JP3815086B2 - ハイブリッド車両及びそれにおいて用いられるエンジンの制御方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動力を出力するエンジンと、そのエンジンの出力した動力を用いて発電し得る発電機と、発電された電力を充電する二次電池と、発電または放電された電力を用いて駆動軸に出力される動力が所望の動力となるよう運転される電動機と、を備えたハイブリッド車両に関し、特に、燃費を悪化させることなく、エンジンからの排ガスを浄化するための触媒の暖機を行うことが可能なハイブリッド車両およびそれにおいて用いられるエンジンの制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、燃料の燃焼により動力を出力するガソリンレシプロエンジンなどのエンジンの燃費や排ガス浄化性能の飛躍的な向上と車両の走行性能の確保との両立を目的として、いわゆるハイブリッド車両の構成が種々提案されている。ハイブリッド車両は大きく分けると、エンジンにより発電機を駆動して発電を行ない、発電した電力で電動機を駆動して車両の推進力を得るシリーズハイブリッド方式と、駆動軸にエンジンと電動機とをそれぞれ結合し、エンジンと電動機とにより車両の推進力を得るパラレルハイブリッド方式とが知られている。いずれの方式でも、エンジンから出力された動力を、駆動軸に任意の回転数およびトルクで出力することができるため、エンジンは運転効率の高い動作点を選択して運転することができる。また、推進力を電動機で得ることにより、走行中であっても、エンジンを停止させることができるため、エンジンを間欠運転させて車両を走行させることができる。従って、ハイブリッド車両はエンジンのみを駆動源とする従来の車両に比べて省資源性および排気浄化性に優れている。
【０００３】
これらの方式のうち、例えば、パラレルハイブリッド方式の車両では、エンジンから出力された動力の一部は動力調整装置により駆動軸に伝達される。残余の動力は動力調整装置によって電力に変換される。この電力はバッテリに蓄電されたり、エンジン以外の動力源としての電動機を駆動するのに用いられる。
【０００４】
動力調整装置としては、例えば、回転軸を有する電動発電機と、駆動軸とエンジンの出力軸と電動発電機の回転軸とにそれぞれ結合された３軸を有するプラネタリギヤと、を用いた機械分配型動力調整装置や、エンジンの出力軸に結合されたロータと駆動軸に結合されたロータとを備える対ロータ電動機を用いた電気分配型動力調整装置などを適用することができる。
【０００５】
対ロータ電動機では、既に知られている通り、２つのロータ間の回転数差、即ちすべり量を制御することによって、一方のロータから他方のロータに機械的な動力を伝達しつつ、残余の動力を電力として取り出すことができる。また、電力を供給することによって、機械的な動力を増加させつつ他方のロータに伝達することもできる。また、プラネタリギヤは、周知の通り、３軸のうち２軸の回転数およびトルクが決まると残余の回転軸の回転数およびトルクが決まる性質を有している。かかる性質に基づき、例えばエンジンのの出力軸に結合された回転軸から入力された機械的な動力の一部を駆動軸に出力しつつ、残る回転軸に結合された電動発電機によって残余の動力を電力として取り出すことができる。また、この電動発電機に電力を供給することにより、エンジンから出力された動力を増大して駆動軸に伝達することも可能である。
【０００６】
以上説明したように、ハイブリッド車両では、エンジンは運転効率の高い動作点を選択して運転することが可能であり、エンジンを間欠運転させて車両を走行させることが可能であるので、省資源性および排気浄化性に優れている。
【０００７】
しかしながら、ハイブリッド車両においても、エンジンを使用する限り、エンジンから排出される排ガスをゼロにすることはできないため、通常の車両と同様に、エンジンから排出される排ガスを浄化するために、触媒を備えた排気浄化装置がエンジンの排気通路に設けられている。
【０００８】
排気浄化装置内の触媒は、一般に、その温度が低いと、活性化せず、触媒としての機能を十分発揮することができない。そのため、エンジンの起動時においては、触媒の温度を上昇させるために、触媒の暖機を行う必要がある。
【０００９】
そこで、従来においては、ハイブリッド車両のスタートスイッチをオンすることにより、エンジンを必ず起動した後、排気浄化装置内の触媒の温度を上昇させるために、エンジンに対し、点火時期を通常の点火時期より遅角する制御（以下、点火遅角制御という）を行っていた。これは、点火時期を遅角させることで、燃焼時期を遅らせ、排気行程中にも燃焼させて、排気浄化装置内の触媒の温度上昇を促進させるものである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようにすると、スタートスイッチをオンしたときに、必ずエンジンが起動されるため、ハイブリッド車両の停止中にエンジンが動作することになり、燃費の面で不利となる。
【００１１】
そこで、スタートスイッチをオンしたときには、燃費を抑えるためにエンジンを起動させないようにすれば良いが、今度は、車両走行中に、例えば、エンジンが間欠運転する際に、如何にして、触媒の暖機を行うかが問題となる。
【００１２】
例えば、車両走行中においても、上記したと同様に、エンジンに対する点火遅角制御によって、触媒の暖機を行おうとすると、点火遅角制御自体、エンジンの燃費を悪化させる制御であるため、この場合も、燃費の面で不利となる。
【００１３】
従って、本発明の目的は、上記した従来技術の問題点を解決し、燃費を悪化させることなく、排ガスを浄化するための触媒の暖機を行うことができるハイブリッド車両を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上記した目的の少なくとも一部を達成するために、本発明のハイブリッド車両は、機械的な動力を出力するエンジンと、該エンジンの出力した動力の少なくとも一部を用いて発電し得る発電機と、発電された電力の少なくとも一部を充電する二次電池と、前記発電機により発電された電力または前記二次電池より放電された電力を用いて、駆動軸に出力される動力が所望の動力となるよう運転される電動機と、前記エンジンの排気通路に設けられ、該排気通路を通る排ガスを浄化するための触媒と、を備え、前記エンジンの出力した機械的な動力の少なくとも一部を含む前記駆動軸に出力される動力によって車輪を駆動するハイブリッド車両であって、
前記二次電池の充電量を検出する充電量検出手段と、
検出した前記充電量及びアクセル踏込量を含む所定のパラメータに基づいて、前記エンジンに対する要求動力を設定する要求動力設定手段と、
前記エンジンから出力される動力が設定された前記要求動力とほぼ等しくなるよう、前記エンジンを制御し得るエンジン制御手段と、
を備え、
前記要求動力導出手段は、検出された前記充電量が所定の範囲にある場合において、前記触媒の温度上昇のための暖機要求があった時に、通常時よりも多くの動力を、前記要求動力として設定することを要旨とする。
【００１５】
また、本発明のエンジンの制御方法は、機械的な動力を出力するエンジンと、該エンジンの出力した動力の少なくとも一部を用いて発電し得る発電機と、発電された電力の少なくとも一部を充電する二次電池と、前記発電機により発電された電力または前記二次電池より放電された電力を用いて、駆動軸に出力される動力が所望の動力となるよう運転される電動機と、前記エンジンの排気通路に設けられ、該排気通路を通る排ガスを浄化するための触媒と、を備え、前記エンジンの出力した機械的な動力の少なくとも一部を含む前記駆動軸に出力される動力によって車輪を駆動するハイブリッド車両において用いられる前記エンジンの制御方法であって、
（ａ）前記二次電池の充電量を検出する工程と、
（ｂ）検出した前記充電量及びアクセル踏込量を含む所定のパラメータに基づいて、前記エンジンに対する要求動力を設定する工程と、
（ｃ）前記エンジンから出力される動力が設定された前記要求動力とほぼ等しくなるよう、前記エンジンを制御する工程と、
を備え、
前記工程（ｂ）は、
前記触媒の温度上昇のための暖機要求があった否かを判定する工程と、
前記暖機要求があった時に、検出された前記充電量が所定の範囲にある場合には、通常時よりも多くの動力を、前記要求動力として設定する工程と、
を含むことを要旨とする。
【００１６】
このように、本発明のハイブリッド車両またはエンジン制御方法では、二次電池の充電量を検出し、その充電量が所定の範囲にある場合において、触媒の温度上昇のための暖機要求があった時に、通常時よりも多くの動力を、エンジンに対する要求動力として設定するようにしている。
【００１７】
従って、本発明のハイブリッド車両またはエンジン制御方法によれば、触媒の温度上昇のための暖機要求があった時には、エンジンから通常時よりも多くの動力が出力されることになるため、エンジンから排出される排ガスの量を適度に確保することができる。この結果、エンジンの排気通路に設けられた触媒の温度を、適度に暖められた排ガスによって十分に上昇させることができるため、最適な触媒の暖機を行うことができる。また、エンジンからより多くの動力が出力されても、その動力は発電機によって電力に変換されて、二次電池に十分に充電することができるため、燃費の悪化を防ぐことができる。
【００１８】
また、本発明のハイブリッド車両において、
前記エンジン制御手段は、前記エンジンのスロットルバルブの開度を調整することにより、前記エンジンから出力される動力が前記要求動力とほぼ等しくなるようにすることが望ましい。
【００１９】
このように構成した場合には、触媒の温度上昇のための暖機要求があった時に、エンジンのスロットルバルブの開度を調整して、エンジンからより多くの動力が出力されるよう制御されることになるため、上記した点火遅角制御を行う場合に比較して、燃費を向上させることができる。
【００２０】
また、本発明のハイブリッド車両において、
前記エンジン制御手段は、前記エンジンに関連した所定のパラメータから、前記触媒の温度を推定し、推定した該温度が所定の温度以下である場合に、前記要求動力導出手段に対し、前記触媒の温度上昇のための暖機要求を出すことが好ましい。
【００２１】
このように構成することにより、触媒の温度が低く、触媒としての機能が十分発揮できないときに、適切に、暖機要求を出すことができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
（１）実施例の構成
はじめに、本発明の一実施例の構成について図１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車両の概略構成を示す構成図である。
【００２３】
このハイブリッド車両の構成は大きくは、駆動力を発生する動力系統と、その制御系統と、駆動源からの駆動力を駆動輪１１６、１１８に伝達する動力伝達系統と、からなっている。
【００２４】
また、上記動力系統はエンジン１５０を含む系統とモータＭＧ１，ＭＧ２を含む系統とからなっており、制御系統は、エンジン１５０の運転を主に制御するためのエンジン制御ユニット（以下、ＥＮＧＥＣＵと呼ぶ）１７０と、モータＭＧ１，ＭＧ２の運転を主に制御するＨＶ制御ユニット（以下、ＨＶＥＣＵと呼ぶ）１９０と、ＥＮＧＥＣＵ１７０およびＨＶＥＣＵ１９０に必要な信号を検出し入出力する種々のセンサ部とからなっている。
【００２５】
なお、ＥＮＧＥＣＵ１７０およびＨＶＥＣＵ１９０の内部構成は具体的には図示していないが、これらはそれぞれ内部にＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するワンチップ・マイクロコンピュータであり、ＣＰＵがＲＯＭに記録されたプログラムに従い、以下に示す種々の制御処理を行なうよう構成されている。
【００２６】
