JP6376042B2 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、ハイブリッド車両の制御装置に係り、特に、エンジンと第一回転電機と第二回転電機とが歯車列を含む変速機構を介して接続されるハイブリッド車両において、歯車列の異音抑制を行うハイブリッド車両の制御装置に関する。
本発明に関連する技術として、特許文献1は、エンジンと発電機とモータとを備えるハイブリッド車両において、エンジンが停止してモータのみで走行するときには、車速が高速になるにつれ発電機が無負荷状態で回転速度が高速となり、動力変換機構である遊星歯車機構のピニオンが劣化することを述べている。ここでは、エンジンの摩擦トルク程度の少ないトルクを発電機から遊星歯車機構のピニオンに与える。
米国特許出願公開第2012/0029748号明細書
エンジンと第一回転電機と第二回転電機とが歯車列を含む変速機構を介して接続されるハイブリッド車両においては、歯車列にガタがあると、ハイブリッド車両の運転状態によっては、歯車列において歯打ち音等が発生し、ユーザにとって違和感のある異音となる。特許文献1が述べているように、エンジン停止中に発電機である第一回転電機から歯車列に対し押当トルクを与えると、歯車列のガタが少なくなり、エンジン停止中の異音発生を抑制できる。この場合、押当トルクの懸け方によっては、停止しているエンジンのクランク角度が移動することがある。エンジンのクランク角度は、エンジン始動時のショックとの相関が大きいので、エンジンのクランク角度が移動すると、エンジン始動時のショックが悪化することがある。
本発明の目的は、歯車列の異音発生を抑制しつつエンジンのクランク角度の移動を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である。
本発明に係るハイブリッド車両の制御装置は、エンジン、主としてエンジンによって駆動される第一回転電機、及び、主として車両の駆動輪を駆動する第二回転電機が歯車列を含む変速機構を介して接続されるハイブリッド車両の制御装置であって、ハイブリッド車両の運転状態が歯車列の異音発生条件を満たすか否かを判定し、異音発生条件を満たすときは、第一回転電機から変速機構の歯車列へガタ詰めのための押当トルクを与え、異音発生条件を満たさないときは押当トルクを与えないとする押当処理を行い、押当トルクは、エンジン停止中にエンジン出力軸を回転させ得るエンジンカムトルクを抑制する方向のトルクであって、予め求めて記憶したエンジンのクランク角度とエンジンカムトルクの方向との関係を用いて、エンジン停止中のクランク角度が、エンジンカムトルクによってエンジン出力軸が正回転側に回転しやすい角度範囲にあるときは、エンジン出力軸を負回転側に回転させる方向の押当トルクを与え、エンジンカムトルクによってエンジン出力軸が負回転側に回転しやすい角度範囲にあるときは、エンジン出力軸を正回転側に回転させる方向の押当トルクを与えることを特徴とする。
本発明に係るハイブリッド車両の制御装置において、異音発生条件を満たしたときからの経過時間が所定値以内にあるときは、エンジンのクランク角度に関わらずエンジン出力軸を正回転側に回転させる方向の押当トルクを与えることが好ましい。
本発明に係るハイブリッド車両の制御装置において、異音発生条件は、運転モードがエンジンを停止し第二回転電機のみで走行するEVモードであること、ハイブリッド車両の車速が所定速度以下にあること、ハイブリッド車両が走行中であり停車中でないこと、及び、駆動輪に対しトルクを出力するシフトポジションにあることが好ましい。
また、本発明に係るハイブリッド車両の制御装置において、所定速度は、ハイブリッド車両の車速が増速中とハイブリッド車両の車速が減速中とで異なる値となるヒステリシス特性を有し、減速中の所定速度は、増速中の所定速度よりも低速であることが好ましい。
本発明に係るハイブリッド車両の制御装置によれば、ハイブリッド車両の運転状態が歯車列の異音発生条件を満たすときに、第一回転電機から変速機構の歯車列へ、エンジン停止中にエンジン出力軸を回転させ得るエンジンカムトルクを抑制する方向の押当トルクを与える。
エンジン停止中にクランク角度が移動するのは、エンジンの摩擦トルクよりも大きな外力が加わるためである。上記構成によれば、外力の要因であるエンジンカムトルクを抑制する方向に第一回転電機から押当トルクを与えるので、エンジン出力軸に与える外力を小さくでき、歯車列の異音発生を抑制しつつエンジンのクランク角度の移動を抑制できる。
また、エンジン停止中のクランク角度が正回転側に回転しやすい角度範囲にあるときは、エンジン出力軸を負回転側に回転させる方向の押当トルクを与え、クランク角度が負回転側に回転しやすい角度範囲にあるときは、エンジン出力軸を正回転側に回転させる方向の押当トルクを与える。これにより、エンジン停止時のクランク角度に応じてエンジン出力軸に与える外力を小さくでき、歯車列の異音発生を抑制しつつエンジンのクランク角度の移動を抑制できる。
