JP6375989B2 - ハイブリッド自動車 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッド自動車に関し、詳しくは、エンジンとモータとバッテリと空燃比センサ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、走行用のエンジンおよびモータと、モータと電力をやりとりするバッテリと、を備え、モータのみを動力源とするＥＶ走行モードまたはエンジンとモータとの両方を動力源とするＨＶ走行モードで走行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、ＥＶ走行モードでの走行中に、バッテリの残容量が第１残容量よりも高い第２残容量以下になると、エンジンの排気通路に取り付けられた空燃比センサに設けられているヒータに通電して、空燃比センサを加温する。そして、バッテリの残容量が第１残容量以下になると、エンジンを始動させる。これにより、適切なタイミングでエンジンを始動することができ、走行モードをＥＶ走行モードからＨＶ走行モードにスムーズに切り替えることができる。

特開２０１２−１３１２４０号公報

上述のハイブリッド自動車では、バッテリの残容量が第２残容量以下になると、ヒータに通電する。このため、その後にエンジンの始動が行なわれない場合、例えば、バッテリの残容量が第１残容量以下に至る前に目的地に到着して停車する場合などには、ヒータに通電することによるエネルギ消費が余分なものになっていると考えられる。

本発明のハイブリッド自動車は、エンジンの運転頻度が低いと想定されるときに余分なエネルギ消費が行なわれるのを抑制す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エンジンと、
走行用の動力を出力可能なモータと、
前記モータと電力をやりとり可能なバッテリと、
前記エンジンの空燃比を検出するための検出部と、電力の供給を受けて前記検出部を加温可能なヒータと、を有する空燃比センサと、
前記エンジンおよび前記モータからの動力を用いて走行するハイブリッド走行よりも前記モータからの動力だけを用いて走行する電動走行を優先する電動走行優先モード、または、前記電動走行よりも前記ハイブリッド走行を優先するハイブリッド走行優先モードで走行するように前記エンジンと前記モータとを制御する制御手段と、
を備えるハイブリッド自動車であって、
前記制御手段は、前記電動走行優先モードのときには、前記ハイブリッド走行優先モードのときに比して、前記ヒータによって前記検出部を加温する頻度を低くする手段である、
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、エンジンおよびモータからの動力を用いて走行するハイブリッド走行よりもモータからの動力だけを用いて走行する電動走行を優先する電動走行優先モード、または、電動走行よりもハイブリッド走行を優先するハイブリッド走行優先モードで走行するようにエンジンとモータとを制御する。そして、電動走行優先モードのときには、ハイブリッド走行優先モードのときに比して、ヒータによって検出部を加温する頻度を低くする。電動走行優先モードでは、ハイブリッド走行優先モードに比して、エンジンを運転する頻度が低い（エンジンが運転されにくい）。したがって、ヒータによって検出部を加温する頻度を低くすることにより、ヒータで余分なエネルギ消費が行なわれるのを抑制することができる。この結果、車両のエネルギ効率の向上を図ることができる。ここで、前記ヒータは、前記バッテリとは異なる補機バッテリから電力の供給を受けて前記検出部を加温可能である、ものとしてもよい。

こうした本発明のハイブリッド自動車において、前記制御手段は、前記ハイブリッド走行優先モードのとき、および、前記電動走行優先モードで前記エンジンを運転しているときには、前記ヒータによって前記検出部を加温し、前記電動走行優先モードで前記エンジンを運転していないときには、前記ヒータによって前記検出部を加温しない、ものとしてもよい。

また、本発明のハイブリッド自動車において、前記制御手段は、エンジンの運転中において、前記ヒータによる前記検出部の加温を開始してから所定時間が経過している所定条件が成立しているときには、前記検出部からの検出値を用いた空燃比フィードバック制御を用いて前記エンジンの燃料噴射制御を行ない、前記所定条件が成立していないときには、前記空燃比フィードバック制御を用いずに前記燃料噴射制御を行なう、ものとしてもよい。この場合、前記制御手段は、前記エンジンの運転中に前記空燃比フィードバック制御を用いずに前記燃料噴射制御を行なっている所定時には、該所定時でないときに比して、前記第１モータと前記第２モータとの少なくとも一方によって制振制御を行なう際のゲインを大きくすること，走行用の駆動力の変化を緩やかにすること，の少なくとも一方を行なう、ものとしてもよい。

