JP2003301731A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】クランク角を精度よく推定し、クランク角の推
定値からエンジン及び電動機を精度良く制御できるよう
にする。 【解決手段】制御装置３０は、クランク角θecrn演算回
路３２、エンジンコントローラ３４、及びモータジェネ
レータコントローラ３６から構成されている。演算回路
３２には、クランクポジションセンサ信号Ｎｅ及びカム
ポジションセンサ信号Ｇクランク角を演算する。モータ
ジェネレータコントローラ３６には、モータジェネレー
タＭＧ１、ＭＧ２の角度センサ２４、２６が接続されて
おり、モータジェネレータコントローラ３６は、モータ
ジェネレータの回転角度からクランク角を推定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ハイブリッド車両
の制御装置にかかり、特に、エンジンと、エンジンの出
力軸に入力軸が連結された弾性緩衝機構と、弾性緩衝機
構の出力軸に入力軸が連結された歯車機構等で構成され
た動力分割機構と、動力分割機構の出力軸に連結された
電動機（発電機として機能する場合も含む）と、を有す
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
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来の
内燃機関（エンジン）の制御装置（特開２０００−１４
５５２８）は、エンジンのクランク軸とモータのロータ
とを直結し、ロータの回転角度を絶対値として検出する
レゾルバの出力に基づいて、クランク軸の絶対角度（０
〜３６０°）を算出している。また、クランク軸の１／
２の速度で回転するカム軸に、カム軸の１回転で奇数周
期となる信号を送出するカム角度エンコーダを設けてい
る。このカム角度エンコーダの出力は、クランク軸の０
〜３６０°と３６０〜７２０°とで、出力信号の位相が
反転する。そして、レゾルバによるクランク軸絶対角度
とカム角度エンコーダの信号とに基づいて、０〜７２０
°のクランク絶対角度を算出し、算出されたクランク軸
の絶対角度に基づいて気筒毎の制御時期を求め、エンジ
ン制御を行っている。

【０００３】上記従来技術ではエンジンのクランク軸と
モータのロータとが直結されていることから、エンジン
とモータとの間に弾性緩衝機構、及び歯車機構等で構成
された動力分割機構等の動力伝達機構が存在しないた
め、エンジンのクランク軸とモータのロータ軸との間に
相対角度が発生せず、クランク角度とモータ回転角度は
一致する。従って、モータに設けられている角度センサ
を用いて直接クランク角度を検出することができる。

【０００４】しかしながら、エンジンクランク軸が弾性
緩衝機構を介してモータのロータ軸に接続されたハイブ
リッド車両においては、弾性緩衝機構にねじれが発生す
るため、上記の従来技術によりクランク角度を算出する
と、特にエンジン始動時のような弾性緩衝機構が大きく
ねじれる場合においては、角度誤差が大きくなる。この
ため、電動機回転軸とエンジンクランク軸とに相対角度
が生じてしまい、電動機の角度情報からのみではエンジ
ンクランク角度を精度よく検出することができない。そ
して、この誤差を含んだクランク角度算出値をエンジン
制御に用いるとエンジンに悪影響を及ぼす可能性があ
る。

【０００５】また、遊星歯車等で構成された動力分割機
構を介してエンジンと複数の電動機とが連結されたハイ
ブリッド車両においては、エンジンと電動機との間に動
力分割機構が介在されているため１つの電動機の回転角
度からクランク角度は一意に求めることができない。

【０００６】また、ハイブリッド車両では頻繁にエンジ
ンの始動・停止を繰り返すため、エンジンのみで駆動さ
れる車両よりも始動・停止時の振動問題が大きくなる。
従って、これらの課題に対応するために、エンジン始動
操作時や停止操作時等の低回転域において、各種エンジ
ン制御やエンジン駆動状態（クランク角度情報等）に基
づいたモータ制御（振動制御等）を実行することが望ま
れており、エンジン低回転域のクランク角度及びクラン
ク軸停止位置を検出する必要が生じていた。

【０００７】ハイブリッド車両において、点火時期制
御、燃料噴射制御、及びアイドル回転数制御等のエンジ
ン制御に用いるクランク角度としては、従来の内燃機関
のみを駆動源とする車両と同様、クランク角数十度毎に
立下りエッジを生じるクランクポジションセンサ信号Ｎ
ｅ、及びクランク角１回転毎に反転出力されるカムポジ
ションセンサ信号Ｇにより算出されたクランク角度算出
値を用いている。すなわち、クランクポジションセンサ
信号Ｎｅからはクランク軸の相対角度のみしか検出でき
ないため、カムポジションセンサ信号Ｇにより基準角度
を定めている。算出したクランク角度算出値はカムポジ
ションセンサ信号Ｇにより基準角度を定めているため、
エンジンクランキング中、最初のカムポジションセンサ
信号Ｇエッジが検出されるまでクランク角絶対値を検出
することができない。また、これらのセンサは磁気ピッ
クアップセンサを用いているため低回転時に誤信号を出
力し易い。

【０００８】これらの理由から、従来では低回転時にお
いてクランクポジションセンサ信号Ｎｅ及びカムポジシ
ョンセンサ信号Ｇからクランク角度を精度良く算出する
ことは困難であった。従って、ハイブリッド車両におい
て望まれているエンジンクランキングや停止操作時等の
低回転域におけるエンジン制御、及びエンジン駆動状態
に基づいたモータ制御の用途に、上記クランクポジショ
ンセンサ信号Ｎｅ及びカムポジションセンサ信号Ｇから
得られるクランク角度を用いることは不適切である。

【０００９】また、エンジン停止時にはクランク軸が一
瞬逆回転することがあるが、クランクポジションセンサ
は回転方向の検出ができないため検出値に誤差が生じて
しまい、エンジン停止時のクランク角度の検出を行うこ
とが困難であった。

【００１０】上記のように、従来のクランクポジション
センサ信号Ｎｅ及びカムポジションセンサ信号Ｇからク
ランク角度を検出する方法では、低回転時及び停止時に
精度よくクランク角度が検出できないため、上述のクラ
ンク角度情報に基づいた制御を行うことができない、と
いう問題があった。

【００１１】本発明は、上記問題点を解消するためにな
されたもので、クランク角を精度よく推定し、クランク
角の推定値からエンジン及び電動機の少なくとも一方を
精度良く制御できるようにした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。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に第１の発明は、エンジンと、エンジンの出力軸に入力
軸が連結された動力伝達機構と、動力伝達機構の出力軸
に連結された少なくとも１つの電動機と、を有するハイ
ブリッド車両を制御するハイブリッド車両の制御装置で
あって、エンジンクランク軸の角度基準点を検出するエ
ンジンクランク角度基準点検出手段と、電動機の回転角
度を検出する回転角度検出手段と、電動機の回転角度と
エンジンクランク角度基準点信号とからエンジンクラン
ク軸の絶対角度を推定するクランク角推定手段と、推定
されたクランク軸の絶対角度に基づいて前記エンジン及
び前記電動機の少なくとも一方を制御する制御手段と、
を含んで構成したものである。

【００１３】本発明の動力伝達機構としては、エンジン
の出力軸に入力軸が連結された歯車機構としての動力分
割機構、エンジンの出力軸に入力軸が連結された弾性緩
衝機構、またはエンジンの出力軸に入力軸が連結された
弾性緩衝機構を介して歯車機構の入力軸が連結された動
力分割機構を用いることができる。

