JP2023097029A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】触媒の不必要な暖機を防止でき、燃費性能を向上させ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こと。【解決手段】ＥＣＵは、触媒暖機制御と、ドライバ要求トルクに応じて電動走行モードとハイブリッド走行モードとを切替える切替制御と、エンジンの始動が予測される始動予測地点と、その始動予測地点に到達するまでの所要時間である到達予測時間ｔ（Ｄ）との演算と、を行う。ＥＣＵは、ドライバ要求トルクに基づいてエンジンを始動した場合（ステップＳ２）、触媒暖機制御を実行した場合の、暖機完了時間、触媒性能保持時間および触媒暖機有効時間を算出する。ＥＣＵは、到達予測時間ｔ（Ｄ）が触媒暖機有効時間ｔ（Ｃ）以上であり（ステップＳ４でＹＥＳ）、ドライバ要求トルクに基づく電動走行モードへの切替の条件が成立した場合（ステップＳ５でＹＥＳ）、触媒暖機制御を禁止してエンジンを停止する（ステップＳ６）。【選択図】図２

Description

本発明は、ハイブリッド車両の制御装置に関する。

駆動源としてのエンジンと電動機とを備えるハイブリッド車両において、エンジンの運転が必要になるタイミングを予測し、そのタイミングの前に予めエンジンを始動して触媒の暖機を完了させておく技術として特許文献１に記載されたものが知られている。

特許文献１に記載のハイブリッド車両は、バッテリの充電状態から算出されるＥＶ走行可能距離が、ナビゲーション装置から取得した目的地までの走行距離よりも大きい場合は、電動機の駆動力のみを使用して目的地に到達できるため、触媒の暖機のためのエンジンの始動を禁止するようにしている。また、特許文献１に記載のハイブリッド車両は、触媒の暖機が禁止されている場合であっても、エンジンの始動要求があった場合には、触媒の暖機の禁止を解除するようにしている。これにより、特許文献１に記載のものは、触媒の暖機が必要な場合に触媒コンバータを適切に暖機することができる。

特開２００８－１２０３３３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術にあっては、目的地までのＥＶ走行中にドライバ要求トルクの急増に応じてエンジンを始動した状況において、触媒の暖機の禁止が解除されるため、その後にドライバ要求トルクが低下してエンジンの駆動力が不要になった場合に触媒の暖機を目的とするエンジンの運転が継続されることが考えられる。このため、特許文献１に記載の技術は、エンジンの駆動力が不要になった後にエンジンの運転を継続して触媒の暖機を完了した場合に、エンジンの駆動力を用いることなく目的地に到着することがあり、触媒の不必要な暖機により燃費が悪化するおそれがあった。

そこで、本発明は、触媒の不必要な暖機を防止でき、燃費性能を向上させ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ことを目的としている。

上記課題を解決するため本発明は、駆動源としてのエンジンおよび電動機と、前記エンジンの排気ガスを浄化する触媒と、現在位置から設定された目的位置までの走行ルートを取得する取得部と、を備え、前記エンジンの運転を停止して前記電動機のモータトルクを用いて走行する電動走行モードと、前記エンジンのエンジントルクおよび前記電動機のモータトルクを用いて走行するハイブリッド走行モードと、の間の切替えを行うハイブリッド車両の制御装置であって、前記触媒の触媒温度が所定の暖機完了温度に上昇するまで前記エンジンを運転し、前記触媒温度が前記暖機完了温度に上昇した場合に前記エンジンの運転を停止する触媒暖機制御と、ドライバ要求トルクに応じて前記電動走行モードと前記ハイブリッド走行モードとを切替える切替制御と、前記走行ルートにおいて前記ハイブリッド走行モードへの切替のための前記エンジンの始動が予測される地点である始動予測地点と、現在地から前記始動予測地点に到達するまでに要することが予測される所要時間である到達予測時間との演算と、を行う制御部を備え、前記制御部は、前記ドライバ要求トルクに基づく前記ハイブリッド走行モードへの切替の条件の成立により前記エンジンを始動した場合、前記触媒暖機制御を実行した場合における、前記触媒温度が前記暖機完了温度まで上昇するのに要する時間である暖機完了時間と、前記触媒温度が前記暖機完了温度まで上昇した後に排気ガス浄化性能を保持可能な下限温度まで低下するのに要する時間である触媒性能保持時間と、前記暖機完了時間と前記触媒性能保持時間とを加算した時間である触媒暖機有効時間と、を算出し、前記到達予測時間が前記触媒暖機有効時間以上であり、前記ドライバ要求トルクに基づく前記電動走行モードへの切替の条件が成立した場合、前記触媒暖機制御の実行を禁止することを特徴とする。

このように、本発明によれば、触媒の不必要な暖機を防止でき、燃費性能を向上させ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ことができる。

図１は、本発明の一実施例に係るハイブリッド車両の制御装置を備える車両の構成図である。 図２は、本発明の一実施例に係るハイブリッド車両の制御装置の動作を示すフローチャートである。 図３は、本発明の一実施例に係るハイブリッド車両の制御装置において、到達予測時間が十分に長い状況でドライバ要求トルクの増大に応じてエンジンが始動された場合の車両状態の推移を示すタイムチャートである。 図４は、本発明の一実施例に係るハイブリッド車両の制御装置において、到達予測時間が比較的短い状況でドライバ要求トルクの増大に応じてエンジンが始動された場合の車両状態の推移を示すタイムチャートである。

