自動車
【課題】内燃機関や電動機の回転変動が大きくなるのを抑制する。
【解決手段】エンジンの回転数Ｎｅに応じた爆発周波数Ｆｅｘとダンパを含む後段軸側の共振の周波数である後段軸側共振周波数Ｆｄとの差の絶対値が閾値Ｆｒｅｆ以下のときには（Ｓ１３０）、爆発周波数Ｆｅｘと後段軸側共振周波数Ｆｄとの差の絶対値が閾値Ｆｒｅｆより大きいときに比して小さな所定値Ｋｐ２，Ｋｉ２を設定したゲインＫｐ，Ｋｉを用いたフィードバック制御によってエンジンの回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊となるようモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定してモータＭＧ１を制御する（Ｓ１５０，Ｓ１６０）。これにより、エンジンやモータＭＧ１の回転変動が大きくなるのを抑制することができ、車両の振動を抑制することができる。
【解決手段】エンジンの回転数Ｎｅに応じた爆発周波数Ｆｅｘとダンパを含む後段軸側の共振の周波数である後段軸側共振周波数Ｆｄとの差の絶対値が閾値Ｆｒｅｆ以下のときには（Ｓ１３０）、爆発周波数Ｆｅｘと後段軸側共振周波数Ｆｄとの差の絶対値が閾値Ｆｒｅｆより大きいときに比して小さな所定値Ｋｐ２，Ｋｉ２を設定したゲインＫｐ，Ｋｉを用いたフィードバック制御によってエンジンの回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊となるようモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定してモータＭＧ１を制御する（Ｓ１５０，Ｓ１６０）。これにより、エンジンやモータＭＧ１の回転変動が大きくなるのを抑制することができ、車両の振動を抑制することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車に関し、詳しくは、車軸に連結された後段軸にねじれ要素を介して出力軸が接続された内燃機関と、後段軸に動力を入出力可能な電動機と、電動機と電力のやりとりが可能な二次電池と、を備える自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の自動車としては、エンジンと、エンジンのクランクシャフトにダンパを介して複数のピニオンギヤを連結したキャリアが接続されると共に車軸に連結された駆動軸にリングギヤが接続された動力分配統合機構と、動力分配統合機構のサンギヤにロータが接続されたモータＭＧ１と、駆動軸にロータが接続されたモータＭＧ２と、モータＭＧ１，ＭＧ２と電力をやりとりするバッテリとを備えるものにおいて、シフトポジションがリバースレンジのときには、モータＭＧ１のトルク指令の設定に用いるフィードバック項のゲインを通常よりも大きな値に設定し、設定したゲインを用いたフィードバック制御によってモータＭＧ１の回転数が目標回転数に一致するようモータＭＧ１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、このようにフィードバック項のゲインを設定することにより、モータＭＧ１や動力分配統合機構のピニオンギヤが過回転しやすいときに、モータＭＧ１の回転数制御の応答性を高くしてこれらの過回転を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２６５６５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
こうした自動車では、エンジンの爆発に関する周波数とダンパのようなねじれ要素やこのねじれ要素より車軸側の共振の周波数とが重なる場合、フィードバック制御に用いるゲインの大きさによってはモータＭＧ１やエンジン２２の回転変動が大きく助長されてしまう場合がある。こうした回転変動は、車両の振動となって運転者に違和感を与える可能性があるため、できるだけ抑制することが好ましい。
【０００５】
本発明の自動車は、内燃機関や電動機の回転変動が大きくなるのを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】
本発明の自動車は、
車軸に連結された後段軸にねじれ要素を介して出力軸が接続された内燃機関と、前記後段軸に動力を入出力可能な電動機と、該電動機と電力のやりとりが可能な二次電池と、を備える自動車であって、
前記内燃機関の回転数に応じた該内燃機関の爆発に関する周波数である爆発周波数と前記ねじれ要素を含む前記後段軸側の共振の周波数である後段軸側共振周波数との差が予め定められた所定範囲内のときに、前記爆発周波数と前記後段軸側共振周波数との差が前記所定範囲外のときに比して小さな値をフィードバック制御に用いるゲインに設定するゲイン設定手段と、
前記設定されたゲインを用いたフィードバック制御によって前記内燃機関の回転数が目標回転数となるよう前記電動機を制御する電動機制御手段と、
を備えることを要旨とする。
【０００８】
この本発明の自動車では、内燃機関の回転数に応じた内燃機関の爆発に関する周波数である爆発周波数とねじれ要素を含む後段軸側（ねじれ要素およびねじれ要素より後段軸側）の共振の周波数である後段軸側共振周波数との差が予め定められた所定範囲内のときに、爆発周波数と後段軸側共振周波数との差が所定範囲外のときに比して小さな値をフィードバック制御に用いるゲインに設定し、設定したゲインを用いたフィードバック制御によって内燃機関の回転数が目標回転数となるよう電動機を制御する。これにより、爆発周波数と後段軸側共振周波数との差が所定範囲内のときに、内燃機関や電動機の回転変動が大きくなるのを抑制することができる。
【０００９】
こうした本発明の自動車において、前記ゲイン設定手段は、前記爆発周波数と前記後段軸側共振周波数との差が前記所定範囲内のとき、前記爆発周波数と前記後段軸側共振周波数との差が前記所定範囲外のときに比して０．５倍以下の値を前記ゲインに設定する手段である、ものとすることもできる。
【００１０】
また、本発明の自動車において、前記爆発周波数は、前記内燃機関の２回転に対して１回の割合の周波数である、ものとすることもできる。
【００１１】
また、本発明の自動車において、前記車軸に連結された駆動軸と前記後段軸と前記電動機の回転軸との３軸に３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、前記二次電池と電力のやりとりが可能で前記駆動軸に接続された第２の電動機と、を備え、前記後段軸側共振周波数は、シフトポジションと前記第２の電動機の駆動状態とのうち少なくとも一方に基づく周波数である、ものとすることもできる。この場合、前記後段軸側共振周波数は、シフトポジションが駐車ポジションのときに、シフトポジションが前記駐車ポジションでないときに比して大きくなる周波数である、ものとすることもできる。また、前記後段軸側共振周波数は、前記第２の電動機からトルクが出力されるときに、前記第２の電動機からトルクが出力されないときに比して大きくなる周波数である、ものとすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【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】ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるトルク指令設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図３】エンジン２２からパワーを出力しているときの動力分配統合機構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４】変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。
【図５】変形例のハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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】
【００１４】
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、例えばガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関として構成されたエンジン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後段軸としてのキャリア軸３４ａに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が接続されて遊星歯車機構として構成された３軸式の動力分配統合機構３０と、例えば周知の同期発電電動機として構成されて動力分配統合機構３０のサンギヤ３１にロータ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を介してロータ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、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と電力のやりとりを行なうバッテリ５０と、車両全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット７０と、を備える。
【００１５】
ギヤ機構６０には、ファイナルギヤ６０ａに取り付けられたパーキングギヤ９２と、パーキングギヤ９２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９４と、からなるパーキングロック機構９０が取り付けられている。パーキングロックポール９４は、他のポジションから駐車ポジション（Ｐポジション）への操作信号または駐車ポジションから他のポジションへの操作信号を入力したハイブリッド用電子制御ユニット７０によって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９２との噛合およびその解除によってパーキングロックおよびその解除を行なう。ファイナルギヤ６０ａは機械的に駆動輪６３ａ，６３ｂに接続されているから、パーキングロック機構９０は間接的に駆動輪６３ａ，６３ｂをロックしていることになる。
【００１６】
エンジン２２は、エンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４により吸入空気量調節制御や燃料噴射制御，点火制御などの運転制御を受けている。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の信号、例えば、エンジン２２のクランクシャフト２６のクランク角を検出する図示しないクランクポジションセンサからのクランクポジションなどが入力されている。また、エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を運転制御するための種々の制御信号、例えば、スロットルバルブや燃料噴射弁，点火プラグ，可変バルブタイミング機構への駆動制御信号などが出力されている。エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０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ハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。なお、エンジンＥＣＵ２４は、図示しないクランクポジションセンサからのクランクポジション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。
