JP4894832B2

JP4894832B2 - エンジントルク変動検出システム

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Publication number: JP4894832B2
Application number: JP2008220913A
Authority: JP
Inventors: 孝鈴木
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-08-29
Filing date: 2008-08-29
Publication date: 2012-03-14
Anticipated expiration: 2028-08-29
Also published as: JP2010053804A

Description

本発明は、エンジントルク変動検出システムに係り、特に、エンジンとトランスミッション機構とがダンパ接続部を介して接続される動力伝達系におけるエンジンのトルク変動を検出するエンジントルク変動検出システムに関する。

エンジンのトルクに変動が生じると、その振動のために、例えば、エンジンが搭載される車両の乗り心地に影響を与える。そのためにトルク変動を検出して、振動抑制等の方法がとられる。エンジンのトルク変動は、エンジンの往復運動を回転運動に変換するクランクシャフトの回転変動に基いて検出することができる。

例えば、特許文献１には、ダンパ等の捩れ要素を介して後段に接続された内燃機関の失火判定として、クランクシャフトが３０度回転するごとの回転数である３０度回転数Ｎ３０の変化から、ダンパを含む後段の共振による影響を取り除くことが述べられている。ここでは、失火の周期であるクランクシャフトが７２０度回転するのに要する時間の周期を共振周波数の周期として、これをＮ３０から減算することが開示されている。

また、特許文献２には、電気自動車のトルク変動等に伴う振動を抑制する制御装置として、駆動系シャフトとタイヤの剛性を考慮しタ捩れの１次成分に特化したモデルの運動方程式を立て、これに電動機に入力する入力トルクの式を代入して状態方程式を求め、その特性方程式が値ゼロとなるときのｓを閉ループの極であるので、この極を実数となるようにして非振動的とすることが述べられている。ここでは、駆動輪の平均回転数ωｂと、電動機の回転数ωＭの駆動輪に相当する相当回転数ωＭ’との差である回転数偏差（ωＭ’−ωｂ）にフィードバックゲインｋを乗じて電動機に入力する入力トルクの式を演算し、閉ループの極を非振動的にするｋを求めることが開示されている。

また、特許文献３には、変速比の変化等に係わらずに車両の振動を抑制できる駆動力制御装置として、駆動輪回転速度相関値についての規範値と実際値との偏差を求め、その偏差に基いてフィードバックトルク指令値補償値を求める際に、変速比に対し非線形となるパラメータｐ１を導入し、このパラメータｐ１をゲインスケジュール法を用いて走行状態に応じて変更することが開示されている。

特開２００７−１７０２４７号公報特開２００２−１５２９１６号公報特開２００５−３５４７７４号公報

従来、駆動源としてエンジンのみを備える車両において、エンジンは、減速機等のいわゆるトランスミッション機構と、例えば、トルクコンバータを介して接続されることが多い。トルクコンバータは、流体継ぎ手の一種で、エンジンからトランスミッション機構に向かってトルクを伝達するときに、エンジンに与える影響が少ない。したがって、クランクシャフトの回転変動にエンジンのトルク変動がそのまま現れる。

駆動源としてエンジンの他に回転電機を備えるハイブリッド車両の場合には、エンジンと回転電機との間の動力分配機構として、例えばプラネタリ機構等が用いられる。この動力分配機構を含む部分は、先ほどのトランスミッション機構に相当するので、便宜上、これらをもトランスミッション機構と呼ぶことにする。ハイブリッド車両の場合、エンジンとトランスミッション機構との間には、トルクコンバータではなくて、トーショナルダンパと呼ばれるダンパ接続部が配置される。

トーショナルダンパは、エンジン側とトランスミッション機構側との間にトルク変動があるときにこれを鈍らせる機能を有する一種の捩りバネで、バネ成分とダンパ成分とを有する。トーショナルダンパは、エンジンからトランスミッション機構に向かってトルクを伝達する際に、その反力がエンジンに与えられる。このために、クランクシャフトの回転変動は、エンジンのトルク変動の他に、このトーショナルダンパによる反力の影響が重畳したものとなる。このように、トーショナルダンパを用いる構成の場合に、クランクシャフトの回転変動からエンジンのトルク変動を直ちに検出することが難しくなる。

本発明の目的は、エンジンとトランスミッション機構とがダンパ接続部を介して接続される動力伝達系におけるエンジンのトルク変動を精度よく検出することを可能とするエンジントルク変動検出システムを提供することである。

