特許 7582418 ハイブリッド車両、及び、ハイブリッド車両の制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-05

(45)【発行日】2024-11-13

(54)【発明の名称】ハイブリッド車両、及び、ハイブリッド車両の制御方法

(51)【国際特許分類】

   B60W 20/10 20160101AFI20241106BHJP

   B60K 6/48 20071001ALI20241106BHJP

   B60W 10/06 20060101ALI20241106BHJP

   B60W 10/08 20060101ALI20241106BHJP

   B60L 50/16 20190101ALI20241106BHJP

   F02B 39/16 20060101ALI20241106BHJP

【ＦＩ】

B60W20/10

B60K6/48 ZHV

B60W10/06 900

B60W10/08 900

B60L50/16

F02B39/16 F

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2023155528

(22)【出願日】2023-09-21

【審査請求日】2023-09-22

(73)【特許権者】

【識別番号】000000170

【氏名又は名称】いすゞ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002952

【氏名又は名称】弁理士法人鷲田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】伊東 光

【審査官】渡邊 義之

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－１８２７２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２４９７３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１７３０５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１８９０６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国登録特許第１０－２０８５８８２（ＫＲ，Ｂ１）

【文献】特開２０２１－５０６３２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｗ ２０／１０

Ｂ６０Ｋ ６／４８

Ｂ６０Ｋ ６／２４

Ｂ６０Ｗ １０／０６

Ｂ６０Ｗ １０／０８

Ｂ６０Ｗ ２０／１５

Ｂ６０Ｗ ２０／５０

Ｂ６０Ｌ ５０／１６

Ｆ０２Ｂ ３９／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンと、
前記エンジンの給排気系に接続されたターボチャージャーと、
電動駆動モーターと、
前記エンジンの状態に基づいて、前記ターボチャージャーのサージ状態を判定する第１判定部と、
前記ターボチャージャーの状態に基づいて、前記ターボチャージャーのサージ状態を判定する第２判定部と、
前記第１判定部及び前記第２判定部の判定結果に基づいて、前記エンジンと、前記電動駆動モーターによる前記エンジンのアシストとを制御する制御部と、
を備え、
前記第２判定部は、前記ターボチャージャーのコンプレッサーの出口及び入口の圧力、タービンの回転数、及びコンプレサーの吸入空気量に基づいて、前記ターボチャージャーのサージ状態を判定する、
ハイブリッド車両。

【請求項2】

エンジンと、
前記エンジンの給排気系に接続されたターボチャージャーと、
電動駆動モーターと、
前記エンジンの状態に基づいて、前記ターボチャージャーのサージ状態を判定する第１判定部と、
前記ターボチャージャーの状態に基づいて、前記ターボチャージャーのサージ状態を判定する第２判定部と、
前記第１判定部及び前記第２判定部の判定結果に基づいて、前記エンジンと、前記電動駆動モーターによる前記エンジンのアシストとを制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記第１判定部及び前記第２判定部によって前記ターボチャージャーがサージ状態の近傍である判定結果が得られた場合に、前記エンジンの回転速度及び燃料流量を抑制し、前記電動駆動モーターによって前記エンジンをアシストさせる、
ハイブリッド車両。

【請求項3】

前記制御部は、要求トルクと、前記エンジンの回転速度及び前記燃料流量を抑制した後のエンジントルクとの差を算出し、当該差に相当するトルクを出力するように前記電動駆動モーターを制御する、
請求項２に記載のハイブリッド車両。

【請求項4】

前記第１判定部は、エンジン回転速度と、燃料流量又はアクセル開度と、に基づいて、前記ターボチャージャーのサージ状態を判定する、
請求項１又は２に記載のハイブリッド車両。

【請求項5】

前記第２判定部の判定は、前記第１判定部において前記ターボチャージャーがサージ状態の近傍である判定結果が得られた場合に行われる、
請求項１又は２に記載のハイブリッド車両。

【請求項6】

エンジンと、前記エンジンの給排気系に接続されたターボチャージャーと、電動駆動モーターと、を有するハイブリッド車両の制御方法であって、
前記エンジンの状態に基づいて、前記ターボチャージャーのサージ状態を判定する第１判定ステップと、
前記ターボチャージャーの状態に基づいて、前記ターボチャージャーのサージ状態を判定する第２判定ステップと、
前記第１判定ステップ及び前記第２判定ステップの判定結果に基づいて、前記エンジンと、前記電動駆動モーターによる前記エンジンのアシストとを制御する制御ステップと、
を含み、
前記第２判定ステップでは、前記ターボチャージャーのコンプレッサーの出口及び入口の圧力、タービンの回転数、及びコンプレサーの吸入空気量に基づいて、前記ターボチャージャーのサージ状態を判定する、
ハイブリッド車両の制御方法。

