JP5974796B2 - ハイブリッド車両およびハイブリッド車両の制御方法 - Google Patents

Description

この発明は、ハイブリッド車両およびハイブリッド車両の制御方法に関し、特に、プラネタリギヤを備えるハイブリッド車両およびハイブリッド車両の制御方法に関する。

特開２００９−２９８２６６号公報（特許文献１）は、エンジンおよび走行用のモータを機械的に接続するプラネタリギヤが設けられる車両の制御装置を開示している。この制御装置は、ヒステリシス付モータトルク算出手段と、エンジン回転数制御手段とを備える。ヒステリシス付モータトルク算出手段は、モータトルクに基づいてヒステリシス付モータトルクを算出する。エンジン回転数制御手段は、ヒステリシス付モータトルクが零付近に設定される歯打ち音回避領域に属する場合に、目標エンジン回転数を上げることで、プラネタリギヤの歯打ち音の発生を抑制する（特許文献１参照）。

特開２００９−２９８２６６号公報

上記のようなプラネタリギヤを有する車両では、走行用のモータから出力されるトルクが零付近であってエンジンが低回転高トルクで動作する場合に、プラネタリギヤの歯打ち音の発生が顕著となる。このとき、上記の制御装置では、目標エンジン回転数を上げる制御が実行され、この制御のハンチングを防止するためにヒステリシス付モータトルクが用いられる。しかしながら、ヒステリシスが設けられることによって目標エンジン回転数を上げる運転状態が不必要に継続されると、運転効率が高くない動作点でエンジンが運転される時間が長くなり、ハイブリッド車両の燃費が悪化する可能性がある。

それゆえに、この発明の目的は、歯打ち音の発生を抑制する際の燃費の悪化を抑制するハイブリッド車両を提供することである。

また、この発明の別の目的は、歯打ち音の発生を抑制する際の燃費の悪化を抑制するハイブリッド車両の制御方法を提供することである。

この発明によれば、ハイブリッド車両は、内燃機関と、回転電機と、プラネタリギヤと、制御装置とを備える。回転電機は、駆動輪を駆動するための駆動軸に機械的に連結される。プラネタリギヤは、内燃機関の出力軸および駆動軸に機械的に連結される。制御装置は、内燃機関および回転電機を制御する。制御装置は、第１の変更制御部と、第２の変更制御部とを含む。第１の変更制御部は、回転電機のトルクの絶対値が低下したときに、内燃機関の動作点を低トルク側に変更する。第２の変更制御部は、第１の変更制御部による動作点の変更に応じて回転電機のトルクを正方向に増大させる。第１および第２の変更制御部が動作することによる動作点および回転電機のトルクのハンチングを防止するためのヒステリシスが設定される。ヒステリシスは、回転電機のトルクが正トルクであるときに発生するハンチングを防止するための第１のヒステリシスと、回転電機のトルクが負トルクであるときに発生するハンチングを防止するための第２のヒステリシスとを含む。第２のヒステリシスは、第１のヒステリシスよりも小さい。

好ましくは、第１の変更制御部は、所定の第１の判定トルクが正の第１のしきい値よりも小さく、かつ、所定の第２の判定トルクが負の第２のしきい値よりも大きいときに動作点を変更する。第１の判定トルクは、回転電機のトルクの絶対値が低下したときに第１および第２の変更制御部の動作が第１のヒステリシスを有するように設定される。第２の判定トルクは、回転電機のトルクの絶対値が低下したときに第１および第２の変更制御部の動作が第２のヒステリシスを有するように設定される。第１および第２のしきい値は、回転電機のトルクの絶対値が低下したことを示す値である。

好ましくは、第１の変更制御部は、回転電機のトルクが正の第１のしきい値よりも小さく、かつ、負の第２のしきい値よりも大きいときに動作点を変更する。第１の変更制御部は、回転電機のトルクが第１のしきい値よりも第１の値だけ大きい第３のしきい値を超えるか、または第２のしきい値よりも第２の値だけ小さい第４のしきい値を下回ると、動作点を低トルク側に変更する制御を停止する。第２の値は、第１の値よりも小さい。

好ましくは、第１の変更制御部は、第１の動作線に基づいて設定された内燃機関の動作点を、第２の動作線に基づいて算出された内燃機関の動作点へ変更する。第１の動作線は、内燃機関のトルクと回転数との関係を規定する予め定められた動作線である。第２の動作線は、第１の動作線により設定される動作点よりも内燃機関のトルクが小さくなるように内燃機関の動作点を設定するための動作線である。

好ましくは、第１の変更制御部は、内燃機関のパワーが維持されるように動作点を変更する。

また、この発明によれば、ハイブリッド車両は、内燃機関と、回転電機と、プラネタリギヤとを含む。回転電機は、駆動輪を駆動するための駆動軸に機械的に連結される。プラネタリギヤは、内燃機関の出力軸および駆動軸に機械的に連結される。ハイブリッド車両の制御方法は、回転電機のトルクの絶対値が低下したときに、内燃機関の動作点を低トルク側に変更するステップと、内燃機関の動作点を低トルク側に変更するステップによる動作点の変更に応じて回転電機のトルクを正方向に増大させるステップとを含む。内燃機関の動作点を低トルク側に変更するステップ、および回転電機のトルクを正方向に増大させるステップの動作による動作点および回転電機のトルクのハンチングを防止するためのヒステリシスが設定される。ヒステリシスは、回転電機のトルクが正トルクであるときに発生するハンチングを防止するための第１のヒステリシスと、回転電機のトルクが負トルクであるときに発生するハンチングを防止するための第２のヒステリシスとを含む。第２のヒステリシスは、第１のヒステリシスよりも小さい。

