説明

ハイブリッド自動車

【課題】第2モータに接続されたギヤ機構での歯打ち音の発生をより適正に抑制する。
【解決手段】エンジンの要求パワーPe*と燃費動作ラインとに基づく燃費運転ポイントでエンジンが運転されると共にバッテリの入出力制限Win,Woutの範囲内で要求トルクTr*が駆動軸に出力されるようエンジンと2つのモータとを制御する所定制御を実行すると第2モータから出力されるトルクが異音範囲内となる異音想定時には(S180)、エンジンの稼働気筒数Ncyが少ないほど燃費運転ポイントに比して回転数が大きくなる傾向の運転ポイントでエンジンが運転されると共にバッテリの入出力制限Win,Woutの範囲内で要求トルクTr*が駆動軸に出力されるようエンジンと2つのモータとを制御する(S190〜S250)。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ハイブリッド自動車に関し、詳しくは、複数気筒のうち一部の気筒を休止して運転可能なエンジンと、第1モータと、車軸に連結された駆動軸とエンジンの出力軸と第1モータの回転軸とに接続されたプラネタリギヤと、ギヤ機構を介して駆動軸に回転軸が接続された第2モータと、第1モータおよび第2モータと電力のやりとりが可能なバッテリと、駆動軸に要求される要求トルクに基づいてエンジンから出力すべき要求パワーを設定し、エンジンから要求パワーが出力されると共に要求トルクが駆動軸に出力されるようエンジンと第1モータと第2モータとを制御する制御手段と、を備える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、複数気筒のエンジンと、第1モータと、エンジンと第1モータと車軸に連結された駆動軸とに接続された動力分配統合機構と、駆動軸に減速ギヤを介して接続された第2モータと、第1モータや第2モータと電力をやりとりするバッテリとを備え、気筒の一部を休止してエンジンを運転する際には、エンジンから動力分配統合機構を介して発電機側に作用するトルク変動を抑制するようトルク補正値Tc1を設定すると共に第2モータの回転変動を打ち消すようトルク補正値Tc2を設定し、それぞれのトルク補正値Tc1,Tc2を要求トルクを駆動軸に出力するのに必要な第1モータ,第2モータのトルクに加えて第1モータと第2モータ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)。このハイブリッド自動車では、こうした制御により、気筒の一部を休止したときの車両の振動を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2006−67655号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
こうしたハイブリッド自動車では、所定の動作ラインとエンジンから出力すべき要求パワーとに基づく運転ポイントでエンジンが運転されると共に駆動軸に要求される要求トルクが駆動軸に出力されるようエンジンと第1モータと第2モータとを制御すると、第2モータから出力されるトルクが値0近傍となることがある。第2モータから出力されるトルクが値0近傍で推移すると、アクセル開度の変化などによって減速ギヤで歯打ち音を生じることがある。運転者の乗り心地の向上を図るためには、こうした歯打ち音の発生をより適正に抑制することが望まれる。
【0005】
本発明のハイブリッド自動車は、第2モータに接続されたギヤ機構での歯打ち音の発生をより適正に抑制す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、
複数気筒のうち一部の気筒を休止して運転可能なエンジンと、第1モータと、車軸に連結された駆動軸と前記エンジンの出力軸と前記第1モータの回転軸とに接続されたプラネタリギヤと、ギヤ機構を介して前記駆動軸に回転軸が接続された第2モータと、前記第1モータおよび前記第2モータと電力のやりとりが可能なバッテリと、前記駆動軸に要求される要求トルクに基づいて前記エンジンから出力すべき要求パワーを設定し、前記エンジンから前記要求パワーが出力されると共に前記要求トルクが前記駆動軸に出力されるよう前記エンジンと前記第1モータと前記第2モータとを制御する制御手段と、を備えるハイブリッド自動車において、
前記制御手段は、前記エンジンの稼働気筒数に応じて、前記第2モータから出力されるトルクが前記ギヤ機構で歯打ち音を生じ得る異音範囲外となるよう制御する手段である、
ことを要旨とする。
【0008】
この本発明のハイブリッド自動車では、駆動軸に要求される要求トルクに基づいてエンジンから出力すべき要求パワーを設定し、エンジンから要求パワーが出力されると共に要求トルクが駆動軸に出力されるようエンジンと第1モータと第2モータとを制御するものにおいて、エンジンの稼働気筒数に応じて、第2モータから出力されるトルクがギヤ機構で歯打ち音を生じ得る異音範囲外となるよう制御する。これにより、稼働気筒数を考慮せずに第2モータから出力されるトルクが異音範囲外となるよう制御するものに比して、ギヤ機構での歯打ち音の発生をより適正に抑制することができる。ここで、「稼働気筒数」は、爆発燃焼が行なわれている気筒数である、ものとすることもできる。
【0009】
こうした本発明のハイブリッド自動車において、前記制御手段は、前記要求パワーと所定制約とに基づく基本運転ポイントで前記エンジンが運転されると共に前記要求トルクが前記駆動軸に出力されるよう制御すると前記第2モータから出力されるトルクが前記異音範囲内となるとき(異音想定時)、前記要求パワーを出力可能であり且つ前記稼働気筒数が少ないほど前記基本運転ポイントに比して回転数が大きくなる傾向の変更運転ポイントで前記エンジンが運転されると共に前記要求トルクが前記駆動軸に出力されるよう制御する手段である、ものとすることもできる。これは、エンジンの稼働気筒数が少ないほど、エンジンのトルク変動が大きくなりやすく、エンジンからプラネタリギヤを介して駆動軸に伝達されるトルク変動が大きくなりやすいため、ギヤ機構での歯打ち音の発生を抑制するには、エンジンの稼働気筒数が少ないほどエンジンの回転数を大きくすると共にエンジンのトルクを小さくするのが好ましい、という理由に基づく。ここで、「所定制約」は、エンジンを効率よく運転する(エンジンの運転効率の向上を図る)ための回転数とトルクとの制約である、ものとすることもできる。
