JP5842899B2 - ハイブリッド車両、ハイブリッド車両の制御方法およびエンジンの制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両、エンジンの制御方法およびエンジンの制御装置に関し、特に、少なくとも蓄電装置の残存容量が低下したことに起因してエンジンが始動したときに、エンジンを制御する技術に関する。

エンジンおよび電動モータを駆動源として搭載したハイブリッド車が知られている。ハイブリッド車には、電動モータに供給する電力を蓄えるバッテリなどの蓄電装置が搭載されている。バッテリには、エンジンによって駆動される発電機が発電した電力および車両の減速時に電動モータを用いて回生された電力などが充電される。

このようなハイブリッド車は、エンジンおよび電動モータのいずれか一方もしくは両方を、車両の運転状態などに応じて駆動源として用いることによって走行可能である。したがって、たとえばアクセル開度が小さい場合などには、エンジンが停止し、電動モータのみを駆動源として用いて走行することが可能である。一方、急な加速が必要な場合には、所望の加速度を得るためにエンジンが駆動される。

エンジンが停止し、電動モータのみを駆動源として用いた走行状態では、排気ガスが排出されないため、環境に与える負荷が小さい。しかしながら、上述したように、ハイブリッド車においては、エンジンの停止と始動とが繰り返され得る。その結果、エンジンの暖機が完了する前にエンジンが停止され得る。そのため、暖機が完了しない状態で頻繁にエンジンが再始動され得る。周知のように、暖機が完了していない状態でエンジンを始動した場合には、比較的多くのＨＣまたはＣＯが排出され得る。

このような課題に鑑みて、特開２０１０−１８８９３５号公報（特許文献１）には、電動走行優先モードが設定されているときには触媒の温度が第１の温度に至るまで内燃機関を暖機運転し、ハイブリッド走行優先モードが設定されているときには、第１の温度より低い第２の温度に至るまで内燃機関を暖機運転することが提案されている。

特開２０１０−１８８９３５号公報

特開２０１０−１８８９３５号公報において、たとえば、電動走行優先モードで車両が走行している間にバッテリの残存容量（ＳＯＣ：State Of Charge）が低下したことに起因して、電動走行優先モードからハイブリッド走行優先モードに制御モードが変更され、エンジンが始動された場合、バッテリの残存容量が低いため、電動モータによるアシストが制限され得る。したがって、運転者の要求を満たすように車両を走行させるべく、エンジンの出力が比較的大きくされたり、エンジンの運転が比較的長い間継続され得る。

このような状況下において、特開２０１０−１８８９３５号公報に記載のように、ハイブリッド走行優先モードを選択することにより、電動走行優先モードが選択されている場合に比べて低い温度までしか触媒が暖機されないのであれば、排出ガスの浄化が困難となり得る。

本発明の目的は、排気ガスに含まれる未浄化の成分を少なくすることである。

ある実施例において、駆動源としての電動モータが設けられた車両は、電動モータに電力を供給する蓄電装置と、エンジンと、第１の制御モードと、第１の制御モードに比べてエンジンの運転の機会を制限する第２の制御モードとのうちのいずれかの制御モードで車両を制御する制御ユニットとを備える。制御ユニットは、少なくとも、第２の制御モードで車両を制御している間に蓄電装置の残存容量が低下したことに起因して、エンジンが始動されると、第１の制御モードにおいてエンジンを制御するために用いられる条件とは異なる条件に従って、エンジンを制御する。

この実施例によると、蓄電装置の残存容量が低下した状態では、エンジンの運転の機会が増やされる第１の制御モードにおけるエンジンの制御態様とは異なる態様でエンジンが制御される。したがって、電動モータによるアシストが制限され、かつ大きなエンジン出力またはエンジンの長時間の運転が要求され得る状況下において、触媒の温度が低いままにされたり、エンジンの冷却水の温度が低いまま停止されるといったことが防がれる。そのため、触媒の暖機性能を十分に発揮させたり、エンジンを再始動するときの燃焼状態を良好にすることができる。その結果、排気ガスに含まれる未浄化の成分を少なくすることができる。

別の実施例において、車両は、エンジンから排出されたガスを浄化する触媒をさらに備える。制御ユニットは、第１の制御モードにおいて、触媒の温度が第１の値になるまで、触媒を暖機し、少なくとも、第２の制御モードで車両を制御している間に蓄電装置の残存容量が低下したことに起因して、エンジンが始動されると、触媒の温度が第１の値よりも高い第２の値になるまで、触媒を暖機する。

この実施例によると、触媒の暖機性能が十分に発揮するように、触媒の温度が高められる。

さらに別の実施例において、制御ユニットは、第１の制御モードにおいて、エンジンの冷却水の温度が第１の値より高い状態で、エンジンを停止し、少なくとも、第２の制御モードで車両を制御している間に蓄電装置の残存容量が低下したことに起因して、エンジンが始動されると、エンジンの冷却水の温度が第１の値よりも高い第２の値より高い状態で、エンジンを停止する。

この実施例によると、エンジンを停止した後、再始動するときの燃焼状態が良好になるように、エンジンの冷却水の温度が高められる。

さらに別の実施例において、制御ユニットは、制御ユニットが起動した時点から第２の制御モードで車両を制御し、かつ、少なくとも、第２の制御モードで車両を制御している間に蓄電装置の残存容量が低下したことに起因して、エンジンが始動されると、第１の制御モードにおいてエンジンを制御するために用いられる条件とは異なる条件に従って、エンジンを制御する。

