JP2013107459A - 動力出力装置の制御装置および制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動軸に動力を出力可能なエンジンと、駆動軸に動力を出力可能な電動機と、駆動軸に動力を伝達するためのギヤ機構とを備えた動力出力装置において、エンジンの運転状態を負荷運転状態から無負荷運転状態へと移行させる際に振動や騒音の発生を良好に抑制する。
【解決手段】ＮＶ抑制フラグＦｎｖが値１に設定されたのに伴ってエンジン２２の運転状態を負荷運転状態から無負荷運転状態に移行させる際には、ＮＶ抑制動作ラインを用いて設定される目標回転数Ｎｅｔａｇまでエンジン２２の回転数Ｎｅを上昇させてから要求パワーＰｅ＊や目標トルクＴｅ＊を値０に設定してエンジン２２の出力トルクを低下させる（ステップＳ２１０〜Ｓ２５０）。
【選択図】図２

Description

本発明は、駆動軸に動力を出力可能なエンジンと、駆動軸に動力を出力可能な電動機と、駆動軸に動力を伝達するためのギヤ機構とを備えた動力出力装置の制御装置および制御方法に関する。

従来、この種の動力出力装置の制御装置として、駆動軸に要求される要求トルクとエンジンの目標パワーとに基づいてエンジンと２体のモータを制御するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この制御装置は、駆動軸にギヤ機構を介して接続された一方のモータの出力トルクが値０近傍の値に含まれそうな場合に、エンジンを効率よく運転可能な目標運転ポイントから回転数を増加させた運転ポイントでエンジンを負荷運転するか、あるいはエンジンを自立運転（無負荷運転）する。これにより、エンジンの出力トルクが低下すると共に駆動軸に接続されたモータの出力トルクが増加することから、ギヤ機構での異音の発生を抑制することができる。

特開２００９−１７３１２５号公報

上述の動力出力装置では、エンジンの運転状態が負荷運転状態から無負荷運転状態へと移行されることがあるが、負荷運転状態から無負荷運転状態への移行に際しては、エンジンの燃焼が不安定になりがちであり、動力出力装置を構成するエンジンやギヤ機構等で騒音や振動が発生してしまうおそれがある。

そこで、本発明は、駆動軸に動力を出力可能なエンジンと、駆動軸に動力を出力可能な電動機と、駆動軸に動力を伝達するためのギヤ機構とを備えた動力出力装置において、エンジンの運転状態を負荷運転状態から無負荷運転状態へと移行させる際に振動や騒音の発生を良好に抑制することを主目的とする。

本発明による動力出力装置の制御装置および制御方法は、上記主目的を達成するために以下の手段を採っている。

本発明による動力出力装置の制御装置は、駆動軸に動力を出力可能なエンジンと、前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、前記駆動軸に動力を伝達するためのギヤ機構とを備えた動力出力装置の制御装置において、前記エンジンの運転状態を負荷運転状態から無負荷運転状態に移行させる際に、前記エンジンの回転数を上昇させてから該エンジンの出力トルクを低下させることを特徴とする。

この動力出力装置の制御装置は、エンジンの運転状態を負荷運転状態から無負荷運転状態に移行させる際に、エンジンの回転数を上昇させてから当該エンジンの出力トルクを低下させる。これにより、負荷運転状態から無負荷運転状態への移行に際して、エンジンの燃焼が不安定になるのを抑制すると共に、エンジンの回転数がエンジンの騒音やギヤ機構での騒音や振動を発生させる回転数域（共振回転数域）に含まれてしまうのを抑制することができる。従って、この動力伝達装置の制御装置によれば、エンジンの運転状態を負荷運転状態から無負荷運転状態へと移行させる際に振動や騒音の発生を良好に抑制することが可能となる。

また、前記制御装置は、前記エンジンの運転状態を負荷運転状態から無負荷運転状態に移行させる際に、前記エンジンの出力パワーが低下しないようにしながら、前記動力出力装置での騒音および振動の少なくとも何れか一方の発生を抑制するように設定される目標回転数まで前記エンジンの回転数を上昇させるものであってもよい。これにより、負荷運転状態から無負荷運転状態への移行に際して、エンジンの回転数がエンジンの騒音やギヤ機構での騒音や振動を発生させる回転数域（共振回転数域）に含まれてしまうのをより良好に抑制することができる。そして、負荷運転状態から無負荷運転状態への移行に伴ってエンジンの回転数を上昇させる際にエンジンの出力パワーが低下しないようにすることで、エンジンの燃焼が不安定になるのを抑制しつつ、エンジンの回転数を速やかに目標回転数まで上昇させることが可能となる。

更に、前記制御装置は、前記エンジンに対する回転数指令を前記目標回転数に緩やかに近づくように設定すると共に、前記負荷運転状態から前記無負荷運転状態への移行中には、該負荷運転状態に比べて前記回転数指令を前記目標回転数に速やかに近づけるものであってもよい。これにより、負荷運転状態から無負荷運転状態への移行に際して、エンジンの回転数をより速やかに目標回転数まで上昇させることが可能となる。

