JP2018016167A

JP2018016167A - ハイブリッド自動車

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Publication number: JP2018016167A
Application number: JP2016147105A
Authority: JP
Inventors: 林　憲示; Kenji Hayashi; 憲示林; 祐哉西嶋; Yuya Nishijima
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-07-27
Filing date: 2016-07-27
Publication date: 2018-02-01
Anticipated expiration: 2036-07-27
Also published as: JP6729131B2

Abstract

【課題】点火時期の誤遅角に伴う電動走行への移行を抑制する。
【解決手段】エンジンからの動力とモータからの動力とを用いて走行するハイブリッド走行中に、エンジンの出力に異常が生じたときには、エンジンの運転を停止してモータからの動力だけを用いて走行する電動走行へ移行するようにエンジンとモータとを制御するハイブリッド自動車であって、ハイブリッド走行中において、エンジンの点火時期の基本点火時期θｂからの遅角量ｄθが所定量以上であり、且つ、エンジンの回転数とエンジンの負荷率とから定められる運転点が点火時期の誤遅角が発生しやすい所定領域内であるときには、エンジンのスロットル開度ＴＨ＊が所定開度以下となるようにエンジンを制御する。
【選択図】図３

Description

本発明は、ハイブリッド自動車に関する。

従来、この種のハイブリッド自動車としては、走行用の動力を出力するエンジンと、走行用の動力を出力するモータと、を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このハイブリッド自動車では、エンジンからの動力とモータからの動力とにより走行するハイブリッド走行（エンジン走行）中に、エンジンの出力に異常が生じたときには、エンジンの運転を停止してモータからの動力のみで走行する電動走行（ＥＶ走行）に移行している。

特開２０１０−１１１２９１号公報

上述のハイブリッド自動車では、エンジンの点火制御において、点火時期を基本の点火時期から遅角させる（遅くする）場合がある。そして、この場合に、基本の点火時期からの遅角量を誤って大きくしてしまう誤遅角が発生することがある。例えば、エンジンのノッキングの発生に伴う振動を検出するノックセンサによりノッキングの発生を誤検出すると、ノッキングが発生していないにも関わらず点火時期が誤って基本の点火時期から大きく遅角される場合がある。こうした点火時期の誤遅角が発生してエンジンの出力が大きく低下すると、エンジンの出力に異常が生じたと判定されて、電動走行に移行する。こうした電動走行への移行は、バッテリの蓄電量が低下し、さらに、蓄電量が所定量未満となると車両走行不可になることから、抑制されることが望ましい。

本発明のハイブリッド自動車は、点火時期の誤遅角に伴う電動走行への移行を抑制することを主目的とする。

本発明のハイブリッド自動車は、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自動車は、
走行用の動力を出力するエンジンと、
走行用の動力を入出力可能なモータと、
前記エンジンからの動力と前記モータからの動力とを用いて走行するハイブリッド走行中に、前記エンジンの出力に異常が生じたときには、前記エンジンの運転を停止して前記モータからの動力だけを用いて走行する電動走行へ移行するように前記エンジンと前記モータとを制御する制御装置と、
を備えるハイブリッド自動車であって、
前記制御装置は、前記ハイブリッド走行中において、前記エンジンの点火時期の基本点火時期からの遅角量が所定量以上であり、且つ、前記エンジンの回転数と前記エンジンの負荷率とから定められる運転点が前記点火時期の誤遅角が発生しやすい所定領域内であるときには、前記エンジンのスロットル開度がガード値以下となるように前記エンジンを制御する、
ことを要旨とする。

この本発明のハイブリッド自動車では、ハイブリッド走行中において、エンジンの点火時期の基本点火時期からの遅角量が所定量以上であり、且つ、エンジンの回転数とエンジンの負荷率とから定められる運転点が点火時期の誤遅角が発生しやすい所定領域内であるときには、エンジンのスロットル開度がガード値以下となるようにエンジンを制御する。ここで、「遅角」とは、エンジンの点火時期制御において、点火時期を遅くすることをいう。これにより、エンジンのスロットル開度をガード値より大きくするものに比して、エンジンを低負荷で運転することができ、エンジンの点火時期に対するトルクの変化を小さくすることができる。したがって、点火時期の誤遅角が発生したときにエンジンの出力が大きく低下することを抑制でき、誤遅角の発生に伴う電動走行への移行を抑制することができる。ここで、「所定量」は、点火時期が基本点火時期から大きく遅角しているか否かを判定するための閾値である。また、「ガード値」は、点火時期に対するトルクの変化量が小さくなるスロットル開度として予め定めた値である。

