JP2018062199A

JP2018062199A - ハイブリッド自動車

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Publication number: JP2018062199A
Application number: JP2016199944A
Authority: JP
Inventors: 章大塚; Akira Otsuka; 鈴木　孝; Takashi Suzuki; 孝鈴木
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-10-11
Filing date: 2016-10-11
Publication date: 2018-04-19
Also published as: CN107914702A; CN107914702B; US20180099656A1; US10363920B2; DE102017123561B4; DE102017123561A1

Abstract

【課題】粒子状物質除去フィルタの再生を行なう機会を多くする。【解決手段】排気系に粒子状物質を除去する粒子状物質除去フィルタを有するエンジンと、走行用の動力を出力するモータと、第１所定車速未満でエンジンの間欠運転を許可して運転者の要求する要求パワーにより走行するようにエンジンとモータとを制御する制御装置と、を備えるハイブリッド自動車において、粒子状物質除去フィルタの粒子状物質の堆積量が第１堆積量以上であると推定したときに、車速が第１所定車速より小さい第２所定車速以上で且つ第１所定車速未満の状態が第１所定時間継続したときにはエンジンの間欠運転を禁止する。【選択図】図２

Description

本発明は、ハイブリッド自動車に関し、詳しくは、排気系に粒子状物質を除去する粒子状物質除去フィルタを有するエンジンを搭載するハイブリッド自動車に関する。

従来、この種のハイブリッド自動車としては、排気系に粒子状物質を除去する粒子状物質除去フィルタを有するエンジンを搭載するハイブリッド自動車において、粒子状物質除去フィルタの再生制御が必要なときにバッテリの温度が基準値未満のときにはバッテリを暖機するようにエンジンとモータとを制御するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。粒子状物質除去フィルタの再生制御は、エンジンの出力を増加させてフィルタの温度を高くし、フィルタに堆積した粒子状物質を燃焼することにより行なわれる。上述のハイブリッド自動車は、バッテリの温度を基準値以上にすることにより、バッテリの温度が基準値未満であることに起因してバッテリの放電電力上限値が小さくなり、バッテリから十分な電力を放電できないことによって粒子状物質除去フィルタの再生制御が実行できなくなることを回避している。

特開２０１５−１７４６２７号公報

近年のハイブリッド自動車では、エンジンを停止してモータからの動力だけで走行する電動走行（ＥＶ走行）の領域が拡大される傾向にある。こうしたハイブリッド自動車では、比較的高車速で走行しているときでも、エンジンを間欠停止してＥＶ走行する。エンジンが間欠停止すると、エンジンの排気系に取り付けられた粒子状物質除去フィルタを温度を十分に上げることができず、粒子状物質除去フィルタに堆積した粒子状物質を燃焼する機会（フィルタの再生）を十分に確保することができない。

本発明のハイブリッド自動車は、粒子状物質除去フィルタの再生を行なう機会を多くすることを主目的とする。

本発明のハイブリッド自動車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明のハイブリッド自動車は、
排気系に粒子状物質を除去する粒子状物質除去フィルタを有するエンジンと、
走行用の動力を出力するモータと、
前記モータと電力のやりとりを行なうバッテリと、
第１所定車速未満で前記エンジンの間欠運転を許可して運転者の要求する要求パワーにより走行するように前記エンジンと前記モータとを制御する制御装置と、
を備えるハイブリッド自動車であって、
前記制御装置は、前記粒子状物質除去フィルタの粒子状物質の堆積量が第１堆積量以上であると推定したときに、車速が前記第１所定車速より小さい第２所定車速以上で且つ前記第１所定車速未満の状態が第１所定時間継続したときには前記エンジンの間欠運転を禁止する、
ことを特徴とする。

この本発明のハイブリッド自動車では、粒子状物質除去フィルタの粒子状物質の堆積量が第１堆積量以上であると推定したときに、車速がエンジンの間欠運転を許可する第１所定車速より小さい第２所定車速以上で且つ第１所定車速未満の状態が第１所定時間継続したときには、エンジンの間欠運転を禁止する。即ち、エンジンの運転停止を禁止してエンジンの運転を継続するのである。ここで、第１堆積量は、粒子状物質除去フィルタの再生が必要であると判断することができる程度の堆積量である。第１所定車速は、その車速未満のときにエンジンの間欠運転を許可する車速であり、例えば、１１０ｋｍ／ｈや１２０ｋｍ／ｈ，１３０ｋｍ／ｈなどを用いることができる。第２所定車速は、例えば第１所定車速より１５ｋｍ／ｈ〜３０ｋｍ／ｈ程度小さい車速を用いることができる。第１所定時間は、車速がエンジンの間欠運転を許可する第１所定車速より小さい第２所定車速以上の状態がその後も粒子状物質除去フィルタを再生するのに必要な時間程度以上に亘って継続すると判断するための時間であり、例えば５秒や１０秒などを用いることができる。これらのことから、本発明のハイブリッド自動車では、車速がエンジンの間欠運転を許可する第１所定車速より小さい第２所定車速以上の状態がその後も粒子状物質除去フィルタを再生するのに必要な時間程度以上に亘って継続すると判断されたときに、エンジンの間欠運転を禁止するものとなる。これにより、こうした制御を行なわないものに比して、粒子状物質除去フィルタの温度を上昇させて粒子状物質除去フィルタの再生を行なう機会を多くすることができる。

