JP2014080129A

JP2014080129A - ハイブリッド車両の制御装置

Info

Publication number: JP2014080129A
Application number: JP2012229885A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kawai; 高志河合; Yuta Tsukada; 悠太塚田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-10-17
Filing date: 2012-10-17
Publication date: 2014-05-08

Abstract

【課題】内燃機関を停止させるときの振動を抑制可能なハイブリッド車両の制御装置を提供する。
【解決手段】第１ＭＧ１１が遊星歯車機構１５のサンギヤＳと連結され、可変慣性フライホイール１７及びダンパ１８を介して内燃機関１０が遊星歯車機構１５のキャリアＣと連結され、出力部１４が遊星歯車機構１５のリングギヤＲと連結されたハイブリッド車両１に適用される制御装置において、内燃機関１０を停止させる場合に内燃機関１０の回転数が低下するように第１ＭＧ１１からトルクを出力させる機関停止制御が実行される。機関停止制御の実行中には、第１ＭＧ１１から出力されるトルクの絶対値が切替判定値より大きい場合には可変慣性フライホイール１７が高慣性状態に切り替わり、第１ＭＧ１１から出力されるトルクの絶対値が切替判定値以下の場合には可変慣性フライホイール１７が低慣性状態に切り替わるように可変慣性フライホイール１７が制御される。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関が搭載され、かつ慣性モーメントを変更可能な可変慣性フライホイールがその内燃機関の出力軸に設けられているハイブリッド車両に適用される制御装置に関する。

内燃機関の出力軸に設けられるフライホイールとして、慣性モーメントを変更可能な可変慣性フライホイールが知られている。また、このような可変慣性フライホイールを制御して内燃機関の停止時及び始動時の振動を抑制する装置が知られている（特許文献１参照）。特許文献１に示されているフライホイールは、大部分の慣性モーメントを持つマス部がコイルスプリングを介して結合されている第１プレート部と、内燃機関の出力軸と減速機構を介して結合されている第２プレート部とを備えている。そして、特許文献１の装置では、エンジンの始動時や停止時にこれらプレート部をクラッチで締結したり切り離したりして振動系の特性を切り替えることにより共振による振動を抑制している。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２、３が存在する。

特開２００５−１２１１４７号公報特開２００６−０２２８９０号公報特開平１１−３２５１８６号公報

特許文献１の装置では、内燃機関の回転速度がアイドル回転速度近傍の所定回転速度以下の場合に、第１プレート部と第２プレート部とを切り離してフライホイールを低慣性状態に切り替えている。しかしながら、この場合には共振を回避できても内燃機関の停止直前に発生する回転変動を抑制することができない。そのため、振動が十分に抑制できないおそれがある。

そこで、本発明は、内燃機関を停止させるときの振動を抑制可能なハイブリッド車両の制御装置を提供することを目的とする。

本発明の制御装置は、内燃機関と、電動機と、駆動輪に動力を伝達するための出力部と、相互に差動回転可能なサンギヤ、リングギヤ及びキャリアを有する遊星歯車機構と、を備え、前記電動機が前記サンギヤ、前記リングギヤ及び前記キャリアのうちのいずれか１つと連結され、前記出力部が前記サンギヤ、前記リングギヤ及び前記キャリアのうちの他の１つと連結され、高慣性状態及び前記高慣性状態よりも慣性モーメントが小さくなる低慣性状態に切替可能な可変慣性フライホイール及び振動を減衰可能なダンパを介して前記内燃機関が前記サンギヤ、前記リングギヤ及び前記キャリアのうちの残りの１つと連結されたハイブリッド車両に適用され、前記内燃機関を停止させる機関停止条件が成立した場合に、燃料供給が停止された前記内燃機関の回転数が低下するように前記電動機からトルクを出力させる機関停止制御を実行する機関停止手段と、前記機関停止手段による前記機関停止制御の実行中に、前記電動機から出力されるトルクの絶対値が予め設定した所定の切替判定値より大きい場合には前記可変慣性フライホイールが前記高慣性状態に切り替わり、前記内燃機関の回転数が所定の停止判定値以下、かつ前記電動機から出力されるトルクの絶対値が前記切替判定値以下の場合には前記可変慣性フライホイールが前記低慣性状態に切り替わるように前記可変慣性フライホイールを制御するフライホイール制御手段と、を備えている（請求項１）。