本発明は、エンジンとトランスミッション機構とがダンパ接続部を介して接続される動力伝達系の場合に、ダンパ接続部の反力がエンジン側に与えられる一方で、トランスミッション機構側にはダンパ接続部の伝達特性に基いてエンジンのトルク変動が伝達され、ダンパ接続部の反力の影響が現れないことに着目したものである。すなわち、クランクシャフトの回転変動に基くトルク変動検出に代えて、トランスミッション機構側の回転変動に基いてトルク変動を求めるものである。この着目を具体化するために以下の手段を用いる。

本発明に係るエンジントルク変動検出システムは、エンジンとトランスミッション機構とがダンパ接続部を介して接続される動力伝達系におけるエンジンのトルク変動を検出するシステムにおいて、トランスミッション機構側の回転変動であるＴＭ側回転変動信号を取得するＴＭ側回転変動取得手段と、ダンパ接続部におけるエンジン側のエンジントルク変動とトランスミッション機構側の回転変動との間の伝達特性に基き、ＴＭ側回転変動信号からエンジンのトルク変動を求める手段と、を備えることを特徴とする。

また、本発明に係るエンジントルク変動検出システムは、エンジンとトランスミッション機構とがダンパ接続部を介して接続される動力伝達系におけるエンジンのトルク変動を検出するシステムにおいて、トランスミッション機構側の回転変動であるＴＭ側回転変動信号を取得するＴＭ側回転変動取得手段と、ダンパ接続部におけるエンジン側のエンジントルク変動とトランスミッション機構側の回転変動との間の伝達特性を取得する手段と、ダンパ接続部の伝達特性に応じて、予め設定された周波数領域で平坦なゲイン−周波数特性を有するフィルタ手段と、フィルタ手段通過後のＴＭ側回転変動信号であるフィルタ後回転変動信号を取得する手段と、取得されたフィルタ後回転変動信号と、ダンパ接続部の伝達特性とに基いてエンジンのトルク変動を求める手段と、を備えることを特徴とする。

また、本発明に係るエンジントルク変動検出するシステムにおいて、フィルタ手段は、ダンパ接続部の伝達特性の共振周波数帯よりも低周波数側の信号を通すローパスフィルタ手段であることが好ましい。

また、本発明に係るエンジントルク変動検出するシステムにおいて、フィルタ手段は、ダンパ接続部の伝達特性における共振特性を相殺して周波数に対して平坦なゲイン特性とする共振逆フィルタ手段であることが好ましい。

また、本発明に係るエンジントルク変動検出システムにおいて、トランスミッション機構は、ダンパ接続部に接続されるインプットシャフトと、車両の駆動輪に接続される車軸との間に設けられ、エンジンと回転電機との間で動力分配を行う動力分配機構であり、ＴＭ側回転変動取得手段は、インプットシャフトの回転変動信号を取得することが好ましい。

また、本発明に係るエンジントルク変動検出システムにおいて、ＴＭ側回転変動取得手段は、動力分配機構を構成する各要素の回転数と各要素の間の減速比との関係を示す共線図関係を用いて、回転電機の回転変動信号からインプットシャフトの回転変動信号を取得することが好ましい。

また、本発明に係るエンジントルク変動検出システムにおいて、ダンパ接続部は、エンジン側とトランスミッション機構側との間で生じるトルク変動を抑制するように働く捩りダンパであることが好ましい。

上記構成の少なくとも１つにより、トランスミッション機構側の回転変動であるＴＭ側回転変動信号を取得し、ダンパ接続部におけるエンジン側のエンジントルク変動とトランスミッション機構側の回転変動との間の伝達特性に基き、ＴＭ側回転変動信号からエンジンのトルク変動を求める。ＴＭ側回転変動信号には、クランクシャフト回転変動信号のようにダンパ接続部による反力の影響が現れないので、精度よくエンジンのトルク変動を検出できる。

また、上記構成の少なくとも１つにより、エンジントルク変動検出システムは、トランスミッション機構側の回転変動であるＴＭ側回転変動信号を取得し、予めダンパ接続部におけるエンジン側のエンジントルク変動とトランスミッション機構側の回転変動との間の伝達特性を取得しておいて、その伝達特性に応じて予め設定された周波数領域で平坦なゲイン−周波数特性を有するフィルタ手段を用い、フィルタ手段通過後のＴＭ側回転変動信号であるフィルタ後回転変動信号と、ダンパ接続部の伝達特性とに基いてエンジンのトルク変動を求める。ダンパ接続部の伝達特性には共振特性や減衰特性等を有する周波数帯があるので、その伝達特性に応じたフィルタを用いることで、エンジントルク変動を反映するフィルタ後回転変動信号を取り出すものとできる。これによって、精度よくエンジンのトルク変動を検出できる。

