JP2019142445A - 車両及び車両の制御方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】内燃機関のトルク脈動を抑制して、車輪を滑らかに回転させることが可能な車両及びその制御方法を提供する。【解決手段】車両１０は、第１伝達経路９０上の第１分岐点９４と第１回転電機２２とを結ぶ第２伝達経路９２上に設けられてトルクを検出するトルクセンサ５０を備える。第１切替装置３０を接続状態として内燃機関２０から車輪３６を駆動するとき、制御装置６０は、トルクセンサ５０が検出した検出トルクの逆位相となる逆位相トルクを第１回転電機２２に発生させる。【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関と回転電機を備える車両及び車両の制御方法に関する。
特許文献１では、燃費効率の改善及び車両の走行性能の向上の一方又は両方を実現可能な車両を提供することを目的としている（［０００８］、要約）。当該目的を達成するため、特許文献１（要約及び図１）の車両１０は、内燃機関２０と、第１回転電機２２と、第２回転電機２４と、第１切替装置２６と、第２切替装置２８と、制御回路５４とを備える。第１切替装置２６を接続状態として内燃機関２０から車輪３６に動力を伝達している状態で、車速Ｖが第１車速閾値を超える場合、制御回路５４は、第２切替装置２８を非接続状態に制御する。
特開２０１７−１００５９０号公報
上記のように、特許文献１では、燃費効率の改善又は車両の走行性能の向上のため、内燃機関２０から車輪３６に動力を伝達している状態で、車速Ｖが第１車速閾値を超える場合、第２切替装置２８を非接続状態に制御する（要約）。しかしながら、内燃機関２０と連結され得る第１回転電機２２又は第２回転電機２４の利用方法には改善の余地がある。
例えば、内燃機関２０が４サイクルエンジンである場合、内燃機関２０が発生するトルクに、各サイクルにおける内燃機関２０の回転速度の変化に応じた脈動が生じ得る。このような脈動は、車輪の滑らかな回転を阻害する可能性がある。特許文献１では、第１回転電機２２又は第２回転電機２４との関係で脈動を抑制することについて検討されていない。
本発明は上記のような課題を考慮してなされたものであり、内燃機関のトルク脈動を抑制して、車輪を滑らかに回転させることが可能な車両及びその制御方法を提供することを目的とする。
本発明に係る車両は、
内燃機関と、
前記内燃機関が発生した動力を車輪に伝達する第１伝達経路と、
前記第１伝達経路上に配置されて、前記内燃機関と前記車輪との接続状態及び非接続状態を切り替える第１切替装置と、
第１回転電機と、
前記第１伝達経路上の第１分岐点と前記第１回転電機とを結ぶ第２伝達経路と、
前記内燃機関、前記第１切替装置及び前記第１回転電機を制御する制御装置と
を備えるものであって、
さらに、前記車両は、前記第２伝達経路上に設けられてトルクを検出するトルクセンサを備え、
前記第１切替装置を接続状態として前記内燃機関から前記車輪を駆動するとき、前記制御装置は、前記トルクセンサが検出した検出トルクの逆位相となる逆位相トルクを前記第１回転電機に発生させる
ことを特徴とする。
本発明によれば、第１切替装置を接続状態として内燃機関から車輪を駆動するとき、トルクセンサの検出トルクの逆位相となる逆位相トルクを第１回転電機に発生させる。トルクセンサは、第２伝達経路上に設けられているため、検出トルクが第１回転電機の発電等に用いられない場合、検出トルクは、内燃機関の脈動を示すこととなる。従って、検出トルクの逆位相となる逆位相トルクを第１回転電機に発生させることで、内燃機関の脈動を抑制し、車輪を滑らかに回転させることが可能となる。
前記トルクセンサは、例えば、前記第１回転電機の入出力軸に配置された磁歪式トルクセンサとすることができる。これにより、第１回転電機のトルクを高精度に検出し、逆位相トルクを効果的に生成することが可能となる。
前記第１分岐点は、前記第１伝達経路のうち前記第１切替装置よりも前記内燃機関側に設けられてもよい。また、前記車両は、第２回転電機と、前記第１伝達経路のうち前記第１切替装置よりも前記車輪側の第２分岐点と前記第２回転電機とを結ぶ第３伝達経路とを有してもよい。さらに、前記制御装置は、前記第１切替装置を非接続状態にした状態で前記第２回転電機から前記車輪を駆動する回転電機走行モードと、前記第１切替装置を接続状態にした状態で前記内燃機関から前記車輪を駆動する内燃機関走行モードとを前記車両の走行情報に基づいて切り替えてもよい。
これにより、回転電機走行モードでは、トルクセンサは、車輪への動力伝達経路から切り離され、内燃機関走行モードでは、トルクセンサは、車輪への動力伝達経路に接続される。従って、トルクセンサは、第３伝達経路等に設けられる場合と比較して、回転電機走行モードから内燃機関走行モードに切り替えられる際の変化を検出し易くなる。
