JP2010215183A - 車両制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃費を下げること無く、エネルギー効率の良く、可変バルブタイミング機構の学習／診断を行うことができる車両の制御装置を提供する。
【解決手段】クランク軸に対する吸排気カムの回転位相を変化させる可変バルブタイミング機構を備えた内燃機関と、前記内燃機関及び前記モータ／ジェネレータにより駆動走行する車両の制御装置であって、制御装置は、内燃機関へのトルク要求が無い時に、前記モータ／ジェネレータにより内燃機関を強制的に駆動する内燃機関強制駆動手段と、車両の運転状態に基づいて、吸排気カムの基準位置の学習及び可変バルブ機構の診断を要求する学習診断要求手段と、を備え、該学習診断の要求に応じて、前記内燃機関を強制駆動させ、前記吸排気カムの基準位置の学習及び前記可変バルブタイミング機構の診断を行う。
【選択図】図５

Description

本発明は内燃機関とモータ／ジェネレータを駆動源に備えた車両制御装置に係り、特に、可変バルブ機構の吸排気カムの基準位置の学習及び前記可変バルブ機構の診断をするに好適な車両制御装置に関する。

内燃機関（エンジン）の吸排気カムの開閉タイミングを調整する機構（以降可変バルブタイミング機構）として、油圧を利用したものが知られている。この装置では、可変バルブタイミング機構として、バルブを開閉するカム軸に回転力を伝達するベーンと、このベーンを格納し内燃機関のクランク軸からの回転力が伝達されるハウジングと、から構成されるベーン式が採用されている。また、ベーンを格納したハウジングの中には進角室と遅角室とが設けられている。そして、可変バルブタイミング機構は、油圧を制御するためのオイルコントロールバルブで、進角室もしくは遅角室にオイルを供給することによりハウジングとベーンを相対回転させて、クランク軸に対する吸排気カム（カム軸）の回転位相を変化させてバルブタイミングを可変制御するように構成されている。このように、可変バルブタイミング機構は、油圧によって制御されるため、この機構を適切に作動させるためには、ある一定以上の油圧が必要となっている。そのため、内燃機関の始動時や内燃機関停止時には、供給される油圧が、走行時に比べて低いため、可変バルブタイミング機構を正確に制御することは難しい。

一方、可変バルブタイミング機構を備えたエンジンは、バルブタイミングの可変制御により燃費、出力、始動性等を改善することができる。このような可変バルブタイミング機構による効果を確実に発揮させる為には、吸排気カムの位置を学習制御することにより、高応答で正確に制御する必要がある。

一般に吸排気カムの位置を学習させる為には、各カムをそれぞれ基準位置となるようにハウジング内の進角室もしくは遅角室に油圧をかけている。例えば、吸気側では遅角室に油圧をかけることにより最遅角位置となるように吸気カムを制御し、その位置を基準位置とし、検出位置と基準位置とずれを補正し、学習している。この基準位置学習は、通常トルクが不要なアイドル運転時に実行されている。

一方ハイブリッド車では、燃費対策として頻繁にアイドルストップするために、上述したような基準位置での学習を行うことが難しい。このため、可変バルブタイミング機構の経時劣化等の作動タイミングずれを的確に補正できないという問題が生じる。

またアイドルストップ中は、吸排気カムは各々基準位置に戻っているが、エンジンが回転していないためバルブタイミング位置が検出できず、学習を実行することが出来ない。

アイドルストップ中に吸排気カムが基準位置に戻るのは、次回始動時にオイル圧力が十分発生していない状態の場合、ベーンがバルブ開閉駆動する際に生じる反力トルクで回転してしまいバルブタイミングが一定とならず、またベーンがハウジング内壁に衝突することによる打音が発生するので、基準位置でベーンを機械的にロックするように油圧をかける制御を導入していることによる。また、学習と同じタイミングで、タイミングベルトの伸びやこまずれによって、バルブタイミングが所定以上ずれているかを診断しているが、ハイブリッド車では、このような診断を実施するのも難しい。

この問題を解決するために、例えば、エンジン停止時間を所定時間遅延させて、吸気カムを確実に最遅角位置へと移動させてから、最遅角位置における学習を実行させる方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−２６３１１７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の制御技術では、エンジン停止時間を所定時間延長するため、燃費への影響が懸念される。特に、燃費性能を重視したハイブリッド車では、極力無駄なアイドル運転を無くすことが要求されているため、前記制御技術は望ましいとは言えない。

本発明は、上記する問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、アイドルストップよって、学習／診断の頻度が少ないハイブリッド車両であっても、燃費を下げること無く、エネルギー効率の良く、可変バルブタイミング機構の学習／診断を行うことができる車両の制御装置を提供することにある。

このような点を鑑みて、発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、ハイブリッド車両の場合に、アイドルストップ中にモータによってエンジンを強制駆動させることに着想し、これにより、油圧を発生させて可変バルブタイミング機構を所定の位置に制御するとともに、バルブタイミング位置（吸排気カムの位置）を検出して、この検出した位置を基準位置として学習、及び、この機構の診断を実行することができるとの新たな知見を得た。