こうした本発明のハイブリッド自動車において、前記制御装置は、前記粒子状物質除去フィルタの粒子状物質の堆積量が前記第１堆積量以上であると推定したときに、車速が前記第２所定車速未満であるときでも、前記要求パワーが所定パワー以上である状態が第２所定時間継続したときには前記エンジンの間欠運転を禁止するものとしてもよい。ここで、所定パワーは、エンジンから出力することによりある程度の時間で粒子状物質除去フィルタの温度を再生可能な温度まで上昇させることができる程度のパワーであり、例えばエンジンの最大パワーに対して４０％や５０％，６０％のパワーを用いることができる。第２所定時間は、要求パワーが所定パワー以上である状態がその後も粒子状物質除去フィルタを再生するのに必要な時間程度以上に亘って継続すると判断するための時間であり、例えば５秒や１０秒などを用いることができる。これらのことから、車速が第２所定車速未満であるときでも、要求パワーが所定パワー以上である状態がその後も粒子状物質除去フィルタを再生するのに必要な時間程度以上に亘って継続すると判断されたときに、エンジンの間欠運転を禁止するものとなる。これにより、こうした制御を行なわないものに比して、粒子状物質除去フィルタの温度を上昇させて粒子状物質除去フィルタの再生を行なう機会をさらに多くすることができる。

本発明のハイブリッド自動車において、前記制御装置は、前記粒子状物質除去フィルタの粒子状物質の堆積量が前記第１堆積量より小さい第２堆積量以上であると推定したときには、前記エンジンの空燃比をリッチとリーンとが繰り返されるように前記エンジンを運転するものとしてもよい。エンジンを空燃比がリッチとリーンとが繰り返されるように運転することにより、こうした制御を行なわないものに比して、排気系に取り付けられた粒子状物質除去フィルタの温度を迅速に上昇させることができる。この結果、粒子状物質除去フィルタの再生を行なう機会を多くすることができる。

本発明のハイブリッド自動車において、前記制御装置は、少なくとも前記粒子状物質除去フィルタの粒子状物質の堆積量が前記第１堆積量以上であると推定したときに、前記粒子状物質除去フィルタの温度が所定温度以上のときには、前記エンジンの空燃比をリーンとして前記エンジンを運転するか又は前記エンジンへの燃料噴射を停止して前記エンジンを運転するものとしてもよい。粒子状物質除去フィルタの再生は、粒子状物質除去フィルタの温度を再生可能な温度以上まで上昇させた状態で、粒子状物質除去フィルタに空気（酸素）を供給して粒子状物質を燃焼させることにより行なわれる。従って、粒子状物質除去フィルタに空気（酸素）を供給する手法として、エンジンの空燃比をリーンとしてエンジンを運転する手法や、エンジンへの燃料噴射を停止してエンジンを運転する手法などを挙げることができ、いずれの手法でも粒子状物質除去フィルタを再生することができる。

本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。ＨＶＥＣＵ７０により実行される間欠運転許否処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。実施例のＰＭ堆積量Ｑｐｍや車速Ｖ，エンジン２２の間欠運転の許否などの時間変化の一例を示す説明図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、プラネタリギヤ３０と、モータＭＧ１，ＭＧ２と、インバータ４１，４２と、バッテリ５０と、ハイブリッド用電子制御ユニット（以下、ＨＶＥＣＵという）７０と、を備える。

エンジン２２は、ガソリンや軽油などを燃料として動力を出力する内燃機関として構成されている。このエンジン２２は、エンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４により運転制御されている。エンジン２２の排気系には、排気浄化装置２３と粒子状物質除去フィルタ（以下、ＰＭフィルタという）２５とが取りつけられている。排気浄化装置２３には、排気中の未燃焼燃料や窒素酸化物を除去する触媒２３ａが充填されている。ＰＭフィルタ２５は、セラミックスやステンレスなどにより多孔質フィルタとして形成されており、煤などの粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）を補足する。

