特開 2022-181563 ハイブリッド車両の制御装置

(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】P2022181563

(43)【公開日】2022-12-08

(54)【発明の名称】ハイブリッド車両の制御装置

(51)【国際特許分類】

   F02D 23/00 20060101AFI20221201BHJP

   B60W 10/06 20060101ALI20221201BHJP

   B60W 10/08 20060101ALI20221201BHJP

   B60K 6/24 20071001ALI20221201BHJP

   B60W 20/10 20160101ALI20221201BHJP

   B60K 6/445 20071001ALI20221201BHJP

   F02B 37/00 20060101ALI20221201BHJP

   F02D 45/00 20060101ALI20221201BHJP

   F01M 13/00 20060101ALI20221201BHJP

【ＦＩ】

F02D23/00 A

B60W10/06 900

B60W10/08 900

B60K6/24 ZHV

B60W20/10

B60K6/445

F02B37/00 302E

F02D23/00 N

F02D45/00 345

F01M13/00 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021088583

(22)【出願日】2021-05-26

(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】100087480

【弁理士】

【氏名又は名称】片山 修平

(72)【発明者】

【氏名】村田 卓哉

【テーマコード（参考）】

3D202

3G005

3G015

3G092

3G384

【Ｆターム（参考）】

3D202AA03

3D202BB02

3D202BB11

3D202CC41

3D202DD00

3D202DD16

3D202EE01

3G005EA04

3G005EA16

3G005FA27

3G005GB15

3G005JA45

3G005JA51

3G005JB02

3G005JB04

3G005JB17

3G015AA13

3G015BD10

3G015BD23

3G015BE13

3G015BE15

3G092AA18

3G092AC02

3G092DB03

3G092EA11

3G092FB03

3G092HA01Z

3G092HE03Z

3G092HF08Z

3G092HF21Z

3G092HG07Z

3G384AA28

3G384BA01

3G384DA44

3G384EB08

3G384FA01Z

3G384FA06Z

3G384FA58Z

3G384FA79Z

3G384FA86Z

(57)【要約】      （修正有）

【課題】過給機コンプレッサの耐久性低下と車両出力低下を抑制するハイブリッド車両の制御装置を提供する。
【解決手段】機関本体、前記機関本体に接続された吸気通路上に配置されたコンプレッサを含む過給機、前記機関本体で発生したブローバイガスを前記コンプレッサの下流側の前記吸気通路に導く還流通路、及び前記コンプレッサよりも上流側の前記吸気通路から前記機関本体に新気を導く導入通路、を有した内燃機関と、前記内燃機関の駆動をアシストするモータと、を備え、前記内燃機関の要求動作点が過給領域にある場合に、外気温に基づいて前記新気導入通路を流れるブローバイガス中の水分が凍結するか否かを判定する判定部と、前記判定部により肯定判定がなされた場合には、前記内燃機関の動作点を否定判定がなされた場合よりも自然吸気領域側となるように制御し、且つ前記モータによる前記内燃機関の駆動をアシストするための出力を増大させる。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

機関本体、前記機関本体に接続された吸気通路上に配置されたコンプレッサを含む過給機、前記機関本体で発生したブローバイガスを前記コンプレッサの下流側の前記吸気通路に導くブローバイガス還流通路、及び前記コンプレッサよりも上流側の前記吸気通路から前記機関本体に新気を導く新気導入通路、を有した内燃機関と、
前記内燃機関の駆動をアシストするモータと、を備えたハイブリッド車両の制御装置であって、
前記内燃機関の要求動作点が過給領域にある場合において、外気温に基づいて前記新気導入通路を流れるブローバイガス中の水分が凍結するか否かを判定する判定部と、
前記判定部により肯定判定がなされた場合には、前記内燃機関の動作点を前記判定部により否定判定がなされた場合よりも自然吸気領域側となるように制御し、且つ前記モータによる前記内燃機関の駆動をアシストするための出力を前記判定部により否定判定がなされた場合よりも増大させる駆動制御部と、を備えたハイブリッド車両の制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ハイブリッド車両の制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