【請求項7】

エンジンと、前記エンジンの給排気系に接続されたターボチャージャーと、電動駆動モーターと、を有するハイブリッド車両の制御方法であって、
前記エンジンの状態に基づいて、前記ターボチャージャーのサージ状態を判定する第１判定ステップと、
前記ターボチャージャーの状態に基づいて、前記ターボチャージャーのサージ状態を判定する第２判定ステップと、
前記第１判定ステップ及び前記第２判定ステップの判定結果に基づいて、前記エンジンと、前記電動駆動モーターによる前記エンジンのアシストとを制御する制御ステップと、
を含み、
前記制御ステップは、前記第１判定ステップ及び前記第２判定ステップで前記ターボチャージャーがサージ状態の近傍である判定結果が得られた場合に、前記エンジンの回転速度及び燃料流量を抑制し、前記電動駆動モーターによって前記エンジンをアシストさせる、
ハイブリッド車両の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ハイブリッド車両、及び、ハイブリッド車両の制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、例えば特許文献１に記載されているように、エンジンと、ターボチャージャーと、電動駆動モーターとを備えたハイブリッド車両がある。特許文献１には、ターボチャージャーのコンプレッサーで発生するサージング現象を回避することができるようにエンジンを制御しつつ、このときのエンジンでの駆動力の低下を電動駆動モーターの駆動力で補う技術が記載されている。特許文献１の技術によれば、運転性を維持しながら、ターボチャージャーのサージング現象を回避することができるハイブリッド車両を実現できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１５－１８２７２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、特許文献１に記載のハイブリッド車両では、エンジン回転速度、変速機のシフトアップ、及び、車速に基づいて、サージング（以下、サージと呼ぶこともある）の発生を予測して、エンジン及び電動駆動モーターを制御する。

【0005】

そのため、特許文献１に記載のハイブリッド車両では、無段変速等の車両に適用した場合、サージを予測することができないおそれがある。また、特許文献１に記載のハイブリッド車両では、急激なアクセルオフ時には、サージが発生する可能性もある。

【0006】

また、従来構成では、サージを確実に防止するためには、演算量が増加し、制御が複雑化すると考えられる。

【0007】

本開示は、以上の点を考慮してなされたものであり、演算量の増加を抑制しつつ、サージの発生を防止し、かつ、運動性を維持できるハイブリッド車両、及び、ハイブリッド車両の制御方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本開示のハイブリッド車両の一つの態様は、
エンジンと、
前記エンジンの給排気系に接続されたターボチャージャーと、
電動駆動モーターと、
前記エンジンの状態に基づいて、前記ターボチャージャーのサージ状態を判定する第１判定部と、
前記ターボチャージャーの状態に基づいて、前記ターボチャージャーのサージ状態を判定する第２判定部と、
前記第１判定部及び前記第２判定部の判定結果に基づいて、前記エンジンと、前記電動駆動モーターによる前記エンジンのアシストとを制御する制御部と、
を備える。

【0009】

本開示のハイブリッド車両の制御方法の一つの態様は、
エンジンと、前記エンジンの給排気系に接続されたターボチャージャーと、電動駆動モーターと、を有するハイブリッド車両の制御方法であって、
前記エンジンの状態に基づいて、前記ターボチャージャーのサージ状態を判定する第１判定ステップと、
前記ターボチャージャーの状態に基づいて、前記ターボチャージャーのサージ状態を判定する第２判定ステップと、
前記第１判定ステップ及び前記第２判定ステップの判定結果に基づいて、前記エンジンと、前記電動駆動モーターによる前記エンジンのアシストとを制御する制御ステップと、
を含む。

【発明の効果】

【0010】

本開示によれば、演算量の増加を抑制しつつ、サージの発生を防止し、かつ、運動性を維持できるハイブリッド車両、及び、ハイブリッド車両の制御方法を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施の形態のハイブリッド車両の主要構成を示す略線図

