JP2015120482A - Hybrid vehicle control device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hybrid vehicle control device which properly warms up a catalyst by avoiding the lowering of fuel economy when there arise both a catalyst warmup requirement and an SOC control requirement while securing a charging capacity of a battery.SOLUTION: When a catalyst warmup control flag is turned on (S10: YES), and a low-SOC control flag is turned on(S12: YES), an ECU (hybrid vehicle control device) calculates regenerative power Preg_av, charging allowable power Win, and vehicle traveling power Prun (S13), and calculates battery charging/discharging power Pbatt on the basis of a difference between the regenerative power Preg_av and the charging allowable power Win (S14). Furthermore, the ECU calculates engine requirement output Peng by subtracting the battery charging/discharging power Pbatt from the vehicle traveling power Prun (S15), and performs ignition retardant control by setting an ignition retardant angle IGTrtd (S16, S18). By this constitution, a catalyst can be properly warmed up while taking the charging allowable power Win into consideration.

Description

本発明は、ハイブリッド車において、エンジン及びモータジェネレータの出力、並びにバッテリの充放電を制御可能なハイブリッド車制御装置に関する。   The present invention relates to a hybrid vehicle control apparatus capable of controlling output of an engine and a motor generator and charging / discharging of a battery in a hybrid vehicle.

近年、低燃費、低排気エミッションの社会的要請から車両の駆動力源としてエンジン及びモータジェネレータを搭載したハイブリッド自動車が注目されている。また、エンジンの排気を浄化する触媒の温度が所定温度よりも低いとき、触媒暖機制御を実行する制御装置が知られている。   In recent years, a hybrid vehicle equipped with an engine and a motor generator as a driving force source of a vehicle has attracted attention because of the social demand for low fuel consumption and low exhaust emissions. There is also known a control device that performs catalyst warm-up control when the temperature of a catalyst that purifies engine exhaust is lower than a predetermined temperature.

例えば特許文献1に開示された制御装置では、バッテリにリチウムイオン電池を用いたハイブリッド自動車において、バッテリ温度が所定温度より低いとき低SOC制御要求を出力し、SOCの管理中心を通常時の値(例えば60%)から少し小さい値(例えば45%)に低下させることで、バッテリの充電許容電力(入力制限)Winを拡大する。
また、触媒温度が所定温度より低いとき触媒暖機要求を出力する。触媒暖機要求が出力されているときには低SOC制御要求の出力に拘わらずに触媒暖機制御モードを設定し、点火遅角した状態でアイドル回転数で自立運転(無負荷運転)するようエンジンを制御することにより、触媒を暖機する。つまり、バッテリ温度と触媒温度の両方が低いとき、低SOC制御より触媒暖機制御を優先することによりエミッションの悪化を抑制する。
For example, in the control device disclosed in Patent Document 1, in a hybrid vehicle using a lithium ion battery as a battery, a low SOC control request is output when the battery temperature is lower than a predetermined temperature, and the SOC management center is a normal value ( For example, the allowable charging power (input limit) Win of the battery is increased by lowering the value from 60% to a slightly smaller value (for example, 45%).
When the catalyst temperature is lower than a predetermined temperature, a catalyst warm-up request is output. When the catalyst warm-up request is output, the catalyst warm-up control mode is set regardless of the output of the low SOC control request, and the engine is operated so as to be operated independently at idle speed (no load operation) with the ignition retarded. By controlling, the catalyst is warmed up. That is, when both the battery temperature and the catalyst temperature are low, the deterioration of the emission is suppressed by giving priority to the catalyst warm-up control over the low SOC control.

特開2008−284909号公報JP 2008-284909 A

触媒暖機要求と低SOC制御要求とが共にあるとき、特許文献1の制御装置では、エンジンを無負荷運転とするため燃費の低下が大きい。また、SOCの低下による充電許容電力Winの拡大を実施しないため、モータジェネレータの減速回生時のエネルギを十分にバッテリに充電することができなくなるおそれがある。   When there is both a catalyst warm-up request and a low SOC control request, the control device of Patent Document 1 has a large reduction in fuel consumption because the engine is operated without load. Further, since the allowable charging power Win is not increased due to the decrease in the SOC, there is a possibility that the energy during the deceleration regeneration of the motor generator cannot be sufficiently charged to the battery.

本発明はこのような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、触媒暖機要求と低SOC制御要求とが共に有るとき、燃費の低下を回避し、且つバッテリの充電能力を確保しつつ、適切に触媒を暖機するハイブリッド車制御装置を提供することにある。   The present invention was created in view of the above points, and its purpose is to avoid a decrease in fuel consumption and to secure a battery charging capacity when both a catalyst warm-up request and a low SOC control request are present. However, an object of the present invention is to provide a hybrid vehicle control device that appropriately warms up the catalyst.

本発明は、エンジンと、排気管に設けられ、排気を浄化する触媒と、力行動作により電力を消費して駆動力を生成可能であり、且つ回生動作により発電可能であるモータジェネレータと、モータジェネレータとの電力の授受により充放電可能なバッテリと、を備えるハイブリッド車において、触媒の暖機を行う「触媒暖機要求」、及び、バッテリのSOCの管理中心を低下させることにより充電許容電力(Win)を拡大させる「低SOC制御要求」に応じて、エンジン及びモータジェネレータの駆動、並びにバッテリの充放電を制御可能なハイブリッド車制御装置に係る発明である。
ここで、「バッテリ」は、充放電可能な蓄電装置全般を意味し、キャパシタ等を含む。
The present invention relates to an engine, a catalyst that is provided in an exhaust pipe, purifies exhaust, a motor generator that can generate driving force by consuming electric power by a power running operation, and that can generate electric power by a regenerative operation, and a motor generator In a hybrid vehicle equipped with a battery that can be charged and discharged by receiving and transferring electric power with the battery, a “catalyst warm-up request” for warming up the catalyst, and a charge allowable power (Win) by reducing the SOC management center of the battery ) Is an invention relating to a hybrid vehicle control device capable of controlling the driving of the engine and the motor generator and the charging / discharging of the battery in accordance with the “low SOC control request”.
Here, “battery” means a general power storage device that can be charged and discharged, and includes a capacitor and the like.

このハイブリッド車制御装置は、触媒暖機要求と低SOC制御要求とが共に有るとき、モータジェネレータの回生動作により発生する可能性があり車速に応じて変化する回生可能パワー(Preg_av)が、バッテリ温度(Tb)及びSOCによって決まる充電許容電力の範囲内になるように制御しつつエンジンを負荷運転させ、且つ、触媒に供給される排気熱エネルギ(Eexh)が触媒暖機必要エネルギ(Eexhtgt)を超えるように触媒を暖機する「触媒暖機制御」を実行することを特徴とする。
ここで、排気熱エネルギは、例えば、排気温度と排気流量とに基づいて算出される排気熱流(Qexh)の積算値として得られる。
In this hybrid vehicle control device, when there is both a catalyst warm-up request and a low SOC control request, the regenerative power (Preg_av) that may be generated by the regenerative operation of the motor generator and changes according to the vehicle speed is determined by the battery temperature. (Tb) The engine is loaded while being controlled to be within the allowable charging power range determined by (Tb) and SOC, and the exhaust heat energy (Eexh) supplied to the catalyst exceeds the catalyst warm-up required energy (Eexhtgt) Thus, “catalyst warm-up control” for warming up the catalyst is executed.
Here, the exhaust heat energy is obtained, for example, as an integrated value of the exhaust heat flow (Qexh) calculated based on the exhaust temperature and the exhaust flow rate.

本発明では、特許文献1の従来技術のように、触媒暖機要求時に低SOC制御よりも触媒暖機制御を優先してエンジンを無負荷運転とするのではなく、エンジンを負荷運転させつつ触媒を暖機するため、燃費の低下を回避することができる。
また、回生可能パワーが充電許容電力の範囲内になるように制御する。具体的には、回生可能パワーから充電許容電力を差し引いたパワー値であるパワーバランス(Preg_av−Win)に応じてバッテリを充放電させ、バッテリの放電時に充電許容電力Winを拡大させることで、モータジェネレータによる減速回生時のエネルギを全てバッテリに充電することができるようにする。よって、バッテリの充電能力を確保しつつ、適切に触媒を暖機することができる。
In the present invention, as in the prior art of Patent Document 1, the catalyst warm-up control is prioritized over the low SOC control at the time of catalyst warm-up request, and the engine is not loaded with no load. Since the engine is warmed up, a reduction in fuel consumption can be avoided.
In addition, control is performed so that the regenerative power is within the range of allowable charging power. Specifically, the battery is charged / discharged according to the power balance (Preg_av−Win), which is a power value obtained by subtracting the allowable charging power from the regenerative power, and the charging allowable power Win is expanded when the battery is discharged, thereby All the energy during deceleration regeneration by the generator can be charged to the battery. Therefore, the catalyst can be appropriately warmed up while ensuring the charging capacity of the battery.

