JP2010069949A - ハイブリッド車およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】駐車中に二次電池などの蓄電装置を充電している最中でも内燃機関の失火をより精度良く判定する。
【解決手段】駐車中にバッテリの充電が要求されているときには、エンジンの目標回転数Ｎｅ＊に駆動系の共振周波数より大きい所定回転数Ｎｃｈｇを設定し（Ｓ３５０）、設定された目標回転数Ｎｅ＊にてエンジンが運転されると共にエンジンからの動力をモータにより電力に変換してバッテリを充電するようエンジンおよびモータを制御する（Ｓ３６０〜Ｓ３８０）。これにより、駐車中にエンジンを運転してバッテリを充電している最中でもエンジンの運転に伴って駆動系の共振が誘発されることを抑制する。この結果、駆動系の共振がエンジンの出力軸の回転変動に与える影響を低減し、駐車中にバッテリを充電するときでもエンジンの失火の判定を精度良く行なうことができる。
【選択図】図５

Description

本発明は、ハイブリッド車およびその制御方法に関する。

従来、この種のハイブリッド車としては、停車中にバッテリを充電するためにエンジンをアイドル運転から負荷運転に切り替える際には、アイドル運転しているエンジンの出力トルクを小さくし、この状態でモータジェネレータによりエンジンの回転数を大きくし、その後、エンジンのトルクを大きくして負荷運転するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このハイブリッド車では、エンジンをアイドル運転から負荷運転に切り替える際のエンジンの出力トルクを小さくすることにより、駆動系の共振を抑制している。
特開２００４−１０４９００号公報

内燃機関がダンパなどのねじれ要素を介して後段の駆動系ギヤ機構に機械的に接続されているハイブリッド車では、シフトポジションがＰポジションで停車しているときには車両が動かないようパーキングロック機構により後段の駆動系ギヤ機構がロックされるため、内燃機関の回転数によってはねじれ要素を含む後段の駆動系が共振し、運転者に駆動系の共振の振動による違和感を与える場合がある。特に、バッテリを充電する際には、駆動系の共振を誘発する起振力となる内燃機関から出力するトルクがアイドル運転時に比べて大きくなるため、駆動系の共振による振動もより大きくなる。一方、内燃機関の失火を判定する方法としては、内燃機関の出力軸の回転変動に基づいて失火を判定するものが多い。そして、バッテリを充電する際にはアイドル運転時に比べて大きなトルクがエンジンから出力されて駆動系の共振による大きな振動が生じる場合があることを考慮すると、この場合に生じる駆動系の共振が内燃機関の出力軸の回転変動に影響を及ぼし、失火を誤判定する場合があり、内燃機関の失火の判定を精度良く行なうことができなくなる。

本発明のハイブリッド車は、駐車中に二次電池などの蓄電装置を充電している最中でも内燃機関の失火をより精度良く判定することを主目的とする。

本発明のハイブリッド車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明のハイブリッド車は、
複数気筒の内燃機関と、前記内燃機関の出力軸にねじれ要素を介して３つの回転要素のうちの第１の回転要素が接続されると共に車軸に連結された駆動軸に第２の回転要素が接続された遊星歯車機構と、前記遊星歯車の第３の回転要素に接続された発電機と、前記駆動軸に動力を入出力するよう機械的に接続された電動機と、前記発電機および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、前記駆動軸を回転不能に固定する固定手段と、前記内燃機関の回転変動に基づいて前記内燃機関のいずれかの気筒が失火しているのを判定する失火判定装置と、を備えるハイブリッド車であって、
前記固定手段により前記駆動軸を回転不能に固定した状態で前記蓄電手段の充電が要求されたときには、前記内燃機関，前記ねじれ要素，前記遊星歯車機構，前記発電機，前記電動機を含む駆動系の共振周波数とは異なる回転数で前記内燃機関が運転されて前記蓄電手段が充電されるよう前記内燃機関と前記発電機とを制御する制御手段、
を備えることを要旨とする。

この本発明のハイブリッド車では、固定手段により駆動軸を回転不能に固定した状態で蓄電手段の充電が要求されたときには、内燃機関，ねじれ要素，遊星歯車，発電機，電動機を含む駆動系の共振周波数とは異なる回転数で内燃機関が運転されて蓄電手段が充電されるよう内燃機関と発電機とを制御する。これにより、固定手段により駆動軸を回転不能に固定した状態でも、内燃機関の運転に伴って誘発される駆動系の共振を抑制することができる。この結果、駆動系の共振が内燃機関の出力軸の回転変動に与える影響を低減し、固定手段により駆動軸を回転不能に固定した状態で蓄電手段を充電するときでも、内燃機関の失火の判定を精度良く行なうことができる。

