JP6421593B2

JP6421593B2 - ハイブリッド車両

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Publication number: JP6421593B2
Application number: JP2014264115A
Authority: JP
Inventors: 信彦松原
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2014-12-26
Filing date: 2014-12-26
Publication date: 2018-11-14
Anticipated expiration: 2034-12-26
Also published as: JP2016124314A

Description

本発明は、エンジンと電動機とを駆動源とするハイブリッド車両の制御に関する。

従来、エンジンと電動機とを駆動源とするハイブリッド車両の走行時においては、エンジンのトルク変動によってこもり音や低周波の振動が発生する場合があるため、エンジンのトルク変動を打ち消すように電動機の出力トルクを制御してこもり音や低周波の振動の発生を抑制する技術が公知である。たとえば、特開２０１３−２０８９２８号公報（特許文献１）には、電動モータを用いてエンジントルクの変動からエンジントルクの変動の１周期を３６０度としたときにおける１５度進角した制振トルクを付加する技術が開示される。

特開２０１３−２０８９２８号公報

しかしながら、エンジンのトルク変動を打ち消すために逆位相のトルクを与える必要があるため、エンジンの個体ばらつきやエンジンの運転環境、エンジンの経年劣化等による要素を考慮して精度高く逆位相のトルクを算出する必要がある。特許文献１においては、このような点について考慮されていないため、エンジンのトルク変動を十分に打ち消すことができない場合がある。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、エンジンのトルク変動に起因するこもり音等の発生を抑制するハイブリッド車両を提供することである。

この発明のある局面に係るハイブリッド車両は、エンジンと、エンジンの出力軸に連結される電動機と、エンジン回転数を検出する第１検出装置と、エンジンと電動機とを制御する制御装置とを備える。制御装置は、第１検出装置によって検出されるエンジン回転数に基づいてエンジンの出力軸のトルク変動に対応する第１振動波形を算出し、算出された第１振動波形と逆位相の第２振動波形を算出し、算出された第２振動波形に対応するトルク変動が生じるように電動機の出力トルクを制御する。

このようにすると、第１検出装置によって検出されるエンジン回転数に基づいてエンジンのトルク変動に対応する第１振動波形を算出することによって、算出された第１振動波形に基づいて第１振動波形と逆位相の第２振動波形を精度高く算出することができる。そのため、第１振動波形によって示されるトルク変動を電動機で発生させる第２振動波形を用いて打ち消すことができる。したがって、エンジンのトルク変動に起因するこもり音等の発生を抑制することができる。

好ましくは、ハイブリッド車両は、電動機のモータ回転数を検出する第２検出装置をさらに備える。制御装置は、第２検出装置によって検出されるモータ回転数に基づいて第２振動波形を発生させる。制御装置は、第２振動波形と第１振動波形の逆位相の波形との位相のずれ量がしきい値よりも大きい場合に、第２振動波形の位相と第１振動波形の逆位相の波形の位相とが一致するように、第１振動波形と第２振動波形との合成波形の振幅がピークとなる回転角度に基づいて第２振動波形の位相を補正する。

このようにすると、第２振動波形を精度高く第１振動波形の逆位相の波形と一致させることができる。そのため、第１振動波形によって示されるトルク変動を、電動機で発生させる第２振動波形を用いて打ち消すことができる。

さらに好ましくは、制御装置は、第２振動波形の位相の補正後において、第１振動波形と第２振動波形との合成波形の振幅の大きさがしきい値を超える場合、合成波形の振幅がゼロになるように第２振動波形の振幅を補正する。

さらに好ましくは、制御装置は、第１振動波形の振幅の大きさがしきい値よりも大きい場合には、電動機の出力トルクを緩やかに変化させて第２振動波形を第１振動波形の逆位相の波形に変化させる。

このようにすると、ユーザが違和感を覚える程度にエンジンのトルク変動が急激に減少することを抑制することができる。

さらに好ましくは、制御装置は、第２振動波形が生じるように電動機の出力トルクを制御している場合において、第１振動波形の振幅の大きさがしきい値よりも小さい場合には、電動機の出力トルクを緩やかに変化させて第２振動波形の発生を停止させる。

このようにすると、ユーザが違和感を覚える程度に電動機の出力トルクが変動することを抑制することができる。

本発明によると、第１検出装置によって検出されるエンジン回転数に基づいてエンジンのトルク変動に対応する第１振動波形を算出することによって、算出された第１振動波形に基づいて第１振動波形と逆位相の第２振動波形を精度高く算出することができる。そのため、第１振動波形によって示されるトルク変動を電動機で発生させる第２振動波形を用いて打ち消すことができる。したがって、エンジンのトルク変動に起因するこもり音等の発生を抑制するハイブリッド車両を提供することができる。

ハイブリッド車両の概略構成を示す図である。エンジンの作動時における回転数の変化と各気筒における筒内圧の変化を示す図である。エンジン回転数とトルクとトルク変動との関係を示す図である。ＥＣＵの機能ブロック図である。逆位相トルク制御を実行するエンジンの動作領域を示す図である。第１振動波形と第２振動波形とを示す図（その１）である。第１振動波形と第２振動波形とを示す図（その２）である。ＥＣＵで実行される制御処理を示すフローチャートである。徐変処理の実行時におけるエンジントルクの変化とモータジェネレータの出力トルクの変化とを示すタイミングチャートである。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号が付されている。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返されない。

