JP2013237350A

JP2013237350A - 車両および車両用制御装置

Info

Publication number: JP2013237350A
Application number: JP2012111416A
Authority: JP
Inventors: Noritake Mitsuya; 典丈光谷
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-05-15
Filing date: 2012-05-15
Publication date: 2013-11-28
Also published as: CN103419646A; US20130311021A1; CN103419646B; US9090252B2

Abstract

【課題】車両の状態に応じて触媒の温度を適切に制御する。
【解決手段】ＥＣＵは、触媒の暖機要求があって（Ｓ１００にてＹＥＳ）、かつ、走行モードが選択中である場合には（Ｓ１０２にＹＥＳ）、第１目標値Ｔｃｔ（１）を目標温度として設定するステップ（Ｓ１０６）と、触媒の暖機要求があって（Ｓ１００にてＹＥＳ）、かつ、発電モードが選択中である場合には（Ｓ１０２にてＮＯ，Ｓ１０４にてＹＥＳ）、第２目標値Ｔｃｔ（２）を目標温度として設定するステップ（Ｓ１０８）と、設定された目標温度になるように暖機制御を実行するステップ（Ｓ１１０）とを含む、プログラムを実行する。
【選択図】図４

Description

本発明は、エンジンと車両外部に電力供給が可能な発電装置とを備える車両の制御に関する。

特開２００１−２３１１０６号公報（特許文献１）には、エンジンにより発電機を駆動して電力を外部負荷に供給する車両が開示される。

特開２００１−２３１１０６号公報

ところで、エンジンの排気管に設けられる触媒の温度が排気ガスを浄化するために必要な所定の温度範囲内になるように触媒を暖機する必要がある。しかしながら、発電機の駆動時にエンジンを作動させる場合と、車両の走行時にエンジンを作動させる場合とで同様に触媒を暖機すると不必要にエネルギーを消費する可能性がある。上述した公報には、このような課題について何ら考慮されておらず解決することはできない。

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、車両の状態に応じて触媒の温度を適切に制御する車両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は、車両の外部の受電設備への電力の供給が可能な蓄電装置と、蓄電装置および受電設備への電力の供給が可能な発電装置と、発電装置の動力源であって、排気ガスを浄化する触媒を有するエンジンと、車両の走行時に触媒暖機が要求される場合には、触媒温度が第１目標値になるように車両を制御するための制御装置とを含む。制御装置は、受電設備への電力供給時に触媒暖機が要求される場合には、触媒温度が第１目標値と異なる第２目標値になるように車両を制御する。

好ましくは、第２目標値は、第１目標値よりも低い温度である。
さらに好ましくは、第１目標値は、車両の走行時におけるエンジンの吸入空気量の上限値に対応する量の排気ガスを浄化するために要する触媒温度である。

さらに好ましくは、第２目標値は、受電設備への電力供給時におけるエンジンの吸入空気量の上限値に対応する量の排気ガスを浄化するために要する触媒温度である。

さらに好ましくは、制御装置は、蓄電装置の残容量がしきい値よりも小さい場合に、触媒暖機が要求されると判定する。

さらに好ましくは、制御装置は、触媒暖機が終了してからの経過時間がしきい値以上になるまでエンジンの低負荷状態が継続する場合に触媒暖機が要求されると判定する。

さらに好ましくは、車両は、車両を駆動するための電動機をさらに含む。制御装置は、エンジンを停止させた状態で電動機を用いて車両の駆動中にエンジンの始動が要求される場合に、触媒暖機が要求されると判定する。

さらに好ましくは、車両は、触媒温度を検出するための検出部をさらに含む。制御装置は、エンジンが作動状態であって、かつ、検出部によって検出された触媒温度がしきい値よりも小さい場合に触媒暖機が要求されると判定する。

さらに好ましくは、発電装置は、第１回転電機である。車両は、駆動輪と、駆動輪を回転させるための第２回転電機と、エンジンの出力軸と、第１回転電機の回転軸と、第２回転電機の回転軸との三要素の各々を機械的に連結し、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伝達が可能な動力伝達装置とを含む。

この発明の他の局面に係る車両用制御方法は、外部の受電設備への電力の供給が可能な蓄電装置と、蓄電装置および受電設備への電力の供給が可能な発電装置と、発電装置の動力源であって、触媒を有するエンジンとを含む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、車両の走行時に触媒暖機が要求される場合には、触媒温度が第１目標値になるように車両を制御するステップと、受電設備への電力供給時に触媒暖機が要求される場合に、触媒温度が第１目標値と異なる第２目標値になるように車両を制御するステップとを含む。

