JP2013159176A - 触媒暖機制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリ温度が低温時の顕著なバッテリ電圧低下やＳＯＣ低下を防止してバッテリを保護する。
【解決手段】駆動コントローラ９は、駆動用バッテリ４の温度が低いほど触媒暖機運転の運転時間を短く設定し（ステップＳ２）、触媒暖機運転として内燃機関２を予め設定した要求駆動トルクで駆動させるとともに内燃機関２の駆動による発電機３の発電を制限し（ステップＳ３）、触媒暖機運転を開始してから前記設定した運転時間を経過すると該触媒暖機運転を終了させアクセル開度に基づく要求駆動トルクによって内燃機関２を駆動するとともに発電機３による発電の制限を解除する（ステップＳ４、ステップＳ９）。
【選択図】図５

Description

本発明は、内燃機関を駆動させて触媒装置を暖機する技術に関する。

近年、燃費向上を目的として、ハイブリッド自動車が提案され、実用化されている。
ハイブリッド自動車としては、シリーズ式ハイブリッド車やパラレル式ハイブリッド車がある。ここで、シリーズ式ハイブリッド車は、概略として、内燃機関によって電気エネルギを発生させその電気エネルギによって駆動モータを駆動させる車両である。また、シリーズ式ハイブリッド車は、概略として、内燃機関及び駆動モータによって駆動輪を駆動する車両である。

そして、前者のシリーズ式ハイブリッド車両では、内燃機関が駆動輪と連結していないため、独立して運転領域を変更することができる。
特許文献１には、このようなシリーズ式ハイブリッド車両の排気系に備えた触媒装置を暖機する技術が開示されている。具体的には、特許文献１では、エンジン冷却水温度を基に内燃機関の始動後の一定期間、吸入空気量を抑制して触媒装置を暖機（触媒暖機運転）している。

また、特許文献２には、駆動モータに電力供給するためのバッテリの電圧又は残容量（以下、ＳＯＣ（State Of Charge）という。)に応じて、触媒暖機運転を不許可にする技術が開示されている。

特開平６−１４１４０５号公報 特開２００９−１４３３１４号公報

ところで、バッテリの特性には、バッテリ温度が低温のときに高負荷運転を行うとバッテリ電圧やＳＯＣの低下が、バッテリ温度が常温のときよりも顕著になるといった特性がある。
しかし、特許文献１に開示の技術では、エンジン冷却水温度に基づいてのみ触媒暖機運転時間を設定するため、バッテリ温度が低温になっているときに触媒暖機運転を行ってしまうことで、バッテリ電圧やＳＯＣを大きく低下させてしまう恐れがある。

また、特許文献２に開示の技術では、バッテリ電圧やＳＯＣに基づいてのみ触媒暖機運転の不許可を決定するため、特許文献１と同じく、バッテリ温度が低温になっているときに触媒暖機運転を行ってしまうことで、バッテリ電圧やＳＯＣを大きく低下させてしまう恐れがある。また、特許文献２に開示の技術を応用し、バッテリ温度に応じたバッテリ電圧やＳＯＣを基に触媒暖機運転の不許可を決定するようなことも考えられる。しかし、この場合、バッテリ温度ごとにバッテリ電圧やＳＯＣの降下特性を把握しなければならず、制御が困難となってしまう。
そこで、本発明の目的は、バッテリ温度が低温時の顕著なバッテリ電圧低下やＳＯＣ低下を防止してバッテリを保護することである。

前記課題を解決するために、（１）本発明の一態様では、アクセル開度に基づく要求駆動トルクによって駆動される内燃機関と、前記内燃機関に接続され前記内燃機関に駆動されて発電する第１モータと、前記第１モータから供給される電力を蓄電するバッテリと、駆動輪に接続され前記第１モータ又は前記バッテリからの電力によって前記駆動輪を駆動する第２モータと、前記内燃機関の排気系に配置された触媒装置と、を有する車両の前記触媒装置を暖機運転する触媒暖機制御装置において、前記バッテリの温度が低いほど触媒暖機運転の運転時間を短く設定する設定部と、触媒暖機運転として前記内燃機関を予め設定した要求駆動トルクで駆動させるとともに前記内燃機関の駆動による前記第１モータの発電を制限し、前記触媒暖機運転を開始してから前記設定部が設定した運転時間を経過すると該触媒暖機運転を終了させ前記アクセル開度に基づく要求駆動トルクによって前記内燃機関を駆動するとともに前記第１モータによる発電の制限を解除する触媒暖機運転制御部と、を有することを特徴とする触媒暖機制御装置を提供できる。

