ハイブリッド車両の異音検出装置
【課題】電動機が回転している状態でも、エンジントルクの変動により噛み合い機構で異音が発生していることを検出することができるハイブリッド車両の異音検出装置を提供する。
【解決手段】電子制御装置は、第２のモータジェネレータの回転速度Ｎｍ２を算出し、回転速度Ｎｍ２が所定時間内に増減を繰り返す場合に、回転速度Ｎｍ２の変動幅ΔＮｍ２（回転速度Ｎｍ２の極大値と極小値との差）が所定の判定幅ΔＮｔｈ２を超えているか否かを判断し、変動幅ΔＮｍ２が判定幅ΔＮｔｈ２を越えている場合に、異音発生箇所の変動が大きくトランスアクスル内で異音が生じていると判断する。一方、電子制御装置は、変動幅ΔＮｍ２が判定幅ΔＮｔｈ２を超えていない場合には、トランスアクスル内で異音が生じていないと判断する。
【解決手段】電子制御装置は、第２のモータジェネレータの回転速度Ｎｍ２を算出し、回転速度Ｎｍ２が所定時間内に増減を繰り返す場合に、回転速度Ｎｍ２の変動幅ΔＮｍ２（回転速度Ｎｍ２の極大値と極小値との差）が所定の判定幅ΔＮｔｈ２を超えているか否かを判断し、変動幅ΔＮｍ２が判定幅ΔＮｔｈ２を越えている場合に、異音発生箇所の変動が大きくトランスアクスル内で異音が生じていると判断する。一方、電子制御装置は、変動幅ΔＮｍ２が判定幅ΔＮｔｈ２を超えていない場合には、トランスアクスル内で異音が生じていないと判断する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ハイブリッド車両のトランスアクスル内の異音を検出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両の駆動力源として、燃料の燃焼により動力を出力するエンジンと、電力の供給により動力を出力する電動機とを搭載したハイブリッド車両が提案されている。このハイブリッド車両においては、各種の条件に基づいて、エンジンおよび電動機の駆動・停止を制御することにより、燃費の向上および騒音の低減ならびに排気ガスの低減を図ることができるものとされている。
【０００３】
このようなハイブリッド車両の駆動装置で生じる異音の検出手法の一例が、下記の特許文献１に記載されている。この特許文献１には、車輪に連結された動力伝達部材と、動力伝達部材に並列に連結されたエンジンおよび電動機と、動力伝達部材に連結された噛み合い機構とを備えたハイブリッド車両において、電動機のトルクが実質的に零に制御されている場合に、回転角が増減しているときの電動機の回転角の変動幅（回転角の極大値と極小値との差）が所定の判定値を越えたときに、エンジントルクの変動により噛み合い機構で異音が発生していることを検出する駆動装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３１８７２１号公報
【特許文献２】特開２００１−２２１６８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１に開示されたハイブリッド車両の駆動装置は、上述のように電動機の回転角が増減しているときの回転角の極大値と極小値との差に基づいて異音を検出する。しかし、電動機が所定速度で回転している状態では、そもそも電動機の回転角は単調に増加あるいは減少するため、そもそも回転角の極大値あるいは極小値が存在せず、特許文献１に開示された駆動装置では異音を検出することができない。
【０００６】
この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、電動機が回転している状態でも、エンジントルクの変動により噛み合い機構で異音が発生していることを検出することができるハイブリッド車両の異音検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係るハイブリッド車両の異音検出装置は、エンジンと、回転電機と、エンジンおよび回転電機の少なくともいずれかと車輪との間で動力を伝達する動力伝達部材と、動力伝達部材に連結された噛み合い機構とを備えたハイブリッド車両の異音を検出する。この異音検出装置は、回転電機の回転速度を検出する検出部と、エンジントルクの変動により噛み合い機構で異音が発生しているか否かを判断する判断部とを含む。判断部は、回転電機の回転速度の変動幅が所定のしきい値を越えているか否かを判断し、回転速度の変動幅が所定のしきい値を越えている場合に噛み合い機構で異音が発生していると判断し、回転速度の変動幅が所定のしきい値を越えていない場合に噛み合い機構で異音が発生していないと判断する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、電動機が回転している状態でも、エンジントルクの変動により噛み合い機構で異音が発生していることを検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態の係る異音検出装置を備えたであるハイブリッド車の概念図である。
【図２】本発明の実施の形態の係る異音検出装置の異音検出手法を模式的に示した図である。
【図３】異音発生に至る第１のモータジェネレータの回転速度の変動幅ΔＮｍ１のレベルと第２のモータジェネレータのトルクとの関係を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下において同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００１１】
