JP2010105501A - 異音低減制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】異音回避のために第二のモータ・ジェネレータ１２のトルクを変更させた場合に、そのトルクを電動式空調システムのトルクによって相殺して車両の駆動トルクの変化を抑制すること。
【解決手段】高速走行時などの第二のモータ・ジェネレータ１２が走行のためのトルクを出力せず、エンジン２の発生させるトルク変動によって歯車機構に歯打ち音などの異音が生じる場合に、第二のモータ・ジェネレータ１２によって歯車機構にトルクＴ_ＭＧ２を作用させ、また、その歯車機構に作用させたトルクＴ_ＭＧ２を相殺するように電動式空調システム３３を動作させるように構成されている。その結果、第二のモータ・ジェネレータ１２がトルクＴ_ＭＧ２を出力せず、エンジン２のトルク変動に起因して発生する異音を低減でき、また、エンジン２の運転点を変化させないので、駆動トルクＴ_ＥＧが変化せず、さらに、燃費の悪化を抑制することができる。
【選択図】図１

Description

この発明は、エンジンおよび電動機を有する車両に用いられる電動機の制御装置に関するものである。

従来から、ハイブリッド車において、各種の条件に基づいてエンジンおよび電動機の駆動・停止を制御することにより、これらの駆動力源の駆動・停止にともなってギア機構などから発生する歯打ち音などの異音を低減させることがおこなわれている。これらの駆動力源からの動力を伝達するギア機構などから異音が発生する場合の制御の一例が下記の特許文献１ないし特許文献３に記載されている。特許文献１に記載された電動機の制御装置は、電動機のトルクが実質的の零制御される場合に、電動機のトルクを零以外に制御することにより噛み合い機構で発生する歯打ち音を低減するように構成されている。

また特許文献２に記載された動力出力装置およびその制御方法は、異音を発生させるギア機構の引きずりトルクを考慮して異音を生じ難いエンジンの運転点を設定するように構成されている。また、あるいはエンジン音によって発生した異音をかき消すようにエンジンの運転点を設定するように構成されている。

さらにまた特許文献３に記載されたハイブリッド車およびその制御方法は、エンジンの間欠運転時であって、かつ電動機のトルクが値０を含む所定駆動力範囲で駆動される場合に、エンジンの間欠運転を禁止することにより異音の発生を防止するように構成されている。

特開２００４−２５４４３４号公報 特開２００７−３０２１２１号公報 特開２００６−２５７８９４号公報

特許文献１および特許文献２に記載された各発明は、エンジンもしくは電動機の運転点を異音が発生し難い運転点に変更するように構成されているので、車両の駆動トルクが変化する虞がある。また特許文献３に記載された発明は、所定車速以上ではエンジンの間欠運転が禁止されないので、異音を低減できる運転状況が制限される。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、車両の駆動トルクを変化させずに異音を低減できる異音低減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、モータが歯車機構を介して出力部材に連結され、かつその出力部材もしくは該出力部材に連結された他の回転部材に電動式空調システムが連結されている車両の異音低減制御装置において、前記モータが走行のためにはトルクを出力しない状態を判断する判断手段と、前記モータがトルクを出力しない状態が前記判断手段によって判断された場合に、前記モータによって前記歯車機構にトルクを作用させるモータ指示手段と、前記モータによって前記歯車機構に作用させたトルクを相殺するように前記電動式空調システムを動作させるキャンセル指示手段とを備え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、前記電動式空調システムは、空調用モータと該空調用モータに連結されたコンプレッサとを有し、空調要求量に対応する前記コンプレッサのトルクを算出する算出手段を更に備え、前記キャンセル指示手段は、前記コンプレッサのトルクと前記空調用モータのトルクとで前記モータによって前記歯車機構に作用させたトルクを相殺するように前記空調用モータのトルクを設定する手段を含むことを特徴とする異音低減制御装置である。