図１は、本実施の形態に係るハイブリッド車両（以下、単に車両と記載する）１の概略構成を示す図である。図１に示されるように、本実施の形態に係る車両１は、エンジン１０と、モータジェネレータ(以下、単にＭＧと記載する）２０と、トランスミッション（以下、単にＴ／Ｍと記載する）３０と、インバータ４０と、バッテリ５０と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２００とを含む。

エンジン１０のクランク軸には、ＭＧ２０の回転軸が接続される。ＭＧ２０の回転軸には、Ｔ／Ｍ３０の入力軸が接続される。Ｔ／Ｍ３０の出力軸には、左右の駆動輪８０が接続される。

Ｔ／Ｍ３０は、変速機と、ディファレンシャルギヤとを含む。変速機は、遊星歯車装置等を用いて構成される有段式の自動変速機であってもよいし、無段式の自動変速機であってもよいし、手動変速機であってもよい。変速機が自動変速機である場合には、Ｔ／Ｍ３０は、トルクコンバータを含むようにしてもよい。

エンジン１０は、単数または複数の気筒を有する内燃機関である。エンジン１０は、たとえば、ガソリンエンジンであってもよいし、ディーゼルエンジンであってもよい。

ＭＧ２０は、バッテリ５０からインバータ４０を経由して供給される電力を用いてトルク（以下、出力トルクとも記載する）を発生させる。ＭＧ２０は、出力トルクをＴ／Ｍ３０の入力軸に伝達する。ＥＣＵ２００は、インバータ４０からＭＧ２０に供給される電力を調整することによってＭＧ２０の出力トルクを調整する。

また、ＭＧ２０は、出力トルクをエンジン１０のクランク軸に伝達することも可能である。そのため、ＭＧ２０は、車両１の走行時等においてエンジン１０を始動することができる。ＭＧ２０は、たとえば、Ｔ／Ｍ３０に出力トルクを伝達して車両１を走行させるとともに、エンジン１０に出力トルクを伝達して、エンジン１０のクランク軸を回転させる。ＥＣＵ２００は、エンジン１０の回転数（以下、エンジン回転数とも記載する）を始動可能回転数以上に回転したときに、燃料噴射制御および点火制御を実行することによってエンジン１０を始動させる。

また、ＭＧ２０は、車両１の走行時等において、Ｔ／Ｍ３０から伝達される回転トルクやエンジン１０が出力するトルク（以下、エンジントルクと記載する）を用いて発電する。ＭＧ２０において発電された電力がインバータ４０を経由してバッテリ５０に供給されることによって、バッテリ５０が充電される。

インバータ４０は、スイッチング素子を複数個含む。インバータ４０は、スイッチング素子のオン・オフ動作を制御することによってバッテリ５０に蓄えられた直流電力をＭＧ２０を駆動するための交流電力に変換する。インバータ４０は、ＥＣＵ２００からの制御信号に基づいて制御される。

バッテリ５０は、蓄電装置であり、再充電可能な直流電源である。バッテリ５０としては、たとえば、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等の二次電池が用いられる。バッテリ５０は、上述したようにＭＧ２０発電された電力を用いて充電される他、外部電源（図示せず）から供給される電力を用いて充電されてもよい。なお、バッテリ５０は、二次電池に限らず、直流電圧を生成できるもの、たとえば、キャパシタ、太陽電池、燃料電池等であってもよい。

ＥＣＵ２００は、プログラムとデータを記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）と、各種処理を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＣＰＵの処理結果等を記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）と、外部との情報のやり取りを行うための、入力ポートおよび出力ポートとを含む。入力ポートに上述したエンジン回転数センサ１０２と、ＭＧ回転数センサ１０４等の各種センサが接続される。

エンジン回転数センサ１０２は、タイミングロータと、センサ部（いずれも図示せず）とを含む。タイミングロータは、エンジン１０のクランク軸に固定される。タイミングロータの外周部には、径方向外側に突出した複数の歯部が周方向に等間隔に設けられる。タイミングロータの外周部には、欠け歯部分を１か所または複数箇所に設けられる。なお、複数箇所の欠け歯部分は、連続していてもよい。

センサ部は、タイミングロータの外周部に設けられる複数の歯部の外周面に対向する位置に設けられる。センサ部は、タイミングロータの外周部との距離に応じた電圧（パルス信号）をＥＣＵ２００に出力する。タイミングロータの欠け歯部分がセンサ部を通過するときにセンサ部が出力する電圧波形は、欠け歯部分以外の部分がセンサ部を通過するときにセンサ部が出力する電圧波形と異なる。ＥＣＵ２００は、センサ部から出力される電圧波形のうちの欠け歯部分に対応する電圧波形が入力される毎にタイミングロータが１回転したことを認識することができる。ＥＣＵ２００は、センサ部から出力される電圧波形のうちの欠け歯部分に対応する電圧波形を基準位置としてクランク軸の回転角度（以下、クランク角と記載する）を算出したり、クランク軸の回転数（以下、エンジン回転数と記載する）を算出したりする。