図１は、この発明の一実施形態である、ＦＦ（フロントエンジン−フロントドライブ：エンジン前置き前輪駆動）形式のハイブリッド車両１の駆動装置（パワートレイン）およびその制御系統を示す概念図である。
【００１２】
図１を参照して、ハイブリッド車両１は、エンジン２および車輪３を有しており、インプットシャフト４、アウトプットシャフト５、デファレンシャル６などにより、エンジン２と車輪３との間の動力伝達経路が構成されている。
【００１３】
エンジン２としては、内燃機関、具体的にはガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、ＬＰＧエンジン、メタノールエンジンまたは水素エンジンなどを用いることができる。エンジンのクランクシャフト７には、フライホイール８が形成されている。
【００１４】
一方、インプットシャフト４の外周にはスリーブ９がスプライン嵌合されており、フライホイール８とスリーブ９との間の動力伝達経路には、ダンパ機構１０が配置されている。また、インプットシャフト４の外側には、第１のモータジェネレータ（ＭＧ１）１１および第２のモータジェネレータ（ＭＧ２）１２が設けられている。第１のモータジェネレータ１１および第２のモータジェネレータ１２は、電力の供給により駆動する電動機としての機能（力行機能）と、機械エネルギを電気エネルギに変換する発電機としての機能（回生機能）とを兼ね備えている。第１のモータジェネレータ１１および第２のモータジェネレータ１２には、モータ回転角を逐次検出するための角度センサ５１および５２がそれぞれ配置されている。
【００１５】
また、第１のモータジェネレータ１１および第２のモータジェネレータ１２に電力を供給する蓄電装置（図示せず）が設けられている。この蓄電装置としては、バッテリまたはキャパシタを用いることができる。
【００１６】
さらに、インプットシャフト４、アウトプットシャフト５、デファレンシャル６、第１のモータジェネレータ１１、第２のモータジェネレータ１２などの部品を収納するケーシング１３が設けられている。第１のモータジェネレータ１１は、ケーシング１３に固定されたステータ１４と、回転自在なロータ１５とを有している。
【００１７】
インプットシャフト４の外側であって、第１のモータジェネレータ１１と第２のモータジェネレータ１２との間には、動力分配機構１６が設けられている。この動力分配機構１６は、いわゆるシングルピニオン形式の遊星歯車機構により構成されている。
【００１８】
すなわち、動力分配機構１６は、サンギヤ１７と、サンギヤ１７と同心状に配置されたリングギヤ１８と、サンギヤ１７およびリングギヤ１８に噛合するピニオンギヤ１９を保持したキャリア２０とを有している。そして、サンギヤ１７とロータ１５とが一体回転するように連結され、キャリア２０とインプットシャフト４とが一体回転されるように連結されている。
【００１９】
リングギヤ１８は、環状部材２１の内周側に形成されている。この環状部材２１の外周には、ギヤ２２およびパーキングギヤ２３が形成されているとともに、環状部材２１の内周には、リングギヤ１８以外のリングギヤ２４が形成されている。さらに、ケーシング１３内には、パーキングギヤ２３と係合可能であり、かつパーキングギヤ２３から離脱可能なパーキングボール２５が設けられている。
【００２０】
さらに、インプットシャフト４の外側には、プラネタリギヤ２６が設けられている。プラネタリギヤ２６は、サンギヤ２７と、リングギヤ２４と、サンギヤ２７およびリングギヤ２４に噛合されたピニオンギヤ２８を保持するキャリア２９とを有している。
【００２１】
第２のモータジェネレータ１２は、ケーシング１３に固定されたステータ３０と、回転自在なロータ３１とを有している。そして、サンギヤ２７とロータ３１とが一体回転するように連結されている。このように車輪３に連結された動力伝達経路としての環状部材２１に対して、エンジン２と第２のモータジェネレータ１２とが相互に並列に配置されている。
【００２２】
また、キャリア２９がケーシング１３に固定されている。具体的には、キャリア２９とケーシング１３との連結部３９により、キャリア２９が回り止めされている。この連結部３９は、半径方向に突出した凸部（図示せず）と、この凸部が配置される凹部（図示せず）とを有する。
【００２３】
インプットシャフト４とアウトプットシャフト５とは相互に平行に配置されており、アウトプットシャフト５には、ドリブンギヤ３２およびファイナルドライブピニオンギヤ３３が形成されている。そして、ギヤ２２とドリブンギヤ３２とが噛合されている。
【００２４】
さらに、デファレンシャル６は、アウトプットシャフト５の回転軸線（図示せず）と平行な回転軸線を中心として回転可能なデフケース３４と、デフケース３４の外周に形成されたリングギヤ３５と、デフケース３４により保持されたピニオンギヤ（図示せず）と、ピニオンギヤに嵌合されたサイドギヤ（図示せず）とを有している。リングギヤ３５とファイナルドライブピニオンギヤ３３とが嵌合されている。
【００２５】
さらに、サイドギヤにはドライブシャフト３６が連結され、ドライブシャフト３６に車輪３が連結されている。さらにまた、制動要求、具体的には主としてブレーキペダルの踏み込み状態に基づいて、車輪３の回転速度の上昇を抑制する制動装置３７が設けられている。なお、制動装置３７は、制動力がＥＣＵ９０からの信号によって電子制御することも可能であるように構成されている。
【００２６】
