JP2021154896A

JP2021154896A - 車両の制御装置

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Publication number: JP2021154896A
Application number: JP2020057696A
Authority: JP
Inventors: 和寛池富; Kazuhiro Chifu; 康隆土田; Yasutaka Tsuchida
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2020-03-27
Filing date: 2020-03-27
Publication date: 2021-10-07
Anticipated expiration: 2040-03-27
Also published as: CN113442903B; CN113442903A; DE102021103558A1; US11597371B2; JP7338531B2; US20210300319A1

Abstract

【課題】内燃機関から排出される粒子状物質の量が過度に多くなることを抑制する。【解決手段】車両は、駆動源として、内燃機関とモータジェネレータとを備えている。車両は、モータジェネレータにより内燃機関の駆動力から発電した電力を蓄えるバッテリを備えている。車両の制御装置は、バッテリの充電率が充電率下限値以下である場合に、内燃機関の駆動力からモータジェネレータによって発電した電力をバッテリに充電する充電制御を実行する充電制御部を備えている。制御装置は、バッテリの温度を取得する取得部を備えている。制御装置は、内燃機関の暖機期間のときの充電率下限値として第１下限値を設定するとともに暖機期間が終了したときの充電率下限値として第１下限値よりも高い第２下限値を設定する設定部を備えている。設定部は、バッテリの温度が低い場合には、バッテリの温度が高い場合に比べて、第２下限値を高く設定する。【選択図】図３

Description

本発明は、車両の制御装置に関する。

特許文献１に記載されている車両は、車両の駆動源として、内燃機関とモータジェネレータとを備えている。車両は、内燃機関の駆動力からモータジェネレータによって発電した電力を蓄えるバッテリを備えている。

特開２００７−２３０４７６号公報

内燃機関の始動時から暖機が完了するまでの間は当該内燃機関の温度が低いため、内燃機関から排出される粒子状物質の量が多い。特に、バッテリからモータジェネレータに供給できる電力量が少ないと、車両が走行するために必要な車両要求出力のうち内燃機関の出力の割合が増加するため、当該内燃機関から排出される粒子状物質の量がさらに多くなる。

上記課題を解決するための車両の制御装置は、駆動源としての内燃機関と、駆動源としてのモータジェネレータと、前記モータジェネレータにより前記内燃機関の駆動力から発電した電力を蓄えるバッテリとを備える車両に適用される制御装置であって、前記制御装置は、前記バッテリの充電率が閾値以下である場合に、前記内燃機関の駆動力から前記モータジェネレータによって発電した電力を前記バッテリに充電する充電制御を実行する充電制御部と、前記バッテリの温度を取得する取得部と、前記内燃機関の始動時から暖機が完了するまでの期間である暖機期間のときの前記閾値として第１閾値を設定するとともに前記暖機期間が終了したときの前記閾値として前記第１閾値よりも高い第２閾値を設定する設定部とを備え、前記設定部は、前記取得部により取得される前記バッテリの温度が低い場合には、前記バッテリの温度が高い場合に比べて、前記第２閾値を高く設定する。

充電制御が実行される場合、充電制御が実行されない場合に比べて、車両が走行するために必要な車両要求出力のうち内燃機関の出力の割合が増加するため、当該内燃機関から排出される粒子状物質の量が多くなる。この点、上記構成によれば、第２閾値よりも第１閾値が低いため、内燃機関の暖機期間では、内燃機関の暖機期間が終了した場合に比べて充電制御が実行されにくい。

ところで、バッテリの温度が低い場合、バッテリの温度が高い場合に比べて、バッテリからモータジェネレータに供給できる電力量が少なくなる。そのため、バッテリの温度が低い場合、バッテリの温度が高い場合に比べて、バッテリの充電率が低く算出される。そして、内燃機関の暖機期間においてバッテリの充電率が第１閾値以下である場合、充電制御が実行される。この点、上記構成によれば、バッテリの温度が低い場合、バッテリの温度が高い場合に比べて、第２閾値が引き上げられるため、その後の内燃機関の暖機期間において、バッテリの充電率が第１閾値以下になりにくい。これにより、内燃機関の暖機期間に充電制御が実行されることに伴って、車両が走行するために必要な車両要求出力のうち内燃機関の出力の割合が増加することが抑制される。その結果、内燃機関の暖機期間において、内燃機関から排出される粒子状物質の量が多くなることを抑制できる。

上記構成において、前記設定部は、前記取得部により現在のトリップ内に取得された前記バッテリの温度のうち、最も低い前記バッテリの温度に基づいて前記第２閾値を設定してもよい。

車両が走行する地域や時間帯が同じであれば、今回のトリップ内に取得されるバッテリの温度と、次回の内燃機関の暖機期間におけるバッテリの温度との間に大きな乖離は生じないと予想される。このため、現在のトリップ内のバッテリの最低温度は、次回の内燃機関の暖機期間におけるバッテリの温度よりも低い可能性が高い。したがって、上記構成では、次回の内燃機関の暖機期間におけるバッテリの温度よりも低いと予想される温度に基づいて第２閾値を設定している。その結果、バッテリからモータジェネレータに供給できる電力量がより少なくなる状況を想定して、バッテリの充電率を高めることができる。

上記構成において、前記設定部は、前記バッテリの温度が低い場合には、前記バッテリの温度が高い場合に比べて、前記第１閾値を低く設定してもよい。内燃機関が始動される時刻等によっては、現在の内燃機関の暖機期間におけるバッテリの温度が、前回の内燃機関の運転時におけるバッテリの温度よりも低いことがある。この場合、前回の内燃機関の運転時に第２閾値が引き上げられることに伴ってバッテリの充填率が高められていたとしても、現在の内燃機関の暖機期間において充電制御が実行されることがあり得る。この点、上記構成によれば、内燃機関の暖機期間においてバッテリの温度が低い場合には、バッテリの温度が高い場合に比べて、第１閾値が引き下げられる。これにより、現在の内燃機関の暖機期間において充電制御が実行されることを抑制できる。

