JP2013056614A - ハイブリッド車両および車両用制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンを始動させるタイミングを精度高く予測して触媒を適切に暖機する。
【解決手段】ＥＣＵは、勾配情報を取得するステップ（Ｓ１００）と、走行予定経路にエンジンの始動を要する上り坂がある場合に（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、始動予定時刻を算出するステップ（Ｓ１０４）と、始動予定時刻の触媒温度がしきい値Ｔｃ（０）以下になる場合に（Ｓ１０６にてＹＥＳ）、通電パターンを決定するステップ（Ｓ１０８）と、加熱開始時刻を決定するステップ（Ｓ１１０）と、加熱開始時刻に（Ｓ１１２にてＹＥＳ）、ＥＨＣの制御を開始するステップ（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、ハイブリッド車両におけるエンジンを始動させる前の触媒暖機制御に関する。

たとえば、特開２００８−１２０３３３号公報（特許文献１）には、ハイブリッド車両において、エンジンを停止させた状態で駆動用モータを用いて車両を走行させる距離がしきい値を超える場合にエンジンを始動させて触媒コンバータを暖機する技術が開示される。また、エンジンの触媒コンバータを加熱装置を用いて暖機する技術が公知である。

特開２００８−１２０３３３号公報

ところで、ハイブリッド車両の走行中において、エンジンを始動させる前に加熱装置を用いて触媒を暖機させる場合には、エンジンを始動させるタイミングを精度高く予測できないと、加熱装置を不要に作動させたり、エンジン始動時までに触媒の暖機が完了できない場合がある。

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、エンジンを始動させるタイミングを精度高く予測して触媒を適切に暖機するハイブリッド車両を提供することである。

この発明のある局面に係るハイブリッド車両は、車両を走行させるための駆動用モータと、内燃機関と、内燃機関の排気通路に設けられる触媒を加熱するための触媒加熱装置と、内燃機関を停止させた状態で、駆動用モータを用いて車両が走行している場合に、車両の走行予定経路の勾配情報に基づいて内燃機関の始動予定時刻を算出して、算出された始動予定時刻に基づいて触媒加熱装置を用いた触媒の加熱開始時刻を決定するための制御装置とを含む。

好ましくは、制御装置は、算出された始動予定時刻に触媒の温度がしきい値よりも高くなるように加熱開始時刻を決定する。

さらに好ましくは、触媒加熱装置は、電気式ヒータである。制御装置は、現在時刻から始動予定時刻までの期間において、現在の触媒温度としきい値との差に基づく必要熱量が低電力かつ長時間で発生する通電パターンを決定し、決定された通電パターンに基づいて加熱開始時刻を決定する。

さらに好ましくは、制御装置は、加熱開始時刻になる場合に触媒の加熱を開始するように触媒加熱装置を制御する。

さらに好ましくは、制御装置は、走行予定経路の勾配情報に基づいて車両に要求される要求パワーが、内燃機関を始動させるしきい値を超える地点を基準として始動予定時刻を算出する。

さらに好ましくは、制御装置は、走行予定経路の勾配情報をナビゲーションシステムから取得する。

さらに好ましくは、車両は、駆動用モータに電力を供給するための蓄電装置をさらに含む。制御装置は、走行予定経路の勾配情報に基づいて加熱開始時刻までに駆動用モータを用いた回生制御を実行する機会がある場合には、蓄電装置の残容量の上限値および蓄電装置において受け入れ可能な充電電力の上限値のうちの少なくともいずれか一方を増加させる。

この発明の他の局面に係る車両用制御方法は、車両を走行させるための駆動用モータと、内燃機関と、内燃機関の排気通路に設けられる触媒を加熱するための触媒加熱装置とを搭載した車両に用いられる車両用制御方法である。この車両用制御方法は、内燃機関を停止させた状態で、駆動用モータを用いて車両が走行している場合に、車両の走行予定経路の勾配情報に基づいて内燃機関の始動予定時刻を算出するステップと、算出された始動予定時刻に基づいて触媒加熱装置を用いた触媒の加熱開始時刻を決定するステップとを含む。

この発明によると、車両の走行予定経路の勾配情報に基づいて内燃機関の始動予定時刻を算出することにより、内燃機関が始動するタイミングを精度高く予測することができる。そのため、算出された始動予定時刻に基づいて触媒加熱装置を用いた触媒の加熱開始時刻を決定することにより、効率よく触媒加熱装置を作動させて、内燃機関が始動するタイミングで触媒の温度を触媒が活性化する温度にすることができる。したがって、エンジンを始動させるタイミングを精度高く予測して触媒を適切に暖機するハイブリッド車両を提供することができる。

本実施の形態に係るハイブリッド車両の全体ブロック図である。 本実施の形態に係るハイブリッド車両に搭載されたＥＣＵの機能ブロック図である。 本実施の形態に係るハイブリッド車両に搭載された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（その１）である。 本実施の形態に係るハイブリッド車両に搭載されたＥＣＵの動作を示すタイミングチャートである。 本実施の形態に係るハイブリッド車両に搭載された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（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は、説明される。以下の説明では、同一の部品には同一の符号が付されている。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れない。

