JP6044205B2 - ハイブリッド車両 - Google Patents

Description

本発明は、エンジン及びモータを駆動源として備え、これらの少なくとも一方によって走行するハイブリッド車両に関する。

ハイブリッド車両は、駆動源としてエンジンとモータとを備え、運転条件に応じてこれらの一方を単独でまたは両方を同時に活用して走行するように制御される。エンジンのみで駆動されるエンジン走行モード、モータのみで駆動されるモータ走行モード、エンジンとモータの両方を用いて駆動されるハイブリッド走行モードがある。各モードが切り換わるときに生じる駆動力の変動に伴いトランスミッションのバックラッシュに起因する歯打ち音（ラトル音）が生じることがある。

特許文献１に記載されたハイブリッド車両は、エンジンと第１モータと第２モータと遊星歯車式の動力分配機構と制御装置とを備える。ハイブリッド走行モードで走行中にエンジンを停止する（すなわちモータ走行モードへ移行する）場合またはモータ走行モードで走行中にエンジンを始動する（すなわちハイブリッド走行モードへ移行する）場合に生じる歯打ち音を抑制するために、制御装置は、エンジン停止制御及びエンジン始動制御に加えて、ブレーキを使用する協調制御を行う。

エンジン停止制御では、走行中にエンジンを停止させるときにエンジンに第１モータによって発生させた負駆動力を付与する。エンジン始動制御では、走行注意エンジンを始動させるときにエンジンに第１モータによって発生させた正駆動力を付与してクランキングしている。協調制御では、第２モータに必要な駆動力に対してバックラッシュを詰めるための正駆動力を上乗せするとともに、上乗せした正駆動力が駆動輪に伝達されないようにするためにブレーキで制動力を付与している。

特許文献２に記載されたハイブリッド車両は、エンジンに対して遊星歯車機構を介して第１モータ及び駆動軸が連結され、さらに駆動軸に減速機を介して第２モータが連結されている。エンジンに対するフューエルカットが実行されたときに、駆動軸に生じるトルク変動や、ギヤ系統に生じる歯打ち音を抑制するために、第２モータによってトルクを付加している。駆動軸に生じるトルク変動を第２モータで相殺する場合に、正のトルクになるか負のトルクになるかを判断し、負のトルクになると判断された場合、歯打ち音が生じると判断する。さらに、歯打ち音が生じる場合でも、暗騒音が大きい場合は、第２モータで負のトルクを付与し、トルク変動を相殺する制御を行う。また、第２モータから付与するトルクの符号（向き）が変化する場合は、トルク変動が生じても歯打ち音が発生することを回避するために、トルクの付与を行わない。

特開２００９−１２７２６号公報 特開２００７−２１０３５９号公報

ところで、ハイブリッド走行モード中において、特定の回転数及び負荷領域においてエンジン回転数の変動に起因してトランスミッションでラトル音（歯打ち音）が生じる場合がある。とりわけ、アクセルオフにした場合、エンジン及びモータのトルクが低下するが、このとき過渡的にエンジントルクの低下がモータトルクの低下よりも遅れる。したがって、このトルク変化の遅れが瞬間的にラトル音を発生する要因となる。

そこで、本発明は、ハイブリッド運転走行中においてアクセルオフ直後のラトル音を抑制するハイブリッド車両を提供する。

本発明に係るハイブリッド車両は、駆動輪をエンジンとモータとで駆動するものであって、アクセル開度検出手段と、車両要求トルク算出手段と、エンジン制御手段と、モータ制御手段とを備える。アクセル開度検出手段は、アクセルの開度を検出する。車両要求トルク算出手段は、アクセル開度に基づいて車両要求トルクを算出する。エンジン制御手段は、車両要求トルクに基づいてエンジン要求トルクを算出するとともに、当該エンジン要求トルクに基づいてエンジン実トルクを発生させる。モータ制御手段は、車両要求トルクに基づいてモータ要求トルクを算出するとともに、当該モータ要求トルクに基づいてモータ実トルクを発生させる。そして、車両要求トルクが減少してエンジン実トルクよりも小さくなった場合、モータ制御手段は、モータ要求トルクが減少する変化率を、車両要求トルクがエンジン実トルクより小さくなる前のモータ要求トルクが減少する変化率より小さくして、モータ実トルクを発生させる。

