JP3898846B2 - ハイブリッド型車両の駆動装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハイブリッド型車両の駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、エンジン、モータ及び発電機モータを備えたハイブリッド型車両において、エンジンとモータとを一つの軸線上に配設するとともに、エンジン及び発電機モータをクラッチによって出力軸から切り離すことができるようにしたものが提供されている。この場合、クラッチを係合させるとパラレル式のハイブリッド型車両として、クラッチを解放するとシリーズ式のハイブリッド型車両として作動する。したがって、例えば、市街地走行においてはクラッチを解放し、高速走行においてはクラッチを係合させるような使い分けをすることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来のハイブリッド型車両においては、エンジンとモータとが一つの軸線上に配設されるので、駆動装置の軸方向寸法が大きくなり、該駆動装置をフロントドライブ・フロントアクスル式のハイブリッド型車両に搭載した場合、ステアリング角度を十分に採ることができず、ハイブリッド型車両の最小回転半径が大きくなってしまう。
【０００４】
そこで、本特許出願人は、エンジンとモータとを異なる軸線上に配設したハイブリッド型車両を提案した（特開平８−１８３３４７号公報参照）。
該ハイブリッド型車両は、エンジン、発電機モータ、駆動モータ、及びプラネタリギヤユニットを備えた駆動装置を有し、前記プラネタリギヤユニットは、少なくとも３個の要素から成り、第１の要素が前記発電機モータと連結され、第２の要素がカウンタドライブギヤと連結され、第３の要素が前記エンジンと連結される。
【０００５】
そして、前記駆動モータの出力軸に出力ギヤが配設され、前記カウンタドライブギヤ及び出力ギヤから出力された回転が、カウンタシャフトに配設されたカウンタドリブンギヤに伝達され、該カンウタドリブンギヤを介してディファレンシャル装置に伝達される。また、該ディファレンシャル装置において、伝達された回転が分配され、左右の駆動軸に伝達される。
【０００６】
ところで、前記ハイブリッド型車両において、エンジンを駆動し、駆動モータを駆動することなくハイブリッド型車両を走行させる場合、前記駆動モータはエンジンの駆動に伴って引きずられて回転させられる。この場合、前記エンジンは、駆動に伴って振動しながら回転するので、振動を吸収するためのフライホイール、ダンパ装置等が配設されていても、エンジンと駆動軸との間に形成された駆動系は微小に振動しながら回転することになる。
【０００７】
ところが、前記駆動モータは、慣性モーメントが大きいので、滑らかに回転しようとする。
したがって、前記駆動系と駆動モータとの間に、微小な振動に対応する分の回転数差が生じるので、駆動系と駆動モータとの連結部分、すなわち、前記出力ギヤとカウンタドリブンギヤとの噛（し）合部分に形成されたバックラッシによって前記駆動装置に振動、騒音等が発生してしまう。なお、該振動、騒音等は、停車中においてエンジンをアイドリングする際にも発生する。
【０００８】
そこで、前記駆動装置に振動、騒音等が発生するのを防止するために、前記フライホイールを大型化したり、ダンパ装置を高性能化したりして、駆動系の慣性モーメントを大きくし、前記微小な振動を低減させることが考えられるが、駆動系の慣性モーメントを大きくする分だけ、駆動装置の寸法及び重量が大きくなるとともにコストが高くなってしまう。
【０００９】
本発明は、前記従来のハイブリッド型車両の問題点を解決して、振動、騒音等が発生するのを防止することができ、寸法及び重量を小さくすることができ、コストを低くすることができるハイブリッド型車両の駆動装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明のハイブリッド型車両の駆動装置においては、電機装置と、駆動輪と、前記電機装置によって発生させられた電機装置トルクを前記駆動輪に伝達するために配設され、第１の連結部材を備えた電機装置トルク伝達系と、エンジンによって発生させられたエンジントルクを前記駆動輪に伝達するために配設され、前記第１の連結部材と連結される第２の連結部材を備えたエンジントルク伝達系と、制御手段とを有する。
【００１１】
そして、該制御手段は、前記第１、第２の連結部材間において歯面の接離及び微動が常時なくなるように設定された設定値より大きいトルクが付勢されるように、前記電機装置トルクの目標値及びエンジントルクの目標値のうちの少なくとも一方を算出する目標値算出手段、並びに該目標値算出手段によって算出された目標値を達成することができるように前記エンジン及び電機装置のうちの少なくとも一方の制御を行う駆動装置制御手段を備える。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本発明の第１の実施の形態におけるハイブリッド型車両の機能ブロック図である。
図において、１１はエンジン、２５は電機装置としての駆動モータ、４１は駆動輪、Ｈ１は前記駆動モータ２５によって発生させられた電機装置トルクとしての駆動モータトルクを前記駆動輪４１に伝達するための電機装置トルク伝達系、２７は該電機装置トルク伝達系Ｈ１に配設された第１の連結要素としての出力ギヤ、Ｈ２は前記エンジン１１によって発生させられたエンジントルクを前記駆動輪４１に伝達するためのエンジントルク伝達系、３２は該エンジントルク伝達系Ｈ２に配設され、前記出力ギヤ２７と連結される第２の連結要素としてのカウンタドリブンギヤ、１００は制御手段、１０１は前記出力ギヤ２７とカウンタドリブンギヤ３２との間において設定値より大きいトルクが付勢されるように、前記駆動モータトルクの目標値及びエンジントルクの目標値のうちの少なくとも一方を算出する目標値算出手段、１０２は該目標値算出手段１０１によって算出された目標値を達成することができるように前記エンジン１１及び駆動モータ２５のうちの少なくとも一方の制御を行う駆動装置制御手段である。
【００１５】
図２は本発明の第１の実施の形態におけるハイブリッド型車両の概念図である。
図において、１１はエンジン（Ｅ／Ｇ）、１２は該エンジン１１を駆動することによって発生させられた回転を出力する出力軸、１３はプラネタリギヤユニット、１４は該プラネタリギヤユニット１３においてトルクが分配された後の回転を出力する出力軸、１５は該出力軸１４に固定されたカウンタドライブギヤ、１６は伝達軸１７を介して前記プラネタリギヤユニット１３と連結された発電機モータ（Ｇ）である。
【００１６】
前記プラネタリギヤユニット１３は、サンギヤＳ、該サンギヤＳと噛合するピニオンＰ、該ピニオンＰと噛合するリングギヤＲ、及び前記ピニオンＰを回転自在に支持するキャリヤＣＲから成る。また、前記サンギヤＳは前記伝達軸１７を介して発電機モータ１６と、リングギヤＲは出力軸１４を介してカウンタドライブギヤ１５と、キャリヤＣＲは出力軸１２を介してエンジン１１と連結される。
【００１７】
そして、前記発電機モータ１６は前記伝達軸１７に固定され、回転自在に配設されたロータ２１、該ロータ２１の周囲に配設されたステータ２２、及び該ステータ２２に巻装されたコイル２３から成る。前記発電機モータ１６は、伝達軸１７を介して入力される回転によって電力を発生させる。前記コイル２３は、蓄電部材としての図示されないバッテリに接続され、該バッテリに電流を供給して蓄電する。
【００１８】
また、２５は前記バッテリに接続され、該バッテリから電流が供給されて回転を発生させる駆動モータ（Ｍ）、２６は該駆動モータ２５の回転を出力する出力軸、２７は該出力軸２６に固定され、駆動モータトルクＴＭを出力する出力ギヤである。前記駆動モータ２５は、前記出力軸２６に固定され、回転自在に配設されたロータ３７、該ロータ３７の周囲に配設されたステータ３８、及び該ステータ３８に巻装されたコイル３９から成る。
【００１９】
