JP2020131872A - ハイブリッド自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】冷間時におけるフィルタへの粒子状物質の堆積をより適正に抑制する。【解決手段】蓄電装置の全容量に対する蓄電装置から放電可能な電力量の割合である蓄電割合が目標割合となるように蓄電装置を充放電しながら走行するようにエンジンとモータとを制御するハイブリッド自動車であって、冷間時であり、且つ、フィルタに堆積している粒子状物質の堆積量が所定値未満であるときには、堆積量が多いときには少ないときに比して高く且つエンジンからの粒子状物質の排出量が多いときには少ないときに比して高くなるように目標割合を設定する。【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、エンジンと、モータと、蓄電装置と、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を備え、フィルタの粒子状物質の堆積量を推定し、堆積量とエンジン回転数とに基づいてエンジンの出力低下量を算出し、算出したエンジンの出力低下量を補うためのアシストトルクをモータから出力するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この自動車では、上述の制御により、フィルタに粒子状物質が堆積していることによる背圧の上昇によってエンジンの出力が低下するときに、駆動力が落ち込むのを抑制している。

特開２０１７−１７７８７７号公報

上述のハイブリッド自動車では、冷間時にエンジンの始動と低負荷での運転を繰り返すと、フィルタの再生が進まず、粒子状物質の堆積量が増加してしまう。こうした粒子状物質の堆積は、抑制されることが望まれている。

本発明のハイブリッド自動車は、冷間時におけるフィルタへの粒子状物質の堆積をより適正に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、
前記エンジンからの動力で発電可能なモータと、
前記モータと電力をやりとりする蓄電装置と、
前記蓄電装置の全容量に対する前記蓄電装置から放電可能な電力量の割合である蓄電割合が目標割合となるように前記蓄電装置を充放電しながら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、冷間時であり、且つ、前記フィルタに堆積している前記粒子状物質の堆積量が所定値未満であるときには、前記堆積量が多いときには少ないときに比して高く且つ前記エンジンからの前記粒子状物質の排出量が多いときには少ないときに比して高くなるように前記目標割合を設定する、
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、冷間時であり、且つ、粒子状物質の堆積量が所定値未満であるときには、堆積量が多いときには少ないときに比して高く且つエンジンからの粒子状物質の排出量が多いときには少ないときに比して高くなるように目標割合を設定する。そして、蓄電装置の全容量に対する蓄電装置から放電可能な電力量の割合である蓄電割合が目標割合となるように蓄電装置を充放電しながら走行するようにエンジンとモータとを制御する。即ち、エンジンから出力されるパワーを、粒子状物質のフィルタへの堆積量が多いときには少ないときに比して大きく且つエンジンからの粒子状物質の排出量が多いときには少ないときに比して大きくするから、粒子状物質のフィルタへの堆積量が多いときには少ないときに比して迅速に且つエンジンからの粒子状物質の排出量が多いときには少ないときに比して迅速にエンジンを暖機して、粒子状物質の排出を抑制できる。この結果、冷間時におけるフィルタへの粒子状物質の堆積をより適正に抑制できる。

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、冷間時であり、且つ、前記堆積量が前記所定値未満であるときには、所定割合以上の範囲内で、前記堆積量が多いときには少ないときに比して高く且つ前記排出量が多いときには少ないときに比して高くなるように前記目標割合を設定する割合設定処理を実行し、前記割合設定処理の実行を開始してから所定時間経過したときには、前記堆積量および前記排出量に拘わらず前記目標割合を前記所定割合に設定してもよい。こうすれば、蓄電装置の寿命の低下を抑制できる。

また、本発明のハイブリッド自動車において、前記モータとしての第１モータと、走行用の動力を出力する第２モータと、を備え、前記蓄電装置は、前記第１，第２モータと電力をやりとりし、前記制御装置は、冷間時であって、前記堆積量が前記所定値未満である場合において、走行に要求される走行要求パワーより低いパワーと前記蓄電割合が前記目標割合となるように前記蓄電装置を充放電するためのパワーとの和のパワーを前記エンジンから出力しながら前記走行要求パワーで走行するように前記エンジンと前記第１、第２モータとを制御してもよい。

