JP2020083002A

JP2020083002A - ハイブリッド自動車

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Publication number: JP2020083002A
Application number: JP2018219434A
Authority: JP
Inventors: 浩一郎牟田; Koichiro Muta
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-11-22
Filing date: 2018-11-22
Publication date: 2020-06-04
Anticipated expiration: 2038-11-22
Also published as: US20200164862A1; JP7155938B2; CN111204328A; EP3659881A1; US10981560B2; CN111204328B

Abstract

【課題】蓄電装置が過放電に至るのを抑制する。【解決手段】フィルタの再生条件が成立しており且つアクセルオフで第２モータの回生駆動を伴って駆動輪に制動力を付与する際に、蓄電装置の蓄電割合が閾値以上のときには、エンジンの燃料カットと第１モータによるエンジンのモータリングとが行なわれるようにエンジンと第１モータとを制御し、蓄電装置の蓄電割合が閾値未満のときには、エンジンが自立運転または回転停止されるようにエンジンを制御する。【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フィルタが取り付けられたエンジンを備え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フィルタが取り付けられたエンジンと第１モータと駆動輪に接続された第２モータとをプラネタリギヤのキャリヤとサンギヤとリングギヤとに接続し、第１モータおよび第２モータに電力ラインを介してバッテリを接続したものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このハイブリッド自動車では、アクセルオフのときに、バッテリの許容入力電力の範囲内での第２モータの回生駆動によって要求制動力を賄うことができないときには、第２モータの回生駆動とエンジンの燃料カットおよび第１モータによるエンジンのモータリングとにより要求駆動力が賄われるようにエンジンと第１モータと第２モータとを制御する。そして、フィルタ再生条件が成立しているときには、フィルタ再生条件が成立していないときに比して小さくなるようにバッテリの許容入力電力を設定する。このようにして、フィルタ再生条件が成立しており且つアクセルオフのときに、エンジンの燃料カットを行ないやすくしている。エンジンの燃料カットが行なわれると、フィルタに空気（酸素）が供給されてフィルタに堆積した粒子状物質が燃焼し、フィルタの再生が行なわれる。

特開２０１８−７５９１９号公報

フィルタの再生条件が成立しており且つアクセルオフのときに、バッテリの蓄電割合を考慮せずに、上述のようにエンジンの燃料カットを行なってフィルタの再生を行なうと、バッテリの蓄電割合が過度に低下して過放電に至る場合が生じる。

本発明のハイブリッド自動車は、蓄電装置が過放電に至るのを抑制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フィルタが取り付けられたエンジンと、
前記エンジンの出力軸に接続された第１モータと、
駆動輪に接続された第２モータと、
前記第１モータおよび前記第２モータと電力をやりとりする蓄電装置と、
前記エンジンと前記第１モータと前記第２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、
前記フィルタの再生条件が成立しており且つアクセルオフで前記第２モータの回生駆動を伴って前記駆動輪に制動力を付与する際に、
前記蓄電装置の蓄電割合が閾値以上のときには、前記エンジンの燃料カットと前記第１モータによるエンジンのモータリングとが行なわれるように前記エンジンと前記第１モータとを制御し、
前記蓄電装置の蓄電割合が前記閾値未満のときには、前記エンジンが自立運転または回転停止されるように前記エンジンを制御する、
ことを要旨とする。

この本発明のハイブリッド自動車では、フィルタの再生条件が成立しており且つアクセルオフで第２モータの回生駆動を伴って駆動輪に制動力を付与する際に、蓄電装置の蓄電割合が閾値以上のときには、エンジンの燃料カットと第１モータによるエンジンのモータリングとが行なわれるようにエンジンと第１モータとを制御し、蓄電装置の蓄電割合が閾値未満のときには、エンジンが自立運転または回転停止されるようにエンジンを制御する。これにより、前者のときには、フィルタに空気（酸素）を供給してフィルタを再生することができ、後者のときには、蓄電装置の蓄電割合が過度に低下して蓄電装置が過放電に至るのを抑制することができる。

