JP2009177860A - 車両の制御装置およびそれを備える車両 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動系に過大なトルクが生じることを抑制することが可能な車両の制御装置、およびそれを備える車両を提供する。
【解決手段】ハイブリッド自動車１は、モータジェネレータＭＧ２の回転数Ｎｍを検出する回転数センサ７を備える。モータジェネレータＭＧ２の回転数Ｎｍの変動は、ドライブシャフト８を含む動力伝達部材に生じる第１のトルクの変動を反映する。ハイブリッド自動車１は、回転数センサ７が検出した回転数Ｎｍに基づいて、モータジェネレータＭＧ２からモータジェネレータＭＧ２の回転軸を介して動力伝達部材に伝達される第２のトルクを制御する制御装置３０をさらに備える。制御装置３０は、第１のトルクが正方向および負方向に回転させるよう変動する振動トルクである場合には、その振動トルクの最大値の絶対値と最小値の絶対値との差分を小さくするように、第２のトルクを制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の制御装置およびそれを備える車両に関し、特に、車両の駆動系に過大なトルクが生じることを抑制する車両の制御装置およびそれを備える車両に関する。

近年、ハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池車のような、駆動源としてモータを搭載した自動車が環境の点から注目を集めている。たとえば特開２００２−７８１０５号公報（特許文献１）は、エンジンとモータとを動力源として備えるハイブリッド車両を開示する。この文献では、ハイブリッド車両の制動時にモータが回生制動を行なうことが開示されている。
特開２００２−７８１０５号公報 特開２００７−１２６０７３号公報

たとえば、ハイブリッド車両が凹凸を有する路面を走行しているとする。ハイブリッド車両が急制動を行ない、かつそのモータが回生制動を行なう場合、路面からドライブシャフトに入力されるトルク、およびモータの回生トルクがドライブシャフトを含む駆動系に加わることが考えられる。この場合、駆動系に大きなトルクが発生する可能性がある。ただし、このような現象については未だ公知となっていない。

しかし、上述した状況が生じることを想定して駆動系の強度を高める場合、駆動系を構成する部品の大型化が生じ得る。さらに、駆動系の重量が増えることも生じ得る。さらに、高価な部品が必要になることも考えられる。

本発明の目的は、駆動系に過大なトルクが生じることを抑制することが可能な車両の制御装置、およびそれを備える車両を提供することである。

本発明は要約すれば、回転軸を有する動力源と、駆動輪と、動力源の回転軸と駆動輪とに結合されて、動力源からの動力を駆動輪に伝達可能に構成された動力伝達部材とを備える車両の制御装置である。制御装置は、動力伝達部材に生じる第１のトルクを検出するためのトルク検出部と、トルク検出部が検出した第１のトルクに基づいて、動力源から回転軸を介して動力伝達部材に伝達される第２のトルクを制御する動力制御部とを備える。動力制御部は、第１のトルクが回転軸を正方向および負方向に回転させるよう変動する振動トルクである場合には、振動トルクの最大値の絶対値と振動トルクの最小値の絶対値との差分が小さくなるように第２のトルクを制御する。

好ましくは、動力制御部は、差分が０に等しくなるように、第２のトルクを制御する。
好ましくは、動力制御部は、第１のトルクが振動トルクである場合に、第２のトルクの絶対値を、振動トルクの発生直前において動力伝達部材に伝達されるトルクの絶対値よりも小さくする。

より好ましくは、動力制御部は、第２のトルクの絶対値を０にする。
より好ましくは、動力源は、回転電機である。動力制御部は、車両の制動時に、回転電機が回生制動を行なうように第２のトルクを制御する。動力制御部は、車両の制動時に振動トルクが生じたことを検出すると、回生制動により生じる回生エネルギーを小さくすることにより第２のトルクの絶対値を低下させる。

本発明の他の局面に従うと、車両であって、上述のいずれかに記載の車両の制御装置を備える。

本発明によれば、駆動系に過大なトルクが生じることを抑制することが可能になる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一または相当部分には同一の符号を付してそれらについての説明は繰返さない。

図１は、本発明の実施の形態に係るハイブリッド自動車１の構成を示すブロック図である。

図１を参照して、ハイブリッド自動車１は、前輪２０Ｒ，２０Ｌと、後輪２２Ｒ，２２Ｌと、エンジン２００と、プラネタリギヤＰＧと、デファレンシャルギヤＤＧと、ギヤ４，６と、ドライブシャフト８とを含む。

ハイブリッド自動車１は、さらに、バッテリＢと、バッテリＢの出力する直流電力を昇圧する昇圧ユニット２０と、昇圧ユニット２０との間で直流電力を授受するインバータ１４，１４Ａとを含む。

ハイブリッド自動車１は、さらに、プラネタリギヤＰＧを介してエンジン２００の動力を受けて発電を行なうモータジェネレータＭＧ１と、回転軸がプラネタリギヤＰＧに接続されるモータジェネレータＭＧ２とを含む。インバータ１４，１４ＡはモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に接続され交流電力と昇圧回路からの直流電力との変換を行なう。