【００１７】
モータＭＧ１，ＭＧ２は、いずれもモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０により駆動制御されている。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のロータ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されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ４０は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０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ハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。なお、モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４からの信号に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２も演算している。
【００１８】
バッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２によって管理されている。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やバッテリ５０の正極側の出力端子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，バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１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ハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。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の積算値に基づいてバッテリ５０に蓄えられている蓄電量の全容量（蓄電容量）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。
【００１９】
ハイブリッド用電子制御ユニット７０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と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット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。ハイブリッド用電子制御ユニット７０からは、パーキングロック機構９０の図示しないアクチュエータへの駆動制御信号などが出力ポートを介して出力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット７０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。なお、実施例のハイブリッド自動車２０では、シフトポジションセンサ８２により検出するシフトレバー８１のポジションとしては、駐車ポジション（Ｐポジション）や中立ポジション（Ｎポジション），ドライブポジション（Ｄポジション），リバースポジション（Ｒポジション）などがある。
【００２０】
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８３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を計算し、この要求トルク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動力分配統合機構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動力分配統合機構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。なお、トルク変換運転モードおよび充放電運転モードは、いずれもエンジン２２の運転を伴って要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御するモードであるから、両者を合わせてエンジン運転モードとして考えることができる。
【００２１】
エンジン運転モードで走行するときには、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、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と車速センサ８８からの車速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＊を設定し、設定した要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（例えば、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除して得られる回転数や車速Ｖに換算係数を乗じて得られる回転数）を乗じて走行に要求される走行用パワーＰｄｒｖ＊を計算すると共に計算した走行用パワーＰｄｒｖ＊からバッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣに基づいて得られるバッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊（バッテリ５０から放電するときが正の値）を減じてエンジン２２から出力すべきパワーとしての要求パワーＰｅ＊を設定し、要求パワーＰｅ＊を効率よくエンジン２２から出力することができるエンジン２２の回転数ＮｅとトルクＴｅとの関係としての動作ライン（例えば燃費最適動作ライン）を用いてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定し、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で、エンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊となるようにするための回転数フィードバック制御によってモータＭＧ１から出力すべきトルクとしてのトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると共にモータＭＧ１をトルク指令Ｔｍ１＊で駆動したときにプラネタリギヤ３０を介して駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに作用するトルクを要求トルクＴｒ＊から減じてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とについてはエンジンＥＣＵ２４に送信し、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０に送信する。そして、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、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とによってエンジン２２が運転されるようエンジン２２における吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御などを行なう。また、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で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。このエンジン運転モードでは、エンジン２２の要求パワーＰｅ＊がエンジン２２を効率よく運転するためにエンジン２２を運転停止した方がよいとして定められた閾値Ｐｓｔｏｐ以下に至ったときに、エンジン２２の運転を停止してモータ運転モードに移行する。
【００２２】
モータ運転モードで走行するときには、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、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＊を設定し、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定すると共にバッテリ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に出力されるようモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定してこれらをモータＥＣＵ４０に送信する。そして、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で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。このモータ運転モードでは、要求トルクＴｒ＊に駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じて得られる走行用パワーＰｄｒｖ＊からバッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊を減じて得られるエンジン２２の要求パワーＰｅ＊がエンジン２２を効率よく運転するためにエンジン２２を始動した方がよいとして定められた閾値Ｐｓｔａｒｔ以上に至ったときに、エンジン２２を始動してエンジン運転モードに移行する。
【００２３】
