JP2010137596A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハイブリッド車両におけるベーパの発生を効果的に低減する。
【解決手段】ハイブリッド車両の制御装置は、内燃機関（２００）の動力及び電動機（ＭＧ１，ＭＧ２）の動力により走行することが可能なハイブリッド車両（１０）を制御する。ハイブリッド車両の制御装置は、内燃機関が、内燃機関の温度が所定温度より高くなる高負荷運転を行った後に停止された高温停止状態であることを検出する検出手段（８００）と、内燃機関が高温停止状態であることが検出された場合に、燃料供給管（２１６）における燃圧が蒸気圧以下とならないように、電動機を制御して内燃機関のモータリングを行うモータリング制御手段（１００）と、モータリングを行うことによって電動機が消費する第１電力を、高負荷運転中に充電するようにバッテリ（５００）を制御するバッテリ制御手段（１００）とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、動力源として内燃機関及び電動機を有するハイブリッド車両を制御するハイブリッド車両の制御装置の技術分野に関する。

この種の制御装置として、高負荷運転等によって高温となった内燃機関が、停止後に冷やされることによって発生するベーパ（即ち、蒸気）を、燃圧を高めることによって低減するものが提案されている（例えば、特許文献１から３参照）。

他方で、内燃機関に加えて電動機を動力源として有するハイブリッド車両において、内燃機関を電動機によってモータリングすることで、始動時の燃圧を高め、始動性を向上させるというものが提案されている（例えば、特許文献４参照）。

特開昭５８−１４８２６３号公報 特開平３−１３４２６０号公報 特開平４−１１２９６０号公報 特開２００５−１５５３３７号公報

しかしながら、上述した燃圧を高めることでベーパの発生を低減するという技術に対して、モータリングで燃圧を高めるという技術を適用しようとする場合、電動機において、通常は消費されないはずの電力が消費されることになる。即ち、モータリングを行う分、電動機における消費電力が増加してしまう。

モータリングの際に電動機で消費される電力は、例えば走行時の発電によって充電されたバッテリから供給される。よって、モータリングを行うことでバッテリの充電量は減少し、内燃機関の始動時や走行時に使用される電力が不足してしまうおそれがある。即ち、上述した技術には、バッテリにおける充電量を確保しつつ、ベーパの発生を低減するということが、実質的に極めて困難であるという技術的問題点がある。

本発明は、例えば上述した問題点に鑑みなされたものであり、ハイブリッド車両におけるベーパの発生を効果的に低減することが可能なハイブリッド車両の制御装置を提供することを課題とする。

本発明のハイブリッド車両の制御装置は上記課題を解決するために、燃料供給管を介して供給される燃料によって運転される内燃機関の動力及びバッテリから供給される電力によって運転される電動機の動力により走行することが可能なハイブリッド車両の制御装置であって、前記内燃機関が、該内燃機関の温度が所定温度より高くなる高負荷運転を行った後に停止された高温停止状態であることを検出する検出手段と、前記内燃機関が前記高温停止状態であることが検出された場合に、前記燃料供給管における燃圧が蒸気圧以下とならないように、前記電動機を制御して前記内燃機関のモータリングを行うモータリング制御手段と、前記モータリングを行うことによって前記電動機が消費する第１電力を、前記高負荷運転中に充電するように前記バッテリを制御するバッテリ制御手段とを備える。

本発明に係るハイブリッド車両とは、内燃機関及び電動機から出力される動力によって走行可能な車両を包括する概念であり、好適には、内燃機関の動力のみにより走行することも、電動機の動力のみにより走行することも、或いは内燃機関及び電動機双方の動力により走行することも可能な、シリーズ型及びパラレル型のいずれも包含した意味でのハイブリッドシステムを有する車両を指す。また、この際、内燃機関及び電動機相互間の動力配分は、例えばハイブリッドシステム全体における燃費が理論的に又は実質的に最小となるように、或いは効率が理論的に又は実質的に最大となるように相互に協調的に制御される。

本発明のハイブリッド車両における「内燃機関」とは、例えば複数の気筒を有し、当該複数の気筒の各々における燃焼室において燃料が燃焼した際に発生する爆発力たる動力を、ピストン及びコネクティングロッド等の機械的な伝達経路を経て、クランク軸等の出力軸を介して動力として出力可能な機関を包括する概念であり、例えば２サイクル或いは４サイクルレシプロエンジン等を指す。また、「電動機」は、例えばモータやモータジェネレータ等として構成されており、バッテリから供給される電力によって、上述した内燃機関同様に、ハイブリッド車両の動力を出力する。尚、電動機は、バッテリから供給される電力以外にも、所謂回生と称される発電態様によって得られる電力等によって駆動されてもよい。

本発明のハイブリッド車両の制御装置によれば、その動作時には、例えば温度センサや各種処理ユニット等を含んでなる検出手段によって、内燃機関の温度が所定温度より高くなる高負荷運転を行った後に停止された高温停止状態であることが検出される。ここでの「所定温度」は、内燃機関の停止後における温度の低下によって、燃料供給管でベーパが発生してしまうような温度であり、予め実験的に或いは理論的に設定されていてもよいし、内燃機関における各種パラメータを用いてリアルタイムで算出して設定するようにしてもよい。尚、所定温度は、ある程度のマージンを加味して設定されても構わない。また、「高負荷運転」とは、内燃機関の温度が所定の温度より高くなってしまうような運転を包括する概念であり、単に内燃機関が負荷の高い状態で運転される状態のみを指すものではない。

本発明では、内燃機関が高温停止状態であることが検出された場合に、燃料供給管における燃圧（即ち、燃料の圧力）が蒸気圧以下とならないように、電動機による内燃機関のモータリングを行う。尚、本発明に係る「モータリング」とは、内燃機関での燃焼を伴うことなく、燃料供給管における燃圧を高めるような動作を意味しており、典型的には、内燃機関に燃料を供給する電動ポンプが、電動機を動力として駆動されることで行われる。

