JP2010023790A - 電動機の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、内燃機関の爆発がある状態及びない状態に関わらず、クランク軸のトルク脈動成分によって発生する駆動軸の振動を低減させることができる電動機の制御装置を提供することにある。
【解決手段】本発明は、エンジン１０のクランク軸１２のトルク脈動成分によって、車両の駆動軸１８に発生する振動を低減するように電動機を制御する電動機の制御装置であって、クランク軸１２のトルクを求めるクランク軸トルク推定部４２と、クランク軸１２のトルクからトルク脈動成分を抽出するトルク脈動成分算出部４４と、トルク脈動成分及び駆動源から駆動軸へのトルク伝達関数に基づいて、駆動軸１８のトルクからトルク脈動成分を除去する補償トルクを算出する補償トルク算出部４６と、電動機のトルク指令値から補償トルクを減じ、電動機のトルク指令値を補正するトルク補正部４８と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関及び電動機を動力源とする車両に搭載される電動機の制御装置の技術に関する。

従来、ハイブリッド自動車に搭載される動力装置としては、エンジン及びモータからの動力をトランスミッションを介して駆動軸に出力するものである。このような動力装置では、エンジンの燃焼サイクルに基づいて、エンジンのクランク軸に発生するトルク脈動成分を受けて、車両の駆動軸に振動が伝わるという問題が生ずる。

例えば、特許文献１では、クランク軸のトルク脈動成分によって発生する車両の駆動軸の振動を低減させるために、内燃機関のクランク軸に発生するトルク脈動成分を算出するトルク脈動算出手段と、電動機のトルク指令値に対し前記算出したトルク脈動成分を逆位相で加えることで、該トルク指令値を補正する電動機トルク制御手段と、を備える電動機の制御装置が提案されている。

特開平１１−３３６５８１号公報 特開２００６−１８７１６８号公報

しかし、上記特許文献１の電動機の制御装置では、クランク軸のトルク脈動成分を内燃機関での圧縮、膨張によるトルク脈動の次数に対しｓｉｎ関数の３次以下の成分で近似し、算出している。この算出方法は、内燃機関の爆発がない状態（モータリング状態）に限定されるものであって、内燃機関の爆発がある状態では、クランク軸に発生するトルク脈動成分を吸収することができず、滑らかな車両走行を実現することが困難となる。

本発明の目的は、内燃機関の爆発がある状態及びない状態に関わらず、クランク軸のトルク脈動成分によって発生する駆動軸の振動を低減させることができる電動機の制御装置を提供することにある。

本発明は、内燃機関及び電動機を駆動源とする車両に搭載され、前記内燃機関のクランク軸のトルク脈動成分によって、車両の駆動軸に発生する振動を低減するように前記電動機を制御する電動機の制御装置であって、前記クランク軸のトルクを求めるクランク軸トルク推定手段と、前記求めたクランク軸のトルクからトルク脈動成分を算出するトルク脈動成分算出手段と、前記算出したトルク脈動成分及び駆動源から駆動軸へのトルク伝達関数に基づいて、前記駆動軸のトルクからトルク脈動成分を除去する補償トルクを算出する補償トルク算出手段と、電動機のトルク指令値から前記算出した補償トルクを減じ、前記電動機のトルク指令値を補正するトルク補正手段と、を備える。

また、前記電動機の制御装置において、前記クランク軸トルク推定手段は、前記内燃機関の筒内圧力と前記クランク軸のクランク角度に基づいて、前記クランク軸のトルクを求めることが好ましい。

また、前記電動機の制御装置において、前記クランク軸トルク推定手段は、前記クランク軸のトルクを求めるクランク軸トルクセンサであることが好ましい。

また、本発明は、内燃機関及び電動機を駆動源とする車両に搭載され、前記内燃機関のクランク軸のトルク脈動成分によって、車両の駆動軸に発生する振動を低減するように前記電動機を制御する電動機の制御装置であって、前記筒内圧力とクランク角度に基づいて求めたクランク軸トルクから導出する補償トルクは、内燃機関の回転数や出力等の内燃機関の駆動条件によって、振幅、位相は異なるものの、クランク角度に対する波形が変わらないという特徴を有することから、任意の内燃機関の駆動条件における補償トルク（クランク角度の関数）を基本波形として定め、前記基本波形に対する位相調整量を前記内燃機関の駆動条件から算出する位相量調整手段と、前記基本波形に対する振幅係数を前記内燃機関の駆動条件から算出する振幅係数算出手段と、前記算出した位相調整量及び前記振幅係数から、クランク軸のクランク角度に応じた補償トルクを算出する補償トルク算出手段と、電動機のトルク指令値から前記補償トルクを減じ、前記トルク指令値を補正するトルク補正手段と、を備える。