車両の概略構成図。充電率下限値の通常時設定制御を示すフローチャート。充電率下限値の暖機時設定制御を示すフローチャート。（ａ）は、内燃機関の出力の変化を示すタイムチャート。（ｂ）は、第１モータジェネレータの状態の変化を示すタイムチャート。（ｃ）は、第２モータジェネレータの状態の変化を示すタイムチャート。（ｄ）は、触媒温度の変化を示すタイムチャート。（ｅ）は、ＰＭ排出量の変化を示すタイムチャート。（ｆ）は、バッテリ温の変化を示すタイムチャート。（ｇ）は、充電率の変化を示すタイムチャート。（ａ）は、内燃機関の出力の変化を示すタイムチャート。（ｂ）は、第１モータジェネレータの状態の変化を示すタイムチャート。（ｃ）は、第２モータジェネレータの状態の変化を示すタイムチャート。（ｄ）は、触媒温度の変化を示すタイムチャート。（ｅ）は、ＰＭ排出量の変化を示すタイムチャート。（ｆ）は、バッテリ温の変化を示すタイムチャート。（ｇ）は、充電率の変化を示すタイムチャート。

以下、車両の制御装置の一実施形態を図１〜図５にしたがって説明する。先ず、車両１００の概略構成について説明する。
図１に示すように、車両１００は、火花点火式の内燃機関１０を備えている。車両１００は、電動機及び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である、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を備えている。したがって、車両１００は、いわゆるハイブリッド車両である。

内燃機関１０は、複数の気筒１１、クランクシャフト１２、吸気通路２１、スロットルバルブ２２、複数の燃料噴射弁２３、複数の点火装置２４、排気通路２６、三元触媒２７、及びフィルタ２８を備えている。

気筒１１では、燃料と吸気との混合気が燃焼する。内燃機関１０は、４つの気筒１１を備えている。吸気通路２１は、気筒１１に接続されている。吸気通路２１における下流側の部分は、４つに分岐しており、各気筒１１に接続されている。吸気通路２１は、内燃機関１０の外部から各気筒１１に吸気を導入する。

スロットルバルブ２２は、吸気通路２１のうち、分岐している部分よりも上流側の部分に配置されている。スロットルバルブ２２は、吸気通路２１を流通する吸気の量を調整する。

燃料噴射弁２３は、吸気通路２１のうち、分岐している部分に配置されている。内燃機関１０は、４つの気筒に対応して４つの燃料噴射弁２３を備えている。燃料噴射弁２３は、図示しない燃料タンクから供給される燃料を吸気通路２１に噴射する。点火装置２４は、気筒１１毎に配置されている。すなわち、内燃機関１０は、４つの点火装置２４を備えている。点火装置２４は、燃料と吸気との混合気を火花放電により点火する。

排気通路２６は、気筒１１に接続されている。排気通路２６における上流側の部分は、４つに分岐しており、各気筒１１に接続されている。排気通路２６は、各気筒１１から内燃機関１０の外部に排気を排出する。

三元触媒２７は、排気通路２６のうち、分岐している部分よりも下流側の部分に配置されている。三元触媒２７は、排気通路２６を流通する排気を浄化する。フィルタ２８は、排気通路２６における三元触媒２７よりも下流側の部分に配置されている。フィルタ２８は、排気通路２６を流通する排気に含まれる粒子状物質を捕集する。

クランクシャフト１２は、各気筒１１に配置された図示しないピストンに連結されている。クランクシャフト１２は、気筒１１における燃料と吸気との混合気の燃焼により回転する。

車両１００は、バッテリ７５、第１インバータ７６、及び第２インバータ７７を備えている。バッテリ７５は、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が発電機として機能する場合、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。バッテリ７５は、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が電動機として機能する場合、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に対して電力を供給する。

第１インバータ７６は、第１モータジェネレータ７１とバッテリ７５との間の電力の授受量を調整する。第２インバータ７７は、第２モータジェネレータ７２とバッテリ７５との間の電力の授受量を調整する。

車両１００は、第１遊星ギア機構４０、リングギア軸４５、第２遊星ギア機構５０、自動変速機６１、減速機構６２、差動機構６３、及び複数の駆動輪６４を備えている。
第１遊星ギア機構４０は、サンギア４１、リングギア４２、複数のピニオンギア４３、及びキャリア４４を備えている。サンギア４１は、外歯歯車である。サンギア４１は、第１モータジェネレータ７１に接続されている。リングギア４２は、内歯歯車であり、サンギア４１と同軸上に配置されている。ピニオンギア４３は、サンギア４１とリングギア４２との間に複数配置されている。各ピニオンギア４３は、サンギア４１及びリングギア４２の双方に噛み合っている。キャリア４４は、自転及び公転が自在な状態でピニオンギア４３を支持している。キャリア４４は、クランクシャフト１２に接続されている。

リングギア軸４５は、リングギア４２に接続されている。自動変速機６１は、リングギア軸４５に接続されている。自動変速機６１は、減速機構６２及び差動機構６３を介して駆動輪６４に接続されている。自動変速機６１は、複数の遊星歯車機構を備える有段式の自動変速機である。自動変速機６１は、変速段を変更することによって変速比を切り替える。

第２遊星ギア機構５０は、サンギア５１、リングギア５２、複数のピニオンギア５３、キャリア５４、及びケース５５を備えている。サンギア５１は、外歯歯車である。サンギア５１は、第２モータジェネレータ７２に接続されている。リングギア５２は、内歯歯車であり、サンギア５１と同軸上に配置されている。リングギア５２は、リングギア軸４５に接続されている。ピニオンギア５３は、サンギア５１とリングギア５２との間に複数配置されている。各ピニオンギア５３は、サンギア５１及びリングギア５２の双方に噛み合っている。キャリア５４は、自転自在な状態でピニオンギア５３を支持している。キャリア５４は、ケース５５に固定されている。したがって、ピニオンギア５３は、公転不可能な状態になっている。

車両１００は、エアフローメータ８１、水温センサ８２、吸気温センサ８３、クランク角センサ８４、アクセルポジションセンサ８５、車速センサ８６、電流センサ８７、電圧センサ８８、及び温度センサ８９を備えている。

