ハイブリッド自動車
【課題】目標エンジン回転数に基づく第１電動機の目標回転数と当該第１電動機の回転数との差がなくなるように目標トルクを設定すると共に当該目標トルクに応じたトルクを出力するように第１電動機を制御する際に、ねじれ要素の共振による影響を良好に低減して内燃機関の回転数を目標エンジン回転数に良好に近づける。
【解決手段】エンジン２２が運転されるときに目標回転数Ｎｅ＊に基づくモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊とフィルタによりダンパ２８の共振による影響成分が除去されたモータＭＧ１の制御用回転数Ｎｍ１ｃとの差がなくなるようにモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊が設定され、トルク指令Ｔｍ１＊に応じたトルクを出力するようにモータＭＧ１が制御される。そして、フィルタは、ダンパ２８に接続されるマスの大きさに応じてモータＭＧ１の回転数から除去されるカット周波数帯ｆｃの成分を異ならせるように構成される。
【解決手段】エンジン２２が運転されるときに目標回転数Ｎｅ＊に基づくモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊とフィルタによりダンパ２８の共振による影響成分が除去されたモータＭＧ１の制御用回転数Ｎｍ１ｃとの差がなくなるようにモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊が設定され、トルク指令Ｔｍ１＊に応じたトルクを出力するようにモータＭＧ１が制御される。そして、フィルタは、ダンパ２８に接続されるマスの大きさに応じてモータＭＧ１の回転数から除去されるカット周波数帯ｆｃの成分を異ならせるように構成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンと、動力を入出力可能な第１電動機と、エンジンの出力軸にねじれ要素を介して接続された第１の回転要素、第１電動機の回転軸に接続された第２の回転要素、および駆動輪に連結された駆動軸に接続された第３の回転要素を有する遊星歯車機構と、駆動軸に動力を入出力可能な第２電動機とを備えたハイブリッド自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のハイブリッド自動車としては、エンジンと、エンジンのクランクシャフトにねじれ要素を介して３つの回転要素のうちの第１の回転要素が接続されると共に車軸に連結された駆動軸に第２の回転要素が接続された遊星歯車機構と、遊星歯車機構の第３の回転要素に回転子が接続された第１電動機と、駆動軸に動力を入出力可能な第２電動機とを備え、エンジンを始動するときに、当該エンジンをクランキングするためのクランキングトルクとエンジンから出力されるトルクの脈動を低減する脈動低減トルクとの和からトルク脈動のうちのねじれ要素の共振周波数帯の成分である共振成分トルクを減じたトルクが第１電動機から出力されてエンジンが始動されるようエンジンと第１および第２電動機とを制御するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このように脈動低減トルクを加味したトルクでエンジンをクランキングすることでエンジンを始動する際に生じるトルク脈動による振動を抑制することができる。また、共振成分トルクを除いたトルクでエンジンをクランキングすることでエンジンを始動する際に生じるねじれ要素の共振による振動を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−６４５６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述のようなハイブリッド自動車では、エンジンが運転されるときに目標エンジン回転数等から第１電動機の目標回転数を設定すると共に当該第１電動機の回転軸の回転位置に基づいて取得される回転数と目標回転数との差がなくなるように第１電動機の目標トルクを設定し、第１電動機に目標トルクに応じたトルクを出力させることでエンジンが目標エンジン回転数で回転するようにしている。このため、エンジンの運転中にエンジンと遊星歯車機構との間のねじれ要素で共振が発生すると、当該共振による振動が第１電動機の回転軸に伝達され、第１電動機の回転軸の回転位置から当該第１電動機の回転数を精度よく取得し得なくなってしまう。そして、第１電動機の回転数を精度よく取得し得なくなると、第１電動機の目標トルクを適正に設定し得なくなることでエンジンの回転数と目標エンジン回転数との差が大きくなってしまい、エンジンから出力されるパワーと要求値とにも差を生じてしまう。
【０００５】
本発明のハイブリッド自動車は、目標エンジン回転数に基づく第１電動機の目標回転数と当該第１電動機の回転数との差がなくなるように目標トルクを設定すると共に当該目標トルクに応じたトルクを出力するように第１電動機を制御する際に、ねじれ要素の共振による影響を良好に低減して内燃機関の回転数を目標エンジン回転数に良好に近づけることを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のハイブリッド自動車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明のハイブリッド自動車は、
エンジンと、動力を入出力可能な第１電動機と、前記エンジンの出力軸にねじれ要素を介して接続された第１の回転要素、前記第１電動機の回転軸に接続された第２の回転要素、および駆動輪に連結された駆動軸に接続された第３の回転要素を有する遊星歯車機構と、前記駆動軸に動力を入出力可能な第２電動機と、前記第１および第２電動機と電力をやり取り可能なバッテリと、シフトポジションが駐車ポジションに設定されたときに前記駆動軸の回転を機械的にロックするパーキングロック手段と、前記駆動輪に摩擦制動力を付与可能な摩擦制動手段と、走行に要求される要求トルクと前記バッテリの充放電要求量とに基づいて前記エンジンに要求される要求パワーを設定する要求パワー設定手段と、前記エンジンが運転されるときに該エンジンの回転数が前記要求パワーに基づく目標エンジン回転数になると共に前記要求トルクに応じたトルクが前記駆動軸に出力されるように前記エンジンと前記第１および第２電動機とを制御する制御手段とを含むハイブリッド自動車であって、
前記第１電動機の回転軸の回転位置に基づいて該第１電動機の回転数を取得する回転数取得手段と、
前記エンジンが運転されるときに前記回転数取得手段により取得された前記第１電動機の回転数から前記ねじれ要素の共振による影響成分を除去するフィルタ手段とを備え、
前記制御手段は、前記エンジンが運転されるときに前記目標エンジン回転数に基づく前記第１電動機の目標回転数と前記フィルタ手段により前記ねじれ要素の共振による影響成分が除去された前記第１電動機の回転数との差がなくなるように該第１電動機の目標トルクを設定すると共に、当該目標トルクに応じたトルクを出力するように前記第１電動機を制御し、
前記フィルタ手段は、前記摩擦制動手段が非作動であって前記パーキングロック手段が作動している第１の停車時と、前記パーキングロック手段が非作動であって前記摩擦制動手段が作動しており、かつ前記第２電動機からトルクが出力されていない第２の停車時と、前記パーキングロック手段が非作動であって前記摩擦制動手段が作動しており、かつ前記第２電動機からトルクが出力されている第３の停車時と、前記パーキングロック手段および前記摩擦制動手段が非作動であって前記第２電動機からトルクが出力されていない走行時とで異なる周波数帯の成分を前記ねじれ要素の共振による影響成分として前記第１電動機の回転数から除去するように構成されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明のハイブリッド自動車では、エンジンが運転されるときに目標エンジン回転数に基づく第１電動機の目標回転数とフィルタ手段によりねじれ要素の共振による影響成分が除去された第１電動機の回転数との差がなくなるように当該第１電動機の目標トルクが設定され、当該目標トルクに応じたトルクを出力するように第１電動機が制御される。そして、フィルタ手段は、摩擦制動手段が非作動であってパーキングロック手段が作動している第１の停車時と、パーキングロック手段が非作動であって摩擦制動手段が作動しており、かつ第２電動機からトルクが出力されていない第２の停車時と、パーキングロック手段が非作動であって摩擦制動手段が作動しており、かつ第２電動機からトルクが出力されている第３の停車時と、前記パーキングロック手段および前記摩擦制動手段が非作動であって前記第２電動機からトルクが出力されていない走行時とで異なる周波数帯の成分をねじれ要素の共振による影響成分として第１電動機の回転数から除去するように構成されている。すなわち、エンジンと遊星歯車機構との間のねじれ要素の共振周波数は、当該ねじれ要素に接続されるマスの大きさに応じて変化するが、本発明のハイブリッド自動車では、上記第１から第３の停車時，および走行時の間で、ねじれ要素の非エンジン側（遊星歯車機構側）のマス（慣性モーメント）の大きさが異なることになる。従って、ハイブリッド自動車の状態（第１から第３の停車時，および走行時）、すなわち、ねじれ要素に接続されるマスの大きさに応じてフィルタ手段により第１電動機の回転数から除去される周波数帯の成分を異ならせることにより、ハイブリッド自動車の状態が変化しても第１電動機の回転数からねじれ要素の共振による影響成分を良好に除去することが可能となる。この結果、本発明のハイブリッド自動車では、目標エンジン回転数に基づく第１電動機の目標回転数と当該第１電動機の回転数との差がなくなるように目標トルクを設定すると共に当該目標トルクに応じたトルクを出力するように第１電動機を制御する際に、ねじれ要素の共振による影響を良好に低減してエンジンの回転数を目標エンジン回転数に良好に近づけることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施例に係るハイブリッド自動車２０を示す概略構成図である。