請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記車両の走行用のトルクを前記出力部材に出力する駆動力源を更に備え、前記電動式空調システムは、空調用モータと該空調用モータに連結されたコンプレッサとを有し、空調要求量に対応する前記コンプレッサのトルクを算出する算出手段と、その算出されたトルクを前記駆動力源が出力するように前記駆動力源を制御する駆動力源制御手段とを備え、前記キャンセル指示手段は、前記モータによって前記歯車機構に作用させたトルクを相殺するように前記空調用モータのトルクを設定する手段を含むことを特徴とする異音低減制御装置である。

請求項１の発明によれば、モータが走行のためのトルクを出力していないと判断された場合に、モータのトルクが歯車機構に作用するように制御されるので、歯車機構から発生する歯打ち音などの異音を低減することができる。また、異音回避のためにモータのトルクを変更した場合に、そのトルクを電動式空調システムによって相殺することができるので、出力部材に伝達される駆動トルクの変化を抑制することができる。

請求項２の発明によれば、請求項１の発明による効果と同様の効果に加えて、空調要求量に対応する電動式空調システムのコンプレッサのトルクが算出されるので、電動式空調システムの空調用モータが出力するトルクは、歯車機構に作用させたモータのトルクからコンプレッサのトルクを減じたトルクとなり、空調用モータの出力するトルクを低減することができる。その結果、コンプレッサのトルクと空調用モータのトルクとによって歯車機構に作用させたモータのトルクを相殺することができ、出力部材に伝達される駆動トルクの変化を抑制することができる。

請求項３の発明によれば、請求項１の発明による効果と同様の効果に加えて、空調要求量に対応する電動式空調システムのコンプレッサのトルクを駆動力源が出力するように制御されるので、モータによって歯車機構に作用させたトルクを空調用モータのトルクによって相殺することができ、出力部材に伝達される駆動トルクの変化を抑制することができる。

つぎに、この発明を図に示す具体例に基づいて説明する。先ず、この発明で対象とする電動機を含む車両Ｖｅの駆動系統および制御系統について説明すると、図１は、この発明で対象とする電動機を含むフロントエンジンフロントドライブ形式のハイブリッド車の駆動系統を模式的に示しており、その電動機は、動力分配機構１を介して駆動力源２の出力するトルクＴ_ＥＧを伝達する動力伝達軸３に連結されている。また電動機には、電力の供給により駆動され電動機としての力行機能と、機械エネルギを電気エネルギに変換する発電機としての回生機能とを兼ね備えたモータ・ジェネレータを用いることができる。なお、以下に記す実施例では、電動機に主としてモータ・ジェネレータが使用された場合について説明する。

駆動力源２は、内燃機関あるいは電動機などによって構成され、要は、走行のための動力を発生させる駆動部材であり、例えば内燃機関としてはガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンまたはＬＰＧエンジンなどが挙げられる。なお、以下に記す実施例では、主としてガソリンエンジンが使用された場合について説明し、駆動力源２をエンジン２と記す。

図１に示す車両Ｖｅは、エンジン２と車輪４との間に、インプットシャフト３、アウトプットシャフト５、ディファレンシャル６などにより動力伝達経路が構成されている。また、エンジン２のクランクシャフト７にはフライホイール８が設けられている。インプットシャフト３の外周側にはスリーブ９が設けられており、フライホイール８とスリーブ９との間にダンパ機構１０が設けられている。また、インプットシャフト３の外周側に第一のモータ・ジェネレータ（ＭＧ１）１１と第二のモータ・ジェネレータ（ＭＧ２）１２とが配置されており、第一のモータ・ジェネレータ１１と第二のモータ・ジェネレータ１２との間には動力分配機構１が配置されている。

これらのモータ・ジェネレータ１１，１２は、インプットシャフト３、アウトプットシャフト５、ディファレンシャル６などを収納するケーシング１３に固定されたステータ１４，１６と回転自在なロータ１５，１７とを有している。また、これらのモータ・ジェネレータ１１，１２に電力を供給する蓄電装置（図示せず）が備えられており、蓄電装置にはバッテリあるいはキャパシタを用いることができる。