上述したモータリングによれば、内燃機関が停止している場合であっても、燃圧を高めることができる。このため、高負荷運転によって所定温度より高くなった内燃機関の温度が、該内燃機関の停止によって徐々に低下していくような場合であっても、燃圧を蒸気圧以下とならないように維持することができる。よって、燃圧が蒸気圧を下回ってしまうことによるベーパの発生を低減することができる。従って、ベーパが発生することに起因する内燃機関の始動不良等を効果的に防止することが可能となる。

また本発明では特に、バッテリ制御手段によってバッテリが制御されることで、モータリングを行うことによって電動機が消費する第１電力が、高負荷運転中に充電される。即ち、モータリングの際に消費される電力が、内燃機関の運転中に予めバッテリに充電される。より具体的には、バッテリ制御手段は、例えば高負荷運転中に内燃機関の温度が所定温度を超えた時点で、モータリングによって消費される第１電力の充電を開始するようにバッテリを制御する。これにより、モータリングを行うことでバッテリの充電量が減少し、内燃機関の始動時や走行時等に使用される電力が不足してしまうことを防止することができる。即ち、モータリングを行うことによって、その後のハイブリッド車両の制御に支障が出てしまうことを防止することができる。

尚、モータリングの際に消費される第１電力の値は、予め設定されていてもよいし、高負荷運転中における、内燃機関の回転数、負荷、温度及び燃料供給管における燃圧等の各種情報を用いてリアルタイムで算出されてもよい。

以上説明したように、本発明のハイブリッド車両の制御装置によれば、バッテリにおける十分な充電量を確保しつつ、ベーパの発生を効果的に低減することが可能である。

本発明のハイブリッド車両の制御装置の一態様では、前記バッテリ制御手段は、前記第１電力に代えて、前記第１電力及び前記モータリングを行った後の前記電動機の動作に基づいて設定された第２電力の和から、前記バッテリに充電済みの電力である第３電力を差し引いた第４電力を、前記高負荷運転中に充電するように前記バッテリを制御する。

この態様によれば、バッテリ制御手段によってバッテリが制御されることにより、第１電力に代えて、第１電力及び第２電力の和から、バッテリに充電済みの電力である第３電力を差し引いた第４電力が、高負荷運転中に充電される。尚、第２電力は、モータリングを行った後の電動機の動作に基づいて設定された電力であり、具体的には、例えば極低温時に内燃機関をする場合や、内燃機関の故障に対する退避走行を行う場合に電動機で消費される電力である。即ち、第２電力は、モータリングを行った後に、電動機で消費され得る可能性のある電力を意味している。

本態様では、第１電力及び第２電力の和から、第３電力を差し引いた第４電力がバッテリに充電されるため、モータリングを行った後であっても、バッテリには第２電力が残った状態となる。よって、モータリングを行うことでバッテリの充電量が減少し、その後のハイブリッド車両の制御に支障が出てしまうことを防止することができる。更に、過度の充電を防止することにより、内燃機関における燃費（即ち、燃料消費率）の悪化を防止することが可能である。

本発明のハイブリッド車両の制御装置の他の態様では、前記内燃機関は、気筒と、該気筒に前記燃料を噴射する第１噴射手段と、前記気筒に吸気を行う吸気ポートに前記燃料を噴射する第２噴射手段とを有しており、前記高温停止状態において、前記モータリングを行うための電力が前記バッテリに充電されていない場合に、前記モータリングを行わないように前記モータリング制御手段を制御するモータリング停止手段と、前記モータリング停止手段によって前記モータリング制御手段が制御された場合に、前記第２噴射手段から前記燃料を噴射することで、前記内燃機関を再始動するように制御する再始動制御手段とを更に備える。

この態様によれば、内燃機関には、気筒と、気筒に燃料を噴射する第１噴射手段と、気筒に吸気を行う吸気ポートに燃料を噴射する第２噴射手段とが有されている。即ち、本態様に係るハイブリッド車両に搭載される内燃機関は、所謂直噴及びポート噴射の両方で燃料を供給できるタイプの内燃機関である。

本態様では特に、高温停止状態において、モータリングを行うための電力がバッテリに充電されていない場合に、モータリング停止手段によって、モータリングを行わないようにモータリング制御手段が制御される。尚、本態様に係る「モータリングを行うための電力」とは、モータリングを行う際に電動機で消費される電力を意味する他、モータリングを行うことによって、その後のハイブリッド車両の制御に支障が出てしまうおそれのある電力をも含む概念である。

モータリング停止手段は、具体的には、例えばバッテリ制御手段によるバッテリの充電制御が行われたにもかかわらず充電が不十分となってしまった場合や、充電した後からモータリングの開始までに何らかの原因で電力が消費されてしまった場合等に、モータリングを行わないようにモータリング制御手段を制御する。よって、モータリングを行うための電力が不足しているにもかかわらず、モータリングが行われてしまうよって、その後のハイブリッド車両の制御に支障が出てしまうことを防止することができる。

本態様では更に、モータリング停止手段によってモータリングが停止された場合、第２噴射手段から燃料を噴射することで、内燃機関が再始動される。即ち、高温停止状態となった内燃機関が再始動される際には、第１噴射手段ではなく、第２噴射手段が用いられる。

第１噴射手段及び第２噴射手段の両方を備える内燃機関においては、第２噴射手段側と比べて、第１噴射手段側におけるベーパの発生を低減させることが極めて困難である。よって、第１噴射手段ではなく、第２噴射手段で内燃機関を再始動するように制御することで、内燃機関の始動性を高めることが可能である。尚、このような制御は、典型的には、燃圧が蒸気圧以下になる程、内燃機関の温度が低下していない（即ち、内燃機関が停止してから比較的短い期間しか経過してしない）場合に行われる。

