車両
【課題】エンジンとモータジェネレータとを連結するギヤから生じる音を低減する。
【解決手段】車両には、エンジンと、ギヤを介してエンジンと連結されたモータジェネレータとが搭載される。エンジンのモータリングを伴う減速中に、モータジェネレータの目標出力トルクが零を含む所定範囲内にあり、かつ、目標エンジン回転数が所定値よりも低いと、エンジン回転数が所定値以上まで増大される、もしくは、モータジェネレータの出力トルクが所定範囲外の値まで変化される。
【解決手段】車両には、エンジンと、ギヤを介してエンジンと連結されたモータジェネレータとが搭載される。エンジンのモータリングを伴う減速中に、モータジェネレータの目標出力トルクが零を含む所定範囲内にあり、かつ、目標エンジン回転数が所定値よりも低いと、エンジン回転数が所定値以上まで増大される、もしくは、モータジェネレータの出力トルクが所定範囲外の値まで変化される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に関し、特に、エンジンと、ギヤを介してエンジンに連結された電動モータとが搭載された車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンに加えて駆動源としての電動モータを搭載したハイブリッド車が販売されている。一部のハイブリッド車は、電気自動車の一種と分類される場合もある。エンジンと電動モータとは、一例としてプラネタリギヤを介して連結される。
【０００３】
エンジンと電動モータとがギヤを介して連結された場合、電動モータの出力トルクが零付近にあると、エンジンの出力トルクによりギヤが振動し、ギヤの歯面同士が衝突を繰り返し得る。この場合、ギヤから音が発生し、車両の乗員に不快感を与え得る。
【０００４】
このような問題を解決すべく、特開２００９−１７３１２５号公報（特許文献１）は、第４１段落において、エンジンを負荷運転する場合は、ギヤにおける異音の発生を抑制可能な動作ラインに基づいてエンジンの運転点を設定することを開示する。また、特開２００９−１７３１２５号公報は、自立運転から負荷運転に移行する際のエンジン回転数の変化量を低減すべく、第４３段落において、エンジンを自立運転する場合に、ギヤにおける異音の発生を抑制可能な動作ラインの下限回転数で、エンジンを自立運転することを開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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】
【０００６】
エンジンをモータリングする（点火を停止してエンジンの出力軸を回転させる）状態では、エンジンからギヤにトルクを伝達する状態ではないため、エンジンと電動モータとの間のギヤから生じる音は小さい。しかしながら、エンジンをモータリングする状態からエンジンを負荷運転する状態に移行する際、エンジンの出力トルクが一時的に過大になることにより、エンジンと電動モータとを連結するギヤから音が発生し得る。特開２００９−１７３１２５号公報では、このような課題は何等考慮されていない。
【０００７】
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、エンジンと電動モータとを連結するギヤから生じる音を低減することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
ある実施例において、車両は、エンジンと、ギヤを介してエンジンと連結された電動モータと、エンジンのモータリングを伴う減速中に、電動モータの目標出力トルクが零を含む所定範囲内にあり、かつ、エンジンの目標回転数が所定値よりも低いと、エンジンの回転数および電動モータの出力トルクのうちの少なくともいずれか一方を制御する制御装置とを備える。制御装置は、エンジンのモータリングを伴う減速中に、電動モータの目標出力トルクが所定範囲内にあり、かつ、エンジンの目標回転数が所定値よりも低いと、エンジンの回転数を所定値以上まで増大する。
【０００９】
この構成によると、エンジンを負荷運転する前に、エンジンの回転数が予め増大される。回転数が高いほど、エンジンのトルク変動量が低減される。その結果、エンジンと電動モータとを連結するギヤから音が発生し難くなる。そのため、回転数を予め増大することにより、エンジンをモータリングする状態からエンジンを負荷運転する際にエンジンと電動モータとを連結するギヤから生じる音を低減できる。
【００１０】
別の実施例において、制御装置は、エンジンの回転数の増大に伴って、電動モータが発生する制動力を低下させる。
【００１１】
この構成によると、エンジンの摩擦抵抗と電動モータのトルクとで実現される制動力を所望の値に維持できる。
【００１２】
別の実施例において、車両は、エンジンをモータリングし、エンジンの回転数を変化させる第２の電動モータをさらに備える。
【００１３】
この構成によると、第２の電動モータによってエンジンの回転数を任意に制御できる。
さらに別の実施例において、車両は、エンジンと、ギヤを介してエンジンと連結された電動モータと、エンジンのモータリングを伴う減速中に、電動モータの目標出力トルクが零を含む所定範囲内にあり、かつ、エンジンの目標回転数が所定値よりも低いと、エンジンの回転数および電動モータの出力トルクのうちの少なくともいずれか一方を制御する制御装置とを備える。制御装置は、エンジンのモータリングを伴う減速中に、電動モータの目標出力トルクが所定範囲内にあり、かつ、エンジンの目標回転数が所定値よりも低いと、電動モータの出力トルクを所定範囲外の値まで変化させる。
【００１４】
この構成によると、エンジンを負荷運転する前に、電動モータの出力トルクの絶対値を予め増大できる。電動モータの出力トルクの絶対値が大きいほど、エンジンと電動モータとを連結するギヤの歯面同士が離間し難い。その結果、歯面同士が衝突して生じる音が発生し難くなる。そのため、電動モータの出力トルクの絶対値を予め増大することにより、エンジンをモータリングする状態からエンジンを負荷運転する際にエンジンと電動モータとを連結するギヤから生じる音を低減できる。
【００１５】
さらに別の実施例において、制御装置は、電動モータの出力トルクの変化により電動モータが発生する制動力が低下する場合、エンジンの回転数を増大する。
【００１６】
この構成によると、エンジンの摩擦抵抗と電動モータのトルクとで実現される制動力を所望の値に維持できる。
【００１７】
さらに別の実施例において、制御装置は、電動モータの出力トルクの変化により電動モータが発生する制動力が増大する場合、エンジンの回転数を低減する。
【００１８】
この構成によると、エンジンの摩擦抵抗と電動モータのトルクとで実現される制動力を所望の値に維持できる。
【００１９】
別の実施例において、車両は、エンジンをモータリングし、エンジンの回転数を変化させる第２の電動モータをさらに備える。
【００２０】
この構成によると、第２の電動モータによってエンジンの回転数を任意に制御できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】ハイブリッド車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を示す図（その１）である。
【図４】動力分割機構の共線図を示す図（その２）である。
【図５】制動力を設定するために用いられるマップを示す図（その３）である。
【図６】ハイブリッド車の電気システムを示す図である。
【図７】エンジンが駆動する期間および停止する期間を示す図である。
【図８】エンジンの動作線と等パワー線とを示す図である。
【図９】第２動作線を用いられるときの第２モータジェネレータの出力トルクの範囲を示す図である。
【図１０】エンジンの動作点の軌跡を示す図（その１）である。
【図１１】第１の実施の形態においてＥＣＵが実行する処理の制御構造を示すフローチャートである。
【図１２】エンジンの動作点の軌跡を示す図（その２）である。
【図１３】第２の実施の形態においてＥＣＵが実行する処理の制御構造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】
【００２２】
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。
【００２３】
［第１の実施の形態］
図１を参照して、ハイブリッド車には、エンジン１００と、第１モータジェネレータ１１０と、第２モータジェネレータ１２０と、動力分割機構１３０と、減速機１４０と、バッテリ１５０とが搭載される。なお、以下の説明においては一例として外部の電源からの充電機能を有さないハイブリッド車について説明するが、外部の電源からの充電機能を有するプラグインハイブリッド車を用いてもよい。
【００２４】
エンジン１００、第１モータジェネレータ１１０、第２モータジェネレータ１２０、バッテリ１５０は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１７０により制御される。ＥＣＵ１７０は複数のＥＣＵに分割するようにしてもよい。
【００２５】
ハイブリッド車のパワートレーンは、エンジン１００、第１モータジェネレータ１１０、第２モータジェネレータ１２０およびこれらを制御するＥＣＵ１７０を含む。ハイブリッド車は、エンジン１００および第２モータジェネレータ１２０のうちの少なくともいずれか一方からの駆動力により走行する。すなわち、エンジン１００および第２モータジェネレータ１２０のうちのいずれか一方もしくは両方が、運転状態に応じて駆動源として自動的に選択される。