そして、前記エンジン１１の回転と同じ方向に駆動輪４１（図１）を回転させるために、カウンタシャフト３１が配設され、該カウンタシャフト３１にカウンタドリブンギヤ３２及びピニオンドライブギヤ３３が固定される。また、前記カウンタドリブンギヤ３２と前記カウンタドライブギヤ１５とが、及びカウンタドリブンギヤ３２と出力ギヤ２７とが噛合させられ、前記カウンタドライブギヤ１５の回転及び出力ギヤ２７の回転が反転されてカウンタドリブンギヤ３２に伝達されるようになっている。さらに、前記ピニオンドライブギヤ３３と噛合させて大リングギヤ３５が配設され、該大リングギヤ３５にディファレンシャル装置３６が固定され、大リングギヤ３５に伝達された回転が前記ディファレンシャル装置３６によって分配され、前記駆動輪４１に伝達される。
【００２０】
なお、前記プラネタリギヤユニット１３、カウンタドライブギヤ１５、駆動モータ２５、ディファレンシャル装置３６等によって駆動装置が構成される。また、前記カウンタドリブンギヤ３２及び出力ギヤ２７によって連結部材が構成される。
次に、前記構成のハイブリッド型車両の動作について説明する。
【００２１】
図３は本発明の第１の実施の形態におけるハイブリッド型車両の制御回路のブロック図、図４は本発明の第１の実施の形態におけるハイブリッド型車両の動作を示すフローチャート、図５は本発明の第１の実施の形態における発電機モータ目標回転数マップを示す図、図６は本発明の第１の実施の形態における駆動モータ目標トルクマップを示す図、図７は本発明の第１の実施の形態におけるスロットル開度マップを示す図である。なお、図５において、横軸にアクセル開度αを、縦軸に発電機モータ目標回転数ＮＧ* を、図６において、横軸に車速Ｖを、縦軸に駆動モータ目標トルクＴＭ* を、図７において、横軸にエンジン回転数ＮＥを、縦軸にスロットル開度θを採ってある。
【００２２】
図３において、１１はエンジン、１６は発電機モータ、２５は駆動モータ、４１は駆動輪、４３は蓄電手段としてのバッテリ、４４は該バッテリ４３のバッテリ残量ＳＯＣを検出する蓄電残量検出手段としてのバッテリ残量検出装置である。なお、前記蓄電手段として、バッテリ４３に代えて、キャパシタ、フライホイール、蓄圧器等を使用することもできる。
【００２３】
また、４６は前記エンジン１１の制御を行うエンジン制御装置、４７は前記発電機モータ１６の制御を行う発電機モータ制御装置、４９は前記駆動モータ２５の制御を行う駆動モータ制御装置、５１はハイブリッド型車両の全体の制御を行うＣＰＵ、５２はアクセル開度αを検出するアクセルセンサ、５３は車速Ｖを検出する車速検出手段としての車速センサ５３である。前記エンジン制御装置４６、発電機モータ制御装置４７及び駆動モータ制御装置４９によって駆動装置制御手段１０２（図１）が構成され、該駆動装置制御手段１００及びＣＰＵ５１によって制御手段１００が構成される。
【００２４】
なお、出力軸１２（図２）と対向させて、エンジン回転数ＮＥを検出する図示されないエンジン回転数センサが配設される。また、発電機モータ１６には、発電機モータ回転数ＮＧを検出する図示されない発電機モータ回転数センサが、駆動モータ２５には、駆動モータ回転数ＮＭを検出する図示されない駆動モータ回転数センサが配設される。そして、前記発電機モータ制御装置４７は、発電機モータ回転数センサによって検出された発電機モータ回転数ＮＧに基づいて発電機モータトルクＴＧを算出し、前記駆動モータ制御装置４９は、駆動モータ回転数センサによって検出された駆動モータ回転数ＮＭに基づいて駆動モータトルクＴＭを算出する。
【００２５】
前記構成のハイブリッド型車両において、前記ＣＰＵ５１は、アクセルセンサ５２によって検出されたアクセル開度α、車速センサ５３によって検出された車速Ｖ、及び前記バッテリ残量検出装置４４によって検出されたバッテリ残量ＳＯＣを読み込み、前記エンジン制御装置４６、発電機モータ制御装置４７及び駆動モータ制御装置４９の制御を行う。
【００２６】
すなわち、ＣＰＵ５１は、エンジン制御装置４６に、エンジン１１を駆動したり、停止させたりするためのオン・オフ信号を送る。また、ＣＰＵ５１は、前記アクセル開度α及び車速Ｖを発電機モータ制御装置４７に送るとともに、図示されないメモリに格納された図５に示される発電機モータ目標回転数マップを参照し、前記アクセル開度α及びバッテリ残量ＳＯＣに対応する発電機モータ目標回転数ＮＧ* を算出し、該発電機モータ目標回転数ＮＧ* を発電機モータ制御装置４７に送る。
【００２７】
また、前記ＣＰＵ５１の目標値算出手段１０１（図１）は、前記アクセル開度α及び車速Ｖを駆動モータ制御装置４９に送るとともに、前記メモリに格納された図６に示される駆動モータ目標トルクマップを参照し、前記アクセル開度α及び車速Ｖに対応する駆動モータトルクＴＭの目標値、すなわち、駆動モータ目標トルクＴＭ* を算出するとともに、図示されないエンジン目標トルクマップを参照し、エンジントルクＴＥの目標値、すなわち、エンジン目標トルクＴＥ* を算出する。
【００２８】
そして、エンジン１１及び発電機モータ１６のいずれも駆動されていない場合、前記ＣＰＵ５１は前記駆動モータ目標トルクＴＭ* を駆動モータ制御装置４９に送る。
一方、エンジン１１及び発電機モータ１６のうちの少なくとも一方が駆動されている場合、エンジントルクＴＥ及び発電機モータトルクＴＧのうちの少なくとも一方がリングギヤトルクＴＲとしてリングギヤＲから出力される。したがって、前記リングギヤトルクＴＲが駆動輪４１に伝達されると、走行フィーリングが低下してしまう。そこで、リングギヤトルクＴＲの分だけ駆動モータトルクＴＭを補正するようにしている。
【００２９】
ところで、エンジントルクＴＥを求めるのは困難であるのに対して、発電機モータトルクＴＧは、発電機モータ回転数ＮＧに基づいて算出することができるので、求めるのが容易である。そこで、ＣＰＵ５１は、前記発電機モータ制御装置４７から送られた発電機モータトルクＴＧ、及びサンギヤＳの歯数に対する出力ギヤ２７の歯数の比、すなわち、発電機モータ１６と駆動モータ２５との間のギヤ比γ１に基づいて、駆動モータトルクＴＭの補正量δＴＭを算出し、該補正量δＴＭを前記駆動モータ目標トルクＴＭ* と共に駆動モータ制御装置４９に送る。
【００３０】
この場合、前記補正量δＴＭは次のように算出される。
すなわち、発電機モータ１６のイナーシャをＩｎＧとし、発電機モータ１６の角加速度（回転変化率）をαＧとしたとき、サンギヤＳに加わるサンギヤトルクＴＳは、
ＴＳ＝ＴＧ＋ＩｎＧ・αＧ
になる。なお、前記角加速度αＧは極めて小さいので、
ＴＳ＝ＴＧ
と近似することができる。そして、前記プラネタリギヤユニット１３におけるリングギヤＲの歯数がサンギヤＳの歯数の２倍であるとすると、リングギヤトルクＴＲはサンギヤトルクＴＳの２倍になる。
【００３１】
また、カウンタギヤ比、すなわち、カウンタドリブンギヤ３２の歯数に対する出力ギヤ２７の歯数の比をｉとすると、補正量δＴＭは、
δＴＭ＝２・ＴＳ・ｉ
＝２・ＴＧ・ｉ
になる。なお、前記ギヤ比γ１は、
γ１＝２・ｉ
であるので、補正量δＴＭは、
δＴＭ＝γ１・ＴＧ
になる。
【００３２】
次に、前記駆動モータ制御装置４９の図示されない駆動モータトルク算出手段は、駆動モータトルク算出処理を行い、検出された駆動モータ回転数ＮＭに基づいて駆動モータトルクＴＭを算出する。
そして、前記エンジン制御装置４６の図示されないスロットル開度算出手段は、スロットル開度算出処理を行い、前記メモリに格納された第１のスロットル開度マップを参照し、検出されたエンジン回転数ＮＥに対応するスロットル開度θを算出する。
【００３３】
続いて、駆動モータ制御装置４９の図示されない駆動モータトルク補正手段は、駆動モータトルク補正処理を行い、ＣＰＵ５１から送られた前記駆動モータ目標トルクＴＭ* 及び補正量δＴＭに基づいて、駆動モータ目標トルクＴＭ* を次の式のように補正する。
ＲＴＭ* ＝ＴＭ* −δＴＭ
なお、ＲＴＭ* は、駆動モータトルクＴＭの最終的な目標値としての、補正後の駆動モータ目標トルクである。
【００３４】
ところで、前記ハイブリッド型車両において、エンジン１１及び発電機モータ１６の少なくとも一方を駆動し、駆動モータ２５を所定の駆動モータトルクＴＭ以下（０も含む。）で駆動してハイブリッド型車両を走行させる場合、前記駆動モータ２５はエンジン１１及び発電機モータ１６の少なくとも一方の駆動に伴って引きずられて回転させられる。この場合、前記エンジン１１は、駆動に伴って振動しながら回転するので、振動を吸収するための図示されないフライホイール、ダンパ装置等が配設されていても、エンジン１１と駆動輪４１との間に形成された駆動系は微小に振動しながら回転することになる。
