特許 7704091 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】2025-06-30

(45)【発行日】2025-07-08

(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】

   B60W 10/06 20060101AFI20250701BHJP

   B60K 6/445 20071001ALI20250701BHJP

   B60K 6/36 20071001ALI20250701BHJP

   B60W 20/17 20160101ALI20250701BHJP

   B60W 10/08 20060101ALI20250701BHJP

   F01N 3/20 20060101ALI20250701BHJP

   F02D 45/00 20060101ALI20250701BHJP

   F02P 5/145 20060101ALI20250701BHJP

   B60L 50/16 20190101ALI20250701BHJP

【ＦＩ】

B60W10/06 900

B60K6/445 ZHV

B60K6/36

B60W20/17

B60W10/08 900

F01N3/20 D

F02D45/00 364A

F02P5/145 E

B60L50/16

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2022115073

(22)【出願日】2022-07-19

(65)【公開番号】P2024013121

(43)【公開日】2024-01-31

【審査請求日】2024-07-12

(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】100085361

【弁理士】

【氏名又は名称】池田 治幸

(74)【代理人】

【識別番号】100147669

【弁理士】

【氏名又は名称】池田 光治郎

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 克也

【審査官】三宅 龍平

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１１９３７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１３１１１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２４１１７０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｋ ６／２０ － ６／５４７

Ｂ６０Ｗ １０／００ － ２０／５０

Ｆ０１Ｎ ３／２０

Ｆ０２Ｄ ４５／００

Ｆ０２Ｐ ５／１４５

Ｂ６０Ｌ ５０／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンと、前記エンジンと駆動輪との間の動力伝達経路に動力伝達可能に連結された電動機と、前記動力伝達経路における前記エンジンと前記電動機との間に設けられたダンパと、を備えたハイブリッド車両の、制御装置であって、
前記エンジンの回転停止状態で前記電動機により前記ダンパにトルクを加えて前記ダンパの捩り角を計測することによって、前記捩り角の増加時と減少時との前記ダンパに入力されるトルクの差であるヒステリシストルクを取得し、
前記ヒステリシストルクが大きい場合には、小さい場合に比べて、前記エンジンの排気管に設けられた触媒の暖機時における前記エンジンの点火時期の遅角量を大きく設定す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】

本発明は、エンジンと電動機との間の動力伝達経路に設けられたダンパを備え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】

エンジンと、前記エンジンと駆動輪との間の動力伝達経路に動力伝達可能に連結された電動機と、前記動力伝達経路における前記エンジンと前記電動機との間に設けられたダンパと、を備えたハイブリッド車両の制御装置が良く知られている。例えば、特許文献１に記載された車両用制御装置がそれである。この特許文献１には、エンジンのクランク軸の回転をロックした状態で、電動機の力行制御によりダンパにトルクを加えてダンパの捩り角を計測することによって、捩り角の増加時と減少時とのダンパに入力されるトルクの差であるヒステリシストルクを取得することが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１８－７９８４９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、エンジン制御において、エンジンの排気管に設けられた触媒の暖機時には、触媒の暖機が完了している通常運転時に比べて、エンジンの点火時期を遅角する技術も良く知られている。触媒の暖機時における遅角量が大きい程、触媒の暖機が促進される。しかしながら、遅角量が大きい程、エンジンの燃焼が不安定となり、例えばエンジンによるＮＶの強制力が大きくされ易い。その為、触媒の暖機時における遅角量は、例えばＮＶが許容されるエンジンによるＮＶの強制力を考慮して予め定められる。「ＮＶ」は、車両で生じる騒音や振動の総称であり、車両における騒音及び振動のうちの少なくとも一方を表している。ここで、ダンパは、動力伝達系に伝達される強制力を減衰する機能を有している。触媒の暖機促進とＮＶの抑制とを両立させるという観点では改善の余地がある。

【0005】

本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、触媒の暖機促進とＮＶの抑制との両立を図ることができるハイブリッド車両の制御装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

第１の発明の要旨とするところは、（ａ）エンジンと、前記エンジンと駆動輪との間の動力伝達経路に動力伝達可能に連結された電動機と、前記動力伝達経路における前記エンジンと前記電動機との間に設けられたダンパと、を備えたハイブリッド車両の、制御装置であって、（ｂ）前記エンジンの回転停止状態で前記電動機により前記ダンパにトルクを加えて前記ダンパの捩り角を計測することによって、前記捩り角の増加時と減少時との前記ダンパに入力されるトルクの差であるヒステリシストルクを取得し、（ｃ）前記ヒステリシストルクが大きい場合には、小さい場合に比べて、前記エンジンの排気管に設けられた触媒の暖機時における前記エンジンの点火時期の遅角量を大きく設定することにある。

