JP2021109551A - 車両の駆動力制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】反力トルクを出力するモータへの通電を停止した状態で駆動力源の回転数が低下した場合に、その駆動力源の回転数が低下することを要因として車両が振動することを抑制できる車両の駆動力制御装置を提供する。【解決手段】エンジントルクを出力部材に伝達するための反力トルクを出力する第1モータへの電力の供給を停止した非駆動レンジを設定した状態で、エンジンの回転数が低下する場合に、第1モータ、または出力部材に連結された第2モータへの電力の供給を再開して(ステップS4)、第1モータの回転数の変動に基づくイナーシャトルクを減殺するための減殺トルクを第1モータから出力し、またはエンジンの回転数の変動に伴って生じる出力部材の振動を減衰するための減殺トルクを第2モータから出力する(ステップS6、ステップS7)。【選択図】図6
Description
この発明は、駆動力源と、モータと、出力部材とを差動回転できるように連結する差動機構を備えた車両の駆動力制御装置に関するものである。
特許文献1には、エンジンが連結された第1回転要素と、モータが連結された第2回転要素と、第3回転要素とによって差動作用を行う第1遊星歯車機構と、第3回転要素に連結された第4回転要素と、出力部材に連結された第5回転要素と、第6回転要素とによって差動作用を行う第2遊星歯車機構と、第1回転要素と第2回転要素とのいずれか一方の回転要素と第6回転要素とを連結する第1クラッチ機構と、第2遊星歯車機構における少なくともいずれか二つの回転要素を連結する第2クラッチ機構とを備えたハイブリッド車両が記載されている。この特許文献1に記載されたハイブリッド車両は、第1クラッチ機構を係合し、かつ第2クラッチ機構を解放したローモードと、第1クラッチ機構を解放し、かつ第2クラッチ機構を係合したハイモードとを設定することができるように構成されている。これらの各モードは、モータによって反力トルクを出力することにより、エンジンから出力されたトルクが出力部材に伝達される。
特許文献1に記載された車両は、ローモードやハイモードを設定している状態で、エンジントルクを出力部材に伝達するためには、上述したようにモータにより反力トルクを出力する。言い換えると、モータへの通電を遮断するなどによってモータから反力トルクを出力しないことにより、エンジンと出力部材との間のトルクの伝達を遮断できる。
一方、上述したローモードやハイモードは、第1遊星歯車機構および第2遊星歯車機構を介してエンジンとモータとが差動回転可能に連結されているため、エンジン回転数が変動することに伴ってモータ回転数が変動する。したがって、モータへの通電を遮断した状態でエンジンへの燃料の供給を停止するなどした場合には、エンジン回転数がフリクショントルクやポンピングロスなどの抵抗力によって低下し、それに伴ってモータ回転数が変化する。そのようにモータ回転数が変化する場合には、モータ回転数の変化率に応じたイナーシャトルクが生じ、このイナーシャトルクは、エンジン回転数を維持するように作用する。すなわち、反力トルクとして作用する。エンジン回転数が低下する際には、フリクショントルクなどの抵抗力が変動(脈動)するため、その抵抗力が起振力となってエンジンの出力軸が振動する。そのため、エンジン回転数が低下する際に、モータのイナーシャトルクが反力トルクとして機能することにより、上記抵抗力が出力部材に伝達され、その結果、車両が振動する可能性がある。
この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであって、反力トルクを出力するモータへの通電を停止した状態で駆動力源の回転数が低下した場合に、その駆動力源の回転数が低下することを要因として車両が振動することを抑制できる車両の駆動力制御装置を提供することを目的とするものである。
上記の目的を達成するために、この発明は、駆動力源と第1モータと出力部材とによって差動作用を行い、前記第1モータから反力トルクを出力することにより、前記駆動力源の駆動トルクを前記出力部材に伝達するように構成された差動機構を有する車両の駆動力制御装置において、前記駆動力源と前記第1モータとのトルクを制御するコントローラを備え、前記コントローラは、前記第1モータへの電力の供給を停止した非駆動レンジを設定した状態で、前記駆動力源の回転数が低下する場合に、前記第1モータへの電力の供給を再開して前記第1モータを起動させ、前記駆動力源の回転数の低下に応じた前記第1モータの回転数の変動に基づくイナーシャトルクを減殺するための減殺トルクを前記第1モータから出力することを特徴とするものである。
また、この発明は、駆動力源と第1モータと出力部材とによって差動作用を行い、前記第1モータから反力トルクを出力することにより、前記駆動力源の駆動トルクを前記出力部材に伝達するように構成された差動機構と、前記出力部材に連結された駆動輪、または前記駆動輪とは異なる他の駆動輪にトルクを伝達する第2モータとを備えた車両の駆動力制御装置において、前記駆動力源、前記第1モータ、および前記第2モータのトルクを制御するコントローラを備え、前記コントローラは、前記第1モータおよび前記第2モータへの電力の供給を停止した非駆動レンジを設定した状態で、前記駆動力源の回転数が低下する場合に、前記第2モータへの電力の供給を再開して前記第2モータを起動させ、前記駆動力源の回転数の変動に伴って生じる前記出力部材の振動を減衰するための減殺トルクを前記第2モータから出力することを特徴とするものである。
また、この発明では、前記差動機構は、前記駆動力源の駆動トルクに対する前記出力部材に伝達されるトルクの比であるトルクの分割率が、予め定められた所定率である第1モードと、前記分割率が前記所定率よりも小さい第2モードとを設定可能に構成され、前記減殺トルクは、前記第1モードが設定されている場合に、前記第2モードが設定されている場合よりも大きくしてよい。
また、この発明では、前記コントローラは、前記駆動力源の回転数が高回転数であるほど、前記減殺トルクを大きくしてよい。
また、この発明では、前記非駆動レンジは、前記駆動力源から前記出力部材への駆動トルクの伝達を遮断するニュートラルレンジと、前記駆動力源から前記出力部材への駆動トルクの伝達を遮断するとともに、前記出力部材の回転を制限するパーキングロックを実行するパーキングレンジとの少なくともいずれか一方を含んでよい。
