JP2008220129A

JP2008220129A - 車両の制御装置、制御方法、その方法を実現させるプログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体

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Publication number: JP2008220129A
Application number: JP2007057534A
Authority: JP
Inventors: Takaya Soma; 貴也相馬
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-03-07
Filing date: 2007-03-07
Publication date: 2008-09-18
Anticipated expiration: 2027-03-07
Also published as: WO2008111595A1; US8219304B2; US20100004806A1; CN101626929A; JP4396717B2; CN101626929B

Abstract

【課題】車両の振動を低減する。
【解決手段】ＥＣＵは、車両モデルにドライバが要求するトルクである第１要求駆動力とブレーキ力との和を入力することにより、車両の振動を低減するトルクのフィードフォワード項を算出するフィードフォワードトルク算出部３２０２と、車両モデルに車輪の回転数から算出される第２要求駆動力を入力することにより、車両の振動を低減するトルクのフィードバック項を算出するフィードバックトルク算出部３２０６と、第１要求駆動力、ブレーキ力、車両の振動を低減するトルクのフィードフォワード項およびフィードバック項の和から、エンジンおよびＭＧ（１）により実現される駆動力を減算することにより、ＭＧ（２）により実現される駆動力を算出する第２駆動力算出部３２０８と、算出された駆動力を実現するようにＭＧ（２）を制御するＭＧ（２）制御部３２１０とを含む。
【選択図】図４

Description

本発明は、車両の制御装置、制御方法、その方法を実現させるプログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体に関し、特に、車両の振動を低減する技術に関する。

近年、環境問題対策の一環として、回転電機（電動機）からの駆動力により走行可能なハイブリッド車、電気自動車、燃料電池車などが注目されている。このような車両においても、車両自体の駆動力、路面の状態などの影響を受けて、走行中に車両が振動する。そこで、車両の振動を抑制する技術が提案されている。

特開２００５ー２０８３１号公報（特許文献１）は、車輪をモータにより駆動する電動車両の前後振動を低減する駆動力制御装置を開示する。この駆動力制御装置は、車両の運転状態に応じた標準駆動力を算出する標準駆動力算出部と、走行中に車輪が通過する路面段差を検出する路面段差検出部と、段差通過に伴って発生する車輪速変動を低減するような車輪の付加駆動力を算出する付加駆動力算出部と、付加駆動力および標準駆動力の合算により合成駆動力を算出する合成駆動力算出部と、合成駆動力が車輪に付与されるようモータの駆動力を制御するモータ駆動力制御部とを含む。

この公報に記載の駆動力制御装置によれば、車輪が路面段差を通過する時、この段差通過に伴って発生する車輪速変動を低減するような付加駆動力と、車両運転状態に応じた標準駆動力との和値である合成駆動力が車輪に付与される。これにより、段差通過時に車輪速変動することが原因で発生する車体の前後振動を低減することができる。
特開２００５−２０８３１号公報

ところで、ハイブリッド車においては、エンジンと２つの回転電機とを有し、エンジンに加えて一方の回転電機を駆動源として用い、他方の回転電気を発電機として用いるものがある。このようなハイブリッド車においても、車両の振動を低減することが望まれる。しかしながら、特開２００５−２０８３１号公報に記載の駆動力制御装置は、このようなハイブリッド車に関する記載は何等ない。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、エンジンと２つの回転電機とを有する車両の振動を低減することができる車両の制御装置、制御方法、その方法を実現させるプログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体を提供することである。

第１の発明に係る車両の制御装置は、第１の回転電機に連結される第１の回転要素、第２の回転電機に連結される第２の回転要素およびエンジンに連結される第３の回転要素を有する差動機構と、第２の回転要素からトルクが伝達される車輪とを備えた車両の制御装置である。この制御装置は、車両の振動を低減するトルクを算出するための算出手段と、車両の振動を低減するトルクを出力するように、第２の回転電機およびエンジンのうちのいずれか一つを制御するための制御手段とを含む。第６の発明に係る車両の制御方法は、第１の発明に係る車両の制御装置と同様の要件を備える。

第１または第６の発明によると、差動機構は、第１の回転電機に連結される第１の回転要素、第２の回転電機に連結される第２の回転要素およびエンジンに連結される第３の回転要素を有する。車両の車輪には、第２の回転要素からトルクが伝達される。車両の振動を低減するトルクを出力するように、第２の回転電機およびエンジンのうちのいずれか一つが制御される。これにより、車両の振動を低減するトルクを車輪に付与することができる。そのため、エンジンと２つの回転電機とを有する車両の振動を低減することができる車両の制御装置もしくは制御方法を提供することができる。

第２の発明に係る車両の制御装置は、第１の発明の構成に加え、車両の振動を低減するトルクを加味して第２の回転電機から出力されるトルクを算出するための手段をさらに含む。制御手段は、車両の振動を低減するトルクを加味して算出されたトルクを出力することにより、車両の振動を低減するトルクを出力するように、第２の回転電機を制御するための手段を含む。第７の発明に係る車両の制御方法は、第２の発明に係る車両の制御装置と同様の要件を備える。

第２または第７の発明によると、車両の振動を低減するトルクを加味して第２の回転電機から出力されるトルクが算出される。第２の回転電機は、車両の振動を低減するトルクを加味して算出されたトルクを出力することにより、車両の振動を低減するトルクを出力するように制御される。これにより、エンジンに比べて応答性に優れた回転電機を用いて車両の振動を速やかに低減することができる。