【発明の効果】

【0007】

前記第１の発明によれば、エンジンの回転停止状態で取得されたヒステリシストルクが大きい場合には、小さい場合に比べて、触媒の暖機時におけるエンジンの点火時期の遅角量が大きく設定されるので、ヒステリシストルクが大きい程、触媒が暖機され易くされる。点火時期の遅角量が大きく設定されてエンジンによるＮＶの強制力が大きくされる際は、大きなヒステリシストルクによって動力伝達系に伝達される強制力が減衰され易くされているので、ＮＶが抑制され易くされる。よって、触媒の暖機促進とＮＶの抑制との両立を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明が適用される車両の概略構成を説明する図であると共に、車両における各種制御の為の制御機能及び制御系統の要部を説明する図である。

【図2】（ａ）は、ヒステリシストルク毎の最大点火遅角量の一例を説明する図であり、（ｂ）は、ヒステリシストルクと遅角量制限値の緩和代との関係の一例を示す図である。

【図3】電子制御装置の制御作動の要部を説明するフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する。

【実施例】

【0010】

図１は、本発明が適用される車両１０の概略構成を説明する図であると共に、車両１０における各種制御の為の制御機能の要部を説明する図である。車両１０は、動力源として機能する、エンジン１２、第１電動機ＭＧ１、及び第２電動機ＭＧ２を備えたハイブリッド車両である。車両１０は、エンジン１２と駆動輪１４との間の動力伝達経路ＰＴにおいて、エンジン１２側から順に、ダンパ１６、差動機構１８、出力歯車２０、大径歯車２２、噛合式クラッチ２４、小径歯車２６、ディファレンシャルギヤ２８、及び左右一対のドライブシャフト３０が連結されている。車両１０は、点火装置等を含むエンジン制御装置５０、インバータ５２、エンジン１２の排気管１２ｂに設けられた触媒５４、及び電子制御装置７０などを備えている。

【0011】

エンジン１２は、公知の内燃機関である。エンジン１２は、電子制御装置７０によってエンジン制御装置５０が制御されることによりエンジン１２のトルクであるエンジントルクＴeが制御される。

【0012】

第１電動機ＭＧ１及び第２電動機ＭＧ２は、例えば発動機としての機能及び発電機としての機能を有する回転電気機械であって、所謂モータジェネレータである。第１電動機ＭＧ１及び第２電動機ＭＧ２は、各々、インバータ５２を介して不図示のバッテリと接続されている。第１電動機ＭＧ１及び第２電動機ＭＧ２は、電子制御装置７０によってインバータ５２が制御されることにより、第１電動機ＭＧ１のトルク［Nm］であるＭＧ１トルクＴmg1及び第２電動機ＭＧ２のトルクであるＭＧ２トルクＴmg2がそれぞれ制御される。

【0013】

ダンパ１６は、エンジン１２のトルク変動を吸収する装置である。ダンパ１６は、エンジン１２のクランク軸１２ａに連結された第１回転要素１６ａと、入力軸３２を介して差動機構１８に連結された第２回転要素１６ｂと、を備えている。つまり、ダンパ１６は、動力伝達経路ＰＴにおけるエンジン１２と第１電動機ＭＧ１との間に設けられている。第１回転要素１６ａと第２回転要素１６ｂとの間には、例えば複数種類のスプリング１６ｃ及び摩擦機構１６ｄが介在させられている。ダンパ１６の捩り角φ［rad］の変化に対するダンパ１６に入力されるトルクである入力トルクＴinの変化に対応する剛性値（ばね定数）が段階的に変化させられると共に、捩り角φの増加時と減少時とで入力トルクＴinについて所定のヒステリシス（履歴現象ともいう）が付与されるようになっている。

【0014】

差動機構１８は、例えばシングルピニオン型の遊星歯車装置であり、サンギヤＳ、キャリアＣＡ、及びリングギヤＲに、第１電動機ＭＧ１、入力軸３２、及び出力歯車２０がそれぞれ連結されている。第１電動機ＭＧ１は、差動機構１８に動力伝達可能に接続されており、動力伝達経路ＰＴに動力伝達可能に連結された電動機である。

