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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024175612
(43)【公開日】2024-12-18
(54)【発明の名称】車両の制御装置
(51)【国際特許分類】
   B60W 10/08 20060101AFI20241211BHJP
   B60W 10/06 20060101ALI20241211BHJP
   B60W 10/26 20060101ALI20241211BHJP
   B60K 6/445 20071001ALI20241211BHJP
   B60W 20/17 20160101ALI20241211BHJP
   F16H 3/48 20060101ALI20241211BHJP
【FI】
B60W10/08 900
B60W10/06 900
B60W10/26 900
B60K6/445 ZHV
B60W20/17
F16H3/48
【審査請求】未請求
【請求項の数】1
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023093541
(22)【出願日】2023-06-06
(71)【出願人】
【識別番号】000003207
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100085361
【弁理士】
【氏名又は名称】池田 治幸
(74)【代理人】
【識別番号】100147669
【弁理士】
【氏名又は名称】池田 光治郎
(72)【発明者】
【氏名】山崎 賢
【テーマコード(参考)】
3D202
3J528
【Fターム(参考)】
3D202AA03
3D202BB01
3D202BB11
3D202BB41
3D202CC01
3D202DD01
3D202DD31
3J528EA01
3J528EB62
3J528EB63
3J528FC13
3J528FC23
3J528GA02
3J528HA35
3J528JK01
(57)【要約】
【課題】Pチャージ制御におけるNV性能の悪化を抑制することができる車両の制御装置を提供する。
【解決手段】Pチャージ制御が行われる際には、Pチャージ制御に伴って発生する出力回転部材の傾きを抑制する方向に力が作用させられる第2電動機のトルクがドライブギヤへ入力される。これにより、ドライブギヤと第2電動機側の部材(ギヤ)との間で噛合い反力が発生させられる。この噛合い反力によって出力回転部材(リングギヤ)が傾きを抑制する方向に動かされることで、出力回転部材の姿勢が制御させられ、Pチャージ制御に伴って発生する出力回転部材の傾きが抑制される。出力回転部材の傾きが抑制されることで、第2電動機のトルクが入力されない場合と比べて、ピニオンとサンギヤやリングギヤとの歯当たりが改善させられ、ギヤの噛合いによるNVが低減させられる。よって、Pチャージ制御におけるNV性能の悪化を抑制することができる。
【選択図】図3
【特許請求の範囲】
【請求項1】
エンジンと、第1電動機と、中空の円筒形状を成した、駆動輪に動力伝達可能に連結されたドライブギヤ及びパーキングロック用のパーキングロックギヤが別々に外周面に一体的に設けられた出力回転部材と、前記第1電動機が動力伝達可能に連結されたサンギヤ、前記エンジンが動力伝達可能に連結されたキャリア、前記キャリアによって自転及び公転可能に支持された複数のピニオン、及び前記出力回転部材の内周面に一体的に設けられた、前記ピニオンを介して前記サンギヤと噛み合うリングギヤを有する遊星歯車装置と、前記ドライブギヤに動力伝達可能に連結された第2電動機と、前記第1電動機及び前記第2電動機の各々に対して電力を授受するバッテリと、前記パーキングロックギヤに噛み合うことが可能なパーキングロック部材を有して、前記パーキングロック部材を前記パーキングロックギヤと噛み合わせることで前記出力回転部材が回転不能に機械的に固定された前記パーキングロックの状態を形成するパーキングロック機構と、を備えた車両の、制御装置であって、
停車中且つ前記パーキングロックの状態であるときに、前記エンジンからの動力によって前記第1電動機で発電した電力を前記バッテリに充電するPチャージ制御を行うことが可能であり、
前記Pチャージ制御を行う際には、前記Pチャージ制御に伴って発生する前記出力回転部材の傾きを抑制する方向に力が作用させられる前記第2電動機のトルクを前記ドライブギヤへ入力することを特徴とする車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、Pチャージ制御を行うことが可能な車両の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