本発明によれば、クランク軸のトルク脈動成分によって発生する駆動軸の振動を低減させることができる。

本発明の実施の形態について以下説明する。

図１は、本実施形態に係るハイブリッド自動車の構成の一例を示す模式図である。図１に示すように、ハイブリッド自動車１は、エンジン１０と、エンジン１０のクランク軸１２（以下、クランクシャフトと呼ぶ場合がある）にトーショナルダンパ１４を介して接続された動力分割機構１６と、動力分割機構１６に接続された発電可能なモータＭＧ１と、動力分割機構１６に接続された駆動軸１８（以下に、リングギヤ軸と呼ぶ場合がある）に取り付けられた減速機２０と、減速機２０に接続されたモータＭＧ２と、エンジン１０の目標出力及びモータ（ＭＧ１，ＭＧ２）のトルク指令値を設定するＨＶコントローラ２２と、モータ（ＭＧ１，ＭＧ２）を制御するＥＣＵ２４と、を備える。

エンジン１０は、ガソリン又は軽油等の炭化水素系の燃料により動力を出力できる内燃機関である。エンジン１０には、クランク軸１２のクランク角度を検出するクランク角センサ２６と、エンジン１０の筒内圧力を検出する筒内圧力センサ２８とが設けられている。クランク角センサ２６により検出されたクランク角度、筒内圧力センサ２８により検出された筒内圧力は、ＥＣＵ２４に出力される。なお、エンジン１０は、ＨＶコントローラ２２により設定される目標出力に応じて、不図示のエンジン制御部により、エンジン１０の燃料噴射制御、点火制御、吸入空気量調整制御等の運転制御を受けている。

動力分割機構１６は、外歯歯車のサンギヤ３０と、サンギヤ３０と同心円上に配置される内歯歯車のリングギヤ３２と、サンギヤ３０に噛合すると共にリングギヤ３２に噛合する複数のピニオンギヤ３４と、複数のピニオンギヤ３４を自転かつ公転自在に保持するキャリア３６とを備え、サンギヤ３０とリングギヤ３２とキャリア３６とを回転要素として差動作用を行う遊星歯車機構として構成されている。動力分割機構１６のキャリア３６には、エンジン１０のクランク軸１２が、サンギヤ３０にはモータＭＧ１が、リングギヤ３２にはリングギヤ軸１８を介して減速機２０がそれぞれ連結されている。モータＭＧ１が発電機として機能するときには、キャリア３６から入力されるエンジン１０からの動力をサンギヤ３０側とリングギヤ３２側にそのギヤ比に応じて分配し、モータＭＧ１が電動機として機能するときには、キャリア３６から入力されるエンジン１０からの動力とサンギヤ３０から入力されるモータＭＧ１からの動力を統合してリングギヤ３２側に出力する。リングギヤ３２に出力された動力は、減速機２０からディファレンシャルギヤ３８を介して駆動輪４０に出力される。

モータＭＧ１、モータＭＧ２は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ（不図示）を介してバッテリ（不図示）と電力のやり取りを行う。また、モータＭＧ１、モータＭＧ２は、インバータ（不図示）を介して、ＥＣＵ２４により制御されている。

ＨＶコントローラ２２は、エンジン１０の目標出力、モータＭＧ１、モータＭＧ２のトルク指令値を設定するものである。エンジンの目標出力、トルク指令値は、アクセル開度、車速等との関係を定めたマップを予めＨＶコントローラ２２に記録しておき、当該マップにアクセル開度、車速の情報を当てはめることにより、設定される。したがって、ＨＶコントローラ２２には、例えば、運転者によるアクセルの踏み込み量を検出するためのアクセルペダルポジションセンサ（不図示）からのアクセル開度、車速センサ（不図示）からの車速等が送信される。

本実施形態のハイブリッド自動車は、種々の状態で走行することができる。例えば、ハイブリッド自動車が走行を始めた比較的低速な状態では、エンジン１０を停止したまま、ＥＣＵ２４により、モータＭＧ２を力行させ、駆動軸１８に動力を伝達させて走行させる。また、ハイブリッド自動車１が所定の速度に達すると、例えば、モータＭＧ１をスタータモータとして使い、エンジン１０を始動させ、エンジン１０の動力によって走行させる。すなわち、本実施例のハイブリッド自動車は、内燃機関、モータＭＧ１，ＭＧ２を種々の状態で運転して、走行する。三者の運転は、ハイブリッド自動車の走行状態等に応じて、適宜設定される。

上記でも説明したように、通常、エンジン１０の燃焼サイクルに基づいて、クランク軸１２にはトルク脈動成分が発生する。そして、クランク軸１２のトルク脈動成分を受けて、駆動軸１８に振動が発生する。本実施形態は、モータを制御して、トルク脈動成分による駆動軸１８の振動を抑制するものである。以下に、そのモータ制御について説明する。

