JP7444103B2 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents
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Description
1.内燃機関と、第1回転電機と、第2回転電機と、駆動輪と、動力分割装置と、を備えた車両に適用され、前記内燃機関および前記第1回転電機は、前記動力分割装置を介して前記駆動輪に動力を付与可能とされており、前記第2回転電機は、前記動力分割装置を介すことなく前記駆動輪に動力を付与可能とされており、前記内燃機関は、複数の気筒を備えており、前記内燃機関の一部の気筒の燃焼制御を停止する停止処理と、前記停止処理が実行される場合、前記停止処理による前記内燃機関のトルクの低下量の少なくとも一部を補償するように、前記第1回転電機のトルクを前記停止処理の開始前よりも増加させる第1補償処理と、を実行するハイブリッド車両の制御装置である。
4.前記第1補償処理は、前記第1回転電機のトルクを、前記内燃機関において圧縮上死点が出現する周期の整数倍の周期で周期的に変動させる処理であり、前記第2補償処理は、前記第2回転電機のトルクを、前記内燃機関において圧縮上死点が出現する周期の整数倍の周期で周期的に変動させる処理である上記2または3記載のハイブリッド車両の制御装置である。
上記構成では、停止処理による内燃機関のトルクの低下の影響が第1回転電機側において第2回転電機側よりも早期に現れる構成などにおいて、車両の振動を好適に抑制できる。
以下、第1の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図1に示すように、内燃機関10は、4つの気筒#1~#4を備える。内燃機関10の吸気通路12には、スロットルバルブ14が設けられている。吸気通路12の下流部分である吸気ポート12aには、吸気ポート12aに燃料を噴射するポート噴射弁16が設けられている。吸気通路12に吸入された空気やポート噴射弁16から噴射された燃料は、吸気バルブ18の開弁に伴って、燃焼室20に流入する。燃焼室20には、筒内噴射弁22から燃料が噴射される。また、燃焼室20内の空気と燃料との混合気は、点火プラグ24の火花放電に伴って燃焼に供される。そのときに生成される燃焼エネルギは、クランク軸26の回転エネルギに変換される。
(ベースとなる処理)
図2に、制御装置70が実行する処理の一部を示す。図2に示す処理は、ROM74に記憶されたプログラムをCPU72が実行することにより実現される。
駆動トルク設定処理M20は、アクセル操作量ACCPと、リングギアRの回転速度である出力側回転速度Npとに基づき、駆動輪60に対する要求トルクである、要求駆動トルクTrq*を算出する処理である。ここで、出力側回転速度Npは、CPU72により、出力信号Spに基づき算出される。
図3に、再生処理の手順を示す。図3に示す処理は、ROM74に記憶されたプログラムをCPU72がたとえば所定周期で繰り返し実行することにより実現される。なお、以下では、先頭に「S」が付与された数字によって、各処理のステップ番号を表現する。
CPU72は、論理積が真であると判定する場合(S20:YES)、昇温処理を実行し、実行フラグFに「1」を代入する(S22)。本実施形態にかかる昇温処理として、CPU72は、気筒#1のポート噴射弁16および筒内噴射弁22からの燃料の噴射を停止し、気筒#2,#3,#4の燃焼室20内の混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチとする。この処理は、第1に三元触媒32の温度を上昇させるための処理である。すなわち、排気通路30に酸素と未燃燃料とを排出することによって、三元触媒32において未燃燃料を酸化させて三元触媒32の温度を上昇させる。第2に、GPF34の温度を上昇させ、高温となったGPF34に酸素を供給してGPF34が捕集したPMを酸化除去するための処理である。すなわち、三元触媒32の温度が高温となると、高温の排気がGPF34に流入することによってGPF34の温度が上昇する。そして、高温となったGPF34に酸素が流入することによって、GPF34が捕集したPMが酸化除去される。
