特許 7655004 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】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-03-25

(45)【発行日】2025-04-02

(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 10/06 20060101AFI20250326BHJP

   B60K 6/48 20071001ALI20250326BHJP

   B60K 6/54 20071001ALI20250326BHJP

   B60W 20/50 20160101ALI20250326BHJP

   F02D 29/06 20060101ALI20250326BHJP

【ＦＩ】

B60W10/06 900

B60K6/48 ZHV

B60K6/54

B60W20/50

F02D29/06 D

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2021031581

(22)【出願日】2021-03-01

(65)【公開番号】P2022132872

(43)【公開日】2022-09-13

【審査請求日】2023-12-19

(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】110004370

【氏名又は名称】弁理士法人片山特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】吉田 卓弘

(72)【発明者】

【氏名】中野 智洋

(72)【発明者】

【氏名】近藤 亮

(72)【発明者】

【氏名】市川 晃次

(72)【発明者】

【氏名】井戸側 正直

【審査官】結城 健太郎

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－１１０７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１８０５８３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｋ ６／４８， ６／５４，

Ｂ６０Ｗ １０／００，２０／００，

Ｂ６０Ｌ ３／００，

Ｆ０２Ｄ ２９／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンと車輪との動力伝達経路上にモータが設けられ、前記動力伝達経路上の前記エンジンと前記モータとの間にクラッチが設けられたハイブリッド車両の制御装置において、
前記エンジンの回転数を取得する取得部と、
前記エンジンが駆動中であり、前記クラッチがスリップ状態又は係合状態の何れか一方であるか否かを判定する第１判定部と、
前記エンジンの回転数が目標アイドル回転数から低下したか否かを判定する第２判定部と、
前記モータに関する異常があるか否かを判定する第３判定部と、
前記第１及び第２判定部により肯定判定がなされた場合に、前記第１及び第２判定部の何れかで否定判定がなされた場合よりも前記エンジンの出力トルクを増大させる補正を行う補正部と、を備え、
前記補正による前記エンジンの出力トルクの増大量は、前記第１、第２、及び第３判定部により肯定判定がなされた場合の方が、前記第１及び第２判定部により肯定判定がなされ前記第３判定部により否定判定がなされた場合よりも大きい、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】

エンジンと車輪との動力伝達経路上にモータが設けられ、動力伝達経路上のエンジンとモータとの間にクラッチが設けられたハイブリッド車両が知られている。このようなハイブリッド車両において、モータに関する異常が発生してモータを始動できない場合には、クラッチを開放してエンジンを始動し、その後にクラッチを係合してエンジンによりモータを強制的に回転させることにより、ハイブリッド車両を始動させる（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１６－０１１０７２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、エンジンによりモータを強制的に回転させる必要があるため、クラッチを係合した際にエンジンの回転数が低下してエンジンがストールするおそれがある。このようにして始動性が低下するおそれがある。

【0005】

そこで本発明は、モータに関する異常が発生した場合であっても始動性が確保され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】

【0006】

上記目的は、エンジンと車輪との動力伝達経路上にモータが設けられ、前記動力伝達経路上の前記エンジンと前記モータとの間にクラッチが設けられたハイブリッド車両の制御装置において、前記エンジンの回転数を取得する取得部と、前記エンジンが駆動中であり、前記クラッチがスリップ状態又は係合状態の何れか一方であるか否かを判定する第１判定部と、前記エンジンの回転数が目標アイドル回転数から低下したか否かを判定する第２判定部と、前記モータに関する異常があるか否かを判定する第３判定部と、前記第１及び第２判定部により肯定判定がなされた場合に、前記第１又は第２判定部で否定判定がなされた場合よりも前記エンジンの出力トルクを増大させる補正を行う補正部と、を備え、前記補正による前記エンジンの出力トルクの増大量は、前記第１、第２、及び第３判定部により肯定判定がなされた場合の方が、前記第１及び第２判定部により肯定判定がなされ前記第３判定部により否定判定がなされた場合よりも大きい、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】

【0007】

本発明によれば、モータに関する異常が発生した場合であっても始動性が確保され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】

【0008】

【図1】図１は、ハイブリッド車両の概略構成図である。

【図2】図２は、比較例でのエンジンの回転数、及びモータの回転数の推移を示したタイミングチャートである。

【図3】図３は、ＥＣＵが実行する出力トルク増大制御の一例を示したフローチャートである。

【図4】図４Ａ及び図４Ｂは、それぞれ出力トルク増大補正Ａ及びＢにおけるトルク増大量を規定したマップの一例である。

【図5】図５は、本実施例でのエンジンの回転数、モータの回転数の推移を示したタイミングチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