また、エンジントルク変動検出するシステムにおいて、ダンパ接続部の伝達特性の共振周波数帯よりも低周波数側の信号を通すローパスフィルタ手段を用いる。車両に搭載されるエンジンの場合、そのトルク変動が乗り心地等に影響する周波数帯は、例えば、１０Ｈｚ程度以下の低周波数であることが多い。ダンパ接続部の共振周波数帯をこの乗り心地等に影響する周波数帯を避けるように設計することができるので、その場合には、ダンパ接続部の伝達特性の共振周波数帯よりも低周波数側の信号を通すローパスフィルタ手段を用いることで、エンジントルク変動を反映するフィルタ後回転変動信号を取り出すものとできる。これによって、簡単な構成で、精度よくエンジンのトルク変動を検出できる。

また、エンジントルク変動検出するシステムにおいて、ダンパ接続部の伝達特性における共振特性を相殺して周波数に対して平坦なゲイン特性とする共振逆フィルタ手段を用いる。これによってダンパ接続部の伝達特性とフィルタ手段のゲイン特性との合成特性は、広い周波数帯で平坦化するものとできる。したがって、広い周波数帯でエンジントルク変動を反映するフィルタ後回転変動信号を取り出すものとできる。これによって、広い周波数帯で精度よくエンジンのトルク変動を検出できる。

また、エンジントルク変動検出システムにおいて、トランスミッション機構が、ダンパ接続部に接続されるインプットシャフトと、車両の駆動輪に接続される車軸との間に設けられ、エンジンと回転電機との間で動力分配を行う動力分配機構である場合には、ＴＭ側回転変動取得手段は、インプットシャフトの回転変動信号を取得する。インプットシャフトの回転変動信号には、クランクシャフトの回転変動信号のようにダンパ接続部による反力の影響が現れないので、精度よくエンジンのトルク変動を検出できる。

また、エンジントルク変動検出システムにおいて、動力分配機構を構成する各要素の回転数と各要素の間の減速比との関係を示す共線図関係を用いて、回転電機の回転変動信号からインプットシャフトの回転変動信号を取得する。回転電機には、例えばレゾルバ等の回転角度検出手段や、回転数検出手段等が設けられているので、これらを利用することで、特別な検出手段をインプットシャフトに設けることなく、容易に、インプットシャフトの回転変動信号を演算で得ることができる。

また、エンジントルク変動検出システムにおいて、ダンパ接続部は、エンジン側とトランスミッション機構側との間で生じるトルク変動を抑制するように働く捩りダンパである。いわゆるトーショナルダンパを備える動力伝達系において、精度よくエンジンのトルク変動を検出できる。

以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき詳細に説明する。以下では、エンジントルク変動を検出する対象としてハイブリッド車両を説明するが、エンジンとトランスミッション機構とがダンパ接続部で接続される動力伝達系を有するものであれば、ハイブリッド車両以外の車両、あるいは動力装置であってもよい。

また、エンジンとトランスミッション機構とがダンパ接続部を介して接続される動力伝達系として、トランスミッション機構が、ダンパ接続部に接続されるインプットシャフトと、車両の駆動輪に接続される車軸との間に設けられ、エンジンと回転電機との間で動力分配を行う動力分配機構であるとして説明する。これ以外の要素を含むものとしてもよく、また、エンジンとダンパ接続部を介して接続される機構であれば、これ以外の構成のトランスミッション機構であってもよい。例えば、適当な減速機構と回転電機とで構成されるものであってもよい。

また、ダンパ接続部として、エンジン側のクランクシャフト側プレートと、トランスミッション機構側のインプットシャフト側プレートとの間に捩りバネが設けられるものを説明するが、バネ成分とダンパ成分とを含むものであれば、これ以外の構成であってもよい。

また、以下で説明するゲイン、周波数等は説明のための例示であって、動力伝達系の仕様に応じて適宜変更が可能である。

以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、本文中の説明においては、必要に応じそれ以前に述べた符号を用いるものとする。

最初に、本発明の基礎となる概念について図１と図２を用いて述べ、その後に、エンジントルク変動検出システムの構成等を説明する。図１は、エンジン２０とトランスミッション機構４０とがダンパ接続部３０を介して接続される動力伝達系のモデル図である。図２は、ダンパ接続部３０の伝達特性を示すＢｏｄｅ線図の一例である。

図１では、エンジン２０の慣性がＩｅ、ダンパ接続部３０のバネ成分３２がＫｄａｍｐ、ダンパ成分３４がＣｄａｍｐで示されている。また、ダンパ接続部３０のエンジン側の回転状態を検出するためのセンサ２１と、トランスミッション機構側の回転状態を検出するためのセンサ４１が示され、センサ２１の検出する回転角度がθ_e、回転角速度がω_eで示され、センサ４１の検出する回転角度がθ_inp、回転角速度がω_inpで示されている。ここで、回転角度θと回転角速度ωの添え字のｉｎｐは、ダンパ接続部３０に接続されるトランスミッション機構４０の側の回転軸であるインプットシャフトを示すものであり、この場合、回転角度θ_inp、回転角速度ω_inpは、それぞれ、インプットシャフトの回転角度と回転角速度を表していることになる。

