JP2021062740A - 車両の制御装置 - Google Patents

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真人 中野
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Abstract

【課題】異音の発生を抑制しつつ、燃費が悪化することを抑制することができる車両の制御装置を提供する。【解決手段】予測部110bで予測された異音発生継続時間TMgが所定時間TMg1以下であり、異音が発生する異音発生継続時間TMgが比較的短く異音発生継続時間TMgが所定時間TMg1を上回る場合に比べて異音の発生を抑制することができると予測される場合には、エンジン動作点制御部110によって、エンジン動作点OPengが燃費最適動作ラインLeng上のエンジン動作点OPengとなるようにエンジン12及び差動部60が制御されるので、異音の発生を抑制しつつ、燃費の悪化を抑制することができる。【選択図】図10

Description

本発明は、エンジン及び前記エンジンの回転速度を調節可能な無段変速機構を備えた車両の、制御装置に関するものである。
エンジン及び前記エンジンの回転速度を調節可能な無段変速機構を備えた車両が知られている。例えば、特許文献1に記載された車両がそれである。又、特許文献1には、前記エンジンの動作点が予め定められた燃費最適動作ライン上の動作点となるように前記エンジン及び前記無段変速機構を制御すると共に、前記エンジンの動作点が前記燃費最適動作ライン上の異音が発生する異音発生領域内の動作点となる場合には、前記エンジンの動作点が前記燃費最適動作ライン上の動作点から外れた前記異音の発生が抑えられる動作点となるように前記エンジン及び前記無段変速機構を制御することが提案されている。
特開2013−67299号公報
しかしながら、特許文献1において、前記エンジンの動作点が前記異音発生領域内の動作点となる場合には、前記エンジンの動作点が前記燃費最適動作ラインから外れた動作点とされるので、燃費が悪化してしまうという問題があった。
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、異音の発生を抑制しつつ、燃費が悪化することを抑制することができる車両の制御装置を提供することにある。
第1発明の要旨とするところは、(a)エンジン及び前記エンジンの回転速度を調節可能な無段変速機構を備えた車両に適用され、前記エンジンの動作点が予め定められた燃費最適動作ライン上の動作点となるように前記エンジン及び前記無段変速機構を制御する車両の制御装置であって、(b)前記エンジンの動作点が前記燃費最適動作ライン上の動作点となるように前記エンジン及び前記無段変速機構を制御しているときに前記エンジンの動作点が前記燃費最適動作ライン上の異音が発生する異音発生領域内の動作点となる場合には、前記エンジンの動作点が前記異音発生領域内に留まる異音発生継続時間を予測する予測部と、(c)前記予測部で予測された前記異音発生継続時間が予め定められた所定時間以下の場合には、前記エンジンの動作点が前記燃費最適動作ライン上の動作点となるように前記エンジン及び前記無段変速機構を制御する一方、前記予測部で予測された前記異音発生継続時間が前記所定時間を上回る場合には、前記エンジンの動作点が前記燃費最適動作ライン上の動作点から外れた前記異音の発生が抑えられる動作点となるように前記エンジン及び前記無段変速機構を制御する制御部と、を備えることにある。
また、第2発明の要旨とするところは、前記第1発明において、(a)前記エンジンは、過給機を有しており、(b)前記予測部は、前記過給機による過給圧の変化速度に基づいて前記異音発生継続時間を予測することにある。
また、第3発明の要旨とするところは、前記第2発明において、前記過給機は、コンプレッサーと、前記コンプレッサーを回転駆動するコンプレッサー用回転機と、を備え、前記コンプレッサー用回転機によって前記コンプレッサーの回転速度を制御することにより前記過給圧を変更するものである。
また、第4発明の要旨とするところは、前記第1発明から前記第3発明の何れか1の発明において、(a)前記異音発生領域は、前記車両の走行状態によって前記異音発生領域の広さが変わるものであり、(b)前記予測部は、前記異音発生領域の広さに基づいて前記異音発生継続時間を予測することにある。
第1発明の車両の制御装置によれば、前記予測部で予測された前記異音発生継続時間が前記所定時間以下であり、前記異音が発生する時間が比較的短く前記異音発生継続時間が前記所定時間を上回る場合に比べて前記異音の発生を抑制することができると予測される場合には、前記制御部によって、前記エンジンの動作点が前記燃費最適動作ライン上の動作点となるように前記エンジン及び前記無段変速機構が制御されるので、前記異音の発生を抑制しつつ、燃費の悪化を抑制することができる。
第2発明の車両の制御装置によれば、前記エンジンが前記過給機を有するエンジンである場合において、前記過給圧の変化速度に基づいて前記予測部で好適に前記異音発生継続時間を適切に予測することができる。
第3発明の車両の制御装置によれば、特に、前記過給機が前記コンプレッサー用回転機によって前記コンプレッサーの回転速度を制御することにより前記過給圧を変更するものである場合において、前記予測部で好適に前記異音発生継続時間を適切に予測することができる。
第4発明の車両の制御装置によれば、前記異音発生領域の広さに基づいて前記予測部で好適に前記異音発生継続時間を適切に予測することができる。
本発明が適用される車両の概略構成を説明する図であると共に、車両における各種制御の為の制御機能及び制御系統の要部を説明する図である。 エンジンの概略構成を説明する図である。 差動部における各回転要素の回転速度を相対的に表す共線図である。 最適エンジン動作点の一例を示す図である。 モータ走行とハイブリッド走行との切替制御に用いる動力源切替マップの一例を示す図である。 各走行モードにおけるクラッチ及びブレーキの各作動状態を示す図表である。 図1の電子制御装置に備えられた予測部で予測される異音発生継続時間と異音発生領域の面積との関係を示す図である。 図1の電子制御装置に備えられた予測部で予測される異音発生継続時間と過給圧の変化速度との関係を示す図である。 図1の電子制御装置に備えられた予測部で予測される異音発生継続時間とMG1トルクとの関係を示す図である。 電子制御装置の制御作動の要部を説明するフローチャートであり、異音の発生を抑制しつつ燃費が悪化することを抑制する為の制御作動を説明するフローチャートである。 図10のフローチャートに示す制御作動を実行した場合の一例を示すタイムチャートである。 本発明が適用される車両の概略構成を説明する図であって、図1の車両とは別の車両を説明する図である。 図12で例示した機械式有段変速部の変速作動とそれに用いられる係合装置の作動の組み合わせとの関係を説明する作動図表である。
以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明が適用される車両10の概略構成を説明する図であると共に、車両10における各種制御の為の制御機能及び制御系統の要部を説明する図である。図1において、車両10は、エンジン12と第1回転機MG1と第2回転機MG2と動力伝達装置14と駆動輪16とを備えるハイブリッド車両である。
図2は、エンジン12の概略構成を説明する図である。図2において、エンジン12は、車両10の走行用の動力源であり、過給機SCを有するガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の公知の内燃機関、すなわち過給機SC付きエンジンである。過給機SCは、排気タービン式の過給機18と電動過給機19とを含んでいる。エンジン12の吸気系には吸気管20が設けられており、吸気管20はエンジン本体12aに取り付けられた吸気マニホールド22に接続されている。エンジン12の排気系には排気管24が設けられており、排気管24はエンジン本体12aに取り付けられた排気マニホールド26に接続されている。
過給機18は、吸気管20に設けられたコンプレッサー18cと排気管24に設けられたタービン18tとを有する公知のターボチャージャーである。タービン18tは、排出ガスすなわち排気の流れにより回転駆動させられる。コンプレッサー18cは、タービン18tに連結されており、タービン18tによって回転駆動させられることでエンジン12への吸入空気すなわち吸気を圧縮する。
電動過給機19は、コンプレッサー18cよりも上流の吸気管20に設けられた電動コンプレッサー(コンプレッサー)19cと電動コンプレッサー19cに連結された電動モータ(コンプレッサー用回転機)19mとを有しており、電動による過給を行う。電動コンプレッサー19cは、電動モータ19mによって回転駆動させられることでエンジン12への吸気を圧縮する。電動モータ19mは、後述する電子制御装置(制御装置)100によって作動させられることにより電動コンプレッサー19cを回転駆動する。電動過給機19は、例えば過給機18による過給の応答遅れを補うように駆動させられる。すなわち、電動過給機19は、電動モータ19mによって電動コンプレッサー19cの回転速度Ncp[rpm]を制御することにより過給圧Pchgを変更するものである。
