JP2008120333A - ハイブリッド車両およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】触媒コンバータの不必要な暖機を防止して燃費の悪化を防止するハイブリッド車両を提供する。
【解決手段】ハイブリッド車両１００は、エンジン２および車両走行用動力源としてのモータジェネレータＭＧ２を搭載する。エンジン２の排気通路７には、触媒コンバータ８が設けられる。ＨＶ−ＥＣＵ７０は、蓄電装置ＢのＳＯＣに基づいてＥＶ走行可能距離を推定し、ナビゲーション装置８０により設定される目的地までの走行距離Ｌと比較する。ＨＶ−ＥＣＵ７０は、ＥＶ走行可能距離が走行距離Ｌよりも大きいとき、触媒コンバータ８の暖機の禁止を指示する制御信号ＣＴＬ２をＥＧ−ＥＣＵ６０へ出力する。
【選択図】図１

Description

この発明は、内燃機関と車両走行用の動力源としての電動機とを搭載するハイブリッド車両およびその制御方法に関する。

環境に配慮した自動車としてハイブリッド車両（Hybrid Vehicle）が注目されている。このハイブリッド車両は、従来のエンジンに加え、蓄電装置とインバータとインバータによって駆動されるモータとを車両走行用の動力源として搭載する。

このようなハイブリッド車両においても、エンジンを搭載している以上、従来のエンジンのみを動力源とする車両と同様に、エンジンからの排気ガスを浄化する触媒コンバータが一般に搭載されている。

特開２００３−２６９２０８号公報（特許文献１）は、触媒コンバータを搭載したハイブリッド車両の制御装置を開示する。この制御装置は、バッテリのＳＯＣ（State of Charge）が下限値以下になると、エンジンを駆動させてバッテリの充電を行なう。そして、この制御装置は、バッテリのＳＯＣが上記の下限値よりも大きい設定値になると、エンジンや触媒コンバータなどをプレヒートさせる。

この制御装置によれば、エンジンの始動時にエンジンや触媒コンバータが既に暖機されているので、エミッションの悪化を防止することができる（特許文献１参照）。
特開２００３−２６９２０８号公報 特開２００４−７９６９号公報 特開平６−１６５３０８号公報

しかしながら、上記公報に開示される制御装置では、エンジンを駆動させることなくモータのみで走行する走行モード（以下「ＥＶモード」とも称する。）で目的地まで到達できるような場合においても、エンジンや触媒コンバータの暖機が行なわれ得るので、燃費を悪化させる可能性がある。

特に、車両外部の電源（系統電源など）から蓄電装置を充電可能なハイブリッド車両では、たとえば従来数ｋｍ程度であったＥＶモードでの走行距離が１０ｋｍ以上に拡大され、ＥＶモードでの走行が大半を占める可能性があるので、上記の問題が顕著に現われることが想定される。

そこで、この発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、触媒コンバータの不必要な暖機を防止して燃費の悪化を防止するハイブリッド車両を提供することである。

また、この発明の別の目的は、触媒コンバータの不必要な暖機を防止して燃費の悪化を防止するハイブリッド車両の制御方法を提供することである。

この発明によれば、ハイブリッド車両は、内燃機関と車両走行用の動力源としての電動機とを搭載するハイブリッド車両であって、触媒コンバータと、暖機手段と、設定手段と、推定手段と、比較手段と、制御手段とを備える。触媒コンバータは、内燃機関から排出される排気ガスを浄化する。暖機手段は、触媒コンバータを暖機する。設定手段は、当該車両の走行距離を設定する。推定手段は、内燃機関を停止させ、かつ、電動機を駆動して走行する電動機走行モードで走行可能な距離を、電動機に電力を供給する蓄電装置の充電状態（ＳＯＣ）に基づいて推定する。比較手段は、推定手段により推定された走行距離を設定手段により設定された走行距離と比較する。制御手段は、比較手段の比較結果に基づいて暖機手段を制御する。

好ましくは、制御手段は、推定手段により推定された走行距離の方が設定手段により設定された走行距離よりも大きいとき、暖機手段による触媒コンバータの暖機を禁止する。

さらに好ましくは、制御手段は、触媒コンバータの暖機禁止中に内燃機関の始動が要求されたとき、暖機手段による触媒コンバータの暖機の禁止を解除する。

好ましくは、比較手段は、設定手段により当該車両の走行距離が再設定されると、その再設定された走行距離を推定手段により推定された走行距離と比較する。制御手段は、その比較結果に基づいて暖機手段を制御する。

好ましくは、比較手段は、暖機手段による触媒コンバータの暖機中に設定手段により当該車両の走行距離が再設定されると、その再設定された走行距離を推定手段により推定された走行距離と比較する。制御手段は、推定手段により推定された走行距離の方が再設定された走行距離よりも大きいとき、暖機手段による触媒コンバータの暖機を停止する。

好ましくは、設定手段により設定された走行距離よりも短い距離で当該車両のシステムが停止した場合、比較手段は、次回のシステム起動時、設定された走行距離に対する残存距離を推定手段により推定された走行距離と比較する。制御手段は、その比較結果に基づいて暖機手段を制御する。

好ましくは、ハイブリッド車両は、発電手段と、しきい値設定手段とをさらに備える。発電手段は、蓄電装置を充電するための電力を内燃機関の動力を用いて発生する。内燃機関は、蓄電装置の充電状態（ＳＯＣ）が所定のしきい値を下回ると起動される。しきい値設定手段は、推定手段により推定された走行距離の方が設定手段により設定された走行距離よりも大きいとき、所定のしきい値に第１のしきい値を設定する。また、しきい値設定手段は、推定手段により推定された走行距離の方が設定手段により設定された走行距離よりも小さいとき、第１のしきい値よりも大きい第２のしきい値を所定のしきい値に設定する。