この動力伝達系の振動に関する式は、図１中にも示すように、エンジン２０のトルクをＴｅとして、Ｉｅ×｛ｄ（ω_e）／ｄｔ｝＝Ｃｄａｍｐ×（ω_inp−ω_e）＋Ｋｄａｍｐ×（θ_inp−θ_e）＋Ｔｅで与えられる。

図１に示されるように、エンジン側には、エンジン２０のトルクＴｅによる駆動力９０と、ダンパ接続部３０のバネ成分３２とダンパ成分３４による反力９２とが現れる。そのために、エンジン２０側のセンサ２１が検出する回転角速度ω_eは、Ｉｅ×｛ｄ（ω_e）／ｄｔ｝＝Ｔｅのような単純な形で与えられず、上記式に示されるように複雑な形で示される。すなわち、ダンパ接続部３０の反力のために、エンジン２０側のセンサ２１が検出する回転変動がそのままトルク変動とはならない。

これに対し、トランスミッション機構側には、エンジン２０のトルクＴｅが、伝達力９４としてダンパ接続部３０を介して伝達され、その伝達された状態がセンサ４１によって検出される。ダンパ接続部３０の伝達特性は、バネ成分３２であるＫｄａｍｐとダンパ成分３４であるＣｄａｍｐを与えることで、いわゆるＢｏｄｅ線図として予め求めることができる。図２は、そのようにして求められるＢｏｄｅ線図の例である。

図２のＢｏｄｅ線図は、横軸に周波数をとり、縦軸にゲインをとったものである。ここで、ゲインは、例えば、入力としてエンジンのトルクＴｅ、出力としてインプットシャフトの回転変動である｛ｄ（ω_inp）／ｄｔ｝をとって、（出力／入力）を適当に規格化したものである。図２の例では、周波数が約１５Ｈｚと２０Ｈｚに共振特性が現れ、約３０Ｈｚ以上で減衰特性が現れることが示されている。

図２に示されるようなダンパ接続部３０の伝達特性は、上記のようにダンパ接続部３０の構成が定まれば予め計算あるいは実測によって求めて取得することができる。したがって、トランスミッション機構４０の側で、回転変動を検出し、検出された回転変動から図２のような伝達特性を用いて、エンジン２０のトルク変動に換算することができる。この場合には、エンジン２０の側で生じるダンパ接続部３０の反力を含む上記の動力伝達系の振動に関する式を解く必要がない。

トランスミッション機構４０の側で検出された回転変動から図２のような伝達特性を用いてエンジン２０のトルク変動に換算するには、演算処理で行うこともできるが、フィルタリング処理を行うことでも実行できる。例えば、図２の例では、ダンパ接続部３０の伝達特性の共振周波数帯よりも低周波数側では、伝達特性のゲインがほぼ一定であるので、エンジントルク変動がそのままインプットシャフトの回転変動に伝達されている。したがって、ダンパ接続部３０の伝達特性の共振周波数帯よりも低周波数側の成分のみを取り出すフィルタリング処理を実行することで、容易に、インプットシャフトの回転変動からエンジントルク変動を求めることができる。

フィルタリング処理はハードウェアとしてのフィルタを用いることもでき、演算処理によっても可能である。したがって、上記以外のフィルタ処理によっても、ダンパ接続部３０の伝達特性に応じて、予め設定された周波数領域で平坦なゲイン−周波数特性を有するフィルタリング処理を行うことで、インプットシャフトの回転変動からエンジントルク変動を求めることができる。

以上で本発明の基礎となる概念を説明したので、次に、エンジントルク変動検出システムの構成等を説明する。図３は、ハイブリッド車両におけるエンジントルク変動検出システム１０の構成を示す図である。エンジントルク変動検出システム１０は、エンジン２０とトランスミッション機構４０とがダンパ接続部３０を介して接続される動力伝達系において、エンジン２０のトルク変動を検出する機能を有するシステムである。図３には、エンジントルク変動検出システム１０の構成要素ではないが、動力伝達系の最後に接続される車両の車輪８が図示されている。

