JP7020496B2 - ハイブリッド車両の触媒暖機制御方法、及びハイブリッド車両の触媒暖機制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッド車両の触媒暖機制御方法、及びハイブリッド車両の触媒暖機制御装置に関する。

ハイブリッド車両では、エンジン停止が継続したり、エンジンのモータリングが継続する等により、エンジンの排気系に取り付けられた触媒の温度が低下し排気浄化性能が低下した場合は、触媒暖機のためエンジンを作動・燃焼させ発電している（特開２０１７－１２８２１２号参照）。

一方、ハイブリッド車両には、騒音を低減するため、エンジンによる発電を停止しバッテリの電力により電動モータを駆動させるマナーモードや、バッテリの充電を優先するチャージモード等が搭載されたものがある。

しかし、マナーモードが選択された直後に触媒暖機を開始する場合がありドライバーに違和感を与える場合があった。特に、チャージモードでバッテリのＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ:充電率）が高められたのちにマナーモードが選択された場合、当該ＳＯＣによりエンジンを用いた発電が制限されて触媒暖機が十分に行われず、マナーモード中にも関わらず触媒暖機が頻発し、ドライバーに与える違和感が顕著になる場合があった。

そこで、本発明は、ハイブリッド車両において、マナーモードの選択直後の触媒暖機の発生を回避することを目的とする。

本発明の一態様は、バッテリが電動モータに電力を供給するとともに発電用のエンジンによりバッテリを充電し、エンジンから排出される排ガスを触媒で処理するとともに、エンジンを用いた発電を停止させるマナーモードを選択可能なハイブリッド車両の触媒暖機制御方法である。当該触媒暖機制御方法は、触媒の温度が触媒を活性化させるための閾値温度よりも低くなるとエンジンの目標回転数を触媒の温度が閾値温度よりも高い温度に加熱可能な第１暖機要求回転数に制御することで触媒暖機制御を行う。そして、マナーモードが選択された場合には、触媒の温度がマナーモードが選択されたときの触媒の温度から所定温度低下するまで触媒暖機制御を禁止し、所定温度低下後の触媒の温度が閾値温度以下となるマナーモード用閾値温度よりも低い場合に触媒暖機制御を開始する。

図１は、本実施形態が適用されるハイブリッド車両の構成を示すブロック図である。 図２は、本実施形態のハイブリッド車両の触媒暖機制御装置の制御ブロック図である。 図３は、車速と、触媒の暖機要求を行うための通常閾値温度及び暖機要求温度との関係を表す図である。 図４は、エンジンの実回転数と触媒温度との関係を示す図である。 図５は、車速に基づく通常閾値温度、マナーモード用閾値温度、暖機要求回 転数の設定値を示す図である。 図６は、図３のＣａｓｅ１のタイムチャートである。 図７は、図３のＣａｓｅ１において本実施形態の触媒暖機制御を適用した場合のタイムチャートである。 図８は、図３のＣａｓｅ２のタイムチャートである。 図９は、図３のＣａｓｅ２において本実施形態の触媒暖機制御を適用した場合のタイムチャートである。 図１０は、図３のＣａｓｅ３のタイムチャートである。 図１１は、図３のＣａｓｅ３において本実施形態の触媒暖機制御を適用した場合のタイムチャートである。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。

［ハイブリッド車両の構成］
図１は、本実施形態が適用されるハイブリッド車両の構成を示すブロック図である。本実施形態が適用されるハイブリッド車両は、エンジン１と、発電機２と、バッテリ３と、電動モータ４と、車輪６（駆動輪）と、電動モータ４を制御するモータコントローラ７と、を備える。

ハイブリッド車両は、エンジン１で車輪６を駆動せず、バッテリ３から供給される電力で車輪６を駆動するもので、エンジン１、バッテリ３、車輪６が直列接続（シリーズ接続）されることから、シリーズハイブリッドカーと称される。

エンジン１は、減速機（不図示）を介して、発電機２に機械的に連結される。発電機２は、バッテリ３に対して送受電可能に接続されている。バッテリ３とモータコントローラ７との間、及びモータコントローラ７と電動モータ４との間において送受電可能に接続されている。

