JP6252320B2

JP6252320B2 - アイドル学習制御装置

Info

Publication number: JP6252320B2
Application number: JP2014076134A
Authority: JP
Inventors: 章大塚; 丸山　研也; 研也丸山
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-04-02
Filing date: 2014-04-02
Publication date: 2017-12-27
Anticipated expiration: 2034-04-02
Also published as: JP2015196477A

Description

本発明は、ハイブリッド車両に搭載されたアイドル学習制御装置に関し、詳しくは、エンジンと、第１モータと、車軸に連結された駆動軸と前記エンジンの出力軸と前記第１モータの回転軸とに３つの回転要素が接続されたプラネタリギヤと、前記駆動軸に回転軸が接続された第２モータと、を備えるハイブリッド車両に搭載されたアイドル学習制御装置に関する。

従来、この種のアイドル学習制御装置としては、エンジンと、第１モータと、キャリアとサンギヤとリングギヤとにエンジンのクランクシャフトと第１モータの回転軸と車軸に連結された駆動軸とがそれぞれ接続されたプラネタリギヤと、駆動軸に回転軸が接続され第２モータと、を備えるハイブリッド自動車に搭載され、走行中にエンジンのアイドル制御量を学習するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このアイドル学習制御装置では、車速変化量が閾値以上のときにはアイドル制御量の学習を禁止することによって、車速変化量が大きくプラネタリギヤを介してエンジンのクランクシャフトに作用するトルクの影響が大きいときにアイドル制御量を誤って学習するのを抑制することができる。

特開２０１０−８３６号公報

上述したようなアイドル学習制御装置では、一般に、アイドル学習としてエンジンをアイドル運転するためにエンジンに要求されるアイドル時要求トルクの学習を行っている。アイドル時要求トルクの学習は、停車時に行われることが多いが、近年、ハイブリッド自動車では、エネルギ効率向上のため、停車時のエンジンの運転頻度が減少しアイドル時要求トルクの学習の頻度が減少する傾向にある。アイドル時要求トルクの学習頻度が減少すると適正なアイドル運転ができなくなるため、走行中により適正にアイドル学習することが望まれている。

本発明のアイドル学習制御装置は、エンジンをアイドル運転するためにエンジンに要求されるトルクを走行中により適正に学習することを主目的とする。

本発明のアイドル学習制御装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明のアイドル学習制御装置は、
エンジンと、第１モータと、車軸に連結された駆動軸と前記エンジンの出力軸と前記第１モータの回転軸とに３つの回転要素が接続されたプラネタリギヤと、前記駆動軸に回転軸が接続された第２モータと、を備えるハイブリッド車両に搭載され、前記エンジンを目標アイドル回転数でアイドル運転するときにエンジンからの出力が要求されるアイドル時要求トルクを学習するアイドル学習制御装置であって、
前記エンジンのアイドル学習条件が成立したときには、予め定められた所定のエンジンフリクショントルクと、車速に基づく補正フリクショントルクと、の和のトルクを前記エンジンの前記アイドル時要求トルクに設定し、前記エンジンから前記アイドル時要求トルクが出力されるよう前記エンジンを制御したときの前記エンジンの回転数と前記目標アイドル回転数との差分に基づいてアイドル時要求トルクの補正値を学習するアイドル学習制御手段
を備えることを要旨とする。

この本発明のアイドル学習制御装置は、エンジンのアイドル学習条件が成立したときには、予め定められた所定のエンジンフリクショントルクと、車速に基づく補正フリクショントルクと、の和のトルクをエンジンのアイドル時要求トルクに設定し、エンジンからアイドル時要求トルクが出力されるようエンジンを制御したときのエンジンの回転数と前記目標アイドル回転数との差分に基づいてアイドル時要求トルクの補正値を学習する。エンジンをアイドル運転しながら第２モータから動力で走行すると、第１モータが連れ回されることによってエンジンのクランクシャフトにトルクが作用する。このトルクは車速に応じて変化することから、エンジンフリクショントルクと車速に基づく補正フリクショントルクとの和のトルクをアイドル時要求トルクに設定して、エンジンからアイドル時要求トルクが出力されるようエンジンを制御したときのエンジンの回転数と目標アイドル回転数との差分に基づいてアイドル時要求トルクの補正値を学習することにより、走行中により適正にアイドル学習を行なうことができる。