第３の発明に係る車両の制御装置においては、第２の発明の構成に加え、車両には、第２の回転電機に供給する電力を蓄える蓄電機構が搭載される。制御装置は、蓄電機構への充電電力値の制限値を算出するための手段と、蓄電機構からの放電電力値の制限値を算出するための手段と、充電電力値の制限値および放電電力値の制限値のうちのいずれか一方に応じてゲインを変更するための手段と、運転者が要求するトルクを算出するための手段とをさらに含む。算出手段は、運転者が要求するトルクおよびゲインの積を用いて車両の振動を低減するトルクを算出するための手段を含む。第８の発明に係る車両の制御方法は、第３の発明に係る車両の制御装置と同様の要件を備える。

第３または第８の発明によると、蓄電機構は、第２の回転電機に供給する電力を蓄える。この蓄電機構への充電電力値の制限値および蓄電機構からの放電電力値の制限値が算出される。充電電力値の制限値および放電電力値の制限値のうちのいずれか一方に応じて、ゲインが変更される。さらに、運転者が要求するトルクが算出される。運転者が要求するトルクおよびゲインの積を用いて車両の振動を低減するトルクが算出される。これにより、車両の振動を低減するために出力すべきトルクを、充電電力値の制限値および放電電力値の制限値のうちのいずれか一方に応じて設定することができる。そのため、蓄電機構の能力を超える電力が蓄電機構に供給されたり、蓄電機構の能力を超える電力が蓄電機構から放電されたりしないようにすることができる。その結果、第２の回転電機を用いた振動の低減と蓄電機構の保護とを両立することができる。

第４の発明に係る車両の制御装置は、第２の発明の構成に加え、大気圧を検出するための手段と、大気圧に応じてゲインを変更するための手段と、運転者が要求するトルクを算出するための手段とをさらに含む。算出手段は、運転者が要求するトルクおよびゲインの積を用いて車両の振動を低減するトルクを算出するための手段を含む。第９の発明に係る車両の制御方法は、第４の発明に係る車両の制御装置と同様の要件を備える。

第４または第９の発明によると、検出された大気圧に応じてゲインが変更される。さらに、運転者が要求するトルクが算出される。運転者が要求するトルクおよびゲインの積を用いて車両の振動を低減するトルクが算出される。これにより、車両の振動を低減するために出力すべきトルクを、大気圧に応じて設定することができる。そのため、大気圧が低いためにサージ電圧が発生し易い場合において、第２の回転電機が出力すべきトルク、すなわち第２の回転電機に供給される電力を小さくすることができる。その結果、第２の回転電機を用いた振動の低減と第２の回転電機の保護とを両立することができる。

第５の発明に係る車両の制御装置は、第１の発明の構成に加え、車両の振動を低減するトルクを加味してエンジンから出力されるトルクを算出するための手段をさらに含む。制御手段は、車両の振動を低減するトルクを加味して算出されたトルクを出力することにより、車両の振動を低減するトルクを出力するように、エンジンを制御するための手段を含む。第１０の発明に係る車両の制御方法は、第５の発明に係る車両の制御装置と同様の要件を備える。

第５または第１０の発明によると、車両の振動を低減するトルクを加味してエンジンから出力されるトルクが算出される。エンジンは、車両の振動を低減するトルクを加味して算出されたトルクを出力することにより、車両の振動を低減するトルクを出力するように制御される。これにより、回転電機に比べて、バッテリなどの出力制限の影響を受け難いエンジンを用いて、確実に車両の振動を低減することができる。

第１１の発明に係るプログラムは、第６〜１０のいずれかの発明に係る制御方法をコンピュータに実現させるプログラムであって、第１２の発明に係る記録媒体は、第６〜１０のいずれかの発明に係る制御方法をコンピュータに実現させるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。

第１１または第１０の発明によると、コンピュータ（汎用でも専用でもよい）を用いて、第８〜１４のいずれかの発明に係る車両の制御方法を実現することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

＜第１の実施の形態＞
図１を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る制御装置を搭載したハイブリッド車両について説明する。この車両は、内燃機関であるエンジン１００と、ＭＧ（Motor Generator）（１）２００と、ＭＧ（２）３００と、動力分割機構４００と、インバータ（１）５００と、インバータ（２）６００、バッテリ７００と、コンバータ８００とを含む、この車両は、エンジン１００およびＭＧ（２）３００の少なくともいずれか一方からの駆動力により走行する。

エンジン１００、ＭＧ（１）２００およびＭＧ（２）３００は、動力分割機構４００を介して接続されている。エンジン１００が発生する動力は、動力分割機構４００により、２経路に分割される。一方は減速機を介して車輪９００を駆動する経路である。もう一方は、ＭＧ（１）２００を駆動させて発電する経路である。

ＭＧ（１）２００は、三相交流モータである。ＭＧ（１）２００は、動力分割機構４００により分割されたエンジン１００の動力により発電する。ＭＧ（１）２００により発電された電力は、車両の走行状態や、バッテリ７００のＳＯＣ（State Of Charge）の状態に応じて使い分けられる。たとえば、通常走行時では、ＭＧ（１）２００により発電された電力はそのままＭＧ（２）３００を駆動させる電力となる。一方、バッテリ７００のＳＯＣが予め定められた値よりも低い場合、ＭＧ（１）２００により発電された電力は、インバータ５００により交流から直流に変換される。その後、コンバータ８００により電圧が調整されてバッテリ７００に蓄えられる。