（２）本発明の一態様では、前記触媒暖機運転制御部は、アクセル開度が予め設定したしきい値よりも大きいとき前記触媒暖機運転を終了させ前記アクセル開度に基づく要求駆動トルクによって前記内燃機関を駆動するとともに前記第１モータによる発電の制限を解除する。

（１）の態様の発明によれば、バッテリの電圧低下やＳＯＣ低下が生じ易いバッテリ温度の低温時に、触媒暖機運転を早期に終了させて制限なく駆動される第１モータからの電力によって第２モータを駆動させることができる。これによって、（１）の態様の発明では、バッテリ温度が低温時の顕著なバッテリ電圧低下やＳＯＣ低下を防止してバッテリを保護できる。

（２）の態様の発明によれば、高負荷運転によって第２モータによる電力消費が大きくなるようなときに触媒暖機運転を終了させて制限なく駆動される第１モータからの電力によって第２モータを駆動させることができる。これによって、（２）の態様の発明では、顕著なバッテリ電圧低下やＳＯＣ低下を防止してバッテリを保護できる。

本実施形態のシリーズ式ハイブリッド車のシステム構成の一例を示す図である。 出力制御装置の構成を示す図である。 駆動トルク演算部が、アクセル開度及び車速を基に駆動トルク指令を算出するのに用いる特性図の一例を示す図である。 実駆動モータ出力演算部が、駆動トルク指令（具体的にはアクセル開度）を基に駆動トルク指令を算出するのに用いる特性図の一例を示す図である。 触媒暖機制御の処理内容の一例を示すフローチャートである。 エンジン冷却水温度及びバッテリ温度と触媒暖機時間Ｔｔｈとの関係からなるテーブルの一例を示す図である。 アクセル開度を基に触媒暖機運転を解除する場合のタイムチャートの一例を示す図である。

本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。
本実施形態は、シリーズ式ハイブリッド車である。
（構成）
図１は、電動車両としてのシリーズ式ハイブリッド車（以下、単にハイブリッド車という。）１のシステム構成の一例を示す図である。

ハイブリッド車１は、内燃機関２と、内燃機関２によって駆動される発電機３と、発電機３によって発電された電力を貯蓄可能であるとともに電力貯蓄状態であるＳＯＣ値を検出可能な駆動用バッテリ４と、発電機３によって発電された電力又は駆動用バッテリ４に貯蓄された電力を使って該車両１を推進可能な駆動モータ５とを備えている。
また、ハイブリッド車１は、発電機３と駆動用バッテリ４との間に接続されるその他の電気負荷６、内燃機関２からの排気系７に配置される触媒装置８と、内燃機関２、発電機３及び駆動モータ５の出力を制御する駆動コントローラ９とを備えている。

また、図１中、１０Ｌは左駆動輪であり、１０Ｒは右駆動輪である。
内燃機関２は、該内燃機関２の出力を制御する機関制御装置１１を備えている。例えば、機関制御装置１１は、燃料噴射量や点火時期等を制御して内燃機関２の燃焼状態をストイキ運転やエンリッチ運転に制御する。
ここで、機関制御装置１１は、例えば、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）であって、マイクロコンピュータ及びその周辺回路を備えるコントローラにおいて構成されている。例えば、機関制御装置１１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等によって構成されている。そして、ＲＯＭには、各種処理を実現する１又は２以上のプログラムが格納されている。ＣＰＵは、ＲＯＭに格納されている１又は２以上のプログラムに従って各種処理を実行する。

機関制御装置１１は、排ガスセンサ１２を使用して内燃機関２の空燃比のフィードバック制御を行う。また、機関制御装置１１は、検出された吸入空気量に対し適量の燃料を供給する燃料噴射制御を行うとともに、機関温度（エンジン冷却水温）等を基に周知の各種補正制御を行う。この機関制御装置１１と発電機３と駆動モータ５とは、駆動コントローラ９に連絡されている。

駆動コントローラ９は、例えば、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）であって、マイクロコンピュータ及びその周辺回路を備えるコントローラにおいて構成されている。例えば、駆動コントローラ９は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等によって構成されている。そして、ＲＯＭには、各種処理を実現する１又は２以上のプログラムが格納されている。ＣＰＵは、ＲＯＭに格納されている１又は２以上のプログラムに従って各種処理を実行する。