【図２】実施例のモータＥＣＵ４０により実行される制御用回転数設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１１】
図１は、本発明の実施例に係るハイブリッド自動車２０の概略構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、ガソリンや軽油などを燃料とするエンジン２２と、エンジン２２を駆動制御するエンジン用電子制御ユニット（以下、「エンジンＥＣＵ」という）２４と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にダンパ２８を介して接続されたプラネタリキャリア３４を有するプラネタリギヤ３０と、プラネタリギヤ３０のサンギヤ３１に接続された発電可能なモータＭＧ１と、プラネタリギヤ３０のリングギヤ３２に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに連結された減速ギヤ３５と、この減速ギヤ３５を介してリングギヤ軸３２ａに接続されたモータＭＧ２と、リングギヤ軸３２ａにギヤ機構６０およびデファレンシャルギヤ６２を介して接続された駆動輪６３ａ，６３ｂと、モータＭＧ１と電力ライン５４との間に介設されたインバータ４１と、モータＭＧ２と電力ライン５４との間に介設されたインバータ４２と、インバータ４１，４２を介してモータＭＧ１およびＭＧ２を駆動制御するモータ用電子制御ユニット（以下、「モータＥＣＵ」という）４０と、電力ライン５４に接続された例えばリチウムイオン二次電池あるいはニッケル水素二次電池であるバッテリ５０と、バッテリ５０を管理するバッテリ用電子制御ユニット（以下、「バッテリＥＣＵ」という）５２と、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０、バッテリＥＣＵ５２と通信しながら車両全体を制御するハイブリッド用電子制御ユニット（以下、「ハイブリッドＥＣＵ」という）７０と、摩擦制動力を出力可能な電子制御式油圧ブレーキユニット（以下、単に「ブレーキユニット」という）９０等とを備える。
【００１２】
モータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの信号に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を計算する。ここで、実施例のハイブリッド自動車２０において、エンジン２２の運転中にエンジン２２とプラネタリギヤ３０との間のダンパ２８で共振が発生すると、当該共振による振動がモータＭＧ１の回転軸に伝達され、モータＭＧ１に対応した回転位置検出センサ４３からの信号に基づいて当該モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を精度よく取得し得なくなってしまう。このため、実施例のモータＥＣＵ４０は、計算した回転数Ｎｍ１からダンパ２８の共振による影響成分を除去可能なフィルタ（例えばデジタルフィルタ）を含む。実施例のフィルタは、予め設定されている異なる複数の周波数帯の成分を除去することができるように構成されている。そして、モータＥＣＵ４０は、計算したモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１から当該フィルタによりダンパ２８の共振による影響成分を除去したものを制御用回転数Ｎｍ１ｃとして設定する。
【００１３】
ギヤ機構６０は、リングギヤ軸３２ａに取り付けられたギヤ６０ａやギヤ６０ａと噛合するギヤ６０ｂといった複数のギヤを有する。また、ギヤ機構６０には、ギヤ６０ｂに連結されたパーキングギヤ６６と、パーキングギヤ６６と噛み合ってその回転駆動を停止した状態でロックするパーキングロックポール６７とからなるパーキングロック機構６５が設けられている。パーキングロックポール６７は、運転者によりシフトレバー８１が操作されて駐車ポジション（Ｐポジション）が選択されると、ハイブリッドＥＣＵ７０により図示しないアクチュエータが駆動制御されることによって作動し、パーキングギヤ６６との噛合によりパーキングロックを行なう。すなわち、ギヤ６０ｂはリングギヤ軸３２ａおよび駆動輪６３ａ，６３ｂに機械的に連結されているから、パーキングギヤ６６とパーキングロックポール６７とが噛み合っているときにはパーキングロック機構６５によりリングギヤ軸３２ａおよび駆動輪６３ａ，６３ｂがロックされることになる。なお、運転者によりシフトレバー８１が操作されてシフトポジションＳＰが駐車ポジション以外のポジションに設定されるとパーキングロックが解除される。また、ハイブリッドＥＣＵ７０は、パーキングロックを実行している際には、所定のパーキングロックフラグＦｐｌを値１に設定すると共に、パーキングロックを解除している際には、パーキングロックフラグＦｐｌを値０に設定する。
【００１４】
ブレーキユニット９０は、ブレーキマスタシリンダ９１や油圧式（流体圧式）のブレーキアクチュエータ９２、駆動輪６３ａ，６３ｂや図示しない従動輪にそれぞれ取り付けられてブレーキディスクを挟持して対応する車輪に摩擦制動力を付与可能なブレーキパッドを駆動するブレーキホイールシリンダ９３ａ〜９３ｄ、ブレーキホイールシリンダ９３ａ〜９３ｄごとに設けられて対応するブレーキホイールシリンダの油圧（ブレーキホイールシリンダ圧）を検出するブレーキホイールシリンダ圧センサ９４ａ〜９４ｄ、ブレーキアクチュエータ９２を制御するブレーキ用電子制御ユニット（以下、「ブレーキＥＣＵ」という）９５等を含む。ブレーキアクチュエータ９２は、図示しない油圧発生源としてのポンプやアキュムレータ、ブレーキマスタシリンダ９１とブレーキホイールシリンダ９３ａ〜９３ｄとの連通状態を制御するマスタシリンダカットソレノイドバルブ、ブレーキペダル８５の踏み込み量に応じてペダル踏力に対する反力を創出するストロークシミュレータ等を有し、駆動輪６３ａ，６３ｂや他の従動輪に摩擦制動力を作用させることが可能なものである。ブレーキＥＣＵ９５は、運転者によりブレーキペダル８５が踏み込まれると、ブレーキペダルストロークセンサ８６からのブレーキペダルストロークＢＳと図示しない所定の踏力設定用マップとを用いて運転者によりブレーキペダル８５に加えられたペダル踏力Ｆｐｄを計算し、計算したペダル踏力Ｆｐｄに基づいて運転者により要求される要求制動力ＢＦ＊を設定し、設定した要求制動力ＢＦ＊に基づいた摩擦制動力が駆動輪６３ａ，６３ｂや図示しない従動輪に作用するようにブレーキアクチュエータ９２を制御する。なお、ブレーキＥＣＵ９５は、ブレーキペダルストロークＢＳが値０以上である（ブレーキペダル８５が踏み込まれている）と共に車両が停車しているときには、所定のブレーキオンフラグＦｂを値１に設定すると共に、ブレーキペダルストロークＢＳが値０未満である（ブレーキペダル８５が踏み込まれていない）か、あるいは、ブレーキペダルストロークＢＳが値０以上であっても車両が停車していないときには、ブレーキオンフラグＦｂを値０に設定し、ハイブリッドＥＣＵ７０に送信する。
【００１５】