プラネタリギヤＰＧは、サンギヤと、リングギヤと、サンギヤおよびリングギヤの両方に噛合うピニオンギヤと、ピニオンギヤをサンギヤの周りに回転可能に支持するプラネタリキャリヤとを含む。プラネタリギヤＰＧは第１〜第３の回転軸を有する。第１の回転軸はエンジン２００に接続されるプラネタリキャリヤの回転軸である。第２の回転軸はモータジェネレータＭＧ１に接続されるサンギヤの回転軸である。第３の回転軸はモータジェネレータＭＧ２に接続されるリングギヤの回転軸である。

この第３の回転軸にはギヤ４が取付けられ、このギヤ４はギヤ６を駆動することによりデファレンシャルギヤＤＧに動力を伝達する。デファレンシャルギヤＤＧはギヤ６から受ける動力をドライブシャフト８を介して前輪２０Ｒ，２０Ｌに伝達するとともに、ギヤ６，４を介して前輪２０Ｒ，２０Ｌの回転力（ドライブシャフト８の回転力）をプラネタリギヤＰＧの第３の回転軸に伝達する。

なお、プラネタリギヤＰＧ、ギヤ４，６、デファレンシャルギヤＤＧおよびドライブシャフト８は、モータジェネレータＭＧ２の回転軸からの動力を駆動輪（前輪２０Ｌ，２０Ｒ）に伝達するためのものであり、本発明における「動力伝達部材」の一構成例として図１に示したものである。

プラネタリギヤＰＧはエンジン２００，モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の間で動力を分割する役割を果たす。すなわちプラネタリギヤＰＧの３つの回転軸のうちの２つの回転軸の回転が定まれば残る１つの回転軸の回転は自ずと定められる。したがって、エンジン２００を最も効率のよい領域で動作させつつ、モータジェネレータＭＧ１の発電量を制御してモータジェネレータＭＧ２を駆動させることにより車速の制御を行ない、全体としてエネルギ効率のよい自動車を実現している。

直流電源であるバッテリＢは、たとえば、ニッケル水素またはリチウムイオンなどの二次電池からなり、直流電力を昇圧ユニット２０に供給するとともに、昇圧ユニット２０からの直流電力によって充電される。

昇圧ユニット２０はバッテリＢから受ける直流電圧を昇圧し、その昇圧された直流電圧をインバータ１４，１４Ａに供給する。インバータ１４，１４Ａは供給された直流電圧を交流電圧に変換してエンジン始動時にはモータジェネレータＭＧ１を駆動制御する。また、エンジン始動後にはモータジェネレータＭＧ１が発電した交流電力はインバータ１４，１４Ａによって直流に変換されて昇圧ユニット２０によってバッテリＢの充電に適切な電圧に変換されバッテリＢが充電される。

また、インバータ１４，１４ＡはモータジェネレータＭＧ２を駆動する。モータジェネレータＭＧ２はエンジン２００を補助して前輪２０Ｒ，２０Ｌを駆動する。制動時には、モータジェネレータＭＧ２は回生運転を行ない、車輪の回転エネルギを電気エネルギに変換する。得られた電気エネルギは、インバータ１４，１４Ａおよび昇圧ユニット２０を経由してバッテリＢに戻される。

バッテリＢは、組電池であり、直列に接続された複数の電池ユニットＢ０〜Ｂｎを含む。昇圧ユニット２０とバッテリＢとの間にはシステムメインリレーＳＲ１，ＳＲ２が設けられ車両非運転時には高電圧が遮断される。

ハイブリッド自動車１は、さらに、運転者からの加速要求指示を受ける入力部であるアクセルペダルの位置を検出するアクセルセンサ９と、運転者によるブレーキペダルの操作量を検出するブレーキペダルストロークセンサ５と、バッテリＢに取付けられる電圧センサ１０と、アクセルセンサ９からのアクセル開度Ａｃｃ、ブレーキペダルストロークセンサ５からのブレーキペダル操作量Ｂｒｋおよび電圧センサ１０の電圧値ＶＢに応じてエンジン２００、インバータ１４，１４Ａおよび昇圧ユニット２０を制御する制御装置３０とを含む。電圧センサ１０は、バッテリＢの電圧ＶＢを検出して制御装置３０に送信する。

なお、ハイブリッド自動車１の制動は、制御装置３０がモータジェネレータＭＧ２の回生制動力および油圧ブレーキ（図示せず）の制動力を協調制御することによって行なわれる。したがって、ハイブリッド自動車１の制動時においては、制御装置３０は、モータジェネレータＭＧ２の回生動作を行なわずに、油圧ブレーキのみを作動させることも可能である。つまりモータジェネレータＭＧ２の回生制動力は制御装置３０により制御可能である。

図２は、図１に示したハイブリッド自動車１についてインバータおよび昇圧ユニット周辺を詳細に示した回路図である。

図２を参照して、ハイブリッド自動車１は、バッテリＢと、電圧センサ１０と、システムメインリレーＳＲ１，ＳＲ２と、キャパシタＣ１と、昇圧ユニット２０と、インバータ１４，１４Ａと、電流センサ２４Ｕ，２４Ｖと、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、エンジン２００と、制御装置３０とを備える。

