JP6372493B2 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関と２つの電動機とを備えたハイブリッド車両に適用される制御装置に関する。

内燃機関から駆動輪に至る動力伝達経路に２つの電動機がバックラッシュを介して設けられたハイブリッド車両で問題となる騒音として、内燃機関のトルク脈動が動力伝達経路の振動を励起して発生するこもり音と、モータトルクが０Ｎｍをクロスした場合にバックラッシュ間でギア同士の衝突により発生するガラ音とが知られている。なお、バックラッシュは互いに噛み合うギア同士の隙間を示すことが一般的であるが、ここでは一体回転するようにスプライン結合等で回り止めされて互いに嵌り合う２部材の回転方向に存在する隙間もバックラッシュとして扱う。したがって、このような２部材同士が回転時にバックラッシュ間で衝突することにより発生する騒音もガラ音の一種である。

こもり音を抑制する制御装置として、内燃機関のクランク軸のトルクからトルク脈動成分を算出し、そのトルク脈動成分と内燃機関から駆動軸へのトルク伝達関数とに基づいて駆動軸のトルクからトルク脈動成分を除去する脈動補償トルクを算出し、その脈動補償トルクを第２電動機のトルク指令値から減じることによってトルク指令値を補正するものが知られている（特許文献１）。また、ガラ音を抑制する制御装置として、第２電動機のモータトルクが０Ｎｍになることを回避するための押付トルクを第２電動機から出力させて第２電動機が連結されるギア列等が一方向に押し付けられた状態に保持する押付制御を実施するものが知られている（特許文献２）。

特開２０１０−２３７９０号公報 特開２０１２−１４８６４５号公報

このように、こもり音とガラ音とをそれぞれ個別に抑制する方法は知られているが、従来はこもり音とガラ音とが同時に発生する事態を想定してこれらを同時に抑制する発想がなかった。上記各文献を参考にして、一つの電動機でこもり音及びガラ音の両方を抑制しようとすると次のような問題が生じるおそれがある。ガラ音を抑制するための押付トルクにはユーザの意図しない加減速を回避するために上限が存在する。そのため、こもり音を抑制するための脈動補償トルクの振幅がその押付トルクの上限を超えてモータトルクが０Ｎｍをクロスする場合がある。このような場合にはこもり音を抑制できるもののガラ音が発生してしまう。一方、ガラ音の発生を回避するために脈動補償トルクの振幅を押付トルクの上限を超えないように制限するとガラ音を抑制できるが脈動補償トルクが不足してこもり音を十分に抑制できないことになる。

そこで、本発明は、こもり音とガラ音とを同時に抑制できるハイブリッド車両の制御装置を提供することを目的とする。

本発明のハイブリッド車両の制御装置は、内燃機関の出力を駆動輪に伝達するための動力伝達経路に第１電動機及び第２電動機が設けられ、前記第２電動機が前記動力伝達経路にバックラッシュを介して連結されたハイブリッド車両に適用される制御装置において、前記内燃機関のトルク脈動を打ち消すための脈動補償トルクを前記第１電動機から出力させるように前記第１電動機を制御する脈動補償制御と、前記動力伝達経路に伝達される前記第２電動機のトルクが０Ｎｍをクロスすることを回避するための押付トルクを前記第２電動機から出力させるように前記第２電動機を制御する押付制御とを実施するものである（請求項１）。

この制御装置によれば、こもり音を抑制するための脈動補償制御の実施が第１電動機に、ガラ音を抑制するための押付制御の実施が第２電動機にそれぞれ分担される。したがって、一つの電動機から脈動補償トルクと押付トルクとを出力させる必要がない。そのため、第１電動機で脈動補償制御を実施する際に脈動補償トルクに押付トルク分を上乗せずに脈動補償トルクの振幅を押付トルク分低減できる一方で、押付トルクを第２電動機から出力させることができる。これにより、こもり音及びガラ音のいずれか一方を抑制しても他方を抑制できない事態を回避できるので、こもり音とガラ音とを同時に抑制できる。

本発明の制御装置の一態様において、前記第１電動機が前記動力伝達経路にバックラッシュを介して連結されており、前記脈動補償制御の実施時における前記第１電動機のモータトルクが０Ｎｍをクロスすることを回避できるように前記脈動補償トルクを制限してもよい（請求項２）。この態様によれば、脈動補償制御の実施時における第１電動機のトルクが０Ｎｍをクロスすることを回避できるので、第１電動機と動力伝達経路との間のバックラッシュを原因としたガラ音の発生を抑制できる。

上記態様においては、前記脈動補償トルクの制限によって前記内燃機関のトルク脈動を打ち消すことが不十分である場合、前記脈動補償トルクの不足を補う補助トルクを前記第２電動機から出力させる補助制御を前記脈動補償制御及び前記押付制御とともに実施し、前記補助制御の実施時における前記第２電動機のモータトルクが０Ｎｍをクロスすることを回避できるように前記補助トルクを制限してもよい（請求項３）。この場合、脈動補償トルクが制限された結果としてトルク脈動を打ち消すことが不十分であっても、第２電動機から補助トルクを出力させる補助制御によってその不足を補うことができるので、こもり音を抑制できる。しかも、補助制御を実施しても第２電動機のトルクが０Ｎｍをクロスすることが回避されるのでガラ音の発生も抑制できる。

