JP4358264B2 - ハイブリッド車両 - Google Patents

Description

この発明は、ハイブリッド車両に関し、特に、内燃機関および回転電機を併用して車輪の駆動力を発生させるハイブリッド車両に関する。

近年では、環境に配慮した自動車として、車輪の駆動にモータとエンジンとを併用するハイブリッド自動車が注目されている。ハイブリッド自動車には、遊星歯車機構の差動作用を利用して、内燃機関を最適運転点で駆動させるように遊星歯車機構に接続された電動機またはモータジェネレータで回転速度制御をおこなうものがある。また、このような車両では、駆動力やエンジンブレーキ力の過不足を電動機またはモータジェネレータで補い、さらには減速時にエネルギの回生をおこなうことにより、内燃機関の燃費の向上を図っている。

特開２００５−２３７１１９号公報（特許文献１）は、上記のような構成のハイブリッド車両において、動力分配機構の出力部材の回転速度が所定量以上低下すると、モータジェネレータの回転速度を増加制御して、エンジン側からのイナーシャ（慣性）トルクの発生を抑制し、出力部材に過大なトルクが伝わるのを防止する技術を開示している。
特開２００５−２３７１１９号公報 特開２００５−４２７０１号公報

しかし、たとえば、凹凸が連続的かつ周期的に続くような道路を走行するなどしてドライブシャフトに周期的なトルク変動が与えられると、その変動が動力分配機構を介してエンジン側から動力分配機構への入力軸に伝達される。このトルク変動の周波数が車体のバネ下共振点に近いとドライブシャフトの変動は増大し、入力軸の変動も増大する。このとき、バネ下共振点と入力軸のねじり共振点が合致すると、入力軸に過大なトルクが発生する。

このように、入力軸への入力変動が周期的かつ断続的に変動する場合、発生するトルクが過大かつ周期的であるため、モータジェネレータの制御が追いつかず、振動が抑制しきれずに大きくなってしまう場合がある。

この発明の目的は、振動の発生が抑制されたハイブリッド車両を提供することである。

この発明は、要約すると、ハイブリッド車両であって、内燃機関と、車両の走行に内燃機関と併用される回転電機と、駆動輪に動力を伝達する出力軸と、出力軸に連結される伝達部材と、内燃機関の出力を回転電機と伝達部材とに分配する動力分配機構と、路面の凹凸を検出する検出装置と、検出装置の検出結果が出力軸に周期的なトルク変動を発生させるものである場合に、検出結果に基づいて内燃機関の出力を低下させる制御部とを備える。

好ましくは、内燃機関から動力分配機構を介して伝達部材に動力を伝達する伝達機構の共振周波数は、内燃機関の出力に応じて変化する。制御部は、伝達機構の共振周波数がバネ下共振域から外れるまで内燃機関の出力を低下させる。

好ましくは、検出装置は、車輪のスリップを判定する判定部を備える。判定部は、スリップの生じる時間間隔に基づき路面の凹凸を検出する。

好ましくは、検出装置は、回転電機の回転速度を検出するセンサを備える。回転電機に対する回転速度指令値とセンサの出力から得た実際の回転速度との差に基づいて路面の凹凸を検出する。

好ましくは、検出装置は、路面に超音波を照射し、路面の凹凸を検出する超音波センサを含む。

この発明の他の局面に従うと、ハイブリッド車両であって、内燃機関と、車両の走行に内燃機関と併用される回転電機と、駆動輪に動力を伝達する出力軸と、出力軸に連結される伝達部材と、内燃機関の出力を回転電機と伝達部材とに分配する動力分配機構と、出力軸に発生する周期的なトルク変動を検出する検出装置と、検出装置の検出結果に基づいて内燃機関の出力を低下させる制御部とを備える。

好ましくは、内燃機関から動力分配機構を介して伝達部材に動力を伝達する伝達機構の共振周波数は、内燃機関の出力に応じて変化する。制御部は、伝達機構の共振周波数がバネ下共振域から外れるまで内燃機関の出力を低下させる。

好ましくは、検出装置は、車輪のスリップを判定する判定部を備える。判定部は、スリップの生じた時間間隔に基づき出力軸にトルク変動が発生した周期を検出する。

好ましくは、検出装置は、回転電機の回転速度を検出するセンサを備える。回転電機に対する回転速度指令値とセンサの出力から得た実際の回転速度との差に基づいて出力軸にトルク変動が生じていることを検出する。

本発明によれば、ハイブリッド車両において、たとえば凹凸が周期的に存在するような路面を走行する場合等に、振動を抑制することができる。

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。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

