JP6337799B2 - ハイブリッド自動車 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッド自動車に関し、詳しくは、エンジンと、モータと、運転者の操作に応じて前記エンジンおよび前記モータに対して駆動要求を行なう駆動要求手段と、スロットル開度に対する吸入空気量の特性を学習する学習手段と、を備えるハイブリッド自動車に関する。

従来、この種の技術としては、エンジンをアイドル運転時にエンジンの目標回転数と実回転数とを比較し、スロットル開度をフィードバック制御する制御系において、スロットル開度に対する吸入空気量の特性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）。この技術では、スロットル弁部の洗浄を行なった場合には、洗浄により詰まりが減少し、スロットル開度に対する吸入空気量の特性が急変するため、学習値を初期化している。

特開平０９−１６６０３７号公報

スロットル弁部の洗浄を行なった場合には、スロットル開度に対する吸入空気量の特性が急変するため、エンジンをアイドリング制御すると、吸入空気量が多くなりエンジンが吹き上がり、エンジンの回転数を下げるために燃料カットが行なわれる。こうした燃料カットが複数回に亘って行なわれたときにスロットル流量特性が適正ではないとして、学習値の初期化を含む反省処理が行なわれる。反省処理としては、流量特性を初期特性に戻す初期化だけでなく、初期特性と現時点の特性との中間特性に戻したり、ある程度の期間前の値に戻したりする処理が含まれる。一方、ハイブリッド自動車では、車両の状態により種々の回転数でエンジンをアイドリング制御したり、アイドリング中に燃料カットを実行したりする。こうした駆動指令としてのアイドリング中の燃料カットが複数開に亘って行なわれたときに反省処理を実行すると、スロットル流量特性は適正であるのに反省処理が実行されることになり、不適正なスロットル流量特性にしてしまう。

本発明のハイブリッド自動車は、不要な反省処理の実行を回避し、より適正なスロットル流量特性を保持することを主目的とする。

本発明のハイブリッド自動車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明のハイブリッド自動車は、
エンジンと、モータと、運転者の操作に応じて前記エンジンおよび前記モータに対して駆動要求を行なう駆動要求手段と、スロットル開度に対する吸入空気量の特性を学習するスロットル流量特性学習を行なうと共に前記エンジンをアイドリング制御している最中に燃料カットの実行回数が閾値以上行なわれたときに前記スロットル流量特性学習に対して反省処理を実行する学習手段と、を備えるハイブリッド自動車において、
前記学習手段は、前記駆動要求手段により前記エンジンに対してアイドリング中の燃料カットが要求されているときには、アイドリング制御している最中の燃料カットの実行回数をリセットして前記反省処理を禁止する、
ことを特徴とする。

この本発明のハイブリッド自動車では、運転者の操作に応じてエンジンとモータに対して駆動要求を行なう駆動要求手段によりエンジンに対してアイドリング中の燃料カットが要求されているときには、エンジンをアイドリング制御している最中の燃料カットの実行回数をリセットして反省処理を禁止する。即ち、駆動要求手段による駆動指令としてのアイドリング中の燃料カットを、アイドリング中にエンジンが吹き上がったことによりエンジンの回転数を下げるために行なわれる燃料カットと区別し、駆動指令としてのアイドリング中の燃料カットの場合には、反省処理を実行するための燃料カットの実行回数をリセットし、反省処理を禁止するのである。これにより、不要な反省処理の実行を回避し、より適正なスロットル流量特性を保持することができる。もとより、アイドリング中にエンジンが吹き上がったことによりエンジンの回転数を下げるために行なわれる燃料カットに対しては、燃料カットの実行回数をカウントして反省処理を実行するから、より適正なスロットル流量特性とすることができる。ここで、「反省処理」としては、スロットル流量特性を初期特性（初期値）とする処理や、現時点の特性と初期特性との間を所定比で内分することにより得られる特性とする処理、所定期間前の特性とする処理などを挙げることができる。

こうした本発明のハイブリッド自動車において、前記学習手段は、前記駆動要求手段により前記エンジンに対してアイドリング中の燃料カットが要求されているときには、前記エンジンをアイドリング制御している最中に燃料カットが行なわれても実行回数としてカウントしないものとしてもよい。