排気管24には、タービン18tの上流側から下流側へタービン18tを迂回させて排気を流す為の排気バイパス28が並列に設けられている。排気バイパス28には、タービン18tを通過する排気と排気バイパス28を通過する排気との割合を連続的に制御する為のウェイストゲートバルブ(=WGV)30が設けられている。ウェイストゲートバルブ30は、後述する電子制御装置100によって不図示のアクチュエータが作動させられることにより弁開度が連続的に調節される。ウェイストゲートバルブ30の弁開度が大きい程、エンジン12の排気は排気バイパス28を通って排出され易くなる。従って、過給機18の過給作用が効くエンジン12の過給状態において、過給機SCによる過給圧Pchgはウェイストゲートバルブ30の弁開度が大きい程低くなる。過給圧Pchgは、吸気の圧力であり、吸気管20内でのコンプレッサー18cの下流側気圧である。尚、過給圧Pchgの低い側は、例えば過給機SCの過給作用が全く効いていないエンジン12の非過給状態における吸気の圧力となる側、見方を換えれば過給機SCを有していないエンジンにおける吸気の圧力となる側である。
吸気管20の入口にはエアクリーナ32が設けられ、エアクリーナ32よりも下流であって電動コンプレッサー19cよりも上流の吸気管20には、エンジン12の吸入空気量Qairを測定するエアフローメータ34が設けられている。コンプレッサー18cよりも下流の吸気管20には、吸気と外気又は冷却水とで熱交換を行うことで過給機SCにより圧縮された吸気を冷却する熱交換器であるインタークーラ36が設けられている。インタークーラ36よりも下流であって吸気マニホールド22よりも上流の吸気管20には、後述する電子制御装置100によって不図示のスロットルアクチュエータが作動させられることにより開閉制御される電子スロットル弁38が設けられている。インタークーラ36と電子スロットル弁38との間の吸気管20には、過給圧Pchgを検出する過給圧センサ40、吸気の温度である吸気温度THairを検出する吸気温センサ42が設けられている。電子スロットル弁38の近傍例えばスロットルアクチュエータには、電子スロットル弁38の開度であるスロットル弁開度θthを検出するスロットル弁開度センサ44が設けられている。
吸気管20には、電動コンプレッサー19cの上流側と下流側とを連通する吸気バイパス46が並列に設けられている。吸気バイパス46には、吸気バイパス46における通路を開閉するエアバイパスバルブ(=ABV)48が設けられている。エアバイパスバルブ48は、後述する電子制御装置100によって不図示のアクチュエータが作動させられることにより弁の開閉が制御される。エアバイパスバルブ48は、例えば電動過給機19の非作動時には電動過給機19が通路抵抗となり難くなるように弁が開かれる。
エンジン12は、後述する電子制御装置100によって、電子スロットル弁38や燃料噴射装置や点火装置やウェイストゲートバルブ30や電動モータ19mやエアバイパスバルブ48等を含むエンジン制御装置50(図1参照)が制御されることによりエンジン12の出力トルクであるエンジントルクTeが制御される。
図1に戻り、第1回転機MG1及び第2回転機MG2は、電動機(モータ)としての機能及び発電機(ジェネレータ)としての機能を有する回転電気機械であって、所謂モータジェネレータである。第1回転機MG1及び第2回転機MG2は、車両10の走行用の動力源となり得る。第1回転機MG1及び第2回転機MG2は、各々、車両10に備えられたインバータ52を介して、車両10に備えられたバッテリ54に接続されている。第1回転機MG1及び第2回転機MG2は、各々、後述する電子制御装置100によってインバータ52が制御されることにより、第1回転機MG1の出力トルクであるMG1トルクTg及び第2回転機MG2の出力トルクであるMG2トルクTmが制御される。回転機の出力トルクは、例えば正回転の場合、加速側となる正トルクでは力行トルクであり、減速側となる負トルクでは回生トルクである。バッテリ54は、第1回転機MG1及び第2回転機MG2の各々に対して電力を授受する蓄電装置である。第1回転機MG1及び第2回転機MG2は、車体に取り付けられる非回転部材であるケース56内に設けられている。
動力伝達装置14は、ケース56内に、変速部58、差動部(無段変速機構)60、ドリブンギヤ62、ドリブン軸64、ファイナルギヤ66、ディファレンシャルギヤ68、リダクションギヤ70等を備えている。変速部58と差動部60とは、変速部58の入力回転部材である入力軸72と同軸心に配置されている。変速部58は、入力軸72などを介してエンジン12に連結されている。差動部60は、変速部58と直列に連結されている。ドリブンギヤ62は、差動部60の出力回転部材であるドライブギヤ74と噛み合っている。ドリブン軸64は、ドリブンギヤ62とファイナルギヤ66とを各々相対回転不能に固設する。ファイナルギヤ66は、ドリブンギヤ62よりも小径である。ディファレンシャルギヤ68は、デフリングギヤ68aを介してファイナルギヤ66と噛み合っている。リダクションギヤ70は、ドリブンギヤ62よりも小径であって、ドリブンギヤ62と噛み合っている。リダクションギヤ70には、入力軸72とは別にその入力軸72と平行に配置された、第2回転機MG2のロータ軸76が連結されており、第2回転機MG2が動力伝達可能に連結されている。又、動力伝達装置14は、ディファレンシャルギヤ68に連結された車軸78等を備えている。
このように構成された動力伝達装置14は、FF(フロントエンジン・フロントドライブ)方式或いはRR(リヤエンジン・リヤドライブ)方式の車両に好適に用いられる。又、動力伝達装置14では、エンジン12、第1回転機MG1、及び第2回転機MG2から各々出力される動力は、ドリブンギヤ62へ伝達され、そのドリブンギヤ62から、ファイナルギヤ66、ディファレンシャルギヤ68、車軸78等を順次介して駆動輪16へ伝達される。このように、第2回転機MG2は、駆動輪16に動力伝達可能に連結された回転機である。又、動力伝達装置14では、エンジン12、変速部58、差動部60、及び第1回転機MG1と、第2回転機MG2とが異なる軸心上に配置されることで、軸長が短縮化されている。又、第2回転機MG2の減速比を大きくとることができる。尚、上記動力は、特に区別しない場合にはトルクや力も同意である。
変速部58は、第1遊星歯車機構80、クラッチC1、及びブレーキB1を備えている。差動部60は、第2遊星歯車機構82を備えている。第1遊星歯車機構80は、第1サンギヤS1、第1ピニオンP1、第1ピニオンP1を自転及び公転可能に支持する第1キャリアCA1、第1ピニオンP1を介して第1サンギヤS1と噛み合う第1リングギヤR1を備える公知のシングルピニオン型の遊星歯車装置である。第2遊星歯車機構82は、第2サンギヤS2、第2ピニオンP2、第2ピニオンP2を自転及び公転可能に支持する第2キャリアCA2、第2ピニオンP2を介して第2サンギヤS2と噛み合う第2リングギヤR2を備える公知のシングルピニオン型の遊星歯車装置である。
第1遊星歯車機構80において、第1キャリアCA1は、入力軸72に一体的に連結されており、その入力軸72を介してエンジン12が動力伝達可能に連結された回転要素である。第1サンギヤS1は、ブレーキB1を介してケース56に選択的に連結される回転要素である。第1リングギヤR1は、差動部60の入力回転部材である第2遊星歯車機構82の第2キャリアCA2に連結された回転要素であり、変速部58の出力回転部材として機能する。又、第1キャリアCA1と第1サンギヤS1とは、クラッチC1を介して選択的に連結される。
クラッチC1及びブレーキB1は、何れも湿式の摩擦係合装置であり、油圧アクチュエータによって係合制御される多板型の油圧式摩擦係合装置である。このクラッチC1及びブレーキB1は、車両10に備えられた油圧制御回路84が後述する電子制御装置100によって制御されることにより、その油圧制御回路84から出力される調圧された各油圧Pc1,Pb1に応じて、各々、係合や解放などの状態である作動状態が切り替えられる。
クラッチC1及びブレーキB1が共に解放された状態においては、第1遊星歯車機構80の差動が許容される。よって、この状態では、第1サンギヤS1にてエンジントルクTeの反力トルクが取れない為、変速部58は機械的な動力伝達が不能な中立状態すなわちニュートラル状態とされる。又、クラッチC1が係合され且つブレーキB1が解放された状態においては、第1遊星歯車機構80は各回転要素が一体回転させられる。よって、この状態では、エンジン12の回転は等速で第1リングギヤR1から第2キャリアCA2へ伝達される。一方で、クラッチC1が解放され且つブレーキB1が係合された状態においては、第1遊星歯車機構80は第1サンギヤS1の回転が止められ、第1リングギヤR1の回転が第1キャリアCA1の回転よりも増速される。よって、この状態では、エンジン12の回転は増速されて第1リングギヤR1から出力される。このように、変速部58は、変速比が「1.0」の直結状態となるローギヤと、変速比が例えば「0.7」のオーバードライブ状態となるハイギヤとに切り替えられる2段の有段変速機として機能する。又、クラッチC1及びブレーキB1が共に係合された状態においては、第1遊星歯車機構80は各回転要素の回転が止められる。よって、この状態では、変速部58の出力回転部材である第1リングギヤR1の回転が停止させられることで、差動部60の入力回転部材である第2キャリアCA2の回転が停止させられる。
