JP7322746B2 - 車両の回転数制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、所定の回転部材にトルク伝達可能に連結された複数のトルク付加装置を備え、それらのトルク付加装置のトルクを制御することにより、所定の回転部材の回転数を目標回転数に追従させる車両の回転数制御装置に関するものである。

特許文献１には、エンジントルクとモータトルクとを合成したトルクをフィードバック制御する場合に、エンジントルクが変化することによるエミッションの悪化を抑制するために、エンジントルクのフィードバックゲインを、モータトルクのフィードバックゲインよりも小さく設定するように構成されたハイブリッド車両の制御装置が記載されている。

特許文献２には、エンジン、モータ、および出力部材が差動回転できるように連結され、かつモータ回転数を制御することによりエンジン回転数を目標回転数に追従させるように構成されたハイブリッド車両の制御装置が記載されている。この制御装置は、エンジンの応答性がモータの応答性よりも遅いことが要因となって、エンジンのトルク制御とモータのトルク制御とが不整合となることを抑制するために、エンジン回転数を一時的に変化させる場合には、エンジントルクを定めるための目標回転数を、エンジン回転数を一時的に変化させる以前の目標回転数に維持し、モータトルクを定めるための目標回転数を、エンジン回転数を実際に変更するべき目標回転数に追従させて変化させるように構成されている。

なお、特許文献３には、エンジンと、エンジンの出力軸に連結されたクラッチ機構と、クラッチ機構を介してエンジンに連結されたモータと、モータの出力軸に連結されたトルクコンバータとを備えたハイブリッド車両の制御装置が記載されている。このように構成されたハイブリッド車両は、トルクコンバータの反力トルク特性が非線形であることから、モータの回転数制御の精度が低下する可能性がある。そのため、特許文献３に記載された制御装置は、トルクコンバータの入力回転数の実際値と目標値との差に基づいてモータトルクをフィードバック制御し、その際のモータの許容回転数変動量とトルクコンバータの運動特性とに基づいてフィードバックゲインを設定するように構成されている。

特開平０６－２３３４１１号公報 特開２０１３－１８９０３４号公報 特開２０１１－１９４９４１号公報

特許文献１に記載された制御装置は、エンジントルクが急変することによりエンジンの運転点が変化してエミッションが悪化することを抑制するために、エンジントルクのフィードバックゲインを小さく定め、モータトルクのフィードバックゲインを大きく定めている。しかしながら、フィードバック制御を実行する以前のモータトルクが、そのモータトルクの制限値近傍まで増大または減少している場合には、モータトルクを変化させられる量が小さくなることにより、エンジントルクとモータトルクとを合成した合成トルクを、要求トルクに追従させることができない可能性がある。

また、特許文献２に記載された制御装置は、モータのトルク応答性が、エンジンのトルク応答性よりも良好であることを前提として、エンジン回転数を一時的に変化させる場合には、エンジントルクを制御するための目標回転数は変化させず、モータトルクを定めるための目標回転数を、そのエンジン回転数を一時的に変化させるとした場合の回転数に変更して設定するように構成されている。しかしながら、モータ回転数が高回転数である場合には、モータトルクを制御するためのインバータが過剰に昇温することを抑制するために、モータトルクの変化率を制限する可能性がある。そのような場合には、モータトルクの応答性が低下する。それに対して、エンジンに供給された空気と燃料との混合気に着火する点火時期を変更してエンジントルクを制御する場合には、エンジン回転数が高回転数であるほど、エンジントルクの応答性が良好になる。したがって、エンジンおよびモータの回転数が高回転数である場合には、エンジントルクの応答性の方がモータトルクの応答性よりも良好になる場合がある。そのため、エンジンやモータの運転状態にかかわらずモータトルクを制御すると、合成トルクを迅速に変更できなくなる可能性がある。

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、所定の回転部材の回転数を目標回転数に追従させるためのフィードバック制御を適切に行うことができる車両の回転数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、エンジンと、前記エンジンの出力軸に連結されたモータとを備え、前記エンジンと前記モータとから出力されるトルクを合成した合成トルクを制御することにより、前記出力軸の回転数を目標回転数に調整するように構成された車両の回転数制御装置であって、前記エンジンと前記モータとの出力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、前記出力軸の実際の回転数と前記出力軸の目標回転数との差を減少させるために要求される前記合成トルクの目標変化量を求め、前記出力軸の実際の回転数と前記出力軸の目標回転数との差を減少させる際における前記エンジンおよび前記モータの運転状態に応じて、前記モータのトルクの応答性が前記エンジンのトルクの応答性よりも良好である場合に、前記モータによって前記出力軸に作用させるトルクの変化量を定め、前記合成トルクの目標変化量と前記モータによって前記出力軸に作用させるトルクの変化量とに基づいて、前記エンジンによって前記出力軸に作用させるトルクの変化量を定め、前記出力軸の実際の回転数と前記出力軸の目標回転数との差を減少させる際における前記エンジンおよび前記モータの運転状態に応じて、前記エンジンのトルクの応答性が前記モータのトルクの応答性よりも良好である場合に、前記エンジンによって前記出力軸に作用させるトルクの変化量を定め、前記合成トルクの目標変化量と前記エンジンによって前記出力軸に作用させるトルクの変化量とに基づいて、前記モータによって前記出力軸に作用させるトルクの変化量を定めるように構成されていることを特徴とするものである。