エアフローメータ８１は、吸気通路２１を単位時間当たりに流通する吸気の量である吸入空気量ＧＡを検出する。水温センサ８２は、内燃機関１０の各部を流通する冷却水の温度である冷却水温ＴＨＷを検出する。吸気温センサ８３は、吸気通路２１を流通する吸気の温度である吸気温ＴＨＡを検出する。クランク角センサ８４は、クランクシャフト１２の回転角であるクランク角ＳＣを検出する。アクセルポジションセンサ８５は、運転者が操作するアクセルペダルの操作量であるアクセル操作量ＡＣＰを検出する。車速センサ８６は、車両１００の速度である車速ＳＰを検出する。電流センサ８７は、バッテリ７５に入出力される電流である電流ＩＢを検出する。電圧センサ８８は、バッテリ７５の端子間電圧である電圧ＶＢを検出する。温度センサ８９は、バッテリ７５の温度であるバッテリ温ＴＢを検出する。

車両１００は、制御装置２００を備えている。制御装置２００には、吸入空気量ＧＡを示す信号がエアフローメータ８１から入力される。制御装置２００には、冷却水温ＴＨＷを示す信号が水温センサ８２から入力される。制御装置２００には、吸気温ＴＨＡを示す信号が吸気温センサ８３から入力される。制御装置２００には、クランク角ＳＣを示す信号がクランク角センサ８４から入力される。制御装置２００には、アクセル操作量ＡＣＰを示す信号がアクセルポジションセンサ８５から入力される。制御装置２００には、車速ＳＰを示す信号が車速センサ８６から入力される。制御装置２００には、電流ＩＢを示す信号が電流センサ８７から入力される。制御装置２００には、電圧ＶＢを示す信号が電圧センサ８８から入力される。制御装置２００には、バッテリ温ＴＢを示す信号が温度センサ８９から入力される。

制御装置２００は、クランク角ＳＣに基づいて、クランクシャフト１２の単位時間当たりの回転数である機関回転速度ＮＥを算出する。制御装置２００は、機関回転速度ＮＥ及び吸入空気量ＧＡに基づいて、機関負荷率ＫＬを算出する。ここで、機関負荷率ＫＬとは、現在の機関回転速度ＮＥにおいてスロットルバルブ２２を全開とした状態で内燃機関１０を定常運転したときの気筒流入空気量に対する、現在の気筒流入空気量の比率を表している。なお、気筒流入空気量とは、吸気行程において各気筒１１に流入する吸気の量である。

制御装置２００は、吸気の充填効率や機関回転速度ＮＥなどの内燃機関１０の運転状態に基づいて、三元触媒２７の温度である触媒温度ＴＳＣを算出する。制御装置２００は、吸気の充填効率や機関回転速度ＮＥなどの内燃機関１０の運転状態に基づいて、フィルタ２８の温度であるフィルタ温ＴＦを算出する。制御装置２００は、機関回転速度ＮＥ、機関負荷率ＫＬ、及びフィルタ温ＴＦに基づいて、フィルタ２８における粒子状物質の堆積量であるＰＭ堆積量ＰＳを算出する。

制御装置２００は、ＰＭ堆積量ＰＳが予め定められた再生規定値に達して再生要求が生じると、フィルタ２８の温度を高め、フィルタ２８において粒子状物質を燃焼させて当該フィルタ２８の粒子状物質を減少させる再生制御を実行する。なお、再生制御が実行されることにより、粒子状物質によるフィルタ２８の詰まりが生じることが抑制される。

制御装置２００は、制御部２１０、取得部２２０、及び設定部２３０を備えている。制御部２１０は、車両１００の状態に応じて、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を制御する。なお、制御部２１０が実行する具体的な制御については後述する。

取得部２２０は、電流ＩＢ、電圧ＶＢ、及びバッテリ温ＴＢを取得する。取得部２２０は、電流ＩＢ、電圧ＶＢ、及びバッテリ温ＴＢに基づいて、バッテリ７５の充電率ＳＯＣを算出する。取得部２２０により算出される充電率ＳＯＣは、バッテリ７５から出力される電流ＩＢに対してバッテリ７５に入力される電流ＩＢが大きいほど高い。取得部２２０により算出される充電率ＳＯＣは、電圧ＶＢが高いほど高い。取得部２２０により算出される充電率ＳＯＣは、バッテリ温ＴＢが低いほど低い。

充電率ＳＯＣは、以下の式で表される。
式（１）：充電率ＳＯＣ［％］＝バッテリの残容量［Ａｈ］／バッテリの満充電容量［Ａｈ］×１００［％］
バッテリ７５の充電率ＳＯＣは、充電率上限値ＳＯＣＨと充電率下限値ＳＯＣＬとの間の範囲の値になるように、制御部２１０によりバッテリ７５の充電制御が実行される。充電制御については後述する。充電率上限値ＳＯＣＨとしては、例えば６０％である。また、充電率下限値ＳＯＣＬは、内燃機関１０の運転状態に応じて設定部２３０により設定される。なお、取得部２２０は、取得したバッテリ温ＴＢを一定期間に亘って記憶している。

設定部２３０は、充電率下限値ＳＯＣＬとして、第１下限値Ａと第２下限値Ｂとを設定する。ここで、第１下限値Ａは、内燃機関１０の始動時から当該内燃機関１０の暖機が完了するまでの期間である暖機期間のときの充電率下限値ＳＯＣＬとして設定される値である。第１下限値Ａの初期値としては、例えば、３０％である。また、内燃機関１０の暖機期間の具体例としては、気筒１１において混合気の燃焼が開始されてから、触媒温度ＴＳＣが三元触媒２７において排気を浄化するための一定の温度に上昇するまでの期間である。第２下限値Ｂは、内燃機関１０の暖機期間が終了したときの充電率下限値ＳＯＣＬとして設定される値である。第２下限値Ｂの初期値としては、第１下限値Ａの初期値よりも高い値が定められており、例えば、４０％である。なお、第１下限値Ａは、第１閾値に相当する。また、第２下限値Ｂは、第２閾値に相当する。

本実施形態において、設定部２３０は、内燃機関１０の始動時から当該内燃機関１０の駆動が終了するまでの間以外の期間にあっては、充電率下限値ＳＯＣＬとして第１下限値Ａの初期値と同じ値を設定する。