本発明の一実施例としてアイドル学習制御装置を搭載した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。補正フリクショントルク設定用マップの一例を示す説明図である。ＨＶＥＣＵ７０により実行されるアイドル学習処理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、本発明の一実施例としてアイドル学習制御装置を搭載した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。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、ガソリンや軽油などを燃料として動力を出力するエンジン２２と、エンジン２２のクランクシャフト２６にキャリアが接続されると共に駆動輪３４ａ，３４ｂにデファレンシャルギヤ３２を介して連結された駆動軸３６にリングギヤが接続されたプラネタリギヤ３０と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子がプラネタリギヤ３０のサンギヤに接続されたモータＭＧ１と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子が駆動軸３６に接続されたモータＭＧ２と、図示しない複数のスイッチング素子のスイッチングによってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するインバータ４１，４２と、例えばリチウムイオン二次電池として構成されてインバータ４１，４２を介してモータＭＧ１，ＭＧ２と電力をやりとりするバッテリ５０と、車両全体を制御する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。

ＨＶＥＣＵ７０は、図示しない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、図示しないが、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポートおよび通信ポートを備える。ＨＶＥＣＵ７０には、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号，シフトレバー８１の操作位置を検出するシフト位置センサ８２からのシフト位置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，エンジン２２を冷却する冷却水温を検出する水温センサ２２ａからの冷却水温Ｔｗやエンジン２２の回転数を検出する図示しない回転数センサからのエンジン回転数Ｎｅなどエンジン２２の状態を検出する種々のセンサからの信号などエンジン２２の運転制御に必要な信号，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する図示しない回転位置検出センサからの信号などモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号，バッテリ５０の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧やバッテリ５０から出力される電流を検出する電流センサからのバッテリ電流などバッテリ５０を管理するのに必要な信号などが入力ポートを介して入力されている。また、ＨＶＥＣＵ７０からは、エンジン２２の運転制御をするための運転制御信号やインバータ４１，４２へのスイッチング制御信号などが出力されている。さらに、ＨＶＥＣＵ７０は、バッテリ５０の残容量ＳＯＣ（バッテリ５０に充電可能な蓄電量の最大値に対するバッテリ５０の蓄電量の割合）や入出制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔ（バッテリ５０を充放電可能な電力の最大値）を演算している。

こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の運転を伴って走行するハイブリッド走行モード（ＨＶ走行モード）や、エンジン２２の運転を停止して走行する電動走行モード（ＥＶ走行モード）で走行する。

ＨＶ走行モードでの走行時には、ＨＶＥＣＵ７０は、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて走行に要求される要求トルクＴｒ＊を設定し、設定した要求トルクＴｒ＊に駆動軸３６の回転数Ｎｒ（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）を乗じて走行に要求される走行用パワーＰｄｒｖ＊を計算し、計算した走行用パワーＰｄｒｖ＊からバッテリ５０の残容量ＳＯＣに基づくバッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊（バッテリ５０を充電するときは負の値）を減じてエンジン指令パワーＰｅ＊を設定する。そして、エンジン指令パワーＰｅ＊を効率よくエンジン２２から出力することができるエンジン２２の動作ライン（例えば燃費最適動作ライン）とエンジン指令パワーＰｅ＊とに基づいてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊を設定し、エンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊で運転すると共にバッテリ４０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊が駆動軸３６に出力されるようモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定し、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とによってエンジン２２が運転されるようエンジン２２の吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御などを行ない、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるようインバータ４１，４２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走行モードでの走行時には、エンジン指令パワーＰｅ＊が停止用閾値Ｐｓｔｏｐ未満に至ったときはバッテリ５０の残容量ＳＯＣが所定値以上にな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走行モードでの走行に移行する。

ＥＶ走行モードでの走行時には、ＨＶＥＣＵ７０は、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて要求トルクＴｒ＊を設定し、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定すると共にバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊が駆動軸３６に出力されるようモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるようインバータ４１，４２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走行モードでの走行時には、ＨＶ走行モードによる走行時と同様に計算したエンジン指令パワーＰｅ＊が始動用閾値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走行モードでの走行に移行する。