こうした本発明のハイブリッド車において、前記制御手段は、前記固定手段により前記駆動軸を回転不能に固定した状態で前記蓄電手段の充電が要求されたときには、前記内燃機関，前記ねじれ要素，前記遊星歯車機構，前記発電機，前記電動機を含む駆動系の共振周波数より大きい回転数で前記内燃機関が運転されて前記蓄電手段が充電されるよう前記内燃機関と前記発電機とを制御する手段であるものとすることもできる。

本発明のハイブリッド車の制御方法は、
複数気筒の内燃機関と、前記内燃機関の出力軸にねじれ要素を介して３つの回転要素のうちの第１の回転要素が接続されると共に車軸に連結された駆動軸に第２の回転要素が接続された遊星歯車機構と、前記遊星歯車機構の第３の回転要素に接続された発電機と、前記駆動軸に動力を入出力するよう機械的に接続された電動機と、前記発電機および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、前記駆動軸を回転不能に固定する固定手段と、前記内燃機関の回転変動に基づいて前記内燃機関のいずれかの気筒が失火しているのを判定する失火判定装置と、を備えるハイブリッド車の制御方法であって、
前記固定手段により前記駆動軸を回転不能に固定した状態で前記蓄電手段の充電が要求されたときには、前記内燃機関，前記ねじれ要素，前記遊星歯車機構，前記発電機，前記電動機を含む駆動系の共振周波数とは異なる回転数で前記内燃機関が運転されて前記蓄電手段が充電されるよう前記内燃機関と前記発電機とを制御する、
ことを特徴とする。

この本発明のハイブリッド車の制御方法では、固定手段により駆動軸を回転不能に固定した状態で蓄電手段の充電が要求されたときには、内燃機関，ねじれ要素，遊星歯車機構，発電機，電動機を含む駆動系の共振周波数とは異なる回転数で内燃機関が運転されて蓄電手段が充電されるよう内燃機関と発電機とを制御する。これにより、固定手段により駆動軸を回転不能に固定した状態でも、内燃機関の運転に伴って誘発される駆動系の共振を抑制することができる。この結果、駆動系の共振が内燃機関の出力軸の回転変動に与える影響を低減し、固定手段により駆動軸を回転不能に固定した状態で蓄電手段の充電するときにも、内燃機関の失火の判定を精度良く行なうことができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例であるハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にダンパ２８を介して接続された遊星歯車機構３０と、遊星歯車機構３０に接続された発電可能なモータＭＧ１と、遊星歯車機構３０に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに取り付けられた減速ギヤ３５と、この減速ギヤ３５に接続されたモータＭＧ２と、車両全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット７０とを備える。

エンジン２２は、例えばガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力可能な内燃機関として構成されており、図２に示すように、エアクリーナ１２２により清浄された空気をスロットルバルブ１２４を介して吸入すると共に燃料噴射弁１２６からガソリンを噴射して吸入された空気とガソリンとを混合し、この混合気を吸気バルブ１２８を介して燃焼室に吸入し、点火プラグ１３０による電気火花によって爆発燃焼させて、そのエネルギにより押し下げられるピストン１３２の往復運動をクランクシャフト２６の回転運動に変換する。エンジン２２の排気バルブ１３１を介して排出される排気は、一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ），窒素酸化物（ＮＯｘ）の有害成分を浄化する浄化装置（三元触媒）１３４を介して外気へ排出される。