【００２６】
たとえば、運転者がアクセルペダルを操作した結果に応じて、エンジン１００および第２モータジェネレータ１２０が制御される。アクセルペダルの操作量（アクセル開度）は、アクセル開度センサ１７２により検出される。
【００２７】
アクセル開度が小さい場合および車速が低い場合などには、第２モータジェネレータ１２０のみを駆動源としてハイブリッド車が走行する。この場合、エンジン１００が停止される。ただし、発電などのためにエンジン１００が駆動する場合がある。
【００２８】
また、アクセル開度が大きい場合、車速が高い場合、バッテリ１５０の残存容量（ＳＯＣ：State Of Charge）が小さい場合などには、エンジン１００が駆動される。この場合、エンジン１００のみ、もしくはエンジン１００および第２モータジェネレータ１２０の両方を駆動源としてハイブリッド車が走行する。
【００２９】
エンジン１００は、内燃機関である。図２に示すように、本実施の形態において、エンジン１００は、第１気筒１０１、第２気筒１０２、第３気筒１０３、第４気筒１０４が設けられた４ストロークエンジンである。なお、気筒の数は４つに限らず、５、６、８、１２などの任意の数であってもよい。
【００３０】
周知のように、エンジン１００においては、吸気弁（図示せず）、排気弁（図示せず）、ピストン１０５、点火プラグ１０６およびインジェクタ（図示せず）が各気筒に設けられる。各ピストン１０５は、出力軸１０８であるクランクシャフトにコンロッドを介して連結される。したがって、クランクシャフトが回転することにより、各ピストン１０５が上下に動く。燃料はインジェクタから各気筒に噴射される。
【００３１】
吸気弁が開かれ、排気弁が閉じられた状態でピストン１０５が下降すると、吸気弁から空気が吸入される（吸気行程）。吸気弁および排気弁が閉じられた状態でピストン１０５が上昇することにより、空気が圧縮される（圧縮行程）。点火プラグ１０６などを用いて空気と燃料との混合気に点火されると、空気と燃料との混合気が燃焼し、膨張する。その結果、ピストン１０５が下降する（燃焼行程または膨張行程）。その結果、クランクシャフトが回転せしめられる。その後、排気弁が開き、ピストン１０５が上昇すると、排気が排出される（排気行程）。各気筒には、予め定められた順序で点火される。たとえば、第１気筒１０１、第３気筒１０３、第４気筒１０４、第２気筒１０２の順に点火される。なお、点火順序はこれに限らない。
【００３２】
エンジン１００の回転速度（角速度）は、回転速度センサ（クランクポジションセンサ）１７４により検出され、検出結果を表す信号がＥＣＵ１７０に送信される。周知の通り、エンジン１００の回転速度から、エンジン回転数ＮＥ、すなわち１分当たりの出力軸１０８の回転数が算出される。
【００３３】
図１に戻って、エンジン１００、第１モータジェネレータ１１０および第２モータジェネレータ１２０は、動力分割機構１３０を介してエンジン１００の出力軸（クランクシャフト）１０８に連結されている。エンジン１００が発生する動力は、動力分割機構１３０により、２経路に分割される。一方は減速機１４０を介して前輪１６０を駆動する経路である。もう一方は、第１モータジェネレータ１１０を駆動させて発電する経路である。
【００３４】
第１モータジェネレータ１１０は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルを備える、三相交流回転電機である。第１モータジェネレータ１１０は、動力分割機構１３０により分割されたエンジン１００の動力により発電する。第１モータジェネレータ１１０により発電された電力は、車両の走行状態や、バッテリ１５０の残存容量の状態に応じて使い分けられる。たとえば、通常走行時では、第１モータジェネレータ１１０により発電された電力はそのまま第２モータジェネレータ１２０を駆動させる電力となる。一方、バッテリ１５０のＳＯＣが予め定められた値よりも低い場合、第１モータジェネレータ１１０により発電された電力は、後述するインバータにより交流から直流に変換される。その後、後述するコンバータにより電圧が調整されてバッテリ１５０に蓄えられる。
【００３５】
第１モータジェネレータ１１０が発電機として作用している場合、第１モータジェネレータ１１０は負のトルクを発生している。ここで、負のトルクとは、エンジン１００の負荷となるようなトルクをいう。第１モータジェネレータ１１０が電力の供給を受けてモータとして作用している場合、第１モータジェネレータ１１０は正のトルクを発生する。ここで、正のトルクとは、エンジン１００の負荷とならないようなトルク、すなわち、エンジン１００の回転をアシストするようなトルクをいう。なお、第２モータジェネレータ１２０についても同様である。
【００３６】
第２モータジェネレータ１２０は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルを備える、三相交流回転電機である。第２モータジェネレータ１２０は、バッテリ１５０に蓄えられた電力および第１モータジェネレータ１１０により発電された電力のうちの少なくともいずれかの電力により駆動する。
【００３７】
第２モータジェネレータ１２０の駆動力は、減速機１４０を介して前輪１６０に伝えられる。これにより、第２モータジェネレータ１２０はエンジン１００をアシストしたり、第２モータジェネレータ１２０からの駆動力により車両を走行させたりする。なお、前輪１６０の代わりにもしくは加えて後輪を駆動するようにしてもよい。
【００３８】
ハイブリッド車の回生制動時には、減速機１４０を介して前輪１６０により第２モータジェネレータ１２０が駆動され、第２モータジェネレータ１２０が発電機として作動する。これにより第２モータジェネレータ１２０は、制動エネルギを電力に変換する回生ブレーキとして作動する。第２モータジェネレータ１２０により発電された電力は、バッテリ１５０に蓄えられる。
【００３９】
動力分割機構１３０は、サンギヤと、ピニオンギヤと、キャリアと、リングギヤとを含む遊星歯車から構成される。ピニオンギヤは、サンギヤおよびリングギヤと係合する。キャリアは、ピニオンギヤが自転可能であるように支持する。サンギヤは第１モータジェネレータ１１０の回転軸に連結される。キャリアはエンジン１００のクランクシャフトに連結される。リングギヤは第２モータジェネレータ１２０の回転軸および減速機１４０に連結される。
【００４０】
エンジン１００、第１モータジェネレータ１１０および第２モータジェネレータ１２０が、遊星歯車からなる動力分割機構１３０を介して連結されることで、エンジン１００、第１モータジェネレータ１１０および第２モータジェネレータ１２０の回転数は、図３で示すように、共線図において直線で結ばれる関係になる。
【００４１】
一例として、アクセル開度が零である場合、車両の減速中にエンジン１００においてフューエルカットを実行するとともに、図４に示すように、第１モータジェネレータ１１０を駆動してエンジン１００をモータリングすることにより、所望の制動力を得ることができる。第２モータジェネレータ１２０の出力トルクは、目標制動力とエンジン１００のモータリングにより得られる制動力との差に応じて適宜制御される。図４中の矢印は、動力分割機構のサンギヤ、キャリアおよびリングギヤにそれぞれ作用するトルクの方向を示す。
【００４２】
図５に示すように、目標制動力は、たとえば、少なくとも車速をパラメータとして有するマップから算出される。目標制動力を算出するためのマップは、実験およびシミュレーションの結果に応じて予め開発者により作成される。目標制動力の算出方法はこれに限定されない。制動力を、負の駆動力として表してもよい。
【００４３】
本実施の形態において、モータリングとは、エンジン１００における点火を停止した状態で、第１モータジェネレータ１１０からのトルクもしくは駆動輪からのトルクでエンジン１００の出力軸１０８を回転させることを意味する。
【００４４】
図１に戻って、バッテリ１５０は、複数のバッテリセルを一体化したバッテリモジュールを、さらに複数直列に接続して構成された組電池である。バッテリ１５０の電圧は、たとえば２００Ｖ程度である。バッテリ１５０には、第１モータジェネレータ１１０および第２モータジェネレータ１２０の他、車両の外部の電源から供給される電力が充電される。なお、バッテリ１５０の代わりにもしくは加えてキャパシタを用いるようにしてもよい。
【００４５】
図６を参照して、ハイブリッド車の電気システムについてさらに説明する。ハイブリッド車には、コンバータ２００と、第１インバータ２１０と、第２インバータ２２０と、システムメインリレー２３０とが設けられる。
【００４６】
コンバータ２００は、リアクトルと、二つのｎｐｎ型トランジスタと、二つダイオードとを含む。リアクトルは、各バッテリの正極側に一端が接続され、２つのｎｐｎ型トランジスタの接続点に他端が接続される。
【００４７】
２つのｎｐｎ型トランジスタは、直列に接続される。ｎｐｎ型トランジスタは、ＥＣＵ１７０により制御される。各ｎｐｎ型トランジスタのコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すようにダイオードがそれぞれ接続される。
【００４８】
なお、ｎｐｎ型トランジスタとして、たとえば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）を用いることができる。ｎｐｎ型トランジスタに代えて、パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor）等の電力スイッチング素子を用いることができる。
