JP2009132380A - 車両の駆動力制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジントルクを使用したばね上制振制御を必要十分に、あるいは好適に行うことのできる駆動力制御装置を提供する。
【解決手段】駆動トルクの振動を低減するために必要とする必要制振トルクを算出する手段（ステップＳ１）と、算出された前記必要制振トルクと電動機制振トルクとに基づいて、内燃機関が出力するべき内燃機関制振トルクを算出する手段（ステップＳ７）と、車両に対する駆動要求量に応じて前記内燃機関が出力するべき出力トルクと前記内燃機関制振トルクとの合算トルクを内燃機関出力トルクとして算出する手段（ステップＳ８）とを備え、内燃機関が前記内燃機関出力トルクを出力し、かつ前記電動機が前記電動機制振トルクを出力するように前記内燃機関および電動機のトルクを制御するように構成されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、内燃機関を駆動力源として備え、駆動輪に伝達されるトルクに電動機が出力したトルクを付加し、あるいは減じることによりばね上制振を行うように構成された車両の駆動力を制御するための装置に関するものである。

車両の振動は、路面の凹凸を主たる要因として生じ、車輪から懸架装置を介して車体に伝達される振動がいわゆるばね下振動であり、駆動力の変化や路面から入力されるトルクの変化などが要因となってタイヤより乗員側のいわゆるばね上で生じる振動がばね上振動である。そのばね上振動は、プロペラシャフトや車軸などのいわゆる出力軸のトルクの変動であるから、その出力軸に連結されているエンジンなどの駆動力源のトルクを、出力軸トルクの変化に対応させて変化させることにより、振動を抑制する制御（すなわち制振制御）を行うことができる。例えば特許文献１には、いわゆるばね上振動を推定し、その車体ばね上振動の一つであるピッチング振動を抑制するように要求駆動力に相当する要求エンジントルクを補正するように構成した装置が記載されている。

なお、内燃機関とモータ・ジェネレータとを搭載した車両において、モードに応じて内燃機関とモータ・ジェネレータとのトルク負担分を変えることにより駆動力を確保し、またトルク変化に伴う違和感を解消するように構成した装置が特許文献２に記載されている。また、特許文献３には、前後左右の四輪に電動モータを設けてこれらの車輪の駆動力および制動力を個別に制御できるように構成し、前後車輪の駆動力あるいは制動力を制御することにより車体の上下方向の振動を抑制して接地荷重の変動を抑制するように構成した装置が記載されている。

特開２００６−６９４７２号公報 特開平９−２３３６０６号公報 特開２００６−１０９６４２号公報

特許文献１に記載されているように、検出された振動に対応させてエンジントルクを変化させる場合、エンジン出力を維持したまま出力トルクを変化させることになるから、エンジンの運転点が最適燃費点から大きく外れてしまい、燃費が悪化する可能性がある。また、エンジントルクの制御応答性は必ずしも速くないので、振動に対するエンジントルクの変動にズレが生じ、十分なばね上制振を行い得ない可能性があり、あるいはエンジンのトルク制御が難しくなる可能性がある。

また、特許文献２や特許文献３に記載されているように電気モータあるいはモータ・ジェネレータを備えていれば、その電気モータあるいはモータ・ジェネレータによってばね上制振のためのトルクを出力することができる。しかしながら、電気モータあるいはモータ・ジェネレータに電力を供給し、また電気モータあるいはモータ・ジェネレータで発電した電力を蓄える蓄電装置には容量の制限があるから、充電容量（ＳＯＣ）が低下している場合、あるいは反対に満充電に近い場合には、電気モータあるいはモータ・ジェネレータを電動機あるいは発電機として必要十分に動作させることができないので、ばね上制振を十分に行うことができなくなる。その場合、電気モータあるいはモータ・ジェネレータによる制振トルクの不足分を内燃機関が出力するトルクで補うことが考えられるが、内燃機関が出力するトルクでばね上制振を行うとした場合、上記の特許文献１に記載されている装置と同様に、内燃機関を燃費が悪い状態で運転したり、そのトルク応答性が遅いために十分な制振を行うことができないなどの課題が生じる。