また、この発明では、前記出力部材とトルク伝達可能に連結されたパーキングギヤと、前記パーキングギヤに係合することにより前記出力部材の回転を制限するパーキングポールとを更に備え、前記非駆動レンジは、前記パーキングレンジであり、前記コントローラは、前記パーキングギヤと前記パーキングポールとが、前記パーキングギヤの回転方向における所定方向で接触するように、前記減殺トルクを制御してよい。
また、この発明では、前記駆動力源は、供給される燃料と空気との混合気を燃焼させることにより駆動トルクを発生させるエンジンを含み、前記エンジンに燃料を供給することを停止することにより、前記エンジンの回転数が低下するように構成されていてよい。
また、この発明では、前記駆動力源は、供給される燃料と空気との混合気を燃焼させることにより駆動トルクを発生させるエンジンを含み、前記混合気を着火するための点火装置を更に備え、前記点火装置による前記混合気の着火を停止することにより前記エンジンの回転数が低下するように構成されていてよい。
この発明によれば、差動機構に連結され、駆動力源の駆動トルクを出力部材に伝達するための反力トルクを出力する第1モータへの電力の供給を停止した非駆動レンジを設定した状態で、駆動力源の回転数が低下する場合には、第1モータ、または出力部材にトルクを伝達する第2モータへの電力の供給が再開される。そして、駆動力源の回転数の低下に応じた第1モータの回転数の変動に基づくイナーシャトルクを減殺するように第1モータから減殺トルクが出力され、または、駆動力源の回転数の変動に伴って生じる出力部材の振動を減衰するように第2モータから減殺トルクが出力される。したがって、駆動力源の回転数の低下時におけるフリクショントルクやポンピングロスなどの抵抗力が起振力となってエンジンの出力軸が振動した場合であっても、第1モータのイナーシャトルクを減殺することにより、上記抵抗力が出力部材に伝達されることを抑制でき、または出力部材に伝達された抵抗力を第2モータから出力する減殺トルクにより減殺することができる。その結果、駆動輪に脈動した抵抗力が伝達されることを抑制できるため、車両が振動することを抑制でき、運転者が違和感を抱くことを抑制できる。
この発明の実施形態における車両Veの一例を図1を参照して説明する。図1に示す車両Veは、エンジン(ENG)1と、二つのモータ2,3とを有するハイブリッド駆動装置(以下、単に駆動装置と記す)4を備えている。この駆動装置4は、前輪(駆動輪)5R,5Lを駆動するように構成されている。エンジン1は、従来知られたガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどであって、供給される燃料と空気との混合気を燃焼することにより駆動トルクを出力し、また、その混合気の燃焼を停止すること、すなわち、燃料の供給を停止することにより、フリクショントルクやポンピングロスなどに応じた制動トルクを出力することができるように構成されている。このエンジン1が、この発明の実施形態における「駆動力源」に相当する。
第1モータ2は発電機能のあるモータ(すなわちモータ・ジェネレータ:MG1)によって構成され、エンジン1の回転数を第1モータ2によって制御するとともに、第1モータ2で発電した電力により第2モータ3を駆動し、その第2モータ3が出力するトルクを走行のための駆動トルクに加えることができるように構成されている。この第2モータ3は、発電機能のあるモータ(すなわちモータ・ジェネレータ:MG2)によって構成することができる。なお、第1モータ2および第2モータ3は、例えば、ロータに永久磁石を取り付けた、永久磁石式の同期モータなどの交流モータによって構成することができる。
エンジン1には、この発明の実施形態における「差動機構」に相当する動力分割機構6が連結されている。この動力分割機構6は、エンジン1が出力したトルクを第1モータ2側と出力側とに分割するものであって、そのようにトルクを分割する機能を主とする分割部7と、そのトルクの分割率を変更する機能を主とする変速部8とにより構成されている。
分割部7は、三つの回転要素によって差動作用を行う構成であればよく、遊星歯車機構を採用することができる。図1に示す例では、シングルピニオン型の遊星歯車機構(第1差動機構)によって構成されている。図1に示す分割部7は、サンギヤ9と、サンギヤ9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10と、これらサンギヤ9とリングギヤ10との間に配置されてサンギヤ9とリングギヤ10とに噛み合っているピニオンギヤ11と、ピニオンギヤ11を自転および公転可能に保持するキャリヤ12とを有している。
エンジン1が出力したトルクが前記キャリヤ12に入力されるように構成されている。具体的には、エンジン1の出力軸13に、動力分割機構6の入力軸14が連結され、その入力軸14がキャリヤ12に連結されている。また、サンギヤ9に第1モータ2が連結されている。なお、キャリヤ12と入力軸14とを直接連結する構成に替えて、歯車機構などの伝動機構(図示せず)を介してキャリヤ12と入力軸14とを連結してもよい。また、その出力軸13と入力軸14との間にダンパ機構やトルクコンバータなどの機構(図示せず)を配置してもよい。さらに、第1モータ2とサンギヤ9とを直接連結する構成に替えて、歯車機構などの伝動機構(図示せず)を介して第1モータ2とサンギヤ9とを連結してもよい。
変速部8は、シングルピニオン型の遊星歯車機構によって構成されている。すなわち、変速部8は、上記の分割部7と同様に、サンギヤ15と、サンギヤ15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16と、これらサンギヤ15とリングギヤ16との間に配置されてこれらサンギヤ15およびリングギヤ16に噛み合っているピニオンギヤ17と、ピニオンギヤ17を自転および公転可能に保持しているキャリヤ18とを有している。したがって、変速部8は、サンギヤ15、リングギヤ16、およびキャリヤ18の三つの回転要素によって差動作用を行う差動機構(第2差動機構)となっている。この変速部8におけるサンギヤ15に分割部7におけるリングギヤ10が連結されている。また、変速部8におけるリングギヤ16に、出力ギヤ19が連結されている。この出力ギヤ19またはリングギヤ16が、この発明の実施形態における「出力部材」に相当する。