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、アクセルオフのとき、車速が高いときには低いときに比して大きい制動力が前記駆動輪に付与されるように制御し、前記閾値は、車速が高いときには低いときに比して低くなるように設定されるものとしてもよい。アクセルオフのときに、車速が高いときには低いときに比して、駆動輪に付与する制動力を大きくするために、第２モータの回生駆動による制動力や回生駆動に伴って生じる電力が大きくなりやすいから、エンジンの燃料カットおよび第１モータによるエンジンのモータリングを行なっても、蓄電装置の蓄電割合が過度に低下しにくい。これを踏まえて、車速が高いときには低いときに比して低くなるように閾値を設定することにより、車速が高いときのフィルタの再生機会をより確保することができる。

本発明のハイブリッド自動車において、前記制御装置は、前記フィルタの再生条件が成立しており且つアクセルオフのときに、前記蓄電装置の蓄電割合が前記閾値以上でも前記蓄電装置の許容出力電力が所定電力未満のときには、前記エンジンが自立運転または回転停止されるように前記エンジンを制御するものとしてもよい。これは、蓄電装置の許容出力電力が小さいときには、第１モータによりエンジンをモータリングするのに必要な電力を蓄電装置からの電力や第２モータの回生駆動により生じる電力により賄うことができない可能性があることを考慮したものである。

また、本発明のハイブリッド自動車において、前記制御装置は、前記フィルタの再生条件が成立しており且つアクセルオフのときに、前記蓄電装置の蓄電割合が前記閾値以上でも前記蓄電装置の温度が所定温度未満のときには、前記エンジンが自立運転または回転停止されるように前記エンジンを制御するものとしてもよい。これは、蓄電装置の温度が低いときには、蓄電装置の保護のために蓄電装置の許容出力電力を小さくし、第１モータによりエンジンをモータリングするのに必要な電力を蓄電装置からの電力や第２モータの回生駆動により生じる電力により賄うことができない可能性があることを考慮したものである。

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により実行される制動手法選択ルーチンの一例を示すフローチャートである。走行用トルク設定用マップの一例を示す説明図である。閾値設定用マップの一例を示す説明図である。変形例の制動手法選択ルーチンの一例を示すフローチャートである。変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。

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、蓄電装置としてのバッテリ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おり、ダンパ２８を介してプラネタリギヤ３０のキャリヤに接続されている。エンジン２２の排気系には、浄化装置２５と、粒子状物質除去フィルタ（以下、「ＰＭフィルタ」という）２５ｆと、が取り付けられている。浄化装置２５は、エンジン２２の排気中の未燃焼燃料や窒素酸化物を浄化する触媒２５ａを有する。ＰＭフィルタ２５ｆ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、排気中の煤などの粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）を捕捉する。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。エンジンＥＣＵ２４に入力される信号としては、例えば、エンジン２２のクランクシャフト２６の回転位置を検出するクランクポジションセンサ２３ａからのクランク角θｃｒや、エンジン２２の冷却水の温度を検出する水温センサ２３ｂからの冷却水温Ｔｗを挙げることができる。また、エンジン２２の排気系のうち浄化装置２５よりも上流側に取り付けられた空燃比センサ２５ｂからの空燃比ＡＦや、エンジン２２の排気系のうち浄化装置２５よりも下流側に取り付けられた酸素センサ２５ｃからの酸素信号Ｏ２も挙げることができる。さらに、ＰＭフィルタ２５ｆの前後の差圧（上流側と下流側との差圧）を検出する差圧センサ２５ｇからの差圧ΔＰも挙げることができる。エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を運転制御するための各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。エンジンＥＣＵ２４は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。

エンジンＥＣＵ２４は、クランクポジションセンサ２３ａからのクランク角θｃｒに基づいてエンジン２２の回転数Ｎｅを演算したり、水温センサ２３ｂからの冷却水温Ｔｗなどに基づいて触媒２５ａの温度（触媒温度）Ｔｃを演算（推定）したりしている。また、エンジンＥＣＵ２４は、エアフローメータ（図示省略）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を演算している。さらに、エンジンＥＣＵ２４は、差圧センサ２５ｇからの差圧ΔＰに基づいて、ＰＭフィルタ２５ｆに堆積した粒子状物質の堆積量としてのＰＭ堆積量Ｑｐｍを演算したり、エンジン２２の回転数Ｎｅや体積効率ＫＬに基づいて、ＰＭフィルタ２５ｆの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おり、サンギヤと、リングギヤと、それぞれサンギヤおよびリングギヤに噛合する複数のピニオンギヤと、複数のピニオンギヤを自転（回転）かつ公転自在に支持するキャリヤとを有する。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３９ａ，３９ｂにデファレンシャルギヤ３８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、上述したように、ダンパ２８を介してエンジン２２のクランクシャフト２６が接続されている。したがって、モータＭＧ１、エンジン２２、駆動軸３６およびモータＭＧ２は、プラネタリギヤ３０の共線図においてこの順に並ぶようにプラネタリギヤ３０の３つの回転要素としてのサンギヤ、キャリヤ、リングギヤに接続されていると言える。