ＭＧ（１）２００が発電機として作用している場合、ＭＧ（１）２００は負のトルクを発生している。ここで、負のトルクとは、エンジン１００の負荷となるようなトルクをいう。ＭＧ（１）２００が電力の供給を受けてモータとして作用している場合、ＭＧ（１）２００は正のトルクを発生する。ここで、正のトルクとは、エンジン１００の負荷とならないようなトルク、すなわち、エンジン１００の回転をアシストするようなトルクをいう。なお、ＭＧ（２）３００についても同様である。

ＭＧ（２）３００は、三相交流モータである。ＭＧ（２）３００は、バッテリ７００に蓄えられた電力およびＭＧ（１）２００により発電された電力のうちの少なくともいずれかの電力により駆動する。ＭＧ（２）３００には、インバータ（２）６００により直流から交流に変換された電力が供給される。

ＭＧ（２）３００の駆動力は、減速機を介して車輪に伝えられる。これにより、ＭＧ（２）３００はエンジン１００をアシストしたり、ＭＧ（２）３００からの駆動力により車両を走行させたりする。

一方、ハイブリッド車両が回生制動時には、減速機を介して車輪９００によりＭＧ（２）３００が駆動され、ＭＧ（２）３００が発電機として作動される。これによりＭＧ（２）３００は、制動エネルギを電力に変換する回生ブレーキとして作用する。ＭＧ（２）３００により発電された電力は、インバータ（２）６００を介してバッテリ７００に蓄えられる。

バッテリ７００は、複数のバッテリセルを一体化したバッテリモジュールを、さらに複数直列に接続して構成された組電池である。バッテリ７００からの放電電圧およびバッテリ７００への充電電圧は、コンバータ８００により調整される。なお、バッテリ７００の代わりにもしくは加えてキャパシタを設けるようにしてもよい。

バッテリ７００に蓄えられた電力は、ＭＧ（１）２００およびＭＧ（２）３００のほか、補機類に供給される。バッテリ７００への充電およびバッテリ７００からの放電は、ＳＯＣがたとえば６０％になるように制御される。

エンジン１００、インバータ（１）５００、インバータ（２）６００およびコンバータ８００は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１０００により制御される。ＥＣＵ１０００は、ＨＶ（Hybrid Vehicle）＿ＥＣＵ１０１０と、ＭＧ＿ＥＣＵ１０２０と、エンジンＥＣＵ１０３０とを含む。

本実施の形態に係る制御装置は、たとえばＲＯＭ１００２に記録されたプログラムをＥＣＵ１０００が実行することにより実現される。なお、ＥＣＵ１０００により実行されるプログラムをＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などの記録媒体に記録して市場に流通させてもよい。

ＨＶ＿ＥＣＵ１０１０には、車速センサ２０００から車速を表す信号が、アクセル開度センサ２００２からアクセルペダル（図示せず）の開度を表す信号が、ブレーキ踏力センサ２００４からブレーキペダル（図示せず）の踏力を表す信号が、ポジションスイッチ２００６からシフトポジション（シフトレバーの位置）を表わす信号が、車輪速センサ２００８から車輪９００の回転数を表わす信号が入力される。

さらに、ＨＶ＿ＥＣＵ１０１０には、温度センサ２０１０からバッテリ７００の温度を表わす信号が、電圧センサ２０１２からバッテリ７００の電圧を表わす信号が、電流センサ２０１４からバッテリ７００の電流を表わす信号が、大気圧センサ２０１６から大気圧を表わす信号が入力される。

ＨＶ＿ＥＣＵ１０１０は、車速、アクセル開度、ブレーキ踏力、シフトポジションなどに基づいて、バッテリ７００への充放電電力値を算出する。また、ＨＶ＿ＥＣＵ１０１０は、バッテリ７００の温度やＳＯＣなどに基づいて、バッテリ７００への充電電力制限値（充電される電力の最大値）ＷＩＮや放電電力制限値（放電される電力の最大値）ＷＯＵＴを算出する。バッテリ７００への充放電電力値は、それぞれの制限値を超えないように算出される。

ＨＶ＿ＥＣＵ１０１０、ＭＧ＿ＥＣＵ１０２０およびエンジンＥＣＵ１０３０は、相互に信号を送受信可能であるように接続されている。ＨＶ＿ＥＣＵ１０１０は、各ＥＣＵに入力された信号やメモリ（図示せず）に記憶されたプログラムおよびマップに基づいて、エンジン１００、ＭＧ（１）２００およびＭＧ（２）３００により実現する駆動力などを算出する。

ＭＧ＿ＥＣＵ１０２０は、ＭＧ（１）２００により実現する駆動力およびＭＧ（２）３００により実現する駆動力に基づいて、インバータ（１）５００およびインバータ（２）６００を制御することにより、ＭＧ（１）２００およびＭＧ（２）３００を制御する。エンジンＥＣＵ１０３０は、エンジン１００により実現する駆動力に基づいて、エンジン１００を制御する。

図２を参照して、動力分割機構４００についてさらに説明する。動力分割機構４００は、サンギヤ４０２と、ピニオンギヤ４０４と、キャリア４０６と、リングギヤ４０８とを有する遊星歯車から構成される。すなわち、動力分割機構４００は差動装置である。

ピニオンギヤ４０４は、サンギヤ４０２およびリングギヤ４０８と係合する。キャリア４０６は、ピニオンギヤ４０４が自転可能であるように支持する。サンギヤ４０２はＭＧ（１）２００の回転軸に連結される。キャリア４０６はエンジン１００のクランクシャフトに連結される。リングギヤ４０８はＭＧ（２）３００の回転軸および減速機１１００に連結される。したがって、リングギヤ４０８から最終的には車輪９００にトルクが伝達される。