上記の分割部7と変速部8とが複合遊星歯車機構を構成するように第1クラッチ機構(第1係合機構)CL1が設けられている。第1クラッチ機構CL1は、変速部8におけるキャリヤ18を、分割部7におけるキャリヤ12および入力軸14に選択的に連結するためのものであって、摩擦式のクラッチ機構や噛み合い式のクラッチ機構によって構成することができる。この第1クラッチ機構CL1を係合させることにより分割部7におけるキャリヤ12と変速部8におけるキャリヤ18とが連結されてこれらが入力要素となり、また分割部7におけるサンギヤ9が反力要素となり、さらに変速部8におけるリングギヤ16が出力要素となった複合遊星歯車機構が形成される。
さらに、変速部8の全体を一体化させるための第2クラッチ機構(第2係合機構)CL2が設けられている。この第2クラッチ機構CL2は、変速部8におけるキャリヤ18とリングギヤ16もしくはサンギヤ15、あるいはサンギヤ15とリングギヤ16とを連結するなどの少なくともいずれか二つの回転要素を連結するためのものであって、第1クラッチ機構CL1と同様に、摩擦式のクラッチ機構や噛み合い式のクラッチ機構によって構成することができる。図1に示す例では、第2クラッチ機構CL2は、変速部8におけるキャリヤ18とリングギヤ16とを連結するように構成されている。この第2クラッチ機構CL2を係合させることにより変速部8を構成する各回転要素が一体となって回転する。したがって、分割部7におけるキャリヤ12が入力要素となり、また分割部7におけるサンギヤ9が反力要素となり、さらに変速部8におけるリングギヤ16が出力要素となる。
上述した第1クラッチ機構CL1と第2クラッチ機構CL2との少なくともいずれか一方を係合することにより、動力分割機構6を介してエンジン1と出力ギヤ19とがトルク伝達可能に連結される。その出力ギヤ19から前輪5R,5Lにギヤトレーン部を介してトルクが伝達される。図1に示す例では、上記のエンジン1や分割部7あるいは変速部8の回転中心軸線と平行にカウンタシャフト20が配置されている。前記出力ギヤ19に噛み合っているドリブンギヤ21がこのカウンタシャフト20に取り付けられている。また、カウンタシャフト20にはドライブギヤ22が取り付けられており、このドライブギヤ22が終減速機であるデファレンシャルギヤユニット23におけるリングギヤ24に噛み合っている。
さらに、図1に示す例では、ドリブンギヤ21の回転を禁止する、すなわち、前輪5R,5Lの回転を禁止するパーキングロック機構Pが設けられている。このパーキングロック機構Pは、従来知られているパーキングロック機構と同様に、パーキングギヤと、そのパーキングギヤに係合することによりパーキングギヤの回転を停止させ、すなわち、上記変速部8のリングギヤ16と駆動輪5R,5Lとの間のトルクの伝達経路内に設けられた回転部材の回転を停止させるように構成されている。ここに示す例では、ドリブンギヤ21をパーキングギヤとして機能させて、図示しないパーキングポールを係合させることにより、ドリブンギヤ21の回転を制限するように構成されている。このドリブンギヤ21が、この発明の実施形態における「回転部材」に相当する。
さらに、前記ドリブンギヤ21には、第2モータ3におけるロータシャフト3aに取り付けられたドライブギヤ25が噛み合っている。したがって、前記出力ギヤ19から出力された動力もしくはトルクに、第2モータ3が出力した動力もしくはトルクを、上記のドリブンギヤ21の部分で加えるように構成されている。このようにして合成された動力もしくはトルクをデファレンシャルギヤユニット23から左右のドライブシャフト26に出力し、その動力やトルクが前輪5R,5Lに伝達されるように構成されている。なお、第2モータ3は、例えば、ドライブギヤ22にトルク伝達可能に連結するなど、出力ギヤ19と駆動輪5R,5Lとの間のトルクの伝達経路内に設けられたいずれかの回転部材にトルク伝達可能に連結してよい。
さらに、図1に示す例では、第1モータ2から出力された駆動トルクを、前輪5R,5Lに伝達することができるように、出力軸13または入力軸14を固定可能に構成された、ワンウェイクラッチFを備えている。そのワンウェイクラッチFは、出力軸13や入力軸14が、エンジン1の駆動時に回転する方向とは逆方向に回転することを禁止するように構成されている。
したがって、第1モータ2が駆動トルクを出力してワンウェイクラッチFが係合状態となることにより、第1モータ2の駆動トルクに対する反力トルクをワンウェイクラッチFが受け持ち、その結果、第1モータ2からリングギヤ16に第1モータ2の駆動トルクが伝達される。すなわち、ワンウェイクラッチFにより出力軸13または入力軸14を固定することで、分割部7におけるキャリヤ12や、変速部8におけるキャリヤ18を反力要素として機能させ、分割部7におけるサンギヤ9を入力要素として機能させることができるように構成されている。
なお、ワンウェイクラッチFは、第1モータ2が駆動トルクを出力した場合に、反力トルクを発生させるためのものであり、したがって、摩擦式のブレーキ機構によって出力軸13または入力軸14の回転を規制するトルクを発生させてもよい。その場合、出力軸13または入力軸14を完全に固定する構成に限らず、相対回転を許容しつつ、要求される反力トルクを出力軸13または入力軸14に作用させるように構成してもよい。
上記のエンジン1、各モータ2,3、および各クラッチ機構CL1,CL2を制御するための電子制御装置(ECU)27が設けられている。このECU27は、この発明の実施形態における「コントローラ」に相当するものであり、マイクロコンピュータを主体にして構成されている。図2は、ECU27の構成の一例を説明するためのブロック図である。図2に示す例では、HV−ECU28、MG−ECU29、エンジンECU30、およびクラッチECU31によりECU27が構成されている。