本発明の制御装置によれば、電動機から出力したトルクにて内燃機関の回転数を速やかに低下させることができる。また、電動機の出力トルクにて内燃機関の回転変動を抑制できる。さらに電動機の出力トルクの絶対値が切替判定値より大きい場合には可変慣性フライホイールを高慣性状態にするので、内燃機関の回転変動をさらに抑制できる。そのため、振動を抑制できる。そして、本発明では、電動機の出力トルクの絶対値が切替判定値以下の場合には可変慣性フライホイールを低慣性状態に切り替えるが、この際には内燃機関の回転数が十分に低下している。そのため、内燃機関の停止直前に回転変動が発生してもその回転変動は十分に小さい。従って、振動を抑制できる。なお、本発明では、電動機で回生発電を行うことが可能な場合には、機関停止制御で電動機に回生発電を行わせて内燃機関の回転数を低下させてもよい。周知のように内燃機関の運動エネルギは可変慣性フライホイールが高慣性であるほど大きくなる。本発明では、内燃機関の回転数が停止判定値以下、かつ電動機の出力トルクの絶対値が切替判定値以下になるまで可変慣性フライホイールが高慣性状態に維持される。この場合、停止判定値及び切替判定値を適切に設定することにより内燃機関の回転数が０付近になるまで可変慣性フライホイールが高慣性状態に維持される。そのため、可変慣性フライホイールをアイドリング回転数付近で高慣性状態から低慣性状態に切り替える場合と比較して、可変慣性フライホイールが高慣性状態に維持される期間が長くなる。従って、本発明によれば電動機で回生できるエネルギ量を増加させることができる。また、これにより車両のエネルギ効率を向上させることができる。

本発明の制御装置の一形態においては、前記切替判定値として、前記遊星歯車機構の各ギヤの回転変動が発生し始めると予想されるトルクが設定されていてもよい（請求項２）。切替判定値にこのようなトルクを設定することにより、ギヤの回転変動が発生する際には可変慣性フライホイールを低慣性状態にしておくことができる。そのため、ギヤの回転変動が発生し、ギヤの歯同士が衝突を繰り返して歯打ち音が発生しても、その歯打ち音を低減できる。

本発明の制御装置の一形態において、前記機関停止手段は、前記機関停止条件が成立した場合に、まず前記可変慣性フライホイールが前記高慣性状態になるように前記可変慣性フライホイールを制御し、その後前記機関停止制御を実行し、前記機関停止手段が前記機関停止制御を実行したときの前記内燃機関の回転数の単位時間当たりの変化量が予め設定した所定の故障判定値以下の場合に、前記可変慣性フライホイールに異常が有ると診断する診断手段をさらに備えていてもよい（請求項３）。例えば、可変慣性フライホイールの状態を切り替える機構が故障し、可変慣性フライホイールが低慣性状態に維持されている場合には、内燃機関の回転数の単位時間当たりの変化量がマイナス側に大きくなる。このように内燃機関の回転数の変化量は、可変慣性フライホイールの状態の影響を受ける。従って、この内燃機関の回転数の変化量に基づいて可変慣性フライホイールに異常が有るか否か診断できる。そして、この場合にはセンサ等を新規に設けることなく、可変慣性フライホイールに異常が有るか否か診断できる。

本発明の制御装置の一形態において、前記機関停止手段は、前記機関停止条件が成立した場合に、まず前記可変慣性フライホイールが前記高慣性状態になるように前記可変慣性フライホイールを制御し、その後前記機関停止制御を実行し、前記機関停止手段が前記機関停止制御を実行したときの前記内燃機関の回転数の単位時間当たりの変化量が予め設定した所定の故障判定値以下の場合には前記可変慣性フライホイールが前記低慣性状態であると判断し、前記機関停止制御の実行中における前記内燃機関の回転数の単位時間当たりの変化量が、前記可変慣性フライホイールが前記高慣性状態に切り替わっていたと仮定した場合における前記内燃機関の回転数の単位時間当たりの変化量と同じになるように前記電動機から出力されるトルクを調整するトルク調整手段をさらに備えていてもよい（請求項４）。この形態によれば、可変慣性フライホイールの状態を切り替える機構が故障し、可変慣性フライホイールが低慣性状態に維持されても可変慣性フライホイールを高慣性状態に切り替えることができた場合と同じように内燃機関の回転数を低下させることができる。また、このようにトルクを調整することにより、機関停止制御の実行中に内燃機関が運転時の回転方向とは反対の逆転方向に回転することを防止できる。