この発明によると、車両の走行時に触媒暖機が要求される場合には、触媒温度が第１目標値になるように車両を制御し、受電設備への電力供給時に触媒暖機が要求される場合に、触媒温度が第１目標値と異なる第２目標値になるように車両を制御する。これにより、車両の走行時および受電設備への電力供給時の各々において適温になるように触媒温度を制御することができる。そのため、触媒暖機時において無駄なエネルギーの消費を抑制することができる。したがって、車両の状態に応じて触媒の温度を適切に制御する車両および車両用制御方法を提供することができる。

本実施の形態に係る車両の全体ブロック図である。本実施の形態に係る車両に搭載されたＥＣＵの機能ブロック図である。触媒の目標温度とエンジンの吸入空気量との関係を示す図である。本実施の形態に係る車両に搭載された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である。走行モードの選択中に触媒温度に基づいて実行される暖機制御を説明するためのタイミングチャートである。発電モードの選択中に触媒温度に基づいて実行される暖機制御を説明するためのタイミングチャートである。走行モードの選択中に実行継続時間および低負荷継続時間に基づいて実行される暖機制御を説明するためのタイミングチャートである。発電モードの選択中に実行継続時間および低負荷継続時間に基づいて実行される暖機制御を説明するためのタイミングチャートである。

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り返されない。

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、電力変換装置７８と、ソケット７９と、駆動輪８０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のうち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に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を充電したり、後述する外部の電気負荷に電力を供給したり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（電気加熱式触媒装置）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１５４と、触媒１５４を通電するための正側電極１１６および負側電極１１８とを含む。なお、ＥＨＣ１１０は、電極１１６，１１８を用いて触媒１５４に通電することによって触媒１５４の温度を上昇させる構成であれば、特に限定されるものではなく、種々の公知の構成を用いればよい。

本実施の形態においては、触媒１５４を加熱するための手段として電極１１６，１１８を用いたＥＨＣを一例として説明するが、特にこれに限定されるものではない。たとえば、燃料噴射量の増量あるいは点火時期の遅角化により排気ガスの温度を上昇させることによって触媒１５４を加熱してもよい。

触媒１５４は、ハニカム構造を有する円筒形状に形成される。正側電極１１６は、触媒１５４の外周面に設けられる。負側電極１１８は、正側電極１１６と同一の形状を有する。負側電極１１８は、正側電極１１６と触媒１５４を介在して対向する位置に設けられる。なお、上記した触媒１５４の形状は、一例であり、円筒形状に限定されるものではない。

エンジン１００から排出される排気ガスは、触媒１５４によって浄化された後、車外に排出される。触媒１５４は、特定の温度領域まで暖機されることによって浄化作用を発揮する。触触媒装置１５４は、たとえば三元触媒である。

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、リレーが内蔵された電源回路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。電源回路１１２に内蔵されたリレーが閉じられると、ＥＨＣ１１０とＰＣＵ６０とが接続され、ＥＨＣ１１０内の正側電極１１６と負側電極１１８とに電圧が印加される。正側電極１１６および負側電極１１８への通電によってＥＨＣ１１０内の触媒１５４にジュール熱が生じることによりＥＨＣ１１０内の触媒１５４が加熱される。電源回路１１２に内蔵されたリレーが開かれると、ＥＨＣ１１０とＰＣＵ６０との接続が遮断され、正側電極１１６および負側電極１１８への通電が停止される。このように、ＥＣＵ２００が電源回路１１２を制御することによってＥＨＣ１１０内の触媒１５４への通電量が制御される。なお、ＥＣＵ２００は、ＰＣＵ６０を制御することによりＥＨＣ１１０に供給される電力（電圧や電流）を変化させるようにしてもよいし、あるいは、電源回路１１２に内蔵されたリレーに対してデューティ制御を実施することによってＥＨＣ１１０に供給される電力を変化させるようにしてもよい。さらには、電源回路１１２にＥＨＣ１１０に供給される電力を変化させる回路が設けられていてもよい。

図１に戻って、触媒温度センサ１１４は、ＥＨＣ１１０内の触媒１５４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。

