JP2020111137A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】リチウムイオン電池の保護を図りながらも、フィルタ再生制御の頻繁な中断を抑制し、フィルタ再生制御の実行機会を確保してＰＭの燃焼を促進することができるハイブリッド車両の制御装置を提供する。【解決手段】制御装置１００は、内燃機関１０の運転を自動で停止させ、再始動させる間欠停止制御と、内燃機関１０の出力を増大させて発熱量を増大させるとともに、第１モータジェネレータ７１による発電量を増大させてフィルタ２３の温度をＰＭが燃焼し得る再生温度まで昇温させる昇温制御と、を実行する。制御装置１００は、充電及び放電による電池負荷を算出する電池負荷算出部１０１を備えている。制御装置１００は、昇温制御を開始すると昇温制御が完了するまで間欠停止制御による内燃機関１０の運転の停止を禁止する間欠停止禁止制御と、電池負荷が許容範囲を超えている間は昇温制御を中断する電池保護制御と、を実行する。【選択図】図１

Description

この発明はハイブリッド車両の制御装置に関するものである。

特許文献１には、排気に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタを備える内燃機関の排気浄化装置が記載されている。なお、以下の部分では粒子状物質のことをＰＭ（ＰＭ：Particulate Matter）と称する。この排気浄化装置では、フィルタに堆積したＰＭを燃焼させて除去するフィルタ再生制御において、内燃機関の駆動力を利用して発電する発電機による発電負荷を増大させるとともに内燃機関の出力を増大させ、発熱量を増大させることにより、フィルタの温度を昇温させてフィルタに堆積したＰＭを燃焼させる。こうした態様により、発熱量を増大させるために使用した燃料のエネルギの一部を発電により電気エネルギとして回収して電池に保存するようにしている。

特開２０１０−１８０８４２号公報

ところで、リチウムイオン電池を搭載しているハイブリッド車両の場合、過放電、過充電によって電池負荷が大きくなると、リチウムイオン電池が劣化してしまう。上記のようにフィルタ再生制御に必要な発熱量を確保するために内燃機関の出力を増大させるとともに発電量を増大させる場合、充電量が増えるため電池負荷が大きくなる。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決するためのハイブリッド車両の制御装置は、内燃機関の出力を利用してモータジェネレータによって発電した電力を充電する蓄電池としてリチウムイオン電池を搭載したハイブリッド車両に適用される。この制御装置は、前記内燃機関の運転を自動で停止させ、再始動させる間欠停止制御と、前記内燃機関の出力を増大させて発熱量を増大させるとともに、前記モータジェネレータによる発電量を増大させて前記内燃機関の排気通路に設けられたフィルタの温度を粒子状物質が燃焼し得る再生温度まで昇温させる昇温制御と、を実行する。また、この制御装置は、充電及び放電による前記リチウムイオン電池における負荷の大きさを示すパラメータである電池負荷を算出する電池負荷算出部を備えており、前記昇温制御を開始すると前記昇温制御が完了するまで前記間欠停止制御による前記内燃機関の運転の停止を禁止する間欠停止禁止制御と、前記電池負荷が許容範囲を超えている間は前記昇温制御を中断する電池保護制御と、を実行する。

上記の制御装置では、リチウムイオン電池を保護するために、電池負荷を算出し、電池負荷が大きくなると、昇温制御を中断して充電量の増大を停止する。すなわち、電池負荷が大きくなると、フィルタに堆積したＰＭを燃焼させて除去するフィルタ再生制御を中断する。ところが、フィルタ再生制御が頻繁に中断されると、なかなかフィルタ再生制御を完了させることができず、ひいてはＰＭの堆積量が徐々に増大して許容範囲を超えてしまうおそれがある。

また、ハイブリッド車両においては、内燃機関の運転を自動で停止させ、再始動させる間欠停止制御が行われる。内燃機関を再始動させる際のクランキングによる放電量は特に大きいため、間欠停止制御による再始動が行われると、電池負荷が特に大きくなる。そのため、リチウムイオン電池を搭載しているハイブリッド車両では、昇温制御による電池負荷の増大と、再始動のためのクランキングによる大きな放電による電池負荷の増大とにより、フィルタ再生制御が頻繁に中断されるおそれがある。

そこで、上記の制御装置では、昇温制御が完了するまで間欠停止制御による内燃機関の運転の停止を禁止する。そのため、昇温制御が完了するまでは再始動による大きな放電が起こらなくなる。その結果、昇温制御により充電量を増大させていても、昇温制御が中断するほどまでには電池負荷が大きくなりにくくなる。すなわち、間欠停止制御による停止を禁止しない場合と比較すると、電池負荷が大きくなることによる再生制御の中断を抑制することができる。

要するに、上記の制御装置によれば、リチウムイオン電池の保護を図りながらも、フィルタ再生制御の頻繁な中断を抑制し、フィルタ再生制御の実行機会を確保してＰＭの燃焼を促進することができる。

実施形態の制御装置と、同制御装置の制御対象であるハイブリッド車両の構成を示す模式図。 再生要求フラグを操作するルーチンにおける処理の流れを示すフローチャート。 昇温要求フラグを操作するルーチンにおける処理の流れを示すフローチャート。 間欠停止禁止フラグを操作するルーチンにおける処理の流れを示すフローチャート。 昇温制御の実行可否を決定するルーチンにおける処理の流れを示すフローチャート。 モータリング要求フラグを操作するルーチンにおける処理の流れを示すフローチャート。 モータリング制御の実行可否を決定するルーチンにおける処理の流れを示すフローチャート。