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により実行される目標割合ＳＯＣ＊を設定するためのＳＯＣ設定ルーチンの一例を示す。 マップを選択するためのマップ選択処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。 マップ１の一例を示す説明図である。 マップ２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、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。更に、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。更に、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。また、ＰＭ堆積量Ｑｐｍの時間積算値Ｓｑｐｍに基づいて堆積レベルＬｖを設定する。堆積レベルＬｖは、時間積算値Ｓｑｐｍが値０のときには値０に設定される。堆積レベルＬｖは、時間積算値Ｓｑｐｍが値０より大きく値Ｌ１以下であるときには、値１に設定される。値Ｌ１は、ＰＭフィルタ２５ｆへの粒子状物質の堆積が少ないと判断可能な堆積量の上限値である。また、堆積レベルＬｖは、時間積算値Ｓｑｐｍが値Ｌ１より大きく値Ｌ２以下であるときには、値２に設定される。値Ｌ２は、ＰＭフィルタ２５ｆへの粒子状物質の堆積が多いと判断可能な堆積量の上限値である。更に、堆積レベルＬｖは、時間積算値Ｓｑｐｍが値Ｌ２より大きいときには、値３に設定される。

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）且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いえる。

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。

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）で走行する。

ＨＶ走行モードでは、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要求パワー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、計算した走行要求パワーＰｄｒｖ＊にバッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊（バッテリ５０に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と所定割合ＳＯＣｒｅｆ（例えば、５０％、５５％、６０％などバッテリ５０の要求寿命を満たすことが可能な蓄電割合）に設定された目標割合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の目標運転ポイント（目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊）や、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定する。エンジン２２の目標運転ポイント（目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊）は、エンジン２２の運転ポイント（回転数，トルク）のうち騒音や振動等を加味して燃費が最適となる最適動作ラインを予め定めておき、要求パワーＰｅ＊に対応する最適動作ライン上の運転ポイント（回転数，トルク）を求めて設定する。最適動作ラインでは、要求パワーＰｅ＊が小さいときに大きいときに比して目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊が小さくなるように設定される。エンジン２２の目標運転ポイント（目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊）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、目標運転ポイント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走行モードについては、本発明の中核をなさないので、詳細な記載を省略する。

次に、こうして構成されたハイブリッド自動車２０の動作、特に、ＰＭフィルタ２５ｆへの粒子状物質の堆積を抑制する際に動作について説明する。ハイブリッド自動車２０では、ＰＭフィルタ２５ｆへの粒子状物質の堆積を抑制するために、トルク抑制制御、トルク嵩上げ制御、Ｆ／Ｃモータリング制御の３つの制御が実行される。

トルク抑制制御は、エンジン２２の冷却水温Ｔｗが常温（例えば、２３℃、２５℃、２７℃など）以下である冷間時にＰＭ堆積量Ｑｐｍが閾値Ｑｐｍｒｅｆ１未満であるときに実行される。

トルク抑制制御では、ＨＶ走行モードと同様の処理で要求トルクＴｒ＊と走行要求パワーＰｄｒｖ＊とを設定する。そして、走行要求パワーＰｄｒｖ＊から低下パワーΔＰｅとバッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊とを減じて要求パワーＰｅ＊を設定する。ここで、低下パワーΔＰｅは、トルク抑制制御時のエンジン２２のパワーの低下量として予め設定したパワーである。充放電要求パワーＰｂ＊は、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣと後述する設定ルーチンで設定される目標割合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走行要求パワーＰｄｒｖ＊で走行するように、ＨＶ走行モードと同様の処理で、エンジン２２の目標運転ポイント（目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊）や、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定する。エンジン２２の目標運転ポイント（目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊）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、目標運転ポイントに基づいてエンジン２２が運転されるように、エンジン２２を制御する。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。トルク抑制制御では、走行要求パワーＰｄｒｖ＊から低下パワーΔＰｅと充放電要求パワーＰｂ＊とを減じて要求パワーＰｅ＊を設定するから、走行要求パワーＰｄｒｖ＊から充放電要求パワーＰｂ＊を減じて要求パワーＰｅ＊を設定する場合に比して、要求パワーＰｅ＊（目標トルクＴｅ＊）を低く設定することになる。したがって、エンジン２２から出力されるパワー（エンジン２２のトルク）が低下するから、エンジン２２からの粒子状物質の排出を抑制して、ＰＭフィルタ２５ｆへの粒子状物質の堆積を抑制している。