【0015】

大径歯車２２は、差動機構１８の出力回転部材である出力歯車２０及び第２電動機ＭＧ２の出力回転部材である第２出力歯車３４とそれぞれ噛み合わされている。大径歯車２２と小径歯車２６との間には、その間の動力伝達を断接可能な噛合式クラッチ２４が設けられている。小径歯車２６は、ディファレンシャルギヤ２８のデフリングギヤ２８ａと噛み合わされている。

【0016】

車両１０は、パーキングギヤ３６を備えている。パーキングギヤ３６は、小径歯車２６等を介して駆動輪１４に連結されており、駆動輪１４と伴に回転する。パーキングギヤ３６は、不図示の公知のパーキングロック機構により回転不能に固定（ロック）される。

【0017】

車両１０は、噛合式ブレーキ３８を備えている。クランク軸１２ａは、噛合式ブレーキ３８を介して非回転部材であるハウジング４０に連結されている。クランク軸１２ａは、噛合式ブレーキ３８が係合状態とされることにより回転不能にロックされる。

【0018】

車両１０は、例えば不図示のシフト操作装置の操作により、「Ｐレンジ（＝駐車レンジ）」、「Ｒレンジ（＝後進走行レンジ）」、「Ｎレンジ（＝ニュートラルレンジ）」、及び「Ｄレンジ（＝前進走行レンジ）」の各シフトレンジが選択的に切り替えられる。

【0019】

電子制御装置７０は、車両１０内の各部を制御する制御装置を含むコントローラであって、例えばＣＰＵがＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ予めＲＯＭに記憶されたプログラムに従って信号処理を行う所謂マイクロコンピュータを含んで構成されている。

【0020】

電子制御装置７０には、車両１０に備えられた各種センサ等（例えば車速センサ６０、入力軸回転センサ６２、エンジン回転速度センサ６４、触媒温度センサ６６など）による検出値に基づく各種信号等（例えば車速Ｖ［km/h］、入力軸３２の回転位置を表す捩り角φ、エンジン１２の回転速度であるエンジン回転速度Ｎe［rpm］、触媒５４の温度である触媒温度ＴＨｃなど）が、それぞれ入力される。電子制御装置７０からは、車両１０に備えられた各装置（例えばエンジン制御装置５０、インバータ５２など）に各種指令信号（例えばエンジン１２を制御する為のエンジン制御信号Ｓe、第１電動機ＭＧ１及び第２電動機ＭＧ２の各々を制御する為の電動機制御信号Ｓmgなど）が、それぞれ出力される。

【0021】

電子制御装置７０は、特性計測部７２、及び暖機制御部７４を機能的に備えている。

【0022】

特性計測部７２は、ダンパ１６の特性であるダンパ特性を計測できる車両状態であるか否かを判定する。ダンパ特性を計測できる車両状態は、例えば車速Ｖがゼロ且つシフトレンジがＰレンジ且つエンジン１２が停止状態であって、エンジン１２の運転が必要ではない状態である。計測タイミングは、車両点検時、所定の走行距離或いは走行時間毎など、種々の態様が可能である。

【0023】

特性計測部７２は、ダンパ特性を計測できる車両状態であると判定すると、ダンパ特性を計測する。例えば、特性計測部７２は、噛合式ブレーキ３８を係合させてクランク軸１２ａを回転不能にロックし、噛合式クラッチ２４を係合状態にし、且つ第１電動機ＭＧ１を力行制御してダンパ１６にトルクを加えてレゾルバ等の入力軸回転センサ６２により捩り角φを計測する。捩り角φの計測の際にダンパ１６に加えられるＭＧ１トルクＴmg1は、入力トルクＴinに相当する。第１電動機ＭＧ１とダンパ１６との間には差動機構１８が設けられている為、ＭＧ１トルクＴmg1と入力軸３２上におけるトルクである入力トルクＴinとは差動機構１８の変速比分だけ大きさが異なるが、便宜上、同一として取り扱う。

【0024】

特性計測部７２は、ダンパ特性として、捩り角φと入力トルクＴinとの関係を取得し、その関係に基づいてヒステリシストルクＴhys［Nm］を取得する。ヒステリシストルクＴhysは、捩り角φの増加時と減少時との入力トルクＴinの差である（後述する図３中の「計測結果」参照）。このように、特性計測部７２は、エンジン１２の回転停止状態で、第１電動機ＭＧ１によりダンパ１６にトルクを加えてダンパ１６の捩り角φを計測することによって、ヒステリシストルクＴhysを取得する。

