JP5071213B2 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、動力源として電動機及び内燃機関を備えたハイブリッド車両の制御装置の技術分野に関する。

ハイブリッド車両として、内燃機関の排気経路にＥＨＣ（Electric Heating Catalyst：電気加熱式触媒）を備えたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示されたハイブリッド車の排気ガス低減装置（以下、「従来の技術」と称する）によれば、モータ起動中且つエンジン停止中に予め触媒を加熱しておき、制御ユニットにより触媒が活性化十分温度に達したことを判断してからエンジン駆動を許可することによって、始動時に発生する排気ガスの効率良い浄化が可能となるとされている。

尚、外部から充電可能なハイブリッド車両も開示されている（例えば、特許文献２参照）。

また、内燃機関の始動に先立ちＥＨＣへの通電による触媒加熱を行う技術に関しては他にも提案されている（例えば、特許文献３参照）。

更に、ＥＨＣを備えたハイブリッド車両において、エンジン停止中であってバッテリ残量が所定量以下のときに回生電力をＥＨＣに供給する技術も提案されている（例えば、特許文献４参照）。

特開平８−３３８２３５号公報 特開２００７−２４５９９９号公報 特開平１０−２８８０２８号公報 特開平６−１７８４０１号公報

ハイブリッド車両の駆動条件は多種多様である。従って、内燃機関及び電動機が共に停止したソーク状態において、内燃機関の始動が要求される可能性もある。そのような場合、従来の技術では、触媒温度が不十分であれば内燃機関の始動が許可されないため、電動機が、理論上の又は制御上の出力範囲を超えた動作を要求されたとしても、内燃機関の動力を車両の走行に供することができずに動力性能が著しく低下してしまう。或いは、そのような場合に触媒温度が不十分なまま内燃機関の始動を許可すれば、エミッションの悪化が回避され難い。即ち、従来の技術には、場合により、車両全体としての動力性能の低下を招くことなく、内燃機関の始動時におけるエミッションの悪化を回避することが困難であるという技術的な問題点がある。

本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、内燃機関の始動時におけるエミッションの悪化を抑制し得るハイブリッド車両の制御装置を提供することを課題とする。

上述した課題を解決するため、本発明に係るハイブリッド車両の制御装置は、内燃機関と、該内燃機関の排気経路に設置された触媒と、通電により該触媒を加熱可能な加熱手段と、該内燃機関と共に動力源として機能する少なくとも一の電動機と、所定種類の充電装置による充電が可能に構成された蓄電手段を介して前記加熱手段に対し前記通電が可能な通電手段とを備えたハイブリッド車両の制御装置であって、前記ハイブリッド車両が、前記内燃機関と前記電動機とがいずれも停止してなるソーク状態にあるか否かを判別する第１判別手段と、前記蓄電手段に対し前記充電がなされているか否かを判別する第２判別手段と、前記ハイブリッド車両が前記ソーク状態にある旨が判別され、且つ前記蓄電手段に対し前記充電がなされている旨が判別された場合に、前記通電がなされるように前記通電手段を制御する制御手段とを具備することを特徴とする。

本発明における「内燃機関」とは、例えば複数の気筒を有し、当該複数の気筒の各々における燃焼室においてガソリン、軽油或いはアルコール等の各種燃料が燃焼した際に発生する爆発力たる動力の少なくとも一部を、例えばピストン及びコネクティングロッド等の機械的な伝達経路を経て、例えばクランク軸等の出力軸を介してハイブリッド車両の車軸に出力可能な機関を包括する概念であり、例えば２サイクル或いは４サイクルレシプロエンジン等を指す。

また、本発明に係るハイブリッド車両には、内燃機関とは異なる動力源としての、例えば、モータ或いはモータジェネレータ等の形態を採り得る電動機が備わり、例えばインバータや各種のＰＣＵ（Power Control Unit）等を介した、電流制御、電圧制御又は電力制御等各種の動力制御により、車軸に対し、バッテリ等各種蓄電手段からの放電電力に応じた動力を出力可能に構成される。

尚、この内燃機関における、例えばクランクシャフト等の機関出力軸には、例えば直接的に又は間接的に、ジェネレータ或いはモータジェネレータ等の形態を採り得る発電機が接続され、内燃機関の動力により適宜に発電可能に構成されていてもよい。

本発明に係る内燃機関の排気経路には、例えば、三元触媒、ＮＳＲ触媒（ＮＯｘ吸蔵還元触媒）又は酸化触媒の各種形態を採り得る、或いはその設置場所によりＳ／Ｃ（Start Converter）触媒又は床下触媒等の形態を採り得る各種の触媒が備わる。

また、本発明に係るハイブリッド車両には、通電によりこれら各種形態を採り得る触媒を加熱することが可能に構成された、例えば熱線、ヒータコイル、又はセラミックヒータ等の形態を採り得る加熱手段が設置されている。