エンジンと、第1電動機と、駆動輪に動力伝達可能に連結された出力回転部材と、前記第1電動機が動力伝達可能に連結されると共に前記エンジンが動力伝達可能に連結された遊星歯車装置と、前記出力回転部材に動力伝達可能に連結された第2電動機と、前記第1電動機及び前記第2電動機の各々に対して電力を授受するバッテリと、を備え、前記出力回転部材が回転不能に機械的に固定されたパーキングロックの状態(パーキングポジションと同意)を形成する、車両の制御装置が良く知られている。例えば、特許文献1に記載されたハイブリッド車両の制御装置がそれである。この特許文献1には、停車中且つパーキングポジションであるときに、エンジンを運転状態とすると共にエンジンからの動力によって第1電動機を駆動し、第1電動機で発電した電力をバッテリに充電するPチャージ制御を行うことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2017-154523号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ここで、出力回転部材が、駆動輪に動力伝達可能に連結されたドライブギヤ及びパーキングロック用のパーキングロックギヤが別々に外周面に一体的に設けられた中空の円筒形状を成しており、遊星歯車装置が、第1電動機が動力伝達可能に連結されたサンギヤ、エンジンが動力伝達可能に連結されたキャリア、キャリアによって自転及び公転可能に支持された複数のピニオン、及び出力回転部材の内周面に一体的に設けられた、ピニオンを介してサンギヤと噛み合うリングギヤを有しており、第2電動機がドライブギヤに動力伝達可能に連結された構成の車両であって、パーキングロックギヤに噛み合うことが可能なパーキングロック部材を有して、パーキングロック部材をパーキングロックギヤと噛み合わせることで出力回転部材が回転不能に機械的に固定されたパーキングロックの状態を形成するパーキングロック機構を備えた車両も良く知られている。このような車両では、Pチャージ制御の際に、エンジンからのトルク入力に対してリングギヤ(出力回転部材)の回転をパーキングロック部材により止め、第1電動機につながるピニオンとサンギヤとを回転させ、第1電動機側でエンジンからのトルクを吸収することで蓄電する機構を持っている。ところで、Pチャージ制御では、パーキング機構で出力回転部材の回転を受け止める為、パーキングロックギヤとパーキングロック部材との間で噛合い反力(噛合いによるラジアル反力)が発生する。加えて、リングギヤとピニオンとの間にも噛合い反力(スラスト反力)が発生する。そうすると、ラジアル反力とスラスト反力とにより出力回転部材に傾きが発生する。Pチャージ制御では、ピニオンがサンギヤやリングギヤと噛合いながら回転している為、ギヤの噛合い音(ギヤノイズ)が発生しているが、出力回転部材の姿勢が理想状態からずれることにより、ギヤの歯当たりが悪化してギヤノイズが増大し易くされ、NV性能が悪化させられるおそれがある。NV性能は、NVの発生を抑制するというNVに対する性能である。「NV」は、車両で生じる騒音や振動の総称であり、車両における騒音及び振動のうちの少なくとも一方を表している。
【0005】
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、Pチャージ制御におけるNV性能の悪化を抑制することができる車両の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
第1の発明の要旨とするところは、(a)エンジンと、第1電動機と、中空の円筒形状を成した、駆動輪に動力伝達可能に連結されたドライブギヤ及びパーキングロック用のパーキングロックギヤが別々に外周面に一体的に設けられた出力回転部材と、前記第1電動機が動力伝達可能に連結されたサンギヤ、前記エンジンが動力伝達可能に連結されたキャリア、前記キャリアによって自転及び公転可能に支持された複数のピニオン、及び前記出力回転部材の内周面に一体的に設けられた、前記ピニオンを介して前記サンギヤと噛み合うリングギヤを有する遊星歯車装置と、前記ドライブギヤに動力伝達可能に連結された第2電動機と、前記第1電動機及び前記第2電動機の各々に対して電力を授受するバッテリと、前記パーキングロックギヤに噛み合うことが可能なパーキングロック部材を有して、前記パーキングロック部材を前記パーキングロックギヤと噛み合わせることで前記出力回転部材が回転不能に機械的に固定された前記パーキングロックの状態を形成するパーキングロック機構と、を備えた車両の、制御装置であって、(b)停車中且つ前記パーキングロックの状態であるときに、前記エンジンからの動力によって前記第1電動機で発電した電力を前記バッテリに充電するPチャージ制御を行うことが可能であり、(c)前記Pチャージ制御を行う際には、前記Pチャージ制御に伴って発生する前記出力回転部材の傾きを抑制する方向に力が作用させられる前記第2電動機のトルクを前記ドライブギヤへ入力することにある。
【発明の効果】
【0007】