次に、制御部２１０が行う車両１００の制御について説明する。
制御部２１０は、アクセル操作量ＡＣＰ及び車速ＳＰに基づいて、車両１００が走行するために必要な要求値である車両要求出力を算出する。制御部２１０は、車両要求出力や充電率ＳＯＣ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する。制御部２１０は、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のトルク配分に基づいて、内燃機関１０の出力と、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の力行／回生とを制御する。

制御部２１０は、車両１００が走行する場合、車両１００の走行モードとして、ＥＶモード及びＨＶモードの何れか一方を選択する。ここで、ＥＶモードとは、内燃機関１０を駆動させずに、第１モータジェネレータ７１の駆動力や、第２モータジェネレータ７２の駆動力によって車両１００を走行させるモードである。また、ＨＶモードとは、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の駆動力に加えて、内燃機関１０の駆動力によって車両１００を走行させるモードである。

制御部２１０は、充電率ＳＯＣが充電率下限値ＳＯＣＬよりも高い場合、すなわちバッテリ７５の残容量に十分な余裕がある場合には、車両１００の発進時及び軽負荷走行時においてＥＶモードを選択する。

一方、制御部２１０は、充電率ＳＯＣが充電率下限値ＳＯＣＬ以下である場合には、ＨＶモードを選択する。この場合、制御部２１０は、内燃機関１０を駆動させ、内燃機関１０の駆動力によって第１モータジェネレータ７１を駆動することによって発電を行う。そして、制御部２１０は、第１モータジェネレータ７１により発電された電力をバッテリ７５に充電する充電制御を実行する。また、制御部２１０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車両１００を走行させる。

また、制御部２１０は、充電率ＳＯＣが充電率下限値ＳＯＣＬよりも高い場合であっても、次の場合にはＨＶモードを選択する。例えば、車速ＳＰがＥＶモードの上限速度を超えているとき、車両１００の高負荷走行が要求されているとき、車両１００の急加速が要求されているとき、内燃機関１０の始動が必要なときなどには、ＨＶモードを選択する。なお、内燃機関１０を始動する際には、第１モータジェネレータ７１の駆動力によってクランクシャフト１２を回転させることで内燃機関１０を始動する。

制御部２１０は、車両１００の減速が要求されている場合には、内燃機関１０を停止させる。そして、制御部２１０は、第２モータジェネレータ７２を発電機として機能させ、第２モータジェネレータ７２により発電した電力をバッテリ７５に充電する。

制御部２１０は、車両１００が停止している場合、充電率ＳＯＣの大きさに応じて、車両１００の停車時の制御を切り替える。具体的には、制御部２１０は、充電率ＳＯＣが充電率下限値ＳＯＣＬよりも高い場合、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を駆動させない。一方、制御部２１０は、充電率ＳＯＣが充電率下限値ＳＯＣＬ以下である場合、内燃機関１０を駆動させ、内燃機関１０の駆動力によって第１モータジェネレータ７１を駆動することによって発電を行う。そして、制御部２１０は、第１モータジェネレータ７１により発電された電力をバッテリ７５に充電する充電制御を実行する。

制御部２１０は、内燃機関１０の暖機が要求されている場合には、ＨＶモードを選択する。そして、制御部２１０は、内燃機関１０の暖機が完了するまでＨＶモードを選択し続け、内燃機関１０を駆動し続けることで内燃機関１０の暖機を完了させる。

なお、制御装置２００は、コンピュータプログラム（ソフトウェア）に従って各種処理を実行する１つ以上のプロセッサを含む回路（ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）として構成し得る。なお、制御装置２００は、各種処理のうち少なくとも一部の処理を実行する、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）等の１つ以上の専用のハードウェア回路、又はそれらの組み合わせを含む回路として構成してもよい。プロセッサは、ＣＰＵ及び、ＲＡＭ並びにＲＯＭ等のメモリを含む。メモリは、処理をＣＰＵに実行させるように構成されたプログラムコード又は指令を格納している。メモリすなわちコンピュータ可読媒体は、汎用又は専用のコンピュータでアクセスできるあらゆる媒体を含む。

次に、図２を参照して、制御装置２００が実行する充電率下限値ＳＯＣＬの通常時設定制御について説明する。制御装置２００は、内燃機関１０の始動時から当該内燃機関１０の駆動が終了するまでの間にあって、内燃機関１０の暖機期間でない場合に、通常時設定制御を繰り返し実行する。

図２に示すように、制御装置２００は、通常時設定制御を開始すると、ステップＳ１１の処理を進める。ステップＳ１１において、設定部２３０は、取得部２２０により現在のトリップ内に取得されたバッテリ温ＴＢのうち、最も低いバッテリ温ＴＢを取得する。ここで、トリップとは、スタートスイッチが押されて制御装置２００が動作を開始してからスタートスイッチが押されて制御装置２００が動作を終了するまでの期間である。その後、設定部２３０は、処理をステップＳ１２に進める。

ステップＳ１２において、設定部２３０は、ＰＭ堆積量ＰＳが予め定められた判定値以上であるか否かを判定する。ここで、判定値は、フィルタ２８の再生要求が生じる再生規定値よりも一定値分小さい値として設定されている。ＰＭ堆積量ＰＳが判定値以上である場合には、ＰＭ堆積量ＰＳが判定値未満である場合に比べて、フィルタ２８のＰＭ堆積量ＰＳが多くなっており、粒子状物質によるフィルタ２８の詰まりが生じる可能性が高い状況であるといえる。ステップＳ１２において、設定部２３０は、ＰＭ堆積量ＰＳが予め定められた判定値以上であると判定した場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、処理をステップＳ１３に進める。一方、ステップＳ１２において、設定部２３０は、ＰＭ堆積量ＰＳが予め定められた判定値未満であると判定した場合（Ｓ１２：ＮＯ）、処理をステップＳ１６に進める。

ステップＳ１６において、設定部２３０は、充電率下限値ＳＯＣＬとして、第２下限値Ｂの初期値を設定する。その後、設定部２３０は、今回の通常時設定制御を終了する。
上述したとおり、ステップＳ１２において、設定部２３０は、ＰＭ堆積量ＰＳが予め定められた判定値以上であると判定した場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、処理をステップＳ１３に進める。