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。 エンジン２２の構成の概略を示す構成図である。 エンジンＥＣＵ２４により実行されるアイドリング制御時処理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、エンジン２２の燃料噴射制御や点火制御，吸入空気量調節制御などを行なうエンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４と、を備える。また、実施例のハイブリッド自動車２０は、エンジン２２の出力軸として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６３ａ，６３ｂにデファレンシャルギヤ６２を介して連結された駆動軸３２にリングギヤが接続されたプラネタリギヤ３０を備える。プラネタリギヤ３０のサンギヤには、例えば同期発電電動機として構成されたモータＭＧ１の回転子が接続されている。駆動軸３２には、例えば同期発電電動機として構成されたモータＭＧ２の回転子が接続されている。モータＭＧ１，ＭＧ２は、インバータ４１，４２により駆動されており、インバータ４１，４２の図示しないスイッチング素子がモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０によってスイッチング制御されることによって駆動制御される。モータＭＧ１，ＭＧ２は、インバータ４１，４２を介して、例えばリチウムイオン二次電池として構成されたバッテリ５０と電力のやりとりをする。バッテリ５０は、電池電圧Ｖｂや電池電流Ｉｂ，電池温度Ｔｂなどを用いてバッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２により管理される。ハイブリッド自動車２０は、更に、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信して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を備える。

エンジン２２は、例えばガソリンまたは軽油などの炭化水素系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は、図２に示すように、エアクリーナ１２２により清浄された空気をスロットルバルブ１２４を介して吸入すると共に燃料噴射弁１２６からガソリンを噴射して吸入された空気とガソリンとを混合し、この混合気を吸気バルブ１２８を介して燃焼室に吸入する。吸入した混合気は、点火プラグ１３０による電気火花によって爆発燃焼され、エンジン２２は、そのエネルギにより押し下げられるピストン１３２の往復運動をクランクシャフト２６の回転運動に変換する。エンジン２２からの排気は、一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ），窒素酸化物（ＮＯｘ）の有害成分を浄化する浄化触媒（三元触媒）を有する浄化装置１３４を介して外気へ排出される。排気は外気に排出されるだけでなく、排気を吸気に還流する排気再循環装置（以下、「ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）システム」という）１６０を介して吸気側に供給される。ＥＧＲシステム１６０は、浄化装置１３４の後段に接続されて排気を吸気側のサージタンクに供給するためのＥＧＲ管１６２と、ＥＧＲ管１６２に配置されステッピングモータ１６３により駆動されるＥＧＲバルブ１６４とを備え、ＥＧＲバルブ１６４の開度の調節により、不燃焼ガスとしての排気の還流量を調節して吸気側に還流する。エンジン２２は、こうして空気と排気とガソリンとの混合気を燃焼室に吸引することができるようになっている。

エンジンＥＣＵ２４は、ＣＰＵ２４ａ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、ＣＰＵ２４ａの他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ２４ｂと、データを一時的に記憶するＲＡＭ２４ｃと、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２の状態を検出する種々の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。種々のセンサからの信号としては、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１４０からのクランクポジション、エンジン２２の冷却水の温度を検出する水温センサ１４２からの冷却水温Ｔｗ、燃焼室へ吸排気を行なう吸気バルブ１２８や排気バルブを開閉するカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサ１４４からのカムポジション、スロットルバルブ１２４のポジションを検出するスロットルバルブポジションセンサ１４６からのスロットル開度ＴＨ、吸気管に取り付けられたエアフローメータ１４８からの吸入空気量Ｑａ、吸気管に取り付けられた温度センサ１４９からの吸気温Ｔａ、吸気管内の圧力を検出する吸気圧センサ１５８からの吸気圧Ｐｉｎ、浄化装置１３４に取り付けられた温度センサ１３４ａからの触媒温度Ｔｃ、空燃比センサ１３５ａからの空燃比ＡＦ、酸素センサ１３５ｂからの酸素信号Ｏ２、シリンダブロックに取り付けられてノッキングの発生に伴って生じる振動を検出するノックセンサ１５９からのノック信号Ｋｓ、ＥＧＲバルブ１６４の開度を検出するＥＧＲバルブ開度センサ１６５からのＥＧＲバルブ開度ＥＶなどを挙げることができる。また、エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を駆動するための種々の制御信号が出力ポートを介して出力されている。種々の制御信号としては、燃料噴射弁１２６への駆動信号、スロットルバルブ１２４のポジションを調節するスロットルモータ１３６への駆動信号、イグナイタと一体化されたイグニッションコイル１３８への制御信号、吸気バルブ１２８の開閉タイミングを変更可能な可変バルブタイミング機構１５０への制御信号、ＥＧＲバルブ１６４の開度を調整するステッピングモータ１６３への駆動信号などを挙げることができる。エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によりエンジン２２を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータを出力する。エンジンＥＣＵ２４は、クランクポジションセンサ１４０からのクランクポジションに基づいてクランクシャフト２６の回転数即ちエンジン２２の回転数Ｎｅを演算したり、エアフローメータ１４８からの吸入空気量Ｑａを演算したりしている。また、エンジンＥＣＵ２４は、スロットル開度ＴＨに対する吸入空気量Ｑａの特性（スロットル流量特性）を学習している。