本発明の作用及び他の利得は次に説明する発明を実施するための最良の形態から明らかにされる。

以下では、本発明の実施形態について図を参照しつつ説明する。

＜第１実施形態＞
先ず、第１実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置の構成を、制御されるハイブリッド車両の構成と共に、図１を参照して説明する。ここに図１は、第１実施形態に係るハイブリッド車両の基本構成を概念的に表す概略構成図である。

図１において、本実施形態に係るハイブリッド車両１０は、車軸１１、車輪１２、ＥＣＵ１００、エンジン２００、モータジェネレータＭＧ１（以下、適宜「ＭＧ１」と称する）、モータジェネレータＭＧ２（以下、適宜「ＭＧ２」と称する）、動力分割機構３００、インバータ４００、バッテリ５００、ＳＯＣ（State Of Charge）センサ５１０、リダクション機構６００、高負荷運転センサ７００及び高温停止状態センサ８００を備えて構成されている。

車軸１１は、エンジン２００及びモータジェネレータＭＧ２から出力された動力を車輪に伝達するための伝達軸である。

車輪１２は、車軸１１を介して伝達される動力を路面に伝達する手段であり、図１においては左右一輪ずつが示されるが、実際には、前後左右に一輪ずつ備わりハイブリッド車両１０全体で計４個備わっている。

ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等を備え、ハイブリッド車両１０の動作全体を制御することが可能に構成された電子制御ユニットである。

エンジン２００は、本発明に係る「内燃機関」の一例たるガソリンエンジンであり、ハイブリッド車両１０の主たる動力源として機能する。尚、エンジン２００の詳細な構成については後述する。

モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２は、本発明に係る「電動機」の一例であり、エンジン２００の駆動力をアシストする電動機として機能するように構成されている。また、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２は、バッテリ５００を充電するための或いはモータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２間で駆動電力を互いに供給するための発電機として構成されている。加えて本実施形態では特に、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２は、後に詳述するエンジン２００のモータリングを行うことが可能とされている。

尚、これらモータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２は、例えば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とを備える。但し、他の形式のモータジェネレータであっても構わない。

動力分割機構３００は、エンジン２００の出力をＭＧ１及び車軸１１へ分配することが可能に構成された遊星歯車機構である。

インバータ４００は、バッテリ５００から取り出した直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２に供給すると共に、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２によって発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ５００に供給することが可能に構成されている。尚、インバータ４００は、所謂ＰＣＵ（Power Control Unit）の一部として構成されていてもよい。

バッテリ５００はモータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２を力行するための電力に係る電力供給源として機能することが可能に構成された充電可能な蓄電池である。

ＳＯＣセンサ５１０は、バッテリ５００の充電状態を表すバッテリ残量を検出することが可能に構成されたセンサである。ＳＯＣセンサ５１０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＳＯＣセンサ５１０によって検出されたバッテリ５００のＳＯＣ値は、常にＥＣＵ１００によって把握される構成となっている。

リダクション機構６００は、遊星歯車機構及び各種係合装置からなり、ＭＧ２が発する動力により回転する後述する出力軸６０４の回転速度を二段階に変速することが可能に構成された変速機構である。

高負荷運転センサ７００は、エンジン２００が高負荷運転していることを検出可能に構成されたセンサであり、例えばエンジン２００の温度を検出する温度センサ、エンジン２００の回転数を検出する回転数センサ及びハイブリッド車両１０の車速を検出する車速センサ等を含んで構成されている。高負荷運転センサ７００は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、高負荷運転センサ７００で検出された各パラメータの値は夫々、ＥＣＵ１００に伝達される。ＥＣＵ１００は、伝達された各パラメータの値に基づいて、エンジン２００が高負荷運転しているか否かを判定する。

高温停止状態センサ８００は、本発明に係る「検出手段」の一例であり、エンジン２００が、ベーパが発生してしまう程に高温となった状態で停止されていることを検出可能に構成されたセンサである。高温停止状態センサ８００は、例えばエンジン２００の温度を検出する温度センサ等を含んで構成されており、上述した高負荷運転センサ７００等と連動して高温停止状態を検出する。具体的には、例えば高負荷運転センサ７００においてエンジン２００が高負荷運転であることが検出された後、一定の期間が経過せずにエンジン２００が停止された場合は、エンジン２００の温度が高い状態で停止されたものと判断し、エンジン２００が高温停止状態であることを検出する。

次に、本実施形態に係るハイブリッド車両に搭載されるエンジンの要部構成について、その動作の一部を交えて説明する。ここに、図２は、第１実施形態に係るハイブリッド車両に搭載されるエンジンの模式図である。尚、図２において、図１と重複する箇所には同一の符合を付してその説明を適宜省略するものとする。

エンジン２００は、気筒２０１内において燃焼室に点火プラグ（符号省略）の一部が露出してなる点火装置２０２による点火動作を介して混合気を燃焼せしめると共に、係る燃焼による爆発力に応じて生じるピストン２０３の往復運動を、コネクティングロッド２０４を介してクランクシャフト２０５の回転運動に変換することが可能に構成されている。また、クランクシャフト２０５近傍には、クランクシャフト２０５の回転位置（即ち、クランク角）を検出するクランクポジションセンサ２０６が設置されている。クランクポジションセンサ２０６は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００は、クランクポジションセンサ２０６によって検出されたクランク角に基づいて、点火装置２０２の点火時期等を制御することが可能に構成されている。また、ＥＣＵ１００は、クランクシャフト２０５の回転位置に基づいてエンジン２００の機関回転数Ｎｅを算出することが可能に構成されている。以下に、エンジン２００の要部構成を、その動作の一部と共に説明する。

気筒２０１内における燃料の燃焼に際し、外部から吸入された空気は吸気管２０７を通過し、吸気ポート２１３において、インジェクタ２１４から噴射された燃料と混合されて前述の混合気となる。燃料は、燃料タンク２１５に貯留されており、低圧ポンプ２１７の作用により、本発明の「燃料供給管」の一例であるデリバリパイプ２１６を介してインジェクタ２１４に圧送供給されている。インジェクタ２１４は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、この供給される燃料を、ＥＣＵ１００の制御に従って吸気ポート２１３に噴射することが可能に構成されている。