前記第１切替装置を接続状態として前記内燃機関から前記車輪を駆動するとき、前記制御装置は、前記検出トルクと前記逆位相トルクの合計がゼロ又はその近傍値となるように前記逆位相トルク又はこれに対応する指標の目標値を算出してもよい。これにより、第１伝達経路から第２伝達経路に伝達されるトルクを第１回転電機の発電に用いない場合、内燃機関の脈動を抑制し、車輪を滑らかに回転させることが可能となる。
前記第１切替装置を接続状態として前記内燃機関から前記車輪を駆動するとき、前記制御装置は、前記第１回転電機による発電を要するか否かを判定してもよい。前記第１回転電機による発電を要すると判定した場合、前記制御装置は、前記第１回転電機の目標発電トルクに前記逆位相トルクを加えて前記第１回転電機の目標トルクを算出してもよい。前記第１回転電機による発電を要しないと判定した場合、前記検出トルクと前記逆位相トルクの合計がゼロ又はその近傍値となるように前記第１回転電機の目標トルクを算出してもよい。
これにより、第１回転電機による発電を要する場合と要さない場合のいずれについても、内燃機関の脈動を抑制し、車輪を滑らかに回転させることが可能となる。
本発明に係る車両の制御方法は、
内燃機関と、
前記内燃機関が発生した動力を車輪に伝達する第１伝達経路と、
前記第１伝達経路上に配置されて、前記内燃機関と前記車輪との接続状態及び非接続状態を切り替える第１切替装置と、
第１回転電機と、
前記第１伝達経路上の第１分岐点と前記第１回転電機とを結ぶ第２伝達経路と、
前記内燃機関、前記第１切替装置及び前記第１回転電機を制御する制御装置と
を備える車両の制御方法であって、
さらに、前記車両は、前記第２伝達経路上に設けられてトルクを検出するトルクセンサを備え、
前記第１切替装置を接続状態として前記内燃機関から前記車輪を駆動するとき、前記制御装置は、前記トルクセンサが検出した検出トルクの逆位相となる逆位相トルクを前記第１回転電機に発生させる
ことを特徴とする。
本発明によれば、内燃機関のトルク脈動を抑制して、車輪を滑らかに回転させることが可能となる。
本発明の一実施形態に係る車両の概略構成図である。 前記実施形態で用いる走行モードの選択方法を説明する図である。 前記実施形態におけるＥＮＧ脈動抑制制御のフローチャートである。 前記実施形態のＥＮＧ脈動抑制制御を実行するための電子制御装置の機能ブロックを示すブロック図である。
Ａ．本実施形態
＜Ａ−１．本実施形態の構成＞
［Ａ−１−１．全体構成］
図１は、本発明の一実施形態に係る車両１０の概略構成図である。車両１０は、いわゆるハイブリッド車両である。車両１０は、エンジン２０と、第１回転電機２２と、第２回転電機２４と、第１インバータ２６と、第２インバータ２８と、第１クラッチ３０と、第２クラッチ３２と、第３クラッチ３４と、車輪３６と、高電圧バッテリ３８と、車速センサ４０と、ＳＯＣセンサ４２と、ＡＰ操作量センサ４４と、ＢＰ操作量センサ４６と、回転速度センサ４８ａ、４８ｂと、トルクセンサ５０と、電流センサ５２ａ、５２ｂと、降圧コンバータ５４と、低電圧バッテリ５６と、電動補機類５８と、電子制御装置６０（以下「ＥＣＵ６０」という。）とを有する。
以下では、エンジン２０、第１回転電機２２、第２回転電機２４、第１クラッチ３０、第２クラッチ３２及び第３クラッチ３４をまとめて駆動系８０という。また、エンジン２０と車輪３６を結ぶ動力伝達経路を第１伝達経路９０という。第１伝達経路９０は、エンジン２０が発生した動力Ｆｅｎｇを車輪３６に伝達する。さらに、第１伝達経路９０のうち第１クラッチ３０よりもエンジン２０側の第１分岐点９４と第１回転電機２２とを結ぶ動力伝達経路を第２伝達経路９２という。さらにまた、第１伝達経路９０のうち第１クラッチ３０よりも車輪３６側の第２分岐点９８と第２回転電機２４とを結ぶ動力伝達経路を第３伝達経路９６という。
駆動系８０等の構成は、例えば特許文献１又は国際公開第２０１２／０５３３６１号と同様とすることができる（例えば特許文献１の図２参照）。
［Ａ−１−２．エンジン２０］
エンジン２０は、車両１０の走行用の第１駆動源として動力Ｆｅｎｇを生成して車輪３６（駆動輪）側に供給する。また、エンジン２０は、動力Ｆｅｎｇにより第１回転電機２２を作動させて電力を発生させる。以下では、エンジン２０に関連するパラメータに「ＥＮＧ」又は「ｅｎｇ」を付す。また、図１等では、エンジン２０を「ＥＮＧ」で示す。
［Ａ−１−３．第１回転電機２２］
第１回転電機２２は、３相交流ブラシレス式であり、エンジン２０からの動力Ｆｅｎｇにより発電するジェネレータとして機能する。第１回転電機２２が発電した電力Ｐｇｅｎは、第１インバータ２６を介して高電圧バッテリ３８（以下「バッテリ３８」ともいう。）又は第２回転電機２４若しくは電動補機類５８に供給される。第１回転電機２２は、埋込磁石型同期モータ(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor：ＩＰＭＳＭ)である。第１回転電機２２は、図示しないステータ及びロータを有する。