ＨＶ走行モードでの走行時に、エンジン２２をアイドル運転するための所定のアイドル運転条件が成立したときには、ＨＶＥＣＵ７０は、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて要求トルクＴｒ＊を設定し、目標アイドル回転数Ｎｉｄｌ（例えば、９５０ｒｐｍ，１０００ｒｐｍ，１０５０ｒｐｍなど）をエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊に設定すると共に車速Ｖを用いてエンジン２２の回転数Ｎｅを目標アイドル回転数Ｎｉｄｌにするためにエンジン２２から出力すべきＩＳＣ要求トルクＴｉｓｃ＊を設定し、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定すると共にバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊が駆動軸３６に出力されるようモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し、目標アイドル回転数Ｎｉｄｌ，ＩＳＣ要求トルクＴｉｓｃ＊とによってエンジン２２が運転されるようエンジン２２の吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御などを行ない、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。

ＩＳＣ要求トルクＴｉｓｃ＊は、イグニッションオンされてエンジン２２のアイドル学習を実行するための後述する所定のアイドル学習条件が成立していないときには、停車時にエンジン２２の回転数Ｎｅを目標アイドル回転数Ｎｉｄｌにするために必要なトルクとして予め定められたエンジンフリクショントルクＴｆｒ（正の値、例えば、５．０Ｎｍ，５．５Ｎｍ，６．０Ｎｍなど）と、車速Ｖに基づく補正フリクショントルクＴｃｆと和のトルクとして設定され、所定のアイドル学習条件が成立してエンジン２２のアイドル学習が実行された後は、エンジンフリクショントルクＴｆｒと補正フリクショントルクＴｃｆとアイドル学習で得られた学習補正値Ｔｃｉとの和のトルクとして設定される。

補正フリクショントルクＴｃｆは、エンジン２２をアイドル運転しながらモータＭＧ２からのパワーで走行したときにモータＭＧ１が連れ回されることによってエンジン２２のクランクシャフト２６に作用するトルク（連れ回し作用トルク）であるものとした。補正フリクショントルクＴｃｆは、補正フリクショントルクＴｃｆと車速Ｖとの関係を予め実験などにより定めて補正フリクショントルク設定用マップとしてＨＶＥＣＵ７０のＲＯＭに記憶しておき、車速Ｖが与えられると記憶したマップから対応する補正フリクショントルクＴｃｆを導出して設定するものとした。補正フリクショントルク設定用マップの一例を図２に示す。実施例では、補正フリクショントルクＴｃｆは、値０より低く車速Ｖが高くなるほど低くなるよう設定され、特に車速が所定車速Ｖｒｅｆ（例えば、３５ｋｍ，４０ｋｍ，４５ｋｍ）以上であるときに急激に低くなるものとした。

次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特に、ＩＳＣ要求トルクＴｉｓｃ＊を学習する際の動作について説明する。図３は、ＨＶＥＣＵにより実行されるアイドル学習処理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、エンジン２２が運転中であるときに実行される。

本ルーチンが実行されると、ＨＶＥＣＵのＣＰＵは、所定のアイドル学習条件の成立の有無を判定する処理、つまり、エンジン指令パワーＰｅ＊が値０であるか否か（ステップＳ１００）や冷却水温Ｔｗが閾値Ｔｗｔｈ（例えば、６５℃，７０℃，７５℃など）を超えているか否か（ステップＳ１１０）や車速Ｖがアイドル学習を許可するアイドル学習許可車速Ｖｉｓｃ（例えば、６３ｋｍ／ｈ，６５ｋｍ／ｈ，６７ｋｍ／ｈなど）未満であるか否か（ステップＳ１２０）を判定する処理を実行する。

エンジン指令パワーＰｅ＊が値０でないときには（ステップＳ１００）、アイドル学習条件が成立していないと判断して、本ルーチンを終了する。このとき、エンジン２２はエンジン指令パワーＰｅ＊に基づいて負荷運転または運転停止されるよう制御される。