上述のように構成された実施例のハイブリッド自動車２０が走行可能な状態になると、ハイブリッドＥＣＵ７０は、アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃや車速センサ８８からの車速Ｖに基づいて走行に要求される要求トルクＴｒ＊を設定すると共に、要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じたものと充放電要求パワーＰｂ＊とロスＬｏｓｓとの総和をエンジン２２に要求される要求エンジンパワーＰｅ＊として設定する。そして、エンジン２２が運転される場合、ハイブリッドＥＣＵ７０は、設定した要求エンジンパワーＰｅ＊に基づいてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊、目標トルクＴｅ＊を設定してエンジンＥＣＵ２４に送信すると共に、設定した目標回転数Ｎｅ＊を用いて次式（１）に従いモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を計算する。ただし、式（１）中の“Ｇｒ”は減速ギヤ３５のギヤ比、“ρ”はプラネタリギヤ３０のギヤ比（サンギヤ３１の歯数／リングギヤ３２の歯数）である。さらに、計算した目標回転数Ｎｍ１＊とモータＥＣＵ４０により設定された制御用回転数Ｎｍ１ｃとに基づく次式（２）に従いモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定する。式（２）は、モータＭＧ１を目標回転数Ｎｍ１＊で回転させるため、すなわち、エンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊で回転させるためのフィードバック制御における関係式であり、式（２）中の“ｋ１”は比例項のゲインであり、“ｋ２”は積分項のゲインである。このように、モータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊と、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１からダンパ２８の共振による影響成分を除去した制御用回転数Ｎｍ１ｃとの差がなくなるようにモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定することにより、ダンパ２８の共振の影響を低減してモータＭＧ１ひいてはエンジン２２の回転数を良好にフィードバック制御することができる。なお、ハイブリッド自動車２０の走行中のみならず、パーキングロック機構６５によりリングギヤ軸３２ａがロックされてハイブリッド自動車２０が停車しているときやブレーキユニット９０が作動してハイブリッド自動車２０が停車しているときであっても、バッテリ５０の残容量ＳＯＣが所定量未満であって充電が必要な際には、上述のようにバッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊等に基づいてエンジン要求パワーＰｅ＊が設定され、当該エンジン要求パワーに基づく目標回転数Ｎｅ＊でエンジン２２が運転されるようにモータＭＧ１のフィードバック制御が実行される。そして、ハイブリッドＥＣＵ７０は、設定したモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊と要求トルクＴｒ＊とに基づいて次式（３）に従いモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し、設定したトルク指令Ｔｍ１＊およびＴｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信する。
【００１６】
Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/(Gr・ρ) …（１）
Tm1*=-ρ/(1+ρ)・Te*+k1・(Nm1*-Nm1c)+k2・∫(Nm1*-Nm1c)dt …（２）
Tm2*=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr …（３）
【００１７】
次に、エンジン２２が運転されているときに回転位置検出センサ４３の検出値に基づいて計算されたモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１からダンパ２８の共振による影響成分を除去して制御用回転数Ｎｍ１ｃを設定する手順について説明する。図２は、上述のようにエンジン２２が運転されるのに伴って上記式（２）に従ってモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊が設定される際に、実施例のモータＥＣＵ４０により所定時間毎に実行される制御用回転数設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【００１８】
制御用回転数設定ルーチンの開始に際して、モータＥＣＵ４０は、まず、パーキングロックフラグＦｐｌの値やブレーキオンフラグＦｂの値、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊の値といった制御に必要なデータをハイブリッドＥＣＵ７０から通信により入力する（ステップＳ１００）。続いて、入力したパーキングロックフラグＦｐｌが値１であるか否かを判定し（ステップＳ１１０）、パーキングロックフラグＦｐｌが値１であると判定されたとき、すなわち、パーキングロック機構６５によりリングギヤ軸３２ａがロックされている（パーキングロック機構６５が作動している）ときには、除去対象となるダンパ２８の共振によるモータＭＧ１の回転数に対する影響成分の周波数帯であるカット周波数帯ｆｃを第１周波数帯ｆ１に設定する（ステップＳ１２０）。ここで、パーキングロック機構６５によりリングギヤ軸３２ａがロックされてハイブリッド自動車２０が停車しているとき（第１の停車時）には、ギヤ機構６０やデファレンシャルギヤ６２といったパーキングロック機構６５から駆動輪６３ａ，６３ｂまでの部品のすべてがダンパ２８に接続されたマスとなり、第１周波数帯ｆ１は、当該マス（慣性モーメント）の大きさに基づいてモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１へのダンパ２８の共振による影響成分の周波数帯として実験・解析等により予め定められる。そして、回転位置検出センサ４３の検出値に基づいて計算したモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１からカット周波数帯ｆｃに含まれる周波数をもった成分をフィルタにより除去して制御用回転数Ｎｍ１ｃを設定し（ステップＳ１３０）、再度ステップＳ１００以降の処理を実行する。
【００１９】
ステップＳ１１０にてパーキングロックフラグＦｐｌが値０であると判定されたとき、すなわち、パーキングロック機構６５によりリングギヤ軸３２ａがロックされていないときには、ブレーキオンフラグＦｂが値１であるか否かを判定し（ステップＳ１４０）、ブレーキオンフラグＦｂが値１であってブレーキペダル８５が踏み込まれて（ブレーキユニット９０が作動して）ハイブリッド自動車２０が停車していると判定されたときには、更にモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊が値０であるか否かを判定する（ステップＳ１５０）。そして、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊が値０であってモータＭＧ２からトルクが出力されていないと判定されたときには、カット周波数帯ｆｃを第２周波数帯ｆ２に設定する（ステップＳ１６０）と共に、回転位置検出センサ４３の検出値に基づいて計算したモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１からカット周波数帯ｆｃに含まれる周波数をもった成分をフィルタにより除去して制御用回転数Ｎｍ１ｃを設定し（ステップＳ１３０）、再度ステップＳ１００以降の処理を実行する。すなわち、ブレーキユニット９０が作動してハイブリッド自動車２０が停車している状態でモータＭＧ２からトルクが出力されていないとき（第２の停車時）には、プラネタリギヤ３０や減速ギヤ３５においてギヤ同士の噛合いが生じず、モータＭＧ２の回転軸とダンパ２８とは機械的に接続されていない状態となることから、モータＭＧ２はダンパ２８に接続されたマスとはならない。従って、この場合（第２の停車時）には、駆動輪６３ａ，６３ｂがダンパ２８に接続されたマスとなり、第２周波数帯ｆ２は、当該マス（慣性モーメント）の大きさに基づいてモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１へのダンパ２８の共振による影響成分の周波数帯として実験・解析等により予め定められる。
【００２０】