本発明に係る車両制御装置は、クランク軸に対する吸排気カムの回転位相を変化させる可変バルブタイミング機構を備えた内燃機関と、該内燃機関の駆動により発電するモータ／ジェネレータと、該モータ／ジェネレータが発電した電力を蓄電し、該蓄電した電力を前記モータ／ジェネレータに供給する蓄電手段とを備え、前記内燃機関及び前記モータ／ジェネレータにより駆動走行する車両の制御装置であって、該制御装置は、前記内燃機関へのトルク要求が無い時に、前記モータ／ジェネレータにより前記内燃機関を強制的に駆動する内燃機関強制駆動手段と、前記車両の運転状態に基づいて、前記吸排気カムの基準位置の学習及び前記可変バルブ機構の診断を要求する学習診断要求手段と、を備え、該学習診断の要求に応じて、前記内燃機関強制駆動手段により前記内燃機関を強制駆動させ、前記吸排気カムの基準位置の学習及び前記可変バルブタイミング機構の診断を行うことを特徴とする。

本発明によれば、トルク要求がない内燃機関停止状態で、外部から強制的に内燃機関を回転させることにより、ロックピンにより吸排気カムが基準位置で固定されていない場合には、クランク軸の回転により発生した油圧で、可変バルブタイミング機構を作動させ、吸排気カムを基準位置に固定させると共に、カム位置信号により吸排気カムの基準位置の学習、及び、吸排気カムの回転位相を変化させる可変バルブタイミング機構そのものの故障診断をも行うことができる。なお、前記吸排気カムの基準位置の学習及び前記可変バルブタイミング機構の診断（学習／診断）は、従来から知られた方法により行うものである。

このようにして、アイドルストップにより、学習／診断頻度が極めて少ないハイブリッド車両においても、確実にこのような学習／診断を実行することが可能となる。また強制駆動はバッテリに蓄積してある電力を用いて行うため、無駄なアイドル運転を作り出す必要が無くなる。バッテリの電力は、減速運転で回生された電力を蓄積するため、アイドル運転状態よりもエネルギーロスが小さくなる。

より好ましくは、本発明に係る車両制御装置は、前記内燃機関強制駆動手段により、前記内燃機関の回転数を一定にする制御を行う。

このような車両制御装置は、学習／診断をカム位置信号の情報をもとにして行われる。カム位置信号は、クランク位置信号からの角度制御と、クランク角とカム角の位置間の時間制御の合計で算出される。そのため、回転数が変動すると時間制御の精度が劣化し特に学習の精度が低下する恐れがある。そこで、本発明は、前記内燃機関強制駆動手段は、前記内燃機関の回転数を一定にする制御を行うことがより好ましい。本発明によれば、内燃機関の回転数を一定に制御することにより精度よく学習を実行することが可能となる。

本発明は内燃機関を蓄電手段（バッテリ）に蓄積された電力で回転させる為、電力を消費することになる。蓄電手段が低い状態で強制駆動させると蓄電手段が過放電してしまい、蓄電手段の寿命を低下させる恐れがある。そこで、本発明は、前記蓄電手段に蓄電される電力量が所定の電力量以上となった場合に、前記内燃機関を強制駆動することがより好ましい。蓄電手段の残量に応じて学習／診断の可否判断を行うことにより蓄電手段の劣化を防止することが可能となる。

また本発明に係る車両の制御装置は、所定電力量を、前記蓄電手段の蓄電状態、又は、車両の運転状態に応じて可変させることがより好ましい。内燃機関の強制駆動を許可する蓄電手段の閾値を、蓄電状態や、車両の運転状態に応じて変更することにより、バッテリの劣化を防止しつつ学習／診断の頻度を稼ぐことが可能となる。

また本発明に係る車両の制御装置は、内燃機関強制駆動手段が、前記モータ／ジェネレータの電力回生量に応じて、前記内燃機関を強制駆動させることがより好ましい。

本発明によれば、下り坂や減速時は発電機によって電力を回生しているが、その状況下で強制駆動を実施することにより、蓄電手段からの持ち出し量を少なくできる。また、前記内燃機関へのトルク要求が無い時に、蓄電手段に蓄電される電力量が所定の電力量以上となった場合に、モータ／ジェネレータの電力回生量と、車両への減速要求のタイミングとに基づいて、前記内燃機関の強制駆動を行うことを実施すれば、蓄電手段に回生できない場合の電力を、内燃機関強制駆動として使うことにより、減速要求後に本来ブレーキなどで熱となっていたエネルギーを有効活用することが可能となる。

内燃機関停止状態から強制的に回転させるためにはフリクションが大きくより多くの電力が必要となる。そこで、内燃機関の自爆状態から停止状態に移行する際に、すなわち内燃機関への燃料供給を停止（燃料カット）する際、内燃機関を継続して強制回転させれば、慣性力の働きにより、より少ない電力で回転させることが可能となる。

本発明によれば、アイドルストップよって、学習／診断の頻度が少ないハイブリッド車両であっても、燃費を下げること無く、エネルギー効率のよい学習／診断を行うことができる

実施形態に係る車両の制御装置が適用されるハイブリッド車両の構成例を示す図。 実施形態に係るハイブリッド車両の制御ブロック図。 実施形態に係るエンジン装置の構成例を示す図。 実施形態に係るカム軸を駆動する構造を概略的に示す斜視図及び信号例。 実施形態に係るＥＶ走行からのカム基準位置学習／診断のフローチャート。 実施形態に係るＥＶ走行からのカム基準位置学習／診断の動作タイムチャート。 実施形態に係るＨＥＶ走行からのカム基準位置学習／診断のフローチャート。 実施形態に係るＨＥＶ走行からのカム基準位置学習／診断の動作タイムチャート。 実施形態に係るＨＥＶ走行からのエンジン回転数一定状態でのカム基準位置学習／診断の動作タイムチャート。

