JP5110040B2 - ハイブリッド車両 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッド車両に関する。

ハイブリッド車両の中には、２バンク構成のエンジンと、そのエンジンの一方のバンクのみからＥＧＲガスを取り出す外部ＥＧＲ装置とを備えたものが存在している。また、そのようなハイブリッド車両として、外部ＥＧＲ装置のＥＧＲ弁が両バンク運転すると問題（失火等）が生ずる開度で固着している場合、エンジンの片バンク運転（ＥＧＲガスの取り出し側ではない方のバンクのみの運転）が行われるもの（以下、従来ハイブリッド車両と表記する）が開発されている。

特開２００５−２０７２８５号公報 特開平９−２５８５２号公報 特開平１１−２２５６１号公報

上記した従来ハイブリッド車両では、ＥＧＲ弁が固着してもエンジンストールが生じないことにはなる。しかしながら、両バンク運転から片バンク運転への切り替え時にはかなりのショックが発生する。また、片バンク運転時のドライバビリティは、両バンク運転時のそれよりもかなり悪くなる。

そして、その種の不具合は、ハイブリッド車両に、減筒運転が可能な（幾つかの気筒への燃料供給を停止できる）ＥＧＲ装置付エンジンを搭載した場合にも生じることである。

そこで、本発明の課題は、ＥＧＲ弁の開固着に起因するドライバビリティの悪化が、より生じにくいハイブリッド車両を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の、外部ＥＧＲ装置を備えたハイブリッド車両は、モータからの動力だけで走行している状況下、要求パワーが閾値以上となったときに、エンジンを起動する起動手段と、前記外部ＥＧＲ装置のＥＧＲ弁の開固着時に、前記閾値を上昇側に変更する閾値変更手段とを、備える。

すなわち、本発明のハイブリッド車両は、ＥＧＲ弁が開固着した場合、エンジンを起動する要求パワーの閾値を、上昇側に変更する機能を有している。そして、当該閾値が上昇側に変更されれば、モータ走行中にエンジンが起動されにくくなる。従って、このハイブリッド車両は、既存のハイブリッド車両よりも、ＥＧＲ弁の開固着に起因するドライバビリティの悪化が生じにくい車両となっていることになる。

なお、本発明のハイブリッド車両を実現するに際して、閾値変更手段としては、『前記外部ＥＧＲ装置のＥＧＲ弁の開固着時に、前記閾値を上昇側に変更する』手段でありさえすれば、閾値の変更量が異なる様々な手段を採用することが出来る。例えば、閾値変更手段として、閾値を、減筒運転時におけるエンジンの最大出力パワー以上の値に変更する手段を採用することが出来る。

また、上記した従来ハイブリッド車両は、片バンク運転時に、要求パワーのほぼ２倍のパワーを出力させることが出来るエンジンの運転条件が特定され、その運転条件でエンジンの、ＥＧＲガスの取り出しを行わない方のバンク（以下、運転バンクと表記する）のみが運転されるものとなってる。すなわち、従来ハイブリッド車両は、片バンク運転時の運転条件が、ＥＧＲ通路から運転バンクに流れ込む空気量を考慮せずに決定されるものであるが故に、片バンク運転時に、エンジンから、本来、必要とされるパワーよりも上記空気量分大きなパワーが出力されるもの（片バンク運転時にドライバーの意図とは異なる加速感が生じるもの）となっている。

従って、本発明のハイブリッド車両を、前記エンジンが、複数のバンクを備えたエンジンであり、前記外部ＥＧＲ装置が、前記エンジンの特定のバンクからの排気ガスの一部を前記エンジンの各バンクに供給するためのＥＧＲ通路と、当該ＥＧＲ通路を流れる排気ガス量を調節するためのＥＧＲ弁とを備えた装置であり、前記外部ＥＧＲ装置のＥＧＲ弁が前記エンジンの減筒運転が必要な開度で固着している場合に、前記ＥＧＲ通路から前記エンジンの各バンクに流れ込む空気量を特定し、特定した空気量を用いて前記エンジンの前記特定のバンクを除いた１つ或いは複数のバンクにより要求パワーと同じパワーを出力できる運転条件を決定し、決定した運転条件で前記エンジンの前記特定のバンクを除いた１つ或いは複数のバンクのみを運転する運転手段をさらに備えたものとして実現しておくことにより、片バンク運転時にドライバーの意図とは異なる加速感が生じないようにしておくことも出来る。

