特許第6252320号(P6252320)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6252320
(24)【登録日】2017年12月8日
(45)【発行日】2017年12月27日
(54)【発明の名称】アイドル学習制御装置
(51)【国際特許分類】
   B60W 10/06 20060101AFI20171218BHJP
   B60W 20/00 20160101ALI20171218BHJP
   B60K 6/445 20071001ALI20171218BHJP
   F02D 45/00 20060101ALI20171218BHJP
   F02D 41/08 20060101ALI20171218BHJP
   F02D 41/16 20060101ALI20171218BHJP
【FI】
   B60W10/06 900
   B60W20/00
   B60K6/445ZHV
   F02D45/00 340Z
   F02D41/08 301
   F02D41/08 351
   F02D41/16 A
【請求項の数】1
【全頁数】8
(21)【出願番号】特願2014-76134(P2014-76134)
(22)【出願日】2014年4月2日
(65)【公開番号】特開2015-196477(P2015-196477A)
(43)【公開日】2015年11月9日
【審査請求日】2016年5月16日
(73)【特許権者】
【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】110000017
【氏名又は名称】特許業務法人アイテック国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】大塚 章
(72)【発明者】
【氏名】丸山 研也
【審査官】 神山 貴行
(56)【参考文献】
【文献】 特開2010−163992(JP,A)
【文献】 特開平05−240090(JP,A)
【文献】 特開平06−272596(JP,A)
【文献】 特開2005−273537(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B60W 10/00〜20/50
B60K 6/20〜 6/547
F02D 29/00〜29/06
F02D 43/00〜45/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
エンジンと、第1モータと、車軸に連結された駆動軸と前記エンジンの出力軸と前記第1モータの回転軸とに3つの回転要素が接続されたプラネタリギヤと、前記駆動軸に回転軸が接続された第2モータと、を備えるハイブリッド車両に搭載され、前記エンジンを目標アイドル回転数でアイドル運転するときにエンジンからの出力が要求されるアイドル時要求トルクの補正値を学習するアイドル学習制御装置であって、
前記エンジンのアイドル学習条件が成立したときには、予め定められた所定のエンジンフリクショントルクと、車速に基づく補正フリクショントルクと、の和のトルクを前記エンジンの前記アイドル時要求トルクに設定し、前記エンジンから前記アイドル時要求トルクが出力されるよう前記エンジンを制御したときの前記エンジンの回転数と前記目標アイドル回転数との差分に基づいて前記アイドル時要求トルクの補正値を学習するアイドル学習制御手段
を備えるアイドル学習制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ハイブリッド車両に搭載されたアイドル学習制御装置に関し、詳しくは、エンジンと、第1モータと、車軸に連結された駆動軸と前記エンジンの出力軸と前記第1モータの回転軸とに3つの回転要素が接続されたプラネタリギヤと、前記駆動軸に回転軸が接続された第2モータと、を備えるハイブリッド車両に搭載されたアイドル学習制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、この種のアイドル学習制御装置としては、エンジンと、第1モータと、キャリアとサンギヤとリングギヤとにエンジンのクランクシャフトと第1モータの回転軸と車軸に連結された駆動軸とがそれぞれ接続されたプラネタリギヤと、駆動軸に回転軸が接続され第2モータと、を備えるハイブリッド自動車に搭載され、走行中にエンジンのアイドル制御量を学習するものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。このアイドル学習制御装置では、車速変化量が閾値以上のときにはアイドル制御量の学習を禁止することによって、車速変化量が大きくプラネタリギヤを介してエンジンのクランクシャフトに作用するトルクの影響が大きいときにアイドル制御量を誤って学習するのを抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2010−836号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上述したようなアイドル学習制御装置では、一般に、アイドル学習としてエンジンをアイドル運転するためにエンジンに要求されるアイドル時要求トルクの学習を行っている。アイドル時要求トルクの学習は、停車時に行われることが多いが、近年、ハイブリッド自動車では、エネルギ効率向上のため、停車時のエンジンの運転頻度が減少しアイドル時要求トルクの学習の頻度が減少する傾向にある。アイドル時要求トルクの学習頻度が減少すると適正なアイドル運転ができなくなるため、走行中により適正にアイドル学習することが望まれている。
【0005】