こうした本発明のハイブリッド自動車において、前記制御装置は、前記エンジンにノッキングが発生しているときには、発生していないときに比して、点火時期を遅角させてもよい。

本発明の第１実施例としての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により実行される目標スロットル開度設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。所定領域の一例を示す説明図である。エンジン２２の回転数Ｎｅが比較的低い回転数Ｎｅ２（例えば、１２００ｒｐｍ）で負荷率ＫＬが比較的低い値ＫＬ２（例えば、３５％など）であるときのエンジン２２の点火時期とトルクＴｅとの関係を説明するための説明図である。エンジン２２の回転数が回転数Ｎｅ２で負荷率が値ＫＬ２より高い値ＫＬ３（例えば、５０％など）であるときのエンジン２２の点火時期とトルクＴｅとの関係を説明するための説明図である。第２実施例のエンジンＥＣＵ２４により実行される目標スロットル開度設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。第３実施例のエンジンＥＣＵ２４により実行される補正量学習ルーチンの一例を示すフローチャートである。運転領域Ａｐ，Ａ１〜Ａ５の一例を示す説明図である。

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。

図１は、本発明の第１実施例としての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。第１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、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、ハイブリッド用電子制御ユニット（以下、「ＨＶＥＣＵ」という）７０と、を備える。

エンジン２２は、ガソリンや軽油などを燃料として動力を出力する内燃機関として構成されている。図２は、エンジン２２の構成の概略を示す構成図である。エンジン２２は、図示するように、エアクリーナ１２２によって清浄された空気を吸気ポート１２３に配置されたスロットルバルブ１２４を介して吸入すると共に燃料噴射弁１２６から燃料を噴射して、空気と燃料とを混合する。そして、この混合気を吸気バルブ１２８を介して燃焼室（筒内）に吸入する。そして、吸入した混合気を点火プラグ１３０による電気火花によって爆発燃焼させて、そのエネルギによって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。燃焼室（筒内）からの排気は、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触媒（三元触媒）を有する浄化装置１３４を介して外気に排出される。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によって運転制御されている。

エンジンＥＣＵ２４は、図示しないが、ＣＰＵ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、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭ，データを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。

エンジンＥＣＵ２４には、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が入力ポートを介して入力されている。各種センサからの信号としては、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からのクランク角θｃｒ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Ｔｗ、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からのスロットル開度ＴＨ、吸気管に取り付けられたエアフローメータ１４８からの吸入空気量Ｑａ，シリンダブロックに取り付けられてノッキングの発生の伴って生じる振動を検出するノックセンサ１７２からのノック信号Ｋｓを挙げることができる。

エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を運転制御するための各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。各種制御信号としては、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への駆動制御信号や燃料噴射弁１２６への駆動制御信号、イグナイタと一体化されたイグニッションコイル１３８への駆動制御信号を挙げることができる。

エンジンＥＣＵ２４は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されており、ＨＶＥＣＵ７０からの制御信号によってエンジン２２を運転制御する。また、エンジンＥＣＵ２４は、必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータをＨＶＥＣＵ７０に出力する。エンジンＥＣＵ２４は、クランク角θｃｒに基づいて、クランクシャフト２６の回転数、すなわち、エンジン２２の回転数Ｎｅを演算している。また、エンジンＥＣＵ２４は、エアフローメータ１４８からの吸入空気量Ｑａとエンジン２２の回転数Ｎｅとに基づいてエンジン２２の負荷率（エンジン２２の１サイクルあたりの行程容積に対する１サイクルで実際の吸入される空気の容積の比）ＫＬを演算している。

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いる。プラネタリギヤ３０のサンギヤには、モータＭＧ１の回転子が接続されている。プラネタリギヤ３０のリングギヤには、駆動輪３８ａ，３８ｂにデファレンシャルギヤ３７を介して連結された駆動軸３６が接続されている。プラネタリギヤ３０のキャリヤには、ダンパ２８を介してエンジン２２のクランクシャフト２６が接続されている。

モータＭＧ１は、例えば同期発電電動機として構成されており、上述したように、回転子がプラネタリギヤ３０のサンギヤに接続されている。モータＭＧ２は、例えば同期発電電動機として構成されており、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と接続されると共に電力ライン５４を介してバッテリ５０と接続されている。モータＭＧ１，ＭＧ２は、モータ用電子制御ユニット（以下、「モータＥＣＵ」という）４０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。