エンジンＥＣＵ２４は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２を運転制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。各種センサからの信号としては、例えば、クランクシャフト２６の回転位置を検出する図示しないクランクポジションセンサからのクランクポジションや、エンジン２２の冷却水の温度を検出する図示しない水温センサからの冷却水温Ｔｗなどを挙げることができる。また、スロットルバルブのポジションを検出する図示しないスロットルバルブポジションセンサからのスロットル開度ＴＨや吸気管に取り付けられた図示しないエアフローメータからの吸入空気量Ｑａ、吸気管に取り付けられた図示しない温度センサからの吸気温Ｔａなども挙げることができる。さらに、排気系のＰＭフィルタ２５の上流側および下流側に取り付けられた圧力センサ２５ａ，２５ｂからの圧力Ｐ１，Ｐ２も挙げることができる。また、エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を運転制御するための種々の制御信号が出力ポートを介して出力されている。種々の制御信号としては、例えば、燃料噴射弁への駆動信号や、スロットルバルブのポジションを調節するスロットルモータへの駆動信号，イグナイタと一体化されたイグニッションコイルへの制御信号を挙げることができる。エンジンＥＣＵ２４は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。このエンジンＥＣＵ２４は、ＨＶＥＣＵ７０からの制御信号によりエンジン２２を運転制御する。また、エンジンＥＣＵ２４は、必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータをＨＶＥＣＵ７０に出力する。エンジンＥＣＵ２４は、クランク角θｃｒに基づいて、クランクシャフト２６の回転数、即ち、エンジン２２の回転数Ｎｅを演算している。また、エンジンＥＣＵ２４は、エアフローメータからの吸入空気量Ｑａとエンジン２２の回転数Ｎｅとに基づいて、体積効率（エンジン２２の１サイクルあたりの行程容積に対する１サイクルで実際に吸入される空気の容積の比）ＫＬも演算している。エンジンＥＣＵ２４は、圧力センサ２５ａ，２５ｂからの圧力Ｐ１，Ｐ２の差圧ΔＰ（ΔＰ＝Ｐ１−Ｐ２）に基づいてＰＭフィルタ２５に補足された粒子状物質の推定される堆積量としてのＰＭ堆積量Ｑｐｍを演算したり、エンジン２２の運転状態に基づいてＰＭフィルタ２５の推定される温度としてのフィルタ温度Ｔｆを演算したりしている。

プラネタリギヤ３０は、シングルピニオン式の遊星歯車機構として構成されている。プラネタリギヤ３０のサンギヤには、モータＭＧ１の回転子が接続されている。プラネタリギヤ３０のリングギヤには、駆動輪３８ａ，３８ｂにデファレンシャルギヤ３７を介して連結された駆動軸３６が接続されている。プラネタリギヤ３０のキャリヤには、エンジン２２のクランクシャフト２６が接続されている。

モータＭＧ１は、永久磁石が埋め込まれた回転子と三相コイルが巻回された固定子とを備える周知の同期発電電動機として構成されており、上述したように回転子がプラネタリギヤ３０のサンギヤに接続されている。モータＭＧ２は、モータＭＧ１と同様に同期発電電動機として構成されており、回転子が駆動軸３６に接続されている。モータＭＧ１，ＭＧ２は、モータＥＣＵ４０によってインバータ４１，４２を制御することにより駆動する。インバータ４１，４２は、バッテリ５０が接続された電力ライン５４に接続されている。インバータ４１，４２は、６つのトランジスタと６つのダイオードとにより構成される周知のインバータとして構成されている。インバータ４１，４２は、電力ライン５４を共用しているから、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかで発電される電力を他のモータに供給することができる。

モータＥＣＵ４０は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。各種センサからの信号としては、例えば、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する図示しない回転位置検出センサからの回転位置θｍ１，θｍ２や、モータＭＧ１，ＭＧ２の各相に流れる電流を検出する電流センサからの相電流、コンデンサ４６の端子間に取り付けられた図示しない電圧センサからのコンデンサ４６（電力ライン５４）の電圧ＶＬなどを挙げることができる。モータＥＣＵ４０からは、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するためのインバータ４１，４２の各トランジスタへのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。モータＥＣＵ４０は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。このモータＥＣＵ４０は、ＨＶＥＣＵ７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御する。また、モータＥＣＵ４０は、必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の駆動状態に関するデータをＨＶＥＣＵ７０に出力する。なお、モータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置θｍ１，θｍ２に基づいて、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を演算している。