前記第1の発明によれば、Pチャージ制御が行われる際には、Pチャージ制御に伴って発生する出力回転部材の傾きを抑制する方向に力が作用させられる第2電動機のトルクがドライブギヤへ入力される。これにより、ドライブギヤと第2電動機側の部材(ギヤ)との間で噛合い反力が発生させられる。この噛合い反力によって出力回転部材(リングギヤ)が傾きを抑制する方向に動かされることで、出力回転部材の姿勢が制御させられ、Pチャージ制御に伴って発生する出力回転部材の傾きが抑制される。出力回転部材の傾きが抑制されることで、第2電動機のトルクが入力されない場合と比べて、ピニオンとサンギヤやリングギヤとの歯当たりが改善させられ、ギヤの噛合いによるNVが低減させられる。よって、Pチャージ制御におけるNV性能の悪化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
図1】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共に、車両における各種制御の為の制御機能及び制御系統の要部を説明する図である。
図2】Pチャージ制御の際に複合ギヤ等に作用する力を説明する図である。
図3】電子制御装置の制御作動の要部を説明するフローチャートであり、Pチャージ制御におけるNV性能の悪化を抑制する為の制御作動を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する。
【実施例0010】
図1は、本発明が適用される車両10の概略構成を説明する図であると共に、車両10における各種制御の為の制御系統の要部を説明する図である。図1において、車両10は、エンジン12、第1電動機MG1、及び第2電動機MG2を備えている。又、車両10は、駆動輪14と、エンジン12と駆動輪14との間の動力伝達経路に設けられた動力伝達装置16と、を備えている。車両10は、動力源として機能する、エンジン12及び第2電動機MG2を備えた電動車両、特にはハイブリッド車両である。
【0011】
エンジン12は、公知の内燃機関である。エンジン12は、後述する電子制御装置80によって、車両10に備えられたエンジン制御装置50が制御されることによりエンジン12のトルクであるエンジントルクTeが制御される。
【0012】
第1電動機MG1及び第2電動機MG2は、各々、回転電気機械であって、所謂モータジェネレータである。第1電動機MG1及び第2電動機MG2は、各々、車両10に備えられたインバータ52を介して、車両10に備えられたバッテリ54に接続されている。バッテリ54は、第1電動機MG1及び第2電動機MG2の各々に対して電力を授受する蓄電装置である。第1電動機MG1及び第2電動機MG2は、各々、後述する電子制御装置80によってインバータ52が制御されることにより、第1電動機MG1のトルクであるMG1トルクTg及び第2電動機MG2のトルクであるMG2トルクTmが制御される。
【0013】
動力伝達装置16は、ケース18内に、ダンパー20、ダンパー20を介してエンジン12のクランクシャフト12aに連結されたインプットシャフト22、インプットシャフト22に連結された変速部24、複合ギヤ26、ドリブンギヤ28、ドリブンシャフト30、ファイナルギヤ32、ディファレンシャルギヤ34、リダクションギヤ36、第1電動機MG1のロータに連結されたロータシャフトRSmg1、及び第2電動機MG2のロータに連結されたロータシャフトRSmg2等を備えている。又、動力伝達装置16は、ディファレンシャルギヤ34に連結された1対のドライブシャフト38等を備えている。
【0014】
複合ギヤ26は、中空の円筒形状を成した出力回転部材である。複合ギヤ26は、外周面における軸方向の一端部にドライブギヤ26aが一体的に設けられている。ドライブギヤ26aは、ドリブンギヤ28と噛み合っており、駆動輪14に動力伝達可能に連結されている。複合ギヤ26は、外周面における軸方向の他端部に、ドライブギヤ26aとは別に、パーキングロック用のパーキングロックギヤ62が一体的に設けられている。
【0015】
ドリブンシャフト30は、ドリブンギヤ28とファイナルギヤ32とを各々相対回転不能に固設する。ファイナルギヤ32は、ディファレンシャルギヤ34のデフリングギヤ34aと噛み合っている。リダクションギヤ36は、ドリブンギヤ28と噛み合っていると共にロータシャフトRSmg2と連結されている。第2電動機MG2は、駆動輪14に動力伝達可能に連結されていると共にドライブギヤ26aに動力伝達可能に連結されている。
【0016】