この実施例によると、エンジンが運転される機会が少なかったために、触媒の温度またはエンジンの冷却水の温度が低い状態でエンジンが始動されると、エンジンの運転の機会が増やされる第１の制御モードにおけるエンジンの制御態様とは異なる態様でエンジンが制御される。したがって、触媒の温度が低いままにされたり、エンジンの冷却水の温度が低いまま停止されるといったことが防がれる。そのため、触媒の暖機性能を十分に発揮させたり、エンジンにおける燃焼状態を良好にすることができる。

さらに別の実施例において、制御ユニットは、制御ユニットが起動した時点から第２の制御モードで車両を制御した場合、フラグをオンにし、フラグがオンである状態で、エンジンが始動されると、第１の制御モードにおいてエンジンを制御するために用いられる条件とは異なる条件に従って、エンジンを制御する。

この実施例によると、エンジンが起動される機会が少なかったために、触媒の温度またはエンジンの冷却水の温度が低い状態でエンジンが始動されると、エンジンの運転の機会が増やされる第１の制御モードにおけるエンジンの制御態様とは異なる態様でエンジンが制御される。したがって、触媒の温度が低いままにされたり、エンジンの冷却水の温度が低いままにされるといったことが防がれる。そのため、触媒の暖機性能を十分に発揮させたり、エンジンにおける燃焼状態を良好にすることができる。

さらに別の実施例において、制御ユニットは、蓄電装置の残存容量がしきい値より低いと、第１の制御モードで車両を制御し、蓄電装置の残存容量がしきい値以上であると、第２の制御モードで車両を制御する。

この実施例によると、蓄電装置の残存容量が低いと、エンジンが運転される機会が増やされる。

さらに別の実施例において、制御ユニットは、運転者の操作に応じて車両のパラメータを定め、第１の制御モードにおいて、パラメータが予め定められた第１の値よりも小さいとエンジンを停止し、パラメータが第１の値以上であるとエンジンを運転させ、第２の制御モードにおいて、パラメータが第１の値よりも大きい第２の値よりも小さいとエンジンを停止し、パラメータが第２の値以上であるとエンジンを運転させる。

この実施例によると、第１の制御モードおよび第２の制御モードの両方のモードにおいて、エンジンを停止することができる。エンジンを停止する場合、車両の走行に伴って排出される排気ガスの量が低減される。一方、必要であれば、エンジンを運転することによって、車両の走行性能に対する運転者の要求を満たすことができる。

さらに別の実施例において、パラメータは、パワーである。
この実施例によると、パワーに基いてエンジンを停止したり運転したりできる。

蓄電装置の残存容量が低下した状態では、エンジンの運転の機会が増やされる第１の制御モードにおけるエンジンの制御態様とは異なる態様でエンジンが制御される。したがって、電動モータによるアシストが制限され、かつ大きなエンジン出力またはエンジンの長時間の運転が要求され得る状況下において、触媒の温度が低いままにされたり、エンジンの冷却水の温度が低いままにされるといったことが防がれる。そのため、触媒の暖機性能を十分に発揮させたり、エンジンにおける燃焼状態を良好にすることができる。その結果、排気ガスに含まれる未浄化の成分を少なくすることができる。

プラグインハイブリッド車を示す概略構成図である。 動力分割機構の共線図を示す図である。 プラグインハイブリッド車の電気システムを示す図（その１）である。 プラグインハイブリッド車の電気システムを示す図（その２）である。 ＣＳモードが選択される領域およびＣＤモードが選択される領域を示す図である。 エンジンが駆動する期間を示す図である。 エンジンの停止が許容される下限値である第１水温および第２水温を示す図である。 ＣＳモードにおける触媒の第１活性温度を示す図である。 ＣＤモードにおける触媒の第２活性温度を示す図である。 ＥＣＵが実行する処理を示すフローチャート（その１）である。 ＥＣＵが実行する処理を示すフローチャート（その２）である。 バッテリの残存容量とプラグインハイブリッド車の走行パワーとを示す図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

図１を参照して、プラグインハイブリッド車には、エンジン１００と、第１モータジェネレータ１１０と、第２モータジェネレータ１２０と、動力分割機構１３０と、減速機１４０と、バッテリ１５０とが搭載される。なお、以下の説明においては一例としてプラグインハイブリッド車について説明するが、プラグインハイブリッド車の代わりに、外部の電源からの充電機能を有さないハイブリッド車を用いてもよい。

エンジン１００、第１モータジェネレータ１１０、第２モータジェネレータ１２０、バッテリ１５０は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１７０により制御される。ＥＣＵ１７０は複数のＥＣＵに分割するようにしてもよい。

この車両は、エンジン１００および第２モータジェネレータ１２０のうちの少なくともいずれか一方からの駆動力により走行する。すなわち、エンジン１００および第２モータジェネレータ１２０のうちのいずれか一方もしくは両方が、運転状態に応じて駆動源として自動的に選択される。

たとえばアクセル開度が小さい場合および車速が低い場合などには、第２モータジェネレータ１２０のみを駆動源としてプラグインハイブリッド車が走行する。この場合、エンジン１００が停止される。ただし、発電などのためにエンジン１００が駆動する場合がある。

また、アクセル開度が大きい場合、車速が高い場合、バッテリ１５０の残存容量（ＳＯＣ：State Of Charge）が小さい場合などには、エンジン１００が駆動される。この場合、エンジン１００のみ、もしくはエンジン１００および第２モータジェネレータ１２０の両方を駆動源としてプラグインハイブリッド車が走行する。

