JP6954051B2 - ハイブリッド自動車 - Google Patents

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Description

本発明は、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、排気を浄化する浄化装置の触媒を暖機している最中に、ユーザが要求する走行用パワーがバッテリ出力可能パワーより大きいときには、走行用パワーからバッテリ出力可能パワーを減じたパワーをエンジン要求パワーとして設定するものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この自動車では、上述の制御により、触媒暖機が完了していない状態で走行用パワーをバッテリから出力できないときでもエミッションの悪化を抑制しつつ、走行用パワーを出力して走行することができるようにしている。
特開2010−179780号公報
近年、バッテリを外部電源からの電力を用いて充電し、バッテリの蓄電割合SOCが閾値以下に小さくなるまで電動走行を優先するタイプのハイブリッド自動車が提案されている。このタイプのハイブリッド自動車では、比較的大きなパワーでも電動走行することができるようにするために大きなバッテリ出力可能パワーが設定されている。このため、運転者による加速要求が大きいときにエンジンの始動要求が行なわれ、エンジンが始動され、エンジンの排気系に取り付けられた浄化装置の触媒を暖機する触媒暖機制御が行なわれる。このとき、上述の自動車のように、走行用パワーからバッテリ出力可能パワーを減じたパワーをエンジン要求パワーとして設定してエンジンを運転すると、何らかの理由でバッテリ出力可能パワーが小さいときには、走行用パワーのうちエンジンから出力するパワーが大きくなるため、走行用パワーの変化に対するエンジン出力パワーの応答遅れによる乖離が大きいため、運転者にモタツキ感を生じさせる。この乖離を抑制するために応答遅れ分をバッテリからのパワーで賄うことも考えられるが、この場合、走行用パワーからバッテリ出力可能パワーを減じたパワーをエンジン要求パワーとして設定するため、バッテリから過剰なパワーを出力してしまう。
本発明のハイブリッド自動車は、エミッションの悪化を抑制しつつ、走行要求パワーの変化の際に運転者が感じるモタツキ感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、
排気系に浄化装置を有し、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電動機と、
前記電動機と電力のやりとりを行なう蓄電装置と、
前記エンジンの運転を停止して電動走行するときには運転者の操作に基づく走行要求パワーにより走行するように前記電動機を制御し、前記エンジンを運転してハイブリッド走行するときには前記走行要求パワーに基づいて設定されるエンジン要求パワーが前記エンジンから出力されるように前記エンジンを制御し、前記走行要求パワーにより走行するように前記電動機を制御する制御装置と、
を備えるハイブリッド自動車であって、
前記制御装置は、前記浄化装置の触媒温度が暖機が必要な所定温度以下の場合、
(1)前記蓄電装置から出力可能な出力上限パワーが所定パワー以上のときには、前記走行要求パワーから前記出力上限パワーを減じたパワーを前記エンジン要求パワーとして設定し、
(2)前記出力上限パワーが前記所定パワー未満のときには、前記走行要求パワーを前記エンジン要求パワーとして設定する、
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、エンジンの運転を停止して電動走行するときには運転者の操作に基づく走行要求パワーにより走行するように電動機を制御する。エンジンを運転してハイブリッド走行するときには走行要求パワーに基づいてエンジン要求パワーを設定すると共にエンジン要求パワーがエンジンから出力されるようにエンジンを制御し、走行要求パワーにより走行するように電動機を制御する。エンジンの排気系の浄化装置の触媒温度が暖機が必要な所定温度以下の場合に、蓄電装置から出力可能な出力上限パワーが所定パワー以上のときには、走行要求パワーから出力上限パワーを減じたパワーをエンジン要求パワーとして設定する。この場合、走行要求パワーの多くを蓄電装置から出力するため、エンジンからの排気を少なくすることができる。この結果、エミッションの悪化を抑制しつつ、運転者の要求する駆動力を確保することができる。一方、触媒温度が所定温度以下の場合に、出力上限パワーが所定パワー未満のときには、走行要求パワーをエンジン要求パワーとして設定する。この場合、走行要求パワーを基本的にはエンジンから出力し、走行要求パワーの変化に対するエンジンパワーの応答遅れ分を蓄電装置からのパワーで賄う。これにより、走行要求パワーから出力上限パワーを減じたパワーをエンジン要求パワーとして設定する場合に比して、走行要求パワーの変化に対して運転者に生じるモタツキ感を抑制することができる。これらの結果、エミッションの悪化を抑制しつつ、走行要求パワーの変化に対して運転者に生じるモタツキ感を抑制することができる。