好ましくは、内燃機関の動作点を変更するステップは、所定の第１の判定トルクが正の第１のしきい値よりも小さく、かつ、所定の第２の判定トルクが負の第２のしきい値よりも大きいときに動作点を変更するステップを含む。第１の判定トルクは、回転電機のトルクの絶対値が低下したときに、内燃機関の動作点を低トルク側に変更するステップ、および回転電機のトルクを正方向に増大させるステップの動作が第１のヒステリシスを有するように設定される。第２の判定トルクは、回転電機のトルクの絶対値が低下したときに、内燃機関の動作点を低トルク側に変更するステップ、および回転電機のトルクを正方向に増大させるステップの動作が第２のヒステリシスを有するように設定される。第１および第２のしきい値は、回転電機のトルクの絶対値が低下したことを示す値である。

この発明においては、回転電機のトルクが正トルクであるときのハンチングを防止するための第１のヒステリシスよりも、回転電機のトルクが負トルクであるときのハンチングを防止するための第２のヒステリシスが小さく設定される。これにより、歯打ち音の発生を抑制するための内燃機関の動作点の変更が不必要に実行されることを防止することができる。したがって、この発明によれば、歯打ち音の発生を抑制する際の燃費の悪化を抑制することができる。

この発明の実施の形態による制御装置が適用されるハイブリッド車両の全体構成を示すブロック図である。 エンジンの動作線を示す図である。 プラネタリギヤの共線図を示す図である。 モータジェネレータＭＧ２のトルクおよびエンジンの動作線の変化の一例を示すタイムチャートである。 モータジェネレータＭＧ２のトルクおよびエンジンの動作線の変化の一例を示すタイムチャートである。 図１に示す制御装置の歯打ち音回避制御に関する機能ブロック図である。 図１に示す制御装置が実行する歯打ち音回避制御に関する処理の制御構造を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態の変形例による歯打ち音回避制御を説明するための図である。 この発明の実施の形態の変形例による歯打ち音回避制御に関する処理の制御構造を示すフローチャートである。

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。

図１は、この発明の実施の形態による制御装置が適用されるハイブリッド車両の全体構成を示すブロック図である。図１を参照して、ハイブリッド車両１００は、エンジン２と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、プラネタリギヤ４と、駆動輪６とを備える。また、ハイブリッド車両１００は、蓄電装置Ｂと、コンバータ１０と、インバータ２０と、制御装置５０とをさらに備える。

ハイブリッド車両１００は、エンジン２およびモータジェネレータＭＧ２を動力源として走行するハイブリッド車両である。エンジン２およびモータジェネレータＭＧ２が発生した駆動力は、駆動輪６へ伝達される。

エンジン２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内燃機関である。エンジン２は、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制御装置５０からの信号ＤＲＶによって電気的に制御可能に構成されている。

モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、交流回転電機であり、たとえば、３相交流同期電動機である。モータジェネレータＭＧ１は、エンジン２によって駆動される発電機として用いられるとともに、エンジン２を始動することが可能な回転電機としても用いられる。モータジェネレータＭＧ１が発電することによって得られる電力をモータジェネレータＭＧ２の駆動に用いることができる。モータジェネレータＭＧ２は、主としてハイブリッド車両１００の駆動輪６を駆動する回転電機として用いられる。

プラネタリギヤ４は、エンジン２の出力軸、モータジェネレータＭＧ１の回転軸、および駆動軸に機械的に連結される。駆動軸は、駆動輪６およびモータジェネレータＭＧ２の回転軸に機械的に連結される。プラネタリギヤ４は、例えば、エンジン２から入力された動力を、モータジェネレータＭＧ１への動力と駆動輪６への動力とに分割する。

プラネタリギヤ４は、リングギヤ４２と、ピニオンギヤ４４と、キャリア４６と、サンギヤ４８とを含む。サンギヤ４８は、モータジェネレータＭＧ１の回転軸に連結される。キャリア４６は、エンジン２の出力軸に連結される。リングギヤ４２は、駆動軸に連結される。

サンギヤ４８は、外歯歯車である。リングギヤ４２は、サンギヤ４８に対して同心円上に配置された内歯歯車である。ピニオンギヤ４４は、リングギヤ４２およびサンギヤ４８のそれぞれに噛合う。キャリア４６は、ピニオンギヤ４４を自転かつ公転自在に保持し、エンジン２の出力軸に連結される。すなわち、キャリア４６が入力要素であって、サンギヤ４８が反力要素であって、リングギヤ４２が出力要素である。

エンジン２の作動中においては、キャリア４６に入力されるエンジン２が出力するトルクに対して、モータジェネレータＭＧ１による反力トルクをサンギヤ４８に入力すると、これらのトルクを加減算した大きさのトルクが、出力要素であるリングギヤ４２に現れる。この場合、モータジェネレータＭＧ１は発電機として機能する。

また、リングギヤ４２の回転数（出力回転数）を一定とした場合、モータジェネレータＭＧ１の回転数を制御することにより、エンジン２の回転数を連続的に（無段階に）変化させることができる。すなわち、制御装置５０がモータジェネレータＭＧ１の回転数を制御することによって、エンジン２の回転数を例えば燃費が最もよい回転数に制御することができる。

ハイブリッド車両１００の走行中にエンジン２を停止させている場合には、モータジェネレータＭＧ１が逆回転している。このとき、モータジェネレータＭＧ１が電動機として機能して正回転方向にトルクを出力すると、キャリア４６に連結されているエンジン２にこれを正回転させる方向のトルクが作用し、モータジェネレータＭＧ１によってエンジン２を始動（モータリングもしくはクランキング）することができる。このような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ている。

