特開 2025-4862 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】P2025004862

(43)【公開日】2025-01-16

(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】

   B60W 10/26 20060101AFI20250108BHJP

   B60K 6/44 20071001ALI20250108BHJP

   B60K 6/48 20071001ALI20250108BHJP

   B60W 20/13 20160101ALI20250108BHJP

   B60W 20/15 20160101ALI20250108BHJP

   B60L 50/16 20190101ALI20250108BHJP

   B60L 50/60 20190101ALI20250108BHJP

   B60L 58/13 20190101ALI20250108BHJP

   B60L 58/16 20190101ALI20250108BHJP

【ＦＩ】

B60W10/26 900

B60K6/44 ZHV

B60K6/48

B60W20/13

B60W20/15

B60L50/16

B60L50/60

B60L58/13

B60L58/16

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023104726

(22)【出願日】2023-06-27

(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】100083998

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邉 丈夫

(74)【代理人】

【識別番号】100096644

【弁理士】

【氏名又は名称】中本 菊彦

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 克也

【テーマコード（参考）】

3D202

5H125

【Ｆターム（参考）】

3D202AA02

3D202AA08

3D202BB08

3D202BB12

3D202BB19

3D202CC59

3D202DD24

3D202DD45

5H125AA01

5H125AC08

5H125AC12

5H125BA00

5H125BC12

5H125BD17

5H125CA02

5H125CA09

5H125EE27

5H125EE29

5H125EE51

(57)【要約】

【課題】走行モードの移行に伴うエンジン始動時のショックや振動を適切に抑制することが可能なハイブリッド車両の制御装置を提供する。
【解決手段】エンジンを稼働して走行するＨＥＶ走行と、前記エンジンを停止してモータの出力トルクで走行するＥＶ走行とが可能なハイブリッド車両の制御装置において、前記ＨＥＶ走行中に、バッテリーの残存電力量が移行判断閾値以下の場合は、前記ＨＥＶ走行から前記ＥＶ走行への移行を禁止するとともに、前記バッテリーの劣化の進行を抑制するために設定された前記残存電力量の下限値（Ａ）、前記ＥＶ走行から前記ＨＥＶ走行へ移行する際に前記エンジンを始動するために必要な電力量（Ｂ）と、前記エンジンを始動する際に発生する振動を打ち消す制振トルクを前記モータで出力するために必要な電力量（Ｃ）とを合算した値（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）を前記移行判断閾値とする。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

駆動力源としてエンジンおよびモータを搭載し、前記モータと電力をやり取りするバッテリーを備え、前記エンジンを稼働して走行するＨＥＶ走行と、前記エンジンを停止して前記モータの出力トルクによって走行するＥＶ走行とが可能なハイブリッド車両の制御装置であって、
前記ハイブリッド車両の運転状態、および、前記バッテリーの残存電力量をそれぞれ検出する検出部と、
前記エンジン、前記モータ、および、前記バッテリーをそれぞれ制御するとともに、前記残存電力量に基づいて前記ＨＥＶ走行と前記ＥＶ走行とを選択的に切り替えて前記ハイブリッド車両を制御するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、
前記ハイブリッド車両の前記ＨＥＶ走行中に、前記残存電力量が移行判断閾値以下の場合は、前記ＨＥＶ走行から前記ＥＶ走行への移行を禁止するとともに、
前記移行判断閾値は、前記バッテリーの劣化の進行を抑制するために設定された前記残存電力量の下限値と、前記ＥＶ走行から前記ＨＥＶ走行へ移行する際に前記エンジンを始動するために必要な電力量と、前記エンジンを始動する際に発生する振動を打ち消す制振トルクを前記モータで出力するために必要な電力量とを合算した値である
ことを特徴とする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】

