JP2023115606A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の燃焼の不良を判定す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。【解決手段】内燃機関と、モータと、前記内燃機関と前記モータとの間に設けられたクラッチと、を有するハイブリッド車両の制御装置であって、前記内燃機関の始動制御を行う始動制御部と、前記始動制御で発生する前記内燃機関の回転数と、前記モータによる前記内燃機関のクランキングによって発生する前記内燃機関の回転数との差が所定値未満である場合、前記内燃機関の燃焼が不良であると判定する判定部と、を具備するハイブリッド車両の制御装置。【選択図】図２

Description

本発明はハイブリッド車両の制御装置に関する。

ハイブリッド車両には、内燃機関（エンジン）、エンジンと車輪との動力伝達経路に設けられたモータ、および動力伝達経路であってエンジンとモータとの間に設けられたクラッチ、を備えたものがある。エンジンの始動要求時には、クラッチをスリップさせてモータによりエンジンのクランキングを行ってクラッチを係合して、エンジンを始動する（例えば特許文献１など）。

特開２０２０－１１１２７６号公報

しかしエンジンの燃焼不良によってエンジンの回転数が上昇せず、エンジンが始動できないことがある。そこで、内燃機関の燃焼の不良を判定す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目的とする。

上記目的は、内燃機関と、モータと、前記内燃機関と前記モータとの間に設けられたクラッチと、を有するハイブリッド車両の制御装置であって、前記内燃機関の始動制御を行う始動制御部と、前記始動制御で発生する前記内燃機関の回転数と、前記モータによる前記内燃機関のクランキングによって発生する前記内燃機関の回転数との差が所定値未満である場合、前記内燃機関の燃焼が不良であると判定する判定部と、を具備するハイブリッド車両の制御装置によって達成することができる。

内燃機関の燃焼の不良を判定することが可能なハイブリッド車両の制御装置を提供できる。

図１は、ハイブリッド車両を例示する模式図である。 図２はＥＣＵが実行する処理を例示するフローチャートである。 図３はトルクおよび回転数を例示するタイムチャートである。

（ハイブリッド車両）
図１は、ハイブリッド車両１を例示する模式図である。ハイブリッド車両１には、駆動源としてエンジン１０（内燃機関）およびモータ１５が搭載されている。ハイブリッド車両１には、エンジン１０から車輪１３までの動力伝達経路に、Ｋ０クラッチ１４、モータ１５、トルクコンバータ１８、および自動変速機１９が順に設けられている。エンジン１０は例えばＶ型６気筒エンジンであり、６個の気筒♯１～♯６を有する。エンジン１０は、例えばＶ型エンジンでもよいし直列エンジンでもよい。エンジン１０はガソリンエンジンでもよいしディーゼルエンジンでもよい。エンジン１０の気筒の数は例えば４個または６個など複数でもよいし、１個でもよい。Ｋ０クラッチ１４、モータ１５、トルクコンバータ１８、および自動変速機１９は、変速ユニット１１内に設けられている。変速ユニット１１と左右の車輪１３とは、ディファレンシャルギヤ１２を介して駆動連結されている。

Ｋ０クラッチ１４は、同動力伝達経路上のエンジン１０とモータ１５との間に設けられている。Ｋ０クラッチ１４は、油圧の供給に応じて、開放状態、スリップ状態、及び係合状態の何れかに切り替えられる。詳細には、Ｋ０クラッチ１４が開放状態の場合に油圧供給により、スリップ状態又は係合状態となり、エンジン１０とモータ１５との動力伝達が接続される。また、Ｋ０クラッチ１４は、油圧供給の停止に応じて開放状態となって、エンジン１０とモータ１５との動力伝達を遮断する。尚、スリップ状態とは、Ｋ０クラッチ１４のエンジン１０側の係合要素とモータ１５側の係合要素とが所定の回転数差を有して摺接している状態である。係合状態とは、Ｋ０クラッチ１４の両係合要素が連結しエンジン１０とモータ１５とが同じ回転数となっている状態である。開放状態とは、Ｋ０クラッチ１４の双方の係合要素が離間した状態である。