本発明の一実施の形態に係るハイブリッド車両の制御装置は、駆動源としてのエンジンおよび電動機と、エンジンの排気ガスを浄化する触媒と、現在位置から設定された目的位置までの走行ルートを取得する取得部と、を備え、エンジンの運転を停止して電動機のモータトルクを用いて走行する電動走行モードと、エンジンのエンジントルクおよび電動機のモータトルクを用いて走行するハイブリッド走行モードと、の間の切替えを行うハイブリッド車両の制御装置であって、触媒の触媒温度が所定の暖機完了温度に上昇するまでエンジンを運転し、触媒温度が暖機完了温度に上昇した場合にエンジンの運転を停止する触媒暖機制御と、ドライバ要求トルクに応じて電動走行モードとハイブリッド走行モードとを切替える切替制御と、走行ルートにおいてハイブリッド走行モードへの切替のためのエンジンの始動が予測される地点である始動予測地点と、現在地から始動予測地点に到達するまでに要することが予測される所要時間である到達予測時間との演算と、を行う制御部を備え、制御部は、ドライバ要求トルクに基づくハイブリッド走行モードへの切替の条件の成立によりエンジンを始動した場合、触媒暖機制御を実行した場合における、触媒温度が暖機完了温度まで上昇するのに要する時間である暖機完了時間と、触媒温度が暖機完了温度まで上昇した後に排気ガス浄化性能を保持可能な下限温度まで低下するのに要する時間である触媒性能保持時間と、暖機完了時間と触媒性能保持時間とを加算した時間である触媒暖機有効時間と、を算出し、到達予測時間が触媒暖機有効時間以上であり、ドライバ要求トルクに基づく電動走行モードへの切替の条件が成立した場合、触媒暖機制御の実行を禁止することを特徴とする。これにより、本発明の一実施の形態に係るハイブリッド車両の制御装置は、触媒の不必要な暖機を防止でき、燃費性能を向上させることができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施例に係る制御装置を搭載した車両について詳細に説明する。図１において、本発明の一実施例に係る車両１は、駆動源としてのエンジン２と、駆動源としての電動機であるモータジェネレータ３と、モータジェネレータ３との間で電力をやりとりするバッテリ３１と、変速機４と、ディファレンシャル５と、駆動輪６と、制御部としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit）１０と、を含んで構成されている。

エンジン２には、複数の気筒が形成されている。本実施例において、エンジン２は、各気筒に対して、吸気行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程からなる一連の４行程を行うように構成されている。

エンジン２は、排気ガスを浄化する触媒２Ａを備えている。触媒２Ａは、触媒温度が活性温度以上のときに浄化性能を発揮するという特性を有する。

エンジン２には、ＩＳＧ（Integrated Starter Generator）２０が連結されている。ＩＳＧ２０は、ベルト２１などを介してエンジン２のクランクシャフトに連結されている。ＩＳＧ２０は、電力が供給されることにより回転することでエンジン２を回転駆動させる電動機の機能と、クランクシャフトから入力された回転力を電力に変換する発電機の機能とを有する。

モータジェネレータ３は、インバータ３０を介してバッテリ３１から供給される電力によって駆動する機能と、ディファレンシャル５から入力される逆駆動力によって回生発電を行う機能とを有する。

インバータ３０は、ＥＣＵ１０の制御により、バッテリ３１から供給された直流電力を三相の交流電力に変換してモータジェネレータ３に供給したり、モータジェネレータ３によって生成された三相の交流電力を直流電力に変換してバッテリ３１を充電したりする。バッテリ３１は、例えばリチウムイオン電池などの二次電池によって構成されている。

変速機４は、エンジン２から出力された回転を複数の変速段のいずれかに応じた変速比で変速して出力する。本実施例では、変速機４は、平行軸歯車式の手動変速機の構造を元に変速操作を自動化したＡＭＴ（Automated Manual Transmission）により構成されている。

変速機４の変速段は、シフトアクチュエータ４４によって切替えられる。シフトアクチュエータ４４は、ＥＣＵ１０に接続され、ＥＣＵ１０によって制御されるようになっている。変速機４の出力軸は、ディファレンシャル５を介して左右の駆動輪６に接続されている。モータジェネレータ３の出力軸は、変速機４の出力軸に接続されている。このように、車両１は、エンジン２とモータジェネレータ３との少なくとも一方の駆動力により走行可能なハイブリッド車両として構成されている。

変速機４で成立可能な変速段としては、例えば低速段である１速段から高速段である５速段までの前進用の変速段と、後進用の変速段とがある。走行用の変速段の段数は、車両１の諸元により異なり、上述の１速段から５速段に限られるものではない。変速機４は、前進用の変速段だけでなく、後進用の変速段にも同期機構（シンクロメッシュ）を備えている。

変速機４における変速段は、運転者により操作されるシフトレバー４０の操作位置に応じて切替えられるようになっている。シフトレバー４０の操作位置は、シフトポジションセンサ４１により検出される。シフトポジションセンサ４１は、ＥＣＵ１０に接続されており、検出結果をＥＣＵ１０に送信するようになっている。

本実施例では、シフトレバー４０の操作位置には、駐車位置であるＰレンジと、後進位置であるＲレンジと、ニュートラル位置であるＮレンジと、前進位置であるＤレンジとが設けられている。

例えば、ドライバがシフトレバー４０をＤレンジに設定している場合、ＥＣＵ１０は、アクセル開度センサ９１の検出信号等に応じて、シフトアクチュエータ４４およびクラッチアクチュエータ７０を駆動し、１速段から５速段の前進用の各変速段の間で変速を行う。

また、ドライバがシフトレバー４０をＤレンジからＲレンジに切替えた場合、ＥＣＵ１０は、シフトアクチュエータ４４およびクラッチアクチュエータ７０を駆動し、前進用の変速段から後進用の変速段への変速段の切替えを行う。

本実施例におけるＤレンジおよびＲレンジは、車両の走行が可能なシフト位置であり、本発明における走行位置を構成する。また、本発明におけるＰレンジおよびＮレンジは、エンジン２の始動が可能なシフト位置であり、本発明における始動位置を構成する。

変速機４には、ニュートラルスイッチ４２が設けられている。ニュートラルスイッチ４２は、ＥＣＵ１０に接続されている。ニュートラルスイッチ４２は、変速機４においていずれの変速段も成立していない状態、つまりニュートラル状態であることを検出するもので、変速機４がニュートラル状態にあるときにＯＮされるスイッチである。

エンジン２と変速機４との間の動力伝達経路には、クラッチ７が設けられている。クラッチ７としては、例えば摩擦クラッチを用いることができる。エンジン２と変速機４とは、クラッチ７を介して接続されている。クラッチ７は、エンジン２と駆動輪６との間の動力伝達を伝達または非伝達に設定可能である。クラッチ７は、本発明における動力伝達機構を構成している。