また、前記制御装置は、前記動力出力装置での騒音および振動の少なくとも何れか一方の発生を抑制するために、前記エンジンの運転状態を負荷運転状態から無負荷運転状態に移行させるものであってもよい。すなわち、前記電動機の出力トルクが値０を含む所定範囲内に含まれないようにするために、前記エンジンの運転状態を負荷運転状態から無負荷運転状態に移行させてもよく、前記エンジンからの騒音の発生を抑制するために、前記エンジンの運転状態を負荷運転状態から無負荷運転状態に移行させてもよい。これにより、動力出力装置での騒音や振動の発生を抑制しながらエンジンの運転状態を負荷運転状態から無負荷運転状態へと移行させ、電動機の出力トルクが値０を含む所定範囲に含まれることによりギヤ機構で騒音（歯打ち音）や振動が発生したり、エンジンから騒音（こもり音）が発生したりするのを良好に抑制することが可能となる。

そして、前記動力出力装置は、前記エンジンの出力軸に連結された第２の電動機を更に備えてもよい。これにより、エンジンの運転状態を負荷運転状態から無負荷運転状態へと移行させる際に、第２の電動機によりエンジンの回転数を所望の回転数に良好に設定することが可能となる。

また、前記動力出力装置は、前記内燃機関の出力軸に接続される第１要素と、前記第２の電動機の回転軸に接続される第２要素と、前記駆動軸に接続される第３要素とを有する遊星歯車機構を更に備えてもよい。

本発明による動力出力装置の制御方法は、駆動軸に動力を出力可能なエンジンと、前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、前記駆動軸に動力を伝達するためのギヤ機構とを備えた動力出力装置の制御方法において、前記エンジンの運転状態を負荷運転状態から無負荷運転状態に移行させる際に、前記エンジンの回転数を上昇させてから該エンジンの出力トルクを低下させるものである。

この方法によれば、負荷運転状態から無負荷運転状態への移行に際して、エンジンの燃焼が不安定になるのを抑制すると共に、エンジンの回転数がエンジンの騒音やギヤ機構での騒音や振動を発生させる回転数域（共振回転数域）に含まれてしまうのを抑制することができるので、エンジンの運転状態を負荷運転状態から無負荷運転状態へと移行させる際に振動や騒音の発生を良好に抑制することが可能となる。

本発明による動力出力装置の制御装置を含むハイブリッド車両の一例であるハイブリッド自動車２０の概略構成図である。 ハイブリッド自動車２０において実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 要求トルク設定マップの一例を示す説明図である。 エンジン２２の燃費最適動作ラインおよびＮＶ抑制動作ラインを例示する説明図である。 エンジン２２の運転状態を負荷運転状態から無負荷運転状態へと移行させる際に、ＮＶ抑制フラグＦｎｖ、エンジン２２に対する回転数指令Ｎｅ＊や要求パワーＰｅ＊が変化する様子を示すタイムチャートである。 変形例に係るハイブリッド自動車２０Ｂを示す概略構成図である。

次に、図面を参照しながら本発明を実施するための形態について説明する。

図１は、本発明による動力出力装置の制御装置を含むハイブリッド車両の一例であるハイブリッド自動車２０の概略構成図である。同図に示すハイブリッド自動車２０は、ガソリンや軽油といった炭化水素系の燃料を用いて動力を出力するエンジン（内燃機関）２２と、シングルピニオン式のプラネタリギヤ３０と、主として発電機として動作するモータＭＧ１と、駆動輪３９ａ，３９ｂに伝達ギヤ機構３７やデファレンシャルギヤ３８を介して連結された駆動軸３５にプラネタリギヤ式の減速ギヤ機構３６を介して動力を入出力するモータＭＧ２とを含む。

更に、ハイブリッド自動車２０は、エンジン２２を制御するエンジン用電子制御ユニット（以下、「エンジンＥＣＵ」という）２４と、モータＭＧ１およびＭＧ２を駆動するためのインバータ４１および４２と、インバータ４１および４２に接続されたバッテリ５０と、インバータ４１および４２を介してモータＭＧ１およびＭＧ２を制御するモータ用電子制御ユニット（以下、「モータＥＣＵ」という）４０と、バッテリ５０を管理するバッテリ用電子制御ユニット（以下、「バッテリＥＣＵ」という）５５と、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０、バッテリＥＣＵ５５等と通信しながら車両全体を制御するハイブリッド用電子制御ユニット（以下、「ハイブリッドＥＣＵ」という）７０とを含む。

エンジンＥＣＵ２４は、図示しないＣＰＵを中心とするマイクロコンピュータとして構成されており、ＣＰＵの他に各種プログラムを記憶するＲＯＭ、データを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポートおよび通信ポート（何れも図示せず）等を有する。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２のクランクシャフト（出力軸）２６の回転位置を検出するクランクシャフトポジションセンサ（図示省略）といったエンジン２２の運転状態を検出する各種センサからの信号が入力され、エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２の吸入空気量や燃料噴射量、点火時期等を制御するための制御信号等が出力される。また、エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッドＥＣＵ７０と通信し、ハイブリッドＥＣＵ７０からの信号や上記センサからの信号等に基づいてエンジン２２を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ＥＣＵ７０に送信する。

プラネタリギヤ３０は、モータＭＧ１のロータ（回転軸）に接続されるサンギヤ（第２要素）３１と、駆動軸３５に接続されると共に減速ギヤ機構３６を介してモータＭＧ２のロータ（回転軸）に接続されるリングギヤ（第３要素）３２と、複数のピニオンギヤ３３を支持すると共にダンパ２８を介してエンジン２２のクランクシャフト２６に接続されるプラネタリキャリア（第１要素）３４とを有する。プラネタリギヤ３０は、モータＭＧ１がエンジン２２からの動力の少なくとも一部を用いて発電する発電機として機能する際にはプラネタリキャリア３４に伝達されるエンジン２２からの動力をサンギヤ３１とリングギヤ３２とにそのギヤ比に応じて分配する。また、プラネタリギヤ３０は、モータＭＧ１が電動機として機能する際にはプラネタリキャリア３４に伝達されるエンジン２２からの動力とサンギヤ３１に伝達されるモータＭＧ１からの動力を統合してリングギヤ３２に出力する。リングギヤ３２に出力された動力は、駆動軸３５や伝達ギヤ機構３７、デファレンシャルギヤ３８等を介して最終的に駆動輪３９ａ，３９ｂに出力される。