HV−ECU28は、車両Veに搭載された種々のセンサからデータが入力され、その入力されたデータと、予め記憶されているマップや演算式などとに基づいて、MG−ECU29、エンジンECU30、およびクラッチECU31に指令信号を出力するように構成されている。HV−ECU28に入力されるデータの一例を図2に示してあり、車速、アクセル開度、第1モータ(MG1)2の回転数、第2モータ(MG2)3の回転数、エンジン1の出力軸13の回転数(エンジン回転数)、変速部8におけるリングギヤ16またはカウンタシャフト20の回転数である出力回転数、第1クラッチ機構CL1を構成するピストンなどの可動部材のストローク量、第2クラッチ機構CL2を構成するピストンなどの可動部材のストローク量、第1モータ2の温度、第2モータ3の温度、図示しない蓄電装置の充電残量(SOC)、蓄電装置の温度、ギヤトレーン部などを潤滑するためのオイル(ATF)の温度などのデータが、HV−ECU28に入力される。
そして、HV−ECU28に入力されたデータなどに基づいて第1モータ2の出力トルク、および第2モータ3の出力トルクを求めて、それらの求められたデータを指令信号としてMG−ECU29に出力する。同様に、HV−ECU28に入力されたデータなどに基づいてエンジン1の出力トルクを求めて、その求められたデータを指令信号としてエンジンECU30に出力する。さらに、HV−ECU28に入力されたデータなどに基づいて第1クラッチ機構CL1および第2クラッチ機構CL2を係合させるか解放させるかを判断して、その判断された係合状態または解放状態の指令信号をクラッチECU31に出力する。なお、第1クラッチ機構CL1や第2クラッチ機構CL2が摩擦式のクラッチ機構である場合には、係合状態と解放状態との情報に加えて、伝達するべきトルク容量の情報がHV−ECU28からクラッチECU31に出力される。
MG−ECU29は、上記のようにHV−ECU28から入力されたデータに基づいて各モータ2,3に通電するべき電流値を求めて、各モータ2,3に指令信号を出力する。各モータ2,3は、交流モータであるから、上記の指令信号は、インバータで生成するべき電流の周波数や、コンバータで昇圧するべき電圧値などが含まれる。
エンジンECU30は、上記のようにHV−ECU28から入力されたデータに基づいて電子スロットルバルブの開度を定めるための電流、点火装置で混合気を着火するための電流、EGR(Exhaust Gas Recirculation)バルブの開度を定めるための電流、吸気バルブや排気バルブの開度を定めるための電流値などを求め、それぞれのバルブや装置に指令信号を出力する。すなわち、エンジンECU30は、エンジントルクを制御するための指示信号を、エンジン1の出力トルクを制御する各装置に出力する。
クラッチECU31は、上記のようにHV−ECU28から入力された各クラッチ機構CL1,CL2の係合状態と解放状態との信号に基づいて、それらの係合状態と解放状態とを成立させるための図示しないアクチュエータの制御量を求め、その制御量となるようにアクチュエータに指令信号を出力する。なお、ECU27は、全ての制御を統合して行う単一のものに限らず、エンジン1、各モータ2,3、および各クラッチ機構CL1,CL2毎にそれぞれ設けられていてもよい。
上記の駆動装置4は、エンジン1から駆動トルクを出力して走行するHV走行モードと、エンジン1から駆動トルクを出力することなく、第1モータ2や第2モータ3から駆動トルクを出力して走行するEV走行モードとを設定することが可能である。さらに、HV走行モードは、エンジン1から所定のトルクを出力した場合に、変速部8のリングギヤ16(または出力ギヤ19)に伝達されるトルクが相対的に大きいHV-Loモードと、そのトルクが相対的に小さいHV-Hiモードと、エンジン1のトルクを変化させずにそのまま変速部8のリングギヤ16に伝達する直結モード(固定段モード)とを設定することができる。
またさらに、EV走行モードは、第1モータ2および第2モータ3から駆動トルクを出力するデュアルモードと、第1モータ2から駆動トルクを出力せずに第2モータ3のみから駆動トルクを出力するシングルモード(切り離しモード)とを設定することが可能である。更にデュアルモードは、第1モータ2から出力されたトルクの増幅率が比較的大きいEV-Loモードと、第1モータ2から出力されたトルクの増幅率がEV-Loモードより小さいEV-Hiモードとを設定することが可能である。なお、シングルモードでは、第1クラッチ機構CL1を係合した状態で第2モータ3のみから駆動トルクを出力して走行することや、第2クラッチ機構CL2を係合した状態で第2モータ3のみから駆動トルクを出力して走行すること、あるいは各クラッチ機構CL1,CL2を解放した状態で第2モータ3のみから駆動トルクを出力して走行することが可能である。
それらの各走行モードは、エンジン1、各モータ2,3、および各クラッチ機構CL1,CL2を制御することにより設定される。これらの走行モードと、各走行モードにおける、第1クラッチ機構CL1、第2クラッチ機構CL2、ワンウェイクラッチFの係合および解放の状態、第1モータ2および第2モータ3の運転状態、エンジン1からの駆動トルクの出力の有無の一例を以下の表に示してある。表中における「●」のシンボルは係合している状態を示し、「−」のシンボルは解放している状態を示し、「G」のシンボルは主にジェネレータとして運転することを意味し、「M」のシンボルは主にモータとして運転することを意味し、空欄はモータおよびジェネレータとして機能していない、または第1モータ2や第2モータ3が駆動のために関与していない状態を意味し、「ON」はエンジン1から駆動トルクを出力している状態を示し、「OFF」はエンジン1から駆動トルクを出力していない状態を示している。
図3ないし図5には、HV-Hiモード、HV-Loモード、直結モードを設定した場合における動力分割機構6の各回転要素の回転数、およびエンジン1、各モータ2,3のトルクの向きを説明するための共線図を示してある。共線図は、動力分割機構6における各回転要素を示す直線をギヤ比の間隔をあけて互いに平行に引き、これらの直線に直交する基線からの距離をそれぞれの回転要素の回転数として示す図であり、それぞれの回転要素を示す直線にトルクの向きを矢印で示すとともに、その大きさを矢印の長さで示している。
図3に示すようにHV-Hiモードでは、エンジン1から駆動トルクを出力し、第2クラッチ機構CL2を係合するとともに、第1モータ2から反力トルクを出力する。また、図4に示すようにHV-Loモードでは、エンジン1から駆動トルクを出力し、第1クラッチ機構CL1を係合するとともに、第1モータ2から反力トルクを出力する。