エンジン１００、ＭＧ（１）２００およびＭＧ（２）３００が、遊星歯車からなる動力分割機構４００を介して連結されることで、エンジン１００、ＭＧ（１）２００およびＭＧ（２）３００の回転数は、図３に示すように、共線図において直線で結ばれる関係になる。

図４を参照して、本実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵ１０００の機能について説明する。なお、以下に説明する機能はハードウェアにより実現するようにしてもよくソフトウェアにより実現するようにしてもよい。

ＥＣＵ１０００は、第１要求駆動力算出部３０００と、要求駆動パワー換算部３１００と、充放電要求部３１０２と、走行パワー算出部３１０４と、第１駆動力算出部３１０６と、エンジン制御部３１０８と、ＭＧ（１）制御部３１１０と、ブレーキ力算出部３２００と、フィードフォワードトルク算出部３２０２と、第２要求駆動力算出部３２０４と、フィードバックトルク算出部３２０６と、第２駆動力算出部３２０８と、ＭＧ（２）制御部３２１０とを含む。

第１要求駆動力算出部３０００は、車速、アクセル開度、シフトポジションをパラメータにもつマップに従って、ドライバが要求するトルクである第１要求駆動力を算出する。第１要求駆動力を算出するために用いられるマップは、シミュレーションもしくは実験などにより予め作成され、ＲＯＭ１００２に記録される。

なお、本実施の形態において、駆動力の単位は「Ｎ（ニュートン）」である。また、トルクの単位は「Ｎ・ｍ（ニュートンメートル）」である。駆動力に車輪９００の半径を乗じることによりトルクが算出される。車輪９００の半径には定数が用いられる。したがって、駆動力を算出することにより、トルクを算出することが可能である。逆に、トルクを算出することにより、駆動力を算出することが可能である。

要求駆動パワー換算部３１００は、第１要求駆動力に車輪９００の回転数および車輪９００の半径などを乗じることにより、第１要求駆動力を要求駆動パワーに換算する。本実施の形態において、パワーの単位は「ｋＷ（キロワット）」である。なお、駆動力をパワーに換算する方法は、ハイブリッド車の技術分野において周知の技術を利用すればよいため、ここではそれらの詳細な説明は繰返さない。

充放電要求部３１０２は、バッテリ７００のＳＯＣが低下した場合もしくは補機類に電力を供給する場合などにおいて、車両の走行以外のために要求されるバッテリ７００への充電電力値およびバッテリ７００からの放電電力値を算出する。本実施の形態において、充電電力値および放電電力値の単位は「ｋＷ」である。

走行パワー算出部３１０４は、エンジン１００、ＭＧ（１）２００およびＭＧ（２）それぞれの出力パワー（単位は「ｋＷ」）を算出する。各出力パワーは、燃費が最適になり、かつ、これらの合計値が要求駆動パワーにバッテリ７００への充電電力値もしくはバッテリ７００からの放電電力値を加算した値になるように設定される。

第１駆動力算出部３１０６は、エンジン１００およびＭＧ（１）２００により実現される駆動力を算出する。エンジン１００およびＭＧ（１）２００により実現される駆動力は、エンジン１００およびＭＧ（１）２００それぞれの出力パワーから算出される。

エンジン制御部３１０８は、第１駆動力算出部３１０６により算出された駆動力を実現するようにエンジン１００を制御する。ＭＧ（１）制御部３１１０は、第１駆動力算出部３１０６により算出された駆動力を実現するようにＭＧ（１）２００を制御する。

ブレーキ力算出部３２００は、ブレーキ踏力センサ２００４により検出されたブレーキペダルの踏力に基づいて、車両を制動するために要求されるブレーキ力（単位は「Ｎ」）を算出する。たとえば、踏力が大きいほど、より大きいブレーキ力が算出される。

フィードフォワードトルク算出部３２０２は、車両モデル（ばね上モデル）に第１要求駆動力とブレーキ力との和を入力することにより、車両の振動を低減するトルクのフィードフォワード項を算出する。

車両モデルとは、車両の運動方程式および状態方程式を利用して、車輪９００から路面に伝達されるトルクおよび車両外部からの入力などによる車両のバウンスおよびピッチングなどを解析するためのモデルである。

フィードフォワードトルク算出部３２０２は、車両モデルを用いて、車両のバウンスおよびピッチングを最適な状態まで低減するために車輪９００に加算もしくは減算すべきトルクを算出する。車両のバウンスおよびピッチングの最適値は、設計者により定められる。

トルクのフィードフォワード項を算出する際には、入力値である第１要求駆動力およびブレーキ力の和とゲインＧとの積が用いられる。ゲインＧが大きいほど、絶対値がより大きなトルクが算出される。なお、車両モデルおよび車両の振動を低減するトルクを車両モデルを用いて算出する方法については、周知の一般的な技術を利用すればよいため、ここではさらなる詳細な説明は繰返さない。

第２要求駆動力算出部３２０４は、車輪速センサ２００８を用いて検出される車輪９００の回転数から、ドライバが要求するトルクである第２要求駆動力を算出する。より詳細には、車輪９００の回転数の変化率から得られる車両の加速度ａおよび車重Ｍを用いた運動方程式（Ｆ＝Ｍａ）より、第２要求駆動力が算出される。

フィードバックトルク算出部３２０６は、車両モデル（ばね上モデル）に第２要求駆動力を入力することにより、車両の振動を低減するトルクのフィードバック項を算出する。トルクのフィードバック項を算出する際には、入力値である第２要求駆動力とゲインＧとの積が用いられる。ゲインＧが大きいほど、絶対値がより大きなトルクが算出される。