この駆動コントローラ９は、ＳＯＣ値を入力するために駆動用バッテリ４に連絡されている。また、駆動コントローラ９は、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ１３、車速を検出する車速センサ１４、エンジン冷却水温を検出するエンジン冷却水温センサ１５、及びバッテリ温度を検出するバッテリ温度センサ１６それぞれに連絡されている。この駆動コントローラ９は、これらアクセル開度センサ１３等の検出値等を基に、内燃機関制御指令を出力して内燃機関２を駆動制御し、発電トルク指令を出力して発電機３を駆動制御し、駆動トルク指令を出力して駆動モータ５を駆動制御する。

図２は、この駆動コントローラ９を含む出力制御装置２０の構成例を示す図である。
出力制御装置２０は、発電電力の決定を行うように発電機３の発電時に内燃機関２の出力を制御する。
出力制御装置２０（駆動コントローラ９）は、駆動トルク演算部２１、実駆動モータ出力演算部２２、ＳＯＣ目標値設定部２３、ＳＯＣ値比較部２４、ＳＯＣ偏差算出部２５、電池要求電力演算部２６、出力比較部２７、発電要求部２８、及び発電制御部２９を備えている。

駆動トルク演算部２１は、アクセル開度センサ１３と車速センサ１４とに連絡されている。この駆動トルク演算部２１は、アクセル開度及び車速を基に駆動トルク指令（要求駆動トルク）を算出する。そして、駆動トルク演算部２１は、算出した駆動トルク指令を駆動モータ５に出力する。
ここで、図３は、駆動トルク演算部２１が、アクセル開度及び車速を基に駆動トルク指令を算出するのに用いる特性図の一例を示す図である。

図３に示すように、アクセル開度が大きいほど駆動トルク指令は大きくなる。また、車速が小さい領域では駆動トルク指令は一定値となり、車速がそのような小さい領域よりも大きくなると、車速が大きいほど駆動トルク指令は小さくなる。
また、図３の例では、アクセル開度の変化に対する駆動トルク指令の変化割合は、車速の変化に対する駆動トルク指令の変化割合よりも大きくなる。

実駆動モータ出力演算部２２は、駆動トルク演算部２１に連絡されている。この実駆動モータ出力演算部２２は、駆動トルク指令を基に実駆動モータ出力を算出する。そして、実駆動モータ出力演算部２２は、算出した実駆動モータ出力を出力比較部２７に出力する。
ここで、図４は、実駆動モータ出力演算部２２が、駆動トルク指令（具体的にはアクセル開度）を基に駆動トルク指令を算出するのに用いる特性図の一例を示す図である。

図４に示すように、アクセル開度が大きいほど実駆動モータ出力は大きくなる。また、図４に示す例では、アクセル開度の変化に対する実駆動モータ出力の変化は、一次線形ではなく非線形の変化となっている。また、図４に示す例では、実駆動モータ出力の方がアクセル開度よりも先に立ち上がるようになっている。
ＳＯＣ目標値設定部２３は、ＳＯＣ目標値を設定する。そして、ＳＯＣ目標値設定部２３は、設定したＳＯＣ目標値をＳＯＣ値比較部２４に出力する。

ＳＯＣ値比較部２４は、駆動用バッテリ４とＳＯＣ目標値設定部２３とに連絡されている。このＳＯＣ値比較部２４は、駆動用バッテリ４からのＳＯＣ値とＳＯＣ目標値設定部２３からのＳＯＣ目標値とを比較する。そして、ＳＯＣ値比較部２４は、その比較した値をＳＯＣ偏差算出部２５に出力する。
ＳＯＣ偏差算出部２５は、ＳＯＣ値比較部２４に連絡されている。このＳＯＣ偏差算出部２５は、ＳＯＣ値とＳＯＣ目標値との偏差を算出する。そして、ＳＯＣ偏差算出部２５は、算出した偏差を電池要求電力演算部２６に出力する。

電池要求電力演算部２６は、ＳＯＣ偏差算出部２５に連絡されている。この電池要求電力演算部２６は、前記偏差を基に電池要求電力を算出する。そして、電池要求電力演算部２６は、算出した電池要求電力を出力比較部２７に出力する。
出力比較部２７は、電池要求電力演算部２６と実駆動モータ出力演算部２２とに連絡されている。この出力比較部２７は、電池要求電力と実駆動モータ出力とを比較する。そして、出力比較部２７は、その比較した値を発電要求部２８に出力する。

発電要求部２８は、出力比較部２７に連絡されている。この発電要求部２８は、発電要求部２８からの値を基に発電制御部２９に発電要求を行う。
発電制御部２９は、発電要求部２８に連絡されている。この発電制御部２９は、発電要求を基に内燃機関制御指令と発電トルク指令とを制御して駆動コントローラ９に出力する。