好ましくは、ハイブリッド車両は、当該車両の外部から与えられる電力を受けて蓄電装置を充電するための充電手段をさらに備える。

好ましくは、設定手段は、当該車両の目的地を設定可能なナビゲーション装置を含む。ナビゲーション装置は、設定された目的地に基づいて当該車両の走行距離を算出する。

また、好ましくは、設定手段は、当該車両の走行距離を入力可能な入力装置を含む。
また、好ましくは、設定手段は、予め定められた固定値を当該車両の走行距離として設定する。

また、この発明によれば、ハイブリッド車両の制御方法は、内燃機関と車両走行用の動力源としての電動機とを搭載するハイブリッド車両の制御方法である。ハイブリッド車両は、内燃機関から排出される排気ガスを浄化する触媒コンバータと、触媒コンバータを暖機する暖機手段とを備える。そして、制御方法は、第１から第５のステップを含む。第１のステップでは、当該車両の走行距離を設定する。第２のステップでは、電動機に電力を供給する蓄電装置の充電状態（ＳＯＣ）を推定する。第３のステップでは、内燃機関を停止させ、かつ、電動機を駆動して走行する電動機走行モードで走行可能な距離を、推定された充電状態に基づいて推定する。第４のステップでは、その推定された走行距離を第１のステップにおいて設定された走行距離と比較する。第５のステップでは、その比較結果に基づいて暖機手段を制御する。

好ましくは、ハイブリッド車両は、蓄電装置を充電するための電力を内燃機関の動力を用いて発生する発電手段をさらに備える。内燃機関は、蓄電装置の充電状態（ＳＯＣ）が所定のしきい値を下回ると起動される。制御方法は、第６および第７のステップをさらに含む。第６のステップでは、第３のステップにおいて推定された走行距離の方が第１のステップにおいて設定された走行距離よりも大きいとき、所定のしきい値に第１のしきい値を設定する。第７のステップでは、第３のステップにおいて推定された走行距離の方が第１のステップにおいて設定された走行距離よりも小さいとき、第１のしきい値よりも大きい第２のしきい値を所定のしきい値に設定する。

この発明においては、電動機走行モードで走行可能な距離が蓄電装置のＳＯＣに基づいて推定され、その推定された走行距離が、設定された当該車両の走行距離と比較される。そして、その比較結果に基づいて、触媒コンバータを暖機する暖機手段が制御されるので、設定された走行距離を電動機走行モードのみで走行可能な場合には、内燃機関の動作を前提とした触媒コンバータの暖機を防止し得る。

したがって、この発明によれば、触媒コンバータの不必要な暖機を防止して燃費の悪化を防止することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１によるハイブリッド車両の全体ブロック図である。図１を参照して、ハイブリッド車両１００は、エンジン２と、排気通路７と、触媒コンバータ８と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、動力分割機構４と、車輪６とを備える。また、ハイブリッド車両１００は、蓄電装置１０と、昇圧コンバータ２０と、インバータ３０，４０と、正極線ＰＬ１，ＰＬ２と、負極線ＮＬ１，ＮＬ２と、コンデンサＣ１，Ｃ２と、電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２と、コネクタ１１０とをさらに備える。さらに、ハイブリッド車両１００は、ＭＧ−ＥＣＵ（Electric Control Unit）５０と、ＥＧ−ＥＣＵ６０と、ＨＶ−ＥＣＵ７０と、ナビゲーション装置８０とをさらに備える。

このハイブリッド車両１００は、エンジン２およびモータジェネレータＭＧ２を動力源として走行する。動力分割機構４は、エンジン２とモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２とに結合されてこれらの間で動力を分配する。たとえば、動力分割機構４としては、サンギヤ、プラネタリキャリヤおよびリングギヤの３つの回転軸を有する遊星歯車機構を用いることができる。この３つの回転軸がエンジン２およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各回転軸にそれぞれ接続される。たとえば、モータジェネレータＭＧ１のロータを中空としてその中心にエンジン２のクランク軸を通すことで動力分割機構４にエンジン２とモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２とを機械的に接続することができる。なお、モータジェネレータＭＧ２の回転軸は、図示されない減速ギヤや差動ギヤを介して車輪６に連結される。

そして、モータジェネレータＭＧ１は、エンジン２によって駆動される発電機として動作し、かつ、エンジン２の始動を行ない得る電動機として動作するものとしてハイブリッド車両１００に組込まれ、モータジェネレータＭＧ２は、車輪６を駆動する電動機としてハイブリッド車両１００に組込まれる。

触媒コンバータ８は、排気通路７に設けられ、エンジン２から排出される排気ガスの有害成分を浄化する。触媒コンバータ８は、温度が低いと触媒が十分に活性化されず、触媒による排気浄化作用が十分に機能しない。したがって、触媒コンバータ８を十分に機能させるためには、触媒コンバータ８を暖機することが必要である。

蓄電装置１０は、充電可能な直流電源であり、たとえば、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池などの二次電池から成る。蓄電装置１０は、正極線ＰＬ１および負極線ＮＬ１を介して昇圧コンバータ２０に接続される。蓄電装置１０は、図示されない電圧センサおよび電流センサを含み、蓄電装置１０の端子間電圧ＶＢおよび充放電電流ＩＢの検出値をＨＶ−ＥＣＵ７０へ出力する。なお、蓄電装置１０を電気二重層キャパシタで構成してもよい。

昇圧コンバータ２０は、正極線ＰＬ１および負極線ＮＬ１と正極線ＰＬ２および負極線ＮＬ２との間に設けられる。昇圧コンバータ２０は、ＭＧ−ＥＣＵ５０からの駆動信号ＰＷＣに基づいて、正極線ＰＬ１と正極線ＰＬ２との間で電圧変換を行なう。なお、この昇圧コンバータ２０は、たとえば、昇降圧チョッパ回路から成る。

