JP2000110604A - ハイブリッド車両及びそれにおいて用いられるエンジンの制御方法 - Google Patents

ハイブリッド車両及びそれにおいて用いられるエンジンの制御方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃費を悪化させることなく、排ガスを浄化す
るための触媒の暖機を行うようにする。 【解決手段】 触媒の暖機要求時には、バッテリ194
からの充放電補正量spchgを導き出す際の充放電補
正量算出マップとして、暖機要求時用マップM2を用い
ることにより、エンジン150に対する要求動力として
通常時よりも多くの動力を設定する。これにより、触媒
の暖機を行なう際には、通常時に比較して、エンジン1
50からより多くの動力を出力させることができるの
で、エンジン150から排出される排ガスの量を適度に
確保することができ、最適な触媒の暖機を行うことがで
きる。エンジン150からより多くの動力が出力されて
も、その動力は発電機によって電力に変換されて、バッ
テリ194に十分に充電することができるため、燃費の
悪化を防ぐことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、動力を出力するエ
ンジンと、そのエンジンの出力した動力を用いて発電し
得る発電機と、発電された電力を充電する二次電池と、
発電または放電された電力を用いて駆動軸に出力される
動力が所望の動力となるよう運転される電動機と、を備
えたハイブリッド車両に関し、特に、燃費を悪化させる
ことなく、エンジンからの排ガスを浄化するための触媒
の暖機を行うことが可能なハイブリッド車両およびそれ
において用いられるエンジンの制御方法に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】近年、燃料の燃焼により動力を出力する
ガソリンレシプロエンジンなどのエンジンの燃費や排ガ
ス浄化性能の飛躍的な向上と車両の走行性能の確保との
両立を目的として、いわゆるハイブリッド車両の構成が
種々提案されている。ハイブリッド車両は大きく分ける
と、エンジンにより発電機を駆動して発電を行ない、発
電した電力で電動機を駆動して車両の推進力を得るシリ
ーズハイブリッド方式と、駆動軸にエンジンと電動機と
をそれぞれ結合し、エンジンと電動機とにより車両の推
進力を得るパラレルハイブリッド方式とが知られてい
る。いずれの方式でも、エンジンから出力された動力
を、駆動軸に任意の回転数およびトルクで出力すること
ができるため、エンジンは運転効率の高い動作点を選択
して運転することができる。また、推進力を電動機で得
ることにより、走行中であっても、エンジンを停止させ
ることができるため、エンジンを間欠運転させて車両を
走行させることができる。従って、ハイブリッド車両は
エンジンのみを駆動源とする従来の車両に比べて省資源
性および排気浄化性に優れている。
【0003】これらの方式のうち、例えば、パラレルハ
イブリッド方式の車両では、エンジンから出力された動
力の一部は動力調整装置により駆動軸に伝達される。残
余の動力は動力調整装置によって電力に変換される。こ
の電力はバッテリに蓄電されたり、エンジン以外の動力
源としての電動機を駆動するのに用いられる。
【0004】動力調整装置としては、例えば、回転軸を
有する電動発電機と、駆動軸とエンジンの出力軸と電動
発電機の回転軸とにそれぞれ結合された3軸を有するプ
ラネタリギヤと、を用いた機械分配型動力調整装置や、
エンジンの出力軸に結合されたロータと駆動軸に結合さ
れたロータとを備える対ロータ電動機を用いた電気分配
型動力調整装置などを適用することができる。
【0005】対ロータ電動機では、既に知られている通
り、2つのロータ間の回転数差、即ちすべり量を制御す
ることによって、一方のロータから他方のロータに機械
的な動力を伝達しつつ、残余の動力を電力として取り出
すことができる。また、電力を供給することによって、
機械的な動力を増加させつつ他方のロータに伝達するこ
ともできる。また、プラネタリギヤは、周知の通り、3
軸のうち2軸の回転数およびトルクが決まると残余の回
転軸の回転数およびトルクが決まる性質を有している。
かかる性質に基づき、例えばエンジンのの出力軸に結合
された回転軸から入力された機械的な動力の一部を駆動
軸に出力しつつ、残る回転軸に結合された電動発電機に
よって残余の動力を電力として取り出すことができる。
また、この電動発電機に電力を供給することにより、エ
ンジンから出力された動力を増大して駆動軸に伝達する
ことも可能である。
【0006】以上説明したように、ハイブリッド車両で
は、エンジンは運転効率の高い動作点を選択して運転す
ることが可能であり、エンジンを間欠運転させて車両を
走行させることが可能であるので、省資源性および排気
浄化性に優れている。
【0007】しかしながら、ハイブリッド車両において
も、エンジンを使用する限り、エンジンから排出される
排ガスをゼロにすることはできないため、通常の車両と
同様に、エンジンから排出される排ガスを浄化するため
に、触媒を備えた排気浄化装置がエンジンの排気通路に
設けられている。
【0008】排気浄化装置内の触媒は、一般に、その温
度が低いと、活性化せず、触媒としての機能を十分発揮
することができない。そのため、エンジンの起動時にお
いては、触媒の温度を上昇させるために、触媒の暖機を
行う必要がある。
【0009】そこで、従来においては、ハイブリッド車
両のスタートスイッチをオンすることにより、エンジン
を必ず起動した後、排気浄化装置内の触媒の温度を上昇
させるために、エンジンに対し、点火時期を通常の点火
時期より遅角する制御(以下、点火遅角制御という)を
行っていた。これは、点火時期を遅角させることで、燃
焼時期を遅らせ、排気行程中にも燃焼させて、排気浄化
装置内の触媒の温度上昇を促進させるものである。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにすると、スタートスイッチをオンしたときに、必ず
エンジンが起動されるため、ハイブリッド車両の停止中
にエンジンが動作することになり、燃費の面で不利とな
る。
【0011】そこで、スタートスイッチをオンしたとき
には、燃費を抑えるためにエンジンを起動させないよう
にすれば良いが、今度は、車両走行中に、例えば、エン
ジンが間欠運転する際に、如何にして、触媒の暖機を行
うかが問題となる。