【図2】実施の形態の動作の説明に供するフローチャート

【図3】第１判定部の判定処理の説明に供する図であり、エンジン回転数と、燃料流量と、サージ領域の近傍に相当する状態と、の関係を示す図

【図4】第１判定部の判定処理の説明に供する図であり、修正空気流量と、コンプレッサー入口及び出口圧の圧力比と、サージ領域の近傍に相当する領域と、の関係を示す図

【図5】車両要求トルクと実エンジントルクの差の説明に供する図

【図6】電動駆動モーターのモーター回転速度と出力トルクの例を示す図

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。

【0013】

図１は、実施の形態のハイブリット車両１の主要構成を示す略線図である。ハイブリッド車両１は、内燃機関（ディ－ゼルエンジン又はガソリンエンジンなど；以下、エンジンという）１０と、エンジン１０の給排気系に接続されたターボチャージャー２０と、エンジン１０で発生した駆動トルクを伝達する動力伝達機構３０と、その動力伝達機構３０に連結された電動駆動モーター４０と、その電動駆動モーター４０にインバータ４１を通じて電気的に接続されるバッテリー４２と、を有する。

【0014】

エンジン１０は、エンジン本体１１、エグゾーストマニホールド１２及びインテークマニホールド１３等を有する。エンジン本体１１で生じた排ガスが、エグゾーストマニホールド１２を経由してターボチャージャー２０に送られ、ターボチャージャー２０のタービン２１を駆動してから排ガス処理装置５１で浄化された後に排出される。

【0015】

また、エンジン本体１１には、エアクリーナー５２から吸入された吸気が、ターボチャージャー２０のコンプレッサー２２及びインテーククーラー５３で圧縮及び冷却され、吸気スロットル５４で調節されてからインテークマニホールド１３を経由して供給される。

【0016】

動力伝達機構３０は、エンジン１０で発生した駆動トルクを、トルクコンバーター３１と摩擦クラッチ（例えばビスカスカップリングを用いた湿式クラッチ）３２を経由してトランスミッション（変速機）３３に伝達する。次いで、駆動トルクは、トランスミッション３３からプロペラシャフト３４、デファレンシャル３５、及びドライブシャフト３６を経由して駆動輪５５に伝達される。なお、動力伝達機構の構成はこれに限らない。動力伝達機構は、例えばＣＶＴ（Continuously Variable Transmission）やＤＣＴ(Dual Clutch Transmission)などであってもよい。

【0017】

また、電動駆動モーター４０で発生した駆動トルクは、ＰＴＯ（動力入出機構）３７のスレーブドグクラッチ（以下、ドグクラッチという）３７ａを経由して駆動輪５５に伝達される。なお、本開示は、電動駆動モーター４０で発生した駆動トルクをＰＴＯ３７を介して駆動輪５５に伝達するタイプのハイブリッド車両に限らず、要は電動駆動モーター４０による駆動アシスト及び回生を行う既知のハイブリッド車両に広く適用可能である。

【0018】

電動駆動モーター４０は、回生駆動すると発電機として動力伝達機構３０に制動力を付与して回生発電を行い、力行駆動すると電動機として動力伝達機構３０に駆動力を付与してアシストを行う。なお、発電により得られた電力は、インバータ４１によって変換されてバッテリー４２に充電される。また、電動駆動モーター４０を電気駆動するときは、バッテリー４２に充電された電力をインバータ４１で変換して電動駆動モーター４０に供給する。

【0019】

さらに、ハイブリッド車両１は、制御ユニット６０を有する。制御ユニット６０は、制御部６１、第１判定部６２及び第２判定部６３を有する。制御部６１、第１判定部６２及び第２判定部６３の各々は、主たるコンポーネントとして、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などを備える。ＣＰＵは、ＲＯＭから処理内容に応じたプログラムを読み出してＲＡＭに展開し、展開したプログラムと協働して、制御部６１、第１判定部６２及び第２判定部６３の各機能を実現する。なお、制御部６１、第１判定部６２及び第２判定部６３の全部又は一部を、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）などのハードワイヤード回路で形成してもよい。

【0020】

第１判定部６２には、エンジン回転センサー７１からのエンジン回転速度と、燃料センサー７２からの燃料流量と、アクセルセンサー７３からのアクセル開度と、が入力される。第１判定部５２は、エンジン回転速度と、燃料流量又はアクセル開度と、に基づいて、ターボチャージャー２０のサージ状態を判定する。

【0021】

なお、本明細書における「サージ状態」とは、サージが発生している状態に限定されるものではなく、サージが発生する状態に近い状態や、サージ発生に至る状態を含む。つまり、「サージ状態」とは「サージに近い状態」や「サージにかかわる状態」と読み換えてもよい。

【0022】

第２判定部６３には、ターボチャージャー２０のコンプレッサー２２の入口及び出口に設けられた圧力センサー７４ａ、７４ｂからの圧力値と、タービン回転センサー７５からのタービン回転数と、流量センサー（ＭＡＦ（Mass Flow）センサー）７６からのコンプレサー吸入空気量と、が入力される。第２判定部６３は、ターボチャージャー２０のコンプレッサー２２の出口及び入口の圧力差（圧力比でもよい）、タービン２１の回転数、及びコンプレサー２２の吸入空気量に基づいて、ターボチャージャーのサージ状態を判定する。