(振動抑制処理)
制御装置70は、再生処理が実行される場合、再生処理に起因した車両の振動を抑制するための処理を実行する。この処理は、第1モータジェネレータ52および第2モータジェネレータ54を操作対象とする処理となり、この処理によって、図2に示したベースとなる処理に変更がなされる。
図5(a)は、第1重畳トルクΔTmg1*および第2重畳トルクΔTmg2*を矩形波とした例である。ここで、パルス幅は、180°CAとすればよい。もっとも、180°CAに限らず、180±10°CA程度としてもよい。なお、第1遅延量D1は、気筒#1の圧縮上死点に対する第1重畳トルクΔTmg1*の重畳タイミングの遅延量である。また、第2遅延量D2は、気筒#1の圧縮上死点に対する第2重畳トルクΔTmg2*の重畳タイミングの遅延量である。
ここで、本実施形態の作用および効果について説明する。
図6に1点鎖線にて示すのは、再生処理を実行していない場合の機関瞬時速度ωe、第1瞬時速度ωmg1および第2瞬時速度ωmg2の推移例である。ここで、機関瞬時速度ωeは、圧縮上死点の出現間隔よりも小さい角度間隔の回転に関するクランク軸26の回転速度である。なお、機関回転速度NEは、クランク軸26の1回転以上の平均的な速度を示す。また、第1瞬時速度ωmg1は、圧縮上死点の出現間隔よりも小さい角度間隔の回転に関する回転軸52aの回転速度である。また、第1瞬時速度ωmg1は、回転軸52aの1回転よりも小さい角度間隔の回転に関する回転軸52aの回転速度である。なお、第1回転速度Nmg1は、回転軸52aの1回転以上の平均的な速度である。また、第2瞬時速度ωmg2は、圧縮上死点の出現間隔よりも小さい角度間隔の回転に関する回転軸54aの回転速度である。また、第2瞬時速度ωmg2は、回転軸54aの1回転よりも小さい角度間隔の回転に関する回転軸54aの回転速度である。なお、第2回転速度Nmg2は、回転軸54aの1回転以上の平均的な速度である。
(1)第1重畳トルクΔTmg1*および第2重畳トルクΔTmg2*を、内燃機関10の圧縮上死点が出現する周期である180°CAの整数倍の周期で重畳させた。ここで、整数は、「4」である。すなわち、第1重畳トルクΔTmg1*および第2重畳トルクΔTmg2*を、720°CA周期で重畳させた。S22の処理に起因した内燃機関10のトルクの低下は、気筒#1の圧縮上死点の出現周期で生じる。換言すれば、内燃機関10の圧縮上死点が出現する周期の「4」倍の周期で生じる。そのため、第1重畳トルクΔTmg1*および第2重畳トルクΔTmg2*を気筒#1の圧縮上死点の出現周期で重畳させることにより、内燃機関10のトルクの低下を好適に補償できる。
以下、第2の実施形態について、第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
なお、CPU72は、S68,S70の処理を完了する場合には、図7に示した一連の処理を一旦終了する。
ここで、クランク角θeを用いた。クランク角θeは、CPU72により、出力信号Scrに基づき算出される。上記の式によれば、第1重畳トルクΔTmg1*は、180°CAの周期を有する。換言すれば、内燃機関10において圧縮上死点が出現する周期の「1」倍の周期を有する。
上記の式によれば、第2重畳トルクΔTmg2*は、180°CAの周期を有する。換言すれば、内燃機関10において圧縮上死点が出現する周期と同一の周期を有する。
