JP2011255861A - 車両用制御装置および車両用制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動輪の状態がスリップ状態とグリップ状態との間で変化する場合に駆動用回転電機において急激に発生する余剰電力を効率よく消費する。
【解決手段】ＨＶ−ＥＣＵは、余剰電力が発生し（Ｓ１００にてＹＥＳ）、発生した余剰電力がしきい値を超えていた場合であって（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、かつ、触媒温度が予め定められた値Ｔａ以下である場合（Ｓ１０４にてＹＥＳ）、ＥＨＣのオン時間を設定するステップ（Ｓ１０６）と、ＥＨＣをオンするステップ（Ｓ１０８）と、オン時間が経過した場合に（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、ＥＨＣをオフするステップ（Ｓ１１２）と、余剰電力がしきい値以下である場合（Ｓ１０２にてＮＯ）、あるいは、触媒温度が予め定められた値Ｔａよりも大きい場合（Ｓ１０４にてＮＯ）、発生した余剰電力をバッテリで吸収する処理を実行するステップ（Ｓ１１４）とを含む、プログラムを実行する。
【選択図】図４

Description

本発明は、内燃機関と駆動用回転電機とを搭載した車両の制御に関し、特に、車両の駆動輪の状態がスリップ状態とグリップ状態との間で変化する場合に駆動用回転電機において発電される電力を内燃機関の触媒を加熱するための加熱装置によって消費する技術に関する。

近年、環境問題対策の１つとして、駆動用モータを搭載したハイブリッド車、燃料電池車、電気自動車などが注目されている。このような車両においては、電動機を用いて回生制動をする場合に発生する余剰電力を蓄電装置あるいは補機の作動によって吸収する技術が公知である。

たとえば、特開２００５−００２９８９号公報（特許文献１）は、蓄電装置の充電制限を考慮しながらアクセルオフによる制動力の要求に対処する動力出力装置を開示する。この動力出力装置は、駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、内燃機関と、電力と動力の入出力により内燃機関からの動力の少なくとも一部を駆動軸に出力する電力動力入出力手段と、駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、電力動力入出力手段および電動機と電力のやり取りが可能な蓄電手段と、蓄電手段と電力動力入出力手段と電動機のうちの少なくとも一つで生じる電力の消費を伴って作動する補機と、要求駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを制御する制御手段と、駆動軸にアクセル閉動作による制動力が要求されたときの制御手段による制御により蓄電手段の充電制限を超える電力が蓄電手段に充電されると予測されるときには、作動指示の有無に拘わらず補機を強制的に作動する補機制御手段とを備える。

上述した公報に開示された動力出力装置によると、蓄電手段の充電制限を配慮しつつアクセル閉動作により要求される制動力を駆動軸に出力することができる。この結果、蓄電手段の充電制限に配慮しつつアクセル閉動作により要求された制動力に対するドライバビリティの悪化を抑制することができる。

特開２００５−００２９８９号公報

しかしながら、駆動輪がスリップ状態とグリップ状態との間で変換するような場合には駆動用回転電機において余剰電力が急激に発生するため、発生した余剰電力を応答性よくかつ十分に消費できないという問題がある。余剰電力を十分に消費できない場合、余剰電力によってバッテリの性能が十分に発揮できない可能性がある。

上述した公報に開示された動力出力装置においては、回生制動時の余剰電力を消費するためにエアコンコンプレッサーを作動させるものである。エアコンコンプレッサーは、内蔵するモータに通電を開始してからモータの回転数が増加することによって電力を消費することができる。そのため、モータ回転数が低い状態においては消費できる電力が限定されるため、急激に発生する余剰電力を応答性よくかつ十分に消費することはできない。

また、余剰電力を消費することを主目的とした放電抵抗を設けることも考えられるが、部品点数が増加し、コストの上昇の要因となる場合がある。

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、駆動輪の状態がスリップ状態とグリップ状態との間で変化する場合に駆動用回転電機において急激に発生する余剰電力を効率よく消費する車両用制御装置および車両用制御方法を提供することである。

この発明のある局面に係る車両用制御装置は、内燃機関と、駆動輪に駆動力を発生させるための駆動用回転電機と、駆動用回転電機に電力を供給するための蓄電装置とを含む車両に搭載された車両用制御装置である。内燃機関は、排気通路と、排気通路の途中に設けられる触媒と、蓄電装置の電力を用いて触媒を加熱するための加熱装置とを含む。この車両用制御装置は、駆動輪の回転数を検出するための回転数検出部と、駆動輪の回転数に基づいて、駆動輪の状態がスリップ状態とグリップ状態との間で変化しているという実行条件が成立するか否かを判定するための判定部と、実行条件が成立した場合に、駆動用回転電機において発電される電力が加熱装置によって消費されるための制御を行なう制御部とを含む。

好ましくは、車両は、電力供給源から加熱装置に電力が供給される電力供給状態と電力供給源から加熱装置に供給される電力が遮断される電力遮断状態とのうちのいずれか一方の状態から他方の状態に切り替えるための切替部をさらに含む。車両用制御装置は、駆動用回転電機において発電される発電電力を推定するための推定部をさらに含む。制御部は、実行条件が成立した場合に加えて、推定部によって推定された発電電力がしきい値を超えた場合に、駆動用回転電機において発電される電力が加熱装置によって消費されるように切替部の状態を電力遮断状態から電力供給状態に切り替える。

好ましくは、制御部は、実行条件が成立した場合であって、かつ、推定部によって推定された発電電力がしきい値よりも小さい場合に、駆動用回転電機において発電される電力を用いて蓄電装置を充電する。