本発明のハイブリッド車制御装置は、触媒暖機要求と低SOC制御要求とが共に有るとき、好ましくはハイブリッド車の走行に必要な車両走行パワー(Prun)を算出する。そして、(1)車速(V)が所定の車速閾値(Vx)より低速であり、回生可能パワーが充電許容電力より小さいとき、エンジン出力(Peng)を車両走行パワーより大きくしてバッテリを充電する。また、(2)車速が車速閾値より高速であり、回生可能パワーが充電許容電力より大きいとき、エンジン出力を車両走行パワーより小さくしてバッテリを放電させる。   The hybrid vehicle control device of the present invention preferably calculates the vehicle travel power (Prun) necessary for traveling of the hybrid vehicle when both the catalyst warm-up request and the low SOC control request exist. (1) When the vehicle speed (V) is lower than a predetermined vehicle speed threshold value (Vx) and the regenerative power is smaller than the charge allowable power, the engine output (Peng) is made larger than the vehicle running power to charge the battery. . (2) When the vehicle speed is higher than the vehicle speed threshold value and the regenerative power is larger than the allowable charging power, the engine output is made smaller than the vehicle running power to discharge the battery.

(1)の制御の場合、バッテリを充電したときSOCは増加するが、充電許容電力は回生可能パワーに対して余裕があり、低SOC制御と触媒暖機制御の双方の目的が同時に達成される。
(2)の制御の場合、バッテリの放電によりSOCが低下していき、回生可能パワーが充電許容電力の範囲内に入るように制御できるため、低SOC制御と触媒暖機制御の双方の目的が同時に達成される。
In the case of the control (1), the SOC increases when the battery is charged, but the chargeable power has a margin for the regenerative power, and the objectives of both the low SOC control and the catalyst warm-up control are achieved simultaneously. .
In the case of the control (2), the SOC decreases due to the battery discharge, and the regenerative power can be controlled so as to be within the range of the allowable charging power. Therefore, the purpose of both the low SOC control and the catalyst warm-up control is Achieved at the same time.

また、本発明の触媒暖機制御において、エンジンの点火時期を所定の点火遅角量(IGTrtd)だけ遅角させる「点火遅角制御」を実施することで排気熱エネルギを増加させ、触媒及びエンジンを暖機することが好ましい。これにより、排気流量の増加のみによって排気熱エネルギを増加させる方法に比べ、短時間で排気熱エネルギを増加させ、早期に触媒を暖機することができる。   Further, in the catalyst warm-up control of the present invention, the exhaust heat energy is increased by carrying out “ignition delay control” in which the ignition timing of the engine is retarded by a predetermined ignition retard amount (IGTrtd). It is preferable to warm up. As a result, the exhaust heat energy can be increased in a shorter time and the catalyst can be warmed up earlier than in the method of increasing the exhaust heat energy only by increasing the exhaust flow rate.

点火遅角制御を前提とすると、好ましくは、上記の(1)の制御にて、バッテリを充電し、且つ、点火遅角量を(2)の制御に対し相対的に小さくする。また、(2)の制御にて、バッテリを放電させ、且つ、点火遅角量を(1)の制御に対し相対的に大きくする。
(1)の制御の場合、点火遅角量を小さめに設定し、主に排気流量増加による排気熱流増加で触媒の早期暖機を図る。これにより、触媒暖機時の燃費の低下を回避することができ、また、触媒及びエンジンの暖機を促進することができる。
(2)の制御の場合、点火遅角量を大きめに設定し、主に点火遅角効果による排気熱流増加で触媒の早期暖機を図る。
Assuming ignition retard control, the battery is preferably charged by the control (1) described above, and the ignition retard amount is made relatively smaller than the control (2). Further, in the control (2), the battery is discharged, and the ignition retard amount is made relatively larger than the control (1).
In the case of the control (1), the ignition retard amount is set to be small, and the catalyst is warmed up early by mainly increasing the exhaust heat flow by increasing the exhaust flow rate. Thereby, it is possible to avoid a reduction in fuel consumption when the catalyst is warmed up, and to promote warming up of the catalyst and the engine.
In the case of the control (2), the ignition delay amount is set to be large, and the catalyst is warmed up early by mainly increasing the exhaust heat flow due to the ignition delay effect.

本発明の一実施形態によるハイブリッド車制御装置が適用されるハイブリッド車のシステム図。1 is a system diagram of a hybrid vehicle to which a hybrid vehicle control device according to an embodiment of the present invention is applied. 本発明の一実施形態による触媒暖機制御のフローチャート。The flowchart of the catalyst warm-up control by one Embodiment of this invention. 車速Vと回生可能パワーPreg_avとの関係を示すマップ。The map which shows the relationship between vehicle speed V and regenerative power Preg_av. バッテリ温度Tb及びSOCと充電許容電力Winとの関係を示すマップ。The map which shows the relationship between battery temperature Tb and SOC, and charge allowable electric power Win. パワーバランス(Preg_av−Win)とバッテリ充放電電力Pbattとの関係を示すマップ。The map which shows the relationship between power balance (Preg_av-Win) and battery charging / discharging electric power Pbatt. 点火遅角量IGTrtdと排気熱効率ηexhとの関係を示すマップ。The map which shows the relationship between ignition retard amount IGTrtd and exhaust thermal efficiency (eta) exh. 本発明の一実施形態による触媒暖機制御のタイムチャート。The time chart of the catalyst warm-up control by one Embodiment of this invention.

以下、本発明のハイブリッド車制御装置の実施形態を図面に基づいて説明する。
(一実施形態)
最初に、本発明のハイブリッド車制御装置が適用されるハイブリッド車の例について、図1を参照して説明する。図1に示すハイブリッド車10は、駆動力源としてエンジン2及び2つのモータジェネレータ(図中、「MG」と示す)31、32を備えた、いわゆるシリーズパラレルハイブリッド自動車である。なお、他の実施形態の制御装置が適用されるハイブリッド車は、少なくとも1つのモータジェネレータを備えていればよい。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a hybrid vehicle control device of the present invention will be described with reference to the drawings.
(One embodiment)
First, an example of a hybrid vehicle to which the hybrid vehicle control device of the present invention is applied will be described with reference to FIG. A hybrid vehicle 10 shown in FIG. 1 is a so-called series parallel hybrid vehicle including an engine 2 and two motor generators (shown as “MG” in the figure) 31 and 32 as a driving force source. A hybrid vehicle to which the control device of another embodiment is applied only needs to include at least one motor generator.

エンジン2は、ガソリン、軽油等の燃料を燃焼させることにより動力を出力する例えば4気筒のエンジンである。エンジン2は、スロットルバルブを介して吸入した空気と、燃料噴射弁から噴射された燃料との混合気を、点火プラグによる電気火花によって爆発燃焼させ、動力を発生する。なお、スロットルバルブ、燃料噴射弁、点火プラグは、いずれも図示しない。エンジン2の各気筒からの排気は、エキゾーストマニホールド21を経由して排気管22に集められ、排気管22に設けられた触媒23によって浄化された後、大気中へ排出される。   The engine 2 is, for example, a 4-cylinder engine that outputs power by burning fuel such as gasoline or light oil. The engine 2 generates power by causing an air-fuel mixture of air sucked through the throttle valve and fuel injected from the fuel injection valve to explode and burn with electric sparks from the spark plug. Note that the throttle valve, the fuel injection valve, and the spark plug are not shown. Exhaust gas from each cylinder of the engine 2 is collected in the exhaust pipe 22 via the exhaust manifold 21, purified by the catalyst 23 provided in the exhaust pipe 22, and then discharged into the atmosphere.