【0012】例えば、車両走行中においても、上記した
と同様に、エンジンに対する点火遅角制御によって、触
媒の暖機を行おうとすると、点火遅角制御自体、エンジ
ンの燃費を悪化させる制御であるため、この場合も、燃
費の面で不利となる。
【0013】従って、本発明の目的は、上記した従来技
術の問題点を解決し、燃費を悪化させることなく、排ガ
スを浄化するための触媒の暖機を行うことができるハイ
ブリッド車両を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
記した目的の少なくとも一部を達成するために、本発明
のハイブリッド車両は、動力を出力するエンジンと、該
エンジンの出力した動力の少なくとも一部を用いて発電
し得る発電機と、発電された電力の少なくとも一部を充
電する二次電池と、前記発電機により発電された電力ま
たは前記二次電池より放電された電力を用いて、駆動軸
に出力される動力が所望の動力となるよう運転される電
動機と、前記エンジンの排気通路に設けられ、該排気通
路を通る排ガスを浄化するための触媒と、を備え、前記
駆動軸に出力される動力によって車輪を駆動するハイブ
リッド車両であって、前記二次電池の充電量を検出する
充電量検出手段と、検出した前記充電量を含む所定のパ
ラメータに基づいて、前記エンジンに対する要求動力を
設定する要求動力設定手段と、前記エンジンから出力さ
れる動力が設定された前記要求動力とほぼ等しくなるよ
う、前記エンジンを制御し得るエンジン制御手段と、を
備え、前記要求動力導出手段は、検出された前記充電量
が所定の範囲にある場合において、前記触媒の温度上昇
のための暖機要求があった時に、通常時よりも多くの動
力を、前記要求動力として設定することを要旨とする。
【0015】また、本発明のエンジンの制御方法は、動
力を出力するエンジンと、該エンジンの出力した動力の
少なくとも一部を用いて発電し得る発電機と、発電され
た電力の少なくとも一部を充電する二次電池と、前記発
電機により発電された電力または前記二次電池より放電
された電力を用いて、駆動軸に出力される動力が所望の
動力となるよう運転される電動機と、前記エンジンの排
気通路に設けられ、該排気通路を通る排ガスを浄化する
ための触媒と、を備え、前記駆動軸に出力される動力に
よって車輪を駆動するハイブリッド車両において用いら
れる前記エンジンの制御方法であって、(a)前記二次
電池の充電量を検出する工程と、(b)検出した前記充
電量を含む所定のパラメータに基づいて、前記エンジン
に対する要求動力を設定する工程と、(c)前記エンジ
ンから出力される動力が設定された前記要求動力とほぼ
等しくなるよう、前記エンジンを制御する工程と、を備
え、前記工程(b)は、前記触媒の温度上昇のための暖
機要求があった否かを判定する工程と、前記暖機要求が
あった時に、検出された前記充電量が所定の範囲にある
場合には、通常時よりも多くの動力を、前記要求動力と
して設定する工程と、を含むことを要旨とする。
【0016】このように、本発明のハイブリッド車両ま
たはエンジン制御方法では、二次電池の充電量を検出
し、その充電量が所定の範囲にある場合において、触媒
の温度上昇のための暖機要求があった時に、通常時より
も多くの動力を、エンジンに対する要求動力として設定
するようにしている。
【0017】従って、本発明のハイブリッド車両または
エンジン制御方法によれば、触媒の温度上昇のための暖
機要求があった時には、エンジンから通常時よりも多く
の動力が出力されることになるため、エンジンから排出
される排ガスの量を適度に確保することができる。この
結果、エンジンの排気通路に設けられた触媒の温度を、
適度に暖められた排ガスによって十分に上昇させること
ができるため、最適な触媒の暖機を行うことができる。
また、エンジンからより多くの動力が出力されても、そ
の動力は発電機によって電力に変換されて、二次電池に
十分に充電することができるため、燃費の悪化を防ぐこ
とができる。
【0018】また、本発明のハイブリッド車両におい
て、前記エンジン制御手段は、前記エンジンのスロット
ルバルブの開度を調整することにより、前記エンジンか
ら出力される動力が前記要求動力とほぼ等しくなるよう
にすることが望ましい。
【0019】このように構成した場合には、触媒の温度
上昇のための暖機要求があった時に、エンジンのスロッ
トルバルブの開度を調整して、エンジンからより多くの
動力が出力されるよう制御されることになるため、上記
した点火遅角制御を行う場合に比較して、燃費を向上さ
せることができる。
【0020】また、本発明のハイブリッド車両におい
て、前記エンジン制御手段は、前記エンジンに関連した
所定のパラメータから、前記触媒の温度を推定し、推定
した該温度が所定の温度以下である場合に、前記要求動
力導出手段に対し、前記触媒の温度上昇のための暖機要
求を出すことが好ましい。
【0021】このように構成することにより、触媒の温
度が低く、触媒としての機能が十分発揮できないとき
に、適切に、暖機要求を出すことができる。
【0022】
【発明の実施の形態】(1)実施例の構成 はじめに、本発明の一実施例の構成について図1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
ッド車両の概略構成を示す構成図である。
【0023】このハイブリッド車両の構成は大きくは、
駆動力を発生する動力系統と、その制御系統と、駆動源
からの駆動力を駆動輪116、118に伝達する動力伝
達系統と、からなっている。
【0024】また、上記動力系統はエンジン150を含
む系統とモータMG1,MG2を含む系統とからなって
おり、制御系統は、エンジン150の運転を主に制御す
るためのエンジン制御ユニット(以下、ENGECUと
呼ぶ)170と、モータMG1,MG2の運転を主に制
御するHV制御ユニット(以下、HVECUと呼ぶ)1
90と、ENGECU170およびHVECU190に
必要な信号を検出し入出力する種々のセンサ部とからな
っている。
【0025】なお、ENGECU170およびHVEC
U190の内部構成は具体的には図示していないが、こ
れらはそれぞれ内部にCPU、ROM、RAM等を有す
るワンチップ・マイクロコンピュータであり、CPUが
ROMに記録されたプログラムに従い、以下に示す種々
の制御処理を行なうよう構成されている。
【0026】ENGECU170およびHVECU19
0による制御によって、エンジン150からの動力を受
