ハイブリッド車両
【課題】ハイブリッド車両の異音の発生を抑制する。
【解決手段】エンジン２２と、第２モータジェネレータ５２とによって駆動され、車両駆動軸６１に加わる実駆動トルクを検出する駆動トルクセンサ４９と、エンジン２２の回転数を増減する制御部７０と、を備えるハイブリッド車両１００であって、制御部７０は、ドライバの運転操作に基づいて要求駆動トルクを設定するドライバ要求駆動トルク設定手段７４と、駆動トルクセンサ４９によって検出した実駆動トルクが正または負のいずれか一方の側にある場合に、ドライバ要求駆動トルク設定手段７４によって設定した要求駆動トルクの正負が切り替わった際に、エンジン２２の回転数の変化割合を所定の値にするエンジン回転数変化処理手段７５と、を備える。
【解決手段】エンジン２２と、第２モータジェネレータ５２とによって駆動され、車両駆動軸６１に加わる実駆動トルクを検出する駆動トルクセンサ４９と、エンジン２２の回転数を増減する制御部７０と、を備えるハイブリッド車両１００であって、制御部７０は、ドライバの運転操作に基づいて要求駆動トルクを設定するドライバ要求駆動トルク設定手段７４と、駆動トルクセンサ４９によって検出した実駆動トルクが正または負のいずれか一方の側にある場合に、ドライバ要求駆動トルク設定手段７４によって設定した要求駆動トルクの正負が切り替わった際に、エンジン２２の回転数の変化割合を所定の値にするエンジン回転数変化処理手段７５と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド車両の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料を燃焼室に直接噴射するエンジンによって駆動される車両では、エンジンの燃焼によって発生するエンジン発生トルクを検出し、成層燃焼と均質燃焼とを切り換えて、限られたシリンダ容積でも車両の駆動に必要なトルクを出力することが行われている。しかし、エンジン発生トルクはエンジンの各気筒の燃焼サイクルによって変動するので、エンジン全体としてのエンジン発生トルクの変動を検出することが難しい場合がある。また、各種の検出装置のバラつきと各気筒の燃焼によるトルク変動との違いが認識できず、燃料系統に異常があると誤判断して不必要に成層燃焼を禁止する場合があった。このため、エンジン発生トルクが正確に検出できないような状態と判断した場合には、エンジン発生トルクの検出をマスクする方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】２０００−２０５０２８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、近年、エンジンとモータジェネレータとによって車両を駆動するハイブリッド車両が多く用いられるようになってきている。このようなハイブリッド車両では、エンジンの出力とモータジェネレータの出力によってドライブシャフトを駆動するように構成されている。ドライブシャフトはディファレンシャルギヤなど多くのギヤがかみ合わされたギヤ装置を介して車軸に駆動トルクを伝達しているものであるが、駆動トルクが略ゼロ近傍になった際にエンジンの出力トルクとモータジェネレータの出力トルクに変動が生じるとギヤのバックラッシュによるガタつきが発生し、ギヤの歯が隣接するギヤの歯とぶつかって異音が発生する場合があった。この異音の発生を抑制するには、エンジンの駆動軸へのトルク出力が略ゼロとなってきた際にモータジェネレータのトルクを制御してギヤががたつかないように正方向、或いは負方向に微小なトルクを掛けて、ギヤの歯を一方方向に押し付けることが行われる。
【０００５】
一方、ハイブリッド車両では、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と車速とに基づいて駆動軸に出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力が駆動軸に出力されるように、エンジンとモータジェネレータとが運転制御される。ハイブリッド車両では、モータジェネレータは車両を駆動する動力を出力したり、バッテリの充電をする負荷となったりするので、エンジンの出力トルクはトルクからモータジェネレータの動作状態に基づいて決められることとなる。例えば、エンジンの出力トルクは車両の駆動に必要な出力トルクからモータジェネレータの車両駆動用出力トルクを差し引いたものとする場合や、車両の駆動に必要な出力トルクに充電のためにモータジェネレータを駆動するためのトルクを加えたトルクとする場合がある。
【０００６】
しかし、このようにエンジンの出力トルクを制御しようとしても、エンジンの回転数の変動が大きい場合には、エンジンのクランクシャフトの慣性モーメントなどの影響で実際にエンジンから出力されるトルクがモータジェネレータの動作状態に基づいて設定した出力トルクとずれてくる。そして、駆動軸への出力トルクがゼロ近傍となってくると、実際のエンジンの出力トルクとモータジェネレータの動作状態から設定したトルクとの間に差が生じてしまい、モータジェネレータの出力トルクを制御してギヤの歯を一方側に押し付けておくことができなくなり、ギヤから異音の発生することがあるという問題があった。
【０００７】
本発明は、ハイブリッド車両の異音の発生を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のハイブリッド車両は、エンジンと、モータジェネレータとによって駆動され、車両駆動軸に加わる実駆動トルクを検出する駆動トルク検出手段と、エンジンの回転数を増減する制御部と、を備えるハイブリッド車両であって、制御部は、ドライバの運転操作に基づいて要求駆動トルクを設定する要求駆動トルク設定手段と、駆動トルク検出手段によって検出した実駆動トルクが正または負のいずれか一方の側にある場合に、要求駆動トルク設定手段によって設定した要求駆動トルクの正負が切り替わった際に、エンジン回転数の変化割合を所定の値にするエンジン回転数変化処理手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明のハイブリッド車両において、制御部は、モータジェネレータの出力又はモータジェネレータへの出力指令に基づいて、エンジンから出力されるトルクのうち直接車両を駆動するエンジン直行トルクを推定するエンジン直行トルク推定手段と、駆動トルク検出手段によって検出した実駆動トルクが正または負のいずれか一方の側にある場合に、要求駆動トルク設定手段によって設定した要求駆動トルクの正負が切り替わった際に、推定されたエンジン直行トルクの時間変化割合を低減するエンジン直行トルク変化割合低減手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、ハイブリッド車両の異音の発生を抑制することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態におけるハイブリッド車両の構成を示す系統図である。
