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公開番号2021030761
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210301
出願番号2019149650
出願日20190819
発明の名称車両
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人特許業務法人アイテック国際特許事務所
主分類B60W 20/17 20160101AFI20210201BHJP(車両一般)
要約【課題】内燃機関の回転数の低下や吹き上がりを抑制する。
【解決手段】内燃機関と、回転軸が内燃機関の出力軸に歯車機構を介して接続された電動機と、内燃機関をアイドル運転しており、且つ、内燃機関の燃焼状態が良好であるときには、内燃機関の回転を妨げる方向のトルクが出力されるように電動機を制御する所定制御を実行する制御装置と、内燃機関をアイドル運転しているときに、内燃機関を目標アイドル回転数でアイドル運転するための制御量を学習するアイドル学習を実行する学習装置と、を備える車両であって、学習装置は、所定制御を実行しているときには、アイドル学習で第1学習値を学習し、所定制御を実行していないときには、アイドル学習で第2学習値を学習する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項1】
内燃機関と、
回転軸が前記内燃機関の出力軸に歯車機構を介して接続された電動機と、
前記内燃機関をアイドル運転しており、且つ、前記内燃機関の燃焼状態が良好であるときには、前記内燃機関の回転を妨げる方向のトルクが出力されるように前記電動機を制御する所定制御を実行する制御装置と、
前記内燃機関をアイドル運転しているときに、前記内燃機関を目標アイドル回転数でアイドル運転するための制御量を学習するアイドル学習を実行する学習装置と、
を備える車両であって、
前記学習装置は、前記所定制御を実行しているときには、前記アイドル学習で第1学習値を学習し、前記所定制御を実行していないときには、前記アイドル学習で第2学習値を学習する、
車両。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、車両に関し、詳しくは、内燃機関と、電動機と、を備える車両に関する。
続きを表示(約 7,800 文字)【背景技術】
【0002】
従来、この種の車両としては、内燃機関(エンジン)と、電動機(第1MG)と、を備えるものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。電動機は、回転軸が内燃機関の出力軸(クランクシャフト)に歯車機構(動力分割装置)を介して接続されている。この車両では、内燃機関がアイドル状態であり、且つ、内燃機関の燃焼状態が良好であるときには、内燃機関の回転を妨げる方向のトルクを電動機から出力することにより、歯車機構のギヤ同士を互いに押し当てて、ギヤ同士が当接している状態を維持する。これにより、歯車機構で生じる異音(歯打ち音)を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特許第5494825号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上述の車両では、一般に、内燃機関を目標アイドル回転数でアイドル運転するために内燃機関から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を実行している。アイドル時要求トルクは、内燃機関の回転を妨げる方向のトルクを電動機から出力しているか否かによって異なる。そのため、内燃機関の回転を妨げる方向のトルクを電動機から出力している状態または内燃機関の回転を妨げる方向のトルクを電動機から出力していない状態のいずれかの状態でのアイドル学習で得られた学習値のみを用いて内燃機関を制御すると、内燃機関の回転を妨げる方向のトルクを電動機から出力している状態と内燃機関の回転を妨げる方向のトルクを電動機から出力していない状態とが切り替わる際に、内燃機関の回転数の低下や吹き上がりが発生することがある。
【0005】
本発明の車両は、内燃機関の回転数の低下や吹き上がりを抑制することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の車両は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【0007】
本発明の車両は、
内燃機関と、
回転軸が前記内燃機関の出力軸に歯車機構を介して接続された電動機と、
前記内燃機関をアイドル運転しており、且つ、前記内燃機関の燃焼状態が良好であるときには、前記内燃機関の回転を妨げる方向のトルクが出力されるように前記電動機を制御する所定制御を実行する制御装置と、
前記内燃機関をアイドル運転しているときに、前記内燃機関を目標アイドル回転数でアイドル運転するための制御量を学習するアイドル学習を実行する学習装置と、
を備える車両であって、
前記学習装置は、前記所定制御を実行しているときには、前記アイドル学習で第1学習値を学習し、前記所定制御を実行していないときには、前記アイドル学習で第2学習値を学習する、