エンジン１００を走行用の駆動源として用いずに、発電のためにだけ用いるようにしてもよい。すなわち、ハイブリッド車は、シリーズハイブリッド車であってもよい。

さらに、この車両は、ＣＳ（Charge Sustaining）モードとＣＤ（Charge Depleting）モードとのうちのいずれかの制御モードで制御される。制御モードは、たとえば運転者がスイッチ１７２を操作することによって、手動で選択され得る。また、ＣＳモードとＣＤモードとは自動で切り替えられ得る。

ＣＳモードでは、バッテリ１５０に蓄えられた電力を所定の目標値に維持しながら、プラグインハイブリッド車が走行する。

ＣＤモードでは、走行用としてバッテリ１５０に蓄えられた電力を維持せず、電力を用いて、主に第２モータジェネレータ１２０の駆動力のみでプラグインハイブリッド車が走行する。ただし、ＣＤモードでは、アクセル開度が高い場合および車速が高い場合などには、駆動力を補うためにエンジン１００が駆動され得る。

ＣＳモードは、ＨＶモードと記載される場合もある。同様に、ＣＤモードは、ＥＶモードと記載される場合もある。なお、ＣＳモードおよびＣＤモードについては後でさらに説明する。

エンジン１００は、内燃機関である。燃料と空気の混合気が燃焼室内で燃焼することよって、出力軸であるクランクシャフトが回転する。エンジン１００から排出される排気ガスは、触媒１０２によって浄化された後、車外に排出される。触媒１０２は、温度が所定の活性温度まで増大されることによって浄化作用を発揮する。触媒１０２の暖機は、排気ガスの熱を利用して行なわれる。触媒１０２は、たとえば三元触媒である。

排気ガスから、エンジン１００の空燃比が空燃比センサ１０４により検出される。また、エンジン１００の冷却水の温度は、温度センサ１０６により検出される。空燃比センサ１０４の出力および温度センサ１０６の出力は、ＥＣＵ１７０に入力される。

エンジン１００、第１モータジェネレータ１１０および第２モータジェネレータ１２０は、動力分割機構１３０を介して接続されている。エンジン１００が発生する動力は、動力分割機構１３０により、２経路に分割される。一方は減速機１４０を介して前輪１６０を駆動する経路である。もう一方は、第１モータジェネレータ１１０を駆動させて発電する経路である。

第１モータジェネレータ１１０は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルを備える、三相交流回転電機である。第１モータジェネレータ１１０は、動力分割機構１３０により分割されたエンジン１００の動力により発電する。第１モータジェネレータ１１０により発電された電力は、車両の走行状態や、バッテリ１５０の残存容量の状態に応じて使い分けられる。たとえば、通常走行時では、第１モータジェネレータ１１０により発電された電力はそのまま第２モータジェネレータ１２０を駆動させる電力となる。一方、バッテリ１５０のＳＯＣが予め定められた値よりも低い場合、第１モータジェネレータ１１０により発電された電力は、後述するインバータにより交流から直流に変換される。その後、後述するコンバータにより電圧が調整されてバッテリ１５０に蓄えられる。

第１モータジェネレータ１１０が発電機として作用している場合、第１モータジェネレータ１１０は負のトルクを発生している。ここで、負のトルクとは、エンジン１００の負荷となるようなトルクをいう。第１モータジェネレータ１１０が電力の供給を受けてモータとして作用している場合、第１モータジェネレータ１１０は正のトルクを発生する。ここで、正のトルクとは、エンジン１００の負荷とならないようなトルク、すなわち、エンジン１００の回転をアシストするようなトルクをいう。なお、第２モータジェネレータ１２０についても同様である。

第２モータジェネレータ１２０は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルを備える、三相交流回転電機である。第２モータジェネレータ１２０は、バッテリ１５０に蓄えられた電力および第１モータジェネレータ１１０により発電された電力のうちの少なくともいずれかの電力により駆動する。

第２モータジェネレータ１２０の駆動力は、減速機１４０を介して前輪１６０に伝えられる。これにより、第２モータジェネレータ１２０はエンジン１００をアシストしたり、第２モータジェネレータ１２０からの駆動力により車両を走行させたりする。なお、前輪１６０の代わりにもしくは加えて後輪を駆動するようにしてもよい。

プラグインハイブリッド車の回生制動時には、減速機１４０を介して前輪１６０により第２モータジェネレータ１２０が駆動され、第２モータジェネレータ１２０が発電機として作動する。これにより第２モータジェネレータ１２０は、制動エネルギを電力に変換する回生ブレーキとして作動する。第２モータジェネレータ１２０により発電された電力は、バッテリ１５０に蓄えられる。

動力分割機構１３０は、サンギヤと、ピニオンギヤと、キャリアと、リングギヤとを含む遊星歯車から構成される。ピニオンギヤは、サンギヤおよびリングギヤと係合する。キャリアは、ピニオンギヤが自転可能であるように支持する。サンギヤは第１モータジェネレータ１１０の回転軸に連結される。キャリアはエンジン１００のクランクシャフトに連結される。リングギヤは第２モータジェネレータ１２０の回転軸および減速機１４０に連結される。

エンジン１００、第１モータジェネレータ１１０および第２モータジェネレータ１２０が、遊星歯車からなる動力分割機構１３０を介して連結されることで、エンジン１００、第１モータジェネレータ１１０および第２モータジェネレータ１２０の回転数は、図３で示すように、共線図において直線で結ばれる関係になる。

