JP2024013120A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンのトルク変動による歯打ち音を抑制しつつ、燃費を向上させることができるハイブリッド車両の制御装置を提供する。
【解決手段】第２電動機から出力される歯打ち音を抑制する為の押当トルクが、ダンパ装置のヒステリシストルクが大きくなるほど小さくなるように設定される為、ヒステリシストルクに応じて第２電動機から出力される押当トルクを小さくできる。その結果、第２電動機の電力消費量が減少する為、燃費を向上できる。又、エンジンのトルク変動による歯打ち音の強制力は、ヒステリシストルクが大きいほど小さくなる為、押当トルクが小さくなっても歯打ち音が抑制される。
【選択図】図１

Description

本発明は、ハイブリッド車両で発生する歯打ち音の抑制に関する。

特許文献１には、エンジンと駆動輪との間の動力伝達経路に設けられたダンパ装置と、前記動力伝達経路のうちダンパ装置と駆動輪との間に動力伝達可能に接続された電動機と、を備えるハイブリッド車両が開示されている。

特開２０１５－５１７０８号公報

ところで、エンジン始動時などにおいて、エンジンのトルク変動に起因する歯打ち音が発生することが知られており、この歯打ち音を抑制する為、電動機から歯打ち音を抑制する為の押当トルクを付与することが考えられる。この押当トルクが大きくなると、電動機による電力消費量が増加する為、燃費の向上という観点で改善の余地があった。

本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、エンジンのトルク変動による歯打ち音を抑制しつつ、燃費を向上させることができるハイブリッド車両の制御装置を提供することにある。

本発明の要旨とするところは、（ａ）エンジンと駆動輪との間の動力伝達経路に設けられたダンパ装置と、前記動力伝達経路のうち前記ダンパ装置と前記駆動輪との間に動力伝達可能に接続され且つ前記ダンパ装置にトルクを入力可能な第１電動機と、前記動力伝達経路のうち前記ダンパ装置と前記駆動輪との間に動力伝達可能に接続され且つ前記駆動輪にトルクを出力可能な第２電動機と、を備えるハイブリッド車両の、制御装置であって、（ｂ）前記エンジンの回転停止状態において、前記第１電動機から前記ダンパ装置にトルクを入力してトルクに対する前記ダンパ装置のねじり角を計測することにより前記ダンパ装置のヒステリシストルクを取得し、（ｃ）前記エンジンのトルク変動に起因する歯打ち音が発生する状態下において、前記第２電動機から前記歯打ち音を抑制する為の押当トルクを出力し、（ｄ）前記押当トルクは、前記ヒステリシストルクが大きくなるほど小さくなるように設定されることを特徴とする。

本発明によれば、第２電動機から出力される歯打ち音を抑制する為の押当トルクが、ダンパ装置のヒステリシストルクが大きくなるほど小さくなるように設定される為、ヒステリシストルクに応じて第２電動機から出力される押当トルクを小さくできる。その結果、第２電動機の電力消費量が減少する為、燃費を向上できる。又、エンジンのトルク変動による歯打ち音の強制力は、ヒステリシストルクが大きいほど小さくなる為、押当トルクが小さくなっても歯打ち音が抑制される。

本発明が適用される車両の概略構成を説明する図であるとともに、車両における各種制御の為の制御機能の要部を説明する図である。 ダンパ装置のダンパ特性を計測するときの制御作動を説明するフローチャートである。 エンジン始動時に歯打ち音を抑制する制御作動を説明する為のフローチャートである。 触媒暖機時に歯打ち音を抑制する制御作動を説明する為のフローチャートである。

以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。尚、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。