上記実施形態における事項と、上記「課題を解決するための手段」の欄に記載した事項との対応関係は、次の通りである。以下では、「課題を解決するための手段」の欄に記載した解決手段の番号毎に、対応関係を示している。[1,2,3]第1回転電機は、第1モータジェネレータ52に対応し、第2回転電機は、第2モータジェネレータ54に対応する。停止処理は、S22の処理に対応する。第1補償処理は、図4のS38~S42の処理と、図8のS38a,S40a,S42の処理と、に対応する。第2補償処理は、図4のS44~S48の処理と、図8のS44a,S46a,S48の処理と、に対応する。[4]整数倍は、図6においては、「4」倍に対応し、図9においては、「1」倍に対応する。[5]エネルギ増量処理は、S68の処理に対応する。規定時間は、1燃焼サイクルの時間に対応する。[6]第1回転電機は、第1モータジェネレータ52に対応し、第2回転電機は、第2モータジェネレータ54に対応する。停止処理は、S22の処理に対応する。第1変動処理は、図4のS38~S42の処理と、図8のS38a,S40a,S42の処理と、に対応する。第2変動処理は、図4のS44~S48の処理と、図8のS44a,S46a,S48の処理と、に対応する。[7,8]第1遅延量は、第1遅延量D1に対応し、第2遅延量は、第2遅延量D2に対応する。[9]S38aの処理において、第1振幅A1が機関要求トルクTe*に応じて設定されることに対応する。[10]図5に対応する。
なお、本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態および以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記第1の実施形態では、第1重畳トルクΔTmg1*の大きさと波形とを、機関回転速度NE、機関要求トルクTe*および第1回転速度Nmg1に応じて可変設定したが、これに限らない。たとえば、再生処理を実行する機関回転速度NEを狭い範囲に制限するのであれば、機関要求トルクTe*および第1回転速度Nmg1のみに応じて可変設定してもよい。また、そのときの第1回転速度Nmg1についても狭い範囲に制限されている場合には、機関要求トルクTe*のみに応じて可変設定してもよい。
・第1重畳トルクΔTmg1*の波形を可変設定する手法としては、図5に例示したように、パルス状の波形を可変とする処理に限らない。たとえば、図5(a)に示す矩形状のパルスと、図9に示す正弦波状の波形とを切り替える処理であってもよい。
・図8においては、第1オフセット量Δ1を、機関回転速度NE、機関要求トルクTe*および第1回転速度Nmg1に応じて可変設定したが、これに限らない。たとえば、再生処理を実行する機関回転速度NEを狭い範囲に制限するのであれば、それら3つの変数に関しては、機関要求トルクTe*および第1回転速度Nmg1のみに応じて可変設定してもよい。また、そのときの第1回転速度Nmg1についても狭い範囲に制限されている場合には、それら3つの変数に関しては、機関要求トルクTe*のみに応じて可変設定してもよい。
・図8においては、第1振幅A1および第1位相φ1を、機関回転速度NE、機関要求トルクTe*および第1回転速度Nmg1に応じて可変設定したが、これに限らない。たとえば、再生処理を実行する機関回転速度NEを狭い範囲に制限するのであれば、機関要求トルクTe*および第1回転速度Nmg1のみに応じて可変設定してもよい。また、そのときの第1回転速度Nmg1についても狭い範囲に制限されている場合には、機関要求トルクTe*のみに応じて可変設定してもよい。
「第2補償処理および第2変動処理について」
・上記第1の実施形態では、第2重畳トルクΔTmg2*の大きさと波形とを、機関回転速度NE、機関要求トルクTe*および第2回転速度Nmg2に応じて可変設定したが、これに限らない。たとえば、再生処理を実行する機関回転速度NEを狭い範囲に制限するのであれば、機関要求トルクTe*および第2回転速度Nmg2のみに応じて可変設定してもよい。また、そのときの第2回転速度Nmg2についても狭い範囲に制限されている場合には、機関要求トルクTe*のみに応じて可変設定してもよい。
