車両の制御装置
【課題】第２モータジェネレータの出力トルクＴＭが零付近である状態においてギヤの歯同士が衝突することによる音の発生を未然に防ぐ。
【解決手段】エンジンと、第２モータジェネレータと、エンジンと第２モータジェネレータとを連結するギヤと、エンジンによって駆動されて発電する第１モータジェネレータと、第１モータジェネレータが発電した電力を蓄える蓄電装置とが搭載された車両の制御装置は、蓄電装置の残存容量が予め定められたしきい値より大きいと、エンジンの出力軸回転数が増大するように制御するＥＣＵを備える。
【解決手段】エンジンと、第２モータジェネレータと、エンジンと第２モータジェネレータとを連結するギヤと、エンジンによって駆動されて発電する第１モータジェネレータと、第１モータジェネレータが発電した電力を蓄える蓄電装置とが搭載された車両の制御装置は、蓄電装置の残存容量が予め定められたしきい値より大きいと、エンジンの出力軸回転数が増大するように制御するＥＣＵを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の制御装置に関し、特に、ギヤを介してエンジンに連結された電動モータが搭載された車両の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンおよび電動モータを駆動源として搭載したハイブリッド車が知られている。このようなハイブリッド車では、電動モータによってエンジンをアシストしたり、電動モータのみを駆動源として用いて走行することが可能である。エンジンと電動モータとは、たとえばプラネタリギヤセットを介して連結される。一例として、エンジンの出力軸がプラネタリキャリヤに接続され、電動モータの出力軸がリングギヤに接続される。サンギヤには発電機が接続される。
【０００３】
プラネタリギヤセットを用いてエンジンと電動モータとを連結した場合、たとえば電動モータの出力トルクが零である状態では、エンジンと電動モータとを連結するギヤの間で隙間が生じ得る。ギヤの間に隙間がある状態でエンジンの出力トルクが変動すると、ギヤの歯同士が衝突することによって音が発生し得る。このような音の発生を抑制すべく、特開２００９−１７３１２５号公報（特許文献１）は、第００４１段落等において、モータのトルク指令の絶対値がしきい値以下のときには、燃費優先動作ラインに比べて回転数が大きくなるように設定された異音抑制動作ラインに基いてエンジンの運転ポイントとしての目標回転数と目標トルクとを設定することを開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１７３１２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特開２００９−１７３１２５号公報においては、電動モータのトルクが零付近となってから、すなわち音が発生し得る状況になってから、音の発生を抑制すべくエンジン回転数が増大される。したがって、エンジン回転数が増大するまでの間に音が発生し得る。運転者に与える不快感を考慮すると、音の発生を未然に防ぐことが好ましい。
【０００６】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、音の発生を未然に防ぐことである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
エンジンと、電動モータと、エンジンと電動モータとを連結するギヤと、エンジンによって駆動されて発電する発電機と、発電機が発電した電力を蓄える蓄電装置とが搭載された車両の制御装置は、蓄電装置の残存容量を検出するための手段と、蓄電装置の残存容量が予め定められたしきい値より大きいと、エンジンの出力軸回転数が増大するように制御するための制御手段とを備える。
【０００８】
この構成によると、蓄電装置の残存容量が予め定められたしきい値より大きいと、エンジンの出力軸回転数が増大される。蓄電装置の残存容量が大きい状態では、必要な発電量が小さい。したがって、発電機による発電量を低減すべく、発電機を駆動するために用いられるトルク、すなわちエンジンの出力トルクが低減される。その結果、たとえば、エンジンの出力トルクを打ち消すために電動モータが出力すべきトルクが小さくなる（零に近づく）ことが予測される。そこで、蓄電装置の残存容量が予め定められたしきい値より大きいと、エンジンの出力軸回転数が増大される。これにより、電動モータの出力トルクが零に近づく前に、エンジンの出力軸回転数を増大することができる。そのため、ギヤから音が発生する前に、エンジンの出力軸回転数を増大することができる。エンジンの出力軸回転数が大きい場合は、小さい場合に比べてエンジンの出力トルクの変動が少ない。よって、エンジンと電動モータとの間に設けられたギヤの歯同士が衝突することが抑制される。その結果、音の発生を未然に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ハイブリッド車のパワートレーンを示す概略構成図である。
【図２】エンジンを示す概略構成図である。
【図３】動力分割機構の共線図である。
【図４】変速機の共線図である。
【図５】エンジンの運転状態を示す図である。
【図６】エンジン回転数および出力トルクを定めた燃費最適ラインおよび異音抑制動作ラインを示す図である。
【図７】第１モータジェネレータにより発電しながら、エンジンを用いて車両が走行するときの動力分割機構の共線図である。
【図８】第１モータジェネレータにより発電しながら、エンジンを用いて車両が走行するときのエンジンの動作点を示す図である。
【図９】蓄電装置の残存容量が増大したときのエンジンの出力パワーを示す図である。
【図１０】蓄電装置の残存容量が増大したときのエンジンの動作点を示す図である。
【図１１】ＥＣＵの機能ブロック図である。
【図１２】蓄電装置の残存容量が増大したときの動力分割機構の共線図である。
【図１３】ＥＣＵが実行する処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００１１】
図１を参照して、本実施の形態に係る制御装置を搭載したハイブリッド車のパワートレーンについて説明する。なお、本実施の形態に係る制御装置は、たとえば、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１０００のＲＯＭ（Read Only Memory）１００２に記録されたプログラムをＥＣＵ１０００が実行することにより実現される。
【００１２】
図１に示すように、パワートレーンは、エンジン１００と、第１モータジェネレータ（ＭＧ１）２００と、これらエンジン１００と第１モータジェネレータ２００との間でトルクを合成もしくは分配する動力分割機構３００と、第２モータジェネレータ（ＭＧ２）４００と、変速機５００とを主体として構成されている。
【００１３】
エンジン１００は、燃料を燃焼させて動力を出力する公知の動力装置であって、スロットル開度（吸気量）や燃料供給量、点火時期などの運転状態を電気的に制御できるように構成されている。その制御は、例えば、マイクロコンピュータを主体とするＥＣＵ１０００によって行なわれる。
【００１４】
図２を参照して、エンジン１００には、エアクリーナ１０２から空気が吸入される。吸入空気量は、スロットルバルブ１０４により調整される。スロットルバルブ１０４はモータにより駆動される電子スロットルバルブである。
【００１５】
空気は、シリンダ１０６（燃焼室）において燃料と混合される。シリンダ１０６には、インジェクタ１０８から燃料が直接噴射される。すなわち、インジェクタ１０８の噴射孔はシリンダ１０６内に設けられている。燃料は、シリンダ１０６の吸気側（空気が導入される側）から噴射される。
【００１６】
燃料は吸気行程において噴射される。なお、燃料が噴射される時期は、吸気行程に限ら
ない。また、本実施の形態においては、インジェクタ１０８の噴射孔がシリンダ１０６内に設けられた直噴エンジンとしてエンジン１００を説明するが、直噴用のインジェクタ１０８に加えて、ポート噴射用のインジェクタを設けてもよい。さらに、ポート噴射用のインジェクタのみを設けるようにしてもよい。
【００１７】
シリンダ１０６内の混合気は、点火プラグ１１０により着火され、燃焼する。燃焼後の混合気、すなわち排気ガスは、三元触媒１１２により浄化された後、車外に排出される。混合気の燃焼によりピストン１１４が押し下げられ、クランクシャフト１１６が回転する。
