JP2007210409A - 車両および車両の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電動機から出力するトルクを補正する必要が生じても電動機に接続されたギヤ機構から異音が発生するのを抑制すると共に駆動軸に出力すべきトルクを出力する。
【解決手段】ギヤ機構を介して駆動軸に接続された第２モータから出力すべき仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐが負側で値０近傍の所定範囲内のとき、エンジンの目標回転数Ｎｅ＊が現在の回転数Ｎｅ未満のときには仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐが所定範囲から負の方向に外れるまで第１モータのトルク指令Ｔｍ１＊を計算する際に用いるフィードバック制御の関係式におけるゲインｋ１，ｋ２を大きくしてトルク指令Ｔｍ１＊を再計算すると共にトルク指令Ｔｍ１＊と要求トルクＴｒ＊とに基づいて仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを再計算する（Ｓ１５０〜Ｓ２００）。そして、エンジンのフューエルカット時には正側の補正トルクＴａを仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐに加えてトルク指令Ｔｍ２＊を設定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、車軸に出力される動力により走行する車両および内燃機関と該内燃機関の出力軸と車軸に連結された駆動軸とに接続され電力と動力の入出力により該駆動軸へのトルクの入出力を伴って前記内燃機関を任意の回転数で運転して該内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と動力を入出力可能な電動機とギヤ機構により前記電動機の回転軸と前記駆動軸とを接続して両軸間の動力の伝達を行なうギヤ式動力伝達手段とを備える車両の制御方法に関する。

従来、この種の車両としては、エンジンと、エンジンのクランクシャフトにキャリアが接続されると共に駆動軸にリングギヤが接続された遊星歯車機構と、この遊星歯車機構のサンギヤに接続された第１のモータジェネレータと、ギヤ機構を介して駆動軸に接続された第２モータジェネレータとを備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この車両では、第２モータジェネレータの出力トルクがゼロ付近にあるときには出力トルクがゼロ付近から外れるよう第２モータジェネレータを制御し、第２モータジェネレータの出力トルクの正負が反転するときにはなまし処理を用いて第２モータジェネレータを制御することにより、ギヤ機構から歯打ち音が発生するのを抑制するものとしている。
特開２００４−２５４４３４号公報

上述した構成の車両では、エンジンへの燃料噴射を停止する際などエンジンから出力するトルクが急変すると、駆動軸にトルク変動が作用する場合がある。駆動軸に生じるトルク変動は第２モータジェネレータから出力するトルクによってキャンセルすることができるが、こうした制御を実行しているときでも、第２モータジェネレータから出力するトルクの正負が反転することに起因してギヤ機構から歯打ち音が発生したり、駆動軸に要求される要求動力とは異なる動力が出力されないようにすることが望ましい。

本発明の車両および車両の制御方法は、電動機から出力するトルクを補正する必要が生じても電動機に接続されたギヤ機構に異音が発生するのを抑制することを目的の一つとする。また、本発明の車両および車両の制御方法は、駆動軸に要求される要求動力に対応することを目的の一つとする。

本発明の車両および車両の制御方法は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。

本発明の車両は、
車軸に出力される動力により走行する車両であって、
内燃機関と、
該内燃機関の出力軸と前記車軸に連結された駆動軸とに接続され、電力と動力の入出力により該駆動軸へのトルクの入出力を伴って前記内燃機関を任意の回転数で運転して該内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、
動力を入出力可能な電動機と、
ギヤ機構により前記電動機の回転軸と前記駆動軸とを接続して両軸間の動力の伝達を行なうギヤ式動力伝達手段と、
前記駆動軸に要求される要求動力を設定する要求動力設定手段と、
前記設定された要求動力に基づいて前記内燃機関の目標回転数と目標トルクとからなる目標運転ポイントを設定する目標運転ポイント設定手段と、
前記設定された目標回転数で前記内燃機関を運転するための前記電力動力入出力手段の目標駆動状態を設定する目標駆動状態設定手段と、
通常時には前記設定された目標駆動状態で前記電力動力入出力手段が駆動されて前記設定された目標運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記設定された要求動力が前記駆動軸に出力されるよう該内燃機関と該電力動力入出力手段と前記電動機とを駆動制御する通常時制御を実行し、前記通常時制御を実行すると前記電動機から出力するトルクが値０近傍の所定範囲内となる非通常時には前記目標駆動状態の変更を伴って該電動機から出力するトルクが該所定範囲外となると共に前記設定された要求動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と該電動機とを駆動制御する非通常時制御を実行し、前記通常時制御あるいは前記非通常時制御を実行している最中に所定の条件が成立したときには前記電動機から出力するトルクを補正して該電動機を駆動制御する電動機トルク補正制御を実行する制御手段と
を備えることを要旨とする。