この発明は、動力源としてエンジン（内燃機関）およびモータを搭載したハイブリッド車両の制御装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、エンジンの始動時に生じるショックを抑制することを目的としたハイブリッド車両の制御装置が記載されている。この特許文献１に記載されたハイブリッド車両は、エンジン、エンジンをクランキングすることが可能な第１モータ、走行用の動力を出力する第２モータ、第１モータおよび第２モータと電力のやり取りを行なう蓄電装置、ならびに、エンジン、第１モータ、および、第２モータを制御する制御装置を備えている。制御装置は、エンジンの始動時の振動を抑制するために予め定めた制振マップを有している。制振マップは、車速に対応して複数設定されており、エンジン始動時の振動を打ち消すために第１モータで出力する制振トルクを規定している。そして、制御装置は、複数の制振マップのうち、エンジンのクランキングを開始するときの車速に基づいて所定の制振マップを選択し、エンジンの始動が完了するまで、選択した制振マップを用いてエンジンのクランキングを行なうように第１モータを制御する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８－１７６８１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記のように、特許文献１に記載されたハイブリッド車両の制御装置では、エンジンを始動する際の車速に対応して選択される複数の制振マップが設定されている。具体的には、車速が０近傍の閾値未満のときに選択される停車中制振マップ、および、車速が閾値以上の時に選択される走行中制振マップが設定されている。これらの制振マップが車速に応じて適宜選択されることにより、ハイブリッド車両の走行状態に即した適切な制振制御を実行することができる。また、エンジン始動の開始時に選択された制振マップは、途中で変更されることなく、エンジンの始動が完了するまで適用される。そのため、エンジン始動中に制振マップが変更されて第１モータが出力する制振トルクが変化することに起因するショックの発生を抑止することができる。一方で、特許文献１に記載されたハイブリッド車両の制御装置では、エンジンを始動する際に必要な電力量、および、その電力を供給するバッテリー（蓄電装置）のＳＯＣまたは残存電力量等に関して、詳細には考慮されていない。そのため、バッテリーのＳＯＣが適当でない場合には、エンジンの始動を適切に実施できないおそれがある。例えば、エンジンを稼働させてハイブリッド車両が走行するＨＥＶ走行の状態から、エンジンを停止してモータの出力のみでハイブリッド車両が走行するＥＶ走行の状態へ移行する際に、バッテリーのＳＯＣが所定値を下回って少ない場合には、その後、エンジンを始動する際の制振制御を適切に実行できなくなってしまう（第１モータで適切な制振トルクを出力できなくなってしまう）。

【0005】

この発明は上記の技術的課題に着目して考え出されたものであり、走行モードの移行に伴ってエンジンを始動する際のショックや振動を適切に抑制することが可能な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ものである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記の目的を達成するために、この発明は、駆動力源としてエンジン（内燃機関）およびモータを搭載し、前記モータと電力をやり取りするバッテリーを備え、前記エンジンを稼働して走行するＨＥＶ走行と、前記エンジンを停止して、前記バッテリーから電力を供給して駆動する前記モータの出力トルクによって走行するＥＶ走行とが可能なハイブリッド車両の制御装置であって、前記ハイブリッド車両の運転状態、および、前記バッテリーの残存電力量（ＳＯＣ）をそれぞれ検出する検出部と、前記エンジン、前記モータ、および、前記バッテリーをそれぞれ制御するとともに、前記残存電力量に基づいて前記ＨＥＶ走行と前記ＥＶ走行とを選択的に切り替えて前記ハイブリッド車両を制御するコントローラと、を備え、前記コントローラは、前記ハイブリッド車両の前記ＨＥＶ走行中に、前記残存電力量と移行判断閾値とを比較して、前記残存電力量が前記移行判断閾値以下の場合は、前記ＨＥＶ走行から前記ＥＶ走行への移行を禁止するとともに、前記移行判断閾値は、前記バッテリーの劣化の進行を抑制するために設定された前記残存電力量の下限値（Ａ）と、前記ＥＶ走行から前記ＨＥＶ走行へ移行する際に前記エンジンを始動するために必要な電力量（Ｂ）と、前記エンジンを始動する際に発生する振動を打ち消す制振トルクを前記モータで出力するために必要な電力量（Ｃ）とを合算した値（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）であることを特徴とするものである。