【0010】
異音想定時に要求パワーを出力可能であり且つ稼働気筒数が少ないほど基本運転ポイントに比して回転数が大きくなる傾向の変更運転ポイントでエンジンが運転されると共に要求トルクが駆動軸に出力されるよう制御する態様の本発明のハイブリッド自動車において、前記変更運転ポイントは、前記稼働気筒数が少ないほど大きくなる傾向の下限回転数で前記基本運転ポイントの回転数を制限して得られる制限後回転数と、該制限後回転数で前記要求パワーを除して得られるトルクと、からなる運転ポイントである、ものとすることもできる。
【0011】
また、異音想定時に要求パワーを出力可能であり且つ稼働気筒数が少ないほど基本運転ポイントに比して回転数が大きくなる傾向の変更運転ポイントでエンジンが運転されると共に要求トルクが駆動軸に出力されるよう制御する態様の本発明のハイブリッド自動車において、前記制御手段は、前記エンジンの運転ポイントを前記基本運転ポイントから前記変更運転ポイントに移動させる際、前記稼働気筒数が少ないほど緩やかに移動させる手段である、ものとすることもできる。
【0012】
本発明のハイブリッド自動車において、前記異音範囲は、前記稼働気筒数が少ないほど大きくなる傾向の範囲である、ものとすることもできる。これは、エンジンの稼働気筒数が少ないほど、エンジンのトルク変動が大きくなりやすく、エンジンからプラネタリギヤを介して駆動軸に伝達されるトルク変動が大きくなりやすいため、ギヤ機構で歯打ち音が生じやすくなる、という理由に基づく。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車20の構成の概略を示す構成図である。
【図2】実施例のHVECU70により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図3】要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。
【図4】燃費動作ラインの一例と目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定する様子とを示す説明図である。
【図5】エンジン22からパワーを出力している状態で走行しているときのプラネタリギヤ30の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図の一例を示す説明図である。
【図6】燃費運転ポイントと変更運転ポイントとの関係の一例を示す説明図である。
【図7】異音抑制動作ラインの一例と変更運転ポイントを設定する様子とを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
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】
【0015】
図1は、本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車20の構成の概略を示す構成図である。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して動力を出力するエンジン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を介して複数のピニオンギヤ33を連結したキャリア34が接続されると共に駆動輪63a,63bにデファレンシャルギヤ62とギヤ機構60とを介して連結された駆動軸としてのリングギヤ軸32aにリングギヤ32が接続されたプラネタリギヤ30と、例えば周知の同期発電電動機として構成されてプラネタリギヤ30のサンギヤ31に回転子が接続されたモータMG1と、例えば周知の同期発電電動機として構成されて駆動軸としてのリングギヤ軸32aに減速ギヤ35を介して回転子が接続されたモータMG2と、モータMG1,MG2を駆動するためのインバータ41,42と、インバータ41,42を制御することによってモータMG1,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、例えばリチウムイオン二次電池として構成されてインバータ41,42を介してモータMG1,MG2と電力をやりとりするバッテリ50と、例えばリチウムイオン二次電池として構成されてインバータ41,42を介してモータMG1,MG2と電力をやりとりするバッテリ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、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、HVECUという)70と、を備える。
【0016】
エンジン22は、一部の気筒を休止して運転可能な可変気筒型のV型の6気筒のエンジンとして構成されており、実施例では、6気筒のうち片側3気筒を休止して運転可能に構成されているものとした。なお、エンジン22の一部の気筒を休止して運転する場合、休止する気筒(以下、休止気筒という)に対応する吸気バルブや排気バルブを全閉で保持することによってポンピングロスの低減を図ると共にその休止気筒への燃料供給を停止することによって燃料消費を抑制するものとした。
【0017】