また、実施例のハイブリッド自動車２０では、シフトポジションＳＰが駐車ポジション（Ｐポジション）のときには、エンジン２２が運転停止中でバッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣが充電開始用の蓄電割合ＳＯＣとしての閾値Ｓｌｏ（例えば、３５％や４０％など）以下のときにエンジン２２を始動し、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣが充電終了の蓄電割合ＳＯＣとしての閾値Ｓｈｉ（例えば、６０％や６５％など）以上に至るまでエンジン２２からの動力を用いてモータＭＧ１によって発電を行なってバッテリ５０を充電する。バッテリ５０を充電する際に、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、バッテリ５０の充電用のエンジン２２の回転数ＮｃｈおよびトルクＴｃｈをエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊として設定してエンジンＥＣＵ２４に送信し、エンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊となるようにするための回転数フィードバック制御によってモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定してモータＥＣＵ４０に送信する。そして、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、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とによってエンジン２２が運転されるようエンジン２２における吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御などを行なう。また、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で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。なお、このとき、モータＭＧ２については、モータＭＧ１から出力されて動力分配統合機構３０を介して駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに作用するトルクを打ち消すためのトルクとしてのキャンセルトルクや、ギヤ機構６０のガタ詰めを行なうためのトルクとしてのガタ詰めトルクをトルク指令Ｔｍ２＊に設定して制御するものとしてもよいし、パーキングロック機構９０によってファイナルギヤ６０ａがロックされていることを考慮してトルクを出力しない（トルク指令Ｔｍ２＊に値０を設定する）ものとしてもよい。
【００２４】
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、特に、回転数フィードバック制御によってモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定して制御する際の動作について説明する。図２は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるトルク指令設定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。
【００２５】
トルク指令設定ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、シフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰや，エンジン２２の回転数Ｎｅ，エンジン２２の目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊などの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の回転数Ｎｅは、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演算されたものをエンジンＥＣＵ２４から通信により入力するものとした。また、エンジン２２の目標トルクＴｅ＊やモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊は、上述の処理によって設定されたものを入力するものとした。
【００２６】
こうしてデータを入力すると、入力したエンジン２２の回転数Ｎｅ［ｒｐｍ］を６０［ｓ］と値２（エンジン２２の２回転に対して１回の爆発）との積で除することによりエンジン２２の各気筒についての爆発に関する周波数である爆発周波数Ｆｅｘ［Ｈｚ］を計算すると共に（ステップＳ１１０）、シフトポジションＳＰとモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊とに基づいてダンパ２８を含む後段軸側（ダンパ２８およびダンパ２８よりキャリア軸３４ａ側）の共振の周波数である後段軸側共振周波数Ｆｄ［Ｈｚ］を設定する（ステップＳ１２０）。ここで、爆発周波数Ｆｅｘは、例えば、エンジン２２が１０００ｒｐｍで運転されているときには８．３３Ｈｚとなり、エンジン２２が１３００ｒｐｍで運転されているときには１０．８３Ｈｚとなる。また、後段軸側共振周波数Ｆｄの設定は、実施例では、シフトポジションＳＰが駐車ポジション（Ｐポジション）か否かとモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊が値０か否か（モータＭＧ２からトルクが出力されるか否か）と後段軸側共振周波数Ｆｄとの関係として予め実験や解析などによって定めて後段軸側共振周波数設定用マップをＲＯＭ７４に記憶しておき、シフトポジションＳＰとモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊とが与えられると記憶したマップから対応する後段軸側共振周波数Ｆｄを導出して設定するものとした。この後段軸側共振周波数Ｆｄは、車両の仕様によって異なるが、実施例では、後段軸側共振周波数Ｆｄが後段軸側の質量やバネ剛性などに応じて変化することを踏まえて、例えば、後段軸側共振周波数Ｆｄに影響を与える対象として駐車ポジションのときにはダンパ２８〜ファイナルギヤ６０ａを考慮しドライブポジションのときにはダンパ２８〜駆動輪６３ａ，６３ｂを考慮するものとして、シフトポジションＳＰが駐車ポジションのときに駐車ポジションでないときに比して数百ｍＨｚ〜数Ｈｚ程度大きな値を設定し、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊が値０でないときに値０のときに比して数百ｍＨｚ〜数Ｈｚ程度大きな値を設定するものとした。
【００２７】
続いて、爆発周波数Ｆｅｘと後段軸側共振周波数Ｆｄとの差の絶対値を予め定められた閾値Ｆｒｅｆと比較する（ステップ１３０）。ここで、閾値Ｆｒｅｆは、エンジン２２やモータＭＧ１の回転変動が周期的に助長される可能性があるか否かを判定するために用いられる閾値であり、例えば、０．３Ｈｚや０．５Ｈｚ，０．７Ｈｚなどを用いることができる。エンジン２２の各気筒の爆発燃焼によってエンジン２２に周期的な回転変動が生じることを考慮すると、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊には、エンジン２２の周期的な回転変動を打ち消すためのトルクが設定されることになるが、ハイブリッド用電子制御ユニット７０やモータＥＣＵ４０の演算遅れやハイブリッド用電子制御ユニット７０とモータＥＣＵ４０との間の通信遅れなどによってモータＭＧ１からトルクが実際に出力されるタイミングがモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定するタイミングより遅れることなどにより、爆発周波数Ｆｅｘと後段軸側共振周波数Ｆｄとのズレが小さいときには、エンジン２２の回転変動がエンジン２２の一つの気筒の爆発周期（エンジン２２の２回転に対して１回の爆発周期）で助長されてしまう可能性がある。ステップＳ１３０の処理は、こうした可能性の有無を判定する処理である。
【００２８】
爆発周波数Ｆｅｘと後段軸側共振周波数Ｆｄとの差の絶対値が閾値Ｆｒｅｆより大きいときには、所定値Ｋｐ１を比例項のゲインＫｐに設定すると共に所定値Ｋｉ１を積分項のゲインＫｉに設定し（ステップＳ１４０）、爆発周波数Ｆｅｘと後段軸側共振周波数Ｆｄとの差の絶対値が閾値Ｆｒｅｆ以下のときには、所定値Ｋｐ１より小さな所定値Ｋｐ２を比例項のゲインＫｐに設定すると共に所定値Ｋｉ１より小さな所定値Ｋｉ２を積分項のゲインＫｉに設定する（ステップＳ１５０）。そして、設定したゲインＫｐ，Ｋｉとエンジン２２の回転数Ｎｅと目標回転数Ｎｅ＊とを用いて次式（１）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定して（ステップＳ１６０）、本ルーチンを終了する。ここで、エンジン２２からパワーを出力しているときの動力分配統合機構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３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）の右辺第１項は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。また、所定値Ｋｐ２，Ｋｉ２は、それぞれ、所定値Ｋｐ１，Ｋｉ１に対して０．５倍以下の値、例えば、所定値Ｋｐ１，Ｋｉ１の０．４倍や０．５倍などの値を用いるものとした。さらに、こうしてトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０はそのトルク指令Ｔｍ１＊をモータＥＣＵ４０に送信し、トルク指令Ｔｍ１＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１が駆動されるようインバータ４１のスイッチング素子をスイッチング制御する。爆発周波数Ｆｅｘと後段軸側共振周波数Ｆｄとの差の絶対値が閾値Ｆｒｅｆ以下のときには、比較的大きな所定値Ｋｐ１，Ｋｉ１を設定したゲインＫｐ，Ｋｉを用いたフィードバック制御によってエンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊となるようモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定してモータＭＧ１を制御すると、エンジン２２の回転変動が大きく助長されてしまうおそれがある。一方、実施例では、爆発周波数Ｆｅｘと後段軸側共振周波数Ｆｄとの差の絶対値が閾値Ｆｒｅｆ以下のときに、爆発周波数Ｆｅｘと後段軸側共振周波数Ｆｄとの差の絶対値が閾値Ｆｒｅｆより大きいときに比して小さな所定値Ｋｐ２，Ｋｉ２を設定したゲインＫｐ，Ｋｉを用いたフィードバック制御によってエンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊となるようモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定してモータＭＧ１を制御することにより、エンジン２２やモータＭＧ１の回転変動が大きくなるのを抑制することができる。この結果、車両の振動を抑制することができる。しかも、爆発周波数Ｆｅｘと後段軸側共振周波数Ｆｄとの差の絶対値が閾値Ｆｒｅｆ以下のときに、爆発周波数Ｆｅｘと後段軸側共振周波数Ｆｄとの差の絶対値が閾値Ｆｒｅｆより大きいときに比して０．５倍以下のゲインＫｐ，Ｋｉを用いたフィードバック制御によってモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定してモータＭＧ１を制御することにより、車両の振動をより確実に抑制することができる。もとより、爆発周波数Ｆｅｘと後段軸側共振周波数Ｆｄとの差の絶対値が閾値Ｆｒｅｆより大きいときには、比較的大きな所定値Ｋｐ１，Ｋｉ１を設定したゲインＫｐ，Ｋｉを用いたフィードバック制御によってエンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊となるようモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定してモータＭＧ１を制御することにより、エンジン２２の回転数Ｎｅの目標回転数Ｎｅ＊に対する追従性を良好なものとすることができる。
【００２９】
Tm1*=-ρ・Te*/(1+ρ)+Kp・(Nm1*-Nm1)+Ki・∫(Nm1*-Nm1)dt (1)
【００３０】