図１は、本発明が適用されるハイブリッド車両１０の概略構成を説明する図であるとともに、ハイブリッド車両１０（以下、車両１０）における各種制御の為の制御機能の要部を説明する図である。車両１０は、動力源として機能する、エンジン１２、第１電動機ＭＧ１、及び第２電動機ＭＧ２を備えたハイブリッド車両である。車両１０は、エンジン１２と駆動輪１４との間の動力伝達経路ＰＴにおいて、エンジン１２側から順に、ダンパ装置２６、差動機構３０、出力歯車４２、大径歯車４６、噛合式クラッチ４４、小径歯車４８、デフリングギヤ５０、終減速装置２０、及び左右一対の車軸２２が設けられている。又、車両１０は、インバータ６０、及び電子制御装置９０などを備える。

ダンパ装置２６は、エンジン１２のトルク変動を吸収する装置である。ダンパ装置２６は、エンジン１２と駆動輪１４との動力伝達経路ＰＴのうち、エンジン１２と差動機構３０との間に設けられている。ダンパ装置２６は、クランク軸２４に連結された第１回転要素２６ａと、入力軸２８に連結された第２回転要素２６ｂとの間に、スプリング３２及び摩擦機構３４を並列に備える。ダンパ装置２６は、例えば図２に示すような入力トルクＴin[Nm]とねじり角φ[rad]との関係を有する。又、摩擦機構３４が設けられることで、ねじり角φの増加時と減少時との間の入力トルクＴinの差である、ヒステリシストルクＴhys（以下、ヒストルクＴhys）が発生する。

差動機構３０は、例えばシングルピニオン型の遊星歯車装置から構成されている。差動機構３０のサンギヤＳが第１電動機ＭＧ１に動力伝達可能に接続され、キャリヤＣＡがダンパ装置２６を介してエンジン１２に動力伝達可能に接続され、リングギヤＲが出力歯車４２等を介して駆動輪１４に動力伝達可能に接続されている。第１電動機ＭＧ１は、差動機構３０を介してダンパ装置２６にトルクを入力可能となっている。

大径歯車４６は、差動機構３０の出力回転部材である出力歯車４２及び第２電動機ＭＧ２の出力回転部材である出力歯車５２にそれぞれ噛み合わされている。大径歯車４６と小径歯車４８との間には、その間の動力伝達を断接可能な噛合式クラッチ４４が設けられている。

パーキングギヤ５４は、小径歯車４８等を介して駆動輪１４に連結されて駆動輪１４とともに回転するギヤである。パーキングギヤ５４に、不図示のパーキングポールのロック爪を噛み合わせることで、パーキングギヤ５４及び駆動輪１４を回転不能とすることができる。

クランク軸２４は、噛合式ブレーキ３８が係合されることにより選択的に回転停止させられる。噛合式ブレーキ３８の構造及び作動は公知である為、その説明を省略する。

インバータ６０は、第１電動機ＭＧ１及び第２電動機ＭＧ２と不図示のバッテリとの間に設けられ、電子制御装置９０によって制御されることにより、第１電動機ＭＧ１の出力トルクであるＭＧ１トルクＴmg1［Nm］及び第２電動機ＭＧ２の出力トルクであるＭＧ２トルクＴmg2［Nm］がそれぞれ制御される。

車両１０は、例えば不図示のシフトレバーの操作により「Ｐレンジ」、「Ｒレンジ」、「Ｎレンジ」、及び「Ｄレンジ」の各シフトレンジを選択することができる。尚、Ｐレンジが選択されると、パーキングギヤ５４にロック爪が噛み合わされ、パーキングギヤ５４及び駆動輪１４の回転が阻止される。

電子制御装置９０は、車両１０内の各種制御を実行する、よく知られた制御装置である。尚、電子制御装置９０が、本発明の「制御装置」に対応する。

電子制御装置９０には、車両１０に備えられた各種センサ（７０、７２、７４、７６）等による検出値に基づく各種信号等（例えば、エンジン回転速度Ｎe、車速Ｖ［km/h］、シフト操作ポジションＰsh、ダンパ装置２６のねじり角φに相当する入力軸２８の回転位置など）が、それぞれ入力される。

