JP2010042700A - ハイブリッド車両およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】触媒暖機が必要なときに出来るだけ触媒暖気を促進させてエミッションの悪化を抑制する。
【解決手段】本発明のハイブリッド車両では、触媒暖機が必要なときに制御用アクセル開度Ａｃｃ＊が運転者によるアクセル開度Ａｃｃよりも小さくなるように設定されるので（ステップＳ１６０，Ｓ１７０）、制御用アクセル開度Ａｃｃ＊に基づいて設定される要求トルクＴｒ＊および要求走行パワーＰｒ＊が触媒暖気が不要なときに比べて小さくなる（ステップＳ１８０，Ｓ１９０）。これにより、触媒暖機が必要なときに要求走行パワーＰｒ＊がバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔ以上になり難くすることが可能となり、エンジン２２の自立運転を継続して触媒暖機を促進させるとともに十分に活性化されていない触媒への多量の排ガスの流入を抑制することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、ハイブリッド車両およびその制御方法に関し、詳しくは内燃機関の排ガスを浄化する触媒を含む浄化装置を備えたハイブリッド車両およびその制御方法に関する。

従来、この種のハイブリッド車両としては、触媒コンバータが所定の暖機状態に達するまでエンジン出力を所定の暖機用出力に維持し、触媒コンバータが所定の暖機状態に達してエンジンの出力を暖機用出力から車両に対する出力の要求に応じてより高い出力にあげるとき、その出力上昇の速度に所定の制限を課する技術（例えば特許文献１参照）が提案されている。また、従来、ハイブリッド車両において触媒暖機制御中にスロットル開度を補正する技術（例えば特許文献２および特許文献３参照）が提案されており、エンジンのみを動力源として備える車両において触媒暖機制御中にスロットル開度を閉弁側に制約する技術（例えば特許文献４参照）が提案されている。
特開２００２−１３００３０号公報 特開２０００−１１０６３６号公報 特開２０００−１１０６０４号公報 特開平０６−１４６９５５号公報

しかしながら、上述のハイブリッド車両では、触媒暖機を行う必要があるときに運転者のアクセル操作等により走行のための駆動力要求が高まると、エンジンの出力が高まって排ガスの量が増加するが、この場合、触媒がまだ十分に活性化されていないため、排ガスを良好に浄化することができなくなってエミッションが悪化するおそれがある。

本発明のハイブリッド車両およびその制御方法は、触媒暖機が必要なときにできるだけ触媒暖機を促進させるとともに十分に活性化していない触媒へ流入する排ガスの量を抑制し、エミッションの悪化を抑制することを主目的とする。

本発明のハイブリッド車両およびその制御方法は、少なくとも上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

走行用の動力を出力可能な内燃機関と、
前記内燃機関から排出される排ガスを浄化する触媒を含む浄化装置と、
走行用の動力を出力可能な電動機と、
前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
を備えるハイブリッド車両であって、
運転者によるアクセル操作量を検出するアクセル操作量検出手段と、
前記浄化装置を暖機する必要がないときには、前記アクセル操作量検出手段により検出されたアクセル操作量と第一の制約とを用いて制御用アクセル操作量を設定し、前記浄化装置を暖機する必要があるときには、前記アクセル操作量検出手段により検出されたアクセル操作量と前記第一の制約に比べて前記制御用アクセル操作量を小さくする傾向をもった第二の制約とを用いて前記制御用アクセル操作量を設定する制御用アクセル操作量設定手段と、
前記制御用アクセル操作量設定手段により設定された制御用アクセル操作量に基づいて走行に要求される要求トルクを設定する要求トルク設定手段と、
前記要求トルク設定手段により設定された要求トルクに基づいて走行に要求される要求走行パワーを設定する要求走行パワー設定手段と、
前記浄化装置を暖機をする必要があるときには、前記要求走行パワー設定手段により設定された要求走行パワーが所定の閾値未満である場合には、前記内燃機関が自立運転されるとともに前記要求トルク設定手段により設定された要求トルクに基づくトルクで走行するように前記内燃機関と前記電動機とを制御し、前記要求走行パワー設定手段により設定された要求走行パワーが前記閾値以上である場合には、前記内燃機関が前記要求トルクに基づくパワーを出力するとともに前記要求トルクに基づくトルクで走行するように前記内燃機関と前記電動機とを制御する触媒暖機時制御手段と、
を備えることを要旨とする。