この加熱手段は、通電により触媒を加熱可能である限りにおいて、如何なる物理的、機械的及び電気的構成を有していてもよいが、好適な一形態として、例えば加熱対象となる触媒と一体に構成され、或いはその上流側に近接して配置され、所謂ＥＨＣの一部として構成されていてもよい。この加熱手段は、例えば電流制御回路、電圧制御回路、電力制御回路、スイッチング回路又は整流回路等の一部を適宜に含んで構成され得る各種の通電手段によりその加熱状態を規定する通電状態が二値的、段階的又は連続的に制御される。

通電手段に対する電力供給源の少なくとも一部として機能する蓄電手段は、先に述べた電動機に対する電力供給源としての蓄電手段と共有されるにせよ（好適には、共有される）、別体であるにせよ、所定種類の充電装置による充電が可能に構成される。

ここで、「所定種類の充電装置」とは、家庭に設置された設置型の又は可搬性を有する各種充電装置（好適な一形態として、例えば家庭用コンセント及び専用又は汎用の充電プラグ等を適宜含む）、或いは市街地又は郊外にインフラ設備として設置された（好適な一形態として、例えばガソリンスタンドやそれに類する施設等に付設されていてもよい）各種充電装置等を指す。即ち、本発明に係るハイブリッド車両は、蓄電手段の充電状態をドライバの意思等に基づいて比較的自由に制御可能に構成された、所謂「プラグインハイブリッド」等と称される形態を有する。

本発明に係るハイブリッド車両の制御装置によれば、その動作時には、例えばＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る第１判別手段によって、ハイブリッド車両がソーク状態にあるか否かが判別される。ここで、「ソーク状態」とは、内燃機関及び電動機が共に停止した状態を指す。ハイブリッド車両がソーク状態にあるか否かは、例えばイグニッション操作の有無に基づいて判別されてもよいし、内燃機関の機関回転速度や電動機の回転速度に基づいて判別されてもよいし、他の手法で判別されてもよい。

本発明に係るハイブリッド車両の制御装置によれば、その動作時には、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る第２判別手段によって、蓄電手段に対し充電装置による充電がなされているか否かが判別される。

この種の判別に係る判別態様は特に限定されないが、充電装置と蓄電手段とが直接的に又は間接的に、例えばプラグ等の導通手段を介して電気的に接続される等して係る充電が実現される場合等には、係るプラグを介した導通を電気的に検出することにより当該判別が行われてもよいし、蓄電手段のＳＯＣ（State Of Charge：充電状態）を各種指標値（例えば、充電残量等）として検出可能な、例えばＳＯＣセンサ等から適宜取得される、充電量に関する情報に基づいて当該判別がなされてもよい。

尚、「充電がなされている」状態とは、例えば、蓄電手段のＳＯＣが充電を必要としない程度に高い（例えば、理論上の又は制御上の最大値である）等の理由により、蓄電手段への電力供給が実質的になされていない状態を含み、例えばプラグ等然るべき接続手段を介して充電装置とハイブリッド車両とが電気的に接続され、充電装置からの電力供給を享受し得る状態を包括する概念である。

ここで、触媒は、例えば触媒活性温度未満の低い温度領域において、予め期待される浄化作用が得られ難い性質を有する。従って、内燃機関の始動時におけるエミッションの悪化を回避する観点からは、内燃機関の始動時に既に触媒が活性温度に達している、或いは少なくとも何らの対策も講じられぬまま放置されている場合と較べて幾らかなり触媒の温度上昇が図られているのが望ましい。

そこで、本発明に係るハイブリッド車両の制御装置によれば、ハイブリッド車両がソーク状態にあり、且つ充電装置を介した充電がなされている旨が判別された場合（以下、このような状態を適宜「ソーク時充電状態」等と称する）に、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る制御手段によって、加熱手段への通電がなされるように通電手段が制御される。その結果、触媒の温度は、何らの対策も講じられぬ場合と較べて幾らかなり上昇する、或いはその低下の進行が抑制される。

従って、ハイブリッド車両がソーク状態から脱した場合（例えば、イグニッション操作がなされた場合等）に、例え即座に内燃機関の始動が要求されたとしても、内燃機関の排気が全く浄化されぬまま車外に排出されるといった事態は防止される。即ち、本発明に係るハイブリッド車両の制御装置によれば、エミッションの悪化を懸念してこのような事態に際して内燃機関の始動を許可しないこと等により動力性能を著しく低下させることなく、且つ内燃機関の始動時におけるエミッションの悪化を好適に抑制することが可能となるのである。

補足すれば、家庭内やインフラ施設等に設置された充電装置を介した充電経路を有さぬハイブリッド車両（即ち、好適な一形態として、ハイブリッド車両の走行中や一時停止中に、内燃機関又は電動機或いは発電機等を利用して適宜充電を行う以外に充電がなし得ない構成を有するハイブリッド車両）では、ソーク中に蓄電手段の電力を使用することは、理論的には可能であれ実質的には不可能である（ソーク時間は、一時的なソークから長期間のソークまで存在するため、蓄電手段が完全放電する可能性を排除できない）。