ＥＮＧＥＣＵ１７０およびＨＶＥＣＵ１９０による制御によって、エンジン１５０からの動力を受け、更にプラネタリギヤ１２０により、このエンジン１５０の動力に対して、モータＭＧ１，ＭＧ２の動力あるいは発電により調整された動力を駆動軸１１２に出力する構成を、以下では、動力出力装置１１０と呼ぶ。
【００２７】
動力出力装置１１０におけるエンジン１５０は、スロットルバルブ２６１を介して吸入口２００から空気を吸入すると共に、燃料噴射弁１５１からガソリンを噴射し、吸入した空気と噴射したガソリンとで混合気を生成する。このとき、スロットルバルブ２６１は、アクチュエータ２６２によって開閉駆動される。エンジン１５０は、生成した混合気を吸気弁１５３を介して燃焼室１５２に吸入し、この混合気の爆発により押し下げられるピストン１５４の運動をクランクシャフト１５６の回転運動に変換する。この爆発は、イグナイタ１５８からディストリビュータ１６０を介して導かれた高電圧によって点火プラグ１６２が形成した電気火花によって混合気が点火され燃焼することで生じる。
【００２８】
燃焼により生じた排ガス（排気）は、排気管２０２を通って、排気管２０２に装着された排気浄化装置２０４に流入される。排気浄化装置２０４内には、排ガスを浄化するための触媒２０６が備えられている。この触媒２０６は、例えば、排ガス中の炭化水素、一酸化炭素、酸化窒素、酸化窒素などを浄化する三元触媒から構成されており、所定温度以上の範囲内で高い浄化率で活性化するものである。従って、排気浄化装置２０４に流入した排ガスは、排気浄化装置２０４によって浄化されて、その後、大気中に排出される。
【００２９】
また、エンジン１５０は、吸気弁１５３の開閉タイミングを変更する機構、いわゆる連続可変バルブタイミング機構（以下、ＶＶＴという）１５７を備える。このＶＶＴ１５７は、吸気弁１５３を開閉駆動する吸気カムシャフト（図示せず）のクランク角に対する位相を進角または遅角することにより、吸気弁１５３の開閉タイミングを調整する。
【００３０】
一方、エンジン１５０の運転は、ＥＮＧＥＣＵ１７０により制御されている。例えば、スロットルバルブ２６１は、その開度（ポジション）を検出するスロットルバルブポジションセンサ２６３によって得られる検出信号に基づき、ＥＮＧＥＣＵ１７０によりアクチュエータ２６２を用いて、所望の開度となるようにフィードバック制御されている。また、上記したＶＶＴ１５７における吸気カムシャフトの位相の進角および遅角も、吸気カムシャフトのポジションを検出するカムシャフトポジションセンサ２６４により得られる検出信号に基づいて、ＥＮＧＥＣＵ１７０により目標の位相となるようフィードバック制御がなされる。その他には、エンジン１５０の回転数に応じた点火プラグ１６２の点火時期制御や、吸入空気量に応じた燃料噴射量制御などがある。
【００３１】
また、エンジン１５０のこのような制御を可能とするために、ＥＮＧＥＣＵ１７０には、上記したスロットルバルブポジションセンサ２６３やカムシャフトポジションセンサ２６４の他にも、エンジン１５０の運転状態を示す種々のセンサやスイッチが接続されている。例えば、エンジン１５０を冷却するための冷却水の温度を検出する水温センサ１７４や、イグニッションキーの状態を検出するスタートスイッチ１７９や、クランクシャフト１５６の回転数と回転角度を検出するためにディストリビュータ１６０に設けられた回転数センサ１７６及び回転角度センサ１７８などが、接続されている。なお、その他のセンサ，スイッチなどの図示は省略した。
【００３２】
次に、図１に示すモータＭＧ１，ＭＧ２の概略構成について説明する。モータＭＧ１は、同期電動発電機として構成され、外周面に複数個の永久磁石を有するロータ１３２と、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたステータ１３３とを備える。ステータ１３３はケース１１９に固定されている。このモータＭＧ１は、ロータ１３２に備えられた永久磁石による磁界とステータ１３３に備えられた三相コイルによって形成される磁界との相互作用によりロータ１３２を回転駆動する電動機として動作し、場合によってはこれらの相互作用によりステータ１３３に備えられた三相コイルの両端に起電力を生じさせる発電機としても動作する。
【００３３】
モータＭＧ２も、モータＭＧ１と同様に同期電動発電機として構成され、外周面に複数個の永久磁石を有するロータ１４２と、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたステータ１４３とを備える。モータＭＧ２のステータ１４３も、ケース１１９に固定されている。このモータＭＧ２もモータＭＧ１と同様に、電動機あるいは発電機として動作する。
【００３４】
これらのモータＭＧ１，ＭＧ２は、第１および第２の駆動回路１９１，１９２を介して、バッテリ１９４およびＨＶＥＣＵ１９０に電気的に接続されている。ＨＶＥＣＵ１９０からは、第１および第２の駆動回路１９１，１９２を駆動する制御信号が出力されている。各駆動回路１９１，１９２はインバータを構成しており、ＨＶＥＣＵ１９０からの制御信号に基づいて、三相コイルの各相に流れる電流をＰＷＭ制御によって擬似的な正弦波にしている。その結果、三相コイルにより回転磁界が形成され、モータＭＧ１，ＭＧ２が駆動される。
【００３５】
モータＭＧ１，ＭＧ２の制御を含むハイブリッド車両の運転状態の制御を可能とするために、ＨＶＥＣＵ１９０には、この他各種のセンサおよびスイッチが電気的に接続されている。ＨＶＥＣＵ１９０に接続されているセンサおよびスイッチとしては、例えば、アクセルペダルポジションセンサ１６４ａや、バッテリ１９４の充電量検出器１９９や、エアコンセンサ１６５などがある。
【００３６】
これらのうち、アクセルペダルポジションセンサ１６４ａからは、アクセルペダルポジション（すなわち、アクセルペダル１６４の踏込量）が取得される。また、充電量検出器１９９からは、バッテリ１９４の充電量（ＳＯＣ）が取得される。エアコンセンサ１６５からは、例えば、エアコン（図示せず）のオン／オフ状態などが取得される。
【００３７】
このように、ＨＶＥＣＵ１９０は、これらのセンサやスイッチからの種々の検出結果を信号として入力する他、エンジン１５０を制御するＥＮＧＥＣＵ１７０との間で種々の情報を、通信によってやりとりしている。
【００３８】
一方、駆動源からの駆動力を駆動輪１１６、１１８に伝達する動力伝達系統の構成は次の通りである。エンジン１５０の動力を伝達するためのクランクシャフト１５６はダンパ１３０を介してプラネタリキャリア軸１２７に結合され、このプラネタリキャリア軸１２７と、モータＭＧ１，モータＭＧ２の回転を伝達するサンギヤ軸１２５、リングギヤ軸１２６とは、後述するプラネタリギヤ１２０に機械的に結合されている。
【００３９】
リングギヤ１２２には、動力取り出し用の動力取出ギヤ１２８が、リングギヤ１２２とモータＭＧ１との間の位置で結合されている。この動力取出ギヤ１２８は、チェーンベルト１２９により動力受取ギヤ１１３に接続されており、動力取出ギヤ１２８と動力受取ギヤ１１３との間で動力の伝達がなされる。この動力受取ギヤ１１３は駆動軸１１２を介して動力伝達ギヤ１１１に結合されており、この動力伝達ギヤ１１１はさらにディファレンシャルギヤ１１４を介して左右の駆動輪１１６、１１８に結合されていて、これらに動力を伝達できるようになっている。
【００４０】
プラネタリギヤ１２０は、サンギヤ１２１、リングギヤ１２２からなる同軸の２つのギヤと、サンギヤ１２１とリングギヤ１２２との間に配置されサンギヤ１２１の外周を自転しながら公転する複数のプラネタリピニオンギヤ１２３の３つから構成される。サンギヤ１２１はプラネタリキャリア軸１２７に軸中心を貫通された中空のサンギヤ軸１２５を介してモータＭＧ１のロータ１３２に結合され、リングギヤ１２２はリングギヤ軸１２６を介してモータＭＧ２のロータ１４２に結合されている。また、プラネタリピニオンギヤ１２３は、その回転軸を軸支するプラネタリキャリア１２４を介してプラネタリキャリア軸１２７に結合され、プラネタリキャリア軸１２７はクランクシャフト１５６に結合されている。機構学上周知のことであるが、プラネタリギヤ１２０は上述のサンギヤ軸１２５、リングギヤ軸１２６およびプラネタリキャリア軸１２７の３軸のうちいずれか２軸の回転数およびこれらの軸に入出力されるトルクが決定されると、残余の１軸の回転数およびその回転軸に入出力されるトルクが決定されるという性質を有している。
【００４１】
（２）一般的動作
次に、図１に示すハイブリッド車両の一般的な動作について簡単に説明する。前述した構成を有するハイブリッド車両は走行時において、駆動軸１１２に出力すべき要求動力に相当する動力をエンジン１５０から出力し、出力された動力を以下の通りトルク変換して駆動軸１１２に伝達している。トルク変換は、例えば駆動軸１１２から出力すべき要求回転数および要求トルクに対し、エンジン１５０のクランクシャフト１５６が高回転数かつ低トルクで回転している場合には、エンジン１５０の出力している動力の一部をモータＭＧ１により電力として回収し、その電力によりモータＭＧ２を駆動する。
【００４２】
具体的には、まずエンジン１５０から出力された動力が、プラネタリギヤ１２０においてサンギヤ軸１２５に結合されたモータＭＧ１に伝達される動力と、リングギヤ軸１２６を介して駆動軸１１２に伝達される動力とに分配される。この動力分配は、リングギヤ軸１２６の回転数が要求回転数に一致するような条件下で行なわれる。サンギヤ軸１２５に伝達された動力は、モータＭＧ１により電力として回生される。一方、この電力を用いてリングギヤ軸１２６に結合されたモータＭＧ２を駆動することにより、リングギヤ軸１２６にはトルクが付加される。このトルク付加は駆動軸１１２に要求トルクが出力されるように行なわれる。こうしてモータＭＧ１およびＭＧ２を介して電力の形でやりとりされる動力を調整することにより、エンジン１５０から出力された動力を所望の回転数およびトルクとして駆動軸１１２から出力することができるのである。
【００４３】
逆に、駆動軸１１２から出力すべき要求回転数および要求トルクに対し、エンジン１５０のクランクシャフト１５６が低回転数かつ高トルクで回転している場合には、エンジン１５０の出力している動力の一部をモータＭＧ２により電力を回収し、その電力によりモータＭＧ１を駆動する。
【００４４】
なお、モータＭＧ１またはＭＧ２によって回収された電力の一部は、バッテリ１９４に蓄積することが可能である。また、バッテリ１９４に蓄積された電力を用いて、モータＭＧ１またはＭＧ２を駆動することも可能である。
【００４５】
かかる動作原理に基づき、定常走行時には、例えば、エンジン１５０を主駆動源としつつ、モータＭＧ２の動力も用いて走行する。このように、エンジン１５０とモータＭＧ２の双方を駆動源として走行することにより、必要なトルクおよびモータＭＧ２で発生し得るトルクに応じて、エンジン１５０を運転効率の高い動作点にて運転できるため、エンジン１５０のみを駆動源とする車両に比べて省資源性および排気浄化性に優れている。一方、クランクシャフト１５６の回転を、プラネタリキャリア軸１２７およびサンギヤ軸１２５を介してモータＭＧ１に伝達することができるため、エンジン１５０の運転によりモータＭＧ１で発電しつつ走行することも可能である。
【００４６】
なお、上記トルク変換において用いられるプラネタリギヤ１２０の回転数には、次のような関係が知られている。即ち、プラネタリギヤ１２０について、サンギヤ１２１とリングギヤ１２２のギヤ比（サンギヤの歯数／リングギヤの歯数）をρとすれば、サンギヤ軸１２５の回転数Ｎｓ、プラネタリキャリア軸１２７の回転数Ｎｃ、リングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒの間には、一般に次式（１）の関係が成立する。本実施例の場合、サンギヤ軸１２５の回転数ＮｓはモータＭＧ１の回転数ｎｇと等価なパラメータであり、リングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒは車速およびモータＭＧ２の回転数ｎｍと等価なパラメータであり、プラネタリキャリア軸１２７の回転数Ｎｃはエンジン１５０の回転数ｎｅと等価なパラメータである。