例えば、エンジンの停止処理直後等は、クランクカムトルク以外に、エンジンのコンプレッション反力やフライホイルダンパ捩じれ反力等が残っており、エンジン出力軸が逆回転しやすい。本発明に係るハイブリッド車両の制御装置によれば、異音発生条件を満たしたときからの経過時間が予め定めた所定値以内のときは、エンジンのクランク角度に関わらずエンジン出力軸を正回転側に回転させる方向の押当トルクを与える。これにより歯車列の異音発生を抑制しつつエンジンのクランク角度の移動を抑制できる。
また、本発明に係るハイブリッド車両の制御装置において、異音発生条件は、運転モードがエンジンを停止し第二回転電機のみで走行するEVモードであること、及び、ハイブリッド車両の車速が所定速度以下にあることである。エンジンが動作中は、エンジン音が大きく、歯車列の異音発生があってもユーザはあまり気にならない。また、EVモードで車速が高速のときは、第一回転電機が接続されるサンギアが高速回転するので、歯車列の異音発生が生じるとしても、エンジン出力軸を一定方向に移動させることがない。これらのことから、ユーザが気にする異音発生条件として、EVモードで車速が所定速度以下の低速のときとする。
異音発生条件は、さらに、ハイブリッド車両が走行中であり停車中でないこと、及び、駆動輪に対しトルクを出力するシフトポジションにあることとする。第一回転電機が押当トルクを発生するにはトルク発生が必要で、トルクを発生させるとその分燃費特性が悪化する。ハイブリッド車両が停車中でトルクを発生していないときは、歯車列の異音発生の可能性も少ないと考えられる。上記構成によれば、燃費特性の悪化を避け、歯車列の異音発生を抑制しつつエンジンのクランク角度の移動を抑制できる。
また、本発明に係るハイブリッド車両の制御装置において、ハイブリッド車両の車速が減速中の所定速度は、ハイブリッド車両の車速が増速中の所定速度よりも低速とする。このようにヒステリシス特性を持たせることで、車速が所定速度以下か否かの低速判定を安定して行うことができる。
本発明に係る実施の形態の制御装置を含むハイブリッド車両の構成図である。 クランクシャフトとエンジンカム機構に関する構成図である。 本発明に係る実施の形態のハイブリッド車両の制御装置において用いられるクランク角度に対するエンジンカムトルクの関係を示す図である。 本発明に係る実施の形態のハイブリッド車両の制御装置において、異音発生を抑制しつつクランク角度の移動を抑制する手順を示すフローチャートである。 本発明に係る実施の形態のハイブリッド車両の制御装置において、異音発生条件について、走行中であって停車時でない状態の判定内容を示す図である。図5(a)は、車速の時間変化を示す図であり、(b)は、ブレーキ操作の時間経過を示す図であり、(c)は、走行中と停車中とを区別する図である。 本発明に係る実施の形態のハイブリッド車両の制御装置において、異音発生条件について、所定速度以下の低速の内容を示す図である。 図4の手順を各要素の状態変化のタイミングチャートで示す図である。図7(a)は、運転モードの時間変化を示す図であり、(b)は、異音発生条件の時間変化を示す図であり、(c)は、異音発生条件を満たしてからの経過時間を示す図であり、(d)は、クランク角度の時間変化を示す図であり、(e)は、第一回転電機の出力トルクであるMG1トルクの時間変化を示す図である。
以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき、詳細に説明する。以下では、ハイブリッド車両としてエンジンと2台の回転電機を備えるものを述べるが、これはハイブリッド車両の基本構成の例示であって、回転電機の数は3以上であってもよい。エンジンとして4気筒形式を述べるが、これは説明のための例示であって、これ以外の気筒数であってもよい。以下では、動力分配機構に遊星歯車機構を用いるものとしたが、これは説明のための例示であって、遊星歯車機構以外の方式の動力分配機構を用いてもよい。以下では、エンジンおよび第一回転電機とは別軸上に第二回転電機が配置される複軸式の駆動源を述べるが、これは、歯車列のガタ詰めのために第二回転電機の押当トルクを用いる制御の説明のための例示であって、場合によっては、単軸式の駆動源であってもよい。
以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
図1は、ハイブリッド車両10の構成を示す図である。ハイブリッド車両10は、車両本体12と、制御装置60とを含んで構成される。