これにより、駆動コントローラ９は、駆動モータ５及びその他の電気負荷６が消費する電力を発電するために、内燃機関２に内燃機関制御指令を送信し内燃機関２を制御するとともに、発電機３に発電トルク指令を送信し発電機３を制御する。このとき、駆動コントローラ９は、総じて見て、消費電力＝発電電力となるように内燃機関２、発電機３、及び駆動モータ５等を適宜制御する。

また、本実施形態のシリーズ式ハイブリッド車では、駆動用バッテリ４を電力バッファとして使用しており、これにより、電力収支の差分に応じて駆動用バッテリ４を充電／放電させて、駆動モータ５の消費電力と発電機３の発電電力との瞬時値が一致することを要求しない構成となっている。
言い換えると、駆動コントローラ９は、ＳＯＣ値の低下を防止するため、駆動モータ５が発生している出力（電力）と同等の電力が得られるように内燃機関２によって発電機３を駆動している。また、駆動コントローラ９は、ＳＯＣ値を予め設定した目標値にするため、ＳＯＣ値が目標値未満の場合には、駆動モータ５の発生出力（電力）以上の電力が得られるように内燃機関２によって発電機３を駆動し、駆動用バッテリ４を充電してＳＯＣ値が目標値になるようにする。ここで、前述のＳＯＣ値の低下とは、ＳＯＣ値が予め設定した範囲よりも小さくなることを言い、予め設定した範囲は、車両の運転効率が良好となるＳＯＣ値の範囲相当である。従って、内燃機関２に対する内燃機関制御指令としての要求駆動トルクは、駆動モータ５の駆動トルクと同じか、または、駆動モータ５の駆動トルクに駆動用バッテリ４の充電分を上乗せした駆動トルクとなる。

また、駆動コントローラ９は、エンジン冷却水温センサ１５が検出したエンジン冷却水温、及びバッテリ温度センサ１６が検出したバッテリ温度を基に触媒暖機時間を算出し、算出した触媒暖機時間を基に触媒暖機運転のための触媒暖機制御を行う。そして、駆動コントローラ９は、この触媒暖機運転の期間中、発電機３による発電を禁止する一方で、駆動（駆動モータ５の駆動）に必要な電力を駆動用バッテリ４から持ち出す（駆動用バッテリ４を放電する）制御を行っている。

車両は、このような触媒暖機運転によって、内燃機関２のエンジン負荷をアイドリング相当に制限して触媒装置１５を暖機し排気ガスの削減を図ることができる。
しかし、以上のような構成のハイブリッド車の場合、触媒暖機運転中に高負荷運転を行うと、バッテリ電圧やＳＯＣの低下を引き起こしバッテリ寿命に悪影響を及ぼす可能性がある。そして、バッテリ温度が低い場合は、バッテリ電圧やＳＯＣの低下がさらに顕著になる。これに対して、本実施形態では、次に説明するような触媒暖機制御によってバッテリ電圧やＳＯＣの低下を防止している。

図５は、本実施形態における触媒暖機制御の処理内容の一例を示すフローチャートである。
図５に示すように、先ずステップＳ１では、駆動コントローラ９は、ＲＥＡＤＹ状態であるか否かを判定する。
ここで、本実施形態のハイブリッド車は、キーレスエントリシステム又はスマートキーシステムを搭載し、携帯機（キー）をイグニッションシリンダに差し込むことなくボタン等を操作して車両をＲＥＡＤＹ状態にすることができる。ＲＥＡＤＹ状態となることで、車両は、走行可能状態になる。

駆動コントローラ９は、このようなＲＥＡＤＹ状態になっているか否かを判定している。駆動コントローラ９は、ＲＥＡＤＹ状態になっていると判定すると、ステップＳ２に進む。
ステップＳ２では、駆動コントローラ９は、エンジン冷却水温及びバッテリ温度を基に、触媒暖機時間Ｔｔｈを算出する。例えば、駆動コントローラ９は、エンジン冷却水温及びバッテリ温度と触媒暖機時間Ｔｔｈとの関係からなるテーブルを参照して触媒暖機時間Ｔｔｈを取得する。

図６は、エンジン冷却水温及びバッテリ温度と触媒暖機時間Ｔｔｈとの関係からなるテーブルの一例を示す図である。
図６に示すように、このテーブルでは、エンジン冷却水温が高くなると触媒暖機時間Ｔｔｈが短くなる。本実施形態では、バッテリ温度が−２０℃、０℃、２０℃、４０℃、及び６０℃の場合、エンジン冷却水温が６０℃になると、触媒暖機時間Ｔｔｈが０（ｓｅｃ）になる。