本実施形態では、まず、図１に示すモータＭＧ２を用いて、トルク脈動成分による駆動軸１８の振動を抑制するモータ制御について説明する。図１に示すように、ＥＣＵ２４は、クランク軸トルク推定部４２、トルク脈動成分算出部４４、補償トルク算出部４６、トルク補正部４８を備えている。

クランク軸トルク推定部４２では、クランク角センサ２６により検出されたクランク角度、筒内圧力センサ２８により検出された筒内圧力に基づいてクランク軸トルクが推定される。図２は、クランク軸トルクを算出するために用いられるエンジンのモデル図である。クランク軸トルク推定部４２には、図２に示すエンジンモデルに基づいて定められた下記数式１が記録されている。下記数式１は、クランク軸トルクτ_ｅを算出するための式であり、検出されたクランク角度θ_ｃｒｋ、筒内圧力Ｐを当てはめることにより、エンジントルクτ_ｅが求められる。

数式１及び図２に用いられる記号の説明を下記に示す。
Ｆ：ピストン５０に掛かる力
ｄ：クランク軸１２からピストン５０までの距離
Ｓ：ボア面積
Ｌ_１：クランクアーム５２の長さ
Ｌ_２：コンロッド５４の長さ
δ：クランク軸１２のクランク角度の位相
Φ：コンロッド５４の角度
ｎ：エンジンの気筒数
なお、複数の気筒がある場合には、ピストン５０に掛かる力及びクランク軸１２からピストン５０までの距離ｄは、気筒毎に求められる。

図３は、本発明の他の実施形態に係るハイブリッド自動車の構成の一例を示す模式図である。上記のようにクランク角度θ_ｃｒｋ、筒内圧力Ｐにより、クランク軸トルクτ_ｅを求めてもよいが、図３に示すように、エンジン１０のクランク軸１２にクランク軸トルクセンサ５６を設け、クランク軸１２のクランク軸トルクを求めてもよい。この場合、クランク軸トルクセンサ５６が、クランク軸１２のクランク軸トルクを求めるクランク軸トルク推定部となる。

図１のクランク軸トルク推定部４２又は図３のクランク軸トルク推定部としてのクランク軸トルクセンサ５６により求めたクランク軸トルクτ_ｅは、トルク脈動成分算出部４４に送られる。トルク脈動成分算出部４４は、クランク軸トルクτ_ｅからトルク脈動成分Δτ_ｅを抽出するものである。具体的には、トルク脈動成分算出部４４において、クランク軸トルクτ_ｅの１サイクル間の平均が０になるようにハイパスフィルタ処理が行われ、トルク脈動成分Δτ_ｅが算出される。

トルク脈動成分算出部４４により算出されたトルク脈動成分Δτ_ｅは、補償トルク算出部４６に送られる。

補償トルク算出部４６は、算出したトルク脈動成分Δτ_ｅ及び駆動源から駆動軸へのトルク伝達関数に基づいて、トルク脈動成分を駆動軸１８のトルクから除去するためのモータＭＧ２の補償トルク値を算出するものである。本実施形態のように、モータＭＧ２を用いて、トルク脈動成分を駆動軸１８のトルクから除去する場合には、駆動源から駆動軸トルクへの伝達関数として、エンジン１０から駆動軸１８へのトルク伝達関数Ｇ２（ｓ）を用いる。

補償トルク算出部４６には、トルク脈動成分を駆動軸１８のトルクから除去するための補償トルク値を算出する下記数式２が記録されている。下記数式２に、算出されたトルク脈動成分Δτ_ｅを当てはめることにより、補償トルク値τ_{ｍ_ｃｔｒ}が算出される。

上記数式２は、以下のように導かれる。図４は、本実施形態のハイブリッド自動車に搭載されるエンジン、モータ、動力分割機構等の駆動系の構成のモデルである。そして、クランク軸１２のトルクから駆動軸１８のトルクまでの運動方程式は、図４のモデルから下記数式３で表される。

数式３及び図４に用いられる記号の説明を下記に示す。
Ｊ_ｅ：エンジン回転系の慣性モーメント
Ｊ_ｉｓ：クランク軸１２（インプットシャフト）の慣性モーメント
Ｊ_ｇ：モータＭＧ１の慣性モーメント
Ｊ_ｍ：モータＭＧ２の慣性モーメント
ρ：動力分割機構１６（プラネタリギア）の速比
Ｃ_ｄｐ：トーショナルダンパ１４の粘性係数
Ｋ_ｄｐ：トーショナルダンパ１４のばね定数
θ_ｅ：エンジン１０の回転角度
θ_ｉｓ：クランク軸１２（インプットシャフト）の回転角度
θ_ｇ：モータＭＧ１の回転角度
θ_ｍ：モータＭＧ２の回転角度
τ_ｅ：エンジン１０のトルク（クランク軸１２のトルク）
τ_ｐ：動力分割機構１６（プラネタリギア）の内部トルク
τ_ｇ：モータＭＧ１のトルク
τ_ｍ：モータＭＧ２のトルク
τ_ｄｓ：駆動軸１８のトルク（モータＭＧ２軸換算値）

