JP6319169B2 - 車両制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車等の車両を制御する車両制御装置の技術分野に関する。

車両の排気管内では、例えば排気熱回収機において凝縮水が発生することがある。凝縮水は、通常は排気の流れにより排気管外に排出されるが、低負荷運転時には排気管外に排出されないまま滞留してしまうこともある。排気管内に滞留した凝縮水は、例えば低温環境化で凝固し排気管閉塞等の原因となる可能性がある。

このため特許文献１では、エンジンが置かれた環境の温度及びエンジン冷却水温度が所定値以下の場合には、凝縮水が凍結するのを防止するために、エンジンを停止させないようにするという技術が開示されている。

他方、特許文献２では、本願発明と関連する技術として、エンジン停止時のエンジン温度が半暖機判定温度より低い場合には、氷結と判断してエンジンの点火時期をリタードさせるという技術が開示されている。

特開２００６−２２００７６号公報 特開２０１５−０３４５１９号公報

しかしながら、特許文献１に記載されているような技術では、環境温度や冷却水温度といった温度情報だけで凝縮水の凍結を予測しているため、実際に凝縮水の凍結が発生しているか否かを正確に検出することができない。このため、凝縮水を解凍するための制御が不適切なタイミングで（即ち、実際には凝縮水の凍結が発生していない場合にも）実行されてしまい、不要なエンジン制御が実行されてしまうという技術的問題点が生ずる。

本発明が解決しようとする課題には上記のようなものが一例として挙げられる。本発明は、凝縮水の凍結を正確に検出し、適切なタイミングで凝縮水の解凍を実現可能な車両制御装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決する車両制御装置は、内燃機関及び前記内燃機関をモータリング可能な電動機を備える車両の制御装置であって、前記車両の起動後における最初の内燃機関始動時の前記電動機のモータリングトルクを検出する検出手段と、前記検出手段で検出された前記モータリングトルクが所定値以上である場合に、前記内燃機関の点火時期を遅角するように制御する制御手段とを備える。

本発明に係る車両制御装置は、例えばガソリンエンジン等の内燃機関を動力源として備える車両を制御する。また本発明に係る車両は、内燃機関の始動時に内燃機関をモータリング可能な電動機を備えている。即ち、内燃機関の始動時には、電動機から内燃機関に対してモータリングトルクが出力される。電動機は、例えばモータジェネレータ等として構成される。

本発明に係る車両制御装置は、このような車両を制御する制御装置であって、例えば、一又は複数のＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、各種プロセッサ又は各種コントローラ、或いは更にＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、バッファメモリ又はフラッシュメモリ等の各種記憶手段等を適宜に含み得る、単体の或いは複数のＥＣＵ（Electronic Control Unit）等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る。

内燃機関は燃焼によって動力を出力するが、その際に排出されるガスは、排気管を介して外部に排出される構成となっている。このような構成では、例えば排気管内に設けられた排気熱回収機において凝縮水が生ずることがある。凝縮水は、排気管外に排出されないまま滞留することで凝固し、例えば排気管閉塞等の原因となる可能性がある。このため本発明に係る車両制御装置は、排気管内で凝固した凝縮水が好適に解凍されるように車両を制御することが可能に構成されている。

本発明に係る車両制御装置の動作時には、車両の起動後における最初の内燃機関始動時において、検出手段により電動機のモータリングトルクが検出される。なお、検出手段でモータリングトルクを正確に検出するためには、モータリングが比較的長めに実施されることが好ましい。

モータリングトルクが検出されると、制御手段において、検出されたモータリングトルクが所定値以上であるか否かが判定される。なお、ここでの「所定値」とは、車両起動後の最初の内燃機関始動時における排気管内の凝縮水の凝固の度合いが不都合を発生させるまでに高い状態であるか否かを判定するための閾値であり、予め実験等により設定されている。例えば、排気管内の凝縮水の凝固の度合いが高くなると、排気管内が詰まった状態となり、結果としてモータリングトルクは増加する。このため、モータリングトルクを利用して、凝縮水の凝固の度合いを正確に判定することが可能となる。

