JP2020196405A - ハイブリッド車両およびハイブリッド車両の制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】エンジンにおいて発生するトルク変動を精度高く抑制する。【解決手段】HV−ECUは、F/C実行中フラグがオン状態からオフ状態に切り替わり(S200にてYES)、かつ、補正許可判定条件が成立すると(S202にてYES)、補正トルクを発生させるまでの待機時間を設定するステップ(S204)と、補正トルクの大きさを設定するステップ(S206)と、待機時間が経過すると(S208にてYES)、設定した補正トルクが生じるようにPCUを制御するステップ(S210)とを含む、処理を実行する。【選択図】図10
Description
本開示は、ハイブリッド車両の制御に関する。
従来より、電動機およびエンジンを駆動源として搭載し、電動機の動力によって車両を走行させたり、エンジンの動力によって車両を走行させたりするハイブリッド車両が公知である。
たとえば、特開2013−230794号公報(特許文献1)には、EV走行モードが実行されているときに電動機の回転数と手動変速機の入力軸の回転数との差が過度に大きくならないように電動機のトルクを制限するハイブリッド車両が開示される。
上述したような特に駆動輪にエンジンにおいて発生するトルクが直接的に伝達される構成を有するハイブリッド車両においては、エンジン始動時や作動中にさまざまな要因によってトルク変動が発生する場合がある。このようにエンジン始動時や作動中にトルク変動が発生すると車両にギヤノイズが発生する場合がある。そのため、ギヤノイズの起因となるトルク変動をエンジンに連結される電動機のトルクを用いて抑制することが考えられるが、電動機のトルクを発生するタイミングを精度高く設定することが求められる。
本開示は、上述した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、エンジンにおいて発生するトルク変動を精度高く抑制するハイブリッド車両およびハイブリッド車両の制御方法を提供することである。
本開示のある局面に係るハイブリッド車両は、エンジンと、モータジェネレータと、エンジンから出力される動力をモータジェネレータに伝達される動力と駆動輪に伝達される動力とに分割する動力分割装置と、エンジンの出力軸の回転角度を検出する検出装置と、モータジェネレータを用いてエンジンを始動させる始動処理を実行する制御装置とを備える。制御装置は、始動処理の実行中において、エンジンの初爆が行なわれる回転角度を推定し、検出装置によって検出される回転角度がエンジンの初爆が行なわれる回転角度になるときに、始動処理の実行時に発生させるモータジェネレータのトルクを補正する。
このようにすると、エンジンの始動処理中における初爆のタイミングは、回転角度から精度高く推定することができる。そのため、初爆が行なわれる回転角度になるときに、始動処理の実行時に発生させるモータジェネレータのトルクを補正することによって、エンジンの始動時に生じるトルク変動を精度高く抑制することができる。
ある実施の形態において、ハイブリッド車両は、エンジンとモータジェネレータとの間の動力伝達経路に設けられ、弾性部材を用いて振動を吸収可能に構成されるダンパをさらに備える。制御装置は、検出装置によって検出される回転角度がエンジンの初爆が行なわれる回転角度になるときに、初爆により増加する出力軸に作用するトルクと同一方向のトルクが増加するようにモータジェネレータのトルクを補正する。
このようにすると、初爆による出力軸に作用するトルクが増加するタイミングでモータジェネレータの同一方向のトルクが増加するように補正されるのでダンパが大きく捻れることを抑制することができる。そのため、ダンパが大きく捻れることによるトルク変動が発生することを抑制することができる。
さらにある実施の形態において、エンジンは、複数の気筒を有する。制御装置は、エンジンの回転状態が初爆可能な状態になった時点における回転角度を基準として、複数の気筒のうちの直近の燃料噴射が実施される気筒の点火時期に対応する回転角度を初爆が行なわれる回転角度として推定する。
このようにすると、初爆が行なわれる回転角度を精度高く推定することができる。そのため、エンジンの始動処理の実行時に発生させるモータジェネレータのトルクを補正することによって、エンジンの始動時に生じるトルク変動を精度高く抑制することができる。
さらにある実施の形態において、制御装置は、パーキングポジションが選択される場合に、モータジェネレータのトルクの補正を許可する。
このようにすると、パーキングポジションが選択されている場合に、車両に走行騒音が発生しないため、エンジンの始動処理の実行中にトルク変動が生じると、トルク変動に起因するギヤノイズについてユーザが違和感を覚える可能性がある。そのため、パーキングポジションが選択される場合に、モータジェネレータのトルクの補正を許可することによって、パーキングポジションの選択時のエンジンの始動処理の実行時にトルク変動の発生を抑制することができる。
本開示の他の局面に係るハイブリッド車両の制御方法は、エンジンと、モータジェネレータと、エンジンから出力される動力をモータジェネレータに伝達される動力と駆動輪に伝達される動力とに分割する動力分割装置とを備えたハイブリッド車両の制御方法である。この制御方法は、エンジンの出力軸の回転角度を検出するステップと、モータジェネレータを用いてエンジンを始動させる始動処理を実行するステップと、始動処理の実行中において、エンジンの初爆が行なわれる回転角度を推定するステップと、回転角度がエンジンの初爆が行なわれるクランク角になるときに、始動処理の実行時に発生させるモータジェネレータのトルクを補正するステップとを含む。
本開示によると、エンジンにおいて発生するトルク変動を精度高く抑制するハイブリッド車両およびハイブリッド車両の制御方法を提供することができる。
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
<ハイブリッド車両の駆動システムについて>
図1は、ハイブリッド車両(以下、単に車両と記載する)10の駆動システムの構成の一例を示す図である。図1に示すように車両10は、制御部11と、走行用の動力源となる、エンジン13と、第1モータジェネレータ(以下、第1MGと記載する)14と、第2モータジェネレータ(以下、第2MGと記載する)15とを駆動システムとして備えている。
図1は、ハイブリッド車両(以下、単に車両と記載する)10の駆動システムの構成の一例を示す図である。図1に示すように車両10は、制御部11と、走行用の動力源となる、エンジン13と、第1モータジェネレータ(以下、第1MGと記載する)14と、第2モータジェネレータ(以下、第2MGと記載する)15とを駆動システムとして備えている。
エンジン13は、複数の気筒46を有する内燃機関である。本実施の形態において、エンジン13は、たとえば、直列4気筒の火花点火型のガソリンエンジンである。エンジン13の吸気通路(図示せず)には、吸気通路内を流れる吸気の流量を調整できる吸気絞り弁(スロットルバルブ)49が設けられる。エンジン13の気筒46内には、筒内の燃料と空気の混合気を着火する点火プラグ45が設けられる。エンジン13の排気通路(図示せず)を流通する排気は、各種後処理装置(図示せず)により浄化されてから大気に放出される。エンジン13に設けられる各種電気機器は、制御部11からの制御信号C2に応じて動作する。
第1MG14および第2MG15は、いずれも駆動電力が供給されることによりトルクを出力するモータとしての機能と、トルクが与えられることにより発電電力を発生する発電機としての機能とを備える。第1MG14および第2MG15としては、交流回転電機が用いられる。交流回転電機は、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型同期電動機を含む。
第1MG14および第2MG15は、いずれもPCU(Power Control Unit)81を介してバッテリ18に電気的に接続されている。PCU81は、第1MG14と電力を授受する第1インバータ16と、第2MG15と電力を授受する第2インバータ17と、バッテリ18と、第1インバータ16および第2インバータ17との間で電力を授受するコンバータ83とを含む。
コンバータ83は、たとえば、バッテリ18の電力を昇圧して第1インバータ16または第2インバータ17に供給可能に構成される。あるいは、コンバータ83は、第1インバータ16または第2インバータ17から供給される電力を降圧してバッテリ18に供給可能に構成される。
第1インバータ16は、コンバータ83からの直流電力を交流電力に変換して第1MG14に供給可能に構成される。あるいは、第1インバータ16は、第1MG14からの交流電力を直流電力に変換してコンバータ83に供給可能に構成される。
第2インバータ17は、コンバータ83からの直流電力を交流電力に変換して第2MG15に供給可能に構成される。あるいは、第2インバータ17は、第2MG15からの交流電力を直流電力に変換してコンバータ83に供給可能に構成される。
すなわち、PCU81は、第1MG14あるいは第2MG15において発電された電力を用いてバッテリ18を充電したり、バッテリ18の電力を用いて第1MG14あるいは第2MG15を駆動したりする。
バッテリ18は、たとえば、リチウムイオン二次電池あるいはニッケル水素二次電池等を含む。リチウムイオン二次電池は、リチウムを電荷担体とする二次電池であり、電解質が液体の一般的なリチウムイオン二次電池のほか、固体の電解質を用いたいわゆる全固体電池も含み得る。なお、バッテリ18は、少なくとも再充電可能に構成された蓄電装置であればよく、たとえば、二次電池に代えて電気二重層キャパシタ等を用いてもよい。