このとき、モータ制御手段は、車両要求トルクがエンジン実トルクよりも小さくなる前に、モータ要求トルクが減少する変化率を、変化させる直前のモータ要求トルクが減少する変化率より小さくさせることによって、車両要求トルクがエンジン実トルクよりも小さくなると同時にモータ実トルクが減少する変化率を小さくする。さらに、モータ制御手段は、モータ要求トルクが減少する変化率を小さくした後の減少する変化率を一定にする。

また、モータ制御手段は、アクセルの開度が小さくなり、車両要求トルクが減少し始めた後から、モータ要求トルクを減少させる変化率を小さくするまで、の間におけるモータ要求トルクの減少する変化率を一定にする。

ハイブリッド車両の駆動制御方法において、制御装置は、ハイブリッド運転走行中またはエンジン運転走行中にアクセルの開度が小さくなり車両要求トルクが減少し始めた場合、車両要求トルクに対してエンジン実トルクが上回る時点の近傍から、モータトルク付加制御を開始し、モータ要求トルクＱ２がゼロになる近傍から、テーリング制御に移行し、通常のハイブリッド運転のモータ要求トルクに戻るように制御する。モータトルク付加制御では、駆動モータに過渡的にトルクを付加することで、エンジン実トルクが減少する変化率よりも小さい変化率でモータ要求トルクを減少させる。テーリング制御では、それまでの変化率よりも大きい変化率でモータ要求トルクを減少させる。

本発明に係る一実施形態のハイブリッド車両によれば、アクセルの開度に伴う車両要求トルクの減少に対してエンジン実トルクの減少に遅れが生じても、モータ要求トルクを減少させる変化率を小さくしているので駆動系から発生するラトル音を抑制することができる。

また、車両要求トルクがエンジン実トルクより小さくなる前に、モータ要求トルクが減少する変化率を、変化させる直前のモータ要求トルクが減少する変化率より小さくすることによって、車両要求トルクがエンジン実トルクより小さくなると同時にモータ実トルクが減少する変化率を小さくするようにモータ制御手段が制御する発明によれば、タイムラグを生じることなく、ラトル音を抑制する制御を開始することができる。

モータ要求トルクが減少する変化率を小さくした後の変化率が一定になるようにモータ制御手段が制御する発明のハイブリッド車両によれば、トルク変動による違和感を運転者に与えにくい。

アクセルの開度が小さくなり車両要求トルクが減少し始めた後から、モータ要求トルクを減少させる変化率を小さくするまで、の間のモータ要求トルクの変化率を一定となるようにモータ制御手段が作動する発明のハイブリッド車両によれば、ハイブリッド走行中におけるエンジン回転数の変動に伴うラトル音を抑制することができる。

本発明に係る一実施形態のハイブリッド車両のブロック図。 図１のＥＣＵがアクセル操作に基づいて実行する制御のフローチャート。 図２のフローチャートによって制御されたハイブリッド車両の車両要求トルク、エンジン要求トルク、エンジン実トルク、モータ要求トルク、およびこの制御をしない場合のモータ要求トルクのそれぞれの変化を時間経過とともに示す図。 図２のフローチャートによって制御された場合および制御されていない場合のハイブリッド車両のトランスミッションの振動及びトランスミッション直上部の騒音をそれぞれ示す図。