以下に、図面を参照して、本発明に係る車両の制御装置の実施形態に基づいて説明する。

図１は、本実施形態の車両の制御装置により駆動制御を行う、内燃機関（エンジン）と、電動機／発電機（モータ／ジェネレータ）と、を駆動源に備えたハイブリッド車（車両）全体構成図を示す。ここでは、一モータ二クラッチのハイブリッド車を例として取り上げる。

図１示すように、このハイブリッド車両１は、後述するクランク軸に対する吸排気カムの回転位相を変化させる可変バルブタイミング機構を備えた内燃機関（エンジン）３と、エンジン３の駆動により発電するモータ／ジェネレータ４と、該モータ／ジェネレータ４が発電した電力を蓄電し、該蓄電した電力を前記モータ／ジェネレータ４に供給するバッテリとを備え、エンジン３及びモータ／ジェネレータ４により駆動走行するものである。

具体的には、エンジン３は、第一クラッチ（ＣＬ１）を介してモータ／ジェネレータ４に接続される。モータ／ジェネレータ４は、電動機として作用したり、発電機として作用したりする。このモータ／ジェネレータ４は第一クラッチ（ＣＬ１）を介してエンジン３と接続されている為、第一クラッチ（ＣＬ１）にてエンジン３との切り離しや結合を可能とする。ここで、第一クラッチ（ＣＬ１）は、伝達トルク容量を連続的に変更可能なものとし、例えば、比例ソレノイドでクラッチ作動油流量およびクラッチ作動油圧を連続的に制御して伝達トルク容量を可変可能な湿式多板クラッチで構成する。

モータ／ジェネレータ４及び自動変速機５の間は第二クラッチ（ＣＬ２）で繋がっており、この第二クラッチ（ＣＬ２）によりモータ／ジェネレータ４及び自動変速機５の切り離しや結合を可能とする。第二クラッチ（ＣＬ２）も第一クラッチ（ＣＬ１）と同様、伝達トルク容量を連続的に変更可能なものとする。

自動変速機５は、入力軸５ａからの回転を選択変速段に応じたギア比で変速して出力軸５ｂに出力する。この出力回転は、ディファレンシャルギア装置８により左右の駆動輪６へ分配して伝達され、車両の走行に供される。上記自動変速機５は、上述したような有段式のものに限られず、無段変速機であってもよい。

停車状態からの発進時などを含む低負荷・低車速時の用いられる電気走行（ＥＶ）モードが要求される場合、第一クラッチ（ＣＬ１）を解放し、第二クラッチ（ＣＬ２）を締結し、自動変速機５を動力伝達状態とする。

この状態でモータ／ジェネレータ４を駆動すると、当該モータ／ジェネレータ４からの出力回転のみが変速機の入力軸５ａに達することとなり、自動変速機５が当該入力軸５ａへの回転を、選択中の変速段に応じ変速して変速機出力軸５ｂより出力する。変速出力軸５ｂからの回転はその後、ディファレンシャルギア装置８を経て駆動輪６に至り車両をモータ／ジェネレータ４のみによって電気走行（ＥＶ走行）させることができる。

高速走行時や大負荷走行時などで用いられるハイブリッド走行（ＨＥＶ走行）モードが要求される場合、第一クラッチ（ＣＬ１）及び第二クラッチ（ＣＬ２）を共に締結し、自動変速機５を動力伝達状態にする。

この状態では、第一クラッチ（ＣＬ１）の締結により始動されたエンジン３からの出力回転、または、エンジン３からの出力回転およびモータ／ジェネレータ４からの出力回転の双方が変速機入力軸５ａに達することなり、自動変速機５が当該入力軸５ａへの回転を、選択中の変速段に応じて変速して、変速機出力軸５ｂより出力する。変速機出力軸５ｂからの回転はその後、ディファレンシャルギア装置８を経て駆動輪６に至り、車両をエンジン３およびモータ／ジェネレータ４の双方によってハイブリッド走行（ＨＥＶ走行）させることができる。

かかるＨＥＶ走行中において、エンジン３を最適燃費で運転させるとエネルギーが余剰となる場合、この余剰エネルギーによりモータ／ジェネレータ４を発電機として作動させることで余剰エネルギーを電力に変換し、この発電電力をモータ／ジェネレータ４のモータ駆動に用いるように蓄電しておくことでエンジンの燃費を向上させることができる。

図２はハイブリッド車両の制御システム構成図を示す。なお、本発明に係る制御装置とは、統合コントローラ２０と、エンジンコントローラ２１と、モータ／ジェネレータコントローラ２２と、を含むものである。

本制御システムは、パワートレーンの動作点を統合制御する統合コントローラ２０を備え、パワートレーンの動作点を、目標エンジントルクｔＴｅと、目標モータ／ジェネレータトルクｔＴｍ（回転数制御時は目標モータ／ジェネレータ回転数ｔＮｍ）と、第一クラッチ（ＣＬ１）の目標伝達トルク容量ｔＴｃ１と、第二クラッチ（ＣＬ２）の目標伝達トルク容量ｔＴｃ２とで規定する。