【００４９】
バッテリ１５０から放電された電力を第１モータジェネレータ１１０もしくは第２モータジェネレータ１２０に供給する際、電圧がコンバータ２００により昇圧される。逆に、第１モータジェネレータ１１０もしくは第２モータジェネレータ１２０により発電された電力をバッテリ１５０に充電する際、電圧がコンバータ２００により降圧される。
【００５０】
コンバータ２００と、各インバータとの間のシステム電圧ＶＨは、電圧センサ１８０により検出される。電圧センサ１８０の検出結果は、ＥＣＵ１７０に送信される。
【００５１】
第１インバータ２１０は、Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームを含む。Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームは並列に接続される。Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームは、それぞれ、直列に接続された２つのｎｐｎ型トランジスタを有する。各ｎｐｎ型トランジスタのコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードがそれぞれ接続される。そして、各アームにおける各ｎｐｎ型トランジスタの接続点は、第１モータジェネレータ１１０の各コイルの中性点１１２とは異なる端部にそれぞれ接続される。
【００５２】
第１インバータ２１０は、バッテリ１５０から供給される直流電流を交流電流に変換し、第１モータジェネレータ１１０に供給する。また、第１インバータ２１０は、第１モータジェネレータ１１０により発電された交流電流を直流電流に変換する。
【００５３】
第２インバータ２２０は、Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームを含む。Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームは並列に接続される。Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームは、それぞれ、直列に接続された２つのｎｐｎ型トランジスタを有する。各ｎｐｎ型トランジスタのコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードがそれぞれ接続される。そして、各アームにおける各ｎｐｎ型トランジスタの接続点は、第２モータジェネレータ１２０の各コイルの中性点１２２とは異なる端部にそれぞれ接続される。
【００５４】
第２インバータ２２０は、バッテリ１５０から供給される直流電流を交流電流に変換し、第２モータジェネレータ１２０に供給する。また、第２インバータ２２０は、第２モータジェネレータ１２０により発電された交流電流を直流電流に変換する。
【００５５】
コンバータ２００、第１インバータ２１０および第２インバータ２２０は、ＥＣＵ１７０により制御される。
【００５６】
システムメインリレー２３０は、バッテリ１５０とコンバータ２００との間に設けられる。システムメインリレー２３０は、バッテリ１５０と電気システムとを接続した状態および遮断した状態を切換えるリレーである。システムメインリレー２３０が開いた状態であると、バッテリ１５０が電気システムから遮断される。システムメインリレー２３０が閉じた状態であると、バッテリ１５０が電気システムに接続される。
【００５７】
システムメインリレー２３０の状態は、ＥＣＵ１７０により制御される。たとえば、ＥＣＵ１７０が起動すると、システムメインリレー２３０が閉じられる。ＥＣＵ１７０が停止する際、システムメインリレー２３０が開かれる。
【００５８】
図７を参照して、エンジン１００の制御態様についてさらに説明する。図７に示すように、ハイブリッド車の出力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１２０の駆動力のみを用いてハイブリッド車が走行する。
【００５９】
出力パワーは、ハイブリッド車の走行に用いられるパワーとして設定される。出力パワーは、たとえば、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ＥＣＵ１７０により算出される。なお、出力パワーを算出する方法はこれに限らない。なお、出力パワーの代わりに、トルク、加速度、駆動力およびアクセル開度などを用いるようにしてもよい。
【００６０】
ハイブリッド車の出力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１２０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１１０が発電した電力が第２モータジェネレータ１２０に直接供給される。
【００６１】
図８に示すように、エンジン１００の負荷運転時におけるエンジン１００の動作点、すなわちエンジン回転数ＮＥおよび出力トルクＴＥは、出力パワーと動作線との交点により定まる。
【００６２】
出力パワーは、等パワー線によって示される。動作線は、実験およびシミュレーションの結果に基づいて、開発者により予め定められる。動作線は、燃費が最適（最小）になるようにエンジン１００が駆動することができるように設定される。すなわち、動作線に沿ってエンジン１００が駆動することにより、最適な燃費が実現される。
【００６３】
第２モータジェネレータ１２０の出力トルクが、零を含む所定範囲外のトルクである場合（出力トルクの絶対値が所定トルクより大きい場合）、図８において実線で示す第１動作線が用いられる。
【００６４】
一方、第２モータジェネレータ１２０の出力トルクが、図９に示す上限値ＴＭＵ（ＴＭＵ＞０）と下限値ＴＭＬ（ＴＭＬ＜０）との間の、零を含む所定範囲内のトルクである場合（出力トルクの絶対値が所定トルク以下である場合）、図８に示す、エンジン回転数ＮＥが所定の第１回転数ＮＥ１から第２回転数ＮＥ２までの範囲において、破線で示す第２動作線が用いられる。第２動作線は、第２モータジェネレータ１２０の出力トルクが、零を含む所定範囲内のトルクである場合において動力分割機構１３０から生じる音を低減するように設定される。
【００６５】
すなわち、第２モータジェネレータ１２０の出力トルクが、零を含む所定範囲内のトルクである場合、動力分割機構１３０においてギヤの歯面同士が離間し得る。したがって、エンジン１００の出力トルクの変動により、動力分割機構１３０においてギヤの歯面同士が衝突を繰り返して音が発生し得る。特に、図８において斜線で示す領域にエンジン１００の動作点があると、エンジン１００の出力トルクの変動量が大きく、音が顕著に発生する。このような事項に鑑みて、第１動作線の代わりに第２動作線を用いることにより、エンジン回転数ＮＥが増大される。エンジン回転数ＮＥが高いほど、エンジン１００の出力トルクの変動量が小さくなる傾向にあるため、エンジン回転数ＮＥを増大することにより、動力分割機構１３０においてギヤの歯面同士が衝突する回数を低減できる。その結果、動力分割機構１３０から生じる音が低減される。
【００６６】
一方、エンジン１００のモータリングを伴う減速中においては、エンジン１００の出力トルクは零以下である。すなわち、エンジン１００の出力トルクが第２動作線で定められるトルクよりも低い。したがって、エンジン１００のモータリングを伴う減速中においては、動力分割機構１３０から音は発生しないと考えられる。
【００６７】
しかしながら、エンジン回転数ＮＥが第２回転数ＮＥ２より低いと、エンジン１００をモータリングする状態からエンジン１００を負荷運転する状態に移行する際、図１０において矢印で示すように、エンジン１００の出力トルクが第２動作線上に移動する前に、一時的に第２動作線を通過することがあり得る。このときに動力分割機構１３０から音が発生し得る。
【００６８】
動力分割機構１３０から発生する音を低減すべく、本実施の形態においては、エンジン１００のモータリングを伴う減速中において、第２モータジェネレータ１２０の出力トルクおよびエンジン回転数ＮＥのうちの少なくともいずれか一方が制御される。
【００６９】
一例として、エンジン回転数ＮＥが第２回転数ＮＥ２以上まで増大される。さらに、エンジン回転数ＮＥの増大に伴って、第２モータジェネレータ１２０が発生する制動力が低下される。すなわち、第２モータジェネレータ１２０の出力トルクが正回転方向（車両を加速させる方向）に増大される。
【００７０】
以下、図１１を参照して、本実施の形態においてＥＣＵ１７０が実行する処理について説明する。以下の処理は、ソフトウェアにより実現されてもよく、ハードウェアにより実現されてもよく、ソフトウェアとハードウェアとの協働により実現されてもよい。
【００７１】
ステップ（以下、ステップをＳと略す）１００にて、アクセル開度が零であるか否かが判断される。本実施の形態においては、アクセル開度が零であると、たとえばブレーキブレーキペダルが操作されていない場合において、第１モータジェネレータ１１０によりエンジン１００をモータリングすることにより得た制動力で車両が減速される。したがって、アクセル開度が零であると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、Ｓ１０２にて、目標制動力が設定される。目標制動力の代わりに目標減速度を設定するようにしてもよい。
【００７２】