モータリングトルクが所定値以上である場合、制御手段により、内燃機関の点火時期が遅角するよう制御される。点火時期が遅角されると、それに応じて内燃機関からの排気温度は上昇する。このため、排気管内の凝縮水の解凍が促進されることとなる。

なお、内燃機関を始動直後の低温状態で点火遅角運転させることは難しいとされている。このため、点火時期を遅角させる制御は、内燃機関の燃焼が安定するのを待ってから実行されてもよい。

以上説明したように、本発明に係る車両制御装置によれば、凝縮水の凍結を正確に検出し、適切なタイミングで凝縮水を解凍するための制御を実施することができる。従って、凝縮水の凝固に起因して発生する不都合を好適に回避することが可能である。

本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から更に明らかにされる。

第１実施形態に係るハイブリッド車両の構成の一例を示すブロック図である。 第１実施形態に係るハイブリッド車両の動作（特に、凝縮水を解凍するための動作）の流れの一例を示すフローチャートである。 点火遅角制御による排気温度の上昇を示すグラフである。 第２実施形態に係るハイブリッド車両の構成の一例を示すブロック図である。 第２実施形態に係るハイブリッド車両の動作（特に、凝縮水を解凍するための動作）の流れの一例を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の車両制御装置の実施形態について説明する。なお、以下では、本発明の車両制御装置の実施形態が適用されたハイブリッド車両１０を用いて説明を進める。

＜第１実施形態＞
先ず、図１から図３を参照して、第１実施形態に係る車両制御装置について説明する。

＜ハイブリッド車両の構成＞
はじめに、図１を参照して、第１実施形態に係るハイブリッド車両１０の構成について説明する。ここに図１は、第１実施形態に係るハイブリッド車両１０の構成の一例を示すブロック図である。

図１に示すように、第１実施形態に係るハイブリッド車両１０は、車軸１１と、車輪１２と、「車両制御装置」の一具体例であるＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１００と、「内燃機関」の一具体例であるエンジンＥＮＧと、「電動機」の一具体例であるモータジェネレータＭＧ１と、モータジェネレータＭＧ２と、動力分割機構３００と、インバータ４００と、バッテリ５００とを備えて構成されている。

車軸１１は、エンジンＥＮＧ及びモータジェネレータＭＧ２から出力された動力を車輪に伝達するための伝達軸である。車輪１２は、車軸１１を介して伝達される動力を路面に伝達する手段である。

ＥＣＵ１００は、ハイブリッド車両１０の動作全体を制御することが可能に構成された電子制御ユニットである。本実施形態では特に、ＥＣＵ１００は、その内部に実現される論理的な又は物理的な処理ブロックとして、「検出手段」の一具体例であるモータリングトルク検出部１０１と、「制御手段」の一具体例であるモータリングトルク判定部１０２及び点火時期遅角制御部１０３とを備えて構成されている。

モータリングトルク検出部１０１は、ハイブリッド車両１０の起動後における最初のエンジンＥＮＧ始動時のモータリングトルク（後述するモータジェネレータＭＧ１から出力されるトルク）を検出する。モータリングトルク検出部１０１で検出されたモータリングトルクの値は、モータリングトルク判定部に出力される構成となっている。

モータリングトルク判定部１０２は、モータリングトルク検出部１０１で検出されたモータリングトルクが所定値以上であるか否かを判定する。モータリングトルク判定部１０２は、排気管内における凝縮水の凝固の度合いを判定するための閾値として、予め実験等により求められた所定値を記憶している。モータリングトルク判定部１０２の判定結果は、点火時期遅角制御部１０３に出力される構成となっている。

点火時期遅角制御部１０３は、モータリングトルク判定部１０２の判定結果に基づいて、エンジンＥＮＧの点火時期を制御する。具体的には、モータリングトルクが所定値以上である場合に、エンジンＥＮＧの点火時期を遅角するように制御する。

エンジンＥＮＧは、ガソリンや軽油等の燃料を燃焼することで駆動する。エンジンＥＮＧは、ハイブリッド車両１０の主たる動力源として機能する。加えて、エンジンＥＮＧは、後述するモータジェネレータＭＧ１の回転軸を回転させる（言いかえれば、駆動する）ための動力源として機能する。