エンジンECU24は、図示しないが、CPUを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPUの他に、処理プログラムを記憶するROMやデータを一時的に記憶するRAM,入出力ポート,通信ポートを備える。エンジンECU24には、エンジン22の運転状態を検出する各種センサから信号、例えば、クランクシャフト26の回転位置を検出するクランクポジションセンサからのクランクポジションθcrやエンジン22の冷却水の温度を検出する水温センサからの冷却水温Tw,燃焼室内に取り付けられた圧力センサからの筒内圧力Pin,燃焼室へ吸排気を行なう吸気バルブや排気バルブを開閉するカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサからのカムポジションθca,スロットルバルブのポジションを検出するスロットルバルブポジションセンサからのスロットルポジションTP,吸気管に取り付けられたエアフローメータからの吸入空気量Qa,同じく吸気管に取り付けられた温度センサからの吸気温Ta,排気系に取り付けられた空燃比センサからの空燃比AF,同じく排気系に取り付けられた酸素センサからの酸素信号O2などが入力ポートを介して入力されており、エンジンECU24からは、エンジン22を駆動するための種々の制御信号、例えば、燃料噴射弁への駆動信号やスロットルバルブのポジションを調節するスロットルモータへの駆動信号,イグナイタと一体化されたイグニッションコイルへの制御信号,吸気バルブの開閉タイミングの変更可能な可変バルブタイミング機構への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。また、エンジンECU24は、HVECU70と通信しており、HVECU70からの制御信号によりエンジン22を運転制御すると共に必要に応じてエンジン22の運転状態に関するデータをHVECU70に出力する。なお、エンジンECU24は、クランクシャフト26に取り付けられた図示しないクランクポジションセンサからの信号に基づいてクランクシャフト26の回転数、即ちエンジン22の回転数Neも演算している。
【0018】
モータECU40は、図示しないが、CPUを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPUの他に、処理プログラムを記憶するROMやデータを一時的に記憶するRAM,入出力ポート,通信ポートを備える。モータECU40には、モータMG1,MG2を駆動制御するために必要な信号、例えばモータ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からの回転位置θm1,θm2や図示しない電流センサにより検出されるモータMG1,MG2に印加される相電流などが入力ポートを介して入力されており、モータECU40からは、インバータ41,42の図示しないスイッチング素子へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。また、モータECU40は、HVECU70と通信しており、HVECU70からの制御信号によってモータMG1,MG2を駆動制御すると共に必要に応じてモータMG1,MG2の運転状態に関するデータをHVECU70に出力する。なお、モータECU40は、回転位置検出センサ43,44からのモータMG1,MG2の回転子の回転位置θm1,θm2に基づいてモータMG1,MG2の回転角速度ωm1,ωm2や回転数Nm1,Nm2も演算している。
【0019】
バッテリECU52は、図示しないが、CPUを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPUの他に、処理プログラムを記憶するROMやデータを一時的に記憶するRAM,入出力ポート,通信ポートを備える。バッテリECU52には、バッテリ50を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ50の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧Vbやバッテリ50の出力端子に接続された電力ラインに取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流Ib,バッテリ50に取り付けられた図示しない温度センサからの電池温度Tbなどが入力されており、必要に応じてバッテリ50の状態に関するデータを通信によりHVECU70に送信する。また、バッテリECU52は、バッテリ50を管理するために、電流センサにより検出された充放電電流Ibの積算値に基づいてそのときのバッテリ50から放電可能な電力の容量の全容量に対する割合である蓄電割合SOCを演算したり、演算した蓄電割合SOCと電池温度Tbとに基づいてバッテリ50を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Win,Woutを演算したりしている。なお、バッテリ50の入出力制限Win,Woutは、電池温度Tbに基づいて入出力制限Win,Woutの基本値を設定し、バッテリ50の蓄電割合SOCに基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Win,Woutの基本値に補正係数を乗じることにより設定することができる。
【0020】
HVECU70は、CPU72を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPU72の他に、処理プログラムを記憶するROM74やデータを一時的に記憶するRAM76,入出力ポート,通信ポートを備える。HVECU70には、イグニッションスイッチ80からのイグニッション信号やシフトレバー81の操作位置を検出するシフトポジションセンサ82からのシフトポジションSP,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,ブレーキペダル85の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ86からのブレーキペダルポジションBP,車速センサ88からの車速Vなどが入力ポートを介して入力されている。HVECU70は、前述したように、エンジンECU24やモータECU40,バッテリECU52と通信ポートを介して接続されており、エンジンECU24やモータECU40,バッテリECU52と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。
【0021】