電子制御装置９０からは、車両１０に備えられた各装置（例えばエンジン１２、インバータ６０など）に各種指令信号（例えばエンジン１２を制御する為のエンジン制御信号Ｓe、第１電動機ＭＧ１及び第２電動機ＭＧ２を制御する為の電動機制御信号Ｓmgなど）が、それぞれ出力される。

ところで、所定の状態下において、エンジン１２のトルク変動に起因する歯打ち音が発生することが知られている。例えば、エンジン始動時やエンジン１２の触媒暖機時において、エンジン１２のトルク変動が大きくなり、このトルク変動による歯打ち音が発生する。歯打ち音は、エンジン１２から駆動輪１４の間の動力伝達経路を形成するギヤ間に形成されたバックラッシュ（隙間）間でギヤ同士が互いに衝突することで発生する。これに対して、電子制御装置９０は、ギヤ間に形成されたバックラッシュを一方向に詰める為の押当トルクＴprsを第２電動機ＭＧから出力させる、押当トルク制御部９２を機能的に備えている。

押当トルク制御部９２は、エンジン１２のトルク変動に起因する歯打ち音が発生する状態下において、第２電動機ＭＧ２からエンジン１２のトルク変動に起因する歯打ち音を抑制する為の押当トルクＴprs[Nm]を出力する。第２電動機ＭＧ２は、動力伝達経路ＰＴのうちダンパ装置２６と駆動輪１４との間に動力伝達可能に接続され、且つ、駆動輪１４にＭＧ２トルクＴmg2を出力可能に構成されている。従って、第２電動機ＭＧ２から押当トルクＴprsが出力されると、第２電動機ＭＧ２からダンパ装置２６の間の動力伝達経路においてバックラッシュが一方向に詰まり、ギヤ同士の衝突による歯打ち音が抑制される。

押当トルク制御部９２は、押当トルクＴprsを出力するに当たり、歯打ち音が発生する状態下であるか否かを判定する。具体的には、押当トルク制御部９２は、歯打ち音が発生する状態下として、エンジン始動時又は触媒暖機時であるか否かを判定する。エンジン始動時及び触媒暖機時は、エンジン１２の燃焼が不安定である為、トルク変動が大きくなって歯打ち音が発生しやすい。エンジン始動の判定は、例えば、車速Ｖがゼロ、シフトレンジがＰレンジ、エンジン回転速度Ｎeがゼロの状態で、エンジン１２の始動が許可されたか否かに基づいて判定される。触媒暖機の判定は、例えば、車速Ｖがゼロ、シフトレンジがＰレンジの状態で、触媒暖機条件が成立したか否かに基づいて判定される。

押当トルク制御部９２は、エンジン始動時又は触媒暖機時であると判定されると、第２電動機ＭＧ２からダンパ装置２６のヒストルクＴhysに応じた押当トルクＴprsを出力させる。押当トルクＴprsの設定方法については後述する。

ここで、ダンパ装置２６のダンパ特性は、部品のばらつきや経時的な変化によって変化する。そこで、電子制御装置９０は、ダンパ装置２６のダンパ特性を計測するダンパ特性計測部９４を機能的に備えている。

ダンパ特性計測部９４は、先ず、ダンパ特性を計測可能な状態であるか否かを判定する。具体的には、ダンパ特性計測部９４は、車速Ｖがゼロ、シフトレンジがＰレンジ、エンジン１２が停止状態であり、エンジン１２を運転する必要がない場合、ダンパ特性を計測可能な状態であると判定する。このとき、ダンパ特性計測部９４は、ダンパ装置２６のダンパ特性を計測する。ダンパ特性の計測は、噛合式ブレーキ３８が係合されてクランク軸２４が回転不能にロックされ（エンジン回転停止状態）、且つ、噛合式クラッチ４４が係合された状態で、第１電動機ＭＧ１が力行制御されてダンパ装置２６にトルク（入力トルクＴin）が入力される。ダンパ特性計測部９４は、入力トルクＴinに対するねじり角φを計測することによりダンパ特性を計測する。更に、ダンパ特性計測部９４は、ダンパ特性の計測結果からダンパ装置２６のヒストルクＴhysを取得する。