第1MG14は、遊星歯車機構20に連結されている。また、エンジン13は、ダンパ47を介在させて遊星歯車機構20に連結されている。遊星歯車機構20は、エンジン13が出力する駆動トルクを第1MG14と出力ギヤ21とに分割して伝達するものであり、本開示の実施形態における動力分割装置の一例である。遊星歯車機構20は、シングルピニオン型の遊星歯車機構を有し、エンジン13の出力軸22と同一の軸線Cnt上に配置されている。
遊星歯車機構20は、サンギヤSと、サンギヤSと同軸に配置されたリングギヤRと、サンギヤSおよびリングギヤRに噛み合うピニオンギヤPと、ピニオンギヤPを自転および公転可能に保持するキャリアCとを有する。出力軸22は、ダンパ47を介してキャリアCに連結されている。第1MG14のロータ軸23は、サンギヤSに連結されている。リングギヤRは、出力ギヤ21に連結されている。出力ギヤ21は、駆動輪24に駆動トルクを伝達するための出力部の一例である。
遊星歯車機構20は、エンジン13が出力する駆動トルクが伝達されるキャリアCが入力要素に、また、出力ギヤ21に駆動トルクを出力するリングギヤRが出力要素に、そしてロータ軸23が連結されるサンギヤSが反力要素になる。つまり、遊星歯車機構20は、エンジン13が出力した動力を第1MG14側と出力ギヤ21側とに分割する。第1MG14は、エンジン回転速度に応じたトルクを出力するように制御される。
カウンタシャフト25は、軸線Cntと平行に配置されている。カウンタシャフト25は、出力ギヤ21に噛み合っているドリブンギヤ26に取り付けられている。また、カウンタシャフト25には、ドライブギヤ27が取り付けられており、このドライブギヤ27が終減速機であるデファレンシャルギヤ28におけるリングギヤ29に噛み合っている。さらに、ドリブンギヤ26には、第2MG15におけるロータ軸30に取り付けられたドライブギヤ31が噛み合っている。したがって、第2MG15が出力した駆動トルクが出力ギヤ21から出力された駆動トルクにドリブンギヤ26の部分で加えられる。このようにして合成された駆動トルクは、デファレンシャルギヤ28から左右に延びたドライブシャフト32,33を介して駆動輪24に伝達される。駆動輪24に駆動トルクが伝達されることにより、車両10に駆動力が発生する。
なお、本実施の形態において、車両10は、第2MG15のロータ軸30の一方端に設けられるドライブギヤ31がドリブンギヤ26に噛み合う構成を有するものとして説明したが、第2MG15は、たとえば、リングギヤRと駆動輪24との間の動力伝達経路上に設けられればよく、特に上述のような構成に限定されるものではない。第2MG15は、たとえば、カウンタシャフト25に設けられる構成であってもよい。
<制御部11の構成について>
図2は、制御部11の構成の一例を示すブロック図である。図2に示すように、制御部11は、HV(Hybrid Vehicle)−ECU(Electronic Control Unit)62と、MG−ECU63と、エンジンECU64とを備える。
図2は、制御部11の構成の一例を示すブロック図である。図2に示すように、制御部11は、HV(Hybrid Vehicle)−ECU(Electronic Control Unit)62と、MG−ECU63と、エンジンECU64とを備える。
HV−ECU62は、エンジン13、第1MG14および第2MG15を協調制御するための制御装置である。MG−ECU63は、PCU81の動作を制御するための制御装置である。エンジンECU64は、エンジン13の動作を制御するための制御装置である。
HV−ECU62、MG−ECU63およびエンジンECU64は、いずれも接続された各種センサや他のECUとの信号の授受をする入出力装置、各種の制御プログラムやマップなどの記憶に供される記憶装置(ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)などを含む)、制御プログラムを実行する中央処理装置(CPU(Central Processing Unit))、および計時するためのカウンタなどを備えて構成されている。
HV−ECU62には、車速センサ66と、アクセル開度センサ67と、第1MG回転速度センサ68と、第2MG回転速度センサ69と、エンジン回転角度センサ70と、水温センサ71と、バッテリ監視ユニット73と、第1MG温度センサ74と、第2MG温度センサ75と、第1INV温度センサ76と、第2INV温度センサ77と、エアフローメータ50とがそれぞれ接続されている。
車速センサ66は、車両10の速度(車速)を検出する。アクセル開度センサ67は、アクセルペダルの踏み込み量(アクセル開度)を検出する。第1MG回転速度センサ68は、第1MG14の回転速度を検出する。第2MG回転速度センサ69は、第2MG15の回転速度を検出する。エンジン回転角度センサ70は、エンジン13の出力軸22の回転角度(クランク角度)を検出する。水温センサ71は、エンジン13の冷却水の温度(以下、水温と記載する)を検出する。第1MG温度センサ74は、第1MG14の内部温度、たとえば、コイルや磁石に関連する温度を検出する。第2MG温度センサ75は、第2MG15の内部温度、たとえば、コイルや磁石に関連する温度を検出する。第1INV温度センサ76は、第1インバータ16の温度、たとえば、スイッチング素子に関連する温度を検出する。第2INV温度センサ77は、第2インバータ17の温度、たとえば、スイッチング素子に関連する温度を検出する。エアフローメータ50は、エンジン13の吸気通路を流通する空気の流量を検出する。各種センサは、検出結果を示す信号をHV−ECU62に出力する。
また、HV−ECU62は、たとえば、エンジン回転角度センサ70から受信したクランク角度の単位時間当たりの変化量からエンジン回転数を算出する。
バッテリ監視ユニット73は、バッテリ18の満充電容量に対する残存充電量の比率である充電率(SOC:State of Charge)を取得し、取得したSOCを示す信号をHV−ECU62に出力する。
バッテリ監視ユニット73は、たとえば、バッテリ18の電流、電圧および温度を検出するセンサを含む。バッテリ監視ユニット73は、検出されたバッテリ18の電流、電圧および温度を用いてSOCを算出することによってSOCを取得する。
なお、SOCの算出方法としては、たとえば、電流値積算(クーロンカウント)による手法、または、開放電圧(OCV:Open Circuit Voltage)の推定による手法など、種々の公知の手法を採用できる。
<車両10の走行制御について>
以上のような構成を有する車両10は、エンジン13および第2MG15を動力源としたハイブリッド(HV)走行モードやエンジン13を停止状態にするとともに第2MG15をバッテリ18に蓄積した電力で駆動して走行する電気(EV)走行モードなどの走行モードに設定または切り替えが可能である。各モードの設定や切り替えは、HV−ECU62により実行される。HV−ECU62は、設定または切り替えられた走行モードに基づいてエンジン13、第1MG14および第2MG15を制御する。
以上のような構成を有する車両10は、エンジン13および第2MG15を動力源としたハイブリッド(HV)走行モードやエンジン13を停止状態にするとともに第2MG15をバッテリ18に蓄積した電力で駆動して走行する電気(EV)走行モードなどの走行モードに設定または切り替えが可能である。各モードの設定や切り替えは、HV−ECU62により実行される。HV−ECU62は、設定または切り替えられた走行モードに基づいてエンジン13、第1MG14および第2MG15を制御する。
EV走行モードは、たとえば、低車速かつ要求駆動力が小さい低負荷の運転領域の際に選択されるモードであり、エンジン13の運転を停止して第2MG15が駆動力を出力する走行モードである。
HV走行モードは、たとえば、高車速かつ要求駆動力が大きい高負荷の運転領域の際に選択されるモードであり、エンジン13の駆動トルクと第2MG15の駆動トルクとを合算したトルクを出力する走行モードである。
HV走行モードでは、エンジン13から出力された駆動トルクを駆動輪24に伝達する際に、第1MG14により反力を遊星歯車機構20に作用させる。そのため、サンギヤSが反力要素として機能する。つまり、エンジントルクを駆動輪24に作用させるために、エンジントルクに対する反力トルクを第1MG14に出力させるように制御する。この場合には、第1MG14を発電機として機能させる回生制御を実行することができる。
以下、車両10の運転時におけるエンジン13、第1MG14および第2MG15の協調制御について説明する。
HV−ECU62は、アクセルペダルの踏み込み量によって決まるアクセル開度などに基づいて要求駆動力を算出する。HV−ECU62は、算出された要求駆動力と車速などに基づいて車両10の要求走行パワーを算出する。HV−ECU62は、要求走行パワーにバッテリ18の充放電要求パワーを加算した値を要求システムパワーとして算出する。なお、バッテリ18の充放電要求パワーは、たとえば、バッテリ18のSOCおよび予め定められた制御中心との差に応じて設定される。
HV−ECU62は、算出された要求システムパワーに応じてエンジン13の作動が要求されるか否かを判定する。HV−ECU62は、たとえば、要求システムパワーがしきい値を超える場合にはエンジン13の作動が要求されると判定する。HV−ECU62は、エンジン13の作動が要求される場合には、HV走行モードを走行モードとして設定する。HV−ECU62は、エンジン13の作動が要求されない場合には、EV走行モードを走行モードとして設定する。