以下では、第１回転電機２２をジェネレータ２２とも呼ぶ。第１回転電機２２は、ジェネレータとしての機能に加え又はこれに代えて、走行モータ（traction motor）として機能させてもよい。以下では、ジェネレータ２２に関連するパラメータに「ＧＥＮ」又は「ｇｅｎ」を付す。また、図１等では、ジェネレータ２２を「ＧＥＮ」で示す。ジェネレータ２２は、エンジン２０のスタータモータとして利用することができる。
［Ａ−１−４．第２回転電機２４］
第２回転電機２４は、３相交流ブラシレス式であり、車両１０の走行用の第２駆動源として動力Ｆｔｒｃを生成して車輪３６（駆動輪）側に供給する。すなわち、第２回転電機２４は、高電圧バッテリ３８からの電力Ｐｂａｔ及びジェネレータ２２からの電力Ｐｇｅｎの一方又は両方により駆動する走行モータとして機能する。また、第２回転電機２４は、車両１０の制動時に回生を行い、図示しない第２インバータを介して回生電力Ｐｒｅｇをバッテリ３８に供給する。回生電力Ｐｒｅｇは、電動補機類５８（以下「補機類５８」ともいう。）に供給されてもよい。ジェネレータ２２と同様、第２回転電機２４は、埋込磁石型同期モータ(ＩＰＭＳＭ)である。第２回転電機２４は、図示しないステータ及びロータを有する。以下では、第２回転電機２４を走行モータ２４又はＴＲＣモータ２４とも呼ぶ。
第２回転電機２４は、走行モータとしての機能に加え又はこれに代えて、ジェネレータとして機能させてもよい。以下では、走行モータ２４に関連するパラメータに「ＴＲＣ」又は「ｔｒｃ」を付す。また、図１等では、走行モータ２４を「ＴＲＣ」で示す。
［Ａ−１−５．第１インバータ２６及び第２インバータ２８］
第１インバータ２６及び第２インバータ２８は、３相フルブリッジ型の構成とされて、直流／交流変換を行う。すなわち、第１インバータ２６及び第２インバータ２８は、高電圧バッテリ３８からの直流を３相の交流に変換して第１回転電機２２及び第２回転電機２４に供給する。また、第１インバータ２６及び第２インバータ２８は、第１回転電機２２及び第２回転電機２４の発電動作（又は回生動作）に伴う交流／直流変換後の直流をバッテリ３８に供給する。
［Ａ−１−６．第１クラッチ３０、第２クラッチ３２及び第３クラッチ３４］
第１クラッチ３０（第１切替装置）は、第１伝達経路９０上に配置され、エンジン２０と車輪３６との接続状態及び非接続状態を、ＥＣＵ６０からの指令に基づいて切り替える。以下では、第１クラッチ３０をＥＮＧクラッチ３０又はＣＯＭクラッチ３０ともいう。ここでの「ＣＯＭ」は、エンジン２０及びジェネレータ２２に「共通」（common）のクラッチであることを意味する。
第２クラッチ３２（第２切替装置）は、第２伝達経路９２上に配置され、第１伝達経路９０とジェネレータ２２との接続状態及び非接続状態を、ＥＣＵ６０からの指令に基づいて切り替える。以下では、第２クラッチ３２をＧＥＮクラッチ３２ともいう。
第３クラッチ３４（第３切替装置）は、第３伝達経路９６上に配置され、第１伝達経路９０と走行モータ２４との接続状態及び非接続状態を、ＥＣＵ６０からの指令に基づいて切り替える。以下では、第３クラッチ３４をＴＲＣクラッチ３４ともいう。
［Ａ−１−７．高電圧バッテリ３８］
高電圧バッテリ３８は、複数のバッテリセルを含み高電圧（数百ボルト）を出力可能な蓄電装置（エネルギストレージ）であり、例えば、リチウムイオン２次電池、ニッケル水素２次電池、全固体電池等を利用することができる。バッテリ３８の代わりに又はこれに加えて、キャパシタ等の蓄電装置を用いることも可能である。
［Ａ−１−８．各種センサ］
車速センサ４０は、車両１０の車速Ｖ［ｋｍ／ｈ］を検出してＥＣＵ６０に送信する。ＳＯＣセンサ４２は、図示しない電流センサ等により構成され、バッテリ３８の残量（ＳＯＣ：State of Charge）を検出してＥＣＵ６０に送信する。
ＡＰ操作量センサ４４は、図示しないアクセルペダルの原位置からの踏込み量（ＡＰ操作量θａｐ）［ｄｅｇ］又は［％］を検出し、ＥＣＵ６０に送信する。ＢＰ操作量センサ４６は、図示しないブレーキペダルの原位置からの踏込み量（ＢＰ操作量θｂｐ）［ｄｅｇ］又は［％］を検出し、ＥＣＵ６０に送信する。
回転速度センサ４８ａは、ジェネレータ２２の単位時間当たりの回転数としての回転速度Ｎｇｅｎ［ｒｐｍ］を検出してＥＣＵ６０に送信する。回転速度センサ４８ｂは、走行モータ２４の単位時間当たりの回転数としての回転速度Ｎｔｒｃ［ｒｐｍ］を検出してＥＣＵ６０に送信する。
トルクセンサ５０は、第２伝達経路９２上に設けられてトルクＴｇｅｎ（以下「検出トルクＴｇｅｎ」又は「ＧＥＮトルクＴｇｅｎ」ともいう。）を検出する。本実施形態のトルクセンサ５０は、ジェネレータ２２の入出力軸（図示せず）に配置された磁歪式トルクセンサである。具体的には、トルクセンサ５０は、入出力軸に形成された複数の磁歪膜（図示せず）と、入出力軸に対向して配置された複数のコイル（図示せず）とを有する。トルクセンサ５０の具体的な構成は、例えば特開２００９−２６４８１２号公報に記載された構成を適用することが可能である。
電流センサ５２ａは、ジェネレータ２２と第１インバータ２６との間を流れる電流Ｉｇｅｎ（以下「ＧＥＮ電流Ｉｇｅｎ」ともいう。）を検出する。電流センサ５２ｂは、走行モータ２４と第２インバータ２８との間を流れる電流Ｉｔｒｃ（以下「ＴＲＣ電流Ｉｔｒｃ」ともいう。）を検出する。