［ハイブリッド車両の概略構成］
図１は、ハイブリッド車両の概略構成図である。ハイブリッド車両には、走行用の駆動源としてのエンジン１０とモータ１５が搭載されている。エンジン１０は、例えばガソリンエンジンであるが、ディーゼルエンジンであってもよい。エンジン１０には、エンジン１０をクランキングして始動させるためのスタータ２４が設けられている。エンジン１０から車輪１３への動力伝達経路上に、変速ユニット１１が設けられている。変速ユニット１１と左右の車輪１３とは、ディファレンシャル１２を介して駆動連結されている。

【0010】

変速ユニット１１には、Ｋ０クラッチ１４とモータ１５とが設けられている。変速ユニット１１においてモータ１５は、エンジン１０から車輪１３への動力伝達経路上に位置するように設置されている。Ｋ０クラッチ１４は、同動力伝達経路上のエンジン１０とモータ１５との間に設けられている。Ｋ０クラッチ１４は、油圧の供給を受けて、開放状態からスリップ状態を経て係合状態となって、エンジン１０とモータ１５との動力伝達を接続する。Ｋ０クラッチ１４は、油圧の供給が停止されると開放状態となって、エンジン１０とモータ１５との動力伝達を遮断する。

【0011】

モータ１５は、インバータ１７を介して車載バッテリ１６に接続されている。モータ１５は、車載バッテリ１６からの給電に応じて車両の駆動力を発生するモータとして機能する一方で、エンジン１０や車輪１３からの動力伝達に応じて車載バッテリ１６に充電する電力を発電する発電機としても機能する。

【0012】

インバータ１７は、モータ１５と車載バッテリ１６との間で授受される電力を調整されている。具体的には、インバータ１７は、車載バッテリ１６から入力される直流電流を三相交流電流に変換してモータ１５に出力したり、モータ１５から入力される三相交流電流を直流電流に変換して車載バッテリ１６に充電したりする。

【0013】

変速ユニット１１には、トルク増幅機能を有した流体継ぎ手であるトルクコンバータ１８と、ギア段の切替えにより変速比を多段階に切替える有段式の自動変速機１９と、が設けられている。変速ユニット１１において自動変速機１９は、動力伝達経路上のモータ１５と車輪１３の間に設けられている。トルクコンバータ１８を介して、モータ１５と自動変速機１９とが連結されている。トルクコンバータ１８には、油圧の供給を受けて係合状態となってモータ１５と自動変速機１９とを直結するロックアップクラッチ２０が設けられている。

【0014】

更に変速ユニット１１には、オイルポンプ２１と油圧制御機構２２とが設けられている。そして、オイルポンプ２１で発生した油圧が、油圧制御機構２２を介して、Ｋ０クラッチ１４、トルクコンバータ１８、自動変速機１９、及びロックアップクラッチ２０にそれぞれ供給されている。油圧制御機構２２には、Ｋ０クラッチ１４、トルクコンバータ１８、自動変速機１９、及びロックアップクラッチ２０のそれぞれの油圧回路と、それらの作動油圧を制御するための各種の油圧制御弁と、が設けられている。

【0015】

ハイブリッド車両には、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２３が設けられている。ＥＣＵ２３は、車両の走行制御に係る各種演算処理を行う演算処理回路と、制御用のプログラムやデータが記憶されたメモリと、を備える電子制御ユニットである。ＥＣＵ２３は、ハイブリッド車両の制御装置の一例であり、詳しくは後述する取得部、第１判定部、第２判定部、第３判定部、及び補正部を機能的に実現する。

【0016】

ＥＣＵ２３は、エンジン１０及びモータ１５の駆動を制御する。例えばＥＣＵ２３は、エンジン１０のスロットル開度、点火時期、燃料噴射量を制御することにより、エンジン１０のトルク制御を行う。またＥＣＵ２３は、インバータ１７を制御して、モータ１５と車載バッテリ１６との間での電力の授受量を調整することで、モータ１５のトルク制御を行う。さらにＥＣＵ２３は、油圧制御機構２２の制御を通じて、Ｋ０クラッチ１４やロックアップクラッチ２０、自動変速機１９の駆動制御を行う。ＥＣＵ２３には、エンジン１０のクランクシャフトの回転数を検出するエンジン回転数センサ２５、その他、運転者のアクセルペダルの踏込量であるアクセルペダル開度などの検出信号が入力されている。

