JP2008006945A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】歯車機構を有するフロント側駆動部を備えているハイブリッド車両において、駆動トルクが比較的小さい場合にエンジンのトルク変動に起因して歯車機構で歯打ち音が発生することを防止する。
【解決手段】エンジンの始動/停止要求が為されてステップS1の判断がYES(肯定)になると、ステップS2でフロント側駆動トルクTF が歯打ち音発生トルク領域Aの範囲内か否かを判断し、歯打ち音発生トルク領域Aの範囲内の場合にはステップS3以下を実行し、ステップS4でフロント側駆動トルクTF が歯打ち音発生トルク領域Aから外れるように前後輪のトルク分配を変更し、フロント側のモータジェネレータMG2のトルクを増大させてフロント側駆動トルクTF を大きくする。これにより、エンジンの始動・停止時の比較的大きなトルク変動に拘らず、フロント側駆動トルクTF がゼロ点を跨いで変化して歯車機構で歯打ち音が発生することが防止される。
【選択図】図5

Description

本発明はハイブリッド車両の制御装置に係り、特に、車両の駆動トルクが比較的小さい場合にエンジンのトルク変動に起因して歯打ち音が発生することを防止する技術に関するものである。
エンジンと、第1、第2の電動機と、エンジンの動力を第1電動機及び出力軸に分割する歯車式動力分割機構とを有する第1駆動部の動力により車両の前後輪の一方を駆動するとともに、第3電動機を有して構成される第2駆動部の動力により前後輪の他方を駆動するタイプのハイブリッド車両が提案されている(例えば、特許文献1参照)。このようなハイブリッド車両においては、エンジンを停止して第2電動機が発生する動力により前後輪の一方を駆動して走行するモータ二輪走行、エンジンと第2電動機との両方で前後輪の一方を駆動して走行するハイブリッド二輪走行、およびそれ等の各走行モードにおいて必要に応じて第3電動機の動力により前後輪の他方を駆動するモータ四輪走行、ハイブリッド四輪走行などが可能である。
特開2005−161961号公報
ところで、上記モータ走行とハイブリッド走行とを走行中に切り換えるために、走行中にエンジンの始動・停止を行うことが考えられるが、エンジンの始動或いは停止時には比較的大きなトルク変動が生じるため、第1駆動部のトルクが小さいと、そのエンジンのトルク変動により第1駆動部のトルクがゼロ点を跨いで変化する場合があり、歯車式動力分割機構で歯車のバックラッシにより歯打ち音が発生して快適性を損ねる恐れがある。
また、このようなハイブリッド車両においては、エンジンは一般に最適燃費で作動させられ、要求トルクに応じて第2電動機のトルク制御が行われるが、エンジンの回転速度が低いとトルク変動が大きくなるため、要求トルクが低くて第2電動機のトルクが0付近の場合に、エンジンが作動中であってもそのエンジンのトルク変動に起因して第1駆動部のトルクがゼロ点を跨いで変化し、同じく歯車式動力分割機構で歯車のバックラッシにより歯打ち音が発生することがある。
本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、エンジンや電動機、動力分割機構等の歯車機構を有する第1駆動部を備えているハイブリッド車両において、車両の駆動トルクが比較的小さい場合にエンジンのトルク変動に起因して歯車機構で歯打ち音が発生することを防止することにある。
かかる目的を達成するために、第1発明は、エンジン、第1電動機、および歯車機構を有して車両に駆動トルクを付与する第1駆動部を備えているハイブリッド車両の制御装置において、(a) 前記エンジンのトルク変動に起因して前記歯車機構が歯打ち音を発生する条件として前記第1駆動部のトルクに関して予め定められた歯打ち音発生条件を満足するか否かを判断する歯打ち音発生判断手段と、(b) その歯打ち音発生判断手段により前記歯打ち音発生条件を満足する旨の判断が為された場合に、前記第1駆動部のトルクがその歯打ち音発生条件から外れるように、前記第1電動機のトルクを変更するトルク変更手段と、(c) そのトルク変更手段による前記第1電動機のトルク変化に伴う車両の駆動トルクの変化を相殺するように、その第1電動機および前記エンジン以外の装置を用いてその車両の駆動トルクを制御する相殺手段と、を有することを特徴とする。
第2発明は、第1発明のハイブリッド車両の制御装置において、(a) 前記第1駆動部は、車両の前後輪の一方に駆動トルクを付与するもので、その第1駆動部とは別に設けられて前後輪の他方に駆動トルクを付与する第2駆動部を備えているとともに、車輪に制動トルクを付与する制動装置を有する一方、(b) 前記トルク変更手段は、前記第1駆動部のトルクが前記歯打ち音発生条件から外れるように前記第1電動機のトルクを増大させるもので、(c) 前記相殺手段は、前記第2駆動部による駆動トルクを低減するか、或いは前記制動装置によって制動トルクを付与することにより、前記車両の駆動トルクの変化を相殺することを特徴とする。
第3発明は、第2発明のハイブリッド車両の制御装置において、(a) 前記第2駆動部は、エネルギー回生可能な第2電動機を備えており、(b) 前記相殺手段は、前記第2駆動部による駆動トルクを低減するために、必要に応じて前記第2電動機にエネルギー回生させて制動トルクを発生させることを特徴とする。
第4発明は、第1発明〜第3発明の何れかのハイブリッド車両の制御装置において、(a) 前記歯打ち音発生条件は、前記エンジンが所定の作動状態で作動させられる場合に、前記第1電動機のトルクが予め定められた歯打ち音発生トルク領域の範囲内であることで、(b) 前記トルク変更手段は、前記第1電動機のトルクが前記歯打ち音発生トルク領域から外れるようにその第1電動機のトルクを変更するものであることを特徴とする。
第5発明は、第1発明〜第3発明の何れかのハイブリッド車両の制御装置において、(a) 前記エンジンの運転を停止し前記第1電動機の動力により車輪を駆動するモータ走行モードと、それ等のエンジンおよび第1電動機の両方を作動させて車輪を駆動するハイブリッド走行モードとを切り換える走行モード切換手段と、(b) 前記モータ走行モードと前記ハイブリッド走行モードとの切り換えに伴う前記エンジンの始動要求および停止要求の少なくとも一方を検出する始動・停止検出手段と、を備えている一方、(c) 前記歯打ち音発生条件は、前記始動・停止検出手段によって前記エンジンの始動要求または停止要求が検出された時に、前記第1駆動部のトルクが予め定められた歯打ち音発生トルク領域の範囲内であることで、(d) 前記トルク変更手段は、前記第1駆動部のトルクが前記歯打ち音発生トルク領域から外れるように前記第1電動機のトルクを変更するものであることを特徴とする。
第6発明は、第5発明のハイブリッド車両の制御装置において、(a) 前記第1駆動部は、車両の前後輪の一方に駆動トルクを付与するもので、その第1駆動部とは別に設けられて前後輪の他方に駆動トルクを付与する第2駆動部を備えている一方、(b) 前記第1駆動部と前記第2駆動部とのトルク分配を制御するトルク分配制御手段と、(c) 前記始動・停止検出手段によって前記エンジンの始動要求または停止要求が検出された時に、前記第1駆動部のトルクが予め定められた歯打ち音発生トルク領域の範囲内で、前記歯打ち音発生判断手段により前記歯打ち音発生条件を満足する旨の判断が為された場合に、前記第1駆動部のトルクが該歯打ち音発生トルク領域から外れるように、前記トルク分配制御手段によるトルク分配を変更する分配変更手段と、を有し、(d) その分配変更手段によって前記トルク変更手段および前記相殺手段が構成されていることを特徴とする。
第7発明は、第1発明〜第6発明の何れかのハイブリッド車両の制御装置において、(a) 前記第1駆動部は、車両の前後輪の一方に駆動トルクを付与するもので、その第1駆動部とは別に設けられて前後輪の他方に駆動トルクを付与する第2駆動部を備えており、(b) それ等の第1駆動部および第2駆動部の両方で駆動トルクを発生して走行する場合に、前記トルク変更手段は、その第1駆動部の駆動トルクを増大させて前記歯打ち音発生条件から外れるようにするとともに、要求駆動トルクに応じてその第1駆動部の駆動トルクを制御する一方、前記相殺手段は、前記第2駆動部の駆動トルクを前記トルク変更手段による前記第1駆動部の駆動トルクの増大量に応じて定まる一定の値に保持することを特徴とする。
第8発明は、第1発明〜第7発明の何れかのハイブリッド車両の制御装置において、(a) 前記トルク変更手段により前記第1電動機のトルクが変更された場合に車両挙動が不安定になることを検出または予測する車両挙動検出・予測手段と、(b) その車両挙動検出・予測手段によって車両挙動が不安定になることが検出または予測された場合に、前記トルク変更手段による前記第1電動機のトルクの変更を規制する変更規制手段と、を有することを特徴とする。