コンデンサＣ１は、正極線ＰＬ１と負極線ＮＬ１との間に接続され、正極線ＰＬ１と負極線ＮＬ１との間の電圧変動を平滑化する。コンデンサＣ２は、正極線ＰＬ２と負極線ＮＬ２との間に接続され、正極線ＰＬ２と負極線ＮＬ２との間の電圧変動を平滑化する。

インバータ３０，４０は、互いに並列して正極線ＰＬ２および負極線ＮＬ２に接続される。そして、インバータ３０は、ＭＧ−ＥＣＵ５０からの駆動信号ＰＷＩ１に基づいてモータジェネレータＭＧ１を力行／回生駆動し、インバータ４０は、ＭＧ−ＥＣＵ５０からの駆動信号ＰＷＩ２に基づいてモータジェネレータＭＧ２を力行／回生駆動する。なお、インバータ３０，４０は、たとえば、三相分のスイッチング素子を含むブリッジ回路から成る。

また、インバータ３０，４０は、コネクタ１１０に接続される車両外部の電源１２０から蓄電装置１０の充電が行なわれるとき、電源１２０から電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２を介してモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の中性点Ｎ１，Ｎ２に与えられる電力をＭＧ−ＥＣＵ５０からの駆動信号ＰＷＩ１，ＰＷＩ２に基づいて直流電力に変換し、その変換した直流電力を正極線ＰＬ２へ出力する。

モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、三相交流回転電機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える三相交流同期電動機から成る。モータジェネレータＭＧ１は、インバータ３０によって回生駆動され、エンジン２の動力を用いて発電した三相交流電圧をインバータ３０へ出力する。また、モータジェネレータＭＧ１は、エンジン２の始動時、インバータ３０によって力行駆動され、エンジン２をクランキングする。モータジェネレータＭＧ２は、インバータ４０によって力行駆動され、車輪６を駆動するための駆動力を発生する。また、モータジェネレータＭＧ２は、車両の回生制動時、インバータ４０によって回生駆動され、車輪６から受ける回転力を用いて発電した三相交流電圧をインバータ４０へ出力する。

ＭＧ−ＥＣＵ５０は、ＨＶ−ＥＣＵ７０からの各モータジェネレータのトルク指令値ＴＲ、ならびに図示されない各センサから送信された信号、走行状況およびアクセル開度などに基づいて、昇圧コンバータ２０を駆動するための駆動信号ＰＷＣおよびインバータ３０，４０をそれぞれ駆動するための駆動信号ＰＷＩ１，ＰＷＩ２を生成し、その生成した駆動信号ＰＷＣ，ＰＷＩ１，ＰＷＩ２をそれぞれ昇圧コンバータ２０およびインバータ３０，４０へ出力する。

また、ＭＧ−ＥＣＵ５０は、ＨＶ−ＥＣＵ７０から外部充電指令ＥＸＣＧを受けているとき、電源１２０から電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２を介して中性点Ｎ１，Ｎ２に与えられる交流電力を直流電力に変換して正極線ＰＬ２へ出力するように、インバータ３０，４０を制御するための駆動信号ＰＷＩ１，ＰＷＩ２を生成する。具体的には、ＭＧ−ＥＣＵ５０は、中性点Ｎ１，Ｎ２に与えられる交流電力の入力に応じて、インバータ３０，４０の各々において各相アームを同時にスイッチング制御し、インバータ３０，４０およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のコイルを単相ＰＷＭコンバータとして動作させる。

ＥＧ−ＥＣＵ６０は、イグニッションキーの状態やアクセル開度、車両速度などに基づいてエンジン２を制御する。ここで、ＥＧ−ＥＣＵ６０は、ＨＶ−ＥＣＵ７０から制御信号ＣＴＬ１を受けると、触媒コンバータ８を暖機するための制御（以下「暖機制御」とも称する。）を行なう。具体的には、ＥＧ−ＥＣＵ６０は、エンジン２を始動させ、吸気バルブの開閉タイミングを遅角させてエンジン２を動作させる。これにより、エンジン２からの排気ガスの熱量で触媒コンバータ８が暖機される。また、ＥＧ−ＥＣＵ６０は、ＨＶ−ＥＣＵ７０から制御信号ＣＴＬ２を受けると、触媒コンバータ８の暖機制御を禁止し、または暖機制御実行中であれば暖機制御を停止する。さらに、ＥＧ−ＥＣＵ６０は、ＨＶ−ＥＣＵ７０から制御信号ＣＴＬ３を受けると、与えられる制御指令に従ってエンジン２を駆動制御する。

ＨＶ−ＥＣＵ７０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２およびエンジン２を駆動制御するのに必要な制御指令を生成し、その生成した制御指令をＭＧ−ＥＣＵ５０およびＥＧ−ＥＣＵ６０へ出力する。

また、ＨＶ−ＥＣＵ７０は、現在位置から目的地までの走行距離Ｌをナビゲーション装置８０から受ける。そして、ＨＶ−ＥＣＵ７０は、後述の方法により、エンジン２を停止させてモータジェネレータＭＧ２のみを用いて走行するＥＶモード（なお、以下では、ＥＶモードでの走行を「ＥＶ走行」とも称する。）で走行距離Ｌを走行可能か否かを判定し、ＥＶモードで走行距離Ｌを走行可能と判断すると、ＥＧ−ＥＣＵ６０へ制御信号ＣＴＬ２を出力する。すなわち、ＨＶ−ＥＣＵ７０は、目的地までの走行距離ＬをＥＶ走行可能と判断すると、触媒コンバータ８の暖機を禁止し、または暖機制御中であれば触媒コンバータ８の暖機を停止する。

