JP2018020588A

JP2018020588A - ハイブリッド自動車

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Publication number: JP2018020588A
Application number: JP2016151224A
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: 2016-08-01
Filing date: 2016-08-01
Publication date: 2018-02-08
Anticipated expiration: 2036-08-01
Also published as: JP6733409B2

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、エンジンから要求動力を出力しながら運転点が所定領域外となるようにエンジンを制御する。
【選択図】図４

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。この場合において、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が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基本の点火時期から大きく遅角されてしまう。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、エンジンの運転を停止し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。

本発明の第１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、前記エンジンから要求動力を出力しながら前記運転点が前記所定領域外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。

この本発明の第１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、エンジンから要求動力を出力しながら運転点が所定領域外となるように前記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。運転点を所定領域外とするから、誤遅角の発生を抑制することができ、エンジンの出力の大きな低下を抑制することができる。これにより、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。

こうした本発明の第１のハイブリッド自動車において、前記制御装置は、前記ハイブリッド走行中において、前記遅角量が前記所定量以上であり、且つ、前記運転点が前記所定領域内である場合において、更に、前記エンジンに付着している異物の堆積量が所定量以上であるときには、前記エンジンから前記要求動力を出力しながら前記エンジンの回転数が所定回転数以上となるように前記エンジンを制御してもよい。ここで、「所定回転数」は、エンジンに付着した異物を除去することができる比較的高い回転数である。これにより、エンジンに付着した異物を除去することができ、誤遅角の発生を抑制することができる。したがって、エンジンの出力の大きな低下を抑制することができ、電動走行への移行を抑制することができる。

また、本発明の第１のハイブリッド自動車において、第１モータと、前記エンジンの出力軸と前記第１モータの回転軸と車軸に連結された駆動軸との３軸に３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、前記駆動軸に動力を入出力可能な前記モータとしての第２モータと、を備え、前記制御装置は、前記エンジンからの動力と前記第２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第２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第１モータと前記第２モータとを制御し、更に、前記ハイブリッド走行中において、前記遅角量が所定量以上であり、且つ、前記運転点が前記所定領域内であるときには、前記エンジンから前記要求動力を出力しながら前記運転点が前記所定領域外となるように前記エンジンと前記第１モータとを制御してもよい。

本発明の第２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、前記エンジンに付着している異物の堆積量が所定量以上であるときには、前記エンジンから要求動力を出力しながら前記エンジンの回転数が所定回転数以上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。

この本発明の第２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、エンジンに付着している異物の堆積量が所定量以上であるときには、エンジンから要求動力を出力しながらエンジンの回転数が所定回転数以上となるようにエンジンを制御する。ここで、「所定回転数」は、エンジンに付着した異物を除去することができる比較的高い回転数である。これにより、エンジンに付着した異物を除去することができ、誤遅角の発生を抑制することができる。したがって、エンジンの出力の大きな低下を抑制することができ、電動走行への移行を抑制することができる。

こうした本発明の第２のハイブリッド自動車において、第１モータと、前記エンジンの出力軸と前記第１モータの回転軸と車軸に連結された駆動軸との３軸に３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、前記駆動軸に動力を入出力可能な前記モータとしての第２モータと、を備え、前記制御装置は、前記エンジンからの動力と前記第２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第２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第１モータと前記第２モータとを制御し、更に、前記ハイブリッド走行中において、前記異物の堆積量が前記所定量以上であるときには、前記エンジンから要求動力を出力しながら前記エンジンの回転数が所定回転数以上となるように前記エンジンと前記第１モータとを制御してもよい。

更に、本発明の第１，第２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、前記エンジンの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２２の動作ラインの一例と目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する様子を説明するための説明図である。ＨＶＥＣＵ７０により実行されるエンジン目標値設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。誤遅角発生領域の一例を示す説明図である。要求パワーＰｅ＊を大きくしているときの様子を示す説明図である。変形例のエンジン目標値設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。