第2遊星歯車機構82において、第2キャリアCA2は、変速部58の出力回転部材である第1リングギヤR1に連結された回転要素であり、差動部60の入力回転部材として機能する。第2サンギヤS2は、第1回転機MG1のロータ軸86に一体的に連結されており、第1回転機MG1が動力伝達可能に連結された回転要素である。第2リングギヤR2は、ドライブギヤ74に一体的に連結されており、駆動輪16に動力伝達可能に連結された回転要素であり、差動部60の出力回転部材として機能する。第2遊星歯車機構82は、変速部58を介して第2キャリアCA2に入力されるエンジン12の動力を第1回転機MG1及びドライブギヤ74に機械的に分割する動力分割機構である。つまり、第2遊星歯車機構82は、エンジン12の動力を駆動輪16と第1回転機MG1とに分割して伝達する差動機構である。第2遊星歯車機構82において、第2キャリアCA2は入力要素として機能し、第2サンギヤS2は反力要素として機能し、第2リングギヤR2は出力要素として機能する。差動部60は、第2遊星歯車機構82に動力伝達可能に連結された第1回転機MG1とともに、第1回転機MG1の運転状態が制御されることにより第2遊星歯車機構82の差動状態が制御される電気式変速機構例えば電気式無段変速機を構成する。第1回転機MG1は、エンジン12の動力が伝達される回転機である。変速部58はオーバードライブであるので、第1回転機MG1の高トルク化が抑制される。尚、第1回転機MG1の運転状態を制御することは、第1回転機MG1の運転制御を行うことである。
図3は、差動部60における各回転要素の回転速度を相対的に表す共線図である。図3において、3本の縦線Y1、Y2、Y3は、差動部60を構成する第2遊星歯車機構82の3つの回転要素に対応している。縦線Y1は、第1回転機MG1(図中の「MG1」参照)が連結された第2回転要素RE2である第2サンギヤS2の回転速度を表している。縦線Y2は、変速部58を介してエンジン12(図中の「ENG」参照)が連結された第1回転要素RE1である第2キャリアCA2の回転速度を表している。縦線Y3は、ドライブギヤ74(図中の「OUT」参照)と一体的に連結された第3回転要素RE3である第2リングギヤR2の回転速度を表している。ドライブギヤ74と噛み合うドリブンギヤ62には、リダクションギヤ70等を介して第2回転機MG2(図中の「MG2」参照)が連結されている。第2キャリアCA2には、車両10に備えられた機械式のオイルポンプ(図中の「MOP」参照)が連結されている。この機械式のオイルポンプは、第2キャリアCA2の回転に伴って駆動されることで、クラッチC1及びブレーキB1の各係合作動や各部の潤滑や各部の冷却に用いられるオイルを供給する。第2キャリアCA2の回転が停止される場合には、車両10に備えられた電動式のオイルポンプ(不図示)によりオイルが供給される。縦線Y1、Y2、Y3の相互の間隔は、第2遊星歯車機構82の歯車比ρ(=サンギヤの歯数/リングギヤの歯数)に応じて定められている。共線図の縦軸間の関係においてサンギヤとキャリアとの間が「1」に対応する間隔とされると、キャリアとリングギヤとの間が歯車比ρに対応する間隔とされる。
図3の実線Lefは、少なくともエンジン12を動力源として走行するハイブリッド走行(=HV走行)が可能な走行モードであるHV走行モードでの前進走行における各回転要素の相対速度の一例を示している。又、図3の実線Lerは、HV走行モードでの後進走行における各回転要素の相対速度の一例を示している。このHV走行モードでは、第2遊星歯車機構82において、例えば変速部58を介して第2キャリアCA2に入力される正トルクのエンジントルクTeに対して、第1回転機MG1による負トルクの反力トルクとなるMG1トルクTgが第2サンギヤS2に入力されると、第2リングギヤR2には正トルクのエンジン直達トルクTdが現れる。例えば、クラッチC1が係合され且つブレーキB1が解放されて変速部58が変速比「1.0」の直結状態とされている場合、第2キャリアCA2に入力されるエンジントルクTeに対して、反力トルクとなるMG1トルクTg(=−ρ/(1+ρ)×Te)が第2サンギヤS2に入力されると、第2リングギヤR2にはエンジン直達トルクTd(=Te/(1+ρ)=−(1/ρ)×Tg)が現れる。そして、要求駆動力に応じて、ドリブンギヤ62に各々伝達されるエンジン直達トルクTdとMG2トルクTmとの合算トルクが車両10の駆動トルクとして駆動輪16へ伝達され得る。第1回転機MG1は、正回転にて負トルクを発生する場合には発電機として機能する。第1回転機MG1の発電電力Wgは、バッテリ54に充電されたり、第2回転機MG2にて消費される。第2回転機MG2は、発電電力Wgの全部又は一部を用いて、或いは発電電力Wgに加えてバッテリ54からの電力を用いて、MG2トルクTmを出力する。前進走行時のMG2トルクTmは正回転の正トルクとなる力行トルクであり、後進走行時のMG2トルクTmは負回転の負トルクとなる力行トルクである。
差動部60は、電気的な無段変速機として作動させられ得る。例えば、HV走行モードにおいて、駆動輪16の回転に拘束されるドライブギヤ74の回転速度である出力回転速度Noに対して、第1回転機MG1の運転状態が制御されることによって第1回転機MG1の回転速度つまり第2サンギヤS2の回転速度が上昇或いは低下させられると、第2キャリアCA2の回転速度が上昇或いは低下させられる。第2キャリアCA2は変速部58を介してエンジン12と連結されているので、第2キャリアCA2の回転速度が上昇或いは低下させられることで、エンジン12の回転速度であるエンジン回転速度Neが上昇或いは低下させられる。従って、ハイブリッド走行では、エンジン動作点(動作点)OPengを効率の良い動作点に設定する制御を行うことが可能である。この種のハイブリッド形式は、機械分割式或いはスプリットタイプと称される。すなわち、差動部60は、第1回転機MG1の運動状態が制御されることにより変速比γ(=Nc2/No)を変化させることによって、エンジン回転速度Neを調節可能な無段変速機構である。なお、変速比γは、第2キャリアCA2の回転速度Nc2の出力回転速度Noに対する比の値で表される。又、動作点は、回転速度とトルクとで表される運転点であり、エンジン動作点OPengは、エンジン回転速度NeとエンジントルクTeとで表されるエンジン12の運転点である。
図3の破線Lm1は、モータ走行(=EV走行)モードのうちの第2回転機MG2のみを動力源とするモータ走行が可能な単独駆動EVモードでの前進走行における各回転要素の相対速度の一例を示している。図3の破線Lm2は、EV走行モードのうちの第1回転機MG1及び第2回転機MG2の両方を動力源とするモータ走行が可能な両駆動EVモードでの前進走行における各回転要素の相対速度の一例を示している。EV走行モードは、エンジン12の運転を停止した状態で第1回転機MG1及び第2回転機MG2のうちの少なくとも一方の回転機を動力源として走行するモータ走行が可能な走行モードである。
前記単独駆動EVモードでは、クラッチC1及びブレーキB1が共に解放されて変速部58がニュートラル状態とされることで差動部60もニュートラル状態とされ、この状態でMG2トルクTmが車両10の駆動トルクとして駆動輪16へ伝達され得る。単独駆動EVモードでは、例えば第1回転機MG1における引き摺り損失等を低減する為に、第1回転機MG1はゼロ回転に維持される。例えば第1回転機MG1をゼロ回転に維持する制御を行っても、差動部60はニュートラル状態であるので、駆動トルクに影響を与えない。
前記両駆動EVモードでは、クラッチC1及びブレーキB1が共に係合されて第1遊星歯車機構80の各回転要素の回転が止められることで第2キャリアCA2はゼロ回転で停止状態とされ、この状態でMG1トルクTg及びMG2トルクTmが車両10の駆動トルクとして駆動輪16へ伝達され得る。
図1に戻り、車両10は、更に、エンジン12、第1回転機MG1、及び第2回転機MG2などの制御に関連する車両10の制御装置を含むコントローラとしての電子制御装置100を備えている。電子制御装置100は、例えばCPU、RAM、ROM、入出力インターフェース等を備えた所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、CPUはRAMの一時記憶機能を利用しつつ予めROMに記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことにより車両10の各種制御を実行する。電子制御装置100は、必要に応じてエンジン制御用、回転機制御用、油圧制御用等の各コンピュータを含んで構成される。
電子制御装置100には、車両10に備えられた各種センサ等(例えばエアフローメータ34、過給圧センサ40、吸気温センサ42、スロットル弁開度センサ44、エンジン回転速度センサ88、出力回転速度センサ90、MG1回転速度センサ92、MG2回転速度センサ94、アクセル開度センサ96、バッテリセンサ98など)による検出値に基づく各種信号等(例えば吸入空気量Qair、過給圧Pchg、吸気温度THair、スロットル弁開度θth、エンジン回転速度Ne、車速Vに対応する出力回転速度No、第1回転機MG1の回転速度であるMG1回転速度Ng、第2回転機MG2の回転速度であるMG2回転速度Nm、運転者の加速操作の大きさを表す運転者のアクセル操作量であるアクセル開度θacc、バッテリ54の温度であるバッテリ温度THbatやバッテリ充放電電流Ibatやバッテリ電圧Vbatなど)が、それぞれ供給される。又、電子制御装置100からは、車両10に備えられた各装置(例えばエンジン制御装置50、インバータ52、油圧制御回路84など)に各種指令信号(例えばエンジン12を制御する為のエンジン制御指令信号Se、第1回転機MG1及び第2回転機MG2を各々制御する為の回転機制御指令信号Smg、クラッチC1及びブレーキB1の各々の作動状態を制御する為の油圧制御指令信号Spなど)が、それぞれ出力される。