なお、ＨＶ−ＥＣＵ７０は、車両の走行状況や蓄電装置１０のＳＯＣの低下に応じてエンジン２の始動が要求されると、制御信号ＣＴＬ２を非活性化する。すなわち、ＨＶ−ＥＣＵ７０は、エンジン２の始動が要求されると、触媒コンバータ８の暖機の禁止または停止を解除する。

ナビゲーション装置８０は、ＧＰＳ（Global Positioning System）アンテナや地図データを蓄えたＲＯＭ（Read Only Memory）などを用いてハイブリッド車両１００の現在位置を検出する。また、ナビゲーション装置８０は、目的地の設定機能を有し、利用者により目的地が設定されると、その旨をＨＶ−ＥＣＵ７０へ出力するとともに、現在位置から目的地までの走行距離Ｌを算出してＨＶ−ＥＣＵ７０へ出力する。なお、ナビゲーション装置８０は、利用者により目的地が再設定（変更）された場合にも、その旨および目的地までの走行距離ＬをＨＶ−ＥＣＵ７０へ出力する。

なお、ナビゲーション装置８０において、目的地を設定する代わりに走行距離Ｌを直接設定できるようにしてもよい。あるいは、ナビゲーション装置８０に代えて、走行距離Ｌを入力可能な入力装置を設けてもよい。さらに、走行距離Ｌとして、予め定められた固定値が設定されるようにしてもよい。

図２は、図１に示したＨＶ−ＥＣＵ７０の機能ブロック図である。図２を参照して、ＨＶ−ＥＣＵ７０は、ＳＯＣ推定部２１０と、ＥＶ走行可能距離推定部２２０と、比較部２３０と、暖機制御部２４０と、走行モード制御部２５０とを含む。

ＳＯＣ推定部２１０は、蓄電装置１０の電圧ＶＢおよび電流ＩＢの検出値に基づいて、蓄電装置１０のＳＯＣを推定する。なお、蓄電装置１０のＳＯＣの推定手法については、種々の公知の手法を用いることができる。

ＥＶ走行可能距離推定部２２０は、蓄電装置１０のＳＯＣに基づいて、ＥＶモードで走行可能な距離を推定する。たとえば、ＥＶ走行可能距離推定部２２０は、蓄電装置１０のＳＯＣから求まるエネルギー量と、モータジェネレータＭＧ２のみを用いて単位距離走行するのに必要なエネルギー量とに基づいて、ＥＶモードで走行可能な距離を推定することができる。なお、ＥＶ走行可能距離推定部２２０は、目的地までの走路勾配に関する情報をナビゲーション装置８０から取得し、蓄電装置１０に回収される回生エネルギー量を加味してＥＶ走行可能距離を推定してもよい。

比較部２３０は、目的地までの走行距離Ｌをナビゲーション装置８０から取得し、ＥＶ走行可能距離推定部２２０によって推定されたＥＶ走行可能距離をその走行距離Ｌと比較する。また、比較部２３０は、車両のシステム起動状態を示す信号ＩＧがオフからオンとなったとき、すなわち車両システムの起動時、目的地までの残存走行距離を走行距離Ｌとしてナビゲーション装置８０から取得し、ＥＶ走行可能距離推定部２２０によって改めて推定されるＥＶ走行可能距離をその走行距離Ｌと比較する。そして、比較部２３０は、ＥＶ走行可能距離と走行距離Ｌとの比較結果を暖機制御部２４０へ出力する。

暖機制御部２４０は、ＥＧ−ＥＣＵ６０による暖機制御の禁止（または停止）およびその解除を制御する。具体的には、暖機制御部２４０は、ＥＶ走行可能距離の方が走行距離Ｌよりも大きいとの比較結果を比較部２３０から受けると、触媒コンバータ８の暖機の禁止または停止を指示する制御信号ＣＴＬ２をＥＧ−ＥＣＵ６０へ出力する。また、暖機制御部２４０は、上記と反対の比較結果を比較部２３０から受けると、制御信号ＣＴＬ２を非活性化する。

また、暖機制御部２４０は、走行モード制御部２５０から現在の走行モードを示すモード信号ＭＤを受ける。そして、走行モードがＨＶモード（エンジン２を動作させて走行する走行モード）のとき、暖機制御部２４０は、制御信号ＣＴＬ２を非活性化する。すなわち、エンジン２の始動が要求されると、暖機制御部２４０は、触媒コンバータ８の暖機制御の禁止または停止を解除する。

走行モード制御部２５０は、アクセル開度、車両速度、シフト位置、蓄電装置１０のＳＯＣ等に基づいて、走行時にエンジン２を作動させるか否か、すなわちＥＶモードで走行するかＨＶモードで走行するかを制御する。そして、走行モード制御部２５０は、走行モードに応じてトルク指令値ＴＲを生成してＭＧ−ＥＣＵ５０へ出力する。また、走行モード制御部２５０は、走行モードがＨＶモードのとき、制御信号ＣＴＬ３をＥＧ−ＥＣＵ６０へ出力する。さらに、走行モード制御部２５０は、走行モードを示すモード信号ＭＤを暖機制御部２４０へ出力する。

なお、特に図示していないが、車両外部の電源１２０から蓄電装置１０の充電時、ＨＶ−ＥＣＵ７０は、外部充電指令ＥＸＣＧをＥＧ−ＥＣＵ５０へ出力する。

図３は、蓄電装置１０のＳＯＣの変化を示した図である。図３を参照して、時刻ｔ０において、蓄電装置１０が満充電の状態からハイブリッド車両１００の走行が開始されたとする。時刻ｔ１において蓄電装置１０のＳＯＣが所定のしきい値Ｓｔｈを下回るまでは、エンジン２は停止し、蓄電装置１０に蓄えられている電力を用いて走行するＥＶ走行が行なわれる。そして、時刻ｔ１において、蓄電装置１０のＳＯＣがしきい値Ｓｔｈを下回ると、エンジン２が起動され、走行モードはＥＶモードからＨＶモードに切替わる。