気筒２０１内部と吸気管２０７とは、吸気バルブ２１８の開閉によって連通状態が制御されている。気筒２０１内部で燃焼した混合気は排気となり吸気バルブ２１８の開閉に連動して開閉する排気バルブ２１９の開弁時に排気ポート２２０を介して排気管２２１に導かれる。

吸気管２０７上には、クリーナ２０８が配設されており、外部から吸入される空気が浄化される構成となっている。また、クリーナ２０８の下流側（シリンダ側）には更に、エアフローメータ２０９が配設されている。エアフローメータ２０９は、ホットワイヤー式と称される形態を有しており、吸入された空気の質量流量を直接検出することが可能に構成されている。尚、エアフローメータ２０９は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された吸入空気の質量流量は、ＥＣＵ１００によって絶えず把握される構成となっている。

吸気管２０７におけるエアフローメータ２０９の下流側には、気筒２０１内部へ吸入される空気に係る吸入空気量を調節するスロットルバルブ２１０が配設されている。このスロットルバルブ２１０には、スロットルポジションセンサ２１２が電気的に接続されており、その開度であるスロットル開度を検出することが可能に構成されている。

スロットバルブモータ２１１は、ＥＣＵ１００と電気的に接続され、スロットルバルブ２１０を駆動することが可能に構成されたモータである。ＥＣＵ１００は、アクセルポジションセンサによって検出されるアクセル開度（即ち、アクセルペダルの操作量）に基づいてスロットルバルブモータ２１１の駆動状態を制御することが可能に構成されており、これによりスロットルバルブ２１０の開閉状態（即ち、スロットル開度）が制御される構成となっている。

排気管２２１には、三元触媒２２３が設置されている。三元触媒２２３は、エンジン２００から排出されるＣＯ（一酸化炭素）、ＨＣ（炭化水素）、及びＮＯｘ（窒素酸化物）を夫々浄化することが可能な触媒である。また、排気管２２１における三元触媒２２３の上流側には、空燃比センサ２２２が配設されている。空燃比センサ２２２は、排気ポート２２０を介して排出される排気ガスから、エンジン２００の空燃比を検出することが可能に構成されている。空燃比センサ２２２は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された空燃比は、絶えずＥＣＵ１００によって把握される構成となっている。

また、気筒２０１を収容するシリンダブロックに設置されたウォータージャケットには、エンジン２００を冷却するための冷却水の温度を検出するための温度センサ２２４が配設されている。尚、温度センサ２２４は、図１における高負荷運転センサ７００及び高温停止状態センサ８００等に含まれるセンサであり、ＥＣＵ１００と電気的に接続されることで、検出された冷却水温がＥＣＵ１００によって絶えず把握される構成となっている。

次に、本実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置の動作について、図３から図６を参照して説明する。ここに図３は、第１実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置における動作の流れを示すフローチャートであり、図４は、比較例に係るハイブリッド車両における燃温、燃圧及び蒸気圧の変化を示すグラフである。また図５及び図６は夫々、第１実施形態に係るハイブリッド車両における燃温、燃圧及び蒸気圧の変化を示すグラフである。

図３において、本実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置の動作時には、先ず運転中のハイブリッド車両１０におけるエンジン２００の温度が、所定温度Ｔ１を超えているか否かが判定される（ステップＳ１１）。これにより、エンジン２００が高負荷運転をしているか否かが判定される。エンジン２００の温度は、例えば冷却水の温度を検出するための温度センサ２２４（図２参照）等によって検出されるが、他の温度センサ等を用いて検出されてもよい。また、エンジン２００の温度を直接的に検出するのではなく、エンジン２００が設置されるエンジンルームの温度等を検出することで、間接的に検出されてもよい。

尚、エンジン２００が高負荷運転をしているか否かの判定は、上述したエンジン２００の温度に基づくものに限らず、エンジン２００の回転数や負荷等のエンジン２００に関する他のパラメータに基づいて、或いはこれらの複数のパラメータを総合的に勘案することで判定されてもよい。

エンジン２００の温度が所定温度Ｔ１を超えていない場合（ステップＳ１１：ＮＯ）、高負荷運転は行われていないとして装置の処理は終了するが、エンジン２００の温度が所定温度Ｔ１を超えている場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００がバッテリ５００を制御して、バッテリ５００のＳＯＣがモータリング用に増加させられる（ステップＳ１２）。即ち、ここでのＥＣＵ１００は、本発明に係る「バッテリ制御手段」の一例として機能する。バッテリ５００のＳＯＣは、典型的には、後述するモータリングを行うことによってモータリングジェネレータＭＧ１及びモータリングジェネレータＭＧ２が消費する電力分だけ増加させられる。

続いて、本実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置では、エンジン２００の温度が所定温度Ｔ１を超えている（即ち、エンジン２００が高負荷運転している）と判定されてから一定時間経過せずに、エンジン２００が停止したか否かが判定される（ステップＳ１３）。即ち、上述した高温停止状態センサ８００（図１参照）によって、エンジン２００が高温停止状態であるか否かが検出される。尚、このような検出動作は、バッテリの充電（即ち、ステップ１２）と平行して行われてもよい。

エンジン２００が高温停止状態でないと判定された場合（ステップＳ１３：ＮＯ）、装置の処理は終了するが、エンジン２００が高温停止状態である判定された場合（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００がモータリングジェネレータＭＧ１及びモータリングジェネレータＭＧ２を制御して、モータリングが行われる（ステップＳ１４）。即ち、ここでのＥＣＵ１００は、本発明に係る「モータリング制御手段」の一例として機能する。