モータＭＧ１は、例えば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、例えば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。インバータ４１，４２は、モータＭＧ１，ＭＧ２の駆動に用いられると共に電力ライン５４を介してバッテリ５０に接続されている。電力ライン５４には、平滑用のコンデンサ５７が取り付けられている。モータＭＧ１，ＭＧ２は、モータ用電子制御ユニット（以下、「モータＥＣＵ」という）４０によってインバータ４１，４２の図示しない複数のスイッチング素子がスイッチング制御されることにより、回転駆動される。

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、例えば、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４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４５ｕ，４５ｖ，４６ｕ，４６ｖからの相電流Ｉｕ１，Ｉｖ１，Ｉｕ２，Ｉｖ２などが入力ポートを介して入力されている。モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２の複数のスイッチング素子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。モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４からのモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置θｍ１，θｍ２に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の電気角θｅ１，θｅ２や角速度ωｍ１，ωｍ２，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、電力ライン５４に接続されている。このバッテリ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。バッテリＥＣＵ５２に入力される信号としては、例えば、バッテリ５０の端子間に取り付けられた電圧センサ５１ａからのバッテリ５０の電圧Ｖｂや、バッテリ５０の出力端子に取り付けられた電流センサ５１ｂからのバッテリ５０の電流Ｉｂ、バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１ｃからのバッテリ５０の温度Ｔｂを挙げることができる。バッテリＥＣＵ５２は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。バッテリＥＣＵ５２は、電流センサ５１ｂからのバッテリ５０の電流Ｉｂの積算値に基づいて蓄電割合ＳＯＣを演算したり、演算した蓄電割合ＳＯＣと温度センサ５１ｃからのバッテリ５０の温度Ｔｂとに基づいてバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを演算したりしている。蓄電割合ＳＯＣは、バッテリ５０の全容量に対するバッテリ５０から放電可能な電力量の割合であり、入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、バッテリ５０を充放電してもよい許容入出力電力である。

なお、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、例えば、バッテリ５０の温度Ｔｂに基づいて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値Ｗｉｎｔｍｐ，Ｗｏｕｔｔｍｐを設定し、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣに基づいて補正係数ｋｉｎ，ｋｏｕｔを設定し、基本値Ｗｉｎｔｍｐ，Ｗｏｕｔｔｍｐに係数ｋｉｎ，ｋｏｕｔを乗じて得られた値を設定することができる。具体的には、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔは、バッテリ５０の温度Ｔｂが許容温度範囲から低い側に離間するほど小さくなり、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣが低いほど小さくなる。また、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎは、バッテリ５０の温度Ｔｂが許容温度範囲から低い側に離間するほど大きく（絶対値としては小さく）なり、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣが高いほど大きく（絶対値としては小さく）なる。

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。ＨＶＥＣＵ７０に入力される信号としては、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の回転停止を伴って走行する電動走行モード（ＥＶ走行モード）や、エンジン２２の回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）で走行する。

ＥＶ走行モードでは、ＨＶＥＣＵ７０は、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて走行用トルクＴｄ＊を設定し、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定すると共にバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で走行用トルクＴｄ＊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＊を設定し、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信する。モータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信すると、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の複数のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。