【００１４】また、第２の発明は、エンジンと、エンジ
ンの出力軸に入力軸が連結された弾性緩衝機構と、弾性
緩衝機構の出力軸に連結された少なくとも１つの電動機
と、を有するハイブリッド車両を制御するハイブリッド
車両の制御装置であって、エンジンクランク軸の角度基
準点を検出するエンジンクランク角度基準点検出手段
と、電動機の回転角度を検出する回転角度検出手段と、
弾性緩衝機構のねじれ角を推定するねじれ角推定手段
と、電動機の回転角度、ねじれ角の推定値、及びエンジ
ンクランク角度基準点信号からクランク軸の絶対角度を
推定するクランク角度推定手段と、推定されたクランク
軸の絶対角度に基づいて前記エンジン及び前記電動機の
少なくとも一方を制御する制御手段と、を含んで構成し
たものである。

【００１５】この前記ねじれ角推定手段は、回転角度検
出手段で検出された回転角度信号とトルク指令等から得
られる電動機トルクとを入力として弾性緩衝機構のねじ
れ角を推定することができ、また、回転角度検出手段で
検出された回転角度信号、電動機トルク、及び推定され
たエンジントルク推定値を入力として弾性緩衝機構のね
じれ角を推定することができる。

【００１６】上記各発明においては、電動機が有する回
転角度検出手段（レゾルバ等の電動機の制御に用いるた
め高分解能な回転角度センサ）を用いているので、エン
ジン低回転域や停止時においても精度よくクランク角度
を推定し、推定したクランク角推定値に基づいてエンジ
ン及び電動機の少なくとも一方を制御することができ
る。

【００１７】また、第２の発明では、既存のセンサから
得られる信号等をねじれ角推定手段の入力とすること
で、弾性緩衝機構のねじれ角を推定し、ねじれ角の推定
値を用いてクランク軸の絶対角度を求めている。すなわ
ち、推定した弾性緩衝機構のねじれ角と、電動機に取り
付けた回転角度検出手段で検出した回転角度とを加え合
わせることで、低回転域または停止時でのクランク軸の
絶対値を高精度で求めている。このように精度良く得ら
れるクランク軸の絶対角度をエンジン制御及びモータ制
御の少なくとも一方に用いることで、精度のよい制御を
行なうことができる。

【００１８】第３の発明は、エンジンと、エンジンの出
力軸に入力軸が連結された動力伝達機構と、動力伝達機
構の出力軸に連結された少なくとも１つの電動機と、を
有するハイブリッド車両を制御するハイブリッド車両の
制御装置であって、エンジンのクランク軸の絶対角度を
推定する角度推定手段と、推定されたクランク軸の絶対
角度からエンジンが発生するトルクを推定するエンジン
トルク推定手段と、車両駆動系の特性を非振動的に設定
する補償手段と、前記補償手段の出力に基づいて前記電
動機を制御する制御手段と、を含んで構成したものであ
る。

【００１９】また、第４の発明は、エンジンと、エンジ
ンの出力軸に入力軸が連結された動力伝達機構と、動力
伝達機構の出力軸に連結された少なくとも１つの電動機
と、を有するハイブリッド車両を制御するハイブリッド
車両の制御装置であって、エンジンが発生するトルクを
推定するエンジントルク推定手段と、車両駆動系の特性
を非振動的に設定する補償手段と、前記補償手段の出力
に基づいて前記電動機を制御する制御手段と、を含んで
構成したものである。

【００２０】車両に発生する振動の発生主要因として、
ドライブシャフト等の駆動軸の低剛性が挙げられる。エ
ンジンが発生する脈動トルクによりドライブシャフト等
がねじれ、その結果車両に振動が発生する。第３及び第
４の発明によれば、車両駆動系の特性を非振動的に設定
する補償手段の出力に基づいて電動機を制御しているの
で、エンジンが発生する脈動トルク等によるドライブシ
ャフト等がねじれるのを防止し、車両の振動を防止する
ことができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１に本発明が適用可能なハイブ
リッド車両の構成を示す。このハイブリッド車両は、内
燃機関（エンジン）１０、発電機として機能する電動機
で構成された第１のモータジェネレータＭＧ１、車輪を
駆動する電動機で構成された第２のモータジェネレータ
ＭＧ２、動力分割機構としての遊星歯車１２、弾性緩衝
機構としてのトーショナルダンパ１４、減速機１６、及
び、ディファレンシャルギヤ１８から構成されている。
動力分割機構及び弾性緩衝機構の少なくとも一方は、本
発明の動力伝達機構として作用する。

【００２２】この内燃機関１０の出力軸であるクランク
軸は、トーショナルダンパ１４を介して遊星歯車１２の
入力軸として機能するプラネタリキャリア１２Ａに連結
され、第１のモータジェネレータＭＧ１は、遊星歯車１
２の出力軸として機能するサンギヤ１２Ｂに、第２のモ
ータジェネレータＭＧ２は、遊星歯車１２の他の出力軸
として機能するリングギヤ１２Ｃに各々連結されてい
る。

【００２３】遊星歯車１２のリングギヤ１２Ｃは、第２
のモータジェネレータＭＧ２に直接接続され、第２のモ
ータジェネレータＭＧ２の出力軸には減速機１６が連結
されている。減速機１６は、ディファレンシャルギヤ１
８を介して駆動軸に連結されている。

【００２４】また、内燃機関１０には、所定クランク角
Δθe毎に立下りエッジを生じるクランクポジションセ
ンサ信号Ｎｅを出力するクランクポジションセンサ２
０、クランク角１回転毎に反転出力されるカムポジショ
ンセンサ信号Ｇを出力するカムポジションセンサ２２が
取り付けられている。図３に示すように、クランクポジ
ションセンサ２０は所定クランク角Δθe（例えば、ク
ランク角数十度）毎に立下りエッジを生じるクランクポ
ジションセンサ信号Ｎｅを出力し、カムポジションセン
サ２２はクランク角度３６０度毎に反転出力されるカム
ポジションセンサ信号Ｇを出力する。

【００２５】これらのセンサには、内燃機関のみを駆動
源とする車両で通常用いられるのと同じ磁気ピックアッ
プセンサが使用されている。クランクポジションセンサ
信号Ｎｅからはクランク軸の相対角度のみしか検出でき
ないため、カムポジションセンサ信号Ｇにより基準角度
を定めている。

【００２６】一方、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２
には同期モータが用いられている。同期モータは、ロー
タ角度を検出する必要があるため、モータジェネレータ
ＭＧ１，ＭＧ２には、ロータの回転角度（ロータ角度）
を検出する角度センサ２４、２６が各々取り付けられて
いる。この角度センサ２４、２６としては、絶対角を検
出できるレゾルバが用いられている。

【００２７】次に、第１の実施の形態について説明す
る。第１の実施の形態は、モータジェネレータ（電動機
や発電機）に設けられている角度センサを用いて、モー
タ制御に用いるクランク角度を低回転時及び停止時にお
いても精度良く推定するようにしたものである。また、
エンジンクランク軸とモータジェネレータの間にトーシ
ョナルダンパ等で構成された弾性緩衝機構のような弾性
要素が存在していることから弾性緩衝機構にねじれが生
じるので、このねじれ角（ねじれ角度）を補正してモー
タ制御用のクランク角度を推定するようにしたものであ
る。なお、本実施の形態においては、モータジェネレー
タコントローラにおいてクランク角推定値を推定し、エ
ンジン制御は従来と同様にクランクポジションセンサ信
号Ｎｅとカムポジションセンサ信号Ｇとから演算される
クランク角を用いている。

【００２８】図２は、第１の実施の形態の制御装置を示
すものであり、制御装置３０は、各々マイクロコンピュ
ータ等で構成された、クランク角θecrn演算回路３２、
エンジンコントローラ３４、及びモータジェネレータコ
ントローラ３６を含んで構成されている。

