JP6149841B2

JP6149841B2 - ハイブリッド自動車

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Publication number: JP6149841B2
Application number: JP2014215466A
Authority: JP
Inventors: 浩一郎牟田; 英輝鎌谷; 隆生伊藤; 山崎　誠; 誠山崎; 亮真野; 征宏加賀美; 弘樹遠藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-10-22
Filing date: 2014-10-22
Publication date: 2017-06-21
Anticipated expiration: 2034-10-22
Also published as: CN105545502A; EP3012140A1; US20160114791A1; US9821794B2; EP3012140B1; JP2016078802A; CN105545502B

Description

本発明は、ハイブリッド自動車に関し、詳しくは、内燃機関と発電機と電動機とバッテリとを備えるハイブリッド自動車に関する。

従来、この種のハイブリッド自動車としては、モータ走行中にエンジンの浄化装置の触媒温度が触媒が機能する下限温度より高い所定温度以下になったときにはエンジンを始動するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このハイブリッド自動車では、エンジンを始動すると、エンジンを効率よく運転可能な運転ポイントで運転しながら運転者の要求に応じて走行するように制御している。そして、こうした制御により、浄化装置の触媒温度が所定温度以下になるのを抑制し、次のエンジン始動の際に有害成分の排出を抑制している。

特開２００７−３０２１８５号公報

しかしながら、上述のハイブリッド自動車では、モータ走行中にエンジンの浄化装置の触媒温度が所定温度以下になるとエンジンを始動して触媒温度が常に所定温度以上となるようにするため、燃費を低下させたり、バッテリの劣化を早める。バッテリの蓄電割合（ＳＯＣ：State Of Charge）が高く且つ目的地まで僅かな距離のときには、触媒温度が低下してもモータ走行を維持することができるが、エンジンを始動すると、燃費が悪化してしまう。また、頻繁なエンジンの始動によりバッテリの充放電が多くなるため、バッテリの劣化を早めてしまう。

本発明のハイブリッド自動車は、バッテリの劣化抑制と触媒暖機との調整を図ることを主目的とする。

本発明のハイブリッド自動車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明のハイブリッド自動車は、
走行用の動力を出力可能な内燃機関と、前記内燃機関の動力により発電する発電機と、走行用の動力を出力可能な電動機と、前記発電機および前記電動機と電力のやりとりを行なうバッテリと、システム起動後に最初に前記内燃機関を始動するときに前記内燃機関の排気浄化装置の触媒の暖機が必要なときには前記触媒の暖機を行なう第１触媒暖機制御を実行する制御手段と、を備えるハイブリッド自動車であって、
前記制御手段は、システム起動後に２回目以降に前記内燃機関を始動するときに前記内燃機関の排気浄化装置の触媒の暖機が必要なときには前記第１触媒暖機制御に比して制限を課して前記触媒の暖機を行なう第２触媒暖機制御を実行する手段である、
ことを特徴とする。

この本発明のハイブリッド自動車では、システム起動後に最初に内燃機関を始動するときに内燃機関の排気浄化装置の触媒の暖機が必要なときには触媒の暖機を行なうために第１触媒暖機制御を実行する。そして、システム起動後に２回目以降に内燃機関を始動するときに内燃機関の排気浄化装置の触媒の暖機が必要なときには第１触媒暖機制御に比して制限を課した第２触媒暖機制御を実行する。このように、システム起動後に２回目以降に内燃機関を始動する際の触媒暖機は、初回の第１触媒暖機制御に比して制限を課した第２触媒暖機制御が実行されるから、内燃機関の運転を安定化したり触媒暖機を短時間で終了したりすることができる。このため、触媒暖機にともなうバッテリの充放電量を抑制することができ、バッテリの劣化を抑制することができる。また、２回目以降の内燃機関の始動時にも必要に応じて触媒暖機を行なうから、エミッションの悪化を抑制することができる。さらに、２回目以降の内燃機関の始動時の触媒暖機を短時間で終了することにより、燃費の悪化を抑制することができる。これらの結果、バッテリの劣化抑制と触媒暖機との調整を図ることができる。