エンジン指令パワーＰｅ＊が値０であっても（ステップＳ１００）、冷却水温Ｔｗが閾値Ｔｗｔｈを超えていないときや（ステップＳ１１０）、冷却水温Ｔｗが閾値Ｔｗｔｈ以上であるが車速Ｖがアイドル学習許可車速Ｖｉｓｃ以上であるときには（ステップＳ１１０，Ｓ１２０）、アイドル学習条件が成立していないと判断して、エンジン指令パワーＰｅ＊に基づいてエンジン２２の運転を停止させて（ステップＳ１８０）、本ルーチンを終了する。

エンジン指令パワーＰｅ＊が値０であり且つ冷却水温Ｔｗが閾値Ｔｗｔｈ以上であり且つ車速Ｖがアイドル学習許可車速Ｖｉｓｃ未満であるとき、つまり、アイドル学習条件が成立しているときには（ステップＳ１００〜Ｓ１２０）、アイドルオンであるとして（ステップＳ１３０）、車速Ｖに基づいて図２を用いて補正フリクショントルクＴｃｆを設定し（ステップＳ１４０）、エンジンフリクショントルクＴｆｒと補正フリクショントルクＴｃｆとの和のトルクをＩＳＣ要求トルクＴｉｓｃ＊に設定し（ステップＳ１５０）、ＩＳＣ要求トルクＴｉｓｃ＊，目標アイドル回転数Ｎｉｄｌでエンジン２２を運転されるようエンジン２２を制御し、その結果、エンジン２２の実際の回転数Ｎｅと目標アイドル回転数Ｎｉｄｌとの差分が所定値未満であるときには学習補正値Ｔｃｉに値０を設定し、エンジン２２の回転数Ｎｅと目標アイドル回転数Ｎｉｄｌとの差分が所定値以上であるときにはエンジン２２の回転数Ｎｅが目標アイドル回転数Ｎｉｄｌに近づくようエンジン２２から出力されるトルクを変更すると共にこのときのトルクの変更量を学習補正値Ｔｃｉに設定して学習値として記憶するアイドル学習を実行し（ステップＳ１６０）、アイドル学習が終了したら（ステップＳ１７０）、エンジン２２の運転を停止して（ステップＳ１８０）、本ルーチンを終了する。このように学習補正値Ｔｃｉを学習することにより、連れ回し作用トルクの影響が大きい高車速領域でもより適正にアイドル時要求トルクを学習することができる。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、エンジン２２のアイドル学習条件が成立したときには、エンジンフリクショントルクＴｆｒと、車速Ｖに基づく補正フリクショントルクＴｃｆと、の和のトルクをＩＳＣ要求トルクＴｉｓｃ＊に設定し、エンジン２２からＩＳＣ要求トルクＴｉｓｃ＊が出力されるようエンジン２２を制御したときのエンジン２２の回転数Ｎｅと目標アイドル回転数Ｎｉｄｌとの差分に基づいて学習補正値Ｔｃｉを学習することにより、走行中により適正にアイドル学習することができる。

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。実施例では、ＨＶＥＣＵ７０が「アイドル学習制御手段」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、アイドル学習制御装置の製造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、２２ａ水温センサ２６クランクシャフト、３０プラネタリギヤ、３２デファレンシャルギヤ、３４ａ，３４ｂ駆動輪、３６駆動軸、４１，４２インバータ、５０バッテリ、７０ＨＶＥＣＵ、８０イグニッションスイッチ、８１シフトレバー、８２シフト位置センサ、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、ＭＧ１，ＭＧ２モータ。

Claims

エンジンと、第１モータと、車軸に連結された駆動軸と前記エンジンの出力軸と前記第１モータの回転軸とに３つの回転要素が接続されたプラネタリギヤと、前記駆動軸に回転軸が接続された第２モータと、を備えるハイブリッド車両に搭載され、前記エンジンを目標アイドル回転数でアイドル運転するときにエンジンからの出力が要求されるアイドル時要求トルクの補正値を学習するアイドル学習制御装置であって、
前記エンジンのアイドル学習条件が成立したときには、予め定められた所定のエンジンフリクショントルクと、車速に基づく補正フリクショントルクと、の和のトルクを前記エンジンの前記アイドル時要求トルクに設定し、前記エンジンから前記アイドル時要求トルクが出力されるよう前記エンジンを制御したときの前記エンジンの回転数と前記目標アイドル回転数との差分に基づいて前記アイドル時要求トルクの補正値を学習するアイドル学習制御手段
を備えるアイドル学習制御装置。