JP6167922B2

JP6167922B2 - 車両制御装置

Info

Publication number: JP6167922B2
Application number: JP2014019276A
Authority: JP
Inventors: 洋輔田川; 春哉加藤; 達也今村; 田端　淳; 淳田端; 善仁菅野; 山本　雅哉; 雅哉山本
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-02-04
Filing date: 2014-02-04
Publication date: 2017-07-26
Anticipated expiration: 2034-02-04
Also published as: JP2015145201A

Description

本発明は、ハイブリッド車両の車両制御装置に関し、特に、リーン燃焼可能なエンジンを搭載するハイブリッド車両の車両制御装置の技術分野に関する。

この種の装置として、例えば、エンジンの出力軸にトルクを伝達可能に連結されたモータ・ジェネレータに印加される電圧値の上限値を設定し、該設定された電圧値の上限値に応じて、モータ・ジェネレータの出力軸回転数の上限値が設定し、出力軸回転数が該上限値より小さくなるようにモータ・ジェネレータを制御する装置が提案されている（特許文献１参照）。

尚、ハイブリッド車両において、変速機の変速段の変速が行われている際に、エンジンの回転数の変動レートを、変速段の変速が行われていないときのレート値よりも小さなレート値に設定して、エンジンの上限回転数を設定する装置が提案されている（特許文献２参照）。

また、ハイブリッド車両において、エンジンのリーンリミット運転近傍におけるトルクの増減を、エンジン回転数の増減とモータ・ジェネレータの回転数の減増とにより相殺する技術が提案されている（特許文献３参照）。

特開２００９−０１２６７９号公報特開２００７−２３７９２３号公報特開２００６−０９０１３８号公報

エンジンがリーン燃焼可能である場合、上述の特許文献１に記載の技術のような制御方法では、エンジントルクの変動が比較的大きいリーン燃焼が実施されている際に、モータ・ジェネレータが上限回転数を超える可能性があるという技術的問題点がある。特許文献２及び３に記載の技術では、この問題点を解決することは困難である。

本発明は、例えば上記問題点に鑑みてなされたものであり、ハイブリッド車両において、モータ・ジェネレータの過回転を抑制することができる車両制御装置を提供することを課題とする。

本発明の車両制御装置は、上記課題を解決するために、リーン燃焼可能なエンジンと、電動機と、遊星歯車を有する動力分配機構と、を備え、前記動力分配機構の第１回転要素は前記エンジンに連結され、前記動力分配機構の第２回転要素は前記電動機に連結され、前記動力分配機構の第３回転要素は駆動輪に連結されたハイブリッド車両の車両制御装置であって、前記エンジンに係る空燃比及び前記ハイブリッド車両の変速機に係るシフトポジションに応じて、前記電動機の上限回転数を設定すると共に、前記エンジンに係る出力変化が大きいほど、前記設定された上限回転数が低くなるように、及び、前記エンジンに係る空燃比変化が大きいほど、前記設定された上限回転数が低くなるように、前記設定された上限回転数を補正する変更手段を備える。

本発明の車両制御装置によれば、当該車両制御装置はハイブリッド車両に搭載される。ハイブリッド車両は、リーン燃焼可能なエンジンと、電動機と、遊星歯車を有する動力分配機構とを備えている。動力分配機構の、第１回転要素はエンジンに連結され、第２回転要素は電動機に連結され、第３回転要素は駆動輪に連結される。

例えばメモリ、プロセッサ等を備えてなる変更手段は、エンジンに係る空燃比及びハイブリッド車両の変速機に係るシフトポジションに応じて、電動機の上限回転数を設定すると共に、エンジンに係る出力変化が大きいほど、設定された上限回転数が低くなるように、及び、エンジンに係る空燃比変化が大きいほど、設定された上限回転数が低くなるように、設定された上限回転数を補正する。

本願発明者の研究によれば、以下の事項が判明している。即ち、例えばリーン燃焼時等の空燃比に起因してエンジンの出力変動が大きい場合や、例えば変速時等のエンジンの過渡時には、電動機の回転数が過回転となる可能性がある。

そこで本発明では、上述の如く、変更手段により電動機の上限回転数が制御される。このように構成すれば、エンジンの運転状態に応じた電動機の上限回転数を設定することができるので、該電動機が過回転となることを抑制することができる。

