(57)【要約】【課題】システム効率の低下を抑制しつつエンジン出力トルク変動を抑制することができる車両用ハイブリッドシステムの制御装置を提供する。【解決手段】車両用ハイブリッドシステムの制御装置は、内燃機関およびモータを搭載したハイブリッド車両においてサージが発生しているかどうかを判定するサージ判定手段と、内燃機関に発生したノックを検出するノック検出手段と、ノック検出手段でノックが検出されたか否かに応じて点火時期を調節する点火時期調整手段と、サージ判定手段でサージが発生していると判定され且つノック検出手段でノックが検出されたときに、点火時期調整手段で点火時期が調節されたことに応じたエンジントルク変動を抑制するように、モータの出力目標値を補正するモータ出力補正手段と、を備える。【選択図】図３
2020093699.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関およびモータを搭載したハイブリッド車両においてサージが発生しているかどうかを判定するサージ判定手段と、
前記内燃機関に発生したノックを検出するノック検出手段と、
前記ノック検出手段による前記ノックの検出に基づいて点火時期を調節する点火時期調整手段と、
前記サージ判定手段で前記サージが発生していると判定され且つ前記ノック検出手段で前記ノックが検出されたときに、前記点火時期調整手段で前記点火時期が調節されたことに応じたエンジントルク変動を抑制するように、前記モータの出力目標値を補正するモータ出力補正手段と、
を備える車両用ハイブリッドシステムの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用ハイブリッドシステムの制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特開２０１３−０６８１６０号公報に開示されているように、ノック抑制制御を実施する内燃機関が知られている。上記従来のノック抑制制御は、ノックが発生するとエンジン点火時期を遅角する。上記従来のノック抑制制御は、ノックが発生していない場合には、ノック解消のために一旦遅角された点火時期を段階的に進角するように構築されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−０６８１６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
点火時期を変更することでエンジントルクが変動する。このエンジントルク変動を常にモータトルクで補償しようとすると、システム効率が低下する問題があった。一方、サージと呼ばれる低周波振動が車両走行中に発生することがあり、このサージが乗員に不快感をもたらす問題もある。本願発明者は、鋭意研究を行ったところ、点火時期制御とモータ出力制御とサージとの関係を考慮した新規で有用な車両用ハイブリッドシステムの制御装置を見出した。
【０００５】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、システム効率の低下を抑制しつつエンジン出力トルク変動を抑制することができる車両用ハイブリッドシステムの制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明にかかる車両用ハイブリッドシステムの制御装置は、
内燃機関およびモータを搭載したハイブリッド車両においてサージが発生しているかどうかを判定するサージ判定手段と、
前記内燃機関に発生したノックを検出するノック検出手段と、
前記ノック検出手段による前記ノックの検出に基づいて点火時期を調節する点火時期調整手段と、
前記サージ判定手段で前記サージが発生していると判定され且つ前記ノック検出手段で前記ノックが検出されたときに、前記点火時期調整手段で前記点火時期が調節されたことに応じたエンジントルク変動を抑制するように、前記モータの出力目標値を補正するモータ出力補正手段と、
を備える。
【発明の効果】
【０００７】
ノック抑制のための点火時期制御でエンジン出力トルクが周期的に変動すると、この変動周期に応じて車両に駆動サージが発生するおそれがある。本願発明者は、ノック抑制点火時期制御に伴って駆動サージが発生しやすくなることに着眼した。本発明によれば、モータ出力補正手段が、サージ発生が検出されたときに、ノック制御で発生するエンジントルク変化分をモータで補償することにより、サージを抑制することができる。点火時期制御によってノック回避がされているので、吸入空気量の低下でノック回避がなされる制御と比べて、エンジン動作点が適合点（最適燃費点）からずれることを抑制することもできる。その結果、電力消費も抑制でき、ＳＯＣ水準の低下を抑制することもできる。以上の結果、サージの原因となるエンジン出力トルク変動を抑制しつつ、システム効率が低下することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態にかかる車両システムのハードウェア構成の一例を示す構成図である。