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20では、運転者によるアクセルペダルの踏み込み量に対応するアクセル開度Accと車速Vとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力すべき要求トルクTr*を計算し、この要求トルクTr*に対応する要求動力がリングギヤ軸32aに出力されるように、エンジン22とモータMG1とモータMG2とが運転制御される。エンジン22とモータMG1とモータMG2との運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共にエンジン22から出力される動力のすべてがプラネタリギヤ30とモータMG1とモータMG2とによってトルク変換されてリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御するトルク変換運転モードや、要求動力とバッテリ50の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共にバッテリ50の充放電を伴ってエンジン22から出力される動力の全部またはその一部がプラネタリギヤ30とモータMG1とモータMG2とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御する充放電運転モード,エンジン22の運転を停止してモータMG2からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸32aに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。
【0022】
次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20の動作について説明する。図2は、実施例のHVECU70により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎(例えば数msec毎)に繰り返し実行される。
【0023】
駆動制御ルーチンが実行されると、HVECU70のCPU72は、まず、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,エンジン22の稼働気筒数Ncy,モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2,バッテリ50の入出力制限Win,Woutなど制御に必要なデータを入力する処理を実行する(ステップS100)。ここで、エンジン22の稼働気筒数Ncyは、爆発燃焼が行なわれている(稼働している)気筒数をエンジンECU24から通信により入力するものとした。また、モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2は、回転位置検出センサ43,44により検出されたモータMG1,MG2の回転子の回転位置に基づいて演算されたものをモータECU40から通信により入力するものとした。さらに、バッテリ50の入出力制限Win,Woutは、バッテリ50の電池温度Tbとバッテリ50の蓄電割合SOCとに基づいて設定されたものをバッテリECU52から通信により入力するものとした。
【0024】
こうしてデータを入力すると、入力したアクセル開度Accと車速Vとに基づいて車両に要求されるトルクとして駆動輪63a,63bに連結された駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力すべき要求トルクTr*とエンジン22に要求される要求パワーPe*とを設定する(ステップS110)。要求トルクTr*は、実施例では、アクセル開度Accと車速Vと要求トルクTr*との関係を予め定めて要求トルク設定用マップとしてROM74に記憶しておき、アクセル開度Accと車速Vとが与えられると記憶したマップから対応する要求トルクTr*を導出して設定するものとした。図3に要求トルク設定用マップの一例を示す。要求パワーPe*は、設定した要求トルクTr*にリングギヤ軸32aの回転数Nrを乗じたものとバッテリ50が要求する充放電要求パワーPb*とロスLossとの和として計算することができる。なお、リングギヤ軸32aの回転数Nrは、車速Vに換算係数kを乗じること(Nr=k・V)によって求めたり、モータMG2の回転数Nm2を減速ギヤ35のギヤ比Grで除すること(Nr=Nm2/Gr)によって求めたりすることができる。
【0025】
続いて、設定した要求パワーPe*と、エンジン22を効率よく運転する(エンジン22の運転効率の向上を図る)ための回転数とトルクとの関係として定められた動作ライン(以下、燃費動作ラインという)と、に基づいてエンジン22を運転すべき運転ポイントとしての目標回転数Ne*と目標トルクTe*を設定する(ステップS120)。燃費動作ラインの一例と目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定する様子とを図4に示す。図示するように、目標回転数Ne*と目標トルクTe*とは、燃費動作ラインと要求パワーPe*(Ne*×Te*)が一定の曲線との交点により求めることができる。以下、こうして設定した運転ポイントを燃費運転ポイントという。
【0026】
次に、エンジン22の目標回転数Ne*とモータMG2の回転数Nm2とプラネタリギヤ30のギヤ比ρと減速ギヤ35のギヤ比Grとを用いて次式(1)によりモータMG1の目標回転数Nm1*を計算すると共に計算したモータMG1の目標回転数Nm1*と入力したモータMG1の回転数Nm1とエンジン22の目標トルクTe*とプラネタリギヤ30のギヤ比ρとに基づいて式(2)によりモータMG1のトルク指令Tm1*を計算する(ステップS130)。ここで、式(1)は、プラネタリギヤ30の回転要素に対する力学的な関係式である。エンジン22からパワーを出力している状態で走行しているときのプラネタリギヤ30の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図の一例を図5に示す。図中、左のS軸はモータMG1の回転数Nm1であるサンギヤ31の回転数を示し、C軸はエンジン22の回転数Neであるキャリア34の回転数を示し、R軸はモータMG2の回転数Nm2を減速ギヤ35のギヤ比Grで除したリングギヤ32の回転数Nrを示す。なお、R軸上の2つの太線矢印は、モータMG1から出力されたトルクTm1がリングギヤ軸32aに作用するトルクと、モータMG2から出力されるトルクTm2が減速ギヤ35を介してリングギヤ軸32aに作用するトルクとを示す。式(1)は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。また、式(2)は、モータMG1を目標回転数Nm1*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、右辺第2項の「k1」は比例項のゲインであり、右辺第3項の「k2」は積分項のゲインである。