本発明に係る車両制御装置は、更に、ハイブリッド車両の後進登坂時に、エンジンに係る空燃比が変化しないように該エンジンを制御してもよい。或いは、車両制御装置は、ハイブリッド車両の変速機の変速時に、エンジンに係る空燃比が変化しないように該エンジンを制御してもよい。

本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための形態から明らかにされる。

実施形態に係るハイブリッド車両の構成を示す概念図である。横軸をエンジン回転数、縦軸をエンジントルクとした場合のエンジンの動作線の一例を示す図である。エンジンに係る空燃比とモータ・ジェネレータの上限回転数との関係を規定するマップの一例である。エンジンに係る出力変化量とモータ・ジェネレータの上限回転数の補正量との関係を規定するマップの一例である。エンジンに係る空燃比変化量とモータ・ジェネレータの上限回転数の補正量との関係を規定するマップの一例である。実施形態に係る車両制御処理を示すフローチャートである。

本発明の車両制御装置に係る実施形態を図面に基づいて説明する。

（ハイブリッド車両の構成）
先ず、実施形態に係るハイブリッド車両の構成を、図１を参照して説明する。図１は、実施形態に係るハイブリッド車両の構成を示す概念図である。

図１において、ハイブリッド車両１は、エンジン１０と、該エンジン１０に動力分配機構１４を介して夫々接続されているモータ・ジェネレータＭＧ１及びＭＧ２とを備えている。モータ・ジェネレータＭＧ１は、主に、エンジン１０の制御及び発電に用いられる。他方、モータ・ジェネレータＭＧ２は、主に、ハイブリッド車両１の駆動及び回生ブレーキに用いられる。

動力分配機構１４は、遊星歯車機構を含んで構成されている。エンジン１０のクランク軸は、遊星歯車機構のキャリアに接続されている。モータ・ジェネレータＭＧ１の回転軸は、遊星歯車機構のサンギヤに接続されている。モータ・ジェネレータＭＧ２の回転軸は、遊星歯車機構のリングギヤの回転動力が出力される出力軸に接続されている。

動力分配機構１４、モータ・ジェネレータＭＧ１及びモータ・ジェネレータＭＧ２により、無断変速部が構成されている。ハイブリッド車両１は、更に、この無段変速部と駆動輪（図示せず）との間の動力伝達路に配置され、該無段変速部の出力軸を介して直列に連結された有段変速部１５を備えている。有段変速部１５には、公知の各種態様を適用可能であるので、その詳細についての説明は割愛する。また、無段変速部及び有段変速部１５各々の制御方法についても、公知の各種態様を適用可能であるので、その詳細についての説明は割愛する。

尚、エンジン１０、モータ・ジェネレータＭＧ１、モータ・ジェネレータＭＧ２、動力分配機構１４及び有段変速部１５は、実際には同軸上に配置されているが、図１では、説明の便宜のためエンジン１０等が同軸上には配置されていない。

エンジン１０には、吸気通路１１及び排気通路１２が接続されている。吸気通路１１には、エアフローメータ２１、吸気絞り弁２２、ターボチャージャ２３のコンプレッサ２３ｃ及びインタークーラ２４が設けられている。排気通路１２には、ターボチャージャ２３のタービン２３ｔ、スタートコンバータ２５及び後処理装置２６が設けられている。

エンジン１０には、更に、排気通路１２内を流れる排気の一部を低圧で吸気通路１１へ再循環させる低圧ＥＧＲ装置が設けられている。該低圧ＥＧＲ装置は、排気通路１２におけるスタートコンバータ２５の下流側且つ後処理装置２６の上流側と、吸気通路１１における吸気絞り弁２２の下流側且つコンプレッサ２３ｃの上流側と、を連通する低圧ＥＧＲ通路１３を備えている。該低圧ＥＧＲ通路１３には、ＥＧＲクーラ１７及びＥＧＲ弁２８が設けられている。

ハイブリッド車両１は、更に、エンジン１０を制御するエンジンＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ：電子制御ユニット）３２と、モータ・ジェネレータＭＧ１及びＭＧ２を夫々制御するＭＧＥＣＵ３３と、ハイブリッド車両１に設けられた各種センサの出力等に基づいて、エンジンＥＣＵ３２及びＭＧＥＣＵ３３を統括制御するＨＶＥＣＵ３１と、を備えている。