モータ１５は、インバータ１７を介してバッテリ１６に接続されている。モータ１５は、バッテリ１６からの給電に応じて車両の駆動力を発生するモータとして機能する一方で、エンジン１０や車輪１３からの動力伝達に応じてバッテリ１６に充電する電力を発電する発電機としても機能する。モータ１５とバッテリ１６との間で授受される電力は、インバータ１７により調整されている。

インバータ１７は、後述するＥＣＵ５０によって制御され、バッテリ１６からの直流電圧を交流電圧に変換するか、またはモータ１５からの交流電圧を直流電圧に変換する。モータ１５がトルクを出力する力行運転の場合、インバータ１７はバッテリ１６の直流電圧を交流電圧に変換してモータ１５に供給される電力を調整する。モータ１５が発電する回生運転の場合、インバータ１７はモータ１５からの交流電圧を直流電圧に変換してバッテリ１６に供給される電力を調整する。

トルクコンバータ１８は、トルク増幅機能を有する流体継ぎ手である。自動変速機１９は、ギア段の切替えにより変速比を多段階に切替える有段式の自動変速機である。自動変速機１９は、動力伝達経路上のモータ１５と車輪１３の間に設けられている。トルクコンバータ１８を介して、モータ１５と自動変速機１９とが連結されている。トルクコンバータ１８には、油圧の供給を受けて係合状態となってモータ１５と自動変速機１９とを直結するロックアップクラッチ２０が設けられている。

変速ユニット１１には、更にオイルポンプ２１と油圧制御機構２２とが設けられている。オイルポンプ２１で発生した油圧は、油圧制御機構２２を介して、Ｋ０クラッチ１４、トルクコンバータ１８、自動変速機１９、およびロックアップクラッチ２０にそれぞれ供給されている。油圧制御機構２２には、Ｋ０クラッチ１４、トルクコンバータ１８、自動変速機１９、及びロックアップクラッチ２０のそれぞれの油圧回路と、それらの作動油圧を制御するための各種の油圧制御弁と、が設けられている。

ハイブリッド車両１には、制御装置としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０が設けられている。ＥＣＵ５０は、車両の走行制御に係る各種演算処理を行う演算処理回路と、制御用のプログラムやデータが記憶されたメモリと、を備える電子制御ユニットである。ＥＣＵ５０は、ハイブリッド車両の制御装置の一例であり、エンジン１０を始動させる始動制御部、および燃焼の不良を判定する判定部として機能する。

ＥＣＵ５０は、エンジン１０およびモータ１５の駆動を制御する。例えばＥＣＵ５０は、エンジン１０のスロットル開度、点火時期、燃料噴射量を制御することにより、エンジン１０のトルクや回転数を制御する。またＥＣＵ５０は、油圧制御機構２２の制御を通じて、Ｋ０クラッチ１４やロックアップクラッチ２０、自動変速機１９の駆動制御を行う。ＥＣＵ５０は、油圧制御機構２２を用いてＫ０クラッチ１４に加わる油圧を制御し、Ｋ０クラッチ１４の状態を変化させることで、モータ１５からエンジン１０に伝わるクランキングトルクを制御する。

ＥＣＵ５０は、インバータ１７を制御して、モータ１５とバッテリ１６との間での電力の授受量を調整することで、モータ１５の回転数やトルクを制御する。また詳しくは後述するがＥＣＵ５０は、回生運転でのモータ制動トルクが目標値となるように、インバータ１７がモータ１５からバッテリ１６へ供給される電力を制御する。

ＥＣＵ５０には、イグニッションスイッチ７１、クランク角センサ７２、モータ回転数センサ７３、エアフローメータ７４、およびアクセル開度センサ７５からの信号が入力される。クランク角センサ７２は、エンジン１０のクランク軸の回転速度を検出する。モータ回転数センサ７３は、モータ１５の出力軸の回転速度を検出する。エアフローメータ７４はエンジン１０の吸入空気量を検出する。アクセル開度センサ７５は、運転者のアクセルペダルの踏込量であるアクセルペダル開度を検出する。

