CN103249622A - 混合动力车辆的控制装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

混合动力车辆搭载有用于产生车辆驱动力的发动机及电动机。由发动机的转速（Ne）及转矩（Te）表示的工作区域包括：按照理论空燃比而算出燃料喷射量的通常区域（305）；以及为了抑制在发动机的排气系统设置的催化剂的温度上升而使燃料相比按照理论空燃比的燃料喷射量增加的OT增量区域（310）。混合动力车辆的控制装置根据车辆状态而算出混合动力车辆的整体要求功率，并按照整体要求功率来决定发动机工作点。在发动机工作点（P1）处于OT增量区域（310）内时，通过减少发动机输出功率，而使发动机工作点（P2）变更到通常区域（305）。电动机的输出功率以对发动机工作点的变更引起的发动机输出功率的下降进行补偿，而确保整体要求功率的方式来决定。

Description

混合动力车辆的控制装置及控制方法

技术领域

本发明涉及一种混合动力车辆的控制装置及控制方法，更确切而言，涉及从混合动力车辆的内燃机的排放物的抑制。

背景技术

在具备以发动机及电动机作为驱动力源的混合动力车辆中，在仅利用电动机的行驶时，通过使发动机停止而能够实现零排放行驶。另一方面，混合动力车辆至少在驱动力增大的高速行驶时或加速时，通常在使发动机工作的状态下进行行驶。因此，为了从发动机的废气将排放物除去，而设置以三效催化剂为代表的排气净化装置。以下，将排气净化装置整体总称而简称为“催化剂”。

在日本特开2007-237794号公报（专利文献1）中记载了一种用于在催化剂成为过高温时使其温度下降的技术。具体而言，记载了如下内容：在蓄电池充电量（SOC）为高等级时，以使电动机输出增加而通过电动机将发动机带到规定转速以上的方式进行控制，另一方面，在SOC为低等级时，使发动机的空燃比浓厚化，并且使发动机的输出增加以从低负载区域脱离。

另外，在日本特开2004-204707号公报（专利文献2）中记载了一种用于避免混合动力车辆的爆震发生的发动机控制。具体而言，记载了如下内容：在要求高负载输出的结果是发动机的工作状态从初始状态向最终状态过渡时，以暂时在两者的中间的过渡状态下使发动机工作的方式控制发动机。并且，记载了在过渡状态下的工作时，通过电动发电机来弥补发动机输出的不足量的内容。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-237794号公报

专利文献2：日本特开2004-204707号公报

发明内容

如专利文献1记载那样，通过使发动机的空燃比浓厚化，而能够通过发动机的排气温度下降而抑制催化剂的温度上升。因此，已知有如下情况：在发动机的高输出区域中，为了抑制催化剂的温度上升，执行用于使空燃比比理论空燃比更加浓厚化的燃料增量（以下，也称为“OT增量”）。

然而，当由于燃料增量而空燃比比理论空燃比下降时，产生未燃CO。因此，即使催化剂为活性化，废气排放也可能增加。尤其是在近年来，排放限制更加严格，为了摆脱这样的排放限制，燃料增量的适用其本身可能变得困难。

本发明为了解决这样的问题点而作出，本发明的目的在于不会导致排气温度的上升引起的排气净化装置（催化剂）的过高温及车辆驱动力的不足，而抑制混合动力车辆的废气排放。

在本发明的一方面中，涉及一种混合动力车辆的控制装置，是搭载有用于产生车辆驱动力的内燃机及电动机的混合动力车辆的控制装置，其中，由内燃机的转速及转矩表示的工作区域包括：按照理论空燃比而算出燃料喷射量的第一工作区域；以及为了抑制在内燃机的排气系统设置的催化剂的温度上升而使燃料相比按照所述理论空燃比的燃料喷射量增加的第二工作区域。并且，控制装置根据车辆状态而算出混合动力车辆的整体要求功率，并且，以在全部的车辆状态下内燃机的转矩及转速包含于第一工作区域的方式决定内燃机的输出功率，且以确保整体要求功率的方式基于内燃机的输出功率而决定电动机的输出功率。

优选的是，混合动力车辆还具备用于在内燃机的起动时对内燃机进行驱动的起动电动机。并且，控制装置在内燃机的起动时，按照理论空燃比来设定内燃机的燃料喷射量，并且在内燃机的转速达到起动时的目标转速为止的期间以使起动电动机产生驱动用的正转矩的方式进行控制。或者，控制装置在内燃机的起动时，按照理论空燃比来设定内燃机的燃料喷射量，并且以在起动电动机的转速暂时相比内燃机的转速达到起动时的目标转速时的稳定转速上升之后，将起动电动机的转速保持在稳定转速的方式，控制起动电动机。

另外，优选的是，混合动力车辆还具备：蓄电装置，用于蓄积用于电动机的驱动的电力；以及发电机构，用于通过内燃机的输出而产生蓄电装置的充电电力。控制装置在蓄电装置的蓄积能量低于基准值低时，以在内燃机的输出功率为一定的条件下使内燃机的转速上升的方式，变更内燃机的工作点。

或者优选的是，混合动力车辆还具备：蓄电装置，用于蓄积用于电动机的驱动的电力；以及发电机构，用于在车辆行驶中产生蓄电装置的充电电力。并且，控制装置基于行驶状态而判定是否需要备于对内燃机的高输出要求的蓄电装置的充电等级上升控制，并且在判定为需要充电等级上升控制时，以使蓄电装置的蓄积能量增加的方式控制发电机构。

更优选的是，控制装置决定相对于整体要求功率的内燃机及电动机的输出功率的分配，并且在按照决定的功率分配的内燃机的工作点包含于第二工作区域时，以使内燃机的工作点变更到第一工作区域内的方式使内燃机的输出功率下降，且以反映工作点的变更引起的内燃机的输出功率的下降量而增加电动机的输出功率的方式修正功率分配。