電力変換装置７８は、外部電源（図示せず）に接続されるプラグが車両１のソケット７９に取り付けられることによって外部電源から供給される電力を変換してバッテリ７０に供給する。あるいは、電力変換装置７８は、アダプタ３００が車両１のソケット７９に取り付けられることによってバッテリ７０の電力あるいは第１ＭＧ２０において発生する電力を変換して外部の電気負荷３０２に対して電力を供給する。電力変換装置７８は、たとえば、バッテリ７０の直流電力を交流電力に変換する。また、電力変換装置７８は、たとえば、第１ＭＧ２０において発生する交流電力（三相）を電気負荷３０２に適した交流電力（単相）に変換する。

アダプタ３００には、プラグ３０４が接続される。プラグ３０４は、外部の受電設備である電気負荷３０２に接続される。本実施の形態において、車両１の外部の受電設備である電気負荷３０２としては、たとえば、家庭用電気機器を一例として説明するが、特にこれに限定されるものではない。たとえば、車両１の外部の受電設備は、たとえば、住宅等の建物であってもよいし、あるいは、電気自動車等の車両であってもよいものとする。

また、ＥＣＵ２００は、アダプタ３００が車両１のソケット７９に接続され、アダプタに電気負荷３０２が接続された場合には、複数の制御モードのうちの発電モードを選択する。発電モードとは、バッテリ７０の電力または第１ＭＧ２０において発生する電力を外部の電気負荷３０２に電力を供給する場合に選択される制御モードである。

ＥＣＵ２００は、制御モードとして発電モードが選択された場合に、バッテリ７０の電力あるいは第１ＭＧ２０において発生する電力を変換して電気負荷３０２に対して電力を供給するように電力変換装置７８を制御する。なお、本実施の形態において、ＥＣＵ２００は、アダプタ３００が車両１のソケット７９に接続された場合に発電モードを選択するとして説明するが、ＥＣＵ２００は、利用者の操作に基づく発電モードの選択要求に応じて発電モードを選択してもよい。ＥＣＵ２００は、たとえば、発電モードを選択するためのスイッチが利用者によりオン状態になる場合に発電モードを選択してもよい。

ＥＣＵ２００は、発電モードが選択された場合にバッテリ７０のＳＯＣがしきい値よりも大きい場合にはエンジン１０を停止させた状態でバッテリ７０の電力のみを電気負荷３０２に供給するようにＰＣＵ６０を制御する。ＥＣＵ２００は、バッテリ７０のＳＯＣが発電モードに対応する下限値以下になる場合には、エンジン１０が始動するようにエンジン１０を制御する。エンジン１０の始動により、電気負荷３０２には、バッテリ７０の電力および第１ＭＧ２０において発生する電力が供給される。

電力変換装置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。電力変換装置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。

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。

アクセルペダル１６２は、運転席に設けられる。アクセルペダル１６２には、ペダルストロークセンサ１６４が設けられる。ペダルストロークセンサ１６４は、アクセルペダル１６２のストローク量ＡＰを検出する。ペダルストロークセンサ１６４は、ストローク量ＡＰを示す信号をＥＣＵ２００に送信する。なお、ペダルストロークセンサ１６４に代えてアクセルペダル１６２に対する乗員の踏力を検出するためのアクセルペダル踏力センサを用いてもよい。

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、電源回路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を電源回路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１６２のストローク量ＡＰに対応する要求パワーＰｖを算出する。ＥＣＵ２００は、算出された要求パワーＰｖ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の冷却水の温度や触媒１５４を所定温度まで上げる場合等である。

ＥＣＵ２００は、車両１の走行時において車両１の制御モードとして走行モードを選択する。ＥＣＵ２００は、たとえば、シフトポジションが走行ポジションである場合に走行モードを選択してもよいし、上述の発電モードの解除時に走行モードを選択してもよい。なお、ＥＣＵ２００は、走行モードと発電モードとを排他的に選択する。

以上のような構成を有する車両１において、エンジン１０の排気通路１０８に設けられる触媒１５４の温度が排気ガスを浄化するために必要な所定の温度範囲内になるように触媒を暖機する必要がある。しかしながら、発電モードの選択時にエンジン１０を作動させる場合と、車両１の走行時にエンジン１０を作動させる場合とで同様に触媒を暖機すると不必要にエネルギーを消費する場合がある。

そこで、本実施の形態においては、ＥＣＵ２００が、車両１の走行時であって、かつ、触媒１５４の暖機が要求される場合に、触媒１５４の温度Ｔｃが第１目標値Ｔｃｔ（１）になるように車両１を制御し、受電設備である外部の電気負荷３０２への電力供給時であって、かつ、触媒１５４の暖機が要求される場合に、触媒１５４の温度Ｔｃが第１目標値Ｔｃｔ（１）と異なる第２目標値Ｔｃｔ（２）になるように車両１を制御する点に特徴を有する。本実施の形態において、第２目標値Ｔｃｔ（２）は、第１目標値Ｔｃｔ（１）よりも低い温度である。