図１を参照して、本実施の形態に係るハイブリッド車両１（以下の説明においては、単に車両１と記載する）の全体ブロック図が説明される。車両１は、エンジン１０と、駆動軸１６と、第１モータジェネレータ（以下、第１ＭＧと記載する）２０と、第２モータジェネレータ（以下、第２ＭＧと記載する）３０と、動力分割装置４０と、減速機５８と、ＰＣＵ（Power Control Unit）６０と、バッテリ７０と、駆動輪８０と、ナビゲーションシステム１５２と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２００とを含む。

この車両１は、エンジン１０および第２ＭＧ３０の少なくとも一方から出力される駆動力によって走行する。エンジン１０が発生する動力は、動力分割装置４０によって２経路に分割される。２経路のうちの一方の経路は減速機５８を介して駆動輪８０へ伝達される経路であり、他方の経路は第１ＭＧ２０へ伝達される経路である。

第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０は、たとえば、三相交流回転電機である。第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０は、ＰＣＵ６０によって駆動される。

第１ＭＧ２０は、動力分割装置４０によって分割されたエンジン１０の動力を用いて発電してＰＣＵ６０を経由してバッテリ７０を充電するジェネレータとしての機能を有する。また、第１ＭＧ２０は、バッテリ７０からの電力を受けてエンジン１０の出力軸であるクランク軸１８を回転させる。これによって、第１ＭＧ２０は、エンジン１０を始動するスタータとしての機能を有する。

第２ＭＧ３０は、バッテリ７０に蓄えられた電力および第１ＭＧ２０により発電された電力の少なくともいずれか一方を用いて駆動輪８０に駆動力を与える駆動用モータとしての機能を有する。また、第２ＭＧ３０は、回生制動によって発電された電力を用いてＰＣＵ６０を経由してバッテリ７０を充電するためのジェネレータとしての機能を有する。

エンジン１０は、たとえば、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１０は、複数の気筒１０２と、複数の気筒１０２の各々に燃料を供給する燃料噴射装置１０４と、エキゾーストマニホールド１０６と、排気通路１０８と、ＥＨＣ（電気加熱式触媒）１１０と、触媒温度センサ１１４とを含む。なお、エンジン１０の気筒１０２は、１つ以上あればよい。

燃料噴射装置１０４は、ＥＣＵ２００からの制御信号Ｓ１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したり、各気筒に対する燃料の噴射を停止したりする。燃料噴射装置１０４による燃料噴射量は、噴射時間によって調整される。

排気通路１０８の一方端は、エキゾーストマニホールド１０６に接続される。また、排気通路１０８の他方端は、図示しないマフラーに接続される。排気通路１０８の途中には、ＥＨＣ１１０が設けられる。

ＥＨＣ１１０は、排気ガスを浄化する触媒と、触媒を電気加熱可能に構成されたヒータとを含む。なお、ＥＨＣ１１０には、種々の公知の構成を適用することができる。たとえば、ＥＨＣ１１０は、触媒に電流を流すことによって生じるジュール熱によって触媒を加熱させる構成であってもよい。

ＰＣＵ６０とＥＨＣ１１０とは、正極線および負極線で接続される。ＥＨＣ１１０には、ＰＣＵ６０を介して、バッテリ７０からの電力および第１ＭＧ２０で発電された電力が供給される。なお、バッテリ７０とＥＨＣ１１０との接続関係は図１に示すものに限定されない。

ＰＣＵ６０とＥＨＣ１１０との間には、リレー１１２が設けられおり、ＥＣＵ２００からの制御信号Ｓ３に基づいてＥＨＣ１１０とＰＣＵ６０との電気的な接続状態を切り替える。リレー１１２が閉じられると、ＥＨＣ１１０とＰＣＵ６０とが接続され、ＥＨＣ１１０内のヒータが通電される。ヒータの通電によってＥＨＣ１１０内の触媒が暖機される。リレー１１２が開かれると、ＥＨＣ１１０とＰＣＵ６０との接続が遮断され、ヒータの通電が停止される。このように、ＥＣＵ２００がリレー１１２を制御することによってＥＨＣ１１０内のヒータの通電量が制御される。また、本実施の形態においては、ＥＣＵ２００によるＰＣＵ６０の制御によってＰＣＵ６０からＥＨＣ１１０内のヒータに供給される電力が可変とされる。

触媒温度センサ１１４は、ＥＨＣ１１０内の触媒の温度（以下、触媒温度と記載する）Ｔｃを検出する。触媒温度センサ１１４は、検出された触媒温度Ｔｃを示す信号をＥＣＵ２００に送信する。

触媒温度Ｔｃは、触媒温度センサ１１４により直接検出されてもよい。あるいは、触媒温度Ｔｃは、ＥＣＵ２００により、ＥＨＣ１１０の近傍の部材の温度、ＥＨＣ１１０の上流の排気温度、ＥＨＣ１１０の下流の排気温度、あるいは、エンジン１０の運転履歴に基づいて推定されてもよい。