以上に説明したように、本発明の制御装置によれば、電動機の出力トルクの絶対値が切替判定値より大きい場合には可変慣性フライホイールを高慣性状態に切り替え、電動機の出力トルクの絶対値が切替判定値以下の場合には可変慣性フライホイールを低慣性状態に切り替えるので、振動を抑制できる。

本発明の一形態に係る制御装置が組み込まれたハイブリッド車両を概略的に示す図。動力分割機構の周囲を拡大して示す図。回転数引き下げ制御を実行しているときの遊星歯車機構の共線図。車両制御装置が実行する機関停止制御ルーチンを示すフローチャート。エンジンの回転数及び第１ＭＧのトルクの時間変化の一例を示す図。車両制御装置が実行するフライホイール制御ルーチンを示すフローチャート。第１ＭＧのトルク、ＮＥ変化量、及び故障判定値の関係の一例を示す図。故障時制御における第１ＭＧのトルクの調整方法を説明するための図。

図１は、本発明の一形態に係る制御装置が組み込まれたハイブリッド車両を概略的に示している。なお、図１では要部のみを示し、その他の部分の図示を省略している。この車両１は、内燃機関（以下、エンジンと称することがある。）１０と、第１モータ・ジェネレータ（以下、第１ＭＧと略称することがある。）１１と、第２モータ・ジェネレータ（以下、第２ＭＧと略称することがある。）１２とを備えている。なお、エンジン１０は、車両等に搭載される周知の火花点火式の内燃機関であるため、詳細な説明は省略する。第１ＭＧ１１及び第２ＭＧ１２は、電動機及び発電機として機能する周知のモータ・ジェネレータである。図２に示すように第１ＭＧ１１は、ロータ軸１１ａと一体回転するロータ１１ｂと、ロータ１１ｂの外周に同軸に配置されてケース（不図示）に固定されたステータ１１ｃとを備えている。第２ＭＧ１２も同様に、ロータ軸１２ａと一体回転するロータ１２ｂと、ロータ１２ｂの外周に同軸に配置されてケースに固定されたステータ１２ｃとを備えている。

車両１には、動力分割機構１３と、車両１の駆動輪２に動力を伝達するための出力部１４とが設けられている。図２は動力分割機構１３の周囲を拡大して示している。動力分割機構１３は、シングルピニオン型の遊星歯車機構１５を備えている。遊星歯車機構１５は、外歯歯車であるサンギヤＳと、そのサンギヤＳに対して同軸的に配置された内歯歯車としてのリングギヤＲと、これらのギヤＳ、Ｒに噛み合うピニオンギヤＰを自転可能かつサンギヤＳの周囲を公転可能に支持するキャリアＣとを備えている。この図に示すようにサンギヤＳは第１ＭＧ１１のロータ軸１１ａと連結されている。そのため、第１ＭＧ１１が本発明の電動機に相当する。リングギヤＲは、出力部１４の出力軸１６と連結されている。そして、図１に示すようにキャリアＣは、可変慣性フライホイール（以下、フライホイールと略称する。）１７及びダンパ１８を介してエンジン１０の出力軸１０ａと連結されている。

ダンパ１８は、エンジン１０と動力分割機構１３との間に生じる振動を減衰する。なお、このダンパ１８は、車両用内燃機関に設けられる周知のものであるため、詳細な説明は省略する。フライホイール１７は、本体１７ａと、リング部材１７ｂとを備えている。本体１７ａは、出力軸１０ａと一体に回転するように出力軸１０ａに固定されている。リング部材１７ｂは、本体１７ａに対して相対回転可能に設けられている。また、フライホイール１７には、本体１７ａとリング部材１７ａとを結合したり切り離したりすることが可能な状態切替機構（不図示）を備えている。この状態切替機構には、例えば電磁コイルが用いられる。本体１７ａとリング部材１７ｂとを結合させた場合には慣性モーメントが増加する。以降、この状態を高慣性状態と称することがある。一方、リング部材１７ｂが本体１７ａから切り離された場合には高慣性状態よりも慣性モーメントが小さくなる。以降、この状態を低慣性状態と称することがある。このようにフライホイール１７は、慣性モーメントを変化させることが可能に構成されている。

