WO2013057779A1

WO2013057779A1 - ハイブリッド車両の制御装置

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Publication number: WO2013057779A1
Application number: PCT/JP2011/073829
Authority: WO
Inventors: 玄加藤
Original assignee: トヨタ自動車株式会社
Priority date: 2011-10-17
Filing date: 2011-10-17
Publication date: 2013-04-25
Also published as: EP2769894B1; JPWO2013057779A1; EP2769894A1; CN103874613B; CN103874613A; US9493151B2; US20140222261A1; EP2769894A4; JP5252123B1

Abstract

　ハイブリッド車両の制御装置（１００）は、内燃機関（２００）、第１電動機（ＭＧ１）及び第２電動機（ＭＧ２）を含む動力要素と、駆動軸（５００）とを備えるハイブリッド車両（１）を制御する。ハイブリッド車両の制御装置（１００）は、ハイブリッド車両の走行に要求される総トルクに基づいて、第１電動機及び第２電動機の各々から出力すべき分担トルクをそれぞれ決定するトルク決定手段（１１０）と、第１電動機及び第２電動機の各々の分担トルクを、駆動軸における内燃機関の脈動トルクが第１電動機及び第２電動機の各々から出力される分担トルクで相殺されるように、且つ第１電動機及び第２電動機の各々の分担トルクが回転軸に対して互いに逆方向となるようにそれぞれ補正するトルク補正手段（１４０）と、補正された分担トルクをそれぞれ出力するように第１電動機及び第２電動機の各々を制御する制御手段（１５０）とを備える。

Description

ハイブリッド車両の制御装置

　本発明は、例えば内燃機関及び電動機を動力要素として備えるハイブリッド車両の制御装置の技術分野に関する。

　この種のハイブリッド車両では、内燃機関の燃焼サイクルに基づいてクランク軸に発生するトルク脈動成分を受けて、駆動軸に振動が伝達されることがある。このため、例えば特許文献１では、電動機からトルク脈動成分を相殺するようなトルクを出力させることによって、駆動軸における振動を抑制するという技術が提案されている。

　他方、特許文献２では、可変気筒エンジンにおいて一部の気筒を休止させる際に生じる振動を、電動機から出力させるトルクを制御することで抑制するという技術が提案されている。

特開２０１０－０２３７９０号公報特開２００６－０６７６５５号公報

　上述した特許文献１及び２に記載されているように、電動機から出力されるトルクによって内燃機関の運転に起因する振動を抑制しようとする場合には、１つの電動機だけでなく、２つの異なる電動機を併用することが可能である。

　しかしながら、２つの電動機を用いて振動を抑制しようとする場合には、動力伝達機構の構成上、各電動機からの出力トルクが回転軸から見て互いに同じ方向となる。このため、各電動機におけるステータ反力が同じ方向に発生し、結果としてマウントの振動が増大してしまうおそれがある。即ち、上述した技術には、仮に内燃機関の運転に起因する振動を抑制できたとしても、電動機におけるステータ反力に起因して、新たな振動が生じてしまうという技術的問題点がある。

　本発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであり、トルク脈動に起因する駆動軸の振動及びステータ反力に起因するマウントの振動を好適に抑制することが可能なハイブリッド車両の制御装置を提供することを課題とする。

　本発明のハイブリッド車両の制御装置は上記課題を解決するために、内燃機関、並びに第１電動機及び第２電動機を含む動力要素と、前記動力要素の各々から出力されるトルクを車軸へと伝達する駆動軸とを備え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走行に要求される総トルクに基づいて、前記第１電動機及び前記第２電動機の各々から出力すべき分担トルクをそれぞれ決定するトルク決定手段と、前記第１電動機及び前記第２電動機の各々の前記分担トルクを、前記駆動軸における前記内燃機関の脈動トルクが前記第１電動機及び前記第２電動機の各々から出力される前記分担トルクで相殺されるように、且つ前記第１電動機及び前記第２電動機の各々の前記分担トルクが前記回転軸に対して互いに逆方向となるようにそれぞれ補正するトルク補正手段と、補正された前記分担トルクをそれぞれ出力するように前記第１電動機及び前記第２電動機の各々を制御する制御手段とを備える。

　本発明に係るハイブリッド車両は、駆動軸に対し動力を供給可能な動力要素として、例えば燃料種別、燃料の供給態様、燃料の燃焼態様、吸排気系の構成及び気筒配列等を問わない各種の態様を採り得る内燃機関、並びにモータジェネレータ等の電動発電機として構成され得る第１電動機及び第２電動機を少なくとも備えた車両である。内燃機関、第１電動機及び第２電動機の各々は、例えば複数の回転要素（好適には、ギヤである）を含む動力伝達機構を介して駆動軸に連結されている。

　本発明に係るハイブリッド車両の制御装置は、上述したハイブリッド車両の動作を制御する装置であって、例えば、一又は複数のＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、各種プロセッサ又は各種コントローラ、或いは更にＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、バッファメモリ又はフラッシュメモリ等の各種記憶手段等を適宜に含み得る、単体の或いは複数のＥＣＵ（Electronic Controlled Unit）等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る。