【００３５】
ところが、前記駆動モータ２５は、慣性モーメントが大きいので、滑らかに回転しようとする。
したがって、前記駆動系と駆動モータ２５との間に、微小な振動に対応する分の回転数差が生じるので、出力ギヤ２７とカウンタドリブンギヤ３２との噛合部分に形成されたバックラッシによって、出力ギヤ２７の歯面とカウンタドリブンギヤ３２の歯面とが繰り返し接離したり、微動したりし、前記駆動装置に振動、騒音等が発生してしまう。なお、該振動、騒音等は、停車中においてエンジン１１をアイドリングする際にも発生する。
【００３６】
そこで、駆動モータ制御装置４９は、補正後の駆動モータ目標トルクＲＴＭ* の絶対値が設定値β（例えば、１０〔Ｎｍ〕）より大きいかどうかを判断する。そして、絶対値が設定値βより大きい場合は、出力ギヤ２７及びカウンタドリブンギヤ３２の一方が他方を十分なトルクで付勢することになるので、前記出力ギヤ２７とカウンタドリブンギヤ３２との噛合部分において出力ギヤ２７の歯面とカウンタドリブンギヤ３２の歯面とが繰り返し接離したり、微動したりすることがなくなる。したがって、補正後の駆動モータ目標トルクＲＴＭ* を駆動モータトルク指令値として出力しても、前記駆動装置に振動、騒音等が発生するのを防止することができる。
【００３７】
これに対して、前記絶対値が設定値β以下である場合、前記補正後の駆動モータ目標トルクＲＴＭ* を駆動モータトルク指令値として出力すると、出力ギヤ２７及びカウンタドリブンギヤ３２の一方が他方を十分なトルクで付勢することができなくなり、前記出力ギヤ２７とカウンタドリブンギヤ３２との噛合部分において出力ギヤ２７の歯面とカウンタドリブンギヤ３２の歯面とが繰り返し接離したり、微動したりしてしまう。
【００３８】
そこで、駆動モータ制御装置４９の図示されない第１の指令値算出手段は、前記補正後の駆動モータ目標トルクＲＴＭ* より大きい指令値としての駆動モータトルク指令値を算出して出力する。本実施の形態において、該駆動モータトルク指令値は、所定の正の値、例えば、前記設定値βと等しい値ρにされる。なお、前記駆動モータトルク指令値を設定値βと異なる値にしたり、負の値にしたりすることもできる。
【００３９】
そして、駆動モータ制御装置４９の図示されないエンジントルク補正手段は、駆動モータトルク指令値が値ρにされることによって、駆動輪４１に伝達される駆動トルクが変化してしまうことがないように、エンジン目標トルクＴＥ* を次の式のように補正する。
ＲＴＥ* ＝ＴＥ* −δＴＥ
なお、ＲＴＥ* は補正後のエンジン目標トルク、δＴＥはエンジン目標トルクＴＥ* の補正量である。
【００４０】
また、出力ギヤ２７の歯数に対するピニオンＰの歯数の比、すなわち、駆動モータ２５とエンジン１１との間のギヤ比をγ２とし、値ρと補正後の駆動モータ目標トルクＲＴＭ* との差をΔＴＭ* とすると、前記補正量δＴＥは、
δＴＥ＝ΔＴＭ* ・γ２
となる。
【００４１】
そして、エンジン制御装置４６の図示されない第２の指令値算出手段は、補正後のエンジン目標トルクＲＴＥ* をエンジントルク指令値として出力する。
このように、駆動モータトルク指令値が大きくされる分だけ、エンジントルクＴＥが補正されるので、走行フィーリングが低下するのを防止することができる。
【００４２】
続いて、前記駆動モータ制御装置４９の図示されない駆動モータ制御手段は、算出された駆動モータトルクＴＭと出力された駆動モータトルク指令値との偏差ΔＴＭを算出して、該偏差ΔＴＭが０になるように、駆動モータ２５に供給される電流をフィードバック制御する。
また、前記発電機モータ制御装置４７の図示されない発電機モータ制御手段は、検出された発電機モータ回転数ＮＧと前記ＣＰＵ５１から送られた発電機モータ目標回転数ＮＧ* との偏差ΔＮＧを算出して、該偏差ΔＮＧが０になるように、発電機モータ１６に供給される電流をフィードバック制御する。
【００４３】
そして、前記エンジン制御装置４６の図示されないエンジン制御手段は、前記メモリに格納された図示されない第２のスロットル開度マップを参照し、出力されたエンジントルク指令値に対応するスロットル開度θを算出し、該スロットル開度θでエンジン１１を駆動する。
なお、本実施の形態においては、図７の第１のスロットル開度マップに示されるように、スロットル開度θは、エンジン１１を効率よく駆動するために高く設定される。したがって、出力ギヤ２７及びカウンタドリブンギヤ３２の一方が他方を十分なトルクで付勢することができるように、駆動モータトルクＴＭを高くし、エンジントルクＴＥを低くするのが好ましい。そこで、前記値ρを正の値にしている。
【００４４】
このように、補正後の駆動モータ目標トルクＲＴＭ* より大きい駆動モータトルク指令値を出力することによって、出力ギヤ２７及びカウンタドリブンギヤ３２の一方が他方を十分なトルクで付勢することができるようになるので、前記出力ギヤ２７とカウンタドリブンギヤ３２との噛合部分において出力ギヤ２７の歯面とカウンタドリブンギヤ３２の歯面とが繰り返し接離したり、微動したりすることがなくなる。したがって、前記駆動装置に振動、騒音等が発生するのを防止することができる。
【００４５】
また、フライホイールを大型化したり、ダンパ装置を高性能化したりして、駆動系の慣性モーメントを大きくする必要がないので、駆動装置の寸法及び重量を小さくすることができるだけでなくコストを低くすることができる。
なお、エンジン１１が低回転域で駆動されているときに大きな振動、騒音等が発生するので、例えば、エンジン回転数ＮＥが１５００〔ｒｐｍ〕以下になったときに、補正後の駆動モータ目標トルクＲＴＭ* より大きい駆動モータトルク指令値を出力することもできる。
【００４６】
本実施の形態においては、第１の連結要素として出力ギヤ２７が、第２の連結要素としてカウンタドリブンギヤ３２が使用されるが、出力ギヤ２７及びカウンタドリブンギヤ３２に代えて、チェーン、スプライン等を使用することもできる。
次に、フローチャートについて説明する。
ステップＳ１ アクセル開度α、車速Ｖ及びバッテリ残量ＳＯＣを読み込む。
ステップＳ２ 駆動モータトルク算出処理を行う。
ステップＳ３ スロットル開度算出処理を行う。
ステップＳ４ 駆動モータトルク補正処理を行う。
ステップＳ５ 補正後の駆動モータ目標トルクＲＴＭ* の絶対値が設定値βより大きいかどうかを判断する。補正後の駆動モータ目標トルクＲＴＭ* の絶対値が設定値βより大きい場合はリターンし、補正後の駆動モータ目標トルクＲＴＭ* の絶対値が設定値β以下である場合はステップＳ６に進む。
ステップＳ６ 駆動モータ目標トルクＴＭ* に設定値βをセットするとともに、エンジン目標トルクＴＥ* を補正量δＴＥだけ減算する。
【００４７】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
図８は本発明の第２の実施の形態におけるハイブリッド型車両の動作を示すフローチャートである。
この場合、駆動モータ制御装置４９（図３）の図示されない駆動モータトルク補正手段は、駆動モータトルク補正処理を行い、ＣＰＵ５１から送られた駆動モータ目標トルクＴＭ* 及び補正量δＴＭに基づいて、駆動モータ目標トルクＴＭ* を次の式のように補正する。
【００４８】
ＲＴＭ* ＝ＴＭ* −δＴＭ
なお、ＲＴＭ* は補正後の駆動モータ目標トルクである。
続いて、エンジン制御装置４６は、出力ギヤ２７（図２）及びカウンタドリブンギヤ３２の一方が他方を十分なトルクで付勢することができるように、エンジン目標トルクＴＥ* の禁止領域を設定する。
【００４９】
本実施の形態において、電機装置としての駆動モータ２５とエンジン１１との間のギヤ比をγ２としたとき、エンジン目標トルクＴＥ* の禁止領域は、
（ＲＴＭ* −η）・γ２＜ＴＥ* ＜（ＲＴＭ* ＋η）・γ２
になる。なお、ηはあらかじめ設定された正の値であり、本実施の形態においては、１０〔Ｎｍ〕とする。
【００５０】
そして、前記エンジン制御装置４６の図示されないエンジントルク算出手段は、発電機モータ制御装置４７によって算出された発電機モータトルクＴＧに基づいてエンジントルクＴＥを算出する。この場合、エンジントルクＴＥは、サンギヤＳの歯数に対するリングギヤＲの歯数の比、すなわち、発電機モータ１６とエンジン１１との間のギヤ比をγ３としたとき、
