JP2010221824A - 自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】バネ上構造物の振動をより適正に抑制する。
【解決手段】高電圧系の電圧を目標電圧上限値ＶｈｌｉｍとしてモータＭＧ１をトルク指令Ｔｍ１＊で駆動すると共にモータＭＧ２を走行用トルクＴｍ２ｄｒｖと最大駆動軸制振トルクＴｖｄｍａｘまたは最小駆動軸制振トルクＴｖｄｍｉｎとの和のトルクで駆動したときにバッテリの入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で且つモータＭＧ２の定格トルクの範囲内でモータＭＧ２から更に出力してもよいトルクの最大値としてバネ上制振トルク制限値Ｔｖｌｉｍを計算し（Ｓ１２０）、最大バネ上振動抑制トルクＴｖａｍａｘに対するバネ上制振トルク制限値Ｔｖｌｉｍの比と値１とのうち小さい方をバネ上制振ゲインｋｖとして設定する（Ｓ１３０）。このバネ上制振ゲインｋｖをバネ上振動抑制トルクＴｖａに乗じて得られるものを実行用のバネ上振動抑制トルクＴｖａとして用いる。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車に関し、詳しくは、走行用の動力を入出力可能な電動機と、電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、走行のために電動機から出力すべき電動機要求トルクと車両の懸架装置より上のバネ上構造物の振動を抑制するために電動機から出力すべきバネ上振動抑制トルクとの和の実行用トルクが電動機から出力されるよう電動機を制御する制御手段と、を備える自動車に関する。

従来、この種の自動車としては、左右後輪にインホイールモータが取り付けられた電気自動車において、車両のピッチング方向やローリング方向の変動量を検出し、検出した変動量に基づいてモータ反力ピッチモーメントを算出し、算出したモータ反力ピッチモーメントに基づいてインホイールモータを駆動制御するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−１８１６１３０号公報

しかしながら、上述の自動車では、走行のためにモータから出力する駆動力が大きくなると、バネ上構造物の振動を十分に抑制することができない場合や、トルクショックが生じる場合がある。バネ上構造物の振動を抑制するための制駆動力は振動する駆動力であるから、走行のためにモータから出力する駆動力とこの制駆動力との和がモータの定格値を超えると、モータからの駆動力は片振幅となり、バネ上構造物の振動を十分に抑制することができなくなったり、バネ上構造物の振動を助長してしまう。また、モータとして三相交流電動機を用い、バネ上構造物の固有振動の周波数より高い高周波の振動を抑制するための制駆動力をモータから出力するものであり、且つ、モータからのトルクが大きいときにはパルス幅変調制御から矩形波制御に切り替えてモータを駆動制御するものでは、モータからのトルクが大きくなると、矩形波制御に切り替わるために、高周波の振動を抑制するための制駆動力を出力することができず、トルクショックが生じてしまう。

本発明の自動車は、バネ上構造物の振動をより適正に抑制することを主目的とする。

本発明の自動車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の自動車は、
内燃機関と、動力を入出力可能な三相交流により駆動する発電機と、車軸に連結された駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸との３軸に３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、前記駆動軸に動力を入出力する三相交流により駆動する電動機と、前記発電機および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、パルス幅変調による三相交流により前記発電機および前記電動機を制御するときには走行に要求される要求駆動力に基づいて設定される前記電動機から出力すべき電動機要求トルクと前記駆動軸の振動を抑制するために前記電動機から出力すべき駆動軸振動抑制トルクと車両の懸架装置より上のバネ上構造物の振動を抑制するために前記電動機から出力すべきバネ上振動抑制トルクとの和のトルクが前記電動機から出力されると共に前記要求駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御し、矩形波の三相交流により前記発電機および前記電動機を制御するときには前記電動機要求トルクが前記電動機から出力されると共に前記要求駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御する制御手段と、を備える自動車において、
前記制御手段は、前記電動機から前記電動機要求トルクを出力したときに前記電動機から入出力される電動機電力と前記電動機から前記電動機要求トルクを出力して前記要求駆動力により走行するときに前記発電機により入出力される発電機電力との和の電力と前記蓄電手段を充放電してもよい最大電力である入出力制限との差分の電力を前記電動機の回転数で除して得られる第１のトルクと前記電動機の定格トルクと前記電動機要求トルクとの差分としての第２のトルクとのうち小さい方のトルクが大きいほど大きくなる傾向に前記バネ上振動抑制トルクを補正するための補正係数を設定すると共に該設定した補正係数を用いて補正したバネ上振動抑制トルクを用いて制御する手段である、
ことを特徴とする。