モータＭＧ１およびＭＧ２は、周知の同期発電電動機として構成されており、それぞれインバータ４１または４２を介してバッテリ５０と電力をやり取りする。インバータ４１および４２とバッテリ５０とを接続する電力ライン４５は、インバータ４１，４２が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータＭＧ１およびＭＧ２の一方により発電される電力を他方で消費可能とする。従って、バッテリ５０は、モータＭＧ１，ＭＧ２により発電または消費される電力に応じて充放電され、モータＭＧ１およびＭＧ２間で電力収支のバランスをとれば充放電されないことになる。

モータＥＣＵ４０は、図示しないＣＰＵを中心とするマイクロコンピュータとして構成されており、ＣＰＵの他に各種プログラムを記憶するＲＯＭ、データを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポートおよび通信ポート（何れも図示せず）等を有する。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２のロータ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等が入力され、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１および４２へのスイッチング制御信号等が出力される。また、モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４から入力した信号に基づいてモータＭＧ１およびＭＧ２のロータの回転数Ｎｍ１およびＮｍ２を算出する。更に、モータＥＣＵ４０は、ハイブリッドＥＣＵ７０と通信し、ハイブリッドＥＣＵ７０からの信号等に基づいてモータＭＧ１およびＭＧ２を制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の状態に関するデータをハイブリッドＥＣＵ７０に送信する。

バッテリ５０は、例えば２００〜３００Ｖの定格出力電圧を有するリチウムイオン二次電池あるいはニッケル水素二次電池として構成されている。また、バッテリ５０を管理するバッテリＥＣＵ５５も図示しないＣＰＵを中心とするマイクロコンピュータとして構成されており、ＣＰＵの他に各種プログラムを記憶するＲＯＭ、データを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポートおよび通信ポート（何れも図示せず）等を有する。更に、バッテリＥＣＵ５５は、ハイブリッドＥＣＵ７０やエンジンＥＣＵ２４と通信し、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータをハイブリッドＥＣＵ７０等に送信する。そして、バッテリＥＣＵ５５には、バッテリ５０の端子間に設置された図示しない電圧センサからの充放電電圧（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に設置された図示しない電流センサからの充放電電流、バッテリ５０に設置された温度センサ５１からのバッテリ温度Ｔｂ等が入力される。なお、充放電電圧Ｖｂや充放電電流Ｉｂは、放電側が正とされ、充電側が負とされる。

更に、バッテリＥＣＵ５５は、電流センサ５７からの充放電電流Ｉｂの積算値を算出すると共に、当該積算値に基づいてバッテリ５０の充電割合を示す残容量ＳＯＣを算出したり、残容量ＳＯＣに基づいてバッテリ５０の目標充放電電力としての充放電要求パワーＰｂ＊（ここでは、放電側を正とし、充電側を負とする）を算出したりする。また、バッテリＥＣＵ５５は、残容量ＳＯＣとバッテリ温度Ｔｂとに基づいてバッテリ５０の充電に許容される電力である許容充電電力としての入力制限Ｗｉｎとバッテリ５０の放電に許容される電力である許容放電電力としての出力制限Ｗｏｕｔとを算出する。バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎは、バッテリ温度Ｔｂに対応したベース値にバッテリ５０の残容量ＳＯＣに対応した入力制限用補正係数を乗じることにより設定可能であり、出力制限Ｗｏｕｔは、バッテリ温度Ｔｂに対応したベース値にバッテリ５０の残容量ＳＯＣに対応した出力制限用補正係数を乗じることにより設定可能である。

ハイブリッドＥＣＵ７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロコンピュータとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に各種プログラムを記憶するＲＯＭ７４、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６、図示しない入出力ポートおよび通信ポート等を有する。ハイブリッドＥＣＵ７０は、上述したようにエンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０、バッテリＥＣＵ５５等と通信し、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０、バッテリＥＣＵ５５等と各種信号やデータのやり取りを行う。また、ハイブリッドＥＣＵ７０には、イグニッションスイッチ（スタートスイッチ）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（シフトポジション）に対応したシフトレンジＳＲを検出するシフトレンジセンサ８２からのシフトレンジＳＲ、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（アクセル操作量）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ストロークセンサ８６からのブレーキペダルストロークＢＳ、車速センサ８７からの車速Ｖ等が入力ポートを介して入力される。

上述のように構成されたハイブリッド自動車２０では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸３５に出力すべき要求トルクＴｒ＊が算出され、要求トルクＴｒ＊に応じたトルクが駆動軸３５に出力されるようにエンジン２２に対する要求パワーＰｅ＊や、モータＭＧ１およびＭＧ２に対するトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊が設定される。また、ハイブリッド自動車２０では、走行状態に応じてエンジン２２を自動的に停止・始動させる間欠運転が実行される。更に、エンジン２２は、ハイブリッド自動車２０の走行状態に応じて、トルクを出力するように運転（負荷運転）されたり、実質的にトルクを出力することなく回転数Ｎｅを所定回転数に保つように自立運転（無負荷運転）されたりする。