バッテリ５０は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されており、インバータ４１，４２を介してモータＭＧ１，ＭＧ２と電力をやりとりをする。バッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２により管理されている。

バッテリＥＣＵ５２は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な信号が入力ポートを介して入力されており、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータを通信によりＨＶＥＣＵ７０に送信する。入力ポートを介して入力される信号としては、例えば、バッテリ５０の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧Ｖｂや、バッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン５４に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流Ｉｂ、バッテリ５０に取り付けられた図示しない温度センサからの電池温度Ｔｂなどを挙げることができる。また、バッテリＥＣＵ５２は、バッテリ５０を管理するために蓄電割合ＳＯＣや入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを演算している。蓄電割合ＳＯＣは、バッテリ５０から放電可能な電力の容量の全容量に対する割合であり、電流センサにより検出された充放電電流Ｉｂの積算値に基づいて演算される。入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、バッテリ５０を充放電してもよい最大許容電力であり、演算した蓄電割合ＳＯＣと電池温度Ｔｂとに基づいて演算される。

ＨＶＥＣＵ７０は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。ＨＶＥＣＵ７０には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。各種センサからの信号としては、例えば、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号や、シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰを挙げることができる。また、アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃや、ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ、車速センサ８８からの車速Ｖなども挙げることができる。ＨＶＥＣＵ７０は、上述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されている。このＨＶＥＣＵ７０は、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。

こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０は、エンジン２２の運転を伴って走行するハイブリッド走行モード（ＨＶ走行モード）や、エンジン２２の運転を停止して走行する電動走行モード（ＥＶ走行モード）で走行する。

ＨＶ走行モードでの走行時には、ＨＶＥＣＵ７０は、まず、アクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃと車速センサ８８からの車速Ｖとに基づいて、走行に要求される（駆動軸３６に出力すべき）要求トルクＴｒ＊を設定する。続いて、設定した要求トルクＴｒ＊に駆動軸３６の回転数Ｎｒを乗じて、走行に要求される走行用パワーＰｄｒｖ＊を計算する。ここで、駆動軸３６の回転数Ｎｒとしては、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２や車速Ｖに換算係数を乗じて得られる回転数を用いることができる。そして、計算した走行用パワーＰｄｒｖ＊からバッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊（バッテリ５０から放電するときが正の値）を減じて、車両に要求される要求パワーＰｅ＊を設定する。ここで、充放電要求パワーＰｂ＊は、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣと目標割合ＳＯＣ＊との差分ΔＳＯＣに基づいて、差分ΔＳＯＣの絶対値が小さくなるように設定する。次に、要求パワーＰｅ＊がエンジン２２から出力されると共に要求トルクＴｒ＊が駆動軸３６に出力されるように、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定する。エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とについては、エンジンＥＣＵ２４に送信する。モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊については、モータＥＣＵ４０に送信する。エンジンＥＣＵ２４は、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とに基づいてエンジン２２が運転されるように、エンジン２２の吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御などを行なう。モータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるように、インバータ４１，４２の各トランジスタのスイッチング制御を行なう。

ＥＶ走行モードでの走行時には、ＨＶＥＣＵ７０は、まず、アクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃと車速センサ８８からの車速Ｖとに基づいて要求トルクＴｒ＊を設定すると共に、要求トルクＴｒ＊に駆動軸３６の回転数Ｎｒを乗じて走行用パワーＰｄｒｖ＊を計算する。続いて、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定すると共に、要求トルクＴｒ＊（走行用パワーＰｄｒｖ＊）が駆動軸３６に出力されるようにモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する。モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊については、モータＥＣＵ４０に送信する。モータＥＣＵ４０は、上述したように、インバータ４１，４２を制御する。

次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特に粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）が堆積したＰＭフィルタ２５の再生を促す際の動作について説明する。ＰＭフィルタ２５の再生は、エンジン２２を比較的高負荷で運転してＰＭフィルタ２５の温度を再生可能温度（例えば６００℃など）以上とし、この状態のときに、空燃比をリーン（理論空燃比に比して燃料量を少なくした状態）としてエンジン２２を運転したり、燃料噴射を停止した状態でエンジン２２を運転したりして、ＰＭフィルタ２５に空気（酸素）を供給し、ＰＭフィルタ２５に堆積している粒子状物質を燃焼することにより行なわれる。なお、実施例では、ＰＭフィルタ２５のＰＭ堆積量Ｑｐｍが比較的多くなってＰＭフィルタ２５の再生がある程度必要とされる閾値Ｑｒｅｆ２以上に至ったときに、ＰＭフィルタ２５の温度を再生可能温度以上の状態とするように、エンジン２２を比較的高負荷で運転するときには、空燃比をリッチ（理論空燃比に比して燃料量を少なくした状態）とリーンとが繰り返されるように燃料噴射を行なってエンジン２２を運転する制御（実施例では「ディザ制御」と称する。）を行なう。