なお、プラネタリギヤ４とモータジェネレータＭＧ２との間にリダクションギヤが設けられていてもよい。リダクションギヤは、例えば、モータジェネレータＭＧ２の回転速度を１段階あるいは複数の段階で変速するプラネタリギヤである。

蓄電装置Ｂは、充放電可能な直流電源であり、たとえば、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の二次電池、あるいはキャパシタなどによって構成される。蓄電装置Ｂは、負荷装置であるコンバータ１０へ電力を供給し、また、電力回生時には、コンバータ１０からの電力によって充電される。

コンバータ１０は、制御装置５０からの信号ＰＷＣによって制御される。コンバータ１０は、蓄電装置Ｂからの電圧を昇圧して、インバータ２０へ供給する。また、コンバータ１０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２で発電されインバータ２０で整流された電圧を降圧して、蓄電装置Ｂを充電する。

インバータ２０は、コンバータ１０に接続される。インバータ２０は、制御装置５０からの信号ＰＷＩ１，ＰＷＩ２によって制御される。インバータ２０は、コンバータ１０から供給される直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２をそれぞれ駆動する。

制御装置５０は、アクセル開度やブレーキ踏込量、ハイブリッド車両速度等に基づいて駆動輪６に伝達される目標駆動力を決定する。そして、制御装置５０は、効率良く目標駆動力を出力することができる運転状態になるように、エンジン２、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を制御する。

以上のような構成において、モータジェネレータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍが零付近（すなわち、トルク指令値Ｔｍ＝０を中心とした予め定められた範囲内）になる場合に、エンジン２、モータジェネレータＭＧ１およびモータジェネレータＭＧ２を連結するプラネタリギヤ４において連続的に歯部同士が衝突することによって発生する歯打ち音等の異音が発生する場合がある。特に、トルク指令値Ｔｍが零付近であってエンジン２が低回転高トルクで動作する場合に、歯打ち音の発生が顕著となる。

そこで、制御装置５０は、このような歯打ち音の発生を抑制するために、トルク指令値Ｔｍの絶対値が低下したときに、歯打ち音抑制制御を実行する。以下、この歯打ち音抑制制御について説明する。

図２は、エンジン２の動作線を示す図である。この図２では、エンジン２のトルクＴｅを縦軸とし、エンジン２の回転数Ｎｅを横軸とした座標平面上に設定された動作線が示される。

図３は、プラネタリギヤ４の共線図を示す図である。この図３では、プラネタリギヤ４に含まれるサンギヤ（モータジェネレータＭＧ１の回転軸と結合）、キャリア（エンジン２の出力軸と結合）、およびリングギヤ（モータジェネレータＭＧ２の回転軸と結合）の状態が示される。図３における縦軸は、対応する要素の回転数を示す。なお、エンジン２の回転数Ｎｅ、モータジェネレータＭＧ１の回転数Ｎｍ１、およびモータジェネレータＭＧ２の回転数Ｎｍ２は、共線図において直線で結ばれる関係になる。

図２および図３を参照して、制御装置５０は、目標駆動力に基づいてエンジン２に要求されるエンジン要求パワーを算出する。制御装置５０は、予め定められた動作線Ｌ１（図２の実線）に沿ってエンジン２が動作するようにエンジン２を制御する。

動作線Ｌ１は、エンジン２のトルクＴｅの目標値（以下、目標トルクとも称する。）と、エンジン２の回転数Ｎｅの目標値（以下、目標回転数とも称する。）との関係を示し、エンジン２を他の動作線で動作させた場合よりも燃費特性が良くなるように設定される。

制御装置５０は、エンジン２に対するエンジン要求パワーの等パワー線Ｌ３（図２の破線）と、動作線Ｌ１との交点Ｘを特定する。制御装置５０は、交点Ｘに対応するトルクＴｅ（１）を目標トルクとして決定し、交点Ｘに対応する回転数Ｎｅ（１）を目標回転数として決定する。制御装置５０は、エンジン２の実トルクおよび実回転数のそれぞれが決定された目標トルクＴｅ（１）および目標回転数Ｎｅ（１）になるようにエンジン２を制御する（図３の実線Ｗ１）。

なお、制御装置５０は、決定された目標トルクおよび目標回転数に応じて、スロットル開度、燃料噴射量および点火時期のうちの少なくともいずれか一つを調整してエンジン２を制御するようにしてもよいし、エンジン２の制御に加えてまたは代えてモータジェネレータＭＧ１を制御することによって、決定された目標トルクおよび目標回転数が得られるようにエンジン２を制御するようにしてもよい。

モータジェネレータＭＧ２のトルクの絶対値が低下すると、制御装置５０は、歯打ち音の発生を抑制するために、エンジン２の動作点を低トルク側へ変更する。具体的には、制御装置５０は、プラネタリギヤ４の歯打ち音を回避するための歯打ち音回避動作線Ｌ２（図２の一点鎖線）に沿ってエンジン２が動作するようにエンジン２を制御する。

動作線Ｌ２は、動作線Ｌ１に沿ってエンジン２を動作させる場合よりも歯打ち音の発生が抑制されるように設定された動作線である。動作線Ｌ２は、動作線Ｌ１と比較して、エンジン２の回転数がＮｅ（３）以上となる領域においては、エンジン２の回転数の変化に対するエンジン２のトルクの変化が同様になるように設定され、エンジンの回転数がＮｅ（３）よりも小さい領域においては、同一の回転数に対してトルクが小さくなるように設定される。なお、図２に示す各動作線は一例であって、その形に限定されない。