ＥＣＵ５０は、モータモードおよびハイブリッドモードのいずれかの走行モードでハイブリッド車両を走行させる。モータモードでは、ＥＣＵ５０はＫ０クラッチ１４を解放し、モータ１５の動力により走行する。ハイブリッドモードでは、ＥＣＵ５０はＫ０クラッチ１４を係合して少なくともエンジン１０の動力により走行する。なお、ハイブリッドモードでは、エンジン１０のみの動力で走行するモード、モータ１５を力行運転させてエンジン１０およびモータ１５の双方を動力源として走行するモードを含む。

走行モードの切り替えは、車速やアクセル開度から求められた車両の要求駆動力と、バッテリ１６の充電状態などに基づいて行われる。例えば、要求駆動力が比較的小さくバッテリ１６の蓄電残量を示すＳＯＣ（State Of Charge）が比較的高い場合には、燃費を向上させるためにエンジン１０を停止したモータモードが選択される。要求駆動力が比較的大きい場合やバッテリ１６のＳＯＣが比較的低い場合には、少なくともエンジン１０が駆動したハイブリッドモードが選択される。

ＥＣＵ５０は、ハイブリッドモードにおいて、所定の停止条件が成立した場合にエンジン１０を自動停止させ、所定の再始動条件が成立した場合に自動停止したエンジン１０を再始動させる間欠運転制御を実行する。例えばＥＣＵ５０は、ハイブリッドモードにおいてアクセル開度がゼロになった場合に、自動停止条件が成立したものとしてエンジン１０を自動停止させる。また、ＥＣＵ５０は、アクセル開度がゼロよりも大きくなった場合に、再始動条件が成立したものとしてエンジン１０を自動で再始動させる。エンジン１０を自動停止させる際には、ＥＣＵ５０はＫ０クラッチ１４を解放して燃料噴射を停止する。エンジン１０を自動で再始動させる際には、ＥＣＵ５０はＫ０クラッチ１４を介してモータ１５によりエンジン１０をクランキングして燃料噴射および点火を開始し、その後にＫ０クラッチ１４を係合させる（始動制御）。

図２はＥＣＵ５０が実行する処理を例示するフローチャートである。ＥＣＵ５０は、クランキングが開始されたか否か判定する（ステップＳ１０）。クランク角が移動していなければ、ＥＣＵ５０はステップＳ１０を否定判定（Ｎｏ）とし、処理を終了する。クランク角が移動していれば、ＥＣＵ５０はステップＳ１０を肯定判定（Ｙｅｓ）とする。クランキングによってエンジン１０を始動させる始動制御が行われる。

ＥＣＵ５０は、回転数Ｎｅ１とＮｅ２との差Ｎｅ１－Ｎｅ２が、閾値ΔＮｅｔｈ（所定値）未満であるか否か判定する（ステップＳ１２）。回転数Ｎｅ１は、クランキングを伴う始動制御によって発生するエンジン１０の回転数（実回転数）であり、ＥＣＵ５０はクランク角センサ７２から回転数Ｎｅ１を取得する。回転数Ｎｅ２は、エンジン１０において燃焼が行われず、クランキングのみで発生するエンジン１０の回転数である。回転数Ｎｅ２は、例えば実験などによってあらかじめ取得することができる。回転数Ｎｅ２は、モータ１５からエンジン１０に伝達されるクランキングトルクの大きさ、およびクランキングが継続した時間に応じた大きさとなる。

ステップＳ１２で肯定判定の場合、ＥＣＵ５０はエンジン１０の燃焼が不良であると判定する（ステップＳ１４）。否定判定の場合、ＥＣＵ５０はエンジン１０の燃焼が正常であると判定する（ステップＳ１６）。ステップＳ１４またはＳ１６の後、処理は終了する。