［実施の形態１］
図１は、車両１００のパワートレーンを概念的に示すスケルトン図である。

図１を参照して、車両１００は、エンジン１と、第１モータジェネレータ５と、このエンジン１の動力を第１モータジェネレータ５および伝達部材１６に分配する動力分配機構１１と、第２モータジェネレータ６と、電子制御装置（ＥＣＵ）５０とを含む。

エンジン１は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの燃料を燃焼させて動力を出力する公知の動力装置であって、スロットル開度（吸気量）や燃料供給量、点火時期などの運転状態を電気的に制御できるように構成されている。エンジン１の制御は、例えば、マイクロコンピュータを主体とする電子制御装置（ＥＣＵ）５０によって行なわれる。

また、第１モータジェネレータ５は、例えば同期電動機を用いることができる。この第１モータジェネレータ５は、電動機としての機能と発電機としての機能とを生じるように構成されている。さらに第１モータジェネレータ５にはインバータ（図示せず）を介してバッテリ（図示せず）が電気的に接続されている。そして、前記インバータを電子制御装置５０により制御することにより、第１モータジェネレータ５の出力トルクあるいは回生トルクを適宜に設定するようになっている。なお、第１モータジェネレータ５のステータ７はケーシング（図示せず）に固定されており、回転しないようになっている。車両１００は、回転速度を検出するレゾルバ１９をさらに含む。レゾルバ１９によって、第１モータジェネレータ５の回転速度Ｎｇが検出され、電子制御装置５０に伝達される。

動力分配機構１１は、遊星歯車機構により構成されている。この遊星歯車機構は外歯歯車であるサンギヤ１２と、そのサンギヤ１２に対して同心円上に配置された内歯歯車であるリングギヤ１３と、これらサンギヤ１２とリングギヤ１３とに噛合しているピニオンギヤを自転かつ公転自在に保持しているキャリヤ１４とを三つの回転要素として差動作用を生じる公知の歯車機構である。エンジン１が入力軸１５を介して、第１の回転要素であるキャリヤ１４に連結されている。言い換えれば、キャリヤ１４が入力要素となっている。

これに対して第２の回転要素であるサンギヤ１２に、第１モータジェネレータ５のロータ８が連結されている。したがってサンギヤ１２がエンジン１に対する反力要素となっており、また第３の回転要素であり、動力分配機構１１の出力要素であるリングギヤ１３が伝達部材１６に連結されている。

なお、動力分配機構１１の伝達部材１６に、切替可能な減速ギヤや変速機を設ける構成であっても良い。

伝達部材１６には第２モータジェネレータ６のロータ１０が接続され、伝達部材１６で伝達される伝達トルクに第２モータジェネレータ６の出力トルクを加減するようになっている。

さらに前記第２モータジェネレータ６は、インバータ（図示せず）を経由してバッテリ（図示せず）に接続されている。そして、マイクロコンピュータを主体とする電子制御装置５０は、インバータ（図示せず）を制御することにより、第２モータジェネレータ６の力行および回生ならびにそれぞれの場合におけるトルクおよび回転速度を制御する。なお、第２モータジェネレータ６のステータ９はケーシング（図示せず）に固定されている。車両１００は、回転速度を検出するレゾルバ１８をさらに含む。レゾルバ１８によって、第２モータジェネレータ６の回転速度Ｎｍが検出され、電子制御装置５０に伝達される。

また、伝達部材１６はディファレンシャル２を介して出力軸（ドライブシャフト）３に連結されており、出力軸３は車輪４に連結されている。

エンジン１の最適燃費運転は、モータジェネレータ５の回転速度を高低に変化させることにより、エンジン１の回転速度を連続的に（無段階に）変化させることでおこなわれる。すなわち、エンジン１の回転速度を例えば燃費が最もよい回転速度に設定する無段変速制御は、モータジェネレータ５の回転速度を制御することによっておこなうことができる。

ここで、凹凸が連続的かつ周期的に続くような道路を走行するなどして出力軸３に周期的なトルク変動が与えられると、その変動が動力分配機構１１を介して入力軸１５に伝達される。このトルク変動の周波数が車体のバネ下共振点に近いと出力軸３の変動は増大し、入力軸１５の変動も増大する。このとき、バネ下共振点と入力軸１５のねじり共振点が合致すると、入力軸１５に過大なトルクが発生する。

このような過大なトルクの発生を防止するために、車両１００は、さらに、路面凹凸検出装置１７を含む。

図２は、路面凹凸検出装置１７の構成を示すブロック図である。
図２を参照して、路面凹凸検出装置１７は、車速検出装置１７−１と、車輪速検出装置１７−２と、スリップ判定部１７−３と、周期演算部１７−４とを含む。