ＴＥ＝ＴＧ・γ３
で表すことができる。そして、前記エンジン制御装置４６の図示されないエンジン制御手段は、図示されないメモリに格納された第２のスロットル開度マップを参照し、エンジン目標トルクＴＥ* が禁止領域に入らないように、スロットル開度θを選択し、出力する。
【００５１】
なお、第２のスロットル開度マップにおいては、エンジン目標トルクＴＥ* が禁止領域に入らないようにスロットル開度が選択されると、駆動モータトルクＴＭが設定値より大きくなるように設定されている。
したがって、出力ギヤ２７及びカウンタドリブンギヤ３２の一方が他方を十分なトルクで付勢することができるようになるので、前記出力ギヤ２７とカウンタドリブンギヤ３２との噛合部分において出力ギヤ２７の歯面とカウンタドリブンギヤ３２の歯面とが繰り返し接離したり、微動したりすることがなくなる。その結果、前記駆動装置に振動、騒音等が発生するのを防止することができる。
【００５２】
なお、本実施の形態は、停車中にエンジン１１を駆動して発電機モータ１６によって発電を行う場合にも適用することができる。
この場合、駆動モータ目標トルクＴＭ* が０にされると、エンジン目標トルクＴＥ* の禁止領域は、
−η・γ２＜ＴＥ* ＜η・γ２
になる。そして、実際の駆動モータ２５によって発生させられる電機装置トルクとしての駆動モータトルクＴＭは所定値以上に維持され、エンジン１１によって発生させられるエンジントルクＴＥと前記駆動モータトルクＴＭとの和は０になる。したがって、停車中に発電を行うことができる。
【００５３】
次に、フローチャートについて説明する。
ステップＳ１１ アクセル開度α、車速Ｖ及びバッテリ残量ＳＯＣを読み込む。ステップＳ１２ 駆動モータトルク算出処理を行う。
ステップＳ１３ スロットル開度算出処理を行う。
ステップＳ１４ 駆動モータトルク補正処理を行う。
ステップＳ１５ エンジントルク算出処理を行う。
【００５４】
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。
図９は本発明の第３の実施の形態におけるハイブリッド型車両の概念図である。
図において、１１はエンジン、６２はマニュアル式の変速装置であり、該変速装置６２は、図示されない変速段選択装置、例えば、シフトレバーによって選択された変速段を達成する。また、６３は前記変速装置６２にエンジントルクＴＥを選択的に伝達するためのクラッチ装置である。
【００５５】
該クラッチ装置６３は前記エンジン１１の出力軸（クランクシャフト）６４と前記変速装置６２の第１軸６５の入力軸部との間に配設される。前記エンジン１１の回転はクラッチ装置６３を介して変速装置６２に伝達され、該変速装置６２において変速させられる。
また、該変速装置６２は、互いに平行な第１軸６５及び第２軸６６上に配設された歯数比が異なる複数のギヤセットＧ１〜Ｇ４を有し、該ギヤセットＧ１〜Ｇ４のうちの一つを選択して噛合させることによって、特定のギヤ比を設定することができるようになっている。
【００５６】
そして、前記第２軸６６に出力ギヤ６７が配設され、該出力ギヤ６７から前記変速装置６２において選択された変速段による回転が出力され、大リングギヤ６９を介してディファレンシャル装置６８に伝達される。
また、前記変速装置６２の最も後方の端部には、３個のギヤ７１〜７３が配設され、該ギヤ７１〜７３を介して前記変速装置６２と電機装置としての駆動モータ７４とが連結される。そして、該駆動モータ７４によって電機装置トルクとしての駆動モータトルクＴＭが発生させられ、該駆動モータトルクＴＭを、前記ギヤ７１、７２を介して前記第１軸６５に伝達し、エンジン１１を始動させたり、駆動モータトルクＴＭだけでハイブリッド型車両を走行させたり、駆動モータトルクＴＭ及びエンジントルクＴＥによってハイブリッド型車両を走行させたりすることができる。なお、前記ギヤ７１によって第１の連結要素が、ギヤ７２によって第２の連結要素が構成される。
【００５７】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、ハイブリッド型車両の駆動装置においては、電機装置と、駆動輪と、前記電機装置によって発生させられた電機装置トルクを前記駆動輪に伝達するために配設され、第１の連結部材を備えた電機装置トルク伝達系と、エンジンによって発生させられたエンジントルクを前記駆動輪に伝達するために配設され、前記第１の連結部材と連結される第２の連結部材を備えたエンジントルク伝達系と、制御手段とを有する。
【００５８】
そして、該制御手段は、前記第１、第２の連結部材間において歯面の接離及び微動が常時なくなるように設定された設定値より大きいトルクが付勢されるように、前記電機装置トルクの目標値及びエンジントルクの目標値のうちの少なくとも一方を算出する目標値算出手段、並びに該目標値算出手段によって算出された目標値を達成することができるように前記エンジン及び電機装置のうちの少なくとも一方の制御を行う駆動装置制御手段を備える。
【００５９】
この場合、前記第１、第２の連結部材間において歯面の接離及び微動が常時なくなるように設定された設定値より大きいトルクが付勢されるので、駆動装置に振動、騒音等が発生するのを防止することができる。
また、フライホイールを大型化したり、ダンパ装置を高性能化したりして、駆動系の慣性モーメントを大きくする必要がないので、駆動装置の寸法及び重量を小さくすることができるだけでなくコストを低くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるハイブリッド型車両の機能ブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態におけるハイブリッド型車両の概念図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態におけるハイブリッド型車両の制御回路のブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態におけるハイブリッド型車両の動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第１の実施の形態における発電機モータ目標回転数マップを示す図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態における駆動モータ目標トルクマップを示す図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態におけるスロットル開度マップを示す図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態におけるハイブリッド型車両の動作を示すフローチャートである。
【図９】本発明の第３の実施の形態におけるハイブリッド型車両の概念図である。
【符号の説明】
１１ エンジン
２５、７４ 駆動モータ
２７ 出力ギヤ
３２ カウンタドリブンギヤ
４１ 駆動輪
４９ 駆動モータ制御装置
７１、７２ ギヤ
１０１ 目標値算出手段
１０２ 駆動装置制御手段
Ｈ１ 電機装置トルク伝達系
Ｈ２ エンジントルク伝達系
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハイブリッド型車両の駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、エンジン、モータ及び発電機モータを備えたハイブリッド型車両において、エンジンとモータとを一つの軸線上に配設するとともに、エンジン及び発電機モータをクラッチによって出力軸から切り離すことができるようにしたものが提供されている。この場合、クラッチを係合させるとパラレル式のハイブリッド型車両として、クラッチを解放するとシリーズ式のハイブリッド型車両として作動する。したがって、例えば、市街地走行においてはクラッチを解放し、高速走行においてはクラッチを係合させるような使い分けをすることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来のハイブリッド型車両においては、エンジンとモータとが一つの軸線上に配設されるので、駆動装置の軸方向寸法が大きくなり、該駆動装置をフロントドライブ・フロントアクスル式のハイブリッド型車両に搭載した場合、ステアリング角度を十分に採ることができず、ハイブリッド型車両の最小回転半径が大きくなってしまう。
