JP5408331B2 - 車両用動力伝達装置の制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、ハイブリッド形式の車両用動力伝達装置の制御装置に係り、特に、走行状態の変化に応じて発生する歯打ち音の低減に関するものである。
原動機と電動機とを備え、原動機の動力を電動機および出力軸に分配する、原動機と電動機の動力を合成する、或いは原動機を停止させて電動機を駆動させるなどして車両の状態に応じて最適な走行状態を実現するハイブリッド形式の車両用動力伝達装置が知られている。例えば特許文献1の車両がその一例である。特許文献1の車両では、エンジン22と、そのエンジン22に動力伝達可能に連結された遊星歯車機構から成る動力分配統合機構30と、動力分配統合機構30の所定の回転要素に動力伝達可能に連結されたモータMG1と、動力分配統合機構30の駆動軸に減速ギヤ35を介して連結されたモータMG2とを、含んで構成されている。特許文献1においては、駆動トルクを運転者のアクセルペダル操作などに基づいて算出される駆動力要求値に向かって変化させる際、その駆動トルクが符号の変化を伴う(すなわち駆動力が零を跨ぐ)ときは、駆動トルクが零を跨ぐ際、駆動トルクの変化を緩やかにする、所謂緩変化処理を実施する技術が開示されている。これより、駆動トルクが正負逆転する際にギヤのガタが反対方向に詰まることで発生する歯打ち音を抑制させることが可能となる。
特開2005−204360号公報
ところで、特許文献1の車両では、車両の駆動軸(プロペラシャフトなど)の駆動トルク(駆動力)が正負逆転する際に駆動トルクの変化を緩やかにする緩変化処理が実施されているが、上記制御では、駆動トルクが正負逆転しない走行状態において、電動機のトルクが正負逆転したとき、上記緩変化処理が実施されない。ここで、上記特許文献1をはじめとするハイブリッド形式の車両では、少なくとも1つの電動機が使用され、車両の車速やシフトポジション等の各条件により、走行状態に応じて力行・回生が適宜切り替えられ、駆動トルクが正負逆転しない場合であっても、電動機のトルク(駆動力)は正負逆転する走行状態が発生することがある。このような場合、特許文献1の車両においても、電動機のトルクが正負逆転する際に、電動機に動力伝達可能に連結されているギヤ等から歯打ち音が発生する可能性があった。
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、原動機および電動機が駆動軸に動力伝達可能に接続されているハイブリッド形式の車両用動力伝達装置において、走行時に発生する歯打ち音を効果的に抑制することができる車両用動力伝達装置の制御装置を提供することにある。
上記目的を達成するための、請求項1にかかる発明の要旨とするところは、(a)原動機および電動機が駆動軸に動力伝達可能に連結されているハイブリッド形式の車両用動力伝達装置の制御装置であって、(b)記原動機のトルクまたは前記電動機零を跨いで変化する際には、そのトルクを歯打ち音を抑制するために予め設定された変化率で緩変化させる緩変化処理手段と、(c)その緩変化処理手段によって前記原動機および前記電動機のいずれか一方のトルクが緩変化されている場合には、その緩変化に伴って生じる前記駆動軸のトルクの不足分を、緩変化されていない他方のトルクによって補うトルク補償手段とを、含み、(d)前記駆動軸のトルク制御中において、前記原動機および前記電動機の両方のトルクが零を跨いで変化するものと判断された場合、前記緩変化処理手段は、前記原動機のトルクを緩変化させる時期と前記電動機のトルクを緩変化させる時期とが重複しないように調整することを特徴とする。
このようにすれば、原動機および電動機のトルクのいずれかが零を跨ぐ際、そのトルクが歯打ち音が抑制される予め設定された変化率で緩変化させられるので、そのトルクが零を跨ぐ際に発生する歯打ち音を好適に抑制することができる。また、前記原動機および前記電動機のいずれか一方のトルクが緩変化されている場合には、その緩変化に伴って生じる前記駆動軸のトルクの不足分が、緩変化されていない他方のトルクによって補われるので、上記緩変化による出力軸のトルク不足が解消され、走行性能への影響が抑制される。
また、前記原動機および前記電動機の両方のトルクがトルク制御中に零を跨いで変化すると判断された場合、前記原動機のトルクを緩変化させる時期と前記電動機のトルクを緩変化させる時期とが重複しないように調整されるため、原動機のトルクが緩変化される際には、電動機によるトルク補償が可能となり、電動機のトルクが緩変化される際には、原動機によるトルク補償が可能となる。
また、好適には、前記原動機は、入力軸がエンジンに連結されている差動機構の回転要素に動力伝達可能に連結された第1電動機であり、前記電動機は、該差動機構の出力軸に動力伝達可能に連結されている第2電動機であり、前記トルク補償手段は、前記エンジン運転中に実施されるものである。
このようにすれば、第1電動機のトルクが零を跨ぐ際には、そのトルクが歯打ち音が抑制される変化率で緩変化されるため、歯打ち音が好適に抑制される。このとき、第2電動機のトルクによって駆動軸のトルクの不足分が補われるので、第1電動機のトルクの緩変化による走行性能への影響が抑制される。また、第2電動機のトルクが零を跨ぐ際には、そのトルクが歯打ち音が抑制される変化率で緩変化されるため、歯打ち音が好適に抑制される。このとき、第1電動機のトルクによって駆動軸のトルクの不足分が補われるので、第2電動機のトルクの緩変化による走行性能への影響が抑制される。なお、エンジン停止中においては、第1電動機は空転された状態となり、第1電動機のトルクは零となるので、第1電動機のトルクが零を跨ぐことはなく、また、第1電動機によるトルクの補償は不可能となる。したがって、エンジン運転中において、前記トルク補償手段を好適に実施することができる。
また、好適には、前記緩変化処理手段が実行される際のトルクの変化率は、予め設定されているトルクの絶対値と該トルクの変化率とで構成される2次元マップに基づいて設定されるものである。このようにすれば、上記2次元マップに基づいて好適なトルクの変化率が設定され、好適に歯打ち音を抑制することができる。
また、好適には、前記緩変化処理手段が実行される際のトルクの変化率は、予め設定されている歯打ち音が抑制される所定の値である。このようにすれば、トルクが零を跨ぐ際、トルクの変化率が歯打ち音が抑制される所定の値に設定されるので、好適に歯打ち音を抑制することができる。
本発明が適用されたハイブリッド車両用動力伝達装置を説明する概略構成図である。 動力分配機構として機能する遊星歯車装置の各回転要素の回転速度の相対的関係を表す共線図である。 電子制御装置の制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。 トルクが零を跨ぐ際に設定されるトルクレートの具体的な一例を示す図である。 第1電動機の第1電動機トルクが正負逆転した際に緩変化処理手段が実行されたときの作動の一例を説明するタイムチャートである。 第2電動機の第2電動機トルクが正負逆転する際に、緩変化処理手段が実行されたときの作動の一例を説明するタイムチャートである。 電子制御装置の制御作動の要部、すなわち第1電動機の第1電動機トルク、第2電動機の第2電動機トルク、および出力軸の出力軸トルクのいずれかが正負逆転する場合に発生する歯打ち音を低減するための制御作動を説明するフローチャートである。 緩変化処理が実施された場合の歯打ち音低減の効果を一例として示すタイムチャートである。 本発明の他の実施例の電子制御装置の制御作動の要部であって、特に第1電動機トルクおよび第2電動機トルクの両方が正負逆転するときに発生する歯打ち音を低減するためのフローチャートである。 第1電動機の第1電動機トルクおよび第2電動機の第2電動機トルクが正負逆転する際に、緩変化処理手段が実行されるときの作動の一例を示すタイムチャートである。 第1電動機の第1電動機トルクおよび第2電動機の第2電動機トルクが正負逆転する際に、緩変化処理手段が実行されるときの作動の一例を示す他のタイムチャートである。 本発明の他の実施例の電子制御装置の制御作動の要部であって、特に、出力軸トルク、第1電動機トルク、第2電動機トルクのいずれかが正負逆転する際に出力軸トルクを緩変化処理することで歯打ち音を抑制する制御作動を説明するためのフローチャートである。 本発明の他の実施例であるハイブリッド駆動装置の構成を説明する概略構成図(骨子図)である。 本発明の電子制御装置の制御作動の要部、すなわちエンジントルクおよび第3電動機の第3電動機トルクの少なくとも一方が正負逆転する際に発生する歯打ち音を抑制する制御作動を説明するフローチャートである。 エンジンのエンジントルクおよび第3電動機トルクの両方が正負逆転した際に、緩変化処理手段が実行されたときの作動の一例を示すタイムチャートである。
以下、本発明の実施例を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、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。