さらに、エンジン１０には、エンジン回転速度センサ１１が設けられる。エンジン回転速度センサ１１は、エンジン１０のクランク軸１８の回転速度（以下、エンジン回転数と記載する）Ｎｅを検出する。エンジン回転速度センサ１１は、検出されたエンジン回転数Ｎｅを示す信号をＥＣＵ２００に送信する。

動力分割装置４０は、駆動輪８０を回転させるための駆動軸１６、エンジン１０のクランク軸１８および第１ＭＧ２０の回転軸の三要素の各々を機械的に連結する。動力分割装置４０は、上述の三要素のうちのいずれか一つを反力要素とすることによって、他の２つの要素間での動力の伝達を可能とする。第２ＭＧ３０の回転軸は、駆動軸１６に連結される。

動力分割装置４０は、サンギヤ５０と、ピニオンギヤ５２と、キャリア５４と、リングギヤ５６とを含む遊星歯車機構である。ピニオンギヤ５２は、サンギヤ５０およびリングギヤ５６の各々と噛み合う。キャリア５４は、ピニオンギヤ５２を自転可能に支持するとともに、エンジン１０のクランク軸１８に連結される。サンギヤ５０は、第１ＭＧ２０の回転軸に連結される。リングギヤ５６は、駆動軸１６を介在して第２ＭＧ３０の回転軸および減速機５８に連結される。

減速機５８は、動力分割装置４０や第２ＭＧ３０からの動力を駆動輪８０に伝達する。また、減速機５８は、駆動輪８０が受けた路面からの反力を動力分割装置４０や第２ＭＧ３０に伝達する。

ＰＣＵ６０は、スイッチング素子を複数個含む。ＰＣＵ６０は、スイッチング素子のオン・オフ動作を制御することによってバッテリ７０に蓄えられた直流電力を第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０を駆動するための交流電力に変換する。ＰＣＵ６０は、ＥＣＵ２００からの制御信号Ｓ２に基づいて制御されるコンバータおよびインバータ（いずれも図示せず）を含む。コンバータは、バッテリ７０から受けた直流電力の電圧を昇圧してインバータに出力する。インバータは、コンバータが出力した直流電力を交流電力に変換して第１ＭＧ２０および／または第２ＭＧ３０に出力する。これにより、バッテリ７０に蓄えられた電力を用いて第１ＭＧ２０および／または第２ＭＧ３０が駆動される。また、インバータは、第１ＭＧ２０および／または第２ＭＧ３０によって発電される交流電力を直流電力に変換してコンバータに出力する。コンバータは、インバータが出力した直流電力の電圧を降圧してバッテリ７０へ出力する。これにより、第１ＭＧ２０および／または第２ＭＧ３０により発電された電力を用いてバッテリ７０が充電される。なお、コンバータは、省略してもよい。

バッテリ７０は、蓄電装置であり、再充電可能な直流電源である。バッテリ７０としては、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池が用いられる。バッテリ７０の電圧は、たとえば２００Ｖ程度である。バッテリ７０は、上述したように第１ＭＧ２０および／または第２ＭＧ３０により発電された電力を用いて充電される他、外部電源（図示せず）から供給される電力を用いて充電されてもよい。なお、バッテリ７０は、二次電池に限らず、直流電圧を生成できるもの、たとえば、キャパシタ、太陽電池、燃料電池等であってもよい。

バッテリ７０には、電池温度センサ１５６と、電流センサ１５８と、電圧センサ１６０とが設けられる。

電池温度センサ１５６は、バッテリ７０の電池温度ＴＢを検出する。電池温度センサ１５６は、電池温度ＴＢを示す信号をＥＣＵ２００に送信する。

電流センサ１５８は、バッテリ７０の電流ＩＢを検出する。電流センサ１５８は、電流ＩＢを示す信号をＥＣＵ２００に送信する。

電圧センサ１６０は、バッテリ７０の電圧ＶＢを検出する。電圧センサ１６０は、電圧ＶＢを示す信号をＥＣＵ２００に送信する。

ＥＣＵ２００は、バッテリ７０の電流ＩＢと、電圧ＶＢと、電池温度ＴＢとに基づいてバッテリ７０の残容量（以下の説明においては、ＳＯＣ（State of Charge）と記載する）を推定する。ＥＣＵ２００は、たとえば、電流ＩＢと、電圧ＶＢと、電池温度ＴＢとに基づいてＯＣＶ（Open Circuit Voltage）を推定し、推定されたＯＣＶと所定のマップとに基づいてバッテリ７０のＳＯＣを推定してもよい。あるいは、ＥＣＵ２００は、たとえば、バッテリ７０の充電電流と放電電流とを積算することによってバッテリ７０のＳＯＣを推定してもよい。

充電装置７８は、充電プラグ３００が車両１に取り付けられることによって外部電源３０２から供給される電力を用いてバッテリ７０を充電する。充電プラグ３００は、充電ケーブル３０４の一方端に接続される。充電ケーブル３０４の他方端は、外部電源３０２に接続される。充電装置７８の正極端子は、ＰＣＵ６０の正極端子とバッテリ７０の正極端子とを接続する電源ラインＰＬに接続される。充電装置７８の負極端子は、ＰＣＵ６０の負極端子とバッテリ７０の負極端子とを接続するアースラインＮＬに接続される。