この動力分配機構１は、従来知られているシングルピニオン型の遊星歯車機構と同じ構成であって、サンギア１８とリングギア１９と、サンギア１８およびリングギア１９に噛合するピニオンギア２０と、ピニオンギア２０を保持するキャリア２１とから構成されている。このサンギア１８と第一のモータ・ジェネレータ１１のロータとが一体回転するように連結され、キャリア２１とインプットシャフト３とが一体回転するように連結されている。リングギア１９は環状部材の内周面に形成されており、この環状部材の内周面には、他のリングギア２２も併せて形成されている。

また、インプットシャフト３の外周側にはプラネタリギア２３が設けられており、サンギア２４とリングギア２２と、サンギア２４およびリングギア２２に噛合するピニオンギア２５と、ピニオンギア２５を保持するキャリア２６とから構成されている。このサンギア２４と第二のモータ・ジェネレータ１２のロータ１７とが一体回転するように連結されている。またキャリア２６はケーシング１３に固定されている。

環状部材の外周側には、インプットシャフト３と平行に配置されたアウトプットシャフト５の外周側に形成されたドリブンギア２７と噛合するギア２８が形成されている。また、アウトプットシャフト５の外周側には形成されたファイナルドライブピニオンギア２９と、ディファレンシャル６のデフケース３０の外周に形成されたリングギア３１と噛合されている。ディファレンシャル６は、アウトプットシャフト５の回転軸線と平行な回転軸線を有し、回転可能なデフケース３０と、デフケース３０の外周に形成され、デフケース３０と一体回転可能なリングギア３１と、デフケース３０に保持されるピニオンギア（図示せず）と、ピニオンギアに噛合するサイドギア（図示せず）とから構成されている。サイドギアには、アウトプットシャフト５と平行に配置されているドライブシャフト３２が連結され、ドライブシャフト３２に車輪４が連結されている。

さらにアウトプットシャフト５には、この発明における電動式空調システム３３を連結するクラッチ３４が設けられている。このクラッチ３４は摩擦式クラッチ、電磁式クラッチ、ドグクラッチなどの任意のクラッチを用いることができる。要は、アウトプットシャフト５に電動式空調システム３３を係合させることによって、電動式空調システム３３の駆動トルクＴ_ＡＩＲがアウトプットシャフト５の伝達するトルクＴ_ＥＧに対して負荷となるように構成されていればよい。上記の動力伝達経路がこの発明における歯車機構に相当する。

図１に示す電動式空調システム３３は、冷媒を凝縮させるコンプレッサ３５とコンプレッサ３５を駆動する空調用モータ３６とを備えており、コンプレッサ３５と空調用モータ３６とが係合・解放可能なクラッチ３７を備えてた構成を示してあるが、コンプレッサ３５と空調用モータ３６とが一体化されている電動式空調システム３３を用いることもできる。

つぎに上記の車両Ｖｅの制御系統について説明すると、エンジン２および第一のモータ・ジェネレータ１１ならびに第二のモータ・ジェネレータ１２を制御するコントローラとしての電子制御装置３８が設けられている。電子制御装置３８は、演算処理装置（ＣＰＵまたはＭＰＵ）および記憶装置（ＲＡＭおよびＲＯＭ）ならびに入出力インターフェースを主体とするマイクロコンピュータから構成されている。この電子制御装置３８には、例えばエンジン回転数センサ、アクセルの踏み込み量であるアクセル開度センサ、ブレーキセンサ、スロットルポジションセンサ、シフトポジションセンサ、加速度センサ、車速センサ、バッテリの充電量センサなどの各種センサ（図示せず）からの信号が入力される。これらの信号が電子制御装置３８において演算処理されて、電子制御装置３８からエンジン２および第一のモータ・ジェネレータ１１ならびに第二のモータ・ジェネレータ１２を制御する制御信号などとして出力される。

すなわち、この電子制御装置３８に入力される各種信号に基づいて、エンジン２および第一のモータ・ジェネレータ１１ならびに第二のモータ・ジェネレータ１２のトルクＴ_ＭＧ２が制御される。この電子制御装置３８による各種信号の演算処理に基づく第二のモータ・ジェネレータ１２の制御を実行する機能的手段がこの発明における判断手段およびモータ指示手段に相当し、また第二のモータ・ジェネレータ１２の出力トルクＴ_ＭＧ２に抗するように電動式空調システム３３を動作させる制御がこの発明におけるキャンセル指示手段に相当する。ここで、この発明における電動式空調システム３３としては、従来知られている冷媒の圧縮・膨張によって熱輸送をおこなうヒートポンプ作用を利用したカーエアコンが相当する。