ＭＧ回転数センサ１０４は、エンジン回転数センサ１０２と比較してタイミングロータがＭＧ２０の回転軸（図１においては、ＭＧ２０とＴ／Ｍ３０との間の回転軸）に設けられる点以外は、その構成および動作はエンジン回転数センサ１０２と同様であるため、その詳細な説明は繰り返さない。ＥＣＵ２００は、ＭＧ回転数センサ１０４のセンサ部から出力される電圧波形のうちの欠け歯部分に対応する電圧波形を基準として回転軸の回転角度を算出したり、回転軸の回転数（以下、ＭＧ回転数と記載する）を算出したりする。

ＥＣＵ２００は、入力ポートに接続された各機器から信号を受信し、受信した信号に基づいて出力ポートに接続されたエンジン１０と、Ｔ／Ｍ３０と、インバータ４０等を制御する。ＥＣＵ２００は、たとえば、アクセル開度等に基づいて車両１の要求駆動力を算出し、算出された要求駆動力に応じてエンジン１０およびＭＧ２０の出力を制御する。

以上のような構成を有する車両１の走行時や停車時等において、エンジン１０が作動状態である場合には、エンジン１０のトルク変動によってこもり音や低周波の振動を発生する場合がある。

図２に、エンジン回転数の時間変化と各気筒の筒内圧の時間変化とを示す。図２のいずれのグラフも横軸は、時間を示す。図２の最上段のグラフの縦軸は、エンジン回転数を示し、図２の最上段以外のグラフの縦軸は、１番気筒から４番気筒までの各気筒の筒内圧を示す。なお、図２においてエンジン１０は、たとえば、直列４気筒エンジンである場合を一例とする。１番気筒、２番気筒、３番気筒および４番気筒に付与された番号は、直列に並んだ４つの気筒の一方端からの順番を示す。

図２に示すように、エンジン１０においては、３番気筒、４番気筒、２番気筒、１番気筒の順序で燃焼が行なわれ、以下同様の順序での燃焼が繰り返される。図２に示すように、各気筒における燃焼のタイミングで筒内圧が上昇する。筒内圧の上昇に応じて気筒内のピストンが押し下げられることによってエンジン回転数が増加する。このようなエンジン回転数の変化が各気筒の燃焼のタイミングで行なわれることになるため、エンジン回転数が各気筒の筒内圧の上昇に応じて変動することとなり、これによってトルク変動が発生する。

図３にエンジン回転数とエンジントルクとの関係を示す。図３の横軸は、エンジン回転数を示す。図３の縦軸は、エンジントルクを示す。図３の上側の山型の形状を有する実線部分は、エンジン回転数に対するエンジントルクの上限値を示す。図３の等間隔に設けられる複数の斜線部分の各々は、同じ程度のトルク変動が生じる動作点を線で結んで形成される。複数の斜線において左側になるほどトルク変動量が大きくなることを示している。

図３に示すように、エンジントルクが大きいほど筒内圧のピーク値が大きくなることを示すため、トルク変動量は大きくなる傾向がある。また、エンジン回転数が低いほど燃焼間隔が長くなるため、トルク変動量は大きくなる傾向がある。そのため、エンジン回転数が低く、かつ、エンジントルクが高いほどエンジン１０のトルク変動に起因したこもり音や低周波の振動が発生しやすくなる。

このようなこもり音や低周波の振動の発生を抑制するため、エンジン１０のトルク変動を打ち消すようにＭＧ２０の出力トルクを制御して逆位相のトルクを発生させる場合がある。しかしながら、エンジン１０の個体ばらつきやエンジン１０の運転環境、エンジン１０の経年劣化等による要素を考慮して精度高く逆位相のトルクを算出する必要がある。

そこで、本実施の形態においては、ＥＣＵ２００は、エンジン回転数センサ１０２によって検出されるエンジン回転数に基づいてエンジン１０のトルク変動を示す第１振動波形を算出し、算出された第１振動波形と逆位相の第２振動波形を算出し、算出された第２振動波形が生じるようにＭＧ２０の出力トルクを制御する点を特徴とする。

このようにすると、エンジン回転数センサ１０２によって検出されるエンジン回転数に基づいてエンジン１０のトルク変動に対応する第１振動波形を算出することによって、算出された第１振動波形に基づいて第１振動波形と逆位相の第２振動波形を精度高く算出することができる。そのため、第１振動波形によって示されるトルク変動をＭＧ２０で発生させる第２振動波形を用いて打ち消すことができる。

図４に、本実施の形態に係るハイブリッド車両１に搭載されるＥＣＵ２００の機能ブロック図を示す。図４に示すように、ＥＣＵ２００は、動作領域判定部２０２と、逆位相トルク制御部２０４と、補正値算出部２０６と、終了判定部２０８とを含む。なお、これらの構成は、プログラム等のソフトウェアにより実現されてもよいし、ハードウェアにより実現されてもよい。

動作領域判定部２０２は、エンジン１０の動作点が予め定められた領域内であるか否かを判定する。エンジン１０の動作点とは、縦軸をエンジントルクとし、横軸をエンジン回転数とする平面上においてエンジン回転数と、エンジントルクとによって特定される点である。

図５は、エンジン回転数とエンジントルクとの関係において予め定められた動作領域を示す図である。図５の横軸は、エンジン回転数を示し、図５の縦軸は、エンジントルクを示す。図５の上側の山型の形状を有する実線部分は、エンジン回転数に対するエンジントルクの上限値を示す。図５の等間隔に設けられる複数の斜線部分の各々は、同じ程度のトルク変動が生じる動作点を線で結んで形成される。複数の斜線において左側になるほどトルク変動量が大きくなることを示している。