第２駆動力算出部３２０８は、ＭＧ（２）３００により実現される駆動力を算出する。ＭＧ（２）３００により実現される駆動力は、第１要求駆動力、ブレーキ力、車両の振動を低減するトルクのフィードフォワード項およびフィードバック項の和から、エンジン１００およびＭＧ（１）２００により実現される駆動力を減算することにより算出される。なお、車両の振動を低減するトルクは、駆動力に換算して用いられる。

ＭＧ（２）制御部３２１０は、第２駆動力算出部３２０８により算出された駆動力を実現するようにＭＧ（２）３００を制御する。

図５を参照して、本実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵ１０００が実行するプログラムの制御構造について説明する。以下に説明するプログラムは、予め定められた周期で繰り返し実行される。

ステップ（以下、ステップをＳと略す）１００にて、ＥＣＵ１０００は、車速、アクセル開度、シフトポジションをパラメータにもつマップに従って、ドライバが要求するトルクである第１要求駆動力を算出する。

Ｓ１０２にて、ＥＣＵ１０００は、第１要求駆動力に車輪９００の回転数および半径などを乗じることにより、第１要求駆動力を要求駆動パワーに換算する。

Ｓ１０４にて、ＥＣＵ１０００は、車両の走行以外のために要求されるバッテリ７００への充電電力値およびバッテリ７００からの放電電力値を算出する。

Ｓ１０６にて、ＥＣＵ１０００は、エンジン１００、ＭＧ（１）２００およびＭＧ（２）それぞれの出力パワーを算出する。

Ｓ１０８にて、ＥＣＵ１０００は、エンジン１００およびＭＧ（１）２００により実現される駆動力を算出する。

Ｓ１１０にて、ＥＣＵ１０００は、ブレーキ踏力センサ２００４により検出されたブレーキペダルの踏力に基づいて、車両を制動するために要求されるブレーキ力を算出する。

Ｓ１１２にて、ＥＣＵ１０００は、車両モデルに第１要求駆動力とブレーキ力との和を入力することにより、車両の振動を低減するトルクのフィードフォワード項を算出する。

Ｓ１１４にて、ＥＣＵ１０００は、車輪速センサ２００８を用いて検出される車輪９００の回転数から、ドライバが要求するトルクである第２要求駆動力を算出する。

Ｓ１１６にて、ＥＵＣ１０００は、車両モデルに第２要求駆動力を入力することにより、車両の振動を低減するトルクのフィードバック項を算出する。

Ｓ１１８にて、ＥＣＵ１０００は、第１要求駆動力、ブレーキ力、車両の振動を低減するトルクのフィードフォワード項およびフィードバック項の和から、エンジン１００およびＭＧ（１）２００により実現される駆動力を減算することにより、ＭＧ（２）３００により実現される駆動力を算出する。

Ｓ１２０にて、ＥＣＵ１０００は、各駆動力を実現するように、エンジン１００、ＭＧ（１）２００およびＭＧ（２）３００を制御する。

以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵ１０００の動作について説明する。

車両の走行中、車速、アクセル開度、シフトポジションをパラメータにもつマップに従って、ドライバが要求するトルクである第１要求駆動力が算出される（Ｓ１００）。この第１要求駆動力に車輪９００の回転数および車輪９００の半径などを乗じることにより、第１要求駆動力が要求駆動パワーに換算される（Ｓ１０２）。

さらに、車両の走行以外のために要求されるバッテリ７００への充電電力値およびバッテリ７００からの放電電力値が算出される（Ｓ１０４）。要求駆動パワー、バッテリ７００への充電電力値およびバッテリ７００からの放電電力値から、エンジン１００、ＭＧ（１）２００およびＭＧ（２）それぞれの出力パワーが算出される（Ｓ１０６）。

エンジン１００およびＭＧ（１）２００それぞれの出力パワーから、エンジン１００およびＭＧ（１）２００により実現される駆動力が算出される（Ｓ１０８）。

一方、ブレーキ踏力センサ２００４により検出されたブレーキペダルの踏力に基づいて、車両を制動するために要求されるブレーキ力が算出される（Ｓ１１０）。車両モデルに第１要求駆動力とブレーキ力との和を入力することにより、車両の振動を低減するトルクのフィードフォワード項が算出される（Ｓ１１２）。

また、車輪速センサ２００８を用いて検出される車輪９００の回転数から、ドライバが要求するトルクである第２要求駆動力が算出される（Ｓ１１４）。車両モデルに第２要求駆動力を入力することにより、車両の振動を低減するトルクのフィードバック項が算出される（Ｓ１１６）。

第１要求駆動力、ブレーキ力、車両の振動を低減するトルクのフィードフォワード項およびフィードバック項の和から、エンジン１００およびＭＧ（１）２００により実現される駆動力を減算することにより、ＭＧ（２）３００により実現される駆動力が算出される（Ｓ１１８）。すなわち、車両の振動を低減するトルクを加味して、ＭＧ（２）３００により実現する駆動力が算出される。これにより、ＭＧ（２）３００により実現する駆動力、すなわちトルクに、車両の振動を低減するトルクを含ませることができる。

算出された各駆動力を実現するように、エンジン１００、ＭＧ（１）２００およびＭＧ（２）３００が制御される（Ｓ１２０）。これにより、図６に示すように、車両全体として要求されるトルクに対して、エンジン１００およびＭＧ（１）２００により実現されるトルクの不足分を、ＭＧ（２）３００により補うことができる。また、車両の振動を低減するトルクをＭＧ（２）３００が出力するようにすることができる。そのため、エンジン１００に比べて応答性に優れたＭＧ（２）３００により、速やかに車両の振動を低減することができる。

