特許 7707956 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】2025-07-07

(45)【発行日】2025-07-15

(54)【発明の名称】車両の制御装置

(51)【国際特許分類】

   B60W 10/06 20060101AFI20250708BHJP

   B60K 6/48 20071001ALI20250708BHJP

   B60W 10/02 20060101ALI20250708BHJP

   B60W 20/40 20160101ALI20250708BHJP

   F16D 48/02 20060101ALI20250708BHJP

   F02D 29/00 20060101ALI20250708BHJP

   B60W 10/08 20060101ALI20250708BHJP

【ＦＩ】

B60W10/06 900

B60K6/48 ZHV

B60W10/02 900

B60W20/40

F16D48/02 640Q

F02D29/00 G

B60W10/08 900

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2022017310

(22)【出願日】2022-02-07

(65)【公開番号】P2023114796

(43)【公開日】2023-08-18

【審査請求日】2024-03-20

(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】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 雄大

(72)【発明者】

【氏名】加地 雅広

(72)【発明者】

【氏名】野口 真裕

【審査官】渡邊 義之

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１２／０５３３６０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１９／０３１１７７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００７－１６０９９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１３／１３７２７９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１１－７９４７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１４９６３０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｋ ６／４８

Ｂ６０Ｋ ６／５４

Ｂ６０Ｗ １０／０２

Ｂ６０Ｗ １０／０６

Ｂ６０Ｗ １０／０８

Ｂ６０Ｗ ２０／４０

Ｆ１６Ｄ ４８／０２

Ｆ０２Ｄ ２９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

クランク軸を有する内燃機関と、
前記クランク軸から駆動輪までの駆動力の伝達経路の一部である出力軸を有するモータジェネレータと、
前記クランク軸及び前記出力軸の間に介在しているクラッチと、
前記クランク軸の回転数である機関回転数を検出可能な第１回転センサと、
前記モータジェネレータの回転数であるＭＧ回転数を検出可能な第２回転センサと、を備え、
前記クラッチは、前記クランク軸及び前記出力軸の間でトルク伝達が可能な係合状態と、前記クランク軸及び前記出力軸の間でトルク伝達が不可能な開放状態と、に切り替え可能である車両に適用され、
前記内燃機関及び前記クラッチを制御対象とする制御装置であって、
前記内燃機関の駆動中において、前記クラッチが係合状態であり、且つ前記機関回転数が、アイドル回転数よりも低い回転数として予め定められた規定回転数以下であり、且つ前記機関回転数と前記ＭＧ回転数との差の絶対値が、予め定められた差分回転数以下である場合、前記クラッチを開放状態に変更し、且つ前記内燃機関での燃料噴射及び点火を停止させ、
前記絶対値が前記差分回転数よりも大きい場合には、前記クラッチを係合状態に維持し、且つ前記内燃機関の駆動を継続する
車両の制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両の制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に記載の車両は、内燃機関と、モータジェネレータと、クラッチと、制御装置と、を備えている。内燃機関及びモータジェネレータは、車両の駆動源である。内燃機関は、クランク軸を備えている。モータジェネレータは、出力軸を備えている。また、クラッチは、内燃機関のクランク軸とモータジェネレータの出力軸との間に介在している。また、制御装置は、クラッチの係合状態・開放状態を制御可能である。クラッチが係合状態の場合、内燃機関のトルクは、モータジェネレータの出力軸に伝達可能である。一方で、クラッチが開放状態の場合、内燃機関のトルクは、モータジェネレータの出力軸に伝達されない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０２０－１１１２７６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載の車両において、クラッチが係合状態で内燃機関の機関回転数が低下することがある。機関回転数がゼロ近くまで低下すると、ピストンが上死点へと移動する力が、圧縮行程で圧縮されるガスの圧力に抗することができなくなる。このとき、ピストンは圧縮上死点を乗り越えることができずに、下死点側へと押し戻される。つまり、内燃機関のクランク軸がわずかに逆回転する。このようにクランク軸が逆回転している最中に、気筒内で点火が行われ、且つ気筒内に未燃焼の燃料が残存していると、燃料の燃焼に伴いクランク軸が大きく逆回転してしまう。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記課題を解決するため、本発明は、クランク軸を有する内燃機関と、前記クランク軸から駆動輪までの駆動力の伝達経路の一部である出力軸を有するモータジェネレータと、前記クランク軸及び前記出力軸の間に介在しているクラッチと、前記クランク軸の回転数である機関回転数を検出可能な第１回転センサと、前記モータジェネレータの回転数であるＭＧ回転数を検出可能な第２回転センサと、を備え、前記クラッチは、前記クランク軸及び前記出力軸の間でトルク伝達が可能な係合状態と、前記クランク軸及び前記出力軸の間でトルク伝達が不可能な開放状態と、に切り替え可能である車両に適用され、前記内燃機関及び前記クラッチを制御対象とする制御装置であって、前記内燃機関の駆動中において、前記クラッチが係合状態であり、且つ前記機関回転数が、アイドル回転数よりも低い回転数として予め定められた規定回転数以下であり、且つ前記機関回転数と前記ＭＧ回転数との差の絶対値が、予め定められた差分回転数以下である場合、前記クラッチを開放状態に変更し、且つ前記内燃機関での燃料噴射及び点火を停止させる車両の制御装置である。