図３はトルクおよび回転数を例示するタイムチャートである。横軸は時間を表す。上段はモータ１５のトルクを表す。下段はエンジン１０の回転数を表す。

時間ｔ１からモータ１５はトルクを出力し、エンジン１０のクランキングを開始する。クランキングの開始後、エンジン１０の回転数は上昇していく。実線は、エンジン１０の実回転数Ｎｅ１の例を表す。破線は、クランキングのみで上昇する回転数Ｎｅ２を表す。回転数Ｎｅ１は、回転数Ｎｅ２より大きい。ＥＣＵ５０は、クランキング開始以降のある時間ｔ２におけるＮｅ１とＮｅ２との差Ｎｅ１－Ｎｅ２を算出する。ＥＣＵ５０は、Ｎｅ１－Ｎｅ２と閾値ΔＮｅｔｈとを比較することで、燃料が正常であるか不良であるか判定する（図２）。

本実施形態によれば、ＥＣＵ５０は、エンジン１０の実際の回転数Ｎｅ１と、クランキングによって発生する回転数Ｎｅ２との差を算出する。図３に示すように、クランキング開始後、時間の経過とともに回転数Ｎｅ１およびＮｅ２は上昇する。エンジン１０で燃焼が正常に行われていれば、クランキングトルクに、燃焼によって発生するトルクが加わり、回転数Ｎｅ１が上昇する。Ｎｅ１－Ｎｅ２がΔＮｅｔｈ以上である場合、ＥＣＵ５０は燃焼が正常であると判定する（図３のステップＳ１６）。一方、燃焼が不良であれば、燃焼によるトルクが低下し、回転数Ｎｅ１が十分に上昇しないと考えられる。差Ｎｅ１－Ｎｅ２が所定の値ΔＮｅｔｈ未満である場合、ＥＣＵ５０はエンジン１０の燃焼が不良であると判定する（図２のステップＳ１４）。実施形態によれば、エンジン１０の燃焼の不良を判定することができる。

ＥＣＵ５０は、クランキング開始の時間ｔ１以後の回転数Ｎｅ１およびＮｅ２を取得する。回転数が上昇を開始して直後の時間（図３の時間ｔ３）では、回転数Ｎｅ１およびＮｅ２の差が小さい。したがって、燃料についての判定を適切に実施できない恐れがある。時間ｔ３より後の時間ｔ２においては、回転数の差Ｎｅ１－Ｎｅ２が大きくなっている。ＥＣＵ５０は、回転数の差に基づいて、燃焼の不良を精度よく判定することができる。

上記の例では、単一のＥＣＵ５０によりハイブリッド車両１を制御する。実施形態はこれに限定されず、例えばエンジン１０を制御するエンジンＥＣＵ、モータ１５を制御するモータＥＣＵ、Ｋ０クラッチ１４を制御するクラッチＥＣＵなど複数のＥＣＵによって上述の制御を実行してもよい。

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の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要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１ ハイブリッド車両
１０ エンジン
１１ 変速ユニット
１２ ディファレンシャルギヤ
１３ 車輪
１４ Ｋ０クラッチ
１５ モータ
１６ バッテリ
１７ インバータ
１８ トルクコンバータ
１９ 自動変速機
２０ ロックアップクラッチ
２１ オイルポンプ
２２ 油圧制御機構
５０ ＥＣＵ
７１ イグニッションスイッチ
７２ クランク角センサ
７３ モータ回転数センサ
７４ エアフローメータ
７５ アクセル開度センサ

Claims (1)

1. 内燃機関と、モータと、前記内燃機関と前記モータとの間に設けられたクラッチと、を有するハイブリッド車両の制御装置であって、
   前記内燃機関の始動制御を行う始動制御部と、
   前記始動制御で発生する前記内燃機関の回転数と、前記モータによる前記内燃機関のクランキングによって発生する前記内燃機関の回転数との差が所定値未満である場合、前記内燃機関の燃焼が不良であると判定する判定部と、を具備するハイブリッド車両の制御装置。
   
   

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