図２に、本実施の形態に係る車両１に搭載されたＥＣＵ２００の機能ブロック図を示す。ＥＣＵ２００は、要求判定部２０２と、モード判定部２０４と、目標温度設定部２０６と、暖機制御部２０８とを含む。

要求判定部２０２は、触媒１５４の暖機要求があるか否かを判定する。要求判定部２０２は、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を走行させる場合に（以下、ＥＶ走行中と記載する）、エンジン１０の始動要求があると触媒１５４の暖機要求があると判定してもよい。

要求判定部２０２は、たとえば、ＥＶ走行中に、バッテリ７０のＳＯＣがしきい値ＳＯＣ（０）よりも小さい場合に、エンジン１０の始動要求がある（すなわち、触媒１５４の暖機要求がある）と判定してもよい。なお、しきい値ＳＯＣ（０）は、ＥＶ走行時のＳＯＣの下限値であって、停止状態のエンジン１０を始動させるためのＳＯＣのしきい値である。

あるいは、要求判定部２０２は、たとえば、触媒１５４の暖機が終了してからエンジン１０に対して低負荷の状態が予め定められた時間継続する場合に、触媒１５４の暖機要求があると判定してもよい。たとえば、負荷量Ｌがしきい値Ｌ（０）よりも小さい状態を低負荷の状態としてもよいし、エンジン１０の吸入空気量がしきい値よりも小さい状態を低負荷の状態としてもよい。

あるいは、要求判定部２０２は、たとえば、エンジン１０が作動状態である場合に、触媒１５４の温度Ｔｃがしきい値Ｔｃ（０）よりも小さい場合に触媒１５４の暖機要求があると判定してもよい。

なお、要求判定部２０２は、たとえば、触媒１５４の暖機要求があると判定する場合に要求判定フラグをオン状態にしてもよい。

モード判定部２０４は、要求判定部２０２において暖機要求があると判定された場合に、走行モードおよび発電モードのうちのいずれの制御モードが選択されているかを判定する。なお、モード判定部２０４は、たとえば、走行モードが選択されている場合には走行モード判定フラグをオン状態にし、発電モードが選択されている場合には発電モード判定フラグをオン状態にしてもよい。

目標温度設定部２０６は、要求判定部２０２において暖機要求があると判定された場合に、モード判定部２０４の判定結果に応じて触媒１５４の目標温度Ｔｃｔを設定する。目標温度設定部２０６は、走行モードの選択中に触媒１５４の暖機要求があると判定された場合には、第１目標値Ｔｃｔ（１）を目標温度Ｔｃｔとして設定する。

また、目標温度設定部２０６は、発電モードの選択中に触媒１５４の暖機要求があると判定された場合には、第２目標値Ｔｃｔ（２）を目標温度Ｔｃｔとして設定する。

第１目標値Ｔｃｔ（１）および第２目標値Ｔｃｔ（２）は、各制御モードで想定されるエンジン１０の吸入空気量の上限値と図３に示される予め定められた関係とに基づいて決定される。

予め定められた関係は、図３の実線に示されるように、エンジン１０の吸入空気量の上限値と、エンジン１０の吸入空気量の上限値に対して発生する量の排気ガスを浄化するのに要する触媒温度との関係を示す。

図３に示すように、吸入空気量の上限値が大きい場合には、上限値が小さい場合の目標温度Ｔｃｔと比べて目標温度Ｔｃｔが大きくなる関係を有する。

図３に示す吸入空気量Ａは、走行モードが選択された場合に想定される吸入空気量の上限値である。走行モードが選択された場合に想定される吸入空気量の上限値とは、たとえば、スロットルバルブが全開状態である場合の吸入空気量である。

吸入空気量Ｂは、発電モードが選択された場合に想定される吸入空気量の上限値である。発電モードが選択された場合に想定される吸入空気量の上限値である。発電モードが選択された場合に想定される吸入空気量の上限値は、電力変換装置の出力が上限値である場合の吸入空気量である。吸入空気量Ｂは、吸入空気量Ａよりも小さい。そのため、第２目標値Ｔｃｔ（２）は、第１目標値Ｔｃｔ（１）よりも低くなる。