統合コントローラ２０には、上記パワートレーンの動作点を決定するために、エンジン回転数Ｎｅを検出するエンジン回転センサ１１からの信号と、モータ／ジェネレータ回転数Ｎｍを検出するモータ／ジェネレータ回転センサ１２からの信号と、変速機入力回転数Ｎｉを検出する入力回転センサ１３からの信号と、変速機出力回転数Ｎｏを検出する出力回転センサ１４からの信号と、エンジン３の要求負荷状態を表すアクセルペダル踏み込み量（アクセル開度ＡＰＯ）を検出するアクセル開度センサ１５からの信号と、モータ／ジェネレータ４用の電力を蓄電しておくバッテリ１９の蓄電状態（バッテリー残量）ＳＯＣ（持ち出し可能電力）を検出する蓄電状態センサ１６からの信号と、を入力する。また、プレーキペダルの踏込み量に応じたブレーキペダルセンサ１７からの信号も入力される。

なお、上記したセンサのうち、エンジン回転センサ１１、モータ／ジェネレータ回転センサ１２、入力回転センサ１３、および出力回転センサ１４は、それぞれ、図１に示すように配置することができる。

統合コントローラ２０は、上記入力情報のうちアクセル開度ＡＰＯ、バッテリ蓄電状態ＳＯＣ、および変速機出力回転数Ｎｏ（車速ＶＳＰ）から、運転者が希望している車両の駆動力を実現可能な運転モード（ＥＶモード、ＨＥＶモード）を選択すると共に、目標エンジントルクｔＴｅ、目標モータ／ジェネレータトルクｔＴｍ（回転数制御時は目標モータ／ジェネレータ回転数ｔＮｍ）、目標第一クラッチ（ＣＬ１）伝達トルク容量ｔＴｃ１、および目標第二クラッチ（ＣＬ２）伝達トルク容量ｔＴｃ２をそれぞれ演算する。一方、ブレーキペダルセンサ１７により、運転者の減速要求を検出し、ブレーキペダルの踏込み量に応じた制動力を制動装置（図示せず）に出力する。

目標エンジントルクｔＴｅはエンジンコントローラ２１に供給され、目標モータ／ジェネレータトルクｔＴｍ（目標モータ／ジェネレータ回転数ｔＮｍ）はモータ／ジェネレータコントローラ２２に供給される。

エンジンコントローラ２１は、エンジントルクＴｅが目標エンジントルクｔＴｅとなるようエンジン３を制御し、モータ／ジェネレータコントローラ２２は、モータ／ジェネレータ４をトルク制御する時、そのトルクＴｍが目標モータ／ジェネレータトルクｔＴｍとなるよう、また、モータ／ジェネレータ４を回転数制御する時、その回転数Ｎｍが目標モータ／ジェネレータ回転数ｔＮｍとなるよう、バッテリ１９およびインバータ１０を介してモータ／ジェネレータ４を制御する。

統合コントローラ２０は、目標第一クラッチ伝達トルク容量ｔＴｃ１および目標第二クラッチ伝達トルク容量ｔＴｃ２に対応したソレノイド電流を第一クラッチ（ＣＬ１）および第二クラッチ（ＣＬ２）の締結制御ソレノイド（図示せず）に供給し、第一クラッチ（ＣＬ１）の伝達トルク容量Ｔｃ１が目標第一クラッチ伝達トルク容量ｔＴｃ１に一致するよう、また、第二クラッチ（ＣＬ２）の伝達トルク容量Ｔｃ２が目標第二クラッチ伝達トルク容量ｔＴｃ２に一致するよう、第一クラッチ（ＣＬ１）および第二クラッチ（ＣＬ２）を個々に締結力制御する。

図３は、内燃機関（エンジン）の構成例を示す。エンジン３は、シリンダヘッド４３に吸気バルブ１２１のカム軸１００と、排気バルブ１２０のカム軸１３０を備えたＤＯＨＣ型の多気筒４サイクルエンジンである。可変バルブタイミング機構は吸気バルブ１２１用のカム軸１００にのみ備えた構成としている。

吸気バルブ１２１用のカム軸１００の一端には、可変バルブタイミング機構を有するカムプーリ３０が設けられ、排気バルブ１２０用のカム軸１３０の一端には、クランク軸９９に対するカム軸１３０の位相が変化しないカムプーリ３１が設けられている。カムプーリ３０、３１は、クランク軸９９のクランクプーリ９９ａとの間に掛け渡されたタイミングベルト３９によってクランク軸９９に連結されており、クランク軸９９からの回転力が伝達されて回転駆動される。

クランク軸９９にはオイルポンプ１５０が接続されていて、クランク軸９９に同期して回転することにより作動流体である作動油を吐出し、流体圧である油圧を発生させてエンジン本体２内の潤滑やオイルコントロールバルブ１５１等の油圧駆動アクチュエータへのオイル供給を行なっている。

エンジン本体２の吸気側には、エアクリーナ１０２、エアフローセンサ２５、スロットルボディ１４０、コレクタ１０６、吸気管１０７が取り付けられている。エアフローセンサ２５は、エアクリーナ１０２から取り入れられた空気の吸入空気量を検出する。スロットルボディ１４０には、エンジン本体２に供給される空気の吸入空気量を制御するスロットル弁１４０ａが収容されており、スロットル弁１４０ａの開度を検出するスロットルセンサ２７が取り付けられている。吸気管１０７には、吸気管１０７の管内圧力を検出する吸気管内圧センサ２９が取り付けられている。