電子制御装置100は、例えばバッテリ充放電電流Ibat及びバッテリ電圧Vbatなどに基づいてバッテリ54の充電残量を示す値としての充電残量値SOC[%]を算出する。又、電子制御装置100は、例えばバッテリ温度THbat及びバッテリ54の充電残量値SOCに基づいて、バッテリ54のパワーであるバッテリパワーPbatの使用可能な範囲を規定する充放電可能電力Win,Woutを算出する。充放電可能電力Win,Woutは、バッテリ54の入力電力の制限を規定する入力可能電力としての充電可能電力Win、及びバッテリ54の出力電力の制限を規定する出力可能電力としての放電可能電力Woutである。充放電可能電力Win,Woutは、例えばバッテリ温度THbatが常用域より低い低温域ではバッテリ温度THbatが低い程小さくされ、又、バッテリ温度THbatが常用域より高い高温域ではバッテリ温度THbatが高い程小さくされる。又、充電可能電力Winは、例えば充電残量値SOCが高い領域では充電残量値SOCが高い程小さくされる。又、放電可能電力Woutは、例えば充電残量値SOCが低い領域では充電残量値SOCが低い程小さくされる。
電子制御装置100は、車両10における各種制御を実現する為に、ハイブリッド制御手段すなわちハイブリッド制御部102を備えている。
ハイブリッド制御部102は、エンジン12の作動を制御するエンジン制御手段すなわちエンジン制御部104としての機能と、インバータ52を介して第1回転機MG1及び第2回転機MG2の作動を制御する回転機制御手段すなわち回転機制御部106としての機能と、変速部58における動力伝達状態を切り替える動力伝達切替手段すなわち動力伝達切替部108としての機能とを含んでおり、それら制御機能によりエンジン12、第1回転機MG1、及び第2回転機MG2によるハイブリッド駆動制御等を実行する。
ハイブリッド制御部102は、予め実験的に或いは設計的に求められて記憶された関係すなわち予め定められた関係である例えば駆動力マップにアクセル開度θacc及び車速Vを適用することで車両10に対して要求される駆動トルクTwである要求駆動トルクTwdemを算出する。この要求駆動トルクTwdemは、見方を換えればそのときの車速Vにおける要求駆動パワーPwdemである。ここでは、車速Vに替えて出力回転速度Noなどを用いても良い。前記駆動力マップは、例えば前進走行用と後進走行用とで異なるマップが設定されている。
ハイブリッド制御部102は、バッテリ54に対して要求される充放電パワーである要求充放電パワー等を考慮して、エンジン12、第1回転機MG1、及び第2回転機MG2のうちの少なくとも1つの動力源によって要求駆動パワーPwdemを実現するように、エンジン12を制御する指令信号であるエンジン制御指令信号Seと、第1回転機MG1及び第2回転機MG2を制御する指令信号である回転機制御指令信号Smgとを出力する。
例えばHV走行モードにて走行させる場合、エンジン制御指令信号Seは、要求駆動パワーPwdemに要求充放電パワーやバッテリ54における充放電効率等を加味した要求エンジンパワーPedemを実現する、最適エンジン動作点OPengf等を考慮した目標エンジン回転速度Netgtにおける目標エンジントルクTetgtを出力するエンジンパワーPeの指令値である。又、回転機制御指令信号Smgは、エンジン回転速度Neを目標エンジン回転速度Netgtとする為の反力トルクとしての指令出力時のMG1回転速度NgにおけるMG1トルクTgを出力する第1回転機MG1の発電電力Wgの指令値、及び、指令出力時のMG2回転速度NmにおけるMG2トルクTmを出力する第2回転機MG2の消費電力Wmの指令値である。HV走行モードにおけるMG1トルクTgは、例えばエンジン回転速度Neが目標エンジン回転速度Netgtとなるように第1回転機MG1を作動させるフィードバック制御において算出される。HV走行モードにおけるMG2トルクTmは、例えばエンジン直達トルクTdによる駆動トルクTw分と合わせて要求駆動トルクTwdemが得られるように算出される。最適エンジン動作点OPengfは、例えば要求エンジンパワーPedemを実現するときに、エンジン12単体の燃費にバッテリ54における充放電効率等を考慮した車両10におけるトータル燃費が最も良くなるエンジン動作点OPengとして予め定められている。目標エンジン回転速度Netgtは、エンジン回転速度Neの目標値すなわちエンジン12の目標回転速度であり、目標エンジントルクTetgtは、エンジントルクTeの目標値である。エンジンパワーPeは、エンジン12の出力つまりパワーであり、要求エンジンパワーPedemは、エンジン12に要求される要求出力である。このように、車両10は、エンジン回転速度Neが目標エンジン回転速度Netgtとなるように第1回転機MG1の反力トルクとなるMG1トルクTgを制御する車両である。
図4は、エンジン回転速度Ne及びエンジントルクTeを変数とする二次元座標上に、最適エンジン動作点OPengfの一例を示す図である。図4において、実線Lengすなわち予め定められた燃費最適動作ラインLengは、最適エンジン動作点OPengfの集まりを示している。等パワー線Lpw1,Lpw2,Lpw3は、各々、要求エンジンパワーPedemが要求エンジンパワーPe1,Pe2,Pe3であるときの一例を示している。点Aは、要求エンジンパワーPe1を最適エンジン動作点OPengf上で実現するときのエンジン動作点OPengAであり、点Bは、要求エンジンパワーPe3を最適エンジン動作点OPengf上で実現するときのエンジン動作点OPengBである。点A,Bは、各々、目標エンジン回転速度Netgtと目標エンジントルクTetgtとで表されるエンジン動作点OPengの目標値すなわち目標動作点としての目標エンジン動作点OPengtgtでもある。アクセル開度θaccの増大により、例えば目標エンジン動作点OPengtgtが点Aから点Bへ変化させられた場合、最適エンジン動作点OPengf上すなわち燃費最適動作ラインLeng上を通る経路aでエンジン動作点OPengが変化させられるように制御される。
ハイブリッド制御部102は、走行モードとして、EV走行モード或いはHV走行モードを走行状態に応じて選択的に成立させて、各走行モードにて車両10を走行させる。例えば、ハイブリッド制御部102は、要求駆動パワーPwdemが予め定められた閾値よりも小さなモータ走行領域にある場合には、EV走行モードを成立させる一方で、要求駆動パワーPwdemが予め定められた閾値以上となるハイブリッド走行領域にある場合には、HV走行モードを成立させる。ハイブリッド制御部102は、要求駆動パワーPwdemがモータ走行領域にあるときであっても、バッテリ54の充電残量値SOCが予め定められたエンジン始動閾値未満となる場合やエンジン12の暖機が必要な場合などには、HV走行モードを成立させる。前記エンジン始動閾値は、エンジン12を強制的に始動してバッテリ54を充電する必要がある充電残量値SOCであることを判断する為の予め定められた閾値である。
図5は、モータ走行とハイブリッド走行との切替制御に用いる動力源切替マップの一例を示す図である。図5において、実線Lswpは、モータ走行とハイブリッド走行とを切り替える為のモータ走行領域とハイブリッド走行領域との境界線である。車速Vが比較的低く且つ要求駆動トルクTwdemが比較的小さい、要求駆動パワーPwdemが比較的小さな領域がモータ走行領域に予め定められている。車速Vが比較的高い又は要求駆動トルクTwdemが比較的大きい、要求駆動パワーPwdemが比較的大きな領域がハイブリッド走行領域に予め定められている。バッテリ54の充電残量値SOCがエンジン始動閾値未満となるとき又はエンジン12の暖機が必要なときには、図5におけるモータ走行領域がハイブリッド走行領域に変更されても良い。
ハイブリッド制御部102は、EV走行モードを成立させたときに、第2回転機MG2のみで要求駆動パワーPwdemを実現できる場合には、単独駆動EVモードを成立させる。一方で、ハイブリッド制御部102は、EV走行モードを成立させたときに、第2回転機MG2のみでは要求駆動パワーPwdemを実現できない場合には、両駆動EVモードを成立させる。ハイブリッド制御部102は、第2回転機MG2のみで要求駆動パワーPwdemを実現できるときであっても、第2回転機MG2のみを用いるよりも第1回転機MG1及び第2回転機MG2を併用した方が効率が良い場合には、両駆動EVモードを成立させても良い。
ハイブリッド制御部102は、成立させた走行モードに基づいて、クラッチC1及びブレーキB1の各係合作動を制御する。ハイブリッド制御部102は、成立させた走行モードにて走行する為の動力伝達が可能となるように、クラッチC1及びブレーキB1を各々係合及び/又は解放させる油圧制御指令信号Spを油圧制御回路84へ出力する。
図6は、各走行モードにおけるクラッチC1及びブレーキB1の各作動状態を示す図表である。図6において、○印はクラッチC1及びブレーキB1の各々の係合を示し、空欄は解放を示し、△印は回転停止状態のエンジン12を連れ回し状態とするエンジンブレーキの併用時に何れか一方を係合することを示している。又、「G」は第1回転機MG1を主にジェネレータとして機能させることを示し、「M」は第1回転機MG1及び第2回転機MG2の各々を駆動時には主にモータとして機能させ、回生時には主にジェネレータとして機能させることを示している。車両10は、走行モードとして、EV走行モード及びHV走行モードを選択的に実現することができる。EV走行モードは、単独駆動EVモードと両駆動EVモードとの2つのモードを有している。
単独駆動EVモードは、クラッチC1及びブレーキB1が共に解放された状態で実現される。単独駆動EVモードでは、クラッチC1及びブレーキB1が解放されることで、変速部58がニュートラル状態とされる。変速部58がニュートラル状態とされると、差動部60は第1リングギヤR1に連結された第2キャリアCA2にてMG1トルクTgの反力トルクが取れないニュートラル状態とされる。この状態で、ハイブリッド制御部102は、第2回転機MG2から走行用のMG2トルクTmを出力させる(図3の破線Lm1参照)。単独駆動EVモードでは、前進走行時に対して第2回転機MG2を逆回転させて後進走行することも可能である。