図1は、本発明が適用されたハイブリッド車両用動力伝達装置10(以下、動力伝達装置10と記載)を説明する概略構成図である。図1において、この動力伝達装置10では、車両において、主駆動源である第1駆動源12のトルクが出力部材として機能する車輪側出力軸(以下、出力軸という)14に伝達され、その出力軸14(本発明の駆動軸に対応)から差動歯車装置16を介して左右一対の駆動輪18にトルクが伝達されるようになっている。また、この動力伝達装置10には、第2駆動源として、走行のための駆動力を出力する力行制御およびエネルギを回収するための回生制御を選択的に実行可能な第2電動機MG2が出力軸14に動力伝達可能に連結されている。
上記第1駆動源12は、主動力源としてのエンジン24と、第1電動機MG1(本発明の原動機に対応)と、これらエンジン24と第1電動機MG1(差動用電動機)との間でトルクを合成もしくは分配するための動力分配機構(差動機構)としての遊星歯車装置26とを主体として構成されている。上記エンジン24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内燃機関であって、マイクロコンピュータを主体とするエンジン制御用の電子制御装置(E−ECU)28によって、スロットル弁開度や吸入空気量、燃料供給量、点火時期などの運転状態が電気的に制御されるように構成されている。
上記第1電動機MG1(差動用電動機)は、例えば同期電動機であって、駆動トルクを発生させる電動機としての機能と発電機としての機能とを選択的に生じるように構成され、インバータ30を介してバッテリー、コンデンサなどの蓄電装置32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モータジェネレータ制御用の電子制御装置(MG−ECU)28によってそのインバータ30が制御されることにより、第1電動機MG1の駆動トルクあるいは回生トルクが調節或いは設定されるようになっている。
前記遊星歯車装置26(差動機構)は、サンギヤS0と、そのサンギヤS0に対して同心円上に配置されたリングギヤR0と、これらサンギヤS0およびリングギヤR0に噛み合うピニオンギヤP0を自転かつ公転自在に支持するキャリヤCA0とを三つの回転要素として備えて公知の差動作用を生じるシングルピニオン型の遊星歯車機構である。遊星歯車装置26は、エンジン24に対して同軸心上に設けられている。なお、遊星歯車装置26は、中心線に対して対称的に構成されているため、図1ではそれらの下半分が省略されている。
本実施例では、差動機構の入力軸としても機能するエンジン24のクランク軸36はダンパ38を介して遊星歯車装置26のキャリヤCA0に連結されている。これに対してサンギヤS0には第1電動機MG1が連結され、リングギヤR0には出力軸14が連結されている。これより、キャリヤ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している。
差動機構として機能するシングルピニオン型の遊星歯車装置26の各回転要素の回転速度の相対的関係は、図2の共線図により示される。この共線図において、縦軸S0、縦軸CA0、および縦軸R0は、サンギヤS0の回転速度、キャリヤCA0の回転速度、およびリングギヤR0の回転速度をそれぞれ表す軸であり、縦軸S0、縦軸CA0、および縦軸R0の相互の間隔は、縦軸S0と縦軸CA0との間隔を1としたとき、縦軸CA0と縦軸R0との間隔がρ(サンギヤS0の歯数Zs/リングギヤR0の歯数Zr)となるように設定されたものである。
上記遊星歯車装置26において、キャリヤCA0に入力されるエンジン24の出力トルクに対して、第1電動機MG1による反力トルクがサンギヤS0に入力されると、出力要素となっているリングギヤR0には、直達トルクが現れるので、第1電動機MG1は発電機として機能する。また、リングギヤR0の回転速度すなわち出力軸14の回転速度(出力軸回転速度)Noutが一定であるとき、第1電動機MG1の回転速度Nmg1を上下に変化させることにより、エンジン24の回転速度(エンジン回転速度)Neを連続的に(無段階に)変化させることができる。図2の破線は第1電動機MG1の回転速度Nmg1を実線に示す値から下げたときにエンジン回転速度Neが低下する状態を示している。すなわち、エンジン回転速度Neを例えば燃費が最もよい回転速度に設定する制御を、第1電動機MG1を制御することによって実行することができる。この種のハイブリッド形式は、機械分配式あるいはスプリットタイプと称される。上記より、遊星歯車装置26の差動状態が第1電動機MG1によって電気的に制御される。
第2駆動源として機能する前記第2電動機MG2(本発明の電動機に対応)は、前記モータジェネレータ制御用の電子制御装置(MG−ECU)28によりインバータ40を介して制御されることにより、電動機または発電機として機能させられ、アシスト用出力トルクあるいは回生トルクが調節或いは設定される。
上記電子制御装置28は、例えばエンジン24を制御するためのエンジン制御用電子制御装置(E−ECU)、第1電動機MG1および第2電動機MG2を制御するためのMG制御用電子制御装置(MG−ECU)等を含んで構成されている。電子制御装置28には、第1回転速度センサ41からの第1電動機回転速度Nmg1を表す信号、第2回転速度センサ43からの第2電動機回転速度Nmg2を表す信号、第3回転速度センサ45からの車速Vに対応する出力軸14の出力軸回転速度Noutを表す信号、操作位置センサSSからのシフトレバー35の操作位置を表す信号、アクセル操作量センサASからのアクセルペダル27の操作量を表す信号、ブレーキセンサBSからのブレーキペダル29の操作の有無を表す信号等が供給される。その他、図示しないセンサ等から、蓄電装置32の充電電流または放電電流(以下、充放電電流或いは入出力電流という)Icdを表す信号、蓄電装置32の電圧Vbatを表す信号、蓄電装置32の充電容量(充電状態)SOCを表す信号、インバータ30の供給電力(供給電流)に基づく第1電動機MG1の第1電動機トルクTg(本発明の原動機のトルクに対応)を表す信号、インバータ40の供給電力(供給電流)に基づく第2電動機MG2の第2電動機トルクTm(本発明の電動機のトルクに対応)を表す信号などが、それぞれ供給される。なお、エンジン制御用電子制御装置(E−ECU)およびMG制御用電子制御装置(MG−ECU)は、必ずしも別体で構成されるものではなく、一体で構成されても構わない。
図3は、電子制御装置28の制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。図3において、ハイブリッド駆動制御手段60は、例えば、キーがキースロットに挿入された後、ブレーキペダルが操作された状態でパワースイッチが操作されることにより制御が起動されると、アクセル操作量に基づいて運転者の要求出力を算出し、低燃費で排ガス量の少ない運転となるようにエンジン24および第2電動機MG2の少なくとも一方から要求駆動力を発生させる。例えば、エンジン24を停止し専ら第2電動機MG2を駆動源とするモータ走行モード、エンジン24の動力で第1電動機MG1により発電を行いながら第2電動機MG2を駆動源として走行する充電走行モード、エンジン24の動力を機械的に駆動輪18に伝えて走行するエンジン走行モード等を、走行状態に応じて切り換える。
上記ハイブリッド駆動制御手段60は、エンジン24が最適燃費曲線上で作動するように第1電動機MG1によってエンジン回転速度Neを制御する。さらに、コースト走行時(回生走行時)には車両の有する慣性エネルギーで第2電動機MG2を回転駆動することにより電力として回生し、蓄電装置32にその電力を蓄える。
また、後進走行は、第2電動機MG2を逆方向へ回転駆動することによって達成される。この時、第1駆動源12の第1電動機MG1は空転状態とされ、エンジン24の作動状態に関係なく出力軸14が逆回転することを許容する。
前記エンジン走行モードにおける制御を一例としてより具体的に説明すると、ハイブリッド駆動制御手段60は、動力性能や燃費向上などのために、エンジン24を効率のよい作動域で作動させる一方で、エンジン24と第2電動機MG2との駆動力の配分や第1電動機MG1の発電による反力を最適になるよう制御する。
例えば、ハイブリッド駆動制御手段60は、予め記憶された駆動力マップから運転者の出力要求量としてのアクセル操作量(アクセル開度Acc)や車速Vなどに基づいて、出力軸14に出力される要求出力軸トルクTp*(要求駆動トルクに相当)を決定し、その要求出力軸トルクTp*から充電要求値等を考慮して要求出力軸パワーPrを算出し、その要求出力軸パワーPrが得られるように伝達損失、補機負荷、第2電動機MG2のアシストトルク等を考慮して目標エンジンパワーPerを算出し、例えばエンジン回転速度NeとエンジントルクTeとで構成される二次元座標内において運転性と燃費性とを両立するように予め実験的に求められて記憶されたエンジンの最適燃費率曲線(燃費マップ、関係)に沿ってエンジン24を作動させつつ、上記目標エンジンパワーPerが得られるエンジン回転速度NeとエンジントルクTeとなるように、エンジン24を制御すると共に第1電動機MG1の発電量を制御する。