以上のように、本実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵによれば、ＭＧ（１）に連結されたサンギヤ、ＭＧ（２）に連結されたリングギヤ、エンジンに連結されたキャリアを有する動力分割機構と、リングギヤからトルクが伝達される車輪とを備えたハイブリッド車において、車両の振動を低減するトルクを出力するように、ＭＧ（２）が制御される。これにより、内燃機関であるエンジンに比べて応答性に優れたＭＧ（２）を用いて、速やかに振動を低減することができる。

＜第２の実施の形態＞
以下、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態は、車両の振動を低減するトルクを出力するようにエンジン１００が制御される点で、前述の第１の実施の形態と相違する。その他の構造については、前述の第１の実施の形態と同じである。それらの機能も同じである。したがって、ここではそれらの説明は繰返さない。

図７を参照して、本実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵ１０００の機能について説明する。なお、以下に説明する機能はハードウェアにより実現するようにしてもよくソフトウェアにより実現するようにしてもよい。また、前述の第１の実施の形態と同じ機能には、同じ番号を付してある。したがって、ここではそれらの詳細な説明は繰返さない。

図７に示すように、フィードフォワードトルク算出部３３００およびフィードバックトルク算出部３２０６の出力値は、要求駆動パワー換算部３３０２に入力される。

フィードフォワードトルク算出部３３００は、車両モデルに第１要求駆動力を入力することにより、車両の振動を低減するトルクのフィードフォワード項を算出する。トルクのフィードフォワード項を算出する際には、入力値である第１要求駆動力とゲインＧとの積が用いられる。

要求駆動パワー換算部３３０２は、第１要求駆動力、車両の振動を低減するトルクのフィードフォワード項およびフィードバック項の和を、要求駆動パワーに換算する。第１要求駆動力に車輪９００の回転数および車輪９００の半径などを乗じ、車両の振動を低減するトルクのフィードフォワード項およびフィードバック項に車輪９００の回転数などを乗じることにより、要求駆動パワーが算出される。

第２駆動力算出部３４０８は、第１要求駆動力およびブレーキ力の和から、エンジン１００およびＭＧ（１）２００により実現される駆動力を減算することにより、ＭＧ（２）３００により実現される駆動力を算出する。

図８を参照して、本実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵ１０００が実行するプログラムの制御構造について説明する。以下に説明するプログラムは、予め定められた周期で繰り返し実行される。なお、前述の第１の実施の形態と同じ処理については、同じステップ番号を付してある。したがって、ここではそれらの詳細な説明は繰返さない。

Ｓ２００にて、ＥＣＵ１０００は、車両モデルに第１要求駆動力を入力することにより、車両の振動を低減するトルクのフィードフォワード項を算出する。

Ｓ２０２にて、ＥＣＵ１０００は、車輪速センサ２００８を用いて検出される車輪９００の回転数から、ドライバが要求するトルクである第２要求駆動力を算出する。

Ｓ２０４にて、ＥＵＣ１０００は、車両モデルに第２要求駆動力を入力することにより、車両の振動を低減するトルクのフィードバック項を算出する。

Ｓ２０６にて、ＥＣＵ１０００は、第１要求駆動力、車両の振動を低減するトルクのフィードフォワード項およびフィードバック項の和を、要求駆動パワーに換算する。

Ｓ２０８にて、ＥＣＵ１０００は、第１要求駆動力およびブレーキ力の和から、エンジン１００およびＭＧ（１）２００により実現される駆動力を減算することにより、ＭＧ（２）３００により実現される駆動力を算出する。

このようにすれば、エンジン１００により実現する駆動力、すなわちトルクに、車両の振動を低減するトルクを含ませることができる。そのため、バッテリ７００などの出力制限の影響を受け難いエンジンを用いて、確実に車両の振動を低減することができる。

＜第３の実施の形態＞
以下、本発明の第３の実施の形態について説明する。本実施の形態は、車両の振動を低減するトルクを算出する際に用いるゲインＧを、バッテリ７００への充電電力制限値ＷＩＮもしくは放電電力制限値ＷＯＵＴに応じて変更する点で、前述の第１の実施の形態と相違する。その他の構造については、前述の第１の実施の形態と同じである。したがって、ここではそれらの詳細な説明は繰返さない。

図９を参照して、本実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵ１０００の機能について説明する。なお、以下に説明する機能はハードウェアにより実現するようにしてもよくソフトウェアにより実現するようにしてもよい。また、前述の第１の実施の形態と同じ機能には、同じ番号を付してある。したがって、ここではそれらの詳細な説明は繰返さない。

図９に示す制限値算出部３５００は、バッテリ７００の温度およびＳＯＣなどに基づいて、バッテリ７００への充電電力制限値ＷＩＮおよびバッテリ７００からの放電電力制限値ＷＯＵＴを算出する。たとえば、バッテリ７００の温度およびＳＯＣをパラメータに有するマップにしたがって、充電電力制限値ＷＩＮおよび放電電力制限値ＷＯＵＴが算出される。

変更部３５０２は、充電電力制限値ＷＩＮおよび放電電力制限値ＷＯＵＴに応じて、車両の振動を低減するトルクを算出する際に用いるゲインＧ、すなわち、フィードフォワードトルク算出部３２０２およびフィードバックトルク算出部３２０６において用いられるゲインＧを変更する。