本発明に係る一実施形態のハイブリッド車両１００について、図１から図４を参照して説明する。このハイブリッド車両１００は、図１のブロック図で模式的に示される。図１に示すハイブリッド車両１００は、駆動装置としてエンジン１と駆動モータ（モータ）２とを備える。このハイブリッド車両１００は、エンジン１とトランスミッション３と駆動モータ２と制御装置４とを備える。エンジン１は、クランクシャフト１１を有している。発電機（モータジェネレータ）５がクランクシャフト１１にベルト５１を介して連結されており、エンジン１の出力の一部を電気エネルギーに変換する。発電された電気エネルギーは、スタータ６１や点火プラグに接続された低電圧バッテリ６に蓄電されるとともに、コンバータ７１を介して高電圧バッテリ７へ蓄電される。

トランスミッション３は、クランクシャフト１１にクラッチ３１で結合され、駆動軸９へトルクを伝達する。駆動モータ２は、駆動軸９に連結され、トルクを直接的に駆動軸９へ伝達する。この駆動モータ２は、インバータ２１を介して高電圧バッテリ７に接続されており、高電圧バッテリ７から供給される電力で駆動される。

制御装置（ＥＣＵ）４は、発電機５、インバータ２１、およびコンバータ７１に接続されている他に、アクセルペダル４１に取り付けられてアクセルの開度を検出するＡＰＳ（アクセルペダル・ポジション・センサ）４２、クランクシャフト１１に取り付けられたタコメータ、駆動軸９に取り付けられた速度センサなどにも接続されている。本実施形態の場合、ＡＰＳ４２がアクセル開度検出手段に相当する。また、制御装置（ＥＣＵ）４は、アクセルの開度に基づいて車両要求トルクＱ０を算出する車両要求トルク算出手段と、車両要求トルクＱ０に基づいてエンジン１に要求されるエンジン要求トルクＱ３を算出すると共にこのエンジン要求トルクＱ３に基づいてエンジン実トルクＱ１を発生させるエンジン制御手段と、車両要求トルクＱ０に基づいて駆動モータ（モータ）２に要求されるモータ要求トルクＱ２を算出すると共にこのモータ要求トルクＱ２に基づいてモータ実トルクを発生させるモータ制御手段とを含む。

次に、制御装置４によって実施される駆動制御について、図２のフローチャート及び各トルクの推移を示す図３を参照して説明する。なお、図３において各線上に示された記号は、それぞれの線の繋がりを理解しやすいように付したものであって、データをサンプリングした時点を示すものではない。

この駆動制御は、車両１００がハイブリッド運転走行中またはエンジン運転走行中に実行されることを前提とする。ハイブリッド運転走行中とは、アクセルペダル４１の開度及び車速に応じて車両１００に要求される車両要求トルクＱ０に対しエンジン１が出力するエンジン実トルク（エンジン推定トルク）Ｑ１を差し引いた値を駆動モータ２にモータ要求トルクＱ２として出力させる運転状態をいう。

制御装置４は、ＡＰＳ４２によって検出されたアクセルペダル４１の開度が前回の検出値よりも小さくなったか、例えば運転者がアクセルペダル４１から足を放したアクセルオフ状態になったか、判断（Ｓ１）し、開度が低下している場合、車両要求トルクＱ０とエンジン実トルクＱ１を比較する。アクセルペダル４１の開度が低下したことによって、図３中においてＴ０で示す時点から車両要求トルクＱ０が低下する。本実施形態の場合、微細なトルクの変動は、応答の速い駆動モータ２によって調整される。つまり、モータ要求トルクＱ２に対して発生するモータ実トルクは、モータ要求トルクＱ２とほぼ同じ値を示す。

したがって、図３に示すようにＴ０以降において車両要求トルクＱ０が低下することに伴い、モータ要求トルクＱ２によって発生するモータ実トルクが低下する。このとき、制御装置４は、エンジン１の回転数の変動に起因する駆動系のラトル音を抑制するために、一定のトルクをモータ要求トルクＱ２に付加している。