モータリングは、例えばモータリングジェネレータＭＧ１及びモータリングジェネレータＭＧ２を動力として、エンジン２００における低圧ポンプ２１７（図２参照）が駆動されることによって行われる。より具体的には、エンジン２００における燃焼が行われていない状態で、低圧ポンプ２１７からデリバリパイプ２１６に対して燃料が供給されることにより、デリバリパイプ２１６中の燃圧が蒸気圧と以下にならないように調整される。

図４において、エンジン２００における燃温（言い換えれば、エンジン２００の温度）、デリバリパイプ２１６における燃圧及び蒸気圧は、エンジン２００が停止する時刻ｔ１までは夫々上昇し続け、時刻ｔ１以降はエンジン２００が冷却されることにより夫々低下する。ここで仮に、上述したようなモータリングを行わないとすると、時刻ｔ２においてデリバリパイプ２１６における燃圧が蒸気圧以下となってしまい、デリバリパイプ２１６中にはベーパが発生してしまう。ベーパは、その後燃圧が蒸気圧を超える時刻ｔ３まで発生し続けるため、時刻ｔ２から時刻ｔ３の間はベーパがデリバリパイプ２１６中に存在した状態となる。よって、時刻ｔ２から時刻ｔ３の間は、ベーパに起因してエンジンの始動性が極端に低下してしまう。

図５において、しかるに本実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置では、時刻ｔ２においてモータリングが開始され、デリバリパイプ２１６中の燃圧が概ね一定となるように保たれるため、ベーパの発生を効果的に抑制し、エンジンの始動性が低下してしまうことを防止することができる。

図６において、デリバリパイプ２１６中の燃圧は、蒸気圧以下とならなければ、蒸気圧の低下に伴い低下するように調整されてもよい。この場合、図５で示す場合と比較して、モータリングを行うことによって消費する電力を低減することができるため、より効率的にベーパの発生を抑制することが可能となる。

ここで本実施形態では特に、上述したモータリングの際に消費される電力が、エンジン２００の運転中に充電されている（ステップＳ１２参照）。よって、モータリングを行うことで、バッテリ５００の充電量が減少し、エンジン２００の再始動時や走行時等に使用される電力が不足してしまうことを防止することができる。即ち、モータリングを行うことによって、その後のハイブリッド車両１０の制御に支障が出てしまうことを防止することができる。

以上説明したように、第１実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置によれば、バッテリ５００における十分な充電量を確保しつつ、ベーパの発生を効果的に低減することが可能である。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置について、図７から図９を参照して説明する。ここに図７は、第２実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置における動作の流れを示すフローチャートである。また図８は、エンジン運転中におけるバッテリの充電量を示す概念図であり、図９は、モータリングを行う際のバッテリの充電量を示す概念図である。尚、第２実施形態は、上述の第１実施形態と比べて、バッテリに充電を行う際の動作が異なり、その他の動作及び装置構成については概ね同様である。このため第２実施形態では、第１実施形態と異なる部分について詳細に説明し、その他の重複する部分については適宜説明を省略する。

図７において、第２実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置の動作時には、先ず第１実施形態と同様に、運転中のハイブリッド車両１０におけるエンジン２００の温度が、所定温度Ｔ１を超えているか否かが判定される（ステップＳ２１）。これにより、エンジン２００が高負荷運転をしているか否かが判定される。

エンジン２００の温度が所定温度Ｔ１を超えていない場合（ステップＳ２１：ＮＯ）、高負荷運転は行われていないとして装置の処理は終了するが、エンジン２００の温度が所定温度Ｔ１を超えている場合（ステップＳ２１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００において、モータリングする際に消費される電力が算出される（ステップＳ２２）。具体的には、例えば高負荷運転センサ７００等において検出されたエンジン２００の回転数及び負荷や、デリバリパイプ２１６及びエンジンルームの温度等に基づいて、ベーパの発生を抑制するためのモータリングの強度や期間等が算出された後に、モータリングジェネレータＭＧ１及びモータリングジェネレータＭＧ２における消費電力が算出される。

続いて、ＥＣＵ１００は、ＳＯＣセンサ５１０によってバッテリ５００における現在の充電量を検出すると共に、現在の充電量からモータリングの際に消費される電力（即ち、ステップＳ２２において算出した電力）を差し引くことによって、モータリング後におけるバッテリ５００の充電量を算出する（ステップＳ２３）。

ここでＥＣＵ１００は更に、ステップＳ２３で算出したモータリング後におけるバッテリ５００の充電量が、その後のハイブリッド車両１０の制御に影響を与えてしまう程に不足しているか否かを判定する（ステップＳ２４）。具体的には、例えば極低温時にエンジン２００を再始動する場合や、エンジン２００の故障に対する退避走行を行う場合に消費することになる電力を、モータリング後におけるバッテリ５００に残しておくことができるか否かを判定する。

バッテリ５００の充電量が不足していると判定された場合（ステップＳ２４：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、モータリング後に不足することとなる電力分をバッテリ５００に充電するように制御する（ステップＳ２５）。これにより、モータリングが行われたとしても、その後のハイブリッド車両の制御に支障が出てしまうことを防止することができる。一方、バッテリ５００の充電量が不足していないと判定された場合（ステップＳ２４：ＮＯ）、上述したステップＳ２５の処理は省略される。

図８において、充電前のバッテリ５００に充電されている電力がＡ１とすると、バッテリ５００には、充電後の総電力がＳとなるように、不足分の電力であるＡ２が充電される。

図９において、充電後の総電力Ｓは、その後のハイブリッド車両１０を制御するための電力であるＡ３及びモータリングの際に消費される電力であるＡ４の和である。よって、モータリングが行われて電力Ａ４が消費されたとしても、バッテリ５００には、ハイブリッド車両１０を制御するための電力Ａ３が残る。

尚、上述した電力Ａ１が本発明に係る「第３電力」の一例であり、電力Ａ２が本発明に係る「第４電力」の一例であり、電力Ａ３が本発明に係る「第２電力」の一例であり、電力Ａ４が本発明に係る「第１電力」の一例である。