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の回転数Ｎｅに応じた爆発周波数Ｆｅｘとダンパ２８を含む後段軸側（ダンパ２８およびダンパ２８より後段軸側）の共振の周波数である後段軸側共振周波数Ｆｄとの差の絶対値が閾値Ｆｒｅｆ以下のときに、爆発周波数Ｆｅｘと後段軸側共振周波数Ｆｄとの差の絶対値が閾値Ｆｒｅｆより大きいときに比して小さな所定値Ｋｐ２，Ｋｉ２を設定したゲインＫｐ，Ｋｉを用いたフィードバック制御によってエンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊となるようモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定してモータＭＧ１を制御することにより、エンジン２２やモータＭＧ１の回転変動が大きくなるのを抑制することができ、車両の振動を抑制することができる。
【００３１】
実施例のハイブリッド自動車２０では、所定値Ｋｐ２，Ｋｉ２は、それぞれ、所定値Ｋｐ１，Ｋｉ１に対して０．５倍以下の値、例えば、所定値Ｋｐ１，Ｋｉ１の０．４倍や０．５倍などの値を用いるものとしたが、所定値Ｋｐ１，Ｋｉ１の０．５倍より大きく１倍未満の値、例えば、所定値Ｋｐ１，Ｋｉ１に対して０．６倍や０．７倍などの値を用いるものとしてもよい。
【００３２】
実施例のハイブリッド自動車２０では、シフトポジションＳＰとモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊とに基づいて後段軸側共振周波数Ｆｄを設定するものとしたが、シフトポジションＳＰだけに基づいて後段軸側共振周波数Ｆｄを設定するものとしてもよいし、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊だけに基づいて後段軸側共振周波数Ｆｄを設定するものとしてもよい。また、車両の仕様に応じて定められた固定値を後段軸側共振周波数Ｆｄに設定するものとしてもよい。
【００３３】
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の動力を減速ギヤ３５により変速してリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図４の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、モータＭＧ２の動力をリングギヤ軸３２ａが接続された車軸（駆動輪６３ａ，６３ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図４における車輪６４ａ，６４ｂに接続された車軸）に出力するものとしてもよい。
【００３４】
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２からの動力を動力分配統合機構３０を介して駆動輪６３ａ，６３ｂに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すると共にモータＭＧ２からの動力を減速ギヤ３５を介してリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図５の変形例のハイブリッド自動車２２０に例示するように、駆動輪６３ａ，６３ｂに接続された駆動軸に変速機２３０を介してモータＭＧを取り付け、モータＭＧの回転軸にクラッチ２２９を介してエンジン２２を接続する構成とし、エンジン２２からの動力をモータＭＧの回転軸と変速機２３０とを介して駆動軸に出力すると共にモータＭＧからの動力を変速機２３０を介して駆動軸に出力するものとしてもよい。
【００３５】
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「内燃機関」に相当し、モータＭＧ１が「電動機」に相当し、バッテリ５０が「二次電池」に相当し、エンジン２２の回転数Ｎｅに応じた爆発周波数Ｆｅｘとダンパ２８を含む後段軸側の共振の周波数である後段軸側共振周波数Ｆｄとの差の絶対値が閾値Ｆｒｅｆ以下のときに、爆発周波数Ｆｅｘと後段軸側共振周波数Ｆｄとの差の絶対値が閾値Ｆｒｅｆより大きいときに比して小さな所定値Ｋｐ２，Ｋｉ２をゲインＫｐ，Ｋｉに設定する図２のトルク指令設定ルーチンのステップＳ１５０の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０が「ゲイン設定手段」に相当し、設定したゲインＫｐ，Ｋｉを用いたフィードバック制御によってエンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊となるようモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定する図２のトルク指令設定ルーチンのステップＳ１６０の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０と、トルク指令Ｔｍ１＊を受信してそのトルク指令Ｔｍ１＊に基づいてモータＭＧ１を制御するモータＥＣＵ４０と、が「電動機制御手段」に相当する。また、動力分配統合機構３０が「遊星歯車機構」に相当し、モータＭＧ２が「第２の電動機」に相当する。
【００３６】
ここで、「内燃機関」としては、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関として構成されたエンジン２２に限定されるものではなく、車軸に連結された後段軸にねじれ要素を介して出力軸が接続されたものであれば如何なるタイプの内燃機関であっても構わない。「電動機」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、後段軸に動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの電動機であっても構わない。「二次電池」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、電動機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二次電池であっても構わない。「ゲイン設定手段」としては、エンジン２２の回転数Ｎｅに応じた爆発周波数Ｆｅｘとダンパ２８を含む後段軸側の共振の周波数である後段軸側共振周波数Ｆｄとの差の絶対値が閾値Ｆｒｅｆ以下のときに、爆発周波数Ｆｅｘと後段軸側共振周波数Ｆｄとの差の絶対値が閾値Ｆｒｅｆより大きいときに比して小さな所定値Ｋｐ２，Ｋｉ２をゲインＫｐ，Ｋｉに設定するものに限定されるものではなく、内燃機関の回転数に応じた内燃機関の爆発に関する周波数である爆発周波数とねじれ要素を含む後段軸側の共振の周波数である後段軸側共振周波数との差が予め定められた所定範囲内のときに、爆発周波数と後段軸側共振周波数との差が所定範囲外のときに比して小さな値をフィードバック制御に用いるゲインに設定するものであれば如何なるものとしても構わない。「電動機制御手段」としては、ハイブリッド用電子制御ユニット７０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り構成されるなどとしてもよい。また、「電動機制御手段」は、設定したゲインＫｐ，Ｋｉを用いたフィードバック制御によってエンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊となるようモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定してモータＭＧ１を制御するものに限定されるものではなく、設定されたゲインを用いたフィードバック制御によって内燃機関の回転数が目標回転数となるよう電動機を制御するものであれば如何なるものとしても構わない。また、「遊星歯車機構」としては、上述の動力分配統合機構３０に限定されるものではなく、ダブルピニオン式の遊星歯車機構を用いるものや複数の遊星歯車機構を組み合わせて４以上の軸に接続されるものなど、車軸に接続された駆動軸と後段軸と電動機の回転軸との３軸に３つの回転要素が接続されたものであれば如何なるものとしても構わない。「第２の電動機」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、駆動軸に動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの電動機であっても構わない。
【００３７】
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。
【００３８】
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】
【００３９】
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】
【００４０】
２０，１２０，２２０ 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）、６０ ギヤ機構、６２ デファレンシャルギヤ、６３ａ，６３ｂ 駆動輪、６４ａ，６４ｂ 車輪、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット、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、９０ パーキングロック機構、９２ パーキングギヤ、９４ パーキングロックポール、２２９ クラッチ、２３０ 変速機、ＭＧ，ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車に関し、詳しくは、車軸に連結された後段軸にねじれ要素を介して出力軸が接続された内燃機関と、後段軸に動力を入出力可能な電動機と、電動機と電力のやりとりが可能な二次電池と、を備える自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の自動車としては、エンジンと、エンジンのクランクシャフトにダンパを介して複数のピニオンギヤを連結したキャリアが接続されると共に車軸に連結された駆動軸にリングギヤが接続された動力分配統合機構と、動力分配統合機構のサンギヤにロータが接続されたモータＭＧ１と、駆動軸にロータが接続されたモータＭＧ２と、モータＭＧ１，ＭＧ２と電力をやりとりするバッテリとを備えるものにおいて、シフトポジションがリバースレンジのときには、モータＭＧ１のトルク指令の設定に用いるフィードバック項のゲインを通常よりも大きな値に設定し、設定したゲインを用いたフィードバック制御によってモータＭＧ１の回転数が目標回転数に一致するようモータＭＧ１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、このようにフィードバック項のゲインを設定することにより、モータＭＧ１や動力分配統合機構のピニオンギヤが過回転しやすいときに、モータＭＧ１の回転数制御の応答性を高くしてこれらの過回転を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２６５６５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
こうした自動車では、エンジンの爆発に関する周波数とダンパのようなねじれ要素やこのねじれ要素より車軸側の共振の周波数とが重なる場合、フィードバック制御に用いるゲインの大きさによってはモータＭＧ１やエンジン２２の回転変動が大きく助長されてしまう場合がある。こうした回転変動は、車両の振動となって運転者に違和感を与える可能性があるため、できるだけ抑制することが好ましい。