実施例のハイブリッド自動車２０では、粒子状物質が堆積したＰＭフィルタ２５の再生の機会を多くするために図２に例示する間欠運転許否処理ルーチンを実行する。ここで間欠運転許否は、エンジン２２の間欠運転の許可と禁止とを意味する。このルーチンは、ＨＶＥＣＵ７０により所定時間毎（例えば数十ｍｓｅｃ毎や数百ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。

間欠運転許否処理ルーチンが実行されると、ＨＶＥＣＵ７０は、まず、ＰＭ堆積量Ｑｐｍや走行用パワーＰｄｒｖ＊，車速センサ８８からの車速Ｖなどのエンジン２２の間欠運転の許否を決定するのに必要なデータを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、実施例では、ＰＭ堆積量Ｑｐｍは、圧力センサ２５ａ，２５ｂからの圧力Ｐ１，Ｐ２の差圧ΔＰ（ΔＰ＝Ｐ１−Ｐ２）に基づいて推定されたものをエンジンＥＣＵ２４から通信により入力するものとした。また、走行用パワーＰｄｒｖ＊は、ＥＶ走行モードおよびＨＶ走行モードにおける駆動制御において、アクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃと車速センサ８８からの車速Ｖとに基づいて設定された要求トルクＴｒ＊に駆動軸３６の回転数Ｎｒを乗じて計算されたものを入力するものとした。

こうしてデータを入力すると、入力したＰＭ堆積量Ｑｐｍが閾値Ｑｒｅｆ１以上であるか否か判定する（ステップＳ１１０）。ここで、閾値Ｑｒｅｆ１は、ＰＭフィルタ２５の再生が必要であると判断されるＰＭ堆積量である。なお、上述の閾値Ｑｒｅｆ２は、この閾値Ｑｒｅｆ１より小さな値である。ＰＭ堆積量Ｑｐｍが閾値Ｑｒｅｆ１未満のときには、ＰＭフィルタ２５の再生は必要ないと判断し、エンジン２２の間欠運転の許否として通常制御を行ない（ステップＳ１６０）、本ルーチンを終了する。通常制御としては、実施例では、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣが閾値以上であるなどの前提条件が成立している状態では、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ１未満のときにエンジン２２の間欠運転を許可し、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ１以上のときにエンジン２２の間欠運転を禁止（エンジン２２の運転の継続）する制御を用いている。閾値Ｖｒｅｆ１としては、例えば１１０ｋｍ／ｈや１２０ｋｍ／ｈ，１３０ｋｍ／ｈなどを用いることができる。

ＰＭ堆積量Ｑｐｍが閾値Ｑｒｅｆ１以上のときには、ＰＭフィルタ２５の再生は必要ないと判断し、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ２以上で且つ閾値Ｖｒｅｆ１未満であるか否かを判定する（ステップＳ１２０）。ここで、閾値Ｖｒｅｆ２は、通常制御における間欠運転の許否を判断する閾値Ｖｒｅｆ１より小さい値であり、例えば閾値Ｖｒｅｆ１より１５ｋｍ／ｈ〜３０ｋｍ／ｈ程度小さい値を用いることができる。したがって、ステップＳ１２０は、通常制御ではエンジン２２の間欠運転は許可されるが比較的高車速で走行している状態を判定しているものとなる。車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ２以上で且つ閾値Ｖｒｅｆ１未満であると判定したときには、こうした車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ２以上で且つ閾値Ｖｒｅｆ１未満である状態で第１所定時間継続しているか否かを判定する（ステップＳ１３０）。第１所定時間は、車速Ｖがエンジン２２の間欠運転を許可する閾値Ｖｒｅｆ２以上の状態がその後もＰＭフィルタ２５を再生するのに必要な時間程度以上に亘って継続すると判断するための時間であり、例えば５秒や１０秒などを用いることができる。車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ２以上で且つ閾値Ｖｒｅｆ１未満である状態で第１所定時間継続していないと判定したときには、エンジン２２の間欠運転の許否として通常制御を行ない（ステップＳ１６０）、本ルーチンを終了する。一方、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ２以上で且つ閾値Ｖｒｅｆ１未満である状態で第１所定時間継続していると判定したときには、エンジン２２の間欠運転を禁止（エンジン２２の運転を継続）し（ステップＳ１７０）、本ルーチンを終了する。エンジン２２の間欠運転が禁止されると、エンジン２２は運転を継続することになり、比較的高負荷で運転するときにはＰＭフィルタ２５の温度を上昇させるためのディザ制御が行なわれる。このため、ＰＭフィルタ２５の温度を上昇させてＰＭフィルタ２５の再生を行なうことができる再生可能温度まで達成させ、ＰＭフィルタ２５の再生を行なうことができる。