け、更にプラネタリギヤ120により、このエンジン1
50の動力に対して、モータMG1,MG2の動力ある
いは発電により調整された動力を駆動軸112に出力す
る構成を、以下では、動力出力装置110と呼ぶ。
【0027】動力出力装置110におけるエンジン15
0は、スロットルバルブ261を介して吸入口200か
ら空気を吸入すると共に、燃料噴射弁151からガソリ
ンを噴射し、吸入した空気と噴射したガソリンとで混合
気を生成する。このとき、スロットルバルブ261は、
アクチュエータ262によって開閉駆動される。エンジ
ン150は、生成した混合気を吸気弁153を介して燃
焼室152に吸入し、この混合気の爆発により押し下げ
られるピストン154の運動をクランクシャフト156
の回転運動に変換する。この爆発は、イグナイタ158
からディストリビュータ160を介して導かれた高電圧
によって点火プラグ162が形成した電気火花によって
混合気が点火され燃焼することで生じる。
【0028】燃焼により生じた排ガス(排気)は、排気
管202を通って、排気管202に装着された排気浄化
装置204に流入される。排気浄化装置204内には、
排ガスを浄化するための触媒206が備えられている。
この触媒206は、例えば、排ガス中の炭化水素、一酸
化炭素、酸化窒素、酸化窒素などを浄化する三元触媒か
ら構成されており、所定温度以上の範囲内で高い浄化率
で活性化するものである。従って、排気浄化装置204
に流入した排ガスは、排気浄化装置204によって浄化
されて、その後、大気中に排出される。
【0029】また、エンジン150は、吸気弁153の
開閉タイミングを変更する機構、いわゆる連続可変バル
ブタイミング機構(以下、VVTという)157を備え
る。このVVT157は、吸気弁153を開閉駆動する
吸気カムシャフト(図示せず)のクランク角に対する位
相を進角または遅角することにより、吸気弁153の開
閉タイミングを調整する。
【0030】一方、エンジン150の運転は、ENGE
CU170により制御されている。例えば、スロットル
バルブ261は、その開度(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263によって得られ
る検出信号に基づき、ENGECU170によりアクチ
ュエータ262を用いて、所望の開度となるようにフィ
ードバック制御されている。また、上記したVVT15
7における吸気カムシャフトの位相の進角および遅角
も、吸気カムシャフトのポジションを検出するカムシャ
フトポジションセンサ264により得られる検出信号に
基づいて、ENGECU170により目標の位相となる
ようフィードバック制御がなされる。その他には、エン
ジン150の回転数に応じた点火プラグ162の点火時
期制御や、吸入空気量に応じた燃料噴射量制御などがあ
る。
【0031】また、エンジン150のこのような制御を
可能とするために、ENGECU170には、上記した
スロットルバルブポジションセンサ263やカムシャフ
トポジションセンサ264の他にも、エンジン150の
運転状態を示す種々のセンサやスイッチが接続されてい
る。例えば、エンジン150を冷却するための冷却水の
温度を検出する水温センサ174や、イグニッションキ
ーの状態を検出するスタートスイッチ179や、クラン
クシャフト156の回転数と回転角度を検出するために
ディストリビュータ160に設けられた回転数センサ1
76及び回転角度センサ178などが、接続されてい
る。なお、その他のセンサ,スイッチなどの図示は省略
した。
【0032】次に、図1に示すモータMG1,MG2の
概略構成について説明する。モータMG1は、同期電動
発電機として構成され、外周面に複数個の永久磁石を有
するロータ132と、回転磁界を形成する三相コイルが
巻回されたステータ133とを備える。ステータ133
はケース119に固定されている。このモータMG1
は、ロータ132に備えられた永久磁石による磁界とス
テータ133に備えられた三相コイルによって形成され
る磁界との相互作用によりロータ132を回転駆動する
電動機として動作し、場合によってはこれらの相互作用
によりステータ133に備えられた三相コイルの両端に
起電力を生じさせる発電機としても動作する。
【0033】モータMG2も、モータMG1と同様に同
期電動発電機として構成され、外周面に複数個の永久磁
石を有するロータ142と、回転磁界を形成する三相コ
イルが巻回されたステータ143とを備える。モータM
G2のステータ143も、ケース119に固定されてい
る。このモータMG2もモータMG1と同様に、電動機
あるいは発電機として動作する。
【0034】これらのモータMG1,MG2は、第1お
よび第2の駆動回路191,192を介して、バッテリ
194およびHVECU190に電気的に接続されてい
る。HVECU190からは、第1および第2の駆動回
路191,192を駆動する制御信号が出力されてい
る。各駆動回路191,192はインバータを構成して
おり、HVECU190からの制御信号に基づいて、三
相コイルの各相に流れる電流をPWM制御によって擬似
的な正弦波にしている。その結果、三相コイルにより回
転磁界が形成され、モータMG1,MG2が駆動され
る。
【0035】モータMG1,MG2の制御を含むハイブ
リッド車両の運転状態の制御を可能とするために、HV
ECU190には、この他各種のセンサおよびスイッチ
が電気的に接続されている。HVECU190に接続さ
れているセンサおよびスイッチとしては、例えば、アク
セルペダルポジションセンサ164aや、バッテリ19
4の充電量検出器199や、エアコンセンサ165など
がある。
【0036】これらのうち、アクセルペダルポジション
センサ164aからは、アクセルペダルポジション(す
なわち、アクセルペダル164の踏込量)が取得され
る。また、充電量検出器199からは、バッテリ194
の充電量(SOC)が取得される。エアコンセンサ16
5からは、例えば、エアコン(図示せず)のオン/オフ
状態などが取得される。
【0037】このように、HVECU190は、これら
のセンサやスイッチからの種々の検出結果を信号として
入力する他、エンジン150を制御するENGECU1
70との間で種々の情報を、通信によってやりとりして
いる。
【0038】一方、駆動源からの駆動力を駆動輪11
6、118に伝達する動力伝達系統の構成は次の通りで
ある。エンジン150の動力を伝達するためのクランク
シャフト156はダンパ130を介してプラネタリキャ