これに対して、ステップＳ１５０にてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊が値０でないと判定されたとき、すなわち、モータＭＧ２からトルクを出力しているときには、カット周波数帯ｆｃを第３周波数帯ｆ３に設定する（ステップＳ１７０）と共に、回転位置検出センサ４３の検出値に基づいて計算したモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１からカット周波数帯ｆｃに含まれる周波数をもった成分をフィルタにより除去して制御用回転数Ｎｍ１ｃを設定し（ステップＳ１３０）、再度ステップＳ１００以降の処理を実行する。すなわち、ブレーキユニット９０が作動してハイブリッド自動車２０が停車している状態でモータＭＧ２からトルクが出力されているとき（第３の停車時）には、プラネタリギヤ３０や減速ギヤ３５においてギヤ同士が噛合うため、モータＭＧ２の回転軸とダンパ２８とが機械的に接続された状態となることから、モータＭＧ２はダンパ２８に接続されたマスとなる。従って、この場合（第３の停車時）には、駆動輪６３ａ，６３ｂおよびモータＭＧ２がダンパ２８に接続されたマスとなり、第３周波数帯ｆ３は、当該マス（慣性モーメント）の大きさに基づいてモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１へのダンパ２８の共振による影響成分の周波数帯として実験・解析等により予め定められる。
【００２１】
一方、ステップＳ１４０にてブレーキオンフラグＦｂが値０であると判定されたときにも、更に、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊が値０であるか否かを判定する（ステップＳ１８０）。そして、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊が値０であると判定されたとき、すなわち、車両が走行中であるもののモータＭＧ２からトルクを出力していないときには、カット周波数帯ｆｃを第４周波数帯ｆ４に設定する（ステップＳ１９０）と共に、回転位置検出センサ４３の検出値に基づいて計算したモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１からカット周波数帯ｆｃに含まれる周波数をもった成分をフィルタにより除去して制御用回転数Ｎｍ１ｃを設定し（ステップＳ１３０）、再度ステップＳ１００以降の処理を実行する。すなわち、車両が走行中であるもののモータＭＧ２からトルクを出力していないときには、モータＭＧ２がダンパ２８に接続されたマスとなり、第４周波数帯ｆ４は、当該マス（慣性モーメント）の大きさに基づいてモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１へのダンパ２８の共振による影響成分の周波数帯として実験・解析等により予め定められる。また、ステップＳ１８０にてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊が値０でない、すなわち、車両が走行中であってモータＭＧ２からトルクを出力しているときには、ダンパ２８の共振がモータＭＧ１の回転に与える影響は小さいと判断されるため、カット周波数帯の成分ｆｃを設定することなく、現在の回転数Ｎｍ１を制御用回転数Ｎｍ１ｃに設定し（ステップＳ２００）、再度ステップＳ１００以降の処理を実行する。
【００２２】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２が運転されるときに目標回転数Ｎｅ＊に基づくモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊とフィルタによりダンパ２８（ねじれ要素）の共振による影響成分が除去されたモータＭＧ１の制御用回転数Ｎｍ１ｃとの差がなくなるように当該モータＭＧ１のトルク指令（目標トルク）Ｔｍ１＊が設定され、当該トルク指令Ｔｍ１＊に応じたトルクを出力するようにモータＭＧ１が制御される。そして、フィルタは、ブレーキユニット（摩擦制動手段）９０が非作動であってパーキングロック機構（パーキングロック手段）６５が作動している第１の停車時と、パーキングロック機構６５が非作動であってブレーキユニット９０が作動しており、かつモータＭＧ２からトルクが出力されていない第２の停車時と、パーキングロック機構６５およびブレーキユニット９０が非作動であってモータＭＧ２からトルクが出力されていない走行時とで異なるカット周波数帯ｆｃの成分をダンパ２８の共振による影響成分としてモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１から除去するように構成されている。すなわち、エンジン２２とプラネタリギヤ３０との間のダンパ２８の共振周波数は、当該ダンパ２８に接続されるマスの大きさに応じて変化するが、実施例のハイブリッド自動車２０では、上記第１から第３の停車時，および走行時の間で、ダンパ２８の非エンジン側（プラネタリギヤ３０側）のマス（慣性モーメント）の大きさが異なることになる。従って、ハイブリッド自動車２０の状態（第１から第３の停車時，および走行時）、すなわち、ダンパ２８に接続されるマスの大きさに応じてフィルタによりモータＭＧ１の回転数から除去されるカット周波数帯ｆｃの成分を異ならせることにより、ハイブリッド自動車の状態が変化してもモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１からダンパ２８の共振による影響成分を良好に除去することが可能となる。この結果、実施例のハイブリッド自動車２０では、目標回転数Ｎｅ＊に基づくモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊と当該モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１との差がなくなるように目標トルクＴｍ１＊を設定すると共に当該目標トルクＴｍ１＊に応じたトルクを出力するようにモータＭＧ１＊を制御する際に、ダンパ２８の共振による影響を良好に低減してエンジン２２の回転数を目標回転数Ｎｅ＊に良好に近づけることができる。
【００２３】
以上、実施例を用いて本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な変更をなし得ることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明は、ハイブリッド自動車の製造産業に利用可能である。
【符号の説明】
【００２５】
２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２４ エンジンＥＣＵ、２６ クランクシャフト、２８ ダンパ、３０ プラネタリギヤ、３２ａ リングギヤ軸、３５ 減速ギヤ、４０ モータＥＣＵ、４１，４２ インバータ、４３，４４ 回転位置検出センサ、５０ バッテリ、５２ バッテリＥＣＵ、５４ 電力ライン、６０ ギヤ機構、６２ デファレンシャルギヤ、６３ａ，６３ｂ 駆動輪、６５ パーキングロック機構、７０ ハイブリッドＥＣＵ、８１ シフトレバー、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルストロークセンサ、８８ 車速センサ、９０ ブレーキユニット、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンと、動力を入出力可能な第１電動機と、エンジンの出力軸にねじれ要素を介して接続された第１の回転要素、第１電動機の回転軸に接続された第２の回転要素、および駆動輪に連結された駆動軸に接続された第３の回転要素を有する遊星歯車機構と、駆動軸に動力を入出力可能な第２電動機とを備えたハイブリッド自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のハイブリッド自動車としては、エンジンと、エンジンのクランクシャフトにねじれ要素を介して３つの回転要素のうちの第１の回転要素が接続されると共に車軸に連結された駆動軸に第２の回転要素が接続された遊星歯車機構と、遊星歯車機構の第３の回転要素に回転子が接続された第１電動機と、駆動軸に動力を入出力可能な第２電動機とを備え、エンジンを始動するときに、当該エンジンをクランキングするためのクランキングトルクとエンジンから出力されるトルクの脈動を低減する脈動低減トルクとの和からトルク脈動のうちのねじれ要素の共振周波数帯の成分である共振成分トルクを減じたトルクが第１電動機から出力されてエンジンが始動されるようエンジンと第１および第２電動機とを制御するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このように脈動低減トルクを加味したトルクでエンジンをクランキングすることでエンジンを始動する際に生じるトルク脈動による振動を抑制することができる。また、共振成分トルクを除いたトルクでエンジンをクランキングすることでエンジンを始動する際に生じるねじれ要素の共振による振動を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−６４５６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述のようなハイブリッド自動車では、エンジンが運転されるときに目標エンジン回転数等から第１電動機の目標回転数を設定すると共に当該第１電動機の回転軸の回転位置に基づいて取得される回転数と目標回転数との差がなくなるように第１電動機の目標トルクを設定し、第１電動機に目標トルクに応じたトルクを出力させることでエンジンが目標エンジン回転数で回転するようにしている。このため、エンジンの運転中にエンジンと遊星歯車機構との間のねじれ要素で共振が発生すると、当該共振による振動が第１電動機の回転軸に伝達され、第１電動機の回転軸の回転位置から当該第１電動機の回転数を精度よく取得し得なくなってしまう。そして、第１電動機の回転数を精度よく取得し得なくなると、第１電動機の目標トルクを適正に設定し得なくなることでエンジンの回転数と目標エンジン回転数との差が大きくなってしまい、エンジンから出力されるパワーと要求値とにも差を生じてしまう。