図１に戻って、バッテリ１５０は、複数のバッテリセルを一体化したバッテリモジュールを、さらに複数直列に接続して構成された組電池である。バッテリ１５０の電圧は、たとえば２００Ｖ程度である。バッテリ１５０には、第１モータジェネレータ１１０および第２モータジェネレータ１２０の他、車両の外部の電源から供給される電力が充電される。なお、バッテリ１５０の代わりにもしくは加えてキャパシタを用いるようにしてもよい。

図３を参照して、プラグインハイブリッド車の電気システムについてさらに説明する。プラグインハイブリッド車には、コンバータ２００と、第１インバータ２１０と、第２インバータ２２０と、ＳＭＲ（System Main Relay）２３０と、充電器２４０と、インレット２５０とが設けられる。

コンバータ２００は、リアクトルと、二つのｎｐｎ型トランジスタと、二つダイオードとを含む。リアクトルは、各バッテリの正極側に一端が接続され、２つのｎｐｎ型トランジスタの接続点に他端が接続される。

２つのｎｐｎ型トランジスタは、直列に接続される。ｎｐｎ型トランジスタは、ＥＣＵ１７０により制御される。各ｎｐｎ型トランジスタのコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すようにダイオードがそれぞれ接続される。

なお、ｎｐｎ型トランジスタとして、たとえば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）を用いることができる。ｎｐｎ型トランジスタに代えて、パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor）等の電力スイッチング素子を用いることができる。

バッテリ１５０から放電された電力を第１モータジェネレータ１１０もしくは第２モータジェネレータ１２０に供給する際、電圧がコンバータ２００により昇圧される。逆に、第１モータジェネレータ１１０もしくは第２モータジェネレータ１２０により発電された電力をバッテリ１５０に充電する際、電圧がコンバータ２００により降圧される。

コンバータ２００と、各インバータとの間のシステム電圧ＶＨは、電圧センサ１８０により検出される。電圧センサ１８０の検出結果は、ＥＣＵ１７０に送信される。

第１インバータ２１０は、Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームを含む。Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームは並列に接続される。Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームは、それぞれ、直列に接続された２つのｎｐｎ型トランジスタを有する。各ｎｐｎ型トランジスタのコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードがそれぞれ接続される。そして、各アームにおける各ｎｐｎ型トランジスタの接続点は、第１モータジェネレータ１１０の各コイルの中性点１１２とは異なる端部にそれぞれ接続される。

第１インバータ２１０は、バッテリ１５０から供給される直流電流を交流電流に変換し、第１モータジェネレータ１１０に供給する。また、第１インバータ２１０は、第１モータジェネレータ１１０により発電された交流電流を直流電流に変換する。

第２インバータ２２０は、Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームを含む。Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームは並列に接続される。Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームは、それぞれ、直列に接続された２つのｎｐｎ型トランジスタを有する。各ｎｐｎ型トランジスタのコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードがそれぞれ接続される。そして、各アームにおける各ｎｐｎ型トランジスタの接続点は、第２モータジェネレータ１２０の各コイルの中性点１２２とは異なる端部にそれぞれ接続される。

第２インバータ２２０は、バッテリ１５０から供給される直流電流を交流電流に変換し、第２モータジェネレータ１２０に供給する。また、第２インバータ２２０は、第２モータジェネレータ１２０により発電された交流電流を直流電流に変換する。

コンバータ２００、第１インバータ２１０および第２インバータ２２０は、ＥＣＵ１７０により制御される。

ＳＭＲ２３０は、バッテリ１５０と充電器２４０との間に設けられる。ＳＭＲ２３０は、バッテリ１５０と電気システムとを接続した状態および遮断した状態を切換えるリレーである。ＳＭＲ２３０が開いた状態であると、バッテリ１５０が電気システムから遮断される。ＳＭＲ２３０が閉じた状態であると、バッテリ１５０が電気システムに接続される。

すなわち、ＳＭＲ２３０が開いた状態であると、バッテリ１５０が、コンバータ２００および充電器２４０などから電気的に遮断される。ＳＭＲ２３０が閉じた状態であると、バッテリ１５０が、コンバータ２００および充電器２４０などと電気的に接続される。

ＳＭＲ２３０の状態は、ＥＣＵ１７０により制御される。たとえば、ＥＣＵ１７０が起動すると、ＳＭＲ２３０が閉じられる。ＥＣＵ１７０が停止する際、ＳＭＲ２３０が開かれる。

充電器２４０は、バッテリ１５０とコンバータ２００との間に接続される。図４に示すように、充電器２４０は、ＡＣ／ＤＣ変換回路２４２と、ＤＣ／ＡＣ変換回路２４４と、絶縁トランス２４６と、整流回路２４８とを含む。

ＡＣ／ＤＣ変換回路２４２は、単相ブリッジ回路から成る。ＡＣ／ＤＣ変換回路２４２は、ＥＣＵ１７０からの駆動信号に基づいて、交流電力を直流電力に変換する。また、ＡＣ／ＤＣ変換回路２４２は、コイルをリアクトルとして用いることにより電圧を昇圧する昇圧チョッパ回路としても機能する。

ＤＣ／ＡＣ変換回路２４４は、単相ブリッジ回路から成る。ＤＣ／ＡＣ変換回路２４４は、ＥＣＵ１７０からの駆動信号に基づいて、直流電力を高周波の交流電力に変換して絶縁トランス２４６へ出力する。