図２に示すように第２ＭＧ１２のロータ軸１２ａは、減速機構１９を介して出力軸１６と連結されている。出力軸１６は、デファレンシャル機構３と接続されている。デファレンシャル機構３は、入力された動力を左右の駆動輪２に分配する周知の機構である。そのため、説明を省略する。

エンジン１０、第１ＭＧ１１、第２ＭＧ１２、及びフライホイール１７の動作は、車両制御装置３０にて制御される。車両制御装置３０は、マイクロプロセッサ及びその動作に必要なＲＡＭ、ＲＯＭ等の周辺機器を含んだコンピュータユニットとして構成されている。車両制御装置３０は、車両１を適切に走行させるための各種制御プログラムを保持している。車両制御装置３０は、これらのプログラムを実行することによりエンジン１０及びＭＧ１１、１２等の制御対象に対する制御を行っている。車両制御装置３０には、車両１に係る情報を取得するための種々のセンサが接続されている。例えば、車速センサ３１、クランク角センサ３２、第１ＭＧ回転数センサ３３、及び第２ＭＧ回転数センサ３４等が車両制御装置３０に接続されている。車速センサ３１は、車両１の速度（車速）に対応した信号を出力する。クランク角センサ３２は、エンジン１０の出力軸１０ａの回転数（回転速度）に対応した信号を出力する。第１ＭＧ回転数センサ３３は、第１ＭＧ１１のロータ軸１１ａの回転数に対応した信号を出力する。第２ＭＧ回転数センサ３４は、第２ＭＧ１２のロータ軸１２ａの回転数に対応した信号を出力する。この他にも車両制御装置３０には種々のセンサが接続されているが、それらの図示は省略した。

車両制御装置３０は、所定の停止条件が成立した場合にエンジン１０を停止させる。停止条件は、例えば車速が予め設定した所定の判定速度以下になった場合に成立したと判定される。また、車両制御装置３０は、エンジン１０を停止させる場合にエンジン１０の回転数が低下するように第１ＭＧ１１を制御する。以下、この第１ＭＧ１１の制御を回転数引き下げ制御と称することがある。図３は、回転数引き下げ制御を実行しているときの遊星歯車機構１５の共線図の一例を示している。なお、この図において「ＭＧ１」は第１ＭＧ１１を、「ＥＮＧ」はエンジン１０を、「ＯＵＴ」は出力軸１６をそれぞれ示している。また、「Ｓ」、「Ｃ」、「Ｒ」は、それぞれ遊星歯車機構１５のサンギヤＳ、キャリアＣ、リングギヤＲを示している。正転方向には、エンジン１０の運転時に出力軸１０ａが回転する方向が設定されている。この図の線Ｌ１は、車速が高いときのサンギヤＳ、キャリアＣ、及びリングギヤＲの回転数の一例を示し、破線Ｌ１’は車速が低いときのサンギヤＳ、キャリアＣ、及びリングギヤＲの回転数の一例を示している。線Ｌ１で示したように車速が高い場合には、出力軸１６を正転方向に回転させつつエンジン１０の回転数を低下させるためにサンギヤＳを逆転方向に回転させる必要がある。この場合、第１ＭＧ１１を電動機として機能させ、逆転方向に回転させる。そして、これにより第１ＭＧ１１から図中に矢印で示した逆転方向のトルク（以下、負トルクと称することがある。）を出力してエンジン１０の回転数を低下させる。一方、破線Ｌ１’で示したように車速が低い場合には、サンギヤＳを正転方向に回転させる。この場合にも第１ＭＧ１１から負トルクを出力する必要がある。そのため、この場合には、第１ＭＧ１１を発電機として機能させ、エンジン１０の運動エネルギで第１ＭＧ１１に回生発電を行わせる。そして、これによりエンジン１０の回転数を低下させる。このように回転数引き下げ制御では、第１ＭＧ１１から負トルクが出力される。ただし、この制御では、出力軸１０ａが逆転方向に回転しないように第１ＭＧ１１から出力されるトルクが調整される。

図４は、車両制御装置３０がエンジン１０を停止させるために実行する機関停止制御ルーチンを示している。この制御ルーチンは、上述した停止条件が成立した場合に実行される。