【００１８】
シリンダ１０６の頭頂部には、吸気バルブ１１８および排気バルブ１２０が設けられる。シリンダ１０６に導入される空気の量および時期は吸気バルブ１１８により制御される。シリンダ１０６から排出される排気ガスの量および時期は排気バルブ１２０により制御される。吸気バルブ１１８はカム１２２により駆動される。排気バルブ１２０はカム１２４により駆動される。
【００１９】
吸気バルブ１１８は、ＶＶＴ（Variable Valve Timing）機構１２６により、開閉タイミング（位相）が変更される。なお、排気バルブ１２０の開閉タイミングを変更するようにしてもよい。
【００２０】
本実施の形態においては、カム１２２が設けられたカムシャフト（図示せず）がＶＶＴ機構１２６により回転されることにより、吸気バルブ１１８の開閉タイミングが制御される。なお、開閉タイミングを制御する方法はこれに限らない。
【００２１】
エンジン１００は、ＥＣＵ１０００により制御される。ＥＣＵ１０００は、エンジン１００が所望の運転状態になるように、スロットル開度、点火時期、燃料噴射時期、燃料噴射量、吸気バルブ１１８の開閉タイミングを制御する。ＥＣＵ１０００には、カム角センサ８００、クランク角センサ８０２、水温センサ８０４、エアフローメータ８０６から信号が入力される。
【００２２】
カム角センサ８００は、カムの位置を表す信号を出力する。クランク角センサ８０２は、クランクシャフト１１６の回転数（エンジン回転数）ＮＥおよびクランクシャフト１１６の回転角度を表す信号を出力する。水温センサ８０４は、エンジン１００の冷却水の温度（以下、水温とも記載する）を表す信号を出力する。エアフローメータ８０６は、エンジン１００に吸入される空気量ＫＬ表す信号を出力する。
【００２３】
ＥＣＵ１０００は、これらのセンサから入力された信号、ＲＯＭ１００２に記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、エンジン１００を制御する。
【００２４】
図１に戻って、第１モータジェネレータ２００は、一例として三相交流回転電機である。第１モータジェネレータ２００は、主に発電機として用いられる。第１モータジェネレータ２００がモータとして用いられる場合もある。第１モータジェネレータ２００は、インバータ２１０を介してバッテリなどの蓄電装置７００に接続されている。蓄電装置７００は、第１モータジェネレータ２００により発電された電力を蓄える。インバータ２１０を制御することにより、第１モータジェネレータ２００の出力トルクあるいは回生トルクを適宜に設定するようになっている。その制御は、ＥＣＵ１０００によって行なわれる。なお、第１モータジェネレータ２００のステータ（図示せず）は固定されており、回転しないようになっている。
【００２５】
一例として、第１モータジェネレータ２００の回生トルク、すなわち発電電力は、蓄電装置７００の残存容量（SOC: State Of Charge）に応じて定められる。たとえば、残存容量が大きいほど、発電電力が低下するように定められる。発電電力を低下するするために、第１モータジェネレータ２００の回生トルクが低下される。
【００２６】
動力分割機構３００は、外歯歯車であるサンギヤ（Ｓ）３０１と、そのサンギヤ（Ｓ）３０１に対して同心円上に配置された内歯歯車であるリングギヤ（Ｒ）３０２と、これらサンギヤ（Ｓ）３０１とリングギヤ（Ｒ）３０２とに噛合しているピニオンギヤを自転かつ公転自在に保持しているキャリヤ（Ｃ）３０３とを三つの回転要素として差動作用を生じる公知の歯車機構である。エンジン１００の出力軸がダンパを介して第１の回転要素であるキャリヤ（Ｃ）３０３に連結されている。言い換えれば、キャリヤ（Ｃ）３０３が入力要素となっている。
【００２７】
これに対して第２の回転要素であるサンギヤ（Ｓ）３０１に第１モータジェネレータ２００のロータ（図示せず）が連結されている。したがってサンギヤ（Ｓ）３０１がいわゆる反力要素となっており、また第３の回転要素であるリングギヤ（Ｒ）３０２が出力要素となっている。そして、そのリングギヤ（Ｒ）３０２が、駆動輪（図示せず）に連結された出力軸６００に連結されている。出力軸６００の回転数は、出力軸回転数センサ６０２により検出され、出力軸回転数を表わす信号がＥＣＵ１０００に入力される。
【００２８】
図３に、動力分割機構３００の共線図を示す。図３に示すように、キャリヤ（Ｃ）３０３に入力されるエンジン１００の出力するトルクに対して、第１モータジェネレータ２００による反力トルクをサンギヤ（Ｓ）３０１に入力すると、これらのトルクを加減算した大きさのトルクが、出力要素となっているリングギヤ（Ｒ）３０２に現れる。その場合、第１モータジェネレータ２００のロータがそのトルクによって回転し、第１モータジェネレータ２００は発電機として機能する。また、リングギヤ（Ｒ）３０２の回転数（出力回転数）を一定とした場合、第１モータジェネレータ２００の回転数を大小に変化させることにより、エンジン１００の回転数を連続的に（無段階に）変化させることができる。すなわち、エンジン１００の回転数を例えば燃費が最もよい回転数に設定する制御を、第１モータジェネレータ２００を制御することによって行なうことができる。その制御は、ＥＣＵ１０００によって行なわれる。
【００２９】
走行中にエンジン１００を停止させていれば、第１モータジェネレータ２００が逆回転しており、その状態から第１モータジェネレータ２００を電動機として機能させて正回転方向にトルクを出力させると、キャリヤ（Ｃ）３０３に連結されているエンジン１００にこれを正回転させる方向のトルクが作用し、第１モータジェネレータ２００によってエンジン１００を始動（モータリングもしくはクランキング）することができる。その場合、出力軸６００にはその回転を止める方向のトルクが作用する。したがって走行のための駆動トルクは、第２モータジェネレータ４００の出力するトルクを制御することにより維持でき、同時にエンジン１００の始動を円滑におこなうことができる。なお、この種のハイブリッド形式は、機械分配式あるいはスプリットタイプと称されている。
【００３０】
図１に戻って、第２モータジェネレータ４００は、一例として三相交流回転電機である。第２モータジェネレータ４００は、主にモータとして用いられる。第２モータジェネレータ４００が発電機として用いられる場合もある。第２モータジェネレータ４００は、インバータ３１０を介してバッテリなどの蓄電装置７００に接続されている。蓄電装置７００は、回生制動時などにおいて第２モータジェネレータ４００により発電された電力を蓄える。インバータ３１０を制御することにより、力行および回生ならびにそれぞれの場合におけるトルクを制御するように構成されている。なお、第２モータジェネレータ４００のステータ（図示せず）は固定されており、回転しないようになっている。
【００３１】
変速機５００は、一組のラビニョ型遊星歯車機構によって構成されている。それぞれ外歯歯車である第１サンギヤ（Ｓ１）５１０と第２サンギヤ（Ｓ２）５２０とが設けられており、その第１サンギヤ（Ｓ１）５１０に第１のピニオンギヤ５３１が噛合するとともに、その第１のピニオンギヤ５３１が第２のピニオンギヤ５３２に噛合し、その第２のピニオンギヤ５３２が各サンギヤ５１０，５２０と同心円上に配置されたリングギヤ（Ｒ）５４０に噛合している。
【００３２】
なお、各ピニオンギヤ５３１，５３２は、キャリヤ（Ｃ）５５０によって自転かつ公転自在に保持されている。また、第２サンギヤ（Ｓ２）５２０が第２のピニオンギヤ５３２に噛合している。したがって第１サンギヤ（Ｓ１）５１０とリングギヤ（Ｒ）５４０とは、各ピニオンギヤ５３１，５３２と共にダブルピニオン型遊星歯車機構に相当する機構を構成し、また第２サンギヤ（Ｓ２）５２０とリングギヤ（Ｒ）５４０とは、第２のピニオンギヤ５３２と共にシングルピニオン型遊星歯車機構に相当する機構を構成している。
【００３３】
さらに、変速機５００には、第１サンギヤ（Ｓ１）５１０を選択的に固定するＢ１ブレーキ５６１と、リングギヤ（Ｒ）５４０を選択的に固定するＢ２ブレーキ５６２とが設けられている。これらのブレーキ５６１，５６２は摩擦力によって係合力を生じるいわゆる摩擦係合要素であり、多板形式の係合装置あるいはバンド形式の係合装置を採用することができる。そして、これらのブレーキ５６１，５６２は、油圧による係合力に応じてそのトルク容量が連続的に変化するように構成されている。さらに、第２サンギヤ（Ｓ２）５２０に前述した第２モータジェネレータ４００が連結される。キャリヤ（Ｃ）５５０が出力軸６００に連結される。