車輪速検出装置１７−２は、車輪の回転速度を検出する。車速検出装置１７−１は、たとえば、複数輪の車輪速を平均しかつフィルタをかけることにより車速を検出する。スリップ判定部１７−３は、車速と車輪速との間の差を演算してその差が所定値を超えるとスリップが発生したと判定する。周期演算部１７−４は、スリップの発生の時間間隔を検出して、スリップ周期を演算し、その結果が所定の範囲の共振周波数域内にあればＥＣＵ５０にエンジンの出力低下を要求する。

エンジンの出力低下を要求する理由は、入力軸１５のねじり共振周波数は、エンジン出力が変化すると変化するからである。

図３は、エンジン出力と入力軸のねじり共振周波数との関係の一例を示した図である。
図３を参照して、横軸にはエンジン出力が、縦軸には共振周波数（Ｈｚ）が示されている。図１の入力軸１５のねじり共振周波数は、エンジン出力が変化すると非線形に変化することがわかっている。エンジン低出力時と高出力時とでは共振周波数は大きく異なる。図３の例では、エンジン出力が増大すれば、図１の入力軸１５のねじり共振周波数が低くなることが示されている。そして、エンジン出力がＰ１より大きくなると、入力軸１５の共振周波数は、バネ下共振域に入ってしまう。

バネ下共振とは、懸架装置のバネ（サスペンション）から下の部品の振動時に見られる共振であり、連続的な凹凸がある路面の走行時に発生する。

図１、図３を参照して、連続的な凹凸のある路面（たとえば、悪路や、高速道路の継ぎ目など）を走行すると、出力軸３に周期的なトルク変動が与えられる。このトルク変動は、動力分配機構１１を介して入力軸１５に伝達されることになる。

この周期的なトルク変動の周波数が車体のバネ下共振点に近いと、出力軸３の変動は増大する。このバネ下共振域は、部品重量やサスペンションのバネ乗数等により決まる固定値である。そして、そのときの入力軸１５の共振周波数がこの共振域に一致すると、さらにトルク変動がパワートレーンで増幅して伝達され、入力軸１５には過大なトルクが発生してしまう。入力軸１５に過大なトルクが発生するような場合には、この過大なトルク変動を吸収するためにエンジンとモータジェネレータとの間に摩擦を利用したいわゆるトルクリミッタ機構を設けなければならない場合もある。トルクリミッタ機構は、エンジンまたはモータジェネレータの出力トルクが所定値に達すると動力の伝達を遮断する機構であるが、このような機構を設けると部品点数が増加し、コスト面で不利である。

そこで、本願の実施の形態では、出力軸３に周期的なトルク変動が入力された場合や、路面にそのような周期的なトルク変動を引き起こすような凹凸が検出された場合には、エンジン出力を低下させるようにエンジン制御を行なう。すると、入力軸１５のねじり共振周波数がｆ２からｆ１に変化し、入力軸１５の共振周波数をバネ下共振域から外すことが可能となる。これによって、入力軸１５での過大なトルク発生が抑制され、トルクリミッタ機構を設けなくても良い。

図４は、実施の形態１で実行されるハイブリッド車両の振動低減に関する制御のフローチャートである。このフローチャートの処理は、所定のメインルーチンから所定時間経過ごとまたは所定条件発生ごとに呼び出されて実行される。

図４を参照して、まずステップＳ１において車速Ｖｃおよび車輪速Ｖｒの取得が行なわれる。たとえば、車輪速Ｖｒは、図２の車輪速検出装置１７−２に対応するセンサで計測される。なお、ここでの車輪速Ｖｒは、車輪速検出装置１７−２で検出された回転速度（ｒｐｍ）にタイヤ半径ｒの２倍（直径）および円周率を乗じて車速と比較できるように換算した値である。また、車速Ｖｃは、たとえば、左右２輪（または４輪）の車輪の車輪速Ｖｒを平均し、さらに時間的なフィルタ処理を施すなどして車速検出装置１７−１によって求められる。なお、車速Ｖｃは、他の方法たとえば、ドライブシャフトの回転数に基づいて求めたものであっても良い。

続いて、ステップＳ２において、車輪速と車速との差ΔＶ＝Ｖｒ−Ｖｃを求める。そしてステップＳ３においてΔＶが所定の閾値Ｖ０より大きいか否かを判定する。

ステップＳ３においてΔＶ＞Ｖ０が成立していなければステップＳ８に処理が進む。一方、ステップＳ３においてΔＶ＞Ｖ０が成立した場合には、ステップＳ４に処理が進む。

ステップＳ４では、車輪においてスリップが発生したと判定され、スリップ発生時刻の取得が行なわれる。ステップＳ４に続き、ステップＳ５において、前回スリップが発生した時刻と今回スリップが発生した時刻との差を求めスリップ発生周期が演算される。そして、その周期Ｔの逆数からスリップ発生周波数ｆが求められる。