この本発明の自動車では、電動機から電動機要求トルクを出力したときに電動機から入出力される電動機電力と電動機から前記電動機要求トルクを出力して走行に要求される要求駆動力により走行するときに発電機により入出力される発電機電力との和の電力と蓄電手段を充放電してもよい最大電力である入出力制限との差分の電力を電動機の回転数で除して得られる第１のトルクと電動機の定格トルクと電動機要求トルクとの差分としての第２のトルクとのうち小さい方のトルクが大きいほど大きくなる傾向にバネ上振動抑制トルクを補正するための補正係数を設定すると共にこの設定した補正係数を用いて補正したバネ上振動抑制トルクを用いて制御する。こうした補正係数により補正されたバネ上振動抑制トルクを用いることにより、電動機により入出力する電動機電力と発電機により入出力される発電機電力との和の電力が蓄電手段の入出力制限によって制限されることによって電動機からのトルクが片振幅となったり、電動機から出力するトルクが定格トルクによって制限されることによって電動機からのトルクが片振幅になるのを抑制することができる。また、電動機から出力するトルクが抑制されることから、矩形波制御に切り替えわるのを抑制し、矩形波制御に切り替わるために、駆動軸の振動を抑制するための制駆動力を出力することができず、トルクショックが生じてしまうのを抑制することができる。

本発明の一実施例であるハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。 ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるバネ上制振ゲイン算出ルーチンの一例を示すフローチャートである。 パワー起因制限値算出ルーチンの一例を示すフローチャートである。 定格トルク起因制限値算出ルーチンの一例を示すフローチャートである。 モータＭＧ２の定格トルクの一例を示す説明図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は本発明の一実施例であるハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図１に示すように、エンジン２２と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にダンパ２８を介して接続された３軸式の動力分配統合機構３０と、動力分配統合機構３０に接続された発電可能なモータＭＧ１と、動力分配統合機構３０に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに減速ギヤ３５を介して接続されたモータＭＧ２と、直流電流を交流電流に変換してモータＭＧ１，ＭＧ２に供給可能なインバータ４１，４２と、バッテリ５０からの電力をその電圧を変換してインバータ４１，４２に供給可能な昇圧回路５５と、バッテリ５０と昇圧回路５５とに介在するシステムメインリレー５６と、車両全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット７０とを備える。

エンジン２２は、例えばガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関であり、エンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４により燃料噴射制御や点火制御，吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２の運転状態を検出する各種センサからの信号、例えば、エンジン２２のクランクシャフト２６のクランク角を検出する図示しないクランクポジションセンサからのクランクポジションなどが入力されている。エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によりエンジン２２を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。なお、エンジンＥＣＵ２４は、図示しないクランクポジションセンサからのクランクポジションに基づいてクランクシャフト２６の回転数、即ちエンジン２２の回転数Ｎｅも演算している。

動力分配統合機構３０は、外歯歯車のサンギヤ３１と、このサンギヤ３１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ３２と、サンギヤ３１に噛合すると共にリングギヤ３２に噛合する複数のピニオンギヤ３３と、複数のピニオンギヤ３３を自転かつ公転自在に保持するキャリア３４とを備え、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３４とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構３０は、キャリア３４にはエンジン２２のクランクシャフト２６が、サンギヤ３１にはモータＭＧ１が、リングギヤ３２にはリングギヤ軸３２ａを介して減速ギヤ３５がそれぞれ連結されており、モータＭＧ１が発電機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ３１側とリングギヤ３２側にそのギヤ比に応じて分配し、モータＭＧ１が電動機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力とサンギヤ３１から入力されるモータＭＧ１からの動力を統合してリングギヤ３２側に出力する。リングギヤ３２に出力された動力は、リングギヤ軸３２ａからギヤ機構６０およびデファレンシャルギヤ６２を介して、最終的には車両の駆動輪６３ａ，６３ｂに出力される。

モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、いずれも外表面に永久磁石が貼り付けられたロータと三相コイルが巻回されたステータとを備える周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ４１，４２および昇圧回路５５を介してバッテリ５０と電力のやりとりを行なう。モータＭＧ１，ＭＧ２は、いずれもモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０により駆動制御されている。モータＥＣＵ４０のよるモータＭＧ１およびモータＭＧ２の駆動制御は、基本的にはパルス幅変調制御によるが、モータＭＧ１，ＭＧ２から出力すべきトルクが大きくなると、過変調制御を経て矩形波制御に切り替わる。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流などが入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２の図示しない６つのトランジスタへのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ４０は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。また、モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４からの信号に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２も演算している。モータＥＣＵ４０は、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａの回転変動を抑制するためにモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２からモータＭＧ２の回転変動ΔＮｍ２を求め、この回転変動に対して逆位相のゲインｋｖｄを乗じて得られる駆動軸制振トルクＴｖｄ（Ｔｖｄ＝ｋｖｄ・ΔＮｍ２）を演算したり、この駆動軸制振トルクＴｖｄの振幅から最大駆動軸制振トルクＴｖｄｍａｘや最小駆動軸制振トルクＴｖｄｍｉｎも演算している。第１実施例では、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２に基づいて駆動軸制振トルクＴｖｄや最大駆動軸制振トルクＴｖｄｍａｘ，最小駆動軸制振トルクＴｖｄｍｉｎを演算するものとしたが、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａの回転数に基づいて駆動軸制振トルクＴｖｄや最大駆動軸制振トルクＴｖｄｍａｘ，最小駆動軸制振トルクＴｖｄｍｉｎを演算するものとしてもよい。

バッテリ５０は、例えば定格電圧が２００Ｖのリチウムイオン二次電池として構成されており、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２によって管理されている。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ５０の端子間に設置された電圧センサ５１ａからの端子間電圧Ｖｂ，バッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン５４に取り付けられた電流センサ５１ｂからの充放電電流Ｉｂ，バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１ｃからの電池温度Ｔｂなどが入力されており、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。また、バッテリＥＣＵ５２は、バッテリ５０を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量（ＳＯＣ）を演算したり、演算した残容量（ＳＯＣ）と電池温度Ｔｂとに基づいてバッテリ５０を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを演算している。なお、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、電池温度Ｔｂに基づいて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値を設定し、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）に基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値に補正係数を乗じることにより設定することができる。

ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット７０には、温度センサ５５ａからの昇圧回路５５の温度Ｔｕｐ（例えば、リアクトルＬの温度）や、電圧センサ５７ａからのコンデンサ５７の電圧（以下、高電圧系の電圧ＶＨという），電圧センサ５８ａからのコンデンサ５８の電圧（以下、低電圧系の電圧ＶＬという），イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号，シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖ，前後輪の各々に取り付けられた車輪速センサ８９ａ，８９ｂ，８９ｃ，８９ｄからの車輪速Ｖｗｆｒ，Ｖｗｆｌ，Ｖｗｒｒ，Ｖｗｒｌなどが入力ポートを介して入力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット７０からは、昇圧回路５５の図示しないトランジスタのスイッチング制御信号やシステムメインリレー５６への駆動信号などが出力ポートを介して出力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、前述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。

ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、車輪速センサ８９ａ，８９ｂ，８９ｃ，８９ｄからの車輪速Ｖｗｆｒ，Ｖｗｆｌ，Ｖｗｒｒ，Ｖｗｒｌのうち前輪の車輪速Ｖｗｆｒ，Ｖｗｆｌと後輪の車輪速Ｖｗｒｒ，Ｖｗｒｌとの差分に基づいて車両の懸架装置より上のバネ上構造物の振動を演算し、このバネ上構造物の振動の振幅Ａに振動とは逆位相となるゲインｋｖａを乗じるなどしてバネ上構造物の振動を抑制するためにモータＭＧ２から出力すべきトルクとしてのバネ上振動抑制トルクＴｖａを演算したり、このバネ上振動抑制トルクＴｖａの振幅から最大バネ上振動抑制トルクＴｖａｍａｘや最小バネ上振動抑制トルクＴｖａｍｉｎも演算している。なお、実施例では、車輪速センサ８９ａ，８９ｂ，８９ｃ，８９ｄからの車輪速Ｖｗｆｒ，Ｖｗｆｌ，Ｖｗｒｒ，Ｖｗｒｌに基づいてバネ上振動抑制トルクＴｖａや最大バネ上振動抑制トルクＴｖａｍａｘ，最小バネ上振動抑制トルクＴｖａｍｉｎを演算するものとしたが、車両前部や後部に加速度センサを取り付け、この加速度センサにより検出される加速度に基づいてバネ上振動抑制トルクＴｖａや最大バネ上振動抑制トルクＴｖａｍａｘ，最小バネ上振動抑制トルクＴｖａｍｉｎを演算するものとしてもよい。