次に、エンジン２２が運転された状態で走行する際のハイブリッド自動車２０の動作について説明する。図２は、エンジン２２が運転されている際にハイブリッドＥＣＵ７０により所定時間毎（例えば、数ｍｓｅｃ毎）に実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。

図２のルーチンの開始に際して、ハイブリッドＥＣＵ７０（ＣＰＵ７２）は、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や、車速センサ８７からの車速Ｖ、エンジン２２の回転数Ｎｅ、モータＭＧ１およびＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２、バッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊や入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔ、ＮＶ抑制フラグＦｎｖの値といった制御に必要なデータの入力処理を実行する（ステップＳ１００）。エンジン２２の回転数Ｎｅは、図示しないクランクシャフトポジションセンサの検出値に基づいてエンジンＥＣＵ２４により算出されるエンジン２２の実回転数であり、エンジンＥＣＵ２４から通信により入力される。また、モータＭＧ１およびＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２は、モータＥＣＵ４０から通信により入力され、バッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊や入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、バッテリＥＣＵ５５から通信により入力される。

ＮＶ抑制フラグＦｎｖは、別途ハイブリッドＥＣＵ７０により値０または値１に設定されるものであり、エンジン２２の、いわゆるこもり音や、プラネタリギヤ３０や減速ギヤ機構３６、伝達ギヤ機構３７、デファレンシャルギヤ３８といったギヤ機構で騒音（歯打ち音）や振動が発生するおそれがある場合に値１に設定される。具体的には、ハイブリッドＥＣＵ７０は、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔが所定値以上であると共に、エンジン２２に対する回転数指令Ｎｅ＊あるいはエンジンＥＣＵ２４により算出されるエンジン２２の回転数Ｎｅがエンジン２２のこもり音といった騒音を発生させる回転数域（図４における二点鎖線参照）に含まれるおそれがある場合に、ＮＶ抑制フラグＦｎｖを値１に設定する。また、ハイブリッドＥＣＵ７０は、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔが所定値以上であると共に、モータＭＧ２に対するトルク指令Ｔｍ２＊が例えば減速ギヤ機構３６で歯打ち音を発生させる値０を含む所定範囲よりも若干広いトルク範囲内に含まれる場合に、ＮＶ抑制フラグＦｎｖを値１に設定する。

ステップＳ１００のデータ入力処理の後、ハイブリッドＥＣＵ７０は、図３に例示する要求トルク設定用マップからステップＳ１００にて入力したアクセル開度Ａｃｃおよび車速Ｖに対応した値を導出して駆動軸３５に出力すべき要求トルクＴｒ＊として設定した上で、エンジン２２に出力させるパワーの指令値である要求パワーＰｅ＊を設定する（ステップＳ１１０）。要求パワーＰｅ＊は、ハイブリッド自動車２０の走行に要求される要求走行パワーすなわち走行に要求される要求トルクＴｒ＊と駆動軸３５の回転数Ｎｒ（モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２／減速ギヤ機構３６のギヤ比Ｇｒ、または車速Ｖ×換算係数ｋ）との積から充放電要求パワーＰｂ＊を減じた値に損失分Ｌｏｓｓを加算することにより得られる。

次いで、ハイブリッドＥＣＵ７０は、ステップＳ１００にて入力したＮＶ抑制フラグＦｎｖが値１であるか否かを判定する（ステップＳ１２０）。ＮＶ抑制フラグＦｎｖが値０であって、エンジン２２の騒音や、減速ギヤ機構３６といったギヤ機構で騒音（歯打ち音）や振動が発生するおそれがない場合、ハイブリッドＥＣＵ７０は、エンジン２２を効率よく動作させるように予め定められた最適燃費ライン（通常動作ライン）から要求パワーＰｅ＊に対応した値を導出して目標回転数Ｎｅｔａｇとして設定する（ステップＳ１３０）。図４に燃費最適動作ラインの一例を実線で示す。燃費最適動作ラインは、実験・解析を経て求められるエンジン要求パワーＰｅ＊ごとのエンジン２２を最も効率よく動作させる動作点を結ぶことにより得られるものである。

目標回転数Ｎｅｔａｇを設定した後、ハイブリッドＥＣＵ７０は、目標回転数Ｎｅｔａｇと、回転数指令Ｎｅ＊の前回値（本ルーチンの実行直前に設定された回転数指令Ｎｅ＊）と、回転数指令Ｎｅ＊の所定時間（ここでは本ルーチンの実行間隔）あたりの変化量の上下限値である第１上下限レート値ｄＮ１（正の値）とに基づくレートリミット処理（緩変化処理）により回転数指令Ｎｅ＊を設定する（ステップＳ１４０）。ステップＳ１４０では、次式（１）に示すように、回転数指令Ｎｅ＊の前回値から第１上下限レート値ｄＮ１を減じた値とステップＳ１３０で設定した目標回転数Ｎｅｔａｇとのうちの大きい方と、目標回転数Ｎｅｔａｇの前回値に第１上下限レート値ｄＮ１を加えた値とのうちの小さい方を回転数指令Ｎｅ＊として設定する。こうして回転数指令Ｎｅ＊を設定した後、ハイブリッドＥＣＵ７０は、ステップＳ１１０にて設定した要求パワーＰｅ＊をステップＳ１４０にて設定した回転数指令Ｎｅ＊で除することによりエンジン２２の目標トルクＴｅ＊を算出する（ステップＳ１５０）。