絶縁トランス２４６は、磁性材から成るコアと、コアに巻回された一次コイルおよび二次コイルを含む。一次コイルおよび二次コイルは、電気的に絶縁されており、それぞれＤＣ／ＡＣ変換回路２４４および整流回路２４８に接続される。絶縁トランス２４６は、ＤＣ／ＡＣ変換回路２４４から受ける高周波の交流電力を一次コイルおよび二次コイルの巻数比に応じた電圧レベルに変換して整流回路２４８へ出力する。整流回路２４８は、絶縁トランス２４６から出力される交流電力を直流電力に整流する。

ＡＣ／ＤＣ変換回路２４２とＤＣ／ＡＣ変換回路２４４との間の電圧（平滑コンデンサの端子間電圧）は、電圧センサ１８２により検出され、検出結果を表わす信号がＥＣＵ１７０に入力される。また、充電器２４０の出力電流は、電流センサ１８４により検出され、検出結果を表わす信号がＥＣＵ１７０に入力される。さらに、充電器２４０の温度は、温度センサ１８６により検出され、検出結果を表わす信号がＥＣＵ１７０に入力される。

インレット２５０は、たとえばプラグインハイブリッド車の側部に設けられる。インレット２５０には、プラグインハイブリッド車と外部の電源４０２とを連結する充電ケーブル３００のコネクタ３１０が接続される。

充電ケーブル３００のプラグ３２０は、家屋に設けられたコンセント４００に接続される。コンセント４００には、プラグインハイブリッド車の外部の電源４０２から交流電力が供給される。

充電ケーブル３００によりプラグインハイブリッド車と外部の電源４０２とが連結された状態において、外部の電源４０２から供給された電力がバッテリ１５０に充電される。バッテリ１５０の充電時には、ＳＭＲ２３０が閉じられる。

以下、ＣＳモードおよびＣＤモードについて、さらに説明する。前述したように、ＣＳモードとＣＤモードとのうちのいずれのモードを選択するかは、運転者がスイッチ１７２を操作することによって決定される。ＣＳモードとＣＤモードとのうちのいずれのモードを選択するかをＥＣＵ１７０が決定するようにしてもよい。たとえば、図５に示すように、バッテリ１５０のＳＯＣがしきい値以下である場合、ＣＳモードが選択されてもよい。バッテリ１５０のＳＯＣがしきい値よりも大きい場合、ＣＤモードが選択されてもよい。

より具体的には、バッテリ１５０のＳＯＣがしきい値以下である場合、もしくは、ＣＳモードが選択された状態でプラグインハイブリッド車の電気システムが前回停止された場合、ＣＳモードが選択されてもよい。

バッテリ１５０のＳＯＣがしきい値よりも大きく、かつプラグインハイブリッド車の外部の電源４０２によりバッテリ１５０が充電された履歴がある場合、もしくは、バッテリ１５０のＳＯＣがしきい値よりも大きく、かつＣＤモードが選択された状態でプラグインハイブリッド車の電気システムが前回停止された場合、ＣＤモードが選択されてもよい。バッテリ１５０の充電はＥＣＵ１７０が制御するため、プラグインハイブリッド車の外部の電源４０２によりバッテリ１５０が充電された履歴があるか否かは、たとえばフラグなどを用いてＥＣＵ１７０の内部で判断される。なお、ＣＳモードおよびＣＤモードの選択方法は、これらに限らない。

ＣＳモードおよびＣＤモードでは、エンジン１００および第２モータジェネレータ１２０のうちの少なくともいずれか一方からの駆動力によりプラグインハイブリッド車が走行する。

図６に示すように、プラグインハイブリッド車の走行パワーがエンジン始動しきい値より小さいと、第２モータジェネレータ１２０の駆動力のみを用いてプラグインハイブリッド車が走行する。したがって、エンジン始動しきい値以上であった走行パワーが、エンジン始動しきい値まで低下すると、エンジン１００を停止すべく、点火およびエンジン１００への燃料供給（燃料噴射）が停止される。

一方、プラグインハイブリッド車の走行パワーがエンジン始動しきい値以上になると、エンジン１００が駆動される。これにより、第２モータジェネレータ１２０の駆動力に加えて、もしくは代わりに、エンジン１００の駆動力を用いてプラグインハイブリッド車が走行する。また、エンジン１００の駆動力を用いて第１モータジェネレータ１１０が発電した電力が第２モータジェネレータ１２０に直接供給される。

図６から明らかなように、ＣＳモードでプラグインハイブリッド車が制御される領域は、エンジン１００が停止される領域と、エンジン１００が駆動される領域とを含む。同様に、ＣＤモードでプラグインハイブリッド車が制御される領域は、エンジン１００が停止される領域と、エンジン１００が駆動される領域とを含む。

走行パワーは、たとえば、ドライバにより操作されるアクセルペダルの開度（アクセル開度）および車速などをパラメータに有するマップに従ってＥＣＵ１７０により算出される。なお、走行パワーを算出する方法はこれに限らない。

本実施の形態において、走行パワーが、ドライバの操作に応じて定められるプラグインハイブリッド車のパラメータとして用いられる。なお、トルク、加速度、駆動力およびアクセル開度などをプラグインハイブリッド車のパラメータとして用いるようにしてもよい。

ＣＤモードにおけるエンジン始動しきい値は、ＣＳモードにおけるエンジン始動しきい値よりも大きい。すなわち、ＣＤモードにおいてエンジン１００が停止し、第２モータジェネレータ１２０の駆動力のみでプラグインハイブリッド車が走行する領域は、ＣＳモードにおいてエンジン１００が停止し、第２モータジェネレータ１２０の駆動力のみでプラグインハイブリッド車が走行する領域よりも大きい。よって、ＣＤモードでは、エンジン１００を停止し、主に第２モータジェネレータ１２０の駆動力のみでプラグインハイブリッド車が走行するように制御される。一方、ＣＳモードにおいてエンジン１００が駆動する頻度は、ＣＤモードにおいてエンジン１００が駆動する頻度よりも高い。そのため、ＣＳモードでは、エンジン１００および第２モータジェネレータ１２０の両方を用いて効率よくプラグインハイブリッド車が走行するように制御される。