　本発明に係るハイブリッド車両の制御装置の動作時には、先ず決定手段によって、ハイブリッド車両の走行に要求される総トルクに基づいて、第１電動機及び第２電動機の各々から出力すべき分担トルクがそれぞれ決定される。具体的には、例えばハイブリッド車両の走行に要求される総トルクがアクセル開度や車速等に基づいて決定され、そこから内燃機関の出力トルクが減算された上で、第１電動機及び第２電動機の各々の分担トルクが決定される。

　決定手段において分担トルクが決定されると、補正手段によって、決定された第１電動機及び第２電動機の各々の分担トルクが、駆動軸における内燃機関の脈動トルクを相殺するように補正される。具体的には、第１電動機及び第２電動機の各々の分担トルクには、内燃機関の脈動トルクを相殺するためのキャンセルトルク（例えば、内燃機関の脈動トルクとは逆位相を有するトルク）が追加される。なお、ここでの「相殺」とは、内燃機関の脈動トルクと、第１電動機及び第２電動機の各々の分担トルクとが互いに完全に打ち消し合う場合を意味するだけでなく、第１電動機及び第２電動機の各々の分担トルクによって、内燃機関の脈動トルクが多少なりとも小さくされる場合を含む広い概念である。

　また本発明では特に、第１電動機及び第２電動機の各々の分担トルクは、第１電動機及び第２電動機の回転軸に対して、互いに逆方向となるようにそれぞれ補正される。即ち、第１電動機及び第２電動機の回転軸に沿う方向で見た場合に、第１電動機及び第２電動機の各々から出力されるトルクが互いに逆方向となるように補正される。

　補正手段において分担トルクが補正されると、制御手段によって、補正された分担トルクをそれぞれ出力するように第１電動機及び第２電動機の各々が制御される。ここで、補正された分担トルクは、上述したようにキャンセルトルクが追加されているため、内燃機関の脈動トルクを相殺し、駆動軸における振動を抑制することが可能となる。また、第１電動機及び第２電動機の各々の分担トルクは、回転軸に対して互いに逆方向となるように補正されるため、第１電動機及び第２電動機の各々で発生するステータ反力が互いに相殺され、ステータ反力に起因するマウント振動を抑制することができる。

　以上説明したように、本発明に係るハイブリッド車両の制御装置によれば、トルク脈動に起因する駆動軸の振動及びステータ反力に起因するマウントの振動を好適に抑制することが可能である。

　本発明のハイブリッド車両の制御装置の一態様では、前記ハイブリッド車両が走行中であるか否かを検出する走行検出手段を備え、前記決定手段は、前記ハイブリッド車両が走行中でない場合には、前記第１電動機及び前記第２電動機の両方からトルクを出力するように前記分担トルクを決定し、前記ハイブリッド車両が走行中である場合には、前記第１電動機及び前記第２電動機のいずれか一方からトルクを出力するように前記分担トルクを決定し、前記補正手段は、前記ハイブリッド車両が走行していない場合には、前記駆動軸における前記内燃機関の脈動トルクが前記第１電動機及び前記第２電動機のいずれか一方から出力される前記分担トルクで相殺されるように補正する。

　この態様によれば、第１電動機及び第２電動機の各々の分担トルクが決定される前に、走行検出手段によって、ハイブリッド車両が走行中であるか否かが検出される。走行検出手段は、典型的には、シフトのレンジを用いてハイブリッド車両が走行中か否かを検出する。但し、車速等の他のパラメータを用いてハイブリッド車両が走行中か否かを検出するようにしてもよい。

　ハイブリッド車両が走行中でない（即ち、停車している）と検出された場合には、決定手段によって、第１電動機及び第２電動機の両方からトルクを出力するように分担トルクが決定される。この場合、補正手段では、第１電動機及び第２電動機の各々の分担トルクが、駆動軸における内燃機関の脈動トルクを相殺するように、且つ第１電動機及び第２電動機の各々の分担トルクが回転軸に対して互いに逆方向となるように補正される。

　一方で、ハイブリッド車両が走行中であると検出された場合には、決定手段によって、第１電動機及び第２電動機のいずれか一方からトルクを出力するように分担トルクが決定される。この場合、補正手段では、駆動軸における内燃機関の脈動トルクが、第１電動機及び第２電動機のいずれか一方から出力される分担トルクで相殺されるような補正が行われる。即ち、第１電動機及び第２電動機のうちトルクを出力するのはいずれか一方であるため、脈動トルクを相殺するキャンセルトルクについての補正のみが行われ、ステータ反力に起因する振動を抑制するための補正は行われない。

　ここで、ハイブリッド車両が走行中である場合は、内燃機関の脈動トルクに起因する振動が比較的大きいため、ステータ反力に起因するマウント振動の影響は相対的に小さくなる。一方で、ハイブリッド車両が走行中でない場合は、動力伝達機構にロックがかかるため、内燃機関の脈動トルクに起因する振動が比較的小さくなり、ステータ反力に起因するマウント振動の影響は相対的に大きくなる。よって、上述したように、車両が走行中でない場合にのみ第１電動機及び第２電動機を併用するようにすれば、より効率的に振動を抑制できると共に、第１電動機及び第２電動機の両方からキャンセルトルクを出力することによる電力損失を低減することができる。