この発明は上記の事情を背景としてなされたものであり、電動機による制振トルクが制限を受けている場合であっても必要十分なばね上制振を行うことのできる駆動力制御装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、内燃機関を駆動力源として搭載するとともに駆動輪に伝達されるトルクに該トルクの振動を抑制する制振トルクを電動機によって付加することによりばね上制振を行う車両の駆動力制御装置において、駆動トルクの振動を低減するために必要とする必要制振トルクを算出する必要制振トルク算出手段と、その必要制振トルク算出手段で算出された前記必要制振トルクと前記電動機で出力可能な電動機制振トルクとに基づいて、前記内燃機関が出力するべき内燃機関制振トルクを算出する内燃機関制振トルク算出手段と、前記車両に対する駆動要求量に応じて前記内燃機関が出力するべき出力トルクと前記内燃機関制振トルクとの合算トルクを内燃機関出力トルクとして算出する内燃機関出力トルク算出手段とを備え、前記内燃機関が前記合算トルクである前記内燃機関出力トルクを出力し、かつ前記電動機が前記電動機制振トルクを出力するように前記内燃機関および電動機のトルクを制御するように構成されていることを特徴とするものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記電動機によって前記必要制振トルクを出力可能か否かを判断する判断手段を更に備え、前記内燃機関制振トルク算出手段は、前記電動機によって前記必要制振トルクを出力できないことが判断された場合に前記内燃機関制振トルクを算出するように構成されていることを特徴とする車両の駆動力制御装置である。

請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、前記内燃機関は、バルブタイミングの進角および遅角に応じて出力トルクが変化するガソリンエンジンを含み、前記内燃機関出力トルクを増大させる場合には前記バルブタイミングの進角を行うように構成されていることを特徴とする車両の駆動力制御装置である。

請求項１の発明によれば、必要とする制振トルクのうち、内燃機関によって出力するべき制振トルクが求められ、その制振トルクと、駆動要求量を満たすべく内燃機関が出力するトルクとが合算されて内燃機関出力トルクが求められる。内燃機関はその内燃機関出力トルクを出力するように制御されるので、内燃機関の運転点をエネルギ効率の良い運転点すなわち最適燃費運転点もしくはそれに近い状態に設定でき、燃費の悪化を防止もしくは抑制できる。その内燃機関出力トルクに電動機が出力する制振トルクが付加される。その電動機制振トルクと内燃機関出力トルクに含まれる内燃機関制振トルクとによって駆動トルクの変動が抑制される。その場合、電動機のトルク応答性が良好であり、また内燃機関による制振トルクは、元々、内燃機関が出力するトルクに含まれているので、遅れが生じる余地はなく、したがって振動に対してズレのない制振トルクを付与して必要十分な制振制御を行うことができる。

請求項２の発明によれば、請求項１の発明と同様の効果を得ることができ、これに加えて、電動機で出力可能な制振トルクが必要制振トルクに対して不足している場合、上記の請求項１の発明によるような内燃機関のトルクを利用した制振制御が実行されるので、電動機に十分な電力を供給できない場合や電動機が発電した電力を十分に充電できない場合であっても、良好なばね上制振制御を行うことができる。

請求項３の発明によれば、バルブタイミングを遅角することにより燃費を向上させることができ、また進角することにより体積効率を向上させて出力トルクを増大させることができるので、通常の走行時には相対的に遅角させておくことにより燃費の良い走行を行う。したがって最適燃費状態で内燃機関を運転している場合、いわゆるフルスロットルに近い状態になってスロットル開度によってはそれ以上に出力トルクを増大させることができないことがあるが、バルブタイミングを進角することにより出力トルクが増大し、必要な内燃機関制振トルクを出力することができる。その場合も進角による運転点のズレが特には大きくないので、燃費の悪化を防止もしくは抑制しつつ、良好なばね上制振を行うことができる。

この発明で対象とする車両は、内燃機関を駆動力源とするとともにその内燃機関が出力するトルクに基づく駆動トルクに電動機のトルクを加え、あるいは回生トルクとしてトルクを吸収するように構成された車両であり、その一例が内燃機関とモータとを駆動力源とするハイブリッド車である。この発明を適用できる車両の一例を図７に示してあり、ここに示す例は、駆動力源として内燃機関と二つのモータとを備えている例である。その駆動系統（パワートレーン）の構成について説明すると、内燃機関（Ｅ／Ｇ）１と第１モータ・ジェネレータ（ＭＧ１）２とが、動力分割機構３を介して互いに連結されている。その内燃機関１は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン、水素ガスエンジン、天然ガスエンジンなどのいずれかであって、特に回転数や出力トルクに応じて燃料消費量（もしくは燃料消費率）が変化する。したがって燃費を重視した運転を行う場合には、回転数および出力トルクが個別に制御される内燃機関１である。