【0025】

暖機制御部７４は、触媒５４を暖機するようにエンジン１２を制御する。例えば、暖機制御部７４は、触媒温度ＴＨｃが所定温度ＴＨｃｆ未満である場合には、点火時期を所定遅角量θｆ分だけ遅角するようにエンジン１２を制御する。所定温度ＴＨｃｆは、触媒５４の暖機が必要となる予め定められた閾値である。

【0026】

触媒５４の暖機時における点火時期の遅角量である点火遅角量θは、触媒５４の暖機を行っていない通常運転時、つまり触媒５４の暖機が完了している通常運転時における点火時期に対して遅角した量［deg］である。点火遅角量θが大きい程、触媒５４の暖機が促進されるが、エンジン１２の燃焼が不安定となり、エンジン１２によるＮＶの強制力が大きくされ易い。

【0027】

エンジン１２と駆動輪１４との間の動力伝達経路ＰＴや第２電動機ＭＧ２と駆動輪１４との間の動力伝達経路では、相互に噛み合う歯車間の噛み合わせ部分にガタつまりバックラッシュがある。上記ＮＶは、例えばＭＧ２トルクＴmg2がゼロ又はゼロ近傍付近とされているときに、歯面同士が相互に押し付け合う力が弱くされる噛み合わせ部分にエンジントルクＴeの爆発変動が伝達されることによって、歯面同士が相互に衝突と離間を繰り返して互いに打ち合うことで発生する、所謂ガラ音と称される歯打ち音（＝ガタ打ち音）である。又は、上記ＮＶは、例えば動力伝達経路ＰＴにおける歯車間の噛み合わせ部分において、歯面同士が相互に押し付け合う力よりも強い力のエンジン１２の爆発変動が伝達されるときに、その爆発変動を強制力とする駆動捩り系共振による変動増幅によって発生する歯打ち音である。又は、上記ＮＶは、例えばエンジン１２の爆発変動が強制力となり、特定のエンジン回転速度Ｎeで発生する動力伝達経路ＰＴの共振により振動が増幅される場合に、増幅された爆発変動がドライブシャフト３０等を介してサスペンションへ伝達され、これにより車体が振動して車内に発生するこもり音である。

【0028】

触媒５４の暖機時における所定遅角量θｆは、例えばＮＶが許容されるエンジン１２によるＮＶの強制力を考慮して予め定められる。つまり、所定遅角量θｆは、ＮＶが許容される程度となるように大きさが制限される。一方で、ダンパ１６は、動力伝達経路ＰＴに伝達されるエンジン１２の強制力を減衰する機能を有している。その為、エンジン１２によるＮＶの強制力のみを考慮して点火遅角量θが制限された遅角量制限値θlimにて一律に設定された所定遅角量θｆは、必ずしも好適な値となっているとは限らない。

【0029】

エンジン１２によるＮＶの強制力（トルクも同意）の絶対値は、摩擦力で発生させられているヒステリシストルクＴhysよりも遙かに大きい。ヒステリシストルクＴhysが大きい程、ＮＶの強制力は減衰され易くされるので、動力伝達経路ＰＴに伝達されるＮＶの強制力は小さくされ、ＮＶが抑制され易くされる。

【0030】

例えば、図２の（ａ）に示すように、点火遅角量θが大きい程、動力伝達経路ＰＴに伝達される歯打ち音の強制力は大きくされる一方で、ヒステリシストルクＴhysが大きい程、動力伝達経路ＰＴに伝達される歯打ち音の強制力は小さくされ、歯打ち音が小さくされる。よって、歯打ち音が許容される強制力以下となる点火遅角量θは、ヒステリシストルクＴhysが大きい程、大きくされる。つまり、各ヒステリシストルクＴhys毎の設定できる最大点火遅角量θmaxは、ヒステリシストルクＴhysが大きい程、大きくされる（図中のθ１、θ２、θ３参照）。最大点火遅角量θmaxを大きくすることは、遅角量制限値θlimの緩和代を大きくすることに相当する。従って、図２の（ｂ）に示すように、ヒステリシストルクＴhysと遅角量制限値θlimの緩和代との関係が予め定められる。図２の（ｂ）において、遅角量制限値θlimの緩和代は、ヒステリシストルクＴhysが大きい程、大きな値に設定される。遅角量制限値θlimの緩和代は、例えば遅角量制限の緩さに相当し、又、点火遅角量θの大きさに相当する。又、遅角量制限値θlimの緩和代は、所定遅角量θｆを遅角量制限値θlimに対して大きくするように補正する為のエンジン制御補正量Δθに相当する。つまり、エンジン制御補正量Δθは、ヒステリシストルクＴhysが大きい程、大きな値に設定される（後述する図３中の「制御補正量マップ」参照）。