また、上記態様においては、前記動力伝達経路には、前記第１電動機が連結されたサンギア、前記内燃機関が連結されたプラネットキャリア、及び前記駆動輪にトルクを伝達するための出力部が連結されたリングギアを含むシングルピニオン型の遊星歯車機構として構成された動力分割機構が設けられており、前記脈動補償トルクを算出し、かつ、前記脈動補償制御の実施時における前記第１電動機のトルクが定格トルクを超過しないように、前記脈動補償トルクの算出の基礎となるトルク形状を、その負側を０Ｎｍに変形してから平均が０Ｎｍとなるようにオフセットしてもよい（請求項４）。このような構成を有する動力分割機構が動力伝達経路に設けられているため、内燃機関が正方向に回転し、かつ出力部が正方向に回転する場合には、第１電動機は主に内燃機関の反力トルクを受けながら負方向に回転して発電機として運転される。したがって、第１電動機のモータトルクが定格トルクを超過する場合には正側よりも先に負側で超過する。そのため、負側のトルク形状を０Ｎｍとなるように変形し、かつ平均が０Ｎｍとなるようにオフセットすることにより、第１電動機の定格トルクを正負の両側で守ることが可能となる。

本発明の制御装置の一態様において、前記内燃機関のエンジン回転数とエンジントルクとで定義される要求動作点が、前記内燃機関のトルク脈動を原因とした騒音が発生する運転領域として設定された騒音領域に属する場合に、前記脈動補償制御を実施するとともに前記押付制御を実施してもよい（請求項５）。この態様によれば、トルク脈動を原因とした騒音つまりこもり音が発生する運転領域に属する場合に脈動補償制御及び押付制御の両方が実施される。

なお、本発明において、トルク脈動を打ち消すことはトルク脈動を完全に消滅させる場合のみならずトルク脈動の振幅を低減する場合をも含む。また、トルクが０Ｎｍをクロスするとはトルクの方向が反転することを意味し正から負へ又は負から正へのいずれの場合も含まれる。

以上説明したように本発明の制御装置によれば、脈動補償制御と押付制御とが第１電動機と第２電動機とで分担されるので、第１電動機で脈動補償制御を実施する際に脈動補償トルクの振幅を押付トルク分低減できる一方で、押付トルクを第２電動機から出力させることができる。これにより、こもり音及びガラ音のいずれか一方を抑制しても他方を抑制できない事態を回避できるので、こもり音とガラ音とを同時に抑制できる。

本発明の一形態に係る制御装置が適用されたハイブリッド車両の全体構成を示した図。 内燃機関の動作点と騒音領域との関係を示した図。 脈動補償制御及び押付制御の各制御内容を示した概念図。 制御系の概要を示したブロック図。 本発明の一形態に係る制御ルーチンの一例を示したフローチャート。 第２の形態に係る脈動補償トルク算出部の構成を示したブロック図。 トルク形状を算出するための算出マップの一例を示した図。 複数の算出マップが用意されるイメージを示した図。 位相補正量を算出するための算出マップの一例を示した図。 補償ゲインを算出するための算出マップの一例を示した図。 第２の形態に係るゲイン算出部の構成を示したブロック図。 第３の形態に係る脈動補償トルク算出部の構成を示したブロック図。 図１１のトルク形状変更部の処理内容を示した図。 第４の形態に係る制御系を示したブロック図。 図１３の補助トルク算出部の構成を示したブロック図。

（第１の形態）
図１に示すように、車両１は複数の動力源を組み合わせたハイブリッド車両として構成されている。車両１は、内燃機関３と、２つのモータ・ジェネレータ４、５とを走行用動力源として備えている。内燃機関３は例えば３つの気筒（不図示）を備えたレシプロ式の火花点火型内燃機関として構成され、所定の目標空燃比（例えば理論空燃比）で運転される。

内燃機関３と第１モータ・ジェネレータ４とは動力分割機構６に連結されている。第１モータ・ジェネレータ４は動力分割機構６にて分割された内燃機関３の動力を受けて発電する発電機として機能するとともに、交流電力にて駆動される電動機としても機能する。同様に、第２モータ・ジェネレータ５は電動機及び発電機としてそれぞれ機能する。第１モータ・ジェネレータ４は本発明に係る第１電動機に、第２モータ・ジェネレータ５は本発明に係る第２電動機にそれぞれ相当する。第１モータ・ジェネレータ４及び第２モータ・ジェネレータ５のそれぞれはバッテリ７と電気的に接続されている。なお、文中又は図中において「ＭＧ１」の表記は第１モータ・ジェネレータ４を、「ＭＧ２」の表記は第２モータ・ジェネレータ５をそれぞれ意味する。

動力分割機構６はシングルピニオン型の遊星歯車機構として構成され、外歯歯車のサンギアＳと、サンギアＳと同軸に配置された内歯歯車のリングギアＲと、これらのギアＳ、Ｒに噛み合うピニオンＰを自転及び公転可能に保持するプラネットキャリアＣとを有している。内燃機関３が出力するエンジントルクは動力分割機構６のプラネットキャリアＣにトーショナルダンパ１０を介して伝達される。トーショナルダンパ１０の入力側には内燃機関３のクランク軸３ａが、トーショナルダンパ１０の出力側にはプラネットキャリアＣがそれぞれ連結されている。第１モータ・ジェネレータ４は動力分割機構６のサンギアＳに連結されている。

動力分割機構６のリングギアＲの外周には外歯歯車の出力ギア１２が設けられている。出力ギア１２はドリブンギア１３と噛み合っている。第２モータ・ジェネレータ５のモータ軸１４にはドリブンギア１３と噛み合うモータギア１５が設けられている。ドリブンギア１３はカウンタ軸１７に固定されており、カウンタ軸１７にはドライブギア１８が固定されている。ドライブギア１８はディファレンシャル機構２０のリングギア２１と噛み合っている。したがって、出力ギア１２から出力されたトルク及び第２モータ・ジェネレータ５のモータトルクは、ドリブンギア１３及びドライブギア１８を介してディファレンシャル機構２０に伝達される。ディファレンシャル機構２０に伝達されたトルクは左右の駆動輪２５にそれぞれ分配される。