この種の内燃機関１の典型的な例がガソリンエンジンであり、以下の説明では内燃機関１をエンジン１と記す。ガソリンエンジンの場合、出力トルクは吸気量によって制御され、より具体的には電子スロットルバルブ４によって制御される。なお、ディーゼルエンジンの場合には燃料噴射量によって出力トルクが制御される。また、ガソリンエンジンの場合、可変バルブタイミング機構を備えていることが好ましく、可変バルブタイミング機構によれば、吸気バルブと排気バルブとが共に開状態となるオーバーラップ量を制御して燃費の良い運転、体積効率を向上させて出力トルクを増大させた運転などを行うことができる。したがってこの種のエンジン１では、通常時は、バルブタイミングを遅角して燃費を重視した運転を行う。

上記のエンジン１と第１モータ・ジェネレータ２とは、第１モータ・ジェネレータ２によってエンジン１の回転数を制御するように構成されている。すなわち、動力分割機構３は三つの回転要素が互いに差動作用を行う差動機構によって構成されており、図７に示す例は、シングルピニオン型遊星歯車機構によって動力分割機構３を構成した例である。この動力分割機構３における反力要素であるサンギヤ３Ｓに第１モータ・ジェネレータ２が連結され、そのサンギヤ３Ｓと同心円上に配置されている内歯歯車であるリングギヤ３Ｒが出力要素となっている。そして、これらサンギヤ３Ｓとリングギヤ３Ｒとに噛み合っているピニオンギヤを自転かつ公転自在に保持しているキャリヤ３Ｃが入力要素となっており、そのキャリヤ３Ｃにエンジン１が連結されている。

出力要素となっている上記のリングギヤ３Ｒは、出力軸５を介してデファレンシャル６に連結され、そのデファレンシャル６から左右の駆動輪７に動力を伝達するように構成されている。その出力軸５には、制振トルクや駆動トルクを付加し、またエネルギ回生を行うための第２モータ・ジェネレータ（ＭＧ２）８が連結されている。この第２モータ・ジェネレータ８がこの発明における電動機に相当している。なお、リングギヤ３Ｒと出力軸５との間、あるいは第２モータ・ジェネレータ８と出力軸５との間に減速機や変速機を配置することもできる。

シングルピニオン型遊星歯車機構から構成されている上記の動力分割機構３についての共線図を図８に示しており、サンギヤ３Ｓを示す線とリングギヤ３Ｒを示す線との間にキャリヤ３Ｃを示す線が位置し、サンギヤ３Ｓを示す線とキャリヤ３Ｃを示す線との間隔を“１”とした場合、キャリヤ３Ｃを示す線とリングギヤ３Ｒを示す線との間隔がギヤ比ρに相当する間隔となっている。なお、ギヤ比ρは、動力分割機構３を構成している遊星歯車機構におけるサンギヤ３Ｓの歯数Ｚｓとリングギヤ３Ｒの歯数Ｚｒとの比（Ｚｓ／Ｚｒ）である。これら各回転要素を示す線上における基線からの距離がそれぞれの回転要素の回転数を示し、各回転要素の回転数を示す点を結んだ線は直線となる。なお、図８における矢印は、各回転要素のトルクの方向を示す。

エンジン１が動力を出力して走行している状態では、図８に示すように、リングギヤ３Ｒに走行抵抗などのいわゆる負のトルクが作用しており、また入力要素であるキャリヤ３Ｃにはエンジン１が出力したいわゆる正のトルクが作用している。この状態でサンギヤ３Ｓに負のトルク（サンギヤ３Ｓの回転数を減じる方向のトルク）を作用させると、リングギヤ３Ｒにはエンジントルクを増幅した正方向のトルクが作用し、これが走行抵抗などの負のトルクに打ち勝つことにより車両が走行する。そのサンギヤ３Ｓに作用させる負方向のトルクは、これに連結されている第１モータ・ジェネレータ２を発電機として機能させることにより発生させることができる。この場合、図８から知られるように、第１モータ・ジェネレータ２の回転数を低下させればエンジン回転数が低下し、また反対に第１モータ・ジェネレータ２の回転数を高くすればエンジン回転数が上昇する。すなわち、第１モータ・ジェネレータ２によってエンジン回転数を制御することができる。