次に、ハイブリッド車両１の制御系統について説明する。まず、電子制御装置５０が設けられており、この電子制御装置５０は、演算処理装置（ＣＰＵまたはＭＰＵ）および記憶装置（ＲＡＭおよびＲＯＭ）ならびに入出力インターフェイスを主体とするマイクロコンピュータにより構成されている。この電子制御装置５０には、角度センサ５１，５２の出力信号、エンジン回転速度センサの信号、加速要求センサの信号、制動要求センサの信号、シフトポジションセンサの信号、外気温センサの信号、蓄電装置の充電量センサの信号、路面の傾斜角度センサ（Ｇセンサ）の信号などが入力される。
【００２７】
これに対して、電子制御装置５０からは、エンジン２を制御する信号、第１のモータジェネレータ１１、第２のモータジェネレータ１２および制動装置３７を制御する信号などが出力される。
【００２８】
図１には、これらの信号の一部として、第１のモータジェネレータ１１のトルク指令値Ｔｒ１および第２のモータジェネレータ１２のトルク指令値Ｔｒ２ならびに、第１のモータジェネレータ１１の回転角検出値θｍ１および第２のモータジェネレータ１２の回転角検出値θｍ２が例示されている。
【００２９】
蓄電装置から供給された直流電力を、第１のモータジェネレータ１１および第２のモータジェネレータ１２の駆動電力に変換する電力変換器を含むＰＣＵ（Power Control Unit）５５によって、トルク指令値Ｔｒ１，Ｔｒ２を実現するような交流電圧が第１のモータジェネレータ１１および第２のモータジェネレータ１２に供給される。
【００３０】
このように構成されたハイブリッド車両１においては、電子制御装置５０に入力される信号および電子制御装置５０に記憶されているデータに基づいて、エンジン２、第１のモータジェネレータ１１、第２のモータジェネレータ１２が制御される。
【００３１】
たとえば、ハイブリッド車両１が停止している状態からエンジン２を始動する場合は、第１のモータジェネレータ１１を電動機として駆動させる。すると、動力分配機構１６のリングギヤ１８が反力要素となり、第１のモータジェネレータ１１のトルクは、キャリア２０、インプットシャフト４を経由してエンジン２に伝達されて、エンジン２がクランキングされる。
【００３２】
このようにして、エンジン２をクランキングするとともに、燃料の燃焼が行なわれて、エンジン２が自律回転可能となる。エンジン２が自律回転すると、エンジン２のトルクがインプットシャフト４、キャリア２０、リングギヤ１８を経由してギヤ２２に伝達される。ギヤ２２のトルクは、アウトプットシャフト５、デファレンシャル６を経由して車輪３に伝達されて駆動力が発生する。
【００３３】
また、エンジン２の動力を用いて第１のモータジェネレータ１１で発電を行ない、発生した電力を蓄電装置に充電することもできる。
【００３４】
さらに、第２のモータジェネレータ１２を電動機として駆動させ、そのトルクを、サンギヤ２７、プラネタリギヤ２６、リングギヤ２４、ギヤ２２を経由させて車輪３へ伝達することも可能である。第２のモータジェネレータ１２のトルクをリングギヤ２４へ伝達する場合、第２のモータジェネレータ１２の回転方向と、リングギヤ２４の回転方向とは逆となる。
【００３５】
このように、図１に示すハイブリッド車両１は、エンジン２または第２のモータジェネレータ１２のうちの少なくとも一方を駆動力源として用い、それらのトルクを、インプットシャフト４、動力分配機構１６、プラネタリギヤ２６、アウトプットシャフト５、デファレンシャル６で構成されたトランスアクスルによって、車輪３に伝達することが可能である。
【００３６】
さらに、ハイブリッド車両の惰力走行時には、ハイブリッド車両１の走行エネルギを上述したトランスアクスルを経由させて第２のモータジェネレータ１２に伝達するとともに、第２のモータジェネレータ１２を発電機として機能させ、発生した電力を蓄電装置に充電することも可能である。なお、第２のモータジェネレータ１２を電動機として駆動させる場合において、第２のモータジェネレータ１２の出力トルクを正方向のトルクと呼ぶ。これに対して、第２のモータジェネレータ１２を発電機として機能させる場合において、第２のモータジェネレータ１２の回生トルクを負方向のトルクと呼ぶ。
【００３７】
ところで、エンジン２は、燃料の燃焼による熱エネルギを回転運動に変換するものであるために、トルク変動が不可避的に生じる。特に、エンジン回転速度が所定回転速度以下である場合は燃焼が不安定であり、エンジントルクの変動幅が大きくなる。
【００３８】
また、エンジン２の高負荷時、たとえばエンジントルクを車輪３に伝達し、かつエンジントルクにより第１のモータジェネレータ１１で発電を行なうときは、エンジントルクを高めるために燃料の供給量を増加するため、エンジントルクの変動幅が大きくなる。
【００３９】
このようなエンジントルクの変動が生じた場合は、上述したトランスアクスルを構成する各ギヤ同士の噛み合い部で、衝撃による振動や異音が生じる可能性がある。なお、トランスアクスルを構成する各ギヤ同士の噛み合い部には、キャリア２９とケーシング１３との連結部３９なども含まれる。
【００４０】
本実施の形態の特徴的な点は、上述のようなエンジントルクの変動に起因してトランスアクスル内で生じる異音を、電子制御装置５０が、第１のモータジェネレータ１１の回転速度Ｎｍ１の変動幅あるいは第２のモータジェネレータ１２の回転速度Ｎｍ２の変動幅に基づいて検出する点である。
【００４１】
図２は、本発明の実施の形態の係る異音検出装置である電子制御装置５０が、第２のモータジェネレータ１２の回転速度Ｎｍ２の変動幅に基づいてトランスアクスル内で生じる異音を検出する手法を模式的に示した図である。
【００４２】