第9発明は、(a) エンジン、第1電動機、および歯車機構を有して車両の前後輪の一方に駆動トルクを付与する第1駆動部と、(b) その第1駆動部とは別に設けられて、車両の前後輪の他方に駆動トルクを付与する第2駆動部と、(c) 前記第1駆動部と前記第2駆動部とのトルク分配を制御するトルク分配制御手段と、を備えているハイブリッド車両の制御装置において、(d) 前記エンジンのトルク変動に起因して前記歯車機構が歯打ち音を発生する条件として前記第1駆動部のトルクに関して予め定められた歯打ち音発生条件を満足するか否かを判断する歯打ち音発生判断手段と、(e) その歯打ち音発生判断手段により前記歯打ち音発生条件を満足する旨の判断が為された場合に、前記第1駆動部のトルクがその歯打ち音発生条件から外れるように、前記トルク分配制御手段によるトルク分配を変更する分配変更手段と、を有することを特徴とする。
第1発明のハイブリッド車両の制御装置においては、歯打ち音発生判断手段により歯打ち音発生条件を満足する旨の判断が為された場合には、第1駆動部のトルクがその歯打ち音発生条件から外れるように第1電動機のトルクを変更するため、例えばエンジンの始動時や停止時等におけるエンジンのトルク変動に拘らず、第1駆動部のトルクがゼロ点を跨いで変化することを回避して、歯車機構の歯車のバックラッシにより歯打ち音が発生することを防止できる。また、その第1電動機のトルク変化に伴う車両の駆動トルクの変化を相殺するように、相殺手段によって第1電動機およびエンジン以外の装置を用いて車両の駆動トルクが制御されるため、歯打ち音の発生を防止するための第1電動機のトルク変化に起因して車両の駆動トルクが変化することが防止され、要求通りの駆動トルクが得られる。
第2発明は、第1駆動部が前後輪の一方に駆動トルクを付与するもので、その第1駆動部とは別に設けられて前後輪の他方に駆動トルクを付与する第2駆動部を備えているとともに、車輪に制動トルクを付与する制動装置を有する場合で、その第2駆動部による駆動トルクを低減するか、或いは制動装置によって制動トルクを付与することにより駆動トルクの変化を相殺するため、歯打ち音の発生を防止するための第1電動機のトルク変化に起因して車両の駆動トルクが変化することを適切に防止できる。
第3発明は、上記第2駆動部がエネルギー回生可能な第2電動機を備えている場合で、第2駆動部による駆動トルクを低減する際に、必要に応じてその第2電動機にエネルギー回生させて制動トルクを発生させるため、歯打ち音の発生を防止するために第1電動機のトルクを第2駆動部のトルクより大きな変化幅で増大させた場合でも、第2電動機のエネルギー回生により駆動トルクの変化を相殺することができる。
第4発明は、エンジンが所定の作動状態で作動させられる場合に第1電動機のトルクが予め定められた歯打ち音発生トルク領域の範囲内であることが歯打ち音発生条件として定められている場合で、その歯打ち音発生条件を満足する場合には、第1電動機のトルクがその歯打ち音発生トルク領域から外れるようにトルク変更手段によりその第1電動機のトルクが変更されるため、例えばエンジンがアイドル状態或いは最適燃費状態などで作動させられる際のトルク変動に起因して第1駆動部のトルクがゼロ点を跨いで変化することにより歯車機構の歯車のバックラッシで歯打ち音が発生することを防止することができる。
第5発明は、走行モード切換手段による走行モードの切り換えに伴ってエンジンが始動および停止させられるとともに、エンジンの始動要求または停止要求が検出された時に第1駆動部のトルクが予め定められた歯打ち音発生トルク領域の範囲内であることが歯打ち音発生条件として定められている場合で、その歯打ち音発生条件を満足する場合には、第1駆動部のトルクがその歯打ち音発生トルク領域から外れるようにトルク変更手段により第1電動機のトルクが変更されるため、エンジンの始動時或いは停止時のトルク変動に起因して第1駆動部のトルクがゼロ点を跨いで変化することにより歯車機構の歯車のバックラッシで歯打ち音が発生することを防止することができる。
第6発明は、第1駆動部が前後輪の一方に駆動トルクを付与するもので、その第1駆動部とは別に設けられて前後輪の他方に駆動トルクを付与する第2駆動部を備えているとともに、それ等の第1駆動部と第2駆動部とのトルク分配を制御するトルク分配制御手段を有する場合で、エンジンの始動要求または停止要求が検出された時に上記歯打ち音発生条件を満足する場合には、第1駆動部のトルクが歯打ち音発生トルク領域から外れるようにトルク分配制御手段によるトルク分配が変更されることにより、歯打ち音の発生が防止されるとともに要求通りの駆動トルクが発生させられる。すなわち、この場合は、トルク分配を変更するだけで、第1電動機のトルクを変更して歯打ち音の発生を防止しつつ、その第1電動機のトルク変化に伴う駆動トルクの変化を相殺するように第2駆動部のトルクが変更されるため、トルク変更手段および相殺手段を別々に構成する場合に比較して、制御が容易で装置が簡単且つ安価に構成される。
第7発明は、第1駆動部および第2駆動部の両方で駆動トルクを発生して走行する場合に、トルク変更手段は、第1駆動部の駆動トルクを増大させて歯打ち音発生条件から外れるようにするとともに、要求駆動トルクに応じてその第1駆動部の駆動トルクを制御する一方、相殺手段は、第2駆動部の駆動トルクをトルク変更手段による第1駆動部の駆動トルクの増大量に応じて定まる一定の値に保持するため、第1駆動部の駆動トルクが歯打ち音発生条件から外れるようにするために要求駆動トルクに応じて第1駆動部および第2駆動部のトルクをそれぞれ連続的に変化させる場合に比較して制御が容易になる。
第8発明は、トルク変更手段により第1電動機のトルクが変更された場合に車両挙動が不安定になることを検出または予測し、その場合にはトルク変更手段によって第1電動機のトルクを変更することが規制されるため、歯打ち音の発生を防止するためのトルク制御で車両挙動が不安定になることを回避し、或いは抑制することができる。
第9発明のハイブリッド車両の制御装置は、第1駆動部が前後輪の一方に駆動トルクを付与する第1駆動部と、その第1駆動部とは別に設けられて前後輪の他方に駆動トルクを付与する第2駆動部と、それ等の第1駆動部と第2駆動部とのトルク分配を制御するトルク分配制御手段とを有する場合で、歯打ち音発生判断手段により歯打ち音発生条件を満足する旨の判断が為された場合には、第1駆動部のトルクがその歯打ち音発生条件から外れるようにトルク分配制御手段によるトルク分配が分配変更手段によって変更されるため、例えばエンジンの始動時や停止時等におけるエンジンのトルク変動に拘らず、第1駆動部のトルクがゼロ点を跨いで変化することを回避して、歯車機構の歯車のバックラッシにより歯打ち音が発生することを防止できる。また、第1駆動部と第2駆動部とのトルク分配を変更するだけであるため、全体の駆動トルクは同じであり、歯打ち音の発生を防止するための第1駆動部のトルク変化に拘らず、車両全体としては要求通りの駆動トルクが得られる。すなわち、トルク分配制御手段によるトルク分配を変更する分配変更手段は、第1発明のトルク変更手段および相殺手段の機能を併せ持っているのであり、制御が容易で装置が簡単且つ安価に構成される。
本発明のハイブリッド車両は、第2発明のように第2駆動部を備えていることが望ましいが、第1駆動部だけでも差し支えない。すなわち、例えば歯打ち音の発生を防止するために第1駆動部のトルクを増大させた場合、制動装置によって車輪に制動トルクを付与することにより、駆動トルクの増加を相殺することができるのである。
第1駆動部は、少なくともエンジン、第1電動機、および歯車機構を有して構成されるが、主として発電機として用いられる第3電動機や有段或いは無段の変速機等を備えていても良いなど、種々のハイブリッド駆動部を採用できる。上記第1電動機や第2駆動部の第2電動機は、少なくとも電動モータとしての機能を有するものであれば良いが、電動モータおよび発電機の両方の機能を有するモータジェネレータが好適に用いられる。上記第3電動機は、発電機としての機能を有するだけでも良いが、電動モータおよび発電機の両方の機能を有するモータジェネレータを用いることもできる。
第1駆動部の歯車機構は、例えばエンジンの動力を出力部材および第3電動機に分割する動力分割用の遊星歯車装置、前後進を切り換える前後進切り換え用の遊星歯車装置、或いは変速比を段階的に変化させる遊星歯車式の自動変速機などで、必要に応じてクラッチやブレーキなどの断続装置が設けられる。本発明は、この歯車機構にダンパ等を介してエンジンが機械的に接続される場合に特に有効であるが、トルクコンバータ等の流体式伝動装置が介在させられている場合でも、エンジンのトルク変動で歯打ち音が発生する場合には、本発明が有効に適用され得る。
第2発明では第1電動機のトルクを増大させるようになっているが、第1発明の実施に際しては、第1電動機のトルクを減少させるようにしても良い。このような電動機のトルクの減少は、力行トルクを低減する場合だけでなく、電動機としてエネルギー回生が可能なモータジェネレータを採用した場合には、エネルギー回生のための回生制御により制動トルクを発生させる場合も含む。
第2発明の制動装置は、例えば油圧式や電動式のホイールブレーキなどで、電気信号により制動トルクを制御できるものであれば良い。