また、この発明では、前記コントローラは、前記エンジンの回転数が予め定めた所定の回転数未満である場合に、前記モータのトルクの応答性が前記エンジンのトルクの応答性よりも良好であると判断し、前記エンジンの回転数が前記所定の回転数以上である場合に、前記エンジンのトルクの応答性が前記モータのトルクの応答性よりも良好であると判断するように構成されていてよい。

また、この発明では、前記エンジンは、供給される空気と燃料との混合気を着火する点火時期を前記エンジンの出力軸の回転角度に応じて制御されるように構成され、前記点火時期を予め定められたタイミングから変更することにより、前記出力軸に作用させるトルクを変更するように構成されていてよい。

また、この発明では、前記エンジンは、前記出力軸の回転角度に応じて前記エンジンに燃料を供給するように構成され、前記エンジンに供給される燃料量に応じて前記出力軸に作用させるトルクを変更するように構成されていてよい。

この発明によれば、エンジンとモータとがエンジンの出力軸にトルクを作用させるように設けられている。したがって、エンジンとモータとの少なくともいずれか一方のトルクを制御することにより、出力軸の回転数を変更することができる。そして、エンジンとモータとの出力トルクを制御するコントローラは、出力軸の実際の回転数とその目標回転数との差を減少させる際におけるトルクの応答性が良好である方によって出力軸に作用させるトルクの変化量を定める。したがって、フィードバックトルクを出力するために適したエンジンまたはモータから優先的にトルクを出力することができ、出力軸の実際の回転数をその目標回転数に追従させるためのフィードバック制御を適切に行うことができる。

この発明の実施形態における車両の一例を説明するための模式図である。 アップシフト時におけるエンジン回転数の実際値と、目標回転数との変化を示すタイムチャートである。 トルクの応答性に応じてフィードバックトルクを出力するためのトルク付加装置を選択する制御例を説明するためのフローチャートである。 エンジン回転数が低回転数である場合、および高回転数である場合のトルクの応答性が良好な制御手段の順序を示す図である。 出力可能なトルクの変化量に応じてフィードバックトルクを出力するためのトルク付加装置を選択する制御例を説明するためのフローチャートである。 駆動力が優先される状況であるか否かに基づいてフィードバックトルクを出力するためのトルク付加装置を選択する制御例を説明するためのフローチャートである。

この発明の実施形態における車両の一例を説明するための模式図を図１に示してある。図１に示す車両Ｖｅは、エンジン（Ｅｎｇ）１とリヤモータ（Ｒｅ－ＭＧ）２とを駆動力源としたリヤ駆動装置３と、フロントモータ（Ｆｒ－ＭＧ）４を駆動力源としたフロント駆動装置５とを備えた四輪駆動できるハイブリッド車両である。

エンジン１は、従来知られているガソリンエンジンや、ディーゼルエンジンなどの種々のエンジンを採用することができ、燃料噴射量や吸入空気量、あるいは点火時期などを制御することにより、出力トルクを変更することができるように構成されている。また、エンジン１への燃料の供給を停止して、エンジン１を連れ回すことによるフリクショントルクやポンピングロスなどによって、出力軸６に制動トルクを作用させるフューエルカット制御を実行することができるように構成されている。以下の説明では、エンジン１によって発生するトルクを、単にエンジントルクと記す。

具体的には、エンジン１の点火時期を最適点火時期（minimun advance for the best torque）よりも遅角側に制御し、または、燃料噴射量を低下させ（燃料の供給の停止を含む）、あるいは、吸入空気量を低下させる（スロットルバルブを閉弁することを含む）ことにより、エンジントルクを低下させることができるように構成されている。それとは反対に、エンジン１の点火時期を最適点火時期に制御し、または何らかの要因で最適点火時期に制御できない場合には、最適点火時期よりも進角側に制御することによりエンジントルクを増加させることができ、または、燃料噴射量を増加させ、あるいは、吸入空気量を増加させることにより、エンジントルクを増加させることができるように構成されている。なお、上記の最適点火時期が、この発明の実施形態における「予め定められたタイミング」に相当する。

上記の点火時期を変更してエンジントルクを変化させる点火時期制御および燃料噴射量を変更してエンジントルクを変化させる燃料噴射量制御は、エンジン回転数、より具体的には、エンジン１の出力軸６であるクランクシャフトの回転角度（クランク角）に応じて制御されるものであるから、エンジン回転数が高回転数になるほど、エンジントルクの変化速度が速くなる。すなわち、エンジントルクの応答性が良好になる。それに対して、スロットル開度を変更し、または過給機が設けられたエンジン１である場合には、その過給機の作動状態を切り替えることにより吸入空気量を変更してエンジントルクを変化させる吸入空気量制御は、エンジン回転数に依存することなく制御されるものであり、上記の点火時期制御や燃料噴射量制御を実行する場合と比較して、エンジントルクの変化速度が遅くなる。すなわち、エンジントルクの応答性が、点火時期制御や燃料噴射量制御よりも劣る。

各モータ２，４は、永久磁石をロータに設けた同期モータなどの従来知られている交流モータによって構成することができ、出力軸の回転数を増加させるようにトルクを出力するモータとしての機能に加えて、出力軸の回転数を低下させるようにトルクを出力して、その出力軸の動力の一部を電力に変換する発電機としての機能を備えている。