【０００５】
本発明の自動車は、内燃機関や電動機の回転変動が大きくなるのを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】
本発明の自動車は、
車軸に連結された後段軸にねじれ要素を介して出力軸が接続された内燃機関と、前記後段軸に動力を入出力可能な電動機と、該電動機と電力のやりとりが可能な二次電池と、を備える自動車であって、
前記内燃機関の回転数に応じた該内燃機関の爆発に関する周波数である爆発周波数と前記ねじれ要素を含む前記後段軸側の共振の周波数である後段軸側共振周波数との差が予め定められた所定範囲内のときに、前記爆発周波数と前記後段軸側共振周波数との差が前記所定範囲外のときに比して小さな値をフィードバック制御に用いるゲインに設定するゲイン設定手段と、
前記設定されたゲインを用いたフィードバック制御によって前記内燃機関の回転数が目標回転数となるよう前記電動機を制御する電動機制御手段と、
を備えることを要旨とする。
【０００８】
この本発明の自動車では、内燃機関の回転数に応じた内燃機関の爆発に関する周波数である爆発周波数とねじれ要素を含む後段軸側（ねじれ要素およびねじれ要素より後段軸側）の共振の周波数である後段軸側共振周波数との差が予め定められた所定範囲内のときに、爆発周波数と後段軸側共振周波数との差が所定範囲外のときに比して小さな値をフィードバック制御に用いるゲインに設定し、設定したゲインを用いたフィードバック制御によって内燃機関の回転数が目標回転数となるよう電動機を制御する。これにより、爆発周波数と後段軸側共振周波数との差が所定範囲内のときに、内燃機関や電動機の回転変動が大きくなるのを抑制することができる。
【０００９】
こうした本発明の自動車において、前記ゲイン設定手段は、前記爆発周波数と前記後段軸側共振周波数との差が前記所定範囲内のとき、前記爆発周波数と前記後段軸側共振周波数との差が前記所定範囲外のときに比して０．５倍以下の値を前記ゲインに設定する手段である、ものとすることもできる。
【００１０】
また、本発明の自動車において、前記爆発周波数は、前記内燃機関の２回転に対して１回の割合の周波数である、ものとすることもできる。
【００１１】
また、本発明の自動車において、前記車軸に連結された駆動軸と前記後段軸と前記電動機の回転軸との３軸に３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、前記二次電池と電力のやりとりが可能で前記駆動軸に接続された第２の電動機と、を備え、前記後段軸側共振周波数は、シフトポジションと前記第２の電動機の駆動状態とのうち少なくとも一方に基づく周波数である、ものとすることもできる。この場合、前記後段軸側共振周波数は、シフトポジションが駐車ポジションのときに、シフトポジションが前記駐車ポジションでないときに比して大きくなる周波数である、ものとすることもできる。また、前記後段軸側共振周波数は、前記第２の電動機からトルクが出力されるときに、前記第２の電動機からトルクが出力されないときに比して大きくなる周波数である、ものとすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【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】ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるトルク指令設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図３】エンジン２２からパワーを出力しているときの動力分配統合機構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４】変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。
【図５】変形例のハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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】
【００１４】
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、例えばガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関として構成されたエンジン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後段軸としてのキャリア軸３４ａに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が接続されて遊星歯車機構として構成された３軸式の動力分配統合機構３０と、例えば周知の同期発電電動機として構成されて動力分配統合機構３０のサンギヤ３１にロータ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を介してロータ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、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と電力のやりとりを行なうバッテリ５０と、車両全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット７０と、を備える。
【００１５】
ギヤ機構６０には、ファイナルギヤ６０ａに取り付けられたパーキングギヤ９２と、パーキングギヤ９２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９４と、からなるパーキングロック機構９０が取り付けられている。パーキングロックポール９４は、他のポジションから駐車ポジション（Ｐポジション）への操作信号または駐車ポジションから他のポジションへの操作信号を入力したハイブリッド用電子制御ユニット７０によって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９２との噛合およびその解除によってパーキングロックおよびその解除を行なう。ファイナルギヤ６０ａは機械的に駆動輪６３ａ，６３ｂに接続されているから、パーキングロック機構９０は間接的に駆動輪６３ａ，６３ｂをロックしていることになる。
【００１６】
エンジン２２は、エンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４により吸入空気量調節制御や燃料噴射制御，点火制御などの運転制御を受けている。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の信号、例えば、エンジン２２のクランクシャフト２６のクランク角を検出する図示しないクランクポジションセンサからのクランクポジションなどが入力されている。また、エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を運転制御するための種々の制御信号、例えば、スロットルバルブや燃料噴射弁，点火プラグ，可変バルブタイミング機構への駆動制御信号などが出力されている。エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０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ハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。なお、エンジンＥＣＵ２４は、図示しないクランクポジションセンサからのクランクポジション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。
【００１７】
モータＭＧ１，ＭＧ２は、いずれもモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０により駆動制御されている。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のロータ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されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ４０は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０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ハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。なお、モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４からの信号に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２も演算している。
【００１８】
バッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２によって管理されている。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やバッテリ５０の正極側の出力端子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，バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１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ハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。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の積算値に基づいてバッテリ５０に蓄えられている蓄電量の全容量（蓄電容量）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。
【００１９】
ハイブリッド用電子制御ユニット７０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と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット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。ハイブリッド用電子制御ユニット７０からは、パーキングロック機構９０の図示しないアクチュエータへの駆動制御信号などが出力ポートを介して出力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット７０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。なお、実施例のハイブリッド自動車２０では、シフトポジションセンサ８２により検出するシフトレバー８１のポジションとしては、駐車ポジション（Ｐポジション）や中立ポジション（Ｎポジション），ドライブポジション（Ｄポジション），リバースポジション（Ｒポジション）などがある。