ナビゲーションシステム１５２は、車両１の位置情報と、車両１の周辺の情報と、車両１の走行予定経路の情報とを運転者に提供する。ナビゲーションシステム１５２は、たとえば、表示装置を用いて上述の情報を表示させる。

ナビゲーションシステム１５２は、車両１の走行予定経路の情報をＥＣＵ２００に送信する。走行予定経路の情報は、たとえば、運転者によって走行ルートが設定されている場合には、現在の車両１の位置から目的地までの走行予定経路の情報を含む。また、走行予定経路の情報は、運転者によって走行ルートが設定されていない場合には、現在の車両１の位置から所定の距離以内の走行予定経路の情報を含むようにしてもよいし、あるいは、一本道が継続するような場合には、現在の車両１の位置から分岐点までの走行予定経路の情報を含むようにしてもよい。

走行予定経路の情報は、走行予定経路の勾配情報を含む。本実施の形態においては、勾配情報は、走行予定経路の高度についての情報を含むものとして説明するが特にこれに限定されるものではない。

ナビゲーションシステム１５２は、たとえば、ＧＰＳ（Global Positioning System）を利用して車両１の位置情報を取得する。ナビゲーションシステム１５２は、たとえば、外部通信（たとえば、車両１の周辺の基地局との通信）によって車両１の走行予定経路の情報を取得してもよいし、あるいは、ナビゲーションシステム１５２に内蔵されたメモリあるいはハードディスク等の記憶媒体から車両１の走行予定経路の情報を取得してもよい。

第１レゾルバ１２は、第１ＭＧ２０に設けられる。第１レゾルバ１２は、第１ＭＧ２０の回転速度Ｎｍ１を検出する。第１レゾルバ１２は、検出された回転速度Ｎｍ１を示す信号をＥＣＵ２００に送信する。

第２レゾルバ１３は、第２ＭＧ３０に設けられる。第２レゾルバ１３は、第２ＭＧ３０の回転速度Ｎｍ２を検出する。第２レゾルバ１３は、検出された回転速度Ｎｍ２を示す信号をＥＣＵ２００に送信する。

減速機５８と駆動輪８０とを連結するドライブシャフト８２には、車輪速センサ１４が設けられる。車輪速センサ１４は、駆動輪８０の回転速度Ｎｗを検出する。車輪速センサ１４は、検出された回転速度Ｎｗを示す信号をＥＣＵ２００に送信する。ＥＣＵ２００は、受信した回転速度Ｎｗに基づいて車速Ｖを算出する。なお、ＥＣＵ２００は、回転速度Ｎｗに代えて第２ＭＧ３０の回転速度Ｎｍ２に基づいて車速Ｖを算出するようにしてもよい。

ＥＣＵ２００は、エンジン１０を制御するための制御信号Ｓ１を生成し、その生成した制御信号Ｓ１をエンジン１０へ出力する。また、ＥＣＵ２００は、ＰＣＵ６０を制御するための制御信号Ｓ２を生成し、その生成した制御信号Ｓ２をＰＣＵ６０へ出力する。ＥＣＵ２００は、リレー１１２を制御するための制御信号Ｓ３を生成し、その生成した制御信号Ｓ３をリレー１１２へ出力する。

ＥＣＵ２００は、エンジン１０およびＰＣＵ６０等を制御することによって車両１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、すなわち、バッテリ７０の充放電状態、エンジン１０、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０の動作状態を制御する。

ＥＣＵ２００は、運転席に設けられたアクセルペダル（図示せず）の踏込み量に対応する要求駆動力を算出する。ＥＣＵ２００は、算出された要求駆動力に応じて、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０のトルクと、エンジン１０の出力とを制御する。

上述したような構成を有する車両１においては、発進時や低速走行時等であってエンジン１０の効率が悪い場合には、第２ＭＧ３０のみによる走行が行なわれる。また、通常走行時には、たとえば動力分割装置４０によりエンジン１０の動力が２経路の動力に分けられる。一方の動力で駆動輪８０が直接的に駆動される。他方の動力で第１ＭＧ２０を駆動して発電が行なわれる。このとき、ＥＣＵ２００は、発電された電力を用いて第２ＭＧ３０を駆動させる。このように第２ＭＧ３０を駆動させることにより駆動輪８０の駆動補助が行なわれる。

車両１の減速時には、駆動輪８０の回転に従動する第２ＭＧ３０がジェネレータとして機能して回生制動が行なわれる。回生制動によって回収した電力は、バッテリ７０に蓄えられる。なお、ＥＣＵ２００は、バッテリ７０のＳＯＣが低下し、充電が特に必要な場合には、エンジン１０の出力を増加させて第１ＭＧ２０による発電量を増加させる。これにより、バッテリ７０のＳＯＣが増加させられる。また、ＥＣＵ２００は、低速走行時でも必要に応じてエンジン１０から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、上述のようにバッテリ７０の充電が必要な場合や、エアコン等の補機が駆動される場合や、エンジン１０の冷却水の温度を所定温度まで上げる場合等である。

