JP7722301B2 - 制御装置 - Google Patents

Description

本開示は、制御装置に関する。

従来、この種の制御装置としては、粒子状物質を捕集するフィルタが排気系に取り付けられたエンジンを備える車両に搭載される制御装置において、フィルタの温度が閾値以上のときには、フィルタの過熱を抑制するために、昇温制限制御としてエンジンの燃料カットを制限するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０２０－１２５７２０号公報

プラネタリギヤのサンギヤ、キャリヤ、リングギヤに第１モータ、エンジン、中間軸および第２モータが接続され、第１、第２モータと共に蓄電装置が電力ラインに接続され、中間軸と駆動輪とに変速機が接続された車両において、アクセルオフ時にエンジンの燃料カットを制限すると、エンジンのフリクションが小さくなり、第１モータによるエンジンのモータリングに伴って生じるいわゆるエンジンブレーキトルクが小さくなる。この場合に、車両の要求制動トルクを実現するために第２モータの回生トルクを大きくすると、蓄電装置の入力電力が入力制限を大きく超過する可能性がある。このため、要求制動トルクを小さくする低減処理を行なって第２モータの回生トルクの増加を抑制して蓄電装置の入力電力の増加を抑制することが考えられる。この低減処理中に変速機の変速段が高速段（例えば、最高速段）になると、要求制動トルクを実現できなくなる可能性がある。

本開示の制御装置は、アクセルオフ時の要求制動トルクの低減処理中に要求制動トルクを実現できなくなるのを抑制することを主目的とする。

本開示は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本開示の制御装置は、エンジンと、第１モータと、第２モータと、前記第１モータと前記エンジンと中間軸および前記第２モータとに３つの回転要素がそれぞれ接続されたプラネタリギヤと、前記第１、第２モータと電力をやり取り可能な蓄電装置と、前記中間軸と駆動軸とに接続された変速機とを備える車両に搭載され、アクセルオフ時には、前記エンジンの燃料カットまたは運転と前記第１モータによる前記エンジンのモータリングとを伴って要求制動トルクが実現されるように前記エンジンと前記第１、第２モータと前記変速機とを制御する制御装置であって、前記アクセルオフ時において、前記エンジンの燃料カットの制限中に、前記要求制動トルクを小さくする低減処理を実行する場合、前記変速機の変速段を所定高速段にするのを制限することを要旨とする。

ハイブリッド車２０の概略構成図である。 処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。 ＨＶ走行モードでのアクセルオフ時の様子の一例を示す説明図である。

次に、本開示を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。図１は、実施形態の制御装置を搭載するハイブリッド車２０の概略構成図である。ハイブリッド車２０は、図示するように、エンジン２２と、エンジン用電子制御ユニット（以下、「エンジンＥＣＵ」という）２８と、プラネタリギヤ３０と、モータＭＧ１，ＭＧ２と、インバータ４１，４２と、バッテリ（蓄電装置）５０と、変速機６０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。

エンジン２２は、ガソリンや軽油などの燃料を用いて動力を出力する内燃機関として構成されている。エンジン２２の排気系には、エンジン２２の排気中の未燃焼燃料や窒素酸化物を浄化する浄化装置２５と、排気中の煤などの粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）を捕集するＰＭフィルタ２６と、が取り付けられている。エンジン２２は、エンジンＥＣＵ２８により運転制御されている。エンジンＥＣＵ２８は、マイクロコンピュータを有し、各種センサからの信号を入力したり、各種制御信号を出力したり、各種演算を行なったり、ＨＶＥＣＵ７０と通信したりする。例えば、クランクポジションセンサ２３ａからのエンジン２２のクランクシャフト２３のクランク角θｃｒや、エアフローメータからのエンジン２２の吸入空気量Ｑａ、差圧センサ２６ａからのＰＭフィルタ２６の前後（上流側と下流側）の差圧ΔＰｆなどを入力する。スロットルバルブや燃料噴射弁、点火プラグ、ディスプレイ２９などに制御信号を出力する。クランク角θｃｒに基づいてエンジン２２の回転数Ｎｅを演算したり、吸入空気量Ｑａと回転数Ｎｅとに基づいてエンジン２２の負荷率（エンジン２２の１サイクルあたりの行程容積に対する１サイクルで実際に吸入される空気の容積の比）ＫＬを演算したりする。差圧ΔＰｆに基づいてＰＭ堆積量（ＰＭフィルタ２６に堆積した粒子状物質の堆積量）Ｑｐｍを演算したり、回転数Ｎｅや負荷率ＫＬに基づいてフィルタ温度（ＰＭフィルタ２６の温度）Ｔｆを演算したりする。