【００２９】クランク角θecrn演算回路３２には、クラ
ンクポジションセンサ信号Ｎｅ及びカムポジションセン
サ信号Ｇが入力されるように、クランクポジションセン
サ２０、及びカムポジションセンサ２２が接続されてい
る。クランク角θecrn演算回路３２は、クランクポジシ
ョンセンサ信号Ｎｅ及びカムポジションセンサ信号Ｇか
らクランク角θecrnを演算する。クランク角θecrn演算
回路３２は、演算したクランク角θecrnを各々入力する
ように、エンジンコントローラ３４及びモータジェネレ
ータコントローラ３６に接続されている。モータジェネ
レータコントローラ３６には、更にクランク角θecrn演
算回路３２からカムポジションセンサ信号Ｇが入力され
る。エンジンコントローラ３４は、点火時期、燃料噴射
量、アイドルスピード等を制御するようにエンジンに接
続されている。

【００３０】モータジェネレータコントローラ３６に
は、更に、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２の角度セ
ンサ２４、２６が接続されており、モータジェネレータ
コントローラ３６は、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ
２を制御するようにモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２
に接続されている。

【００３１】以下、本実施の形態のクランク角度を精度
良く推定するための原理について説明する。モータジェ
ネレータＭＧ１，ＭＧ２は、各々遊星歯車１２のサンギ
ヤ１２Ｂ、リングギヤ１２Ｃに連結されているので、リ
ングギヤ、プラネタリキャリア、サンギヤの角速度を各
々ω_r，ω_c，ω_sとすると、これら角速度の間には以下
の関係式が常に成立する。ただし、ρはサンギヤ−リン
グギヤ間のギヤ比である。

【００３２】

【数１】

【００３３】ここで、リングギヤの角速度はω_rは第２
のモータジェネレータＭＧ２の角度センサから検出で
き、サンギヤの角速度ω_sは第１のモータジェネレータ
ＭＧ１の角度センサから検出できるため、プラネタリキ
ャリア角速度ω_cはモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２
の角度センサから算出可能である。

【００３４】（１）式を積分すると、以下の（２）式が
得られ、プラネタリキャリア角度θｃを導出できる

【００３５】

【数２】

【００３６】なお、θｒはリングギヤの角度、θｓはサ
ンギヤの角度、θc０はプラネタリキャリア角度の補正
値である。

【００３７】内燃機関のクランク角推定値θｅは、トー
ショナルダンパ１４のねじれ角θｔと（２）式から得ら
れるプラネタリキャリア角度θｃより、次の（３）式で
与えられる。

【００３８】

【数３】

【００３９】上記のようにリングギヤの角度θｒ、サン
ギヤの角度θｓはモータジェネレータＭＧ２，ＭＧｌの
角度センサから検出できるので、プラネタリキャリア角
度の補正値θc０及びトーションダンパのねじれ角θｔ
を求めることでクランク角推定値θｅが求まることにな
る。

【００４０】以下、クランク角補正値θc０による補正
方法、及びトーションダンパのねじれ角θｔの導出方法
について説明する。

【００４１】最初に補正値θc０の求め方について説明
する。本実施の形態に用いる４サイクルエンジンでは、
１回の動作サイクルにクランク軸が２回転する。つまり
クランク軸が２回転するたびに１サイクルの行程が繰り
返されるので、クランク軸の角度としては０〜７２０°
の値をとる。

【００４２】カムポジションセンサ信号Ｇによりエンジ
ンクランク角度基準点が検出されたときにプラネタリキ
ャリア角度θｃ＝０°と補正する。従って、補正値θｃ
０は以下の（４）式で求められる。

【００４３】

【数４】

【００４４】ただし、θｔのハットは、エンジンクラン
ク角度基準点検出時のトーショナルダンパのねじれ角θ
ｔの推定値であり、その導出方法については後述する。

【００４５】本実施の形態では、従来からエンジン制御
のために用いられている磁気ピックアップセンサで構成
されたカムポジションセンサから出力されるカムポジシ
ョンセンサ信号Ｇを利用しており、このカムポジション
センサは極低回転時においては誤信号を出力し易いとい
う特徴を持つ。従って、極低回転時に検出されたカムポ
ジションセンサ信号Ｇを用いてクランク角補正値θc０
による補正を行うと、誤った補正を行う可能性が高い。
そのため、カムポジションセンサ信号Ｇによる補正は、
クランク軸回転数の絶対値が所定の回転数Ｎｌ以上の場
合にのみ行うようにすると効果的である。なお、この回
転数の判定には、振動成分を除けばクランク軸回転数と
略等しくなるプラネタリキャリア回転数を用いても良
い。

【００４６】上記では、エンジンクランク角度基準点毎
（７２０°毎）に補正値θｃ０による補正行う方法につ
いて説明したが、カムポジションセンサ信号Ｇが反転す
る３６０°毎に行うようにしても良い。またカムポジシ
ョンセンサ信号Ｇによる補正を行った上で、クランク角
度３０度毎に立下りエッジを生じるクランクポジション
センサ信号Ｎｅを用いて３０°毎の補正を追加しても良
い。

【００４７】次に、トーショナルダンパのねじれ角θｔ
の推定方法について示す。図４に、トーショナルダンパ
の剛性を考慮したハイブリッド車両の駆動系（エンジン
−モータジェネレータ）の振動モデルを示す。図４に示
す振動モデルの運動方程式は以下の式で表される。

【００４８】

【数５】

【００４９】

【数６】

【００５０】

【数７】

【００５１】ここで、Ｋ_dampはトーショナルダンパ１４
のばね係数、Ｃ_dampはトーショナルダンパ１４の減衰係
数、Ｉeはエンジン慣性モーメント、ωｅはエンジンの
クランク角速度、ωｃはプラネタリキャリア角速度、τ
ａはリングギヤとサンギヤがプラネタリアキャリアに及
ぼす内部トルク、Ｉ_inpはインプット系の慣性モーメン
ト、Ｉ_mglは第１のモータジェネレータＭＧ１の慣性モ
ーメント、τ_mglは第１のモータジェネレータＭＧ１ト
ルク指令値τ_mgl、ω_mglはモータジェネレータＭＧ１の
角速度である。

【００５２】上記（５）〜（７）式を連立して表現する
と、以下の（８）式で表される。

【００５３】

【数８】

【００５４】ここで、ｘは状態変数、ｙは出力である。

【００５５】（８）式の状態方程式に対して、計測して
いないエンジントルクτｅを外乱とみなし無視すること
で設計した以下の（９）式に示すようなオブザーバを構
成することにより、エンジンのクランク角速度ωｅ，ト
ーショナルダンパのねじれ角θtの推定値を求めること
ができる。

【００５６】

【数９】

【００５７】ただし、Ｆはオブザーバゲイン行列であ
る。なお、オブザーバの設計法の詳細については省略す
る。

【００５８】なお、リングギヤとサンギヤとがプラネタ
リキャリアに及ぼすトルクτａは、（７）式より、以下
の（１０）式で表すことができるので、（１０）式から
求めた内部トルクτａを（９）式のオブザーバの入力に
用いる。

【００５９】

【数１０】

【００６０】上記の（９）式のオブザーバにおいては、
同一次元のオブザーバを用いているが、プラネタリキャ
リア回転数ωｃは（１）式の関係を用いることでモータ
ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の角度センサから求めるこ
とができるため、状態変数をｘ＝［ωｅ θｔ］^Tに減
らした最小次元オブザーバを構成しても良い。なお、最
小次元オブザーバの設計法については公知のため省略す
る。