このように、変速機４は、クラッチ７を介してエンジン２から動力が伝達され、シフト操作により変速段を切替可能に構成されている。クラッチ７はクラッチディスクを備えており、クラッチディスクと変速機４の入力軸とは、相互に連結されており、等速回転する。したがって、クラッチディスクの回転数（以下、クラッチ７の回転数という）は変速機４の入力軸の回転数と等しい。

クラッチ７は、クラッチアクチュエータ７０によって作動され、エンジン２とモータジェネレータ３との間で動力を伝達する係合状態と、動力を伝達しない開放状態と、回転差のある状態でトルクが伝達される半クラッチ状態と、のいずれかに切替えられるようになっている。クラッチアクチュエータ７０は、ＥＣＵ１０に接続され、ＥＣＵ１０によって制御されるようになっている。

クラッチ７にはクラッチ回転数センサ４３が設けられており、このクラッチ回転数センサ４３はクラッチ７の回転数を検出する。クラッチ回転数センサ４３は、ＥＣＵ１０に接続されており、検出結果をＥＣＵ１０に送信するようになっている。クラッチ回転数センサ４３はクラッチ７の回転方向は検出しない。

ＥＣＵ１０は、運転者により操作されるクラッチペダル７１の踏み込み量に応じてクラッチアクチュエータ７０を制御し、マニュアルクラッチと同等の動作となるように制御する。

クラッチペダル７１の踏み込み量は、クラッチペダルセンサ７２によって検出される。クラッチペダルセンサ７２は、ＥＣＵ１０に接続されており、クラッチペダル７１の踏み込み量に応じた信号をＥＣＵ１０に送信するようになっている。

車両１は、運転者により操作されるアクセルペダル９０を備えている。アクセルペダル９０の踏み込み量は、アクセル開度センサ９１によって検出される。アクセル開度センサ９１は、ＥＣＵ１０に接続されており、アクセルペダル９０の踏み込み量をアクセル開度として検出し、当該アクセル開度に応じた信号をＥＣＵ１０に送信するようになっている。

車両１は、運転者により操作されるブレーキペダル９２を備えている。ブレーキペダル９２の踏み込み量は、ブレーキペダルセンサ９３によって検出される。ブレーキペダルセンサ９３は、ＥＣＵ１０に接続されており、ブレーキペダル９２の踏み込み量に応じた信号をＥＣＵ１０に送信するようになっている。

車両１は、ナビゲーション装置１２を備えている。ナビゲーション装置１２は、車両１の現在位置を測位するＧＰＳ（Global Positioning System）と、地図を記憶する記憶装置と、を備えており、現在位置から設定された目的位置までの走行ルートと距離を演算する。ナビゲーション装置１２としては、車載用ナビゲーション装置や、ナビゲーション機能を有するスマートフォンを用いることができる。

ＥＣＵ１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、バックアップ用のデータなどを保存するフラッシュメモリと、入力ポートと、出力ポートとを備えたコンピュータユニットによって構成されている。

コンピュータユニットのＲＯＭには、各種定数や各種マップ等とともに、当該コンピュータユニットをＥＣＵ１０として機能させるためのプログラムが格納されている。すなわち、ＣＰＵがＲＡＭを作業領域としてＲＯＭに格納されたプログラムを実行することにより、コンピュータユニットは、本実施例におけるＥＣＵ１０として機能する。

ＥＣＵ１０には、上述したセンサ類のほか、車速センサ１１が接続されている。車速センサ１１は、車両１の車速を検出し、検出結果をＥＣＵ１０に送信するようになっている。

ＥＣＵ１０は、車両１の制御モードを切替えるようになっている。本実施例における制御モードとしては、電動走行モードとハイブリッド走行モードとが設定されている。

電動走行モードは、エンジン２の運転を停止してモータジェネレータ３のモータトルクにより車両１を走行させる制御モードである。この電動走行モードでは、モータジェネレータ３のモータトルクによりドライバ要求トルクが満たされるようにモータジェネレータ３が制御される。また、この電動走行モードでは、クラッチ７が開放状態にされる。

ハイブリッド走行モードは、エンジン２のエンジントルクおよびモータジェネレータ３のモータトルクにより車両１を走行させる制御モードである。このハイブリッド走行モードでは、エンジントルクのみ、またはエンジントルクとモータトルクの両方により車両１が走行する。例えば、ハイブリッド走行モードでは、モータジェネレータ３のモータトルクとエンジン２のエンジントルクとの合算トルクによりドライバ要求トルクが満たされるようにモータジェネレータ３およびエンジン２が制御される。なお、合算トルクにより車両１を走行させる状況には、ドライバ要求トルクに対するモータトルクの不足分をエンジントルクにより補填する状況と、ドライバ要求トルクに対するエンジントルクの不足分をモータトルクにより補填する状況とがある。このハイブリッド走行モードでは、クラッチ７が係合状態にされる。

ＥＣＵ１０にはナビゲーション装置１２が接続されている。ＥＣＵ１０は、現在位置から目的位置までの走行ルートおよび距離をナビゲーション装置１２から取得する。ＥＣＵ１０は本発明における取得部を構成する。

ＥＣＵ１０は、アクセル開度とエンジン回転数とから決定されるドライバ要求トルクと、バッテリ３１の充電状態（ＳＯＣ：State of Charge）とに基づいて、電動走行モードとハイブリッド走行モードとを切替える。

ＥＣＵ１０は、電動走行モードの実施中にアクセルペダル９０の踏み込み量が増大し、バッテリ３１の充電状態に応じたモータジェネレータ３の最大モータトルクによってドライバ要求トルクを満たせなくなった場合、ハイブリッド走行モードへの切替えを行う。ハイブリッド走行モードへの切替えが行われると、エンジン２が始動される。ハイブリッド走行モードでは、エンジン２のエンジントルクと、モータジェネレータ３のモータトルクとの合算トルクが、ドライバ要求トルクを満たすように、エンジン２およびモータジェネレータ３が制御される。