図２に示すように、トランスアクスルにトルク変動（代表的にはエンジン２のトルク変動）が入力された場合において、トランスアクスル内で異音が生じていないときには、第２のモータジェネレータ１２の回転速度Ｎｍ２の変動幅は小さい。一方、トランスアクスル内で異音が生じているときには、異音発生箇所（トランスアクスル内のギヤ同士の噛み合い部など）の回転変動も大きく、この影響で第２のモータジェネレータ１２の回転速度Ｎｍ２の変動幅ΔＮｍ２も大きくなる現象が生じる傾向にある。
【００４３】
電子制御装置５０は、この現象を検出することによって、トランスアクスル内で生じる異音を検出する。
【００４４】
すなわち、電子制御装置５０は、角度センサ５２からの第２のモータジェネレータ１２の回転角検出値θｍ２に基づいて第２のモータジェネレータ１２の回転速度Ｎｍ２を算出し、回転速度Ｎｍ２が所定時間内に増減を繰り返す場合に、回転速度Ｎｍ２の変動幅ΔＮｍ２（回転速度Ｎｍ２の極大値と極小値との差）が所定の判定幅ΔＮｔｈ２を超えているか否かを判断し、変動幅ΔＮｍ２が判定幅ΔＮｔｈ２を越えている場合（図２の「ΔＮｍ２＞ΔＮｔｈ２」の場合）に、異音発生箇所の変動が大きくトランスアクスル内で異音が生じている（図２の「異音有り」）と判断する。
【００４５】
一方、電子制御装置５０は、変動幅ΔＮｍ２が判定幅ΔＮｔｈ２を超えていない場合（図２の「ΔＮｍ２＜ΔＮｔｈ２」の場合）には、異音発生箇所の変動が小さくトランスアクスル内で異音が生じていない（図２の「異音無し」）と判断する。なお、所定の判定幅ΔＮｔｈ２は、異音発生に至るレベルの第２のモータジェネレータ１２の回転速度Ｎｍ２の変動幅を予め実験的に求めた値に応じて決定し、電子制御装置５０の記憶装置に予め記憶しておけばよい。
【００４６】
これにより、第２のモータジェネレータ１２が回転している状態においても、騒音計や振動計などの新たな専用の装置を設けることなく、エンジントルクの変動に起因してトランスアクスル内で生じる異音を検出することができる。そして、異音を検出した場合には、電子制御装置５０が、エンジン２の制御信号、第１のモータジェネレータ１１のトルク指令値Ｔｒ１、第２のモータジェネレータ１２のトルク指令値Ｔｒ２、制動装置３７の制御信号などを、異音を解消するように変更することによって、適切に異音の低減を図ることが可能となる。
【００４７】
特に、モータジェネレータの回転速度の実際の変動に基づいて異音が生じているか否かを判断するため、エンジンの回転変動ばらつき、あるいは部品の寸法ばらつきや経時劣化にも対応して、トランスアクスル内で生じる異音を検出することができる。
【００４８】
なお、トランスアクスル内で生じる異音の強弱は、第２のモータジェネレータ１２の回転速度Ｎｍ２の変化速度の大きさとも相関関係がある。この点を考慮して、電子制御装置５０が、第２のモータジェネレータ１２の回転速度Ｎｍ２の変化速度に基づいて、トランスアクスル内で生じる異音を検出するようにしてもよい。
【００４９】
また、第１のモータジェネレータ１１の回転速度Ｎｍ１の変動幅ΔＮｍ１と所定の判定幅ΔＮｔｈ１とを比較することによってもトランスアクスル内で生じる異音を検出することが可能である。ただし、この場合は、第２のモータジェネレータ１２のトルク（ＭＧ２トルク）も考慮する必要がある。
【００５０】
すなわち、図３に示すように、異音発生に至る第１のモータジェネレータ１１の回転速度Ｎｍ１の変動幅ΔＮｍ１のレベルは、ＭＧ２トルクが大きいほど大きくなる。
【００５１】
そこで、図３に示すようなマップを実験的に求めて電子制御装置５０の記憶装置に予め記憶しておき、電子制御装置５０が、このマップを参照して現在のＭＧ２トルク（たとえば現在のトルク指令値Ｔｒ２）に対応する判定幅ΔＮｔｈ１を算出し、第１のモータジェネレータ１１の回転速度Ｎｍ１の変動幅ΔＮｍ１が算出した判定幅ΔＮｔｈ１を越えている場合に、トランスアクスル内で異音が生じていると判断するようにすればよい。ここで、ＭＧ２トルクとしては、トルク指令値Ｔｒ２に限定されず、たとえば各センサの検出値に基づいて推定したトルク値を用いてもよい。
【００５２】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００５３】
１ ハイブリッド車両、２ エンジン、３ 車輪、４ インプットシャフト、５ アウトプットシャフト、６ デファレンシャル、７ クランクシャフト、８ フライホイール、９ スリーブ、１０ ダンパ機構、１１ モータジェネレータ（ＭＧ１）、１２ モータジェネレータ（ＭＧ１）、１３ ケーシング、１４ ステータ（ＭＧ１）、１５ ロータ（ＭＧ１）、１６ 動力分配機構、１７ サンギヤ、１８ リングギヤ、１９ ピニオンギヤ、２０ キャリア、２１ 環状部材、２２ ギヤ、２３ パーキングギヤ、２４ リングギヤ、２５ パーキングボール、２６ プラネタリギヤ、２７ サンギヤ、２８ ピニオンギヤ、２９ キャリア、３０ ステータ（ＭＧ２）、３１ ロータ（ＭＧ２）、３２ ドリブンギヤ、３３ ファイナルドライブピニオンギヤ、３４ デフケース、３５ リングギヤ、３６ ドライブシャフト、３７ 制動装置、３９ 連結部、５０ 電子制御装置、５１，５２ 角度センサ。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ハイブリッド車両のトランスアクスル内の異音を検出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両の駆動力源として、燃料の燃焼により動力を出力するエンジンと、電力の供給により動力を出力する電動機とを搭載したハイブリッド車両が提案されている。このハイブリッド車両においては、各種の条件に基づいて、エンジンおよび電動機の駆動・停止を制御することにより、燃費の向上および騒音の低減ならびに排気ガスの低減を図ることができるものとされている。