なお、目標温度設定部２０６は、たとえば、要求判定フラグがオン状態であって、かつ、走行モード判定フラグがオン状態である場合には第１目標値Ｔｃｔ（１）を触媒１５４の目標温度Ｔｃｔとして設定してもよい。また、目標温度設定部２０６は、たとえば、要求判定フラグがオン状態であって、かつ、発電モード判定フラグがオン状態である場合には第２目標値Ｔｃｔ（２）を触媒１５４の目標温度Ｔｃｔとして設定してもよい。

暖機制御部２０８は、要求判定部２０２によって暖機要求があると判定され、かつ、目標温度設定部２０６において目標温度Ｔｃｔが設定された場合には、暖機制御を実行する。暖機制御部２０８は、触媒１５４の温度Ｔｃが目標温度設定部２０６において設定された目標温度Ｔｃｔになるように暖機制御を実行する。暖機制御部２０８は、たとえば、触媒温度センサ１１４によって検出される触媒１５４の温度Ｔｃが目標温度Ｔｃｔになるまで触媒１５４が加熱されるように暖機制御を実行してもよい。暖機制御部２０８は、たとえば、ＥＨＣ１００の制御により触媒１５４を加熱してもよい。ＥＨＣ１００の制御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り返されない。

なお、暖機制御部２０８は、ＥＨＣ１１０を用いた触媒１５４の暖機制御に代えてまたは加えてエンジン１０の燃料噴射量を増量およびエンジン１０の点火時期の遅角化のうちの少なくともいずれかによる触媒１５４の暖機制御を実行してもよい。また、暖機制御部２０８は、暖機制御の実行中において第１ＭＧ２０をモータリングすることによってエンジン１０のトルクをアシストしてもよい。

あるいは、暖機制御部２０８は、設定された目標温度Ｔｃｔから実行継続時間と低負荷継続時間のしきい値を算出して、算出された実行継続時間と低負荷継続時間のしきい値とに基づいて暖機制御を実行してもよい。

暖機制御部２０８は、要求判定部２０２において暖機要求があると判定された場合に、実行継続時間が経過するまで暖機制御を実行する。暖機制御部２０８は、実行継続時間が経過した場合に暖機制御を終了する。暖機制御部２０８は、暖機制御が終了してからエンジン１０の低負荷状態の継続時間が算出された低負荷継続時間を経過する場合に暖機制御を再開する。暖機制御部２０８は、たとえば、マップ等を用いて設定された目標温度Ｔｃｔから実行継続時間と低負荷継続時間とを算出してもよい。

暖機制御部２０８は、目標温度Ｔｃｔが低い場合の実行継続時間が、目標温度Ｔｃｔが高い場合の実行継続時間に比べて短くなるように実行継続時間を算出する。

暖機制御部２０８は、目標温度Ｔｃｔが低い場合の低負荷継続時間が、目標温度Ｔｃｔが高い場合の低負荷継続時間に比べて長くなるように低負荷継続時間を算出する。

本実施の形態において、要求判定部２０２と、モード判定部２０４と、目標温度設定部２０６と、暖機制御部２０８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１に搭載される。

図４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、触媒１５４の暖機要求があるか否かを判定する。暖機要求がある場合（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）、この処理は終了する。

Ｓ１０２にて、ＥＣＵ２００は、走行モードの選択中であるか否かを判定する。走行モードの選択中である場合（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Ｓ１０６に移される。

Ｓ１０４にて、ＥＣＵ２００は、発電モードの選択中であるか否かを判定する。発電モードの選択中である場合（Ｓ１０４にてＹＥＳ）、処理はＳ１０８に移される。もしそうでない場合（Ｓ１０４にてＮＯ）、処理はＳ１００に戻される。

Ｓ１０６にて、ＥＣＵ２００は、走行モードに対応する第１目標値Ｔｃｔ（１）を触媒１５４の目標温度Ｔｃｔとして設定する。Ｓ１０８にて、ＥＣＵ２００は、発電モードに対応する第２目標値Ｔｃｔ（２）を触媒１５４の目標温度Ｔｃｔとして設定する。Ｓ１１０にて、ＥＣＵ２００は、触媒１５４の温度が設定された目標温度Ｔｃｔになるように暖機制御を実行する。なお、触媒暖機制御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り返されない。

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１に搭載されたＥＣＵ２００の動作について図５乃至図８を用いて説明する。

＜走行モードが選択されている場合の暖機制御（その１）＞
たとえば、制御モードとして走行モードが選択されており、かつ、エンジン１０が停止状態である場合を想定する。また、暖機制御は、触媒温度センサ１１４の検出結果に基づいて行なわれるものとする。