本発明によれば、ＥＧＲ弁の開固着に起因するドライバビリティの悪化が、より生じにくいハイブリッド車両を提供することが出来る。

本発明の第１実施形態に係るハイブリッド車両の概略構成図である。 第１実施形態に係るハイブリッド車両に搭載されているエンジンの説明図である。 第１実施形態に係るハイブリッド車両に搭載されている車両用制御装置が周期的に実行する駆動制御処理の流れ図である。 第１実施形態に係るハイブリッド車両に搭載されている車両用制御装置が周期的に実行するＥＧＲ弁状態監視処理の流れ図である。 本発明の第２実施形態に係るハイブリッド車両に搭載されている車両用制御装置が、エンジンを片バンク運転するために実行する処理の流れ図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。

《第１実施形態》
図１に、本発明の第１実施形態に係るハイブリッド車両の概略構成を示す。

この図から明らかなように、本実施形態に係るハイブリッド車両は、モータＭＧ１、モータＭＧ２、モータ制御ユニット２０、バッテリ２５、エンジン３０、動力分配統合機構４０、アクセルペダルセンサ１２、車両用制御装置１０等が搭載されている車両である。

このハイブリッド車両に搭載されている各モータＭＧ１、ＭＧ２は、いわゆる三相交流モータである。モータ制御ユニット２０は、昇圧コンバータ、インバータ等から構成されたユニットである。このモータ制御ユニット２０は、所定の制御を行うことにより、バッ
テリ２５からの電力でモータＭＧ１又はＭＧ２を駆動するユニット、モータＭＧ１又はＭＧ２からの電力でバッテリ２５を充電するユニット、モータＭＧ１からの電力でＭＧ２を駆動するユニット等として機能させることが可能なものとなっている。

エンジン３０は、図２に模式的に示してあるように、２つのバンク３０ａ、３０ｂを有するエンジンである。

このエンジン３０の各バンク３０ｘ（ｘ＝ａ、ｂ）の各気筒には、図示せぬ吸気弁、排気弁、燃料噴射装置及び点火プラグが設けられている。また、エンジン３０の各バンク３０ｘには、上流側で共有吸気通路３３に集合する個別吸気通路３１ｘと、下流側で共有排気通路３４に集合する個別排気通路３２ｘとが、接続されている。

共有吸気通路３３の途中には、吸気量を調整するためのスロットル弁３５が設けられている。また、共有吸気通路３３のスロットル弁３５よりも下流側の部分には、当該部分の圧力（以下、ＥＧＲ通路出口圧力と表記する）を測定するための圧力センサ３９が設けられている。

共有吸気通路３３のスロットル弁３５よりも下流側の部分には、個別排気通路３２ｂを流れる排気ガスの一部をＥＧＲガスとして共有吸気通路３３内に戻すためのＥＧＲ通路３６が接続されている。このＥＧＲ通路３６の途中には、ＥＧＲ通路３６を流れるＥＧＲガス量を調節するためのＥＧＲ弁３７が設けられており、当該ＥＧＲ弁３７には、ＥＧＲ弁３７の開度を検出（測定）するための開度センサ３８が取り付けられている。以下、ＥＧＲ通路３６、ＥＧＲ弁３７等からなる装置のことを、ＥＧＲ装置（本発明における“外部ＥＧＲ装置”に相当）と表記する。

動力分配統合機構４０（図１）は、サンギヤ４１、リングギヤ４２、複数のピニオンギヤ４３、キャリア４４等からなる遊星歯車機構である。この動力分配統合機構４０のキャリア４４は、エンジン３０のクランクシャフト５０とダンパ５５を介して連結されている。

動力分配統合機構４０のサンギヤ４１は、モータＭＧ１と連結されている。また、動力分配統合機構４０のリングギヤ軸４５（リングギヤ４２の回転軸）は、減速ギヤ４６を介してモータＭＧ２と連結されている。さらに、リングギヤ軸４５は、ギヤ機構４７及びデファレンシャルギヤ４８を介して車軸４９と連結されている。