さらに好ましくは、車両は、電力供給源から加熱装置に電力が供給される電力供給状態と電力供給源から加熱装置に供給される電力が遮断される電力遮断状態とのうちのいずれか一方の状態から他方の状態に切り替えるための切替部をさらに含む。車両用制御装置は、触媒の温度を検出するための温度検出部をさらに含む。制御部は、実行条件が成立した場合に加えて、温度検出部によって検出された触媒の温度が予め定められた温度よりも低い場合に、駆動用回転電機において発電される電力が加熱装置によって消費されるように切替部の状態を電力遮断状態から電力供給状態に切り替える。

さらに好ましくは、制御部は、実行条件が成立した場合であって、かつ、温度検出部によって検出された触媒の温度が予め定められた温度よりも高い場合に、駆動用回転電機において発電される電力を用いて蓄電装置を充電する。

この発明の他の局面に係る車両用制御方法は、内燃機関と、駆動輪に駆動力を発生させるための駆動用回転電機と、駆動用回転電機に電力を供給するための蓄電装置とを含む車両の車両用制御方法である。内燃機関は、排気通路と、排気通路の途中に設けられる触媒と、蓄電装置の電力を用いて触媒を加熱するための加熱装置とを含む。この車両用制御方法は、駆動輪の回転数を検出するステップと、駆動輪の回転数に基づいて、駆動輪の状態がスリップ状態とグリップ状態との間で変化しているという実行条件が成立するか否かを判定するステップと、実行条件が成立した場合に、駆動用回転電機において発電される電力が加熱装置によって消費されるための制御を行なうステップとを含む。

本実施の形態におけるハイリッド車両の全体構成を示す図である。 駆動輪の状態がスリップ状態とグリップ状態との間で変化する場合の発電電力の変化を示すタイミングチャートである。 本実施の形態に係る車両用制御装置であるＨＶ−ＥＣＵ３２０の機能ブロック図である。 本実施の形態に係る車両用制御装置であるＨＶ−ＥＣＵ３２０で実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。 本実施の形態に係る車両用制御装置であるＨＶ−ＥＣＵ３２０の動作を示すタイミングチャート（その１）である。 本実施の形態に係る車両用制御装置であるＨＶ−ＥＣＵ３２０の動作を示すタイミングチャート（その２）である。

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用制御装置が搭載された車両４０の構成について説明する。

車両４０は、エンジン１２０と、第１モータジェネレータ１４０（以下、第１ＭＧ１４０と記載する）と、第２モータジェネレータ１４２（以下、第２ＭＧ１４２と記載する）と、駆動輪１６０と、リダクションギヤ１８０と、動力分割機構２００と、走行用バッテリ２２０と、インバータ２４０と、コンバータ２４２と、バッテリ監視ユニット２６０と、エンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）２８０と、ＭＧ−ＥＣＵ３００と、ＨＶ−ＥＣＵ３２０と、アクセルペダル４００と、アクセルペダルポジションセンサ４０２とを含む。本実施の形態に係る車両用制御装置は、ＨＶ−ＥＣＵ３２０によって実現される。

エンジン１２０は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関である。エンジン１２０は、吸気通路１２２と、排気通路１２４と、燃料噴射装置１３０と、冷却水温センサ３６０と、エンジン回転数センサ３８０とを含む。

吸気通路１２２には、吸入空気のほこりを捕捉するためのエアクリーナ１２２Ａと、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知するためのエアフローメータ１２２Ｂと、エンジン１２０に吸入される空気量を調整するためのバルブである電子スロットルバルブ１２２Ｃとが設けられている。電子スロットルバルブ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。

排気通路１２４には、三元触媒コンバータ１２４Ｂと、三元触媒コンバータ１２４Ｂに導入される排気における空燃比（Ａ／Ｆ）を検出するための空燃比センサ１２４Ａと、三元触媒コンバータ１２４Ｂの温度を検出するための触媒温度センサ１２４Ｃと、消音器１２４Ｄと、三元触媒コンバータ１２４Ｂを加熱するための加熱装置であるＥＨＣ（Electrical Heating Catalyzer）１２４Ｅが設けられている。

ＥＨＣ１２４Ｅは、エンジンＥＣＵ２８０からの制御信号Ｓ１に応じてリレー２４４がオンされた場合に三元触媒コンバータ１２４Ｂを加熱する電気式のヒータである。ＥＨＣ１２４Ｅは、コンバータ２４２から電力の供給を受けて作動する。

リレー２４４は、コンバータ２４２とＥＨＣ１２４Ｅとの間に設けられ、エンジンＥＣＵ２８０からの制御信号Ｓ１に応じて、コンバータ２４２からＥＨＣ１２４Ｅに電力が供給される電力供給状態とコンバータ２４２からＥＨＣ１２４Ｅに供給される電力が遮断される電力遮断状態とのうちのいずれか一方の状態から他方の状態に切り替える。

ＥＨＣ１２４Ｅは、リレー２４４がオンされることによってコンバータ２４２からの電力によって作動し、三元触媒コンバータ１２４Ｂを加熱する。

なお、ＥＨＣ１２４Ｅの電力供給源は、コンバータ２４２に限定されるものではない。たとえば、ＥＨＣ１２４Ｅは、走行用バッテリ２２０から電力が供給されるように図１の破線に示すように、走行用バッテリ２２０とＥＨＣ１２４Ｅとをリレー２４４を経由して接続するようにしてもよい。