ハイブリッド駆動制御手段60は、第1電動機MG1により発電された電気エネルギをインバータ30、40を通して蓄電装置32や第2電動機MG2へ供給するので、エンジン24の動力の主要部は機械的に出力軸14へ伝達されるが、エンジン24の動力の一部は第1電動機MG1の発電のために消費されてそこで電気エネルギに変換され、インバータ30、40を通してその電気エネルギが第2電動機MG2へ供給され、その第2電動機MG2が駆動されて第2電動機MG2から出力軸14へ伝達される。この電気エネルギの発生から第2電動機MG2で消費されるまでに関連する機器により、エンジン24の動力の一部を電気エネルギに変換し、その電気エネルギを機械的エネルギに変換するまでの電気パスが構成される。なお、ハイブリッド駆動制御手段60は、電気パスによる電気エネルギ以外に、蓄電装置32からインバータ40を介して直接的に電気エネルギを第2電動機MG2へ供給してその第2電動機MG2を駆動することが可能である。
また、ハイブリッド駆動制御手段60は、車両の停止中又は走行中に拘わらず、遊星歯車装置26の差動作用によって第1電動機MG1を制御してエンジン回転速度を略一定に維持したり任意の回転速度に回転制御することができる。言い換えれば、ハイブリッド駆動制御手段60は、エンジン回転速度を略一定に維持したり任意の回転速度に制御しつつ第1電動機MG1を任意の回転速度に回転制御することができる。
また、ハイブリッド駆動制御手段60は、スロットル制御のためにスロットルアクチュエータにより電子スロットル弁を開閉制御させる他、燃料噴射制御のために燃料噴射装置による燃料噴射量や噴射時期を制御させ、点火時期制御のためにイグナイタ等の点火装置による点火時期を制御させる指令を単独で或いは組み合わせて図示しないエンジン出力制御装置に出力して、必要なエンジン出力を発生するようにエンジン24の出力制御を実行するエンジン出力制御手段を機能的に備えている。
エンジン始動制御手段62は、例えば予め設定されている車両の走行モードを切り替えるための図示しない走行モード切替マップに基づいて、第2電動機MG2によるモータ走行モードからエンジン24によるエンジン走行モードへの切替を判断すると、エンジン24の回転速度Neを第1電動機MG1および第2電動機MG2の制御によって電気的に引き上げ、エンジン回転速度Neが予め設定されている点火可能回転速度Nigまで上昇すると、燃料噴射装置による燃料噴射制御を実施すると共に、点火装置による点火時期制御を実施することで、エンジン24を始動させるエンジン始動処理を実施する。なお、走行モード切替マップは、例えば車速Vとアクセルペダル27の操作量に相当するアクセル開度Accとからなる2次元マップから成り、上記に基づいて第2電動機MG2によるモータ走行領域とエンジン24によるエンジン走行領域とに領域分けされている。例えば、比較的低車速、低駆動力領域(低アクセル開度領域)では、モータ走行領域とされ、中・高車速、中・高駆動力領域(中・高アクセル開度領域)では、エンジン走行領域とされている。
したがって、例えば車両発進時や軽負荷走行時では、第2電動機MG2によるモータ走行が実施され、その状態から加速走行されるなどすると、モータ走行モードからエンジン走行モードへ切り替えられる。このような場合、エンジン始動制御手段62によるエンジン始動処理が実施される。また、蓄電装置32の充電容量SOCが予め設定されている下限容量を下回ると、現在の走行状態がモータ走行モード領域内にあっても、エンジン始動制御手段62は、エンジン24の始動処理を実施する。
ところで、例えば減速走行時においてアクセルペダル27が踏み込まれるなどすると、前述したように、ハイブリッド駆動制御手段60は、予め記憶された駆動力マップからアクセル開度Accや車速Vなどに基づいて、出力軸14の出力軸トルクTp(本発明の駆動軸のトルクに対応)の要求出力軸トルクTp*を決定する。そして、ハイブリッド駆動制御手段60は、その要求出力軸トルクTp*を決定すると、その要求出力軸トルクTp*が得られるエンジン24の目標エンジントルクTeng*、第1電動機MG1の目標第1電動機トルクTg*(以下、目標第1トルクTg*と記載する)、および第2電動機MG2の目標第2電動機トルクTm*(以下、目標第2トルクTm*と記載する)を算出する。そして、ハイブリッド駆動制御手段60は、第1電動機トルクTg、第2電動機トルクTm、およびエンジントルクTengが、算出された目標トルク(Tg*、Tm*、Tp*)となるように、各トルク(以下、第1電動機トルクTg、第2電動機トルクTm、および出力軸トルクTpを特に区別しない場合には、単に各トルクと記載する)を制御する。このとき、各トルクが各目標トルクに向かって変化する際のトルクの変化率(トルクレートα)は、例えば各トルク毎に予め設定されて記憶されている、トルクレートαのマップに基づいて決定され、その決定された変化率(トルクレートα)に基づいて各トルク指令値が設定される。
ここで、出力軸トルクTp、第1電動機トルクTg、第2電動機トルクTmがそれぞれに設定された目標トルク(Tp*、Tg*、Tm*)に向かって変化する際、車両の走行状態に応じて、出力軸トルクTp、第1電動機トルクTg、第2電動機トルクTmのいずれかが正負逆転する、すなわちいずれかのトルクが目標トルクに向かって変化する際に零を跨いで変化することがある。このとき、該当するトルクが零を跨ぐ際、そのトルクが伝達されるギヤに形成されているガタが反対方向に詰まるため、ギヤ同士が衝突して歯打ち音が発生する。
これに対して、緩変化処理手段66は、アクセルペダル27が踏み込まれるなどして、駆動力要求が生じると、第1電動機MG1の第1電動機トルクTg、第2電動機MG2の第2電動機トルクTm、および出力軸14の出力軸トルクTpを個々に検出し、上記各トルクのいずれかが正負逆転する場合には、それに該当するトルクが零を跨ぐ際、そのトルクの変化率(トルクレートα)を上記歯打ち音が抑制される予め設定された値に変更して、トルクを緩変化させる。これより、そのトルクが零を跨ぐ際において、例えば遊星歯車装置26等に形成されるギヤのガタが反対方向に詰まることで発生する、ギヤ同士の衝突時の衝撃が低減されるので、その際に発生する歯打ち音を低減することができる。以下、上記緩変化処理手段66の具体的な作動を中心に説明する。また、以下において、所定のトルクが零を跨ぐ際にその変化を緩やか(緩変化)にする制御を緩変化処理と定義して説明する。
図3に戻り、各トルク検出手段72は、第1電動機MG1の第1電動機トルクTg、第2電動機MG2の第2電動機トルクTm、および出力軸14の出力軸トルクTpを検出する。各トルク検出手段72は、例えば第1電動機MG1の電圧値および駆動電流に基づいて算出される第1電動機MG1の出力Pmg1(=電圧値×駆動電流)を第1電動機MG1の回転速度Nmg1で割ることで、第1電動機トルクTg(=Pmg1/Nmg1)を検出(算出)する。また、各トルク検出手段72は、例えば第2電動機MG2の電圧値および駆動電流に基づいて算出される第2電動機MG2の出力Pmg2(=電圧値×駆動電流)を回転速度Nmg2で割ることで、実際の第2電動機トルクTm(=Pmg2/Nmg2)を検出(算出)する。さらに、各トルク検出手段72は、例えばエンジントルクTeng、第1電動機トルクTg、第2電動機トルクTm、および遊星歯車装置26のギヤ比ρに基づいて出力軸トルクTpを検出(算出)する。
各トルク検出手段72は、上記検出手段の他、出力軸14、第1電動機MG1および第2電動機MG2に直接トルクセンサを設けることで、第1電動機MG1の第1電動機トルクTg、第2電動機MG2の第2電動機トルクTm、および出力軸14の出力軸トルクTpを直接的に検出することもできる。
トルク逆転判断手段74は、各トルク検出手段72によって検出された各トルク(第1電動機トルクTg、第2電動機トルクTm、出力軸トルクTp)が、ハイブリッド駆動制御手段60によって設定された各トルクに対応する目標トルク(Tg*、Tm*、Tp*)に向かって変化する際、そのトルクがその変化過渡期において正負逆転するか否か、すなわちトルクが零を跨ぐか否かを判断する。例えば、トルク逆転判断手段74は、ハイブリッド駆動制御手段60に求められた第1電動機MG1の目標第1電動機トルクTg*、第2電動機MG2の目標第2電動機トルクTm*、および出力軸14の要求出力軸トルクTp*と、各トルク検出手段72によって検出された第1電動機トルクTg、第2電動機トルクTm、および出力軸トルクTpとを各々比較し、例えば各々のトルクの積に基づいてトルクが正負逆転するか否かを判断する。
