JP5751204B2 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、過給機を有するエンジンを備えるハイブリッド車両の制御装置に関する。

近年、特許文献１に記載されるように、過給機を有するエンジンを備えたハイブリッド車両の開発が進められている。こうしたハイブリッド車両は、発電機として機能する第１のモータジェネレータと、動力源として機能する第２のモータジェネレータとを備えている。そして、エンジン、第１のモータジェネレータ及び第２のモータジェネレータは、遊星歯車機構からなる動力分割機構を介して駆動連結されている。

そして、過給機による過給圧を高くする場合には、スロットルバルブの開度を要求トルクに応じた開度よりも大きくすることにより、要求トルクよりも大きなエンジントルクがエンジンから出力される。すると、燃焼室内への吸入空気量が早期に増大され、燃焼室からの排気量が増大されるようになる。その結果、排気エネルギーの増大に伴い過給機のタービンホイールの回転速度が早期に速くなり、過給機による過給圧が速やかに上昇することとなる。

このとき、エンジンからは要求トルクよりも大きなエンジントルクが出力されるようになるが、第１のモータジェネレータではエンジントルクから要求トルクを差し引いた余剰のトルクによって発電が行われる。これにより、ドライバビリティ及び燃費の向上を図りつつ、過給圧を速やかに昇圧させることが可能となる。

特開２００６−４６２９７号公報

ところで、停車中でのエンジンの自立運転時、第１のモータジェネレータで発電させている場合などのようなエンジンの負荷運転時、及び運転手のアクセル操作などに起因した空ぶかし時などでは、エンジントルクの周期的な変動が顕著になる。こうした場合、エンジンに対する要求トルクが一定であっても、エンジン回転数は、エンジントルクの周期的な変動に追随して周期的に変動することとなる。すると、動力分割機構では、トルク伝達経路においてエンジン側の歯車と、これと噛合する第２のモータジェネレータ側の歯車との回転速度差が周期的に変動するようになる。この場合、エンジン側の歯車の歯と第２のモータジェネレータ側の歯車の歯との衝突及び離間が繰り返し発生し、動力分割機構からの異音及び振動の発生を招くこととなる。

さらに、こうした動力分割機構での異音及び振動の発生要因となるエンジントルクの周期的な変動は、過給機の非駆動時よりも過給機の駆動時のほうが大きくなる。そのため、過給機の駆動時では、動力分割機構から発生する異音及び振動が大きくなり、車両の静粛性が低下することとなる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものである。その目的は、エンジンから出力されるトルクの周期的な変動に起因した動力分割機構からの異音及び振動の発生を抑制することができるハイブリッド車両の制御装置を提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
本発明は、過給機を有するエンジンと、動力源として機能するモータジェネレータと、互いに噛合し合う複数の歯車を有する動力分割機構とを備え、動力分割機構には、エンジンからのエンジントルク及びモータジェネレータからのモータトルクが伝達されてなるハイブリッド車両に適用される制御装置である。この制御装置では、エンジンの運転時には、動力分割機構において互いに噛合し合う各歯車の回転速度差の周期的な変動を抑えるための規定トルクを含んだモータトルクをモータジェネレータから発生させている。また、こうした規定トルクを過給機の駆動時には過給機の非駆動時よりも大きくしている。

すなわち、エンジンの運転時では、モータジェネレータに対する要求トルクは、規定トルクを加味した値に設定される。そのため、動力分割機構において互いに噛合し合う各歯車のうち、モータジェネレータ側の歯車の歯は、エンジン側の歯車の歯に押し当てられた状態で回転するようになる。その結果、互いに噛合し合う各歯車の歯同士の当接状態が維持されやすくなり、歯同士の衝突及び離間の繰り返しに起因した異音及び振動の発生が抑制される。

しかも、過給機の駆動によってエンジンから出力されるエンジントルクの周期的な変動が大きい場合には、過給機の非駆動時よりも規定トルクが大きくされる。そのため、過給機の駆動時には過給機の非駆動時よりも大きな力でモータジェネレータ側の歯車の歯がエンジン側の歯車の歯に押し当てられるようになるため、過給機の駆動状態に拘わらず互いに噛合し合う各歯車の歯同士の当接状態を維持しやすくなる。したがって、エンジントルクの変動に起因した動力分割機構からの異音及び振動の発生を抑制することができるようになる。

また、エンジントルクの変動に起因した動力分割機構からの異音及び振動は、エンジン回転数が低い場合ほどエンジンからの騒音や振動が減少するため、顕著になる。そこで、規定トルクを、エンジン回転数が低回転であるときには回転数が高回転であるときよりも大きくすることが好ましい。これにより、エンジン回転数が低いために異音及び振動が顕著になる場合には、モータジェネレータ側の歯車の歯がエンジン側の歯車の歯に強い力で押し当てられるようになり、互いに噛合し合う各歯車の歯同士の当接状態が維持されやすくなる。その結果、エンジンの低回転時における動力分割機構からの異音及び振動の発生を抑制することができるようになる。

また、エンジントルクのうち動力分割機構を介して車両の駆動輪に伝達されるトルクは、エンジンの負荷が高いときほど小さくなる。この場合、エンジントルクの変動に起因した動力分割機構からの異音及び振動は、エンジンの負荷が低いときよりも顕著になる。そこで、規定トルクを、エンジンの負荷が高いときには負荷が低いときよりも大きくすることが好ましい。これにより、エンジンの負荷が高いために異音及び振動が顕著になる場合には、モータジェネレータ側の歯車の歯がエンジン側の歯車の歯に強い力で押し当てられるようになり、互いに噛合し合う各歯車の歯同士の当接状態が維持されやすくなる。その結果、高負荷でのエンジンの運転時における動力分割機構からの異音及び振動の発生を抑制することができるようになる。