なお、蓄電装置１０の温度が低いときは、蓄電装置１０の出力が低下するので、エンジン２の始動に必要な電力を確保するためにしきい値Ｓｔｈを高めに補正してもよい。あるいは、しきい値Ｓｔｈが比較的大きい場合には、蓄電装置１０からの放電量を多くして蓄電装置１０を昇温するために、逆にしきい値Ｓｔｈを低めに補正してもよい。そして、図３からもわかるように、ＥＶモードでの走行距離は、しきい値Ｓｔｈによって変化するので、図２に示したＥＶ走行可能距離推定部２２０において、ＥＶ走行可能距離を蓄電装置１０の温度に応じて補正するようにしてもよい。

図４は、図１に示したＨＶ−ＥＣＵ７０による触媒コンバータ８の暖機禁止制御に関するフローチャートである。なお、このフローチャートに示される処理は、一定時間ごとまたは所定の条件の成立時にメインルーチンから呼出されて実行される。

図４を参照して、ＨＶ−ＥＣＵ７０は、目的地までの走行距離Ｌの設定（目的地の設定に基づいて走行距離Ｌが算出された場合を含む。）があったことをナビゲーション装置８０から受けると（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、その設定された走行距離Ｌをナビゲーション装置８０から取得する（ステップＳ２０）。なお、ＨＶ−ＥＣＵ７０は、走行距離Ｌの再設定（変更）があったときも、再設定された走行距離Ｌをナビゲーション装置８０から取得する。

次いで、ＨＶ−ＥＣＵ７０は、蓄電装置１０の電圧ＶＢおよび電流ＩＢの検出値に基づいて、蓄電装置１０のＳＯＣを推定する（ステップＳ３０）。続いて、ＨＶ−ＥＣＵ７０は、その推定したＳＯＣに基づいて、ＥＶモードで走行可能な距離を推定する（ステップＳ４０）。なお、上述のように、蓄電装置１０の温度に基づいて、推定されたＥＶ走行可能距離を補正してもよい。

そして、ＨＶ−ＥＣＵ７０は、推定されたＥＶ走行可能距離が、設定された走行距離Ｌよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ５０）。ＥＶ走行可能距離が走行距離Ｌよりも大きいと判定されると（ステップＳ５０においてＹＥＳ）、ＨＶ−ＥＣＵ７０は、エンジン２の使用を前提とする触媒コンバータ８の暖機は不要であると判断し、触媒コンバータ８の暖機の禁止または停止を指示する（ステップＳ６０）。具体的には、ＨＶ−ＥＣＵ７０は、触媒コンバータ８の暖機の禁止または停止を指示する制御信号ＣＴＬ２をＥＧ−ＥＣＵ６０へ出力する。

一方、ステップＳ５０においてＥＶ走行可能距離が走行距離Ｌ以下であると判定されると（ステップＳ５０においてＮＯ）、ＨＶ−ＥＣＵ７０は、触媒コンバータ８の暖機の禁止または停止を解除する（ステップＳ７０）。具体的には、ＨＶ−ＥＣＵ７０は、ＥＧ−ＥＣＵ６０への制御信号ＣＴＬ２を非活性化する。したがって、必要なタイミング（たとえば蓄電装置１０のＳＯＣが所定値を下回ったとき）で制御信号ＣＴＬ１がＥＧ−ＥＣＵ６０へ出力されると、エンジン２が始動され、触媒コンバータ８の暖機が行なわれる。

なお、ＨＶ−ＥＣＵ７０は、触媒コンバータ８の暖機の禁止または停止中にエンジン２の始動が要求されると、制御信号ＣＴＬ２を非活性化して触媒コンバータ８の暖機の禁止または停止を解除する。

なお、ナビゲーション装置８０によって目的地までの走行距離Ｌが設定された後、その走行距離Ｌよりも短い距離で車両システムが停止し、再度車両システムが起動されるような場合（たとえば、目的地に到達する前に、車両外部の電源１２０から蓄電装置１０を充電したり、休憩するような場合）、システム起動後に利用者に走行距離Ｌの設定を再度要求することなく上記制御が実行されることが好ましい。

図５は、システム起動後に実行される触媒コンバータ８の暖機禁止制御に関するフローチャートである。なお、このフローチャートに示される処理は、システム起動後の所定のタイミングに一度だけ実行される。

図５を参照して、ＨＶ−ＥＣＵ７０は、車両のシステム起動状態を示す信号ＩＧがオフからオンに切替わったか否かを判定する（ステップＳ１１０）。信号ＩＧがオフからオンに切替わったと判定されると（ステップＳ１１０においてＹＥＳ）、ＨＶ−ＥＣＵ７０は、目的地までの残存走行距離を走行距離Ｌとしてナビゲーション装置８０から取得する（ステップＳ１２０）。

その後、ＨＶ−ＥＣＵ７０は、ステップＳ１３０へ処理を移行する。なお、ステップＳ１３０〜Ｓ１７０の処理は、図４に示したステップＳ３０〜Ｓ７０の処理とそれぞれ同じである。

以上のように、この実施の形態１においては、ＥＶモードで走行可能な距離が蓄電装置１０のＳＯＣに基づいて推定され、その推定されたＥＶ走行可能距離が、設定された走行距離Ｌ（たとえば目的地までの走行距離）と比較される。そして、ＥＶ走行可能距離が走行距離Ｌよりも大きいと、触媒コンバータ８の暖機制御が禁止または停止される。したがって、この実施の形態１によれば、触媒コンバータ８の不必要な暖機を防止して燃費の悪化を防止することが可能となる。

また、この実施の形態１においては、触媒コンバータ８の暖機制御が禁止または停止されている場合にも、エンジン２の始動要求があった場合には、触媒コンバータ８の暖機制御の禁止または停止が解除される。したがって、この実施の形態１によれば、必要な場合に触媒コンバータ８を適切に暖機することができる。