【0027】
Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/(Gr・ρ) (1)
Tm1*=-ρ・Te*/(1+ρ)+k1・(Nm1*-Nm1)+k2・∫(Nm1*-Nm1)dt (2)
【0028】
そして、要求トルクTr*にモータMG1のトルク指令Tm1*をプラネタリギヤ30のギヤ比ρで除したものを加えて更に減速ギヤ35のギヤ比Grで除してモータMG2から出力すべきトルクの仮の値である仮トルクTm2tmpを次式(3)により計算すると共に(ステップS140)、バッテリ50の入出力制限Win,Woutと設定したトルク指令Tm1*に現在のモータMG1の回転数Nm1を乗じて得られるモータMG1の消費電力(発電電力)との差分をモータMG2の回転数Nm2で除することによりモータMG2から出力してもよいトルクの上下限としてのトルク制限Tm2min,Tm2maxを次式(4)および式(5)により計算し(ステップS150)、設定した仮トルクTm2tmpを式(6)によりトルク制限Tm2min,Tm2maxで制限してモータMG2のトルク指令Tm2*を設定する(ステップS160)。ここで、式(6)は、図5の共線図から容易に導くことができる。
【0029】
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr (3)
Tm2min=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 (4)
Tm2max=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 (5)
Tm2*=max(min(Tm2tmp,Tm2max),Tm2min) (6)
【0030】
次に、エンジン22の稼働気筒数Ncyに基づいて、減速ギヤ35などで歯打ち音が生じ得るモータMG2のトルクの範囲(異音範囲)の上下限としての閾値Tref,−Trefを設定すると共に(ステップS170)、モータMG2のトルク指令Tm2*を閾値Tref,−Trefと比較する(ステップS180)。モータMG2から出力されるトルクが値0近傍で推移すると、アクセル開度Accの若干の変化などによってモータMG2から出力されるトルクが値0を跨いで反転し、減速ギヤ35などで歯打ちによる異音(以下、歯打ち音という)を生じることがある。閾値Tref,−Trefは、燃費運転ポイントでエンジン22が運転されながらバッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内で要求トルクTr*がリングギヤ軸32aに出力されるようエンジン22の目標回転数Ne*や目標トルクTe*,モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を設定してエンジン22とモータMG1,MG2とを制御する所定制御を実行すると減速ギヤ35などで歯打ち音が生じ得るモータMG2のトルクの範囲を定めるものである。ここで、閾値Tref,−Trefは、実施例では、エンジン22の稼働気筒数Ncyと閾値Tref,−Trefとの関係を予め実験や解析などによって定めて閾値設定用マップとして記憶しておき、エンジン22の稼働気筒数Ncyが与えられると記憶したマップから対応する閾値Tref,−Trefを導出して設定するものとした。閾値Tref,−Trefは、エンジン22の稼働気筒数Ncyが少ないほど絶対値が大きくなる傾向に設定される。これは、エンジン22の稼働気筒数Ncyが少ないほど、エンジン22のトルク変動が大きくなりやすく、エンジン22からプラネタリギヤ30を介して駆動軸としてのリングギヤ軸32aに伝達されるトルク変動が大きくなりやすいため、減速ギヤ35などで歯打ち音が生じやすくなる、という理由に基づく。ステップS180の処理は、所定制御を実行するとモータMG2から出力されるトルクが異音範囲内となる異音想定時であるか否かを判定する処理である。
【0031】
ステップS180でモータMG2のトルク指令Tm2*が閾値(−Tref)より小さいときや閾値Trefより大きいときには、所定制御を実行しても減速ギヤ35などで歯打ち音は生じない(異音想定時ではない)と判断し、エンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*についてはエンジンECU24に、モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*についてはモータECU40にそれぞれ送信して(ステップS250)、本ルーチンを終了する。目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを受信したエンジンECU24は、エンジン22が目標回転数Ne*と目標トルクTe*とによって示される運転ポイントで運転されるようにエンジン22における吸入空気量調節制御や燃料噴射制御,点火制御などの制御を行なう。また、トルク指令Tm1*,Tm2*を受信したモータECU40は、トルク指令Tm1*でモータMG1が駆動されると共にトルク指令Tm2*でモータMG2が駆動されるようインバータ41,42のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。こうした制御により、エンジン22を効率よく運転してエンジン22から要求パワーPe*を出力しながらバッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内で要求トルクTr*を駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力して走行することができる。