エアクリーナ１０２から取り入れられた空気は、エアフローセンサ２５、スロットルボディ１４０を通過し、コレクタ１０６内に導入され、吸気管１０７によってシリンダブロック２００の各シリンダ２００ａに分配された後、ピストン２００ｂ及びシリンダ２００ａ等によって形成される燃焼室２００ｃに導かれる。

エンジン本体２には、インジェクタ５４と点火プラグ５５が各気筒別に設けられている。インジェクタ５４は、燃料配管（図示せず）を通して燃料タンク（図示せず）から供給されたガソリン等の燃料を所定のタイミングで噴射する。インジェクタ５４から噴射された燃料は、エンジン本体２の吸気通路内で空気と混合されて混合気として燃焼室２００ｃに供給される。点火プラグ５５は、点火コイル５６で高電圧化された点火信号により燃焼室２００ｃ内で点火を行う。

また、エンジン本体２には、水温センサ（図示せず）、クランク角センサ１１、カム角センサ１１７が取り付けられている。水温センサは、エンジン本体２を冷却する冷却水の水温を測定し、その信号をエンジンコントローラ２１に出力する。クランク角センサ１１は、エンジン本体のクランク軸９９に取り付けられた回転体３６の回転角度を検出して、クランク軸９９の回転位置を表す角度信号をエンジンコントローラ２１に出力する。カム角センサ１１７は、吸気バルブ１２１を駆動するカム軸１００に、一体に回転可能に取り付けられた回転体１１８の回転角度を検出して、カム軸１００の回転位置を表す角度信号をエンジンコントローラ２１に出力する。

エンジン本体２の排気側には、排気管２０９が取り付けられている。排気管２０９には、排気ガス中の酸素濃度を検出してその検出信号をエンジンコントローラ２１に出力する空燃比センサ２０８や、排気ガス浄化用触媒２１０等が設けられている。

図４はカム軸を駆動する構造を概略的に示す斜視図及びカム位相算出の信号例である。
オイルコントロールバルブ１５１は、オイルポンプからの作動油を可変バルブタイミング機構を有するカムプーリ３０の進角室または遅角室と呼ばれる圧力室に導くことによりカム位相を進めたり遅らせたりすることが可能となる。

クランク軸９９に対する吸気カム軸１００の位相（実カム位相）は、クランク角センサ１１から出力されたクランク軸９９の回転位置を表す信号と、カム角センサ１１７から出力されたカム軸１００の回転位置を表す信号を用いて、エンジンコントローラ２１によって算出される。図４のセンサ信号に記載があるようにクランク角センサ１１の信号が入力されるたびにカウンタはカウントアップしていき、クランク角センサ１１の信号パターンによりカウンタはリセットされる。クランク角センサ１１は１０度ごとに信号を出力するため、カウンタ数により角度が算出される。

一方、カム角センサ１１７の信号は所定のタイミングで入力される。このカム角センサ１１７の信号は常にクランク角センサ１１に対して決まった角度で入力されるのではなく、カムを回転させることにより、カム角センサ１１７の信号の入力タイミングは変化する。カム位相は、クランク角センサ１１の信号からカウント数を数えて算出する角度制御と、直前のクランク角センサ１１の信号からカム角センサ１１７の信号入力までの時間を算出する時間制御により算出される。時間制御は、直前のクランク角センサ１１の信号間の時間をもとに演算を行っているため、エンジン回転数が過渡的に変化する場合にはカム位相の算出精度は低下する。

次に、本実施形態に係る車両の制御装置の制御を以下のフロー図に基づいて、説明する。図５にＥＶ走行からのカム基準位置学習／診断のフローチャートを示す。

ステップＳ１０２では、ＥＶ走行を行っているため、エンジンは停止している。このときエンジンとモータ／ジェネレータを繋ぐ第一クラッチは開放されている。次に、ステップＳ１０４で進み、カム基準位置学習／診断要求があるかどうかを判定し、要求がある場合にはステップＳ１０６へ進む。具体的には、例えばイグニッションスイッチオンなどの車両の運転状態に基づいて、吸気カムの基準位置の学習及び可変バルブ機構の診断を要求する信号を出力し(学習診断要求手段）、本ステップでは、この要求の有無を判断する。

要求がない場合にはプログラムの開始点にリターンしそのままＥＶ走行を続ける。ステップＳ１０６ではバッテリ残量（バッテリに蓄電される電力量）すなわちＳＯＣを監視しており、所定値以上の場合にのみステップＳ１０８へ進む。

バッテリ残量が低い場合にはエンジン強制駆動を実行できないため、プログラムの開始点にリターンしてＥＶ走行を継続する。ステップ１０８では、エンジンを強制駆動する為にモータ／ジェネレータをトルク制御から回転数制御へと切替える。

具体的には、モータ／ジェネレータで発生したトルク（ＭＧトルク）を駆動側とエンジン側に分配する必要があるために、第一クラッチおよび第二クラッチで伝達されるトルク量をコントロールできるようにするためである。モータ／ジェネレータを回転数制御にした後、第二クラッチの伝達トルク容量を制御しながら駆動側に伝わるトルク量を制御する。