このハイブリッド車両では、浄化装置を暖機する必要がないときには、運転者によるアクセル操作量と第一の制約とを用いて制御用アクセル操作量が設定され、浄化装置を暖機する必要があるときには、運転者によるアクセル操作量と第一の制約に比べて制御用アクセル操作量を小さくする傾向をもった第二の制約とを用いて制御用アクセル操作量が設定される。これにより、浄化装置を暖機する必要があるときには、浄化装置を暖機する必要がないときに比べて、同一のアクセル操作量に対する要求トルクや要求走行パワーが小さく設定されることになる。従って、浄化装置の暖機が必要なときには、要求走行パワーが所定の閾値以上になり難くすることができるので、内燃機関の自立運転を継続して浄化装置の暖機を促進させるとともに十分に活性化していない触媒への多量の排ガスの流入を抑制し、それによりエミッションの悪化を抑制することが可能となる。

また、本発明のハイブリッド車両において、前記蓄電手段の状態に基づいて該蓄電手段から放電可能な最大許容電力である出力制限を設定する出力制限設定手段を更に備え、前記閾値は、前記出力制限設定手段により設定された出力制限であるものとすることもできる。これにより、浄化装置の暖気が必要なときに要求走行パワーが出力制限を超えた場合には、内燃機関から要求トルクに基づくパワーが出力されるようにして蓄電手段を保護することが可能となる。

更に、本発明によるハイブリッド車両は、駆動輪に連結された車軸に接続されるとともに該駆動軸とは独立に回転可能に前記内燃機関の出力軸に接続され、電力と動力との入出力を伴って前記区同軸と前記出力軸とに動力を入出力可能な電力動力入出力手段を更に備え、前記電動機は、前記車軸または前記車軸とは異なる車軸に駆動力を出力するよう取り付けられてなるものとすることもできる。

また、本発明のハイブリッド車両の制御方法は、
走行用の動力を出力可能な内燃機関と、
前記内燃機関から排出される排ガスを浄化する触媒を含む浄化装置と、
走行用の動力を出力可能な電動機と、
前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
を備えるハイブリッド車両の制御方法であって、
（ａ）前記浄化装置を暖機する必要がないときには、運転者によるアクセル操作量と第一の制約とを用いて制御用アクセル操作量を設定し、前記浄化装置を暖機する必要があるときには、前記アクセル操作量と前記第一の制約に比べて前記制御用アクセル操作量を小さくする傾向をもった第二の制約とを用いて前記制御用アクセル操作量を設定し、
（ｂ）前記制御用アクセル操作量に基づいて走行に要求される要求トルクを設定し、
（ｃ）前記要求トルクに基づいて走行に要求される要求走行パワーを設定し、
（ｄ）前記浄化装置を暖機する必要があるときに、前記要求走行パワーが所定の閾値未満である場合には、前記内燃機関が自立運転されるとともに前記要求トルクに基づくトルクで走行するように前記内燃機関と前記電動機とを制御し、前記要求走行パワーが前記閾値以上である場合には、前記内燃機関が前記要求トルクに基づくパワーを出力するとともに前記要求トルクに基づくトルクで走行するように前記内燃機関と前記電動機とを制御する、ことを特徴とする。

このハイブリッド車両の制御方法では、浄化装置を暖機する必要がないときには、運転者によるアクセル操作量と第一の制約とを用いて制御用アクセル操作量が設定され、浄化装置を暖機する必要があるときには、運転者によるアクセル操作量と第一の制約に比べて制御用アクセル操作量を小さくする傾向をもった第二の制約とを用いて制御用アクセル操作量が設定される。これにより、浄化装置を暖機する必要があるときには、浄化装置を暖機する必要がないときに比べて、同一のアクセル操作量に対する要求トルクや要求走行パワーが小さく設定されることになる。従って、浄化装置の暖機が必要なときには、要求走行パワーが所定の閾値以上になり難くすることができるので、内燃機関の自立運転を継続して浄化装置の暖機を促進させるとともに十分に活性化していない触媒への多量の排ガスの流入を抑制し、それによりエミッションの悪化を抑制することが可能となる。

次に、本発明を実施するための最良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車両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車両２０は、図示するように、エンジン２２と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６に接続された３軸式の動力分配統合機構３０と、動力分配統合機構３０に接続された発電可能なモータＭＧ１と、減速機６０を介して動力分配統合機構３０に接続されたモータＭＧ２と、車両の駆動系全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット（以下、「ハイブリッドＥＣＵ」という）７０とを備える。