図７に戻り、バッテリ５００の充電が行われた後には、第１実施形態と同様に、エンジン２００が高温停止状態であるか否かが判定され（ステップＳ２６）、モータリングジェネレータＭＧ１及びモータリングジェネレータＭＧ２を動力とするモータリングが行われる（ステップＳ２７）。これにより、デリバリパイプ２１６中の燃圧が調整されるため、ベーパの発生を効果的に抑制し、エンジンの始動性が低下してしまうことを防止することができる。

以上説明したように、第２実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置によれば、予め充電する電力を、モータリングによって不足する電力とすることができるため、過度の充電を防止することができる。これにより、エンジン２００における燃費の悪化を防止することが可能である。

＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置について、図１０を参照して説明する。ここに図１０は、第３実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置における動作の流れを示すフローチャートである。尚、第３実施形態は、上述の第１実施形態と比べて、モータリングするか否かの判定を行う点が異なり、その他の動作及び装置構成については概ね同様である。このため第３実施形態では、第１実施形態と異なる部分について詳細に説明し、その他の重複する部分については適宜説明を省略する。

図１０において、第３実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置の動作時には、先ず第１実施形態と同様に、運転中のハイブリッド車両１０におけるエンジン２００の温度が、所定温度Ｔ１を超えているか否かが判定される（ステップＳ３１）。これにより、エンジン２００が高負荷運転をしているか否かが判定される。

エンジン２００の温度が所定温度Ｔ１を超えていない場合（ステップＳ３１：ＮＯ）、高負荷運転は行われていないとして装置の処理は終了するが、エンジン２００の温度が所定温度Ｔ１を超えている場合（ステップＳ３１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００がバッテリ５００を制御して、バッテリ５００のＳＯＣがモータリング用に増加させられる（ステップＳ３２）。

続いて、第３実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置では、エンジン２００が高温停止状態であるか否かが判定される（ステップＳ３３）。ここで、エンジン２００が高温停止状態でないと判定された場合（ステップＳ３３：ＮＯ）、装置の処理は終了するが、エンジン２００が高温停止状態である判定された場合（ステップＳ３３：ＹＥＳ）、モータリング後におけるバッテリ５００の充電量が、その後のハイブリッド車両１０の制御に影響を与える程に不足してしまうか否かが判定される（ステップＳ３４）。具体的には、充電後のバッテリ５００の充電量から、モータリングの際に消費される電力が差し引いた電力が、その後のハイブリッド車両の制御に使用する電力に足りているか否かが判定される。

モータリング後のバッテリ５００の充電量が不足してしまわないと判定された場合（ステップＳ３４：ＮＯ）、モータリングジェネレータＭＧ１及びモータリングジェネレータＭＧ２を動力とするモータリングが行われる（ステップＳ３５）。これにより、デリバリパイプ２１６中の燃圧が調整されるため、ベーパの発生を効果的に抑制し、エンジンの始動性が低下してしまうことを防止することができる。

一方で、モータリング後のバッテリ５００の充電量が不足してしまうと判定された場合（ステップＳ３４：ＹＥＳ）、ステップＳ３５におけるモータリングは省略される。即ち、ＥＣＵ１００によるモータリングジェネレータＭＧ１及びモータリングジェネレータＭＧ２の制御が行われずに処理は終了する。尚、ここでのＥＣＵ１００は、本発明に係る「モータリング停止手段」の一例である。

上述したように、モータリング後のバッテリ５００の電力に基づいて、モータリングを行うか否か判定することによって、バッテリ５００における十分な充電量を確保しつつ、ベーパの発生を効果的に低減することが可能となる。尚、モータリングを完全に行わないようにするのではなく、例えば電力が不足してしまう状態になる直前にモータリングを停止するようにしたり、電力が不足してしまう状態にならない程度の強度でモータリングを行うようにしてもよい。このようにすれば、モータリング後にバッテリ５００に残される電力が不足しない範囲で、好適にベーパの発生を防止することができる。

以上説明したように、第３実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置によれば、モータリングによる電力不足を防止しつつ、ベーパの発生を効果的に低減することが可能である。

＜第４実施形態＞
次に、第４実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置について、図１１及び図１２を参照して説明する。ここに図１１は、第４実施形態に係るハイブリッド車両に搭載されるエンジンの模式図であり、図１２は、第４実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置における動作の流れを示すフローチャートである。尚、第４実施形態は、上述の第３実施形態と比べて、エンジン２００における一部の構成及び動作が異なり、その他の構成及び動作については概ね同様である。このため第４実施形態では、既に説明した第１から第３実施形態と異なる部分について詳細に説明し、その他の重複する部分については適宜説明を省略する。

図１１において、第４実施形態に係るハイブリッド車両１０に搭載されるエンジン２００は、吸気ポート２１３に燃料を噴射するインジェクタ２１４に加えて、シリンダ２０１内に直接燃料を噴射する直噴インジェクタ２２９を備えて構成されている。

直噴インジェクタ２２９は、デリバリパイプ２１６から分岐部２２５によって分岐された分岐デリバリパイプ２２８を介して供給される燃料を、シリンダ２０１内に直接噴射することが可能に構成されている。直噴インジェクタ２２９に供給される燃料は、分岐デリバリパイプ２２８の途中に設けられた高圧ポンプ２２６によって更に昇圧されている。

第４実施形態に係るエンジン２００は、上述したインジェクタ２１４から噴射される燃料のみでも運転可能であるし、直噴インジェクタ２２９から噴射される燃料のみでも運転可能である。更には、インジェクタ２１４から噴射される燃料と、直噴インジェクタ２２９から噴射される燃料との両方を用いて運転可能とされてもよい。インジェクタ２１４及び直噴インジェクタ２２９は、夫々ＥＣＵ１００に電気的に接続されており、互いに独立して動作可能に構成されている。尚、ここでの直噴インジェクタ２２９は、本発明に係る「第１噴射手段」の一例であり、インジェクタ２１４は、本発明に係る「第２噴射手段」の一例である。