エンジン２２は、エンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４により制御されている。エンジンＥＣＵ２４は、ＣＰＵ２４ａを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ２４ａの他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ２４ｂと、データを一時的に記憶するＲＡＭ２４ｃと、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２の状態を検出する種々のセンサからの信号、例えば、クランクシャフト２６の回転位置を検出するクランクポジションセンサ１４０からのクランクポジションやエンジン２２の冷却水の温度を検出する水温センサ１４２からの冷却水温，燃焼室内に取り付けられた図示しない圧力センサからの筒内圧力，燃焼室へ吸排気を行なう吸気バルブ１２８や排気バルブ１３１を開閉するカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサ１４４からのカムポジション，スロットルバルブ１２４のポジションを検出するスロットルバルブポジションセンサ１４６からのスロットルポジション，吸気管に取り付けられたエアフローメータ１４８からのエアフローメータ信号，同じく吸気管に取り付けられた温度センサ１４９からの吸気温，空燃比センサ１３５ａからの空燃比，酸素センサ１３５ｂからの酸素信号などが入力ポートを介して入力されている。また、エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を駆動するための種々の制御信号、例えば、燃料噴射弁１２６への駆動信号や、スロットルバルブ１２４のポジションを調節するスロットルモータ１３６への駆動信号、イグナイタと一体化されたイグニッションコイル１３８への制御信号、吸気バルブ１２８の開閉タイミングを変更可能な可変バルブタイミング機構１５０への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によりエンジン２２を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータを出力する。なお、エンジンＥＣＵ２４は、クランクポジションセンサ１４０からのクランクポジションに基づいてクランクシャフト２６の回転数、即ちエンジン２２の回転数Ｎｅも演算している。

遊星歯車機構３０は、外歯歯車のサンギヤ３１と、このサンギヤ３１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ３２と、サンギヤ３１に噛合すると共にリングギヤ３２に噛合する複数のピニオンギヤ３３と、複数のピニオンギヤ３３を自転かつ公転自在に保持するキャリア３４とを備え、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３４とを回転要素として差動作用を行なうものとして構成されている。遊星歯車機構３０は、キャリア３４にはエンジン２２のクランクシャフト２６が、サンギヤ３１にはモータＭＧ１が、リングギヤ３２にはリングギヤ軸３２ａを介して減速ギヤ３５がそれぞれ連結されており、モータＭＧ１が発電機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ３１側とリングギヤ３２側にそのギヤ比に応じて分配し、モータＭＧ１が電動機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力とサンギヤ３１から入力されるモータＭＧ１からの動力を統合してリングギヤ３２側に出力する。リングギヤ３２に出力された動力は、リングギヤ軸３２ａからギヤ機構６０およびデファレンシャルギヤ６２を介して、最終的には車両の駆動輪６３ａ，６３ｂに出力される。

ギヤ機構６０には、ファイナルギヤ６０ａに取り付けられたパーキングギヤ９２と、パーキングギヤ９２と噛み合ってその回転駆動を停止した状態でロックするパーキングロックポール９４と、からなるパーキングロック機構９０が取り付けられている。パーキングロックポール９４は、他のポジションから駐車ポジション（Ｐポジション）への操作信号または駐車ポジションから他のポジションへの操作信号を入力したハイブリッド用電子制御ユニット７０により図示しないアクチュエータが駆動制御されることによって作動し、パーキングギヤ９２との噛合およびその解除によりパーキングロックおよびその解除を行なう。ファイナルギヤ６０ａは機械的に駆動輪６３ａ，６３ｂに接続されているから、パーキングロック機構９０は間接的に駆動輪６３ａ，６３ｂをロックしていることになる。

モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ４１，４２を介してバッテリ５０と電力のやりとりを行なう。インバータ４１，４２とバッテリ５０とを接続する電力ライン５４は、各インバータ４１，４２が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ５０は、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータＭＧ１，ＭＧ２により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ５０は充放電されない。モータＭＧ１，ＭＧ２は、いずれもモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０により駆動制御されている。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流などが入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ４０は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。なお、モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４からの信号に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２も演算している。

バッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２によって管理されている。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ５０の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧，バッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン５４に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流，バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１からの電池温度Ｔｂなどが入力されており、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。また、バッテリＥＣＵ５２は、バッテリ５０を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量（ＳＯＣ）を演算したり、演算した残容量（ＳＯＣ）と電池温度Ｔｂとに基づいてバッテリ５０を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを演算している。なお、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、電池温度Ｔｂに基づいて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値を設定し、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）に基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値に補正係数を乗じることにより設定することができる。

ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット７０には、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号，シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、前述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。なお、実施例のハイブリッド自動車２０では、シフトポジションセンサ８２により検出するシフトポジションＳＰとしては、駐車ポジション（Ｐポジション）や中立ポジション（Ｎポジション），ドライブポジション（Ｄポジション），リバースポジション（Ｒポジション）などがある。

こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０は、運転者によるアクセルペダル８３の踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるように、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが運転制御される。エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にエンジン２２から出力される動力のすべてが遊星歯車機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されてリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ５０の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にバッテリ５０の充放電を伴ってエンジン２２から出力される動力の全部またはその一部が遊星歯車機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御する充放電運転モード、エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸３２ａに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。

また、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２のいずれかの気筒が失火しているか否かを判定する処理を実行している。図３は、エンジンＥＣＵ２４により実行される失火判定処理の一例を示すフローチャートである。この処理は、所定時間毎（例えば、数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。

失火判定処理が実行されると、エンジンＥＣＵ２４のＣＰＵ２４ａは、まず、クランクポジションセンサ１４０により検出されるクランク角ＣＡや図４に例示するＴ３０演算処理により演算されるクランクシャフト２６が３０度回転するのに要する時間である３０度回転所要時間Ｔ３０を入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、３０度回転所要時間Ｔ３０は、図４のＴ３０演算処理に示すように、クランクポジションセンサ１４０からのクランク角ＣＡに基づいてクランク角ＣＡが３０度回転する毎にそのときの時刻を入力し（ステップＳ２００）、入力した今回の時刻と前回クランク角ＣＡが３０度回転したときに入力した時刻との差を計算することにより求めることができる（ステップＳ２１０）。なお、３０度回転所要時間Ｔ３０は、その逆数を取るとエンジン２２の回転数Ｎｅを（３６０／３０）倍したものになるから、エンジン２２の回転数Ｎｅの変化の程度、即ちエンジン２２の回転変動を時間の単位を用いて表したものとなる。

続いて、入力した３０度回転所要時間Ｔ３０と閾値Ｔｒｅｆとを比較する（ステップＳ１１０）。ここで、閾値Ｔｒｅｆは、３０度回転所要時間Ｔ３０の基準となるクランク角ＣＡで燃焼行程となる気筒が失火していないときの３０度回転所要時間Ｔ３０より大きく、その気筒が失火しているときの３０度回転所要時間Ｔ３０より小さな値として設定されており、実験・解析等により求めることができる。３０度回転所要時間Ｔ３０が閾値Ｔｒｅｆ以下のときには、エンジン２２は失火していないと判定して失火判定処理を終了し、３０度回転所要時間Ｔ３０が閾値Ｔｒｅｆよりも大きいときには、エンジン２２のいずれかの気筒に失火が生じていると判断し、クランク角ＣＡにより失火気筒を特定して（ステップＳ１２０）、失火判定処理を終了する。

次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特に、駐車しているときにバッテリ５０を充電するためにエンジン２２を負荷運転する際の動作について説明する。図５は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される駐車時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、シフトポジションＳＰがＰポジションとされて駐車しているときに所定時間毎（例えば、数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。なお、シフトポジションＳＰがＰポジションのときには、パーキングロック機構９０によってギヤ機構６０が回転不能に固定されるため、ギヤ機構６０と機械的に接続された駆動輪６３ａ，６３ｂも回転不能に固定される。

駐車時制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１，充電要求フラグＦなど制御に必要なデータを入力する処理を実行する（ステップＳ３００）。ここで、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１は、回転位置検出センサ４３により検出されるモータＭＧ１の回転子の回転位置に基づいて計算されたものをモータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。また、充電要求フラグＦは、バッテリＥＣＵ５２によりバッテリ５０の残容量ＳＯＣ等に基づいてバッテリ５０を充電すべきではないときに値０に設定されると共にバッテリ５０を充電すべきときに値１に設定されるものであり、バッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。

こうしてデータを入力すると、入力した充電要求フラグＦが値１であるか否かを判定する（ステップＳ３１０）。充電要求フラグＦが値０であり、バッテリ５０の充電要求がなされていないときには、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊に停車中にエンジン２２をアイドル運転するときの回転数である所定回転数Ｎｉｄｌ（例えば、９００ｒｐｍ等）を設定し（ステップＳ３２０）、エンジン２２の目標トルクＴｅ＊に値０を設定し（ステップＳ３３０）、トルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定し（ステップＳ３４０）、設定した目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊，トルク指令Ｔｍ１＊をエンジンＥＣＵ２４，モータＥＣＵ４０に送信し（ステップＳ３８０）、本ルーチンを終了する。目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とによって示される運転ポイントで運転されるようにエンジン２２における燃料噴射制御や点火制御などの制御を行なう。また、トルク指令Ｔｍ１＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１が駆動されるようインバータ４１のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。いま、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊に所定回転数Ｎｉｄｌが設定され、目標トルクＴｅ＊およびトルク指令Ｔｍ１＊に値０が設定されているときを考えているから、バッテリ５０を充電せずにエンジン２２を所定回転数Ｎｉｄｌにてアイドル運転することになる。