また、このテーブルでは、バッテリ温度が高くなると、触媒暖機時間Ｔｔｈが長くなる。本実施形態では、エンジン冷却水温が−４０℃、−２０℃、０℃、２０℃、及び４０℃の場合、バッテリ温度が−４０℃、−２０℃、０℃、２０℃、４０℃、及び６０℃といったように上昇すると、触媒暖機時間Ｔｔｈがそれぞれ、０、２０、３０、４０、４０、４０といったように変化する。

なお、本実施形態では、テーブルを用いエンジン冷却水温及びバッテリ温度を基に触媒暖機時間Ｔｔｈを算出する例を示したが、演算式を用いエンジン冷却水温及びバッテリ温度を基に触媒暖機時間Ｔｔｈを算出することもできる。
次に、ステップＳ３では、駆動コントローラ９は、触媒暖機制御を開始する。すなわち、駆動コントローラ９は、予め設定した触媒暖機運転用のエンジン回転数（アイドリング回転数程度）になるように内燃機関２を制御するとともに発電機３による発電を禁止する。

次に、ステップＳ４では、駆動コントローラ９は、運転時間Ｔが前記ステップＳ２で算出した触媒暖機時間Ｔｔｈを経過したか否かを判定する。駆動コントローラ９は、運転時間Ｔが触媒暖機時間Ｔｔｈを経過したと判定すると（Ｔ＞Ｔｔｈ）、ステップＳ９に進む。また、駆動コントローラ９は、運転時間Ｔが触媒暖機時間Ｔｔｈを経過していないと判定すると（Ｔ≦Ｔｔｈ）、ステップＳ５に進む。

ステップＳ９では、駆動コントローラ９は、触媒暖機制御を終了（解除）する。すなわち、駆動コントローラ９は、アクセル開度及び車速に基づく駆動トルク指令によって内燃機関２を駆動するとともに発電機４による発電の禁止を解除する（発電機４を駆動する）。そして、駆動コントローラ９は、該図５に示す処理を終了する。
ステップＳ５では、駆動コントローラ９は、アクセル開度αがアクセル開度判定用しきい値αｔｈ以下であるか否かを判定する。例えば、アクセル開度判定用しきい値αｔｈは、駆動用バッテリ４の蓄電量が大きく変化させるような高負荷運転をもたらすアクセル開度である。例えば、アクセル開度判定用しきい値αｔｈは、実験的、経験的、又は理論的に設定されている。

このステップＳ５において、駆動コントローラ９は、アクセル開度αがアクセル開度判定用しきい値以下であると判定すると（α≦αｔｈ）、ステップＳ６に進む。また、駆動コントローラ９は、アクセル開度αがアクセル開度判定用しきい値αｔｈよりも大きいと判定すると（α＞αｔｈ）、ステップＳ９に進む。
ステップＳ６では、駆動コントローラ９は、車速Ｖが車速判定用しきい値Ｖｔｈ以下であるか否かを判定する。例えば、車速判定用しきい値Ｖｔｈは、駆動用バッテリ４の蓄電量が大きく変化させるような高負荷運転をもたらす車速である。例えば、車速判定用しきい値Ｖｔｈは、実験的、経験的、又は理論的に設定されている。

このステップＳ６において、駆動コントローラ９は、車速Ｖが車速判定用しきい値Ｖｔｈ以下であると判定すると（Ｖ≦Ｖｔｈ）、ステップＳ７に進む。また、駆動コントローラ９は、車速Ｖが車速判定用しきい値Ｖｔｈよりも大きいと判定すると（Ｖ＞Ｖｔｈ）、ステップＳ９に進む。
ステップＳ７では、駆動コントローラ９は、ＳＯＣがＳＯＣ判定用しきい値ＳＯＣｔｈ以上であるか否かを判定する。例えば、ＳＯＣ判定用しきい値ＳＯＣｔｈは、これ以上低下すると駆動用バッテリ４の回復が困難になってしまうようなＳＯＣ値である。例えば、ＳＯＣ判定用しきい値ＳＯＣｔｈは、実験的、経験的、又は理論的に設定されている。