【００２０】
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８３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を計算し、この要求トルク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動力分配統合機構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動力分配統合機構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。なお、トルク変換運転モードおよび充放電運転モードは、いずれもエンジン２２の運転を伴って要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御するモードであるから、両者を合わせてエンジン運転モードとして考えることができる。
【００２１】
エンジン運転モードで走行するときには、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、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と車速センサ８８からの車速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＊を設定し、設定した要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（例えば、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除して得られる回転数や車速Ｖに換算係数を乗じて得られる回転数）を乗じて走行に要求される走行用パワーＰｄｒｖ＊を計算すると共に計算した走行用パワーＰｄｒｖ＊からバッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣに基づいて得られるバッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊（バッテリ５０から放電するときが正の値）を減じてエンジン２２から出力すべきパワーとしての要求パワーＰｅ＊を設定し、要求パワーＰｅ＊を効率よくエンジン２２から出力することができるエンジン２２の回転数ＮｅとトルクＴｅとの関係としての動作ライン（例えば燃費最適動作ライン）を用いてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定し、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で、エンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊となるようにするための回転数フィードバック制御によってモータＭＧ１から出力すべきトルクとしてのトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると共にモータＭＧ１をトルク指令Ｔｍ１＊で駆動したときにプラネタリギヤ３０を介して駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに作用するトルクを要求トルクＴｒ＊から減じてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とについてはエンジンＥＣＵ２４に送信し、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０に送信する。そして、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、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とによってエンジン２２が運転されるようエンジン２２における吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御などを行なう。また、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で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。このエンジン運転モードでは、エンジン２２の要求パワーＰｅ＊がエンジン２２を効率よく運転するためにエンジン２２を運転停止した方がよいとして定められた閾値Ｐｓｔｏｐ以下に至ったときに、エンジン２２の運転を停止してモータ運転モードに移行する。
【００２２】
モータ運転モードで走行するときには、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、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＊を設定し、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定すると共にバッテリ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に出力されるようモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定してこれらをモータＥＣＵ４０に送信する。そして、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で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。このモータ運転モードでは、要求トルクＴｒ＊に駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じて得られる走行用パワーＰｄｒｖ＊からバッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊を減じて得られるエンジン２２の要求パワーＰｅ＊がエンジン２２を効率よく運転するためにエンジン２２を始動した方がよいとして定められた閾値Ｐｓｔａｒｔ以上に至ったときに、エンジン２２を始動してエンジン運転モードに移行する。
【００２３】
また、実施例のハイブリッド自動車２０では、シフトポジションＳＰが駐車ポジション（Ｐポジション）のときには、エンジン２２が運転停止中でバッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣが充電開始用の蓄電割合ＳＯＣとしての閾値Ｓｌｏ（例えば、３５％や４０％など）以下のときにエンジン２２を始動し、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣが充電終了の蓄電割合ＳＯＣとしての閾値Ｓｈｉ（例えば、６０％や６５％など）以上に至るまでエンジン２２からの動力を用いてモータＭＧ１によって発電を行なってバッテリ５０を充電する。バッテリ５０を充電する際に、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、バッテリ５０の充電用のエンジン２２の回転数ＮｃｈおよびトルクＴｃｈをエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊として設定してエンジンＥＣＵ２４に送信し、エンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊となるようにするための回転数フィードバック制御によってモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定してモータＥＣＵ４０に送信する。そして、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、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とによってエンジン２２が運転されるようエンジン２２における吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御などを行なう。また、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で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。なお、このとき、モータＭＧ２については、モータＭＧ１から出力されて動力分配統合機構３０を介して駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに作用するトルクを打ち消すためのトルクとしてのキャンセルトルクや、ギヤ機構６０のガタ詰めを行なうためのトルクとしてのガタ詰めトルクをトルク指令Ｔｍ２＊に設定して制御するものとしてもよいし、パーキングロック機構９０によってファイナルギヤ６０ａがロックされていることを考慮してトルクを出力しない（トルク指令Ｔｍ２＊に値０を設定する）ものとしてもよい。
【００２４】
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、特に、回転数フィードバック制御によってモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定して制御する際の動作について説明する。図２は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるトルク指令設定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。
【００２５】
トルク指令設定ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、シフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰや，エンジン２２の回転数Ｎｅ，エンジン２２の目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊などの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の回転数Ｎｅは、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演算されたものをエンジンＥＣＵ２４から通信により入力するものとした。また、エンジン２２の目標トルクＴｅ＊やモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊は、上述の処理によって設定されたものを入力するものとした。
【００２６】