車両本体12は、駆動源として、エンジン14と、MG1と示す第一回転電機16と、MG2と示す第二回転電機18を備える。また、これらの間のエネルギ分配を行う動力分配機構20と、動力伝達機構としての複数の歯車列22,24,26,28,30,32と、差動歯車機構34を備える。差動歯車機構34は、駆動輪36に接続される。駆動輪36は左右両輪であるが、図1では片側の駆動輪の図示を省略した。第一回転電機16と第二回転電機18にはインバータを含む駆動回路と蓄電装置とが接続されるが、図1ではこれらの図示を省略した。
エンジン14は、ハイブリッド車両10の駆動源を構成する内燃機関である。エンジン14は、4気筒のピストン・シリンダ機構で構成される。各気筒は、円筒状の内部空間を有するシリンダと、シリンダの内壁に沿って摺動するピストン15と、シリンダの内部に燃料のガソリンを噴射する燃料噴射弁と、ガソリンと空気の圧縮混合ガスに点火する点火プラグと、シリンダの内部に空気を供給する吸気管と、シリンダの内部から排気ガスを外部に排出する排気管とを含んで構成される。
エンジン14は、燃料噴射弁と吸気弁の制御によってガソリンと空気との混合ガスをシリンダ内に供給し、ピストン15の押し上げ、混合ガスへの点火、混合ガスの爆発膨張、ピストンの押し下げを繰り返す。これによって、図2に示すように、ピストン15に接続されるクランクシャフト48を動力軸としてこれを回転させてトルクを発生する。
燃料噴射弁、吸気弁、排気弁等の動作は、クランクシャフト48の回転動作に関連付けて行われる。そのために、図2に示すように、エンジン14に隣接してエンジンカム機構44が設けられる。クランクシャフト48は、4気筒エンジンの各ピストン15に対応して4つのクランク機構47が設けられた軸である。タイミングベルト46は、クランクシャフト48とエンジンカム機構44の間に掛け渡され、これによって、エンジンカム機構44はクランクシャフト48の回転動作に関連付けて動作する。
図3は、エンジン14が停止状態のときについて、エンジンカム機構44の反力がクランクシャフト48に与えるエンジンカムトルクTECと、クランク角度θCとの関係を示す図である。横軸は、クランクシャフト48の1気筒あたりの周期的な回転角度を示す。エンジン14は4気筒であるので、クランクシャフト48は720度の回転角度で4気筒分の一周期となり、1気筒あたり±90度の周期的な回転角度となる。縦軸は、エンジンカムトルクTECの大きさである。エンジンカムトルクTECは、排気弁側のカムトルク80と、吸気弁側のカムトルク82を合成した合成カムトルク84で与えられる。
エンジンカムトルクTECはクランクシャフト48の回転に対する外力として働く。エンジンカムトルクTECがプラスの値を取るときにクランクシャフト48が回転しやすい方向を正回転側の方向とすると、エンジンカムトルクTECがマイナスの値を取るときにはクランクシャフト48は負回転側の方向に回転しやすくなる。
図3において、クランク角度θCがθC1からθC2の間は、合成カムトルク84がプラスの値となる。このクランク角度の範囲では、クランクシャフト48およびエンジン出力軸40は正回転側に回転しやすいので、このクランク角度の範囲を、「正回転側に回転しやすい角度範囲」と呼ぶ。これ以外のクランク角度の範囲は、「負回転側に回転しやすい角度範囲」である。図3の例では、クランク角度θCがθC1からθC2の間が「正回転側に回転しやすい角度範囲」で、クランク角度が−90度からθC1の間、およびθC2から+90度の間が「負回転側に回転しやすい角度範囲」である。
図3で示す太い破線は、第一回転電機16が歯車列に与える押当トルクである。正回転側に回転しやすい角度範囲のときに第一回転電機16から歯車列に負回転側の押当トルク90として−TPを与え、負回転側に回転しやすい角度範囲のときに第一回転電機16から歯車列に正回転側の押当トルク92として+TPを与える。これによって、エンジンカムトルクによって歯車列に異音が発生することを抑制する。その詳細については、図7等において後述する。
再び図1に戻り、駆動源を構成する2台の回転電機16,18は、共にハイブリッド車両10に搭載されるモータ・ジェネレータ(MG)であって、図示されていない駆動回路から電力が供給されるときはモータとして働き、エンジン14による駆動時、あるいはハイブリッド車両10の制動時には発電機能として働く三相同期型回転電機である。2台の回転電機16,18を区別して第一回転電機16と第二回転電機18と呼ぶと、第一回転電機16は、主としてエンジン14によって駆動される発電機として働く。第二回転電機18は、主として駆動輪36を駆動するモータとして働く。
エンジン14と2台の回転電機16,18の間に設けられる動力分配機構20は、ハイブリッド車両10の走行状態に応じて、エンジン14の出力と、第一回転電機16への入出力と、第二回転電機18の出力との間で、発電に用いる分と駆動輪36を駆動する分とを適切に分配する機能を有する機構である。動力分配機構20は、Sと示す外歯歯車のサンギアと、サンギアと同心円上に配置されRと示す内歯歯車のリングギアと、サンギアに噛み合うと共にリングギアに噛み合うピニオンギアと、ピニオンギアを自転かつ公転自在に保持しCと示すキャリアとを備え、サンギアとリングギアとキャリアとを回転要素として差動作用を行う遊星歯車機構である。
