JP2024005126A - ハイブリッド車の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジン停止時の歯打ち音が抑制されつつ燃費が向上させられるハイブリッド車の制御装置を提供する。【解決手段】エンジン１２と駆動輪１４との間の動力伝達経路ＰＴにダンパー２６が設けられ、動力伝達経路ＰＴのうちダンパー２６と駆動輪１４との間に第１電動機ＭＧ１が動力伝達可能に接続されたハイブリッド車１０の、電子制御装置９０であって、エンジン１２が停止状態である場合に第１電動機ＭＧ１からダンパー２６にトルクが入力されることで計測されたダンパー２６のヒステリシストルクＴhysが大きい場合には、小さい場合に比較してエンジン走行中においてエンジン１２の停止を禁止する車速Ｖの上限値である停止禁止上限車速値Ｖ_stopを低く設定する。【選択図】図３

Description

本発明は、エンジンと駆動輪との間の動力伝達経路にダンパーが設けられたハイブリッド車の、制御装置に関する。

エンジンと駆動輪との間の動力伝達経路にダンパーが設けられ、動力伝達経路のうちダンパーと駆動輪との間に電動機が動力伝達可能に接続されたハイブリッド車が知られている。例えば、特許文献１に記載されたハイブリッド車がそれである。

特開２０１８－７９８４９号公報

特許文献１に記載されたハイブリッド車では、ダンパーについての入力トルクと捻り角との関係において、捻り角の増加時と減少時との入力トルクの偏差であるヒステリシストルクを計測すること、及び、ヒステリシストルクの特性に基づいて動力性能や振動、騒音等を改善するための所定の制御が実行されること、が開示されているが、所定の制御について具体的にどのような制御が実行されるかまでは開示されていない。

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、エンジン停止時の歯打ち音が抑制されつつ燃費が向上させられるハイブリッド車の制御装置を提供することにある。

本発明の要旨とするところは、エンジンと駆動輪との間の動力伝達経路にダンパーが設けられ且つ前記動力伝達経路のうち前記ダンパーと前記駆動輪との間に電動機が動力伝達可能に接続されたハイブリッド車の、制御装置であって、（ａ）前記ダンパーにおける前記エンジン側の回転部材をロックした状態で、前記電動機から前記ダンパーにトルクを入力して前記ダンパーのヒステリシストルクを計測し、（ｂ）前記ヒステリシストルクが大きい場合には、小さい場合に比較してエンジン走行中において前記エンジンの停止を禁止する車速の上限値である停止禁止上限車速値を低く設定することにある。

本発明のハイブリッド車の制御装置によれば、ヒステリシストルクが大きい場合には、小さい場合に比較してエンジンの停止禁止上限車速値が低く設定される。ヒステリシストルクが大きいほど、エンジン停止時に歯打ち音を発生させる要因となる、ダンパーでの共振が減衰しやすい。このように、ヒステリシストルクが大きいほど、車速が低くなって暗騒音が小さくなっても、エンジン停止時の歯打ち音は暗騒音によってかき消されて運転者を含む乗員に認識されにくくなるので、ヒステリシストルクが大きいのに応じてエンジンを停止できる車速範囲をより低車速域まで広く設定することができるため、エンジン停止時の歯打ち音が抑制されつつ燃費が向上させられる。

本発明が適用されるハイブリッド車の概略構成を説明する図であるとともに、ハイブリッド車における各種制御のための制御機能の要部を説明する図である。 ダンパーのヒステリシス特性の一例と、ヒステリシストルクとエンジンの停止を禁止する車速の上限値である停止禁止上限車速値との関係である。 図１に示す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の一例である。

以下、本発明の実施例について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比及び形状等は必ずしも正確に描かれていない。

図１は、本発明が適用されるハイブリッド車１０の概略構成を説明する図であるとともに、ハイブリッド車１０（以下、単に「車両１０」と記す。）における各種制御のための制御機能の要部を説明する図である。車両１０は、動力源として機能する、エンジン１２、第１電動機ＭＧ１、及び第２電動機ＭＧ２を備えたハイブリッド車である。車両１０は、エンジン１２と駆動輪１４との間の動力伝達経路ＰＴにおいて、エンジン１２側から順に、ダンパー２６、差動機構３０、出力歯車４２、大径歯車４６、噛合式クラッチ４４、小径歯車４８、デフリングギヤ５０、終減速装置２０、及び左右一対の車軸２２が連結され、これらはいずれも周知の構成である。また、車両１０は、油圧制御回路５８、インバータ６０、及び電子制御装置９０を備える。