このハイブリッド車10の例では、エンジン2の動力はクランク軸15を介して動力分割機構16に伝達される。動力分割機構16は、エンジン2の動力を分割し、その一方の動力で車輪14を駆動し、もう一方の動力で第1モータジェネレータ31に発電させる。なお、他の実施形態の制御装置は、動力分割機構を備えないハイブリッド車に適用されてもよい。   In the example of the hybrid vehicle 10, the power of the engine 2 is transmitted to the power split mechanism 16 via the crankshaft 15. The power split mechanism 16 splits the power of the engine 2, drives the wheels 14 with one power, and causes the first motor generator 31 to generate power with the other power. Note that the control device of another embodiment may be applied to a hybrid vehicle that does not include a power split mechanism.

モータジェネレータ31、32は、例えば永久磁石式同期型の三相交流電動機であり、直流電力と三相交流電力とを変換するインバータ(図中、「INV」と示す)33、34を介してバッテリ4と電気的に接続されている。
モータジェネレータ31、32は、力行動作により電力を消費して駆動力を生成可能であり、且つ回生動作により発電可能である。第1モータジェネレータ31は、インバータ33によって駆動され、主にエンジン2の駆動力によって発電する発電機として機能し、発電した電力をバッテリ4に充電する。第2モータジェネレータ32は、インバータ34によって駆動され、主に力行動作により、バッテリ4が放電した電力を消費して車軸13を介して車輪14を駆動する電動機として機能する。また、第2モータジェネレータ32は、ハイブリッド車10の減速時に回生動作し、発電した電力をバッテリ4に充電する。
The motor generators 31 and 32 are, for example, permanent magnet type synchronous three-phase AC motors, and are connected to batteries via inverters 33 and 34 (indicated as “INV” in the figure) for converting DC power and three-phase AC power. 4 is electrically connected.
The motor generators 31 and 32 can generate power by consuming electric power by a power running operation and can generate electric power by a regenerative operation. The first motor generator 31 is driven by the inverter 33, functions as a generator that generates power mainly by the driving force of the engine 2, and charges the battery 4 with the generated power. The second motor generator 32 is driven by the inverter 34 and functions as an electric motor that drives the wheels 14 via the axle 13 by consuming the electric power discharged from the battery 4 mainly by a power running operation. The second motor generator 32 performs a regenerative operation when the hybrid vehicle 10 decelerates, and charges the battery 4 with the generated power.

バッテリ4は、例えばニッケル水素、リチウムイオン電池等の充放電可能な蓄電装置である。また、電気二重層キャパシタ等の蓄電装置もバッテリ4に含むものとして考える。
バッテリ4は、モータジェネレータ31、32との電力の授受により充放電可能であり、SOC(State Of Charge)が所定の限界量以内の範囲で充電される。
The battery 4 is a chargeable / dischargeable power storage device such as a nickel hydride or lithium ion battery. Further, it is assumed that the battery 4 includes a power storage device such as an electric double layer capacitor.
The battery 4 can be charged / discharged by receiving / transmitting electric power from / to the motor generators 31 and 32, and charged in a range where SOC (State Of Charge) is within a predetermined limit amount.

バッテリ4の直流電力は、インバータ34で三相交流電力に変換されて第2モータジェネレータ32に供給される以外に、例えばDCDCコンバータで低電圧の直流電力に変換され、図示しない補機の電力源として用いられる。
なお、現実のハイブリッド車において、バッテリ4は、補機用の低圧バッテリと区別するため、「主機バッテリ」又は「高圧バッテリ」とも呼ばれる。しかし、本明細書では、補機用のバッテリについて特に言及しないため、単に「バッテリ4」という。
The direct current power of the battery 4 is converted into three-phase alternating current power by the inverter 34 and supplied to the second motor generator 32. In addition, the direct current power of the battery 4 is converted to low voltage direct current power by a DCDC converter, for example. Used as
In an actual hybrid vehicle, the battery 4 is also called a “main machine battery” or a “high voltage battery” in order to distinguish it from a low voltage battery for auxiliary equipment. However, in this specification, the battery for auxiliary equipment is not particularly referred to, and therefore simply referred to as “battery 4”.

ECU5は、本発明の「ハイブリッド車制御装置」に相当し、車速や、運転者のアクセル操作によるアクセル開度等の信号が入力されるとともに、エンジン2、触媒23、モータジェネレータ31、32、バッテリ4等の現在の作動状態や温度、SOC等の情報を取得し、各駆動力源の駆動を統括的に制御し管理する。
現実のハイブリッドでは、ECU5は、エンジンECU、MG−ECU、バッテリECU等、制御対象毎に制御を分担された個別のECU、及び、それら個別のECUと相互に通信し車両全体を統括的に管理するPM(パワーマネジメント)−ECU等の複数の制御装置から構成されている。しかし、本明細書では細かな制御分担には言及せず、包括的な制御装置としてのECU5が、後述する全ての制御を実行するものとする。
The ECU 5 corresponds to the “hybrid vehicle control device” of the present invention, and receives signals such as the vehicle speed and the accelerator opening degree by the driver's accelerator operation, and the engine 2, catalyst 23, motor generators 31 and 32, battery Information such as the current operating state, temperature, SOC, etc., such as 4 is acquired, and the driving of each driving force source is comprehensively controlled and managed.
In an actual hybrid, the ECU 5 is an engine ECU, MG-ECU, battery ECU, or other individual ECU that is assigned control for each control target, and communicates with these individual ECUs to manage the entire vehicle in an integrated manner. PM (Power Management) -A plurality of control devices such as an ECU. However, in this specification, detailed control sharing is not mentioned, and the ECU 5 as a comprehensive control device executes all the controls described later.

ECU5の主な作用について説明する。ECU5は、エンジン2に関し、クランク角、冷却水温、気筒内圧力、カム角、スロットル開度、吸入空気量、吸排気温度、空燃比、酸素信号、及び、排気管22の触媒23の付近に取り付けられた触媒温度センサ24からの触媒温度Tcat等の情報を取得し、これらの情報に基づいて各種制御量を演算する。なお、触媒温度センサ24を設けず、例えばエンジン停止期間と外気温度等から触媒温度Tcatを推定してもよい。
そして、ECU5は、燃料噴射弁への駆動信号、スロットルバルブの開度を調節するスロットルモータへの駆動信号、点火プラグへの制御信号、バルブタイミング調整装置への制御信号等を出力することで、エンジン2の運転を制御する。
The main operation of the ECU 5 will be described. The ECU 5 is attached to the engine 2 in the vicinity of the crank angle, the cooling water temperature, the cylinder pressure, the cam angle, the throttle opening, the intake air amount, the intake / exhaust temperature, the air / fuel ratio, the oxygen signal, and the catalyst 23 in the exhaust pipe 22. Information such as the catalyst temperature Tcat from the obtained catalyst temperature sensor 24 is acquired, and various control amounts are calculated based on the information. The catalyst temperature sensor 24 may not be provided, and the catalyst temperature Tcat may be estimated from, for example, the engine stop period and the outside air temperature.
The ECU 5 outputs a drive signal to the fuel injection valve, a drive signal to the throttle motor that adjusts the opening of the throttle valve, a control signal to the spark plug, a control signal to the valve timing adjustment device, etc. The operation of the engine 2 is controlled.

また、ECU5は、モータジェネレータ31、32に関し、車速信号やアクセル開度信号に基づいてトルク指令を演算し、さらに、回転角センサからの電気角信号や、電流センサからの電流フィードバック信号等に基づいて、インバータ33、34のスイッチング動作を制御することで、モータジェネレータ31、32の通電を制御する。
また、ECU5は、バッテリ4に関し、バッテリ温度TbやSOC等の情報を取得し、充電許容電力(入力制限)Win及び放電許容電力(出力制限)Woutの範囲内で適切に充放電させるよう制御する。
Further, the ECU 5 calculates a torque command for the motor generators 31 and 32 based on the vehicle speed signal and the accelerator opening signal, and further based on the electrical angle signal from the rotation angle sensor, the current feedback signal from the current sensor, and the like. Thus, the energization of the motor generators 31 and 32 is controlled by controlling the switching operation of the inverters 33 and 34.
Further, the ECU 5 acquires information on the battery 4 such as the battery temperature Tb and the SOC, and performs control so as to appropriately charge and discharge within the range of the allowable charging power (input limit) Win and the allowable discharging power (output limit) Wout. .