これらのモータ２，４には、インバータ７，８がそれぞれ接続され、それらのインバータ７，８を介して蓄電装置９が接続されている。これらインバータ７，８は、ダイオードとトランジスタとを並列に連結して設けられたスイッチ素子などを備えていて、そのスイッチ素子に入力される信号に応じて、モータ２（４）に通電する電流値やその周波数を制御するように構成されている。また、各インバータ７，８は、互いに電力の授受を行うことができるように接続されている。

リヤ駆動装置３は、一対の後輪１０に伝達するトルクを制御するように構成されていて、図１に示す例では、エンジン１の出力軸６にリヤモータ２が一体化されている。具体的には、エンジン１の出力軸６に、リヤモータ２におけるロータがスプライン係合するなどにより一体化されていて、リヤモータ２のトルクを出力軸６に加えることができるように構成されている。なお、エンジン１とリヤモータ２とは、ギヤ対などを介して出力軸６にトルク伝達可能に連結していてもよく、または、トルクコンバータやクラッチ機構などの伝達機構を介して出力軸６にトルク伝達可能に連結していてもよい。

エンジン１の出力軸６は、この発明の実施形態における「所定の回転部材」に相当するものであって、リヤモータ２を貫通して車両Ｖｅの後方側まで延出しており、その先端にクラッチ機構１１が設けられている。このクラッチ機構１１は、後述するリヤ変速機構１２または後輪１０とエンジン１およびリヤモータ２とのトルクの伝達を遮断するためのものであって、噛み合い式のクラッチ機構や摩擦式のクラッチ機構を採用することができる。

このクラッチ機構１１の出力軸１３に、エンジン１やリヤモータ２の回転数を制御するためのリヤ変速機構（Ｒｅ－Ｔ／Ｍ）１２が連結されている。リヤ変速機構１２は、複数の係合機構を備え、かつそれらの係合機構のうちの所定の係合機構を係合することにより所定の変速段を設定する有段式の変速機構や、変速比を連続的に変更できる無段式の変速機構を採用することができる。そのリヤ変速機構１２は、リヤデファレンシャルギヤユニット１４およびリヤドライブシャフト１５を介して一対の後輪１０にトルク伝達可能に連結されている。

上記のリヤ変速機構１２には、エンジン１から出力されたトルク（以下、エンジントルクと記す）と、リヤモータ２から出力されたトルク（以下、モータトルクと記す）とを合成した合成トルクが入力される。そして、リヤ変速機構１２で設定されている変速比に応じて入力されたトルクが増大させられ、または低下させられて、一対の後輪１０に伝達される。したがって、エンジントルクとモータトルクとのいずれか一方のトルクを変化させることにより、リヤ変速機構１２に入力されるトルクや、一対の後輪１０に伝達されるトルクを変化させることができる。

このエンジントルクは、例えば、エンジン１の運転点が燃費の良好な運転点となるように、エンジン１の回転数に基づいて定めることができる。また、モータトルクは、例えば、要求駆動力とリヤ変速機構１２の変速比とに基づいてリヤ変速機構１２に入力する目標トルクを求め、その目標トルクと上記のエンジントルクとの差分のトルクに設定することができる。すなわち、目標トルクがエンジントルクよりも大きければ不足するトルクをリヤモータ２から出力し、目標トルクがエンジントルクよりも小さければ、余剰のトルクを打ち消すようにリヤモータ２から制動トルクを出力する。

一方、フロント駆動装置５は、一対の前輪１６に伝達するトルクを制御するように構成されていて、図１に示す例では、フロントモータ４の出力軸１７にフロント変速機構（Ｆｒ－Ｔ／Ｍ）１８が連結されている。このフロント変速機構１８は、上記のリヤ変速機構１２と同様に有段式の変速機構や無段式の変速機構によって構成することができる。そして、フロント変速機構１８は、フロントデファレンシャルギヤユニット１９およびフロントドライブシャフト２０を介して一対の前輪１６にトルク伝達可能に連結されている。

上述したエンジン１、各モータ２，４、各変速機構１２，１８、およびクラッチ機構１１を制御するための電子制御装置（以下、ＥＣＵと記す）２１が設けられている。このＥＣＵ２１は、従来知られている電子制御装置と同様に、マイクロコンピュータを主体に構成されていて、車両Ｖｅに設けられた種々のセンサから信号が入力され、その入力された信号と、予め記憶されている演算式やマップあるいは制御フローなどとに基づいて、エンジン１、各モータ２，４（具体的には、インバータ７，８）、各変速機構１２，１８、およびクラッチ機構１１に指令信号を出力する。

ＥＣＵ２１に入力される信号の一例は、車速を検出する車速センサの信号、エンジン１のクランク角を検出するセンサの信号、リヤモータ２の回転数を検出するセンサの信号、フロントモータ４の回転数を検出するセンサの信号、図示しないアクセルペダルの操作量を検出するアクセル開度センサの信号、蓄電装置９の充電残量を検出するセンサの信号などである。なお、エンジン１のクランク角を検出し、その検出値に所定の係数を乗算することによりエンジン１の回転数を求めることができる。

また、ＥＣＵ２１に記憶されているマップは、アクセル開度と車速とに基づいて車両Ｖｅに要求される駆動力を定めるための駆動力マップや、要求駆動力と車速とに基づいてリヤ変速機構１２やフロント変速機構１８で設定する変速比を定めるための変速マップなどである。さらに、ＥＣＵ２１に記憶されている制御フローは、例えば、変速マップに基づいて定められた変速比が変化したことにより変速する場合に、その変速過渡期におけるエンジン１やリヤモータ２あるいはフロントモータ４の出力トルクや回転数を制御するための制御フローなどである。