在本发明的另一方面中，涉及一种混合动力车辆的控制方法，是搭载有用于产生车辆驱动力的内燃机及电动机的混合动力车辆的控制方法，所述混合动力车辆的控制方法中，由内燃机的转速及转矩表示的工作区域包括：按照理论空燃比而算出燃料喷射量的第一工作区域；以及为了抑制在内燃机的排气系统设置的催化剂的温度上升而使燃料相比按照理论空燃比的燃料喷射量增加的第二工作区域。并且，控制方法包括：根据车辆状态而算出混合动力车辆的整体要求功率的步骤；以在全部的车辆状态下内燃机的转矩及转速包含于第一工作区域的方式决定内燃机的输出功率的步骤；以及以确保整体要求功率的方式基于内燃机的输出功率而决定电动机的输出功率的步骤。

优选的是，混合动力车辆还具备用于在内燃机的起动时对内燃机进行驱动的起动电动机。并且，控制方法在内燃机的起动时，按照理论空燃比来设定内燃机的燃料喷射量，并且在内燃机的转速达到起动时的目标转速为止期间，以使起动电动机产生驱动用的正转矩的方式控制起动电动机。或者，在内燃机的起动时，按照理论空燃比来设定内燃机的燃料喷射量，并且以在起动电动机的转速暂时相比内燃机的转速达到起动时的目标转速时的稳定转速上升之后，将起动电动机的转速保持在稳定转速的方式，控制起动电动机。

另外，优选的是，混合动力车辆还具备：蓄电装置，用于蓄积用于电动机的驱动的电力；以及发电机构，用于在车辆行驶中产生蓄电装置的充电电力。并且，控制方法还包括如下步骤：在蓄电装置的蓄积能量低于基准值时，以在内燃机的输出功率为一定的条件下使内燃机的转速上升的方式，变更内燃机的工作点。

或者，优选的是，混合动力车辆还具备：蓄电装置，用于蓄积用于电动机的驱动的电力；以及发电机构，用于在车辆行驶中产生蓄电装置的充电电力。并且，控制方法还包括：基于行驶状态而判定是否需要备于内燃机的高输出要求的蓄电装置的充电等级上升控制的步骤；以及在判定为需要充电等级上升控制时，以使蓄电装置的蓄积能量增加的方式控制发电机构的步骤。

更优选的是，控制方法还包括决定相对于整体要求功率的内燃机及电动机的输出功率的分配的步骤。并且，上述的决定内燃机的输出功率的步骤在按照决定的功率分配的内燃机的工作点包含于第二工作区域时，以使内燃机的工作点变更到第一工作区域内的方式使内燃机的输出功率下降。而且，上述的决定输出功率的分配的步骤以反映工作点的变更引起的内燃机的输出功率的下降量而增加电动机的输出功率的方式修正功率分配。

发明效果

根据本发明，不会导致排气温度的上升引起的排气净化装置（催化剂）的过高温及车辆驱动力的不足，能够抑制混合动力车辆的废气排放。

附图说明

图1是用于说明搭载有本发明的实施方式1的控制装置的混合动力车辆的框图。

图2是详细说明图1所示的发动机的结构的图。

图3是表示混合动力车辆的发动机、第一MG及第二MG之间的转速的关系的共线图。

图4是混合动力车辆的发动机停止时的共线图。

图5是混合动力车辆的发动机起动后的共线图。

图6是说明发动机的工作区域的概念图。

图7是说明本发明的实施方式1的混合动力车辆的行驶控制的流程图。

图8是实施方式1的变更前的发动机工作点处的共线图。

图9是实施方式1的变更后的发动机工作点处的共线图。

图10是说明本发明的实施方式2的混合动力车辆的行驶控制的流程图。

图11是说明实施方式2的工作点的变更的概念图。

图12是实施方式2的变更前的发动机工作点处的共线图。

图13是实施方式2的变更后的发动机工作点处的共线图。

图14是说明本发明的实施方式3的混合动力车辆的行驶控制的流程图。

图15是用于说明实施方式3的混合动力车辆的行驶控制的一例的坐标图。

图16是说明混合动力车辆的通常的发动机起动控制的波形图。

图17是说明按照实施方式4的混合动力车辆的行驶控制的发动机起动控制的波形图。

具体实施方式

以下，参照附图，详细说明本发明的实施方式。需要说明的是，对于图中的同一或相当部分标注同一标号，原则上不重复其说明。

（实施方式1）

图1是用于说明搭载有本发明的实施方式1的控制装置的混合动力车辆100的框图。

参照图1，混合动力车辆100具备：第一MG（Motor Generator）110；第二MG120；动力分割机构130；减速器140；蓄电池150；PM（Power train Manager）-ECU（Electronic Control Unit）170；MG（MotorGenerator）-ECU172；对应于“内燃机”的发动机200。

在以下的说明中可知，通过PM-ECU170，实现本发明的实施方式1的控制装置的行驶控制。需要说明的是，以PM-ECU170为代表的各ECU内置未图示的CPU（Central Processing Unit）及存储器而构成，通过按照存储于该存储器的映射及程序的软件处理，执行基于各传感器的检测值的运算处理。或者，ECU的至少一部分也可以通过专用的电子回路等的硬件处理，执行规定的数值运算处理及/或逻辑运算处理。

第一MG110、第二MG120及发动机200经由动力分割机构130而连结。发动机200产生的动力通过动力分割机构130分割成两条路径。一方是经由减速器140而驱动前轮160的路径。另一方是驱动第一MG110而发电的路径。混合动力车辆100通过来自发动机200及第二MG120中的至少任一方的驱动力进行行驶。

图2是详细说明图1所示的发动机200的结构的图。

参照图2，在发动机200中，从空气过滤器（未图示）吸入的空气在吸气管210中流通，向发动机200的燃烧室202导入。通过节气门214的开度（节气门开度），调整向燃烧室202导入的空气量。节气门开度由节气门电动机212控制。

燃料储藏在燃料罐（未图示）中，经由燃料泵（未图示），从喷射器204向燃烧室202喷射。从吸气管210导入的空气与从喷射器204喷射的燃料的混合气使用由来自ECU400的控制信号控制的点火线圈206点火而燃烧。