ステップＳ１３において、設定部２３０は、ステップＳ１１で取得したバッテリ温ＴＢに基づいて、第２下限値Ｂを補正する。ここで、例えばステップＳ１３の処理の時点のバッテリ温ＴＢがステップＳ１１で取得したバッテリ温ＴＢの最低温度よりも高い場合、その後にバッテリ温ＴＢが次第に低下してステップＳ１１で取得したバッテリ温ＴＢの最低温度にまで低下する可能性がある。そして、バッテリ温ＴＢが低くなると、その時点で算出されるバッテリ７５の充電率ＳＯＣが低くなる。そこで、その後にバッテリ７５の充電率ＳＯＣが低下することを見越して、充電率下限値ＳＯＣＬを引き上げて現在のバッテリ７５の充電率ＳＯＣを高めることが有効である。設定部２３０には、バッテリ温ＴＢと第２下限値Ｂとを対応付けた設定マップが記憶されている。なお、設定マップは、予め実験等を行うことにより求めることができる。設定部２３０は、設定マップを参照して、ステップＳ１１で取得したバッテリ温ＴＢに基づいて、第２下限値Ｂの初期値から補正を行った補正後の第２下限値Ｂを算出する。設定部２３０により算出される補正後の第２下限値Ｂは、第２下限値Ｂの初期値よりも高い。また、設定部２３０により算出される補正後の第２下限値Ｂは、ステップＳ１１で取得したバッテリ温ＴＢが低いほど高い。その後、設定部２３０は、処理をステップＳ１４に進める。

ステップＳ１４において、設定部２３０は、充電率下限値ＳＯＣＬとして、補正後の第２下限値Ｂを設定する。すなわち、ステップＳ１４において設定される充電率下限値ＳＯＣＬは、ステップＳ１６において設定される充電率下限値ＳＯＣＬよりも高い。その後、設定部２３０は、今回の通常時設定制御を終了する。

次に、図３を参照して、制御装置２００が実行する充電率下限値ＳＯＣＬの暖機時設定制御について説明する。制御装置２００は、内燃機関１０の暖機期間である場合に、暖機時設定制御を繰り返し実行する。

図３に示すように、制御装置２００は、暖機時設定制御を開始すると、ステップＳ２１の処理を進める。ステップＳ２１において、設定部２３０は、取得部２２０により取得されたバッテリ温ＴＢのうち、ステップＳ２１の処理時点の最新のバッテリ温ＴＢを取得する。その後、設定部２３０は、処理をステップＳ２２に進める。

ステップＳ２２において、設定部２３０は、ステップＳ２１で取得したバッテリ温ＴＢが、予め定められた基準温度以下であるか否かを判定する。ここで、ステップＳ２１で取得したバッテリ温ＴＢが低いほど、その時点で算出されるバッテリ７５の充電率ＳＯＣが低下する。そして、バッテリ７５の充電率ＳＯＣが低下すると、バッテリ７５の充電率ＳＯＣが充電率下限値ＳＯＣＬ以下になって充電制御が実行される可能性が高い。そこで、基準温度は、現在のバッテリ温ＴＢが低下して充電制御が実行されやすい状況であるか否かを判定するための値として予め定められており、例えば、「０」℃である。ステップＳ２２において、設定部２３０は、バッテリ温ＴＢが予め定められた基準温度以下であると判定した場合（Ｓ２１：ＹＥＳ）、処理をステップＳ２３に進める。一方、ステップＳ２２において、設定部２３０は、バッテリ温ＴＢが予め定められた基準温度よりも高いと判定した場合（Ｓ２１：ＮＯ）、処理をステップＳ２６に進める。

ステップＳ２６において、設定部２３０は、充電率下限値ＳＯＣＬとして、第１下限値Ａの初期値を設定する。その後、設定部２３０は、今回の暖機時設定制御を終了する。
上述したとおり、ステップＳ２２において、設定部２３０は、バッテリ温ＴＢが予め定められた基準温度以下であると判定した場合（Ｓ２１：ＹＥＳ）、処理をステップＳ２３に進める。

ステップＳ２３において、設定部２３０は、ステップＳ２１で取得したバッテリ温ＴＢに基づいて、第１下限値Ａを補正する。設定部２３０により算出される補正後の第１下限値Ａは、第１下限値Ａの初期値よりも低い。また、設定部２３０により算出される補正後の第１下限値Ａは、バッテリ温ＴＢが低いほど低い。

ステップＳ２４において、設定部２３０は、充電率下限値ＳＯＣＬとして、補正後の第１下限値Ａを設定する。すなわち、ステップＳ２４において設定される充電率下限値ＳＯＣＬは、ステップＳ２６において設定される充電率下限値ＳＯＣＬよりも低い。その後、設定部２３０は、今回の暖機時設定制御を終了する。

次に、図５を参照して、本件実施形態と比較するための比較例について説明する。図５の比較例では、充電率下限値ＳＯＣＬが一定の値、例えば３０％に設定されているものとする。なお、図５では、時刻ｔ６１から時刻ｔ６４までの期間は特定の１トリップ内での車両１００の動作を示し、時刻ｔ７１から時刻ｔ７４までの期間はその次の１トリップ内での車両１００の動作を示す。

時刻ｔ６１において、ＥＶモードが選択されると、図５（ｃ）に示すように、バッテリ７５から第２モータジェネレータ７２に電力が供給されて第２モータジェネレータ７２が電動機として機能する。時刻ｔ６１から時刻ｔ６４までの期間では、バッテリ７５から第２モータジェネレータ７２に電力が供給され続けることで、図５（ｇ）に示すように、バッテリ７５の充電率ＳＯＣが次第に低下する。

時刻ｔ６１よりも後においてＨＶモードが選択されると、第１モータジェネレータ７１によってクランクシャフト１２を回転させることで、図５（ａ）に示すように、時刻ｔ６２において、内燃機関１０が始動する。すると、時刻ｔ６２以降においては、図５（ｄ）に示すように、三元触媒２７の温度を上昇させるため、すなわち内燃機関１０の暖機を完了させるために内燃機関１０が駆動し続ける。