このように、内燃機関３の出力を駆動輪２５に伝達するための動力伝達経路は動力分割機構６、出力ギア１２、ドリブンギア１３、ドライブギア１８、及びディファレンシャル機構２０にて構成され、このように構成された動力伝達経路には２つのモータ・ジェネレータ４、５が設けられる。第１モータ・ジェネレータ４及び第２モータ・ジェネレータ５のそれぞれのトルクはサンギアＳ及びモータギア１５を介して動力伝達経路に入力されるので、第１モータ・ジェネレータ４及び第２モータ・ジェネレータ５のそれぞれはバックラッシュを介して動力伝達経路に連結される。

車両１の構成から明らかなように、動力分割機構６に連結される第１モータ・ジェネレータ４のモータトルク及びモータ回転数を制御することにより、車速を維持した状態で内燃機関３のエンジン回転数及びエンジントルクで定義される内燃機関３の動作点を変更できる。

車両１の各部の制御はコンピュータとして構成された電子制御装置（ＥＣＵ）３０にて制御される。ＥＣＵ３０は内燃機関３及び各モータ・ジェネレータ４、５等に対して各種の制御を行う。ＥＣＵ３０には車両１の各種の情報が入力される。例えば、ＥＣＵ３０には、アクセルペダル２６の踏み込み量に対応する信号を出力するアクセル開度センサ３１の出力信号、車両１の車速に応じた信号を出力する車速センサ３２の出力信号、及び内燃機関３のクランク角に対応する信号を出力するクランク角センサ３３の出力信号等がそれぞれ入力される。

ＥＣＵ３０は、アクセル開度センサ３１の出力信号と車速センサ３２の出力信号とを参照して運転者が要求する要求出力を計算し、その要求出力に対するシステム効率が最適となるように各種のモードを切り替えながら車両１を制御する。例えば、内燃機関３の熱効率が低下する低負荷領域では内燃機関３の燃焼を停止して第２モータ・ジェネレータ５を駆動するＥＶモードが選択される。また、内燃機関３だけではトルクが不足する場合やバッテリ７の残量が不足する場合などには、内燃機関３又は内燃機関３とともに第２モータ・ジェネレータ５を走行用駆動源とするハイブリッドモードが選択される。ＥＣＵ３０は、車両１の走行中に運転条件が変化した場合、ハイブリッドモードから内燃機関３の燃焼を停止してＥＶモードに切り替えたり、ＥＶモードから内燃機関３を始動してハイブリッドモードに切り替えたりする。

車両１がハイブリッドモードで運転している場合、ＥＣＵ３０は内燃機関３の熱効率ができるだけ高く維持されるように内燃機関３の動作点を移動させる。例えば、図２に示すように、内燃機関３の熱効率が良好な動作点を結んだ燃費ラインＬａを実験的に設定しておき、その燃費ラインＬａと、要求出力に基づいて定められる等パワーラインＬｐとの交点を内燃機関３の動作点Ｘとして決定することにより、ＥＣＵ３０は内燃機関３の動作点を燃費ラインＬａに沿って移動させる。

ハイブリッドモードで運転している車両１に対する要求トルクをエンジントルクだけでは賄えない場合、要求トルクの不足分は第２モータ・ジェネレータ５のモータトルクで補われる。要求トルクの大部分を内燃機関３のエンジントルクで賄える場合は第２モータ・ジェネレータ５のモータトルクは０Ｎｍ付近の小さな値となり、場合によってはモータトルクが０Ｎｍをクロスする。このような場合は、互いに噛み合うモータギア１５とドリブンギア１３とがバックラッシュ間で互いに衝突してガラ音が発生する。こうしたガラ音はバックラッシュを介して動力伝達経路に連結される第１モータ・ジェネレータ４においてもモータトルクが０Ｎｍをクロスすることによって生じることがある。

また、内燃機関３の出力特性上、エンジントルクが周期的に変動するトルク脈動が存在するため、トルク脈動が動力伝達経路の各部の振動を励起することによってこもり音が発生する。こもり音はトルク脈動の特定の周波数帯で発生し、こもり音の大きさはトルク脈動の振幅に相関する。したがって、問題となる大きさのこもり音が発生する内燃機関３の運転領域を特定できる。例えば、図２に示したように、このような運転領域を騒音領域Ａｒと定義した場合、その騒音領域Ａｒに内燃機関３の動作点Ｘが属するか否かによって問題となるこもり音の発生の有無を判断できる。

本形態はこのようなガラ音及びこもり音の両方を抑制する制御内容に特徴がある。以下、図３〜図９を参照しながらＥＣＵ３０が実施する制御について説明する。図３に示すように、本形態の制御は、こもり音の原因となる内燃機関３のトルク脈動を打ち消すための脈動補償トルクＴ１を第１モータ・ジェネレータ４から出力させる脈動補償制御を実施するとともに、ガラ音の原因となる第２モータ・ジェネレータ５のトルクが０Ｎｍをクロスすることを回避するための押付トルクＴ２を第２モータ・ジェネレータ５から出力させる押付制御を実施する。なお、図３に示された各トルクの横軸は時間軸である。

脈動補償トルクＴ１はトルク脈動τとほぼ同位相の波形を持っている。第１モータ・ジェネレータ４は動力分割機構６によって内燃機関３のエンジントルクの反力トルクを受けるため、このような形状の脈動補償トルクＴ１を第１モータ・ジェネレータ４から出力することによってトルク脈動τを打ち消すことができる。これにより、内燃機関３のトルク脈動を原因とするこもり音を抑制できる。一方、押付トルクＴ２はほぼ定常であり、その押付トルクＴ２を第２モータ・ジェネレータ５から出力させることにより、モータギア１５がドリブンギア１３を押し付ける状態に保持されるので第２モータ・ジェネレータ５のモータトルクが０Ｎｍをクロスすることを回避できる。これにより、第２モータ・ジェネレータ５を原因とするガラ音を抑制できる。