【図２】点火遅角後に少しずつ進角する点火時期操作を説明するためのタイムチャートである。
【図３】実施の形態にかかる車両システムで電子制御ユニットが実行するルーチンのフローチャートである。
【図４】実施の形態にかかるサージ判定方法を説明するための図である。
【図５】実施の形態にかかるサージ判定方法を説明するための図である。
【図６】実施の形態にかかる処理グループにより実現される動作を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施の形態で取り扱う課題の概要を説明する。車両の定常走行中に発生する低周波振動は、乗員に不快感をもたらす。低周波振動の一種に、サージと呼ばれる現象がある。サージは、２〜２０［Ｈｚ］の車両前後振動である。
【００１０】
サージは、エンジンあるいはタイヤからの入力が車両の駆動系捩じり共振周波数と同期した場合に発生する。エンジン入力が原因となるものは「駆動サージ」であり、タイヤ入力が原因となるものは「転動サージ」と呼ばれる。本件は、エンジンのノックコントロールが原因となって発生する「駆動サージ」を課題として取り扱う。
【００１１】
本願発明者が着目した問題点およびそれが発生する理由を説明する。エンジンのノッキングは、シリンダブロックに取り付けたノックセンサでノック周波数の振動を拾うとともに、振動のピーク値を用いて振動有無および振動大小の検出がなされる。
【００１２】
ノックコントロールは、ノックが検出されるとその大小に応じてノックが生じなくなるまで一定角度ずつ点火時期を遅角させる。ノックコントロールは、ノックが発生しなくなると、一定角度ずつ点火時期を進角させる制御である。
【００１３】
図２は、点火遅角後に少しずつ進角する点火時期操作を説明するためのタイムチャートである。定常走行かつノックが周期的に発生するような運転条件においては、図２に示されるような「点火遅角後に少しずつ進角」という点火時期操作が発生する。このとき、点火時期操作に同期してエンジン出力トルクは変動する。この変動周期が駆動系の捩じり共振周波数に一致すると、駆動サージが引き起こされてしまう。駆動サージが引き起こされることで、乗員が不快感を持ってしまう。
【００１４】
なお、ノック回避方法には、点火遅角、空気量抑制、および燃料リッチ化などの手法がある。なお、図２に示す点火時期操作から把握されるように、本実施の形態では、点火遅角を採用しており、吸入空気量は一定であり、排気温度が上昇するものである。
【００１５】
エンジンのノックコントロール制御に合わせてモータジェネレータ駆動力を制御する構成は下記のとおりである。
【００１６】
図１は、実施の形態にかかる車両システム１０のハードウェア構成の一例を示す構成図である。図１に例示される車両システム１０は、トルクコンバータを有さないＦＲ系の２モータ・ハイブリッドシステムである。
【００１７】
車両システム１０は、エンジン１と、エンジン１と連結された発電機としての第一モータジェネレータ２と、第一モータジェネレータと連結された変速機３と、変速機３に含まれたクラッチ４と、駆動モータである第二モータジェネレータ５と、第二モータジェネレータ減速機構６とを備えている。
【００１８】
車両システム１０は、さらに、変速機３と接続されたディファレンシャルギヤ７と、ディファレンシャルギヤ７に接続されたタイヤ８と、車両システム１０の制御を実施するための電子制御ユニット（ＥＣＵ）５０と、図示しない各種センサ類と、バッテリ、インバータ、およびパワーコントロールユニット等を含む図示しない電気システムと、を備える。
【００１９】
本明細書および添付図面においては、モータジェネレータを単に「ＭＧ」と略称することがある。
【００２０】
エンジン１は、ノック制御が必要となる火花点火型ガソリン内燃機関である。電子制御ユニット５０は、図示しないエンジン回転速度センサからエンジン回転速度を検出する手段と、図示しない吸入空気量センサから吸入空気量を検出する手段と、図示しない空燃比センサから空燃比を検出する手段と、点火時期を検出する手段とを備えている。これにより、エンジン回転速度と吸入空気量と空燃比と点火時期とを含む「エンジン動作点情報」が検出される。電子制御ユニット５０は、上記のエンジン動作点情報から、エンジントルクを推定的に算出する手段を更に備える。
【００２１】
電子制御ユニット５０は、点火時期制御ロジック（つまりノック制御ロジック）を備えている。この点火時期制御ロジックは、図示しないノックセンサからの信号に基づいてノック発生を検出し、その情報に基づいてノックを回避しつつエンジン効率を最適化するように構築されている。