また、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、高電圧系の電圧ＶＨがモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２やトルク指令Ｔｍ１，Ｔｍ２＊に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２をトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動制御するために必要な電圧となるように昇圧回路５５の図示しないトランジスタをスイッチング制御している。

こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０は、基本的には、ハイブリッド用電子制御ユニット７０によって実行される以下に説明する駆動制御によって走行する。ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、まず、アクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃと車速センサ８８からの車速Ｖとに応じて走行のために駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに要求される要求トルクＴｒ＊を設定し、要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（例えば、モータＭＧ２の回転数や車速Ｖに換算係数を乗じて得られる回転数）を乗じて走行に要求される走行用パワーＰｄｒｖを計算する。次に、バッテリ５０から放電可能な電力量の全容量の割合としての残容量（ＳＯＣ）に基づいてバッテリ５０を充放電するための充放電要求パワーＰｂ＊と走行用パワーＰｄｒｖと損失Ｌｏｓｓとの和としてエンジン２２から出力すべき要求パワーＰｅ＊を計算し、エンジン２２を効率よく運転することができるエンジン２２の回転数ＮｅとトルクＴｅとの関係としての動作ライン（例えば燃費最適動作ライン）と計算した要求パワーＰｅ＊とを用いてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定し、エンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊となるようにするための回転数フィードバック制御によりモータＭＧ１から出力すべきトルクとしてのトルク指令Ｔｍ１＊を設定する。また、要求トルクＴｒ＊からモータＭＧ１をトルク指令Ｔｍ１＊で駆動したときにプラネタリギヤ３０を介してリングギヤ軸３２ａに作用するトルクを減じて得られる走行用トルクＴｍ２ｄｒｖと駆動軸制振トルクＴｖｄとバネ上振動抑制トルクＴｖａとの和のトルクをモータ４２のトルク指令Ｔｍ２＊として設定する。そして、設定したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とをエンジンＥＣＵ２４に送信すると共にモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信する。目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とによってエンジン２２が運転されるようエンジンの吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御などを実行し、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子をスイッチング制御する。ここで、バネ上振動抑制トルクＴｖａは、実施例では、バネ上構造物の振動を抑制するためにモータＭＧ２から出力すべきトルクであるバネ上振動抑制トルクＴｖａに補正係数としてのバネ上制振ゲインｋｗを乗じて得られるものを用いている。これについては後述する。また、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、基本的には、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１，Ｔｍ２＊やモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２に基づいて昇圧回路５５を制御すると共にモータＭＧ１，ＭＧ２をパルス幅変調制御により駆動制御するが、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１，Ｔｍ２＊が大きくなると、矩形波制御によりモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するようになる。矩形波制御では、走行に要求される要求トルクＴｒ＊の出力が優先されることや、パルス幅変調制御に比べて応答性が低いために駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａの回転変動を抑制するための比較的高周波の駆動軸制振トルクＴｖｄを精度良く出力することができないことなどから、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊としては、走行用トルクＴｍ２ｄｒｖと駆動軸制振トルクＴｖｄとバネ上振動抑制トルクＴｖａとの和のトルクではなく、走行用トルクＴｍ２ｄｒｖが設定される。