この制御ルーチンにおいて車両制御装置３０は、まずステップＳ１１で車両１の状態を取得する。車両１の状態としては、例えば車速、エンジン１０の回転数、及び各ＭＧ１１、１２の回転数等が取得される。また、この処理では、各ＭＧ１１、１２のトルクも取得される。なお、各ＭＧ１１、１２のトルクは、例えばこれらＭＧ１１、１２に供給される電流値等から算出する周知の方法で取得される。次のステップＳ１２において車両制御装置３０は高慣性切替制御を実行する。この高慣性切替制御では、フライホイール１７の状態が高慣性状態に切り替わるように状態切替機構を制御する。続くステップＳ１３において車両制御装置３０は停止制御を実行する。この停止制御では、例えばエンジン１０への燃料供給が停止される。また、点火プラグの制御が中止される。このようにこの制御ではエンジン１０における燃料の燃焼を停止させるための種々の処理が行われる。

次のステップＳ１４において車両制御装置３０は、上述した回転数引き下げ制御を実行する。続くステップＳ１５において車両制御装置３０は、エンジン１０の回転数ＮＥが予め設定した所定の停止判定値以下か否か判定する。この停止判定値には、例えば第１ＭＧ１１からトルクが出力されても出力軸１０ａが逆転方向に回転しない回転数範囲の下限値が設定される。具体的には、例えば３００ｒｐｍ〜４００ｒｐｍの間の回転数が設定される。なお、このような回転数はエンジン１０の気筒数等に応じて変化する。そのため、停止判定値は、エンジン１０の仕様に応じて適宜に設定すればよい。

回転数ＮＥが停止判定値より大きいと判定した場合はステップＳ１４に戻る。そして、車両制御装置３０は、回転数ＮＥが停止判定値以下になるまでステップＳ１４及びＳ１５を繰り返し実行する。一方、回転数ＮＥが停止判定値以下と判定した場合はステップＳ１６に進み、車両制御装置３０は回転数引き下げ制御を停止する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。

図５は、図４の制御ルーチンを実行してエンジン１０を停止させたときのエンジン１０の回転数及び第１ＭＧ１１のトルクの時間変化の一例を示している。この例では、時刻ｔ１に停止制御が実行され、エンジン１０への燃料供給を停止している。そして、その直後から回転数引き下げ制御が実行されている。なお、上述したようにこの際には第１ＭＧ１１から負トルクを出力するので、第１ＭＧ１１のトルクをマイナスの値で示している。その後、エンジン１０の回転数ＮＥが停止判定値以下になった時刻ｔ２において回転数引き下げ制御を停止している。そのため、時刻ｔ２以降は第１ＭＧ１１のトルクが０になるように第１ＭＧ１１が制御されている。なお、第１ＭＧ１１のトルクが０になったときのエンジン１０の回転数ＮＥ０は、エンジン１０と動力分割機構１３との間で共振が発生する回転数とは異なる。

図６は、車両１の走行状態やエンジン１０の運転状態に応じてフライホイール１７を制御するために車両制御装置３０が実行するフライホイール制御ルーチンを示している。この制御ルーチンは車両１の走行中に所定の周期で繰り返し実行される。なお、この制御ルーチンにおいて図４の制御ルーチンと共通の処理には同一の符号を付して説明を省略する。

この制御ルーチンにおいて車両制御装置３０は、まずステップＳ１１で車両１の状態を取得する。次のステップＳ２１において車両制御装置３０は、上述した機関停止制御が実行中か否か判定する。機関停止制御が実行中ではないと判定した場合はステップＳ２２に進み、車両制御装置３０は通常制御を実行する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。この通常制御では、車速及びアクセル開度等に応じてフライホイール１７の状態を切り替える。例えば、車両１に対して加速が要求されている場合にはフライホイール１７を低慣性状態に切り替える。一方、車両１が高速巡航中の場合にはフライホイール１７を高慣性状態に切り替える。なお、この通常制御におけるフライホイール１７の制御方法は周知の制御方法と同じでよい。そのため、この制御方法についての詳細な説明は省略する。