さらに、この実施の形態１によれば、走行距離Ｌが再設定された場合にも、再設定された走行距離Ｌに基づいて触媒コンバータ８の暖機禁止制御が行なわれるので、走行中に走行距離Ｌが変更された場合にも対応することができる。

また、さらに、この実施の形態１によれば、設定された走行距離Ｌよりも短い距離で車両システムが停止した場合、次回のシステム起動時に再度触媒コンバータ８の暖機禁止制御が実行されるので、利用者は、車両システムの起動時に走行距離Ｌを再度設定する必要はない。

［実施の形態２］
実施の形態２では、蓄電装置１０のＳＯＣに基づいて推定されたＥＶ走行可能距離の方が設定された走行距離Ｌよりも小さいとき、ＥＶ走行可能距離が走行距離Ｌより大きい場合よりも、エンジン２が起動されるＳＯＣ（以下「エンジン起動ＳＯＣ」とも称する。）が高い値に設定される。これにより、エンジン起動後の触媒暖機中の走行に必要な電力が確保される。

この実施の形態２によるハイブリッド車両１００Ａの全体構成は、図１に示した実施の形態１によるハイブリッド車両１００と同じである。

図６は、実施の形態２におけるＨＶ−ＥＣＵ７０Ａの機能ブロック図である。図６を参照して、ＨＶ−ＥＣＵ７０Ａは、図２に示した実施の形態１におけるＨＶ−ＥＣＵ７０の構成において、エンジン起動ＳＯＣ設定部２６０をさらに備える。

エンジン起動ＳＯＣ設定部２６０は、上記のエンジン起動ＳＯＣを設定する。すなわち、エンジン起動ＳＯＣ設定部２６０は、ＥＶモードからＨＶモードへ走行モードが切替わるしきい値Ｓｔｈ（図３）を設定する。ここで、エンジン起動ＳＯＣ設定部２６０は、ＥＶ走行可能距離の方が走行距離Ｌよりも大きいとの比較結果を比較部２３０から受けると、エンジン起動ＳＯＣに規定値ＳＯＣ１を設定する。

また、エンジン起動ＳＯＣ設定部２６０は、比較部２３０から上記と反対の比較結果を受けると、エンジン起動後の触媒暖機中の走行に必要な電力を確保することを目的として、規定値ＳＯＣ１よりも大きい規定値ＳＯＣ２をエンジン起動ＳＯＣに設定する。そして、走行モード制御部２５０は、エンジン起動ＳＯＣ設定部２６０によって設定されたエンジン起動ＳＯＣを用いて、走行モードの切替を実施する。

図７は、実施の形態２におけるＨＶ−ＥＣＵ７０Ａによるエンジン起動ＳＯＣの設定処理に関するフローチャートである。なお、このフローチャートに示される処理も、一定時間ごとまたは所定の条件の成立時にメインルーチンから呼出されて実行される。

図７を参照して、ステップＳ２１０〜Ｓ２５０の処理は、図４に示したステップＳ１０〜Ｓ５０の処理とそれぞれ同じである。

ステップＳ２５０においてＥＶ走行可能距離が走行距離Ｌよりも大きいと判定されると（ステップＳ２５０においてＹＥＳ）、ＨＶ−ＥＣＵ７０Ａは、エンジン起動ＳＯＣに規定値ＳＯＣ１を設定する（ステップＳ２６０）。一方、ステップＳ２５０においてＥＶ走行可能距離が走行距離Ｌ以下であると判定されると（ステップＳ２５０においてＮＯ）、ＨＶ−ＥＣＵ７０Ａは、規定値ＳＯＣ１よりも大きい規定値ＳＯＣ２をエンジン起動ＳＯＣに設定する（ステップＳ２７０）。

なお、ＨＶ−ＥＣＵ７０Ａのその他の機能は、実施の形態１におけるＨＶ−ＥＣＵ７０と同じである。

なお、ナビゲーション装置８０によって目的地までの走行距離Ｌが設定された後、その走行距離Ｌよりも短い距離で車両システムが停止し、再度車両システムが起動されるような場合、システム起動後に利用者に走行距離Ｌの設定を再度要求することなく上記処理が実行されることが好ましい。

図８は、システム起動後に実行されるエンジン起動ＳＯＣの設定処理に関するフローチャートである。なお、このフローチャートに示される処理は、システム起動後の所定のタイミングに一度だけ実行される。

図８を参照して、ＨＶ−ＥＣＵ７０Ａは、車両のシステム起動状態を示す信号ＩＧがオフからオンに切替わったか否かを判定する（ステップＳ３１０）。信号ＩＧがオフからオンに切替わったと判定されると（ステップＳ３１０においてＹＥＳ）、ＨＶ−ＥＣＵ７０Ａは、ステップＳ３２０へ処理を移行する。なお、ステップＳ３２０の処理は、図５に示したステップＳ１２０の処理と同じであり、ステップＳ３３０〜Ｓ３７０の処理は、図７に示したステップＳ２３０〜Ｓ２７０の処理とそれぞれ同じである。

以上のように、この実施の形態２においては、ＥＶ走行可能距離が走行距離Ｌ以下のとき、ＥＶ走行可能距離が走行距離Ｌより大きい場合よりもエンジン起動ＳＯＣが高い値に設定されるので、エンジン起動後の触媒暖機中の走行に必要な電力が確保される。すなわち、触媒コンバータ８の暖機が確実に行なわれる。したがって、この実施の形態２によれば、触媒コンバータ８の排気浄化作用の低下を防止することができる。

なお、上記の各実施の形態においては、車両外部の電源１２０から蓄電装置１０の充電が行なわれるとき、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の中性点Ｎ１，Ｎ２から充電電力を入力するものとしたが、充電用の専用インバータを別途設けてもよい。