エンジン１の駆動力は発電機２に伝達され、発電機２はエンジン１の駆動力によって発電する。発電機２の発電電力はバッテリ３に充電される。バッテリ３に充電された電力は、モータコントローラ７を介して、電動モータ４に伝達され、電動モータ４は、バッテリ３から供給される電力によって駆動する。車輪６はギア５を介して電動モータ４の駆動力により回転することにより、ハイブリッド車両は走行する。また、減速する際、電動モータ４は、車輪６に回生制動力を印加することで回生電力を発生させ、当該回生電力はモータコントローラ７を介してバッテリ３に充電される。なお、バッテリ３のＳＯＣ（充電率）が所定の値以上となって上限充電電力が回生電力よりも低くなると、余剰の回生電力はバッテリ３に充電されず発電機２に供給され、発電機２が駆動してエンジン１を回転させることで余剰の回生電力を消費する。

ハイブリッド車両は、複数の走行モードを択一的に選択するモードスイッチ８１と、自動変速機のレンジを選択する際にドライバーが操作するセレクトレバー８２と、車両の速度を検知する車速センサ８３と、ブレーキ力を検知するブレーキ油圧センサ８４と、ブレーキの踏込操作のアシストに用いるブレーキ負圧を検知するブレーキ負圧センサ８５と、アクセル開度を検知するアクセルポジションセンサ８６と、ハイブリッド車両全体を制御する車両コントローラ９（触媒暖機制御装置）を備える。

車両コントローラ９は、モードスイッチ８１、セレクトレバー８２、車速センサ８３、ブレーキ油圧センサ８４、ブレーキ負圧センサ８５、及びアクセルポジションセンサ８６の各々に電気的に接続されている。車両コントローラ９は、選択されている走行モードを示す信号をモードスイッチ８１から受信し、選択されているレンジを示す信号をセレクトレバー８２から受信し、ハイブリッド車両の速度を示す信号を車速センサ８３から受信し、ブレーキ油圧を示す信号をブレーキ油圧センサ８４から受信し、ブレーキ負圧を示す信号をブレーキ負圧センサ８５から受信し、アクセル開度を示す信号をアクセルポジションセンサ８６から受信する。

モードスイッチ８１により選択可能な走行モードとしては、電動モータ４による回生制動力が相対的に小さい通常モードと、通常モードよりも回生制動力が大きなエコモードと、モードスイッチ８１の操作に応じてエンジン１による発電を行うチャージモードと、モードスイッチ８１の操作によりエンジン１による発電を中止するマナーモード等を備える。

セレクトレバー８２により選択可能なレンジには、ドライブレンジ、リバースレンジ、ニュートラルレンジ、パーキングレンジ等がある。

車両コントローラ９は、エンジン１、発電機２、バッテリ３、モータコントローラ７に接続されている。車両コントローラ９は、エンジン１にエンジントルク指令値（以後、トルク指令値と称す）を送信し、発電機２に回転数指令値を送信し、モータコントローラ７にモータトルク指令値を送信する。

車両コントローラ９は、例えばＣＰＵ（中央処理装置）、メモリ、及び入出力部を備える汎用のマイクロコンピュータにより実現可能である。マイクロコンピュータを車両コントローラ９として機能させるためのコンピュータプログラム、マイクロコンピュータにインストールして実行する。このようにソフトウェアによって車両コントローラ９を実現することも可能であるが、車両コントローラ９において情報処理も行うユニットごとに個別のハードウェアを構成するようにしてもよい。モータコントローラ７も同様に、ソフトウェア、またはハードウェアとして構成することができる。

車両コントローラ９（後述のＥＣＵ９１）は、バッテリ３のＳＯＣが所定の下限値未満になるとエンジン１及び発電機２により発電してバッテリ３を充電し、所定の上限値に到達すると発電電量を制限し、または発電を停止させる。また、車両コントローラ９は、バッテリ３の上限充電電力を上回る回生電力が発生した場合は、余剰の回生電力を発電機２に供給して発電機２によりエンジン１を回転させることで、余剰の回生電力を消費する。さらに、車両コントローラ９は、ブレーキ負圧が所定の値よりも小さくなった場合にも発電機２に電力を供給してエンジン１を回転させることでブレーキ負圧を復活させる。