エンジントルク変動検出システム１０は、上記のように、エンジン２０からダンパ接続部３０を介してトランスミッション機構４０を経て車輪８に至る動力伝達系と、これらの各要素の作動を制御する制御系として、エンジン２０の作動を制御するエンジン−ＥＣＵ６０と、トランスミッション機構４０に含まれる第１回転電機（ＭＧ１）４２と第２回転電機（ＭＧ２）４６の作動を制御するＭＧ−ＥＣＵ６２と、これらと協働してハイブリッド車両全体の作動を制御するＨＶ−ＥＣＵ６４と、エンジン２０のトルク変動を検出するための制御部７０とを含んで構成される。

エンジン２０は、複数の気筒２２とクランクシャフト２４を含んで構成され、第１回転電機４２、第２回転電機４６とともに車両の駆動源を構成する内燃機関である。エンジン２０は、車両の車軸を駆動し車輪８を回転して走行を行わせる機能と共に、第１回転電機４２を発電機として用いて発電を行わせ、図示されていない電源回路に含まれる蓄電装置を充電する機能を有する。エンジン２０の制御は、エンジン−ＥＣＵ６０を介してＨＶ−ＥＣＵ６４によって行われる。

クランクシャフト２４は、気筒２２におけるピストンの往復運動を回転運動に変換する機構であると共に、エンジン２０のトルクを出力する回転軸でもある。クランクシャフト２４に設けられるエンジン回転数センサ２６は、クランクシャフト２４の回転数を検出してエンジンの回転数とする検出手段である。エンジン回転数センサ２６の検出データは、適当な信号線を介してエンジン−ＥＣＵ６０に伝送され、エンジン２０の作動制御等に用いられる。なお、このエンジン回転数センサ２６が、図１で説明したエンジン２０の側のセンサ２１に相当する。

ダンパ接続部３０は、エンジン側とトランスミッション機構側との間にトルク変動があるときにこれを鈍らせる機能を有する一種の捩りバネで、バネ成分とダンパ成分とを有し、トーショナルダンパとも呼ばれる要素である。具体的には、エンジン２０の側のクランクシャフト２４と、トランスミッション機構４０の側のインプットシャフト４９との間にバネ成分とダンパ成分とを有する捩りバネが設けられたもので構成することができる。

トランスミッション機構４０は、第１回転電機４２と、第１プラネタリ機構５０と、減速機構５２と、第２回転電機４６と第２プラネタリ機構５４とを含んで構成される。トランスミッション機構４０は、ダンパ接続部３０を介して伝達されるエンジン２０の動力を
、車両の走行等で要求されるトルクと回転数に合わせて、車輪に供給する機能を有する。

具体的には、第１プラネタリ機構５０と第２プラネタリ機構５４とで構成される動力分配機構によって、エンジン２０と第１回転電機４２と第２回転電機４６との間の動力分配を行って、エンジン２０の動力で第１回転電機４２を発電機として用いて発電し、蓄電装置を含む電源回路を介してその電力で第２回転電機４６を電動機として用いてエンジン２０の動力と協働して減速機構５２を経て、所望のトルクと回転数で車輪８を駆動させる機能を有する。

第１回転電機４２と第２回転電機４６は、車両に搭載されるモータ・ジェネレータ（ＭＧ）であって、例えば、三相同期型回転電機を用いることができる。ここで、第１回転電機４２はエンジン２０によって駆動されて発電機として機能し、第２回転電機４６は、図示されていない蓄電装置から電力が供給されるときはモータとして機能し、制動時には発電機として機能する。である。また、上記のようにエンジン２０によって駆動されるときは発電機として機能する。第１回転電機４２と第２回転電機４６は、ＭＧ−ＥＣＵ６２を介してＨＶ−ＥＣＵ６４によって行われる。

第１回転電機４２に設けられるＭＧ１センサ４４は、第１回転電機４２の出力軸の回転数を検出する手段で、例えば、レゾルバを用いることができる。勿論、レゾルバ以外の回転数検出手段を用いることができる。同様に、第２回転電機４６に設けられるＭＧ２センサ４８は、第２回転電機４６の出力軸の回転数を検出する手段であり、レゾルバ等を用いることができる。

ＭＧ１センサ４４とＭＧ２センサ４８の検出データは、適当な信号線を介してＭＧ−ＥＣＵ６２に伝送され、第１回転電機４２と第２回転電機４６の作動制御等に用いられると共に、制御部７０に伝送され、エンジントルク変動検出のためのインプットシャフト４９の回転変動の算出にも用いられる。したがって、このＭＧ１センサ４４とＭＧ２センサ４８とが、図１で説明したトランスミッション機構４０の側のセンサ４１に相当する。

第１プラネタリ機構５０と第２プラネタリ機構５４は、周知のように、サンギヤとプラネタリギヤとリングギヤとで構成される遊星歯車機構で、これらがエンジン２０と第１回転電機４２と第２回転電機４６との間の動力分配を行う動力分配機構に相当する。