なお、トルク抑制制御の実行中に冷却水温Ｔｗが常温を超えたときには、上述したＨＶ走行モードへ切り替わる。

トルク嵩上げ制御は、ＨＶ走行モードで、ＰＭフィルタ２５ｆの昇温条件が成立しているときに、アクセルオンされると実行される。ここで、ＰＭフィルタ２５ｆの昇温条件としては、ＰＭ堆積量Ｑｐｍが閾値Ｑｐｍｒｅｆ１以上閾値Ｑｐｍｒｅｆ２未満で且つＰＭフィルタ２５ｆのフィルタ温度Ｔｆが閾値Ｔｆｒｅｆ未満である条件が用いられる。閾値Ｑｐｍｒｅｆ１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Ｑｐｍｒｅｆ２は、ＰＭフィルタ２５ｆの目詰まりによるエンジン２２の出力の低下が顕著になるか否かを判断するための閾値であり、例えば、７ｇ／Ｌや８ｇ／Ｌ、９ｇ／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に堆積した粒子状物質の燃焼が可能な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、４８０℃や５００℃、５２０℃などが用いられる。

トルク嵩上げ制御では、ＨＶ走行モードと同様の処理で要求トルクＴｒ＊と走行要求パワーＰｄｒｖ＊とを設定する。そして、設定した走行要求パワーＰｄｒｖ＊に嵩上げパワーＰａｄｄを加えてバッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊を減じて要求パワー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と後述する設定ルーチンで設定される目標割合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走行要求パワーＰｄｒｖ＊で走行するように、ＨＶ走行モードと同様の処理で、エンジン２２の目標運転ポイント（目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊）や、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定する。エンジン２２の目標運転ポイント（目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊）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、目標運転ポイントに基づいてエンジン２２が運転されるように、エンジン２２を制御する。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。トルク嵩上げ制御では、走行要求パワーＰｄｒｖ＊に嵩上げパワーＰａｄｄを加えて充放電要求パワーＰｂ＊を減じて要求パワーＰｅ＊を設定するから、嵩上げパワーＰａｄｄを加えずに走行要求パワーＰｄｒｖ＊から充放電要求パワーＰｂ＊を減じて要求パワーＰｅ＊を設定するものに比して、要求パワーＰｅ＊、即ち、目標トルクＴｅ＊を高く設定し、エンジン２２から出力されるパワーを高くする。これにより、ＰＭフィルタ２５ｆの昇温を促進し、ＰＭフィルタ２５ｆに堆積した粒子状物質を燃焼させることができる。

Ｆ／Ｃモータリング制御は、ＨＶ走行モードで、ＰＭフィルタ２５ｆの昇温条件が成立しているときに、アクセルオフされると、実行される。

Ｆ／Ｃモータリング制御では、ＨＶ走行モードと同様の処理で要求トルクＴｒ＊（基本的に負の値）と走行要求パワーＰｄｒｖ＊とを設定する。そして、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の回生駆動とにより、バッテリ５０を充放電要求パワーＰｂ＊で充放電しながら走行要求パワーＰｄｒｖ＊で走行するようにモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊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と後述する設定ルーチンで設定される目標割合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。そして、エンジン２２の燃料カット指令をエンジン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する。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。こうした制御により、エンジン２２の燃料カットとモータＭＧ１によるエンジン２２のモータリングとが行なわれるから、ＰＭフィルタ２５ｆに空気が供給されてＰＭフィルタ２５ｆに堆積している粒子状物質の燃焼を促進させることができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、更に、ＰＭ堆積量Ｑｐｍが閾値Ｑｐｍｒｅｆ２以上のときには、エンジン出力制限制御を実行する。エンジン出力制限制御では、ＨＶ走行モードと同様の処理で要求トルクＴｒ＊と走行要求パワーＰｄｒｖ＊とを設定する。そして、走行要求パワーＰｄｒｖ＊からバッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊を減じて要求パワー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と後述する処理で設定される目標割合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。こうして要求パワーＰｅ＊を設定すると、要求パワーＰｅ＊と出力制限Ｐｅｍａｘとのうち小さいほうのパワーがエンジン２２から出力されると共に走行要求パワーＰｄｒｖ＊で走行するようにエンジン２２の目標運転ポイント（目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊）やモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊およびモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する。出力制限Ｐｅｍａｘは、ＰＭフィルタ２５ｆの目詰まりによる吸排気抵抗の低下や部品保護の観点から設定されるパワーであり、ＰＭ堆積量Ｑｐｍが大きいときには小さいときに比して小さくなるように設定される。エンジン２２の目標運転ポイント（目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊）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、上述したように、エンジン２２の制御を行なう。モータＥＣＵ４０は、上述したように、インバータ４１，４２を制御する。こうした制御により、ＰＭフィルタ２５ｆの目詰まりによりエンジン２２の出力が制限されたときに走行用の駆動力の落ち込みを抑制することができ、ドライバビリティの低下を抑制できる。