ステップＳ３１０で、充電要求フラグＦが値１であり、バッテリ５０の充電要求がなされているときには、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊に駐車中にエンジン２２を負荷運転するための回転数であって駆動系の共振周波数より大きい所定回転数Ｎｃｈｇを設定し（ステップＳ３５０）、エンジン２２の目標トルクＴｅ＊に所定トルクＴｃｈｇを設定する（ステップＳ３６０）。ここで、所定回転数Ｎｃｈｇは、実施例では、実験・解析等に基づいて、エンジン２２やダンパ２８，遊星歯車機構３０，モータＭＧ１，ＭＧ２，ギヤ機構６０を含む駆動系の駐車時における共振周波数よりも大きい値となるよう設定し、例えば、駐車時における駆動系の共振周波数が８００〜１２００ｒｐｍであるときには１５００ｒｐｍ等のように設定するものとした。また、所定トルクＴｃｈｇは、エンジン２２を所定回転数Ｎｃｈｇで運転するときに効率よくバッテリ５０を充電できる値となるよう、実験・解析等に基づいて設定するものとした。図６は、駐車時にエンジン２２を負荷運転する際の運転ポイントと駐車時における駆動系の共振領域との関係を示す説明図である。なお、参考のために、走行中などの非駐車時においてエンジン２２を運転する際の運転ポイントとして連続する非駐車時用動作ラインを破線で示し、併せて非駐車時における駆動系の共振領域も図示している。ここで、図に示すように、駐車時には駆動系の共振を誘発する共振領域が非駐車時に比べて特に低トルク側に拡がっているのは、非駐車時には駆動系の振動は駆動輪６３ａ，６３ｂを介して地面に吸収されるが、駐車時にはハイブリッド自動車２０が動かないようパーキングロック機構９０によりギヤ機構６０がロックされるため、駆動系の振動はギヤ機構６０までは伝わるものの、駆動輪６３ａ，６３ｂまでは伝わらず、地面に吸収されにくくなることに基づく。このように、駐車時には駆動系の共振領域が拡がるため、破線で示している非駐車時用動作ラインを用いて運転ポイントを設定すると、設定した運転ポイントが非駐車時における駆動系の共振領域の範囲外であっても、駐車時における駆動系の共振領域の範囲内となる場合がある。このため、実施例では、駐車時にエンジン２２を負荷運転する際の運転ポイントが駐車時における駆動系の共振領域の範囲外となるよう目標回転数Ｎｅ＊に駆動系の共振周波数より大きい所定回転数Ｎｃｈｇを設定している。

次に、設定した目標回転数Ｎｅ＊と遊星歯車機構３０のギヤ比ρとを用いて次式（１）によりモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を設定すると共に設定した目標トルクＴｅ＊，目標回転数Ｎｍ１＊および現在の回転数Ｎｍ１に基づいて式（２）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定する（ステップＳ３７０）。ここで、式（１）は、駐車時における遊星歯車機構３０の回転要素に対する力学的な関係式である。駐車時にエンジン２２を負荷運転しているときの遊星歯車機構３０の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図を図７に示す。図中、左のＳ軸はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１であるサンギヤ３１の回転数を示し、Ｃ軸はエンジン２２の回転数Ｎｅであるキャリア３４の回転数を示し、Ｒ軸はモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除したリングギヤ３２の回転数Ｎｒを示す。式（１）は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。なお、Ｒ軸上の太線矢印は、モータＭＧ１から出力されたトルクＴｍ１がリングギヤ軸３２ａに作用するトルクを示す。また、式（２）は、モータＭＧ１を目標回転数Ｎｍ１＊で回転させるためのフィードバック制御における関係式であり、式（２）中、右辺第２項の「ｋ１」は比例項のゲインであり、右辺第３項の「ｋ２」は積分項のゲインである。