また、ＥＣＵ１０は、ハイブリッド走行モードの実施中にアクセルペダル９０の踏み込み量が減少し、バッテリ３１の充電状態に応じたモータジェネレータ３の最大モータトルクによってドライバ要求トルクを満たせるようになった場合、電動走行モードへの切替えを行う。ハイブリッド走行モードへの切替えが行われると、エンジン２が停止される。

ＥＣＵ１０は、触媒暖機制御を行う。触媒暖機制御とは、触媒２Ａの触媒温度が所定の暖機完了温度Ｔ（Ｈ）に上昇するまでエンジン２を運転し、触媒温度が暖機完了温度Ｔ（Ｈ）に上昇した場合にエンジン２の運転を停止する制御である。

このように、本実施例の車両１は、電動走行モードとハイブリッド走行モードとを切替えて走行するハイブリッド車両であるため、エンジン２が間欠運転される。そのため、電動走行モードからハイブリッド走行モードへの切替えが行われてエンジン２が始動されたときに、必ずしも触媒２Ａが活性温度まで昇温しているとは限らず、ハイブリッド走行の開始時に触媒２Ａの温度が低い場合は、排気ガス浄化性能を悪化させることがある。ここで、排気ガス浄化性能とは、排気ガスを浄化する性能をいう。

したがって、排気ガス浄化性能の悪化を抑制するため、電動走行モードからハイブリッド走行モードへの切替が予測されるタイミングに先立って触媒暖機制御を実施して触媒２Ａを活性温度以上の温度まで上昇させておき（以下、触媒２Ａの暖機ともいう）、ハイブリッド走行モードの開始時から触媒２Ａの排気ガス浄化性能を十分に発揮できるようにすることが望ましい。

そのため、本実施例では、ＥＣＵ１０は、ナビゲーション装置１２から取得した目的位置までの走行ルートを含む複数の情報に基づいて、ハイブリッド走行モードへの切替が予測される地点の到達タイミング等を演算し、その到達タイミングに先立って触媒暖機制御を実施する。

詳しくは、ＥＣＵ１０は、走行ルートにおいてハイブリッド走行モードへの切替のためのエンジン２の始動が予測される地点である始動予測地点と、現在地から始動予測地点に到達するまでに要することが予測される所要時間である到達予測時間ｔ（Ｄ）と、を演算する。そして、ＥＣＵ１０は、到達予測時間ｔ（Ｄ）がゼロになる前のタイミング（つまり、始動予測地点への到達前のタイミング）で、触媒暖機制御を実施する。

始動予測地点は、主に、バッテリ３１の充電状態、走行ルート上の走行負荷（登坂路などの路面状況）、走行ルート上のモータジェネレータ３またはインバータ３０の状態とに基づいて決定される。ＥＣＵ１０は、例えば、バッテリ３１の充電状態が所定値まで低下すると予測される地点を始動予測地点として決定する。また、ＥＣＵ１０は、例えば、走行ルート上で走行負荷（登坂路などの路面状況）に基づいて、走行負荷がモータジェネレータ３の最大モータトルクを上回ると予測される地点を始動予測地点として決定する。また、ＥＣＵ１０は、例えば、走行ルート上でモータジェネレータ３またはインバータ３０の温度が所定温度以上の高温状態になると予測される地点を始動予測地点として決定する。

ここで、ドライバによるアクセルペダル９０の踏み込み量が増加し、ドライバ要求トルクに対するモータトルクの不足分をエンジントルクにより補填する必要がある場合、ＥＣＵ１０は、ハイブリッド走行モードへの切替の条件が成立したと判断し、エンジン２を始動してハイブリッド走行モードへの切替を行う。一方、ドライバによるアクセルペダル９０の踏み込み量が減少し、ドライバ要求トルクに対するモータトルクの不足分をエンジントルクにより補填する必要がなくなった場合、ＥＣＵ１０は、電動走行モードへの切替の条件が成立したと判断し、エンジン２を停止して電動走行モードへの切替を行う。このようなドライバ要求トルクに応じたエンジン２の始動および停止は、ドライバのアクセルペダル９０の踏み込み量に応じて発生するものであるため、その発止タイミングを予め予測することは困難である。また、ドライバ要求トルクに応じたエンジン２の始動および停止は、始動予測地点に到達する前に発生することがある。

電動走行モードへの切替の条件の成立後に触媒暖機制御を実行した場合（触媒２Ａの暖機が完了するまでエンジン２の運転を継続させた場合）、始動予測地点に到達するまで排気ガス浄化性能を十分に維持できる場合とできない場合とがある。触媒暖機制御を実行しても始動予測地点に到達するまで排気ガス浄化性能を十分に維持できない場合、触媒２Ａの不必要な暖機により燃料を消費したことになり、燃費性能が悪化してしまう。

そこで、本実施例では、ＥＣＵ１０は、ドライバ要求トルクに基づくハイブリッド走行モードへの切替の条件の成立によりエンジン２を始動した場合、触媒暖機制御を実行した場合における、触媒温度が暖機完了温度Ｔ（Ｈ）まで上昇するのに要する時間である暖機完了時間ｔ（Ａ）と、触媒温度が暖機完了温度Ｔ（Ｈ）まで上昇した後に排気ガス浄化性能を保持可能な下限温度Ｔ（Ｌ）まで低下するのに要する時間である触媒性能保持時間ｔ（Ｂ）と、暖機完了時間ｔ（Ａ）と触媒性能保持時間ｔ（Ｂ）とを加算した時間である触媒暖機有効時間ｔ（Ｃ）と、を算出する。ここで、下限温度Ｔ（Ｌ）は、例えば触媒２Ａの活性温度である。

ＥＣＵ１０は、暖機完了時間ｔ（Ａ）、触媒性能保持時間ｔ（Ｂ）および触媒暖機有効時間ｔ（Ｃ）は、エンジン２の運転中にのみ演算する。ＥＣＵ１０は、暖機完了時間ｔ（Ａ）を、暖機完了温度Ｔ（Ｈ）、現在の触媒温度、外気温度、走行予定ルートにおける車速、車両１の駆動力のうちの少なくとも１つに基づいて演算する。ＥＣＵ１０は、触媒性能保持時間ｔ（Ｂ）を、暖機完了温度Ｔ（Ｈ）と下限温度Ｔ（Ｌ）との差、外気温度、走行予定ルートにおける車速に基づいて演算する。