この本発明の車両では、駆動軸に要求される要求動力に基づいて内燃機関の目標回転数と目標トルクとからなる目標運転ポイントを設定し、目標回転数で内燃機関を運転するための電力動力入出力手段の目標駆動状態を設定し、通常時には目標駆動状態で電力動力入出力手段が駆動されて目標運転ポイントで内燃機関が運転されると共に要求動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを駆動制御する通常制御を実行し、通常時制御を実行すると電動機から出力するトルクが値０近傍の所定範囲内となる非通常時には目標駆動状態の変更を伴って電動機から出力するトルクが所定範囲外となると共に要求動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを駆動制御する非通常制御を実行し、通常時制御あるいは非通常時制御を実行している最中に所定の条件が成立したときには電動機から出力するトルクを補正して電動機を駆動制御する電動機トルク補正制御を実行する。したがって、電動機から出力するトルクを値０近傍の所定範囲外としておくことにより、電動機トルク補正制御により電動機から出力するトルクを補正するものとしても電動機から出力するトルクの符号が変化するのを回避することができるから、電動機に接続されたギヤ機構から異音が発生するのを抑制することができる。また、目標駆動状態の変更を伴って電力動力入出力手段を駆動するから、要求動力に対応しながら電動機から出力するトルクを所定範囲外とすることができる。

こうした本発明の車両において、前記所定の条件は、前記内燃機関から出力するトルクが急変する条件であり、前記制御手段は、前記電動機トルク補正制御として前記内燃機関から出力するトルクの急変に伴って前記駆動軸に作用するトルク変動が抑制されるよう前記電動機から出力するトルクを補正して制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、内燃機関から出力するトルクの急変に起因して駆動軸にトルクショックが発生するのを抑制することができる。この場合、前記所定の条件は、前記内燃機関への燃料噴射を停止する条件であるものとすることもできる。

また、本発明の車両において、前記目標駆動状態設定手段は、前記内燃機関が前記目標回転数で回転するようフィードバック制御により前記目標駆動状態を設定する手段であり、前記制御手段は、前記非通常時制御として前記フィードバック制御で用いるゲインを変更して前記目標駆動状態を設定する手段であるものとすることもできるし、前記目標駆動状態設定手段は、前記内燃機関が前記目標回転数で回転するようフィードバック制御により前記目標駆動状態を設定する手段であり、前記制御手段は、前記非通常時制御として前記目標回転数を変更して前記フィードバック制御により前記目標駆動状態を設定する手段であるものとすることもできる。前者の場合、内燃機関の目標運転ポイントを変更することなしに要求動力に対応しながら電動機から出力するトルクを所定範囲外とすることができる。

本発明の車両において、前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第３の軸の３軸に接続され、該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の１軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記第３の軸に動力を入出力可能な発電機とを備えるものとすることもできるし、前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸に接続された第１の回転子と前記駆動軸に接続された第２の回転子とを有し、該第１の回転子と該第２の回転子との電磁的な作用により該第１の回転子と該第２の回転子とを相対的に回転させる対回転子電動機であるものとすることもできる。

本発明の車両の制御方法は、
内燃機関と、該内燃機関の出力軸と車軸に連結された駆動軸とに接続され電力と動力の入出力により該駆動軸へのトルクの入出力を伴って前記内燃機関を任意の回転数で運転して該内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、動力を入出力可能な電動機と、ギヤ機構により前記電動機の回転軸と前記駆動軸とを接続して両軸間の動力の伝達を行なうギヤ式動力伝達手段と、を備える車両の制御方法であって、
（ａ）前記駆動軸に要求される要求動力を設定し、
（ｂ）前記設定された要求動力に基づいて前記内燃機関の目標回転数と目標トルクとからなる目標運転ポイントを設定し、
（ｃ）前記設定された目標回転数で前記内燃機関を運転するための前記電力動力入出力手段の目標駆動状態を設定し、
（ｄ）通常時には前記設定された目標駆動状態で前記電力動力入出力手段が駆動されて前記設定された目標運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記設定された要求動力が前記駆動軸に出力されるよう該内燃機関と該電力動力入出力手段と前記電動機とを駆動制御する通常時制御を実行し、前記通常時制御を実行すると前記電動機から出力するトルクが値０近傍の所定範囲内となる非通常時には前記目標駆動状態の変更を伴って該電動機から出力するトルクが該所定範囲外となると共に前記設定された要求動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と該電動機とを駆動制御する非通常時制御を実行し、前記通常時制御あるいは前記非通常時制御を実行している最中に所定の条件が成立したときには前記電動機から出力するトルクを補正して該電動機を駆動制御する電動機トルク補正制御を実行する
を備えることを要旨とする。

