特許 7708026 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】2025-07-07

(45)【発行日】2025-07-15

(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 20/10 20160101AFI20250708BHJP

   B60W 10/06 20060101ALI20250708BHJP

   B60W 10/08 20060101ALI20250708BHJP

   B60K 6/48 20071001ALI20250708BHJP

   B60K 6/547 20071001ALI20250708BHJP

【ＦＩ】

B60W20/10 ZHV

B60W10/06 900

B60W10/08 900

B60K6/48

B60K6/547

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2022121965

(22)【出願日】2022-07-29

(65)【公開番号】P2024018554

(43)【公開日】2024-02-08

【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】100087480

【弁理士】

【氏名又は名称】片山 修平

(72)【発明者】

【氏名】浅田 宗志

(72)【発明者】

【氏名】宮崎 崇

(72)【発明者】

【氏名】知念 真渡

(72)【発明者】

【氏名】市川 晃次

(72)【発明者】

【氏名】島田 達郎

【審査官】三宅 龍平

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－１８９２０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－０８３１０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２１／０９０４９１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１４／０９１９１７（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｋ ６／２０ － ６／５４７

Ｂ６０Ｗ １０／００ － ２０／５０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジン側から駆動輪側にかけて順に、ダンパ機構、モータ、変速機、及びディファレンシャルギヤ、を備えたハイブリッド車両の制御装置において、
アクセルオンに基づいて前記エンジンを燃料カットから復帰させる際に、前記エンジンと前記モータとの合計出力トルクを負トルクから正トルクへと転じさせて前記ディファレンシャルギヤに対して第１ガタ詰め制御を行い、前記第１ガタ詰め制御の後に前記エンジンの出力トルクを負トルクから正トルクへと転じさせて前記ダンパ機構に対して第２ガタ詰め制御を行う復帰制御部と、
前記変速機で成立しているギヤ段が低いほど前記第１ガタ詰め制御の実行期間を長く設定する設定部と、を備えた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】

ディファレンシャルギヤのガタ詰めに関する技術が知られている（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２０１８－１１５７５７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

アクセルオンに基づいてエンジンを燃料カットから復帰させる際に、ダンパ装置やディファレンシャルのガタ詰め制御を実行することが考えられる。ガタ詰め制御の実行期間が短いと車両へのショックが増大するおそれがある。一方、ガタ詰め制御の実行期間が長いと、ショックは抑制できるが、燃料カットからの復帰の応答性が低下してヘジテーションが発生するおそれがある。

【0005】

そこで本発明は、アクセルオンに基づく燃料カットからの復帰時でのショックの発生とヘジテーションの発生とを抑制し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、エンジン側から駆動輪側にかけて順に、ダンパ機構、モータ、変速機、及びディファレンシャルギヤ、を備えたハイブリッド車両の制御装置において、アクセルオンに基づいて前記エンジンを燃料カットから復帰させる際に、前記エンジンと前記モータとの合計出力トルクを負トルクから正トルクへと転じさせて前記ディファレンシャルギヤに対して第１ガタ詰め制御を行い、前記第１ガタ詰め制御の後に前記エンジンの出力トルクを負トルクから正トルクへと転じさせて前記ダンパ機構に対して第２ガタ詰め制御を行う復帰制御部と、前記変速機で成立しているギヤ段が低いほど前記第１ガタ詰め制御の実行期間を長く設定する設定部と、を備えた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、アクセルオンに基づく燃料カットからの復帰時でのショックの発生とヘジテーションの発生とを抑制し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、アクセルオンに基づいての燃料カットからの復帰の際のガタ詰め制御の一例を示したタイミングチャートである。

【図3】図３は、ＥＣＵが実行する制御の一例を示したフローチャートである。

【図4】図４は、ギヤ段と第１ガタ詰め期間との関係を規定したマップの一例である。

【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１の概略構成図である。ハイブリッド車両１には、エンジン９から駆動輪１３までの動力伝達経路に、ダンパ装置１０、Ｋ０クラッチ１４、モータ１５、湿式クラッチ１８、及び変速機１９が順に設けられている。エンジン９及びモータ１５はハイブリッド車両１の走行動力源として搭載されている。エンジン９は、例えばＶ型６気筒ガソリンエンジンであるが気筒数はこれに限定されず、直列型のガソリンエンジンであってもよいし、ディーゼルエンジンであってもよい。ダンパ装置１０、Ｋ０クラッチ１４、モータ１５、湿式クラッチ１８、及び変速機１９は、変速ユニット１１内に設けられている。変速ユニット１１と左右の駆動輪１３とは、ディファレンシャルギヤ１２を介して駆動連結されている。