エンジン１２は、周知の内燃機関である。第１電動機ＭＧ１及び第２電動機ＭＧ２は、例えば発動機としての機能及び発電機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。なお、第１電動機ＭＧ１及び第２電動機ＭＧ２は、発動機としての機能を有していれば、発電機としての機能を有さない回転電気機械であっても良い。

ダンパー２６は、エンジン１２のトルク変動を吸収する装置である。ダンパー２６は、エンジン１２のクランク軸２４に連結された第１回転要素２６ａと、入力軸２８を介して差動機構３０に連結された第２回転要素２６ｂと、を備える。クランク軸２４は、ダンパー２６におけるエンジン１２側の回転部材であり、入力軸２８は、ダンパー２６における第１電動機ＭＧ１側の回転部材である。第１回転要素２６ａと第２回転要素２６ｂとの間には、例えば複数種類のスプリング３２及び摩擦機構３４が介在させられ、ダンパー２６の捻り角φ［rad］の変化に対するダンパー２６に入力される入力トルクＴin［Nm］の変化に対応する剛性値（ばね定数）が段階的に変化させられるとともに、捻り角φの増加時と減少時とで入力トルクＴinについて所定のヒステリシス（履歴現象ともいう）が付与されるようになっている。また、ダンパー２６の外周端部にはトルクリミッタ３６が設けられている。

差動機構３０は、例えばシングルピニオン型の遊星歯車装置で、サンギヤＳ、リングギヤＲ、及びキャリアＣＡに、第１電動機ＭＧ１、入力軸２８、及び出力歯車４２がそれぞれ連結されている。第１電動機ＭＧ１は、動力伝達経路ＰＴのうちダンパー２６と駆動輪１４との間に設けられた差動機構３０に動力伝達可能に接続されている。なお、第１電動機ＭＧ１は、本発明における「電動機」に相当する。

大径歯車４６は、差動機構３０の出力回転部材である出力歯車４２及び第２電動機ＭＧ２の出力回転部材である出力歯車５２にそれぞれ噛み合わされている。大径歯車４６と小径歯車４８との間には、その間の動力伝達を断接可能な噛合式クラッチ４４が設けられている。

パーキングギヤ５４は、小径歯車４８等を介して駆動輪１４に連結され駆動輪１４とともに回転するギヤである。車両１０は、不図示の周知のパーキングブレーキにより、パーキングギヤ５４を回転不能とすることができる。

クランク軸２４は、噛合式ブレーキ３８を介して非回転部材であるハウジング４０に連結され、回転が阻止されるようになっている。噛合式ブレーキ３８は、クランク軸２４に設けられた噛合歯２４ａと、ハウジング４０に設けられた噛合歯４０ａと、噛合歯２４ａ，４０ａに跨がって噛み合い可能なスリーブ３８ａと、を有する。スリーブ３８ａが軸方向へ移動させられることにより、噛合式ブレーキ３８が係合状態（＝接続状態）とされてクランク軸２４がハウジング４０に対して相対回転不能とされ、或いは、噛合式ブレーキ３８が解放状態（＝切断状態）とされてクランク軸２４がハウジング４０に対して相対回転可能とされて回転自在とされる。

油圧制御回路５８は、不図示の機械式オイルポンプや電動オイルポンプから吐出された作動油の油圧を元圧として、噛合式ブレーキ３８や噛合式クラッチ４４の断接を制御する油圧をそれらの油圧アクチュエータにそれぞれ供給する。

インバータ６０は、第１電動機ＭＧ１及び第２電動機ＭＧ２と不図示のバッテリとの間に設けられ、電子制御装置９０によって制御されることにより直流を交流に変換したり交流を直流に変換したりする電源回路である。第１電動機ＭＧ１及び第２電動機ＭＧ２は、電子制御装置９０によってインバータ６０が制御されることにより、第１電動機ＭＧ１の出力トルクであるＭＧ１トルクＴmg1［Nm］及び第２電動機ＭＧ２の出力トルクであるＭＧ２トルクＴmg2［Nm］がそれぞれ制御される。