過給機付きの内燃機関を備えた車両が知られている（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８－１２７８９９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

このような内燃機関には、機関本体で発生したブローバイガスを過給機のコンプレッサの下流側の吸気通路に導くブローバイガス還流通路と、コンプレッサよりも上流側の吸気通路から機関本体に新気を導く新気導入通路とを備えたものがある。例えば内燃機関の動作点（回転数と負荷）が過給領域にある場合には、コンプレッサよりも下流側の吸気通路内が正圧となって、ブローバイガスが新気導入路を逆流するおそれがある。この場合に外気温が低いと、新気導入路を流れるブローバイガス中の水分が凍結して氷が生成され、このような氷が過給機のコンプレッサに衝突し、コンプレッサの耐久性に影響を及ぼすおそれがある。

【0005】

また、内燃機関の動作点が過給領域にある場合には、車両の要求出力が高い場合であって、このような高い要求出力に対して車両の実際の出力の低下を抑制する必要がある。

【0006】

そこで本発明は、過給機のコンプレッサの耐久性の低下を抑制しつつ、車両の出力の低下を抑制したハイブリッド車両の制御装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的は、機関本体、前記機関本体に接続された吸気通路上に配置されたコンプレッサを含む過給機、前記機関本体で発生したブローバイガスを前記コンプレッサの下流側の前記吸気通路に導くブローバイガス還流通路、及び前記コンプレッサよりも上流側の前記吸気通路から前記機関本体に新気を導く新気導入通路、を有した内燃機関と、前記内燃機関の駆動をアシストするモータと、を備えたハイブリッド車両の制御装置であって、前記内燃機関の要求動作点が過給領域にある場合において、外気温に基づいて前記新気導入通路を流れるブローバイガス中の水分が凍結するか否かを判定する判定部と、前記判定部により肯定判定がなされた場合には、前記内燃機関の動作点を前記判定部により否定判定がなされた場合よりも自然吸気領域側となるように制御し、且つ前記モータによる前記内燃機関の駆動をアシストするための出力を前記判定部により否定判定がなされた場合よりも増大させる駆動制御部と、を備えたハイブリッド車両の制御装置によって達成できる。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、過給機のコンプレッサの耐久性の低下を抑制しつつ、車両の出力の低下を抑制したハイブリッド車両の制御装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、本実施例のハイブリッド車両の概略構成図である。

【図2】図２は、エンジンの概略構成図である。

【図3】図３は、エンジンの動作点が過給領域にある場合の説明図である。

【図4】図４は、ＥＣＵが実行する制御の一例を示したフローチャートである。

【図5】図５は、エンジンの動作点の過給領域からＮＡ領域の移行の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

［ハイブリッド車両の概略構成］
図１は、本実施例のハイブリッド車両１の概略構成図である。ハイブリッド車両１は、エンジン１０、第１ＭＧ（Motor Generator）５１、第２ＭＧ５２、動力分割装置５３、減速機５４、ＰＣＵ（Power Control Unit）５５、バッテリ５６、駆動輪５７、及びＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００を備える。

【0011】

エンジン１０、第１ＭＧ５１、及び第２ＭＧ５２は、動力分割装置５３を介して連結される。ハイブリッド車両１は、エンジン１０及び第２ＭＧ５２の少なくとも一方から出力される駆動力によって走行する。第２ＭＧ５２は、エンジン１０が駆動した状態で駆動することにより、エンジン１０の駆動をアシストすることができる。エンジン１０が発生する動力は、動力分割装置５３によって２経路に分割される。一方の経路は減速機５４を介して駆動輪５７へ伝達される経路であり、他方の経路は第１ＭＧ５１へ伝達される経路である。第１ＭＧ５１及び第２ＭＧ５２は、交流電動機であり、例えば、三相交流同期電動機である。

【0012】

エンジン１０は、内燃機関の一例であり、ＥＣＵ１００からの制御信号Ｓ１によって制御される火花点火式のガソリンエンジンであるが、これに限定されず、圧縮着火式のディーゼルエンジンであってもよい。エンジン１０については詳しくは後述する。

