JP2015202803A - 車両制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】学習内容が初期化された場合であっても、トルク脈動成分の影響を抑制する。【解決手段】車両制御装置は、エンジン（１０）と、駆動軸（１７）に対して駆動力を出力可能な電動機（ＭＧ２）と、を備え、エンジンの動作時に該エンジン及び電動機間が連結されるハイブリッド車両（１）に搭載されている。当該車両制御装置は、（ｉ）エンジンに係る所定の学習が完了するまでは、エンジンの動作点が、車両振動や異音の発生が抑制されるように設定された所定の動作ライン上を遷移するようにエンジンを制御し、（ｉｉ）所定の学習が完了した後に、エンジンの動作点を所定の動作ラインよりも低回転かつ高トルク側に設定すると共に、駆動軸に生じる脈動成分を抑制するための脈動補償トルクと、電動機に対する要求出力に対応する出力トルクとを合成した値を、電動機に係る最終的な出力トルクとして設定する制御手段（２３、１００）を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関及び電動機を駆動源とするハイブリッド車両に搭載される車両制御装置の技術分野に関する。

この種の装置として、例えば、ハイブリッド車両において、クランク軸のトルクに係るトルク脈動成分の影響を駆動軸から除去する補償トルクを算出し、電動機のトルク指令値から該算出された補償トルクを減じて、該トルク指令値を補正する装置が提案されている（特許文献１参照）。

特開２０１０−０２３７９０号公報

ところで、この種の装置では、例えば製造ばらつき、経年変化、車両使用環境の変化等に対応するため随時所定の学習処理が実施される。他方で、例えばバッテリの交換等が行われると学習値が初期化されてしまうことが多い。特に、エンジンに係る学習値が初期化された場合、再学習される前に、例えば特許文献１に記載されているような脈動補償制御が実施されると、トルク脈動成分の影響を十分には抑制することができない可能性があるという技術的問題点がある。

本発明は、例えば上記問題点に鑑みてなされたものであり、トルク脈動成分の影響を好適に抑制することができる車両制御装置を提供することを課題とする。

本発明の車両制御装置は、上記課題を解決するために、エンジンと、駆動軸に対して駆動力を出力可能な電動機と、を備え、前記エンジンの動作時に前記エンジン及び前記電動機間が連結されるハイブリッド車両に搭載され、（ｉ）前記エンジンに係る所定の学習が完了するまでは、前記エンジンの動作点が、車両振動や異音の発生が抑制されるように設定された所定の動作ライン上を遷移するように前記エンジンを制御し、（ｉｉ）前記所定の学習が完了した後に、前記エンジンの動作点を前記所定の動作ラインよりも低回転かつ高トルク側に設定すると共に、前記駆動軸に生じる脈動成分を抑制するための脈動補償トルクと、前記電動機に対する要求出力に対応する出力トルクとを合成した値を、前記電動機に係る最終的な出力トルクとして設定する制御手段を備える。

本発明の車両制御装置が搭載されるハイブリッド車両では、エンジンの動作時に、該エンジンと電動機とが、例えばクラッチ、ギア等を介して連結される。尚、「電動機」は、モータ・ジェネレータ（電動発電機）において実現される電動機であってよい。即ち、電動機として機能し得る限りにおいて、本発明に係る「電動機」がモータ・ジェネレータを意味してかまわない。

このように構成されたハイブリッド車両では、エンジンの動作に起因する脈動トルクが駆動軸に伝達されることによって生じる車両振動及び異音を抑制するために、クランク角に応じて電動機から制振トルク（補償トルク）を出力させる脈動補償制御が実施される。

特に、クランク角に対する制振トルクの位相は、例えば製造時の適合プロセスにおいて、電動機の回転変動が最小となるように設定される。また、経年変化、使用環境の変化等に起因して、エンジン及び電動機間に介在する、例えばギア等のバックラッシが設けられた構成要素の状態（例えばギアガタの状態）が変化した場合であっても、脈動補償制御が適切に実施されるように、電動機の回転変動が最小となるように、随時、クランク角に対する制振トルクの位相が学習、調整される。

学習された制振トルクの位相を示す情報は、例えばＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ：電子制御ユニット）等の制御装置に記憶されることが多い。ところで、例えば補機バッテリの交換等により制御装置に記憶された情報が初期化（リセット）されてしまう。そして、例えば補機バッテリの交換直後等、エンジンに係る所定の学習（例えば、アイドル・スピード・コントロール学習、可変バルブタイミング学習、空燃比学習等）が完了する前に、脈動補償制御が実施されると、例えば制振トルクの位相が誤って学習される可能性がある。