上記数式３を連立させることで、下記数式４が与えられる。

Ｇ１（ｓ）：モータＭＧ１から駆動軸１８へのトルク伝達関数
Ｇ２（ｓ）：エンジン１０から駆動軸１８へのトルク伝達関数
Ｇ３（ｓ）：モータＭＧ２の回転角加速度から駆動軸１８のトルクへの伝達関数
τ_ｅ１：クランク軸トルクの定常成分

Ｇ２（ｓ）は次式で与えられる。
Ｇ２（ｓ）＝（Ｊ_ｇ／Ｊ_ｅ）（１＋ρ）Ｊ_ｉｓ（Ｃ_ｄｐｓ＋Ｋ_ｄｐ）／（ａ_２ｓ^２＋ａ_１ｓ＋ａ_０）
ａ_２＝ρ^２Ｊ_ｉｓ ^２ ＋ （１＋ρ）^２Ｊ_ｉｓＪ_ｇ
ａ_１＝（ρ^２（Ｊ_ｉｓ ^２／Ｊ_ｅ） ＋ （１＋ρ）^２Ｊ_ｉｓＪ_ｇ／Ｊ_ｅ ＋ ρ^２Ｊ_ｉｓ）Ｃ_ｄｐ
ａ_０＝（ρ^２（Ｊ_ｉｓ ^２／Ｊ_ｅ） ＋ （１＋ρ）^２Ｊ_ｉｓＪ_ｇ／Ｊ_ｅ ＋ ρ^２Ｊ_ｉｓ）Ｋ_ｄｐ

Ｇ１（ｓ）は次式で与えられる。
Ｇ１（ｓ）＝（１／ρ）（Ｊ_ｇ／Ｊ_ｉｓ ^２）・Ｊ_ｅＪ_ｉｓ（Ｃ_ｄｐｓ＋Ｋ_ｄｐ）／（Ｊ_ｅＪ_ｉｓｓ^２＋（Ｊ_ｅ＋Ｊ_ｉｓ）Ｃ_ｄｐｓ＋（Ｊ_ｅ＋Ｊ_ｉｓ）Ｋ_ｄｐ） − （１／ρ）（Ｊ_ｇ／Ｊ_ｉｓ） − （ρ／（１＋ρ）^２）
ここで、ｓはプラス演算子である。なお、これらの伝達関数は、図１に示す構成のハイブリッド自動車に対するものであり、ハイブリッド自動車の構成が変われば、それに応じた伝達関数を用いる必要がある。

さらに、上記数式４のうち、モータＭＧ２のトルクτ_ｍをトルク指令値（ＨＶコントローラ２２から出力されるもの）と、上記説明したモータＭＧ２の補償トルク値τ_{ｍ_ｃｔｒ}（駆動軸トルクから脈動成分を除去するためのモータＭＧ２の補償トルク値）とに分離して記載すると、下記数式５として表される。

上式より、トルク脈動成分Δτ_ｅを駆動軸のトルクから除去するためのモータＭＧ２の補償トルク値τ_{ｍ_ｃｔｒ}は上式の右辺最終項より、トルク脈動成分Δτ_ｅ及びエンジン１０から駆動軸１８へのトルク伝達関数Ｇ２（ｓ）から算出される上記数式２で表される。

補償トルク算出部４６により算出されたモータＭＧ２の補償トルク値τ_{ｍ_ｃｔｒ}は、トルク補正部４８に送られる。また、ＨＶコントローラ２２により設定されたモータＭＧ２のトルク指令値τ_{ｍ_ｒｅｆ}もトルク補正部４８に送られる。

トルク補正部４８は、モータＭＧ２のトルク指令値τ_{ｍ_ｒｅｆ}から、モータＭＧ２の補償トルク値τ_{ｍ_ｃｔｒ}を減じ、モータＭＧ２のトルク指令値を補正するものである。補正されたトルク指令値は、不図示のインバータに送信され、インバータにより、補正されたトルク指令値に応じて、モータＭＧ２が制御される。