制御装置５０は、モータジェネレータＭＧ２のトルクの絶対値が低下すると、エンジン要求パワーの等パワー線Ｌ３と、動作線Ｌ２との交点Ｙを特定する。制御装置５０は、交点Ｙに対応するトルクＴｅ（２）を目標トルクとして決定し、交点Ｙに対応する回転数Ｎｅ（２）を目標回転数として決定する。制御装置５０は、エンジン２の実トルクおよび実回転数のそれぞれが決定された目標トルクＴｅ（２）および目標回転数Ｎｅ（２）になるようにエンジン２を制御する（図３の一点鎖線Ｗ２）。これにより、エンジン２の出力トルクが低くなるため、歯打ち音の発生が抑制される。

このような歯打ち音抑制制御において、エンジン２の動作点を変更することによる動作点およびモータジェネレータＭＧ２のトルクのハンチングを抑制するためにヒステリシスが設けられる。しかしながら、ヒステリシスが設けられることによって歯打ち音の発生を抑制するための動作点の変更が不必要に継続されると、運転効率が高くない動作点でエンジン２が運転される時間が長くなり、ハイブリッド車両１００の燃費が悪化する可能性がある。

そこで、本実施の形態では、モータジェネレータＭＧ２のトルクが正トルクであるときに発生する上記ハンチングを防止するための第１のヒステリシスと、モータジェネレータＭＧ２のトルクが負トルクであるときに発生する上記ハンチングを防止するための第２のヒステリシスとが異なる大きさとされ、第２のヒステリシスが第１のヒステリシスよりも小さく設定される。これにより、動作線Ｌ２に基づく動作点が必要以上に継続することがなく、燃費の悪化を抑制することができる。以下、そのメカニズムについて説明する。

なお、モータジェネレータＭＧ２のトルクの方向については、エンジン２のトルクと同じ方向のトルクを駆動軸に出力する場合にトルクの方向が正方向であるとする。言い換えると、ハイブリッド車両１００が前進する場合に、モータジェネレータＭＧ２が力行動作を行うトルクの方向が正方向であるとする。

図４および図５は、モータジェネレータＭＧ２のトルクおよびエンジン２の動作線の変化の一例を示すタイムチャートである。図４はモータジェネレータＭＧ２のトルクが正から負へ変化する場合を示し、図５はモータジェネレータＭＧ２のトルクが負から正へ変化する場合を示す。図４および図５を参照して、制御装置５０は、エンジン２の動作点を変更するか否かを判定するための判定トルクＴｊｐ，Ｔｊｎを算出する。判定トルクＴｊｐは、モータジェネレータＭＧ２が正トルクのときの判定に用いられ、判定トルクＴｊｎは、モータジェネレータＭＧ２が負トルクのときの判定に用いられる。

制御装置５０は、モータジェネレータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍが低下する場合は、トルク指令値Ｔｍに第１のヒステリシストルクを加算して判定トルクＴｊｐを算出する。制御装置５０は、トルク指令値Ｔｍが上昇する場合は、トルク指令値Ｔｍから第１のヒステリシストルクを減算して判定トルクＴｊｐを算出する。

制御装置５０は、トルク指令値Ｔｍが低下する場合は、トルク指令値Ｔｍに第２のヒステリシストルクを加算して判定トルクＴｊｎを算出する。制御装置５０は、トルク指令値Ｔｍが上昇する場合は、トルク指令値Ｔｍから第２のヒステリシストルクを減算して判定トルクＴｊｎを算出する。ここで、制御装置５０は、第２のヒステリシストルクを第１のヒステリシストルクよりも小さく設定する。

図４とともに図２を参照して、時刻ｔ０において、制御装置５０は、動作線Ｌ１（以下、燃費ラインとも称する。）においてエンジン２を運転する（図２の交点Ｘ）。時刻ｔ１において、判定トルクＴｊｐがしきい値Ｔｈｐを下回ると、制御装置５０は、エンジン２の動作点を変更して、動作線Ｌ２（以下、音抑制ラインとも称する。）においてエンジン２を運転する（図２の交点Ｙ）。エンジン２の動作点が変更されると、エンジン２のトルクが低下する。なお、しきい値Ｔｈｐ，Ｔｈｎは、エンジン２の動作点を変更するか否かを判定するためのしきい値である。

エンジン２のトルクが低下すると、プラネタリギヤ４を介してエンジン２から駆動軸へ伝達されるトルクが減少する。このとき、制御装置５０は、ハイブリッド車両１００の駆動力を維持するために、エンジン２からのトルクの減少分をモータジェネレータＭＧ２のトルクによって補う。このため、制御装置５０は、モータジェネレータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍを正方向に増大させる。そして、エンジン２の動作点が動作線Ｌ２上に移動すると、トルク指令値Ｔｍが再び低下する。

時刻ｔ２において、判定トルクＴｊｎがしきい値Ｔｈｎを下回ると、制御装置５０は、燃費ラインの動作点においてエンジン２を運転する。

モータジェネレータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍが正トルクであるときは、動作点の切替えによって、トルク指令値Ｔｍがしきい値Ｔｈｐ付近で停滞する現象が発生する。よって、動作点を切替える制御のハンチングが発生しやすいため、第１のヒステリシスを大きくしなければならない。

図５を参照して、時刻ｔ１０において、制御装置５０は、燃費ラインにおいてエンジン２を運転する。時刻ｔ１１において、判定トルクＴｊｎがしきい値Ｔｈｎを上回ると、制御装置５０は、エンジン２の動作点を変更して、音抑制ラインにおいてエンジン２を運転する。エンジン２の動作点が変更されると、エンジン２のトルクが低下する。