時刻ｔ６１から時刻ｔ６４までの期間では、バッテリ７５から第２モータジェネレータ７２に電力が供給されるため、図５（ｆ）に示すように、時刻ｔ６４のバッテリ温ＴＢは比較的に高くなっている。そして、時刻ｔ６４から時刻ｔ７１までの期間ではバッテリ７５に入出力される電力がゼロであるため、図５（ｆ）に示すように、時刻ｔ６４以降においてバッテリ温ＴＢは次第に低下し、時刻ｔ７１のバッテリ温ＴＢは、時刻ｔ６４のバッテリ温ＴＢよりも低い。このようにバッテリ温ＴＢが低下すると、バッテリ７５から第１モータジェネレータ７１や第２モータジェネレータ７２に供給できる電力が少なくなる。そして、算出される充電率ＳＯＣは、バッテリ温ＴＢが低いほど低くなる。すなわち、時刻ｔ７１の充電率ＳＯＣは、時刻ｔ６４の充電率ＳＯＣよりも低くなる。そして、時刻ｔ７１の充電率ＳＯＣと充電率下限値ＳＯＣＬとの差は、時刻ｔ６４の充電率ＳＯＣと充電率下限値ＳＯＣＬとの差に比べて小さくなる。その結果、充電率下限値ＳＯＣＬの値が一定であれば、時刻ｔ７１では、時刻ｔ６４に比べて充電制御が実行されやすい。

そして、時刻ｔ７１において、ＥＶモードが選択されると、図５（ｃ）に示すように、バッテリ７５から第２モータジェネレータ７２に電力が供給されて第２モータジェネレータ７２が電動機として機能する。すると、時刻ｔ７１から時刻ｔ７２までの期間では、バッテリ７５から第２モータジェネレータ７２に電力が供給され続けることで、図５（ｇ）に示すように、バッテリ７５の充電率ＳＯＣが次第に低下する。

時刻ｔ７１よりも後においてＨＶモードが選択されると、第１モータジェネレータ７１によってクランクシャフト１２を回転させることで、図５（ａ）に示すように、時刻ｔ７２において、内燃機関１０が始動する。時刻ｔ７２の直後においては、気筒１１の温度が低くて燃料が気化しにくい。そのため、時刻ｔ７２から時刻ｔ７３までの期間、すなわち内燃機関１０の暖機期間において気筒１１から単位時間当たりに排出される粒子状物質の量は、時刻ｔ７３から時刻ｔ７４までの期間、すなわち内燃機関１０の暖機期間が終了した後の期間に比べて多くなりやすい。なお、時刻ｔ７２から時刻ｔ７３までの期間では、気筒１１での混合気の燃焼により当該気筒１１の温度が次第に上昇するため、気筒１１から単位時間当たりに排出される粒子状物質の量は次第に減少する。

さらに、図５（ｇ）に示すように、時刻ｔ７２において、充電率ＳＯＣが充電率下限値ＳＯＣＬにまで低下すると、図５（ｂ）に示すように、内燃機関１０の駆動力から第１モータジェネレータ７１によって発電した電力をバッテリ７５に充電する充電制御が実行される。このとき、車両要求出力のうち、内燃機関１０の出力割合が増加するとともに、第２モータジェネレータ７２の出力割合が低下する。すると、図５（ａ）に示すように、充電制御を実行する場合の内燃機関１０の出力は、充電制御を実行しない場合に比べて大きくなり、気筒１１内に供給される燃料の量が多くなる。そして、図５（ｅ）に示すように、時刻ｔ７２から時刻ｔ７３までの内燃機関１０の暖機期間において、気筒１１から単位時間当たりに排出される粒子状物質の量が特に多くなる。この場合、気筒１１から排出された粒子状物質によってフィルタ２８のＰＭ堆積量ＰＳが多くなりやすい。その結果、内燃機関１０の暖機期間において、粒子状物質によるフィルタ２８の詰まりが生じるおそれがある。

本実施形態の作用について説明する。なお、図４では、時刻ｔ１１から時刻ｔ１４までの期間は特定の１トリップ内での車両１００の動作を示し、時刻ｔ２１から時刻ｔ２４までの期間はその次の１トリップ内での車両１００の動作を示す。また、図４に示す例では、ＰＭ堆積量ＰＳが予め定められた判定値以上になっているものとする。

時刻ｔ１１において、ＥＶモードが選択されると、図４（ｃ）に示すように、バッテリ７５から第２モータジェネレータ７２に電力が供給されて第２モータジェネレータ７２が電動機として機能する。時刻ｔ１１から時刻ｔ１３までの期間では、バッテリ７５から第２モータジェネレータ７２に電力が供給され続けることで、図４（ｇ）に示すように、バッテリ７５の充電率ＳＯＣが次第に低下する。

時刻ｔ１１よりも後においてＨＶモードが選択されると、第１モータジェネレータ７１によってクランクシャフト１２を回転させることで、図４（ａ）に示すように、時刻ｔ１２において、内燃機関１０が始動する。すると、時刻ｔ１２以降においては、図４（ｄ）に示すように、三元触媒２７の温度を上昇させるため、すなわち内燃機関１０の暖機を完了させるために内燃機関１０が駆動し続ける。

図４（ｇ）に示すように、内燃機関１０の暖機期間が終了した後、時刻ｔ１３において、充電率下限値ＳＯＣＬとして、第１下限値Ａよりも高い第２下限値Ｂが設定される。すると、図４（ｂ）に示すように、時刻ｔ１３から時刻ｔ１４までの期間、すなわち内燃機関１０の暖機期間が終了した期間では、充電率ＳＯＣが第２下限値Ｂ以下になることで充電制御が実行される。そして、内燃機関１０の暖機期間が終了した期間では、充電率下限値ＳＯＣＬとして一定の値、例えば第１下限値Ａの初期値が設定され続ける場合に比べて、充電率下限値ＳＯＣＬが引き上げられることに伴って充電率ＳＯＣが高められる。