一方、機関停止制御の実行中と判定した場合はステップＳ２３に進み、車両制御装置３０は燃料供給が停止された後のエンジン１０の回転数ＮＥの単位時間当たりの変化量（以下、ＮＥ変化量と呼ぶことがある。）が所定の故障判定値以下か否か判定する。上述したようにエンジン１０を停止させる場合には、まず高慣性切替制御を実行し、その後回転数引き下げ制御を実行する。回転数引き下げ制御では、フライホイール１７が高慣性状態に切り替わっていると想定して第１ＭＧ１１からトルクを出力している。そのため、この際にフライホイール１７の状態切替機構等に異常があってフライホイール１７が低慣性状態に維持されていた場合には、回転数引き下げ制御が実行されたときにエンジン１０の回転数が急に減少する。そのため、ＮＥ変化量に基づいてフライホイール１７に異常が有るか否か診断できる。ただし、この回転数の減少量は、第１ＭＧ１１から出力されたトルクに応じて変化する。そこで、故障判定値は第１ＭＧ１１の出力トルクに応じて設定される。図７は、第１ＭＧ１１のトルク、ＮＥ変化量、及び故障判定値の関係の一例を示している。そして、この図の線Ｌ２が故障判定値を示している。そのため、例えば第１ＭＧ１１のトルクがこの図のトルクＴ１の場合には、ＮＥ変化量ΔＮＥ１が故障判定値として設定される。そして、第１ＭＧ１１からトルクＴ１が出力されたときのＮＥ変化量が故障判定値ΔＮＥ１より大きい場合には、フライホイール１７が高慣性状態に切り替わっていると判定できる。一方、ＮＥ変化量が故障判定値ΔＮＥ１以下の場合には、状態切替機構等に異常があってフライホイール１７が低慣性状態に維持されていると判定できる。

ＮＥ変化量が故障判定値より大きいと判定した場合、すなわちフライホイール１７が高慣性状態に切り替わっていると判定した場合はステップＳ１５に進み、車両制御装置３０はエンジン１０の回転数ＮＥが停止判定値以下か否か判定する。エンジン１０の回転数ＮＥが停止判定値以下と判定した場合はステップＳ２４に進み、車両制御装置３０は第１ＭＧ１１のトルクＴｍｇ１の絶対値が予め設定した所定の切替判定値以下か否か判定する。この切替判定値は、フライホイール１７の状態を高慣性状態から低慣性状態に切り替える判断基準として設定されている。図５に示したように回転数引き下げ制御を停止した場合には第１ＭＧ１１のトルクが徐々に０に近付く。そして、第１ＭＧ１１のトルクが０付近になると、遊星歯車機構１５の各ギヤに掛かっていた力が抜ける。この場合、ギヤの歯同士が衝突を繰り返して歯打ち音（ガラ音とも呼ばれる。）が発生するおそれがある。そこで、切替判定値には、遊星歯車機構１５の各ギヤに掛かっていた力が抜け始め、それらギヤの回転変動が発生し始めると予想されるトルクが設定される。この切替判定値には、例えば図５のトルクＴｄが設定される。なお、切替判定値はこの値に限定されず、歯打ち音や振動を抑制できる適宜の値を設定してよい。

第１ＭＧ１１のトルクＴｍｇ１の絶対値が切替判定値以下と判定した場合はステップＳ２５に進み、車両制御装置３０はフライホイール１７を低慣性状態に切り替える。なお、既に低慣性状態に切り替えられていた場合には、その状態を維持する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。

一方、エンジン１０の回転数ＮＥが停止判定値より大きいと判定した場合、又は第１ＭＧ１１のトルクＴｍｇ１の絶対値が切替判定値より大きいと判定した場合にはステップＳ２６に進み、車両制御装置３０はフライホイール１７の状態を高慣性状態に切り替える。なお、既に高慣性状態に切り替えられていた場合には、その状態を維持する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。