単独駆動EVモードでは、第1リングギヤR1は第2キャリアCA2に連れ回されるが、変速部58はニュートラル状態であるので、エンジン12は連れ回されずゼロ回転で停止状態とされる。よって、単独駆動EVモードでの走行中に第2回転機MG2にて回生制御を行う場合、回生量を大きく取ることができる。単独駆動EVモードでの走行時に、バッテリ54が満充電状態となり回生エネルギーが取れない場合、エンジンブレーキを併用することが考えられる。エンジンブレーキを併用する場合は、ブレーキB1又はクラッチC1が係合される(図6の「エンブレ併用」参照)。ブレーキB1又はクラッチC1が係合されると、エンジン12は連れ回し状態とされて、エンジンブレーキが作用させられる。
両駆動EVモードは、クラッチC1及びブレーキB1が共に係合された状態で実現される。両駆動EVモードでは、クラッチC1及びブレーキB1が係合されることで、第1遊星歯車機構80の各回転要素の回転が停止させられ、エンジン12はゼロ回転で停止状態とされ、又、第1リングギヤR1に連結された第2キャリアCA2の回転も停止させられる。第2キャリアCA2の回転が停止させられると、第2キャリアCA2にてMG1トルクTgの反力トルクが取れる為、MG1トルクTgを第2リングギヤR2から機械的に出力させて駆動輪16へ伝達することができる。この状態で、ハイブリッド制御部102は、第1回転機MG1及び第2回転機MG2から各々走行用のMG1トルクTg及びMG2トルクTmを出力させる(図3の破線Lm2参照)。両駆動EVモードでは、前進走行時に対して第1回転機MG1及び第2回転機MG2を共に逆回転させて後進走行することも可能である。
HV走行モードのロー状態は、クラッチC1が係合された状態且つブレーキB1が解放された状態で実現される。HV走行モードのロー状態では、クラッチC1が係合されることで、第1遊星歯車機構80の回転要素が一体回転させられ、変速部58は直結状態とされる。その為、エンジン12の回転は等速で第1リングギヤR1から第2キャリアCA2へ伝達される。HV走行モードのハイ状態は、ブレーキB1が係合された状態且つクラッチC1が解放された状態で実現される。HV走行モードのハイ状態では、ブレーキB1が係合されることで、第1サンギヤS1の回転が停止させられ、変速部58はオーバードライブ状態とされる。その為、エンジン12の回転は増速されて第1リングギヤR1から第2キャリアCA2へ伝達される。HV走行モードにおいて、ハイブリッド制御部102は、エンジントルクTeに対する反力トルクとなるMG1トルクTgを第1回転機MG1の発電により出力させると共に、第1回転機MG1の発電電力Wgにより第2回転機MG2からMG2トルクTmを出力させる(図3の実線Lef参照)。HV走行モードでは例えばHV走行モードのロー状態では、前進走行時に対して第2回転機MG2を逆回転させて後進走行することも可能である(図3の実線Ler参照)。HV走行モードでは、バッテリ54からの電力を用いたMG2トルクTmを更に付加して走行することも可能である。HV走行モードでは、例えば車速Vが比較的高く且つ要求駆動トルクTwdemが比較的小さいときには、HV走行モードのハイ状態が成立させられる。
ところで、図4には、エンジントルクTeの脈動を起振源とする例えばガラ音(歯打ち音)等の異音が発生する異音発生領域SAが予め定められている。エンジン動作点OPengが異音発生領域SA内のエンジン動作点OPengとなると異音が発生してしまうことがある。このため、エンジン動作点OPengが異音発生領域SA内のエンジン動作点OPengとなる場合には、前記異音の発生が抑えられるようにエンジン動作点OPengを異音発生領域SAから外れたエンジン動作点OPengとすることが考えられる。しかしながら、異音発生領域SAは、例えば図4に示すように、燃費最適動作ラインLeng上に配置されているので、エンジン動作点OPengを異音発生領域SAから外すとエンジン動作点OPengが燃費最適動作ラインLengから離れてしまうので、燃費が悪化してしまうことがある。そこで、ハイブリッド制御部102は、異音の発生を抑制しつつ燃費が悪化することを抑制するために、例えばエンジン動作点OPengが異音発生領域SA内に入ると予測される場合において、エンジン動作点OPengが異音発生領域SA内に留まる異音発生継続時間TMgを予測して、異音発生継続時間TMgが予め定められた所定時間TMg1以下の場合には、エンジン動作点OPengが燃費最適動作ラインLeng上のエンジン動作点OPengとなるようにエンジン12及び差動部60を制御する一方、異音発生継続時間TMgが所定時間TMg1を上回る場合には、エンジン動作点OPengが燃費最適動作ラインLeng上のエンジン動作点OPengから外れた異音の発生が抑えられるエンジン動作点OPengとなるようにエンジン12及び差動部60を制御する。
具体的には、電子制御装置100は、異音の発生を抑制しつつ燃費が悪化することを抑制するという制御機能を実現する為に、ハイブリッド制御部102にエンジン動作点制御手段すなわちエンジン動作点制御部(制御部)110を備えている。なお、電子制御装置100には、領域予測手段すなわち領域予測部112がさらに備えられている。
エンジン制御部104には、過給圧制御手段すなわち過給圧制御部104aが備えられている。過給圧制御部104aは、過給圧センサ40から検出される過給圧Pchgが目標過給圧Pchgtgtとなるように、電動コンプレッサー19cの回転速度Ncp及びウェイストゲートバルブ30の弁開度を制御する。なお、目標過給圧Pchgtgtは、例えばエンジン回転速度センサ88から検出されるエンジン回転速度Neとアクセル開度センサ96から検出されるアクセル開度θaccとから算出されるようになっている。
領域予測部112は、現在の車両10の走行状態に基づいて例えば数秒後のような近い将来においてエンジン動作点OPengが異音発生領域SA内に入るか否かを予測する。例えば、領域予測部112は、現在のエンジントルクTe及びエンジン回転速度Neの変化量に基づいて数秒後のエンジン動作点OPengを予測し、予測したエンジン動作点OPengが例えば図4に示す異音発生領域SA内に入るか否かに基づいて、近い将来においてエンジン動作点OPengが異音発生領域SA内に入るか否かを予測する。なお、異音発生領域SAは、車両10の走行状態例えば第2回転機MG2から出力されるMG2トルクTmの大きさによって、異音発生領域SAの広さすなわち異音発生領域SAの面積ARが変わるようになっている。例えば、MG2トルクTmの大きさが大きくなるほど異音発生領域SAの面積ARが小さくなるようになっている。又、電子制御装置100には、第2回転機MG2から出力されるMG2トルクTm毎に予め定められた異音発生領域SAが複数記憶されており、領域予測部112では、MG2トルクTmの大きさに応じて図4に示す異音発生領域SAが変更されるようになっている。
エンジン動作点制御部110には、継続時間判定部110aが備えられており、継続時間判定部110aには、予測部110bが備えられている。予測部110bは、領域予測部112で近い将来においてエンジン動作点OPengが異音発生領域SA内に入ると予測されると、異音発生領域SAとエンジン動作点OPengの移動経路、速さとから、エンジン動作点OPengが異音発生領域SA内に留まる異音発生継続時間TMg[sec]を予測する。例えば、予測部110bは、領域予測部112で近い将来においてエンジン動作点OPengが異音発生領域SA内に入ると予測されると、異音発生領域SAの面積AR[m]と、過給圧Pchgの変化速度Vp[kPa/sec]と、第1回転機MG1のMG1トルクTgすなわち反力トルクの変化速度Vg[Nm/sec]等と、を変数として有する予め定められた式から、異音発生継続時間TMgを算出する。例えば、上記式の異音発生領域SAの面積ARは、領域予測部112で近い将来においてエンジン動作点OPengが異音発生領域SA内に入ると予測されたときの第2回転機MG2から出力されるMG2トルクTmに対応する異音発生領域SAの面積である。又、過給圧Pchgの変化速度Vp[kPa/sec]とは、単位時間当たりに変化する過給圧Pchgの変化量である。例えば、上記式の過給圧Pchgの変化速度Vpは、領域予測部112で近い将来においてエンジン動作点OPengが異音発生領域SA内に入ると予測されたときの過給圧センサ40から検出される過給圧Pchg_nと、過給圧Pchg_nが検出される例えば1つ前の過給圧センサ40から検出された過給圧Pchg_n−1とから求められるようになっている。又、MG1トルクTgの変化速度Vg[Nm/sec]とは、単位時間当たりに変化するMG1トルクTgの変化量である。例えば、上記式のMG1トルクTgの変化速度Vgは、領域予測部112で近い将来においてエンジン動作点OPengが異音発生領域SA内に入ると予測されたときに電子制御装置100からインバータ52に出力される回転機制御指令信号Smg_nと、インバータ52に出力された回転機制御指令信号Smg_nの例えば1つ前の回転機制御指令信号Smg_n−1とから求めることができる。
なお、予測部110bは、図7に示すように、異音発生領域SAの面積ARすなわち異音発生領域SAの広さに基づいて異音発生継続時間TMgを予測する。すなわち、予測部110bは、異音発生領域SAの面積ARが大きくなるほど異音発生継続時間TMgが長くなり、異音発生領域SAの面積ARが小さくなるほど短くなるように異音発生継続時間TMgを予測する。又、予測部110bは、図8に示すように、過給圧Pchgの変化速度Vpに基づいて異音発生継続時間TMgを予測する。すなわち、予測部110bは、過給圧Pchgの変化速度Vpが高くなるほど異音発生継続時間TMgが短くなり、過給圧Pchgの変化速度Vpが低くなるほど長くなるように異音発生継続時間TMgを予測する。又、予測部110bは、図9に示すように、第1回転機MG1から出力されるMG1トルクTgの大きさすなわち反力トルクの大きさに基づいて異音発生継続時間TMgを予測する。例えば、予測部110bは、MG1トルクTgの大きさが大きくなるほど長く異音発生継続時間TMgを予測し、MG1トルクTgの大きさが小さくなるほど短く異音発生継続時間TMgを予測する。