その後、時刻ｔ１４から時刻ｔ２１までの期間においてバッテリ温ＴＢが低下すると、図４（ｇ）に示すように、時刻ｔ２１の充電率ＳＯＣは、時刻ｔ１４の充電率ＳＯＣよりも低くなる。そして、時刻ｔ２１から時刻ｔ２２までの期間では、バッテリ７５から第２モータジェネレータ７２に電力が供給され続けることで、バッテリ７５の充電率ＳＯＣが低下する。すなわち、時刻ｔ２２における充電率ＳＯＣは、時刻ｔ２１における充電率ＳＯＣよりもさらに低い。ただし、時刻ｔ２２から時刻ｔ２３までの内燃機関１０の暖機期間では、内燃機関１０の暖機期間が終了したときの第２下限値Ｂよりも小さい第１下限値Ａが設定される。そのため、図４（ｇ）に示すように、時刻ｔ２２において、充電率ＳＯＣと充電率下限値ＳＯＣＬとの差は、充電率下限値ＳＯＣＬとして第２下限値Ｂが設定されている場合に比べて大きい。これにより、時刻ｔ２２から時刻ｔ２３までの内燃機関１０の暖機期間において、充電率ＳＯＣが充電率下限値ＳＯＣＬになりにくく、充電制御が実行されにくい。

ところで、バッテリ温ＴＢが低いほど、バッテリ７５から供給できる電力が少なくなる。そのため、算出される充電率ＳＯＣは、バッテリ温ＴＢが低いほど低くなる。すなわち、時刻ｔ２１におけるバッテリ温ＴＢが低いほど、時刻ｔ２１において算出される充電率ＳＯＣが低くなる。仮に、時刻ｔ１３から時刻ｔ１４までの期間において充電率下限値ＳＯＣＬとして第２下限値Ｂの初期値が常に設定されている場合、時刻ｔ２１におけるバッテリ温ＴＢによっては時刻ｔ２１において算出される充電率ＳＯＣが過度に低くなる。この場合、時刻ｔ１３から時刻ｔ１４までの期間において充電率ＳＯＣが第２下限値Ｂよりも大きくなっていたとしても、時刻ｔ２２から時刻ｔ２３までの内燃機関１０の暖機期間において、充電率ＳＯＣが充電率下限値ＳＯＣＬ以下になって充電制御が実行されることがある。

ここで、時刻ｔ１１から時刻ｔ１４までの期間において取得部２２０により取得されたバッテリ温ＴＢが低いほど、時刻ｔ２１におけるバッテリ温ＴＢが低いと予想される。そこで、本実施形態では、時刻ｔ１１から時刻ｔ１４までの期間において取得部２２０により取得されたバッテリ温ＴＢが低いほど、時刻ｔ２１におけるバッテリ温ＴＢが低くなることを見越して、第２下限値Ｂが高く補正される。すなわち、時刻ｔ１３から時刻ｔ１４までの期間の充電率下限値ＳＯＣＬとして設定される第２下限値Ｂが引き上げられる。そのため、時刻ｔ２１におけるバッテリ温ＴＢが低くなって算出される充電率ＳＯＣが低くなっても、充電率下限値ＳＯＣＬとして第２下限値Ｂの初期値が常に設定されている場合に比べて、時刻ｔ２１において算出される充電率ＳＯＣが高い。すると、時刻ｔ２２から時刻ｔ２３までの内燃機関１０の暖機期間における充電率ＳＯＣが高くなるため、時刻ｔ２２から時刻ｔ２３までの内燃機関１０の暖機期間において充電制御が実行されることが抑制される。これにより、時刻ｔ２２から時刻ｔ２３までの内燃機関１０の暖機期間において充電制御が実行されることにともなって、車両１００が走行するために必要な車両要求出力のうち内燃機関１０の出力の割合が増加することが抑制される。

本実施形態の効果について説明する。
（１）内燃機関１０の暖機期間において充電制御が実行されることが抑制されることによって、図４（ｅ）に示すように、内燃機関１０の暖機期間において、内燃機関１０の気筒１１から単位時間当たりに排出される粒子状物質の量が多くなることを抑制できる。

（２）車両１００が走行する地域や時間帯が同じであれば、時刻ｔ１１から時刻ｔ１４までの今回のトリップ内に取得されるバッテリ温ＴＢと、時刻ｔ２２から時刻ｔ２３までの次回の内燃機関１０の暖機期間におけるバッテリ温ＴＢとの間に大きな乖離は生じないと予想される。このため、図４（ｆ）に示すように、時刻ｔ１１から時刻ｔ１４までの現在のトリップ内のバッテリ温ＴＢの最低温度は、時刻ｔ２２から時刻ｔ２３までの次回の内燃機関１０の暖機期間におけるバッテリ温ＴＢよりも低い可能性が高い。そこで、本実施形態では、次回の内燃機関１０の暖機期間におけるバッテリ温ＴＢよりも低いと予想される温度である現在のトリップ内のバッテリ温ＴＢの最低温度に基づいて、第２下限値Ｂを補正する。これにより、バッテリ７５から供給できる電力量がより少なくなる状況を想定して、バッテリ７５の充電率ＳＯＣを高めることができる。

（３）内燃機関１０が始動される時刻等によっては、時刻ｔ２２から時刻ｔ２３までの内燃機関１０の暖機期間におけるバッテリ温ＴＢは、時刻ｔ１１から時刻ｔ１４までのトリップ内のバッテリ温ＴＢよりも低いことがある。この場合、時刻ｔ１１から時刻ｔ１４までのトリップ内のバッテリ温ＴＢに基づいて、時刻ｔ１３から時刻ｔ１４までの内燃機関１０の暖機期間における第２下限値Ｂが引き上げられることに伴ってバッテリ７５の充電率ＳＯＣを高めても、時刻ｔ２２から時刻ｔ２３までの内燃機関１０の暖機期間において充電制御が実行されることがあり得る。

この点、本実施形態では、時刻ｔ２２から時刻ｔ２３までの内燃機関１０の暖機期間において、現在のバッテリ温ＴＢが基準温度以下である場合には、充電率下限値ＳＯＣＬとして、第１下限値Ａの初期値よりも低い補正後の第１下限値Ａが設定される。すなわち、時刻ｔ２２から時刻ｔ２３までの内燃機関１０の暖機期間におけるバッテリ温ＴＢに応じて、充電率下限値ＳＯＣＬが引き下げられる。これにより、時刻ｔ２２から時刻ｔ２３までの内燃機関１０の暖機期間において、バッテリ７５の充電率ＳＯＣが充電率下限値ＳＯＣＬ以下になって充電制御が実行されることを抑制できる。