それに対し、本発明に係る制御手段の制御によれば、本発明に係るハイブリッド車両が、外部充電可能な蓄電手段を有することに着目して、蓄電手段の充電に供される電力の少なくとも一部を加熱手段の通電に使用することにより、少なくとも蓄電手段の充電量の低下を招くことなく、触媒を内燃機関の始動以前に暖機することが可能となるのである。

即ち、触媒の暖機が不十分な状態で内燃機関が始動すること自体を防止する、或いはそのような状態でやむなく始動した場合に触媒温度を活性温度付近まで上昇させるのに要する時間を短縮化することができる等といった点において、本発明に係るハイブリッド車両の制御装置は実践上の高い利益を提供するものである。

尚、通電手段の電源は、必ずしも蓄電手段のみでなくてもよく、例えば蓄電手段の充電時において、加熱手段に対し、蓄電手段を介することなく充電装置から供給される電力が供給されてもよい。

本発明に係るハイブリッド車両の制御装置の一の態様では、前記制御手段は、前記加熱手段に対する通電量が前記ハイブリッド車両の走行時における前記通電量に対応する基準値未満となるように前記通電手段を制御する。

この態様によれば、ハイブリッド車両がソーク時充電状態にある場合になされる加熱手段の通電に際し、通電量が基準値未満に抑制される。

ここで、「基準値」とは、ハイブリッド車両の走行時に加熱手段に対しなされる通電に係る通電量、即ち、好適な一形態として触媒を迅速に活性温度以上の温度領域まで加熱すべくなされる通電に係る、固定値又は可変値としての通電量に対応する値（当該通電量自体を含む）である。即ち、基準値未満に抑制された通電量とは、定性的に表現すれば、好適な一形態として、触媒を活性温度未満の（且つ、理想的には可及的に高い）温度領域に維持するための通電量である。

従って、この態様によれば、充電装置を介した無駄な電力消費が抑制され、経済的であると共に、触媒の温度を活性温度未満に（少なくとも常時活性温度以上に維持されることのないように）制御することにより、触媒を熱負荷から幾らかなり保護することが可能となり、実践上有益である。尚、基準値未満の通電量とは、ソーク時充電状態において幾らかなり触媒を暖機せしめ得る限りにおいて自由に設定されてよい。

本発明に係るハイブリッド車両の制御装置の他の態様では、前記ソーク状態における充電が、所定の短期間で終了するか否かを判別する第３判別手段を更に具備し、前記制御手段は、前記ソーク状態における充電が前記短期間で終了する旨が判別された場合に、前記通電がなされるように前記通電手段を制御する。

この態様によれば、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る第３判別手段により、ソーク時充電状態が短期間で終了するか否かが判別される。ここで、「短期間」とは、好適な一形態として、ソーク状態における充電がハイブリッド車両の所有者宅以外の場所でなされる場合の充電期間を含み、また好適な一形態として、市街地や郊外におけるインフラ施設で充電がなされる場合の充電期間を指す。

この態様によれば、ソーク時充電状態が短期間で終了する旨が判別された場合に限って、そのような場合に優先的に、或いは少なくともそのような場合に、通電手段への通電がなされるため、効率的且つ効果的に触媒の暖機を図ることが可能となる。補足すれば、自宅車庫等にハイブリッド車両を格納して充電を開始した場合、ハイブリッド車両の次なる使用タイミングがいつになるかは甚だ不明確であり（例えば、数日、数週間又は数ヶ月使用されない場合も考えられる）、そのような不明確な場合も含めて加熱手段への通電を実行することは、ハイブリッド車両によりもたらされる高い経済性と相反する性質を有するのである。

尚、ソーク時充電状態が短期間で終了するか否かは、如何なる態様の下に判別されてもよい。例えば、好適な一形態として、ハイブリッド車両のコンソールパネルやダッシュボード等に、ソーク時充電状態が短期間で終了する旨の入力を可能とする各種の操作手段（ボタン、レバー又はダイアル等）が設置されている場合には、これら操作手段の操作状態を例えば物理的に、機械的、電気的又は磁気的に検出することによって当該判別を行ってもよいし、予めハイブリッド車両の運転条件や運転履歴等に基づいてソーク時充電状態が短期間で終了する旨の判別がなされてもよい。或いは更に、インフラ設備側でこの種の情報や信号の供給が可能であれば、第３判別手段は、ソーク時充電状態において、この種の情報や信号の供給を受けて、係る判別を行ってもよい。即ち、第３判別手段に係るこの種の判別は、人為操作の有無によらず広範な態様の下に実現可能である。

本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。

＜発明の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。

＜実施形態の構成＞
始めに、図１を参照して、本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両１０の構成について説明する。ここに、図１は、ハイブリッド車両１０の構成を概念的に表してなる模式的なブロック図である。

図１において、ハイブリッド車両１０は、減速機構１１及び車輪１２、並びにＥＣＵ１００、エンジン２００、モータジェネレータＭＧ１（以下、適宜「ＭＧ１」と略称する）、モータジェネレータＭＧ２（以下、適宜「ＭＧ２」と略称する）、動力分割機構３００、ＥＨＣ４００、ＰＣＵ５００、バッテリ６００、充電プラグ７００及び通電許可スイッチ８００を備えた、本発明に係る「ハイブリッド車両」の一例である。