図２は、本実施形態のハイブリッド車両の触媒暖機制御装置の制御ブロック図である。図２に示すように、車両コントローラ９は、ＥＣＵ９１（エンジンコントロールユニット）（車両コントローラ９とは別の構成としてもよい）、触媒暖機指令部９２（触媒暖機制御装置）とエンジン制御部９３（触媒暖機制御装置）を備える。これらの構成要素によりエンジン１の排気系に備えられた触媒（不図示）に対する触媒暖機制御を行うことができる。

ＥＣＵ９１は、走行モード、レンジ、各種センサから入力される信号、及び前記コンピュータプログラムに基づいてハイブリッド車両全体の制御を行うものである。ＥＣＵ９１は、ハイブリッド車両の走行状態（ＳＯＣの状態含む）に基づいてエンジン制御部９３に発電要求信号、またはモータリング要求信号を送信し、またこれらの信号の送信を停止することができる。

発電要求信号は、エンジン１及び発電機２を用いた発電を要求する信号である。ＥＣＵ９１は、発電要求信号を送信する際に、バッテリ３から送信されたＳＯＣの情報に基づいてエンジン１及び発電機２において発電可能な上限発電電力を算出してエンジン制御部９３に送信する。モータリング要求信号は、上記のように、余剰の回生電力を消費する場合、またはブレーキ負圧を復活させる場合に送信される。

また、ＥＣＵ９１は、ハイブリッド車両の走行状態に基づいてエンジン１の排気系に取り付けられた触媒の温度を推定し触媒温度推定値の情報を触媒暖機指令部９２に送信する。なお、触媒の温度は、推定ではなく、温度センサ（不図示）等で実際に測定してもよい。

マナーモード以外の走行モードが選択されている場合において、触媒暖機指令部９２は、触媒温度推定値（または温度センサによる測定値）に基づいて触媒の触媒暖機制御を行うか否かの判断を行い、触媒温度推定値が触媒を活性化させるための通常閾値温度（閾値温度）を下回ると（通常閾値温度よりも低くなると）触媒暖機指令信号（触媒暖機制御要求フラグ（１））及び第１暖機要求回転数の情報をエンジン制御部９３に送信し、触媒の温度が暖機要求温度に到達すると触媒暖機指令信号を停止する（触媒暖機制御要求フラグ（０）を送信する）。触媒暖機指令信号は、触媒温度推定値が暖機要求温度に到達した場合、または触媒暖機指令信号を所定時間（例えば１５秒）送信したのち停止する。一方、マナーモードが選択されている場合の触媒暖機指令部９２の動作は後述する。

触媒暖機指令部９２は、車速センサ８３から送信される車速に基づいて閾値温度（通常閾値温度及び後述のマナーモード用閾値温度）、及び第１暖機要求回転数（及び後述の第２暖機要求回転数）を設定する（図３参照）。なお、ＥＣＵ９１が閾値温度及び第１暖機要求回転数等を設定して触媒暖機指令部９２に送信するように構成してもよい。

エンジン制御部９３は、バッテリ３のＳＯＣに基づいて目標回転数及び目標トルクを算出（制御）する発電電力制御部９３１と、目標回転数に基づいて回転数指令値を生成して発電機２に送信する回転数調整部９３２と、目標トルクに基づいてトルク指令値を生成してエンジン１に送信するトルク調整部９３３と、を備える。

発電電力制御部９３１は、発電要求信号または触媒暖機指令信号を受信するとエンジン１及び発電機２を作動させ、発電要求信号または触媒暖機指令信号が停止するとエンジン１及び発電機２を停止させる。また、発電電力制御部９３１は、モータリング要求信号を受信するとエンジン１を作動させずに発電機２を作動させ、モータリング要求信号が停止すると発電機２を停止させる。