このステップＳ７において、駆動コントローラ９は、ＳＯＣがＳＯＣ判定用しきい値ＳＯＣｔｈ以上であると判定すると（ＳＯＣ≧ＳＯＣｔｈ）、ステップＳ８に進む。また、駆動コントローラ９は、ＳＯＣがＳＯＣ判定用しきい値ＳＯＣｔｈ未満であると判定すると（ＳＯＣ＜ＳＯＣｔｈ）、ステップＳ９に進む。
ステップＳ８では、駆動コントローラ９は、バッテリ電圧Ｅがバッテリ電圧判定用しきい値Ｅｔｈ以上であるか否かを判定する。例えば、バッテリ電圧判定用しきい値Ｅｔｈは、これ以上低下してしまうと駆動用バッテリ４の回復が困難になってしまうようなバッテリ電圧である。例えば、バッテリ電圧判定用しきい値Ｅｔｈは、実験的、経験的、又は理論的に設定されている。

このステップＳ８において、駆動コントローラ９は、バッテリ電圧Ｅがバッテリ電圧判定用しきい値Ｅｔｈ以上であると判定すると（Ｅ≧Ｅｔｈ）、ステップＳ４から再び処理を開始する。また、駆動コントローラ９は、バッテリ電圧Ｅがバッテリ電圧判定用しきい値Ｅｔｈ未満であると判定すると（ＳＯＣ＜ＳＯＣｔｈ）、ステップＳ９に進む。

（動作、作用等）
次に、以上のような触媒暖機制御時の車両における動作、作用等を説明する。
駆動コントローラ９は、ＲＥＡＤＹ状態になると、エンジン冷却水温及びバッテリ温度を基に触媒暖機時間Ｔｔｈを算出し、その後、触媒暖機制御を開始する（前記ステップＳ１〜前記ステップＳ３）。
そして、駆動コントローラ９は、触媒暖機制御開始からの経過時間Ｔが触媒暖機時間Ｔｔｈに達したり、アクセル開度αがアクセル開度判定用しきい値αｔｈよりも大きくなったり、車速Ｖが車速判定用しきい値Ｖｔｈよりも大きくなったり、ＳＯＣがＳＯＣ判定用しきい値ＳＯＣｔｈ未満になったり、バッテリ電圧Ｅがバッテリ電圧判定用しきい値Ｅｔｈ未満になったりしたときに、触媒暖機制御を終了する。すなわち、駆動コントローラ９は、アクセル開度及び車速に基づく駆動トルク指令によって内燃機関２を駆動するとともに発電機４による発電の禁止を解除する。

これにより、本実施形態では、バッテリ温度が低いほど触媒暖機時間Ｔｔｈを短く設定しているため（図６参照）、バッテリの電圧低下やＳＯＣ低下が生じ易いバッテリ温度の低温時に触媒暖機運転を早期に終了させて発電機３からの電力によって駆動モータ５を駆動させることができる。これによって、本実施形態では、バッテリ温度が低温時の顕著なバッテリ電圧低下やＳＯＣ低下を防止してバッテリを保護できる。

また、本実施形態では、アクセル開度αがアクセル開度判定用しきい値αｔｈよりも大きくなったり、車速Ｖが車速判定用しきい値Ｖｔｈよりも大きくなったりしたときに触媒暖機制御を終了させている。これによって、本実施形態では、高負荷運転によって駆動モータ５による電力消費が大きくなるようなときに触媒暖機制御を終了させて発電機３からの電力によって駆動モータ５を駆動させることができる。その結果、本実施形態では、顕著なバッテリの電圧低下やＳＯＣ低下を防止してバッテリを保護できる。

また、バッテリの特性として、バッテリ容量が減る（ＳＯＣが低下する）と、放電に伴う電圧降下が顕著になり、さらに、バッテリ電圧が下がり過ぎると、バッテリの回復が困難になるといった特性がある。これに対して、本実施形態では、ＳＯＣがＳＯＣ判定用しきい値ＳＯＣｔｈ未満になったときに触媒暖機制御を終了させて発電機３からの電力によって駆動モータ５を駆動させている。これによって、本実施形態では、顕著は電圧降下を防止し、バッテリの回復が困難になるといった状況に至ってしまうのを防止できる。