ステップＳ１２０で車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ１以上であると判定したときには、エンジン２２の間欠運転の許否として通常制御を行ない（ステップＳ１６０）、本ルーチンを終了する。この場合、通常制御でもエンジン２２の間欠運転が禁止されるから、ディザ制御を伴って（或いはディザ制御を伴わずに）ＰＭフィルタ２５の温度を上昇させてＰＭフィルタ２５の再生を行なうことができる再生可能温度まで達成させ、ＰＭフィルタ２５の再生を行なうことができる。

ステップＳ１２０で車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ２未満であると判定したときには、走行用パワーＰｄｒｖ＊が閾値Ｐｒｅｆ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１４０）。ここで、閾値Ｐｒｅｆは、ディザ制御を伴って（或いはディザ制御を伴わずに）エンジン２２からこのパワーを出力することによりある程度の時間でＰＭフィルタ２５の温度を再生可能温度にまで上昇させることができる程度のパワーであり、例えばエンジン２２の最大パワーに対して４０％や５０％，６０％のパワーを用いることができる。したがって、ステップＳ１４０は、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ２未満でもＰＭフィルタ２５の温度を再生可能温度にまで上昇させることができる程度のパワーを出力しているのを判定するものとなる。走行用パワーＰｄｒｖ＊が閾値Ｐｒｅｆ未満であると判定したときには、ＰＭフィルタ２５の再生は行なうことができないと判断し、エンジン２２の間欠運転の許否として通常制御を行ない（ステップＳ１６０）、本ルーチンを終了する。一方、走行用パワーＰｄｒｖ＊が閾値Ｐｒｅｆ以上であると判定したときには、この走行用パワーＰｄｒｖ＊が閾値Ｐｒｅｆ以上である状態で第２所定時間継続しているか否かを判定する（ステップＳ１５０）。第２所定時間は、走行用パワーＰｄｒｖ＊が閾値Ｐｒｅｆ以上である状態がその後もＰＭフィルタ２５を再生するのに必要な時間程度以上に亘って継続すると判断するための時間であり、例えば５秒や１０秒などを用いることができる。走行用パワーＰｄｒｖ＊が閾値Ｐｒｅｆ以上である状態で第２所定時間継続していないと判定したときには、エンジン２２の間欠運転の許否として通常制御を行ない（ステップＳ１６０）、本ルーチンを終了する。一方、走行用パワーＰｄｒｖ＊が閾値Ｐｒｅｆ以上である状態で第２所定時間継続していると判定したときには、エンジン２２の間欠運転を禁止（エンジン２２の運転を継続）し（ステップＳ１７０）、本ルーチンを終了する。エンジン２２の間欠運転が禁止されると、エンジン２２は運転を継続することになり、比較的高負荷で運転するときにはＰＭフィルタ２５の温度を上昇させるためのディザ制御が行なわれる。このため、ＰＭフィルタ２５の温度を上昇させてＰＭフィルタ２５の再生を行なうことができる再生可能温度まで達成させ、ＰＭフィルタ２５の再生を行なうことができる。