リア軸127に結合され、このプラネタリキャリア軸1
27と、モータMG1,モータMG2の回転を伝達する
サンギヤ軸125、リングギヤ軸126とは、後述する
プラネタリギヤ120に機械的に結合されている。
【0039】リングギヤ122には、動力取り出し用の
動力取出ギヤ128が、リングギヤ122とモータMG
1との間の位置で結合されている。この動力取出ギヤ1
28は、チェーンベルト129により動力受取ギヤ11
3に接続されており、動力取出ギヤ128と動力受取ギ
ヤ113との間で動力の伝達がなされる。この動力受取
ギヤ113は駆動軸112を介して動力伝達ギヤ111
に結合されており、この動力伝達ギヤ111はさらにデ
ィファレンシャルギヤ114を介して左右の駆動輪11
6、118に結合されていて、これらに動力を伝達でき
るようになっている。
【0040】プラネタリギヤ120は、サンギヤ12
1、リングギヤ122からなる同軸の2つのギヤと、サ
ンギヤ121とリングギヤ122との間に配置されサン
ギヤ121の外周を自転しながら公転する複数のプラネ
タリピニオンギヤ123の3つから構成される。サンギ
ヤ121はプラネタリキャリア軸127に軸中心を貫通
された中空のサンギヤ軸125を介してモータMG1の
ロータ132に結合され、リングギヤ122はリングギ
ヤ軸126を介してモータMG2のロータ142に結合
されている。また、プラネタリピニオンギヤ123は、
その回転軸を軸支するプラネタリキャリア124を介し
てプラネタリキャリア軸127に結合され、プラネタリ
キャリア軸127はクランクシャフト156に結合され
ている。機構学上周知のことであるが、プラネタリギヤ
120は上述のサンギヤ軸125、リングギヤ軸126
およびプラネタリキャリア軸127の3軸のうちいずれ
か2軸の回転数およびこれらの軸に入出力されるトルク
が決定されると、残余の1軸の回転数およびその回転軸
に入出力されるトルクが決定されるという性質を有して
いる。
【0041】(2)一般的動作 次に、図1に示すハイブリッド車両の一般的な動作につ
いて簡単に説明する。前述した構成を有するハイブリッ
ド車両は走行時において、駆動軸112に出力すべき要
求動力に相当する動力をエンジン150から出力し、出
力された動力を以下の通りトルク変換して駆動軸112
に伝達している。トルク変換は、例えば駆動軸112か
ら出力すべき要求回転数および要求トルクに対し、エン
ジン150のクランクシャフト156が高回転数かつ低
トルクで回転している場合には、エンジン150の出力
している動力の一部をモータMG1により電力として回
収し、その電力によりモータMG2を駆動する。
【0042】具体的には、まずエンジン150から出力
された動力が、プラネタリギヤ120においてサンギヤ
軸125に結合されたモータMG1に伝達される動力
と、リングギヤ軸126を介して駆動軸112に伝達さ
れる動力とに分配される。この動力分配は、リングギヤ
軸126の回転数が要求回転数に一致するような条件下
で行なわれる。サンギヤ軸125に伝達された動力は、
モータMG1により電力として回生される。一方、この
電力を用いてリングギヤ軸126に結合されたモータM
G2を駆動することにより、リングギヤ軸126にはト
ルクが付加される。このトルク付加は駆動軸112に要
求トルクが出力されるように行なわれる。こうしてモー
タMG1およびMG2を介して電力の形でやりとりされ
る動力を調整することにより、エンジン150から出力
された動力を所望の回転数およびトルクとして駆動軸1
12から出力することができるのである。
【0043】逆に、駆動軸112から出力すべき要求回
転数および要求トルクに対し、エンジン150のクラン
クシャフト156が低回転数かつ高トルクで回転してい
る場合には、エンジン150の出力している動力の一部
をモータMG2により電力を回収し、その電力によりモ
ータMG1を駆動する。
【0044】なお、モータMG1またはMG2によって
回収された電力の一部は、バッテリ194に蓄積するこ
とが可能である。また、バッテリ194に蓄積された電
力を用いて、モータMG1またはMG2を駆動すること
も可能である。
【0045】かかる動作原理に基づき、定常走行時に
は、例えば、エンジン150を主駆動源としつつ、モー
タMG2の動力も用いて走行する。このように、エンジ
ン150とモータMG2の双方を駆動源として走行する
ことにより、必要なトルクおよびモータMG2で発生し
得るトルクに応じて、エンジン150を運転効率の高い
動作点にて運転できるため、エンジン150のみを駆動
源とする車両に比べて省資源性および排気浄化性に優れ
ている。一方、クランクシャフト156の回転を、プラ
ネタリキャリア軸127およびサンギヤ軸125を介し
てモータMG1に伝達することができるため、エンジン
150の運転によりモータMG1で発電しつつ走行する
ことも可能である。
【0046】なお、上記トルク変換において用いられる
プラネタリギヤ120の回転数には、次のような関係が
知られている。即ち、プラネタリギヤ120について、
サンギヤ121とリングギヤ122のギヤ比(サンギヤ
の歯数/リングギヤの歯数)をρとすれば、サンギヤ軸
125の回転数Ns、プラネタリキャリア軸127の回
転数Nc、リングギヤ軸126の回転数Nrの間には、
一般に次式(1)の関係が成立する。本実施例の場合、
サンギヤ軸125の回転数NsはモータMG1の回転数
ngと等価なパラメータであり、リングギヤ軸126の
回転数Nrは車速およびモータMG2の回転数nmと等
価なパラメータであり、プラネタリキャリア軸127の
回転数Ncはエンジン150の回転数neと等価なパラ
メータである。
【0047】 Ns=Nc+(Nc−Nr)/ρ ・・・(1)
【0048】(3)触媒暖機に関わるエンジン150の
制御処理 次に、本実施例における触媒の暖機に関わるエンジン1
50の制御処理について、図2および図3を用いて説明
する。
【0049】図2は触媒暖機に関わる制御処理のうち、
ENGECU170による制御処理ルーチンの流れを示
すフローチャートであり、図3は同じくHVECU19
0による制御処理ルーチンの流れを示すフローチャート
である。すなわち、図2に示すルーチンはENGECU
170のCPU(図示せず)により実行される処理であ
り、図3に示すルーチンは同じくHVECU190のC
PU(図示せず)により実行される処理である。なお、
これらの制御処理ルーチンは、いずれも、所定の時間間