【０００３】
このようなハイブリッド車両の駆動装置で生じる異音の検出手法の一例が、下記の特許文献１に記載されている。この特許文献１には、車輪に連結された動力伝達部材と、動力伝達部材に並列に連結されたエンジンおよび電動機と、動力伝達部材に連結された噛み合い機構とを備えたハイブリッド車両において、電動機のトルクが実質的に零に制御されている場合に、回転角が増減しているときの電動機の回転角の変動幅（回転角の極大値と極小値との差）が所定の判定値を越えたときに、エンジントルクの変動により噛み合い機構で異音が発生していることを検出する駆動装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３１８７２１号公報
【特許文献２】特開２００１−２２１６８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１に開示されたハイブリッド車両の駆動装置は、上述のように電動機の回転角が増減しているときの回転角の極大値と極小値との差に基づいて異音を検出する。しかし、電動機が所定速度で回転している状態では、そもそも電動機の回転角は単調に増加あるいは減少するため、そもそも回転角の極大値あるいは極小値が存在せず、特許文献１に開示された駆動装置では異音を検出することができない。
【０００６】
この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、電動機が回転している状態でも、エンジントルクの変動により噛み合い機構で異音が発生していることを検出することができるハイブリッド車両の異音検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係るハイブリッド車両の異音検出装置は、エンジンと、回転電機と、エンジンおよび回転電機の少なくともいずれかと車輪との間で動力を伝達する動力伝達部材と、動力伝達部材に連結された噛み合い機構とを備えたハイブリッド車両の異音を検出する。この異音検出装置は、回転電機の回転速度を検出する検出部と、エンジントルクの変動により噛み合い機構で異音が発生しているか否かを判断する判断部とを含む。判断部は、回転電機の回転速度の変動幅が所定のしきい値を越えているか否かを判断し、回転速度の変動幅が所定のしきい値を越えている場合に噛み合い機構で異音が発生していると判断し、回転速度の変動幅が所定のしきい値を越えていない場合に噛み合い機構で異音が発生していないと判断する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、電動機が回転している状態でも、エンジントルクの変動により噛み合い機構で異音が発生していることを検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態の係る異音検出装置を備えたであるハイブリッド車の概念図である。
【図２】本発明の実施の形態の係る異音検出装置の異音検出手法を模式的に示した図である。
【図３】異音発生に至る第１のモータジェネレータの回転速度の変動幅ΔＮｍ１のレベルと第２のモータジェネレータのトルクとの関係を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下において同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００１１】
図１は、この発明の一実施形態である、ＦＦ（フロントエンジン−フロントドライブ：エンジン前置き前輪駆動）形式のハイブリッド車両１の駆動装置（パワートレイン）およびその制御系統を示す概念図である。
【００１２】
図１を参照して、ハイブリッド車両１は、エンジン２および車輪３を有しており、インプットシャフト４、アウトプットシャフト５、デファレンシャル６などにより、エンジン２と車輪３との間の動力伝達経路が構成されている。
【００１３】
エンジン２としては、内燃機関、具体的にはガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、ＬＰＧエンジン、メタノールエンジンまたは水素エンジンなどを用いることができる。エンジンのクランクシャフト７には、フライホイール８が形成されている。
【００１４】
一方、インプットシャフト４の外周にはスリーブ９がスプライン嵌合されており、フライホイール８とスリーブ９との間の動力伝達経路には、ダンパ機構１０が配置されている。また、インプットシャフト４の外側には、第１のモータジェネレータ（ＭＧ１）１１および第２のモータジェネレータ（ＭＧ２）１２が設けられている。第１のモータジェネレータ１１および第２のモータジェネレータ１２は、電力の供給により駆動する電動機としての機能（力行機能）と、機械エネルギを電気エネルギに変換する発電機としての機能（回生機能）とを兼ね備えている。第１のモータジェネレータ１１および第２のモータジェネレータ１２には、モータ回転角を逐次検出するための角度センサ５１および５２がそれぞれ配置されている。
【００１５】
また、第１のモータジェネレータ１１および第２のモータジェネレータ１２に電力を供給する蓄電装置（図示せず）が設けられている。この蓄電装置としては、バッテリまたはキャパシタを用いることができる。
【００１６】
さらに、インプットシャフト４、アウトプットシャフト５、デファレンシャル６、第１のモータジェネレータ１１、第２のモータジェネレータ１２などの部品を収納するケーシング１３が設けられている。第１のモータジェネレータ１１は、ケーシング１３に固定されたステータ１４と、回転自在なロータ１５とを有している。