【００６１】以上のオブザーバの構成においてはエンジ
ントルクτｅを外乱として無視して扱ったが、エンジン
トルクτｅを状態変数として陽に扱い、外乱オブザーバ
を構成するようにしても良い。このとき状態方程式は以
下のようになる。

【００６２】

【数１１】

【００６３】従って、（１１）式の状態方程式に対して
外乱オブザーバを構成することによってもトーショナル
ダンパのねじれ角θｔの推定値を得ることができる。

【００６４】以上のようにオブザーバから得られたトー
ショナルダンパのねじれ角θｔの推定値を（３）式に代
入することによりエンジンクランク角推定値（クランク
軸の絶対角度）θｅを推定することができる。あるい
は、オブザーバにより得られるエンジンクランク角速度
ωｅの推定値を積分することによってエンジンクランク
角推定値θeを推定することもできる。

【００６５】以上述べた２つの手法におけるモータジェ
ネレータコントローラにおけるクランク角度推定処理ル
ーチンを図５を参照して説明する。ステップ１００にお
いて、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各角度セン
サで検出された角速度ω_mg1、ω_mg2から上記（１）式に
基づいてプラネタリキャリア回転数ωｃを算出し、ステ
ップ１０２において、第１のモータジェネレータＭＧ１
の角速度及びトルク指令値τ_mglから上記（１０）式を
用いてリングギヤとサンギヤとがプラネタリキャリアに
及ぼす内部トルクτａを算出する。

【００６６】次のステップ１０４では、算出した内部ト
ルクτａとプラネタリキャリア回転数ωｃとから上記で
説明したオブザーバを用いてトーショナルダンパのねじ
れ角θｔの推定値を算出する。次のステップ１０６で
は、カムポジションセンサ信号Ｇの立ち上がりエッジが
入力されたか否かを判断し、立ち上がりエッジが入力さ
れたときには、ステップ１０８でエンジンのクランク角
速度ωeの絶対値が所定回転数Ｎ１を越えているかを判
断する。エンジンのクランク角速度ωeの絶対値が所定
回転数Ｎ１を越えている場合には、上記で説明したよう
にステップ１１０においてプラネタリキャリア角度θｃ
を０°と補正し、上記（４）式に基づいて補正値θc０
を演算する。

【００６７】一方、ステップ１０６で立ち上がりエッジ
が入力されないとき、及びステップ１０８でエンジンの
クランク角速度ωeの絶対値が所定回転数Ｎ１を越えて
いないと判断された場合には、ステップ１１２において
モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２の回転角度θ_mg1、
θ_mg2、及びトーショナルダンパのねじれ角θｔの推定
値を用いてクランク角推定値θeを推定する。この推定
されたクランク角推定値θeは、モータジェネレータコ
ントローラにおいて、モータジェネレータ制御に使用さ
れる。

【００６８】なお、本実施の形態のモータジェネレエー
タコントローラにおいては、エンジン低回転域及びエン
ジン停止時においてクランク角推定値θeを使用し、エ
ンジン中高回転域においては、クランク角θecrnを使用
するようにしてもよい。

【００６９】次に、第２の実施の形態について説明す
る。本実施の形態は、上記第１の実施の形態のオブザー
バを変更し、エンジンコントローラ及びモータジェネレ
ータコントローラ外においてクランク角推定値θecalを
演算するようにしたものである。第２の実施の形態の制
御装置は、図６に示すように、各々マイクロコンピュー
タ等で構成された、クランク角推定値θecal演算回路４
２、エンジンコントローラ４４、及びモータジェネレー
タコントローラ４６を含んで構成されている。

【００７０】クランク角推定値θecal演算回路４２に
は、カムポジションセンサ２２、及びモータジェネレー
タＭＧ１、ＭＧ２の角度センサ２４、２６が接続されて
いる。また、クランク角推定値θecal演算回路４２は、
演算したクランク角推定値θecalを入力するように、エ
ンジンコントローラ４４、及びモータジェネレータコン
トローラ４６に接続されている。エンジンコントローラ
４４は、上記で説明したようにエンジンに接続されてい
る。

【００７１】モータジェネレータコントローラ４６に
は、更に、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２の角度セ
ンサ２４、２６が接続されており、モータジェネレータ
コントローラ３６は、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ
２を制御するように接続されている。そして、モータジ
ェネレータコントローラ４６は、第１のモータジェネレ
ータＭＧ１トルク指令値τ_mglを入力するように、クラ
ンク角推定値θecal演算回路４２に接続されている。

【００７２】上記第１の実施の形態で説明した（８）
式、（１１）式の状態方程式に対して構成したオブザー
バでは、エンジントルクτｅを外乱として扱っていた。
本実施の形態は、エンジントルクを推定し、オブザーバ
の入力として扱うことでトーショナルダンパのねじれ角
推定値の推定精度をさらに向上させたものである。

【００７３】エンジントルクの推定値を入力として扱っ
た場合のエンジン−第１のモータジェネレータＭＧ１の
振動モデルの状態方程式は、以下の（１２）式で表され
る。

【００７４】

【数１２】

【００７５】ただし、ｕは入力ベクトルである。従っ
て、（１２）式の状態方程式に対して内部トルクτａ、
及びエンジントルクτｅの推定値を入力としてオブザー
バを構成することにより、トーショナルダンパのねじれ
角θｔの推定値を得ることができる。

【００７６】以下、オブザーバの入力に用いるエンジン
トルクτｅの推定値の求め方について説明する。このエ
ンジントルクτｅは、クランク角度θｅ、エンジン回転
数ωｅ、スロットル開度Ｔｔｈ、エンジン水温Ｔｗ、及
び燃料噴射許可信号Ｉｊ等を変数とするマップから推定
する。このマップは、理論的に導出したエンジンのモデ
ル、もしくは実験値から事前に作成しておく。一例とし
て、図７にモータリング状態におけるクランク軸１回転
当たりのエンジントルクの変化を示す。本実施の形態の
車両は４気筒エンジンであるため、クランク軸１回転当
たり２周期のトルク変動が発生する。本実施の形態で
は、予めオフラインで計算して求めておいたエンジント
ルクの値をマップとして保持しているが、マップを保持
する代わりにエンジントルクのモデル式を用いて直接演
算により求めるようにしてもよい。ここで、エンジント
ルクを求めるのにクランク角度θｅが必要になるが、そ
の時点におけるトーショナルダンパのねじれ角θｔが求
まっていないためクランク角度が定まらない。そこで本
実施の形態では、このクランク角度として、以下の式で
表されるその時点でのプラネタリキャリア角度θｃと１
サンプル前のトーショナルダンパねじれ角θｔの和を用
いている。

【００７７】

【数１３】

【００７８】また、エンジン回転数としてプラネタリキ
ャリア回転数を用いる。ただし、ｉは制御周期の番号を
示す。

【００７９】以上ではクランク角推定値とエンジントル
ク推定値を用いてエンジントルクを求める例について説
明したが、その代わりにトルクセンサを追加することで
直接エンジントルクを測定することにより推定し、測定
値を推定値として用いても良い。

【００８０】また、クランク角度推定値演算装置及びエ
ンジントルク推定装置の代わりに筒内圧力センサを追加
し、計測した圧力からエンジントルクを算出してもよ
い。

【００８１】（１２）式の状態方程式を元に、第１の実
施の形態と同様にしてオブザーバを構成することができ
る。オブザーバの出力からクランク角度推定値を求める
方法についても同様である。