隔で繰り返し実行される。
【0050】図2に示した制御処理ルーチンが開始され
ると、まず、ENGECU170は、エンジン150を
冷却するための冷却水の温度を、水温センサ174から
取得する(ステップS102)。そして、ENGECU
170は、その取得した冷却水の水温から、排気浄化装
置204内に配備された排ガス浄化用の触媒206の温
度を推定し、触媒温度推定量Tとして算出する(ステッ
プS104)。
【0051】なお、本実施例では、このように触媒20
6の温度をエンジン冷却水の水温から推定しているが、
排気浄化装置204の内部に触媒温度センサを設けて、
触媒206の温度を直接求めるようにしても良い。
【0052】次に、HVECU190は、算出した触媒
温度推定量Tが予め設定されている所定の閾値Tb以下
であるか否かを判定して(ステップS106)、触媒2
06の温度を上昇させるために暖機を行う必要があるか
どうかを決定する。
【0053】ここで、閾値Tbとしては、触媒206が
活性化して排ガス浄化の機能を十分に発揮できるよう
な、触媒温度に対応した値を設定する。
【0054】判定の結果、触媒温度推定量Tが閾値Tb
以下である場合には、触媒206の温度が低く触媒20
6の暖機を行う必要があるとして、HVECU190
は、ENGECU170に対し、暖機要求フラグをセッ
トする(ステップS108)。逆に、閾値Tbより大き
い場合には、触媒206の温度が十分高く触媒206の
暖機を行う必要がないとして、既に暖機要求フラグがセ
ットされている場合には、HVECU190は、その暖
機要求フラグをクリアする(ステップS110)。ここ
で、説明の都合上、図2の説明を一旦中断し、図3の説
明に移る。
【0055】一方、図3に示した制御処理ルーチンが開
始されると、HVECU190は、まず、ハイブリッド
車両の車速を、リングギヤ軸126の回転数Nrを検出
するセンサ(図示せず)から取得し、アクセルペダル1
64の踏込量を、アクセルペダルポジションセンサ16
4aから取得し、エアコンのオン/オフ状態を、エアコ
ンセンサ165から取得する(ステップS202)。そ
して、さらに、HVECU190は、バッテリ194の
充電量(SOC)を、充電量検出器199から取得する
(ステップS204)。
【0056】次に、ENGECU170は、ステップS
206およびステップS208またはS210の処理を
行なった後、ステップS212の処理を行なう。なお、
ステップS206ないしS210の処理については、後
ほど詳しく説明する。
【0057】ステップS212では、ENGECU17
0は、ステップS202で取得した車速や、アクセルペ
ダル164の踏込量や、エアコンのオン/オフ状態や、
ステップS204で取得したバッテリ194の充電量な
どを基にして、エンジン150に対するベース要求動力
spvを、次の式(2)に従って、算出する。
【0058】 spv=spacc+spac+spchg …(2)
【0059】ここで、spaccは、ハイブリッド車両
を走行させるための駆動トルクを全てエンジン150に
よって賄う場合に必要な基本要求動力(発電量に換算し
た値)を表している。HVECU190は、取得した車
速とアクセルペダル164の踏込量に基づいて、基本要
求動力spaccを導き出す。具体的には、予め、HV
ECU190の内部にあるROM(図示せず)内に、車
速とアクセルペダル164の踏込量とをパラメータとす
る基本要求動力算出マップが記憶されており、HVEC
U190は、取得した車速とアクセルペダル164の踏
込量について、このマップから基本要求動力spacc
を求めるようにしている。
【0060】また、spacは、エアコンが駆動される
場合の補正量を表している。エアコンは電力の消費量が
大きいので、他の補機類とは別に、その使用電力を補正
するのである。HVECU190は、取得したエアコン
のオン/オフ状態に基づいて、エアコンが駆動されてい
るかどうかを認識し、駆動されている場合には、エアコ
ンの消費電力分をこの補正量spacとして導き出す。
なお、本実施例では、エアコンセンサ165によってエ
アコンのオン/オフ状態を検出しているが、エアコンセ
ンサ165が、エアコンのオン/オフ状態のみならず、
エアコンの消費電力の推移などを検出する機能があれ
ば、より正確にこのエアコン補正量spacを導き出す
ことができる。
【0061】また、spchgは、バッテリ194から
の充放電補正量を表している。HVECU190は、取
得したバッテリ194の充電量(SOC)に基づいて、
この充放電補正量spchgを導き出す。一般に、バッ
テリ194の充電量が低い場合には、バッテリ194の
充電要求が高いため、充放電補正量spchgは高くな
り(正になり)、逆に、充電量が高い場合には、バッテ
リ194の放電要求が高いため、充放電補正量spch
gは低くなる(負になる)。通常時には、後述するよう
に、充電量が約60[%]の場合に、バッテリ194の
充放電の要求がなくなり、充放電補正量spchgは0
となる。なお、充放電補正量spchgの場合も、上記
した基本要求動力spaccの場合と同様に、予め、H
VECU190の内部にあるROM(図示せず)内に、
バッテリ194の充電量をパラメータとする充放電補正
量算出マップが記憶されており、HVECU190は、
取得したバッテリ194の充電量について、このマップ
から充放電補正量spchgを求めるようにしている。
【0062】その後、HVECU190は、以上のよう
にして導き出した基本要求動力spacc、エアコン補
正量spac、およびバッテリ194からの充放電補正
量spchgを、式(2)に示すように、それぞれ加算
して、エンジン150に対するベース要求動力spvを
導き出す。
【0063】ところで、本実施例においては、バッテリ
194からの充放電補正量spchgを導き出す際に用
いる充放電補正量算出マップとして、通常時用のマップ
と暖気要求時用マップの2種類のマップが用意されてい
る。
【0064】図4は本実施例において用いられる充放電
補正量算出マップを示す説明図である。図4において、
横軸はバッテリ194の充電量(SOC)を表し、縦軸
は充放電補正量spchgを表している。また、一点鎖
線で示したマップM1は通常時に用いられるマップであ
り、太線で示したマップM2は触媒の暖機要求時に用い
られるマップである。
【0065】通常時に用いられるマップM1では、前述
したように、充電量が約60[%]の場合に充放電補正