【図２】本発明のハイブリッド車両の動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明のハイブリッド車両の駆動トルクの変動を示す説明図である。
【図４】本発明のハイブリッド車両の他の動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明のハイブリッド車両の他の動作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】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図1に示すように、本実施形態のハイブリッド車両１００は、エンジン２２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３軸式の遊星歯車装置３０と、遊星歯車装置３０に接続された第１モータジェネレータ５１と、遊星歯車装置３０に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに取り付けられた減速ギヤ３５と、この減速ギヤ３５に接続された第２モータジェネレータ５２と、充放電可能な二次電池であるバッテリ５０と、制御部７０とを備えている。
【００１３】
遊星歯車装置３０は、外歯歯車のサンギヤ３１と、このサンギヤ３１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ３２と、サンギヤ３１に噛合すると共にリングギヤ３２に噛合する複数のピニオンギヤ３３と、複数のピニオンギヤ３３を自転かつ公転自在に保持するキャリア３４とを備え、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３４とを回転要素として差動作用を行なうよう構成されている。遊星歯車装置３０は、キャリア３４にはエンジン２２のクランクシャフト２６が、サンギヤ３１には第１モータジェネレータ５１が、リングギヤ３２には車両駆動用動力出力軸であるリングギヤ軸３２ａを介して減速ギヤ３５がそれぞれ連結されており、第１モータジェネレータ５１が発電機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ３１側とリングギヤ３２側にそのギヤ比に応じて分配し、第１モータジェネレータ５１が電動機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力とサンギヤ３１から入力される第１モータジェネレータ５１からの動力を統合してリングギヤ３２側に出力する。リングギヤ３２に出力された動力は、リングギヤ軸３２ａからギヤ機構６０およびディファレンシャルギヤ６２を介して、車両の駆動輪６３ａ，６３ｂに出力される。
【００１４】
減速ギヤ３５は、第２モータジェネレータ５２の回転軸４８の回転数を減速してリングギヤ軸３２ａに伝達可能に構成されている。減速ギヤ３５は、外歯歯車のサンギヤ３６と、このサンギヤ３６と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ３７と、サンギヤ３に噛合すると共にリングギヤ３７に噛合する複数のピニオンギヤ３８と、複数のピニオンギヤ３８を自転かつ公転自在に保持するキャリア３９とを備える遊星歯車機構として構成されている。減速ギヤ３５のサンギヤ３６には第２モータジェネレータ５２の回転軸４８が、リングギヤ３７にはリングギヤ軸３２ａが接続されている。また、キャリア３９はケースに固定されており、その回転が禁止されている。
【００１５】
第１、第２モータジェネレータ５１，５２は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、第１、第２インバータ４１，４２を介してバッテリ５０と電力のやりとりを行なう。また、バッテリ５０と第１、第２インバータ４１，４２との間にはバッテリ５０の電圧を昇圧して各インバータ４１，４２に供給する昇圧コンバータ５３が接続されている。
【００１６】
制御部７０は、信号の処理を行うＣＰＵ７１と、処理プログラムを記憶するＲＯＭ７２と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７３と、アクセル、ブレーキの開度や車両の速度に基づいてドライバの要求駆動トルクを設定するドライバ要求駆動トルク設定手段７４と、エンジン２２の回転数の時間変化割合を所定の値にするエンジン回転数変化処理手段７５と、エンジン２２から出力されるトルクのうち直接車両を駆動するエンジン直行トルクを推定するエンジン直行トルク推定手段７６と、エンジン直行トルクの時間変化割合を低減するエンジン直行トルク変化割合低減手段７７と、を備えている。
【００１７】