第１ＭＧ１４０は、エンジン１２０を用いて発電するジェネレータとしての機能と、エンジン１２０を始動させるモータとしての機能とを有する。

第２ＭＧ１４２は、車両４０を駆動させるモータとしての機能と、回生制動により発電するジェネレータとしての機能を有する。

エンジン１２０と、第１ＭＧ１４０と、第２ＭＧ１４２とは、動力分割機構２００を経由して相互に接続される。動力分割機構２００は、たとえば、プラネタリギヤであって、エンジン１２０の発生する動力を駆動輪１６０への経路と第１ＭＧ１４０への経路との２経路に分配する。動力分割機構２００は、第１ＭＧ１４０の回転数を制御することによって無段変速機として機能する。

リダクションギヤ１８０は、動力分割機構２００と第２ＭＧ１４０との間に設けられる。リダクションギヤ１８０は、動力分割機構２００を経由して伝達されるエンジン１２０の動力あるいは第２ＭＧ１４２で発生した動力を駆動輪１６０に伝達する。リダクションギヤ１８０は、駆動輪１６０を経由して伝達される路面からの反力を動力分割機構２００を経由してエンジン１２０に伝達したり、第２ＭＧ１４２に伝達したりする。

インバータ２４０は、ＭＧ−ＥＣＵ３００から受信する制御信号に応じて、直流電力と交流電力とを相互に変換する。たとえば、インバータ２４０は、コンバータ２４２を経由して供給される走行用バッテリ２２０の直流電力を交流電力に変換して第１ＭＧ１４０または第２ＭＧ１４２に供給したり、第１ＭＧ１４０または第２ＭＧ１４２において発生した交流電力を直流電力に変換してコンバータ２４２を経由して走行用バッテリ２２０を充電したりする。ＭＧ−ＥＣＵ３００は、車両４０の状態に応じて第１ＭＧ１４０、第２ＭＧ１４２およびインバータ２４０を制御する。

バッテリ監視ユニット２６０は、走行用バッテリ２２０の充放電状態を監視する。具体的には、バッテリ監視ユニット２６０は、図示しないセンサを用いて走行用バッテリ２２０の電圧、電流および温度を監視し、これらの情報をＭＧ−ＥＣＵ３００あるいはＨＶ−ＥＣＵ３２０に送信する。

コンバータ２４２は、走行用バッテリ２２０とインバータ２４０との間に設けられる。コンバータ２４２は、走行用バッテリ２２０からの電圧をＨＶ−ＥＣＵ３２０によって車両の状態に応じて決定された目標電圧に昇圧して、インバータ２４０に供給する。コンバータ２４２は、平滑コンデンサを含み、昇圧動作を行なう際に、平滑コンデンサに電荷が蓄えられる。

走行用バッテリ２２０は、第１ＭＧ１４０または第２ＭＧ１４２を駆動するための電力を蓄える蓄電装置であって、たとえば、二次電池やキャパシタ等である。

エンジンＥＣＵ２８０には、エアフローメータ１２２Ｂと、スロットルポジションセンサ１２２Ｄと、空燃比センサ１２４Ａと、触媒温度センサ１２４Ｃと、冷却水温センサ３６０と、エンジン回転数センサ３８０とが接続され、各センサから入力された情報に基づいてエンジン１２０の動作状態を制御する。

エアフローメータ１２２Ｂは、吸気通路１２２への吸入空気量を検出する。エアフローメータ１２２Ｂは、検出された吸入空気量を示す信号をエンジンＥＣＵ２８０に送信する。

スロットルポジションセンサ１２２Ｄは、電子スロットルバルブ１２２Ｃの開度（以下、スロットル開度と記載する）を検出する。スロットルポジションセンサ１２２Ｄは、検出されたスロットル開度を示す信号をエンジンＥＣＵ２８０に送信する。

エンジン回転数センサ３８０は、エンジン１２０の回転数を検出する。エンジン回転数センサ３８０は、検出されたエンジン１２０の回転数を示す信号をエンジンＥＣＵ２８０に送信する。

エンジンＥＣＵ２８０は、たとえば、エンジン１２０の始動後において触媒温度センサ１２４Ｃから受信した触媒温度が予め定められた温度よりも低い場合、すなわち、三元触媒コンバータ１２４Ｂの冷間時にリレー２４４に対して制御信号Ｓ１を送信して、リレー２４４をオンすることによってＥＨＣ１２４Ｅを用いて三元触媒コンバータ１２４Ｂを加熱する。エンジンＥＣＵ２８０は、加熱後に触媒温度が予め定められた温度以上となった場合、すなわち、三元触媒コンバータ１２４Ｂの暖機完了時にリレー２４４をオフすることによって加熱を停止させる。

ＨＶ−ＥＣＵ３２０には、車輪速センサ３３０と、アクセルペダルポジションセンサ４０２と、バッテリ監視ユニット２６０とが接続され、各センサから入力された情報およびバッテリ監視ユニット２６０から取得された走行用バッテリ２２０の充放電状態に関する情報に基づいて、エンジンＥＣＵ２８０と、ＭＧ−ＥＣＵ３００とを相互に管理制御して、車両４０が最も効率良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。

車輪速センサ３３０は、駆動輪１６０の回転速度を検出する。車輪速センサ３３０は、検出された駆動輪１６０の回転速度を示す信号をＨＶ−ＥＣＵ３２０に送信する。

アクセルペダルポジションセンサ４０２は、アクセルペダル４００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４０２は、検出されたアクセルペダル４００の踏み込み量を示す信号をＨＶ−ＥＣＵ３２０に送信する。