［Ａ−１−９．降圧コンバータ５４、低電圧バッテリ５６及び電動補機類５８］
降圧コンバータ５４は、バッテリ電圧Ｖｂａｔ、発電電圧Ｖｇｅｎ又は回生電圧Ｖｒｅｇを降圧して電動補機類５８に供給する。バッテリ電圧Ｖｂａｔは、バッテリ３８の出力電圧であり、発電電圧Ｖｇｅｎは、ジェネレータ２２の発電時の出力電圧であり、回生電圧Ｖｒｅｇは、回生時の走行モータ２４の出力電圧である。補機類５８には、例えば、灯火類、空調機器、ナビゲーション装置、オーディオ装置等が含まれる。
［Ａ−１−１０．ＥＣＵ６０］
ＥＣＵ６０は、駆動系８０全体を制御する制御装置（又は制御回路）であり、入出力部１１０と、演算部１１２と、記憶部１１４とを有する。入出力部１１０は、信号線１１６（通信線）を介して車両１０の各部との信号の入出力を行う。入出力部１１０は、入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する図示しないＡ／Ｄ変換回路を備える。
演算部１１２は、中央演算装置（ＣＰＵ）を含み、記憶部１１４に記憶されているプログラムを実行することにより動作する。演算部１１２が実行する機能の一部は、ロジックＩＣ（Integrated Circuit）を用いて実現することもできる。前記プログラムは、図示しない無線通信装置（携帯電話機、スマートフォン等）を介して外部から供給されてもよい。演算部１１２は、前記プログラムの一部をハードウェア（回路部品）で構成することもできる。
図１に示すように、演算部１１２は、駆動方式制御部１２０と、エンジン制御部１２２と、ジェネレータ制御部１２４と、走行モータ制御部１２６と、クラッチ制御部１２８とを有する。
駆動方式制御部１２０は、車両１０の駆動方式を制御する。ここでの駆動方式には、エンジン２０を用いる駆動方式、走行モータ２４を用いる駆動方式並びにエンジン２０及び走行モータ２４を用いる駆動方式が含まれる。詳細は、図２等を参照して後述する。
エンジン制御部１２２（以下「ＥＮＧ制御部１２２」ともいう。）は、駆動方式制御部１２０からの指令に基づいてエンジン２０を制御する。ジェネレータ制御部１２４（以下「ＧＥＮ制御部１２４」ともいう。）は、駆動方式制御部１２０からの指令に基づいてジェネレータ２２を制御する。本実施形態のＧＥＮ制御部１２４は、ＥＮＧ脈動抑制制御を実行する。ＥＮＧ脈動抑制制御は、後述するＥＮＧ走行モードにおいて第１クラッチ３０が接続状態であるときにジェネレータ２２を用いてＥＮＧトルクＴｅｎｇにおける脈動を抑制する制御である（詳細は図３及び図４を参照して後述する。）。
走行モータ制御部１２６（以下「ＴＲＣ制御部１２６」ともいう。）は、駆動方式制御部１２０からの指令に基づいて走行モータ２４を制御する。クラッチ制御部１２８は、駆動方式制御部１２０からの指令に基づいて第１〜第３クラッチ３０、３２、３４を制御する。
記憶部１１４は、演算部１１２が用いるプログラム及びデータを記憶するものであり、ランダム・アクセス・メモリ（以下「ＲＡＭ」という。）を備える。ＲＡＭとしては、レジスタ等の揮発性メモリと、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリとを用いることができる。また、記憶部１１４は、ＲＡＭに加え、リード・オンリー・メモリ（ＲＯＭ）を有してもよい。
＜Ａ−２．走行モード＞
［Ａ−２−１．概要］
図２は、本実施形態で用いる走行モードの選択方法を説明する図である。本実施形態では、ＭＯＴ走行モードと、ハイブリッド走行モードと、ＥＮＧ走行モードと、回生モードとを用いる。図２に示すように、ＭＯＴ走行モード、ハイブリッド走行モード及びＥＮＧ走行モードは、主として、車速Ｖ及び車両１０の走行駆動力Ｆｄに応じて選択される。
なお、走行駆動力Ｆｄは、実測値、推定値又は要求値のいずれであってもよい。また、ここでは走行駆動力Ｆｄの単位を「ニュートン（Ｎ）」としているが、トルクとしての「Ｎｍ」としてもよい。走行駆動力Ｆｄを要求値とする場合、ＥＣＵ６０は、車速Ｖ、ＡＰ操作量θａｐ、ＢＰ操作量θｂｐ等を用いて走行駆動力Ｆｄを算出する。
また、図２には、走行抵抗線３００が示されている。走行抵抗線３００は、車両１０が特定種類の走行路（例えば、平坦なアスファルト路）を走行している際に受ける抵抗Ｒｔ（以下「走行抵抗Ｒｔ」ともいう。）を示す。車両１０の走行駆動力Ｆｄによる加速度が、走行抵抗Ｒｔによる減速度と釣り合っているとき、車両１０は定速走行する。換言すると、車両１０が特定の車速Ｖで定速走行するためには、走行抵抗線３００において当該特定の車速Ｖに対応する走行駆動力Ｆｄで走行すればよい。
［Ａ−２−２．ＭＯＴ走行モード］
ＭＯＴ走行モード（回転電機走行モード）は、主として高電圧バッテリ３８の電力Ｐｂａｔにより、走行モータ２４が車両１０を駆動するモードである。図２に示すように、ＭＯＴ走行モードは、低速又は中速の走行時、惰性（コースティング）走行時（充電あり）及び惰性走行時（充電なし）に用いられる。また、ＭＯＴ走行モードは、制御パターンＰＡ１１、ＰＡ１２、ＰＡ１３を含む。