量spchgは0[kw]となっている。そして、充電
量が約60[%]よりも低い場合には充放電補正量sp
chgは正(充電要求)となり、さらに、S1[%]よ
りも低くなると、充放電補正量spchgはW1[k
w]で一定となっている。逆に、高い場合には充放電補
正量spchgは負(放電要求)となり、さらに、S3
[%]よりも高くなると、充放電補正量spchgはW
2[kw]で一定となっている。
【0066】これに対し、触媒の暖機要求時に用いられ
るマップM2では、充電量が、60[%]よりも高いS
2[%]までは、充放電補正量spchgがW1[k
w]で一定となっている。そして、充電量がS2[%]
よりもさらに高くなると、充放電補正量spchgは徐
々に低くなり、S4[%]を超えると、充放電補正量s
pchgは0となっている。従って、暖機要求時用マッ
プM2の場合、充電量がS1[%]よりも高い範囲で
は、充放電補正量spchgは、通常時用マップM1の
場合に比較して常に高くなっている。すなわち、触媒の
暖機要求時には、充電量が上記範囲にある場合、通常時
に比較して、エンジン150に対し、より多くの動力を
出力するよう要求することになる。
【0067】そこで、HVECU190は、ステップS
212の処理に先立って、まず、HVECU190から
の暖機要求フラグがセットされているか否かを判定する
(ステップS206)。そして、暖機要求フラグがセッ
トいるときには、触媒の暖機要求があるものとして、H
VECU190は、内部のROMに記憶されている2種
類の充放電補正量算出マップのうち、図4に示した暖機
要求時用マップM2を選択する(ステップS208)。
逆に、暖機要求フラグがセットされていないときには、
触媒の暖機要求がないものとして、通常時用マップM1
を選択する(ステップS210)。
【0068】そして、ステップS212では、HVEC
U190は、バッテリ194からの充放電補正量spc
hgを導き出す際に、選択した充放電補正量算出マップ
を用いるようにしている。
【0069】次に、HVECU190は、ステップS2
12で算出したベース要求動力spvについて各種ガー
ド処理を行ない(ステップS214)、要求動力を所定
の範囲内に制限する。例えば、トランスミッションの使
用制限範囲に基づくトランスミッション差速制限ガード
処理や、モータMG1の故障などに基づく発電機異常時
ガード処理や、バッテリ194の動作状態に基づく電池
充放電限界ガード処理や、エンジン150の過渡トルク
特性確保のためのレイトリミッタ処理や、エンジン15
0の使用制限範囲に基づく上下限ガード処理などが順次
行なわれる。
【0070】続いて、HVECU190は、各種ガード
処理によって制限されて最終的に導き出された要求動力
を、エンジン150に対する最終要求動力speとして
決定する(ステップS216)。そして、HVECU1
90は、その決定した要求動力speをENGECU1
70に送信して伝える(ステップS218)。
【0071】図2に戻って、ENGECU170では、
HVECU190から送信された要求動力speを受信
し(ステップS112)、その要求動力speに基づい
て、アクチュエータ262によるスロットルバルブ26
1の目標開度SVP*をそれぞれ求める(ステップS1
14)。
【0072】具体的には、スロットルバルブ261の目
標開度SVP*は、エンジン150に対する要求動力s
peから、次のようにして求めることができる。即ち、
ENGECU170は、クランクシャフト156の回転
数を検出するセンサ(図示せず)などから、エンジン1
50の回転数neを別に求め、エンジン150に対する
要求動力speをエンジン150の回転数neで除算す
ることによって、エンジン150の要求トルクte*を
求める。そして、その要求トルクte*をエンジン15
0から実際に出力させる際に必要なスロットルバルブ2
61の開度SVPを求める。こうして求めたスロットル
バルブ261の開度SVPを目標開度SVP*とする。
【0073】なお、実際には、エンジン150の各回転
数および動力について、それぞれ、所望のスロットルバ
ルブ261の開度を予め求めて、それらをENGECU
170の内部にあるROM(図示せず)内に、目標開度
算出用のマップとして各々記憶しておき、得られたエン
ジン150の回転数neおよびエンジン150に対する
要求動力speに対して、これらのマップから目標開度
SVP*を求めるようにしている。
【0074】次に、ENGECU170は、以上のよう
にして求めたスロットルバルブ261の目標開度SVP
*に基づいて、スロットルバルブ261の実際の開度S
VPが目標開度SVP*になるように、アクチュエータ
262を制御する(ステップS118)。これによっ
て、スロットルバルブ261の開度SVPが調整され
て、エンジン150からは、上記した要求動力speと
ほぼ等しい動力が出力されることになる。
【0075】従って、以上のような制御処理ルーチンを
実行することによって、次のような作用および効果を期
待することができる。即ち、排気浄化装置204内の触
媒206の温度が低くて、触媒の暖機を行なう必要があ
る場合には、ENGECU170が暖機要求フラグをセ
ットし、それにより、HVECU190が、充放電補正
量spchgを導き出す際の充放電補正量算出マップと
して暖機要求時用マップM2を選択するため、エンジン
150に対する要求動力speとしては、通常時よりも
多くの動力が設定されることになる。このとき、スロッ
トルバルブ261の開度SVPは、エンジン150から
その要求動力speとほぼ等しい動力が出力されるよう
に調整されるため、その開度SVPも、エンジン150
からより多くの動力が出力されるよう、通常時に比べ大
きくなり、その結果として、エンジン150から排出さ
れる排ガスの量を十分確保することができる。従って、
排気管202を通って排気浄化装置204内に適度な量
の排ガスが流入されるため、適度に暖められたその排ガ
スによって、触媒206の温度を十分に上昇させること
ができ、最適な触媒の暖機を行うことができる。
【0076】また、このように、触媒の暖機を行なう際
には、エンジン150から、通常時に比較してより多く
の動力が出力されることになるが、その動力はプラネタ
リギヤ120を介してモータMG1に伝達され、発電機
として機能するモータMG1において電力に変換され
て、バッテリ194に充電される。すなわち、バッテリ
194には、図4に示した暖機要求時用マップM2にお