本発明のアイドル学習制御装置は、エンジンをアイドル運転するためにエンジンに要求されるトルクを走行中により適正に学習することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明のアイドル学習制御装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【0007】
本発明のアイドル学習制御装置は、
エンジンと、第1モータと、車軸に連結された駆動軸と前記エンジンの出力軸と前記第1モータの回転軸とに3つの回転要素が接続されたプラネタリギヤと、前記駆動軸に回転軸が接続された第2モータと、を備えるハイブリッド車両に搭載され、前記エンジンを目標アイドル回転数でアイドル運転するときにエンジンからの出力が要求されるアイドル時要求トルクを学習するアイドル学習制御装置であって、
前記エンジンのアイドル学習条件が成立したときには、予め定められた所定のエンジンフリクショントルクと、車速に基づく補正フリクショントルクと、の和のトルクを前記エンジンの前記アイドル時要求トルクに設定し、前記エンジンから前記アイドル時要求トルクが出力されるよう前記エンジンを制御したときの前記エンジンの回転数と前記目標アイドル回転数との差分に基づいてアイドル時要求トルクの補正値を学習するアイドル学習制御手段
を備えることを要旨とする。
【0008】
この本発明のアイドル学習制御装置は、エンジンのアイドル学習条件が成立したときには、予め定められた所定のエンジンフリクショントルクと、車速に基づく補正フリクショントルクと、の和のトルクをエンジンのアイドル時要求トルクに設定し、エンジンからアイドル時要求トルクが出力されるようエンジンを制御したときのエンジンの回転数と前記目標アイドル回転数との差分に基づいてアイドル時要求トルクの補正値を学習する。エンジンをアイドル運転しながら第2モータから動力で走行すると、第1モータが連れ回されることによってエンジンのクランクシャフトにトルクが作用する。このトルクは車速に応じて変化することから、エンジンフリクショントルクと車速に基づく補正フリクショントルクとの和のトルクをアイドル時要求トルクに設定して、エンジンからアイドル時要求トルクが出力されるようエンジンを制御したときのエンジンの回転数と目標アイドル回転数との差分に基づいてアイドル時要求トルクの補正値を学習することにより、走行中により適正にアイドル学習を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
図1】本発明の一実施例としてアイドル学習制御装置を搭載したハイブリッド自動車20の構成の概略を示す構成図である。
図2】補正フリクショントルク設定用マップの一例を示す説明図である。
図3】HVECU70により実行されるアイドル学習処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0010】
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【0011】
図1は、本発明の一実施例としてアイドル学習制御装置を搭載したハイブリッド自動車20の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車20は、図示するように、ガソリンや軽油などを燃料として動力を出力するエンジン22と、エンジン22のクランクシャフト26にキャリアが接続されると共に駆動輪34a,34bにデファレンシャルギヤ32を介して連結された駆動軸36にリングギヤが接続されたプラネタリギヤ30と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子がプラネタリギヤ30のサンギヤに接続されたモータMG1と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子が駆動軸36に接続されたモータMG2と、図示しない複数のスイッチング素子のスイッチングによってモータMG1,MG2を駆動するインバータ41,42と、例えばリチウムイオン二次電池として構成されてインバータ41,42を介してモータMG1,MG2と電力をやりとりするバッテリ50と、車両全体を制御するハイブリッド用電子制御ユニット(以下、「HVECU」という)70と、を備える。
【0012】
HVECU70は、図示しないCPUを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPUの他に、図示しないが、処理プログラムを記憶するROMやデータを一時的に記憶するRAM,入出力ポートおよび通信ポートを備える。HVECU70には、イグニッションスイッチ80からのイグニッション信号,シフトレバー81の操作位置を検出するシフト位置センサ82からのシフト位置SP,アクセルペダル83の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度Acc,ブレーキペダル85の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ86からのブレーキペダルポジションBP,車速センサ88からの車速V,エンジン22を冷却する冷却水温を検出する水温センサ22aからの冷却水温Twやエンジン22の回転数を検出する図示しない回転数センサからのエンジン回転数Neなどエンジン22の状態を検出する種々のセンサからの信号などエンジン22の運転制御に必要な信号,モータMG1,MG2の回転子の回転位置を検出する図示しない回転位置検出センサからの信号などモータMG1,MG2を駆動制御するために必要な信号,バッテリ50の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧やバッテリ50から出力される電流を検出する電流センサからのバッテリ電流などバッテリ50を管理するのに必要な信号などが入力ポートを介して入力されている。また、HVECU70からは、エンジン22の運転制御をするための運転制御信号やインバータ41,42へのスイッチング制御信号などが出力されている。さらに、HVECU70は、バッテリ50の残容量SOC(バッテリ50に充電可能な蓄電量の最大値に対するバッテリ50の蓄電量の割合)や入出制限Win,Wout(バッテリ50を充放電可能な電力の最大値)を演算している。