こうした本発明のハイブリッド自動車において、前記第１触媒暖機制御は前記バッテリから出力してもよい最大電力である出力制限を拡大して行なう制御であり、前記第２触媒暖機制御は前記第１触媒暖機制御に比して前記出力制限の拡大を制限して行なう制御である、ものとすることもできる。触媒暖機中は、内燃機関からの動力を走行用の動力として充分に用いることができない。このため、電動機の出力が大きくなるが、バッテリの出力制限があるため、十分な動力を出力することができない場合が生じる。こうしたバッテリの出力不足を解消するために、触媒暖機制御としてバッテリの出力制限の拡大、即ちバッテリから出力してもよい最大電力を大きくすること、が行なわれる。第２触媒暖機制御では、こうしたバッテリの出力制限の拡大を第１触媒暖機制御に比して制限するのである。出力制限の拡大の制限としては、出力制限の拡大量を小さくするものや、出力制限の拡大を行なわないものが含まれる。このように第２触媒暖機制御でバッテリの出力制限の拡大を制限することにより、バッテリの過大な電力の放電を抑制し、バッテリの劣化を抑制することができる。もとより、第２触媒暖機制御を行なうことにより、２回目以降の内燃機関の始動後のエミッションの悪化を抑制することができる。

また、本発明のハイブリッド自動車において、前記第１触媒暖機制御は前記内燃機関の点火時期を遅角して行なう制御であり、前記第２触媒暖機制御は前記第１触媒暖機制御に比して前記点火時期の遅角を制限して行なう制御である、ものとすることもできる。内燃機関の点火時期を遅角（遅く）すると、爆発燃焼のタイミングが遅くなり、より多くの燃焼エネルギが排気に含まれるようになる。この結果、触媒暖機を促進することができる。第２触媒暖機制御では、こうした内燃機関の点火時期の遅角を第１触媒暖機制御に比して制限するのである。点火時期の遅角の制限としては、点火時期の遅角量を小さくするものが相当する。このように第２触媒暖機制御で内燃機関の点火時期の遅角を制限することにより、第１触媒暖機制御に比して内燃機関の運転を安定させ、バッテリからの出力が過度にならないようにしてバッテリの劣化を抑制することができる。もとより、第２触媒暖機制御を行なうことにより、２回目以降の内燃機関の始動後のエミッションの悪化を抑制することができる。

さらに、本発明のハイブリッド自動車において、前記第１触媒暖機制御は第１許可時間の範囲内で実行する制御であり、前記第２触媒暖機制御は前記第１許可時間より短い第２許可時間の範囲内で実行する制御である、ものとすることもできる。第１触媒暖機制御に比して制限を課した触媒暖機制御として、触媒暖機を継続可能な許可時間を短くするのである。触媒暖機を継続する時間が長くなると、その分だけ触媒暖機に伴うバッテリの充放電の時間も長くなるから、触媒暖機を継続する許可時間を短くすることにより、触媒暖機に伴うバッテリの充放電の時間を短くすることができる。この結果、バッテリの劣化を抑制することができる。もとより、第２触媒暖機制御を行なうことにより、２回目以降の内燃機関の始動後のエミッションの悪化を抑制することができる。