第2発明や第6発明、第9発明の第2駆動部は、単一の駆動源により左右の車輪に駆動トルクを付与するものでも良いが、左右の車輪に別々に駆動トルクを付与する一対の駆動源を備えている場合でも良い。駆動源としては、例えば電動モータが用いられるが、回生制御によるエネルギー回生が可能なモータジェネレータを採用することが望ましい。
第4発明では、エンジンが所定の作動状態で作動させられる時に、第1電動機のトルクが所定の歯打ち音発生トルク領域の範囲内か否かによって歯打ち音が発生するか否かを判断するが、エンジンの作動状態に応じてエンジントルクが一義的に定まる場合には、そのエンジントルクも含めた第1駆動部の全体のトルクが所定の歯打ち音発生トルク領域の範囲内か否かによって判断することも可能で、その場合も第4発明の一実施態様である。すなわち、(a) 前記歯打ち音発生条件は、前記エンジンが所定の作動状態で作動させられる場合に、前記第1駆動部のトルクが予め定められた歯打ち音発生トルク領域の範囲内であることで、(b) 前記トルク変更手段は、前記第1駆動部のトルクが前記歯打ち音発生トルク領域から外れるように前記第1電動機のトルクを変更するように構成されても良いのである。
上記エンジンの所定の作動状態は、例えばスロットル弁開度が全閉のアイドル状態や、最適燃費となる作動状態などで、複数の作動状態で本発明を実施する場合には、その作動状態に応じて上記歯打ち音発生トルク領域が別々に設定されるようにすることが望ましい。
第5発明では、エンジンの始動時または停止時に、第1駆動部のトルクが所定の歯打ち音発生トルク領域の範囲内か否かによって歯打ち音が発生するか否かを判断するが、エンジンの始動時にはエンジントルク=0であるため、第1電動機のトルクが第1駆動部のトルクになる一方、エンジンを停止させる際も、例えばエンジンがアイドル状態或いは最適燃費作動状態等の一定の作動状態で作動させられている場合には、その作動状態に応じてエンジントルクが一義的に定まるため、エンジントルクを差し引いて定められた歯打ち音発生トルク領域と第1電動機のトルクとを比較して判断することも可能であり、このように第1電動機のトルクに基づいて歯打ち音の発生判断を行う場合も第5発明の一実施態様である。すなわち、(a) 前記歯打ち音発生条件は、前記始動・停止検出手段によって前記エンジンの始動要求または停止要求が検出された時に、前記第1電動機のトルクが予め定められた歯打ち音発生トルク領域の範囲内であることで、(b) 前記トルク変更手段は、前記第1電動機のトルクが前記歯打ち音発生トルク領域から外れるようにその第1電動機のトルクを変更するように構成されても良いのである。
第6発明は、エンジンの始動時または停止時のトルク変動に起因する歯打ち音の発生を防止するために前後輪のトルク分配を変更するもので、第9発明の一実施態様であるが、第9発明の実施に際しては、例えば(a) 前記歯打ち音発生条件は、前記エンジンが所定の作動状態で作動させられる場合に、前記第1電動機のトルクが予め定められた歯打ち音発生トルク領域の範囲内であることで、(b) 前記分配変更手段は、前記第1電動機のトルクが前記歯打ち音発生トルク領域から外れるように前記トルク分配制御手段によるトルク分配を変更するように構成される。また、(a) 前記歯打ち音発生条件は、前記エンジンが所定の作動状態で作動させられる場合に、前記第1駆動部のトルクが予め定められた歯打ち音発生トルク領域の範囲内であることで、(b) 前記分配変更手段は、前記第1駆動部のトルクが前記歯打ち音発生トルク領域から外れるように前記トルク分配制御手段によるトルク分配を変更するように構成することもできる。
第6発明や第9発明のトルク分配制御手段は、例えば第1駆動部側のトルク分配比a(0<a≦1)と第2駆動部側のトルク分配比b(0≦b<1、a+b=1)とを連続的に変化させるように構成され、分配変更手段も、例えばそれ等の分配比a、bを各設定範囲内で変更するように構成されるが、例えば第2駆動部側で制動トルクを発生させる場合をマイナスとして、トルク分配比bをマイナス側まで拡大して設定できるようにするとともに、a+b=1となるようにトルク分配比aを1より大きな値まで設定できるようにすることも可能である。何れにしても、第1駆動部および第2駆動部を合わせた駆動トルクが要求駆動トルクとなるように、トルク分配比等に応じて駆動トルクを分配すれば良く、第2駆動部側の駆動トルクがマイナスの場合は、その分だけ第1駆動部側の駆動トルクを増大させれば良い。
また、上記分配変更手段は、第1駆動部のトルクが歯打ち音発生条件から外れることを条件として、上記トルク分配比aおよびbを一定の値とすることも可能で、例えばa=1、b=0とし、第1駆動部のみで走行するようにしても良い。
第7発明では、例えば第1駆動部の駆動トルクの増大量を先に決めて、その増大量に応じて第2駆動部の駆動トルクが定められるように構成されるが、第2駆動部の駆動トルクを例えば0等の予め定められた設定値まで低下させた場合に、その低下量に応じて第1駆動部の駆動トルクを増大させることにより歯打ち音発生条件から外れるか否かを判断し、歯打ち音発生条件から外れる場合には、トルク変更手段によってその増大量だけ第1駆動部の駆動トルクを増大させる一方、相殺手段は、第2駆動部の駆動トルクを上記設定値とするようにしても良い。要するに、相殺手段は、結果的にトルク変更手段による第1駆動部の駆動トルクの増大を相殺できるものであれば良い。
第8発明の車両挙動検出・予測手段は、例えば複数の車輪速度に差が生じて車両の挙動が実際に不安定になったことを検出したり、不安定になりそうなことを予測したり、或いは路面の摩擦係数μや勾配等の走行環境、操舵角や車速などの運転状態などから、第1駆動部等のトルクを変更した場合に車両の挙動が不安定になることを予測したりするように構成される。
上記車両挙動検出・予測手段によって車両挙動が不安定になることが検出または予測された場合に、トルク変更手段による第1電動機のトルクの変更を規制する変更規制手段は、例えばトルク変更手段による第1電動機のトルクの変更を禁止或いは中止するように構成されるが、そのトルクの変更量を所定値以下、或いは所定割合以下等に制限するだけでも良いし、トルクの変更を通常よりも小さな変化速度で緩やかに行うようにするだけでも良いなど、種々の態様が可能である。
第9発明のように、分配変更手段によりトルク分配を変更する場合も、(a) その分配変更手段によりトルク分配が変更された場合に車両挙動が不安定になることを検出または予測する車両挙動検出・予測手段と、(b) その車両挙動検出・予測手段によって車両挙動が不安定になることが検出または予測された場合に、前記分配変更手段によるトルク分配の変更を規制する変更規制手段と、を設けることが望ましい。変更規制手段は、例えば分配変更手段によるトルク分配の変更を禁止或いは中止するように構成されるが、そのトルク分配の変更量を所定値以下、或いは所定割合以下等に制限するだけでも良いし、トルク分配の変更を通常よりも小さな変化速度で緩やかに行うようにするだけでも良いなど、種々の態様が可能である。
以下、本発明の実施例を、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図1は、本発明が適用された前後輪駆動型すなわち四輪駆動型のハイブリッド車両10の動力伝達装置の構成を説明する骨子図である。このハイブリッド車両10は、前輪38R、38Lを駆動する主駆動装置12と、後輪48R、48Lを駆動する副駆動装置14とを備えており、主駆動装置12は第1駆動部に相当し、副駆動装置14は第2駆動部に相当する。
上記主駆動装置10は、燃料の燃焼によって動力を発生する内燃機関であるエンジン16と、それぞれ電動モータおよび発電機として選択的に機能する第1モータジェネレータMG1および第2モータジェネレータMG2と、シングルピニオン型の遊星歯車装置18とを同軸上に備えている。エンジン16は、その吸気配管の吸入空気量を制御するスロットル弁の開度θTHを電気的に制御できるスロットルアクチュエータ20を備えているとともに、トルクコンバータ等の流体式伝動装置が介在することなく、ダンパ22を介して入力軸24に機械的に接続されている。第1モータジェネレータMG1は、主として発電機として使用されるもので第3電動機に相当する一方、第2モータジェネレータMG2は、主として電動モータとして使用されるもので第1電動機に相当する。
遊星歯車装置18は歯車機構に相当し、本実施例ではエンジン16の動力を出力部材である出力スプロケット26および第1モータジェネレータMG1に分割する動力分割機構として機能する。すなわち、遊星歯車装置18のキャリアC1には入力軸24が一体的に連結されている一方、リングギヤR1には出力スプロケット26が一体的に連結されているとともに、サンギヤS1には第1モータジェネレータMG1のロータが一体的に連結されており、キャリアC1がエンジン16により所定のトルクで回転駆動されると、サンギヤS1に連結された第1モータジェネレータMG1の反力トルク(制動トルク)に応じたトルクでリンギヤR1、更には出力スプロケット26が回転駆動される。出力スプロケット26にはまた、前記第2モータジェネレータMG2のロータが一体的に連結されており、その第2モータジェネレータMG2によっても回転駆動されるようになっている。