このように、補正されたトルク指令値に応じて、電動機（モータＭＧ２）を制御することにより、クランク軸に発生したトルク脈動成分を駆動軸のトルクから除去することができる。そのため、トルク脈動成分による駆動軸の振動を抑制することができる。本実施形態では、モータＭＧ２を用いて、トルク脈動成分による駆動軸の振動を抑制するモータ制御について説明したが、これに限定されるものではない。モータが複数ある場合には、例えば、モータＭＧ１又はモータＭＧ１及びモータＭＧ２の両方を用いて、トルク脈動成分による駆動軸の振動を抑制するモータ抑制も可能である。

以下に、モータＭＧ１を用いて、トルク脈動成分による駆動軸１８の振動を抑制するモータ制御について説明する。図５は、本発明の他の実施形態に係るハイブリッド自動車の構成の一例を示す模式図である。

図５に示すＥＣＵ２４のクランク軸トルク推定部４２では、上記と同様の方法により、クランク軸トルクτ_ｅが求められる。クランク軸トルク推定部４２に記録された上記数式１に、クランク角センサ２６により検出されたクランク角度、筒内圧力センサ２８により検出された筒内圧力を当てはめ、クランク軸トルクτ_ｅが求められる。又は不図示であるが、エンジン１０のクランク軸１２にクランク軸トルクセンサを設け、クランク軸１２のクランク角度を求めてもよい。この場合、クランク軸トルクセンサが、クランク軸１２のクランク軸トルクを求めるクランク軸トルク推定部となる。

算出されたクランク軸トルクτ_ｅが、トルク脈動成分算出部４４に送られる。そして、トルク脈動成分算出部４４では、上記と同様の方法により、クランク軸トルクτ_ｅからトルク脈動成分Δτ_ｅが算出される。

算出されたトルク脈動成分Δτ_ｅは、補償トルク算出部４６に送られる。

補償トルク算出部４６では、算出したトルク脈動成分Δτ_ｅ及び駆動源から駆動軸へのトルク伝達関数を用いて、トルク脈動成分を駆動軸のトルクから除去するためのモータＭＧ１の補償トルク値が算出される。モータＭＧ１を用いて、トルク脈動成分を駆動軸のトルクから除去する場合、駆動源から駆動軸トルクへの伝達関数として、エンジン１０から駆動軸１８へのトルク伝達関数Ｇ２（ｓ）及びＭＧ１モータから駆動軸１８へのトルク伝達関数Ｇ１（ｓ）が用いられる。具体的には、補償トルク算出部４６に、トルク脈動成分を駆動軸のトルクから除去するためのモータＭＧ１の補償トルク値τ_{ｇ_ｃｔｒ}を算出する下記数式６を記録させ、下記数式６に、算出されたトルク脈動成分Δτ_ｅを当てはめることにより、モータＭＧ１の補償トルク値τ_{ｇ_ｃｔｒ}が算出される。

上記数式４のうち、モータＭＧ１のトルクτ_ｇをトルク指令値（ＨＶコントローラ２２から出力されるもの）と、モータＭＧ１の補償トルク値τ_{ｇ_ｃｔｒ}（駆動軸トルクから脈動成分を除去するためのモータＭＧ１の補償トルク値）とに分離して記載すると、下記数式で表される。
τｄｓ＝τ_ｍ＋Ｇ１（ｓ）τ_{ｇ_ｒｅｆ}＋Ｇ２（ｓ）τ_ｅ１＋Ｇ３（ｓ）θ_ｍ
＋（Ｇ１（ｓ）τ_{ｇ_ｃｔｒ}＋Ｇ２（ｓ）Δτ_ｅ）
トルク脈動成分Δτ_ｅを駆動軸のトルクから除去するためのモータＭＧ１の補償トルク置τ_{ｇ_ｃｔｒ}は、上式の右辺最終項より、上記数式６で表される。

補償トルク算出部４６により算出されたモータＭＧ１の補償トルク値τ_{ｇ_ｃｔｒ}は、トルク補正部４８に送られる。また、ＨＶコントローラ２２により設定されたモータＭＧ１のトルク指令値τ_{ｇ_ｒｅｆ}もトルク補正部４８に送られる。

トルク補正部４８は、モータＭＧ１のトルク指令値τ_{ｇ_ｒｅｆ}から、算出された補償トルク値τ_{ｇ_ｃｔｒ}を減じ、モータＭＧ１のトルク指令値を補正するものである。補正されたトルク指令値は、不図示のインバータに送信され、インバータにより、補正されたトルク指令値に応じて、モータＭＧ１が制御される。

このように、補正されたトルク指令値に応じて、モータＭＧ１のトルクを制御することによっても、クランク軸により発生したトルク脈動成分を駆動軸のトルクから除去することができる。そのため、トルク脈動成分による駆動軸の振動を抑制することが可能となる。