次に、目標割合ＳＯＣ＊の設定方法について説明する。図２は、ＨＶＥＣＵ７０により実行される目標割合ＳＯＣ＊を設定するためのＳＯＣ設定ルーチンの一例を示す。本ルーチンは、冷間時や、冷間時に本ルーチンが実行されていからの経過時間Ｔが所定時間Ｔｒｅｆが経過したとき（以下、「所定時間経過時」という）、Ｆ／Ｃモータリング制御を開始したとき（以下、「Ｆ／Ｃモータリング制御時」という）のいずれかのときに実行される。所定時間Ｔｒｅｆは、冷間時に冷却水温Ｔｗが常温を超えることが推測される時間の平均値として予め実験や解析などにより定めた時間である。

ＳＯＣ設定ルーチンが実行されると、ＨＶＥＣＵ７０のＣＰＵは、経過時間Ｔの計測を開始して（ステップＳ１００）、冷却水温Ｔｗと堆積レベルＬｖとを入力する（ステップＳ１１０）。冷却水温Ｔｗは、水温センサ２３ｂのより検出されたものをエンジンＥＣＵ２４から入力する。堆積レベルＬｖは、エンジンＥＣＵ２４により設定されたものを入力している。

続いて、目標割合ＳＯＣ＊を設定するためのマップを選択する（ステップＳ１２０）。マップを選択するときには、以下のマップ選択処理ルーチンが実行される。

図３は、マップを選択するためのマップ選択処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。マップ選択処理ルーチンでは、最初に、図１のＳＯＣ設定ルーチンを実行したのが、冷間時であるか否か（ステップＳ２００）と、Ｆ／Ｃモータリング制御時であるか否か（ステップＳ２１０）と、を判定する処理を実行する。

ステップＳ２００、Ｓ２１０で冷間時であるときやＦ／Ｃモータリング制御時であるときには、マップ１を選択して（ステップＳ２３０）、マップ選択処理ルーチンを終了する。図４は、マップ１の一例を示す説明図である。マップ１では、目標割合ＳＯＣ＊は、所定割合ＳＯＣｒｅｆ以上の範囲内で、冷却水温Ｔｗが低いときには高いときに比して高くなり、且つ、堆積レベルＬｖが高いときには低いときに比して高くなるように、即ち、冷却水温Ｔｗがくなるほど高くなり、且つ、堆積レベルＬｖが高くなるほど高くなるように、設定される。

ステップＳ２００、ステップＳ２１０で冷間時でもなくモータリング制御時でもない、即ち、所定時間経過時であるときには、マップ２を選択して（ステップＳ２４０）、マップ選択処理ルーチンを終了する。図５は、マップ２の一例を示す説明図である。マップ２では、目標割合ＳＯＣ＊は、所定割合ＳＯＣｒｅｆ以下の範囲内で、冷却水温Ｔｗが低いときには高いときに比して低くなり、且つ、堆積レベルＬｖが高いときには低いときに比して低くなるように、即ち、冷却水温Ｔｗが低くなるほど低くなり、且つ、堆積レベルＬｖが高くなるほど低くなるように、設定される。

こうしてマップを選択すると、入力した冷却水温Ｔｗと堆積レベルＬｖと選択したマップとを用いて目標割合ＳＯＣ＊を設定する（ステップＳ１３０）。冷間時には、マップ１を用いて目標割合ＳＯＣ＊を設定するから、所定割合ＳＯＣｒｅｆ以上の範囲内で目標割合ＳＯＣ＊が設定される。したがって、目標割合ＳＯＣ＊を所定割合ＳＯＣｒｅｆに設定する場合に比して、エンジン２２から出力するパワーが高めに推移することになるから、エンジン２２を迅速に暖機して、粒子状物質の排出を抑制でき、ＰＭフィルタ２５ｆへの粒子状物質の堆積を抑制できる。また、冷却水温Ｔｗが低いときは高いときに比してエンジン２２の温度が低く粒子状物質の排出量が多くなる。更に、堆積レベルＬｖが高いときには低いときに比して粒子状物質の排出量を小さくしてＰＭフィルタ２５ｆへの更に粒子状物質の堆積を抑制することが望ましい。したがって、目標割合ＳＯＣ＊を冷却水温Ｔｗが低いときには高いときに比して高くなり、且つ、堆積レベルＬｖが高いときには低いときに比して高くなるように設定して、エンジン２２から出力するパワーを冷却水温Ｔｗが低いときには高いときに比して高く、且つ、堆積レベルＬｖが高いときには低いときに比して高くすることにより、目標割合ＳＯＣ＊を所定割合ＳＯＣｒｅｆより高く冷却水温Ｔｗや堆積レベルＬｖに対して変化しない一定の割合とするものに比して、粒子状物質の排出をより適正に抑制でき、ＰＭフィルタ２５ｆへの粒子状物質の堆積をより適正に抑制できる。