図５に示すように、予め定められた領域は、エンジン回転数ＮＥ（０）よりも大きい領域であって、設計的あるいは実験的に設定される。エンジン回転数ＮＥ（０）よりも低い領域は、エンジン１０による車両１の走行が不可となるエンジン回転数領域である。予め定められた領域は、トルク変動量が予め定められた量以上となる第１領域（図５の斜線領域）と、当該領域に隣接する領域であって（すなわち、トルク変動量が予め定められた量よりも小さくなる領域であって）、かつ、共振周波数に対応するエンジン回転数ＮＥ（１）に基づいて設定される第２領域（太破線で囲まれる斜線領域）とを含む。

第２領域において、エンジン回転数がエンジン回転数ＮＥ（１）であるときにおいて予め定められた量よりもさらに低いトルク変動量を第２領域の下限値として含む。第２領域は、当該下限値からトルク変動量が増加するほど領域が拡大するように設定される。第２領域は、トルク変動量が予め定められた量よりも小さくともエンジン回転数が共振周波数あるいはその周辺の周波数に対応するエンジン回転数領域内になることによってユーザが許容できる程度を超えた強度の振動が発生する領域であれば、特に図５に示す領域に限定されるものではない。

動作領域判定部２０２は、たとえば、エンジン回転数センサ１０２による検出結果と、エンジン１０の制御値（たとえば、吸入空気量やスロットル開度や燃料噴射量等の制御値）に基づいて算出されるエンジントルクとに基づいてエンジン１０の動作点が図５に示される予め定められた領域内の動作点であるか否かを判定する。なお、動作領域判定部２０２は、たとえば、エンジン１０の動作点が予め定められた領域内であると判定される場合には、領域判定フラグをオンするようにしてもよい。

逆位相トルク制御部２０４は、動作領域判定部２０２によってエンジン１０の動作点が予め定められた領域内であると判定される場合には（たとえば、領域判定フラグがオン状態である場合には）、以下のようにして、エンジン１０において発生するトルク変動に対応する第１振動波形の逆位相となる第２振動波形を算出し、算出された第２振動波形に基づいてＭＧ２０の出力トルクを制御する。以下の説明においてこのような制御を逆位相トルク制御と記載する場合がある。

本実施の形態において、逆位相トルク制御部２０４は、エンジン１０の回転エネルギーの変動量ΔＥｒｏｔ（１）をエンジン１０のトルク変動量として算出する。具体的には、逆位相トルク制御部２０４は、エンジン回転数に基づいてエンジン１０のトルク変動の周波数ｆｅとエンジン１０のクランク軸の角速度ωｅの変動量Δωｅを算出する。ある時間ｔにおけるエンジン１０のクランク軸の角速度ωｅの変動量Δωｅ（ｔ）は、たとえば、以下の（式１）により算出される。

Δωｅ（ｔ）＝ωｅ（ｔ）−ωｅ（ｔ−１）…（式１）
逆位相トルク制御部２０４は、以下の（式２）を用いてエンジン１０の回転エネルギーの変動量（以下、トルク変動量と記載する）ΔＥｒｏｔ（１）を算出する。

ΔＥｒｏｔ（１）＝Ｉｅ×Δωe^２／２…（式２）
なお、Ｉｅは、エンジン１０のクランク軸の慣性モーメントを示す。慣性モーメントＩｅは、たとえば、実験的あるいは設計的に算出される。

逆位相トルク制御部２０４は、算出されたトルク変動量ΔＥｒｏｔ（１）に基づいて、逆位相トルク変動量ΔＥｒｏｔ（１）’＝−Ｉｅ×Δωe^２／２を算出する。

逆位相トルク制御部２０４は、算出された周波数ｆｅと逆位相トルク変動量ΔＥｒｏｔ（１）’とに基づいてトルク変動量ΔＥｒｏｔ（１）に対応する第１振動波形の逆位相となる第２振動波形が発生するようにＭＧ２０を制御する。

逆位相トルク制御部２０４は、エンジン回転数センサ１０２のタイミングロータの欠け歯部分の設計位置とＭＧ回転数センサ１０４のタイミングロータの欠け歯部分の設計位置との差を位相ずれの初期値として第２振動波形を発生させるタイミングを決定する。

逆位相トルク制御部２０４は、たとえば、第１振動波形の振幅がゼロかつ回転角度がゼロ（あるいは、１８０°）となるタイミングと、エンジン回転数センサ１０２の欠け歯部分の位置（設計値）との関係（クランク軸の回転角度差）を記憶しておく。逆位相トルク制御部２０４は、エンジン回転数センサ１０２の欠け歯部分の位置と、ＭＧ回転数センサ１０４の欠け歯部分の位置（設計値）とのずれ（エンジン１０のクランク軸およびＭＧ２０の回転軸の回転角度差）を考慮して、第１振動波形の振幅がゼロかつ回転角度がゼロとなるタイミングと、ＭＧ回転数センサ１０４の欠け歯部分の位置との関係を特定する。逆位相トルク制御部２０４は、特定された関係と、ＭＧ回転数センサ１０４によって検出されるＭＧ回転数とに基づいて第１振動波形の振幅がゼロかつ回転角度がゼロとなるタイミングで第２振動波形を発生させる。なお、上述の第２振動波形を発生させるタイミングの特定方法は一例であり、特に上述した方法に限定されるものではない。たとえば、エンジン回転数センサ１０２の欠け歯部分の位置に対応する第１振動波形の振幅および回転角度を第２振動波形を発生させるタイミングとしてもよい。