また、過給機の駆動時におけるエンジントルクの変動の大きさは、過給圧が高圧に設定されている場合ほど大きくなる。そこで、規定トルクを、過給機の駆動時において過給圧が高いときには過給圧が低いときよりも大きくすることが好ましい。このようにエンジントルクの変動の大きさを加味して規定トルクを決定することにより、過給圧が高いために異音及び振動が顕著になる場合には、モータジェネレータ側の歯車の歯がエンジン側の歯車の歯に強い力で押し当てられるようになり、互いに噛合し合う各歯車の歯同士の当接状態が維持されやすくなる。その結果、過給圧が高い場合における動力分割機構からの異音及び振動の発生を抑制することができるようになる。

また、動力分割機構内の潤滑油の温度が低いときには、同潤滑油の粘性が高くなる。この場合、互いに噛合し合う各歯車の歯同士の間での潤滑油による緩衝作用が大きくなるため、歯同士の衝突に起因した異音及び振動が小さくなる。その一方で、動力分割機構内の潤滑油の温度が高いときには、同潤滑油の粘性が低くなる。この場合、潤滑油による上記の緩衝作用が小さくなるため、歯同士の衝突に起因した異音及び振動が大きくなる。そこで、規定トルクを、動力分割機構内の潤滑油の温度が高いときには低いときよりも大きくすることが好ましい。これにより、異音及び振動が大きくなりやすい場合には規定トルクが大きい値に設定されるようになり、動力分割機構からの異音及び振動の発生を効果的に抑制することができるようになる。

ところで、車両の停止時には、運転者がブレーキ操作を行っていることがある。このときに駆動輪に付与される制動力は、運転者によるブレーキ操作量に応じた大きさになっている。そして、このような状態で過給機が非駆動状態から駆動状態に移行すると、規定トルクが大きい値に設定される。すると、モータジェネレータからのモータトルクが大きくなり、駆動輪に伝達されるトルクが不必要に大きくなるおそれがある。そこで、運転者の要求する要求トルクが「０」である状態でエンジンが運転されているときには、過給機による過給圧の昇圧に伴って制動装置により車両の駆動輪に付与する制動力を増大させることが好ましい。これにより、駆動輪に対する制動力を、モータトルクの増大分以上に大きくすることができるようになる。

本発明にかかるハイブリッド車両の制御装置の一実施形態を搭載するハイブリッド車両を示す模式図。 動力分割機構、リダクションギア及び減速機構を示す構成図。 押し当てトルクが未設定の場合における各ギアの回転数の関係を示す説明図。 押し当てトルクが設定されている場合における各ギアの回転数の関係を示す説明図。 過給圧に基づき過給圧ゲインを設定するためのマップ。 押し当てトルクを決定するために実行される処理ルーチンを説明するフローチャート。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図６に従って説明する。
図１に示すように、ハイブリッド車両には、エンジン１００、第１のモータジェネレータ１５０及び第２のモータジェネレータ１６０を有するハイブリッドシステム１０が設けられている。このハイブリッドシステム１０には、駆動輪２０を含む全ての車輪に対する制動力を調整可能な制動装置５０が設けられている。この制動装置５０は、車輪毎に設けられた各ブレーキ機構５１のシリンダ内のブレーキ液圧を調整することにより、このブレーキ液圧に応じた液圧制動力を車輪に付与するようになっている。

また、ハイブリッドシステム１０は遊星歯車機構からなる動力分割機構２００を備えており、この動力分割機構２００にはエンジン１００のクランク軸１０１及び第１のモータジェネレータ１５０が連結されている。すなわち、第１のモータジェネレータ１５０には、エンジン１００から出力された動力が動力分割機構２００を介して伝達される。

また、動力分割機構２００には、遊星歯車機構からなるリダクションギア２１０を介して第２のモータジェネレータ１６０が連結されるとともに、減速機構２２０を介して駆動輪２０が連結されている。そして、減速機構２２０には、エンジン１００からの動力及び第２のモータジェネレータ１６０からの動力のうち少なくとも一方が動力分割機構２００を介して伝達される。

本実施形態のエンジン１００は、過給圧を調整可能な過給機１２０を備えている。こうしたエンジン１００における各気筒の燃焼室１１０には、吸気通路１０２と排気通路１０３とが接続されており、吸気通路１０２には、燃焼室１１０に吸入される吸気の量である吸気量を調整するためのスロットルバルブ１０４が設けられている。また、吸気通路１０２においてスロットルバルブ１０４よりも上流側には過給機１２０のコンプレッサホイール１２１が設けられるとともに、排気通路１０３には過給機１２０のタービンホイール１２２が設けられている。そして、コンプレッサホイール１２１は、回転軸１２３を介してタービンホイール１２２に連結されており、このタービンホイール１２２と一体回転するようになっている。また、排気通路１０３にはタービンホイール１２２を迂回するようにバイパス通路１３０が形成されており、このバイパス通路１３０にはタービンホイール１２２側に流れる排気の流量を調節するウェイストゲートバルブ１３１が設けられている。

気筒の燃焼室１１０では、インジェクタ１０５から噴射された燃料と吸気とからなる混合気が燃焼され、この燃焼に応じた動力がクランク軸１０１に出力される。また、燃焼後のガスは排気として排気通路１０３に排出される。こうして排気通路１０３に排出された排気のエネルギーによりタービンホイール１２２が回転することにより、コンプレッサホイール１２１が回転駆動され、このコンプレッサホイール１２１によって圧縮された吸気が吸気通路１０２を通じて各燃焼室１１０に吸入される。こうした過給機１２０の過給によって吸気量が増大することにより、インジェクタ１０５からの燃料噴射量も増大される。その結果、過給機１２０の非駆動時と比較して、エンジン１００のトルクであるエンジントルクが大きくなる。