混合气燃烧之后的废气通过设于发动机200的排气系统的催化剂240，向大气排出。催化剂240代表性地设置在排气管220的中途。催化剂240是将各种排气净化装置总称的名称。

催化剂240代表性地通过对包含在废气中的排放物（烃（HC）、一氧化碳（CO）、氮氧化物（NOx）等有害物质）进行净化处理的三效催化剂构成。在催化剂240中，以氧化铝为基体，载持有加入了铂、钯、铑的贵金属，能够同时进行烃与一氧化碳的氧化反应、及氮氧化物的还原反应。催化剂240通常具有温度越高而排气净化能力越高的特性，但成为过高温时，可能产生特性的劣化或故障。因此，关于催化剂240，在成为非活性状态的低温时，需要积极地使排气温度上升，由此提前暖机。另一方面，在催化剂240的活性化后，为了进行保护以免过热，而需要进行控制，以免排气温度变得过高。

来自发动机水温传感器208、空气流量计216、吸入空气温传感器218、空燃比传感器222、及氧传感器224的信号向发动机ECU201输入。

发动机水温传感器208检测发动机冷却水的温度（发动机水温）TW。空气流量计216设置在比节气门214靠上游侧的吸气管210上，检测吸入空气量（向发动机200吸入的每单位时间的空气量）Ga。吸入空气温传感器218检测吸入空气的温度（吸入空气温）TA。空燃比传感器222检测废气中的空气与燃料的比率。氧传感器224检测废气中的氧浓度。所述各传感器将表示检测结果的信号向发动机ECU201发送。

发动机ECU201按照来自图1的PM-ECU170的控制目标值，控制发动机200。具体而言，发动机ECU201基于从各传感器发送的信号、存储于ROM的映射及程序，以发动机200的转速及转矩与上述控制目标值一致的方式，控制发动机200的各要素。例如，发动机ECU201以成为适当的点火时期的方式控制点火线圈206，或以成为适当的节气门开度的方式控制节气门电动机212。而且，发动机ECU201以成为适当的燃料喷射量的方式控制喷射器204。具体而言，基于来自空燃比传感器222及氧传感器224的信号，以空燃比成为适当值的方式对燃料喷射量进行反馈控制。

再次参照图1，第一MG110是具有U相线圈、V相线圈及W相线圈的三相交流旋转电机。第一MG110通过由动力分割机构130分割的发动机200的驱动力进行发电。由第一MG110发电的电力根据车辆的行驶状态或表示蓄电池150的充电量的SOC（State Of Charge）而分开使用。

例如，在通常行驶时，由第一MG110发电的电力成为直接驱动第二MG120的电力。另一方面，在蓄电池150的SOC比控制目标低时，由第一MG110发电的电力通过后述的逆变器而从交流转换成直流。然后，通过后述的转换器而调整电压，并蓄积于蓄电池150。需要说明的是，SOC的控制目标既可以是单一的SOC目标值，也可以是一定的SOC范围。

第二MG120是具有U相线圈、V相线圈及W相线圈的三相交流旋转电机。第二MG120通过蓄积于蓄电池150的电力及通过第一MG110发电的电力中的至少任一方的电力进行驱动。

第二MG120的驱动力经由减速器140而向前轮160传递。由此，第二MG120对发动机200进行辅助或通过来自第二MG120的驱动力而使车辆行驶。需要说明的是，也可以取代前轮160或除前轮160之外对后轮进行驱动。即，第二MG120对应于用于产生车辆驱动力的“电动机”。

在混合动力车辆100的再生制动时，经由减速器140，通过前轮160来驱动第二MG120，第二MG120作为发电机而工作。由此第二MG120作为将制动能量转换成电力的再生制动器进行工作。通过第二MG120发电的电力蓄积于蓄电池150。

在第一MG110及第二MG120的控制中，例如使用基于逆变器（未图示）的PWM（Pulse Width Modulation）控制。需要说明的是，在使用PWM控制来控制第一MG110及第二MG120的方法中，只要利用周知的一般性的技术即可，因此在此不重复更详细的说明。

动力分割机构130是包括太阳齿轮、小齿轮、行星轮架、齿圈的行星齿轮单元。小齿轮与太阳齿轮及齿圈啮合。行星轮架以小齿轮能够自转的方式进行支承。太阳齿轮与第一MG110的旋转轴连结。行星轮架与发动机200的曲轴连结。齿圈与第二MG120的旋转轴及减速器140连结。

发动机200、第一MG110及第二MG120经由行星齿轮单元而连结，由此，发动机200、第一MG110及第二MG120的转速如图3所示，在共线图中成为由直线连结的关系。

因此，如图4所示，在使发动机200停止并仅利用第二MG120的驱动力来使混合动力车辆100行驶时，第二MG120的输出轴转速为正，并且第一MG110的输出轴转速为负。

在使发动机200起动时，如图5所示，使用第一MG110以使发动机200转动曲轴的方式，使第一MG110作为电动机工作，由此第一MG110的输出轴转速为正。即，第一MG110可以作为“起动电动机”进行工作。

再次参照图1，蓄电池150通常由电池组构成，该电池组通过将多个蓄电池单体进行一体化的蓄电池模块再串联连接多个而构成。蓄电池150的电压例如为200V左右。

由第一MG110或第二MG120发电的电力向蓄电池150充电。并且，蓄积于蓄电池150的电力能够使用在第一MG110及第二MG120的驱动中。即，蓄电池150对应于“蓄电装置”。

蓄电池150的温度·电压·电流等的状态由电池传感器152检测。电池传感器152包括性地表述温度传感器、电压传感器及电流传感器等各种传感器。向蓄电池150的充电电力被限制成不超过上限值WIN。同样地，蓄电池150的放电电力被限制成不超过上限值WOUT。上限值WIN、WOUT基于蓄电池150的SOC、温度、温度的变化率等参数而确定。

