特開 2025-3122 ハイブリッド車の制御装置

(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】P2025003122

(43)【公開日】2025-01-09

(54)【発明の名称】ハイブリッド車の制御装置

(51)【国際特許分類】

   B60W 20/00 20160101AFI20241226BHJP

   B60K 6/445 20071001ALI20241226BHJP

   B60W 10/06 20060101ALI20241226BHJP

   B60W 10/08 20060101ALI20241226BHJP

   B60W 20/15 20160101ALI20241226BHJP

   B60L 15/20 20060101ALI20241226BHJP

   F02D 29/02 20060101ALI20241226BHJP

   F02D 9/02 20060101ALI20241226BHJP

【ＦＩ】

B60W20/00 900

B60K6/445

B60W10/06 900

B60W10/08 900

B60W20/15

B60L15/20 J

F02D29/02 321B

F02D9/02 305B

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023103612

(22)【出願日】2023-06-23

(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】110000017

【氏名又は名称】弁理士法人アイテック国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】西村 太一

【テーマコード（参考）】

3D202

3G065

3G093

5H125

【Ｆターム（参考）】

3D202AA03

3D202BB07

3D202BB13

3D202CC44

3D202DD00

3G065BA06

3G065CA36

3G065EA01

3G065GA27

3G093AA07

3G093BA21

3G093CA01

3G093CA03

3G093DA04

3G093DA12

3G093DB09

3G093EA15

3G093EC02

5H125AA01

5H125AC08

5H125AC12

5H125BA00

5H125BD17

5H125CA00

5H125EE47

5H125EE48

5H125EE55

(57)【要約】

【課題】スロットルバルブの凍結を抑制する。
【解決手段】イグニッションオン時におけるハイブリッド車の位置情報および日付に基づいてエンジンのスロットルバルブが凍結する可能性があるか否かを判定し、スロットルバルブの凍結の可能性があると判定したときには、次にイグニッションオフした後に、エンジンがモータでモータリングされると共に、イグニッションオフ時より開閉タイミングが早くなるようにエンジンとモータとを制御する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

吸気バルブの開閉タイミングを変更可能な可変バルブタイミング機構を有するエンジンと、
前記エンジンをモータリング可能なモータと、
車両の位置情報を取得するナビゲーションシステムと、
を備えるハイブリッド車に用いられ、前記エンジンと前記モータとを制御するハイブリッド車の制御装置であって、
イグニッションオン時における前記位置情報および日付に基づいて前記エンジンのスロットルバルブが凍結する可能性があるか否かを判定し、前記スロットルバルブの凍結の可能性があると判定したときには、次にイグニッションオフした後に、前記エンジンが前記モータでモータリングされると共に、イグニッションオフ時より前記開閉タイミングが早くなるように前記エンジンと前記モータとを制御する
ハイブリッド車の制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ハイブリッド車の制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、この種のハイブリッド車の制御装置として、エンジンと、駆動用のモータとを備えるハイブリッド車に用いられ、エンジンとモータとを制御するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、エンジンの始動直前での始動温度と、温度履歴データに含まれる検出温度と、に基づいて、エンジンのスロットルバルブが凍結しているか否かを判断し、凍結しているときには、スロットルバルブの開度を変化させて凍結した水分を破壊している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－２８４３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、上述のハイブリッド車の制御装置では、凍結した水分を破壊すると、破壊した凍結した水分がバルブに噛みこむことがある。したがって、水分の凍結そのものを抑制して、スロットルバルブの凍結を抑制することが望まれている。

【0005】

本開示は、スロットルバルブの凍結を抑制することを主目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示のハイブリッド車の制御装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。本開示のハイブリッド車の制御装置は、吸気バルブの開閉タイミングを変更可能な可変バルブタイミング機構を有するエンジンと、前記エンジンをモータリング可能なモータと、車両の位置情報を取得するナビゲーションシステムと、を備えるハイブリッド車に用いられ、前記エンジンと前記モータとを制御するハイブリッド車の制御装置であって、イグニッションオン時における前記位置情報および日付に基づいて前記エンジンのスロットルバルブが凍結する可能性があるか否かを判定し、前記スロットルバルブの凍結の可能性があると判定したときには、次にイグニッションオフした後に、前記エンジンが前記モータでモータリングされると共に、イグニッションオフ時より前記開閉タイミングが早くなるように前記エンジンと前記モータとを制御することを要旨とする。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】ハイブリッド車２０の構成の概略を示す構成図。

【図2】オン時処理ルーチンの一例を示すフローチャート。

【図3】オフ時処理ルーチンの一例を示すフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0008】

本開示の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態の制御装置を搭載するハイブリッド車２０の構成の概略を示す構成図である。ハイブリッド車２０は、図示するように、エンジン２２と、プラネタリギヤ３０と、モータＭＧ１、ＭＧ２と、インバータ４１、４２と、バッテリ５０と、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。