【0013】
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20では、エンジン22の運転を伴って走行するハイブリッド走行モード(HV走行モード)や、エンジン22の運転を停止して走行する電動走行モード(EV走行モード)で走行する。
【0014】
HV走行モードでの走行時には、HVECU70は、アクセル開度Accと車速Vとに基づいて走行に要求される要求トルクTr*を設定し、設定した要求トルクTr*に駆動軸36の回転数Nr(例えば、モータMG2の回転数Nm2や車速Vに換算係数を乗じて得られる回転数)を乗じて走行に要求される走行用パワーPdrv*を計算し、計算した走行用パワーPdrv*からバッテリ50の残容量SOCに基づくバッテリ50の充放電要求パワーPb*(バッテリ50を充電するときは負の値)を減じてエンジン指令パワーPe*を設定する。そして、エンジン指令パワーPe*を効率よくエンジン22から出力することができるエンジン22の動作ライン(例えば燃費最適動作ライン)とエンジン指令パワーPe*とに基づいてエンジン22の目標回転数Ne*,目標トルクTe*を設定し、エンジン22を目標回転数Ne*,目標トルクTe*で運転すると共にバッテリ40の入出力制限Win,Woutの範囲内で要求トルクTr*が駆動軸36に出力されるようモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を設定し、目標回転数Ne*と目標トルクTe*とによってエンジン22が運転されるようエンジン22の吸入空気量制御や燃料噴射制御,点火制御などを行ない、モータMG1,MG2がトルク指令Tm1*,Tm2*で駆動されるようインバータ41,42のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。このHV走行モードでの走行時には、エンジン指令パワーPe*が停止用閾値Pstop未満に至ったときはバッテリ50の残容量SOCが所定値以上になったときなどエンジン22の停止条件が成立したときに、エンジン22の運転を停止してEV走行モードでの走行に移行する。
【0015】
EV走行モードでの走行時には、HVECU70は、アクセル開度Accと車速Vとに基づいて要求トルクTr*を設定し、モータMG1のトルク指令Tm1*に値0を設定すると共にバッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内で要求トルクTr*が駆動軸36に出力されるようモータMG2のトルク指令Tm2*を設定し、モータMG1,MG2がトルク指令Tm1*,Tm2*で駆動されるようインバータ41,42のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。このEV走行モードでの走行時には、HV走行モードによる走行時と同様に計算したエンジン指令パワーPe*が始動用閾値Pstart以上に至ったときなどエンジン22の始動条件が成立したときに、エンジン22を始動してHV走行モードでの走行に移行する。
【0016】
HV走行モードでの走行時に、エンジン22をアイドル運転するための所定のアイドル運転条件が成立したときには、HVECU70は、アクセル開度Accと車速Vとに基づいて要求トルクTr*を設定し、目標アイドル回転数Nidl(例えば、950rpm,1000rpm,1050rpmなど)をエンジン22の目標回転数Ne*に設定すると共に車速Vを用いてエンジン22の回転数Neを目標アイドル回転数Nidlにするためにエンジン22から出力すべきISC要求トルクTisc*を設定し、モータMG1のトルク指令Tm1*に値0を設定すると共にバッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内で要求トルクTr*が駆動軸36に出力されるようモータMG2のトルク指令Tm2*を設定し、目標アイドル回転数Nidl,ISC要求トルクTisc*とによってエンジン22が運転されるようエンジン22の吸入空気量制御や燃料噴射制御,点火制御などを行ない、モータMG1,MG2がトルク指令Tm1*,Tm2*で駆動されるようインバータ41,42のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。
【0017】
ISC要求トルクTisc*は、イグニッションオンされてエンジン22のアイドル学習を実行するための後述する所定のアイドル学習条件が成立していないときには、停車時にエンジン22の回転数Neを目標アイドル回転数Nidlにするために必要なトルクとして予め定められたエンジンフリクショントルクTfr(正の値、例えば、5.0Nm,5.5Nm,6.0Nmなど)と、車速Vに基づく補正フリクショントルクTcfと和のトルクとして設定され、所定のアイドル学習条件が成立してエンジン22のアイドル学習が実行された後は、エンジンフリクショントルクTfrと補正フリクショントルクTcfとアイドル学習で得られた学習補正値Tciとの和のトルクとして設定される。
【0018】