【発明の効果】

【0007】

この発明のハイブリッド車両の制御装置は、エンジンを稼働して走行するＨＥＶ走行と、エンジンを停止してモータの出力のみで走行するＥＶ走行とを選択的に切り替えて走行することが可能なハイブリッド車両を制御対象にして、走行モードの切り替えに伴いエンジンを始動する際の振動やショックを抑制する。ＥＶ走行からＨＥＶ走行へ移行する際には、運転を停止していたエンジンを始動するのに伴う振動やショックが発生するので、この発明のハイブリッド車両の制御装置では、エンジンを始動する際に発生する振動を打ち消すための制振トルクがモータから出力される。すなわち、エンジンを始動する際には、モータは、エンジンをクランキングするために必要なトルク（クランキングトルク）に加えて、上記の制振トルクを出力する。したがって、エンジンを始動する際には、上記のようなクランキングトルクと制振トルクをモータで出力するために必要な電力量が、バッテリーに残存している必要がある。それに対して、この発明のハイブリッド車両の制御装置では、ＨＥＶ走行中にバッテリーの残存電力量が確認され、その残存電力量が移行判断閾値以下になっている場合は、ＨＥＶ走行からＥＶ走行への移行が禁止される。ＥＶ走行への移行が禁止されることにより、エンジンは運転状態が継続される。そして、移行判断閾値は、バッテリーの劣化を抑制するために設定される残存電力量の下限値に加え、上記のような、クランキングトルクをモータで出力するために必要な電力量と、制振トルクをモータで出力するために必要な電力量とが合算されて設定されている。この移行判断閾値よりもバッテリーの残存電力量が多い場合に、ＨＥＶ走行からＥＶ走行への移行が許可される。ＥＶ走行に移行することによってエンジンの運転が停止される。そのため、その後に、ＥＶ走行からＨＥＶ走行へ移行する際に、エンジンを始動する場合には、バッテリーは適切な残存電力量を有しているので、上記のようなクランキングトルクおよび制振トルクをモータで適切に出力することができる。

【0008】

したがって、この発明のハイブリッド車両の制御装置によれば、ＥＶ走行からＨＥＶ走行への移行に伴ってエンジンを始動する際のショックや振動を適切に抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、この発明のハイブリッド車両の制御装置で制御の対象にするハイブリッド車両の構成を模式的に示すブロック図である。

【図2】図２は、この発明のハイブリッド車両の制御装置で実行される制御の一例を説明するためのフローチャートである。

【図3】図３は、図２のフローチャートで示す制御の具体的な内容を説明するための図であって、バッテリーの残存電力量を確認するための移行判断閾値のイメージを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

この発明の実施形態を、図を参照して説明する。なお、以下に示す実施形態は、この発明を具体化した場合の一例に過ぎず、この発明を限定するものではない。

【0011】

図１に、この発明の実施形態で制御対象にする車両Ｖｅの駆動系統および制御系統の一例を示してある。図１に示す車両Ｖｅは、駆動力源として、エンジン（ENG）１、および、モータ（MG）２を搭載しており、エンジン１およびモータ２の少なくともいずれかの出力トルクを、トランスアクスル３やデファレンシャルギヤ（図示せず）等を介して、駆動輪（車輪）４へ伝達する構成となっている。また、車両Ｖｅは、モータ２と電力をやり取りするバッテリー５を備えている。そして、車両Ｖｅは、車両Ｖｅの運転状態、および、バッテリー５の残存電力量（または、ＳＯＣ）をそれぞれ検出するとともに、エンジン１、モータ２、および、バッテリー５をそれぞれ制御するため、検出部６、および、コントローラ（ECU）７を備えている。

【0012】

なお、この発明の実施形態で制御対象にする車両Ｖｅは、駆動力源として、エンジン１のような内燃機関、および、少なくとも一基の“モータ”を搭載した“ハイブリッド車両”であればよい。図１に示すような、周知のパラレル方式のハイブリッド車両Ｖｅであってもよい。あるいは、シリーズ・パラレル方式（もしくは、スプリット方式）の“ハイブリッド車両”であってもよい。例えば、前述した特許文献１の“図１”に示されているような、“エンジン”および二基の“モータ”、ならびに、動力分割機構（プラネタリギヤセット）を備えたスプリット方式の“ハイブリッド車両”であってもよい。

【0013】

また、この発明の実施形態で制御対象にする車両Ｖｅは、図１に示すように、駆動トルクを前輪（駆動輪）４に伝達し、前輪４で駆動力を発生させる前輪駆動車であってもよい。あるいは、車両Ｖｅは、駆動トルクを、例えばプロペラシャフト（図示せず）等を介して後輪８に伝達し、後輪８で駆動力を発生させる後輪駆動車（図示せず）であってもよい。あるいは、車両Ｖｅは、トランスファ機構（図示せず）を設けて、駆動トルクを前輪４および後輪８の両方に伝達し、それら前輪４および後輪８の両方で駆動力を発生させる四輪駆動車（図示せず）であってもよい。