そして、ＥＣＵ１０は、到達予測時間ｔ（Ｄ）が触媒暖機有効時間ｔ（Ｃ）以上であり、ドライバ要求トルクに基づく電動走行モードへの切替の条件が成立した場合、触媒暖機制御の実行を禁止する。

一方、ＥＣＵ１０は、到達予測時間ｔ（Ｄ）が触媒暖機有効時間ｔ（Ｃ）未満であり、ドライバ要求トルクに基づく電動走行モードへの切替の条件が成立した場合、触媒暖機制御の実行を許可する。

また、ＥＣＵ１０は、触媒暖機制御の実行を許可した場合、仮にエンジン２を停止した場合に触媒温度が下限温度Ｔ（Ｌ）まで低下するのに要する時間であるエンジン停止後触媒性能保持時間ｔ（Ｅ）を推定し、到達予測時間ｔ（Ｄ）がエンジン停止後触媒性能保持時間ｔ（Ｅ）未満となったときに、エンジン２を停止してもよい。ＥＣＵ１０は、エンジン２を停止した場合の触媒温度の低下率（傾き）が一定であることに基づいて、エンジン停止後触媒性能保持時間ｔ（Ｅ）を推定することができる。

触媒温度とエンジン２のエンジン水温との間には一定の相関がある。そのため、ＥＣＵ１０は、暖機完了温度Ｔ（Ｈ）および下限温度Ｔ（Ｌ）に対応するそれぞれ対応するエンジン水温の閾値を記憶しておき、それらの閾値とエンジン水温とを比較することにより触媒暖機制御の実行の有無を判断してもよい。

詳しくは、ＥＣＵ１０は、エンジン２のエンジン水温が暖機完了温度Ｔ（Ｈ）に対応する水温まで上昇するのに要する時間として暖機完了時間ｔ（Ａ）を算出し、エンジン水温が下限温度Ｔ（Ｌ）に対応する水温まで低下するのに要する時間として触媒性能保持時間ｔ（Ｂ）を算出し、エンジン水温に基づく暖機完了時間ｔ（Ａ）と触媒性能保持時間ｔ（Ｂ）とを加算した時間として触媒暖機有効時間ｔ（Ｃ）を演算する。そして、ＥＣＵ１０は、触媒温度に代わってエンジン水温に基づいて触媒暖機制御の可否を判断する。

以上のように構成された本実施例に係る制御装置による制御動作について、図２を参照して説明する。この動作は短い周期で繰り返し実行される。

図２において、ＥＣＵ１０は、ステップＳ１で、エンジン始動条件が成立しているか否かを判断し、エンジン始動条件が成立している場合はステップＳ２に進み、エンジン始動条件が成立していない場合は今回の動作を終了する。エンジン始動条件は、電動走行モードからハイブリッド走行モードに移行するための条件であり、例えば、バッテリ３１の充電状態と、ドライバのアクセルペダル９０の操作量とに基づいて決定される。ＥＣＵ１０は、アクセルペダル９０の操作量から算出されるドライバ要求トルクが、バッテリ３１の充電状態等から推定されるモータジェネレータ３の最大モータトルク以上である場合、ステップＳ１でエンジン始動条件が成立したと判定し、ステップＳ２でエンジン２を始動する。

ＥＣＵ１０は、ステップＳ２でエンジン２を始動した後、ステップＳ３で、ナビゲーション装置１２に目的位置およびその目的位置までの走行予定ルートが設定されているか否かを判定し、設定されている場合はステップＳ４に進み、設定されていない場合はステップＳ７に進む。

ＥＣＵ１０は、ステップＳ４において、エンジン２の始動予測地点と、その始動予測地点までの現在地からの所要時間である到達予測時間ｔ（Ｄ）とを演算し、到達予測時間ｔ（Ｄ）が触媒暖機有効時間ｔ（Ｃ）以上の場合はステップＳ５に進み、到達予測時間ｔ（Ｄ）が触媒暖機有効時間ｔ（Ｃ）未満の場合はステップＳ７に進む。

ＥＣＵ１０は、ステップＳ５において、エンジン停止条件Ａが成立しているか否かを判断し、このエンジン停止条件Ａが成立している場合はステップＳ６に進み、エンジン停止条件Ａが成立していない場合はステップＳ３に戻る。

エンジン停止条件Ａは、電動走行モードに移行するためにエンジン２を停止する条件であり、触媒２Ａの暖機要件を含んでいない。エンジン停止条件Ａは、例えば、バッテリ３１の充電状態と、ドライバのアクセルペダル９０の操作量とに基づいて決定される。ＥＣＵ１０は、アクセルペダル９０の操作量から算出されるドライバ要求トルクが、バッテリ３１の充電状態等から推定されるモータジェネレータ３の最大モータトルク未満である場合、ステップＳ５でエンジン停止条件Ａが成立したと判定し、ステップＳ６に進んでエンジン２を停止し、今回の動作を終了する。

このように、ＥＣＵ１０は、到達予測時間ｔ（Ｄ）が触媒暖機有効時間ｔ（Ｃ）以上であり（ステップＳ４でＹＥＳ）、ドライバ要求トルクに基づく電動走行モードへの切替の条件であるエンジン停止条件Ａが成立した場合（ステップＳ５でＹＥＳ）、触媒暖機制御（触媒２Ａの暖機のためのエンジン２の運転）の実行を禁止する。

ＥＣＵ１０は、ステップＳ７において、エンジン停止条件Ｂが成立しているか否かを判断し、このエンジン停止条件Ｂが成立している場合はステップＳ６に進み、エンジン停止条件Ｂが成立していない場合はステップＳ３に戻る。

エンジン停止条件Ｂは、電動走行モードに移行するための通常のエンジン停止条件であり、触媒２Ａの暖機要件を含んでいる。つまり、エンジン停止条件Ｂは、エンジン停止条件Ａに対して触媒２Ａの暖機要件である触媒２Ａの温度やエンジン水温の条件を加えた条件である。ＥＣＵ１０は、例えば、エンジン停止条件Ａが成立しており、かつ、触媒２Ａの温度が排気ガス浄化性能を担保できる下限温度Ｔ（Ｌ）以上である場合、エンジン停止条件Ｂが成立したと判定し、ステップＳ６に進んでエンジン２を停止し、今回の動作を終了する。