その状態で今度はエンジン側にある第一クラッチの伝達トルク容量を徐々に増やしていくことにより、エンジン側にトルクが伝わりエンジンを駆動することができる。エンジン駆動にトルクが奪われることにより、モータ／ジェネレータの回転数が低下するが、回転数制御を行なっているため、その低下分を補うようにモータ／ジェネレータのトルクが増加するように制御される。

エンジン回転数がモータ／ジェネレータの回転数と凡そ一致した場合にはステップＳ１１０にて第一クラッチを完全締結させることによりステップＳ１１２へと移行しエンジンが強制駆動させられる。このようにして、ＥＶ走行である内燃機関へのトルク要求が無い時に、モータ／ジェネレータにより内燃機関を強制的に駆動する（内燃機関強制駆動手段）。

第一クラッチ完全締結後は第二クラッチを完全締結すると共に、モータ／ジェネレータを回転数制御からトルク制御に戻す。トルク制御に戻る際は、エンジンフリクション分をＭＧトルクに加算しておく。エンジンフリクションは、あらかじめ実験で求める値に水温等の補正を加えたものとしてもよいし、第一クラッチ締結によるＭＧトルクの増加分をもとに水温や回転数の補正を加えて算出したものを使用しても良い。第二クラッチを締結することによりモータ／ジェネレータの発生するトルクを効率よく駆動軸に伝えることができる。

この状態でステップＳ１１６に進み、前記吸排気カムの基準位置の学習及び前記可変バルブタイミング機構の故障診断（学習／診断）を実行する。ＥＶ走行中のカム位置は基準位置に存在する為、エンジンを回すことにより即学習／診断を実行することができる。通常エンジン停止状態時にはカムはロックピンにて基準位置に固定されているため、オイルコントロールバルブを駆動する必要がないが、エンジンが回転数することによりオイルポンプが駆動されて作動油を吐出するため、オイルコントロールバルブにてカムがロックピンで固定されていない場合にも、確実に基準位置に制御することができる。

ステップＳ１１８では、学習／診断の終了を監視しており、終了した場合にはステップＳ１２０に進み第一クラッチを開放する。学習／診断が何らかの原因で終了しない場合、エンジンの強制駆動が継続するためバッテリ容量が減り、最悪は過放電となりバッテリ劣化を引き起こす可能性がある。そのため、ステップＳ１２４ではタイムアウト条件を設け、必要時間以上にエンジン強制駆動が実行されないようにしている。

ステップＳ１２０の第一クラッチ開放では、モータ／ジェネレータのトルクをエンジンフリクション分減少させる。これにより第一クラッチ開放時のＭＧ過剰トルクが駆動軸に伝達されるのを防止する。第一クラッチ開放後は、エンジンは駆動動力源を失う為にステップＳ１２２のエンジン強制駆動停止となり通常のＥＶ走行となる。

ところで、ステップＳ１０６では、バッテリの過放電を防ぐ為にバッテリ残量ＳＯＣが所定値を超えているかどうかを判断している。一般にバッテリは、温度によってその入出特性が変わるため、バッテリの温度（蓄電手段の蓄電状態）に応じて所定値を可変とすることで、学習／診断の頻度を増やすことが可能となる。

例えば温度がある程度高い場合には、低温時に比べて電力の入出力が効率よく行えるため、閾値を低めに設定でき、そのためエンジンを強制駆動できる機会を増やすことが可能となる。また、車両が坂を下っているような状態では、回生運転が可能である為、このような車両の運転状態に応じて、バッテリ残量ＳＯＣを閾値を下げても、回生運転で電力が供給される為バッテリが過放電することはない。反対に登板状態ではバッテリは駆動力発生として消費されるので、エンジンを強制駆動する為のＳＯＣ閾値は高くなければ、過放電してしまう。このように車両のバッテリの蓄電状況（バッテリの蓄電状態）や車両の運行状況（車両の運転状態）に応じて、バッテリ残量ＳＯＣの閾値を変えることにより、バッテリ劣化を抑えつつ、学習／診断の機会を増やすことが可能となる。

図６は図５の動作タイムチャートを示す。ＥＶ走行モード中は、エンジンは停止している。また、エンジン停止により第一クラッチが開放となり、モータ／ジェネレータからのトルク（ＭＧトルク）がエンジン側に伝わらないようになっている。すなわち、モータ／ジェネレータのトルクが全て駆動側に供給されている。

例えば、バッテリ残量ＳＯＣが上記の条件を満した場合、時刻ｔ０に学習／診断要求が発生した場合、エンジンを強制駆動させる為に第一クラッチは結合し始める。このとき、モータ／ジェネレータはトルク制御から回転数制御になると共に第二クラッチはトルク容量制御となる。第二クラッチの伝達トルクを制御することにより、目的のトルクが駆動側に伝わることになる。

エンジン停止状態から第一クラッチを徐々に結合して強制回転させるために、モータ／ジェネレータは回転数を一定のままでトルクを増加させる。時刻ｔ１でエンジンとモータ／ジェネレータの回転数が一致したところで、第一クラッチを完全締結し、第二クラッチもトルク容量制御から完全締結するとともにモータ／ジェネレータをトルク制御にする。エンジンが強制回転することにより油圧が発生してカム位置が基準位置に滞在できるとともに、カムの位置情報を取得できるため、この状態でカム基準位置の学習及びこの機構の故障診断等を実行できる。学習／診断が終了した時刻ｔ２では、第一クラッチを開放してエンジンを停止させ、モータ／ジェネレータトルクもエンジンフリクション分を減算する。これにより通常のＥＶ走行に戻る。