【０００５】
本発明のハイブリッド自動車は、目標エンジン回転数に基づく第１電動機の目標回転数と当該第１電動機の回転数との差がなくなるように目標トルクを設定すると共に当該目標トルクに応じたトルクを出力するように第１電動機を制御する際に、ねじれ要素の共振による影響を良好に低減して内燃機関の回転数を目標エンジン回転数に良好に近づけることを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のハイブリッド自動車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明のハイブリッド自動車は、
エンジンと、動力を入出力可能な第１電動機と、前記エンジンの出力軸にねじれ要素を介して接続された第１の回転要素、前記第１電動機の回転軸に接続された第２の回転要素、および駆動輪に連結された駆動軸に接続された第３の回転要素を有する遊星歯車機構と、前記駆動軸に動力を入出力可能な第２電動機と、前記第１および第２電動機と電力をやり取り可能なバッテリと、シフトポジションが駐車ポジションに設定されたときに前記駆動軸の回転を機械的にロックするパーキングロック手段と、前記駆動輪に摩擦制動力を付与可能な摩擦制動手段と、走行に要求される要求トルクと前記バッテリの充放電要求量とに基づいて前記エンジンに要求される要求パワーを設定する要求パワー設定手段と、前記エンジンが運転されるときに該エンジンの回転数が前記要求パワーに基づく目標エンジン回転数になると共に前記要求トルクに応じたトルクが前記駆動軸に出力されるように前記エンジンと前記第１および第２電動機とを制御する制御手段とを含むハイブリッド自動車であって、
前記第１電動機の回転軸の回転位置に基づいて該第１電動機の回転数を取得する回転数取得手段と、
前記エンジンが運転されるときに前記回転数取得手段により取得された前記第１電動機の回転数から前記ねじれ要素の共振による影響成分を除去するフィルタ手段とを備え、
前記制御手段は、前記エンジンが運転されるときに前記目標エンジン回転数に基づく前記第１電動機の目標回転数と前記フィルタ手段により前記ねじれ要素の共振による影響成分が除去された前記第１電動機の回転数との差がなくなるように該第１電動機の目標トルクを設定すると共に、当該目標トルクに応じたトルクを出力するように前記第１電動機を制御し、
前記フィルタ手段は、前記摩擦制動手段が非作動であって前記パーキングロック手段が作動している第１の停車時と、前記パーキングロック手段が非作動であって前記摩擦制動手段が作動しており、かつ前記第２電動機からトルクが出力されていない第２の停車時と、前記パーキングロック手段が非作動であって前記摩擦制動手段が作動しており、かつ前記第２電動機からトルクが出力されている第３の停車時と、前記パーキングロック手段および前記摩擦制動手段が非作動であって前記第２電動機からトルクが出力されていない走行時とで異なる周波数帯の成分を前記ねじれ要素の共振による影響成分として前記第１電動機の回転数から除去するように構成されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明のハイブリッド自動車では、エンジンが運転されるときに目標エンジン回転数に基づく第１電動機の目標回転数とフィルタ手段によりねじれ要素の共振による影響成分が除去された第１電動機の回転数との差がなくなるように当該第１電動機の目標トルクが設定され、当該目標トルクに応じたトルクを出力するように第１電動機が制御される。そして、フィルタ手段は、摩擦制動手段が非作動であってパーキングロック手段が作動している第１の停車時と、パーキングロック手段が非作動であって摩擦制動手段が作動しており、かつ第２電動機からトルクが出力されていない第２の停車時と、パーキングロック手段が非作動であって摩擦制動手段が作動しており、かつ第２電動機からトルクが出力されている第３の停車時と、前記パーキングロック手段および前記摩擦制動手段が非作動であって前記第２電動機からトルクが出力されていない走行時とで異なる周波数帯の成分をねじれ要素の共振による影響成分として第１電動機の回転数から除去するように構成されている。すなわち、エンジンと遊星歯車機構との間のねじれ要素の共振周波数は、当該ねじれ要素に接続されるマスの大きさに応じて変化するが、本発明のハイブリッド自動車では、上記第１から第３の停車時，および走行時の間で、ねじれ要素の非エンジン側（遊星歯車機構側）のマス（慣性モーメント）の大きさが異なることになる。従って、ハイブリッド自動車の状態（第１から第３の停車時，および走行時）、すなわち、ねじれ要素に接続されるマスの大きさに応じてフィルタ手段により第１電動機の回転数から除去される周波数帯の成分を異ならせることにより、ハイブリッド自動車の状態が変化しても第１電動機の回転数からねじれ要素の共振による影響成分を良好に除去することが可能となる。この結果、本発明のハイブリッド自動車では、目標エンジン回転数に基づく第１電動機の目標回転数と当該第１電動機の回転数との差がなくなるように目標トルクを設定すると共に当該目標トルクに応じたトルクを出力するように第１電動機を制御する際に、ねじれ要素の共振による影響を良好に低減してエンジンの回転数を目標エンジン回転数に良好に近づけることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施例に係るハイブリッド自動車２０を示す概略構成図である。
【図２】実施例のモータＥＣＵ４０により実行される制御用回転数設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１１】
図１は、本発明の実施例に係るハイブリッド自動車２０の概略構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、ガソリンや軽油などを燃料とするエンジン２２と、エンジン２２を駆動制御するエンジン用電子制御ユニット（以下、「エンジンＥＣＵ」という）２４と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にダンパ２８を介して接続されたプラネタリキャリア３４を有するプラネタリギヤ３０と、プラネタリギヤ３０のサンギヤ３１に接続された発電可能なモータＭＧ１と、プラネタリギヤ３０のリングギヤ３２に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに連結された減速ギヤ３５と、この減速ギヤ３５を介してリングギヤ軸３２ａに接続されたモータＭＧ２と、リングギヤ軸３２ａにギヤ機構６０およびデファレンシャルギヤ６２を介して接続された駆動輪６３ａ，６３ｂと、モータＭＧ１と電力ライン５４との間に介設されたインバータ４１と、モータＭＧ２と電力ライン５４との間に介設されたインバータ４２と、インバータ４１，４２を介してモータＭＧ１およびＭＧ２を駆動制御するモータ用電子制御ユニット（以下、「モータＥＣＵ」という）４０と、電力ライン５４に接続された例えばリチウムイオン二次電池あるいはニッケル水素二次電池であるバッテリ５０と、バッテリ５０を管理するバッテリ用電子制御ユニット（以下、「バッテリＥＣＵ」という）５２と、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０、バッテリＥＣＵ５２と通信しながら車両全体を制御するハイブリッド用電子制御ユニット（以下、「ハイブリッドＥＣＵ」という）７０と、摩擦制動力を出力可能な電子制御式油圧ブレーキユニット（以下、単に「ブレーキユニット」という）９０等とを備える。
【００１２】
モータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの信号に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を計算する。ここで、実施例のハイブリッド自動車２０において、エンジン２２の運転中にエンジン２２とプラネタリギヤ３０との間のダンパ２８で共振が発生すると、当該共振による振動がモータＭＧ１の回転軸に伝達され、モータＭＧ１に対応した回転位置検出センサ４３からの信号に基づいて当該モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を精度よく取得し得なくなってしまう。このため、実施例のモータＥＣＵ４０は、計算した回転数Ｎｍ１からダンパ２８の共振による影響成分を除去可能なフィルタ（例えばデジタルフィルタ）を含む。実施例のフィルタは、予め設定されている異なる複数の周波数帯の成分を除去することができるように構成されている。そして、モータＥＣＵ４０は、計算したモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１から当該フィルタによりダンパ２８の共振による影響成分を除去したものを制御用回転数Ｎｍ１ｃとして設定する。
【００１３】
ギヤ機構６０は、リングギヤ軸３２ａに取り付けられたギヤ６０ａやギヤ６０ａと噛合するギヤ６０ｂといった複数のギヤを有する。また、ギヤ機構６０には、ギヤ６０ｂに連結されたパーキングギヤ６６と、パーキングギヤ６６と噛み合ってその回転駆動を停止した状態でロックするパーキングロックポール６７とからなるパーキングロック機構６５が設けられている。パーキングロックポール６７は、運転者によりシフトレバー８１が操作されて駐車ポジション（Ｐポジション）が選択されると、ハイブリッドＥＣＵ７０により図示しないアクチュエータが駆動制御されることによって作動し、パーキングギヤ６６との噛合によりパーキングロックを行なう。すなわち、ギヤ６０ｂはリングギヤ軸３２ａおよび駆動輪６３ａ，６３ｂに機械的に連結されているから、パーキングギヤ６６とパーキングロックポール６７とが噛み合っているときにはパーキングロック機構６５によりリングギヤ軸３２ａおよび駆動輪６３ａ，６３ｂがロックされることになる。なお、運転者によりシフトレバー８１が操作されてシフトポジションＳＰが駐車ポジション以外のポジションに設定されるとパーキングロックが解除される。また、ハイブリッドＥＣＵ７０は、パーキングロックを実行している際には、所定のパーキングロックフラグＦｐｌを値１に設定すると共に、パーキングロックを解除している際には、パーキングロックフラグＦｐｌを値０に設定する。
【００１４】
ブレーキユニット９０は、ブレーキマスタシリンダ９１や油圧式（流体圧式）のブレーキアクチュエータ９２、駆動輪６３ａ，６３ｂや図示しない従動輪にそれぞれ取り付けられてブレーキディスクを挟持して対応する車輪に摩擦制動力を付与可能なブレーキパッドを駆動するブレーキホイールシリンダ９３ａ〜９３ｄ、ブレーキホイールシリンダ９３ａ〜９３ｄごとに設けられて対応するブレーキホイールシリンダの油圧（ブレーキホイールシリンダ圧）を検出するブレーキホイールシリンダ圧センサ９４ａ〜９４ｄ、ブレーキアクチュエータ９２を制御するブレーキ用電子制御ユニット（以下、「ブレーキＥＣＵ」という）９５等を含む。ブレーキアクチュエータ９２は、図示しない油圧発生源としてのポンプやアキュムレータ、ブレーキマスタシリンダ９１とブレーキホイールシリンダ９３ａ〜９３ｄとの連通状態を制御するマスタシリンダカットソレノイドバルブ、ブレーキペダル８５の踏み込み量に応じてペダル踏力に対する反力を創出するストロークシミュレータ等を有し、駆動輪６３ａ，６３ｂや他の従動輪に摩擦制動力を作用させることが可能なものである。ブレーキＥＣＵ９５は、運転者によりブレーキペダル８５が踏み込まれると、ブレーキペダルストロークセンサ８６からのブレーキペダルストロークＢＳと図示しない所定の踏力設定用マップとを用いて運転者によりブレーキペダル８５に加えられたペダル踏力Ｆｐｄを計算し、計算したペダル踏力Ｆｐｄに基づいて運転者により要求される要求制動力ＢＦ＊を設定し、設定した要求制動力ＢＦ＊に基づいた摩擦制動力が駆動輪６３ａ，６３ｂや図示しない従動輪に作用するようにブレーキアクチュエータ９２を制御する。なお、ブレーキＥＣＵ９５は、ブレーキペダルストロークＢＳが値０以上である（ブレーキペダル８５が踏み込まれている）と共に車両が停車しているときには、所定のブレーキオンフラグＦｂを値１に設定すると共に、ブレーキペダルストロークＢＳが値０未満である（ブレーキペダル８５が踏み込まれていない）か、あるいは、ブレーキペダルストロークＢＳが値０以上であっても車両が停車していないときには、ブレーキオンフラグＦｂを値０に設定し、ハイブリッドＥＣＵ７０に送信する。
【００１５】
上述のように構成された実施例のハイブリッド自動車２０が走行可能な状態になると、ハイブリッドＥＣＵ７０は、アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃや車速センサ８８からの車速Ｖに基づいて走行に要求される要求トルクＴｒ＊を設定すると共に、要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じたものと充放電要求パワーＰｂ＊とロスＬｏｓｓとの総和をエンジン２２に要求される要求エンジンパワーＰｅ＊として設定する。そして、エンジン２２が運転される場合、ハイブリッドＥＣＵ７０は、設定した要求エンジンパワーＰｅ＊に基づいてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊、目標トルクＴｅ＊を設定してエンジンＥＣＵ２４に送信すると共に、設定した目標回転数Ｎｅ＊を用いて次式（１）に従いモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を計算する。ただし、式（１）中の“Ｇｒ”は減速ギヤ３５のギヤ比、“ρ”はプラネタリギヤ３０のギヤ比（サンギヤ３１の歯数／リングギヤ３２の歯数）である。さらに、計算した目標回転数Ｎｍ１＊とモータＥＣＵ４０により設定された制御用回転数Ｎｍ１ｃとに基づく次式（２）に従いモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定する。式（２）は、モータＭＧ１を目標回転数Ｎｍ１＊で回転させるため、すなわち、エンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊で回転させるためのフィードバック制御における関係式であり、式（２）中の“ｋ１”は比例項のゲインであり、“ｋ２”は積分項のゲインである。このように、モータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊と、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１からダンパ２８の共振による影響成分を除去した制御用回転数Ｎｍ１ｃとの差がなくなるようにモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定することにより、ダンパ２８の共振の影響を低減してモータＭＧ１ひいてはエンジン２２の回転数を良好にフィードバック制御することができる。なお、ハイブリッド自動車２０の走行中のみならず、パーキングロック機構６５によりリングギヤ軸３２ａがロックされてハイブリッド自動車２０が停車しているときやブレーキユニット９０が作動してハイブリッド自動車２０が停車しているときであっても、バッテリ５０の残容量ＳＯＣが所定量未満であって充電が必要な際には、上述のようにバッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊等に基づいてエンジン要求パワーＰｅ＊が設定され、当該エンジン要求パワーに基づく目標回転数Ｎｅ＊でエンジン２２が運転されるようにモータＭＧ１のフィードバック制御が実行される。そして、ハイブリッドＥＣＵ７０は、設定したモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊と要求トルクＴｒ＊とに基づいて次式（３）に従いモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し、設定したトルク指令Ｔｍ１＊およびＴｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信する。
【００１６】
Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/(Gr・ρ) …（１）
Tm1*=-ρ/(1+ρ)・Te*+k1・(Nm1*-Nm1c)+k2・∫(Nm1*-Nm1c)dt …（２）
Tm2*=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr …（３）
【００１７】