【００３４】
したがって、上記の変速機５００は、第２サンギヤ（Ｓ２）５２０がいわゆる入力要素であり、またキャリヤ（Ｃ）５５０が出力要素となっており、Ｂ１ブレーキ５６１を係合させることにより変速比が“１”より大きい高速段が設定される。Ｂ１ブレーキ５６１に替えてＢ２ブレーキ５６２を係合させることにより、高速段より変速比の大きい低速段が設定される。
【００３５】
この各変速段の間での変速は、車速や要求駆動力（もしくはアクセル開度）などの走行状態に基づいて実行される。より具体的には、変速段領域を予めマップ（変速線図）として定めておき、検出された運転状態に応じていずれかの変速段を設定するように制御される。
【００３６】
図４に、変速機５００の共線図を示す。図４に示すように、Ｂ２ブレーキ５６２によってリングギヤ（Ｒ）５４０を固定すれば、低速段Ｌが設定され、第２モータジェネレータ４００の出力したトルクが変速比に応じて増幅されて出力軸６００に付加される。これに対してＢ１ブレーキ５６１によって第１サンギヤ（Ｓ１）５１０を固定すれば、低速段Ｌより変速比の小さい高速段Ｈが設定される。この高速段Ｈにおける変速比も“１”より大きいので、第２モータジェネレータ４００の出力したトルクがその変速比に応じて増大させられて出力軸６００に付加される。
【００３７】
なお、各変速段Ｌ，Ｈが定常的に設定されている状態では、出力軸６００に付加されるトルクは、第２モータジェネレータ４００の出力トルクを変速比に応じて増大させたトルクとなるが、変速過渡状態では各ブレーキ５６１，５６２でのトルク容量や回転数変化に伴う慣性トルクなどの影響を受けたトルクとなる。また、出力軸６００に付加されるトルクは、第２モータジェネレータ４００の駆動状態では、正トルクとなり、被駆動状態では負トルクとなる。
【００３８】
図５に示すように、ハイブリッド車の走行パワーがエンジン始動しきい値より小さいと、第２モータジェネレータ４００の駆動力のみを用いてハイブリッド車が走行する。
【００３９】
一方、ハイブリッド車の走行パワーがエンジン始動しきい値以上になると、エンジン１００が駆動される。これにより、第２モータジェネレータ４００の駆動力に加えて、もしくは代わりに、エンジン１００の駆動力を用いてハイブリッド車が走行する。また、エンジン１００の駆動力を用いて第１モータジェネレータ２００が発電した電力が第２モータジェネレータ４００に直接供給される。
【００４０】
走行パワーは、たとえば、ドライバにより操作されるアクセルペダルの開度（アクセル開度）および車速などをパラメータに有するマップに従ってＥＣＵ１０００により算出される。すなわち、本実施の形態において、ハイブリッド車の走行パワーは、運転者が要求するパワーを表わす。なお、走行パワーを算出する方法はこれに限らない。なお、本実施の形態において、パワーの単位はｋＷ（キロワット）である。
【００４１】
ハイブリッド車は、走行パワーを、エンジン１００と第２モータジェネレータ４００とで分担して実現するように制御される。たとえば、第１モータジェネレータ２００が発電しない場合であれば、エンジン１００の出力パワーと第２モータジェネレータ４００の出力パワーとの和が、走行パワーと略同じになるように制御される。したがって、エンジン１００の出力パワーが零であると、第２モータジェネレータ４００の出力パワーが、走行パワーと略同じになるように制御される。第２モータジェネレータ４００の出力パワーが零であると、エンジン１００の出力パワーが走行パワーと略同じになるように制御される。
【００４２】
エンジン１００を駆動する場合、たとえば、車速が高いほど、第２モータジェネレータ４００の出力トルクが低下されて、走行パワーに対するエンジン１００の出力パワーの比率が大きくされる。
【００４３】
一例として、車速が高い場合には、エンジン１００が運転する一方で、第２モータジェネレータ４００の出力トルクＴＭが零以下まで低下された状態で、ハイブリッド車が走行することもあり得る。すなわち、出力軸６００に所望のトルクが伝達されるように、エンジン１００から出力軸６００に伝達されるトルクの一部を打ち消すように、第２モータジェネレータ４００が負回転方向にトルクを出力して走行することもあり得る。
【００４４】
第１モータジェネレータ２００が発電する場合、走行パワーに対してエンジン１００が分担すべきパワーに、第１モータジェネレータ２００によって発電される電力に相当するパワーを加算したパワーを出力するようにエンジン１００が制御される。
【００４５】
その他、蓄電装置７００の残存容量が予め定められた下限値以下になった場合、第１モータジェネレータ２００を駆動して発電し、蓄電装置７００を充電するために、エンジン１００が運転される。
【００４６】
エンジン１００の出力パワーが第１モータジェネレータ２００を駆動するためだけに用いられる場合は、発電される電力に相当するパワーとエンジン１００の出力パワーと略同じである。なお、出力パワーの制御態様はこれらに限らない。
【００４７】
エンジン１００の出力軸回転数（エンジン回転数）ＮＥおよび出力トルクは、図６において燃費最適ラインまたは破線で示す異音抑制動作ラインに従って定められる。燃費最適ラインおよび異音抑制動作ラインは、エンジン回転数ＮＥと出力トルクとの関係を示す。すなわち、燃費最適ラインおよび異音抑制動作ラインは、エンジン１００の動作点を定める。燃費最適ラインおよび異音抑制動作ラインは、実験およびシミュレーションなどの結果に基づいて開発者により予め定められる。異音抑制動作ラインは、燃費最適ラインと比べて、同じ出力トルクを実現するときのエンジン回転数ＮＥが高い。
【００４８】
エンジン１００のエンジン回転数ＮＥおよび出力トルクＴＥは、燃費最適ラインまたは異音抑制動作ラインと、運転者の操作に応じて定められたエンジン１００の出力パワーを示す等パワー線との交点として定められる。すなわち、エンジン１００のエンジン回転数ＮＥは、燃費最適ライン上または異音抑制動作ライン上において、運転者の操作に応じて定められたエンジン１００の出力パワーを実現する回転数である。
【００４９】
燃費最適ラインは、燃費が最適になるように、実験およびシミュレーション等に基いて開発者により予め定められる。異音抑制動作ラインは、たとえば第２モータジェネレータ４００の出力トルクＴＭが零付近である状態において、動力分割機構３００または変速機５００のギヤの歯同士が衝突することによる音の発生を、エンジン１００の出力トルクＴＥの変動を小さくすることによって抑制するために用いられる。
【００５０】
すなわち、異音抑制動作ラインによって定められるエンジン回転数ＮＥおよび出力トルクＴＥでエンジン１００を駆動すると、エンジン１００の出力トルクＴＥの変動が小さくなる。したがって、ギヤの歯同士が衝突することにより発生する音が低減される。異音抑制動作ラインは、このような機能を実現し得るように定められる。異音抑制動作ラインは、実験およびシミュレーション等に基いて開発者により予め定められる。
【００５１】
本実施の形態では、一例として、第２モータジェネレータ４００の出力トルクＴＭが、「−γ」から「γ」（「γ」は所定の正の値）までの範囲内である状態において、異音抑制動作ラインに従って定められたエンジン回転数ＮＥおよび出力トルクＴＥでエンジン１００が駆動される。すなわち、第２モータジェネレータ４００の出力トルクＴＭが、零を含む所定範囲内である状態において、異音抑制動作ラインに従って定められたエンジン回転数ＮＥおよび出力トルクＴＥでエンジン１００が駆動される。
【００５２】
以下、図７に示すように、第１モータジェネレータ２００により発電しながら、エンジン１００を用いて車両が略一定の車速で走行する状態を想定する。さらに、そのような状態において、出力軸６００に所望のトルクを伝達すべく、第２モータジェネレータ４００の出力トルクＴＭが「−γ」よりも小さくなるように制御されていると想定する。すなわち、第２モータジェネレータ４００が、図７において矢印で示す負回転方向に、絶対値が「γ」よりも大きいトルクを出力するように制御される。図７に示す状態では変速機５００の変速段は高速段Ｈであると想定するが、低速段Ｌであってもよい。