【0014】

検出部６は、車両Ｖｅを制御する際に必要な各種のデータや情報を取得するための機器あるいは装置であり、例えば、電源部、マイクロコンピュータ、センサー、および、入出力インターフェース等を含んでいる。特に、この発明の実施形態における検出部６は、車両Ｖｅの運転状態、および、バッテリー５の残存電力量（ＳＯＣ）をそれぞれ検出するとともに、エンジン１、モータ２、および、バッテリー５をそれぞれ制御するための各種データを検出する。具体的には、検出部６は、車速を検出する車速センサー６ａ、エンジン１の回転数を検出するエンジン回転数センサー６ｂ、モータ２の回転数を検出するモータ回転数センサー６ｃ、バッテリー５の充電状態（ＳＯＣ）を検出するＳＯＣセンサー６ｄ、バッテリー５の電流値を検出するバッテリー電流センサー６ｅ、および、バッテリー５の温度を検出するバッテリー温度センサー６ｆなどを有している。そして、検出部６は、後述するコントローラ７と電気的に接続されており、上記のような各種センサーや機器・装置等の検出値または算出値に応じた電気信号等を検出データとしてコントローラ７に出力する。

【0015】

コントローラ７は、例えば、マイクロコンピュータを主体にして構成される電子制御装置であり、この発明の実施形態におけるコントローラ７は、車両Ｖｅを制御するとともに、特に、エンジン１、モータ２、および、バッテリー５をそれぞれ制御する。コントローラ７には、上記の検出部６で検出または算出された各種データ等が入力される。コントローラ７は、入力された各種データおよび予め記憶させられているデータや計算式等を使用して演算を行う。そして、コントローラ７は、その演算結果を制御指令信号として出力し、上記のように車両Ｖｅを制御するように構成されている。なお、図１では一つのコントローラ７が設けられた例を示しているが、コントローラ７は、制御する装置や機器毎に、あるいは、制御内容毎に、複数設けられていてもよい。

【0016】

上記のように、駆動力源として、エンジン１、および、モータ２を搭載した車両Ｖｅにおいては、エンジン１を稼働して走行するＨＥＶ走行、および、エンジン１の運転を停止してモータ２の出力トルクによって走行するＥＶ走行が可能である。ＥＶ走行からＨＥＶ走行へ移行する際には、運転を停止していたエンジン１を始動するため、そのエンジン１の始動に伴う振動やショックが発生する。それに対して、この発明の実施形態における車両Ｖｅのコントローラ７は、エンジン１を始動する際に発生する振動を打ち消すための制振トルクをモータ２で出力する。そのような制振トルクをモータ２で出力する制御は、例えば、前述の特許文献１にも記載されているように、周知の制御技術である。更に、この発明の実施形態における車両Ｖｅのコントローラ７は、上記のような制振トルクを適切に出力して、エンジン１を始動する際の振動やショックを適切に抑制するために、例えば、次の図２のフローチャートに示す制御を実行するように構成されている。

【0017】

図２のフローチャートに示す制御は、車両ＶｅがＨＥＶ走行の状態で実行される。そのため、先ず、ステップＳ１では、車両ＶｅがＨＥＶ走行中であるか否かが判断される。

【0018】

車両ＶｅがＨＥＶ走行中ではないことにより、このステップＳ１で“Ｎｏ”と判断された場合は、以降の各ステップの制御を実行することなく、この図２のフローチャートで示すルーチンを一旦終了する。

【0019】

それに対して、車両ＶｅがＨＥＶ走行中であることにより、ステップＳ１で“Ｙｅｓ”と判断された場合には、ステップＳ２へ進む。

【0020】

ステップＳ２では、バッテリー５の残存電力量（ＳＯＣ）が移行判断閾値よりも多いか否かが判断される。移行判断閾値は、エンジン１の始動を適切に行うことが可能な状態を判断するための閾値であり、例えば、実施による走行実験やシミュレーションの結果を基に、予め定められている。具体的には、図３に示すように、移行判断閾値は、下記の各電力量Ａ，Ｂ，Ｃを合算した値となっている。
（１）電力量Ａは、バッテリー５の劣化の進行を抑制するために設定された残存電力量の下限値に相当する電力量あり、
（２）電力量Ｂは、車両ＶｅがＥＶ走行からＨＥＶ走行へ移行する際に、エンジン１を始動するために必要な電力量、すなわち、エンジン１を始動する際のクランキングトルクをモータ２で出力するために必要な電力量あり、
（３）電力量Ｃは、エンジン１を始動する際に発生する振動を打ち消す制振トルクをモータ２で出力するために必要な電力量である。

【0021】

したがって、上記のバッテリー５の残存電力量が移行判断閾値よりも多い状態であれば、バッテリー５は、クランキングトルク、および、制振トルクをモータ２で出力させるのに十分な電力量を保持しており、エンジン１の始動、および、その始動に伴う振動やショックの抑制を適切に実施することができる状態であると判断される。

