JP2010137655A - 車両の制御装置および制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ハイブリッド車両の減速時における排気エミッションの悪化を抑制する。
【解決手段】ＨＶ＿ＥＣＵは、要求駆動力を算出するステップ（Ｓ１００）と、禁止条件が成立すると（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、エンジンによる負方向の駆動力の発生を禁止するステップ（Ｓ１０４）と、入力制限Ｗｉｎよりモータによる駆動力の最小値を算出するステップ（Ｓ１０６）と、要求駆動力の絶対値がモータによる駆動力の最小値の絶対値よりも大きいと（Ｓ１０８にてＹＥＳ）、モータによる駆動力の最小値を駆動力決定値として設定するステップ（Ｓ１１０）と、要求駆動力の絶対値がモータによる駆動力の最小値の絶対値以下であると（Ｓ１０８にてＮＯ）、要求駆動力を駆動力決定値として設定するステップ（Ｓ１１２）と、設定された駆動力決定値に基づいて回生制御を実行し、触媒暖機を継続するステップ（Ｓ１１４）とを含む、プログラムを実行する。
【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関とモータとを駆動源として搭載した車両の制御に関し、特に、内燃機関の触媒暖機中におけるモータの制御に関する。

近年、環境問題対策の１つとして、内燃機関とモータとを駆動源として搭載したハイブリッド車両が注目されている。このようなハイブリッド車両においては、内燃機関の排気浄化触媒を活性化した状態にするために従来の内燃機関のみを駆動源とする車両と同様に排気浄化触媒の暖機を行なう必要がある。排気浄化触媒を暖機する技術としては、たとえば、特開２００８−１７９２６２号公報（特許文献１）は、バッテリが満充電に達しても、排気温度の速やかな上昇を可能にする暖機制御装置を開示する。この暖機制御装置は、エンジンの動力で発電する発電機と、発電機の電力を充電可能なバッテリと、エンジンと車輪の間に介装された変速機と、エンジンの排気温度を上昇させる必要があるときに、バッテリの充電量に応じて、発電機の発電負荷を増加させる発電制御及び変速機の変速比を増速側に変更する変速制御のいずれか一方又は双方を行なう暖機手段と、を備えることを特徴とする。

上述した公報に開示された暖機制御装置によると、電負荷の増加だけではなく、変速比の変更によっても、エンジンに対する負荷を高めて暖機を行なうことができる。したがって、バッテリの充電量に応じて、発電負荷の増加による暖機か、変速比の変更による暖機か、又は両方による暖機かを選択することで、バッテリが満充電に達しても、排気温度の速やかな上昇が可能になる。
特開２００８−１７９２６２号公報

ところで、ハイブリッド車両の走行中にアクセルペダルの踏み込みが解除されるなどして車両が減速状態になると、モータを用いた回生制動により車両の状態に応じた減速度が実現される。

しかしながら、蓄電装置の充電状態によっては受け入れられる回生電力が小さいため、内燃機関の摩擦抵抗等を利用した制動力を発生させる場合がある。このような場合には、内燃機関においてフューエルカット等が行なわれるため、排気浄化触媒の暖機が中断するという問題がある。そのため、排気浄化触媒の温度の上昇が抑制され、活性化した状態になる温度に到達できず排気エミッションが悪化する可能性がある。

上述した公報に開示された暖機制御装置においては、車両の減速時に排気浄化触媒の暖機の中断による排気エミッションの悪化について何ら考慮されておらず、このような問題を解決することができない。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、ハイブリッド車両の減速時における排気エミッションの悪化を抑制する車両の制御装置および制御方法を提供することである。

第１の発明に係る車両の制御装置は、モータと内燃機関とを駆動源とする車両の制御装置である。車両は、モータに電力を供給する蓄電装置を含む。この制御装置は、内燃機関が触媒暖機状態であることを検出するための暖機状態検出手段と、車両の前進側を正方向とし、後進側を負方向とした、車両に対する要求駆動力を検出するための駆動力検出手段と、車両のシフトポジションを検出するためのシフトポジション検出手段と、内燃機関が触媒暖機状態であって、要求駆動力が負の値であって、かつ、シフトポジションが正方向の駆動力を発生するシフトポジションであるという禁止条件が成立した場合、内燃機関による負方向の駆動力の発生を禁止しつつ、蓄電装置が許容する範囲内の回生電力に対応するモータによる負方向の駆動力が車両に発生するようにモータを制御するための制御手段とを含む。第５の発明に係る車両の制御方法は、第１の発明に係る車両の制御装置と同様の構成を有する。

第１の発明によると、触媒暖機状態であって、車両の減速中に内燃機関による負方向の駆動力の発生を禁止することにより触媒暖機の中断が回避される。そのため、排気浄化触媒を速やかに活性化した状態にすることができるため、排気エミッションの悪化を抑制することができる。したがって、ハイブリッド車両の減速時における排気エミッションの悪化を抑制する車両の制御装置および制御方法を提供することができる。

第２の発明に係る車両の制御装置においては、第１の発明の構成に加えて、制御手段は、禁止条件が成立した場合、蓄電装置が許容する範囲内の回生電力の最大値に対応するモータによる駆動力の最小値を算出するための手段と、要求駆動力の程度がモータによる駆動力の最小値の程度よりも大きい場合にモータによる駆動力の最小値が発生するようにモータを制御するための手段と、要求駆動力の程度がモータによる駆動力の最小値の程度よりも小さい場合に要求駆動力に対応するモータによる負方向の駆動力が発生するようにモータを制御するための手段とを含む。第６の発明に係る車両の制御方法は、第２の発明に係る車両の制御装置と同様の構成を有する。