如上述那样，发动机200按照来自PM-ECU170的控制目标值来控制。PM-ECU170与MG-ECU172以能够进行双方向通信的方式连接。PM-ECU170通过后述的行驶控制，生成第一MG110及第二MG120的控制目标值（代表性为转矩指令值）。并且，MG-ECU172按照从PM-ECU170传递的控制目标值，控制第一MG110及第二MG120。

在混合动力车辆100中，用于进行适合于车辆状态的行驶的行驶控制由PM-ECU170执行。例如，在车辆起步时及低速行驶时，如图4所示的共线图那样，在使发动机200停止的状态下，通过第二MG120的输出，而混合动力车辆100行驶。在稳定行驶时，如图5所示的共线图那样，使发动机200起动，通过发动机200及第二MG120的输出，混合动力车辆100行驶。尤其是通过使发动机200在高效率的工作点工作，混合动力车辆100的燃料经济性提高。

如上述那样，在混合动力车辆100中，能够使第一MG110作为通过发动机200的输出而发电的“发电机构”发挥功能。为了得到蓄电池150的充电电力及/或第二MG120的消耗电力，根据需要，使发动机200的输出增加，并且以根据该增加的输出而发电的方式控制第一MG110。例如，在蓄电池150的SOC下降时，本来，即使在发动机200应停止的工作状态（低速·低负载行驶等）下，发动机200也为了蓄电池150的充电而起动。

如此，在本实施方式的混合动力车辆100中，是否需要发动机200的工作及工作时的发动机200的转速及转矩由基于PM-ECU170的行驶控制来决定。

接下来，使用图6，说明发动机200的工作区域。

参照图6，发动机200的工作区域及工作点由转速及转矩的组合来表示。发动机200的可工作区域是发动机转矩Te<Tmax（最大转矩）且发动机转速Ne<Nmax（最大转速）的范围内。

在高输出区域中，发动机200的燃料燃烧引起的热能增加，因此排气温度上升。由此，催化剂240（图2）可能成为过高温。因此，在这样的高输出区域中，进行与按照理论空燃比的燃料喷射量相比使燃料增量的控制（即，OT增量）。通过基于OT增量的燃料的浓厚化而排气温度下降，由此保护催化剂240免于成为过高温。

如图6所示，基于发动机200的特性，能够预先确定适用了基于理论空燃比的燃料喷射量的通常区域305与需要OT增量的OT增量区域310之间的边界线300。边界线300根据发动机200的各种参数来决定，因此对于任意的发动机，在发动机设计时能够预先确定。通常区域305对应于“第一工作区域”，OT增量区域310对应于“第二工作区域”。

在本实施方式的混合动力车辆100中，在发动机200的工作点进入到OT增量区域310中的情况下，需要进行燃料增量（OT增量）。当进行这样的燃料增量时，即使催化剂240发生活性化，由于未燃CO的增加而排放物有时也会恶化。由此，对于严格的排放限制，有时可能无法摆脱。

因此，在本实施方式的混合动力车辆100的控制装置中，正如以下说明那样，进行用于防止排放物恶化的行驶控制。

图7是说明本发明的实施方式1的混合动力车辆的行驶控制的流程图。按照图7所示的流程图的控制处理通过PM-ECU170以规定的控制周期反复执行。需要说明的是，以图7为代表的各流程图的各步骤的处理可以通过基于ECU的软件处理及/或硬件处理来执行。

参照图7，PM-ECU170通过步骤S100，根据车辆状态（车速、踏板操作等），算出混合动力车辆100所需的总驱动力。代表性地根据油门开度及车速，算出总驱动力。

并且，PM-ECU170通过步骤S110，基于在步骤S100中算出的总驱动力，决定发动机输出功率Pe。并且，PM-ECU170决定用于输出发动机输出功率Pe的发动机200的工作点（以下，也简称为“发动机工作点”）。

此时，蓄电池150的充电所需的充电功率Pchg向发动机输出功率Pe组入。例如，基于当前的SOC与SOC控制目标（例如，50～60%）的比较，决定充电功率Pchg。具体而言，在SOC比控制目标低而需要充电时，设定为Pchg>0，而在SOC比控制目标高而需要放电时，设定为Pchg<0。

再次参照图6，预先设定用于使发动机200高效率地工作的工作线315。工作线315代表性地是燃料经济性变得最好的工作点的集合。等功率线320分别是输出功率相同的工作点的集合。

在步骤S110中，对应于发动机输出功率Pe的等功率线320与工作线315的交点被决定为发动机工作点。

再次参照图7，PM-ECU170在步骤S120中，按照在步骤S110中设定的发动机工作点，以能够产生总驱动力的方式决定第一MG110及第二MG120的转矩指令值。在基于决定的发动机工作点的发动机输出中总驱动力不足时，对第二MG120不足的转矩进行辅助。

其结果是，决定用于确保总驱动力的、相对于混合动力车辆100整体的要求功率（以下，也称为总要求功率Ptl）的、第一MG110、第二MG120及发动机200之间的功率分配。

PM-ECU170在步骤S130中，判定在步骤S110中决定的发动机工作点是否进入图6所示的OT增量区域310。并且，在发动机工作点为OT增量区域内时（S130的“是”判定时），PM-ECU170通过步骤S140，来要求功率分配的变更。具体而言，在步骤S140中，使发动机输出功率减少，并使第二MG120的输出功率增加。

而且，PM-ECU170再次执行步骤S110，再次决定与减少的发动机输出功率对应的发动机工作点。由此，变更发动机工作点。PM-ECU170再次执行步骤S120，决定按照变更后的发动机工作点的功率分配。

再次参照图6，工作点P1进入OT增量区域310。即，在步骤S130中决定的发动机工作点为P1时，步骤S130成为“是”判定。并且，当由于步骤S140而发动机输出功率减少时，发动机工作点从P1朝向P2变更。