以上のような構成を有する車両１の走行中において、エンジン１０を始動させる前にＥＨＣ１１０内のヒータを用いて触媒を暖機させる場合には、エンジン１０を始動させるタイミングを精度高く予測できないと、ヒータを不要に作動させたり、エンジン始動時までに触媒の暖機が完了できない場合がある。

そこで、本実施の形態においては、ＥＣＵ２００がエンジン１０を停止させた状態で、第２ＭＧ３０を用いて車両１が走行している場合に、車両１の走行予定経路の勾配情報に基づいてエンジン１０の始動予定時刻を算出して、算出された始動予定時刻に基づいてＥＨＣ１１０内のヒータの通電を開始する加熱開始時刻を決定する点に特徴を有する。

図２に、本実施の形態に係る車両１に搭載された制御装置であるＥＣＵ２００の機能ブロック図を示す。ＥＣＵ２００は、始動予測部２０２と、始動予定時刻算出部２０４と、触媒温度判定部２０６と、通電パターン決定部２０８と、加熱開始時刻決定部２１０と、ＥＨＣ制御部２１２とを含む。

始動予測部２０２は、ナビゲーションシステム１５２から取得する車両１の走行予定経路の勾配情報に基づいて走行予定経路にエンジン１０の始動を要する勾配の上り坂があるか否かを判定する。始動予測部２０２は、走行予定経路における勾配を算出する。始動予測部２０２は、たとえば、現在の車両１の位置から所定の距離（たとえば、車両１が現在位置から、数秒から数分までの時間で到達する距離）だけ離れた地点を含む区間の２点間の高度差に基づいて走行予定経路の勾配を算出する。始動予測部２０２は、現在の車速Ｖが維持されることを考慮して、算出された勾配と、車重等に基づいて、算出された勾配を有する走行予定経路を車両１が走行する場合に車両１に要求される要求パワーを算出する。始動予測部２０２は、算出された要求パワーがエンジン１０を始動させるしきい値を超える場合に、走行予定経路にエンジン１０の始動を要する勾配の上り坂があると判定する。

なお、始動予測部２０２は、たとえば、車両１の走行予定経路にエンジン１０の始動を要する勾配の上り坂があると判定する場合に、始動予測フラグをオン状態にしてもよい。

始動予定時刻算出部２０４は、始動予測部２０２において車両１の走行予定経路にエンジン１０の始動を要する勾配の上り坂があると判定された場合に、エンジン１０の始動予定時刻を算出する。

始動予定時刻算出部２０４は、車両１に対する要求パワーがエンジン１０を始動させるしきい値を超える地点を基準としてエンジン１０の始動予定時刻を算出する。始動予定時刻算出部２０４は、たとえば、現在の車両１の速度Ｖが維持されることを前提として、要求パワーがしきい値を超える地点の通過予定時刻をエンジン１０の始動予定時刻として算出してもよい。あるいは、始動予定時刻算出部２０４は、当該地点の通過予定時刻に対して一定のマージンを考慮して通過予定時刻の前後の時刻をエンジン１０の始動予定時刻としてもよい。

なお、始動予定時刻算出部２０４は、たとえば、始動予測フラグがオン状態になる場合に、エンジン１０の始動予定時刻を算出するようにしてもよい。

触媒温度判定部２０６は、現在の触媒温度Ｔｃとエンジン１０の始動予定時刻とに基づいて、エンジン１０の始動予定時刻における触媒温度Ｔｃを推定する。触媒温度判定部２０６は、たとえば、現在時刻から始動予定時刻までの期間に基づいて触媒温度Ｔｃの低下量を推定する。触媒温度判定部２０６は、たとえば、現在時刻から始動予定時刻までの期間と触媒温度Ｔｃの低下量との関係を示すマップを用いて触媒温度Ｔｃの低下量を推定する。マップは、たとえば、実験等により適合される。

触媒温度判定部２０６は、現在の触媒温度Ｔｃと推定された触媒温度Ｔｃの低下量とに基づいてエンジン１０の始動予定時刻における触媒温度Ｔｃを推定する。触媒温度判定部２０６は、推定されたエンジン１０の始動予定時刻における触媒温度Ｔｃがしきい値Ｔｃ（０）以下になるか否かを判定する。しきい値Ｔｃ（０）は、ＥＨＣ１１０内の触媒が活性化していると判定するためのしきい値である。しきい値Ｔｃ（０）は、たとえば、触媒が活性化状態となる温度範囲の下限値である。

なお、触媒温度判定部２０６は、たとえば、エンジン１０の始動予定時刻における触媒温度Ｔｃがしきい値Ｔｃ（０）以下になると判定された場合、触媒温度判定フラグをオン状態にしてもよい。

通電パターン決定部２０８は、触媒温度判定部２０６によってエンジン１０の始動予定時刻における触媒温度Ｔｃがしきい値Ｔｃ（０）以下になると判定された場合に、ＥＨＣ１１０内のヒータの通電パターンを決定する。通電パターン決定部２０８は、始動予定時刻に触媒温度Ｔｃがしきい値Ｔｃ（１）よりも高くなるように通電パターンを決定する。しきい値Ｔｃ（１）は、しきい値Ｔｃ（０）よりも大きい値であって、触媒が活性化状態となる温度範囲内の値である。通電パターンは、たとえば、一定の電力でＥＨＣ１１０内のヒータに通電するパターンである。