第１モータ・ジェネレータ２は上記のように、エンジン回転数の制御のために発電機として機能するが、これに加えて例えばエンジン１のモータリング（クランキング）のために電動機として機能させることも可能であり、このような機能もしくは動作の制御のために、第１モータ・ジェネレータ２はインバータ９を介してバッテリもしくはキャパシタなどの蓄電装置１０に接続されている。また、第２モータ・ジェネレータ８は出力軸５に付加するトルクを制御し、またエネルギ回生の際には発電機として機能し、このような機能もしくは動作の制御のためにインバータ１１を介して蓄電装置１０に接続されている。そして、各モータ・ジェネレータ２，８の間で電力を相互に授受できるようになっている。

そして、前述した電子スロットルバルブ４の開度を制御することによるエンジン１の出力トルクの制御や、各インバータ９，１１を介した各モータ・ジェネレータ２，８の制御などを行うためのハイブリッド（ＨＶ）コントローラ１２が設けられている。このハイブリッドコントローラ１２は、マイクロコンピュータを主体として構成された電子制御装置であり、入力されたデータおよび予め記憶しているデータならびにプログラムを使用して演算を行い、その演算の結果を電子スロットルバルブ４や各インバータ９，１１に指令信号として出力するように構成されている。なお、このハイブリッドコントローラ１２には、車速Ｖを示す検出信号、車輪速センサ１３によって検出した車輪速信号、アクセルペダル１４の踏み込み量を検出するアクセル開度センサ１５からのアクセル開度信号などがデータとして入力されている。

上述した車両では、第１モータ・ジェネレータ２によってエンジン１の回転数を制御するとともに、その第１モータ・ジェネレータ２で得られた電力を使用して第２モータ・ジェネレータ８を電動機として機能させることにより、出力軸５にトルクを付加するように構成されている。また、エネルギ回生を行うことも可能である。すなわち、車両が惰性走行している場合あるいは減速時に、エンジン１に対する燃料の供給および点火を停止し、その状態で第２モータ・ジェネレータ８を出力軸５から伝達されるトルクで駆動して発電機として機能させる。その結果、発電に要するトルクが出力軸５に対してその回転を止める方向の負のトルクとして作用し、制動力を生じさせることができる。また、発電された電力は蓄電装置１０に供給されて充電される。

その場合、蓄電装置１０の充電容量（ＳＯＣ）が既にある程度十分になっていれば、蓄電装置１０の耐久性の維持などの要請で、それ以上には充電することが制限される。すなわち、蓄電装置１０で受け入れることのできる電力Ｗinが制限される。このような電力制限がある場合には、第２モータ・ジェネレータ８で発生した電力もしくはその一部を第１モータ・ジェネレータ２に供給して第１モータ・ジェネレータ２をモータとして機能させる。そして、燃料の供給および点火が停止されているエンジン１をその第１モータ・ジェネレータ２によって強制的に回転させることにより、電力が消費され、こうすることにより第２モータ・ジェネレータ８によるエネルギ回生が継続されて回生制動力が維持される。

また、上記のハイブリッド車では、前述した第２モータ・ジェネレータ８によっていわゆるばね上制振を行うことができる。なお、ばね上制振とは、路面の凹凸に起因する振動を懸架装置（図示せず）によって抑制するばね下制振に対して、動力源から出力されるトルクの変動に起因する振動と、路面の凹凸に起因するばね上の振動とを抑制する制御である。

この発明に係る駆動力制御装置は、前記出力軸５にトルクを付加することができ、また出力軸５からトルクが伝達されて発電を行う前記第２モータ・ジェネレータ８によってばね上制振を行うように構成されており、その一例を図１に示してある。図１に示す制御例では、先ず、必要とする制振トルクすなわち理想の制振トルクが算出される（ステップＳ１）。この理想とする制振トルクは、駆動輪に作用するトルクを可及的に平準化するために、出力軸５に作用させる正もしくは負のトルクであり、例えば外乱に起因して変化する車輪速やその変化、駆動要求に基づいてエンジン１から出力されるトルクやその変化などに基づいて算出することができる。なお、前述した特許文献１に記載されているように、ばね上振動は、対象とする車両における振動モデルに基づいて当該車両の状態を示す状態方程式によって演算して求め、あるいは推定することができ、またその得られた振動を抑制するトルクは、上記の状態方程式で得られた状態量で表した出力方程式から得ることができる。