以下、ＣＳモードにおけるエンジン始動しきい値を第１エンジン始動パワーとも記載する。ＣＤモードにおけるエンジン始動しきい値を第２エンジン始動パワーとも記載する。図６に示すように、第２エンジン始動パワーは、第１エンジン始動パワーよりも大きい。

ＣＤモードにおいてバッテリ１５０に充電される電力は、ＣＳモードにおいてバッテリ１５０に充電される電力に比べて小さくされる。具体的には、ＣＳモードでは、バッテリ１５０の充電電力がバッテリ１５０のＳＯＣに応じて定められる。エンジン１００は、定められた充電電力に相当する電力を、第１モータジェネレータ１１０を用いて発電できるように駆動される。一方、ＣＤモードでは、通常、バッテリ１５０の充電電力が零に定められる。すなわち、ＣＤモードでは、回生制動により得られた電力はバッテリ１５０に充電されるが、バッテリ１５０を充電することを目的としたエンジン１００の駆動は行なわれない。

したがって、ＣＤモードでは、バッテリ１５０に蓄えられた電力、特に、プラグインハイブリッド車の外部の電源４０２から供給された電力が積極的に消費される。その結果、ＣＤモードでは、ＣＳモードに比べて、エンジン１００を停止すべく、点火およびエンジン１００への燃料供給（燃料噴射）が頻繁に停止され得る。すなわち、ＣＤモードでは、ＣＳモードに比べて、エンジン１００の運転の機会が制限される。

このように、本実施の形態においては、エンジン１００の運転と停止とが繰り返され得る。ここで、周知のように、エンジン１００の冷却水の温度が低い状態でエンジン１００を停止すると、エンジン１００を再始動する際に良好な燃焼状態を得られない。

そこで、本実施の形態においては、エンジン１００の冷却水の温度が所定の水温よりも高い場合に限り、エンジン１００の一時的な停止が許可される。エンジン１００の冷却水の温度が所定の水温よりも高い状態において、プラグインハイブリッド車の走行パワーがエンジン始動しきい値を下回ると、エンジン１００が停止される。

図７に示すように、ＣＳモードにおいては、エンジン１００の冷却水の温度が所定の第１水温よりも高い状態において、プラグインハイブリッド車の走行パワーが第１エンジン始動パワーを下回ると、エンジン１００が停止される。

一方、ＣＤモードにおいては、エンジン１００の冷却水の温度が所定の第２水温よりも高い状態において、プラグインハイブリッド車の走行パワーが第２エンジン始動パワーを下回ると、エンジン１００が停止される。

第２水温は、第１水温よりも高く定められる。第１水温および第２水温は、実験およびシミュレーションの結果などに基いて、開発者により予め定められる。

さらに、周知のように、暖機が完了していない状態でのエンジン１００を始動した場合には、比較的多くのＨＣまたはＣＯが排出され得る。ＨＣまたはＣＯの排出量を低減すべく、触媒１０２の温度が所定の活性温度以上まで増大される。たとえば、車両のシステム、特にＥＣＵ１７０を起動した後、エンジン１００を始めて始動すると、触媒１０２が活性温度になるまで暖機される。

図８に示すように、ＣＳモードにおいては、触媒１０２の温度が所定の第１活性温度になるまで増大される。たとえば、図７の時間Ｔ１〜Ｔ２に示す期間において、エンジン１００を運転するとともに、エンジン１００の点火時期を遅角することなどを含む触媒暖機制御を実行することにより、触媒１０２の温度が第１活性温度になるまで増大される。第１活性温度は、実験およびシミュレーションの結果などに基いて、開発者により予め定められる。

一方、図９に示すように、ＣＤモードにおいては、触媒１０２の温度が所定の第２活性温度になるまで増大される。第２活性温度は、第１活性温度よりも高く定められる。たとえば、図９の時間Ｔ３〜Ｔ４に示す期間において、エンジン１００を運転するとともに、エンジン１００の点火時期を遅角することなどを含む触媒暖機制御を実行することにより、触媒１０２の温度が第２活性温度になるまで増大される。

触媒１０２の温度は、たとえば温度センサにより検出されたり、エンジン１００の運転時間および負荷などに基いて推定される。触媒１０２の温度を取得する方法については、周知の一般的な技術を利用すればよいため、ここではその詳細な説明は繰り返さない。

以下、図１０および図１１を参照して、ＥＣＵ１７０が実行する処理について説明する。以下に説明する処理は、ソフトウェア、ハードウェアまたはソフトウェアとハードウェアとの協働により実行される。

図１０を参照して、ステップ（以下ステップをＳと略す）１００にて、ＥＣＵ１７０が起動すると、Ｓ１０２にて、ＥＣＵ１７０が起動してからの経過時間が所定の時間よりも短いか否かが判定される。ＥＣＵ１７０が起動してからの経過時間が所定の時間よりも短いと（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、Ｓ１０４にて、ＣＤモードが選択されているか否かが判断される。

ＣＤモードが選択されていると（Ｓ１０４にてＹＥＳ）、Ｓ１０６にて、判定フラグがオンにされる。判定フラグがオンであることにより、ＥＣＵ１７０が起動した時点からＣＤモードで車両が制御されたことが示される。ＣＤモードが選択されていなければ（Ｓ１０４にてＮＯ）、Ｓ１０８にて、判定フラグがオフにされる。