本発明の第１実施例のハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。エンジン２２の構成の概略を示す構成図である。エンジンＥＣＵ２４により実行される触媒暖機判定処理の一例を示すフローチャートである。エンジンＥＣＵ２４により実行される触媒暖機条件設定処理の一例を示すフローチャートである。第２実施例のエンジンＥＣＵ２４により実行される触媒暖機条件設定処理の一例を示すフローチャートである。第３実施例のエンジンＥＣＵ２４により実行される触媒暖機条件設定処理の一例を示すフローチャートである。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の第１実施例のハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。第１実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、エンジン２２の燃料噴射制御や点火制御，吸入空気量調節制御などを行なうエンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４と、を備える。また、第１実施例のハイブリッド自動車２０は、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にキャリアが接続されると共に駆動輪６３ａ，６３ｂにデファレンシャルギヤ６２を介して連結された駆動軸３２にリングギヤが接続されたプラネタリギヤ３０を備える。プラネタリギヤ３０のサンギヤには、例えば同期発電電動機として構成されたモータＭＧ１の回転子が接続されている。駆動軸３２には、例えば同期発電電動機として構成されたモータＭＧ２の回転子が接続されている。モータＭＧ１，ＭＧ２は、インバータ４１，４２により駆動されており、インバータ４１，４２の図示しないスイッチング素子がモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０によってスイッチング制御されることによって駆動制御される。モータＭＧ１，ＭＧ２は、インバータ４１，４２を介して、例えばリチウムイオン二次電池として構成されたバッテリ５０と電力のやりとりをする。バッテリ５０は、電池電圧Ｖｂや電池電流Ｉｂ，電池温度Ｔｂなどを用いてバッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２により管理される。ハイブリッド自動車２０は、更に、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信して車両全体を制御するハイブリッド用電子制御ユニット（以下、ＨＶＥＣＵという）７０を備える。

エンジン２２は、例えばガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力可能なエンジンとして構成されている。エンジン２２は、図２に示すように、エアクリーナ１２２により清浄された空気をスロットルバルブ１２４を介して吸入すると共に燃料噴射弁１２６からガソリンを噴射して吸入された空気とガソリンとを混合し、この混合気を吸気バルブ１２８を介して燃焼室に吸入する。吸入した混合気は、点火プラグ１３０による電気火花によって爆発燃焼され、エンジン２２は、そのエネルギにより押し下げられるピストン１３２の往復運動をクランクシャフト２６の回転運動に変換する。エンジン２２からの排気は、一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ），窒素酸化物（ＮＯｘ）の有害成分を浄化する浄化触媒（三元触媒）を有する浄化装置１３４を介して外気へ排出される。排気は外気に排出されるだけでなく、排気を吸気に還流する排気再循環装置（以下、「ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）システム」という）１６０を介して吸気側に供給される。ＥＧＲシステム１６０は、浄化装置１３４の後段に接続されて排気を吸気側のサージタンクに供給するためのＥＧＲ管１６２と、ＥＧＲ管１６２に配置されステッピングモータ１６３により駆動されるＥＧＲバルブ１６４とを備え、ＥＧＲバルブ１６４の開度の調節により、不燃焼ガスとしての排気の還流量を調節して吸気側に還流する。エンジン２２は、こうして空気と排気とガソリンとの混合気を燃焼室に吸引することができるようになっている。

エンジンＥＣＵ２４は、ＣＰＵ２４ａを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ２４ａの他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ２４ｂと、データを一時的に記憶するＲＡＭ２４ｃと、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２の状態を検出する種々のセンサからの信号が入力ポートを介して入力されている。種々のセンサからの信号としては、クランクシャフト２６の回転位置を検出するクランクポジションセンサ１４０からのクランクポジション、エンジン２２の冷却水の温度を検出する水温センサ１４２からの冷却水温Ｔｗ、燃焼室へ吸排気を行なう吸気バルブ１２８や排気バルブを開閉するカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサ１４４からのカムポジション、スロットルバルブ１２４の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１４６からのスロットル開度ＴＨ、吸気管に取り付けられたエアフローメータ１４８からの吸入空気量Ｑａ、吸気管に取り付けられた温度センサ１４９からの吸気温Ｔａ、吸気管内の圧力を検出する吸気圧センサ１５８からの吸気圧Ｐｉｎ、浄化装置１３４に取り付けられた温度センサ１３４ａからの触媒温度Ｔｃ、空燃比センサ１３５ａからの空燃比ＡＦ、酸素センサ１３５ｂからの酸素信号Ｏ２、シリンダブロックに取り付けられてノッキングの発生に伴って生じる振動を検出するノックセンサ１５９からのノック信号Ｋｓ、ＥＧＲバルブ１６４の開度を検出するＥＧＲバルブ開度センサ１６５からのＥＧＲバルブ開度ＥＶなどを挙げることができる。また、エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を駆動するための種々の制御信号が出力ポートを介して出力されている。種々の制御信号としては、燃料噴射弁１２６への駆動信号、スロットルバルブ１２４のポジションを調節するスロットルモータ１３６への駆動信号、イグナイタと一体化されたイグニッションコイル１３８への制御信号、吸気バルブ１２８の開閉タイミングを変更可能な可変バルブタイミング機構１５０への制御信号、ＥＧＲバルブ１６４の開度を調整するステッピングモータ１６３への駆動信号などを挙げることができる。エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によりエンジン２２を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータを出力する。なお、エンジンＥＣＵ２４は、クランクポジションセンサ１４０からのクランクポジションに基づいてクランクシャフト２６の回転数即ちエンジン２２の回転数Ｎｅを演算したり、エアフローメータ１４８からの吸入空気量Ｑａを演算したりしている。