図４は、これらの各要素における回転数と減速比の関係を示す共線図である。図４に示されるように、第１プラネタリ機構５０においては、サンギヤに第１回転電機４２の入力軸が接続され、複数のプラネタリギヤを公転させる軸であるキャリアにインプットシャフト４９となり、リングギヤが第２プラネタリ機構５４のリングギヤと一体的に接続される。サンギヤとリングギヤとの間のギヤ比は、１：ρ₁である。

そして、第２プラネタリ機構５４においては、サンギヤに第２回転電機４６の出力軸が接続され、キャリアは回転が固定され、リングギヤは上記のように第１プラネタリ機構５０のリングギヤと一体的に接続される。サンギヤとリングギヤとの間のギヤ比は、１：ρ₂である。

なお、図４の共線図の関係を用いることで、第１回転電機（ＭＧ１）４２の回転数と、第２回転電機（ＭＧ２）４６の回転数とが分かれば、リングギヤの回転数と、インプットシャフト４９となる第１プラネタリ機構５０のキャリアの回転数を求めることができる。すなわち、第１回転電機（ＭＧ１）４２の回転数と、第２回転電機（ＭＧ２）４６の回転数に基いて、インプットシャフト４９の回転数を求めることができる。

再び図３に戻り、減速機構５２は、第１プラネタリ機構５０のキャリアと第２プラネタリ機構５４のキャリアとが一体化された中間軸と、車輪８に接続される車軸との間に設けられる減速歯車機構である。減速機構５２は、中間軸に出力されるパワーを適当に減速して、所望のトルクと回転数として、車軸に伝達する機能を有する。

エンジン−ＥＣＵ６０は、エンジン回転数センサ２６の検出データの伝送を受け、ＨＶ−ＥＣＵ６４の制御の下でエンジン２０の作動を制御する機能を有する電気制御ユニット（ＥｌｅｃｔｒｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ：ＥＣＵ）である。ＭＧ−ＥＣＵ６２は、ＭＧ１センサ４４の検出データの伝送を受け、またＭＧ２センサ４８の検出データの伝送を受け、ＨＶ−ＥＣＵ６４の制御の下で第１回転電機（ＭＧ１）４２と第２回転電機（ＭＧ２）４６の作動を制御する電気制御ユニットである。

ＨＶ−ＥＣＵ６４は、エンジン−ＥＣＵ６０とＭＧ−ＥＣＵ６２と協働してハイブリッド車両全体の作動を制御する機能を有する電気制御ユニットである。エンジン−ＥＣＵ６０、ＭＧ−ＥＣＵ６２、ＨＶ−ＥＣＵ６４は、車両搭載に適した制御回路で構成でき、例えば、車両搭載に適したコンピュータで構成することができる。これらのＥＣＵは、それぞれが独立して構成される以外に、２つのＥＣＵの機能を１つのＥＣＵにまとめ、あるいは３つのＥＣＵの機能を１つのＥＣＵにまとめるものとしてもよい。

制御部７０は、エンジントルク変動検出を実行する機能を有するＥＣＵである。制御部７０は、ＭＧ−ＥＣＵ６２と交信して、ＭＧ１センサ４４の検出データと、ＭＧ２センサ４８の検出データの伝送を受け、これらに基いてエンジン２０のトルク変動を求めて、例えば、ＨＶ−ＥＣＵ６４に伝送する機能を有する。制御部７０は、記憶部７２と接続される。記憶部７２は、エンジントルク変動検出実行のためのプログラムを格納すると共に、図２で説明したダンパ接続部３０の伝達特性のデータ７４を記憶する機能を有する。

制御部７０は、トランスミッション機構４０の側の回転変動であるＴＭ側回転変動信号を取得するＴＭ側回転変動取得モジュール７６と、ＴＭ側回転変動信号に対してフィルタリング処理を行うフィルタリングモジュール７８と、フィルタリング処理後ＴＭ側回転変動信号とダンパ接続部３０の伝達特性とに基いてエンジン２０のトルク変動を求めるトルク変動算出モジュール８０とを含んで構成される。制御部７０は、エンジン−ＥＣＵ６０、ＭＧ−ＥＣＵ６２、ＨＶ−ＥＣＵ６４と独立のものとして構成してもよく、これらのいずれかのＥＣＵの一部、例えばｍＨＶ−ＥＣＵ６４の一部として構成するものとしてもよい。

かかる機能はソフトウェアで実現することができ、具体的には、対応するエンジントルク変動検出実行のためのプログラムを実行することで実現できる。これらの機能の一部をハードウェアで実現するものとしてもよい。特にフィルタリングモジュール７８の機能は、ハードウェアとしてのフィルタ手段を用いるものとすることができる。