具体的には、トルク逆転判断手段74は、ハイブリッド駆動制御手段60によって決定された要求出力軸トルクTp*と、各トルク検出手段72によって検出された出力軸トルクTpとの積が負になった場合、出力軸トルクTpが正負逆転するものと判断する。また、トルク逆転判断手段74は、ハイブリッド駆動制御手段60によって決定された目標第1トルクTg*と、各トルク検出手段72によって検出された第1電動機トルクTgとの積が負になった場合、第1電動機トルクTgが正負逆転するものと判断する。また、トルク逆転判断手段74は、ハイブリッド駆動制御手段60によって決定された目標第2トルクTm*と、各トルク検出手段72によって検出された第2電動機トルクTmとの積が負になった場合、第2電動機トルクTmが正負逆転するものと判断する。
逆転時トルクレート変更手段75(以下、トルクレート変更手段75と記載)は、第1電動機MG1の第1電動機トルクTg、第2電動機MG2の第2電動機トルクTm、または出力軸14の出力軸トルクTpのいずれかが、トルク逆転判断手段74によって正負逆転すると判断されると、該当するトルクが零を跨ぐ際において、そのトルクの変化率を歯打ち音が抑制される予め設定された変化率(トルクレートα)に変更する。なお、上記トルクが零を跨ぐ際に設定されるトルクレートαは、零を跨がない場合に設定される通常のトルクレートαよりも小さくなる。トルクレート変更手段75は、例えば第1電動機トルクTg、第2電動機トルクTm、および出力軸トルクTpが零を跨ぐ際に設定される、トルクの変化率(トルクレートα)の関係を予め記憶しており、いずれかのトルクが零を跨ぐ際には、通常のトルクレートαに代えて、上記トルクが零を跨ぐ際のトルクレートαに変更する。また、トルクレート変更手段75に記憶されているトルクレートαは、予め実験的または解析的に求められる値であり、該当するトルクが零を跨ぐ際に発生する歯打ち音が好適に低減される値に設定されている。
トルクレート変更手段75に記憶されているトルクレートαの具体的な一例として、例えば図4の太実線で示すように、トルクの絶対値が境界値Tc(絶対値)の範囲内になったときに設定される歯打ち音を抑制する所定のトルクレートα(一定値)が予め設定されて記憶されている。具体的には、トルクが零を跨ぐ状態を判断するトルクの境界値Tcおよび、その際に設定されるトルクレートαが予め記憶されている。したがって、トルクが予め設定されている境界値Tcの範囲内となると、その設定されているトルクレートαに基づいてトルクが直線的に変化する。上記トルクの境界値Tc(絶対値)およびトルクレートαは、予め実験や計算によって最適な値に設定され、トルクが零を跨ぐ際に、トルクが緩やかに緩変化することで、歯打ち音が低減される値に設定される。なお、上記トルクの境界値Tcおよび所定のトルクレートαは、例えばアクセルペダル27踏み込み時の要求出力軸トルクTp*と実際の出力軸トルクTpとの差や電動機温度等に基づいて変更されるものであっても構わない。
また、トルクレート変更手段75に記憶されているトルクレートαの具体的な他の一例として、例えば図4の一点鎖線で示すように、トルクレートαがトルクの絶対値に応じて変化される関係であっても構わない。例えば、トルクの絶対値とトルクレートαとの関係が、図4に示すように、予め2次元マップで設定され、その2次元マップにしたがってトルクレートαが設定される。具体的には、図に示すようにトルク(絶対値)が小さくなるにしたがって、トルクレートαが小さくなるように設定される。したがって、トルクが零を跨ぐ際には、トルク変化が緩やかな変化となる。なお、トルクの絶対値に応じて変化するトルクレートαの2次元マップは、予め実験や計算によって設定されるものであり、トルクが零を跨ぐ際に発生する歯打ち音が好適に低減される値に設定される。また、トルクレートαを設定する際に必要となるトルク(絶対値)は、各トルク検出手段72によって逐次検出される。
緩変化処理手段66は、上記トルクレート変更手段75によって設定されたトルクレートαに基づいて正負逆転するトルクのトルク指令値を設定し、そのトルク指令値に基づいて、零を跨ぐトルクを制御(例えばフィードバック制御)する。上記緩変化処理手段66によって正負逆転するトルクが零を跨ぐ際、そのトルクが緩やかに緩変化されることで、ギヤのガタが反対に詰まることで発生する歯打ち音が抑制される。
ここで、緩変化処理手段66によって正負逆転するトルクが零を跨ぐ際に緩変化処理されてトルク変化が緩やかとなると、その背反として、出力軸トルクTpのトルク不足が発生することとなる。これに対して、トルク補償手段76は、上記正負逆転するトルクが零を跨ぐ際に緩変化処理されている間、零を跨がない側(緩変化されない側)のトルクによってその上記不足分を補うように制御することで、出力軸トルクTpの不足分を補って走行性能への影響を最小限に抑制する。例えば、第1電動機トルクTgが緩変化処理されている間、第2電動機トルクTmによって出力軸トルクTpの不足分を補い、第2電動機トルクTmが緩変化処理されている間、第1電動機トルクTgによって出力軸トルクTpの不足分を補うことで走行性能の影響を抑制する。
トルク補償手段76は、ハイブリッド駆動制御手段60によって設定される出力軸トルクTpの指令値、および緩変化処理手段66によって設定される正負逆転するトルクの緩変化処理時のトルク指令値に基づいて、正負逆転しない側のトルク指令値を設定し、そのトルク指令値に基づいて正負逆転しない側のトルクを制御(例えばフィードバック制御)する。具体的には、トルク補償手段76は、出力軸トルクTpが、ハイブリッド駆動制御手段60によって設定されたトルク指令値と略等しくなるように、正負逆転しない側のトルク指令値を設定する。例えば、第1電動機トルクTgが正負逆転する場合、第1電動機トルクTgが緩変化処理される際のトルク指令値に対して、第2電動機トルクTmの指令値は、出力軸トルクTpの指令値が出力される値に設定される。なお、上記場合にあっては、第2電動機トルクTmは、エンジントルクTeng、第1電動機トルクTgのトルク指令値、および遊星歯車装置26のギヤ比ρに基づいて、算術的に求められる。上記トルク補償手段76が実行されることで、緩変化処理が実行されても、出力軸トルクTpの不足分が補われるため、緩変化処理による走行性能への影響が抑制される。
なお、トルク補償手段76は、エンジン24の運転中において実施され、エンジン停止時は実施不能となる。エンジン24が停止されると、第1電動機MG1が空転状態となるので、仮に第2電動機トルクTmが零を跨ぐ場合であっても、第1電動機MG1によって出力軸トルクTpの不足分を補うことは不可能となるためである。また、第1電動機MG1が空転する(トルクが零となる)ので、第1電動機トルクTgが零を跨ぐこともない。なお、上記エンジン24が運転中か否かは、例えばハイブリッド駆動制御手段60のエンジン駆動指令等に基づいて判断される。
上記より、緩変化処理手段66およびトルク補償手段76が実行されることで、第1電動機トルクTg、第2電動機トルクTm、および出力軸トルクTpのいずれかが零を跨ぐ際に発生する歯打ち音が低減されると共に、緩変化処理による走行性能への影響が抑制される。
具体的な態様として、先ず、第1電動機MG1の電動機トルクTgが正負逆転する(第1電動機トルクTgが零を跨いで変化する)場合について説明する。図5は、第1電動機MG1の第1電動機トルクTgが正負逆転した際に緩変化処理手段66が実行されたときの作動の一例を説明するタイムチャートである。図5においては、例えばアクセルペダル27を踏み込まない惰行走行状態からアクセルペダル27を踏み込んで加速した際に、第1電動機トルクTgが負の値から正の値に正負逆転する場合を示している。
図5において、t1時点においてアクセルペダル27が踏み込まれると、それに応じて、図5の実線で示すように、アクセル開度Accおよび車速Vに基づいて要求出力軸トルクTp*が算出され、その要求出力軸トルクTp*が出力される第1電動機MG1の目標第1トルクTg*および第2電動機MG2の目標第2トルクTm*が算出される。そして、トルク逆転判断手段74に基づいて各トルクが正負逆転するか否かが判断される。図5においては、第1電動機トルクTgが正負逆転することから、緩変化処理手段66(トルクレート変更手段75)およびトルク補償手段76は、それに応じた出力軸トルクTp、第1電動機トルクTg、および第2電動機トルクTmの指令値を設定する。例えば、各トルク検出手段72によって検出された出力軸トルクTpと要求出力軸トルクTp*とに基づいて、実線で示す出力軸トルクTpの指令値が設定される。また、トルクレート変更手段75によって、第1電動機MG1の第1電動機トルクTgが零を跨ぐ際のトルクレートαが変更され、緩変化処理手段66は、そのトルクレートαに基づいて第1電動機トルクTgの指令値を設定する。さらに、トルク補償手段76によって第1電動機トルクTgが緩変化処理される際に発生する出力軸トルクTpの不足分が補われるように、第2電動機トルクTmの指令値が設定される。そして、緩変化処理手段66によって、第1電動機トルクTgがその設定されたトルク指令値に沿って変化するように制御される。また、トルク補償手段76によって、第2電動機トルクTmが、設定されたトルク指令値に沿って変化するように制御される。なお、図5に示す実線は、各トルクの指令値を表しているが、実際の各トルクにおいてもその指令値と略同様に変化するので、実際のトルクと見ても構わない。