【0009】

エンジン２２は、例えばガソリンや軽油などの燃料を用いて吸気、圧縮、膨張（爆発燃焼）、排気の４行程により動力を出力する６気筒の内燃機関として構成されている。エンジン２２は、エアクリーナにより清浄された空気を吸気管に吸入してスロットルバルブやサージタンクを通過させると共に、吸気管のサージタンクよりも下流側の噴射弁から燃料を噴射し、空気と燃料とを混合する。そして、この混合気を吸気バルブを介して燃焼室に吸入し、点火プラグによる電気火花によって爆発燃焼させて、シリンダボア内でそのエネルギにより押し下げられるピストンの往復運動をクランクシャフト２３の回転運動に変換する。

【0010】

エンジン２２は、インテークカムシャフトに、吸気バルブの開閉タイミングＶＴ（開タイミングＶＴｏｉｎおよび閉タイミングＶＴｃｉｎ）を作動角（開タイミングＶＴｏｉｎと閉タイミングＶＴｃｉｎとの間の角度）を維持した状態で連続的に変更可能な可変バルブタイミング機構２２ａを備える。可変バルブタイミング機構２２ａでは、エンジン２２から効率よく動力を出力可能な吸気バルブの開閉タイミングＶＴに対応するインテークカムシャフトの角度を基準角とする。そして、インテークカムシャフトの角度をその基準角よりも進角させることにより、エンジン２２から高トルクを出力可能な運転状態とすることができる。また、インテークカムシャフトの角度を遅角側の所定角度（例えば、最遅角）とすることにより、エンジン２２の気筒内の圧力変動を小さくし、エンジン２２の運転停止や始動に適した運転状態とすることができる。

【0011】

エンジン２２は、エンジンＥＣＵ２４により運転制御されている。エンジンＥＣＵ２４は、図示しないが、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、入出力ポート、通信ポートを有するマイクロコンピュータを備える。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２を運転制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。エンジンＥＣＵ２４に入力される信号としては、例えば、エンジン２２のクランクシャフト２３の回転位置を検出するクランクポジションセンサからのクランク角θｃｒや吸気バルブを開閉するインテークカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサからのカム角も挙げることができる。エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を運転制御するための各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。エンジンＥＣＵ２４から出力される信号としては、例えば、スロットルバルブへの制御信号や、噴射弁への制御信号、可変バルブタイミング機構２２ａへの制御信号などを挙げることができる。エンジンＥＣＵ２４は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。エンジンＥＣＵ２４は、クランクポジションセンサからのエンジン２２のクランク角θｃｒに基づいてエンジン２２の回転数Ｎｅを演算している。

【0012】

プラネタリギヤ３０は、シングルピニオンタイプの遊星歯車機構として構成されている。プラネタリギヤ３０のサンギヤには、モータＭＧ１の回転子が接続されている。プラネタリギヤ３０のリングギヤには、駆動輪３９ａ、３９ｂにデファレンシャルギヤ３８を介して連結された駆動軸３６が接続されている。プラネタリギヤ３０のキャリヤには、エンジン２２のクランクシャフト２３が接続されている。

【0013】

モータＭＧ１は、例えば同期発電電動機として構成されており、上述したように、回転子がプラネタリギヤ３０のサンギヤに接続されている。モータＭＧ２は、例えば同期発電電動機として構成されており、回転子が駆動軸３６に接続されている。インバータ４１、４２は、モータＭＧ１、ＭＧ２の駆動に用いられると共に電力ライン５４を介してバッテリ５０に接続されている。モータＭＧ１、ＭＧ２は、モータ用電子制御ユニット（以下、「モータＥＣＵ」という）４０によって、インバータ４１、４２の図示しない複数のスイッチング素子がスイッチング制御されることにより、回転駆動される。

【0014】

モータＥＣＵ４０は、図示しないが、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、入出力ポート、通信ポートを有するマイクロコンピュータを備える。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１、ＭＧ２を駆動制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。モータＥＣＵ４０に入力される信号としては、例えば、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センサからの回転位置θｍ１、θｍ２や、モータＭＧ１、ＭＧ２の各相に流れる相電流を検出する図示しない電流センサからの相電流Ｉｕ１、Ｉｖ１、Ｉｕ２、Ｉｖ２を挙げることができる。モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１、４２の図示しない複数のスイッチング素子へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。モータＥＣＵ４０は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。モータＥＣＵ４０は、回転位置センサからのモータＭＧ１、ＭＧ２の回転子の回転位置θｍ１、θｍ２に基づいてモータＭＧ１、ＭＧ２の電気角θｅ１、θｅ２や回転数Ｎｍ１、Ｎｍ２を演算している。