ここで、図７は、アクセル開度を基に触媒暖機運転を解除する場合のタイムチャートの一例を示す図である。図７中、（ａ）はＲＥＡＤＹ状態のＯＮ及びＯＦＦ状態を示し、（ｂ）は車速Ｖを示し、（ｃ）はアクセル開度αを示し、（ｄ）はＳＯＣ値を示し、（ｅ）はバッテリ電圧Ｅを示し、（ｆ）は触媒暖機制御のＯＮ及びＯＦＦ状態を示す。また、図７には、本実施形態（点線）の結果との比較例（一点鎖線（バッテリ常温時）、二点鎖線（バッテリ低温時））の結果とを示している。ここで、比較例の構成は、特許文献２のように、ＳＯＣ値が低下したり（ＳＯＣ値がＳＯＣ判定用しきい値ＳＯＣｔｈ未満になったり）、バッテリ電圧Ｅが低下したり（バッテリ電圧Ｅがバッテリ電圧判定用しきい値Ｅｔｈ未満になったり）すると、触媒暖機運転を終了する構成である。

図７（ａ）及び（ｆ）に示すように、本実施形態では、駆動コントローラ９は、ボタン等が操作されてＲＥＡＤＹ状態になると同時に触媒暖機制御を開始する。さらに、このとき、駆動コントローラ９は、エンジン冷却水温及びバッテリ温度を基に触媒暖機時間Ｔｔｈを設定する。触媒暖機制御が開始されると、内燃機関２の出力が制限され、さらに発電機３の出力が制限されるため、車両が走行すると（図７（ｂ）で車速Ｖが０よりも大きくなると）、図７（ｄ）及び（ｅ）に示すように、ＳＯＣ値及びバッテリ電圧Ｅが低下していく。

その後、本実施形態の構成では、図７（ｃ）に示すようにアクセル開度αがアクセル開度判定用しきい値αｔｈを超えたＡ時点で、図７（ｆ）に示すように触媒暖機制御を終了し（ＯＦＦにし）、走行状態に応じた発電を行う。すなわち、本実施形態の構成では、アクセル開度αがアクセル開度判定用しきい値αｔｈを超えたことで、高負荷運転によってＳＯＣ値が急低下すると予測し、ＳＯＣ値及びバッテリ電圧Ｅが下限限界値に対して余裕がある状態でも触媒暖機制御を終了している。ただし、エンジン特性として、駆動要求に対して内燃機関２の出力が実際に発生するまでタイムラグがあるため、触媒暖機制御後の一定期間、ＳＯＣ値及びバッテリ電圧Ｅは低下する。

これに対して、比較例では、触媒暖機制御開始からの経過時間やアクセル開度によって触媒暖機終了せず、ＳＯＣ値又はバッテリ電圧がある程度低下すると触媒暖機制御を終了する。この比較例では、図７（ｄ）に示すように、ＳＯＣ値に関し、ＳＯＣ判定用しきい値ＳＯＣｔｈを下回った時点で触媒暖機制御を終了する。図７には、バッテリ温度が常温時及び低温時それぞれについて、ＳＯＣ値がＳＯＣ判定用しきい値ＳＯＣｔｈを下回った時点で触媒暖機制御を終了する場合を示しており、低温時には、Ａ時点よりも後のＢ時点で触媒暖機制御を終了し、常温時には、Ｂ時点よりも後のＣ時点で触媒暖機制御を終了している。

ここで、前述のように、常温のときと同様の負荷を加えても、バッテリ温度が低温のときには、バッテリ電圧やＳＯＣ値の低下が顕著になる。そのため、バッテリ温度が常温の場合、Ｃ時点で触媒暖機制御を終了させて内燃機関２の出力制限を解除することによってそれ以上のバッテリ電圧やＳＯＣ値の低下は顕著に起こらない。その一方で、バッテリ温度が低温の場合、触媒暖機制御を終了すると判定したＢ時点から内燃機関２が出力を発生するまでのタイムラグの間にバッテリ寿命等に悪影響を及ぼすぐらいバッテリ電圧やＳＯＣ値が低下することがあり得る。これに対して、本実施形態では、ＳＯＣ値及びバッテリ電圧Ｅが下限限界値に対して余裕があるＡ時点で触媒暖機制御を終了するため、このようなバッテリ電圧やＳＯＣ値の低下を防止できる。

また、本実施形態のハイブリッド車において、内燃機関２として小型のものを用いる場合がある。
例えば、排ガス性能を良好に保つには内燃機関２の出力を抑えることが好ましいが、この場合、発電機３の発電量が限定的なものになる。この場合、アクセル開度が大きいことや車速が大きいことで駆動モータ５に大きい出力が要求された場合、発電機３の発電量が限定的だと、駆動用バッテリ４から駆動モータ５への電力供給量が多くなる（駆動用バッテリ４からの電力の持ち出しが多くなる）。