第２の発明によると、要求駆動力の程度がモータによる駆動力の最小値の程度よりも大きい場合には、モータの駆動力の最小値が発生するようにモータを制御することにより、蓄電装置を保護できる。また、要求駆動力の程度がモータによる駆動力の最小値の程度よりも小さい場合には、要求駆動力に対応するモータによる負方向の駆動力が発生するようにモータを制御することにより、車両に要求される駆動力を実現することができる。

第３の発明に係る車両の制御装置は、第１または２の発明の構成に加えて、禁止条件が成立しない場合、車両の減速時に、要求駆動力と蓄電装置の充電量に対応したモータによる負方向の駆動力との差分に応じた内燃機関による負方向の駆動力の発生を許可するための手段をさらに含む。第７の発明に係る車両の制御方法は、第３の発明に係る車両の制御装置と同様の構成を有する。

第３の発明によると、禁止条件が成立しない場合、要求駆動力と蓄電装置の充電量に対応したモータによる負方向の駆動量との差分に応じた内燃機関による負方向の駆動力の発生を許可することにより、車両に要求される駆動力を実現することができる。

第４の発明に係る車両の制御装置においては、第１〜３のいずれかの発明の構成に加えて、車両は、内燃機関の動力を用いた発電を行なうジェネレータと、内燃機関の動力を、モータおよびジェネレータに分割して伝達する動力分割機構と、モータに連結される車輪とをさらに含む。第８の発明に係る車両の制御方法は、第４の発明に係る車両の制御装置と同様の構成を有する。

第４の発明によると、ジェネレータと動力分割機構とを有する車両に本発明を適用することにより、触媒暖機状態であって、かつ、車両の減速中に触媒暖機の中断を回避することができる。そのため、排気エミッションの悪化を抑制することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。

図１を参照して、本発明の実施の形態に係る車両の制御装置が搭載されるハイブリッド車両の制御ブロック図を説明する。

ハイブリッド車両は、駆動源としての内燃機関（以下、エンジンという）１２０と、回転電機であるモータジェネレータ（ＭＧ）１４０と、エンジン１２０およびモータジェネレータ１４０にそれぞれ接続されるトランスミッション２０２とを含む。なお、図１においては、説明の便宜上、モータジェネレータ１４０を、ジェネレータ１４０Ａとモータ１４０Ｂと表現するが、ハイブリッド車両の走行状態に応じて、ジェネレータ１４０Ａがモータとして機能したり、モータ１４０Ｂがジェネレータとして機能したりする。

本実施の形態において、エンジン１２０は、リーンバーンガソリンエンジンであるとして説明するが、ディーゼルエンジンであってもよい。

エンジン１２０の吸気通路１２２には、吸入空気のほこりを捕捉するエアクリーナ１２２Ａ、エアクリーナ１２２Ａを通ってエンジン１２０に吸入される空気量を検出するエアフローメータ１２２Ｂ、エンジン１２０に吸入される空気量を調整するためのスロットルバルブを有する電子スロットル１２２Ｃが設けられている。電子スロットル１２２Ｃにはスロットルポジションセンサ１２２Ｄが設けられている。エンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）２８０には、エアフローメータ１２２Ｂにより検出された吸入空気量や、スロットルポジションセンサ１２２Ｄにより検出された電子スロットル１２２Ｃの開度等が入力される。

エンジン１２０は、複数の気筒と、複数の気筒のそれぞれに燃料を供給する燃料噴射装置１３０が設けられる。燃料噴射装置１３０は、エンジンＥＣＵ２８０からの燃料噴射制御信号に基づいて各気筒に対して適切な時期に適切な量の燃料を噴射する。

また、エンジン１２０の排気通路１２４には、排気浄化触媒である三元触媒コンバータ１２４Ｂと、三元触媒コンバータ１２４Ｂに導入される排出ガスにおける空燃比（Ａ／Ｆ）を検出する空燃比センサ１２４Ａと、三元触媒コンバータ１２４Ｂの温度を検出する触媒温度センサ１２４Ｃと、消音器１２４Ｄと、三元触媒コンバータ１２４Ｂから排出される排出ガスにおける酸素濃度を検出する酸素センサ１２４Ｅとが設けられている。

本実施の形態において三元触媒コンバータ１２４Ｂは、排出ガス中の窒素酸化物（以下の説明においては、ＮＯｘとも記載する）を吸蔵し、吸蔵されたＮＯｘを還元しつつ、排出ガス中の炭化水素および一酸化炭素を酸化するとして説明するが、少なくともＮＯｘを吸蔵し、還元する触媒を用いてもよい。

エンジンＥＣＵ２８０には、空燃比センサ１２４Ａにより検出された三元触媒コンバータ１２４Ｂに導入される排出ガスの空燃比、触媒温度センサ１２４Ｃにより検出された三元触媒コンバータ１２４Ｂの温度、酸素センサ１２４Ｅにより検出された三元触媒コンバータ１２４Ｂから排出される排出ガスの酸素濃度等を示すが入力される。

なお、空燃比センサ１２４Ａは、エンジン１２０で燃焼された混合気の空燃比に比例した出力電圧を発生する全域空燃比センサ（リニア空燃比センサ）である。本実施の形態において、空燃比センサ１２４Ａは、検出素子を有し、エンジン１２０の排出ガスの検出素子への接触によりエンジン１２０の空燃比に対応した信号を出力する。

また、酸素センサ１２４Ｅは、エンジン１２０で燃焼された混合気の空燃比が理論空燃比に対してリッチであるかリーンであるかをオン−オフ的に検出する。酸素センサ１２４Ｅは、エンジン１２０で燃焼された混合気の空燃比が理論空燃比に対してリッチであるかリーンであるかを示す信号を出力する。