モータジェネレータＭＧ１は、エンジンＥＮＧの始動時にモータリングを行うモータとして機能する。即ち、モータジェネレータＭＧ１は、エンジンＥＮＧに対してモータリングトルクを出力可能に構成されている。また、モータジェネレータＭＧ１は、バッテリ５００を充電するための発電機として機能する。モータジェネレータＭＧ１が発電機として機能する場合には、モータジェネレータＭＧ１の回転軸は、エンジンＥＮＧの動力によって回転する。但し、モータジェネレータＭＧ１は、バッテリ５００に蓄積された電力を用いて駆動することで、ハイブリッド車両１０の動力を供給する電動機として機能してもよい。

モータジェネレータＭＧ２は、バッテリ５００に蓄積された電力を用いて駆動することで、ハイブリッド車両１０の動力を供給する電動機として機能する。加えて、モータジェネレータＭＧ２は、バッテリ５００を充電するための発電機として機能してもよい。モータジェネレータＭＧ２が発電機として機能する場合には、モータジェネレータＭＧ２の回転軸は、車軸１１からモータジェネレータＭＧ２に伝達される動力によって回転する。

動力分割機構３００は、図示せぬサンギア、プラネタリキャリア、ピニオンギア、及びリングギアを備えた遊星歯車機構である。サンギアの回転軸はモータジェネレータＭＧ１の回転軸に連結されている。リングギアの回転軸は、モータジェネレータＭＧ２の回転軸に連結されている。サンギアとリングギアの中間にあるプラネタリキャリアの回転軸はエンジンＥＮＧの回転軸（つまり、クランクシャフト）に連結されている。エンジンＥＮＧの回転は、プラネタリキャリア及びピニオンギアによって、サンギア及びリングギアに伝達される。つまり、エンジンＥＮＧの動力は、２系統に分割される。ハイブリッド車両１０において、リングギアの回転軸は、ハイブリッド車両１０における車軸１１に連結されており、この車軸１１を介して車輪１２に駆動力が伝達される。

インバータ４００は、バッテリ５００から取り出した直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２に供給する。更に、インバータ４００は、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２によって発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ５００に供給する。尚、インバータ４００は、所謂ＰＣＵ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）の一部として構成されていてもよい。

バッテリ５００はモータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２が駆動するための電力をモータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２に供給する電力供給源である。バッテリ５００は、充電可能な蓄電池である。

尚、バッテリ５００は、ハイブリッド車両１０の外部の電源から電力の供給を受けることで充電されてもよい。つまり、ハイブリッド車両１０は、いわゆるプラグインハイブリッド車両であってもよい。

＜動作説明＞
続いて、図２及び図３を参照しながら、第１実施形態に係るハイブリッド車両１０が実行する凝縮水を解凍するための動作について詳細に説明する。ここに図２は、第１実施形態に係るハイブリッド車両の動作（特に、凝縮水を解凍するための動作）の流れの一例を示すフローチャートである。また図３は、点火遅角制御による排気温度の上昇を示すグラフである。

図２に示すように、本実施形態のハイブリッド車両１０が起動されると、先ず外気温が０℃より低いか否かが判定される（ステップＳ１０１）。そして、外気温が０℃より低い場合には（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、ステップＳ１０２以降の処理が実行される。なお、外気温が０℃以上の場合には（ステップＳ１０１：ＮＯ）、凝縮水が凝固して排気管閉塞が発生する可能性は低いと判断し、ステップＳ１０２以降の処理は実行されない。

外気温が０℃より低いと判定された場合には、前回のトリップ時において点火遅角運転中に（即ち、エンジンＥＮＧの点火時期が通常より遅角された状態で）Ｒｅａｄｙ−ＯＦＦとされたか否かが判定される（ステップＳ１０２）。

点火遅角運転中にＲｅａｄｙ−ＯＦＦされたと判定された場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、以降のステップＳ１０３からＳ１０５が省略される。一方で、点火遅角運転中にＲｅａｄｙ−ＯＦＦされていない（言い換えれば、点火遅角されていない状態でＲｅａｄｙ−ＯＦＦされた）と判定された場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）、モータリングトルク検出部１０１（図１参照）により、初回のモータリングトルクが検出される（ステップＳ１０３）。