【0010】

ダンパ装置１０は、動力伝達経路上のエンジン９とＫ０クラッチ１４との間に設けられている。ダンパ装置１０は、デュアルフライホイールダンパであり、捩り振動を減衰する複数のコイルスプリングを含む。タンパ装置１０は、エンジン９の回転変動を吸収する。

【0011】

Ｋ０クラッチ１４は、同動力伝達経路上のエンジン９とモータ１５との間に設けられている。Ｋ０クラッチ１４は、解放状態から油圧の供給を受けて係合状態となって、エンジン９とモータ１５との動力伝達を接続する。Ｋ０クラッチ１４は、油圧供給の停止に応じて解放状態となって、エンジン９とモータ１５との動力伝達を遮断する。係合状態とは、Ｋ０クラッチ１４の両係合要素が連結しエンジン９とモータ１５が同じ回転数となっている状態である。解放状態とは、Ｋ０クラッチ１４の両係合要素が離れた状態である。

【0012】

モータ１５は、インバータ１７を介してバッテリ１６に接続されている。モータ１５は、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し、更にエンジン９や駆動輪１３からの動力伝達に応じてバッテリ１６に充電する電力を発電する発電機としても機能する。モータ１５とバッテリ１６との間で授受される電力は、インバータ１７により調整されている。

【0013】

インバータ１７は、後述するＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００によって制御され、バッテリ１６からの直流電圧を交流電圧に変換し、またはモータ１５からの交流電圧を直流電圧に変換する。モータ１５がトルクを出力する力行運転の場合、インバータ１７はバッテリ１６の直流電圧を交流電圧に変換してモータ１５に供給される電力を調整する。モータ１５が発電する回生運転の場合、インバータ１７はモータ１５からの交流電圧を直流電圧に変換してバッテリ１６に供給される電力を調整する。

【0014】

変速機１９は、ギヤ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であるが、これに限定されず無段式の自動変速機であってもよい。本実施例での変速機１９は、最低速段としての第１速から最高速段としての第６速までの間でギヤ段が切り替えられる。変速機１９は、動力伝達経路上のモータ１５と駆動輪１３の間に設けられている。油圧の供給を受けて係合状態となってモータ１５と変速機１９とを直結する湿式クラッチ１８が設けられている。

【0015】

変速ユニット１１には、更にオイルポンプ２１と油圧制御機構２２とが設けられている。オイルポンプ２１で発生した油圧は、油圧制御機構２２を介して、Ｋ０クラッチ１４、湿式クラッチ１８、及び変速機１９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、湿式クラッチ１８、及び変速機１９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。尚、湿式クラッチ１８の代わりに、ロックアップクラッチを備えたトルクコンバータを設けてもよい。

【0016】

ハイブリッド車両１には、同車両の制御装置としてのＥＣＵ１００が設けられている。ＥＣＵ１００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。ＥＣＵ１００は、詳しくは後述する復帰制御部と設定部とを機能的に実現する。

【0017】

ＥＣＵ１００は、エンジン９及びモータ１５の駆動を制御する。具体的にはＥＣＵ１００は、エンジン９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９のトルクや回転数を制御する。ＥＣＵ１００は、インバータ１７を制御してモータ１５とバッテリ１６との間での電力の授受量を調整することで、モータ１５の回転数やトルクを制御する。またＥＣＵ１００は、油圧制御機構２２の制御を通じて、Ｋ０クラッチ１４や湿式クラッチ１８、変速機１９の駆動制御を行う。

【0018】

ＥＣＵ１００には、イグニッションスイッチ７１、クランク角センサ７２、モータ回転数センサ７３、アクセル開度センサ７４、及びギヤ段センサ７５からの信号が入力される。クランク角センサ７２は、エンジン９のクランクシャフトの回転数、即ちエンジン回転数を検出する。モータ回転数センサ７３は、モータ１５の出力軸の回転速度を検出する。アクセル開度センサ７４は、アクセルペダルの開度を検出する。ギヤ段センサ７５は、変速機１９で成立しているギヤ段を検出する。