【００５３】
図７に示す運転状態におけるエンジン１００の燃費最適ライン上の動作点を図８に示す。図８における「ＴＥ１」は、第２モータジェネレータ４００の出力トルクが「−γ」と一致するときのエンジン１００の出力トルクＴＥを示す。すなわち、エンジン１００の出力トルクＴＥが「ＴＥ１」まで低下すると、出力軸６００に伝達されるトルクを維持すべく、第２モータジェネレータ４００の出力トルクＴＭの絶対値が「γ」まで低下される（出力トルクＴＭが「−γ」まで増大される）。
【００５４】
図８における「ＴＥ２」は、第２モータジェネレータ４００の出力トルクＴＭが「γ」と一致するときのエンジン１００の出力トルクＴＥを示す。すなわち、エンジン１００の出力トルクＴＥが「ＴＥ２」まで低下すると、トルクの不足分を補い、所望のトルクを出力軸６００に伝達すべく、第２モータジェネレータ４００の出力トルクＴＭが正回転方向に「γ」まで増大される。
【００５５】
図８に示す動作点にてエンジン１００が運転している状態で、蓄電装置７００の残存容量が増大すると、蓄電装置７００の充電のために第１モータジェネレータ２００が発電すべき電力は減少する。第１モータジェネレータ２００が発電する電力を低減すべく、第１モータジェネレータ２００のトルク（負回転方向のトルク）を低減すると、エンジン１００の負荷が低減する。その結果、エンジン１００が出力すべきパワーは、図９に示すように低減する。
【００５６】
低減後のパワーを実現すべく、エンジン１００の出力トルクＴＥが「ＴＥ１」よりも小さくなると、第２モータジェネレータ４００の出力トルクが「−γ」よりも零に近づき得る。この場合、動力分割機構３００または変速機５００のギヤの歯同士が衝突することによる音の発生を抑制すべく、エンジン１００の動作点を燃費最適ラインから異音抑制動作ラインに移す必要がある。
【００５７】
図１０に示すように、本実施の形態においては、エンジン１００の出力トルクＴＥが「ＴＥ１」まで低下する前、すなわち第２モータジェネレータ４００の出力トルクが「−γ」よりも大きくなる前に、エンジン１００の動作点が燃費最適ラインから異音抑制動作ラインに移される。エンジン１００の動作点が燃費最適ラインから異音抑制動作ラインに移った後、エンジン１００の出力パワーが低下するように異音抑制動作ラインに沿ってエンジン１００の動作点が変化される。
【００５８】
以下、このような機能を実現するためのＥＣＵ１０００の構成について説明する。なお、ＥＣＵ１０００の機能はハードウェアにより実現してもよく、ソフトウェアにより実現してもよく、ハードウェアとソフトウェアとの協働により実現してもよい。
【００５９】
図１１を参照して、ＥＣＵ１０００は、検出部１００４と、第１制御部１００６と、第２制御部１００８とを備える。検出部１００４は、蓄電装置７００の残存容量を検出する。蓄電装置７００の残存容量は、たとえば、蓄電装置７００の電圧および電流に基いて算出される。残存容量を算出する方法には周知の一般的な技術を利用すればよいため、ここではその詳細な説明は繰り返さない。
【００６０】
第１制御部１００６は、零を含む所定範囲（「−γ」から「γ」までの範囲）外のトルクを第２モータジェネレータ４００が出力するように制御する。
【００６１】
第２制御部１００８は、蓄電装置７００の残存容量が予め定められたしきい値より大きいと、エンジン回転数ＮＥが増大するように制御する。より具体的には、上記の所定範囲外のトルクを第２モータジェネレータ４００が出力するように制御され、かつ蓄電装置７００の残存容量がしきい値より大きいと、エンジン回転数ＮＥが増大するように制御される。たとえば、図１２に示すように、出力軸６００の回転数（すなわち車速）を維持したまま、第１モータジェネレータ２００の出力軸回転数を増大させることにより、エンジン回転数ＮＥが増大するように制御される。
【００６２】
残存容量のしきい値は、実験およびシミュレーションなどの結果に基いて、開発者により予め設定される。たとえば、蓄電装置７００の残存容量がしきい値まで増大したときのエンジン１００の出力パワーと、燃費最適ラインとによって定まる出力トルクＴＥが、上述の「ＴＥ１」よりも大きくなるように、しきい値が定められる。しきい値を定める態様はこれに限定されない。
【００６３】
さらに、第２制御部１００８は、エンジン回転数ＮＥが増大した後、エンジン１００のトルクＴＥが低下するように制御する。
【００６４】
図１３を参照して、ＥＣＵ１０００が実行する処理について説明する。
ステップ（以下、ステップをＳと略す）１００にて、「−γ」から「γ」までの範囲外のトルクを第２モータジェネレータ４００が出力するように制御されているか否かが判断される。
【００６５】
「−γ」から「γ」までの範囲外のトルクを第２モータジェネレータ４００が出力するように制御されていると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、Ｓ１０２にて、蓄電装置７００の残存容量がしきい値より大きいか否かが判断される。蓄電装置７００の残存容量がしきい値より大きいと（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、Ｓ１０４にて、第１モータジェネレータ２００の出力軸回転数を増大させることにより、エンジン回転数ＮＥが増大される。エンジン１００の動作点が異音抑制動作ライン上に位置するまでエンジン回転数ＮＥが増大される。
【００６６】
その後、Ｓ１０６にて、異音抑制動作ラインに沿ってエンジン１００の動作点が移動するように、エンジン１００の出力トルクＴＥが低下される。しきい値まで増大した蓄電装置７００の残存容量に基いて定められる出力パワーまでエンジン１００の出力パワーが低下するように、出力トルクＴＥが低下される。
【００６７】
以上のように、本実施の形態によれば、蓄電装置７００の残存容量が予め定められたしきい値より大きいと、エンジン回転数ＮＥが増大される。これにより、第２モータジェネレータ４００の出力トルクＴＭが「−γ」よりも零に近づく前に、エンジン回転数ＮＥを増大することができる。そのため、動力分割機構３００または変速機５００のギヤの歯同士が衝突することによる音が発生する前に、エンジン１００の出力トルクＴＥの変動を小さくすべく、エンジン回転数ＮＥを増大することができる。その結果、音の発生を未然に防ぐことができる。
【００６８】
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】
【００６９】
１００ エンジン、２００ 第１モータジェネレータ、３００ 動力分割機構、３０１ サンギヤ、３０２ リングギヤ、３０３ キャリヤ、４００ 第２モータジェネレータ、５００ 変速機、５１０，５２０ サンギヤ、５３１，５３２ ピニオンギヤ、５４０ リングギヤ、６００ 出力軸、７００ 蓄電装置、１０００ ＥＣＵ、１００４ 検出部、１００６ 第１制御部、１００８ 第２制御部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の制御装置に関し、特に、ギヤを介してエンジンに連結された電動モータが搭載された車両の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンおよび電動モータを駆動源として搭載したハイブリッド車が知られている。このようなハイブリッド車では、電動モータによってエンジンをアシストしたり、電動モータのみを駆動源として用いて走行することが可能である。エンジンと電動モータとは、たとえばプラネタリギヤセットを介して連結される。一例として、エンジンの出力軸がプラネタリキャリヤに接続され、電動モータの出力軸がリングギヤに接続される。サンギヤには発電機が接続される。
【０００３】
