特許 7708041 ハイブリッド車の制御装置

(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】ハイブリッド車の制御装置

(51)【国際特許分類】

   B60W 10/08 20060101AFI20250708BHJP

   B60K 6/445 20071001ALI20250708BHJP

   B60W 20/00 20160101ALI20250708BHJP

   B60L 50/16 20190101ALI20250708BHJP

【ＦＩ】

B60W10/08 900

B60K6/445 ZHV

B60W20/00

B60L50/16

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2022135847

(22)【出願日】2022-08-29

(65)【公開番号】P2024032275

(43)【公開日】2024-03-12

【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】110000017

【氏名又は名称】弁理士法人アイテック国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】福代 英司

【審査官】熊谷 健治

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－２４８６８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１１１４４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／０１６７８１７（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｗ １０／０８

Ｂ６０Ｋ ６／４４５

Ｂ６０Ｗ ２０／００

Ｂ６０Ｌ ５０／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車軸に連結された駆動軸に動力を出力するエンジンと、前記駆動軸に動力を入出力可能なモータと、前記駆動軸に接続されるギヤ機構と、共にハイブリッド車に搭載され、停車中に前記エンジンの始動指示がなされたときには、前記ギヤ機構のギヤを一方向に押し当てるための押し当てトルクが出力されるように前記モータを制御する押し当て制御を実行し、前記押し当て制御の実行を開始してから前記ハイブリッド車が移動していると判定したときには、前記押し当て制御を中止するハイブリッド車の制御装置であって、
前記押し当てトルクとは逆方向のトルクが出力されるように前記モータを制御した後に前記押し当て制御を実行し、
前記押し当て制御の実行を開始してからの前記モータの回転量から前記ギヤのバックラッシュを詰めるための前記モータの回転量を減じた値が所定値を超えているときには、前記ハイブリッド車が移動していると判定する
ハイブリッド車の制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ハイブリッド車の制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、この種のハイブリッド車の制御装置としては、車軸に連結された駆動軸に動力を出力するエンジンと、駆動軸に動力を入出力可能なモータと、駆動軸に接続されるギヤ機構と、共にハイブリッド車に搭載されるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、停車時にエンジンの始動要請がなされたときには、モータから押し当てトルクが出力する押し当て制御を実行する。そして、押し当て制御中にギヤ機構のバックラッシュを詰めていないときには、モータの回転量に基づいて車両が移動しているか否かを判定し、車両が移動しているときには押し当て制御を中止している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００９－２４８６８１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述のハイブリッド車の制御装置では、モータの回転量がバックラッシュの詰まりによるものなのか、車両の移動によるものなのかの区別ができない。そのため、モータの回転量から、車両の移動を適正に判定することが望まれている。

【0005】

本発明のハイブリッド車の制御装置は、車両が移動しているか否かを適正に判定することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明のハイブリッド車の制御装置は、
車軸に連結された駆動軸に動力を出力するエンジンと、前記駆動軸に動力を入出力可能なモータと、前記駆動軸に接続されるギヤ機構と、共にハイブリッド車に搭載され、停車中に前記エンジンの始動指示がなされたときには、前記ギヤ機構のギヤを一方向に押し当てるための押し当てトルクが出力されるように前記モータを制御する押し当て制御を実行し、前記押し当て制御の実行を開始してから前記ハイブリッド車が移動していると判定したときには、前記押し当て制御を中止するハイブリッド車の制御装置であって、
前記押し当てトルクとは逆方向のトルクが出力されるように前記モータを制御した後に前記押し当て制御を実行し、
前記押し当て制御の実行を開始してからの前記モータの回転量から前記ギヤのバックラッシュを詰めるための前記モータの回転量を減じた値が所定値を超えているときには、前記ハイブリッド車が移動していると判定する
ことを要旨とする。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】ハイブリッド車２０の構成の概略を示す構成図である。

【図2】制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。

【図3】トルク指令Ｔｍ２＊などの時間変化の一例を説明するための説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

【実施例】

【0009】

図１は、本発明の一実施例としての制御装置を搭載するハイブリッド車２０の構成の概略を示す構成図である。ハイブリッド車２０は、図示するように、エンジン２２と、プラネタリギヤ３０と、モータＭＧ１，ＭＧ２と、インバータ４１，４２と、バッテリ５０と、電子制御ユニット（以下、「ＨＶＥＣＵ」という）７０とを備える。