なお、空燃比センサ１２４Ａに代えて、酸素センサを用いてもよいし、酸素センサ１２４Ｅに代えて空燃比センサを用いてもよい。

また、エンジンＥＣＵ２８０には、エンジン１２０の冷却水の温度を検出する水温検出センサ３６０からエンジン冷却水温を示す信号が入力される。エンジン１２０の出力軸には、クランクポジションセンサ３８０が設けられており、エンジンＥＣＵ２８０には、クランクポジションセンサ３８０から出力軸の回転数を示す信号が入力される。

トランスミッション２０２は、減速機１８０と動力分割機構２００とを含む。減速機１８０は、エンジン１２０やモータジェネレータ１４０で発生した動力を車輪１６０に伝達したり、車輪１６０の駆動をエンジン１２０やモータジェネレータ１４０に伝達する。動力分割機構２００は、たとえば、遊星歯車機構であって、エンジン１２０の発生する動力を車輪１６０（すなわち、モータ１４０Ｂ）とジェネレータ１４０Ａとの２経路に分配する。遊星歯車機構は、サンギヤとリングギヤとキャリアとピニオンギヤとを含む。たとえば、遊星歯車機構のサンギヤは、ジェネレータ１４０Ａに接続し、キャリアは、エンジンに接続され、リングギヤは、モータ１４０Ｂに接続されるものとする。なお、リングギヤとモータ１４０Ｂとの間に変速機構が設けられるようにしてもよい。

また、ハイブリッド車両は、走行用バッテリ２２０と、インバータ２４０とをさらに含む。走行用バッテリ２２０は、モータジェネレータ１４０を駆動するための電力を蓄電する蓄電装置である。なお、走行用バッテリ代えてキャパシタ等を蓄電装置として用いてもよい。インバータ２４０は、走行用バッテリ２２０の直流とジェネレータ１４０Ａおよびモータ１４０Ｂの交流とを変換しながら電流制御を行なう。

さらに、ハイブリッド車両は、バッテリ制御ユニット（以下バッテリＥＣＵという）２６０と、エンジンＥＣＵ２８０と、ＭＧ＿ＥＣＵ３００と、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０とをさらに含む。

バッテリＥＣＵ２６０は、走行用バッテリ２２０の充放電状態を管理制御する。エンジンＥＣＵ２８０は、エンジン１２０の動作状態を制御する。ＭＧ＿ＥＣＵ３００は、ハイブリッド車両の状態に応じてモータジェネレータ１４０およびバッテリＥＣＵ２６０、インバータ２４０等を制御する。ＨＶ＿ＥＣＵ３２０は、バッテリＥＣＵ２６０、エンジンＥＣＵ２８０およびＭＧ＿ＥＣＵ３００等を相互に管理制御して、ハイブリッド車両が最も効率よく運行できるようにハイブリッドシステム全体を制御する。

本実施の形態においては、走行用バッテリ２２０とインバータ２４０との間にはコンバータ２４２が設けられている。これは、走行用バッテリ２２０の定格電圧が、ジェネレータ１４０Ａやモータ１４０Ｂの定格電圧よりも低いので、走行用バッテリ２２０からジェネレータ１４０Ａやモータ１４０Ｂに電力を供給するときには、コンバータ２４２で電力を昇圧する。このコンバータ２４２には平滑コンデンサが内蔵されており、コンバータ２４２が昇圧動作を行なう際には、この平滑コンデンサに電荷が蓄えられる。

なお、図１においては、各ＥＣＵを別構成しているが、２個以上のＥＣＵを統合したＥＣＵとして構成してもよい（たとえば、図１に、点線で示すように、エンジンＥＣＵ２８０とＭＧ＿ＥＣＵ３００とＨＶ＿ＥＣＵ３２０とを統合したＥＣＵとすることがその一例である）。

運転席にはアクセルペダル３８２が設けられており、アクセルポジションセンサ３８４は、アクセルペダル３８２の踏込み量を検出する。アクセルポジションセンサ３８４は、アクセルペダル３８２の踏込み量を示す信号をＨＶ＿ＥＣＵ３２０に出力する。ＨＶ＿ＥＣＵ３２０は、アクセルペダルの踏み込み量に対応する車両に対する要求駆動力を算出する。本実施の形態においては、要求駆動力は、車両の前進側を正方向とし、後進側を負方向とする。ＨＶ＿ＥＣＵ３２０は、踏込み量に対応する要求駆動力に応じて、ジェネレータ１４０Ａ、モータ１４０ＢおよびエンジンＥＣＵ２８０を介してエンジン１２０の出力あるいは発電量を制御する。

運転席には、さらにシフト操作装置３８８が設けられる。シフト操作装置３８８は、シフトレバーを有するものであってもよいし、スイッチを有するものであってもよく、特に限定されるものではない。シフトポジションセンサ３８６は、シフト操作装置３８８の操作状態に基づいて運転者が選択するシフトポジションを検出する。シフトポジションセンサ３８６は、シフト操作装置３８８の操作状態を示す信号をＨＶ＿ＥＣＵ３２０に出力する。ＨＶ＿ＥＣＵ３２０は、運転者により選択されたシフトポジションに対応する走行状態になるようにエンジン１２０、ジェネレータ１４０Ａおよびモータ１４０Ｂを制御する。本実施の形態において、シフトポジションは、たとえば、正方向の駆動力を発生させるドライブ（Ｄ）ポジション、負方向の駆動力を発生させるリバース（Ｒ）ポジション、エンジン１２０およびモータ１４０Ｂから車輪１６０への動力の伝達を遮断するニュートラル（Ｎ）ポジション、および、車両の駐車状態に対応するパーキング（Ｐ）ポジションを含む。なお、シフトポジションは、車両に作用するエンジンブレーキおよび／または回生制動力の発生の程度を増加させるブレーキ（Ｂ）ポジション、あるいは、手動変速モードに対応するシフトポジションを含むようにしてもよい。エンジンブレーキとは、エンジン１２０による負方向の駆動力である。回生制動力とは、モータ１４０Ｂによる負方向の駆動力である。