モータジェネレータＭＧ１は走行時においては主として発電機として動作し、車両停止状態やエンジン停止状態で走行するＥＶ(Electric Vehicle)走行からの加速時においてはエンジン２００をクランキングするためのモータとして動作する。モータジェネレータＭＧ２は駆動輪である前輪２０Ｒ，２０Ｌの回転と同期して回転する。エンジン２００、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、図１に示したプラネタリギヤＰＧに接続されている。したがってエンジンの回転軸およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回転軸のうちのいずれか２つの回転軸の回転数が定められると、他の１つの回転軸の回転数は強制的に定まる。

バッテリＢは、ニッケル水素またはリチウムイオン等の二次電池である。電圧センサ１０は、バッテリＢから出力される直流電圧値ＶＢを検出し、検出した直流電圧値ＶＢを制御装置３０へ出力する。システムメインリレーＳＲ１，ＳＲ２は、制御装置３０からの信号ＳＥによりオン／オフされる。より具体的には、システムメインリレーＳＲ１，ＳＲ２は、Ｈ（論理ハイ）レベルの信号ＳＥによりオンされ、Ｌ（論理ロー）レベルの信号ＳＥによりオフされる。キャパシタＣ１は、システムメインリレーＳＲ１，ＳＲ２オン時において、バッテリＢの端子間電圧を平滑化する。

昇圧ユニット２０は、電圧センサ２１と、リアクトルＬ１と、コンバータ１２と、キャパシタＣ２とを含む。リアクトルＬ１は、一方端がシステムメインリレーＳＲ１を介してバッテリＢの正極と接続される。

電流センサ１１は、バッテリＢと昇圧ユニット２０との間に流れる直流電流を検出し、その検出した電流を直流電流値ＩＢとして制御装置３０へ出力する。

コンバータ１２は、電圧ＶＨを出力するコンバータ１２の出力端子間に直列に接続されるＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２と、ＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２にそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。

リアクトルＬ１の他方端はＩＧＢＴ素子Ｑ１のエミッタおよびＩＧＢＴ素子Ｑ２のコレクタに接続される。ダイオードＤ１のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ１のコレクタと接続され、ダイオードＤ１のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ１のエミッタと接続される。ダイオードＤ２のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ２のコレクタと接続され、ダイオードＤ２のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ２のエミッタと接続される。

電圧センサ２１はコンバータ１２の入力側の電圧を電圧値ＶＬとして検出する。電流センサ１１はリアクトルＬ１に流れる電流を電流値ＩＢとして検出する。キャパシタＣ２はコンバータ１２の出力側に接続され、コンバータ１２から送られたエネルギを蓄積するとともに、電圧の平滑化を行なう。電圧センサ１３は、コンバータ１２の出力側の電圧すなわちキャパシタＣ２の電極間の電圧を電圧値ＶＨとして検出する。

ハイブリッド車においては、エンジン２００とモータジェネレータＭＧ１とが機械的動力をやり取りし、あるときにはモータジェネレータＭＧ１はエンジンの始動を行ない、またあるときにはモータジェネレータＭＧ１はエンジンの動力を受けて発電を行なうジェネレータとして働く。モータジェネレータＭＧ１はインバータ１４によって駆動される。

インバータ１４は、コンバータ１２から昇圧電位を受けてモータジェネレータＭＧ１を駆動する。また、インバータ１４は、モータジェネレータＭＧ１が発電された電力をコンバータ１２に戻す。このときコンバータ１２は、降圧回路として動作するように制御装置３０によって制御される。

インバータ１４は、Ｕ相アーム１５と、Ｖ相アーム１６と、Ｗ相アーム１７とを含む。Ｕ相アーム１５、Ｖ相アーム１６、およびＷ相アーム１７は、コンバータ１２の出力ライン間に並列に接続される。

Ｕ相アーム１５は、直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４と、ＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ３，Ｄ４とを含む。ダイオードＤ３のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ３のコレクタと接続され、ダイオードＤ３のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ３のエミッタと接続される。ダイオードＤ４のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ４のコレクタと接続され、ダイオードＤ４のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ４のエミッタと接続される。

Ｖ相アーム１６は、直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６と、ＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ５，Ｄ６とを含む。ダイオードＤ５のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ５のコレクタと接続され、ダイオードＤ５のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ５のエミッタと接続される。ダイオードＤ６のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ６のコレクタと接続され、ダイオードＤ６のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ６のエミッタと接続される。

Ｗ相アーム１７は、直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８と、ＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ７，Ｄ８とを含む。ダイオードＤ７のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ７のコレクタと接続され、ダイオードＤ７のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ７のエミッタと接続される。ダイオードＤ８のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ８のコレクタと接続され、ダイオードＤ８のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ８のエミッタと接続される。

各相アームの中間点は、モータジェネレータＭＧ１の各相コイルの各相端に接続されている。すなわち、モータジェネレータＭＧ１は、三相の永久磁石モータであり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルは各々一方端が中点に共に接続されている。そして、Ｕ相コイルの他方端がＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４の接続ノードに接続される。またＶ相コイルの他方端がＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６の接続ノードに接続される。またＷ相コイルの他方端がＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８の接続ノードに接続される。