モータＥＣＵ４０は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサからの回転位置θｍ１，θｍ２や図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流などが入力ポートを介して入力されている。モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。また、モータＥＣＵ４０は、ＨＶＥＣＵ７０と通信しており、ＨＶＥＣＵ７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に関するデータをＨＶＥＣＵ７０に出力する。なお、モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサからのモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置θｍ１，θｍ２に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２も演算している。

バッテリＥＣＵ５２は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ５０の端子間に設置された図示しない電圧センサからの電池電圧Ｖｂやバッテリ５０の出力端子に接続された電力ラインに取り付けられた図示しない電流センサからの電池電流Ｉｂ，バッテリ５０に取り付けられた図示しない温度センサからの電池温度Ｔｂなどが入力されている。バッテリＥＣＵ５２からは、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータが通信によりＨＶＥＣＵ７０に送信されている。また、バッテリＥＣＵ５２は、バッテリ５０を管理するために、電流センサにより検出された電池電流Ｉｂの積算値に基づいてそのときのバッテリ５０から放電可能な電力の容量の全容量に対する割合である蓄電割合ＳＯＣを演算したり、演算した蓄電割合ＳＯＣと電池温度Ｔｂとに基づいてバッテリ５０を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを演算したりしている。

ＨＶＥＣＵ７０は、図示しないがＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，記憶したデータを保持する不揮発性のフラッシュメモリ，入出力ポート，通信ポートを備える。ＨＶＥＣＵ７０には、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号やシフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。ＨＶＥＣＵ７０は、前述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。

こうして構成された第１実施例のハイブリッド自動車２０は、運転者によるアクセルペダル８３の踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸３２に出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力が駆動軸３２に出力されるように、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが運転制御される。エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２の運転制御としては以下の（１）〜（３）のものがある。（１）のトルク変換運転モードと（２）の充放電運転モードは、いずれもエンジン２２の運転を伴って要求動力が駆動軸３２に出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御するモードであり、実質的な制御における差異はないため、以下、両者を合わせてエンジン運転モード（ハイブリッドモード）という。
（１）トルク変換運転モード：要求動力に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にエンジン２２から出力される動力のすべてがプラネタリギヤ３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されて駆動軸３２に出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御する運転モード。
（２）充放電運転モード：要求動力とバッテリ５０の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にバッテリ５０の充放電を伴ってエンジン２２から出力される動力の全部またはその一部がプラネタリギヤ３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによるトルク変換を伴って要求動力が駆動軸３２に出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御する運転モード。
（３）モータ運転モード（ＥＶモード）：エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２からの要求動力に見合う動力を駆動軸３２に出力するよう運転制御する運転モード。

次に、こうして構成された第１実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特にエンジン２２を始動するときに浄化装置１３４の触媒を暖機する際の動作について説明する。図３は、触媒暖機が行なうか否かを判定するためにエンジンＥＣＵ２４により実行される触媒暖機判定処理の一例を示すフローチャートであり、図４は、触媒暖機の実行条件を設定するためにエンジンＥＣＵ２４により実行される触媒暖機条件設定処理の一例を示すフローチャートである。まず、触媒暖機判定処理について説明し、その後触媒暖機条件設定処理について説明する。