制御パターンＰＡ１１（回転電機クルーズ走行モード）は、ＥＮＧクラッチ３０及びＧＥＮクラッチ３２を非接続状態（ＯＦＦ）とし、ＴＲＣクラッチ３４を接続状態（ＯＮ）とする。制御パターンＰＡ１１は、例えば、低速・中速走行時（低速クルーズ時及び中速クルーズ時を含む。）に用いられる。
制御パターンＰＡ１２は、ＥＮＧクラッチ３０、ＧＥＮクラッチ３２及びＴＲＣクラッチ３４をＯＮとする。制御パターンＰＡ１２は、例えば、低速加速時に用いられ、この場合、走行モータ２４の動力Ｆｔｒｃ及びエンジン２０の動力Ｆｅｎｇに加えて、ジェネレータ２２の動力Ｆｇｅｎも車両１０の駆動に用いることで、特に大きな車両駆動力を発生することができる。なお、制御パターンＰＡ１２は、ＥＮＧ走行モードに属するものとして捉えてもよい。
なお、ここにいう低速とは、例えば、０ｋｍ／ｈよりも大きく且つ１０〜２０ｋｍ／ｈのいずれかよりも小さい範囲をいう。また、中速とは、例えば、低速の上限値よりも大きく且つ６０〜１２０ｋｍ／ｈのいずれかよりも小さい範囲をいう。さらに、後述する高速とは、例えば、中速の上限値よりも大きく且つ車両１０の車速上限値よりも小さい範囲をいう。
制御パターンＰＡ１３では、ＥＮＧクラッチ３０、ＧＥＮクラッチ３２及びＴＲＣクラッチ３４をＯＦＦにする。これにより、例えば、ジェネレータ２２又は走行モータ２４での発電を伴わずに、車両１０を惰性走行させることで、車両１０の走行効率（又は実燃費）を改善することが可能となる。
［Ａ−２−３．ハイブリッド走行モード］
ハイブリッド走行モードは、エンジン２０の動力Ｆｅｎｇによりジェネレータ２２で発電をしつつ、その発電された電力を用いて走行モータ２４が車両１０を駆動するモードである。図２に示すように、ハイブリッド走行モードは、中速加速時及び高速急加速時に用いられる。ハイブリッド走行モードは、制御パターンＰＡ２１（回転電機クルーズ走行モード）を含む。制御パターンＰＡ２１では、ＥＮＧクラッチ３０（ＣＯＭクラッチ３０）をＯＦＦにしつつ、ＧＥＮクラッチ３２及びＴＲＣクラッチ３４をＯＮにする。これにより、エンジン２０は、ジェネレータ２２と連結するが、車輪３６からは切り離される。
［Ａ−２−４．ＥＮＧ走行モード］
ＥＮＧ走行モード（内燃機関走行モード）は、エンジン２０を主たる駆動源として走行するモードである。ＥＮＧ走行モードは、例えば、高速加速時、高速巡航時及びバッテリ充電時、に用いられる。ＥＮＧ走行モードは、制御パターンＰＡ３１〜ＰＡ３４を含む。
制御パターンＰＡ３１では、ＥＮＧクラッチ３０及びＴＲＣクラッチ３４をＯＮにしつつ、ＧＥＮクラッチ３２をＯＦＦにする。これにより、例えば、高速での加速が可能となる。
制御パターンＰＡ３２では、ＥＮＧクラッチ３０をＯＮにしつつ、ＧＥＮクラッチ３２及びＴＲＣクラッチ３４をＯＦＦにする。これにより、例えば、高速巡航が可能となる。高速巡航は、中速の上限値よりも大きく且つ車両１０の車速上限値よりも小さい範囲の中でも、一部の速度領域のみに関するものであってもよい。なお、本明細書では、車速Ｖが一定の場合、及び車速Ｖが所定範囲内で変動する場合を巡航に含めるものとする。
制御パターンＰＡ３３では、ＥＮＧクラッチ３０及びＧＥＮクラッチ３２をＯＮにしつつ、ＴＲＣクラッチ３４をＯＦＦにする。これにより、高電圧バッテリ３８の充電等を行うことが可能となる。
制御パターンＰＡ３４では、ＥＮＧクラッチ３０及びＴＲＣクラッチ３４をＯＦＦにしつつ、ＧＥＮクラッチ３２をＯＮにする。これにより、例えば、車両１０が惰性走行をしている際にエンジン２０の動力Ｆｅｎｇによりジェネレータ２２が発電することで、高電圧バッテリ３８の充電等を行うことが可能となる。
［Ａ−２−５．回生モード］
回生モードは、車両１０の減速時に用いるモードである。回生モードは、制御パターンＰＡ４１を含む。制御パターンＰＡ４１では、ＥＮＧクラッチ３０及びＧＥＮクラッチ３２をＯＦＦにしつつ、ＴＲＣクラッチ３４をＯＮにする。これにより、走行モータ２４での回生を行うことで、高電圧バッテリ３８の充電等を行うことが可能となる。
＜Ａ−３．本実施形態における制御＞
［Ａ−３−１．概要］
上記のように、本実施形態において、ＥＣＵ６０は、車速Ｖと車両１０の走行駆動力Ｆｄ（車両１０の走行情報）に応じて車両１０の駆動方式を切り替える（図２）。
［Ａ−３−２．ＥＮＧ脈動抑制制御］
（Ａ−３−２−１．ＥＮＧ脈動抑制制御の全体的な流れ）
次に、ＥＮＧ脈動抑制制御について説明する。ＥＮＧ脈動抑制制御は、ＥＮＧ走行モードにおいて第１クラッチ３０が接続状態であるときにジェネレータ２２を用いてＥＮＧトルクＴｅｎｇにおける脈動を抑制する制御である。加えて、本実施形態のＥＮＧ脈動抑制制御では、第２クラッチ３２が接続状態にあり、ジェネレータ２２が第１伝達経路９０に接続されていることを前提としている。