以上のような構成のハイブリッド車において、特許文献1の従来技術では、バッテリ温度Tbが低いときには充電許容電力Winが低下するため、SOCの管理中心を通常時の値(例えば60%)から少し小さい値(例えば45%)に低下させることで、バッテリの充電許容電力(入力制限)Winを拡大する「低SOC制御要求」を出力する。また、触媒温度Tcatが所定温度よりも低いとき、触媒暖機要求を出力する。そして、触媒暖機要求と低SOC制御要求が共に有るときには、低SOC制御より触媒暖機制御を優先し、点火遅角した状態でアイドル回転数で自立運転(無負荷運転)するようエンジンを制御することにより、触媒を暖機する。   In the hybrid vehicle configured as described above, in the conventional technology of Patent Document 1, since the allowable charge power Win decreases when the battery temperature Tb is low, the SOC management center is slightly smaller than the normal value (for example, 60%). By reducing the value to a value (for example, 45%), a “low SOC control request” for expanding the charge allowable power (input limit) Win of the battery is output. When the catalyst temperature Tcat is lower than the predetermined temperature, a catalyst warm-up request is output. When both the catalyst warm-up request and the low SOC control request are present, the catalyst warm-up control is prioritized over the low SOC control, and the engine is controlled so that the engine is operated independently at idle speed (no load operation) with the ignition retarded. To warm up the catalyst.

しかし、この従来技術ではエンジンを無負荷運転とするため燃費の低下が大きい。また、SOCの低下による充電許容電力Winの拡大を実施しないため、モータジェネレータの減速回生時のエネルギを十分にバッテリに充電することができなくなるおそれがある。
そこで、本実施形態のECU5は、上記の課題を解決するため、触媒暖機要求と低SOC制御要求とが共に有るとき、燃費の低下を回避し、且つバッテリの充電能力を適切に確保しつつ、触媒を暖機するための制御を実行することを特徴としている。
However, in this prior art, the fuel consumption is greatly reduced because the engine is operated without load. Further, since the allowable charging power Win is not increased due to the decrease in the SOC, there is a possibility that the energy during the deceleration regeneration of the motor generator cannot be sufficiently charged to the battery.
Therefore, in order to solve the above-described problem, the ECU 5 of the present embodiment avoids a decrease in fuel consumption and appropriately secures the battery charging capability when both the catalyst warm-up request and the low SOC control request exist. The control for warming up the catalyst is performed.

次に、本実施形態のECU5が実行する触媒暖機制御ルーチンについて図2〜図6を参照して説明する。以下のフローチャートの説明で、記号「S」はステップを意味する。また、制御の説明では、エンジン、バッテリ、モータジェネレータ等について図1の符号を全てに記載するとかえって文章が読みにくくなるため、符号の記載を適宜省略する。
最初に、S10で触媒暖機制御フラグがONであるか、すなわち触媒暖機要求が有るか否か判断する。触媒暖機制御フラグがOFFの場合(S10:NO)、以下のステップを実行せず処理を終了する。触媒暖機制御フラグがONの場合(S10:YES)、以下のステップに進む。
Next, a catalyst warm-up control routine executed by the ECU 5 of the present embodiment will be described with reference to FIGS. In the description of the flowchart below, the symbol “S” means a step. In the description of the control, if the reference numerals in FIG. 1 are written in all of the engine, battery, motor generator, etc., the text becomes difficult to read.
First, it is determined in S10 whether the catalyst warm-up control flag is ON, that is, whether there is a catalyst warm-up request. When the catalyst warm-up control flag is OFF (S10: NO), the following steps are not executed and the process is terminated. When the catalyst warm-up control flag is ON (S10: YES), the process proceeds to the following steps.

S11では、目標触媒温度Ttgtと現在触媒温度Tcatとの偏差に基づき、マップ等を用いて、「触媒を活性化させるのに必要な排気熱エネルギ」を意味する触媒暖機必要エネルギEexhtgtを算出する。目標触媒温度Ttgtは、触媒活性に必要な温度として予め設定する。現在触媒温度Tcatは、温度センサの検出値、又は、エンジン停止期間と外気温度等に基づいて推定される値を用いる。マップは、触媒の熱容量や外気温度等に基づき予め作成される。   In S11, based on the deviation between the target catalyst temperature Ttgt and the current catalyst temperature Tcat, a catalyst warm-up required energy Eexhtgt which means “exhaust heat energy necessary for activating the catalyst” is calculated using a map or the like. . The target catalyst temperature Ttgt is set in advance as a temperature necessary for catalyst activity. As the current catalyst temperature Tcat, a value detected by a temperature sensor or a value estimated based on an engine stop period, an outside air temperature, or the like is used. The map is created in advance based on the heat capacity of the catalyst, the outside air temperature, and the like.

S12では、低SOC制御フラグがONであるか、すなわち低SOC制御要求が有るか否か判断する。低SOC制御要求が有るとき(S12:YES)は、充電許容電力Winを考慮した触媒暖機制御を実施するためS13に進む。低SOC制御要求が無いとき(S12:NO)はS17に進む。
S13では、回生可能パワーPreg_av、充電許容電力Win、及び車両走行パワーPrunを算出する。
In S12, it is determined whether the low SOC control flag is ON, that is, whether there is a low SOC control request. When there is a low SOC control request (S12: YES), the process proceeds to S13 in order to perform the catalyst warm-up control in consideration of the charge allowable power Win. When there is no low SOC control request (S12: NO), the process proceeds to S17.
In S13, regenerative power Preg_av, charge allowable power Win, and vehicle travel power Prun are calculated.

回生可能パワーPreg_avは、車両の減速時等にモータジェネレータの回生動作によって発生する可能性のある電力であり、図3に示す車速Vと回生可能パワーPreg_avとの特性マップを用いて算出される。なお、「Preg_av」の添え字「reg」は「regeneration」を、「av」は「available」を意味する。
図3に示すように、回生可能パワーPreg_avは車速Vの増加に従って増加する。そのため充電許容電力Winとの関係において、車速閾値Vxより低速の領域では、回生可能パワーPreg_avは充電許容電力Winより小さくなり、車速閾値Vxより高速の領域では、回生可能パワーPreg_avは充電許容電力Winより大きくなる。
The regenerative power Preg_av is electric power that may be generated by a regenerative operation of the motor generator when the vehicle is decelerated, and is calculated using a characteristic map of the vehicle speed V and the regenerative power Preg_av shown in FIG. Note that the subscript “reg” of “Preg_av” means “regeneration”, and “av” means “available”.
As shown in FIG. 3, the regenerative power Preg_av increases as the vehicle speed V increases. Therefore, in the relationship with the allowable charging power Win, the regenerative power Preg_av is smaller than the allowable charging power Win in the region lower than the vehicle speed threshold Vx, and the regenerative power Preg_av is the allowable charging power Win in the region higher than the vehicle speed threshold Vx. Become bigger.

充電許容電力Winは、図4に示すバッテリ温度Tbと充電許容電力Winとの特性マップを用いて算出される。図4に示すように、バッテリ温度が低温側のTb0以下、又は高温側のTb2以上のときは充放電不可であり、バッテリ温度がTb0からTb1の範囲で、バッテリ温度Tb及びSOCに応じて充電許容電力(入力制限)Win、及び、放電許容電力(出力制限)Woutが変化する。   Charging allowable power Win is calculated using a characteristic map of battery temperature Tb and charging allowable power Win shown in FIG. As shown in FIG. 4, when the battery temperature is lower than Tb0 on the low temperature side or higher than Tb2 on the high temperature side, charging / discharging is not possible, and charging is performed according to the battery temperature Tb and SOC in the range of the battery temperature from Tb0 to Tb1. The allowable power (input limit) Win and the discharge allowable power (output limit) Wout change.