Ne*=min(max(Netag,前回Ne*-dN1),前回Ne*+dN1) …（１）

続いて、ハイブリッドＥＣＵ７０は、回転数指令Ｎｅ＊と駆動軸３５の回転数Ｎｒ（Ｎｍ２／Ｇｒまたはｋ・Ｖ）とプラネタリギヤ３０のギヤ比ρ（サンギヤ３１の歯数／リングギヤ３２の歯数）とを用いて次式（２）に従いモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を算出した上で、エンジン２２の目標トルクＴｅ＊や目標回転数Ｎｍ１＊、モータＭＧ１の現在の回転数Ｎｍ１等を用いて次式（３）に従いモータＭＧ１に対するトルク指令Ｔｍ１＊を設定する（ステップＳ１６０）。式（２）は、プラネタリギヤ３０の回転要素に対する力学的な関係式であり、図示しないプラネタリギヤ３０の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図から容易に導出され得る。そして、式（３）は、モータＭＧ１をエンジン２２の回転数指令Ｎｅ＊に対応した目標回転数Ｎｍ１＊で回転させるためのフィードバック制御における関係式であり、式（３）中、右辺第２項の「ｋ１」は比例項のゲインであり、右辺第３項の「ｋ２」は積分項のゲインである。

Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/(Gr・ρ) …（２）
Tm1*=-ρ/(1+ρ)・Te*+k1・(Nm1*-Nm1)+k2・∫(Nm1*-Nm1)dt …（３）

モータＭＧ１に対するトルク指令Ｔｍ１＊を設定した後、ハイブリッドＥＣＵ７０は、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔとトルク指令Ｔｍ１＊とモータＭＧ１，ＭＧ２の現在の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２とを用いてモータＭＧ２から出力してもよいトルクの上下限としてのトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘを次式（４）および（５）に従い算出する（ステップＳ１７０）。更に、ハイブリッドＥＣＵ７０は、要求トルクＴｒ＊とトルク指令Ｔｍ１＊とプラネタリギヤ３０のギヤ比ρと減速ギヤ機構３６のギヤ比Ｇｒとを用いてモータＭＧ２から出力すべきトルクの目標値である目標トルクＴｍ２ｔａｇを次式（６）に従い算出する（ステップＳ１８０）。そして、モータＭＧ２に対するトルク指令Ｔｍ２＊をトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘにより目標トルクＴｍ２ｔａｇを制限した値に設定する（ステップＳ１９０）。これにより、モータＭＧ２から駆動軸３５に出力されるトルクをバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内に制限することができる。なお、式（６）も上述の共線図から容易に導出され得るものである。

Tmin=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 …（４）
Tmax=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 …（５）
Tm2tag=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr …（６）

モータＭＧ１，ＭＧ２に対するトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定した後、ハイブリッドＥＣＵ７０は、エンジン２２の回転数指令Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊をエンジンＥＣＵ２４に送信すると共に、モータＭＧ１およびＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信し（ステップＳ２００）、本ルーチンを一旦終了させる。ハイブリッドＥＣＵ７０から回転数指令Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、回転数指令Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とに基づいて吸入空気量制御や燃料噴射制御、点火時期制御等を実行する。これにより、エンジン２４は、目標トルクＴｅ＊に応じたトルクを出力するように運転（負荷運転）されることになる。また、ハイブリッドＥＣＵ７０からトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊に従ってモータＭＧ１が駆動されると共にトルク指令Ｔｍ２＊に従ってモータＭＧ２が駆動されるようにインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。

一方、ステップＳ１２０にて、ＮＶ抑制フラグＦｎｖが値１であってエンジン２２の騒音や、減速ギヤ機構３６といったギヤ機構での騒音（歯打ち音）や振動が発生するおそれがあると判断した場合、ハイブリッドＥＣＵ７０は、予め定められたＮＶ回避動作ラインからステップＳ１１０にて設定したエンジン要求パワーＰｅ＊に対応した値をエンジン２２の目標回転数Ｎｅｔａｇとして設定する（ステップＳ２１０）。図４にＮＶ回避動作ラインの一例を破線で示す。

ＮＶ回避動作ラインは、エンジン２２の運転可能領域のうち、エンジン２２のこもり音等の騒音を生じる領域（図４における二点鎖線参照）や、モータＭＧ２の出力トルクが上述の値０を含む所定範囲に含まれるときのエンジン２２の動作領域を回避し得る範囲内でできるだけエンジン２２の燃費がよくなるように定められたものである。すなわち、図４の例では、ＮＶ回避動作ライン上の動作点よりも低回転側（図中左側）あるいは高トルク側（図中上側）の動作点でエンジン２２が動作すると、許容値を超える騒音が発生したり、モータＭＧ２の出力トルクが上述の値０を含む所定範囲に含まれることに起因した騒音や振動が発生したりするおそれが高まることになる。そして、エンジン２２に対する要求パワーＰｅ＊が一定であれば、図４からわかるように、ステップＳ１３０にて燃費最適動作ラインから導出される目標回転数Ｎｅｔａｇよりも、ステップＳ２１０にてＮＶ抑制動作ラインから導出される目標回転数Ｎｅｔａｇの方が大きい値となる。