プラネタリギヤセットを用いてエンジンと電動モータとを連結した場合、たとえば電動モータの出力トルクが零である状態では、エンジンと電動モータとを連結するギヤの間で隙間が生じ得る。ギヤの間に隙間がある状態でエンジンの出力トルクが変動すると、ギヤの歯同士が衝突することによって音が発生し得る。このような音の発生を抑制すべく、特開２００９−１７３１２５号公報（特許文献１）は、第００４１段落等において、モータのトルク指令の絶対値がしきい値以下のときには、燃費優先動作ラインに比べて回転数が大きくなるように設定された異音抑制動作ラインに基いてエンジンの運転ポイントとしての目標回転数と目標トルクとを設定することを開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１７３１２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特開２００９−１７３１２５号公報においては、電動モータのトルクが零付近となってから、すなわち音が発生し得る状況になってから、音の発生を抑制すべくエンジン回転数が増大される。したがって、エンジン回転数が増大するまでの間に音が発生し得る。運転者に与える不快感を考慮すると、音の発生を未然に防ぐことが好ましい。
【０００６】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、音の発生を未然に防ぐことである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
エンジンと、電動モータと、エンジンと電動モータとを連結するギヤと、エンジンによって駆動されて発電する発電機と、発電機が発電した電力を蓄える蓄電装置とが搭載された車両の制御装置は、蓄電装置の残存容量を検出するための手段と、蓄電装置の残存容量が予め定められたしきい値より大きいと、エンジンの出力軸回転数が増大するように制御するための制御手段とを備える。
【０００８】
この構成によると、蓄電装置の残存容量が予め定められたしきい値より大きいと、エンジンの出力軸回転数が増大される。蓄電装置の残存容量が大きい状態では、必要な発電量が小さい。したがって、発電機による発電量を低減すべく、発電機を駆動するために用いられるトルク、すなわちエンジンの出力トルクが低減される。その結果、たとえば、エンジンの出力トルクを打ち消すために電動モータが出力すべきトルクが小さくなる（零に近づく）ことが予測される。そこで、蓄電装置の残存容量が予め定められたしきい値より大きいと、エンジンの出力軸回転数が増大される。これにより、電動モータの出力トルクが零に近づく前に、エンジンの出力軸回転数を増大することができる。そのため、ギヤから音が発生する前に、エンジンの出力軸回転数を増大することができる。エンジンの出力軸回転数が大きい場合は、小さい場合に比べてエンジンの出力トルクの変動が少ない。よって、エンジンと電動モータとの間に設けられたギヤの歯同士が衝突することが抑制される。その結果、音の発生を未然に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ハイブリッド車のパワートレーンを示す概略構成図である。
【図２】エンジンを示す概略構成図である。
【図３】動力分割機構の共線図である。
【図４】変速機の共線図である。
【図５】エンジンの運転状態を示す図である。
【図６】エンジン回転数および出力トルクを定めた燃費最適ラインおよび異音抑制動作ラインを示す図である。
【図７】第１モータジェネレータにより発電しながら、エンジンを用いて車両が走行するときの動力分割機構の共線図である。
【図８】第１モータジェネレータにより発電しながら、エンジンを用いて車両が走行するときのエンジンの動作点を示す図である。
【図９】蓄電装置の残存容量が増大したときのエンジンの出力パワーを示す図である。
【図１０】蓄電装置の残存容量が増大したときのエンジンの動作点を示す図である。
【図１１】ＥＣＵの機能ブロック図である。
【図１２】蓄電装置の残存容量が増大したときの動力分割機構の共線図である。
【図１３】ＥＣＵが実行する処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００１１】
図１を参照して、本実施の形態に係る制御装置を搭載したハイブリッド車のパワートレーンについて説明する。なお、本実施の形態に係る制御装置は、たとえば、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１０００のＲＯＭ（Read Only Memory）１００２に記録されたプログラムをＥＣＵ１０００が実行することにより実現される。
【００１２】
図１に示すように、パワートレーンは、エンジン１００と、第１モータジェネレータ（ＭＧ１）２００と、これらエンジン１００と第１モータジェネレータ２００との間でトルクを合成もしくは分配する動力分割機構３００と、第２モータジェネレータ（ＭＧ２）４００と、変速機５００とを主体として構成されている。
【００１３】
エンジン１００は、燃料を燃焼させて動力を出力する公知の動力装置であって、スロットル開度（吸気量）や燃料供給量、点火時期などの運転状態を電気的に制御できるように構成されている。その制御は、例えば、マイクロコンピュータを主体とするＥＣＵ１０００によって行なわれる。
【００１４】
図２を参照して、エンジン１００には、エアクリーナ１０２から空気が吸入される。吸入空気量は、スロットルバルブ１０４により調整される。スロットルバルブ１０４はモータにより駆動される電子スロットルバルブである。
【００１５】
空気は、シリンダ１０６（燃焼室）において燃料と混合される。シリンダ１０６には、インジェクタ１０８から燃料が直接噴射される。すなわち、インジェクタ１０８の噴射孔はシリンダ１０６内に設けられている。燃料は、シリンダ１０６の吸気側（空気が導入される側）から噴射される。
【００１６】
燃料は吸気行程において噴射される。なお、燃料が噴射される時期は、吸気行程に限ら
ない。また、本実施の形態においては、インジェクタ１０８の噴射孔がシリンダ１０６内に設けられた直噴エンジンとしてエンジン１００を説明するが、直噴用のインジェクタ１０８に加えて、ポート噴射用のインジェクタを設けてもよい。さらに、ポート噴射用のインジェクタのみを設けるようにしてもよい。
【００１７】
シリンダ１０６内の混合気は、点火プラグ１１０により着火され、燃焼する。燃焼後の混合気、すなわち排気ガスは、三元触媒１１２により浄化された後、車外に排出される。混合気の燃焼によりピストン１１４が押し下げられ、クランクシャフト１１６が回転する。
【００１８】
シリンダ１０６の頭頂部には、吸気バルブ１１８および排気バルブ１２０が設けられる。シリンダ１０６に導入される空気の量および時期は吸気バルブ１１８により制御される。シリンダ１０６から排出される排気ガスの量および時期は排気バルブ１２０により制御される。吸気バルブ１１８はカム１２２により駆動される。排気バルブ１２０はカム１２４により駆動される。
【００１９】
吸気バルブ１１８は、ＶＶＴ（Variable Valve Timing）機構１２６により、開閉タイミング（位相）が変更される。なお、排気バルブ１２０の開閉タイミングを変更するようにしてもよい。
【００２０】
本実施の形態においては、カム１２２が設けられたカムシャフト（図示せず）がＶＶＴ機構１２６により回転されることにより、吸気バルブ１１８の開閉タイミングが制御される。なお、開閉タイミングを制御する方法はこれに限らない。
【００２１】
エンジン１００は、ＥＣＵ１０００により制御される。ＥＣＵ１０００は、エンジン１００が所望の運転状態になるように、スロットル開度、点火時期、燃料噴射時期、燃料噴射量、吸気バルブ１１８の開閉タイミングを制御する。ＥＣＵ１０００には、カム角センサ８００、クランク角センサ８０２、水温センサ８０４、エアフローメータ８０６から信号が入力される。
【００２２】
カム角センサ８００は、カムの位置を表す信号を出力する。クランク角センサ８０２は、クランクシャフト１１６の回転数（エンジン回転数）ＮＥおよびクランクシャフト１１６の回転角度を表す信号を出力する。水温センサ８０４は、エンジン１００の冷却水の温度（以下、水温とも記載する）を表す信号を出力する。エアフローメータ８０６は、エンジン１００に吸入される空気量ＫＬ表す信号を出力する。
【００２３】
ＥＣＵ１０００は、これらのセンサから入力された信号、ＲＯＭ１００２に記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、エンジン１００を制御する。
【００２４】