エンジン２２は、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関であり、エンジン２２の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するエンジン用電子制御ユニット（以下、「エンジンＥＣＵ」という）２４により燃料噴射制御や点火制御，吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッドＥＣＵ７０と通信しており、ハイブリッドＥＣＵ７０からの制御信号によりエンジン２２を運転制御するととも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ハイブリッドＥＣＵ７０に出力する。また、エンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２の運転状態を検出する各種センサから入力された信号に基づいて浄化装置２３すなわち触媒の暖機が必要であるか否か判定し、触媒暖機が必要なときには所定の触媒暖機フラグＦｃを値１に設定するとともに、触媒暖機が不要なときには触媒暖機フラグＦｃを値０に設定する。ここで、実施例では、エンジン２２の冷却水の温度あるいは実測または推定される触媒温度が所定温度未満であるときに触媒暖機フラグＦｃが値１に設定される。そして、浄化装置２３すなわち触媒を暖機する際には、エンジン２２が実質的にトルクを出力しないように触媒暖機用の回転数（例えばアイドル時の回転数）で自立運転されるとともに、エンジン２２の点火時期が通常運転時に比べて大幅に遅角される。

動力分配統合機構３０は、外歯歯車のサンギヤ３１と、このサンギヤ３１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ３２と、サンギヤ３１に噛合するとともにリングギヤ３２に噛合する複数のピニオンギヤ３３と、複数のピニオンギヤ３３を自転かつ公転自在に保持するキャリア３４とを備え、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３４とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構３０は、キャリア３４にはエンジン２２のクランクシャフト２６が、サンギヤ３１にはモータＭＧ１が、リングギヤ３２には減速機６０を介してモータＭＧ２がそれぞれ連結されており、モータＭＧ１が発電機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ３１側とリングギヤ３２側にそのギヤ比に応じて分配し、モータＭＧ１が電動機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力とサンギヤ３１から入力されるモータＭＧ１からの動力を統合してリングギヤ３２に出力する。リングギヤ３２は、ギヤ機構３７およびデファレンシャルギヤ３８を介して車両前輪の車輪３９に機械的に接続されている。したがって、リングギヤ３２に出力された動力は、ギヤ機構３７およびデファレンシャルギヤ３８を介して車輪３９に出力されることになる。なお、駆動系として見たときの動力分配統合機構３０に接続される３軸は、キャリア３４に接続されたエンジン２２の出力軸であるクランクシャフト２６，サンギヤ３１に接続されモータＭＧ１の回転軸となるサンギヤ軸およびリングギヤ３２に接続されるとともに車輪３９に機械的に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａとなる。

モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、いずれも発電機として駆動することができるとともに電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ４１，４２を介してバッテリ５０と電力のやりとりを行なう。インバータ４１，４２とバッテリ５０とを接続する電力ライン５４は、インバータ４１，４２が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ５０は、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータＭＧ１，ＭＧ２により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ５０は充放電されない。モータＭＧ１，ＭＧ２は、いずれもモータ用電子制御ユニット（以下、「モータＥＣＵ」という）４０により駆動制御されている。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４３，４４からの信号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されてり、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が出力されている。また、モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４から入力した信号に基づいて図示しない回転数算出ルーチンを実行し、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を計算している。更に、モータＥＣＵ４０は、ハイブリッドＥＣＵ７０と通信しており、ハイブリッドＥＣＵ７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するととも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ハイブリッドＥＣＵ７０に出力する。

バッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、「バッテリＥＣＵ」という）５２によって管理されている。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端子間電圧，バッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン５４に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流，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などが入力されており、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータを通信によりハイブリッドＥＣＵ７０に出力する。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充放電電流の積算値に基づいて残容量ＳＯＣを算出したり、当該残容量ＳＯＣに基づいてバッテリ５０の充放電に要求される充放電要求パワーＰｂ＊を設定したり、残容量ＳＯＣと電池温度Ｔｂとに基づいてバッテリ５０の充電に許容される電力である入力制限（最大充電許容電力）Ｗｉｎとバッテリ５０の充電に許容される電力である入力制限（最大放電許容電力）Ｗｏｕｔとを算出したりする。なお、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、バッテリ温度Ｔｂに基づいて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値を設定するとともに、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）に基づいて出力制限用補正係数と入力制限補正係数とを設定し、設定した入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値に補正係数を乗じることにより設定可能である。