エンジン回転数および第1モータ2の回転数を維持可能な第1モータ2の反力トルクの大きさ、およびエンジン1からリングギヤ16に伝達されるトルクの大きさは、HV-Hiモードを設定した場合とHV-Loモードを設定した場合とで異なる。具体的には、エンジン1の出力トルクをTeとすると、HV-Loモードを設定した場合に第1モータ2に要求される反力トルクの大きさは、(ρ1・ρ2/(1ーρ1・ρ2))Teとなり、リングギヤ16に伝達されるトルクの大きさは、(1/(1ーρ1・ρ2))Teとなる。また、HV-Hiモードを設定した場合に第1モータ2に要求される反力トルクの大きさは、(ρ1/(1+ρ1))Teとなり、リングギヤ16に伝達されるトルクの大きさは、(1/(1+ρ1))Teとなる。すなわち、HV-Loモードを設定した場合と、HV-Loモードを設定した場合とでは、エンジン1の駆動トルクに対するリングギヤ16(または前輪5R,5L)に伝達されるトルクの比であるトルクの分割率が異なり、上記のHV-Loモードを設定した場合にリングギヤ16に伝達されるトルクの分割率(1/(1ーρ1・ρ2))が、この発明の実施形態における「所定率」に相当し、HV-Loモードが、この発明の実施形態における第1モードに相当し、HV-Hiモードが、この発明の実施形態における第2モードに相当する。ここで、「ρ1」は分割部7のギヤ比(リングギヤ10の歯数とサンギヤ9の歯数との比率)であり、「ρ2」は変速部8のギヤ比(リングギヤ16の歯数とサンギヤ15の歯数との比率)である。なお、ρ1およびρ2は、「1」よりも小さい値である。
そして、上記の反力トルクよりも大きなトルクを第1モータ2から出力すると、その増加分のトルクがエンジン回転数を低下させるように作用し、それとは反対に上記の反力トルクよりも小さなトルクを第1モータ2から出力すると、エンジントルクの一部が、エンジン回転数を増大させるように作用する。すなわち、第1モータ2のトルクを制御することによりエンジン回転数を制御することができる。言い換えると、エンジン回転数が目標回転数となるように第1モータ2のトルクが制御される。なお、エンジン回転数は、例えば、エンジン1の燃費が良好となる回転数に制御され、あるいは第1モータ2の駆動効率などを考慮した駆動装置4全体としての効率(消費エネルギー量を前輪5R,5Lのエネルギー量で除算した値)が最も良好となる回転数に制御される。
上記のように第1モータ2から反力トルクを出力することにより、第1モータ2が発電機として機能する場合には、エンジン1の動力の一部が第1モータ2により電気エネルギーに変換される。そして、エンジン1の動力から第1モータ2により電気エネルギーに変換された動力分を除いた動力が変速部8におけるリングギヤ16に伝達される。なお、第1モータ2により変換された電力は、第2モータ3を駆動するために第2モータ3に供給してもよく、蓄電装置の充電残量を増加させるために蓄電装置に供給してもよい。
直結モードでは、各クラッチ機構CL1,CL2が係合されることにより、図5に示すように動力分割機構6における各回転要素が同一回転数で回転する。言い換えると、エンジン1と第1モータ2と出力部材(出力ギヤ19)とが差動回転することを制限する。したがって、エンジン1の動力の全てが動力分割機構6から出力される。そのため、エンジン1の動力の一部が、第1モータ2や第2モータ3により電気エネルギーに変換されることがなく、電気エネルギーに変換する際に生じるジュール損などを要因とした損失を抑制でき、動力の伝達効率を向上させることができる。
上述したようにHV-LoモードやHV-Hiモードは、第1モータ2が反力トルクを出力することによりエンジントルクが出力ギヤ19に伝達される。したがって、エンジン1から駆動輪5R,5Lへの駆動トルクの伝達を遮断するニュートラルレンジ(Nレンジ)や、その駆動トルクの伝達を遮断するとともに、パーキングロック機構Pによりドリブンギヤ21と図示しないパーキングポールとを係合させるパーキングロックを実行するパーキングレンジ(Pレンジ)などの非駆動レンジが設定された場合には、第1モータ2への通電を停止する。具体的に例を挙げて説明すると、第1モータ2と図示しない蓄電装置との間に、第1モータ2に通電する電流値やその周波数を制御するためのIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)が設けられている場合には、そのトランジスタを制御するための入力信号を停止する。このように第1モータ2への通電を停止すること、すなわち、第1モータ2をシャットダウンすることにより、エンジン1から駆動トルクを出力したとしても、第1モータ2から反力トルクが出力されないため、エンジン1の駆動トルクが駆動輪5R,5Lに伝達されることを抑制できる。なお、非駆動レンジでは、第1モータ2に加えて第2モータ3もシャットダウンされる。
一方、非駆動レンジが選択された状態、すなわち、第1モータ2をシャットダウンした状態で、アクセルペダルが踏み込まれた場合には、第1モータ2によるエンジン回転数の制御を行うことができないため、エンジン1への燃料供給量の増加に伴ってエンジン回転数が増加する。また、非駆動レンジが選択され、かつエンジン1が回転している状態で、イグニッションがオフされると、エンジン回転数は、エンジン1のフリクショントルクやポンピングロスなどにより低下し、ひいては、エンジン1の回転が停止する。
上述したようにHV-LoモードやHV-Hiモードは、エンジン回転数と第1モータ2の回転数とが連動して変化するため、第1モータ2をシャットダウンした状態であっても、エンジン回転数の変化に伴って第1モータ2の回転数が変化する。したがって、第1モータ2の回転数の変化率に応じたイナーシャトルクが生じる。また、エンジン回転数が低下する際には、ポンピングロスなどの抵抗力が変動(脈動)し、その抵抗力が起振力となってエンジン1の出力軸13が振動する。そのため、エンジン回転数が低下している過渡期における抵抗力(トルクの脈動)に対して、第1モータ2のイナーシャトルクが反力として作用することになり、その脈動した抵抗力が出力部材に伝達され、車両Veが振動する可能性がある。
上記のようにエンジン回転数が変化する過程で振動が生じるため、車両Veが走行しているときに非駆動レンジが設定された状態でエンジン回転数が低下した場合であっても同様の振動が生じ、また、エンジン回転数が増加している過程であっても同様の振動が生じる。しかしながら、起振力の大きさが比較的小さいため、エンジン回転数の変化を要因とした振動が走行中に発生する場合や、運転者がアクセル操作してエンジン回転数が増加している間に発生する場合には、運転者が体感しにくく、または違和感を抱きにくい。それに対して、停車中であり、かつ運転者がアクセル操作していないときに、エンジン回転数が低下して上記のような振動が生じると、運転者が違和感を抱く可能性がある。