図９は、充電用インバータを別途備えたハイブリッド車両の全体ブロック図である。図９を参照して、ハイブリッド車両１００Ｂは、図１に示したハイブリッド車両１００の構成において、充電用インバータ１３０をさらに備える。

充電用インバータ１３０は、正極線ＰＬ２および負極線ＮＬ２に接続され、車両外部の電源１２０（たとえば系統電源）からコネクタ１１０に与えられる交流電力を直流電力に変換して正極線ＰＬ２および負極線ＮＬ２へ出力する。

そして、充電用インバータ１３０から正極線ＰＬ２および負極線ＮＬ２に供給される直流電力を昇圧コンバータ２０により蓄電装置１０の電圧レベルに変換して蓄電装置１０を充電することができる。

なお、ハイブリッド車両１００Ｂのその他の構成は、ハイブリッド車両１００と同じである。また、この図９では、各ＥＣＵについては図示していない。

なお、上記の各実施の形態においては、車両外部の電源１２０から蓄電装置１０を充電可能なハイブリッド車両について説明したが、この発明の適用範囲は、そのような外部充電機能を有するハイブリッド車両に限定されるものではない。但し、外部充電機能を有するハイブリッド車両は、蓄電装置１０が満充電の状態からＥＶモードで長距離（たとえば１０ｋｍ以上）走行可能であるので、近距離使用のユーザのもとでは、エンジン２の動作を前提とした触媒コンバータ８の暖機が不必要なケースが多くなる。したがって、この発明は、外部充電機能を有するハイブリッド車両に特に好適である。

また、上記においては、ナビゲーション装置８０において目的地を設定し、現在位置からその目的地までの走行距離Ｌを算出するものとしたが、ナビゲーション装置８０に代えて、利用者が走行距離Ｌを直接入力可能な入力装置を設けてもよい。なお、この場合、システム起動時の目的地までの走行距離Ｌの算出については、利用者により走行距離が設定されてからの実走行距離を記憶し、利用者により設定された走行距離から実走行距離を減算した残存走行距離をシステム起動時の目的地までの走行距離とすることができる。

また、走行距離Ｌとして予め定められた固定値を設定するようにしてもよい。この場合、システム起動時の蓄電装置１０の充電量が多いときには、システム起動時の触媒コンバータ８の暖機制御を禁止することができる。

また、上記においては、ナビゲーション装置８０において目的地が設定されたとき、あるいは目的地に到達する前にシステム停止／起動が行なわれた場合に、触媒コンバータ８の暖機禁止制御やエンジン起動ＳＯＣの設定処理を行なうものとしたが、定期的に、または所定距離走行ごとに、上記暖機禁止制御やエンジン起動ＳＯＣ設定処理を行なうようにしてもよい。

また、上記においては、エンジン２からの排気ガスの熱量で触媒コンバータ８を暖機するものとしたが、触媒コンバータ８を暖機するためのヒータを設けて触媒コンバータ８を暖機してもよい。この場合にも、触媒コンバータ８の不必要な暖機を防止することによって不要な電力消費を防止することができ、その結果、燃費の悪化を防止できる。

また、上記においては、ハイブリッド車両は、動力分割機構４によりエンジン２の動力を車軸とモータジェネレータＭＧ１とに分割して伝達可能なシリーズ／パラレル型とした。しかしながら、この発明は、モータジェネレータＭＧ１を駆動するためにのみエンジン２を用い、モータジェネレータＭＧ２でのみ車両の駆動力を発生する、いわゆるシリーズ型のハイブリッド車両にも適用可能である。

なお、シリーズ型のハイブリッド車両の場合には、蓄電装置が満充電の状態から、エンジンを停止したＥＶ走行が開始され、蓄電装置のＳＯＣが所定のしきい値まで低下すると、エンジンが発電機を駆動するために始動し、その後エンジンで発電しながらのＥＶ走行が行なわれる。

なお、上記において、エンジン２は、この発明における「内燃機関」に対応し、モータジェネレータＭＧ２は、この発明における「電動機」に対応する。また、エンジン２およびＥＧ−ＥＣＵ６０は、この発明における「暖機手段」を形成し、ナビゲーション装置８０は、この発明における「設定手段」に対応する。さらに、ＥＶ走行可能距離推定部２２０は、この発明における「推定手段」に対応し、暖機制御部２４０は、この発明における「制御手段」に対応する。

また、さらに、エンジン起動ＳＯＣ設定部２６０は、この発明における「しきい値設定手段」に対応し、インバータ３０，４０、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２、電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２およびコネクタ１１０は、この発明における「充電手段」を形成する。また、さらに、充電用インバータ１３０およびコネクタ１１０も、この発明における「充電手段」を形成する。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明の実施の形態１によるハイブリッド車両の全体ブロック図である。 図１に示すＨＶ−ＥＣＵの機能ブロック図である。 蓄電装置のＳＯＣの変化を示した図である。 図１に示すＨＶ−ＥＣＵによる触媒コンバータの暖機禁止制御に関するフローチャートである。 システム起動後に実行される触媒コンバータの暖機禁止制御に関するフローチャートである。 実施の形態２におけるＨＶ−ＥＣＵの機能ブロック図である。 実施の形態２におけるＨＶ−ＥＣＵによるエンジン起動ＳＯＣの設定処理に関するフローチャートである。 システム起動後に実行されるエンジン起動ＳＯＣの設定処理に関するフローチャートである。 充電用インバータを別途備えたハイブリッド車両の全体ブロック図である。