以下、ハイブリッド車両の制御装置の一実施形態について、図１〜図７を参照して説明する。
図１に示すように、本実施形態の制御装置が適用されるハイブリッド車両は、火花点火式の内燃機関１０を備えている。また、ハイブリッド車両は、モータと発電機の双方の機能を兼ね備える２つのモータジェネレータ、すなわち第１モータジェネレータ７１と第２モータジェネレータ７２とを備えている。さらに、ハイブリッド車両には、リチウムイオン電池７７と第１インバータ７５と第２インバータ７６とが設けられている。リチウムイオン電池７７は、発電機として機能しているときの第１モータジェネレータ７１及び第２モータジェネレータ７２が発電した電力を蓄える。さらにリチウムイオン電池７７は、モータとして機能しているときの第１モータジェネレータ７１及び第２モータジェネレータ７２に、蓄えた電力を供給する。第１インバータ７５は、第１モータジェネレータ７１とリチウムイオン電池７７との間の電力の授受量を調整し、第２インバータ７６は、第２モータジェネレータ７２とリチウムイオン電池７７との間の電力の授受量を調整する。

内燃機関１０は、混合気の燃焼を行う複数の気筒１１を有している。また、内燃機関１０には、各気筒１１への空気の導入路となる吸気通路１５が設けられている。吸気通路１５には、吸入空気量を調整するためのバルブであるスロットルバルブ１６が設けられている。吸気通路１５におけるスロットルバルブ１６よりも下流側の部分は、気筒別に分岐している。吸気通路１５における気筒別に分岐した部分には、燃料噴射弁１７がそれぞれ設けられている。一方、各気筒１１には、気筒１１内に導入された混合気を火花放電により点火する点火装置１８がそれぞれ設けられている。また、内燃機関１０には、各気筒１１での混合気の燃焼によって生じた排気の排出路となる排気通路２１が設けられている。排気通路２１には、排気を浄化する触媒コンバータ２２が設置されている。さらに、排気通路２１における触媒コンバータ２２よりも下流側には、ＰＭを捕集するフィルタ２３が設けられている。

こうした内燃機関１０の各気筒１１には、燃料噴射弁１７が噴射した燃料を含む混合気が吸気通路１５を通じて導入される。点火装置１８がこの混合気を点火すると気筒１１内で燃焼が行われる。このときの燃焼により生じた排気は、気筒１１内から排気通路２１に排出される。この内燃機関１０では、触媒コンバータ２２が排気中のＨＣ及びＣＯの酸化とＮＯｘの還元とを行い、さらにフィルタ２３が排気中のＰＭを捕集することで、排気を浄化している。

また、ハイブリッド車両には、第１遊星ギア機構４０が設けられている。第１遊星ギア機構４０は、外歯歯車のサンギア４１と、サンギア４１と同軸配置されている内歯歯車のリングギア４２とを有している。サンギア４１とリングギア４２との間には、サンギア４１及びリングギア４２の双方と噛み合う複数のピニオンギア４３が配置されている。各ピニオンギア４３は、自転及び公転が自在な状態でキャリア４４に支持されている。こうした第１遊星ギア機構４０のキャリア４４には、内燃機関１０の出力軸であるクランク軸１４が連結され、サンギア４１には、第１モータジェネレータ７１が連結されている。また、リングギア４２には、リングギア軸４５が接続されている。そして、リングギア軸４５には、減速機構６０及び差動機構６１を介して駆動輪６２が連結されている。さらに、リングギア軸４５には、第２遊星ギア機構５０を介して第２モータジェネレータ７２が連結されている。

第２遊星ギア機構５０は、外歯歯車のサンギア５１と、サンギア５１と同軸配置されている内歯歯車のリングギア５２とを有している。サンギア５１とリングギア５２との間には、サンギア５１及びリングギア５２の双方と噛み合う複数のピニオンギア５３が配置されている。各ピニオンギア５３は、自転自在であるものの公転不能になっている。そして、第２遊星ギア機構５０のリングギア５２にはリングギア軸４５が、サンギア５１には第２モータジェネレータ７２がそれぞれ接続されている。

また、ハイブリッド車両には、同ハイブリッド車両の制御装置としての制御装置１００が搭載されている。制御装置１００には、アクセルポジションセンサ８０によって運転者のアクセルペダルの操作量の検出信号が入力され、車速センサ８１によって車両の走行速度である車速の検出信号が入力されている。また、制御装置１００には、電流センサ８７によってリチウムイオン電池７７における入出力電流の検出信号が入力されている。

さらに、制御装置１００には、内燃機関１０に設置された各種センサの検出信号が入力されている。内燃機関１０には、センサとして、エアフロメータ８２、空燃比センサ８３、排気温センサ８４、クランク角センサ８５、水温センサ８６などが設置されている。エアフロメータ８２は、吸気通路１５におけるスロットルバルブ１６よりも上流側の部分に設置されており、吸気通路１５を流れる空気の温度と、吸気の流量である吸入空気量とを検出する。空燃比センサ８３は、排気通路２１における触媒コンバータ２２よりも上流側の部分に設置されており、排気通路２１を流れるガス中の酸素濃度を検出する。排気温センサ８４は、排気通路２１における触媒コンバータ２２とフィルタ２３との間の部分に設置されており、触媒コンバータ２２から流出したガスの温度を検出する。クランク角センサ８５は、クランク軸１４の近傍に設置されており、同クランク軸１４の回転位相を検出する。水温センサ８６は、内燃機関１０冷却水路を流れる冷却水の温度である冷却水温を検出する。