【0013】

動力分割装置５３は、サンギヤ、ピニオンギヤ、キャリア、及びリングギヤを含む遊星歯車から成る。ピニオンギヤは、サンギヤ及びリングギヤと係合する。キャリアは、ピニオンギヤを自転可能に支持するとともに、エンジン１０のクランクシャフトに連結される。サンギヤは、第１ＭＧ５１の回転軸に連結される。リングギヤは第２ＭＧ５２の回転軸及び減速機５４に連結される。

【0014】

ＰＣＵ５５は、バッテリ５６に蓄えられた直流電力を第１ＭＧ５１及び第２ＭＧ５２を駆動可能な交流電力に変換して第１ＭＧ５１や第２ＭＧ５２に出力する。これにより、バッテリ５６に蓄えられた電力で第１ＭＧ５１及び第２ＭＧ５２が駆動される。ＰＣＵ５５は、第１ＭＧ５１及び第２ＭＧ５２によって発電される交流電力を、バッテリ５６を充電可能な直流電力に変換してバッテリ５６へ出力する。これにより、第１ＭＧ５１及び第２ＭＧ５２が発電した電力でバッテリ５６が充電される。ＰＣＵ５５は、ＥＣＵ１００からの制御信号Ｓ２によって制御される。

【0015】

バッテリ５６は、第１ＭＧ５１及び第２ＭＧ５２を駆動するための電力を蓄える直流電源であり、例えばニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池である。

【0016】

ＥＣＵ１００は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）及びメモリを内蔵し、当該メモリに記憶された情報や各センサからの情報に基づいて、所定の演算処理を実行するように構成される。また、ＥＣＵ１００は、ハイブリッド車両１の状態に応じて、エンジン１０、第１ＭＧ５１、及び第２ＭＧ５２を制御する。ＥＣＵ１００は、詳しくは後述するが、判定部及び駆動制御部の一例である。尚、ＥＣＵ１００は、エンジン１０の回転速度Ｎｅと吸入空気量ＡＲからエンジン１０の出力トルクＴＱｅを算出する。また、ＥＣＵ１００は、エンジン１０の回転速度Ｎｅと出力トルクＴＱｅとから、エンジン１０の運転状態を示す動作点を算出する。詳しくは後述する。

【0017】

ＥＣＵ１００には、クランクポジションセンサ１ｓ、エアフロメータ１ｓａ、レゾルバ２ｓ及び３ｓ、車速センサ４ｓ、アクセルポジションセンサ５ｓ、外気温センサ６ｓなどが接続される。

【0018】

クランクポジションセンサ１ｓは、エンジン１０の回転速度Ｎｅを検出する。エアフロメータ１ｓａは、エンジン１０の吸入空気量ＡＲを検出する。レゾルバ２ｓは、第１ＭＧ回転速度Ｎｍ１を検出する。レゾルバ３ｓは、第２ＭＧ回転速度Ｎｍ２を検出する。車速センサ４ｓは、ドライブシャフトの回転速度から車速Ｖを検出する。アクセルポジションセンサ５ｓは、ユーザによるアクセルペダルの操作量Ａを検出する。外気温センサ６ｓは、外気温Ｔを検出する。ＳＯＣ（State Of Charge）センサ７ｓは、バッテリ５６の充電残量であるＳＯＣを検出する。これらの各センサは、検出結果を表わす信号をＥＣＵ１００に送信する。

【0019】

図２は、エンジン１０の概略構成図である。エンジン１０は、火花点火式の４気筒ガソリンエンジンであり、内燃機関の一例であるが、これに限定されず、４気筒以外であってもよく、例えば圧縮着火式のディーゼルエンジンなど他の方式のエンジンであってもよい。

【0020】

エンジン１０は、機関本体１１、ヘッドカバー１２、クランクケース１３、ピストン１４、燃焼室１５、吸気通路１６、過給機２０、インタークーラ２２、及びスロットルバルブ２４を備えている。機関本体１１は、シリンダ１１ａ、シリンダ１１ａの上方に設けられたヘッドカバー１２、及びシリンダ１１ａの下方に設けられたクランクケース１３を有している。ピストン１４は、シリンダ１１ａの燃焼室１５内を往復動する。機関本体１１の各気筒には、吸気通路１６が吸気マニホールド１６ａを介して接続されている。

