JP6900908B2 - 車両用制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は車両用制御装置に係り、特に、ダンパ装置等の回転部材の回転特性を車両の制御に利用している車両用制御装置の改良に関するものである。
エンジンと、電動機と、それ等のエンジンと電動機との間に設けられ、入力トルクに関連する回転特性を有する回転部材と、を備える車両が知られている。回転部材は、例えばエンジンの回転振動を吸収するダンパ装置や、所定の剛性を有する動力伝達シャフトなどで、その回転特性は、ねじり角の変化に対する入力トルクの変化の割合に相当する剛性値や、ねじり角の増加時と減少時との入力トルクの差であるヒステリシス、入力トルクの正負の逆転時のねじり角の変化量であるガタ寸法などである。ところで、回転部材の回転特性によって動力性能や振動、騒音等が影響を受ける場合がある。このため、その回転特性に基づいて動力性能や振動、騒音等を改善するように、ハードおよび制御の両面で対策することが考えられている。例えば特許文献1では、電動機を駆動力源として用いて走行する際に、ダンパ装置の剛性に起因して車両に共振が発生することを防止するため、ダンパ装置の入力トルクと剛性値との関係(回転特性)に基づいて、そのダンパ装置の剛性値を変化させるように電動機のトルクを変更する技術が提案されている。
特開2016−107673号公報
しかしながら、回転部材の個体差や経時変化などで回転特性がばらつくと、予め定められた回転特性に基づく制御では所望の効果が得られず、共振等により動力性能やNV〔Noise(騒音) 、Vibration(振動) 〕性能の悪化を招く可能性がある。
本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、回転部材の個体差等による回転特性のばらつきに拘らず、その回転特性に基づく制御が適切に行われるようにすることにある。
かかる目的を達成するために、第1発明は、(a) エンジンと、電動機と、それ等のエンジンと電動機との間に設けられ、入力トルクに関連する回転特性を有する回転部材と、を備える車両に適用され、(b) 前記回転特性に基づいて所定の制御を行う車両用制御装置において、(c) 前記車両は、前記回転部材の前記エンジン側の連結部の少なくとも一方向の回転を阻止する回転ロック機構を備えており、(d) 前記回転ロック機構により前記連結部の回転を阻止した状態で、前記電動機により前記回転部材にトルクを加えてその回転部材のねじり角を計測することにより、前記回転特性を検出する特性検出部と、(e) 前記特性検出部によって検出された前記回転特性に基づいてエンジン回転速度に関連する制御値を設定し、その制御値を用いて所定の制御を行なう特性対応制御部と、を有することを特徴とする。
第2発明は、第1発明の車両用制御装置において、(a) 前記特性検出部は、前記回転特性として少なくとも前記回転部材のねじり角の変化に対する入力トルクの変化の割合に相当する剛性値を検出するもので、(b) 前記特性対応制御部は、前記剛性値に応じて定まる共振帯を避けるように前記制御値を高くし、或いは低くすることを特徴とする。
第3発明は、第1発明または第2発明の車両用制御装置において、(a) 前記特性検出部は、前記回転特性として少なくとも前記ねじり角の増加時と減少時との入力トルクの差であるヒステリシスを検出するもので、(b) 前記特性対応制御部は、前記ヒステリシスが大きい場合に前記制御値を高くし、或いは共振帯を避けるように低くすることを特徴とする。
第4発明は、第1発明の車両用制御装置において、(a) 前記車両は、前記回転部材と駆動輪との間の動力伝達経路に駆動力源として利用できる第2の電動機が連結されているハイブリッド車両で、(b) 前記特性検出部は、前記回転特性として前記回転部材のねじり角の変化に対する入力トルクの変化の割合に相当する剛性値、および前記ねじり角の増加時と減少時との入力トルクの差であるヒステリシスを検出するもので、(c) 前記特性対応制御部は、前記エンジンを駆動力源として用いて走行する際に前記第2の電動機のトルクが0付近で連れ廻り回転させられる場合、前記制御値であるエンジン回転速度について、前記剛性値が高い場合は低い場合に比較してそのエンジン回転速度が高くなり、前記ヒステリシスが大きい場合は小さい場合に比較してそのエンジン回転速度が高くなるように、それ等の剛性値およびヒステリシスに応じてそのエンジン回転速度を設定するエンジン走行制御部を有することを特徴とする。この第4発明は、実質的に第2発明、第3発明の一実施態様である。
なお、上記トルクが0付近とは、歯車のがたつき防止のために微小トルクを加える場合を含む趣旨である。
第5発明は、第1発明の車両用制御装置において、(a) 前記特性検出部は、前記回転特性として前記回転部材のねじり角の変化に対する入力トルクの変化の割合に相当する剛性値、および前記ねじり角の増加時と減少時との入力トルクの差であるヒステリシスを検出するもので、(b) 前記特性対応制御部は、前記電動機により前記エンジンをクランキングして始動する際に、エンジン回転速度に関連して前記クランキングを終了するクランキング終了判定値について、前記剛性値が高い場合は低い場合に比較してそのクランキング終了判定値が高くなり、前記ヒステリシスが大きい場合は小さい場合に比較してそのクランキング終了判定値が高くなるように、それ等の剛性値およびヒステリシスに応じてそのクランキング終了判定値を設定するエンジン始動制御部を有し、(c) 前記クランキング終了判定値が前記制御値であることを特徴とする。この第5発明は、実質的に第2発明、第3発明の一実施態様である。
第6発明は、第1発明の車両用制御装置において、(a) 前記特性検出部は、前記回転特性として前記回転部材のねじり角の変化に対する入力トルクの変化の割合に相当する剛性値、および前記ねじり角の増加時と減少時との入力トルクの差であるヒステリシスを検出するもので、(b) 前記特性対応制御部は、前記電動機により前記エンジンに停止トルクを加えて回転停止させる際に、エンジン回転速度に関連して前記停止トルクを解除する停止トルク解除判定値について、前記剛性値が高い場合は低い場合に比較してその停止トルク解除判定値が高くなり、前記ヒステリシスが大きい場合は小さい場合に比較してその停止トルク解除判定値が高くなるように、それ等の剛性値およびヒステリシスに応じてその停止トルク解除判定値を設定するエンジン停止制御部を有し、(c) 前記停止トルク解除判定値が前記制御値であることを特徴とする。この第6発明は、実質的に第2発明、第3発明の一実施態様である。
第7発明は、第1発明の車両用制御装置において、(a) 前記特性検出部は、前記回転特性として前記回転部材のねじり角の変化に対する入力トルクの変化の割合に相当する剛性値、および前記ねじり角の増加時と減少時との入力トルクの差であるヒステリシスを検出するもので、(b) 前記特性対応制御部は、前記制御値である前記エンジンのアイドル回転速度について、前記剛性値が高い場合は低い場合に比較してそのアイドル回転速度が高くなり、前記ヒステリシスが大きい場合は小さい場合に比較してそのアイドル回転速度が高くなるように、それ等の剛性値およびヒステリシスに応じてそのアイドル回転速度を設定するアイドル回転制御部を有することを特徴とする。この第7発明は、実質的に第2発明、第3発明の一実施態様である。
第8発明は、第7発明の車両用制御装置において、前記アイドル回転制御部は、触媒暖機運転のアイドル時およびその触媒暖機運転以外の通常アイドル時のアイドル回転速度について、前記剛性値および前記ヒステリシスに応じて別々に設定してそのアイドル回転速度の制御を行なうことを特徴とする。
このような車両用制御装置においては、回転部材のエンジン側の連結部の回転を回転ロック機構により阻止した状態で、電動機により回転部材にトルクを加えて回転部材のねじり角を計測することにより回転部材の回転特性を検出し、検出した回転特性に基づいてエンジン回転速度に関連する制御値を設定するため、回転部材の個体差等による回転特性のばらつきに拘らず、実際の回転特性に基づいてエンジン回転速度に関連する制御が適切に行われるようになる。すなわち、実際の回転部材の回転特性に基づいて、エンジン回転速度に関連する制御値を、例えば動力性能やNV性能、燃費等の要求性能などに応じて最適値に設定することができる。
第2発明は、回転特性として少なくとも剛性値を検出し、その剛性値に応じて定まる共振帯を避けるように制御値を高くし、或いは低くするもので、一般に回転部材の剛性値が高いと共振帯が高くなるため、エンジン回転速度に関連する制御値が剛性値に応じて高くされ、或いは低くされることにより、エンジン回転速度が共振帯を回避できるようになり、所定のNV性能を確保することができる。すなわち、実際の回転部材の剛性値に応じて、エンジン回転速度に関連する制御値を、例えば所定のNV性能を確保しつつ動力性能や燃費等の要求性能に応じて最適値に設定することができる。