例えば、バッテリ温度Tbが0℃付近の充電側(パワー負側)を示すIVp部に注目すると、SOCが60%から50%、40%と低下するに従って、パワーの絶対値である充電許容電力Winが増加することがわかる。
また、車両走行パワーPrunは、少なくともアクセル開度、車速等に基づき、走行に必要なパワーとして算出される。
For example, paying attention to the IVp portion indicating the charging side (power negative side) where the battery temperature Tb is around 0 ° C., the allowable charging power Win that is the absolute value of power as the SOC decreases from 60% to 50% and 40%. It can be seen that increases.
The vehicle travel power Prun is calculated as a power required for travel based on at least the accelerator opening, the vehicle speed, and the like.

ここで、「回生可能パワーPreg_avから充電許容電力Winを差し引いたパワー値」を便宜上「パワーバランス(Preg_av−Win)」と呼ぶことにする。S14では、パワーバランス(Preg_av−Win)に基づき、図5に示すマップを用いてバッテリ充放電電力Pbattを算出する。バッテリ充放電電力Pbattとは、回生可能パワーPreg_avが充電許容電力Winの範囲内の状態、すなわちパワーバランス(Preg_av−Win)が負の状態でエンジンを負荷運転させるためにバッテリに要求される充放電の電力をいう。バッテリ充放電電力Pbattが正のとき放電を意味し、負のとき充電を意味する。   Here, the “power value obtained by subtracting the allowable charging power Win from the regenerative power Preg_av” is referred to as “power balance (Preg_av−Win)” for convenience. In S14, based on the power balance (Preg_av-Win), the battery charge / discharge power Pbatt is calculated using the map shown in FIG. The battery charge / discharge power Pbatt is the charge / discharge required for the battery to load the engine in a state where the regenerative power Preg_av is within the range of the charge allowable power Win, that is, the power balance (Preg_av−Win) is negative. Of power. When the battery charge / discharge power Pbatt is positive, it means discharge, and when it is negative, it means charge.

上述のとおり、パワーバランス(Preg_av−Win)は、高車速又は高SOCのときほど大きく、低車速又は低SOCのときほど小さくなる。したがって、バッテリは、基本的にパワーバランス(Preg_av−Win)が大きいとき放電し、パワーバランス(Preg_av−Win)が小さいとき充電されることが求められる。
ただし、図5のマップでは、パワーバランス(Preg_av−Win)が0のときを充放電の反転位置とせず、パワーバランス(Preg_av−Win)が0のとき、ある程度放電するように設定されている。また、パワーバランス(Preg_av−Win)の負の領域に、充放電しない不感帯DZが設けられている。これにより、回生可能パワーPreg_avが充電許容電力Winよりも所定量低下した値で安定するようになる。
As described above, the power balance (Preg_av−Win) is larger as the vehicle speed is higher or the SOC is higher, and is smaller as the vehicle speed is lower or the SOC is lower. Therefore, the battery is basically required to be discharged when the power balance (Preg_av-Win) is large, and to be charged when the power balance (Preg_av-Win) is small.
However, in the map of FIG. 5, when the power balance (Preg_av−Win) is 0, the charging / discharging inversion position is not set, and when the power balance (Preg_av−Win) is 0, the discharge is set to some extent. A dead zone DZ that is not charged / discharged is provided in a negative region of the power balance (Preg_av-Win). As a result, the regenerative power Preg_av is stabilized at a value lower than the charge allowable power Win by a predetermined amount.

S15では、エンジン負荷運転時のエンジン要求出力Pengを式(1)により算出する。
Peng=Prun−Pbatt ・・・(1)
バッテリ充放電電力Pbattが正のとき、エンジン負荷運転時のエンジン要求出力Pengは車両走行パワーPrunより小さくなり、バッテリ充放電電力Pbattが負のとき、エンジン負荷運転時のエンジン要求出力Pengは車両走行パワーPrunより大きくなる。
In S15, the engine request output Peng at the time of engine load operation is calculated by the equation (1).
Peng = Prun−Pbatt (1)
When the battery charge / discharge power Pbatt is positive, the engine required output Peng during engine load operation is smaller than the vehicle travel power Prun. When the battery charge / discharge power Pbatt is negative, the engine request output Peng during engine load operation is the vehicle travel power. It becomes larger than power Prun.

続いて、S16〜S18は実質的に触媒を暖機するステップである。本実施形態では、触媒暖機の方法として、エンジンの点火時期を所定の点火遅角量IGTrtdだけ遅角させる「点火遅角制御」を実施する。なお、点火遅角量IGTrtdの単位は、カム軸角度[°CA]である。
S16では、排気流量と関連がありS15で算出されたエンジン要求出力Pengと、エンジンの暖機状態と関連があるエンジン水温thwとに基づき、マップを用いて点火遅角量IGTrtdを算出する。
S16 to S18 are steps for substantially warming up the catalyst. In the present embodiment, as a method for warming up the catalyst, “ignition delay control” is performed in which the ignition timing of the engine is retarded by a predetermined ignition delay amount IGTrtd. The unit of the ignition retard amount IGTrtd is the cam shaft angle [° CA].
In S16, the ignition retard amount IGTrtd is calculated using a map based on the engine required output Peng that is related to the exhaust flow rate and is calculated in S15 and the engine water temperature thw that is related to the warm-up state of the engine.

一方、低SOC制御要求が無いとき(S12:NO)に進むS17では、排気流量と関連があり通常のエンジン制御で用いるエンジン負荷eloadと、エンジンの暖機状態と関連があるエンジン水温thwとに基づき、マップを用いて点火遅角量IGTrtdを算出する。
こうしてS16又はS17で点火遅角量IGTrtdが設定されると、S18に進む。S18では、別に演算される通常のエンジン点火時期に対し、S16又はS17で設定された点火遅角量IGTrtdを遅角させた点火時期に点火してエンジンを運転する。
On the other hand, in S17 which proceeds when there is no low SOC control request (S12: NO), the engine load eloload which is related to the exhaust flow rate and used in normal engine control and the engine water temperature thw which is related to the warm-up state of the engine. Based on the map, the ignition retard amount IGTrtd is calculated using the map.
When the ignition retard amount IGTrtd is thus set in S16 or S17, the process proceeds to S18. In S18, the engine is operated by igniting the ignition timing obtained by retarding the ignition delay amount IGTrtd set in S16 or S17 with respect to the normal engine ignition timing calculated separately.

S19では、触媒に供給される排気熱エネルギEexhを算出する。この算出方法として2通りの方法を説明する。
1つ目の方法は、排気熱効率ηexhに基づく算出方法である。図6のマップに示すように、点火遅角量IGTrtdを増加させると、排気に供給される熱エネルギが増加し、排気熱効率ηexhは上昇する。一方でエンジン軸効率ηengは低下する。そこで、点火遅角量IGTrtdに対する排気熱効率ηexhの特性を予め実験的に求めて作成したマップを用いて、点火遅角量IGTrtdから排気熱効率ηexhを算出する。
In S19, exhaust heat energy Eexh supplied to the catalyst is calculated. Two methods will be described as this calculation method.
The first method is a calculation method based on the exhaust heat efficiency ηexh. As shown in the map of FIG. 6, when the ignition delay amount IGTrtd is increased, the thermal energy supplied to the exhaust increases, and the exhaust thermal efficiency ηexh increases. On the other hand, the engine shaft efficiency ηeng decreases. Therefore, the exhaust thermal efficiency ηexh is calculated from the ignition retard amount IGTrtd using a map that is created by experimentally obtaining the characteristics of the exhaust thermal efficiency ηexh with respect to the ignition retard amount IGTrtd.