こうした本発明のハイブリッド自動車において、前記制御装置は、前記触媒温度が前記所定温度以下の場合に、前記出力上限パワーが前記所定パワー未満の状態から前記出力上限パワーが前記所定パワー以上の状態に移行したときには、前記走行要求パワーを前記エンジン要求パワーとして設定するものとしてもよい。こうすれば、走行要求パワーをエンジン要求パワーとして設定する状態を保持することができ、走行要求パワーから出力上限パワーを減じたパワーをエンジン要求パワーに設定する状態に変化することによってエンジン要求パワーが急変する際に運転者に違和感を与えるのを抑制することができる。
本発明のハイブリッド自動車において、前記制御装置は、前記走行要求パワーを前記エンジン要求パワーとして設定するときには、前記走行要求パワーに前記蓄電装置を充電するパワーを加えたパワーを前記エンジン要求パワーとして設定するものとしてもよい。こうすれば、蓄電装置の出力上限パワーが大きくなり、走行要求パワーの変化に対するエンジンパワーの応答遅れ分のより多くを蓄電装置からのパワーで賄うことができるようになる。
本発明のハイブリッド自動車において、前記制御装置は、前記触媒温度が前記所定温度以下の場合に、前記走行要求パワーが前記出力上限パワーと触媒暖機用エンジンパワーとの和のパワー以下ときには、前記触媒暖機用エンジンパワーを前記エンジン要求パワーとして設定するものとしてもよい。ここで、触媒暖機用エンジンパワーは、触媒暖機制御を実行しているときにエンジンから平均して出力されるパワーを意味しており、予め実験などにより定められるものである。このようにすれば、触媒暖機を行なうことができ、エミッションの悪化を抑制することができる。
本発明の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。 HVECU70により実行されるエンジン要求パワー設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。 触媒温度Tcが閾値Tref未満であり且つバッテリ50の出力制限Woutが閾値Wref以上の状態のときの走行要求パワーPd*等の時間変化の一例を示す説明図である。 触媒温度Tcが閾値Tref未満であり且つバッテリ50の出力制限Woutが閾値Wref未満の状態のときの走行要求パワーPd*等の時間変化の一例を示す説明図である。 触媒温度Tcが閾値Tref未満のときにおいてバッテリ50の出力制限Woutが閾値Wref以上の状態と出力制限Woutが閾値Wref未満の状態とを移行したときの走行要求パワーPd*等の時間変化の一例を示す説明図である。
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、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。エンジン22の排気系には、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)25aを有する浄化装置25が取り付けられている。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。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から入力されている。エンジンECU24に入力される信号としては、エンジン22のクランクシャフト26の回転位置を検出するクランクポジションセンサ23からのクランク角θcrやスロットルバルブ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からのスロットル開度THなどをあげることができる。また、浄化装置25に取り付けられた温度センサ25bからの浄化触媒(三元触媒)25aの温度(触媒温度)Tcなど、その他にも種々のものを挙げることができる。
エンジンECU24からは、エンジン22を運転制御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。エンジンECU24から出力される制御信号としては、スロットルバルブのポジションを調節するスロットルモータへの制御信号や燃料噴射弁への制御信号,イグナイタと一体化されたイグニッションコイルへの制御信号など、その他にも種々のものを挙げることができる。
エンジンECU24は、HVECU70と通信ポートを介して接続されており、HVECU70からの制御信号によってエンジン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HVECU70に出力する。エンジンECU24は、クランクポジションセンサ23からのクランク角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。
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おり、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おり、回転子が駆動軸36に接続されている。インバータ41,42は、電力ライン54を介してバッテリ50と接続されている。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。モータECU40に入力される信号としては、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を挙げることができる。また、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も挙げることができる。