【0032】
ステップS180でモータMG2のトルク指令Tm2*が閾値(−Tref)以上で閾値Tref以下のときには、所定制御を実行すると減速ギヤ35などで歯打ち音を生じ得る(異音想定時である)と判断し、エンジン22の稼働気筒数Ncyに基づいて、エンジン22の下限回転数Nemin(ステップS180でモータMG2のトルク指令Tm2*が閾値(−Tref)以上で閾値Tref以下となる(異音想定時と判断される)エンジン22の回転数範囲の上限より大きな回転数)を設定し(ステップS190)、ステップS120で設定したエンジン22の目標回転数Ne*を下限回転数Neminで制限して目標回転数Ne*を再設定する、即ち、下限回転数Neminを目標回転数Ne*として再設定すると共に、再設定した目標回転数Ne*で要求パワーPe*を除して目標トルクTe*を再設定し(ステップS200)、上述のステップS130〜S160の処理と同様にモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を再設定し(ステップS210〜S240)、再設定したエンジン22の目標回転数Ne*や目標トルクTe*,モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*をエンジンECU24やモータECU40に送信して(ステップS250)、本ルーチンを終了する。以下、ステップS200で再設定した目標回転数Ne*および目標トルクTe*からなる運転ポイントを変更運転ポイントという。
【0033】
ここで、エンジン22の下限回転数Neminは、実施例では、エンジン22の稼働気筒数Ncyとエンジン22の下限回転数Neminとの関係を予め定めて下限回転数設定用マップとして記憶しておき、エンジン22の稼働気筒数Ncyが与えられると記憶したマップから対応する下限回転数Neminを導出して設定するものとした。エンジン22の下限回転数Neminは、所定制御を実行するとモータMG2から出力されるトルクが異音範囲内となるエンジン22の回転数範囲の上限より大きく(モータMG2から出力されるトルクが異音範囲外となるエンジン22の回転数範囲で)、且つ、エンジン22の稼働気筒数Ncyが少ないほど大きくなる傾向に設定される。前者(下限回転数Neminの範囲)は、エンジン22の運転ポイントを燃費運転ポイントより高回転数低トルク側に移動させることにより、エンジン22から動力分配統合機構30を介してリングギヤ軸32aに伝達されるトルク変動を抑制すると共にモータMG2から出力されるトルクが異音範囲外となる(閾値Trefより大きくなる)ようにするためである。また、後者(稼働気筒数Ncyと下限回転数Neminとの関係)は、エンジン22の稼働気筒数Ncyが少ないほど、エンジン22のトルク変動が大きくなりやすく、エンジン22からプラネタリギヤ30を介してリングギヤ軸32aに伝達されるトルク変動が大きくなりやすいため、減速ギヤ35などでの歯打ち音の発生を抑制するには、エンジン22の稼働気筒数Ncyが少ないほどエンジン22の回転数Neを大きくすると共にエンジン22のトルクTeを小さくするのが好ましい、という理由に基づく。このときの燃費運転ポイントと変更運転ポイントとの関係の一例を図6に示す。図中、「Nemin(6)」,「Nemin(3)」は、それぞれエンジン22の稼働気筒数Ncyが値6(全ての気筒で爆発燃焼が行なわれているとき),値3(3気筒で爆発燃焼が行なわれているとき)のときの下限回転数Neminを示す。また、「Ne0」,「Te0」は燃費運転ポイントにおける目標回転数Ne*,目標トルクTe*を示し、「Ne(6)」,「Te(6)」はエンジン22の稼働気筒数Ncyが値6のときの変更運転ポイントにおける目標回転数Ne*,目標トルクTe*を示し、「Ne(3)」,「Te(3)」はエンジン22の稼働気筒数Ncyが値3のときの変更運転ポイントにおける目標回転数Ne*,目標トルクTe*を示す。
【0034】
こうした制御により、エンジン22の稼働気筒数Ncyに応じた目標回転数Ne*(下限回転数Nemin)且つ要求パワーPe*を出力可能な運転ポイント(変更運転ポイント)でエンジン22を運転してエンジン22から要求パワーPe*を出力しながらバッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内で要求トルクTr*を駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力して走行することができる。また、エンジン22の稼働気筒数Ncyが少ないほど燃費運転ポイントに比して高回転数低トルク側の運転ポイントでエンジン22を運転する(図6参照)ことにより、減速ギヤ35などでの歯打ち音の発生をより適正に抑制することができると共に、エンジン22の稼働気筒数Ncyが多い(例えば、値6など)ときのエンジン22の運転効率の低下を抑制することができる。
【0035】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車20によれば、エンジン22の要求パワーPe*と燃費動作ラインとに基づく燃費運転ポイントでエンジン22が運転されると共にバッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内で要求トルクTr*が駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力されるようエンジン22とモータMG1,MG2とを制御する所定制御を実行するとモータMG2から出力されるトルクが異音範囲内となる異音想定時には、エンジン22の稼働気筒数Ncyが少ないほど燃費運転ポイントに比して回転数が大きくなる傾向の運転ポイントでエンジン22が運転されると共にバッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内で要求トルクTr*がリングギヤ軸32aに出力されるようエンジン22とモータMG1,MG2とを制御するから、減速ギヤ35などでの歯打ち音の発生をより適正に抑制することができる。