次に、モータＭＧ１及びＭＧ２を用いて、トルク脈動成分による駆動軸の振動を抑制するモータ制御について説明する。図６は、本発明の他の実施形態に係るハイブリッド自動車の構成の一例を示す模式図である。

図６に示すＥＣＵ２４のクランク軸トルク推定部４２では、上記と同様の方法によりクランク軸トルクτ_ｅが求められる。クランク軸トルク推定部４２に記録された上記数式１に、クランク角センサ２６により検出されたクランク角度、筒内圧力センサ２８により検出された筒内圧力を当てはめ、クランク軸トルクτ_ｅが求められる。又は、不図示であるが、エンジン１０のクランク軸１２にクランク軸トルクセンサを設け、クランク軸１２のクランク軸トルクを求めるものであってもよい。この場合、クランク軸トルクセンサが、クランク軸１２のクランク軸トルクを求めるクランク軸トルク推定部となる。

算出されたクランク軸トルクτ_ｅが、トルク脈動成分算出部４４に送られる。そして、トルク脈動成分算出部４４では、上記と同様の方法により、クランク軸トルクτ_ｅからトルク脈動成分Δτ_ｅが算出される。

算出されたトルク脈動成分Δτ_ｅは、補償トルク算出部４６に送られる。

補償トルク算出部４６では、算出したトルク脈動成分Δτ_ｅ及び駆動源から駆動軸へのトルク伝達関数を用いて、トルク脈動成分を駆動軸のトルクから除去するためのＭＧ１及びＭＧ２の補償トルク値がそれぞれ算出される。具体的には、補償トルク算出部４６に、モータＭＧ１，ＭＧ２によりトルク脈動成分を駆動軸のトルクから除去するための補償トルク値を算出する下記数式７を記録させ、下記数式７に、算出されたトルク脈動成分Δτ_ｅを当てはめることにより、モータＭＧ２の補償トルク値τ_{ｍ_ｃｔｒ}、モータＭＧ１の補償トルク値τ_{ｇ_ｃｔｒ}が算出される。下記数式７のγ（０＜γ＜１）は、モータＭＧ２でトルク脈動成分を除去する割合を決定するための係数であり、任意に設定されるものである。

補償トルク算出部４６により算出されたモータＭＧ１の補償トルク値τ_{ｇ_ｃｔｒ}、モータＭＧ２の補償トルク値τ_{ｍ_ｃｔｒ}は、トルク補正部４８に送られる。また、ＨＶコントローラ２２により設定されたモータＭＧ１のトルク指令値τ_{ｇ_ｒｅｆ}、モータＭＧ２のトルク指令値τ_{ｍ_ｒｅｆ}もトルク補正部４８に送られる。

トルク補正部４８は、モータＭＧ２のトルク指令値τ_{ｍ_ｒｅｆ}から、算出されたモータＭＧ２の補償トルク値τ_{ｍ_ｃｔｒ}を減じ、モータＭＧ１のトルク指令値τ_{ｇ_ｒｅｆ}から、算出されたモータＭＧ１の補償トルク値τ_{ｇ_ｃｔｒ}を減じ、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令値をそれぞれ補正するものである。補正されたモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令値は、不図示のインバータに送信され、インバータにより、補正されたモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令値に応じて、モータＭＧ１，ＭＧ２が制御される。上記によっても、クランク軸により発生するトルク脈動成分を駆動軸のトルクから除去することができる。そのため、トルク脈動成分による駆動軸の振動を抑制することが可能となる。

図７は、本発明の他の実施形態に係るハイブリッド自動車の構成の一例を示す模式図である。図７に示すように、エンジン１０には、エンジンの回転数Ｎｅを検出する回転数センサ６６、エンジンのクランク軸のクランク角度θ_ｃｒｋを検出するクランク角センサ２６が設けられている。なお、図７に示すエンジン、モータＭＧ１，ＭＧ２、動力分割機構１６等の駆動系の構成は、図１に示す構成と同様であるため、その説明を省略する。

本実施形態におけるモータの制御について説明する。図７に示すように、ＥＣＵ５７は、位相量算出部５８と、振幅係数算出部６０と、補償トルク算出部６２と、トルク補正部６４と、を備えている。

図８（Ａ）は、エンジンの駆動条件の変化に基づくクランク軸のクランク角度とエンジンの筒内圧力との関係を示す図であり、図８（Ｂ）は、エンジンの駆動条件の変化に基づくクランク軸のクランク角度とモータの補償トルクとの関係を示す図である。エンジンの駆動条件（エンジンの回転数、エンジンの出力等）が変化すると、図８（Ａ）に示すように、筒内圧力は大きく変化し、また、クランク軸のクランク角度に対する筒内圧力の波形形状も変化する。一方、図８（Ｂ）に示すように、クランク軸のクランク角度に対する補償トルクの波形は、エンジンの駆動条件（エンジンの回転数、エンジンの出力等）が変化すると、振幅（及び位相関係）は変化するものの、波形形状は変化しない。すなわち、基本波形から、エンジンの駆動条件に基づいて位相、振幅を調整することによって、クランク軸のトルク脈動成分を駆動軸のトルクから除去する補償トルク値を算出することができる。