このように、ＥＣＵ１０は、到達予測時間ｔ（Ｄ）が触媒暖機有効時間ｔ（Ｃ）未満の場合（ステップＳ４でＮＯ）、ドライバ要求トルクに基づく電動走行モードへの切替の条件であるエンジン停止条件Ａが成立したとしても、触媒暖機制御の実行を許可する。そして、ＥＣＵ１０は、エンジン停止条件Ａの成立後も触媒２Ａの暖機のためのエンジン２の運転を継続し、触媒２Ａの暖機要件を含むエンジン停止条件Ｂの成立によりエンジン２を停止する。

このようなＥＣＵ１０の制御動作の実行時の車両状態の推移について図３、図４を参照して説明する。図３、図４の縦軸は、上から、触媒温度と、エンジンの運転または停止と、エンジン停止条件Ａ（図中、条件Ａと記す）の成立または不成立と、エンジン停止条件Ｂ（図中、条件Ｂと記す）の成立または不成立と、を表し、横軸は、時間の経過を表す。

まず、図３を参照し、エンジン２の始動予測地点への到達予測時間ｔ（Ｄ）が十分に長い状況において、アクセルペダル９０の踏み込みによるドライバ要求トルクの増大に応じてエンジン２が始動された場合の車両状態の推移を説明する。なお、図３の排気温度は、時刻ｔ１でエンジン２が停止した場合の実際の温度を実触媒温度として実線で表し、時刻ｔ２まで触媒２Ａの暖機のためのエンジン２の運転を継続した場合の温度を触媒温度予測値として破線で表している。

図３において、時刻ｔ０は、アクセルペダル９０の踏み込みによってエンジン２が始動された後の状態であり、車両１はハイブリッド走行モードで走行している。また、エンジン停止条件Ａおよびエンジン停止条件Ｂはともに不成立となっている。また、エンジン２の運転により触媒温度が上昇している。

この時刻ｔ０では、ＥＣＵ１０により、暖機完了時間ｔ（Ａ）、触媒性能保持時間ｔ（Ｂ）および触媒暖機有効時間ｔ（Ｃ）の算出と、到達予測時間ｔ（Ｄ）と触媒暖機有効時間ｔ（Ｃ）との比較が開始される。これらの演算は、エンジン２が始動されてから停止されるまで継続して行われる。

その後、時刻ｔ１において、到達予測時間ｔ（Ｄ）が触媒暖機有効時間ｔ（Ｃ）以上であり、かつ、エンジン停止条件Ａが成立したことにより、エンジン２が停止され、ハイブリッド走行モードから電動走行モードへの切替が行われる。時刻ｔ１では、エンジン２が停止されたことにより、触媒温度（実触媒温度）が低下し始める。

ここで、時刻ｔ１における触媒暖機有効時間ｔ（Ｃ）は、仮に時刻ｔ１以降も触媒暖機制御（触媒２Ａの暖機のためのエンジン２の運転）を継続した場合の触媒温度の予測値（触媒温度予測値）から演算される時間である。図３において、時刻ｔ１以降も触媒暖機制御を継続した場合、時刻ｔ１から暖機完了時間ｔ（Ａ）の経過後の時刻ｔ２で触媒温度の予測値が暖機完了温度Ｔ（Ｈ）に到達し、触媒暖機制御が終了される（エンジン２が停止される）こととなる。そして、触媒温度の予測値は、時刻ｔ２以降は減少し続け、時刻ｔ２から触媒性能保持時間ｔ（Ｂ）の経過後の時刻ｔ３で下限温度Ｔ（Ｌ）未満となる。

つまり、図３では、時刻ｔ２から到達予測時間ｔ（Ｄ）の経過後の時刻ｔ４において、車両１が始動予測地点に到達してエンジン２が始動されることが予測されているが、その時刻ｔ４より前の時刻ｔ３で触媒温度の推定値が下限温度Ｔ（Ｌ）未満となることが推定される。そのため、仮に時刻ｔ１でエンジン２を停止せずに時刻ｔ２まで触媒暖機制御を継続した場合であっても、始動予測地点に到達する時刻ｔ４まで触媒温度の推定値を下限温度Ｔ（Ｌ）以上に維持することができない。

したがって、図３では、エンジン２の運転中の全ての期間（時刻ｔ０から時刻ｔ１の期間）において、到達予測時間ｔ（Ｄ）が触媒暖機有効時間ｔ（Ｃ）以上であるため、エンジン停止条件Ａが成立した時刻ｔ１のタイミングでエンジン２が停止される。なお、触媒温度は、時刻ｔ１でエンジン２が停止されたことにより低下するが、始動予測地点に到達する時刻ｔ４でエンジン２が始動されることにより上昇する。

次に、図４を参照し、エンジン２の始動予測地点への到達予測時間ｔ（Ｄ）が比較的短い状況において、アクセルペダル９０の踏み込みによるドライバ要求トルクの増大に応じてエンジン２が始動された場合の車両状態の推移を説明する。なお、図４の排気温度は、時刻ｔ１２でエンジン２が停止した場合の実際の温度を実線で表し、時刻ｔ１１と時刻ｔ１２の間のタイミングで仮にエンジン２が停止した場合の温度を破線で表している。

図４において、時刻ｔ１０は、アクセルペダル９０の踏み込みによってエンジン２が始動された後の状態であり、車両１はハイブリッド走行モードで走行している。また、エンジン停止条件Ａおよびエンジン停止条件Ｂはともに不成立となっている。また、エンジン２の運転により触媒温度が上昇している。

この時刻ｔ１０では、ＥＣＵ１０により、暖機完了時間ｔ（Ａ）、触媒性能保持時間ｔ（Ｂ）および触媒暖機有効時間ｔ（Ｃ）の算出と、到達予測時間ｔ（Ｄ）と触媒暖機有効時間ｔ（Ｃ）との比較が開始される。これらの演算は、エンジン２が始動されてから停止されるまで継続して行われる。