モータＥＣＵ４０は、図示しないが、ＣＰＵ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、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭ，データを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。モータＥＣＵ４０には、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、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からの回転位置θｍ１，θｍ２などが入力ポートを介して入力されている。モータＥＣＵ４０からは、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。モータＥＣＵ４０は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４からのモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置θｍ１，θｍ２に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を演算している。

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おり、電力ライン５４を介してインバータ４１，４２と接続されている。このバッテリ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は、図示しないが、ＣＰＵ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、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭ，データを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。バッテリＥＣＵ５２には、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が入力ポートを介して入力されている。バッテリＥＣＵ５２に入力される信号としては、例えば、バッテリ５０の端子間に設置された電圧センサ５１ａからの電池電圧Ｖｂやバッテリ５０の出力端子に取り付けられた電流センサ５１ｂからの電池電流Ｉｂ，バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１ｃからの電池温度Ｔｂを挙げることができる。バッテリＥＣＵ５２は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。バッテリＥＣＵ５２は、電流センサ５１ｂからの電池電流Ｉｂの積算値に基づいて蓄電割合ＳＯＣを演算している。蓄電割合ＳＯＣは、バッテリ５０の全容量に対するバッテリ５０から放電可能な電力の容量の割合である。

ＨＶＥＣＵ７０は、図示しないが、ＣＰＵ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、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭ，データを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。ＨＶＥＣＵ７０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。ＨＶＥＣＵ７０に入力される信号としては、例えば、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号や、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などを挙げることができる。ＨＶＥＣＵ７０からは、エンジン２２の出力に異常が生じていることを乗員に報知するための警告灯９０への点灯信号が出力されている。ＨＶＥＣＵ７０は、上述したように、エンジンＥＣＵ２４，モータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されている。

こうして構成された第１実施例のハイブリッド自動車２０では、ハイブリッド走行（ＨＶ走行）モードや電動走行（ＥＶ走行）モードで走行する。ここで、ＨＶ走行モードは、エンジン２２を運転しながら、エンジン２２の運転を伴って走行するモードであり、ＥＶ走行モードは、エンジン２２の運転を伴わずに走行するモードである。

ＨＶ走行モードでは、ＨＶＥＣＵ７０は、まず、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸３６に要求される要求トルクＴｄ＊を設定し、設定した要求トルクＴｄ＊に駆動軸３６の回転数Ｎｐを乗じて駆動軸３６に要求される要求パワーＰｄ＊を計算する。ここで、駆動軸３６の回転数Ｎｐは、例えば、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２や車速Ｖに換算係数を乗じて得られる回転数などを用いることができる。続いて、要求パワーＰｄ＊からバッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣに基づく充放電要求パワーＰｂ＊（バッテリ５０から放電するときが正の値）を減じて車両に要求される要求パワーＰｅ＊を計算する。そして、要求パワーＰｅ＊に基づくパワーをエンジン２２から出力しながら要求トルクＴｄ＊が駆動軸３６に出力されるようにエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定する。そして、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊をエンジンＥＣＵ２４に送信すると共に、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信する。エンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊を受信すると、この目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊に基づいてエンジン２２が運転されるようにエンジン２２の吸入空気量制御，燃料噴射制御，点火制御などを行なう。

ここで、エンジンＥＣＵ２４により行なわれる各種制御について説明する。

吸入空気量制御では、エンジン２２の目標スロットル開度ＴＨ＊を設定し、スロットル開度ＴＨが目標スロットル開度ＴＨ＊となるようにスロットルモータ１３６を駆動制御する。目標スロットル開度ＴＨ＊の設定については後述する。

点火制御では、目標回転数Ｎｅ＊および体積効率ＫＬに基づいて基本点火時期θｂを設定し、基本点火時期θｂに補正値（学習値）ｄθｃを加えて目標点火時期θｆを設定し、目標点火時期θｆで点火が行なわれるようにイグニッションコイル１３８を駆動制御する。補正値ｄθｃは、目標回転数Ｎｅ＊と負荷率ＫＬとに基づく複数の運転領域毎、燃料のオクタン価毎、エンジン２２の図示しないピストンリングに付着するデポジットの堆積量毎に学習により設定される値である。この学習では、更に、ノックセンサ１７２からのノック信号Ｋｓに基づいてノッキングが発生していないと判定したときには、補正値ｄθｃを進角させた値に更新し、ノッキングが発生していると判定したときには、補正値ｄθｃを遅角させた値に更新する。点火時期を進角させるときには、補正値ｄθｃを既に設定している補正値ｄθｃに所定値ｄθ１を加えた値に更新する。点火時期を遅角させるときには、補正値ｄθｃを既に設定している補正値ｄθｃから所定値ｄθ１を減じたものに更新する。ここで、点火時期についての「進角」，「遅角」とは、それぞれ点火時期を早くすること、点火時期を遅くすることを意味している。