第3発明は、回転特性として少なくともヒステリシスを検出し、そのヒステリシスに応じて制御値を高くし、或いは共振帯を避けるように低くするもので、一般に回転部材のヒステリシスが大きいと減衰性能が悪化するため、エンジン回転速度に関連する制御値が高くされることにより、エンジンそのものの振動を低減して、減衰性能の悪化に拘らず所定のNV性能を確保することができる。また、ヒステリシスに応じてエンジン回転速度に関連する制御値を低くすることにより、共振帯を回避して所定のNV性能を確保することができる。すなわち、実際の回転部材のヒステリシスに応じて、エンジン回転速度に関連する制御値を、例えば所定のNV性能を確保しつつ動力性能や燃費等の要求性能に応じて最適値に設定することができる。
第4発明は、駆動力源として利用できる第2の電動機を備えているハイブリッド車両に関するもので、回転特性として剛性値およびヒステリシスを検出し、エンジンを駆動力源として用いて走行する際に第2の電動機のトルクが0付近で連れ廻り回転させられる場合に、制御値であるエンジン回転速度について、剛性値が高い場合は低い場合に比較してエンジン回転速度が高くなり、ヒステリシスが大きい場合は小さい場合に比較してエンジン回転速度が高くなるように、それ等の剛性値およびヒステリシスに応じてエンジン回転速度を設定する。一般に回転部材の剛性値が高い場合やヒステリシスが大きい場合には、その回転部材による減衰性能が悪化し、エンジンの回転振動に起因して第2の電動機の連れ廻りにより歯車の噛合い部等で発生するガラ音が大きくなるが、制御値であるエンジン回転速度が高くされることにより、エンジンそのものの振動が低減されるため、減衰性能の悪化に拘らず第2の電動機の連れ廻りによるガラ音の発生が抑制されて所定のNV性能を確保することができる。制御値であるエンジン回転速度は、例えばガラ音の発生を抑制して所定のNV性能を確保しつつ、動力性能や燃費等を考慮して最適値が定められる。
第5発明は、回転特性として剛性値およびヒステリシスを検出し、電動機によりエンジンをクランキングして始動する際のクランキング終了判定値(制御値)について、剛性値が高い場合は低い場合に比較してクランキング終了判定値が高くなり、ヒステリシスが大きい場合は小さい場合に比較してクランキング終了判定値が高くなるように、それ等の剛性値およびヒステリシスに応じてクランキング終了判定値を設定する。一般に回転部材の剛性値が高いと共振帯が高くなり、ヒステリシスが大きいと減衰性能が悪化するが、剛性値が高い場合やヒステリシスが大きい場合にクランキング終了判定値が高くされることにより、クランキングによってエンジン回転速度を共振帯よりも高回転まで速やかに上昇させることが可能で、共振によるNV性能の悪化を抑制することができる。制御値であるクランキング終了判定値は、例えばエンジンの自立回転が可能な範囲で、共振帯を速やかに通過させることにより所定のNV性能を確保しつつ、電動機によるクランキング時間(電力消費量)等を考慮して最適値が定められる。
第6発明は、回転特性として剛性値およびヒステリシスを検出し、電動機によりエンジンに停止トルクを加えて回転停止させる際の停止トルク解除判定値(制御値)について、剛性値が高い場合は低い場合に比較して停止トルク解除判定値が高くなり、ヒステリシスが大きい場合は小さい場合に比較して停止トルク解除判定値が高くなるように、それ等の剛性値およびヒステリシスに応じて停止トルク解除判定値を設定する。一般に回転部材の剛性値が高いと共振帯が高くなり、ヒステリシスが大きいと減衰性能が悪化するが、剛性値が高い場合やヒステリシスが大きい場合に停止トルク解除判定値が高くされることにより、エンジン回転速度が共振帯を下回った段階でできるだけ速やかに停止トルクを解除することが可能で、共振を抑制しつつ停止トルクの解除遅れでエンジンが逆回転して異音等によりNV性能が悪化することを抑制することができる。制御値である停止トルク解除判定値は、例えばエンジン逆回転を抑制して所定のNV性能を確保できるように、共振帯を下回った段階でできるだけ速やかに停止トルクが解除されるような最適値が定められる。
第7発明は、回転特性として剛性値およびヒステリシスを検出し、制御値であるエンジンのアイドル回転速度について、剛性値が高い場合は低い場合に比較してアイドル回転速度が高くなり、ヒステリシスが大きい場合は小さい場合に比較してアイドル回転速度が高くなるように、剛性値およびヒステリシスに応じてアイドル回転速度を設定する。一般に回転部材の剛性値が高いと共振帯が高くなり、ヒステリシスが大きいと減衰性能が悪化するが、剛性値が高い場合やヒステリシスが大きい場合にアイドル回転速度が高くされることにより、アイドル回転速度を共振帯よりも高回転とすることが可能で、共振等によるNV性能の悪化を抑制することができる。制御値であるアイドル回転速度は、例えば共振帯よりも高回転で、共振を抑制して所定のNV性能を確保しつつ、動力性能や燃費等を考慮して最適値が定められる。
第8発明は、触媒暖機運転のアイドル時および通常アイドル時のアイドル回転速度が、回転部材の剛性値およびヒステリシスに応じて別々に設定されるため、触媒暖機運転か否かに応じてアイドル回転速度を一層適切に制御することができる。
本発明が適用されたハイブリッド車両の駆動系統を説明する骨子図で、制御系統の要部を併せて示した図である。 図1のハイブリッド車両の差動機構の共線図の一例である。 図1のダンパ装置の入力トルクTinとねじり角Φとの関係の一例を示した図である。 図3の関係から求められる剛性値K1、K2、K3を例示した図である。 図3の関係から求められるヒステリシスBを例示した図である。 図1の特性学習部によって実行される信号処理を具体的に説明するフローチャートである。 図6のステップS4、S5でダンパ装置の入力トルクTinを変化させつつねじり角Φを計測する際の原理図である。 図1のエンジン走行制御部がダンパ装置の回転特性に応じてエンジン回転速度マップMneを選択する際の信号処理を説明する図である。 図1のエンジン走行制御部によりMG2トルクが略0の状態でエンジン走行する際に実行されるエンジン回転速度制御を説明するフローチャートである。 図8のステップQ1−0でエンジン回転速度マップMneを選択する際に用いられるマップの一例を説明する図である。 図10のエンジン回転速度マップMneの具体例を説明する図である。 図1のエンジン始動制御部がダンパ装置の回転特性に応じてクランキング終了判定値Ne1を設定する際の信号処理を説明する図である。 図1のエンジン始動制御部によって実行されるエンジン始動制御を説明するフローチャートである。 図12のステップQ2−0でクランキング終了判定値Ne1を設定する際に用いられるマップの一例を説明する図である。 図13のフローチャートに従って実行されるエンジン始動制御時のMG1トルク(クランキングトルク)等の変化を説明するタイムチャートの一例である。 図1のエンジン停止制御部がダンパ装置の回転特性に応じて停止トルク解除判定値Ne2を設定する際の信号処理を説明する図である。 図1のエンジン停止制御部によって実行されるエンジン回転停止制御を説明するフローチャートである。 図16のステップQ3−0で停止トルク解除判定値Ne2を設定する際に用いられるマップの一例を説明する図である。 図17のフローチャートに従って実行されるエンジン回転停止制御時のMG1トルク(停止トルク)等の変化を説明するタイムチャートの一例である。 図1のアイドル回転制御部がダンパ装置の回転特性に応じてアイドル回転速度Neiを設定する際の信号処理を説明する図である。 図1のアイドル回転制御部によって実行されるアイドル回転制御を説明するフローチャートである。 図20のステップQ4−0で通常時アイドル回転速度Nei1を設定する際に用いられるマップの一例を説明する図である。 図20のステップQ4−0で暖機時アイドル回転速度Nei2を設定する際に用いられるマップの一例を説明する図である。
エンジンは、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の燃料の燃焼で動力を発生する内燃機関である。電動機としては、発電機としても用いることができるモータジェネレータが好適に用いられる。入力トルクに対する回転特性を有する回転部材は、例えばエンジンの回転振動を吸収するダンパ装置や、所定のねじり剛性を有する動力伝達シャフトなどである。ダンパ装置は、例えばスプリング等の弾性体および摩擦機構を備えて構成されるが、その何れか一方を備えるだけでも良い。回転部材の入力トルクに対する回転特性としては、ねじり角の変化に対する入力トルクの変化の割合に相当する剛性値、ねじり角の増加時と減少時との入力トルクの差であるヒステリシス、或いは入力トルクの正負の逆転時のねじり角の変化量であるガタ寸法などであり、その中の少なくとも一つに基づいてエンジン回転速度に関連する制御値が設定される。剛性に関しては、入力トルクに応じて剛性値が段階的に変化する場合、その変化点も回転特性の一種である。