HV−ECU62は、エンジン13の作動が要求される場合には(すなわち、HV走行モードが設定される場合には)、エンジン13に対する要求パワー(以下、要求エンジンパワーと記載する)を算出する。HV−ECU62は、たとえば、要求システムパワーを要求エンジンパワーとして算出する。なお、HV−ECU62は、たとえば、要求システムパワーが要求エンジンパワーの上限値を超える場合には、要求エンジンパワーの上限値を要求エンジンパワーとして算出する。HV−ECU62は、算出された要求エンジンパワーをエンジン運転状態指令としてエンジンECU64に出力する。
エンジンECU64は、HV−ECU62から入力されたエンジン運転状態指令に基づく制御信号C2を送信して、吸気絞り弁49および点火プラグ45など、エンジン13の各部に対して各種の制御を行う。
また、HV−ECU62は、算出された要求エンジンパワーを用いてエンジン回転速度とエンジントルクとによって規定される座標系におけるエンジン13の動作点を設定する。HV−ECU62は、たとえば、当該座標系において要求エンジンパワーと等出力の等パワー線と、予め定められた動作線との交点をエンジン13の動作点として設定する。
予め定められた動作線は、当該座標系における、エンジン回転速度の変化に対するエンジントルクの変化軌跡を示し、たとえば、燃費効率のよいエンジントルクの変化軌跡が実験等によって適合されて設定される。
HV−ECU62は、設定された動作点に対応するエンジン回転速度を目標エンジン回転速度として設定する。
HV−ECU62は、目標エンジン回転速度が設定されると、現在のエンジン回転速度を目標エンジン回転速度にするための第1MG14のトルク指令値を設定する。HV−ECU62は、たとえば、現在のエンジン回転速度と目標エンジン回転速度との差分に基づくフィードバック制御によって第1MG14のトルク指令値を設定する。
HV−ECU62は、設定された第1MG14のトルク指令値からエンジントルクの駆動輪24への伝達分(以下、エンジン13の直行トルクと記載する場合がある)を算出し、要求駆動力を満足するように(すなわち、要求駆動力から直行トルクによる駆動力を減算して算出される要求駆動力の不足分が発生するように)第2MG15のトルク指令値を設定する。HV−ECU62は、設定された第1MG14および第2MG15のトルク指令値をそれぞれ第1MGトルク指令および第2MGトルク指令としてMG−ECU63に出力する。
MG−ECU63は、HV−ECU62から入力された第1MGトルク指令および第2MGトルク指令に基づき、第1MG14および第2MG15に発生させるトルクに対応した電流値およびその周波数を算出し、算出した電流値およびその周波数を含む制御信号C1をPCU81に出力する。
なお、図2では、HV−ECU62、MG−ECU63およびエンジンECU64を分けた構成を一例として説明しているが、これらを集約した1つのECUによって構成されてもよい。
<エンジン始動時のギヤノイズについて>
以上のように構成される、特に駆動輪24にエンジン13において発生するトルクが直接的に伝達される構成を有する車両10においては、たとえば、エンジン13の始動時に、所定の条件が成立する場合において、車両10の駆動システムにおいてトルク変動に起因するギヤノイズが発生しやすくなる場合がある。所定の条件としては、たとえば、エンジン強制力が大きいという条件と、第2MG15の出力トルクがゼロ近傍であるという条件とを含む。特に、エンジン強制力は、エンジン13に吸入される空気量が多くなるほど、あるいは、点火時期が最適点火時期に近づくほど大きくなる傾向がある。エンジン13の始動処理時の初回点火時期においては、制御部11は、始動ショックを抑制するため、点火時期を遅角して点火制御を実行する。そして、点火時期の遅角に起因する燃費悪化を抑制するため、エンジン13の始動後においては、遅角していた点火時期を速やかに最適点火時期に戻すことが求められる。
以上のように構成される、特に駆動輪24にエンジン13において発生するトルクが直接的に伝達される構成を有する車両10においては、たとえば、エンジン13の始動時に、所定の条件が成立する場合において、車両10の駆動システムにおいてトルク変動に起因するギヤノイズが発生しやすくなる場合がある。所定の条件としては、たとえば、エンジン強制力が大きいという条件と、第2MG15の出力トルクがゼロ近傍であるという条件とを含む。特に、エンジン強制力は、エンジン13に吸入される空気量が多くなるほど、あるいは、点火時期が最適点火時期に近づくほど大きくなる傾向がある。エンジン13の始動処理時の初回点火時期においては、制御部11は、始動ショックを抑制するため、点火時期を遅角して点火制御を実行する。そして、点火時期の遅角に起因する燃費悪化を抑制するため、エンジン13の始動後においては、遅角していた点火時期を速やかに最適点火時期に戻すことが求められる。
しかしながら、遅角していた点火時期を最適点火時期になるまで急激に変化させる場合には、始動直後のエンジン強制力が大きくなるとともに、エンジン13の直行トルクの増加によって第2MG15の出力トルクがゼロ近傍になると、トルク変動が生じて車両10の駆動システムにおいてギヤノイズが発生しやすくなる。なお、駆動システムにおいて発生するギヤノイズは、たとえば、ドライブギヤ31の歯部とドリブンギヤ26の歯部とが接触する際に生じる歯打音を含む。
図3は、エンジン始動時のギヤノイズを説明するための図である。図3の横軸は、いずれのグラフも時間を示す。図3の縦軸は、エンジン回転数と、空気量と、点火時期と、第2MG15のトルク指令値と、第1MG14のトルク指令値と、騒音レベルとを示す。また、図3のLN1は、エンジン回転数の時間変化を示す。図3のLN2は、空気量の変化を示す。図3のLN3は、点火時期の変化を示す。図3のLN4は、第2MG15のトルクの変化を示す。図3のLN5は、第1MG14のトルクの変化を示す。図3のLN6は、騒音レベルの変化を示す。たとえば、車両10がエンジン13を停止させた状態でEV走行中である場合を想定する。
たとえば、時間T(0)にて、要求システムパワーがエンジン13の始動しきい値を超えるなどしてエンジン13の始動処理が開始されると、HV−ECU62は、図3のLN5に示すように第1MG14のトルクを引き上げるとともに、図3のLN4に示すように第1MG14のトルクを引き上げた分だけ反力トルクとして第2MG15のトルクを引き上げる。これにより、図3のLN1に示すようにエンジン13の回転数が上昇を開始する。
時間T(1)にて、エンジン13の回転数が初爆可能な回転数まで上昇するときに、図3のLN2に示すように吸気絞り弁49の開度が所定の開度に変更され、時間T(2)にて、図3のLN3に示すように点火時期が最遅角の状態とされる。
時間T(3)にて、エンジン13の初爆後において、点火時期が最適点火時期近傍まで短期間で急激に戻されると、エンジン強制力が増加するとともに、図3のLN4に示すように第2MG15のトルクがゼロ近傍であるため、ギヤノイズが発生し、図3の破線枠内のLN6に示すように、騒音レベルが時間T(3)以降に急激に増加する期間が生じる。
<エンジン強制力の増加を抑制する制御例>
HV−ECU62は、たとえば、エンジン13の始動時に、第2MGトルクがしきい値よりも低い場合には、第2MGトルクがしきい値以上の場合よりも点火時期の変化率の上限値を低下させる。しきい値は、たとえば、点火時期の変化によってエンジン強制力が増加したときにギヤノイズの強度がしきい値よりも増加する第2MG15のトルクの予め定められた範囲の上限値である。
HV−ECU62は、たとえば、エンジン13の始動時に、第2MGトルクがしきい値よりも低い場合には、第2MGトルクがしきい値以上の場合よりも点火時期の変化率の上限値を低下させる。しきい値は、たとえば、点火時期の変化によってエンジン強制力が増加したときにギヤノイズの強度がしきい値よりも増加する第2MG15のトルクの予め定められた範囲の上限値である。
このようにすると、エンジン13の始動時において、第2MGトルクがしきい値よりも低いギヤノイズが発生しやすい状態において、点火時期の変化率の上限値が低下させられることによってエンジン強制力が大きくなることが抑制されるため車両10の駆動システムにおいてギヤノイズの発生を抑制することができる。
以下、図4を参照して、HV−ECU62で実行される処理について説明する。図4は、HV−ECU62で実行される処理の一例を示すフローチャートである。
ステップ(以下、ステップをSと記載する)100にて、HV−ECU62は、エンジン13の始動処理中であるか否かを判定する。HV−ECU62は、たとえば、始動処理中であることを示すフラグがオン状態である場合に、エンジン13の始動処理中であると判定する。HV−ECU62は、たとえば、要求システムパワーがエンジン13の始動しきい値を超え、かつ、エンジン13が停止状態である場合に始動処理中であることを示すフラグをオン状態にする。エンジン13の始動処理中であると判定される場合(S100にてYES)、処理はS102に移される。
S102にて、HV−ECU62は、車両10の要求システムパワーを取得する。なお、要求システムパワーについては、上述したとおりであるため、その詳細な説明は繰り返さない。
S104にて、HV−ECU62は、車速を取得する。HV−ECU62は、車速センサ66から検出結果を用いて車速を取得する。
S106にて、HV−ECU62は、エンジン13の直行トルクを算出する。エンジン13の直行トルクについては、上述したとおりであるため、その詳細な説明は繰り返さない。
S108にて、HV−ECU62は、ペラ軸トルクを算出する。ペラ軸トルクは、たとえば、駆動輪24に作用するトルクである。HV−ECU62は、車両10の要求システムパワーを車速で除算することによってペラ軸トルクを算出する。
S110にて、HV−ECU62は、第2MG15の指令トルクの予測値を算出する。具体的には、HV−ECU62は、ペラ軸トルクから直交トルクを減算した値を第2MG15の回転軸回りのトルクに換算して第2MG15の指令トルクの予測値を算出する。