【００８２】図６に示したモータジェネレータの角度セ
ンサ出力によってエンジンクランク角推定を演算する第
２の実施の形態のクランク角推定値θecal演算回路で
は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のロータ角度
（回転角）とカムポジションセンサ信号Ｇ、及びモータ
ジェネレータコントローラから入力された第１のモータ
ジェネレータＭＧ１のトルク指令値τｍｇｌから上述の
方法によりクランク角度推定値θecalを算出し、算出し
たクランク角度推定値θecalをエンジンコントローラ及
びモータジェネレータコントローラに入力し、エンジン
制御及びモータ制御に用いている。

【００８３】図６の例ではクランク角度推定値θecalの
算出はモータジェネレータコントローラ及びエンジンコ
ントローラの外で行っているが、制御システム内の任意
の場所で行ってもよい。

【００８４】図８は、エンジンモータリング時（エンジ
ン始動時）において、トーショナルダンパのねじれを考
慮して推定したクランク角度推定値（実線）と、３０度
毎に得た検証用クランク角度真値（図８の階段状実線の
頂点○）とを比較したものである。クランク角度真値と
上記の各実施の形態によるクランク角度推定値とが極低
回転（０〜３００ｒｐｍ程度）にもかかわらず良く一致
していることがわかる。また高分解能であることもわか
る。

【００８５】また、図９にエンジン停止時のクランク角
度推定結果を示す。エンジン停止時にはクランク軸が逆
転することがあり、通常のエンジン制御で用いているク
ランクポジションセンサ信号Ｎｅ及びカムポジションセ
ンサ信号Ｇによるクランク角度検出方法では停止時のク
ランク角度を検出することは困難であるが、上記各実施
の形態では、このような場合においても正確なクランク
角度を検出することができる。

【００８６】以上述べたエンジンクランク角度推定装置
は、エンジンとモータジェネレータとの間にねじれ角が
生じるトーショナルダンパが存在する場合にオブザーバ
を用いてねじれ角を算出し、クランク角度推定値の補正
を行なう例について説明した。しかしながら、トーショ
ナルダンパが存在しない場合、もしくはトーショナルダ
ンパが存在してもそのねじれは小さく考慮する必要がな
い場合においては、トーショナルダンパのねじれ角の補
正を行わなくても良い。その場合は（２）式より導出し
た下記の（１４）式に基づいてクランク角度推定値を求
めることができる。

【００８７】

【数１４】

【００８８】θc０の設定については、エンジンクラン
ク角度基準点が検出されたときにθc＝０、つまり下記
の式に従ってθc０の補正を行えばよい。

【００８９】

【数１５】

【００９０】エンジンの始動停止を繰り返すハイブリッ
ド車両では、エンジンクランキング中や停止操作時の低
回転時においても、エンジン制御、及びエンジン駆動状
態に基づいたモータの制御を行うことが望まれている
が、以上説明した各実施の形態によれば、弾性緩衝機構
のねじれも含めてクランク角度が精度よく求められるた
め、これらの制御が可能になる。

【００９１】また、エンジン停止中のクランク軸の絶対
角度が推定できるため、気筒判別等エンジン制御に必要
な情報がクランキング開始直後から獲得できる。その結
果、エンジンの再始動を早期に開始することができ、運
転フィーリングを向上させることができる。ハイブリッ
ド車両においてはエンジン始動停止を頻繁に行うため、
エンジン再始動を迅速に行えることは重要である。

【００９２】次に、第１の実施の形態のクランクポジシ
ョンセンサ信号Ｎｅ及びカムポジションセンサ信号Ｇか
ら演算したクランク角θecrnと、第２の実施の形態によ
り推定したクランク角度推定値θecalを切り替えて使用
する第３の実施の形態について図１０を参照して説明す
る。

【００９３】本実施の形態は、上記で説明したクランク
角θecrn演算回路３２、クランク角推定値θecal演算回
路４２、エンジンコントローラ５４、モータジェネレー
タコントローラ５６、及び、切り換えによってエンジン
コントローラ５４及びモータジェネレータコントローラ
５６にクランク角θecrn及びクランク角推定値θecalの
いずれか一方を入力する切り換えスイッチ５８から構成
されている。

【００９４】本実施の形態によれば、切り換えスイッチ
５８を切り換えてエンジンコントローラ５４及びモータ
ジェネレータコントローラ５６にクランク角θecrnを入
力すると第１の実施の形態と同様にエンジン及びモータ
ジェネレータを制御することができる。また、切り換え
スイッチ５８を切り換えてエンジンコントローラ５４及
びモータジェネレータコントローラ５６にクランク角度
推定値θecalを入力すると第２の実施の形態と同様にエ
ンジン及びモータジェネレータを制御することができ
る。

【００９５】通常のエンジン制御に用いるクランク角度
は、クランクポジションセンサ信号Ｎｅ及びカムポジシ
ョンセンサ信号Ｇから演算したクランク角θecrnを用い
て行っている。しかしながら、クランクポジションセン
サが故障した場合にはクランク角θecrnの演算が不可能
となり、エンジン制御を行うことができなるためエンジ
ンを運転することができなくなる。

【００９６】本実施の形態では、クランクポジションセ
ンサに何らかの異常（センサ故障や断線等）が検出され
た場合、クランク角推定値θecalをクランク角θecrnの
代わりに用いてエンジン制御を行っているので、クラン
クポジションセンサに異常が生じた場合においてもエン
ジン制御を行ってエンジンを運転させることができるよ
うになり、より車両の安全性や制御性を高めることがで
きる。

【００９７】逆に、クランク角度推定値θecalを通常時
に使用し、モータジェネレータＭＧｌ，ＭＧ２のモータ
回転角センサに異常が生じた場合にクランク角θecrnを
用いるようにしても同様に安全性が高まる。

【００９８】また、クランク角θecrnが検出できないエ
ンジン低回転域においてはクランク角度推定値θecalを
使用し、高回転時にはクランク角θecrnを使用するよう
に切り替えることも可能である。このように切り換える
ことで、エンジン回転数の全ての領域でクランク角を検
出することができるようになり、エンジン制御やモータ
制御（振動制御等）の制御性がより向上する。

【００９９】第３の実施の形態の処理ルーチンを図１１
に示す。ステップ２００において、モータジェネレータ
ＭＧ１，ＭＧ２の各角度センサで検出された角速度ω
_mg1、ω_mg2からプラネタリキャリア回転数ωｃを算出
し、ステップ２０２において、モータジェネレータＭＧ
１，ＭＧ２の各角度センサで検出された回転角度
θ_mg1、θ_mg2、及び補正値θc０からプラネタリキャリ
ア角度θｃを算出する。

【０１００】ステップ２０４では、エンジントルクを推
定するためのクランク角度θecalpを算出し、ステップ
２０６においてクランク角度推定値θecal、エンジン回
転数ωｅ、スロットル開度Ｔｔｈ、エンジン水温Ｔｗ、
及び燃料噴射許可信号Ｉｊ等を変数とするマップからエ
ンジントルクτｅを推定する。ステップ２０８では、第
１のモータジェネレータＭＧ１の角速度及びトルク指令
値τ_mglから上記（１０）式を用いてリングギヤとサン
ギヤとがプラネタリキャリアに及ぼす内部トルクτａを
算出する。

【０１０１】次のステップ２１０では、算出した内部ト
ルクτａとプラネタリキャリア回転数ωｃとから上記で
説明したオブザーバを用いてトーショナルダンパのねじ
れ角θｔの推定値を算出する。次のステップ２１２で
は、カムポジションセンサ信号Ｇの立ち上がりエッジが
入力されたか否かを判断し、立ち上がりエッジが入力さ
れたときには、ステップ２１４でエンジンのクランク角
速度ωeの絶対値が所定回転数Ｎ１を越えているかを判
断する。エンジンのクランク角速度ωeの絶対値が所定
回転数Ｎ１を越えている場合には、上記で説明したよう
にステップ２１０においてプラネタリキャリア角度θｃ
を０°と補正し、上記（４）式に基づいて補正値θc０
を演算する。そして、ステップ２２０においてトーショ
ナルダンパのねじれ角θｔの推定値を１サンプリング前
のねじれ角の推定値として記憶しこのルーチンを終了す
る。