上述した車両Ｖｅは、エンジントルクを後輪１０に伝達して走行するエンジン走行モードと、エンジン１と後輪１０とのトルクの伝達を遮断し、かつフロントモータ４の駆動トルクを前輪１６に伝達して走行するＥＶ走行モードとを設定することができる。また、エンジン走行モードは、エンジントルクにモータトルクを加えて走行することや、エンジン１の動力の一部をリヤモータ２で回生して走行することができ、さらに、エンジン１やリヤモータ２から伝達されるトルクにより発生する後輪１０の駆動力に加えて、フロントモータ４から前輪１６にトルクを伝達して駆動力を発生させて走行することもできる。

またさらに、ＥＶ走行モードは、クラッチ機構１１を解放するとともに、エンジン１を駆動し、そのエンジン１の動力をリヤモータ２で電力に変換し、その変換された電力をフロントモータ４に通電して走行することや、図示しない蓄電装置からフロントモータ４に通電して走行することができる。

上述したエンジン走行モードを設定して走行している場合に、要求駆動力や車速が変化すると、エンジン１の燃費が良好となる運転点でエンジン１を駆動させるなどのために、リヤ変速機構１２の変速比を変更する。リヤ変速機構１２の変速比を変更する場合には、まず、クラッチ機構１１を解放状態に切り替えることにより、エンジン１およびリヤモータ２とリヤ変速機構１２との間のトルクの伝達を遮断し、その後に、リヤ変速機構１２の変速比を変更する。そのようにリヤ変速機構１２の変速比を変更すると、クラッチ機構１１の出力軸１３の回転数は、リヤ変速機構１２の変速後における変速比と車速とに基づいた回転数になる。

したがって、リヤ変速機構１２の変速後にクラッチ機構１１を再度係合させる際におけるクラッチ機構１１の入力側の回転数と出力側の回転数との差を低下させるために、リヤ変速機構１２の変速過渡期、またはリヤ変速機構１２の変速後に、クラッチ機構１１の入力側の回転数を、リヤ変速機構１２の変速後におけるクラッチ機構１１の出力側の回転数に一致させるように制御する。このクラッチ機構１１の入力側の回転数、すなわちエンジン１の出力軸６の回転数は、出力軸６にトルクを作用させることができるエンジン１とリヤモータ２との少なくともいずれか一方のトルクを制御することにより変更することができる。この出力軸６の回転数を変化させる際に要求されるトルクは、クラッチ機構１１を解放した状態で、エンジン１の出力軸６に連結された回転部材のトータルの慣性モーメントと、その出力軸６の回転数を変更する際に要求される回転数の変化率とを乗算することにより求めることができる。

また、ＥＶ走行モードを設定して走行している場合には、エンジン１およびリヤモータ２が停止させられている。または、リヤモータ２によりエンジン１の動力を電力に変換するために、エンジン１およびリヤモータ２が駆動しているものの、その回転数は、クラッチ機構１１の出力側の回転数と一致しているとは限らない。したがって、ＥＶ走行モードからエンジン走行モードへの切り替えの要求がある場合には、上記のリヤ変速機構１２の変速を行う場合と同様に、クラッチ機構１１の入力側の回転数と出力側の回転数とを一致させるように、エンジントルクとモータトルクとの少なくともいずれか一方のトルクを制御する。

図２には、リヤ変速機構１２をアップシフトすることにより、クラッチ機構１１の出力側の回転数が低下し、それに伴って、エンジン１の出力軸６の回転数を低下させるように制御した場合における出力軸６の目標回転数の変化と、実際の回転数の変化との一例を示してある。なお、ここに示す例では、エンジン１の出力軸６の回転数は、クラッチ機構１１の入力回転数と同一であるため、以下の説明では、単に入力回転数と記し、クラッチ機構１１の出力側の回転数を、単に出力回転数と記す。

図２に示す例では、リヤ変速機構１２をアップシフトする以前であるｔ０時点では、実線で示す入力回転数の目標値と、破線で示す実際値とが比較的高回転数で一致している。入力回転数をアップシフト後の回転数に一致させるために、ｔ１時点から目標回転数が次第に低下し始めている。そのため、目標回転数とほぼ同時に実際の入力回転数が低下し始めている。すなわち、エンジントルクとモータトルクの少なくともいずれか一方のトルクを、目標回転数と実際の回転数との差を変数として、ＰＩＤ制御などのフィードバック制御を実行することにより、実際の入力回転数を低下させている。なお、その際におけるエンジントルクとモータトルクとを合成した合成トルクは、摺動抵抗などの抵抗トルクよりも小さい駆動トルク、または制動トルクとなるように制御されている。

ｔ２時点で、アップシフト後の回転数と目標回転数とが一致することにより、目標回転数が一定に保たれている。一方、ここに示す例では、実際の回転数が目標回転数をオーバーシュートすることにより、目標回転数よりも低回転数となっている。そのため、ｔ２時点以降に、目標回転数に実際の回転数が追従するように、フィードバック制御が継続して実行され、その結果、ｔ３時点で、目標回転数と実際の回転数とが一致する。

上述したように実際の入力回転数を目標回転数に追従させる場合には、エンジントルクとモータトルクとの少なくともいずれか一方を制御すればよい。すなわち、入力回転数を変更するようにトルクを作用させる装置のいずれかのトルクを制御すればよい。以下の説明では、回転数を制御する対象にトルクを作用させる装置を、まとめてトルク付加装置と記す。