エンジン14のクランクシャフト48は、フライホイルダンパ38を介してエンジン出力軸40となってリングギアに接続される。第一回転電機16の出力軸はサンギアに接続される。第二回転電機18の出力軸は、出力ギア24、リダクションギア26、カウンタドリブンギア28、カウンタドライブギア22を介してリングギアに接続される。また、出力ギア24、リダクションギア26、ドライブピニオンギア30、デフリングギア32、差動歯車機構34を介して駆動輪36に接続される。これらのギアが歯車列22,24,26,28,30,32を構成する。なお、エンジン出力軸40と第一回転電機16の出力軸とは同軸上に配置される。これらと別軸上に第二回転電機18の出力軸が配置される。この配置方式は、複軸式と呼ばれる。
エンジン出力軸40に接続されるオイルポンプ42は、エンジン14、第一回転電機16、第二回転電機18、複数の歯車列複数の歯車列22,24,26,28,30,32、差動歯車機構34のそれぞれに潤滑油を循環供給するポンプである。
駆動輪36の回転速度は、適当な車速検出手段によって検出され信号線を介し車速50として制御装置60に伝送される。また、クランクシャフト48の回転位置は、適当なクランク角検出手段によって検出され信号線を介しクランク角度52として制御装置60に伝送される。
ハイブリッド車両10の車室内に設けられるシフトレバー54は、ユーザの操作によりシフトポジションを変更するための操作子である。シフトポジションとしては、Dと示すドライブポジション、Rと示すリバースポジション、Nと示すニュートラルポジション、Pと示すパーキングポジションを示した。これらのシフトポジションの中で、ニュートラルポジションは、駆動源からトルクが出力されない。シフトレバー54のシフトポジションの状態は信号線を介し制御装置60に伝送される。ブレーキ56は、ユーザの踏込操作により駆動輪36の回転を停止する操作子である。ブレーキ56の操作状態は信号線を介し制御装置60に伝送される。車室にはこの他に、ハンドル、アクセル等が配置されるが、図1ではこれらの図示を省略した。
運転モード58は、エンジン14の動作に関し、CRKと示すクランキングモード、DRVと示すエンジン走行モード、STPと示すエンジン停止処理モードの3つと、エンジン14を停止させ第二回転電機18のみで駆動輪36を駆動して走行するEVモードと、合計4つのモードがある。制御装置60には、CRK,DRV,STP,EVの4つのモード識別フラグのいずれか1つが伝送されるので、伝送されたモード識別フラグに従って運転モードを区別する。
制御装置60は、ハイブリッド車両10の各要素の動作を全体として制御する。制御装置60は、ハイブリッド車両10の走行状態に応じて、エンジン14、第一回転電機16、第二回転電機18、動力分配機構20等の動作を制御する。ここでは特に、歯車列の異音発生を抑制しつつエンジンのクランク角度の移動を抑制する制御を行う。かかる制御装置60は、車載に適したコンピュータで構成することができる。
制御装置60は、異音発生条件判定部62と、異音発生条件を満たしてからの経過時間が所定値を超えたか否かを判定する経過時間判定部64と、押当トルクの方向を設定する押当トルク設定部66と、設定内容に従って押当処理を行う押当処理部68とを含んで構成される。かかる機能は、制御装置60においてソフトウェアを実行することで実現できる。具体的には、異音発生抑制プログラムを制御装置60が実行することで達成される。上記機能の一部をハードウェアで実現するものとしてもよい。
記憶装置70は、制御装置60と交信可能に接続され、制御装置60において実行される異音発生抑制プログラムを含む各種プログラムや、一時的データ等を格納するメモリである。また、図3で説明したエンジンカムトルクTECとクランク角度θCとの関係を示すカムトルク関係ファイル72が格納される。
かかる構成の作用、特に、制御装置60の各機能の詳細について、図4以下を用いてさらに詳細に説明する。図4は、異音発生を抑制しつつクランク角度の移動を抑制する手順を示すフローチャートである。各手順は、異音発生抑制プログラムの各処理手順に対応する。
ハイブリッド車両10が始動すると、各要素の初期化が行われると共に、制御装置60において異音発生抑制プログラムが立ち上る。そして、各要素の状態取得が行われる(S10)。取得される状態は、図1で制御装置60に伝送されるものとして述べた車速50、クランク角度52、シフトレバー54のシフトポジション、ブレーキ56の操作状態、運転モード58、後述する各種タイマの計時データ等である。