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おり、サンギヤにはモータＭＧ１の回転子が接続され、キャリヤにはエンジン２２のクランクシャフト２３が接続され、リングギヤには中間軸３５が接続されている。中間軸３５にはモータＭＧ２の回転子が取り付けられている。モータＭＧ１，ＭＧ２は、例えば同期発電電動機として構成されており、ＨＶＥＣＵ７０によってインバータ４１，４２の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。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、インバータ４１，４２と共に電力ライン５４に接続されている。このバッテリ５０は、ＨＶＥＣＵ５２により管理されている。変速機６０は、例えば４段変速や５段変速、６段変速などの有段変速機として構成されている。変速機６０の入力軸は、中間軸３５に接続されており、出力軸は、駆動輪３９ａ，３９ｂにデファレンシャルギヤ３８を介して連結された駆動軸３６に接続されている。変速機６０は、ＨＶＥＣＵ７０により制御されている。

ＨＶＥＣＵ７０は、マイクロコンピュータを有し、各種センサからの信号を入力したり、各種制御信号を出力したり、各種演算を行なったり、エンジンＥＣＵ２８と通信したりする。例えば、回転位置センサ４３，４４からのモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置θｍ１，θｍ２や、電圧センサ５１ａや電流センサ５１ｂ、温度センサ５１ｃからのバッテリ５０の電圧Ｖｂや電流Ｉｂ、温度Ｔｂなどを入力する。スタートスイッチ８０からのスタート信号や、シフトポジションセンサ８２からのシフトポジション（シフトレバーの操作位置）ＳＰ、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（アクセルペダルの踏み込み量）Ａｃｃ、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（ブレーキペダルの踏み込み量）ＢＰ、車速センサ８７からの車速Ｖなども入力する。インバータ４１，４２や変速機６０などに制御信号を出力する。回転位置θｍ１，θｍ２に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を演算する。電圧Ｖｂと電流Ｉｂとの積としてバッテリ５０の電力Ｐｂを演算したり、電流Ｉｂの積算値に基づいてバッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣを演算したり、蓄電割合ＳＯＣと温度Ｔｂとに基づいてバッテリ５０の入出力制限（許容入出力電力）Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを演算したりする。

ハイブリッド車２０では、エンジンＥＣＵ２８とＨＶＥＣＵ７０との協調制御により、エンジン２２の回転停止を伴って走行する電動走行モード（ＥＶ走行モード）や、エンジン２２の回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）で走行するように、エンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２と変速機６０とが制御される。変速機６０は、変速段Ｇｓがアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づく目標変速段Ｇｓ＊となるように制御される。エンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とは、エンジン２２の回転停止または回転を伴って、中間軸３５の要求トルクＴｉ＊が中間軸３５に出力されるように制御される。要求トルクＴｉは、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖに基づく駆動軸３６の要求トルクＴｄ＊を変速機６０の変速段Ｇｓに対応する回転数比Ｇｔで除して得られる。