ことを要旨とする。
【0008】
この本発明の車両では、所定制御を実行しているときには、アイドル学習で第1学習値を学習し、所定制御を実行していないときには、アイドル学習で第2学習値を学習する。そして、内燃機関をアイドル運転する場合において、所定制御を実行しているときには第1学習値を用いて内燃機関を制御し、所定制御を実行していないときには第2学習値を用いて内燃機関を制御することにより、所定制御を実行している状態から実行していない状態へと切り替わったときには、直ちに、第2学習値を用いて内燃機関を制御することができる。また、所定制御を実行していない状態から実行している状態へと切り替わったときには、直ちに、第1学習値を用いて内燃機関を制御することができる。これにより、所定制御を実行している状態と実行していない状態とを切り替える際に、適正な学習値を用いて内燃機関を制御できる。この結果、アイドル運転時における内燃機関の回転数の低下や吹き上がりを抑制できる。
【0009】
こうした本発明の車両において、前記学習装置は、前記所定制御を実行していないときには、前記第1学習値に所定値を加えた値を第2学習値として学習してもよい。こうすれば、より簡易な手法で第2学習値を学習することができる。
【0010】
また、本発明の車両において、前記内燃機関の前記出力軸は、ダンパを介して前記歯車機構に接続されていてもよい。こうすれば、内燃機関の出力軸がダンパを介して歯車機構に接続されている場合でも、所定制御を実行している状態と所定制御を実行していない状態とを切り替える際の内燃機関の回転数の低下や吹き上がりを抑制できる。この場合において、前記ダンパは、フライホイールダンパとしてもよい。
【0011】
さらに、本発明の車両において、前記電動機としての第1電動機と、第2電動機と、を備え、前記歯車機構は、プラネタリギヤであり、前記内燃機関の出力軸は、前記プラネタリギヤのキャリヤに接続され、前記第1電動機の回転軸は、サンギヤに接続され、前記第2電動機の回転軸は、リングギヤに接続されていてもよい。
【0012】
さらに、本発明の車両において、前記制御装置は、前記内燃機関の始動後から所定時間が経過するまでの間に前記内燃機関の回転数が所定回転数に達したときに、前記燃焼状態が良好であると判定してもよい。こうすれば、適正に内燃機関の燃焼状態が良好であるか否かを判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
本発明の実施例の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。
HVECU70により実行されるアイドル学習ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0014】
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。
【実施例】
【0015】
図1は、本発明の実施例の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、エンジン22と、プラネタリギヤ30と、モータMG1,MG2と、インバータ41,42と、二次電池としてのバッテリ50と、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。
【0016】
エンジン22は、ガソリンや軽油などを燃料として動力を出力する内燃機関として構成されており、クランクシャフト26がフライホイールダンパ(以下、「F/Wダンパ」という)28を介してプラネタリギヤ30のキャリヤに接続されている。F/Wダンパ28は、捩り振動を減衰する図示しない複数のコイルスプリング(弾性体)を含んでいる。このエンジン22は、エンジン用電子制御ユニット(以下、「エンジンECU」という)24により運転制御されている。
【0017】
エンジンECU24は、図示しないが、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、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、フラッシュメモリ、入出力ポート、通信ポートを備える。エンジンECU24には、エンジン22を運転制御するのに必要な各種センサからの信号、例えば、エンジン22のクランクシャフト26の回転位置を検出するクランクポジションセンサ23からのクランク角θcrなどが入力ポートを介して入力されている。エンジンECU24からは、エンジン22を運転制御するための各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。エンジンECU24は、クランクポジションセンサ23からのクランク角θcrに基づいてエンジン22の回転数Neを演算している。
【0018】
プラネタリギヤ30は、シングルピニオン式の遊星歯車機構として構成されている。プラネタリギヤ30のサンギヤには、モータMG1の回転子が接続されている。プラネタリギヤ30のリングギヤには、駆動輪38a,38bにデファレンシャルギヤ37を介して連結された駆動軸36が接続されている。プラネタリギヤ30のキャリヤには、上述したように、F/Wダンパ28を介してエンジン22のクランクシャフト26が接続されている。