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、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）。

ＨＶ＿ＥＣＵ３２０は、アクセルペダル４００の踏込み量に対応する要求駆動力に応じて、第１ＭＧ１４０および第２ＭＧ１４２の出力や発電量を制御したり、エンジンＥＣＵ２８０にエンジン１２０の出力を制御させたりする。

図１に示すようなハイブリッドシステムを搭載する車両４０において、ＨＶ−ＥＣＵ３２０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、エンジン１２０を停止させた状態で第２ＭＧ１４２の動力を用いて走行を行なうように第２ＭＧ１４２を制御する。

ＨＶ−ＥＣＵ３２０は、通常走行時には、第１ＭＧ１４０の制御によって、たとえば動力分割機構２００によりエンジン１２０の動力を駆動輪１６０に直接伝達する経路と発電用の第１ＭＧ１４０に伝達する経路との２経路に分ける。

この時、ＨＶ−ＥＣＵ３２０は、第１ＭＧ１４０において発生する電力を用いて第２ＭＧ１４２を駆動して駆動輪１６０の駆動補助を行なう。

また、ＨＶ−ＥＣＵ３２０は、高速走行時には、さらに走行用バッテリ２２０からの電力を第２ＭＧ１４２に供給して第２ＭＧ１４２の出力を増大させて駆動輪１６０に対して駆動力の追加を行なう。

一方、ＨＶ−ＥＣＵ３２０は、減速時には、駆動輪１６０により従動する第２ＭＧ１４２をジェネレータとして機能させ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、ＨＶ−ＥＣＵ３２０は、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の出力を増加させて第１ＭＧ１４０を用いた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させる。

また、ＨＶ−ＥＣＵ３２０は、低速走行時でも必要に応じてエンジン１２０の駆動力を増加させ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、ＨＶ−ＥＣＵ３２０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。その後、ＨＶ−ＥＣＵ３２０は、車両の運転状態や走行用バッテリ２２０の状態に応じてエンジン１２０を再始動させる。

このような車両４０が低摩擦係数の路面（たとえば、凍結路面）と通常の摩擦係数の路面（たとえば、アスファルト路面）との間を移動する場合に、駆動輪１６０の状態がスリップ状態とグリップ状態との間で変化する場合がある。

たとえば、図２に車両４０が低摩擦係数の路面を走行している場合を想定したときの駆動輪１６０の車輪速Ｖｓと、第２ＭＧ１４２の回転数Ｎｍおよび第２ＭＧ１４２における発電量Ｐｍの各々の変化を示す。車両４０が低摩擦係数の路面を走行している場合、駆動輪１６０は、スリップ状態となる。

図２に示すように、時間Ｔ（０）にて、車両４０の走行路面が低摩擦係数の路面から通常の摩擦係数の路面に変化した場合に、駆動輪１６０の状態は、通常の摩擦係数の路面においてスリップ状態からグリップ状態に移行するように変化する。そのため、グリップ状態に移行するように変化したことによる路面からの反力が駆動輪１６０に対して逆回転方向に作用するため車輪速は低下していく。このとき、第２ＭＧ１４２においては、出力トルクと回転数の変化量との積に対応する電力が発電されることとなる。第２ＭＧ１４２において発電された電力は、インバータ２４０およびコンバータ２４２を経由して走行用バッテリ２２０に供給され、走行用バッテリ２２０が充電されることとなる。すなわち、走行用バッテリ２２０が第２ＭＧ１４２における発電電力を吸収する。

時間Ｔ（１）にて、車両４０の走行路面が通常の摩擦係数の路面から低摩擦係数の路面に再び変化した場合に、駆動輪１６０の状態は、低摩擦係数の路面においてグリップ状態からスリップ状態に移行するように変化する。そのため、車輪速Ｖｓは、急激に上昇することとなる。そのため、第２ＭＧ１４２においては、路面の反力が出力トルクと同じ方向に作用して回転数Ｎｍが上昇させられることとなる。その結果、第２ＭＧ１４２によって放電される。

時間Ｔ（２）にて、駆動輪１６０の状態がスリップ状態とグリップ状態との間で変化しない定常状態になる場合には、第２ＭＧ１４２によって発電も放電も行なわれない。

このように駆動輪１６０の状態がスリップ状態からグリップ状態に移行するように変化する場合に第２ＭＧ１４２において余剰電力が急激に発生するため、発生した余剰電力を応答性よくかつ十分に消費できない場合がある。

そこで、本実施の形態においては、ＨＶ−ＥＣＵ３２０は、駆動輪１６０の状態がスリップ状態とグリップ状態との間で変化しているという実行条件が成立した場合に、第２ＭＧ１４２において発電される電力がＥＨＣ１２４によって消費されるための制御を行なう点に特徴を有する。

また、本実施の形態においては、ＨＶ−ＥＣＵ３２０は、駆動輪１６０の状態がスリップ状態からグリップ状態に移行するように変化する際に第２ＭＧ１４２において発電される発電電力を推定して、上述した実行条件が成立した場合に加えて、推定された発電電力がしきい値を超えた場合に、第２ＭＧ１４２において発電される電力を消費するようにＥＨＣ１２４Ｅを制御する。

さらに、本実施の形態においては、ＨＶ−ＥＣＵ３２０は、上述した実行条件が成立した場合に加えて、三元触媒コンバータ１２４Ｂの温度が予め定められた値Ｔａよりも低い場合に、第２ＭＧ１４２において発電される電力を消費するようにＥＨＣ１２４Ｅを制御する。