【0031】

これにより、ヒステリシストルクＴhysが大きければ、遅角量制限値θlimが緩和されるので、ＮＶ対策の緩和を行うことができ、触媒５４の暖機を促進することができる。このように、暖機制御部７４は、ヒステリシストルクＴhysが大きい場合には、小さい場合に比べて、触媒５４の暖機時におけるエンジン１２の点火遅角量θを大きく設定する。

【0032】

図３は、電子制御装置７０の制御作動の要部を説明するフローチャートであって、触媒５４の暖機促進とＮＶの抑制との両立を図る為の制御作動を説明するフローチャートであり、例えば繰り返し実行される。

【0033】

図３において、先ず、特性計測部７２の機能に対応するステップ（以下、ステップを省略する）Ｓ１０において、車速Ｖがゼロであるか否かが判定される。このＳ１０の判断が肯定される場合は特性計測部７２の機能に対応するＳ２０において、シフトレンジがＰレンジであるか否かが判定される。Ｐレンジは、不図示のパーキングロック機構によりパーキングギヤ３６がロックされたシフトレンジである。このＳ２０の判断が肯定される場合は特性計測部７２の機能に対応するＳ３０において、エンジン１２が停止状態であるか否か、つまりエンジン回転速度Ｎeがゼロであるか否かが判定される。このＳ３０の判断が肯定される場合は特性計測部７２の機能に対応するＳ４０において、エンジン１２の運転が必要な状態であるか否かが判定される。エンジン１２の運転が必要な状態は、例えば触媒５４の暖機が必要な状態、不図示のバッテリへの充電が必要な状態などである。このＳ４０の判断が否定される場合は特性計測部７２の機能に対応するＳ５０において、ダンパ特性の計測が実施（開始）される。一方で、上記Ｓ１０、上記Ｓ２０、及び上記Ｓ３０のうちの何れかの判断が否定される場合は、又は、上記Ｓ４０の判断が肯定される場合は、上記Ｓ１０に戻される。上記Ｓ５０に次いで、特性計測部７２の機能に対応するＳ６０において、シフトレンジがＰレンジ以外であるか、又は、車速Ｖがゼロ以外であるか、又は、エンジン１２の運転が必要な状態であるか、否かが判定される。このＳ６０の判断が肯定される場合は特性計測部７２の機能に対応するＳ７０において、ダンパ特性の計測が中断させられる。上記Ｓ６０の判断が否定される場合は特性計測部７２の機能に対応するＳ８０において、ダンパ特性の計測が終了したか否かが判定される。上記Ｓ７０に次いで、又は、上記Ｓ８０の判断が否定される場合は、上記Ｓ１０に戻される。上記Ｓ８０の判断が肯定される場合は特性計測部７２及び暖機制御部７４の機能に対応するＳ９０において、ダンパ特性の計測結果（図中の「計測結果」参照）に基づいてヒステリシストルクＴhysが取得される。又、予め定められたヒステリシストルクＴhysとエンジン制御補正量Δθとの関係（図中の「制御補正量マップ」参照）を用いて、ヒステリシストルクＴhysに応じたエンジン制御補正量Δθが算出（選定）され、触媒５４の暖機に関するエンジン１２の制御におけるプログラムが書き替えられる。例えば所定遅角量θｆが書き替えられる。

【0034】

上述のように、本実施例によれば、ヒステリシストルクＴhysが大きい場合には、小さい場合に比べて、触媒５４の暖機時における点火遅角量θが大きく設定されるので、ヒステリシストルクＴhysが大きい程、触媒５４が暖機され易くされる。点火遅角量θが大きく設定されてエンジン１２によるＮＶの強制力が大きくされる際は、大きなヒステリシストルクＴhysによって動力伝達経路ＰＴに伝達される強制力が減衰され易くされているので、ＮＶが抑制され易くされる。よって、触媒５４の暖機促進とＮＶの抑制との両立を図ることができる。又、ダンパ１６の個体差や経年変化にも対応可能である。

【0035】

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。例えば、エンジンと電動機との間に設けられたダンパを備えたハイブリッド車両であれば、本発明を適用することができる。尚、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。

【符号の説明】

【0036】

１０：車両（ハイブリッド車両） １２：エンジン １２ｂ：排気管 １４：駆動輪 １６：ダンパ ５４：触媒 ７０：電子制御装置（制御装置） ＭＧ１：第１電動機（電動機） ＰＴ：動力伝達経路

【図1】

【図2】

【図3】