ゲインＧは、図１０に示すように、充電電力制限値ＷＩＮもしくは放電電力制限値ＷＯＵＴが小さいほどより小さくなるように変更される。なお、ゲインを変更する方法はこれに限らない。また、充電電力制限値ＷＩＮもしくは放電電力制限値ＷＯＵＴのいずれか一方に応じてゲインを変更するようにしてもよい。

図１１を参照して、本実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵが実行するプログラムの制御構造について説明する。なお、以下に説明するプログラムは、前述の第１の実施の形態におけるプログラムに加えて実行される。

Ｓ３００にて、ＥＣＵ１０００は、バッテリ７００への充電電力制限値ＷＩＮおよびバッテリ７００からの放電電力制限値ＷＯＵＴを算出する。Ｓ３０２にて、ＥＣＵ１０００は、充電電力制限値ＷＩＮおよび放電電力制限値ＷＯＵＴに応じて、車両の振動を低減するトルクを算出する際に用いるゲインＧを変更する。

このようにすれば、充電電力制限値ＷＩＮもしくは放電電力制限値ＷＯＵＴが小さいほど、車両の振動を抑制するために算出されるトルクの絶対値を小さくすることができる。これにより、充電電力制限値ＷＩＮもしくは放電電力制限値ＷＯＵＴが小さいほど、ＭＧ（２）３００での発電電力および消費電力をより小さくすることができる。そのため、バッテリ７００への充電電力値が充電電力制限値ＷＩＮを超えたり、バッテリ７００からの放電電力値が放電電力制限値ＷＯＵＴを超えたりしないようにすることができる。その結果、ＭＧ（２）３００を用いた振動の低減とバッテリ７００の保護とを両立することができる。

＜第４の実施の形態＞
以下、本発明の第４の実施の形態について説明する。本実施の形態は、車両の振動を低減するトルクを算出する際に用いるゲインＧを、大気圧に応じて変更する点で、前述の第１の実施の形態と相違する。その他の構造については、前述の第１の実施の形態と同じである。したがって、ここではそれらの詳細な説明は繰返さない。

図１２を参照して、本実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵ１０００の機能について説明する。なお、以下に説明する機能はハードウェアにより実現するようにしてもよくソフトウェアにより実現するようにしてもよい。また、前述の第１の実施の形態と同じ機能には、同じ番号を付してある。したがって、ここではそれらの詳細な説明は繰返さない。

図１２に示す大気圧検出部３６００は、大気圧センサ２０１６から送信された信号に基づいて大気圧を検出する。変更部３６０２は、大気圧に応じて、車両の振動を低減するトルクを算出する際に用いるゲインＧ、すなわち、フィードフォワードトルク算出部３２０２およびフィードバックトルク算出部３２０６において用いられるゲインＧを変更する。ゲインＧは、図１３に示すように、大気圧が低いほどより小さくなるように変更される。なお、ゲインを変更する方法はこれに限らない。

図１４を参照して、本実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵが実行するプログラムの制御構造について説明する。なお、以下に説明するプログラムは、前述の第１の実施の形態におけるプログラムに加えて実行される。

Ｓ４００にて、ＥＣＵ１０００は、大気圧センサ２０１６から送信された信号に基づいて、大気圧を検出する。Ｓ４０２にて、ＥＣＵ１０００は、大気圧に応じて、車両の振動を低減するトルクを算出する際に用いるゲインＧを変更する。

このようにすれば、大気圧が低いほど、車両の振動を抑制するために算出されるトルクの絶対値を小さくすることができる。これにより、大気圧が低いためにサージ電圧が発生し易い場合において、ＭＧ（２）３００での発電電力および消費電力をより小さくすることができる。そのため、ＭＧ（２）３００の作動電圧が過剰に高くならないようすることができる。その結果、ＭＧ（２）３００を用いた振動の低減とＭＧ（２）３００の保護とを両立することができる。

なお、大気圧センサ２０１６を用いて大気圧を検出する代わりに、ナビゲーションシステムを用いて高度を検出するようにしてもよい。この場合、高度が高いほど、ゲインＧがより小さくなるように変更するようにしてもよい。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の第１の実施の形態に係る制御装置を搭載したハイブリッド車を示す構成概略図である。動力分割機構を示す図である。エンジン、ＭＧ（１）およびＭＧ（２）の回転数の関係を示す共線図（その１）である。本発明の第１の実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵの機能ブロック図である。本発明の第１の実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。エンジン、ＭＧ（１）およびＭＧ（２）により実現されるトルクを示す図である。本発明の第２の実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵの機能ブロック図である。本発明の第２の実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。本発明の第３の実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵの機能ブロック図である。ゲインＧを示す図（その１）である。本発明の第３の実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。本発明の第４の実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵの機能ブロック図である。ゲインＧを示す図（その２）である。本発明の第４の実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。

符号の説明

１００エンジン、２００ＭＧ（１）、３００ＭＧ（２）、４００動力分割機構、４０２サンギヤ、４０４ピニオンギヤ、４０６キャリア、４０８リングギヤ、５００インバータ、７００バッテリ、８００コンバータ、９００車輪、１０００ＥＣＵ、１０１０ＨＶ＿ＥＣＵ、１０２０ＭＧ＿ＥＣＵ、１０３０エンジンＥＣＵ、１１００減速機、２０００車速センサ、２００２アクセル開度センサ、２００４ブレーキ踏力センサ、２００６ポジションスイッチ、２００８車輪速センサ、２０１０温度センサ、２０１２電圧センサ、２０１４電流センサ、２０１６大気圧センサ、３０００第１要求駆動力算出部、３１００，３３０２要求駆動パワー換算部、３１０２充放電要求部、３１０４走行パワー算出部、３１０６第１駆動力算出部、３１０８エンジン制御部、３１１０ＭＧ（１）制御部、３２００ブレーキ力算出部、３２０２，３３００フィードフォワードトルク算出部、３２０４要求駆動力算出部、３２０６フィードバックトルク算出部、３２０８，３４０８第２駆動力算出部、３２１０ＭＧ（２）制御部、３５００制限値算出部、３５０２，３６０２変更部、３６００大気圧検出部。