本発明の一実施例として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。 実施例のエンジンＥＣＵ２４によって実行される加温判定ルーチン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、本発明の一実施例として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。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、プラネタリギヤ３０と、モータＭＧ１，ＭＧ２と、インバータ４１，４２と、バッテリ５０と、充電器６０と、補機バッテリ９０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ９２と、ハイブリッド用電子制御ユニット（以下、「ＨＶＥＣＵ」という）７０と、を備える。

エンジン２２は、ガソリンや軽油などを燃料として動力を出力する内燃機関として構成されている。図２は、エンジン２２の構成の概略を示す構成図である。エンジン２２は、図示するように、エアクリーナ１２２によって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から燃料を噴射して、空気と燃料とを混合する。そして、この混合気を吸気バルブ１２８を介して燃焼室に吸入する。そして、吸入した混合気を点火プラグ１３０による電気火花によって爆発燃焼させて、そのエネルギによって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。燃焼室からの排気は、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）１３４ａを有する浄化装置１３４を介して外気に排出される。排気管の浄化装置１３４よりも上流側には、空燃比センサ１３５ａが取り付けられている。空燃比センサ１３５ａは、排気管の空燃比を検出するための検出部１３５ｂと、検出部１３５ｂを加温するためのヒータ１３５ｃと、を有する。検出部１３５ｂは、大気に接する大気側電極と排気に接する排気側電極とがジルコニア固体電解質を挟んで配置されて構成されている。ヒータ１３５ｃは、通電時に通電抵抗によって発熱する発熱部材として構成され、一方の端子が導電ラインによってスイッチ（図示せず）を介して補機バッテリ９０に接続されると共に他方の端子が導電ラインによって接地されている。この空燃比センサ１３５ａでは、図示しないスイッチがオンとされると、ヒータ１３５ｃに通電され、検出部１３５ｂが加温される。

エンジン２２は、エンジン用電子制御ユニット（以下、「エンジンＥＣＵ」という）２４によって運転制御されている。エンジンＥＣＵ２４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，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。図２に示すように、エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２を運転制御するのに必要な各種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。各種センサからの信号としては、以下のものを挙げることができる。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からのクランク角θｃｒ。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。吸気バルブ１２８を開閉するインテークカムシャフトの回転位置や排気バルブを開閉するエキゾースト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からのカム角θｃｉ，θｃｏ。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。浄化装置１３４の浄化触媒１３４ａの温度を検出する温度センサ１３４ｂからの浄化触媒温度Ｔｃ。排気管の浄化装置１３４よりも上流側に取り付けられた空燃比センサ１３５ａの検出部１３５ｂからの検出値（空燃比に応じた電流値）。排気管の浄化装置１３４よりも下流側に取り付けられた酸素センサ１３５ｅ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。エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を運転制御するための各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。各種制御信号としては、以下のものを挙げることができる。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への駆動制御信号。燃料噴射弁１２６への駆動制御信号。イグナイタと一体化されたイグニッションコイル１３８への駆動制御信号。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への駆動制御信号。空燃比センサ１３５ａのヒータ１３５ｃと補機バッテリ９０とを接続する導電ラインに設けられたスイッチ（図示せず）へのスイッチング制御信号。エンジンＥＣＵ２４は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。このエンジンＥＣＵ２４は、ＨＶＥＣＵ７０からの制御信号によってエンジン２２を運転制御する。また、エンジンＥＣＵ２４は、必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータをＨＶＥＣＵ７０に出力する。なお、エンジンＥＣＵ２４は、クランク角θｃｒ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を演算している。

図１に示すように、プラネタリギヤ３０は、シングルピニオン式の遊星歯車機構として構成されている。プラネタリギヤ３０のサンギヤには、モータＭＧ１の回転子が接続されている。プラネタリギヤ３０のリングギヤには、駆動輪３８ａ，３８ｂにデファレンシャルギヤ３７を介して連結された駆動軸３６が接続されている。プラネタリギヤ３０のキャリヤには、エンジン２２のクランクシャフト２６が接続されている。