【０００４】
そこで、本特許出願人は、エンジンとモータとを異なる軸線上に配設したハイブリッド型車両を提案した（特開平８−１８３３４７号公報参照）。
該ハイブリッド型車両は、エンジン、発電機モータ、駆動モータ、及びプラネタリギヤユニットを備えた駆動装置を有し、前記プラネタリギヤユニットは、少なくとも３個の要素から成り、第１の要素が前記発電機モータと連結され、第２の要素がカウンタドライブギヤと連結され、第３の要素が前記エンジンと連結される。
【０００５】
そして、前記駆動モータの出力軸に出力ギヤが配設され、前記カウンタドライブギヤ及び出力ギヤから出力された回転が、カウンタシャフトに配設されたカウンタドリブンギヤに伝達され、該カンウタドリブンギヤを介してディファレンシャル装置に伝達される。また、該ディファレンシャル装置において、伝達された回転が分配され、左右の駆動軸に伝達される。
【０００６】
ところで、前記ハイブリッド型車両において、エンジンを駆動し、駆動モータを駆動することなくハイブリッド型車両を走行させる場合、前記駆動モータはエンジンの駆動に伴って引きずられて回転させられる。この場合、前記エンジンは、駆動に伴って振動しながら回転するので、振動を吸収するためのフライホイール、ダンパ装置等が配設されていても、エンジンと駆動軸との間に形成された駆動系は微小に振動しながら回転することになる。
【０００７】
ところが、前記駆動モータは、慣性モーメントが大きいので、滑らかに回転しようとする。
したがって、前記駆動系と駆動モータとの間に、微小な振動に対応する分の回転数差が生じるので、駆動系と駆動モータとの連結部分、すなわち、前記出力ギヤとカウンタドリブンギヤとの噛（し）合部分に形成されたバックラッシによって前記駆動装置に振動、騒音等が発生してしまう。なお、該振動、騒音等は、停車中においてエンジンをアイドリングする際にも発生する。
【０００８】
そこで、前記駆動装置に振動、騒音等が発生するのを防止するために、前記フライホイールを大型化したり、ダンパ装置を高性能化したりして、駆動系の慣性モーメントを大きくし、前記微小な振動を低減させることが考えられるが、駆動系の慣性モーメントを大きくする分だけ、駆動装置の寸法及び重量が大きくなるとともにコストが高くなってしまう。
【０００９】
本発明は、前記従来のハイブリッド型車両の問題点を解決して、振動、騒音等が発生するのを防止することができ、寸法及び重量を小さくすることができ、コストを低くすることができるハイブリッド型車両の駆動装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明のハイブリッド型車両の駆動装置においては、電機装置と、駆動輪と、前記電機装置によって発生させられた電機装置トルクを前記駆動輪に伝達するために配設され、第１の連結部材を備えた電機装置トルク伝達系と、エンジンによって発生させられたエンジントルクを前記駆動輪に伝達するために配設され、前記第１の連結部材と連結される第２の連結部材を備えたエンジントルク伝達系と、制御手段とを有する。
【００１１】
そして、該制御手段は、前記第１、第２の連結部材間において歯面の接離及び微動が常時なくなるように設定された設定値より大きいトルクが付勢されるように、前記電機装置トルクの目標値及びエンジントルクの目標値のうちの少なくとも一方を算出する目標値算出手段、並びに該目標値算出手段によって算出された目標値を達成することができるように前記エンジン及び電機装置のうちの少なくとも一方の制御を行う駆動装置制御手段を備える。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本発明の第１の実施の形態におけるハイブリッド型車両の機能ブロック図である。
図において、１１はエンジン、２５は電機装置としての駆動モータ、４１は駆動輪、Ｈ１は前記駆動モータ２５によって発生させられた電機装置トルクとしての駆動モータトルクを前記駆動輪４１に伝達するための電機装置トルク伝達系、２７は該電機装置トルク伝達系Ｈ１に配設された第１の連結要素としての出力ギヤ、Ｈ２は前記エンジン１１によって発生させられたエンジントルクを前記駆動輪４１に伝達するためのエンジントルク伝達系、３２は該エンジントルク伝達系Ｈ２に配設され、前記出力ギヤ２７と連結される第２の連結要素としてのカウンタドリブンギヤ、１００は制御手段、１０１は前記出力ギヤ２７とカウンタドリブンギヤ３２との間において設定値より大きいトルクが付勢されるように、前記駆動モータトルクの目標値及びエンジントルクの目標値のうちの少なくとも一方を算出する目標値算出手段、１０２は該目標値算出手段１０１によって算出された目標値を達成することができるように前記エンジン１１及び駆動モータ２５のうちの少なくとも一方の制御を行う駆動装置制御手段である。
【００１５】
図２は本発明の第１の実施の形態におけるハイブリッド型車両の概念図である。
図において、１１はエンジン（Ｅ／Ｇ）、１２は該エンジン１１を駆動することによって発生させられた回転を出力する出力軸、１３はプラネタリギヤユニット、１４は該プラネタリギヤユニット１３においてトルクが分配された後の回転を出力する出力軸、１５は該出力軸１４に固定されたカウンタドライブギヤ、１６は伝達軸１７を介して前記プラネタリギヤユニット１３と連結された発電機モータ（Ｇ）である。
【００１６】
前記プラネタリギヤユニット１３は、サンギヤＳ、該サンギヤＳと噛合するピニオンＰ、該ピニオンＰと噛合するリングギヤＲ、及び前記ピニオンＰを回転自在に支持するキャリヤＣＲから成る。また、前記サンギヤＳは前記伝達軸１７を介して発電機モータ１６と、リングギヤＲは出力軸１４を介してカウンタドライブギヤ１５と、キャリヤＣＲは出力軸１２を介してエンジン１１と連結される。
【００１７】
そして、前記発電機モータ１６は前記伝達軸１７に固定され、回転自在に配設されたロータ２１、該ロータ２１の周囲に配設されたステータ２２、及び該ステータ２２に巻装されたコイル２３から成る。前記発電機モータ１６は、伝達軸１７を介して入力される回転によって電力を発生させる。前記コイル２３は、蓄電部材としての図示されないバッテリに接続され、該バッテリに電流を供給して蓄電する。
【００１８】
また、２５は前記バッテリに接続され、該バッテリから電流が供給されて回転を発生させる駆動モータ（Ｍ）、２６は該駆動モータ２５の回転を出力する出力軸、２７は該出力軸２６に固定され、駆動モータトルクＴＭを出力する出力ギヤである。前記駆動モータ２５は、前記出力軸２６に固定され、回転自在に配設されたロータ３７、該ロータ３７の周囲に配設されたステータ３８、及び該ステータ３８に巻装されたコイル３９から成る。
【００１９】
そして、前記エンジン１１の回転と同じ方向に駆動輪４１（図１）を回転させるために、カウンタシャフト３１が配設され、該カウンタシャフト３１にカウンタドリブンギヤ３２及びピニオンドライブギヤ３３が固定される。また、前記カウンタドリブンギヤ３２と前記カウンタドライブギヤ１５とが、及びカウンタドリブンギヤ３２と出力ギヤ２７とが噛合させられ、前記カウンタドライブギヤ１５の回転及び出力ギヤ２７の回転が反転されてカウンタドリブンギヤ３２に伝達されるようになっている。さらに、前記ピニオンドライブギヤ３３と噛合させて大リングギヤ３５が配設され、該大リングギヤ３５にディファレンシャル装置３６が固定され、大リングギヤ３５に伝達された回転が前記ディファレンシャル装置３６によって分配され、前記駆動輪４１に伝達される。
【００２０】
なお、前記プラネタリギヤユニット１３、カウンタドライブギヤ１５、駆動モータ２５、ディファレンシャル装置３６等によって駆動装置が構成される。また、前記カウンタドリブンギヤ３２及び出力ギヤ２７によって連結部材が構成される。
次に、前記構成のハイブリッド型車両の動作について説明する。
【００２１】