さらに、車輪速センサ３３０は、車輪１６０の車輪速を検出するセンサである。車輪速センサ３３０は、車輪１６０の車輪速を示す信号をＨＶ＿３２０に出力する。ＨＶ＿ＥＣＵ３２０は、車輪速に基づいて車両の速度を演算する。なお、車輪速センサ３３０により検出された車輪速を示す信号は、図示しないブレーキＥＣＵを経由してＨＶ＿ＥＣＵ３２０に送信されてもよいし、ブレーキＥＣＵにて車両の速度が演算され、演算された車両の速度を示す信号がＨＶ＿ＥＣＵ３２０に入力されるようにしてもよい。また、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０は、車輪速に代えて、トランスミッション２０２の出力軸の回転数に基づいて車両の速度を演算するようにしてもよい。

動力分割機構２００は、エンジン１２０の動力を、車輪１６０とジェネレータ１４０Ａとの両方に振り分けるために、遊星歯車機構（プラネタリーギヤ）が使用される。ジェネレータ１４０Ａの回転数を制御することにより、動力分割機構２００は無段変速機としても機能する。

図１に示すようなハイブリッドシステムを搭載するハイブリッド車両においては、発進時や低速走行時等であってエンジン１２０の効率が悪い場合には、モータジェネレータ１４０のモータ１４０Ｂのみによりハイブリッド車両の走行を行ない、通常走行時には、たとえば動力分割機構２００によりエンジン１２０の動力を２経路に分け、一方で車輪１６０の直接駆動を行ない、他方でジェネレータ１４０Ａを駆動して発電を行なう。この時、発生する電力でモータ１４０Ｂを駆動して車輪１６０の駆動補助を行なう。また、高速走行時には、さらに走行用バッテリ２２０からの電力をモータ１４０Ｂに供給してモータ１４０Ｂの出力を増大させて車輪１６０に対して駆動力の追加を行なう。

一方、減速時には、車輪１６０により従動するモータ１４０Ｂがジェネレータとして機能して（すなわち、モータ１４０Ｂが負方向の駆動力を発生して）回生発電を行ない、回収した電力を走行用バッテリ２２０に蓄える。なお、走行用バッテリ２２０の充電量が低下し、充電が特に必要な場合には、エンジン１２０の出力を増加してジェネレータ１４０Ａによる発電量を増やして走行用バッテリ２２０に対する充電量を増加する。もちろん、低速走行時でも必要に応じてエンジン１２０の駆動力を増加する制御を行なう場合もある。たとえば、上述のように走行用バッテリ２２０の充電が必要な場合や、エアコン等の補機を駆動する場合や、エンジン１２０の冷却水の温度を所定温度まで上げる場合等である。

さらに、図１に示すようなハイブリッドシステムを搭載するハイブリッド車両においては、車両の運転状態や走行用バッテリ２２０の状態によっては、燃費を向上させるために、エンジン１２０を停止させる。そして、その後も車両の運転状態や走行用バッテリ２２０の状態を検出して、エンジン１２０を再始動させる。このように、このエンジン１２０は間欠運転され、従来の車両（エンジンしか搭載していない車両）においては、イグニッションスイッチがＳＴＡＲＴ位置にまで回されてエンジンが始動すると、イグニッションスイッチがＯＮ位置からＡＣＣ位置またはＯＦＦ位置にされるまでエンジンが停止しない点で異なる。なお、本実施の形態のハイブリッド車両においては、車両の速度が予め定められた速度Ｖ（０）以上である場合には、エンジン１２０の停止が抑制される。

以上のような構成を有する車両においては、触媒温度センサ１２４Ｃにより検出される三元触媒コンバータ１２４Ｂの温度が活性化した状態に対応する予め定められた活性温度以下である場合には、三元触媒コンバータ１２４Ｂが暖機の未完了状態であるとして、暖機が行なわれる。三元触媒コンバータ１２４Ｂの暖機は、エンジン１２０を継続して作動させることにより生じる排気熱を利用して行なわれる。なお、ジェネレータ１４０Ａにおける発電負荷を増加させることにより、エンジン１２０の負荷を増加させて、排気温度を上昇させることにより、三元触媒コンバータ１２４Ｂの暖機を促進するようにしてもよいし、ジェネレータ１４０Ａによりエンジン１２０の回転数を予め定められた回転数を維持することにより、三元触媒コンバータ１２４Ｂの暖機を促進するようにしてもよい。

しかしながら、走行用バッテリ２２０の充電状態に基づく受け入れ可能な回生電力が小さい場合に、エンジン１２０の摩擦抵抗等を利用した制動力を発生させるようにすると、エンジン１２０においてフューエルカット等が行なわれ、三元触媒コンバータ１２４Ｂの暖機が中断する場合がある。たとえば、走行用バッテリ２２０の電池温度が低い場合は、電池温度が高い場合と比較して、受け入れ可能な回生電力が小さくなる。あるいは、走行用バッテリ２２０のＳＯＣが高い場合は、ＳＯＣが低い場合と比較して、受け入れ可能な回生電力が小さくなる。三元触媒コンバータ１２４Ｂの温度の上昇が抑制されると、予め定められた活性温度に到達できず排気エミッションが悪化する可能性がある。