モータＭＧ１は、例えば同期発電電動機として構成されている。このモータＭＧ１は、上述したように、回転子がプラネタリギヤ３０のサンギヤに接続されている。モータＭＧ２は、例えば同期発電電動機として構成されている。このモータＭＧ２は、回転子が駆動軸３６に接続されている。インバータ４１，４２は、バッテリ５０と共に高電圧系電力ライン５４ａに接続されている。モータＭＧ１，ＭＧ２は、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、インバータ４１，４２の図示しない複数のスイッチング素子がスイッチング制御されることにより、回転駆動される。

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を駆動制御するのに必要な各種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。各種センサからの信号としては、以下のものを挙げることができる。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４３，４４からの回転位置θｍ１，θｍ２。モータＭＧ１，ＭＧ２の各相に流れる電流を検出する電流センサからの相電流。モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２の図示しないスイッチング素子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。モータＥＣＵ４０は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。このモータＥＣＵ４０は、ＨＶＥＣＵ７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御する。また、モータＥＣＵ４０は、必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の駆動状態に関するデータをＨＶＥＣＵ７０に出力する。モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４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の回転角速度ωｍ１，ωｍ２，回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を演算している。また、モータＥＣＵ４０は、モータＭＧ２の回転角速度ωｍ２に基づいて、モータＭＧ２の回転軸に換算した駆動輪３８ａ，３８ｂの回転角速度としての駆動輪回転角速度ωｂを演算している。なお、駆動輪回転角速度ωｂは、駆動輪３８ａ，３８ｂに車輪速センサを取り付けて、車輪速センサからの信号に基づいて演算することができる。

バッテリ５０は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されている。このバッテリ５０は、上述したように、インバータ４１，４２と共に高電圧系電力ライン５４ａに接続されている。バッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、「バッテリＥＣＵ」という）５２によって管理されている。

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各種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。各種センサからの信号としては、以下のものを挙げることができる。バッテリ５０の端子間に設置された電圧センサ５１ａからの電池電圧Ｖｂ。バッテリ５０の出力端子に取り付けられた電流センサ５１ｂからの電池電流Ｉｂ。バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１ｃからの電池温度Ｔｂ。バッテリＥＣＵ５２は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。このバッテリＥＣＵ５２は、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータをＨＶＥＣＵ７０に出力する。バッテリＥＣＵ５２は、電流センサ５１ｂからの電池電流Ｉｂの積算値に基づいて蓄電割合ＳＯＣを演算している。蓄電割合ＳＯＣは、バッテリ５０の全容量に対するバッテリ５０から放電可能な電力の容量の割合である。また、バッテリＥＣＵ５２は、演算した蓄電割合ＳＯＣと、温度センサ５１ｃからの電池温度Ｔｂと、に基づいて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを演算している。入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、バッテリ５０を充放電してもよい最大許容電力である。

充電器６０は、高電圧系電力ライン５４ａに接続されている。この充電器６０は、電源プラグ６１が家庭用電源などの外部電源に接続されたときに、外部電源からの電力を用いてバッテリ５０を充電することができるように構成されている。この充電器６０は、ＡＣ／ＤＣコンバータと、ＤＣ／ＤＣコンバータと、を備える。ＡＣ／ＤＣコンバータは、電源プラグ６１を介して供給される外部電源からの交流電力を直流電力に変換する。ＤＣ／ＤＣコンバータは、ＡＣ／ＤＣコンバータからの直流電力の電圧を変換してバッテリ５０側に供給する。

補機バッテリ９０は、例えば鉛蓄電池として構成されており、低電圧系電力ライン５４ｂに接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ９２は、高電圧系電力ライン５４ａと低電圧系電力ライン５４ｂとに接続されている。このＤＣ／ＤＣコンバータ９２は、ＨＶＥＣＵ７０によって制御されることにより、高電圧系電力ライン５４ａの電力を降圧して低電圧系電力ライン５４ｂに供給したり、低電圧系電力ライン５４ｂの電力を昇圧して高電圧系電力ライン５４ａに供給したりする。なお、エンジンＥＣＵ２４，モータＥＣＵ４０，ＨＶＥＣＵ７０は、補機バッテリ９０からの電力の供給を受けて作動する。