【0021】

エアクリーナ１７は、吸気通路１６の入口部分の近傍に取り付けられている。過給機２０のコンプレッサ２０ａは、吸気通路１６におけるエアクリーナ１７の下流に設置され、吸入空気を圧縮する。コンプレッサ２０ａは、排気通路（不図示）に配置されたタービン２０ｂと連結軸を介して一体的に連結されている。

【0022】

インタークーラ２２は、吸気通路１６におけるコンプレッサ２０ａの下流に設置され、過給された空気を冷却する。電子制御式のスロットルバルブ２４は、インタークーラ２２の下流に設けられており、ＥＣＵ１００により制御される。スロットルバルブ２４の下流には、上述の吸気マニホールド１６ａが配置されている。

【0023】

シリンダ１１ａとヘッドカバー１２内に、ブローバイガス案内通路３１ａ及び３１ｂが設けられている。このブローバイガス案内通路３１ａは、シリンダ１１ａ及びヘッドカバー１２内を貫通して形成され、クランクケース１３内とオイルセパレータ４３とを連通しており、クランクケース１３内に存在するブローバイガスがオイルセパレータ４３に導く。ブローバイガス案内通路３１ｂは、ヘッドカバー１２とオイルセパレータ４３とを連通しており、ヘッドカバー１２の内部空間に存在するブローバイガスがオイルセパレータ４３に導く。

【0024】

ブローバイガスは、ブローバイガス案内通路３１ａ及び３１ｂを介してオイルセパレータ４３に導かれ、オイルセパレータ４３でオイルミストが分離されたブローバイガスは、オイルセパレータ４３と吸気マニホールド１６ａとを連通するブローバイガス還流通路３６によって、吸気マニホールド１６ａに還流される。

【0025】

ブローバイガス還流通路３６のオイルセパレータ４３側の端部には、ＰＣＶ（Positive Crankcase Ventilation）バルブ３８が設置されている。ＰＣＶバルブ３８は、その上流側であるヘッドカバー１２の内部空間とその下流側である吸気マニホールド１６ａとの差圧に応じて作動する差圧作動弁として構成されている。このようなＰＣＶバルブ３８によって、吸気マニホールド１６ａに還流するブローバイガスの流量が調整されるとともに、ヘッドカバー１２の内部空間へのブローバイガスの逆流が防止される。

【0026】

また、ヘッドカバー１２の内部空間とコンプレッサ２０ａの上流側であってエアクリーナ１７の下流側の吸気通路１６とを連通する新気導入通路３４が設けられている。より具体的には、新気導入通路３４は、吸気通路１６と新気側セパレータ４４とを連通している。新気側セパレータ４４には新気案内通路３３ａが設けられており、新気側セパレータ４４とヘッドカバー１２の内部空間を連通している。更に、新気案内通路３３ｂが、ヘッドカバー１２内とクランクケース１３内とを連通している。よって、新気導入通路３４、新気側セパレータ４４、新気案内通路３３ａ及び３３ｂによって、吸気通路１６を通過する新気を、ヘッドカバー１２の内部空間とクランクケース１３に導入する。

【0027】

図２に示すように、エンジン１０の動作点が自然吸気（ＮＡ：Natural Aspiration）領域にある場合、スロットルバルブ２４よりも下流側である燃焼室１５や吸気マニホールド１６ａ内は負圧となり、コンプレッサ２０ａよりも上流側の吸気通路１６は大気圧となる。このため、ＮＡ領域では、新気が新気導入通路３４、新気側セパレータ４４、新気案内通路３３ａ、ヘッドカバー１２、新気案内通路３３ｂ、及びクランクケース１３に流れる。また、ブローバイガスは、クランクケース１３やヘッドカバー１２からオイルセパレータ４３、及びブローバイガス還流通路３６を介して吸気マニホールド１６ａに戻される。このようにしてブローバイガスが吸気マニホールド１６ａから燃焼室１５内に供給され、ブローバイガスを燃焼させることができる。