一方、エンジントルクは、上述したようにエンジン回転数が高回転数であるほど、トルクの応答性が良好になり、エンジン回転数によっては、エンジントルクの応答性がモータトルクの応答性よりも良好になる場合がある。そのため、この発明の実施形態における制御装置は、トルク付加装置の運転状態に応じてトルクの応答性が良好なトルク付加装置を選択し、そのトルク付加装置のフィードバックトルクを定め、その後に、要求されるフィードバックトルクを充足させるために、他方のトルク付加装置のフィードバックトルクを定め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３に示してある。図３に示す制御例は、変速過渡期におけるエンジントルクとモータトルクとを定めるための制御例であって、まず、目標エンジン回転数を求める（ステップＳ１）。このステップＳ１は、例えば、変速するためにクラッチ機構１１を解放している間に、入力回転数を変速後の出力回転数に一致させる場合に、エンジン回転数の急変によるエンジン音の変化によって運転者が違和感を抱かないためなどに応じた回転数の変化率を定め、その回転数の変化率と、入力回転数を変化させ始めてからの経過時間とに基づいて、現在のルーチンで設定される目標エンジン回転数を求める。

ついで、目標エンジン回転数と実際のエンジン回転数とに基づいてフィードバックトルク（以下、要求ＦＢトルクと記す）を求める（ステップＳ２）。このステップＳ２における要求ＦＢトルクは、実際のエンジン回転数と目標エンジン回転数との差を減少させるために出力軸６に作用させるトルク（合成トルク）の変化量であって、例えば、目標エンジン回転数と実際のエンジン回転数との差を求め、その回転数差を減少させるための許容時間で回転数差を除算し、その除算された値にエンジン１およびリヤモータ２と一体になって回転する回転部材のトータルの慣性モーメントを乗算することにより求めることができる。

ステップＳ２に続いて、モータトルクの応答性がエンジントルクの応答性よりも良好であるか否かを判断する（ステップＳ３）。モータトルクの応答性は、リヤモータ２の特性またはリヤモータ２に接続されたインバータ７の特性などに基づいて定められている。具体的には、例えば、インバータ７の温度が過度に上昇することを抑制するなどのためにモータトルクの変化率が制限されているため、そのモータトルクの変化率に応じてモータトルクの応答性が定められている。一方、エンジン１の点火時期は、クランク角に応じて周期的に発生するため、エンジン回転数が高回転数であるほど、エンジントルクの応答性が良好になる。したがって、エンジン回転数が比較的低回転数である場合には、モータトルクの応答性がエンジントルクの応答性よりも良好であることによりステップＳ３で肯定的に判断され、エンジン回転数が比較的高回転数である場合には、エンジントルクの応答性がモータトルクの応答性よりも良好であることによりステップＳ３で否定的に判断される。そのため、ステップＳ３は、エンジン回転数が所定の回転数未満であるか否かに基づいて判断してもよい。なお、トルクの応答性とは、ＥＣＵ２１からトルクの指令信号が出力されてから、指令信号に応じたトルクを実際に出力するまでの時間である。

モータトルクの応答性がエンジントルクの応答性よりも良好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、実際のエンジン回転数を目標エンジン回転数に追従させるためのモータトルクの変化量（以下、モータＦＢトルクと記す）を、リヤモータ２の制限トルクの範囲内で定める（ステップＳ４）。すなわち、モータトルクを変更することによるフィードバック制御を優先的に実行する。

ステップＳ４によりモータトルクを変更することによるフィードバック制御を優先的に実行したとしても、モータＦＢトルクが、要求ＦＢトルクを充足できない可能性がある。そのような場合には、不足するトルク分をエンジン１から出力する。具体的には、ステップＳ４に続いて、エンジン１に要求されるトルクの変化量（以下、エンジンＦＢトルクと記す）を求めて（ステップＳ５）、このルーチンを一旦終了する。すなわち、要求ＦＢトルクからモータＦＢトルクを減算することによりエンジンＦＢトルクを求める。なお、ステップＳ４により定められたモータＦＢトルクが、要求ＦＢトルクを充足できる場合には、ステップＳ５では、エンジンＦＢトルクが「０」となるため、モータトルクのみを変更して入力回転数を目標回転数に追従させる。

一方、エンジントルクの応答性がモータトルクの応答性よりも良好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、エンジントルクを変更することによるフィードバック制御を優先的に実行する（ステップＳ６）。すなわち、実際のエンジン回転数を目標エンジン回転数に追従させるためのエンジンＦＢトルクを定める。

ステップＳ６によりエンジントルクを変更することによるフィードバック制御を優先的に実行したとしても、エンジン１の点火時期を変更できる期間に限りがあり、要求ＦＢトルクを、エンジンＦＢトルクが充足できない可能性がある。そのような場合には、不足するトルク分をリヤモータ２から出力する。具体的には、ステップＳ６に続いて、モータＦＢトルクを求めて（ステップＳ７）、このルーチンを一旦終了する。すなわち、要求ＦＢトルクからエンジンＦＢトルクを減算することによりモータＦＢトルクを求める。