尚、実施形態に係る「モータ・ジェネレータＭＧ１」、「キャリア」、「サンギヤ」及び「リングギヤ」は、夫々、本発明に係る「電動機」、「第１回転要素」、「第２回転要素」及び「第３回転要素」の一例である。

（エンジンの運転）
次に、エンジン１０の運転について、図２を参照して説明する。図２は、横軸をエンジン回転数、縦軸をエンジントルクとした場合のエンジンの動作線の一例を示す図である。

実施形態に係るエンジン１０は、図２に示すように、該エンジン１０に要求されるパワー（以降、適宜“エンジン要求パワー”と称する）に応じて、様々な燃焼モードを採る。そして、エンジンＥＣＵ３２は、基本的には、エンジン要求パワーに応じて、エンジン１０の運転点が、例えば燃費最適線である動作線（実線参照）に沿って遷移するようにエンジン１０を制御する。このように構成すれば、燃費の向上を図ることができ、実用上非常に有利である。

ここで、エンジン１０の燃焼モードの切り替え方法には、公知の各種態様を適用可能であるので、その詳細についての説明は割愛する。

尚、図２（ａ）において、「ＮＡストイキ」、「ＮＡリーン」、「過給リーン」及び「過給ストイキ」は、夫々、「無過給ストイキ燃焼モード」、「無過給リーン燃焼モード」、「過給リーン燃焼モード」及び「過給ストイキ燃焼モード」を意味する。また、図２における破線は、等パワー曲線を示している。

（車両制御処理）
次に、上述の如く構成されたハイブリッド車両１における車両制御処理について、図３乃至図６を参照して説明する。

実施形態に係るＨＶＥＣＵ３１の、例えばメモリ（図示せず）には、エンジン１０に係る空燃比とモータ・ジェネレータＭＧ１の上限回転数との関係を規定するマップ（図３参照）、エンジン１０に係る出力変化量とモータ・ジェネレータＭＧ１の上限回転数の補正量との関係を規定するマップ（図４参照）、及びエンジン１０に係る空燃比変化量とモータ・ジェネレータＭＧ１の上限回転数の補正量との関係を規定するマップ（図５参照）が、予め格納されている。

図６のフローチャートにおいて、先ず、ＨＶＥＣＵ３１は、ハイブリッド車両１の変速段が「リバースポジション」であるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。「リバースポジション」であると判定された場合（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、ＨＶＥＣＵ３１は、例えば傾斜角センサ、又は重力加速度センサ及び加速度センサ、等の出力に基づき、ハイブリッド車両１が一定勾配以上の勾配路をバックで登っているか否かを判定する（ステップＳ１０２）。

登坂していると判定された場合（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、ＨＶＥＣＵ３１は、エンジン１０の燃焼モードを切り換えないようにエンジンＥＣＵ３２に指示をする（ステップＳ１０３）。次に、ＨＶＥＣＵ３１は、エンジン１０の空燃比と、空燃比とモータ・ジェネレータＭＧ１の上限回転数との関係を規定するマップ（図３“リバース”に対応する実線参照）と、に基づいて、モータ・ジェネレータＭＧ１の上限回転数を設定する（ステップＳ１０５）。

続いて、ＨＶＥＣＵ３１は、エンジン１０の出力変化量と、出力変化量とモータ・ジェネレータＭＧ１の上限回転数の補正量との関係を規定するマップ（図４参照）と、に基づいて、設定されたモータ・ジェネレータＭＧ１の上限回転数を補正する（ステップＳ１０６）。

ステップＳ１０６の処理と相前後して、ＨＶＥＣＵ３１は、エンジン１０の空燃比変化量と、空燃比変化量とモータ・ジェネレータＭＧ１の上限回転数の補正量との関係を規定するマップ（図５参照）と、に基づいて、設定されたモータ・ジェネレータＭＧ１の上限回転数を補正する（ステップＳ１０７）。その後、ＨＶＥＣＵ３１は、補正されたモータ・ジェネレータＭＧ１の上限回転数を、ＭＧＥＣＵ３３に指示して、処理をリターンする。

上記ステップＳ１０２の処理において、登坂していないと判定された場合（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、ＨＶＥＣＵ３１は、エンジン１０の運転点が最適動作線（図２参照）に沿って遷移しつつ、適宜燃焼モードを切り換えるようにエンジンＥＣＵ３２に指示する（ステップＳ１０４）。次に、ＨＶＥＣＵ３１は、ステップＳ１０５の処理を実施する。