減速機構１１は、エンジン２００及びモータジェネレータＭＧ２から出力された動力に応じて回転可能に構成された、デファレンシャルギア（不図示）等を含んでなるギア機構であり、これら動力源の回転速度を所定の減速比に従って減速可能に構成されている。減速機構１１の出力軸は、ハイブリッド車両１０の車軸（符号省略）に連結されており、これら動力源の動力は、回転速度が減速された状態で当該車軸及び当該車軸に連結された、駆動輪としての車輪１２に伝達されるように構成されている。

尚、減速機構１１の構成は、エンジン２００及びモータジェネレータＭＧ２から供給される動力を、その動力に基づいた軸体の回転速度を減速しつつ車軸に伝達可能である限りにおいて何ら限定されず、単にデファレンシャルギア等を含んでなる構成を有していてもよいし、複数のクラッチ及びブレーキ並びに遊星歯車機構により構成される所謂リダクション機構として複数の変速比を得ることが可能に構成されていてもよい。

ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等を備え、ハイブリッド車両１０の動作全体を制御することが可能に構成された電子制御ユニットであり、本発明に係る「ハイブリッド車両の制御装置」の一例である。ＥＣＵ１００は、ＲＯＭに格納された制御プログラムに従って、後述するＥＨＣ通電制御を実行することが可能に構成されている。

尚、ＥＣＵ１００は、本発明に係る「第１判別手段」、「第２判別手段」、「第３判別手段」及び「制御手段」の夫々一例として機能するように構成された一体の電子制御ユニットであり、これら各手段に係る動作は、全てＥＣＵ１００によって実行されるように構成されている。但し、本発明に係るこれら各手段の物理的、機械的及び電気的な構成はこれに限定されるものではなく、例えばこれら各手段は、複数のＥＣＵ、各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成されていてもよい。

エンジン２００は、ハイブリッド車両１０の主たる動力源として機能するように構成された、本発明に係る「内燃機関」の一例たるガソリンエンジンである。ここで、図２を参照し、エンジン２００の詳細な構成について説明する。ここに、図２は、エンジン２００の一断面構成を概念的に且つ模式的に例示する模式断面図である。尚、同図において、図１と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。

図２において、エンジン２００は、気筒２０１内において燃焼室に点火プラグ（符号省略）の一部が露出してなる点火装置２０２による点火動作を介して混合気を燃焼せしめると共に、係る燃焼による爆発力に応じて生じるピストン２０３の往復運動を、コネクティングロッド２０４を介してクランクシャフト２０５の回転運動に変換することが可能に構成されている。また、クランクシャフト２０５の近傍には、クランクシャフト２０５の回転位置（即ち、クランク角）を検出するクランクポジションセンサ２０６が設置されている。尚、エンジン２００は、紙面と垂直な方向に４本の気筒２０１が直列に配されてなる直列４気筒エンジンであるが、個々の気筒２０１の構成は相互に等しいため、図２においては一の気筒２０１についてのみ説明を行うこととする。

尚、本発明に係る「内燃機関」は、ガソリンエンジンに限らず、軽油を燃料とするディーゼルエンジン又はアルコールとガソリンとの混合燃料を使用可能なバイフューエルエンジン等の形態を有していてもよい。また、ガソリンエンジンであるにせよ、その気筒配列は、直列に限定されない。

エンジン２００において、外部から吸入された空気は吸気管２０７を通過し、吸気ポート２１０において、インジェクタ２１２から噴射された燃料と混合されて前述の混合気となる。燃料は、図示せぬ燃料タンクに貯留されており、図示せぬフィードポンプの作用により、図示せぬデリバリパイプを介してインジェクタ２１２に圧送供給されている。尚、燃料を噴射する噴射手段の形態は、図示するような所謂吸気ポート噴射型インジェクタの構成を採らずともよく、例えば、フィードポンプ或いは他の低圧ポンプにより圧送される燃料の圧力を更に高圧ポンプによって昇圧せしめ、高温高圧の気筒２０１内部へ燃料を直接噴射することが可能に構成された、所謂直噴インジェクタ等の形態を有していてもよい。

気筒２０１内部と吸気管２０７とは、吸気バルブ２１１の開閉によってその連通状態が制御されている。気筒２０１内部で燃焼した混合気は排気となり吸気バルブ２１１の開閉に連動して開閉する排気バルブ２１３の開弁時に排気ポート２１４を介して排気管２１５に導かれる。排気管２１５は、本発明に係る「排気経路」の一例である。

一方、吸気管２０７における、吸気ポート２１０の上流側には、図示せぬクリーナを経て導かれた吸入空気に係る吸入空気量を調節するスロットルバルブ２０８が配設されている。このスロットルバルブ２０８は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されたスロットルバルブモータ２０９によってその駆動状態が制御される構成となっている。尚、スロットルバルブモータ２０９は、基本的には不図示のアクセルポジションセンサにより検出されるアクセル開度に応じたスロットル開度が得られるように、ＥＣＵ１００により駆動制御されるが、その駆動制御に際してドライバの意思が介在する必要はなく（無論、ドライバの意思に反することのない範囲である）、言わば自動的にスロットル開度を調整することも可能である。即ち、スロットルバルブ２０９は、一種の電子制御式スロットルバルブとして構成されている。