【００４７】
Ｎｓ＝Ｎｃ＋（Ｎｃ−Ｎｒ）／ρ ・・・（１）
【００４８】
（３）触媒暖機に関わるエンジン１５０の制御処理
次に、本実施例における触媒の暖機に関わるエンジン１５０の制御処理について、図２および図３を用いて説明する。
【００４９】
図２は触媒暖機に関わる制御処理のうち、ＥＮＧＥＣＵ１７０による制御処理ルーチンの流れを示すフローチャートであり、図３は同じくＨＶＥＣＵ１９０による制御処理ルーチンの流れを示すフローチャートである。すなわち、図２に示すルーチンはＥＮＧＥＣＵ１７０のＣＰＵ（図示せず）により実行される処理であり、図３に示すルーチンは同じくＨＶＥＣＵ１９０のＣＰＵ（図示せず）により実行される処理である。なお、これらの制御処理ルーチンは、いずれも、所定の時間間隔で繰り返し実行される。
【００５０】
図２に示した制御処理ルーチンが開始されると、まず、ＥＮＧＥＣＵ１７０は、エンジン１５０を冷却するための冷却水の温度を、水温センサ１７４から取得する（ステップＳ１０２）。そして、ＥＮＧＥＣＵ１７０は、その取得した冷却水の水温から、排気浄化装置２０４内に配備された排ガス浄化用の触媒２０６の温度を推定し、触媒温度推定量Ｔとして算出する（ステップＳ１０４）。
【００５１】
なお、本実施例では、このように触媒２０６の温度をエンジン冷却水の水温から推定しているが、排気浄化装置２０４の内部に触媒温度センサを設けて、触媒２０６の温度を直接求めるようにしても良い。
【００５２】
次に、ＨＶＥＣＵ１９０は、算出した触媒温度推定量Ｔが予め設定されている所定の閾値Ｔｂ以下であるか否かを判定して（ステップＳ１０６）、触媒２０６の温度を上昇させるために暖機を行う必要があるかどうかを決定する。
【００５３】
ここで、閾値Ｔｂとしては、触媒２０６が活性化して排ガス浄化の機能を十分に発揮できるような、触媒温度に対応した値を設定する。
【００５４】
判定の結果、触媒温度推定量Ｔが閾値Ｔｂ以下である場合には、触媒２０６の温度が低く触媒２０６の暖機を行う必要があるとして、ＨＶＥＣＵ１９０は、ＥＮＧＥＣＵ１７０に対し、暖機要求フラグをセットする（ステップＳ１０８）。逆に、閾値Ｔｂより大きい場合には、触媒２０６の温度が十分高く触媒２０６の暖機を行う必要がないとして、既に暖機要求フラグがセットされている場合には、ＨＶＥＣＵ１９０は、その暖機要求フラグをクリアする（ステップＳ１１０）。ここで、説明の都合上、図２の説明を一旦中断し、図３の説明に移る。
【００５５】
一方、図３に示した制御処理ルーチンが開始されると、ＨＶＥＣＵ１９０は、まず、ハイブリッド車両の車速を、リングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒを検出するセンサ（図示せず）から取得し、アクセルペダル１６４の踏込量を、アクセルペダルポジションセンサ１６４ａから取得し、エアコンのオン／オフ状態を、エアコンセンサ１６５から取得する（ステップＳ２０２）。そして、さらに、ＨＶＥＣＵ１９０は、バッテリ１９４の充電量（ＳＯＣ）を、充電量検出器１９９から取得する（ステップＳ２０４）。
【００５６】
次に、ＥＮＧＥＣＵ１７０は、ステップＳ２０６およびステップＳ２０８またはＳ２１０の処理を行なった後、ステップＳ２１２の処理を行なう。なお、ステップＳ２０６ないしＳ２１０の処理については、後ほど詳しく説明する。
【００５７】
ステップＳ２１２では、ＥＮＧＥＣＵ１７０は、ステップＳ２０２で取得した車速や、アクセルペダル１６４の踏込量や、エアコンのオン／オフ状態や、ステップＳ２０４で取得したバッテリ１９４の充電量などを基にして、エンジン１５０に対するベース要求動力ｓｐｖを、次の式（２）に従って、算出する。
【００５８】
ｓｐｖ＝ｓｐａｃｃ＋ｓｐａｃ＋ｓｐｃｈｇ …（２）
【００５９】
ここで、ｓｐａｃｃは、ハイブリッド車両を走行させるための駆動トルクを全てエンジン１５０によって賄う場合に必要な基本要求動力（発電量に換算した値）を表している。ＨＶＥＣＵ１９０は、取得した車速とアクセルペダル１６４の踏込量に基づいて、基本要求動力ｓｐａｃｃを導き出す。具体的には、予め、ＨＶＥＣＵ１９０の内部にあるＲＯＭ（図示せず）内に、車速とアクセルペダル１６４の踏込量とをパラメータとする基本要求動力算出マップが記憶されており、ＨＶＥＣＵ１９０は、取得した車速とアクセルペダル１６４の踏込量について、このマップから基本要求動力ｓｐａｃｃを求めるようにしている。
【００６０】
また、ｓｐａｃは、エアコンが駆動される場合の補正量を表している。エアコンは電力の消費量が大きいので、他の補機類とは別に、その使用電力を補正するのである。ＨＶＥＣＵ１９０は、取得したエアコンのオン／オフ状態に基づいて、エアコンが駆動されているかどうかを認識し、駆動されている場合には、エアコンの消費電力分をこの補正量ｓｐａｃとして導き出す。なお、本実施例では、エアコンセンサ１６５によってエアコンのオン／オフ状態を検出しているが、エアコンセンサ１６５が、エアコンのオン／オフ状態のみならず、エアコンの消費電力の推移などを検出する機能があれば、より正確にこのエアコン補正量ｓｐａｃを導き出すことができる。
【００６１】
また、ｓｐｃｈｇは、バッテリ１９４からの充放電補正量を表している。ＨＶＥＣＵ１９０は、取得したバッテリ１９４の充電量（ＳＯＣ）に基づいて、この充放電補正量ｓｐｃｈｇを導き出す。一般に、バッテリ１９４の充電量が低い場合には、バッテリ１９４の充電要求が高いため、充放電補正量ｓｐｃｈｇは高くなり（正になり）、逆に、充電量が高い場合には、バッテリ１９４の放電要求が高いため、充放電補正量ｓｐｃｈｇは低くなる（負になる）。通常時には、後述するように、充電量が約６０［％］の場合に、バッテリ１９４の充放電の要求がなくなり、充放電補正量ｓｐｃｈｇは０となる。なお、充放電補正量ｓｐｃｈｇの場合も、上記した基本要求動力ｓｐａｃｃの場合と同様に、予め、ＨＶＥＣＵ１９０の内部にあるＲＯＭ（図示せず）内に、バッテリ１９４の充電量をパラメータとする充放電補正量算出マップが記憶されており、ＨＶＥＣＵ１９０は、取得したバッテリ１９４の充電量について、このマップから充放電補正量ｓｐｃｈｇを求めるようにしている。
【００６２】
その後、ＨＶＥＣＵ１９０は、以上のようにして導き出した基本要求動力ｓｐａｃｃ、エアコン補正量ｓｐａｃ、およびバッテリ１９４からの充放電補正量ｓｐｃｈｇを、式（２）に示すように、それぞれ加算して、エンジン１５０に対するベース要求動力ｓｐｖを導き出す。
【００６３】
ところで、本実施例においては、バッテリ１９４からの充放電補正量ｓｐｃｈｇを導き出す際に用いる充放電補正量算出マップとして、通常時用のマップと暖気要求時用マップの２種類のマップが用意されている。
【００６４】
図４は本実施例において用いられる充放電補正量算出マップを示す説明図である。図４において、横軸はバッテリ１９４の充電量（ＳＯＣ）を表し、縦軸は充放電補正量ｓｐｃｈｇを表している。また、一点鎖線で示したマップＭ１は通常時に用いられるマップであり、太線で示したマップＭ２は触媒の暖機要求時に用いられるマップである。
【００６５】
通常時に用いられるマップＭ１では、前述したように、充電量が約６０［％］の場合に充放電補正量ｓｐｃｈｇは０［ｋｗ］となっている。そして、充電量が約６０［％］よりも低い場合には充放電補正量ｓｐｃｈｇは正（充電要求）となり、さらに、Ｓ１［％］よりも低くなると、充放電補正量ｓｐｃｈｇはＷ１［ｋｗ］で一定となっている。逆に、高い場合には充放電補正量ｓｐｃｈｇは負（放電要求）となり、さらに、Ｓ３［％］よりも高くなると、充放電補正量ｓｐｃｈｇはＷ２［ｋｗ］で一定となっている。
【００６６】
これに対し、触媒の暖機要求時に用いられるマップＭ２では、充電量が、６０［％］よりも高いＳ２［％］までは、充放電補正量ｓｐｃｈｇがＷ１［ｋｗ］で一定となっている。そして、充電量がＳ２［％］よりもさらに高くなると、充放電補正量ｓｐｃｈｇは徐々に低くなり、Ｓ４［％］を超えると、充放電補正量ｓｐｃｈｇは０となっている。従って、暖機要求時用マップＭ２の場合、充電量がＳ１［％］よりも高い範囲では、充放電補正量ｓｐｃｈｇは、通常時用マップＭ１の場合に比較して常に高くなっている。すなわち、触媒の暖機要求時には、充電量が上記範囲にある場合、通常時に比較して、エンジン１５０に対し、より多くの動力を出力するよう要求することになる。
【００６７】
そこで、ＨＶＥＣＵ１９０は、ステップＳ２１２の処理に先立って、まず、ＨＶＥＣＵ１９０からの暖機要求フラグがセットされているか否かを判定する（ステップＳ２０６）。そして、暖機要求フラグがセットいるときには、触媒の暖機要求があるものとして、ＨＶＥＣＵ１９０は、内部のＲＯＭに記憶されている２種類の充放電補正量算出マップのうち、図４に示した暖機要求時用マップＭ２を選択する（ステップＳ２０８）。逆に、暖機要求フラグがセットされていないときには、触媒の暖機要求がないものとして、通常時用マップＭ１を選択する（ステップＳ２１０）。
【００６８】
そして、ステップＳ２１２では、ＨＶＥＣＵ１９０は、バッテリ１９４からの充放電補正量ｓｐｃｈｇを導き出す際に、選択した充放電補正量算出マップを用いるようにしている。
【００６９】
次に、ＨＶＥＣＵ１９０は、ステップＳ２１２で算出したベース要求動力ｓｐｖについて各種ガード処理を行ない（ステップＳ２１４）、要求動力を所定の範囲内に制限する。例えば、トランスミッションの使用制限範囲に基づくトランスミッション差速制限ガード処理や、モータＭＧ１の故障などに基づく発電機異常時ガード処理や、バッテリ１９４の動作状態に基づく電池充放電限界ガード処理や、エンジン１５０の過渡トルク特性確保のためのレイトリミッタ処理や、エンジン１５０の使用制限範囲に基づく上下限ガード処理などが順次行なわれる。
【００７０】
続いて、ＨＶＥＣＵ１９０は、各種ガード処理によって制限されて最終的に導き出された要求動力を、エンジン１５０に対する最終要求動力ｓｐｅとして決定する（ステップＳ２１６）。そして、ＨＶＥＣＵ１９０は、その決定した要求動力ｓｐｅをＥＮＧＥＣＵ１７０に送信して伝える（ステップＳ２１８）。
【００７１】
図２に戻って、ＥＮＧＥＣＵ１７０では、ＨＶＥＣＵ１９０から送信された要求動力ｓｐｅを受信し（ステップＳ１１２）、その要求動力ｓｐｅに基づいて、アクチュエータ２６２によるスロットルバルブ２６１の目標開度ＳＶＰ＊をそれぞれ求める（ステップＳ１１４）。
【００７２】
具体的には、スロットルバルブ２６１の目標開度ＳＶＰ＊は、エンジン１５０に対する要求動力ｓｐｅから、次のようにして求めることができる。即ち、ＥＮＧＥＣＵ１７０は、クランクシャフト１５６の回転数を検出するセンサ（図示せず）などから、エンジン１５０の回転数ｎｅを別に求め、エンジン１５０に対する要求動力ｓｐｅをエンジン１５０の回転数ｎｅで除算することによって、エンジン１５０の要求トルクｔｅ＊を求める。そして、その要求トルクｔｅ＊をエンジン１５０から実際に出力させる際に必要なスロットルバルブ２６１の開度ＳＶＰを求める。こうして求めたスロットルバルブ２６１の開度ＳＶＰを目標開度ＳＶＰ＊とする。
【００７３】
なお、実際には、エンジン１５０の各回転数および動力について、それぞれ、所望のスロットルバルブ２６１の開度を予め求めて、それらをＥＮＧＥＣＵ１７０の内部にあるＲＯＭ（図示せず）内に、目標開度算出用のマップとして各々記憶しておき、得られたエンジン１５０の回転数ｎｅおよびエンジン１５０に対する要求動力ｓｐｅに対して、これらのマップから目標開度ＳＶＰ＊を求めるようにしている。
【００７４】