変速部24は、第1電動機MG1と遊星歯車装置40とを備えている。遊星歯車装置40は、差動機構であって、サンギヤS、キャリアCA、リングギヤR、及び複数個のピニオンPを備えた、公知のシングルピニオン型の遊星歯車装置である。サンギヤSは、ロータシャフトRSmg1に連結されており、第1電動機MG1が動力伝達可能に連結されている。キャリアCAは、インプットシャフト22に動力伝達可能に連結されており、エンジン12が動力伝達可能に連結されている。ピニオンPは、各々、キャリアCAによって自転及び公転可能に支持されている。リングギヤRは、複合ギヤ26の内周面の一部に一体的に設けられている。リングギヤRは、ピニオンPを介してサンギヤSと噛み合っている。遊星歯車装置40は、キャリアCAに入力されるエンジン12の動力を第1電動機MG1及びドライブギヤ26aに機械的に分割する動力分割機構である。変速部24は、第1電動機MG1の運転状態が制御されることにより遊星歯車装置40の差動状態が制御される公知の電気式無段変速機である。
【0017】
変速部24では、キャリアCAに入力される正トルクのエンジントルクTeに対して、第1電動機MG1による負トルクの反力トルクとなるMG1トルクTgがサンギヤSに入力される。これにより、リングギヤRには正回転にて正トルクのエンジン直達トルクTd(=Te/(1+ρ)=-(1/ρ)×Tg)が現れる。エンジン直達トルクTdとMG2トルクTmとの合算トルクが駆動トルクとして駆動輪14へ伝達される。この際、第1電動機MG1による発電電力は、バッテリ54や第2電動機MG2へ供給される。上記「ρ」は、遊星歯車装置40の歯車比(=サンギヤの歯数/リングギヤの歯数)である。
【0018】
車両10は、シフトレバー56を有するシフト切替装置58を備えている。シフトレバー56は、複数の操作ポジションPOSshのうちの何れかの操作ポジションへ運転者によって操作される。操作ポジションPOSshは、例えばP操作ポジションを含んでいる。P操作ポジションは、変速部24がニュートラル状態とされ且つ機械的に複合ギヤ26の回転が阻止された、変速部24のパーキングポジション(=Pポジション)を選択するパーキング操作ポジションである。複合ギヤ26の回転が阻止された状態は、複合ギヤ26が回転不能に機械的に固定されたパーキングロックの状態(=Pロック状態)である。複合ギヤ26は、車両10に備えられたパーキングロック機構60により回転不能に固定される。
【0019】
パーキングロック機構60は、パーキングロックギヤ62、パーキングロックポール64、カム66、一端部においてカム66を支持するパーキングロッド68等を備えている。パーキングロックギヤ62は、複合ギヤ26に一体的に設けられた部材である。パーキングロックポール64は、パーキングロックギヤ62に噛み合うことが可能なパーキングロック部材である。シフトレバー56がP操作ポジションへ操作されると、カム66がパーキングロックポール64側へ移動させられるように、パーキングロッド68の他端部に機械的に連結された連結機構を介して、或いはパーキングロッド68を動かすアクチュエータによって、パーキングロッド68が作動させられる。カム66の移動によってパーキングロックポール64がパーキングロックギヤ62と噛み合う位置まで動かされると、複合ギヤ26が回転不能に固定される。パーキングロック機構60は、パーキングロックポール64をパーキングロックギヤ62と噛み合わせることでPロック状態を形成する。
【0020】
車両10は、車両10の制御装置を含む電子制御装置80を備えている。電子制御装置80は、例えばCPU、RAM、ROM、入出力インターフェース等を備えた所謂マイクロコンピュータを含んで構成されている。電子制御装置80は、RAMの一時記憶機能を利用しつつ予めROMに記憶されたプログラムに従ってCPUが信号処理を行うことにより車両10の各種制御を行う。
【0021】
電子制御装置80には、車両10に備えられた各種センサ等(例えばエンジン回転速度センサ70、出力回転速度センサ72、MG1回転速度センサ74、MG2回転速度センサ76、シフトポジションセンサ78など)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に対応するドリブンギヤ28の回転速度である出力回転速度No、MG1回転速度Ng、MG2回転速度Nm、操作ポジションPOSshなど)が、それぞれ供給される。
【0022】
電子制御装置80からは、車両10に備えられた各装置(例えばエンジン制御装置50、インバータ52など)に各種指令信号(例えばエンジン制御指令信号Se、MG制御指令信号Smgなど)が、それぞれ出力される。
【0023】
電子制御装置80は、Pチャージ制御CNpchgを行うことが可能である。電子制御装置80は、Pチャージ制御部82を備えている。Pチャージ制御部82は、例えばバッテリ54を充電する要求がある場合には、停車中且つPロック状態であるときに、エンジン12からの動力によって第1電動機MG1で発電した電力をバッテリ54に充電することでPチャージ制御CNpchgを行う。
【0024】