上述したようにエンジントルクは、点火時期制御、燃料噴射量制御、および吸入空気量制御によって変更することができ、特に、点火時期制御と燃料噴射量制御とは、エンジン回転数に応じてエンジントルクの変化速度が変化する。したがって、例えば、上記ステップＳ６では、まず、点火時期を変更することによるエンジントルクの最大変化量を求め、そのエンジントルクの最大変化量が、要求ＦＢトルクを充足できない場合には、燃料噴射量を変更することによるエンジントルクの最大変化量を、点火時期を変更することによるエンジントルクの最大変化量に加算し、その加算されたエンジントルクの変化量が、要求ＦＢトルクを充足できない場合に、ステップＳ７によりモータＦＢトルクを求めるように構成してもよい。すなわち、トルクの応答性に基づいて先にフィードバックトルクを定めるトルク付加装置を選択することに加えて、そのトルク付加装置によるフィードバックトルクを出力する制御手段を選択するように構成してもよい。

図４（ａ）には、エンジン回転数が低回転数の時にトルクの応答性が良好な順序の一例を示してあり、ここに示す例では、モータトルクの制御、エンジン１の点火時期の制御、燃料噴射量の制御、および吸入空気量の制御の順に、トルクの応答性が良好になる。一方、図４（ｂ）に示すようにエンジン回転数が高回転数の時には、エンジン回転数に応じて制御されるエンジン１の点火時期の制御、燃料噴射量の制御が、モータトルクの制御よりも良好になり、吸入空気量の制御が最も遅くなる。したがって、エンジンＦＢトルクとモータＦＢトルクとの和が要求ＦＢトルクとなるまで、図４（ａ）や図４（ｂ）に示す順に、出力可能なトルクを加算していき、エンジンＦＢトルクおよびモータＦＢトルクを定めるように構成してもよい。なお、エンジン１から排気されるＮＯｘなどを浄化するための図示しない触媒コンバータの温度条件などにより、燃料噴射量を変更することが好ましくない場合があり、その場合には、燃料噴射量を変更しないことが好ましい。

上述したようにエンジントルクの応答性とモータトルクの応答性とを比較して、入力回転数にトルクを作用させることができるトルク付加装置（ここでは、エンジン１およびリヤモータ２）を選択し、その選択されたトルク付加装置のフィードバックトルクを定める。このトルクの応答性は、エンジン回転数などのトルク付加装置の運転状態に応じて判断されている。すなわち、フィードバックトルクを出力する上で適切なトルク付加装置のトルクを優先的に制御する。そのようにエンジン回転数などの刻一刻と変化するトルク付加装置の運転状態に応じて、フィードバックトルクを出力するトルク付加装置を選択することにより、トルクの応答性が良好なトルク付加装置がフィードバックトルクを出力すること、すなわち、トルクの応答性が良好なトルク付加装置によって出力軸６に作用するトルクを変化させることになるため、フィードバックトルクを早期に出力することができ、実際の入力回転数と目標回転数との差が増加することを抑制することができる。したがって、実際の入力回転数と目標回転数との差を迅速に低減することができる。言い換えると、エンジン回転数を目標回転数に追従させるためのフィードバック制御を適切に行うことができる。なお、要求ＦＢトルクに対して不足する分のフィードバックトルクは、他方のトルク付加装置から出力されるため、要求ＦＢトルクを充足することができる。

上述した制御例では、トルクの応答性が良好なトルク付加装置のフィードバックトルクを定め、要求ＦＢトルクに対して不足する分のトルクを、他方のトルク付加装置から出力するように構成されている。一方、トルクの応答性が良好なトルク付加装置が、フィードバックトルクを付加する以前に制限トルク近傍まで出力している場合には、フィードバックトルクを付加すると、要求ＦＢトルクや基準となる要求トルクの変化に追従してトルクを変化させることができないなどの事態が生じる可能性がある。または、トルクの応答性の異なるモータトルクとエンジントルクとを協調して制御することになるため、制御が困難になる可能性がある。

具体的に例を挙げて説明すると、点火時期を遅角側に制御する場合には、排気温度が高くなる。そのため、アクセル操作量などに基づいたエンジン１の要求トルクが比較的高い場合には、点火時期を遅角側に変更できる量が制限される。すなわち、エンジントルクの低下量が制限される。また、リヤモータ２の出力トルクは、蓄電装置９の充電残量や、蓄電装置９およびインバータ７の温度など種々の条件によって制限されるため、リヤモータ２が、アクセル操作量などに基づいたリヤモータ２の要求トルクが比較的高い場合には、モータトルクの変化量が制限される。すなわち、フィードバックトルクを付加する以前のエンジン１やリヤモータ２の運転状態に応じて、エンジン１やリヤモータ２から出力できるフィードバックトルクの大きさが変動する。

そのため、この発明の実施形態における制御装置は、出力可能なトルクが大きい方のトルク付加装置を選択し、その選択されたトルク付加装置のフィードバックトルクを定め、要求ＦＢトルクに対する不足が生じる場合には、不足するフィードバックトルクを他方のトルク付加装置から出力するように構成してもよい。その制御の一例を図５に示してある。なお、図３に示す制御例と同様のステップには、同一のステップ番号を付してその説明を省略する。

図５に示す制御例では、ステップＳ２に続いて、リヤモータ２から出力可能なトルク変化量と、エンジン１から出力可能なトルク変化量との差が、所定値よりも大きいか否かを判断する（ステップＳ１１）。上記のエンジン１やリヤモータ２の出力可能なトルク変化量は、上述したようにエンジン１やリヤモータ２の運転状態に基づいて求めることができる。なお、ステップＳ１１における所定値は、判断閾値であって、「０」であってもよい。