そのため、この発明の実施形態における車両の駆動力制御装置は、停車中でかつエンジン回転数が低下している過渡期に、上記のような振動が生じることを抑制するように構成されている。その制御の一例を説明するためのフローチャートを図6に示してある。図6に示す例では、まず、非駆動レンジが選択されているか否かを判断する(ステップS1)。このステップS1は、第1モータ2および第2モータ3がシャットダウンしているか否かを判断するためのものであって、運転者によるシフトレバーやスイッチの操作に基づいて判断することができる。なお、運転者の操作によらずに、他の制御などに基づいて非駆動レンジが選択された場合には、その信号を読み込むことによって判断してもよい。
駆動レンジ(DレンジやRレンジ)が選択されていることによりステップS2で否定的に判断された場合は、そのままこのルーチンを一旦終了する。それとは反対に、非駆動レンジが選択されていることによりステップS2で肯定的に判断された場合は、エンジン回転数Neが、予め定められた所定回転数α以上であるか否かを判断する(ステップS2)。このステップS2は、エンジン回転数を低下することにより、車両Veが振動するか否かを判断するためのステップである。したがって、ステップS2における所定回転数αは、「0」であってもよい。
エンジン回転数Neが所定回転数α未満であることによりステップS2で否定的に判断された場合は、そのままこのルーチンを一旦終了する。それとは反対に、エンジン回転数Neが所定回転数α以上であることによりステップS2で肯定的に判断された場合は、イグニッション(IG)がオフであるか否かを判断する(ステップS3)。このステップS3は、イグニッションスイッチが操作されてイグニッションがオフに切り替えられているか否かや、点火装置に通電されているか否かなどに基づいて判断することができる。
イグニッションがオンであることによりステップS3で否定的に判断された場合は、そのままこのルーチンを一旦終了する。それとは反対に、イグニッションがオフであることによりステップS3で肯定的に判断された場合は、第1モータ2のイナーシャトルクを減殺するためや、出力部材に伝達された脈動した抵抗力を低減(減殺)するために、シャットダウンされている第1モータ2や第2モータ3への電力の供給を再開して前記第1モータ2や第2モータ3を起動する(ステップS4)。すなわち、第1モータ2や第2モータ3からトルクを出力できるようにする。
上述したように第1モータ2や第2モータ3を起動することにより、第1モータ2や第2モータ3からトルクを出力することができる。したがって、第1モータ2からイナーシャトルクを減殺(または相殺)するトルクを出力することにより、エンジン回転数の低下時に生じる抵抗力が出力部材に伝達されることを抑制できる。または、出力部材に伝達された抵抗力を起振力として生じる出力部材の振動を減衰するように第2モータ3から減殺トルクを出力することにより、エンジン1から駆動輪5R,5Lに脈動した抵抗力が伝達されることを抑制できる。そのため、車両Veが振動することを抑制できる。
この第1モータ2のイナーシャトルクは、第1モータ2の回転数の変化率と、第1モータ2とともに回転数が変化する部材のトータルの慣性モーメントとを乗算することにより求めることができる。また、HV-LoモードやHV-Hiモードを設定している場合におけるエンジン1の回転数の変化量に対する第1モータ2の回転数の変化量は、動力分割機構6の構造から求めることができ、イグニッションがオフされた場合のエンジン回転数の変化率は、フリクショントルクやポンピングロスに基づいて求めることができる。一方、エンジン回転数の変化率は、HV-Loモードを設定している場合と、HV-Hiモードを設定している場合とで同一であるものの、第1モータ2の回転数の変化率が異なることにより、第1モータ2のイナーシャトルクが異なる。そのため、第1モータ2から出力する減殺トルクを定めるために、ステップS4についで、設定されている走行モードを判別する。
また、出力部材に伝達された抵抗力は、エンジン1で発生する抵抗力と動力分割機構6のトルクの分割率とを乗算することにより求めることができる。このエンジン1で発生する抵抗力の大きさは、フリクショントルクやポンピングロスに応じた大きさであり、予め求めることができる。したがって、HV-Loモードを設定した場合の方が、HV-Hiモードを設定した場合よりも、出力部材には、大きな抵抗力が伝達される。そのため、第2モータ3から出力する減殺トルクを定めるために、ステップS4についで、設定されている走行モードを判別する。
具体的には、ステップS4に続いて、HV-Loモードが設定されているか否かを判断し(ステップS5)、HV-LoモードであることによりステップS5で肯定的に判断された場合は、HV-Loモード用の減殺トルクを出力し(ステップS6)、それとは反対に、HV-HiモードであることによりステップS5で否定的に判断された場合は、HV-Hiモード用の減殺トルクを出力して(ステップS7)、このルーチンを一旦終了する。ステップS6やステップS7では、上述したように求められる第1モータ2のイナーシャトルクに対抗する減殺トルクと、出力部材に伝達される脈動した抵抗力を低減(減殺)する減殺トルクとのいずれか一方を出力すればよい。なお、HV-Hiモードを設定した場合の第1モータ2の回転方向と、HV-Loモードを設定した場合の第1モータ2の回転方向とは反対方向であり、それに対して、エンジン回転数の低下に伴って、第1モータの回転数は低下する。そのため、HV-Hiモードを設定した場合における第1モータ2のイナーシャトルクの向きと、HV-Loモードを設定した場合における第1モータ2のイナーシャトルクの向きとは反対方向となる。すなわち、イナーシャトルクを減殺するための減殺トルクの向きは、HV-Hiモードが設定されている場合とHV-Loモードが設定されている場合とで反対方向となる。