図１１を参照して、Ｓ２００にて、エンジン１００の始動が要求されているか否かが判定される。すなわち、プラグインハイブリッド車の走行パワーがエンジン始動しきい値以上であるか否かが判定される。たとえば、ＥＣＵ１７０が起動した後、エンジン１００の始動が初めて要求されているか否かが判定される。

一例として、図１２に示すように、ＣＤモードで車両を制御している間にバッテリ１５０の残存容量が低下し、時間Ｔ１０においてＣＤモードからＣＳモードに制御モードが変更され、かつ、プラグインハイブリッド車の走行パワーが第１エンジン始動パワー以上であると、エンジン１００の始動が要求される。

エンジン１００の始動が要求されていると（Ｓ２００にてＹＥＳ）、Ｓ２０２にて、判定フラグがオンであるか否かが判定される。判定フラグがオフであると（Ｓ２０２にてＮＯ）、Ｓ２０６にて、ＣＳモードにおいてエンジン１００を制御するために用いられる条件に従って、エンジン１００が制御される。

具体的には、触媒１０２の温度が所定の第１活性温度になるまで、触媒暖機制御が実行される。また、エンジン１００の冷却水の温度が所定の第１水温よりも高いと、エンジン１００の一時的な停止が許可される。すなわち、エンジン１００の冷却水の温度が所定の第１水温よりも高い状態において、プラグインハイブリッド車の走行パワーが第１エンジン始動パワーを下回ると、エンジン１００が停止される。

一方、判定フラグがオンであると（Ｓ２０２にてＹＥＳ）、Ｓ２０４にて、ＣＳモードにおいてエンジン１００を制御するために用いられる条件とは異なる条件に従って、エンジン１００が制御される。

具体的には、ＣＤモードにおいてエンジン１００を制御するために用いられる条件に従って、エンジン１００が制御される。よって、触媒１０２の温度が所定の第２活性温度になるまで、触媒暖機制御が実行される。また、エンジン１００の冷却水の温度が所定の第２水温よりも高いと、エンジン１００の一時的な停止が許可される。すなわち、エンジン１００の冷却水の温度が所定の第２水温よりも高い状態において、プラグインハイブリッド車の走行パワーが第１エンジン始動パワーを下回ると、エンジン１００が停止される。ここで、エンジン始動しきい値には、ＣＳモードにおいて用いられる第１エンジン始動パワーが用いられる。この場合、ＣＤモードおよびＣＳモードとは異なるとともに、ＣＤモードとＣＳモードとを組み合わせた第３の制御モードでエンジン１００が制御されるとも言える。

このように、本実施の形態においては、ＥＣＵ１７０が起動した時点からＣＤモードで車両をした場合、エンジン１００が始動されると、ＣＤモードにおいて用いられる第２活性温度および第２水温に従って、エンジン１００が制御される。

そのため、図１２に示すように、ＣＤモードで車両を制御している間にバッテリ１５０の残存容量が低下し、時間Ｔ１０においてＣＤモードからＣＳモードに制御モードが変更され、かつ、プラグインハイブリッド車の走行パワーが第１エンジン始動パワー以上であることに起因して、エンジン１００が始動されると、ＣＳモードにおいて用いられる第１活性温度および第１水温とは異なる第２活性温度および第２水温に従って、エンジン１００が制御される。すなわち、ＣＳモードにおいて用いられる所定のしきい値が変更される。

したがって、触媒１０２の温度が低いままにされたり、エンジン１００の冷却水の温度が低いままにされるといったことが防がれる。そのため、触媒１０２の暖機性能を十分に発揮させたり、エンジン１００における燃焼状態を良好にすることができる。その結果、排気ガスに含まれる未浄化の成分を少なくすることができる。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１００ エンジン、１０２ 触媒、１０６ 温度センサ、１１０ 第１モータジェネレータ、１２０ 第２モータジェネレータ、１３０ 動力分割機構、１４０ 減速機、１５０ バッテリ、１６０ 前輪、１７０ ＥＣＵ。

Claims (8)

