JP2016147625A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】２気筒の内燃機関が停止する過程でトーショナルダンパの共振を回避できるハイブリッド車両の制御装置を提供する。【解決手段】本発明の制御装置は、内燃機関の停止要求があると判定された場合に、クランク角を取得し（Ｓ３）、そのクランク角に対応して第１モータ・ジェネレータから出力させるべきモータトルクを算出し（Ｓ４）、算出されたモータトルクが出力されるように第１モータ・ジェネレータを制御する（Ｓ５）、一連の処理を停止制御が終了するまで繰り返すことにより、停止要求後に内燃機関が出力するエンジントルクのトルク脈動と１８０度位相がずれた同周期のモータトルクを第１モータ・ジェネレータから出力させる。【選択図】図５

Description

本発明は、２つの気筒を有する内燃機関とモータ・ジェネレータとを備えたハイブリッド車両に適用されるハイブリッド車両の制御装置に関する。

ハイブリッド車両の制御装置として、内燃機関が出力するエンジントルクのトルク脈動と逆位相のモータトルクをモータ・ジェネレータから出力させて内燃機関のトルク脈動を抑制するものが知られている（特許文献１）。

特開平１１−８２０９４号公報

２気筒の内燃機関は４気筒の内燃機関に比べてトルク脈動の周波数が半減するため、停止過程でエンジントルクが入力されるトーショナルダンパが共振する問題があった。特許文献１の制御装置のように、２気筒の内燃機関のトルク脈動と逆位相のモータトルクをモータ・ジェネレータから出力させてもトルク脈動の周波数を変更できないのでトーショナルダンパの共振を回避できない。

そこで、本発明は、２気筒の内燃機関が停止する過程でトーショナルダンパの共振を回避できる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、２つの気筒を有する内燃機関とモータ・ジェネレータとを備え、前記内燃機関のエンジントルクがトーショナルダンパを介して伝達経路に伝達され、かつ前記モータ・ジェネレータのモータトルクが前記伝達経路に伝達されるハイブリッド車両に適用されるハイブリッド車両の制御装置において、前記内燃機関の停止要求の有無を判定する停止要求判定手段と、前記停止要求判定手段にて前記停止要求があると判定された場合に、前記停止要求後に前記内燃機関が出力するエンジントルクのトルク脈動と１８０度位相がずれた同周期のモータトルクが出力されるように前記モータ・ジェネレータを制御するモータトルク制御手段と、を備えるものである。

この制御装置によれば、内燃機関が停止要求に応じて停止する過程で、エンジントルクのトルク脈動と１８０度位相がずれた同周期のモータトルクがモータ・ジェネレータから出力されるので、見かけ上、トーショナルダンパに入力されるトルクの周波数が４気筒の内燃機関の場合と同じ周波数にすることができる。これにより、２気筒の内燃機関が停止する過程でトーショナルダンパに入力されるトルクの周波数が上昇して、トーショナルダンパの共振を回避することができる。

本発明の一形態に係る制御装置が適用されたハイブリッド車両の全体構成を示した図。 本発明の一形態に係る制御内容を示した図。 ４気筒内燃機関の行程とエンジントルクとを示した図。 シミュレーション結果を示したタイミングチャート。 本発明の一形態に係る制御ルーチンの一例を示したフローチャート。

図１に示すように、車両１は複数の動力源を組み合わせたハイブリッド車両として構成されている。車両１は、内燃機関３と、２つのモータ・ジェネレータ４、５とを走行用の動力源として備えている。内燃機関３は２つの気筒２を備えた直列２気筒の火花点火型の内燃機関として構成されている。内燃機関３は２気筒の４ストローク１サイクルエンジンであるので、各気筒２の点火間隔はクランク角で３６０度に設定されている。

内燃機関３と第１モータ・ジェネレータ４とは伝達経路Ｔｐに設けられた動力分割機構６に連結されている。第１モータ・ジェネレータ４はステータ４ａとロータ４ｂとを有する。ステータ４ａはケース１０に固定されている。第１モータ・ジェネレータ４は動力分割機構６にて分割された内燃機関３の動力を受けて発電する発電機として機能するとともに、交流電力にて駆動される電動機としても機能する。同様に、第２モータ・ジェネレータ５はケース１０に固定されたステータ５ａとロータ５ｂとを有し、電動機及び発電機としてそれぞれ機能する。第１モータ・ジェネレータ４は本発明に係るモータ・ジェネレータに相当する。