所定時間経過時には、マップ２を用いて目標割合ＳＯＣ＊を設定するから、所定割合ＳＯＣｒｅｆ以下の範囲内で、目標割合ＳＯＣ＊が設定される。したがって、目標割合ＳＯＣ＊を所定割合ＳＯＣｒｅｆに設定する場合に比して、蓄電割合ＳＯＣが低めに推移することになる。所定時間経過時、即ち、冷却水温Ｔｗが常温となると、ＰＭフィルタ２５ｆの昇温条件が成立してアクセルオンされたときにトルク嵩上げ制御が実行される。トルク嵩上げ制御では、エンジン２２から出力されるパワーを高くするから、バッテリ５０は充電される。このとき、蓄電割合ＳＯＣが高いと、バッテリ５０の過充電抑制の観点から、トルク嵩上げ制御をＰＭフィルタ２５ｆを昇温させるのに十分な時間継続することができなくなる。実施例では、トルク嵩上げ制御の実行前に蓄電割合ＳＯＣを低めに推移させることができるから、こうしたトルク嵩上げ制御の実行に適正に備えることができる。また、冷却水温Ｔｗが低いときや堆積レベルＬｖが高いときには、エンジン２２のパワーより長く出力して、ＰＭフィルタ２５ｆを確実に昇温させることが望ましい。したがって、目標割合ＳＯＣ＊を、冷却水温Ｔｗが低いときには高いときに比して低くなり、且つ、堆積レベルＬｖが高いときには低いときに比して低くなるように、即ち、冷却水温Ｔｗが低くなるほど低くなり、且つ、堆積レベルＬｖが高くなるほど低くなるように設定することにより、目標割合ＳＯＣ＊を所定割合ＳＯＣｒｅｆ以下で冷却水温Ｔｗや堆積レベルＬｖに対して変化しない一定の割合とするものに比して、より適正にトルク嵩上げ制御の実行に備えることができる。

Ｆ／Ｃモータリング制御時には、マップ１を用いて目標割合ＳＯＣ＊を設定するから、所定割合ＳＯＣｒｅｆ以上の範囲内で、目標割合ＳＯＣ＊が設定される。これにより、目標割合ＳＯＣ＊を所定割合ＳＯＣｒｅｆとするときに比して、蓄電割合ＳＯＣを高めに推移させることになる。したがって、Ｆ／Ｃモータリング制御の継続によるバッテリ５０の枯渇を抑制して、Ｆ／Ｃモータリング制御をより長く継続することができ、粒子状物質の燃焼を促進させるができる。また、目標割合ＳＯＣ＊を冷却水温Ｔｗが低いときには高いときに比して高くなるように設定するから、エンジン２２の温度が低くエンジン２２からの粒子状物質の排出量が多くなるほど、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣを高くして、Ｆ／Ｃモータリング制御をより長く継続する。即ち、エンジン２２が運転されることを抑制できるから、エンジン２２からの粒子状物質の排出を抑制できる。更に、目標割合ＳＯＣ＊を堆積レベルＬｖが高いときには低いときに比して高くすることにより、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣを高くして、Ｆ／Ｃモータリング制御をより長く継続する、即ち、エンジン２２が運転されることを抑制できる。これにより、エンジン２２からの粒子状物質の排出を抑制でき、ＰＭフィルタ２５ｆに粒子状物質が堆積することを抑制できる。

こうして目標割合ＳＯＣ＊を設定すると、経過時間Ｔが継続判定時間Ｔｓｔを超えたか否かを判定する（ステップＳ１４０）。蓄電割合ＳＯＣを所定割合ＳＯＣｒｅｆからずらした状態が継続すると、バッテリ５０の寿命の低下が顕著になることがある。継続判定時間Ｔｓｔは、蓄電割合ＳＯＣを所定割合ＳＯＣｒｅｆからずらすことによるバッテリ５０の寿命の低下を考慮して、蓄電割合ＳＯＣが所定割合ＳＯＣｒｅｆからずらした状態を継続しても差し支えない時間の上限として予め定めた値である。