モータECU40からは、インバータ41,42の図示しない複数の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の回転数Nm1,Nm2を演算している。
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、電力ライン54を介してインバータ41,42と接続されている。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。バッテリECU52に入力される信号としては、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やバッテリ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などを挙げることができる。
バッテリECU52は、HVECU70と通信ポートを介して接続されており、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。入力制限Winは、バッテリ50を充電してもよい最大許容電力(入力上限パワー)であり、出力制限Woutは、バッテリ50から放電してもよい最大許容電力(出力上限パワー)である。
充電器60は、電力ライン54に接続されており、電源プラグ61が家庭用電源などの外部電源に接続されているときに、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。この充電器60は、電源プラグ61が外部電源に接続されているときに、HVECU70によって、AC/DCコンバータとDC/DCコンバータとが制御されることにより、外部電源からの電力をバッテリ50に供給する。
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。HVECU70に入力される信号としては、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,車速センサ88からの車速Vを挙げることができる。また、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やブレーキペダル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も挙げることができる。更に、エンジン22の運転を伴わずに走行する電動走行モード(EV走行モード)とエンジン22の運転を伴って走行するハイブリッド走行モード(HV走行モード)とを切り替える図示しない走行モード切替スイッチからの走行モードSMDも挙げることができる。
HVECU70からは、充電器60への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。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おり、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の運転を伴って走行する。EV走行では、エンジン22を運転停止して走行する。
HV走行での走行時には、基本的には以下のように走行制御を行なう。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Td*を設定する。続いて、設定した要求トルクTd*に駆動軸36の回転数Ndを乗じて、運転者が走行に要求する走行要求パワーPd*を計算する。ここで、駆動軸36の回転数Ndとしては、モータMG2の回転数Nm2や車速Vに換算係数を乗じて得られる回転数を用いることができる。そして、計算した走行要求パワーPd*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、車両に要求されるエンジン要求パワーPe*を設定する。ここで、充放電要求パワーPb*は、バッテリ50の蓄電割合SOCと制御中心としての目標蓄電割合SOC*との差分ΔSOCに基づいて、差分ΔSOCの絶対値が小さくなるように設定する。次に、エンジン要求パワーPe*がエンジン22から出力されると共に要求トルクTd*が駆動軸36に出力されるように、エンジン22の目標回転数Ne*や目標トルクTe*,モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を設定する。エンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*とについては、エンジンECU24に送信する。モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*については、モータECU40に送信する。エンジンECU24は、目標回転数Ne*と目標トルクTe*とに基づいてエンジン22が運転されるように、エンジン22の吸入空気量制御や燃料噴射制御,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の各トランジスタ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、エンジン要求パワーPe*が閾値Pref未満に至ったときに、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。