動力分割機構６はシングルピニオン型の遊星歯車機構として構成されている。動力分割機構６は、外歯歯車のサンギアＳと、サンギアＳと同軸に配置された内歯歯車のリングギアＲと、これらのギアＳ、Ｒに噛み合うピニオンＰを自転及び公転可能に保持するプラネットキャリアＣとを有している。内燃機関３が出力するエンジントルクは伝達経路Ｔｐに設けられた動力分割機構６のプラネットキャリアＣにトーショナルダンパ１７を介して伝達される。

第１モータ・ジェネレータ４のロータ４ｂは動力分割機構６のサンギアＳに連結されている。動力分割機構６からリングギアＲを介して出力されたトルクは出力ギア２０に伝達される。出力ギア２０から出力されたトルクは各種の伝達機構を介して不図示の駆動輪に伝達される。

車両１の各部の制御はコンピュータとして構成された電子制御装置（ＥＣＵ）３０にて制御される。ＥＣＵ３０は内燃機関３及び各モータ・ジェネレータ４、５等に対して各種の制御を行う。ＥＣＵ３０には車両１の各種の情報が入力される。例えば、ＥＣＵ３０には、第１モータ・ジェネレータ４の回転角度に応じた信号を出力する第１レゾルバ３１の出力信号と、第２モータ・ジェネレータ５の回転角度に応じた信号を出力する第２レゾルバ３２の出力信号と、アクセルペダル３４の踏み込み量に対応する信号を出力するアクセル開度センサ３３の出力信号と、車両１の車速に応じた信号を出力する車速センサ３５の出力信号と、内燃機関３のクランク角に対応する信号を出力するクランク角センサ３６の出力信号とがそれぞれ入力される。

ＥＣＵ３０は、アクセル開度センサ３３の出力信号と車速センサ３５の出力信号とを参照して運転者が要求する要求駆動力を計算し、その要求駆動力に対するシステム効率が最適となるように各種のモードを切り替えながら車両１を制御する。例えば、内燃機関３の熱効率が低下する低負荷領域では内燃機関３の燃焼を停止して第２モータ・ジェネレータ５を駆動するＥＶモードが選択される。また、内燃機関３だけではトルクが不足する場合は、内燃機関３とともに第２モータ・ジェネレータ５を走行用駆動源とするハイブリッドモードが選択される。

本形態は、内燃機関３の停止過程で実施される第１モータ・ジェネレータ４の制御に特徴がある。まず、本形態の制御に関する基本的事項について図２及び図３を参照しながら説明する。図２には、内燃機関３の各気筒２の行程、内燃機関３からトーショナルダンパ１７に入力される入力トルク、第１モータ・ジェネレータ４からトーショナルダンパ１７に入力される入力トルク、及びこれらの入力トルクを合成した合成トルクのクランク角に応じた変化が１サイクル示されている。なお、図２及び図３においては、実機の細かなトルク変動や各気筒のトルクのばらつき等を捨象した模式的なトルク波形として示されている。

図２に示したように、内燃機関３の各気筒２の行程は図示の通りであり、＃１気筒と＃２気筒との間の点火間隔はクランク角で３６０度である。内燃機関３からトーショナルダンパ１７に入力される入力トルクは図示のように変化し、各気筒２の膨張行程で正のピークを、各気筒２の圧縮行程で負のピークをそれぞれ有し、これらのピーク間の入力が０となる不連続なトルクの波形Ｔｅとなる。この波形Ｔｅは内燃機関３が出力するエンジントルクのトルク脈動に相当する。

一方、本形態の制御は、エンジントルクのトルク脈動と１８０度位相がずれた同周期のモータトルクを第１モータ・ジェネレータ４から出力させる。そのため、第１モータ・ジェネレータ４からトーショナルダンパ１７に入力される入力トルクは図示の通り波形Ｔｅに対して１８０度位相がずれた波形Ｔｍとなる。

これらの波形Ｔｅ及び波形Ｔｍを合成した波形Ｔｃは連続的となり、トーショナルダンパ１７に入力されるトルクの周波数が内燃機関３のエンジントルクだけが入力される場合と比べて上昇する。つまり、見かけ上、図３に示した４気筒内燃機関のエンジントルクのトルク波形と同等となる。

本形態の場合、内燃機関３が停止する過程において所定のエンジン回転数でエンジントルクの周波数がトーショナルダンパ１７の共振点を通るが、図２に示した制御を実施してトーショナルダンパ１７に入力される入力トルクの周波数が上昇することでトーショナルダンパ１７の共振点を避けることができる。そのため、内燃機関３が停止する過程でトーショナルダンパ１７の共振を回避できる。これにより、図４の実線で示したように、本形態の制御を実施しない破線の比較例と比べて、内燃機関３の停止直前のトーショナルダンパ１７のねじれ角の増加が抑制される。