図３の触媒暖機判定処理が実行されると、エンジンＥＣＵ２４は、まず、エンジン２２の始動指示がなされたか否かを判定する（ステップＳ１００）。エンジン２２の指導指示がなされていないときには、触媒暖機は不要と判断し、本処理を終了する。エンジン２２の始動指示がなされたときには、温度センサ１３４ａにより検出される触媒温度Ｔｃを入力し（ステップＳ１１０）、触媒温度Ｔｃが触媒暖機を行なう温度として予め定められた所定温度Ｔｃｓｅｔ未満であるか否かを判定する（ステップＳ１２０）。触媒温度Ｔｃが所定温度Ｔｃｓｅｔ以上のときには、触媒暖機は不要と判断し、本処理を終了する。一方、触媒温度Ｔｃが所定温度Ｔｃｓｅｔ未満のときには、触媒暖機が必要と判断し、触媒暖機要求を出力して（ステップＳ１３０）、本処理を終了する。ここで、触媒暖機要求の出力としては、触媒暖機要求フラグに値１をセットすることなどにより行なうことができる。

図４の触媒暖機条件設定処理が実行されると、エンジンＥＣＵ２４は、まず、触媒暖機要求が出力されているか否かを判定する（ステップＳ２００）。この判定は、例えば触媒暖機要求フラグに値１がセットされているか否かを調べることによって行なうことができる。触媒暖機要求が出力されていないときには、触媒暖機は行なわれないので触媒暖機条件の設定を行なうことなく、本処理を終了する。触媒暖機要求が出力されているときには、車両をシステム起動してから初回の触媒暖機要求の出力であるか否かを判定する（ステップＳ２１０）。そして、初回の触媒暖機要求の出力であるときには、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔの拡大を指示して（ステップＳ２２０）、本処理を終了する。一方、初回の触媒暖機要求の出力ではないときには、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔの拡大を指示することなく、本処理を終了する。バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔの拡大が指示されると、ＨＶＥＣＵ７０は、バッテリＥＣＵ５２から送信されるバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔを所定電力ΔＷだけ拡大して得られる新たな出力制限Ｗｏｕｔを用いて駆動制御（モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊やモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊の設定）を行なう。なお、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔの拡大は、バッテリ５０から出力してもよい最大電力を大きくすることを意味している。

システム起動から初回の触媒暖機制御は、エンジン２２の点火時期を基準位置から予め定められた遅角量Δθ１だけ遅角（遅く）した状態で、エンジン２２をある程度の負荷運転で運転することができるように予め定められた吸入空気量Ｑａ１となるようにスロットル開度ＴＨが調整される。そして、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔを予め定められた所定電力ΔＷだけ拡大する。エンジン２２の点火時期を遅角（遅く）するのは、爆発燃焼のタイミングを遅くして、より多くの燃焼エネルギを排気に含ませ、触媒暖機を良好に行なうためである。エンジン２２を負荷運転するのは、エンジン２２を無負荷運転すると、点火時期を遅角しているため燃焼が緩慢になってトルク変動が生じやすくなり、このトルク変動によりギヤのガタ打ち等による異音が生じるのを抑制すためである。バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔを拡大するのは、触媒暖機中はエンジン２２からの動力を走行用の動力として充分に用いることができないため、モータＭＧ２からの出力が大きくなり、バッテリ５０からのより大きな出力が必要となるからである。

システム起動から２回目以降の触媒暖機制御では、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔの拡大を行うことなく、エンジン２２の点火時期を基準位置から遅角量Δθだけ遅角（遅く）した状態で、エンジン２２を負荷運転して行われる。このように２回目以降の触媒暖機要求の出力に対してバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔの拡大を行なわないことにより、バッテリ５０の過大な電力の出力を抑制することができ、バッテリ５０の劣化を抑制することができる。