次に、ＥＮＧＥＣＵ１７０は、以上のようにして求めたスロットルバルブ２６１の目標開度ＳＶＰ＊に基づいて、スロットルバルブ２６１の実際の開度ＳＶＰが目標開度ＳＶＰ＊になるように、アクチュエータ２６２を制御する（ステップＳ１１８）。これによって、スロットルバルブ２６１の開度ＳＶＰが調整されて、エンジン１５０からは、上記した要求動力ｓｐｅとほぼ等しい動力が出力されることになる。
【００７５】
従って、以上のような制御処理ルーチンを実行することによって、次のような作用および効果を期待することができる。即ち、排気浄化装置２０４内の触媒２０６の温度が低くて、触媒の暖機を行なう必要がある場合には、ＥＮＧＥＣＵ１７０が暖機要求フラグをセットし、それにより、ＨＶＥＣＵ１９０が、充放電補正量ｓｐｃｈｇを導き出す際の充放電補正量算出マップとして暖機要求時用マップＭ２を選択するため、エンジン１５０に対する要求動力ｓｐｅとしては、通常時よりも多くの動力が設定されることになる。このとき、スロットルバルブ２６１の開度ＳＶＰは、エンジン１５０からその要求動力ｓｐｅとほぼ等しい動力が出力されるように調整されるため、その開度ＳＶＰも、エンジン１５０からより多くの動力が出力されるよう、通常時に比べ大きくなり、その結果として、エンジン１５０から排出される排ガスの量を十分確保することができる。従って、排気管２０２を通って排気浄化装置２０４内に適度な量の排ガスが流入されるため、適度に暖められたその排ガスによって、触媒２０６の温度を十分に上昇させることができ、最適な触媒の暖機を行うことができる。
【００７６】
また、このように、触媒の暖機を行なう際には、エンジン１５０から、通常時に比較してより多くの動力が出力されることになるが、その動力はプラネタリギヤ１２０を介してモータＭＧ１に伝達され、発電機として機能するモータＭＧ１において電力に変換されて、バッテリ１９４に充電される。すなわち、バッテリ１９４には、図４に示した暖機要求時用マップＭ２における充放電補正量ｓｐｃｈｇと通常時用マップＭ１における充放電補正量ｓｐｃｈｇとの差分に相当する量の電力が、通常時に比べてより多く充電されることになる。従って、エンジン１５０に供給された燃料は、動力を経て電力に変換され、無駄なくバッテリ１９４に蓄えられるため、燃費の悪化を防ぐことができる。
【００７７】
また、触媒の暖機を行なう際には、スロットルバルブ２６１の開度ＳＶＰを調整して、エンジン１５０からより多くの動力が出力されるよう制御されることになるため、従来技術で用いたような点火遅角制御を行う場合に比較して、この点においても、燃費を向上させることができる。
【００７８】
また、触媒の暖機を行なった後は、バッテリ１９４には、通常時に比較してより多くの電力が充電されたことになるため、その充電量は通常時よりも高くなっている。従って、この充電量の高くなった分の電力を利用すれば、その分、より長く、モータＭＧ２などを使った走行（ＥＶ走行）が可能になるため、トータルでも燃費の向上に役立つ。
【００７９】
さらにまた、触媒の暖機を行なった場合は、触媒２０６以外に、エンジン１５０本体も、早期に暖機を行なうことができるので、車両走行中に、より早くエンジン１５０の間欠運転を始めることができ、この点でも燃費の向上を図ることができる。
【００８０】
なお、本発明を適用する動力出力装置の構成としては、図１に示した構成の他、種々の構成が可能である。図１では、モータＭＧ２がリングギヤ軸１２６に結合されているが、モータＭＧ２が、エンジン１５０のクランクシャフト１５６に直結したプラネタリキャリア軸１２７に結合された構成をとることもできる。第１の変形例としての構成を図５に示す。図５では、エンジン１５０，モータＭＧ１，ＭＧ２のプラネタリギヤ１２０に対する結合状態が図１の実施例と相違する。プラネタリギヤ１２０に関わるサンギヤ軸１２５にモータＭＧ１が結合され、プラネタリキャリア軸１２７にエンジン１５０のクランクシャフト１５６が結合されている点では図１と同じである。図５では、モータＭＧ２がリングギヤ軸１２６ではなく、プラネタリキャリア軸１２７に結合されている点で図１の実施例と相違する。
【００８１】
かかる構成においても、例えば、モータＭＧ１により回生された電力を用いて、プラネタリキャリア軸１２７に結合されたモータＭＧ２を駆動することにより、クランクシャフト１５６に直結したプラネタリキャリア軸１２７にはさらなるトルクを付加することができ、このトルク付加は、駆動軸１１２に要求トルクが出力されるように行なわれる。従って、図１の実施例と同様に、モータＭＧ１およびＭＧ２を介して電力の形でやりとりされる動力を調整することにより、エンジン１５０から出力された動力を所望の回転数およびトルクとして駆動軸１１２から出力することができるので、エンジン１５０は、自由にその動作点を選択して運転することが可能である。従って、このような構成に対しても、本発明を適用することは可能である。
【００８２】
また、本発明は別の構成の動力出力装置に適用することもできる。第２の変形例としての構成を図６に示す。上記した実施例や第１の変形例においては、エンジン１５０から出力された動力の一部を駆動軸１１２に伝達するための動力調整装置として、プラネタリギヤ１２０等を用いた機械分配型動力調整装置を用いていたのに対し、この第２の変形例では、動力調整装置として、対ロータ電動機等を用いた電気分配型動力調整装置を用いている。具体的には、この動力出力装置では、プラネタリギヤ１２０およびモータＭＧ１に代えて、クラッチモータＣＭを備える。クラッチモータとは、相対的に回転可能なインナロータ３０２およびアウタロータ３０４を備える対ロータ電動機である。図６に示す通り、インナロータ３０２はエンジン１５０のクランクシャフト１５６に結合され、アウタロータ３０４は駆動軸１１２に結合されている。アウタロータ３０４には、スリップリング３０６を介して電力が供給される。アウタロータ３０４側の軸にはモータＭＧ２も結合されている。その他の構成は、図１で示した構成と同様である。
【００８３】
エンジン１５０から出力された動力は、クラッチモータＣＭを介して駆動軸１１２に伝達することができる。クラッチモータＣＭは、インナロータ３０２とアウタロータ３０４との間に電磁的な結合を介して動力を伝達する。この際、アウタロータ３０４の回転数がインナロータ３０２の回転数よりも低ければ、両者の滑りに応じた電力をクラッチモータＣＭで回生することができる。逆に、クラッチモータＣＭに電力を供給すれば、インナロータ３０２の回転数を増速して駆動軸１１２に出力することができる。エンジン１５０からクラッチモータＣＭを介して出力されたトルクが駆動軸１１２から出力すべき要求トルクと一致しない場合には、モータＭＧ２でトルクを補償することができる。
【００８４】
モータＭＧ２の役割は、図１に示した実施例の場合と同様である。従って、第２の変形例に対しても、本発明を適用することができる。
【００８５】
なお、本発明は上記した実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様にて実施することが可能である。
【００８６】
即ち、上記した実施例および変形例においては、パラレルハイブリッド方式の車両に本発明を適用した場合について説明したが、シリーズハイブリッド方式の車両に本発明を適用することも可能である。シリーズハイブリッド方式においても、エンジンから出力された動力を、駆動軸に任意の回転数およびトルクで出力することができるので、エンジンは自由に動作点を選択して運転することができるからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例としてのハイブリッド車両の概略構成を示す構成図である。
【図２】図１の実施例において、触媒暖機に関わる制御処理のうち、ＥＮＧＥＣＵ１７０による制御処理ルーチンの流れを示すフローチャートである。
【図３】図１の実施例において、触媒暖機に関わる制御処理のうち、ＨＶＥＣＵ１９０による制御処理ルーチンの流れを示すフローチャートである。
【図４】図１の実施例において用いられる充放電補正量算出マップを示す説明図である。
【図５】本発明の第１の変形例としてのの動力出力装置を搭載したハイブリッド車両の概略構成を示す構成図である。
【図６】本発明の第２の変形例としてのの動力出力装置を搭載したハイブリッド車両の概略構成を示す構成図である。
【符号の説明】
１１０…動力出力装置
１１１…動力伝達ギヤ
１１２…駆動軸
１１３…動力受取ギヤ
１１４…ディファレンシャルギヤ
１１６…駆動輪
１１９…ケース
１２０…プラネタリギヤ
１２１…サンギヤ
１２２…リングギヤ
１２３…プラネタリピニオンギヤ
１２４…プラネタリキャリア
１２５…サンギヤ軸
１２６…リングギヤ軸
１２７…プラネタリキャリア軸
１２８…動力取出ギヤ
１２９…チェーンベルト
１３０…ダンパ
１３２…ロータ
１３３…ステータ
１４２…ロータ
１４３…ステータ
１５０…エンジン
１５１…燃料噴射弁
１５２…燃焼室
１５３…吸気弁
１５４…ピストン
１５６…クランクシャフト
１５７…ＶＶＴ
１５８…イグナイタ
１６０…ディストリビュータ
１６２…点火プラグ
１６４…アクセルペダル
１６４ａ…アクセルペダルポジションセンサ
１６５…エアコンセンサ
１７０…ＥＮＧＥＣＵ
１７４…水温センサ
１７６…回転数センサ
１７８…回転角度センサ
１７９…スタートスイッチ
１９０…ＨＶＥＣＵ
１９１，１９２…駆動回路
１９４…バッテリ
１９９…充電量検出器
２００…吸入口
２０２…排気管
２０４…排気浄化装置
２０６…触媒
２６１…スロットルバルブ
２６２…アクチュエータ
２６３…スロットルバルブポジションセンサ
２６４…カムシャフトポジションセンサ
３０２…インナロータ
３０４…アウタロータ
３０６…スリップリング
ＣＭ…クラッチモータ
Ｍ１…通常時用マップ
Ｍ２…暖機要求時用マップ
ＭＧ１…モータ
ＭＧ２…モータ
【発明の属する技術分野】
本発明は、動力を出力するエンジンと、そのエンジンの出力した動力を用いて発電し得る発電機と、発電された電力を充電する二次電池と、発電または放電された電力を用いて駆動軸に出力される動力が所望の動力となるよう運転される電動機と、を備えたハイブリッド車両に関し、特に、燃費を悪化させることなく、エンジンからの排ガスを浄化するための触媒の暖機を行うことが可能なハイブリッド車両およびそれにおいて用いられるエンジンの制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、燃料の燃焼により動力を出力するガソリンレシプロエンジンなどのエンジンの燃費や排ガス浄化性能の飛躍的な向上と車両の走行性能の確保との両立を目的として、いわゆるハイブリッド車両の構成が種々提案されている。ハイブリッド車両は大きく分けると、エンジンにより発電機を駆動して発電を行ない、発電した電力で電動機を駆動して車両の推進力を得るシリーズハイブリッド方式と、駆動軸にエンジンと電動機とをそれぞれ結合し、エンジンと電動機とにより車両の推進力を得るパラレルハイブリッド方式とが知られている。いずれの方式でも、エンジンから出力された動力を、駆動軸に任意の回転数およびトルクで出力することができるため、エンジンは運転効率の高い動作点を選択して運転することができる。また、推進力を電動機で得ることにより、走行中であっても、エンジンを停止させることができるため、エンジンを間欠運転させて車両を走行させることができる。従って、ハイブリッド車両はエンジンのみを駆動源とする従来の車両に比べて省資源性および排気浄化性に優れている。
【０００３】
これらの方式のうち、例えば、パラレルハイブリッド方式の車両では、エンジンから出力された動力の一部は動力調整装置により駆動軸に伝達される。残余の動力は動力調整装置によって電力に変換される。この電力はバッテリに蓄電されたり、エンジン以外の動力源としての電動機を駆動するのに用いられる。
【０００４】