EV走行での走行時には、基本的には以下のように走行制御を行なう。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とに基づいて要求トルクTd*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、要求トルクTd*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。モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*については、モータECU40に送信する。モータECU40は、上述したように、インバータ41,42を制御する。このEV走行での走行時には、HV走行での走行時と同様に計算したエンジン要求パワーPe*が閾値Pref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。
また、実施例のハイブリッド自動車20では、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、HVECU70は、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、バッテリ50の蓄電割合SOCの低下を優先するCDモード(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、バッテリ50の蓄電割合SOCを保持するCSモード(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、閾値Pref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ハイブリッド自動車20の動作、特に浄化装置25の触媒25aの温度が低く暖機が必要なときにエンジン要求パワーPe*を設定する際の動作について説明する。図2は、HVECU70により実行されるエンジン要求パワー設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、エンジン22が駆動されている最中に繰り返し実行される。
要求パワー設定ルーチンが実行されると、HVECU70は、まず、エンジン22の始動直後であるか否かの判定により、エンジンが始動されて初めてこのルーチンが実行されたか否かを判定する(ステップS100)。エンジンが始動されて初めてこのルーチンが実行されたと判定されたときには、初期処理としてフラグF1,F2をOFF(値0)を設定する(ステップS110)。フラグF1,F2は、このルーチンでON(値1)に設定されたりOFF(値0)に設定される。エンジンが始動されて2回目以降のこのルーチンの実行であると判定されたときには、初期処理を行なうことなくステップS120に進む。
次に、温度センサ25bからの触媒温度Tcが閾値Tref未満であるか否かを判定する(ステップS120)。閾値Trefは、浄化装置25の浄化触媒25aを暖機する必要があるか否かを判断するために用いられる温度閾値である。触媒温度Tcが閾値Tref以上のときには、触媒暖機は不要であると判断し、HV走行での走行で上述したように、走行要求パワーPd*からバッテリ50の充放電要求パワーPb*を減じてエンジン要求パワーPe*を設定する通常処理を実行して(ステップS130)。本ルーチンを終了する。
ステップS120で触媒温度Tcが閾値Tref未満であると判定したときには、バッテリ50の出力制限Woutが閾値Wref以上であり且つフラグF1がOFFであるか否かを判定する(ステップS140)。ここで、閾値Wrefは、バッテリ50における通常の出力制限Woutより小さい値を用いることができる。いま、バッテリ50の出力制限Woutが通常程度に閾値Wrefに比して充分に大きく、エンジン22の始動直後を考える。この場合、フラグF1は初期値としてOFF(値0)が設定されているから、ステップS140では、肯定的判定がなされる。
続いて、走行要求パワーPd*がバッテリ50の出力制限Woutと触媒暖機用エンジンパワーPesetとの和のパワーより大きいか否かを判定する(ステップS160)。ここで、触媒暖機用エンジンパワーPesetは、触媒暖機制御を実行しているときにエンジン22から平均して出力されるパワーであり、実験などにより定めることができる。なお、実施例では、触媒暖機制御としては、例えば、エンジン22に対して、若干の負荷運転を行なうと共に、点火時期を通常時に比して遅角(遅く)する制御が行なわれる。点火時期を遅角するのは、エンジン22の爆発燃焼のエネルギのうちのなるべく多くを熱として後段の浄化装置25に送るためである。
ステップS160で走行要求パワーPd*がバッテリ50の出力制限Woutと触媒暖機用エンジンパワーPesetとの和のパワー以下であると判定(否定的判定)したときには、バッテリ50からの出力パワーにより走行可能であるため、触媒暖機制御を実行するためにエンジン要求パワーPe*に触媒暖機用エンジンパワーPesetを設定し(ステップS190)、本ルーチンを終了する。この場合、触媒暖機制御が実行される。触媒温度Tcが閾値Tref未満であり且つ走行要求パワーPd*がバッテリ50の出力制限Woutと触媒暖機用エンジンパワーPesetとの和のパワー未満である状態が継続すると、ステップS120およびS140で肯定的な判定がなされ、ステップS160で否定的な判定がなされ、ステップS190でエンジン要求パワーPe*に触媒暖機用エンジンパワーPesetが設定される。即ち、エンジン要求パワーPe*に触媒暖機用エンジンパワーPesetが設定される状態が継続され、触媒暖機制御が継続される。この結果、エミッションの悪化を抑制することができる。