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、即ち、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＊に基づいてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する。この設定は、エンジン２２を効率良く動作させる動作ラインと要求パワーＰｅ＊とに基づいて行なわれる。エンジン２２の動作ラインの一例と目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する様子を図３に示す。図示するように、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊は、動作ラインと要求パワーＰｅ＊（Ｎｅ＊×Ｔｅ＊）が一定の曲線との交点により求めることができる。こうして目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊を設定すると、エンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊で運転しながら要求トルクＴｄ＊が駆動軸３６に出力されるようにモータ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により行なわれる点火制御について説明する。

点火制御では、エンジン２２の回転数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を設定し、目標点火時期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、エンジン２２の回転数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異物（デポジット）の堆積量Ｄｅｐ毎に学習により設定されている。この学習では、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。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。また、異物（デポジット）の堆積量Ｄｅｐは、設定されている補正値ｄθとこの補正値の初期値ｄθ１との差Δｄθに基づいて演算される。堆積量Ｄｅｐは、差Δｄθが大きいほど大きくなるように設定される。これは、差Δｄθが大きいほど、エンジン２２が初期状態から大きく変化しており、経年変化の程度が大きく、異物（デポジット）の付着量が多いと考えられることに基づく。

なお、吸入空気量制御，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、誤遅角を抑制する際の動作について説明する。ここで、「誤遅角」とは、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が誤検出されて、点火時期が誤って遅角されることをいう。図４は、ＨＶＥＣＵ７０により実行されるエンジン目標値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、ＨＶＥＣＵ７０は、エンジン２２の回転数Ｎｅや遅角量ｄθ，負荷率ＫＬ，目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊，要求パワーＰｅ＊を入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、エンジン２２の回転数Ｎｅは、クランク角θｃｒに基づいて演算されたものをエンジンＥＣＵ２４から通信を介して入力している。遅角量ｄθは、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）をエンジンＥＣＵ２４から通信を介して入力している。負荷率ＫＬ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とに基づいて演算されたものをエンジンＥＣＵ２４から通信を介して入力している。目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊と要求パワーＰｅ＊とは、上述したＨＶ走行モードでの走行中に設定されるものを入力している。

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、目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊を変更することなく、エンジンＥＣＵ２４に送信して（ステップＳ１４０）、本ルーチンを終了する。目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊を受信したエンジンＥＣＵ２４は、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。これにより、エンジン２２を効率良く運転するとともにエンジン２２から要求パワーＰｅ＊を出力する。

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の運転点が誤遅角発生領域内であるか否かを判定する（ステップＳ１２０）。誤遅角発生領域は、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５は、誤遅角発生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、誤遅角発生領域を、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の運転点が誤遅角発生領域外であるときには、目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊を変更することなく、エンジンＥＣＵ２４に送信して（ステップＳ１４０）、本ルーチンを終了する。目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊を受信したエンジンＥＣＵ２４は、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。これにより、エンジン２２を効率良く運転するとともにエンジン２２から要求パワーＰｅ＊を出力する。

エンジン２２の運転領域が誤遅角発生領域内であるときには、所定回転数Ｎｅｒｅｆ１を目標回転数Ｎｅ＊に設定するとともに、要求パワーＰｅ＊を目標回転数Ｎｅ＊で除したものを目標トルクＴｅ＊に設定する（ステップＳ１３０）。所定回転数Ｎｅｒｅｆ１は、実施例では、誤遅角発生領域外の回転数であって、回転数Ｎｅ１より若干高い回転数Ｎｅ２（例えば、２４００ｒｐｍ，２６００ｒｐｍ，２８００ｒｐｍなど）としている。