【0019】

ＥＣＵ１００は、電気走行モード（以下、ＢＥＶ(Battery Electric Vehicle)モードと称する）及びハイブリッド走行モード（以下、ＨＥＶ(Hybrid Electric Vehicle)モードと称する）の何れかの走行モードでハイブリッド車両を走行させる。ＢＥＶモードでは、ＥＣＵ１００はＫ０クラッチ１４を解放し、モータ１５の動力により走行する。ＨＥＶモードでは、ＥＣＵ１００はＫ０クラッチ１４を係合状態に切り替えて少なくともエンジン９の動力により走行する。尚、ＨＥＶモードには、エンジン９のみの動力で走行するモード、モータ１５を力行運転させてエンジン９及びモータ１５の双方を動力源として走行するモードを含む。

【0020】

走行モードの切り替えは、車速やアクセル開度から求められた車両の要求駆動力と、バッテリ１６の蓄電量を示すＳＯＣ（State Of Charge）などに基づいて行われる。例えば、要求駆動力が比較的小さくＳＯＣが比較的高い場合には、ＢＥＶモードが選択される。要求駆動力が比較的大きい場合やバッテリ１６のＳＯＣが比較的低い場合には、ＨＥＶモードが選択される。

【0021】

ＥＣＵ１００はＨＥＶモードで走行中にアクセルオフが検出されると、エンジン９への燃料供給を停止する燃料カットを実行する。これによりハイブリッド車両１が減速する。燃料カット中に運転者によりアクセルペダルが踏み込まれてアクセルオンが検出されると、運転者の要求に従ってＥＣＵ１００はエンジン９への燃料供給を再開してエンジン９を駆動する。尚、燃料カット中にアクセル開度が０又は閾値以下のままエンジン回転数が復帰回転数以下にまで低下した場合には、エンストを回避するためにＥＣＵ１００はエンジン９への燃料供給を再開してエンジン９を駆動する。

【0022】

上述したアクセルオンに基づく燃料カットからの復帰の際には、動力の伝達経路は、駆動輪１３側からモータ１５及びエンジン９側へから、エンジン９及びモータ１５側から駆動輪１３側へと切り替えられる。この際に例えばディファレンシャルギヤ１２において、変速機１９側のギヤが駆動輪１３側のギヤに従動していた状態から駆動輪１３側のギヤを駆動させる状態に移行する。同様に、ダンパ装置１０において、エンジン９側の回転要素がＫ０クラッチ１４側の回転要素に従動していた状態からＫ０クラッチ１４側の回転要素を駆動させる状態へと移行する。このような動力伝達経路が切り替わる際に、ハイブリッド車両１にショックが発生するおそれがある。ＥＣＵ１００は、このようなショックを抑制するために、アクセルオンに基づいて燃料カットからの復帰の際にガタ詰め制御が実行される。

【0023】

ガタ詰め制御では、エンジン９とモータ１５との合計トルクを、アクセル開度に基づくハイブリッド車両１への要求トルクよりも低いトルクに制限する。これにより上述したショックの発生を抑制できる。
燃料カットからの復帰時に生じるショックを抑制できる。

【0024】

図２は、アクセルオンに基づいての燃料カットからの復帰の際のガタ詰め制御の一例を示したタイミングチャートである。図２には、アクセルの状態、燃料カット要求、モータトルク、エンジントルク、及びエンジン９とモータ１５との合計トルクの推移を示している。図２においては、合計トルクを実線で示し、エンジントルクを点線で示し、モータトルクを一点鎖線で示している。

【0025】

燃料カット要求がオンの状態では、合計トルクが回転方向とは逆方向の負トルクとなるように、エンジントルクは負トルクであり、モータトルクは回転方向のトルクである正トルクとなっている。アクセルオンが検出されると燃料カット要求がオフに切り替えられ、エンジン９への燃料供給が再開され、モータトルクが上昇する（時刻ｔ１）。ここでモータトルクは時刻ｔ１から所定値まで上昇して一定に維持される。これに対してエンジントルクは時刻ｔ１から時刻ｔ２まで０よりも低い値に維持される。この期間では、エンジン９の燃焼が不安定な状態にあるため、エンジントルクは直ちに上昇しない。また、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間で、合計トルクが負トルクから正トルクに転じるようにモータトルクが上昇する。これにより、ディファレンシャルギヤ１２のガタ詰めが行われる。従って時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間は、ディファレンシャルギヤ１２のガタ詰め制御が実行される第１ガタ詰め期間に相当する。