・第2重畳トルクΔTmg2*の波形を可変設定する手法としては、図5に例示したように、パルス状の波形を可変とする処理に限らない。たとえば、図5(a)に示す矩形状のパルスと、図9に示す正弦波状の波形とを切り替える処理であってもよい。
・図8においては、第2オフセット量Δ2を、機関回転速度NE、機関要求トルクTe*および第2回転速度Nmg2に応じて可変設定したが、これに限らない。たとえば、再生処理を実行する機関回転速度NEを狭い範囲に制限するのであれば、それら3つの変数に関しては、機関要求トルクTe*および第2回転速度Nmg2のみに応じて可変設定してもよい。また、そのときの第2回転速度Nmg2についても狭い範囲に制限されている場合には、それら3つの変数に関しては、機関要求トルクTe*のみに応じて可変設定してもよい。
・図8においては、第2振幅A2および第2位相φ2を、機関回転速度NE、機関要求トルクTe*および第2回転速度Nmg2に応じて可変設定したが、これに限らない。たとえば、再生処理を実行する機関回転速度NEを狭い範囲に制限するのであれば、機関要求トルクTe*および第2回転速度Nmg2のみに応じて可変設定してもよい。また、そのときの第2回転速度Nmg2についても狭い範囲に制限されている場合には、機関要求トルクTe*のみに応じて可変設定してもよい。
「第1重畳トルクと第2重畳トルクとの関係について」
・再生処理による内燃機関10の出力の減少量の少なくとも一部を補償するためのトルクを、第1重畳トルクと第2重畳トルクとの協働で補うことは必須ではない。たとえば、第1重畳トルクのみで補ってもよい。これは、たとえば、図8の処理において、第2オフセット量Δ2をゼロとすることによって行うことができる。また、たとえば図8の処理において、第1オフセット量Δ1がゼロとなるタイミングよりも第2オフセット量Δ2がゼロとなるタイミングを早めることによって、一時的に第1重畳トルク単独で再生処理による内燃機関10の出力の減少量を補償する期間を設けてもよい。
・再生処理による内燃機関10の1燃焼サイクル当たりの平均的な出力の低下を抑制するように再生処理の対象となっていない気筒における燃焼エネルギ量を増量する処理としては、充填効率を増量する処理に限らない。たとえば点火時期をMBTに近づける処理であってもよい。
・停止処理としては、再生処理に限らない。たとえば、内燃機関10の出力を調整するために一部の気筒における燃料の供給を停止する処理であってもよい。またたとえば、1部の気筒において異常が生じた場合に、その気筒における燃焼制御を停止する処理であってもよい。またたとえば、三元触媒32の酸素吸蔵量が規定値以下となる場合に、三元触媒32に酸素を供給すべく一部の気筒のみ燃焼制御を停止し、残りの気筒における混合気の空燃比を理論空燃比とする制御を実行する処理であってもよい。
・堆積量DPMの推定処理としては、図3において例示したものに限らない。たとえば、GPF34の上流側と下流側との圧力の差と吸入空気量Gaとに基づき堆積量DPMを推定してもよい。具体的には、圧力の差が大きい場合に小さい場合よりも堆積量DPMを大きい値に推定し、圧力の差が同一であっても、吸入空気量Gaが小さい場合に大きい場合よりも堆積量DPMを大きい値に推定すればよい。ここで、GPF34の下流側の圧力を一定値とみなす場合、差圧に代えて上記圧力Pexを用いることができる。
・GPF34としては、排気通路30のうちの三元触媒32の下流に設けられるものに限らない。また、後処理装置がGPF34を備えること自体必須ではない。GPF34としては、三元触媒が担持されたフィルタに限らない。たとえば、上流に三元触媒を備える場合には、フィルタのみであってもよい。