エンジン２のトルクが低下すると、プラネタリギヤ４を介してエンジン２から駆動軸へ伝達されるトルクが減少する。上記と同様に、制御装置５０は、ハイブリッド車両１００の駆動力を維持するために、エンジン２からのトルクの減少分をモータジェネレータＭＧ２のトルクによって補う。このため、制御装置５０は、モータジェネレータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍを正方向に増大させる。

時刻ｔ１２において、判定トルクＴｊｐがしきい値Ｔｈｐを上回ると、制御装置５０は、燃費ラインの動作点においてエンジン２を運転する。

このように、モータジェネレータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍが負トルクであるときは、トルク指令値Ｔｍが正トルクであるときとは異なり、動作点の切替えによって、トルク指令値Ｔｍがしきい値Ｔｈｎ付近で停滞する現象が発生しにくい。よって、動作点を切替える制御のハンチングが発生しにくいため、第２のヒステリシスを小さくすることができる。

図６は、図１に示す制御装置５０の歯打ち音回避制御に関する機能ブロック図である。図６とともに図２を参照して、制御装置５０は、要求駆動力算出部５０２と、エンジン要求パワー算出部５０４と、動作点設定部５０６と、ＭＧトルク設定部５０８と、動作点変更部５１０と、エンジン制御部５１２と、モータ制御部５１４とを含む。

要求駆動力算出部５０２は、ハイブリッド車両１００に要求される車両要求駆動力Ｐｒｅｑを算出する。例えば、要求駆動力算出部５０２は、アクセルペダルの踏み込み量および車速等に基づいて車両要求駆動力Ｐｒｅｑを算出する。要求駆動力算出部５０２は、車両要求駆動力Ｐｒｅｑをエンジン要求パワー算出部５０４およびＭＧトルク設定部５０８へ出力する。

エンジン要求パワー算出部５０４は、要求駆動力算出部５０２から受けた車両要求駆動力Ｐｒｅｑに基づいてエンジン２に要求されるエンジン要求パワーを算出する。エンジン要求パワー算出部５０４は、エンジン要求パワーを動作点設定部５０６へ出力する。

動作点設定部５０６は、エンジン要求パワー算出部５０４から受けたエンジン要求パワーに基づいてエンジン２の動作点を設定する。具体的には、動作点設定部５０６は、エンジン２に対するエンジン要求パワーの等パワー線Ｌ３と、動作線Ｌ１との交点Ｘを特定する。動作点設定部５０６は、交点Ｘに対応するトルクＴｅ（１）を目標トルクとして設定し、交点Ｘに対応する回転数Ｎｅ（１）を目標回転数として設定する。

ＭＧトルク設定部５０８は、要求駆動力算出部５０２から受けた車両要求駆動力Ｐｒｅｑと動作点設定部５０６から受けたエンジン２の目標トルクおよび目標回転数とに基づいてモータジェネレータＭＧ１に対するトルク指令値ＴｇおよびモータジェネレータＭＧ２に対するトルク指令値Ｔｍを設定する。

動作点変更部５１０は、動作点設定部５０６から受けたエンジン２の目標トルクおよび目標回転数と、ＭＧトルク設定部５０８から受けたモータジェネレータＭＧ２に対するトルク指令値Ｔｍとに基づいてエンジン２の動作点を変更するか否かを判定する。

まず、動作点変更部５１０は、判定トルクＴｊｐ，Ｔｊｎを算出する。具体的には、動作点変更部５１０は、モータジェネレータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍが低下する場合は、トルク指令値Ｔｍに第１のヒステリシストルクを加算して判定トルクＴｊｐを算出する。動作点変更部５１０は、トルク指令値Ｔｍが上昇する場合は、トルク指令値Ｔｍから第１のヒステリシストルクを減算して判定トルクＴｊｐを算出する。

動作点変更部５１０は、トルク指令値Ｔｍが低下する場合は、トルク指令値Ｔｍに第２のヒステリシストルクを加算して判定トルクＴｊｎを算出する。動作点変更部５１０は、トルク指令値Ｔｍが上昇する場合は、トルク指令値Ｔｍから第２のヒステリシストルクを減算して判定トルクＴｊｎを算出する。ここで、動作点変更部５１０は、第２のヒステリシストルクを第１のヒステリシストルクよりも小さく設定する。

そして、動作点変更部５１０は、判定トルクＴｊｐがしきい値Ｔｈｐよりも小さく、かつ、判定トルクＴｊｎがしきい値Ｔｈｎよりも大きい場合に、動作点を変更する。具体的には、動作点変更部５１０は、エンジン要求パワーの等パワー線Ｌ３と、動作線Ｌ２との交点Ｙを特定する。動作点変更部５１０は、交点Ｙに対応するトルクＴｅ（２）と、交点Ｙに対応する回転数Ｎｅ（２）とを算出する。動作点変更部５１０は、動作点設定部５０６が設定した目標トルクおよび目標回転数をトルクＴｅ（２）および回転数Ｎｅ（２）へ変更する。

エンジン制御部５１２は、エンジン２の実トルクおよび実回転数がそれぞれ動作点変更部５１０から受けたエンジン２の目標トルクおよび目標回転数になるようにエンジン２を制御する。例えば、エンジン制御部５１２は、目標トルクおよび目標回転数に応じて、スロットル開度、燃料噴射量および点火時期のうちの少なくともいずれか一つを調整してエンジン２を制御する。エンジン制御部５１２は、エンジン２を制御するための信号ＤＲＶを生成し、その生成した信号ＤＲＶをエンジン２へ出力する。