　本発明のハイブリッド車両の制御装置の他の態様では、前記動力要素を前記ハイブリッド車両の車体に固定するマウントの温度を検出する温度検出手段を備え、前記決定手段は、前記マウントの温度が第１閾値未満である場合には、前記第１電動機及び前記第２電動機の両方からトルクを出力するように前記分担トルクを決定し、前記マウントの温度が第１閾値以上である場合には、前記第１電動機及び前記第２電動機のいずれか一方からトルクを出力するように前記分担トルクを決定し、前記補正手段は、前記マウントの温度が第１閾値以上である場合には、前記駆動軸における前記内燃機関の脈動トルクが前記第１電動機及び前記第２電動機のいずれか一方から出力される前記分担トルクで相殺されるように補正する。

　この態様によれば、第１電動機及び第２電動機の各々の分担トルクが決定される前に、温度検出手段によって、動力要素をハイブリッド車両の車体に固定するマウントの温度が検出される。温度検出手段は、マウントの温度を直接検出する温度センサのようなものであってもよいし、他のパラメ－タ（例えば、内燃機関の始動時間、外気温、エンジン水温等）を用いて間接的にマウントの温度を検出するようなものであってもよい。

　ここで、検出されたマウントの温度が第１閾値未満である場合には、決定手段によって、第１電動機及び第２電動機の両方からトルクを出力するように分担トルクが決定される。この場合、補正手段では、第１電動機及び第２電動機の各々の分担トルクが、駆動軸における内燃機関の脈動トルクを相殺するように、且つ第１電動機及び第２電動機の各々の分担トルクが回転軸に対して互いに逆方向となるように補正される。

　一方で、検出されたマウントの温度が第１閾値以上である場合には、決定手段によって、第１電動機及び第２電動機のいずれか一方からトルクを出力するように分担トルクが決定される。この場合、補正手段では、駆動軸における内燃機関の脈動トルクが、第１電動機及び第２電動機のいずれか一方から出力される分担トルクで相殺されるような補正が行われる。即ち、第１電動機及び第２電動機のうちトルクを出力するのはいずれか一方であるため、脈動トルクを相殺するキャンセルトルクについての補正のみが行われ、ステータ反力に起因する振動を抑制するための補正は行われない。

　ここで、マウントの温度が比較的低い場合には、マウントが硬化するため振動の伝達特性が大きくなる。即ち、マウント低温時は、マウント高温時と比べて、マウント振動の影響が相対的に大きくなる。上述した「第１閾値」は、マウントの温度が低温であるか高温であるか（言い換えれば、マウント振動の影響が補正すべきまでに大きいか否か）を判定するための閾値であり、振動の伝達特性等に基づいて、実験的、理論的、或いは経験的に求められ設定されている。

　以上の結果、上述したように、マウントの温度が第１閾値未満である場合にのみ第１電動機及び第２電動機を併用するようにすれば、より効率的に振動を抑制できると共に、第１電動機及び第２電動機の両方からキャンセルトルクを出力することによる電力損失を低減することができる。

　本発明のハイブリッド車両の制御装置の他の態様では、前記駆動軸の回転変動を検出する回転変動検出手段を備え、前記補正手段は、前記分担トルクを補正しているにもかかわらず前記駆動軸の回転変動が第２閾値以上である場合には、前記内燃機関の脈動トルクへの相殺効果を高めるよう更に前記分担トルクを補正する。

　この態様によれば、回転変動検出手段によって駆動軸の回転変動が検出される。回転変動検出手段は、直接駆動軸の回転変動を検出するようなものであってもよいし、他の部位（例えば、入力軸等）の回転変動等を用いて間接的に駆動軸の回転変動を検出するようなものであってもよい。

　本態様では特に、分担トルクを補正しているにもかかわらず駆動軸の回転変動が第２閾値以上である場合には、補正手段によって、内燃機関の脈動トルクへの相殺効果を高めるよう更に分担トルクが補正される。なお、「第２閾値」は、補正手段による更なる補正を行うか否かを判定するための閾値であり、予め実験的、理論的、或いは経験的に求められ設定されている。

　上述したように、駆動軸の回転変動が第２閾値以上である場合に、補正手段によって更なる補正を行うようにすれば、一度の補正で振動を十分に抑制できないような場合であっても、再度の補正により確実に振動を抑制することができる。

　上述した回転変動検出手段を備える態様では、前記補正手段は、前記分担トルクを補正しているにもかかわらず前記駆動軸の回転変動が第３閾値以上である場合には、前記分担トルクの補正を中止し、前記制御手段は、補正されていない前記分担トルクを出力するように前記第１電動機及び前記第２電動機の各々を制御するようにしてもよい。

　この場合、分担トルクを補正しているにもかかわらず駆動軸の回転変動が第３閾値以上である場合には、補正手段による補正が一時的に中止される。なお、「第３閾値」は、補正手段による補正の異常を判定するための閾値であり、予め実験的、理論的、或いは経験的に求められ設定されている。

　そして、制御手段では、補正されていない分担トルク（即ち、トルク決定手段で決定された分担トルク）を出力するように、第１電動機及び第２電動機の各々が制御される。このようにすれば、補正手段による補正の異常（例えば、冷間時の内燃機関の燃焼ばらつきに起因する制御異常等）を好適に検出することができ、補正に異常がある場合には補正が中止される。よって、異常な補正が行われ続けることによる不具合を防止することが可能である。