その後、Ｓ１０４にて、目標制動力または目標減速度を実現し得る目標エンジン回転数が設定される。目標エンジン回転数は、たとえば、少なくとも目標制動力または目標減速度をパラメータとして有するマップに従って設定される。目標エンジン回転数を設定するために用いられるマップは、実験およびシミュレーション等の結果に基づいて予め開発者により定められる。
【００７３】
目標エンジン回転数が設定されると、Ｓ１０６にて、エンジン１００をモータリングするための第１モータジェネレータ１１０の目標出力トルクが定められる。さらに、エンジン１００をモータリングすることにより得られる制動力が目標駆動力に対して不足する場合などに制動力を補うために、第２モータジェネレータ１２０の目標出力トルクが定められる。目標出力トルクは、たとえば、目標エンジン回転数および目標制動力（または目標減速度）をパラメータとして有するマップに従って設定される。目標出力トルクを設定するために用いられるマップは、実験およびシミュレーション等の結果に基づいて予め開発者により定められる。
【００７４】
目標エンジン回転数および目標出力トルクが定められると、Ｓ１０８にて、第２モータジェネレータ１２０の目標出力トルクが零を含む所定範囲内にあり、かつ、目標エンジン回転数が前述した第２回転数ＮＥよりも低いか否かが判断される。第２モータジェネレータ１２０の目標出力トルクが零を含む所定範囲内にあり、かつ、目標エンジン回転数が前述した第２回転数ＮＥよりも低いと（Ｓ１０８にてＹＥＳ）、Ｓ１１０にて、エンジン回転数ＮＥが第２回転数ＮＥ２以上まで増大される。すなわち、エンジン１００のモータリングを伴う減速中に、第２モータジェネレータ１２０の目標出力トルクが零を含む所定範囲内にあり、かつ、目標エンジン回転数が前述した第２回転数ＮＥよりも低いと、エンジン回転数ＮＥが第２回転数ＮＥ２以上まで増大される。
【００７５】
これにより、図１２に示すように、エンジン１００の出力トルクが第２動作線を通過せずに、エンジン１００をモータリングする状態からエンジン１００を負荷運転する状態に移行できる。そのため、動力分割機構１３０から生じる音を低減できる。
【００７６】
図１１に戻って、さらに、Ｓ１１２にて、エンジン回転数ＮＥの増大に伴って、第２モータジェネレータ１２０が発生する制動力が低下される。すなわち、第２モータジェネレータ１２０の出力トルクが正回転方向（車両を加速させる方向）に増大される。より具体的には、エンジン回転数ＮＥが第２回転数ＮＥ２である状態でエンジン１００と第２モータジェネレータ１２０とで実現される制動力が、目標制動力と一致するように、第２モータジェネレータ１２０の出力トルクが制御される。これにより、エンジン回転数ＮＥの増大に伴う制動力の増大量を低減できる。
【００７７】
なお、エンジン１００のモータリングを伴う減速中の代わりに、エンジン１００のアイドル運転中（自立運転中）に、第２モータジェネレータ１２０の目標出力トルクが零を含む所定範囲内にあり、かつ、目標エンジン回転数が前述した第２回転数ＮＥよりも低いと、エンジン回転数ＮＥが第２回転数ＮＥ２以上まで増大するようにしてもよい。
【００７８】
［第２の実施の形態］
以下、第２の実施の形態について説明する。本実施の形態においては、エンジン回転数ＮＥを第２回転数ＮＥ２以上まで増大する代わりに、第２モータジェネレータ１２０の出力トルクの絶対値を増大する点で、前述の第１の実施の形態と相違する。さらに、第２モータジェネレータ１２０の出力トルクの変化により第２モータジェネレータ１２０が発生する制動力が低下する場合、エンジン回転数ＮＥが増大される。第２モータジェネレータ１２０の出力トルクの変化により第２モータジェネレータ１２０が発生する制動力が増大する場合、エンジン回転数ＮＥが低減される。その他の構成および処理については、前述の第１の実施の形態と同様であるため、ここではその詳細な説明は繰り返さない。
【００７９】
図１３を参照して、本実施の形態においてＥＣＵ１７０が実行する処理について説明する。以下の処理は、ソフトウェアにより実現されてもよく、ハードウェアにより実現されてもよく、ソフトウェアとハードウェアとの協働により実現されてもよい。Ｓ１００からＳ１０８までの処理については、前述の第１の実施の形態と同じであるため、ここではその詳細な説明は繰り返さない。
【００８０】
第２モータジェネレータ１２０の目標出力トルクが零を含む所定範囲内にあり、かつ、目標エンジン回転数が前述した第２回転数ＮＥよりも低いと（Ｓ１０８にてＹＥＳ）、Ｓ１１４にて、第２モータジェネレータ１２０の出力トルクが零を含む所定範囲外の値まで変化される。言い換えると、第２モータジェネレータ１２０の出力トルクの絶対値が、前述した図９に示す上限値ＴＭＵの絶対値、または下限値ＴＭＬの絶対値以上にされる。すなわち、第２モータジェネレータ１２０の出力トルクを上限値ＴＭＵ以上にしてもよく、下限値ＴＭＬ以下にしてもよい。第２モータジェネレータ１２０の出力トルクを上限値ＴＭＵ以上にするか、下限値ＴＭＬ以下にするかは、車両の開発時における実験およびシミュレーションの結果に応じて、好ましい方を選択すればよい。
【００８１】
さらに、Ｓ１１６にて、第２モータジェネレータ１２０の出力トルクの変化に応じて、エンジン回転数ＮＥが制御される。一例として、第２モータジェネレータ１２０の出力トルクの変化により第２モータジェネレータ１２０が発生する制動力が低下する場合、エンジン回転数ＮＥが増大される。すなわち、第２モータジェネレータ１２０の出力トルクが上限値ＴＭＵ以上にされた場合、エンジン回転数ＮＥが増大される。逆に、第２モータジェネレータ１２０の出力トルクの変化により第２モータジェネレータ１２０が発生する制動力が増大する場合、エンジン回転数ＮＥが低減される。すなわち、第２モータジェネレータ１２０の出力トルクが下限値ＴＭＬ以下にされた場合、エンジン回転数ＮＥが低減される。このようにしても、前述の第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００８２】
なお、エンジン１００のモータリングを伴う減速中の代わりに、エンジン１００のアイドル運転中（自立運転中）に、第２モータジェネレータ１２０の目標出力トルクが零を含む所定範囲内にあり、かつ、目標エンジン回転数が前述した第２回転数ＮＥよりも低いと、第２モータジェネレータ１２０の出力トルクが零を含む所定範囲外の値まで変化するようにしてもよい。
【００８３】
［その他の実施の形態］
上述した実施の形態においては、第１モータジェネレータ１１０と第２モータジェネレータ１２０との２つのモータジェネレータが車両に搭載されていたが、第２モータジェネレータ１２０だけを車両に搭載してもよい。すなわち、駆動源として車両に搭載されたモータジェネレータまたは電動モータが１つであってもよい。
【００８４】
この場合、減速中において、トランスミッションのギヤ比を変更することによりエンジン回転数ＮＥを増大もしくは低減したり、アイドル回転数を増大もしくは低減したりしてもよい。
【００８５】
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】
【００８６】
１００ エンジン、１０８ 出力軸、１１０ 第１モータジェネレータ、１２０ 第２モータジェネレータ、１３０ 動力分割機構、１７０ ＥＣＵ、１７２ アクセル開度センサ、１７４ 回転速度センサ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に関し、特に、エンジンと、ギヤを介してエンジンに連結された電動モータとが搭載された車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンに加えて駆動源としての電動モータを搭載したハイブリッド車が販売されている。一部のハイブリッド車は、電気自動車の一種と分類される場合もある。エンジンと電動モータとは、一例としてプラネタリギヤを介して連結される。
【０００３】
エンジンと電動モータとがギヤを介して連結された場合、電動モータの出力トルクが零付近にあると、エンジンの出力トルクによりギヤが振動し、ギヤの歯面同士が衝突を繰り返し得る。この場合、ギヤから音が発生し、車両の乗員に不快感を与え得る。
【０００４】
このような問題を解決すべく、特開２００９−１７３１２５号公報（特許文献１）は、第４１段落において、エンジンを負荷運転する場合は、ギヤにおける異音の発生を抑制可能な動作ラインに基づいてエンジンの運転点を設定することを開示する。また、特開２００９−１７３１２５号公報は、自立運転から負荷運転に移行する際のエンジン回転数の変化量を低減すべく、第４３段落において、エンジンを自立運転する場合に、ギヤにおける異音の発生を抑制可能な動作ラインの下限回転数で、エンジンを自立運転することを開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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】
【０００６】
エンジンをモータリングする（点火を停止してエンジンの出力軸を回転させる）状態では、エンジンからギヤにトルクを伝達する状態ではないため、エンジンと電動モータとの間のギヤから生じる音は小さい。しかしながら、エンジンをモータリングする状態からエンジンを負荷運転する状態に移行する際、エンジンの出力トルクが一時的に過大になることにより、エンジンと電動モータとを連結するギヤから音が発生し得る。特開２００９−１７３１２５号公報では、このような課題は何等考慮されていない。
【０００７】