図１２において、第４実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置の動作時には、先ず第３実施形態と同様に、運転中のハイブリッド車両１０におけるエンジン２００の温度が、所定温度Ｔ１を超えているか否かが判定される（ステップＳ４１）。これにより、エンジン２００が高負荷運転をしているか否かが判定される。

エンジン２００の温度が所定温度Ｔ１を超えていない場合（ステップＳ４１：ＮＯ）、高負荷運転は行われていないとして、以降のモータリングまでの処理（即ち、ステップＳ４２からステップＳ４５）が省略されるが、エンジン２００の温度が所定温度Ｔ１を超えている場合（ステップＳ４１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００がバッテリ５００を制御して、バッテリ５００のＳＯＣがモータリング用に増加させられる（ステップＳ３２）。

続いて、第４実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置では、エンジン２００が高温停止状態であるか否かが判定される（ステップＳ４３）。ここで、エンジン２００が高温停止状態でないと判定された場合（ステップＳ４３：ＮＯ）、ステップＳ４４及びステップＳ４５の処理は省略されるが、エンジン２００が高温停止状態である判定された場合（ステップＳ４３：ＹＥＳ）、モータリング後におけるバッテリ５００の充電量が、その後のハイブリッド車両１０の制御に影響を与える程に不足してしまうか否かが判定される（ステップＳ４４）。

モータリング後のバッテリ５００の充電量が不足してしまわないと判定された場合（ステップＳ３４：ＮＯ）、モータリングジェネレータＭＧ１及びモータリングジェネレータＭＧ２を動力とするモータリングが行われる（ステップＳ３５）。これにより、デリバリパイプ２１６中の燃圧が調整されるため、ベーパの発生を効果的に抑制し、エンジンの始動性が低下してしまうことを防止することができる。

一方で、モータリング後のバッテリ５００の充電量が不足してしまうと判定された場合（ステップＳ３４：ＹＥＳ）、及びエンジン２００の再始動時に、直噴で再始動するという指令が出されなかった場合（ステップＳ４６：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、インジェクタ２１４から燃料を噴射することで、エンジン２００を再始動させる（ステップＳ４７）。即ち、ここでのＥＣＵ１００は、本発明に係る「再始動制御手段」の一例である。尚、ステップＳ４６において、直噴でエンジンを再始動するという指令が出された場合には（ステップＳ４６：ＹＥＳ）、直噴インジェクタ２２９から燃料が噴射されることによって、エンジン２００が再始動される（ステップＳ４８）。

第４実施形態に係るエンジン２００のように、ポート噴射用のインジェクタ２１４及び直噴用の直噴インジェクタ２２９を備えるものでは、インジェクタ２１４側のデリバリパイプ２１６に比べて、直噴インジェクタ２２９側の分岐デリバリパイプ２２８におけるベーパの発生を低減させることが極めて困難である。よって、直噴インジェクタ２２９ではなく、インジェクタ２１４でエンジン２００を再始動するように制御することで、エンジン２００の始動性を高めることが可能である。尚、このような再始動制御は、典型的には、デリバリパイプ２１６おける燃圧が蒸気圧以下になる程、エンジン２００の温度が低下していない（即ち、エンジン２００が停止してから比較的短い期間しか経過してしない）場合に行われる。

以上説明したように、第４実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置によれば、直噴及びポート噴射が可能なエンジン２００を備えるハイブリッド車両１０において、エンジン２００の始動性を効率的に高めることが可能である。

＜第５実施形態＞
次に、第５実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置について、図１３及び図１４を参照して説明する。ここに図１３は、第４実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置における動作の流れを示すフローチャートであり、図１４は、温度と蒸気圧との関係をエタノールの含有量が異なる燃料別に示したグラフである。尚、第５実施形態は、上述の第２実施形態と比べて、燃料におけるアルコールの含有量に対する判定を行う点が異なり、その他の動作及び装置構成については概ね同様である。このため第４実施形態では、既に説明した第１から第４実施形態と異なる部分について詳細に説明し、その他の重複する部分については適宜説明を省略する。

図１３において、第５実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置の動作時には、先ず第２実施形態と同様に、運転中のハイブリッド車両１０におけるエンジン２００の温度が、所定温度Ｔ１を超えているか否かが判定される（ステップＳ５１）。これにより、エンジン２００が高負荷運転をしているか否かが判定される。

エンジン２００の温度が所定温度Ｔ１を超えていない場合（ステップＳ５１：ＮＯ）、高負荷運転は行われていないとして装置の処理は終了するが、エンジン２００の温度が所定温度Ｔ１を超えている場合（ステップＳ５１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００において、モータリングする際に消費される電力が算出される（ステップＳ５２）。更に、ＥＣＵ１００は、ＳＯＣセンサ５１０によってバッテリ５００における現在の充電量を検出すると共に、現在の充電量からモータリングの際に消費される電力（即ち、ステップＳ５２において算出した電力）を差し引くことによって、モータリング後におけるバッテリ５００の充電量を算出する（ステップＳ５３）。

続いてＥＣＵ１００は、ステップＳ５３で算出したモータリング後におけるバッテリ５００の充電量が、その後のハイブリッド車両１０の制御に影響を与えてしまう程に不足しているか否かを判定する（ステップＳ５４）。ここでバッテリ５００の充電量が不足していないと判定された場合（ステップＳ５４：ＮＯ）、以降のステップＳ５５ステップＳ５７の処理が省略される。一方、バッテリ５００の充電量が不足していると判定された場合（ステップＳ５４：ＹＥＳ）、エンジン２００の運転に使用される燃料のアルコール含有量が、予め設定された所定値を超えているか否かが判定される（ステップＳ５５）。