【0036】
また、実施例のハイブリッド自動車20によれば、エンジン22の稼働気筒数Ncyが少ないほど大きくなる傾向に異音範囲を設定し、モータMG2から出力されるトルクが異音範囲外となるよう制御するから、減速ギヤ35などでの歯打ち音の発生をより適正に抑制することができる。
【0037】
実施例のハイブリッド自動車20では、エンジン22の運転ポイントを燃費運転ポイントから変更運転ポイントに移動させる際の処理については詳述していないが、一般に、レート処理やなまし処理などの緩変化処理によって移動させることが考えられる。この場合、エンジン22の稼働気筒数Ncyが少ないほど緩やかに移動させるものとしてもよい。こうすれば、エンジン22の運転ポイントを燃費運転ポイントから変更運転ポイントに移動させる際における、減速ギヤ35などでの歯打ち音の発生をより適正に抑制することができる。
【0038】
実施例のハイブリッド自動車20では、異音想定時には、エンジン22の稼働気筒数Ncyに基づくエンジン22の下限回転数Neminを用いて変更運転ポイントを設定するものとしたが、図7に例示するように、燃費動作ラインの低回転数高トルクの領域をエンジン22の稼働気筒数Ncyが少ないほど高回転数低トルク側に変更した異音抑制動作ラインを用いて変更運転ポイントを設定するものとしてもよい。この場合でも、実施例と同様の効果を奏することができる。
【0039】
実施例のハイブリッド自動車20では、異音想定時には、エンジン22の稼働気筒数Ncyに応じてエンジン22の下限回転数Neminを設定するものとしたが、エンジン22の稼働気筒数Ncyと要求パワーPe*とに応じてエンジン22の下限回転数Neminを設定するものとしてもよい。この場合、エンジン22の稼働気筒数Ncyと要求パワーPe*とエンジン22の下限回転数Neminとの関係は、図7に例示した、稼働気筒数Ncy毎の異音抑制動作ラインと要求パワーPe*と回転数Neとの関係と同様となるものとしてもよい。
【0040】
実施例のハイブリッド自動車20では、異音範囲は、エンジン22の稼働気筒数Ncyが少ないほど大きくなる傾向に設定するものとしたが、エンジン22の稼働気筒数Ncyに拘わらず予め定められた一定の範囲を用いるものとしてもよい。
【0041】
実施例のハイブリッド自動車20では、6気筒のエンジン22を用いるものとしたが、4気筒や8気筒,12気筒など、気筒数はいくつであっても構わない。
【0042】
実施例のハイブリッド自動車20では、減速ギヤ35を介して駆動軸としてのリングギヤ軸32aにモータMG2を取り付けるものとしたが、減速ギヤ35に代えて2段変速や3段変速,4段変速などの変速機を介してリングギヤ軸32aにモータMG2を取り付けるものとしても構わない。
【0043】
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン22が「エンジン」に相当し、モータMG1が「第1モータ」に相当し、プラネタリギヤ30が「プラネタリギヤ」に相当し、モータMG2が「第2モータ」に相当し、バッテリ50が「バッテリ」に相当し、エンジン22の要求パワーPe*と燃費動作ラインとに基づく燃費運転ポイントでエンジン22が運転されると共にバッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内で要求トルクTr*が駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力されるようエンジン22とモータMG1,MG2とを制御する所定制御を実行するとモータMG2から出力されるトルクが異音範囲内となる異音想定時には、エンジン22の稼働気筒数Ncyが少ないほど燃費運転ポイントに比して回転数が大きくなる傾向の運転ポイントでエンジン22が運転されると共にバッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内で要求トルクTr*がリングギヤ軸32aに出力されるようエンジン22とモータMG1,MG2とを制御する、HVECU70とエンジンECU24とモータECU40とが「制御手段」に相当する。
【0044】
ここで、「エンジン」としては、ガソリンや軽油などを燃料として動力を出力するエンジン22に限定されるものではなく、水素エンジンなど、複数気筒のうち一部の気筒を休止して運転可能なものであれば如何なるタイプのエンジンであっても構わない。「第1モータ」としては、同期発電電動機として構成されたモータMG1に限定されるものではなく、誘導電動機など、如何なるタイプのモータであっても構わない。「プラネタリギヤ」としては、プラネタリギヤ30(シングルピニオン式のプラネタリギヤ)に限定されるものではなく、ダブルピニオン式のプラネタリギヤや、複数のプラネタリギヤの組み合わせによって構成されたものなど、車軸に連結された駆動軸とエンジンの出力軸と第1モータの回転軸とに接続されたものであれば如何なるタイプのプラネタリギヤであっても構わない。「第2モータ」としては、同期発電電動機として構成されたモータMG2に限定されるものではなく、誘導電動機など、ギヤ機構を介して駆動軸に回転軸が接続されたものであれば如何なるタイプのモータであっても構わない。「バッテリ」としては、リチウムイオン二次電池として構成されたバッテリ50に限定されるものではなく、ニッケル水素二次電池やニッケルカドミウム二次電池,鉛蓄電池など、第1モータおよび第2モータと電力のやりとりが可能なものであれば如何なるタイプのバッテリであっても構わない。「制御手段」としては、HVECU70とエンジンECU24とモータECU40とからなる組み合わせに限定されるものではなく、単一の電子制御ユニットによって構成されるものなどとしてもよい。