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、エンジンと電動モータとを連結するギヤから生じる音を低減することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
ある実施例において、車両は、エンジンと、ギヤを介してエンジンと連結された電動モータと、エンジンのモータリングを伴う減速中に、電動モータの目標出力トルクが零を含む所定範囲内にあり、かつ、エンジンの目標回転数が所定値よりも低いと、エンジンの回転数および電動モータの出力トルクのうちの少なくともいずれか一方を制御する制御装置とを備える。制御装置は、エンジンのモータリングを伴う減速中に、電動モータの目標出力トルクが所定範囲内にあり、かつ、エンジンの目標回転数が所定値よりも低いと、エンジンの回転数を所定値以上まで増大する。
【０００９】
この構成によると、エンジンを負荷運転する前に、エンジンの回転数が予め増大される。回転数が高いほど、エンジンのトルク変動量が低減される。その結果、エンジンと電動モータとを連結するギヤから音が発生し難くなる。そのため、回転数を予め増大することにより、エンジンをモータリングする状態からエンジンを負荷運転する際にエンジンと電動モータとを連結するギヤから生じる音を低減できる。
【００１０】
別の実施例において、制御装置は、エンジンの回転数の増大に伴って、電動モータが発生する制動力を低下させる。
【００１１】
この構成によると、エンジンの摩擦抵抗と電動モータのトルクとで実現される制動力を所望の値に維持できる。
【００１２】
別の実施例において、車両は、エンジンをモータリングし、エンジンの回転数を変化させる第２の電動モータをさらに備える。
【００１３】
この構成によると、第２の電動モータによってエンジンの回転数を任意に制御できる。
さらに別の実施例において、車両は、エンジンと、ギヤを介してエンジンと連結された電動モータと、エンジンのモータリングを伴う減速中に、電動モータの目標出力トルクが零を含む所定範囲内にあり、かつ、エンジンの目標回転数が所定値よりも低いと、エンジンの回転数および電動モータの出力トルクのうちの少なくともいずれか一方を制御する制御装置とを備える。制御装置は、エンジンのモータリングを伴う減速中に、電動モータの目標出力トルクが所定範囲内にあり、かつ、エンジンの目標回転数が所定値よりも低いと、電動モータの出力トルクを所定範囲外の値まで変化させる。
【００１４】
この構成によると、エンジンを負荷運転する前に、電動モータの出力トルクの絶対値を予め増大できる。電動モータの出力トルクの絶対値が大きいほど、エンジンと電動モータとを連結するギヤの歯面同士が離間し難い。その結果、歯面同士が衝突して生じる音が発生し難くなる。そのため、電動モータの出力トルクの絶対値を予め増大することにより、エンジンをモータリングする状態からエンジンを負荷運転する際にエンジンと電動モータとを連結するギヤから生じる音を低減できる。
【００１５】
さらに別の実施例において、制御装置は、電動モータの出力トルクの変化により電動モータが発生する制動力が低下する場合、エンジンの回転数を増大する。
【００１６】
この構成によると、エンジンの摩擦抵抗と電動モータのトルクとで実現される制動力を所望の値に維持できる。
【００１７】
さらに別の実施例において、制御装置は、電動モータの出力トルクの変化により電動モータが発生する制動力が増大する場合、エンジンの回転数を低減する。
【００１８】
この構成によると、エンジンの摩擦抵抗と電動モータのトルクとで実現される制動力を所望の値に維持できる。
【００１９】
別の実施例において、車両は、エンジンをモータリングし、エンジンの回転数を変化させる第２の電動モータをさらに備える。
【００２０】
この構成によると、第２の電動モータによってエンジンの回転数を任意に制御できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】ハイブリッド車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を示す図（その１）である。
【図４】動力分割機構の共線図を示す図（その２）である。
【図５】制動力を設定するために用いられるマップを示す図（その３）である。
【図６】ハイブリッド車の電気システムを示す図である。
【図７】エンジンが駆動する期間および停止する期間を示す図である。
【図８】エンジンの動作線と等パワー線とを示す図である。
【図９】第２動作線を用いられるときの第２モータジェネレータの出力トルクの範囲を示す図である。
【図１０】エンジンの動作点の軌跡を示す図（その１）である。
【図１１】第１の実施の形態においてＥＣＵが実行する処理の制御構造を示すフローチャートである。
【図１２】エンジンの動作点の軌跡を示す図（その２）である。
【図１３】第２の実施の形態においてＥＣＵが実行する処理の制御構造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】
【００２２】
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。
【００２３】
［第１の実施の形態］
図１を参照して、ハイブリッド車には、エンジン１００と、第１モータジェネレータ１１０と、第２モータジェネレータ１２０と、動力分割機構１３０と、減速機１４０と、バッテリ１５０とが搭載される。なお、以下の説明においては一例として外部の電源からの充電機能を有さないハイブリッド車について説明するが、外部の電源からの充電機能を有するプラグインハイブリッド車を用いてもよい。
【００２４】
エンジン１００、第１モータジェネレータ１１０、第２モータジェネレータ１２０、バッテリ１５０は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１７０により制御される。ＥＣＵ１７０は複数のＥＣＵに分割するようにしてもよい。
【００２５】
ハイブリッド車のパワートレーンは、エンジン１００、第１モータジェネレータ１１０、第２モータジェネレータ１２０およびこれらを制御するＥＣＵ１７０を含む。ハイブリッド車は、エンジン１００および第２モータジェネレータ１２０のうちの少なくともいずれか一方からの駆動力により走行する。すなわち、エンジン１００および第２モータジェネレータ１２０のうちのいずれか一方もしくは両方が、運転状態に応じて駆動源として自動的に選択される。
【００２６】
たとえば、運転者がアクセルペダルを操作した結果に応じて、エンジン１００および第２モータジェネレータ１２０が制御される。アクセルペダルの操作量（アクセル開度）は、アクセル開度センサ１７２により検出される。
【００２７】
アクセル開度が小さい場合および車速が低い場合などには、第２モータジェネレータ１２０のみを駆動源としてハイブリッド車が走行する。この場合、エンジン１００が停止される。ただし、発電などのためにエンジン１００が駆動する場合がある。
【００２８】
また、アクセル開度が大きい場合、車速が高い場合、バッテリ１５０の残存容量（ＳＯＣ：State Of Charge）が小さい場合などには、エンジン１００が駆動される。この場合、エンジン１００のみ、もしくはエンジン１００および第２モータジェネレータ１２０の両方を駆動源としてハイブリッド車が走行する。
【００２９】
エンジン１００は、内燃機関である。図２に示すように、本実施の形態において、エンジン１００は、第１気筒１０１、第２気筒１０２、第３気筒１０３、第４気筒１０４が設けられた４ストロークエンジンである。なお、気筒の数は４つに限らず、５、６、８、１２などの任意の数であってもよい。
【００３０】
周知のように、エンジン１００においては、吸気弁（図示せず）、排気弁（図示せず）、ピストン１０５、点火プラグ１０６およびインジェクタ（図示せず）が各気筒に設けられる。各ピストン１０５は、出力軸１０８であるクランクシャフトにコンロッドを介して連結される。したがって、クランクシャフトが回転することにより、各ピストン１０５が上下に動く。燃料はインジェクタから各気筒に噴射される。
【００３１】
吸気弁が開かれ、排気弁が閉じられた状態でピストン１０５が下降すると、吸気弁から空気が吸入される（吸気行程）。吸気弁および排気弁が閉じられた状態でピストン１０５が上昇することにより、空気が圧縮される（圧縮行程）。点火プラグ１０６などを用いて空気と燃料との混合気に点火されると、空気と燃料との混合気が燃焼し、膨張する。その結果、ピストン１０５が下降する（燃焼行程または膨張行程）。その結果、クランクシャフトが回転せしめられる。その後、排気弁が開き、ピストン１０５が上昇すると、排気が排出される（排気行程）。各気筒には、予め定められた順序で点火される。たとえば、第１気筒１０１、第３気筒１０３、第４気筒１０４、第２気筒１０２の順に点火される。なお、点火順序はこれに限らない。
【００３２】
エンジン１００の回転速度（角速度）は、回転速度センサ（クランクポジションセンサ）１７４により検出され、検出結果を表す信号がＥＣＵ１７０に送信される。周知の通り、エンジン１００の回転速度から、エンジン回転数ＮＥ、すなわち１分当たりの出力軸１０８の回転数が算出される。
【００３３】
図１に戻って、エンジン１００、第１モータジェネレータ１１０および第２モータジェネレータ１２０は、動力分割機構１３０を介してエンジン１００の出力軸（クランクシャフト）１０８に連結されている。エンジン１００が発生する動力は、動力分割機構１３０により、２経路に分割される。一方は減速機１４０を介して前輪１６０を駆動する経路である。もう一方は、第１モータジェネレータ１１０を駆動させて発電する経路である。
【００３４】