通電パターン決定部２０８は、現在時刻から始動予定時刻までの期間において、現在の触媒温度Ｔｃとしきい値Ｔｃ（１）との差に基づく必要熱量が低電力かつ長時間で発生するように通電パターンを決定する。これは、低電力かつ長時間の通電パターンとすることによって電流増加による配線損失などの電気ロスの増加を抑制できるためである。

通電パターン決定部２０８は、たとえば、現在時刻から始動予定時刻までの期間を通電時間とし、必要な熱量と通電時間とから通電電力を決定することによって通電パターンを決定してもよい。このようにすると可能な限り通電時間を長時間にすることができる。あるいは、通電パターン決定部２０８は、通電電力を決定した後に、必要な熱量と通電電量とから通電時間を決定することによって通電パターンを決定してもよい。

なお、通電パターン決定部２０８は、たとえば、触媒温度判定フラグがオン状態である場合に、通電パターンを決定してもよい。

加熱開始時刻決定部２１０は、通電パターン決定部２０８によって決定された通電パターンに基づいてヒータの通電開始時刻（以下、加熱開始時刻と記載する）を決定する。加熱開始時刻決定部２１０は、たとえば、エンジン１０の始動予定時刻から通電パターンとして規定される通電時間を減算することによって加熱開始時刻を決定してもよい。

ＥＨＣ制御部２１２は、加熱開始時刻において、通電パターン決定部２０８によって決定された通電パターンにしたがってＥＨＣ１１０を制御する。

本実施の形態において、始動予測部２０２と、始動予定時刻算出部２０４と、触媒温度判定部２０６と、通電パターン決定部２０８と、加熱開始時刻決定部２１０と、ＥＨＣ制御部２１２とは、いずれもＥＣＵ２００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１に搭載されたＥＣＵ２００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、ＥＣＵ２００は、ナビゲーションシステム１５２から走行予定経路の勾配情報を取得する。

Ｓ１０２にて、ＥＣＵ２００は、走行予定経路にエンジン１０の始動を要する勾配を有する上り坂があるか否かを判定する。走行予定経路にエンジン１０の始動を要する勾配を有する上り坂がある場合（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Ｓ１００に戻される。

Ｓ１０４にて、ＥＣＵ２００は、エンジン１０の始動予定時刻を算出する。Ｓ１０６にて、ＥＣＵ２００は、現在の触媒温度Ｔｃとエンジン１０の始動予定時刻とに基づいて、エンジン１０の始動予定時刻における触媒温度Ｔｃがしきい値Ｔｃ（０）以下になるか否かを判定する。エンジン１０の始動予定時刻に触媒温度Ｔｃがしきい値Ｔｃ（０）以下になる場合（Ｓ１０６にてＹＥＳ）、処理はＳ１０８に移される。もしそうでない場合（Ｓ１０６にてＮＯ）、処理はＳ１００に戻される。

Ｓ１０８にて、ＥＣＵ２００は、算出されたエンジン１０の始動予定時刻に基づいて通電パターンを決定する。Ｓ１１０にて、ＥＣＵ２００は、決定された通電パターンに基づいて加熱開始時刻を決定する。Ｓ１１２にて、ＥＣＵ２００は、加熱開始時刻であるか否かを判定する。加熱開始時刻である場合（Ｓ１１２にてＹＥＳ）、処理はＳ１１４に移される。もしそうでない場合（Ｓ１１２にてＮＯ）、処理はＳ１１２に戻される。Ｓ１１４にて、ＥＣＵ２００は、決定された通電パターンにしたがってＥＨＣ１１０を制御する。

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１に搭載されたＥＣＵ２００の動作について図４を用いて説明する。

たとえば、エンジン１０を停止させた状態で第２ＭＧ３０を用いて車両１が走行している場合を想定する。

ナビゲーションシステム１５２から走行予定経路の勾配情報が取得され（Ｓ１００）、時間Ｔ（０）にて、車両１の走行予定経路にエンジン１０の始動を要する勾配を有する上り坂があると判定された場合（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、エンジン１０の始動予定時刻Ｔ（１）が算出される（Ｓ１０４）。また、時間Ｔ（０）にて、触媒温度ＴｃがＴｃ（２）であるとする。

図４の破線に示すように、始動予定時刻Ｔ（１）における触媒温度Ｔｃ（１）がしきい値Ｔｃ（０）以下のＴｃ（３）になる場合（Ｓ１０６にてＹＥＳ）、エンジン１０の始動予定時刻Ｔ（１）において触媒温度Ｔｃがしきい値Ｔｃ（１）よりも高くなるように通電パターンが決定される（Ｓ１０８）。

