JP2010163992A

JP2010163992A - ハイブリッド車両の制御装置

Info

Publication number: JP2010163992A
Application number: JP2009007457A
Authority: JP
Inventors: Yukio Kobayashi; 幸男小林
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-01-16
Filing date: 2009-01-16
Publication date: 2010-07-29

Abstract

【課題】早期に間欠運転に移行でき、燃費を向上させることが可能なハイブリッド車両の制御装置を提供する。
【解決手段】ハイブリッド車両の制御装置は、当該制御手段は、燃焼圧センサからの検出信号に基づいて求められたエンジンの発生トルクと、発電機の出力トルクに基づいて求められたエンジンの実トルクと、の差をフリクショントルクとし、当該フリクショントルクに応じて、エンジンへの吸入される吸入空気量の補正を行う制御手段を有する。このようにすることで、フリクショントルクを見込み値ではなく、正確な値を用いて吸入空気量の補正を行うことができる。これにより、フリクショントルクを見込み値として吸入空気量の補正を行う場合と比較して、吸入空気量の学習を早期に終了することが可能となり、早期に間欠運転に移行でき、燃費を向上させることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、吸入空気量制御を行う技術分野に関する。

この種の技術が特許文献１、２に記載されている。特許文献１では、暖機後のアイドル回転数を維持できるだけの吸入空気量からフリクショントルク相当分を差し引くことで要求吸入空気量を算出して、吸入空気量制御を行う技術が記載されている。特許文献２では、燃焼圧センサによって求まるトルクを含む第１トルク収支と、エンジン回転数変化として現れるトルクを含む第２トルク収支との差に基づいて、アイドル回転数制御時のエンジン出力を補正する技術が記載されている。また、特許文献３にも本発明と関連のある技術が記載されている。

特開２００６−０５７５９０号公報特開２００５−２７３５３７号公報特開２００５−１５５３５７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、フリクショントルクを見込み値で計算しているため、要求トルクと実際に出力されるトルクとの間のずれを解消するのに、即ち、吸入空気量制御の精度を得るのに時間がかかる恐れがある。間欠的にエンジンの始動と停止を繰り返すハイブリッド車両においては、吸入空気量の学習が完了されないと、間欠運転に移行できない。そのため、ハイブリッド車両においては、間欠運転への移行が遅れ、燃費が悪化する恐れがある。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、早期に間欠運転に移行でき、燃費を向上させることが可能なハイブリッド車両の制御装置を提供することを課題とする。

本発明の１つの観点では、エンジン、前記エンジンより出力されるトルクを受けて発電する発電機、前記エンジンの気筒内の燃焼圧を検出する燃焼圧センサ、を備えるハイブリッド車両に適用されるハイブリッド車両の制御装置であって、前記燃焼圧センサからの検出信号に基づいて求められた前記エンジンの発生トルクと、前記発電機の出力トルクに基づいて求められた前記エンジンの実トルクと、の差をフリクショントルクとし、当該フリクショントルクに応じて、前記エンジンへの吸入される吸入空気量の補正を行う制御手段を備える。

上記のハイブリッド車両の制御装置は、エンジン、当該エンジンより出力されるトルクを受けて発電する発電機、エンジンの気筒内の燃焼圧を検出する燃焼圧センサ、を備えるハイブリッド車両に適用される。ハイブリッド車両の制御装置は、例えばＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）などの制御手段を有する。制御手段は、燃焼圧センサからの検出信号に基づいて求められたエンジンの発生トルクと、発電機の出力トルクに基づいて求められたエンジンの実トルクと、の差をフリクショントルクとし、当該フリクショントルクに応じて、エンジンへの吸入される吸入空気量の補正を行う。このようにすることで、フリクショントルクを見込み値ではなく、より正確な値を用いて吸入空気量の補正を行うことができる。これにより、フリクショントルクを見込み値として吸入空気量の補正を行う場合と比較して、吸入空気量の学習を早期に終了することが可能となり、早期に間欠運転に移行でき、燃費を向上させることができる。

上記のハイブリッド車両の制御装置の他の一態様は、前記発生トルクが設定トルク以下の場合には、前記吸入空気量の補正を行わない。このようにすることで、不適切な補正が行われるのを未然に防ぐことができる。