また、式(2.1)から噴射燃料熱流Qinjを算出し、さらに式(2.2)により、噴射燃料熱流Qinjに、排気熱効率ηexh、及び、排気管への放熱ロス等を考慮した補正係数αを乗じて排気熱流Qexhを算出する。そして、式(2.4)により排気熱流Qexhを積算することで、排気熱エネルギEexhが得られる。
Qinj=噴射量×燃料の発熱量 ・・・(2.1)
Qexh=Qinj×ηexh×α ・・・(2.2)
Eexh=Σ(Qexh) ・・・(2.4)
Further, the injection fuel heat flow Qinj is calculated from the equation (2.1), and the correction coefficient considering the exhaust heat efficiency ηexh, the heat loss to the exhaust pipe, and the like is further calculated from the equation (2.2). The exhaust heat flow Qexh is calculated by multiplying α. And exhaust heat energy Eexh is obtained by integrating | accumulating the exhaust heat flow Qexh by Formula (2.4).
Qinj = injection amount × heat generation amount of fuel (2.1)
Qexh = Qinj × ηexh × α (2.2)
Eexh = Σ (Qexh) (2.4)

2つ目の方法は、排気温度と排気流量からの算出方法である。排気管内の触媒上流に設置した排気温度センサによって検出した排気温度と、排気流量とに基づき、式(2.3)により排気熱流Qexhを算出する。また、排気流量はエンジン吸入空気量とほぼ同等とみなし、エンジン吸入空気量で代用してもよい。そして、1つ目の方法と同様に、式(2.4)により排気熱流Qexhを積算することで、排気熱エネルギEexhが得られる。
Qexh=排気の定圧比熱×(排気温度−外気温度)×排気流量 ・・・(2.3)
Eexh=Σ(Qexh) ・・・(2.4)
The second method is a calculation method from the exhaust temperature and the exhaust flow rate. Based on the exhaust temperature detected by the exhaust temperature sensor installed upstream of the catalyst in the exhaust pipe and the exhaust flow rate, the exhaust heat flow Qexh is calculated by the equation (2.3). Further, the exhaust flow rate may be regarded as substantially equal to the engine intake air amount, and the engine intake air amount may be substituted. Similarly to the first method, the exhaust heat energy Eexh is obtained by integrating the exhaust heat flow Qexh by the equation (2.4).
Qexh = constant specific heat of exhaust x (exhaust temperature-outside air temperature) x exhaust flow rate (2.3)
Eexh = Σ (Qexh) (2.4)

S20では、S11で設定した触媒暖機必要エネルギEexhtgtと、S19で算出された触媒に供給される排気熱エネルギEexhとを比較する。触媒に供給される排気熱エネルギEexhが触媒暖機必要エネルギEexhtgt以下の場合(S20:NO)、触媒暖機が未完了と判定し、触媒暖機制御フラグはONのまま制御ルーチンを終了する。
一方、排気熱エネルギEexhが触媒暖機必要エネルギEexhtgtを超えている場合(S20:YES)、触媒暖機が完了したと判定し、点火遅角量IGTrtdをクリアし(S21)、触媒暖機制御フラグをOFFとする(S22)。これにより、次回以降のルーチンではS10でNOと判定され、触媒暖機制御の実施が禁止される。
In S20, the catalyst warm-up required energy Eexhtgt set in S11 is compared with the exhaust heat energy Eexh supplied to the catalyst calculated in S19. When the exhaust heat energy Eexh supplied to the catalyst is equal to or less than the catalyst warm-up required energy Eexhtgt (S20: NO), it is determined that the catalyst warm-up is not completed, and the control routine is terminated while the catalyst warm-up control flag remains on.
On the other hand, when the exhaust heat energy Eexh exceeds the catalyst warm-up required energy Eexhtgt (S20: YES), it is determined that the catalyst warm-up is completed, the ignition retard amount IGTrtd is cleared (S21), and the catalyst warm-up control is performed. The flag is turned off (S22). Thereby, in the routine after the next time, it is determined NO in S10, and the execution of the catalyst warm-up control is prohibited.

続いて、上記の触媒暖機制御によって実現されるハイブリッド車の挙動について、図7のタイムチャートを参照して説明する。図7(a)−(i)に示すタイムチャートは、共通の時間軸を横軸とし、(a)低SOC制御フラグON/OFF、(b)触媒暖機制御フラグON/OFF、(c)車速、(d)エンジン回転数、(e)点火遅角量IGTrtd、(f)走行パワーPrun及びエンジン要求出力Peng、(g)充電許容電力Win及び回生可能パワーPreg_av、(h)SOC、(i)排気熱エネルギEexhをそれぞれ縦軸とする。以下、説明の文中に、参照する図(a)−(i)の記号、及びフローチャート(図2)の関連ステップを記載する。   Next, the behavior of the hybrid vehicle realized by the catalyst warm-up control will be described with reference to the time chart of FIG. In the time charts shown in FIGS. 7A to 7I, the horizontal axis is the common time axis, and (a) the low SOC control flag ON / OFF, (b) the catalyst warm-up control flag ON / OFF, and (c). Vehicle speed, (d) engine speed, (e) ignition delay amount IGTrtd, (f) travel power Prun and engine required output Peng, (g) chargeable power Win and regenerative power Preg_av, (h) SOC, (i ) Exhaust heat energy Eexh is the vertical axis. Hereinafter, in the description, reference symbols (a) to (i) to be referred to and related steps of the flowchart (FIG. 2) are described.

このタイムチャートが表す期間を通じて低SOC制御が要求されており、低SOC制御フラグは常にON状態である(a)。実際のSOCは、低SOC制御による目標管理中心SOC*よりも高めの値を推移している(h)。
時刻t1でエンジンが始動したとき(d)、触媒温度が所定温度よりも低いため、触媒暖機制御フラグがONとなる(b)。そして、フローチャートのS11に従い、触媒暖機必要エネルギEexhtgtが算出される(i)。
Low SOC control is required throughout the period represented by this time chart, and the low SOC control flag is always ON (a). The actual SOC is higher than the target management center SOC * by the low SOC control (h).
When the engine is started at time t1 (d), the catalyst warm-up control flag is turned ON (b) because the catalyst temperature is lower than the predetermined temperature. Then, according to S11 of the flowchart, the catalyst warm-up required energy Eexhtgt is calculated (i).

また、S13に従い、車速Vから回生可能パワーPreg_avが算出される(g)。このとき、回生可能パワーPreg_avは充電許容電力Winに対して余裕がある、すなわちパワーバランス(Preg_av−Win)が十分に負であるので、S14にて、バッテリ充放電電力Pbattは負の値(充電)に設定される。そして、エンジン要求出力Pengを車両走行パワーPrunよりバッテリ充放電電力Pbattだけ大きい値とし(f)、S16で算出する点火遅角量IGTrtd(e)を反映してエンジンを運転させる。これにより、排気熱エネルギEexhが増加し始め、触媒が暖機される(i)。   Further, according to S13, the regenerative power Preg_av is calculated from the vehicle speed V (g). At this time, the regenerative power Preg_av has a margin with respect to the charge allowable power Win, that is, the power balance (Preg_av−Win) is sufficiently negative. Therefore, in S14, the battery charge / discharge power Pbatt is a negative value (charge). ). Then, the engine required output Peng is set to a value larger than the vehicle running power Prun by the battery charge / discharge power Pbatt (f), and the engine is operated by reflecting the ignition delay amount IGTrtd (e) calculated in S16. Thereby, the exhaust heat energy Eexh starts to increase, and the catalyst is warmed up (i).

時刻t1から時刻t2の間、バッテリ充放電電力Pbattが充電側となっているため走行中にSOCが徐々に上昇し、充電許容電力Winは減少していく(g)。
時刻t2付近で、回生可能パワーPreg_avが充電許容電力Winに近づく。そのため、S14にて、バッテリ充放電電力Pbattを0とし、車両走行パワーPrunとエンジン要求出力engとを一致させる(f)。
Between time t1 and time t2, the battery charge / discharge power Pbatt is on the charging side, so the SOC gradually increases during traveling and the charge allowable power Win decreases (g).
Near the time t2, the regenerative power Preg_av approaches the charge allowable power Win. Therefore, in S14, the battery charge / discharge power Pbatt is set to 0, and the vehicle travel power Prun and the engine request output eng are matched (f).

時刻t2から時刻t3の間、車速Vの上昇(c)に伴い回生可能パワーPreg_avが上昇していく。ただし、バッテリ充放電電力Pbattを放電側とし(f)、SOCを低下させていく(h)ことで、回生可能パワーPreg_avが充電許容電力Winの範囲に収まるように制御する(g)。なお、この制御により、SOCは結果的に目標管理中心SOC*に漸近し、低SOC制御と同様の効果が得られることとなる。
また、継続して排気熱エネルギEexhが増加し、触媒が暖機される(i)。
From time t2 to time t3, the regenerative power Preg_av increases as the vehicle speed V increases (c). However, by setting the battery charge / discharge power Pbatt to the discharge side (f) and decreasing the SOC (h), the regenerative power Preg_av is controlled to be within the range of the charge allowable power Win (g). By this control, the SOC eventually approaches the target management center SOC * , and the same effect as the low SOC control can be obtained.
Further, the exhaust heat energy Eexh continuously increases and the catalyst is warmed up (i).