図5においては、t2時点を始点として低下する第1電動機トルクTgが、t3時点において零に近づくと、トルクレートαが変更されてトルクが緩やかに低下する。なお、従来の第1電動機トルクTgを破線で示す。従来では、破線で示すように、第1電動機トルクTgが零を跨ぐ際も所定のトルクレートαでトルクが低下する。上記のように、第1電動機トルクTgが零を跨ぐ際にそのトルク変化が緩やか(緩変化)となることで、第1電動機トルクTgが零を跨ぐ際に発生する歯打ち音が低減される。具体的には、第1電動機トルクTgが零を跨ぐと、第1電動機MG1に動力伝達可能に連結されているギヤ(歯車)に形成されているガタが反対方向に詰まるため、その際にギヤ同士が衝突することで歯打ち音が発生する。これに対して緩変化処理が実行されると、そのギヤが衝突する際の衝撃が緩和されるので歯打ち音が低減される。なお、第1電動機トルクTgが零を跨ぐ際のトルクレートαは、予め実験や解析によって求められ、第1電動機トルクTgが零を跨ぐ際に発生する歯打ち音を好適に抑制できる値に設定されている。
また、第2電動機トルクTmは、第1電動機トルクTgが緩変化処理されるt3時点〜t4時点の間において、そのトルクが破線で示す従来のトルクに比べて増加されている。上記のように第2電動機トルクTmが出力されることで、第1電動機トルクTgが緩変化処理される際に発生する出力軸トルクTpのトルク不足が抑制されて、走行性能の影響が抑制される。なお、第2電動機トルクTmによるトルク補償が実施されない場合、破線で示すように出力軸トルクTpが不足することとなる。
次に、第2電動機MG2の第2電動機トルクTmが正負逆転する(第2電動機トルクTgが零を跨いで変化する)場合について説明する。図6は、第2電動機MG2の第2電動機トルクTmが正負逆転する際に、緩変化処理手段66が実行されたときの作動の一例を説明するタイムチャートである。図6においては、例えばアクセルペダル27を踏み込まない第2電動機MG2による回生走行状態からアクセルペダル27を踏み込んで加速した際に、第2電動機トルクTmが負の値から正の値に正負逆転する場合を示している。
図6において、t1時点においてアクセルペダル27が踏み込まれると、図6の実線に示すように、アクセル開度Accおよび車速Vに基づいて、要求出力軸トルクTp*が算出され、その要求出力軸トルクTp*が出力される第1電動機MG1の目標第1トルクTg*および第2電動機MG2の目標第2トルクTm*が算出される。そして、トルク逆転判断手段74に基づいて各トルクが正負逆転するか否かが判断される。図6においては、第2電動機トルクTmが正負逆転することから、緩辺処理手段66(トルクレート変更手段75)およびトルク補償手段76は、それに応じた出力軸トルクTp、第1電動機トルクTg、および第2電動機トルクTmの指令値を設定する。例えば、実際の出力軸トルクTpと算出された要求出力軸トルクTp*とに基づいて、出力軸トルクTpのトルク指令値が設定される。また、トルクレート変更手段75によって、第2電動機トルクTmが零を跨ぐ際のトルクレートαが変更され、緩変化処理手段66は、その変更されたトルクレートαに基づいて第2電動機トルクTmの指令値を設定する。さらに、トルク補償手段76によって、第2電動機トルクTmが緩変化処理される際に発生する出力軸トルクTpの不足分が補われるように、第1電動機トルクTgのトルク指令値が設定される。そして、緩変化処理手段66によって、第2電動機トルクTmがその設定されたトルク指令値に沿って変化するように制御される。また、トルク補償手段76によって、第1電動機トルクTgが設定されたトルク指令値に沿って変化するように制御される。
図6においては、t2時点を始点として上昇する第2電動機トルクTmが、t3時点において零に近づくと、トルクレートαが変更されて第2電動機トルクTmのトルク変化が緩やか(緩変化)となる。上記のように、第2電動機トルクTmが零を跨ぐ際にトルク変化が緩やかとなることで、第2電動機トルクTmが零を跨ぐ際に発生する歯打ち音が低減される。なお、第2電動機トルクTmが零を跨ぐ際のトルクレートαは、予め実験や解析によって求められ、第2電動機トルクTmが零を跨ぐ際に発生する歯打ち音を好適に抑制できる値に設定されている。
また、第1電動機トルクTgは、第2電動機トルクTmが緩変化処理されるt3時点〜t4時点において、そのトルク変化が大きくされている。上記のように第1電動機トルクTgの指令値が設定されることで、第2電動機トルクTmが緩変化処理される際に発生する出力軸トルクTpのトルク不足が抑制されて、走行性能の影響が抑制される。
次に、出力軸14の出力軸トルクTpが正負逆転する場合について説明する。このような状態は、例えばブレーキペダル29を軽く踏み込んだ減速走行時において、アクセルペダル27を踏み込んだ場合などに対応する。このような場合においても、そのときのアクセル開度Accおよび車速Vに基づいて、要求出力軸トルクTp*が算出され、その要求出力軸トルクTp*が出力される第1電動機MG1の目標第1トルクTg*および第2電動機MG2の目標第2トルクTm*が算出される。そして、トルク逆転判断手段74に基づいて、出力軸トルクTpが零を跨ぐことが判断されると、緩変化処理手段66は、出力軸トルクTpが零を跨ぐ際のトルクレートαをトルクレート変更手段75に基づいて変更し、その変更されたトルクレートαに基づいて出力軸トルクTpの指令値を設定する。そして、緩変化処理手段66は、出力軸トルクTpがその設定されたトルク指令値に沿って変化するように出力軸トルクTpを制御する。なお、出力軸トルクTpが零を跨ぐ際のトルクレートαは、予め実験や解析によって求められ、出力軸トルクTpが零を跨ぐ際に歯打ち音が抑制されるような値に設定されている。
上記のように、トルク逆転判断手段74によって出力軸トルクTp、第1電動機トルクTg、および第2電動機トルクTmのいずれかが正負逆転するものと判断されると、緩変化処理手段66(トルクレート変更手段75)は、該当するトルクが零を跨ぐ際のトルクレートαを変更して、トルクの変化が緩やかとなるように変更することで、トルクが零を跨ぐ際に発生する歯打ち音が抑制されている。また、トルク補償手段76は、緩変化処理されない側のトルクによって出力軸トルクTpのトルク不足を補うことで、そのトルク不足が解消される。
図7は、電子制御装置28の制御作動の要部、すなわち第1電動機MG1の第1電動機トルクTg、第2電動機MG2の第2電動機トルクTm、および出力軸14の出力軸トルクTpのいずれかが正負逆転する場合に発生する歯打ち音を低減するための制御作動を説明するフローチャートであり、例えば数msec乃至数十msec程度のサイクルタイムで繰り返し実行されるものである。
図7において、ハイブリッド駆動制御手段60に対応するステップSA1(以下、ステップを省略)において、エンジン運転中か否かが判断される。SA1が肯定される場合、各トルク検出手段72に対応するSA2において、第1電動機MG1の第1電動機トルクTg、第2電動機MG2の第2電動機トルクTm、および出力軸14の出力軸トルクTpが検出される。そして、ハイブリッド駆動制御手段60に対応するSA3において、第1電動機MG1の目標第1トルクTg*、第2電動機MG2の目標第2トルクTm*、および出力軸14の要求出力軸トルクTp*が読み込まれる。さらに、トルク逆転判断手段74に対応するSA4において、出力軸14の出力軸トルクTpが正負逆転するか否かが判断される。具体的には、例えば出力軸トルクTpと要求出力軸トルクTp*との積が負になるか否かに基づいて判断される。SA4が肯定されると、緩変化処理手段66(トルクレート変更75)に対応するSA5において、出力軸トルクTpの緩変化処理が実行される。
一方、SA4が否定される場合、トルク逆転判断手段74に対応するSA6において、第1電動機トルクTgが正負逆転するか否かが判断される。具体的には、例えば第1電動機トルクTgと目標第1トルクTg*との積が負になるか否かに基づいて、第1電動機トルクTgの正負逆転が判断される。SA6が肯定されると、緩変化処理手段66、トルクレート変更75、およびトルク補償手段76に対応するSA7において、第1電動機トルクTgが零を跨ぐ際のトルク変化を緩やかにする第1電動機トルクTgの緩変化処理が実行される。また、これに併せて、第2電動機トルクTmのトルク補償によって、上記緩変化処理による出力軸トルクTpのトルク不足分が出力される。
一方、SA6が否定されると、トルク逆転判断手段74に対応するSA8において、第2電動機トルクTmが正負逆転するか否かが判断される。具体的には、例えば第2電動機トルクTmと目標第2トルクTm*との積が負になるか否かに基づいて、第2電動機トルクTmの正負逆転が判断される。SA8が肯定されると、緩変化処理手段66、トルクレート変更手段75、およびトルク補償手段76に対応するSA9において、第2電動機トルクTmが零を跨ぐ際のトルク変化を緩やかにする第2電動機トルクTmの緩変化処理が実行される。また、これに併せて、第1電動機トルクTgのトルク補償によって、上記緩変化処理による出力軸トルクTpのトルク不足分が出力される。