ける充放電補正量spchgと通常時用マップM1にお
ける充放電補正量spchgとの差分に相当する量の電
力が、通常時に比べてより多く充電されることになる。
従って、エンジン150に供給された燃料は、動力を経
て電力に変換され、無駄なくバッテリ194に蓄えられ
るため、燃費の悪化を防ぐことができる。
【0077】また、触媒の暖機を行なう際には、スロッ
トルバルブ261の開度SVPを調整して、エンジン1
50からより多くの動力が出力されるよう制御されるこ
とになるため、従来技術で用いたような点火遅角制御を
行う場合に比較して、この点においても、燃費を向上さ
せることができる。
【0078】また、触媒の暖機を行なった後は、バッテ
リ194には、通常時に比較してより多くの電力が充電
されたことになるため、その充電量は通常時よりも高く
なっている。従って、この充電量の高くなった分の電力
を利用すれば、その分、より長く、モータMG2などを
使った走行(EV走行)が可能になるため、トータルで
も燃費の向上に役立つ。
【0079】さらにまた、触媒の暖機を行なった場合
は、触媒206以外に、エンジン150本体も、早期に
暖機を行なうことができるので、車両走行中に、より早
くエンジン150の間欠運転を始めることができ、この
点でも燃費の向上を図ることができる。
【0080】なお、本発明を適用する動力出力装置の構
成としては、図1に示した構成の他、種々の構成が可能
である。図1では、モータMG2がリングギヤ軸126
に結合されているが、モータMG2が、エンジン150
のクランクシャフト156に直結したプラネタリキャリ
ア軸127に結合された構成をとることもできる。第1
の変形例としての構成を図5に示す。図5では、エンジ
ン150,モータMG1,MG2のプラネタリギヤ12
0に対する結合状態が図1の実施例と相違する。プラネ
タリギヤ120に関わるサンギヤ軸125にモータMG
1が結合され、プラネタリキャリア軸127にエンジン
150のクランクシャフト156が結合されている点で
は図1と同じである。図5では、モータMG2がリング
ギヤ軸126ではなく、プラネタリキャリア軸127に
結合されている点で図1の実施例と相違する。
【0081】かかる構成においても、例えば、モータM
G1により回生された電力を用いて、プラネタリキャリ
ア軸127に結合されたモータMG2を駆動することに
より、クランクシャフト156に直結したプラネタリキ
ャリア軸127にはさらなるトルクを付加することがで
き、このトルク付加は、駆動軸112に要求トルクが出
力されるように行なわれる。従って、図1の実施例と同
様に、モータMG1およびMG2を介して電力の形でや
りとりされる動力を調整することにより、エンジン15
0から出力された動力を所望の回転数およびトルクとし
て駆動軸112から出力することができるので、エンジ
ン150は、自由にその動作点を選択して運転すること
が可能である。従って、このような構成に対しても、本
発明を適用することは可能である。
【0082】また、本発明は別の構成の動力出力装置に
適用することもできる。第2の変形例としての構成を図
6に示す。上記した実施例や第1の変形例においては、
エンジン150から出力された動力の一部を駆動軸11
2に伝達するための動力調整装置として、プラネタリギ
ヤ120等を用いた機械分配型動力調整装置を用いてい
たのに対し、この第2の変形例では、動力調整装置とし
て、対ロータ電動機等を用いた電気分配型動力調整装置
を用いている。具体的には、この動力出力装置では、プ
ラネタリギヤ120およびモータMG1に代えて、クラ
ッチモータCMを備える。クラッチモータとは、相対的
に回転可能なインナロータ302およびアウタロータ3
04を備える対ロータ電動機である。図6に示す通り、
インナロータ302はエンジン150のクランクシャフ
ト156に結合され、アウタロータ304は駆動軸11
2に結合されている。アウタロータ304には、スリッ
プリング306を介して電力が供給される。アウタロー
タ304側の軸にはモータMG2も結合されている。そ
の他の構成は、図1で示した構成と同様である。
【0083】エンジン150から出力された動力は、ク
ラッチモータCMを介して駆動軸112に伝達すること
ができる。クラッチモータCMは、インナロータ302
とアウタロータ304との間に電磁的な結合を介して動
力を伝達する。この際、アウタロータ304の回転数が
インナロータ302の回転数よりも低ければ、両者の滑
りに応じた電力をクラッチモータCMで回生することが
できる。逆に、クラッチモータCMに電力を供給すれ
ば、インナロータ302の回転数を増速して駆動軸11
2に出力することができる。エンジン150からクラッ
チモータCMを介して出力されたトルクが駆動軸112
から出力すべき要求トルクと一致しない場合には、モー
タMG2でトルクを補償することができる。
【0084】モータMG2の役割は、図1に示した実施
例の場合と同様である。従って、第2の変形例に対して
も、本発明を適用することができる。
【0085】なお、本発明は上記した実施例や実施形態
に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲に
おいて種々の態様にて実施することが可能である。
【0086】即ち、上記した実施例および変形例におい
ては、パラレルハイブリッド方式の車両に本発明を適用
した場合について説明したが、シリーズハイブリッド方
式の車両に本発明を適用することも可能である。シリー
ズハイブリッド方式においても、エンジンから出力され
た動力を、駆動軸に任意の回転数およびトルクで出力す
ることができるので、エンジンは自由に動作点を選択し
て運転することができるからである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例としてのハイブリッド車両の
概略構成を示す構成図である。
【図2】図1の実施例において、触媒暖機に関わる制御
処理のうち、ENGECU170による制御処理ルーチ
ンの流れを示すフローチャートである。
【図3】図1の実施例において、触媒暖機に関わる制御
処理のうち、HVECU190による制御処理ルーチン
の流れを示すフローチャートである。
【図4】図1の実施例において用いられる充放電補正量
算出マップを示す説明図である。
【図5】本発明の第1の変形例としてのの動力出力装置
を搭載したハイブリッド車両の概略構成を示す構成図で
ある。
【図6】本発明の第2の変形例としてのの動力出力装置