かかる構成の作用を以下に説明する。エンジントルク変動検出のための手順は、まず、トランスミッション機構４０の側の回転変動であるＴＭ側回転変動信号を取得することから始まる（ＴＭ側回転変動取得工程）。この工程は、制御部７０のＴＭ側回転変動取得モジュール７６の機能によって実行される。具体的には、図４に関連して説明したように、ＭＧ１センサ４４の検出データと、ＭＧ２センサ４８の検出データと、共線図で示される回転数と減速比の関係に基いて、インプットシャフト４９の回転数が求める。そして、求められたインプットシャフト４９の回転数の時間微分からＴＭ側回転変動信号を生成して取得する。

次に、記憶部７２から、ダンパ接続部３０における伝達特性のデータ７４を読み出して取得する（伝達特性取得工程）。図２に関連して説明したように、ダンパ接続部３０の伝達特性の例は、Ｂｏｄｅ線図であり、エンジン側のエンジントルク変動とトランスミッション機構側の回転変動との間の比をゲインとして、ゲインの周波数特性を示すものである。

そして、取得されたダンパ接続部３０の伝達特性に応じて、予め設定された周波数領域で平坦なゲイン−周波数特性を有するフィルタリング処理をＴＭ側回転変動信号に対して行う（フィルタリング処理工程）。この工程は、制御部７０のフィルタリングモジュール７８の機能によって実行される。

フィルタリング処理の一例を図５に示す。この図は、横軸に周波数、縦軸にゲインをとったもので、図２で説明したダンパ接続部３０の伝達特性が破線で示されている。そして太い実線がフィルタリング処理において用いられるフィルタ特性である。ここでは、ダンパ接続部３０の伝達特性の共振周波数帯よりも低周波数側の信号を通すフィルタ特性が示されている。すなわち、ダンパ接続部３０の伝達特性の共振周波数の下限である周波数ｆ₀までの低周波数ではゲインが一定で、これを超える周波数でゲインを小さくするフィルタ特性がフィルタリング処理で用いられる。

これにより、周波数ｆ₀以下の低周波数におけるダンパ接続部３０の伝達特性はそのままの状態で出力され、周波数ｆ₀を超える周波数帯におけるダンパ接続部３０の伝達特性はカットされる。このフィルタリング処理で出力される伝達特性の部分が太い破線で示されている。このようなフィルタ特性を用いてフィルタリング処理を行うことで、図２で説明したダンパ接続部３０の共振特性を示す部分と減衰特性を示す部分をカットし、エンジン２０のトルク変動が忠実に現れる部分のみを抽出して出力することができる。

図６は、フィルタリングのもう１つの例を示す図である。図６の横軸、縦軸の意味は図５と同じで、ダンパ接続部３０の伝達特性が破線で示されている。そして太い実線がフィルタリング処理において用いられるフィルタ特性である。ここでは、ダンパ接続部３０の伝達特性における共振特性を相殺して周波数に対して平坦なゲイン特性とする共振逆フィルタ特性が用いられている。

これにより、広い周波数帯においてダンパ接続部３０の伝達特性における共振特性等がフィルタリング処理による相殺され、広い周波数帯に渡って平坦な伝達特性として出力される。このフィルタリング処理で出力される伝達特性が太い破線で示されている。このようなフィルタ特性を用いてフィルタリング処理を行うことで、図２で説明したダンパ接続部３０の共振特性を示す部分と減衰特性を示す部分がフィルタリングで相殺され、広い周波数帯に渡って、エンジン２０のトルク変動が忠実に出力することができる。

このようなフィルタリングは、ＴＭ回転変動信号をディジタル数値信号として、図５、図６の実線で示されるフィルタ特性に相当するディジタル演算処理をＴＭ回転変動信号に対して施すことによって実行することができる。また、ＴＭ回転変動信号を実際の電気信号として、図５、図６の実線で示されるフィルタ特性を有するフィルタ要素をハードウェアで構成し、そのフィルタ要素にＴＭ回転変動信号を通過させることで実行することもできる。

このようにして、ＴＭ回転変動信号に対してフィルタリング処理を行い、フィルタリング通過後のＴＭ側回転変動信号であるフィルタ後回転変動信号を取得し、その取得されたフィルタ後回転変動信号と、ダンパ接続部３０の伝達特性とに基いてエンジンのトルク変動を求める（トルク変動算出工程）。この工程は制御部７０のトルク変動算出モジュール８０の機能によって実行される。具体的には、フィルタ後回転変動信号に、ダンパ接続部３０の伝達特性のうち、フィルタリング処理によって平坦化された部分のゲインを乗じて、回転変動をトルク変動に変換する。これによって、ダンパ接続部３０の反力の影響を受けるクランクシャフト２４の回転変動を用いることなく、精度よくエンジン２０のトルク変動を検出することができる。