上記のように構成された車両Ｖｅは、エンジン２が駆動されると、エンジントルクＴ_ＥＧがインプットシャフト３に伝達され、動力分配機構１のキャリア２１およびリングギア１９ならびにギア２８を介してアウトプットシャフト５に伝達される。アウトプットシャフト５に伝達されたエンジントルクＴ_ＥＧは、ディファレンシャル６を経由して車輪４に伝達されて駆動力が発生する。またエンジン２の動力によって第一のモータ・ジェネレータ１１で発電をおこなって蓄電装置に充電し、第二のモータ・ジェネレータ１２を電動機として駆動させ、第二のモータ・ジェネレータ１２のトルクＴ_ＭＧ２を第二のモータ・ジェネレータ１２のロータ１７に連結されたサンギア２４からピニオンギア２５およびリングギア２２ならびにギア２８を経由して車輪４に伝達することができる。言い換えれば、第二のモータ・ジェネレータ１２を制御することにより、エンジントルクＴ_ＥＧを制御することができる。

これとは反対に、車両Ｖｅの惰力走行時における走行エネルギをディファレンシャル６およびアウトプットシャフト５ならびにギア２８を介して第二のモータ・ジェネレータ１２に伝達し、第二のモータ・ジェネレータ１２を発電機として機能させることにより、発電した電力を蓄電装置に充電することもできる。

上記の車両Ｖｅでは、第一のモータ・ジェネレータによってエンジンの回転数を制御し、その結果、第一のモータ・ジェネレータで生じた電力を第二のモータ・ジェネレータに供給してこれをモータとして機能させている。したがって、車速やエンジン負荷によっては第一のモータ・ジェネレータの回転数が零となる場合があり、この状態では第二のモータ・ジェネレータに電力が供給されないから、第二のモータ・ジェネレータのトルクＴ_ＭＧ２が零となる。その場合、上記ギア２８のトルクが変動することにより、いわゆる歯打ち音が生じる可能性がある。

この発明に係る制御装置は、前述した図１に示す構成の車両を対象とし、上記の歯打ち音などの異音を低減するように構成されている。その制御を説明すると、第二のモータ・ジェネレータ１２のトルクＴ_ＭＧ２を変更することによって駆動力変化を生じさせないために、第二のモータ・ジェネレータ１２が出力したトルクＴ_ＭＧ２を打ち消すように動力伝達経路に電動式空調システム３３の空調用モータ３６によって負荷が掛けられるように構成されている。図２に、第二のモータ・ジェネレータ１２の出力するトルクＴ_ＭＧ２と、それにともなう駆動トルクＴ_ＥＧの変化を相殺する電動式空調システム３３の負荷、すなわち空調用モータ３６のトルクＴ_{ＭＯＴＯＲ}とを共線図を用いて模式的に示してある。

図２において、サンギアＳは図１に示す第一のモータ・ジェネレータ１１のロータと一体回転可能に接続されたサンギア１８であり、キャリアＣはエンジン２のトルクＴ_ＥＧを伝達するインプットシャフト３に接続されたキャリア２１であり、リングＲは第二のモータ・ジェネレータ１２の出力トルクＴ_ＭＧ２をキャリア２１に伝達するリングギア２２である。

先ず、第二のモータ・ジェネレータ１２が走行のためのトルクＴ_ＭＧ２を出力しない状態であることが電子制御装置３８によって判断されると、歯打ち音などの異音を生じさせないために、電子制御装置３８によって第二のモータ・ジェネレータ１２が動力分配機構１のギア同士の噛み合い力を増大させる分のトルクＴ_ＭＧ２を出力するように制御される。第二のモータ・ジェネレータ１２を駆動する電力は蓄電装置から供給される。また同時に、電子制御装置３８によってアウトプットシャフト５に連結された電動式空調システム３３が、第二のモータ・ジェネレータ１２の出力したトルクＴ_ＭＧ２に応じて動作されてトルクＴ_ＡＩＲを出力し、第二のモータ・ジェネレータ１２の出力トルクＴ_ＭＧ２が相殺される。