在图8中示出变更前的工作点P1处的共线图。

参照图8，发动机200的转速及转矩（Te）成为与工作点P1对应的值。作用在混合动力车辆100的驱动轴上的总驱动力成为以发动机200为支点起作用的发动机直达转矩Tep与第二MG120的输出转矩Tmg2之和。发动机直达转矩Tep使用第一MG110的输出转矩Tmg1及动力分割机构130的齿轮比ρ，由Tep=-Tmg1/ρ提供。第一MG110的输出转矩Tmg1在发动机200的起动时为正（Tmg1>0），但在通常行驶时多为负（Tmg1<0）。

在图9中示出变更后的工作点P2处的共线图。

将图9与图8相比，在工作点P2处，与图8（工作点P1）相比，由于发动机输出功率的减少，而发动机200的转速及转矩（Te）下降。伴随于此，发动机直达转矩Tep比工作点P2时下降。

另一方面，为了对发动机输出的减少进行补偿，第二MG120的输出转矩Tmg2相比图8增加。其结果是，成为作用在驱动轴上的转矩（即，车辆驱动力）的、发动机直达转矩Tep及第二MG120的输出转矩Tmg2之和被确保为与图8相等。即，即使将发动机工作点从P2向P1变更，车辆驱动力也成为与通过步骤S100算出的总驱动力相当的值。

再次参照图7，PM-ECU170再次执行步骤S130，判定变更后的发动机工作点是否进入OT增量区域310。在变更后的发动机工作点为OT增量区域310内时，步骤S130为“是”判定。其结果是，基于步骤S140的功率分配变更及基于步骤S110的发动机工作点的变更再次执行。如此，在步骤S130成为“否”判定之前，即，在估计出发动机工作点成为通常区域305那样的功率分配之前，反复执行步骤S110～S140的处理。

PM-ECU170在发动机工作点被决定为通常区域305内时，将步骤S130设为“否”判定，使处理进入步骤S150。PM-ECU170在步骤S150中，生成用于按照决定的通常区域305内的发动机工作点而控制发动机200的控制目标值。控制目标值向发动机ECU201送出。

其结果是，根据实施方式1的混合动力车辆的行驶控制，发动机200在高速行驶时或车辆加速时等，若为本来的行驶控制则在高输出区域（OT增量区域310）中进行工作的车辆状态下，在设定按照理论空燃比的燃料喷射量的通常区域305内进行工作。因此，无论对于何种车辆状态，都能够为了防止排气温度的上升引起的催化剂的过高温而避免需要燃料增量的高输出区域（OT增量区域310）下的工作。其结果是，能够防止废气排放的恶化。

另一方面，发动机200的工作点变更引起的输出功率下降量通过第二MG120的输出增加而补偿，因此由步骤S100求出的、与车辆状态对应的总驱动力得以确保。如此，不会导致排气温度的上升引起的催化剂的过高温及车辆驱动力的不足，而能够抑制混合动力车辆的废气排放。

（实施方式2）

为了实现实施方式1的混合动力车辆的行驶控制，需要进行基于第二MG120的输出增加的转矩补偿。因此，当蓄电池150的蓄积能量（SOC）不足时，难以进行所述行驶控制的执行。

在实施方式2中，说明包括用于可靠地执行基于第二MG120的转矩补偿的处理在内的行驶控制。需要说明的是，在包括实施方式2的以后的实施方式中，对于与实施方式1共通的部分，不特别提及而省略说明。

图10是说明本发明的实施方式2的混合动力车辆的行驶控制的流程图。按照图10所示的流程图的控制处理通过PM-ECU170以规定的控制周期反复执行。

将图10与图7相比，在实施方式2的混合动力车辆的行驶控制中，在步骤S130的“否”判定时，即，在决定了通常区域305内的发动机工作点之后，还执行步骤S170～S190，在这一点上不同。关于其他的各步骤的控制处理，由于与图7中说明的情况相同，因此不重复说明。

PM-ECU170在决定了通常区域305内的发动机工作点时（S130的“否”判定时），通过步骤S170，将当前的SOC与基准值Sth进行比较。基准值Sth能够以相对于第二MG120的转矩增加变得困难的SOC区域设置余量的方式设定。例如，基准值Sth是比通常的SOC控制目标低的等级。

PM-ECU170在当前的SOC比基准值Sth低时（S170的“是”判定时），通过步骤S180，在将发动机200的输出功率保持为一定的基础上，以发动机转速上升的方式变更发动机工作点。而且，PM-ECU170通过步骤S190，利用基于工作点变更的发动机转速的上升（步骤S180），而使第一MG110的发电量增加。

参照图11，工作点P2是通过实施方式1的行驶控制而设定在通常区域305内的发动机工作点。在SOC低时，在等功率线320上发动机转速Ne增加的工作点P3通过步骤S180（图10）设定。这样的话，在维持了发动机200的工作点处于通常区域305内的功率分配的状态下，能够使发动机转速上升。

在图12中示出工作点P2处的共线图，在图13中示出工作点P3处的共线图。图12的共线图与图9所示的共线图相同。

将图13与图12相比，在工作点P3处，发动机转矩Te下降，而发动机转速上升。其结果是，用于使驱动轴的转速（即，车速）相同的第一MG110的转速增大。第一MG110的发电电力与转矩及转速之积成比例。因此，通过将发动机工作点从P2向P3变更，而能够增大第一MG110的发电电力。

再次参照图10，在当前的SOC比基准值Sth高时（S170的“否”判定时），PM-ECU170跳过步骤S180、S190的处理。或者PM-ECU170在未通过步骤S130、S140变更发动机工作点时，也可以与SOC无关地跳过步骤S180、S190的处理。

并且，PM-ECU170通过步骤S150，生成用于按照在步骤S120中决定的发动机工作点或在S180中变更的发动机工作点而控制发动机200的控制目标值，并向发动机ECU201送出。需要说明的是，如上述那样，无论在何种情况下，发动机工作点都被决定在通常区域305内。

如此，根据实施方式2的混合动力车辆的行驶控制，在蓄电池150的蓄积能量少（SOC为低等级）时，也能够通过增加第一MG110的发电量，而产生基于实施方式1的行驶控制的第二MG120的输出增加所需的电力。