　本発明の作用及び他の利得は次に説明する発明を実施するための形態から明らかにされる。

実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置が搭載される車両の全体構成を示す概略図である。実施形態に係るハイブリッド駆動装置の構成を概念的に表してなる概略構成図である。実施形態に係るＥＣＵの構成を示すブロック図である。実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置の動作を示すフローチャート（その１）である。エンジンから車両ボデーへの振動の伝達経路を示す概念図である。エンジン回転数と車両の振動伝達特性との関係を示すグラフである。補正によるＭＧのトルクの算出方法を示すグラフである。比較例及び実施形態に係る各ＭＧのトルクと振動の発生との関係を示すチャートである。実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置の動作を示すフローチャート（その２）である。比較例及び実施形態に係るドライブシャフトの回転変動を示すグラフである。比較例及び実施形態に係るインプットシャフトの回転変動を示すグラフである。

　以下では、本発明の実施形態について図を参照しつつ説明する。

　先ず、本実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置が搭載される車両の全体構成について、図１を参照して説明する。ここに図１は、本実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置が搭載される車両の全体構成を示す概略図である。

　図１において、本実施形態に係るハイブリッド車両１は、ハイブリッド駆動装置１０、ＰＣＵ（Power Control Unit）１１、バッテリ１２、アクセル開度センサ１３、車速センサ１４及びＥＣＵ１００を備えて構成されている。

　ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等を備え、ハイブリッド車両１の各部の動作を制御可能に構成された電子制御ユニットであり、本発明の「ハイブリッド車両の制御装置」の一例である。ＥＣＵ１００は、例えばＲＯＭ等に格納された制御プログラムに従って、ハイブリッド車両１における各種制御を実行可能に構成されている。

　ＰＣＵ１１は、バッテリ１２から取り出した直流電力を交流電力に変換して後述するモータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２に供給する。また、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２によって発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ１２に供給することが可能な不図示のインバータを含んでいる。即ち、ＰＣＵ１１は、バッテリ１２と各モータジェネレータとの間の電力の入出力、或いは各モータジェネレータ相互間の電力の入出力（即ち、この場合、バッテリ１２を介さずに各モータジェネレータ相互間で電力の授受が行われる）を制御可能に構成された電力制御ユニットである。ＰＣＵ１１は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００によってその動作が制御される構成となっている。

　バッテリ１２は、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２を力行するための電力に係る電力供給源として機能する充電可能な蓄電手段である。バッテリ１２の蓄電量は、ＥＣＵ１００等において検出可能とされている。

　アクセル開度センサ１３は、ハイブリッド車両１の図示せぬアクセルペダルの操作量たるアクセル開度Ｔａを検出可能に構成されたセンサである。アクセル開度センサ１３は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたアクセル開度Ｔａは、ＥＣＵ１００によって一定又は不定の周期で参照される構成となっている。

　車速センサ１４は、ハイブリッド車両１の車速Ｖを検出可能に構成されたセンサである。車速センサ１４は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された車速Ｖは、ＥＣＵ１００によって一定又は不定の周期で参照される構成となっている。

　ハイブリッド駆動装置１０は、ハイブリッド車両１のパワートレインとして機能する動力ユニットである。ここで、図２を参照し、ハイブリッド駆動装置１０の詳細な構成について説明する。ここに図２は、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置の構成を概念的に表してなる概略構成図である。

　図２において、ハイブリッド駆動装置１０は、主にエンジン２００、ＭＧ１側動力伝達機構３１０、ＭＧ２側動力伝達機構３２０、ダンパ４１０、モータジェネレータＭＧ１（以下、適宜「ＭＧ１」と略称する）、モータジェネレータＭＧ２（以下、適宜「ＭＧ２」と略称する）、インプットシャフト４２０及びドライブシャフト５００を備えて構成されている。

　エンジン２００は、本発明に係る「内燃機関」の一例たるガソリンエンジンであり、ハイブリッド車両１の主たる動力源として機能するように構成されている。尚、本発明における「内燃機関」とは、典型的には直列２気筒エンジンであるが、後述する脈動トルクを発生させるようなエンジンであれば、例えば直列４気筒エンジン等の異なる構成であってもよい。

　エンジン２００は、気筒内において燃焼室に点火プラグの一部が露出してなる点火装置による点火動作を介して混合気を燃焼せしめると共に、係る燃焼による爆発力に応じて生じるピストンの往復運動を、コネクティングロッドを介して、クランクシャフトの回転運動に変換することが可能に構成されている。

　クランクシャフト近傍には、クランクシャフトの回転位置（即ち、クランク角）を検出するクランクポジションセンサが設置されている。このクランクポジションセンサは、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００では、このクランクポジションセンサから出力されるクランク角信号に基づいて、エンジン２００の機関回転数ＮＥが算出される構成となっている。