次に、エンジン２２が運転されているときに回転位置検出センサ４３の検出値に基づいて計算されたモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１からダンパ２８の共振による影響成分を除去して制御用回転数Ｎｍ１ｃを設定する手順について説明する。図２は、上述のようにエンジン２２が運転されるのに伴って上記式（２）に従ってモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊が設定される際に、実施例のモータＥＣＵ４０により所定時間毎に実行される制御用回転数設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【００１８】
制御用回転数設定ルーチンの開始に際して、モータＥＣＵ４０は、まず、パーキングロックフラグＦｐｌの値やブレーキオンフラグＦｂの値、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊の値といった制御に必要なデータをハイブリッドＥＣＵ７０から通信により入力する（ステップＳ１００）。続いて、入力したパーキングロックフラグＦｐｌが値１であるか否かを判定し（ステップＳ１１０）、パーキングロックフラグＦｐｌが値１であると判定されたとき、すなわち、パーキングロック機構６５によりリングギヤ軸３２ａがロックされている（パーキングロック機構６５が作動している）ときには、除去対象となるダンパ２８の共振によるモータＭＧ１の回転数に対する影響成分の周波数帯であるカット周波数帯ｆｃを第１周波数帯ｆ１に設定する（ステップＳ１２０）。ここで、パーキングロック機構６５によりリングギヤ軸３２ａがロックされてハイブリッド自動車２０が停車しているとき（第１の停車時）には、ギヤ機構６０やデファレンシャルギヤ６２といったパーキングロック機構６５から駆動輪６３ａ，６３ｂまでの部品のすべてがダンパ２８に接続されたマスとなり、第１周波数帯ｆ１は、当該マス（慣性モーメント）の大きさに基づいてモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１へのダンパ２８の共振による影響成分の周波数帯として実験・解析等により予め定められる。そして、回転位置検出センサ４３の検出値に基づいて計算したモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１からカット周波数帯ｆｃに含まれる周波数をもった成分をフィルタにより除去して制御用回転数Ｎｍ１ｃを設定し（ステップＳ１３０）、再度ステップＳ１００以降の処理を実行する。
【００１９】
ステップＳ１１０にてパーキングロックフラグＦｐｌが値０であると判定されたとき、すなわち、パーキングロック機構６５によりリングギヤ軸３２ａがロックされていないときには、ブレーキオンフラグＦｂが値１であるか否かを判定し（ステップＳ１４０）、ブレーキオンフラグＦｂが値１であってブレーキペダル８５が踏み込まれて（ブレーキユニット９０が作動して）ハイブリッド自動車２０が停車していると判定されたときには、更にモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊が値０であるか否かを判定する（ステップＳ１５０）。そして、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊が値０であってモータＭＧ２からトルクが出力されていないと判定されたときには、カット周波数帯ｆｃを第２周波数帯ｆ２に設定する（ステップＳ１６０）と共に、回転位置検出センサ４３の検出値に基づいて計算したモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１からカット周波数帯ｆｃに含まれる周波数をもった成分をフィルタにより除去して制御用回転数Ｎｍ１ｃを設定し（ステップＳ１３０）、再度ステップＳ１００以降の処理を実行する。すなわち、ブレーキユニット９０が作動してハイブリッド自動車２０が停車している状態でモータＭＧ２からトルクが出力されていないとき（第２の停車時）には、プラネタリギヤ３０や減速ギヤ３５においてギヤ同士の噛合いが生じず、モータＭＧ２の回転軸とダンパ２８とは機械的に接続されていない状態となることから、モータＭＧ２はダンパ２８に接続されたマスとはならない。従って、この場合（第２の停車時）には、駆動輪６３ａ，６３ｂがダンパ２８に接続されたマスとなり、第２周波数帯ｆ２は、当該マス（慣性モーメント）の大きさに基づいてモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１へのダンパ２８の共振による影響成分の周波数帯として実験・解析等により予め定められる。
【００２０】
これに対して、ステップＳ１５０にてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊が値０でないと判定されたとき、すなわち、モータＭＧ２からトルクを出力しているときには、カット周波数帯ｆｃを第３周波数帯ｆ３に設定する（ステップＳ１７０）と共に、回転位置検出センサ４３の検出値に基づいて計算したモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１からカット周波数帯ｆｃに含まれる周波数をもった成分をフィルタにより除去して制御用回転数Ｎｍ１ｃを設定し（ステップＳ１３０）、再度ステップＳ１００以降の処理を実行する。すなわち、ブレーキユニット９０が作動してハイブリッド自動車２０が停車している状態でモータＭＧ２からトルクが出力されているとき（第３の停車時）には、プラネタリギヤ３０や減速ギヤ３５においてギヤ同士が噛合うため、モータＭＧ２の回転軸とダンパ２８とが機械的に接続された状態となることから、モータＭＧ２はダンパ２８に接続されたマスとなる。従って、この場合（第３の停車時）には、駆動輪６３ａ，６３ｂおよびモータＭＧ２がダンパ２８に接続されたマスとなり、第３周波数帯ｆ３は、当該マス（慣性モーメント）の大きさに基づいてモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１へのダンパ２８の共振による影響成分の周波数帯として実験・解析等により予め定められる。
【００２１】
一方、ステップＳ１４０にてブレーキオンフラグＦｂが値０であると判定されたときにも、更に、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊が値０であるか否かを判定する（ステップＳ１８０）。そして、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊が値０であると判定されたとき、すなわち、車両が走行中であるもののモータＭＧ２からトルクを出力していないときには、カット周波数帯ｆｃを第４周波数帯ｆ４に設定する（ステップＳ１９０）と共に、回転位置検出センサ４３の検出値に基づいて計算したモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１からカット周波数帯ｆｃに含まれる周波数をもった成分をフィルタにより除去して制御用回転数Ｎｍ１ｃを設定し（ステップＳ１３０）、再度ステップＳ１００以降の処理を実行する。すなわち、車両が走行中であるもののモータＭＧ２からトルクを出力していないときには、モータＭＧ２がダンパ２８に接続されたマスとなり、第４周波数帯ｆ４は、当該マス（慣性モーメント）の大きさに基づいてモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１へのダンパ２８の共振による影響成分の周波数帯として実験・解析等により予め定められる。また、ステップＳ１８０にてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊が値０でない、すなわち、車両が走行中であってモータＭＧ２からトルクを出力しているときには、ダンパ２８の共振がモータＭＧ１の回転に与える影響は小さいと判断されるため、カット周波数帯の成分ｆｃを設定することなく、現在の回転数Ｎｍ１を制御用回転数Ｎｍ１ｃに設定し（ステップＳ２００）、再度ステップＳ１００以降の処理を実行する。