図３は本発明の第１の実施の形態におけるハイブリッド型車両の制御回路のブロック図、図４は本発明の第１の実施の形態におけるハイブリッド型車両の動作を示すフローチャート、図５は本発明の第１の実施の形態における発電機モータ目標回転数マップを示す図、図６は本発明の第１の実施の形態における駆動モータ目標トルクマップを示す図、図７は本発明の第１の実施の形態におけるスロットル開度マップを示す図である。なお、図５において、横軸にアクセル開度αを、縦軸に発電機モータ目標回転数ＮＧ* を、図６において、横軸に車速Ｖを、縦軸に駆動モータ目標トルクＴＭ* を、図７において、横軸にエンジン回転数ＮＥを、縦軸にスロットル開度θを採ってある。
【００２２】
図３において、１１はエンジン、１６は発電機モータ、２５は駆動モータ、４１は駆動輪、４３は蓄電手段としてのバッテリ、４４は該バッテリ４３のバッテリ残量ＳＯＣを検出する蓄電残量検出手段としてのバッテリ残量検出装置である。なお、前記蓄電手段として、バッテリ４３に代えて、キャパシタ、フライホイール、蓄圧器等を使用することもできる。
【００２３】
また、４６は前記エンジン１１の制御を行うエンジン制御装置、４７は前記発電機モータ１６の制御を行う発電機モータ制御装置、４９は前記駆動モータ２５の制御を行う駆動モータ制御装置、５１はハイブリッド型車両の全体の制御を行うＣＰＵ、５２はアクセル開度αを検出するアクセルセンサ、５３は車速Ｖを検出する車速検出手段としての車速センサ５３である。前記エンジン制御装置４６、発電機モータ制御装置４７及び駆動モータ制御装置４９によって駆動装置制御手段１０２（図１）が構成され、該駆動装置制御手段１００及びＣＰＵ５１によって制御手段１００が構成される。
【００２４】
なお、出力軸１２（図２）と対向させて、エンジン回転数ＮＥを検出する図示されないエンジン回転数センサが配設される。また、発電機モータ１６には、発電機モータ回転数ＮＧを検出する図示されない発電機モータ回転数センサが、駆動モータ２５には、駆動モータ回転数ＮＭを検出する図示されない駆動モータ回転数センサが配設される。そして、前記発電機モータ制御装置４７は、発電機モータ回転数センサによって検出された発電機モータ回転数ＮＧに基づいて発電機モータトルクＴＧを算出し、前記駆動モータ制御装置４９は、駆動モータ回転数センサによって検出された駆動モータ回転数ＮＭに基づいて駆動モータトルクＴＭを算出する。
【００２５】
前記構成のハイブリッド型車両において、前記ＣＰＵ５１は、アクセルセンサ５２によって検出されたアクセル開度α、車速センサ５３によって検出された車速Ｖ、及び前記バッテリ残量検出装置４４によって検出されたバッテリ残量ＳＯＣを読み込み、前記エンジン制御装置４６、発電機モータ制御装置４７及び駆動モータ制御装置４９の制御を行う。
【００２６】
すなわち、ＣＰＵ５１は、エンジン制御装置４６に、エンジン１１を駆動したり、停止させたりするためのオン・オフ信号を送る。また、ＣＰＵ５１は、前記アクセル開度α及び車速Ｖを発電機モータ制御装置４７に送るとともに、図示されないメモリに格納された図５に示される発電機モータ目標回転数マップを参照し、前記アクセル開度α及びバッテリ残量ＳＯＣに対応する発電機モータ目標回転数ＮＧ* を算出し、該発電機モータ目標回転数ＮＧ* を発電機モータ制御装置４７に送る。
【００２７】
また、前記ＣＰＵ５１の目標値算出手段１０１（図１）は、前記アクセル開度α及び車速Ｖを駆動モータ制御装置４９に送るとともに、前記メモリに格納された図６に示される駆動モータ目標トルクマップを参照し、前記アクセル開度α及び車速Ｖに対応する駆動モータトルクＴＭの目標値、すなわち、駆動モータ目標トルクＴＭ* を算出するとともに、図示されないエンジン目標トルクマップを参照し、エンジントルクＴＥの目標値、すなわち、エンジン目標トルクＴＥ* を算出する。
【００２８】
そして、エンジン１１及び発電機モータ１６のいずれも駆動されていない場合、前記ＣＰＵ５１は前記駆動モータ目標トルクＴＭ* を駆動モータ制御装置４９に送る。
一方、エンジン１１及び発電機モータ１６のうちの少なくとも一方が駆動されている場合、エンジントルクＴＥ及び発電機モータトルクＴＧのうちの少なくとも一方がリングギヤトルクＴＲとしてリングギヤＲから出力される。したがって、前記リングギヤトルクＴＲが駆動輪４１に伝達されると、走行フィーリングが低下してしまう。そこで、リングギヤトルクＴＲの分だけ駆動モータトルクＴＭを補正するようにしている。
【００２９】
ところで、エンジントルクＴＥを求めるのは困難であるのに対して、発電機モータトルクＴＧは、発電機モータ回転数ＮＧに基づいて算出することができるので、求めるのが容易である。そこで、ＣＰＵ５１は、前記発電機モータ制御装置４７から送られた発電機モータトルクＴＧ、及びサンギヤＳの歯数に対する出力ギヤ２７の歯数の比、すなわち、発電機モータ１６と駆動モータ２５との間のギヤ比γ１に基づいて、駆動モータトルクＴＭの補正量δＴＭを算出し、該補正量δＴＭを前記駆動モータ目標トルクＴＭ* と共に駆動モータ制御装置４９に送る。
【００３０】
この場合、前記補正量δＴＭは次のように算出される。
すなわち、発電機モータ１６のイナーシャをＩｎＧとし、発電機モータ１６の角加速度（回転変化率）をαＧとしたとき、サンギヤＳに加わるサンギヤトルクＴＳは、
ＴＳ＝ＴＧ＋ＩｎＧ・αＧ
になる。なお、前記角加速度αＧは極めて小さいので、
ＴＳ＝ＴＧ
と近似することができる。そして、前記プラネタリギヤユニット１３におけるリングギヤＲの歯数がサンギヤＳの歯数の２倍であるとすると、リングギヤトルクＴＲはサンギヤトルクＴＳの２倍になる。
【００３１】
また、カウンタギヤ比、すなわち、カウンタドリブンギヤ３２の歯数に対する出力ギヤ２７の歯数の比をｉとすると、補正量δＴＭは、
δＴＭ＝２・ＴＳ・ｉ
＝２・ＴＧ・ｉ
になる。なお、前記ギヤ比γ１は、
γ１＝２・ｉ
であるので、補正量δＴＭは、
δＴＭ＝γ１・ＴＧ
になる。
【００３２】
次に、前記駆動モータ制御装置４９の図示されない駆動モータトルク算出手段は、駆動モータトルク算出処理を行い、検出された駆動モータ回転数ＮＭに基づいて駆動モータトルクＴＭを算出する。
そして、前記エンジン制御装置４６の図示されないスロットル開度算出手段は、スロットル開度算出処理を行い、前記メモリに格納された第１のスロットル開度マップを参照し、検出されたエンジン回転数ＮＥに対応するスロットル開度θを算出する。
【００３３】
続いて、駆動モータ制御装置４９の図示されない駆動モータトルク補正手段は、駆動モータトルク補正処理を行い、ＣＰＵ５１から送られた前記駆動モータ目標トルクＴＭ* 及び補正量δＴＭに基づいて、駆動モータ目標トルクＴＭ* を次の式のように補正する。
ＲＴＭ* ＝ＴＭ* −δＴＭ
なお、ＲＴＭ* は、駆動モータトルクＴＭの最終的な目標値としての、補正後の駆動モータ目標トルクである。
【００３４】
ところで、前記ハイブリッド型車両において、エンジン１１及び発電機モータ１６の少なくとも一方を駆動し、駆動モータ２５を所定の駆動モータトルクＴＭ以下（０も含む。）で駆動してハイブリッド型車両を走行させる場合、前記駆動モータ２５はエンジン１１及び発電機モータ１６の少なくとも一方の駆動に伴って引きずられて回転させられる。この場合、前記エンジン１１は、駆動に伴って振動しながら回転するので、振動を吸収するための図示されないフライホイール、ダンパ装置等が配設されていても、エンジン１１と駆動輪４１との間に形成された駆動系は微小に振動しながら回転することになる。
【００３５】
ところが、前記駆動モータ２５は、慣性モーメントが大きいので、滑らかに回転しようとする。
したがって、前記駆動系と駆動モータ２５との間に、微小な振動に対応する分の回転数差が生じるので、出力ギヤ２７とカウンタドリブンギヤ３２との噛合部分に形成されたバックラッシによって、出力ギヤ２７の歯面とカウンタドリブンギヤ３２の歯面とが繰り返し接離したり、微動したりし、前記駆動装置に振動、騒音等が発生してしまう。なお、該振動、騒音等は、停車中においてエンジン１１をアイドリングする際にも発生する。
【００３６】
そこで、駆動モータ制御装置４９は、補正後の駆動モータ目標トルクＲＴＭ* の絶対値が設定値β（例えば、１０〔Ｎｍ〕）より大きいかどうかを判断する。そして、絶対値が設定値βより大きい場合は、出力ギヤ２７及びカウンタドリブンギヤ３２の一方が他方を十分なトルクで付勢することになるので、前記出力ギヤ２７とカウンタドリブンギヤ３２との噛合部分において出力ギヤ２７の歯面とカウンタドリブンギヤ３２の歯面とが繰り返し接離したり、微動したりすることがなくなる。したがって、補正後の駆動モータ目標トルクＲＴＭ* を駆動モータトルク指令値として出力しても、前記駆動装置に振動、騒音等が発生するのを防止することができる。