排気管２１５には、ＥＨＣ４００が設置されている。ここで、図３を参照し、ＥＨＣ４００について説明する。ここに、図３は、排気管２１５の伸長方向に沿ったＥＨＣ４００の一断面構成を概念的に表してなる模式断面図である。尚、同図において、図１と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。

図３において、ＥＨＣ４００は、ケース４１０、三元触媒４２０及びヒータ４３０を備える。

ケース４１０は、その内部に三元触媒４２０及びヒータ４３０を収容する、ＥＨＣ４００の筐体である。ケース４１０は、排気の流れと直交する方向（即ち、紙面と垂直な方向である）の断面が円環状をなす金属性の円筒状部材であり、電位的に接地されている。

三元触媒４２０は、エンジン２００から排出されるＣＯ（一酸化炭素）、ＨＣ（炭化水素）、及びＮＯｘ（窒素酸化物）を夫々浄化することが可能に構成された、本発明に係る「触媒」の一例たる触媒コンバータである。

ヒータ４３０は、上述した排気の流れと直交する方向の断面が渦状をなす抵抗体であり、本発明に係る「加熱手段」の一例である。ヒータ４３０は、少なくとも電気的な絶縁特性は有しておらず、後述するように通電されることにより通電量に応じた電流を流し得る、好適には金属性の材料で構成されている。ヒータ４３０の一端部は、ケース４１０に接続されており、電位的に接地されている。一方、ヒータ４３０の他端部（不図示）は、後述するＰＣＵ５００と電気的に接続されており、上述した通電がなされる構成となっている。この際、ヒータ４３０を構成する材料は、通電により発熱を伴い得る限りにおいて、例えば電気抵抗値或いは導電率といった導電性を規定する物性値によって限定されるものではなく、例えば相対的に高い導電特性（即ち、相対的に低い電気抵抗値により規定される導電特性）を有する例えば金属材料や、相対的に低い導電特性（即ち、相対的に高い電気抵抗値により規定される導電特性）を有する、一般的には抵抗体と称されるような材料であってもよい。

図２に戻り、ＥＨＣ４００には、三元触媒４２０の温度たる触媒床温Ｔｃを検出可能に構成された、温度センサ２１６が設置されている。温度センサ２１６は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された触媒床温Ｔｃは、ＥＣＵ１００により、一定又は不定の周期で参照される構成となっている。

また、排気管２１５には、エンジン２００の排気空燃比を検出することが可能に構成された空燃比センサ２１７が設置されている。また、気筒２０１を収容するシリンダブロックに設置されたウォータジャケットには、エンジン２００を冷却するために循環供給される冷却水（ＬＬＣ）に係る冷却水温を検出するための水温センサ２１８が配設されている。尚、前述した触媒床温Ｔｃは、この水温センサ２１８により検出される冷却水温により代替的に検出されてもよい。この場合、ＥＣＵ１００のＲＯＭに、冷却水温と触媒床温Ｔｃとの相関を規定するマップ等が格納されていてもよい。

図１に戻り、モータジェネレータＭＧ１は、バッテリ６００を充電するための或いはモータジェネレータＭＧ２に電力を供給するための発電機として、更にはエンジン２００の動力をアシストする電動機として機能するように構成されている。

モータジェネレータＭＧ２は、本発明に係る「電動機」の一例たる電動発電機であり、エンジン２００の動力をアシストする電動機として、或いはバッテリ５００を充電するための発電機として機能するように構成されている。

尚、これらモータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２は、例えば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とを備える。但し、他の形式のモータジェネレータであっても構わない。

動力分割機構３００は、エンジン２００の動力をＭＧ１及び車軸へ分配することが可能に構成された遊星歯車機構である。尚、動力分割機構３００の構成は公知の各種態様を採り得るため、ここではその詳細な説明を省略するが、簡略的に説明すると、動力分割機構３００は、中心部に設けられたサンギアと、サンギアの外周に同心円状に設けられたリングギアと、サンギアとリングギアとの間に配置されてサンギアの外周を自転しつつ公転する複数のピニオンギアと、クランクシャフト２０５の端部に結合され、各ピニオンギアの回転軸を軸支するプラネタリキャリアとを備える。

このサンギアは、サンギア軸を介してＭＧ１のロータ（符合は省略）に結合され、リングギアは、リングギア軸を介してＭＧ２の不図示のロータに結合されている。リングギア軸は、車軸と連結されており、ＭＧ２が発する動力は、リングギア軸を介して車軸へと伝達され、同様に車軸を介して伝達される車輪１２からの駆動力は、リングギア軸を介してＭＧ２に入力される。係る構成の下、動力分割機構３００により、エンジン２００が発する動力は、プラネタリキャリアとピニオンギアとによってサンギア及びリングギアに伝達され、エンジン２００の動力が２系統に分割される。