図３は、本実施形態におけるＥＮＧ脈動抑制制御のフローチャートである。ステップＳ１１において、ＥＣＵ６０は、第１クラッチ３０が締結状態（又は接続状態）にあるか否かを判定する。上記のように、第１クラッチ３０が締結状態にある場合とは、基本的にＥＮＧ走行モードの場合である。第１クラッチ３０が締結状態にない場合（Ｓ１１：ＦＡＬＳＥ）、ステップＳ１１を繰り返す。第１クラッチ３０が締結状態にある場合（Ｓ１１：ＴＲＵＥ）、ステップＳ１２に進む。
ステップＳ１２において、ＥＣＵ６０は、トルクセンサ５０から検出トルクＴｇｅｎを、第１電流センサ５２ａからＧＥＮ電流Ｉｇｅｎを取得する。トルクセンサ５０は、第２伝達経路９２上に配置されているため、検出トルクＴｇｅｎは、エンジン２０の脈動を示し得る。ステップＳ１３において、ＥＣＵ６０は、ジェネレータ２２の目標ＧＥＮ電流Ｉｇｅｎｔａｒを、検出トルクＴｇｅｎの逆位相トルクＴｉｎｖに基づいて算出する。ステップＳ１３の詳細については、図４を算出して後述する。
ステップＳ１４において、ＥＣＵ６０は、ＧＥＮ電流Ｉｇｅｎが目標ＧＥＮ電流Ｉｇｅｎｔａｒと一致するように第１インバータ２６の目標デューティ比ＤＵＴｔａｒ１を算出する。例えば、ジェネレータ２２を順方向に回転させている状態で、ＧＥＮ電流Ｉｇｅｎと目標ＧＥＮ電流Ｉｇｅｎｔａｒの差ΔＩが正である場合、目標デューティ比ＤＵＴｔａｒ１を下げる。ジェネレータ２２を順方向に回転させている状態で、ＧＥＮ電流Ｉｇｅｎと目標ＧＥＮ電流Ｉｇｅｎｔａｒの差ΔＩが負である場合、目標デューティ比ＤＵＴｔａｒ１を上げる。
これらの場合、検出トルクＴｇｅｎと逆位相トルクＴｉｎｖの合計をゼロにすることを念頭においているが、検出トルクＴｇｅｎと逆位相トルクＴｉｎｖの合計がゼロの近傍値となるように制御してもよい。
ステップＳ１５において、ＥＣＵ６０は、目標デューティ比ＤＵＴｔａｒ１に対応する駆動信号Ｓｄを用いて第１インバータ２６を作動させる。
（Ａ−３−２−２．ＥＮＧ脈動抑制制御の具体的処理）
図４は、本実施形態のＥＮＧ脈動抑制制御を実行するためのＥＣＵ６０の機能ブロックを示すブロック図である。図４に示すように、ＥＣＵ６０のＧＥＮ制御部１２４は、リセット部２００と、反転器２０２と、増幅器２０４と、切替スイッチ２０６と、トルク−電流マップ２０８と、電流制御器２１０とを有する。
リセット部２００は、逆位相トルクＴｉｎｖの値として０を切替スイッチ２０６に出力する。反転器２０２は、トルクセンサ５０からの検出トルクＴｇｅｎを反転させて逆位相トルクＴｉｎｖを算出する。増幅器２０４は、ジェネレータ２２の回転速度Ｎｇｅｎに応じたゲインＧを逆位相トルクＴｉｎｖに乗算して切替スイッチ２０６に出力する。増幅器２０４は、ジェネレータ２２の慣性を考慮して設定される。換言すると、増幅器２０４は、ジェネレータ２２のロータの慣性を補償する。
切替スイッチ２０６は、リセット部２００からの出力と増幅器２０４からの出力とを、クラッチ制御部１２８から通知された第１クラッチ３０の接続情報Ｉｃｌに基づいて選択してトルク−電流マップ２０８に出力する。具体的には、切替スイッチ２０６は、接続情報Ｉｃｌが第１クラッチ３０の非接続状態を示す場合、リセット部２００からの出力をトルク−電流マップ２０８に出力する。また、切替スイッチ２０６は、接続情報Ｉｃｌが第１クラッチ３０の接続状態を示す場合、増幅器２０４からの出力をトルク−電流マップ２０８に出力する。
トルク−電流マップ２０８は、逆位相トルクＴｉｎｖと目標ＧＥＮ電流Ｉｇｅｎｔａｒとの関係を予め記憶している。そして、トルク−電流マップ２０８は、切替スイッチ２０６から入力された逆位相トルクＴｉｎｖ（正確にはＴｉｎｖ×Ｇ）に対応する目標ＧＥＮ電流Ｉｇｅｎｔａｒを読み出して電流制御器２１０に出力する。電流制御器２１０は、電流センサ５２ａからのＧＥＮ電流Ｉｇｅｎと、トルク−電流マップ２０８から受けた目標ＧＥＮ電流Ｉｇｅｎｔａｒとの差ΔＩを算出する。そして、電流制御器２１０は、差ΔＩに対応する目標デューティ比ＤＵＴｔａｒ１を算出し、この目標デューティ比ＤＵＴｔａｒ１に対応する駆動信号Ｓｄを第１インバータ２６に出力する。
第１インバータ２６は、駆動信号Ｓｄに応じて第１インバータ２６内のスイッチング素子（図示せず）をオンにし、高電圧バッテリ３８からの電流をジェネレータ２２に供給する。
＜Ａ−４．本実施形態の効果＞
本実施形態によれば、第１クラッチ３０（第１切替装置）を接続状態としてエンジン２０（内燃機関）から車輪３６を駆動するとき（図３のＳ１１：ＴＲＵＥ）、トルクセンサ５０の検出トルクＴｇｅｎの逆位相となる逆位相トルクＴｉｎｖをジェネレータ２２（第１回転電機）に発生させる（図３のＳ１３〜Ｓ１５、図４）。トルクセンサ５０は、第２伝達経路９２上に設けられているため（図１）、検出トルクＴｇｅｎがジェネレータ２２の発電等に用いられない場合、検出トルクＴｇｅｎは、エンジン２０の脈動を示すこととなる。従って、検出トルクＴｇｅｎの逆位相となる逆位相トルクＴｉｎｖをジェネレータ２２に発生させることで、エンジン２０の脈動を抑制し、車輪３６を滑らかに回転させることが可能となる。