【0006】

上記構成によれば、クラッチが係合状態であり、且つピストンが圧縮上死点を乗り越えることができない可能性がある場合には、内燃機関の駆動が停止される。すなわち、クランク軸が僅かに逆回転するといった現象が生じ得る状況のときには、このような現象が生じ得る前に、内燃機関の駆動が停止される。したがって、クランク軸が僅かに逆回転している最中に燃料が燃焼するといった事態は生じにくい。また、内燃機関の駆動が停止されるのに合わせてクラッチが開放状態に変更される。したがって、内燃機関を空回しするためにモータジェネレータのトルクが使用されることはない。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、車両の概略構成図である。

【図2】図２は、車両の制御装置が実行する機関停止制御のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、車両の制御装置の一実施形態を、図面を参照して説明する。
［車両の駆動系の構成］
図１に示すように、車両５００は、内燃機関１０と、変速ユニット２０と、左右の駆動輪３０と、デファレンシャル４０と、を備えている。内燃機関１０は、走行用の駆動源である。内燃機関１０は、出力軸としてクランク軸１１を有している。

【0009】

変速ユニット２０は、内燃機関１０から各駆動輪３０までの動力伝達経路上にある。変速ユニット２０は、モータジェネレータ２１、クラッチ２２、トルクコンバータ２３、自動変速機２４、オイルポンプ２５、及び油圧部２６を備えている。

【0010】

モータジェネレータ２１は、ステータ及びロータを有している。ロータは、ステータに対して相対回転する。モータジェネレータ２１は、いわゆる三相交流電動機である。モータジェネレータ２１は、出力軸２１Ａを有する。出力軸２１Ａは、ロータと一体で回転する。出力軸２１Ａは、クラッチ２２を介してクランク軸１１に連結している。すなわち、出力軸２１Ａは、クランク軸１１から駆動輪３０までの駆動力の伝達経路の一部である。

【0011】

モータジェネレータ２１は、車両５００が有するインバータ２１Ｂを介して、車両５００が有するバッテリ２１Ｃに接続している。モータジェネレータ２１は、電動モータ及び発電機として機能する。モータジェネレータ２１は、電動モータとして機能しているときには、バッテリ２１Ｃからの電力でクランク軸１１にトルクを付与可能である。また、モータジェネレータ２１が発電機として機能しているときには、バッテリ２１Ｃに電力を供給する。

【0012】

クラッチ２２は、クランク軸１１及びモータジェネレータ２１の出力軸２１Ａの間に介在している。クラッチ２２は、油圧によって係合状態・開放状態が切り替え可能である。クラッチ２２が係合状態の場合、クランク軸１１及び出力軸２１Ａの間でトルク伝達が可能である。クラッチ２２が開放状態の場合、クランク軸１１及び出力軸２１Ａの間でトルク伝達が不可能である。

【0013】

トルクコンバータ２３は、ロックアップクラッチ２３Ａ、入力軸２３Ｂ、及び出力軸２３Ｃを有している。入力軸２３Ｂは、モータジェネレータ２１の出力軸２１Ａにおけるクラッチ２２とは反対側に連結している。ロックアップクラッチ２３Ａは、入力軸２３Ｂと出力軸２３Ｃとの間に介在している。ロックアップクラッチ２３Ａは、油圧によって係合状態・開放状態が切り替え可能である。ロックアップクラッチ２３Ａが係合状態のとき、入力軸２３Ｂと出力軸２３Ｃとが一体的に回転する。ロックアップクラッチ２３Ａが係合状態のとき、トルクコンバータ２３は、入力軸２３Ｂに入力されるトルクを変速して出力軸２３Ｃから出力する。