さらにステップＳ６において、ステップＳ５で求められたスリップ周波数ｆが図３で説明したバネ下共振域に入っているか否かが判断される。

ステップＳ６においてスリップ周波数ｆがバネ下共振域（ｆＨとｆＬの間）に入っていなければ、バネ下共振が発生しないので、ステップＳ１０に処理が進む。ステップＳ１０では、エンジンはハイブリッド車両における通常の制御が実行される。この場合、バッテリの充電状態（ＳＯＣ）が十分であれば、発進時や低速走行時にはエンジンを停止した状態でモータのみにより走行を行なう。バッテリの充電状態が低下したとき、高速走行時、または急加速時等には、エンジンが運転した状態での走行が行なわれる。

一方、ステップＳ６においてスリップ周波数ｆがバネ下共振域（ｆＨとｆＬの間）に入っている場合には、バネ下共振が発生する恐れがある。この場合、エンジン出力が高いと、図３で説明したように、入力軸１５のねじり共振周波数もバネ下共振周波数と一致して、過大なトルクが入力軸に発生してしまう可能性がある。そこで、ステップＳ７においてエンジン出力をＰ１より小さく下げる処理が行なわれる。エンジン出力をＰ１より小さく下げる処理としては、たとえば、燃料噴射を行なわないこといわゆるフューエルカットを行なう。フューエルカット以外にも、燃料噴射量、スロットル開度、点火時期、バルブタイミング等を設定変更してエンジン出力をＰ１より小さく下げる処理を行なっても良い。これにより、入力軸１５のねじり共振周波数は、バネ下共振域から外れるので、振動が抑制される。そして、ステップＳ７の処理に続いてステップＳ１１において制御がメインルーチンに移される。

また、ステップＳ３において、ΔＶ＞Ｖ０が成立せずにステップＳ８に処理が進んだ場合には、現在ステップＳ７のエンジン出力低下が継続しているか否かが判断される。ステップＳ８でエンジン出力低下中であるときには、さらにステップＳ９において出力低下期間Ｔが所定時間より大きいか否かが判断される。

ステップＳ８においてエンジンの出力低下中でない場合や、ステップＳ９において出力低下期間が所定時間よりも大きくない場合にはステップＳ１１に処理がすすみ、エンジンは現状の出力のまま維持される。これにより頻繁にエンジンの出力低下と通常出力への復帰が繰返されることが防止される。

ステップＳ９において、出力低下期間Ｔが所定時間より大であった場合には、ステップＳ１０に処理が進み、エンジンに対しての出力低下が解除されエンジンは通常制御される。そして、ステップＳ１０の処理に続いてステップＳ１１において制御がメインルーチンに移される。

図５は、実施の形態１のハイブリッド車両の動作を説明するための動作波形図である。
図５を参照して、時刻ｔ１において、車輪下の路面が窪んだ形状となっており、このとき、図１の車輪４は路面から浮き上がった状態となり車輪が空転する。すると、車輪速Ｖｒが車速Ｖｃに対して閾値Ｖ０よりも大きくなり、スリップが検出される。また、このときは車輪側が空転する結果、図１の入力軸１５のねじりトルクは小さくなっている。

時刻ｔ２では、車輪下の路面が上に凸の形状となり車輪４が路面に着地し、車速Ｖｃよりも車輪速Ｖｒの方が小さい状態となる。この状態はスリップ状態ではなくグリップ状態である。このときは、図１の入力軸１５のねじりトルクは時刻ｔ１よりも大きい状態となる。

時刻ｔ３において、再び車輪下の路面が窪んだ形状となっており、このとき、図１の車輪４は路面から浮き上がった状態となり車輪が空転する。すると、車輪速Ｖｒが車速Ｖｃに対して閾値Ｖ０よりも大きくなり、スリップが再び検出される。また、このときは車輪側が空転する結果、図１の入力軸１５のねじりトルクは小さくなっている。前回のスリップ発生と今回のスリップ発生の時間間隔（ｔ３−ｔ１）からスリップ発生周波数ｆが計算される。

このスリップ発生周波数ｆがバネ下共振域（図３のｆＨとｆＬの間）に入っていたので、ＥＣＵ５０は、エンジン出力をＯＮ状態からＯＦＦ状態に切換える。なお、ＯＦＦ状態にまでしなくても、図３で示した出力Ｐ１よりも小さい出力に設定すればよい。