脈動補償制御の実施によってトルク脈動τが打ち消された状態で出力ギア１２を経由してドリブンギア１３にトルクが出力される。一方、押付制御の実施によって第２モータ・ジェネレータ５からほぼ定常の押付トルクＴ２がドリブンギア１３に出力される。これにより、ドリブンギア１３を経由して駆動輪２５に伝達される駆動トルクＴｄはほぼ定常となる。押付制御の実施により、第２モータ・ジェネレータ５がドリブンギア１３に直結された関係となるので、エンジントルクがドリブンギア１３に伝達される際に第２モータ・ジェネレータ５のイナーシャがドリブンギア１３に付加される。その影響で内燃機関３側からドリブンギア１３へのトルク脈動の伝達感度が低減する。これによりドリブンギア１３及びその周辺でのこもり音の発生を抑制できる。また、トルク脈動τが脈動補償トルクＴ１によって打ち消される結果として動力分割機構６内の存在するバックラッシュ間でのギア等の部材同士の衝突が回避されるので、動力分割機構６におけるガラ音の発生を抑制できる。

図４で示すように、ＥＣＵ３０には複数の機能部が論理的に構成され、各機能部によって上述した脈動補償制御及び押付制御がそれぞれ実施される。ＥＣＵ３０は脈動補償トルクＴ１を算出する脈動補償トルク算出部４０と押付トルクＴ２を算出する押付トルク算出部４１とを有している。脈動補償トルク算出部４０及び押付トルク算出部４１のそれぞれには各種情報Ｉｍが入力される。各種情報Ｉｍには図１に示した各センサ３１〜３３等の出力信号のような外部情報と、ＥＣＵ３０が記憶している所定のパラメータ値等の内部情報とが含まれる。このような各種情報Ｉｍに基づいて、脈動補償トルク算出部４０は脈動補償トルクＴ１を、押付トルク算出部４１は押付トルクＴ２をそれぞれ算出する。

脈動補償トルク算出部４０にて算出された脈動補償トルクＴ１はＭＧ１制御部４２に送られる。ＭＧ１制御部４２は車両１の走行に必要な走行用トルクＴｐ１に脈動補償トルクＴ１を加算して第１モータトルク指令値Ｔｍｇ１を算出し、その第１モータトルク指令値Ｔｍｇ１のモータトルクが出力されるように第１モータ・ジェネレータ４を制御する。走行用トルクＴｐ１は内燃機関３の動作点やバッテリ７の蓄電率等の諸条件を考慮して適宜算出される。一方、押付トルク算出部４１にて算出された押付トルクＴ２はＭＧ２制御部４３に送られる。ＭＧ２制御部４３は車両１の走行に必要な走行用トルクＴｐ２に押付トルクＴ２を加算して第２モータトルク指令値Ｔｍｇ２を算出し、その第２モータトルク指令値Ｔｍｇ２のモータトルクが出力されるように第２モータ・ジェネレータ５を制御する。走行用トルクＴｐ２は走行用トルクＴｐ１と同様に算出される。なお、押付トルク算出部４１はＥＣＵ３０が記憶している内部情報を読み込むことによって一定値の押付トルクＴ２を算出することもできるし各種情報Ｉｍに基づいて公知のロジックで車両１の運転状態に適した押付トルクＴ２を算出することもできる。

上述した脈動補償制御及び押付制御のそれぞれを実施するためにＥＣＵ３０が実行する処理の手順について図５のフローチャートを参照しながら説明する。図５の制御ルーチンのプログラムはＥＣＵ３０に保持されており、適時に読み出されて所定間隔で繰り返し実行される。

ステップＳ１において、ＥＣＵ３０は内燃機関３の要求動作点を読み込む。要求動作点は図５の制御ルーチンと並行して実行される制御ルーチンにてアクセル開度や車速等の情報に基づいて計算される。ステップＳ２において、ＥＣＵ３０は要求動作点が騒音領域Ａｒ（図２参照）に属するか否かを判定する。騒音領域Ａｒに属する場合はこもり音が発生するのでステップＳ３〜ステップＳ７の処理を実施する。騒音領域Ａｒに属しない場合はステップＳ３〜ステップＳ７をスキップしてステップＳ８に処理を進めて、内燃機関３の動作点を燃費ラインＬａ（図２参照）上に制御する。

ステップＳ３において、ＥＣＵ３０は第２モータ・ジェネレータ５の第２モータトルク指令値Ｔｍｇ２の絶対値が所定値未満であるか否かを判定する。この所定値は、第２モータ・ジェネレータ５のモータトルクが０Ｎｍをクロスする可能性に基づいて、０Ｎｍ付近の値に設定される。所定値未満の場合は、第２モータ・ジェネレータ５のモータトルクが０Ｎｍをクロスしてガラ音が発生する可能性があるので、ステップＳ４に進んで上述した押付制御を実施する。一方、所定値以上の場合は、このような可能性がないのでステップＳ４をスキップして処理をステップＳ５に進める。

ステップＳ５において、ＥＣＵ３０は第１モータ・ジェネレータ４の制御モードがＰＷＭモードか否かを判定する。第１モータ・ジェネレータ４の制御モードの切り替えは不図示のインバータにて行われ、そのインバータがＰＷＭ波電圧駆動の場合に第１モータ・ジェネレータ４の制御モードはＰＷＭモードとなり、インバータが矩形波電圧駆動の場合に矩形波制御モードとなる。本形態では脈動補償制御を実施する際の第１モータ・ジェネレータ４はＰＷＭモードで行われる。したがって、制御モードがＰＷＭモードでない場合はステップＳ６に進みインバータ電圧を昇圧して制御モードをＰＷＭモードに切り替える。