なお、燃料噴射制御については本発明の中核をなさないことから、詳細な説明を省略する。

モータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信すると、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるようにインバータ４１，４２の複数のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。このＨＶ走行モードでは、要求パワーＰｅ＊が停止用閾値Ｐｓｔｏｐ以下に至ったときなどエンジン２２の停止条件が成立したときに、エンジン２２の運転を停止して、ＥＶ走行モードに移行する。

ＥＶ走行モードでは、ＨＶＥＣＵ７０は、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸３６の要求トルクＴｄ＊を設定し、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定すると共に要求トルクＴｄ＊をモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊に設定し、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信する。モータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信すると、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるようにインバータ４１，４２の複数のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。このＥＶ走行モードでは、ＨＶ走行モードのときと同様に計算した要求パワーＰｅ＊が停止用閾値Ｐｓｔｏｐよりも大きい始動用閾値Ｐｓｔａｒｔ以上に至ったときなどエンジン２２の始動条件が成立したときに、エンジン２２を始動してＨＶ走行モードに移行する。

第１実施例のハイブリッド自動車２０では、ＨＶＥＣＵ７０は、ＨＶ走行モードにより走行している最中にエンジン２２の要求パワーＰｅ＊とエンジン２２から実際の出力されている出力パワーＰｅとの差が大きくなったとき（例えば、要求パワーＰｅ＊に対する出力パワーＰｅの比率が所定比率（例えば、１８％，２０％，２２％など）未満のとき）には、エンジン２２に出力が低下する異常が発生している判断して、警告灯９０に点灯信号を送信して警告灯９０を点灯させると共に、ＥＶ走行モードに移行するようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御する。これにより、乗員にエンジン２２の出力異常を報知すると共に、ＥＶ走行モードによる退避走行を行なう。なお、出力パワーＰｅは、エンジン２２からの出力トルクとして推定される推定出力トルクＴｅｅｓｔにエンジン２２の回転数Ｎｅを乗じたものである。推定出力トルクＴｅｅｓｔは、モータＭＧ１から出力しているトルク（トルク指令Ｔｍ１＊）とプラネタリギヤ３０のギヤ比ρとを用いてエンジン２２からの出力トルクとして推定されるトルクである。

Teest=-(1+ρ)・Tm1*/ρ (1)

次に、こうして構成された第１実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特に、目標スロットル開度ＴＨ＊を設定する際の動作について説明する。図３は、エンジンＥＣＵ２４により実行される目標スロットル開度設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。本ルーチンは、ＨＶ走行モードで走行中に、所定時間（例えば、数ｍｓｅｃ）毎に繰り返し実行される。

本ルーチンが実行されると、エンジンＥＣＵ２４は、基本点火時期θｂや遅角量ｄθ、目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊を入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、基本点火時期θｂは、上述した点火時期の学習において設定されている値を入力している。遅角量ｄθは、上述した点火時期の学習において目標点火時期θｆの基本点火時期θｂからの遅角量（遅角側に設定された補正量ｄθｃ）を入力している。目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊は、上述したＨＶ走行モードでＨＶＥＣＵ７０により設定されたものを通信により入力している。

続いて、遅角量ｄθが所定値ｄθｒｅｆ１以上であるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。ここで、所定値ｄθｒｅｆ１は、点火時期が基本点火時期θｂから大きく遅角しているか否かを判定するための閾値である。

遅角量ｄθが所定値ｄθｒｅｆ１未満であるときには、基本開度ＴＨｂを目標スロットル開度ＴＨ＊に設定して（ステップＳ１２０）、本ルーチンを終了する。目標スロットル開度ＴＨ＊が設定されると、吸入空気量制御では、スロットル開度ＴＨが目標スロットル開度ＴＨ＊となるようにスロットルモータ１３６を駆動制御する。基本開度ＴＨｂは、エンジン２２を目標トルクＴｅ＊，目標回転数Ｎｅ＊で効率良く運転する際のスロットル開度として目標トルクＴｅ＊，目標回転数Ｎｅ＊に応じて設定される。こうした制御により、エンジン２２を効率良く運転している。