【0019】
モータMG1は、例えば同期発電電動機として構成されており、上述したように、回転子がプラネタリギヤ30のサンギヤに接続されている。モータMG2は、例えば同期発電電動機として構成されており、回転子が駆動軸36に接続されている。インバータ41,42は、モータMG1,MG2の駆動に用いられると共に電力ライン54を介してバッテリ50に接続されている。電力ライン54には、平滑用のコンデンサ57が取り付けられている。モータMG1,MG2は、モータ用電子制御ユニット(以下、「モータECU」という)40によって、インバータ41,42の図示しない複数のスイッチング素子がスイッチング制御されることにより、回転駆動される。
【0020】
モータECU40は、図示しないが、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、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、フラッシュメモリ、入出力ポート、通信ポートを備える。モータECU40には、モータMG1,MG2を駆動制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。モータECU40に入力される信号としては、例えば、モータMG1,MG2の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ43,44からの回転位置θm1,θm2や、モータMG1,MG2の各相に流れる電流を検出する電流センサ45u,45v,46u,46vからの相電流Iu1,Iv1,Iu2,Iv2などを挙げることができる。モータECU40からは、インバータ41,42の複数のスイッチング素子へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。モータECU40は、HVECU70と通信ポートを介して接続されている。モータECU40は、回転位置検出センサ43,44からのモータMG1,MG2の回転子の回転位置θm1,θm2に基づいてモータMG1,MG2の電気角θe1,θe2や角速度ωm1,ωm2、回転数Nm1,Nm2を演算している。
【0021】
バッテリ50は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されており、電力ライン54に接続されている。このバッテリ50は、バッテリ用電子制御ユニット(以下、「バッテリECU」という)52により管理されている。
【0022】
バッテリECU52は、図示しないが、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、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、フラッシュメモリ、入出力ポート、通信ポートを備える。バッテリECU52には、バッテリ50を管理するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。バッテリECU52に入力される信号としては、例えば、バッテリ50の端子間に取り付けられた電圧センサ51aからのバッテリ50の電圧Vbや、バッテリ50の出力端子に取り付けられた電流センサ51bからのバッテリ50の電流Ib(バッテリ50から放電するときが正の値)、バッテリ50に取り付けられた温度センサ51cからのバッテリ50の温度Tbなどを挙げることができる。バッテリECU52は、HVECU70と通信ポートを介して接続されている。バッテリECU52は、電流センサ51bからのバッテリ50の電流Ibの積算値に基づいて残容量SOCを演算したり、演算した残容量SOCと温度センサ51cからのバッテリ50の温度Tbとバッテリ50の内部抵抗Rbとに基づいて入出力制限Win,Woutを演算したりしている。残容量SOCは、バッテリ50の全容量に対するバッテリ50から放電可能な電力の容量の割合であり、入出力制限Win,Woutは、バッテリ50を充放電してよい許容最大電力である。バッテリ50の内部抵抗Rbは、後述の内部抵抗推定ルーチンにより推定される。
【0023】
HVECU70は、図示しないが、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、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、フラッシュメモリ、入出力ポート、通信ポートを備える。HVECU70には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。HVECU70に入力される信号としては、例えば、イグニッションスイッチ80からのイグニッション信号や、シフトレバー81の操作位置を検出するシフトポジションセンサ82からのシフトポジションSPを挙げることができる。また、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や、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も挙げることができる。HVECU70は、上述したように、エンジンECU24やモータECU40、バッテリECU52と通信ポートを介して接続されている。