図３に、本実施の形態に係る車両用制御装置であるＨＶ−ＥＣＵ３２０の機能ブロック図を示す。ＨＶ−ＥＣＵ３２０は、電力発生判定部５００と、余剰電力判定部５０２と、触媒温度判定部５０４と、オン時間設定部５０６と、電力吸収処理部５０８と、ＥＨＣ制御部５１０とを含む。

電力発生判定部５００は、駆動輪１６０の状態がスリップ状態とグリップ状態との間で変化しているという実行条件が成立するか否かを判定する。本実施の形態において、電力発生判定部５００は、車両４０の状態が余剰電力が発生している状態であるか否かを判定することによって、駆動輪１６０の状態がスリップ状態からグリップ状態に移行するように変化しているか否かを判定する。

具体的には、電力発生判定部５００は、第２ＭＧ１４２に対するトルク指令値Ｔｍと車輪速の時間変化量ΔＮとの積、すなわち、発電量Ｐｍがゼロよりも小さい場合には、余剰電力が発生している状態であると判定する。なお、本実施の形態において、発電量Ｐｍが負値である場合が発電している状態であって、発電量Ｐｍが正値の場合は放電している状態に対応するとして説明する。電力発生判定部５００は、たとえば、車両４０の状態が余剰電力が発生している状態であると判定した場合、電力発生判定フラグをオンするようにしてもよい。

余剰電力判定部５０２は、電力発生判定部５００において車両４０の状態が余剰電力が発生している状態であると判定された場合に、余剰電力がしきい値を超えているか否かを判定する。

なお、しきい値は、走行用バッテリ２２０の種類あるいは規模等の仕様に基づいて予め定められた値であってもよいし、あるいは、仕様に加えて、ＳＯＣあるいは温度等の状態に基づいて設定するものとしてもよい。あるいは、たとえば、余剰電力を吸収する際に、インバータ２４０やコンバータ２４２を経由する場合には、走行用バッテリ２２０の仕様あるいは状態に加えて、インバータ２４０やコンバータ２４２の仕様あるいは状態（たとえば、温度あるいはスイッチング素子の動作状態等）を考慮して設定するようにしてもよい。

しきい値は、たとえば、駆動輪１６０の状態がスリップ状態とグリップ状態との間で変化する場合の短期間に発生する発電電力を走行用バッテリ２２０の劣化を促進させることなく受け入れることができる値であって、実験的あるいは設計的に適合される。

また、余剰電力判定部５０２は、たとえば、電力発生判定フラグがオンである場合に、余剰電力がしきい値を超えているか否かを判定して、余剰電力がしきい値を超えている場合に、余剰電力判定フラグをオンするようにしてもよい。

触媒温度判定部５０４は、余剰電力判定部５０２において余剰電力がしきい値を超えていると判定された場合、三元触媒コンバータ１２４Ｂの温度が予め定められた値Ｔａ以下であるか否かを判定する。なお、予め定められた値Ｔａは、ＥＨＣ１２４Ｅを用いた昇温が不要と判定できる温度であって、設計的に設定される温度であって、たとえば、９５０℃である。また、触媒温度判定部５０４は、たとえば、余剰電力判定フラグがオンである場合に、三元触媒コンバータ１２４Ｂの温度が予め定められた値Ｔａ以下であるか否かを判定し、三元触媒コンバータ１２４Ｂの温度が予め定められた値Ｔａ以下であると判定された場合に、温度判定フラグをオンするようにしてもよい。

オン時間設定部５０６は、触媒温度判定部５０４において、三元触媒コンバータ１２４Ｂの温度が予め定められた値Ｔａ以下であると判定された場合に、余剰電力に応じてＥＨＣ１２４Ｅをオンする時間を設定する。オン時間設定部５０６は、たとえば、余剰電力が第１の値である場合の第１オン時間が余剰電力が第１の値よりも大きい第２の値である場合の第２オン時間よりも短くなるようにオン時間を設定する。なお、オン時間は、予め定められた時間であってもよいし、あるいは、余剰電力が発生しており、かつ、余剰電力がしきい値よりも大きい状態からしきい値よりも小さい状態になるまでであってもよい。

電力吸収処理部５０８は、余剰電力判定部５０２において余剰電力がしきい値以下である場合に、あるいは、触媒温度判定部５０４において、三元触媒コンバータ１２４Ｂの温度が予め定められた値Ｔａよりも大きいと判定された場合に、余剰電力吸収処理を実行する。具体的には、電力吸収処理部５０８は、第２ＭＧ１４２において発生した余剰電力をインバータ２４０、コンバータ２４２を経由して走行用バッテリ２２０に供給して、走行用バッテリ２２０を充電する処理を実行する。

なお、電力吸収処理部５０８は、たとえば、余剰電力判定フラグがオフである場合あるいは温度判定フラグがオフである場合に、余剰電力吸収処理を実行するようにしてもよい。

ＥＨＣ制御部５１０は、オン時間設定部５０６においてオン時間が設定された場合に、設定されたオン時間が経過するまでＥＨＣ１２４Ｅをオンするようにリレー２４４を制御する。具体的には、ＥＨＣ制御部５１０は、エンジンＥＣＵ２８０に対してＥＨＣ制御信号を送信して、エンジンＥＣＵ２８０にリレー２４４がオンされるように制御させる。