制御部７０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，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。また、ギヤ機構６０の中で車両の全駆動トルクを伝達する駆動軸６１には実際の実駆動トルクを検出する駆動トルクセンサ４９が取り付けられ、駆動トルクセンサ４９は制御部７０に接続され、制御部７０に実際の車両駆動トルクが入力されるように構成されている。また、エンジン２２、各インバータ４１，４２、昇圧コンバータ５３はそれぞれ制御部７０に接続され、制御部７０の指令で駆動するよう構成されている。エンジン２２に取り付けられているエンジン２２のクランクシャフト２６の回転位置を検出するクランクシャフト回転位置センサ２４、各モータジェネレータ５１，５２に取り付けられている回転子位置検出センサ４３，４４は制御部７０に接続され、エンジン２２の回転数、各モータジェネレータ５１，５２の回転子の位置の各信号はそれぞれ制御部７０に入力されるよう構成されている。バッテリ５０は制御部７０に接続され、出力電圧、出力電流、温度等のデータが制御部７０に入力されるよう構成されている。
【００１８】
以上のように構成されたハイブリッド車両１００の動作について説明する。図２のステップＳ１０１に示すように、ハイブリッド車両１００の走行中、制御部７０はドライバによるアクセルペダル８３の踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃ、ブレーキペダルポジションＢＰ，車速Ｖを各センサ８４，８６，８８から取得する。そして、図２のステップＳ１０２に示すように、制御部７０は、ドライバの各ペダル８３，８５の踏み込み量、車速、シフトレバー８１のポジションに基づいて、リングギヤ軸３２ａ或いは駆動軸６１に出力すべき動力をドライバ要求駆動トルクとして計算し、その値をドライバ要求駆動トルク（指令値）として設定する（ドライバ要求駆動トルク設定工程）。また、制御部７０は、図２のステップＳ１０３に示すように、駆動トルクセンサ４９から実際に駆動軸６１に伝達されている実駆動トルクを取得する。
【００１９】
図３に示すように、ハイブリッド車両１００が走行している間には、線ａで示すドライバ要求駆動トルク（指令値）は、ドライバのアクセルペダル８３、ブレーキペダル８５の踏み込み量等によって常に変動している。しかし、例えば、アクセルペダル８３が踏み込まれても実際にエンジン２２からの出力が増加して駆動軸６１からディファレンシャルギヤ６２を介して駆動輪６３ａ，６３ｂに駆動トルクが出力されるまでには時間遅れがあり、その分だけ実際に駆動軸６１に出力されている実駆動トルクの変化はドライバ要求駆動トルク（指令値）の変化よりも緩やかになっている。
【００２０】
このため、図３の時間ｔ０に示すように、線ｂで示す実駆動トルクが次第にゼロに向かって低下してきており、まだ正のトルクとなっている場合でも、線ａで示すドライバ要求駆動トルクは、変動によって正のトルクから負のトルクに切り替わることがある。すると、制御部７０は、エンジン２２から駆動軸６１に出力されるエンジン直行トルクを略ゼロとして、第２モータジェネレータ５２からの出力トルクを微小な負トルクとして、ディファレンシャルギヤ６２のギヤの歯を接触させてバックラッシュなどによってギヤがガタつかないようにしようとする。ところが、実際に駆動軸６１に出力されている実トルクはエンジン２２の回転変化による慣性モーメントの影響によりドライバ要求駆動トルクのようには変化せず、図３の線ｂに示すように、まだ正となっている。このため、第２モータジェネレータ５２のギヤの歯を押し付けようとするトルクは逆にバックラッシュの隙間のある側にギヤの歯を回転させてしまう。このように、実駆動トルクの正負が切り替わる前にドライバ要求駆動トルク（指令値）が正負で切り替わってしまうと、ギヤの歯打ち音あるいは異音が発生する。図３に示す時間ｔ１、ｔ２でも同様の現象か発生するので、ハイブリッド車両１００の搭乗者は、ガタつき音として認識されてしまう。
【００２１】
そこで、制御部７０は、図２のステップＳ１０４、図３に示す時間ｔ０に示すように、実駆動トルクの正負が切り替わる前にドライバ要求駆動トルクが正負で切り替わった場合には、図２のステップＳ１０５に示すようにエンジン２２の回転数の変化レートを所定の一定値とする処理を行う（エンジン回転数変化処理工程）。すると、ドライバのアクセルペダル８３の踏み込み量とは別にエンジンの回転数の変化の割合が一定となりエンジン直行トルクの変化が少なくなる。そして、この変化の少なくなったエンジン直行トルクに基づいてドライバ要求駆動トルク（指令値）を再設定し、制御部７０は、再設定したエンジン直行トルクの変化に応じて第２モータジェネレータ５２への出力指令を変化させる。これよって、図３の点線ｃで示すように、ドライバ要求駆動トルク（指令値）の変化と実駆動トルクの変化の差が少なくなってくる。
【００２２】
そして、制御部７０は、図３の時間ｔ３のように、実駆動トルクの正負が切り替わってから所定の時間がたったら、エンジン回転数の変化を所定の一定値とする動作を終了し、通常の走行状態となる。
【００２３】
本実施形態では、駆動軸６１に出力される実駆動トルクの正負が切り替わるのと略同時にドライバ要求駆動トルク（指令値）の正負が切り替わるので、制御部７０が、エンジン２２から出力されるエンジン直行トルクを略ゼロとして、第２モータジェネレータ５２からの出力トルクを微小なトルクとして、ディファレンシャルギヤ６２のギヤの歯をトルクによって接触させてバックラッシュなどによってギヤがガタつかないようすることができる。これによって、本実施形態はディファレンシャルギヤ６２のガタつきを押さえてハイブリッド車両１００の異音の発生を抑制することができる。
【００２４】
図４を参照して、本発明の他の動作について説明する。先に図１から図３を参照して説明した実施形態と同一の部分には同様の符号を付して、その説明は省略する。
【００２５】
本実施形態では、図４のステップＳ２０１に示すように、ハイブリッド車両１００の走行中、制御部７０はアクセル開度、ブレーキ開度、車速などを取得し、図４のステップＳ２０２に示すようにドライバ要求駆動トルク（指令値）として設定する（ドライバ要求駆動トルク設定工程）。
【００２６】
制御部７０は、図４のステップＳ２０３に示すように、ドライバ要求駆動トルクから第２モータジェネレータ５２の出力トルク、或いは出力トルク指令値を差し引いて、エンジン２２から駆動軸６１、ディファレンシャルギヤ６２に伝達されるエンジン直行トルクを推定する（エンジン直行トルク推定工程）。そして、図４のステップＳ２０５、図３に示す時間ｔ０に示すように、実駆動トルクの正負が切り替わる前にドライバ要求駆動トルクが正負で切り替わった場合には、先に説明した実施形態と同様、図４のステップＳ２０６に示すようにエンジン２２の回転数の変化レートを所定の一定値とする処理を行う（エンジン回転数変化処理工程）。すると、ドライバのアクセルペダル８３の踏み込み量とは別にエンジンの回転数の変化の割合が一定となりエンジン直行トルクの変化が少なくなる。