Nm1* = Ne*・(1+ρ)/ρ …（1）
Tm1* = -Te*・ρ/(1+ρ)+k1・(Nm1*-Nm1)+k2・∫(Nm1*-Nm1)dt …（2）

こうして目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊，トルク指令Ｔｍ１＊を設定すると、設定した目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊，トルク指令Ｔｍ１＊をエンジンＥＣＵ２４，モータＥＣＵ４０に送信し（ステップＳ３８０）、本ルーチンを終了する。設定された目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊を受信したエンジンＥＣＵ２４は駐車時における駆動系の共振領域の範囲外である所定回転数Ｎｃｈｇと所定トルクＴｃｈｇとによって示される運転ポイントにてエンジン２２が負荷運転されるようエンジン２２を制御し、設定されたトルク指令Ｔｍ１＊を受信したモータＥＣＵ４０は設定されたトルク指令Ｔｍ１＊をもってモータＭＧ１が駆動されるようモータＭＧ１を制御する。こうした制御を行なうことにより、エンジン２２を負荷運転すると共にモータＭＧ１を駆動してバッテリ５０を充電することができる。この際、駆動系の共振領域の範囲外である運転ポイントにてエンジン２２が負荷運転されるから、駆動系の共振を抑制し、駐車中にバッテリ５０を充電している最中でも駆動系の共振が生じることを抑制し、さらには駆動系の共振によるクランクシャフト２６の回転変動への影響を低減して、エンジン２２の失火を精度良く判定することができる。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、シフトポジションＳＰがＰポジションとされてパーキングロック機構９０によりギヤ機構６０が固定された状態でバッテリ５０の充電が要求されたときには、エンジン２２やダンパ２８，遊星歯車機構３０，モータＭＧ１，ＭＧ２，ギヤ機構６０を含む駆動系の共振周波数より大きい所定回転数Ｎｃｈｇでエンジン２２が運転されてバッテリ５０が充電されるようエンジン２２とモータＭＧ１とを制御する。これにより、パーキングロック機構９０によりギヤ機構６０を回転不能に固定した状態でも、エンジン２２の運転に伴って誘発される駆動系の共振を抑制することができる。この結果、駆動系の共振がクランクシャフト２６の回転変動に与える影響を低減し、パーキングロック機構９０によりギヤ機構６０を回転不能に固定した状態でバッテリ５０を充電するときでも、エンジン２２の失火の判定を精度良く行うことができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、所定回転数Ｎｃｈｇは駆動系の共振周波数より大きい値となるよう定められているが、駆動系の共振周波数とは異なる回転数であればよいから、駆動系の共振周波数より小さい値に定められるものとしてもよい。また、駆動系の共振を誘発する駆動系の共振周波数の範囲が複数存在するときにはその複数存在する共振周波数の範囲の間に位置する値に定められるものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、所定トルクＴｃｈｇは固定した値であるものとしたが、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）に基づいて変動するものとしてもよい。また、所定トルクＴｃｈｇおよび所定回転数Ｎｃｈｇの双方ともバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）に基づいて変動するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０は、モータＭＧ２の動力をリングギヤ軸３２ａに接続された車軸に出力するものであるが、図８に示す変形例としてのハイブリッド自動車１２０のように、モータＭＧ２の動力をリングギヤ軸３２ａに接続された車軸（駆動輪６３ａ，６３ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図８における車輪６４ａ，６４ｂに接続された車軸）に出力するものに適用するものとしてもよい。

また、こうした自動車に適用するものに限定されるものではなく、列車など自動車以外の車両の形態としても構わない。さらに、こうした車両の制御方法の形態としてもよい。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン２２が「内燃機関」に相当し、遊星歯車機構３０が「遊星歯車機構」に相当し、モータＭＧ１が「発電機」に相当し、モータＭＧ２が「電動機」に相当し、バッテリ５０が「蓄電手段」に相当し、パーキングロック機構９０が「固定手段」に相当し、クランクシャフト２６の回転位置を検出するクランクポジションセンサ１４０と、クランクポジションセンサ１４０により検出されるクランク角ＣＡに基づいてクランクシャフト２６が３０度回転するのに要する３０度回転所要時間Ｔ３０を演算する図４のＴ３０演算処理を実行すると共に演算した３０度回転所要時間Ｔ３０が閾値Ｔｒｅｆより大きいときにエンジン２２のいずれかの気筒に失火が生じていると判断する図３の失火判定処理を実行するエンジンＥＣＵ２４とが「失火判定装置」に相当し、シフトポジションＳＰがＰポジションとされてパーキングロック機構９０によりギヤ機構６０を回転不能に固定した状態でバッテリ５０の充電が要求されたときには、エンジン２２，ダンパ２８，遊星歯車機構３０，モータＭＧ１，ＭＧ２を含む駆動系の共振周波数より大きい所定回転数Ｎｃｈｇをエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊に設定し、所定トルクＴｃｈｇをエンジン２２の目標トルクＴｅ＊に設定し、設定した目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊に基づいてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定してエンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０に送信する図５の駐車時制御ルーチンのステップＳ３５０〜Ｓ３８０の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０と、受信した目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊に基づいてエンジン２２を制御するエンジンＥＣＵ２４と、受信したトルク指令Ｔｍ１＊に基づいてモータＭＧ１を制御するモータＥＣＵ４０とが「制御手段」に相当する。