回転部材のエンジン側の連結部の少なくとも一方向の回転を阻止する回転ロック機構は、油圧式等の摩擦ブレーキや噛合式ブレーキ、或いは一方向クラッチなどが好適に用いられる。一方向クラッチの場合、例えばエンジンの逆回転方向の回転が阻止されるように設けられるが、エンジンと回転部材との間の動力伝達がクラッチ等により遮断される場合は、任意の一方向の回転を阻止できれば良い。回転部材の回転特性を検出する特性検出部は、例えばエンジンが停止しており且つ車速が0の車両停止中に検出することが望ましいが、エンジンを停止させた状態で第2の電動機を駆動力源として用いて走行するモータ走行時に検出することもできる。また、その検出タイミングは、車両点検時に検出して記憶しておくだけでも良いし、所定の走行距離或いは走行時間等に基づいて定期的に検出して更新(学習)しても良いなど、種々の態様が可能である。経時変化の影響が大きい場合には、一定の条件下で定期的に学習することが望ましい。
上記回転特性を検出する際に駆動力が発生する場合、駆動力源として利用できる第2の電動機のトルクを制御して駆動力を相殺することが望ましいが、車両停止中に検出する場合には、例えばブレーキが踏込み操作されていることや、シフトレバーがP(パーキング)位置へ操作されてパーキングギヤが噛合状態とされていること、或いはパーキングブレーキが作動中であること、等を条件として検出するようにしても良い。ホイールブレーキのブレーキ力を自動的に制御できる自動ブレーキシステムを備えている場合には、そのホイールブレーキを作動させるようにしても良い。車両走行中の検出を含めて駆動力変動が軽微な場合、或いは出荷前や車両点検時に検出する場合には、相殺制御を省略しても良い。また、相殺制御は必ずしも駆動力変動を完全に無くすものである必要はなく、駆動力変動が軽減されれば良い。
本発明は、例えばエンジンの出力を電動機および駆動輪側へ分配する差動機構を有する車両に適用されるが、エンジンおよび電動機がダンパ装置等の回転部材を挟んで直列に接続されている車両や、エンジンおよび電動機の出力を遊星歯車装置等により合成して駆動輪側へ伝達する車両など、種々の車両に適用され得る。エンジンと回転部材との間、回転部材と電動機との間には、必要に応じてクラッチ等の断接装置や変速ギヤ等が設けられても良い。エンジンと回転部材とが連結軸等を介して直接連結されている場合、回転ロック機構によって阻止される少なくとも一方向の回転はエンジンの逆回転が阻止されるように定められ、特性検出部はその逆回転方向のトルクを回転部材に加えることになるが、エンジンと回転部材との間に断接装置が設けられている場合には、阻止する回転方向は特に限定されない。また、回転ロック機構によって両方向の回転が阻止される場合には、特性検出部によって検出する際に回転部材に加えられるトルクの方向は必ずしも限定されない。正負の両方向へトルクを変化させて回転特性を求めることもできる。
回転特性としては、例えば第4発明〜第7発明のように剛性値およびヒステリシスの両方を検出することが望ましいが、何れか一方を検出するだけでも良い。回転部材の剛性値が高くなると共振帯が高くなるため、NV性能の点では、エンジン回転速度が共振帯よりも高くなるように、剛性値に応じてエンジン回転速度に関連する制御値を高くすることが望ましいが、剛性値に対する制御値の特性は、要求される動力性能やNV性能、燃費等を考慮して適宜定められる。回転部材のヒステリシスが大きくなると減衰性能が悪化するため、NV性能の点では、エンジンそのものの振動が低減されるように、ヒステリシスに応じてエンジン回転速度に関連する制御値を高くすることが望ましいが、ヒステリシスに対する制御値の特性は、要求される動力性能やNV性能、燃費等を考慮して適宜定められる。このような剛性値やヒステリシス等の回転特性に対する制御値の特性は、例えばマップや演算式等により回転特性に応じて制御値を連続的に変化させることが望ましいが、2段階或いは3段階以上の多段階で変化させるようにしても良い。また、共振帯を回避するために、剛性値やヒステリシスに応じてエンジン回転速度に関連する制御値を低くすることも可能である。
第2発明の特性対応制御部は、共振帯を回避できるように、例えば検出した剛性値が高い場合は低い場合に比較してエンジン回転速度に関連する制御値を高くするように構成される。第3発明の特性対応制御部は、共振帯を回避できることを条件として、例えば検出したヒステリシスが大きい場合は小さい場合に比較してエンジン回転速度に関連する制御値を高くするように構成される。
第4発明は、エンジンを駆動力源として用いて走行する際に第2の電動機のトルクが0付近で連れ廻り回転させられる場合に、エンジンの回転振動に起因して第2の電動機の連れ廻りにより歯車の噛合い部等で発生するガラ音が抑制されるように、剛性値およびヒステリシスに応じて制御値であるエンジン回転速度を設定しているが、回転部材を挟んでエンジンに連結された電動機についても、エンジンのアイドル時等に電動機のトルクが0付近で連れ廻り回転させられる場合には、歯車の噛合い部等でガラ音が発生する可能性がある。このため、エンジンの作動(運転)時に電動機のトルクが0付近で連れ廻り回転させられ場合に、そのガラ音が抑制されるように剛性値等の回転特性に応じて制御値であるエンジン回転速度を設定するようにしても良い。
本発明は、例えば前記エンジンの出力を前記電動機および駆動輪側へ分配する差動機構と、前記回転部材として前記エンジンと前記差動機構との間に設けられたダンパ装置とを備えており、前記電動機のトルク制御で前記エンジンを駆動力源として用いて走行できるハイブリッド車両に好適に適用されるが、エンジンが専ら発電機を回転駆動して発電するために用いられるシリーズ型のハイブリッド車両に適用することも可能である。このようなハイブリッド車両には、例えば上記差動機構と駆動輪との間の動力伝達経路、或いは他の動力伝達部位に、駆動力源として利用できる第2の電動機が必要に応じて設けられる。
以下、本発明の実施例を、図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明が適用されたハイブリッド車両10の駆動系統を説明する骨子図で、制御系統の要部を併せて示した図である。ハイブリッド車両10は、例えばFF(前置エンジン前輪駆動)型等の横置き用の駆動系統を有するもので、エンジン12と左右一対の駆動輪14との間の動力伝達経路に、第1駆動部16、第2駆動部18、終減速装置20、および左右一対の車軸22等を備えて構成されている。エンジン12は、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等の内燃機関で、そのクランク軸24には、トルク変動を吸収するダンパ装置26が接続されている。ダンパ装置26は、クランク軸24に連結される第1回転要素26a、および入力軸28を介して差動機構30に連結される第2回転要素26bとを備えているとともに、それ等の第1回転要素26aと第2回転要素26bとの間には複数種類のスプリング32および摩擦機構34が介在させられており、ねじり角Φの変化に対する入力トルクTinの変化の割合に対応する剛性値(ばね定数)が段階的に変化させられるとともに、ねじり角Φの増減時に所定のヒステリシスが付与されるようになっている。また、ダンパ装置26の外周端部にはトルクリミッタ35が設けられている。このダンパ装置26は、入力トルクTinに関連する回転特性を有する回転部材に相当し、第1回転要素26aはエンジン12側の連結部に相当する。
第1回転要素26aに一体的に連結されたクランク軸24は、噛合式ブレーキ36を介してハウジング38に連結され、回転が阻止されるようになっている。噛合式ブレーキ36は、クランク軸24に設けられた噛合歯24aと、ハウジング38に設けられた噛合歯38aと、それ等の噛合歯24a、38aに跨がって噛み合うことができる噛合歯が内周面に設けられた噛合スリーブ36aとを有し、その噛合スリーブ36aが軸方向へ移動させられることにより、クランク軸24がハウジング38に対して相対回転不能に係合させられ、或いはハウジング38から解放されて回転自在とされる。噛合スリーブ36aは、例えば油圧制御回路58に設けられた電磁切換弁等が電子制御装置90から供給される油圧制御信号Sacに従って切り換えられることにより、油圧シリンダ等を介して軸方向へ移動させられて噛合式ブレーキ36を係合、解放する。電動式の送りねじ機構など他の駆動装置を用いて噛合スリーブ36aを軸方向へ移動させることもできる。この噛合式ブレーキ36には、必要に応じてコーン式等の同期機構が設けられる。噛合式ブレーキ36は回転ロック機構に相当し、噛合式ブレーキ36の代わりに、エンジン12の逆回転方向の回転のみを阻止する一方向クラッチや摩擦ブレーキを回転ロック機構として採用することもできる。また、エンジン12と噛合歯24aとの間に、動力伝達を接続、遮断できるエンジン断接クラッチを設けることもできる。