電流センサ２４Ｕ，２４Ｖは、モータジェネレータＭＧ１のＵ，Ｖ相のステータコイルに流れる電流の電流値ＩＵ１，ＩＶ１をモータ電流値ＭＣＲＴ１として検出し、モータ電流値ＭＣＲＴ１を制御装置３０へ出力する。モータジェネレータＭＧ１の回転数Ｎｇは回転数センサ２７によって検出される。

制御装置３０は、トルク指令値ＴＲ１、モータ回転数Ｎｇ、電圧値ＶＢ，ＶＬ，ＶＨ、電流値ＩＢ，ＩＣおよびモータ電流値ＭＣＲＴ１を受ける。

インバータ１４Ａは、ノードＮ１とノードＮ２との間にインバータ１４と並列的に接続され、また共に昇圧ユニット２０に接続される。

インバータ１４Ａは、コンバータ１２から昇圧電位を受けてモータジェネレータＭＧ２を駆動する。また、インバータ１４Ａは、回生制動に伴いモータジェネレータＭＧ２において発電された電力をコンバータ１２に戻す。このときコンバータ１２は、降圧回路として動作するように制御装置３０によって制御される。モータジェネレータＭＧ２の回転数Ｎｍは回転数センサ７によって検出される。

インバータ１４Ａは、Ｕ相アーム１５Ａと、Ｖ相アーム１６Ａと、Ｗ相アーム１７Ａとを含む。Ｕ相アーム１５Ａ、Ｖ相アーム１６Ａ、およびＷ相アーム１７Ａは、コンバータ１２の出力ライン間に並列に接続される。Ｕ相アーム１５Ａ、Ｖ相アーム１６Ａ、およびＷ相アーム１７Ａの構成は、Ｕ相アーム１５、Ｖ相アーム１６、およびＷ相アーム１７とそれぞれ同様であるので説明は繰返さない。

インバータ１４ＡのＵ，Ｖ，Ｗ相アームの中間点は、モータジェネレータＭＧ２のＵ，Ｖ，Ｗ相コイルの各一方端にそれぞれ接続されている。すなわち、モータジェネレータＭＧ２は、三相の永久磁石モータであり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルの他方端が中点に共に接続されている。

電流センサ２８Ｕ，２８Ｖは、モータジェネレータＭＧ２のＵ，Ｖ相のステータコイルに流れる電流の電流値ＩＵ２，ＩＶ２をモータ電流値ＭＣＲＴ２として検出し、モータ電流値ＭＣＲＴ２を制御装置３０へ出力する。

制御装置３０は、トルク指令値ＴＲ１、モータ回転数Ｎｇ、電圧値ＶＢ，ＶＬおよびＶＨ、電流値ＩＢ，ＩＣおよびモータ電流値ＭＣＲＴ１を受ける。制御装置３０は、さらにモータジェネレータＭＧ２に対応するトルク指令値ＴＲ２、モータ回転数Ｎｍ、およびモータ電流値ＭＣＲＴ２を受ける。制御装置３０は、さらに、アクセル開度Ａｃｃ、ブレーキペダル操作量Ｂｒｋを受ける。

制御装置３０は、これらの受けた入力に応じて、昇圧ユニット２０に対して昇圧指示ＰＷＵ，降圧指示ＰＷＤおよび停止指示ＳＴＰを出力する。

また、制御装置３０は、インバータ１４に対しては、コンバータ１２の出力である直流電圧をモータジェネレータＭＧ１を駆動するための交流電圧に変換する駆動指示ＰＷＭＩ１と、モータジェネレータＭＧ１で発電された交流電圧を直流電圧に変換してコンバータ１２側に戻す回生指示ＰＷＭＣ１とを出力する。

さらに、制御装置３０は、インバータ１４Ａに対しては、コンバータ１２の出力である直流電圧をモータジェネレータＭＧ２を駆動するための交流電圧に変換する駆動指示ＰＷＭＩ２と、モータジェネレータＭＧ２で発電された交流電圧を直流電圧に変換してコンバータ１２側に戻す回生指示ＰＷＭＣ２とを出力する。

なお、回生制動には、ハイブリッド自動車を運転するドライバによるフットブレーキ操作があった場合の回生発電を伴う制動が含まれる。また、フットブレーキを操作しない場合であっても、走行中にアクセルペダルをオフすることで回生発電をさせながら車両を減速させたりまたは加速を中止させたりするときが含まれる。

図３は、ハイブリッド自動車１の駆動系に関する部分を示す模式図である。図３を参照して、駆動輪２５は、図１に示した前輪２０Ｒ、２０Ｌをまとめて表したものである。モータジェネレータＭＧ２がエンジンとともにハイブリッド自動車１を駆動する場合、あるいは、モータジェネレータＭＧ２のみがハイブリッド自動車１を駆動する場合には、モータジェネレータＭＧ２からトルクが出力される。このトルクによりギヤ４、６、デファレンシャルギヤＤＧおよびドライブシャフト８が駆動される。よって駆動輪２５が回転する。