継続時間判定部110aは、予測部110bで異音発生継続時間TMgが予測されると、予測部110bで予測された異音発生継続時間TMgが予め定められた所定時間TMg1を上回るか否かを判定する。なお、所定時間TMg1[sec]は、例えば車両10から発生する異音が運転者にとって異音が発生したと感じ難い程度の比較的短い時間である。
エンジン動作点制御部110は、領域予測部112で近い将来においてエンジン動作点OPengが異音発生領域SA内に入ると予測されないと、エンジン動作点OPengが要求エンジンパワーPedemを実現する燃費最適動作ラインLeng上の最適エンジン動作点OPengfとなるように、エンジン12及び差動部60を制御する。
又、エンジン動作点制御部110は、予め定められた第1条件CD1が成立すると、エンジン動作点OPengが燃費最適動作ラインLeng上のエンジン動作点OPengから外れた異音の発生が抑えられるエンジン動作点OPengとなるように、すなわちエンジン動作点OPengが燃費最適動作ラインLeng上のエンジン動作点OPengから外れた異音発生領域SA外のエンジン動作点OPengとなるように、エンジン12及び差動部60を制御する。なお、第1条件CD1は、領域予測部112で近い将来においてエンジン動作点OPengが異音発生領域SA内に入ると予測され、且つ、継続時間判定部110aで異音発生継続時間TMgが所定時間TMg1を上回ると判定されることで、成立するようになっている。例えば、エンジン動作点制御部110は、第1条件CD1が成立すると、図4に示すように、エンジン動作点OPengC1が異音発生領域SA外であり且つ等エンジントルクラインLto上の予め定められたエンジン動作点OPengC2となるように、エンジン12及び差動部60を制御する。すなわち、エンジン動作点制御部110は、第1条件CD1が成立すると、図4に示すように、エンジン動作点OPengC1のエンジントルクTeからエンジントルクTeが変化しないように過給機SCの過給圧Pchgを制御しつつ、エンジン回転速度Neがエンジン動作点OPengC2のエンジン回転速度Neに上昇するように差動部60の変速比γを制御する。なお、エンジン回転速度Neは、要求エンジンパワーPedemを実現するように上昇させられる。又、エンジン動作点OPengC1は、領域予測部112で近い将来においてエンジン動作点OPengが異音発生領域SAに入ると予測されたときのエンジン動作点OPengである。又、等エンジントルクラインLtoは、領域予測部112で近い将来においてエンジン動作点OPengが異音発生領域SAに入ると予測されたときのエンジン動作点OPengのエンジントルクTeと等しいエンジントルクTeを示す線である。
又、エンジン動作点制御部110は、予め定められた第2条件CD2が成立すると、エンジン動作点OPengが要求エンジンパワーPedemを実現する燃費最適動作ラインLeng上の最適エンジン動作点OPengfとなるように、エンジン12及び差動部60を制御する。なお、第2条件CD2は、領域予測部112で近い将来においてエンジン動作点OPengが異音発生領域SA内に入ると予測され、且つ、継続時間判定部110aで異音発生継続時間TMgが所定時間TMg1を上回らないと判定されることで、成立するようになっている。
図10は、電子制御装置100の制御作動の要部を説明するフローチャートであり、異音の発生を抑制しつつ燃費が悪化することを抑制する為の制御作動を説明するフローチャートである。又、図11は、図10のフローチャートに示す制御作動を実行した場合の一例を示すタイムチャートである。
図10において、先ず、領域予測部112の機能に対応するステップ(以下、ステップを省略する)S10において、近い将来においてエンジン動作点OPengが異音発生領域SA内に入ると予測されるか否かが判定される。S10の判断が肯定される場合、すなわち近い将来においてエンジン動作点OPengが異音発生領域SA内に入ると予測される場合には、継続時間判定部110a及び予測部110bの機能に対応するS20が実行される。S10の判断が否定される場合、すなわち近い将来においてエンジン動作点OPengが異音発生領域SA内に入ると予測されてない場合には、エンジン動作点制御部110の機能に対応するS30が実行される。S20では、予測された異音発生継続時間TMgが所定時間TMg1を上回っているか否かが判定される。
S20の判断が肯定される場合(図11のt2時点)、すなわち異音発生継続時間TMgが所定時間TMg1を上回り(TMg>TMg1)第1条件CD1が成立する場合には、エンジン動作点制御部110の機能に対応するS40が実行される。S20の判断が否定される場合、すなわち異音発生継続時間TMgが所定時間TMg1以下(TMg≦TMg1)であり第2条件CD2が成立する場合には、S30が実行される。S30では、エンジン動作点OPengが要求エンジンパワーPedemを実現する燃費最適動作ラインLeng上の最適エンジン動作点OPengfとなるようにエンジン12及び差動部60が制御される。S40では、エンジン動作点OPengが燃費最適動作ラインLeng上のエンジン動作点OPengから外れた異音の発生が抑えられるエンジン動作点OPengとなるようにエンジン12及び差動部60が制御される。
なお、図11のタイムチャートに示すt1時点は、アクセルペダルが踏み込まれた時点を示している。図11のタイムチャートでは、アクセルペダルが踏み込まれると、エンジン動作点OPengが燃費最適動作ラインLeng上の最適エンジン動作点OPengfとなるようにエンジン回転速度Neを上昇させる。そして、t2時点において、領域予測部112でエンジン動作点OPengが異音発生領域SA内に入ると予測され、且つ、継続時間判定部110aでエンジン動作点OPengが異音発生領域SA内に留まる異音発生継続時間TMgが所定時間TMg1を上回ると判定されると、エンジントルクTeを上げず、エンジン動作点OPengが燃費最適動作ラインLeng上のエンジン動作点OPengから外れた異音の発生が抑えられるエンジン動作点OPengとなるようにエンジン回転速度Neを上昇させる。
上述のように、本実施例によれば、エンジン動作点OPengが燃費最適動作ラインLeng上のエンジン動作点OPengとなるようにエンジン12及び差動部60を制御するに当たり、エンジン動作点OPengが燃費最適動作ラインLeng上の異音が発生する異音発生領域SA内のエンジン動作点OPengとなる場合には、エンジン動作点OPengが異音発生領域SA内に留まる異音発生継続時間TMgを予測する予測部110bと、予測部110bで予測された異音発生継続時間TMgが予め定められた所定時間TMg1以下の場合には、エンジン動作点OPengが燃費最適動作ラインLeng上のエンジン動作点OPengとなるようにエンジン12及び差動部60を制御する一方、予測部110bで予測された異音発生継続時間TMgが所定時間TMg1を上回る場合には、エンジン動作点OPengが燃費最適動作ラインLeng上のエンジン動作点OPengから外れた異音の発生が抑えられるエンジン動作点OPengとなるようにエンジン12及び差動部60を制御するエンジン動作点制御部110と、を備える。このため、予測部110bで予測された異音発生継続時間TMgが所定時間TMg1以下であり、異音が発生する異音発生継続時間TMgが比較的短く異音発生継続時間TMgが所定時間TMg1を上回る場合に比べて異音の発生を抑制することができると予測される場合には、エンジン動作点制御部110によって、エンジン動作点OPengが燃費最適動作ラインLeng上のエンジン動作点OPengとなるようにエンジン12及び差動部60が制御されるので、異音の発生を抑制しつつ、燃費の悪化を抑制することができる。
また、本実施例によれば、エンジン12は、過給機SCを有しており、予測部110bは、過給機SCによる過給圧Pchgの変化速度Vpに基づいて異音発生継続時間TMgを予測する。このため、エンジン12が過給機SCを有するエンジンである場合において、過給圧Pchgの変化速度Vpに基づいて予測部110bで好適に異音発生継続時間TMgを適切に予測することができる。
また、本実施例によれば、過給機SCは、電動コンプレッサー19cと、電動コンプレッサー19cを回転駆動する電動モータ19mと、を備え、電動モータ19mによって電動コンプレッサー19cの回転速度Ncpを制御することにより過給圧Pchgを変更する。このため、特に、過給機SCが電動モータ19mによって電動コンプレッサー19cの回転速度Ncpを制御することにより過給圧Pchgを変更するものである場合において、予測部110bで好適に異音発生継続時間TMgを適切に予測することができる。
また、本実施例によれば、異音発生領域SAは、車両10の走行状態によって異音発生領域SAの広さが変わるものであり、予測部110bは、異音発生領域SAの広さに基づいて異音発生継続時間TMgを予測する。このため、異音発生領域SAの広さに基づいて予測部110bで好適に異音発生継続時間TMgを適切に予測することができる。
次に、本発明の他の実施例を説明する。尚、以下の説明において実施例相互に共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。