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，入出力ポート，通信ポートを備える。ＨＶＥＣＵ７０には、各種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。各種センサからの信号としては、以下のものを挙げることができる。イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号。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。ＨＶＥＣＵ７０からは、各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。各種制御信号としては、以下のものを挙げることができる。充電器６０への駆動制御信号。ＤＣ／ＤＣコンバータ９２への駆動制御信号。ＨＶＥＣＵ７０は、上述したように、エンジンＥＣＵ２４，モータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されている。このＨＶＥＣＵ７０は、エンジンＥＣＵ２４，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実施例のハイブリッド自動車２０では、ハイブリッド走行（ＨＶ走行）で走行したり、電動走行（ＥＶ走行）で走行したりする。ＨＶ走行では、エンジン２２およびモータＭＧ２からの動力を用いて走行する。ＥＶ走行では、モータＭＧ２からの動力だけを用いて走行する。

ＨＶ走行での走行時には、ＨＶＥＣＵ７０は、まず、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と車速センサ８８からの車速Ｖとに基づいて、走行に要求される（駆動軸３６に出力すべき）要求トルクＴｐｔａｇを設定する。続いて、次式（１）に示すように、レート値Ｒｔを用いたレート処理を要求トルクＴｐｔａｇに施して走行用トルクＴｐ＊を設定する。ここで、レート値Ｒｔは、エンジン２２やモータＭＧ１，ＭＧ２の応答性などを考慮して定められる。そして、走行用トルクＴｐ＊に駆動軸３６の回転数Ｎｒを乗じて、走行に要求される走行用パワーＰｄｒｖ＊を計算する。ここで、駆動軸３６の回転数Ｎｒとしては、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２，車速Ｖに換算係数を乗じて得られる回転数などを用いることができる。そして、走行用パワーＰｄｒｖ＊からバッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊（バッテリ５０から放電するときが正の値）を減じて、車両に要求される要求パワーＰｅ＊を計算する。

Tp*=max(min(Tptag,前回Tp*+Rt),前回Tp*-Rt) (1)

次に、要求パワーＰｅ＊とエンジン２２の動作ライン（例えば燃費最適動作ライン）とを用いてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊を設定し、エンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊となるようにするための回転数フィードバック制御によって、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定する。そして、次式（２）に示すように、走行用トルクＴｐ＊から、モータＭＧ１をトルク指令Ｔｍ１＊で駆動したときにモータＭＧ１から出力されてプラネタリギヤ３０を介して駆動軸３６に作用するトルク（−Ｔｍ１＊／ρ）を減じて、モータＭＧ２の基本トルクＴｍ２ｔｍｐを設定する。続いて、式（３）に示すように、次式駆動輪回転角速度ωｂとモータＭＧ２の回転角速度ωｍ２との差分に制御ゲインｋｖを乗じて、車両の振動を抑制するための制振トルクＴｖを設定する。さらに、式（４）および式（５）に示すように、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，ＷｏｕｔからモータＭＧ１の消費電力（Ｔｍ１＊・Ｎｍ１）を減じた値をモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で除して、モータＭＧ２のトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘを計算する。そして、式（６）に示すように、モータＭＧ２の基本トルクＴｍ２ｔｍｐに制振トルクＴｖを加えた値をトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘで制限して、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する。

Tm2tmp=Tp*+Tm1*/ρ (2)
Tv=kv・(ωb-ωm2) (3)
Tm2min=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 (4)
Tm2max=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 (5)
Tm2*=max(min(Tm2tmp+Tv,Tm2max),Tm2min) (6)

こうしてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定すると、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊をエンジンＥＣＵ２４に送信すると共に、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信する。エンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊を受信すると、受信した目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊に基づいてエンジン２２が運転されるように、エンジン２２の吸入空気量制御，燃料噴射制御，点火制御などを行なう。モータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信すると、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるようにインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。このＨＶ走行での走行時には、要求パワーＰｅ＊が停止用閾値Ｐｓｔｏｐ以下に至ったときに、エンジン２２の停止条件が成立したと判断し、エンジン２２の運転を停止してＥＶ走行での走行に移行する。