第1駆動部16は、上記エンジン12、差動機構30、および噛合式ブレーキ36の他に、第1モータジェネレータMG1、出力歯車40を含んで構成されている。差動機構30は、シングルピニオン型の遊星歯車装置で、サンギヤS、リングギヤR、およびキャリアCAの3つの回転要素を差動回転可能に備えており、サンギヤSに第1モータジェネレータMG1が連結され、キャリアCAに入力軸28が連結され、リングギヤRに出力歯車40が連結されている。したがって、エンジン12からダンパ装置26を介して差動機構30のキャリアCAに伝達されたトルクは、その差動機構30によって第1モータジェネレータMG1および出力歯車40に分配され、第1モータジェネレータMG1の回転速度(MG1回転速度)Nmg1が回生制御等によって制御されると、エンジン12の回転速度(エンジン回転速度)Neが無段階に変速されて出力歯車40から出力される。すなわち、この差動機構30および第1モータジェネレータMG1は、電気式無段変速機として機能する。第1モータジェネレータMG1は、電動機および発電機として択一的に機能するもので、インバータ60を介してバッテリー等の蓄電装置62に接続されている。
一方、噛合式ブレーキ36によりクランク軸24の回転が阻止された状態、すなわちダンパ装置26を介してキャリアCAの回転が阻止された状態で、第1モータジェネレータMG1をエンジン12の回転方向と反対の負回転方向へ回転駆動すると、噛合式ブレーキ36によって発生する反力により、出力歯車40にはエンジン12の回転方向と同じ正回転方向(車両前進方向)のトルクが加えられ、その正回転方向へ回転駆動される。また、第1モータジェネレータMG1をエンジン12の回転方向と同じ正回転方向へ回転駆動すると、噛合式ブレーキ36によって発生する反力により、出力歯車40にはエンジン12の回転方向と反対の逆回転方向(車両後進方向)のトルクが加えられ、その逆回転方向へ回転駆動される。このような場合、キャリアCAに連結されたダンパ装置26には、第1モータジェネレータMG1のトルクが差動機構30のギヤ比ρに応じて増幅されて加えられる。第1モータジェネレータMG1は、差動機構30を介してダンパ装置26にトルクを加えることができる電動機である。
図2は、差動機構30の3つの回転要素であるサンギヤS、リングギヤR、およびキャリアCAの回転速度を直線で結ぶことができる共線図で、図の上向き方向がエンジン12の回転方向、すなわち正回転方向であり、差動機構30のギヤ比ρ(=サンギヤSの歯数/リングギヤRの歯数)に応じて縦軸の間隔が定められている。そして、例えば第1モータジェネレータMG1により出力歯車40を車両前進方向へ回転駆動する場合について説明すると、噛合式ブレーキ36によりキャリアCAの回転が阻止された状態で、第1モータジェネレータMG1の力行制御によりサンギヤSに矢印P1で示すようにエンジン12の回転方向と反対の負回転方向(図の下向き方向)へ回転するトルクが加えられ、その負回転方向へ回転駆動されると、出力歯車40が連結されたリングギヤRには、矢印P2で示すようにエンジン12の回転方向と同じ正回転方向(図の上向き方向)へ回転するトルクが伝達され、前進方向の駆動力が得られる。
出力歯車40は、入力軸28と平行な中間軸42に配設された大径歯車44と噛み合わされている。大径歯車44と中間軸42との間には噛合式クラッチ43が設けられており、それ等の間の動力伝達が接続、遮断されるようになっている。この噛合式クラッチ43は、前記噛合式ブレーキ36と同様に構成されており、油圧制御回路58に設けられた別の電磁切換弁等が電子制御装置90から供給される油圧制御信号Sacに従って切り換えられることにより、油圧シリンダ等を介して係合状態と解放状態とが切り換えられ、大径歯車44と中間軸42との間の動力伝達が接続、遮断される。中間軸42には、大径歯車44よりも小径の小径歯車46が設けられており、その小径歯車46は前記終減速装置20のデフリングギヤ48と噛み合わされている。したがって、出力歯車40の回転は、その出力歯車40と大径歯車44との歯数比、および小径歯車46とデフリングギヤ48との歯数比に応じて減速されて終減速装置20に伝達され、更に終減速装置20の差動歯車機構を介して一対の車軸22から駆動輪14に伝達される。上記中間軸42にはまた、パーキングギヤ45が相対回転不能に設けられており、シフトレバーが駐車用のP位置へ操作されるなどしてパーキングレンジが選択されると、図示しないパーキングロックポールがスプリング等の付勢力に従ってパーキングギヤ45に押し付けられて噛み合わされ、その中間軸42から駆動輪14側の各部材の回転が阻止される。
前記第2駆動部18は、第2モータジェネレータMG2と、その第2モータジェネレータMG2のモータ軸50に設けられたモータ出力歯車52とを備えて構成されており、モータ出力歯車52は前記大径歯車44と噛み合わされている。したがって、第2モータジェネレータMG2の回転(MG2回転速度Nmg2)は、モータ出力歯車52と大径歯車44との歯数比、および小径歯車46とデフリングギヤ48との歯数比に応じて減速されて終減速装置20に伝達され、一対の車軸22を介して駆動輪14を回転駆動する。この第2モータジェネレータMG2は、電動機および発電機として択一的に機能するもので、インバータ60を介して蓄電装置62に接続されている。第2モータジェネレータMG2は、駆動力源として利用できる第2の電動機に相当する。
ハイブリッド車両10はまた、自動ブレーキシステム66を備えている。自動ブレーキシステム66は、駆動輪14および図示しない従動輪(非駆動輪)に設けられた各ホイールブレーキ67のブレーキ力すなわちブレーキ油圧を、電子制御装置90から供給されるブレーキ制御信号Sbに従って電気的に制御する。ホイールブレーキ67にはまた、図示しないブレーキペダルが足踏み操作されることにより、ブレーキマスターシリンダを介してブレーキ油圧が供給されるようになっており、そのブレーキ油圧すなわちブレーキ操作力に応じたブレーキ力を機械的に発生する。
以上のように構成された駆動系統を有するハイブリッド車両10は、前記エンジン12の出力制御やモータジェネレータMG1、MG2のトルク制御、噛合式ブレーキ36、噛合式クラッチ43の係合解放制御、自動ブレーキシステム66による自動ブレーキ制御等の各種の制御を行うコントローラとして電子制御装置90を備えている。電子制御装置90は、CPU、RAM、ROM、入出力インターフェース等を有する所謂マイクロコンピュータを備えて構成されており、RAMの一時記憶機能を利用しつつ予めROMに記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことにより各種制御を実行する。この電子制御装置90には、例えばエンジン回転速度センサ70、車速センサ72、MG1回転速度センサ74、MG2回転速度センサ76、アクセル操作量センサ78、シフトポジションセンサ80、SOCセンサ64等から、エンジン回転速度Ne、車速V、MG1回転速度Nmg1、MG2回転速度Nmg2、アクセル操作量(アクセルペダルの踏込み操作量)Acc、蓄電装置62の蓄電残量SOC、シフトレバーの操作位置Pshなど、制御に必要な各種の情報を表す信号が供給される。シフトレバーの操作位置Pshとしては、前進走行用のD位置、後進走行用のR位置、駐車用のP位置、ニュートラル用のN位置等があり、P位置へ操作されてパーキングレンジが選択されると、中間軸42に設けられたパーキングギヤ45にパーキングロックポールが噛み合わされて回転が機械的に阻止される。また、電子制御装置90からは、例えば、前記エンジン12の電子スロットル弁や燃料噴射装置、点火装置等を介してエンジン出力を制御するためのエンジン制御信号Se、モータジェネレータMG1、MG2のトルク(力行トルクおよび回生トルク)を制御するためのモータ制御信号Sm、油圧制御回路58の電磁切換弁等を介して噛合式ブレーキ36、噛合式クラッチ43の係合、解放を切り換える油圧制御信号Sac、自動ブレーキシステム66を介してホイールブレーキ67のブレーキ力を制御するブレーキ制御信号Sb等が出力される。