上記出力スプロケット26は、チェーン28を介してカウンタ軸30に機械的に接続されており、そのカウンタ軸30に伝達されたトルクは、更に減速装置32、差動歯車装置34、および1対の車軸36R、36Lを介して1対の前輪38R、38Lへ伝達されるようになっている。なお、図1では、前輪38R、38Lの舵角を変更する操舵装置が省略されている。
一方、前記副駆動装置14は、電動モータおよび発電機として選択的に機能するリヤモータジェネレータMGRを備えており、そのリヤモータジェネレータMGRから出力されたトルクは、減速装置42、差動歯車装置44、および1対の車軸46R、46Lを介して1対の後輪48R、48Lへ伝達されるようになっている。リヤモータジェネレータMGRは、エネルギー回生が可能な第2電動機に相当する。
図2は、本実施例のハイブリッド車両10に備えられた制御系統の要部を説明する図である。エンジン制御装置50、ハイブリッド制御装置52、ブレーキ制御装置56は、何れもCPU、RAM、ROM、入出力インターフェース等を有する所謂マイクロコンピュータを備えて構成されており、RAMの一時記憶機能を利用しつつ予めROMに記憶されたプログラムに従って入力信号を処理し、種々の制御を実行する。また、上記の制御装置50、52、56は、相互に通信可能に接続されており、所定の制御装置から必要な信号が要求されると、他の制御装置からその所定の制御装置へ適宜送信されるようになっている。
エンジン制御装置50は、エンジン16のトルク制御を実行するもので、前記スロットルアクチュエータ20によりスロットル弁開度θTHを制御する他、燃料噴射量制御のために図示しない燃料噴射弁を制御したり、点火時期制御のために図示しないイグナイタを制御したりする。また、定常走行等の所定の運転状態では、最適燃費でエンジン16を作動させるようにスロットルアクチュエータ20や燃料噴射量などを制御する。
ハイブリッド制御装置52は、バッテリー等の蓄電装置58から第1モータジェネレータMG1、第2モータジェネレータMG2に供給される駆動電流や、それ等の第1モータジェネレータMG1、第2モータジェネレータMG2から蓄電装置58へ供給される発電電流、或いは第1モータジェネレータMG1から第2モータジェネレータMG2に供給される発電電流(駆動電流)、などを制御するインバータ60を制御するためのMG制御装置62と、蓄電装置58からリヤモータジェネレータMGRに供給される駆動電流や、そのリヤモータジェネレータMGRから蓄電装置58へ供給される発電電流を制御するインバータ64を制御するためのMGR制御装置66とを備えている。そして、例えば図4に示すように運転状態や走行環境などに応じて複数の走行モードを切り換えて走行するようになっており、そのために必要な各種の情報、例えばアクセルペダル68の操作量Accや蓄電装置58の蓄電量(残容量)SOC、車速V、モータジェネレータMG1、MG2、MGRの回転速度などを表す信号がセンサ等から供給されるようになっている。
図4の「モータ二輪走行モード」は、エンジン16の運転を停止し、第2モータジェネレータMG2を力行制御して走行するもので、低速の軽負荷走行時等に選択される。「ハイブリッド二輪走行モード」は、エンジン16を主動力源として走行するもので、第1モータジェネレータMG1を回生制御するとともに、その回生制御で得られた電気エネルギーで第2モータジェネレータMG2を補助的に力行制御するようになっており、定常走行時や蓄電装置58の蓄電量SOCが少ない時の軽負荷走行時等に選択される。「モータ四輪走行モード」は、エンジン16の運転を停止し、第2モータジェネレータMG2およびリヤモータジェネレータMGRを力行制御して走行するもので、発進時等に選択される。「ハイブリッド四輪走行モード」は、エンジン16を作動させるとともに、第1モータジェネレータMG1を回生制御して得られた電気エネルギーや蓄電装置58の電気エネルギーで第2モータジェネレータMG2およびリヤモータジェネレータMGRを力行制御して走行するもので、加速時や蓄電装置58の蓄電量SOCが少ない時の発進時、或いは路面の摩擦係数μが低い低μ路走行時等に選択される。「減速制動走行モード」は、第2モータジェネレータMG2およびリヤモータジェネレータMGRを回生制御することにより、車両に制動トルクを付与するとともにエネルギー回生を行って蓄電装置58を充電するもので、アクセルOFFの減速時等に選択される。上記「モータ二輪走行モード」および「モータ四輪走行モード」はモータ走行モードで、「ハイブリッド二輪走行モード」および「ハイブリッド四輪走行モード」はハイブリッド走行モードである。
上記図4の各走行モードは一例で、前進走行時のものであり、後進時には第2モータジェネレータMG2を逆回転方向へ力行制御する。また、エンジン16の始動時には、第1モータジェネレータMG1を力行制御してクランキングする。なお、図4のモータジェネレータMG1、MG2、MGRの欄の「○」は、駆動トルクを発生する力行制御を意味し、「●」は、エネルギー回生を行う回生制御を意味している。
図2に戻って、前記ブレーキ制御装置56は、油圧ブレーキ制御回路70を介して各車輪38R、38L、48R、48Lに設けられたホイールブレーキ72R、72L、74R、74Lの制動トルクを制御するものである。このブレーキ制御装置56には、各車輪に設けられた車輪速センサから各車輪の回転速度を表す信号が供給されるようになっており、低μ路などにおける発進走行時や制動時、旋回時の車両の安定性を高めるために、TRC(トラクションコントロール)制御やABS(アンチロックブレーキシステム)制御、VSC(ヴィークルスタビリティコントロール)制御などを実行する。上記ホイールブレーキ72R、72L、74R、74Lは制動装置である。このブレーキ制御装置56には、TRC制御等に必要な前後加速度Gやヨーレートなどを表す信号が加速度センサやヨーレートセンサなどから供給される。
一方、図3は、前記ハイブリッド制御装置52が備えている各種の機能を説明する機能ブロック線図である。図3において、要求トルク算出手段80は、例えばアクセル操作量Accおよび車速Vをパラメータとして予め定められたマップや演算式などに基づいて、運転者が車両に要求する要求駆動トルクTD を算出する。走行モード切換手段82は、その要求駆動トルクTD や車速V、車両加速度、蓄電量SOCなどに基づいて、例えば図4に示す複数の走行モードの一つを選択するとともに、要求駆動トルクTD 等の変化に応じて走行モードを順次切り換える。トルク分配制御手段84は、走行モード切換手段82によって前記「モータ四輪走行モード」或いは「ハイブリッド四輪走行モード」が選択された場合に、運転状態や走行環境などに応じて前後輪のトルク分配を制御するもので、例えば加速度センサによって検出される前後加速度Gに基づいて車体の荷重を担う前輪38Rおよび38Lと後輪48Rおよび48Lとの間の荷重分配比を決定するとともに、その荷重分配比に基づいてフロント側トルク分配比Ktfおよびリヤ側トルク分配比Ktr(Ktrは1よりも小さい値で、Ktf+Ktr=1)を決定する。リヤ側トルク分配比Ktrは、例えば静的後輪荷重分配比Ktrw に前後加速度Gから求められる路面傾斜角度θL に基づいて決定される補正値 (sin θL ・K) を加えることによって算出される。本実施例では、リヤ側トルク分配比Ktrをマイナスとすることも可能で、その場合はリヤモータジェネレータMGRを回生制御して制動トルクを発生させる一方、Ktf+Ktr=1となるようにフロント側トルク分配比Ktfが1より大きな値とされる。なお、走行モード切換手段82によって「モータ二輪走行モード」或いは「ハイブリッド二輪走行モード」が選択された場合は、フロント側トルク分配比Ktf=1、リヤ側トルク分配比Ktr=0とする。
フロント側駆動トルク制御手段86は、要求トルク算出手段80により算出された要求駆動トルクTD とトルク分配制御手段84により決定されたフロント側トルク分配比Ktf或いはリヤ側駆動トルクTR とに基づいてフロント側駆動トルクTF (=TD ×KtfまたはTD −TR )を算出し、そのフロント側駆動トルクTF が得られるようにエンジン16およびモータジェネレータMG1、MG2のトルク制御を行う。また、走行モード切換手段82によって選択された走行モードに応じて、エンジン16の運転を停止したり作動させたりするとともに、第2モータジェネレータMG2のトルクを制御する。リヤ側駆動トルク制御手段88は、要求トルク算出手段80により算出された要求駆動トルクTD とトルク分配制御手段84により決定されたリヤ側トルク分配比Ktr或いはフロント側駆動トルクTF とに基づいてリヤ側駆動トルクTR (=TD ×KtrまたはTD −TF )を算出し、そのリヤ側駆動トルクTR が得られるようにリヤモータジェネレータMGRのトルク制御を行う。このようにフロント側およびリヤ側の駆動トルクTF およびTR が制御されることにより、車両全体として運転者の要求駆動トルクTD が発生させられる。上記モータジェネレータMG1、MG2、MGRのトルク制御は、力行トルクを発生する力行制御だけでなく、制動トルクを発生する回生制御も含む。