逆位相トルク制御部２０４は、ＭＧ２０の回転軸における回転エネルギーの変動量（以下、出力軸トルク変動量と記載する）ΔＥｒｏｔ（２）を算出する。具体的には、逆位相トルク制御部２０４は、（式３）を用いてＭＧ２０の出力軸トルク変動量を算出する。

ΔＥｒｏｔ（２）＝Ｉｍ×Δωｍ^２／２…（式３）
なお、Ｉｍは、ＭＧ２０の慣性モーメントを示す。慣性モーメントＩｍは、たとえば、実験的あるいは設計的に算出される。Δωｍは、ＭＧ２０の角速度ωｍの変動量を示す。ある時間ｔにおけるＭＧ２０の回転軸の角速度ωｍの変動量Δωｍ（ｔ）は、たとえば、以下の（式４）により算出される。

Δωｍ（ｔ）＝ωｍ（ｔ）−ωｍ（ｔ−１）…（式４）
図６に示すように、エンジン１０において発生するトルク変動がＭＧ２０において発生する逆位相のトルク変動によって打ち消されている場合には、第１振動波形（図６の一点鎖線）と第２振動波形（図６の破線）との合成波形（図６の太線）であるΔＥｒｏｔ（２）の振幅の値は、ほぼゼロとなる。

一方、図７に示すように、第２振動波形（図７の破線）と、第１振動波形（図７の一点鎖線）の逆位相の波形との間に位相ずれがある場合には、一定以上の振幅を有する合成波形（図７の太線）が形成され、エンジン１０のトルク変動量ΔＥｒｏｔ（１）をＭＧ２０の逆位相トルク変動量ΔＥｒｏｔ（１）’によって十分に打ち消すことができない場合がある。

なお、図６および７の縦軸は、振幅を示し、図６および７の横軸は、回転角度を示す。図６および７の一点鎖線は、トルク変動量ΔＥｒｏｔ（１）に対応する第１振動波形を示す。図６および７の破線は、逆位相トルク変動量ΔＥｒｏｔ（１）’に対応する第２始動波形を示す。図６および７の太線は、第１振動波形と第２振動波形との合成波形であって、出力軸トルク変動量ΔＥｒｏｔ（２）を示す。

そのため、このような場合には、後述する補正値算出部２０６によって位相の補正値あるいは逆位相トルク変動量ΔＥｒｏｔ（１）’の補正係数が算出される。

逆位相トルク制御部２０４は、補正値算出部２０６によって位相の補正値が算出される場合には、第２振動波形の位相が補正値の分だけ進むように（図７において第２振動波形が矢印の方向にオフセットするように）第２振動波形を補正する。逆位相トルク制御部２０４は、補正値算出部２０６によって、逆位相トルク変動量ΔＥｒｏｔ（１）’の補正係数が算出される場合には、算出された補正係数を逆位相トルク変動量ΔＥｒｏｔ（１）’に乗算することによって第２振動波形を補正する。

さらに、逆位相トルク制御部２０４は、後述する終了判定部２０８によって、第２振動波形を発生させる制御を終了すると判定される場合に、第２振動波形を発生させる制御を停止させる。

補正値算出部２０６は、出力軸トルク変動量ΔＥｒｏｔ（２）の値がしきい値Ａよりも大きい場合には、エンジン１０のトルク変動がＭＧ２０において発生された逆位相トルクによって打ち消されていないと判定し、位相の補正値を算出する。

エンジン回転数センサ１０２のタイミングロータの欠け歯部分の位置とＭＧ回転数センサ１０４のタイミングとにおける欠け歯部分の位置とのずれは、寸法公差、組み付けばらつき、あるいは、経年劣化等により設計値に対してずれが生じる場合がある。そのため、補正値算出部２０６は、このずれ分を位相の補正値として算出する。

より具体的には、補正値算出部２０６は、ΔＥｒｏｔ（２）のピーク値となる場合の回転角度に基づいて補正値を算出する。補正値算出部２０６は、図７に示すように、ΔＥｒｏｔ（２）がピーク値となる回転角度と、第２振動波形において振幅がゼロとなる回転角度との差の２倍を位相の補正値として算出する。補正値算出部２０６は、第１回転角度と第２回転角度との差がたとえば、１５度である場合には、３０度を補正値として算出する。

補正値算出部２０６は、位相ずれを補正した後に、出力軸トルク変動量ΔＥｒｏｔ（２）がしきい値Ｂを超える場合には、逆位相トルク変動量ΔＥｒｏｔ（１）’を補正する。補正値算出部２０６は、たとえば、第２振動波形の振幅に対する第１振動波形の振幅の比を補正係数として算出する。なお、しきい値ＡおよびＢは、同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。