モータ制御部５１４は、動作点変更部５１０から受けたエンジン２の目標トルクおよび目標回転数と、ＭＧトルク設定部５０８から受けたトルク指令値Ｔｇ，Ｔｍとに基づいてモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を制御する。具体的には、動作点が変更された場合には、ハイブリッド車両１００の駆動力を維持するために、モータ制御部５１４は、エンジン２からのトルクの減少分をモータジェネレータＭＧ２のトルクによって補うように、トルク指令値Ｔｍを正方向に増大させる。モータ制御部５１４は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を制御するための信号ＰＷＩ１，ＰＷＩ２を生成し、その生成した信号ＰＷＩ１，ＰＷＩ２をインバータ２０へ出力する。

図７は、制御装置５０が実行する歯打ち音回避制御に関する処理の制御構造を示すフローチャートである。なお、図７に示されるフローチャート中の各ステップについては、制御装置５０に予め格納されたプログラムがメインルーチンから呼び出されて、所定周期もしくは所定の条件が成立したことに応答して実行されることによって実現される。あるいは、専用のハードウェア（電子回路）を構築して処理を実現することも可能である（図９についても同様である。）。

図７とともに図２を参照して、まず処理が開始されると、ステップ（以下、ステップをＳと記載する）１０にて、制御装置５０は、ハイブリッド車両１００に要求される車両要求駆動力Ｐｒｅｑを算出する。例えば、制御装置５０は、アクセルペダルの踏み込み量および車速等に基づいて車両要求駆動力Ｐｒｅｑを算出する。

続いてＳ２０において、制御装置５０は、車両要求駆動力Ｐｒｅｑに基づいてエンジン２に要求されるエンジン要求パワーを算出する。

続いてＳ３０において、制御装置５０は、エンジン要求パワーに基づいてエンジン２の動作点を設定する。具体的には、制御装置５０は、エンジン２に対するエンジン要求パワーの等パワー線Ｌ３と、動作線Ｌ１との交点Ｘを特定する。制御装置５０は、交点Ｘに対応するトルクＴｅ（１）を目標トルクとして設定し、交点Ｘに対応する回転数Ｎｅ（１）を目標回転数として設定する。

続いてＳ４０において、制御装置５０は、車両要求駆動力Ｐｒｅｑとエンジン２の目標トルクおよび目標回転数とに基づいてモータジェネレータＭＧ１に対するトルク指令値ＴｇおよびモータジェネレータＭＧ２に対するトルク指令値Ｔｍを設定する。

続いてＳ５０において、制御装置５０は、判定トルクＴｊｐ，Ｔｊｎを算出する。具体的には、制御装置５０は、モータジェネレータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍが低下する場合は、トルク指令値Ｔｍに第１のヒステリシストルクを加算して判定トルクＴｊｐを算出する。制御装置５０は、トルク指令値Ｔｍが上昇する場合は、トルク指令値Ｔｍから第１のヒステリシストルクを減算して判定トルクＴｊｐを算出する。

制御装置５０は、トルク指令値Ｔｍが低下する場合は、トルク指令値Ｔｍに第２のヒステリシストルクを加算して判定トルクＴｊｎを算出する。制御装置５０は、トルク指令値Ｔｍが上昇する場合は、トルク指令値Ｔｍから第２のヒステリシストルクを減算して判定トルクＴｊｎを算出する。ここで、制御装置５０は、第２のヒステリシストルクを第１のヒステリシストルクよりも小さく設定する。

続いてＳ６０において、制御装置５０は、判定トルクＴｊｐがしきい値Ｔｈｐよりも小さく、かつ、判定トルクＴｊｎがしきい値Ｔｈｎよりも大きいか否かを判定する。判定トルクＴｊｐがしきい値Ｔｈｐよりも小さく、かつ、判定トルクＴｊｎがしきい値Ｔｈｎよりも大きいと判定された場合は（Ｓ６０にてＹＥＳ）、制御装置５０は、音抑制ラインを選択する（Ｓ７０）。一方、判定トルクＴｊｐがしきい値Ｔｈｐよりも小さく、かつ、判定トルクＴｊｎがしきい値Ｔｈｎよりも大きいと判定されない場合は（Ｓ６０にてＮＯ）、制御装置５０は、燃費ラインを選択する（Ｓ８０）。

続いてＳ９０において、制御装置５０は、音抑制ラインが選択された場合は、エンジン２の動作点を変更する。具体的には、制御装置５０は、エンジン要求パワーの等パワー線Ｌ３と、動作線Ｌ２との交点Ｙを特定する。制御装置５０は、交点Ｙに対応するトルクＴｅ（２）と、交点Ｙに対応する回転数Ｎｅ（２）とを算出する。制御装置５０は、目標トルクおよび目標回転数をトルクＴｅ（２）および回転数Ｎｅ（２）へ変更する。制御装置５０は、エンジン２を制御するための信号ＤＲＶを生成し、その生成した信号ＤＲＶをエンジン２へ出力する。

続いてＳ１００において、制御装置５０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を制御する。具体的には、動作点が変更された場合には、ハイブリッド車両１００の駆動力を維持するために、制御装置５０は、エンジン２からのトルクの減少分をモータジェネレータＭＧ２のトルクによって補うように、トルク指令値Ｔｍを正方向に増大させる。制御装置５０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を制御するための信号ＰＷＩ１，ＰＷＩ２を生成し、その生成した信号ＰＷＩ１，ＰＷＩ２をインバータ２０へ出力する。