エンジン１０の停止状態が継続するため、触媒１５４の温度Ｔｃが第１目標値Ｔｃｔ（１）および第２目標値Ｔｃｔ（２）よりも低い状態が継続する。ＥＶ走行が継続することにより第２ＭＧ３０において電力が消費されるため、バッテリ７０のＳＯＣが低下していく。

図５に示すように、時間Ｔ（０）にて、バッテリ７０のＳＯＣがしきい値ＳＯＣ（０）よりも小さくなる場合に、エンジン１０の始動が要求される。このとき、触媒１５４の暖機要求があり（Ｓ１００にてＹＥＳ）、走行モードが選択中であるため（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、第１目標値Ｔｃｔ（１）が触媒１５４の目標温度Ｔｃｔとして設定される（Ｓ１０６）。そして、触媒１５４の温度Ｔｃが設定された目標温度Ｔｃｔになるように暖機制御が実行される（Ｓ１１０）。暖機制御の実行により、触媒１５４が加熱されるため、触媒１５４の温度Ｔｃが上昇する。

時間Ｔ（１）にて、触媒１５４の温度Ｔｃが第１目標値Ｔｃｔ（１）に到達すると暖機制御が終了する。暖機制御が終了して、エンジン１０の低負荷状態が継続すると触媒１５４の温度Ｔｃは、放熱により時間の経過とともに低下していく。

時間Ｔ（２）にて、触媒１５４の温度Ｔｃが所定の下限値（＜第１目標値Ｔｃｔ（１））を下回ると暖機制御が再実行される。

なお、暖機制御の再実行は、触媒１５４の温度Ｔｃが所定の下限値を下回る場合に限定されるものではない。たとえば、暖機制御の再実行は、暖機制御が終了してからエンジン１０の低負荷継続時間がしきい値を超える場合に行なわれてもよい。低負荷継続時間のしきい値は、第１目標値Ｔｃｔ（１）から算出される。

＜発電モードが選択されている場合の暖機制御（その１）＞
たとえば、制御モードとして発電モードが選択されており、かつ、エンジン１０が停止状態である場合を想定する。また、暖機制御は、触媒温度センサ１１４の検出結果に基づいて行なわれるものとする。

エンジン１０の停止状態が継続するため、触媒１５４の温度Ｔｃが第１目標値Ｔｃｔ（１）および第２目標値Ｔｃｔ（２）よりも低い状態が継続する。発電モードの選択中であってエンジン１０が停止状態である場合には、外部の電気負荷３０２においてバッテリ７０の電力が消費される。そのため、バッテリ７０のＳＯＣが低下していく。

図６に示すように、時間Ｔ（３）にて、バッテリ７０のＳＯＣがしきい値ＳＯＣ(１）よりも小さくなる場合に、エンジン１０の始動が要求される。このとき、触媒１５４の暖機要求があり（Ｓ１００にてＹＥＳ）、発電モードが選択中であるため（Ｓ１０２にてＮＯ、かつ、Ｓ１０４にてＹＥＳ）、第２目標値Ｔｃｔ（２）が触媒１５４の目標温度Ｔｃｔとして設定される（Ｓ１０８）、そして、触媒１５４の温度Ｔｃが設定された目標温度Ｔｃｔになるように暖機制御が実行される（Ｓ１１０）。

暖機制御の実行により、触媒１５４が加熱されるため、触媒１５４の温度Ｔｃが上昇する。時間Ｔ（４）にて、触媒１５４の温度Ｔｃが第２目標値Ｔｃｔ（２）に到達すると暖機制御が終了する。暖機制御終了する。暖機制御が終了すると触媒１５４の温度Ｔｃは、放熱により時間の経過とともに低下していく。時間Ｔ（５）にて、触媒１５４の温度Ｔｃが所定の下限値（＜第２目標値Ｔｃｔ（２））を下回ると暖機制御が再実行される。

なお、暖機制御の再実行は、触媒１５４の温度Ｔｃが所定の下限値を下回る場合に限定されるものではない。たとえば、暖機制御の再実行は、暖機制御が終了してからエンジン１０の低負荷継続時間がしきい値を超える場合に行なわれてもよい。低負荷継続時間のしきい値は、第２目標値Ｔｃｔ（２）から算出される。

＜走行モードが選択されている場合の暖機制御（その２）＞
たとえば、制御モードとして走行モードが選択されており、かつ、エンジン１０が停止状態である場合を想定する。また、暖機制御は、実行継続時間と低負荷継続時間のしきい値とに基づいて行なわれるものとする。