符号の説明

２ エンジン、４ 動力分割機構、６ 車輪、７ 排気通路、８ 触媒コンバータ、１０ 蓄電装置、２０ 昇圧コンバータ、３０，４０ インバータ、５０ ＭＧ−ＥＣＵ、６０ ＥＧ−ＥＣＵ、７０，７０Ａ ＨＶ−ＥＣＵ、８０ ナビゲーション装置、１００，１００Ａ，１００Ｂ ハイブリッド車両、１１０ コネクタ、１２０ 電源、１３０ 充電用インバータ、２１０ ＳＯＣ推定部、２２０ ＥＶ走行可能距離推定部、２３０ 比較部、２４０ 暖機制御部、２５０ 走行モード制御部、２６０ エンジン起動ＳＯＣ設定部、ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ、ＰＬ１，ＰＬ２ 正極線、ＮＬ１，ＮＬ２ 負極線、Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ、ＡＣＬ１，ＡＣＬ２ 電力線、Ｎ１，Ｎ２ 中性点。

Claims (13)

1. 内燃機関と車両走行用の動力源としての電動機とを搭載するハイブリッド車両であって、
   前記内燃機関から排出される排気ガスを浄化する触媒コンバータと、
   前記触媒コンバータを暖機する暖機手段と、
   当該車両の走行距離を設定するための設定手段と、
   前記内燃機関を停止させ、かつ、前記電動機を駆動して走行する電動機走行モードで走行可能な距離を、前記電動機に電力を供給する蓄電装置の充電状態に基づいて推定する推定手段と、
   前記推定手段により推定された走行距離を前記設定手段により設定された走行距離と比較する比較手段と、
   前記比較手段の比較結果に基づいて前記暖機手段を制御する制御手段とを備えるハイブリッド車両。
2. 前記制御手段は、前記推定手段により推定された走行距離の方が前記設定手段により設定された走行距離よりも大きいとき、前記暖機手段による前記触媒コンバータの暖機を禁止する、請求項１に記載のハイブリッド車両。
3. 前記制御手段は、前記触媒コンバータの暖機禁止中に前記内燃機関の始動が要求されたとき、前記暖機手段による前記触媒コンバータの暖機の禁止を解除する、請求項２に記載のハイブリッド車両。
4. 前記比較手段は、前記設定手段により当該車両の走行距離が再設定されると、その再設定された走行距離を前記推定手段により推定された走行距離と比較し、
   前記制御手段は、その比較結果に基づいて前記暖機手段を制御する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のハイブリッド車両。
5. 前記比較手段は、前記暖機手段による前記触媒コンバータの暖機中に前記設定手段により当該車両の走行距離が再設定されると、その再設定された走行距離を前記推定手段により推定された走行距離と比較し、
   前記制御手段は、前記推定手段により推定された走行距離の方が前記再設定された走行距離よりも大きいとき、前記暖機手段による前記触媒コンバータの暖機を停止する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のハイブリッド車両。
6. 前記設定手段により設定された走行距離よりも短い距離で当該車両のシステムが停止した場合、
   前記比較手段は、次回のシステム起動時、前記設定された走行距離に対する残存距離を前記推定手段により推定された走行距離と比較し、
   前記制御手段は、その比較結果に基づいて前記暖機手段を制御する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のハイブリッド車両。
7. 前記蓄電装置を充電するための電力を前記内燃機関の動力を用いて発生する発電手段をさらに備え、
   前記内燃機関は、前記蓄電装置の充電状態が所定のしきい値を下回ると起動され、
   当該ハイブリッド車両は、
   前記推定手段により推定された走行距離の方が前記設定手段により設定された走行距離よりも大きいとき、前記所定のしきい値に第１のしきい値を設定し、前記推定手段により推定された走行距離の方が前記設定手段により設定された走行距離よりも小さいとき、前記第１のしきい値よりも大きい第２のしきい値を前記所定のしきい値に設定するしきい値設定手段をさらに備える、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のハイブリッド車両。
8. 当該車両の外部から与えられる電力を受けて前記蓄電装置を充電するための充電手段をさらに備える、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のハイブリッド車両。
9. 前記設定手段は、当該車両の目的地を設定可能なナビゲーション装置を含み、
   前記ナビゲーション装置は、設定された目的地に基づいて当該車両の走行距離を算出する、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のハイブリッド車両。
10. 前記設定手段は、当該車両の走行距離を入力可能な入力装置を含む、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のハイブリッド車両。
11. 前記設定手段は、予め定められた固定値を当該車両の走行距離として設定する、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のハイブリッド車両。
12. 内燃機関と車両走行用の動力源としての電動機とを搭載するハイブリッド車両の制御方法であって、
    前記ハイブリッド車両は、
    前記内燃機関から排出される排気ガスを浄化する触媒コンバータと、
    前記触媒コンバータを暖機する暖機手段とを備え、
    前記制御方法は、
    当該車両の走行距離を設定する第１のステップと、
    前記電動機に電力を供給する蓄電装置の充電状態を推定する第２のステップと、
    前記内燃機関を停止させ、かつ、前記電動機を駆動して走行する電動機走行モードで走行可能な距離を、前記推定された充電状態に基づいて推定する第３のステップと、
    その推定された走行距離を前記第１のステップにおいて設定された走行距離と比較する第４のステップと、
    その比較結果に基づいて前記暖機手段を制御する第５のステップとを含む、ハイブリッド車両の制御方法。
13. 前記ハイブリッド車両は、前記蓄電装置を充電するための電力を前記内燃機関の動力を用いて発生する発電手段をさらに備え、
    前記内燃機関は、前記蓄電装置の充電状態が所定のしきい値を下回ると起動され、
    前記制御方法は、
    前記第３のステップにおいて推定された走行距離の方が前記第１のステップにおいて設定された走行距離よりも大きいとき、前記所定のしきい値に第１のしきい値を設定する第６のステップと、
    前記第３のステップにおいて推定された走行距離の方が前記第１のステップにおいて設定された走行距離よりも小さいとき、前記第１のしきい値よりも大きい第２のしきい値を前記所定のしきい値に設定する第７のステップとをさらに含む、請求項１２に記載のハイブリッド車両の制御方法。

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