ステップS160で走行要求パワーPd*がバッテリ50の出力制限Woutと触媒暖機用エンジンパワーPesetとの和のパワーより大きいと判定(肯定的判定)したときには、フラグF2がOFF(値0)であるか否かを判定する(ステップS170)。いま、バッテリ50の出力制限Woutが閾値Wref以上のエンジン22の始動直後を考えているから、フラグF2には初期値としてOFF(値0)が設定されており、ステップS160では肯定的判定がなされる。この場合、走行要求パワーPd*がバッテリ50の出力制限WoutとエンジンパワーPeとの和のパワーより大きく且つフラグF1がON(値1)であるか否かを判定する(ステップS180)。エンジンパワーPeは、エンジン22から実際に出力されているパワーを意味しており、モータMG2のトルクにより計算することができる。エンジン22の始動直後を考えているから、フラグF1にも同様に初期値としてOFF(値0)が設定されており、走行要求パワーPd*がバッテリ50の出力制限WoutとエンジンパワーPeとの和のパワーより大きいか否かに拘わらず、ステップS180では否定的判定がなされる。そして、エンジン要求パワーPe*に走行要求パワーPd*からバッテリ50の出力制限Woutを減じたパワーを設定し(ステップS200)、本ルーチンを終了する。この場合、走行要求パワーPd*のより多くをバッテリ50から出力するため、エンジン22から出力すべきパワーは比較的小さくなり、エンジン22から出力すべきパワーが大きいときに比して、エミッションの悪化を抑制することができる。もとより、走行に必要な駆動力を確保することができる。触媒温度Tcが閾値Tref未満であり且つ走行要求パワーPd*がバッテリ50の出力制限Woutと触媒暖機用エンジンパワーPesetとの和のパワー以上であり、更に、走行要求パワーPd*がバッテリ50の出力制限WoutとエンジンパワーPeとの和のパワー未満の状態が継続すると、ステップS120,S140,S160、S170で肯定的な判定がなされ、ステップS180で否定的な判定がなされ、ステップS200でエンジン要求パワーPe*に走行要求パワーPd*からバッテリ50の出力制限Woutを減じたパワーを設定される。即ち、エンジン要求パワーPe*に走行要求パワーPd*からバッテリ50の出力制限Woutを減じたパワーを設定する状態が継続される。この結果、エミッションの悪化を抑制すると共に走行に必要な駆動力を確保することができる。
バッテリ50の出力制限Woutが閾値Wref以上を維持している状態では、走行要求パワーPd*がバッテリ50の出力制限Woutと触媒暖機用エンジンパワーPesetとの和のパワー以下のときには、エンジン要求パワーPe*に触媒暖機用エンジンパワーPesetが設定され(ステップS190)、触媒暖機制御が行なわれる。一方、走行要求パワーPd*がバッテリ50の出力制限Woutと触媒暖機用エンジンパワーPesetとの和のパワーより大きいときには、エンジン要求パワーPe*に走行要求パワーPd*からバッテリ50の出力制限Woutを減じたパワーを設定され(ステップS200)、触媒暖機制御が中断される。即ち、ステップS190の処理かステップS200の処理かが選択されて実行される。
次に、バッテリ50の出力制限Woutが閾値Wref未満のときを考える。この場合、ス140で否定的な判定がなされ、フラグF1にON(値1)が設定される(ステップS150)。ステップS160で走行要求パワーPd*がバッテリ50の出力制限Woutと触媒暖機用エンジンパワーPesetとの和のパワー以下であると判定(否定的判定)されたときには、バッテリ50の出力制限Woutが閾値Wref以上のときと同様に、触媒暖機制御を実行するためにエンジン要求パワーPe*に触媒暖機用エンジンパワーPesetを設定し(ステップS190)、本ルーチンを終了する。触媒温度Tcが閾値Tref未満であり且つ走行要求パワーPd*がバッテリ50の出力制限Woutと触媒暖機用エンジンパワーPesetとの和のパワー以下である状態が継続すると、同様に、エンジン要求パワーPe*に触媒暖機用エンジンパワーPesetが設定される状態が継続され、触媒暖機制御が継続される。この結果、エミッションの悪化を抑制することができる。
ステップS160で走行要求パワーPd*がバッテリ50の出力制限Woutと触媒暖機用エンジンパワーPesetとの和のパワーより大きいと判定(肯定的判定)されたときには、フラグF2がOFF(値0)であるか否かを判定する(ステップS170)。フラグF2がOFF(値0)であると判定したときには、走行要求パワーPd*がバッテリ50の出力制限WoutとエンジンパワーPeとの和のパワーより大きく且つフラグF1がON(値1)であるか否かを判定する(ステップS180)。いま、バッテリ50の出力制限Woutが閾値Wref未満のときを考えているから、フラグF1はN(値1)である。走行要求パワーPd*がバッテリ50の出力制限WoutとエンジンパワーPeとの和のパワー以下であるときには、バッテリ50の出力制限Woutが閾値Wref以上のときと同様に、エンジン要求パワーPe*に走行要求パワーPd*からバッテリ50の出力制限Woutを減じたパワーを設定し(ステップS200)、本ルーチンを終了する。この状態が継続すると、同様に、エンジン要求パワーPe*に走行要求パワーPd*からバッテリ50の出力制限Woutを減じたパワーを設定する状態が継続される。この結果、エミッションの悪化を抑制すると共に走行に必要な駆動力を確保することができる。