補正フリクショントルクTcfは、エンジン22をアイドル運転しながらモータMG2からのパワーで走行したときにモータMG1が連れ回されることによってエンジン22のクランクシャフト26に作用するトルク(連れ回し作用トルク)であるものとした。補正フリクショントルクTcfは、補正フリクショントルクTcfと車速Vとの関係を予め実験などにより定めて補正フリクショントルク設定用マップとしてHVECU70のROMに記憶しておき、車速Vが与えられると記憶したマップから対応する補正フリクショントルクTcfを導出して設定するものとした。補正フリクショントルク設定用マップの一例を図2に示す。実施例では、補正フリクショントルクTcfは、値0より低く車速Vが高くなるほど低くなるよう設定され、特に車速が所定車速Vref(例えば、35km,40km,45km)以上であるときに急激に低くなるものとした。
【0019】
次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20の動作、特に、ISC要求トルクTisc*を学習する際の動作について説明する。図3は、HVECUにより実行されるアイドル学習処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。本ルーチンは、エンジン22が運転中であるときに実行される。
【0020】
本ルーチンが実行されると、HVECUのCPUは、所定のアイドル学習条件の成立の有無を判定する処理、つまり、エンジン指令パワーPe*が値0であるか否か(ステップS100)や冷却水温Twが閾値Twth(例えば、65℃,70℃,75℃など)を超えているか否か(ステップS110)や車速Vがアイドル学習を許可するアイドル学習許可車速Visc(例えば、63km/h,65km/h,67km/hなど)未満であるか否か(ステップS120)を判定する処理を実行する。
【0021】
エンジン指令パワーPe*が値0でないときには(ステップS100)、アイドル学習条件が成立していないと判断して、本ルーチンを終了する。このとき、エンジン22はエンジン指令パワーPe*に基づいて負荷運転または運転停止されるよう制御される。
【0022】
エンジン指令パワーPe*が値0であっても(ステップS100)、冷却水温Twが閾値Twthを超えていないときや(ステップS110)、冷却水温Twが閾値Twth以上であるが車速Vがアイドル学習許可車速Visc以上であるときには(ステップS110,S120)、アイドル学習条件が成立していないと判断して、エンジン指令パワーPe*に基づいてエンジン22の運転を停止させて(ステップS180)、本ルーチンを終了する。
【0023】
エンジン指令パワーPe*が値0であり且つ冷却水温Twが閾値Twth以上であり且つ車速Vがアイドル学習許可車速Visc未満であるとき、つまり、アイドル学習条件が成立しているときには(ステップS100〜S120)、アイドルオンであるとして(ステップS130)、車速Vに基づいて図2を用いて補正フリクショントルクTcfを設定し(ステップS140)、エンジンフリクショントルクTfrと補正フリクショントルクTcfとの和のトルクをISC要求トルクTisc*に設定し(ステップS150)、ISC要求トルクTisc*,目標アイドル回転数Nidlでエンジン22を運転されるようエンジン22を制御し、その結果、エンジン22の実際の回転数Neと目標アイドル回転数Nidlとの差分が所定値未満であるときには学習補正値Tciに値0を設定し、エンジン22の回転数Neと目標アイドル回転数Nidlとの差分が所定値以上であるときにはエンジン22の回転数Neが目標アイドル回転数Nidlに近づくようエンジン22から出力されるトルクを変更すると共にこのときのトルクの変更量を学習補正値Tciに設定して学習値として記憶するアイドル学習を実行し(ステップS160)、アイドル学習が終了したら(ステップS170)、エンジン22の運転を停止して(ステップS180)、本ルーチンを終了する。このように学習補正値Tciを学習することにより、連れ回し作用トルクの影響が大きい高車速領域でもより適正にアイドル時要求トルクを学習することができる。
【0024】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車20によれば、エンジン22のアイドル学習条件が成立したときには、エンジンフリクショントルクTfrと、車速Vに基づく補正フリクショントルクTcfと、の和のトルクをISC要求トルクTisc*に設定し、エンジン22からISC要求トルクTisc*が出力されるようエンジン22を制御したときのエンジン22の回転数Neと目標アイドル回転数Nidlとの差分に基づいて学習補正値Tciを学習することにより、走行中により適正にアイドル学習することができる。
【0025】
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、HVECU70が「アイドル学習制御手段」に相当する。
【0026】
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
【0027】
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【0028】
本発明は、アイドル学習制御装置の製造業などに利用可能である。
【符号の説明】
【0029】
20 ハイブリッド自動車、22 エンジン、22a 水温センサ 26 クランクシャフト、30 プラネタリギヤ、32 デファレンシャルギヤ、34a,34b 駆動輪、36 駆動軸、41,42 インバータ、50 バッテリ、70 HVECU、80 イグニッションスイッチ、81 シフトレバー、82 シフト位置センサ、83 アクセルペダル、84 アクセルペダルポジションセンサ、85 ブレーキペダル、86 ブレーキペダルポジションセンサ、88 車速センサ、MG1,MG2 モータ。
図1
図2
図3