なお、タービンホイール１２２の回転速度は、ウェイストゲートバルブ１３１の開度を制御してバイパス通路１３０を通過する排気の量を調節することにより変更される。すなわち、過給圧は、ウェイストゲートバルブ１３１の開度に応じた圧力となる。

第１及び第２の各モータジェネレータ１５０，１６０は、内部に永久磁石が埋め込まれたロータと三相コイルが巻回されたステータとを備える周知の同期発電電動機である。こうした第１及び第２の各モータジェネレータ１５０，１６０は、インバータ３００及びコンバータ３２０を介してバッテリ３４０に接続されている。そして、第１のモータジェネレータ１５０によって発電された交流電流は、インバータ３００で直流電流に変換され、コンバータ３２０を通じて降圧された後にバッテリ３４０に充電される。また、エンジン１００の始動時には、バッテリ３４０から供給される直流電流がコンバータ３２０を通じて昇圧された後にインバータ３００によって交流電流に変換され、この交流電流が第１のモータジェネレータ１５０に供給される。

第２のモータジェネレータ１６０は、第１のモータジェネレータ１５０と同じくインバータ３００及びコンバータ３２０を介してバッテリ３４０に接続されている。そして、発進時、低速時及び加速時には、バッテリ３４０から供給される直流電流がコンバータ３２０で昇圧された後にインバータ３００によって交流電流に交換され、この交流電流が第２のモータジェネレータ１６０に供給される。

第１のモータジェネレータ１５０は、エンジン１００の始動時にはエンジン１００をクランキングするスタータモータとして機能する一方、エンジン１００の運転中にはエンジン１００の動力を利用して発電を行う発電機として機能する。また、定常走行時及び加速時には、第１のモータジェネレータ１５０によって発電された交流電流がインバータ３００を介して第２のモータジェネレータ１６０に供給される。こうして供給された交流電流によって第２のモータジェネレータ１６０が駆動されると、その動力はリダクションギア２１０、動力分割機構２００及び減速機構２２０を介して駆動輪２０に伝達される。

また、減速時には、駆動輪２０からの動力が減速機構２２０、動力分割機構２００及びリダクションギア２１０を介して伝達されることにより第２のモータジェネレータ１６０が駆動される。このとき、第２のモータジェネレータ１６０が発電機として機能して発電することで、駆動輪２０から第２のモータジェネレータ１６０に伝達された動力が電力に変換される。こうして変換された電力は、インバータ３００によって交流電流から直流電流に変換され、コンバータ３２０を通じて降圧された後にバッテリ３４０に充電される。すなわち、減速時には、運動エネルギーを電気エネルギーに変換してバッテリ３４０に蓄えることにより、エネルギーが回収される。

次に、動力分割機構２００、リダクションギア２１０及び減速機構２２０について、図２を参照して詳述する。
図２に示すように、動力分割機構２００は、外歯歯車のサンギア２０１と、このサンギア２０１を取り囲む内歯歯車を有するリングギア２０２と、サンギア２０１及びリングギア２０２の双方に噛合する複数のプラネタリギア２０３とを備えている。これら各プラネタリギア２０３は、プラネタリキャリア２０４によって連結され、自転自在且つ公転自在に支持されている。プラネタリキャリア２０４は図示しないダンパを介してエンジン１００のクランク軸１０１に連結されるとともに、サンギア２０１は第１のモータジェネレータ１５０に連結されている。そして、リングギア２０２にリダクションギア２１０及び減速機構２２０が連結されている。

リダクションギア２１０は、第２のモータジェネレータ１６０が連結される外歯歯車のサンギア２１１を備えている。このサンギア２１１と動力分割機構２００のリングギア２０２との間には、サンギア２１１及びリングギア２０２の双方に噛合する複数のプラネタリギア２１３が設けられている。これら各プラネタリギア２１３は、固定されたプラネタリキャリア２１４によって連結されており、自転自在であるものの公転不能になっている。

減速機構２２０には、動力分割機構２００のリングギア２０２に噛合するカウンターギア２２１と、このカウンターギア２２１に噛合するファイナルギア２２２と、このファイナルギア２２２に噛合するディファレンシャル２２３とが設けられている。

そして、エンジン１００からの動力がプラネタリキャリア２０４から入力されると、この動力が、サンギア２０１側とリングギア２０２側とに、即ち第１のモータジェネレータ１５０側と駆動輪２０側とに分配される。また、リングギア２０２には、エンジン１００からの動力に加え、リダクションギア２１０を通じて第２のモータジェネレータ１６０からの動力が伝達される。この場合、リングギア２０２は、エンジン１００からの動力及び第２のモータジェネレータ１６０からの動力を統合して減速機構２２０のカウンターギア２２１に出力する。これにより、ハイブリッドシステム１０からの動力が駆動輪２０に分配される。

次に、ハイブリッドシステム１０を制御する制御装置４００について、図１を参照して説明する。
本実施形態の制御装置４００は、ハイブリッドシステム１０を統括的に制御するパワーマネジメントコントロールコンピュータ、及びこのパワーマネジメントコントロールコンピュータと通信可能な複数の制御ユニットを有している。すなわち、制御装置４００は、制御ユニットとして、バッテリ３４０の蓄電量などを監視するバッテリ監視ユニット、第１及び第２の各モータジェネレータ１５０，１６０を制御するモータ制御ユニット、エンジン１００を制御するエンジン制御ユニット及び制動装置５０を制御するブレーキ制御ユニットなどを有している。