そして、リヤモータ２から出力可能なトルク変化量と、エンジン１から出力可能なトルク変化量との差が、所定値よりも大きいことによりステップＳ１１で肯定的に判断された場合は、ステップＳ４に移行し、それとは反対に、リヤモータ２から出力可能なトルク変化量と、エンジン１から出力可能なトルク変化量との差が、所定値以下であることによりステップＳ１１で否定的に判断された場合は、ステップＳ６に移行する。

上述したように出力可能なトルク変化量が大きい方のトルク付加装置を選択し、その選択されたトルク付加装置のフィードバックトルクを定める。この出力可能なトルク変化量は、フィードバックトルクを付加する以前のエンジントルクやモータトルクなどのトルク付加装置の運転状態に応じて判断されている。そのように出力可能なトルク変化量が大きいトルク付加装置のフィードバックトルクを、他方のトルク付加装置のフィードバックトルクに先行して定めることにより、フィードバックトルクを付加したトルクと、制限トルクとの差が小さくなることを抑制できる。また、要求ＦＢトルクよりも出力可能なトルク変化量が大きいトルク付加装置のフィードバックトルクが大きければ、複数のトルク付加装置のフィードバックトルクを協調して制御することがなく、フィードバック制御が煩雑になることを抑制できる。

また、図１に示すクラッチ機構１１が、摩擦式のクラッチ機構である場合には、その伝達トルク容量を制御することにより、クラッチ機構１１の入力回転数と出力回転数とが一致するように出力軸６にトルクが作用する。具体的に例を挙げて説明すると、停車中にエンジン１の回転数を高回転数に維持し、その状態でクラッチ機構１１を係合することにより、エンジン１の運動エネルギーを動力として発進するフレックススタートやローンチコントロールを行う場合には、クラッチ機構１１をスリップさせて出力軸６に制動トルクを作用させることにより、エンジン回転数が所定の回転数以上に上昇することを抑制できる。すなわち、クラッチ機構１１は、回転数制御の対象である回転部材にトルクを作用させる装置である。

このような場合に、エンジン回転数を所定の回転数に維持するようにエンジントルクやモータトルクを制御すると、エンジントルクを制限し、またはモータトルクを制限することになるため、発進時の動力を充分に確保することができなくなる。そのため、この発明の実施形態における制御装置は、クラッチ機構１１を解放した状態でエンジン１やリヤモータ２が所定動力以上の動力を出力している場合には、クラッチ機構１１の伝達トルク容量を制御して、エンジン回転数を目標回転数に追従させるようにフィードバック制御するように構成されている。

その制御の一例を図６に示してある。なお、図３と同様のステップには、同一のステップ番号を付してその説明を省略する。図６に示す制御例では、ステップＳ２に続いて、駆動力が優先される状況であるか否かを判断する（ステップＳ２１）。このステップＳ２１は、エンジン１やリヤモータ２の動力を所定動力に維持する必要があるか否かを判断するためのステップであって、例えば、他の制御によってフレックススタートやローンチコントロールを行うフラグがオンになっている場合には、駆動力が優先される状況であってステップＳ２１で肯定的に判断される。それとは反対に、他の制御によってフレックススタートやローンチコントロールを行うフラグがオフされている場合には、ステップＳ２１で否定的に判断される。言い換えると、エンジン１やリヤモータ２の動力（運転状態）が、比較的高い動力以上となる状況であるか否かを判断する。

駆動力が優先される状況であることによりステップＳ２１で肯定的に判断された場合は、実際のエンジン回転数を目標エンジン回転数に追従させるためのクラッチ機構１１の伝達トルク容量（以下、クラッチＦＢトルク）を、クラッチ機構１１の耐久性などを考慮した制限トルク容量の範囲内で定める（ステップＳ２２）。すなわち、クラッチ機構１１の伝達トルク容量を変更することによるフィードバック制御を優先的に実行する。

ステップＳ２２によりモータトルクを変更することによるフィードバック制御を優先的に実行したとしても、クラッチＦＢトルクが、要求ＦＢトルクを充足できない可能性がある。そのような場合には、不足するトルク分をエンジン１やリヤモータ２から出力する。具体的には、ステップＳ２２に続いて、エンジンＦＢトルクまたはモータＦＢトルクを求めて（ステップＳ２３）、このルーチンを一旦終了する。すなわち、要求ＦＢトルクからクラッチＦＢトルクを減算することによりエンジンＦＢトルクまたはモータＦＢトルクを求める。したがって、ステップＳ２２により定められたクラッチＦＢトルクが、要求ＦＢトルクを充足できる場合には、ステップＳ２３では、エンジンＦＢトルクやモータＦＢトルクが「０」となるため、クラッチ機構１１の伝達トルク容量のみを変更して入力回転数を目標回転数に追従させる。なお、ステップＳ２３におけるエンジンＦＢトルクとモータＦＢトルクとのいずれのフィードバックトルクを定めるかは、上記図３または図５に示す制御例に基づいて、まず、一方のトルク付加装置のフィードバックトルクを求め、その場合であっても要求ＦＢトルクを充足できない場合には、他方のトルク付加装置のフィードバックトルクを求めればよい。

一方、駆動力が優先される状況でないことによりステップＳ２１で否定的に判断された場合は、エンジントルクやモータトルクを変更することによるフィードバック制御を優先的に実行する（ステップＳ２４）。すなわち、実際のエンジン回転数を目標エンジン回転数に追従させるためのエンジンＦＢトルクやモータＦＢトルクを定める。