S112にて、HV−ECU62は、予測値が第1しきい値よりも小さいか否かを判定する。第1しきい値は、たとえば、ギヤノイズが発生しやすい状態であるか否かを判定するための値であって、予め定められた値である。予測値が第1しきい値よりも小さいと判定される場合(S112にてYES)、処理はS114に移される。
S114にて、HV−ECU62は、要求フラグをオン状態にする。要求フラグは、後述するエンジン強制力の増加を抑制する制御を実行するためのフラグである。
なお、予測値が第1しきい値以上であると判定される場合(S112にてNO)、処理はS116に移される。S116にて、HV−ECU62は、予測値が第2しきい値よりも大きいか否かを判定する。第2しきい値は、たとえば、エンジン強制力の増加を抑制する制御を中止するか否かを判定するための値であって、第1しきい値よりも大きい予め定められた値である。予測値が第2しきい値よりも大きいと判定される場合(S116にてYES)、処理はS118に移される。
S118にて、HV−ECU62は、要求フラグをオフ状態にする。なお、エンジン13の始動処理中でないと判定される場合や(S100にてNO)、予測値が第2しきい値以下であると判定される場合には(S116にてNO)、この処理は終了される。
次に、図5を参照して、HV−ECU62で実行される、要求フラグの状態に応じたエンジン13の制御処理について説明する。図5は、エンジン強制力の増加を抑制する制御例を示すフローチャートである。
S130にて、HV−ECU62は、要求フラグがオン状態であるか否かを判定する。要求フラグがオン状態であると判定される場合(S130にてYES)、処理はS132に移される。
S132にて、HV−ECU62は、エンジン13の点火時期の変化率の上限値を初期値よりも所定量だけ低下させる。所定量は、予め定められた値であって、ギヤノイズが発生しない程度にエンジン強制力が増加するように実験等によって適合される。初期値は、たとえば、予め定められた値であってもよい。
S134にて、HV−ECU62は、エンジン強制力の増加を抑制する制御の終了条件が成立しているか否かを判定する。終了条件は、たとえば、初回点火時期から予め定められた期間が経過したという条件を含むようにしてもよいし、あるいは、車速がしきい値よりも高いという条件を含むようにしてもよい。なお、車速のしきい値は、たとえば、エンジン強制力の増加によるギヤノイズが車両10の走行騒音に紛れる程度の車速(たとえば、車両10の走行騒音の音量がギヤノイズの音量よりも大きくなる車速)である。終了条件が成立していると判定される場合(S134にてYES)、処理はS136に移される。
S136にて、HV−ECU62は、エンジン13の点火時期の変化率の上限値を初期値に戻す。S138にて、HV−ECU62は、要求フラグをオフ状態にする。
<エンジン13の始動時におけるHV−ECU62の動作の一例について>
以上のようなフローチャートに基づくHV−ECU62の動作について図6を参照しつつ説明する。図6は、HV−ECU62の動作の一例を説明するための図である。図6の横軸は、いずれのグラフも時間を示す。図6の縦軸は、エンジン回転数と、空気量と、点火時期と、第2MG15のトルクと、第1MG14のトルクと、騒音レベルとを示す。また、図6のLN7は、エンジン回転数の変化を示す。図6のLN8は、空気量の変化を示す。図6のLN9は、変化率の上限値を低下させた後の点火時期の変化を示す。図6のLN10は、変化率の上限値が初期値である場合の点火時期の変化を示す。図6のLN11は、第2MG15のトルクの変化を示す。図6のLN12は、第1MGのトルクの変化を示す。図6のLN13は、騒音レベルの変化を示す。たとえば、車両10がエンジン13を停止させた状態でEV走行中である場合を想定する。
以上のようなフローチャートに基づくHV−ECU62の動作について図6を参照しつつ説明する。図6は、HV−ECU62の動作の一例を説明するための図である。図6の横軸は、いずれのグラフも時間を示す。図6の縦軸は、エンジン回転数と、空気量と、点火時期と、第2MG15のトルクと、第1MG14のトルクと、騒音レベルとを示す。また、図6のLN7は、エンジン回転数の変化を示す。図6のLN8は、空気量の変化を示す。図6のLN9は、変化率の上限値を低下させた後の点火時期の変化を示す。図6のLN10は、変化率の上限値が初期値である場合の点火時期の変化を示す。図6のLN11は、第2MG15のトルクの変化を示す。図6のLN12は、第1MGのトルクの変化を示す。図6のLN13は、騒音レベルの変化を示す。たとえば、車両10がエンジン13を停止させた状態でEV走行中である場合を想定する。
たとえば、時間T(0)にて、要求システムパワーがエンジン13の始動しきい値を超えるなどしてエンジン13の始動処理が開始されると、図6のLN12に示すように第1MG14のトルクを引き上げるとともに、図6のLN11に示すように第1MG14のトルクを引き上げた分だけ反力トルクとして第2MG15のトルクを引き上げる。これにより、図6のLN7に示すようにエンジン13の回転数が上昇を開始する。
時間T(1)にて、エンジン13の回転数が初爆可能な回転数まで上昇するときに、図6のLN8に示すように、吸気絞り弁49の開度が所定の開度に低下され、時間T(2)にて、図6のLN9に示すように点火時期が最遅角の状態とされる。
時間T(3)にて、エンジン13の始動処理中に(S100にてYES)、要求システムパワーが取得され(S102)、車速が取得され(S104)、エンジン13の直行トルクが算出される(S106)。そして、ペラ軸トルクが算出され(S108)、算出されたペラ軸トルクから直行トルクを減算した値を用いて第2MG15の指令トルクの予測値が算出される(S110)。
予測値が第1しきい値よりも小さい場合には(S112にてYES)、要求フラグがオン状態にされる(S114)。要求フラグがオン状態になると(S130にてYES)、点火時期の変化率の上限値が初期値よりも所定量だけ低下される(S132)。
その結果、図6のLN10に示す、変化率の上限値が初期値である場合の点火時期の変化と比較して点火時期は、図6のLN9に示すように緩やかに最適点火時期に向けて変化していく。そのため、図6の破線枠内のLN14に示す、変化率の上限値が初期値である場合の騒音レベルの変化と比較して、図6の破線枠内のLN13に示すように、騒音の発生が抑制された状態になる。
<エンジン強制力の増加を抑制する他の制御例>
上述においては、エンジン強制力の増加を抑制する制御の一例として、点火時期の変化を緩やかにする制御について説明したが、点火時期の変化を緩やかにする制御に代えて、または、加えて、スロットル開度の増加率の上限値を低下させる制御を、エンジン強制力の増加を抑制する制御として実行してもよい。
上述においては、エンジン強制力の増加を抑制する制御の一例として、点火時期の変化を緩やかにする制御について説明したが、点火時期の変化を緩やかにする制御に代えて、または、加えて、スロットル開度の増加率の上限値を低下させる制御を、エンジン強制力の増加を抑制する制御として実行してもよい。
以下、図7を参照して、エンジン強制力の増加を抑制する他の制御例について説明する。図7は、エンジン強制力の増加を抑制する他の制御例を示すフローチャートである。なお、図7のフローチャートのS130、134およびS138の処理は図5のフローチャートのS130、134および138の処理と以下の説明を除き同じ処理である。そのため、その詳細な説明は繰り返さない。
要求フラグがオン状態であると判定される場合(S130にてYES)、処理はS152に移される。S150にて、HV−ECU62は、スロットル開度(吸気絞り弁49の開度)の増加率の上限値を初期値よりも所定量だけ低下させる。
終了条件が成立していると判定される場合(S134にてYES)、処理はS152に移される。S152にて、HV−ECU62は、スロットル開度の増加率の上限値を初期値に戻す。その後処理はS138に移される。
このようにしても、第2MG15の指令トルクの予測値が第1しきい値以下となる駆動システムにおいてギヤノイズが発生しやすい状態においてスロットル開度が変化する場合には、スロットル開度が緩やかに変化させられる。そのため、ギヤノイズが大きく発生することを抑制した状態にすることができる。
<エンジン強制力の増加を抑制するさらに他の制御例>
上述においては、エンジン強制力の増加を抑制する制御の一例として、点火時期やスロットル開度の変化を緩やかにする制御について説明したが、これらの制御に代えて、または、加えて、エンジン13の自立運転状態(アイドル運転状態)を継続する制御を、エンジン強制力の増加を抑制する制御として実行してもよい。
上述においては、エンジン強制力の増加を抑制する制御の一例として、点火時期やスロットル開度の変化を緩やかにする制御について説明したが、これらの制御に代えて、または、加えて、エンジン13の自立運転状態(アイドル運転状態)を継続する制御を、エンジン強制力の増加を抑制する制御として実行してもよい。
以下、図8を参照して、エンジン強制力の増加を抑制するさらに他の制御例について説明する。図8は、エンジン強制力の増加を抑制するさらに他の制御例を示すフローチャートである。
S170にて、HV−ECU62は、要求エンジンパワーが0よりも大きいか否かを判定する。要求エンジンパワーが0よりも大きいと判定される場合(S170にてYES)、処理はS172に移される。
S172にて、HV−ECU62は、第1レートP1をエンジンパワーの上昇レート(以下、Pe上昇レートと記載する)として設定する。