或者如上述那样，若限定为发动机工作点被变更（S130、S140）时而执行步骤S170～S190的处理，则能够将用于使第一MG110的发电电力增加的发动机工作点的变更限制于必要最小限度。即，无论是否需要发动机工作点的变更，在SOC低（SOC<Sth）时，都发出用于使第二MG120的输出增加的电力，另一方面，在没有上述的必要时，能够防止发动机效率的下降。

另外，若始终执行步骤S170～S190的处理，则在第二MG120的输出不高的车辆状态下，也能够使蓄电池SOC比基准值Sth升高，而备于基于实施方式1的行驶控制的第二MG120的输出增加。

（实施方式3）

成为发动机工作点进入OT增量区域310（图6）那样的功率分配的情况并不局限于在高车速时油门开度增大这样的某种程度特殊的车辆状态（高速高负载）。例如，在高速行驶时，在为了超车而加速或爬坡那样的行驶状态下，设定进入OT增量区域那样的发动机工作点。

因此，在实施方式3中，说明当存在这样的特殊的车辆状态产生的可能性时，用于预先升高蓄电池150的蓄积能量（SOC）的等级的行驶控制。

图14是说明本发明的实施方式3的混合动力车辆的行驶控制的流程图。按照图14所示的流程图的控制处理通过PM-ECU170以规定的控制周期反复执行。

将图14与图7相比，在实施方式3的混合动力车辆的行驶控制中，在步骤S130的“否”判定时，即，在决定了通常区域305内的发动机工作点之后，进而执行步骤S200～S220，在这一点上不同。关于其他的各步骤的控制处理，由于与图7中说明的情况相同，因此不重复说明。

PM-ECU170通过步骤S200判定是否通过步骤S130、S140变更了发动机工作点。并且，在发动机工作点未变更时（S200的“否”判定时），PM-ECU170通过步骤S210，判定是否是处于需要为了备于基于实施方式1的行驶控制的第二MG120的输出增加，而用于使蓄电池150的充电等级（SOC）预备性地上升的高SOC控制（充电等级上升控制）的行驶状态。即，在步骤S210中，判定行驶状态是否满足预先设定的高SOC控制条件。

高SOC控制条件以补偿预测到发生如下车辆状态的行驶状态的方式设定，该车辆状态为通过实施方式1的行驶控制变更发动机工作点这样的高输出被发动机200所要求这样的车辆状态。例如，在100km/h左右的规定速度以上的高速行驶持续规定时间时，高SOC控制条件成立而步骤S210设为“是”判定。或者基于导航信息等，在预测到高车速下的爬坡行驶发生的情况下，基于爬坡路的坡度·距离、或到爬坡路为止的行驶距离，高SOC控制条件成立。

PM-ECU170在高SOC控制条件成立时（S210的“是”判定时），通过步骤S220，使用于使SOC等级上升的高SOC控制启动。作为高SOC控制，通过使蓄电池150的SOC控制目标比通常（例如，50～60%）上升，而能够促进蓄电池150的充电。若如此，朝向暂时升高的SOC控制目标，用于对蓄电池150进行充电的充电功率Pchg向总要求功率Ptl加入，由此强制性地对蓄电池150充电。或者，通过使基于当前的SOC和SOC控制目标而决定的充电功率Pchg向正方向偏离，也能够实现高SOC控制。

在高SOC控制的启动中，基于升高的充电功率Pchg，决定发动机200、第一MG110及第二MG120的功率分配及工作点，从而促进蓄电池150的充电。

PM-ECU170在高SOC控制条件不成立时（S210的“否”判定时），跳过步骤S220的处理。而且，在发动机工作点变更时（S200的“是”判定时），步骤S210、S220的处理被跳过。这是因为，基于步骤S220的高SOC控制是备于在与发动机工作点的变更相伴的第二MG120的消耗电力增大的控制。在步骤S220的非执行时，高SOC控制自动停止。

PM-ECU170通过与图7同样的步骤S150，按照决定的通常区域305内的发动机工作点，生成用于控制发动机200的控制目标值。需要说明的是，当高SOC控制为启动时，至少从下一次的控制周期开始反映高SOC控制，而决定功率分配及工作点，但在该控制周期中，也可以修正功率分配及工作点。

在图15中示出实施方式3的混合动力车辆的行驶控制的一例。

参照图15，在从时刻t1至时刻t2期间，使超过规定速度Vt的高速行驶持续规定时间以上，由此在时刻t2，将图14的步骤S200设为“是”判定。

其结果是，从时刻t2开始执行高SOC控制，蓄电池150的SOC上升。并且，通过从时刻t3～t4开始的加速行驶，执行实施方式1中说明的行驶控制。即，为了使发动机工作点向OT增量区域310（图6）的外侧超出，而增加第二MG120的输出。虽然需要从蓄电池150供给用于使第二MG120的输出增加的电力，但该电力通过由时刻t2～t3下的高SOC控制而升高的SOC能够可靠地确保。

如此，根据实施方式3的混合动力车辆的行驶控制，在需要发动机工作点的变更的高输出成为被发动机200所要求的车辆状态的可能性存在时，通过高SOC控制而能够使蓄电池150的SOC预先上升。其结果是，能够更可靠地执行伴随着第二MG120的输出增加的实施方式1的行驶控制。

此外，也可以将实施方式2的行驶控制与实施方式3的行驶控制组合。例如，在通过步骤S130、S140变更了发动机工作点时（S200的“是”判定时），能够设为执行图7的步骤S170～S190的处理的控制处理。这样的话，即使在由于高速高负载的车辆状态持续长时间而蓄电池150的SOC下降的情况下，通过第一MG110的发电量增加，也能够产生第二MG120的输出增加所需的电力。