【０１０２】一方、ステップ２１２で立ち上がりエッジ
が入力されないとき、及びステップ２１４でエンジンの
クランク角速度ωeの絶対値が所定回転数Ｎ１を越えて
いないと判断された場合には、ステップ２１８において
エンジンクランク角度θｃ及びトーショナルダンパのね
じれ角θｔの推定値を用いてクランク角の推定値θeを
算出する。

【０１０３】上記の実施の形態によれば、エンジンに取
り付けられたクランク角度センサを併用することで、ク
ランク角度センサが故障した場合でもエンジン及びモー
タ制御に必要なクランク角度を獲得でき、安全性を高め
ることができる（フェールセーフ）。

【０１０４】次に、第４の実施の形態について説明す
る。上記実施の形態において、第２のモータジェネレー
タＭＧ２の出力トルクを制御して内燃機関１０の出力変
動に起因する駆動軸上のトルク変動を打ち消すようにす
る場合、単に駆動軸におけるエンジントルク変動を打ち
消し、駆動トルクを一定にするように第２のモータジェ
ネレータＭＧ２の出力トルクを制御すると、逆に他の駆
動系弾性要素の一部（図１においては弾性緩衝機構であ
るトーショナルダンパ）のねじれ振動が悪化し、それに
伴う車両振動が新たに発生することがある。

【０１０５】これは、駆動軸におけるトルク変動を相殺
することのみに注目して、制振トルクを付加した後の駆
動系の弾性要素の挙動を考慮していないことと、ドライ
ブシャフト上のトルク脈動により生じる車両振動にのみ
着目していることとが原因である。また、別の問題点と
して、上記ではエンジントルク脈動を単純なサイン関数
で近似しているが、実際のエンジントルク脈動は単純な
サイン関数と異なるため、特にエンジン始動時のような
低回転時においては十分な制振性能が得られない可能性
がある。また、エンジンとモータジェネレータとがギヤ
系で接続されている場合、ギヤの歯打ち音が大きくなる
という現象を引き起こすこともある。

【０１０６】停止している内燃機関を始動する際に他の
動力により強制的に回転させる場合（モータリング）
や、内燃機関を停止する際に燃料噴射をカットし惰性で
回転する場合には、シリンダ内に吸入した気体を圧縮・
膨張することによるポンピング作用により、またアイド
リングや通常走行時にはポンピング作用と間欠的に行わ
れる爆発燃焼の両者により、エンジントルクは脈動成分
を持つ。ポンピング作用及び爆発燃焼の両者は、内燃機
関の構造上クランク軸の角度に依存して発生する爆発１
次の周期的なトルク変動を引き起こす。

【０１０７】駆動系弾性要素のねじれ振動の共振周波数
は１０Ｈｚ近傍に存在し、内燃機関の低速度回転域で爆
発１次の周波数と一致する。この周波数が一致すると大
きな振動が車両に発生するため、低速度回転域、特に内
燃機関の始動・停止時の振動対策が不可欠である。

【０１０８】第４の実施の形態は、内燃機関の発生する
トルクによって生じる駆動系弾性要素のねじれ振動をモ
ータにより抑制し、エンジントルク脈動及び変動に起因
した駆動系弾性要素のねじれ振動により発生する車両振
動及び騒音を抑制するようにしたものである。

【０１０９】本実施の形態が適用できるハイブリッド車
両の構成は、図１と同様である。この構成のハイブリッ
ド車両の駆動系は、駆動系弾性要素（ダンパ及び駆動軸
の低剛性）を考慮した図１２のモデルとしてとらえるこ
とができる。このモデルでは、内燃機関が発生するトル
ク脈動及び変動により、上記駆動系弾性要素のねじれ振
動が誘発され問題となる場合がある。

【０１１０】図１３に示すように、本実施の形態の制御
装置は、クランク軸の角度を高精度で検出するクランク
軸の角度検出装置６０と、クランク軸の角度から内燃機
関が発生するトルクを推定するエンジントルク推定装置
６２と、駆動系弾性要素のねじれ振動を抑制するよう設
定した補償器６４とから構成されている。補償器６４の
出力端には、モータジェネレータＭＧ２の指令トルクと
補償器出力との差を入力トルクとして演算して、モータ
ジェネレータＭＧ２に入力する加算器６６が接続されて
いる。

【０１１１】このクランク軸の角度検出装置６０おいて
は、制振制御を行うために、内燃機関をモータリング中
の低回転時においてもクランク角度を検出する必要があ
る。ハイブリッド車両の内燃機関に設けられているクラ
ンクポジションセンサ出力であるクランクポジション信
号Ｎｅを直接用いると、上記で説明したように、エンジ
ンモータリング中、最初のカムポジションセンサ信号Ｇ
エッジが検出されるまではクランク角絶対値を検出する
ことができない。また、クランクポジションセンサ信号
Ｎｅは分解能が数十度と粗いため、エンジン始動時や停
止時のようにクランク軸が低速度で回転する場合には必
要とする精度が得られない。またクランクポジションセ
ンサ及びカムポジションセンサには磁気ピックアップセ
ンサを用いているため、クランク軸が低速度で回転する
場合にはノイズの影響を受けやすくなり、ノイズと信号
の区別が難しくなる。

【０１１２】このため、本実施の形態におけるクランク
軸角度検出装置はクランクポジションセンサ信号Ｎｅを
使用することなく、第１及び第２の実施の形態で説明し
たように、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の角度セ
ンサ（レゾルバ）とエンジン上死点信号（カムポジショ
ンセンサ信号Ｇ）を用いて、エンジンクランク角θeを
推定する。

【０１１３】上記では、新たなセンサを取り付けず、既
存のセンサを用いて低回転時や停止時のクランク角度を
推定する例について説明したが、エンジンのクランク軸
に絶対角度を高分解能で計測できる角度センサ（レゾル
バ等）を新たに取り付け、その信号を用いても良い。

【０１１４】エンジントルク推定装置６２では、上記で
説明したクランク角推定値度θe、エンジン回転数、ス
ロットル開度、エンジン水温、燃料噴射許可信号等を変
数とするマップからエンジントルクを求める。このマッ
プは、理論的に導出したエンジンのモデル、もしくは実
験値から事前に作成しておく。理論的に導出したモータ
リング状態におけるクランク軸１回転あたりのエンジン
トルクは、例えば、図７に示したようになり、本実施の
形態の車両は４気筒エンジンであるため、クランク軸１
回転あたり２周期のトルク変動が発生する。

【０１１５】本実施の形態では、予めオフラインで計算
して求めておいたエンジントルクの値をマップとして保
持しているが、マップを保持する代わりに、上記で説明
したようにクランク角推定値θe、エンジン回転数、ス
ロットル開度、エンジン水温、燃料噴射許可信号等の関
数であるエンジントルクのモデル式を用いて、直接求め
るようにしてもよい。また、クランク角推定値演算装置
とエンジントルク推定装置の代わりに、クランク軸にト
ルクセンサを追加し直接エンジントルクを測定しても良
い。また、クランク角推定値演算装置とエンジントルク
推定装置の代わりに筒内圧力センサを追加し、計測した
圧力からエンジントルクを求めてもよい。