その後、時刻ｔ１１において、エンジン停止条件Ａが成立するが、到達予測時間ｔ（Ｄ）が触媒暖機有効時間ｔ（Ｃ）未満であるため、エンジン２が停止されず、触媒２Ａの暖機のためのエンジン２の運転が継続される。

その後、時刻ｔ１２において、触媒温度が暖機完了温度Ｔ（Ｈ）に上昇する。また、時刻ｔ１２において、到達予測時間ｔ（Ｄ）が触媒暖機有効時間ｔ（Ｃ）未満である。つまり、時刻ｔ１２から到達予測時間ｔ（Ｄ）の経過する時刻ｔ１３は、時刻ｔ１２から触媒暖機有効時間ｔ（Ｃ）の経過する時刻ｔ１４よりも前である。また、時刻ｔ１２でエンジン停止条件Ｂが成立している。このため、時刻ｔ１２でエンジン２が停止され、ハイブリッド走行モードから電動走行モードへの切替が行われる。時刻ｔ１２では、エンジン２が停止されたことにより、触媒温度が低下し始める。触媒温度は、到達予測時間ｔ（Ｄ）の経過する時刻ｔ１３においても下限温度Ｔ（Ｌ）より高い温度に維持され、触媒暖機有効時間ｔ（Ｃ）の経過する時刻ｔ１４に下限温度Ｔ（Ｌ）未満に低下する。

このように、図４では、エンジン２の運転中の全ての期間（時刻ｔ１０から時刻ｔ１２の期間）において、到達予測時間ｔ（Ｄ）が触媒暖機有効時間ｔ（Ｃ）未満であるため、エンジン２は、エンジン停止条件Ａが成立しても停止されず、エンジン停止条件Ｂが成立したタイミングで停止される。

ここで、エンジン２の始動が予測されている時刻ｔ１３において、触媒温度が下限温度Ｔ（Ｌ）より高い温度ではなくても、触媒温度が下限温度Ｔ（Ｌ）と一致していれば排気ガス浄化性能を確保できる。したがって、必ずしも触媒温度が暖機完了温度Ｔ（Ｈ）に上昇するまでエンジン２の運転を継続する必要はない。

そこで、ＥＣＵ１０は、触媒暖機制御の実行を許可した場合、仮にエンジン２を停止した場合に触媒温度が下限温度Ｔ（Ｌ）まで低下するのに要する時間であるエンジン停止後触媒性能保持時間ｔ（Ｅ）を推定し、到達予測時間ｔ（Ｄ）がエンジン停止後触媒性能保持時間ｔ（Ｅ）未満となったときに、エンジン２を停止してもよい。

つまり、ＥＣＵ１０は、触媒暖機制御を許可したことで、時刻ｔ１１以降に触媒２Ａの暖機のためのエンジン２の運転を継続した場合、触媒温度が暖機完了温度Ｔ（Ｈ）に上昇する時刻ｔ１２より前のタイミングであっても、到達予測時間ｔ（Ｄ）がエンジン停止後触媒性能保持時間ｔ（Ｅ）未満となったときにエンジン２を停止してもよい。

以上のように、本実施例では、制御部としてのＥＣＵ１０は、触媒２Ａの触媒温度が所定の暖機完了温度Ｔ（Ｈ）に上昇するまでエンジン２を運転し、触媒温度が暖機完了温度Ｔ（Ｈ）に上昇した場合にエンジン２の運転を停止する触媒暖機制御と、ドライバ要求トルクに応じて電動走行モードとハイブリッド走行モードとを切替える切替制御と、走行ルートにおいてハイブリッド走行モードへの切替のためのエンジン２の始動が予測される地点である始動予測地点と、現在地から始動予測地点に到達するまでに要することが予測される所要時間である到達予測時間ｔ（Ｄ）との演算と、を行う。

ＥＣＵ１０は、ドライバ要求トルクに基づくハイブリッド走行モードへの切替の条件の成立によりエンジン２を始動した場合、触媒暖機制御を実行した場合における、触媒温度が暖機完了温度Ｔ（Ｈ）まで上昇するのに要する時間である暖機完了時間ｔ（Ａ）と、触媒温度が暖機完了温度Ｔ（Ｈ）まで上昇した後に排気ガス浄化性能を保持可能な下限温度Ｔ（Ｌ）まで低下するのに要する時間である触媒性能保持時間ｔ（Ｂ）と、暖機完了時間ｔ（Ａ）と触媒性能保持時間ｔ（Ｂ）とを加算した時間である触媒暖機有効時間ｔ（Ｃ）と、を算出する。

そして、ＥＣＵ１０は、到達予測時間ｔ（Ｄ）が触媒暖機有効時間ｔ（Ｃ）以上であり、ドライバ要求トルクに基づく電動走行モードへの切替の条件が成立した場合、触媒暖機制御の実行を禁止する。

これにより、始動予測地点までの到達予測時間ｔ（Ｄ）が触媒暖機有効時間ｔ（Ｃ）以上の場合であって電動走行モードへの切替の条件が成立した場合、仮に触媒２Ａの暖機が完了するまでエンジン２の運転を継続させたとしても、暖機の完了後にエンジン２を始動させる始動予測地点まで排気ガス浄化性能を十分に保つことができないが、本実施例では触媒暖機制御を禁止してエンジン２を停止することで燃料消費を抑制できる。この結果、触媒２Ａの不必要な暖機を防止でき、燃費性能を向上させることができる。

また、本実施例では、ＥＣＵ１０は、到達予測時間ｔ（Ｄ）が触媒暖機有効時間ｔ（Ｃ）未満であり、ドライバ要求トルクに基づく電動走行モードへの切替の条件が成立した場合、触媒暖機制御の実行を許可する。

これにより、始動予測地点までの到達予測時間ｔ（Ｄ）が触媒暖機有効時間ｔ（Ｃ）未満の場合であって電動走行モードへの切替の条件が成立した場合、触媒２Ａの暖機の完了後もエンジン２を始動させる予測地点まで排気ガス浄化性能を十分に保つことができる。このため、触媒暖機制御を実行することでハイブリッド走行モードにおける排気ガス浄化性能を向上させることができる。