モータジェネレータＭＧ２の回生制動時においては、駆動輪２５の回転力が、ドライブシャフト８、デファレンシャルギヤＤＧ、ギヤ４，６を介してモータジェネレータＭＧ２に入力される。すなわちモータジェネレータＭＧ２のトルクが入力される。これによりモータジェネレータＭＧ２が発電する。

モータジェネレータＭＧ２に発生するトルクをモータトルクＴｍとし、モータジェネレータＭＧ２に対して入出力されるトルクを実効トルクＴｅとする。実効トルクＴｅはＴｅ＝Ｔｍ＋Ｔｌの関係式により表される。ここでＴｌは、モータジェネレータＭＧ２内部の潤滑油の粘性抵抗等に起因した、モータジェネレータＭＧ２の回転を妨げる力（トルク）である。以後はこのトルクを「引きずりトルクＴｌ」と呼ぶことにする。また、ドライブシャフト８は、ばね要素としての機能を有する。

図４に示すように、ハイブリッド自動車１が凹凸のある路面を走行した場合、ドライブシャフト８に大きなトルクが発生する可能性がある。なお、路面上の複数の突起は、ほぼ等間隔で存在するものとする。たとえば、図４に示した路面をハイブリッド自動車１が走行する場合、その駆動輪が上下に振動するものの、サスペンションによって車体の振動が抑制されることが考えられる。また、路面上の突起にハイブリッド自動車１が乗り上げることによって駆動輪が空転することと、駆動輪が路面に再び接触することとが繰返されることが考えられる。

これらの場合には、その強さおよび方向が周期的に変動するトルクがドライブシャフト８に生じる。このトルクによりドライブシャフト８にたとえば捩れ振動が生じる。なお、その強さおよび方向が周期的に変動するトルクを以下では「振動トルク」とも呼ぶ。

なお、ハイブリッド自動車１がこのような路面にさしかかったとき、あるいはハイブリッド自動車１がその路面を走行中に運転者が急ブレーキを踏むことが考えられる。しかし、モータジェネレータＭＧ２の慣性モーメントが大きいため、ドライブシャフト８の回転を止めようとする力（ドライブシャフト８の回転方向を正方向とすると、負方向のトルク）が大きくなる。さらに、上述の振動トルクがドライブシャフト８に発生する。これにより、ドライブシャフト８に大きなトルクが生じ得る。

図５は、図４に示した路面をハイブリッド自動車１が走行する場合における駆動系のトルクの変動を示した図である。図５および図４を参照して、駆動系（代表的にはドライブシャフト８であるがこれに限定されるものではない）には、実効トルクＴｅが生じる。これは、モータジェネレータＭＧ２に回生トルクが入力されたことを示す。ハイブリッド自動車１が図４に示した路面を走行することによって、駆動系には、実効トルクＴｅに加えて、振動トルクが生じる。なお、図４に示すように、路面上の突起物の間隔がほぼ等間隔であるため、振動トルクは一旦増加するものの、その後減少する。

また、振動トルクが正である場合には、モータジェネレータＭＧ２の回転軸を第１の方向に回転させるトルクが動力伝達部材に生じ、振動トルクが負である場合には、モータジェネレータＭＧ２の回転軸を、第１の方向と反対の第２の方向に回転させるトルクが動力伝達部材に生じる。第１の方向は、ドライブシャフトの回転方向と同じ方向でもよいし、逆方向でもよい。

Ｔｍｉｎは、その絶対値が最も大きいトルクである。トルクＴｍｉｎは、実効トルクＴｅと、振動トルクの振幅の最大値との和であるので、大きなトルクとなる。トルクＴｍｉｎが生じた場合に備えて駆動系の強度を高める場合には、駆動系を構成する部品が大きくなったり重たくなったりすることが考えられる。さらに、構成部品として高価な部品を使用する必要があることも考えられる。

一方、図５に示した駆動系トルクの正の最大値と、駆動系トルクの負の値の最大絶対値（負の値の絶対値のうち、最も大きなもの）とは異なる。これにより、トルクＴｍｉｎは大きな値となる。したがって、実効トルクＴｅの絶対値を振動トルクが発生する直前の値より小さくすれば、トルクＴｍｉｎの絶対値を小さくすることができるので、駆動系に入力されるトルクの最大値を小さくすることができる。

詳細に説明すると、本実施の形態では、図５に示した駆動系トルクの正の最大値と、駆動系トルクの負の値の最大絶対値との差分を小さくするように、実効トルクＴｅが制御される。この場合、実効トルクＴｅの絶対値を低下させることにより、その差分が小さくなる。したがって、正のトルクあるいは負のトルクのいずれか一方が著しく大きな状態を回避できる。よって、駆動系に入力されるトルクの最大値を小さくすることができる。なお駆動系に入力されるトルクが大きくなった場合には、制御装置３０が、回生制動時におけるモータジェネレータＭＧ２の実効トルクＴｅの絶対値を低下させたり、回生エネルギ量を０にすることによって実効トルクの値を０にしたりする。