図１に示すように、こうした制御装置４００には、第１のモータジェネレータ１５０の回転数を検出するための第１の回転センサ５０１と、第２のモータジェネレータ１６０の回転数を検出するための第２の回転センサ５０２とが電気的に接続されている。そして、制御装置４００は、設定したモータジェネレータ１５０，１６０に対する出力要求及び回転センサ５０１，５０２からの検出信号に基づき検出した回転数に基づき、インバータ３００及びコンバータ３２０を通じて各モータジェネレータ１５０，１６０を制御する。

また、制御装置４００には、吸気量を検出するためのエアフロメータ５１１、及びエンジン１００のクランク軸１０１の回転速度であるエンジン回転速度を検出するためのクランクポジションセンサ５１２が電気的に接続されている。また、制御装置４００には、スロットルバルブ１０４の開度を検出するためのスロットルポジションセンサ５１３、及び過給機１２０による過給圧を検出するための過給圧センサ５１４などが電気的に接続されている。そして、制御装置４００は、設定したエンジン１００に対する出力要求と、センサ５１１，５１２，５１３，５１４からの検出信号に基づき検出した吸気量、エンジン回転速度、スロットルバルブ１０４の開度及び過給圧に応じて、エンジン１００における燃料噴射制御、点火時期制御、吸気量制御及び過給機１２０の過給圧制御などを行う。

また、制御装置４００には、運転者によるアクセルペダル２１の操作量であるアクセル操作量を検出するためのアクセルポジションセンサ５２１、シフトレバーの操作位置を検出するシフトポジションセンサ５２２、車速を検出するための車速センサ５２３などが電気的に接続されている。そして、制御装置４００は、センサ５２１，５２３からの検出信号に基づき検出したアクセル操作量と車速とに基づいて動力分割機構２００から減速機構２２０に出力すべき要求トルクを算出し、この要求トルクに対応する要求パワーが減速機構２２０に出力されるようにエンジン１００と第１及び第２の各モータジェネレータ１５０，１６０とを制御する。

また、制御装置４００には、運転者によるブレーキペダル２２の操作量であるブレーキ操作量を検出するためのブレーキペダルストロークセンサ５４１などが電気的に接続されている。制御装置４００は、ブレーキペダルストロークセンサ５４１からの検出信号に基づき検出したブレーキ操作量に基づいて要求制動力を算出する。また、制御装置４００は、その時点の車速及びバッテリ３４０の蓄電量などに基づいて駆動輪２０に付与可能な回生制動力の最大値を算出する。そして、制御装置４００は、回生制動力の最大値が要求制動力よりも大きい場合には、回生制動力を駆動輪２０に付与させるべく第２のモータジェネレータ１６０を制御する一方で、制動装置５０から車輪に液圧制動力を付与させない。その一方で、制御装置４００は、回生制動力の最大値が要求制動力よりも小さい場合には、回生制動力と液圧制動力との総和が要求制動力となるように第２のモータジェネレータ１６０及び制動装置５０を制御する。

ここで、制御装置４００によるエンジン１００と第１及び第２の各モータジェネレータ１５０，１６０との制御について詳述する。
制御装置４００は、目標回転数及び目標エンジントルクを設定し、エンジン回転数及びエンジントルクが目標回転数及び目標エンジントルクとなるようにエンジン１００を制御する。目標回転数及び目標エンジントルクは、以下のようにして設定される。すなわち、アクセル操作量と車速とに基づいて、エンジン１００の走行要求パワーと、車両に要求される駆動トルクとして減速機構２２０に出力すべき要求トルクとが設定される。そして、バッテリ３４０の蓄電状態に基づいて、バッテリ３４０からエンジン１００への充放電要求パワーが算出される。続いて、エンジン１００の総要求パワーが、アクセル操作量及び車速に基づく走行要求パワーと、バッテリ３４０の充放電要求パワーとの和として算出される。また、この総要求パワーを、制御装置４００が記憶している最適燃費マップに適用することで、エンジン１００の目標回転数及び目標エンジントルクが決定される。

そして、制御装置４００は、エンジン回転数が目標回転数となるように、第１のモータジェネレータ１５０の発電トルクをフィードバック制御する。制御装置４００は、先に設定した減速機構２２０に出力すべき要求トルクから第１のモータジェネレータ１５０の発電トルクを減算した不足分のトルクが、第２のモータジェネレータ１６０によってアシストされるように第２のモータジェネレータ１６０からの目標モータトルク及び目標回転数を決定する。そして、制御装置４００は、決定した目標モータトルク及び目標回転数に基づき第２のモータジェネレータ１６０を制御する。

以上のようにして、エンジン１００からの動力の一部を利用して第１のモータジェネレータ１５０を駆動し、そこで発電された電力を利用して第２のモータジェネレータ１６０を駆動することによって、駆動輪２０にはエンジン１００からの動力と第２のモータジェネレータ１６０からの動力とが伝達される。こうしてエンジン１００からの動力の一部を第１のモータジェネレータ１５０に分配するとともに、第２のモータジェネレータ１６０からの動力によって駆動輪２０の駆動をアシストすることにより、エンジン回転数を調整し、エンジン１００を効率のよい運転領域で運転させつつ、要求パワーが得られるようにする。

また、制御装置４００は、要求パワーが大きい加速時などには、バッテリ３４０から第２のモータジェネレータ１６０に電力を供給し、第２のモータジェネレータ１６０によるアシスト量を増大させてより大きな動力を減速機構２２０に入力させる。

さらに、制御装置４００は、バッテリ３４０の蓄電量が少ないときには、エンジン１００の運転量を増大させ、第１のモータジェネレータ１５０における発電量を増大させることにより、バッテリ３４０に電力を供給する。このとき、制御装置４００は、エンジン１００の運転量を増大させるために、過給機１２０による過給圧を高くすることもある。その一方で、制御装置４００は、バッテリ３４０の蓄電量が十分に確保されているときには、エンジン１００の運転を停止して要求パワーに見合う動力を第２のモータジェネレータ１６０のみから減速機構２２０に出力させることも可能である。