制御装置４は、アクセルペダル４１の開度が低下した後、時間経過とともに車両要求トルクＱ０が低下し続ける間、車両要求トルクＱ０がエンジン実トルクＱ１に近づいたか否かを確認（Ｓ２）している。車両要求トルクＱ０に対してエンジン実トルクＱ１が上回る時点Ｔ１の近傍、本実施形態では、車両要求トルクＱ０に対してエンジン実トルクＱ１が上回る直前又は同じになる際、すなわち車両要求トルクＱ０がエンジン実トルクＱ１に一致する際、又は、一致する直前であることを制御装置４が検出すると、制御装置４は、モータトルク付加制御を開始し、駆動モータ２に過渡的にトルクを付加（Ｓ３）する。

ここで、駆動モータ２に過渡的にトルクを付加するとは、駆動モータ２のモータ要求トルクを減少させるときの変化率を小さくすることをいう。なお、アクセルペダル４１の開度が低下し始めた時点Ｔ０から、エンジン実トルクＱ１よりも車両要求トルクＱ０小さくなる時点つまり車両要求トルクＱ０に対してエンジン実トルクＱ１が上回る時点Ｔ１まで、の間にモータ要求トルクＱ２付加されたトルクは、Ｓ３において時点Ｔ１で付加されるトルクとは別のものである。Ｓ３において駆動モータ２に過渡的に付加される初期トルクは、例えば、１０Ｎｍである。

制御装置４は、モータ要求トルクＱ２にトルクを付加すると分解能１０msecのタイマーですぐに時間を計測し始め（Ｓ４）、エンジン実トルクＱ１が減少する変化率よりも小さい変化率で駆動モータ２のモータ要求トルクＱ２を減衰（Ｓ５）させる。このとき、制御装置４は、モータ要求トルクＱ２を変化率が一定（一定の割合で減少）するように制御する。また、制御装置４は、過渡的に付加したトルクである１０Ｎｍがゼロになるとともに、モータ要求トルクＱ２そのものもゼロになるように減少させる。本実施形態の場合、０．８秒から１．２秒の間、好ましくは約１秒後にモータ要求トルクＱ２がゼロになるように設定されている。つまり、１０msecごとに少なくとも−０．１Ｎｍの変化率で減衰させる。過渡的に付加されるトルクが１０Ｎｍ以外である場合、および、アクセルペダル４１の開度が低下し始めた時点Ｔ０以降から車両要求トルクＱ０に対してエンジン実トルクＱ１が上回る時点Ｔ１までの間に付加されたトルクがある場合は、これらを足し合わせたモータ要求トルクＱ２が０．８秒から１．２秒の間でゼロになるように、好ましくは約１秒後にほぼゼロになるように変化率が設定される。

制御装置４は、タイマーによって計測している時間ｔが１秒を超えたか判断（Ｓ６）し、１秒が経過している場合、時点Ｔ１から続いたモータトルク付加制御を終了（Ｓ７）する。そして、制御装置４は、タイマーをリセットして時間をさらに計測し始める（Ｓ８）とともに、通常のモータ要求トルクＱｘになるように戻るようにテーリング制御を開始（Ｓ９）する。ここで、通常のモータ要求トルクＱｘとは、車両要求トルクＱ０から実トルクＱ１を差し引いた値である。

テーリング制御が開始されると、制御装置４は、それまでの減少の変化率よりも大きい変化率でモータ要求トルクＱ２を減少させる。テーリング制御におけるモータ要求トルクＱ２の変化率は、一定に設定される。また本実施形態の場合、例えばテーリング制御は、０．３秒から０．７秒の間、好ましくは、約０．５秒で完了するようにモータ要求トルクＱ２の変化率が設定される。つまり、制御装置４は、テーリング制御を開始してからタイマーで計測している時間ｔが０．５秒を超えたか判断し（Ｓ１０）、０．５秒が経過している場合、テーリング制御を終了（Ｓ１１）し、通常の運転モードに戻る。