次に、実施例のハイブリッド自動車２０におけるバネ上振動抑制トルクＴｖａを計算する際に用いられる補正係数としてのバネ上制振ゲインｋｖの設定について説明する。図２は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるバネ上制振ゲイン算出ルーチンの一例を示すフローチャートである。バネ上制振ゲイン算出ルーチンが実行されると、図３に例示するパワー起因制限値算出ルーチンによりパワー起因制限値Ｔｖｐを算出すると共に（ステップＳ１００）、図４に例示する定格トルク起因制限値算出ルーチンにより定格トルク起因制限値Ｔｖｔを算出する（ステップＳ１１０）。説明の都合上、バネ上制振ゲイン算出ルーチンを用いたバネ上制振ゲインｋｖを設定する処理の説明を中断し、図３に例示するパワー起因制限値算出ルーチンによりパワー起因制限値Ｔｖｐを算出する処理と図４に例示する定格トルク起因制限値算出ルーチンにより定格トルク起因制限値Ｔｖｔを算出する処理について説明する。

パワー起因制限値算出ルーチンでは、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，トルク指令Ｔｍ１＊，走行用トルクＴｍ２ｄｒｖや最大最小駆動軸制振トルクＴｖｄｍａｘ，Ｔｖｄｍｉｎ，バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを入力すると共に（ステップＳ２００）、入力した走行用トルクＴｍ２ｄｒｖが値０以上のときには、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１とトルク指令Ｔｍ１＊とパワーを電力に換算する換算係数ｋｗとの積によりモータＭＧ１により発電または消費される電力Ｗｍ１を計算すると共にモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２と走行用トルクＴｍ２ｄｒｖと最大駆動軸制振トルクＴｖｄｍａｘとの和と換算係数ｋｗとの積によりバネ上振動抑制トルクＴｖａを出力しないときにモータＭＧ２により消費または発電される電力Ｗｍ２を計算し（ステップＳ２１０，Ｓ２２０）、入力した走行用トルクＴｍ２ｄｒｖが値０未満のときには、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１とトルク指令Ｔｍ１＊と換算係数ｋｗとの積によりモータＭＧ１により発電または消費される電力Ｗｍ１を計算すると共にモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２と走行用トルクＴｍ２ｄｒｖと最小駆動軸制振トルクＴｖｄｍｉｎとの和と換算係数ｋｗとの積によりバネ上振動抑制トルクＴｖａを出力しないときにモータＭＧ２により消費または発電される電力Ｗｍ２を計算し（ステップＳ２１０，Ｓ２３０）、計算した電力Ｗｎ１と電力Ｗｍ２との和として得られるバッテリ５０の充放電電力Ｗｂを計算し（ステップＳ２４０）、この充放電電力Ｗｂを入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔからそれぞれ減じたものの絶対値のうち小さい方を換算係数ｋｗとモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２とで除してパワー起因制限値Ｔｖｐを計算して（ステップＳ２５０）、本ルーチンを終了する。したがって、パワー起因制限値Ｔｖｐは、モータＭＧ１をトルク指令Ｔｍ１＊で駆動すると共にモータＭＧ２を走行用トルクＴｍ２ｄｒｖと最大駆動軸制振トルクＴｖｄｍａｘまたは最小駆動軸制振トルクＴｖｄｍｉｎとの和のトルクで駆動したときにバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内でモータＭＧ２から走行用トルクＴｍ２ｄｒｖと最大駆動軸制振トルクＴｖｄｍａｘまたは最小駆動軸制振トルクＴｖｄｍｉｎとの和のトルクを超えて出力してもよいトルクの最大値となる。