　エンジン２００は、ダンパ４１０及びインプットシャフト４２０を介して、ＭＧ１側動力伝達機構３１０に動力を出力可能に構成されている。

　ＭＧ１側動力伝達機構３１０は、中心部に設けられたサンギヤＳ１と、サンギヤＳ１の外周に同心円状に設けられた、リングギヤＲ１と、サンギヤＳ１とリングギヤＲ１との間に配置されてサンギヤＳ１の外周を自転しつつ公転する複数のピニオンギヤＰ１と、これら各ピニオンギヤの回転軸を軸支するキャリアＣ１とを備えている。

　サンギヤＳ１は、サンギヤ軸を介してＭＧ１のロータに連結されている。また、リングギヤＲ１は、ドライブシャフト５００に連結されている。更に、キャリアＣ１は、エンジン２００のインプットシャフト４２０と連結されている。

　ＭＧ２側動力伝達機構３２０は、中心部に設けられたサンギヤＳ２と、サンギヤＳ２の外周に同心円状に設けられた、リングギヤＲ２と、サンギヤＳ２とリングギヤＲ２との間に配置されてサンギヤＳ２の外周を自転しつつ公転する複数のピニオンギヤＰ２とを備えている。

　サンギヤＳ２は、サンギヤ軸を介してＭＧ２のロータに連結されている。また、リングギヤＲ２は、ドライブシャフト５００に連結されている。

　モータジェネレータＭＧ１は、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを備えた電動発電機である。モータジェネレータＭＧ２は、モータジェネレータＭＧ１と同様に、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを備えた電動発電機である。

　尚、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２は、例えば同期電動発電機として構成され、例えば外周面に複数個の永久磁石を有するロータと、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたステータとを備える構成を有するが、他の構成を有していてもよい。モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２は、それぞれ本発明に係る「第１電動機」及び「第２電動機」の一例である。

　モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２は、典型的には、互いに回転軸が揃うように配置されている。ここでの「回転軸が揃う」とは、回転軸が完全に同一であることを意味するだけでなく、ステータ反力に起因する振動が生じてしまう程に互いの回転軸が近い状態を含む広い概念である。このような場合には特に、本実施形態に係るステータ反力の振動を抑制するという効果を顕著に発揮させることができる。

　ドライブシャフト５００は、本発明の「駆動軸」の一例であり、ハイブリッド車両１の駆動輪たる右前輪ＦＲ及び左前輪ＦＬを夫々駆動するドライブシャフトＳＦＲ及びＳＦＬ（図１参照）と連結されている。

　次に、本実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置であるＥＣＵ１００の具体的な構成について、図３を参照して説明する。ここに図３は、本実施形態に係るＥＣＵの構成を示すブロック図である。

　図３において、本実施形態に係るＥＣＵ１００は、トルク算出部１１０と、シフト判定部１２０と、マウント温度検出部１３０と、トルク補正部１４０と、ＭＧ制御部１５０と、回転変動検出部１６０とを備えて構成されている。

　トルク算出部１１０は、本発明の「トルク決定手段」の一例であり、例えばアクセル操作量や車速等から求められるハイブリッド車両１への要求パワーに応じて、ＭＧ１及びＭＧ２から出力すべきトルクを算出する。トルク算出部１１０で算出されたトルク値は、トルク補正部１４０へと出力される。

　シフト判定部１２０は、本発明の「走行検出手段」の一例であり、ハイブリッド車両のシフトの状態を判定する。具体的には、シフトが走行中のレンジＤレンジ又はＲレンジであるか、或いは停車中のＰレンジであるか否かを判定する。シフト判定部１２０における判定結果は、トルク算出部１１０へと出力される。

　マウント温度検出部１３０は、本発明の「温度検出手段」の一例であり、ハイブリッド車両１におけるマウントの温度を検出する。マウント温度検出部１３０は、例えば内燃機関の始動時間、外気温、エンジン水温等を用いてマウントの温度を推定する。マウント温度検出部１３０で検出されたマウント温度は、トルク算出部１１０へと出力される。

　トルク補正部１４０は、本発明の「トルク補正手段」の一例であり、トルク算出部１１０において算出されたＭＧ１及びＭＧ２で出力すべきトルク値を補正する。トルク補正部１４０における補正の詳細については後述する。トルク補正部１４０で補正されたトルク値は、ＭＧ制御部１５０へと出力される。

　ＭＧ制御部１５０は、本発明の「制御手段」の一例であり、トルク補正部１４０によって補正されたトルクを出力するようにＭＧ１及びＭＧ２の各々を制御する。

　回転変動検出部１６０は、本発明の「回転変動検出手段」の一例であり、インプットシャフト４２０（図２参照）の回転変動を検出して、トルク補正部１４０に出力する。回転変動検出部１６０は、例えばＭＧ１に設けられたレゾルバ等の値に基づいて、インプットシャフト４２０の回転変動を検出する。

　上述した各部位を含んで構成されたＥＣＵ１００は、一体的に構成された電子制御ユニットであり、上記各部位に係る動作は、全てＥＣＵ１００によって実行されるように構成されている。但し、本発明に係る上記部位の物理的、機械的及び電気的な構成はこれに限定されるものではなく、例えばこれら各部位は、複数のＥＣＵ、各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成されていてもよい。

　次に、本実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置の動作について、図４を参照して説明する。ここに図４は、本実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置の動作を示すフローチャート（その１）である。