図２に、ダンパ装置２６のダンパ特性を計測するときの制御作動を説明するフローチャートを示す。図２において、ステップＳ１０～Ｓ７０が、ダンパ特性計測部９４の制御機能に対応し、Ｓ８０が、押当トルク制御部９２の制御機能に対応する。

先ず、ステップ（以下、ステップを省略）Ｓ１０では、車速Ｖがゼロであるか否か、Ｓ２０では、シフトレンジがＰレンジであるか否か、Ｓ３０では、エンジン回転速度Ｎeがゼロであるか否かが判定される。これらＳ１０～Ｓ３０の判定が全て肯定された場合、Ｓ４０において、エンジン１２の運転が必要であるか否かが判定される。Ｓ４０の判定が否定された場合、Ｓ５０において、ダンパ特性の計測が実行される。又、Ｓ６０では、ダンパ特性の計測中に、シフトレンジがＰレンジ以外、車速Ｖがゼロ以外、エンジン１２の運転が必要、の何れかを満たした場合、Ｓ６５において、ダンパ特性の計測が中断される。Ｓ７０では、ダンパ特性の計測が終了したか否かが判定される。Ｓ７０の判定が否定された場合、Ｓ１０に戻ってダンパ特性の計測が継続して実行される。Ｓ７０の判定が肯定された場合、Ｓ８０において、ダンパ特性の計測が終了する。又、ダンパ特性の計測結果から、ねじり角φの増加時と減少時との間での入力トルクＴinの差である、ヒストルクＴhysが取得される。更に、取得されたヒストルクＴhysに基づいて、歯打ち音を抑制する為の後述する押当加算トルクＴmg2_os（Ｔmg2_os1,Ｔmg2_os2）が新たに選定されて書き替えられる。

図２の右下に、ダンパ特性の計測結果であるねじり角φと入力トルクＴinとの関係を示す。図２に示すように、ねじり角φの増加時と減少時との間での入力トルクＴinの差であるヒストルクＴhysが発生する。ヒストルクＴhysが大きいほど歯打ち音の強制力が減衰される為、歯打ち音が低減される。尚、歯打ち音の強制力は、その絶対値がヒストルクＴhysよりも大きい。

次に、エンジン始動時における押当トルク制御部９２の制御作動について説明する。図３は、電子制御装置９０の制御作動の要部を示すフローチャートであって、エンジン始動時の歯打ち音を抑制する制御作動を説明する為のフローチャートである。このフローチャートは、車両運転中において繰り返し実行される。尚、図３に示す各ステップ（Ｓ１１０～Ｓ１５０）は、何れも押当トルク制御部９２の制御機能に対応する。

先ず、Ｓ１１０～Ｓ１４０において、エンジン始動を実施するか否かが判定される。具体的には、Ｓ１１０では、車速がゼロであるか否か、Ｓ１２０では、シフトレンジがＰレンジであるか否か、Ｓ１３０では、エンジン回転速度Ｎeがゼロであるか否か、Ｓ１４０では、エンジン１２の始動が許可されたか否かが判定される。Ｓ１１０～Ｓ１４０の判定が全て肯定された場合、Ｓ１５０において、第２電動機ＭＧ２による押当制御が実施される。

Ｓ１５０において、第２電動機ＭＧ２から出力される押当トルクＴprsが算出される。押当トルクＴprsは、予め規定されているエンジン始動時用の押当ベーストルクＴmg2_b1（以下、ベーストルクＴmg2_b1）に、エンジン始動時用の押当加算トルクＴmg2_os1（以下、加算トルクＴmg2_os1）を加算（＝Ｔmg2_b1＋Ｔmg2_os1）することで算出される。