状態取得が行われると、取得された状態に基づいて異音発生条件判定が行われる(S12)。この処理手順は、制御装置60の異音発生条件判定部62の機能によって実行される。異音発生条件判定は、4つの状態判断に基づいて行われる。
1つ目の状態判断は、ハイブリッド車両10が走行中か否かの判断である。走行中でないときは停車中であるので、1つ目の状態判断としては、ハイブリッド車両10が走行中か停車中のいずれであるかを判断する。異音発生条件判断の結果、異音発生条件を満たすとされると、後述するように第一回転電機16から歯車列のガタ詰めのための押当トルクが出力される。トルクを発生させるとその分燃費特性が悪化する。ハイブリッド車両10が停車中でトルクを発生していないときは、歯車列の異音発生の可能性も少ないと考えられるので、異音発生条件から外すことが好ましい。そこで、1つ目の状態判断が否定され、ハイブリッド車両10が停車中であるときは、異音発生条件を満たさないとする。
ハイブリッド車両10が走行中か停車中かは、ブレーキ56が踏み込まれているか否かで判断できるが、車両が停車したのでブレーキ56の踏込を解放すると、車両が走行し始めることがある。1つの例は下り坂の場合である。図5は、このような場合に車両が「走行中」か「停車中」かについて判断する内容を示す図である。各図の横軸は時間であり、図5(a)の縦軸は、車速50のデータ値であり、(b)の縦軸は、ブレーキ56の状態についてブレーキ踏込をON、ブレーキ解放をOFFで示し、(c)の縦軸は、走行中状態または停車中状態を示す。
時間t1までは、ブレーキ56がON状態で車速=0であり、ハイブリッド車両10の状態は「停車中」である。時間t1でブレーキ56がOFF状態となると、例えば下り坂等では車速が上昇し始めるので、ハイブリッド車両10は「停車中」でなく「走行中」とされる。時間t2は、車両が走行し始めることにユーザが気付いて再びブレーキ56をON状態とした時間である。時間t2から車速は低下するが、完全に車速=0になる時間t4の前に、予め定めた停車判定車速VSTLまで低下した時間t3で、「走行中」から「停車中」とされる。この例では、時間t1からt3の間がハイブリッド車両10の「走行中」とされ、それ以外は「停車中」とされる。このように、ハイブリッド車両10が自走する場合に「走行中」とされるのは、ブレーキ56の解放期間よりも長く、車速=0でない期間よりも短い。これにより、異音発生条件としての「走行中」の条件を適切なものとできる。なお、図5においてVSTUは、ブレーキ解放のときに車速が上昇して明確に走行中であるとされる車速であるが、これと異なり予め定めた停車判定車速VSTLは車速が低下して停車と判断されるときの車速である。停車判定車速VSTLはVSTUよりも低速である。
1つ目の状態判断が肯定されると、異音発生条件について2つ目の状態判断が行われる。2つ目の状態判断は、ハイブリッド車両10がトルク発生状態か否かについてである。異音発生条件判断の結果、異音発生条件を満たすとされると、第一回転電機16から歯車列のガタ詰めのための押当トルクを出力するが、ハイブリッド車両10がトルク発生状態にないときは、第一回転電機16から押当トルクを出力できない。このことから、トルク発生状態にないときは、異音発生条件から外すことが好ましい。ハイブリッド車両10において、シフトポジションがニュートラルポジションにあるときは、トルクを発生しない。それ以外のシフトポジションにあるときは、トルクを発生することができる。そこで、シフトポジションがニュートラルポジションにあるときは、2つ目の状態判断が否定され、異音発生条件を満たさないとする。
1つ目の状態判断と2つ目の状態判断が共に肯定されると、異音発生条件について3つ目の状態判断が行われる。3つ目の状態判断は、ハイブリッド車両10の運転モードがEVモードであるか否かについてである。図1で述べたように、運転モードのうちで、CRK,DRV,STPはエンジン14に関する運転モードであり、EVモードは、エンジン14を停止させて、第二回転電機18のみでハイブリッド車両10を走行させる運転モードである。エンジン14によってハイブリッド車両を走行させるときは、エンジン14の騒音のために歯車列の異音がユーザにとってあまり気にならない。そこで、エンジン14が動作中のときは、3つ目の状態判断が否定され、異音発生条件を満たさないとする。
1つ目から3つ目までの状態判断がいずれも肯定されると、異音発生条件について4つ目の状態判断が行われる。4つ目の状態判断は、ハイブリッド車両10の車速が所定速度以下の低速であるか否かについてである。EVモードで車速が高速のときは、第一回転電機16が接続されるサンギアが高速回転するので、歯車列の異音発生が生じるとしても、エンジン出力軸40を一定方向に移動させることがない。サンギアが低速のときは、ゆっくりと歯車列を押すので、エンジン出力軸40が移動し、これによってクランクシャフト48のクランク角度が移動することが生じ得る。これらのことから、ハイブリッド車両10の車速が所定速度を超える高速走行のときは、4つ目の状態判断が否定され、異音発生条件を満たさないとする。所定速度以下の車速については、サンギアが歯車列を押して変位させるサンギアの回転数に対応する車速に基づいて定めることができる。