ステップＳ２３においてＮＥ変化量が故障判定値以下と判定した場合、すなわちフライホイール１７が低慣性状態に維持されていると判定した場合はステップＳ２７に進み、車両制御装置３０は故障対応処理を実行する。この故障対応処理では、例えばインパネ内に設けた異常ランプを点灯させる。そして、これにより車両１に異常が有ることを運転者に知らせる。次のステップＳ２８において車両制御装置３０は故障時制御を実行する。上述したようにフライホイール１７が低慣性状態の場合に高慣性状態のときと同じトルクが第１ＭＧ１１から出力されるとエンジン１０の回転数が急に減少する。そこで、この故障時制御では、エンジン１０の回転数が適切に減少するように第１ＭＧ１１から出力するトルクを調整する。図８を参照してこの調整方法について具体的に説明する。この図に示した例では、回転数引き下げ制御が開始されて第１ＭＧ１１からトルクが出力されたときのＮＥ変化量、すなわちトルク調整前のＮＥ変化量が図８のＮＥ変化量ΔＮＥａであったとする。この際におけるＮＥ変化量の適正値は、ＮＥ変化量ΔＮＥｂである。そこで、この場合には、図中に矢印で示したように第１ＭＧ１１から出力するトルクをトルクＴａからトルクＴｂに変更する。これによりＮＥ変化量がＮＥ変化量ΔＮＥｂになるので、ＮＥ変化量をフライホイール１７が高慣性状態に切り替わっていたと仮定した場合におけるＮＥ変化量、すなわちフライホイール１７が正常のときのＮＥ変化量と同じにできる。その後、今回の制御ルーチンを終了する。

以上に説明したように、本発明によれば、第１ＭＧ１１のトルクにてエンジン１０の回転数を速やかに低下させることができる。また、第１ＭＧ１１のトルクにてエンジン１０の回転変動を抑制できる。さらに第１ＭＧ１１のトルクの絶対値が切替判定値より大きい場合にはフライホイール１７を高慣性状態にするので、エンジン１０の回転変動をさらに抑制できる。そのため、振動を抑制することができる。そして、本発明では、第１ＭＧ１１のトルクが切替判定値以下の場合にはフライホイール１７を低慣性状態に切り替える。この際には図５に示すようにエンジン１０の回転数が十分に低下しているので、エンジン１０の停止直前に回転変動が発生してもその回転変動は十分に小さい。そのため、エンジン１０を停止させるときの振動を抑制できる。

また、本発明では、図３に示したように車速が低い場合には回転数引き下げ制御において第１ＭＧ１１に回生発電を行わせ、これにより第１ＭＧ１１から負トルクを出力する。周知のようにエンジン１０の運動エネルギはフライホイール１７が高慣性であるほど大きくなる。本発明では、第１ＭＧ１１のトルクの絶対値が切替判定値以下になるまでフライホイール１７を高慣性状態に維持するので、図５に示したようにエンジン１０の回転数が０付近になるまでフライホイール１７が高慣性状態に維持される。そのため、フライホイール１７をアイドリング回転数付近で高慣性状態から低慣性状態に切り替える場合と比較してフライホイール１７が高慣性状態に維持される期間が長くなる。従って、第１ＭＧ１１で回生できるエネルギ量を増加させることができる。また、これにより車両１のエネルギ効率を向上させることができる。

本発明では、回転数引き下げ制御の実行時におけるＮＥ変化量に基づいてフライホイール１７の故障診断が行われる。そのため、故障を検出するためのセンサ等を新規に設けることなくフライホイール１７に異常が有るか否か診断できる。

また、フライホイール１７に異常が有る場合には故障時制御が実行されるので、エンジン１０の回転数をフライホイール１７が正常なときと同様に低下させることができる。また、これにより第１ＭＧ１１から過大なトルクが出力されることを防止できるので、フライホイール１７が低慣性状態であってもエンジン１０の出力軸１０ａが逆転方向に回転することを防止できる。

なお、図４の制御ルーチンを実行することにより車両制御装置３０が本発明の機関停止手段として機能する。また、図６の制御ルーチンを実行することにより車両制御装置３０が本発明のフライホイール制御手段として機能する。図６のステップＳ２３を実行することにより車両制御装置３０が本発明の診断手段として機能する。図６のステップＳ２３、Ｓ２８を実行することにより車両制御装置３０が本発明のトルク調整手段として機能する。

本発明は、２気筒の内燃機関又は３気筒の内燃機関といった気筒数が少ない内燃機関を搭載したハイブリッド車両において共振による振動を抑制できる。このような内燃機関では、各気筒で燃料を燃焼させる周波数、いわゆる爆発周波数が低くなる。そして、このような車両では、低周波において振動の減衰が高く、かつ慣性モーメントが大きいダンパが内燃機関の出力軸に設けられる。この場合、第１ＭＧ１１のトルクを０にするタイミングで共振が発生し易くなる。本発明によれば、このタイミングでフライホイール１７を低慣性状態に切り替えるので、共振周波数を高周波側にずらすことができる。これにより内燃機関を停止させるときに共振が発生することを抑制できるので、この共振による振動を抑制できる。また、この共振による歯打ち音も低減できる。