なお、制御装置１００は、クランク角センサ８５の検出信号から、内燃機関１０のクランク軸１４の回転速度である機関回転速度を算出している。また、制御装置１００は、電流センサ８７の検出信号に基づいてリチウムイオン電池７７における電池負荷を算出する電池負荷算出部１０１を備えている。電池負荷は、充電及び放電によるリチウムイオン電池７７における負荷の大きさを示すパラメータとして算出される。電池負荷算出部１０１は、電流センサ８７によって検出された電流値を二乗した値の移動平均値を電池負荷として算出する。電池負荷は、充電及び放電が継続されると大きくなる。また、電池負荷は、短時間に大きな電流の入出力があった場合、すなわち急速な充電及び急速な放電が生じたときにも大きくなる。また、制御装置１００は、電流センサ８７によって検出された電流値に基づいてリチウムイオン電池７７に蓄えられている電力の量である蓄電量を取得している。

続いて、こうした制御装置１００が行うハイブリッド車両の制御について説明する。制御装置１００は、アクセルペダルの操作量と車速とに基づき、リングギア軸４５に出力するトルクの要求値である要求トルクを演算する。そして、制御装置１００は、要求トルクやリチウムイオン電池７７の蓄電量などに応じて、内燃機関１０、第１モータジェネレータ７１及び第２モータジェネレータ７２のトルク配分を決定し、内燃機関１０の出力、及び第１モータジェネレータ７１、第２モータジェネレータ７２による力行／回生を制御する。

例えば、制御装置１００は、内燃機関１０を始動させる際には、第１モータジェネレータ７１をスタータとして機能させる。具体的には、制御装置１００は、第１モータジェネレータ７１によってサンギア４１を回転させることによりクランク軸１４を回転させて内燃機関１０を始動する。なお、このときには、第２モータジェネレータ７２のトルクによって内燃機関１０からリングギア軸４５に作用する反力を打ち消している。

また、制御装置１００は、車両停車時には、蓄電量に応じて制御を切り替える。リチウムイオン電池７７の蓄電量が規定値以上である場合には、制御装置１００は、内燃機関１０の運転を停止させ、第１モータジェネレータ７１及び第２モータジェネレータ７２の駆動も行わない。一方でリチウムイオン電池７７の蓄電量が規定値未満である場合には、制御装置１００は、内燃機関１０を運転させ、内燃機関１０の出力によって第１モータジェネレータ７１を駆動して第１モータジェネレータ７１を発電機として機能させる。なお、このときには、第２モータジェネレータ７２のトルクによってリングギア軸４５を停止した状態に保持し、駆動輪６２を回転させないようにする。

走行中にも、制御装置１００は、蓄電量に応じて制御を切り替える。発進時及び軽負荷走行時において、リチウムイオン電池７７の蓄電量が規定値以上である場合には、制御装置１００は、第２モータジェネレータ７２の駆動力のみによってハイブリッド車両の発進及び走行を行う。この場合、内燃機関１０は停止しており、第１モータジェネレータ７１による発電も行われない。一方で発進時及び軽負荷走行時において、リチウムイオン電池７７の蓄電量が規定値未満である場合には、制御装置１００は、内燃機関１０を始動して第１モータジェネレータ７１で発電を行い、発電した電力をリチウムイオン電池７７に充電する。このときには、ハイブリッド車両は、内燃機関１０の駆動力の一部と第２モータジェネレータ７２の駆動力とによって走行することになる。

定常走行時において、リチウムイオン電池７７の蓄電量が規定値以上である場合には、制御装置１００は、運転効率の高い状態で内燃機関１０を運転させ、ハイブリッド車両を主に内燃機関１０の出力で走行させる。このときには、内燃機関１０の動力は第１遊星ギア機構４０を介して駆動輪６２側と第１モータジェネレータ７１側とに分割される。これにより、ハイブリッド車両は、第１モータジェネレータ７１で発電を行いながら走行する。そして、制御装置１００は発電した電力によって第２モータジェネレータ７２を駆動し、第２モータジェネレータ７２の動力によって内燃機関１０の動力を補助する。一方で定常走行時において、リチウムイオン電池７７の蓄電量が規定値未満である場合には、制御装置１００は機関回転速度をより高くし、第１モータジェネレータ７１で発電された電力を第２モータジェネレータ７２の駆動に使用するとともに、余剰の電力をリチウムイオン電池７７に充電する。

なお、加速時には、制御装置１００は機関回転速度を高めるとともに、第１モータジェネレータ７１で発電された電力を第２モータジェネレータ７２の駆動に使用し、内燃機関１０の動力と第２モータジェネレータ７２の動力とによってハイブリッド車両を加速させる。

そして、制御装置１００は減速時には、内燃機関１０の運転を停止させる。そして、制御装置１００は第２モータジェネレータ７２を発電機として機能させ、発電した電力をリチウムイオン電池７７に充電する。ハイブリッド車両では、こうした発電によって生じる抵抗をブレーキとして利用する。

上記のように、制御装置１００は、走行中を含むハイブリッドシステムの稼働中に、状況に応じて内燃機関１０を停止させる。すなわち、制御装置１００は、状況に応じて内燃機関１０を自動で停止させ、再始動させる間欠停止制御を実行する。

上述のように、内燃機関１０では、排気通路２１に設けられたフィルタ２３に排気中のＰＭを捕集している。捕集したＰＭがフィルタ２３に堆積していくと、やがてフィルタ２３に目詰まりが生じるおそれがある。フィルタ２３に堆積したＰＭを燃焼させて除去するには、フィルタ２３の温度を、ＰＭが燃焼し得る温度すなわちＰＭの発火点以上の温度にするとともに、フィルタ２３に酸素を供給する必要がある。