【0023】

制御部６１は、第１判定部６２及び第２判定部６３の判定結果に基づいて、エンジン１０と、電動駆動モーター４０によるエンジン１０のアシストとを制御する。具体的には、制御部６１は、第１判定部６２及び第２判定部６３によってターボチャージャー２０がサージ状態の近傍である判定結果が得られた場合に、エンジン１０の回転速度及び燃料流量を抑制し、電動駆動モーター４０によってエンジン１０をアシストさせる制御を行う。なお、実際には、制御部６１には、図示していないが、車速や車両重量、ギヤポジション等の車両状態情報も入力され、制御部６１は、第１判定部６２及び第２判定部６３の判定結果に加えて、これらの車両状態情報を加味して、エンジン１０の回転速度及び燃料流量を抑制し、せる制御を行う。

【0024】

図２は、本実施の形態のハイブリッド車両１の動作の説明に供するフローチャートである。

【0025】

ハイブリッド車両１は、ステップＳ１１においてイグニッションスイッチがＯＮになるのを待ち受け、イグニッションスイッチがＯＮになると（ステップＳ１１；ＹＥＳ）、ステップＳ１２に移る。

【0026】

ステップＳ１２では、第１判定部６２がエンジン回転速度（Ｎｅ）、燃料流量（Ｑ）及びアクセル開度（ＡＰＳ）を読み込む。続くステップＳ１３では、第１判定部６２がエンジン１０の運転状態がターボチャージャー２０のサージ領域の近傍に相当する状態か否かを判定する。具体的には、第１判定部６２は、エンジン回転数と、燃料流量（又はアクセル開度（エンジントルクと言ってもよい））との関係（つまりエンジン１０の作動点）が、図３の斜線で示した領域Ａにある場合には、エンジン１０の運転状態がターボチャージャー２０のサージ領域の近傍に相当する状態であると判断して（ステップＳ１３；ＹＥＳ）、ステップＳ１４に移る。

【0027】

ステップＳ１４では、第２判定部６３がコンプレッサー入口及び出口圧、ターボ回転数、吸入空気量（ＭＡＦ値）を読み込む。続くステップＳ１５では、第２判定部６３がターボチャージャー２０のコンプレッサー２２の運転状態がサージ領域の近傍か否かを判定する。具体的には、第２判定部６３は、コンプレッサー２２のタービン回転数とコンプレッサー２２の吸入空気量とから修正空気流量を算出し、この修正空気流量と、コンプレッサー入口及び出口圧の圧力比との関係（つまりコンプレッサー２２の作動点）が、図４の網掛け模様で示した領域Ｂにある場合には、コンプレッサー２２の運転状態がサージ領域の近傍に相当する状態であると判断して（ステップＳ１５；ＹＥＳ）、ステップＳ１６に移る。

【0028】

なお、ステップＳ１５の判定では、図４に示したようなコンプレッサーマップを用いているが、このコンプレッサーマップは温度に依存するので、温度に応じた複数のコンプレッサーマップを用意しておき、コンプレッサー２２の吸気温度に応じたコンプレッサーマップを用いてステップＳ１５の判定を行うことが好ましい。

【0029】

ステップＳ１６では、制御部６１が、車速、車両重量、ギヤポジション等の車両状態をモニタリングする。ステップＳ１７では、制御部６１が、エンジン回転速度、燃料流量を保持するようにエンジン１０を制御する（エンジン側運転制御）。つまり、制御部６１は、エンジン１０の回転速度及び燃料流量を抑制する。

【0030】

ステップＳ１８では、制御部６１が、車両要求トルクと実エンジントルクの差を算出する。車両要求トルクとは、アクセル開度に加えて車両重量等を加味して算出される、車両性能上必要となるトルクである。実エンジントルクとは、ステップＳ１６においてサージが生じないようにエンジン１０の回転速度及び燃料流量を抑制した後のエンジントルクである。制御部６１は、ステップＳ１６においてサージが生じないようにエンジン１０の回転速度及び燃料流量を抑制したことに起因する、車両要求トルクと実エンジントルクの差を算出する。図５は、その様子示す図である。

【0031】

続くステップＳ１９では、制御部６１が、電動駆動モーター４０によってエンジン１０をアシストさせる制御を行う。具体的には、制御部６１は、ステップＳ１８で算出した差に相当するトルクが出力されるように電動駆動モーター４０を制御することで、サージを回避するために抑制したエンジントルクの減少を、電動駆動モーター４０の出力トルクによって補う。なお、図６は、電動駆動モーター４０のモーター回転速度と出力トルクの例を示す。