S174にて、HV−ECU62は、エンジン13のクランキング中であるか否かを判定する。HV−ECU62は、たとえば、エンジン13の始動処理中であって、かつ、エンジン13の回転数が上昇中である場合にエンジン13がクランキング中であると判定する。エンジン13がクランキング中であると判定される場合(S174にてYES)、処理はS176に移される。なお、エンジン13がクランキング中でないと判定される場合(S174にてNO)、処理はS182に移される。
S176にて、HV−ECU62は、要求フラグがオン状態であるか否かを判定する。要求フラグがオン状態であると判定される場合(S176にてYES)、処理はS178に移される。S178にて、HV−ECU62は、Pe上昇レートをゼロに設定する。また、要求フラグがオフ状態であると判定される場合(S176にてNO)、処理はS180に移される。
S180にて、HV−ECU62は、Pe上昇レートとして始動時用の第2レートP2を設定する。第2レートP2は、たとえば、アクセル開度に応じて設定される。
図9は、アクセル開度に応じて設定される第2レートP2について説明するための図である。図9の縦軸は、第2レートP2を示す。図9の横軸は、アクセル開度を示す。図9に示すように、アクセル開度が0%と30%との間の開度である場合は、第2レートP2としてゼロが設定される。また、アクセル開度が50%と100%との間の開度である場合は、第2レートP2として予め定められた値P2(0)が設定される。さらに、アクセル開度が30%と50%との間の開度である場合は、第2レートP2としては、ゼロと予め定められた値P2(0)との間の値であって、かつ、アクセル開度に比例した値になるように設定される。
図8に戻って、S182にて、HV−ECU62は、要求エンジンパワーの上限ガード値(前回値)にPe上昇レートを加算して上限ガード値(今回値)を算出する。なお、上限ガード値の初期値としては、たとえば、エンジン13がアイドル状態に相当する要求エンジンパワーの値が設定されるものとする。
S184にて、HV−ECU62は、要求エンジンパワーが上限ガード値(今回値)よりも大きいか否かを判定する。要求エンジンパワーが上限ガード値(今回値)よりも大きいと判定される場合(S184にてYES)、処理はS186に移される。
S186にて、HV−ECU62は、上限ガード値(今回値)の値を要求エンジンパワーとして設定する。
S188にて、HV−ECU62は、要求エンジンパワーが下限ガード値よりも小さいか否かを判定する。なお、下限ガード値としては、上限ガード値以下の予め定められた値が設定され、たとえば、上限ガード値の初期値であってもよい。要求エンジンパワーが下限ガード値よりも小さいと判定される場合(S188にてYES)、処理はS190に移される。
S190にて、HV−ECU62は、下限ガード値を要求エンジンパワーとして設定する。S192にて、HV−ECU62は、要求エンジンパワーを上限ガード値(前回値)として設定する。
このような制御処理によって、HV−ECU62は、たとえば、以下のように動作する。たとえば、要求エンジンパワーが0よりも大きく(S170にてYES)、かつ、クランキング中である場合(S174にてYES)、要求フラグがオン状態であると、Pe上昇レートがゼロに設定される(S178)。そのため、上限ガード値が初期値を維持することになり、要求エンジンパワーは、アイドル状態に相当する要求エンジンパワーに制限される。その結果、エンジン13は、要求フラグがオン状態である間、アイドル状態が維持されることになる。そのため、エンジン強制力の増加が抑制される。これにより、ギヤノイズが大きく発生することを抑制した状態にすることができる。
なお、クランキング中でない場合や、第1レートで要求エンジンパワーが増加し(S172,S182)、クランキング中であっても要求フラグがオフであり(S176にてNO)、アクセル開度が30%よりも大きい場合には、第2レートで要求エンジンパワーが増加していくこととなる(S180,S182)。
また、この制御例においては、要求フラグがオン状態である間、Pe上昇レートをゼロにすることでエンジン13をアイドル状態にするものとして説明したが、HV−ECU62は、要求フラグがオン状態である間に、エンジン13の目標回転数をアイドル状態に相当する回転数に設定し、エンジン13の回転数が目標回転数になるようにエンジン13を制御してもよい。
<駐車中のエンジン始動時のギヤノイズについて>
たとえば、シフトポジションがパーキングポジションとなる駐車中においても、エンジン13の始動が要求される場合には、エンジン13の始動処理が行なわれる。この場合、特にエンジン13の初爆時において、エンジン13において生じる出力トルクが増加することによってギヤノイズが発生しやすくなる場合がある。これは、エンジン13の発生トルクが一時期的増加することによってダンパ47に捻れが発生し、ダンパ47における捻れ状態を解消する動作によって生じるトルク変動が車両10に伝達されることが要因に一つとして考えられる。また、特にシフトポジションがパーキングポジションである場合には、パーキングロックが作動し、エンジンマウントから車両10の車体にギヤノイズが伝達されやすい状態であるとともに、車両10がロードノイズ等の走行騒音のない状態であるため、ユーザがギヤノイズを認識しやすい状態になる。
たとえば、シフトポジションがパーキングポジションとなる駐車中においても、エンジン13の始動が要求される場合には、エンジン13の始動処理が行なわれる。この場合、特にエンジン13の初爆時において、エンジン13において生じる出力トルクが増加することによってギヤノイズが発生しやすくなる場合がある。これは、エンジン13の発生トルクが一時期的増加することによってダンパ47に捻れが発生し、ダンパ47における捻れ状態を解消する動作によって生じるトルク変動が車両10に伝達されることが要因に一つとして考えられる。また、特にシフトポジションがパーキングポジションである場合には、パーキングロックが作動し、エンジンマウントから車両10の車体にギヤノイズが伝達されやすい状態であるとともに、車両10がロードノイズ等の走行騒音のない状態であるため、ユーザがギヤノイズを認識しやすい状態になる。
そこで、HV−ECU62は、たとえば、車両10の駐車中において、初爆時に発生するトルク変動に対応する補正トルクが第1MG14において発生するようにPCU81を制御する。補正トルクは、第1MG14のトルク指令値に上乗せされるトルクに相当する。
このようにすると、たとえば、エンジン13において初爆時に発生するトルク変動に対応する補正トルクが第1MG14において発生するため、トルク変動に起因するギヤノイズの発生を抑制することができる。
<初爆時に発生するトルク変動に起因するギヤノイズを抑制する制御例>
以下、図10を参照して、エンジン13の初爆時に発生するトルク変動に起因するギヤノイズを抑制する制御例について説明する。図10は、エンジン13の初爆時に発生するトルク変動に起因するギヤノイズを抑制する制御例を示すフローチャートである。
以下、図10を参照して、エンジン13の初爆時に発生するトルク変動に起因するギヤノイズを抑制する制御例について説明する。図10は、エンジン13の初爆時に発生するトルク変動に起因するギヤノイズを抑制する制御例を示すフローチャートである。
S200にて、HV−ECU62は、F/C実行中フラグがオン状態からオフ状態に切り替えられたか否かを判定する。F/C実行中フラグは、フューエルカット制御(以下、F/C制御と記載する)が実行中であるか否かを示すフラグである。HV−ECU62は、たとえば、エンジン13の停止が要求される場合などの運転状態に応じてF/C制御が要求される場合にF/C実行中フラグをオン状態に設定する。なお、HV−ECU62は、たとえば、エンジン13の始動が要求される場合などの運転状態に応じてF/C制御の中止が要求される場合にF/C実行中フラグをオフ状態に設定する。F/C実行中フラグがオン状態からオフ状態に切り替えられたと判定される場合(S200にてYES)、処理はS202に移される。
S202にて、HV−ECU62は、補正許可判定条件が成立しているか否かを判定する。補正許可判定条件は、たとえば、エンジン13の始動処理が実行中であるか、エンジン13が運転中であるという条件と、パーキングポジションが選択されているという条件と、F/C実行中フラグがオフ状態であるという条件と、極低温始動時でないという条件とを含む。補正許可判定条件が成立していると判定される場合(S202にてYES)、処理はS204に移される。
S204にて、HV−ECU62は、F/C実行中フラグがオン状態からオフ状態に切り替えられた時点から第1MG14の補正トルクを発生させるまでの待機時間を設定する。HV−ECU62は、たとえば、エンジン回転数と待機時間との関係を示すマップを用いてエンジン回転数から待機時間を設定する。なお、たとえば、F/C実行中フラグがオン状態からオフ状態に切り替えられた時点から初回点火(初爆)の時点までの時間を予め実測し、実測された時間が待機時間として設定されてもよい。
S206にて、HV−ECU62は、第1MG14の補正トルクを設定する。HV−ECU62は、たとえば、待機時間とエンジン13の水温とから第1MG14の補正トルクを設定する。HV−ECU62は、たとえば、待機時間と水温と補正トルクとの関係を示すマップを用いて待機時間と水温とから補正トルクを設定する。
S208にて、HV−ECU62は、F/C実行中フラグがオン状態からオフ状態に切り替えられた時点から待機時間が経過したか否かを判定する。待機時間が経過したと判定される場合、処理はS210に移される。
S210にて、HV−ECU62は、算出された補正トルクが第1MG14において生じるようにPCU81を制御する。HV−ECU62は、たとえば、待機時間が経過した時点から補正トルクがゼロから設定された補正トルクになるまで一定の変化量で補正トルクを増加させ、設定された補正トルクに到達した時点から補正トルクがゼロになるまで一定の変化量で補正トルクを減少させる。