終了判定部２０８は、エンジン１０のトルク変動量ΔＥｒｏｔ（１）の値がしきい値Ｃよりも小さいか否かを判定する。しきい値Ｃは、たとえば、こもり音や低周波の振動の発生を利用者が認識できない程度のトルク変動であるか否かを判定するためのしきい値であってもよいし、あるいは、こもり音や低周波の振動発生を利用者が認識できたとしても不快に感じない程度のトルク変動であるか否かを判定するためのしきい値であってもよい。しきい値Ｃは、たとえば、実験等により適合される。

図８を参照して、本実施の形態に係る車両１に搭載されるＥＣＵ２００で実行される制御処理について説明する。

ステップ（以下、ステップをＳと記載する）１００にて、ＥＣＵ２００は、エンジン１０の動作点が予め定められた領域内であるか否かを判定する。エンジン１０の動作点が予め定められた領域内であると判定される場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１０２に移される。もしそうでない場合（Ｓ１００にてＮＯ）、処理はＳ１００に戻される。

Ｓ１０２にて、ＥＣＵ２００は、エンジン回転数に基づいて周波数ｆｅおよび角速度ωｅを算出する。Ｓ１０４にて、ＥＣＵ２００は、エンジン１０のトルク変動量（＝ΔＥｒｏｔ（１））を算出する。

Ｓ１０８にて、ＥＣＵ２００は、逆位相トルク制御を実行する。逆位相トルク制御については、上述したとおりであるため、その詳細な説明は繰り返さない。Ｓ１１０にて、ＥＣＵ２００は、ＭＧ回転数センサ１０４からＭＧ回転数を取得する。

Ｓ１１２にて、ＥＣＵ２００は、出力軸トルク変動量（＝ΔＥｒｏｔ（２））を算出する。出力軸トルク変動量の算出方法は、上述したとおりであるため、その詳細な説明は繰り返さない。

Ｓ１１４にて、ＥＣＵ２００は、位相ずれがしきい値Ｄ以下であるか否かを判定する。ＥＣＵ２００は、たとえば、上述したとおり、出力軸トルク変動量がしきい値Ａよりも大きい場合に、位相ずれがしきい値Ｄ以下でないと判定してもよいし、あるいは、出力軸トルク変動量ΔＥｒｏｔ（２）のピーク値となる回転角度と、直近の第１振動波形のピーク値となる回転角度との差がしきい値以下である場合、位相ずれがしきい値Ｄ以下でないと判定してもよい。位相ずれがしきい値Ｄ以下であると判定される場合（Ｓ１１４にてＹＥＳ）、処理はＳ１１８に移される。もしそうでない場合（Ｓ１１４にてＮＯ）、処理はＳ１１６に移される。

Ｓ１１６にて、ＥＣＵ２００は、位相の補正値を算出する。位相の補正値の算出方法については上述したとおりであるため、その詳細な説明は繰り返さない。

Ｓ１１８にて、ＥＣＵ２００は、出力軸トルク変動量ΔＥｒｏｔ（２）がしきい値Ｂ以下であるか否かを判定する。出力軸トルク変動量ΔＥｒｏｔ（２）がしきい値Ｂ以下であると判定される場合（Ｓ１１８にてＹＥＳ）、処理はＳ１２２に移される。もしそうでない場合（Ｓ１１８にてＮＯ）、処理はＳ１２０に移される。

Ｓ１２０にて、ＥＣＵ２００は、逆位相トルク変動量ΔＥｒｏｔ（１）’の補正係数を算出する。補正係数の算出方法については上述したとおりであるため、その詳細な説明は繰り返さない。

Ｓ１２２にて、ＥＣＵ２００は、エンジン１０のトルク変動量ΔＥｒｏｔ（１）がしきい値Ｃよりも小さいか否かを判定する。エンジン１０のトルク変動量ΔＥｒｏｔ（１）がしきい値Ｃよりも小さいと判定される場合（Ｓ１２２にてＹＥＳ）、処理はＳ１２４に移される。もしそうでない場合（Ｓ１２２にてＮＯ）、処理はＳ１００に戻される。Ｓ１２４にて、ＥＣＵ２００は、制御を停止する。

以上のような構造およびフローチャートに基づく本実施の形態に係る車両１に搭載されるＥＣＵ２００の動作について説明する。

たとえば、エンジン１０の動力を用いて車両１が走行している場合を想定する。エンジン１０の動作点が予め定められた領域内になると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、エンジン回転数に基づいて周波数ｆｅとエンジン１０のクランク軸の角速度ωｅが算出されるとともに（Ｓ１０２）、エンジン１０のトルク変動量ΔＥｒｏｔ（１）が算出され（Ｓ１０４）、逆位相トルク制御が実行される（Ｓ１０８）。これにより、ＭＧ２０において逆位相トルク変動量ΔＥｒｏｔ（１）’と周波数ｆｅとに基づく第２振動波形が発生させられる。ＭＧ回転数が取得され（Ｓ１１０）、出力軸トルク変動量が算出されると（Ｓ１１２）、位相ずれがしきい値Ｄ以下であるか否かが判定される（Ｓ１１４）。

位相ずれがしきい値Ｄ以下であると判定され（Ｓ１１４にてＹＥＳ）、かつ、算出された出力軸トルク変動量がしきい値Ｂ以下である場合には（Ｓ１１８にてＹＥＳ）、第２振動波形は、第１振動波形の逆位相の波形とほぼ一致することとなるため、第１振動波形に対応するトルク変動量が第２振動波形に対応する逆位相トルク変動量によって打ち消される。