エンジン、前記エンジンより出力されるトルクを受けて発電する発電機、前記エンジンの気筒内の燃焼圧を検出する燃焼圧センサ、を備えるハイブリッド車両に適用されるハイブリッド車両の制御装置であって、前記燃焼圧センサからの検出信号に基づいて求められた前記エンジンの発生トルクと、前記発電機の出力トルクに基づいて求められた前記エンジンの実トルクと、の差をフリクショントルクとし、当該フリクショントルクに応じて、前記エンジンへの吸入される吸入空気量の補正を行う制御手段を備える。これにより、フリクショントルクを見込み値として吸入空気量の補正を行う場合と比較して、吸入空気量の学習を早期に終了することが可能となり、早期に間欠運転に移行でき、燃費を向上させることができる。

本実施形態に係るハイブリッド車両の概略構成を示す図である。エンジンシステムの概略構成を示すブロック図である。ＩＳＣ制御量の補正を行う場合の制御処理を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。

［装置構成］
まず、本発明の制御装置を適用したハイブリッド車両について、図１を参照して説明する。

図１は、ハイブリッド車両１００の概略構成を示す図である。ハイブリッド車両１００は、主に、エンジン（内燃機関）１と、車軸２と、車輪３と、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２と、プラネタリギヤ４と、インバータ５と、バッテリ６と、ＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）１０と、を備える。

車軸２は、エンジン１及び第２のモータジェネレータＭＧ２の動力を車輪３に伝達する動力伝達系の一部である。車輪３は、ハイブリッド車両１００の車輪であり、説明の簡略化のため、図１では特に左右前輪のみが表示されている。エンジン１は、例えばガソリンエンジン又はディーゼルエンジンであり、ハイブリッド車両１００の主たる推進力を出力する動力源として機能する。エンジン１は、ＥＣＵ１０によって種々の制御が行われる。具体的には、ＥＣＵ１０は、エンジン回転数を制御したり、図示しないスロットルバルブの開度（スロットル開度）を制御したりする。

第１のモータジェネレータＭＧ１は、エンジン１より出力されるトルクを受けて、主としてバッテリ６を充電するための発電機、或いは第２のモータジェネレータＭＧ２に電力を供給するための発電機として機能するように構成されている。また、第１のモータジェネレータＭＧ１は、エンジン１を始動するための発電機として機能するように構成されている。第２のモータジェネレータＭＧ２は、主としてエンジン１の出力をアシスト（補助）する電動機として機能するように構成されている。これらのモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２は、例えば同期電動発電機として構成され、外周面に複数個の永久磁石を有するロータと、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたステータとを備える。プラネタリギヤ（遊星歯車機構）４は、エンジン１の出力を第１のモータジェネレータＭＧ１及び車軸２へ分配することが可能に構成され、動力分割機構として機能する。

インバータ５は、バッテリ６と、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２との間の電力の入出力を制御する直流交流変換機である。例えば、インバータ５は、バッテリ６から取り出した直流電力を交流電力に変換して、或いは、第１のモータジェネレータＭＧ１によって発電された交流電力をそれぞれ第２のモータジェネレータＭＧ２に供給すると共に、第１のモータジェネレータＭＧ１によって発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ６に供給することが可能に構成されている。バッテリ６は、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２を駆動するための電源として機能することが可能に構成された充電可能な蓄電池である。

ＥＣＵ１０は、図示しないＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）及びＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）などを備える。ＥＣＵ１０は、ハイブリッド車両１００の動作全体を制御する。例えば、ＥＣＵ１０は、車速が比較的低速の場合には、エンジン１からの出力によって走行させているとエンジン効率が悪いため、エンジン１を停止したまま、第２のモータジェネレータＭＧ２を力行状態にして走行する。即ち、ハイブリッド車両１００は電気走行モード（ＥＶモード）で走行する。ここで、例えば、アクセル開度に基づいて、加速要求等があると判定された場合には、ＥＣＵ１０は、エンジン１を始動させ、エンジン１からの出力によっても走行させる（ハイブリッド走行モード）。エンジン始動要求時においてエンジン１を円滑に始動するため、ＥＣＵ１０は、ＥＶ走行中においても、第１のモータジェネレータＭＧ１を力行状態にすることにより、エンジン１の回転数を所定回転数以上に保持するためのモータリングを行っている。

次に、エンジン１を含むエンジンシステムの概略構成について図２を用いて説明する。図２は、エンジンシステムの概略構成を示すブロック図である。図２において、実線の矢印は吸気及び排気の流れを示し、破線の矢印は制御信号を示す。