【0024】
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20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の運転を伴わずに走行する電動走行モード(EV走行モード)で走行する。
【0025】
HV走行モードでの走行時に、エンジン22のアイドル運転を実行するアイドル運転実行条件が成立したときには、アイドル運転制御を実行する。なお、アイドル運転実行条件としては、例えば、エンジン要求パワーPe*が値0である条件などを挙げることができる。
【0026】
アイドル運転制御では、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、エンジン22から出力すべきアイドル時の要求トルクTeisc*とモータMG1のトルク指令Tm1*とを設定する。要求トルクTeisc*、トルク指令Tm1*の設定については後述する。要求トルクTeisc*とトルク指令Tm1*とを設定すると、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*を設定する。そして、設定した要求トルクTeisc*についてはエンジンECU24に送信し、トルク指令Tm1*,Tm2*についてはモータECU40に送信する。要求トルクTeisc*を受信したエンジンECU24は、要求トルクTeisc*でエンジン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う。トルク指令Tm1*,Tm2*を受信したモータECU40は、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。
【0027】
ここで、要求トルクTeisc*、モータMG1のトルク指令Tm1*の設定について説明する。最初に、押し当て制御(所定制御)の実行条件が成立しているか否かを判定する。押し当て制御とは、モータMG1からエンジン22の回転を抑制する方向のトルクであって、モータMG1からプラネタリギヤ30を構成するギヤ同士を互いに押し当てて当接した状態を維持するトルクを出力する制御である。押し当て制御の詳細については、後述する。押し当て制御の実行条件は、ハイブリッド自動車20が停車中且つエンジン22の燃焼状態が良好であることである。エンジン22の燃焼状態が良好であるか否かは、エンジン22を始動して所定時間が経過するまでの間にエンジン22の回転数Neが基準回転数Nb(例えば、目標アイドル回転数Nidlや目標アイドル回転数Nidlより若干低い回転数など)に達するか否かにより判定する。エンジン22を始動して所定時間が経過するまでの間にエンジン22の回転数Neが基準回転数Nbに達したときに、エンジン22の燃焼状態が良好であると判定する。ハイブリッド自動車20が停車中且つエンジン22の燃焼状態が良好であることを押し当て制御の実行条件とする理由については後述する。
【0028】
押し当て制御の実行条件が成立しているときには、モータMG1のトルク指令Tm1*に押し当てトルクTqmg1を設定し、見込みトルクTqgndとキャンセルトルクTqmgcと第1学習値Tqgisc1とフィードバック値Tqfbとの和のトルク(=Tqgnd+Tqmgc+Tqgisc1+Tqfb)を要求トルクTeisc*に設定する。
【0029】
押し当てトルクTqmg1は、停車時にモータMG1からプラネタリギヤ30を構成するギヤ同士を互いに押し当てて当接した状態を維持するトルクとして予め実験や解析などにより求めたトルクであり、エンジン22の回転を抑制する向き(エンジン22の回転数Neを低下させる向き)のトルク(負の値)としてHVECU70のROMに記憶されている。プラネタリギヤ30を構成する各ギヤ同士の間にはガタ(遊び)が存在する。そのため、モータMG1がトルクを出力しないときには、ギヤ同士が不定期に当接して比較的低周波数の振動が生じる。この振動に起因する異音は、走行ノイズが生じない停車時には、比較的大きな違和感をユーザに与える。押し当てトルクTqmg1は、こうした異音を抑制するためのトルクである。したがって、ハイブリッド自動車20の走行中は、走行ノイズで異音が生じてもユーザへ与える違和感が少ないことから、押し当て制御を実行してなくてもよい。また、押し当てトルクTqmg1は、エンジン22の回転を抑制する向きのトルクであることから、エンジン22の燃焼状態が良好でないときにモータMG1から押し当てトルクTqmg1を出力すると、エンジン22の回転数Neが低下して、エンジン22がストールすることがある。こうしたことを考慮して、実施例では、押し当て制御の実行条件を、ハイブリッド自動車20が停車中且つエンジン22の燃焼状態が良好であることとしている。
【0030】
見込みトルクTqgndは、エンジン22のフリクションに打ち勝ってエンジン22の回転数Neを目標アイドル回転数Nidlで維持するために必要なトルクであり、一定の正の値(例えば、4.8Nm,5.0Nm,5.2Nmなど)としてHVECU70のROMに記憶されているものを用いている。
(【0031】以降は省略されています)

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