【0026】

時刻ｔ２でエンジン９の燃焼状態が安定すると、エンジントルクが上昇し始める。時刻ｔ３でエンジントルクの上昇率が抑制され、エンジントルクが負トルクから正トルクに転じる。これにより、ダンパ装置１０のガタ詰め制御が実行される。従って時刻ｔ３から時刻ｔ４までの期間は、ダンパ装置１０のガタ詰め制御が実行される第２ガタ詰め期間に相当する。第２ガタ詰め期間は、実験結果等に基づいてダンパ装置１０でのガタ詰めによるショックが発生しない期間に設定されている。尚、時刻ｔ４以降は、アクセル開度に基づいて合計トルクが要求トルクとなるようにエンジントルクが上昇する。

【0027】

上述したように第１ガタ詰め期間は、エンジン９の燃焼が不安定な期間においてエンジントルクを増大させる代わりにモータトルクを増大させることにより、ディファレンシャルギヤ１２のガタ詰め制御を行う期間である。例えば第１ガタ詰め期間をギヤ段に関わらずに一律に設定すると、以下のような問題が生じるおそれがある。ギヤ段が低速段の場合には、第１ガタ詰め期間が短すぎることによりモータトルクを緩やかに上昇させることができずに、ディファレンシャルギヤ１２のガタ詰めの際にショックが発生するおそれがある。ギヤ段が高速段の場合には、ギヤ比が小さいため等出力を確保する観点から、モータトルクを大きく上昇させる必要がある。この場合、第１ガタ詰め期間中にモータトルクが上限値以下に制限され、所望のモータトルクを確保できずにヘジテーションが発生するおそれがあるからである。そこでＥＣＵ１００は、以下のようにギヤ段が低いほど第１ガタ詰め期間を長く設定する。

【0028】

［燃料カットからの復帰制御］
図３は、ＥＣＵ１００が実行する燃料カットからの復帰制御の一例を示したフローチャートである。本制御は、イグニッションがオンの状態で所定の周期ごとに繰り返し実行される。ＥＣＵ１００は、アクセル開度センサ７４に基づいてエンジン９の燃料カット中にアクセルオンがなされたか否かを判定する（ステップＳ１）。ステップＳ１でＮｏの場合には、本制御を終了する。

【0029】

ステップＳ１でＹｅｓの場合には、ＥＣＵ１００はギヤ段センサ７５に基づいて変速機１９で成立しているギヤ段を取得する（ステップＳ２）。次にＥＣＵ１００は、取得したギヤ段に基づいて図４のマップを参照して、第１ガタ詰め期間を設定する（ステップＳ３）。図４は、ギヤ段と第１ガタ詰め期間との関係を規定したマップの一例である。図４に示すように、変速機１９で成立しているギヤ段が低いほど、第１ガタ詰め期間は長く設定される。ステップＳ３は、設定部が実行する処理の一例である。

【0030】

次にＥＣＵ１００は燃料カットからの復帰制御を実行する（ステップＳ４）。具体的にはＥＣＵ１００は、上述した実行期間に従って第１ガタ詰め制御を実行し、その後に第２ガタ詰め制御を実行する。これにより、ギヤ段が低速段の場合にディファレンシャルギヤ１２のガタ詰めによるショックの発生を抑制できる。また、ギヤ段が高速段の場合にヘジテーションの発生を抑制して、燃料カットからの復帰の応答性を確保することができる。ステップＳ４は、復帰制御部が実行する処理の一例である。

【0031】

図４に示したマップでは、いくつかの隣接するギヤ段において同じ第１ガタ詰めの実行期間が設定されているが、これに限定されない。即ち、ギヤ段が低いほど第１ガタ詰め期間が長く設定されるのであれば、いくつかの隣接するギヤ段で第１ガタ詰め期間が同じであってもよいし、全てのギヤ段で第１ガタ詰め期間が異なっていてもよい。

【0032】

また、ギヤ段が最低速段である第１速の場合に、第１ガタ詰め期間を第２ガタ詰め期間よりも長くなるように設定することにより、ショックの発生を抑制してもよい。また、ギヤ段が最高速段である第６速の場合に、第１ガタ詰め期間を第２ガタ詰め期間よりも短くなるように設定して、ヘジテーションの発生を抑制してもよい。

【0033】

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】

【0034】

１ ハイブリッド車両
９ エンジン
１０ ダンパ装置
１２ ディファレンシャルギヤ
１３ 駆動輪
１５ モータ
１９ 変速機
１００ ＥＣＵ（ハイブリッド車両の制御装置、復帰制御部、設定部）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】