ここで、上記フロント側駆動トルクTF が比較的小さい場合に、ハイブリッド走行モードとモータ走行モードとを切り換えるためにエンジン16が始動または停止させられると、エンジン16の始動時や停止時には比較的大きなトルク変動が生じるため、そのエンジン16のトルク変動によりフロント側駆動トルクTF がゼロ点を跨いで変化させられることにより、遊星歯車装置18が歯車のバックラッシにより歯打ち音を発生して快適性を損ねる恐れがある。このため、本実施例のハイブリッド制御装置52は、そのような歯打ち音が発生する恐れがある場合には、前後輪のトルク分配を変更してフロント側駆動トルクTF を増加させることにより、歯打ち音の発生を防止する歯打ち音発生防止手段100を備えている。
歯打ち音発生防止手段100は、始動・停止検出手段102、歯打ち音発生判断手段104、分配変更手段106、車両挙動予測手段108、および変更規制手段110を機能的に備えており、図5のフローチャートに従って信号処理を行う。図5のステップS1は始動・停止検出手段102に相当し、ステップS2は歯打ち音発生判断手段104に相当し、ステップS4は分配変更手段106に相当し、ステップS3は車両挙動予測手段108に相当し、ステップS6は変更規制手段110に相当する。また、図6および図7は、この歯打ち音発生防止手段100によって歯打ち音発生防止制御が行われた場合の各部のトルクやリヤ側トルク分配比Ktrの変化を示すタイムチャートの一例である。上記車両挙動予測手段108は車両挙動検出・予測手段に相当し、本実施例では車両挙動が不安定になるか否かを予測するものである。
図5のステップS1では、前記走行モード切換手段82によりハイブリッド走行モードとモータ走行モードとの切換判断が為されることにより、フロント側駆動トルク制御手段86にエンジン16を始動または停止するための始動要求或いは停止要求が供給されたか否かを判断する。エンジン16の始動要求および停止要求が何れも供給されない場合はそのまま終了するが、始動要求或いは停止要求が供給された場合にはステップS2以下を実行する。図6、図7の時間t1 は、アクセルペダル68が踏込み操作されることにより、「モータ四輪走行モード」で車両を発進させる発進制御が開始された時間で、所定のトルク分配で前輪38R、38L、および後輪48R、48Lが駆動される。また、時間t2 は、「モータ四輪走行モード」から「ハイブリッド四輪走行モード」への切換判断によりエンジン16の始動要求が為され、ステップS1の判断がYES(肯定)となった時間で、時間t3 は、「ハイブリッド四輪走行モード」から「モータ四輪走行モード」への切換判断によりエンジン16の停止要求が為され、ステップS1の判断がYES(肯定)となった時間である。なお、図6、図7の「車両駆動トルク」の欄において、実線で示す全体の駆動トルクは前記要求駆動トルクTD と同じ大きさであり、その全体の駆動トルクTD と一点鎖線で示すフロント側駆動トルクTF との差(TD −TF )はリヤ側駆動トルクTR となる。
ステップS2では、予め定められた歯打ち音発生条件を満足するか否かを判断する。歯打ち音発生条件は、フロント側駆動トルクTF が予め定められた歯打ち音発生トルク領域A(図6、図7参照)の範囲内であることで、この歯打ち音発生トルク領域Aは、エンジン16の始動時や停止時のトルク変動によってフロント側駆動トルクTF がゼロ点以下まで変化するような比較的低いトルク領域であり、エンジン16の始動時や停止時のトルク変動幅に基づいて設定されている。エンジン16の始動時と停止時とでトルク変動幅が異なる場合には、始動時と停止時とで歯打ち音発生トルク領域Aを別々に設定するようにしても良い。また、主駆動装置12の出力部材である出力スプロケット26部分のトルクに基づいて歯打ち音発生条件を設定したり、第2モータジェネレータMG2のトルクのみに基づいて歯打ち音発生条件を設定したりすることもできる。そして、フロント側駆動トルクTF が歯打ち音発生トルク領域Aよりも高い場合は直ちにステップS5を実行し、フロント側駆動トルク制御手段86によってエンジン16の始動或いは停止制御が実行されることを許可するが、フロント側駆動トルクTF が歯打ち音発生トルク領域Aの範囲内の場合にはステップS3以下を実行する。
ステップS3では、歯打ち音の発生を防止するために前後輪のトルク分配を変更した場合に車両の挙動が不安定になるか否かを予測し、不安定になる場合はステップS6以下を実行し、不安定になる恐れがなければステップS4を実行する。車両挙動が不安定になるか否かは、例えば路面の摩擦係数μが低い低μ路の場合には車両挙動が不安定になると判断(予測)するように定められ、低μ路か否かは、例えば車輪38R、38L、48R、48Lのスリップ状態や外気温度などから判断できるとともに、VICS(Vehicle Information and Communication System)等により外部から提供される路面状態情報等を利用することも可能である。この他、路面の勾配や操舵角、車速V、前後加速度G、ヨーレートなどを考慮して判断するようにしても良い。
上記ステップS3で車両挙動が不安定になる恐れがないと判断した場合は、ステップS4を実行し、フロント側駆動トルクTF が前記歯打ち音発生トルク領域Aを超えるように、前記フロント側トルク分配比Ktfおよびリヤ側トルク分配比Ktrを変更する。具体的には、フロント側トルク分配比Ktf=1、リヤ側トルク分配比Ktr=0とした場合に、フロント側駆動トルクTF が歯打ち音発生トルク領域Aを超えるか否かを判断し、超える場合はフロント側トルク分配比Ktf=1、リヤ側トルク分配比Ktr=0とすることにより、実質的に主駆動装置12のみで走行する「ハイブリッド二輪走行モード」とする。また、Ktf=1、Ktr=0とするだけではフロント側駆動トルクTF が歯打ち音発生トルク領域Aを超えない場合は、超えるようにフロント側トルク分配比Ktfを1よりも大きくするとともに、リヤ側トルク分配比Ktrをマイナスにする。このようにフロント側トルク分配比Ktfおよびリヤ側トルク分配比Ktrが変更されることにより、フロント側の主駆動装置12については、フロント側駆動トルク制御手段86により第2モータジェネレータMG2のトルクが増大させられる一方、リヤ側の副駆動装置14については、リヤ側駆動トルク制御手段88によりリヤモータジェネレータMGRのトルクが減少させられる。
そして、このようにトルク分配が変更され、フロント側駆動トルクTF が歯打ち音発生トルク領域Aを超えた状態でステップS5が実行され、エンジン16が始動或いは停止させられる。これにより、エンジン16の始動或いは停止時の比較的大きなトルク変動に拘らず、フロント側駆動トルクTF がゼロ点を跨いで変化して遊星歯車装置18が歯車のバックラッシにより歯打ち音を発生することが防止される。ステップS4のトルク分配変更制御は、エンジン16が完全に始動或いは停止する一定時間後、或いは始動、停止を確認した後に終了させられ、元のトルク分配に戻される。
図6は、ステップS4のトルク分配の変更により、フロント側トルク分配比Ktf=1、リヤ側トルク分配比Ktr=0とされた場合である。図6の「車両駆動トルク」および「リヤ側トルク分配比Ktr」の欄の点線は、それぞれ歯打ち音発生防止制御を行わない場合のフロント側駆動トルクTF 、リヤ側トルク分配比Ktrを示したもので、エンジン16の始動時や停止時にフロント側駆動トルクTF が歯打ち音発生トルク領域Aの範囲内にあるため、遊星歯車装置18が歯打ち音を発生する可能性がある。
また、図7は、フロント側トルク分配比Ktf=1、リヤ側トルク分配比Ktr=0とするだけでは、フロント側駆動トルクTF が歯打ち音発生トルク領域Aから脱しない場合に、フロント側トルク分配比Ktfを1より大きくするとともに、リヤ側トルク分配比Ktrをマイナスとした場合で、副駆動装置14のリヤモータジェネレータMGRはリヤ側駆動トルク制御手段88により回生制御されて制動トルクを発生する。これにより、全体の駆動トルクTD が比較的小さい場合、すなわち歯打ち音発生トルク領域Aの範囲内にある場合でも、主駆動装置12の遊星歯車装置18が歯車のバックラッシにより歯打ち音を発生することが防止される。
上記ステップS4を実行する分配変更手段106は、フロント側駆動トルクTF が歯打ち音発生トルク領域Aから外れるように第2モータジェネレータMG2のトルクを増大させるトルク変更手段として機能しているとともに、そのトルク増加に伴う駆動トルクの変化を相殺するようにリヤ側駆動トルクTR を低下させる相殺手段として機能している。
なお、上記ステップS4でトルク分配を実際に変更した後、或いはトルク分配を徐々に変更しながら、各車輪38R、38L、48R、48Lの回転速度に差が生じるなどして実際に車両の挙動が不安定になりかけたことを検出する車両挙動検出手段を、前記車両挙動予測手段108とは別に設けるか、或いは車両挙動予測手段108の代りに設け、実際に車両の挙動が不安定になりかけたことを検出した場合に、トルク分配の変更を途中で中止したり、元に戻したりするように構成することも可能である。