したがって、図２に示すように、異音回避のために第二のモータ・ジェネレータ１２のトルクＴ_ＭＧ２が変更される場合に、第二のモータ・ジェネレータ１２の出力トルクＴ_ＭＧ２に対して電動式空調システム３３のトルクＴ_ＡＩＲが反力トルクとして作用するので、エンジン２の運転点が変化することを抑制できる。また、異音回避のために第二のモータ・ジェネレータ１２トルクＴ_ＭＧ２を変更してもエンジン２の運転点が変化することを抑制できるので、燃費の悪化を抑制することができる。

また電動式空調システム３３のコンプレッサ３５とコンプレッサ３５を駆動させる空調用モータ３６とが一体化されている場合について、図３に模式的に示してある。また、図４に、車両Ｖｅが図３に示す構成の場合に、第二のモータ・ジェネレータ１２の出力するトルクＴ_ＭＧ２と、それにともなう駆動トルクＴ_ＥＧの変化を相殺する電動式空調システム３３の負荷、すなわち電動式空調システム３３のトルクＴ_ＡＩＲとを共線図を用いて模式的に示してある。

先ず、前述と同様に、第二のモータ・ジェネレータ１２が走行のためのトルクＴ_ＭＧ２を出力しない状態であることが電子制御装置３８によって判断されると、歯打ち音などの異音を生じさせないために、電子制御装置３８によって第二のモータ・ジェネレータ１２が動力分配機構１のギア同士の噛み合い力を増大させる分のトルクＴ_ＭＧ２を出力するように制御される。また同時に、電子制御装置３８によって電動式空調システム３３が第二のモータ・ジェネレータ１２の出力したトルクＴ_ＭＧ２に応じて動作されて、第二のモータ・ジェネレータ１２の出力トルクＴ_ＭＧ２が相殺される。ここで、電動式空調システム３３の空調用モータ３６が出力するトルクＴ_{ＭＯＴＯＲ}は、コンプレッサ３５を駆動させ、かつ、第二のモータ・ジェネレータ１２に対して反力トルクとして作用するように構成されている。

より具体的には、空調要求量に応じてコンプレッサ３５に要求されるトルクＴ_ＣＯＭＰが電子制御装置３８によって算出され、異音回避のための第二のモータ・ジェネレータ１２の出力トルクＴ_ＭＧ２からこのコンプレッサ３５トルクＴ_ＣＯＭＰが減算され、その差トルクが空調用モータ３６のトルクＴ_{ＭＯＴＯＲ}として出力されるように構成されている。なお、ここで電子制御装置３８は、コンプレッサ３５トルクＴ_ＣＯＭＰを算出する算出手段と、そのコンプレッサ３５トルクＴ_ＣＯＭＰおよび空調用モータ３６のトルクＴ_{ＭＯＴＯＲ}により第二のモータ・ジェネレータ１２の出力トルクＴ_ＭＧ２を相殺するキャンセル指示手段とを含んでいる。

図４に示すように、異音回避のために第二のモータ・ジェネレータ１２のトルクＴ_ＭＧ２が変更される場合に、第二のモータ・ジェネレータ１２の出力トルクＴ_ＭＧ２に対してコンプレッサ３５のトルクＴ_ＣＯＭＰと空調用モータ３６のトルクＴ_{ＭＯＴＯＲ}とが反力トルクとして作用するので、エンジン２の運転点が変化することを抑制できる。また、電動式空調システム３３の出力トルクＴ_ＡＩＲが第二のモータ・ジェネレータ１２トルクＴ_ＭＧ２を相殺するように構成されているので、電動式空調システム３３の駆動トルクＴ_ＡＩＲ自体が反力トルクとなり、本来の空調要求量に対して必要とされる電動式空調システム３３の駆動トルクＴ_ＡＩＲを抑制することができる。さらにまた、異音回避のために第二のモータ・ジェネレータ１２トルクＴ_ＭＧ２を変更してもエンジン２の運転点が変化することを抑制できるので、燃費の悪化を抑制することができる。