また、ステップＳ１での理想の制振トルクの算出に続けて、もしくはこれと並行して前記第２モータ・ジェネレータ８の上下のガード値が算出される（ステップＳ２）。第２モータ・ジェネレータ８のトルクや回転数にはその仕様によって定められた限界値があり、また蓄電装置１０から電力を受け、あるいは蓄電装置１０に充電を行うことにより動作するので蓄電装置１０の状態、特にその充電容量（ＳＯＣ）によっても動作の制限を受ける。そこで、ステップＳ２では、これらの制限に起因する上下のガード値が算出される。

つぎに第２モータ・ジェネレータ８によってばね上制振制御を実行できるか否かが判断される（ステップＳ３）。具体的には、上記のステップＳ１で求められた理想の制振トルクとステップＳ２で求められた第２モータ・ジェネレータ８のガード値とに基づいてステップＳ３の判断が行われ、理想の制振トルクが第２モータ・ジェネレータ８の上下のガード値の範囲内に入っていればステップＳ３で肯定的に判断され、これとは反対に理想の制振トルクが第２モータ・ジェネレータ８の上下少なくともいずれかのガード値を超えていれば、ステップＳ３で否定的に判断される。

ステップＳ３で肯定的に判断された場合、すなわち理想の制振トルクが第２モータ・ジェネレータ８の上下のガード値の範囲内に入っていれば、ばね上制振のためのいわゆる制振トルクを含まないエンジントルクが算出される（ステップＳ４）。このエンジントルクは、アクセル開度で代表される駆動要求量やクルーズコントロールシステムからの駆動要求量と車速とに基づいて求めることができ、より具体的には予め用意したマップから算出することができる。また、車両の前後進や停止状態ならび前進走行時の変速比を選択するシフトポジションが設けられている車両にあってはそのシフト位置を加味してエンジントルクが求められる。

ステップＳ４の制御に続けて、もしくはこれと並行して第２モータ・ジェネレータ８で出力するべき実行トルクが算出される（ステップＳ５）。この実行トルクはばね上制振のためのトルクを含むトルクである。したがって、上述したハイブリッド車がある程度の高車速で走行していることにより、第１モータ・ジェネレータ２の回転数がゼロとなり、エンジン１が出力したトルクがそのまま出力軸５に伝達されている状態では、第２モータ・ジェネレータ８の実行トルクは制振トルクのみとなり、前述した理想の制振トルクと同等のトルクになる。これに対して第１モータ・ジェネレータ２からいわゆる反力トルクを出力してエンジン１の回転数を第１モータ・ジェネレータ２によって制御している場合には、第１モータ・ジェネレータ２が発電機として機能することにより電力に変換された動力が第２モータ・ジェネレータ８に伝達されて第２モータ・ジェネレータ８が走行のためのトルクを出力軸５に伝達するので、その走行のためのトルクとばね上制振のためのトルクとを合算したトルクが第２モータ・ジェネレータ８の実行トルクになる。こうしてエンジントルクおよび第２モータ・ジェネレータ８の実行トルクが算出された後、図１に示すルーチンは一旦終了され、算出されたトルクを出力するようにエンジン１および第２モータ・ジェネレータ８が制御される。

一方、第２モータ・ジェネレータ８が出力できるトルクが制限を受けていることによりステップＳ３で否定的に判断された場合には、第２モータ・ジェネレータ８で出力可能な制振トルク、すなわち必要な制振トルクのうち第２モータ・ジェネレータ８で受け持つ分のトルクが算出される（ステップＳ６）。これは、前述した上限ガードあるいは下限カードを定めているマップから求めることができ、したがって算出されるトルクは、上限ガード値以下のトルクもしくは下限ガード値以上のトルクとなる。