遅角量ｄθが所定値ｄθｒｅｆ１以上であるときには、続いて、エンジン２２の回転数Ｎｅと負荷率ＫＬとで定められるエンジン２２の運転領域が所定領域内であるか否かを判定する（ステップＳ１３０）。所定領域は、エンジン２２のノイズなどによりノックセンサ１７２がノッキングの発生を誤検出しやすく点火時期が誤って遅角されやすい領域として、予め実験や解析などで定めた領域である。図４は、所定領域の一例を示す説明図である。実施例では、図示するように、所定領域を、エンジン２２の回転数Ｎｅが比較的低く、負荷率ＫＬが中程度以下の領域であり、例えば、エンジン２２の回転数Ｎｅが回転数Ｎｅ１（例えば，１８００ｒｐｍ，２０００ｒｐｍ，２２００ｒｐｍなど）以下であり、負荷率ＫＬが比率ＫＬ１（例えば、４８％，５０％，５２％など）以下の領域としている。

エンジン２２の運転領域が所定領域外であるときには、基本開度ＴＨｂを目標スロットル開度ＴＨ＊に設定して（ステップＳ１２０）、本ルーチンを終了する。目標スロットル開度ＴＨ＊が設定されると、スロットル開度ＴＨが目標スロットル開度ＴＨ＊となるようにスロットルモータ１３６を駆動制御する。

エンジン２２の運転領域が所定領域内であるときには、基本開度ＴＨｂとガード値ＴＨｍａｘとのうちの小さいほうの値を目標スロットル開度ＴＨ＊に設定して（ステップＳ１４０）、本ルーチンを終了する。ガード値ＴＨｍａｘは、エンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊で比較的低負荷で運転できるスロットル開度、例えば、負荷率ＫＬが所定負荷率ＫＬｒｅｆ（例えば、３２％，３５％，３８％など）となるスロットル開度として予め定められている。こうして目標スロットする開度ＴＨ＊を設定することにより、エンジン２２のスロットル開度ＴＨ＊をガード値ＴＨｍａｘ以下とすることができ、エンジン２２を比較的低負荷で運転することができる。

ここで、遅角量ｄθが所定値ｄθｒｅｆ１以上であり、且つ、エンジン２２の運転領域が所定領域内であるときに、エンジン２２を比較的低負荷で運転する理由について説明する。図５は、エンジン２２の回転数Ｎｅが比較的低い回転数Ｎｅ２（例えば、１２００ｒｐｍ）で負荷率ＫＬが比較的低い値ＫＬ２（例えば、３５％など）であるときのエンジン２２の点火時期とトルクＴｅとの関係を説明するための説明図である。図６は、エンジン２２の回転数が回転数Ｎｅ２で負荷率が値ＫＬ２より高い値ＫＬ３（例えば、５０％など）であるときのエンジン２２の点火時期とトルクＴｅとの関係を説明するための説明図である。図５，図６に示すように、点火時期が遅角する方向へ変化する場合（例えば、点火時期が値θ２から値θ１へ変化する場合）、負荷率ＫＬが低いときには、高いときに比して、エンジン２２のトルクＴｅの減少量、すなわち、エンジン２２から実際に出力される出力パワーＰｅの減少量が小さくなる。エンジン２２の出力パワーＰｅの減少量が大きいと、要求パワーＰｅ＊と出力パワーＰｅとの差が大きくなるから、ＨＶＥＣＵ７０は、警告灯９０に点灯信号を送信して警告灯９０を点灯させると共に、ＥＶ走行モードに移行するようエンジン２２やモータＭＧ１，ＭＧ２を制御する。実施例では、遅角量ｄθが所定値ｄθｒｅｆ１以上であり、且つ、エンジン２２の運転領域が所定領域内であるとき、すなわち、実際にはエンジン２２にノッキングなどの異常が発生していないのに点火時期が誤って遅角されていると考えられるときには、エンジン２２を低負荷で運転するから、点火時期が遅角したときでもエンジン２２のトルクＴｅの低下量、すなわち、出力パワーＰｅの低下量を小さくすることができる。これにより、警告灯９０の点灯やＥＶ走行による退避走行への移行を抑制することができる。