第１モータジェネレータ１１０は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルを備える、三相交流回転電機である。第１モータジェネレータ１１０は、動力分割機構１３０により分割されたエンジン１００の動力により発電する。第１モータジェネレータ１１０により発電された電力は、車両の走行状態や、バッテリ１５０の残存容量の状態に応じて使い分けられる。たとえば、通常走行時では、第１モータジェネレータ１１０により発電された電力はそのまま第２モータジェネレータ１２０を駆動させる電力となる。一方、バッテリ１５０のＳＯＣが予め定められた値よりも低い場合、第１モータジェネレータ１１０により発電された電力は、後述するインバータにより交流から直流に変換される。その後、後述するコンバータにより電圧が調整されてバッテリ１５０に蓄えられる。
【００３５】
第１モータジェネレータ１１０が発電機として作用している場合、第１モータジェネレータ１１０は負のトルクを発生している。ここで、負のトルクとは、エンジン１００の負荷となるようなトルクをいう。第１モータジェネレータ１１０が電力の供給を受けてモータとして作用している場合、第１モータジェネレータ１１０は正のトルクを発生する。ここで、正のトルクとは、エンジン１００の負荷とならないようなトルク、すなわち、エンジン１００の回転をアシストするようなトルクをいう。なお、第２モータジェネレータ１２０についても同様である。
【００３６】
第２モータジェネレータ１２０は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルを備える、三相交流回転電機である。第２モータジェネレータ１２０は、バッテリ１５０に蓄えられた電力および第１モータジェネレータ１１０により発電された電力のうちの少なくともいずれかの電力により駆動する。
【００３７】
第２モータジェネレータ１２０の駆動力は、減速機１４０を介して前輪１６０に伝えられる。これにより、第２モータジェネレータ１２０はエンジン１００をアシストしたり、第２モータジェネレータ１２０からの駆動力により車両を走行させたりする。なお、前輪１６０の代わりにもしくは加えて後輪を駆動するようにしてもよい。
【００３８】
ハイブリッド車の回生制動時には、減速機１４０を介して前輪１６０により第２モータジェネレータ１２０が駆動され、第２モータジェネレータ１２０が発電機として作動する。これにより第２モータジェネレータ１２０は、制動エネルギを電力に変換する回生ブレーキとして作動する。第２モータジェネレータ１２０により発電された電力は、バッテリ１５０に蓄えられる。
【００３９】
動力分割機構１３０は、サンギヤと、ピニオンギヤと、キャリアと、リングギヤとを含む遊星歯車から構成される。ピニオンギヤは、サンギヤおよびリングギヤと係合する。キャリアは、ピニオンギヤが自転可能であるように支持する。サンギヤは第１モータジェネレータ１１０の回転軸に連結される。キャリアはエンジン１００のクランクシャフトに連結される。リングギヤは第２モータジェネレータ１２０の回転軸および減速機１４０に連結される。
【００４０】
エンジン１００、第１モータジェネレータ１１０および第２モータジェネレータ１２０が、遊星歯車からなる動力分割機構１３０を介して連結されることで、エンジン１００、第１モータジェネレータ１１０および第２モータジェネレータ１２０の回転数は、図３で示すように、共線図において直線で結ばれる関係になる。
【００４１】
一例として、アクセル開度が零である場合、車両の減速中にエンジン１００においてフューエルカットを実行するとともに、図４に示すように、第１モータジェネレータ１１０を駆動してエンジン１００をモータリングすることにより、所望の制動力を得ることができる。第２モータジェネレータ１２０の出力トルクは、目標制動力とエンジン１００のモータリングにより得られる制動力との差に応じて適宜制御される。図４中の矢印は、動力分割機構のサンギヤ、キャリアおよびリングギヤにそれぞれ作用するトルクの方向を示す。
【００４２】
図５に示すように、目標制動力は、たとえば、少なくとも車速をパラメータとして有するマップから算出される。目標制動力を算出するためのマップは、実験およびシミュレーションの結果に応じて予め開発者により作成される。目標制動力の算出方法はこれに限定されない。制動力を、負の駆動力として表してもよい。
【００４３】
本実施の形態において、モータリングとは、エンジン１００における点火を停止した状態で、第１モータジェネレータ１１０からのトルクもしくは駆動輪からのトルクでエンジン１００の出力軸１０８を回転させることを意味する。
【００４４】
図１に戻って、バッテリ１５０は、複数のバッテリセルを一体化したバッテリモジュールを、さらに複数直列に接続して構成された組電池である。バッテリ１５０の電圧は、たとえば２００Ｖ程度である。バッテリ１５０には、第１モータジェネレータ１１０および第２モータジェネレータ１２０の他、車両の外部の電源から供給される電力が充電される。なお、バッテリ１５０の代わりにもしくは加えてキャパシタを用いるようにしてもよい。
【００４５】
図６を参照して、ハイブリッド車の電気システムについてさらに説明する。ハイブリッド車には、コンバータ２００と、第１インバータ２１０と、第２インバータ２２０と、システムメインリレー２３０とが設けられる。
【００４６】
コンバータ２００は、リアクトルと、二つのｎｐｎ型トランジスタと、二つダイオードとを含む。リアクトルは、各バッテリの正極側に一端が接続され、２つのｎｐｎ型トランジスタの接続点に他端が接続される。
【００４７】
２つのｎｐｎ型トランジスタは、直列に接続される。ｎｐｎ型トランジスタは、ＥＣＵ１７０により制御される。各ｎｐｎ型トランジスタのコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すようにダイオードがそれぞれ接続される。
【００４８】
なお、ｎｐｎ型トランジスタとして、たとえば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）を用いることができる。ｎｐｎ型トランジスタに代えて、パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor）等の電力スイッチング素子を用いることができる。
【００４９】
バッテリ１５０から放電された電力を第１モータジェネレータ１１０もしくは第２モータジェネレータ１２０に供給する際、電圧がコンバータ２００により昇圧される。逆に、第１モータジェネレータ１１０もしくは第２モータジェネレータ１２０により発電された電力をバッテリ１５０に充電する際、電圧がコンバータ２００により降圧される。
【００５０】
コンバータ２００と、各インバータとの間のシステム電圧ＶＨは、電圧センサ１８０により検出される。電圧センサ１８０の検出結果は、ＥＣＵ１７０に送信される。
【００５１】
第１インバータ２１０は、Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームを含む。Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームは並列に接続される。Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームは、それぞれ、直列に接続された２つのｎｐｎ型トランジスタを有する。各ｎｐｎ型トランジスタのコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードがそれぞれ接続される。そして、各アームにおける各ｎｐｎ型トランジスタの接続点は、第１モータジェネレータ１１０の各コイルの中性点１１２とは異なる端部にそれぞれ接続される。
【００５２】
第１インバータ２１０は、バッテリ１５０から供給される直流電流を交流電流に変換し、第１モータジェネレータ１１０に供給する。また、第１インバータ２１０は、第１モータジェネレータ１１０により発電された交流電流を直流電流に変換する。
【００５３】
第２インバータ２２０は、Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームを含む。Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームは並列に接続される。Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームは、それぞれ、直列に接続された２つのｎｐｎ型トランジスタを有する。各ｎｐｎ型トランジスタのコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードがそれぞれ接続される。そして、各アームにおける各ｎｐｎ型トランジスタの接続点は、第２モータジェネレータ１２０の各コイルの中性点１２２とは異なる端部にそれぞれ接続される。
【００５４】
第２インバータ２２０は、バッテリ１５０から供給される直流電流を交流電流に変換し、第２モータジェネレータ１２０に供給する。また、第２インバータ２２０は、第２モータジェネレータ１２０により発電された交流電流を直流電流に変換する。
【００５５】
コンバータ２００、第１インバータ２１０および第２インバータ２２０は、ＥＣＵ１７０により制御される。
【００５６】
システムメインリレー２３０は、バッテリ１５０とコンバータ２００との間に設けられる。システムメインリレー２３０は、バッテリ１５０と電気システムとを接続した状態および遮断した状態を切換えるリレーである。システムメインリレー２３０が開いた状態であると、バッテリ１５０が電気システムから遮断される。システムメインリレー２３０が閉じた状態であると、バッテリ１５０が電気システムに接続される。