【0014】

自動変速機２４は、トルクコンバータ２３の出力軸２３Ｃに連結している。すなわち、自動変速機２４は、トルクコンバータ２３を介してクランク軸１１に連結している。自動変速機２４は、図示は省略するが、複数の歯車機構、複数の係合要素を有している。自動変速機２４の係合要素は、例えばクラッチ機構やブレーキ機構である。自動変速機２４の各係合要素は、油圧によって係合状態・開放状態が切り替え可能である。各係合要素の係合状態・開放状態が切り替わることにより、自動変速機２４は、変速段を切り替え可能である。

【0015】

オイルポンプ２５は、電動ポンプである。オイルポンプ２５が発生した油圧は、変速ユニット２０に供給される。具体的には、オイルポンプ２５からが発生した油圧は、クラッチ２２、トルクコンバータ２３、ロックアップクラッチ２３Ａ、及び自動変速機２４に供給される。

【0016】

油圧部２６は、クラッチ２２、トルクコンバータ２３、ロックアップクラッチ２３Ａ、及び自動変速機２４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、を有している。油圧部２６が制御されることで、例えば、クラッチ２２の係合状態と開放状態とが切り替わる。なお、図１では、油圧部２６の油圧回路及び油圧制御弁の図示を省略している。

【0017】

デファレンシャル４０は、自動変速機２４と各駆動輪３０とに連結している。すなわち、デファレンシャル４０は、変速ユニット２０と各駆動輪３０との間に介在している。デファレンシャル４０は、変速ユニット２０から出力されたトルクを、左右の駆動輪３０に分配する。デファレンシャル４０は、左右の駆動輪３０に回転速度の差が生じることを許容する。

【0018】

車両５００は、第１回転センサ５１と、第２回転センサ５２と、を備えている。第１回転センサ５１は、クランク軸１１の近傍に位置する。第１回転センサ５１は、クランク軸１１の角度位置を、クランク角ＣＡとして検出する。第２回転センサ５２は、モータジェネレータ２１のステータに取り付けられている。第２回転センサ５２は、モータジェネレータ２１の出力軸２１Ａの角度位置を、モータ角ＭＡとして検出する。

【0019】

［制御装置について］
車両５００は、制御装置１００を備えている。制御装置１００は、第１回転センサ５１が出力するクランク角ＣＡに関する信号を取得する。また、制御装置１００は、クランク角ＣＡに関する信号に基づいて、クランク軸１１の単位時間当たりの回転数である機関回転数ＮＥを算出する。制御装置１００は、第２回転センサ５２が出力するモータ角ＭＡに関する信号を取得する。また、制御装置１００は、モータ角ＭＡに関する信号に基づいて、出力軸２１Ａの単位時間当たりの回転数であるＭＧ回転数ＮＭ１を算出する。なお、クラッチ２２が係合状態であれば、機関回転数ＮＥ及びＭＧ回転数ＮＭ１の値は略一致する。

【0020】

制御装置１００は、内燃機関１０を制御対象とする。制御装置１００は、内燃機関１０での燃料噴射及び点火を制御する。すなわち、制御装置１００は、内燃機関１０の駆動及び停止を制御する。

【0021】

また、制御装置１００は、クラッチ２２を制御対象とする。具体的には、制御装置１００は、油圧部２６を制御することで、クラッチ２２の係合状態・開放状態を切り替える。なお、制御装置１００は、油圧部２６を制御することで、自動変速機２４の変速段、及びロックアップクラッチ２３Ａの係合状態・開放状態を切り替え可能である。

【0022】

［制御装置が実行する機関停止制御について］
以下、制御装置１００が実行する機関停止制御について説明する。制御装置１００は、内燃機関１０の駆動中に機関停止制御を繰り返し実行する。

【0023】

図２に示すように、制御装置１００は、機関停止制御を実行すると、先ず、ステップＳ１１の処理を実行する。ステップＳ１１では、制御装置１００は、クラッチ２２が係合状態であるか否かを判定する。クラッチ２２が開放状態の場合（Ｓ１１：ＮＯ）、制御装置１００は機関停止制御を終了する。一方で、クラッチ２２が係合状態の場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、制御装置１００の処理は、ステップＳ１２へ移行する。