【００１７】
インプットシャフト４の外側であって、第１のモータジェネレータ１１と第２のモータジェネレータ１２との間には、動力分配機構１６が設けられている。この動力分配機構１６は、いわゆるシングルピニオン形式の遊星歯車機構により構成されている。
【００１８】
すなわち、動力分配機構１６は、サンギヤ１７と、サンギヤ１７と同心状に配置されたリングギヤ１８と、サンギヤ１７およびリングギヤ１８に噛合するピニオンギヤ１９を保持したキャリア２０とを有している。そして、サンギヤ１７とロータ１５とが一体回転するように連結され、キャリア２０とインプットシャフト４とが一体回転されるように連結されている。
【００１９】
リングギヤ１８は、環状部材２１の内周側に形成されている。この環状部材２１の外周には、ギヤ２２およびパーキングギヤ２３が形成されているとともに、環状部材２１の内周には、リングギヤ１８以外のリングギヤ２４が形成されている。さらに、ケーシング１３内には、パーキングギヤ２３と係合可能であり、かつパーキングギヤ２３から離脱可能なパーキングボール２５が設けられている。
【００２０】
さらに、インプットシャフト４の外側には、プラネタリギヤ２６が設けられている。プラネタリギヤ２６は、サンギヤ２７と、リングギヤ２４と、サンギヤ２７およびリングギヤ２４に噛合されたピニオンギヤ２８を保持するキャリア２９とを有している。
【００２１】
第２のモータジェネレータ１２は、ケーシング１３に固定されたステータ３０と、回転自在なロータ３１とを有している。そして、サンギヤ２７とロータ３１とが一体回転するように連結されている。このように車輪３に連結された動力伝達経路としての環状部材２１に対して、エンジン２と第２のモータジェネレータ１２とが相互に並列に配置されている。
【００２２】
また、キャリア２９がケーシング１３に固定されている。具体的には、キャリア２９とケーシング１３との連結部３９により、キャリア２９が回り止めされている。この連結部３９は、半径方向に突出した凸部（図示せず）と、この凸部が配置される凹部（図示せず）とを有する。
【００２３】
インプットシャフト４とアウトプットシャフト５とは相互に平行に配置されており、アウトプットシャフト５には、ドリブンギヤ３２およびファイナルドライブピニオンギヤ３３が形成されている。そして、ギヤ２２とドリブンギヤ３２とが噛合されている。
【００２４】
さらに、デファレンシャル６は、アウトプットシャフト５の回転軸線（図示せず）と平行な回転軸線を中心として回転可能なデフケース３４と、デフケース３４の外周に形成されたリングギヤ３５と、デフケース３４により保持されたピニオンギヤ（図示せず）と、ピニオンギヤに嵌合されたサイドギヤ（図示せず）とを有している。リングギヤ３５とファイナルドライブピニオンギヤ３３とが嵌合されている。
【００２５】
さらに、サイドギヤにはドライブシャフト３６が連結され、ドライブシャフト３６に車輪３が連結されている。さらにまた、制動要求、具体的には主としてブレーキペダルの踏み込み状態に基づいて、車輪３の回転速度の上昇を抑制する制動装置３７が設けられている。なお、制動装置３７は、制動力がＥＣＵ９０からの信号によって電子制御することも可能であるように構成されている。
【００２６】
次に、ハイブリッド車両１の制御系統について説明する。まず、電子制御装置５０が設けられており、この電子制御装置５０は、演算処理装置（ＣＰＵまたはＭＰＵ）および記憶装置（ＲＡＭおよびＲＯＭ）ならびに入出力インターフェイスを主体とするマイクロコンピュータにより構成されている。この電子制御装置５０には、角度センサ５１，５２の出力信号、エンジン回転速度センサの信号、加速要求センサの信号、制動要求センサの信号、シフトポジションセンサの信号、外気温センサの信号、蓄電装置の充電量センサの信号、路面の傾斜角度センサ（Ｇセンサ）の信号などが入力される。
【００２７】
これに対して、電子制御装置５０からは、エンジン２を制御する信号、第１のモータジェネレータ１１、第２のモータジェネレータ１２および制動装置３７を制御する信号などが出力される。
【００２８】
図１には、これらの信号の一部として、第１のモータジェネレータ１１のトルク指令値Ｔｒ１および第２のモータジェネレータ１２のトルク指令値Ｔｒ２ならびに、第１のモータジェネレータ１１の回転角検出値θｍ１および第２のモータジェネレータ１２の回転角検出値θｍ２が例示されている。
【００２９】
蓄電装置から供給された直流電力を、第１のモータジェネレータ１１および第２のモータジェネレータ１２の駆動電力に変換する電力変換器を含むＰＣＵ（Power Control Unit）５５によって、トルク指令値Ｔｒ１，Ｔｒ２を実現するような交流電圧が第１のモータジェネレータ１１および第２のモータジェネレータ１２に供給される。
【００３０】
このように構成されたハイブリッド車両１においては、電子制御装置５０に入力される信号および電子制御装置５０に記憶されているデータに基づいて、エンジン２、第１のモータジェネレータ１１、第２のモータジェネレータ１２が制御される。
【００３１】
たとえば、ハイブリッド車両１が停止している状態からエンジン２を始動する場合は、第１のモータジェネレータ１１を電動機として駆動させる。すると、動力分配機構１６のリングギヤ１８が反力要素となり、第１のモータジェネレータ１１のトルクは、キャリア２０、インプットシャフト４を経由してエンジン２に伝達されて、エンジン２がクランキングされる。
【００３２】