【００２２】
電子制御ユニット５０は、車両前後加速度と車両速度とアクセルペダル開度とをそれぞれ検出する手段を、さらに備える。電子制御ユニット５０は、検出した車両前後加速度の履歴と、検出した車両速度の履歴と、検出したアクセルペダル開度の履歴とをそれぞれ記憶し、最新時刻から予め定めた一定期間だけ遡った時点までについてそれらの履歴を保持する手段を、さらに備える。
【００２３】
以上説明した複数の手段は、電子制御ユニット５０が持つ機能として提供されてもよい。電子制御ユニット５０は、不揮発性メモリおよび演算処理回路を備えている。電子制御ユニット５０の不揮発性メモリ内にプログラムの形態で記憶された処理時が演算処理回路で実行されることにより、上記の各手段が実現されてもよい。
【００２４】
図３は、実施の形態にかかる車両システム１０で電子制御ユニットが実行するルーチンのフローチャートである。図３に示すルーチンでは、まず、電子制御ユニット５０が、車両システム１０がハイブリッド走行中であるか否かを判定する処理を実行する（ステップＳ１００）。このステップの判定結果が否定（ＮＯ）である場合には、今回のルーチンが終了する。
【００２５】
ステップＳ１００の判定結果が肯定（ＹＥＳ）であった場合、電子制御ユニット５０は、アクセルペダル開度θＰＡを取得する（ステップＳ１０１）。
【００２６】
次に、電子制御ユニット５０は、定常走行かどうかの判定を実施する（ステップＳ１０２）。この定常走行判定は、車速、アクセルペダル開度、およびその加速度などの情報に基づいて、車両が定常走行しているか否かを判定するものである。定常走行ではない場合、今回のルーチンが終了する。
【００２７】
ステップＳ１０２で定常走行であると判定された場合、次に、電子制御ユニット５０は、車両前後加速度ａｖを取得する（ステップＳ１０３）。
【００２８】
次に、電子制御ユニット５０は、サージ判定処理を実施する（ステップＳ１０４）。前述したように、エンジン入力に起因する「駆動サージ」が起きると、乗員に不快感をもたらされてしまう。図２を用いて説明したように、ノック制御に伴ってエンジン出力トルクに周期的変動が発生すると、その変動周期と駆動系の捩じり共振周波数との関係によっては駆動サージが引き起こされる場合がある。ステップＳ１０４の処理によれば、ノックコントロールが原因となって発生する「駆動サージ」を検出することができる。
【００２９】
ステップＳ１０４で実行されるサージ判定処理の一例について説明する。図４および図５は、実施の形態にかかるサージ判定方法を説明するための図である。電子制御ユニット５０は、車両加速度を一定時間に渡って記憶しておき（図４参照）、その時系列信号の周波数成分を分析するＦＦＴ処理（高速フーリエ変換処理）を実行してもよい。
【００３０】
図５は、ＦＦＴ処理が実施された結果を示すグラフである。電子制御ユニット５０は、ピーク周波数が予め定められたサージ周波数領域に存在しており、かつ信号強度が予め定めた一定レベルの閾値を上回る場合には、サージが発生しているという判定結果を出力してもよい。サージが発生していると判定されなかった場合、今回のルーチンが終了する。
【００３１】
ステップＳ１０４でサージが発生していると判定された場合、次に、電子制御ユニット５０は、ノック判定処理を実施する（ステップＳ１０５）。ノック判定の処理の一例を説明する。電子制御ユニット５０は、所定の区間に渡ってノックセンサ信号を検出し、出力ピーク値が予め定めたノック閾値よりも大きければノックが発生しているものと判定してもよい。
【００３２】
ステップＳ１０５の判定処理に続いて、電子制御ユニット５０は、処理グループＳ２００に含まれる各ステップの処理を実行する。処理グループＳ２００には、ノック発生時とノック不発生時とに分けて異なる処理ステップが規定されている。ステップＳ１０４、Ｓ１０５、および処理グループＳ２００を含む一連の処理によれば、サージ有りとの判定時に限りモータジェネレータ出力補償でサージを解消することができる。
【００３３】
なお、図３に示すルーチンの実行中には、これとは別に設けられた前述の「点火時期制御ロジック」が繰り返し実行されている。処理グループＳ２００において取得される点火時期遅角量ＳＡｒｅｔなどのパラメータは、この「点火時期制御ロジック」において点火時期制御が実施されることで設定された値を電子制御ユニット５０が読み出したものである。
【００３４】
（ノック発生時）
ステップＳ１０５でノックが発生していると判定された場合、処理はステップＳ２０１以降へと進む。まずステップＳ２０１にいて、電子制御ユニット５０は、点火時期遅角量ＳＡｒｅｔを取得する。
【００３５】