以上の制御はＥＣＵ３０が図５の制御ルーチンを実行することにより実現される。図５の制御ルーチンのプログラムはＥＣＵ３０に記憶されており、適時に読み出されて所定間隔で繰り返し実行される。

ステップＳ１において、ＥＣＵ３０は内燃機関３に対する停止要求があるか否かを判定する。停止要求はハイブリッドモードからＥＶモードへの切り替え時等の所定条件が成立した場合に発生する。停止要求がある場合はステップＳ２に進み、そうでない場合は以後の処理をスキップして今回のルーチンを終了する。

ステップＳ２において、ＥＣＵ３０は内燃機関３に対する停止制御を開始する。停止制御はフューエルカットを伴う周知のものであり詳細は省略する。ステップＳ３において、ＥＣＵ３０はクランク角センサ３６を参照して内燃機関３のクランク角を取得する。

ステップＳ４において、ＥＣＵ３０はステップＳ３で取得したクランク角に基づいて第１モータ・ジェネレータ４から出力させるべきモータトルクを算出する。そして、ステップＳ５において、ＥＣＵ３０はステップＳ４で算出したモータトルクが出力されるように第１モータ・ジェネレータ４を制御する。

ステップＳ４におけるモータトルクの算出は、予めクランク角とモータトルクとが対応づけられたマップを利用して行われる。このマップは停止制御開始から終了までのクランク角毎のエンジントルクを予め調査した調査結果に基づいて作成され、ＥＣＵ３０に記憶されている。そして、このマップには、算出すべきモータトルクとして、あるクランク角のエンジントルクから１８０度位相がずれたエンジントルクに動力分割機構６のギア比を乗じて得たトルクがクランク角毎に対応づけられている。

したがって、ステップＳ３で現在のクランク角を取得し、ステップＳ４でこのマップに基づいて現在のクランク角に応じたモータトルクを算出し、かつそのモータトルクをステップＳ５で第１モータ・ジェネレータ４から出力させる一連の処理を、ステップＳ６で停止制御が終了したと判定されるまで繰り返すことによって、停止制御中のエンジントルクのトルク脈動と１８０度位相がずれたモータトルクが第１モータ・ジェネレータ４から出力される。

図５の制御ルーチンによれば、内燃機関３が停止要求に応じて停止する過程で、エンジントルクのトルク脈動と１８０度位相がずれた同周期のモータトルクが第１モータ・ジェネレータ４から出力されるので、見かけ上、トーショナルダンパ１７に入力されるトルクの周波数が４気筒の内燃機関の場合と同じ周波数にすることができる。これにより、内燃機関３が停止する過程でトーショナルダンパ１７に入力されるトルクの周波数が上昇して、トーショナルダンパ１７の共振を回避することができる。ＥＣＵ３０は、図５のステップＳ１を実行することにより本発明に係る停止要求判定手段として、図５のステップＳ３〜ステップＳ５を実行することにより本発明に係るモータトルク制御手段として、それぞれ機能する。

本発明は上記の各形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内において種々の形態にて実施できる。本発明の適用対象としては、図１に示した形態のハイブリッド車両に限らない。例えば、一つのモータ・ジェネレータが内燃機関に直結された形態のハイブリッド車両に対しても本発明を適用できる。

１ ハイブリッド車両
３ 内燃機関
４ 第１モータ・ジェネレータ（モータ・ジェネレータ）
１７ トーショナルダンパ
３０ ＥＣＵ（停止要求判定手段、モータトルク制御手段）
Ｔｐ 伝達経路

Claims (1)

1. ２つの気筒を有する内燃機関とモータ・ジェネレータとを備え、前記内燃機関のエンジントルクがトーショナルダンパを介して伝達経路に伝達され、かつ前記モータ・ジェネレータのモータトルクが前記伝達経路に伝達されるハイブリッド車両に適用されるハイブリッド車両の制御装置において、
   前記内燃機関の停止要求の有無を判定する停止要求判定手段と、
   前記停止要求判定手段にて前記停止要求があると判定された場合に、前記停止要求後に前記内燃機関が出力するエンジントルクのトルク脈動と１８０度位相がずれた同周期のモータトルクが出力されるように前記モータ・ジェネレータを制御するモータトルク制御手段と、
   を備えることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。

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