ハイブリッドＥＣＵ７０は、ＣＰＵ７２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、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６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。ハイブリッドＥＣＵ７０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ＩＧ，アクセルペダル８２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８３からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８４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８５からのブレーキペダルポジションＢＰ，シフトレバー８６の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８７からのシフトポジションＳＰ，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。また、実施例のハイブリッド車両２０の運転席近傍には、運転モードとして動力性能すなわちアクセル操作に対するトルク出力の応答性を優先するパワーモードを選択するためのパワースイッチ８１が設けられており、このパワースイッチ８１もハイブリッドＥＣＵ７０に接続されている。更に、実施例のハイブリッド車両２０の運転席近傍には、運転モードとしてエンジン２２の燃費やエネルギ効率を優先するエコモードを選択するためのエコスイッチ８９が設けられており、このエコスイッチ８９もハイブリッドＥＣＵ７０に接続されている。なお、ハイブリッドＥＣＵ７０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。また、ハイブリッドＥＣＵ７０は、パワースイッチ８１がＯＮされたときにパワーＳＷフラグＦ１を値１に設定し、ＯＦＦされたときにパワーＳＷフラグＦ１を値０に設定する。更に、ハイブリッドＥＣＵ７０は、エコスイッチ８９がＯＮされたときにエコＳＷフラグＦ２を値１に設定し、ＯＦＦされたときにエコＳＷフラグＦ２を値０に設定する。

次に、こうして構成された実施例のハイブリッド車両２０の動作について説明する。図２は、ハイブリッドＥＣＵ７０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。図２の駆動制御ルーチンはエンジン２２の運転を伴うハイブリッド車両２０の走行時に所定時間毎（例えば８ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。

駆動制御ルーチンが実行されると、ハイブリッドＥＣＵ７０のＣＰＵ７２は、まず、アクセルペダルポジションセンサ８３からのアクセル開度Ａｃｃ、モータＥＣＵ４０からのモータ回転数Ｎｍ１およびＮｍ２、車速センサ８８からの車速Ｖ、バッテリＥＣＵ５２からのバッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊や入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔ、パワーＳＷフラグＦ１，エコＳＷフラグＦ２、エンジンＥＣＵ２４からの触媒暖機フラグＦｃなどの制御に必要なデータの入力を行う（ステップＳ１００）。

こうしてデータを入力すると、触媒暖機フラグＦｃが値０であるか否か判定する（ステップＳ１１０）。触媒暖機フラグＦｃが値０であって触媒暖機が不要であるときには、図３に示すノーマルモードマップ、パワーモードマップおよびエコモードマップの中から運転者により設定されている運転モードに対応した制御用アクセル開度設定用マップを選択する（ステップＳ１２０）。図３に示すノーマルモードマップ、パワーモードマップおよびエコモードマップは、それぞれアクセル開度Ａｃｃと制御用アクセル開度Ａｃｃ＊との関係を規定するものであり、ステップＳ１２０では、パワーＳＷフラグＦ１およびエコＳＷフラグＦ２がともに値０であって運転者によりノーマルモードが選択されている場合にはノーマルモードマップが制御用アクセル開度設定用マップとして選択され、パワーＳＷフラグＦ１のみが値１であって運転者によりパワーモードが選択されている場合にはパワーモードマップが制御用アクセル開度設定用マップとして選択され、エコＳＷフラグＦ２
のみが値１であって運転者によりエコモードが選択されている場合にはエコモードマップが制御用アクセル開度設定用マップとして選択される。図３に示すように、実施例のノーマルモードマップは、０〜１００％の範囲でアクセル開度Ａｃｃに対して制御用アクセル開度Ａｃｃ＊が線形性を持つように予め作成されてＲＯＭ７４に記憶されている。図３に例示するノーマルモードマップは、アクセル開度Ａｃｃをそのまま制御用アクセル開度Ａｃｃ＊として設定するように作成されたものである。また、実施例のパワーモードマップは、図３に示すように、アクセル操作に対するトルク出力の応答性を向上させるべくノーマルモードマップにより設定されるもの（アクセル開度Ａｃｃ）よりも大きな値を制御用アクセル開度Ａｃｃ＊として設定するように予め作成されてＲＯＭ７４に記憶されている。更に、エコモードマップは、図３に示すように、アクセル操作に対するトルク出力の応答性を低下させるべくノーマルモードマップにより設定されるもの（アクセル開度Ａｃｃ）よりも小さな値を制御用アクセル開度Ａｃｃ＊として設定するように予め設定されてＲＯＭ７４に記憶されている。こうして制御用アクセル開度設定マップを選択したならば、選択した制御用アクセル開度設定用マップからアクセル開度Ａｃｃに対応した制御用アクセル開度Ａｃｃ＊を導出して設定する（ステップＳ１３０）。