本実施形態では、エンジン強制駆動後、第一クラッチを完全締結し、モータ／ジェネレータをトルク制御としているため、エンジンはモータ／ジェネレータ回転数に連動して変化することになるが、モータ／ジェネレータを回転数制御のまま第一クラッチをトルク容量制御した場合には、エンジン回転数を一定にすることができる。カム位置算出は角度制御と時間制御に組み合わせで算出されているため、エンジン回転数を一定にすれば、時間制御の精度が向上することになる。そのため、学習／診断をより精度良く実行することができる。エンジン回転数一定にした場合のタイムチャートは後述する。

図７にＨＥＶ走行からのカム基準位置学習／診断のフローチャートを示す。本図ではＳＯＣ条件は省いている。

ＥＶ走行からのエンジン強制駆動では、エンジンを停止状態から回転させる必要がある。エンジン停止状態からの駆動の場合、停止時の慣性により駆動に必要なトルクは大きくなる為、電力を多く消費することになる。そこで、ＨＥＶ走行からＥＶ走行に移行するタイミング（エンジンへの燃料供給を停止（燃料カット）するタイミング）において、エンジンを強制駆動（エンジンを停止させない）すれば、より少ない電力でエンジンを駆動させることが可能となる。

ステップＳ２０２ではＨＥＶ走行しているため、第一クラッチは締結、エンジンは自爆により回転状態となっている。エンジンのトルクが不要になった場合ステップＳ２０４にあるようにエンジン停止予告信号が統合コントローラからエンジンコントローラに向けて送信される。

この信号を受けてエンジンは、ステップＳ２０６でカムを基準位置に戻す。これは、エンジン停止時ショックを低減させる為と、次回始動時に油圧のない状態でカムが動くのを防ぐ為に実施している制御である。ステップＳ２０８では、カムが基準位置に戻ったかどうかを監視しており、戻った場合はステップＳ２１０へ進む。

基準位置に戻らない場合にはステップＳ２０８の開始点に戻り基準位置に戻るまで繰り返す。ステップＳ２１０ではカム基準位置学習／診断要求があるかどうかを判断し要求がない場合にはステップＳ２１８へ進んで第一クラッチを開放して、ＥＶ走行へ移行する。カム基準位置学習／診断要求がある場合には、ステップＳ２１２へ進む。ステップＳ２１２では、カムが基準位置に戻っていることからエンジンは自爆を停止するが、モータ／ジェネレータのトルク（ＭＧトルク）により強制的にエンジンを駆動する。このときＭＧトルクはエンジンのフリクションを考慮したトルクとする。ステップＳ２１４ではカム基準位置学習／診断を開始し、それを実行する。ステップＳ２１６では、学習／診断が終了したかどうかを監視し、ステップＳ２２４では、必要以上のバッテリ消費を防ぐためにエンジン強制駆動のタイムアウト条件を設けている。ステップＳ２１６で学習／診断が終了した場合には、ステップＳ２１８に進み第一クラッチを開放する。開放する際にはＭＧのトルクをエンジンフリクション分減少させる。第一クラッチを開放することによりステップＳ２２０にあるようにエンジン強制駆動を停止させ、ステップＳ２２２でＥＶ走行となる。

図８は図７の動作タイムチャートを示す。ＨＥＶ走行中に時刻ｔ０で学習／診断要求が出た場合、カム位相が基準位置（ここでは最遅角）に戻っていない為に学習／診断は開始されない。その後、エンジントルクが不要となりＨＥＶ走行からＥＶ走行に移行する為に時刻ｔ１で統合コントローラからエンジンコントローラに向けてエンジン停止予告フラグが送信される。このエンジン停止予告フラグを受けてエンジンコントローラは、エンジン停止に向けてカム位相を最遅角に戻す処理を実施し、最遅角に戻った時刻ｔ２で燃料噴射を停止する(燃料カットをする）。

一方、時刻ｔ２の時点では学習／診断要求フラグが成立している為に第一クラッチを切り離してエンジン停止状態へは移行させず、ＭＧトルクを増加させてエンジンを強制的に駆動させる。この状態で学習／診断を行い、学習／診断が終了した時点の時刻ｔ３にて第一クラッチを開放しエンジンを停止させ通常のＥＶ走行に戻す。

図９はＨＥＶ走行からのカム基準位置学習／診断をおこなう際、エンジン回転数を一定にした場合の動作タイムチャートである。図８と異なるのは、途中でモータ／ジェネレータの制御をトルク制御から回転数制御に変更するとともに、第一クラッチ、第二クラッチをトルク容量制御とするところである。

時刻ｔ１で燃料カットでエンジン停止に移行する際、モータ／ジェネレータをトルク制御から回転数制御に変更するすると共に、第一及び第二クラッチをトルク容量制御とする。各クラッチの伝達トルクを独立して制御することにより、駆動軸側には必要トルクを伝達し、エンジン側にはエンジン回転数を一定にするのに必要なトルクを伝達することが可能となる。

このように、エンジン回転数を一定にすることにより、カム位相位置検出の時間制御が精度良く求まる為、基準位置学習／診断の精度が向上する。学習／診断が終了した時刻ｔ２では、第一クラッチを開放してエンジンを停止させると共に第二クラッチを締結してモータ／ジェネレータをトルク制御に戻して、通常のＥＶ走行へと戻す。