特に、ＨＶ走行モードでのアクセルオフ時のエンジン２２およびモータＭＧ１，ＭＧ２は、エンジン２２の燃料カットまたは運転とモータＭＧ１によるエンジン２２のモータリングとにより中間軸３５に作用するいわゆるエンジンブレーキトルクと、モータＭＧ２の回生トルクとにより、中間軸３５の要求制動トルクＴｉ２＊が中間軸３５に出力されるように制御される。要求制動トルクＴｉ２＊は、駆動軸３６の要求制動トルクＴｄ２＊を変速機６０の回転数比Ｇｔで除して得られる。要求制動トルクＴｄ２＊には、アクセル開度Ａｃｃが値０のときの上述の要求トルクＴｄ＊（制動側のトルクであり、以下、「基本制動トルクＴｄ２ａ」という）や制動側の範囲内でそれよりも小さいトルクが設定される。以下、アクセルオフ時の説明では、説明の容易のために、駆動軸３６や中間軸３５の制動側のトルク（要求制動トルクＴｄ２＊，Ｔｉ２＊やエンジンブレーキトルク、モータＭＧ２の回生トルク）やバッテリ５０の入力側の電力（電力Ｐｂや入力制限Ｗｉｎ）について、絶対値の記載を省略して（正とみなして）説明する。モータＭＧ１は、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊で回転するように制御され、モータＭＧ２は、要求制動トルクＴｉ２＊と例えばモータＭＧ１のトルクに基づいて推定されるエンジンブレーキトルクとの差分のトルクが出力されるように制御される。このとき、バッテリ５０は、モータＭＧ１，ＭＧ２の電力に基づいて充放電される。エンジン２２は、フィルタ温度ＴｆがＰＭフィルタ２６の過熱温度よりも若干低い閾値Ｔｆｒｅｆ未満のときには、燃料カットが行なわれる。これにより、ＰＭフィルタ２６に空気（酸素）が供給されてＰＭフィルタ２６に堆積した粒子状物質が燃焼し、ＰＭフィルタ２６の再生が行なわれる。エンジン２２は、フィルタ温度Ｔｆが閾値Ｔｆｒｅｆ以上のときには、ＰＭフィルタ２６の過熱を抑制するために、燃料カットが制限されて比較的少量（例えば、燃焼可能な下限量）の燃料噴射を伴って運転される。この場合、燃料カットが行なわれる場合に比してエンジン２２のフリクションが小さくなってエンジンブレーキトルクが小さくなり、要求制動トルクＴｄ２＊（要求制動トルクＴｉ２＊）を実現するためにモータＭＧ２の回生トルクが大きくなり、バッテリ５０の電力Ｐｂが充電側に大きくなる。目標回転数Ｎｅ＊は、バッテリ５０の電力Ｐｂが入力制限Ｗｉｎに対して余裕があるときには基本回転数Ｎｅａが設定され、電力Ｐｂが入力制限Ｗｉｎに至ると、基本回転数Ｎｅａに対して許容上限回転数Ｎｅｍａｘ以下の範囲内で引き上げられる。基本回転数Ｎｅａは、例えばアクセルオフ直前の回転数Ｎｅなどが用いられる。目標回転数Ｎｅ＊の引き上げは、モータＭＧ１の消費電力の増加とモータＭＧ２の回生電力の減少とによる電力Ｐｂの減少のために行なわれる。目標回転数Ｎｅ＊の引き上げ量は、電力Ｐｂが入力制限Ｗｉｎに対して余裕が生じるように設定される。

次に、ハイブリッド車２０の動作、特に、ＨＶ走行モードでのアクセルオフ時の要求制動トルクＴｄ２＊の設定処理について説明する。図２は、ＨＶＥＣＵ７０により実行される処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、ＨＶ走行モードでのアクセルオフ時で、現在のトリップで後述の要求制動トルクＴｄ２＊の低減処理を実行していないときに、繰り返し実行される。

図２のルーチンが実行されると、ＨＶＥＣＵ７０は、最初に、エンジン２２の燃料カットが制限されるか否かを判定する（ステップＳ１００）。ステップＳ１００の判定処理は、例えば、燃料カット制限フラグの値を調べることにより行なわれる。燃料カット制限フラグは、エンジンＥＣＵ２８により、エンジン２２の燃料カットを行なう、制限するときにそれぞれ値０、値１が設定され、ＨＶＥＣＵ７０に送信される。ステップＳ１００で燃料カットが制限されないと判定したときには、本ルーチンを終了する。この場合、上述の基本制動トルクＴｄ２ａを要求制動トルクＴｄ２＊に設定する。