動力調整装置としては、例えば、回転軸を有する電動発電機と、駆動軸とエンジンの出力軸と電動発電機の回転軸とにそれぞれ結合された３軸を有するプラネタリギヤと、を用いた機械分配型動力調整装置や、エンジンの出力軸に結合されたロータと駆動軸に結合されたロータとを備える対ロータ電動機を用いた電気分配型動力調整装置などを適用することができる。
【０００５】
対ロータ電動機では、既に知られている通り、２つのロータ間の回転数差、即ちすべり量を制御することによって、一方のロータから他方のロータに機械的な動力を伝達しつつ、残余の動力を電力として取り出すことができる。また、電力を供給することによって、機械的な動力を増加させつつ他方のロータに伝達することもできる。また、プラネタリギヤは、周知の通り、３軸のうち２軸の回転数およびトルクが決まると残余の回転軸の回転数およびトルクが決まる性質を有している。かかる性質に基づき、例えばエンジンのの出力軸に結合された回転軸から入力された機械的な動力の一部を駆動軸に出力しつつ、残る回転軸に結合された電動発電機によって残余の動力を電力として取り出すことができる。また、この電動発電機に電力を供給することにより、エンジンから出力された動力を増大して駆動軸に伝達することも可能である。
【０００６】
以上説明したように、ハイブリッド車両では、エンジンは運転効率の高い動作点を選択して運転することが可能であり、エンジンを間欠運転させて車両を走行させることが可能であるので、省資源性および排気浄化性に優れている。
【０００７】
しかしながら、ハイブリッド車両においても、エンジンを使用する限り、エンジンから排出される排ガスをゼロにすることはできないため、通常の車両と同様に、エンジンから排出される排ガスを浄化するために、触媒を備えた排気浄化装置がエンジンの排気通路に設けられている。
【０００８】
排気浄化装置内の触媒は、一般に、その温度が低いと、活性化せず、触媒としての機能を十分発揮することができない。そのため、エンジンの起動時においては、触媒の温度を上昇させるために、触媒の暖機を行う必要がある。
【０００９】
そこで、従来においては、ハイブリッド車両のスタートスイッチをオンすることにより、エンジンを必ず起動した後、排気浄化装置内の触媒の温度を上昇させるために、エンジンに対し、点火時期を通常の点火時期より遅角する制御（以下、点火遅角制御という）を行っていた。これは、点火時期を遅角させることで、燃焼時期を遅らせ、排気行程中にも燃焼させて、排気浄化装置内の触媒の温度上昇を促進させるものである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようにすると、スタートスイッチをオンしたときに、必ずエンジンが起動されるため、ハイブリッド車両の停止中にエンジンが動作することになり、燃費の面で不利となる。
【００１１】
そこで、スタートスイッチをオンしたときには、燃費を抑えるためにエンジンを起動させないようにすれば良いが、今度は、車両走行中に、例えば、エンジンが間欠運転する際に、如何にして、触媒の暖機を行うかが問題となる。
【００１２】
例えば、車両走行中においても、上記したと同様に、エンジンに対する点火遅角制御によって、触媒の暖機を行おうとすると、点火遅角制御自体、エンジンの燃費を悪化させる制御であるため、この場合も、燃費の面で不利となる。
【００１３】
従って、本発明の目的は、上記した従来技術の問題点を解決し、燃費を悪化させることなく、排ガスを浄化するための触媒の暖機を行うことができるハイブリッド車両を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上記した目的の少なくとも一部を達成するために、本発明のハイブリッド車両は、機械的な動力を出力するエンジンと、該エンジンの出力した動力の少なくとも一部を用いて発電し得る発電機と、発電された電力の少なくとも一部を充電する二次電池と、前記発電機により発電された電力または前記二次電池より放電された電力を用いて、駆動軸に出力される動力が所望の動力となるよう運転される電動機と、前記エンジンの排気通路に設けられ、該排気通路を通る排ガスを浄化するための触媒と、を備え、前記エンジンの出力した機械的な動力の少なくとも一部を含む前記駆動軸に出力される動力によって車輪を駆動するハイブリッド車両であって、
前記二次電池の充電量を検出する充電量検出手段と、
検出した前記充電量及びアクセル踏込量を含む所定のパラメータに基づいて、前記エンジンに対する要求動力を設定する要求動力設定手段と、
前記エンジンから出力される動力が設定された前記要求動力とほぼ等しくなるよう、前記エンジンを制御し得るエンジン制御手段と、
を備え、
前記要求動力導出手段は、検出された前記充電量が所定の範囲にある場合において、前記触媒の温度上昇のための暖機要求があった時に、通常時よりも多くの動力を、前記要求動力として設定することを要旨とする。
【００１５】
また、本発明のエンジンの制御方法は、機械的な動力を出力するエンジンと、該エンジンの出力した動力の少なくとも一部を用いて発電し得る発電機と、発電された電力の少なくとも一部を充電する二次電池と、前記発電機により発電された電力または前記二次電池より放電された電力を用いて、駆動軸に出力される動力が所望の動力となるよう運転される電動機と、前記エンジンの排気通路に設けられ、該排気通路を通る排ガスを浄化するための触媒と、を備え、前記エンジンの出力した機械的な動力の少なくとも一部を含む前記駆動軸に出力される動力によって車輪を駆動するハイブリッド車両において用いられる前記エンジンの制御方法であって、
（ａ）前記二次電池の充電量を検出する工程と、
（ｂ）検出した前記充電量及びアクセル踏込量を含む所定のパラメータに基づいて、前記エンジンに対する要求動力を設定する工程と、
（ｃ）前記エンジンから出力される動力が設定された前記要求動力とほぼ等しくなるよう、前記エンジンを制御する工程と、
を備え、
前記工程（ｂ）は、
前記触媒の温度上昇のための暖機要求があった否かを判定する工程と、
前記暖機要求があった時に、検出された前記充電量が所定の範囲にある場合には、通常時よりも多くの動力を、前記要求動力として設定する工程と、
を含むことを要旨とする。
【００１６】
このように、本発明のハイブリッド車両またはエンジン制御方法では、二次電池の充電量を検出し、その充電量が所定の範囲にある場合において、触媒の温度上昇のための暖機要求があった時に、通常時よりも多くの動力を、エンジンに対する要求動力として設定するようにしている。
【００１７】
従って、本発明のハイブリッド車両またはエンジン制御方法によれば、触媒の温度上昇のための暖機要求があった時には、エンジンから通常時よりも多くの動力が出力されることになるため、エンジンから排出される排ガスの量を適度に確保することができる。この結果、エンジンの排気通路に設けられた触媒の温度を、適度に暖められた排ガスによって十分に上昇させることができるため、最適な触媒の暖機を行うことができる。また、エンジンからより多くの動力が出力されても、その動力は発電機によって電力に変換されて、二次電池に十分に充電することができるため、燃費の悪化を防ぐことができる。
【００１８】
また、本発明のハイブリッド車両において、
前記エンジン制御手段は、前記エンジンのスロットルバルブの開度を調整することにより、前記エンジンから出力される動力が前記要求動力とほぼ等しくなるようにすることが望ましい。
【００１９】
このように構成した場合には、触媒の温度上昇のための暖機要求があった時に、エンジンのスロットルバルブの開度を調整して、エンジンからより多くの動力が出力されるよう制御されることになるため、上記した点火遅角制御を行う場合に比較して、燃費を向上させることができる。
【００２０】
また、本発明のハイブリッド車両において、
前記エンジン制御手段は、前記エンジンに関連した所定のパラメータから、前記触媒の温度を推定し、推定した該温度が所定の温度以下である場合に、前記要求動力導出手段に対し、前記触媒の温度上昇のための暖機要求を出すことが好ましい。
【００２１】
このように構成することにより、触媒の温度が低く、触媒としての機能が十分発揮できないときに、適切に、暖機要求を出すことができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
（１）実施例の構成
はじめに、本発明の一実施例の構成について図１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車両の概略構成を示す構成図である。
【００２３】
このハイブリッド車両の構成は大きくは、駆動力を発生する動力系統と、その制御系統と、駆動源からの駆動力を駆動輪１１６、１１８に伝達する動力伝達系統と、からなっている。
【００２４】
また、上記動力系統はエンジン１５０を含む系統とモータＭＧ１，ＭＧ２を含む系統とからなっており、制御系統は、エンジン１５０の運転を主に制御するためのエンジン制御ユニット（以下、ＥＮＧＥＣＵと呼ぶ）１７０と、モータＭＧ１，ＭＧ２の運転を主に制御するＨＶ制御ユニット（以下、ＨＶＥＣＵと呼ぶ）１９０と、ＥＮＧＥＣＵ１７０およびＨＶＥＣＵ１９０に必要な信号を検出し入出力する種々のセンサ部とからなっている。
【００２５】
なお、ＥＮＧＥＣＵ１７０およびＨＶＥＣＵ１９０の内部構成は具体的には図示していないが、これらはそれぞれ内部にＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するワンチップ・マイクロコンピュータであり、ＣＰＵがＲＯＭに記録されたプログラムに従い、以下に示す種々の制御処理を行なうよう構成されている。
【００２６】
ＥＮＧＥＣＵ１７０およびＨＶＥＣＵ１９０による制御によって、エンジン１５０からの動力を受け、更にプラネタリギヤ１２０により、このエンジン１５０の動力に対して、モータＭＧ１，ＭＧ２の動力あるいは発電により調整された動力を駆動軸１１２に出力する構成を、以下では、動力出力装置１１０と呼ぶ。
【００２７】
動力出力装置１１０におけるエンジン１５０は、スロットルバルブ２６１を介して吸入口２００から空気を吸入すると共に、燃料噴射弁１５１からガソリンを噴射し、吸入した空気と噴射したガソリンとで混合気を生成する。このとき、スロットルバルブ２６１は、アクチュエータ２６２によって開閉駆動される。エンジン１５０は、生成した混合気を吸気弁１５３を介して燃焼室１５２に吸入し、この混合気の爆発により押し下げられるピストン１５４の運動をクランクシャフト１５６の回転運動に変換する。この爆発は、イグナイタ１５８からディストリビュータ１６０を介して導かれた高電圧によって点火プラグ１６２が形成した電気火花によって混合気が点火され燃焼することで生じる。
【００２８】
燃焼により生じた排ガス（排気）は、排気管２０２を通って、排気管２０２に装着された排気浄化装置２０４に流入される。排気浄化装置２０４内には、排ガスを浄化するための触媒２０６が備えられている。この触媒２０６は、例えば、排ガス中の炭化水素、一酸化炭素、酸化窒素、酸化窒素などを浄化する三元触媒から構成されており、所定温度以上の範囲内で高い浄化率で活性化するものである。従って、排気浄化装置２０４に流入した排ガスは、排気浄化装置２０４によって浄化されて、その後、大気中に排出される。
【００２９】
また、エンジン１５０は、吸気弁１５３の開閉タイミングを変更する機構、いわゆる連続可変バルブタイミング機構（以下、ＶＶＴという）１５７を備える。このＶＶＴ１５７は、吸気弁１５３を開閉駆動する吸気カムシャフト（図示せず）のクランク角に対する位相を進角または遅角することにより、吸気弁１５３の開閉タイミングを調整する。
【００３０】