続いて、制御用アクセル開度Ａｃｃ＊と車速Ｖとに基づいて走行に要求されるトルクとして車輪３９に連結された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクＴｒ＊と車両全体に要求される要求パワーＰ＊とを設定する（ステップＳ１４０）。要求トルクＴｒ＊は、実施例では、制御用アクセル開度Ａｃｃ＊と車速Ｖと要求トルクＴｒ＊との関係を予め定めて要求トルク設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、制御用アクセル開度Ａｃｃ＊と車速Ｖとが与えられると記憶したマップから対応する要求トルクＴｒ＊を導出して設定するものとした。この要求トルク設定用マップの一例を図４に示す。要求パワーＰ＊は、設定した要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じたもの（要求走行パワーＰｒ＊）とバッテリ５０が要求する充放電要求パワーＰｂ＊とロスＬｏｓｓとの和として計算することができる。なお、リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒは、車速Ｖに換算係数ｋを乗じることによって求めたり、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速機６０のギヤ比Ｇｒで割ることによって求めることができる。次に、設定した要求パワーＰ＊に基づいてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する（ステップＳ１５０）。目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とは、エンジン２２を効率良く動作させる動作ライン（図示省略）と要求パワーＰ＊および要求パワーＰ＊（Ｎｅ＊×Ｔｅ＊）が一定の曲線との交点として求めることができる。なお、運転モードとしてパワーモードが選択されたときには、制御用アクセル開度Ａｃｃ＊としてアクセル開度Ａｃｃよりも大きい値が設定されるため、ノーマルモードが選択されたときに比べて要求トルクＴｒ＊は若干大きくなる。また、エコモードが選択されたときには、制御用アクセル開度Ａｃｃ＊としてアクセル開度Ａｃｃよりも小さい値が設定されるため、ノーマルモードが選択されたときに比べて要求トルクＴｒ＊および要求パワーＰ＊は若干小さくなる。

こうしてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定すると、設定した目標回転数Ｎｅ＊とリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（Ｎｍ２／Ｇｒ）と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとを用いて次式（１）によりモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を計算するとともに計算した目標回転数Ｎｍ１＊と現在の回転数Ｎｍ１とに基づいて式（２）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を計算する（ステップＳ２２０）。ここで、式（１）は、動力分配統合機構３０の回転要素に対する力学的な関係式である。動力分配統合機構３０の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図を図５に示す。図中、左のＳ軸はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１であるサンギヤ３１の回転数を示し、Ｃ軸はエンジン２２の回転数Ｎｅであるキャリア３４の回転数を示し、Ｒ軸はモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２に減速機６０のギヤ比Ｇｒを乗じたリングギヤ３２の回転数Ｎｒを示す。式（１）は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。図中、Ｒ軸上の２つの太線矢印は、エンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊の運転ポイントで定常運転したときにエンジン２２から出力されるトルクＴｅ＊がリングギヤ軸３２ａに伝達されるトルクと、モータＭＧ２から出力されるトルクＴｍ２＊が減速機６０を介してリングギヤ軸３２ａに作用するトルクとを示す。また、式（２）は、モータＭＧ１を目標回転数Ｎｍ１＊で回転させるためのフィードバック制御における関係式であり、式（２）中、右辺第２項の「ｋ１」は比例項のゲインであり、右辺第３項の「ｋ２」は積分項のゲインである。

Nm1*＝Ne*・(1+ρ)/ρ−Nm2/(Gr・ρ) …（１）
Tm1*＝−ρ/(1+ρ)・Te*＋k1(Nm1*−Nm1)＋k2∫(Nm1*−Nm1)dt …（２）

モータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊とトルク指令Ｔｍ１＊とを計算すると、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔと計算したモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に現在のモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を乗じて得られるモータＭＧ１の消費電力（発電電力）との偏差をモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で割ることによりモータＭＧ２から出力してもよいトルクの上限としてのトルク制限Ｔｍａｘを次式（３）により計算するとともに（ステップＳ２３０）、要求トルクＴｒ＊とトルク指令Ｔｍ１＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρと減速機６０のギヤ比Ｇｒとを用いてモータＭＧ２から出力すべきトルクとしての仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを次式（４）により計算し（ステップＳ２４０）、計算したトルク制限Ｔｍａｘと仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐとを比較して小さい方をモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊として設定する（ステップＳ２５０）。このようにモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定することにより、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力する要求トルクＴｒ＊を、バッテリ５０の出力制限の範囲内で制限したトルクとして設定することができる。なお、式（４）は、前述した図５の共線図から容易に導き出すことができる。