【００２７】
また、一定のレートでエンジン２２の回転数が変化した場合には、エンジンの回転数の変化に消費される駆動トルクは略一定で、試験などによって消費される駆動トルクを予測することができる。制御部７０は、図２のステップＳ２０７に示すように、エンジン直行トルクを試験などで予測した回転変化の際の予想駆動トルクを用いて補正する（エンジン直行トルク補正工程）。これにより、実際のエンジン直行トルクに近いトルクをエンジン直行トルクとして再設定することができる。そして、制御部７０は、再設定したエンジン直行トルクの変化に応じて第２モータジェネレータ５２への出力指令を変化させる。これによって、図３の点線ｃで示すように、ドライバ要求駆動トルク（指令値）の変化と実駆動トルクの変化の差が少なくなってくる。
【００２８】
このため、本実施形態では、先に説明した実施形態と同様、駆動軸６１に出力される実駆動トルクの正負が切り替わるのと略同時にドライバ要求駆動トルク（指令値）の正負が切り替わるので、制御部７０が、エンジン２２から出力されるエンジン直行トルクを略ゼロとして、第２モータジェネレータ５２からの出力トルクを微小なトルクとして、ディファレンシャルギヤ６２のギヤの歯をトルクによって接触させてバックラッシュなどによってギヤがガタつかないようすることができる。これによって、本実施形態はディファレンシャルギヤ６２のガタつきを押さえてハイブリッド車両１００の異音の発生を抑制することができる。
【００２９】
図５を参照して、本発明の他の動作について説明する。先に図４を参照して説明した実施形態と部分には同様の符号を付して、その説明は省略する。
【００３０】
図５のステップＳ３０５に示すように、本実施形態では、実駆動トルクの正負が切り替わる前にドライバ要求駆動トルク（指令値）が正負で切り替わった場合には、図５のステップＳ３０６に示すようにエンジン直行トルクの時間変化割合を低減するようにして、実トルクとドライバ要求駆動トルクとの差異を小さくしているものである。図４を参照して説明した実施形態では、エンジン２２の回転数の変化レートを一定とし、エンジン直行トルクを補正してドライバ要求駆動トルクとして再設定し、図３の点線ｃで示すように、ドライバ要求駆動トルク（指令値）の変化と実駆動トルクの変化の差を少なくしたが、本実施形態は、例えば、ドライバがアクセルペダル８３の踏み込み量を変化させることによってエンジン２２の出力トルクが変化してエンジン直行トルクが変化した場合であっても、エンジン直行トルクの変化があまり変化しないものとして（エンジン直行トルク変化割合低減工程）、ドライバ要求駆動トルク（指令値）を再設定するものである。例えば、エンジン直行トルク変化割合の低減は、エンジン直行トルクがあまり変化しないようにフィルタ処理あるいはなまし処理を行うこととしてもよい。そして、処理後のエンジン直行トルクををエンジン直行トルクとして再設定し、再設定したエンジン直行トルクの変化に応じて第２モータジェネレータ５２への出力指令を変化させることによって、図３の点線ｃに示すように、ドライバ要求駆動トルク（指令値）の変化が緩やかになり、実駆動トルクとの差異が小さくなる。
【００３１】
このため、本実施形態では、先に説明した各実施形態と同様、ディファレンシャルギヤ６２のガタつきを押さえてハイブリッド車両１００の異音の発生を抑制することができる。
【００３２】
以上説明した実施形態では、ギヤ機構６０の中で車両の全駆動トルクを伝達する駆動軸６１に実駆動トルクを検出する駆動トルクセンサ４９を取り付けて実駆動トルクを検出することとして説明したが、実駆動トルクを検出する方法はこれに限らず、例えば制御部７０で第１、第２モータジェネレータ５１，５２に出力される電流と、エンジン２２の燃料流量などを用いて計算した駆動トルクを実駆動トルクとしてもよい。
【符号の説明】
【００３３】
２２ エンジン、２４ クランクシャフト回転位置センサ、２６ クランクシャフト、２８ ダンパ、３０ 遊星歯車装置、３１，３６ サンギヤ、３２，３７ リングギヤ、３２ａ リングギヤ軸、３３，３８ ピニオンギヤ、３４，３９ キャリア、３５ 減速ギヤ、４１ 第１インバータ、４２ 第２インバータ、４３，４４ 回転子位置検出センサ、４８ 回転軸、４９ 駆動トルクセンサ、５０ バッテリ、５１ 第１モータジェネレータ、５２ 第２モータジェネレータ、５３ 昇圧コンバータ、６０ ギヤ機構、６１ 駆動軸、６２ ディファレンシャルギヤ、６３ａ，６３ｂ 駆動輪、７０ 制御部、７１ ＣＰＵ、７２、ＲＯＭ、７３ ＲＡＭ、７４ ドライバ要求駆動トルク設定手段、７５ エンジン回転数変化処理手段、７６ エンジン直行トルク推定手段、７７ エンジン直行トルク変化割合低減手段、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、１００ ハイブリッド車両。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド車両の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料を燃焼室に直接噴射するエンジンによって駆動される車両では、エンジンの燃焼によって発生するエンジン発生トルクを検出し、成層燃焼と均質燃焼とを切り換えて、限られたシリンダ容積でも車両の駆動に必要なトルクを出力することが行われている。しかし、エンジン発生トルクはエンジンの各気筒の燃焼サイクルによって変動するので、エンジン全体としてのエンジン発生トルクの変動を検出することが難しい場合がある。また、各種の検出装置のバラつきと各気筒の燃焼によるトルク変動との違いが認識できず、燃料系統に異常があると誤判断して不必要に成層燃焼を禁止する場合があった。