時刻t3で排気熱エネルギEexhが触媒暖機必要エネルギEexhtgtに到達する(i)と、触媒暖機が完了した(S20:YES)と判断される。したがって、S21、S22で点火遅角量IGTrtdをクリアし(e)、触媒暖機制御フラグをOFFにする(b)。   When the exhaust heat energy Eexh reaches the catalyst warm-up required energy Eexhgt at time t3 (i), it is determined that the catalyst warm-up has been completed (S20: YES). Therefore, the ignition delay amount IGTrtd is cleared in S21 and S22 (e), and the catalyst warm-up control flag is turned OFF (b).

次に、本実施形態による効果について説明する。
本実施形態のECU(ハイブリッド車制御装置)は、触媒暖機要求と低SOC制御要求とが共にあるとき、回生可能パワーPreg_avと充電許容電力Winとの差分であるパワーバランス(Preg_av−Win)に基づいてバッテリ充放電電力Pbattを算出し、バッテリを適切に充放電させることで、エンジン要求出力Pengを調整しつつ触媒暖機制御を実行する。
Next, the effect by this embodiment is demonstrated.
When both the catalyst warm-up request and the low SOC control request are present, the ECU (hybrid vehicle control device) of the present embodiment sets the power balance (Preg_av−Win) that is the difference between the regenerative power Preg_av and the charge allowable power Win. Based on this, the battery charge / discharge power Pbatt is calculated, and the battery warm-up control is executed while adjusting the engine required output Peng by appropriately charging and discharging the battery.

具体的には図3を参照する。車速Vが車速閾値Vxより低速であり、パワーバランスが負(Preg_av−Win<0)の領域では、モータジェネレータによる減速回生時のエネルギを全てバッテリに受け入れることができるため、充電許容電力Winをこれ以上拡大する必要性が低い。   Specifically, refer to FIG. In a region where the vehicle speed V is lower than the vehicle speed threshold Vx and the power balance is negative (Preg_av−Win <0), all the energy during deceleration regeneration by the motor generator can be received by the battery. There is little need to expand.

そこで、エンジン出力Pengを増加させ、排気流量を増加させるとともに、点火遅角量IGTrtdを小さめに設定する。つまり、主に排気流量増加により排気熱流Qexhを増加させ、エンジン効率の良いポイントで運転させることで、触媒暖機時の燃費の低下を回避することができ、また、触媒及びエンジンの暖機を促進することができる。
このとき、エンジン出力Pengは走行パワーPrunよりも大きく、バッテリ充放電電力Pbattは負となる。つまり、エンジン出力Pengから走行パワーPrunを差し引いた電力がモータジェネレータからバッテリに充電されることとなる。
Therefore, the engine output Peng is increased, the exhaust gas flow rate is increased, and the ignition retard amount IGTrtd is set to be small. That is, mainly by increasing the exhaust heat flow Qexh by increasing the exhaust flow rate and operating at a point with good engine efficiency, it is possible to avoid a decrease in fuel consumption when the catalyst is warmed up, and also to warm up the catalyst and engine. Can be promoted.
At this time, the engine output Peng is larger than the traveling power Prun, and the battery charge / discharge power Pbatt is negative. That is, the electric power obtained by subtracting the traveling power Prun from the engine output Peng is charged from the motor generator to the battery.

上記と逆に、車速Vが車速閾値Vxより高速であり、パワーバランスが正(Preg_av−Win>0)の領域では、モータジェネレータによる減速回生時のエネルギを全てバッテリに受け入れることができないため、SOCを低下させることで充電許容電力Winを拡大する必要性がある。この場合、車速Vが高く走行パワーPrunが比較的大きいため、エンジンを負荷運転させながらでもSOCを低下させることは容易である。   On the contrary, in the region where the vehicle speed V is higher than the vehicle speed threshold value Vx and the power balance is positive (Preg_av−Win> 0), the energy during deceleration regeneration by the motor generator cannot be received by the battery. There is a need to expand the chargeable power Win by reducing the power. In this case, since the vehicle speed V is high and the traveling power Prun is relatively large, it is easy to reduce the SOC even while the engine is loaded.

エンジン出力Pengを減少させるにあたり、点火遅角量IGTrtdを大きめに設定して増加させる。つまり、主に点火遅角効果により排気熱流Qexhを増加させることで触媒暖機の促進を図りつつ、負荷運転を継続させることでエンジン軸効率ηengが極端に低下することを防ぐ。これにより、燃費の低下を回避することができる。
このとき、エンジン出力Pengは走行パワーPrunよりも小さくく、バッテリ充放電電力Pbattは正となる。つまり走行パワーPrunからエンジン出力Pengを差し引いた電力をバッテリからモータジェネレータに放電し、モータジェネレータの駆動力として使用することとなる。
In reducing the engine output Peng, the ignition retard amount IGTrtd is set to a larger value and increased. That is, the engine shaft efficiency ηeng is prevented from being extremely lowered by continuing the load operation while promoting the catalyst warm-up by increasing the exhaust heat flow Qexh mainly by the ignition delay effect. Thereby, a reduction in fuel consumption can be avoided.
At this time, the engine output Peng is smaller than the traveling power Prun, and the battery charge / discharge power Pbatt is positive. That is, the electric power obtained by subtracting the engine output Peng from the running power Prun is discharged from the battery to the motor generator and used as the driving force of the motor generator.

要するに本実施形態では、特許文献1の従来技術のように、触媒暖機要求時に低SOC制御よりも触媒暖機制御を優先してエンジンを無負荷運転とするのではなく、エンジンを負荷運転させつつ触媒を暖機するため、燃費の低下を回避することができる。
また、パワーバランス(Preg_av−Win)に応じてバッテリを充放電させ、バッテリの放電時に充電許容電力Winを拡大させることで、モータジェネレータによる減速回生時のエネルギを全てバッテリに充電することができるようにする。よって、バッテリの充電能力を確保しつつ、適切に触媒を暖機することができる。
In short, in the present embodiment, as in the prior art of Patent Document 1, when the catalyst warm-up is requested, the engine warm-up control is prioritized over the low SOC control and the engine is not loaded, but the engine is loaded. However, since the catalyst is warmed up, a reduction in fuel consumption can be avoided.
Further, by charging / discharging the battery according to the power balance (Preg_av−Win) and expanding the charge allowable power Win when the battery is discharged, it is possible to charge the battery with all the energy during deceleration regeneration by the motor generator. To. Therefore, the catalyst can be appropriately warmed up while ensuring the charging capacity of the battery.

また、本実施形態では、点火時期を遅角させる点火遅角制御を実施することにより排気熱効率ηexh、又は排気温度を上昇させることで排気熱エネルギEexhを増加させ、触媒及びエンジンを暖機する。これにより、排気流量の増加のみによって排気熱エネルギEexhを増加させる方法に比べ、短時間で排気熱エネルギEexhを増加させ、早期に触媒を暖機することができる。   In the present embodiment, the exhaust gas thermal efficiency Eexh is increased by increasing the exhaust thermal efficiency ηexh or the exhaust gas temperature by performing ignition delay control that retards the ignition timing, and the catalyst and the engine are warmed up. Thereby, compared with the method of increasing the exhaust heat energy Eexh only by increasing the exhaust flow rate, the exhaust heat energy Eexh can be increased in a short time and the catalyst can be warmed up early.

(その他の実施形態)
(ア)上記実施形態の図1では、本発明の制御装置が適用されるハイブリッド車の例として、エンジン2と2つのモータジェネレータ31、32、及び動力分割機構16を備えた、いわゆるシリーズパラレルハイブリッド自動車を示した。本発明の制御装置が適用されるハイブリッド車は、これに限らず、エンジン、1つ以上のモータジェネレータ、バッテリ、及び触媒を備えたものであれば、それ以外の構成を問わない。例えば、クラッチ、変速機、デファレンシャルギア機構等、本発明の技術的特徴と関連性が低い構成については自由に選択してよい。
(Other embodiments)
(A) In FIG. 1 of the above embodiment, as an example of a hybrid vehicle to which the control device of the present invention is applied, a so-called series parallel hybrid provided with an engine 2, two motor generators 31 and 32, and a power split mechanism 16. Showed the car. The hybrid vehicle to which the control device of the present invention is applied is not limited to this, and any other configuration may be used as long as it includes an engine, one or more motor generators, a battery, and a catalyst. For example, a configuration having low relevance to the technical features of the present invention, such as a clutch, a transmission, and a differential gear mechanism, may be freely selected.