なお、F/C実行中フラグがオン状態からオフ状態に切り替えられていないと判定される場合(S200にてNO)、補正許可判定条件が成立していないと判定される場合(S202にてNO)、この処理は終了される。また、待機時間が経過していないと判定される場合(S208にてNO)、処理はS208に戻される。
<駐車中のエンジン13の始動時におけるHV−ECU62の動作の一例について>
以上のようなフローチャートに基づくHV−ECU62の動作について図11を参照しつつ説明する。図11は、駐車中のエンジン13の始動時におけるHV−ECU62の動作の一例を説明するための図である。図11の横軸は、時間を示す。図11の縦軸は、エンジン回転数と、騒音レベルと、第1MG14のトルクと、F/C実行中フラグとを示す。また、図11のLN15は、エンジン回転数の変化を示す。図11のLN16は、F/C実行中フラグの変化を示す。図11のLN17は、第1MG14のトルク(補正トルクあり)の変化を示す。図11のLN18は、第1MG14のトルク(補正トルクなし)の変化を示す。図11のLN19(破線)は、騒音レベル(補正トルクなし)の変化を示す。図11のLN20は、騒音レベル(補正トルクあり)の変化を示す。
以上のようなフローチャートに基づくHV−ECU62の動作について図11を参照しつつ説明する。図11は、駐車中のエンジン13の始動時におけるHV−ECU62の動作の一例を説明するための図である。図11の横軸は、時間を示す。図11の縦軸は、エンジン回転数と、騒音レベルと、第1MG14のトルクと、F/C実行中フラグとを示す。また、図11のLN15は、エンジン回転数の変化を示す。図11のLN16は、F/C実行中フラグの変化を示す。図11のLN17は、第1MG14のトルク(補正トルクあり)の変化を示す。図11のLN18は、第1MG14のトルク(補正トルクなし)の変化を示す。図11のLN19(破線)は、騒音レベル(補正トルクなし)の変化を示す。図11のLN20は、騒音レベル(補正トルクあり)の変化を示す。
たとえば、車両10が駐車中であり、かつ、エンジン13が停止中である場合を想定する。
時間T(10)にて、エンジン13の始動要求があると、図11のLN17に示すように第1MG14のトルクがクランキングが可能となるトルクになるまで増加させられる。
時間T(11)にて、第1MG14のトルクが増加することによって図11のLN15に示すように、エンジン回転数が増加していく。
時間T(12)にて、エンジン回転数が初爆可能な回転数になると、図11のLN16に示すように、F/C実行中フラグがオン状態からオフ状態に切り替わる(S200にてYES)。エンジン13の始動処理中であり、シフトポジションがパーキングポジションであり、F/C実行中フラグがオフ状態であって、極低温始動時でないため、補正許可判定条件が成立していると判定される(S202にてYES)。そのため、待機時間が設定され(S204)、第1MG14の補正トルクが設定される(S206)。
時間T(13)にて、初爆が行なわれるとともに、待機時間が経過するため(S208にてYES)、時間T(13)から時間T(14)までの間に、図11のLN17に示すように第1MG14において補正トルクが発生するようにPCU81が制御される(S210)。
以下、補正トルクありの場合の騒音レベルの変化(図11のLN20)と、補正トルクなしの場合の騒音レベルの変化(図11のLN19)とを比較する。
時間T(13)から時間T(14)までの期間において図11のLN17に示すように補正トルクが発生するようにPCU81が制御されると、第1MG14の回転軸には、エンジン13の出力軸において発生するトルクと同じ方向のトルクが作用する。そのため、ダンパ47において捻れが発生することが抑制される。一方、時間T(13)から時間T(14)までの期間において図11のLN18に示すように補正トルクが発生しないと、ダンパ47において捻れが発生することとなる。
その結果、補正トルクなしの場合には、図11のLN19に示すように、時間T(13)以降においてダンパ47の捻れが解消するように動作することによってトルク変動が生じる。これにより、騒音レベルが大きく変化する状態が継続するのに対して、補正トルクありの場合には、図11のLN20に示すように、時間T(13)以降においてダンパ47において捻れが発生することが抑制されるため、騒音レベルが大きく変化することが抑制される。
このように、エンジン13の始動処理中において、初爆が行なわれるタイミングで第1MG14において補正トルクが発生することによって初爆時のエンジン13の出力トルクの増加に起因したギヤノイズの発生を抑制することができる。
<初爆時に発生するトルク変動に起因するギヤノイズを抑制する他の制御例>
上述においては、初爆時に発生するトルク変動に起因するギヤノイズを抑制する制御例として、F/C実行中フラグがオン状態からオフ状態となる時点から、エンジン回転数から設定される待機時間が経過したときに第1MG14の補正トルクを発生させるものとして説明したが、第1MG14の補正トルクを発生するタイミングを精度高く設定することが求められる。そのため、HV−ECU62は、たとえば、F/C実行中フラグがオン状態からオフ状態となる時点のクランク角度から初爆を行なわれる気筒の点火時期に対応するクランク角度を推定し、推定されたクランク角度を用いて待機時間を設定してもよい。
上述においては、初爆時に発生するトルク変動に起因するギヤノイズを抑制する制御例として、F/C実行中フラグがオン状態からオフ状態となる時点から、エンジン回転数から設定される待機時間が経過したときに第1MG14の補正トルクを発生させるものとして説明したが、第1MG14の補正トルクを発生するタイミングを精度高く設定することが求められる。そのため、HV−ECU62は、たとえば、F/C実行中フラグがオン状態からオフ状態となる時点のクランク角度から初爆を行なわれる気筒の点火時期に対応するクランク角度を推定し、推定されたクランク角度を用いて待機時間を設定してもよい。
以下、図12を参照して、エンジン13の初爆時に発生するトルク変動に起因するギヤノイズを抑制する他の制御例について説明する。図12は、エンジン13の初爆時に発生するトルク変動に起因するギヤノイズを抑制する他の制御例を示すフローチャートである。
S250にて、HV−ECU62は、F/C実行中フラグがオンからオフに切り替えられたか否かを判定する。F/C実行中フラグがオン状態からオフ状態に切り替えられたと判定される場合(S250にてYES)、処理はS252に移される。
S252にて、HV−ECU62は、補正許可判定条件が成立しているか否かを判定する。補正許可判定条件については、上述したとおりであるため、その詳細な説明は繰り返さない。補正許可判定条件が成立していると判定される場合(S252にてYES)、処理はS254に移される。
S254にて、HV−ECU62は、F/C実行中フラグがオン状態からオフ状態に切り替えられた時点のクランク角度を取得する。HV−ECU62は、たとえば、エンジン回転角度センサ70を用いてF/C実行中フラグがオン状態からオフ状態に切り替えられた時点のクランク角度を取得する。
S256にて、HV−ECU62は、F/C実行中フラグがオン状態からオフ状態に切り替えられた時点のクランク角度からエンジン13が有する複数の気筒のうちの初爆となる気筒の点火時期に対応するクランク角度を取得する。初爆となる気筒は、F/C実行中フラグがオン状態からオフ状態に切り替えられた時点以後に最初に燃料噴射が行なわれる気筒である。たとえば、燃料噴射が排気行程で行なわれる場合には、F/C実行中フラグがオン状態からオフ状態に切り替えられた時点以後に最初に排気行程における燃料噴射が開始される気筒が初爆となる気筒として特定される。
S258にて、HV−ECU62は、第1MG14の補正トルクを設定する。HV−ECU62は、たとえば、F/C実行中フラグがオン状態からオフ状態に切り替えられた時点から初爆となる時点までの期間とエンジン13の水温とから第1MG14の補正トルクを設定する。HV−ECU62は、たとえば、当該期間と水温と補正トルクとの関係を示すマップを用いて当該期間と水温とから補正トルクを設定する。
S260にて、HV−ECU62は、クランク角度が初爆となる気筒の点火時期に対応するクランク角度であるか否かを判定する。クランク角度が初爆となる気筒の点火時期に対応するクランク角度であると判定される場合(S260にてYES)、処理はS262に移される。
S262にて、HV−ECU62は、設定された補正トルクが第1MG14において生じるようにPCU81を制御する。HV−ECU62は、たとえば、クランク角度が初爆となる気筒の点火時期に対応するクランク角度となる時点から補正トルクがゼロから設定された補正トルクの大きさになるまで一定の変化量で補正トルクを増加させ、設定された補正トルクの大きさに到達した時点から補正トルクがゼロになるまで一定の変化量で補正トルクを減少させる。
なお、F/C実行中フラグがオン状態からオフ状態に切り替えられていないと判定される場合(S250にてNO)、補正許可判定条件が成立していないと判定される場合(S252にてNO)、この処理は終了される。また、クランク角度が初爆となる気筒の点火時期に対応するクランク角度でないと判定される場合(S260にてNO)、処理はS260に戻される。
このようなフローチャートに基づくHV−ECU62の動作について以下に説明する。たとえば、車両10が駐車中であり、かつ、エンジン13が停止中である場合を想定する。
エンジン13の始動要求があると、第1MG14のトルクがクランキングが可能となるトルクになるまで増加させられる。第1MG14のトルクが増加することによってエンジン回転数が増加していく。