次に、電子制御ユニット５０は、エンジン回転速度ＮＥを取得し（ステップＳ２０２）、続いてエンジン充填効率ＫＬを取得する（ステップＳ２０３）。次に、電子制御ユニット５０は、点火遅角によるエンジントルク低下量ΔＴＱｄを算出する（ステップＳ２０４）。
【００３６】
次に、電子制御ユニット５０は、下記の式に従って、モータジェネレータトルク目標値ＴＱＭＧｔを補正する（ステップＳ２０５）。つまり、現在のＴＱＭＧｔにΔＴＱｄを加算した値を、最新のＴＱＭＧｔとして算出する。
ＴＱＭＧｔ  ←  ＴＱＭＧｔ  ＋  ΔＴＱｄ
【００３７】
次に、電子制御ユニット５０は、モータジェネレータに出力トルク（上記ステップＳ２０５で補正後のＴＱＭＧｔ）を指示する（ステップＳ２０６）。その後今回のルーチンが終了する。
【００３８】
（ノック不発生時）
一方、ステップＳ１０５でノックが発生していないと判定された場合、処理はステップＳ２１１以降へと進む。まず、ステップＳ２１１において、電子制御ユニット５０は、エンジン回転速度ＮＥを取得する（ステップＳ２１１）。
【００３９】
次に、電子制御ユニット５０は、エンジン充填効率ＫＬを取得し（ステップＳ２１２）、ベース点火時期ＳＡｂａｓｅを算出し（ステップＳ２１３）、点火時期ＳＡを取得する（ステップＳ２１４）。次に、電子制御ユニット５０は、ＳＡ＜ＳＡｂａｓｅが成り立っているか否かを判定する（ステップＳ２１５）。
【００４０】
ＳＡ＜ＳＡｂａｓｅが成り立っていない、つまりＳＡ≧ＳＡｂａｓｅである場合には、今回のルーチンが終了する。
【００４１】
ＳＡ＜ＳＡｂａｓｅが成り立っている場合には、次に、電子制御ユニット５０は、点火進角によるエンジントルク上昇量ΔＴＱｉを算出する（ステップＳ２１６）。
【００４２】
次に、電子制御ユニット５０は、下記の式に従って、モータジェネレータトルク目標値ＴＱＭＧｔを補正する（ステップＳ２１７）。つまり、現在のＴＱＭＧｔからΔＴＱｉを減算した値を、最新のＴＱＭＧｔとして算出する。
ＴＱＭＧｔ  ←  ＴＱＭＧｔ  −  ΔＴＱｉ
【００４３】
次に、電子制御ユニット５０は、モータジェネレータ（第二モータジェネレータ５）に出力トルク（上記ステップＳ２１７で補正後のＴＱＭＧｔ）を指示する（ステップＳ２０６）。その後今回のルーチンが終了する。
【００４４】
図６は、実施の形態にかかる処理グループにより実現される動作を示す構成図である。図６を用いて、処理グループＳ２００により実現される動作を説明する。処理グループＳ２００は、ノックコントロールと連携したモータジェネレータトルク決定方法を実現している。
【００４５】
図３とは異なる他のフローチャートで実施される「点火時期制御ロジック」がノックコントロールを行っている最中に、エンジントルク低下が発生すると、これに応じてモータジェネレータトルクが増加される。これによりエンジントルク低下を補うことができる。
【００４６】
図６における点火時期のタイムチャート中に、「遅角フェーズ」と「進角フェーズ」とをそれぞれ記載している。
【００４７】
ノック発生直後の遅角フェーズについて説明する。電子制御ユニット５０は、エンジン回転速度ＮＥと充填効率ＫＬと点火時期遅角量ＳＡｒｅｔとに基づいて、エンジントルク低下代ΔＴＱｄを算出する。
【００４８】
電子制御ユニット５０は、下記の式に従ってモータジェネレータトルク目標値ＴＱＭＧｔを設定する。
ＴＱＭＧｔ  ＝  ＴＱＭＧｂａｓｅ  ＋ΔＴＱｄ
【００４９】
ノック回避後の進角フェーズについて説明する。電子制御ユニット５０は、エンジン回転速度ＮＥと充填効率ＫＬと予め定めた点火進角量とに基づいて、エンジントルク回復代ΔＴＱｉを算出する。
【００５０】
電子制御ユニット５０は、下記の式に従ってモータジェネレータトルク目標値ＴＱＭＧｔを設定する。
ＴＱＭＧｔ  ＝  ＴＱＭＧｔ  −  ΔＴＱｉ
【００５１】
図６における最下段のタイムチャートから把握されるように、モータジェネレータトルクＴＱＭＧｔとエンジントルクＴＱｅとの合計ＴＱＭＧｔ＋ＴＱｅが一定となることが好ましい。
【符号の説明】
【００５２】
１  エンジン
２  第一モータジェネレータ（発電機）
３  変速機
４  クラッチ
５  第二モータジェネレータ（駆動モータ）
６  第二モータジェネレータ減速機構
７  ディファレンシャルギヤ
８  タイヤ
１０  車両システム
５０  電子制御ユニット
ＴＱＭＧｔ  モータジェネレータトルク目標値
ΔＴＱｄ  エンジントルク低下量（エンジントルク低下代）
ΔＴＱｉ  エンジントルク上昇量（エンジントルク回復代）
【図１】
2020093699.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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