上記電子制御装置90は車両用制御装置に相当し、機能的に特性対応制御部92、特性記憶部94、および特性学習部96を備えており、ダンパ装置26の回転特性である剛性およびヒステリシスに基づいて動力性能やNV性能、燃費等を改善する各種の制御を行う。ダンパ装置26は、前記スプリング32および摩擦機構34等の作用で、例えば図3に示すような入力トルクTinとねじり角Φとの関係を有する。図3は、原点0に対して対称的に変化しているが、非対称に変化するダンパ装置26を採用することもできる。そして、この入力トルクTinとねじり角Φとの関係から、図4、図5に示す剛性およびヒステリシスに関する回転特性を特定することができる。剛性は、ねじり角Φに対する入力トルクTinの変化特性で、ねじり角Φの変化ΔΦに対する入力トルクTinの変化ΔTinの割合、すなわちΔTin/ΔΦに相当するK1、K2、K3の3種類の剛性値を有し、入力トルクTinが異なる2つの変化点A1、A2で剛性値が変化している。すなわち、入力トルクTinがA1以下の領域では剛性値K1で、A1〜A2の領域では剛性値K2で、A2より大きい領域では剛性値K3になる。図5のヒステリシスは、ねじり角Φの増加時と減少時との入力トルクTinの偏差で、剛性分を相殺して偏差のみを抽出して示したものであり、寸法Bがヒステリシスである。
ここで、上記ダンパ装置26の回転特性、すなわち剛性に関する剛性値K1〜K3および変化点A1、A2、ヒステリシスBは、ダンパ装置26の個体差、すなわち構成部品の寸法誤差やスプリング32のばね定数のばらつき、摩擦機構34の摩擦材の摩擦係数のばらつき、等によってばらつくとともに、経時変化によって変化する可能性がある。そして、これ等の回転特性がばらついたり変化したりすると、その回転特性に基づいて特性対応制御部92により所定の制御が行われても、所望の効果が得られない可能性がある。このため、本実施例では特性学習部96が設けられ、それ等の回転特性を検出するとともに、特性記憶部94に記憶された特性値を補正乃至は更新(学習)するようになっている。
特性学習部96は、図6のフローチャートのステップS1〜S13(以下、単にS1〜S13という。他のフローチャートについてもステップを省略する。)に従って学習制御を行う。この学習制御は、本実施例では走行距離或いは走行時間等に基づいて定められた一定の条件下で定期的に実施する。S1では、エンジン12が停止しているか否かを判断し、エンジン12が停止状態であればS2を実行するが、エンジン12が作動中の場合はそのまま終了する。S2では、予め定められた学習禁止条件を満たすか否かを判断する。この学習禁止条件としては、例えば以下の(a) 、(b) 等が定められる。
(a) 蓄電装置62の蓄電残量SOCが、エンジン12の始動性確保等のために予め定められた下限値以下である。
(b) エンジン始動要求がある(エアコン要求、運転者のアクセル操作など)。
上記学習禁止条件の何れか一つでも満たす場合はそのまま終了し、何れも満たさない場合は学習が可能であるためS3以下を実行する。S3では、ハイブリッド車両10が停車状態か否か、すなわち車速V=0か否かを判断し、停車状態の場合はS4以下を実行する。S4では、噛合式ブレーキ36を係合させてクランク軸24を回転不能にロックし、S5では第1モータジェネレータMG1を力行制御してダンパ装置26にトルク(入力トルクTin)を加えてねじり角Φを計測する。図7は、このように入力トルクTinを加えてねじり角Φを計測する際の原理を説明する図で、噛合式ブレーキ36を係合させてクランク軸24をロックした状態で、第1モータジェネレータMG1を力行制御し、差動機構30を介してダンパ装置26にトルク(入力トルクTin)を加えることにより、図3に示すような関係を求めることができる。すなわち、第1モータジェネレータMG1のトルクを連続的に増減変化させつつ、レゾルバ等のMG1回転速度センサ74によりMG1回転速度Nmg1を計測することにより、図3に示すような入力トルクTinとねじり角Φとの関係を求めることができる。差動機構30のギヤ比ρに基づいて、第1モータジェネレータMG1のモータトルクから入力トルクTinを算出できるとともに、MG1回転速度Nmg1からねじり角Φを算出できる。本実施例のダンパ装置26の入力トルクTinとねじり角Φとの関係は、図3に示すように原点0に対して対称的に変化しているため、正側および負側の何れか一方を計測するだけでも良い。噛合式ブレーキ36の代わりに一方向クラッチが設けられ、エンジン12の逆回転方向の回転のみを阻止する場合は、入力トルクTinとしてその逆回転方向のトルクが加えられるようにしてねじり角Φを計測すれば良い。
S6は、上記S5の実行と並行して実施され、第1モータジェネレータMG1の力行制御に拘らず車両が停止状態に保持されるように車両の挙動を抑制する。すなわち、第1モータジェネレータMG1を力行制御してダンパ装置26にトルクを加えると、その反力で出力歯車40にトルクが伝達されて駆動力が発生するため、その駆動力に起因する車両の挙動を制止するのである。具体的には、例えばパーキングレンジが選択されてパーキングロックポールがパーキングギヤ45と噛み合うように付勢されている場合には、第2モータジェネレータMG2を力行制御して中間軸42を僅かに回転させることにより、パーキングロックポールを確実にパーキングギヤ45と噛み合わせる。別の手段としては、自動ブレーキシステム66によりホイールブレーキ67にブレーキ力を発生させるようにしても良い。また、噛合式クラッチ43を解放して駆動輪14側への動力伝達を遮断するとともに、第2モータジェネレータMG2のトルクを制御して出力歯車40の回転を阻止することにより、ダンパ装置26に所定の入力トルクTinが加えられるようにする。言い換えれば、第1モータジェネレータMG1の力行制御で生じる駆動力を相殺するように、第2モータジェネレータMG2のトルクを制御するのであり、噛合式クラッチ43を係合したままでも実行できるし、噛合式クラッチ43を備えていない車両にも適用できる。なお、パーキングレンジが選択されている場合は、パーキングロックポールがパーキングギヤ45と噛み合わされて駆動輪14の回転が阻止されるため、S6の車両の挙動抑制制御を省略することも可能である。
前記S3の判断がNO(否定)の場合、すなわち車両が停車状態ではなく走行中の場合には、S7〜S9を実行して入力トルクTinとねじり角Φとの関係を求める。具体的には、S7およびS8で、前記S4、S5と同様に噛合式ブレーキ36によりクランク軸24を回転不能にロックした状態で、第1モータジェネレータMG1を力行制御してダンパ装置26にトルク(入力トルクTin)を加えてねじり角Φを計測する。この場合は、図2に示されるように車速Vに応じて出力歯車40が回転させられ、更に第1モータジェネレータMG1が逆回転方向へ回転させられるため、その回転速度分を除いてねじり角Φを算出する。なお、第1モータジェネレータMG1を駆動力源として用いる両モータ駆動による走行時には、一旦第2モータジェネレータMG2のみを駆動力源として走行する単モータ駆動に切り換えることにより、第1モータジェネレータMG1のトルクを連続的に増減変化させつつ、レゾルバ等のMG1回転速度センサ74によりねじり角Φを計測することができる。また、S9では、第1モータジェネレータMG1の力行制御で生じる駆動力を相殺するように、第2モータジェネレータMG2のトルクを増減制御することにより、車両の駆動力変化を抑制する。ハイブリッド車両10が惰性走行の場合には、噛合式クラッチ43を解放して駆動輪14側への動力伝達を遮断するとともに、第1モータジェネレータMG1の力行制御で生じる駆動力を相殺するように第2モータジェネレータMG2のトルクを制御しても良い。所定の駆動力で走行中の場合でも、同様に噛合式クラッチ43を解放して駆動輪14側への動力伝達を遮断した状態で、第1モータジェネレータMG1の力行制御で生じる駆動力を相殺するように第2モータジェネレータMG2のトルクを制御するようにしても良い。
S6またはS9に続いて実行するS10では、予め定められた学習中止条件を満たすか否かを判断する。この学習中止条件としては、例えば以下の(a) 〜(g) 等が定められる。
(a) 蓄電装置62の蓄電残量SOCが、エンジン12の始動性確保等のために予め定められた下限値以下である。
(b) エンジン始動要求がある(エアコン要求、運転者のアクセル操作など)。
(c) 車両が共振する条件である(タイヤ入力サージ、波状路など)。
(d) 駆動力不足になる(坂路、縁石、高駆動力走行など)。
(e) 他の要件でモータトルクを発生する必要がある(モータ押し当てトルク、エンジン始動時など)。
(f) モータコギングトルクが大きい低回転領域(低車速領域)である。
(g) 車両停車状態の計測時に車両が移動している。