すると、時刻ｔ４以降は、エンジン出力を低下させなければトルクＴ０のようにトルク変動が振幅の大きいまま続いていたのが、トルクＴ１に示すように変動幅が小さくなる。

以降、時刻ｔ５、ｔ６において同様な周期で路面の凹凸上を通過しても、トルク変動幅が縮小されて、振動が抑制される。

なお、エンジン出力をＯＦＦ状態にすることで、速度低下によりスリップ発生周波数が変化しバネ下共振が発生しなくなれば、必要に応じてエンジンが運転可能な状態に戻される。また、路面状態が変化し、スリップ発生周波数が変化した場合も、同様にエンジンが運転可能な状態に戻される。

以上説明したように、実施の形態１においては、スリップの発生する周期が車両の構造によって定まるバネ下共振周波数域に一致したときに、エンジンの出力を一時的に低下（または停止）させ、入力軸のねじり共振点をシフトさせ過大なトルク発生を回避する。したがって、ハイブリッド車両において振動が増幅するのを抑制することができる。

［実施の形態２］
ところで、ハイブリッド車においては、エンジン１と駆動装置との間には流体継ぎ手などが介在せずに連結されている。したがって、急制動や車両走行時のパーキングロック係合、坂道停止時のパーキングロック解放、あるいは路面の摩擦係数の変化、などにより車輪の回転速度が急激に変化した場合、その変化にエンジン１の回転速度が追従せず、エンジン１と、伝達部材１６との相対回転速度が変化する。また、いわゆるエンジンのイナーシャトルクにより伝達部材１６に過剰なトルクが加わる可能性がある。

このようなトルクの過剰な増大を防止するため、以下に述べる制御がおこなわれる。
図６は、実施の形態２で実行される急減速時における振動抑制制御のフローチャートである。このフローチャートの処理は、所定のメインルーチンから所定時間経過ごとまたは所定条件発生ごとに呼び出されて実行される。

図１、図６を参照して、まず、処理が開始されると、ステップＳ２１において、伝達部材１６の回転速度の低下量ΔＮｐが検出される。回転速度低下量は現在の相対回転速度から所定時間前の回転速度を減じた値である。したがって、この回転速度低下量が大きくなっている場合、急激な減速が起こっていることになる。

したがって、ステップＳ２２において、この回転速度低下量ΔＮｐが所定値を超えたか否かが判断される。ステップＳ２２でΔＮｐが所定値を超えないと判断された場合には、ステップＳ２９に処理が進む。一方、ステップＳ２２で、この回転速度低下量ΔＮが所定値を上回っている場合には、急激な回転速度変化が生じ、エンジン１の回転が伝達部材１６の回転速度変化に追従できず、イナーシャトルクが発生すると判断される。

この場合、ステップＳ２３において、直ちに第１モータジェネレータ５（ＭＧ１）の回転速度を増加させ、これにより、イナーシャトルクの発生を抑制する。

図７は、イナーシャトルク発生の抑制を説明するための共線図である。
図７を参照して、通常走行状態における伝達部材１６（ＭＧ２）の回転速度Ｎｍ１が急激に回転速度Ｎｍ２に低下すると、エンジン１の回転速度Ｎｅ１をさらに低下させるような作用が発生する。しかし、エンジン１は慣性モーメントが大きいので、その回転速度を急激に変化させようとすると、その変化率に応じトルクが生じる。

そこで、伝達部材１６（ＭＧ２）の回転速度Ｎｍが急激に減少すると同時に、第１モータジェネレータ５（ＭＧ１）の回転速度Ｎｇを回転速度Ｎｇ１から回転速度Ｎｇ２に上昇させる。すると、エンジン１の回転速度Ｎｅは、ほぼＮｅ１と等しいＮｅ２となる。これにより、エンジンの回転速度の変化率を抑制しイナーシャにより発生するトルクの量を抑制することができる。

つまり、出力部材の回転速度が急激に変化した場合でも、エンジン１のイナーシャトルクを抑制するように、第１モータジェネレータ５の回転速度が変化させられる。したがって、エンジン１からの過大なトルクが伝達部材１６に伝達されるのを防止することができる。

しかし、凹凸が周期的に繰り返し存在するような路面を走行する場合には、実施の形態１でも説明したように、バネ下共振が発生すると共に、入力軸１５のねじり共振周波数もバネ下共振周波数域に一致する場合がある。すると、過大なトルクが伝達部材１６や入力軸１５に発生し、結果として、第１モータジェネレータ５の回転速度に追従遅れが発生し、振動の抑制が十分行なわれない場合がある。そのような場合は、路面の凹凸の存在により、入力軸１５に過大なトルクが発生しているので、図３で示したようにエンジン出力を低下させ、入力軸１５のねじり共振周波数をバネ下共振域から外す。すると、過大なトルクが発生しなくなり、車体の振動が抑制される。