加算トルクＴmg2_os1は、図３に示す、ヒストルクＴhysに対する加算トルクＴmg2_os1の関係マップから求められる。図３の関係マップに示すように、ヒストルクＴhysが大きくなるほど、加算トルクＴmg2_os1が小さくなっている。又、ヒストルクＴhysが所定値Ｔhys1以上になると、加算トルクＴmg2_os1がゼロになっている。前記関係マップに、計測されたヒストルクＴhysを適用することで、加算トルクＴmg2_os1が求められる。前記関係マップに基づくと、ヒストルクＴhysが大きくなるほど、加算トルクＴmg2_os1が小さくなるように設定される。

ヒストルクＴhysが大きくなるほど、歯打ち音の強制力となるトルク変動を減衰させる効果が大きくなる。従って、ヒストルクＴhysが大きくなるほど、加算トルクＴmg2_os1（すなわち押当トルクＴprs）が小さくて済む。これより、押当トルクＴprsは、ヒストルクＴhysが大きくなるほど小さくなっても歯打ち音が抑制される。このように、ヒストルクＴhysが大きくなるほど加算トルクＴmg2_os1（すなわち押当トルクＴprs）が小さくなることで、歯打ち音を抑制しつつ、第２電動機ＭＧ２による電力消費量を減少できる。

図３の下段に、エンジン始動時の制御状態を説明するタイムチャートを示す。図３のタイムチャートにおいて、ｔ１時点にエンジン１２の始動が許可されると、エンジン始動フラグが許可側に切り替わる。又、エンジン始動フラグが切り替わると同時に、第２電動機ＭＧ２から、押当トルクＴprsとしてのＭＧ２トルクＴmg2が出力される。このとき、ＭＧ２トルクＴmg2の目標値が、ベーストルクＴmg2_b1と加算トルクＴmg2_os1との合算値に設定され、ＭＧ２トルクＴmg2が目標値に向かって増加する。ｔ２時点において、ＭＧ２トルクＴmg2が目標値（Ｔmg2_b1＋Ｔmg2_os1）に到達すると、ｔ２時点以降はＭＧ２トルクＴmg2が目標値で維持される。次いで、ｔ３時点において、エンジン回転速度Ｎeの引き上げが開始される。ｔ４時点において、エンジン回転速度Ｎeが目標値であるアイドル回転速度Ｎe_idleに到達するとエンジン始動が終了し、ｔ５時点において、ＭＧ２トルクＴmg2が低下させられる。

次に、触媒暖機時における押当トルク制御部９２の制御作動について説明する。図４は、電子制御装置９０の制御作動の要部を説明する為のフローチャートであって、触媒暖機時の歯打ち音を抑制する制御作動を説明する為のフローチャートである。図４に示す各ステップ（Ｓ２１０～Ｓ２４０）は、何れも押当トルク制御部９２の制御機能に対応する。

先ず、Ｓ２１０～Ｓ２３０において、触媒の暖機を実施するか否かが判定される。具体的には、Ｓ２１０では、車速Ｖがゼロか否か、Ｓ２２０では、シフトレンジがＰレンジか否か、Ｓ２３０では、触媒暖機を実行する条件（触媒の温度が所定値未満など）が成立したか否かが判定される。Ｓ２１０～Ｓ２３０の判定が全て肯定された場合、Ｓ２４０において、第２電動機ＭＧ２による押当制御が実施される。

Ｓ２４０において、先ず、第２電動機ＭＧ２から出力される押当トルクＴprsが算出される。押当トルクＴprsは、予め規定されている触媒暖機時用の押当ベーストルクＴmg2_b2（以下、ベーストルクＴmg2_b2）に、触媒暖機用の押当加算トルクＴmg2_os2（以下、加算トルクＴmg2_os2）を加算（＝Ｔmg2_b2＋Ｔmg2_os2）することで算出される。