モータリングトルクが検出されると、モータリングトルク判定部１０２（図１参照）により、検出されたモータリングトルクが所定値以上であるか否かが判定される（ステップＳ１０４）。ここで、モータリングトルクが所定値以上でない場合（ステップＳ１０４：ＮＯ）、凝縮水の凝固は発生していない（或いは、その可能性が低い）と判断できる。このため、以降の処理は省略されることになる。一方で、モータリングトルクが所定値以上である場合（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、凝縮水の凝固が発生している（或いは、その可能性が高い）と判断できる。このため、ステップＳ１０５以降の処理が開始される。

モータリングトルクが所定値以上である場合、エンジンＥＮＧの燃焼が安定しているか否かが判定される（ステップＳ１０５）。エンジンＥＮＧの燃焼が安定していると判定された場合（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、閉塞回避運転として、点火時期遅角制御部１０３（図１参照）により、点火時期の遅角制御が実行される。一方で、エンジンＥＮＧの燃焼が安定していないと判定された場合（ステップＳ１０５：ＮＯ）、閉塞回避運転は実行されない。このように、エンジンＥＮＧの燃焼が安定しているか否かを予め判定しておけば、エンジンＥＮＧの燃焼が不安定な状況で点火時期の遅角制御が実行され、新たな不都合が発生してしまうことを防止できる。

図３に示すように、閉塞回避運転を実行すれば、エンジンＥＮＧの点火時期の遅角制御により、エンジンＥＮＧから排出される排気温度が上昇する。これにより、排気管内で凝固している凝縮水の解凍を促進させることができる。

以上説明したように、第１実施形態に係るハイブリッド車両１０では、適切なタイミングで好適に凝縮水を解凍するための処理を実行できる。従って、凝縮水に起因する不具合を好適に抑制することが可能である。

＜第２実施形態＞
次に、図４及び図５を参照して、第２実施形態に係る車両制御装置について説明する。なお、第２実施形態は、上述した第１実施形態と比較して一部の構成及び動作が異なるのみであり、その他の部分については概ね第１実施形態と同様である。このため、以下では第１実施形態と異なる部分について詳細に説明し、重複する部分については適宜説明を省略するものとする。

＜ハイブリッド車両の構成＞
先ず、図４を参照して、第２実施形態に係るハイブリッド車両１０ｂの構成について説明する。ここに図４は、第２実施形態に係るハイブリッド車両１０ｂの構成の一例を示すブロック図である。

図４に示すように、第２実施形態に係るハイブリッド車両１０ｂは、第１実施形態と比べて、ＥＣＵ１００の構成が一部異なっている。具体的には、第２実施形態に係るＥＣＵ１００は、その内部に実現される論理的な又は物理的な処理ブロックとして、排気脈動検出部１０４と、排気脈動判定部１０５及び点火時期遅角制御部１０３とを備えて構成されている。

排気脈動検出部１０４は、例えば筒内燃焼圧センサ、吸気管又は排気管に設けられた脈動センサを利用して、初期燃焼状態の排気脈動を検出する。排気脈動検出部１０１で検出された排気脈動を示す情報は、排気脈動判定部１０２に出力される構成となっている。

排気脈動判定部１０５は、排気脈動検出部１０４において検出された排気脈動を示す情報に基づいて、排気脈動が正常状態であるか否かを判定する。排気脈動判定部１０５における判定結果は、点火時期遅角制御部１０３に出力される構成となっている。

点火時期遅角制御部１０３は、排気脈動判定部１０５の判定結果に基づいて、エンジンＥＮＧの点火時期を制御する。具体的には、排気脈動が正常状態でない場合に、エンジンＥＮＧの点火時期を遅角するように制御する。
＜動作説明＞
続いて、図５を参照しながら、第２実施形態に係るハイブリッド車両１０ｂが実行する凝縮水を解凍するための動作について詳細に説明する。ここに図５は、第２実施形態に係るハイブリッド車両の動作（特に、凝縮水を解凍するための動作）の流れの一例を示すフローチャートである。