また、本実施例では、ＥＣＵ１０は、触媒暖機制御の実行を許可した場合、仮にエンジン２を停止した場合に触媒温度が下限温度Ｔ（Ｌ）まで低下するのに要する時間であるエンジン停止後触媒性能保持時間ｔ（Ｅ）を推定し、到達予測時間ｔ（Ｄ）がエンジン停止後触媒性能保持時間ｔ（Ｅ）未満となったときに、エンジン２を停止する。

これにより、触媒２Ａの触媒温度が暖機完了温度Ｔ（Ｈ）まで上昇する前であっても、到達予測時間ｔ（Ｄ）がエンジン停止後触媒性能保持時間ｔ（Ｅ）未満となった場合にエンジン２が停止されるので、触媒２Ａの暖機のためにエンジン２を運転する時間を短縮することができ、燃費性能を向上させることができる。

また、本実施例では、ＥＣＵ１０は、エンジン２のエンジン水温が暖機完了温度Ｔ（Ｈ）に対応する水温まで上昇するのに要する時間として暖機完了時間ｔ（Ａ）を算出し、エンジン水温が下限温度Ｔ（Ｌ）に対応する水温まで低下するのに要する時間として触媒性能保持時間ｔ（Ｂ）を算出し、エンジン水温に基づく暖機完了時間ｔ（Ａ）と触媒性能保持時間ｔ（Ｂ）とを加算した時間として触媒暖機有効時間ｔ（Ｃ）を演算する。そして、ＥＣＵ１０は、触媒温度に代わってエンジン水温に基づいて触媒暖機制御の可否を判断する。

これにより、エンジン水温に基づいて触媒暖機制御の可否を判断することにより、触媒２Ａの暖機に関する制御とエンジン２の運転に関する制御とを、エンジン２の燃費性能に深く関わるエンジン水温を共通に用いて実施することができ、触媒２Ａの排気ガス浄化性能とエンジン２の燃費性能を両立できる。

また、本実施例では、ハイブリッド車両１は、設定された目的位置に基づいて走行ルートを演算するナビゲーション装置１２を備えている。そして、ＥＣＵ１０は、ナビゲーション装置１２から走行ルートを取得する。

これにより、走行ルートの演算をナビゲーション装置１２に行わせることができ、ＥＣＵ１０の演算負荷を低減させることができる。

本発明の実施例を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。

１ 車両（ハイブリッド車両）
２ エンジン
２Ａ 触媒
３ モータジェネレータ（電動機）
１０ ＥＣＵ（取得部、制御部）
１２ ナビゲーション装置
ｔ（Ａ） 暖機完了時間
ｔ（Ｂ） 触媒性能保持時間
ｔ（Ｃ） 触媒暖機有効時間
ｔ（Ｄ） 到達予測時間
Ｔ（Ｈ） 暖機完了温度
Ｔ（Ｌ） 下限温度

Claims (5)

1. 駆動源としてのエンジンおよび電動機と、
   前記エンジンの排気ガスを浄化する触媒と、
   現在位置から設定された目的位置までの走行ルートを取得する取得部と、を備え、
   前記エンジンの運転を停止して前記電動機のモータトルクを用いて走行する電動走行モードと、前記エンジンのエンジントルクおよび前記電動機のモータトルクを用いて走行するハイブリッド走行モードと、の間の切替えを行うハイブリッド車両の制御装置であって、
   前記触媒の触媒温度が所定の暖機完了温度に上昇するまで前記エンジンを運転し、前記触媒温度が前記暖機完了温度に上昇した場合に前記エンジンの運転を停止する触媒暖機制御と、
   ドライバ要求トルクに応じて前記電動走行モードと前記ハイブリッド走行モードとを切替える切替制御と、
   前記走行ルートにおいて前記ハイブリッド走行モードへの切替のための前記エンジンの始動が予測される地点である始動予測地点と、現在地から前記始動予測地点に到達するまでに要することが予測される所要時間である到達予測時間との演算と、を行う制御部を備え、
   前記制御部は、
   前記ドライバ要求トルクに基づく前記ハイブリッド走行モードへの切替の条件の成立により前記エンジンを始動した場合、
   前記触媒暖機制御を実行した場合における、前記触媒温度が前記暖機完了温度まで上昇するのに要する時間である暖機完了時間と、前記触媒温度が前記暖機完了温度まで上昇した後に排気ガス浄化性能を保持可能な下限温度まで低下するのに要する時間である触媒性能保持時間と、前記暖機完了時間と前記触媒性能保持時間とを加算した時間である触媒暖機有効時間と、を算出し、
   前記到達予測時間が前記触媒暖機有効時間以上であり、前記ドライバ要求トルクに基づく前記電動走行モードへの切替の条件が成立した場合、前記触媒暖機制御の実行を禁止することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
2. 前記制御部は、
   前記到達予測時間が前記触媒暖機有効時間未満であり、前記ドライバ要求トルクに基づく前記電動走行モードへの切替の条件が成立した場合、前記触媒暖機制御の実行を許可することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
3. 前記制御部は、
   前記触媒暖機制御の実行を許可した場合、仮に前記エンジンを停止した場合に前記触媒温度が前記下限温度まで低下するのに要する時間であるエンジン停止後触媒性能保持時間を推定し、前記到達予測時間が前記エンジン停止後触媒性能保持時間未満となったときに、前記エンジンを停止することを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
4. 前記制御部は、
   前記エンジンのエンジン水温が前記暖機完了温度に対応する水温まで上昇するのに要する時間として前記暖機完了時間を算出し、
   前記エンジン水温が前記下限温度に対応する水温まで低下するのに要する時間として前記触媒性能保持時間を算出し、
   前記エンジン水温に基づく前記暖機完了時間と前記触媒性能保持時間とを加算した時間として前記触媒暖機有効時間を演算し、
   前記触媒温度に代わって前記エンジン水温に基づいて前記触媒暖機制御の可否を判断することを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の車両の制御装置。
5. 設定された前記目的位置に基づいて前記走行ルートを演算するナビゲーション装置を備え、
   前記取得部は、前記ナビゲーション装置から前記走行ルートを取得することを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載の車両の制御装置。

Images