図１に戻って、第１モータジェネレータ２００は、一例として三相交流回転電機である。第１モータジェネレータ２００は、主に発電機として用いられる。第１モータジェネレータ２００がモータとして用いられる場合もある。第１モータジェネレータ２００は、インバータ２１０を介してバッテリなどの蓄電装置７００に接続されている。蓄電装置７００は、第１モータジェネレータ２００により発電された電力を蓄える。インバータ２１０を制御することにより、第１モータジェネレータ２００の出力トルクあるいは回生トルクを適宜に設定するようになっている。その制御は、ＥＣＵ１０００によって行なわれる。なお、第１モータジェネレータ２００のステータ（図示せず）は固定されており、回転しないようになっている。
【００２５】
一例として、第１モータジェネレータ２００の回生トルク、すなわち発電電力は、蓄電装置７００の残存容量（SOC: State Of Charge）に応じて定められる。たとえば、残存容量が大きいほど、発電電力が低下するように定められる。発電電力を低下するするために、第１モータジェネレータ２００の回生トルクが低下される。
【００２６】
動力分割機構３００は、外歯歯車であるサンギヤ（Ｓ）３０１と、そのサンギヤ（Ｓ）３０１に対して同心円上に配置された内歯歯車であるリングギヤ（Ｒ）３０２と、これらサンギヤ（Ｓ）３０１とリングギヤ（Ｒ）３０２とに噛合しているピニオンギヤを自転かつ公転自在に保持しているキャリヤ（Ｃ）３０３とを三つの回転要素として差動作用を生じる公知の歯車機構である。エンジン１００の出力軸がダンパを介して第１の回転要素であるキャリヤ（Ｃ）３０３に連結されている。言い換えれば、キャリヤ（Ｃ）３０３が入力要素となっている。
【００２７】
これに対して第２の回転要素であるサンギヤ（Ｓ）３０１に第１モータジェネレータ２００のロータ（図示せず）が連結されている。したがってサンギヤ（Ｓ）３０１がいわゆる反力要素となっており、また第３の回転要素であるリングギヤ（Ｒ）３０２が出力要素となっている。そして、そのリングギヤ（Ｒ）３０２が、駆動輪（図示せず）に連結された出力軸６００に連結されている。出力軸６００の回転数は、出力軸回転数センサ６０２により検出され、出力軸回転数を表わす信号がＥＣＵ１０００に入力される。
【００２８】
図３に、動力分割機構３００の共線図を示す。図３に示すように、キャリヤ（Ｃ）３０３に入力されるエンジン１００の出力するトルクに対して、第１モータジェネレータ２００による反力トルクをサンギヤ（Ｓ）３０１に入力すると、これらのトルクを加減算した大きさのトルクが、出力要素となっているリングギヤ（Ｒ）３０２に現れる。その場合、第１モータジェネレータ２００のロータがそのトルクによって回転し、第１モータジェネレータ２００は発電機として機能する。また、リングギヤ（Ｒ）３０２の回転数（出力回転数）を一定とした場合、第１モータジェネレータ２００の回転数を大小に変化させることにより、エンジン１００の回転数を連続的に（無段階に）変化させることができる。すなわち、エンジン１００の回転数を例えば燃費が最もよい回転数に設定する制御を、第１モータジェネレータ２００を制御することによって行なうことができる。その制御は、ＥＣＵ１０００によって行なわれる。
【００２９】
走行中にエンジン１００を停止させていれば、第１モータジェネレータ２００が逆回転しており、その状態から第１モータジェネレータ２００を電動機として機能させて正回転方向にトルクを出力させると、キャリヤ（Ｃ）３０３に連結されているエンジン１００にこれを正回転させる方向のトルクが作用し、第１モータジェネレータ２００によってエンジン１００を始動（モータリングもしくはクランキング）することができる。その場合、出力軸６００にはその回転を止める方向のトルクが作用する。したがって走行のための駆動トルクは、第２モータジェネレータ４００の出力するトルクを制御することにより維持でき、同時にエンジン１００の始動を円滑におこなうことができる。なお、この種のハイブリッド形式は、機械分配式あるいはスプリットタイプと称されている。
【００３０】
図１に戻って、第２モータジェネレータ４００は、一例として三相交流回転電機である。第２モータジェネレータ４００は、主にモータとして用いられる。第２モータジェネレータ４００が発電機として用いられる場合もある。第２モータジェネレータ４００は、インバータ３１０を介してバッテリなどの蓄電装置７００に接続されている。蓄電装置７００は、回生制動時などにおいて第２モータジェネレータ４００により発電された電力を蓄える。インバータ３１０を制御することにより、力行および回生ならびにそれぞれの場合におけるトルクを制御するように構成されている。なお、第２モータジェネレータ４００のステータ（図示せず）は固定されており、回転しないようになっている。
【００３１】
変速機５００は、一組のラビニョ型遊星歯車機構によって構成されている。それぞれ外歯歯車である第１サンギヤ（Ｓ１）５１０と第２サンギヤ（Ｓ２）５２０とが設けられており、その第１サンギヤ（Ｓ１）５１０に第１のピニオンギヤ５３１が噛合するとともに、その第１のピニオンギヤ５３１が第２のピニオンギヤ５３２に噛合し、その第２のピニオンギヤ５３２が各サンギヤ５１０，５２０と同心円上に配置されたリングギヤ（Ｒ）５４０に噛合している。
【００３２】
なお、各ピニオンギヤ５３１，５３２は、キャリヤ（Ｃ）５５０によって自転かつ公転自在に保持されている。また、第２サンギヤ（Ｓ２）５２０が第２のピニオンギヤ５３２に噛合している。したがって第１サンギヤ（Ｓ１）５１０とリングギヤ（Ｒ）５４０とは、各ピニオンギヤ５３１，５３２と共にダブルピニオン型遊星歯車機構に相当する機構を構成し、また第２サンギヤ（Ｓ２）５２０とリングギヤ（Ｒ）５４０とは、第２のピニオンギヤ５３２と共にシングルピニオン型遊星歯車機構に相当する機構を構成している。
【００３３】
さらに、変速機５００には、第１サンギヤ（Ｓ１）５１０を選択的に固定するＢ１ブレーキ５６１と、リングギヤ（Ｒ）５４０を選択的に固定するＢ２ブレーキ５６２とが設けられている。これらのブレーキ５６１，５６２は摩擦力によって係合力を生じるいわゆる摩擦係合要素であり、多板形式の係合装置あるいはバンド形式の係合装置を採用することができる。そして、これらのブレーキ５６１，５６２は、油圧による係合力に応じてそのトルク容量が連続的に変化するように構成されている。さらに、第２サンギヤ（Ｓ２）５２０に前述した第２モータジェネレータ４００が連結される。キャリヤ（Ｃ）５５０が出力軸６００に連結される。
【００３４】
したがって、上記の変速機５００は、第２サンギヤ（Ｓ２）５２０がいわゆる入力要素であり、またキャリヤ（Ｃ）５５０が出力要素となっており、Ｂ１ブレーキ５６１を係合させることにより変速比が“１”より大きい高速段が設定される。Ｂ１ブレーキ５６１に替えてＢ２ブレーキ５６２を係合させることにより、高速段より変速比の大きい低速段が設定される。
【００３５】
この各変速段の間での変速は、車速や要求駆動力（もしくはアクセル開度）などの走行状態に基づいて実行される。より具体的には、変速段領域を予めマップ（変速線図）として定めておき、検出された運転状態に応じていずれかの変速段を設定するように制御される。
【００３６】
図４に、変速機５００の共線図を示す。図４に示すように、Ｂ２ブレーキ５６２によってリングギヤ（Ｒ）５４０を固定すれば、低速段Ｌが設定され、第２モータジェネレータ４００の出力したトルクが変速比に応じて増幅されて出力軸６００に付加される。これに対してＢ１ブレーキ５６１によって第１サンギヤ（Ｓ１）５１０を固定すれば、低速段Ｌより変速比の小さい高速段Ｈが設定される。この高速段Ｈにおける変速比も“１”より大きいので、第２モータジェネレータ４００の出力したトルクがその変速比に応じて増大させられて出力軸６００に付加される。
【００３７】
なお、各変速段Ｌ，Ｈが定常的に設定されている状態では、出力軸６００に付加されるトルクは、第２モータジェネレータ４００の出力トルクを変速比に応じて増大させたトルクとなるが、変速過渡状態では各ブレーキ５６１，５６２でのトルク容量や回転数変化に伴う慣性トルクなどの影響を受けたトルクとなる。また、出力軸６００に付加されるトルクは、第２モータジェネレータ４００の駆動状態では、正トルクとなり、被駆動状態では負トルクとなる。
【００３８】
図５に示すように、ハイブリッド車の走行パワーがエンジン始動しきい値より小さいと、第２モータジェネレータ４００の駆動力のみを用いてハイブリッド車が走行する。
【００３９】