を搭載したハイブリッド車両の概略構成を示す構成図で
ある。
【符号の説明】
110…動力出力装置 111…動力伝達ギヤ 112…駆動軸 113…動力受取ギヤ 114…ディファレンシャルギヤ 116…駆動輪 119…ケース 120…プラネタリギヤ 121…サンギヤ 122…リングギヤ 123…プラネタリピニオンギヤ 124…プラネタリキャリア 125…サンギヤ軸 126…リングギヤ軸 127…プラネタリキャリア軸 128…動力取出ギヤ 129…チェーンベルト 130…ダンパ 132…ロータ 133…ステータ 142…ロータ 143…ステータ 150…エンジン 151…燃料噴射弁 152…燃焼室 153…吸気弁 154…ピストン 156…クランクシャフト 157…VVT 158…イグナイタ 160…ディストリビュータ 162…点火プラグ 164…アクセルペダル 164a…アクセルペダルポジションセンサ 165…エアコンセンサ 170…ENGECU 174…水温センサ 176…回転数センサ 178…回転角度センサ 179…スタートスイッチ 190…HVECU 191,192…駆動回路 194…バッテリ 199…充電量検出器 200…吸入口 202…排気管 204…排気浄化装置 206…触媒 261…スロットルバルブ 262…アクチュエータ 263…スロットルバルブポジションセンサ 264…カムシャフトポジションセンサ 302…インナロータ 304…アウタロータ 306…スリップリング CM…クラッチモータ M1…通常時用マップ M2…暖機要求時用マップ MG1…モータ MG2…モータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3G084 BA05 CA02 DA02 DA10 EA11 EB09 EB12 FA00 FA10 FA20 FA33 3G091 AA09 AA14 AA17 AA28 AB03 BA03 BA14 BA15 BA19 DB11 DC03 EA01 EA07 EA16 EA18 EA26 FA04 FB02 FC07 3G093 AA04 AA07 AA16 AB00 BA19 BA20 CA03 DA01 DA05 DA06 DB00 DB09 DB25 EA09 FA04 FA10 FA11 5H115 PA12 PA13 PG04 PI16 PI24 PI29 PI30 PO17 PU10 PU24 PU25 PU28 PV09 QA01 QN03 RB08 RB22 RE02 RE03 SE04 SE05 SE09 TB01 TE02 TE03 TE07 TE08 TE10 TI01 TO21 TO30

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 動力を出力するエンジンと、該エンジン
    の出力した動力の少なくとも一部を用いて発電し得る発
    電機と、発電された電力の少なくとも一部を充電する二
    次電池と、前記発電機により発電された電力または前記
    二次電池より放電された電力を用いて、駆動軸に出力さ
    れる動力が所望の動力となるよう運転される電動機と、
    前記エンジンの排気通路に設けられ、該排気通路を通る
    排ガスを浄化するための触媒と、を備え、前記駆動軸に
    出力される動力によって車輪を駆動するハイブリッド車
    両であって、 前記二次電池の充電量を検出する充電量検出手段と、 検出した前記充電量を含む所定のパラメータに基づい
    て、前記エンジンに対する要求動力を設定する要求動力
    設定手段と、 前記エンジンから出力される動力が設定された前記要求
    動力とほぼ等しくなるよう、前記エンジンを制御し得る
    エンジン制御手段と、 を備え、 前記要求動力導出手段は、検出された前記充電量が所定
    の範囲にある場合において、前記触媒の温度上昇のため
    の暖機要求があった時に、通常時よりも多くの動力を、
    前記要求動力として設定することを特徴とするハイブリ
    ッド車両。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のハイブリッド車両にお
    いて、 前記エンジン制御手段は、前記エンジンのスロットルバ
    ルブの開度を調整することにより、前記エンジンから出
    力される動力が前記要求動力とほぼ等しくなるようにす
    ることを特徴とするハイブリッド車両。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2に記載のハイブ
    リッド車両において、 前記エンジン制御手段は、前記エンジンに関連した所定
    のパラメータから、前記触媒の温度を推定し、推定した
    該温度が所定の温度以下である場合に、前記要求動力導
    出手段に対し、前記触媒の温度上昇のための暖機要求を
    出すことを特徴とするハイブリッド車両。
  4. 【請求項4】 動力を出力するエンジンと、該エンジン
    の出力した動力の少なくとも一部を用いて発電し得る発
    電機と、発電された電力の少なくとも一部を充電する二
    次電池と、前記発電機により発電された電力または前記
    二次電池より放電された電力を用いて、駆動軸に出力さ
    れる動力が所望の動力となるよう運転される電動機と、
    前記エンジンの排気通路に設けられ、該排気通路を通る
    排ガスを浄化するための触媒と、を備え、前記駆動軸に
    出力される動力によって車輪を駆動するハイブリッド車
    両において用いられる前記エンジンの制御方法であっ
    て、 (a)前記二次電池の充電量を検出する工程と、 (b)検出した前記充電量を含む所定のパラメータに基
    づいて、前記エンジンに対する要求動力を設定する工程
    と、 (c)前記エンジンから出力される動力が設定された前
    記要求動力とほぼ等しくなるよう、前記エンジンを制御
    する工程と、 を備え、 前記工程(b)は、 前記触媒の温度上昇のための暖機要求があった否かを判
    定する工程と、 前記暖機要求があった時に、検出された前記充電量が所
    定の範囲にある場合には、通常時よりも多くの動力を、
    前記要求動力として設定する工程と、 を含むことを特徴とするエンジンの制御方法。
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