本発明の車両の制御方法によれば、駆動軸に要求される要求動力に基づいて内燃機関の目標回転数と目標トルクとからなる目標運転ポイントを設定し、目標回転数で内燃機関を運転するための電力動力入出力手段の目標駆動状態を設定し、通常時には目標駆動状態で電力動力入出力手段が駆動されて目標運転ポイントで内燃機関が運転されると共に要求動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを駆動制御する通常制御を実行し、通常時制御を実行すると電動機から出力するトルクが値０近傍の所定範囲内となる非通常時には目標駆動状態の変更を伴って電動機から出力するトルクが所定範囲外となると共に要求動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを駆動制御する非通常制御を実行し、通常時制御あるいは非通常時制御を実行している最中に所定の条件が成立したときには電動機から出力するトルクを補正して電動機を駆動制御する電動機トルク補正制御を実行する。したがって、電動機から出力するトルクを値０近傍の所定範囲外としておくことにより、電動機トルク補正制御により電動機から出力するトルクを補正するものとしても電動機から出力するトルクの符号が変化するのを回避することができるから、電動機に接続されたギヤ機構から異音が発生するのを抑制することができる。また、目標駆動状態の変更を伴って電力動力入出力手段を駆動するから、要求動力に対応しながら電動機から出力するトルクを所定範囲外とすることができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例であるハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にダンパ２８を介して接続された３軸式の動力分配統合機構３０と、動力分配統合機構３０に接続された発電可能なモータＭＧ１と、動力分配統合機構３０に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに取り付けられた減速ギヤ３５と、この減速ギヤ３５に接続されたモータＭＧ２と、車両の駆動系全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット７０とを備える。

エンジン２２は、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関であり、エンジン２２の運転状態を検出する各種センサから信号を入力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により燃料噴射制御や点火制御，吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によりエンジン２２を運転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用電子制御ユニット７０に出力する。

動力分配統合機構３０は、外歯歯車のサンギヤ３１と、このサンギヤ３１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ３２と、サンギヤ３１に噛合すると共にリングギヤ３２に噛合する複数のピニオンギヤ３３と、複数のピニオンギヤ３３を自転かつ公転自在に保持するキャリア３４とを備え、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３４とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構３０は、キャリア３４にはエンジン２２のクランクシャフト２６が、サンギヤ３１にはモータＭＧ１が、リングギヤ３２にはリングギヤ軸３２ａを介して減速ギヤ３５がそれぞれ連結されており、モータＭＧ１が発電機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ３１側とリングギヤ３２側にそのギヤ比に応じて分配し、モータＭＧ１が電動機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力とサンギヤ３１から入力されるモータＭＧ１からの動力を統合してリングギヤ３２側に出力する。リングギヤ３２に出力された動力は、リングギヤ軸３２ａからギヤ機構６０およびデファレンシャルギヤ６２を介して、最終的には車両の駆動輪６３ａ，６３ｂに出力される。

モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ４１，４２を介してバッテリ５０と電力のやりとりを行なう。インバータ４１，４２とバッテリ５０とを接続する電力ライン５４は、各インバータ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，ＭＧ２のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ５０は、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータＭＧ１，ＭＧ２により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ５０は充放電されない。モータＭＧ１，ＭＧ２は、いずれもモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０により駆動制御されている。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子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などが入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ４０は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。

バッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２によって管理されている。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば、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端子間電圧，バッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン５４に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流，バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１からの電池温度Ｔｂなどが入力されており、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。なお、バッテリＥＣＵ５２では、バッテリ５０を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量（ＳＯＣ）も演算している。

ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット７０には、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号，シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，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ポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、前述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。

こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０は、運転者によるアクセルペダル８３の踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるように、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが運転制御される。エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にエンジン２２から出力される動力のすべてが動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されてリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ５０の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転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から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御する充放電運転モード、エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸３２ａに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。