ＨＶ走行モードでアクセルオンのときには、ＨＶＥＣＵ７０は、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて走行に要求される（駆動軸３６に要求される）走行用トルクＴｄ＊を設定し、設定した走行用トルクＴｄ＊に駆動軸３６の回転数Ｎｄ（モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２）を乗じて走行に要求される走行用パワーＰｄ＊を計算する。続いて、走行用パワーＰｄ＊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）を減じてエンジン２２の目標パワーＰｅ＊を演算し、演算した目標パワーＰｅ＊がエンジン２２から出力されると共にバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で走行用トルクＴｄ＊（走行用パワーＰｄ＊）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。そして、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊をエンジンＥＣＵ２４に送信すると共に、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信する。エンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊を受信すると、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊に基づいて運転されるようにエンジン２２の運転制御（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によるインバータ４１，４２の制御については上述した。

ＨＶ走行モードでアクセルオフのときには、ＨＶＥＣＵ７０は、車速Ｖに基づいて走行用トルクＴｄ＊（基本的に負の値）を設定し、エンジン２２の自立運転とモータＭＧ２の回生駆動とによる第１制動手法、または、エンジン２２の燃料カットとモータＭＧ１によるエンジン２２のモータリングとモータＭＧ２の回生駆動とによる第２制動手法によりバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で走行用トルクＴｄ＊が駆動軸３６に出力されるように、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定する。そして、エンジン２２の燃料カット指令または自立運転指令をエンジンＥＣＵ２４に送信すると共に、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信する。エンジンＥＣＵ２４は、燃料カット指令を受信すると、エンジン２２の燃料噴射制御および点火制御を停止し、自立運転指令を受信すると、エンジン２２が自立運転されるようにエンジン２２の運転制御を行なう。モータＥＣＵ４０によるインバータ４１，４２の制御については上述した。

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、ＨＶ走行モードでアクセルオフのときに、制動手法として上述の第１制動手法または第２制動手法を選択して実行する際の動作について説明する。図２は、ＨＶＥＣＵ７０により実行される制動手法選択ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、アクセルオフ時に繰り返し実行される。

図２の制動手法選択ルーチンが実行されると、ＨＶＥＣＵ７０は、車速Ｖや、ＰＭ堆積量Ｑｐｍ、フィルタ温度Ｔｆ、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣなどのデータを入力する（ステップＳ１００）。ここで、車速Ｖは、車速センサ８８により検出された値を入力するものとした。ＰＭ堆積量Ｑｐｍやフィルタ温度Ｔｆは、エンジンＥＣＵ２４により演算された値を通信により入力するものとした。バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣは、バッテリＥＣＵ５２により演算された値を通信により入力するものとした。

こうしてデータを入力すると、入力した車速Ｖに基づいて走行用トルクＴｄ＊を設定する（ステップＳ１１０）。ここで、走行用トルクＴｄ＊は、実施例では、車速Ｖと走行用トルクＴｄ＊との関係を予め定めて走行用トルク設定用マップとして図示しないＲＯＭに記憶しておき、車速Ｖが与えられると、このマップから対応する走行用トルクＴｄ＊を導出して設定するものとした。図３は、走行用トルク設定用マップの一例を示す説明図である。走行用トルクＴｄ＊は、図示するように、基本的には、負の範囲内で、車速Ｖが高いほど小さくなる（絶対値としては大きくなる）ように設定される。

続いて、入力したＰＭ堆積量Ｑｐｍとフィルタ温度Ｔｆとに基づいてフィルタ再生条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ１２０）。ここで、フィルタ再生条件としては、ＰＭ堆積量Ｑｐｍが閾値Ｑｐｍｒｅｆ以上で且つフィルタ温度Ｔｆが閾値Ｔｆｒｅｆ以上である条件が用いられる。閾値Ｑｐｍｒｅｆは、ＰＭフィルタ２５ｆの再生が必要であるか否かを判断するための閾値であり、例えば、３ｇ／Ｌや４ｇ／Ｌ、５ｇ／Ｌなどが用いられる。閾値Ｔｆｒｅｆは、フィルタ温度ＴｆがＰＭフィルタ２５ｆの再生に適した再生可能温度に至っているか否かを判断するための閾値であり、例えば、５８０℃や６００℃、６２０℃などが用いられる。

ステップＳ１２０でフィルタ再生条件が成立していないと判定したときには、第１制動手法を選択して（ステップＳ１５０）、本ルーチンを終了する。この場合、ＨＶＥＣＵ７０とエンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０との協調制御により、エンジン２２の自立運転とモータＭＧ２の回生駆動とによってバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で走行用トルクＴｄ＊が駆動軸３６に出力されるようにエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御する。