走行要求パワーPd*がバッテリ50の出力制限WoutとエンジンパワーPeとの和のパワーより大きいときには、ステップS180では否定的判定がなされ、エンジン要求パワーPe*に走行要求パワーPd*が設定されると共にフラグF2にON(値1)がセットされて(ステップS210)、本ルーチンを終了する。この場合、エンジン要求パワーPe*に走行要求パワーPd*が設定されるから、走行用の駆動力を確保することができる。触媒温度Tcが閾値Tref未満であり且つバッテリ50の出力制限Woutが閾値Wref未満であり、更に、走行要求パワーPd*がバッテリ50の出力制限Woutと触媒暖機用エンジンパワーPesetとの和のパワーより大きい状態が継続すると、ステップS120で肯定的な判定がなされ、ステップS140で否定的な判定がなされ、ステップSS160で肯定的な判定がなされ、ステップS170で否定的な判定がなされ、ステップS210でエンジン要求パワーPe*に走行要求パワーPd*が設定されると共にフラグF2にON(値1)がセットされる。即ち、エンジン要求パワーPe*に走行要求パワーPd*を設定する状態が継続される。この結果、走行用の駆動力を継続して確保することができる。
バッテリ50の出力制限Woutが閾値Wref未満を維持している状態では、走行要求パワーPd*がバッテリ50の出力制限Woutと触媒暖機用エンジンパワーPesetとの和のパワー以下のときには、エンジン要求パワーPe*に触媒暖機用エンジンパワーPesetが設定され(ステップS190)、触媒暖機制御が実行される。一方、走行要求パワーPd*がバッテリ50の出力制限Woutと触媒暖機用エンジンパワーPesetとの和のパワーより大きいときには、エンジン要求パワーPe*に走行要求パワーPd*が設定され(ステップS210)、触媒暖機制御が中断される。即ち、ステップS190の処理かステップS210の処理かが選択されて実行される。
次に、バッテリ50の出力制限Woutが閾値Wref未満の状態から出力制限Woutが閾値Wref以上の状態に移行したときを考える。このとき、フラグF1にはON(値1)が維持されている。この場合、走行要求パワーPd*がバッテリ50の出力制限Woutと触媒暖機用エンジンパワーPesetとの和のパワー以下のときには、エンジン要求パワーPe*に触媒暖機用エンジンパワーPesetが設定され(ステップS190)、触媒暖機制御が実行される。一方、走行要求パワーPd*がバッテリ50の出力制限Woutと触媒暖機用エンジンパワーPesetとの和のパワーより大きいときには、フラグF1がON(値1)であるため、走行要求パワーPd*がバッテリ50の出力制限WoutとエンジンパワーPeとの和のパワーより大きいと判定されたときには、ステップS180で肯定的な判定がなされ、エンジン要求パワーPe*に走行要求パワーPd*が設定され(ステップS210)、触媒暖機制御が中断される。このため、出力制限Woutが閾値Wref以上の状態であっても、ステップS190の処理かステップS210の処理かが選択されて実行される。
図3は、触媒温度Tcが閾値Tref未満であり且つバッテリ50の出力制限Woutが閾値Wref以上の状態のときの走行要求パワーPd*とバッテリ出力Pbとエンジン要求パワーPe*の時間変化の一例を示す説明図である。バッテリ50の出力制限Woutが閾値Wref以上の状態のときには、運転者によるアクセルペダル83の踏み込みが大きくなって走行要求パワーPd*がバッテリ50の出力制限Woutと触媒暖機用エンジンパワーPesetとの和のパワーに至る時間T11までは、走行要求パワーPd*が大きくなるに従ってバッテリ50の出力Pbも大きくなる。一方、エンジン要求パワーPe*は触媒暖機用エンジンパワーPesetに維持される。時間T11では、走行要求パワーPd*がバッテリ50の出力制限Woutと触媒暖機用エンジンパワーPesetとの和のパワーより大きいと判定され、エンジン要求パワーPe*に走行要求パワーPd*からバッテリ50の出力制限Woutを減じたパワーが設定される。このため、バッテリ50の出力Pbは出力制限Woutに維持され、エンジン要求パワーPe*は走行要求パワーPd*が大きくなるに従って大きくなる。バッテリ50の出力制限Woutが閾値Wref以上の状態では、走行要求パワーPd*の多くをバッテリ50の出力Pbで賄うから、触媒暖機制御を長く継続することができる。また、触媒暖機制御を中断しても、エンジン要求パワーPe*には比較的小さなパワーが設定されるから、エンジン要求パワーPe*に大きなパワーが設定される場合に比して、エミッションの悪化を抑制することができる。