(イ)触媒及びエンジンを暖機する方法は、点火遅角制御に限らず、エンジンへの吸入空気量を増加させる等の方法を実施してもよい。
(ウ)図3のフローチャートのS16、S17において点火遅角量IGTrtdの算出に用いるマップは、エンジン要求出力Peng又はエンジン負荷eloadとエンジン水温thwとに基づくマップに限らず、その他の「排気流量と関連があるパラメータ」及び「エンジンの暖機状態と関連があるパラメータ」に基づくものでもよい。
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。
(A) The method for warming up the catalyst and the engine is not limited to ignition retard control, and a method such as increasing the amount of intake air to the engine may be implemented.
(C) The map used for calculating the ignition retard amount IGTrtd in S16 and S17 in the flowchart of FIG. 3 is not limited to the map based on the engine required output Peng or the engine load eload and the engine water temperature thw, but other “exhaust flow rate and It may be based on “related parameters” and “parameters related to engine warm-up condition”.
As mentioned above, this invention is not limited to the said embodiment at all, In the range which does not deviate from the meaning of invention, it can implement with a various form.

10・・・ハイブリッド車、
2 ・・・エンジン、
22・・・排気管、 23・・・触媒、
31、32・・・モータジェネレータ、
4 ・・・バッテリ、
5 ・・・ECU(ハイブリッド車制御装置)。
10 ... Hybrid car,
2 ... Engine,
22 ... exhaust pipe, 23 ... catalyst,
31, 32... Motor generator,
4 ... Battery,
5 ... ECU (hybrid vehicle control device).

Claims (6)

エンジン(2)と、
排気管(22)に設けられ、排気を浄化する触媒(23)と、
力行動作により電力を消費して駆動力を生成可能であり、且つ回生動作により発電可能であるモータジェネレータ(31、32)と、
前記モータジェネレータとの電力の授受により充放電可能なバッテリ(4)と、
を備えるハイブリッド車(10)において、前記触媒の暖機を行う触媒暖機要求、及び、前記バッテリのSOCの管理中心を低下させることにより充電許容電力(Win)を拡大させる低SOC制御要求に応じて、前記エンジン及び前記モータジェネレータの駆動、並びに前記バッテリの充放電を制御可能なハイブリッド車制御装置(5)であって、
前記触媒暖機要求と前記低SOC制御要求とが共に有るとき、
前記モータジェネレータの回生動作により発生する可能性があり車速に応じて変化する回生可能パワー(Preg_av)が、バッテリ温度(Tb)及びSOCによって決まる前記充電許容電力の範囲内になるように制御しつつ前記エンジンを負荷運転させ、且つ、前記触媒に供給される排気熱エネルギ(Eexh)が触媒暖機必要エネルギ(Eexhtgt)を超えるように前記触媒を暖機する触媒暖機制御を実行することを特徴とするハイブリッド車制御装置。
Engine (2),
A catalyst (23) provided in the exhaust pipe (22) for purifying exhaust;
Motor generators (31, 32) capable of generating driving force by consuming electric power by power running operation and generating electric power by regenerative operation;
A battery (4) that can be charged and discharged by transferring power to and from the motor generator;
In a hybrid vehicle (10) including: a catalyst warm-up request for warming up the catalyst, and a low SOC control request for increasing chargeable power (Win) by lowering the SOC management center of the battery A hybrid vehicle control device (5) capable of controlling driving of the engine and the motor generator and charging / discharging of the battery,
When both the catalyst warm-up request and the low SOC control request are present,
The regenerative power (Preg_av) that may be generated by the regenerative operation of the motor generator and changes according to the vehicle speed is controlled to be within the range of the charge allowable power determined by the battery temperature (Tb) and the SOC. Catalyst warm-up control is performed to warm the catalyst so that the engine is loaded and exhaust heat energy (Eexh) supplied to the catalyst exceeds catalyst warm-up required energy (Eexhtgt). A hybrid vehicle control device.
前記触媒暖機要求と前記低SOC制御要求とが共に有るとき、
前記ハイブリッド車の走行に必要な車両走行パワー(Prun)を算出し、
車速(V)が所定の車速閾値(Vx)より低速であり、前記回生可能パワーが前記充電許容電力より小さいとき、エンジン出力(Peng)を前記車両走行パワーより大きくして前記バッテリを充電し、
車速が前記車速閾値より高速であり、前記回生可能パワーが前記充電許容電力より大きいとき、エンジン出力を前記車両走行パワーより小さくして前記バッテリを放電させることを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド車制御装置。
When both the catalyst warm-up request and the low SOC control request are present,
Calculate the vehicle running power (Prun) required for running the hybrid vehicle,
When the vehicle speed (V) is lower than a predetermined vehicle speed threshold value (Vx) and the regenerative power is smaller than the charging allowable power, the engine output (Peng) is made larger than the vehicle running power to charge the battery,
2. The battery according to claim 1, wherein when the vehicle speed is higher than the vehicle speed threshold and the regenerative power is greater than the chargeable power, the battery is discharged by making the engine output smaller than the vehicle travel power. Hybrid vehicle control device.
前記触媒暖機制御において、
前記エンジンの点火時期を所定の点火遅角量(IGTrtd)だけ遅角させる点火遅角制御を実施することで前記排気熱エネルギを増加させることを特徴とする請求項1または2に記載のハイブリッド車制御装置。
In the catalyst warm-up control,
3. The hybrid vehicle according to claim 1, wherein the exhaust heat energy is increased by performing ignition delay control that retards the ignition timing of the engine by a predetermined ignition delay amount (IGTrtd). 4. Control device.
前記触媒暖機要求と前記低SOC制御要求とが共に有るとき、
前記ハイブリッド車の走行に必要な車両走行パワー(Prun)を算出し、
車速(V)が所定の車速閾値(Vx)より低速であり、前記回生可能パワーが前記充電許容電力より小さいとき、エンジン出力(Peng)を前記車両走行パワーより大きくして前記バッテリを充電し、且つ、前記点火遅角量を相対的に小さくし、
車速が前記車速閾値より高速であり、前記回生可能パワーが前記充電許容電力より大きいとき、エンジン出力を前記車両走行パワーより小さくして前記バッテリを放電させ、且つ、前記点火遅角量を相対的に大きくすることを特徴とする請求項3に記載のハイブリッド車制御装置。
When both the catalyst warm-up request and the low SOC control request are present,
Calculate the vehicle running power (Prun) required for running the hybrid vehicle,
When the vehicle speed (V) is lower than a predetermined vehicle speed threshold value (Vx) and the regenerative power is smaller than the charging allowable power, the engine output (Peng) is made larger than the vehicle running power to charge the battery, And relatively reducing the ignition retardation amount,
When the vehicle speed is higher than the vehicle speed threshold and the regenerative power is larger than the charge allowable power, the engine output is made smaller than the vehicle running power to discharge the battery, and the ignition delay amount is The hybrid vehicle control device according to claim 3, wherein the hybrid vehicle control device is made larger.
前記排気熱エネルギは、前記点火遅角量の増加に伴って上昇する排気熱効率(ηexh)と、噴射燃料熱流(Qinj)とに基づいて算出される排気熱流(Qexh)の積算値として得られることを特徴とする請求項3または4に記載のハイブリッド車制御装置。   The exhaust heat energy is obtained as an integrated value of the exhaust heat flow (Qexh) calculated based on the exhaust heat efficiency (ηexh) that rises as the ignition retardation amount increases and the injected fuel heat flow (Qinj). The hybrid vehicle control device according to claim 3 or 4, characterized in that: 前記排気熱エネルギは、排気温度と排気流量とに基づいて算出される排気熱流(Qexh)の積算値として得られることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のハイブリッド車制御装置。   The hybrid vehicle control according to any one of claims 1 to 4, wherein the exhaust heat energy is obtained as an integrated value of an exhaust heat flow (Qexh) calculated based on an exhaust temperature and an exhaust flow rate. apparatus.
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