Tmax＝(Wout−Tm1*・Nm1)/Nm2 …（３）
Tm2tmp＝(Tr*＋Tm1*/ρ)/Gr …（４）

こうしてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定すると、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信して（ステップＳ２６０）、駆動制御ルーチンを一旦終了する。目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とによって示される運転ポイントで運転されるようにエンジン２２における燃料噴射制御や点火制御などの制御を行なう。また、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１が駆動されるとともにトルク指令Ｔｍ２＊でモータＭＧ２が駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。これにより、触媒暖機が不要なときには、運転モードに応じた車両特性を提供することができる。

一方、ステップＳ１１０で触媒暖機フラグＦｃが値１であって触媒暖機が必要であると判定されたときには、運転者により選択された運転モードに拘わらず、制御用アクセル開度設定用マップとしてエコモードマップを選択し（ステップＳ１６０）、エコモードマップからアクセル開度Ａｃｃに対応した制御用アクセル開度Ａｃｃ＊を導出して設定する（ステップＳ１７０）。続いて、ステップＳ１４０と同様にして、制御用アクセル開度Ａｃｃ＊と車速Ｖとに基づいて要求トルクＴｒ＊と要求パワーＰ＊とを設定する（ステップＳ１８０）。次に、ステップＳ１８０にて設定された要求トルクＴｒ＊とモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２と減速機６０のギヤ比Ｇｒとからハイブリッド車両２０の走行に要求される要求走行パワーＰｒ＊を次式（５）により計算し（ステップＳ１９０）、要求走行パワーＰｒ＊がバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔ未満であるか否か判定する（ステップＳ２００）。要求走行パワーＰｒ＊が出力制限Ｗｏｕｔ未満であるときには目標回転数Ｎｅ＊に触媒暖機促進用の回転数である触媒暖機促進回転数Ｎｓｅｔ（例えばアイドル時の回転数）を設定するとともにエンジン２２が実質的にトルクを出力しないように目標トルクＴｅ＊に値０を設定し（ステップＳ２１０）、ステップＳ２２０以降の処理を実行する。これにより、要求走行パワーＰｒ＊が出力制限Ｗｏｕｔ未満であるときには、バッテリ５０の放電を伴ってモータＭＧ２が要求トルクＴｒ＊に基づく走行用のトルク（要求走行パワーＰｒ＊）を出力し、浄化装置２３すなわち触媒暖機されるようにエンジン２２の自立運転が継続される。また、この際には、排ガスの温度を上昇させて触媒暖機を促進させるために、上述のようにエンジン２２の点火時期が通常運転時に比べて大幅に遅角される。一方、要求走行パワーＰｒ＊が出力制限Ｗｏｕｔ以上であるときにはステップＳ２００以降の処理を実行する。これにより運転者による駆動力要求が大きいときには触媒暖機を中断して車両全体に要求されるパワーの全てをエンジン２２から出力することで運転者の要求に応え、それによりドライバビリティを確保することができる。

Pr*=Tr*×Nm2/Gr …（５）

以上説明した実施例のハイブリッド車両２０では、浄化装置２３すなわち触媒を暖機する必要があるときに、要求走行パワーＰｒ＊がバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔ未満である場合には、エンジン２２が自立運転されるとともに要求トルクＴｒ＊に基づくトルクで走行するようエンジン２２とモータＭＧ１およびＭＧ２が制御され（ステップＳ２１０〜Ｓ２６０）、要求走行パワーＰｒ＊がバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔ以上である場合には、エンジン２２が車両全体に要求される要求パワーＰ＊を出力するとともに要求トルクＴｒ＊に基づくトルクで走行するようエンジン２２とモータＭＧ１およびＭＧ２が制御される（ステップＳ１５０，Ｓ２２０〜Ｓ２６０）。そして、触媒暖機が必要なときには、運転者によるアクセル開度Ａｃｃとエコモードマップとを用いて制御用アクセル開度Ａｃｃ＊がアクセル開度Ａｃｃよりも小さくなるように設定されるので（ステップＳ１６０，Ｓ１７０）、制御用アクセル開度Ａｃｃ＊に基づいて設定される要求トルクＴｒ＊および要求走行パワーＰｒ＊が触媒を暖機する必要がないとき(エコモード選択時を除く)に比べて小さく設定されることになる（ステップＳ１８０，Ｓ１９０）。これにより、触媒暖機が必要なときには、要求走行パワーＰｒ＊がバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔ以上になり難くすることができるので、エンジン２２の自立運転を継続して触媒暖機を促進させるとともに十分に活性化されていない触媒暖機への多量の排ガスの流入を抑制し、それによりエミッションの悪化を抑制することが可能となる。