加算トルクＴmg2_os2は、図４に示す、ヒストルクＴhysに対する加算トルクＴmg2_os2の関係マップから求められる。図４の関係マップに示すように、ヒストルクＴhysが大きくなるほど、加算トルクＴmg2_os2が小さくなっている。又、ヒストルクＴhysが所定値Ｔhys2以上になると、加算トルクＴmg2_os2がゼロとなっている。前記関係マップに、計測されたヒストルクＴhysを適用することで、加算トルクＴmg2_os2が求められる。触媒暖機時においても、ヒストルクＴhysが大きくなるほど加算トルクＴmg2_os2（すなわち押当トルクＴprs）が小さくなることで、歯打ち音を抑制しつつ、第２電動機ＭＧ２による電力消費量を減少できる。

図４の下段に、触媒暖機時の制御状態を説明するタイムチャートを示す。図４のタイムチャートでは、ｔ１時点で触媒暖機実施許可フラグが許可側に切り替わることで、ｔ１時点より第２電動機ＭＧ２から、押当トルクＴprsとしてのＭＧ２トルクＴmg2が出力される。このとき、ＭＧ２トルクＴmg2の目標値が、ベーストルクＴmg2_b2と加算トルクＴmg2_os2の合算値に設定される。ｔ２時点において、ＭＧ２トルクＴmg2が目標値に到達すると触媒の暖機が開始される。又、ｔ２時点以降は、ＭＧ２トルクＴmg2が目標値で維持される。ｔ３時点では、触媒暖機実施許可フラグが不可側に切り替わると、触媒の暖機が終了し、ＭＧ２トルクＴmg2が低下させられる。

上述のように、本実施例によれば、第２電動機ＭＧ２から出力される歯打ち音を抑制する為の押当トルクＴprsが、ダンパ装置２６のヒストルクＴhysが大きいほど小さくなるように設定される為、ヒストルクＴhysに応じて第２電動機ＭＧ２から出力される押当トルクＴprsを小さくできる。その結果、第２電動機ＭＧ２の電力消費量が減少する為、燃費を向上できる。又、エンジン１２のトルク変動による歯打ち音の強制力は、ヒストルクＴhysが大きいほど小さくなる為、押当トルクＴprsが小さくなっても歯打ち音が抑制される。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。

例えば、前述の実施例では、エンジン始動時及び触媒暖機時に、第２電動機ＭＧ２から押当トルクＴprsが出力されていたが、本発明は、これらの状態下に限定されず、歯打ち音が発生しやすい状態下において適宜適用できる。

尚、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。

１０：ハイブリッド車両 １２：エンジン １４：駆動輪 ２６：ダンパ装置 ９０：電子制御装置（制御装置） ＭＧ１：第１電動機 ＭＧ２：第２電動機

Claims (1)

1. エンジンと駆動輪との間の動力伝達経路に設けられたダンパ装置と、前記動力伝達経路のうち前記ダンパ装置と前記駆動輪との間に動力伝達可能に接続され且つ前記ダンパ装置にトルクを入力可能な第１電動機と、前記動力伝達経路のうち前記ダンパ装置と前記駆動輪との間に動力伝達可能に接続され且つ前記駆動輪にトルクを出力可能な第２電動機と、を備えるハイブリッド車両の、制御装置であって、
   前記エンジンの回転停止状態において、前記第１電動機から前記ダンパ装置にトルクを入力してトルクに対する前記ダンパ装置のねじり角を計測することにより前記ダンパ装置のヒステリシストルクを取得し、
   前記エンジンのトルク変動に起因する歯打ち音が発生する状態下において、前記第２電動機から前記歯打ち音を抑制する為の押当トルクを出力し、
   前記押当トルクは、前記ヒステリシストルクが大きくなるほど小さくなるように設定される
   ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。

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