【0015】

バッテリ５０は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されており、上述したように、電力ライン５４を介してインバータ４１、４２に接続されている。このバッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、「バッテリＥＣＵ」という）５２により管理されている。

【0016】

バッテリＥＣＵ５２は、図示しないが、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、入出力ポート、通信ポートを有するマイクロコンピュータを備える。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。バッテリＥＣＵ５２に入力される信号としては、例えば、バッテリ５０の端子間に取り付けられた図示しない電圧センサからのバッテリ５０の電圧Ｖｂや、バッテリ５０の出力端子に取り付けられた図示しない電流センサからのバッテリ５０の電流Ｉｂ、バッテリ５０に取り付けられた図示しない温度センサからのバッテリ５０の温度Ｔｂを挙げることができる。バッテリＥＣＵ５２は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。バッテリＥＣＵ５２は、電流センサからのバッテリ５０の電流Ｉｂの積算値に基づいてバッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣを演算している。蓄電割合ＳＯＣは、バッテリ５０の全容量に対するバッテリ５０から放電可能な電力量の割合である。

【0017】

ＨＶＥＣＵ７０は、図示しないが、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、入出力ポート、通信ポートを有するマイクロコンピュータを備える。ＨＶＥＣＵ７０には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。ＨＶＥＣＵ７０に入力される信号としては、例えば、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号や、シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰを挙げることができる。また、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や、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８７からの車速Ｖも挙げることができる。目的地が設定されると目的地の情報とＧＰＳにより取得した現在地（現在の自車両の位置）の情報と地図情報データベースに記憶されている情報とに基づいて目的地までのルート案内を行なうナビゲーションシステム８８からの車両位置Ｐｖや外気温を検出する温度センサ８９からの外気温Ｔａも挙げることができる。ＨＶＥＣＵ７０は、上述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０、バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されている。

【0018】

こうして構成された実施形態のハイブリッド車２０では、ＨＶＥＣＵ７０とエンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０との協調制御により、基本的には、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）と、エンジン２２の運転を伴わずに走行する電動走行モード（ＥＶ走行モード）と、を切り替えてエンジン２２を間欠運転しながら走行する。

【0019】

次に、こうして構成された実施形態のハイブリッド車２０の動作、特に、エンジン２２の吸気管内での氷着を抑制する際の動作について説明する。図２は、ＨＶＥＣＵ７０によるオン時処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。オン時処理ルーチンは、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号に基づいて、イグニッションスイッチ８０がオンになったことが検出されたときに実行される。

【0020】

オン時処理ルーチンが実行されると、ＨＶＥＣＵ７０のＣＰＵは、車両位置Ｐｖと日付Ｄａｔｅと外気温Ｔａとを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。車両位置Ｐｖは、ナビゲーションシステム８８により取得されたものを入力している。日付Ｄａｔｅは、現在の日付としてＨＶＥＣＵ７０のＣＰＵが保持しているものを入力している。日付Ｄａｔｅは、ナビゲーションシステム８８から入力してもよい。外気温Ｔａは、温度センサ８９により検出されたものを入力している。

【0021】

続いて、現在地が寒冷地であるか否かと（ステップＳ１１０）、現在が凍結時期であるか否かと（ステップＳ１２０）、低温であるか否かと（ステップＳ１３０）を判定する。ステップＳ１１０は、車両位置Ｐｖとナビゲーションシステム８８に記憶している地図情報データベースとを用いて判定され、車両位置Ｐｖが標高や緯度が高い地域など寒冷地として地図情報データベースに登録されている地域内であるときには、現在地が寒冷地であると判定する。ステップＳ１２０は、日付Ｄａｔｅが予め定められた所定の凍結時期（例えば、１２月～２月など）に含まれるときには、現在が凍結時期であると判定する。ステップＳ１３０は、外気温Ｔａが凍結の可能性がある所定温度（例えば、０℃など）より低いときに、低温であると判定する。

【0022】

ステップＳ１１０で現在地が寒冷地ではないときや、ステップＳ１２０で現在が凍結時期でないときや、ステップＳ１３０で低温でないときには、スロットルバルブの凍結の可能性がないと判断して、イグニッションオン時処理ルーチンを終了する。ステップＳ１１０で現在地が寒冷地であり、且つ、ステップＳ１２０で現在が凍結時期であり、且つ、ステップＳ１３０で低温であるときには、スロットルバルブの凍結の可能性があると判断して、掃気時間ｔｃを設定して（ステップＳ１４０）、イグニッションオン時処理ルーチンを終了する。掃気時間ｔｃは、後述するイグニッションオフ時にエンジン２２をモータリングする時間である。掃気時間ｔｃは、外気温Ｔａが低いときには高いときに比して長くなるように設定する。これは、外気温Ｔａが低いときには高いときに比して吸気管内の水分が凍結しやすいことに基づく。