このようにして、エンジン２をクランキングするとともに、燃料の燃焼が行なわれて、エンジン２が自律回転可能となる。エンジン２が自律回転すると、エンジン２のトルクがインプットシャフト４、キャリア２０、リングギヤ１８を経由してギヤ２２に伝達される。ギヤ２２のトルクは、アウトプットシャフト５、デファレンシャル６を経由して車輪３に伝達されて駆動力が発生する。
【００３３】
また、エンジン２の動力を用いて第１のモータジェネレータ１１で発電を行ない、発生した電力を蓄電装置に充電することもできる。
【００３４】
さらに、第２のモータジェネレータ１２を電動機として駆動させ、そのトルクを、サンギヤ２７、プラネタリギヤ２６、リングギヤ２４、ギヤ２２を経由させて車輪３へ伝達することも可能である。第２のモータジェネレータ１２のトルクをリングギヤ２４へ伝達する場合、第２のモータジェネレータ１２の回転方向と、リングギヤ２４の回転方向とは逆となる。
【００３５】
このように、図１に示すハイブリッド車両１は、エンジン２または第２のモータジェネレータ１２のうちの少なくとも一方を駆動力源として用い、それらのトルクを、インプットシャフト４、動力分配機構１６、プラネタリギヤ２６、アウトプットシャフト５、デファレンシャル６で構成されたトランスアクスルによって、車輪３に伝達することが可能である。
【００３６】
さらに、ハイブリッド車両の惰力走行時には、ハイブリッド車両１の走行エネルギを上述したトランスアクスルを経由させて第２のモータジェネレータ１２に伝達するとともに、第２のモータジェネレータ１２を発電機として機能させ、発生した電力を蓄電装置に充電することも可能である。なお、第２のモータジェネレータ１２を電動機として駆動させる場合において、第２のモータジェネレータ１２の出力トルクを正方向のトルクと呼ぶ。これに対して、第２のモータジェネレータ１２を発電機として機能させる場合において、第２のモータジェネレータ１２の回生トルクを負方向のトルクと呼ぶ。
【００３７】
ところで、エンジン２は、燃料の燃焼による熱エネルギを回転運動に変換するものであるために、トルク変動が不可避的に生じる。特に、エンジン回転速度が所定回転速度以下である場合は燃焼が不安定であり、エンジントルクの変動幅が大きくなる。
【００３８】
また、エンジン２の高負荷時、たとえばエンジントルクを車輪３に伝達し、かつエンジントルクにより第１のモータジェネレータ１１で発電を行なうときは、エンジントルクを高めるために燃料の供給量を増加するため、エンジントルクの変動幅が大きくなる。
【００３９】
このようなエンジントルクの変動が生じた場合は、上述したトランスアクスルを構成する各ギヤ同士の噛み合い部で、衝撃による振動や異音が生じる可能性がある。なお、トランスアクスルを構成する各ギヤ同士の噛み合い部には、キャリア２９とケーシング１３との連結部３９なども含まれる。
【００４０】
本実施の形態の特徴的な点は、上述のようなエンジントルクの変動に起因してトランスアクスル内で生じる異音を、電子制御装置５０が、第１のモータジェネレータ１１の回転速度Ｎｍ１の変動幅あるいは第２のモータジェネレータ１２の回転速度Ｎｍ２の変動幅に基づいて検出する点である。
【００４１】
図２は、本発明の実施の形態の係る異音検出装置である電子制御装置５０が、第２のモータジェネレータ１２の回転速度Ｎｍ２の変動幅に基づいてトランスアクスル内で生じる異音を検出する手法を模式的に示した図である。
【００４２】
図２に示すように、トランスアクスルにトルク変動（代表的にはエンジン２のトルク変動）が入力された場合において、トランスアクスル内で異音が生じていないときには、第２のモータジェネレータ１２の回転速度Ｎｍ２の変動幅は小さい。一方、トランスアクスル内で異音が生じているときには、異音発生箇所（トランスアクスル内のギヤ同士の噛み合い部など）の回転変動も大きく、この影響で第２のモータジェネレータ１２の回転速度Ｎｍ２の変動幅ΔＮｍ２も大きくなる現象が生じる傾向にある。
【００４３】
電子制御装置５０は、この現象を検出することによって、トランスアクスル内で生じる異音を検出する。
【００４４】
すなわち、電子制御装置５０は、角度センサ５２からの第２のモータジェネレータ１２の回転角検出値θｍ２に基づいて第２のモータジェネレータ１２の回転速度Ｎｍ２を算出し、回転速度Ｎｍ２が所定時間内に増減を繰り返す場合に、回転速度Ｎｍ２の変動幅ΔＮｍ２（回転速度Ｎｍ２の極大値と極小値との差）が所定の判定幅ΔＮｔｈ２を超えているか否かを判断し、変動幅ΔＮｍ２が判定幅ΔＮｔｈ２を越えている場合（図２の「ΔＮｍ２＞ΔＮｔｈ２」の場合）に、異音発生箇所の変動が大きくトランスアクスル内で異音が生じている（図２の「異音有り」）と判断する。
【００４５】
一方、電子制御装置５０は、変動幅ΔＮｍ２が判定幅ΔＮｔｈ２を超えていない場合（図２の「ΔＮｍ２＜ΔＮｔｈ２」の場合）には、異音発生箇所の変動が小さくトランスアクスル内で異音が生じていない（図２の「異音無し」）と判断する。なお、所定の判定幅ΔＮｔｈ２は、異音発生に至るレベルの第２のモータジェネレータ１２の回転速度Ｎｍ２の変動幅を予め実験的に求めた値に応じて決定し、電子制御装置５０の記憶装置に予め記憶しておけばよい。
【００４６】
これにより、第２のモータジェネレータ１２が回転している状態においても、騒音計や振動計などの新たな専用の装置を設けることなく、エンジントルクの変動に起因してトランスアクスル内で生じる異音を検出することができる。そして、異音を検出した場合には、電子制御装置５０が、エンジン２の制御信号、第１のモータジェネレータ１１のトルク指令値Ｔｒ１、第２のモータジェネレータ１２のトルク指令値Ｔｒ２、制動装置３７の制御信号などを、異音を解消するように変更することによって、適切に異音の低減を図ることが可能となる。