上記学習中止条件の何れか一つでも満たす場合は、S13で学習制御を中止して終了し、何れも満たさない場合はS11を実行する。S11では、S5或いはS8の実行による一連の計測が終了したか否かを判断し、計測が終了するまでS10を繰り返し実行する。S10の学習中止条件を満たすことなく計測が終了した場合は、S11の判断がYES(肯定)になってS12を実行し、ダンパ装置26の回転特性を特定して特性記憶部94に記憶(上書き)する。すなわち、S5或いはS8の実行で求められた図3に示すような入力トルクTinとねじり角Φとの関係から、図4に示す剛性値K1〜K3および変化点A1、A2を抽出したり、図5に示すヒステリシスBを抽出したりして、それ等の特性値を特性記憶部94に記憶する。これにより、特性対応制御部92は、特性記憶部94に記憶された新たな特性値に基づいて各種の制御を実行することができる。
特性対応制御部92は、特性記憶部94に記憶されたダンパ装置26の剛性に関する剛性値K1〜K3および変化点A1、A2、ヒステリシスBの少なくとも一つの特性値に応じて、所定の動力性能やNV性能、燃費等を確保できるように各種の制御を実行する。具体的には、特性対応制御部92はエンジン走行制御部100、アイドル回転制御部102、エンジン始動制御部104、およびエンジン停止制御部106を機能的に備えており、それぞれ上記ダンパ装置26の回転特性に応じてエンジン回転速度Neに関する各種の制御を実行する。
エンジン走行制御部100は、少なくともエンジン12を駆動力源として用いて走行するエンジン走行時に、図8および図9のQ1−0〜Q1−3に従って信号処理を実行する。図8のQ1−0は、エンジン始動時等の予め定められた所定のタイミングで実行され、前記特性記憶部94からダンパ装置26の剛性値K1およびヒステリシスBを読み込んで、その剛性値K1およびヒステリシスBをパラメータとして予め定められた図10に示すマップから、エンジン回転速度マップMneを選択する。図11は、エンジン回転速度マップMneの一例で、図10に括弧書きで示した3種類のマップMne1、Mne2、Mne3の関係を説明する図である。エンジン回転速度マップMne1、Mne2、Mne3は、何れも要求エンジントルクTeに応じて制御値であるエンジン回転速度Neを設定するためのもので、Mne1からMne3に向かうに従って、同じ要求エンジントルクTeでも高回転のエンジン回転速度Neが設定されるように定められている。すなわち、図10から明らかなように、剛性値K1が高くなるとともにヒステリシスBが大きくなる程、要求エンジントルクTeに対して高回転のエンジン回転速度Neを設定するマップMneが選択される。
図9のQ1−1では、第2モータジェネレータMG2のトルク(MG2トルク)Tmg2が0付近のエンジン走行か否かを判断し、Tmg2≒0でなければそのまま終了して通常のエンジン回転速度制御を実行するが、Tmg2≒0の場合はQ1−2以下を実行する。Q1−2では、Q1−0で選択したエンジン回転速度マップMneに従って、要求エンジントルクTeに応じてエンジン回転速度Neを設定し、Q1−3では、その設定されたエンジン回転速度Neとなるように、エンジン12および第1モータジェネレータMG1を制御する。
このように、エンジン12を駆動力源として用いて走行する際にMG2トルクTmg2が略0で連れ廻り回転させられる場合には、ダンパ装置26の剛性値K1が高くなるに従ってエンジン回転速度Neが高くなり、ヒステリシスBが大きくなるに従ってエンジン回転速度Neが高くなるように、それ等の剛性値K1およびヒステリシスBに応じてエンジン回転速度Neが制御される。すなわち、ダンパ装置26の剛性値K1が高い場合やヒステリシスBが大きい場合には、ダンパ装置26による減衰性能が悪化し、エンジン12の回転振動に起因して第2モータジェネレータMG2のモータ出力歯車52等の連れ廻りにより発生するガラ音が大きくなるが、エンジン回転速度Neが高くされることにより、エンジン12の回転振動が低減されるため、減衰性能の悪化に拘らずガラ音の発生が抑制されて所定のNV性能を確保することができる。エンジン回転速度Neが高い程NV性能を向上させることができるが、前記図11のエンジン回転速度マップMneは、例えばモータ出力歯車52等の連れ廻りによるガラ音の発生を抑制して所定のNV性能を確保しつつ、動力性能や燃費等を考慮して最適値が定められ、NV性能と燃費を両立させることができる。なお、本実施例では、剛性値K1およびヒステリシスBに応じてエンジン回転速度マップMneが選択されるが、要求エンジントルクTeに応じて剛性値K2或いはK3が用いられても良い。また、剛性値K1およびヒステリシスBの何れか一方のみに基づいてエンジン回転速度マップMneが選択され、制御値であるエンジン回転速度Neが設定されるようにしても良い。また、エンジン回転速度マップMneの代わりに、エンジントルクTeに応じてエンジン回転速度Neを算出する演算式等が用いられても良い。
エンジン始動制御部104は、第1モータジェネレータMG1により差動機構30およびダンパ装置26を介してエンジン12をクランキングして始動するエンジン始動制御に関するもので、図12および図13のQ2−0〜Q2−4に従って信号処理を実行する。図12のQ2−0は、エンジン始動時等の予め定められた所定のタイミングで実行され、前記特性記憶部94からダンパ装置26の剛性値K1およびヒステリシスBを読み込んで、その剛性値K1およびヒステリシスBをパラメータとして予め定められた図14に示すマップに従ってクランキング終了判定値Ne1を設定する。クランキング終了判定値Ne1は、第1モータジェネレータMG1によるクランキングを終了するエンジン回転速度Neである。図14のマップは、剛性値K1が高くなるとともにヒステリシスBが大きくなる程、クランキング終了判定値Ne1が連続的または段階的に高回転になるように定められている。すなわち、図14に括弧書きで示したクランキング終了判定値Ne1a、Ne1b、Ne1cは、Ne1a<Ne1b<Ne1cの関係を有する。このクランキング終了判定値Ne1は、エンジン回転速度Neに関連する制御値に相当する。
図13のQ2−1では、第1モータジェネレータMG1によるクランキングでエンジン12を始動するクランキング指令が供給されたか否かを判断し、クランキング指令が供給されなければそのまま終了するが、クランキング指令が供給された場合はQ2−2以下を実行する。Q2−2では、第1モータジェネレータMG1によるエンジン12のクランキングを実行する。すなわち、ハイブリッド車両10が停止状態であれば、第1モータジェネレータMG1を力行トルクによりエンジン回転方向である正回転方向へ回転させることにより、エンジン12を正方向へ回転させてクランキングすることができる。ハイブリッド車両10が走行状態の場合は、逆回転状態の第1モータジェネレータMG1を回生制御等により正回転方向のトルクを加えて制動することにより、エンジン12を正回転方向へ回転させてクランキングすることができる。Q2−3では、クランキングや点火、燃料噴射等による始動制御でエンジン回転速度Neが、Q2−0で設定されたクランキング終了判定値Ne1に達したか否か、すなわちエンジン回転速度Neがクランキング終了判定値Ne1を上回ったか否かを判断する。そして、エンジン回転速度Neがクランキング終了判定値Ne1に達したらQ2−4を実行し、第1モータジェネレータMG1によるクランキングを終了する。
図15は、図13のフローチャートに従ってエンジン始動制御が行なわれた場合のタイムチャートの一例で、時間t1はクランキング指令に従って第1モータジェネレータMG1によるエンジン12のクランキングが開始された時間である。この場合のMG1トルクTmg1はクランキングトルクに相当する。MG1トルクTmg1の欄の実線は、Q2−0で低回転のクランキング終了判定値Ne1aが設定された場合で、エンジン回転速度Neがそのクランキング終了判定値Ne1aに達した時間t2でMG1トルクTmg1が低減されてクランキングが終了する。MG1トルクTmg1の欄の一点鎖線は、Q2−0で中回転のクランキング終了判定値Ne1bが設定された場合で、エンジン回転速度Neがそのクランキング終了判定値Ne1bに達した時間t3でMG1トルクTmg1が低減されてクランキングが終了する。MG1トルクTmg1の欄の破線は、Q2−0で高回転のクランキング終了判定値Ne1cが設定された場合で、エンジン回転速度Neがそのクランキング終了判定値Ne1cに達した時間t4でMG1トルクTmg1が低減されてクランキングが終了する。これにより、エンジン回転速度Neがクランキング終了判定値Ne1まで速やかに上昇させられ、その後は、爆発による自力回転でアイドル回転速度等の所定の目標エンジン回転速度まで上昇させられる。