図６は、本実施の形態に従う実効トルクＴｅの制御に用いられるパラメータを説明する図である。図６を参照して、本実施の形態に従う実効トルクＴｅの制御では、正側最大変動トルクＴｈ＿ｍａｘ、負側最大変動トルクＴｈ＿ｍｉｎが用いられる。最大トルクＴｍａｘは、駆動系に生じるトルクの正の最大値である。正側最大変動トルクＴｈ＿ｍａｘは、実効トルクＴｅから最大トルクＴｍａｘまでの値である。

最小トルクＴｍｉｎは、駆動系に生じるトルクの負の値のうち、その絶対値が最大となる値（ただしＴｍｉｎは負の値）である。負側最大変動トルクＴｈ＿ｍｉｎは、実効トルクＴｅから最小トルクＴｍｉｎまでの値である。なお、Ｔｈ＿ｍｉｎは正の値である。

図７は、本実施の形態に従う実効トルクＴｅの制御を説明するフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、たとえば一定の時間ごと、あるいは所定の条件の成立時にメインルーチンから呼び出されて実行される。

図７および図２を参照して、処理が開始されると、ステップＳ０１において、制御装置３０は、ブレーキペダル操作量Ｂｒｋに基づいて、ハイブリッド自動車１の急制動が行なわれたか否かを判定する。制御装置３０は、ブレーキペダル操作量Ｂｒｋの単位時間（たとえば１秒）あたりの増加量が予め定められたしきい値よりも大きい場合に、急制動が行なわれたと判定する。この場合（ステップＳ０１においてＹＥＳ）、処理はステップＳ１に進む。一方、急制動が行なわれていない場合（ステップＳ０１においてＮＯ）、全体の処理はメインルーチンに戻される。

ステップＳ１において、制御装置３０は、駆動系に大トルクが発生したか否かを判定する。本実施の形態では、ステップＳ１の判定処理は、回転数センサ７が検出したモータジェネレータＭＧ２の回転数Ｎｍに基づいて行なわれる。

図８は、駆動系に振動トルクが発生したときのモータジェネレータＭＧ２の回転数Ｎｍの変化を示す図である。図８を参照して、駆動系に振動トルクが発生した場合、その振動トルクによって、モータジェネレータＭＧ２の回転数Ｎｍは、正方向および負方向に周期的に変動する。さらに、その回転数の絶対値は時間が経過するにつれて大きくなる。

制御装置３０は、たとえば回転数センサ７が検出した回転数Ｎｍが正のしきい値Ｎｍａｘを上回り、かつ、負のしきい値Ｎｍｉｎを下回るよう変化する場合に、駆動系に大トルクが発生したと判定する。しきい値Ｎｍａｘ，Ｎｍｉｎは、予め実験などによって定められた値である。なお、制御装置３０は、モータジェネレータＭＧ２の回転数Ｎｍがしきい値Ｎｍａｘを上回る場合、あるいはモータジェネレータＭＧ２の回転数Ｎｍがしきい値Ｎｍｉｎを下回る場合のいずれか一方の場合において駆動系に大トルクが発生したと判定してもよい。

再び図７および図２を参照して、ステップＳ１において駆動系に大トルクが発生したと判定された場合（ステップＳ１においてＹＥＳ）、ステップＳ２の処理が実行される。ステップＳ２において、制御装置３０は、正側最大変動トルクＴｈ＿ｍａｘ，負側最大変動トルクＴｈ＿ｍｉｎ，および引きずりトルクＴｌを算出する。

たとえば、制御装置３０は、正側最大変動トルクＴｈ＿ｍａｘおよび負側最大変動トルクＴｈ＿ｍｉｎの各々をモータジェネレータＭＧ２の回転数Ｎｍと対応付けるマップを予め記憶する。このマップは、たとえば実験結果に基づいて、制御装置３０に記憶される情報である。そして、制御装置３０は、回転数センサ７から受けるモータジェネレータＭＧ２の回転数Ｎｍと、このマップとから、正側最大変動トルクＴｈ＿ｍａｘおよび負側最大変動トルクＴｈ＿ｍｉｎを算出する。

引きずりトルクＴｌは、たとえば上記した正側最大変動トルクＴｈ＿ｍａｘ（および負側最大変動トルクＴｈ＿ｍｉｎ）の算出と同様に、モータジェネレータＭＧ２の回転数Ｎｍと引きずりトルクＴｌとの関係が定義されたマップ、および回転数センサ７が検出した回転数Ｎｍから算出されてもよい。このマップは、たとえば実験結果に基づいて、制御装置３０に記憶される情報である。なお、引きずりトルクＴｌは一定値とあってもよい。

ステップＳ３において、制御装置３０は、モータトルクＴｍを制御する。モータトルクＴｍが制御されることにより実効トルクが制御される。

モータトルクＴｍは、ステップＳ２において算出された正側最大変動トルクＴｈ＿ｍａｘ、負側最大変動トルクＴｈ＿ｍｉｎおよび引きずりトルクＴｌを以下の式（１）に代入することにより算出される。