一方、前記ステップS3の判断がYES(肯定)の場合、すなわち車両の挙動が不安定になると判断した場合は、ステップS6で上記トルク分配の変更を中止する。また、ステップS7では、エンジン16の始動要求や停止要求に従って始動或いは停止することを許可するか、または歯打ち音の発生を防止するために始動要求や停止要求に拘らずその始動、停止を禁止する。これは、制御プログラム上において設計段階で任意に選択できるように設けられており、例えば歯打ち音の発生を防止する要求が高い車両の場合には、エンジン16の始動要求や停止要求に拘らずステップS2またはS3の判断がNO(否定)になるまでその始動、停止を禁止するように設定され、歯打ち音の発生を防止する要求が低い車両の場合には、エンジン16の始動要求や停止要求に従って始動或いは停止することを許可するように設定される。運転者が任意に選択できるようにすることも可能である。
このように、本実施例の四輪駆動型のハイブリッド車両10においては、走行モード切換手段82によりハイブリッド走行モードとモータ走行モードとの切換判断が為されることにより、フロント側駆動トルク制御手段86にエンジン16を始動または停止するための始動要求または停止要求が供給されてステップS1の判断がYES(肯定)になると、ステップS2でフロント側駆動トルクTF が歯打ち音発生トルク領域Aの範囲内であるか否かを判断し、歯打ち音発生トルク領域Aの範囲内である場合には、ステップS3以下を実行し、ステップS4でフロント側駆動トルクTF が歯打ち音発生トルク領域Aから外れるように前後輪のトルク分配を変更し、フロント側の第2モータジェネレータMG2のトルクを増大させてフロント側駆動トルクTF を大きくする。これにより、エンジン16の始動或いは停止時の比較的大きなトルク変動に拘らず、フロント側駆動トルクTF がゼロ点を跨いで変化して遊星歯車装置18が歯車のバックラッシにより歯打ち音を発生することが防止される。
また、フロント側の第2モータジェネレータMG2のトルクの増加に伴う駆動トルクの変化を相殺するようにリヤ側駆動トルクTR が低下させられるため、歯打ち音の発生を防止するためのフロント側駆動トルクTF の増加に起因して車両の駆動トルクTD が変化することが適切に防止され、要求通りの駆動トルクTD が得られる。その場合に、本実施例では前後輪のトルク分配比Ktf、Ktrを変更するだけであるため、制御が容易で装置が簡単且つ安価に構成される。
また、本実施例では、フロント側トルク分配比Ktf=1、リヤ側トルク分配比Ktr=0とした場合に、フロント側駆動トルクTF が歯打ち音発生トルク領域Aを超えるか否かを判断し、超える場合はフロント側トルク分配比Ktf=1、リヤ側トルク分配比Ktr=0として主駆動装置12のみで走行するため、フロント側駆動トルクTF が歯打ち音発生トルク領域Aから外れるようにするために要求駆動トルクTD に応じてトルク分配比Ktf、Ktrが連続的に変化させられ、それに伴ってフロント側駆動トルクTF およびリヤ側駆動トルクTR をそれぞれ連続的に変化させる場合に比較して制御が容易である。
また、本実施例では、必要に応じてフロント側トルク分配比Ktfを1より大きくするとともにリヤ側トルク分配比Ktrをマイナスとし、リヤモータジェネレータMGRを回生制御することにより制動トルクを発生させるため、歯打ち音の発生を防止するためにフロント側駆動トルクTF をリヤ側駆動トルクTR よりも大きな変化幅で増大させた場合でも、リヤモータジェネレータMGRの回生制御で制動トルクを発生させることにより全体の駆動トルクTD の変化を相殺することができる。
また、本実施例では、ステップS4でトルク分配を変更する前に、ステップS3で車両挙動が不安定になるか否かを予測し、不安定になると判断した場合にはステップS6でトルク配分の変更を中止するため、歯打ち音の発生を防止するためのトルク分配の変更で車両挙動が不安定になることを回避できる。
なお、上記実施例では前後輪のトルク分配比Ktf、Ktrを変更するようになっていたが、フロント側駆動トルクTF が歯打ち音発生トルク領域Aから外れるように、そのフロント側駆動トルクTF およびリヤ側駆動トルクTR を直接変更するようにしても良い。
また、上記実施例は、エンジン16の始動時および停止時のトルク変動に起因する歯打ち音の発生を防止するためのものであるが、エンジン16の作動中においても、そのトルク変動に起因してフロント側駆動トルクTF がゼロ点を跨いで変化し、遊星歯車装置18が歯車のバックラッシにより歯打ち音を発生することがある。すなわち、ハイブリッド車両10のエンジン16は一般に最適燃費で作動させられ、要求駆動トルクTD に応じて第2モータジェネレータMG2のトルク制御が行われるため、そのような最適燃費での作動時にエンジン回転速度が低くなると、そのトルク変動が大きくなって歯打ち音を発生することがあるのである。
図8の歯打ち音発生防止手段120は、このようにエンジン16の作動中におけるトルク変動に起因してフロント側駆動トルクTF がゼロ点を跨いで変化し、遊星歯車装置18が歯車のバックラッシにより歯打ち音を発生することを防止するためのもので、歯打ち音発生判断手段122、トルク変更手段124、相殺手段126、車両挙動予測手段128、および変更規制手段130を機能的に備えており、図9のフローチャートに従って信号処理を行う。図9のステップR2は歯打ち音発生判断手段122に相当し、ステップR4はトルク変更手段124に相当し、ステップR5は相殺手段126に相当し、ステップR3は車両挙動予測手段128に相当し、ステップR6は変更規制手段130に相当する。また、図10、図11は、この歯打ち音発生防止手段120によって歯打ち音発生防止制御が行われた場合の各部のトルクの変化を示すタイムチャートの一例で、図10は「ハイブリッド四輪走行モード」での加速走行の場合、図11は「モータ四輪走行モード」での走行時に一時的に「ハイブリッド四輪走行モード」へ切り換えられた場合である。なお、図9のステップR3(車両挙動予測手段128)およびステップR6(変更規制手段130)は、それぞれ前記図5のステップS3およびステップS6と実質的に同じ信号処理を行うものであり、詳しい説明を省略する。
図9のステップR1では、エンジン16が作動中であるか、或いはエンジン16の停止中に始動要求が為されたか否かを判断し、作動中の場合或いは始動要求が為された場合にはステップR2以下を実行する。ステップR2では、予め定められた歯打ち音発生条件を満足するか否かを判断する。歯打ち音発生条件は、フロント側の第2モータジェネレータMG2のトルク(MG2トルク)が予め定められた歯打ち音発生トルク領域B(図10、図11参照)の範囲内であることで、この歯打ち音発生トルク領域Bは、エンジン16が最適燃費で作動させられている場合のトルク変動によってフロント側駆動トルクTF がゼロ点以下まで変化するような比較的小さいトルク領域であり、エンジン16が最適燃費で作動させられている時のトルク変動幅に基づいて設定されている。前記実施例のように、エンジン16のトルクを加えたフロント側駆動トルクTF に基づいて歯打ち音発生条件を設定したり、主駆動装置12の出力部材である出力スプロケット26部分のトルクに基づいて歯打ち音発生条件を設定したりすることもできる。そして、MG2トルクが歯打ち音発生トルク領域Bから外れている場合には、歯打ち音が発生する恐れがないためそのまま終了し、エンジン始動要求が為されている場合にはその始動を許可する一方、MG2トルクが歯打ち音発生トルク領域Bの範囲内の場合にはステップR3以下を実行する。
ステップR3では、歯打ち音の発生を防止するために前後輪のトルクを変更した場合に車両の挙動が不安定になるか否かを、前記実施例のステップS3と同様にして判断する。そして、車両挙動が不安定になる恐れがないと判断した場合は、ステップR4およびR5を実行し、第2モータジェネレータMG2のトルクが歯打ち音発生トルク領域Bを超えるように、ステップR4でフロント側駆動トルクTF を増大させるとともに、その増加を相殺するようにステップR5でリヤ側駆動トルクTR を低減する。具体的には、リヤ側駆動トルクTR を予め定められた設定値である0まで低下させた場合に、その低下量に応じてフロント側駆動トルクTF を増大させることにより、その増大に伴って増大させられるMG2トルクが歯打ち音発生トルク領域Bを超えるか否かを判断し、超える場合はステップR4でその増大量だけフロント側駆動トルクTF を増大させるとともに、その後の要求駆動トルクTD の変化に応じてフロント側駆動トルクTF のみを制御する一方、ステップR5でリヤ側駆動トルクTR を0とし、実質的に主駆動装置12のみで走行する「ハイブリッド二輪走行モード」とする。リヤ側駆動トルクTR を0まで低下させるとともに、その低下量に応じてフロント側駆動トルクTF を増大させても、MG2トルクが歯打ち音発生トルク領域Bを超えない場合は、そのMG2トルクが歯打ち音発生トルク領域Bを超えるようにフロント側駆動トルクTF を設定するとともに、そのフロント側駆動トルクTF の増加を相殺するようにリヤ側駆動トルクTR をマイナス側の一定の値に保持し、その後の要求駆動トルクTD の変化に対してはフロント側駆動トルクTF の制御だけで対応する。