本実施の形態において、電力発生判定部５００と、余剰電力判定部５０２と、触媒温度判定部５０４と、オン時間設定部５０６と、電力吸収処理部５０８と、ＥＨＣ制御部５１０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４を参照して、本実施の形態に係る車両用制御装置である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、余剰電力が発生しているか否かを判定する。余剰電力が発生している場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１０２に移される。もしそうでない場合（Ｓ１００にてＮＯ）、処理はＳ１００に戻される。

Ｓ１０２にて、ＨＶ−ＥＣＵ３２０は、余剰電力がしきい値を超えているか否かを判定する。余剰電力がしきい値を超えている場合（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、処理はＳ１０４に移される。もしそうでない場合（Ｓ１０２にてＮＯ）、処理はＳ１１４に移される。

Ｓ１０４にて、ＨＶ−ＥＣＵ３２０は、三元触媒コンバータ１２４Ｂの温度が予め定められた値Ｔａ以下であるか否かを判定する。三元触媒コンバータ１２４Ｂの温度が予め定められた値Ｔａ以下である場合（Ｓ１０４にてＹＥＳ）、処理はＳ１０６に移される。もしそうでない場合（Ｓ１０４にてＮＯ）、処理はＳ１１４に移される。

Ｓ１０６にて、ＨＶ−ＥＣＵ３２０は、ＥＨＣ１２４Ｅのオン時間を設定する。オン時間の設定方法については上述したとおりであるため、その詳細な説明は繰返さない。

Ｓ１０８にて、ＨＶ−ＥＣＵ３２０は、ＥＨＣ１２４ＥがオンするようにエンジンＥＣＵ２８０にリレー２４４を制御させる。Ｓ１１０にて、ＨＶ−ＥＣＵ３２０は、オン時間が経過したか否かを判定する。オン時間が経過した場合（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、処理はＳ１１２に移される。もしそうでない場合（Ｓ１１０にてＮＯ）、処理はＳ１０８に戻される。

Ｓ１１２にて、ＨＶ−ＥＣＵ３２０は、ＥＨＣ１２４ＥがオフするようにエンジンＥＣＵ２８０にリレー２４４を制御させる。Ｓ１１４にて、ＨＶ−ＥＣＵ３２０は、余剰電力吸収処理を実行する。余剰電力吸収処理については上述したとおりであるためその詳細な説明は繰返さない。

以上のような構造およびフローチャートに基づく本実施の形態に係る車両用制御装置であるＨＶ−ＥＣＵ３２０の動作について図５および図６を用いて説明する。

たとえば、車両４０が低摩擦係数の路面を定常走行している場合を想定する。このとき、駆動輪１６０の状態は、スリップ状態であるとする。

図５に示すように、時間Ｔ（３）にて、車両４０の走行路面が低摩擦係数の路面から通常の摩擦係数の路面に変化した場合に、駆動輪１６０の状態は、通常の摩擦係数の路面においてスリップ状態からグリップ状態に移行するように変化する。そのため、グリップ状態に移行するように変化したことによる路面からの反力が駆動輪１６０に対して逆回転方向に急激に作用するため車輪速Ｖｓは急激に低下することとなる。その結果、第２ＭＧ１４２においては、出力トルクと回転数の変化量との積に対応する発電電力が余剰電力として発生する（Ｓ１００にてＹＥＳ）。

余剰電力がしきい値を超えている場合であって（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、かつ、三元触媒コンバータ１２４Ｂの温度が予め定められた値以下である場合（Ｓ１０４にてＹＥＳ）、ＥＨＣ１２４Ｅのオン時間が余剰電力に基づいて設定され（Ｓ１０６）、ＥＨＣ１２４Ｅがオンされる（Ｓ１０８）。ＥＨＣ１２４Ｅがオンされることにより時間Ｔ（３）−時間Ｔ（４）において、第２ＭＧ１４２において発電された余剰電力（図５の破線で囲われる領域）のうち図５の実線で囲われる領域に対応する電力を差し引いた分が消費されることになる。また、ＥＨＣ１２４Ｅの作動によって、三元触媒コンバータ１２４Ｂの温度は上昇することとなる。

時間Ｔ（４）にて、設定されたオン時間が経過した場合に（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、ＥＨＣ１２４Ｅがオフされる（Ｓ１１２）。

なお、余剰電力がしきい値以下である場合（Ｓ１０２にてＮＯ）、あるいは、三元触媒コンバータ１２４Ｂの温度が予め定められた値Ｔａよりも大きい場合（Ｓ１０４にてＮＯ）、ＥＨＣ１２４Ｅはオンされず、余剰電力吸収処理が実行される（Ｓ１１４）。

また、時間Ｔ（４）にて、車両４０の走行路面が通常の摩擦係数の路面から低摩擦係数の路面に変化した場合に、駆動輪１６０の状態が低摩擦係数の路面においてグリップ状態からスリップ状態に移行するように変化する。そのため、スリップ状態に移行するように変化したことによる駆動輪１６０に対する路面からの逆回転方向の反力が弱まるため、車輪速Ｖｓは増加することとなる。その結果、第２ＭＧ１４２においては、出力トルクと回転数の変化量との積に対応する電力が放電されることとなる（Ｓ１００にてＮＯ）。

時間Ｔ（５）にて、車輪速Ｖｓがグリップ状態に移行するように変化する前（時間Ｔ（３）よりも前）の値に復帰すると、車輪速Ｖｓおよび第２ＭＧ１４２の回転数Ｎｍは、定常状態になるため、第２ＭＧ１４２においては、発電も放電も行なわれない状態となる。