次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作について説明する。図２は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により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。このルーチンは、所定時間毎（例えば数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。

駆動制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、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８８からの車速Ｖ，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，エンジン２２の回転数Ｎｅ，フューエルカットフラグＦｆｃなど制御に必要なデータを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、エンジン２２の回転数Ｎｅはクランクシャフト２６に取り付けられた図示しないクランクポジションセンサからの信号に基づいて計算されたものをエンジンＥＣＵ２４から通信により入力するものとした。また、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２は、回転位置検出センサ４３，４４により検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置に基づいて計算されたものをモータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。さらに、フューエルカットフラグＦｆｃは、エンジン２２へのフューエルカットの実行やその解除に伴って設定されたものをエンジンＥＣＵ２４により通信により入力するものとした。このフューエルカットフラグＦｆｃは、エンジンＥＣＵ２４によりエンジン２２へのフューエルカットの実行が開始されたときに値１が設定されフューエルカットの実行が解除されたときに値０が設定される。

こうしてデータを入力すると、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて車両に要求されるトルクとして駆動輪６３ａ，６３ｂに連結された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクＴｒ＊と車両に要求される要求パワーＰ＊とを設定する（ステップＳ１１０）。要求トルクＴｒ＊は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴｒ＊との関係を予め定めて要求トルク設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとが与えられると記憶したマップから対応する要求トルクＴｒ＊を導出して設定するものとした。図３に要求トルク設定用マップの一例を示す。要求パワーＰ＊は、設定した要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じたものとバッテリ５０が要求する充放電要求パワーＰｂ＊とロスＬｏｓｓとの和として計算することができる。なお、リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒは、車速Ｖに換算係数ｋを乗じることによって求めたり、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで割ることによって求めることができる。

要求トルクＴｒ＊と要求パワーＰ＊とを設定すると、設定した要求パワーＰ＊に基づいてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する（ステップＳ１２０）。この設定は、エンジン２２を効率よく動作させる動作ラインと要求パワーＰ＊とに基づいて行なわれる。エンジン２２の動作ラインの一例と目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する様子を図４に示す。図示するように、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊は、動作ラインと要求パワーＰ＊（Ｎｅ＊×Ｔｅ＊）が一定の曲線との交点により求めることができる。

次に、設定した目標回転数Ｎｅ＊とリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（Ｎｍ２／Ｇｒ）と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとを用いて次式（１）によりモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を計算する（ステップＳ１３０）。ここで、式（１）は、動力分配統合機構３０の回転要素に対する力学的な関係式である。動力分配統合機構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を図５に示す。図中、左のＳ軸はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１であるサンギヤ３１の回転数を示し、Ｃ軸はエンジン２２の回転数Ｎｅであるキャリア３４の回転数を示し、Ｒ軸はモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除したリングギヤ３２の回転数Ｎｒを示す。式（１）は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。なお、Ｒ軸上の２つの太線矢印は、モータＭＧ１から出力されたトルクＴｍ１がリングギヤ軸３２ａに作用するトルクと、モータＭＧ２から出力されるトルクＴｍ２が減速ギヤ３５を介してリングギヤ軸３２ａに作用するトルクとを示す。

Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/(Gr・ρ) (1)

モータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を計算すると、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊＊を計算する際に用いられる関係式における比例項のゲインｋ１に所定値ｋ１ｓｅｔを設定すると共に積分項のゲインｋ２に所定値ｋ２ｓｅｔを設定し（ステップＳ１４０）、設定したゲインｋ１，ｋ２を用いて計算した目標回転数Ｎｍ１＊と現在の回転数Ｎｍ１とに基づいて式（２）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を計算する（ステップＳ１５０）。式（２）は、モータＭＧ１を目標回転数Ｎｍ１＊で回転させるためのフィードバック制御における関係式であり、式（２）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。ここで、比例項のゲインｋ１として設定される所定値ｋ１ｓｅｔと積分項のゲインｋ２として設定される所定値ｋ２ｓｅｔは、エンジン２２をスムーズに目標回転数Ｎｅ＊で運転させるために適した値として設定されるものであり、エンジン２２やモータＭＧ１の特性に基づいて定めることができる。

Tm1*=前回Tm1*+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt (2)

モータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊とトルク指令Ｔｍ１＊とを計算すると、要求トルクＴｒ＊とトルク指令Ｔｍ１＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρを用いてモータＭＧ２から出力すべきトルクとしての仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを式（３）により計算する（ステップＳ１６０）。この式（３）は、前述した図５の共線図から容易に導き出すことができる。

Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr (3)

仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを計算すると、計算した仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐが所定値Ｔｒｅｆ以上で値０未満であるか否かを判定する（ステップＳ１７０）。ここで、所定値Ｔｒｅｆは、モータＭＧ２から出力すべき仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐに後述する補正トルクＴａを付加したときに仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐの正負が反転するかを判定するための閾値として設定されるものであり、設定される補正トルクＴａの大きさなどにより定められる。したがって、ステップＳ１７０の判定は、補正トルクＴａによって仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを補正してトルク指令Ｔｍ２＊を設定する必要が生じたときに、モータＭＧ２から出力するトルクの正負が反転し、減速ギヤ３５から歯打ち音が生じうるか否かを予測するものとなる。

仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐが負側で値０近傍の所定範囲内と判定されると、仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを補正トルクＴａによって補正したときにモータＭＧ２から出力するトルクの正負が反転すると判断し、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と入力した現在の回転数Ｎｅとを比較し（ステップＳ１８０）、目標回転数Ｎｅ＊が現在の回転数Ｎｅ未満と判定されたときには、上限値ｋ１ｍａｘ，ｋ２ｍａｘを上限として比例項のゲインｋ１を所定値Δｋ１だけ大きくすると共に積分項のゲインｋ２を所定値Δｋ２だけ大きくし（ステップＳ１９０，Ｓ２００）、ステップＳ１５０に戻ってステップＳ１５０〜Ｓ２００の処理を繰り返す。エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊が現在の回転数Ｎｅ未満のときにゲインｋ１，ｋ２を大きくすると、モータＭＧ１から出力されるトルクＴｍ１＊は負の方向に大きくなり、モータＭＧ１から出力されるトルクＴｍ１＊がリングギヤ軸３２ａに作用するトルク（−Ｔｍ１＊／ρ）は正の方向に大きくなる（図５参照）。すると、モータＭＧ１から出力されるトルクＴｍ１＊がリングギヤ軸３２ａに作用するトルクと要求トルクＴｒ＊との差分を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで割ったものとして計算される仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐは、負の方向に大きくなる。このようにして、仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐが負側で値０近傍の所定範囲から負の方向に外れるまでゲインｋ１，ｋ２を大きくしていく。したがって、補正トルクＴａを仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐに付加してモータＭＧ２を制御するものとしても、モータＭＧ２から出力されるトルクの正負は反転しないから、モータＭＧ２に接続された減速ギヤ３５に歯打ち音は発生しない。所定値Δｋ１，Δｋ２は、ゲインｋ１，ｋ２の変更を徐々に行なうためのものであり、エンジン２２やモータＭＧ１の特性などにより定められる。上限値ｋ１ｍａｘ，ｋ２ｍａｘは、エンジン２２を安定して目標回転数Ｎｅ＊に向けて回転変化させることができるゲインの上限値として設定されるものであり、エンジン２２やモータＭＧ１の特性などにより定められる。

こうしてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊，モータＭＧ２の仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを設定すると、入力したフューエルカットフラグＦｆｃの値を調べ（ステップＳ２１０）、フューエルカットフラグＦｆｃが値０と判定されると、仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐをそのままモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊に設定し（ステップＳ２３０）、フューエルカットフラグＦｆｃが値１と判定されると、フューエルカットフラグＦｆｃが値０から値１に変更されてからの経過時間ｔが所定時間ｔｒｅｆに至るまで（ステップＳ２２０）、入力したエンジン２２の回転数Ｎｅと経過時間ｔとに基づいてモータＭＧ２の補正トルクＴａを設定し（ステップＳ２４０）、設定した補正トルクＴａを仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐに加えたものをモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊に設定する（ステップＳ２５０）。定常時には、モータＭＧ１から出力されるトルクＴｍ１がリングギヤ軸３２ａに作用するトルクとモータＭＧ２から出力されるトルクＴｍ２が減速ギヤ３５を介してリングギヤ軸３２ａに作用するトルクとの和が要求トルクＴｒ＊となるよう仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを設定しこの仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐをトルク指令Ｔｍ２＊に設定することにより要求トルクＴｒ＊に対応するものとしているが、エンジン２２へのフューエルカットを実行した直後の過渡時には、フリクションによりエンジン２２から出力されるトルクＴｅが急激に変動してこの変動分がリングギヤ軸３２ａに作用する。補正トルクＴａは、エンジン２２へのフューエルカットによってリングギヤ軸３２ａに作用するトルク変動をモータＭＧ２によりキャンセルするために必要なトルクとして設定されるものであり、実施例では、エンジン２２の回転数Ｎｅに基づいて補正トルクＴａの基本値を設定すると共に経過時間ｔに基づいて補正係数を設定し、設定した補正トルクＴａに補正係数を乗じて求めたものを設定するものとした。エンジン２２の回転数Ｎｅと補正トルクＴａの基本値との関係の一例を図６に示し、経過時間ｔと補正係数との関係の一例を図７に示す。図示するように、補正トルクＴａは、回転数Ｎｅが大きくなるほど大きくなるよう設定される。これは、一般に、エンジン２２の回転数Ｎｅが大きいほどそのフリクションが大きくなるから、エンジン２２へのフューエルカットを実行したときにリングギヤ軸３２ａに作用するトルク変動も大きくなることに基づく。また、補正係数は、エンジン２２へのフューエルカットによってリングギヤ軸３２ａに作用するトルク変動の波形に対応するものである。

こうしてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊とモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊が設定されると、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に送信し、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ２６０）、本ルーチンを終了する。目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とによって示される運転ポイントで運転されるようにエンジン２２における燃料噴射制御や点火制御などの制御を行なう。また、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１が駆動されると共にトルク指令Ｔｍ２＊でモータＭＧ２が駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、モータＭＧ２から出力するトルク（仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐ）が負側で値０近傍の所定範囲内にあるとき、モータＭＧ１から出力すべきトルク指令Ｔｍ１＊を計算する際に用いるフィードバック制御の関係式におけるゲインｋ１，ｋ２を変更してモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を変更することによりモータＭＧ２の仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを負側で値０近傍の所定範囲内から負の方向に外すと共に要求トルクＴｒ＊がリングギヤ軸３２ａに出力されるよう制御するから、エンジン２２へのフューエルカットに伴ってリングギヤ軸３２ａに作用するトルク変動を補正トルクＴａをもってモータＭＧ２によりキャンセルしようとしたときにモータＭＧ２の出力トルクの正負が反転するのを回避することができる。この結果、減速ギヤ３５から歯打ち音が生じるのを抑制することができる。もとより、モータＭＧ２から出力するトルクを負側で値０近傍の所定範囲から負の方向に外した際にも要求トルクＴｒ＊をリングギヤ軸３２ａに出力することができる。しかも、トルク指令Ｔｍ１＊を計算する際に用いるフィードバック制御の関係式におけるゲインｋ１，ｋ２を変更するだけであるから、エンジン２２を図４に例示する動作ライン上の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とにより運転することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐが負側で値０近傍の所定範囲内にあるときには、トルク指令Ｔｍ１＊を計算する際に用いられるフィードバック制御の関係式におけるゲインｋ１，ｋ２の両方を変更することにより仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを負側で値０近傍の所定範囲外とするものとしたが、ゲインｋ１，ｋ２のいずれか一方を変更することにより仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを負側で値０近傍の所定範囲外とするものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐが負側で値０近傍の所定範囲内にあるときには、仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐが負側で値０近傍の所定範囲外となるまでトルク指令Ｔｍ１＊を計算する際に用いられるフィードバック制御の関係式におけるゲインｋ１，ｋ２を上限値ｋ１ｍａｘ，ｋ２ｍａｘの範囲内で所定値Δｋ１，Δｋ２ずつ徐々に変更するものとしたが、ゲインｋ１，ｋ２を上限値ｋ１ｍａｘ，ｋ２ｍａｘの近傍まで一度に変更するものとしても差し支えない。