【0010】

エンジン２２は、例えばガソリンや軽油などの炭化水素系の燃料を用いて動力を出力する内燃機関として構成されている。エンジン２２は、ＥＣＵ７０によって運転制御されている。プラネタリギヤ３０は、シングルピニオン式の遊星歯車機構として構成されており、サンギヤにはモータＭＧ１の回転子が接続され、リングギヤには駆動輪３９ａ，３９ｂにデファレンシャルギヤ３８を介して連結された駆動軸３６が接続され、キャリアには、エンジン２２のクランクシャフト２３が接続されている。モータＭＧ１、ＭＧ２は、例えば同期発電電動機として構成されている。モータＭＧ２は、回転子が駆動軸３６に接続されている。インバータ４１，４２は、モータＭＧ１，ＭＧ２の駆動に用いられると共に電力ライン５４を介してバッテリ５０に接続されている。モータＭＧ１，ＭＧ２は、ＥＣＵ７０によって、インバータ４１，４２の図示しない複数のスイッチング素子がスイッチング制御されることにより、回転駆動される。バッテリ５０は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されている。このバッテリ５０は、ＥＣＵ７０により管理されている。ＥＣＵ７０は、図示しないが、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、入出力ポート、通信ポートを有するマイクロコンピュータを備える。ＥＣＵ７０には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。ＥＣＵ７０に入力される信号としては、例えば、エンジン２２を運転制御するのに必要な各種センサからの信号や、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する図示しない回転位置センサからの回転位置θｍ１，θｍ２などのモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するのに必要な各種センサからの信号、バッテリ５０を管理するのに必要な各種センサからの信号を挙げることができる。ＥＣＵ７０からは、エンジン２２を運転制御するための各種制御信号やインバータ４１，４２の図示しない複数のスイッチング素子へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。

【0011】

こうして構成された実施例のハイブリッド車２０では、基本的には、ＥＣＵ７０の制御により、エンジン２２の運転を伴って走行するハイブリッド走行（ＨＶ走行）モードや、エンジン２２の運転停止を伴って走行する電動走行（ＥＶ走行）モードで走行する。

【0012】

次に、こうして構成された実施例のハイブリッド車２０の動作、特に、駆動軸３６に接続された駆動系ギヤ機構に含まれるギヤ（例えば、プラネタリギヤ３０やデファレンシャルギヤ３８など）を一方向に押し当てる押し当て制御を実行する際の動作について説明する。図２はＥＣＵ７０により実行される制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、押し上げ制御の実行の要求（以下、「押し当て要求」という）がなされたときに実行される。この押し当て要求は、エンジン２２の運転を停止しての停車中にエンジン２２の始動指示と共になされる。なお、エンジン２２の始動指示がなされてから所定時間ｔｓが経過したとき、即ち、押し当て要求がなされてから所定時間ｔｓが経過したときには、モータＭＧ１によりエンジン２２のクランクシャフト２３のクランキングを開始してエンジン２２の回転数Ｎｅを上昇させ、エンジン２２の回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｓに至ったときにエンジン２２における燃料噴射制御や点火制御などを開始して、エンジン２２を始動する。

【0013】

本ルーチンが実行されると、ＥＣＵ７０は、逆トルクＴｍ２ｒｅｆ１をモータＭＧ２の目標トルクＴｔに設定し（ステップＳ１００）、予め定められた時定数で目標トルクＴｔに向かって変化して目標トルクＴｔとなるようにトルク指令Ｔｍ２＊を設定する緩変化処理を行なうと共にモータＭＧ２がトルク指令Ｔｍ２＊で駆動するようにインバータ４２を制御する（ステップＳ１１０）。逆トルクＴｍ２ｒｅｆ１は、後述する正の値の押し当てトルクＴｍ２ｒｅｆ２とは逆方向の負の値のトルクとして予め実験や解析、機械学習などにより定めたトルクである。そして、時間ｔｒｅｆが経過するか否かを判定し（ステップＳ１２０）、時間ｔｒｅｆが経過するまで、ステップＳ１１０、Ｓ１２０を繰り返す。時間ｔｒｅｆは、モータＭＧ２から駆動軸３６に逆トルクＴｍ２ｒｅｆ１を出力する時間として予め実験や解析、機械学習などにより定めた時間である。こうしてモータＭＧ２から逆トルクＴｍ２ｒｅｆ１を出力することにより、駆動系ギヤ機構のギヤのバックラッシュを最大にすることができる。

【0014】

ステップＳ１２０で時間ｔｒｅｆが経過したときには、モータＭＧ２の回転子の回転位置を検出する図示しない回転位置センサからのモータＭＧ２の回転位置θｍ２を入力し（ステップＳ１３０）、入力した回転位置θｍ２を初期値θｉｎｉｔに設定する（ステップＳ１４０）。そして、正の値の押し当てトルクＴｍ２ｒｅｆ２を目標トルクＴｔに設定し（ステップＳ１５０）、定められた時定数で目標トルクＴｔに向けて変化するようトルク指令Ｔｍ２＊を設定する緩変化処理を行なうと共にモータＭＧ２がトルク指令Ｔｍ２＊で駆動するようにインバータ４２を制御する押し当て制御を実行する（ステップＳ１６０）。こうして、モータＭＧ２から押し当てトルクＴｍ２ｒｅｆ２を駆動軸３６に出力することにより、駆動系ギヤ機構のギヤのバックラッシュを小さくする（ガタ詰を行なう）ことができる。