本発明は、上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、本発明が適用されるハイブリッド車両の内燃機関は火花点火式の内燃機関に限定されず、ディーゼル式の内燃機関であってもよい。また、動力分割機構として設けられる遊星歯車機構は、シングルピニオン型の遊星歯車機構に限定されず、ダブルピニオン型の遊星歯車機構であってもよい。この場合には各回転要素の回転方向が変わるため、サンギヤ、リングギヤ、及びキャリアと内燃機関、第１ＭＧ、及び出力部との連結は適宜に変更してよい。

１ハイブリッド車両
２駆動輪
１０内燃機関
１１第１モータ・ジェネレータ（電動機）
１４出力部
１５遊星歯車機構
１７可変慣性フライホイール
１８ダンパ
３０車両制御装置（機関停止手段、フライホイール制御手段、診断手段、トルク調整手段）
Ｓサンギヤ
Ｒリングギヤ
Ｃキャリア

Claims

内燃機関と、電動機と、駆動輪に動力を伝達するための出力部と、相互に差動回転可能なサンギヤ、リングギヤ及びキャリアを有する遊星歯車機構と、を備え、
前記電動機が前記サンギヤ、前記リングギヤ及び前記キャリアのうちのいずれか１つと連結され、前記出力部が前記サンギヤ、前記リングギヤ及び前記キャリアのうちの他の１つと連結され、高慣性状態及び前記高慣性状態よりも慣性モーメントが小さくなる低慣性状態に切替可能な可変慣性フライホイール及び振動を減衰可能なダンパを介して前記内燃機関が前記サンギヤ、前記リングギヤ及び前記キャリアのうちの残りの１つと連結されたハイブリッド車両に適用され、
前記内燃機関を停止させる機関停止条件が成立した場合に、燃料供給が停止された前記内燃機関の回転数が低下するように前記電動機からトルクを出力させる機関停止制御を実行する機関停止手段と、
前記機関停止手段による前記機関停止制御の実行中に、前記電動機から出力されるトルクの絶対値が予め設定した所定の切替判定値より大きい場合には前記可変慣性フライホイールが前記高慣性状態に切り替わり、前記内燃機関の回転数が所定の停止判定値以下、かつ前記電動機から出力されるトルクの絶対値が前記切替判定値以下の場合には前記可変慣性フライホイールが前記低慣性状態に切り替わるように前記可変慣性フライホイールを制御するフライホイール制御手段と、を備えている制御装置。
前記切替判定値として、前記遊星歯車機構の各ギヤの回転変動が発生し始めると予想されるトルクが設定されている請求項１に記載の制御装置。
前記機関停止手段は、前記機関停止条件が成立した場合に、まず前記可変慣性フライホイールが前記高慣性状態になるように前記可変慣性フライホイールを制御し、その後前記機関停止制御を実行し、
前記機関停止手段が前記機関停止制御を実行したときの前記内燃機関の回転数の単位時間当たりの変化量が予め設定した所定の故障判定値以下の場合に、前記可変慣性フライホイールに異常が有ると診断する診断手段をさらに備えている請求項１又は２に記載の制御装置。
前記機関停止手段は、前記機関停止条件が成立した場合に、まず前記可変慣性フライホイールが前記高慣性状態になるように前記可変慣性フライホイールを制御し、その後前記機関停止制御を実行し、
前記機関停止手段が前記機関停止制御を実行したときの前記内燃機関の回転数の単位時間当たりの変化量が予め設定した所定の故障判定値以下の場合には前記可変慣性フライホイールが前記低慣性状態であると判断し、前記機関停止制御の実行中における前記内燃機関の回転数の単位時間当たりの変化量が、前記可変慣性フライホイールが前記高慣性状態に切り替わっていたと仮定した場合における前記内燃機関の回転数の単位時間当たりの変化量と同じになるように前記電動機から出力されるトルクを調整するトルク調整手段をさらに備えている請求項１又は２に記載の制御装置。