【００５７】
システムメインリレー２３０の状態は、ＥＣＵ１７０により制御される。たとえば、ＥＣＵ１７０が起動すると、システムメインリレー２３０が閉じられる。ＥＣＵ１７０が停止する際、システムメインリレー２３０が開かれる。
【００５８】
図７を参照して、エンジン１００の制御態様についてさらに説明する。図７に示すように、ハイブリッド車の出力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１２０の駆動力のみを用いてハイブリッド車が走行する。
【００５９】
出力パワーは、ハイブリッド車の走行に用いられるパワーとして設定される。出力パワーは、たとえば、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ＥＣＵ１７０により算出される。なお、出力パワーを算出する方法はこれに限らない。なお、出力パワーの代わりに、トルク、加速度、駆動力およびアクセル開度などを用いるようにしてもよい。
【００６０】
ハイブリッド車の出力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１２０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１１０が発電した電力が第２モータジェネレータ１２０に直接供給される。
【００６１】
図８に示すように、エンジン１００の負荷運転時におけるエンジン１００の動作点、すなわちエンジン回転数ＮＥおよび出力トルクＴＥは、出力パワーと動作線との交点により定まる。
【００６２】
出力パワーは、等パワー線によって示される。動作線は、実験およびシミュレーションの結果に基づいて、開発者により予め定められる。動作線は、燃費が最適（最小）になるようにエンジン１００が駆動することができるように設定される。すなわち、動作線に沿ってエンジン１００が駆動することにより、最適な燃費が実現される。
【００６３】
第２モータジェネレータ１２０の出力トルクが、零を含む所定範囲外のトルクである場合（出力トルクの絶対値が所定トルクより大きい場合）、図８において実線で示す第１動作線が用いられる。
【００６４】
一方、第２モータジェネレータ１２０の出力トルクが、図９に示す上限値ＴＭＵ（ＴＭＵ＞０）と下限値ＴＭＬ（ＴＭＬ＜０）との間の、零を含む所定範囲内のトルクである場合（出力トルクの絶対値が所定トルク以下である場合）、図８に示す、エンジン回転数ＮＥが所定の第１回転数ＮＥ１から第２回転数ＮＥ２までの範囲において、破線で示す第２動作線が用いられる。第２動作線は、第２モータジェネレータ１２０の出力トルクが、零を含む所定範囲内のトルクである場合において動力分割機構１３０から生じる音を低減するように設定される。
【００６５】
すなわち、第２モータジェネレータ１２０の出力トルクが、零を含む所定範囲内のトルクである場合、動力分割機構１３０においてギヤの歯面同士が離間し得る。したがって、エンジン１００の出力トルクの変動により、動力分割機構１３０においてギヤの歯面同士が衝突を繰り返して音が発生し得る。特に、図８において斜線で示す領域にエンジン１００の動作点があると、エンジン１００の出力トルクの変動量が大きく、音が顕著に発生する。このような事項に鑑みて、第１動作線の代わりに第２動作線を用いることにより、エンジン回転数ＮＥが増大される。エンジン回転数ＮＥが高いほど、エンジン１００の出力トルクの変動量が小さくなる傾向にあるため、エンジン回転数ＮＥを増大することにより、動力分割機構１３０においてギヤの歯面同士が衝突する回数を低減できる。その結果、動力分割機構１３０から生じる音が低減される。
【００６６】
一方、エンジン１００のモータリングを伴う減速中においては、エンジン１００の出力トルクは零以下である。すなわち、エンジン１００の出力トルクが第２動作線で定められるトルクよりも低い。したがって、エンジン１００のモータリングを伴う減速中においては、動力分割機構１３０から音は発生しないと考えられる。
【００６７】
しかしながら、エンジン回転数ＮＥが第２回転数ＮＥ２より低いと、エンジン１００をモータリングする状態からエンジン１００を負荷運転する状態に移行する際、図１０において矢印で示すように、エンジン１００の出力トルクが第２動作線上に移動する前に、一時的に第２動作線を通過することがあり得る。このときに動力分割機構１３０から音が発生し得る。
【００６８】
動力分割機構１３０から発生する音を低減すべく、本実施の形態においては、エンジン１００のモータリングを伴う減速中において、第２モータジェネレータ１２０の出力トルクおよびエンジン回転数ＮＥのうちの少なくともいずれか一方が制御される。
【００６９】
一例として、エンジン回転数ＮＥが第２回転数ＮＥ２以上まで増大される。さらに、エンジン回転数ＮＥの増大に伴って、第２モータジェネレータ１２０が発生する制動力が低下される。すなわち、第２モータジェネレータ１２０の出力トルクが正回転方向（車両を加速させる方向）に増大される。
【００７０】
以下、図１１を参照して、本実施の形態においてＥＣＵ１７０が実行する処理について説明する。以下の処理は、ソフトウェアにより実現されてもよく、ハードウェアにより実現されてもよく、ソフトウェアとハードウェアとの協働により実現されてもよい。
【００７１】
ステップ（以下、ステップをＳと略す）１００にて、アクセル開度が零であるか否かが判断される。本実施の形態においては、アクセル開度が零であると、たとえばブレーキブレーキペダルが操作されていない場合において、第１モータジェネレータ１１０によりエンジン１００をモータリングすることにより得た制動力で車両が減速される。したがって、アクセル開度が零であると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、Ｓ１０２にて、目標制動力が設定される。目標制動力の代わりに目標減速度を設定するようにしてもよい。
【００７２】
その後、Ｓ１０４にて、目標制動力または目標減速度を実現し得る目標エンジン回転数が設定される。目標エンジン回転数は、たとえば、少なくとも目標制動力または目標減速度をパラメータとして有するマップに従って設定される。目標エンジン回転数を設定するために用いられるマップは、実験およびシミュレーション等の結果に基づいて予め開発者により定められる。
【００７３】
目標エンジン回転数が設定されると、Ｓ１０６にて、エンジン１００をモータリングするための第１モータジェネレータ１１０の目標出力トルクが定められる。さらに、エンジン１００をモータリングすることにより得られる制動力が目標駆動力に対して不足する場合などに制動力を補うために、第２モータジェネレータ１２０の目標出力トルクが定められる。目標出力トルクは、たとえば、目標エンジン回転数および目標制動力（または目標減速度）をパラメータとして有するマップに従って設定される。目標出力トルクを設定するために用いられるマップは、実験およびシミュレーション等の結果に基づいて予め開発者により定められる。
【００７４】
目標エンジン回転数および目標出力トルクが定められると、Ｓ１０８にて、第２モータジェネレータ１２０の目標出力トルクが零を含む所定範囲内にあり、かつ、目標エンジン回転数が前述した第２回転数ＮＥよりも低いか否かが判断される。第２モータジェネレータ１２０の目標出力トルクが零を含む所定範囲内にあり、かつ、目標エンジン回転数が前述した第２回転数ＮＥよりも低いと（Ｓ１０８にてＹＥＳ）、Ｓ１１０にて、エンジン回転数ＮＥが第２回転数ＮＥ２以上まで増大される。すなわち、エンジン１００のモータリングを伴う減速中に、第２モータジェネレータ１２０の目標出力トルクが零を含む所定範囲内にあり、かつ、目標エンジン回転数が前述した第２回転数ＮＥよりも低いと、エンジン回転数ＮＥが第２回転数ＮＥ２以上まで増大される。
【００７５】
これにより、図１２に示すように、エンジン１００の出力トルクが第２動作線を通過せずに、エンジン１００をモータリングする状態からエンジン１００を負荷運転する状態に移行できる。そのため、動力分割機構１３０から生じる音を低減できる。
【００７６】
図１１に戻って、さらに、Ｓ１１２にて、エンジン回転数ＮＥの増大に伴って、第２モータジェネレータ１２０が発生する制動力が低下される。すなわち、第２モータジェネレータ１２０の出力トルクが正回転方向（車両を加速させる方向）に増大される。より具体的には、エンジン回転数ＮＥが第２回転数ＮＥ２である状態でエンジン１００と第２モータジェネレータ１２０とで実現される制動力が、目標制動力と一致するように、第２モータジェネレータ１２０の出力トルクが制御される。これにより、エンジン回転数ＮＥの増大に伴う制動力の増大量を低減できる。
【００７７】
なお、エンジン１００のモータリングを伴う減速中の代わりに、エンジン１００のアイドル運転中（自立運転中）に、第２モータジェネレータ１２０の目標出力トルクが零を含む所定範囲内にあり、かつ、目標エンジン回転数が前述した第２回転数ＮＥよりも低いと、エンジン回転数ＮＥが第２回転数ＮＥ２以上まで増大するようにしてもよい。
【００７８】
［第２の実施の形態］