低速判定に用いられる所定速度は、車速が増速中と減速中とで異なる値となるヒステリシス特性を有することが好ましい。図6は、ハイブリッド車両10が増速と減速を行うときについて所定速度以下の低速状態を示す図である。横軸は時間、縦軸は車速である。車速は、図1で述べた車速検出手段から伝送されてくる車速50のデータ値である。縦軸のVTHUは、増速時における所定速度であり、VTHLは、減速時の所定速度である。両者の関係はVTHL<VTHUである。図6において、ハイブリッド車両10が増速して時間t5で所定速度VTHU以上となり、さらに増速して最高速度に達した後に減速して時間t6で所定速度VTHL以下となる場合は、時間t5以前とt6以降の斜線を付した時間領域が、所定速度以下の低速領域である。このように、低速判定に用いられる所定速度にヒステリシス特性を持たせることで、4つ目の状態判断を的確に行うことができる。

上記の4つの状態判断がいずれも肯定のときに、異音発生条件を満たすものと判断される。上記の4つの状態判断の中の1つでも否定されると、異音発生条件を満たさないと判断される。上記では、1つ目、2つ目、3つ目、4つ目の順に状態判断が行われるものとしたが、判断の順序は入れ替えてもよく、図4のS10の状態取得において、異音発生条件を構成する4つの状態を取得した後、AND論理表に基づいて異音発生条件を満たすか満たさないかの判断を行ってもよい。
以上がS12の異音発生条件判定に関する説明である。再び図4に戻り、異音発生条件判定が終わると、その判定の結果、異音発生条件を満たすか否かが判断される(S14)。S14の判断が否定されて異音発生条件を満たさないとされると、第一回転電機16から歯車列に対し押当トルクを与えない(S16)。押当トルクは、歯車列の異音発生を抑制するために与えるものであるから、異音発生条件を満たさないときは、押当トルクを与える必要がなく、押当トルク=0(Nm)とされる。
S14の判断が肯定されて異音発生条件を満たすとされると、第一回転電機16から歯車列に対し押当トルクを与えるが、与えるべき押当トルクの設定は、ハイブリッド車両10の状態によって異なる。図4では、ハイブリッド車両10の状態を3つに分け、それぞれについて異なる押当トルクの設定を行う。
S14の判断が肯定されると、エンジン14が停止状態になって運転モードがEVモードになったときからの経過時間が経過時間タイマによって計時される。そして、経過時間タイマが計時する経過時間が予め定めた所定値を超えたか否かが判断される(S18)。図3で述べたように、エンジンカムトルクTECはクランク角度θCに依存して変化し、クランク角度θCが正回転側に回転しやすい角度範囲にあるときエンジン出力軸40は正回転側に回転しやすい。逆にクランク角度θCが負回転側に回転しやすい角度範囲にあるときエンジン出力軸40は負回転側に回転しやすい。この状態は、エンジン14が停止してエンジン出力軸40がほぼ安定状態で停止しているときである。これに対し、エンジン14の停止処理直後等は、クランクカムトルク以外に、エンジン14のコンプレッション反力やフライホイルダンパ38の捩じれ反力等が残っており、エンジン出力軸40が逆回転しやすい。
エンジン14が停止状態になり、EVモードの運転状態になったときからの経過時間が予め定めた所定値tEV0を超えるまでは、S18が否定される。所定値tEV0は、エンジン14やフライホイルダンパ38の性能に応じて設定できるが、一例を示すと、tEV0=数sである。S18が否定されるときは、経過時間が所定値tEV0以内のときであるので、エンジン出力軸40が逆回転することを抑制するように、第一回転電機16から歯車列に対し、正回転側の押当トルクを与える(S22)。これらの処理手順は、制御装置60の経過時間判定部64および押当トルク設定部66の機能によって実行される。
エンジン14が停止状態になり、EVモードの運転状態になったときからの経過時間が予め定めた所定値tEV0を超えると、S18が肯定される。このときは、エンジン14が停止してエンジン出力軸40がほぼ安定状態で停止し、図3のエンジンカムトルクTECとクランク角度θCの間の関係を適用することができる。図3の関係は、記憶装置70のカムトルク関係ファイル72に格納されている。
制御装置60は、クランク角検出手段を介してクランク角度52を取得し、取得されたクランク角度52を検索キーとしてカムトルク関係ファイル72を検索し、クランク角度52が正回転側に回転しやすい角度範囲にあるか否かを判定する(S20)。