一方、エンジン１５０の運転は、ＥＮＧＥＣＵ１７０により制御されている。例えば、スロットルバルブ２６１は、その開度（ポジション）を検出するスロットルバルブポジションセンサ２６３によって得られる検出信号に基づき、ＥＮＧＥＣＵ１７０によりアクチュエータ２６２を用いて、所望の開度となるようにフィードバック制御されている。また、上記したＶＶＴ１５７における吸気カムシャフトの位相の進角および遅角も、吸気カムシャフトのポジションを検出するカムシャフトポジションセンサ２６４により得られる検出信号に基づいて、ＥＮＧＥＣＵ１７０により目標の位相となるようフィードバック制御がなされる。その他には、エンジン１５０の回転数に応じた点火プラグ１６２の点火時期制御や、吸入空気量に応じた燃料噴射量制御などがある。
【００３１】
また、エンジン１５０のこのような制御を可能とするために、ＥＮＧＥＣＵ１７０には、上記したスロットルバルブポジションセンサ２６３やカムシャフトポジションセンサ２６４の他にも、エンジン１５０の運転状態を示す種々のセンサやスイッチが接続されている。例えば、エンジン１５０を冷却するための冷却水の温度を検出する水温センサ１７４や、イグニッションキーの状態を検出するスタートスイッチ１７９や、クランクシャフト１５６の回転数と回転角度を検出するためにディストリビュータ１６０に設けられた回転数センサ１７６及び回転角度センサ１７８などが、接続されている。なお、その他のセンサ，スイッチなどの図示は省略した。
【００３２】
次に、図１に示すモータＭＧ１，ＭＧ２の概略構成について説明する。モータＭＧ１は、同期電動発電機として構成され、外周面に複数個の永久磁石を有するロータ１３２と、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたステータ１３３とを備える。ステータ１３３はケース１１９に固定されている。このモータＭＧ１は、ロータ１３２に備えられた永久磁石による磁界とステータ１３３に備えられた三相コイルによって形成される磁界との相互作用によりロータ１３２を回転駆動する電動機として動作し、場合によってはこれらの相互作用によりステータ１３３に備えられた三相コイルの両端に起電力を生じさせる発電機としても動作する。
【００３３】
モータＭＧ２も、モータＭＧ１と同様に同期電動発電機として構成され、外周面に複数個の永久磁石を有するロータ１４２と、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたステータ１４３とを備える。モータＭＧ２のステータ１４３も、ケース１１９に固定されている。このモータＭＧ２もモータＭＧ１と同様に、電動機あるいは発電機として動作する。
【００３４】
これらのモータＭＧ１，ＭＧ２は、第１および第２の駆動回路１９１，１９２を介して、バッテリ１９４およびＨＶＥＣＵ１９０に電気的に接続されている。ＨＶＥＣＵ１９０からは、第１および第２の駆動回路１９１，１９２を駆動する制御信号が出力されている。各駆動回路１９１，１９２はインバータを構成しており、ＨＶＥＣＵ１９０からの制御信号に基づいて、三相コイルの各相に流れる電流をＰＷＭ制御によって擬似的な正弦波にしている。その結果、三相コイルにより回転磁界が形成され、モータＭＧ１，ＭＧ２が駆動される。
【００３５】
モータＭＧ１，ＭＧ２の制御を含むハイブリッド車両の運転状態の制御を可能とするために、ＨＶＥＣＵ１９０には、この他各種のセンサおよびスイッチが電気的に接続されている。ＨＶＥＣＵ１９０に接続されているセンサおよびスイッチとしては、例えば、アクセルペダルポジションセンサ１６４ａや、バッテリ１９４の充電量検出器１９９や、エアコンセンサ１６５などがある。
【００３６】
これらのうち、アクセルペダルポジションセンサ１６４ａからは、アクセルペダルポジション（すなわち、アクセルペダル１６４の踏込量）が取得される。また、充電量検出器１９９からは、バッテリ１９４の充電量（ＳＯＣ）が取得される。エアコンセンサ１６５からは、例えば、エアコン（図示せず）のオン／オフ状態などが取得される。
【００３７】
このように、ＨＶＥＣＵ１９０は、これらのセンサやスイッチからの種々の検出結果を信号として入力する他、エンジン１５０を制御するＥＮＧＥＣＵ１７０との間で種々の情報を、通信によってやりとりしている。
【００３８】
一方、駆動源からの駆動力を駆動輪１１６、１１８に伝達する動力伝達系統の構成は次の通りである。エンジン１５０の動力を伝達するためのクランクシャフト１５６はダンパ１３０を介してプラネタリキャリア軸１２７に結合され、このプラネタリキャリア軸１２７と、モータＭＧ１，モータＭＧ２の回転を伝達するサンギヤ軸１２５、リングギヤ軸１２６とは、後述するプラネタリギヤ１２０に機械的に結合されている。
【００３９】
リングギヤ１２２には、動力取り出し用の動力取出ギヤ１２８が、リングギヤ１２２とモータＭＧ１との間の位置で結合されている。この動力取出ギヤ１２８は、チェーンベルト１２９により動力受取ギヤ１１３に接続されており、動力取出ギヤ１２８と動力受取ギヤ１１３との間で動力の伝達がなされる。この動力受取ギヤ１１３は駆動軸１１２を介して動力伝達ギヤ１１１に結合されており、この動力伝達ギヤ１１１はさらにディファレンシャルギヤ１１４を介して左右の駆動輪１１６、１１８に結合されていて、これらに動力を伝達できるようになっている。
【００４０】
プラネタリギヤ１２０は、サンギヤ１２１、リングギヤ１２２からなる同軸の２つのギヤと、サンギヤ１２１とリングギヤ１２２との間に配置されサンギヤ１２１の外周を自転しながら公転する複数のプラネタリピニオンギヤ１２３の３つから構成される。サンギヤ１２１はプラネタリキャリア軸１２７に軸中心を貫通された中空のサンギヤ軸１２５を介してモータＭＧ１のロータ１３２に結合され、リングギヤ１２２はリングギヤ軸１２６を介してモータＭＧ２のロータ１４２に結合されている。また、プラネタリピニオンギヤ１２３は、その回転軸を軸支するプラネタリキャリア１２４を介してプラネタリキャリア軸１２７に結合され、プラネタリキャリア軸１２７はクランクシャフト１５６に結合されている。機構学上周知のことであるが、プラネタリギヤ１２０は上述のサンギヤ軸１２５、リングギヤ軸１２６およびプラネタリキャリア軸１２７の３軸のうちいずれか２軸の回転数およびこれらの軸に入出力されるトルクが決定されると、残余の１軸の回転数およびその回転軸に入出力されるトルクが決定されるという性質を有している。
【００４１】
（２）一般的動作
次に、図１に示すハイブリッド車両の一般的な動作について簡単に説明する。前述した構成を有するハイブリッド車両は走行時において、駆動軸１１２に出力すべき要求動力に相当する動力をエンジン１５０から出力し、出力された動力を以下の通りトルク変換して駆動軸１１２に伝達している。トルク変換は、例えば駆動軸１１２から出力すべき要求回転数および要求トルクに対し、エンジン１５０のクランクシャフト１５６が高回転数かつ低トルクで回転している場合には、エンジン１５０の出力している動力の一部をモータＭＧ１により電力として回収し、その電力によりモータＭＧ２を駆動する。
【００４２】
具体的には、まずエンジン１５０から出力された動力が、プラネタリギヤ１２０においてサンギヤ軸１２５に結合されたモータＭＧ１に伝達される動力と、リングギヤ軸１２６を介して駆動軸１１２に伝達される動力とに分配される。この動力分配は、リングギヤ軸１２６の回転数が要求回転数に一致するような条件下で行なわれる。サンギヤ軸１２５に伝達された動力は、モータＭＧ１により電力として回生される。一方、この電力を用いてリングギヤ軸１２６に結合されたモータＭＧ２を駆動することにより、リングギヤ軸１２６にはトルクが付加される。このトルク付加は駆動軸１１２に要求トルクが出力されるように行なわれる。こうしてモータＭＧ１およびＭＧ２を介して電力の形でやりとりされる動力を調整することにより、エンジン１５０から出力された動力を所望の回転数およびトルクとして駆動軸１１２から出力することができるのである。
【００４３】
逆に、駆動軸１１２から出力すべき要求回転数および要求トルクに対し、エンジン１５０のクランクシャフト１５６が低回転数かつ高トルクで回転している場合には、エンジン１５０の出力している動力の一部をモータＭＧ２により電力を回収し、その電力によりモータＭＧ１を駆動する。
【００４４】
なお、モータＭＧ１またはＭＧ２によって回収された電力の一部は、バッテリ１９４に蓄積することが可能である。また、バッテリ１９４に蓄積された電力を用いて、モータＭＧ１またはＭＧ２を駆動することも可能である。
【００４５】
かかる動作原理に基づき、定常走行時には、例えば、エンジン１５０を主駆動源としつつ、モータＭＧ２の動力も用いて走行する。このように、エンジン１５０とモータＭＧ２の双方を駆動源として走行することにより、必要なトルクおよびモータＭＧ２で発生し得るトルクに応じて、エンジン１５０を運転効率の高い動作点にて運転できるため、エンジン１５０のみを駆動源とする車両に比べて省資源性および排気浄化性に優れている。一方、クランクシャフト１５６の回転を、プラネタリキャリア軸１２７およびサンギヤ軸１２５を介してモータＭＧ１に伝達することができるため、エンジン１５０の運転によりモータＭＧ１で発電しつつ走行することも可能である。
【００４６】
なお、上記トルク変換において用いられるプラネタリギヤ１２０の回転数には、次のような関係が知られている。即ち、プラネタリギヤ１２０について、サンギヤ１２１とリングギヤ１２２のギヤ比（サンギヤの歯数／リングギヤの歯数）をρとすれば、サンギヤ軸１２５の回転数Ｎｓ、プラネタリキャリア軸１２７の回転数Ｎｃ、リングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒの間には、一般に次式（１）の関係が成立する。本実施例の場合、サンギヤ軸１２５の回転数ＮｓはモータＭＧ１の回転数ｎｇと等価なパラメータであり、リングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒは車速およびモータＭＧ２の回転数ｎｍと等価なパラメータであり、プラネタリキャリア軸１２７の回転数Ｎｃはエンジン１５０の回転数ｎｅと等価なパラメータである。
【００４７】
Ｎｓ＝Ｎｃ＋（Ｎｃ−Ｎｒ）／ρ ・・・（１）
【００４８】
（３）触媒暖機に関わるエンジン１５０の制御処理
次に、本実施例における触媒の暖機に関わるエンジン１５０の制御処理について、図２および図３を用いて説明する。
【００４９】
図２は触媒暖機に関わる制御処理のうち、ＥＮＧＥＣＵ１７０による制御処理ルーチンの流れを示すフローチャートであり、図３は同じくＨＶＥＣＵ１９０による制御処理ルーチンの流れを示すフローチャートである。すなわち、図２に示すルーチンはＥＮＧＥＣＵ１７０のＣＰＵ（図示せず）により実行される処理であり、図３に示すルーチンは同じくＨＶＥＣＵ１９０のＣＰＵ（図示せず）により実行される処理である。なお、これらの制御処理ルーチンは、いずれも、所定の時間間隔で繰り返し実行される。
【００５０】
図２に示した制御処理ルーチンが開始されると、まず、ＥＮＧＥＣＵ１７０は、エンジン１５０を冷却するための冷却水の温度を、水温センサ１７４から取得する（ステップＳ１０２）。そして、ＥＮＧＥＣＵ１７０は、その取得した冷却水の水温から、排気浄化装置２０４内に配備された排ガス浄化用の触媒２０６の温度を推定し、触媒温度推定量Ｔとして算出する（ステップＳ１０４）。
【００５１】
なお、本実施例では、このように触媒２０６の温度をエンジン冷却水の水温から推定しているが、排気浄化装置２０４の内部に触媒温度センサを設けて、触媒２０６の温度を直接求めるようにしても良い。
【００５２】
次に、ＨＶＥＣＵ１９０は、算出した触媒温度推定量Ｔが予め設定されている所定の閾値Ｔｂ以下であるか否かを判定して（ステップＳ１０６）、触媒２０６の温度を上昇させるために暖機を行う必要があるかどうかを決定する。
【００５３】
ここで、閾値Ｔｂとしては、触媒２０６が活性化して排ガス浄化の機能を十分に発揮できるような、触媒温度に対応した値を設定する。
【００５４】