本実施形態において、トルクセンサ５０は、ジェネレータ２２（第１回転電機）の入出力軸に配置された磁歪式トルクセンサである（図１）。これにより、ジェネレータ２２のトルクＴｇｅｎを高精度に検出し、逆位相トルクＴｉｎｖを効果的に生成することが可能となる。
本実施形態において、第１分岐点９４は、第１伝達経路９０のうち第１クラッチ３０（第１切替装置）よりもエンジン２０側に設けられる（図１）。また、車両１０は、第２回転電機２４と、第１伝達経路９０のうち第１クラッチ３０よりも車輪３６側の第２分岐点９８と第２回転電機２４とを結ぶ第３伝達経路９６とを有する。さらに、ＥＣＵ６０（制御装置）は、第１クラッチ３０を非接続状態にした状態で第２回転電機２４から車輪３６を駆動するＭＯＴ走行モードと、第１クラッチ３０を接続状態にした状態でエンジン２０から車輪３６を駆動するＥＮＧ走行モードとを車速Ｖ及び走行駆動力Ｆｄ（車両１０の走行情報）に基づいて切り替える（図２）。
これにより、ＭＯＴ走行モードでは、トルクセンサ５０は、車輪３６への動力伝達経路から切り離され、ＥＮＧ走行モードでは、トルクセンサ５０は、車輪３６への動力伝達経路に接続される。従って、トルクセンサ５０は、第３伝達経路９６等に設けられる場合と比較して、ＭＯＴ走行モードからＥＮＧ走行モードに切り替えられる際の変化を検出し易くなる。
本実施形態において、第１クラッチ３０（第１切替装置）を接続状態としてエンジン２０（内燃機関）から車輪３６を駆動するとき（図３のＳ１１：ＴＲＵＥ）、ＥＣＵ６０（制御装置）は、検出トルクＴｇｅｎと逆位相トルクＴｉｎｖの合計がゼロとなるように逆位相トルクＴｉｎｖに対応する目標ＧＥＮ電流Ｉｇｅｎｔａｒ（指標）を算出する（図４の電流制御器２１０）。これにより、第１伝達経路９０から第２伝達経路９２に伝達されるトルクＴｇｅｎをジェネレータ２２の発電に用いない場合、エンジン２０の脈動を抑制し、車輪３６を滑らかに回転させることが可能となる。
Ｂ．変形例
なお、本発明は、上記実施形態に限らず、本明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。例えば、以下の構成を採用することができる。
＜Ｂ−１．適用対象＞
上記実施形態の車両１０は、エンジン２０、ジェネレータ２２及び走行モータ２４を有した（図１）。しかしながら、例えば、第１回転電機２２又は第２回転電機２４から逆位相トルクＴｉｎｖを生成する観点からすれば、これに限らない。例えば、車両１０は、特許文献１の図１０に示すように、エンジン２０と１つの回転電機を有する構成としてもよい。或いは、エンジン２０と３つの回転電機を有する構成とすることも可能である。
上記実施形態の車両１０は、いわゆるハイブリッド車両であった（図１）。しかしながら、例えば、回転電機から逆位相トルクＴｉｎｖを生成する観点からすれば、これに限らず、車両１０は、回転電機で駆動されないエンジン車両であってもよい。
＜Ｂ−２．回転電機＞
上記実施形態の第１回転電機２２及び第２回転電機２４は、いずれも３相交流ブラシレス式とした。しかしながら、例えば、第１回転電機２２又は第２回転電機２４から逆位相トルクＴｉｎｖを生成する観点からすれば、これに限らない。第１回転電機２２及び第２回転電機２４は、直流式又はブラシ式としてもよい。
上記実施形態の第１回転電機２２及び第２回転電機２４は、いずれも埋込磁石型同期モータ(ＩＰＭＳＭ)とした。しかしながら、例えば、第１回転電機２２又は第２回転電機２４から逆位相トルクＴｉｎｖを生成する観点からすれば、これに限らない。第１回転電機２２及び第２回転電機２４は、その他の方式の回転電機としてもよい。
＜Ｂ−３．クラッチ＞
上記実施形態では第１〜第３クラッチ３０、３２、３４を設けた（図１）。しかしながら、例えば、第１回転電機２２又は第２回転電機２４から逆位相トルクＴｉｎｖを生成する観点からすれば、これに限らない。例えば、第２クラッチ３２又は第３クラッチ３４を省略することも可能である。
上記実施形態ではＥＮＧクラッチ３０と車輪３６の間の第２分岐点９８に走行モータ２４及び第３クラッチ３４を接続した（図１）。しかしながら、例えば、第１回転電機２２又は第２回転電機２４から逆位相トルクＴｉｎｖを生成する観点からすれば、これに限らない。例えば、第２分岐点９８をＥＮＧクラッチ３０よりもエンジン２０側にしてもよい。
＜Ｂ−４．トルクセンサ５０＞
上記実施形態では、トルクセンサ５０を磁歪式とした。しかしながら、例えば、第１回転電機２２又は第２回転電機２４から逆位相トルクＴｉｎｖを生成する観点からすれば、これに限らない。例えば、トルクセンサ５０は、その他の検出方式とすることが可能である。
上記実施形態では、トルクセンサ５０をジェネレータ２２の入出力軸に配置した（図１）。しかしながら、例えば、第１回転電機２２又は第２回転電機２４から逆位相トルクＴｉｎｖを生成する観点からすれば、これに限らない。例えば、ジェネレータ２２の入出力軸以外の第２伝達経路９２上にトルクセンサ５０を配置してもよい。
＜Ｂ−５．ＥＮＧ脈動抑制制御＞