【0028】

これに対して、エンジン１０の動作点が過給領域にある場合には、以下のような問題が生じるおそれがある。図３は、エンジン１０の動作点が過給領域にある場合の説明図である。エンジン１０の動作点が過給領域にある場合には、コンプレッサ２０ａの下流側である燃焼室１５や吸気マニホールド１６ａ内は正圧となり、コンプレッサ２０ａよりも上流側の吸気通路１６は負圧となる。このため、ブローバイガスは、クランクケース１３から、ブローバイガス案内通路３１ａ、オイルセパレータ４３、ブローバイガス案内通路３１ｂ、ヘッドカバー１２、新気案内通路３３ａ、新気側セパレータ４４、新気導入通路３４を順に流れてコンプレッサ２０ａよりも上流側の吸気通路１６に逆流する。ここで、外気温が低い場合、ブローバイガスが新気導入通路３４から吸気通路１６を介してコンプレッサ２０ａにまで流れる間に、ブローバイガス中の水分が凍結して氷が生成される可能性がある。このような氷がコンプレッサ２０ａに衝突し、コンプレッサ２０ａの耐久性が低下するおそれがある。そのため、本実施例では、ＥＣＵ１００は以下の制御を実行する。

【0029】

図４は、ＥＣＵ１００が実行する制御の一例を示したフローチャートである。ＥＣＵ１００は、エンジン１０の要求動作点が過給領域にあるか否かを判定する（ステップＳ１）。尚、要求動作点が過給領域にある場合とは、エンジン１０の動作点が要求動作点に従って既に過給領域にある場合のみならず、エンジン１０の動作点は未だＮＡ領域にあるが運転者の操作指令に従って要求動作点が過給領域となった場合をも含む。ステップＳ１でＮｏの場合には、本制御を終了する。

【0030】

ステップＳ１でＹｅｓの場合には、ＥＣＵ１００は外気温センサ６ｓに基づいて取得した外気温Ｔが所定温度以下であるか否かを判定する（ステップＳ２）。ここで、所定温度とは、図３に示したようにブローバイガスが新気導入通路３４を逆流した場合に、ブローバイガス中の水分が凍結する可能性がある温度である。所定温度は、例えば０℃であるが、これに限定されず、０℃よりも所定のマージン分だけ高い温度であってもよい。ステップＳ２でＮｏの場合には、本制御は終了する。

【0031】

ステップＳ２でＹｅｓの場合には、ＥＣＵ１００は過給域走行時間が凍結限界時間よりも長くなったか否かを判定する（ステップＳ３）。過給域走行時間とは、エンジン１０の動作点が過給領域に属してハイブリッド車両１の走行が継続されている時間である。凍結限界時間は、予め実験により取得されておりＥＣＵ１００のメモリに予め記憶されている。凍結限界時間は、外気温が所定温度以下の場合に、新気導入通路３４を逆流するブローバイガス中の水分が凍結するのに必要となる時間である。尚、凍結限界時間は、固定値であってもよいし、外気温が低いほど短く算出される変動値であってもよい。また、凍結限界時間は、例えば新気導入通路３４が比較的長く、外気温が０℃以下の場合に新気導入通路３４を逆流するブローバイガス中の水分が早期に凍結するおそれがある場合には、上記凍結限界時間をゼロに設定してもよい。ステップＳ３でＮｏの場合には、本制御を終了する。ステップＳ１～Ｓ３の処理は、エンジン１０の要求動作点が過給領域にある場合において、外気温に基づいて新気導入通路３４を流れるブローバイガス中の水分が凍結するか否かを判定する判定部が実行する処理の一例である。

【0032】

ステップＳ３でＹｅｓの場合には、ＥＣＵ１００はＳＯＣセンサ７ｓに基づいて取得したＳＯＣが所定ＳＯＣ以上であるか否かを判定する（ステップＳ４）。所定ＳＯＣとは、後述する第２ＭＧ５２の出力トルクを増大させることが可能なＳＯＣである。ステップＳ４でＮｏの場合、本制御は終了する。