ハイブリッド車両の各部には、上記したセンサ以外のセンサも取り付けられている。例えば、エンジン３０には、冷却水の温度を検出するための温度センサが取り付けられている。クランクシャフト５０には、その回転位置を検出するためのクランクポジションセンサが取り付けられており、各モータＭＧ１，ＭＧ２にも、その回転子の回転位置を検出するためのセンサが取り付けられている。バッテリ２５には、充放電電流値を検出するためのバッテリ用電流センサが取り付けられている。モータ制御ユニット２０内の各部には、各部の電圧値、電流値を検出するためのセンサが取り付けられており、車軸４９には、車速を検出するための車速センサが取り付けられている。

次に、本実施形態に係るハイブリッド車両に搭載されている車両用制御装置１０の機能を説明する。

車両用制御装置１０は、図３に示した手順の駆動制御処理を周期的に行う既存の車両用制御装置（いわゆる電子制御ユニット）を、図４に示した手順のＥＧＲ弁状態監視処理も周期的に行うように改良した（プログラミングし直した）装置である。

すなわち、車両用制御装置１０は、所定タイミング（駆動制御処理を開始すべきタイミング）となったときに、駆動制御処理（図３）を開始する。そして、駆動制御処理を開始した車両用制御装置１０は、まず、その時点におけるアクセル開度（アクセルペダルセンサ１２の出力）、車速、各モータＭＧ１、ＭＧ１の回転数、バッテリ２５の残容量（いわゆるＳＯＣ値）等（以降の処理に必要とされる情報群）を特定する処理（ステップＳ１０１）を行う。

次いで、車両用制御装置１０は、特定したアクセル開度及び車速に基づき、リングギヤ軸４５に与えるべきトルクである要求トルクを算出する処理（ステップＳ１０２）を行う。なお、本車両用制御装置１０が、このステップＳ１０２で実際に行う処理は、特定したアクセル開度及び車速に対応づけられている要求トルクを、自装置内に設定されている要求トルクマップから読み出す処理である。

ステップＳ１０２の処理を終えた車両用制御装置１０は、それまでの処理により得られている要求トルク、バッテリ２５の残容量等から、エンジン３０を運転する場合にエンジン３０に出力させることが必要なパワーである要求パワーを算出する処理（ステップＳ１０３）を行う。より具体的には、車両用制御装置１０は、バッテリ２５の残容量、アクセル開度等から、バッテリ２５の充放電要求量を特定した上で、特定した充放電要求量に、要求トルク相当のパワー〔＝要求トルク×リングギヤ軸４５の回転数〕とロスとを加算した値を、要求パワーとして算出する処理を行う。

次いで、車両用制御装置１０は、算出した要求パワーがエンジン起動パワー以上であるか否かを判断する（ステップＳ１０４）。ここで、エンジン起動パワー（本発明における“閾値”に相当）とは、エンジン３０を起動すべき要求パワーの閾値（下限値）として予め定められている値のことである。なお、車両用制御装置１０は、その始動時に、このエンジン起動パワーを、自装置内のＲＯＭ上からＲＡＭ上へ読み出す装置として構成（プログラミング）されており、ステップＳ１０４の処理（判断）は、要求パワーを、ＲＡＭ上のエンジン起動パワーと比較する処理となっている。

要求パワーがエンジン起動パワー未満であった場合（ステップＳ１０４；ＮＯ）、車両用制御装置１０は、モータＭＧ２のみにより、今回、算出した要求トルクと同じトルクがリングギヤ軸４５に出力されるように、モータ制御ユニット２０を介してモータＭＧ２を制御するモータ走行用制御処理（ステップＳ１０５）を行う。なお、このモータ走行用制御処理及び後述するエンジン走行用制御処理は、いずれも、長時間に亘って行われる処理ではなく、１回分の制御が行われる処理である。

一方、要求パワーがエンジン起動パワー以上であった場合（ステップＳ１０４；ＹＥＳ）、車両用制御装置１０は、エンジン走行用制御処理（ステップＳ１０６）を行う。

このエンジン走行用制御処理は、基本的には、要求パワーと同パワーが出力されるようにエンジン３０の両バンク３０ａ及び３０ｂを運転すると共に、エンジン３０からの全パワーが動力分配統合機構４０と各モータＭＧ１、ＭＧ２とによりトルク変換されてリングギヤ軸４５に出力されるように、モータ制御ユニット２０を介してモータＭＧ１及びＭＧ２を制御する処理である。