以上説明した第１実施例のハイブリッド自動車２０では、車両をシステム起動してから２回目以降にエンジン２２を始動するときに触媒温度Ｔｃが所定温度Ｔｃｓｅｔ未満のときには、浄化装置１３４の触媒を暖機するために触媒暖機要求を出力する。そして、車両をシステム起動してから２回目以降の触媒暖機要求の出力に対しては、初回の触媒暖機要求の出力であるときに実行されるバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔの拡大を行なわない。このため、システム起動してから２回目以降の触媒暖機要求の出力に対する触媒暖機では、バッテリ５０の過大な電力の出力を抑制することができ、バッテリ５０の劣化を抑制することができる。もとより、システム起動してから２回目以降の触媒暖機要求の出力に対して触媒暖機を行なうから、エミッションの悪化を抑制することができる。これらの結果、バッテリ５０の劣化の抑制とエミッションの悪化の抑制との調和（両立）を図ることができる。

第１実施例のハイブリッド自動車２０では、システム起動してから２回目以降の触媒暖機要求の出力に対しては、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔの拡大を行なわないものとしたが、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔの拡大を制限すればよいから、拡大量を小さくするものとしても構わない。

次に、本発明の第２実施例のハイブリッド自動車２２０について説明する。第２実施例のハイブリッド自動車２２０は、触媒暖機条件設定処理が異なるだけで図１および図２を用いて説明した第１実施例のハイブリッド自動車２０と同一の構成をしている。重複する記載を回避するため、第２実施例のハイブリッド自動車２２０の構成についての説明は省略する。

第２実施例のハイブリッド自動車２２０でも図３に例示した触媒暖機判定処理が実行され、図５に例示する触媒暖機条件設定処理が実行される。以下、図５の触媒暖機条件設定処理について説明する。

図５の触媒暖機条件設定処理が実行されると、第２実施例のハイブリッド自動車２２０のエンジンＥＣＵ２４は、まず、触媒暖機を実施中であるか否かを判定する（ステップＳ３００）。触媒暖機を実施していないときには、触媒暖機の条件を設定する必要がないため、本処理を終了する。触媒暖機を実施中のときには、車両をシステム起動してから初回の触媒暖機の実施であるか否かを判定する（ステップＳ３１０）。そして、初回の触媒暖機の実施であるときには、初回用の吸入空気量と点火時期とを設定して（ステップＳ３２０）、本処理を終了する。一方、初回の触媒暖機の実施ではないとき、即ち、システム起動してから２回目以降の触媒暖機の実施のときには、２回目以降用の吸入空気量と点火時期とを設定して（ステップＳ３３０）、本処理を終了する。ここで、初回用の点火時期は、第１実施例で説明したように、基準位置から遅角量Δθ１だけ遅角（遅く）した時期が用いられる。また、初回用の吸入空気量についても第１実施例で説明したように、エンジン２２をある程度の負荷運転で運転するように予め定められた吸入空気量Ｑａ１が用いられる。２回目以降の点火時期は、初回用の点火時期より遅角量Δθ１が制限された時期、即ち、通常の点火時期より遅角（遅く）しているが初回用の点火時期より進角（早く）した時期を用いる。例えば、遅角量Δθ１より小さな値の遅角量Δθ２だけ基準位置から遅角（遅く）した時期を用いることができる。また、２回目以降用の吸入空気量は、２回目以降用の点火時期としたときにエンジン２２をある程度の負荷運転で運転することができる吸入空気量Ｑａ２が用いられる。２回目以降用の点火時期は初回用の点火時期より進角（早く）しているから、燃焼の緩慢さが抑制され、同一の吸入空気量とするとエンジン２２からの出力が大きくなる。このため、２回目以降用の吸入空気量が初回用の吸入空気量より小さくなるようにするのが好ましい。このように、２回目以降の点火時期を初回用の点火時期より遅角量Δθを制限したものを用いることにより、初回の触媒暖機に比してエンジン２２の運転を安定させ、バッテリ５０からの出力が過度にならないようにしてバッテリ５０の劣化を抑制することができる。