・制御装置としては、CPU72とROM74とを備えて、ソフトウェア処理を実行するものに限らない。たとえば、上記実施形態においてソフトウェア処理されたものの少なくとも一部を、ハードウェア処理するたとえばASIC等の専用のハードウェア回路を備えてもよい。すなわち、制御装置は、以下の(a)~(c)のいずれかの構成であればよい。(a)上記処理の全てを、プログラムに従って実行する処理装置と、プログラムを記憶するROM等のプログラム格納装置とを備える。(b)上記処理の一部をプログラムに従って実行する処理装置およびプログラム格納装置と、残りの処理を実行する専用のハードウェア回路とを備える。(c)上記処理の全てを実行する専用のハードウェア回路を備える。ここで、処理装置およびプログラム格納装置を備えたソフトウェア実行装置や、専用のハードウェア回路は複数であってもよい。
・動力分割装置としては、遊星歯車機構に限らない。
「車両について」
・遊星歯車機構と車載原動機との接続の仕方としては、図1に例示したものに限らない。たとえば、サンギアSに第2モータジェネレータ54および駆動輪60を機械的に接続して且つ、リングギアRに第1モータジェネレータ52を機械的に接続してもよい。
32…三元触媒
34…GPF
50…遊星歯車機構
52…第1モータジェネレータ
52a…回転軸
54…第2モータジェネレータ
54a…回転軸
56…第1インバータ
58…第2インバータ
70…制御装置
Claims (10)
- 内燃機関と、第1回転電機と、第2回転電機と、駆動輪と、動力分割装置と、を備えた車両に適用され、
前記内燃機関および前記第1回転電機は、前記動力分割装置を介して前記駆動輪に動力を付与可能とされており、
前記第2回転電機は、前記動力分割装置を介すことなく前記駆動輪に動力を付与可能とされており、
前記内燃機関は、複数の気筒を備えており、
前記内燃機関の一部の気筒の燃焼制御を停止する停止処理と、
前記停止処理が実行される場合、前記停止処理による前記内燃機関のトルクの低下量の少なくとも一部を補償するように、前記第1回転電機のトルクを前記停止処理の開始前よりも増加させる処理であって且つ前記第1回転電機のトルクを、前記内燃機関において圧縮上死点が出現する周期の整数倍の周期で周期的に変動させる処理である第1補償処理と、を実行するハイブリッド車両の制御装置。 - 前記停止処理が実行される場合、前記停止処理による前記内燃機関のトルクの低下量の少なくとも一部を補償するように、前記第2回転電機のトルクを前記停止処理の開始前よりも増加させる第2補償処理を実行する請求項1記載のハイブリッド車両の制御装置。
- 内燃機関と、第1回転電機と、第2回転電機と、駆動輪と、動力分割装置と、を備えた車両に適用され、
前記内燃機関および前記第1回転電機は、前記動力分割装置を介して前記駆動輪に動力を付与可能とされており、
前記第2回転電機は、前記動力分割装置を介すことなく前記駆動輪に動力を付与可能とされており、
前記内燃機関は、複数の気筒を備えており、
前記内燃機関の一部の気筒の燃焼制御を停止する停止処理と、
前記停止処理が実行される場合、前記停止処理による前記内燃機関のトルクの低下量の少なくとも一部を補償するように、前記第1回転電機のトルクを前記停止処理の開始前よりも増加させる第1補償処理と、
前記停止処理が実行される場合、前記停止処理による前記内燃機関のトルクの低下量の少なくとも一部を補償するように、前記第2回転電機のトルクを前記停止処理の開始前よりも増加させる第2補償処理と、を実行するように構成され、
前記第1補償処理による前記第1回転電機のトルクの増加に起因した前記第1回転電機の出力の増加量と前記第2補償処理による前記第2回転電機のトルクの増加に起因した前記第2回転電機の出力の増加量との和の規定時間当たりの平均値が、前記停止処理による前記内燃機関の出力の前記規定時間当たりの低下量に等しいハイブリッド車両の制御装置。 - 内燃機関と、第1回転電機と、第2回転電機と、駆動輪と、動力分割装置と、を備えた車両に適用され、
前記内燃機関および前記第1回転電機は、前記動力分割装置を介して前記駆動輪に動力を付与可能とされており、