ステップＳ２１０にて目標回転数Ｎｅｔａｇを設定した後、ハイブリッドＥＣＵ７０は、目標回転数Ｎｅｔａｇと、回転数指令Ｎｅ＊の前回値と、上述のステップＳ１４０にて用いられる第１上下限レート値ｄＮ１よりも大きい第２上下限レート値ｄＮ２（正の値）とに基づく次式（７）のレートリミット処理により回転数指令Ｎｅ＊を設定する（ステップＳ２２０）。そして、ハイブリッドＥＣＵ７０は、ステップＳ１００にて入力したエンジン２２の回転数ＮｅがステップＳ２１０にて設定した目標回転数Ｎｅｔａｇと概ね一致していないか否か（目標回転数Ｎｅｔａｇを中心とした比較的狭い範囲内に含まれていないか否か、あるいは完全一致していないか否か）を判定する（ステップＳ２３０）。

Ne*=min(max(Netag,前回Ne*-dN2),前回Ne*+dN2) …（７）

エンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅｔａｇと概ね一致していない場合、ハイブリッドＥＣＵ７０は、エンジン２２に対する要求パワーＰｅ＊の前回値（本ルーチンの実行直前に設定された要求パワーＰｅ＊）を今回の要求パワーＰｅ＊として再設定すると共に（ステップＳ２４０）、上述のステップＳ１５０〜Ｓ２００の処理を実行した上で、本ルーチンを一旦終了させる。これに対して、エンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅｔａｇと概ね一致している場合、ハイブリッドＥＣＵ７０は、エンジン２２が実質的にトルクを出力することなく回転数Ｎｅを回転数指令Ｎｅ＊（目標回転数Ｎｅｔａｇ）に保つように、すなわち自立運転（無負荷運転）されるように、エンジン２２に対する要求パワーＰｅ＊を値０に設定すると共に（ステップＳ２５０）、上述のステップＳ１５０〜Ｓ２００の処理を実行した上で、本ルーチンを一旦終了させる。

上述のような処理が実行されることにより、エンジン２２が運転（負荷運転）された状態でのハイブリッド自動車２０の走行中にＮＶ抑制フラグＦｎｖが値１に設定されると（図５における時刻ｔ０）、ＮＶ回避動作ラインからエンジン２２に対する要求パワーＰｅ＊に対応した目標回転数Ｎｅｔａｇが設定され（ステップＳ２１０）、目標回転数Ｎｅｔａｇは、ＮＶ抑制フラグＦｎｖが値０に設定されている場合に比べて大きくなる。また、ＮＶ抑制フラグＦｎｖが値１に設定されると、ＮＶ抑制フラグＦｎｖが値０に設定される場合の第１上下限レート値ｄＮ１よりも大きい第２上下限レート値ｄＮ２を用いたレートリミット処理（緩変化処理）により目標回転数Ｎｅｔａｇに基づく回転数指令Ｎｅ＊が設定される（ステップＳ２２０）。従って、ＮＶ抑制フラグＦｎｖが値１に設定された場合、エンジン２２に対する回転数指令Ｎｅ＊は、図５に示すように、ＮＶ抑制フラグＦｎｖが値１に設定される前、すなわちＮＶ抑制フラグＦｎｖが値０に設定される場合（図５における二点鎖線参照）に比べて、より速やかに目標回転数Ｎｅｔａｇに近づくように設定される。更に、ＮＶ抑制フラグＦｎｖが値１に設定されると、エンジン２２に対する要求パワーＰｅ＊が前回値に保持される（ステップＳ２４０）。

この結果、エンジン２２の騒音や減速ギヤ機構３６等での騒音（歯打ち音）等の発生を抑制すべくＮＶ抑制フラグＦｎｖが値１に設定された場合、要求パワーＰｅ＊すなわちエンジン２２の出力パワーが低下しないようにしながら回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅｔａｇまで上昇させられる。これにより、エンジン２２の燃焼が不安定になるのを抑制すると共に、エンジン２２の回転数Ｎｅがエンジン２２の騒音（こもり音）や減速ギヤ機構３６等での騒音や振動を発生させる回転数域（共振回転数域）に含まれてしまうのを良好に抑制することができる。また、このようにエンジン２２の回転数Ｎｅを上昇させる際にエンジン２２の出力パワーが低下しないようにすることで、エンジン２２の燃焼が不安定になるのを抑制しつつ、エンジン２２の回転数Ｎｅを速やかに目標回転数Ｎｅｔａｇまで上昇させることが可能となる。

そして、エンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅｔａｇと概ね一致すると（図５における時刻ｔ１）、回転数Ｎｅが低下しないように回転数指令Ｎｅ＊が設定されると共に（ステップＳ２２０）、エンジン２２に対する要求パワーＰｅ＊および目標トルクＴｅ＊が値０に設定され（ステップＳ２４０）、エンジン２２は、実質的にトルクを出力することなく回転数Ｎｅを回転数指令Ｎｅ＊（目標回転数Ｎｅｔａｇ付近）に保つように自立運転（無負荷運転）されることになる。これにより、エンジン２２の運転状態をトルクの出力を伴う負荷運転状態から実質的にトルクの出力を伴わない無負荷運転状態に移行させることで、エンジン２２が上記回転数域（共振回転数域）内の動作点等で作動するのを抑制し、こもり音等の騒音の発生を抑制することができる。また、エンジン２２の自立運転によって起振源であるエンジン２２からの強制力が無くなると共に、エンジン２２からトルクが出力されなくなるのに応じてモータＭＧ２から出力されるトルクが大きくなることから、モータＭＧ２の出力トルクが上述の値０を含む所定範囲に含まれることに起因した減速ギヤ機構３６等における騒音や振動の発生を抑制することが可能となる。なお、上述のハイブリッド自動車２０では、例えばエンジン２２の自立運転が開始されてから所定時間が経過した時点で、なおＮＶ抑制フラグＦｎｖが値１に設定されている場合、エンジン２２の燃費低下を抑制すべく、燃料供給が停止された状態にあるエンジン２２をモータＭＧ１により回転数指令Ｎｅ＊に応じた回転数で回転させるモータリングが実行される。