このようにフロント側駆動トルクTF およびリヤ側駆動トルクTR が変更されることにより、フロント側の主駆動装置12については、フロント側駆動トルク制御手段86により第2モータジェネレータMG2のトルクが増大させられる一方、リヤ側の副駆動装置14については、リヤ側駆動トルク制御手段88によりリヤモータジェネレータMGRのトルクが減少させられる。そして、このようにMG2トルクが歯打ち音発生トルク領域Bを超えるように前後輪の駆動トルク制御が行われることにより、エンジン16のトルク変動に拘らず、フロント側駆動トルクTF がゼロ点を跨いで変化して遊星歯車装置18が歯車のバックラッシにより歯打ち音を発生することが防止される。
図10の時間t1 は、エンジン16を最適燃費で作動させながらの走行中に要求駆動トルクTD の上昇に伴ってMG2トルクが上昇(制動トルクの減少)させられ、歯打ち音発生トルク領域Bの範囲内に入った時間で、ステップR4およびR5のトルク変更制御および相殺制御が開始された時間である。また、時間t3 は、第2モータジェネレータMG2の本来のトルク(点線で示すトルク)が歯打ち音発生トルク領域Bから抜け出した時間で、これによりステップR4およびR5のトルク変更制御および相殺制御が終了させられる。この図10は、リヤ側駆動トルクTR を0まで低下させるとともに、その低下量に応じてフロント側駆動トルクTF を増大させ、実質的に「ハイブリッド二輪走行モード」とすることにより、エンジン16のトルク変動に起因する歯打ち音の発生を防止した場合である。時間t1 〜t2 、t3 〜t4 は、それぞれトルクを変更したり元に戻したりする際の過渡時間であり、フロント側駆動トルクTF およびリヤ側駆動トルクTR の急な変化を抑制しつつ、歯打ち音の発生を防止する。図10の「MG2トルク」および「MGRトルク」のグラフの点線は、歯打ち音発生防止制御を行わない本来のトルクであり、本実施例の歯打ち音発生防止制御を行わない場合には、MG2トルクが歯打ち音発生トルク領域Bの範囲内に入っている時間t1 〜t3 で、エンジン16のトルク変動に起因して遊星歯車装置18が歯打ち音を発生する可能性がある。
また、図11の時間t1 は、MG2トルクが歯打ち音発生トルク領域Bの範囲内にある時にエンジン16の始動要求が為されることにより、ステップR4およびR5のトルク変更制御および相殺制御が開始された時間である。また、時間t3 は、エンジン16の停止制御が開始された時間で、これによりステップR4およびR5のトルク変更制御および相殺制御が終了させられる。この図11は、リヤ側駆動トルクTR を0まで低下させるとともに、その低下量に応じてフロント側駆動トルクTF を増大させても、MG2トルクが歯打ち音発生トルク領域Bを超えない場合に、リヤ側駆動トルクTR をマイナスすなわちリヤモータジェネレータMGRを回生制御して所定の制動トルクを発生させることにより、フロント側駆動トルクTF を大きく増大させ、MG2トルクが歯打ち音発生トルク領域Bを超えるようにして、エンジン16のトルク変動に起因する歯打ち音の発生を防止した場合である。時間t1 〜t2 、t3 〜t4 は、それぞれトルクを変更したり元に戻したりする際の過渡時間であり、フロント側駆動トルクTF およびリヤ側駆動トルクTR の急な変化を抑制しつつ、歯打ち音の発生を防止する。図11の「MG2トルク」および「MGRトルク」のグラフの点線は、歯打ち音発生防止制御を行わない本来のトルクであり、本実施例の歯打ち音発生防止制御を行わない場合には、MG2トルクが歯打ち音発生トルク領域Bの範囲内に入っているとともにエンジン16が作動させられる時間t1 〜t4 で、エンジン16のトルク変動に起因して遊星歯車装置18が歯打ち音を発生する可能性がある。
上記図10、図11において、「車両駆動トルク」の欄に一点鎖線で示す「フロント側(TF )」はフロント側駆動トルクTF のことで、エンジントルクおよびMG2トルクを遊星歯車装置18のギヤ比などに応じて加算したものに対応する。また、「車両駆動トルク」の欄に点線で示す「リヤ側(TR )」はリヤ側駆動トルクTR のことで、MGRトルクに対応する。
一方、前記ステップR3の判断がYES(肯定)の場合、すなわち車両の挙動が不安定になると判断した場合は、ステップR6を実行し、前記ステップR4のフロント側駆動トルクTF の増大制御、およびステップR5の相殺制御を中止する。これにより、歯打ち音の発生を防止するための前後輪の駆動トルクTF およびTR の変更で車両挙動が不安定になることを回避できる。
本実施例では、エンジン16の作動中或いは始動要求が為された場合に、ステップR2でMG2トルクが歯打ち音発生トルク領域Bの範囲内であるか否かを判断し、歯打ち音発生トルク領域Bの範囲内である場合には、ステップR3以下を実行し、ステップR4でMG2トルクが歯打ち音発生トルク領域Bから外れるようにフロント側駆動トルクTF を増大させるため、最適燃費で作動させられるエンジン16のトルク変動に拘らず、フロント側駆動トルクTF がゼロ点を跨いで変化して遊星歯車装置18が歯車のバックラッシにより歯打ち音を発生することが防止される。
また、そのフロント側駆動トルクTF の増大に伴う駆動トルクの変化を相殺するように、ステップR5でリヤ側駆動トルクTR が低下させられるため、歯打ち音の発生を防止するためのフロント側駆動トルクTF の増加に起因して車両の駆動トルクが変化することが適切に防止され、要求通りの駆動トルクTD が得られる。
また、本実施例では、リヤ側駆動トルクTR を0まで低下させた場合に、その低下量に応じてフロント側駆動トルクTF を増大させることにより、その増大に伴って増大させられるMG2トルクが歯打ち音発生トルク領域Bを超えるか否かを判断し、超える場合はリヤ側駆動トルクTR =0として、実質的に「ハイブリッド二輪走行モード」として主駆動装置12のみで走行するため、MG2トルクが歯打ち音発生トルク領域Bを超えるようにするために要求駆動トルクTD に応じてフロント側駆動トルクTF およびリヤ側駆動トルクTR をそれぞれ連続的に変化させる場合に比較して制御が容易である。図11のようにリヤ側駆動トルクTR をマイナスにする場合も、そのリヤ側駆動トルクTR が一定の値に保持されるため、要求駆動トルクTD に応じてフロント側駆動トルクTF およびリヤ側駆動トルクTR をそれぞれ連続的に変化させる場合に比較して制御が容易である。
また、本実施例では、必要に応じてリヤ側駆動トルクTR をマイナスとし、リヤモータジェネレータMGRを回生制御することにより制動トルクを発生させることができるため、歯打ち音の発生を防止するためにフロント側駆動トルクTF をリヤ側駆動トルクTR よりも大きな変化幅で増大させた場合でも、リヤモータジェネレータMGRの回生制御で制動トルクを発生させることにより全体の駆動トルクの変化を相殺することができる。
また、本実施例では、ステップR4、R5でフロント側駆動トルクTF の増大制御や相殺制御(リヤ側駆動トルクTR の低下)を行う前に、ステップR3で車両挙動が不安定になるか否かを予測し、不安定になると判断した場合にはステップR6でその増大制御および相殺制御を中止するため、歯打ち音の発生を防止するための前後輪の駆動トルクTF およびTR の変更で車両挙動が不安定になることを回避できる。
なお、上記実施例ではリヤ側駆動トルクTR が0またはマイナスの一定の値に保持されるようになっていたが、例えば図12に示すように、MG2トルクが歯打ち音発生トルク領域Bを超える一定の値となるように制御するとともに、要求駆動トルクTD の変化に対してはリヤ側駆動トルクTR の制御で対応するようにすることも可能である。この場合は、歯打ち音発生防止制御に伴うフロント側駆動トルクTF およびリヤ側駆動トルクTR の変更量が最小限に抑制されるため、車両挙動に対する影響が少なくなる。図12の時間t1 〜t3 は前記図10の時間t1 〜t3 に対応する。
また、上記実施例(図8〜図11)ではMG2トルクが歯打ち音発生トルク領域Bから外れるように、フロント側駆動トルクTF およびリヤ側駆動トルクTR を直接変更するようになっているが、前記実施例と同様に前後輪のトルク分配比Ktf、Ktrを変更するようにしても良い。
また、上記実施例(図8〜図11)ではフロント側駆動トルクTF の増加をリヤ側駆動トルクTR の低下で相殺するようになっていたが、ブレーキ制御装置56によりホイールブレーキ72R、72L、74R、74Lの全部または一部を作動させて制動トルクを発生させることにより、フロント側駆動トルクTF の増加を相殺することもできる。
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更,改良を加えた態様で実施することができる。