発電電力制御部９３１は、発電要求信号を受信するとＥＣＵ９１から送信される上限発電電力の情報に基づいて目標回転数及び目標トルクを算出する。または、発電電力制御部９３１は、ＳＯＣ、目標回転数、目標トルクを対応させたマップ（ＳＯＣ、目標回転数、目標トルク）を備え、バッテリ３から送信されたＳＯＣの情報によりマップから目標回転数、及び目標トルクを抽出するようにしてもよい。

エンジン１及び発電機２においては、エンジン１の燃費効率が最大となる最適化回転数及び最適化トルクにより発電させることが好適である。よって、発電電力制御部９３１は、最適化回転数と最適化トルクの積により求められる最適化発電電力と、ＥＣＵ９１から送信される上限発電電力とを比較し、最適化発電電力が上限発電電力よりも低い場合には、目標回転数を最適化回転数に制御し、且つ目標トルクを最適化トルクに制御してエンジン１及び発電機２を用いた発電を行う。

一方、上限発電電力は、ＳＯＣの上昇に伴って小さくなる。よって、発電電力制御部９３１は、上限発電電力が最適化発電電力よりも小さくなる場合には、上限発電電力と等しくなるように、目標回転数及び目標トルクを算出する。その際、目標回転数及び目標トルクは、エンジン１におけるラトル音等の異音（及び発電機２から発生する異音）が発生しないように算出される。

マナーモード以外の他の走行モードが選択されている場合、発電電力制御部９３１には、触媒暖機指令部９２から触媒暖機指令信号及び第１暖機要求回転数の情報が送信される。発電電力制御部９３１は、触媒暖機指令信号が送信されると、第１暖機要求回転数の情報に基づいて目標回転数を算出し、当該目標回転数に対応する目標トルクを算出し、或いはマップから目標トルクを抽出する。

そして、回転数調整部９３２は、当該目標回転数に基づいて回転数指令値を生成し、トルク調整部９３３は当該目標トルクに基づいてトルク指令値を生成する。最後に、触媒暖機指令信号が停止すると、発電電力制御部９３１は、発電機２及びエンジン１を用いた発電を停止させる、すなわち回転数調整部９３２及びトルク調整部９３３を介して発電機２及びエンジン１に停止信号を送信する。マナーモードが選択されているときのエンジン制御部９３の動作については後述する。

［通常閾値温度、マナーモード用閾値温度、暖機要求温度］
触媒を活性化させるための通常閾値温度、マナーモード用閾値温度、及び触媒の暖機要求温度と車速との関係について説明する。図３は、車速と、触媒の暖機要求を行うための閾値温度及び暖機要求温度との関係を表す図である。図４は、エンジン１の実回転数と触媒温度との関係を示す図である。図５は、車速に基づく通常閾値温度、マナーモード用閾値温度、暖機要求回転数の設定値を示す図である。

触媒（例えば、三元触媒）はエンジン１の作動中に排出される排ガスを浄化処理するものである。触媒は、暖機されることで浄化性能を発揮するが、特に所定の活性温度以上の温度になると高効率で排ガスを浄化可能となる。一方、車速が低いときは、一般的にエンジン１の目標回転数（実回転数）も低く制御され、排ガスの量も少なくなるので、触媒の温度は活性温度をある程度下回っても許容される。よって、本実施形態では、触媒を活性化させるための暖機要求温度を車速に基づいて定めている。

図３に示すように、触媒を活性化させるのに必要な通常閾値温度は車速が１５ｋｐｈ以下のときは４８０℃以下になり、１８ｋｐｈ以上のときは６３０℃程度となっている。そこで、図５に示すように、本実施形態では、通常閾値温度を車速が１５ｋｐｈ以下のときは４８０℃設定し、１８ｋｐｈ以上のときは６３０℃に設定している。