こうして目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊を設定すると、目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊をエンジンＥＣＵ２４に送信して（ステップＳ１４０）、本ルーチンを終了する。目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊を受信したエンジンＥＣＵ２４は、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。こうした制御により、エンジン２２から要求パワーＰｅ＊を出力しながらエンジン２２を誤遅角発生領域外で運転することができ、誤遅角の発生を抑制することができる。したがって、誤遅角に伴うエンジン２２の出力の大きな低下を抑制することができ、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ｄθが所定量ｄθｒｅｆ１以上であり、且つ、エンジン２２の回転数Ｎｅと負荷率ＫＬとから定められる運転点が誤遅角発生領域内であるときには、エンジン２２から要求パワーＰｅ＊を出力しながら運転点が誤遅角発生領域所定領域外となるように目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊を設定し、設定された目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊でエンジン２２が運転されるようにエンジン２２とモータＭＧ１と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。

第１実施例のハイブリッド自動車２０では、ステップＳ１３０の処理で、誤遅角発生領域外の所定回転数Ｎｅｒｅｆ１を目標回転数Ｎｅ＊に設定するとともに、要求パワーＰｅ＊を目標回転数Ｎｅ＊で除したものを目標トルクＴｅ＊に設定している。しかしながら、この場合、エンジン２２の回転数ＮｅおよびトルクＴｅで定まる動作点（点Ａ）を図３に示した動作ライン上の点とすることができず、エネルギ効率が低下する不都合が生じる。こうした不都合に対処するために、図６に示すように、誤遅角発生領域外の所定回転数Ｎｅｒｅｆ１を目標回転数Ｎｅ＊に設定するとともに、要求パワーＰｅ＊を目標回転数Ｎｅ＊で除したものを目標トルクＴｅ＊に設定し、その後、要求パワーＰｅ＊を大きくすると共に目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを徐々に大きくする。これにより、エンジン２２の動作点を点Ａから点Ｂなどを経て動作ライン上の点Ｃとすることができ、エンジン２２を効率良く運転することができるようになる。

第１実施例のハイブリッド自動車２０では、図４のエンジン目標値設定ルーチンを実行しているが、図７のエンジン目標値設定ルーチンを実行してもよい。図７のエンジン目標値設定ルーチンは、図４に例示したエンジン目標値設定ルーチンのステップＳ１００の処理に代えてステップＳ２００の処理を実行し、ステップＳ１３０の処理に代えてステップＳ２２５，Ｓ２３０の処理を実行する点を除いて、図４のエンジン目標値設定ルーチンの処理と同一である。したがって、図４のエンジン目標値設定ルーチンの処理と同一の処理については、同一の符号を附して、その説明を省略する。

図７に例示したエンジン目標値設定ルーチンが実行されると、ＨＶＥＣＵ７０は、エンジン２２の回転数Ｎｅや遅角量ｄθ，要求パワーＰｅ＊，目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊，負荷率ＫＬ，異物（デポジット）の堆積量Ｄｅｐを入力する（ステップＳ２００）。ここで、回転数Ｎｅ，遅角量ｄθ，要求パワーＰｅ＊，目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊，負荷率ＫＬについては、図４のエンジン目標値設定ルーチンのＳ１００の処理と同一の方法で入力している。堆積量Ｄｅｐは、設定されている補正値ｄθとこの補正値の初期値ｄθ１との差Δｄθに基づいて演算したものをエンジンＥＣＵ２４から通信により入力している。

そして、ステップＳ１１０，Ｓ１２０の処理を実行し、エンジン２２の運転領域が誤遅角発生領域であるときには、堆積量Ｄｅｐと所定値Ｄｅｐｒｅｆとを比較する（ステップＳ２２５）。所定値Ｄｅｐｒｅｆは、エンジン２２の異物（デポジット）の堆積量が大きく、エンジン２２にノイズが発生するか否かを判定するための閾値である。

堆積量Ｄｅｐが所定値Ｄｅｐｒｅｆ未満であるときには、エンジン２２に異物（デポジット）の堆積によるノイズが発生しないと判断して、ステップＳ１４０を実行して、本ルーチンを終了する。