また、「制御手段」としては、エンジン22の要求パワーPe*と燃費動作ラインとに基づく燃費運転ポイントでエンジン22が運転されると共にバッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内で要求トルクTr*が駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力されるようエンジン22とモータMG1,MG2とを制御する所定制御を実行するとモータMG2から出力されるトルクが異音範囲内となる異音想定時には、エンジン22の稼働気筒数Ncyが少ないほど燃費運転ポイントに比して回転数が大きくなる傾向の運転ポイントでエンジン22が運転されると共にバッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内で要求トルクTr*がリングギヤ軸32aに出力されるようエンジン22とモータMG1,MG2とを制御するものに限定されるものではなく、駆動軸に要求される要求トルクに基づいてエンジンから出力すべき要求パワーを設定し、エンジンから要求パワーが出力されると共に要求トルクが駆動軸に出力されるようエンジンと第1モータと第2モータとを制御し、エンジンの稼働気筒数に応じて、第2モータから出力されるトルクがギヤ機構で歯打ち音を生じ得る異音範囲外となるよう制御するものであれば如何なるものとしても構わない。
【0045】
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
【0046】
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等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、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【0047】
本発明は、ハイブリッド自動車の製造産業などに利用可能である。
【符号の説明】
【0048】
20 ハイブリッド自動車、22 エンジン、24 エンジン用電子制御ユニット(エンジンECU)、26 クランクシャフト、28 ダンパ、30 動力分配統合機構、31 サンギヤ、32 リングギヤ、32a リングギヤ軸、33 ピニオンギヤ、34 キャリア、35 減速ギヤ、40 モータ用電子制御ユニット(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、51 温度センサ、52 バッテリ用電子制御ユニット(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70 ハイブリッド用電子制御ユニット(HVECU)、72 CPU、74 ROM、76 RAM、80 イグニッションスイッチ、81 シフトレバー、82 シフトポジションセンサ、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 ブレーキペダルポジションセンサ、88 車速センサ、MG1,MG2 モータ。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数気筒のうち一部の気筒を休止して運転可能なエンジンと、第1モータと、車軸に連結された駆動軸と前記エンジンの出力軸と前記第1モータの回転軸とに接続されたプラネタリギヤと、ギヤ機構を介して前記駆動軸に回転軸が接続された第2モータと、前記第1モータおよび前記第2モータと電力のやりとりが可能なバッテリと、前記駆動軸に要求される要求トルクに基づいて前記エンジンから出力すべき要求パワーを設定し、前記エンジンから前記要求パワーが出力されると共に前記要求トルクが前記駆動軸に出力されるよう前記エンジンと前記第1モータと前記第2モータとを制御する制御手段と、を備えるハイブリッド自動車において、
前記制御手段は、前記エンジンの稼働気筒数に応じて、前記第2モータから出力されるトルクが前記ギヤ機構で歯打ち音を生じ得る異音範囲外となるよう制御する手段である、
ハイブリッド自動車。
【請求項2】
請求項1記載のハイブリッド自動車であって、
前記制御手段は、前記要求パワーと所定制約とに基づく基本運転ポイントで前記エンジンが運転されると共に前記要求トルクが前記駆動軸に出力されるよう制御すると前記第2モータから出力されるトルクが前記異音範囲内となるとき、前記要求パワーを出力可能であり且つ前記稼働気筒数が少ないほど前記基本運転ポイントに比して回転数が大きくなる傾向の変更運転ポイントで前記エンジンが運転されると共に前記要求トルクが前記駆動軸に出力されるよう制御する手段である、
ハイブリッド自動車。
【請求項3】
請求項2記載のハイブリッド自動車であって、
前記変更運転ポイントは、前記稼働気筒数が少ないほど大きくなる傾向の下限回転数で前記基本運転ポイントの回転数を制限して得られる制限後回転数と、該制限後回転数で前記要求パワーを除して得られるトルクと、からなる運転ポイントである、
ハイブリッド自動車。
【請求項4】
請求項2または3記載のハイブリッド自動車であって、
前記制御手段は、前記エンジンの運転ポイントを前記基本運転ポイントから前記変更運転ポイントに移動させる際、前記稼働気筒数が少ないほど緩やかに移動させる手段である、
ハイブリッド自動車。
【請求項5】
請求項1ないし4のいずれか1つの請求項に記載のハイブリッド自動車であって、
前記異音範囲は、前記稼働気筒数が少ないほど大きくなる傾向の範囲である、
ハイブリッド自動車。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【公開番号】特開2013−52811(P2013−52811A)
【公開日】平成25年3月21日(2013.3.21)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−193202(P2011−193202)
【出願日】平成23年9月5日(2011.9.5)
【出願人】(000003207)トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Fターム(参考)】