そこで本発明では、例えばメモリ、プロセッサ等を備えてなる制御手段により、エンジンに係る所定の学習が完了するまでは、エンジンの動作点が、車両振動や異音の発生が抑制されるように設定された所定の動作ライン上を遷移するようにエンジンが制御される。

そして、上記所定の学習が完了した後に、制御手段により、エンジンの動作点が所定の動作ラインよりも低回転かつ高トルク側に設定されると共に、駆動軸に生じる脈動成分を抑制するための脈動補償トルクと、電動機に対する要求出力に対応する出力トルクとを合成した値が、電動機に係る最終的な出力トルクとして設定される。

つまり、本発明では、エンジンに係る所定の学習が完了するまでは、脈動補償制御を実施せずに、車両振動や異音の発生が抑制される動作点となるようにエンジンが制御され、所定の学習が完了した後に、脈動補償制御が実施される。このため、例えば制振トルクの位相が誤って学習されることを防止することができる。

従って、本発明の車両制御装置によれば、トルク脈動成分の影響を好適に抑制することができる。特に、学習内容が初期化された後であっても、トルク脈動成分の影響を抑制することができるので、実用上非常に有利である。

本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための形態から明らかにされる。

実施形態に係る車両制御装置を搭載するハイブリッド自動車の要部を示す概念図である。 実施形態に係る車両制御処理を示すフローチャートである。 エンジン回転数とエンジントルクとにより規定されるエンジン動作ラインの一例である。

本発明の車両制御装置に係る実施形態を、図面に基づいて説明する。

（車両の構成）
先ず、実施形態に係る車両制御装置が搭載される車両の構成について、図１を参照して説明する。図１は、実施形態に係る車両制御装置を搭載するハイブリッド自動車の要部を示す概念図である。

図１においてハイブリッド自動車１は、動力源として、エンジン１０、モータ・ジェネレータＭＧ１及びモータ・ジェネレータＭＧ２を備えている。エンジン１０のクランク軸１１には、トーショナルダンパ１２を介して動力分配機構１３が接続されている。

動力分配機構１３は、外歯歯車のサンギア１３１と、該サンギア１３１と同心円上に配置される内歯歯車のリングギア１３４と、サンギア１３１に噛合すると共にリングギア１３４に噛合する複数のピニオンギア１３２と、該複数のピニオンギア１３２を自転且つ公転自在に保持するキャリア１３３とを備えて構成されている。動力分配機構１３は、サンギア１３１、リングギア１３４及びキャリア１３３を回転要素として差動作用を行う遊星歯車機構として構成されている。

動力分配機構１３のキャリア１３３には、エンジン１０のクランク軸１１が連結されている。動力分配機構１３のサンギア１３１には、モータ・ジェネレータＭＧ１が連結されている。動力分配機構１３のリングギア１３４には、リングギア軸１４を介して減速機１５が連結されている。

モータ・ジェネレータＭＧ１が発電機として機能する場合、動力分配機構１３は、キャリア１３３から入力されるエンジン１０からの動力をサンギア１３１側とリングギア１３４側とにそのギア比に応じて分配する。モータ・ジェネレータＭＧ１が電動機として機能する場合、動力分配機構１３は、キャリア１３３から入力されるエンジン１０からの動力とサンギア１３１から入力されるモータ・ジェネレータＭＧ１からの動力を統合してリングギア１３４側に出力する。

減速機１５には更にモータ・ジェネレータＭＧ２が接続されている。動力分配機構１３のリングギア１３４側に出力された動力、及びモータ・ジェネレータＭＧ２から出力された動力は、減速機１５、ディファレンシャルギア１６及び駆動軸１７を介して、駆動輪１８に出力される。

ハイブリッド自動車１は、エンジン１０の目標出力、並びにモータ・ジェネレータＭＧ１及びＭＧ２各々のトルク指令値を設定するＨＶコントローラ２３と、モータ・ジェネレータＭＧ１及びＭＧ２を夫々制御するＥＣＵ１００と、を備える。

エンジン１０の目標出力、並びにモータ・ジェネレータＭＧ１及びＭＧ２各々のトルク指令値は、エンジン１０の目標出力又はトルク指令値と、アクセル開度、車速等との関係を定めたマップを予めＨＶコントローラ２３に記録しておき、該マップにアクセル開度、車速等の情報を当てはめることにより設定される。

エンジン１０の動作時には、該エンジン１０の燃焼サイクルに基づいて、クランク軸１１にトルク脈動成分が生じる。該トルク脈動成分は、クランク軸１１に直接又は間接的に接続されている部材を介して駆動軸１７に伝達され、該駆動軸１７に振動が発生する。この振動を抑制するために、以下に述べる脈動補償制御（制振制御）が実施される。