以上のようにモータ要求トルクＱ２を制御した場合におけるトランスミッション３の振動Ｖ及びトランスミッション３の直上部における音圧Ｒを、モータ要求トルクを制御しなかった場合の振動Ｖｘ及び音圧Ｒｘと比較して、図４に示す。また、各制御との関連を明確にするために、モータトルク付加制御を開始した時点Ｔ１、モータトルク付加制御を完了しテーリング制御を開始した時点Ｔ２、およびテーリング制御が完了した時点Ｔ３を示す。

図４によれば、モータ要求トルクにトルクを付加しなかった場合、振動Ｖｘ及び音圧Ｒｘは、時点Ｔ１の直後に大きくなっており、走行中のバックグランドノイズとは異なる振動及び騒音が発生していることが分かる。また、テーリング制御に移り変わる時点Ｔ２においても音圧Ｒｘの乱れ、すなわち騒音が発生している。これに対して、図３に示したようにモータ要求トルクＱ２に対してモータトルク付加制御及びテーリング制御をおこなうことによって、図４に示すように時点Ｔ１からＴ３までの間で振動Ｖ及び音圧Ｒの特異な変化は、見られない。すなわち、このハイブリッド車両１００は、上述の駆動制御によってハイブリッド運転走行中のアクセルオフ直後のラトル音を抑制することができる。

１…エンジン、２…駆動モータ、３…トランスミッション、４…制御装置、９…駆動軸、１００…車両、Ｑ０…車両要求トルク、Ｑ１…エンジン実トルク（推定トルク）、Ｑ２…モータ要求トルク（モータ実トルク）、Ｑ３…エンジン要求トルク、Ｑｘ…（通常制御における）モータ要求トルク、Ｔ０…（アクセルペダルを開放した）時点、Ｔ１…（モータトルク付加制御を開始した）時点、Ｔ２…（テーリング制御を開始した）時点、Ｔ３…（テーリング制御が完了した）時点。

Claims (4)

1. 駆動輪をエンジンとモータとで駆動するハイブリッド車両であって、
   アクセルの開度を検出するアクセル開度検出手段と、
   前記開度に基づいて車両要求トルクを算出する車両要求トルク算出手段と、
   前記車両要求トルクに基づいてエンジン要求トルクを算出すると共に該エンジン要求トルクに基づいてエンジン実トルクを発生させるエンジン制御手段と、
   前記車両要求トルクに基づいてモータ要求トルクを算出すると共に該モータ要求トルクに基づいてモータ実トルクを発生させるモータ制御手段と、を備え、
   前記車両要求トルクが減少し前記エンジン実トルクより小さくなった際に、前記モータ制御手段は、前記モータ要求トルクが減少する変化率を、前記車両要求トルクが前記エンジン実トルクより小さくなる前の前記モータ要求トルクが減少する変化率より小さくして前記モータ実トルクを発生させる
   ことを特徴とするハイブリッド車両。
2. 前記モータ制御手段は、前記車両要求トルクが前記エンジン実トルクより小さくなる前に、前記モータ要求トルクが減少する変化率を、変化させる直前の前記モータ要求トルクが減少する変化率より小さくさせることによって、前記車両要求トルクが前記エンジン実トルクより小さくなると同時に前記モータ実トルクが減少する変化率を小さくさせる
   ことを特徴とする請求項１に記載されたハイブリッド車両。
3. 前記モータ制御手段は、前記モータ要求トルクが減少する変化率を小さくした後の減少する変化率を一定にする
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載されたハイブリッド車両。
4. 前記モータ制御手段は、前記アクセルの開度が小さくなり前記車両要求トルクが減少し始めた後から、前記モータ要求トルクを減少させる変化率を小さくするまで、の間の前記モータ要求トルクの変化率を一定とする
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載されたハイブリッド車両。

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