エンジン回転数が初爆可能な回転数になると、F/C実行中フラグがオン状態からオフ状態に切り替わる(S250にてYES)。エンジン13の始動処理中であり、シフトポジションがパーキングポジションであり、F/C実行中フラグがオフ状態であって、極低温始動時でないため、補正許可判定条件が成立していると判定される(S252にてYES)。そのため、F/C実行中フラグがオン状態からオフ状態に切り替わる時点のクランク角度が取得されるとともに(S254)、初爆が行なわれる気筒の点火時期に対応するクランク角度が取得され(S256)、第1MG14の補正トルクが設定される(S258)。
エンジン回転角度センサ70から取得されるクランク角度が、初爆が行なわれる気筒の点火時期に対応するクランク角度になると(S260にてYES)、設定された補正トルクが第1MG14において生じるようにPCU81が制御される(S262)。
このように第1MG14において補正トルクを発生させることによって、図11を用いて説明したように、補正トルクを発生させない場合と比較して、初爆によりエンジン13の出力トルクが増加した場合でもギヤノイズを早期に収束させることができる。さらに、初爆が行なわれる気筒の点火時期に対応するクランク角度を推定することによって、補正トルクを発生させるタイミングを適切に設定することができるため、ギヤノイズをより早期に収束させることができる。
なお、上述においては、車両10の駐車中のエンジン13の始動時のギヤノイズを第1MG14の補正トルクによって抑制するものとして説明したが、たとえば、第2MG15において補正トルクを発生して抑制するようにしてもよい。
<F/C制御時に発生するトルク段差に起因するギヤノイズについて>
車両10において、エンジン13から出力されるトルクは、遊星歯車機構20のサンギヤSとリングギヤRに分割され、リングギヤRに出力された分は、直行トルクとして直接駆動輪24を駆動する。エンジン13の作動中に、エンジン13の停止制御やエンジン13のモータリングのためにF/C制御を実行する場合には、失火防止やエミッション悪化を防止するためエンジン13が停止するまでの間にエンジン13のトルクをゼロになるまで連続的に減少させることができない。その結果、F/C制御を実行する際に駆動輪24への直行トルクが段差を有するように変化し、ギヤノイズが発生し、ドライバビリティが悪化する可能性がある。
車両10において、エンジン13から出力されるトルクは、遊星歯車機構20のサンギヤSとリングギヤRに分割され、リングギヤRに出力された分は、直行トルクとして直接駆動輪24を駆動する。エンジン13の作動中に、エンジン13の停止制御やエンジン13のモータリングのためにF/C制御を実行する場合には、失火防止やエミッション悪化を防止するためエンジン13が停止するまでの間にエンジン13のトルクをゼロになるまで連続的に減少させることができない。その結果、F/C制御を実行する際に駆動輪24への直行トルクが段差を有するように変化し、ギヤノイズが発生し、ドライバビリティが悪化する可能性がある。
そこで、HV−ECU62は、F/C制御の実行時において、直行トルクの減少を推定して、推定された直行トルクの減少を補うように第2MG15においてトルクが発生するようにPCU81を制御する。
このようにすると、F/C制御時に発生するトルクの段差を解消する補正トルクが第2MG15において発生するため、ギヤノイズの発生を抑制するとともに、ドライバビリティが悪化することを抑制することができる。
<F/C制御時に発生するトルク段差に起因するギヤノイズを抑制する制御例>
以下、図13を参照して、HV−ECU62で実行される、F/C制御時に発生するトルク段差に起因するギヤノイズを抑制する制御処理の一例について説明する。図13は、F/C制御時に発生するトルク段差に起因するギヤノイズを抑制する制御例を示すフローチャートである。
以下、図13を参照して、HV−ECU62で実行される、F/C制御時に発生するトルク段差に起因するギヤノイズを抑制する制御処理の一例について説明する。図13は、F/C制御時に発生するトルク段差に起因するギヤノイズを抑制する制御例を示すフローチャートである。
S300にて、HV−ECU62は、F/C実行中フラグがオフ状態からオン状態に切り替えられたか否かを判定する。F/C実行中フラグについては、上述したとおりであるため、その詳細な説明は繰り返さない。F/C実行中フラグがオフ状態からオン状態に切り替えられたと判定される場合(S300にてYES)、処理はS302に移される。
S302にて、HV−ECU62は、待機時間を設定する。待機時間とは、F/C実行中フラグがオフ状態からオン状態に切り替えられた時点から第2MG15による補正トルクの発生を開始する時点までの時間を示す。待機時間は、たとえば、予め定められた時間である。待機時間としては、たとえば、モータリング時、エンジン停止時、あるいは、イグニッションオフ時などの作動状態によって異なる時間が設定されてもよいし、作動状態に関係なく同じ時間が設定されてもよい。
S304にて、HV−ECU62は、直行トルクの補正量を設定する。HV−ECU62は、たとえば、エンジン回転数に基づいて直行トルクの補正量を設定する。HV−ECU62は、たとえば、予め作成されてメモリに記憶される、エンジン回転数と補正量(F/C制御時に発生するトルク段差に相当)との関係を示すマップを用いてエンジン回転数から直行トルクの補正量を設定する。
S306にて、HV−ECU62は、待機時間が経過したか否かを判定する。待機時間が経過したと判定される場合(S306にてYES)、処理はS308に移される。
S308にて、HV−ECU62は、直行トルクを補正する。具体的には、HV−ECU62は、たとえば、エンジン13からの直行トルクから補正量分を減算することによって直行トルクを補正する。なお、HV−ECU62は、たとえば、待機時間が経過した時点から一定の変化率で補正量がS304の処理にて設定された値になるまで補正量を増加させる。これにより、直行トルクは、時間の経過とともに一定の変化率で減少する。HV−ECU62は、補正量がS304の処理にて設定された値になった後においては、補正量を維持する。これにより、直行トルクは、補正開始前よりもS304の処理にて設定された補正量分だけ低い値を維持する。
S310にて、HV−ECU62は、補正期間が経過したか否かを判定する。補正期間は、たとえば、予め定められた時間であって、実験等によって適合される。待機時間が経過した時点から補正期間が経過したと判定される場合(S310にてYES)、処理はS312に移される。
S312にて、HV−ECU62は、直行トルクの補正を停止する。HV−ECU62は、たとえば、補正期間が経過した時点から補正量を一定の変化率で減少させて補正量がゼロになった後に補正量を維持する。
なお、F/C実行中フラグがオフ状態からオン状態に切り替えられていないと判定される場合(S300にてNO)、この処理は終了される。また、待機時間が経過していないと判定される場合(S306にてNO)、処理はS306に戻される。さらに、補正期間が経過していないと判定される場合(S310にてNO)、処理はS310に戻される。
<F/C制御の実行時におけるHV−ECU62の動作の一例について>
以上のようなフローチャートに基づくHV−ECU62の動作について図14を参照しつつ説明する。図14は、F/C制御の実行時におけるHV−ECU62の動作を説明するための図である。
以上のようなフローチャートに基づくHV−ECU62の動作について図14を参照しつつ説明する。図14は、F/C制御の実行時におけるHV−ECU62の動作を説明するための図である。
図14の横軸は、時間を示す。図14の縦軸は、F/C実行中フラグ、直行トルクの変化量および第2MG15のトルクの変化量を示す。図14のLN25は、F/C実行中フラグの変化を示す。図14のLN26は、直行トルクの変化量の変化を示す。図14のLN27は、第2MG15のトルクの変化量の変化を示す。なお、直行トルクの変化量および第2MG15のトルクの変化量は、補正前の直行トルクに対する変化量および補正前の第2MG15のトルクに対する変化量をそれぞれ示す。
たとえば、エンジン13が作動中である場合を想定する。時間T(20)にて、F/C制御の実行条件が成立するなどしてF/C実行中フラグがオフ状態からオン状態に切り替えられる場合には(S300にてYES)、待機時間が設定されるとともに(S302)、直行トルクの補正量が設定される(S304)。
時間T(21)にて、待機時間が経過したと判定されると(S306にてYES)、直行トルクの補正が実行される(S308)。このとき、図14のLN26に示すように時間T(21)から時間T(22)までの間において補正量が一定の変化率で増加するように変化することによって直行トルクは、補正前の直行トルクに対して一定の変化率で減少するように補正される。その結果、図14のLN27に示すように、第2MG15のトルクが一定の変化率で増加するように補正される。時間T(22)以降においては、直行トルクは、設定された補正量が減算された状態で維持される。その結果、第2MG15のトルクは、設定された補正量が加算された状態で維持される。
時間T(23)にて、補正期間が経過した場合に(S310にてYES)、直行トルクの補正が停止される(S312)。このとき、図14のLN26に示すように時間T(23)から時間T(24)までの間において補正量が一定の変化率で減少するように変化することによって直行トルクは、一定の変化率で減少するように補正される。その結果、図14のLN27に示すように、第2MG15のトルクが一定の変化率で減少するように補正される。時間T(24)以降においては、直行トルクの変化量は、第2MG15のトルク指令値の補正が開始される前の状態(すなわち、ゼロ)に維持される。