【０１１６】次に補償器６４について説明する。本実施
の形態のハイブリッド車両の駆動系をモデル化すると、
状態方程式は以下の式により表される。

【０１１７】

【数１６】

【０１１８】ただし、ｘは以下の式で表される状態ベク
トル、ｕは以下の式で表される入力ベクトルである。

【０１１９】

【数１７】

【０１２０】ここで、Ａ∈Ｒ^8x8、Ｂ∈Ｒ^8x3であり、ま
たωｅはエンジン回転数、ωｃはプラネタリキャリア回
転数、ω_mg2はモータジェネレータＭＧ２の回転数、ωt
ireはタイヤ回転数、θｅはエンジンクランク角度、θ
ｃはキャリア回転角度、θ_{mg 2}はモータジェネレータＭ
Ｇ２の回転角度、θtireはタイヤ回転角度、Ｔｅはエン
ジントルク、Ｔ_mglはモータジェネレータＭＧ１のトル
ク、Ｔ_mg2はモータジェネレータＭＧ２のトルクであ
る。

【０１２１】（１６）式より本実施の形態に関連する項
のみ抽出した状態方程式は、次式で表される。

【０１２２】

【数１８】

【０１２３】エンジントルクＴｅからドライブシャフト
のねじれ角ｙ（＝θ_mg2−θtire）までの伝達関数をＧ
ｌ（ｓ）とすると、伝達関数をＧｌ（ｓ）は（１９）式
より次式で表される。

【０１２４】

【数１９】

【０１２５】なお、ｓはラプラス演算子、Ｉは単位行列
を示す。

【０１２６】図１４に示す伝達特性Ｇ１（ｓ）のゲイン
線図において、制御なしのゲイン線図にはピークがみら
れ、駆動系弾性要素に起因した振動成分を含む特性であ
ることがわかる。この特性を、任意の非振動的な特性Ｇ
０（ｓ）へ変更可能とする補償器を考える。

【０１２７】モータジェネレータＭＧ２のトルクＴ_mg2
からドライブシャフトのねじれ角ｙまでの伝達特性をＧ
１２（ｓ）は、以下の式で表される。

【０１２８】

【数２０】

【０１２９】エンジントルクＴｅからモータジェネレー
タＭＧ２のトルクＴ_mg2までの伝達特性をＧｌｌ（ｓ）
とおくと、（２０），（２１）式より（２２）式の関係
が成り立つので、伝達特性Ｇｌｌ（ｓ）は下記（２３）
式で表される。

【０１３０】

【数２１】

【０１３１】エンジントルクＴｅからドライブシャフト
のねじれ角ｙまでの目標とする伝達特性をＧ０（ｓ）と
すると、ねじれ角ｙは以下の式であらわされる。

【０１３２】

【数２２】

【０１３３】この特性を実現するために、モータトルク
としてＴ_mg2'を入力すると、その際のドライブシャフト
のねじれ角ｙは以下の式で表される。

【０１３４】

【数２３】

【０１３５】（２４）式と（２５）式とが等価になるモ
ータトルクＴ_mg2'は、以下の式で表される。

【０１３６】

【数２４】

【０１３７】従って、（２６）式より、補償器６４とし
て下記の式で表されるＫ（ｓ）を用いることにより、

【０１３８】

【数２５】

【０１３９】エンジントルクからドライブシャフトのね
じれ角ｙまでの伝達特性をＧ０（ｓ）に変更することが
可能となる。

【０１４０】この補償器６４は、フィルタの形で制御装
置内に保持し、エンジントルク推定装置または検出装置
から得られたエンジントルクを入力としてフィルタ計算
を行い、制振トルクを算出するようにしても良いし、あ
るいはこの補償器のゲイン特性、位相特性をマップに
し、エンジン回転数に応じて上記エンジントルクの振
幅、位相を調整することで制振トルクを算出するように
しても良い。

【０１４１】以下に本実施の形態の効果を示す。具体的
に、エンジントルクＴｅからドライブシャフトのねじれ
角（θ_mg2−θtire）までの目標伝達特性Ｇ０（ｓ）を
図１４の太線で示すような共振ピークのない特性に設定
し、補償器６４を設計した場合について述べる。このと
き、エンジントルクからドライブシャフトのねじれ角ま
での伝達特性を共振ピークのない特性に設定したため、
ドライブシャフトはねじれ共振を起こさない。

【０１４２】一方、エンジントルクＴｅからトーショナ
ルダンパのねじれ角（θｅ−θｃ）までの周波数特性を
図１４に示す。本実施の形態のように、エンジントルク
脈動によるドライブシャフトの振れを抑えるように補償
器を非振動的な特性に設定することで、ドライブシャフ
トのみならずダンパのねじれ振動も抑制することができ
るため、車両振動及び騒音をより効果的に抑制すること
ができることがわかる。また、エンジンモータリング時
のダンパねじれ振動の時間応答を図１６に示す。

【０１４３】従来技術と本実施の形態との関係について
説明する。従来技術は、本実施の形態においてエンジン
トルクからドライブシャフトねじれ角までの伝達特性が
０になるように設定していることと同等である。すなわ
ち、Ｇ０（ｓ）＝０と設定した場合に相当する。従来技
術ではエンジントルクからドライブシャフトのねじれ角
までの伝達特性は常に０であり、これを任意の特性に設
定する手段は存在しない。

【０１４４】しかしながらこのように設定すると、エン
ジントルクからドライブシャフトねじれ角までのゲイン
は大幅に低減される（図１４の細実線）が、エンジント
ルクからダンパねじれ角までの伝達特性のゲインは逆に
増加し、ダンパのねじれ振動が悪化することがわかる
（図１５の細実線）。

【０１４５】本実施の形態では、エンジントルクからド
ライブシャフトねじれ角までの伝達特性を適切に設定す
ることで、エンジントルクからダンパねじれ角までの伝
達特性の悪化を防止することができる。

【０１４６】本実施の形態と従来技術とでモータジェネ
レータＭＧ２による制振トルクがどのように変化するか
を図１８に示す。

【０１４７】モータトルクの変動に対し、駆動系弾性要
素のねじれ振動を抑制するモータ制御方式（例えば、特
願２０００−３４６９９２等）を構成する場合がある。
その場合には、伝達関数Ｇ１２（ｓ）の特性としてフィ
ードバック制御系を構成した閉ループ特性を用いること
で実現できる。この時の構成を図１７に示す。

【０１４８】図１７に示すように、本実施の形態は、図
１３の制御装置にモータジェネレータＭＧ２の回転速度
が入力トルクとなるように補償するモータジェネレータ
ＭＧ２の補償器６８と、モータジェネレータＭＧ２の指
令トルクと補償器６８出力とを加算する加算器７０とを
更に付加したものである。

【０１４９】上記の実施の形態では、モータジェネレー
タＭＧ２を用いた補償法について説明したが、モータジ
ェネレータＭＧ１を用いて補償することも可能である。

【０１５０】また、本実施の形態では、内燃機関と２つ
のモータジェネレータを利用したハイブリッド車両を用
いた例について説明したが、内燃機関と少なくとも１個
のモータから構成されるハイブリッド車両でも実現可能
である。また、トランスミッションも、遊星歯車機構に
限らず他の動力伝達機構も利用することができる。