ここで、エンジン２２の燃料噴射制御について説明する。燃料噴射制御では、エンジンＥＣＵ２４は、まず、エアフローメータ１４８からの吸入空気量Ｑａに基づいて、空燃比を目標空燃比ＡＦ＊（例えば理論空燃比）とするための基本燃料噴射量Ｑｆｔｍｐを設定する。続いて、空燃比フィードバック制御の実行条件が成立しているか否かを判定する。実施例では、ヒータ１３５ｃによって検出部１３５ｂを加温していないときおよびヒータ１３５ｃによる検出部１３５ｂの加温を開始してから所定時間が経過していないときには、空燃比センサ１３５ａの検出部１３５ｂの温度が適正温度範囲（検出部１３５ｂのジルコニア固体電解質が活性化する温度範囲）内になっていない可能性があると判断し、空燃比フィードバック制御の実行条件が成立していないと判定するものとした。一方、ヒータ１３５ｃによる検出部１３５ｂの加温を開始してから所定時間が経過しているときには、空燃比センサ１３５ａの温度が適正温度範囲内になっていると判断し、空燃比フィードバック制御の実行条件が成立していると判定するものとした。

空燃比フィードバック制御の実行条件が成立しているときには、空燃比センサ１３５ａの検出部１３５ｂからの検出値に応じた空燃比ＡＦが目標空燃比ＡＦ＊となるように空燃比フィードバック制御によって補正量ΔＱｆを設定し、設定した補正量ΔＱｆを基本燃料噴射量Ｑｆｔｍｐに加えて、目標燃料噴射量Ｑｆ＊を設定する。そして、目標燃料噴射量Ｑｆ＊の燃料が噴射されるように燃料噴射弁１２６を制御する。このように、空燃比フィードバック制御を用いて燃料噴射制御を行なうのである。

空燃比フィードバック制御の実行条件が成立していないときには、基本燃料噴射量Ｑｆｔｍｐを目標燃料噴射量Ｑｆ＊に設定し、設定した目標燃料噴射量Ｑｆ＊の燃料が噴射されるように燃料噴射弁１２６を制御する。このように、空燃比フィードバック制御を用いずに燃料噴射制御を行なうのである。

ＥＶ走行での走行時には、ＨＶＥＣＵ７０は、まず、ＨＶ走行での走行時と同様に、走行用トルクＴｐ＊を設定する。続いて、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定する。そして、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で走行用トルクＴｐ＊が駆動軸３６に出力されるように、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する。そして、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信する。モータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信すると、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるようにインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。このＥＶ走行での走行時には、ＨＶ走行での走行時と同様に要求パワーＰｅ＊を計算し、計算した要求パワーＰｅ＊が停止用閾値Ｐｓｔｏｐよりも大きい始動用閾値Ｐｓｔａｒｔ以上に至ったときに、エンジン２２の始動条件が成立したと判断し、エンジン２２を始動してＨＶ走行での走行に移行する。

ここで、エンジン２２の始動は、モータＭＧ１によってエンジン２２をクランキングし、エンジン２２の回転数Ｎｅが所定回転数（例えば、８００ｒｐｍ，９００ｒｐｍ，１０００ｒｐｍなど）以上に至ったときにエンジン２２の運転制御（燃料噴射制御や点火制御）を開始する、ことによって行なわれる。エンジン２２をクランキングする際には、エンジン２２をクランキングするためのクランキングトルクをモータＭＧ１から出力すると共に、モータＭＧ１から出力されてプラネタリギヤ３０を介して駆動軸３６に作用するトルクをキャンセルするためのキャンセルトルクをモータＭＧ２から出力する。なお、このエンジン２２の始動の最中も、走行用トルクＴｐ＊が駆動軸３６に出力されるように、モータＭＧ２の駆動制御が行なわれる。

また、実施例のハイブリッド自動車２０では、ＨＶＥＣＵ７０は、自宅或いは予め設定された充電ポイントでシステムオフ中において、接続検出センサから接続検出信号が入力されると（電源プラグ６１が外部電源に接続されると）、外部電源からの電力を用いて、バッテリ５０が満充電状態またはそれよりも若干低い所定充電状態となるように充電器６０を制御する。そして、バッテリ５０の充電後にシステム起動したときには、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣが閾値Ｓｈｖ（例えば２５％や３０％，３５％など）以下に至るまでは、ＨＶ走行よりもＥＶ走行を優先するＥＶ走行優先モード（ＣＤ（Charge Depleting）モード）で走行し、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣが閾値Ｓｈｖ以下に至った以降は、ＥＶ走行よりもＨＶ走行を優先するＨＶ走行優先モード（ＣＳ（Charge Sustaining）モード）で走行する。なお、実施例では、ＣＤモードのときに、ＣＳモードのときに比して、停止用閾値Ｐｓｔｏｐおよび始動用閾値Ｐｓｔａｒｔを十分に大きくすることにより、ＣＤモードのときに、ＨＶ走行よりもＥＶ走行を優先すると共に、ＣＳモードのときに、ＥＶ走行よりＨＶ走行を優先するものとした。