本発明の原理を説明するための図で、エンジンとトランスミッション機構とがダンパ接続部を介して接続される動力伝達系のモデル図である。本発明に係る実施の形態において、ダンパ接続部の伝達特性を示すＢｏｄｅ線図の一例である。本発明に係る実施の形態におけるエンジントルク変動検出システムの構成を示す図である。本発明に係る実施の形態における各要素の回転数と減速比の関係を示す共線図である。本発明に係る実施の形態において、フィルタリング処理の一例を示す図である。本発明に係る実施の形態において、フィルタリング処理の他の例を示す図である。

符号の説明

８車輪、１０エンジントルク変動検出システム、２０エンジン、２１，４１センサ、２２気筒、２４クランクシャフト、２６エンジン回転数センサ、３０ダンパ接続部、３２バネ成分、３４ダンパ成分、４０トランスミッション機構、４２第１回転電機（ＭＧ１）、４４ＭＧ１センサ、４６第２回転電機（ＭＧ２）、４８ＭＧ２センサ、４９インプットシャフト、５０第１プラネタリ機構、５２減速機構、５４第２プラネタリ機構、６０エンジン−ＥＣＵ、６２ＭＧ−ＥＣＵ、６４ＨＶ−ＥＣＵ、７０制御部、７２記憶部、７４伝達特性のデータ、７６ＴＭ側回転変動取得モジュール、７８フィルタリングモジュール、８０トルク変動算出モジュール、９０駆動力、９２反力、９４伝達力。

Claims

エンジンとトランスミッション機構とがダンパ接続部を介して接続される動力伝達系におけるエンジンのトルク変動を検出するシステムにおいて、
トランスミッション機構側の回転変動であるＴＭ側回転変動信号を取得するＴＭ側回転変動取得手段と、
ダンパ接続部におけるエンジン側のエンジントルク変動とトランスミッション機構側の回転変動との間の伝達特性に基き、ＴＭ側回転変動信号からエンジンのトルク変動を求める手段と、
を備えることを特徴とするエンジントルク変動検出システム。
エンジンとトランスミッション機構とがダンパ接続部を介して接続される動力伝達系におけるエンジンのトルク変動を検出するシステムにおいて、
トランスミッション機構側の回転変動であるＴＭ側回転変動信号を取得するＴＭ側回転変動取得手段と、
ダンパ接続部におけるエンジン側のエンジントルク変動とトランスミッション機構側の回転変動との間の伝達特性を取得する手段と、
ダンパ接続部の伝達特性に応じて、予め設定された周波数領域で平坦なゲイン−周波数特性を有するフィルタ手段と、
フィルタ手段通過後のＴＭ側回転変動信号であるフィルタ後回転変動信号を取得する手段と、
取得されたフィルタ後回転変動信号と、ダンパ接続部の伝達特性とに基いてエンジンのトルク変動を求める手段と、
を備えることを特徴とするエンジントルク変動検出システム。
請求項２に記載のエンジントルク変動検出するシステムにおいて、
フィルタ手段は、
ダンパ接続部の伝達特性の共振周波数帯よりも低周波数側の信号を通すローパスフィルタ手段であることを特徴とするエンジントルク変動検出システム。
請求項２に記載のエンジントルク変動検出するシステムにおいて、
フィルタ手段は、
ダンパ接続部の伝達特性における共振特性を相殺して周波数に対して平坦なゲイン特性とする共振逆フィルタ手段であることを特徴とするエンジントルク変動検出システム。
請求項１または２に記載のエンジントルク変動検出システムにおいて、
トランスミッション機構は、ダンパ接続部に接続されるインプットシャフトと、車両の駆動輪に接続される車軸との間に設けられ、エンジンと回転電機との間で動力分配を行う動力分配機構であり、
ＴＭ側回転変動取得手段は、インプットシャフトの回転変動信号を取得することを特徴とするエンジントルク変動検出システム。
請求項５に記載のエンジントルク変動検出システムにおいて、
ＴＭ側回転変動取得手段は、
動力分配機構を構成する各要素の回転数と各要素の間の減速比との関係を示す共線図関係を用いて、回転電機の回転変動信号からインプットシャフトの回転変動信号を取得することを特徴とするエンジントルク変動検出システム。
請求項１または２に記載のエンジントルク変動検出システムにおいて、
ダンパ接続部は、
エンジン側とトランスミッション機構側との間で生じるトルク変動を抑制するように働く捩りダンパであることを特徴とするエンジントルク変動検出システム。