そこで、制御装置１００は、フィルタ２３に堆積したＰＭを燃焼させて除去するフィルタ再生制御を実行する。このフィルタ再生制御において、制御装置１００は、内燃機関１０の出力を増大させて発熱量を増大させるとともに、第１モータジェネレータ７１による発電量を増大させてフィルタ２３の温度をＰＭが燃焼し得る温度まで昇温させる昇温制御を実行する。そして、制御装置１００は、第１モータジェネレータ７１によってクランク軸１４を駆動して内燃機関１０を空転させるモータリング制御を実行し、フィルタ２３に酸素を供給することによってＰＭを燃焼させる。すなわち、制御装置１００が実行するフィルタ再生制御は、昇温制御とモータリング制御とを含んでいる。

ところで、リチウムイオン電池７７を搭載しているハイブリッド車両の場合、過放電、過充電によって電池負荷が大きくなると、リチウムイオン電池７７が劣化してしまう。上記のようにフィルタ再生制御に必要な発熱量を確保するために昇温制御において内燃機関１０の出力を増大させるとともに第１モータジェネレータ７１による発電量を増大させる場合、リチウムイオン電池７７への充電量が増えるため電池負荷が大きくなる。

そこで、この制御装置１００では、フィルタ再生制御において、昇温制御を開始すると昇温制御が完了するまで間欠停止制御による内燃機関１０の運転の停止を禁止する間欠停止禁止制御と、電池負荷が許容範囲を超えている間は昇温制御を中断する電池保護制御と、を実行するようにしている。

なお、昇温制御の完了とは、昇温制御によってフィルタ２３の温度が目標とする温度まで昇温され、昇温制御による目的が達せられた状態のことである。すなわち、電池保護制御によってフィルタ２３の温度が目標とする温度に達する前に昇温制御が中断されている状態は、昇温制御による目的が達せられた状態ではなく、昇温制御が完了した状態ではない。

以下の部分では、制御装置１００が実行するフィルタ再生制御について詳しく説明する。
まず、図２を参照して、フィルタ再生要求フラグを操作するルーチンについて説明する。このルーチンはハイブリッドシステムが稼働しているときに、制御装置１００によって繰り返し実行される。なお、フィルタ再生要求フラグは、「１」であることをもってフィルタ再生制御の実行が必要とされている状態であることを示し、「０」であることをもってフィルタ再生制御の実行が必要ではない状態であることを示すフラグである。フィルタ再生要求フラグは、初期状態では「０」であり、「１」に更新されたあとは、図６を参照して後述するようにフィルタ再生制御が完了したときに、「０」に更新される。

図２に示されるように、制御装置１００は、このルーチンを開始するとステップＳ１００の処理においてＰＭ堆積量が第１規定値ＰＭａ以上であるか否かを判定する。ＰＭ堆積量は、フィルタ２３に堆積しているＰＭの量の推定値である。

なお、制御装置１００は、ハイブリッドシステム稼働中に繰り返しＰＭ生成量とＰＭ再生量とを算出し、ＰＭ堆積量を更新している。具体的には、ＰＭ生成量からＰＭ再生量を引いた差を更新前のＰＭ堆積量の値に加算した和を最新のＰＭ堆積量の値として算出し、ＰＭ堆積量を更新する。

ＰＭ生成量は、気筒１１内での混合気の燃焼により生成されるＰＭの量であり、制御装置１００は、内燃機関１０の運転状態、具体的には吸入空気量、燃料噴射量などからＰＭ生成量を演算する。

また、ＰＭ再生量は、フィルタ２３内で燃焼するＰＭの量である。フィルタ２３に流入するガスの温度が高いほど、フィルタ２３の温度も高くなる。よって、排気温センサ８４によって検出される温度からフィルタ２３の温度を求めることができる。制御装置１００は、フィルタ２３に流入するガスの温度及び流量、外気の温度に基づくフィルタの熱収支モデルを用いてフィルタ２３の温度であるＧＰＦ温度を推定する。なお、フィルタ２３に流入するガスの流量は、吸入空気量と燃料噴射量とから求めることができ、外気の温度はエアフロメータ８２によって検出することができる。ＧＰＦ温度がＰＭの発火点以上となっている状態で、酸素を含んだガスがフィルタ２３に流入すると、フィルタ２３に堆積したＰＭが燃焼するようになる。ＰＭの燃焼には酸素が必要であるから、このときにフィルタ２３内で燃焼するＰＭの量は、フィルタ２３に流入するガス中の酸素の量に応じて決まる。フィルタ２３に流入するガスの酸素濃度は、空燃比センサ８３の検出結果から求めることができる。そこで、制御装置１００は、排気温センサ８４によって検出されるガスの温度、空燃比センサ８３によって検出される酸素濃度、吸入空気量、及び燃料噴射量に基づいてＰＭ再生量を演算している。

制御装置１００は、ステップＳ１００の処理においてＰＭ堆積量が第１規定値ＰＭａ以上であると判定した場合（ステップＳ１００：ＹＥＳ）には、処理をステップＳ１１０へと進める。そして、制御装置１００はステップＳ１１０の処理において再生要求フラグを「１」に更新する。

こうしてステップＳ１１０の処理を実行すると、制御装置１００は、このルーチンを一旦終了する。一方で、制御装置１００は、ステップＳ１００の処理においてＰＭ堆積量が第１規定値ＰＭａ未満であると判定した場合（ステップＳ１００：ＮＯ）には、ステップＳ１１０の処理を実行せずに、このルーチンを一旦終了する。こうして制御装置１００はＰＭ堆積量に応じて再生要求フラグを操作する。