図4は、触媒温度Tcが閾値Tref未満であり且つバッテリ50の出力制限Woutが閾値Wref未満の状態のときの走行要求パワーPd*とバッテリ出力Pbとエンジン要求パワーPe*の時間変化の一例を示す説明図である。図中、エンジン要求パワーPe*の欄の破線はエンジンパワーPeを示す。バッテリ50の出力制限Woutが閾値Wref未満の状態のときには、運転者によるアクセルペダル83の踏み込みが大きくなって走行要求パワーPd*がバッテリ50の出力制限Woutと触媒暖機用エンジンパワーPesetとの和のパワーに至る時間T21までは、バッテリ50の出力制限Woutが閾値Wref以上の状態のときと同様に、走行要求パワーPd*が大きくなるに従ってバッテリ50の出力Pbも大きくなり、エンジン要求パワーPe*は触媒暖機用エンジンパワーPesetに維持される。時間T21では、走行要求パワーPd*がバッテリ50の出力制限Woutと触媒暖機用エンジンパワーPesetとの和のパワーより大きいと判定され、且つ、走行要求パワーPd*がバッテリ50の出力制限WoutとエンジンパワーPeとの和のパワーより大きいと判定されるため、エンジン要求パワーPe*には走行要求パワーPd*が設定される。エンジン要求パワーPe*の急変にエンジンパワーPeは追従できないため、走行要求パワーPd*の不足分をモータMG2から出力するためにバッテリ50から出力制限Wout近傍のパワー(出力Pb)が出力される。そして、エンジン要求パワーPe*にエンジンパワーPeが追従した時間T22にバッテリ50の出力Pbが値0となる。バッテリ50の出力制限Woutが閾値Wref未満の状態では、エンジン要求パワーPe*に走行要求パワーPd*が設定されることが多くなる。このため、バッテリ50からの出力Pbが小さくても走行に必要な駆動力を確保することができる。エンジン要求パワーPe*の急変に対してエンジンパワーPeが追従できないときには応答遅れ分のパワーをバッテリ50から出力することにより、モタツキ感を運転者に生じさせるのを抑制することができ、走行に必要な駆動力を確保することができる。
図5は、触媒温度Tcが閾値Tref未満のときにおいてバッテリ50の出力制限Woutが閾値Wref以上の状態と出力制限Woutが閾値Wref未満の状態とを移行したときの走行要求パワーPd*とバッテリ50の出力制限Woutとバッテリ出力Pbとエンジン要求パワーPe*の時間変化の一例を示す説明図である。図中、エンジン要求パワーPe*の欄の破線はエンジンパワーPeを示す。バッテリ50の出力制限Woutが閾値Wref以上の状態のときには、走行要求パワーPd*がバッテリ50の出力制限Woutと触媒暖機用エンジンパワーPesetとの和のパワーに至る時間T31までは、走行要求パワーPd*が大きくなるに従ってバッテリ50の出力Pbも大きくなり、エンジン要求パワーPe*は触媒暖機用エンジンパワーPesetに維持される。時間T31では、走行要求パワーPd*がバッテリ50の出力制限Woutと触媒暖機用エンジンパワーPesetとの和のパワーより大きいと判定され、エンジン要求パワーPe*に走行要求パワーPd*からバッテリ50の出力制限Woutを減じたパワーが設定される。このため、バッテリ50の出力Pbは出力制限Woutに維持され、エンジン要求パワーPe*は走行要求パワーPd*が大きくなるに従って大きくなる。バッテリ50の出力制限Woutが閾値Wref以上の状態から閾値Wref未満の状態となる時間T32では、走行要求パワーPd*がバッテリ50の出力制限Woutと触媒暖機用エンジンパワーPesetとの和のパワーより大きいと判定され、且つ、走行要求パワーPd*がバッテリ50の出力制限WoutとエンジンパワーPeとの和のパワーのパワーより大きいと判定されるため、エンジン要求パワーPe*には走行要求パワーPd*が設定される。このとき、エンジン要求パワーPe*の急変にエンジンパワーPeは追従できないため、走行要求パワーPd*の不足分をモータMG2から出力するためにバッテリ50から出力制限Wout近傍のパワー(出力Pb)が出力される。そして、エンジン要求パワーPe*にエンジンパワーPeが追従した時間T33にバッテリ50の出力Pbが値0となる。バッテリ50の出力制限Woutが閾値Wref未満の状態から閾値Wref以上の状態となる時間T34以降でも、フラグF1にはON(値1)が維持されているから、エンジン要求パワーPe*には走行要求パワーPd*が設定される状態が継続する。これにより、バッテリ50の出力制限Woutが閾値Wref未満の状態から閾値Wref以上の状態に移行したときにエンジン要求パワーPe*が急変することによる違和感を運転者に与え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、触媒温度Tcが閾値Tref未満であり且つバッテリ50の出力制限Woutが閾値Wref以上の状態の場合、走行要求パワーPd*がバッテリ50の出力制限Woutと触媒暖機用エンジンパワーPesetとの和のパワー以下のときには、エンジン要求パワーPe*に触媒暖機用エンジンパワーPesetをセットし、触媒暖機制御を実行する。走行要求パワーPd*の多くをバッテリ50の出力Pbで賄うから、触媒暖機制御を長く継続することができる。一方、走行要求パワーPd*がバッテリ50の出力制限Woutと触媒暖機用エンジンパワーPesetとの和のパワーより大きいときには、エンジン要求パワーPe*に走行要求パワーPd*からバッテリ50の出力制限Woutを減じたパワーを設定し、触媒暖機制御を中断する。このときでもエンジン要求パワーPe*には比較的小さなパワーが設定されるから、エンジン要求パワーPe*に大きなパワーが設定される場合に比して、エミッションの悪化を抑制することができる。
また、実施例のハイブリッド自動車20では、触媒温度Tcが閾値Tref未満であり且つバッテリ50の出力制限Woutが閾値Wref未満の状態の場合、走行要求パワーPd*がバッテリ50の出力制限Woutと触媒暖機用エンジンパワーPesetとの和のパワー以下のときには、エンジン要求パワーPe*に触媒暖機用エンジンパワーPesetをセットし、触媒暖機制御を実行する。少しでも触媒暖機制御を実行することにより、エミッションの悪化を抑制することができる。一方、走行要求パワーPd*がバッテリ50の出力制限Woutと触媒暖機用エンジンパワーPesetとの和のパワーより大きいときには、エンジン要求パワーPe*に走行要求パワーPd*を設定し、触媒暖機制御を中断する。エンジン要求パワーPe*が急変するため、エンジンパワーPeは追従できないが、走行要求パワーPd*の不足分をモータMG2から出力するためにバッテリ50から出力制限Wout近傍のパワー(出力Pb)を出力することにより、モタツキ感を運転者に生じさせるのを抑制することができ、走行に必要な駆動力を確保することができる。