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，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を駆動制御するために必要な信号、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からの回転位置θｍ１，θｍ２や図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流などが入力ポートを介して入力されている。モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２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。また、モータＥＣＵ４０は、ＨＶＥＣＵ７０と通信しており、ＨＶＥＣＵ７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に関するデータをＨＶＥＣＵ７０に出力する。なお、モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサからのモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置θｍ１，θｍ２に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２も演算している。

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，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信号、例えば、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電池電圧Ｖｂやバッテリ５０の出力端子に接続された電力ラインに取り付けられた図示しない電流センサからの電池電流Ｉｂ，バッテリ５０に取り付けられた図示しない温度センサからの電池温度Ｔｂなどが入力されている。バッテリＥＣＵ５２からは、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータが通信によりＨＶＥＣＵ７０に送信されている。また、バッテリＥＣＵ５２は、バッテリ５０を管理するために、電流センサにより検出された電池電流Ｉｂの積算値に基づいてそのときのバッテリ５０から放電可能な電力の容量の全容量に対する割合である蓄電割合ＳＯＣを演算したり、演算した蓄電割合ＳＯＣと電池温度Ｔｂとに基づいてバッテリ５０を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを演算したりしている。

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，記憶したデータを保持する不揮発性のフラッシュメモリ，入出力ポート，通信ポートを備える。ＨＶＥＣＵ７０には、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，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などが入力ポートを介して入力されている。ＨＶＥＣＵ７０は、前述したように、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おり、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。

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における動作、特にエンジン２２をアイドリング制御している最中の動作について説明する。図３は、エンジンＥＣＵ２４により実行されるアイドリング制御時処理の一例を示すフローチャートである。この処理はエンジン２２がアイドリング制御されている最中に繰り返し実行される。

アイドリング制御時処理が実行されると、エンジンＥＣＵ２４は、まず、ＨＶＥＣＵ７０からエンジン２２に対して駆動指令としての燃料カットが要請されているか否かを判定する（ステップＳ１００）。ここで、ＨＶＥＣＵ７０からの駆動指令としての燃料カットは、アイドリング回転数を変更するために燃料カットが要請される場合などを挙げることができる。ＨＶＥＣＵ７０からエンジン２２に対して駆動指令としての燃料カットが要請されているときには、カウンタＣをリセットして（ステップＳ１１０）、本処理を終了する。ここで、カウンタＣは、アイドリング制御中に燃料カットが行なわれたときにカウントアップするカウンタである。

一方、ＨＶＥＣＵ７０からエンジン２２に対して駆動指令としての燃料カットが要請されていないときには、燃料カットが行なわれたか否かを判定する（ステップＳ１２０）。ここで、アイドリング制御中の燃料カットは、触媒暖機抑制制御（エンジン２２の爆発燃焼を継続する制御）が行なわれていないときに、エンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊に所定回転数Ｎｒｅｆを加えた回転数（Ｎｅ＊＋Ｎｒｅｆ）以上のときに実行される。燃料カットが行なわれていないときには、本処理を終了する。アイドリング制御中に燃料カットが行なわれたときには、カウンタＣを値１だけインクリメントし（ステップＳ１３０）、カウンタＣが閾値Ｃｒｅｆ以上であるか否かを判定し（ステップＳ１４０）、カウンタＣが閾値Ｃｒｅｆ未満のときには本処理を終了する。カウンタＣが閾値Ｃｒｅｆ以上であるときには、スロットル流量特性に対して反省処理を行なって（ステップＳ１５０）、本処理を終了する。ここで、閾値Ｃｒｅｆは、値として３や４などを用いることができる。このように、カウンタＣが閾値Ｃｒｅｆ以上になるのを待って反省処理を行なうのは、スロットル流量特性が適正ではないために燃料カットが行なわれたと判断する際の確からしさを高めるためである。また、反省処理としては、スロットル流量特性を初期特性（初期値）とする処理や、現時点の特性と初期特性との間を所定比で内分することにより得られる特性とする処理、所定期間前の特性とする処理などを用いることができる。