実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐが負側で値０近傍の所定範囲内のとき、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊が現在の回転数Ｎｅよりも小さいときには仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐが負側で値０近傍の所定範囲から負の方向に外れるようモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を計算する際に用いられるフィードバック制御の関係式におけるゲインｋ１，ｋ２を変更するものとしたが、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊を変更するものとしてもよい。この場合の変形例の駆動制御ルーチンを図８に示す。この図８の駆動制御ルーチンでは、ステップＳ１２０でエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定すると、前述した式（１）によりモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を計算すると共に前述した式（２）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を計算し（ステップＳ３００）、計算したトルク指令Ｔｍ１＊を用いて前述した式（３）によりモータＭＧ２から出力すべき仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを計算し（ステップＳ３１０）、計算した仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐが所定値Ｔｒｅｆ以上で値０未満の範囲外にあると判定されたときには（ステップＳ３２０）、ステップＳ２１０以降の処理を実行して駆動制御ルーチンを終了し、仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐが所定値Ｔｒｅｆ以上で値０未満の範囲内にあると判定されたときには仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐが所定値Ｔｒｅｆ以上で値０未満の範囲外となるまで（ステップＳ３２０）、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を所定回転数ΔＮｅだけ減じて目標回転数Ｎｅ＊を再設定すると共に要求パワーＰ＊を変更した目標回転数Ｎｅ＊で割ったものを目標トルクＴｅ＊に再設定し（ステップＳ３３０）、ステップＳ３００に戻ってステップＳ３００〜Ｓ３３０の処理を繰り返す。エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を小さくすると、式（１）によりモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊も小さくなり、式（２）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊は負の方向に大きくなるから、モータＭＧ１から出力されるトルクＴｍ１＊がリングギヤ軸３２ａに作用するトルク（−Ｔｍ１＊／ρ）は正の方向に大きくなり（図５参照）、仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐは負の方向に大きくなる。このようにして、仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐが負側で値０近傍の所定範囲から負の方向に外れるまで目標回転数Ｎｅ＊を小さくしていくのである。これにより、実施例のハイブリッド自動車２０が奏する効果と同様の効果を奏することができる。なお、図８の駆動制御ルーチンでは、エンジン２２は図４に例示する動作ラインよりも回転数を減じた運転ポイントで運転されることになる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、減速ギヤ３５を用いてモータＭＧ２の動力を変速してリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、これに限られず、ギヤ機構によりモータＭＧ２からの動力をリングギヤ軸３２ａに伝達することができるものであれば、例えば、モータＭＧ２からの動力を２段以上の変速段をもって変速してリングギヤ軸３２ａに出力する変速機を用いるものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の動力を動力分配統合機構３０を介して駆動輪６３ａ，６３ｂに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図９の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、エンジン２２のクランクシャフト２６に接続されたインナーロータ１３２と駆動輪６３ａ，６３ｂに動力を出力する駆動軸に接続されたアウターロータ１３４とを有し、エンジン２２の動力の一部を駆動軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機１３０を備えるものとしてもよい。

以上、本発明の実施の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等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、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、車両の製造産業などに利用可能である。

本発明の一実施例であるハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。 実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により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。 要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。 エンジン２２の動作ラインの一例と目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊を設定する様子を示す説明図である。 動力分配統合機構３０の回転要素を力学的に説明するための共線図の一例を示す説明図である。 エンジン２２の回転数Ｎｅと補正トルクＴａの基本値との関係の一例を示すマップである。 経過時間ｔと補正係数との関係の一例を示すマップである。 変形例の駆動制御ルーチンを示すフローチャートである。 変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。

符号の説明

２０，１２０ 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 動力分配統合機構、３１ サンギヤ、３２ リングギヤ、３２ａ リングギヤ軸、３３ ピニオンギヤ、３４ キャリア、３５ 減速ギヤ、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２ インバータ、４３，４４ 回転位置検出センサ、５０ バッテリ、５１ 温度センサ、５２ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４ 電力ライン、６０ ギヤ機構、６２ デファレンシャルギヤ、６３ａ，６３ｂ 駆動輪、６４ａ，６４ｂ 車輪、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、８０ イグニッションスイッチ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、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 ブレーキペダルポジションセンサ、８８ 車速センサ、１３０ 対ロータ電動機、１３２ インナーロータ １３４ アウターロータ、２３０ 変速機、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (8)