【0033】

ステップＳ４でＹｅｓの場合には、ＥＣＵ１００はエンジン１０の動作点を過給領域からＮＡ領域に移行して、第２ＭＧ５２の出力を増大する（ステップＳ５）。具体的には、ＥＣＵ１００は、エンジン１０での燃料噴射量や吸入空気量を制御することにより、エンジン１０の動作点を過給領域からＮＡ領域に移行する。また、ＥＣＵ１００は、ＰＣＵ５５を制御することにより第２ＭＧ５２に供給される電力を増大させることにより、第２ＭＧ５２の出力を増大する。ここで、上記の「第２ＭＧ５２の出力を増大する」には、既に駆動中の第２ＭＧ５２の出力を増大させることのみならず、停止状態にある第２ＭＧ５２を駆動させることをも含む。ステップＳ５の処理は、判定部により肯定判定がなされた場合には、エンジン１０の動作点をＮＡ領域に制御し、且つ第２ＭＧ５２によるエンジン１０の駆動をアシストするための出力を判定部により否定判定がなされた場合よりも増大させる駆動制御部が実行する処理の一例である。

【0034】

図５は、エンジン１０の動作点の過給領域からＮＡ領域の移行の説明図である。図５のグラフでは、横軸はエンジン１０の回転速度Ｎｅを示し、縦軸はエンジン１０の出力トルクＴＱｅを示す。図５には、過給領域とＮＡ領域との境界線ＢＬが破線で図示されている。境界線ＢＬよりも低負荷側がＮＡ領域であり、境界線ＢＬよりも高負荷側が過給領域である。図５には、動作線Ｌ１の一例が図示されている。動作線Ｌ１は、エンジン１０の回転速度Ｎｅと出力トルクＴＱｅとの関係を表す動作線である。例えば、エンジン１０の動作点が動作線Ｌ１上であって過給領域にある動作点Ｐ１である場合に、ステップＳ５で説明したように、ＥＣＵ１００はエンジン１０の動作点を動作点Ｐ１からＮＡ領域内の動作点Ｐ２へと移行させる。これにより、ブローバイガスの新気導入通路３４の逆流を抑制でき、氷がコンプレッサ２０ａに衝突することを抑制できるので、コンプレッサ２０ａの耐久性の低下を抑制できる。また、この場合にＥＣＵ１００は第２ＭＧ５２の出力を増大させるため、エンジン１０の動作点を移行させたことに伴うハイブリッド車両１の出力の低下を抑制できる。

【0035】

尚、第２ＭＧ５２の出力の増大分は、エンジン１０の動作点を動作点Ｐ１から動作点Ｐ２に移行させたことによるエンジン１０の出力の低下分に対応していることが好ましい。この場合、エンジン１０の出力の低下分は、動作点Ｐ１から動作点Ｐ２へのエンジン１０の出力トルクＴＱｅの低下分に回転速度Ｎｅの低下分を乗算することにより算出できる。

【0036】

上記ステップＳ５では、エンジン１０の動作点を過給領域からＮＡ領域に移行させたが、必ずしもエンジン１０の動作点をＮＡ領域に移行することに限定されない。例えば、ステップＳ１～Ｓ４でＹｅｓと判定された場合でのエンジン１０の動作点よりも、過給領域内であってＮＡ領域側に移行させてもよい。この場合においても、新気導入通路３４を逆流するブローバイガスの流量を低減することができるので、氷がコンプレッサ２０ａに衝突することを抑制してコンプレッサ２０ａの耐久性の低下を抑制することができるからである。

【0037】

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

【符号の説明】

【0038】

１ ハイブリッド車両
１０ エンジン
１１ 機関本体
１６ 吸気通路
２０ 過給機
２０ａ コンプレッサ
３４ 新気導入通路
３６ ブローバイガス還流通路
５２ 第２ＭＧ（モータ）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】