ステップＳ１００，Ｓ１１０において、ＨＶＥＣＵ７０からエンジン２２に対して駆動指令としての燃料カットが要請されているときにカウンタＣをリセットするのは、ハイブリッド自動車２０の場合、アイドリング回転数を変更するなどのために駆動指令としてアイドリング制御中に燃料カットを実行する場合があり、この燃料カットにより反省処理を実行すると、スロットル流量特性を不適なものとしてしまうからである。ハイブリッド自動車２０では、エンジン２２のアイドリング運転は車両の状態によりエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊が異なる場合が生じる。目標回転数Ｎｅ＊の変更によりアイドリング制御中に燃料カットを要請する場合も生じる。この場合の燃料カットをカウンタＣによりカウントアップすると、スロットル流量特性が適正であるにも拘わらずに、スロットル流量特性の反省処理が行なわれてしまう。実施例のアイドリング制御時処理では、ＨＶＥＣＵ７０からエンジン２２に対して駆動指令としての燃料カットが要請されているときにはカウンタＣをリセットして反省処理の実行を禁止することにより、誤ってスロットル流量特性の反省処理が行なわれるのを防止しているのである。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０では、ＨＶＥＣＵ７０からエンジン２２に対してアイドリング中の燃料カットが要請されているときには、エンジン２２のアイドリング制御中に燃料カットが行なわれたときにカウントアップするカウンタＣをリセットし、反省処理の実行を禁止する。これにより、誤ってスロットル流量特性の反省処理が行なわれるのを防止し、より適正なスロットル流量特性を保持することができる。もとより、ＨＶＥＣＵ７０からエンジン２２に対してアイドリング中の燃料カットが要請されていないときには、エンジン２２のアイドリング制御中に燃料カットが行なわれるとカウンタＣをカウントアップし、カウンタＣが閾値Ｃｒｅｆ以上に至ったときにスロットル流量特性の反省処理を行なう。これにより、スロットル流量特性をより適正にすることができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、ＨＶＥＣＵ７０からエンジン２２に対してアイドリング中の燃料カットが要請されているときには、カウンタＣをリセットして反省処理の実行を禁止するものとした。しかし、ＨＶＥＣＵ７０からエンジン２２に対してアイドリング中の燃料カットが要請されているときには、アイドリング制御中に燃料カットが行なわれてもカウンタＣをカウントアップしないものとしてもよい。

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、ハイブリッド自動車の製造産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、２４ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２４ａ ＣＰＵ、２４ｂ ＲＯＭ、２４ｃ ＲＡＭ、２６ クランクシャフト、３０ プラネタリギヤ、３２ 駆動軸、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２ インバータ、５０ バッテリ、６２ デファレンシャルギヤ、６３ａ，６３ｂ 駆動輪、６４ａ，６４ｂ 車輪、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、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、１２２ エアクリーナ、１２４ スロットルバルブ、１２６ 燃料噴射弁、１２８ 吸気バルブ、１３０ 点火プラグ、１３２ ピストン、１３４ 浄化装置、１３４ａ 温度センサ、１３５ａ 空燃比センサ、１３５ｂ 酸素センサ、１３６，スロットルモータ、１３８ イグニッションコイル、１４０ クランクポジションセンサ、１４２ 水温センサ、１４４ カムポジションセンサ、１４６ スロットルバルブポジションセンサ、１４８ エアフローメータ、１４９ 温度センサ、１５０ 可変バルブタイミング機構、１５９ ノックセンサ、１６０ ＥＧＲシステム、１６２ ＥＧＲ管、１６３ ステッピングモータ、１６４ ＥＧＲバルブ、１６５ ＥＧＲバルブ開度センサ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (1)

1. エンジンと、
   モータと、
   スロットル開度に対する吸入空気量の特性を学習するスロットル流量特性学習を行なう学習手段とを備え、
   前記学習手段において、
   前記エンジンの回転数が目標回転数に所定回転数を加えた回転数以上のときに、前記エンジンに対して燃料カットが要求された場合は、前記エンジンをアイドリング制御している最中に行なわれる燃料カットの実行回数が閾値以上のときに、前記スロットル流量特性学習に対して初期特性から現時点の特性の間のいずれかの特性に戻す反省処理を実行し、
   アイドリング回転数を変更するために、前記エンジンに対して燃料カットが要求された場合は、前記実行回数をリセットして前記反省処理を禁止する、
   ことを特徴とするハイブリッド自動車。
   

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