1. 車軸に出力される動力により走行する車両であって、
   内燃機関と、
   該内燃機関の出力軸と前記車軸に連結された駆動軸とに接続され、電力と動力の入出力により該駆動軸へのトルクの入出力を伴って前記内燃機関を任意の回転数で運転して該内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、
   動力を入出力可能な電動機と、
   ギヤ機構により前記電動機の回転軸と前記駆動軸とを接続して両軸間の動力の伝達を行なうギヤ式動力伝達手段と、
   前記駆動軸に要求される要求動力を設定する要求動力設定手段と、
   前記設定された要求動力に基づいて前記内燃機関の目標回転数と目標トルクとからなる目標運転ポイントを設定する目標運転ポイント設定手段と、
   前記設定された目標回転数で前記内燃機関を運転するための前記電力動力入出力手段の目標駆動状態を設定する目標駆動状態設定手段と、
   通常時には前記設定された目標駆動状態で前記電力動力入出力手段が駆動されて前記設定された目標運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記設定された要求動力が前記駆動軸に出力されるよう該内燃機関と該電力動力入出力手段と前記電動機とを駆動制御する通常時制御を実行し、前記通常時制御を実行すると前記電動機から出力するトルクが値０近傍の所定範囲内となる非通常時には前記目標駆動状態の変更を伴って該電動機から出力するトルクが該所定範囲外となると共に前記設定された要求動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と該電動機とを駆動制御する非通常時制御を実行し、前記通常時制御あるいは前記非通常時制御を実行している最中に所定の条件が成立したときには前記電動機から出力するトルクを補正して該電動機を駆動制御する電動機トルク補正制御を実行する制御手段と
   を備える車両。
2. 請求項１記載の車両であって、
   前記所定の条件は、前記内燃機関から出力するトルクが急変する条件であり、
   前記制御手段は、前記電動機トルク補正制御として前記内燃機関から出力するトルクの急変に伴って前記駆動軸に作用するトルク変動が抑制されるよう前記電動機から出力するトルクを補正して制御する手段である
   車両。
3. 前記所定の条件は、前記内燃機関への燃料噴射を停止する条件である請求項２記載の車両。
4. 請求項１ないし３いずれか記載の車両であって、
   前記目標駆動状態設定手段は、前記内燃機関が前記目標回転数で回転するようフィードバック制御により前記目標駆動状態を設定する手段であり、
   前記制御手段は、前記非通常時制御として前記フィードバック制御で用いるゲインを変更して前記目標駆動状態を設定する手段である
   車両。
5. 請求項１ないし３いずれか記載の車両であって、
   前記目標駆動状態設定手段は、前記内燃機関が前記目標回転数で回転するようフィードバック制御により前記目標駆動状態を設定する手段であり、
   前記制御手段は、前記非通常時制御として前記目標回転数を変更して前記フィードバック制御により前記目標駆動状態を設定する手段である
   車両。
6. 前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第３の軸の３軸に接続され、該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の１軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記第３の軸に動力を入出力可能な発電機とを備える手段である請求項１ないし５いずれか記載の車両。
7. 前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸に接続された第１の回転子と前記駆動軸に接続された第２の回転子とを有し、該第１の回転子と該第２の回転子との電磁的な作用により該第１の回転子と該第２の回転子とを相対的に回転させる対回転子電動機である請求項１ないし５いずれか記載の車両。
8. 内燃機関と、該内燃機関の出力軸と車軸に連結された駆動軸とに接続され電力と動力の入出力により該駆動軸へのトルクの入出力を伴って前記内燃機関を任意の回転数で運転して該内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、動力を入出力可能な電動機と、ギヤ機構により前記電動機の回転軸と前記駆動軸とを接続して両軸間の動力の伝達を行なうギヤ式動力伝達手段と、を備える車両の制御方法であって、
   （ａ）前記駆動軸に要求される要求動力を設定し、
   （ｂ）前記設定された要求動力に基づいて前記内燃機関の目標回転数と目標トルクとからなる目標運転ポイントを設定し、
   （ｃ）前記設定された目標回転数で前記内燃機関を運転するための前記電力動力入出力手段の目標駆動状態を設定し、
   （ｄ）通常時には前記設定された目標駆動状態で前記電力動力入出力手段が駆動されて前記設定された目標運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記設定された要求動力が前記駆動軸に出力されるよう該内燃機関と該電力動力入出力手段と前記電動機とを駆動制御する通常時制御を実行し、前記通常時制御を実行すると前記電動機から出力するトルクが値０近傍の所定範囲内となる非通常時には前記目標駆動状態の変更を伴って該電動機から出力するトルクが該所定範囲外となると共に前記設定された要求動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と該電動機とを駆動制御する非通常時制御を実行し、前記通常時制御あるいは前記非通常時制御を実行している最中に所定の条件が成立したときには前記電動機から出力するトルクを補正して該電動機を駆動制御する電動機トルク補正制御を実行する
   車両の制御方法。
   

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