このため、エンジン発生トルクが正確に検出できないような状態と判断した場合には、エンジン発生トルクの検出をマスクする方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】２０００−２０５０２８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、近年、エンジンとモータジェネレータとによって車両を駆動するハイブリッド車両が多く用いられるようになってきている。このようなハイブリッド車両では、エンジンの出力とモータジェネレータの出力によってドライブシャフトを駆動するように構成されている。ドライブシャフトはディファレンシャルギヤなど多くのギヤがかみ合わされたギヤ装置を介して車軸に駆動トルクを伝達しているものであるが、駆動トルクが略ゼロ近傍になった際にエンジンの出力トルクとモータジェネレータの出力トルクに変動が生じるとギヤのバックラッシュによるガタつきが発生し、ギヤの歯が隣接するギヤの歯とぶつかって異音が発生する場合があった。この異音の発生を抑制するには、エンジンの駆動軸へのトルク出力が略ゼロとなってきた際にモータジェネレータのトルクを制御してギヤががたつかないように正方向、或いは負方向に微小なトルクを掛けて、ギヤの歯を一方方向に押し付けることが行われる。
【０００５】
一方、ハイブリッド車両では、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と車速とに基づいて駆動軸に出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力が駆動軸に出力されるように、エンジンとモータジェネレータとが運転制御される。ハイブリッド車両では、モータジェネレータは車両を駆動する動力を出力したり、バッテリの充電をする負荷となったりするので、エンジンの出力トルクはトルクからモータジェネレータの動作状態に基づいて決められることとなる。例えば、エンジンの出力トルクは車両の駆動に必要な出力トルクからモータジェネレータの車両駆動用出力トルクを差し引いたものとする場合や、車両の駆動に必要な出力トルクに充電のためにモータジェネレータを駆動するためのトルクを加えたトルクとする場合がある。
【０００６】
しかし、このようにエンジンの出力トルクを制御しようとしても、エンジンの回転数の変動が大きい場合には、エンジンのクランクシャフトの慣性モーメントなどの影響で実際にエンジンから出力されるトルクがモータジェネレータの動作状態に基づいて設定した出力トルクとずれてくる。そして、駆動軸への出力トルクがゼロ近傍となってくると、実際のエンジンの出力トルクとモータジェネレータの動作状態から設定したトルクとの間に差が生じてしまい、モータジェネレータの出力トルクを制御してギヤの歯を一方側に押し付けておくことができなくなり、ギヤから異音の発生することがあるという問題があった。
【０００７】
本発明は、ハイブリッド車両の異音の発生を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のハイブリッド車両は、エンジンと、モータジェネレータとによって駆動され、車両駆動軸に加わる実駆動トルクを検出する駆動トルク検出手段と、エンジンの回転数を増減する制御部と、を備えるハイブリッド車両であって、制御部は、ドライバの運転操作に基づいて要求駆動トルクを設定する要求駆動トルク設定手段と、駆動トルク検出手段によって検出した実駆動トルクが正または負のいずれか一方の側にある場合に、要求駆動トルク設定手段によって設定した要求駆動トルクの正負が切り替わった際に、エンジン回転数の変化割合を所定の値にするエンジン回転数変化処理手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明のハイブリッド車両において、制御部は、モータジェネレータの出力又はモータジェネレータへの出力指令に基づいて、エンジンから出力されるトルクのうち直接車両を駆動するエンジン直行トルクを推定するエンジン直行トルク推定手段と、駆動トルク検出手段によって検出した実駆動トルクが正または負のいずれか一方の側にある場合に、要求駆動トルク設定手段によって設定した要求駆動トルクの正負が切り替わった際に、推定されたエンジン直行トルクの時間変化割合を低減するエンジン直行トルク変化割合低減手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、ハイブリッド車両の異音の発生を抑制することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態におけるハイブリッド車両の構成を示す系統図である。
【図２】本発明のハイブリッド車両の動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明のハイブリッド車両の駆動トルクの変動を示す説明図である。
【図４】本発明のハイブリッド車両の他の動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明のハイブリッド車両の他の動作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】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図1に示すように、本実施形態のハイブリッド車両１００は、エンジン２２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３軸式の遊星歯車装置３０と、遊星歯車装置３０に接続された第１モータジェネレータ５１と、遊星歯車装置３０に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに取り付けられた減速ギヤ３５と、この減速ギヤ３５に接続された第２モータジェネレータ５２と、充放電可能な二次電池であるバッテリ５０と、制御部７０とを備えている。
【００１３】