図５に示すように、本実施形態のハイブリッド車両１０ｂが起動されると、先ず外気温が０℃より低いか否かが判定される（ステップＳ２０１）。そして、外気温が０℃より低い場合には（ステップＳ２０１：ＹＥＳ）、ステップＳ２０２以降の処理が実行される。なお、外気温が０℃以上の場合には（ステップＳ２０１：ＮＯ）、凝縮水が凝固して排気管閉塞が発生する可能性は低いと判断し、ステップＳ２０２以降の処理は実行されない。

外気温が０℃より低いと判定された場合には、前回のトリップ時において点火遅角運転中に（即ち、エンジンＥＮＧの点火時期が通常より遅角された状態で）Ｒｅａｄｙ−ＯＦＦとされたか否かが判定される（ステップＳ２０２）。

点火遅角運転中にＲｅａｄｙ−ＯＦＦされたと判定された場合（ステップＳ２０２：ＹＥＳ）、以降のステップＳ２０３からＳ２０５が省略される。一方で、点火遅角運転中にＲｅａｄｙ−ＯＦＦされていない（言い換えれば、点火遅角されていない状態でＲｅａｄｙ−ＯＦＦされた）と判定された場合（ステップＳ２０２：ＮＯ）、排気脈動検出部１０４（図４参照）により、初期燃焼状態の排気脈動が検出される（ステップＳ２０３）。

排気脈動が検出されると、排気脈動判定部１０５（図４参照）により、検出された排気脈動が正常状態ではなくなっているか否かが判定される（ステップＳ２０４）。ここで、排気脈動が正常状態である場合（ステップＳ２０４：ＮＯ）、凝縮水の凝固は発生していない（或いは、その可能性が低い）と判断できる。このため、以降の処理は省略されることになる。一方で、排気脈動が正常状態でない場合（ステップＳ２０４：ＹＥＳ）、凝縮水の凝固が発生している（或いは、その可能性が高い）と判断できる。このため、ステップＳ２０５以降の処理が開始される。

排気脈動が正常状態でない場合、エンジンＥＮＧの燃焼が安定しているか否かが判定される（ステップＳ２０５）。エンジンＥＮＧの燃焼が安定していると判定された場合（ステップＳ２０５：ＹＥＳ）、閉塞回避運転として、点火時期遅角制御部１０３（図４参照）により、点火時期の遅角制御が実行される。一方で、エンジンＥＮＧの燃焼が安定していないと判定された場合（ステップＳ２０５：ＮＯ）、閉塞回避運転は実行されない。このように、エンジンＥＮＧの燃焼が安定しているか否かを予め判定しておけば、エンジンＥＮＧの燃焼が不安定な状況で点火時期の遅角制御が実行され、新たな不都合が発生してしまうことを防止できる。

既に図３で説明したように、閉塞回避運転を実行すれば、エンジンＥＮＧの点火時期の遅角制御により、エンジンＥＮＧから排出される排気温度が上昇する。これにより、排気管内で凝固している凝縮水の解凍を促進させることができる。

以上説明したように、第２実施形態に係るハイブリッド車両１０ｂにおいても、第１実施形態と同様に、適切なタイミングで好適に凝縮水を解凍するための処理を実行できる。従って、凝縮水に起因する不具合を好適に抑制することが可能である。

なお、本発明は、請求の範囲及び明細書全体から読み取るこのできる発明の要旨又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思想に含まれる。

１０ ハイブリッド車両
１１ 車軸
１２ 車輪
１００ ＥＣＵ
１０１ モータリングトルク検出部
１０２ モータリングトルク判定部
１０３ 点火時期遅角制御部
１０４ 排気脈動検出部
１０５ 排気脈動判定部
３００ 動力分割機構
４００ インバータ
５００ バッテリ
ＥＮＧ エンジン
ＭＧ１、ＭＧ２ モータジェネレータ

Claims (1)

1. 内燃機関及び前記内燃機関をモータリング可能な電動機を備える車両の制御装置であって、
   前記車両の起動後における最初の内燃機関始動時の前記電動機のモータリングトルクを検出する検出手段と、
   前記検出手段で検出された前記モータリングトルクが所定値以上である場合に、前記内燃機関の点火時期を遅角するように制御する制御手段と
   を備えることを特徴とする車両制御装置。

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