ＰＣＵ５００は、バッテリ６００から取り出した直流電力を交流電力に変換して、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２に供給すると共に、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２によって発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ６００に供給することが可能に構成された不図示のインバータ等を含み、バッテリ６００と各モータジェネレータとの間の電力の入出力を、或いは各モータジェネレータ相互間の電力の入出力（即ち、この場合、バッテリ６００を介さずに各モータジェネレータ相互間で電力の授受が行われる）を制御することが可能に構成された電力制御ユニットである。ＰＣＵ５００は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００によってその動作が制御される構成となっている。

一方、ＰＣＵ５００は、ＥＨＣ４００と電気的に接続されており、ＥＨＣ４００に対して、直流駆動電圧Ｖｄを供給可能に構成されている。ＥＨＣ４００のヒータ４３０には、この直流駆動電圧Ｖｄに応じた駆動電流Ｉｄが生じ、この駆動電流Ｉｄによりヒータ４３０が発熱する構成となっている。即ち、ＰＣＵ５００は、本発明に係る「通電手段」の一例である。補足すると、ＰＣＵ５００は、例えばＤＣ−ＤＣコンバータ等の昇圧回路を内蔵しており、ヒータ４３０に供給される駆動電圧Ｖｄは、少なくとも二値的に可変制御可能である。

尚、本実施形態では、ＰＣＵ５００が本発明における「通電手段」の一例とされるが、通電手段の態様は、ＥＨＣ４００への通電（本実施形態では、ヒータ４３０への通電）を可能とする限りにおいて、何ら限定されない趣旨である。例えば、ハイブリッド車両１０には、本発明に係る「通電手段」の一例として、バッテリ６００或いは他の蓄電手段等から供給される１次電圧を、例えば数百ボルトの高電圧に昇圧させることが可能な、２次電圧供給装置が備わっていてもよい。

バッテリ６００は、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２を力行するための電力に係る電力供給源として機能することが可能に構成された充電可能な蓄電池であり、本発明に係る「蓄電手段」の一例である。ここで、バッテリ６００は、ハイブリッド車両１０の車外に設置される外部電源２０（即ち、本発明に係る「充電装置」の一例）により、適宜充電可能に構成されている。即ち、バッテリ６００は、各モータジェネレータの発電作用により生じる電力の他に、外部電源２０からの電力供給によっても充電される。

充電プラグ７００は、バッテリ６００と電気的に接続されており、且つ外部電源２０との電気的な接続を可能とする金属製のプラグである。充電プラグ７００は、外部電源２０と適宜に接続可能であり、外部電源２０と接続された状態においてバッテリ６００が充電される構成となっている。

尚、この充電プラグ７００は、ＥＨＣ４００の、例えばヒータ４３０と電気的に接続されていてもよく、この場合、ヒータ４３０へ電力を供給する系統と、バッテリ６００へ電力を供給する系統とを選択的に切り替え可能な、各種のスイッチング回路等の切り替え手段が備わっていてもよい。

尚、充電装置２０は、例えば家庭用の１００Ｖ電源であってもよいし、市街地や郊外の然るべきインフラ施設（例えば、ガソリンスタンドやサービスステーション）等にインフラ設備として設置されるものであってもよく、その物理的、機械的、機構的、電気的又は化学的態様は何ら限定されない趣旨である。

通電許可スイッチ８００は、ハイブリッド車両１０のコンソールパネル等においてドライバによる操作が可能に構成された操作手段である。通電許可スイッチ８００は、その操作状態がオンオフの二値状態を採る構成となっており、オン状態において、後述する通電許可フラグがオン状態となり、オフ状態において、当該通電許可フラグがオフ状態となるように構成されている。

＜実施形態の動作＞
次に、図４を参照し、本実施形態の動作として、ＥＣＵ１００により実行されるＥＨＣ通電制御の詳細について説明する。ここに、図４は、ＥＨＣ通電制御のフローチャートである。

図４において、ＥＣＵ１００は、ハイブリッド車両１０がソーク状態にあるか否かを判別する（ステップＳ１０１）。ここで、本実施形態に係る「ソーク状態」とは、モータジェネレータＭＧ２、モータジェネレータＭＧ１及びエンジン２００のいずれもが停止した状態を指す。ＥＣＵ１００は、エンジン２００及び各モータジェネレータの動作を制御する制御ユニットであり、ハイブリッド車両１０がソーク状態にあるか否かについて、ＥＣＵ１００は簡便にその判別を行うことが可能である。例えば、ＥＣＵ１００は、エンジン２００及び各モータジェネレータの回転速度がゼロであるか否か等に基づいて、当該判別を行ってもよい。

ハイブリッド車両１０がソーク状態にない場合（ステップＳ１０１：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、温度センサ２１６により検出される触媒床温Ｔｃが、閾値Ｔｃｔｈ未満であるか否かを判別する（ステップＳ１０５）。閾値Ｔｃｔｈは、三元触媒４２０の触媒活性温度に設定されている。触媒床温Ｔｃが閾値Ｔｃｔｈ未満である場合（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、ＰＣＵ５００の制御を介してＥＨＣ４００を駆動制御する。より具体的にはヒータ４３０への通電を実行する（ステップＳ１０６）。