Claims

第１の回転電機に連結される第１の回転要素、第２の回転電機に連結される第２の回転要素およびエンジンに連結される第３の回転要素を有する差動機構と、前記第２の回転要素からトルクが伝達される車輪とを備えた車両の制御装置であって、
前記車両の振動を低減するトルクを算出するための算出手段と、
前記車両の振動を低減するトルクを出力するように、前記第２の回転電機および前記エンジンのうちのいずれか一つを制御するための制御手段とを含む、車両の制御装置。
前記制御装置は、前記車両の振動を低減するトルクを加味して前記第２の回転電機から出力されるトルクを算出するための手段をさらに含み、
前記制御手段は、前記車両の振動を低減するトルクを加味して算出されたトルクを出力することにより、前記車両の振動を低減するトルクを出力するように、前記第２の回転電機を制御するための手段を含む、請求項１に記載の車両の制御装置。
前記車両には、前記第２の回転電機に供給する電力を蓄える蓄電機構が搭載され、
前記制御装置は、
前記蓄電機構への充電電力値の制限値を算出するための手段と、
前記蓄電機構からの放電電力値の制限値を算出するための手段と、
前記充電電力値の制限値および前記放電電力値の制限値のうちの少なくともいずれか一方に応じてゲインを変更するための手段と、
運転者が要求するトルクを算出するための手段とをさらに含み、
前記算出手段は、運転者が要求するトルクおよび前記ゲインの積を用いて前記車両の振動を低減するトルクを算出するための手段を含む、請求項２に記載の車両の制御装置。
前記制御装置は、
大気圧を検出するための手段と、
大気圧に応じてゲインを変更するための手段と、
運転者が要求するトルクを算出するための手段とをさらに含み、
前記算出手段は、運転者が要求するトルクおよび前記ゲインの積を用いて前記車両の振動を低減するトルクを算出するための手段を含む、請求項２に記載の車両の制御装置。
前記制御装置は、前記車両の振動を低減するトルクを加味して前記エンジンから出力されるトルクを算出するための手段をさらに含み、
前記制御手段は、前記車両の振動を低減するトルクを加味して算出されたトルクを出力することにより、前記車両の振動を低減するトルクを出力するように、前記エンジンを制御するための手段を含む、請求項１に記載の車両の制御装置。
第１の回転電機に連結される第１の回転要素、第２の回転電機に連結される第２の回転要素およびエンジンに連結される第３の回転要素を有する差動機構と、前記第２の回転要素からトルクが伝達される車輪とを備えた車両の制御方法であって、
前記車両の振動を低減するトルクを算出するステップと、
前記車両の振動を低減するトルクを出力するように、前記第２の回転電機および前記エンジンのうちのいずれか一つを制御するステップとを含む、車両の制御方法。
前記制御方法は、前記車両の振動を低減するトルクを加味して前記第２の回転電機から出力されるトルクを算出するステップをさらに含み、
前記第２の回転電機および前記エンジンのうちのいずれか一つを制御するステップは、前記車両の振動を低減するトルクを加味して算出されたトルクを出力することにより、前記車両の振動を低減するトルクを出力するように、前記第２の回転電機を制御するステップを含む、請求項６に記載の車両の制御方法。
前記車両には、前記第２の回転電機に供給する電力を蓄える蓄電機構が搭載され、
前記制御方法は、
前記蓄電機構への充電電力値の制限値を算出するステップと、
前記蓄電機構からの放電電力値の制限値を算出するステップと、
前記充電電力値の制限値および前記放電電力値の制限値のうちの少なくともいずれか一方に応じてゲインを変更するステップと、
運転者が要求するトルクを算出するステップとをさらに含み、
前記車両の振動を低減するトルクを算出するステップは、運転者が要求するトルクおよび前記ゲインの積を用いて前記車両の振動を低減するトルクを算出するステップを含む、請求項７に記載の車両の制御方法。
前記制御方法は、
大気圧を検出するステップと、
大気圧に応じてゲインを変更するステップと、
運転者が要求するトルクを算出するステップとをさらに含み、
前記車両の振動を低減するトルクを算出するステップは、運転者が要求するトルクおよび前記ゲインの積を用いて前記車両の振動を低減するトルクを算出するステップを含む、請求項７に記載の車両の制御方法。
前記制御方法は、前記車両の振動を低減するトルクを加味して前記エンジンから出力されるトルクを算出するステップをさらに含み、
前記第２の回転電機および前記エンジンのうちのいずれか一つを制御するステップは、前記車両の振動を低減するトルクを加味して算出されたトルクを出力することにより、前記車両の振動を低減するトルクを出力するように、前記エンジンを制御するステップを含む、請求項６に記載の車両の制御方法。
請求項６〜１０のいずれかに記載の制御方法をコンピュータに実現させるプログラム。
請求項６〜１０のいずれかに記載の制御方法をコンピュータに実現させるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。