ここで、「内燃機関」としては、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関に限定されるものではなく、水素エンジンなど、複数気筒の内燃機関であれば如何なるタイプのものとしても構わない。「遊星歯車機構」としては、上述の遊星歯車機構３０に限定されるものではなく、ダブルピニオン式の遊星歯車機構など、内燃機関の出力軸にねじれ要素を介して３つの回転要素のうちの第１の回転要素が接続されると共に車軸に連結された駆動軸に第２の回転要素が接続されたものであれば如何なるものとしても構わない。「発電機」としては、同期発電電動機として構成されたモータＭＧ１に限定されるものではなく、誘導電動機など、遊星歯車機構の第３の回転要素に接続されたものであれば如何なるものとしても構わない。「電動機」としては、同期発電電動機として構成されたモータＭＧ２に限定されるものではなく、誘導電動機など、駆動軸に動力を入出力するよう機械的に接続されたものであれば如何なるものとしても構わない。「蓄電手段」としては、二次電池としてのバッテリ５０に限定されるものではなく、キャパシタなど、発電機や電動機と電力のやりとりが可能であれば如何なるものとしても構わない。「固定手段」としては、ギヤ機構６０を回転不能な状態で固定するパーキングロック機構９０に限定されるものではなく、駆動軸を回転不能な状態で固定するものであれば如何なるものとしても構わない。「失火判定装置」としては、検出されたクランク角ＣＡに基づいてクランクシャフト２６が３０度回転するのに要する３０度回転所要時間Ｔ３０を演算し、演算した３０度回転所要時間Ｔ３０が閾値Ｔｒｅｆより大きいときにエンジン２２のいずれかの気筒に失火が生じていると判断するもの限定されるものではなく、内燃機関の回転変動に基づいて内燃機関のいずれかの気筒が失火しているのを判定するものであれば如何なるものとしても構わない。「制御手段」としては、ハイブリッド用電子制御ユニット７０とエンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０とからなる組み合わせに限定されるものではなく単一の電子制御ユニットにより構成されるなどとしてもよい。また、「制御手段」としては、シフトポジションＳＰがＰポジションとされてパーキングロック機構９０によりギヤ機構６０を回転不能に固定した状態でバッテリ５０の充電が要求されたときには、エンジン２２，ダンパ２８，遊星歯車機構３０，モータＭＧ１，ＭＧ２を含む駆動系の共振周波数より大きい所定回転数Ｎｃｈｇをエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊に設定すると共に所定トルクＴｃｈｇをエンジン２２の目標トルクＴｅ＊に設定し、設定した目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊に基づいてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定してエンジン２２，モータＭＧ１を制御するものに限定されるものではなく、固定手段により駆動軸を回転不能に固定した状態で蓄電手段の充電が要求されたときには、内燃機関，ねじれ要素，遊星歯車機構，発電機，電動機を含む駆動系の共振周波数とは異なる回転数で内燃機関が運転されて蓄電手段が充電されるよう内燃機関と発電機とを制御するものであれば如何なるものとしても構わない。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための最良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。

本発明は、ハイブリッド車の製造産業などに利用可能である。

本発明の一実施例であるハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。 エンジン２２の構成の概略を示す構成図である。 エンジンＥＣＵ２４により実行される失火判定処理の一例を示すフローチャートである。 エンジンＥＣＵ２４により実行されるＴ３０演算処理の一例を示すフローチャートである。 ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される駐車時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 駐車時にエンジン２２を負荷運転する際の運転ポイントと駐車時における駆動系の共振領域との関係を示す説明図である。 駐車時にエンジン２２を負荷運転しているときの遊星歯車機構３０の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図の一例を示す説明図である。 変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。