このように、第1モータジェネレータMG1によりエンジン12をクランキングして始動する際には、ダンパ装置26の剛性値K1が高くなるに従ってクランキング終了判定値Ne1が高くなり、ヒステリシスBが大きくなるに従ってクランキング終了判定値Ne1が高くなるように、それ等の剛性値K1およびヒステリシスBに応じてクランキング終了判定値Ne1が制御される。すなわち、ダンパ装置26の剛性値K1が高くなると共振帯が高くなり、ヒステリシスBが大きくなると減衰性能が悪化するが、クランキング終了判定値Ne1が高くされることにより、クランキングによってエンジン回転速度Neを共振帯よりも高回転まで速やかに上昇させることが可能で、共振によるNV性能の悪化を抑制することができる。クランキング終了判定値Ne1が高い程共振が抑制されてNV性能が向上するが、前記図14のクランキング終了判定値マップは、例えばエンジン12の自立回転が可能な範囲で、共振帯を速やかに通過させることにより所定のNV性能を確保しつつ、第1モータジェネレータMG1によるクランキング時間(電力消費量)が必要最小限に抑えられるような最適値が定められる。なお、本実施例では、剛性値K1およびヒステリシスBに基づいて図14のクランキング終了判定値マップが定められているが、剛性値K1およびヒステリシスBの何れか一方のみに基づいてクランキング終了判定値マップを定めることもできる。また、クランキング終了判定値マップの代わりに、剛性値K1やヒステリシスBをパラメータとしてクランキング終了判定値Ne1を算出する演算式等が用いられても良い。
エンジン停止制御部106は、燃料噴射等が中止されたエンジン12の作動停止時に、第1モータジェネレータMG1により差動機構30およびダンパ装置26を介してエンジン12に停止トルクを加えて回転停止させる回転停止制御に関するもので、図16および図17のQ3−0〜Q3−4に従って信号処理を実行する。図16のQ3−0は、エンジン停止時等の予め定められた所定のタイミングで実行され、前記特性記憶部94からダンパ装置26の剛性値K1およびヒステリシスBを読み込んで、その剛性値K1およびヒステリシスBをパラメータとして予め定められた図18に示すマップに従って停止トルク解除判定値Ne2を設定する。停止トルク解除判定値Ne2は、第1モータジェネレータMG1による停止トルクを解除するエンジン回転速度Neである。図18のマップは、剛性値K1が高くなるとともにヒステリシスBが大きくなる程、停止トルク解除判定値Ne2が連続的または段階的に高回転になるように定められている。すなわち、図18に括弧書きで示した停止トルク解除判定値Ne2a、Ne2b、Ne2cは、Ne2a<Ne2b<Ne2cの関係を有する。この停止トルク解除判定値Ne2は、エンジン回転速度Neに関連する制御値に相当する。
図17のQ3−1では、第1モータジェネレータMG1による停止トルクでエンジン12を回転停止させるエンジン回転停止指令が供給されたか否かを判断し、エンジン回転停止指令が供給されなければそのまま終了するが、エンジン回転停止指令が供給された場合はQ3−2以下を実行する。Q3−2では、第1モータジェネレータMG1によりエンジン12に停止トルクを加えて回転停止させる回転停止制御を実行する。具体的には、第1モータジェネレータMG1をエンジン回転方向と逆の負回転方向へ回転させる力行制御などにより、差動機構30およびダンパ装置26を介してクランク軸24に停止トルクを加えてエンジン回転速度Neを低下させることができる。Q3−3では、停止トルクやエンジン12自身の回転抵抗等によりエンジン回転速度Neが低下させられ、Q3−0で設定された停止トルク解除判定値Ne2に達したか否か、すなわちエンジン回転速度Neが停止トルク解除判定値Ne2を下回ったか否かを判断する。そして、エンジン回転速度Neが停止トルク解除判定値Ne2に達したらQ3−4を実行し、第1モータジェネレータMG1の停止トルクによるエンジン回転停止制御を終了する。これによりエンジン回転速度Neが速やかに低下させられ、その後は、フリクションロス等によるエンジン12自体の回転抵抗で自然に回転停止させられる。
図19は、図17のフローチャートに従ってエンジン回転停止制御が行なわれた場合のタイムチャートの一例で、時間t1はエンジン回転停止指令に従って第1モータジェネレータMG1による停止トルクでエンジン12の回転停止制御が開始された時間である。この場合のMG1トルクTmg1は、エンジン12を回転停止させる停止トルクに相当する。MG1トルクTmg1の欄の実線は、Q3−0で高回転の停止トルク解除判定値Ne2cが設定された場合で、エンジン回転速度Neがその停止トルク解除判定値Ne2cに達した時間t2でMG1トルクTmg1が低減されて回転停止制御が終了する。MG1トルクTmg1の欄の一点鎖線は、Q3−0で中回転の停止トルク解除判定値Ne2bが設定された場合で、エンジン回転速度Neがその停止トルク解除判定値Ne2bに達した時間t3でMG1トルクTmg1が低減されて回転停止制御が終了する。MG1トルクTmg1の欄の破線は、Q3−0で低回転の停止トルク解除判定値Ne2aが設定された場合で、エンジン回転速度Neがその停止トルク解除判定値Ne2aに達した時間t4でMG1トルクTmg1が低減されて回転停止制御が終了する。
このように、第1モータジェネレータMG1によりエンジン12に停止トルクを加えて回転停止させる際には、ダンパ装置26の剛性値K1が高くなるに従って停止トルク解除判定値Ne2が高くなり、ヒステリシスBが大きくなるに従って停止トルク解除判定値Ne2が高くなるように、それ等の剛性値K1およびヒステリシスBに応じて停止トルク解除判定値Ne2が制御される。すなわち、ダンパ装置26の剛性値K1が高くなると共振帯が高くなり、ヒステリシスBが大きくなると減衰性能が悪化するが、停止トルク解除判定値Ne2が高くされることにより、エンジン回転速度Neが共振帯を下回った段階でできるだけ速やかに停止トルクが解除されるようにすることが可能で、共振を抑制しつつ停止トルクの解除遅れでエンジン12が逆回転して異音等によりNV性能が悪化することを抑制することができる。前記図18の停止トルク解除判定値マップは、例えばエンジン逆回転を抑制して所定のNV性能を確保できるように、共振帯を下回った段階でできるだけ速やかに停止トルクが解除されるような最適値が定められる。なお、本実施例では、剛性値K1およびヒステリシスBに基づいて図18の停止トルク解除判定値マップが定められているが、剛性値K1およびヒステリシスBの何れか一方のみに基づいて停止トルク解除判定値マップを定めることもできる。また、停止トルク解除判定値マップの代わりに、剛性値K1やヒステリシスBをパラメータとして停止トルク解除判定値Ne2を算出する演算式等が用いられても良い。
アイドル回転制御部102は、アクセル操作量Acc=0等のエンジン出力が必要ないエンジン12がアイドリング運転時のエンジン回転速度Neであるアイドル回転速度Neiを制御するもので、図20および図21のQ4−0〜Q4−2に従って信号処理を実行する。図20のQ4−0は、エンジン始動時等の予め定められた所定のタイミングで実行され、前記特性記憶部94からダンパ装置26の剛性値K1およびヒステリシスBを読み込んで、その剛性値K1およびヒステリシスBをパラメータとして予め定められた図22および図23に示すマップに従って通常時アイドル回転速度Nei1および暖機時アイドル回転速度Nei2を設定する。図22は、通常時アイドル回転速度Nei1に関するマップで、触媒暖機運転時以外の通常アイドル時のものである。図23は、暖機時アイドル回転速度Nei2に関するマップで、触媒暖機運転時の暖機アイドル時のものである。これ等のマップは、何れも剛性値K1が高くなるとともにヒステリシスBが大きくなる程、アイドル回転速度Nei1、Nei2が連続的または段階的に高回転になるように定められている。図23の暖機時アイドル回転速度Nei2は、暖機のために図22の通常時アイドル回転速度Nei1よりも高回転とされている。これ等の通常時アイドル回転速度Nei1、暖機時アイドル回転速度Nei2は、エンジン回転速度Neに関連する制御値に相当する。
図21のQ4−1では、停車時や惰性走行時、或いは第2モータジェネレータMG2を駆動力源として走行するモータ走行時等に、エンジン12をアイドリング運転状態とするアイドル回転制御実行指令が供給されたか否かを判断し、アイドル回転制御実行指令が供給されなければそのまま終了するが、アイドル回転制御実行指令が供給された場合はQ4−2を実行する。Q4−2では、触媒暖機運転時以外の通常アイドル時か触媒暖機運転時の暖機アイドル時かによって、Q4−0で設定された通常時アイドル回転速度Nei1または暖機時アイドル回転速度Nei2をアイドル回転速度Neiとして選択し、エンジン回転速度Neがそのアイドル回転速度Neiとなるように、エンジン12および第1モータジェネレータMG1を制御する。