本実施形態では、制御装置４００は、上記のように設定されたエンジン１００の動作状態に基づきエンジン１００の目標回転数及び目標エンジントルクを上昇させる必要がある場合には、過給機１２０による過給を実行すべく目標過給圧を設定したり、過給機１２０による目標過給圧を高くしたりするように過給機１２０を制御する。具体的には、車両の加速要求が大きく、バッテリ３４０の蓄電量がさほど多くないときには、エンジン１００の総要求パワーが大きく算出される。このような場合、制御装置４００は、過給機１２０による目標過給圧を大きな値に設定する。一方、制御装置４００は、エンジン１００の総要求パワーがさほど大きくない場合には、過給機１２０による目標過給圧を小さな値に設定したり、過給機１２０による過給を停止したりする。

そして、制御装置４００は、過給機１２０を制御するにあたって、基本的には、過給圧センサ５１４からの検出信号に基づき検出される過給圧が目標過給圧となるように過給機１２０を制御する。具体的には、制御装置４００は、タービンホイール１２２側に流される排気の量を調整すべくウェイストゲートバルブ１３１の開度を調整する。

ところで、運転状態にあるエンジン１００のエンジントルクには、周期的な変動が含まれている。そのため、図３に示すように、エンジン１００に連結されるプラネタリキャリア２０４の回転数は、エンジントルクの変動に連動し、エンジン１００の目標回転数に応じた回転数Ｖｎｅを挟んだ上限値Ｖｍａｘ及び下限値Ｖｍｉｎの間で周期的に変動する。なお、上限値Ｖｍａｘと下限値Ｖｍｉｎとの差を「回転数の変動幅ΔＶｎｅ」というものとする。

そして、リングギア２０２にもプラネタリキャリア２１４を通じてエンジントルクが伝達されるため、リングギア２０２の回転数もまたエンジントルクの変動に合わせて変動する。そのため、トルク伝達経路においてエンジン１００側となるリングギア２０２の回転数と、トルク伝達経路において第２のモータジェネレータ１６０側でリングギア２０２と噛合するプラネタリギア２１３の回転数との差である回転数差が周期的に変動することとなる。すなわち、互いに噛合し合う各ギアの回転速度差が周期的に変動することとなる。その結果、リングギア２０２の歯とプラネタリギア２１３の歯との衝突及び離間が繰り返し発生し、これに起因した異音及び振動が発生する。

こうした異音及び振動の発生を抑制するためには、互いに噛合し合うリングギア２０２の歯とプラネタリギア２１３の歯との当接状態が維持されるように、第２のモータジェネレータ１６０の目標回転数及び目標モータトルクを決定することが好ましい。すなわち、図３及び図４にて一点鎖線で示すように、エンジントルクの変動に合わせて第２のモータジェネレータ１６０の回転数を適宜調整できるのであれば、エンジントルクのロスを最小限度に抑えつつ、動力分割機構２００での異音及び振動の発生を抑制することができるが、現実的には困難である。

そこで、本実施形態では、異音及び振動の抑制を加味することなく設定された仮目標モータトルクと、プラネタリギア２１３の歯をリングギア２０２の歯に押し当てるための規定トルクとしての押し当てトルクとに基づき、第２のモータジェネレータ１６０の目標モータトルクが設定される。すなわち、目標モータトルクが、仮目標モータトルクに押し当てトルクを加算した値に設定される。

このように押し当てトルクを加味して目標モータトルクが決定されることにより、図４に示すように、第２のモータジェネレータ１６０に連結されるサンギア２１１の回転数は、押し当てトルクの未設定時の回転数Ｖｍｇ２１から押し当てトルクに対応する回転数Ｖｔｒだけ差し引いた回転数Ｖｍｇ２２となる。すると、リングギア２０２の回転数は、押し当てトルクの未設定時の回転数Ｖｒｇ１よりも低い回転数Ｖｒｇ２となる。また、プラネタリキャリア２０４の回転数Ｖｎｅもまた、押し当てトルクＴｒの設定により低回転になる。具体的には、プラネタリキャリア２０４の回転数Ｖｎｅは、下限値Ｖｍｉｎ以下となる。その結果、エンジントルクが周期的に変動しても、トルク伝達経路において互いに噛合し合う各歯車のうち第２のモータジェネレータ１６０側の歯車の歯が、エンジン１００側の歯車の歯に常に押し当てられた状態になる。例えば、プラネタリギア２１３の歯が、リングギア２０２の歯に常に押し当てられた状態になる。したがって、リングギア２０２の歯とプラネタリギア２１３の歯との当接状態が維持されるようになり、動力分割機構２００からの異音及び振動の発生が抑制される。

なお、エンジントルクの変動の大きさは、過給機１２０の駆動時には過給機１２０の非駆動時よりも大きくなる。すなわち、回転数の変動幅ΔＶｎｅは、過給機１２０の駆動時には過給機１２０の非駆動時よりも大きくなる。そのため、過給機１２０の駆動時における動力分割機構２００からの異音及び振動の発生を抑制するためには、プラネタリギア２１３の歯に対してリングギア２０２の歯を、より大きな力で押し当てることが好ましい。

また、エンジントルクの変動の大きさは、過給機１２０の駆動時であっても過給圧によって変化する。具体的には、過給圧が高い場合においては、過給圧が低い場合よりもエンジントルクが大きく変動する。