　図４において、本実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置の動作時には、先ずシフト判定部１２０において、ハイブリッド車両１のシフトがＰレンジであるか否かが検出される（ステップＳ１０１）。そして、ハイブリッド車両１のシフトがＰレンジでない（例えば、ＤレンジやＲレンジ等）場合には（ステップＳ１０１：ＮＯ）、マウント温度検出部１３０において、ハイブリッド車両１のマウントの温度が検出され、検出されたマウント温度が第１閾値未満であるか否かが判定される（ステップＳ１０２）。なお、ここでの第１閾値は、検出されたマウント温度が、後述するＭＧ併用制御を行うべき温度であるか否かを判定するための閾値として予め設定されている。

　ここで、検出されたマウント温度が第１閾値未満でない場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）、ＭＧ併用制御がＯＦＦとされ（ステップＳ１０３）、トルク算出部１１０では、ＭＧ２単独のトルクが算出される（ステップＳ１０４）。この場合、トルク補正部１３０では、算出されたＭＧ２のトルク値に対して、ドライブシャフト５００におけるトルク脈動を相殺するようなキャンセルトルクを追加する補正が行われる（ステップＳ１０５）。

　一方で、ハイブリッド車両１のシフトがＰレンジである場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、或いはマウント温度が第１閾値未満である場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、ＭＧ併用制御がＯＮとされ（ステップＳ１０６）、トルク算出部１１０では、ＭＧ１及びＭＧ２の各々のトルクが算出される（ステップＳ１０７）。

　ここで図５及び図６を参照して、上述したＭＧ併用制御のＯＮ／ＯＦＦを切替える効果について詳細に説明する。ここに図５は、エンジンから車両ボデーへの振動の伝達経路を示す概念図である。また図６は、エンジン回転数と車両の振動伝達特性との関係を示すグラフである。

　図５に示すように、エンジン２００から車両ボデーへと伝達される振動には、ドライブシャフト５００を介して伝達される脈動トルクに起因する振動と、ＭＧ１及びＭＧ２におけるステータ反力に起因したマウント振動とが挙げられる。そして特に、ハイブリッド車両１のシフトがＤレンジ（即ち、走行中）の場合は、ドライブシャフト５００を介して伝達される振動が相対的に大きくなる。一方で、ハイブリッド車両１のシフトがＰレンジ（即ち、停車中）の場合は、ハイブリッド駆動装置１０にロックがかかるため、マウント振動の方が相対的に大きくなる。

　よって、後述するようにドライブシャフト５００における振動と共にマウント振動を抑制するという効果を有するＭＧ併用制御を、ハイブリッド車両１が走行中でない場合にのみ行うようにすれば、より効率的に振動を抑制できると共に、ＭＧ１及びＭＧ２の両方からキャンセルトルクを出力することによる電力損失を低減することができる。

　また図６に示すように、ハイブリッド車両１における振動の伝達特性（言い換えれば、振動の伝わり易さ）は、マウントの温度によって変化する。具体的には、図に示すように、アイドル回転数以上における振動伝達特性は、マウント温度が低温時の方が高温時より大きくなる。即ち、マウント温度が低い場合には、マウントが硬化し振動が伝わり易くなる。

　よって、後述するようにドライブシャフト５００における振動と共にマウント振動を抑制するという効果を有するＭＧ併用制御を、マウント温度が低温時である場合（即ち、マウント温度が第１閾値未満である場合）にのみ行うようにすれば、より効率的に振動を抑制できると共に、ＭＧ１及びＭＧ２の両方からキャンセルトルクを出力することによる電力損失を低減することができる。

　図４に戻り、ＭＧ併用制御がＯＮとされた場合、トルク補正部１３０では、算出されたＭＧ１及びＭＧ２の各々のトルク値に対して、ドライブシャフト５００におけるトルク脈動を相殺するようなキャンセルトルクを追加すると共に、ＭＧ１及びＭＧ２のトルクが各々の回転軸から見て互いに逆方向となるように補正が行われる（ステップＳ１０８）。

　ここで図７を参照して、ＭＧ併用制御ＯＮ時のトルク補正部１３０における具体的なトルクの補正方法について説明する。ここに図７は、補正によるＭＧのトルクの算出方法を示すグラフである。

　図７において、トルク補正部１３０には、ＭＧ１及びＭＧ２のステータ反力に起因するマウント振動を相殺するトルク値を算出するために、以下の数式（１）が記憶されている。

　　Ｔｍ＝－Ｔｇ　・・・（１）
　なお、数式中の“Ｔｍ”はＭＧ１のトルクを示しており、“Ｔｇ”はＭＧ２のトルクを示している。

　また、トルク補正部１３０には、ドライブシャフト５００における脈動トルクに起因する振動を相殺するトルク値を算出するために、以下の数式（２）が記憶されている。

　　Ｔｍ＝－（ａ／ｂ）×Ｔｇ＋ａ　・・・（２）
　なお、式中の“ａ”及び“ｂ”という記号は、それぞれＭＧ１及びＭＧ２単独で振動を相殺する場合に求められるトルク値に対応している。このため数式（２）は、ハイブリッド車両１の運転状況に応じて変化する。なお、“ａ”及び“ｂ”は、図からも分かるようにａ＜ｂである。