ステップＳ１２０でフィルタ再生条件が成立していると判定したときには、車速Ｖに基づいて閾値Ｓｒｅｆを設定し（ステップＳ１３０）、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣを閾値Ｓｒｅｆと比較する（ステップＳ１４０）。ここで、閾値Ｓｒｅｆは、第２制動手法を選択して、エンジン２２の燃料カットおよびモータＭＧ１によるエンジン２２のモータリング（モータＭＧ１の力行駆動）を行なうと、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣが過度に低下してバッテリ５０が過放電に至る可能性があるか否かを判定するのに用いられる閾値である。この閾値Ｓｒｅｆは、実施例では、車速Ｖと閾値Ｓｒｅｆとの関係を予め定めて閾値設定用マップとして図示しないＲＯＭに記憶しておき、車速Ｖが与えられると、このマップから対応する閾値Ｓｒｅｆを導出して設定するものとした。図４は、閾値設定用マップの一例を示す説明図である。閾値Ｓｒｅｆは、図示するように、車速Ｖが高いほど小さくなるように設定される。このように閾値Ｓｒｅｆを設定する理由については後述する。

ステップＳ１４０でバッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣが閾値Ｓｒｅｆ以上のときには、第２制動手法を選択して（ステップＳ１６０）、本ルーチンを終了する。この場合、ＨＶＥＣＵ７０とエンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０との協調制御により、エンジン２２の燃料カットとモータＭＧ１によるエンジン２２のモータリングとモータＭＧ２の回生駆動とによってバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で走行用トルクＴｄ＊が駆動軸３６に出力されるようにエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御する。こうした制御により、ＰＭフィルタ２５ｆに空気（酸素）が供給されて、ＰＭフィルタ２５ｆに堆積した粒子状物質が燃焼し、ＰＭフィルタ２５ｆの再生が行なわれる。

ステップＳ１４０でバッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣが閾値Ｓｒｅｆ未満のときには、第１制動手法を選択して（ステップＳ１５０）、本ルーチンを終了する。この場合、エンジン２２を自立運転するから、即ち、エンジン２２の燃料カットおよびモータＭＧ１によるエンジン２２のモータリング（モータＭＧ１の力行駆動）を行なわないから、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣが過度に低下してバッテリ５０が過放電に至るのを抑制することができる。

ここで、車速Ｖが高いほど小さくなるように閾値Ｓｒｅｆを設定する理由について説明する。上述したようにアクセルオフのときに車速Ｖが高いほど小さくなる（絶対値としては大きくなる）ように走行用トルクＴｄ＊を設定する場合、車速Ｖが高いほど、モータＭＧ２の回生駆動によるトルクや回生駆動により生じる電力が大きくなりやすい。このため、車速Ｖが高いほど、エンジン２２の燃料カットおよびモータＭＧ１によるエンジン２２のモータリング（モータＭＧ１の力行駆動）を行なっても、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣが過度に低下しにくい（バッテリ５０が過放電に至りにくい）。これを踏まえて、車速Ｖが高いほど小さくなるように閾値Ｓｒｅｆを設定することにより、車速Ｖが高いときに、第１制動手法および第２制動手法のうち第２制動手法を選択しやすくすることができる。これにより、車速Ｖが高いときのＰＭフィルタ２５ｆの再生機会をより確保することができる。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０では、フィルタの再生条件が成立しており且つアクセルオフでモータＭＧ２の回生駆動を伴って駆動軸３６に走行用トルクＴｄ＊（負の値）を出力する際に、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣが閾値Ｓｒｅｆ以上のときには、エンジン２２の燃料カットとモータＭＧ１によるエンジン２２のモータリングとが行なわれるようにエンジン２２とモータＭＧ１とを制御し、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣが閾値Ｓｒｅｆ未満のときには、エンジン２２が自立運転されるようにエンジン２２を制御する。こうした制御により、前者のときには、ＰＭフィルタ２５ｆに空気（酸素）を供給してＰＭフィルタ２５ｆを再生することができ、後者のときには、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣが過度に低下してバッテリ５０が過放電に至るのを抑制することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、閾値Ｓｒｅｆを、車速Ｖが高いほど小さくなるように設定するものとしたが、一律の値（例えば、４０％や４５％、５０％など）を用いるものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、第１制動手法として、エンジン２２の自立運転とモータＭＧ２の回生駆動とを行なうものとしたが、エンジン２２の回転停止およびモータＭＧ２の回生駆動を行なうものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、ＨＶＥＣＵ７０は、アクセルオフのときに、図２の制動手法選択ルーチンを実行するものとしたが、これに代えて、図５の制動手法選択ルーチンを実行するものとしてもよい。図５の制動手法選択ルーチンは、ステップＳ１００の処理に代えてステップＳ１００ｂの処理を実行する点、ステップＳ１４２の処理を追加した点を除いて、図２の制動手法選択ルーチンと同一である。したがって、図５の制動手法選択ルーチンのうち図２の制動手法選択ルーチンと同一の処理については、同一のステップ番号を付し、詳細な説明を省略する。