S20が肯定されると、エンジン出力軸40が正回転することを抑制するように、第一回転電機16から歯車列に対し負回転側の押当トルクを与える(S24)。図3では、第一回転電機押当トルク90が負回転側の押当トルクとしての−TPである。S20が否定されるときはクランク角度52が負回転側に回転しやすい角度範囲にあるので、エンジン出力軸40が負回転することを抑制するように、第一回転電機16から歯車列に対し正回転側の押当トルクを与える(S22)。図3では、第一回転電機押当トルク92が正回転側の押当トルクとしての+TCである。これらの処理手順は、制御装置60の押当トルク設定部66および押当処理部68の機能によって実行される。
押当トルクは、第一回転電機16のトルクのばらつき範囲よりも大きく、かつ、エンジンカムトルクの方向を逆方向にして加算したときにエンジン14の摩擦トルクを超えない大きさに設定される。一例を挙げると、正回転側の押当トルクとして、+TPを+2Nm〜+4Nm、負回転側の押当トルクとして、−TPを−2Nm〜−4Nmとできる。
図7は、図4の手順について各要素のタイミングチャートで示す図である。図7の各図の横軸は時間を示し、縦軸は、上段側から下段側に向かって、(a)運転モード、(b)異音発生条件、(c)経過時間タイマ、(d)クランク角度、(e)第一回転電機の出力トルクであるMG1トルクの状態を示す。
時間t=0から時間t9までの期間は、(a)運転モード=EVモードで、エンジン14が停止し、第二回転電機18のみでハイブリッド車両10が走行している状態で、トルク発生状態であり、車速は所定速度以下である。そこで、異音発生条件の4つの状態判断の全てが肯定され、(b)「異音発生条件を満たす」とされる。(c)の経過時間タイマは、運転モードがEVモードになった時点で計時開始するタイマである。時間t=0から時間t9まではずっとEVモードであるので、経過時間タイマの計時は最大値のtMAXで止まっている。したがって、図4のS18が肯定され、(d)のクランク角度は、正回転側に回転しやすい角度範囲にあるので、図4のS20も肯定される。そこで、(e)第一回転電機16は、負回転側の押当トルクとして−TPを歯車列に与える。
時間t9からt10までの期間は、エンジン14が始動され(CRK)、エンジン14による走行状態となり(DRV)、その後エンジン14の停止処理(STP)が行われた期間で、(a)運転モードは、EVモードでなく、エンジン14の動作モードであるCRKモード、DRVモード、STPモードである。したがって、異音発生条件の4つの状態判断の少なくとも1つが否定され、(b)「異音発生条件を満たさない」とされる。(c)経過時間タイマはエンジン14の運転モードに入った時間t9においてリセットされる。(d)のクランク角度と(e)の第一回転電機16の出力トルクは、エンジン14の動作モードに応じて変化する。ここでは、エンジン14の動作音があり、(b)「異音発生条件を満たさない」ので、第一回転電機16の出力は押当トルク=0(Nm)とされ、第一回転電機16から歯車列に対して押当トルクは与えられない。
時間t10でエンジン14の動作モードが終了し、(a)運転モード=EVモードとなる。ここでは、エンジン14が停止し、第二回転電機18のみでハイブリッド車両10が走行している状態で、トルク発生状態であり、車速は所定速度以下である。したがって、異音発生条件の4つの状態判断の全てが肯定され、(b)「異音発生条件を満たす」とされる。(c)の経過時間タイマは、運転モードがEVモードになったt10から計時を開始し、EVモードが経過するにつれて計時が進み、時間t11で、経過時間=所定値tEV0となる。
したがって、時間t10から時間t11までの期間は、図4のS18が否定され、(d)のクランク角度に関わりなく、(e)第一回転電機16から歯車列に対し、正回転側の押当トルクとして、+TPが与えられる。
経過時間がt11を超えると、図4のS18が肯定され、(d)のクランク角度は、正回転側に回転しやすい角度範囲にあるので、図4のS20が肯定される。そこで、(e)第一回転電機16は、負回転側の押当トルクとして、−TPを出力する。
上記では、エンジン14が停止して安定した状態のクランク角度が正回転側に回転しやすい角度範囲にあるとしたが、これは説明の例示であって、エンジン14が停止して安定した状態のクランク角度が負回転側に回転しやすい角度範囲にあるとしてもよい。
このように、異音発生条件を満たすときは、第一回転電機16から変速機構の歯車列のガタ詰めのための押当トルクを与え、異音発生条件を満たさないときは押当トルクを与えない。そして、第一回転電機が与える押当トルクは、エンジン停止中にエンジン出力軸40を回転させ得るエンジンカムトルクを抑制する方向のトルクとする。