しかし、このように駆動用バッテリ４から駆動モータ５への電力供給量が多くなり、駆動用バッテリ４の蓄電量が低下してしまうことは（ＳＯＣが低下してしまうことは）、駆動用バッテリ４の保護の面から好ましくない。そのため、発電機３の発電量を多くして、駆動モータ５の駆動と発電機３の発電とで均衡をとれば、駆動用バッテリ４の蓄電量を減り難くすることができる（ＳＯＣを下がり難くすることができる）ので、駆動用バッテリ４を保護することができる。しかし、前述のような排ガス性能を良好に保つため等の理由によって内燃機関２の出力を抑える必要がある場合、発電機３の発電量を多くすることができない。

また、大型の内燃機関２を用いることができれば、排ガス性能を悪化させることなく内燃機関２の出力を相対的に上げることができ、さらに、そのような内燃機関２によって発電機３の発電量を増やすことができるため、駆動用バッテリ４の蓄電量を減り難くすることができ、駆動用バッテリ４を保護することができる。しかし、大型の内燃機関２を用いることは、燃費悪化や車両大型化等を招来するため、可能な限り避けたい。

また、内燃機関２が小型であるために発電機３の発電量が相対的に少なければ、駆動モータ５の出力を抑制するような構成も考えられる。しかし、駆動モータ５の出力を抑制してしまうと、ドライバビリティ（運転のしやすさ、運転の快適性）や運転フィーリングが損なわれることになり、これも実用性が低い。
以上のような様々な事情によって小型の内燃機関２を搭載するようなハイブリッド車でも、バッテリ電圧低下やＳＯＣ低下が生じ易いバッテリ温度低温時に触媒暖機運転を早期に終了させることで、小型の内燃機関２によって発電機３を所望の駆動状態にして駆動モータ５を駆動させることができる。その結果、本実施形態では、顕著なバッテリ電圧低下やＳＯＣ低下を防止してバッテリを保護できる。

なお、前述の実施形態の説明では、発電機３は、例えば、第１モータを構成する。また、駆動モータ５は、例えば、第２モータを構成する。また、駆動コントローラ９によるステップＳ２の処理は、例えば、設定部を構成する。また、駆動コントローラ９による図５の処理は、例えば、触媒暖機運転制御部を構成する。
また、本実施形態では、エンジン冷却水温及びバッテリ温度と触媒暖機時間Ｔｔｈとの関係からなるテーブルは前記図６に示す例に限定されるものではない。すなわち例えば、本実施形態では、前記図６に示す例の値に限定されず、バッテリ温度が低くなるほど触媒暖機時間Ｔｔｈを短くすることができる。

また、本発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明の範囲は、図示され記載された例示的な実施形態に限定されるものではなく、本発明が目的とするものと均等な効果をもたらすすべての実施形態をも含む。さらに、本発明の範囲は、請求項１により画される発明の特徴の組み合わせに限定されるものではなく、すべての開示されたそれぞれの特徴のうち特定の特徴のあらゆる所望する組み合わせによって画されうる。

１ シリーズ式ハイブリッド車、２ 内燃機関、３ 発電機、４ 駆動用バッテリ、５ 駆動モータ、８ 触媒装置、９ 駆動コントローラ、２０ 出力制御装置

Claims (2)

1. アクセル開度に基づく要求駆動トルクによって駆動される内燃機関と、前記内燃機関に接続され前記内燃機関に駆動されて発電する第１モータと、前記第１モータから供給される電力を蓄電するバッテリと、駆動輪に接続され前記第１モータ又は前記バッテリからの電力によって前記駆動輪を駆動する第２モータと、前記内燃機関の排気系に配置された触媒装置と、を有する車両の前記触媒装置を暖機運転する触媒暖機制御装置において、
   前記バッテリの温度が低いほど触媒暖機運転の運転時間を短く設定する設定部と、
   触媒暖機運転として前記内燃機関を予め設定した要求駆動トルクで駆動させるとともに前記内燃機関の駆動による前記第１モータの発電を制限し、前記触媒暖機運転を開始してから前記設定部が設定した運転時間を経過すると該触媒暖機運転を終了させ前記アクセル開度に基づく要求駆動トルクによって前記内燃機関を駆動するとともに前記第１モータによる発電の制限を解除する触媒暖機運転制御部と、
   を有することを特徴とする触媒暖機制御装置。
2. 前記触媒暖機運転制御部は、アクセル開度が予め設定したしきい値よりも大きいとき前記触媒暖機運転を終了させ前記アクセル開度に基づく要求駆動トルクによって前記内燃機関を駆動するとともに前記第１モータによる発電の制限を解除することを特徴とする請求項１に記載の触媒暖機制御装置。

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