図７に示すように、時間Ｔ’（０）にて、バッテリ７０のＳＯＣがしきい値ＳＯＣ（０）よりも小さくなる場合に、エンジン１０の始動が要求される。このとき、触媒１５４の暖機要求があり（Ｓ１００にてＹＥＳ）、走行モードが選択中であるため（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、第１目標値Ｔｃｔ（１）が触媒１５４の目標温度Ｔｃｔとして設定される（Ｓ１０６）。そして、設定された第１目標値Ｔｃｔ（１）から算出される実行継続時間Ｔａ（１）が経過するまで暖機制御が実行される（Ｓ１１０）。暖機制御の実行により、触媒１５４が加熱されるため、触媒１５４の温度Ｔｃが上昇する。

時間Ｔ’（１）にて、実行継続時間が経過すると暖機制御が終了する。このとき、触媒１５４の温度Ｔｃは、第１目標値Ｔｃｔ（１）付近の温度となる。暖機制御が終了して、エンジン１０の低負荷状態が継続すると触媒１５４の温度Ｔｃは、放熱により時間の経過とともに低下していく。

時間Ｔ’（２）にて、低負荷継続時間がしきい値Ｔｂ（１）を経過すると暖機制御が再実行される。低負荷継続時間のしきい値Ｔｂ（１）は、第１目標値Ｔｃｔ（１）から算出される。

＜発電モードが選択されている場合の暖機制御（その２）＞
たとえば、制御モードとして発電モードが選択されており、かつ、エンジン１０が停止状態である場合を想定する。また、暖機制御は、実行継続時間と低負荷継続時間のしきい値とに基づいて行なわれるものとする。

図８に示すように、時間Ｔ’（３）にて、バッテリ７０のＳＯＣがしきい値ＳＯＣ（１）よりも小さくなる場合に、エンジン１０の始動が要求される。このとき、触媒１５４の暖機要求があり（Ｓ１００にてＹＥＳ）、発電モードが選択中であるため（Ｓ１０２にてＮＯ、かつ、Ｓ１０４にてＹＥＳ）、第２目標値Ｔｃｔ（２）が触媒１５４の目標温度Ｔｃｔとして設定される（Ｓ１０８）。そして、設定された第２目標値Ｔｃｔ（２）から算出される実行継続時間Ｔａ（２）が経過するまで暖機制御が実行される（Ｓ１１０）。なお、実行継続時間Ｔａ（２）は走行モードの選択中の実行継続時間Ｔａ（１）よりも短い時間である。暖機制御の実行により、触媒１５４が加熱されるため、触媒１５４の温度Ｔｃが上昇する。

時間Ｔ’（４）にて、実行継続時間Ｔａ（１）が経過すると暖機制御が終了する。このとき、触媒１５４の温度Ｔｃは、第２目標値Ｔｃｔ（２）付近の温度となる。暖機制御が終了して、エンジン１０の低負荷状態が継続すると触媒１５４の温度Ｔｃは、放熱により時間の経過とともに低下していく。

時間Ｔ’（５）にて、設定された第２目標値Ｔｃｔ（２）から算出される低負荷継続時間のしきい値Ｔｂ（２）が経過すると暖機制御が再実行される。なお、低負荷継続時間のしきい値Ｔｂ（２）は、走行モードの選択中の低負荷継続時間のしきい値Ｔｂ（１）よりも大きい値である。

以上のようにして、本実施の形態に係る車両によると、走行モードの選択中に触媒１５４の暖機要求がある場合には、触媒１５４の温度Ｔｃが第１目標値Ｔｃｔ（１）になるように暖機制御が実行される。また、発電モードの選択中に触媒１５４の暖機要求がある場合には、触媒１５４の温度Ｔｃが第１目標値Ｔｃｔ（１）よりも低い第２目標値Ｔｃｔ（２）になるように暖機制御が実行される。これにより、走行モードおよび発電モードの各々のモードの選択時において触媒１５４の温度Ｔｃが適温になるように制御される。そのため、特に発電モードの選択時の暖機制御を実行する場合に無駄なエネルギーの消費を抑制することができる。したがって、車両の状態に応じて触媒の温度を適切に制御する車両および車両用制御方法を提供することができる。