ステップＳ２４によりエンジントルクやモータトルクを変更することによるフィードバック制御を優先的に実行したとしても、要求ＦＢトルクを、エンジンＦＢトルクやモータＦＢトルクが充足できない可能性がある。そのような場合には、不足するトルク分をクラッチ機構１１の伝達トルク容量を制御することにより出力軸６に制動トルクを作用させる。具体的には、ステップＳ２４に続いて、クラッチＦＢトルクを求めて（ステップＳ２５）、このルーチンを一旦終了する。すなわち、要求ＦＢトルクからエンジンＦＢトルクやモータＦＢトルクを減算することによりクラッチＦＢトルクを求める。なお、ステップＳ２４におけるエンジンＦＢトルクとモータＦＢトルクとのいずれのフィードバックトルクを定めるかは、上記ステップＳ２３と同様に図３および図５に示す制御例に基づいて定めることができる。

上述したように駆動力を優先する状況である場合にクラッチ機構１１をトルク付加装置として選択し、そのクラッチ機構１１のフィードバックトルクを定める。そのようにクラッチ機構１１のフィードバックトルクを、エンジン１やリヤモータ２のフィードバックトルクに先行して定めることにより、出力軸６の回転数を制御するためにエンジン１やリヤモータ２のトルクが低下させられることを抑制できる。すなわち、エンジン１やリヤモータ２から大きな動力を出力し続けることができる。そのため、フレックススタートやローンチコントロールなどの要求に応じた駆動力を出力することができる。

なお、車両は、回転制御の対象となる出力軸にエンジンとモータとが連結されている構成に限らず、回転制御の対象となる回転部材に、複数の装置からトルクを作用させることができる車両であればよい。具体的に例を挙げて説明すると、エンジン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場合には、エンジントルクとモータトルクとのバランスによってエンジン回転数が制御されるため、そのエンジン回転数は、エンジンやモータのトルクを制御すれば制御できる。したがって、このような車両の場合であっても、エンジンの出力軸の回転数を、エンジンやモータの運転状態に応じて、エンジンとモータとのうちの一方からフィードバックトルクを出力して制御することができる。

また、この発明の実施形態における車両は、エンジンとモータとを駆動力源として備えたハイブリッド車両に限らず、エンジンまたはモータを駆動力源として備え、その駆動力源からトルクが伝達される回転部材と、その回転部材にトルクを作用させることができる係合機構とを備えた車両であってもよい。

１ エンジン
２ リヤモータ
３ リヤ駆動装置
６，１３，１７ 出力軸
１１ クラッチ機構
１２ リヤ変速機構
２１ 電子制御装置（ＥＣＵ）
Ｖｅ 車両

Claims (4)

1. エンジンと、前記エンジンの出力軸に連結されたモータとを備え、前記エンジンと前記モータとから出力されるトルクを合成した合成トルクを制御することにより、前記出力軸の回転数を目標回転数に調整するように構成された車両の回転数制御装置であって、
   前記エンジンと前記モータとの出力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、
   前記出力軸の実際の回転数と前記出力軸の目標回転数との差を減少させるために要求される前記合成トルクの目標変化量を求め、
   前記出力軸の実際の回転数と前記出力軸の目標回転数との差を減少させる際における前記エンジンおよび前記モータの運転状態に応じて、前記モータのトルクの応答性が前記エンジンのトルクの応答性よりも良好である場合に、前記モータによって前記出力軸に作用させるトルクの変化量を定め、前記合成トルクの目標変化量と前記モータによって前記出力軸に作用させるトルクの変化量とに基づいて、前記エンジンによって前記出力軸に作用させるトルクの変化量を定め、
   前記出力軸の実際の回転数と前記出力軸の目標回転数との差を減少させる際における前記エンジンおよび前記モータの運転状態に応じて、前記エンジンのトルクの応答性が前記モータのトルクの応答性よりも良好である場合に、前記エンジンによって前記出力軸に作用させるトルクの変化量を定め、前記合成トルクの目標変化量と前記エンジンによって前記出力軸に作用させるトルクの変化量とに基づいて、前記モータによって前記出力軸に作用させるトルクの変化量を定める
   ように構成されている
   ことを特徴とする車両の回転数制御装置。
2. 請求項１に記載の車両の回転数制御装置であって、
   前記コントローラは、
   前記エンジンの回転数が予め定めた所定の回転数未満である場合に、前記モータのトルクの応答性が前記エンジンのトルクの応答性よりも良好であると判断し、
   前記エンジンの回転数が前記所定の回転数以上である場合に、前記エンジンのトルクの応答性が前記モータのトルクの応答性よりも良好であると判断する
   ように構成されている
   ことを特徴とする車両の回転数制御装置。
3. 請求項１または２に記載の車両の回転数制御装置であって、
   前記エンジンは、供給される空気と燃料との混合気を着火する点火時期を前記エンジンの出力軸の回転角度に応じて制御されるように構成され、
   前記点火時期を予め定められたタイミングから変更することにより、前記出力軸に作用させるトルクを変更するように構成されている
   ことを特徴とする車両の回転数制御装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか一項に記載の車両の回転数制御装置であって、
   前記エンジンは、前記出力軸の回転角度に応じて前記エンジンに燃料を供給するように構成され、
   前記エンジンに供給される燃料量に応じて前記出力軸に作用させるトルクを変更するように構成されている
   ことを特徴とする車両の回転数制御装置。

Images