以下、第２の実施の形態について説明する。本実施の形態においては、エンジン回転数ＮＥを第２回転数ＮＥ２以上まで増大する代わりに、第２モータジェネレータ１２０の出力トルクの絶対値を増大する点で、前述の第１の実施の形態と相違する。さらに、第２モータジェネレータ１２０の出力トルクの変化により第２モータジェネレータ１２０が発生する制動力が低下する場合、エンジン回転数ＮＥが増大される。第２モータジェネレータ１２０の出力トルクの変化により第２モータジェネレータ１２０が発生する制動力が増大する場合、エンジン回転数ＮＥが低減される。その他の構成および処理については、前述の第１の実施の形態と同様であるため、ここではその詳細な説明は繰り返さない。
【００７９】
図１３を参照して、本実施の形態においてＥＣＵ１７０が実行する処理について説明する。以下の処理は、ソフトウェアにより実現されてもよく、ハードウェアにより実現されてもよく、ソフトウェアとハードウェアとの協働により実現されてもよい。Ｓ１００からＳ１０８までの処理については、前述の第１の実施の形態と同じであるため、ここではその詳細な説明は繰り返さない。
【００８０】
第２モータジェネレータ１２０の目標出力トルクが零を含む所定範囲内にあり、かつ、目標エンジン回転数が前述した第２回転数ＮＥよりも低いと（Ｓ１０８にてＹＥＳ）、Ｓ１１４にて、第２モータジェネレータ１２０の出力トルクが零を含む所定範囲外の値まで変化される。言い換えると、第２モータジェネレータ１２０の出力トルクの絶対値が、前述した図９に示す上限値ＴＭＵの絶対値、または下限値ＴＭＬの絶対値以上にされる。すなわち、第２モータジェネレータ１２０の出力トルクを上限値ＴＭＵ以上にしてもよく、下限値ＴＭＬ以下にしてもよい。第２モータジェネレータ１２０の出力トルクを上限値ＴＭＵ以上にするか、下限値ＴＭＬ以下にするかは、車両の開発時における実験およびシミュレーションの結果に応じて、好ましい方を選択すればよい。
【００８１】
さらに、Ｓ１１６にて、第２モータジェネレータ１２０の出力トルクの変化に応じて、エンジン回転数ＮＥが制御される。一例として、第２モータジェネレータ１２０の出力トルクの変化により第２モータジェネレータ１２０が発生する制動力が低下する場合、エンジン回転数ＮＥが増大される。すなわち、第２モータジェネレータ１２０の出力トルクが上限値ＴＭＵ以上にされた場合、エンジン回転数ＮＥが増大される。逆に、第２モータジェネレータ１２０の出力トルクの変化により第２モータジェネレータ１２０が発生する制動力が増大する場合、エンジン回転数ＮＥが低減される。すなわち、第２モータジェネレータ１２０の出力トルクが下限値ＴＭＬ以下にされた場合、エンジン回転数ＮＥが低減される。このようにしても、前述の第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００８２】
なお、エンジン１００のモータリングを伴う減速中の代わりに、エンジン１００のアイドル運転中（自立運転中）に、第２モータジェネレータ１２０の目標出力トルクが零を含む所定範囲内にあり、かつ、目標エンジン回転数が前述した第２回転数ＮＥよりも低いと、第２モータジェネレータ１２０の出力トルクが零を含む所定範囲外の値まで変化するようにしてもよい。
【００８３】
［その他の実施の形態］
上述した実施の形態においては、第１モータジェネレータ１１０と第２モータジェネレータ１２０との２つのモータジェネレータが車両に搭載されていたが、第２モータジェネレータ１２０だけを車両に搭載してもよい。すなわち、駆動源として車両に搭載されたモータジェネレータまたは電動モータが１つであってもよい。
【００８４】
この場合、減速中において、トランスミッションのギヤ比を変更することによりエンジン回転数ＮＥを増大もしくは低減したり、アイドル回転数を増大もしくは低減したりしてもよい。
【００８５】
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】
【００８６】
１００ エンジン、１０８ 出力軸、１１０ 第１モータジェネレータ、１２０ 第２モータジェネレータ、１３０ 動力分割機構、１７０ ＥＣＵ、１７２ アクセル開度センサ、１７４ 回転速度センサ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、
ギヤを介して前記エンジンと連結された電動モータと、
前記エンジンのモータリングを伴う減速中に、前記電動モータの目標出力トルクが零を含む所定範囲内にあり、かつ、前記エンジンの目標回転数が所定値よりも低いと、前記エンジンの回転数および前記電動モータの出力トルクのうちの少なくともいずれか一方を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記エンジンのモータリングを伴う減速中に、前記電動モータの目標出力トルクが前記所定範囲内にあり、かつ、前記エンジンの目標回転数が前記所定値よりも低いと、前記エンジンの回転数を前記所定値以上まで増大する、車両。
【請求項２】
前記制御装置は、前記エンジンの回転数の増大に伴って、前記電動モータが発生する制動力を低下させる、請求項１に記載の車両。
【請求項３】
前記エンジンをモータリングし、前記エンジンの回転数を変化させる第２の電動モータをさらに備える、請求項１または２に記載の車両。
【請求項４】
エンジンと、
ギヤを介して前記エンジンと連結された電動モータと、
前記エンジンのモータリングを伴う減速中に、前記電動モータの目標出力トルクが零を含む所定範囲内にあり、かつ、前記エンジンの目標回転数が所定値よりも低いと、前記エンジンの回転数および前記電動モータの出力トルクのうちの少なくともいずれか一方を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記エンジンのモータリングを伴う減速中に、前記電動モータの目標出力トルクが前記所定範囲内にあり、かつ、前記エンジンの目標回転数が前記所定値よりも低いと、前記電動モータの出力トルクを前記所定範囲外の値まで変化させる、車両。
【請求項５】
前記制御装置は、前記電動モータの出力トルクの変化により前記電動モータが発生する制動力が低下する場合、前記エンジンの回転数を増大する、請求項４に記載の車両。
【請求項６】
前記制御装置は、前記電動モータの出力トルクの変化により前記電動モータが発生する制動力が増大する場合、前記エンジンの回転数を低減する、請求項４に記載の車両。
【請求項７】
前記エンジンをモータリングし、前記エンジンの回転数を変化させる第２の電動モータをさらに備える、請求項４〜６のいずれかに記載の車両。
【請求項１】
エンジンと、
ギヤを介して前記エンジンと連結された電動モータと、
前記エンジンのモータリングを伴う減速中に、前記電動モータの目標出力トルクが零を含む所定範囲内にあり、かつ、前記エンジンの目標回転数が所定値よりも低いと、前記エンジンの回転数および前記電動モータの出力トルクのうちの少なくともいずれか一方を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記エンジンのモータリングを伴う減速中に、前記電動モータの目標出力トルクが前記所定範囲内にあり、かつ、前記エンジンの目標回転数が前記所定値よりも低いと、前記エンジンの回転数を前記所定値以上まで増大する、車両。
【請求項２】
前記制御装置は、前記エンジンの回転数の増大に伴って、前記電動モータが発生する制動力を低下させる、請求項１に記載の車両。
【請求項３】
前記エンジンをモータリングし、前記エンジンの回転数を変化させる第２の電動モータをさらに備える、請求項１または２に記載の車両。
【請求項４】
エンジンと、
ギヤを介して前記エンジンと連結された電動モータと、
前記エンジンのモータリングを伴う減速中に、前記電動モータの目標出力トルクが零を含む所定範囲内にあり、かつ、前記エンジンの目標回転数が所定値よりも低いと、前記エンジンの回転数および前記電動モータの出力トルクのうちの少なくともいずれか一方を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記エンジンのモータリングを伴う減速中に、前記電動モータの目標出力トルクが前記所定範囲内にあり、かつ、前記エンジンの目標回転数が前記所定値よりも低いと、前記電動モータの出力トルクを前記所定範囲外の値まで変化させる、車両。
【請求項５】
前記制御装置は、前記電動モータの出力トルクの変化により前記電動モータが発生する制動力が低下する場合、前記エンジンの回転数を増大する、請求項４に記載の車両。
【請求項６】
前記制御装置は、前記電動モータの出力トルクの変化により前記電動モータが発生する制動力が増大する場合、前記エンジンの回転数を低減する、請求項４に記載の車両。
【請求項７】
前記エンジンをモータリングし、前記エンジンの回転数を変化させる第２の電動モータをさらに備える、請求項４〜６のいずれかに記載の車両。
【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２０１３−９１３４６（Ｐ２０１３−９１３４６Ａ）
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３３００１（Ｐ２０１１−２３３００１）
【出願日】平成２３年１０月２４日（２０１１．１０．２４）
【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２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２４日（２０１１．１０．２４）
【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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