ただし、エンジン走行用制御処理は、ＥＧＲ弁３７が、両バンク３０ａ及び３０ｂを運転すると燃焼不良やトルク不足等の問題が生ずる開度で固着している場合（以下、“片バンク運転が必要な場合”とも表記する）には、エンジン３０のバンク３０ａのみを運転する（バンク３０ｂの各気筒への燃料供給を停止する）処理となっている。より具体的には
、エンジン走行用制御処理は、上記場合、要求パワーのほぼ２倍のパワー（要求パワーの２倍のパワーに、フリクション分の補正を施したもの）を出力させることが出来るエンジン３０の運転条件（スロットル開度、燃料噴射量等）を特定し、特定した運転条件でエンジン３０のバンク３０ａのみを運転する処理となっている。

エンジン走行用制御処理又はモータ走行用制御処理を終えた車両用制御装置１０は、この駆動制御処理（図３の処理）を一旦終了する。そして、車両用制御装置１０は、所定時間の経過後に、駆動制御処理を再び実行する。

また、所定タイミング（ＥＧＲ弁状態監視処理を開始すべきタイミング）となったためＥＧＲ弁状態監視処理（図４）を開始した車両用制御装置１０は、まず、開度センサ３８の出力に基づき、ＥＧＲ弁３７の状態が正常状態から開固着状態に変化したか、ＥＧＲ弁３７の状態が開固着状態から正常状態に戻ったか、ＥＧＲ弁３７の状態が変わっていないかを判断するステップＳ２０１）。

車両用制御装置１０は、ＥＧＲ弁３７の状態が正常状態から開固着状態に変化した場合（ステップＳ２０１；固着状態へ）には、ＲＡＭ上のエンジン起動パワーをＥＧＲ弁固着時用パワーに変更する（ステップＳ２０２）。ここで、ＥＧＲ弁固着時用パワーとは、車両用制御装置１０のＲＯＭ上に設定されている、バンク３０ａのみの運転でエンジン３０に出力させることが出来る最大パワー以上のパワーのことである。

そして、ステップＳ２０２の処理を終えた車両用制御装置１０は、このＥＧＲ弁状態監視処理（図４の処理）を終了する。

車両用制御装置１０は、ＥＧＲ弁３７の状態が開固着状態から正常状態に戻った場合（ステップＳ２０１；正常状態へ）には、ＲＡＭ上のエンジン起動パワーを、エンジン起動パワーのデフォルト値である通常時用パワー（車両用制御装置１０が始動時にエンジン起動パワーとしてＲＡＭ上へ読み出すＲＯＭ上の値）に変更（ステップＳ２０３）してから、ＥＧＲ弁状態監視処理を終了する。

また、車両用制御装置１０は、ＥＧＲ弁３７の状態に変化がなかった場合（ステップＳ２０１；なし）には、ＲＡＭ上のエンジン起動パワーを書き換えることなく、ＥＧＲ弁状態監視処理を終了する。

以上、説明したように、本実施形態に係るハイブリッド車両は、ＥＧＲ弁３７が開固着した場合、エンジン３０を起動する要求パワーの閾値であるエンジン起動パワーが、片バンク運転（バンク３０ａのみの運転）でエンジン３０に出力させることが出来る最大パワー以上の値に変更される構成を有している。

そして、片バンク運転が必要になるのは、原則として、要求パワーが小さい場合（要求パワーが上記最大パワー未満となっている場合）である。従って、本実施形態に係るハイブリッド車両は、ＥＧＲ弁３７が開固着しても片バンク運転が行われることが殆どないが故に、ＥＧＲ弁３７の固着時／中のドライバビリティが良い（ＥＧＲ弁３７の開固着に起因するドライバビリティの悪化が殆ど生じない）車両となっていることになる。

《第２実施形態》
本発明の第２実施形態に係るハイブリッド車両は、搭載されている車両用制御装置の機能のみが、上記した第１実施形態に係るハイブリッド車両と異なる車両である。そのため、以下では、第１実施形態の説明時に用いたものと同じ符号を用いて、本発明の第２実施形態に係るハイブリッド車両に搭載されている車両用制御装置１０の機能のみを説明する
ことにする。