そこで次に、過給機１２０の駆動時における過給圧に基づき押し当てトルクを決定する際に用いられる過給圧ゲインを決定するためのマップを、図５を参照して説明する。
図５に示すように、過給圧ゲインＧ１は、過給圧Ｐｔが「０」よりも高圧の第１の過給圧Ｐｔ１未満である場合には「１」に決定され、過給圧Ｐｔが第１の過給圧Ｐｔ１よりも高圧の第２の過給圧Ｐｔ２である場合には「１」よりも大きい最大値Ｇ１ｍａｘに決定される。そして、過給圧ゲインＧ１は、過給圧Ｐｔが第１の過給圧Ｐｔ１以上であって且つ第２の過給圧Ｐｔ２未満である場合には、過給圧Ｐｔが高いほど大きい値に決定される。

次に、押し当てトルクの大きさを決定するために制御装置４００が実行する処理ルーチンについて、図６に示すフローチャートを参照して説明する。
図６に示すように、本処理ルーチンにおいて、制御装置４００は、エンジン１００が運転中であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。エンジン１００の運転が停止中である場合（ステップＳ１１：ＮＯ）、制御装置４００は、押し当てトルクＴｒを決定することなく、本処理ルーチンを一旦終了する。一方、エンジン１００が運転中である場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、制御装置４００は、運転者がアクセルペダル２１を操作していないか否かを判定する（ステップＳ１２）。アクセル操作が行われていない場合、目標エンジン回転数は、アイドリング用の回転数に設定されていることが多い。そのため、ステップＳ１２では、アイドリング中であるか否かの判定が行われているということもできる。

アクセル操作が行われていない場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、エンジン回転数が低いと判断され、制御装置４００は、過給機１２０が駆動中であるか否かを判定する（ステップＳ１３）。過給機１２０が駆動中である場合（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、制御装置４００は、押し当てトルク基準値Ｔｂａｓｅに第１基準値Ｔｂａｓｅ１を設定し（ステップＳ１４）、その処理を後述するステップＳ２１に移行する。一方、過給機１２０が駆動していない場合（ステップＳ１３：ＮＯ）、制御装置４００は、押し当てトルク基準値Ｔｂａｓｅに、第１基準値Ｔｂａｓｅ１よりも小さい第２基準値Ｔｂａｓｅ２を設定し（ステップＳ１５）、その処理を後述するステップＳ２１に移行する。

その一方で、アクセル操作が行われている場合（ステップＳ１２：ＮＯ）、制御装置４００は、過給機１２０が駆動中であるか否かを判定する（ステップＳ１６）。過給機１２０が駆動していない場合（ステップＳ１６：ＮＯ）、制御装置４００は、押し当てトルク基準値Ｔｂａｓｅに、第２基準値Ｔｂａｓｅ２よりも小さい第３基準値Ｔｂａｓｅ３を設定し（ステップＳ１７）、その処理を後述するステップＳ２１に移行する。

一方、過給機１２０が駆動している場合（ステップＳ１６：ＹＥＳ）、制御装置４００は、エンジン１００が負荷運転中であるか否か、具体的には第１のモータジェネレータ１５０で発電を行っているか否かを判定する（ステップＳ１８）。負荷運転中である場合（ステップＳ１８：ＹＥＳ）、制御装置４００は、押し当てトルク基準値Ｔｂａｓｅに、第１基準値Ｔｂａｓｅ１よりも小さく且つ第３基準値Ｔｂａｓｅ３よりも大きい第４基準値Ｔｂａｓｅ４を設定し（ステップＳ１９）、その処理を後述するステップＳ２１に移行する。一方、負荷運転中ではない場合（ステップＳ１８：ＮＯ）、制御装置４００は、押し当てトルク基準値Ｔｂａｓｅに、第４基準値Ｔｂａｓｅ４よりも小さく且つ第３基準値Ｔｂａｓｅ３よりも大きい第５基準値Ｔｂａｓｅ５を設定し（ステップＳ２０）、その処理を次のステップＳ２１に移行する。

ステップＳ２１において、制御装置４００は、過給圧センサ５１４からの検出信号に基づいた過給圧Ｐｔを取得する。なお、過給機１２０が非駆動である場合、過給圧Ｐｔは「０」とされる。そして、制御装置４００は、図５に示すマップを用いて過給圧ゲインＧ１を過給圧Ｐｔに応じた値に決定する（ステップＳ２２）。続いて、制御装置４００は、設定した押し当てトルク基準値Ｔｂａｓｅに過給圧ゲインＧ１を掛け合わせ、この演算結果を押し当てトルクＴｒとし（ステップＳ２３）、本処理ルーチンを一旦終了する。

次に、本実施形態のハイブリッド車両の動作について説明する。なお、前提として、エンジン１００の運転によって車両が走行している場合に、過給機１２０が非駆動状態から駆動状態に移行するものとする。

過給機１２０が駆動していない場合においては、過給機１２０が駆動している場合と比較して、押し当てトルクＴｒが小さい値に設定されている。そのため、過給機１２０の非駆動時であっても、過給機１２０の駆動時と同程度の大きさに押し当てトルクＴｒを決定する場合と比較して、エンジントルクの駆動輪２０への伝達効率が高くなる。すなわち、車両における燃焼消費量の増大が抑制される。

こうした状態で運転者によるアクセル操作によって車両の急加速が要求されると、非駆動状態にあった過給機１２０が駆動状態に移行することがある。この場合、過給機１２０が駆動し始めることにより、エンジントルクの周期的な変動が大きくなる。この状態になっても押し当てトルクＴｒを、過給機１２０の非駆動時と同程度の大きさに設定したとすると、動力分割機構２００内において互いに噛合し合う各ギアの歯同士の衝突及び離間が繰り返し発生するようになり、動力分割機構２００から異音及び振動が発生するおそれがある。