図7は、出力部材に伝達される抵抗力を低減するように第2モータ3から減殺トルクを出力する例を説明するためのタイムチャートである。図7に示す例は、Nレンジが選択された状態でアクセル操作され、その後に、イグニッションがオフされた場合の例を示している。したがって、t0時点では、未だアクセル操作されていなく、エンジン1は、アイドル回転数で自立回転している。また、Nレンジであることにより、第2モータ3はシャットダウンされていて、トルクを出力していない。
t1時点でアクセルペダルが踏み込まれると、それに伴ってエンジン回転数が増加している。その場合、エンジン回転数の変化に応じて第1モータ2の回転数が変化して、第1モータ2がイナーシャトルクを発生する。したがって、出力部材には、駆動輪を正転させる方向の正トルク側の振幅が大きい振動が生じる。上述した制御例では、エンジン回転数が低下する際に伝達される脈動した抵抗力を減殺するように構成されているため、ここでは、第2モータ3は、シャットダウンした状態が継続されている。なお、エンジン回転数が増加することによる振動を減衰するために、第2モータ3を起動させて減殺トルクを出力してもよい。
t2時点で、イグニッションがオフされると、上述した制御例におけるステップS3で肯定的に判断されるため、第2モータ3が起動され、減殺トルクを出力する。上述したようにHV-Hiモードを設定した場合に出力部材に伝達される抵抗力の大きさは、HV-Loモードを設定した場合に出力部材に伝達される抵抗力の大きさよりも小さい。そのため、図7に実線で示すようにHV-Hiモードを設定している場合の減殺トルクは、図7に破線で示すHV-Loモードを設定している場合の減殺トルクよりも小さく設定される。なお、図7では、便宜上、半周期の振動を減衰するように第2モータ3から減殺トルクを出力している状態を示している。
なお、エンジン1の回転数が低下することによる抵抗力の大きさは、エンジン回転数が高回転数であるほど大きくなる。言い換えると、エンジン1の回転数が低下している過程でのエンジン1の出力軸13に発生する振動の振幅は、エンジン回転数が高回転数であるほど大きくなる。したがって、上記の減殺トルクは、エンジン回転数に応じて制御することが好ましい。すなわち、エンジン回転数が高回転数であるほど、減殺トルクを大きく設定することが好ましい。
また、パーキングレンジを設定している場合には、出力部材に伝達された脈動した抵抗力を起振力とした出力部材の振動によって、ドリブンギヤ21とパーキングポールとが、接触と離隔とを繰り返し、異音が発生する可能性がある。そのため、パーキングレンジが設定されている場合には、出力部材に伝達される抵抗力の大きさが意図した大きさと異なった場合であっても、ドリブンギヤ21の回転方向における所定方向で、ドリブンギヤ21とパーキングポールとが接触した状態を維持できるように、第2モータ3から出力する減殺トルクを制御することが好ましい。
上述したように各モータ2,3がシャットダウンした状態で、エンジン回転数を低下させる場合に、第1モータ2のイナーシャトルクを減殺し、または出力部材に伝達される脈動した抵抗力を低減するように減殺トルクを出力することにより、エンジン回転数の低下時に生じる抵抗力が駆動輪に伝達されることを抑制できる。その結果、車両Veが振動することを抑制でき、運転者が違和感を抱くことを抑制できる。また、設定されている走行モードに応じて減殺トルクの大きさを定めることにより、減殺トルクを過不足なく出力することができる。
なお、この発明の実施形態における駆動力源は、第1モータがシャットダウンされて反力トルクを出力しない場合であっても、アクセル操作などに応じて駆動することができるものであればよく、したがって、エンジンに限らず、第1モータとは異なる電気回路で制御されるように構成されるなどにより第1モータがシャットダウンされた場合であっても駆動可能なモータを駆動力源として備えていてもよい。また、この発明の実施形態における車両は、上述した動力分割機構を備えたものに限らず、駆動力源と、第1モータと、出力部材とが差動回転するように連結された差動機構を備えたものであればよい。したがって、例えば、シングルピニオン型の遊星歯車機構のそれぞれの回転要素に、駆動力源と、第1モータと、出力部材とを連結した構成であってもよく、あるいは複数の遊星歯車機構によって構成され、かつ駆動力源と、第1モータと、出力部材とに加え、他のモータが差動回転するように連結された四要素の複合遊星歯車機構であってもよい。
また、第2モータ3は、エンジン1の抵抗力が伝達される出力部材に減殺トルクを出力できるように構成されたものに限らず、例えば、エンジンからトルクが伝達される駆動輪とは異なる他の駆動輪に連結していてもよい。このように第2モータ3を他の駆動輪に連結した場合であっても、その駆動輪に減殺トルクを出力することにより、車両が前後方向に振動することを抑制できる。
1 エンジン
2,3 モータ
5R,5L 前輪(駆動輪)
6 動力分割機構
7 分割部
8 変速部
19 出力ギヤ
21 ドリブンギヤ
27 電子制御装置(ECU)
CL1,CL2 クラッチ機構
P パーキングロック機構
Ve 車両
2,3 モータ
5R,5L 前輪(駆動輪)
6 動力分割機構
7 分割部
8 変速部
19 出力ギヤ
21 ドリブンギヤ
27 電子制御装置(ECU)
CL1,CL2 クラッチ機構
P パーキングロック機構
Ve 車両
Claims (8)
- 駆動力源と第1モータと出力部材とによって差動作用を行い、前記第1モータから反力トルクを出力することにより、前記駆動力源の駆動トルクを前記出力部材に伝達するように構成された差動機構を有する車両の駆動力制御装置において、
前記駆動力源と前記第1モータとのトルクを制御するコントローラを備え、
前記コントローラは、
前記第1モータへの電力の供給を停止した非駆動レンジを設定した状態で、前記駆動力源の回転数が低下する場合に、前記第1モータへの電力の供給を再開して前記第1モータを起動させ、
前記駆動力源の回転数の低下に応じた前記第1モータの回転数の変動に基づくイナーシャトルクを減殺するための減殺トルクを前記第1モータから出力する
ことを特徴とする車両の駆動力制御装置。 - 駆動力源と第1モータと出力部材とによって差動作用を行い、前記第1モータから反力トルクを出力することにより、前記駆動力源の駆動トルクを前記出力部材に伝達するように構成された差動機構と、前記出力部材に連結された駆動輪、または前記駆動輪とは異なる他の駆動輪にトルクを伝達する第2モータとを備えた車両の駆動力制御装置において、
前記駆動力源、前記第1モータ、および前記第2モータのトルクを制御するコントローラを備え、