エンジン１は、複数の気筒（シリンダ）１１を有し、気筒１１には吸気通路２３と排気通路２４とが接続されている。吸気通路２３には、スロットル弁２１が設けられている。気筒１１の燃焼室１５には、吸気弁１３と排気弁１４が設けられている。吸気弁１３は、開閉することによって、吸気通路２３と燃焼室１５との導通／遮断を制御する。また、排気弁１４は、開閉することによって、排気通路２４と燃焼室１５との導通／遮断を制御する。

吸気通路２３には外部から導入された空気（新気）が通過し、スロットル弁２１は吸気通路２３を通過する空気の流量を調整する。吸気通路２３を通過した空気は、吸気弁１３の開弁時に気筒１１の燃焼室１５内に供給される。また、燃焼室１５内には、燃料噴射弁１８によって噴射された燃料が空気とともに供給される。燃焼室１５内では、点火プラグ１９の点火により着火されることによって、供給された空気と燃料との混合気が燃焼される。この場合、燃焼によってピストン１２が往復運動し、この往復運動がコンロッド１６を介してクランク軸１７に伝達され、クランク軸１７が回転する。また、燃焼によって生じた排気は、排気弁１４の開弁時に排気通路２４から排出される。

ここで、気筒１１には燃焼圧センサ３４が設けられている。燃焼圧センサ３４は、気筒１１内の燃焼圧、即ち、燃焼室１５内の圧力を検出するセンサである。燃焼圧センサ３４は、検出した圧力に対応する検出信号Ｓ３４をＥＣＵ１０に送信する。なお、燃焼圧センサ３４は、点火プラグ１９と一体型に形成されているとしても良いのは言うまでもない。

また、吸気通路２３には、スロットル弁２１を迂回してバイパス通路３１が設けられており、バイパス通路３１にはＩＳＣ（ＩｄｌｅＳｐｅｅｄＣｏｎｔｒｏｌ）弁３３が設けられている。ＩＳＣ弁３３の開度は、ＥＣＵ１０からの制御信号Ｓ３３により制御される。ＩＳＣ弁３３の開度を運転状態に応じて制御することにより、スロットル弁２１とは独立して吸入空気量を制御することが可能となり、アイドル時においてもエンジン回転数を目標値に保持することができる。

［制御方法］
次に、本実施形態に係るハイブリッド車両の制御方法について説明する。

ハイブリッド車両では、エンジンによる運転と電動機による運転とが自動的に切換えられて、最も効率が良くなるように制御される。即ち、ハイブリッド車両では間欠運転が行われる。しかしながら、吸入空気量制御について一定の精度を得ることができないと、エンジンの動作状態が不安定となるため、間欠運転を行うことができない。そのため、ハイブリッド車両１００では、ＥＣＵ１０は、エンジン暖機後のアイドル運転時において、フリクショントルクに基づいて、アイドル回転数を維持するように吸入空気量を調整する。具体的には、ＥＣＵ１０は、フリクショントルクに基づいて、アイドル時の吸入空気量を規定するＩＳＣ制御量（ＩＳＣ弁３３の開度の制御量）を調整する。

図３は、ＩＳＣ制御量の補正を行う制御処理を示すフローチャートである。図３に示す制御処理では、ＥＣＵ１０は、発生トルクと実トルクとに基づいて、フリクショントルクを求め、当該フリクショントルクに基づいて、ＩＳＣ制御量の基準値（ＩＳＣ基準値）に対する補正値を修正する。ＩＳＣ基準値に補正値を加えた値がＩＳＣ制御量である。以下で述べる制御処理は、ＥＣＵ１０により、例えば所定時間毎に繰り返し行われる。ここで、補正値の初期値及びＩＳＣ基準値は、予め実験などにより求められ、ＥＣＵ１０のメモリなどに記憶されている。