（脈動補償制御）
ＥＣＵ１００は、クランク軸トルク推定部１１０、トルク脈動成分算出部１２０、補償トルク算出部１３０及びトルク補正部１４０を備えて構成されている。

クランク軸トルク推定部１１０は、クランク角センサ２１により検出されたクランク角度、筒内圧力センサ（図示せず）により検出された筒内圧力に基づいてクランク軸トルクを推定する。尚、クランク軸トルクの推定方法には、公知の各種態様を適用可能であるので、その詳細についての説明はここでは割愛する。

トルク脈動成分算出部１２０は、推定されたクランク軸トルクからトルク脈動成分を抽出する。具体的には例えば、トルク脈動成分算出部１２０は、推定されたクランク軸トルクの一周期の期間内における平均値が零となるようにハイパスフィルタ処理を行い、トルク脈動成分を算出する。尚、トルク脈動成分の算出方法には、前記の方法に限らず、公知の各種態様を適用可能である。

補償トルク算出部１３０は、算出されたトルク脈動成分及び駆動源から駆動軸１７へのトルク伝達関数に基づいて、トルク脈動成分に起因する駆動軸１７の振動を低減するために、モータ・ジェネレータＭＧ２から出力される補償トルク値を算出する。尚、補償トルクの算出方法には、公知の各種態様を適用可能であるので、その詳細についての説明はここでは割愛する。

トルク補正部１４０は、ＨＶコントローラ２３により設定されたモータ・ジェネレータＭＧ２の要求トルク値と、補償トルク算出部１３０により算出された補償トルク値と、を合成して（例えば、要求トルク値から補償トルク値を減算して）、モータ・ジェネレータＭＧ２に係るトルク指令値を決定する。

トルク指令値を示す信号がインバータ（図示せず）に送信されると、該インバータにより、トルク指令値に応じてモータ・ジェネレータＭＧ２が制御される。この結果、クランク軸１１に生じたトルク脈動成分に起因して駆動軸１７に生じる振動を低減される。

ここで、例えばクランク角に対する補償トルクの位相等は、製造時の適合プロセスにおいて最適となるように予め設定される。加えて、経年変化、使用環境の変化等があった場合であっても、脈動補償制御におけるモータ・ジェネレータＭＧ２の回転変動が最小となるように、随時、クランク角に対する補償トルクの位相等が学習、調整される。

ところで、例えば補機バッテリの交換等に起因して、ＨＶコントローラ２３及びＥＣＵ１００に記憶されていた学習データが初期化されてしまった場合、何らの対策も採らなければ、例えばアイドル・スピード・コントロール学習、可変バルブタイミング学習、空燃比学習等のエンジン１０に係る所定の学習が完了する前に、上述した脈動補償制御が実施される可能性がある。すると、例えば補償トルクの位相が誤って学習され、脈動補償制御に起因して車両振動や異音が悪化する可能性がある。

そこで本実施形態では、ＨＶコントローラ２３により、エンジン１０に係る所定の学習が完了するまでは、脈動補償制御を実施しないようにＥＣＵ１００が制御される。この際、ＨＶコントローラ２３は、エンジン１０の動作点が、車両振動や異音の発生が抑制されるように設定された動作ラインである振動異音抑制ライン（図３における破線ｂ参照）上を遷移するようにエンジン１０を制御する。

そして、エンジン１０に係る所定の学習が完了した後、ＨＶコントローラ２３は、脈動補償制御の実施をＥＣＵ１００に許可する。この際、ＨＶコントローラ２３は、エンジン１０の動作点が、振動異音抑制ライン上よりもエンジン効率の良い動作点となるようにエンジン１０を制御する。

ＥＣＵ１００により脈動補償制御が実施された際に、補償トルクの位相等の学習が実施されるが、エンジン１０に係る所定の学習が完了しているので、例えば補償トルクの位相が誤って学習されることはない。

従って、本実施形態では、ＨＶコントローラ２３及びＥＣＵ１００に記憶されていた学習データが初期化された後であっても、車両振動や異音の発生を好適に抑制することができる。

（車両制御処理）
次に、以上のように構成されたハイブリッド自動車１において実施される車両制御処理について、図２のフローチャートを参照して説明する。

図２において、先ず、ＨＶコントローラ２３は、エンジン１０に係る所定の学習が完了したか否かを判定する（ステップＳ１０１）。所定の学習が完了していないと判定された場合（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、ＨＶコントローラ２３は、エンジン１０の動作点が、振動異音抑制ライン（図３における破線ｂ参照）上を遷移するようにエンジン１０を制御する（ステップＳ１０５）。該ステップＳ１０５の処理と並行して又は相前後して、ＨＶコントローラ２３は、脈動補償制御を実施しないようにＥＣＵ１００を制御する（ステップＳ１０６）。