図６のステップＳ２４〜Ｓ２６がこのような追従遅れの検出を行なうステップである。まずステップＳ２３で第１モータジェネレータ５（ＭＧ１）の回転速度の指令値Ｎ１を上昇させた後、一定時間経過後にステップＳ２４でレゾルバ１９によって、第１モータジェネレータ５の実回転速度Ｎ２を取得する。そして、ステップＳ２５において、指令値Ｎ１と実回転速度Ｎ２の差分ΔＮ＝Ｎ１−Ｎ２を検出する。

そして、ステップＳ２６において、求めた差分ΔＮが所定値Ｎ０より大きいか否かが判断される。ΔＮ＞Ｎ０が成立していれば、ステップＳ２７に処理が進み、ΔＮ＞Ｎ０が成立しなければステップＳ３１に処理が進む。

ステップＳ２７では、制御遅れ有りと判断され、ステップＳ２８において、エンジン出力のトルク制限が実行される。

一方、ステップＳ２９に処理が進んだ場合には、前回このフローチャートが実行されたことによりステップＳ２８のエンジン出力トルクの制限が現在実行中であるか否かが判断される。ステップＳ２９においてエンジン出力トルクの制限中であると判断された場合には、さらにステップＳ３０において、トルク制限を継続している期間Ｔが所定時間よりも大きいか否かが判断される。ステップＳ３０においてトルク制限を継続している期間Ｔが所定時間よりも大きいと判断された場合には、処理はステップＳ３１に進む。

ステップＳ２９において、エンジン出力トルク制限中でない場合や、ステップＳ３０においてトルク制限を継続している期間が所定時間よりも大きくなかった場合には、処理はステップＳ３２に進み、制御はメインルーチンに移される。

ステップＳ３１に処理が進んだ場合には、エンジン出力のトルク制限は解除され、通常のエンジン制御が実行される。そしてステップＳ３１が実行されると、その後ステップＳ３２において制御はメインルーチンに移される。

図８は、実施の形態２の動作を説明するための動作波形図である。
図８を参照して、時刻ｔ１において、第１モータジェネレータ５（ＭＧ１）の回転速度の指令値Ｎ１が増加され、実回転速度Ｎ２が遅れて追従を開始する。そして、時刻ｔ２において、差分ΔＮ＝Ｎ１−Ｎ２が所定値以上となったため制御遅れがＥＣＵ５０によって検出される。すると、ＥＣＵ５０は、過大トルクが入力軸１５または伝達部材１６に発生していると判断し、時刻ｔ３においてエンジン出力をＯＮ状態からＯＦＦ状態に変化させ、出力を低下させる。

すると、図３で示したように入力軸１５のねじり共振周波数は、バネ下共振域から外れるので、過大トルクの発生が抑制され、実回転速度Ｎ２Ｂに示すように指令値Ｎ１に良好に追従して第１モータジェネレータ５（ＭＧ１）の回転速度が変化するようになる。

以上説明したように、実施の形態２においては、実施の形態１とは異なる方法で、路面の凹凸または出力軸３もしくは入力軸１５に過大なトルク変動が発生することを検出する。そして、エンジンの出力を一時的に低下（または停止）させ、入力軸のねじり共振点をシフトさせ過大なトルク発生を回避する。したがって、実施の形態２においても、ハイブリッド車両において振動が増幅するのを抑制することができる。

［実施の形態３］
実施の形態１、２では、車輪が路面の凹凸を乗り越えた後にそれに応じて発生する車両状態の変化を検出することで路面の凹凸を検出して、エンジン出力を低下させた。しかし、路面の凹凸がバネ下共振を発生させ得るものであることは、他の方法でも検出することが可能である。たとえば、超音波センサ等の非接触センサによって、路面を調べればよい。

図１０は、実施の形態３のハイブリッド車両２００について説明するための図である。
図１０に示したハイブリッド車両２００は、図１で説明したハイブリッド車両１００の構成に加えて、車両前方に取付けられた超音波センサ２０２をさらに含む。

超音波センサ２０２は、車両前方の路面に超音波を照射して反射した超音波を検出することにより路面の凹凸を調べることができる。

図９は、実施の形態３で実行される振動抑制制御のフローチャートである。このフローチャートの処理は、所定のメインルーチンから所定時間経過ごとまたは所定条件発生ごとに呼び出されて実行される。

図９を参照して、まず処理が開始されると、ステップＳ４１において超音波センサ２０２によって車両前方路面の凹凸ΔＤを測定する。そしてステップＳ４２においてΔＤが所定値Ｄ０より大きいか否かが判断される。ステップＳ４２において、ΔＤ＞Ｄ０が成立しなければ、路面の凹凸がないと判断され、ステップＳ４７に処理が進む。