【００２２】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２が運転されるときに目標回転数Ｎｅ＊に基づくモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊とフィルタによりダンパ２８（ねじれ要素）の共振による影響成分が除去されたモータＭＧ１の制御用回転数Ｎｍ１ｃとの差がなくなるように当該モータＭＧ１のトルク指令（目標トルク）Ｔｍ１＊が設定され、当該トルク指令Ｔｍ１＊に応じたトルクを出力するようにモータＭＧ１が制御される。そして、フィルタは、ブレーキユニット（摩擦制動手段）９０が非作動であってパーキングロック機構（パーキングロック手段）６５が作動している第１の停車時と、パーキングロック機構６５が非作動であってブレーキユニット９０が作動しており、かつモータＭＧ２からトルクが出力されていない第２の停車時と、パーキングロック機構６５およびブレーキユニット９０が非作動であってモータＭＧ２からトルクが出力されていない走行時とで異なるカット周波数帯ｆｃの成分をダンパ２８の共振による影響成分としてモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１から除去するように構成されている。すなわち、エンジン２２とプラネタリギヤ３０との間のダンパ２８の共振周波数は、当該ダンパ２８に接続されるマスの大きさに応じて変化するが、実施例のハイブリッド自動車２０では、上記第１から第３の停車時，および走行時の間で、ダンパ２８の非エンジン側（プラネタリギヤ３０側）のマス（慣性モーメント）の大きさが異なることになる。従って、ハイブリッド自動車２０の状態（第１から第３の停車時，および走行時）、すなわち、ダンパ２８に接続されるマスの大きさに応じてフィルタによりモータＭＧ１の回転数から除去されるカット周波数帯ｆｃの成分を異ならせることにより、ハイブリッド自動車の状態が変化してもモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１からダンパ２８の共振による影響成分を良好に除去することが可能となる。この結果、実施例のハイブリッド自動車２０では、目標回転数Ｎｅ＊に基づくモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊と当該モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１との差がなくなるように目標トルクＴｍ１＊を設定すると共に当該目標トルクＴｍ１＊に応じたトルクを出力するようにモータＭＧ１＊を制御する際に、ダンパ２８の共振による影響を良好に低減してエンジン２２の回転数を目標回転数Ｎｅ＊に良好に近づけることができる。
【００２３】
以上、実施例を用いて本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な変更をなし得ることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明は、ハイブリッド自動車の製造産業に利用可能である。
【符号の説明】
【００２５】
２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２４ エンジンＥＣＵ、２６ クランクシャフト、２８ ダンパ、３０ プラネタリギヤ、３２ａ リングギヤ軸、３５ 減速ギヤ、４０ モータＥＣＵ、４１，４２ インバータ、４３，４４ 回転位置検出センサ、５０ バッテリ、５２ バッテリＥＣＵ、５４ 電力ライン、６０ ギヤ機構、６２ デファレンシャルギヤ、６３ａ，６３ｂ 駆動輪、６５ パーキングロック機構、７０ ハイブリッドＥＣＵ、８１ シフトレバー、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルストロークセンサ、８８ 車速センサ、９０ ブレーキユニット、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、動力を入出力可能な第１電動機と、前記エンジンの出力軸にねじれ要素を介して接続された第１の回転要素、前記第１電動機の回転軸に接続された第２の回転要素、および駆動輪に連結された駆動軸に接続された第３の回転要素を有する遊星歯車機構と、前記駆動軸に動力を入出力可能な第２電動機と、前記第１および第２電動機と電力をやり取り可能なバッテリと、シフトポジションが駐車ポジションに設定されたときに前記駆動軸の回転を機械的にロックするパーキングロック手段と、前記駆動輪に摩擦制動力を付与可能な摩擦制動手段と、走行に要求される要求トルクと前記バッテリの充放電要求量とに基づいて前記エンジンに要求される要求パワーを設定する要求パワー設定手段と、前記エンジンが運転されるときに該エンジンの回転数が前記要求パワーに基づく目標エンジン回転数になると共に前記要求トルクに応じたトルクが前記駆動軸に出力されるように前記エンジンと前記第１および第２電動機とを制御する制御手段とを含むハイブリッド自動車であって、
前記第１電動機の回転軸の回転位置に基づいて該第１電動機の回転数を取得する回転数取得手段と、
前記エンジンが運転されるときに前記回転数取得手段により取得された前記第１電動機の回転数から前記ねじれ要素の共振による影響成分を除去するフィルタ手段とを備え、
前記制御手段は、前記エンジンが運転されるときに前記目標エンジン回転数に基づく前記第１電動機の目標回転数と前記フィルタ手段により前記ねじれ要素の共振による影響成分が除去された前記第１電動機の回転数との差がなくなるように該第１電動機の目標トルクを設定すると共に、当該目標トルクに応じたトルクを出力するように前記第１電動機を制御し、
前記フィルタ手段は、前記摩擦制動手段が非作動であって前記パーキングロック手段が作動している第１の停車時と、前記パーキングロック手段が非作動であって前記摩擦制動手段が作動しており、かつ前記第２電動機からトルクが出力されていない第２の停車時と、前記パーキングロック手段が非作動であって前記摩擦制動手段が作動しており、かつ前記第２電動機からトルクが出力されている第３の停車時と、前記パーキングロック手段および前記摩擦制動手段が非作動であって前記第２電動機からトルクが出力されていない走行時とで異なる周波数帯の成分を前記ねじれ要素の共振による影響成分として前記第１電動機の回転数から除去するように構成されていることを特徴とするハイブリッド自動車。
【請求項１】
エンジンと、動力を入出力可能な第１電動機と、前記エンジンの出力軸にねじれ要素を介して接続された第１の回転要素、前記第１電動機の回転軸に接続された第２の回転要素、および駆動輪に連結された駆動軸に接続された第３の回転要素を有する遊星歯車機構と、前記駆動軸に動力を入出力可能な第２電動機と、前記第１および第２電動機と電力をやり取り可能なバッテリと、シフトポジションが駐車ポジションに設定されたときに前記駆動軸の回転を機械的にロックするパーキングロック手段と、前記駆動輪に摩擦制動力を付与可能な摩擦制動手段と、走行に要求される要求トルクと前記バッテリの充放電要求量とに基づいて前記エンジンに要求される要求パワーを設定する要求パワー設定手段と、前記エンジンが運転されるときに該エンジンの回転数が前記要求パワーに基づく目標エンジン回転数になると共に前記要求トルクに応じたトルクが前記駆動軸に出力されるように前記エンジンと前記第１および第２電動機とを制御する制御手段とを含むハイブリッド自動車であって、
前記第１電動機の回転軸の回転位置に基づいて該第１電動機の回転数を取得する回転数取得手段と、
前記エンジンが運転されるときに前記回転数取得手段により取得された前記第１電動機の回転数から前記ねじれ要素の共振による影響成分を除去するフィルタ手段とを備え、
前記制御手段は、前記エンジンが運転されるときに前記目標エンジン回転数に基づく前記第１電動機の目標回転数と前記フィルタ手段により前記ねじれ要素の共振による影響成分が除去された前記第１電動機の回転数との差がなくなるように該第１電動機の目標トルクを設定すると共に、当該目標トルクに応じたトルクを出力するように前記第１電動機を制御し、
前記フィルタ手段は、前記摩擦制動手段が非作動であって前記パーキングロック手段が作動している第１の停車時と、前記パーキングロック手段が非作動であって前記摩擦制動手段が作動しており、かつ前記第２電動機からトルクが出力されていない第２の停車時と、前記パーキングロック手段が非作動であって前記摩擦制動手段が作動しており、かつ前記第２電動機からトルクが出力されている第３の停車時と、前記パーキングロック手段および前記摩擦制動手段が非作動であって前記第２電動機からトルクが出力されていない走行時とで異なる周波数帯の成分を前記ねじれ要素の共振による影響成分として前記第１電動機の回転数から除去するように構成されていることを特徴とするハイブリッド自動車。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−１１１２９３（Ｐ２０１２−１１１２９３Ａ）
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６０４４２（Ｐ２０１０−２６０４４２）
【出願日】平成２２年１１月２２日（２０１０．１１．２２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月２２日（２０１０．１１．２２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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