以上説明したように、ハイブリッド自動車２０では、ＮＶ抑制フラグＦｎｖが値１に設定されたのに伴ってエンジン２２の運転状態を負荷運転状態から無負荷運転状態に移行させる際に、ＮＶ抑制動作ラインを用いて設定される目標回転数Ｎｅｔａｇまでエンジン２２の回転数Ｎｅを上昇させてから要求パワーＰｅ＊や目標トルクＴｅ＊を値０に設定してエンジン２２の出力トルクを低下させる（図２のステップＳ２１０〜Ｓ２５０）。これにより、負荷運転状態から無負荷運転状態への移行に際して、エンジン２２の燃焼が不安定になるのを抑制すると共に、エンジン２２の回転数Ｎｅがエンジン２２の騒音（こもり音）や減速ギヤ機構３６での騒音（歯打ち音）や振動等を発生させる回転数域（共振回転数域）に含まれてしまうのを抑制することができる。従って、ハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の運転状態を負荷運転状態から無負荷運転状態へと移行させる際に振動や騒音の発生を良好に抑制することが可能となる。

また、ハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の運転状態を負荷運転状態から無負荷運転状態に移行させる際に、エンジン２２や減速ギヤ機構３６といったギヤ機構での騒音および振動の少なくとも何れか一方の発生を抑制するようにＮＶ抑制動作ラインを用いて設定される目標回転数Ｎｅｔａｇまでエンジン２２の回転数Ｎｅを上昇させる（図２のステップＳ２１０〜Ｓ２４０）。これにより、負荷運転状態から無負荷運転状態への移行に際して、エンジン２２の回転数Ｎｅがエンジン２２の騒音や減速ギヤ機構３６での騒音や振動を発生させる回転数域（共振回転数域）に含まれてしまうのをより良好に抑制することができる。そして、負荷運転状態から無負荷運転状態への移行に伴ってエンジン２２の回転数Ｎｅを上昇させる際にエンジン２２の出力パワーが低下しないようにすることで、エンジン２２の燃焼が不安定になるのを抑制しつつ、エンジン２２の回転数Ｎｅを速やかに目標回転数Ｎｅｔａｇまで上昇させることが可能となる。

更に、ハイブリッド自動車２０では、エンジン２２に対する回転数指令Ｎｅ＊がレートリミット処理により目標回転数Ｎｅｔａｇに緩やかに近づくように設定され（図２のステップＳ１４０，Ｓ２２０）、負荷運転状態から無負荷運転状態への移行中には、ＮＶ抑制フラグＦｎｖが値１に設定される前の負荷運転状態に比べて回転数指令Ｎｅ＊が目標回転数Ｎｅｔａｇに速やかに近づけられる（図２のステップＳ２２０）。これにより、負荷運転状態から無負荷運転状態への移行に際して、エンジン２２の回転数Ｎｅをより速やかに目標回転数Ｎｅｔａｇまで上昇させることが可能となる。なお、図２のステップＳ１４０およびＳ２２０では、上述のようなレートリミット処理の代わりに時定数を用いたなまし処理を用いて回転数指令Ｎｅ＊を目標回転数Ｎｅｔａｇに緩やかに近づくように設定してもよく、この場合、ステップＳ２２０にて用いられる時定数をステップＳ１４０にて用いられる時定数よりも小さくすればよい。

また、ハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の出力トルクが減速ギヤ機構３６で歯打ち音を発生させる上記値０を含む所定範囲内に含まれないようにするために、エンジン２２の運転状態が負荷運転状態から無負荷運転状態へと移行させられる。これにより、エンジン２２や、プラネタリギヤ３０、減速ギヤ機構３６といったギヤ機構での騒音や振動の発生を抑制しながらエンジン２２の運転状態を負荷運転状態から無負荷運転状態へと移行させ、モータＭＧ２の出力トルクが値０を含む所定範囲に含まれることにより減速ギヤ機構３６で騒音（歯打ち音）や振動が発生するのを良好に抑制することが可能となる。

更に、ハイブリッド自動車２０では、エンジン２２からの騒音（こもり音）の発生を抑制するために、エンジン２２の運転状態が負荷運転状態から無負荷運転状態に移行させられる。これにより、プラネタリギヤ３０や減速ギヤ機構３６といったギヤ機構での騒音や振動の発生を抑制しながらエンジン２２の運転状態を負荷運転状態から無負荷運転状態へと移行させ、エンジン２２からの騒音（こもり音）の発生を良好に抑制することが可能となる。

また、ハイブリッド自動車２０は、プラネタリギヤ３０を介してエンジン２２のクランクシャフト２６に連結された第２の電動機としてのモータＭＧ１を含む。これにより、エンジン２２の運転状態を負荷運転状態から無負荷運転状態へと移行させる際に、モータＭＧ１を制御することによりエンジン２２の回転数Ｎｅを所望の回転数すなわち目標回転数Ｎｅｔａｇに良好に設定することが可能となる。