本発明が適用された四輪駆動型のハイブリッド車両の動力伝達装置の構成を説明する骨子図である。 図1のハイブリッド車両の制御系統を説明する図である。 図2のハイブリッド制御装置の制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。 図1のハイブリッド車両で可能な幾つかの走行モードを説明する図である。 図3の歯打ち音発生防止手段の処理内容を具体的に説明するフローチャートである。 図5のフローチャートに従って歯打ち音発生防止制御が行われた場合の各部のトルクやリヤ側トルク分配比の変化を説明するタイムチャートの一例である。 図5のフローチャートに従って歯打ち音発生防止制御が行われた場合の各部のトルクやリヤ側トルク分配比の変化を説明するタイムチャートの別の例である。 本発明の別の実施例を説明する図で、図3に対応する機能ブロック線図である。 図8の歯打ち音発生防止手段の処理内容を具体的に説明するフローチャートである。 図9のフローチャートに従って歯打ち音発生防止制御が行われた場合の各部のトルクの変化を説明するタイムチャートの一例である。 図9のフローチャートに従って歯打ち音発生防止制御が行われた場合の各部のトルクの変化を説明するタイムチャートの別の例である。 図10においてMG2トルクが歯打ち音発生トルク領域Bから外れるようにする別の態様を説明するタイムチャートである。
符号の説明
10:ハイブリッド車両 12:主駆動装置(第1駆動部) 14:副駆動装置(第2駆動部) 16:エンジン 18:遊星歯車装置(歯車機構) 52:ハイブリッド制御装置 72R、72L、74R、74L:ホイールブレーキ(制動装置) 82:走行モード切換手段 84:トルク分配制御手段 100、120:歯打ち音発生防止手段 102:始動・停止検出手段 104、122:歯打ち音発生判断手段 106:分配変更手段(トルク変更手段、相殺手段) 108、128:車両挙動予測手段(車両挙動検出・予測手段) 110、130:変更規制手段 124:トルク変更手段 126:相殺手段 MG2:第2モータジェネレータ(第1電動機) MGR:リヤモータジェネレータ(第2電動機)

Claims (9)

  1. エンジン、第1電動機、および歯車機構を有して車両に駆動トルクを付与する第1駆動部を備えているハイブリッド車両の制御装置において、
    前記エンジンのトルク変動に起因して前記歯車機構が歯打ち音を発生する条件として前記第1駆動部のトルクに関して予め定められた歯打ち音発生条件を満足するか否かを判断する歯打ち音発生判断手段と、
    該歯打ち音発生判断手段により前記歯打ち音発生条件を満足する旨の判断が為された場合に、前記第1駆動部のトルクが該歯打ち音発生条件から外れるように、前記第1電動機のトルクを変更するトルク変更手段と、
    該トルク変更手段による前記第1電動機のトルク変化に伴う車両の駆動トルクの変化を相殺するように、該第1電動機および前記エンジン以外の装置を用いて該車両の駆動トルクを制御する相殺手段と、
    を有することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
  2. 前記第1駆動部は、車両の前後輪の一方に駆動トルクを付与するもので、該第1駆動部とは別に設けられて前後輪の他方に駆動トルクを付与する第2駆動部を備えているとともに、車輪に制動トルクを付与する制動装置を有する一方、
    前記トルク変更手段は、前記第1駆動部のトルクが前記歯打ち音発生条件から外れるように前記第1電動機のトルクを増大させるもので、
    前記相殺手段は、前記第2駆動部による駆動トルクを低減するか、或いは前記制動装置によって制動トルクを付与することにより、前記車両の駆動トルクの変化を相殺する
    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。
  3. 前記第2駆動部は、エネルギー回生可能な第2電動機を備えており、
    前記相殺手段は、前記第2駆動部による駆動トルクを低減するために、必要に応じて前記第2電動機にエネルギー回生させて制動トルクを発生させる
    ことを特徴とする請求項2に記載のハイブリッド車両の制御装置。
  4. 前記歯打ち音発生条件は、前記エンジンが所定の作動状態で作動させられる場合に、前記第1電動機のトルクが予め定められた歯打ち音発生トルク領域の範囲内であることで、
    前記トルク変更手段は、前記第1電動機のトルクが前記歯打ち音発生トルク領域から外れるように該第1電動機のトルクを変更するものである
    ことを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
  5. 前記エンジンの運転を停止し前記第1電動機の動力により車輪を駆動するモータ走行モードと、該エンジンおよび該第1電動機の両方を作動させて車輪を駆動するハイブリッド走行モードとを切り換える走行モード切換手段と、
    前記モータ走行モードと前記ハイブリッド走行モードとの切り換えに伴う前記エンジンの始動要求および停止要求の少なくとも一方を検出する始動・停止検出手段と、
    を備えている一方、
    前記歯打ち音発生条件は、前記始動・停止検出手段によって前記エンジンの始動要求または停止要求が検出された時に、前記第1駆動部のトルクが予め定められた歯打ち音発生トルク領域の範囲内であることで、
    前記トルク変更手段は、前記第1駆動部のトルクが前記歯打ち音発生トルク領域から外れるように前記第1電動機のトルクを変更するものである
    ことを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
  6. 前記第1駆動部は、車両の前後輪の一方に駆動トルクを付与するもので、該第1駆動部とは別に設けられて前後輪の他方に駆動トルクを付与する第2駆動部を備えている一方、
    前記第1駆動部と前記第2駆動部とのトルク分配を制御するトルク分配制御手段と、
    前記始動・停止検出手段によって前記エンジンの始動要求または停止要求が検出された時に、前記第1駆動部のトルクが予め定められた歯打ち音発生トルク領域の範囲内で、前記歯打ち音発生判断手段により前記歯打ち音発生条件を満足する旨の判断が為された場合に、前記第1駆動部のトルクが該歯打ち音発生トルク領域から外れるように、前記トルク分配制御手段によるトルク分配を変更する分配変更手段と、
    を有し、該分配変更手段によって前記トルク変更手段および前記相殺手段が構成されている
    ことを特徴とする請求項5に記載のハイブリッド車両の制御装置。
  7. 前記第1駆動部は、車両の前後輪の一方に駆動トルクを付与するもので、該第1駆動部とは別に設けられて前後輪の他方に駆動トルクを付与する第2駆動部を備えており、
    該第1駆動部および該第2駆動部の両方で駆動トルクを発生して走行する場合に、前記トルク変更手段は、該第1駆動部の駆動トルクを増大させて前記歯打ち音発生条件から外れるようにするとともに、要求駆動トルクに応じて該第1駆動部の駆動トルクを制御する一方、前記相殺手段は、前記第2駆動部の駆動トルクを前記トルク変更手段による前記第1駆動部の駆動トルクの増大量に応じて定まる一定の値に保持する
    ことを特徴とする請求項1〜6の何れか1項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
  8. 前記トルク変更手段により前記第1電動機のトルクが変更された場合に車両挙動が不安定になることを検出または予測する車両挙動検出・予測手段と、
    該車両挙動検出・予測手段によって車両挙動が不安定になることが検出または予測された場合に、前記トルク変更手段による前記第1電動機のトルクの変更を規制する変更規制手段と、
    を有することを特徴とする請求項1〜7の何れか1項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
  9. エンジン、第1電動機、および歯車機構を有して車両の前後輪の一方に駆動トルクを付与する第1駆動部と、
    該第1駆動部とは別に設けられて、車両の前後輪の他方に駆動トルクを付与する第2駆動部と、
    前記第1駆動部と前記第2駆動部とのトルク分配を制御するトルク分配制御手段と、
    を備えているハイブリッド車両の制御装置において、
    前記エンジンのトルク変動に起因して前記歯車機構が歯打ち音を発生する条件として前記第1駆動部のトルクに関して予め定められた歯打ち音発生条件を満足するか否かを判断する歯打ち音発生判断手段と、
    該歯打ち音発生判断手段により前記歯打ち音発生条件を満足する旨の判断が為された場合に、前記第1駆動部のトルクが該歯打ち音発生条件から外れるように、前記トルク分配制御手段によるトルク分配を変更する分配変更手段と、
    を有することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
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