このようにして算出される第２モータ・ジェネレータ８による制振トルクでは必要とする制振トルクに不足が生じるので、その不足を補うためのエンジン１による制振トルクが算出される（ステップＳ７）。このいわゆるエンジン分制振トルクは、前述したステップＳ１で算出された理想の制振トルクから第２モータ・ジェネレータ８で実行可能な制振トルクを減算して求めることができる。そして、このエンジン分制振トルクを用いてエンジントルクが算出される（ステップＳ８）。すなわちばね上制振分のトルクを含んだエンジントルクが算出される。エンジン１は前述したように駆動力源であるから、通常の走行時にはアクセル開度などで表される駆動要求量に基づいて動力を出力し、また最適燃費点もしくはこれに近い運転点で運転するように回転数が制御され、またトルクが制御される。ステップＳ８ではその走行のための駆動トルクにばね上制振のためのトルクを加えたトルクがエンジントルクとして算出される。したがって、ばね上制振のためのトルクが正のトルクであれば、その分、エンジントルクの制御量は走行のための駆動トルクより大くなり、また反対にばね上制振のためのトルクが負のトルクであれば、その分、エンジントルクの制御量は走行のための駆動トルクより小さくなる。言い換えれば、エンジン１は、走行のための駆動トルクと制振のためのトルクとを加えたトルクを目標トルクとして制御され、この点に、走行のための駆動トルクを目標トルクとして制御した後、これに制振のためのトルクを目標トルクとした制御を加える制御との相違がある。

上記のステップＳ８の制御に続けて、もしくはステップＳ８の制御と並行して、第２モータ・ジェネレータ８の実行トルクが算出され（ステップＳ９）、その後、一旦、図１のルーチンを終了する。この場合の第２モータ・ジェネレータ８の実行トルクは、前述した第１モータ・ジェネレータ２によって電力に一旦変換されて第２モータ・ジェネレータ８に伝達された動力に基づく走行のためのトルクと、ばね上制振のためのトルクとを合算したトルクであり、そのトルクを出力するための制御量は例えば図２に示すサブルーチンによって求めることができる。前述したように車両に要求されている駆動トルクは、アクセル開度などの駆動要求量と車速、さらにはシフト位置などのデータに基づいて求めることができる。また、エンジン１が出力したトルクのうち、動力分割機構３における出力要素であるリングギヤ３Ｒに伝達されるトルク（すなわちエンジン直行トルク）は、動力分割機構３を構成している遊星歯車機構のギヤ比と第１モータ・ジェネレータ２を発電機として機能させることに伴ういわゆる反力トルクとに基づいて算出することができる。これらのトルクの差が、車両の走行のために、第２モータ・ジェネレータ８から出力軸５に負荷するべきトルクであり、図２に示すステップＳ１１ではこのようにして走行のために第２モータ・ジェネレータ８が出力するべきトルクが算出される。

第２モータ・ジェネレータ８はこれに加えてばね上制振のためのトルクを出力する必要があるので、ばね上制振のためのトルクが、ステップＳ１１で求められたトルクに加算される（ステップＳ１２）。なお、ステップＳ１２に求められたトルクに対してその上下限のガードを行うためのガード処理（ステップＳ１３）が実行され、また緩変化処理（ステップＳ１４）が施される。これらステップＳ１３やステップＳ１４の制御は、従来通常行われている処理である。

この発明に係る駆動力制御装置は、上述したように、エンジン１のトルク制御量を、駆動要求に基づく走行のためのトルクと、ばね上制振のためのトルクとを合算した制御量とするので、走行のための駆動トルクの制御に追加して、制振のためのトルクの制御を行うのと比較して、遅れがなく、したがって必要十分な制振制御を行うことが可能になる。この点を更に説明すると、図３の（ａ）は前述した図１のステップＳ１で算出された理想の制振トルクの波形を模式的に示しており、これが第２モータ・ジェネレータ８の上下のガード値の範囲を外れているとすれば、第２モータ・ジェネレータ８で出力し得る制振トルクは図３の（ｂ）に示すようになり、上下がカットされたトルク波形となる。