以上説明した第２実施例のハイブリッド自動車２２０では、車両をシステム起動してから２回目以降にエンジン２２を始動するときに触媒温度Ｔｃが所定温度Ｔｃｓｅｔ未満のときには、浄化装置１３４の触媒を暖機するために触媒暖機要求を出力する。そして、車両をシステム起動してから２回目以降の触媒暖機の実施の際には、エンジン２２の点火時期を通常の点火時期より遅角（遅く）するが初回の触媒暖機の実施の際のエンジン２２の点火時期より進角した時期を用いる。このため、初回の触媒暖機に比してエンジン２２の運転を安定させ、バッテリ５０からの出力が過度にならないようにしてバッテリ５０の劣化を抑制することができる。もとより、システム起動してから２回目以降の触媒暖機の実施により、エミッションの悪化を抑制することができる。これらの結果、バッテリ５０の劣化の抑制とエミッションの悪化の抑制との調和（両立）を図ることができる。

次に、本発明の第３実施例のハイブリッド自動車３２０について説明する。第３実施例のハイブリッド自動車３２０は、触媒暖機条件設定処理が異なるだけで図１および図２を用いて説明した第１実施例のハイブリッド自動車２０と同一の構成をしている。重複する記載を回避するため、第３実施例のハイブリッド自動車３２０の構成についての説明は省略する。

第３実施例のハイブリッド自動車３２０でも図３に例示した触媒暖機判定処理が実行され、図６に例示する触媒暖機条件設定処理が実行される。以下、図６の触媒暖機条件設定処理について説明する。

図６の触媒暖機条件設定処理が実行されると、第３実施例のハイブリッド自動車３２０のエンジンＥＣＵ２４は、まず、触媒暖機要求が出力されているか否かを判定する（ステップＳ４００）。触媒暖機要求が出力されていないときには、触媒暖機の条件を設定する必要がないため、本処理を終了する。触媒暖機要求が出力されているときには、車両をシステム起動してから初回の触媒暖機要求の出力であるか否かを判定する（ステップＳ４１０）。そして、初回の触媒暖機要求の出力であるときには、触媒暖機を継続することができる最大時間（許可時間）として初回用の許可時間を設定して（ステップＳ４２０）、本処理を終了する。一方、初回の触媒暖機要求の出力ではないとき、即ち、システム起動してから２回目以降の触媒暖機要求の出力のときには、初回用の許可時間より短い２回目以降用の許可時間を設定して（ステップＳ４３０）、本処理を終了する。システム起動してから２回目以降の触媒暖機要求の出力のときには、触媒暖機を継続することができる許可時間を制限するのである。触媒暖機を継続する時間が長くなると、その分だけ触媒暖機に伴うバッテリ５０の充放電の時間も長くなる。したがって、触媒暖機を継続する許可時間を短くすることにより、触媒暖機に伴うバッテリ５０の充放電の時間を短くすることができ、バッテリ５０の劣化を抑制することができる。

以上説明した第３実施例のハイブリッド自動車３２０では、車両をシステム起動してから２回目以降にエンジン２２を始動するときに触媒温度Ｔｃが所定温度Ｔｃｓｅｔ未満のときには、浄化装置１３４の触媒を暖機するために触媒暖機要求を出力する。そして、車両をシステム起動してから２回目以降の触媒暖機要求の出力の際には、触媒暖機を継続してもよい最大時間としての許可時間として初回の触媒暖機要求の出力の際の許可時間より短い時間を用いる。このため、触媒暖機を継続する時間が短くなり、触媒暖機に伴うバッテリ５０の充放電の時間を短くして、バッテリ５０の劣化を抑制することができる。もとより、システム起動してから２回目以降の触媒暖機要求の出力に対しても触媒暖機を行なうから、エミッションの悪化を抑制することができる。これらの結果、バッテリ５０の劣化の抑制とエミッションの悪化の抑制との調和（両立）を図ることができる。

触媒暖機条件設定処理として、第１実施例ではバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔの拡大の制限について、第２実施例ではエンジン２２の点火時期の遅角量の制限について、第３実施例では許可時間の制限について、独立に成立するものとして説明した。しかし、これらの３つの制限のうちいずれか２つを組み合わせて用いるものとしたり、３つの制限の全てを組み合わせて用いるものとしてもよい。