こうしてデータを入力すると、入力したエンジン２２の回転数Ｎｅ［ｒｐｍ］を６０［ｓ］と値２（エンジン２２の２回転に対して１回の爆発）との積で除することによりエンジン２２の各気筒についての爆発に関する周波数である爆発周波数Ｆｅｘ［Ｈｚ］を計算すると共に（ステップＳ１１０）、シフトポジションＳＰとモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊とに基づいてダンパ２８を含む後段軸側（ダンパ２８およびダンパ２８よりキャリア軸３４ａ側）の共振の周波数である後段軸側共振周波数Ｆｄ［Ｈｚ］を設定する（ステップＳ１２０）。ここで、爆発周波数Ｆｅｘは、例えば、エンジン２２が１０００ｒｐｍで運転されているときには８．３３Ｈｚとなり、エンジン２２が１３００ｒｐｍで運転されているときには１０．８３Ｈｚとなる。また、後段軸側共振周波数Ｆｄの設定は、実施例では、シフトポジションＳＰが駐車ポジション（Ｐポジション）か否かとモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊が値０か否か（モータＭＧ２からトルクが出力されるか否か）と後段軸側共振周波数Ｆｄとの関係として予め実験や解析などによって定めて後段軸側共振周波数設定用マップをＲＯＭ７４に記憶しておき、シフトポジションＳＰとモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊とが与えられると記憶したマップから対応する後段軸側共振周波数Ｆｄを導出して設定するものとした。この後段軸側共振周波数Ｆｄは、車両の仕様によって異なるが、実施例では、後段軸側共振周波数Ｆｄが後段軸側の質量やバネ剛性などに応じて変化することを踏まえて、例えば、後段軸側共振周波数Ｆｄに影響を与える対象として駐車ポジションのときにはダンパ２８〜ファイナルギヤ６０ａを考慮しドライブポジションのときにはダンパ２８〜駆動輪６３ａ，６３ｂを考慮するものとして、シフトポジションＳＰが駐車ポジションのときに駐車ポジションでないときに比して数百ｍＨｚ〜数Ｈｚ程度大きな値を設定し、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊が値０でないときに値０のときに比して数百ｍＨｚ〜数Ｈｚ程度大きな値を設定するものとした。
【００２７】
続いて、爆発周波数Ｆｅｘと後段軸側共振周波数Ｆｄとの差の絶対値を予め定められた閾値Ｆｒｅｆと比較する（ステップ１３０）。ここで、閾値Ｆｒｅｆは、エンジン２２やモータＭＧ１の回転変動が周期的に助長される可能性があるか否かを判定するために用いられる閾値であり、例えば、０．３Ｈｚや０．５Ｈｚ，０．７Ｈｚなどを用いることができる。エンジン２２の各気筒の爆発燃焼によってエンジン２２に周期的な回転変動が生じることを考慮すると、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊には、エンジン２２の周期的な回転変動を打ち消すためのトルクが設定されることになるが、ハイブリッド用電子制御ユニット７０やモータＥＣＵ４０の演算遅れやハイブリッド用電子制御ユニット７０とモータＥＣＵ４０との間の通信遅れなどによってモータＭＧ１からトルクが実際に出力されるタイミングがモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定するタイミングより遅れることなどにより、爆発周波数Ｆｅｘと後段軸側共振周波数Ｆｄとのズレが小さいときには、エンジン２２の回転変動がエンジン２２の一つの気筒の爆発周期（エンジン２２の２回転に対して１回の爆発周期）で助長されてしまう可能性がある。ステップＳ１３０の処理は、こうした可能性の有無を判定する処理である。
【００２８】
爆発周波数Ｆｅｘと後段軸側共振周波数Ｆｄとの差の絶対値が閾値Ｆｒｅｆより大きいときには、所定値Ｋｐ１を比例項のゲインＫｐに設定すると共に所定値Ｋｉ１を積分項のゲインＫｉに設定し（ステップＳ１４０）、爆発周波数Ｆｅｘと後段軸側共振周波数Ｆｄとの差の絶対値が閾値Ｆｒｅｆ以下のときには、所定値Ｋｐ１より小さな所定値Ｋｐ２を比例項のゲインＫｐに設定すると共に所定値Ｋｉ１より小さな所定値Ｋｉ２を積分項のゲインＫｉに設定する（ステップＳ１５０）。そして、設定したゲインＫｐ，Ｋｉとエンジン２２の回転数Ｎｅと目標回転数Ｎｅ＊とを用いて次式（１）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定して（ステップＳ１６０）、本ルーチンを終了する。ここで、エンジン２２からパワーを出力しているときの動力分配統合機構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３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）の右辺第１項は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。また、所定値Ｋｐ２，Ｋｉ２は、それぞれ、所定値Ｋｐ１，Ｋｉ１に対して０．５倍以下の値、例えば、所定値Ｋｐ１，Ｋｉ１の０．４倍や０．５倍などの値を用いるものとした。さらに、こうしてトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０はそのトルク指令Ｔｍ１＊をモータＥＣＵ４０に送信し、トルク指令Ｔｍ１＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１が駆動されるようインバータ４１のスイッチング素子をスイッチング制御する。爆発周波数Ｆｅｘと後段軸側共振周波数Ｆｄとの差の絶対値が閾値Ｆｒｅｆ以下のときには、比較的大きな所定値Ｋｐ１，Ｋｉ１を設定したゲインＫｐ，Ｋｉを用いたフィードバック制御によってエンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊となるようモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定してモータＭＧ１を制御すると、エンジン２２の回転変動が大きく助長されてしまうおそれがある。一方、実施例では、爆発周波数Ｆｅｘと後段軸側共振周波数Ｆｄとの差の絶対値が閾値Ｆｒｅｆ以下のときに、爆発周波数Ｆｅｘと後段軸側共振周波数Ｆｄとの差の絶対値が閾値Ｆｒｅｆより大きいときに比して小さな所定値Ｋｐ２，Ｋｉ２を設定したゲインＫｐ，Ｋｉを用いたフィードバック制御によってエンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊となるようモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定してモータＭＧ１を制御することにより、エンジン２２やモータＭＧ１の回転変動が大きくなるのを抑制することができる。この結果、車両の振動を抑制することができる。しかも、爆発周波数Ｆｅｘと後段軸側共振周波数Ｆｄとの差の絶対値が閾値Ｆｒｅｆ以下のときに、爆発周波数Ｆｅｘと後段軸側共振周波数Ｆｄとの差の絶対値が閾値Ｆｒｅｆより大きいときに比して０．５倍以下のゲインＫｐ，Ｋｉを用いたフィードバック制御によってモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定してモータＭＧ１を制御することにより、車両の振動をより確実に抑制することができる。もとより、爆発周波数Ｆｅｘと後段軸側共振周波数Ｆｄとの差の絶対値が閾値Ｆｒｅｆより大きいときには、比較的大きな所定値Ｋｐ１，Ｋｉ１を設定したゲインＫｐ，Ｋｉを用いたフィードバック制御によってエンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊となるようモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定してモータＭＧ１を制御することにより、エンジン２２の回転数Ｎｅの目標回転数Ｎｅ＊に対する追従性を良好なものとすることができる。
【００２９】
Tm1*=-ρ・Te*/(1+ρ)+Kp・(Nm1*-Nm1)+Ki・∫(Nm1*-Nm1)dt (1)
【００３０】
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の回転数Ｎｅに応じた爆発周波数Ｆｅｘとダンパ２８を含む後段軸側（ダンパ２８およびダンパ２８より後段軸側）の共振の周波数である後段軸側共振周波数Ｆｄとの差の絶対値が閾値Ｆｒｅｆ以下のときに、爆発周波数Ｆｅｘと後段軸側共振周波数Ｆｄとの差の絶対値が閾値Ｆｒｅｆより大きいときに比して小さな所定値Ｋｐ２，Ｋｉ２を設定したゲインＫｐ，Ｋｉを用いたフィードバック制御によってエンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊となるようモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定してモータＭＧ１を制御することにより、エンジン２２やモータＭＧ１の回転変動が大きくなるのを抑制することができ、車両の振動を抑制することができる。
【００３１】
実施例のハイブリッド自動車２０では、所定値Ｋｐ２，Ｋｉ２は、それぞれ、所定値Ｋｐ１，Ｋｉ１に対して０．５倍以下の値、例えば、所定値Ｋｐ１，Ｋｉ１の０．４倍や０．５倍などの値を用いるものとしたが、所定値Ｋｐ１，Ｋｉ１の０．５倍より大きく１倍未満の値、例えば、所定値Ｋｐ１，Ｋｉ１に対して０．６倍や０．７倍などの値を用いるものとしてもよい。
【００３２】
実施例のハイブリッド自動車２０では、シフトポジションＳＰとモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊とに基づいて後段軸側共振周波数Ｆｄを設定するものとしたが、シフトポジションＳＰだけに基づいて後段軸側共振周波数Ｆｄを設定するものとしてもよいし、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊だけに基づいて後段軸側共振周波数Ｆｄを設定するものとしてもよい。また、車両の仕様に応じて定められた固定値を後段軸側共振周波数Ｆｄに設定するものとしてもよい。
【００３３】
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の動力を減速ギヤ３５により変速してリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図４の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、モータＭＧ２の動力をリングギヤ軸３２ａが接続された車軸（駆動輪６３ａ，６３ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図４における車輪６４ａ，６４ｂに接続された車軸）に出力するものとしてもよい。
【００３４】
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２からの動力を動力分配統合機構３０を介して駆動輪６３ａ，６３ｂに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すると共にモータＭＧ２からの動力を減速ギヤ３５を介してリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図５の変形例のハイブリッド自動車２２０に例示するように、駆動輪６３ａ，６３ｂに接続された駆動軸に変速機２３０を介してモータＭＧを取り付け、モータＭＧの回転軸にクラッチ２２９を介してエンジン２２を接続する構成とし、エンジン２２からの動力をモータＭＧの回転軸と変速機２３０とを介して駆動軸に出力すると共にモータＭＧからの動力を変速機２３０を介して駆動軸に出力するものとしてもよい。
【００３５】