本実施例では、前述の実施例1で示した車両10とは別の、図12に示すような車両200を例示する。図12は、本発明が適用される車両200の概略構成を説明する図である。図12において、車両200は、エンジン202と第1回転機MG1と第2回転機MG2と動力伝達装置204と駆動輪206とを備えるハイブリッド車両である。
エンジン202、第1回転機MG1、及び第2回転機MG2は、前述の実施例1で示したエンジン12、第1回転機MG1、及び第2回転機MG2と同様の構成である。エンジン202は、後述する電子制御装置(制御装置)240によって、車両200に備えられたスロットルアクチュエータや燃料噴射装置や点火装置やウェイストゲートバルブや電動モータやエアバイパスバルブ等のエンジン制御装置208が制御されることによりエンジントルクTeが制御される。第1回転機MG1及び第2回転機MG2は、各々、車両200に備えられたインバータ210を介して、車両200に備えられたバッテリ(蓄電装置)212に接続されている。第1回転機MG1及び第2回転機MG2は、各々、電子制御装置240によってインバータ210が制御されることにより、MG1トルクTg及びMG2トルクTmが制御される。
動力伝達装置204は、車体に取り付けられる非回転部材としてのケース214内において共通の軸心上に直列に配設された、電気式無段変速部(無段変速機構)216及び機械式有段変速部218等を備えている。電気式無段変速部216は、直接的に或いは図示しないダンパーなどを介して間接的にエンジン202に連結されている。機械式有段変速部218は、電気式無段変速部216の出力側に連結されている。又、動力伝達装置204は、機械式有段変速部218の出力回転部材である出力軸220に連結された差動歯車装置222、差動歯車装置222に連結された一対の車軸224等を備えている。動力伝達装置204において、エンジン202や第2回転機MG2から出力される動力は、機械式有段変速部218へ伝達され、その機械式有段変速部218から差動歯車装置222等を介して駆動輪206へ伝達される。このように構成された動力伝達装置204は、FR(フロントエンジン・リヤドライブ)方式の車両に好適に用いられる。尚、以下、電気式無段変速部216を無段変速部216、機械式有段変速部218を有段変速部218という。又、無段変速部216や有段変速部218等は上記共通の軸心に対して略対称的に構成されており、図12ではその軸心の下半分が省略されている。上記共通の軸心は、エンジン202のクランク軸、そのクランク軸に連結された連結軸226などの軸心である。
無段変速部216は、エンジン202の動力を第1回転機MG1及び無段変速部216の出力回転部材である中間伝達部材228に機械的に分割する動力分割機構としての差動機構230を備えている。第1回転機MG1は、エンジン202の動力が伝達される回転機である。中間伝達部材228には第2回転機MG2が動力伝達可能に連結されている。中間伝達部材228は、有段変速部218を介して駆動輪206に連結されているので、第2回転機MG2は、駆動輪206に動力伝達可能に連結された回転機である。又、差動機構230は、エンジン202の動力を駆動輪206と第1回転機MG1とに分割して伝達する差動機構である。無段変速部216は、第1回転機MG1の運転状態が制御されることにより差動機構230の差動状態が制御される電気式無段変速機である。すなわち、無段変速部216は、第1回転機MG1の運動状態が制御されることにより変速比γ1(=Ne/Ncd)を変化させることによって、エンジン回転速度Neを調節可能な無段変速機構である。なお、変速比γ1は、エンジン回転速度Neの中間伝達部材228の回転速度Ncdに対する比の値で表される。
差動機構230は、シングルピニオン型の遊星歯車装置にて構成されており、サンギヤS0、キャリアCA0、及びリングギヤR0を備えている。キャリアCA0には連結軸226を介してエンジン202が動力伝達可能に連結され、サンギヤS0には第1回転機MG1が動力伝達可能に連結され、リングギヤR0には第2回転機MG2が動力伝達可能に連結されている。差動機構230において、キャリアCA0は入力要素として機能し、サンギヤS0は反力要素として機能し、リングギヤR0は出力要素として機能する。
有段変速部218は、中間伝達部材228と駆動輪206との間の動力伝達経路の一部を構成する有段変速機としての機械式変速機構、つまり差動機構230と駆動輪206との間の動力伝達経路の一部を構成する自動変速機である。中間伝達部材228は、有段変速部218の入力回転部材としても機能する。有段変速部218は、例えば第1遊星歯車装置232及び第2遊星歯車装置234の複数組の遊星歯車装置と、ワンウェイクラッチF1を含む、クラッチC1、クラッチC2、ブレーキB1、ブレーキB2の複数の係合装置とを備えている、公知の遊星歯車式の自動変速機である。以下、クラッチC1、クラッチC2、ブレーキB1、及びブレーキB2については、特に区別しない場合は単に係合装置CBという。
係合装置CBは、油圧アクチュエータにより押圧される多板式或いは単板式のクラッチやブレーキ、油圧アクチュエータによって引き締められるバンドブレーキなどにより構成される、油圧式の摩擦係合装置である。係合装置CBは、車両200に備えられた油圧制御回路236内のソレノイドバルブSL1−SL4等から各々出力される調圧された係合装置CBの各係合油圧PRcbによりそれぞれのトルク容量である係合トルクTcbが変化させられることで、各々、係合や解放などの状態である作動状態が切り替えられる。
有段変速部218は、第1遊星歯車装置232及び第2遊星歯車装置234の各回転要素が、直接的に或いは係合装置CBやワンウェイクラッチF1を介して間接的に、一部が互いに連結されたり、中間伝達部材228、ケース214、或いは出力軸220に連結されている。第1遊星歯車装置232の各回転要素は、サンギヤS1、キャリアCA1、リングギヤR1であり、第2遊星歯車装置234の各回転要素は、サンギヤS2、キャリアCA2、リングギヤR2である。
有段変速部218は、複数の係合装置の何れかが係合されることによって、変速比γat(=AT入力回転速度Ni_at/AT出力回転速度No_at)が異なる複数のギヤ段のうちの何れかのギヤ段が形成される。本実施例では、有段変速部218にて形成されるギヤ段をATギヤ段と称す。AT入力回転速度Ni_atは、有段変速部218の入力回転速度であって、中間伝達部材228の回転速度Ncdと同値であり、又、MG2回転速度Nmと同値である。AT出力回転速度No_atは、有段変速部218の出力回転速度である出力軸220の回転速度であって、無段変速部216と有段変速部218とを合わせた全体の変速機である複合変速機238の出力回転速度でもある。
有段変速部218は、例えば図13の係合作動表に示すように、複数のATギヤ段として、AT1速ギヤ段(図中の「1st」)−AT4速ギヤ段(図中の「4th」)の4段の前進用のATギヤ段が形成される。AT1速ギヤ段の変速比γatが最も大きく、ハイ側のATギヤ段程、変速比γatが小さくなる。又、後進用のATギヤ段(図中の「Rev」)は、例えばクラッチC1の係合且つブレーキB2の係合によって形成される。つまり、後述するように、後進走行を行う際には、例えばAT1速ギヤ段が形成される。図13の係合作動表は、各ATギヤ段と複数の係合装置の各作動状態との関係をまとめたものである。図13において、「○」は係合、「△」はエンジンブレーキ時や有段変速部218のコーストダウンシフト時に係合、空欄は解放をそれぞれ表している。
有段変速部218は、後述する電子制御装置240によって、ドライバー(すなわち運転者)のアクセル操作や車速V等に応じて形成されるATギヤ段が切り替えられる、すなわち複数のATギヤ段が選択的に形成される。例えば、有段変速部218の変速制御においては、係合装置CBの何れかの掴み替えにより変速が実行される、すなわち係合装置CBの係合と解放との切替えにより変速が実行される、所謂クラッチツゥクラッチ変速が実行される。本実施例では、例えばAT2速ギヤ段からAT1速ギヤ段へのダウンシフトを2→1ダウンシフトと表す。他のアップシフトやダウンシフトについても同様である。
車両200は、更に、ワンウェイクラッチF0を備えている。ワンウェイクラッチF0は、キャリアCA0を回転不能に固定することができるロック機構である。すなわち、ワンウェイクラッチF0は、エンジン202のクランク軸と連結された、キャリアCA0と一体的に回転する連結軸226を、ケース214に対して固定することができるロック機構である。ワンウェイクラッチF0は、相対回転可能な2つの部材のうちの一方の部材が連結軸226に一体的に連結され、他方の部材がケース214に一体的に連結されている。ワンウェイクラッチF0は、エンジン202の運転時の回転方向である正回転方向に対して空転する一方で、エンジン202の運転時とは逆の回転方向に対して自動係合する。従って、ワンウェイクラッチF0の空転時には、エンジン202はケース214に対して相対回転可能な状態とされる。一方で、ワンウェイクラッチF0の係合時には、エンジン202はケース214に対して相対回転不能な状態とされる。すなわち、ワンウェイクラッチF0の係合により、エンジン202はケース214に固定される。このように、ワンウェイクラッチF0は、エンジン202の運転時の回転方向となるキャリアCA0の正回転方向の回転を許容し且つキャリアCA0の負回転方向の回転を阻止する。すなわち、ワンウェイクラッチF0は、エンジン202の正回転方向の回転を許容し且つ負回転方向の回転を阻止することができるロック機構である。