そこで、本実施の形態においては、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０が、エンジン１２０の三元触媒コンバータ１２４Ｂが暖機状態であって、車両に対して要求される駆動力（以下、要求駆動力と記載する）が負の値であって、かつ、シフトポジションが正方向の駆動力を発生するシフトポジションであるという禁止条件が成立した場合、エンジン１２０による負方向の駆動力の発生を禁止しつつ、走行用バッテリ２２０が許容する範囲内の回生電力に対応するモータ１４０Ｂによる負方向の駆動力が車両に発生するようにモータ１４０Ｂを制御する点に特徴を有する。

具体的には、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０は、禁止条件が成立した場合、走行用バッテリ２２０が許容する範囲内の回生電力の最大値に対応するモータ１４０Ｂによる駆動力の最小値を算出して、要求駆動力の程度がモータによる駆動力の最小値の程度よりも大きい場合にモータによる駆動力の最小値が発生するようにモータ１４０Ｂを制御し、要求駆動力の程度がモータによる駆動力の最小値の程度よりも小さい場合に要求駆動力に対応するモータによる負方向の駆動力が発生するようにモータ１４０Ｂを制御する。

なお、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０は、禁止条件が成立しない場合は、車両の減速時に、要求駆動力と走行用バッテリ２２０の充電量に対応したモータによる負方向の駆動力との差分に応じたエンジン１２０による負方向の駆動力の発生を許可する。

また、本実施の形態においては、三元触媒コンバータ１２４Ｂの温度に基づいて暖機が完了しているか否かを判定するとして説明するが、特に温度を判断基準とすることに限定されるものではなく、少なくとも三元触媒コンバータ１２４Ｂが所定の触媒能を満たしていないことが判定できる要素であればよい。

図２に、本実施の形態に係る車両の制御装置であるＨＶ＿ＥＣＵ３２０の機能ブロック図を示す。ＨＶ＿ＥＣＵ３２０は、要求駆動力算出部４００と、条件成立判定部４０２と、最小駆動力算出部４０４と、駆動力判定部４０６と、駆動力設定部４０８と、回生制御部４１０と、協調制御部４１２とを含む。

要求駆動力算出部４００は、車両の要求駆動力を算出する。具体的には、要求駆動力算出部は、アクセルポジションセンサ３８４から送信されるアクセルペダル３８２の踏み込み量と、車輪速センサ３３０により検出される車輪速に基づく車両の速度とから車両の要求駆動力を算出する。要求駆動力算出部４００は、たとえば、アクセルペダル３８２の踏み込みが解除された状態（アクセルオフ）の場合、要求駆動力算出部４００は、要求駆動力の値として、負の値を算出する。要求駆動力は、アクセルペダル３８２の踏み込み量が予め定められた値以下である場合に負の値となり、予め定められた値よりも大きい場合に正の値となる。また、アクセルペダル３８２の踏み込み量が増加するほど要求駆動力は増加する傾向にある。要求駆動力とアクセルペダル３８２の踏み込み量との関係は、線形であっても非線形であってもよく、マップ、表あるいは数式等を用いて予め設定され、メモリ等に記憶される。

条件成立判定部４０２は、禁止条件が成立するか否かを判定する。禁止条件は、エンジン１２０が触媒暖機状態、すなわち、エンジン１２０の三元触媒コンバータ１２４Ｂが暖機状態であって、車両の要求駆動力が負の値であって、かつ、シフトポジションが正方向の駆動力を発生するシフトポジションであるという条件である。本実施の形態において、条件成立判定部４０２は、三元触媒コンバータ１２４Ｂの温度が予め定められた活性温度以下であって、要求駆動力算出部４００において算出される要求駆動力が負の値であって、かつ、シフトポジションが（Ｄ）ポジションである場合、禁止条件が成立したと判定する。なお、シフトポジションは、少なくとも（Ｄ）ポジションを含むものであればよく、たとえば、（Ｄ）ポジションに加えて、手動変速モードを選択するためのシフトポジションを含むようにしてもよいし、エンジンブレーキの程度に応じて設定されるシフトポジション（たとえば、上述の（Ｂ）ポジション）を含むようにしてもよい。

なお、条件成立判定部４０２は、たとえば、禁止条件が成立すると、禁止フラグをオンするようにしてもよいし、許可フラグをオフするようにしてもよい。また、条件成立判定部４０２は、たとえば、禁止条件が成立しないと、禁止フラグをオフするようにしてもよいし、許可フラグをオンするようにしてもよい。

最小駆動力算出部４０４は、禁止条件が成立すると、走行用バッテリ２２０への入力制限Ｗｉｎに基づいて許容される範囲内の回生電力の最大値に対応するモータ１４０Ｂによる駆動力の最小値（回生制動力としては最大量）を算出する。走行用バッテリ２２０への入力制限Ｗｉｎとモータ１４０Ｂによる駆動力の最小値との関係は、実験等により適合され、予めマップ、表あるいは数式等により設定しておくようにしてもよい。最小駆動力算出部４０４は、走行用バッテリ２２０の入力制限ＷｉｎをバッテリＥＣＵ２６０から受信すると、入力制限Ｗｉｎに基づいてモータ１４０Ｂによる駆動力の最小値を算出する。なお、最小駆動力算出部４０４は、入力制限Ｗｉｎに基づいて許容される範囲内の回生電力の最大値を算出し、算出された回生電力の最大値に基づいてモータ１４０Ｂによる駆動力の最小値を算出するようにしてもよいし、入力制限Ｗｉｎに基づいてマップ等を用いてモータ１４０Ｂによる駆動力の最小値を直接的に算出するようにしてもよく、特に算出方法は限定されるものではない。