【0017】

［比較例での退避走行時の始動性］
例えば、モータ１５に電力を供給するインバータ１７に短絡異常が発生すると、モータ１５が正常に作動しなくなる。例えばハイブリッド車両の走行中にこのような異常が生じてエンジン１０がストールした場合、その後にハイブリッド車両を退避走行させる必要がある。このような場合での比較例での始動性について説明する。

【0018】

図２は、比較例でのエンジン１０の回転数［ｒｐｍ］、及びモータ１５の回転数［ｒｐｍ］の推移を示したタイミングチャートである。例えば、Ｋ０クラッチ１４が係合しエンジン１０及びモータ１５が駆動したアイドル運転状態でインバータ１７に短絡異常が発生すると、モータ１５が駆動できなくなり、モータ１５と共にエンジン１０の回転数も低下する（時刻ｔ１）。更にエンジン１０の回転数が低下すると、エンジン１０がストールしてエンジン１０及びモータ１５が停止する（時刻ｔ２）。その後に退避走行をするためにイグニッションがオンにされると、Ｋ０クラッチ１４が開放状態となってスタータ２４によりエンジン１０が始動し（時刻ｔ３）、エンジン１０の回転数は目標アイドル回転数に維持される（時刻ｔ４）。その後にＫ０クラッチ１４がスリップ状態となると（時刻ｔ５）、モータ１５はモータ１５単独では始動することができないため、エンジン１０の出力トルクの大部分がモータ１５の回転により消費され、エンジン１０の回転数が目標アイドル回転数よりも大きく低下する。その後に、Ｋ０クラッチ１４が係合状態となると（時刻ｔ６）、エンジン１０の出力トルクの不足により、エンジン１０の回転数を目標アイドル回転数に維持することができずに、エンジン１０が再度ストールするおそれがある。このように退避走行時の始動性が低下するおそれがある。そこで本実施例のＥＣＵ２３は、以下のような出力トルク増大制御を実行する。

【0019】

［出力トルク増大制御］
図３は、ＥＣＵ２３が実行する出力トルク増大制御の一例を示したフローチャートである。本制御は、ハイブリッド車両のイグニッションがオンの間は繰り返し実行される。最初にＥＣＵ２３は、エンジン１０が駆動中であるか否かを判定する（ステップＳ１）。ステップＳ１の判定は、エンジン回転数センサ２５の検出値に基づいて行うことができる。

【0020】

次に、ＥＣＵ２３は、Ｋ０クラッチ１４の状態がスリップ状態及び係合状態の何れか一方であるか否かを判定する（ステップＳ２）。ステップＳ２では、Ｋ０クラッチ１４に供給される油圧センサの検出値が、Ｋ０クラッチ１４がスリップ状態を示す値よりも大きいことをもって、Ｋ０クラッチ１４の状態がスリップ状態及び係合状態の何れか一方であると判定してもよい。ステップＳ１及びＳ２の処理は、第１判定部が実行する処理の一例である。ステップＳ１及びＳ２の何れかでＮｏの場合には、本制御を終了する。

【0021】

ステップＳ１及びＳ２でＹｅｓの場合には、ＥＣＵ２３はエンジン回転数センサ２５の検出値に基づいて、エンジン１０の回転数を取得する（ステップＳ３）。ステップＳ３の処理は、取得部が実行する処理の一例である。

【0022】

次にＥＣＵ２３はエンジン１０の回転数が目標回転数から低下したか否かを判定する（ステップＳ４）。ステップＳ４の処理は、第２判定部が実行する処理の一例である。ステップＳ４でＮｏの場合、本制御は終了する。例えば、エンジン１０の回転数が目標回転数よりも上昇した場合には、ステップＳ４でＮｏと判定される。

【0023】

ステップＳ４でＹｅｓの場合、ＥＣＵ２３はインバータ１７の短絡異常時に実行される三相オン制御の実行フラグ（以下、異常時三相オンフラグと称する）の値が「１」であるか否かを判定する（ステップＳ５）。異常時三相オンフラグの値が「１」の場合には三相オン制御が実行中であることを示し、「０」の場合には三相オン制御が実行中ではないことを示す。