また、実施例のハイブリッド車両２０では、触媒暖機の必要があるときに要求走行パワーＰｒ＊がバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔ以上になると車両全体に要求される要求パワーＰ＊を出力するようにエンジン２２が制御されるので、バッテリ５０からの放電を抑えてバッテリ５０を良好に保護することができる。なお、ステップＳ１９０では、要求走行パワーＰｒ＊と出力制限Ｗｏｕｔとを比較する代わりに、要求走行パワーＰｒ＊と予め定められた一定値等の出力制限Ｗｏｕｔ以外の閾値とを比較してもよい。

更に、実施例のハイブリッド車両２０では、車軸としてのリングギヤ軸３２ａとモータＭＧ２とがモータＭＧ２の回転数を減速してリングギヤ軸３２ａに伝達する減速ギヤ３５を介して連結されているが、減速ギヤ３５の代わりに、例えばＨｉ，Ｌｏの２段の変速段あるいは３段以上の変速段を有したモータＭＧ２の回転数を変速してリングギヤ軸３２ａに伝達する変速機を採用してもよい。更に、実施例のハイブリッド車両２０は、モータＭＧ２の動力を駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力するものであるが、モータＭＧ２の動力は、車輪３９が接続されたリングギヤ軸３２ａとは異なる車軸（図示省略）に出力されてもよい。

また、実施例のハイブリッド車両２０では、触媒暖機が必要なときに制御用アクセル開度設定用マップとしてのエコモードマップから運転者によるアクセル開度Ａｃｃに対応した制御用アクセル開度Ａｃｃ＊を導出したが、更にエンジン２２の冷却水の温度あるいは実測または推定される触媒温度に応じて変化する補正係数を用いて制御用アクセル開度Ａｃｃ＊を補正してもよい。この場合、補正係数は、冷却水温度や触媒温度が低いほど大きな値（例えば値１）をとるとともに冷却水温度等が所定温度以上（例えば７０℃程度）になると値０をとるように定めることができる。

ここで、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン２２が「内燃機関」に相当し、浄化装置２３が「浄化装置」に相当し、モータＭＧ２が「電動機」に相当し、バッテリ５０が「蓄電手段」に相当し、アクセルペダルポジションセンサ８３が「アクセル操作量検出手段」に相当し、図２のステップＳ１２０，Ｓ１３０，Ｓ１６０およびＳ１７０の処理を実行するハイブリッドＥＣＵ７０が「制御用アクセル操作量設定手段」に相当し、図２のステップＳ１４０およびＳ１８０の処理を実行するハイブリッドＥＣＵ７０が「要求トルク設定手段」に相当し、図２のステップＳ１９０の処理を実行するハイブリッドＥＣＵ７０が「要求走行パワー設定手段」相当し、触媒暖機の必要があるときに、要求走行パワーＰｒ＊がバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔ未満である場合にはエンジン２２が自立運転されるとともに要求トルクＴｒ＊に基づくトルクで走行するようにエンジン２２とモータＭＧ１およびＭＧ２とを制御し、要求走行パワーＰｒ＊がバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔ以上である場合にはエンジン２２が要求トルクＴｒ＊に基づく要求パワーＰ＊を出力するとともに要求トルクＴｒ＊に基づくトルクで走行するようにエンジン２２とモータＭＧ１およびＭＧ２とを制御するハイブリッドＥＣＵ７０とエンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０との組み合わせが「触媒暖機時制御手段」に相当し、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔを検出するバッテリＥＣＵ５２が「出力制限設定手段」に相当する。なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。すなわち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための最良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、ハイブリッド車両の製造産業において利用可能である。

本発明の一実施例としてのハイブリッド車両２０の構成の概略を示す構成図である。 駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 制御用アクセル開度設定用マップの一例を示す説明図である。 要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。 動力分配統合機構３０の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を例示する共線図である。