判定の結果、触媒温度推定量Ｔが閾値Ｔｂ以下である場合には、触媒２０６の温度が低く触媒２０６の暖機を行う必要があるとして、ＨＶＥＣＵ１９０は、ＥＮＧＥＣＵ１７０に対し、暖機要求フラグをセットする（ステップＳ１０８）。逆に、閾値Ｔｂより大きい場合には、触媒２０６の温度が十分高く触媒２０６の暖機を行う必要がないとして、既に暖機要求フラグがセットされている場合には、ＨＶＥＣＵ１９０は、その暖機要求フラグをクリアする（ステップＳ１１０）。ここで、説明の都合上、図２の説明を一旦中断し、図３の説明に移る。
【００５５】
一方、図３に示した制御処理ルーチンが開始されると、ＨＶＥＣＵ１９０は、まず、ハイブリッド車両の車速を、リングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒを検出するセンサ（図示せず）から取得し、アクセルペダル１６４の踏込量を、アクセルペダルポジションセンサ１６４ａから取得し、エアコンのオン／オフ状態を、エアコンセンサ１６５から取得する（ステップＳ２０２）。そして、さらに、ＨＶＥＣＵ１９０は、バッテリ１９４の充電量（ＳＯＣ）を、充電量検出器１９９から取得する（ステップＳ２０４）。
【００５６】
次に、ＥＮＧＥＣＵ１７０は、ステップＳ２０６およびステップＳ２０８またはＳ２１０の処理を行なった後、ステップＳ２１２の処理を行なう。なお、ステップＳ２０６ないしＳ２１０の処理については、後ほど詳しく説明する。
【００５７】
ステップＳ２１２では、ＥＮＧＥＣＵ１７０は、ステップＳ２０２で取得した車速や、アクセルペダル１６４の踏込量や、エアコンのオン／オフ状態や、ステップＳ２０４で取得したバッテリ１９４の充電量などを基にして、エンジン１５０に対するベース要求動力ｓｐｖを、次の式（２）に従って、算出する。
【００５８】
ｓｐｖ＝ｓｐａｃｃ＋ｓｐａｃ＋ｓｐｃｈｇ …（２）
【００５９】
ここで、ｓｐａｃｃは、ハイブリッド車両を走行させるための駆動トルクを全てエンジン１５０によって賄う場合に必要な基本要求動力（発電量に換算した値）を表している。ＨＶＥＣＵ１９０は、取得した車速とアクセルペダル１６４の踏込量に基づいて、基本要求動力ｓｐａｃｃを導き出す。具体的には、予め、ＨＶＥＣＵ１９０の内部にあるＲＯＭ（図示せず）内に、車速とアクセルペダル１６４の踏込量とをパラメータとする基本要求動力算出マップが記憶されており、ＨＶＥＣＵ１９０は、取得した車速とアクセルペダル１６４の踏込量について、このマップから基本要求動力ｓｐａｃｃを求めるようにしている。
【００６０】
また、ｓｐａｃは、エアコンが駆動される場合の補正量を表している。エアコンは電力の消費量が大きいので、他の補機類とは別に、その使用電力を補正するのである。ＨＶＥＣＵ１９０は、取得したエアコンのオン／オフ状態に基づいて、エアコンが駆動されているかどうかを認識し、駆動されている場合には、エアコンの消費電力分をこの補正量ｓｐａｃとして導き出す。なお、本実施例では、エアコンセンサ１６５によってエアコンのオン／オフ状態を検出しているが、エアコンセンサ１６５が、エアコンのオン／オフ状態のみならず、エアコンの消費電力の推移などを検出する機能があれば、より正確にこのエアコン補正量ｓｐａｃを導き出すことができる。
【００６１】
また、ｓｐｃｈｇは、バッテリ１９４からの充放電補正量を表している。ＨＶＥＣＵ１９０は、取得したバッテリ１９４の充電量（ＳＯＣ）に基づいて、この充放電補正量ｓｐｃｈｇを導き出す。一般に、バッテリ１９４の充電量が低い場合には、バッテリ１９４の充電要求が高いため、充放電補正量ｓｐｃｈｇは高くなり（正になり）、逆に、充電量が高い場合には、バッテリ１９４の放電要求が高いため、充放電補正量ｓｐｃｈｇは低くなる（負になる）。通常時には、後述するように、充電量が約６０［％］の場合に、バッテリ１９４の充放電の要求がなくなり、充放電補正量ｓｐｃｈｇは０となる。なお、充放電補正量ｓｐｃｈｇの場合も、上記した基本要求動力ｓｐａｃｃの場合と同様に、予め、ＨＶＥＣＵ１９０の内部にあるＲＯＭ（図示せず）内に、バッテリ１９４の充電量をパラメータとする充放電補正量算出マップが記憶されており、ＨＶＥＣＵ１９０は、取得したバッテリ１９４の充電量について、このマップから充放電補正量ｓｐｃｈｇを求めるようにしている。
【００６２】
その後、ＨＶＥＣＵ１９０は、以上のようにして導き出した基本要求動力ｓｐａｃｃ、エアコン補正量ｓｐａｃ、およびバッテリ１９４からの充放電補正量ｓｐｃｈｇを、式（２）に示すように、それぞれ加算して、エンジン１５０に対するベース要求動力ｓｐｖを導き出す。
【００６３】
ところで、本実施例においては、バッテリ１９４からの充放電補正量ｓｐｃｈｇを導き出す際に用いる充放電補正量算出マップとして、通常時用のマップと暖気要求時用マップの２種類のマップが用意されている。
【００６４】
図４は本実施例において用いられる充放電補正量算出マップを示す説明図である。図４において、横軸はバッテリ１９４の充電量（ＳＯＣ）を表し、縦軸は充放電補正量ｓｐｃｈｇを表している。また、一点鎖線で示したマップＭ１は通常時に用いられるマップであり、太線で示したマップＭ２は触媒の暖機要求時に用いられるマップである。
【００６５】
通常時に用いられるマップＭ１では、前述したように、充電量が約６０［％］の場合に充放電補正量ｓｐｃｈｇは０［ｋｗ］となっている。そして、充電量が約６０［％］よりも低い場合には充放電補正量ｓｐｃｈｇは正（充電要求）となり、さらに、Ｓ１［％］よりも低くなると、充放電補正量ｓｐｃｈｇはＷ１［ｋｗ］で一定となっている。逆に、高い場合には充放電補正量ｓｐｃｈｇは負（放電要求）となり、さらに、Ｓ３［％］よりも高くなると、充放電補正量ｓｐｃｈｇはＷ２［ｋｗ］で一定となっている。
【００６６】
これに対し、触媒の暖機要求時に用いられるマップＭ２では、充電量が、６０［％］よりも高いＳ２［％］までは、充放電補正量ｓｐｃｈｇがＷ１［ｋｗ］で一定となっている。そして、充電量がＳ２［％］よりもさらに高くなると、充放電補正量ｓｐｃｈｇは徐々に低くなり、Ｓ４［％］を超えると、充放電補正量ｓｐｃｈｇは０となっている。従って、暖機要求時用マップＭ２の場合、充電量がＳ１［％］よりも高い範囲では、充放電補正量ｓｐｃｈｇは、通常時用マップＭ１の場合に比較して常に高くなっている。すなわち、触媒の暖機要求時には、充電量が上記範囲にある場合、通常時に比較して、エンジン１５０に対し、より多くの動力を出力するよう要求することになる。
【００６７】
そこで、ＨＶＥＣＵ１９０は、ステップＳ２１２の処理に先立って、まず、ＨＶＥＣＵ１９０からの暖機要求フラグがセットされているか否かを判定する（ステップＳ２０６）。そして、暖機要求フラグがセットいるときには、触媒の暖機要求があるものとして、ＨＶＥＣＵ１９０は、内部のＲＯＭに記憶されている２種類の充放電補正量算出マップのうち、図４に示した暖機要求時用マップＭ２を選択する（ステップＳ２０８）。逆に、暖機要求フラグがセットされていないときには、触媒の暖機要求がないものとして、通常時用マップＭ１を選択する（ステップＳ２１０）。
【００６８】
そして、ステップＳ２１２では、ＨＶＥＣＵ１９０は、バッテリ１９４からの充放電補正量ｓｐｃｈｇを導き出す際に、選択した充放電補正量算出マップを用いるようにしている。
【００６９】
次に、ＨＶＥＣＵ１９０は、ステップＳ２１２で算出したベース要求動力ｓｐｖについて各種ガード処理を行ない（ステップＳ２１４）、要求動力を所定の範囲内に制限する。例えば、トランスミッションの使用制限範囲に基づくトランスミッション差速制限ガード処理や、モータＭＧ１の故障などに基づく発電機異常時ガード処理や、バッテリ１９４の動作状態に基づく電池充放電限界ガード処理や、エンジン１５０の過渡トルク特性確保のためのレイトリミッタ処理や、エンジン１５０の使用制限範囲に基づく上下限ガード処理などが順次行なわれる。
【００７０】
続いて、ＨＶＥＣＵ１９０は、各種ガード処理によって制限されて最終的に導き出された要求動力を、エンジン１５０に対する最終要求動力ｓｐｅとして決定する（ステップＳ２１６）。そして、ＨＶＥＣＵ１９０は、その決定した要求動力ｓｐｅをＥＮＧＥＣＵ１７０に送信して伝える（ステップＳ２１８）。
【００７１】
図２に戻って、ＥＮＧＥＣＵ１７０では、ＨＶＥＣＵ１９０から送信された要求動力ｓｐｅを受信し（ステップＳ１１２）、その要求動力ｓｐｅに基づいて、アクチュエータ２６２によるスロットルバルブ２６１の目標開度ＳＶＰ＊をそれぞれ求める（ステップＳ１１４）。
【００７２】
具体的には、スロットルバルブ２６１の目標開度ＳＶＰ＊は、エンジン１５０に対する要求動力ｓｐｅから、次のようにして求めることができる。即ち、ＥＮＧＥＣＵ１７０は、クランクシャフト１５６の回転数を検出するセンサ（図示せず）などから、エンジン１５０の回転数ｎｅを別に求め、エンジン１５０に対する要求動力ｓｐｅをエンジン１５０の回転数ｎｅで除算することによって、エンジン１５０の要求トルクｔｅ＊を求める。そして、その要求トルクｔｅ＊をエンジン１５０から実際に出力させる際に必要なスロットルバルブ２６１の開度ＳＶＰを求める。こうして求めたスロットルバルブ２６１の開度ＳＶＰを目標開度ＳＶＰ＊とする。
【００７３】
なお、実際には、エンジン１５０の各回転数および動力について、それぞれ、所望のスロットルバルブ２６１の開度を予め求めて、それらをＥＮＧＥＣＵ１７０の内部にあるＲＯＭ（図示せず）内に、目標開度算出用のマップとして各々記憶しておき、得られたエンジン１５０の回転数ｎｅおよびエンジン１５０に対する要求動力ｓｐｅに対して、これらのマップから目標開度ＳＶＰ＊を求めるようにしている。
【００７４】
次に、ＥＮＧＥＣＵ１７０は、以上のようにして求めたスロットルバルブ２６１の目標開度ＳＶＰ＊に基づいて、スロットルバルブ２６１の実際の開度ＳＶＰが目標開度ＳＶＰ＊になるように、アクチュエータ２６２を制御する（ステップＳ１１８）。これによって、スロットルバルブ２６１の開度ＳＶＰが調整されて、エンジン１５０からは、上記した要求動力ｓｐｅとほぼ等しい動力が出力されることになる。
【００７５】
従って、以上のような制御処理ルーチンを実行することによって、次のような作用および効果を期待することができる。即ち、排気浄化装置２０４内の触媒２０６の温度が低くて、触媒の暖機を行なう必要がある場合には、ＥＮＧＥＣＵ１７０が暖機要求フラグをセットし、それにより、ＨＶＥＣＵ１９０が、充放電補正量ｓｐｃｈｇを導き出す際の充放電補正量算出マップとして暖機要求時用マップＭ２を選択するため、エンジン１５０に対する要求動力ｓｐｅとしては、通常時よりも多くの動力が設定されることになる。このとき、スロットルバルブ２６１の開度ＳＶＰは、エンジン１５０からその要求動力ｓｐｅとほぼ等しい動力が出力されるように調整されるため、その開度ＳＶＰも、エンジン１５０からより多くの動力が出力されるよう、通常時に比べ大きくなり、その結果として、エンジン１５０から排出される排ガスの量を十分確保することができる。従って、排気管２０２を通って排気浄化装置２０４内に適度な量の排ガスが流入されるため、適度に暖められたその排ガスによって、触媒２０６の温度を十分に上昇させることができ、最適な触媒の暖機を行うことができる。
【００７６】
また、このように、触媒の暖機を行なう際には、エンジン１５０から、通常時に比較してより多くの動力が出力されることになるが、その動力はプラネタリギヤ１２０を介してモータＭＧ１に伝達され、発電機として機能するモータＭＧ１において電力に変換されて、バッテリ１９４に充電される。すなわち、バッテリ１９４には、図４に示した暖機要求時用マップＭ２における充放電補正量ｓｐｃｈｇと通常時用マップＭ１における充放電補正量ｓｐｃｈｇとの差分に相当する量の電力が、通常時に比べてより多く充電されることになる。従って、エンジン１５０に供給された燃料は、動力を経て電力に変換され、無駄なくバッテリ１９４に蓄えられるため、燃費の悪化を防ぐことができる。
【００７７】