次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特に、ヒータ１３５ｃによって検出部１３５ｂを加温するか否かを判定する際の動作について説明する。図３は、実施例のエンジンＥＣＵ２４によって実行される加温判定ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、繰り返し実行される。

加温判定ルーチンが実行されると、エンジンＥＣＵ２４は、まず、ＣＤモードであるかＣＳモードであるかを判定する（ステップＳ１００）。ここで、ＣＤモードであるかＣＳモードであるかの判定は、ＨＶＥＣＵ７０から通信によって受信したモード信号（ＣＤモードであるかＣＳモードであるかを示す信号）を用いて行なうものとした。

ステップＳ１００でＣＳモードであると判定されたときには、ヒータ１３５ｃによって検出部１３５ｂを加温すると判定して（ステップＳ１２０）、本ルーチンを終了する。したがって、ＣＳモードのときには、エンジン２２を運転しているか否かに拘わらず、検出部１３５ｂの温度が適正温度範囲内になるように、ヒータ１３５ｃによって検出部１３５ｂを加温する。これにより、エンジン２２を運転する際に、空燃比フィードバック制御を用いて燃料噴射制御を行なうことができる。

ステップＳ１００でＣＤモードであると判定されたときには、エンジン２２を運転しているか否かを判定する（ステップＳ１１０）。そして、エンジン２２を運転していないと判定されたときには、ヒータ１３５ｃによって検出部１３５ｂを加温しないと判定して（ステップＳ１３０）、本ルーチンを終了する。ＣＤモードのときには、ＣＳモードのときに比して、エンジン２２を運転する頻度が低い（エンジン２２が運転されにくい）。したがって、ＣＤモードでエンジン２２を運転していないときに、ヒータ１３５ｃによって検出部１３５ｂを加温しないことにより、ヒータ１３５ｃで余分なエネルギ消費が行なわれるのを抑制することができる。この結果、車両のエネルギ効率の向上を図ることができる。

ステップＳ１１０でエンジン２２を運転していると判定されたときには、ヒータ１３５ｃによって検出部１３５ｂを加温すると判定して（ステップＳ１２０）、本ルーチンを終了する。実施例では、上述したように、ＣＤモードでエンジン２２を運転していないときには、ヒータ１３５ｃによって検出部１３５ｂを加温しない。このため、エンジン２２の運転開始から空燃比フィードバック制御の実行条件が成立するまで（ヒータ１３５ｃによる検出部１３５ｂの加温を開始してから所定時間が経過するまで）、ある程度の時間を要する。この間、空燃比フィードバック制御を用いずに燃料噴射制御を行なうことになるから、エンジン２２のトルク変動が大きくなりやすくなり、運転者にショックを感じさせやすくなる。したがって、実施例では、この間は、それ以外のときに比して、走行用トルクＴｐ＊を設定する際に用いるレート値Ｒｔ（上述の式（１）参照）を小さくすると共に制振トルクＴｖを設定する際に用いるゲインｋｖ（上述の式（３）参照）を大きくするものとした。これにより、走行用トルクＴｐ＊の変化を緩やかにすることができると共に制振トルクＴｖを大きくすることができるから、運転者にショックを感じさせるのを抑制することができる。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０では、ＣＳモードのときおよびＣＤモードでエンジン２２を運転しているときには、空燃比センサ１３５ａでヒータ１３５ｃによって検出部１３５ｂを加温し、ＣＤモードでエンジン２２を運転していないときには、空燃比センサ１３５ａでヒータ１３５ｃによって検出部１３５ｂを加温しない。これにより、ＣＤモードのときに、ヒータ１３５ｃで余分なエネルギ消費が行なわれるのを抑制することができる。この結果、車両のエネルギ効率の向上を図ることができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、ＣＳモードのときおよびＣＤモードでエンジン２２を運転しているときには、ヒータ１３５ｃによって検出部１３５ｂを加温し、ＣＤモードでエンジン２２を運転していないときには、ヒータ１３５ｃによって検出部１３５ｂを加温しないものとした。しかし、ＣＤモードのときに、ＣＳモードのときに比して、ヒータ１３５ｃによって検出部１３５ｂを加温する頻度を低くするものであればよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２によって制振制御を行なうものとした。しかし、モータＭＧ１によって制振制御を行なうものとしてもよい。また、モータＭＧ１およびモータＭＧ２によって制振制御を行なうものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の運転中で空燃比フィードバック制御を用いずに燃料噴射制御を行なっているときには、それ以外のときに比して、走行用トルクＴｐ＊を設定する際に用いるレート値Ｒｔを小さくすると共に制振トルクＴｖを設定する際に用いるゲインｋｖを大きくするものとした。しかし、エンジン２２の運転中で空燃比フィードバック制御を用いずに燃料噴射制御を行なっているときには、それ以外のときに比して、レート値Ｒｔを小さくするがゲインｋｖを大きくしない（それ以外のときと同一とする）ものとしてもよいし、ゲインｋｖを大きくするがレート値Ｒｔを小さくしない（それ以外のときと同一とする）ものとしてもよい。