燃料のアルコール含有量が所定値以下である場合（ステップＳ５５：ＮＯ）、第２実施形態と同様に、ＥＣＵ１００は、モータリング後に不足することとなる電力分をバッテリ５００に充電するように制御する（ステップＳ５６）。これにより、モータリングが行われたとしても、その後のハイブリッド車両の制御に支障が出てしまうことを防止することができる。一方で、燃料のアルコール含有量が所定値を超えている場合（ステップＳ５５：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、モータリング後に不足することとなる電力分に補正をかけた電力をバッテリ５００に充電するように制御する（ステップＳ５７）。具体的には、ＥＣＵ１００は、例えば不足分となる電力に対して、補正係数を乗ずることにより不足分となる電力が大きくなるように補正する。

図１４に示すように、蒸気圧は温度が上昇するのに応じて高くなる傾向があるが、エタノールが含有されていない燃料Ｅ０、エタノールの含有量が１０％である燃料Ｅ１０及びエタノールの含有量が２０％である燃料Ｅ２０を比べてみると、エタノールの含有量が多い程、蒸気圧が高くなっている。この結果から、アルコール含有量が高い燃料である程、燃圧を蒸気圧以上に維持することが困難であることが分かる。即ち、アルコール含有量が高い燃料である程、モータリングによって消費される電力が増加してしまうことが分かる。

第５実施形態では、上述したモータリングの消費電力の増加に対応するために、アルコール含有量が所定値を超えている燃料を用いる場合は、モータリング用の電力として、補正した電力がバッテリに充電される。従って、モータリングを行うことによって、バッテリ５００の充電量が減少し、その後のハイブリッド車両１０の制御に支障が出てしまうことを防止することができる。

尚、充電する電力の補正は、アルコール含有量が所定値を超えた場合だけでなく、アルコール含有量に応じて適宜行われるようにしてもよい。例えば、アルコール含有量と対応する補正係数を予め設定しておけば、より好適に充電する電力を補正することができる。

バッテリ５００の充電が行われた後には、第２実施形態と同様に、エンジン２００が高温停止状態であるか否かが判定され（ステップＳ５８）、モータリングジェネレータＭＧ１及びモータリングジェネレータＭＧ２を動力とするモータリングが行われる（ステップＳ５９）。これにより、デリバリパイプ２１６中の燃圧が調整されるため、ベーパの発生を効果的に抑制し、エンジンの始動性が低下してしまうことを防止することができる。

以上説明したように、第５実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置によれば、アルコール含有量に応じて変化するモータリングの消費電力に対応することができるため、より確実にバッテリ５００における十分な充電量を確保しつつ、ベーパの発生を効果的に低減することが可能である。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うハイブリッド車両の制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

第１実施形態に係るハイブリッド車両の基本構成を概念的に表す概略構成図である。 第１実施形態に係るハイブリッド車両に搭載されるエンジンの模式図である。 第１実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置における動作の流れを示すフローチャートである。 比較例に係るハイブリッド車両における燃温、燃圧及び蒸気圧の変化を示すグラフである。 第１実施形態に係るハイブリッド車両における燃温、燃圧及び蒸気圧の変化を示すグラフ（その１）である。 第１実施形態に係るハイブリッド車両における燃温、燃圧及び蒸気圧の変化を示すグラフ（その２）である。 第２実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置における動作の流れを示すフローチャートである。 エンジン運転中におけるバッテリの充電量を示す概念図である。 モータリングを行う際のバッテリの充電量を示す概念図である。 第３実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置における動作の流れを示すフローチャートである。 第４実施形態に係るハイブリッド車両に搭載されるエンジンの模式図である。 第４実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置における動作の流れを示すフローチャートである。 第４実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置における動作の流れを示すフローチャートである。 温度と蒸気圧との関係をエタノールの含有量が異なる燃料別に示したグラフである。

符号の説明

１０…ハイブリッド車両、１００…ＥＣＵ、２００…エンジン、２０１…気筒、２０３…ピストン、２０５…クランクシャフト、２１３…吸気ポート、２１４…インジェクタ、２１５…燃料タンク、２１６…デリバリパイプ、２１７…低圧ポンプ、２２６…高圧ポンプ、２２８…分岐デリバリパイプ、２２９…直噴インジェクタ、３００…動力分割機構、４００…インバータ、５００…バッテリ、５１０…ＳＯＣセンサ、６００…リダクション機構、７００…高負荷運転センサ、８００…高温停止状態センサ

Claims (3)

1. 燃料供給管を介して供給される燃料によって運転される内燃機関の動力及びバッテリから供給される電力によって運転される電動機の動力により走行することが可能なハイブリッド車両の制御装置であって、
   前記内燃機関が、該内燃機関の温度が所定温度より高くなる高負荷運転を行った後に停止された高温停止状態であることを検出する検出手段と、
   前記内燃機関が前記高温停止状態であることが検出された場合に、前記燃料供給管における燃圧が蒸気圧以下とならないように、前記電動機を制御して前記内燃機関のモータリングを行うモータリング制御手段と、
   前記モータリングを行うことによって前記電動機が消費する第１電力を、前記高負荷運転中に充電するように前記バッテリを制御するバッテリ制御手段と
   を備えることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
2. 前記バッテリ制御手段は、前記第１電力に代えて、前記第１電力及び前記モータリングを行った後の前記電動機の動作に基づいて設定された第２電力の和から、前記バッテリに充電済みの電力である第３電力を差し引いた第４電力を、前記高負荷運転中に充電するように前記バッテリを制御することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
3. 前記内燃機関は、気筒と、該気筒に前記燃料を噴射する第１噴射手段と、前記気筒に吸気を行う吸気ポートに前記燃料を噴射する第２噴射手段とを有しており、
   前記高温停止状態において、前記モータリングを行うための電力が前記バッテリに充電されていない場合に、前記モータリングを行わないように前記モータリング制御手段を制御するモータリング停止手段と、
   前記モータリング停止手段によって前記モータリング制御手段が制御された場合に、前記第２噴射手段から前記燃料を噴射することで、前記内燃機関を再始動するように制御する再始動制御手段と
   を更に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のハイブリッド車両の制御装置。

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