このように、エンジン12をアイドリング運転状態とする場合に、ダンパ装置26の剛性値K1が高くなるに従ってアイドル回転速度Neiが高くなり、ヒステリシスBが大きくなるに従ってアイドル回転速度Neiが高くなるように、それ等の剛性値K1およびヒステリシスBに応じてアイドル回転速度Neiが制御される。すなわち、ダンパ装置26の剛性値K1が高いと共振帯が高くなり、ヒステリシスBが大きいと減衰性能が悪化するが、剛性値K1が高い場合やヒステリシスBが大きい場合にアイドル回転速度Neiが高くされることにより、アイドル回転速度Neiを共振帯よりも高回転とすることが可能で、共振等によるNV性能の悪化を抑制することができる。アイドル回転速度Neiが高い程共振が抑制されてNV性能が向上するが、図22および図23のアイドル回転速度マップは、例えば共振帯よりも高回転で共振を抑制して所定のNV性能を確保しつつ、動力性能や燃費等を考慮して最適値が定められ、NV性能と燃費を両立させることができる。また、本実施例では通常時アイドル回転速度Nei1および暖機時アイドル回転速度Nei2が、ダンパ装置26の剛性値K1およびヒステリシスBに応じて別々に設定されるため、触媒暖機運転か否かに応じてアイドル回転速度Neiを一層適切に制御することができる。なお、本実施例では、剛性値K1およびヒステリシスBに応じて図22、図23のアイドル回転速度マップが定められているが、剛性値K1およびヒステリシスBの何れか一方のみに基づいてアイドル回転速度マップを定めることもできる。また、アイドル回転速度マップの代わりに、剛性値K1やヒステリシスBをパラメータとしてアイドル回転速度Nei1、Nei2を算出する演算式等が用いられても良い。
このように、本実施例のハイブリッド車両10においては、噛合式ブレーキ36によりクランク軸24の回転をロックした状態で、第1モータジェネレータMG1の力行制御でダンパ装置26にトルクTinを加えてねじり角Φを計測することにより剛性値K1等の回転特性を検出し、検出した回転特性に基づいてエンジン回転速度Neに関連する各種の制御値を設定するため、ダンパ装置26の個体差等による回転特性のばらつきや経時変化に拘らず、実際の回転特性に基づいてエンジン回転速度Neに関連する各種の制御が適切に行われるようになる。すなわち、実際のダンパ装置26の回転特性である剛性値K1およびヒステリシスBに基づいて、エンジン回転速度Neに関連する制御値、具体的には所定のエンジン走行時のエンジン回転速度Ne、エンジン始動時のクランキング終了判定値Ne1、エンジン回転停止時の停止トルク解除判定値Ne2、アイドル回転制御時のアイドル回転速度Neiを、動力性能やNV性能、燃費等の要求性能などに応じて最適値に設定することができる。
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。
10:ハイブリッド車両(車両) 12:エンジン 14:駆動輪 26:ダンパ装置(回転部材) 26a:第1回転要素(エンジン側の連結部) 36:噛合式ブレーキ(回転ロック機構) 90:電子制御装置(車両用制御装置) 92:特性対応制御部 96:特性学習部(特性検出部) 100:エンジン走行制御部 102:アイドル回転制御部 104:エンジン始動制御部 106:エンジン停止制御部 MG1:第1モータジェネレータ(電動機) MG2:第2モータジェネレータ(第2の電動機) Tin:入力トルク Φ:ねじり角 K1、K2、K3:剛性値(回転特性) B:ヒステリシス(回転特性) Ne:エンジン回転速度(制御値) Ne1、Ne1a、Ne1b、Ne1c:クランキング終了判定値(制御値) Ne2、Ne2a、Ne2b、Ne2c:停止トルク解除判定値(制御値) Nei、Nei1、Nei2:アイドル回転速度(制御値)

Claims (8)

  1. エンジンと、電動機と、該エンジンと該電動機との間に設けられ、入力トルクに関連する回転特性を有する回転部材と、を備える車両に適用され、
    前記回転特性に基づいて所定の制御を行う車両用制御装置において、
    前記車両は、前記回転部材の前記エンジン側の連結部の少なくとも一方向の回転を阻止する回転ロック機構を備えており、
    前記回転ロック機構により前記連結部の回転を阻止した状態で、前記電動機により前記回転部材にトルクを加えて該回転部材のねじり角を計測することにより、前記回転特性を検出する特性検出部と、
    前記特性検出部によって検出された前記回転特性に基づいてエンジン回転速度に関連する制御値を設定し、該制御値を用いて所定の制御を行なう特性対応制御部と、
    を有することを特徴とする車両用制御装置。
  2. 前記特性検出部は、前記回転特性として少なくとも前記回転部材のねじり角の変化に対する入力トルクの変化の割合に相当する剛性値を検出するもので、
    前記特性対応制御部は、前記剛性値に応じて定まる共振帯を避けるように前記制御値を高くし、或いは低くする
    ことを特徴とする請求項1に記載の車両用制御装置。
  3. 前記特性検出部は、前記回転特性として少なくとも前記ねじり角の増加時と減少時との入力トルクの差であるヒステリシスを検出するもので、
    前記特性対応制御部は、前記ヒステリシスが大きい場合に前記制御値を高くし、或いは共振帯を避けるように低くする
    ことを特徴とする請求項1または2に記載の車両用制御装置。
  4. 前記車両は、前記回転部材と駆動輪との間の動力伝達経路に駆動力源として利用できる第2の電動機が連結されているハイブリッド車両で、
    前記特性検出部は、前記回転特性として前記回転部材のねじり角の変化に対する入力トルクの変化の割合に相当する剛性値、および前記ねじり角の増加時と減少時との入力トルクの差であるヒステリシスを検出するもので、
    前記特性対応制御部は、前記エンジンを駆動力源として用いて走行する際に前記第2の電動機のトルクが0付近で連れ廻り回転させられる場合、前記制御値であるエンジン回転速度について、前記剛性値が高い場合は低い場合に比較して該エンジン回転速度が高くなり、前記ヒステリシスが大きい場合は小さい場合に比較して該エンジン回転速度が高くなるように、該剛性値および該ヒステリシスに応じて該エンジン回転速度を設定するエンジン走行制御部を有する
    ことを特徴とする請求項1に記載の車両用制御装置。
  5. 前記特性検出部は、前記回転特性として前記回転部材のねじり角の変化に対する入力トルクの変化の割合に相当する剛性値、および前記ねじり角の増加時と減少時との入力トルクの差であるヒステリシスを検出するもので、
    前記特性対応制御部は、前記電動機により前記エンジンをクランキングして始動する際に、エンジン回転速度に関連して前記クランキングを終了するクランキング終了判定値について、前記剛性値が高い場合は低い場合に比較して該クランキング終了判定値が高くなり、前記ヒステリシスが大きい場合は小さい場合に比較して該クランキング終了判定値が高くなるように、該剛性値および該ヒステリシスに応じて該クランキング終了判定値を設定するエンジン始動制御部を有し、
    前記クランキング終了判定値が前記制御値である
    ことを特徴とする請求項1に記載の車両用制御装置。
  6. 前記特性検出部は、前記回転特性として前記回転部材のねじり角の変化に対する入力トルクの変化の割合に相当する剛性値、および前記ねじり角の増加時と減少時との入力トルクの差であるヒステリシスを検出するもので、
    前記特性対応制御部は、前記電動機により前記エンジンに停止トルクを加えて回転停止させる際に、エンジン回転速度に関連して前記停止トルクを解除する停止トルク解除判定値について、前記剛性値が高い場合は低い場合に比較して該停止トルク解除判定値が高くなり、前記ヒステリシスが大きい場合は小さい場合に比較して該停止トルク解除判定値が高くなるように、該剛性値および該ヒステリシスに応じて該停止トルク解除判定値を設定するエンジン停止制御部を有し、
    前記停止トルク解除判定値が前記制御値である
    ことを特徴とする請求項1に記載の車両用制御装置。
  7. 前記特性検出部は、前記回転特性として前記回転部材のねじり角の変化に対する入力トルクの変化の割合に相当する剛性値、および前記ねじり角の増加時と減少時との入力トルクの差であるヒステリシスを検出するもので、
    前記特性対応制御部は、前記制御値である前記エンジンのアイドル回転速度について、前記剛性値が高い場合は低い場合に比較して該アイドル回転速度が高くなり、前記ヒステリシスが大きい場合は小さい場合に比較して該アイドル回転速度が高くなるように、該剛性値および該ヒステリシスに応じて該アイドル回転速度を設定するアイドル回転制御部を有する
    ことを特徴とする請求項1に記載の車両用制御装置。
  8. 前記アイドル回転制御部は、触媒暖機運転のアイドル時および該触媒暖機運転以外の通常アイドル時のアイドル回転速度について、前記剛性値および前記ヒステリシスに応じて別々に設定して該アイドル回転速度の制御を行なう
    ことを特徴とする請求項7に記載の車両用制御装置。
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