車両１０は、走行モードとして、例えばエンジン１２を動力源に用いず第１電動機ＭＧ１及び第２電動機ＭＧ２の少なくとも一方を動力源に用いた電動機走行を行う電動機走行モードと、少なくともエンジン１２を動力源に用いたエンジン走行を行うエンジン走行モードと、が選択可能である。エンジン走行モード或いは電動機走行モードでの走行中は、例えば噛合式ブレーキ３８が解放状態とされ、噛合式クラッチ４４が係合状態とされる。車両１０では、電動機走行中にエンジン１２を作動させてエンジン走行に切り替えられたり、エンジン走行中にエンジン１２を停止させて電動機走行に切り替えられたりする、エンジン１２の間欠動作が実行される。

車両１０は、例えば不図示のシフトレバーの操作により「Ｐレンジ（＝駐車レンジ）」、「Ｒレンジ（＝後進走行レンジ）」、「Ｎレンジ（＝ニュートラルレンジ）」、及び「＝Ｄレンジ（前進走行レンジ）」の各シフトレンジを選択することができる。

電子制御装置９０は、車両１０内の各部を制御する制御装置を含むコントローラであって、例えばＣＰＵが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所謂マイクロコンピュータを含んで構成されている。なお、電子制御装置９０は、本発明における「制御装置」に相当する。

電子制御装置９０には、車両１０に備えられた各種センサ等（例えば、車速センサ７０、入力軸回転センサ７２など）による検出値に基づく各種信号等（例えば、車速Ｖ［km/h］、入力軸２８の回転位置を表す捻り角φなど）が、それぞれ入力される。

電子制御装置９０からは、車両１０に備えられた各装置（例えばエンジン１２、インバータ６０、油圧制御回路５８など）に各種指令信号（例えばエンジン１２を制御するためのエンジン制御信号Ｓe、第１電動機ＭＧ１及び第２電動機ＭＧ２を制御するための電動機制御信号Ｓmg、噛合式ブレーキ３８や噛合式クラッチ４４の断接を制御する油圧制御信号Ｓclなど）が、それぞれ出力される。

電子制御装置９０は、特性計測部９２、停止要求判定部９４、車速判定部９６、及び停止制御部９８を機能的に備える。

特性計測部９２は、ダンパー２６のヒステリシス特性を計測できる車両状態であるか否かを判定する。ヒステリシス特性を計測できる車両状態は、好適にはシフトレンジがＰレンジ、エンジン１２が停止状態、且つ車速Ｖが零である場合である。計測タイミングは、車両点検時、所定の走行距離或いは走行時間毎など、種々の態様が可能である。

特性計測部９２は、ヒステリシス特性を計測できる車両状態であると判定すると、ダンパー２６のヒステリシス特性を計測する。

特性計測部９２は、噛合式ブレーキ３８を係合させてクランク軸２４を回転不能にロックし、噛合式クラッチ４４を解放状態にし、且つ第１電動機ＭＧ１を力行制御してダンパー２６にトルク（入力トルクＴin）を加えてレゾルバ等の入力軸回転センサ７２により捻り角φを計測する。なお、クランク軸２４は、本発明における「エンジン側の回転部材」に相当し、捻り角φを計測する際にダンパー２６に入力されるＭＧ１トルクＴmg1［Nm］は、本発明における「電動機からダンパーに入力されるトルク」に相当する。なお、厳密には、第１電動機ＭＧ１とダンパー２６との間には差動機構３０が設けられているため、第１電動機ＭＧ１から出力されるＭＧ１トルクＴmg1とダンパー２６に入力される入力トルクＴinとは差動機構３０の変速比に応じて大きさが異なるが、発明の理解を容易とするため、以下同一として説明する。

図２は、ダンパー２６のヒステリシス特性の一例と、ヒステリシストルクＴhys［Nm］とエンジン１２の停止を禁止する車速Ｖの上限値である停止禁止上限車速値Ｖ_stop［km/h］との関係である。特性計測部９２により、例えば図２（ａ）に示すようなダンパー２６のヒステリシス特性が計測される。ここで、ヒステリシストルクＴhysとは、捻り角φの増加時と減少時との入力トルクＴinの偏差である。