この点、本実施形態では、過給機１２０が駆動し始めると、押し当てトルクＴｒが過給機１２０の非駆動時よりも大きい値に設定される。しかも、過給圧Ｐｔが昇圧されるに連れて、押し当てトルクＴｒが次第に大きくされる。そのため、過給機１２０が駆動し始めても、動力分割機構２００では互いに噛合し合う各ギアの歯同士の当接状態が維持される。その結果、エンジントルクの変動に起因した異音及び振動の発生は、過給機１２０の非駆動時と同様に抑制される。

ただし、過給機１２０による過給の開始によって押し当てトルクＴｒを大きい値に設定しても第２のモータジェネレータ１６０に対する仮目標モータトルクやエンジン１００に対する目標エンジントルクが変更されない場合には、リングギア２０２の回転数が低下することになる（図４参照）。そのため、押し当てトルクＴｒの変更に伴ってリングギア２０２の回転数が低下しないように、第２のモータジェネレータ１６０に対する仮目標モータトルクやエンジン１００に対する目標エンジントルクが決定される。

以上説明したように、本実施形態では、以下に示す効果を得ることができる。
（１）エンジン１００の運転時では、第２のモータジェネレータ１６０に対する要求モータトルクは、押し当てトルクＴｒを加味した値に決定される。そのため、動力分割機構２００において互いに噛合し合う各ギアのうち、第２のモータジェネレータ１６０側のギアは、エンジン１００側のギアの歯に押し当てられた状態で回転するようになる。その結果、互いに噛合し合う各ギアの歯同士の当接状態が維持されやすくなり、こうした歯同士の衝突及び離間の繰り返しに起因した異音及び振動の発生が抑制される。

しかも、過給機１２０の駆動に起因してエンジントルクの周期的な変動が大きい場合には、過給機１２０の非駆動時よりも押し当てトルクＴｒが大きくされる。そのため、過給機１２０の駆動時には過給機１２０の非駆動時よりも大きな力でエンジン１００側のギアの歯に第２のモータジェネレータ１６０側のギアの歯が押し当てられるようになるため、過給機１２０の駆動・非駆動に拘わらず互いに噛合し合う各ギアの歯同士の当接状態を維持しやすくなる。したがって、エンジントルクの変動に起因した動力分割機構２００からの異音及び振動の発生を抑制することができるようになる。

（２）過給機１２０の非駆動時であっても、押し当てトルクＴｒを過給機１２０の駆動時に相当した大きさに設定するようにしても、動力分割機構２００からの異音及び振動の発生を抑制することはできるようになる。しかし、この場合、過給機１２０の非駆動時では、エンジントルクの変動の大きさに対して押し当てトルクＴｒが大きくなり過ぎ、エンジントルクの大きさに対して、リングギア２０２の回転数が少なくなるおそれがある。この点、本実施形態では、過給機１２０の駆動時と非駆動時とで押し当てトルクＴｒの大きさが変更される。そのため、過給機１２０の非駆動時におけるエンジントルクの利用効率を向上させることができるようになる。

（３）エンジントルクの周期的な変動に起因した動力分割機構２００からの異音及び振動は、エンジン回転数が低い場合ほどエンジン１００からの騒音や振動が減少するため、顕著になる。そこで、本実施形態では、押し当てトルクＴｒは、エンジン回転数が低回転であるときには回転数が高回転であるときよりも大きい値に設定される。これにより、エンジン回転数が低いために異音及び振動が顕著になる場合には、エンジン１００側のギアの歯に第２のモータジェネレータ１６０側のギアの歯を押し当てる力が強くなり、互いに噛合し合う各ギアの歯同士の当接状態が維持されやすくなる。その結果、エンジン１００の低回転時における動力分割機構２００からの異音及び振動の発生を抑制することができるようになる。

（４）エンジントルクのうち動力分割機構２００を介して車両の駆動輪２０に伝達されるトルクは、エンジン１００の負荷が高いときほど小さくなる。この場合、エンジントルクの周期的な変動に起因した動力分割機構２００からの異音及び振動は、エンジン１００の負荷が低いときよりも顕著になる。そこで、本実施形態では、押し当てトルクＴｒは、エンジン１００の負荷が高いときには負荷が低いときよりも大きい値に設定される。これにより、エンジン１００の負荷が高いために異音及び振動が顕著になる場合には、エンジン１００側のギアの歯に第２のモータジェネレータ１６０側のギアの歯を押し当てる力が強くなり、互いに噛合し合う各ギアの歯同士の当接状態が維持されやすくなる。その結果、第１のモータジェネレータ１５０での発電時などのようにエンジン１００が高負荷運転をしているときにおける動力分割機構２００からの異音及び振動の発生を抑制することができるようになる。

（５）過給機１２０の駆動時におけるエンジントルクの周期的な変動の大きさは、過給圧Ｐｔが高圧である場合ほど大きくなる。そこで、本実施形態では、押し当てトルクＴｒは、過給機１２０の駆動時において過給圧Ｐｔが高いときには過給圧Ｐｔが低いときよりも大きい値に設定される。このようにエンジントルクの変動の大きさを加味して押し当てトルクＴｒを決定することにより、過給圧Ｐｔが高いために異音及び振動が顕著になる場合には、エンジン１００側のギアの歯に第２のモータジェネレータ１６０側のギアの歯を押し当てる力が強くなり、互いに噛合し合う各ギアの歯同士の当接状態が維持されやすくなる。その結果、過給圧Ｐｔが高い場合における動力分割機構２００からの異音及び振動の発生を抑制することができるようになる。