本実施の形態においては、バッテリＥＣＵ２６０は、走行用バッテリ２２０の温度あるいはＳＯＣ（State Of Charge）に基づいて入力制限Ｗｉｎを設定するとして説明するが、特に、温度およびＳＯＣに限定して入力制限Ｗｉｎを設定するものではなく、たとえば、温度およびＳＯＣに加えて、走行用バッテリ２２０の寿命や充電状態、充電履歴等に基づいて入力制限Ｗｉｎを設定すればよい。

なお、入力制限Ｗｉｎの設定方法は、周知の方法を用いればよく、上述の方法に限定されるものではない。また、最小駆動力算出部４０４は、たとえば、禁止フラグがオンであるとモータ１４０Ｂによる駆動力の最小値を算出するようにしてもよい。

駆動力判定部４０６は、要求駆動力算出部４００において算出された要求駆動力の程度が最小駆動力算出部４０４において算出されたモータ１４０Ｂによる駆動力の最小値の程度よりも大きいか否かを判定する。具体的には、駆動力判定部は、要求駆動力の絶対値がモータ１４０Ｂによる駆動力の最小値の絶対値よりも大きいか否かを判定する。なお、駆動力判定部４０６は、たとえば、要求駆動力の絶対値がモータ１４０Ｂによる駆動力の最小値の絶対値よりも大きいと、駆動力判定フラグをオンするようにしてもよい。

また、駆動力判定部４０６は、要求駆動力の値がモータ１４０Ｂによる駆動力の最小値よりも小さいか否かを判定し、要求駆動力の値がモータ１４０Ｂによる駆動力の最小値よりも小さいと、駆動力判定フラグをオンするようにしてもよい。

駆動力設定部４０８は、駆動力判定部４０６において、要求駆動力の絶対値がモータ１４０Ｂによる駆動力の最小値の絶対値よりも大きいと判定されると、モータ１４０Ｂによる駆動力の最小値を駆動力決定値として設定する。また、駆動力設定部４０８は、要求駆動力の絶対値がモータ１４０Ｂによる駆動力の最小値の絶対値以下であると判定されると、要求駆動力を駆動力決定値として設定する。なお、駆動力設定部４０８は、たとえば、駆動力判定フラグがオンであるとモータ１４０Ｂによる駆動力の最小値を駆動力決定値として設定し、駆動力判定フラグがオフであると要求駆動力を駆動力決定値として設定するようにしてもよい。

回生制御部４１０は、設定された駆動力決定値に対応する駆動力（制動力）が発現するようにモータ制御信号を生成して、ＭＧ＿ＥＣＵ３００に送信してモータ１４０Ｂを制御する。また、回生制御部４１０は、ジェネレータ１４０Ａを用いてエンジン１２０の回転数を上昇させることによる、負方向の駆動力の発生を禁止する。また、回生制御部４１０は、ジェネレータ１４０Ａを用いてエンジン１２０の回転数を三元触媒コンバータ１２４Ｂを暖機する回転数で維持する。

協調制御部４１２は、禁止条件が成立しないと、エンジン１２０による負方向の駆動力の発生を許可して、要求駆動力算出部４００において算出された要求駆動力が発現するようにモータ制御信号、ジェネレータ制御信号およびエンジン制御信号を生成する。協調制御部４１２は、モータ制御信号およびジェネレータ制御信号をＭＧ＿ＥＣＵ３００に送信して、ジェネレータ１４０Ａおよびモータ１４０Ｂを制御し、エンジン制御信号をエンジンＥＣＵ２８０に送信して、エンジン１２０を制御する。

本実施の形態において、要求駆動力算出部４００と、条件成立判定部４０２と、最小駆動力算出部４０４と、駆動力判定部４０６と、駆動力設定部４０８と、回生制御部４１０と、協調制御部４１２とは、いずれもＨＶ＿ＥＣＵ３２０のＣＰＵがメモリに記憶されたプログラムを実行することにより実現される、ソフトウェアとして機能するものとして説明するが、ハードウェアにより実現されるようにしてもよい。なお、このようなプログラムは記憶媒体に記録されて車両に搭載される。

図３を参照して、本実施の形態に係る車両の制御装置であるＨＶ＿ＥＣＵ３２０で実行されるプログラムの制御構造について説明する。

ステップ（以下、ステップをＳと記載する）１００にて、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０は、要求駆動力を算出する。

Ｓ１０２にて、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０は、禁止条件が成立するか否かを判定する。禁止条件については、上述した通りであるため、その詳細な説明は繰返さない。禁止条件が成立すると（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、処理はＳ１０４に移される。もしそうでないと（Ｓ１０２にてＮＯ）、処理はＳ１１６に移される。

Ｓ１０４にて、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０は、エンジン１２０による負方向の駆動力の発生を禁止する。Ｓ１０６にて、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０は、走行用バッテリ２２０の入力制限Ｗｉｎに基づいてモータ１４０Ｂによる駆動力の最小値を算出する。

Ｓ１０８にて、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０は、要求駆動力の絶対値がモータ１４０Ｂによる駆動力の最小値の絶対値よりも大きいか否かを判定する。要求駆動力の絶対値がモータ１４０Ｂによる駆動力の最小値の絶対値よりも大きいと（Ｓ１０８にてＹＥＳ）、処理はＳ１１０に移される。もしそうでないと（Ｓ１０８にてＮＯ）、処理はＳ１１２に移される。

Ｓ１１０にて、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０は、モータ１４０Ｂによる駆動力の最小値を駆動力決定値として設定する。Ｓ１１２にて、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０は、要求駆動力を駆動力決定値として設定する。