ここで、ステップＳ１０６におけるヒータ４３０への通電に際しては、通電量が基準値Ｐ１となるように、先に述べた駆動電圧Ｖｄが制御される。尚、基準値Ｐ１は、例えば、図１において不図示のＳＯＣセンサ等により検出されるバッテリ６００のＳＯＣ（例えば、完全放電を０％、且つ満充電を１００％等として規格化されてなる、バッテリの充電状態の指標値）が十分なレベルにある場合にヒータ４３０に印加される基準駆動電圧Ｖｄ１に対応する電力値であり、本発明に係る「ハイブリッド車両の走行時における通電量に対応する基準値」の一例である。尚、バッテリ６００のＳＯＣは、ハイブリッド車両１０の走行条件に応じて適宜変化するため、ヒータ４３０に印加される駆動電圧Ｖｄは、必ずしも固定値でなくてよい。通電量Ｐ１（即ち、一義的に基準駆動電圧Ｖｄ１）での通電制御がなされると、処理はステップＳ１０１に戻される。尚、通電量Ｐ１は、三元触媒４２０を、可及的速やかに（即ち、通電によって触媒床温Ｔｃの上昇以外に何らかの不利益が生じない範囲で）触媒活性温度まで温度上昇させるための通電量である。

一方、触媒床温Ｔｃが閾値Ｔｃｔｈ以上である場合（ステップ１０Ｓ５：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、処理をステップＳ１０１に戻す。即ち、ＥＨＣ４００は実質的に非駆動状態となる。この場合、触媒床温Ｔｃが触媒活性温度に達していることとなり、三元触媒４２０が十分に排気浄化効果を発揮するため、ヒータ４３０への通電は不要となるのである。

ステップＳ１０１において、ハイブリッド車両１０がソーク状態にある旨が判別された場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、バッテリ６００が充電中であるか否かを判別する（ステップＳ１０２）。このようなソーク状態における充電とは、即ち、外部電源２０を使用した充電である。既に述べたように、外部電源２０を介した充電は、充電プラグ７００を外部電源２０に接続することにより実行される。従って、ＥＣＵ１００は、充電プラ７００に端子電圧の変化を一定又は不定周期でモニタすることにより、ステップＳ１０２に係る判別を迅速に且つ正確に実行することが可能である。

バッテリ６００が充電中でない場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、処理をステップＳ１０１に戻すと共に、バッテリ６００が充電中である場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、即ち、ハイブリッド車両１０がソーク時充電状態にある場合、ＥＣＵ１００は、ＥＨＣ４００への通電が許可されるか否かを判別する（ステップＳ１０３）。

ここで、ステップＳ１０３に係る判別に際しては、先に述べた通電許可フラグが参照される。通電許可フラグは、通電許可スイッチ８００がオン状態である場合に、ＥＨＣ４００への通電を許可する旨のオン状態に設定されるフラグである。ＥＨＣ４００への通電が許可されない場合（ステップＳ１０３：ＮＯ）、即ち、通電許可フラグがオフ状態に設定されている場合、ＥＣＵ１００は、処理をステップＳ１０１に戻し、一連の処理を繰り返す。

一方で、ＥＨＣ４００への通電が許可される場合（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、ＰＣＵ５００の制御を介してＥＨＣ４００を駆動制御する。より具体的にはヒータ４３０への通電を実行する（ステップＳ１０４）。ステップＳ１０４におけるヒータ４３０への通電に際しては、通電量が基準値Ｐ１未満のＰ２となるように、先に述べた駆動電圧Ｖｄが制御される（即ち、駆動電圧もＶｄ１未満の値となる）。ステップＳ１０４が終了すると、処理はステップＳ１０１に戻され、一連の処理が繰り返される。

このように、本実施形態に係るＥＨＣ通電制御によれば、バッテリ６００が外部電源２０を利用して充電可能に構成されることに着目して、ハイブリッド車両１０がソーク時充電状態にある場合に、選択的に（即ち、通電許可スイッチ７００がオン状態にある場合に限り）ＥＨＣ４００のヒータ４３０への通電が行われる。

従って、外部電源２０を使用したバッテリ６００への充電が終了し、ハイブリッド車両１０の始動後に間を置かずしてエンジン２００の始動が要求されたとしても、三元触媒４２０の触媒床温Ｔｃが、全くこの種の措置がなされぬ場合と較べて高い状態を維持していることに起因して、エンジン２００が全く或いは殆んど浄化されぬまま排出されるといった事態が防止される。また、ハイブリッド車両１０の始動時及び軽負荷時においては、ハイブリッド車両１０は、ＭＧ２の動力のみで走行することができるため、エンジン２００が、その始動を要求されることはなく、排気の浄化は必要とされない上に、そのようなエンジン２００が未始動の期間において、触媒床温Ｔｃが閾値Ｔｃｔｈ未満であれば、ステップＳ１０６による三元触媒４２０の昇温が促進される。従って、本実施形態に係るＥＨＣ通電制御によれば、効率的且つ効果的にエンジン２００の始動時におけるエミッションの悪化が抑制されるのである。