図５に示すように、本実施形態では、通常閾値温度のほかにマナーモード用閾値温度を定義している。マナーモード用閾値温度は、マナーモードが選択されているときに適用される閾値温度である。マナーモード用閾値温度は通常閾値温度と同様に車速により変化し、車速が０ｋｐｈから１５ｋｐｈまでは通常の通常閾値温度と同じ値に設定されているが、１８ｋｐｈ以上では５５０℃に設定されている。マナーモード用閾値温度の詳細については後述する。

触媒暖機制御の終了後、短時間で触媒暖機制御が再開されることを回避するため、暖機要求温度（触媒暖機制御後の触媒の温度）は通常閾値温度よりも高い温度が要求される。本実施形態では、暖機要求温度は、車速が１０ｋｐｈよりも低いときは５５０℃以上が要求され、車速が１０ｋｐｈ以上のときは６６０℃以上が要求されている。

図４に示すように、エンジン１の実回転数（排ガスの供給量）が１２００ｒｐｍから３０５０ｒｐｍまでの範囲において、実回転数の増加とともに触媒の温度も単調に増加する。そして、エンジン１の実回転数が１３００ｒｐｍのときに５５０℃を超え、２０００ｒｐｍのときに６６０℃を超えている。

よって、本実施形態では、図５に示すように、暖機要求温度を実現する第１暖機要求回転数について、車速が１０ｋｐｈよりも低い（車両が停止している場合も含む）場合は、１３００ｒｐｍ（または１４００ｒｐｍ）に設定し、車速が１０ｋｐｈ以上となる場合は、２０００ｒｐｍに設定している。

［マナーモードと触媒暖機制御との関係］
上記のように、マナーモードとは発電機２及びエンジン１を用いた発電を停止させるモードである。しかし、マナーモードを選択したにも関わらず、その直後に触媒の温度が閾値温度よりも低下したと判断されて触媒暖機制御が開始してしまい、ドライバーに違和感を与える場合がある。触媒暖機制御が開始する場面としては、触媒の温度が実際に低下して通常閾値温度よりも低くなる場合と、触媒の温度に実質的な変化がほとんどない状態であっても車速の上昇により通常閾値温度が高い値に変化し、結果的に触媒の温度が当該通常閾値温度よりも低くなる場合と、がある。

図３に示すＣａｓｅ１は、マナーモードを選択した後、触媒の温度が低下して通常閾値温度（４８０℃）よりも低くなって触媒暖機制御が開始する場合である。特に、チャージモードでＳＯＣが高くなって発電機２及びエンジン１で発電可能な上限発電電力が制限されて触媒の温度が低下する場合がある。その状態でマナーモードに移行すると移行時の温度が通常閾値温度に近接するため移行後短時間で触媒暖機制御が開始される。そして、ＳＯＣが高い状態を維持する限り発電電力（目標回転数）が制限されたままであり、触媒暖機制御が何度も発生するおそれがある。

そこで、Ｃａｓｅ１では、マナーモードを選択後にただちに触媒暖機制御を開始させないために、マナーモードを選択（開始）したときの触媒の温度が所定温度（例えば２０℃）低下するまで触媒暖機制御を禁止する制御を行う。これにより、マナーモード選択後のエンジン１の停止期間を、触媒の温度が前記所定温度低下するまでの時間を用いて最小限確保することができる。また、所定温度低下後の触媒の温度が通常閾値温度よりも高い場合は、触媒の温度が通常閾値温度よりも低くなるまでエンジン１の停止期間を延長させることができる。

Ｃａｓｅ２は、マナーモードを選択時は車速が１５ｋｐｈより低く触媒の温度が閾値温度（４８０℃）よりも高い状態であったが、その後車速が１８ｋｐｈよりも高くなって閾値温度の設定値が変化し、触媒の温度が閾値温度（６３０℃）よりも低いと判断されて触媒暖機制御が開始する場合である。Ｃａｓｅ１では触媒の温度低下に依存して触媒暖機制御が発生するが、Ｃａｓｅ２では触媒の温度の低下に関わらず車速の上昇によりただちに触媒暖機制御が発生する。

よって、Ｃａｓｅ２でも、Ｃａｓｅ１と同様に、マナーモードを選択後にただちに触媒暖機制御を開始させないために、マナーモードを選択したときの触媒の温度が所定温度（例えば２０℃）低下するまで触媒暖機制御を禁止する制御を行う。