図５の制動手法選択ルーチンでは、ＨＶＥＣＵ７０は、図２の制動手法選択ルーチンのステップＳ１００の処理と同様に車速ＶやＰＭ堆積量Ｑｐｍ、フィルタ温度Ｔｆ、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣを入力するのに加えて、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔを入力する（ステップＳ１００ｂ）。バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔは、バッテリＥＣＵ５２により演算された値を入力するものとした。そして、ステップＳ１４０でバッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣが閾値Ｓｒｅｆ以上のときには、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔを閾値Ｗｏｒｅｆと比較する（ステップＳ１４２）。バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔが閾値Ｗｏｒｅｆ以上のときには、第２制動手法を選択して（ステップＳ１６０）、本ルーチンを終了する。一方、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔが閾値Ｗｏｒｅｆ未満のときには、第１制動手法を選択して（ステップＳ１５０）、本ルーチンを終了する。

ここで、閾値Ｗｏｒｅｆは、モータＭＧ１によりエンジン２２をモータリングするのに必要な電力を、バッテリ５０からの電力とモータＭＧ２の回生駆動により生じる電力とにより賄うことができるか否かを判定するのに用いられる閾値である。この閾値Ｗｏｒｅｆは、一律の値を用いるものとしてもよいし、車速Ｖが高いほど小さくなるように設定するものとしてもよい。後者は、上述したように車速Ｖが高いほど小さくなる（絶対値としては大きくなる）ように走行用トルクＴｄ＊を設定する場合、車速Ｖが高いほど、モータＭＧ２の回生駆動によるトルクや回生駆動により生じる電力が大きくなりやすく、モータＭＧ１によるエンジン２２のモータリングに必要な電力のうちバッテリ５０から放電する電力が小さくてよいためである。

この変形例では、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣが閾値Ｓｒｅｆ以上のときにおいて、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔが閾値Ｗｏｒｅｆ以上のときには、第２制動手法を選択し、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔが閾値Ｗｏｒｅｆ未満のときには、第１制動手法を選択するものとした。しかし、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣが閾値Ｓｒｅｆ以上のときにおいて、バッテリ５０の温度Ｔｂが閾値Ｔｂｒｅｆ以上のときには、第２制動手法を選択し、バッテリ５０の温度Ｔｂが閾値Ｔｂｒｅｆ未満のときには、第１制動手法を選択するものとしてもよい。ここで、閾値Ｔｂｒｅｆは、閾値Ｗｏｒｅｆと同様に、モータＭＧ１によりエンジン２２をモータリングするのに必要な電力をバッテリ５０からの電力とモータＭＧ２の回生駆動により生じる電力とにより賄うことができるか否かを判定するのに用いられる閾値である。上述したように、バッテリ５０の温度Ｔｂが許容温度範囲から低い側に離間するほど小さくなるようにバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔを設定するから、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔと閾値Ｗｏｒｅｆとを比較するのに代えて、バッテリ５０の温度Ｔｂと閾値Ｔｂｒｅｆとを比較するものとしてもよいのである。