ステップＳ１４０で経過時間Ｔが継続判定時間Ｔｓｔを超えていないときには、蓄電割合ＳＯＣを所定割合ＳＯＣｒｅｆからずらした状態を更に継続しても差し支えないと判断して、ステップＳ１１０の処理に戻り、経過時間Ｔが継続判定時間Ｔｓｔを超えるまで選択されたマップを用いた目標割合ＳＯＣ＊の設定を継続する（ステップＳ１１０〜Ｓ１４０）。そして、ステップＳ１４０で経過時間Ｔが継続判定時間Ｔｓｔを超えたときには、蓄電割合ＳＯＣを所定割合ＳＯＣｒｅｆからずらした状態を更に継続するバッテリ５０の寿命の低下が顕著になると判断して、目標割合ＳＯＣ＊を所定割合ＳＯＣｒｅｆに設定して（ステップＳ１５０）、ＳＯＣ設定ルーチンを終了する。目標割合ＳＯＣ＊を所定割合ＳＯＣｒｅｆに設定することにより、蓄電割合ＳＯＣを所定割合ＳＯＣｒｅｆ付近とすることができる。これにより、バッテリ５０の寿命の顕著な低下を抑制できる。

エンジン出力制限制御では、目標割合ＳＯＣ＊を、ＰＭ堆積量Ｑｐｍが大きいときには小さいときに比して大きくなるように設定する。これにより、蓄電割合ＳＯＣは、ＰＭ堆積量Ｑｐｍが大きいときには小さいときに比して大きくなるように推移する。ＰＭ堆積量Ｑｐｍが大きいときには小さいときに比してエンジン２２の出力が大きく制限されることから、蓄電割合ＳＯＣをＰＭ堆積量Ｑｐｍに拘わらず一定の割合とすると、ＰＭ堆積量Ｑｐｍが大きいときにエンジン２２で制限された分の出力をモータＭＧ２からの出力で補うことができず、走行用の駆動力の落ち込むことがある。実施例では、蓄電割合ＳＯＣをＰＭ堆積量Ｑｐｍが大きいときには小さいときに比して大きくなるように推移させることにより、こうした走行用の駆動力の落ち込みを抑制することができる。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、冷間時であってＰＭ堆積量Ｑｐｍが閾値Ｑｐｍｒｅｆ１未満であるときには、冷却水温Ｔｗが低いときには高いときに比して高くなり、且つ、堆積レベルＬｖが高いときには低いときに比して高くなるように、目標割合ＳＯＣ＊を設定することにより、冷間時におけるＰＭフィルタ２５ｆへの粒子状物質の堆積を抑制する。

実施例のハイブリッド自動車２０では、ステップＳ１３０で冷却水温Ｔｗと堆積レベルＬｖとを用いて目標割合ＳＯＣ＊を設定している。しかしながら、冷却水温Ｔｗに代えて、エンジン２２の温度を検出する温度センサからのエンジン温度や温度センサ５１ｃからのバッテリ５０の温度Ｔｂ、過去所定時間（例えば、０．５時間、１．０時間、１．５時間など）での外気温の平均値などを用いてもよい。また、堆積レベルＬｖに代えてＰＭ堆積量Ｑｐｍを用いてもよい。

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、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５４を介してバッテリ５０を接続する構成としている。しかしながら、エンジン２２に発電用のモータＭＧ１を接続すると共に駆動輪３９ａ，３９ｂに連結された駆動軸３６に走行用のモータ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を接続するいわゆるシリーズハイブリッド自動車の構成としてもよい。

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「モータ」に相当しｍ、バッテリ５０が「蓄電装置」に相当し、エンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０とバッテリＥＣＵ５２とＨＶＥＣＵ７０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、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、２５ｆ ＰＭ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 (1)

1. 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、
   前記エンジンからの動力で発電可能なモータと、
   前記モータと電力をやりとりする蓄電装置と、
   前記蓄電装置の全容量に対する前記蓄電装置から放電可能な電力量の割合である蓄電割合が目標割合となるように前記蓄電装置を充放電しながら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、冷間時であり、且つ、前記フィルタに堆積している前記粒子状物質の堆積量が所定値未満であるときには、前記堆積量が多いときには少ないときに比して高く且つ前記エンジンからの前記粒子状物質の排出量が多いときには少ないときに比して高くなるように前記目標割合を設定する、
   ハイブリッド自動車。

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