更に、実施例のハイブリッド自動車20では、バッテリ50の出力制限Woutが閾値Wref未満の状態から閾値Wref以上の状態に移行したときでも、エンジン要求パワーPe*に走行要求パワーPd*が設定されるのを継続する。これにより、エンジン要求パワーPe*が急変することによる違和感を運転者に与えるのを抑制することができる。
実施例のハイブリッド自動車20では、バッテリ50の出力制限Woutが閾値Wref未満の状態から閾値Wref以上の状態に移行したときでも、エンジン要求パワーPe*に走行要求パワーPd*が設定されるのを継続するものとしたが、バッテリ50の出力制限Woutが閾値Wref以上の状態に移行したときには、エンジン要求パワーPe*に走行要求パワーPd*からバッテリ50の出力制限Woutを減じて得られるパワーを設定するものとしてもよい。
実施例のハイブリッド自動車20では、駆動輪38a,38bに連結された駆動軸36にプラネタリギヤ30を介してエンジン22およびモータMG1を接続すると共に駆動軸36にモータMG2を接続し、モータMG1,MG2と電気的にバッテリ50を接続する構成とした。しかし、こうした構成に限定されず、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電動機とを備える構成であれば、如何なる構成のハイブリッド自動車としてもよい。例えば、駆動輪に連結された駆動軸に変速機を介してモータの回転軸を接続すると共にモータの回転軸にクラッチを介してエンジンを接続し、モータと電気的にバッテリを接続する構成としてもよい。
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、浄化装置25が「浄化装置」に相当し、エンジン22が「エンジン」に相当し、モータMG2が「電動機」に相当し、バッテリ50が「蓄電装置」に相当し、HVECU70とエンジンECU24とモータECU40とバッテリECU52とが「制御装置」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(エンジンECU)、25 浄化装置、25a 浄化触媒、25b 温度センサ、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ECU52)、54 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、MG1,MG2 モータ。

Claims (4)

  1. 排気系に浄化装置を有し、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電動機と、
    前記電動機と電力のやりとりを行なう蓄電装置と、
    前記エンジンの運転を停止して電動走行するときには運転者の操作に基づく走行要求パワーにより走行するように前記電動機を制御し、前記エンジンを運転してハイブリッド走行するときには前記走行要求パワーに基づいて設定されるエンジン要求パワーが前記エンジンから出力されるように前記エンジンを制御すると共に前記走行要求パワーにより走行するように前記電動機を制御する制御装置と、
    を備えるハイブリッド自動車であって、
    前記制御装置は、前記浄化装置の触媒温度が暖機が必要な所定温度以下の場合、
    (1)前記蓄電装置から出力可能な出力上限パワーが所定パワー以上のときには、前記走行要求パワーから前記出力上限パワーを減じたパワーを前記エンジン要求パワーとして設定し、
    (2)前記出力上限パワーが前記所定パワー未満のときには、前記走行要求パワーを前記エンジン要求パワーとして設定する、
    ことを特徴とするハイブリッド自動車。
  2. 請求項1記載のハイブリッド自動車であって、
    前記制御装置は、前記触媒温度が前記所定温度以下の場合に、前記出力上限パワーが前記所定パワー未満の状態から前記出力上限パワーが前記所定パワー以上の状態に移行したときには、前記走行要求パワーを前記エンジン要求パワーとして設定する、
    ハイブリッド自動車。
  3. 請求項1または2記載のハイブリッド自動車であって、
    前記制御装置は、前記走行要求パワーを前記エンジン要求パワーとして設定するときには、前記走行要求パワーに前記蓄電装置を充電するパワーを加えたパワーを前記エンジン要求パワーとして設定する、
    ハイブリッド自動車。
  4. 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、
    前記制御装置は、前記触媒温度が前記所定温度以下の場合に、前記走行要求パワーが前記出力上限パワーと触媒暖機用エンジンパワーとの和のパワー以下ときには、前記触媒暖機用エンジンパワーを前記エンジン要求パワーとして設定する、
    ハイブリッド自動車。
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