（４）通常時設定制御では、ＰＭ堆積量ＰＳが予め定められた判定値以上であるか否か、すなわち粒子状物質によるフィルタ２８の詰まりが生じる可能性が高い状況であるか否かに拘わらず、充電率下限値ＳＯＣＬとして、第２下限値Ｂの初期値よりも高い補正後の第２下限値Ｂを設定することもできる。とはいえ、充電率下限値ＳＯＣＬとして補正後の第２下限値Ｂを設定する場合、第２下限値Ｂの初期値を設定する場合に比べて、充電制御が頻繁に実行されやすくなる。

ここで、内燃機関１０の暖機期間において充電制御が実行されることに伴って内燃機関１０の気筒１１から単位時間当たりに排出される粒子状物質の量が多くなったとしても、ＰＭ堆積量ＰＳが少ない場合であればその影響は小さい。そこで、本実施形態では、ＰＭ堆積量ＰＳが予め定められた判定値未満である場合、すなわち粒子状物質によるフィルタ２８の詰まりが生じる可能性が低い状況において、充電率下限値ＳＯＣＬとして、補正後の第２下限値Ｂよりも低い第２下限値Ｂの初期値を設定する。これにより、粒子状物質によるフィルタ２８の詰まりが生じる可能性が低い状況では、充電制御が頻繁に実行されることを抑制できる。

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。
・上記実施形態において、通常時設定制御は変更できる。例えば、ステップＳ１３における第２下限値Ｂの補正処理は変更してもよい。具体例としては、設定部２３０は、バッテリ温ＴＢが予め定められた判定温度以下であるか否かを判定する。そして、設定部２３０は、バッテリ温ＴＢが予め定められた判定温度以下である場合、第２下限値Ｂの初期値から予め定められた一定値だけ加算した値を、補正後の第２下限値Ｂとして算出してもよい。

・また、例えば、ステップＳ１２の処理を省略してもよい。この場合、設定部２３０は、ＰＭ堆積量ＰＳに拘わらず、バッテリ温ＴＢに基づいて第２下限値Ｂを補正すればよい。なお、この構成では、ステップＳ１６の処理を省略できる。

・ステップＳ１１の処理におけるバッテリ温ＴＢの取得処理は変更できる。上述したように、バッテリ７５から電力が供給されたり、バッテリ７５に電力が充電されたりすることで、バッテリ温ＴＢは次第に上昇する傾向がある。そのため、取得部２２０により１トリップ内で取得される複数のバッテリ温ＴＢのうち、最初に取得されるバッテリ温ＴＢが最も低い温度になっている可能性が高い。そこで、ステップＳ１１において、設定部２３０は、１トリップ内で取得される複数のバッテリ温ＴＢのうち、最初に取得されるバッテリ温ＴＢを取得してもよい。なお、この構成では、取得部２２０は、１トリップ内で取得される複数のバッテリ温ＴＢのうち、最初に取得されるバッテリ温ＴＢのみを記憶していればよい。

・上記実施形態において、暖機時設定制御は変更できる。例えば、ステップＳ２３における第１下限値Ａの補正処理は変更してもよい。具体例としては、設定部２３０は、第１下限値Ａの初期値から予め定められた一定値だけ減算した値を、補正後の第１下限値Ａとして算出してもよい。

・また、例えば、ステップＳ２２における基準温度は適宜変更できる。
・さらに、例えば、ステップＳ２２の処理を省略してもよい。この場合、設定部２３０は、バッテリ温ＴＢに基づいて第１下限値Ａを補正すればよい。そして、設定部２３０は、充電率下限値ＳＯＣＬとして、常に補正後の第１下限値Ａを設定すればよい。なお、この構成では、ステップＳ２６の処理を省略できる。

・上記実施形態において、暖機時設定制御は省略してもよい。この場合であっても、通常時設定制御によって充電率ＳＯＣを高めておけば、次回の内燃機関１０の暖気期間において充電制御が実行されることを抑制できる。

・上記実施形態において、車両は、２つのモータジェネレータを備えている必要はなく、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。そして、その車両では、モータジェネレータによって内燃機関の駆動力から電力を発電できる構成になっていればよい。

Ａ…第１下限値
Ｂ…第２下限値
ＳＯＣ…充電率
ＳＯＣＨ…充電率上限値
ＳＯＣＬ…充電率下限値
１０…内燃機関
１１…気筒
２６…排気通路
２８…フィルタ
４０…第１遊星ギア機構
５０…第２遊星ギア機構
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…バッテリ
７６…第１インバータ
７７…第２インバータ
１００…車両
２００…制御装置
２１０…制御部
２２０…取得部
２３０…設定部

Claims

駆動源としての内燃機関と、駆動源としてのモータジェネレータと、前記モータジェネレータにより前記内燃機関の駆動力から発電した電力を蓄えるバッテリとを備える車両に適用される制御装置であって、
前記制御装置は、
前記バッテリの充電率が閾値以下である場合に、前記内燃機関の駆動力から前記モータジェネレータによって発電した電力を前記バッテリに充電する充電制御を実行する充電制御部と、
前記バッテリの温度を取得する取得部と、
前記内燃機関の始動時から暖機が完了するまでの期間である暖機期間のときの前記閾値として第１閾値を設定するとともに前記暖機期間が終了したときの前記閾値として前記第１閾値よりも高い第２閾値を設定する設定部とを備え、
前記設定部は、
前記取得部により取得される前記バッテリの温度が低い場合には、前記バッテリの温度が高い場合に比べて、前記第２閾値を高く設定する
車両の制御装置。
前記設定部は、
前記取得部により現在のトリップ内に取得された前記バッテリの温度のうち、最も低い前記バッテリの温度に基づいて前記第２閾値を設定する
請求項１に記載の車両の制御装置。
前記設定部は、
前記バッテリの温度が低い場合には、前記バッテリの温度が高い場合に比べて、前記第１閾値を低く設定する
請求項１又は請求項２に記載の車両の制御装置。