Ｃａｓｅ３は、車速が１８ｋｐｈ以上を維持している場合において、マナーモードを選択した時に触媒の温度が閾値温度（６３０℃）以上であったが、その後触媒の温度が閾値温度（６３０℃）よりも低くなることで触媒暖機制御が開始する場合である。Ｃａｃｅ３はＣａｓｅ１と同様に触媒の温度の低下により触媒暖機制御が発生するが、触媒の温度がＣａｓｅ１の場合よりも高くなっている。

Ｃａｓｅ３でも、マナーモードを選択後にただちに触媒暖機制御を開始させないために、マナーモードを開始したときの触媒の温度が所定温度（例えば２０℃）低下するまで触媒暖機制御を禁止する制御を行うことができる。

ところで、２０００ｒｐｍで触媒温度が６６７℃（図４）になっているときに外部に排出される浄化が不十分な未処理ガスの量と、１２００ｒｐｍで触媒温度が５４９℃（図４）になっているときの未処理ガスの量はあまり相違ないことが本願発明者により見出されている。よって、Ｃａｓｅ３の場合、即ち車速が１８ｋｐｈを超える場合は、通常の閾値温度（６３０℃）よりも低いマナーモード用閾値温度（５５０℃）に設定することができる。これにより、触媒の温度が通常閾値温度（６３０℃）からマナーモード用閾値温度（５５０℃）まで低下するまでの時間をエンジン１の停止期間として利用することができる。このように制御することで、Ｃａｓｅ１、Ｃａｓｅ２よりもマナーモードを選択したのちのエンジン１の停止期間を長くすることができる。

なお、図５に示すように、車速が１５ｋｐｈ以下の場合に、マナーモード用閾値温度は通常閾値温度と同じ値になっているが、触媒の浄化能力に基づいてマナーモード用閾値温度を通常閾値温度よりも低い値に設定してもよい。

以上から、マナーモードが選択されたのちの触媒暖機制御の開始を遅延させるため、本実施形態では、マナーモードが選択されると通常の閾値温度ではなくマナーモード用閾値温度を参照し、触媒の温度がマナーモードが選択されたときの触媒の温度から所定温度（例えば２０℃）低下するまで触媒暖機制御を禁止する制御を行う。

ところで、いずれのケースにおいても、触媒暖機制御の開始時においては、触媒の温度が閾値温度（４８０℃、６３０℃）よりも低い値となっており、この状態でエンジン１の目標回転数を暖機要求温度（６６７℃）に加熱可能な暖機要求回転数（第１暖機要求回転数：例えば２０００ｒｐｍ）に設定すると、未処理ガスが多量に排出されるおそれがある。

そこで、本実施形態では、マナーモードを選択後に触媒暖機制御を行う場合において、エンジン１の目標回転数を第１暖機要求回転数よりも低い第２暖機要求回転数（例えば１３００ｒｐｍ、または１３５０ｒｐｍ）に制御して排出される排ガス（未処理ガス）の量を抑制しつつ触媒を加熱し、所定時間（例えば２０秒）経過後に目標回転数を第１暖機要求回転数に制御して触媒を暖機する触媒暖機制御を行うことが好適である。これにより未処理ガスの発生を抑制することができる。

［マナーモードを選択後の触媒暖機制御］
図２に示すように、ＥＣＵ９１はモードスイッチ８１からマナーモードを選択したことを示す信号を受信すると、触媒暖機指令部９２に選択信号を送信する。触媒暖機指令部９２は、選択信号をＥＣＵ９１から受信すると、選択信号を受信時の触媒温度推定値（または温度センサによる測定値）を記憶する。そして、触媒暖機指令部９２は、その後送信される触媒温度推定値が記憶した触媒温度推定値から未だ所定温度（例えば２０℃）低下していないと判断すると、触媒暖機指令信号は送信不能と判断する。一方、触媒暖機指令部９２は、触媒温度推定値が記憶した触媒温度推定値から所定温度低下したと判断すると、触媒暖機指令信号は送信可能と判断する。