車両200は、更に、エンジン202、第1回転機MG1、及び第2回転機MG2などの制御に関連する車両200の制御装置を含むコントローラとしての電子制御装置240を備えている。電子制御装置240は、前述の実施例1で示した電子制御装置100と同様の構成である。電子制御装置240には、電子制御装置100に供給されると同様の各種信号等が供給される。電子制御装置240からは、電子制御装置100が出力すると同様の各種指令信号が出力される。電子制御装置240は、電子制御装置100が備える、エンジン動作点制御部110、継続時間判定部110a、予測部110b、領域予測部112等の各機能と同等の機能を有している。電子制御装置240は、前述の実施例1で示したような電子制御装置100によって実現されたと同様の、異音の発生を抑制しつつ燃費が悪化することを抑制するという制御機能を実現することができる。
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。
例えば、前述の実施例1において、予測部110bは、領域予測部112で近い将来においてエンジン動作点OPengが異音発生領域SA内に入ると予測されると、異音発生継続時間TMgを予測していた。例えば、予測部110bは、エンジン動作点OPengが異音発生領域SA内に実際に入ると、異音発生継続時間TMgを予測しても良い。すなわち、予測部110bは、エンジン動作点OPengが異音発生領域SA内のエンジン動作点OPengとなる場合に、異音発生継続時間TMgを予測する。なお、エンジン動作点OPengが異音発生領域SA内のエンジン動作点OPengとなる場合とは、前述の実施例1のように近い将来においてエンジン動作点OPengが異音発生領域SA内に入ると予測される場合や、前述したようにエンジン動作点OPengが実際に異音発生領域SA内に入った場合等の意味を含む。
また、前述の実施例1では、図11のタイムチャートに示すようにアクセルペダルが踏み込まれて、第1条件CD1が成立すると、例えば図4に示すように、エンジン動作点OPengC1が燃費最適動作ラインLeng上のエンジン動作点OPengから外れた異音の発生が抑えられるエンジン動作点OPengC2となるようにエンジン12及び差動部60を制御していた。例えば、前述の実施例1では、アクセルペダルが踏み込まれエンジン動作点OPengが例えばエンジン動作点OPengB(図4参照)になった状態から、アクセルペダルを戻してエンジン動作点OPengをエンジン動作点OPengBからエンジン動作点OPengAへ変化させる場合において、第1条件CD1が成立すると、エンジン動作点OPengが燃費最適動作ラインLeng上のエンジン動作点OPengから外れた異音の発生が抑えられるエンジン動作点OPengとなるようにエンジン12及び差動部60を制御しても良い。なお、アクセルペダルを戻してエンジン動作点OPengをエンジン動作点OPengBからエンジン動作点OPengAへ変化させる場合において、第2条件CD2が成立すると、エンジン動作点OPengが燃費最適動作ラインLeng上のエンジン動作点OPengとなるようにエンジン12及び差動部60を制御する。
また、前述の実施例1において、エンジン12は、過給機SCを有していたが、必ずしもエンジン12に過給機SCを有する必要はない。なお、エンジン12に過給機SCを有していない場合には、予測部110bは、例えば、異音発生領域SAの面積ARと、エンジントルクTeの変化速度Vtと、第1回転機MG1のMG1トルクTgすなわち反力トルクの変化速度Vg等と、を変数として有する予め定められた式から、異音発生継続時間TMgを算出する。なお、エンジントルクTeの変化速度Vt[Nm/sec]とは、単位時間当たりに変化するエンジントルクTeの変化量である。例えば、上記式のエンジントルクTeの変化速度Vtは、領域予測部112で近い将来においてエンジン動作点OPengが異音発生領域SA内に入ると予測されたときのスロットル弁開度センサ44及びエンジン回転速度センサ88から検出されるスロットル弁開度θth_n及びエンジン回転速度Ne_nと、スロットル弁開度θth_n及びエンジン回転速度Ne_nが検出される例えば1つ前のスロットル弁開度センサ44及びエンジン回転速度センサ88から検出されたスロットル弁開度θth_n−1及びエンジン回転速度Ne_n−1とから求められるようになっている。
また、前述の実施例1では、異音発生領域SAは、車両10の走行状態例えば第2回転機MG2から出力されるMG2トルクTmの大きさによって異音発生領域SAの広さが変わっていた。例えば、複数のギヤ段が形成される有段変速部218を有する実施例2の車両200では、第2回転機MG2から出力されるMG2トルクTmの大きさが同じであっても、有段変速部218で形成されるギヤ段毎に異音発生領域SAの広さが変わるようになっている。
また、前述の実施例1において、車両10は、車両200のように、変速部58を備えず、エンジン12が差動部60に連結される車両であっても良い。差動部60は、第2遊星歯車機構82の回転要素に連結されたクラッチ又はブレーキの制御により差動作用が制限され得る機構であっても良い。又、第2遊星歯車機構82は、ダブルピニオン型の遊星歯車装置であっても良い。又、第2遊星歯車機構82は、複数の遊星歯車装置が相互に連結されることで4つ以上の回転要素を有する差動機構であっても良い。又、第2遊星歯車機構82は、エンジン12によって回転駆動されるピニオンと、そのピニオンに噛み合う一対のかさ歯車に第1回転機MG1及びドライブギヤ74が各々連結された差動歯車装置であっても良い。又、第2遊星歯車機構82は、2以上の遊星歯車装置がそれらを構成する一部の回転要素で相互に連結された構成において、それらの遊星歯車装置の回転要素にそれぞれエンジン、回転機、駆動輪が動力伝達可能に連結される機構であっても良い。
また、前述の実施例2では、キャリアCA0を回転不能に固定することができるロック機構としてワンウェイクラッチF0を例示したが、この態様に限らない。このロック機構は、例えば連結軸226とケース214とを選択的に連結する、噛合式クラッチ、クラッチやブレーキなどの油圧式摩擦係合装置、乾式の係合装置、電磁式摩擦係合装置、磁粉式クラッチなどの係合装置であっても良い。或いは、車両200は、必ずしもワンウェイクラッチF0を備える必要はない。
また、前述の実施例2では、差動機構230と駆動輪206との間の動力伝達経路の一部を構成する自動変速機として有段変速部218を例示したが、この態様に限らない。この自動変速機は、例えば同期噛合型平行2軸式自動変速機、その同期噛合型平行2軸式自動変速機であって入力軸を2系統備える公知のDCT(Dual Clutch Transmission)、公知のベルト式の無段変速機などの自動変速機であっても良い。
また、前述の実施例において、過給機SCは、過給機18と別体で電動過給機19を備えることに替えて、過給機18のコンプレッサー18cに連結された、コンプレッサー18cの回転速度を制御可能なアクチュエータ例えば電動機を備えていても良い。或いは、過給機SCは、過給機18及び電動過給機19のうちの何れか一方の過給機のみを備えているだけでも良い。
尚、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。
10、200:車両
12、202:エンジン
19c:電動コンプレッサー(コンプレッサー)
19m:電動モータ(コンプレッサー用回転機)
60:差動部(無段変速機構)
100、240:電子制御装置(制御装置)
110:エンジン動作点制御部(制御部)
110a:継続時間判定部
110b:予測部
216:電気式無段変速部(無段変速機構)
Leng:燃費最適動作ライン
Ncp:回転速度
Ne:エンジン回転速度(回転速度)
OPeng:エンジン動作点(動作点)
Pchg:過給圧
SA:異音発生領域
SC:過給機
TMg:異音発生継続時間
TMg1:所定時間
Vp:変化速度

Claims (4)

  1. エンジン及び前記エンジンの回転速度を調節可能な無段変速機構を備えた車両に適用され、前記エンジンの動作点が予め定められた燃費最適動作ライン上の動作点となるように前記エンジン及び前記無段変速機構を制御する車両の制御装置であって、
    前記エンジンの動作点が前記燃費最適動作ライン上の動作点となるように前記エンジン及び前記無段変速機構を制御しているときに前記エンジンの動作点が前記燃費最適動作ライン上の異音が発生する異音発生領域内の動作点となる場合には、前記エンジンの動作点が前記異音発生領域内に留まる異音発生継続時間を予測する予測部と、
    前記予測部で予測された前記異音発生継続時間が予め定められた所定時間以下の場合には、前記エンジンの動作点が前記燃費最適動作ライン上の動作点となるように前記エンジン及び前記無段変速機構を制御する一方、前記予測部で予測された前記異音発生継続時間が前記所定時間を上回る場合には、前記エンジンの動作点が前記燃費最適動作ライン上の動作点から外れた前記異音の発生が抑えられる動作点となるように前記エンジン及び前記無段変速機構を制御する制御部と、
    を備えることを特徴とする車両の制御装置。
  2. 前記エンジンは、過給機を有しており、
    前記予測部は、前記過給機による過給圧の変化速度に基づいて前記異音発生継続時間を予測する
    ことを特徴とする請求項1の車両の制御装置。
  3. 前記過給機は、コンプレッサーと、前記コンプレッサーを回転駆動するコンプレッサー用回転機と、を備え、前記コンプレッサー用回転機によって前記コンプレッサーの回転速度を制御することにより前記過給圧を変更するものである
    ことを特徴とする請求項2の車両の制御装置。
  4. 前記異音発生領域は、前記車両の走行状態によって前記異音発生領域の広さが変わるものであり、
    前記予測部は、前記異音発生領域の広さに基づいて前記異音発生継続時間を予測する
    ことを特徴とする請求項1から3の何れか1の車両の制御装置。
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