ステップＳ７において、ＥＣＵ３０は上述した脈動補償制御を実施し、次のステップＳ８において、ＥＣＵ３０は内燃機関３の動作点を燃費ラインＬａ上に制御する。そして、今回のルーチンを終了する。

図５の制御ルーチンをＥＣＵ３０が実行することにより、内燃機関３の要求動作点が騒音領域Ａｒに属する場合に脈動補償制御とともに押付制御が実施されるので、こもり音及びガラ音の両方が抑制される。

次に、図４に示された脈動補償トルク算出部４０が実施可能な脈動補償トルクＴ１の算出方法について、図６〜図９を参照しながら説明する。脈動補償トルクＴ１の算出方法としては、以下に説明するいずれかの算出方法を採用することができる。

脈動補償トルク算出部４０は例えば図６に示す各機能部４０ａ〜４０ｃに細分化される。トルク形状算出部４０ａは入力された各種情報Ｉｍに基づいて脈動補償トルクＴ１の基礎となるトルク形状Ｔ１ｆを算出する。トルク形状Ｔ１ｆは内燃機関３のクランク角の関数でありトルク脈動の波形に相当する。位相補正量算出部４０ｂは内燃機関３のクランク角θを補正する位相補正量δを算出する。したがって、トルク形状算出部４０ａには位相補正量δが加算された補正後のクランク角θが入力される。ゲイン算出部４０ｃは各種情報Ｉｍに基づいて補償ゲインＫを算出する。脈動補償トルク算出部４０は算出されたトルク形状Ｔ１ｆと補償ゲインＫとを乗ずることにより、脈動補償トルクＴ１を算出する。

＜トルク形状の算出＞
トルク形状算出部４０ａが実施するトルク形状Ｔ１ｆの算出方法の具体例として次の２つの方法を例示できる。

（方法１）
トルク形状算出部４０ａは事前に記憶した図７Ａに示すような算出マップＭａを使用してトルク形状Ｔ１ｆを算出する。算出マップＭａは内燃機関３のクランク角θを変数としてトルク形状Ｔ１ｆを与えるデータ構造を有する。算出マップＭａは事前に内燃機関３のトルク脈動を実測することによって作成される。内燃機関３の動作点によってトルク脈動は変わるので、算出マップＭａは各動作点のトルク脈動を平均化したものとして作成される。トルク形状算出部４０ａは、内燃機関３のクランク角θを読み込み、読み込んだクランク角θに対応するトルク形状Ｔ１ｆを、算出マップＭａを検索することによって特定し算出する。

（方法２）
内燃機関３の動作点によってトルク脈動が変わることを考慮し、適当な運転領域毎に算出マップＭａと同様の図７Ｂに示した複数の算出マップＭ…を準備しておき、トルク形状算出部４０ａは内燃機関３の動作点に応じて使用する算出マップを切り替えてトルク形状Ｔ１ｆを算出する。トルク形状算出部４０ａは図６の破線で示すように内燃機関３の動作点（エンジン回転数Ｎｅ、エンジントルクＴｅ）とクランク角θとを読み込み、読み込んだ動作点に対応する算出マップを選択し、読み込んだクランク角θに対応するトルク形状Ｔ１ｆを、選択した算出マップを検索することによって特定し算出する。

＜位相補正量の算出＞
位相補正量算出部４０ｂが実施する位相補正量δの算出方法の具体例として次の３つの方法を例示できる。

（方法１）
位相補正量算出部４０ｂは事前に記憶した図８に示すような算出マップＭｂを使用して位相補正量δを算出する。算出マップＭｂは、横軸をエンジン回転数とし縦軸をエンジントルクとした運転領域に対して最適な位相補正量δが割り当てられており、エンジン回転数が高くなるほど位相補正量δが大きくなるように設定されている。図８の縦軸に平行な複数の直線は位相補正量δが同じ値である領域の境界を示している。最適な位相補正量δは事前に実機にて調査され、その調査結果に基づいて算出マップＭｂが作成される。位相補正量算出部４０ｂは内燃機関３の動作点（エンジン回転数Ｎｅ、エンジントルクＴｅ）を読み込み、その動作点に対応する位相補正量δを、算出マップＭｂを検索することによって特定し算出する。

（方法２）
位相補正量算出部４０ｂは、各種情報Ｉｍとして破線で示すエンジン回転数Ｎｅを読み込み、下記式１に基づいて位相補正量δをオンボードで算出する。

δ＝δｐ−δａ−δｂ …１

ここで、δｐは脈動トルクがピークとなる位相であり、これは事前に実測にて特定され各種情報Ｉｍとして記憶される。δａは第１モータ・ジェネレータ４にトルク指令値を与えてからその指令値が実現するまでの遅れ時間の間に進む位相である。その遅れ時間の間に進む位相はエンジン回転数Ｎｅに基づいて計算される。δｂは第１モータ・ジェネレータ４のモータトルクの立ち上がりを緩やかにするためになまし処理が行われる場合に、そのなまし処理によって最終指令までの遅れ時間の間に進む位相である。その遅れ時間の間に進む位相はエンジン回転数Ｎｅに基づいて計算される。

（方法３）
位相補正量算出部４０ｂは、各種情報Ｉｍとして一点鎖線で示す第２モータ・ジェネレータ５のモータ回転数Ｎｍ２を読み込み、以下の処理を実行するプログラムによってオンボードで最適な位相補正量δを探索する。