SA1に戻り、そのSA1が否定されると、トルク逆転判断手段74に対応するSA10において、第2電動機トルクTmが正負逆転するか否かが判断される。SA10が肯定されると、緩変化処理手段66およびトルクレート変更手段75に対応するSA11において、第2電動機トルクTmが零を跨ぐ際のトルク変化を緩やかにする第2電動機トルクTmの緩変化処理が実行される。なお、このときエンジン24が停止されているので、第1電動機トルクTgによるトルク補償が実行されない。一方、SA10が否定される場合、本ルーチンは終了させられる。
図8に、緩変化処理が実施された場合の歯打ち音低減の効果を一例として示す。なお、図8においては、第2電動機トルクTmの緩変化処理を実施したときの状態が示されている。図8に示すように、ta時点〜tb時点において、実線で示す第2電動機トルクTmの緩変化処理が実施されている。このとき、歯打ち音は、実線で示すように、殆ど変化せず歯打ち音が低減されている。なお、上記緩変化処理が実施されない場合、破線で示すように、第2電動機トルクTmが零を跨ぐ際、歯打ち音が局所的に大きくなる。すなわち、緩変化処理を実施することにより、歯打ち音が効果的に低減されることが示されている。
上述のように、本実施例によれば、出力軸トルクTp、第1電動機トルクTg、および第2電動機トルクTmのトルクのいずれかが零を跨ぐ際、そのトルクが歯打ち音が抑制される予め設定された変化率で緩変化させられるので、そのトルクが零を跨ぐ際に発生する歯打ち音を好適に抑制することができる。また、第1電動機MG1および第2電動機MG2のいずれか一方のトルクが緩変化されている場合には、その緩変化に伴って生じる出力軸トルクTpの不足分が、緩変化されていない他方のトルクによって補われるので、上記緩変化による出力軸トルクTpのトルク不足が解消され、走行性能への影響が抑制される。
また、本実施例によれば、第1電動機トルクTgが零を跨ぐ際には、そのトルクが歯打ち音が抑制される変化率で緩変化されるため、歯打ち音が好適に抑制される。このとき、第2電動機トルクTmによって出力軸トルクTpの不足分が補われるので、第1電動機トルクTgの緩変化による走行性能への影響が抑制される。また、第2電動機トルクTmが零を跨ぐ際には、そのトルクが歯打ち音が抑制される変化率で緩変化されるため、歯打ち音が好適に抑制される。このとき、第1電動機トルクTgによって出力軸トルクTpの不足分が補われるので、第2電動機トルクTmの緩変化による走行性能への影響が抑制される。なお、エンジン停止中においては、第1電動機MG1は空転された状態となり、第1電動機トルクTgは零となるので、第1電動機トルクTgが零を跨ぐことはなく、また、第1電動機トルクTgによる補償は不可能となる。したがって、エンジン運転中において、トルク補償手段76を好適に実施することができる。
また、本実施例によれば、緩変化処理手段66が実行される際のトルクの変化率は、予め設定されているトルクの絶対値とトルクの変化率とで構成される2次元マップに基づいて設定されるものである。このようにすれば、上記2次元マップに基づいて好適なトルクの変化率が設定され、好適に歯打ち音を抑制することができる。
また、本実施例によれば、緩変化処理手段66が実行される際のトルクの変化率は、予め設定されている歯打ち音が抑制される所定の値である。このようにすれば、トルクが零を跨ぐ際、トルクの変化率が歯打ち音が抑制される所定の値に設定されるので、好適に歯打ち音を抑制することができる。
つぎに、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の説明において前述の実施例と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、第1電動機トルクTgおよび第2電動機トルクTmの両方が正負逆転する場合について説明する。第1電動機トルクTgおよび第2電動機トルクTmの両方が正負逆転すると判断される場合、緩変化処理手段66は、第1電動機トルクTgを緩変化させる時期と、第2電動機トルクTmを緩変化させる時期とが重複しないように、その順番、時期等を調整する。図9は、本発明の他の実施例の電子制御装置28の制御作動の要部であって、第1電動機トルクTgおよび第2電動機トルクTmの両方が正負逆転する場合に発生する歯打ち音を低減するためのフローチャートである。
図9において、各トルク検出手段72に対応するステップSB1(以下、ステップを省略する)において、第1電動機トルクTgおよび第2電動機トルクTmが検出される。次いで、ハイブリッド駆動制御手段60に対応するSB2において、第1電動機MG1の目標第1トルクTg*および第2電動機MG2の目標第2トルクTm*が読み込まれる。そして、トルク逆転判断手段74に対応するSB3において、第1電動機トルクTgおよび第2電動機トルクTmの両方が正負逆転するか否かが判断される。SB3が肯定されると、緩変化処理手段66およびトルクレート設定手段75に対応するSB4において、第1電動機トルクTgおよび第2電動機トルクTmが零を跨ぐ際のタイミングが調整される。具体的には、例えば第1電動機トルクTgが零を跨ぐタイミングと第2電動機トルクTmが零を跨ぐタイミングとが重複しないように各々のトルクが調整される。上記のように調整されるのは、一方のトルクが緩変化処理されている間に、他方のトルクによるトルク補償を実施可能とするためである。また、第1電動機トルクTgおよび第2電動機トルクTmのいずれの緩変化処理を先に実施するかは、例えば出力軸トルクTpへの応答性等に基づいて決定される。そして、各トルク検出手段72に対応するSB5において、第1電動機トルクTgが検出され、第1電動機トルクTgが零を跨ぐ状態(第1電動機トルクTgが零に近い状態)か否かが判断される。SB5が肯定されると、緩変化処理手段66およびトルク補償手段76に対応するSB6において、第1電動機トルクTgの緩変化処理が実行される。また、これに併せて第2電動機トルクTmによるトルク補償が実行される。なお、エンジン停止中においては、第2電動機トルクTmによるトルク補償は実施されない。
一方、SB5が否定されると、各トルク検出手段72に対応するSB8において、第2電動機トルクTmが零を跨ぐ状態か否かが判断される。SB8が肯定されると、緩変化処理手段66およびトルク補償手段76に対応するSB9において、第2電動機トルクTmの緩変化処理が実行される。また、これに併せて、第1電動機トルクTgによるトルク補償が実行される。なお、エンジン停止中においては、第1電動機トルクTgによるトルク補償は実施されない。一方、SB8が否定される場合、本ルーチンが終了させられる。
SB3に戻り、SB3が否定される場合、トルク逆転判断手段74に対応するSB7において、第1電動機トルクTgが正負逆転するか否かが判断される。SB7が肯定される場合、SB5に進み、SB5以下のステップが実行される。SB7が否定される場合、トルク逆転判断手段74に対応するSB10において、第2電動機トルクTmが正負逆転するか否かが判断される。SB10が肯定される場合、SB8に進み、SB8以下のステップが実行される。一方、SB10が否定される場合、本ルーチンが終了させられる。
図10は、第1電動機MG1の第1電動機トルクTgおよび第2電動機MG2の第2電動機トルクTmが正負逆転する際に、緩変化処理手段66が実行されるときの作動の一例を示すタイムチャートである。図10においては、例えばブレーキペダル29を踏み込んだ減速走行からアクセルペダル27を踏み込むことで加速走行した場合等に対応する。
図10において、t1時点においてアクセルペダル27が踏み込まれると、アクセル開度Accおよび車速Vに基づいて、要求出力軸トルクTp*が算出され、その要求出力軸トルクTp*が出力される第1電動機MG1の目標第1トルクTg*および第2電動機MG2の目標第2トルクTm*が算出される。そして、トルク逆転判断手段74に基づいて各トルクが正負逆転するか否かが判断される。図10においては、出力軸トルクTp、第1電動機トルTg、および第2電動機トルクTmが正負逆転するものと判断される。このとき、緩変化処理手段66およびトルクレート変更手段75は、それぞれのトルクが零を跨ぐ際に発生する歯打ち音が抑制されるトルクレートαに変更し、そのトルクレートαに基づいて出力軸トルクTp、第1電動機トルクTg、第2電動機トルクTmの指令値を設定する。例えば、緩変化処理手段66およびトルクレート変更手段75は、先ず、出力軸トルクTpが零を跨ぐ際に設定されるトルクレートαに基づいて、出力軸トルクTpの指令値を設定する。具体的には、出力軸トルクTpが零を跨ぐ際に緩やかに変化して歯打ち音が抑制されるように、出力軸トルクTpの指令値が設定される。そして、設定された出力軸トルクTpの指令値に基づいて、第1電動機トルクTgおよび第2電動機トルクTmの指令値が設定される。