図３は、実施例のＰＭ堆積量Ｑｐｍや車速Ｖ，エンジン２２の間欠運転の許否などの時間変化の一例を示す説明図である。図３は、上から順に、ＰＭ堆積量Ｑｐｍ，車速Ｖ，エンジン２２の回転数Ｎｅ，ディザ制御における加振振幅，エンジン２２の間欠運転の許否、燃料噴射量、ＰＭフィルタ２５の温度（フィルタ温度）Ｔｆである。ここで、ディザ制御における加振振幅は、空燃比としてのリッチとリーンとの振り幅を意味し、「値０」はディザ制御を行なっていないことを示し、「小」はリッチの程度やリーンの程度が小さいことを示し、「大」はリッチの程度やリーンの程度が大きいことを示す。図３における燃料噴射量は、模式的に示しており、振幅の小さな波線は加振振幅が「小」のときのディザ制御の実行中を示し、振幅の大きな波線は加振振幅が「大」のときのディザ制御の実行中を示し、若干低めの値は空燃比がリーン状態であることを示す。時間Ｔ１にＰＭ堆積量Ｑｐｍが閾値Ｑｒｅｆ２以上になると、それ以降においてエンジン２２が比較的高負荷で運転されるときにはディザ制御が実行される。なお、実施例では、ＰＭ堆積量Ｑｐｍが閾値Ｑｒｅｆ２以上で閾値ｐｒｅｆ１未満では加振振幅が「小」のディザ制御を行ない、ＰＭ堆積量Ｑｐｍが閾値Ｑｒｅｆ１以上では加振振幅が「大」のディザ制御を行なうものとした。時間Ｔ２にＭ堆積量Ｑｐｍが閾値Ｑｒｅｆ１以上となり、その後の時間Ｔ３に車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ２以上に至り、時間Ｔ３から車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ２以上で閾値Ｖｒｅｆ１未満である状態が所定時間継続した時間Ｔ４にエンジン２２の間欠運転が禁止される。その後、ＰＭフィルタ２５の温度（フィルタ温度）Ｔｆが再生可能温度未満ではディザ制御が実行され、ＰＭフィルタ２５の温度（フィルタ温度）Ｔｆが再生可能温度以上ではディザ制御に代えて空燃比をリーンとしてエンジン２２を運転する制御が実行される。ＰＭフィルタ２５の温度（フィルタ温度）Ｔｆが再生可能温度以上の状態で空燃比をリーンとしてエンジン２２を運転すると、ＰＭフィルタ２５に空気（酸素）が供給され、ＰＭフィルタ２５に堆積した粒子状物質が燃焼され、ＰＭ堆積量Ｑｐｍが減少する。そして、ＰＭ堆積量ＱｐｍがＰＭフィルタ２５の再生を完了したと判断できる値に至った時間Ｔ５にＰＭフィルタ２５の再生を完了し、エンジン２２の間欠運転が許可される。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０では、ＰＭフィルタ２５に補足された粒子状物質の堆積量として推定されるＰＭ堆積量ＱｐｍがＰＭフィルタ２５の再生が必要と判断される閾値Ｑｒｅｆ１以上のときに、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ２以上で且つエンジン２２の間欠運転の許否を決定する閾値Ｖｒｅｆ１未満である状態で第１所定時間継続したときには、エンジン２２の間欠運転を禁止する。エンジン２２の間欠運転を禁止すると、エンジン２２は運転を継続することになるから、ＰＭフィルタ２５の温度を上昇させてＰＭフィルタ２５の再生を行なうことができる再生可能温度まで達成させ、ＰＭフィルタ２５の再生を行なうことができる。これにより、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ２以上で且つエンジン２２の間欠運転の許否を決定する閾値Ｖｒｅｆ１未満である状態で第１所定時間継続したときでもエンジン２２の間欠運転を禁止しないものに比して、ＰＭフィルタ２５の再生を行なう機会を多くすることができる。しかも、エンジン２２を比較的高負荷で運転するときには空燃比をリッチとリーンとを繰り返すディザ制御を行なうから、迅速にＰＭフィルタ２５の温度を再生可能温度まで達成させ、ＰＭフィルタ２５の再生を行なうことができる。

また、実施例のハイブリッド自動車２０では、ＰＭ堆積量Ｑｐｍが閾値Ｑｒｅｆ１以上のときに、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ２未満であっても走行に要求される走行用パワーＰｄｒｖ＊が閾値Ｐｒｅｆ以上である状態が第２所定時間継続したときには、エンジン２２の間欠運転を禁止する。閾値ＰｒｅｆはＰＭフィルタ２５の温度を再生可能温度にまで上昇させることができる程度のパワーであるから、エンジン２２は運転を継続することにより、ＰＭフィルタ２５の温度を再生可能温度まで達成させることができ、ＰＭフィルタ２５の再生を行なうことができる。この結果、こうした制御を行なわないものに比して、ＰＭフィルタ２５の再生を行なう機会を多くすることができる。もとより、エンジン２２を比較的高負荷で運転するときには空燃比をリッチとリーンとを繰り返すディザ制御を行なうから、迅速にＰＭフィルタ２５の温度を再生可能温度まで達成させ、ＰＭフィルタ２５の再生を行なうことができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、ＰＭ堆積量Ｑｐｍが閾値Ｑｒｅｆ２以上で閾値ｐｒｅｆ１未満では加振振幅が「小」のディザ制御を行ない、ＰＭ堆積量Ｑｐｍが閾値Ｑｒｅｆ１以上では加振振幅が「大」のディザ制御を行なうものとした。しかし、ＰＭ堆積量Ｑｐｍが閾値Ｑｒｅｆ２以上のときには常に加振振幅が「大」のディザ制御を行なうものとしてもよい。また、ＰＭ堆積量Ｑｐｍが閾値Ｑｒｅｆ１以上のときにだけディザ制御を行なうものとしてもよい。或いは、こうしたディザ制御を行なわないものとしても構わない。