1. ハイブリッド車両であって、
   エンジンと、
   蓄電装置と、
   前記蓄電装置から電力の供給を受けて車両駆動力を発生する電動モータと、
   ＣＤ（Charge Depleting）モードとＣＳ（Charge Sustaining）モードとのうちのい
   ずれかの制御モードで前記ハイブリッド車両を制御する制御ユニットとを備え、
   前記ＣＤモードおよび前記ＣＳモードの各々は、前記エンジンが運転している状態と停止している状態とを有し、
   前記制御ユニットは、
   前記ＣＤモードでは、運転者の操作に応じて定められるパラメータが第１のしきい値を超えると前記エンジンを始動し、
   前記ＣＳモードでは、前記パラメータが第２のしきい値を超えると前記エンジンを始動し、
   前記ＣＤモードで前記ハイブリッド車両を制御している間に前記蓄電装置の残存容量が低下して前記ＣＳモードに変更された後に前記エンジンが始動される第１の場合と、前記制御ユニットが起動した時点から前記ＣＳモードで前記ハイブリッド車両を制御している間に前記エンジンが始動される第２の場合とで、前記ＣＳモード中における始動された前記エンジンの一時的な停止を許可する停止許可条件が異なり、
   前記第１の場合における前記停止許可条件は、前記第２の場合における前記停止許可条件と比較して、始動された前記エンジンの前記一時的な停止が許可されにくくなるように設定される、ハイブリッド車両。
2. 前記エンジンからの排気を浄化する触媒をさらに備え、
   前記ＣＳモードにおいて前記第２の場合には、前記触媒の温度が第１の値になるまで前記触媒を暖機して、前記触媒の温度が前記第１の値になると前記エンジンの一時的な停止を許可し、
   前記ＣＳモードにおいて前記第１の場合には、前記触媒の温度が前記第１の値よりも高い第２の値になるまで、前記触媒を暖機して、前記触媒の温度が前記第２の値になると前記エンジンの一時的な停止を許可する、請求項１に記載のハイブリッド車両。
3. 前記ＣＳモードにおいて前記第２の場合には、前記エンジンの冷却水の温度が第１の値より高い状態になると、前記エンジンの一時的な停止を許可し、
   前記ＣＳモードにおいて前記第１の場合には、前記エンジンの冷却水の温度が前記第１の値よりも高い第２の値より高い状態になると、前記エンジンの一時的な停止を許可する、請求項１に記載のハイブリッド車両。
4. 前記制御ユニットは、前記制御ユニットが起動した時点において前記ＣＤモードで前記ハイブリッド車両を制御した場合にフラグをオンする一方で、前記制御ユニットが起動した時点において前記ＣＳモードで前記ハイブリッド車両を制御した場合にフラグをオフし、
   前記フラグがオンの状態で前記エンジンが始動される場合と、前記フラグがオフの状態で前記エンジンが始動される場合との間で、前記停止許可条件が異なり、
   前記フラグがオンの状態で前記エンジンが始動される場合における前記停止許可条件は、前記フラグがオフの状態で前記エンジンが始動される場合における前記停止許可条件と比較して、始動された前記エンジンの前記一時的な停止が許可されにくくなるように設定される、請求項１に記載のハイブリッド車両。
5. 前記制御ユニットは、
   前記蓄電装置の残存容量がしきい値より低いと、前記ＣＳモードで前記ハイブリッド車両を制御し、
   前記蓄電装置の残存容量が前記しきい値以上であると、前記ＣＤモードで前記ハイブリッド車両を制御する、請求項１に記載のハイブリッド車両。
6. 前記パラメータは、車両パワーであり、
   前記制御ユニットは、
   前記ＣＤモードでは、前記車両パワーが第１のしきい値を超えると前記エンジンを始動し、
   前記ＣＳモードでは、前記車両パワーが第２のしきい値を超えると前記エンジンを始動し、
   前記第１のしきい値は、前記第２のしきい値よりも大きい、請求項１に記載のハイブリッド車両。
7. エンジンと、蓄電装置と、前記蓄電装置から電力の供給を受けて車両駆動力を発生する電動モータとを備えたハイブリッド車両の制御方法であって、
   ＣＤ（Charge Depleting）モードとＣＳ（Charge Sustaining）モードとのうちのい
   ずれかの制御モードで前記ハイブリッド車両を制御するステップを備え、
   前記ＣＤモードおよび前記ＣＳモードの各々は、前記エンジンが運転している状態と停止している状態とを有し、
   前記ＣＤモードでは、運転者の操作に応じて定められるパラメータが第１のしきい値を超えると前記エンジンを始動する一方で、前記ＣＳモードでは、前記パラメータが第２のしきい値を超えると前記エンジンを始動するステップと、
   前記ＣＤモードで前記ハイブリッド車両を制御している間に前記蓄電装置の残存容量が低下して前記ＣＳモードに変更された後に前記エンジンが始動される第１の場合と、制御ユニットが起動した時点から前記ＣＳモードで前記ハイブリッド車両を制御している間に前記エンジンが始動される第２の場合とで、前記ＣＳモード中における始動された前記エンジンの一時的な停止を許可する停止許可条件が異なるように、前記エンジンを制御するステップとをさらに備え、
   前記第１の場合における前記停止許可条件は、前記第２の場合における前記停止許可条件と比較して、始動された前記エンジンの前記一時的な停止が許可されにくくなるように設定される、ハイブリッド車両の制御方法。
8. エンジンと、蓄電装置と、前記蓄電装置から電力の供給を受けて車両駆動力を発生する電動モータとを備えたハイブリッド車両に搭載されたエンジンの制御装置であって、
   ＣＤ（Charge Depleting）モードとＣＳ（Charge Sustaining）モードとのうちのい
   ずれかの制御モードで前記ハイブリッド車両を制御するための手段を備え、
   前記ＣＤモードおよび前記ＣＳモードの各々は、前記エンジンが運転している状態と停止している状態とを有し、
   前記ＣＤモードでは、運転者の操作に応じて定められるパラメータが第１のしきい値を超えると前記エンジンを始動する一方で、前記ＣＳモードでは、前記パラメータが第２のしきい値を超えると前記エンジンを始動する手段と、
   前記ＣＤモードで前記ハイブリッド車両を制御している間に前記蓄電装置の残存容量が低下して前記ＣＳモードに変更された後に前記エンジンが始動される第１の場合と、制御ユニットが起動した時点から前記ＣＳモードで前記ハイブリッド車両を制御している間に前記エンジンが始動される第２の場合とで、前記ＣＳモード中における始動された前記エンジンの一時的な停止を許可する停止許可条件が異なるように、前記エンジンを制御するための手段とをさらに備え、
   前記第１の場合における前記停止許可条件は、前記第２の場合における前記停止許可条件と比較して、始動された前記エンジンの前記一時的な停止が許可されにくくなるように設定される、エンジンの制御装置。

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