以上のように、この実施の形態においては、モータジェネレータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍが正トルクであるときに発生する動作点およびトルク指令値Ｔｍのハンチングを防止するための第１のヒステリシスよりも、トルク指令値Ｔｍが負トルクであるときに発生する動作点およびトルク指令値Ｔｍのハンチングを防止するための第２のヒステリシスが小さく設定される。これにより、歯打ち音の発生を抑制するためのエンジン２の動作点の変更が不必要に実行されることを防止することができる。したがって、この実施の形態によれば、歯打ち音の発生を抑制する際の燃費の悪化を抑制することができる。

［変形例］
この発明の実施の形態の変形例は、実施の形態と比較して、歯打ち音回避制御における動作点を変更するか否かの判定方法が異なる。具体的には、この発明の実施の形態の変形例では、判定トルクを算出する代わりに、モータジェネレータＭＧ２のトルクの絶対値の低下を判定するためのしきい値によってヒステリシスが与えられる。なお、実施の形態の変形例による車両構成は、図１に示した実施の形態による車両構成と同じである。

図８は、この発明の実施の形態の変形例による歯打ち音回避制御を説明するための図である。図８では、図４と同様にモータジェネレータＭＧ２のトルクが正から負へ変化する場合における、モータジェネレータＭＧ２のトルクおよびエンジンの動作線の変化の一例が示される。

図８を参照して、制御装置５０は、モータジェネレータＭＧ２のトルクの絶対値の低下を判定するための正のしきい値Ｔｈｐ１，Ｔｈｐ２および負のしきい値Ｔｈｎ１，Ｔｈｎ２を設定する。正のしきい値Ｔｈｐ２は、正のしきい値Ｔｈｐ１に第１のヒステリシストルクが加算された値である。負のしきい値Ｔｈｎ２は、負のしきい値Ｔｈｎ１から第２のヒステリシストルクが減算された値である。第２のヒステリシストルクは、第１のヒステリシストルクよりも小さく設定される。

時刻ｔ２０において、制御装置５０は、燃費ラインにおいてエンジン２を運転する。時刻ｔ２１において、モータジェネレータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍがしきい値Ｔｈｐ１を下回ると、制御装置５０は、エンジン２の動作点を変更して、音抑制ラインにおいてエンジン２を運転する。エンジン２の動作点が変更されると、エンジン２のトルクが低下する。

エンジン２のトルクが低下すると、プラネタリギヤ４を介してエンジン２から駆動軸へ伝達されるトルクが減少する。このとき、制御装置５０は、ハイブリッド車両１００の駆動力を維持するために、エンジン２からのトルクの減少分をモータジェネレータＭＧ２のトルクによって補う。このため、制御装置５０は、モータジェネレータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍを正方向に増大させる。そして、エンジン２の動作点が動作線Ｌ２上に移動すると、トルク指令値Ｔｍが再び低下する。

時刻ｔ２２において、トルク指令値Ｔｍがしきい値Ｔｈｎ２を下回ると、制御装置５０は、燃費ラインの動作点においてエンジン２を運転する。

図９は、この発明の実施の形態の変形例による歯打ち音回避制御に関する処理の制御構造を示すフローチャートである。図９を参照して、Ｓ１０〜Ｓ４０，Ｓ９０，Ｓ１００については、実施の形態と同様であるので説明を繰り返さない。

Ｓ４０においてトルク指令値Ｔｇ，Ｔｍが設定されると、制御装置５０は、トルク指令値Ｔｍがしきい値Ｔｈｐ１よりも小さく、かつ、トルク指令値Ｔｍがしきい値Ｔｈｎ１よりも大きいか否かを判定する（Ｓ８２）。トルク指令値Ｔｍがしきい値Ｔｈｐ１よりも小さく、かつ、トルク指令値Ｔｍがしきい値Ｔｈｎ１よりも大きいと判定された場合は（Ｓ８２にてＹＥＳ）、制御装置５０は、音抑制ラインを選択する（Ｓ８４）。

続いてＳ８６において、制御装置５０は、トルク指令値Ｔｍがしきい値Ｔｈｐ２よりも大きい、または、トルク指令値Ｔｍがしきい値Ｔｈｎ２よりも小さいか否かを判定する。トルク指令値Ｔｍがしきい値Ｔｈｐ２よりも大きい、または、トルク指令値Ｔｍがしきい値Ｔｈｎ２よりも小さいと判定された場合は（Ｓ８６にてＹＥＳ）、制御装置５０は、燃費ラインを選択する（Ｓ８８）。続いてＳ９０において、制御装置５０は、選択された動作線に基づいてエンジン２を制御する。

以上のように、この実施の形態の変形例においては、トルク指令値Ｔｍがしきい値Ｔｈｐ１よりも小さく、かつ、しきい値Ｔｈｎ１よりも大きいときに動作点が変更される。トルク指令値Ｔｍがしきい値Ｔｈｐ１よりも第１のヒステリシストルクだけ大きいしきい値Ｔｈｐ２を超えるか、またはしきい値Ｔｈｎ１よりも第２のヒステリシストルクだけ小さいしきい値Ｔｈｎ２を下回ると、動作点を低トルク側に変更する制御が停止される。第２のヒステリシストルクは、第１のヒステリシストルクよりも小さい。したがって、この実施の形態の変形例においても、実施の形態と同様の効果を得ることができる。

なお、上記の実施の形態では、コンバータ１０を備えるハイブリッド車両１００について説明したが、コンバータ１０を備えない構成であってもよい。

なお、上記において、エンジン２は、この発明における「内燃機関」の一実施例に対応し、モータジェネレータＭＧ２は、この発明における「回転電機」の一実施例に対応する。また、動作線Ｌ１は、この発明における「第１の動作線」の一実施例に対応し、動作線Ｌ２は、この発明における「第２の動作線」の一実施例に対応する。