なお、本実施の形態において、暖機制御は、触媒温度センサ１１４の検出結果に基づいて行なう場合と、実行継続時間と低負荷継続時間のしきい値とに基づいて行なう場合について説明したが、特にこれらに限定されるものではない。たとえば、暖機制御は、ＥＨＣ１１０における消費電力量に基づいて行なわれてもよい。

たとえば、ＥＣＵ２００は、走行モードの選択中においては、暖機制御を開始してからのＥＨＣ１１０における消費電力量が第１の値以上になるまで実施し、発電モードの選択中においては、暖機制御を開始してからＥＨＣ１１０における消費電力量が第２の値以上になるまで実施するようにしてもよい。なお、第２の値は第１の値よりも小さい。また、第１の値は、第１目標値Ｔｃｔ（１）から算出され、第２の値は、第２目標値Ｔｃｔ（２）から算出される。

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第１レゾルバ、１３第２レゾルバ、１４車輪速センサ、１６駆動軸、１８クランク軸、２０第１ＭＧ、３０第２ＭＧ、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、６０ＰＣＵ、７０バッテリ、７８電力変換装置、７９ソケット、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、１１０ＥＨＣ、１１２電源回路、１１４触媒温度センサ、１１６正側電極、１１６，１１８電極、１１８負側電極、１５４触媒、１５６電池温度センサ、１５８電流センサ、１６０電圧センサ、１６２アクセルペダル、１６４ペダルストロークセンサ、２００ＥＣＵ、２０２要求判定部、２０４モード判定部、２０６目標温度設定部、２０８暖機制御部、３００アダプタ、３０２電気負荷、３０４プラグ。

Claims

車両の外部の受電設備への電力の供給が可能な蓄電装置と、
前記蓄電装置および前記受電設備への電力の供給が可能な発電装置と、
前記発電装置の動力源であって、排気ガスを浄化する触媒を有するエンジンと、
前記車両の走行時に触媒暖機が要求される場合には、触媒温度が第１目標値になるように前記車両を制御するための制御装置とを含み、
前記制御装置は、前記受電設備への電力供給時に前記触媒暖機が要求される場合には、前記触媒温度が前記第１目標値と異なる第２目標値になるように前記車両を制御する、車両。
前記第２目標値は、前記第１目標値よりも低い温度である、請求項１に記載の車両。
前記第１目標値は、前記車両の走行時における前記エンジンの吸入空気量の上限値に対応する量の前記排気ガスを浄化するために要する前記触媒温度である、請求項１または２に記載の車両。
前記第２目標値は、前記受電設備への前記電力供給時における前記エンジンの吸入空気量の上限値に対応する量の前記排気ガスを浄化するために要する前記触媒温度である、請求項１〜３のいずれかに記載の車両。
前記制御装置は、前記蓄電装置の残容量がしきい値よりも小さい場合に、前記触媒暖機が要求されると判定する、請求項１に記載の車両。
前記制御装置は、前記触媒暖機が終了してからの経過時間がしきい値以上になるまで前記エンジンの低負荷状態が継続する場合に前記触媒暖機が要求されると判定する、請求項１に記載の車両。
前記車両は、前記車両を駆動するための電動機をさらに含み、
前記制御装置は、前記エンジンを停止させた状態で前記電動機を用いて前記車両の駆動中に前記エンジンの始動が要求される場合に、前記触媒暖機が要求されると判定する、請求項１に記載の車両。
前記車両は、前記触媒温度を検出するための検出部をさらに含み、
前記制御装置は、前記エンジンが作動状態であって、かつ、前記検出部によって検出された前記触媒温度がしきい値よりも小さい場合に前記触媒暖機が要求されると判定する、請求項１に記載の車両。
前記発電装置は、第１回転電機であって、
前記車両は、
駆動輪と、
前記駆動輪を回転させるための第２回転電機と、
前記エンジンの出力軸と、前記第１回転電機の回転軸と、前記第２回転電機の回転軸との三要素の各々を機械的に連結し、前記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伝達が可能な動力伝達装置とを含む、請求項１に記載の車両。
外部の受電設備への電力の供給が可能な蓄電装置と、前記蓄電装置および前記受電設備への電力の供給が可能な発電装置と、前記発電装置の動力源であって、触媒を有するエンジンとを含む車両に用いられる車両用制御方法であって、
前記車両の走行時に触媒暖機が要求される場合には、触媒温度が第１目標値になるように前記車両を制御するステップと、
前記受電設備への電力供給時に前記触媒暖機が要求される場合に、前記触媒温度が前記第１目標値と異なる第２目標値になるように前記車両を制御するステップとを含む、車両用制御方法。