【0023】

次に、イグニッションオフ時の処理について説明する。図３は、ＨＶＥＣＵ７０によるオフ時処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。オフ時処理ルーチンは、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号に基づいて、イグニッションスイッチ８０がオフになったことが検出され、且つ、直前に実行されたオン時処理ルーチンで掃気時間ｔｃが設定されているときに実行される。

【0024】

オフ時処理ルーチンが実行されると、直前に実行されたオン時処理ルーチンで設定した掃気時間ｔｃを入力する処理を実行する（ステップＳ２００）。そして、エンジン２２が所定回転数Ｎｒｅｆでモータリングされるようにモータリング指令をモータＥＣＵ４０に送信すると共に、エンジン２２の吸気バルブの開閉タイミングＶＴが、イグニッションスイッチ８０がオフになったときの吸気バルブの開閉タイミングＶＴより早くなるようにエンジンＥＣＵ２４にタイミング変更指令を送信する（ステップ２１０）。モータリング指令を受信したモータＥＣＵ４０は、エンジン２２がモータＭＧ１により所定回転数Ｎｒｅｆでモータリングされるようにインバータ４１を制御する。タイミング変更指令を受信したエンジンＥＣＵ２４は、吸気バルブの開閉タイミングＶＴが、イグニッションスイッチ８０がオフになったときの開閉タイミングＶＴより早い所定タイミングＴｒｅｆになるように（所定タイミングＴｒｅｆに進角するように）可変バルブタイミング機構２３ａを制御する。このようにエンジン２２をモータリングすると共に吸気バルブの開閉タイミングＶＴを早くすると、エンジン２２の吸気管に比較的大きな負圧が発生し、吸気管内の水分が蒸発すると共に水分が気筒内へ流れ込むから、スロットルバルや吸気管などを含む吸気系内の水分の除去を図れる。これにより、スロットルバルブの凍結を抑制できる。

【0025】

そして、エンジン２２のモータリングを開始してからの経過時間としてのモータリング時間ｔｍが掃気時間ｔｃを経過したか否かを判定する（ステップＳ２２０）。モータリング時間ｔｍが掃気時間ｔｃを経過していないときには、エンジン２２のモータリングと開閉タイミングＶＴの所定タイミングＴｒｅｆへの進角を継続し（ステップＳ２２０、Ｓ２１０）、モータリング時間ｔｍが掃気時間ｔｃを経過したときには、オフ時処理を終了する。上述したように、掃気時間ｔｃは、外気温Ｔａが低いときには高いときに比して長くなるように設定されているから、外気温Ｔａに関わらず一律の時間として掃気時間ｔｃが設定されているものに比して、より適正に、スロットルバルブの凍結を抑制できる。

【0026】

以上説明した本実施形態の制御装置を搭載するハイブリッド車２０によれば、イグニッションオン時におけるハイブリッド車２０の位置情報としての車両位置Ｐｖと日付Ｄａｔｅと外気温Ｔａとに基づいてエンジン２２のスロットルバルブが凍結する可能性があるか否かを判定し、スロットルバルブの凍結の可能性があると判定したときには、次にイグニッションオフした後に、エンジン２２がモータＭＧ１でモータリングされると共に、イグニッションオフ時より開閉タイミングＶＴが早くなるようにエンジン２２とモータＭＧ１とを制御することにより、スロットルバルブの凍結を抑制できる。

【0027】

上述の実施形態では、イグニッションオン時における車両位置Ｐｖと日付Ｄａｔｅと外気温Ｔａとに基づいてエンジン２２のスロットルバルブが凍結する可能性があるか否かを判定している。しかし、外気温Ｔａを用いずに、車両位置Ｐｖと日付Ｄａｔｅとに基づいてスロットルバルブが凍結する可能性があるか否かを判定してもよい。

【0028】

以上、本開示を実施するための実施形態について説明したが、本開示はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本開示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】

【0029】

本発明は、ハイブリッド車の制御装置の製造産業などに利用可能である。

【符号の説明】

【0030】

２０ ハイブリッド車、２２ エンジン、２２ａ 可変バルブタイミング機構、２４ エンジンＥＣＵ、４０ モータＥＣＵ、７０ ＨＶＥＣＵ、８０ イグニッションスイッチ、８８ ナビゲーションシステム、８９ 温度センサ、ＭＧ１、ＭＧ２ モータ。

【図1】

【図2】

【図3】