　トルク補正部１３０は、上述した数式（１）及び数式（２）を用いて、２つの数式を示す直線の交点によって示されるトルク値を、補正後のトルク値として算出する。このようにして求められたトルク値によれば、ドライブシャフト５００における脈動トルクに起因する振動、及びＭＧ１及びＭＧ２のステータ反力に起因するマウント振動の両方を抑制することが可能である。

　図４に戻り、トルク値の補正が終了すると、ＭＧ制御部１５０によって、補正されたトルク値を実現するようにＭＧ１及びＭＧ２がそれぞれ制御される（ステップＳ１０９）。ここで図８を参照して、上述したＭＧ併用制御を行う本実施形態と、ＭＧ併用制御を行わない比較例との違いについて具体的な例を挙げて説明する。ここに図８は、比較例及び実施形態に係る各ＭＧのトルクと振動の発生との関係を示すチャートである。

　図８において、ＭＧ併用制御を行わない比較例（図中の破線参照）においては、ＭＧ１単独でドライブシャフト５００における振動を抑制しようとすると、図７でも示したようにｂＮｍのトルクを出力することが求められる。また、ＭＧ２単独でドライブシャフト５００における振動を抑制しようとすると、ａＮｍのトルクを出力することが求められる。この場合、ドライブシャフト５００における振動（即ち、脈動トルクに起因するトルク変動）は抑制できるものの、ＭＧ１及びＭＧ２のステータ反力が互いに同じ方向に働いてしまうことにより、マウント振動が発生してしまう。

　一方で、ＭＧ併用制御を行う本実施形態（図中の実線参照）においては、図７でも示したように、ＭＧ１及びＭＧ２の各々から、ａＮｍ強のトルクが出力される。ここで特に、ＭＧ１及びＭＧ２から出力されるトルクは互いに逆方向とされている（具体的には、比較例と比べるとＭＧ１のトルクが逆方向とされている）ため、ＭＧ１及びＭＧ２におけるステータ反力が互いに相殺され、ドライブシャフト５００における振動に加え、マウント振動の発生を抑制することができる。

　次に、上述したＭＧ併用制御中のハイブリッド車両の制御装置の動作について、図９を参照して説明する。ここに図９は、本実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置の動作を示すフローチャート（その２）である。

　図９において、ＭＧトルクの制御実施中には、回転変動検出部１６０によって、インプットシャフト４２０の回転変動が検出される。なお、インプットシャフト４２０の回転変動は、ドライブシャフト５００の回転変動を推定するために検出されている。よって、例えばインプットシャフト４２０の回転変動に代えて、ドライブシャフト５００の回転変動を直接検出するようにしてもよいし、ドライブシャフト５００の回転変動に依存する他のシャフトの回転変動等を検出するようにしてもよい。

　インプットシャフト４２０の回転変動が検出されると、検出された回転変動が第３閾値以上であるか否かが判定される（ステップＳ２０１）。なお、ここでの第３閾値は、ＭＧ１及びＭＧ２のトルク制御に異常が発生しているか否かを判定するための閾値として予め設定されている。

　ここで、検出された回転変動が第３閾値以上である場合（ステップＳ２０１：ＹＥＳ）、ＭＧ１及びＭＧ２のトルク制御に異常が発生していると判定され、トルク補正部１３０による補正は一時的に中止される（ステップＳ２０２）。即ち、ＭＧ制御部１５０では、トルク算出部１１０において算出されたトルク値を出力させるような制御が行われる。これにより、異常なトルク制御が行われ続けることによる不具合を防止することが可能である。なお、トルク制御の異常としては、例えば冷間時のエンジン燃焼ばらつきに起因する異常等が挙げられる。

　一方、検出された回転変動が第３閾値未満である場合（ステップＳ２０１：ＮＯ）、検出された回転変動が第２閾値以上であるか否かが検出される（ステップＳ２０３）。なお、ここでの第２閾値は、後述する更なるトルク補正を行うか否かを判定するための閾値として予め設定されている。

　ここで、回転変動に対する判定について、図１０及び図１１を参照して具体的に説明する。ここに図１０は、比較例及び実施形態に係るドライブシャフトの回転変動を示すグラフである。また図１１は、比較例及び実施形態に係るインプットシャフトの回転変動を示すグラフである。

　図１０において、ドライブシャフト５００における振動を抑制するためのトルク補正を行わない比較例と、トルク補正を行う本実施形態とでは、ドライブシャフト５００におけるトルク変動に図に示すような違いが生じる。即ち、本実施形態では、エンジンの脈動トルクに起因するドライブシャフト５００の振動が、補正の効果によって比較例と比べて小さくされている。

　図１１において、上述したように、ドライブシャフト５００の回転変動はインプットシャフト４２０の回転変動にも対応している。よって、トルク補正を行わない比較例においては、インプットシャフト４２０のトルク変動に、エンジン２００の回転一次振動に対応するピーク(図中の丸で囲った部分)が多数存在している。一方で、トルク補正を行う本実施形態では、エンジン２００の回転一次振動に対応するピークは低減されている。

　以上の結果、ドライブシャフト５００における振動が抑制できているか否かは、例えばインプットシャフト４２０の回転変動における回転一次成分を抽出することによって判定することができる。この場合の第２閾値は、抽出された成分に対して設定される閾値である。