第１実施例ないし第３実施例のハイブリッド自動車２０，２２０，３２０では、発電機としても電動機としても機能する２つのモータＭＧ１，ＭＧ２とエンジン２２とをプラネタリギヤ３０により接続する構成を用いたが、走行用の動力を出力可能なエンジンと、エンジンの動力により発電する発電機と、走行用の動力を出力可能な電動機と、を備える構成であれば如何なる構成としても差し支えない。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、ハイブリッド自動車の製造産業などに利用可能である。

２０，２２０，３２０ハイブリッド自動車、２２エンジン、２４エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２４ａＣＰＵ、２４ｂＲＯＭ、２４ｃＲＡＭ、２６クランクシャフト、３０プラネタリギヤ、３２駆動軸、４０モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２インバータ、５０バッテリ、５２バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、６２デファレンシャルギヤ、６３ａ，６３ｂ駆動輪、７０ハイブリッド用電子制御ユニット、８０イグニッションスイッチ、８１シフトレバー、８２シフトポジションセンサ、８３アクセルペダル、８４アクセルペダルポジションセンサ、８５ブレーキペダル、８６ブレーキペダルポジションセンサ、８８車速センサ、１２２エアクリーナ、１２４スロットルバルブ、１２６燃料噴射弁、１２８吸気バルブ、１３０点火プラグ、１３２ピストン、１３４浄化装置、１３４ａ温度センサ、１３５ａ空燃比センサ、１３５ｂ酸素センサ、１３６，スロットルモータ、１３８イグニッションコイル、１４０クランクポジションセンサ、１４２水温センサ、１４４カムポジションセンサ、１４６スロットルバルブポジションセンサ、１４８エアフローメータ、１４９温度センサ、１５０可変バルブタイミング機構、１５８吸気圧センサ、１５９ノックセンサ、１６０ＥＧＲシステム、１６２ＥＧＲ管、１６３ステッピングモータ、１６４ＥＧＲバルブ、１６５ＥＧＲバルブ開度センサ、ＭＧ１，ＭＧ２モータ。

Claims

走行用の動力を出力可能な内燃機関と、前記内燃機関の動力により発電する発電機と、走行用の動力を出力可能な電動機と、前記発電機および前記電動機と電力のやりとりを行なうバッテリと、システム起動後に最初に前記内燃機関を始動するときに前記内燃機関の排気浄化装置の触媒の暖機が必要なときには予め定めた吸入空気量による内燃機関の負荷運転によって前記触媒の暖機を行なう第１触媒暖機制御を実行する制御手段と、を備えるハイブリッド自動車であって、
前記制御手段は、システム起動後に２回目以降に前記内燃機関を始動するときに前記内燃機関の排気浄化装置の触媒の暖機が必要なときには前記第１触媒暖機制御に比して制限を課して前記内燃機関の負荷運転によって前記触媒の暖機を行なう第２触媒暖機制御を実行する手段である、
ことを特徴とするハイブリッド自動車。
請求項１記載のハイブリッド自動車であって、
前記第１触媒暖機制御は、前記バッテリから放電してもよい最大電力である出力制限を拡大して行なう制御であり、
前記第２触媒暖機制御は、前記第１触媒暖機制御に比して前記出力制限の拡大を制限して行なう制御である、
ハイブリッド自動車。
請求項１または２記載のハイブリッド自動車であって、
前記第１触媒暖機制御は、前記内燃機関の点火時期を遅角して行なう制御であり、
前記第２触媒暖機制御は、前記第１触媒暖機制御に比して前記点火時期の遅角を制限して行なう制御である、
ハイブリッド自動車。
請求項１ないし３のうちのいずれか１つの請求項に記載のハイブリッド自動車であって、
前記第１触媒暖機制御は、第１許可時間の範囲内で実行する制御であり、
前記第２触媒暖機制御は、前記第１許可時間より短い第２許可時間の範囲内で実行する制御である、
ハイブリッド自動車。