ステップＳ１０１において、ＥＣＵ１０は、メモリなどからＩＳＣ基準値に対する補正値を読み出す。

ステップＳ１０２において、ＥＣＵ１０は、燃焼圧センサ３４からの検出信号に基づいて、エンジン１の気筒１１内の燃焼により発生した発生トルクを算出する。

ステップＳ１０３において、ＥＣＵ１０は、ステップＳ１０２で算出された発生トルクが設定トルクよりも大きくなっているか否かについて判定する。ＥＣＵ１０は、発生トルクが設定トルクよりも大きくなっていると判定した場合には（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０４の処理へ進み、発生トルクが設定トルク以下になっていると判定した場合には（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、本制御処理を終了する。これは、発生トルクが設定トルク以下となっている場合には、エンジン１に何らかの動作不良が発生しているために、発生トルクが低下しているものと考えられるからである。つまり、このときの発生トルクを基に吸入空気量の補正、具体的にはＩＳＣ制御量の補正を行うと、不適切な補正が行われる可能性があるからである。従って、このようにすることで、エンジン１に何らかの動作不良が発生している場合であっても、不適切な補正が行われるのを未然に防ぐことができる。ここで、設定トルクは、予め実験などにより求められ、ＥＣＵ１０のメモリなどに記憶されている。

ステップＳ１０４において、ＥＣＵ１０は、第１のモータジェネレータＭＧ１の出力トルク（発電機トルク）に基づいて、エンジン１より実際に出力された実トルクを算出する。発電機トルクは、第１のモータジェネレータＭＧ１より発電される電力を基に算出される。続くステップＳ１０５において、ＥＣＵ１０は、発生トルクから実トルクを引くことによりフリクショントルクを算出する。

ステップＳ１０６において、ＥＣＵ１０は、ステップＳ１０５で算出されたフリクショントルクが設定値よりも大きくなっているか否かについて判定する。設定値は、例えば、ステップＳ１０１で読み出された補正値に応じた値に設定される。ＥＣＵ１０は、ステップＳ１０５で算出されたフリクショントルクが設定値よりも大きくなっていると判定した場合には（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、当該フリクショントルクの大きさに応じた値を補正値に加算する（ステップＳ１０７）。一方、ＥＣＵ１０は、ステップＳ１０５で算出されたフリクショントルクが設定値以下になっていると判定した場合には（ステップＳ１０６：Ｎｏ）、当該フリクショントルクの大きさに応じた値を補正値より減算する（ステップＳ１０８）。

ステップＳ１０９において、ＥＣＵ１０は、ステップＳ１０７又はＳ１０８で算出された補正値をＩＳＣ基準値に加えることによりＩＳＣ制御量を算出し、ＩＳＣ弁３３の制御を行う。続くステップＳ１１０において、ＥＣＵ１０は、当該補正値をメモリなどに記憶する。当該補正値は、次に上述の制御処理が行われる場合において、再び、フリクショントルクの大きさに応じた値で加算又は減算されることとなる。この後、ＥＣＵ１０は、本制御処理を終了する。

以上に述べたことから分かるように、本実施形態に係る制御処理では、ＥＣＵ１０は、燃焼圧センサ３４からの検出信号に基づいて求められたエンジン１の発生トルクから、第１のモータジェネレータＭＧ１の出力トルクに基づいて求められたエンジン１の実トルクを引くことで、フリクショントルクを算出している。そして、ＥＣＵ１０は、算出されたフリクショントルクに応じて、エンジン１へ吸入される吸入空気量の補正を行っている。つまり、本実施形態に係る制御処理では、フリクショントルクを見込み値ではなく、より正確な値を用いて吸入空気量の補正を行うことができる。これにより、フリクショントルクを見込み値として吸入空気量の補正を行う場合と比較して、吸入空気量の学習を早期に終了することが可能となり、早期に間欠運転に移行でき、燃費を向上させることができる。

１エンジン
１０ＥＣＵ
１１気筒
２３吸気通路
２４排気通路
３１バイパス通路
３３ＩＳＣ弁
３４燃焼圧センサ

Claims

エンジン、前記エンジンより出力されるトルクを受けて発電する発電機、前記エンジンの気筒内の燃焼圧を検出する燃焼圧センサ、を備えるハイブリッド車両に適用されるハイブリッド車両の制御装置であって、
前記燃焼圧センサからの検出信号に基づいて求められた前記エンジンの発生トルクと、前記発電機の出力トルクに基づいて求められた前記エンジンの実トルクと、の差をフリクショントルクとし、当該フリクショントルクに応じて、前記エンジンへの吸入される吸入空気量の補正を行う制御手段を備えるハイブリッド車両の制御装置。
前記制御手段は、前記発生トルクが設定トルク以下の場合には、前記吸入空気量の補正を行わない請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。