　図９に戻り、検出された回転変動が第２閾値未満である場合（ステップＳ２０３：ＮＯ）、一連の処理は終了する。即ち、現在行われているトルク制御に問題はないと判断され制御が続行される。一方で、検出された回転変動が第２閾値未満である場合（ステップＳ２０３：ＹＥＳ）、トルク補正部１３０によって追加されるキャンセルトルクが更に大きく補正される（ステップＳ２０４）。即ち、ドライブシャフト５００における振動を抑制する効果が高められる。このようにすれば、一度の補正で振動を十分に抑制できないような場合であっても、再度の補正により確実にドライブシャフト５００における振動を抑制することが可能となる。

　なお、キャンセルトルクが増加された後は、再び検出された回転変動が第２閾値以上であるか否かが検出される（ステップＳ２０５）。そして、検出された回転変動が第２閾値未満である場合（ステップＳ２０５：ＹＥＳ）、再びステップＳ２０４の処理が行われる。即ち、トルク補正部１３０によって追加されるキャンセルトルクが再び更に大きくされる。このように、キャンセルトルクは、検出された回転変動が第２閾値未満となるまで繰り返し行われる。よって、極めて確実にドライブシャフトの振動を抑制することが可能となる。

　以上説明したように、本実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置によれば、トルク補正部によってキャンセルトルクが追加されると共に、ＭＧ１及びＭＧ２のトルクが互いに逆方向となるように補正されるため、トルク脈動に起因する駆動軸の振動及びステータ反力に起因するマウントの振動を好適に抑制することが可能である。

　本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うハイブリッド車両の制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

　１　ハイブリッド車両
　１０　ハイブリッド駆動装置
　１００　ＥＣＵ
　１１０　トルク算出部
　１２０　シフト判定部
　１３０　マウント温度検出部
　１４０　トルク補正部
　１５０　ＭＧ制御部
　１６０　回転変動検出部
　２００　エンジン
　３１０　ＭＧ１側動力伝達機構
　３２０　ＭＧ２側動力伝達機構
　４１０　ダンパ
　４２０　インプットシャフト
　５００　ドライブシャフト
　ＭＧ１，ＭＧ２　モータジェネレータ

Claims

　内燃機関、並びに第１電動機及び第２電動機を含む動力要素と、前記動力要素の各々から出力されるトルクを車軸へと伝達する駆動軸とを備え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走行に要求される総トルクに基づいて、前記第１電動機及び前記第２電動機の各々から出力すべき分担トルクをそれぞれ決定するトルク決定手段と、
　前記第１電動機及び前記第２電動機の各々の前記分担トルクを、前記駆動軸における前記内燃機関の脈動トルクが前記第１電動機及び前記第２電動機の各々から出力される前記分担トルクで相殺されるように、且つ前記第１電動機及び前記第２電動機の各々の前記分担トルクが前記回転軸に対して互いに逆方向となるようにそれぞれ補正するトルク補正手段と、
　補正された前記分担トルクをそれぞれ出力するように前記第１電動機及び前記第２電動機の各々を制御する制御手段と
　を備えることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
　前記ハイブリッド車両が走行中であるか否かを検出する走行検出手段を備え、
　前記決定手段は、前記ハイブリッド車両が走行中でない場合には、前記第１電動機及び前記第２電動機の両方からトルクを出力するように前記分担トルクを決定し、前記ハイブリッド車両が走行中である場合には、前記第１電動機及び前記第２電動機のいずれか一方からトルクを出力するように前記分担トルクを決定し、
　前記補正手段は、前記ハイブリッド車両が走行していない場合には、前記駆動軸における前記内燃機関の脈動トルクが前記第１電動機及び前記第２電動機のいずれか一方から出力される前記分担トルクで相殺されるように補正する
　ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
　前記動力要素を前記ハイブリッド車両の車体に固定するマウントの温度を検出する温度検出手段を備え、
　前記決定手段は、前記マウントの温度が第１閾値未満である場合には、前記第１電動機及び前記第２電動機の両方からトルクを出力するように前記分担トルクを決定し、前記マウントの温度が第１閾値以上である場合には、前記第１電動機及び前記第２電動機のいずれか一方からトルクを出力するように前記分担トルクを決定し、
　前記補正手段は、前記マウントの温度が第１閾値以上である場合には、前記駆動軸における前記内燃機関の脈動トルクが前記第１電動機及び前記第２電動機のいずれか一方から出力される前記分担トルクで相殺されるように補正する
　ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
　前記駆動軸の回転変動を検出する回転変動検出手段を備え、
　前記補正手段は、前記分担トルクを補正しているにもかかわらず前記駆動軸の回転変動が第２閾値以上である場合には、前記内燃機関の脈動トルクへの相殺効果を高めるよう更に前記分担トルクを補正する
　ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
　前記補正手段は、前記分担トルクを補正しているにもかかわらず前記駆動軸の回転変動が第３閾値以上である場合には、前記分担トルクの補正を中止し、
　前記制御手段は、補正されていない前記分担トルクを出力するように前記第１電動機及び前記第２電動機の各々を制御する
　ことを特徴とする請求の範囲第４項に記載のハイブリッド車両の制御装置。