定格トルク起因制限値算出ルーチンでは、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２，走行用トルクＴｍ２ｄｒｖや最大最小駆動軸制振トルクＴｖｄｍａｘ，Ｔｖｄｍｉｎ，高電圧系の電圧ＶＨの目標電圧Ｖｈ＊における上限値Ｖｈｌｉｍを入力すると共に（ステップＳ３００）、入力したモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が値０以上であるか否かを判定し（ステップＳ３１０）、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が値０以上のときには回転数Ｎｍ２と目標電圧上限値Ｖｈｌｉｍとに基づいて図５に例示するモータＭＧ２の定格トルクのうち回転数Ｎｍ２が正の領域から最大トルクＴｍａｘと最小トルクＴｍｉｎとを導出し（ステップＳ３２０）、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が値０未満のときには回転数Ｎｍ２と目標電圧上限値Ｖｈｌｉｍとに基づいてモータＭＧ２の定格トルクのうち回転数Ｎｍ２が負の領域から最大トルクＴｍａｘと最小トルクＴｍｉｎとを導出し（ステップＳ３３０）、最大トルクＴｍａｘから走行用トルクＴｍ２ｄｒｖと最大駆動軸制振トルクＴｖｄｍａｘとを減じたものの絶対値と最小トルクＴｍｉｎから走行用トルクＴｍ２ｄｒｖと最小駆動軸制振トルクＴｖｄｍｉｎとを減じたものの絶対値とのうち小さい方を定格トルク起因制限値Ｔｖｔとして設定して（ステップＳ３４０）、本ルーチンを終了する。したがって、定格トルク起因制限値Ｔｖｔは、高電圧系の電圧ＶＨを目標電圧上限値ＶｈｌｉｍとしてモータＭＧ２を走行用トルクＴｍ２ｄｒｖと最大駆動軸制振トルクＴｖｄｍａｘまたは最小駆動軸制振トルクＴｖｄｍｉｎとの和のトルクで駆動したときにモータＭＧ２の定格トルクの範囲内でモータＭＧ２から走行用トルクＴｍ２ｄｒｖと最大駆動軸制振トルクＴｖｄｍａｘまたは最小駆動軸制振トルクＴｖｄｍｉｎとの和のトルクを超えて出力してもよいトルクの最大値となる。