【0022】

バッテリー５の残存電力量（ＳＯＣ）が移行判断閾値よりも多いことにより、ステップＳ２で“Ｙｅｓ”と判断された場合は、ステップＳ３へ進む。

【0023】

ステップＳ３では、その他のＥＶ走行禁止条件が成立しているか否かが判断される。例えば、バッテリー５の温度が異常に高温であること、あるいは、バッテリー５の温度が異常に低温であること、あるいは、バッテリー５の異常に電流値が検出されたこと、などのＥＶ走行禁止条件が成立しているか否かが判断される。

【0024】

その他のＥＶ走行禁止条件は成立していないことにより、このステップＳ３で“Ｎｏ”と判断された場合は、ステップＳ４へ進む。

【0025】

ステップＳ４では、ＨＥＶ走行からＥＶ走行への移行が許可される。すなわち、この場合は、その後に、ＥＶ走行からＨＥＶ走行へ移行する際に、上記のようなクランキングトルクおよび制振トルクをモータ２で適切に出力することができ、支障なくエンジン１を始動することができる。そのため、ＨＥＶ走行からＥＶ走行への移行が許可される。

【0026】

このステップＳ４で、ＨＥＶ走行からＥＶ走行への移行が許可されると、この図２のフローチャートで示すルーチンを一旦終了する。

【0027】

一方、バッテリー５の残存電力量（ＳＯＣ）が移行判断閾値以下であることにより、上記のステップＳ２で“Ｎｏ”と判断された場合には、ステップＳ５へ進む。

【0028】

ステップＳ５では、ＨＥＶ走行からＥＶ走行への移行が禁止される。すなわち、この場合は、その後に、ＥＶ走行からＨＥＶ走行へ移行する際に、上記のようなクランキングトルクおよび制振トルクをモータ２で適切に出力することができず、エンジン１を適切に始動することができないと判断される。ＨＥＶ走行からＥＶ走行への移行が禁止されることにより、エンジン１は運転状態が継続される。そのため、エンジン１の運転が継続されている間に、バッテリー５の充電状態が改善され、残存電力量が増加することが期待できる。そして、その後、バッテリー５の残存電力量が移行判断閾値よりも多くなれば、改めて、ＨＥＶ走行からＥＶ走行への移行が許可される。

【0029】

また、上記のステップＳ３において、その他のＥＶ走行禁止条件が成立していることによって、ステップＳ３で“Ｙｅｓ”と判断された場合も、このステップＳ５に進み、ＨＥＶ走行からＥＶ走行への移行が禁止される。

【0030】

そして、ステップＳ５で、ＨＥＶ走行からＥＶ走行への移行が禁止されると、この図２のフローチャートで示すルーチンを一旦終了する。

【0031】

以上のように、この発明の実施形態におけるハイブリッド車両の制御装置では、ＨＥＶ走行中にバッテリー５の残存電力量が確認され、その残存電力量が移行判断閾値以下になっている場合は、ＨＥＶ走行からＥＶ走行への移行が禁止される。この発明の実施形態における移行判断閾値は、バッテリー５の劣化を抑制するために設定される残存電力量の下限値（電力量Ａ）加え、エンジン１を始動するクランキングトルクをモータ２で出力するために必要な電力量（電力量Ｂ）と、制振トルクをモータ２で出力するために必要な電力量（電力量Ｃ）とが合算されて設定されている。そのため、ＥＶ走行からＨＥＶ走行へ移行する際に、エンジンを始動する場合には、バッテリー５は適切な残存電力量を有した状態となっているので、上記のようなクランキングトルクおよび制振トルクをモータ２で適切に出力することができる。

【0032】

したがって、この発明の実施形態におけるハイブリッド車両の制御装置によれば、ＥＶ走行からＨＥＶ走行への移行に伴ってエンジン１を始動する際のショックや振動を適切に抑制することができる。

【符号の説明】

【0033】

１ エンジン（ENG）
２ モータ（MG）
３ トランスアクスル（TA）
４ 駆動輪（前輪）
５ バッテリー（BAT）
６ 検出部
６ａ （検出部の）車速センサー
６ｂ （検出部の）エンジン回転数センサー
６ｃ （検出部の）モータ回転数センサー
６ｄ （検出部の）ＳＯＣセンサー
６ｅ （検出部の）バッテリー電流センサー
６ｆ （検出部の）バッテリー温度センサー
７ コントローラ（ECU）
８ 後輪
Ｖｅ ハイブリッド車両

【図1】

【図2】

【図3】