エンジンを強制駆動する為には、大電流が必要となることからバッテリ電力を多く消費することになる。本来ＥＶ走行に使われる予定の電力が消費されることになる為、エンジン走行の頻度が多くなってしまい燃費が悪化する恐れがある。

そこで、ブレーキ量と電力回生量から、回生されずにブレーキ熱として放出されるエネルギーがある場合に、エンジン強制駆動を実行すれば、ブレーキ熱として放出されるエネルギーがエンジン強制駆動に使われる為、エネルギーの無駄を無くすことが可能となる。

すなわち、ここでいうブレーキ量とは、エンジンへのトルク要求が無いときにおけるドライバーが車両に対して減速を要求するときの目標減速度の相当するものであり、ブレーキとは、エンジンブレーキ及びブレーキペダルによる制動のいずれも含むものであり、この減速要求時のエネルギーを利用して、例えば、電力回生量が所定値よりも小さい場合には、内燃機関の強制駆動をアシストしてもよい。

また、カーナビ情報等から今後走行する道路情報をもとに、ブレーキ熱として放出する状況を推定し、そのタイミングでエンジン強制駆動させてもよい。

頻繁にアイドルストップする車両の場合、エンジンを強制駆動する回数が増えることにより、必要以上のエネルギーロスが発生してしまう。そこで、学習／診断を実行する回数に制限を設けて、毎回アイドルストップ直前に強制駆動しないようにすれば、バッテリ消費を抑えられる。また、学習／診断未実行の頻度に応じて、強制駆動させるシーンをかえることにより、よりエネルギーロスを少なく保ちつつ、学習／診断を実行することが可能となる。例えば、学習／診断未実行の回数が少ない場合には、通常の平地での運転での学習／診断は禁止とするが、下り坂等で回生電力が多い場合には実行するといったことが可能となる。

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記実施形態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精神を逸脱することなく、設計において種々の変更ができるものである。

例えば、エンジンと２個のモータを遊星歯車を介して駆動するハイブリッド車両においても同様に適用して、同様の作用効果をなし得る事は勿論である。

本発明は、モータの数や構成にかかわらず、エンジンとモータを有するハイブリッド車両に対して適応可能である。また、本実施形態では、吸気カムに対して、学習／診断を行ったが、排気カムの回転位相を変化させる可変バルブタイミング機構を備え、排気カムに対しても、同様の学習／診断を行ってもよい。

３ エンジン
４ モータ／ジェネレータ
５ 自動変速機
８ ディファレンシャルギア装置
１１ エンジン回転センサ（クランク角センサ）
１２ モータ／ジェネレータ回転センサ
１３ 変速機入力回転センサ
１４ 変速機出力回転センサ
１５ アクセル開度センサ
１６ バッテリ蓄電状態センサ
１７ ブレーキペダルセンサ
１９ バッテリ
２２ モータ／ジェネレータコントローラ（ＭＧコントローラ）
２９ 吸気管内圧センサ
３０ 吸気側位相可変カムプーリ
３１ カムプーリ
３９ タイミングベルト
４３ シリンダヘッド
１１８ 回転体
１２０ 排気バルブ
１２１ 吸気バルブ
１３０ 排気カム軸
１５０ オイルポンプ
１５１ オイルコントロールバルブ
２００ シリンダブロック
２００ａ 各シリンダ
２００ｂ ピストン
２００ｃ 燃焼室
２０９ 排気管
ＣＬ１ 第一クラッチ
ＣＬ２ 第二クラッチ

Claims (7)

1. クランク軸に対する吸排気カムの回転位相を変化させる可変バルブタイミング機構を備えた内燃機関と、該内燃機関の駆動により発電するモータ／ジェネレータと、該モータ／ジェネレータが発電した電力を蓄電し、該蓄電した電力を前記モータ／ジェネレータに供給する蓄電手段とを備え、前記内燃機関及び前記モータ／ジェネレータにより駆動走行する車両の制御装置であって、
   該制御装置は、前記内燃機関へのトルク要求が無い時に、前記モータ／ジェネレータにより前記内燃機関を強制的に駆動する内燃機関強制駆動手段と、
   前記車両の運転状態に基づいて、前記吸排気カムの基準位置の学習及び前記可変バルブ機構の診断を要求する学習診断要求手段と、を備え、
   該学習診断の要求に応じて、前記内燃機関を強制駆動させ、前記吸排気カムの基準位置の学習及び前記可変バルブタイミング機構の診断を行うことを特徴とする車両制御装置。
2. 前記内燃機関強制駆動手段は、前記内燃機関の回転数を一定にする制御を行うことを特徴とする請求項１記載の車両制御装置。
3. 前記蓄電手段に蓄電される電力量が所定の電力量以上となった場合に、前記内燃機関を強制駆動することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両制御装置。
4. 前記所定電力量を、前記蓄電手段の蓄電状態、又は、車両の運転状態に応じて可変させることを特徴とする請求項３に記載の車両制御装置。
5. 前記モータ／ジェネレータの電力回生量に応じて、前記内燃機関の強制駆動を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の車両制御装置。
6. 前記車両が減速要求された際に、前記内燃機関の強制駆動を行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の車両制御装置。
7. 前記内燃機関への燃料供給を停止（燃料カット）する際に、前記内燃機関の前記強制駆動を行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の車両制御装置。

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