（ａ）一定時間毎に判定タイミングを設定する。その時間は例えば０．１秒程度に設定される。
（ｂ）第２モータ・ジェネレータ５のモータ回転数Ｎｍ２の変化量ΔＮｍ２について、前回計算された位相補正量δｎ−１の場合と、今回計算された位相補正量δｎの場合とで比較する。
（ｃ）今回の変化量ΔＮｍ２が前回の変化量ΔＮｍ２よりも小さい場合は今回の位相補正量δｎを所定量増加させ、今回の変化量ΔＮｍ２が前回の変化量ΔＮｍ２よりも大きい場合は今回の位相補正量δｎを所定量減少させる。そして、今回の位相補正量δｎを所定量増加又は減少させたものを次回の位相補正量δｎ＋１として更新することにより最適値に収束させて位相補正量δを算出する。所定量は収束時間を考慮して適宜設定される。

なお、変化量ΔＮｍ２の代わりに、駆動輪２５側のトルク脈動の大きさＴｏを使用して上記と同じ方法で位相補正量δを算出することもできる。この場合、トルク脈動の大きさＴｏはトルクセンサを設けて測定して特定してもよいし、第２モータ・ジェネレータ５のモータ回転数Ｎｍ２及びモータトルクに基づいて計算してもよい。

＜補償ゲインの算出＞
ゲイン算出部４０ｃは事前に記憶した例えば図９に示すような算出マップＭｃを使用して補償ゲインＫを算出する。算出マップＭｃは、横軸をエンジン回転数とし縦軸をエンジントルクとした運転領域に対して最適な補償ゲインＫが割り当てられており、エンジン回転数及びエンジントルクが大きくなるほど補償ゲインＫが大きくなるように設定されている。最適な補償ゲインＫは事前に実機にて調査した内燃機関３のトルク脈動の大きさに基づいて算出される。その算出結果に基づいて算出マップＭｃが作成される。位相補正量算出部４０ｂは内燃機関３の動作点（エンジン回転数Ｎｅ、エンジントルクＴｅ）を読み込み、その動作点に対応する補償ゲインＫを、算出マップＭｃを検索することによって特定し算出する。また、ゲイン算出部４０ｃは第１モータ・ジェネレータ４の定格トルクを超過しないように補償ゲインＫを制限してもよい。

第１の形態によれば、こもり音を抑制するための脈動補償制御の実施が第１モータ・ジェネレータ４に、ガラ音を抑制するための押付制御の実施が第２モータ・ジェネレータ５にそれぞれ分担される。したがって、一つのモータ・ジェネレータから脈動補償トルクＴ１と押付トルクＴ２とを出力させる必要がない。そのため、第１モータ・ジェネレータ４で脈動補償制御を実施する際に脈動補償トルクＴ１に押付トルクＴ２分を上乗せずに脈動補償トルクＴ１の振幅を押付トルクＴ２分低減できる一方で、押付トルクＴ２を第２モータ・ジェネレータ５から出力させることができる。これにより、こもり音及びガラ音のいずれか一方を抑制しても他方を抑制できない事態を回避できるので、こもり音とガラ音とを同時に抑制できる。

（第２の形態）
次に、本発明の第２の形態について図１０を参照しながら説明する。第２の形態はゲインを算出するための処理内容を除いて第１の形態と同じであるから、第１の形態と共通する事項についての説明は省略する。第２の形態は、脈動補償制御の実施時に第１モータ・ジェネレータ４のモータトルクが０Ｎｍをクロスせずかつ定格トルクを超過しないように補償ゲインＫを制限し、これによって脈動補償トルクＴ１を制限する。

図１０に示すように、第２の形態のゲイン算出部４０ｃは、トルク脈動を補償するために理想的な最適ゲインＫａを算出する最適ゲイン算出部Ｃ１と、第１モータ・ジェネレータ４のモータトルクが０Ｎｍをクロスすることを回避するためのクロス回避ゲインＫｂを算出するクロス回避ゲイン算出部Ｃ２と、第１モータ・ジェネレータ４の定格トルクを超過することを回避するための定格トルクゲインＫｃを算出する定格トルクゲイン算出部Ｃ３と、これらの算出部Ｃ１〜Ｃ３で算出された最適ゲインＫａ、クロス回避ゲインＫｂ、及び定格トルクゲインＫｃの最小値を選択し、その最小値を補償ゲインＫとして算出する最小値選択部Ｃ４とを含む。

最適ゲイン算出部Ｃ１には内燃機関３のエンジン回転数Ｎｅ及びエンジントルクＴｅが入力され、最適ゲイン算出部Ｃ１は入力されたエンジン回転数Ｎｅ及びエンジントルクＴｅに対応する最適ゲインＫａを、例えば第１の形態で使用した算出マップＭｃ（図９）を検索することにより算出する。つまり最適ゲインＫａは第１の形態で算出された補償ゲインＫと同様の方法で算出できる。

クロス回避ゲインＫｂ及び定格トルクゲインＫｃの算出に関し、その前提となる事項について説明する。第１モータトルク指令値Ｔｍｇ１は走行用トルクＴｐ１に脈動補償トルクＴ１を加算したものであり、かつ脈動補償トルクＴ１はトルク形状Ｔｆ１に補償ゲインＫを乗じたものであるから次の式２が成立する。そして、式２を補償ゲインＫについて解くと式３となる。

Ｔｍｇ１＝Ｔｐ１＋Ｔ１＝Ｔｐ１＋Ｔ１ｆ×Ｋ ……２
Ｋ＝（Ｔｍｇ１−Ｔｐ１）／Ｔ１ｆ ……３

脈動補償制御の実施時における第１モータ・ジェネレータ４のモータトルクが０Ｎｍをクロスするということは、第１モータトルク指令値Ｔｍｇ１が０Ｎｍを跨いで符号が反転することである。したがって、第１モータトルク指令値ｍｇ１が０Ｎｍになる補償ゲインＫ以下に制限すればモータトルクが０Ｎｍをクロスすることを回避できる。