実施例のハイブリッド自動車２０では、蓄電装置として、バッテリ５０を用いるものとしたが、バッテリ５０に代えて、キャパシタを用いるものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０とバッテリＥＣＵ５２とＨＶＥＣＵ７０とを備えるものとしたが、これらのうちの少なくとも２つを単一の電子制御ユニットとして構成するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、図１に示したように、駆動輪３９ａ，３９ｂに連結された駆動軸３６にプラネタリギヤ３０を介してエンジン２２およびモータＭＧ１を接続すると共に駆動軸３６にモータＭＧ２を接続し、モータＭＧ１，ＭＧ２に電力ラインを介してバッテリ５０を接続する構成とした。しかし、図６に示すように、駆動輪３９ａ，３９ｂに連結された駆動軸３６にモータＭＧ２を接続すると共にエンジン２２にモータＭＧ１を接続し、モータＭＧ１，ＭＧ２に電力ラインを介してバッテリ５０を接続するシリーズタイプのハイブリッド自動車１２０の構成としてもよい。このハイブリッド自動車１２０では、フィルタの再生条件が成立しており且つアクセルオフのときには、モータＭＧ２の回生駆動により駆動軸３６に走行用トルクＴｄ＊（負の値）が出力されるようにモータＭＧ２を制御する。そして、このときに、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣが閾値Ｓｒｅｆ以上のときには、エンジン２２の燃料カットとモータＭＧ１によるエンジン２２のモータリングとが行なわれるようにエンジン２２とモータＭＧ１とを制御し、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣが閾値Ｓｒｅｆ未満のときには、エンジン２２が自立運転または回転停止されるようにエンジン２２を制御すればよい。こうした制御により、実施例と同様の効果を奏することができる。

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、エンジン２２が「エンジン」に相当し、モータＭＧ１が「第１モータ」に相当し、モータＭＧ２が「第２モータ」に相当し、バッテリ５０が「蓄電装置」に相当し、ＨＶＥＣＵ７０とエンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０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。

２０，１２０ハイブリッド自動車、２２エンジン、２３ａクランクポジションセンサ、２３ｂ水温センサ、２４エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２５浄化装置、２５ａ触媒、２５ｂ空燃比センサ、２５ｃ酸素センサ、２５ｆＰＭフィルタ、２５ｇ差圧センサ、２６クランクシャフト、２８ダンパ、３０プラネタリギヤ、３６駆動軸、３８デファレンシャルギヤ、３９ａ，３９ｂ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、４３，４４回転位置検出センサ、４５ｕ，４５ｖ，４６ｕ，４６ｖ電流センサ、５０バッテリ、５１ａ電圧センサ、５１ｂ電流センサ、５１ｃ温度センサ、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、５７コンデンサ、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フィルタが取り付けられたエンジンと、
前記エンジンの出力軸に接続された第１モータと、
駆動輪に接続された第２モータと、
前記第１モータおよび前記第２モータと電力をやりとりする蓄電装置と、
前記エンジンと前記第１モータと前記第２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、
前記フィルタの再生条件が成立しており且つアクセルオフで前記第２モータの回生駆動を伴って前記駆動輪に制動力を付与する際に、
前記蓄電装置の蓄電割合が閾値以上のときには、前記エンジンの燃料カットと前記第１モータによるエンジンのモータリングとが行なわれるように前記エンジンと前記第１モータとを制御し、
前記蓄電装置の蓄電割合が前記閾値未満のときには、前記エンジンが自立運転または回転停止されるように前記エンジンを制御する、
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、アクセルオフのとき、車速が高いときには低いときに比して大きい制動力が前記駆動輪に付与されるように制御し、
前記閾値は、車速が高いときには低いときに比して低くなるように設定される、
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、前記フィルタの再生条件が成立しており且つアクセルオフのときに、前記蓄電装置の蓄電割合が前記閾値以上でも前記蓄電装置の許容出力電力が所定電力未満のときには、前記エンジンが自立運転または回転停止されるように前記エンジンを制御する、
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、前記フィルタの再生条件が成立しており且つアクセルオフのときに、前記蓄電装置の蓄電割合が前記閾値以上でも前記蓄電装置の温度が所定温度未満のときには、前記エンジンが自立運転または回転停止されるように前記エンジンを制御する、
ハイブリッド自動車。