本実施形態に係るハイブリッド車両に搭載されている車両用制御装置１０は、ＥＧＲ弁状態監視処理（図４）を実行しないように構成（プログラミング）されている。また、車両用制御装置１０は、片バンク運転時におけるエンジン３０の運転条件の決定手順のみが上記した駆動制御処理（図３）と異なる駆動制御処理を周期的に実行するようにも構成されている。

具体的には、上記した駆動制御処理（駆動制御処理中のエンジン走行用制御処理）は、片バンク運転が必要な場合（ＥＧＲ弁３７が、両バンク３０ａ及び３０ｂを運転すると燃焼不良やトルク不足等の問題が生じ得る開度で固着している場合）、要求パワーのほぼ２倍のパワー（要求パワーの２倍のパワーに、フリクション分の補正を施したもの）を出力させることが出来るエンジン３０の運転条件を特定し、特定した運転条件でエンジン３０のバンク３０ａのみを運転する処理であった。これに対して、本実施形態に係るハイブリッド車両に搭載されている車両用制御装置１０が実行する駆動制御処理は、片バンク運転が必要な場合、図５に示した手順で、エンジン３０の運転条件を特定してエンジン３０のバンク３０ａのみを運転する処理となっている。

すなわち、車両用制御装置１０は、片バンク運転が必要な場合、まず、ＥＧＲ通路３６からバンク３０ａ（図では、運転バンク）に流れ込む空気量を、ＥＧＲ弁３７の固着開度とＥＧＲ通路出口圧力（圧力センサ３９により測定される圧力）とから算出する（ステップＳ３０１）。

次いで、車両用制御装置１０は、要求パワーのほぼ２倍のパワーを出力させることが出来るエンジン３０の運転条件を特定する（ステップＳ３０２）。その後、車両用制御装置１０は、特定した運転条件に対して、ステップＳ３０１で算出した空気量に応じた補正を加えることにより、要求パワーと同じパワーをエンジン３０のバンク３０ａのみに出力させることが出来る運転条件を決定する（ステップＳ３０３）。なお、車両用制御装置１０がこのステップＳ３０３にて実際に行う処理は、スロットル弁３５の目標開度を補正する処理である。

そして、車両用制御装置１０は、決定した運転条件でエンジン３０のバンク３０ａのみを運転する（ステップＳ３０４）。

要するに、要求パワーのほぼ２倍のパワーを出力させることが出来るエンジン３０の運転条件を特定し、特定した運転条件でエンジン３０のバンク３０ａのみを運転した場合、バンク３０ａに流入する空気量が多くなるため、要求パワーを超えるパワーがエンジン３０から出力されることになる。そして、その結果として、ドライバーの意図とは異なる加速感が生じてしまうことになるが、本実施形態に係るハイブリッド車両は、当該空気量を考慮して片バンク運転時における運転条件を決定する車両用制御装置１０を備えている。従って、このハイブリッド車両では、片バンク運転時にドライバーの意図とは異なる加速感が生じないことになる。

《第３実施形態》
本発明の第３実施形態に係るハイブリッド車両は、第１実施形態に係るハイブリッド車両内の車両用制御装置１０を、片バンク運転が必要な場合、上記した、図５の手順の処理を行う装置に改良したものである。

従って、本実施形態に係るハイブリッド車両では、ＥＧＲ弁３７の開固着時に片バンク運転が行われることは殆どないが、片バンク運転が行われた場合に、ドライバーの意図と
は異なる加速感が生じないことになる。

《変形形態》
上記した各実施形態に係るハイブリッド車両は、各種の変形を行うことが出来る。例えば、第１、第３実施形態に係るハイブリッド車両内の車両用制御装置１０を、駆動制御処理（図３）として、『ステップＳ１０４の判断の前に、バッテリ２５の残容量が少ないか否かが判断され、バッテリ２５の残容量が少ない場合には、ステップＳ１０６の処理が開始される処理』を実行する装置に変形することが出来る。なお、車両用制御装置１０をそのような装置に変形しておけば、ＥＧＲ弁３７の固着時におけるバッテリ２５の充電が、第１、第３実施形態に係るハイブリッド車両よりも早期に開始される車両を実現できることになる。