【００４７】
特に、モータジェネレータの回転速度の実際の変動に基づいて異音が生じているか否かを判断するため、エンジンの回転変動ばらつき、あるいは部品の寸法ばらつきや経時劣化にも対応して、トランスアクスル内で生じる異音を検出することができる。
【００４８】
なお、トランスアクスル内で生じる異音の強弱は、第２のモータジェネレータ１２の回転速度Ｎｍ２の変化速度の大きさとも相関関係がある。この点を考慮して、電子制御装置５０が、第２のモータジェネレータ１２の回転速度Ｎｍ２の変化速度に基づいて、トランスアクスル内で生じる異音を検出するようにしてもよい。
【００４９】
また、第１のモータジェネレータ１１の回転速度Ｎｍ１の変動幅ΔＮｍ１と所定の判定幅ΔＮｔｈ１とを比較することによってもトランスアクスル内で生じる異音を検出することが可能である。ただし、この場合は、第２のモータジェネレータ１２のトルク（ＭＧ２トルク）も考慮する必要がある。
【００５０】
すなわち、図３に示すように、異音発生に至る第１のモータジェネレータ１１の回転速度Ｎｍ１の変動幅ΔＮｍ１のレベルは、ＭＧ２トルクが大きいほど大きくなる。
【００５１】
そこで、図３に示すようなマップを実験的に求めて電子制御装置５０の記憶装置に予め記憶しておき、電子制御装置５０が、このマップを参照して現在のＭＧ２トルク（たとえば現在のトルク指令値Ｔｒ２）に対応する判定幅ΔＮｔｈ１を算出し、第１のモータジェネレータ１１の回転速度Ｎｍ１の変動幅ΔＮｍ１が算出した判定幅ΔＮｔｈ１を越えている場合に、トランスアクスル内で異音が生じていると判断するようにすればよい。ここで、ＭＧ２トルクとしては、トルク指令値Ｔｒ２に限定されず、たとえば各センサの検出値に基づいて推定したトルク値を用いてもよい。
【００５２】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００５３】
１ ハイブリッド車両、２ エンジン、３ 車輪、４ インプットシャフト、５ アウトプットシャフト、６ デファレンシャル、７ クランクシャフト、８ フライホイール、９ スリーブ、１０ ダンパ機構、１１ モータジェネレータ（ＭＧ１）、１２ モータジェネレータ（ＭＧ１）、１３ ケーシング、１４ ステータ（ＭＧ１）、１５ ロータ（ＭＧ１）、１６ 動力分配機構、１７ サンギヤ、１８ リングギヤ、１９ ピニオンギヤ、２０ キャリア、２１ 環状部材、２２ ギヤ、２３ パーキングギヤ、２４ リングギヤ、２５ パーキングボール、２６ プラネタリギヤ、２７ サンギヤ、２８ ピニオンギヤ、２９ キャリア、３０ ステータ（ＭＧ２）、３１ ロータ（ＭＧ２）、３２ ドリブンギヤ、３３ ファイナルドライブピニオンギヤ、３４ デフケース、３５ リングギヤ、３６ ドライブシャフト、３７ 制動装置、３９ 連結部、５０ 電子制御装置、５１，５２ 角度センサ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、回転電機と、前記エンジンおよび前記回転電機の少なくともいずれかと車輪との間で動力を伝達する動力伝達部材と、前記動力伝達部材に連結された噛み合い機構とを備えたハイブリッド車両の異音検出装置であって、
前記回転電機の回転速度を検出する検出部と、
前記エンジントルクの変動により前記噛み合い機構で異音が発生しているか否かを判断する判断部とを含み、
前記判断部は、前記回転電機の回転速度の変動幅が所定のしきい値を越えているか否かを判断し、前記回転速度の変動幅が前記所定のしきい値を越えている場合に前記噛み合い機構で異音が発生していると判断し、前記回転速度の変動幅が前記所定のしきい値を越えていない場合に前記噛み合い機構で異音が発生していないと判断する、ハイブリッド車両の異音検出装置。
【請求項１】
エンジンと、回転電機と、前記エンジンおよび前記回転電機の少なくともいずれかと車輪との間で動力を伝達する動力伝達部材と、前記動力伝達部材に連結された噛み合い機構とを備えたハイブリッド車両の異音検出装置であって、
前記回転電機の回転速度を検出する検出部と、
前記エンジントルクの変動により前記噛み合い機構で異音が発生しているか否かを判断する判断部とを含み、
前記判断部は、前記回転電機の回転速度の変動幅が所定のしきい値を越えているか否かを判断し、前記回転速度の変動幅が前記所定のしきい値を越えている場合に前記噛み合い機構で異音が発生していると判断し、前記回転速度の変動幅が前記所定のしきい値を越えていない場合に前記噛み合い機構で異音が発生していないと判断する、ハイブリッド車両の異音検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−２６４７９５（Ｐ２０１０−２６４７９５Ａ）
【公開日】平成２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１１５７５７（Ｐ２００９−１１５７５７）
【出願日】平成２１年５月１２日（２００９．５．１２）
【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２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月１２日（２００９．５．１２）
【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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