図２に例示するバネ上制振ゲイン算出ルーチンによるバネ上制振ゲインｋｖの設定の処理に戻る。パワー起因制限値Ｔｖｐと定格トルク起因制限値Ｔｖｔとを算出すると、算出したパワー起因制限値Ｔｖｐと定格トルク起因制限値Ｔｖｔとのうち小さい方をバネ上制振トルク制限値Ｔｖｌｉｍとして設定し（ステップＳ１２０）、最大バネ上振動抑制トルクＴｖａｍａｘに対するバネ上制振トルク制限値Ｔｖｌｉｍの比と値１とのうち小さい方をバネ上制振ゲインｋｖとして設定して（ステップＳ１３０）、本ルーチンを終了する。上述したように、パワー起因制限値Ｔｖｐは、モータＭＧ１をトルク指令Ｔｍ１＊で駆動すると共にモータＭＧ２を走行用トルクＴｍ２ｄｒｖと最大駆動軸制振トルクＴｖｄｍａｘまたは最小駆動軸制振トルクＴｖｄｍｉｎとの和のトルクで駆動したときにバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内でモータＭＧ２から走行用トルクＴｍ２ｄｒｖと最大駆動軸制振トルクＴｖｄｍａｘまたは最小駆動軸制振トルクＴｖｄｍｉｎとの和のトルクを超えて出力してもよいトルクの最大値であり、定格トルク起因制限値Ｔｖｔは、高電圧系の電圧ＶＨを目標電圧上限値ＶｈｌｉｍとしてモータＭＧ２を走行用トルクＴｍ２ｄｒｖと最大駆動軸制振トルクＴｖｄｍａｘまたは最小駆動軸制振トルクＴｖｄｍｉｎとの和のトルクで駆動したときにモータＭＧ２の定格トルクの範囲内でモータＭＧ２から走行用トルクＴｍ２ｄｒｖと最大駆動軸制振トルクＴｖｄｍａｘまたは最小駆動軸制振トルクＴｖｄｍｉｎとの和のトルクを超えて出力してもよいトルクの最大値であるから、バネ上制振トルク制限値Ｔｖｌｉｍは、高電圧系の電圧ＶＨを目標電圧上限値ＶｈｌｉｍとしてモータＭＧ１をトルク指令Ｔｍ１＊で駆動すると共にモータＭＧ２を走行用トルクＴｍ２ｄｒｖと最大駆動軸制振トルクＴｖｄｍａｘまたは最小駆動軸制振トルクＴｖｄｍｉｎとの和のトルクで駆動したときにバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で且つモータＭＧ２の定格トルクの範囲内でモータＭＧ２から走行用トルクＴｍ２ｄｒｖと最大駆動軸制振トルクＴｖｄｍａｘまたは最小駆動軸制振トルクＴｖｄｍｉｎとの和のトルクを超えて出力してもよいトルクの最大値となる。最大バネ上振動抑制トルクＴｖａｍａｘに対するバネ上制振トルク制限値Ｔｖｌｉｍの比と値１とのうち小さい方をバネ上制振ゲインｋｖとして設定するのは、バネ上制振ゲインｋｖを値０から値１の間で設定するためである。したがって、バネ上制振ゲインｋｖは、バネ上構造物の振動を抑制するトルクの出力を制限するものとなる。このように、バネ上制振ゲインｋｖを設定し、バネ上構造物の振動を抑制するためにモータＭＧ２から出力すべきトルクであるバネ上振動抑制トルクＴｖａに乗じて得られるものを実行用のバネ上振動抑制トルクＴｖａとして用いることにより、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，ＷｏｕｔやモータＭＧ２の定格トルクによってモータＭＧ２の出力トルクが制限されることによって生じるモータＭＧ２からのトルクが片振幅になるのを抑制することができる。また、モータＭＧ２から出力するトルクが抑制されるため、矩形波制御に切り替えわるのを抑制し、矩形波制御に切り替わるために、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａの回転変動による振動を抑制するための駆動軸制振トルクＴｖｄを出力することができないことによって生じ得るトルクショックを抑制することができる。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、高電圧系の電圧ＶＨを目標電圧上限値ＶｈｌｉｍとしてモータＭＧ１をトルク指令Ｔｍ１＊で駆動すると共にモータＭＧ２を走行用トルクＴｍ２ｄｒｖと最大駆動軸制振トルクＴｖｄｍａｘまたは最小駆動軸制振トルクＴｖｄｍｉｎとの和のトルクで駆動したときにバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で且つモータＭＧ２の定格トルクの範囲内でモータＭＧ２から走行用トルクＴｍ２ｄｒｖと最大駆動軸制振トルクＴｖｄｍａｘまたは最小駆動軸制振トルクＴｖｄｍｉｎとの和のトルクを超えて出力してもよいトルクの最大値としてバネ上制振トルク制限値Ｔｖｌｉｍを計算し、最大バネ上振動抑制トルクＴｖａｍａｘに対するバネ上制振トルク制限値Ｔｖｌｉｍの比と値１とのうち小さい方をバネ上制振ゲインｋｖとして設定し、バネ上構造物の振動を抑制するためにモータＭＧ２から出力すべきトルクであるバネ上振動抑制トルクＴｖａに乗じて得られるものを実行用のバネ上振動抑制トルクＴｖａとして用いることにより、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，ＷｏｕｔやモータＭＧ２の定格トルクによってモータＭＧ２の出力トルクが制限されることによって生じるモータＭＧ２からのトルクが片振幅になるのを抑制することができる。また、モータＭＧ２から出力するトルクが抑制されるため、矩形波制御に切り替えわるのを抑制し、矩形波制御に切り替わるために、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａの回転変動による振動を抑制するための駆動軸制振トルクＴｖｄを出力することができないことによって生じ得るトルクショックを抑制することができる。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン２２が「内燃機関」に相当し、モータＭＧ１が「発電機」に相当し、動力分配統合機構３０が「遊星歯車機構」に相当し、モータＭＧ２が「電動機」に相当し、バッテリ５０が「蓄電手段」に相当し、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１，Ｔｍ２＊やモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２に基づいて昇圧回路５５を制御すると共にモータＭＧ１，ＭＧ２をパルス幅変調制御により駆動制御するが、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１，Ｔｍ２＊が大きくなると、矩形波制御によりモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するものであり、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに応じて要求トルクＴｒ＊を設定すると共に要求トルクＴｒ＊に基づいて走行用パワーＰｄｒｖを計算し、充放電要求パワーＰｂ＊と走行用パワーＰｄｒｖと損失Ｌｏｓｓとの和として要求パワーＰｅ＊を計算すると共に動作ラインと要求パワーＰｅ＊とを用いてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定し、エンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊となるようにモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると共に要求トルクＴｒ＊で走行するための走行用トルクＴｍ２ｄｒｖと駆動軸制振トルクＴｖｄとバネ上振動抑制トルクＴｖａとの和のトルクとしてモータ４２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定するものであり、且つ、高電圧系の電圧ＶＨを目標電圧上限値ＶｈｌｉｍとしてモータＭＧ１をトルク指令Ｔｍ１＊で駆動すると共にモータＭＧ２を走行用トルクＴｍ２ｄｒｖと最大駆動軸制振トルクＴｖｄｍａｘまたは最小駆動軸制振トルクＴｖｄｍｉｎとの和のトルクで駆動したときにバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で且つモータＭＧ２の定格トルクの範囲内でモータＭＧ２から走行用トルクＴｍ２ｄｒｖと最大駆動軸制振トルクＴｖｄｍａｘまたは最小駆動軸制振トルクＴｖｄｍｉｎとの和のトルクを超えて出力してもよいトルクの最大値としてバネ上制振トルク制限値Ｔｖｌｉｍを計算し、最大バネ上振動抑制トルクＴｖａｍａｘに対するバネ上制振トルク制限値Ｔｖｌｉｍの比と値１とのうち小さい方をバネ上制振ゲインｋｖとして設定し、バネ上構造物の振動を抑制するためにモータＭＧ２から出力すべきトルクであるバネ上振動抑制トルクＴｖａに乗じて実行用のバネ上振動抑制トルクＴｖａを設定するハイブリッド用電子制御ユニット７０と、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とによりエンジン２２を制御するエンジンＥＣＵ２４とトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊によりモータＭＧ１，ＭＧ２を制御するモータＥＣＵ４０とが「制御手段」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、自動車の製造産業などに利用可能である。