次に、図３を参照して、昇温要求フラグを操作するルーチンについて説明する。なお、昇温要求フラグは、「１」であることをもって昇温制御の実行が必要とされている状態であることを示し、「０」であることをもって昇温制御の実行が必要ではない状態であることを示すフラグである。このルーチンは、再生要求フラグが「１」であり且つ触媒コンバータ２２の暖機が完了しており且つモータリング要求フラグが「１」になっていない場合に、制御装置１００によって繰り返し実行される。なお、詳細は図６を参照して後述するが、モータリング要求フラグは昇温制御が完了した時に「１」に更新されるフラグである。そのため、このルーチンは、フィルタ再生制御の実行が必要とされており且つ触媒コンバータ２２が活性化しており且つ昇温制御が完了していないときに実行される。

図３に示すように、このルーチンを開始すると、制御装置１００は、まずステップＳ２００の処理においてＧＰＦ温度が規定温度ＧＰＦａ未満であるか否かを判定する。なお、規定温度ＧＰＦａはＰＭの発火点よりも高い温度であり、昇温制御におけるフィルタ２３の温度の目標値である。

制御装置１００は、ステップＳ２００の処理においてＧＰＦ温度が規定温度ＧＰＦａ未満であると判定した場合（ステップＳ２００：ＹＥＳ）には、処理をステップＳ２１０へと進める。そして、制御装置１００は、ステップＳ２１０の処理において昇温要求フラグを「１」に更新する。すなわち、この場合には、ＧＰＦ温度が目標温度に達しておらず、昇温制御の実行が必要であるため、昇温要求フラグを「１」に更新する。

一方で、制御装置１００は、ステップＳ２００の処理においてＧＰＦ温度が規定温度ＧＰＦａ以上であると判定した場合（ステップＳ２００：ＮＯ）には、処理をステップＳ２２０へと進める。そして、制御装置１００は、ステップＳ２２０の処理において昇温要求フラグを「０」に更新する。すなわち、この場合には、ＧＰＦ温度が目標温度に達しており、昇温制御の実行は必要ではないため、昇温要求フラグを「０」に更新する。

こうしてステップＳ２１０又はステップＳ２２０の処理を実行すると、制御装置１００はこのルーチンを一旦終了する。このように、制御装置１００は、昇温制御が完了しておらず、ＧＰＦ温度が目標温度に達していない場合に昇温要求フラグを「１」に更新する。また、制御装置１００は、昇温制御が完了しており、ＧＰＦ温度が目標温度に達している場合に昇温要求フラグを「０」に更新する。

次に、図４を参照して間欠停止禁止フラグを操作するルーチンについて説明する。このルーチンは再生要求フラグが「１」になっているときに、制御装置１００によって繰り返し実行される。なお、間欠停止禁止フラグは、「１」であることをもって上述した間欠停止制御による内燃機関１０の運転の停止を禁止する必要がある状態であることを示し、「０」であることをもって間欠停止制御による内燃機関１０の運転の停止を禁止する必要がない状態であることを示すフラグである。制御装置１００は、間欠停止禁止フラグが「１」になっているときには、間欠停止制御による内燃機関１０の運転の停止を禁止して、内燃機関１０を運転させ続ける。

図４に示すように、制御装置１００は、このルーチンを開始すると、まずステップＳ３００の処理において昇温要求フラグが「１」であるか否かを判定する。制御装置１００はステップＳ３００の処理において昇温要求フラグが「１」であると判定した場合（ステップＳ３００：ＹＥＳ）には、処理をステップＳ３１０へと進める。そして、制御装置１００は、ステップＳ３１０の処理において間欠停止禁止フラグを「１」に更新する。

一方で、制御装置１００はステップＳ３００の処理において昇温要求フラグが「０」であると判定した場合、すなわち「１」ではないと判定した場合（ステップＳ３００：ＮＯ）には、処理をステップＳ３２０へと進める。そして、制御装置１００は、ステップＳ３２０の処理において間欠停止禁止フラグを「０」に更新する。

こうしてステップＳ３１０又はステップＳ３２０の処理を実行すると、制御装置１００はこのルーチンを一旦終了する。このように、制御装置１００は、昇温要求フラグが「１」になっているときに間欠停止禁止フラグを「１」に更新して、間欠停止制御による内燃機関１０の運転の停止を禁止する。なお、制御装置１００は、図５を参照して後述するように、昇温要求フラグが「１」になっているときに、昇温制御を実行する。そして、制御装置１００は、図３を参照して説明したように、昇温制御が完了したときに、昇温要求フラグを「０」に更新する。すなわち、制御装置１００は、このルーチンを通じて間欠停止禁止フラグを操作することにより、昇温制御を開始すると昇温制御が完了するまで間欠停止制御による内燃機関１０の運転の停止を禁止する間欠停止禁止制御を実行して内燃機関１０を運転させ続ける。

次に図５を参照して実施する昇温制御の実行可否を決定するルーチンについて説明する。このルーチンは、昇温要求フラグが「１」になっているときに、制御装置１００によって繰り返し実行される。

図５に示すように、このルーチンを開始すると、制御装置１００は、まずステップＳ４００の処理において電池負荷が規定値ＬＯＤａ未満であるか否かを判定する。なお、規定値ＬＯＤａは、電池負荷が許容範囲内であるか否かを判定するための閾値である。そのため、規定値ＬＯＤａは、電池負荷の許容範囲における上限値に基づき、電池負荷が規定値ＬＯＤａ以上であることに基づいて許容範囲を超えていると判定することができる大きさに値が設定されている。換言すれば、規定値ＬＯＤａは、電池負荷が規定値ＬＯＤａ未満であれば、電池負荷が許容範囲内であると判定できる大きさの値である。制御装置１００は、ステップＳ４００の処理において電池負荷が規定値ＬＯＤａ未満であると判定した場合（ステップＳ４００：ＹＥＳ）には、処理をステップＳ４１０へと進める。そして、制御装置１００はステップＳ４１０の処理において昇温制御を実施する。