一方、ハイブリッド車の走行パワーがエンジン始動しきい値以上になると、エンジン１００が駆動される。これにより、第２モータジェネレータ４００の駆動力に加えて、もしくは代わりに、エンジン１００の駆動力を用いてハイブリッド車が走行する。また、エンジン１００の駆動力を用いて第１モータジェネレータ２００が発電した電力が第２モータジェネレータ４００に直接供給される。
【００４０】
走行パワーは、たとえば、ドライバにより操作されるアクセルペダルの開度（アクセル開度）および車速などをパラメータに有するマップに従ってＥＣＵ１０００により算出される。すなわち、本実施の形態において、ハイブリッド車の走行パワーは、運転者が要求するパワーを表わす。なお、走行パワーを算出する方法はこれに限らない。なお、本実施の形態において、パワーの単位はｋＷ（キロワット）である。
【００４１】
ハイブリッド車は、走行パワーを、エンジン１００と第２モータジェネレータ４００とで分担して実現するように制御される。たとえば、第１モータジェネレータ２００が発電しない場合であれば、エンジン１００の出力パワーと第２モータジェネレータ４００の出力パワーとの和が、走行パワーと略同じになるように制御される。したがって、エンジン１００の出力パワーが零であると、第２モータジェネレータ４００の出力パワーが、走行パワーと略同じになるように制御される。第２モータジェネレータ４００の出力パワーが零であると、エンジン１００の出力パワーが走行パワーと略同じになるように制御される。
【００４２】
エンジン１００を駆動する場合、たとえば、車速が高いほど、第２モータジェネレータ４００の出力トルクが低下されて、走行パワーに対するエンジン１００の出力パワーの比率が大きくされる。
【００４３】
一例として、車速が高い場合には、エンジン１００が運転する一方で、第２モータジェネレータ４００の出力トルクＴＭが零以下まで低下された状態で、ハイブリッド車が走行することもあり得る。すなわち、出力軸６００に所望のトルクが伝達されるように、エンジン１００から出力軸６００に伝達されるトルクの一部を打ち消すように、第２モータジェネレータ４００が負回転方向にトルクを出力して走行することもあり得る。
【００４４】
第１モータジェネレータ２００が発電する場合、走行パワーに対してエンジン１００が分担すべきパワーに、第１モータジェネレータ２００によって発電される電力に相当するパワーを加算したパワーを出力するようにエンジン１００が制御される。
【００４５】
その他、蓄電装置７００の残存容量が予め定められた下限値以下になった場合、第１モータジェネレータ２００を駆動して発電し、蓄電装置７００を充電するために、エンジン１００が運転される。
【００４６】
エンジン１００の出力パワーが第１モータジェネレータ２００を駆動するためだけに用いられる場合は、発電される電力に相当するパワーとエンジン１００の出力パワーと略同じである。なお、出力パワーの制御態様はこれらに限らない。
【００４７】
エンジン１００の出力軸回転数（エンジン回転数）ＮＥおよび出力トルクは、図６において燃費最適ラインまたは破線で示す異音抑制動作ラインに従って定められる。燃費最適ラインおよび異音抑制動作ラインは、エンジン回転数ＮＥと出力トルクとの関係を示す。すなわち、燃費最適ラインおよび異音抑制動作ラインは、エンジン１００の動作点を定める。燃費最適ラインおよび異音抑制動作ラインは、実験およびシミュレーションなどの結果に基づいて開発者により予め定められる。異音抑制動作ラインは、燃費最適ラインと比べて、同じ出力トルクを実現するときのエンジン回転数ＮＥが高い。
【００４８】
エンジン１００のエンジン回転数ＮＥおよび出力トルクＴＥは、燃費最適ラインまたは異音抑制動作ラインと、運転者の操作に応じて定められたエンジン１００の出力パワーを示す等パワー線との交点として定められる。すなわち、エンジン１００のエンジン回転数ＮＥは、燃費最適ライン上または異音抑制動作ライン上において、運転者の操作に応じて定められたエンジン１００の出力パワーを実現する回転数である。
【００４９】
燃費最適ラインは、燃費が最適になるように、実験およびシミュレーション等に基いて開発者により予め定められる。異音抑制動作ラインは、たとえば第２モータジェネレータ４００の出力トルクＴＭが零付近である状態において、動力分割機構３００または変速機５００のギヤの歯同士が衝突することによる音の発生を、エンジン１００の出力トルクＴＥの変動を小さくすることによって抑制するために用いられる。
【００５０】
すなわち、異音抑制動作ラインによって定められるエンジン回転数ＮＥおよび出力トルクＴＥでエンジン１００を駆動すると、エンジン１００の出力トルクＴＥの変動が小さくなる。したがって、ギヤの歯同士が衝突することにより発生する音が低減される。異音抑制動作ラインは、このような機能を実現し得るように定められる。異音抑制動作ラインは、実験およびシミュレーション等に基いて開発者により予め定められる。
【００５１】
本実施の形態では、一例として、第２モータジェネレータ４００の出力トルクＴＭが、「−γ」から「γ」（「γ」は所定の正の値）までの範囲内である状態において、異音抑制動作ラインに従って定められたエンジン回転数ＮＥおよび出力トルクＴＥでエンジン１００が駆動される。すなわち、第２モータジェネレータ４００の出力トルクＴＭが、零を含む所定範囲内である状態において、異音抑制動作ラインに従って定められたエンジン回転数ＮＥおよび出力トルクＴＥでエンジン１００が駆動される。
【００５２】
以下、図７に示すように、第１モータジェネレータ２００により発電しながら、エンジン１００を用いて車両が略一定の車速で走行する状態を想定する。さらに、そのような状態において、出力軸６００に所望のトルクを伝達すべく、第２モータジェネレータ４００の出力トルクＴＭが「−γ」よりも小さくなるように制御されていると想定する。すなわち、第２モータジェネレータ４００が、図７において矢印で示す負回転方向に、絶対値が「γ」よりも大きいトルクを出力するように制御される。図７に示す状態では変速機５００の変速段は高速段Ｈであると想定するが、低速段Ｌであってもよい。
【００５３】
図７に示す運転状態におけるエンジン１００の燃費最適ライン上の動作点を図８に示す。図８における「ＴＥ１」は、第２モータジェネレータ４００の出力トルクが「−γ」と一致するときのエンジン１００の出力トルクＴＥを示す。すなわち、エンジン１００の出力トルクＴＥが「ＴＥ１」まで低下すると、出力軸６００に伝達されるトルクを維持すべく、第２モータジェネレータ４００の出力トルクＴＭの絶対値が「γ」まで低下される（出力トルクＴＭが「−γ」まで増大される）。
【００５４】
図８における「ＴＥ２」は、第２モータジェネレータ４００の出力トルクＴＭが「γ」と一致するときのエンジン１００の出力トルクＴＥを示す。すなわち、エンジン１００の出力トルクＴＥが「ＴＥ２」まで低下すると、トルクの不足分を補い、所望のトルクを出力軸６００に伝達すべく、第２モータジェネレータ４００の出力トルクＴＭが正回転方向に「γ」まで増大される。
【００５５】
図８に示す動作点にてエンジン１００が運転している状態で、蓄電装置７００の残存容量が増大すると、蓄電装置７００の充電のために第１モータジェネレータ２００が発電すべき電力は減少する。第１モータジェネレータ２００が発電する電力を低減すべく、第１モータジェネレータ２００のトルク（負回転方向のトルク）を低減すると、エンジン１００の負荷が低減する。その結果、エンジン１００が出力すべきパワーは、図９に示すように低減する。
【００５６】
低減後のパワーを実現すべく、エンジン１００の出力トルクＴＥが「ＴＥ１」よりも小さくなると、第２モータジェネレータ４００の出力トルクが「−γ」よりも零に近づき得る。この場合、動力分割機構３００または変速機５００のギヤの歯同士が衝突することによる音の発生を抑制すべく、エンジン１００の動作点を燃費最適ラインから異音抑制動作ラインに移す必要がある。
【００５７】
図１０に示すように、本実施の形態においては、エンジン１００の出力トルクＴＥが「ＴＥ１」まで低下する前、すなわち第２モータジェネレータ４００の出力トルクが「−γ」よりも大きくなる前に、エンジン１００の動作点が燃費最適ラインから異音抑制動作ラインに移される。エンジン１００の動作点が燃費最適ラインから異音抑制動作ラインに移った後、エンジン１００の出力パワーが低下するように異音抑制動作ラインに沿ってエンジン１００の動作点が変化される。
【００５８】