触媒暖機指令部９２は、触媒暖機指令信号は送信可能と判断した時点で現在送信されている触媒温度推定値とマナーモード用閾値温度とを比較し、当該触媒温度推定値がマナーモード用閾値温度を下回った場合は（当該触媒温度推定値がマナーモード用閾値温度よりも低い場合は）触媒暖機指令信号を送信し、逆に当該触媒温度推定値がマナーモード用閾値温度よりも高ければ、触媒暖機指令信号の送信を待機し、その後、触媒温度推定値がマナーモード用閾値温度よりも低くなると触媒暖機指令信号をエンジン制御部９３（発電電力制御部９３１）送信する。

触媒暖機指令部９２は、触媒暖機指令信号とともに第２暖機要求回転数の情報をエンジン制御部９３に送信し、所定時間（例えば２０秒）経過後に第１暖機要求回転数の情報をエンジン制御部９３に送信する。触媒暖機指令信号は、触媒温度推定値が暖機要求温度に到達した場合、または第１暖機要求回転数の情報を送信してから所定時間（例えば１５秒）経過したのち停止する。

マナーモードが選択された場合、発電電力制御部９３１には、触媒暖機指令部９２から触媒暖機指令信号及び第２暖機要求回転数の情報が送信され、所定時間（例えば２０秒）経過後に第１暖機要求回転数の情報が送信される。

発電電力制御部９３１は、触媒暖機指令信号が送信されると、第２暖機要求回転数の情報に基づいて目標回転数を算出し、当該目標回転数に対応する目標トルクを算出し、或いはマップから目標トルクを抽出する。そして、回転数調整部９３２は、当該目標回転数に基づいて回転数指令値を生成し、トルク調整部９３３は当該目標トルクに基づいてトルク指令値を生成する。

所定時間経過後、発電電力制御部９３１は、第１暖機要求回転数の情報に基づいて目標回転数を算出し、当該目標回転数に対応する目標トルクを算出し、或いはマップから目標トルクを抽出する。そして、回転数調整部９３２は、当該目標回転数に基づいて回転数指令値を生成し、トルク調整部９３３は当該目標トルクに基づいてトルク指令値を生成する。

最後に、触媒暖機指令部９２からの触媒暖機指令信号の送信が停止されると、発電電力制御部９３１は、エンジン１及び発電機２を用いた発電を停止させ、これにより触媒暖機制御は終了する。

一方、エンジン制御部９３は、触媒暖機指令信号を受信するとＥＣＵ９１に触媒暖機制御開始信号を送信する。ＥＣＵ９１は、選択信号を送信後に触媒暖機制御開始信号を受信すると、マナーモードを解除して走行モードを例えば通常モードに切り替える。なお、ＥＣＵ９１は、触媒暖機制御開始信号を受信してもマナーモードを解除せず、ドライバーの操作により任意に解除できるように制御してもよい。

なお、触媒の浄化性能により触媒暖機制御開始からエンジン１の目標回転数を第１暖機要求回転数に制御しても未処理ガスの排出が少なく抑えられる場合は、マナーモード後の触媒暖機制御であっても触媒暖機制御の開始時からエンジン１の目標回転数を第１暖機要求回転数に制御してもよい。

［Ｃａｓｅ１のタイムチャート］
図６は、図３のＣａｓｅ１のタイムチャートである。図７は、図３のＣａｓｅ１において本実施形態の触媒暖機制御を適用した場合のタイムチャートである。図６に示すように、Ｃａｓｅ１では、ハイブリッド車両の車速を１０ｋｐｈで一定と仮定している。これにより通常閾値温度（ＴＨ１）は例えば４８０℃に設定され、暖機要求温度（ＴＤ）は例えば６６７℃に設定され、暖機要求回転数は例えば２０００ｒｐｍに設定されている。