（实施方式4）

混合动力车辆如上述那样，根据车辆状态，使发动机200停止而仅通过第二MG120的输出进行行驶。即，在混合动力车辆中，根据车辆状态而使发动机200间歇运转。

因此，在一定的行驶模式下的排放物的总量受限制的情况下，抑制伴随着发动机间歇运转的发动机200的起动时的排放物的情况非常重要。

在实施方式4中，作为混合动力车辆的行驶控制之一，说明用于抑制排放物的发动机起动控制。

图16是说明混合动力车辆的通常的发动机起动控制的波形图。在图16及图17中示出车辆起步时的发动机起动时的工作波形。

参照图16，在混合动力车辆100中，通过第一MG110的正转矩而对发动机200进行驱动，由此使发动机转速上升，并使燃料喷射开始。在发动机起动时，为了确保发动机输出，而燃料喷射量暂时增加。即，通过暂时使空燃比相比理论空燃比浓厚，来确保用于可靠地使发动机200起动的能量。然而，由于该燃料增量而未燃CO发生，从而排放物发生恶化。

第一MG110在为了驱动而产生了正转矩之后，输出转矩减少，在发动机起动完成的时刻，产生负转矩。即，第一MG110的转矩在发动机转速到达发动机起动时的目标转速N0之前，为负转矩。

其结果是，关于第一MG110的转速，也朝向发动机起动完成时的稳定转速N1单调上升。该稳定转速N1由发动机200的起动时目标转速N0和动力分割机构130的齿轮比（ρ）决定。

如此，在混合动力车辆100的通常的发动机起动中，基于第一MG110的驱动是从属性的，通过燃料增量而使发动机的起动能量的确保可靠。并且可理解，到发动机200的起动完成为止的期间，通过第二MG120的转矩，补偿用于得到车速的驱动力。

在图17中示出说明按照实施方式4的混合动力车辆的行驶控制的发动机起动控制的波形图。图17中，为了比较，图16所示的通常的发动机起动控制中的工作波形由虚线表示。

参照图17，在实施方式4的发动机起动控制中，与通常（图16）相比，长时间实施第一MG110的驱动。尤其是在发动机转速到达起动时的目标转速N0之前的期间，第一MG110产生正转矩，由此不用实施图16那样的燃料增量，而能够使发动机200起动。关于第一MG110的转速，也比图16的情况迅速地上升。尤其是第一MG110的转速在发动机起动完成前比稳定转速N1上升之后，在发动机起动完成时成为稳定转速N1，这一点与图16不同。

另外，为了弥补发动机转速的上升比图16慢这一点，第二MG120的输出转矩及转速比图16提前上升。由此，发动机起动时的车速的推移与图16的情况大致相同。

如此，在实施方式4的混合动力车辆的行驶控制中，对基于第一MG110的驱动进行强化，由此在发动机起动时，也按照理论空燃比来设定燃料喷射量。其结果是，与图16所示的伴随着燃料增量的通常的发动机起动控制不同，在发动机起动时，排放物不会恶化。其结果是，能够抑制伴随着发动机的起动及停止的行驶期间内的排放物排出量的总和。实施方式4的行驶控制能够与在实施方式1～3中说明的行驶控制适当组合。

如此，根据实施方式1～4的混合动力车辆的行驶控制，不需要用于防止催化剂的过高温的燃料增量、或发动机起动时的燃料增量，因此能够实现经过了行驶期间的排放物的抑制。其结果是，可期待能够摆脱严格化的排放限制。

此外，关于混合动力车辆的驱动系统，对于与图1例示的混合动力车辆100不同的结构，确认地记载了能够适用本实施方式的混合动力车辆的行驶控制这一点。具体而言，以并行式的混合动力车辆为代表，只要发动机及电动机这两方是能够产生车辆驱动力的结构即可，无论配置的电动机（电动发电机）的个数或驱动系统的结构如何，都能够适用实施方式1～3的行驶控制。而且，关于实施方式4的行驶控制，只要是具备在起动时使发动机进行驱动的电动机的结构就能够适用。

应考虑的是本次公开的实施方式全部的点是例示而未受制限。本发明的范围不是由上述的说明而是由权利要求书的范围公开，并包括与权利要求书的范围等价的意思及范围内的全部变更。

工业上的可利用性

本发明能够适用于搭载发动机及电动机作为驱动力源的混合动力车辆。

标号说明

100混合动力车辆，110第一MG，120第二MG，130动力分割机构，140减速器，150蓄电池，152电池传感器，160前轮，200发动机，201发动机ECU，202燃烧室，204喷射器，206点火线圈，208发动机水温传感器，210吸气管，212节气门电动机，214节气门，216空气流量计，218传感器，222空燃比传感器，224氧传感器，220排气管，240催化剂，300边界线，305通常区域，310OT增量区域，315工作线，320等功率线，N1稳定转速，Ne发动机转速，P1、P2、P3工作点，Sth SOC基准值，Te发动机转矩，Tep发动机直达转矩，Tmg1、Tmg2输出转矩（MG），Vt规定速度，t1～t4、ta、tb时刻。

Claims (12)

1.一种混合动力车辆的控制装置，是搭载有用于产生车辆驱动力的内燃机（200）及电动机（120）的混合动力车辆的控制装置（170），其中，

由所述内燃机的转速及转矩表示的工作区域包括：按照理论空燃比而算出燃料喷射量的第一工作区域（305）；以及为了抑制在所述内燃机的排气系统设置的催化剂（240）的温度上升而使燃料相比按照所述理论空燃比的燃料喷射量增加的第二工作区域（310），

所述控制装置根据车辆状态而算出所述混合动力车辆的整体要求功率，并且，以在全部的车辆状态下所述内燃机的转矩及转速包含于所述第一工作区域的方式决定所述内燃机的输出功率，且以确保所述整体要求功率的方式基于所述内燃机的输出功率而决定所述电动机的输出功率。

2.根据权利要求1所述的混合动力车辆的控制装置，其中，

所述混合动力车辆还具备用于在所述内燃机（200）的起动时对所述内燃机进行驱动的起动电动机（110），

所述控制装置（170）在所述内燃机的起动时，按照所述理论空燃比来设定所述内燃机的燃料喷射量，并且在所述内燃机的转速达到起动时的目标转速（N0）为止的期间以使所述起动电动机产生所述驱动用的正转矩的方式进行控制。