２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２４ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２６ クランクシャフト、２８ ダンパ、３０ 動力分配統合機構、３１ サンギヤ、３２ リングギヤ、３２ａ リングギヤ軸、３３ ピニオンギヤ、３４ キャリア、３５ 減速ギヤ、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２ インバータ、４３，４４ 回転位置検出センサ、５０ バッテリ、５１ａ 電圧センサ、５１ｂ 電流センサ、５１ｃ 温度センサ、５２ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４ 電力ライン、５５ 昇圧回路、５５ａ 温度センサ、５６ システムメインリレー、５７，５８ コンデンサ、５７ａ，５８ａ 電圧センサ、６０ ギヤ機構、６２ デファレンシャルギヤ、６３ａ，６３ｂ 駆動輪、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、８０ イグニッションスイッチ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８８ 車速センサ、８９ａ〜８９ｄ 車輪速センサ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (1)

1. 内燃機関と、動力を入出力可能な三相交流により駆動する発電機と、車軸に連結された駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸との３軸に３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、前記駆動軸に動力を入出力する三相交流により駆動する電動機と、前記発電機および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、パルス幅変調による三相交流により前記発電機および前記電動機を制御するときには走行に要求される要求駆動力に基づいて設定される前記電動機から出力すべき電動機要求トルクと前記駆動軸の振動を抑制するために前記電動機から出力すべき駆動軸振動抑制トルクと車両の懸架装置より上のバネ上構造物の振動を抑制するために前記電動機から出力すべきバネ上振動抑制トルクとの和のトルクが前記電動機から出力されると共に前記要求駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御し、矩形波の三相交流により前記発電機および前記電動機を制御するときには前記電動機要求トルクが前記電動機から出力されると共に前記要求駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御する制御手段と、を備える自動車において、
   前記制御手段は、前記電動機から前記電動機要求トルクを出力したときに前記電動機から入出力される電動機電力と前記電動機から前記電動機要求トルクを出力して前記要求駆動力により走行するときに前記発電機により入出力される発電機電力との和の電力と前記蓄電手段を充放電してもよい最大電力である入出力制限との差分の電力を前記電動機の回転数で除して得られる第１のトルクと前記電動機の定格トルクと前記電動機要求トルクとの差分としての第２のトルクとのうち小さい方のトルクが大きいほど大きくなる傾向に前記バネ上振動抑制トルクを補正するための補正係数を設定すると共に該設定した補正係数を用いて補正したバネ上振動抑制トルクを用いて制御する手段である、
   ことを特徴とする自動車。

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