なお、上記ハイブリッド自動車２０は、モータＭＧ１の回転軸に接続されるサンギヤ３１と、駆動輪３９ａ，３９ｂに連結される駆動軸３５に接続されるリングギヤ３２と、エンジン２２のクランクシャフト２６に接続されるプラネタリキャリア３４とを有するプラネタリギヤ３０を含むものであるが、本発明の適用対象は、これに限られるものではない。すなわち、プラネタリギヤ３０の回転要素に対して上述のようにエンジン２２やモータＭＧ１およびＭＧ２を接続する代わりに、プラネタリギヤ３０のサンギヤ３１にモータＭＧ２の回転軸を接続し、リングギヤ３２にモータＭＧ１の回転軸およびエンジン２２のクランクシャフト２６を接続し、かつプラネタリキャリア３４に駆動輪３９ａ，３９ｂに連結される駆動軸を接続してもよい。

また、本発明が適用されるハイブリッド車両は、エンジン２２と、エンジン２２のクランクシャフト２６に接続されたモータＭＧと、モータＭＧの回転軸に接続される入力軸１３１（プライマリシャフト）を有すると共にデファレンシャルギヤ３８を介して駆動輪３９ａ，３９ｂに連結される出力軸（セカンダリシャフト）１３５とを有する機械式の無段変速機（例えばベルト式ＣＶＴ）１３０と、インバータ４９を介してモータＭＧと電力をやり取りするバッテリ５０とを備えた図６に例示するハイブリッド自動車２０Ｂのような、いわゆる１モータ式のハイブリッド車両であってもよい。

更に、上述のハイブリッド自動車２０において、減速ギヤ機構３６の代わりに、例えば複数のプラネタリギヤを含むと共にＨｉ，Ｌｏの２段の変速段あるいは３段以上の変速段を有し、モータＭＧ２の回転数を変速して駆動軸３５に伝達する変速機が採用されてもよい。

ここで、上記実施形態の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載された発明の主要な要素との対応関係は、実施形態が課題を解決するための手段の欄に記載され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形態であることから、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。すなわち、上記実施形態はあくまで課題を解決するための手段の欄に記載された発明の具体的な一形態に過ぎず、課題を解決するための手段の欄に記載された発明の解釈は、その欄の記載に基づいて行なわれるべきものである。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施形態に何ら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様々な変更をなし得ることはいうまでもない。

本発明は、動力出力装置やハイブリッド車両等の製造産業等において利用可能である。

２０，２０Ｂ 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 プラネタリギヤ、３１ サンギヤ、３２ リングギヤ、３３ ピニオンギヤ、３４ プラネタリキャリア、３５，１３５ 駆動軸、３６ 減速ギヤ機構、３７ 伝達ギヤ機構、３８ デファレンシャルギヤ、３９ａ，３９ｂ 駆動輪、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２，４９ インバータ、４３，４４ 回転位置検出センサ、４５ 電力ライン、５０ バッテリ、５５ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５１ 温度センサ、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット（ハイブリッドＥＣＵ）、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 シフトレンジセンサ、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 ブレーキペダルストロークセンサ、８７ 車速センサ、１３０ 無段変速機、１３１ 入力軸、ＭＧ，ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (8)

1. 駆動軸に動力を出力可能なエンジンと、前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、前記駆動軸に動力を伝達するためのギヤ機構とを備えた動力出力装置の制御装置において、
   前記エンジンの運転状態を負荷運転状態から無負荷運転状態に移行させる際に、前記エンジンの回転数を上昇させてから該エンジンの出力トルクを低下させることを特徴とする動力出力装置の制御装置。
2. 請求項１に記載の動力出力装置の制御装置において、
   前記エンジンの運転状態を負荷運転状態から無負荷運転状態に移行させる際に、前記エンジンの出力パワーが低下しないようにしながら、前記動力出力装置での騒音および振動の少なくとも何れか一方の発生を抑制するように設定される目標回転数まで前記エンジンの回転数を上昇させることを特徴とする動力出力装置の制御装置。
3. 請求項２に記載の動力出力装置の制御装置において、
   前記エンジンに対する回転数指令を前記目標回転数に緩やかに近づくように設定すると共に、前記負荷運転状態から前記無負荷運転状態への移行中には、該負荷運転状態に比べて前記回転数指令を前記目標回転数に速やかに近づけることを特徴とする動力出力装置の制御装置。
4. 請求項１から３の何れか一項に記載の動力出力装置の制御装置において、
   前記電動機の出力トルクが値０を含む所定範囲内に含まれないようにするために、前記エンジンの運転状態を負荷運転状態から無負荷運転状態に移行させることを特徴とする動力出力装置の制御装置。
5. 請求項１から４の何れか一項に記載の動力出力装置の制御装置において、
   前記エンジンからの騒音の発生を抑制するために、前記エンジンの運転状態を負荷運転状態から無負荷運転状態に移行させることを特徴とする動力出力装置の制御装置。
6. 請求項１から５の何れか一項に記載の動力出力装置の制御装置において、
   前記動力出力装置は、前記エンジンの出力軸に連結された第２の電動機を更に備えることを特徴とする動力出力装置の制御装置。
7. 請求項６に記載の動力出力装置の制御装置において、
   前記動力出力装置は、前記内燃機関の出力軸に接続される第１要素と、前記第２の電動機の回転軸に接続される第２要素と、前記駆動軸に接続される第３要素とを有する遊星歯車機構を更に備えることを特徴とする動力出力装置の制御装置。
8. 駆動軸に動力を出力可能なエンジンと、前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、前記駆動軸に動力を伝達するためのギヤ機構とを備えた動力出力装置の制御方法において、
   前記エンジンの運転状態を負荷運転状態から無負荷運転状態に移行させる際に、前記エンジンの回転数を上昇させてから該エンジンの出力トルクを低下させる動力出力装置の制御方法。

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