Ｓ１１４にて、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０は、回生制御を実行し、すなわち、設定された駆動力決定値に対応する駆動力（制動力）が実現するように、モータ１４０Ｂを制御し、かつ、三元触媒コンバータ１２４Ｂの暖機を継続する。

Ｓ１１６にて、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０は、エンジン１２０による負方向の駆動力の発生を許可する。Ｓ１１８にて、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０は、駆動力制御を実行し、算出された要求駆動力が実現されるように、ＭＧ＿ＥＣＵ３００を経由してジェネレータ１４０Ａおよびモータ１４０Ｂを制御し、エンジンＥＣＵ２８０を経由してエンジン１２０を制御する。

以上のようにして本実施の形態に係る車両の制御装置であるＨＶ＿ＥＣＵ３２０の動作について図４を参照しつつ説明する。

たとえば、三元触媒コンバータ１２４Ｂの温度が予め定められた活性温度よりも低い場合を想定する。このとき、エンジン１２０が作動中である場合には、三元触媒コンバータ１２４Ｂの暖機が行なわれる。このとき、アクセルペダル３８２の踏み込み量および車両の速度に基づいて要求駆動力が算出される（Ｓ１００）。三元触媒コンバータ１２４Ｂの暖機は未完了であるため、運転者が車両の走行中にアクセルペダル３８２の踏み込みを解除するなどして、算出された要求駆動力が負の値になる場合であって、かつ、シフトポジションがＤポジション等の正方向の駆動力を発生するシフトポジションである場合には、禁止条件が成立する（Ｓ１０２にてＹＥＳ）。そのため、エンジン１２０による負方向の駆動力の発生が禁止され（Ｓ１０４）、走行用バッテリ２２０への入力制限Ｗｉｎに基づいてモータ１４０Ｂによる駆動力の最小値が算出される（Ｓ１０６）。要求駆動力の絶対値がモータ１４０Ｂによる駆動力の最小値の絶対値よりも大きいと（Ｓ１０８にてＹＥＳ）、モータ１４０Ｂによる駆動力の最小値を駆動力決定値として設定し（Ｓ１１０）、三元触媒コンバータ１２４Ｂの暖機を継続しつつ、設定された駆動力決定値に対応する駆動力（制動力）が発現するようにモータ１４０Ｂが制御される（Ｓ１１４）。

一方、要求駆動力の絶対値がモータ１４０Ｂによる駆動力の最小値の絶対値以下であると（Ｓ１０８にてＮＯ）、要求駆動力を駆動力決定値として設定し（Ｓ１１２）、三元触媒コンバータ１２４Ｂの暖機を継続しつつ、設定された駆動力決定値に対応する駆動力（制動力）が発現するようにモータ１４０Ｂが制御される（Ｓ１１４）。

時間Ｔ（０）にて、三元触媒コンバータ１２４Ｂの温度が予め定められた活性温度以上になると、三元触媒コンバータ１２４Ｂの暖機が完了する。そのため、禁止条件が成立しないため（Ｓ１０２にてＮＯ）、エンジン１２０による負方向の駆動力の発生が許可され（Ｓ１１６）、要求駆動力が発現するようにジェネレータ１４０Ａ、モータ１４０Ｂおよびエンジン１２０が制御される。このとき、要求駆動力が走行用バッテリ２２０への電力の回生による負方向の駆動力のみで不足する場合は、フューエルカットおよび車輪１６０からの動力をエンジン１２０に伝達するようにジェネレータ１４０Ａが制御されることにより、車両には、モータ１４０Ｂによる負方向の駆動力に加えて、エンジン１２０による負方向の駆動力が発生される。

以上のようにして、本実施の形態に係る車両の制御装置によると、触媒暖機状態であって、車両の減速中にエンジンによる負方向の駆動力の発生を禁止することにより触媒暖機の中断が回避される。そのため、排気浄化触媒を速やかに活性化した状態にすることができるため、排気エミッションの悪化を抑制することができる。したがって、ハイブリッド車両の減速時における排気エミッションの悪化を抑制する車両の制御装置および制御方法を提供することができる。

また、要求駆動力の絶対値がモータによる駆動力の最小値よりも大きい場合には、モータによる駆動力の最小値が発生するようにモータを制御することにより、走行用バッテリを保護することができる。また、要求駆動力の絶対値がモータによる駆動力の最小値の絶対値よりも小さい場合には、要求駆動力に対応するモータによる負方向の駆動力が発生するようにモータを制御することにより、車両に要求される駆動力を実現することができる。

さらに、禁止条件が成立しない場合、要求駆動力と走行用バッテリの充電量に対応したモータによる負方向の駆動力との差分に応じたエンジンによる負方向の駆動力の発生を許可することにより、車両に要求される駆動力（制動力）を実現することができる。

なお、三元触媒コンバータの暖機が完了した時点において、要求駆動力と暖機が完了する直前の駆動力決定値とが予め定められた値以上乖離している場合は、遷移状態を設け、駆動力決定値を要求駆動力に徐変するように設定し、設定された駆動力決定値になるように、ジェネレータ１４０Ａ、モータ１４０Ｂおよびエンジン１２０を制御するようにしてもよい。

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。

本実施の形態におけるハイブリッド車両の構成を示す制御ブロック図である。 本実施の形態に係る車両の制御装置であるＨＶ＿ＥＣＵの機能ブロック図である。 本実施の形態に係る車両の制御装置であるＨＶ＿ＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。 本実施の形態に係る車両の制御装置であるＨＶ＿ＥＣＵの動作を示すタイミングチャートである。