このように、エンジン13のF/C制御時に生じるトルク段差を第2MG15のトルクによって補うことによってトルク段差に起因するギヤノイズの発生が抑制される。
<F/C制御時に発生するトルク段差に起因するギヤノイズを抑制する他の制御例>
上述においては、F/C制御時に発生するトルク段差に起因するギヤノイズを抑制する制御の一例として、F/C実行中フラグがオフ状態からオン状態になる時点から所定の待機時間が経過した後に直行トルクを補正するものとして説明したが、以下に説明する制御を、F/C制御時に発生するトルク段差に起因するギヤノイズを抑制する制御として実行してもよい。
上述においては、F/C制御時に発生するトルク段差に起因するギヤノイズを抑制する制御の一例として、F/C実行中フラグがオフ状態からオン状態になる時点から所定の待機時間が経過した後に直行トルクを補正するものとして説明したが、以下に説明する制御を、F/C制御時に発生するトルク段差に起因するギヤノイズを抑制する制御として実行してもよい。
以下、図15を参照して、F/C制御時に発生するトルク段差に起因するギヤノイズを抑制する他の制御例について説明する。図15は、F/C制御時に発生するトルク段差に起因するギヤノイズを抑制する他の制御例を示すフローチャートである。なお、図15のS300、S304、S306、S308、S310およびS312の処理は、図13のフローチャートのS300、S304、S306、S308、S310およびS312の処理と以下の説明を除き同じ処理である。そのため、その詳細な説明は繰り返さない。
F/C実行中フラグがオフ状態からオン状態に切り替えられたと判定される場合(S300にてYES)、処理はS350に移される。
S350にて、HV−ECU62は、F/C実行中フラグがオフ状態からオン状態に切り替えられた時点のクランク角度を取得する。HV−ECU62は、たとえば、エンジン回転角度センサ70を用いてF/C実行中フラグがオフ状態からオン状態に切り替えられた時点のクランク角度を取得する。
S352にて、HV−ECU62は、待機時間を設定する。HV−ECU62は、F/C実行中フラグがオフ状態からオン状態に切り替えられた時点のクランク角度(第1クランク角度)からエンジン13が有する複数の気筒のうちの最初に燃料噴射がカットされる気筒の点火時期に対応するクランク角度(第2クランク角度)を取得する。たとえば、燃料噴射が排気行程で行なわれる場合には、F/C実行中フラグがオフ状態からオン状態に切り替えられた時点以後に最初に排気行程が開始される気筒が最初に燃料噴射がカットされる気筒として特定される。HV−ECU62は、F/C実行中フラグがオフ状態からオン状態に切り替えられた時点のクランク角度から最初に燃料噴射がカットされる気筒の点火時期に対応するクランク角度までの出力軸22が回転する時間を待機時間として設定する。HV−ECU62は、たとえば、第1クランク角度と第2クランク角度との間の回転角度と、エンジン回転数とを用いて待機時間を設定する。
このように、エンジン13のF/C制御時に生じるトルク段差を第2MG15において発生させる補正トルクによってトルク段差に起因するギヤノイズの発生が抑制される。さらに、最初に燃料噴射がカットされる気筒の点火時期に対応するクランク角度を推定することによって、補正トルクを発生させるタイミング(待機時間)を精度高く設定することができる。そのため、よりギヤノイズの発生を抑制することができる。なお、F/C制御時に生じるトルク段差を第2MG15において発生させる補正トルクによってトルク段差に起因するギヤノイズの発生を抑制するものとして説明したが、たとえば、F/C制御時に生じるトルク段差を第1MG14において発生させる補正トルクによってトルク段差に起因するギヤノイズの発生を抑制するようにしてもよい。
<作用効果について>
以上のようにして、本実施の形態に係るハイブリッド車両によると、特に、エンジン13の始動処理中における初爆のタイミングは、クランク角度から精度高く推定することができる。そのため、初爆が行なわれる回転角度になるときに、始動処理の実行時に発生させる第1MG14のトルクを補正することによって、エンジン13の始動時に生じるトルク変動を精度高く抑制することができる。したがって、エンジンにおいて発生するトルク変動を精度高く抑制するハイブリッド車両およびハイブリッド車両の制御方法を提供することができる。
以上のようにして、本実施の形態に係るハイブリッド車両によると、特に、エンジン13の始動処理中における初爆のタイミングは、クランク角度から精度高く推定することができる。そのため、初爆が行なわれる回転角度になるときに、始動処理の実行時に発生させる第1MG14のトルクを補正することによって、エンジン13の始動時に生じるトルク変動を精度高く抑制することができる。したがって、エンジンにおいて発生するトルク変動を精度高く抑制するハイブリッド車両およびハイブリッド車両の制御方法を提供することができる。
さらに、初爆による出力軸22に作用するトルクが増加するタイミングで第1MG14の同一方向のトルクが増加するように補正されるのでエンジン13と第1MG14との間に設けられるダンパ47が大きく捻れることを抑制することができる。そのため、ダンパ47が大きく捻れることによるトルク変動が発生することを抑制することができる。
さらに、エンジン13の回転状態が初爆可能な状態になった時点におけるクランク角度を基準として、複数の気筒のうちの直近の燃料噴射が実施される気筒の点火時期に対応するクランクが、初爆が行なわれる回転角度として推定されるので、初爆が行なわれる回転角度を精度高く推定することができる。そのため、エンジン13の始動処理の実行時に発生させる第1MG14のトルクを補正することによって、エンジン13の始動時に生じるトルク変動を精度高く抑制することができる。
さらに、パーキングポジションが選択されている場合に、車両10に走行騒音が発生しないため、エンジン13の始動処理の実行中にトルク変動が生じると、トルク変動に起因するギヤノイズについてユーザが違和感を覚える可能性がある。そのため、パーキングポジションが選択される場合に、第1MG14のトルクの補正を許可することによって、パーキングポジションの選択時のエンジン13の始動処理の実行時にトルク変動の発生を抑制することができる。
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。
10 車両、11 制御部、13 エンジン、14 第1MG、15 第2MG、16 第1インバータ、17 第2インバータ、18 バッテリ、20 遊星歯車機構、21 出力ギヤ、22 出力軸、23,30 ロータ軸、24 駆動輪、25 カウンタシャフト、26 ドリブンギヤ、27,31 ドライブギヤ、28 デファレンシャルギヤ、29 リングギヤ、32,33 ドライブシャフト、45 点火プラグ、46 気筒、47 ダンパ、49 吸気絞り弁、50 エアフローメータ、66 車速センサ、67 アクセル開度センサ、68 第1MG回転速度センサ、69 第2MG回転速度センサ、70 エンジン回転角度センサ、71 水温センサ、73 バッテリ監視ユニット、74 第1MG温度センサ、75 第2MG温度センサ、76 第1INV温度センサ、77 第2INV温度センサ、83 コンバータ。
Claims (5)
- エンジンと、
モータジェネレータと、
前記エンジンから出力される動力を前記モータジェネレータに伝達される動力と駆動輪に伝達される動力とに分割する動力分割装置と、
前記エンジンの出力軸の回転角度を検出する検出装置と、
前記モータジェネレータを用いて前記エンジンを始動させる始動処理を実行する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記始動処理の実行中において、前記エンジンの初爆が行なわれる回転角度を推定し、前記検出装置によって検出される回転角度が前記エンジンの初爆が行なわれる回転角度になるときに、前記始動処理の実行時に発生させる前記モータジェネレータのトルクを補正する、ハイブリッド車両。 - 前記ハイブリッド車両は、前記エンジンと前記モータジェネレータとの間の動力伝達経路に設けられ、弾性部材を用いて振動を吸収可能に構成されるダンパをさらに備え、
前記制御装置は、前記検出装置によって検出される前記回転角度が前記エンジンの初爆が行なわれる回転角度になるときに、前記初爆により増加する前記出力軸に作用するトルクと同一方向のトルクが増加するように前記モータジェネレータのトルクを補正する、請求項1に記載のハイブリッド車両。 - 前記エンジンは、複数の気筒を有し、
前記制御装置は、前記エンジンの回転状態が初爆可能な状態になった時点における回転角度を基準として、前記複数の気筒のうちの直近の燃料噴射が実施される気筒の点火時期に対応する回転角度を前記初爆が行なわれる回転角度として推定する、請求項1または2に記載のハイブリッド車両。 - 前記制御装置は、パーキングポジションが選択される場合に、前記モータジェネレータのトルクの補正を許可する、請求項1〜3のいずれかに記載のハイブリッド車両。
- エンジンと、モータジェネレータと、前記エンジンから出力される動力を前記モータジェネレータに伝達される動力と駆動輪に伝達される動力とに分割する動力分割装置とを備えたハイブリッド車両の制御方法であって、
前記エンジンの出力軸の回転角度を検出するステップと、
前記モータジェネレータを用いて前記エンジンを始動させる始動処理を実行するステップと、
前記始動処理の実行中において、前記エンジンの初爆が行なわれる回転角度を推定するステップと、
前記回転角度が前記エンジンの初爆が行なわれるクランク角になるときに、前記始動処理の実行時に発生させる前記モータジェネレータのトルクを補正するステップとを含む、ハイブリッド車両の制御方法。
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