その第２モータ・ジェネレータ８による制振トルクの不足分をエンジン１で補うとすると、エンジン１が出力するべきばね上制振のためのトルクは、図３の（ｃ）に破線で示しようになる。この破線で示すトルク波形は、エンジン１のばね上制振のためのトルク指令値に相当しており、したがってそのトルク指令値によってエンジン１のトルクを制御するとすれば、エンジン１から実際に出力されるトルクは、不可避的な応答遅れが原因で、図３の（ｃ）に実線で示してあるように、トルク指令値に対して時間的な遅れが生じる。そのため、エンジン１を駆動要求に基づく走行のための駆動トルクを出力するように制御している状態で、ばね上制振のための制御を第２モータ・ジェネレータ８のトルクとエンジン１のトルクとで実行するとすれば、第２モータ・ジェネレータ８の制御に実質的な遅れがないとしてもエンジントルクの制御に遅れがあるために、図３の（ｄ）に示すように、得られる制振トルク（実線）は前述した理想の制振トルク（破線）からズレたものとなる。

このように、第２モータ・ジェネレータ８に要求される制振トルクがガードによって制限され、それに伴う制振トルクの不足をエンジン１で補う場合、エンジン１のトルクを駆動要求量に基づいて制御している状態でばね上制振のためのトルク制御を追加的に実行すると、上記のように得られる制振トルクが理想の制振トルクからズレのあるものとなり、十分な制振効果を得ることができなくなる。これに対してこの発明に係る駆動力制御装置は、エンジン１のトルク制御にばね上制振のためのトルクを含ませるので、エンジン１によるばね上制振制御に遅れが生じる余地がなく、したがって第２モータ・ジェネレータ８と併せてエンジン１を利用してばね上制振を行う場合に、必要十分な制御が可能になり、駆動輪のトルクの変動を効果的に抑制もしくは低減できる。また、この発明に係る制御装置では、エンジン１を利用してばね上制振制御を行う場合、エンジン１が出力するべきトルクを走行のための駆動トルクと制振トルクとの合算トルクとして求め、その合算トルクをエンジン１の制御目標値とするので、最適燃費運転点でその合算トルクを出力するようにエンジン１を制御することが可能になり、そのためこの発明によれば、エンジントルクによってばね上制振を行うとしても燃費の悪化を防止もしくは抑制することができる。

ところで、内燃機関を駆動力源とする車両は、燃費が最小となるように内燃機関を制御するのが通常であり、特に前述したハイブリッド車や変速比を連続的に変化させることのできる無段変速機を搭載した車両では、回転数と出力トルクとをパラメータとした特性線図において、内燃機関の回転数を最小燃費線と等出力線との交点で表される運転点となるように制御している。また、可変バルブタイミング機構を備えている場合に、燃費を優先した運転を行うために、バルブタイミングを最遅角側に設定している。したがって通常は、最小燃費線に沿いかつバルブタイミングを最遅角側にしてエンジン１を制御することになるが、所定の回転数より高速側の回転数では、最小燃費線が、最大トルクとなるフルスロットル状態を示す線（ＷＯＴ線）とほぼ一致するので、エンジン１を使用してばね上制振制御を行う場合、そのままではエンジントルクを増大させることができず、所期の制振制御を行い得ない。すなわち、エンジン１が出力するべきばね上制振のためのトルクが図４に示す波形で表され、その破線で示す部分が最小燃費運転状態では出力し得ない場合が生じる。このような場合、可変バルブタイミング機構を備えている車両においては、バルブタイミングを進角する。

図５は所定の出力を示す等出力線Ｄ１と最小燃費線Ｃ１との交点で示される運転点でエンジン１が運転され、かつその運転点がＷＯＴに近い場合にバルブタイミングを変化させることによるエンジントルクの変化を示しており、バルブタイミングを最遅角状態に設定して吸気弁と排気弁とのオーバーラップ量を大きくしてあれば、運転点は最小燃費線Ｃ１状にあって図５では符号Ｐ１で示してある。これに対してバルブタイミングを進角するとエンジントルクが増大し、その状態でのトルク特性は図５のＥ１線で表される。したがって、符号Ｐ１で示す運転状態でバルブタイミングを進角すると、運転点は前記等出力線Ｄ１とＥ１線との交点である符号Ｐ２で示す運転点に変化し、エンジントルクが増大する。なお、エンジントルクの増大量は、進角量に応じたものとなる。したがって、エンジントルクを利用してばね上制振制御を行う場合、エンジン１が出力するべきトルクが、バルブタイミングを遅角制御している状態では不足するのであれば、必要に応じてバルブタイミングを進角する。