ステップＳ４２において、ΔＤ＞Ｄ０が成立した場合には、ステップＳ４３に処理が進む。ステップＳ４３では、路面に凹凸があると判定され、現在の時刻が取得される。ステップＳ４３に続き、ステップＳ４４において、前回路面に凹凸が検出された時刻と今回路面の凹凸を検出した時刻との差を求め凹凸検出周期が演算される。そして、その周期Ｔの逆数から凹凸検出周波数ｆが求められる。

さらにステップＳ４５において、ステップＳ４４で求められた凹凸検出周波数ｆが図３で説明したバネ下共振域に入っているか否かが判断される。

ステップＳ４５において凹凸検出周波数ｆがバネ下共振域（ｆＨとｆＬの間）に入っていなければ、バネ下共振が発生しないので、ステップＳ４９に処理が進む。ステップＳ４９では、エンジンはハイブリッド車両における通常の制御が実行される。この場合、バッテリの充電状態（ＳＯＣ）が十分であれば、発進時や低速走行時にはエンジンを停止した状態でモータのみにより走行を行なう。バッテリの充電状態が低下したとき、高速走行時、または急加速時等には、エンジンが運転した状態での走行が行なわれる。そして、ステップＳ４９の処理に続いてステップＳ５０において制御がメインルーチンに移される。

一方、ステップＳ４５において凹凸検出周波数ｆがバネ下共振域（ｆＨとｆＬの間）に入っている場合には、バネ下共振が発生する恐れがある。この場合、エンジン出力が高いと、図３で説明したように、入力軸１５のねじり共振周波数もバネ下共振周波数と一致して、過大なトルクが入力軸に発生してしまう可能性がある。そこで、ステップＳ４６においてエンジン出力をＰ１より小さく下げる処理が行なわれる。エンジン出力をゼロすなわちエンジンをオフ状態にするような、さらに単純な制御としても良い。これにより、入力軸１５のねじり共振周波数は、バネ下共振域から外れるので、振動が抑制される。そして、ステップＳ４６の処理に続いてステップＳ５０において制御がメインルーチンに移される。

また、ステップＳ４２において、ΔＤ＞Ｄ０が成立せずにステップＳ４７に処理が進んだ場合には、現在ステップＳ４６のエンジン出力低下が継続しているか否かが判断される。ステップＳ４７でエンジン出力低下中であるときには、さらにステップＳ４８において出力低下期間Ｔが所定時間より大きいか否かが判断される。

ステップＳ４７においてエンジンの出力低下中でない場合や、ステップＳ４８において出力低下期間が所定時間よりも大きくない場合にはステップＳ５０に処理がすすみ、エンジンは現状の出力のまま維持される。これにより頻繁にエンジンの出力低下と通常出力への復帰が繰返されることが防止される。

ステップＳ４８において、出力低下期間Ｔが所定時間より大であった場合には、ステップＳ４９に処理が進み、エンジンに対しての出力低下が解除されエンジンは通常制御される。そして、ステップＳ４９の処理に続いてステップＳ５０において制御がメインルーチンに移される。

以上説明したように、実施の形態３においては、実施の形態１および２とは異なる方法で、路面の凹凸を検出する。その凹凸が所定の周期で到来することが検出されると、エンジンの出力を一時的に低下（または停止）させ、入力軸のねじり共振点をシフトさせ過大なトルク発生を回避する。したがって、実施の形態３においても、ハイブリッド車両において振動が増幅するのを抑制することができる。

なお、超音波以外であっても、レーザー光、ミリ波等の電波などを用いた非接触センサを使用して路面の凹凸を検出しても良い。

最後に、図１とその他の図を参照して、実施の形態１〜３について総括して再度説明する。ハイブリッド車両１００は、内燃機関であるエンジン１と、車両の走行にエンジン１と併用される回転電機であるモータジェネレータ５と、車輪４に動力を伝達する出力軸３と、出力軸３に連結される伝達部材１６と、エンジン１の出力をモータジェネレータ５と伝達部材１６とに分配する動力分配機構１１と、路面の凹凸を検出する検出装置と、検出装置の検出結果が出力軸３に周期的なトルク変動を発生させるものである場合に、検出結果に基づいてエンジン１の出力を低下させる制御部５０とを備える。

図３に示すように、好ましくは、エンジン１から動力分配機構１１を介して伝達部材１６に動力を伝達する伝達機構の共振周波数は、エンジン１の出力に応じて変化する。制御部５０は、伝達機構の共振周波数がバネ下共振域から外れるまでエンジン１の出力を低下させる。

図２に示すように、好ましくは、検出装置１７は、車輪のスリップを判定するスリップ判定部１７−３を備える。スリップ判定部は、車輪速と車速の差に基づき路面の凹凸を検出する。