遊星歯車装置３０は、外歯歯車のサンギヤ３１と、このサンギヤ３１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ３２と、サンギヤ３１に噛合すると共にリングギヤ３２に噛合する複数のピニオンギヤ３３と、複数のピニオンギヤ３３を自転かつ公転自在に保持するキャリア３４とを備え、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３４とを回転要素として差動作用を行なうよう構成されている。遊星歯車装置３０は、キャリア３４にはエンジン２２のクランクシャフト２６が、サンギヤ３１には第１モータジェネレータ５１が、リングギヤ３２には車両駆動用動力出力軸であるリングギヤ軸３２ａを介して減速ギヤ３５がそれぞれ連結されており、第１モータジェネレータ５１が発電機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ３１側とリングギヤ３２側にそのギヤ比に応じて分配し、第１モータジェネレータ５１が電動機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力とサンギヤ３１から入力される第１モータジェネレータ５１からの動力を統合してリングギヤ３２側に出力する。リングギヤ３２に出力された動力は、リングギヤ軸３２ａからギヤ機構６０およびディファレンシャルギヤ６２を介して、車両の駆動輪６３ａ，６３ｂに出力される。
【００１４】
減速ギヤ３５は、第２モータジェネレータ５２の回転軸４８の回転数を減速してリングギヤ軸３２ａに伝達可能に構成されている。減速ギヤ３５は、外歯歯車のサンギヤ３６と、このサンギヤ３６と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ３７と、サンギヤ３に噛合すると共にリングギヤ３７に噛合する複数のピニオンギヤ３８と、複数のピニオンギヤ３８を自転かつ公転自在に保持するキャリア３９とを備える遊星歯車機構として構成されている。減速ギヤ３５のサンギヤ３６には第２モータジェネレータ５２の回転軸４８が、リングギヤ３７にはリングギヤ軸３２ａが接続されている。また、キャリア３９はケースに固定されており、その回転が禁止されている。
【００１５】
第１、第２モータジェネレータ５１，５２は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、第１、第２インバータ４１，４２を介してバッテリ５０と電力のやりとりを行なう。また、バッテリ５０と第１、第２インバータ４１，４２との間にはバッテリ５０の電圧を昇圧して各インバータ４１，４２に供給する昇圧コンバータ５３が接続されている。
【００１６】
制御部７０は、信号の処理を行うＣＰＵ７１と、処理プログラムを記憶するＲＯＭ７２と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７３と、アクセル、ブレーキの開度や車両の速度に基づいてドライバの要求駆動トルクを設定するドライバ要求駆動トルク設定手段７４と、エンジン２２の回転数の時間変化割合を所定の値にするエンジン回転数変化処理手段７５と、エンジン２２から出力されるトルクのうち直接車両を駆動するエンジン直行トルクを推定するエンジン直行トルク推定手段７６と、エンジン直行トルクの時間変化割合を低減するエンジン直行トルク変化割合低減手段７７と、を備えている。
【００１７】
制御部７０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，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。また、ギヤ機構６０の中で車両の全駆動トルクを伝達する駆動軸６１には実際の実駆動トルクを検出する駆動トルクセンサ４９が取り付けられ、駆動トルクセンサ４９は制御部７０に接続され、制御部７０に実際の車両駆動トルクが入力されるように構成されている。また、エンジン２２、各インバータ４１，４２、昇圧コンバータ５３はそれぞれ制御部７０に接続され、制御部７０の指令で駆動するよう構成されている。エンジン２２に取り付けられているエンジン２２のクランクシャフト２６の回転位置を検出するクランクシャフト回転位置センサ２４、各モータジェネレータ５１，５２に取り付けられている回転子位置検出センサ４３，４４は制御部７０に接続され、エンジン２２の回転数、各モータジェネレータ５１，５２の回転子の位置の各信号はそれぞれ制御部７０に入力されるよう構成されている。バッテリ５０は制御部７０に接続され、出力電圧、出力電流、温度等のデータが制御部７０に入力されるよう構成されている。
【００１８】
以上のように構成されたハイブリッド車両１００の動作について説明する。図２のステップＳ１０１に示すように、ハイブリッド車両１００の走行中、制御部７０はドライバによるアクセルペダル８３の踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃ、ブレーキペダルポジションＢＰ，車速Ｖを各センサ８４，８６，８８から取得する。そして、図２のステップＳ１０２に示すように、制御部７０は、ドライバの各ペダル８３，８５の踏み込み量、車速、シフトレバー８１のポジションに基づいて、リングギヤ軸３２ａ或いは駆動軸６１に出力すべき動力をドライバ要求駆動トルクとして計算し、その値をドライバ要求駆動トルク（指令値）として設定する（ドライバ要求駆動トルク設定工程）。また、制御部７０は、図２のステップＳ１０３に示すように、駆動トルクセンサ４９から実際に駆動軸６１に伝達されている実駆動トルクを取得する。
【００１９】
図３に示すように、ハイブリッド車両１００が走行している間には、線ａで示すドライバ要求駆動トルク（指令値）は、ドライバのアクセルペダル８３、ブレーキペダル８５の踏み込み量等によって常に変動している。しかし、例えば、アクセルペダル８３が踏み込まれても実際にエンジン２２からの出力が増加して駆動軸６１からディファレンシャルギヤ６２を介して駆動輪６３ａ，６３ｂに駆動トルクが出力されるまでには時間遅れがあり、その分だけ実際に駆動軸６１に出力されている実駆動トルクの変化はドライバ要求駆動トルク（指令値）の変化よりも緩やかになっている。
【００２０】