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、上記した実施の形態の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。

２ エンジン、４ プラネタリギヤ、６ 駆動輪、１０ コンバータ、２０ インバータ、５０ 制御装置、１００ ハイブリッド車両、Ｂ 蓄電装置、ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ。

Claims (7)

1. 内燃機関と、
   駆動輪を駆動するための駆動軸に機械的に連結される回転電機と、
   前記内燃機関の出力軸および前記駆動軸に機械的に連結されるプラネタリギヤと、
   前記内燃機関および前記回転電機を制御するための制御装置とを備え、
   前記制御装置は、
   前記回転電機のトルクの絶対値が低下したときに、前記プラネタリギヤで発生する歯打ち音を抑制するために、前記内燃機関の動作点を低トルク側に変更する第１の変更制御部と、
   前記第１の変更制御部による前記動作点の変更に応じて前記回転電機のトルクを正方向に増大させる第２の変更制御部とを含み、
   前記第１および第２の変更制御部が動作することによる前記動作点および前記回転電機のトルクのハンチングを防止するためのヒステリシスが設定され、
   前記ヒステリシスは、前記回転電機のトルクが正トルクであるときに発生する前記ハンチングを防止するための第１のヒステリシスと、前記回転電機のトルクが負トルクであるときに発生する前記ハンチングを防止するための第２のヒステリシスとを含み、
   前記第２のヒステリシスは、前記第１のヒステリシスよりも小さい、ハイブリッド車両。
2. 前記第１の変更制御部は、所定の第１の判定トルクが正の第１のしきい値よりも小さく、かつ、所定の第２の判定トルクが負の第２のしきい値よりも大きいときに前記動作点を変更し、
   前記第１の判定トルクは、前記回転電機のトルクの絶対値が低下したときに前記第１および第２の変更制御部の動作が前記第１のヒステリシスを有するように設定され、
   前記第２の判定トルクは、前記回転電機のトルクの絶対値が低下したときに前記第１および第２の変更制御部の動作が前記第２のヒステリシスを有するように設定される、請求項１に記載のハイブリッド車両。
3. 前記第１の変更制御部は、前記回転電機のトルクが正の第１のしきい値よりも小さく、かつ、負の第２のしきい値よりも大きいときに前記動作点を変更し、前記回転電機のトルクが前記第１のしきい値よりも第１の値だけ大きい第３のしきい値を超えるか、または前記第２のしきい値よりも第２の値だけ小さい第４のしきい値を下回ると、前記動作点を低トルク側に変更する制御を停止し、
   前記第２の値は、前記第１の値よりも小さい、請求項１に記載のハイブリッド車両。
4. 前記第１の変更制御部は、第１の動作線に基づいて設定された前記内燃機関の動作点を、第２の動作線に基づいて算出された前記内燃機関の動作点へ変更し、
   前記第１の動作線は、前記内燃機関のトルクと回転数との関係を規定する予め定められた動作線であり、
   前記第２の動作線は、前記第１の動作線により設定される動作点よりも前記内燃機関のトルクが小さくなるように前記内燃機関の動作点を設定するための動作線である、請求項１に記載のハイブリッド車両。
5. 前記第１の変更制御部は、前記内燃機関のパワーが維持されるように前記動作点を変更する、請求項１に記載のハイブリッド車両。
6. ハイブリッド車両の制御方法であって、
   前記ハイブリッド車両は、
   内燃機関と、
   駆動輪を駆動するための駆動軸に機械的に連結される回転電機と、
   前記内燃機関の出力軸および前記駆動軸に機械的に連結されるプラネタリギヤとを含み、
   前記制御方法は、
   前記回転電機のトルクの絶対値が低下したときに、前記プラネタリギヤで発生する歯打ち音を抑制するために、前記内燃機関の動作点を低トルク側に変更するステップと、
   前記内燃機関の動作点を低トルク側に変更するステップによる前記動作点の変更に応じて前記回転電機のトルクを正方向に増大させるステップとを含み、
   前記内燃機関の動作点を低トルク側に変更するステップ、および前記回転電機のトルクを正方向に増大させるステップの動作による前記動作点および前記回転電機のトルクのハンチングを防止するためのヒステリシスが設定され、
   前記ヒステリシスは、前記回転電機のトルクが正トルクであるときに発生する前記ハンチングを防止するための第１のヒステリシスと、前記回転電機のトルクが負トルクであるときに発生する前記ハンチングを防止するための第２のヒステリシスとを含み、
   前記第２のヒステリシスは、前記第１のヒステリシスよりも小さい、ハイブリッド車両の制御方法。
7. 前記内燃機関の動作点を変更するステップは、所定の第１の判定トルクが正の第１のしきい値よりも小さく、かつ、所定の第２の判定トルクが負の第２のしきい値よりも大きいときに前記動作点を変更するステップを含み、
   前記第１の判定トルクは、前記回転電機のトルクの絶対値が低下したときに、前記内燃機関の動作点を低トルク側に変更するステップ、および前記回転電機のトルクを正方向に増大させるステップの動作が前記第１のヒステリシスを有するように設定され、
   前記第２の判定トルクは、前記回転電機のトルクの絶対値が低下したときに、前記内燃機関の動作点を低トルク側に変更するステップ、および前記回転電機のトルクを正方向に増大させるステップの動作が前記第２のヒステリシスを有するように設定される、請求項６に記載のハイブリッド車両の制御方法。

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