また、触媒の暖機を行なう際には、スロットルバルブ２６１の開度ＳＶＰを調整して、エンジン１５０からより多くの動力が出力されるよう制御されることになるため、従来技術で用いたような点火遅角制御を行う場合に比較して、この点においても、燃費を向上させることができる。
【００７８】
また、触媒の暖機を行なった後は、バッテリ１９４には、通常時に比較してより多くの電力が充電されたことになるため、その充電量は通常時よりも高くなっている。従って、この充電量の高くなった分の電力を利用すれば、その分、より長く、モータＭＧ２などを使った走行（ＥＶ走行）が可能になるため、トータルでも燃費の向上に役立つ。
【００７９】
さらにまた、触媒の暖機を行なった場合は、触媒２０６以外に、エンジン１５０本体も、早期に暖機を行なうことができるので、車両走行中に、より早くエンジン１５０の間欠運転を始めることができ、この点でも燃費の向上を図ることができる。
【００８０】
なお、本発明を適用する動力出力装置の構成としては、図１に示した構成の他、種々の構成が可能である。図１では、モータＭＧ２がリングギヤ軸１２６に結合されているが、モータＭＧ２が、エンジン１５０のクランクシャフト１５６に直結したプラネタリキャリア軸１２７に結合された構成をとることもできる。第１の変形例としての構成を図５に示す。図５では、エンジン１５０，モータＭＧ１，ＭＧ２のプラネタリギヤ１２０に対する結合状態が図１の実施例と相違する。プラネタリギヤ１２０に関わるサンギヤ軸１２５にモータＭＧ１が結合され、プラネタリキャリア軸１２７にエンジン１５０のクランクシャフト１５６が結合されている点では図１と同じである。図５では、モータＭＧ２がリングギヤ軸１２６ではなく、プラネタリキャリア軸１２７に結合されている点で図１の実施例と相違する。
【００８１】
かかる構成においても、例えば、モータＭＧ１により回生された電力を用いて、プラネタリキャリア軸１２７に結合されたモータＭＧ２を駆動することにより、クランクシャフト１５６に直結したプラネタリキャリア軸１２７にはさらなるトルクを付加することができ、このトルク付加は、駆動軸１１２に要求トルクが出力されるように行なわれる。従って、図１の実施例と同様に、モータＭＧ１およびＭＧ２を介して電力の形でやりとりされる動力を調整することにより、エンジン１５０から出力された動力を所望の回転数およびトルクとして駆動軸１１２から出力することができるので、エンジン１５０は、自由にその動作点を選択して運転することが可能である。従って、このような構成に対しても、本発明を適用することは可能である。
【００８２】
また、本発明は別の構成の動力出力装置に適用することもできる。第２の変形例としての構成を図６に示す。上記した実施例や第１の変形例においては、エンジン１５０から出力された動力の一部を駆動軸１１２に伝達するための動力調整装置として、プラネタリギヤ１２０等を用いた機械分配型動力調整装置を用いていたのに対し、この第２の変形例では、動力調整装置として、対ロータ電動機等を用いた電気分配型動力調整装置を用いている。具体的には、この動力出力装置では、プラネタリギヤ１２０およびモータＭＧ１に代えて、クラッチモータＣＭを備える。クラッチモータとは、相対的に回転可能なインナロータ３０２およびアウタロータ３０４を備える対ロータ電動機である。図６に示す通り、インナロータ３０２はエンジン１５０のクランクシャフト１５６に結合され、アウタロータ３０４は駆動軸１１２に結合されている。アウタロータ３０４には、スリップリング３０６を介して電力が供給される。アウタロータ３０４側の軸にはモータＭＧ２も結合されている。その他の構成は、図１で示した構成と同様である。
【００８３】
エンジン１５０から出力された動力は、クラッチモータＣＭを介して駆動軸１１２に伝達することができる。クラッチモータＣＭは、インナロータ３０２とアウタロータ３０４との間に電磁的な結合を介して動力を伝達する。この際、アウタロータ３０４の回転数がインナロータ３０２の回転数よりも低ければ、両者の滑りに応じた電力をクラッチモータＣＭで回生することができる。逆に、クラッチモータＣＭに電力を供給すれば、インナロータ３０２の回転数を増速して駆動軸１１２に出力することができる。エンジン１５０からクラッチモータＣＭを介して出力されたトルクが駆動軸１１２から出力すべき要求トルクと一致しない場合には、モータＭＧ２でトルクを補償することができる。
【００８４】
モータＭＧ２の役割は、図１に示した実施例の場合と同様である。従って、第２の変形例に対しても、本発明を適用することができる。
【００８５】
なお、本発明は上記した実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様にて実施することが可能である。
【００８６】
即ち、上記した実施例および変形例においては、パラレルハイブリッド方式の車両に本発明を適用した場合について説明したが、シリーズハイブリッド方式の車両に本発明を適用することも可能である。シリーズハイブリッド方式においても、エンジンから出力された動力を、駆動軸に任意の回転数およびトルクで出力することができるので、エンジンは自由に動作点を選択して運転することができるからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例としてのハイブリッド車両の概略構成を示す構成図である。
【図２】図１の実施例において、触媒暖機に関わる制御処理のうち、ＥＮＧＥＣＵ１７０による制御処理ルーチンの流れを示すフローチャートである。
【図３】図１の実施例において、触媒暖機に関わる制御処理のうち、ＨＶＥＣＵ１９０による制御処理ルーチンの流れを示すフローチャートである。
【図４】図１の実施例において用いられる充放電補正量算出マップを示す説明図である。
【図５】本発明の第１の変形例としてのの動力出力装置を搭載したハイブリッド車両の概略構成を示す構成図である。
【図６】本発明の第２の変形例としてのの動力出力装置を搭載したハイブリッド車両の概略構成を示す構成図である。
【符号の説明】
１１０…動力出力装置
１１１…動力伝達ギヤ
１１２…駆動軸
１１３…動力受取ギヤ
１１４…ディファレンシャルギヤ
１１６…駆動輪
１１９…ケース
１２０…プラネタリギヤ
１２１…サンギヤ
１２２…リングギヤ
１２３…プラネタリピニオンギヤ
１２４…プラネタリキャリア
１２５…サンギヤ軸
１２６…リングギヤ軸
１２７…プラネタリキャリア軸
１２８…動力取出ギヤ
１２９…チェーンベルト
１３０…ダンパ
１３２…ロータ
１３３…ステータ
１４２…ロータ
１４３…ステータ
１５０…エンジン
１５１…燃料噴射弁
１５２…燃焼室
１５３…吸気弁
１５４…ピストン
１５６…クランクシャフト
１５７…ＶＶＴ
１５８…イグナイタ
１６０…ディストリビュータ
１６２…点火プラグ
１６４…アクセルペダル
１６４ａ…アクセルペダルポジションセンサ
１６５…エアコンセンサ
１７０…ＥＮＧＥＣＵ
１７４…水温センサ
１７６…回転数センサ
１７８…回転角度センサ
１７９…スタートスイッチ
１９０…ＨＶＥＣＵ
１９１，１９２…駆動回路
１９４…バッテリ
１９９…充電量検出器
２００…吸入口
２０２…排気管
２０４…排気浄化装置
２０６…触媒
２６１…スロットルバルブ
２６２…アクチュエータ
２６３…スロットルバルブポジションセンサ
２６４…カムシャフトポジションセンサ
３０２…インナロータ
３０４…アウタロータ
３０６…スリップリング
ＣＭ…クラッチモータ
Ｍ１…通常時用マップ
Ｍ２…暖機要求時用マップ
ＭＧ１…モータ
ＭＧ２…モータ
Claims (8)
- 機械的な動力を出力するエンジンと、該エンジンの出力した動力の少なくとも一部を用いて発電し得る発電機と、発電された電力の少なくとも一部を充電する二次電池と、前記発電機により発電された電力または前記二次電池より放電された電力を用いて、駆動軸に出力される動力が所望の動力となるよう運転される電動機と、前記エンジンの排気通路に設けられ、該排気通路を通る排ガスを浄化するための触媒と、を備え、前記エンジンの出力した機械的な動力の少なくとも一部を含む前記駆動軸に出力される動力によって車輪を駆動するハイブリッド車両であって、
前記二次電池の充電量を検出する充電量検出手段と、
検出した前記充電量及びアクセル踏込量を含む所定のパラメータに基づいて、前記エンジンに対する要求動力を設定する要求動力設定手段と、
前記エンジンから出力される動力が設定された前記要求動力とほぼ等しくなるよう、前記エンジンを制御し得るエンジン制御手段と、
を備え、
前記要求動力導出手段は、検出された前記充電量が所定の範囲にある場合において、前記触媒の温度上昇のための暖機要求があった時に、通常時よりも多くの動力を、前記要求動力として設定することを特徴とするハイブリッド車両。 - 請求項１に記載のハイブリッド車両において、
前記エンジンは、運転効率の高い動作点で運転することを特徴とするハイブリッド車両。 - 請求項１に記載のハイブリッド車両において、
前記エンジンは、間欠運転することを特徴とするハイブリッド車両。 - 請求項１に記載のハイブリッド車両において、
前記要求動力設定手段は、補機で消費される動力も加味して、前記エンジンに対する前記要求動力を設定することを特徴とするハイブリッド車両。 - 請求項１に記載のハイブリッド車両において、
前記エンジン制御手段は、前記エンジンのスロットルバルブの開度を調整することにより、前記エンジンから出力される動力が前記要求動力とほぼ等しくなるようにすることを特徴とするハイブリッド車両。 - 請求項１または請求項５に記載のハイブリッド車両において、
前記エンジン制御手段は、前記エンジンに関連した所定のパラメータから、前記触媒の温度を推定し、推定した該温度が所定の温度以下である場合に、前記要求動力導出手段に対し、前記触媒の温度上昇のための暖機要求を出すことを特徴とするハイブリッド車両。 - 機械的な動力を出力するエンジンと、該エンジンの排気ガス浄化のための触媒と、前記エンジンから出力される機械的な動力の一部を駆動軸に出力しつつ、残余の動力を電力として取り出す電動発電機と、発電された電力の少なくとも一部を充電する二次電池と、を有するハイブリッド車両であって、
アクセル踏込量と車速に基づいて要求動力を決定し、該要求動力と、前記二次電池の充電量と前記触媒の温度により決まる要求動力補正量と、で導き出されるエンジン要求動力を満たすよう、前記エンジンからの動力出力を行うと共に、
前記要求動力補正量は、少なくとも、前記触媒の温度が所定の温度以下である場合に、前記エンジン要求動力が多くなるよう決定されることを特徴とするハイブリッド車両。 - 機械的な動力を出力するエンジンと、該エンジンの出力した動力の少なくとも一部を用いて発電し得る発電機と、発電された電力の少なくとも一部を充電する二次電池と、前記発電機により発電された電力または前記二次電池より放電された電力を用いて、駆動軸に出力される動力が所望の動力となるよう運転される電動機と、前記エンジンの排気通路に設けられ、該排気通路を通る排ガスを浄化するための触媒と、を備え、前記エンジンの出力した機械的な動力の少なくとも一部を含む前記駆動軸に出力される動力によって車輪を駆動するハイブリッド車両において用いられる前記エンジンの制御方法であって、
（ａ）前記二次電池の充電量を検出する工程と、
（ｂ）検出した前記充電量及びアクセル踏込量を含む所定のパラメータに基づいて、前記エンジンに対する要求動力を設定する工程と、
（ｃ）前記エンジンから出力される動力が設定された前記要求動力とほぼ等しくなるよう、前記エンジンを制御する工程と、
を備え、
前記工程（ｂ）は、
前記触媒の温度上昇のための暖機要求があった否かを判定する工程と、
前記暖機要求があった時に、検出された前記充電量が所定の範囲にある場合には、通常時よりも多くの動力を、前記要求動力として設定する工程と、
を含むことを特徴とするエンジンの制御方法。
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