以上説明した第１実施例のハイブリッド自動車によれば、ＨＶ走行中において、エンジン２２の点火時期の基本点火時期θｂからの遅角量ｄθｃが所定量ｄθｒｅｆ以上であり、且つ、エンジンの回転数Ｎｅと負荷率ＫＬとから定められる運転点が所定領域内であるときには、エンジン２２のスロットル開度ＴＨがガード値ＴＨｍａｘ以下となるようにエンジン２２を制御することにより、ＥＶ走行による退避走行への移行を抑制することができる。

次に、第２実施例のハイブリッド自動車について説明する。第２実施例のハイブリッド自動車の構成は、図３に例示した目標スロットル開度設定処理に代えて、図７に例示した目標スロットル開度設定処理を実行する点を除いて、第１実施例のハイブリッド自動車２０にと同一のハード構成，制御となっている。そのため、第２実施例の構成のうち、第１実施例のハイブリッド自動車２０と同一のハード構成，制御については、第１実施例のハイブリッド自動車２０と同一の符号を付し、その説明を省略する。

図７は、第２実施例のエンジンＥＣＵ２４により実行される目標スロットル開度設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。本ルーチンは、ＨＶ走行モードでの走行中に、所定時間（例えば、数ｍｓｅｃ）毎に繰り返し実行される。

本ルーチンが実行されると、エンジンＥＣＵ２４は、遅角量ｄθや目標回転数Ｎｅ＊を入力する処理を実行する（ステップＳ２００）。ここで、遅角量ｄθは、上述した点火時期の学習において目標点火時期θｆの基本点火時期θｂからの遅角量（遅角側に設定された補正量ｄθｃ）を入力している。目標回転数Ｎｅ＊，上述したＨＶ走行モードで走行中に設定されるものをＨＶＥＣＵ７０から通信により入力している。

続いて、遅角量ｄθと目標回転数Ｎｅ＊とを用いて目標スロットル開度ＴＨ＊を設定して（ステップＳ２１０）、本ルーチンを終了する。ここでは、遅角量ｄθと目標回転数Ｎｅ＊と負荷率ＫＬとエンジン２２のトルクの変動量ｄＴｅとの関係をトルク変動マップとして図示しないＲＯＭに記憶しておき、遅角量ｄθと目標回転数Ｎｅ＊とからトルクの変動量ｄＴｅが最も小さい負荷率ＫＬを求めて、求めた負荷率ＫＬに対応するスロットル開度ＴＨを目標スロットル開度ＴＨ＊に設定する。こうして目標スロットル開度ＴＨ＊を設定すると、スロットル開度ＴＨが目標スロットル開度ＴＨ＊となるようにスロットルモータ１３６を駆動制御する。こうした制御により、エンジン２２のトルク変動、すなわち、出力パワーＰｅの変動を抑制することができる。これにより、警告灯９０の点灯やＥＶ走行への移行を抑制することができる。

以上説明した第２実施例のハイブリッド自動車では、遅角量ｄθと目標回転数Ｎｅ＊とからトルク変動が最も小さい負荷率ＫＬを求めて、求めた負荷率ＫＬに対応するスロットル開度ＴＨを目標スロットル開度ＴＨ＊に設定して、スロットル開度ＴＨが目標スロットル開度ＴＨ＊となるようにスロットルモータ１３６を駆動制御するから、エンジン２２のトルク変動を抑制して、警告灯９０の点灯やＥＶ走行への移行を抑制することができる。

次に、第３実施例のハイブリッド自動車について説明する。第３実施例のハイブリッド自動車の構成は、図３に例示した目標スロットル開度設定ルーチンを実行しない点や、図８に例示した補正量学習ルーチンを実行する点を除いて、第１実施例のハイブリッド自動車２０と同一のハード構成、制御となっている。そのため、第３実施例の構成、制御のうち、第１実施例のハイブリッド自動車２０と同一のハード構成、制御については、第１実施例のハイブリッド自動車２０と同一の符号を付し、その説明を省略する。

第３実施例では、エンジン２２の吸入空気量制御において、エンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊と目標スロットル開度設定用マップとにより目標スロットル開度ＴＨ＊を設定する。目標スロットル開度設定用マップは、予め実験や解析などで、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊と目標スロットル開度ＴＨ＊との関係を求めたマップである。そして、スロットル開度ＴＨが目標スロットル開度ＴＨ＊となるようにスロットルモータ１３６を駆動制御する。