【0015】

続いて、ステップＳ１３０と同様の処理で回転位置θｍ２を入力し（ステップＳ１７０）、トルク指令Ｔｍ２＊に換算係数ｃを乗じて駆動軸３６のねじれ角に相当するモータＭＧ２の回転量としてのねじれ回転量ｄθｔｏを演算する（ステップＳ１８０）。換算係数ｃは、モータＭＧ２から出力されるトルクをこのトルクによる駆動軸３６のねじれ角に換算するための換算係数ｃ１に、駆動軸３６のねじれ角をモータＭＧ２の回転量θｔｏ（回転位置θの変化量）に換算する換算係数ｃ２を乗じた値である。換算係数ｃ１、ｃ２は、予め実験や解析、機械学習などにより定めた値である。

【0016】

こうしてねじれ回転量ｄθｔｏを定めると、ステップＳ１７０で入力した回転位置θｍ２から初期値θｉｎｉｔを減じたモータＭＧ２の回転量ｄθ（=θｍ２－θｉｎｉｔ）から駆動系ギヤ機構のギヤのバックラッシュの減少量（ガタ詰め量）に相当するモータＭＧ２の回転量ｄθｂｒとねじれ回転量ｄθｔｏとを減じることにより、車両の移動距離に相当するモータＭＧ２の回転量ｄθｍ２を演算し（ステップＳ１９０）、回転量ｄθｍ２が正の値の閾値（所定値）ｄθｒｅｆより大きいか否かを判定する（ステップＳ２００）。閾値ｄθｒｅｆは、車両が移動しているか否かを判定するための閾値である。ここで、回転量ｄθｍ２について説明する。図３は、押し当て要求の有無やトルク指令Ｔｍ２＊、モータＭＧ２の回転位置θｍ２、トルク指令Ｔｍ１＊の時間変化の一例を説明するための説明図である。押し当て要求がなされると（時刻ｔ０）、トルク指令Ｔｍ２＊がステップＳ１００で設定した目標トルクＴｔ（＝Ｔｍ２ｒｅｆ１、負の値）に向けて緩やかに変化し、目標トルクＴｔに至る。そして、押し当て要求がなされてから時間ｔｒｅｆが経過するまで（時刻ｔ１）、トルク指令Ｔｍ２＊は目標トルクＴｔで維持される。このとき、駆動系ギヤ機構のギヤは、モータＭＧ２の回転、即ち、回転位置θｍ２の変化に伴って、押し当てる方向とは逆の方向、つまり、バックラッシュが大きくなる方向に空転して、バックラッシュが最大となる位置で保持される。押し当て要求がなされてから時間ｔｒｅｆが経過すると、トルク指令Ｔｍ２＊がステップＳ１５０で設定した目標トルクＴｔ（＝Ｔｍ２ｒｅｆ２）に向けて緩やかに変化し、目標トルクＴｔに至る。駆動系ギヤ機構のギヤは、モータＭＧ２の回転に伴って、駆動軸３６がねじれた後に駆動系ギヤ機構のギヤが空転してガタ詰めされてバックラッシュが無くなり、その後、駆動軸３６がねじれた後に回転して車両が移動する。したがって、モータＭＧ２の回転量ｄθのうち回転量ｄθｂｒとねじれ回転量ｄθｔｏ分は車両に移動に寄与しないことになる。実施例では、ステップＳ２００で回転量ｄθから回転量ｄθｂｒ、ねじれ回転量ｄθｔｏを減じた回転量ｄθｍ２を車両が移動したか否かを判定するから、車両が移動したか否かを適正に判定できる。

【0017】

ステップＳ２００で回転量ｄθｍ２が閾値ｄθｒｅｆ以下のときには、車両が移動していないと判断して、エンジン２２の始動が完了したか否かを判定し（ステップＳ２１０）、エンジン２２の始動が完了していないときには、ステップＳ１６０に戻り、回転量ｄθｍ２が閾値ｄθｒｅｆを超えるか、エンジン２２の始動が完了するまで、ステップＳ１６０～Ｓ２１０の処理を繰り返す。ステップＳ２１０でエンジン２２の始動が完了したときには、本ルーチンを終了する。ステップＳ２００で回転量ｄθｍ２が閾値ｄθｒｅｆを超えているときには、車両が移動していると判断して、押し当て制御を中止して（ステップＳ２２０）、本ルーチンを終了する。これにより、車両の移動を抑制できる。

【0018】

以上説明した実施例の制御装置を搭載するハイブリッド車２０によれば、逆トルクＴｍ２ｒｅｆ１が出力されるようにモータＭＧ２を制御した後に押し当て制御を実行し、モータＭＧ２の回転量ｄθから回転量ｄθｂｒとねじれ回転量ｄθｔｏとを減じた回転量ｄθｍ２が閾値ｄθｒｅｆを超えているときには、車両が移動していると判定することにより、車両が移動したか否かを適正に判定できる。

【0019】

実施例の制御装置を搭載するハイブリッド車２０では、ステップＳ１９０では、回転量ｄθから回転量ｄθｂｒとねじれ回転量ｄθｔｏとを減じた値を回転量ｄθｍ２としている。しかし、回転量ｄθから回転量ｄθｂｒを減じた値を回転量ｄθ２としてもよい。

【0020】

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

【符号の説明】

【0021】

２０ ハイブリッド車、２２ エンジン、３０ プラネタリギヤ、７０ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）、ＭＧ１、ＭＧ２ モータ。

【図1】

【図2】

【図3】