決定された通電パターンに基づいて加熱開始時刻が決定される（Ｓ１１０）。本実施の形態においては、たとえば、時間Ｔ（０）が加熱開始時刻として決定されるものとする。

そのため、時間Ｔ（０）において、加熱開始時刻になるため（Ｓ１１２にてＹＥＳ）、決定された通電パターンにしたがってＥＨＣ１１０が制御される（Ｓ１１４）。

時間Ｔ（０）において、ＥＨＣ１１０内のヒータの通電が開始されるため、時間Ｔ（０）以降において触媒温度Ｔｃの低下が抑制され、時間Ｔ（１）において、Ｔｃ（１）よりも高い温度が維持される。そのため、時間Ｔ（１）にて、エンジン１０が始動された場合に、排ガスを適切に浄化することができる。

次に図５を参照して、本実施の形態に係る車両１に搭載されたＥＣＵ２００で実行される、ＳＯＣのかさ上げ制御に関するプログラムの制御構造について説明する。

Ｓ２００にて、ＥＣＵ２００は、加熱開始時刻が現在時刻よりも後の時刻であるか否かを判定する。加熱開始時刻が現在時刻よりも後の時刻である場合（Ｓ２００にてＹＥＳ）、処理はＳ２０２に移される。もしそうでない場合（Ｓ２００にてＮＯ）、処理はＳ２００に戻される。

なお、本実施の形態においては、加熱開始時刻は、上述したように勾配情報に基づいて決定されるものとして説明するが、特に加熱開始時刻は、勾配情報に限定して決定されるものではない。たとえば、加熱開始時刻は、車両１がエンジン１０を停止させた状態で高速道路を走行している場合において、合流地点の手前でエンジン１０の始動が予測される場合に決定される加熱開始時刻であってもよい。ＥＣＵ２００は、走行予定経路に高速道路の合流地点が含まれる場合には、合流地点を基準としてエンジン１０の始動予定時刻を算出する。ＥＣＵ２００は、エンジン１０の始動予定時刻と、現在の触媒温度Ｔｃとに基づいてエンジン１０の始動予定時刻における触媒温度Ｔｃがしきい値Ｔｃ（０）以下になる場合には、エンジン１０の始動予定時刻において触媒温度Ｔｃがしきい値Ｔｃ（１）よりも高くなるように通電パターンを決定する。ＥＣＵ２００は、決定された通電パターンに基づいて加熱開始時刻を決定する。

Ｓ２０２にて、ＥＣＵ２００は、加熱開始時刻になるまでに回生制御を実行する機会があるか否かを判定する。具体的には、ＥＣＵ２００は、走行予定経路において現在の車両１の位置と、加熱開始時刻に車両１が通過する地点との間に勾配の大きさがしきい値よりも大きい下り坂がある場合に、加熱開始時刻になるまでに回生制御を実行する機会があると判定する。加熱開始時刻になるまで回生制御を実行する機会があると判定された場合に（Ｓ２００にてＹＥＳ）、処理はＳ２０４に移される。もしそうでない場合（Ｓ２０２にてＮＯ）、処理はＳ２０６に移される。

Ｓ２０４にて、ＥＣＵ２００は、ＳＯＣのかさ上げ制御を実行する。具体的には、ＥＣＵ２００は、バッテリ７０のＳＯＣの上限値およびバッテリ７０において受け入れ可能な充電電力の上限値のうちの少なくともいずれか一方を増加させる。なお、増加量は、所定値であってもよいし、バッテリ７０の電池温度ＴＢ等の状態に基づいてＥＣＵ２００によって決定されてもよい。

Ｓ２０６にて、ＥＣＵ２００は、加熱開始時刻であるか否かを判定する。加熱開始時刻である場合（Ｓ２０６にてＹＥＳ）、処理はＳ２０８に移される。もしそうでない場合（Ｓ２０６にてＮＯ）、処理はＳ２０６に戻される。Ｓ２０８にて、ＥＣＵ２００は、決定された通電パターンにしたがってＥＨＣ１１０を制御する。

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１に搭載されたＥＣＵ２００のＳＯＣのかさ上げ制御に関する動作を説明について説明する。

たとえば、エンジン１０を停止させた状態で第２ＭＧ３０を用いて車両１が走行している場合を想定する。

ナビゲーションシステム１５２からの走行予定経路の勾配情報からエンジン１０の始動予定時刻が算出され、算出された始動予定時刻から導き出される通電パターンに基づいて加熱開始時刻が決定される。

決定された加熱開始時刻が現在時刻よりも遅い時刻であって（Ｓ２００にてＹＥＳ）、加熱開始時刻までの走行予定経路において回生制御を実行する機会がある場合（Ｓ２０２にてＹＥＳ）、ＳＯＣのかさ上げ制御が実行する。これにより、バッテリ７０のＳＯＣの上限値およびバッテリ７０で受け入れ可能な充電電力の上限値のうちの少なくともいずれか一方が増加させられる。バッテリ７０のＳＯＣの上限値およびバッテリ７０での受け入れ可能な充電電力の上限値のうちの少なくともいずれか一方が増加させられることによって、回生制御が実行された場合に、ＳＯＣのかさ上げ制御が実行されない場合よりもバッテリ７０のＳＯＣを増加させることができる。この場合、ＥＨＣ１１０内のヒータにより消費される電力分のエネルギーを回生制御により効率よく回収することができる。