【0024】

三相オン制御は、インバータ１７に短絡異常が生じた場合に実行される制御である。具体的には三相オン制御は、インバータ１７の短絡したアームが上側アームの場合、三相の全ての上側アームをオンに維持し且つ下側アームをオフに維持し、短絡したアームが下側アームの場合には、三相の全ての下側アームをオンに維持し且つ上側アームをオフに維持する制御である。これにより、短絡回路に過電流が流れてモータ１５が過度に昇温することを抑制できる。尚、三相オン制御の実行中においても、モータ１５は単独で駆動することができない。ステップＳ５の処理は、第３判定部が実行する処理の一例である。

【0025】

ステップＳ５でＹｅｓの場合、ＥＣＵ２３は出力トルク増大補正Ａを実行する（ステップＳ６）。ステップＳ５でＮｏの場合には、ＥＣＵ２３は出力トルク増大補正Ｂを実行する（ステップＳ７）。出力トルク増大補正Ａ及びＢの何れも、後述するマップに基づいて算出されたトルク増大量分だけ、エンジン１０の出力トルクを、出力トルク増大補正が実行されていない場合よりも増大させる補正である。エンジン１０の出力トルクの増大は、スロットル開度、点火時期、燃料噴射量を制御することにより実現できる。ステップＳ６及びＳ７の処理は、補正部が実行する処理の一例である。

【0026】

図４Ａ及び図４Ｂは、それぞれ出力トルク増大補正Ａ及びＢにおけるトルク増大量を規定したマップの一例である。図４Ａ及び図４Ｂでは、横軸は単位時間当たりのエンジン１０の回転数の変化量［ｒｐｍ／ｍｓｅｃ］を示し、縦軸はトルク増大量［Ｎ・ｍ］を示している。また、図４Ａ及び図４Ｂには、目標回転数からエンジン１０の回転数を減算した値である不足回転数β１及びβ２の場合でのトルク増大量を示している。不足回転数β１はゼロよりも大きい値である。不足回転数β２は不足回転数β１よりも大きい値である。

【0027】

図４Ａ及び図４Ｂのマップには、不足回転数β１及びβ２の２つの場合のみを示しているが、実際には不足回転数毎にトルク増大量が規定されている。詳細には、図４Ａ及び図４Ｂのマップでは、エンジン１０の回転数の変化量が一定の負の値である場合、不足回転数が増大するほどトルク増大量も増大するように規定されている。ここで、エンジン１０の回転数の変化量が負の値の場合には、エンジン１０の回転数が低下していることを示す。エンジン１０の回転数の変化量が正の値の場合には、エンジン１０の回転数が上昇していることを示す。エンジン１０の回転数の変化量がゼロの場合には、エンジン１０の回転数が一定であることを示す。

【0028】

図４Ａ及び図４Ｂに示すように、不足回転数が大きいほどトルク増大量は増大し、エンジン１０の回転数の低下量が大きいほどトルク増大量は増大する。不足回転数が大きいほど、及びエンジン１０の回転数の低下量が大きいほど、エンジン１０の回転数を目標回転数にまで上昇させるために必要となるトルクも大きいからである。

【0029】

また、エンジン１０の回転数の低下量が同じであり且つ不足回転数も同じである条件下では、出力トルク増大補正Ａの方が出力トルク増大補正Ｂよりもトルク増大量が大きい。出力トルク増大補正Ａは、モータ１５が単独で駆動できない異常時に実行される三相オン制御の実行中にエンジン１０の出力トルクを増大させる補正である。これに対して出力トルク増大補正Ｂは、詳しくは後述するがこのようなモータ１５に関する異常は生じていない場合にエンジン１０の出力トルクを増大させる補正である。三相オン制御の実行中では、エンジン１０によりモータ１５を強制的に回転させる必要があり、出力トルク増大補正Ａは、その分だけ出力トルク増大補正Ｂよりもトルク増大量が大きく規定されている。これにより、モータ１５に関する異常が発生した場合においても、必要となるトルクに対して過不足なくエンジン１０の出力トルクを増大させることができ、始動性が確保されている。

