転されるときに、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が取得されると共に、取得された回転数Ｎｍ１をダンパ２８のねじれ角θｄに基づいて補正することにより制御用回転数Ｎｍｃ１が算出され、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊に基づいて設定されるモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊と制御用回転数Ｎｍｃ１との差がなくなるようにモータＭＧ１が制御される。このように、ダンパ２８のねじれ角θｄに基づいてモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を補正して制御用回転数Ｎｍｃ１を設定することにより、エンジン２２のクランクシャフト２６（出力軸）の回転数振動とモータＭＧ１の制御用回転数Ｎｍｃ１の振動との位相のズレをより良好に抑制することができるため、当該制御用回転数Ｎｍｃ１とモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊との差がなくなるようにモータＭＧ１を制御することで、エンジン２２の回転数Ｎｅをより精度良く制御してエンジン２２からの振動や騒音をより良好に抑制することが可能となる。
【００４２】
また、上記実施例において、制御用回転数Ｎｍｃ１は、ねじれ角θｄに基づいてダンパ２８の入力要素２８ａおよび出力要素２８ｂ、すなわちエンジン２２のクランクシャフト２６の回転数Ｎｅとプラネタリキャリア３４の回転数Ｎｃとの回転数差Ｎｄを算出し、算出された回転数差ＮｄのモータＭＧ１の回転軸換算値をモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１に加算することにより設定される。このように、ダンパ２８の入力回転数と出力回転数との回転数差Ｎｄに基づいてモータＭＧ１の制御用回転数Ｎｍｃ１を設定することで、エンジン２２のクランクシャフトの回転数振動の位相と制御用回転数Ｎｍｃ１の振動の位相とのズレをより良好に抑制することができる。従って、制御用回転数Ｎｍｃ１とモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊との差がなくなるようにモータＭＧ１を制御することで、エンジン２２の回転数Ｎｅを更に精度良く制御してエンジン２２からの振動や騒音をより一層良好に抑制することができる。
【００４３】
なお、上記ハイブリッド自動車２０は、モータＭＧ１の回転軸に接続されるサンギヤ３１と、駆動輪ＤＷに連結される駆動軸３５に接続されるリングギヤ３２と、エンジン２２のクランクシャフト２３に接続されるプラネタリキャリア３４とを有するプラネタリギヤ３０を含むものであるが、本発明の適用対象は、これに限られるものではない。すなわち、プラネタリギヤ３０の回転要素に対して上述のようにエンジン２２やモータＭＧ１およびＭＧ２を接続する代わりに、プラネタリギヤ３０のサンギヤ３１にモータＭＧ２の回転軸を接続し、リングギヤ３２にモータＭＧ１の回転軸を接続すると共にエンジン２２のクランクシャフト２３をダンパを介して接続し、かつプラネタリキャリア３４に駆動輪ＤＷに連結される駆動軸を接続してもよい。また、本発明が適用されるハイブリッド車両は、いわゆる１モータ式のハイブリッド車両であってもよい。更に、上述のハイブリッド自動車２０において、減速ギヤ機構３６の代わりに、例えば複数のプラネタリギヤを含むと共にＨｉ，Ｌｏの２段の変速段あるいは３段以上の変速段を有し、モータＭＧ２の回転数を変速して駆動軸３５に伝達する変速機が採用されてもよい。
【００４４】
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、動力を出力可能なエンジン２２が「エンジン」に相当し、エンジン２２のクランクシャフト２６（出力軸）に少なくともダンパ２８（ねじれ要素）を介して接続されると共にクランクシャフト２６に動力を入出力可能なモータＭＧ１が「電動機」に相当する。ただし、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載された発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載された発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。すなわち、実施例はあくまで課題を解決するための手段の欄に記載された発明の具体的な一例に過ぎず、課題を解決するための手段の欄に記載された発明の解釈は、その欄の記載に基づいて行なわれるべきものである。
【００４５】
以上、実施例を用いて本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な変更をなし得ることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、動力出力装置やハイブリッド車両等の製造産業等において利用可能である。
【符号の説明】
【００４７】
２０、２０Ｂ  ハイブリッド自動車、２２  エンジン、２４  エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２６  クランクシャフト、２８  ダンパ、３０  プラネタリギヤ、３１  サンギヤ、３２  リングギヤ、３３  ピニオンギヤ、３４  プラネタリキャリア、３５  駆動軸、３６  減速ギヤ機構、３７  伝達ギヤ機構、３８  デファレンシャルギヤ、３９ａ，３９ｂ  駆動輪、４０  モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２，４９  インバータ、４３，４４  回転位置検出センサ、４５  電力ライン、５０  バッテリ、５５  バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、７０  ハイブリッド用電子制御ユニット（ハイブリッドＥＣＵ）、７２  ＣＰＵ、７４  ＲＯＭ、７６  ＲＡＭ、８１  シフトレバー、８２  シフトレンジセンサ、８３  アクセルペダル、８４  アクセルペダルポジションセンサ、８５  ブレーキペダル、８６  ブレーキペダルストロークセンサ、８７  車速センサ、ＭＧ１，ＭＧ２  モータ。
【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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