次に、第３実施例のハイブリッド自動車の動作、特に、誤遅角が発生したときの点火時期の学習における補正量ｄθｃの設定について説明する。図８は、第３実施例のエンジンＥＣＵ２４により実行される補正量学習ルーチンの一例を示すフローチャートである。本ルーチンは、ＨＶ走行モードで走行中に、所定時間（例えば、数ｍｓｅｃ）毎に繰り返し実行される。

本ルーチンが実行されると、エンジンＥＣＵ２４は、遅角量ｄθ，ｄθ１〜ｄθ５を入力する処理を実行する（ステップＳ３００）。遅角量ｄθは、上述した点火時期の学習において、現在の運転領域Ａｐにおいて設定される目標点火時期θｆの基本点火時期θｂからの遅角量（遅角側に設定された補正量ｄθｃ）を入力している。遅角量ｄθ１〜ｄθ５は、現在の運転領域Ａｐと隣合う５つの各運転領域Ａ１〜Ａ５における目標点火時期θｆの基本点火時期θｂからの遅角量（遅角側に設定された補正量ｄθｃ）をそれぞれ入力している。運転領域Ａｐ，Ａ１〜Ａ５の一例を図９に示す。

続いて、遅角量ｄθが所定値ｄθｒｅｆ２以上であるか否かを判定する（ステップＳ３１０）。ここで、所定値ｄθｒｅｆ２は、現在の運転領域Ａｐでの点火時期が基本点火時期θｂから大きく遅角しているか否かを判定するための閾値である。

遅角量ｄθが所定値ｄθｒｅｆ２未満であるときには、現在の運転領域Ａｐでの点火時期が基本点火時期θｂから大きく遅角していないと判断して、遅角量ｄθをそのまま補正量ｄθｃに設定して（ステップＳ３２０）、本ルーチンを終了する。こうして学習値を設定すると、基本点火時期θｂに補正値ｄθｃを加えて目標点火時期θｆを設定し、目標点火時期θｆで点火が行なわれるようにイグニッションコイル１３８を駆動制御する。

遅角量ｄθが所定値ｄθｒｅｆ２以上であるときには、現在の運転領域Ａｐでの点火時期が基本点火時期θｂから大きく遅角していると判断して、遅角量ｄθと他の５つの運転領域Ａ１〜Ａ５での遅角量ｄθ１〜ｄθ５のそれぞれとの差の絶対値（｜ｄθ−ｄθ１｜，｜ｄθ−ｄθ２｜など）と所定値ｄｒｅｆとを比較する（ステップＳ３３０）。ここで、所定値ｄｒｅｆは、現在の運転領域Ａｐでの遅角量ｄθが他の運転領域Ａ１〜Ａ５での遅角量ｄθ１〜ｄθ５と大きく異なっているか否かを判定するための閾値である。

遅角量ｄθと他の５つの運転領域Ａ１〜Ａ５での遅角量ｄθ１〜ｄθ５のそれぞれとの差の絶対値が所定値ｄｒｅｆ未満であるときには、誤遅角が発生しておらず、現在の運転領域Ａｐでの遅角量ｄθが適正な値であると判断して、遅角量ｄθを現在の運転領域Ａｐの補正値ｄθｃに設定して（ステップＳ３２０）、本ルーチンを終了する。こうして補正値ｄθを設定すると、基本点火時期θｂに補正値ｄθｃを加えて目標点火時期θｆを設定し、目標点火時期θｆで点火が行なわれるようにイグニッションコイル１３８を駆動制御する。

遅角量ｄθと他の５つの運転領域Ａ１〜Ａ５での遅角量ｄθ１〜ｄθ５のそれぞれとの差の絶対値が所定値ｄｒｅｆ以上であるときには、誤遅角が発生していて現在の運転領域Ａｐでの遅角量ｄθが適正な値ではないと判断して、他の５つの運転領域Ａ１〜Ａ５のうちの１つ（例えば、現在の運転領域Ａｐと負荷率ＫＬが同じ領域Ａ３など）を現在の運転領域Ａｐの補正値ｄθｃに設定して（ステップＳ３４０）、本ルーチンを終了する。こうして補正値ｄθｃを設定すると、基本点火時期θｂから補正値ｄθｃを減じたものを加えて目標点火時期θｆを設定し、目標点火時期θｆで点火が行なわれるようにイグニッションコイル１３８を駆動制御する。このように、他の５つの運転領域Ａ１〜Ａ５のうちの１つの運転領域の遅角量ｄθを現在の運転領域Ａｐでの補正値ｄθｃに設定することにより、適正ではない値が補正値ｄθｃに設定されて、点火時期が大きく遅角することが抑制される。これにより、誤遅角の発生に伴って目標パワーＰｅ＊に対してエンジン２２からの出力パワーＰｅが大きく低下することを抑制でき、警告灯９０の点灯やＥＶ走行による退避走行への移行を抑制することができる。