また、ＥＧＲ弁３７の開固着時に、エンジン起動パワーを上昇させさえすれば、ＥＧＲ弁３７の開固着中にエンジン３０が起動される確率／頻度を下げることが出来る。そして、ＥＧＲ弁３７の開固着中にエンジン３０が起動される確率／頻度が下がれば、ＥＧＲ弁３７の開固着に起因するドライバビリティの悪化がより生じにくくなる。従って、第１、第３実施形態に係るハイブリッド車両内の車両用制御装置１０を、ＥＧＲ弁３７が開固着した場合に、エンジン起動パワーを上昇させるが、“片バンク運転でエンジン３０に出力させることが出来る最大パワー以上の値”までは上昇させない装置に変形することも出来る。

また、片バンク運転時に、ドライバーの意図とは異なる加速感が生じるという現象（問題）は、モータを備えない車両でも発生するものである。従って、第２実施形態に係るハイブリッド車両を、モータを備えない車両に変形することも出来る。

また、運転する方のバンク３０ａにＥＧＲ通路３６から流入する空気量を考慮に入れれば、上記した手順以外の手順でも、片バンク運転時にエンジン３０に要求パワーと等しいパワーを出力させることが出来る。従って、第２、第３実施形態に係るハイブリッド車両内の車両用制御装置１０を、上記したものとは具体的な手順が異なる手順でエンジン３０の片バンク運転を行うものに変形することも出来る。

また、第１実施形態に係るハイブリッド車両を、単バンク構成の、減筒運転が可能なＥＧＲ装置付エンジンが搭載されたものに変形しても良いことや、各実施形態に係るハイブリッド車両を、１つのバンクからＥＧＲガスを取り出すＥＧＲ装置が取り付けられた３つ以上のバンクを有するエンジンが搭載されたものに変形しても良いことなどは、当然のことである。

１０・・・車両用制御装置
１２・・・アクセルペダルセンサ
２０・・・モータ制御ユニット
２５・・・バッテリ
３０・・・エンジン
３０ａ、３０ｂ・・・バンク
３１ａ、３１ｂ・・・個別吸気通路
３２ａ、３２ｂ・・・個別排気通路
３３・・・共有吸気通路
３４・・・共有排気通路
３５・・・スロットル弁
３６・・・ＥＧＲ通路
３７・・・ＥＧＲ弁
３８・・・開度センサ
３９・・・圧力センサ
４０・・・動力分配統合機構
４１・・・サンギヤ
４２・・・リングギヤ
４３・・・ピニオンギヤ
４４・・・キャリア
４５・・・リングギヤ軸
４６・・・減速ギヤ
４７・・・ギヤ機構
４８・・・デファレンシャルギヤ
４９・・・車軸
５０・・・クランクシャフト
５５・・・ダンパ
ＭＧ１、ＭＧ２・・・モータ

Claims (1)

1. 複数のバンクを備えたエンジンと、
   前記エンジンの特定のバンクからの排気ガスの一部を前記エンジンの各バンクに供給するためのＥＧＲ通路と、当該ＥＧＲ通路を流れる排気ガス量を調整するためのＥＧＲ弁を備えた外部ＥＧＲ装置と、
   モータからの動力だけで走行している状況下、要求パワーが閾値以上となったときに、エンジンを起動する起動手段と、
   前記外部ＥＧＲ装置のＥＧＲ弁の開固着時に、前記閾値を上昇側に変更する閾値変更手段と、
   を備えたハイブリット車両において、
   前記外部ＥＧＲ装置のＥＧＲ弁が前記エンジンの減筒運転が必要な開度で固着している場合に、前記ＥＧＲ通路から前記エンジンの各バンクに流れ込む空気量を特定し、特定した空気量を用いて前記エンジンの前記特定のバンクを除いた１つ或いは複数のバンクにより要求パワーと同じパワーを出力できる運転条件を決定し、決定した運転条件で前記エンジンの前記特定のバンクを除いた１つ或いは複数のバンクのみを運転する運転手段を、さらに備えることを特徴とするハイブリッド車両。

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