一方、位相ずれがしきい値Ｄ以下でないと判定されると（Ｓ１１４にてＮＯ）、位相の補正値が算出される（Ｓ１１６）。算出された補正値は、その後の逆位相トルク制御において用いられる（Ｓ１０８）。すなわち、ＭＧ２０において発生される第２振動波形の位相が補正値の分だけ進められることとなる。

位相ずれがしきい値Ｄ以下であっても（Ｓ１１４にてＹＥＳ）、出力軸トルク変動量がしきい値Ｂ以下でない場合には（Ｓ１１８にてＮＯ）、補正係数が算出される（Ｓ１２０）。算出された補正係数は、その後の逆位相トルク制御において用いられる（Ｓ１０８）。すなわち、逆位相トルク変動量ΔＥｒｏｔ（１）’に補正係数が乗算されることによって逆位相トルク変動量ΔＥｒｏｔ（１）’が補正される。

このように補正された結果、位相のずれおよび逆位相トルク変動量ΔＥｒｏｔ（１）’の値が修正される。そのため、第２振動波形が、第１振動波形の逆位相の波形とほぼ一致することとなる場合には、第１振動波形に対応するトルク変動量が第２振動波形に対応する逆位相トルク変動量によって打ち消される。これにより、出力軸トルク変動量ΔＥｒｏｔ（２）の振幅の値がほぼゼロとなることによって、こもり音や低周波の振動の発生が抑制されることとなる。

エンジン１０のトルク変動量がしきい値Ｃよりも小さくなる場合には（Ｓ１２２にてＹＥＳ）、逆位相トルク制御が停止される（Ｓ１２４）。

以上のようにして、本実施の形態に係る車両１によると、エンジン回転数センサ１０２によって検出されるエンジン回転数に基づいてエンジン１０のトルク変動に対応する第１振動波形が算出されることによって、算出された第１振動波形に基づいて第１振動波形と逆位相の第２振動波形を精度高く算出することができる。そのため、第１振動波形によって示されるトルク変動をＭＧ２０で発生させる第２振動波形を用いて打ち消すことができる。したがって、エンジンのトルク変動に起因するこもり音等の発生を抑制するハイブリッド車両を提供することができる。

また、第２振動波形の位相と第１振動波形の逆位相の波形の位相とのずれ量がしきい値よりも大きい場合に、第２振動波形の位相と第１振動波形の逆位相の波形とが一致するように、第１振動波形と第２振動波形との合成波形の振幅がピークとなる回転角度に基づいて第２振動波形の位相が補正される。これにより、第２振動波形を精度高く第１振動波形の逆位相の波形と一致させることができる。

さらに、第２振動波形の位相と第１振動波形の逆位相の波形の位相とのずれ量がしきい値よりも大きい場合に、第１振動波形と第２振動波形との合成波形のピークとなる第１回転角度と、第１回転角度の直近の第２振動波形の振幅がゼロとなる第２回転角度との差の２倍を補正量として第２振動波形の位相が補正される。これにより、第２振動波形の位相を精度高く第１振動波形の逆位相の波形と一致させることができる。

さらに、第１振動波形と第２振動波形との合成波形の振幅の大きさがしきい値を超える場合、合成波形の振幅の値がゼロになるように第２振動波形の振幅の値が補正される。これにより、第１振動波形を示すトルク変動をＭＧ２０で発生させる第２振動波形を用いて打ち消すことができる。

以下、変形例について説明する。
本実施の形態においては、エンジン１０を用いた走行中に、ＭＧ２０の出力トルクを用いてエンジン１０のトルク変動を打ち消すものとして説明したが、たとえば、エンジン１０およびＭＧ２０を用いた走行中においても、ＭＧ２０の駆動トルクにエンジン１０のトルク変動を打ち消す逆位相トルク変動成分を重畳させることにより、エンジン１０のトルク変動を打ち消すようにしてもよい。たとえば、エンジン１０のクランク軸にトルクセンサあるいは加速度センサなどを取り付け、ＭＧ２０の駆動トルクにエンジン１０のトルク変動あるいは加速度変動を打ち消すトルク変動成分あるいは加速度変動成分を重畳させることにより、エンジン１０のトルク変動を打ち消すようにしてもよい。

本実施の形態において、車両１は、エンジン１０およびＭＧ２０ともに駆動力を発生するものとして説明するが、車両１は、エンジン１０が発電にのみ用いられるシリーズ式のハイブリッド車両であってもよい。

本実施の形態において、エンジン１０の動作点が予め定められた領域内である場合に逆位相トルク制御を実行するものとして説明したが、たとえば、エンジン１０の動作点が予め定められた領域内である場合に代えてまたは加えてアクセルペダルの踏み込み量がしきい値を超える場合に逆位相トルク制御を実行してもよいし、あるいは、所定車速以下の低速かつ選択されている変速段が所定の変速段以上の高速段である場合に逆位相トルク制御を実行してもよい。

本実施の形態において、エンジン１０とＭＧ２０とは直結される場合を一例として説明したが、たとえば、エンジン１０とＭＧ２０との間に変速機が接続されるようにしてもよい。この場合において、ＭＧ２０において与えられる逆位相トルク変動量および周波数は、エンジン回転数に基づく周波数と、エンジン１０のトルク変動量と、変速機のギヤ比とに基づいて算出されることが望ましい。