ステップＳ１００でエンジン２２の燃料カットが制限されると判定したときには、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎが通常範囲よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ１１０）。実施形態では、バッテリ５０の電力Ｐｂが入力制限Ｗｉｎに等しく且つエンジン２２の回転数Ｎｅが許容上限回転数Ｎｅｍａｘよりも低い閾値Ｎｅｒｅｆ以上である第１条件の成立時には、入力制限Ｗｉｎが通常範囲よりも小さいと判定し、第１条件の非成立時には、入力制限Ｗｉｎが通常範囲内であると判定するものとした。閾値Ｎｅｒｅｆは、車速Ｖが高いほど許容される暗騒音が大きくなることを考慮して、車速Ｖが高いほど高くなるように定められる。なお、閾値Ｎｅｒｅｆは、一定値が用いられてもよい。第１条件は、入力制限Ｗｉｎが小さいために電力Ｐｂが入力制限Ｗｉｎに至って目標回転数Ｎｅ＊（回転数Ｎｅ）を引き上げたことを意味する。なお、入力制限Ｗｉｎが小さくなる場合としては、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣが十分に高い場合や、バッテリ５０の温度Ｔｂが十分に低い場合が挙げられる。

ステップＳ１１０で入力制限Ｗｉｎが通常範囲よりも小さいと判定したときには、要求制動トルクＴｄ２＊の低減するための低減判断を行なう（ステップＳ１２０）。このとき、ＨＶＥＣＵ７０からエンジンＥＣＵ２８にその旨が送信され、エンジンＥＣＵ２８によりディスプレイ２９にその旨が表示される。続いて、要求制動トルクＴｄ２＊の低減処理を開始し（ステップＳ１３０）、変速機６０の変速段Ｇｓを所定高速段（例えば、最高速段）にするのを制限し（ステップＳ１４０）、低減処理を完了すると（ステップＳ１５０）、変速段Ｇｓを所定高速段にすることの制限を解除して（ステップＳ１６０）、本ルーチンを終了する。低減処理では、低減判断から所定時間（例えば、数秒程度）だけ待機すると、低減要求フラグをオンにして要求制動トルクＴｄ２＊を基本制動トルクＴｄ２ａから徐々に低下させ、要求制動トルクＴｄ２＊の低減が完了すると、低減完了フラグをオンにする。要求制動トルクＴｄ２＊の低減量は、車速Ｖなどに基づいて設定される。要求制動トルクＴｄ２＊（要求制動トルクＴｉ２＊）を小さくすることにより、モータＭＧ２の回生トルクが大きくなるのを抑制し、バッテリ５０の電力Ｐｂが入力制限Ｗｉｎを大きく超過するのを抑制することができる。また、低減処理の実行中には、変速機６０の変速段Ｇｓを所定高速段にするのを制限することにより、駆動軸３６（駆動輪３９ａ，３９ｂ）に出力可能な制動トルクが小さくなるのを抑制し、要求制動トルクＴｄ２＊を実現できなくなるのを抑制することができる。低減完了フラグがオンになると、現在のトリップの終了まで、アクセルオフ時には、基本制動トルクＴｄ２ａに比して制動側の範囲内で小さいトルクを要求制動トルクＴｄ２＊に設定する。これにより、トリップ中に、要求制動トルクＴｄ２＊の大きな切替が頻繁に生じるのを抑制することができる。

ステップＳ１１０で入力制限Ｗｉｎが通常範囲内であると判定したときには、ステップＳ１２０～Ｓ１４０の処理を実行することなく、本ルーチンを終了する。この場合、基本制動トルクＴｄ２ａを要求制動トルクＴｄ２＊に設定する。これにより、要求制動トルクＴｄ２＊（制動トルク）を小さくする機会を抑制することができる。