Ｔｍ＝−（Ｔｈ＿ｍａｘ＋Ｔｈ＿ｍｉｎ）／２−Ｔｌ ・・・（１）
制御装置３０は、この式に従って算出されたモータトルクＴｍがモータジェネレータＭＧ２で発生するように、回生指示ＰＷＭＣ２（あるいは駆動指示ＰＷＭＩ２）を生成し、その生成した回生指示ＰＷＭＣ２（あるいは駆動指示ＰＷＭＩ２）をインバータ１４Ａに出力する。

ステップＳ３の処理が終了すると全体の処理はメインルーチンに戻される。また、ステップＳ１において、駆動系に大トルクが発生していないと判定された場合（ステップＳ１においてＮＯ）も同様に、全体の処理はメインルーチンに戻される。

図９は、本実施の形態による実効トルクＴｅの制御が行なわれた場合の、駆動系トルクの変動を示した図である。図８および図９を参照して、大トルクが発生した場合（ステップＳ１においてＹＥＳ）には、制御装置３０は、正側最大変動トルクＴｈ＿ｍａｘ、負側最大変動トルクＴｈ＿ｍｉｎおよび引きずりトルクＴｌを算出する（ステップＳ２）。そして、制御装置３０は、算出した正側最大変動トルクＴｈ＿ｍａｘ、負側最大変動トルクＴｈ＿ｍｉｎおよび引きずりトルクＴｌを、予め定められた式（１）に代入することによりモータトルクＴｍを算出する（ステップＳ３）。そして制御装置３０は、その算出したモータトルクＴｍがモータジェネレータＭＧ２において発生するようにインバータ１４Ａを制御する。

ここで、図５を参照して、最大トルクＴｍａｘは、Ｔｍａｘ＝Ｔｈ＿ｍａｘ＋Ｔｅとの式により表される（Ｔｅは負の値）。また、Ｔｅ＝Ｔｍ＋Ｔｌである。したがって、式（１）およびこれらの式から、最大トルクＴｍａｘは以下の式（２）に従って表される。

Ｔｍａｘ＝Ｔｈ＿ｍａｘ−（Ｔｈ＿ｍａｘ＋Ｔｈ＿ｍｉｎ）／２＝（Ｔｈ＿ｍａｘ−Ｔｈ＿ｍｉｎ）／２ ・・・（２）
一方、図５より、最小トルクＴｍｉｎはＴｍｉｎ＝−Ｔｈ＿ｍｉｎ−Ｔｅとの式により表される。式（１）および上述の式から、最小トルクＴｍｉｎは以下の式（３）に従って表される。

Ｔｍａｘ＝Ｔｈ＿ｍｉｎ−（Ｔｈ＿ｍａｘ＋Ｔｈ＿ｍｉｎ）／２＝−（Ｔｈ＿ｍａｘ−Ｔｈ＿ｍｉｎ）／２ ・・・（３）
式（２）および式（３）からＴｍａｘ＝−Ｔｍｉｎの関係が導かれる。すなわち、最大トルクＴｍａｘの絶対値と最小トルクＴｍｉｎの絶対値との差分が０になる。このように急制動時に実効トルクＴｅを制御する（実効トルクＴｅを、振動トルクの発生直前において動力伝達部材に伝達されるトルクの絶対値より小さくすることにより、通常の場合に比較して回生エネルギを小さくする、または回生エネルギを０にする）ことによって、駆動系に入力されるトルクの最大の絶対値を小さくすることができる。

このように本実施の形態によれば、ハイブリッド自動車１は、モータジェネレータＭＧ２の回転数Ｎｍを検出する回転数センサ７を備える。回転数センサ７が検出したモータジェネレータＭＧ２の回転数Ｎｍの変動は、ドライブシャフト８を含む動力伝達部材に生じる第１のトルクの変動を反映する。すなわち回転数センサ７は、第１のトルクを検出するするためのトルク検出部として機能する。

ハイブリッド自動車１は、回転数センサ７が検出したモータジェネレータＭＧ２の回転数Ｎｍに基づいて、モータジェネレータＭＧ２からモータジェネレータＭＧ２の回転軸を介して動力伝達部材に伝達される第２のトルク（実効トルクＴｅ）を制御する制御装置３０をさらに備える。制御装置３０は、第１のトルクがモータジェネレータＭＧ２の回転軸を正方向および負方向に回転させるよう変動する振動トルクである場合には、その振動トルクの最大値の絶対値と最小値の絶対値との差分を小さくするように、第２のトルクを制御する。上記差分は、最大トルクＴｍａｘの絶対値と最小トルクＴｍｉｎの絶対値とのうちの一方が他方より大きい状態を表している。したがって、その差分が小さくなるように制御装置３０が第２のトルクを制御することによって、正のトルク、および負のトルクのいずれか一方が、他方よりも著しく大きい状態を回避できる。これにより、駆動系に入力されるトルクの最大値を小さくすることができる。

ここで、差分が小さくなるように実効トルクＴｅが制御されることによって、正のトルク、および負のトルクのいずれか一方が、他方よりも著しく大きい状態を回避可能である。ただし、図８および図９に示すように、差分が０になるように制御装置３０が実効トルクＴｅを制御することが好ましい。これにより、最大トルクＴｍａｘの絶対値と最小トルクＴｍｉｎの絶対値とが等しくなるので、正のトルク、および負のトルクのいずれか一方が、他方よりも大きい状態をより確実に回避できる。