制御装置１００は、昇温制御において、出力嵩上げ制御を実行する。出力嵩上げ制御は、制御装置１００が実行する内燃機関１０の出力制御における目標値に相当する要求出力を、昇温制御を実行しない場合と比較して増大させるために、要求出力を増大補正して大きくする制御である。なお、出力嵩上げ制御を実行すると内燃機関１０の出力が増大するため、制御装置１００は第１モータジェネレータ７１による発電量を増大させる。これにより、要求出力を増大補正したことによって増えた分の出力を発電に使用し、リングギア軸４５における動力の変動を抑制する。昇温制御を実行することにより、内燃機関１０の出力が増大されるため、排気温度が高くなり、フィルタ２３を昇温することができる。

一方で、制御装置１００は、ステップＳ４００の処理において電池負荷が規定値ＬＯＤａ以上であると判定した場合（ステップＳ４００：ＮＯ）、すなわち電池負荷が許容範囲を超えている場合には、処理をステップＳ４２０へと進める。そして、制御装置１００はステップＳ４２０の処理において昇温制御を禁止する。すなわち、この場合には、制御装置１００は昇温要求フラグが「１」になっていても、昇温制御を実施しない。

上述したように、昇温制御を開始すると、第１モータジェネレータ７１による発電量が増大するため、充電による電池負荷が増大する。また、上述したように、制御装置１００は、昇温制御を開始すると昇温制御が完了するまで間欠停止制御による内燃機関１０の運転の停止を禁止する間欠停止禁止制御を実行して内燃機関１０を運転させ続ける。そのため、昇温制御中は充電が継続して行われるようになる。これにより、昇温制御を開始したときの電池負荷の状態などによっては、昇温制御中に充電が継続して行われることによって電池負荷が規定値ＬＯＤａ以上になることがある。このルーチンでは、電池負荷が規定値ＬＯＤａ以上になっているときに昇温制御を禁止するため、このルーチンを繰り返し実行することにより、電池負荷が許容範囲を超えている間は昇温制御を中断することになる。すなわち、この制御装置１００における電池保護制御は、このルーチンによって実行されるようになっている。

制御装置１００は、ステップＳ４１０又はステップＳ４２０の処理を実行すると、このルーチンを一旦終了する。こうして制御装置１００は、電池負荷の大きさに応じて、昇温制御の実行可否を決定する。なお、図３を参照して説明したように、ＧＰＦ温度が目標温度に達した場合には、昇温要求フラグが「０」に更新されるため、図５に示したルーチンが実行されなくなり、昇温制御が実行されなくなる。これにより昇温制御が完了する。

次に、図６を参照してモータリング要求フラグを操作するルーチンについて説明する。モータリング要求フラグは、「１」であることをもってモータリング制御の実行が要求されていることを示し、「０」であることをもってモータリング制御の実行が要求されていないことを示すフラグである。このルーチンは再生要求フラグが「１」になっているときに、制御装置１００によって繰り返し実行される。

図６に示すように、このルーチンを開始すると、制御装置１００は、まずステップＳ５００の処理においてモータリング要求フラグが「０」であるか否かを判定する。制御装置１００は、ステップＳ５００の処理においてモータリング要求フラグが「０」であると判定した場合（ステップＳ５００：ＹＥＳ）には、処理をステップＳ５１０へと進める。

そして、制御装置１００はステップＳ５１０の処理において昇温要求フラグが「１」から「０」に更新されたタイミングであるか否かを判定する。このステップＳ５１０では、制御装置１００は、このルーチンを前回実行したときの昇温要求フラグの値とこの処理を実行しているときの昇温要求フラグの値とに基づき、前回の値が「１」であり、現在の値が「０」である場合に、昇温要求フラグが「１」から「０」に更新されたタイミングであると判定する。この処理は、昇温制御が完了したタイミングであるか否かを判定する処理である。

制御装置１００は、ステップＳ５１０の処理において昇温要求フラグが「１」から「０」に更新されたタイミングであると判定した場合（ステップＳ５１０：ＹＥＳ）には、処理をステップＳ５３０へと進める。そして、制御装置１００は、ステップＳ５３０の処理においてモータリング要求フラグを「１」に更新する。そして、制御装置１００は、このルーチンを一旦終了する。すなわち、制御装置１００は昇温制御が完了したときにモータリング要求フラグを「１」に更新する。

一方で、制御装置１００は、ステップＳ５１０の処理において昇温要求フラグが「１」から「０」に更新されたタイミングではないと判定した場合（ステップＳ５１０：ＮＯ）には、ステップＳ５３０の処理を実行せずに、そのままこのルーチンを一旦終了する。すなわち、この場合には、モータリング要求フラグの更新は行われず、モータリング要求フラグが「０」になっている状態が維持される。

また、制御装置１００は、ステップＳ５００の処理においてモータリング要求フラグが「１」であると判定した場合、すなわちモータリング要求フラグが「０」ではないと判定した場合（ステップＳ５００：ＮＯ）には、処理をステップＳ５２０へと進める。そして、制御装置１００は、ステップＳ５２０の処理においてＰＭ堆積量が第２規定値ＰＭｂ未満であるか否かを判定する。なお、第２規定値ＰＭｂはフィルタ再生制御の完了を判定するための閾値であり、第１規定値ＰＭａよりも小さい値に設定されている。すなわち、第２規定値ＰＭｂは、ＰＭ堆積量が第２規定値ＰＭｂ未満まで少なくなっていることに基づいてフィルタ再生制御によるＰＭの除去が十分に行われてフィルタ再生制御が完了したと判定できる大きさに設定されている。