前記第2回転電機は、前記動力分割装置を介すことなく前記駆動輪に動力を付与可能とされており、
前記内燃機関は、複数の気筒を備えており、
前記内燃機関の一部の気筒の燃焼制御を停止する停止処理と、
前記停止処理が実行される場合、前記停止処理による前記内燃機関のトルクの低下量の少なくとも一部を補償するように、前記第1回転電機のトルクを前記停止処理の開始前よりも増加させる第1補償処理と、
前記停止処理が実行される場合、前記停止処理による前記内燃機関のトルクの低下量の少なくとも一部を補償するように、前記第2回転電機のトルクを前記停止処理の開始前よりも増加させる第2補償処理と、を実行するように構成され、
前記第1補償処理は、前記第1回転電機のトルクを、前記内燃機関において圧縮上死点が出現する周期の整数倍の周期で周期的に変動させる処理であり、
前記第2補償処理は、前記第2回転電機のトルクを、前記内燃機関において圧縮上死点が出現する周期の整数倍の周期で周期的に変動させる処理であるハイブリッド車両の制御装置。 - 前記停止処理による前記内燃機関の出力の低下を補償するように前記内燃機関の一部の気筒とは別の気筒の燃焼エネルギ量を増量するエネルギ増量処理を実行し、
前記第1補償処理は、前記停止処理が実行されている場合、前記第1回転電機のトルクの増加に起因した前記第1回転電機の出力の増加量の規定時間当たりの平均値をゼロよりも大きい値からゼロに減少させた後であっても周期的に変動させる処理を含み、
前記第2補償処理は、前記停止処理が実行されている場合、前記第2回転電機のトルクの増加に起因した前記第2回転電機の出力の増加量の規定時間当たりの平均値をゼロよりも大きい値からゼロに減少させた後であっても周期的に変動させる処理を含む請求項4記載のハイブリッド車両の制御装置。 - 内燃機関と、第1回転電機と、第2回転電機と、駆動輪と、動力分割装置と、を備えた車両に適用され、
前記内燃機関および前記第1回転電機は、前記動力分割装置を介して前記駆動輪に動力を付与可能とされており、
前記第2回転電機は、前記動力分割装置を介すことなく前記駆動輪に動力を付与可能とされており、
前記内燃機関は、複数の気筒を備えており、
前記内燃機関の一部の気筒の燃焼制御を停止する停止処理と、
前記停止処理が実行されている場合、前記第1回転電機のトルクを、前記内燃機関において圧縮上死点が出現する周期の整数倍の周期で周期的に変動させる第1変動処理と、
前記停止処理が実行されている場合、前記第2回転電機のトルクを、前記内燃機関において圧縮上死点が出現する周期の整数倍の周期で周期的に変動させる第2変動処理と、を実行するハイブリッド車両の制御装置。 - 前記第1回転電機のトルクは、前記停止処理の対象となる気筒の圧縮上死点に対して第1遅延量だけ遅延させたタイミングで極大値を有するものとされ、
前記第2回転電機のトルクは、前記停止処理の対象となる気筒の圧縮上死点に対して第2遅延量だけ遅延させたタイミングで極大値を有するものとされ、
前記極大値は、前記駆動輪に正のトルクを付与する側の値であり、
前記第2遅延量は、前記第1遅延量とは異なる量である請求項4~6のいずれか1項に記載のハイブリッド車両の制御装置。 - 前記第2遅延量は、前記第1遅延量よりも大きい請求項7記載のハイブリッド車両の制御装置。
- 前記第1補償処理は、前記第1回転電機のトルクの周期的な変動量である振幅を、前記内燃機関に対する要求トルクが大きい場合に小さい場合よりも大きくする処理を含む請求項4または5記載のハイブリッド車両の制御装置。
- 前記第1補償処理は、前記第1回転電機のトルクを、前記内燃機関において圧縮上死点が出現する周期の整数倍の周期としつつも、その波形を変更する処理を含む請求項4または5記載のハイブリッド車両の制御装置。
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