図１に戻り、停止要求判定部９４は、エンジン走行中にエンジン停止の要求があるか否かを判定する。エンジン走行中とは、エンジン走行モードによる走行中である。

停止要求判定部９４によりエンジン走行中にエンジン停止の要求があると判定された場合、車速判定部９６は、車速Ｖが停止禁止上限車速値Ｖ_stop未満であるか否かを判定する。停止禁止上限車速値Ｖ_stopは、エンジン停止時における歯打ち音が許容範囲内となるように、ヒステリシストルクＴhysに応じて、実験的に或いは設計的に予め定められたエンジン１２の停止を禁止する車速Ｖの上限値である。例えば、図２（ｂ）に示すように、停止禁止上限車速値Ｖ_stopは、ヒステリシストルクＴhysが増加するに従って低く設定される。

図１に戻り、車速判定部９６により車速Ｖが停止禁止上限車速値Ｖ_stop未満であると判定された場合、停止制御部９８は、エンジン１２の停止を禁止する。車速判定部９６により車速Ｖが停止禁止上限車速値Ｖ_stop以上であると判定された場合、停止制御部９８は、エンジン１２の停止を許可する。

図３は、図１に示す電子制御装置９０の制御作動の要部を説明するフローチャートの一例である。図３のフローチャートは繰り返し実行される。

まず、特性計測部９２の機能に対応するステップＳ１０（以下、「ステップ」を省略する。）において、シフトレンジがＰレンジ、エンジン１２が停止状態、且つ車速Ｖが零であるか否かが判定される。Ｓ１０の判定が肯定された場合、特性計測部９２の機能に対応するＳ２０及びＳ３０において、それぞれダンパー２６のヒステリシス特性が計測され、ヒステリシストルクＴhysの大きさに応じて停止禁止上限車速値Ｖ_stopが設定される。Ｓ１０の判定が否定された場合及びＳ３０の実行後、停止要求判定部９４の機能に対応するＳ４０において、エンジン走行中にエンジン停止の要求があるか否かが判定される。Ｓ４０の判定が肯定された場合、車速判定部９６の機能に対応するＳ５０において、車速Ｖが停止禁止上限車速値Ｖ_stop未満であるか否かが判定される。Ｓ５０の判定が否定された場合、停止制御部９８の機能に対応するＳ６０において、エンジン１２の停止が許可される。Ｓ５０の判定が肯定された場合、停止制御部９８の機能に対応するＳ７０において、エンジン１２の停止が禁止される。Ｓ４０の判定が否定された場合及びＳ６０，Ｓ７０の実行後、リターンとなる。

本実施例によれば、ヒステリシストルクＴhysが大きい場合には、小さい場合に比較して停止禁止上限車速値Ｖ_stopが低く設定される。ヒステリシストルクＴhysが大きいほど、エンジン停止時に歯打ち音を発生させる要因となる、ダンパー２６での共振が減衰しやすい。このように、ヒステリシストルクＴhysが大きいほど、車速Ｖが低くなって暗騒音が小さくなっても、エンジン停止時の歯打ち音は暗騒音によってかき消されて運転者を含む乗員に認識されにくくなるので、ヒステリシストルクＴhysが大きいのに応じてエンジン１２を停止できる車速範囲をより低車速域まで広く設定することができるため、エンジン停止時の歯打ち音が抑制されつつ燃費が向上させられる。

なお、上述したのはあくまでも本発明の実施例であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において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：ハイブリッド車、１２：エンジン、１４：駆動輪、２４：クランク軸（エンジン側の回転部材）、２６：ダンパー、９０：電子制御装置（制御装置）、ＭＧ１：第１電動機（電動機）、ＰＴ：動力伝達経路、Ｔhys：ヒステリシストルク、Ｖ：車速、Ｖ_stop：停止禁止上限車速値

Claims (1)

1. エンジンと駆動輪との間の動力伝達経路にダンパーが設けられ且つ前記動力伝達経路のうち前記ダンパーと前記駆動輪との間に電動機が動力伝達可能に接続されたハイブリッド車の、制御装置であって、
   前記ダンパーにおける前記エンジン側の回転部材をロックした状態で、前記電動機から前記ダンパーにトルクを入力して前記ダンパーのヒステリシストルクを計測し、
   前記ヒステリシストルクが大きい場合には、小さい場合に比較して、エンジン走行中において前記エンジンの停止を禁止する車速の上限値である停止禁止上限車速値を低く設定する
   ことを特徴とするハイブリッド車の制御装置。

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