制御装置１００は、ステップＳ５２０の処理においてＰＭ堆積量が第２規定値ＰＭｂ未満であると判定した場合（ステップＳ５２０：ＹＥＳ）には、処理をステップＳ５４０へと進める。そして、制御装置１００はステップＳ５４０の処理においてモータリング要求フラグを「０」に更新するとともに、再生要求フラグを「０」に更新する。すなわち、この処理は、フィルタ再生制御を終了させる処理に相当する。

一方で、制御装置１００は、ステップＳ５２０の処理においてＰＭ堆積量が第２規定値ＰＭｂ以上であると判定した場合（ステップＳ５２０：ＮＯ）には、ステップＳ５４０の処理を実行せずに、そのままこのルーチンを一旦終了する。すなわち、この場合には、モータリング要求フラグ及び再生要求フラグは更新されず、モータリング要求フラグが「１」になっており且つ再生要求フラグが「１」になっている状態が維持される。

このように、制御装置１００は、昇温制御が完了したときにモータリング要求フラグを「１」に更新し、ＰＭ堆積量が第２規定値ＰＭｂ未満まで減少したときにモータリング要求フラグを「０」に更新する。

次に、図７を参照してモータリング制御の実行可否を決定するルーチンについて説明する。このルーチンはモータリング要求フラグが「１」になっているときに、制御装置１００によって繰り返し実行される。

図７に示すように、このルーチンを開始すると、制御装置１００は、まずステップＳ６００の処理において車速が規定車速ＳＰＤａ以上であるか否かを判定する。規定車速ＳＰＤａは、モータリング制御によるフィルタ２３の過熱を抑制し得るほどにフィルタ２３に走行風が当たる状態になっていることを判定するための閾値である。規定車速ＳＰＤａは、実験などの結果に基づいて車速が規定車速ＳＰＤａ以上になっていることに基づき、モータリング制御を実行したとしてもフィルタ２３の過熱が生じないと判定できる大きさの値に設定されている。

制御装置１００は、ステップＳ６００の処理において車速が規定車速ＳＰＤａ以上であると判定した場合（ステップＳ６００：ＹＥＳ）には、処理をステップＳ６１０へと進める。そして、制御装置１００はステップＳ６１０の処理においてモータリング制御を実行する。制御装置１００は、モータリング制御において、内燃機関１０における燃料噴射及び火花点火を停止する。そして、制御装置１００は、モータリング制御において第１モータジェネレータ７１によってクランク軸１４を駆動して内燃機関１０を空転させる。

こうして、昇温制御が完了し、フィルタ２３の温度がＰＭの燃焼し得る温度になっているときにモータリング制御が実行されると、内燃機関１０の空転に伴い、高温になっているフィルタ２３に酸素が供給されるため、フィルタ２３に堆積しているＰＭが燃焼する。このようにこの制御装置１００では、昇温制御とモータリング制御とによってフィルタ再生制御が実現される。

一方で、制御装置１００は、ステップＳ６００の処理において車速が規定車速ＳＰＤａ未満であると判定した場合（ステップＳ６００：ＮＯ）には、処理をステップＳ６２０へと進める。そして、制御装置１００は、ステップＳ６２０の処理においてモータリング制御を禁止する。そして、そのままこのルーチンを一旦終了する。すなわち、この場合には、モータリング制御を実行すると、走行風による冷却作用が不足してフィルタ２３の温度が過剰に高くなるおそれがあるため、モータリング制御を実行しない。このように、この制御装置１００では、車速が規定車速ＳＰＤａ以上であることを条件にモータリング制御を実行し、車速が規定車速ＳＰＤａ未満である場合には、モータリング制御の実行を禁止して、モータリング要求フラグが「１」になっていてもモータリング制御を実行しない。

なお、上述したように、このルーチンは、昇温制御が完了してフィルタ２３の温度がＰＭの燃焼し得る温度になっているときに「１」に更新されるモータリング要求フラグが「１」になっているときに実行される。そして、モータリング制御は、このルーチンによって実行される。すなわち、この制御装置１００におけるモータリング制御は、フィルタ２３の温度がＰＭの燃焼し得る温度になっていることを条件に実行されるようになっている。

本実施形態の制御装置１００による作用について説明する。
制御装置１００では、リチウムイオン電池７７を保護するために、電池負荷を算出し、電池負荷が規定負荷ＬＯＤａ以上だと（ステップＳ４００：ＮＯ）、昇温制御を中断して充電量の増大を停止する（ステップＳ４２０）。すなわち、電池負荷が大きくなると、フィルタ２３に堆積したＰＭを燃焼させて除去するフィルタ再生制御を中断する。フィルタ再生制御が頻繁に中断されると、なかなかフィルタ再生制御を完了させることができず、ひいてはＰＭの堆積量が徐々に増大して許容範囲を超えてしまうおそれがある。

一般的に、ハイブリッド車両においては、内燃機関の運転を自動で停止させ、再始動させる間欠停止制御が行われる。内燃機関を再始動させる際のクランキングによる放電量は特に大きいため、間欠停止制御による再始動が行われると、電池負荷が特に大きくなる。そのため、リチウムイオン電池を搭載しているハイブリッド車両では、昇温制御による電池負荷の増大と、再始動のためのクランキングによる大きな放電による電池負荷の増大とにより、フィルタ再生制御が頻繁に中断されるおそれがある。

