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