【０１５１】エンジンの発生するトルクを検出できる状
態量から推定し、エンジントルクを入力、弾性要素のね
じれ角を出力とする駆動系弾性要素のねじれ特性を考慮
した動特性が非振動的に変更可能とする補償器に入力
し、その出力である制振トルクをモータに入力する。エ
ンジントルクから弾性要素のねじれ角までの特性を非振
動的にすることで、ねじれ振動を抑制することが可能と
なる。またそれに伴い騒音の低減もできる。また、頻繁
にエンジンの始動・停止を繰り返し走行するハイブリッ
ド車両において、エンジンを駆動源として走行する時
（特にエンジン始動・停止の過渡時）に、エンジンのト
ルク脈動及びトルク変動により発生するドライブシャフ
ト等駆動系のねじれ振動を抑制し、車両に発生する振動
及び騒音を低減することができる。

【０１５２】

【発明の効果】以上説明したように第１及び第２の発明
によれば、低回転域または停止時でのクランク軸の絶対
値を高精度で推定することができるので、このように精
度良く推定されたクランク軸の絶対角度をエンジン制御
及びモータ制御の少なくとも一方に用いることで、精度
のよい制御を行なうことができる、という効果が得られ
る。

【０１５３】また、第３及び第４のの発明によれば、車
両駆動系の特性を非振動的に設定する補償手段の出力に
基づいて電動機を制御しているので、エンジンが発生す
る脈動トルク等によるドライブシャフト等がねじれるの
を防止し、車両の振動を防止することができる、という
効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用可能なハイブリッド車両の構成を
示す概略図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態を示すブロック図で
ある。

【図３】Ｇ信号及びＮｅ信号を示す線図である。

【図４】図１に示したハイブリッド車両のエンジン−第
１のモータジェネレータの振動モデルを示す図である。

【図５】第１の実施の形態におけるエンジントルクを外
乱として扱ったときのトーショナルダンパのねじれを考
慮したクランク角推定ルーチンを示す流れ図である。

【図６】本発明の第２の実施の形態を示すブロック図で
ある。

【図７】モータリング時のエンジントルク変動を示す線
図である。

【図８】エンジン始動時のクランク角とエンジン回転数
との変化を示す線図であり、上図の実線はクランク角度
推定値、階段状の実線の頂点（○印）はクランク角の真
値を示し、下図の実線はエンジン回転数を示す。

【図９】エンジン停止時のクランク角推定結果を示す線
図である。

【図１０】本発明の第３の実施の形態を示すブロック図
である。

【図１１】エンジントルク推定値をねじれ角推定に用い
た場合のトーショナルダンパのねじれを考慮したクラン
ク角推定スーチンを示す流れ図である。

【図１２】図１に示したハイブリッド車両の振動モデル
を示す図である。

【図１３】本発明の第４の実施の形態を示すブロック図
である。

【図１４】従来技術、制御無しの場合、第４の実施の形
態の制御を行なった場合の周波数特性（Ｔｅ→（θmg２
−θtire））を示す線図である。

【図１５】従来技術、制御無しの場合、第４の実施の形
態の制御を行なった場合の周波数特性（Ｔｅ→（θe−
θｃ））を示す線図である。

【図１６】従来技術（破線）と第４の実施の形態（実
線）の制御を行なった場合のトーショナルダンパのねじ
れ振動の変化を示す線図である。

【図１７】本発明の第５の実施の形態を示すブロック図
である。

【図１８】従来技術（破線）と第４の実施の形態（実
線）の制御を行なった場合のモータジェネレータＭＧ２
の制振トルクの変化を示す線図である。

【符号の説明】

１２ 動力分割機構としての遊星歯車 １４ 弾性緩衝機構としてのトーショナルダンパ ２０ クランクポジションセンサ ２２ カムポジションセンサ ３２ クランク角演算回路 ３６ モータジェネレータコントローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ６０Ｋ 6/04 ５５３ Ｂ６０Ｌ 11/14 ＺＨＶ Ｂ６０Ｌ 11/14 ＺＨＶ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６２Ｃ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６２ ３６２Ｓ ３６４Ａ ３６４ Ｂ６０Ｋ 6/04 (72)発明者 伊藤 嘉昭 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 佐藤 栄次 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 3G084 BA02 DA04 DA25 EA07 EA08 EA11 EC02 FA38 FA39 3G093 AA07 BA14 BA27 DA07 DB28 EA02 5H115 PA01 PA05 PC06 PG04 PI21 PI24 PU10 PU24 PU28 QI04 QN03 RE02 RE03 RE05 SE03 SE05 TB10 TE02 TE05 TE10

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンと、エンジンの出力軸に入力軸
   が連結された動力伝達機構と、動力伝達機構の出力軸に
   連結された少なくとも１つの電動機と、を有するハイブ
   リッド車両を制御するハイブリッド車両の制御装置であ
   って、 エンジンクランク軸の角度基準点を検出するエンジンク
   ランク角度基準点検出手段と、 電動機の回転角度を検出する回転角度検出手段と、 電動機の回転角度とエンジンクランク角度基準点信号と
   からエンジンクランク軸の絶対角度を推定するクランク
   角推定手段と、 推定されたクランク軸の絶対角度に基づいて前記エンジ
   ン及び前記電動機の少なくとも一方を制御する制御手段
   と、 を含むハイブリッド車両の制御装置。
2. 【請求項２】 エンジンと、エンジンの出力軸に入力軸
   が連結された弾性緩衝機構と、弾性緩衝機構の出力軸に
   連結された少なくとも１つの電動機と、を有するハイブ
   リッド車両を制御するハイブリッド車両の制御装置であ
   って、 エンジンクランク軸の角度基準点を検出するエンジンク
   ランク角度基準点検出手段と、 電動機の回転角度を検出する回転角度検出手段と、 弾性緩衝機構のねじれ角を推定するねじれ角推定手段
   と、 電動機の回転角度、ねじれ角の推定値、及びエンジンク
   ランク角度基準点信号からクランク軸の絶対角度を推定
   するクランク角度推定手段と、 推定されたクランク軸の絶対角度に基づいて前記エンジ
   ン及び前記電動機の少なくとも一方を制御する制御手段
   と、 を含むハイブリッド車両の制御装置。
3. 【請求項３】 前記ねじれ角推定手段は、回転角度検出
   手段で検出された回転角度信号と電動機トルクとを入力
   として弾性緩衝機構のねじれ角を推定する請求項２に記
   載のハイブリッド車両の制御装置。
4. 【請求項４】 エンジンが発生するトルクを推定するエ
   ンジントルク推定手段を更に設け、前記ねじれ角推定器
   は、回転角度検出手段で検出された回転角度信号、電動
   機トルク、及びエンジントルク推定値を入力として弾性
   緩衝機構のねじれ角を推定する請求項２に記載のハイブ
   リッド車両の制御装置。
5. 【請求項５】 エンジンと、エンジンの出力軸に入力軸
   が連結された動力伝達機構と、動力伝達機構の出力軸に
   連結された少なくとも１つの電動機と、を有するハイブ
   リッド車両を制御するハイブリッド車両の制御装置であ
   って、 エンジンのクランク軸の絶対角度を推定する角度推定手
   段と、 クランク軸の絶対角度からエンジンが発生するトルクを
   推定するエンジントルク推定手段と、 車両駆動系の特性を非振動的に設定する補償手段と、 前記補償手段の出力に基づいて前記電動機を制御する制
   御手段と、 を含むハイブリッド車両の制御装置。
6. 【請求項６】 エンジンと、エンジンの出力軸に入力軸
   が連結された動力伝達機構と、動力伝達機構の出力軸に
   連結された少なくとも１つの電動機と、を有するハイブ
   リッド車両を制御するハイブリッド車両の制御装置であ
   って、 エンジンが発生するトルクを推定するエンジントルク推
   定手段と、 車両駆動系の特性を非振動的に設定する補償手段と、 前記補償手段の出力に基づいて前記電動機を制御する制
   御手段と、 を含むハイブリッド車両の制御装置。