本実施の形態において、逆位相トルク制御を実行する場合に、逆位相トルク変動量ΔＥｒｏｔ（１）’が発生するようにＭＧ２０を制御するものとして説明したが、たとえば、図９の時間Ｔ（０）におけるＭＧトルクの変化に示されるように、ＭＧ２０の出力トルクを緩やかに変化させて最終的に逆位相トルク変動量ΔＥｒｏｔ（１）’が発生するようにＭＧ２０を制御するようにしてもよい。図９の上段のグラフの縦軸は、トルクの振幅（トルク変動発生時におけるトルクの最大ピーク値と最小ピーク値との差）を示し、図９の下段のグラフの縦軸は、アクセル開度を示す。図９の上段および下段のグラフの横軸は、時間を示す。

ＥＣＵ２００は、図９に示すように、アクセル開度が低い状態からアクセルペダルが踏み込まれることによってエンジン回転数およびエンジントルクを上昇させる。時間Ｔ（０）において、エンジン１０の動作点が予め定められた領域内になり、かつ、エンジン１０のトルク変動量がユーザが不快となるしきい値以上となる場合に、たとえば、ＭＧ２０の出力トルクの単位時間当たり（あるいは、所定時間当たり）の変化量（低下量）に制限値が設定されることによって、ＭＧ２０の出力トルクを実線に沿って発生させる場合よりもＭＧ２０の出力トルクの変化を緩やかにさせてもよい。

このようにすると、ユーザが違和感を覚える程度にエンジン１０のトルク変動が急激に減少することを抑制することができる。

さらに、本実施の形態において、逆位相トルク制御を実行する場合に、逆位相トルク変動量ΔＥｒｏｔ（１）’の発生が停止するようにＭＧ２０を制御するものとして説明したが、たとえば、図９の時間Ｔ（２）におけるＭＧ２０の出力トルクの変化に示されるように、ＭＧ２０の出力トルクを緩やかに変化させて最終的に逆位相トルク変動量ΔＥｒｏｔ（１）’の発生が停止するようにＭＧ２０を制御するようにしてもよい。

ＥＣＵ２００は、図９に示すように時間Ｔ（１）において、アクセルペダルの踏み込みが解除されるなどして、アクセル開度が低下すると、車両１に要求されるトルクが低下するため、エンジントルクが低下していく。時間Ｔ（２）において、エンジン１０のトルク変動量がしきい値よりも小さくなる場合に、たとえば、ＭＧ２０の出力トルクの単位時間当たり（あるいは、所定時間当たり）の変化量（増加量）に制限値が設定されることによって、ＭＧ２０の出力トルクを実線に沿って発生させる場合よりもＭＧ２０の出力トルクの変化を緩やかにしてもよい。

このようにすると、ユーザが違和感を覚える程度にＭＧ２０の出力トルクが変動することを抑制することができる。

さらに、本実施の形態において、逆位相トルク変動量に補正係数を乗算して逆位相トルク変動量を補正するものとして説明したが、たとえば、逆位相トルク変動量に補正値を加算して逆位相トルク変動量を補正するものとしてもよい。なお、上記した変形例は、その全部または一部を組み合わせて実施してもよい。

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。

１ハイブリッド車両、１０エンジン、２０ＭＧ、３０Ｔ／Ｍ、４０インバータ、５０バッテリ、８０駆動輪、１０２エンジン回転数センサ、１０４ＭＧ回転数センサ、２００ＥＣＵ、２０２動作領域判定部、２０４逆位相トルク制御部、２０６補正値算出部、２０８終了判定部。

Claims

エンジンと、
前記エンジンの出力軸に連結される電動機と、
エンジン回転数を検出する第１検出装置と、
前記エンジンと前記電動機とを制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記第１検出装置によって検出される前記エンジン回転数に基づいて前記エンジンの出力軸のトルク変動に対応する第１振動波形を算出し、算出された前記第１振動波形と逆位相の第２振動波形を算出し、算出された前記第２振動波形に対応するトルク変動が生じるように前記電動機の出力トルクを制御し、
前記制御装置は、前記第１振動波形の振幅の大きさがしきい値よりも大きい場合には、前記電動機の出力トルクの単位時間当たりの変化量に制限値を設定することにより、前記電動機の出力トルクを緩やかに変化させて前記第２振動波形を前記第１振動波形の逆位相の波形に変化させる、ハイブリッド車両。
エンジンと、
前記エンジンの出力軸に連結される電動機と、
エンジン回転数を検出する第１検出装置と、
前記エンジンと前記電動機とを制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記第１検出装置によって検出される前記エンジン回転数に基づいて前記エンジンの出力軸のトルク変動に対応する第１振動波形を算出し、算出された前記第１振動波形と逆位相の第２振動波形を算出し、算出された前記第２振動波形に対応するトルク変動が生じるように前記電動機の出力トルクを制御し、
前記制御装置は、前記第２振動波形が生じるように前記電動機の出力トルクを制御している場合において、前記第１振動波形の振幅の大きさがしきい値よりも小さい場合には、前記電動機の出力トルクの単位時間当たりの変化量に制限値を設定することにより、前記電動機の出力トルクを緩やかに変化させて前記第２振動波形の発生を停止させる、ハイブリッド車両。