そこで、クロス回避ゲイン算出部Ｃ２は、式３の右辺にＴｍｇ１＝０を代入し、走行用トルクＴｐ１及びトルク形状Ｔ１ｆの各値を代入し、かつその計算結果の絶対値を取る絶対値演算を実施することによりクロス回避ゲインＫｂを算出する。絶対値を取るのはゲインが大きさのみを持つスカラー量だからである。

一方、定格トルクゲインＫｃは第１モータトルク指令値Ｔｍｇ１が定格トルクＴｒ１以下に制限するための補償ゲインＫであるから、定格トルクゲイン算出部Ｃ３は、式３についてＴｍｇ１＝Ｔｒ１とし、走行用トルクＴｐ１及びトルク形状Ｔ１ｆの各値を代入して（Ｔｒ１−Ｔｐ１）／Ｔ１ｆの差分演算を行い、かつその計算結果の絶対値を取る絶対値演算を実施することにより定格トルクゲインＫｃを算出する。

最小値選択部Ｃ４は、最適ゲインＫａ、クロス回避ゲインＫｂ、及び定格トルクゲインＫｃの最小値を選択し、その最小値を補償ゲインＫとして算出するものである。したがって、第２の形態によれば、第１モータ・ジェネレータ４のモータトルクが０Ｎｍをクロスすることを回避でき、かつ定格トルクを超過しないように脈動補償制御を実施できる。

（第３の形態）
次に、本発明の第３の形態について図１１及び図１２を参照しながら説明する。第３の形態は、脈動補償トルクＴ１の制限方法が異なる点を除いて第２の形態と同じである。したがって、以下、第２の形態と共通する処理等の説明を省略し、物理的構成等については第１の形態の説明及び図面が適宜参照される。

第３の形態は、脈動補償制御の実施時に第１モータ・ジェネレータ４の定格トルクを超過しないようにトルク形状Ｔ１ｆを変更し、かつモータトルクが０Ｎｍをクロスすることを回避するように補償ゲインＫを制限し、これによって脈動補償トルクＴ１を制限する。

図１１に示すように、第３の形態の脈動補償トルク算出部４０にはトルク形状算出部４０ａが算出したトルク形状Ｔ１ｆを変更するトルク形状変更部４０ｄが設けられている。第３の形態のゲイン算出部４０ｃは第２の形態のゲイン算出部４０ｃ（図１０）から定格トルクゲイン算出部Ｃ３を省いたものに相当する。したがって、ゲイン算出部４０ｃは最適ゲインＫａ及びクロス回避ゲインＫｂを算出し、それらの最小値を補償ゲインＫとして算出する。脈動補償トルク算出部４０は、トルク形状変更部４０ｄが変更したトルク形状Ｔ１ｆ′にゲイン算出部４０ｃが算出した補償ゲインＫを乗じることによって脈動補償トルクＴ１を算出する。

図１２に示すように、トルク形状変更部４０ｄはステップＳａ〜ステップＳｃの各処理を実施することによりトルク形状Ｔ１ｆを変更する。まず、ステップＳａにおいて、トルク形状変更部４０ｄはトルク形状算出部４０ａが算出したトルク形状Ｔ１ｆを読み込む。次に、ステップＳｂにおいて、トルク形状変更部４０ｄは読み込んだトルク形状Ｔ１ｆの負側を０Ｎｍになるように変形する。そして、ステップＳｃにおいて、トルク形状変更部４０ｄはステップＳｂで変形したトルク形状の平均が０Ｎｍとなるようにオフセットし、そのオフセットしたトルク形状を変更後のトルク形状Ｔ１ｆ′として出力する。

図１の車両１はシングルピニオン型の遊星歯車機構である動力分割機構６のサンギアＳに第１モータ・ジェネレータ４が連結され、プラネットキャリアＣに内燃機関３が連結され、リングギアＲに駆動輪２５へトルクを伝達するための出力部としての出力ギア１２が連結されるものである。したがって、内燃機関３が正方向に回転し、かつ出力ギア１２が正方向に回転する場合には、第１モータ・ジェネレータ４は主に内燃機関３の反力トルクを受けながら負方向に回転して発電機として運転される。したがって、第１モータ・ジェネレータ４のモータトルクが定格トルクを超過する場合には正側よりも先に負側で超過する。そのため、ステップＳｂで負側のトルク形状Ｔ１ｆを０Ｎｍとなるように変形し、かつステップＳｃでオフセットすることにより、第１モータ・ジェネレータ４の定格トルクを正負の両側で守ることが可能となる。

（第４の形態）
次に、本発明の第４の形態について図１３及び図１４を参照しながら説明する。第４の形態はＥＣＵ３０が実施する処理内容の一部を除いて上記各形態と共通する。そのため、以下においては、上記各形態と共通する事項については説明を省略し、上記各形態の説明及び図面が適宜参照される。

第４の形態は、上記各形態で脈動補償トルクＴ１が制限されることによってトルク脈動を打ち消すことが不十分である場合、その脈動補償トルクの不足を補う補助トルクを第２モータ・ジェネレータ５から出力させる補助制御を脈動補償制御及び押付制御とともに実施するものである。