このため、図３の時間ｔ０に示すように、線ｂで示す実駆動トルクが次第にゼロに向かって低下してきており、まだ正のトルクとなっている場合でも、線ａで示すドライバ要求駆動トルクは、変動によって正のトルクから負のトルクに切り替わることがある。すると、制御部７０は、エンジン２２から駆動軸６１に出力されるエンジン直行トルクを略ゼロとして、第２モータジェネレータ５２からの出力トルクを微小な負トルクとして、ディファレンシャルギヤ６２のギヤの歯を接触させてバックラッシュなどによってギヤがガタつかないようにしようとする。ところが、実際に駆動軸６１に出力されている実トルクはエンジン２２の回転変化による慣性モーメントの影響によりドライバ要求駆動トルクのようには変化せず、図３の線ｂに示すように、まだ正となっている。このため、第２モータジェネレータ５２のギヤの歯を押し付けようとするトルクは逆にバックラッシュの隙間のある側にギヤの歯を回転させてしまう。このように、実駆動トルクの正負が切り替わる前にドライバ要求駆動トルク（指令値）が正負で切り替わってしまうと、ギヤの歯打ち音あるいは異音が発生する。図３に示す時間ｔ１、ｔ２でも同様の現象か発生するので、ハイブリッド車両１００の搭乗者は、ガタつき音として認識されてしまう。
【００２１】
そこで、制御部７０は、図２のステップＳ１０４、図３に示す時間ｔ０に示すように、実駆動トルクの正負が切り替わる前にドライバ要求駆動トルクが正負で切り替わった場合には、図２のステップＳ１０５に示すようにエンジン２２の回転数の変化レートを所定の一定値とする処理を行う（エンジン回転数変化処理工程）。すると、ドライバのアクセルペダル８３の踏み込み量とは別にエンジンの回転数の変化の割合が一定となりエンジン直行トルクの変化が少なくなる。そして、この変化の少なくなったエンジン直行トルクに基づいてドライバ要求駆動トルク（指令値）を再設定し、制御部７０は、再設定したエンジン直行トルクの変化に応じて第２モータジェネレータ５２への出力指令を変化させる。これよって、図３の点線ｃで示すように、ドライバ要求駆動トルク（指令値）の変化と実駆動トルクの変化の差が少なくなってくる。
【００２２】
そして、制御部７０は、図３の時間ｔ３のように、実駆動トルクの正負が切り替わってから所定の時間がたったら、エンジン回転数の変化を所定の一定値とする動作を終了し、通常の走行状態となる。
【００２３】
本実施形態では、駆動軸６１に出力される実駆動トルクの正負が切り替わるのと略同時にドライバ要求駆動トルク（指令値）の正負が切り替わるので、制御部７０が、エンジン２２から出力されるエンジン直行トルクを略ゼロとして、第２モータジェネレータ５２からの出力トルクを微小なトルクとして、ディファレンシャルギヤ６２のギヤの歯をトルクによって接触させてバックラッシュなどによってギヤがガタつかないようすることができる。これによって、本実施形態はディファレンシャルギヤ６２のガタつきを押さえてハイブリッド車両１００の異音の発生を抑制することができる。
【００２４】
図４を参照して、本発明の他の動作について説明する。先に図１から図３を参照して説明した実施形態と同一の部分には同様の符号を付して、その説明は省略する。
【００２５】
本実施形態では、図４のステップＳ２０１に示すように、ハイブリッド車両１００の走行中、制御部７０はアクセル開度、ブレーキ開度、車速などを取得し、図４のステップＳ２０２に示すようにドライバ要求駆動トルク（指令値）として設定する（ドライバ要求駆動トルク設定工程）。
【００２６】
制御部７０は、図４のステップＳ２０３に示すように、ドライバ要求駆動トルクから第２モータジェネレータ５２の出力トルク、或いは出力トルク指令値を差し引いて、エンジン２２から駆動軸６１、ディファレンシャルギヤ６２に伝達されるエンジン直行トルクを推定する（エンジン直行トルク推定工程）。そして、図４のステップＳ２０５、図３に示す時間ｔ０に示すように、実駆動トルクの正負が切り替わる前にドライバ要求駆動トルクが正負で切り替わった場合には、先に説明した実施形態と同様、図４のステップＳ２０６に示すようにエンジン２２の回転数の変化レートを所定の一定値とする処理を行う（エンジン回転数変化処理工程）。すると、ドライバのアクセルペダル８３の踏み込み量とは別にエンジンの回転数の変化の割合が一定となりエンジン直行トルクの変化が少なくなる。
【００２７】
また、一定のレートでエンジン２２の回転数が変化した場合には、エンジンの回転数の変化に消費される駆動トルクは略一定で、試験などによって消費される駆動トルクを予測することができる。制御部７０は、図２のステップＳ２０７に示すように、エンジン直行トルクを試験などで予測した回転変化の際の予想駆動トルクを用いて補正する（エンジン直行トルク補正工程）。これにより、実際のエンジン直行トルクに近いトルクをエンジン直行トルクとして再設定することができる。そして、制御部７０は、再設定したエンジン直行トルクの変化に応じて第２モータジェネレータ５２への出力指令を変化させる。これによって、図３の点線ｃで示すように、ドライバ要求駆動トルク（指令値）の変化と実駆動トルクの変化の差が少なくなってくる。
【００２８】
このため、本実施形態では、先に説明した実施形態と同様、駆動軸６１に出力される実駆動トルクの正負が切り替わるのと略同時にドライバ要求駆動トルク（指令値）の正負が切り替わるので、制御部７０が、エンジン２２から出力されるエンジン直行トルクを略ゼロとして、第２モータジェネレータ５２からの出力トルクを微小なトルクとして、ディファレンシャルギヤ６２のギヤの歯をトルクによって接触させてバックラッシュなどによってギヤがガタつかないようすることができる。これによって、本実施形態はディファレンシャルギヤ６２のガタつきを押さえてハイブリッド車両１００の異音の発生を抑制することができる。
【００２９】
図５を参照して、本発明の他の動作について説明する。先に図４を参照して説明した実施形態と部分には同様の符号を付して、その説明は省略する。
【００３０】