図６はその制御の一例を説明するためのフローチャートであり、先ず、エンジン１で負担するべき制振トルクが算出される（ステップＳ２１）。これは、前述した理想の制振トルクから第２モータ・ジェネレータ８で負担し得る制振トルクを減じたトルクである。ついで可変バルブタイミング機構の進角量が算出される（ステップＳ２２）。エンジン１がＷＯＴの状態であれば、ステップＳ２１で算出された制振トルクのうち、正のトルクがエンジン１で追加的に出力するべきトルクになるから、制振トルクに応じた進角量が求められる。また、スロットル開度の増大によってトルクを幾分かは増大させることができ、それでも制振トルクが不足する場合には、その不足分のトルクに応じた進角量が求められる。そして、算出された進角量に基づいて可変バルブタイミング機構の進角量が制御される（ステップＳ２３）。このように制御することにより、図４に破線で示す部分の制振トルクをエンジン１が出力することができ、第２モータ・ジェネレータ８のトルクが制限されている場合であり、またエンジン１がＷＯＴもしくはそれに近い状態にあっても、ばね上制振制御を好適に実行することができる。その場合、エンジン１の運転点が最小燃費線上の運転点から大きくは離れないので、燃費の悪化を防止もしくは抑制することができる。

ここで、上述した具体例とこの発明との関係を簡単に説明すると、図１に示すステップＳ１を実行する機能的手段が、この発明における必要制振トルク算出手段に相当し、またステップＳ７を実行する機能的手段が、この発明における内燃機関制振トルク算出手段に相当し、さらにステップＳ８を実行する機能的手段が、この発明における内燃機関出力トルク算出手段に相当し、そしてステップＳ３を実行する機能的手段が、この発明における判断手段に相当する。

この発明に係る駆動力制御装置で実行される制御例を説明するためのフローチャートである。 第２モータ・ジェネレータによる制振トルクを求める過程を説明するためのフローチャートである。 エンジンによる制振トルクに遅れが生じる場合の例を説明するための、各種のトルクの経時変化を示すタイムチャートである。 エンジンがＷＯＴの状態にあって正側の制振トルクに不足が生じる状況を説明するための線図である。 バルブタイミングを遅角した場合と進角した場合とのトルク特性を模式的に示す線図である。 バルブタイミングを進角する制御例を説明するためのフローチャートである。 この発明で対象とする車両もしくはパワートレーンの一例を示す概略図である。 その動力分割機構についての共線図である。

符号の説明

１…エンジン（内燃機関）、 ２…第１モータ・ジェネレータ、 ５…出力軸、 ７…駆動輪、 ８…第２モータ・ジェネレータ、 ９，１１…インバータ、 １０…蓄電装置、 １２…ハイブリッドコントローラ。

Claims (3)

1. 内燃機関を駆動力源として搭載するとともに駆動輪に伝達されるトルクに該トルクの振動を抑制する制振トルクを電動機によって付加することによりばね上制振を行う車両の駆動力制御装置において、
   駆動トルクの振動を低減するために必要とする必要制振トルクを算出する必要制振トルク算出手段と、
   その必要制振トルク算出手段で算出された前記必要制振トルクと前記電動機で出力可能な電動機制振トルクとに基づいて、前記内燃機関が出力するべき内燃機関制振トルクを算出する内燃機関制振トルク算出手段と、
   前記車両に対する駆動要求量に応じて前記内燃機関が出力するべき出力トルクと前記内燃機関制振トルクとの合算トルクを内燃機関出力トルクとして算出する内燃機関出力トルク算出手段と
   を備え、
   前記内燃機関が前記合算トルクである前記内燃機関出力トルクを出力し、かつ前記電動機が前記電動機制振トルクを出力するように前記内燃機関および電動機のトルクを制御するように構成されていることを特徴とする車両の駆動力制御装置。
2. 前記電動機によって前記必要制振トルクを出力可能か否かを判断する判断手段を更に備え、
   前記内燃機関制振トルク算出手段は、前記電動機によって前記必要制振トルクを出力できないことが判断された場合に前記内燃機関制振トルクを算出するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の車両の駆動力制御装置。
3. 前記内燃機関は、バルブタイミングの進角および遅角に応じて出力トルクが変化するガソリンエンジンを含み、
   前記内燃機関出力トルクを増大させる場合には前記バルブタイミングの進角を行うように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の車両の駆動力制御装置。

Images