なお、図５においては、ＥＨＣ１２４Ｅがオフされる時間と、駆動輪１６０がグリップ状態から再びスリップ状態に移行を開始する時間とがいずれも時間Ｔ（４）であるとして説明したが、特に両者の時間が一致することに限定されるものではない。

次に、たとえば、車両４０が通常の摩擦係数の路面を定常走行している場合を想定する。このとき、駆動輪１６０の状態は、グリップ状態であるとする。

図６に示すように、時間Ｔ（６）にて、車両４０の走行路面が通常の摩擦係数の路面から低摩擦係数の路面に変化した場合に、駆動輪１６０の状態は、低摩擦係数の路面においてグリップ状態からスリップ状態に移行するように変化する。そのため、スリップ状態に移行するように変化したことによる駆動輪１６０に対する路面からの逆回転方向の反力が弱まるため、車輪速Ｖｓは増加することとなる。その結果、第２ＭＧ１４２においては、出力トルクと回転数の変化量との積に対応する電力が放電されることとなる。

時間Ｔ（７）にて、車両４０の走行路面が通常の摩擦係数の路面から低摩擦係数の路面に変化した場合に、駆動輪１６０の状態は、通常の摩擦係数の路面においてスリップ状態からグリップ状態に移行するように変化する。そのため、グリップ状態に移行するように変化したことによる路面からの反力が駆動輪１６０に対して逆回転方向に急激に作用するため車輪速Ｖｓは急激に低下することとなる。その結果、第２ＭＧ１４２においては、出力トルクと回転数の変化量との積に対応する発電電力が余剰電力として発生する（Ｓ１００にてＹＥＳ）。

余剰電力がしきい値を超えている場合であって（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、かつ、三元触媒コンバータ１２４Ｂの温度が予め定められた値Ｔａ以下である場合（Ｓ１０４にてＹＥＳ）、ＥＨＣ１２４Ｅのオン時間が余剰電力に基づいて設定され（Ｓ１０６）、ＥＨＣ１２４Ｅがオンされる（Ｓ１０８）。ＥＨＣ１２４Ｅがオンされることにより時間Ｔ（７）−時間Ｔ（８）において、第２ＭＧ１４２において発電された余剰電力（図６の破線で囲われる領域）のうち図６の実線で囲われる領域に対応する電力を差し引いた分が消費されることになる。また、ＥＨＣ１２４Ｅの作動によって、三元触媒コンバータ１２４Ｂの温度は上昇することとなる。

なお、余剰電力がしきい値以下である場合（Ｓ１０２にてＮＯ）、あるいは、三元触媒コンバータ１２４Ｂの温度が予め定められた値Ｔａよりも大きい場合（Ｓ１０４にてＮＯ）、ＥＨＣ１２４Ｅはオンされず、余剰電力吸収処理が実行される（Ｓ１１４）。

また、時間Ｔ（７）にて、車両４０の走行路面が低摩擦係数の路面から通常の摩擦係数の路面に変化した場合に、駆動輪１６０の状態が通常の摩擦係数の路面においてスリップ状態からグリップ状態に移行するように変化する。そのため、グリップ状態に移行するように変化したことによる路面からの反力が駆動輪１６０に対して逆回転方向に急激に作用するため車輪速Ｖｓは急激に低下することとなる。

時間Ｔ（８）にて、設定されたオン時間が経過した場合に（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、ＥＨＣ１２４Ｅがオフされる（Ｓ１１２）。

また、時間Ｔ（８）にて、車輪速Ｖｓがスリップ状態に移行するように変化する前（時間Ｔ（６）よりも前）の値に復帰すると、車輪速Ｖｓおよび第２ＭＧ１４２の回転数Ｎｍは、定常状態になるため、第２ＭＧ１４２においては、発電も放電も行なわれない状態となる。

なお、図６においては、ＥＨＣがオフされる時間と、駆動輪１６０がスリップ状態からグリップ状態に復帰する時間とがいずれも時間Ｔ（８）として説明したが、特に両者の時間が一致することに限定されるものではない。

以上のようにして、本実施の形態に係る車両用制御装置によると、駆動輪の回転数に基づいて、駆動輪の状態がスリップ状態からグリップ状態に移行するように変化すると判定された場合に、第２ＭＧにおいて発電される電力を消費するようにＥＨＣを制御することによって、余剰電力をＥＨＣによって消費することができるため、走行用バッテリが不必要に充電されて劣化が促進されることを回避することができる。したがって、駆動輪の状態がスリップ状態とグリップ状態との間で変化する場合に駆動用回転電機において急激に発生する余剰電力を効率よく消費する車両用制御装置および車両用制御方法を提供することができる。

また、ＥＨＣの電力をインバータから供給するようにすることによって、第２ＭＧにおいて発生した余剰電力をコンバータを経由せずに消費することができる。そのため、コンバータの部品の保護が図れる。

さらに、余剰電力を消費するための放電抵抗を設ける必要がないため、コストの上昇を抑制することができる。

また、本実施の形態においては、駆動輪１６０の状態がスリップ状態からグリップ状態に移行するように変化することによって余剰電力が発生したと判定された場合にＥＨＣ１２４Ｅをオンするとして説明したが、たとえば、余剰電力が発生したと判定された場合に加えてまたは代えて駆動輪１６０の状態がグリップ状態からスリップ状態に移行するように変化したことによって放電が行なわれたと判定した場合に、放電から充電に切り替わるタイミングで（スリップ状態からグリップ状態に変化するように変化を開始したタイミングで）ＥＨＣ１２４Ｅをオンするようにしてもよい。ＨＶ−ＥＣＵ３２０は、たとえば、第２ＭＧ１４２の発電量Ｐｍがゼロよりも大きい場合に、放電が行われたと判定してもよい。また、ＨＶ−ＥＣＵ３２０は、車輪速Ｖｓの変化量が正値から負値に変化するタイミングを放電から充電に切り替わるタイミングとして特定してもよい。