ここでは、モータＭＧ２を用いて、クランク軸のトルク脈動成分を駆動軸のトルクから除去するモータ制御について説明するが、これに制限されるものではなく、モータＭＧ１又はモータＭＧ１，ＭＧ２の両方を用いて、クランク軸のトルク脈動成分を駆動軸のトルクから除去することも可能である。

ＥＣＵ５７の位相量算出部５８は、エンジンを任意の条件で駆動させた場合のクランク角度の関数となる補償トルクを基本波形と定め、基本波形に対する位相調整量をエンジンの駆動条件（本実施形態では、エンジン１０の回転数Ｎｅ）から算出するものである。具体的には、位相量算出部５８には、下記数式８が記録されており、下記数式８に回転数センサ６６により検出されたエンジンの回転数Ｎｅ（ｒｐｍ）とエンジンの気筒数（ｎ）を当てはめて、爆発一次の周波数が算出される。そして、予め記憶しておいたエンジンから駆動軸へのトルク伝達関数Ｇ２（ｓ）を用いて、その周波数での位相が算出される。そして、上記算出した位相から基本波形の位相（予め定められている）との差を求め、位相調整量が算出される。
［数８］
爆発一次の周波数（Ｈｚ）＝（Ｎｅ／６０）×（ｎ／２）

位相量算出部５８により算出された位相調整量は、補償トルク算出部６２に送られる。また、クランク角センサ２６により検出されたクランク軸１２のクランク角度も補償トルク算出部６２に送られる。

振幅係数算出部６０では、基本波形に対する振幅係数をエンジンの駆動条件（本実施形態では、エンジンの回転数Ｎｅと、エンジン１０の目標出力）から算出するものである。エンジンの駆動条件としては、エンジンの回転数Ｎｅと、エンジン１０の目標出力、エンジン水温、吸排気弁の開閉タイミング、点火進角等のうち、少なくともいずれか１つが選択される。

振幅係数算出部６０には、予めエンジンの回転数Ｎｅ、エンジンの目標出力Ｐｅ（ＨＶコントローラ２２から出力されるもの）、基本波形に対する振幅係数ａ_{_ｃｔｒ}との関係を定めた振幅係数設定マップが記録されている。そして、振幅係数算出部６０に入力されたエンジンの回転数Ｎｅ、エンジンの目標出力Ｐｅを当該振幅係数設定マップに当てはめることにより、基本波形に対する振幅係数ａ_{_ｃｔｒ}が算出される。

振幅係数算出部６０により算出された振幅係数ａ_{_ｃｔｒ}は、補償トルク算出部６２に送られる。

図９は、任意の条件（回転数、出力等）でエンジンを駆動した場合の補償トルク基本値をクランク軸の角度の関数として表した基本波形の一例を示す図である。補償トルク算出部６２には、予め図９に示すような基本波形が記録されており、上記算出された位相調整量及び振幅係数に基づいて、予め記録された基本波形の位相及び振幅調整が行われる。そして、位相、振幅調整された調整波形に、クランク角センサ２６から送られたクランク軸１２のクランク角度θ_ｃｒｋを当てはめ、モータＭＧ２の補償トルク値τ_{ｍ_ｃｔｒ}が算出される。ここで、任意の条件の補償トルク波形を基本波形と定義する。

補償トルク算出部６２における補償トルク値の算出は必ずしも上記に制限されるものではない。例えば、まず、上記算出された位相調整量に基づいて、予め記録された基本波形の位相調整が行われる。そして、位相調整された調整波形に、クランク角センサ２６から送られたクランク軸１２のクランク角θ_ｃｒｋを当てはめ、モータＭＧ２の基準補償トルク値が算出される。さらに、算出された基準補償トルク値と振幅係数算出部６０により算出された振幅係数ａ_{_ｃｔｒ}とを掛け合わせることにより、モータＭＧ２の補償トルク値τ_{ｍ_ｃｔｒ}が算出される。

補償トルク算出部６２により算出されたモータＭＧ２の補償トルク値τ_{ｍ_ｃｔｒ}は、トルク補正部６４に送られる。トルク補正部６４では、ＨＶコントローラ２２から送信されるモータＭＧ２のトルク指令値τ_{ｍ_ｒｅｆ}から、算出された補償トルク値を減じ、モータＭＧ２のトルク指令値が補正される。補正されたトルク指令値は、不図示のインバータに送信され、インバータにより、補正されたトルク指令値に応じたモータＭＧ２の制御が行われる。