なお、上記実施形態は以下のような別の実施形態に変更してもよい。
・停車中のハイブリッド車両においては、第１のモータジェネレータ１５０で発電を行わせる場合などにエンジン１００が運転されることがある。こうした場合であっても、動力分割機構２００からの異音及び振動の発生を抑制するために、第２のモータジェネレータ１６０に対して押し当てトルクＴｒを加味した目標モータトルクが設定される。すなわち、第２のモータジェネレータ１６０は停車中でも制御される。エンジン１００の過給機１２０は、こうした状況下での停車中に非駆動状態から駆動状態に移行することがある。この場合、押し当てトルクＴｒも大きい値に設定される結果、第２のモータジェネレータ１６０のモータトルクが大きくなることがある。このとき、駆動輪２０に伝達されるトルクが不必要に大きくなるおそれがある。そこで、停車中に過給機１２０が非駆動状態から駆動状態に移行するときには、車両に付与する液圧制動力が増大するように制動装置５０を駆動させてもよい。

また、停車中にエンジン１００が運転されている場合には、過給機１２０が非駆動状態であっても、運転手が要求する要求制動力よりも大きな液圧制動力を車両に付与させるようにしてもよい。

・動力分割機構２００で発生する異音及び振動の大きさは、この動力分割機構２００内の潤滑油の粘性によっても変化する。すなわち、潤滑油の粘性が高いときには、互いに噛合し合う各ギアの歯と歯との間での潤滑油による緩衝作用が大きくなるため、歯同士の衝突に起因した異音及び振動が小さくなる。その一方で、潤滑油の粘性が低いときには、潤滑油による緩衝作用が小さくなるため、歯同士の衝突に起因した異音及び振動が大きくなる。そこで、押し当てトルクＴｒを、動力分割機構２００内の潤滑油の温度が高いときには温度が低いときよりも大きくしてもよい。これにより、異音及び振動が大きくなりやすい場合には押し当てトルクＴｒが大きい値に設定されるようになり、動力分割機構２００からの異音及び振動の発生を効果的に抑制することができるようになる。

なお、動力分割機構２００内の潤滑油の温度については、動力分割機構２００内に温度センサが設けられる場合にはこの温度センサからの検出信号に基づき検出することができる。また、また、動力分割機構２００を冷却するための冷却水が循環している場合には、この冷却水の温度に基づき潤滑油の温度を推定することできる。また、動力分割機構２００の設置雰囲気の温度と動力分割機構２００の駆動量となどに基づき潤滑油の温度を推定するようにしてもよい。

・過給圧Ｐｔの高さに基づいた押し当てトルクＴｒの補正を行わなくてもよい。この場合、過給機１２０の駆動時においては、過給圧Ｐｔが最も高い状態でのエンジントルクの変動の大きさに基づき、押し当てトルクＴｒを決定することが好ましい。

・エンジン１００が負荷運転を行っている場合には、第１のモータジェネレータ１５０の発電トルクが大きいほどエンジン１００の負荷が大きくなるため、押し当てトルクＴｒを大きい値に設定するようにしてもよい。

・エンジン１００が負荷運転を行っているか否かとは関係なく、押し当てトルクＴｒを決定するようにしてもよい。
・エンジン回転数の大きさとは関係なく、押し当てトルクＴｒを決定するようにしてもよい。

・アクセル操作が行われているときには、エンジン回転数が高回転である場合ほど押し当てトルクＴｒを小さい値に設定するようにしてもよい。
・エンジン１００の運転時に決定される第２のモータジェネレータ１６０の目標モータトルクは、異音及び振動の抑制を加味することなく設定された仮目標モータトルクから押し当てトルクＴｒを差し引いた値としてもよい。この場合であっても、エンジン１００の運転時における動力分割機構２００からの異音及び振動の発生を抑制することができるようになる。

・過給機は、エンジン１００の排気を利用して駆動する過給機ではなく、クランク軸１０１の回転を利用する機関駆動式の過給機であってもよいし、モータなどの電動機からの駆動力を利用する電動式の過給機であってもよい。

２０…駆動輪、５０…制動装置、１００…エンジン、１２０…過給機、１６０…第２のモータジェネレータ、２００…動力分割機構、２０１〜２０４…歯車としてのギア、Ｔｒ…規定トルクとしての押し当てトルク。

Claims (6)

1. 過給機を有するエンジンと、動力源として機能するモータジェネレータと、互いに噛合し合う複数の歯車を有する動力分割機構とを備え、同動力分割機構には、前記エンジンからのエンジントルク及び前記モータジェネレータからのモータトルクが伝達されてなるハイブリッド車両に適用され、
   前記エンジンの運転時には、前記動力分割機構において互いに噛合し合う各歯車の回転速度差の周期的な変動を抑えるための規定トルクを含んだモータトルクを前記モータジェネレータから発生させ、
   前記規定トルクを前記過給機の駆動時には同過給機の非駆動時よりも大きくする
   ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
2. 前記規定トルクを、エンジン回転数が低回転であるときには回転数が高回転であるときよりも大きくする
   請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
3. 前記規定トルクを、前記エンジンの負荷が高いときには負荷が低いときよりも大きくする
   請求項１又は請求項２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
4. 前記規定トルクを、前記過給機の駆動時において過給圧が高いときには過給圧が低いときよりも大きくする
   請求項１〜請求項３のうち何れか一項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
5. 前記規定トルクを、前記動力分割機構内の潤滑油の温度が高いときには低いときよりも大きくする
   請求項１〜請求項４のうち何れか一項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
6. 運転者の要求する要求トルクが「０」である状態で前記エンジンが運転されているときには、前記過給機による過給圧の昇圧に伴って制動装置により車両の駆動輪に付与する制動力を増大させる請求項１〜請求項５のうち何れか一項に記載のハイブリッド車両の制御装置。