上記ステップＳ１０１において、「リバースポジション」でないと判定された場合（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、ＨＶＥＣＵ３１は、変速中であるか否かを判定する（ステップＳ１０８）。変速中であると判定された場合（ステップＳ１０８：Ｙｅｓ）、エンジン１０の燃焼モードを切り換えないようにエンジンＥＣＵ３２に指示をする（ステップＳ１０９）。次に、ＨＶＥＣＵ３１は、エンジン１０の空燃比と、空燃比とモータ・ジェネレータＭＧ１の上限回転数との関係を規定するマップ（図３“前進”に対応する実線参照）と、に基づいて、モータ・ジェネレータＭＧ１の上限回転数を設定する（ステップＳ１１１）。

続いて、ＨＶＥＣＵ３１は、エンジン１０の出力変化量と、出力変化量とモータ・ジェネレータＭＧ１の上限回転数の補正量との関係を規定するマップ（図４参照）と、に基づいて、設定されたモータ・ジェネレータＭＧ１の上限回転数を補正する（ステップＳ１１２）。

ステップＳ１０６の処理と相前後して、ＨＶＥＣＵ３１は、エンジン１０の空燃比変化量と、空燃比変化量とモータ・ジェネレータＭＧ１の上限回転数の補正量との関係を規定するマップ（図５参照）と、に基づいて、設定されたモータ・ジェネレータＭＧ１の上限回転数を補正する（ステップＳ１１３）。その後、ＨＶＥＣＵ３１は、補正されたモータ・ジェネレータＭＧ１の上限回転数を、ＭＧＥＣＵ３３に指示して、処理をリターンする。

上記ステップＳ１０８の処理において、変速中でないと判定された場合（ステップＳ１０８：Ｎｏ）、ＨＶＥＣＵ３１は、ＨＶＥＣＵ３１は、エンジン１０の運転点が最適動作線（図２参照）に沿って遷移しつつ、適宜燃焼モードを切り換えるようにエンジンＥＣＵ３２に指示する（ステップＳ１１０）。次に、ＨＶＥＣＵ３１は、ステップＳ１１１の処理を実施する。

尚、エンジン１０の出力変化量に応じたモータ・ジェネレータＭＧ１の上限回転数の補正量（図４参照）、及び、エンジン１０の空燃比変化量に応じたモータ・ジェネレータＭＧ１の上限回転数の補正量（図５参照）は、エンジン１０の空燃比に応じて変化されてもよい。

実施形態に係る「ＨＶＥＣＵ３１」、「エンジンＥＣＵ３２」及び「ＭＧＥＣＵ３３」は、本発明に係る「車両制御装置」及び「変更手段」の一例である。

実施形態に係る動力分配機構１４には、３つの回転要素を有する機構に限らず、例えば複数組の差動機構（例えば、複数組の遊星歯車機構）を有し、互いに差動作用を生じる４つの回転要素を有する機構等の他の構成も適用可能である。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う車両制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

１…ハイブリッド車両、１０…エンジン、１１…吸気通路、１２…排気通路、１３…低圧ＥＧＲ通路、１４…動力分配機構、１５…有段変速部、３１…ＨＶＥＣＵ、３２…エンジンＥＣＵ、３３…ＭＧＥＣＵ、ＭＧ１、ＭＧ２…モータ・ジェネレータ

Claims

リーン燃焼可能なエンジンと、電動機と、遊星歯車を有する動力分配機構と、を備え、
前記動力分配機構の第１回転要素は前記エンジンに連結され、前記動力分配機構の第２回転要素は前記電動機に連結され、前記動力分配機構の第３回転要素は駆動輪に連結されたハイブリッド車両の車両制御装置であって、
前記エンジンに係る空燃比及び前記ハイブリッド車両の変速機に係るシフトポジションに応じて、前記電動機の上限回転数を設定すると共に、前記エンジンに係る出力変化が大きいほど、前記設定された上限回転数が低くなるように、及び、前記エンジンに係る空燃比変化が大きいほど、前記設定された上限回転数が低くなるように、前記設定された上限回転数を補正する変更手段を備える
ことを特徴とする車両制御装置。