実施例では、エンジン２２とプラネタリギヤ３０とモータＭＧ１，ＭＧ２とバッテリ５０とを備えるハイブリッド自動車２０の構成とした。しかし、エンジンと１つのモータとバッテリ５０とを備えるいわゆる１モータハイブリッド自動車の構成としてもよい。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン２２が「エンジン」に相当し、モータＭＧ２が「モータ」に相当し、バッテリ５０が「バッテリ」に相当し、検出部１３５ｂとヒータ１３５ｃとを有する空燃比センサ１３５ａが「空燃比センサ」に相当し、ＨＶＥＣＵ７０とエンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０とが「制御手段」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

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 ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２３ クランクポジションセンサ、２４ エンジン用電子制御ユニット８エンジンＥＣＵ）、２６ クランクシャフト、３０ プラネタリギヤ、３６ 駆動軸、３７ デファレンシャルギヤ、３８ａ，３８ｂ 駆動輪、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２ インバータ、４３，４４ 回転位置検出センサ、５０ バッテリ、５１ａ 電圧センサ、５１ｂ 電流センサ、５１ｃ 温度センサ、５２ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４ａ 高電圧電力ライン、５４ｂ 低電圧電力ライン、６０ 充電器、６１ 電源プラグ、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット（ＨＶＥＣＵ）、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、９０ 補機バッテリ、９２ ＤＣ／ＤＣコンバータ、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 浄化触媒、１３４ｂ 温度センサ、１３５ａ 空燃比センサ、１３５ｂ 検出部、１３５ｃ ヒータ、１３５ｅ 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、１５９ ノックセンサ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (1)

1. 走行用の動力を出力可能なエンジンと、
   走行用の動力を出力可能なモータと、
   前記モータと電力をやりとり可能なバッテリと、
   前記エンジンの空燃比を検出するための検出部と、電力の供給を受けて前記検出部を加温可能なヒータと、を有する空燃比センサと、
   ＣＤ（Charge Depleting）モードまたはＣＳ（Charge Sustaining）モードで走行する
   ように前記エンジンと前記モータとを制御する制御手段と、
   を備えるハイブリッド自動車であって、
   前記制御手段は、前記ＣＤモードのときには、前記ＣＳモードのときに比して、前記ヒータによって前記検出部を加温する頻度を低くする手段であり、
   更に、前記制御手段は、前記ＣＳモードのときには、前記エンジンを運転しているか否かに拘わらずに前記ヒータによって前記検出部を加温し、前記ＣＤモードで前記エンジンを運転しているときには、前記ヒータによって前記検出部を加温し、前記ＣＤモードで前記エンジンを運転していないときには、前記ヒータによって前記検出部を加温しない、
   ことを特徴とするハイブリッド自動車。
   

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