【0024】

ステップＳ１２では、制御装置１００は、第１回転センサ５１の検出値に基づき機関回転数ＮＥを算出する。そして、制御装置１００は、機関回転数ＮＥが、規定回転数ＲＲ以下であるか否かを判定する。規定回転数ＲＲは、内燃機関１０が自立して駆動を継続可能な最小限の回転数、すなわちアイドル回転数よりも小さい回転数として予め定められている。規定回転数ＲＲの一例は、２５０ｒｐｍである。ステップＳ１２において否定判定の場合（Ｓ１２：ＮＯ）、制御装置１００は、機関停止制御を終了する。一方、ステップＳ１２において肯定判定の場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、制御装置１００の処理は、ステップＳ１３へ移行する。

【0025】

ステップＳ１３では、制御装置１００は、第２回転センサ５２の検出値に基づきＭＧ回転数ＮＭ１を算出する。そして、制御装置１００は、機関回転数ＮＥとＭＧ回転数ＮＭ１との差の絶対値が、差分回転数ＤＲ以下であるか否かを判定する。差分回転数ＤＲは、クランク軸１１の回転数とモータジェネレータ２１の回転数とが連動しているとみなせる回転数の最大値である。差分回転数ＤＲの一例は、１００ｒｐｍである。ステップＳ１３において否定判定の場合（Ｓ１３：ＮＯ）、制御装置１００は、機関停止制御を終了する。一方、ステップＳ１３において肯定判定の場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、制御装置１００の処理は、ステップＳ１４へ移行する。

【0026】

ステップＳ１４では、制御装置１００は、油圧部２６を制御して、クラッチ２２を係合状態から開放状態に変更する。その後、制御装置１００の処理は、ステップＳ１５へ移行する。

【0027】

ステップＳ１５では、制御装置１００は、内燃機関１０での燃料噴射及び点火を停止させる。すなわち、制御装置１００は、内燃機関１０の駆動を停止させる。そして、制御装置１００は、機関停止制御を終了する。

【0028】

［本実施形態の作用］
車両５００の走行中において、路面の影響等により、駆動輪３０の回転を止めるような抵抗を受けることがある。駆動輪３０が受けた抵抗は、動力伝達経路に伝わる。そのため、クラッチ２２が係合状態の場合に、駆動輪３０の回転を止めるような抵抗が作用するとクランク軸１１の回転数が低下する。すなわち、機関回転数ＮＥが低下する。仮に、機関回転数ＮＥが規定回転数ＲＲ以下まで小さくなると、内燃機関１０のピストンが上死点へと移動する力が、圧縮行程で圧縮されるガスの圧力に抗することができなくなる可能性がある。このとき、ピストンは圧縮上死点を乗り越えることができずに、下死点側へと押し戻される。つまり、内燃機関１０のクランク軸１１がわずかに逆回転する。このような状態であっても、内燃機関１０の駆動が継続されていると、内燃機関１０で燃料噴射及び点火が継続される。仮に、クランク軸１１が逆回転している最中に、内燃機関１０で燃料噴射及び点火が実行されると、燃料の燃焼に伴いクランク軸１１が大きく逆回転してしまう。

【0029】

［本実施形態の効果］
（１）上記実施形態によれば、クラッチ２２が係合状態であり、且つ機関回転数ＮＥが規定回転数ＲＲ以下である場合には、内燃機関１０の駆動が停止される。機関回転数ＮＥが規定回転数ＲＲ以下である状況は、近い将来に、ピストンが圧縮上死点を乗り越えることができずに下死点側へと押し戻されるという現象が生じ得る状況である。換言すれば、機関回転数ＮＥが規定回転数ＲＲ以下である状況は、機関回転数ＮＥがゼロになる直前の状況である。つまり、上記実施形態では、ピストンが下死点側へと押し戻されるという現象が生じる前に、内燃機関１０の駆動が停止される。したがって、クランク軸１１が僅かに逆回転している最中に燃料が燃焼するといった事態は生じにくい。また、内燃機関１０の駆動が停止されるのに合わせてクラッチ２２が開放状態に変更される。したがって、内燃機関１０を空回しするためにモータジェネレータ２１のトルクが使用されることはない。