（変形例）
この変形例では、図７に示したフローチャートにおいて、ステップＳ０１の処理が省略される。すなわち、処理が開始されるとステップＳ１の処理が実行される。このような処理が行なわれた場合においても、図９に示した効果が得られる。すなわち駆動系に過大なトルクが生じることを抑制することが可能になる。

なお、本実施の形態では動力分割機構によりエンジンの動力を車軸と発電機とに分割して伝達可能なシリーズ／パラレル型ハイブリッドシステムを例示した。しかし本発明は、発電機を駆動するためにのみエンジンを用い、発電機により発電された電力を使うモータでのみ車軸の駆動力を発生させるシリーズ型ハイブリッド自動車や、モータのみで走行する電気自動車にも適用できる。これらの構成は、いずれも車軸にモータが接続されており、減速時においてそのモータに回生動作を行なわせることが可能であるため本発明が適用可能である。

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、上記した実施の形態の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。

本発明の実施の形態に係るハイブリッド自動車１の構成を示すブロック図である。 図１に示したハイブリッド自動車１についてインバータおよび昇圧ユニット周辺を詳細に示した回路図である。 ハイブリッド自動車１の駆動系に関する部分を示す模式図である。 ハイブリッド自動車１が凹凸を有する路面を走行する状態を示す図である。 図４に示した路面をハイブリッド自動車１が走行する場合における駆動系のトルクの変動を示した図である。 本実施の形態に従う実効トルクＴｅの制御に用いられるパラメータを説明する図である。 本実施の形態に従う実効トルクＴｅの制御を説明するフローチャートである。 駆動系に振動トルクが発生したときのモータジェネレータＭＧ２の回転数Ｎｍの変化を示す図である。 本実施の形態による実効トルクＴｅの制御が行なわれた場合の、駆動系トルクの変動を示した図である。

符号の説明

１ ハイブリッド自動車、４，６ ギヤ、５ ブレーキペダルストロークセンサ、７，２７ 回転数センサ、８ ドライブシャフト、９ アクセルセンサ、１０，１３，２１ 電圧センサ、１１，２４Ｕ，２４Ｖ，２８Ｕ，２８Ｖ 電流センサ、１２ コンバータ、１４，１４Ａ インバータ、１５，１５Ａ Ｕ相アーム、１６，１６Ａ Ｖ相アーム、１７，１７Ａ Ｗ相アーム、２０ 昇圧ユニット、２０Ｌ，２０Ｒ 前輪、２２Ｒ，２２Ｌ 後輪、２５ 駆動輪、３０ 制御装置、２００ エンジン、Ｂ バッテリ、Ｂ０〜Ｂｎ 電池ユニット、Ｃ１，Ｃ２ キャパシタ、Ｄ１〜Ｄ８ ダイオード、ＤＧ デファレンシャルギヤ、Ｌ１ リアクトル、ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ、Ｎ１，Ｎ２ ノード、ＰＧ プラネタリギヤ、Ｑ１〜Ｑ８ ＩＧＢＴ素子、ＳＲ１，ＳＲ２ システムメインリレー。

Claims (6)

1. 回転軸を有する動力源と、駆動輪と、前記動力源の前記回転軸と前記駆動輪とに結合されて、前記動力源からの動力を前記駆動輪に伝達可能に構成された動力伝達部材とを備える車両の制御装置であって、
   前記動力伝達部材に生じる第１のトルクを検出するためのトルク検出部と、
   前記トルク検出部が検出した前記第１のトルクに基づいて、前記動力源から前記回転軸を介して前記動力伝達部材に伝達される第２のトルクを制御する動力制御部とを備え、
   前記動力制御部は、前記第１のトルクが前記回転軸を正方向および負方向に回転させるよう変動する振動トルクである場合には、前記振動トルクの最大値の絶対値と前記振動トルクの最小値の絶対値との差分が小さくなるように前記第２のトルクを制御する、車両の制御装置。
2. 前記動力制御部は、前記差分が０に等しくなるように、前記第２のトルクを制御する、請求項１に記載の車両の制御装置。
3. 前記動力制御部は、前記第１のトルクが前記振動トルクである場合に、前記第２のトルクの絶対値を、前記振動トルクの発生直前において前記動力伝達部材に伝達されるトルクの絶対値よりも小さくする、請求項１または２に記載の車両の制御装置。
4. 前記動力制御部は、前記第２のトルクの絶対値を０にする、請求項３に記載の車両の制御装置。
5. 前記動力源は、回転電機であって、
   前記動力制御部は、前記車両の制動時に、前記回転電機が回生制動を行なうように前記第２のトルクを制御し、
   前記動力制御部は、前記車両の前記制動時に前記振動トルクが生じたことを検出すると、前記回生制動により生じる回生エネルギーを小さくすることにより前記第２のトルクの絶対値を低下させる、請求項３に記載の車両の制御装置。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の車両の制御装置を備える、車両。

Images