好ましくは、検出装置は、回転電機の回転速度を検出するセンサ１９を備える。図８に示すように、検出装置は、回転電機に対する回転速度指令値Ｎ１とセンサの出力から得た実際の回転速度Ｎ２との差に基づいて路面の凹凸を検出する。

図９に示すように、好ましくは、検出装置は、路面に超音波を照射し、路面の凹凸を検出する超音波センサ２０２を含む。

このような構成とすることで、過大なトルク発生が防止され、車両の振動が抑制される。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

車両１００のパワートレーンを概念的に示すスケルトン図である。 路面凹凸検出装置１７の構成を示すブロック図である。 エンジン出力と入力軸のねじり共振周波数との関係の一例を示した図である。 実施の形態１で実行されるハイブリッド車両の振動低減に関する制御のフローチャートである。 実施の形態１のハイブリッド車両の動作を説明するための動作波形図である。 実施の形態２で実行される急減速時における振動抑制制御のフローチャートである。 イナーシャトルク発生の抑制を説明するための共線図である。 実施の形態２の動作を説明するための動作波形図である。 実施の形態３で実行される振動抑制制御のフローチャートである。 実施の形態３のハイブリッド車両２００について説明するための図である。

符号の説明

１ エンジン、２ ディファレンシャル、３ 出力軸、４ 車輪、５，６ モータジェネレータ、７，９ ステータ、８，１０ ロータ、１１ 動力分配機構、１２ サンギヤ、１３ リングギヤ、１４ キャリヤ、１５ 入力軸、１６ 伝達部材、１７ 路面凹凸検出装置、１７−１ 車速検出装置、１７−２ 車輪速検出装置、１７−３ スリップ判定部、１７−４ 周期演算部、１８，１９ レゾルバ、５０ 電子制御装置、１００，２００ ハイブリッド車両、２０２ 超音波センサ。

Claims (7)

1. 内燃機関と、
   車両の走行に前記内燃機関と併用される回転電機と、
   駆動輪に動力を伝達する出力軸と、
   前記出力軸に連結される伝達部材と、
   前記内燃機関の出力を前記回転電機と前記伝達部材とに分配する動力分配機構と、
   路面の凹凸を検出する検出装置と、
   前記検出装置の検出結果が前記出力軸に周期的なトルク変動を発生させるものである場合に、前記検出結果に基づいて前記内燃機関の出力を低下させる制御部とを備え、
   前記内燃機関から前記動力分配機構を介して前記伝達部材に動力を伝達する伝達機構の共振周波数は、前記内燃機関の出力に応じて変化し、
   前記制御部は、前記伝達機構の共振周波数がバネ下共振域から外れるまで前記内燃機関の出力を低下させる、ハイブリッド車両。
2. 前記検出装置は、
   前記車輪のスリップを判定する判定部を備え、
   前記判定部は、前記スリップの生じる時間間隔に基づき路面の凹凸を検出する、請求項１に記載のハイブリッド車両。
3. 前記検出装置は、
   前記回転電機の回転速度を検出するセンサを備え、
   前記回転電機に対する回転速度指令値と前記センサの出力から得た実際の回転速度との差に基づいて路面の凹凸を検出する、請求項１に記載のハイブリッド車両。
4. 前記検出装置は、
   路面に超音波を照射し、前記路面の凹凸を検出する超音波センサを含む、請求項１に記載のハイブリッド車両。
5. 内燃機関と、
   車両の走行に前記内燃機関と併用される回転電機と、
   駆動輪に動力を伝達する出力軸と、
   前記出力軸に連結される伝達部材と、
   前記内燃機関の出力を前記回転電機と前記伝達部材とに分配する動力分配機構と、
   前記出力軸に発生する周期的なトルク変動を検出する検出装置と、
   前記検出装置の検出結果に基づいて前記内燃機関の出力を低下させる制御部とを備え、
   前記内燃機関から前記動力分配機構を介して前記伝達部材に動力を伝達する伝達機構の共振周波数は、前記内燃機関の出力に応じて変化し、
   前記制御部は、前記伝達機構の共振周波数がバネ下共振域から外れるまで前記内燃機関の出力を低下させる、ハイブリッド車両。
6. 前記検出装置は、
   前記車輪のスリップを判定する判定部を備え、
   前記判定部は、前記スリップの生じた時間間隔に基づき前記出力軸にトルク変動が発生した周期を検出する、請求項５に記載のハイブリッド車両。
7. 前記検出装置は、
   前記回転電機の回転速度を検出するセンサを備え、
   前記回転電機に対する回転速度指令値と前記センサの出力から得た実際の回転速度との差に基づいて前記出力軸にトルク変動が生じていることを検出する、請求項５に記載のハイブリッド車両。

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