以上のようにして、本実施の形態に係る車両によると、車両１の走行予定経路の勾配情報に基づいてエンジン１０の始動予定時刻を算出することにより、エンジン１０が始動するタイミングを精度高く予測することができる。そのため、算出された始動予定時刻に基づいてＥＨＣ１１０内のヒータによる加熱開始時刻を決定することにより、効率よくＥＨＣ１１０内のヒータを作動させて、エンジン１０が始動するタイミングで触媒温度Ｔｃを触媒が活性化する温度にすることができる。したがって、エンジンを始動させるタイミングを精度高く予測して触媒を適切に暖機するハイブリッド車両を提供することができる。

なお、本実施の形態に係る車両１は、充電装置７８を含むとして説明したが、充電装置７８が搭載されないハイブリッド車両であってもよい。さらに、本発明が適用されるハイブリッド車両の形式は、図１に示す形式に限定されるものではない。本発明は、たとえば、シリーズ方式あるいはパラレル方式のハイブリッド車両に適用されてもよい。

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。

１ ハイブリッド車両、１０ エンジン、１１ エンジン回転速度センサ、１２，１３ レゾルバ、１４ 車輪速センサ、１６ 駆動軸、１８ クランク軸、２０，３０ ＭＧ、４０ 動力分割装置、５０ サンギヤ、５２ ピニオンギヤ、５４ キャリア、５６ リングギヤ、５８ 減速機、７０ バッテリ、７８ 充電装置、８０ 駆動輪、８２ ドライブシャフト、１０２ 気筒、１０４ 燃料噴射装置、１０６ エキゾーストマニホールド、１０８ 排気通路、１１２ リレー、１１４ 触媒温度センサ、１５２ ナビゲーションシステム、１５６ 電池温度センサ、１５８ 電流センサ、１６０ 電圧センサ、２００ ＥＣＵ、２０２ 始動予測部、２０４ 始動予定時刻算出部、２０６ 触媒温度判定部、２０８ 通電パターン決定部、２１０ 加熱開始時刻決定部、２１２ ＥＨＣ制御部、３００ 充電プラグ、３０２ 外部電源、３０４ 充電ケーブル。

Claims (8)

1. 車両を走行させるための駆動用モータと、
   内燃機関と、
   前記内燃機関の排気通路に設けられる触媒を加熱するための触媒加熱装置と、
   前記内燃機関を停止させた状態で、前記駆動用モータを用いて前記車両が走行している場合に、前記車両の走行予定経路の勾配情報に基づいて前記内燃機関の始動予定時刻を算出して、算出された前記始動予定時刻に基づいて前記触媒加熱装置を用いた前記触媒の加熱開始時刻を決定するための制御装置とを含む、ハイブリッド車両。
2. 前記制御装置は、算出された前記始動予定時刻に前記触媒の温度がしきい値よりも高くなるように前記加熱開始時刻を決定する、請求項１に記載のハイブリッド車両。
3. 前記触媒加熱装置は、電気式ヒータであって、
   前記制御装置は、現在時刻から前記始動予定時刻までの期間において、現在の触媒温度と前記しきい値との差に基づく必要熱量が低電力かつ長時間で発生する通電パターンを決定し、決定された前記通電パターンに基づいて前記加熱開始時刻を決定する、請求項２に記載のハイブリッド車両。
4. 前記制御装置は、前記加熱開始時刻になる場合に前記触媒の加熱を開始するように前記触媒加熱装置を制御する、請求項１〜３のいずれかに記載のハイブリッド車両。
5. 前記制御装置は、前記走行予定経路の前記勾配情報に基づいて前記車両に要求される要求パワーが、前記内燃機関を始動させるしきい値を超える地点を基準として前記始動予定時刻を算出する、請求項１に記載のハイブリッド車両。
6. 前記制御装置は、前記走行予定経路の前記勾配情報をナビゲーションシステムから取得する、請求項１に記載のハイブリッド車両。
7. 前記車両は、前記駆動用モータに電力を供給するための蓄電装置をさらに含み、
   前記制御装置は、前記走行予定経路の前記勾配情報に基づいて前記加熱開始時刻までに前記駆動用モータを用いた回生制御を実行する機会がある場合には、前記蓄電装置の残容量の上限値および前記蓄電装置において受け入れ可能な充電電力の上限値のうちの少なくともいずれか一方を増加させる、請求項１に記載のハイブリッド車両。
8. 車両を走行させるための駆動用モータと、内燃機関と、前記内燃機関の排気通路に設けられる触媒を加熱するための触媒加熱装置とを搭載した車両に用いられる車両用制御方法であって、
   前記内燃機関を停止させた状態で、前記駆動用モータを用いて前記車両が走行している場合に、前記車両の走行予定経路の勾配情報に基づいて前記内燃機関の始動予定時刻を算出するステップと、
   算出された前記始動予定時刻に基づいて前記触媒加熱装置を用いた前記触媒の加熱開始時刻を決定するステップとを含む、車両用制御方法。

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