【0032】

ハイブリッド車両１は、続くステップＳ２０において、イグニッションスイッチがＯＦＦと判断すると（ステップＳ２０；ＹＥＳ）処理を終了し、イグニッションスイッチがＯＦＦでないと判断すると（ステップＳ２０；ＮＯ）ステップＳ１２に戻って上述の処理を繰り返す。

【0033】

以上説明したように、本実施の形態によれば、ハイブリッド車両１は、エンジン１０の状態に基づいてターボチャージャー２０のサージ状態を判定する第１判定部６２と、ターボチャージャー２０の状態に基づいてターボチャージャー２０のサージ状態を判定する第２判定部６３と、第１判定部６２及び第２判定部６３の判定結果に基づいて、エンジン１０と、電動駆動モーター４０によるエンジン１０のアシストとを制御する制御部６１と、を備える。

【0034】

これにより、演算量の増加を抑制しつつ、サージの発生を防止し、かつ、運動性を維持できるハイブリッド車両１を実現できる。

【0035】

ここで、実施の形態では、第１判定部６２によるエンジン１０のパラメーターを用いたサージ状態の判定処理を行い、第１判定部６２によってサージ状態に近いといった判定結果が得られた場合に、第２判定部６３によるターボチャージャー２０のパラメーターを用いたサージ状態の判定処理を行うようにしている。換言すれば、第１判定部６２による大まかな判定によってサージ状態の絞り込みを行った後で、第２判定部６３による詳細なサージ状態の判定を行っていると言うことができる。

【0036】

第２判定部６３の判定は、コンプレッサー２２のタービン回転数とコンプレッサー２２の吸入空気量とから修正空気流量を算出する処理を含むので、図４に示したようなコンプレッサーマップの全ての作動点を処理対象とすると、演算量が非常に大きくなってしまう。これに対して、第１判定部６２の判定は、エンジン回転速度と、燃料流量（又はアクセル開度）との関係から容易に行うことができるので、少ない演算量で実現できる。

【0037】

本実施の形態では、これを考慮して、先ず、第１判定部６２によって大まかにサージ状態の近傍の状態であるかを判定した上で、第１判定部６２によってサージ状態の近傍の状態であるといった判定結果が得られた場合に、第２判定部６３によって詳細にサージ状態の近傍状態であるかを判定する。特に、図４からも分かるように、低速高負荷側では、差動点が、サージラインに近くなるので、その領域での制御を緻密に行う必要がある。本実施の形態では、第１判定部６２が第２判定部６３で判定処理を行う領域をサージラインの近くに絞り込み、第２判定部６３がサージラインの近くで緻密な判定を行うことができる。

【0038】

これにより、少ない演算量でかつ確実にサージの近傍の状態であるか否かを判定できる。そして、制御部６１は、第２判定部６３によってサージの近傍の状態であると判定された場合に、エンジン駆動を抑制しつつ、エンジントルクの減少を補うように電動駆動モーター４０を制御する。この結果、演算量の増加を抑制しつつ、サージの発生を防止し、かつ、運動性を維持できるハイブリッド車両１を実現できる。

【0039】

上述の実施の形態は、本開示を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本開示はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することの無い範囲で、様々な形で実施することができる。

【産業上の利用可能性】

【0040】

本開示は、エンジンと、ターボチャージャーと、電動駆動モーターとを備えたハイブリッド車両に適用し得る。

【符号の説明】

【0041】

１ ハイブリッド車両
１０ エンジン
２０ ターボチャージャー
２１ タービン
２２ コンプレッサー
３０ 動力伝達機構
４０ 電動駆動モーター
６０ 制御ユニット６０
６１ 制御部
６２ 第１判定部
６３ 第２判定部
７１ エンジン回転センサー
７２ 燃料センサー
７３ アクセルセンサー
７４ａ、７４ｂ 圧力センサー
７５ タービン回転センサー
７６ 流量センサー

【要約】

【課題】演算量の増加を抑制しつつ、サージの発生を防止し、かつ、運動性を維持できるハイブリッド車両を提供すること。
【解決手段】ハイブリッド車両は、エンジンの状態に基づいてターボチャージャーのサージ状態を判定する第１判定部と、ターボチャージャーの状態に基づいてターボチャージャーのサージ状態を判定する第２判定部と、第１判定部及び第２判定部の判定結果に基づいて、エンジンと、電動駆動モーターによるエンジンのアシストとを制御する制御部と、を備える。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】