以下、このような機能を実現するためのＥＣＵ１０００の構成について説明する。なお、ＥＣＵ１０００の機能はハードウェアにより実現してもよく、ソフトウェアにより実現してもよく、ハードウェアとソフトウェアとの協働により実現してもよい。
【００５９】
図１１を参照して、ＥＣＵ１０００は、検出部１００４と、第１制御部１００６と、第２制御部１００８とを備える。検出部１００４は、蓄電装置７００の残存容量を検出する。蓄電装置７００の残存容量は、たとえば、蓄電装置７００の電圧および電流に基いて算出される。残存容量を算出する方法には周知の一般的な技術を利用すればよいため、ここではその詳細な説明は繰り返さない。
【００６０】
第１制御部１００６は、零を含む所定範囲（「−γ」から「γ」までの範囲）外のトルクを第２モータジェネレータ４００が出力するように制御する。
【００６１】
第２制御部１００８は、蓄電装置７００の残存容量が予め定められたしきい値より大きいと、エンジン回転数ＮＥが増大するように制御する。より具体的には、上記の所定範囲外のトルクを第２モータジェネレータ４００が出力するように制御され、かつ蓄電装置７００の残存容量がしきい値より大きいと、エンジン回転数ＮＥが増大するように制御される。たとえば、図１２に示すように、出力軸６００の回転数（すなわち車速）を維持したまま、第１モータジェネレータ２００の出力軸回転数を増大させることにより、エンジン回転数ＮＥが増大するように制御される。
【００６２】
残存容量のしきい値は、実験およびシミュレーションなどの結果に基いて、開発者により予め設定される。たとえば、蓄電装置７００の残存容量がしきい値まで増大したときのエンジン１００の出力パワーと、燃費最適ラインとによって定まる出力トルクＴＥが、上述の「ＴＥ１」よりも大きくなるように、しきい値が定められる。しきい値を定める態様はこれに限定されない。
【００６３】
さらに、第２制御部１００８は、エンジン回転数ＮＥが増大した後、エンジン１００のトルクＴＥが低下するように制御する。
【００６４】
図１３を参照して、ＥＣＵ１０００が実行する処理について説明する。
ステップ（以下、ステップをＳと略す）１００にて、「−γ」から「γ」までの範囲外のトルクを第２モータジェネレータ４００が出力するように制御されているか否かが判断される。
【００６５】
「−γ」から「γ」までの範囲外のトルクを第２モータジェネレータ４００が出力するように制御されていると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、Ｓ１０２にて、蓄電装置７００の残存容量がしきい値より大きいか否かが判断される。蓄電装置７００の残存容量がしきい値より大きいと（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、Ｓ１０４にて、第１モータジェネレータ２００の出力軸回転数を増大させることにより、エンジン回転数ＮＥが増大される。エンジン１００の動作点が異音抑制動作ライン上に位置するまでエンジン回転数ＮＥが増大される。
【００６６】
その後、Ｓ１０６にて、異音抑制動作ラインに沿ってエンジン１００の動作点が移動するように、エンジン１００の出力トルクＴＥが低下される。しきい値まで増大した蓄電装置７００の残存容量に基いて定められる出力パワーまでエンジン１００の出力パワーが低下するように、出力トルクＴＥが低下される。
【００６７】
以上のように、本実施の形態によれば、蓄電装置７００の残存容量が予め定められたしきい値より大きいと、エンジン回転数ＮＥが増大される。これにより、第２モータジェネレータ４００の出力トルクＴＭが「−γ」よりも零に近づく前に、エンジン回転数ＮＥを増大することができる。そのため、動力分割機構３００または変速機５００のギヤの歯同士が衝突することによる音が発生する前に、エンジン１００の出力トルクＴＥの変動を小さくすべく、エンジン回転数ＮＥを増大することができる。その結果、音の発生を未然に防ぐことができる。
【００６８】
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】
【００６９】
１００ エンジン、２００ 第１モータジェネレータ、３００ 動力分割機構、３０１ サンギヤ、３０２ リングギヤ、３０３ キャリヤ、４００ 第２モータジェネレータ、５００ 変速機、５１０，５２０ サンギヤ、５３１，５３２ ピニオンギヤ、５４０ リングギヤ、６００ 出力軸、７００ 蓄電装置、１０００ ＥＣＵ、１００４ 検出部、１００６ 第１制御部、１００８ 第２制御部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、電動モータと、前記エンジンと前記電動モータとを連結するギヤと、前記エンジンによって駆動されて発電する発電機と、前記発電機が発電した電力を蓄える蓄電装置とが搭載された車両の制御装置であって、
前記蓄電装置の残存容量を検出するための手段と、
前記蓄電装置の残存容量が予め定められたしきい値より大きいと、前記エンジンの出力軸回転数が増大するように制御するための制御手段とを備える、車両の制御装置。
【請求項２】
零を含む所定範囲外のトルクを前記電動モータが出力するように制御するための手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記所定範囲外のトルクを前記電動モータが出力するように制御され、かつ前記蓄電装置の残存容量が前記しきい値より大きいと、前記エンジンの出力軸回転数が増大するように制御する、請求項１に記載の車両の制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記発電機の出力軸回転数を増大させることにより、前記エンジンの出力軸回転数が増大するように制御する、請求項１または２に記載の車両の制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記エンジンの出力軸回転数が増大した後、前記エンジンのトルクが低下するように制御する、請求項１〜３のいずれかに記載の車両の制御装置。
【請求項１】
エンジンと、電動モータと、前記エンジンと前記電動モータとを連結するギヤと、前記エンジンによって駆動されて発電する発電機と、前記発電機が発電した電力を蓄える蓄電装置とが搭載された車両の制御装置であって、
前記蓄電装置の残存容量を検出するための手段と、
前記蓄電装置の残存容量が予め定められたしきい値より大きいと、前記エンジンの出力軸回転数が増大するように制御するための制御手段とを備える、車両の制御装置。
【請求項２】
零を含む所定範囲外のトルクを前記電動モータが出力するように制御するための手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記所定範囲外のトルクを前記電動モータが出力するように制御され、かつ前記蓄電装置の残存容量が前記しきい値より大きいと、前記エンジンの出力軸回転数が増大するように制御する、請求項１に記載の車両の制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記発電機の出力軸回転数を増大させることにより、前記エンジンの出力軸回転数が増大するように制御する、請求項１または２に記載の車両の制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記エンジンの出力軸回転数が増大した後、前記エンジンのトルクが低下するように制御する、請求項１〜３のいずれかに記載の車両の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−１５３２５０（Ｐ２０１２−１５３２５０Ａ）
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３９４８（Ｐ２０１１−１３９４８）
【出願日】平成２３年１月２６日（２０１１．１．２６）
【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８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２６日（２０１１．１．２６）
【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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