具体的には、エンジン停止中のクランク角度が正回転側に回転しやすい角度範囲にあるときは、エンジン出力軸40を負回転側に回転させる方向の押当トルクとして、−TPを与え、クランク角度が負回転側に回転しやすい角度範囲にあるときは、エンジン出力軸40を正回転側に回転させる方向の押当トルクとして、+TPを与える。これにより、エンジン停止時のクランク角度に応じてエンジン出力軸に与える外力を小さくでき、歯車列の異音発生を抑制しつつエンジンのクランク角度の移動を抑制できる。
また、異音発生条件を満たしたときからの経過時間が所定値tEV0以内にあるときは、クランク角度に関わらずエンジン出力軸40を正回転側に回転させる方向の押当トルクとして、+TPを与える。これにより、エンジン14が停止した直後の遷移期間においても、歯車列の異音発生を抑制しつつエンジンのクランク角度の移動を抑制できる。
10 ハイブリッド車両、12 車両本体、14 エンジン、15 ピストン、16 (第一)回転電機、18 (第二)回転電機、20 動力分配機構、22 カウンタドライブギア、24 出力ギア、26 リダクションギア、28 カウンタドリブンギア、30 ドライブピニオンギア、32 デフリングギア、34 差動歯車機構、36 駆動輪、38 フライホイルダンパ、40 エンジン出力軸、42 オイルポンプ、44 エンジンカム機構、46 タイミングベルト、47 クランク機構、48 クランクシャフト、50 車速、52 クランク角度、54 シフトレバー、56 ブレーキ、58 運転モード、60 制御装置、62 異音発生条件判定部、64 経過時間判定部、66 押当トルク設定部、68 押当処理部、70 記憶装置、72 カムトルク関係ファイル、80 排気弁側カムトルク、82 吸気弁側カムトルク、84 合成カムトルク、90,92 (第一回転電機)押当トルク。

Claims (4)

  1. エンジン、主として前記エンジンによって駆動される第一回転電機、及び、主として車両の駆動輪を駆動する第二回転電機が歯車列を含む変速機構を介して接続されるハイブリッド車両の制御装置であって、
    前記ハイブリッド車両の運転状態が前記歯車列の異音発生条件を満たすか否かを判定し、
    前記異音発生条件を満たすときは、前記第一回転電機から前記変速機構の歯車列へガタ詰めのための押当トルクを与え、前記異音発生条件を満たさないときは前記押当トルクを与えないとする押当処理を行い、
    記押当トルクは、エンジン停止中にエンジン出力軸を回転させ得るエンジンカムトルクを抑制する方向のトルクであって、予め求めて記憶した前記エンジンのクランク角度と前記エンジンカムトルクの方向との関係を用いて、
    前記エンジン停止中の前記クランク角度が、
    前記エンジンカムトルクによって前記エンジン出力軸が正回転側に回転しやすい角度範囲にあるときは、前記エンジン出力軸を負回転側に回転させる方向の前記押当トルクを与え、
    前記エンジンカムトルクによって前記エンジン出力軸が負回転側に回転しやすい角度範囲にあるときは、前記エンジン出力軸を正回転側に回転させる方向の前記押当トルクを与えることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
  2. 請求項に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
    前記異音発生条件を満たしたときからの経過時間が所定値以内にあるときは、前記エンジンのクランク角度に関わらず前記エンジン出力軸を正回転側に回転させる方向の前記押当トルクを与えることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
  3. 請求項1または2に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
    前記異音発生条件は、
    運転モードが前記エンジンを停止し前記第二回転電機のみで走行するEVモードであること、
    前記ハイブリッド車両の車速が所定速度以下であること、
    前記ハイブリッド車両が走行中であり停車中でないこと、
    及び、
    駆動輪に対しトルクを出力するシフトポジションにあることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
  4. 請求項に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
    前記所定速度は
    前記ハイブリッド車両の車速が増速中と前記ハイブリッド車両の車速が減速中とで異なる値となるヒステリシス特性を有し、減速中の前記所定速度は、増速中の前記所定速度よりも低速であることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
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