以上説明した第３実施例のハイブリッド自動車では、遅角量ｄθが所定値ｄθｒｅｆ１以上であるときにおいて、遅角量ｄθと他の５つの運転領域Ａ１〜Ａ５での遅角量ｄθ１〜ｄθ５のそれぞれとの差の絶対値が所定値ｄｒｅｆ以上であるときには、他の５つの運転領域Ａ１〜Ａ５のうちの１つの遅角量を現在の運転領域Ａｐの補正値ｄθの学習値に設定することにより、誤遅角の発生に伴ってＥＶ走行による退避走行へ移行することを抑制できる。

第１〜第３実施例のハイブリッド自動車では、ＨＶ走行モードにより走行している最中にエンジン２２の要求パワーＰｅ＊とエンジン２２から実際に出力されている出力パワーＰｅとの差が大きくなったときには、エンジン２２に出力が低下する異常が発生している判断して、警告灯９０に点灯信号を送信して警告灯９０を点灯させると共に、ＥＶ走行モードに移行するようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御する。しかしながら、エンジン２２の目標トルクＴｅ＊とエンジン２２からの出力トルクとして推定される推定出力トルクＴｅｅｓｔとの差が大きくなったとき（例えば、目標トルクＴｅ＊に対する推定出力トルクＴｅｅｓｔの比率が所定比率（例えば、１８％，２０％，２２％など）未満になったとき）には、エンジン２２に出力が低下する異常が発生している判断して、警告灯９０に点灯信号を送信して警告灯９０を点灯させると共に、ＥＶ走行モードに移行するようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御してもよい。

第１〜第３実施例のハイブリッド自動車では、エンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０とＨＶＥＣＵ７０とを備えるものとしている。しかし、エンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０とＨＶＥＣＵ７０とを単一の電子制御ユニットとして構成するものとしてもよい。

第１〜第３実施例では、エンジン２２とプラネタリギヤ３０とモータＭＧ１，ＭＧ２とバッテリ５０とを備えるハイブリッド自動車２０の構成としている。しかし、エンジンと１つのモータとバッテリとを備えるいわゆる１モータハイブリッド自動車の構成としてもよい。

各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。各実施例では、エンジン２２が「エンジン」に相当し、モータＭＧ２が「モータ」に相当し、エンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０とＨＶＥＣＵ７０とが「制御装置」に相当する。

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、ハイブリッド自動車の製造産業などに利用可能である。

２０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）、２６クランクシャフト、２８ダンパ、３０プラネタリギヤ、３６駆動軸、３７デファレンシャルギヤ、３８ａ，３８ｂ駆動輪、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、５１ａ電圧センサ、５１ｂ電流センサ、５１ｃ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、７０ハイブリッド用電子制御ユニット（ＨＶＥＣＵ）、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警告灯、１２２エアクリーナ、１２３吸気ポート、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、１３２ピストン、１３４浄化装置、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、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、１７２ノックセンサ、ＭＧ１，ＭＧ２モータ。

Claims

走行用の動力を出力するエンジンと、
走行用の動力を入出力可能なモータと、
前記エンジンからの動力と前記モータからの動力とを用いて走行するハイブリッド走行中に、前記エンジンの出力に異常が生じたときには、前記エンジンの運転を停止して前記モータからの動力だけを用いて走行する電動走行へ移行するように前記エンジンと前記モータとを制御する制御装置と、
を備えるハイブリッド自動車であって、
前記制御装置は、前記ハイブリッド走行中において、前記エンジンの点火時期の基本点火時期からの遅角量が所定量以上であり、且つ、前記エンジンの回転数と前記エンジンの負荷率とから定められる運転点が前記点火時期の誤遅角が発生しやすい所定領域内であるときには、前記エンジンのスロットル開度がガード値以下となるように前記エンジンを制御する、
ハイブリッド自動車。