図2は、Pチャージ制御CNpchgの際に複合ギヤ26等に作用する力(トルク)を説明する図である。Pチャージ制御CNpchgの際には、図2の(a)の比較例に示すように、パーキングロックギヤ62とパーキングロックポール64との噛合いによるラジアル反力と、遊星歯車装置40のピニオンPとリングギヤRとによるスラスト反力と、によって複合ギヤ26に傾きが発生する。複合ギヤ26の傾きによって、複数のピニオンPとリングギヤRとの歯当たりが理想状態からずれてしまう。このようなずれが発生することで、ピニオンPが互いの荷重をキャンセルできず、起振力が増大してギヤノイズが悪化するおそれがある。尚、パーキングロックギヤ62とパーキングロックポール64との噛合いに対して、軸心の反対側(180度±60度)に、ドライブギヤ26aとドリブンギヤ28との噛合いが位置していると、上記の課題が生じ易くされる。
【0025】
図2の(a)の比較例の状態から、Pチャージ制御CNpchgの際には、図2の(b)の本実施例に示すように、入力されるエンジントルクTeに対して、複合ギヤ26の姿勢制御に必要なトルクを第2電動機MG2側から入力し、ドライブギヤ26aとドリブンギヤ28との間で噛合い反力を発生させる。第2電動機MG2側からの噛合い反力で複合ギヤ26を動かすことで、複合ギヤ26の傾きを抑制する。Pチャージ制御部82は、Pチャージ制御CNpchgを行う際には、Pチャージ制御CNpchgに伴って発生する複合ギヤ26の傾きを抑制する方向に力が作用させられるMG2トルクTmをドライブギヤ26aへ入力する。これにより、複数のピニオンPとリングギヤRとの歯当たりが、図2の(a)の比較例の状態より改善し、NV性能が向上する。
【0026】
エンジントルクTeが大きい程、噛合い反力が大きくなり、複合ギヤ26を傾ける方向に押し付ける力が大きくなる。その為、Pチャージ制御部82は、エンジントルクTeが大きい程、Pチャージ制御CNpchgの際に行う複合ギヤ26の姿勢制御に必要なMG2トルクTmを大きくする。
【0027】
図2の(c)において、「総合力方向TE和」は、ピニオンPそれぞれに発生するギヤの起振力(ギヤの噛合い点強制力)を径方向に分力したものを足し合わせたものを示している。総合力方向TE和の値が小さい程、ギヤによるNVの原因となる起振力が小さく抑えられる。「公転位相」は、ピニオンPがサンギヤSを中心にリングギヤRの周りを回転しているときの角度を示している。ピニオンPが3つの場合、120[deg]回転することで1周分の変動が表現される。本実施例では、図2の(c)に示すように、比較例よりも総合力方向TE和の最大値が低減されている。
【0028】
図3は、電子制御装置80の制御作動の要部を説明するフローチャートであって、Pチャージ制御CNpchgにおけるNV性能の悪化を抑制する為の制御作動を説明するフローチャートであり、例えば繰り返し実行される。
【0029】
図3において、フローチャートの各ステップはPチャージ制御部82の機能に対応している。ステップ(以下、ステップを省略する)S10において、停車しているか否かが判定される。このS10の判断が肯定される場合はS20において、Pロック状態であるか否かが判定される。このS20の判断が肯定される場合はS30において、Pチャージ制御CNpchgが行われているか否かが判定される。このS30の判断が肯定される場合はS40及びS50において、MG2トルクTmが出力され、エンジントルクTeに応じたMG2トルクTmによって複合ギヤ26の姿勢制御が行われる。上記S10、上記S20、及び上記S30のうちの何れかの判断が否定される場合は本ルーチンが終了させられる。
【0030】
上述のように、本実施例によれば、Pチャージ制御CNpchgが行われる際には、Pチャージ制御CNpchgに伴って発生する複合ギヤ26の傾きを抑制する方向に力が作用させられるMG2トルクTmがドライブギヤ26aへ入力されする。これにより、ドライブギヤ26aとドリブンギヤ28との間で噛合い反力が発生させられる。この噛合い反力によって複合ギヤ26が傾きを抑制する方向に動かされることで、複合ギヤ26の姿勢制御が行われ、Pチャージ制御CNpchgに伴って発生する複合ギヤ26の傾きが抑制される。複合ギヤ26の傾きが抑制されることで、MG2トルクTmが入力されない場合と比べて、ピニオンPとサンギヤSやリングギヤRとの歯当たりが改善させられ、ギヤの噛合いによるNVが低減させられる。よって、Pチャージ制御CNpchgにおけるNV性能の悪化を抑制することができる。
【0031】
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、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他の態様で実施することができる。
【符号の説明】
【0032】
10:車両 12:エンジン 14:駆動輪 26:複合ギヤ(出力回転部材) 26a:ドライブギヤ 40:遊星歯車装置 S:サンギヤ CA:キャリア R:リングギヤ P:ピニオン 54:バッテリ 60:パーキングロック機構 62:パーキングロックギヤ 64:パーキングロックポール(パーキングロック部材) 80:電子制御装置(制御装置) MG1:第1電動機 MG2:第2電動機
図1
図2
図3