ここで、第1電動機トルクTgおよび第2電動機トルクTmにおいても零を跨ぐことから、第1電動機トルクTgおよび第2電動機トルクTmが零を跨ぐ際、それぞれにおいて歯打ち音が発生しないようにトルクレート変更手段75によってトルクレートαが変更され、そのトルクレートαに基づいてそれぞれのトルク指令値が設定される。このとき、第1電動機トルクTgの緩変化処理および第2電動機トルクTmの緩変化処理は、互いに重複した時期に実施されないように、その時期が調整される。図10においては、先ずt2時点〜t3時点において、第1電動機トルクTgの緩変化処理が実施され、t3時点〜t4時点において、出力軸トルクTpの緩変化処理が実施され、t4時点〜t5時点において、第2電動機トルクTmの緩変化処理が実施されるように設定されている。
例えばt2時点〜t3時点においては、第1電動機トルクTgが零を跨ぐ際にそのトルクが緩変化されるようにその指令値が設定される一方、その第1電動機トルクTgの緩変化処理による出力軸トルクTpの不足分を補うように第2電動機トルクTmが出力されるように、その指令値が設定されている。また、t3時点〜t4時点では、出力軸トルクTpが零を跨ぐ際にそのトルクが緩変化されるようにその指令値が設定されている。また、t4時点〜t5時点では、第2電動機トルクTmが零を跨ぐ際にそのトルクが緩変化されるように、その指令値が設定されている一方、その第2電動機トルクTmの緩変化処理による出力軸トルクTpの不足分を補うように第1電動機トルクTgが出力されるように、その指令値が設定されている。
上記のように、緩変化処理手段66、トルクレート変更手段75、およびトルク補償手段76によって、出力軸トルクTp、第1電動機トルクTg、および第2電動機トルクTmの指令値が設定されると、緩変化処理手段66およびトルク補償手段76は、実際の出力軸トルクTp、第1電動機トルクTg、および第2電動機トルクTmが上記各指令値に沿って変化するように制御(フィードバック制御)する。これにより、出力軸トルクTp、第1電動機トルクTg、および第2電動機トルクTmが各々零を跨いだ際に発生する歯打ち音が抑制される。また、第1電動機トルクTgが緩変化処理される際には、第2電動機トルクTmによって出力軸トルクTpの不足分を補い、第2電動機トルクTmが緩変化処理される際には、第1電動機トルクTgによって出力軸トルクTpの不足分を補うことで、出力軸トルクTpの不足が解消される。
図10においては、第1電動機トルクTgの緩変化処理および第2電動機トルクTmの緩変化処理が同時に実行されないように、その開始時期をずらして実行するものであったが、図11に示すように、第1電動機トルクTgの緩変化処理と第2電動機トルクTmの緩変化処理とを同時に実行する態様も可能である。図11に示すように、t2時点において、出力軸トルクTp、第1電動機トルクTg、および第2電動機トルクTmの緩変化処理が略同時に開始されている。このように制御される場合であっても、各トルクが零を跨ぐ際に発生する歯打ち音が低減される。しかし、第1電動機トルクTgの緩変化処理および第2電動機トルクTmの緩変化処理が同時に実行されているため、出力軸トルクTpの不足を補うことは困難となる。
上述のように、本実施例においても前述した実施例と同様の効果を得ることができる。また、第1電動機MG1および第2電動機MG2の両方のトルクがトルク制御中に零を跨いで変化すると判断された場合、第1電動機トルクTgを緩変化させる時期と第2電動機トルクTmを緩変化させる時期とが重複しないように調整されるため、第1電動機トルクTgが緩変化される際には、第2電動機MG2によるトルク補償が可能となり、第2電動機トルクTmが緩変化される際には、第1電動機MG1によるトルク補償が可能となる。
図12は、本発明の他の実施例の電子制御装置28の制御作動の要部であって、出力軸トルクTp、第1電動機トルクTg、第2電動機トルクTmのいずれかが正負逆転する際に出力軸トルクTpを緩変化処理することで歯打ち音を抑制する制御作動を説明するためのフローチャートである。
図12において、ハイブリッド駆動制御手段60に対応するステップSC1(以下、ステップを省略する)において、エンジン運転中か否かが判断される。SC1が肯定される場合、各トルク検出手段72に対応するSC2において、第1電動機MG1の第1電動機トルクTg、第2電動機MG2の第2電動機トルクTm、および出力軸14の出力軸トルクTpが検出される。次いで、ハイブリッド駆動制御手段60に対応するSC3において、第1電動機MG1の目標第1トルクTg*、第2電動機MG2の目標第2トルクTm*、および出力軸14の要求出力軸トルクTp*が読み込まれる。そして、トルク逆転判断手段74に対応するSC4において、出力軸トルクTpが正負逆転か否かが判断される。SC4が肯定される場合、緩変化処理手段66およびトルクレート変更手段75に対応するSC5において、出力軸トルクTpの緩変化処理が実行される。一方、SC4が否定される場合、トルク逆転判断手段74に対応するSC6において、第1電動機トルクTgが正負逆転するか否かが判断される。SC6が肯定される場合、緩変化処理手段66に対応するSC5において、出力軸トルクTpの緩変化処理が実行される。一方、SC6が否定される場合、トルク逆転判断手段74に対応するSC7において、第2電動機トルクTmが正負逆転するか否かが判断される。SC7が肯定される場合、緩変化処理手段66に対応するSC5において、出力軸トルクTpの緩変化処理が実行される。一方、SC7が否定される場合、本ルーチンが終了させられる。SC1に戻り、SC1が否定される場合、SC7に進み、SC7以下の制御が実行される。
上記のように、第1電動機トルクTg、第2電動機トルクTm、および出力軸トルクTpのいずれかが正負逆転すると判断されると、出力軸トルクTpが零を跨ぐ際に緩変化処理を実行することでも、歯打ち音を低減することができる。
図13は、本発明の他の実施例であるハイブリッド車両用動力伝達装置100(以下、動力伝達装置100と記載)の構成を説明する骨子図である。動力伝達装置100は、エンジン101(本発明の原動機に対応)のクランク軸に単一の電動機MG3(本発明の電動機に対応)が直接或いは図示しないクラッチ装置を介して連結されている。自動変速機102が電動機MG3を介して直接或いは図示しないクラッチ装置を介してエンジン101に連結されている。さらに、自動変速機102の出力歯車104(本発明の駆動軸に対応)が、直接或いは図示しないクラッチ装置を介して差動歯車装置116に動力伝達可能に連結されている。そして、差動歯車装置116の動力が、左右一対の駆動輪118に伝達されるように構成されている。なお、エンジン101は、例えば吸気弁を閉弁させるなどして、エンジン101の回転抵抗を低減させることができ、電動機MG3の回生時にはエンジン101の回転抵抗を低減させて回生制御を効果的に行うことができる。
本実施例の車両は、例えば低負荷走行時には、エンジン101を停止させて電動機MG3によって駆動させられ、高負荷走行時には、エンジン8によって駆動させられると共に、必要に応じて電動機M3を駆動させてエンジン101の駆動力をアシストする。また、減速時においては、電動機M3をジェネレータとして機能させることで、運動エネルギを電気エネルギに変換して蓄電させる。
上記のように構成される動力伝達装置100においても本発明を適用することができる。なお、電子制御装置128の各機能は、前述の実施例と略同様であるため、その説明を省略する。以下、図14に示すフローチャートに基づいて、その作動に説明する。図14は、本発明の電子制御装置128の制御作動の要部、すなわちエンジントルクTengおよび電動機MG3の電動機トルクTm(本発明の電動機のトルクに対応)の少なくとも一方が正負逆転する際に発生する歯打ち音を抑制する制御作動を説明するフローチャートである。
図14において、各トルク検出手段72に対応するステップSD1(以下、ステップを省略する)において、エンジントルクTengおよび電動機MG3の電動機トルクTm3が検出される。次いで、ハイブリッド駆動制御手段60に対応するSD2において、エンジントルクTengの目標エンジントルクTeng*および電動機トルクTm3の目標電動機トルクTm3*が読み込まれる。そして、トルク逆転判断手段74に対応するSD3において、エンジントルクTengおよび電動機トルクTm3の両方が正負逆転するか否かが判断される。SD3が肯定される場合、緩変化処理手段66およびトルクレート変更手段75に対応するSD4において、エンジントルクTengおよび電動機トルクTm3が零を跨ぐ際のタイミングが調整される。具体的には、エンジントルクTengが零を跨ぐタイミングと電動機トルクTm3が零を跨ぐタイミングとが重複しないように、その時期が調整される。なお、エンジントルクTengおよび電動機トルクTm3のいずれが先に緩変化処理されるかは、例えば出力軸トルクTpの応答性等に基づいて決定される。そして、各トルク検出手段72に対応するSD5において、エンジントルクTengが検出され、エンジントルクTengが零を跨ぐ状態か否かが判断される。SD5が肯定される場合、緩変化処理手段66、トルクレート変更手段75、およびトルク補償手段76に対応するSD6において、エンジントルクTengが零を跨ぐ際のトルクレートαが、歯打ち音を抑制できる予め設定された値に変更され、そのトルクレートαに基づいてエンジントルクTengの緩変化処理が実行される。なお、エンジントルクTengは、例えば電子スロットル弁の開閉制御や燃料噴射量の制御や点火時期の制御等によって実行される。また、これに併せて電動機トルクTm3によるトルク補償が実行される。