また、エンジントルクＴ_ＥＧによってコンプレッサ３５を駆動させる動力を得ることも可能である。すなわち、第二のモータ・ジェネレータ１２が走行のためにトルクＴ_ＭＧ２を出力しない場合に、エンジン２の運転点を変更し、その変更したエンジン２の運転点でのエンジントルクＴ_ＥＧによってコンプレッサ３５を駆動させるように構成されている。言い換えれば、空調用モータ３６によってコンプレッサ３５を駆動せず、エンジントルクＴ_ＥＧによって電動式空調システム３３の空調用モータ３６に一体化されたコンプレッサ３５を駆動させる。

エンジンの運転点を変更することにより第一のモータ・ジェネレータが発電機として機能するとともに、第二のモータ・ジェネレータがモータとして機能し、あるいは題意にモータ・ジェネレータがモータとして機能するとともに、第二のモータ・ジェネレータが発電機として機能する。その結果、第二のモータ・ジェネレータが正のトルクもしくは負のトルクを出力するから、いわゆる歯打ち音などの異音を抑制もしくは防止することができる。また、エンジン２の運転点を変更することによって電動式空調システム３３のコンプレッサ３５を駆動し、それに連動して第二のモータ・ジェネレータ１２のトルクＴ_ＭＧ２を変更して異音を回避する場合であっても、車両Ｖｅの駆動トルクＴ_{ＤＲＩＶＥ}の変化を抑制することができる。

この発明で対象とする車両の駆動系統および制御系統を模式的に示す図である。 この発明おける制御例を模式的に示す共線図である。 電動式空調システムのコンプレッサと空調用モータとが一体化されている車両の駆動系統および制御系統を模式的に示す図である。 この発明おける他の制御例を模式的に示す共線図である。

符号の説明

１１…第一のモータ・ジェネレータ、 １２…第二のモータ・ジェネレータ、 １７…ロータ、 ２２…リングギア、 ２４…サンギア、 ２５…ピニオンギア、 ２６…キャリア、 ３３…電動式空調システム、 ３５…コンプレッサ、 ３６…空調用モータ。

Claims (3)

1. モータが歯車機構を介して出力部材に連結され、かつその出力部材もしくは該出力部材に連結された他の回転部材に電動式空調システムが連結されている車両の異音低減制御装置において、
   前記モータが走行のためにはトルクを出力しない状態を判断する判断手段と、
   前記モータがトルクを出力しない状態が前記判断手段によって判断された場合に、前記モータによって前記歯車機構にトルクを作用させるモータ指示手段と、
   前記モータによって前記歯車機構に作用させたトルクを相殺するように前記電動式空調システムを動作させるキャンセル指示手段と
   を備えていることを特徴とする異音低減制御装置。
2. 前記電動式空調システムは、空調用モータと該空調用モータに連結されたコンプレッサとを有し、
   空調要求量に対応する前記コンプレッサのトルクを算出する算出手段を更に備え、
   前記キャンセル指示手段は、前記コンプレッサのトルクと前記空調用モータのトルクとで前記モータによって前記歯車機構に作用させたトルクを相殺するように前記空調用モータのトルクを設定する手段を含むこと
   を特徴とする請求項１に記載の異音低減制御装置。
3. 前記車両の走行用のトルクを前記出力部材に出力する駆動力源を更に備え、
   前記電動式空調システムは、空調用モータと該空調用モータに連結されたコンプレッサとを有し、
   空調要求量に対応する前記コンプレッサのトルクを算出する算出手段と、
   その算出されたトルクを前記駆動力源が出力するように前記駆動力源を制御する駆動力源制御手段とを備え、
   前記キャンセル指示手段は、前記モータによって前記歯車機構に作用させたトルクを相殺するように前記空調用モータのトルクを設定する手段を含むこと
   を特徴とする請求項１に記載の異音低減制御装置。

Images