実施例のハイブリッド自動車２０では、ＰＭ堆積量Ｑｐｍが閾値Ｑｒｅｆ１以上のときに、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ２未満であっても走行用パワーＰｄｒｖ＊が閾値Ｐｒｅｆ以上である状態が第２所定時間継続したときにはエンジン２２の間欠運転を禁止するものとした。しかし、ＰＭ堆積量Ｑｐｍが閾値Ｑｒｅｆ１以上のときに、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ２未満のときには、走行用パワーＰｄｒｖ＊の大小に拘わらず、エンジン２２の間欠運転の許否として通常制御を行なうものとしてもよい。

実施例では、エンジン２２と２つのモータＭＧ１，ＭＧ２とがプラネタリギヤ３０に接続されたハイブリッド自動車２０に本発明を適用するものとしたが、エンジンと、走行用の動力を出力するモータと、を備えるハイブリッド自動車であれば如何なる構成のハイブリッド自動車にも適用することができる。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、ＰＭフィルタ２５が「粒子状物質除去フィルタ」に相当し、エンジン２２が「エンジン」に相当し、モータＭＧ２が「モータ」に相当し、バッテリ５０が「バッテリ」に相当し、ＨＶＥＣＵ７０とエンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０とバッテリＥＣＵ５２とが「制御装置」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、ハイブリッド自動車の製造産業などに利用可能である。

２０ハイブリッド自動車、２２エンジン、２３排気浄化装置、２３ａ触媒、２４エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２５粒子状物質除去フィルタ（ＰＭフィルタ）、２５ａ，２５ｂ圧力センサ、２６クランクシャフト、３０プラネタリギヤ、３６駆動軸、３７デファレンシャルギヤ、３８ａ，３８ｂ駆動輪、４０モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２インバータ、４６コンデンサ、５０バッテリ、５２バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４電力ライン、７０ハイブリッド用電子制御ユニット（ＨＶＥＣＵ）、８０イグニッションスイッチ、８１シフトレバー、８２シフトポジションセンサ、８３アクセルペダル、８４アクセルペダルポジションセンサ、８５ブレーキペダル、８６ブレーキペダルポジションセンサ、８８車速センサ、ＭＧ１，ＭＧ２モータ。

Claims

排気系に粒子状物質を除去する粒子状物質除去フィルタを有するエンジンと、
走行用の動力を出力するモータと、
前記モータと電力のやりとりを行なうバッテリと、
第１所定車速未満で前記エンジンの間欠運転を許可して走行に要求される要求パワーにより走行するように前記エンジンと前記モータとを制御する制御装置と、
を備えるハイブリッド自動車であって、
前記制御装置は、前記粒子状物質除去フィルタの粒子状物質の堆積量が第１堆積量以上であると推定したときに、車速が前記第１所定車速より小さい第２所定車速以上で且つ前記第１所定車速未満の状態が第１所定時間継続したときには前記エンジンの間欠運転を禁止する、
ことを特徴とするハイブリッド自動車。
請求項１記載のハイブリッド自動車であって、
前記制御装置は、前記粒子状物質除去フィルタの粒子状物質の堆積量が前記第１堆積量以上であると推定したときに、車速が前記第２所定車速未満であるときでも、前記要求パワーが所定パワー以上である状態が第２所定時間継続したときには前記エンジンの間欠運転を禁止する、
ハイブリッド自動車。
請求項１または２記載のハイブリッド自動車であって、
前記制御装置は、前記粒子状物質除去フィルタの粒子状物質の堆積量が前記第１堆積量より小さい第２堆積量以上であると推定したときには、前記エンジンの空燃比をリッチとリーンとが繰り返されるように前記エンジンを運転する、
ハイブリッド自動車。
請求項１ないし３のうちのいずれか１つの請求項に記載のハイブリッド自動車であって、
前記制御装置は、少なくとも前記粒子状物質除去フィルタの粒子状物質の堆積量が前記第１堆積量以上であると推定したときに、前記粒子状物質除去フィルタの温度が所定温度以上のときには、前記エンジンの空燃比をリーンとして前記エンジンを運転するか又は前記エンジンへの燃料噴射を停止して前記エンジンを運転する、
ハイブリッド自動車。