符号の説明

１２０ エンジン、１２２ 吸気通路、１２２Ａ エアクリーナ、１２２Ｂ エアフローメータ、１２２Ｃ 電子スロットル、１２２Ｄ スロットルポジションセンサ、１２４ 排気通路、１２４Ａ 空燃比センサ、１２４Ｂ 三元触媒コンバータ、１２４Ｃ 触媒温度センサ、１２４Ｄ 消音器、１２４Ｅ 酸素センサ、１３０ 燃料噴射装置、１４０ モータジェネレータ、１４０Ａ ジェネレータ、１４０Ｂ モータ、１６０ 車輪、１８０ 減速機、２００ 動力分割機構、２０２ トランスミッション、２２０ 走行用バッテリ、２４０ インバータ、２４２ コンバータ、２６０ バッテリＥＣＵ、２８０ エンジンＥＣＵ、３００ ＭＧ＿ＥＣＵ、３２０ ＨＶ＿ＥＣＵ、３３０ 車輪速センサ、３６０ 水温検出センサ、３８０ クランクポジションセンサ、３８２ アクセルペダル、３８４ アクセルポジションセンサ、３８６ シフトポジションセンサ、３８８ シフト操作装置、４００ 要求駆動力算出部、４０２ 条件成立判定部、４０４ 最大回生制動力算出部、４０６ 駆動力判定部、４０８ 駆動力設定部、４１０ 回生制御部、４１２ 協調制御部。

Claims (8)

1. モータと内燃機関とを駆動源とする車両の制御装置であって、前記車両は、前記モータに電力を供給する蓄電装置を含み、
   前記内燃機関が触媒暖機状態であることを検出するための暖機状態検出手段と、
   前記車両の前進側を正方向とし、後進側を負方向とした、前記車両に対する要求駆動力を検出するための駆動力検出手段と、
   前記車両のシフトポジションを検出するためのシフトポジション検出手段と、
   前記内燃機関が前記触媒暖機状態であって、前記要求駆動力が負の値であって、かつ、前記シフトポジションが正方向の駆動力を発生するシフトポジションであるという禁止条件が成立した場合、前記内燃機関による負方向の駆動力の発生を禁止しつつ、前記蓄電装置が許容する範囲内の回生電力に対応する前記モータによる負方向の駆動力が前記車両に発生するように前記モータを制御するための制御手段とを含む、車両の制御装置。
2. 前記制御手段は、
   前記禁止条件が成立した場合、前記蓄電装置が許容する範囲内の回生電力の最大値に対応する前記モータによる駆動力の最小値を算出するための手段と、
   前記要求駆動力の程度が前記モータによる駆動力の最小値の程度よりも大きい場合に前記モータによる駆動力の最小値が発生するように前記モータを制御するための手段と、
   前記要求駆動力の程度が前記モータによる駆動力の最小値の程度よりも小さい場合に前記要求駆動力に対応する前記モータによる負方向の駆動力が発生するように前記モータを制御するための手段とを含む、請求項１に記載の車両の制御装置。
3. 前記制御装置は、前記禁止条件が成立しない場合、前記車両の減速時に、前記要求駆動力と前記蓄電装置の充電量に対応した前記モータによる負方向の駆動力との差分に応じた前記内燃機関による負方向の駆動力の発生を許可するための手段をさらに含む、請求項１または２に記載の車両の制御装置。
4. 前記車両は、前記内燃機関の動力を用いた発電を行なうジェネレータと、前記内燃機関の動力を、前記モータおよび前記ジェネレータに分割して伝達する動力分割機構と、前記モータに連結される車輪とをさらに含む、請求項１〜３のいずれかに記載の車両の制御装置。
5. モータと内燃機関とを駆動源とする車両の制御方法であって、前記車両は、前記モータに電力を供給する蓄電装置を含み、
   前記内燃機関が触媒暖機状態であることを検出するステップと、
   前記車両の前進側を正方向とし、後進側を負方向とした、前記車両に対する要求駆動力を検出するステップと、
   前記車両のシフトポジションを検出するステップと、
   前記内燃機関が前記触媒暖機状態であって、前記要求駆動力が負の値であって、かつ、前記シフトポジションが正方向の駆動力を発生するシフトポジションであるという禁止条件が成立した場合、前記内燃機関による負方向の駆動力の発生を禁止しつつ、前記蓄電装置が許容する範囲内の回生電力に対応する前記モータによる負方向の駆動力が前記車両に発生するように前記モータを制御するステップとを含む、車両の制御方法。
6. 前記モータを制御するステップは、
   前記禁止条件が成立した場合、前記蓄電装置が許容する範囲内の回生電力の最大値に対応する前記モータによる駆動力の最小値を算出するステップと、
   前記要求駆動力の程度が前記モータによる駆動力の最小値の程度よりも大きい場合に前記モータによる駆動力の最小値が発生するように前記モータを制御するステップと、
   前記要求駆動力の程度が前記モータによる駆動力の最小値の程度よりも小さい場合に前記要求駆動力に対応する前記モータによる負方向の駆動力が発生するように前記モータを制御するステップとを含む、請求項５に記載の車両の制御方法。
7. 前記制御方法は、前記禁止条件が成立しない場合、前記車両の減速時に、前記要求駆動力と前記蓄電装置の充電量に対応した前記モータによる負方向の駆動力との差分に応じた前記内燃機関による負方向の駆動力の発生を許可するステップをさらに含む、請求項５または６に記載の車両の制御方法。
8. 前記車両は、前記内燃機関の動力を用いた発電を行なうジェネレータと、前記内燃機関の動力を、前記モータおよび前記ジェネレータに分割して伝達する動力分割機構と、前記モータに連結される車輪とをさらに含む、請求項５〜７のいずれかに記載の車両の制御方法。

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