【００３７】
これに対して、前記絶対値が設定値β以下である場合、前記補正後の駆動モータ目標トルクＲＴＭ* を駆動モータトルク指令値として出力すると、出力ギヤ２７及びカウンタドリブンギヤ３２の一方が他方を十分なトルクで付勢することができなくなり、前記出力ギヤ２７とカウンタドリブンギヤ３２との噛合部分において出力ギヤ２７の歯面とカウンタドリブンギヤ３２の歯面とが繰り返し接離したり、微動したりしてしまう。
【００３８】
そこで、駆動モータ制御装置４９の図示されない第１の指令値算出手段は、前記補正後の駆動モータ目標トルクＲＴＭ* より大きい指令値としての駆動モータトルク指令値を算出して出力する。本実施の形態において、該駆動モータトルク指令値は、所定の正の値、例えば、前記設定値βと等しい値ρにされる。なお、前記駆動モータトルク指令値を設定値βと異なる値にしたり、負の値にしたりすることもできる。
【００３９】
そして、駆動モータ制御装置４９の図示されないエンジントルク補正手段は、駆動モータトルク指令値が値ρにされることによって、駆動輪４１に伝達される駆動トルクが変化してしまうことがないように、エンジン目標トルクＴＥ* を次の式のように補正する。
ＲＴＥ* ＝ＴＥ* −δＴＥ
なお、ＲＴＥ* は補正後のエンジン目標トルク、δＴＥはエンジン目標トルクＴＥ* の補正量である。
【００４０】
また、出力ギヤ２７の歯数に対するピニオンＰの歯数の比、すなわち、駆動モータ２５とエンジン１１との間のギヤ比をγ２とし、値ρと補正後の駆動モータ目標トルクＲＴＭ* との差をΔＴＭ* とすると、前記補正量δＴＥは、
δＴＥ＝ΔＴＭ* ・γ２
となる。
【００４１】
そして、エンジン制御装置４６の図示されない第２の指令値算出手段は、補正後のエンジン目標トルクＲＴＥ* をエンジントルク指令値として出力する。
このように、駆動モータトルク指令値が大きくされる分だけ、エンジントルクＴＥが補正されるので、走行フィーリングが低下するのを防止することができる。
【００４２】
続いて、前記駆動モータ制御装置４９の図示されない駆動モータ制御手段は、算出された駆動モータトルクＴＭと出力された駆動モータトルク指令値との偏差ΔＴＭを算出して、該偏差ΔＴＭが０になるように、駆動モータ２５に供給される電流をフィードバック制御する。
また、前記発電機モータ制御装置４７の図示されない発電機モータ制御手段は、検出された発電機モータ回転数ＮＧと前記ＣＰＵ５１から送られた発電機モータ目標回転数ＮＧ* との偏差ΔＮＧを算出して、該偏差ΔＮＧが０になるように、発電機モータ１６に供給される電流をフィードバック制御する。
【００４３】
そして、前記エンジン制御装置４６の図示されないエンジン制御手段は、前記メモリに格納された図示されない第２のスロットル開度マップを参照し、出力されたエンジントルク指令値に対応するスロットル開度θを算出し、該スロットル開度θでエンジン１１を駆動する。
なお、本実施の形態においては、図７の第１のスロットル開度マップに示されるように、スロットル開度θは、エンジン１１を効率よく駆動するために高く設定される。したがって、出力ギヤ２７及びカウンタドリブンギヤ３２の一方が他方を十分なトルクで付勢することができるように、駆動モータトルクＴＭを高くし、エンジントルクＴＥを低くするのが好ましい。そこで、前記値ρを正の値にしている。
【００４４】
このように、補正後の駆動モータ目標トルクＲＴＭ* より大きい駆動モータトルク指令値を出力することによって、出力ギヤ２７及びカウンタドリブンギヤ３２の一方が他方を十分なトルクで付勢することができるようになるので、前記出力ギヤ２７とカウンタドリブンギヤ３２との噛合部分において出力ギヤ２７の歯面とカウンタドリブンギヤ３２の歯面とが繰り返し接離したり、微動したりすることがなくなる。したがって、前記駆動装置に振動、騒音等が発生するのを防止することができる。
【００４５】
また、フライホイールを大型化したり、ダンパ装置を高性能化したりして、駆動系の慣性モーメントを大きくする必要がないので、駆動装置の寸法及び重量を小さくすることができるだけでなくコストを低くすることができる。
なお、エンジン１１が低回転域で駆動されているときに大きな振動、騒音等が発生するので、例えば、エンジン回転数ＮＥが１５００〔ｒｐｍ〕以下になったときに、補正後の駆動モータ目標トルクＲＴＭ* より大きい駆動モータトルク指令値を出力することもできる。
【００４６】
本実施の形態においては、第１の連結要素として出力ギヤ２７が、第２の連結要素としてカウンタドリブンギヤ３２が使用されるが、出力ギヤ２７及びカウンタドリブンギヤ３２に代えて、チェーン、スプライン等を使用することもできる。
次に、フローチャートについて説明する。
ステップＳ１ アクセル開度α、車速Ｖ及びバッテリ残量ＳＯＣを読み込む。
ステップＳ２ 駆動モータトルク算出処理を行う。
ステップＳ３ スロットル開度算出処理を行う。
ステップＳ４ 駆動モータトルク補正処理を行う。
ステップＳ５ 補正後の駆動モータ目標トルクＲＴＭ* の絶対値が設定値βより大きいかどうかを判断する。補正後の駆動モータ目標トルクＲＴＭ* の絶対値が設定値βより大きい場合はリターンし、補正後の駆動モータ目標トルクＲＴＭ* の絶対値が設定値β以下である場合はステップＳ６に進む。
ステップＳ６ 駆動モータ目標トルクＴＭ* に設定値βをセットするとともに、エンジン目標トルクＴＥ* を補正量δＴＥだけ減算する。
【００４７】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
図８は本発明の第２の実施の形態におけるハイブリッド型車両の動作を示すフローチャートである。
この場合、駆動モータ制御装置４９（図３）の図示されない駆動モータトルク補正手段は、駆動モータトルク補正処理を行い、ＣＰＵ５１から送られた駆動モータ目標トルクＴＭ* 及び補正量δＴＭに基づいて、駆動モータ目標トルクＴＭ* を次の式のように補正する。
【００４８】
ＲＴＭ* ＝ＴＭ* −δＴＭ
なお、ＲＴＭ* は補正後の駆動モータ目標トルクである。
続いて、エンジン制御装置４６は、出力ギヤ２７（図２）及びカウンタドリブンギヤ３２の一方が他方を十分なトルクで付勢することができるように、エンジン目標トルクＴＥ* の禁止領域を設定する。
【００４９】
本実施の形態において、電機装置としての駆動モータ２５とエンジン１１との間のギヤ比をγ２としたとき、エンジン目標トルクＴＥ* の禁止領域は、
（ＲＴＭ* −η）・γ２＜ＴＥ* ＜（ＲＴＭ* ＋η）・γ２
になる。なお、ηはあらかじめ設定された正の値であり、本実施の形態においては、１０〔Ｎｍ〕とする。
【００５０】
そして、前記エンジン制御装置４６の図示されないエンジントルク算出手段は、発電機モータ制御装置４７によって算出された発電機モータトルクＴＧに基づいてエンジントルクＴＥを算出する。この場合、エンジントルクＴＥは、サンギヤＳの歯数に対するリングギヤＲの歯数の比、すなわち、発電機モータ１６とエンジン１１との間のギヤ比をγ３としたとき、
ＴＥ＝ＴＧ・γ３
で表すことができる。そして、前記エンジン制御装置４６の図示されないエンジン制御手段は、図示されないメモリに格納された第２のスロットル開度マップを参照し、エンジン目標トルクＴＥ* が禁止領域に入らないように、スロットル開度θを選択し、出力する。
【００５１】
なお、第２のスロットル開度マップにおいては、エンジン目標トルクＴＥ* が禁止領域に入らないようにスロットル開度が選択されると、駆動モータトルクＴＭが設定値より大きくなるように設定されている。
したがって、出力ギヤ２７及びカウンタドリブンギヤ３２の一方が他方を十分なトルクで付勢することができるようになるので、前記出力ギヤ２７とカウンタドリブンギヤ３２との噛合部分において出力ギヤ２７の歯面とカウンタドリブンギヤ３２の歯面とが繰り返し接離したり、微動したりすることがなくなる。その結果、前記駆動装置に振動、騒音等が発生するのを防止することができる。
【００５２】
なお、本実施の形態は、停車中にエンジン１１を駆動して発電機モータ１６によって発電を行う場合にも適用することができる。