3.根据权利要求1所述的混合动力车辆的控制装置，其中，

所述混合动力车辆还具备用于在所述内燃机（200）的起动时对所述内燃机进行驱动的起动电动机（110），

所述控制装置（170）在所述内燃机的起动时，按照所述理论空燃比来设定所述内燃机的燃料喷射量，并且以在所述起动电动机的转速暂时相比所述内燃机的转速达到起动时的目标转速时的稳定转速（N1）上升之后，将所述起动电动机的转速保持在所述稳定转速的方式，控制所述起动电动机。

4.根据权利要求1所述的混合动力车辆的控制装置，其中，

所述混合动力车辆还具备：

蓄电装置（150），用于蓄积用于所述电动机（120）的驱动的电力；以及

发电机构（110），用于通过所述内燃机的输出而产生所述蓄电装置的充电电力，

所述控制装置（170）在所述蓄电装置的蓄积能量（SOC）低于基准值（Sth）时，以在所述内燃机（200）的输出功率为一定的条件下使所述内燃机的转速上升的方式，变更所述内燃机的工作点。

5.根据权利要求1所述的混合动力车辆的控制装置，其中，

所述混合动力车辆还具备：

蓄电装置（150），用于蓄积用于所述电动机（120）的驱动的电力；以及

发电机构（110），用于在车辆行驶中产生所述蓄电装置的充电电力，

所述控制装置（170）基于行驶状态而判定是否需要备于对所述内燃机（200）的高输出要求的所述蓄电装置的充电等级上升控制，并且在判定为需要所述充电等级上升控制时，以使所述蓄电装置的蓄积能量增加的方式控制所述发电机构。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的混合动力车辆的控制装置，其中，

所述控制装置（170）决定相对于所述整体要求功率的所述内燃机及所述电动机的输出功率的分配，并且在按照所述决定的功率分配的所述内燃机的工作点包含于所述第二工作区域（310）时，以使所述内燃机的工作点变更到所述第一工作区域（305）内的方式使所述内燃机的输出功率下降，且以反映所述工作点的变更引起的所述内燃机的输出功率的下降量而增加所述电动机的输出功率的方式修正功率分配。

7.一种混合动力车辆的控制方法，是搭载有用于产生车辆驱动力的内燃机（200）及电动机（120）的混合动力车辆的控制方法，所述混合动力车辆的控制方法中，

由所述内燃机的转速及转矩表示的工作区域包括：按照理论空燃比而算出燃料喷射量的第一工作区域（305）；以及为了抑制在所述内燃机的排气系统设置的催化剂（240）的温度上升而使燃料相比按照所述理论空燃比的燃料喷射量增加的第二工作区域（310），

所述控制方法包括：

根据车辆状态而算出所述混合动力车辆的整体要求功率的步骤（S100）；

以在全部的车辆状态下所述内燃机的转矩及转速包含于所述第一工作区域的方式决定所述内燃机的输出功率的步骤（S130、S140）；以及

以确保所述整体要求功率的方式基于所述内燃机的输出功率而决定所述电动机的输出功率的步骤（S110）。

8.根据权利要求7所述的混合动力车辆的控制方法，其中，

所述混合动力车辆还具备用于在所述内燃机（200）的起动时对所述内燃机进行驱动的起动电动机（110），

在所述内燃机的起动时，按照述理论空燃比来设定所述内燃机的燃料喷射量，并且在所述内燃机的转速达到起动时的目标转速（N0）为止的期间，以使所述起动电动机产生所述驱动用的正转矩的方式控制所述起动电动机。

9.根据权利要求7所述的混合动力车辆的控制方法，其中，

所述混合动力车辆还具备用于在所述内燃机（200）的起动时对所述内燃机进行驱动的起动电动机（110），

在所述内燃机的起动时，按照所述理论空燃比来设定所述内燃机的燃料喷射量，并且以在所述起动电动机的转速暂时相比所述内燃机的转速达到起动时的目标转速时的稳定转速（N1）上升之后，将所述起动电动机的转速保持在所述稳定转速的方式，控制所述起动电动机。

10.根据权利要求7所述的混合动力车辆的控制方法，其中，

所述混合动力车辆还具备：

蓄电装置（150），用于蓄积用于所述电动机（120）的驱动的电力；以及

发电机构（110），用于通过所述内燃机的输出而产生所述蓄电装置的充电电力，

所述控制方法还包括如下步骤（S170、S180）：在所述蓄电装置的蓄积能量（SOC）低于基准值（Sth）时，以在所述内燃机（200）的输出功率为一定的条件下使所述内燃机的转速上升的方式，变更所述内燃机的工作点。

11.根据权利要求7所述的混合动力车辆的控制方法，其中，

所述混合动力车辆还具备：

蓄电装置（150），用于蓄积用于所述电动机（120）的驱动的电力；以及

发电机构（110），用于在车辆行驶中产生所述蓄电装置的充电电力，

所述控制方法还包括：

基于行驶状态而判定是否需要备于对所述内燃机（200）的高输出要求的所述蓄电装置的充电等级上升控制的步骤（S210）；以及

在判定为需要所述充电等级上升控制时，以使所述蓄电装置的蓄积能量增加的方式控制所述发电机构的步骤（S220）。

12.根据权利要求7～11中任一项所述的混合动力车辆的控制方法，其中，

所述控制方法还包括决定相对于所述整体要求功率的所述内燃机（200）及所述电动机（120）的输出功率的分配的步骤（S120），

决定所述内燃机的输出功率的步骤（S130、S140）在按照所述决定的功率分配的所述内燃机的工作点包含于所述第二工作区域（310）时，以使所述内燃机的工作点变更到所述第一工作区域（305）内的方式使所述内燃机的输出功率下降，

决定所述输出功率的分配的步骤以反映所述工作点的变更引起的所述内燃机的输出功率的下降量而增加所述电动机的输出功率的方式修正功率分配。

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