上記実施形態では、ジェネレータ２２をＥＮＧ脈動抑制制御の制御対象とした（図３及び図４）。しかしながら、例えば、回転電機から逆位相トルクＴｉｎｖを生成する観点からすれば、これに限らない。例えば、走行モータ２４をＥＮＧ脈動抑制制御の対象として走行モータ２４が逆位相トルクＴｉｎｖを生成することも可能である。
上記実施形態では、第１クラッチ３０が接続中であるとき（図３のＳ１１：ＴＲＵＥ）、ジェネレータ２２から逆位相トルクＴｉｎｖを生成した（図３のＳ１２〜Ｓ１５、図４）。換言すると、ジェネレータ２２が発電中である場合については触れていなかった。しかしながら、例えば、ジェネレータ２２が発電中である場合を考慮して、ＥＣＵ６０（制御装置）は、以下のように動作してもよい。
すなわち、第１クラッチ３０を接続状態としてエンジン２０から車輪３６を駆動するとき、ＥＣＵ６０は、第１回転電機２２による発電を要するか否かを判定する。第１回転電機２２による発電を要すると判定した場合、ＥＣＵ６０は、第１回転電機２２の目標発電トルクに逆位相トルクＴｉｎｖを加えて第１回転電機２２の目標ＧＥＮトルクＴｇｅｎｔａｒを算出する。第１回転電機２２による発電を要しないと判定した場合、ＥＣＵ６０は、検出トルクＴｇｅｎと逆位相トルクＴｉｎｖの合計がゼロ又はその近傍値となるように目標ＧＥＮトルクＴｇｅｎｔａｒを算出する。
これにより、第１回転電機２２による発電を要する場合と要さない場合のいずれについても、エンジン２０の脈動を抑制し、車輪３６を滑らかに回転させることが可能となる。
１０…車両 ２０…エンジン（内燃機関）
２２…第１回転電機 ２４…第２回転電機
３０…第１クラッチ（第１切替装置） ３６…車輪
５０…トルクセンサ ６０…ＥＣＵ（制御装置）
９０…第１伝達経路 ９２…第２伝達経路
９４…第１分岐点 ９６…第３伝達経路
９８…第２分岐点 Ｔｇｅｎ…検出トルク
Ｔｉｎｖ…逆位相トルク

Claims (5)

  1. 内燃機関と、
    前記内燃機関が発生した動力を車輪に伝達する第１伝達経路と、
    前記第１伝達経路上に配置されて、前記内燃機関と前記車輪との接続状態及び非接続状態を切り替える第１切替装置と、
    第１回転電機と、
    前記第１伝達経路上の第１分岐点と前記第１回転電機とを結ぶ第２伝達経路と、
    前記内燃機関、前記第１切替装置及び前記第１回転電機を制御する制御装置と
    を備える車両であって、
    さらに、前記車両は、前記第２伝達経路上に設けられてトルクを検出するトルクセンサを備え、
    前記第１切替装置を接続状態として前記内燃機関から前記車輪を駆動するとき、前記制御装置は、前記トルクセンサが検出した検出トルクの逆位相となる逆位相トルクを前記第１回転電機に発生させる
    ことを特徴とする車両。
  2. 請求項１に記載の車両において、
    前記トルクセンサは、前記第１回転電機の入出力軸に配置された磁歪式トルクセンサである
    ことを特徴とする車両。
  3. 請求項１又は２に記載の車両において、
    前記第１分岐点は、前記第１伝達経路のうち前記第１切替装置よりも前記内燃機関側に設けられ、
    さらに、前記車両は、
    第２回転電機と、
    前記第１伝達経路のうち前記第１切替装置よりも前記車輪側の第２分岐点と前記第２回転電機とを結ぶ第３伝達経路と
    を有し、
    前記制御装置は、
    前記第１切替装置を非接続状態にした状態で前記第２回転電機から前記車輪を駆動する回転電機走行モードと、
    前記第１切替装置を接続状態にした状態で前記内燃機関から前記車輪を駆動する内燃機関走行モードと
    を前記車両の走行情報に基づいて切り替える
    ことを特徴とする車両。
  4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両において、
    前記第１切替装置を接続状態として前記内燃機関から前記車輪を駆動するとき、前記制御装置は、前記検出トルクと前記逆位相トルクの合計がゼロ又はその近傍値となるように前記逆位相トルク又はこれに対応する指標の目標値を算出する
    ことを特徴とする車両。
  5. 内燃機関と、
    前記内燃機関が発生した動力を車輪に伝達する第１伝達経路と、
    前記第１伝達経路上に配置されて、前記内燃機関と前記車輪との接続状態及び非接続状態を切り替える第１切替装置と、
    第１回転電機と、
    前記第１伝達経路上の第１分岐点と前記第１回転電機とを結ぶ第２伝達経路と、
    前記内燃機関、前記第１切替装置及び前記第１回転電機を制御する制御装置と
    を備える車両の制御方法であって、
    さらに、前記車両は、前記第２伝達経路上に設けられてトルクを検出するトルクセンサを備え、
    前記第１切替装置を接続状態として前記内燃機関から前記車輪を駆動するとき、前記制御装置は、前記トルクセンサが検出した検出トルクの逆位相となる逆位相トルクを前記第１回転電機に発生させる
    ことを特徴とする車両の制御方法。
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