堆積量Ｄｅｐが所定値Ｄｅｐｒｅｆ以上であるときには、エンジン２２に異物（デポジット）の堆積によるノイズが発生すると判断して、所定回転数Ｎｅｒｅｆ２を目標回転数Ｎｅ＊に設定するとともに、要求パワーＰｅ＊を目標回転数Ｎｅ＊で除したものを目標トルクＴｅ＊に設定する（ステップＳ２３０）。所定回転数Ｎｅｒｅｆ２は、実施例では、誤遅角発生領域外の回転数であって、エンジン２２の図示しないピストンリングに付着した異物（デポジット）を除去可能な回転数（例えば、３８００ｒｐｍ，４０００ｒｐｍ，４２００ｒｐｍなど）としている。エンジン２２のノイズは、ピストンリングに付着した異物（デポジット）が原因だと考えられる。したがって、所定回転数Ｎｅｒｅｆ２を目標回転数Ｎｅ＊に設定することにより、ピストンリングに付着した異物（デポジット）を除去することができ、エンジン２２のノイズの発生を解消することができる。これにより、ノックセンサ１７２の誤検出を抑制して誤遅角の発生を抑制するから、誤遅角の発生に伴う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。

第１実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の点火時期の基本点火時期θｂからの遅角量ｄθが所定量ｄθｒｅｆ１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誤遅角発生領域内であるときには、所定回転数Ｎｅｒｅｆ１を目標回転数Ｎｅ＊に設定するとともに、要求パワーＰｅ＊を目標回転数Ｎｅ＊で除したものを目標トルクＴｅ＊に設定している。しかしながら、遅角量ｄθや運転点を考慮することなく、異物（デポジット）の堆積量Ｄｅｐが所定値以上のときに、上述の所定回転数Ｎｅｒｅｆ２を目標回転数Ｎｅ＊に設定するとともに、要求パワーＰｅ＊を目標回転数Ｎｅ＊で除したものを目標トルクＴｅ＊に設定してもよい。こうすれば、エンジン２２のピストンリングに付着した異物（デポジット）を除去することができ、エンジン２２のノイズの発生を抑制することができる。これにより、ノックセンサ１７２の誤検出を抑制して誤遅角の発生を抑制し、誤遅角の発生に伴う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。

第１実施例のハイブリッド自動車２０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、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、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。

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４に例示したエンジン目標値設定ルーチンを実行しない点を除いて、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２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２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）において、エンジン２２の回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｅｒｅｆ３（例えば、１９００ｒｐｍ，２０００ｒｐｍ，２１００ｒｐｍ）以上であるときには、警告灯９０を点灯させたりＥＶ走行モードへ移行したりせずに、ＨＶ走行モードによる走行を継続する。ここで、所定回転数Ｎｅｒｅｆ３は、エンジン２２のノイズが小さくなるか否かを判定するための閾値である。エンジン２２の回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｅｒｅｆ３以上であるときに警告灯９０を点灯させたりＥＶ走行モードへ移行したりしないのは、エンジン２２の回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｅｒｅｆ３以上であるときには、エンジン２２のピストンの姿勢が良くなり、エンジン２２のノイズが小さく、ノックセンサ１７２の誤検出が発生し難いことに基づく。このように、エンジン２２の回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｅｒｅｆ３以上のとき、即ち、ノックセンサ１７２の誤検出が発生し難いときには、ＥＶ走行による退避走行を行なわないから、こうした退避走行へ移行する機会を減少させることができる。

以上説明した第２実施例のハイブリッド自動車によると、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＊と出力パワーＰｅとの差が大きくなったときにおいて、エンジン２２の回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｅｒｅｆ３以上であるときには、ＨＶ走行モードによる走行を継続することにより、ＥＶ走行による退避走行への移行の機会を減少させることができる。

第１，第２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た。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２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の構成とした。しかし、エンジンと一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、前記エンジンから要求動力を出力しながら前記運転点が前記所定領域外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。
請求項１記載の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、前記遅角量が前記所定量以上であり、且つ、前記運転点が前記所定領域内である場合において、更に、前記エンジンに付着している異物の堆積量が所定量以上であるときには、前記エンジンから前記要求動力を出力しながら前記エンジンの回転数が所定回転数以上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。