図１３に示したように、第４の形態のＥＣＵ３０には、脈動補償トルク算出部４０、押付トルク算出部４１、ＭＧ１制御部４２及びＭＧ２制御部４３に加えて補助トルク算出部５０が論理的に構成されている。補助トルク算出部５０には脈動補償トルク算出部４０が算出した脈動補償トルクＴ１と、最適補償トルクＴ１ｍとが入力される。最適補償トルクＴ１ｍは内燃機関３のトルク脈動を十分に打ち消すことができる制限前の理想的なトルクであり、例えば脈動補償トルク算出部４０がトルク形状Ｔ１ｆに最適ゲインＫａを乗じることによって計算される。補助トルク算出部５０は脈動補償トルクＴ１と最適補償トルクＴ１ｍとに基づいて補助トルクＴａｓを算出する。算出された補助トルクＴａｓは押付トルク算出部４１が算出した押付トルクＴ２に加算され、その加算後の押付トルクＴ２がＭＧ２制御部４３に入力される。

図１４に示すように、補助トルク算出部５０はギア比換算部５０ａ、伝達関数算出部５０ｂ及びゲイン制限部５０ｃの各機能部を含む。ギア比換算部５０ａには、最適補償トルクＴ１ｍから脈動補償トルクＴ１を減じた値つまり脈動補償トルクＴ１の不足分ΔＴが入力される。ギア比換算部５０ａは、入力された不足分ΔＴについて第１モータ・ジェネレータ４が連結されるサンギアＳの軸から内燃機関３が連結されるキャリアＣの軸へのギア比換算を行う。その換算後のトルクを、トルク脈動を打ち消しきれなかった内燃機関３のトルク脈動τ′として算出する。伝達関数算出部５０ｂはエンジントルクからリングギアＲの軸のトルクへ至る伝達関数をトーショナルダンパ１０の特性を考慮して定数として計算して第２モータ・ジェネレータ５のモータトルクｔｍｇ２に換算する。ゲイン制限部５０ｃは、脈動補償制御、補助制御及び押付制御を実施した場合に第２モータ・ジェネレータ４のモータトルクが０Ｎｍをクロスすることを回避できるように１以下のゲインによる制限を行って補助トルクＴａｓを算出する。

第４の形態によれば、脈動補償トルクＴ１が制限された結果としてトルク脈動を打ち消すことが不十分であっても、第２モータ・ジェネレータ５から補助トルクＴａｓを出力させる補助制御によってその不足を補うことができるので、こもり音を抑制できる。しかも、補助制御を実施しても第２モータ・ジェネレータ５のトルクが０Ｎｍをクロスすることが回避されるのでガラ音の発生も抑制できる。

本発明は上記各形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内において種々の形態にて実施できる。上記各形態の制御装置は、いわゆるシリーズパラレル型のハイブリッド車両に適用されたものであるが、本発明の制御装置は内燃機関から駆動輪に至る動力伝達経路に２つの電動機が設けられたパラレル型のハイブリッド車両に適用される形態で実施することもできる。上記各形態では、第１電動機としての第１モータ・ジェネレータ４がバックラッシュを介して動力伝達経路に設けられているが、本発明の制御装置は当該バックラッシュの有無に関わらず実施することもできる。

上記各形態では、補償ゲインＫを制限することによって脈動補償トルクＴ１を制限しているが、本発明の制御装置は補償ゲインＫに対して特に制限を行わずに脈動補償トルクＴ１を制限する形態で実施することもできる。

１ 車両
３ 内燃機関
４ 第１モータ・ジェネレータ（第１電動機）
５ 第２モータ・ジェネレータ（第２電動機）
６ 動力分割機構
１２ 出力ギア（出力部）
２５ 駆動輪
３０ ＥＣＵ（制御装置）
Ａｒ 騒音領域

Claims (5)

1. 内燃機関の出力を駆動輪に伝達するための動力伝達経路に第１電動機及び第２電動機が設けられ、前記第２電動機が前記動力伝達経路にバックラッシュを介して連結されたハイブリッド車両に適用される制御装置において、
   前記内燃機関のトルク脈動を打ち消すための脈動補償トルクを前記第１電動機から出力させるように前記第１電動機を制御する脈動補償制御と、前記動力伝達経路に伝達される前記第２電動機のトルクが０Ｎｍをクロスすることを回避するための押付トルクを前記第２電動機から出力させるように前記第２電動機を制御する押付制御とを実施するハイブリッド車両の制御装置。
2. 前記第１電動機が前記動力伝達経路にバックラッシュを介して連結されており、
   前記脈動補償制御の実施時における前記第１電動機のモータトルクが０Ｎｍをクロスすることを回避できるように前記脈動補償トルクを制限する請求項１に記載の制御装置。
3. 前記脈動補償トルクの制限によって前記内燃機関のトルク脈動を打ち消すことが不十分である場合、前記脈動補償トルクの不足を補う補助トルクを前記第２電動機から出力させる補助制御を前記脈動補償制御及び前記押付制御とともに実施し、
   前記補助制御の実施時における前記第２電動機のモータトルクが０Ｎｍをクロスすることを回避できるように前記補助トルクを制限する請求項２に記載の制御装置。
4. 前記動力伝達経路には、前記第１電動機が連結されたサンギア、前記内燃機関が連結されたプラネットキャリア、及び前記駆動輪にトルクを伝達するための出力部が連結されたリングギアを含むシングルピニオン型の遊星歯車機構として構成された動力分割機構が設けられており、
   前記脈動補償トルクを算出し、かつ、
   前記脈動補償制御の実施時における前記第１電動機のトルクが定格トルクを超過しないように、前記脈動補償トルクの算出の基礎となるトルク形状を、その負側を０Ｎｍに変形してから平均が０Ｎｍとなるようにオフセットする請求項２に記載の制御装置。
5. 前記内燃機関のエンジン回転数とエンジントルクとで定義される要求動作点が、前記内燃機関のトルク脈動を原因とした騒音が発生する運転領域として設定された騒音領域に属する場合に、前記脈動補償制御を実施するとともに前記押付制御を実施する請求項１〜４のいずれか一項に記載の制御装置。

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