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「内燃機関」に相当し、モータＭＧ１が「電動機」に相当し、バッテリ５０が「二次電池」に相当し、エンジン２２の回転数Ｎｅに応じた爆発周波数Ｆｅｘとダンパ２８を含む後段軸側の共振の周波数である後段軸側共振周波数Ｆｄとの差の絶対値が閾値Ｆｒｅｆ以下のときに、爆発周波数Ｆｅｘと後段軸側共振周波数Ｆｄとの差の絶対値が閾値Ｆｒｅｆより大きいときに比して小さな所定値Ｋｐ２，Ｋｉ２をゲインＫｐ，Ｋｉに設定する図２のトルク指令設定ルーチンのステップＳ１５０の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０が「ゲイン設定手段」に相当し、設定したゲインＫｐ，Ｋｉを用いたフィードバック制御によってエンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊となるようモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定する図２のトルク指令設定ルーチンのステップＳ１６０の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０と、トルク指令Ｔｍ１＊を受信してそのトルク指令Ｔｍ１＊に基づいてモータＭＧ１を制御するモータＥＣＵ４０と、が「電動機制御手段」に相当する。また、動力分配統合機構３０が「遊星歯車機構」に相当し、モータＭＧ２が「第２の電動機」に相当する。
【００３６】
ここで、「内燃機関」としては、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関として構成されたエンジン２２に限定されるものではなく、車軸に連結された後段軸にねじれ要素を介して出力軸が接続されたものであれば如何なるタイプの内燃機関であっても構わない。「電動機」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、後段軸に動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの電動機であっても構わない。「二次電池」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、電動機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二次電池であっても構わない。「ゲイン設定手段」としては、エンジン２２の回転数Ｎｅに応じた爆発周波数Ｆｅｘとダンパ２８を含む後段軸側の共振の周波数である後段軸側共振周波数Ｆｄとの差の絶対値が閾値Ｆｒｅｆ以下のときに、爆発周波数Ｆｅｘと後段軸側共振周波数Ｆｄとの差の絶対値が閾値Ｆｒｅｆより大きいときに比して小さな所定値Ｋｐ２，Ｋｉ２をゲインＫｐ，Ｋｉに設定するものに限定されるものではなく、内燃機関の回転数に応じた内燃機関の爆発に関する周波数である爆発周波数とねじれ要素を含む後段軸側の共振の周波数である後段軸側共振周波数との差が予め定められた所定範囲内のときに、爆発周波数と後段軸側共振周波数との差が所定範囲外のときに比して小さな値をフィードバック制御に用いるゲインに設定するものであれば如何なるものとしても構わない。「電動機制御手段」としては、ハイブリッド用電子制御ユニット７０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り構成されるなどとしてもよい。また、「電動機制御手段」は、設定したゲインＫｐ，Ｋｉを用いたフィードバック制御によってエンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊となるようモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定してモータＭＧ１を制御するものに限定されるものではなく、設定されたゲインを用いたフィードバック制御によって内燃機関の回転数が目標回転数となるよう電動機を制御するものであれば如何なるものとしても構わない。また、「遊星歯車機構」としては、上述の動力分配統合機構３０に限定されるものではなく、ダブルピニオン式の遊星歯車機構を用いるものや複数の遊星歯車機構を組み合わせて４以上の軸に接続されるものなど、車軸に接続された駆動軸と後段軸と電動機の回転軸との３軸に３つの回転要素が接続されたものであれば如何なるものとしても構わない。「第２の電動機」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、駆動軸に動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの電動機であっても構わない。
【００３７】
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。
【００３８】
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】
【００３９】
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】
【００４０】
２０，１２０，２２０ 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）、６０ ギヤ機構、６２ デファレンシャルギヤ、６３ａ，６３ｂ 駆動輪、６４ａ，６４ｂ 車輪、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット、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、９０ パーキングロック機構、９２ パーキングギヤ、９４ パーキングロックポール、２２９ クラッチ、２３０ 変速機、ＭＧ，ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車軸に連結された後段軸にねじれ要素を介して出力軸が接続された内燃機関と、前記後段軸に動力を入出力可能な電動機と、該電動機と電力のやりとりが可能な二次電池と、を備える自動車であって、
前記内燃機関の回転数に応じた該内燃機関の爆発に関する周波数である爆発周波数と前記ねじれ要素を含む前記後段軸側の共振の周波数である後段軸側共振周波数との差が予め定められた所定範囲内のときに、前記爆発周波数と前記後段軸側共振周波数との差が前記所定範囲外のときに比して小さな値をフィードバック制御に用いるゲインに設定するゲイン設定手段と、
前記設定されたゲインを用いたフィードバック制御によって前記内燃機関の回転数が目標回転数となるよう前記電動機を制御する電動機制御手段と、
を備える自動車。
【請求項２】
請求項１記載の自動車であって、
前記ゲイン設定手段は、前記爆発周波数と前記後段軸側共振周波数との差が前記所定範囲内のとき、前記爆発周波数と前記後段軸側共振周波数との差が前記所定範囲外のときに比して０．５倍以下の値を前記ゲインに設定する手段である、
自動車。
【請求項３】
請求項１または２記載の自動車であって、
前記爆発周波数は、前記内燃機関の２回転に対して１回の割合の周波数である、
自動車。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１つの請求項に記載の自動車であって、
前記車軸に連結された駆動軸と前記後段軸と前記電動機の回転軸との３軸に３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、
前記二次電池と電力のやりとりが可能で前記駆動軸に接続された第２の電動機と、
を備え、
前記後段軸側共振周波数は、シフトポジションと前記第２の電動機の駆動状態とのうち少なくとも一方に基づく周波数である、
自動車。
【請求項５】
請求項４記載の自動車であって、
前記後段軸側共振周波数は、シフトポジションが駐車ポジションのときに、シフトポジションが前記駐車ポジションでないときに比して大きくなる周波数である、
自動車。
【請求項６】
請求項４または５記載の自動車であって、
前記後段軸側共振周波数は、前記第２の電動機からトルクが出力されるときに、前記第２の電動機からトルクが出力されないときに比して大きくなる周波数である、
自動車。
【請求項１】
車軸に連結された後段軸にねじれ要素を介して出力軸が接続された内燃機関と、前記後段軸に動力を入出力可能な電動機と、該電動機と電力のやりとりが可能な二次電池と、を備える自動車であって、
前記内燃機関の回転数に応じた該内燃機関の爆発に関する周波数である爆発周波数と前記ねじれ要素を含む前記後段軸側の共振の周波数である後段軸側共振周波数との差が予め定められた所定範囲内のときに、前記爆発周波数と前記後段軸側共振周波数との差が前記所定範囲外のときに比して小さな値をフィードバック制御に用いるゲインに設定するゲイン設定手段と、
前記設定されたゲインを用いたフィードバック制御によって前記内燃機関の回転数が目標回転数となるよう前記電動機を制御する電動機制御手段と、
を備える自動車。
【請求項２】
請求項１記載の自動車であって、
前記ゲイン設定手段は、前記爆発周波数と前記後段軸側共振周波数との差が前記所定範囲内のとき、前記爆発周波数と前記後段軸側共振周波数との差が前記所定範囲外のときに比して０．５倍以下の値を前記ゲインに設定する手段である、
自動車。
【請求項３】
請求項１または２記載の自動車であって、
前記爆発周波数は、前記内燃機関の２回転に対して１回の割合の周波数である、
自動車。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１つの請求項に記載の自動車であって、
前記車軸に連結された駆動軸と前記後段軸と前記電動機の回転軸との３軸に３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、
前記二次電池と電力のやりとりが可能で前記駆動軸に接続された第２の電動機と、
を備え、
前記後段軸側共振周波数は、シフトポジションと前記第２の電動機の駆動状態とのうち少なくとも一方に基づく周波数である、
自動車。
【請求項５】
請求項４記載の自動車であって、
前記後段軸側共振周波数は、シフトポジションが駐車ポジションのときに、シフトポジションが前記駐車ポジションでないときに比して大きくなる周波数である、
自動車。
【請求項６】
請求項４または５記載の自動車であって、
前記後段軸側共振周波数は、前記第２の電動機からトルクが出力されるときに、前記第２の電動機からトルクが出力されないときに比して大きくなる周波数である、
自動車。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１９２９０４（Ｐ２０１２−１９２９０４Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６０１４９（Ｐ２０１１−６０１４９）
【出願日】平成２３年３月１８日（２０１１．３．１８）
【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１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１８日（２０１１．３．１８）
【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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