【0030】

（２）クラッチ２２が係合状態であるにも拘らず、機関回転数ＮＥとＭＧ回転数ＮＭ１との差が、差分回転数ＤＲよりも大きい場合、クランク角ＣＡの検出に異常が発生しているおそれがある。すなわち、第１回転センサ５１に不具合が生じているおそれがある。上記実施形態では、機関回転数ＮＥとＭＧ回転数ＮＭ１との差の絶対値が差分回転数ＤＲより大きい場合は、制御装置１００は、機関停止制御を終了する。すなわち、第１回転センサ５１に不具合が生じている可能性がある場合には、クラッチ２２の開放及び内燃機関１０の停止は実行されない。したがって、第１回転センサ５１の不具合により、上述のステップＳ１４及びステップＳ１５の処理が必要もないのに実行されてしまうことはない。

【0031】

［変更例］
上記実施形態は以下のように変更して実施することができる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で組み合わせて実施することができる。

【0032】

・車両５００の全体構成は、上記実施形態の例に限定されない。車両５００は、内燃機関１０、モータジェネレータ２１、クラッチ２２、第１回転センサ５１、第２回転センサ５２、及び制御装置１００を備えていればよい。

【0033】

・上記実施形態において、規定回転数ＲＲの値は一例である。規定回転数ＲＲは、２５０ｒｐｍより大きくても、小さくてもよい。ただし、規定回転数ＲＲは、機関回転数ＮＥがゼロになる直前の状態であることを検出するための値である。したがって、規定回転数ＲＲは、アイドル回転数よりも小さな値として定める必要がある。

【0034】

・上記実施形態において、差分回転数ＤＲの値は一例である。差分回転数ＤＲは、１００ｒｐｍより大きくても、小さくてもよい。
・上記実施形態において、ステップＳ１３において、ＭＧ回転数ＮＭ１に代えて、他の回転数と機関回転数ＮＥとの差の絶対値を算出してもよい。この場合、クランク軸１１と同期して回転する軸の回転数であれば、上記の「他の回転数」として採用できる。例えば、内燃機関１０は、吸気バルブ及び排気バルブを駆動するためのカムシャフトを備えている。このカムシャフトは、スプロケット及び当該スプロケットに巻き掛けられたチェーンを介して、クランク軸１１に連結している。つまり、カムシャフトの回転数は、正常であればクランク軸１１に同期している。そこで、機関回転数ＮＥとカムシャフトの回転数との差の絶対値が、差分回転数ＲＲ以下である場合に、ステップＳ１４及びステップＳ１５の処理を行ってもよい。この変更例では、上述の（２）と同様の効果が得られる。

【0035】

上記実施形態及び変更例から導き出せる技術思想を以下に記載する。
・クランク軸を有する内燃機関と、前記クランク軸から駆動輪までの駆動力の伝達経路の一部である出力軸を有するモータジェネレータと、前記クランク軸及び前記出力軸の間に介在しているクラッチと、前記クランク軸の回転に同期して回転し、前記内燃機関の吸気バルブ又は排気バルブを開閉するためのカムシャフトと、前記クランク軸の回転数である機関回転数を検出可能な第１回転センサと、前記カムシャフトの回転数であるカム回転数を検出可能な第２回転センサと、を備え、前記クラッチは、前記クランク軸及び前記出力軸の間でトルク伝達が可能な係合状態と、前記クランク軸及び前記出力軸の間でトルク伝達が不可能な開放状態と、に切り替え可能である車両に適用され、前記内燃機関及び前記クラッチを制御対象とする制御装置であって、前記内燃機関の駆動中において、前記クラッチが係合状態であり、且つ前記機関回転数が、アイドル回転数よりも低い回転数として予め定められた規定回転数以下であり、且つ前記機関回転数と前記カム回転数との差の絶対値が、予め定められた差分回転数以下である場合、前記クラッチを開放状態に変更し、且つ前記内燃機関での燃料噴射及び点火を停止させる車両の制御装置。

【符号の説明】

【0036】

ＤＲ…差分回転数
ＮＥ…機関回転数
ＮＭ１…ＭＧ回転数
ＲＲ…規定回転数
１０…内燃機関
１１…クランク軸
２１…モータジェネレータ
２２…クラッチ
３０…駆動輪
５１…第１回転センサ
５２…第２回転センサ
１００…制御装置
５００…車両

【図1】

【図2】