前記コントローラは、
前記第1モータおよび前記第2モータへの電力の供給を停止した非駆動レンジを設定した状態で、前記駆動力源の回転数が低下する場合に、前記第2モータへの電力の供給を再開して前記第2モータを起動させ、
前記駆動力源の回転数の変動に伴って生じる前記出力部材の振動を減衰するための減殺トルクを前記第2モータから出力する
ことを特徴とする車両の駆動力制御装置。 - 請求項1または2に記載の車両の駆動力制御装置において、
前記差動機構は、前記駆動力源の駆動トルクに対する前記出力部材に伝達されるトルクの比であるトルクの分割率が、予め定められた所定率である第1モードと、前記分割率が前記所定率よりも小さい第2モードとを設定可能に構成され、
前記減殺トルクは、前記第1モードが設定されている場合に、前記第2モードが設定されている場合よりも大きくする
ことを特徴とする車両の駆動力制御装置。 - 請求項1ないし3のいずれか一項に記載の車両の駆動力制御装置において、
前記コントローラは、
前記駆動力源の回転数が高回転数であるほど、前記減殺トルクを大きくする
ことを特徴とする車両の駆動力制御装置。 - 請求項1ないし4のいずれか一項に記載の車両の駆動力制御装置において、
前記非駆動レンジは、前記駆動力源から前記出力部材への駆動トルクの伝達を遮断するニュートラルレンジと、前記駆動力源から前記出力部材への駆動トルクの伝達を遮断するとともに、前記出力部材の回転を制限するパーキングロックを実行するパーキングレンジとの少なくともいずれか一方を含む
ことを特徴とする車両の駆動力制御装置。 - 請求項5に記載の車両の駆動力制御装置において、
前記出力部材とトルク伝達可能に連結されたパーキングギヤと、前記パーキングギヤに係合することにより前記出力部材の回転を制限するパーキングポールとを更に備え、
前記非駆動レンジは、前記パーキングレンジであり、
前記コントローラは、
前記パーキングギヤと前記パーキングポールとが、前記パーキングギヤの回転方向における所定方向で接触するように、前記減殺トルクを制御する
ことを特徴とする車両の駆動力制御装置。 - 請求項1ないし6のいずれか一項に記載の車両の駆動力制御装置において、
前記駆動力源は、供給される燃料と空気との混合気を燃焼させることにより駆動トルクを発生させるエンジンを含み、
前記エンジンに燃料を供給することを停止することにより、前記エンジンの回転数が低下するように構成されている
ことを特徴とする車両の駆動力制御装置。 - 請求項1ないし6のいずれか一項に記載の車両の駆動力制御装置において、
前記駆動力源は、供給される燃料と空気との混合気を燃焼させることにより駆動トルクを発生させるエンジンを含み、
前記混合気を着火するための点火装置を更に備え、
前記点火装置による前記混合気の着火を停止することにより前記エンジンの回転数が低下するように構成されている
ことを特徴とする車両の駆動力制御装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020002838A JP2021109551A (ja) | 2020-01-10 | 2020-01-10 | 車両の駆動力制御装置 |
CN202110021230.6A CN113183744A (zh) | 2020-01-10 | 2021-01-08 | 车辆的驱动力控制装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020002838A JP2021109551A (ja) | 2020-01-10 | 2020-01-10 | 車両の駆動力制御装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021109551A true JP2021109551A (ja) | 2021-08-02 |
Family
ID=76972721
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020002838A Pending JP2021109551A (ja) | 2020-01-10 | 2020-01-10 | 車両の駆動力制御装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2021109551A (ja) |
CN (1) | CN113183744A (ja) |
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JP4026630B2 (ja) * | 2004-08-03 | 2007-12-26 | 日産自動車株式会社 | 車両のモータトルク制御装置 |
JP2008024287A (ja) * | 2006-06-21 | 2008-02-07 | Denso Corp | ハイブリッド電気自動車の制御装置 |
JP5177578B2 (ja) * | 2010-03-31 | 2013-04-03 | アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 | 制御装置 |
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JP6040886B2 (ja) * | 2013-07-26 | 2016-12-07 | トヨタ自動車株式会社 | 動力伝達装置 |
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2020
- 2020-01-10 JP JP2020002838A patent/JP2021109551A/ja active Pending
-
2021
- 2021-01-08 CN CN202110021230.6A patent/CN113183744A/zh not_active Withdrawn
Also Published As
Publication number | Publication date |
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CN113183744A (zh) | 2021-07-30 |
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