符号の説明

２０ ハイブリッド車両、２２ エンジン、２３ 浄化装置、２４ エンジン電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２６ クランクシャフト、３０ 動力分配統合機構、３１ サンギヤ、３２ リングギヤ、３２ａ リングギヤ軸、３３ ピニオンギヤ、３４ キャリア、３７ ギヤ機構、３８ デファレンシャルギヤ、３９ 車輪、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２ インバータ、４３，４４ 回転位置検出センサ、５０ バッテリ、５２ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４ 電力ライン、６０ 減速機、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット（ハイブリッドＥＣＵ）、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、８０ イグニッションスイッチ、８１ パワースイッチ、８２ アクセルペダル、８３ アクセルペダルポジションセンサ、８４ ブレーキペダル、８５ ブレーキペダルポジションセンサ、８６ シフトレバー、８７ シフトポジションセンサ、８８ 車速センサ、８９ エコスイッチ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (4)

1. 走行用の動力を出力可能な内燃機関と、
   前記内燃機関から排出される排ガスを浄化する触媒を含む浄化装置と、
   走行用の動力を出力可能な電動機と、
   前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
   を備えるハイブリッド車両であって、
   運転者によるアクセル操作量を検出するアクセル操作量検出手段と、
   前記浄化装置を暖機する必要がないときには、前記アクセル操作量検出手段により検出されたアクセル操作量と第一の制約とを用いて制御用アクセル操作量を設定し、前記浄化装置を暖機する必要があるときには、前記アクセル操作量検出手段により検出されたアクセル操作量と前記第一の制約に比べて前記制御用アクセル操作量を小さくする傾向をもった第二の制約とを用いて前記制御用アクセル操作量を設定する制御用アクセル操作量設定手段と、
   前記制御用アクセル操作量設定手段により設定された制御用アクセル操作量に基づいて走行に要求される要求トルクを設定する要求トルク設定手段と、
   前記要求トルク設定手段により設定された要求トルクに基づいて走行に要求される要求走行パワーを設定する要求走行パワー設定手段と、
   前記浄化装置を暖機をする必要があるときに、前記要求走行パワー設定手段により設定された要求走行パワーが所定の閾値未満である場合には、前記内燃機関が自立運転されるとともに前記要求トルク設定手段により設定された要求トルクに基づくトルクで走行するように前記内燃機関と前記電動機とを制御し、前記要求走行パワー設定手段により設定された要求走行パワーが前記閾値以上である場合には、前記内燃機関が前記要求トルクに基づくパワーを出力するとともに前記要求トルクに基づくトルクで走行するように前記内燃機関と前記電動機とを制御する触媒暖機時制御手段と、
   を備えるハイブリッド車両。
2. 請求項１に記載のハイブリッド車両において、
   前記蓄電手段の状態に基づいて該蓄電手段から放電可能な最大許容電力である出力制限を設定する出力制限設定手段と、
   を更に備え、
   前記閾値は、前記出力制限設定手段により設定された出力制限である、
   ハイブリッド車両。
3. 請求項１または２に記載のハイブリッド車両において、
   駆動輪に連結された駆動軸に接続されるとともに該駆動軸とは独立に回転可能に前記内燃機関の出力軸に接続され、電力と動力との入出力を伴って前記駆動軸と前記出力軸とに動力を入出力可能な電力動力入出力手段、
   を更に備え、
   前記電動機は、前記駆動軸または該駆動軸とは異なる他の軸に駆動力を出力するよう取り付けられてなる、
   ハイブリッド車両。
4. 走行用の動力を出力可能な内燃機関と、
   前記内燃機関から排出される排ガスを浄化する触媒を含む浄化装置と、
   走行用の動力を出力可能な電動機と、
   前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
   を備えるハイブリッド車両の制御方法であって、
   （ａ）前記浄化装置を暖機する必要がないときには、運転者によるアクセル操作量と第一の制約とを用いて制御用アクセル操作量を設定し、前記浄化装置を暖機する必要があるときには、前記アクセル操作量と前記第一の制約に比べて前記制御用アクセル操作量を小さくする傾向をもった第二の制約とを用いて前記制御用アクセル操作量を設定し、
   （ｂ）前記制御用アクセル操作量に基づいて走行に要求される要求トルクを設定し、
   （ｃ）前記要求トルクに基づいて走行に要求される要求走行パワーを設定し、
   （ｄ）前記浄化装置を暖機する必要があるときに、前記要求走行パワーが所定の閾値未満である場合には、前記内燃機関が自立運転されるとともに前記要求トルクに基づくトルクで走行するように前記内燃機関と前記電動機とを制御し、前記要求走行パワーが前記閾値以上である場合には、前記内燃機関が前記要求トルクに基づくパワーを出力するとともに前記要求トルクに基づくトルクで走行するように前記内燃機関と前記電動機とを制御する、
   ハイブリッド車両の制御方法。

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