【0030】

出力トルク増大補正Ｂは、主に低温始動時でのモータ１５の出力トルクの低下を考慮して定められている。低温始動時には、Ｋ０クラッチ１４やモータ１５、自動変速機１９で用いられる潤滑油の温度も低いため粘度が高くなっており、これらのフリクショントルクが増大している。これにより、モータ１５の出力トルクが所望の出力トルクよりも低下し、Ｋ０クラッチ１４がスリップ状態になると、モータ１５の出力トルクの低下分をエンジン１０が補うことができずに、エンジン１０の回転数が目標アイドル回転数よりも低下するおそれがある。このようなエンジン１０の回転数の低下を回避するために、出力トルク増大補正Ｂが実行される。これにより、低温始動時においても、必要となるトルクに対して過不足なくエンジン１０の出力トルクを増大させることができ、始動性が確保されている。

【0031】

［本実施例での退避走行時の始動性］
次に、本実施例でのハイブリッド車両の退避走行時の始動性について説明する。図５は、本実施例でのエンジン１０の回転数、及びモータ１５の回転数を示したタイミングチャートである。図５のタイミングチャートでは、退避走行の始動後であってＫ０クラッチ１４が係合した後に、インバータ１７の短絡異常が検出されて三相オン制御が開始される場合を例に説明する。また、図５は、図２に対応しており、時刻ｔ５までは図２と同じであるため重複する説明を省略する。

【0032】

Ｋ０クラッチ１４がスリップ状態となると（時刻ｔ５）、モータ１５はモータ１５単独では始動することができないため、エンジン１０の回転数が目標回転数から低下し始めるが、この際にはインバータ１７の短絡異常は検出されていないため、出力トルク増大補正Ｂが行われる。これにより、図２に示した場合よりもエンジン１０の回転数の低下が抑制される。しかしながら、その後にＫ０クラッチ１４が係合すると（時刻ｔ６）、出力トルク増大補正Ｂは上述したように低温始動時を考慮してトルク増大量が規定されているため、トルク増大量が不足し、エンジン１０の回転数は徐々に低下する。

【0033】

エンジン１０の回転数が更に低下すると（時刻ｔ７）、目標アイドル回転数に対するエンジン１０の不足回転数の増大によりトルク増大量が更に増大して、エンジン１０及びモータ１５の回転数は徐々にではあるが上昇し始める。この際にインバータ１７の短絡異常が検出されて三相オン制御が実行されると（時刻ｔ８）、ＥＣＵ２３は出力トルク増大補正Ａを実行して、トルク増大量が更に増大してエンジン１０及びモータ１５の回転数は直ちに目標アイドル回転数にまで上昇する。このように、モータ１５の短絡異常が検出された場合にトルク増大量が大きい出力トルク増大補正Ａが実行されるので、早期にエンジン１０及びモータ１５の回転数を目標回転数にまで上昇させることができ、退避走行時での始動性を確保することができる。

【0034】

尚、図５の例では、退避走行の始動開始後に短絡異常が検出されて三相オン制御が実行される場合を例に説明したが、これに限定されない。例えば、退避走行の始動時には既に短絡異常が検出されて三相オン制御が実行されている場合には、始動当初から出力トルク増大補正Ａが実行される。この場合、Ｋ０クラッチ１４がスリップ状態となってエンジン１０の回転数が低下した場合にエンジン１０の出力トルクが大きく増大するように補正されるため、エンジン１０の回転数の低下がより抑制される。

【0035】

モータ１５に関する異常について、インバータ１７に短絡異常が生じて三相オン制御が実行されている場合を一例として説明したが、これに限定されない。

【0036】

上記実施例においてＥＣＵ２３は、エンジン１０の回転数、及びモータ１５の回転数をステップＳ２とステップＳ４との間で取得していたが、これに限定されない。例えばＥＣＵ２３は、ステップＳ１の前や、ステップＳ１の後であってステップＳ２の前にエンジン１０の回転数を取得していてもよいし、各処理を実行しながら常時エンジン１０の回転数を取得してもよい。

【0037】

上記実施例では、単一のＥＣＵ２３によりハイブリッド車両を制御する場合を例示したが、これに限定されず、例えばエンジン１０を制御するエンジンＥＣＵ、モータ１５を制御するモータＥＣＵ、Ｋ０クラッチ１４を制御するクラッチＥＣＵ等の複数のＥＣＵによって、上述した制御を実行してもよい。

【0038】

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】

【0039】

１０ エンジン
１３ 車輪
１４ Ｋ０クラッチ
１５ モータ
２３ ＥＣＵ（ハイブリッド車両の制御装置）
２５ エンジン回転数センサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】