このように、補正されたトルク指令値に応じて、モータＭＧ２のトルクを制御することにより、クランク軸により発生するトルク脈動成分を駆動軸のトルクから除去することができる。そのため、トルク脈動成分による駆動軸の振動を抑制することが可能となる。

本実施形態に係るハイブリッド自動車の構成の一例を示す模式図である。 クランク軸トルクを算出するために用いられるエンジンのモデル図である。 本発明の他の実施形態に係るハイブリッド自動車の構成の一例を示す模式図である。 本実施形態のハイブリッド自動車に搭載されるエンジン、モータ、動力分割機構等の駆動系の構成のモデルである。 本発明の他の実施形態に係るハイブリッド自動車の構成の一例を示す模式図である。 本発明の他の実施形態に係るハイブリッド自動車の構成の一例を示す模式図である。 本発明の他の実施形態に係るハイブリッド自動車の構成の一例を示す模式図である。 （Ａ）は、エンジンの駆動条件の変化に基づくクランク軸の角度とエンジンの筒内圧力との関係を示す図であり、（Ｂ）は、エンジンの駆動条件の変化に基づくクランク軸の角度とモータの補償トルクとの関係を示す図である。 任意の条件（回転数、出力等）でエンジンを駆動した場合の補償トルク基本値をクランク軸の角度の関数として表した基本波形の一例を示す図である。

符号の説明

１ ハイブリッド自動車、１０ エンジン、１２ クランク軸、１４ トーショナルダンパ、１６ 動力分割機構、１８ 駆動軸（リングギヤ軸）、２０ 減速機、２２ ＨＶコントローラ、２４，６４ ＥＣＵ、２６ クランク角センサ、２８ 筒内圧力センサ、３０ サンギヤ、３２ リングギヤ、３４ ピニオンギヤ、３６ キャリア、３８ ディファレンシャルギヤ、４０ 駆動輪、４２ クランク軸トルク推定部、４４ トルク脈動成分算出部、４６ 補償トルク算出部、４８ トルク補正部、５０ ピストン、５２ クランクアーム、５４ コンロッド、５６ クランク軸トルクセンサ、５８ 位相量算出部、６０ 振幅係数算出部、６２ 補償トルク算出部、６４ トルク補正部、６６ 回転数センサ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (4)

1. 内燃機関及び電動機を駆動源とする車両に搭載され、前記内燃機関のクランク軸のトルク脈動成分によって、車両の駆動軸に発生する振動を低減するように前記電動機を制御する電動機の制御装置であって、
   前記クランク軸のトルクを求めるクランク軸トルク推定手段と、
   前記求めたクランク軸のトルクからトルク脈動成分を算出するトルク脈動成分算出手段と、
   前記算出したトルク脈動成分と、駆動源から駆動軸へのトルク伝達関数とに基づいて、前記駆動軸のトルクからトルク脈動成分を除去する補償トルクを算出する補償トルク算出手段と、
   電動機のトルク指令値から前記算出した補償トルクを減じ、前記電動機のトルク指令値を補正するトルク補正手段と、を備えることを特徴とする電動機の制御装置。
2. 請求項１に記載の電動機の制御装置であって、前記クランク軸トルク推定手段は、前記内燃機関の筒内圧力と前記クランク軸のクランク角度に基づいて、前記クランク軸のトルクを求めることを特徴とする電動機の制御装置。
3. 請求項１に記載の電動機の制御装置であって、前記クランク軸トルク推定手段は、前記クランク軸のトルクを求めるクランク軸トルクセンサであることを特徴とする電動機の制御装置。
4. 内燃機関及び電動機を駆動源とする車両に搭載され、前記内燃機関のクランク軸のトルク脈動成分によって、車両の駆動軸に発生する振動を低減するように前記電動機を制御する電動機の制御装置であって、
   駆動軸のトルクからトルク脈動成分を除去する補償トルクにおいて前記内燃機関を任意の条件で駆動させた場合のクランク角度の関数となる補償トルクを基本波形と定め、前記基本波形に対する位相調整量を内燃機関の駆動条件から算出する位相量調整手段と、
   前記基本波形に対する振幅係数を前記内燃機関の駆動条件から算出する振幅係数算出手段と、
   前記算出した位相調整量及び前記振幅係数から、クランク軸のクランク角度に応じた補償トルクを算出する補償トルク算出手段と、
   電動機のトルク指令値から前記算出した補償トルクを減じ、前記トルク指令値を補正するトルク補正手段と、を備えることを特徴とする電動機の制御装置。

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