さらに、本実施の形態においては余剰電力がしきい値を超えた場合であって、かつ、触媒温度が予め定められた値Ｔａ以下である場合に、ＥＨＣ１２４Ｅをオンすることによって、電力を消費するとして説明したが、特にこれに限定されるものではなく、たとえば、ＥＨＣ１２４Ｅをオンするとともに走行用バッテリ２２０を用いて余剰電力吸収処理を実行してもよい。

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。

４０ 車両、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 電子スロットルバルブ、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、１３０ 燃料噴射装置、１４０，１４２ ＭＧ、１６０ 駆動輪、１８０ リダクションギヤ、２００ 動力分割機構、２２０ 走行用バッテリ、２４０ インバータ、２４２ コンバータ、２４４ リレー、２６０ バッテリ監視ユニット、２８０ エンジンＥＣＵ、３００ ＭＧ−ＥＣＵ、３２０ ＨＶ−ＥＣＵ、３３０ 車輪速センサ、３６０ 冷却水温センサ、３８０ エンジン回転数センサ、４００ アクセルペダル、４０２ アクセルペダルポジションセンサ、５００ 電力発生判定部、５０２ 余剰電力判定部、５０４ 触媒温度判定部、５０６ オン時間設定部、５０８ 電力吸収処理部、５１０ ＥＨＣ制御部。

Claims (6)

1. 内燃機関と、駆動輪に駆動力を発生させるための駆動用回転電機と、前記駆動用回転電機に電力を供給するための蓄電装置とを含む車両に搭載された車両用制御装置であって、前記内燃機関は、排気通路と、前記排気通路の途中に設けられる触媒と、前記蓄電装置の電力を用いて前記触媒を加熱するための加熱装置とを含み、
   前記車両用制御装置は、
   前記駆動輪の回転数を検出するための回転数検出部と、
   前記駆動輪の回転数に基づいて、前記駆動輪の状態がスリップ状態とグリップ状態との間で変化しているという実行条件が成立するか否かを判定するための判定部と、
   前記実行条件が成立した場合に、前記駆動用回転電機において発電される電力が前記加熱装置によって消費されるための制御を行なう制御部とを含む、車両用制御装置。
2. 前記車両は、電力供給源から前記加熱装置に電力が供給される電力供給状態と前記電力供給源から前記加熱装置に供給される電力が遮断される電力遮断状態とのうちのいずれか一方の状態から他方の状態に切り替えるための切替部をさらに含み、
   前記車両用制御装置は、前記駆動用回転電機において発電される発電電力を推定するための推定部をさらに含み、
   前記制御部は、前記実行条件が成立した場合に加えて、前記推定部によって推定された前記発電電力がしきい値を超えた場合に、前記駆動用回転電機において発電される電力が前記加熱装置によって消費されるように前記切替部の状態を前記電力遮断状態から前記電力供給状態に切り替える、請求項１に記載の車両用制御装置。
3. 前記制御部は、前記実行条件が成立した場合であって、かつ、前記推定部によって推定された前記発電電力がしきい値よりも小さい場合に、前記駆動用回転電機において発電される電力を用いて前記蓄電装置を充電する、請求項２に記載の車両用制御装置。
4. 前記車両は、電力供給源から前記加熱装置に電力が供給される電力供給状態と前記電力供給源から前記加熱装置に供給される電力が遮断される電力遮断状態とのうちのいずれか一方の状態から他方の状態に切り替えるための切替部をさらに含み、
   前記車両用制御装置は、前記触媒の温度を検出するための温度検出部をさらに含み、
   前記制御部は、前記実行条件が成立した場合に加えて、前記温度検出部によって検出された前記触媒の温度が予め定められた温度よりも低い場合に、前記駆動用回転電機において発電される電力が前記加熱装置によって消費されるように前記切替部の状態を前記電力遮断状態から前記電力供給状態に切り替える、請求項１に記載の車両用制御装置。
5. 前記制御部は、前記実行条件が成立した場合であって、かつ、前記温度検出部によって検出された前記触媒の温度が前記予め定められた温度よりも高い場合に、前記駆動用回転電機において発電される電力を用いて前記蓄電装置を充電する、請求項４に記載の車両用制御装置。
6. 内燃機関と、駆動輪に駆動力を発生させるための駆動用回転電機と、前記駆動用回転電機に電力を供給するための蓄電装置とを含む車両の車両用制御方法であって、前記内燃機関は、排気通路と、前記排気通路の途中に設けられる触媒と、前記蓄電装置の電力を用いて前記触媒を加熱するための加熱装置とを含み、
   前記車両用制御方法は、
   前記駆動輪の回転数を検出するステップと、
   前記駆動輪の回転数に基づいて、前記駆動輪の状態がスリップ状態とグリップ状態との間で変化しているという実行条件が成立するか否かを判定するステップと、
   前記実行条件が成立した場合に、前記駆動用回転電機において発電される電力が前記加熱装置によって消費されるための制御を行なうステップとを含む、車両用制御方法。

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