符号の説明

２０，１２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２４ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２４ａ ＣＰＵ、２４ｂ ＲＯＭ、２４ｃ ＲＡＭ、２６ クランクシャフト、２８ ダンパ、３０ 遊星歯車機構、３１ サンギヤ、３２ リングギヤ、３２ａ リングギヤ軸、３３ ピニオンギヤ、３４ キャリア、３５ 減速ギヤ、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２ インバータ、４３，４４ 回転位置検出センサ、５０ バッテリ、５１ 温度センサ、５２ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４ 電力ライン、６０ ギヤ機構、６０ａ ファイナルギヤ、６２ デファレンシャルギヤ、６３ａ，６３ｂ 駆動輪、６４ａ，６４ｂ 車輪、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、８０ イグニッションスイッチ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８８ 車速センサ、９０ パーキングロック機構、９２ パーキングギヤ、９４ パーキングロックポール、１２２ エアクリーナ、１２４ スロットルバルブ、１２６ 燃料噴射弁、１２８ 吸気バルブ、１３０ 点火プラグ、１３１ 排気バルブ、１３２ ピストン、１３４ 浄化装置、１３５ａ 空燃比センサ、１３５ｂ 酸素センサ、１３６，スロットルモータ、１３８ イグニッションコイル、１４０ クランクポジションセンサ、１４２ 水温センサ、１４３ 圧力センサ、１４４ カムポジションセンサ、１４６ スロットルバルブポジションセンサ、１４８ エアフローメータ、１４９ 温度センサ、１５０ 可変バルブタイミング機構、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (3)

1. 複数気筒の内燃機関と、前記内燃機関の出力軸にねじれ要素を介して３つの回転要素のうちの第１の回転要素が接続されると共に車軸に連結された駆動軸に第２の回転要素が接続された遊星歯車機構と、前記遊星歯車機構の第３の回転要素に接続された発電機と、前記駆動軸に動力を入出力するよう機械的に接続された電動機と、前記発電機および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、前記駆動軸を回転不能に固定する固定手段と、前記内燃機関の回転変動に基づいて前記内燃機関のいずれかの気筒が失火しているのを判定する失火判定装置と、を備えるハイブリッド車であって、
   前記固定手段により前記駆動軸を回転不能に固定した状態で前記蓄電手段の充電が要求されたときには、前記内燃機関，前記ねじれ要素，前記遊星歯車機構，前記発電機，前記電動機を含む駆動系の共振周波数とは異なる回転数で前記内燃機関が運転されて前記蓄電手段が充電されるよう前記内燃機関と前記発電機とを制御する制御手段、
   を備えるハイブリッド車。
2. 前記制御手段は、前記固定手段により前記駆動軸を回転不能に固定した状態で前記蓄電手段の充電が要求されたときには、前記内燃機関，前記ねじれ要素，前記遊星歯車機構，前記発電機，前記電動機を含む駆動系の共振周波数より大きい回転数で前記内燃機関が運転されて前記蓄電手段が充電されるよう前記内燃機関と前記発電機とを制御する手段である請求項１記載のハイブリッド車。
3. 複数気筒の内燃機関と、前記内燃機関の出力軸にねじれ要素を介して３つの回転要素のうちの第１の回転要素が接続されると共に車軸に連結された駆動軸に第２の回転要素が接続された遊星歯車機構と、前記遊星歯車機構の第３の回転要素に接続された発電機と、前記駆動軸に動力を入出力するよう機械的に接続された電動機と、前記発電機および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、前記駆動軸を回転不能に固定する固定手段と、前記内燃機関の回転変動に基づいて前記内燃機関のいずれかの気筒が失火しているのを判定する失火判定装置と、を備えるハイブリッド車の制御方法であって、
   前記固定手段により前記駆動軸を回転不能に固定した状態で前記蓄電手段の充電が要求されたときには、前記内燃機関，前記ねじれ要素，前記遊星歯車機構，前記発電機，前記電動機を含む駆動系の共振周波数とは異なる回転数で前記内燃機関が運転されて前記蓄電手段が充電されるよう前記内燃機関と前記発電機とを制御する、
   ことを特徴とするハイブリッド車の制御方法。

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