一方、SD5が否定される場合、各トルク検出手段72に対応するSD8において、電動機トルクTm3が零を跨ぐ状態か否かが判断される。SD8が肯定される場合、緩変化処理手段66、トルクレート変更手段75、およびトルク補償手段76に対応するSD9において、電動機トルクTm3のトルクレートαが歯打ち音を抑制できる予め設定された値に変更され、そのトルクレートαに基づいて電動機トルクTm3の緩変化処理が実行される。また、これに併せてエンジントルクTengによるトルク補償が実行される。一方、SD8が否定される場合、本ルーチンが終了させられる。
SD3に戻り、SD3が否定される場合、トルク逆転判断手段74に対応するSD7において、エンジントルクTengが正負逆転するか否かが判断される。SD7が肯定される場合、SD5に進み、SD5以下のステップが実行される。SD7が否定される場合、トルク逆転判断手段74に対応するSD10において、電動機トルクTm3が正負逆転するか否かが判断される。SD10が肯定される場合、SD8に進み、SD8以下のステップが実行される。一方、SD10が否定される場合、本ルーチンが終了させられる。
図15は、例えばエンジン101のエンジントルクTengおよび電動機トルクTm3の両方が正負逆転した際に、緩変化処理手段66が実行された場合の作動の一例を示すタイムチャートである。図15においては、例えばブレーキペダルを踏み込んだ減速走行からアクセルペダルを踏み込むことで加速走行した場合などに対応する。
図15において、t1時点においてアクセルペダル27が踏み込まれると、アクセルペダルAcc、車速V、および自動変速機102の変速比等に基づいて、出力歯車104の要求出力軸トルクTp*が算出され、その要求出力軸トルクTp*を出力するためのエンジン101の目標エンジントルクTeng*および電動機MG3の目標電動機トルクTm3*が算出される。そして、トルク逆転判断手段74によって、エンジントルクTengおよび電動機トルクTm3の両方が正負逆転するものと判断される。このとき、緩変化処理手段66およびトルクレート変更手段75は、エンジントルクTengおよび電動機トルクTm3が零を跨ぐ際のタイミング(順序等)を調整する。図15においては、先ず、t2時点〜t3時点において、エンジントルクTengの緩変化処理が実行されている。このとき、電動機トルクTm3は、そのエンジントルクTengの緩変化処理による出力軸トルクTpの不足分を補うように出力される(t2時点〜t3時点)。また、t3時点〜t4時点においては、出力軸トルクTpが零を跨ぐため、出力軸トルクTpの緩変化処理が実行される。なお、上記出力軸トルクTpの緩変化処理は、エンジントルクTengおよび電動機トルクTm3のトルク制御によって実行される。そして、t4時点〜t5時点においては、電動機トルクTm3の緩変化処理が実行されている。このとき、エンジントルクTengは、その電動機トルクTm3の緩変化処理によって生じる出力軸トルクTpの不足分を補うように出力される(t4時点〜t5時点)。
上記のように構成される単一の電動機MG3を有する動力伝達装置100を備えた車両であっても、前述の実施例と同様に、緩変化処理手段66およびトルク補償手段76を適用することで、エンジントルクTeng、電動機トルクTm3、および出力軸トルクTpが零を跨ぐ際に発生する歯打ち音を抑制することができるという効果を得ることができる。
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、前述の実施例では、エンジン24、遊星歯車装置26、第1電動機MG1、および第2電動機MG2を備えた動力伝達装置10、および、エンジン24、電動機MG3、および自動変速機102を備えた動力伝達装置100に緩変化処理手段66およびトルク補償手段76を適用したが、本発明は、上記構成からなるハイブリッド駆動装置に限定されず、他のハイブリッド駆動装置においても適用することができる。例えば、上述した動力伝達装置10の後段部に自動変速機が搭載された構成や、遊星歯車装置26の連結部位が異なる構成などにおいても適用することができる。すなわち、多様な連結構成を有するハイブリッド駆動装置において、車両の走行状態に応じて出力トルクが正負逆転する構成であれば、適宜本発明を適用することができる。
また、前述の実施例では、第2電動機MG2は、直接出力軸14に連結されているが、変速機やクラッチ装置等を介して出力軸14に動力伝達可能に連結されるものであっても構わない。
また、前述の実施例では、零を跨ぐトルクを緩変化させる際、そのトルクレートαを予め設定された所定の値、或いは、トルクの絶対値に応じて変化する値としたが、トルクが零を跨ぐ際に設定されるトルクレートαは上記に限定されない。トルクレートαは、トルクが零を跨ぐ際に発生する歯打ち音を抑制する範囲であれば、他のパラメータ(電動機温度等)に応じて変更されるなど、矛盾のない範囲において自由に変更することができる。
また、前述の実施例では、各トルク検出手段72は、電動機の電流値等に基づいて実際のトルクを検出するものであったが、実際のトルクに代わって、トルクの指令値を検出値に置き換えて実施しても構わない。
また、前述の実施例では、トルクが緩変化処理される境界値Tcおよびトルクレートαが、図4では各トルクとも同じ値に設定されているが、上記は一例であって、第1電動機トルクTg、第2電動機トルクTm、出力軸トルクTpに応じて変更されても構わない。また、各トルクの境界値Tcおよびトルクレートαが、正負拘わらず同じ値とされているが、トルクが正の領域にある場合、負の領域にある場合で別個の値(2次元マップ)で規定されていても構わない。さらに、トルクレートαが各トルクの絶対値に応じて変化する場合において、トルクレートαが曲線状に変化するように設定されているが、上記は一例であって、直線的に変化しても構わない。
なお、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、100:ハイブリッド車両用動力伝達装置(車両用動力伝達装置)
14:出力軸(駆動軸)
24:エンジン
26:遊星歯車装置(差動機構)
36:クランク軸(入力軸)
66:緩変化処理手段
76:トルク補償手段
101:エンジン(原動機)
104:出力歯車(駆動軸)
MG1:第1電動機(原動機)
MG2:第2電動機(電動機)
MG3:電動機
Tp:出力軸トルク(駆動軸のトルク)
Tg:第1電動機トルク(原動機のトルク)
Tm:第2電動機トルク(電動機のトルク)
Teng:エンジントルク
Tm3:電動機トルク(電動機のトルク)
α:トルクレート

Claims (4)

  1. 原動機および電動機が駆動軸に動力伝達可能に連結されているハイブリッド形式の車両用動力伝達装置の制御装置であって、
    記原動機のトルクまたは前記電動機のトルク零を跨いで変化する際には、該トルクを歯打ち音を抑制するために予め設定された変化率で緩変化させる緩変化処理手段と、
    該緩変化処理手段によって前記原動機および前記電動機のいずれか一方のトルクが緩変化されている場合には、該緩変化に伴って生じる前記駆動軸のトルクの不足分を、緩変化されていない他方のトルクによって補うトルク補償手段とを、含み、
    前記駆動軸のトルク制御中において、前記原動機および前記電動機の両方のトルクが零を跨いで変化するものと判断された場合、前記緩変化処理手段は、前記原動機のトルクを緩変化させる時期と前記電動機のトルクを緩変化させる時期とが重複しないように調整する
    ことを特徴とする車両用動力伝達装置の制御装置。
  2. 前記原動機は、入力軸がエンジンに連結されている差動機構の回転要素に動力伝達可能に連結された第1電動機であり、
    前記電動機は、該差動機構の出力軸に動力伝達可能に連結されている第2電動機であり、
    前記トルク補償手段は、前記エンジン運転中に実施されるものであることを特徴とする請求項1の車両用動力伝達装置の制御装置。
  3. 前記緩変化処理手段が実行される際のトルクの変化率は、予め設定されているトルクの絶対値と該トルクの変化率とで構成される2次元マップに基づいて設定されることを特徴とする請求項1または2の車両用動力伝達装置の制御装置。
  4. 前記緩変化処理手段が実行される際のトルクの変化率は、予め設定されている歯打ち音が抑制される所定の値であることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1の車両用動力伝達装置の制御装置。
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