図５のステップＳ３０５に示すように、本実施形態では、実駆動トルクの正負が切り替わる前にドライバ要求駆動トルク（指令値）が正負で切り替わった場合には、図５のステップＳ３０６に示すようにエンジン直行トルクの時間変化割合を低減するようにして、実トルクとドライバ要求駆動トルクとの差異を小さくしているものである。図４を参照して説明した実施形態では、エンジン２２の回転数の変化レートを一定とし、エンジン直行トルクを補正してドライバ要求駆動トルクとして再設定し、図３の点線ｃで示すように、ドライバ要求駆動トルク（指令値）の変化と実駆動トルクの変化の差を少なくしたが、本実施形態は、例えば、ドライバがアクセルペダル８３の踏み込み量を変化させることによってエンジン２２の出力トルクが変化してエンジン直行トルクが変化した場合であっても、エンジン直行トルクの変化があまり変化しないものとして（エンジン直行トルク変化割合低減工程）、ドライバ要求駆動トルク（指令値）を再設定するものである。例えば、エンジン直行トルク変化割合の低減は、エンジン直行トルクがあまり変化しないようにフィルタ処理あるいはなまし処理を行うこととしてもよい。そして、処理後のエンジン直行トルクををエンジン直行トルクとして再設定し、再設定したエンジン直行トルクの変化に応じて第２モータジェネレータ５２への出力指令を変化させることによって、図３の点線ｃに示すように、ドライバ要求駆動トルク（指令値）の変化が緩やかになり、実駆動トルクとの差異が小さくなる。
【００３１】
このため、本実施形態では、先に説明した各実施形態と同様、ディファレンシャルギヤ６２のガタつきを押さえてハイブリッド車両１００の異音の発生を抑制することができる。
【００３２】
以上説明した実施形態では、ギヤ機構６０の中で車両の全駆動トルクを伝達する駆動軸６１に実駆動トルクを検出する駆動トルクセンサ４９を取り付けて実駆動トルクを検出することとして説明したが、実駆動トルクを検出する方法はこれに限らず、例えば制御部７０で第１、第２モータジェネレータ５１，５２に出力される電流と、エンジン２２の燃料流量などを用いて計算した駆動トルクを実駆動トルクとしてもよい。
【符号の説明】
【００３３】
２２ エンジン、２４ クランクシャフト回転位置センサ、２６ クランクシャフト、２８ ダンパ、３０ 遊星歯車装置、３１，３６ サンギヤ、３２，３７ リングギヤ、３２ａ リングギヤ軸、３３，３８ ピニオンギヤ、３４，３９ キャリア、３５ 減速ギヤ、４１ 第１インバータ、４２ 第２インバータ、４３，４４ 回転子位置検出センサ、４８ 回転軸、４９ 駆動トルクセンサ、５０ バッテリ、５１ 第１モータジェネレータ、５２ 第２モータジェネレータ、５３ 昇圧コンバータ、６０ ギヤ機構、６１ 駆動軸、６２ ディファレンシャルギヤ、６３ａ，６３ｂ 駆動輪、７０ 制御部、７１ ＣＰＵ、７２、ＲＯＭ、７３ ＲＡＭ、７４ ドライバ要求駆動トルク設定手段、７５ エンジン回転数変化処理手段、７６ エンジン直行トルク推定手段、７７ エンジン直行トルク変化割合低減手段、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、１００ ハイブリッド車両。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、モータジェネレータとによって駆動され、
車両駆動軸に加わる実駆動トルクを検出する駆動トルク検出手段と、
エンジンの回転数を増減する制御部と、を備えるハイブリッド車両であって、
制御部は、
ドライバの運転操作に基づいて要求駆動トルクを設定する要求駆動トルク設定手段と、
駆動トルク検出手段によって検出した実駆動トルクが正または負のいずれか一方の側にある場合に、要求駆動トルク設定手段によって設定した要求駆動トルクの正負が切り替わった際に、エンジン回転数の変化割合を所定の値にするエンジン回転数変化処理手段と、
を備えることを特徴とするハイブリッド車両。
【請求項２】
請求項１に記載のハイブリッド車両であって、
制御部は、
モータジェネレータの出力又はモータジェネレータへの出力指令に基づいて、エンジンから出力されるトルクのうち直接車両を駆動するエンジン直行トルクを推定するエンジン直行トルク推定手段と、
駆動トルク検出手段によって検出した実駆動トルクが正または負のいずれか一方の側にある場合に、要求駆動トルク設定手段によって設定した要求駆動トルクの正負が切り替わった際に、推定されたエンジン直行トルクの時間変化割合を低減するエンジン直行トルク変化割合低減手段と、
を備えることを特徴とするハイブリッド車両。
【請求項１】
エンジンと、モータジェネレータとによって駆動され、
車両駆動軸に加わる実駆動トルクを検出する駆動トルク検出手段と、
エンジンの回転数を増減する制御部と、を備えるハイブリッド車両であって、
制御部は、
ドライバの運転操作に基づいて要求駆動トルクを設定する要求駆動トルク設定手段と、
駆動トルク検出手段によって検出した実駆動トルクが正または負のいずれか一方の側にある場合に、要求駆動トルク設定手段によって設定した要求駆動トルクの正負が切り替わった際に、エンジン回転数の変化割合を所定の値にするエンジン回転数変化処理手段と、
を備えることを特徴とするハイブリッド車両。
【請求項２】
請求項１に記載のハイブリッド車両であって、
制御部は、
モータジェネレータの出力又はモータジェネレータへの出力指令に基づいて、エンジンから出力されるトルクのうち直接車両を駆動するエンジン直行トルクを推定するエンジン直行トルク推定手段と、
駆動トルク検出手段によって検出した実駆動トルクが正または負のいずれか一方の側にある場合に、要求駆動トルク設定手段によって設定した要求駆動トルクの正負が切り替わった際に、推定されたエンジン直行トルクの時間変化割合を低減するエンジン直行トルク変化割合低減手段と、
を備えることを特徴とするハイブリッド車両。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−２３０７２５（Ｐ２０１１−２３０７２５Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１０４９３２（Ｐ２０１０−１０４９３２）
【出願日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（０００００００１１）アイシン精機株式会社 (5,421)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（０００００００１１）アイシン精機株式会社 (5,421)
【Ｆターム（参考）】
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