尚、振動異音抑制ラインは、脈動補償制御が実施されない状態であっても、車両振動や異音が生じないように予め適合された動作ラインである。このような振動異音抑制ラインは、エンジン効率の良い動作ライン（例えば図３における“燃費用ライン”）よりも、等エンジンパワーライン上でエンジン回転数が高くなるように設定されている。

上記ステップＳ１０１において、所定の学習が完了したと判定された場合（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、ＨＶコントローラ２３は、エンジン１０の動作点が、振動異音抑制ライン上よりもエンジン効率の良い、例えば燃費用ラインａ又はｃ（図３参照）上を遷移するようにエンジン１０を制御する（ステップＳ１０２）。尚、所定の学習は、例えばアイドル・スピード・コントロール学習、可変バルブタイミング学習、空燃比学習等のエンジン１０に係る所定の学習を意味する。

上記ステップＳ１０２の処理と並行して又は相前後して、ＨＶコントローラ２３は、脈動補償制御の実施をＥＣＵ１００に許可する（ステップＳ１０３）。ＥＣＵ１００は、脈動補償制御を実施する際に、補償トルクの位相の学習を開始する（ステップＳ１０４）。脈動補償制御の実施時には、モータ・ジェネレータＭＧ２の要求トルク値から補償トルク値が減算された値が、該モータ・ジェネレータＭＧ２のトルク指令値とされる。

尚、燃費用ラインは、脈動補償制御が実施される状態において、車両振動や異音が生じないように予め適合された動作ラインである。エンジン効率の観点からは燃費用ラインａ上をエンジン１０の動作点が遷移することがよい。しかしながら、ハイブリッド自動車１の仕様によっては、脈動補償制御が実施された場合、燃費用ラインｃを採用せざるを得ないこともある。

図３に示した動作ラインは一例であり、これに限定されるものではなく、ハイブリッド自動車の仕様等に応じて適宜設定されてよい。どのように動作ラインが設定されたとしても、燃費用ライン（例えば図３における実線ａ及び一点鎖線ｃ）は、振動異音抑制ライン（例えば図３における破線ｂ）よりもエンジン効率が良くなる（つまり、等エンジンパワーライン上においてエンジン回転数が低く且つエンジントルクが高い）。

尚、エンジン１０に係る学習には、例えばエンジン水温センサ補正等も含まれるが、駆動軸１７のトルク変動に影響しない物理量又はパラメータの学習は、上記「所定の学習」に含めなくてよい。つまり、駆動軸１７のトルク変動に影響しない物理量又はパラメータの学習が完了する前に、脈動補償制御が許可されてよい。言い換えれば、脈動補償制御が許可された後に、駆動軸１７のトルク変動に影響しない物理量又はパラメータの学習が実施されてよい。

実施形態に係る「ＨＶコントローラ２３」及び「ＥＣＵ１００」は、本発明に係る「制御手段」の一例である。実施形態に係る「モータ・ジェネレータＭＧ２」、「振動異音抑制ライン」、「要求トルク指令値」及び「補償トルク値」は、夫々、本発明に係る「電動機」、「所定の動作ライン」、「要求出力」及び「脈動補償トルク」の一例である。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う車両制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

１…ハイブリッド自動車、１０…エンジン、１７…駆動軸、２３…ＨＶコントローラ、１００…ＥＣＵ、ＭＧ１、ＭＧ２…モータ・ジェネレータ

Claims (1)

1. エンジンと、駆動軸に対して駆動力を出力可能な電動機と、を備え、前記エンジンの動作時に前記エンジン及び前記電動機間が連結されるハイブリッド車両に搭載され、
   （ｉ）前記エンジンに係る所定の学習が完了するまでは、前記エンジンの動作点が、車両振動や異音の発生が抑制されるように設定された所定の動作ライン上を遷移するように前記エンジンを制御し、（ｉｉ）前記所定の学習が完了した後に、前記エンジンの動作点を前記所定の動作ラインよりも低回転かつ高トルク側に設定すると共に、前記駆動軸に生じる脈動成分を抑制するための脈動補償トルクと、前記電動機に対する要求出力に対応する出力トルクとを合成した値を、前記電動機に係る最終的な出力トルクとして設定する制御手段を備えることを特徴とする車両制御装置。

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