尚、本実施形態では、ステップＳ１０３においてＥＨＣ４００への通電が許可されるか否かが判別される。ここで、補足すると、例えば、ハイブリッド車両１０がソーク時充電状態にある期間が長い場合、例えば、ハイブリッド車両１０が自宅ガレージ等に格納され、例えば一晩中充電される場合等、エンジン２００が始動を要求される可能性が著しく低いにもかかわらず、ＥＨＣ４００への通電が継続され、電力の無駄な消費に繋がりかねない。その点、通電許可スイッチ７００の操作状態に応じてソーク時充電状態における通電が許可される場合、少なくともドライバの意思に基づいてＥＨＣ４００への通電がなされるため、電力の無駄な消費が生じる可能性を著しく低減することができる。即ち、本実施形態では、通電許可スイッチ７００の作用により、本発明に係る「ソーク状態における充電が短期間で終了する旨が判別された場合に、通電がなされるように通電手段を制御する」旨の制御が可能となっている。

尚、本実施形態では、通電許可スイッチ７００の操作状態に応じて、ソーク時充電状態におけるＥＨＣ４００への通電が選択的に許可される構成としたが、このような通電許可スイッチ７００に類する手段は、必ずしも備わる必要はなく、ソーク時充電状態において、常時ＥＨＣ４００への充電がなされてもよい。但し、好適な一態様として、例えば自宅以外において（好適には、各種サービスステーション等において）ハイブリッド車両１０がソーク時充電状態となった場合に限り、ソーク時充電状態におけるＥＨＣ４００への通電が許可されてもよい。

この際、自宅であるか自宅以外であるかの判別は、通電許可スイッチ７００に類する手段を利用しても判別可能である（例えば、各種警告音声を流す等して自宅において当該手段が操作されないようにドライバに促す、或いは各種警告音声を流す等して自宅以外において当該手段を操作するようにドライバに促す等の措置が講じられてもよい）が、そのような判別を支援する信号や情報が、インフラ施設側から供給される場合等には、係る信号や情報が受信された場合に限って、ソーク時充電状態におけるＥＨＣ４００への通電が許可されてもよい。

また、本実施形態では、ソーク時充電状態におけるＥＨＣ４００への通電に際し、通電量が基準値Ｐ１未満のＰ２に抑制される。このため、上述した無駄な電力消費はある程度抑制されており、また三元触媒４２０が常時触媒活性状態を維持可能な熱負荷に晒される事態も防止されている。このため、経済性を低下させることなく、エンジン始動時のエミッションを抑制することが可能となっており、且つより高い安全性が提供される構成となっている。但し、このような通電量の抑制がなされないとして、本発明に係る本質的な効果が損なわれることはない。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うハイブリッド車両の制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両の構成を概念的に表してなる模式的なブロック図である。 図１のハイブリッド車両に備わるエンジンの一断面構成を概念的に且つ模式的に例示する模式断面図である。 図２のエンジンにおいて排気管の伸長方向に沿ったＥＨＣの一断面構成を概念的に表してなる模式断面図である。 ＥＣＵにより実行されるＥＨＣ通電制御のフローチャートである。

符号の説明

１０…ハイブリッド車両、１００…ＥＣＵ、２００…エンジン、２０１…気筒、２０３…ピストン、２０５…クランクシャフト、３００…動力分割機構、４００…ＥＨＣ、４２０…三元触媒、４３０…ヒータ、５００…ＰＣＵ、６００…バッテリ。

Claims (3)

1. 内燃機関と、該内燃機関の排気経路に設置された触媒と、通電により該触媒を加熱可能な加熱手段と、該内燃機関と共に動力源として機能する少なくとも一の電動機と、所定種類の充電装置による充電が可能に構成された蓄電手段を介して前記加熱手段に対し前記通電が可能な通電手段とを備えたハイブリッド車両の制御装置であって、
   前記ハイブリッド車両が、前記内燃機関と前記電動機とがいずれも停止してなるソーク状態にあるか否かを判別する第１判別手段と、
   前記蓄電手段に対し前記充電がなされているか否かを判別する第２判別手段と、
   前記ハイブリッド車両が前記ソーク状態にある旨が判別され、且つ前記蓄電手段に対し前記充電がなされている旨が判別された場合に、前記通電がなされるように前記通電手段を制御する制御手段と
   を具備することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
2. 前記制御手段は、前記加熱手段に対する通電量が前記ハイブリッド車両の走行時における前記通電量に対応する基準値未満となるように前記通電手段を制御する。
   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. 前記ソーク状態における充電が、所定の短期間で終了するか否かを判別する第３判別手段を更に具備し、
   前記制御手段は、前記ソーク状態における充電が前記短期間で終了する旨が判別された場合に、前記通電がなされるように前記通電手段を制御する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のハイブリッド車両の制御装置。

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