この場合、駆動モータ目標トルクＴＭ* が０にされると、エンジン目標トルクＴＥ* の禁止領域は、
−η・γ２＜ＴＥ* ＜η・γ２
になる。そして、実際の駆動モータ２５によって発生させられる電機装置トルクとしての駆動モータトルクＴＭは所定値以上に維持され、エンジン１１によって発生させられるエンジントルクＴＥと前記駆動モータトルクＴＭとの和は０になる。したがって、停車中に発電を行うことができる。
【００５３】
次に、フローチャートについて説明する。
ステップＳ１１ アクセル開度α、車速Ｖ及びバッテリ残量ＳＯＣを読み込む。ステップＳ１２ 駆動モータトルク算出処理を行う。
ステップＳ１３ スロットル開度算出処理を行う。
ステップＳ１４ 駆動モータトルク補正処理を行う。
ステップＳ１５ エンジントルク算出処理を行う。
【００５４】
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。
図９は本発明の第３の実施の形態におけるハイブリッド型車両の概念図である。
図において、１１はエンジン、６２はマニュアル式の変速装置であり、該変速装置６２は、図示されない変速段選択装置、例えば、シフトレバーによって選択された変速段を達成する。また、６３は前記変速装置６２にエンジントルクＴＥを選択的に伝達するためのクラッチ装置である。
【００５５】
該クラッチ装置６３は前記エンジン１１の出力軸（クランクシャフト）６４と前記変速装置６２の第１軸６５の入力軸部との間に配設される。前記エンジン１１の回転はクラッチ装置６３を介して変速装置６２に伝達され、該変速装置６２において変速させられる。
また、該変速装置６２は、互いに平行な第１軸６５及び第２軸６６上に配設された歯数比が異なる複数のギヤセットＧ１〜Ｇ４を有し、該ギヤセットＧ１〜Ｇ４のうちの一つを選択して噛合させることによって、特定のギヤ比を設定することができるようになっている。
【００５６】
そして、前記第２軸６６に出力ギヤ６７が配設され、該出力ギヤ６７から前記変速装置６２において選択された変速段による回転が出力され、大リングギヤ６９を介してディファレンシャル装置６８に伝達される。
また、前記変速装置６２の最も後方の端部には、３個のギヤ７１〜７３が配設され、該ギヤ７１〜７３を介して前記変速装置６２と電機装置としての駆動モータ７４とが連結される。そして、該駆動モータ７４によって電機装置トルクとしての駆動モータトルクＴＭが発生させられ、該駆動モータトルクＴＭを、前記ギヤ７１、７２を介して前記第１軸６５に伝達し、エンジン１１を始動させたり、駆動モータトルクＴＭだけでハイブリッド型車両を走行させたり、駆動モータトルクＴＭ及びエンジントルクＴＥによってハイブリッド型車両を走行させたりすることができる。なお、前記ギヤ７１によって第１の連結要素が、ギヤ７２によって第２の連結要素が構成される。
【００５７】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、ハイブリッド型車両の駆動装置においては、電機装置と、駆動輪と、前記電機装置によって発生させられた電機装置トルクを前記駆動輪に伝達するために配設され、第１の連結部材を備えた電機装置トルク伝達系と、エンジンによって発生させられたエンジントルクを前記駆動輪に伝達するために配設され、前記第１の連結部材と連結される第２の連結部材を備えたエンジントルク伝達系と、制御手段とを有する。
【００５８】
そして、該制御手段は、前記第１、第２の連結部材間において歯面の接離及び微動が常時なくなるように設定された設定値より大きいトルクが付勢されるように、前記電機装置トルクの目標値及びエンジントルクの目標値のうちの少なくとも一方を算出する目標値算出手段、並びに該目標値算出手段によって算出された目標値を達成することができるように前記エンジン及び電機装置のうちの少なくとも一方の制御を行う駆動装置制御手段を備える。
【００５９】
この場合、前記第１、第２の連結部材間において歯面の接離及び微動が常時なくなるように設定された設定値より大きいトルクが付勢されるので、駆動装置に振動、騒音等が発生するのを防止することができる。
また、フライホイールを大型化したり、ダンパ装置を高性能化したりして、駆動系の慣性モーメントを大きくする必要がないので、駆動装置の寸法及び重量を小さくすることができるだけでなくコストを低くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるハイブリッド型車両の機能ブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態におけるハイブリッド型車両の概念図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態におけるハイブリッド型車両の制御回路のブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態におけるハイブリッド型車両の動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第１の実施の形態における発電機モータ目標回転数マップを示す図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態における駆動モータ目標トルクマップを示す図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態におけるスロットル開度マップを示す図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態におけるハイブリッド型車両の動作を示すフローチャートである。
【図９】本発明の第３の実施の形態におけるハイブリッド型車両の概念図である。
【符号の説明】
１１ エンジン
２５、７４ 駆動モータ
２７ 出力ギヤ
３２ カウンタドリブンギヤ
４１ 駆動輪
４９ 駆動モータ制御装置
７１、７２ ギヤ
１０１ 目標値算出手段
１０２ 駆動装置制御手段
Ｈ１ 電機装置トルク伝達系
Ｈ２ エンジントルク伝達系
Claims (3)
- 電機装置と、駆動輪と、前記電機装置によって発生させられた電機装置トルクを前記駆動輪に伝達するために配設され、第１の連結部材を備えた電機装置トルク伝達系と、エンジンによって発生させられたエンジントルクを前記駆動輪に伝達するために配設され、前記第１の連結部材と連結される第２の連結部材を備えたエンジントルク伝達系と、制御手段とを有するとともに、該制御手段は、前記第１、第２の連結部材間において歯面の接離及び微動が常時なくなるように設定された設定値より大きいトルクが付勢されるように、前記電機装置トルクの目標値及びエンジントルクの目標値のうちの少なくとも一方を算出する目標値算出手段、並びに該目標値算出手段によって算出された目標値を達成することができるように前記エンジン及び電機装置のうちの少なくとも一方の制御を行う駆動装置制御手段を備えることを特徴とするハイブリッド型車両の駆動装置。
- 電機装置と、駆動輪と、前記電機装置によって発生させられた電機装置トルクを前記駆動輪に伝達するために配設され、第１の連結部材を備えた電機装置トルク伝達系と、エンジンによって発生させられたエンジントルクを前記駆動輪に伝達するために配設され、前記第１の連結部材と連結される第２の連結部材を備えたエンジントルク伝達系と、前記電機装置トルクの目標値を算出する目標値算出手段と、該目標値算出手段によって算出された電機装置トルクの目標値の絶対値が設定値以下である場合に、前記第１、第２の連結部材間において歯面の接離及び微動が常時なくなるように前記電機装置トルクの目標値を前記設定値より大きい値に変更し、変更された目標値を達成することができるように電機装置の制御を行う駆動装置制御手段とを有することを特徴とするハイブリッド型車両の駆動装置。
- 前記目標値算出手段は、電機装置トルクの目標値を算出するほかに、エンジントルクの目標値を算出するとともに、前記駆動装置制御手段は、変更された電機装置トルクの指令値に対応させて、エンジントルクの目標値を変更し、変更された目標値を達成することができるようにエンジンの制御を行う請求項２に記載のハイブリッド型車両の駆動装置。
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