そこで、制御装置１００では、昇温制御が完了するまで間欠停止制御による内燃機関１０の運転の停止を禁止する。そのため、昇温制御が完了するまでは再始動による大きな放電が起こらなくなる。その結果、昇温制御により充電量を増大させていても、昇温制御が中断するほどまでには電池負荷が大きくなりにくくなる。

本実施形態の効果について説明する。
（１）電池保護制御により、電池負荷を監視して、電池負荷が大きくなると、昇温制御を禁止する。そのため、電池負荷が大きくなりすぎることを抑制して、リチウムイオン電池７７の劣化を抑制することができる。

（２）間欠停止制御による停止を禁止しない場合と比較すると、電池負荷が大きくなることによる再生制御の中断を抑制することができる。したがって、制御装置１００によれば、電池保護制御によりリチウムイオン電池７７の保護を図りながらも、フィルタ再生制御の頻繁な中断を抑制し、フィルタ再生制御の実行機会を確保してＰＭの燃焼を促進することができる。

（３）フィルタ再生制御においてモータリング制御を実行して第１モータジェネレータ７１によりクランク軸１４を駆動する。そのため、回生時にモータリング制御を行わない場合と比較して、リチウムイオン電池７７への充電量を減少させることができる。これにより、リチウムイオン電池７７の電池負荷を低減することができる。

（４）モータリング制御によってフィルタ２３に酸素を供給するとＰＭが燃焼し、フィルタ２３の温度が上昇する。ハイブリッド車両におけるフィルタ２３のレイアウトによっては、車速が低く、フィルタ２３に当たる走行風が少ない状態でモータリング制御を実行すると、走行風による冷却作用が足りずにフィルタ２３の温度が過剰に高くなってしまうおそれがある。これに対して制御装置１００では、車速が規定車速ＳＰＤａ以上であることを条件にモータリング制御を実行する。そのため、制御装置１００によれば、フィルタ２３に走行風が十分に当たる状態になっているときに、モータリング制御が実行されるようになるため、フィルタ２３の過熱を抑制することができる。

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態と同様の制御を実現できるのであれば、具体的な処理の態様は、図２〜図７を参照して説明したような態様には限らない。例えば、上記の実施形態では各種のフラグを設定して処理を実行する例を示したが、必ずしもこうしたフラグを設定する必要はない。

・上記実施形態でのＰＭ堆積量の推定に係るロジックは一例であり、他の推定ロジックを採用してもよい。
・車速が規定車速ＳＰＤａ以上であることを条件にモータリング制御を実行するようにしていたが、車速による条件を省略し、モータリング要求フラグが「１」であるときにモータリング制御を実行するようにしてもよい。すなわち、車速によらず、モータリング制御の実行が要求された場合にモータリング制御を実行するようにしてもよい。

・上記実施形態では、昇温制御を完了する時期をフィルタ２３の温度に基づき決定していたが、昇温制御の継続時間などの他のパラメータに基づいて決定するようにしてもよい。

・制御装置１００は、排気通路２１に設置されたフィルタを備える内燃機関と、内燃機関に動力を伝達可能なモータと、を備えるものであれば、図１に示したものと異なる構成のハイブリッド車両にも適用することができる。例えば、触媒コンバータ２２よりも上流側にフィルタ２３が配設されていてもよい。また、フィルタ２３に触媒を担持させ、触媒コンバータ２２と同様の機能を持たせたものを排気通路２１に設置し、触媒コンバータ２２を省略してもよい。

１０…内燃機関、１１…気筒、１４…クランク軸、１５…吸気通路、１６…スロットルバルブ、１７…燃料噴射弁、１８…点火装置、２１…排気通路、２２…触媒コンバータ、２３…フィルタ、４０…第１遊星ギア機構、４１…サンギア、４２…リングギア、４３…ピニオンギア、４４…キャリア、４５…リングギア軸、５０…第２遊星ギア機構、５１…サンギア、５２…リングギア、５３…ピニオンギア、６０…減速機構、６１…差動機構、６２…駆動輪、７１…第１モータジェネレータ、７２…第２モータジェネレータ、７５…第１インバータ、７６…第２インバータ、７７…リチウムイオン電池、８０…アクセルポジションセンサ、８１…車速センサ、８２…エアフロメータ、８３…空燃比センサ、８４…排気温センサ、８５…クランク角センサ、８６…水温センサ、８７…電流センサ、１００…制御装置、１０１…電池負荷算出部。

Claims (1)

1. 内燃機関の出力を利用してモータジェネレータによって発電した電力を充電する蓄電池としてリチウムイオン電池を搭載したハイブリッド車両に適用され、
   前記内燃機関の運転を自動で停止させ、再始動させる間欠停止制御と、
   前記内燃機関の出力を増大させて発熱量を増大させるとともに、前記モータジェネレータによる発電量を増大させて前記内燃機関の排気通路に設けられたフィルタの温度を粒子状物質が燃焼し得る再生温度まで昇温させる昇温制御と、を実行するハイブリッド車両の制御装置であり、
   充電及び放電による前記リチウムイオン電池における負荷の大きさを示すパラメータである電池負荷を算出する電池負荷算出部を備えており、
   前記昇温制御を開始すると前記昇温制御が完了するまで前記間欠停止制御による前記内燃機関の運転の停止を禁止する間欠停止禁止制御と、
   前記電池負荷が許容範囲を超えている間は前記昇温制御を中断する電池保護制御と、を実行するハイブリッド車両の制御装置。