図３は、ＨＶ走行モードでのアクセルオフ時の様子の一例を示す説明図である。図示するように、エンジン２２の燃料カットが制限されても（時刻ｔ１）、バッテリ５０の電力Ｐｂが入力制限Ｗｉｎに対して余裕がある場合、入力制限Ｗｉｎが通常範囲内であると判定し、要求制動トルクＴｄ２＊の低減判断や低減処理を行なわない。そして、燃料カットの制限が解除され（時刻ｔ２）、その後に燃料カットが制限されてから（時刻ｔ３）バッテリ５０の電力Ｐｂが入力制限Ｗｉｎに至ると（時刻ｔ４）、エンジン２２の回転数Ｎｅを徐々に引き上げる。回転数Ｎｅが閾値Ｎｅｒｅｆ以上に至ると（時刻ｔ５）、入力制限Ｗｉｎが通常範囲よりも小さいと判定し、要求制動トルクＴｄ２＊の低減判断を行なうと共にその旨をディスプレイ２９に表示させ、更に、変速機６０の変速段Ｇｓを所定高速段にするのを制限し、要求制動トルクＴｄ２＊の低減処理を開始する。この低減処理では、低減判断から所定時間だけ待機すると（時刻ｔ６）、低減要求フラグをオンにして要求制動トルクＴｄ２＊を徐々に低下させ、要求制動トルクＴｄ２＊の低減が完了すると（時刻ｔ７）、低減完了フラグをオンにすると共に、変速機６０の変速段Ｇｓを所定高速段にすることの制限を解除する。

以上説明した実施例の制御装置では、アクセルオフ時において、エンジン２２の燃料カットの制限中に、要求制動トルクＴｄ２＊の低減処理を実行する場合、変速機６０の変速段Ｇｓを所定高速段にするのを制限する。これにより、アクセルオフ時の要求制動トルクＴｄ２＊の低減処理中に要求制動トルクＴｄ２＊を実現できなくなるのを抑制することができる。

上述の実施形態の図２の処理ルーチンのステップＳ１１０の処理において、上述の第１条件に代えて、バッテリ５０の電力Ｐｂが入力制限Ｗｉｎに等しく且つエンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｅｒｅｆ以上で増加中である第２条件を用いてもよい。要求制動トルクＴｄ２＊と駆動軸３６の回転数とに基づく要求制動パワーＰｄ２＊が入力制限Ｗｉｎと車両ロスとの和よりも大きい第３条件を用いてもよい。要求制動パワーＰｄ２＊が入力制限Ｗｉｎと車両ロスとエンジン２２が許容上限回転数Ｎｅｍａｘで回転するときの中間軸３５のエンジンブレーキパワーとの和よりも大きい第４条件を用いてもよい。

上述の実施形態のハイブリッド車２０において、変速機６０を備えなくてもよい。また、エンジンＥＣＵ２８とＨＶＥＣＵ７０とを一体に構成してもよい。

本開示は上述の実施形態に何等限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の形態で実施し得ることは勿論である。

２０ ハイブリッド車、２２ エンジン、２８ エンジンＥＣＵ、３０ プラネタリギヤ、５０ バッテリ、６０ 変速機、７０ ＨＶＥＣＵ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (1)

1. エンジンと、第１モータと、第２モータと、前記第１モータと前記エンジンと中間軸および前記第２モータとに３つの回転要素がそれぞれ接続されたプラネタリギヤと、前記第１、第２モータと電力をやり取り可能な蓄電装置と、前記中間軸と駆動軸とに接続された変速機とを備える車両に搭載され、アクセルオフ時には、前記エンジンの燃料カットまたは運転と前記第１モータによる前記エンジンのモータリングとを伴って要求制動トルクが実現されるように前記エンジンと前記第１、第２モータと前記変速機とを制御する制御装置であって、
   前記アクセルオフ時において、前記エンジンの燃料カットの制限中に、前記要求制動トルクを小さくする低減処理を実行する場合、前記変速機の変速段を所定高速段にするのを制限する、
   制御装置。