時刻Ｔｓ１において触媒の温度（触媒温度推定値）が通常閾値温度（ＴＨ１＝４８０℃）よりも低くなることでエンジン１が暖機要求回転数（２０００ｒｐｍ）で作動し、時刻Ｔｅ１で触媒の温度が暖機要求温度（ＴＤ＝６６７℃）に到達することでエンジン１が停止する。時刻Ｔ０において、マナーモードが選択されるが、その後、時刻Ｔｓ２において触媒の温度が再び通常閾値温度（ＴＨ１）よりも低くなることでエンジン１が作動し、その後、時刻Ｔｅ２で触媒の温度が暖機要求温度（ＴＤ）に到達することでエンジン１が停止する。以降、同様に時刻Ｔｓ３でエンジン１が作動し、その後、時刻Ｔｅ３でエンジン１が停止する。

以上より、Ｃａｓｅ１では、時刻Ｔ０でマナーモードを選択したにも関わらず、その直後の時刻Ｔｓ２でエンジン１が作動するので、ドライバーに違和感を与えることになる。また、時刻Ｔ０でマナーモードを選択してその後マナーモードが継続するにも関わらず、時刻Ｔｓ２、時刻Ｔｓ３でエンジン１が作動するので、ドライバーに違和感を与えることになる。

一方、図７に示すように、本実施形態の触媒暖機制御を適用した場合、時刻Ｔ０でマナーモードが選択されると、触媒暖機制御を行うか否か判断するための閾値温度が通常閾値温度（ＴＨ１）からマナーモード用閾値温度（ＴＨ２）に切り変わる。しかし、通常閾値温度（ＴＨ１）及びマナーモード用閾値温度（ＴＨ２）に関わらず、触媒の温度がマナーモードを選択したときの触媒の温度よりも所定温度（ΔＴ＝２０℃）低下するまで触媒暖機制御が禁止される。

そして、触媒の温度がマナーモードを選択したとき（時刻Ｔ０）の触媒の温度よりも所定温度（ΔＴ＝例えば２０℃）低下すると触媒暖機制御が許可される（時刻Ｔｓ２）。このとき、触媒の温度がマナーモード用閾値温度（ＴＨ２）より低い場合は、時刻Ｔｓ２において触媒暖機制御を開始するとともにマナーモードを解除する。

一方、触媒暖機制御を許可したときの触媒の温度がマナーモード用閾値温度（ＴＨ２）よりも高い場合には、その時点で触媒暖機制御は行わず、その後、触媒の温度がマナーモード用閾値温度よりも低くなると触媒暖機制御を開始する。

触媒暖機制御の際は、初めエンジン１の目標回転数を第２暖機要求回転数（１３００ｒｐｍ）に設定し、所定時間（例えば２０秒）経過後（時刻Ｔｃ）に目標回転数を第１暖機要求回転数（２０００ｒｐｍ）に設定し、所定時間（例えば１５秒）経過後（時刻Ｔｅ２）にエンジン１を停止させる。

また触媒暖機制御の際に、触媒暖機制御を行うか否か判断するための閾値温度がマナーモード用閾値温度（ＴＨ２）から通常閾値温度（ＴＨ１）に切り変わる。

このような触媒暖機制御を行うことで、マナーモードを選択したとき（時刻Ｔ０）から触媒暖機制御を開始（時刻Ｔｓ２）するまでのエンジン１の停止期間（Ｔｓ２－Ｔ０）を触媒の温度がΔＴ（例えば２０℃）だけ低下する時間（例えば１分）により確保することができるので、ドライバーに違和感を与えることはない。よって、停止期間（Ｔｓ２－Ｔ０）をマナーモードの継続時間とすることができ、時刻Ｔｓ２でマナーモードを解除してもドライバーに違和感を与えることはない。

［Ｃａｓｅ２のタイムチャート］
図８は、図３のｃａｓｅ２のタイムチャートである。図９は、図３のＣａｓｅ２において本実施形態の触媒暖機制御を適用した場合のタイムチャートである。図８に示すように、Ｃａｓｅ２では、初期状態として、ハイブリッド車両の車速を１０ｋｐｈと仮定している。これにより、通常閾値温度（ＴＨ１）は例えば４８０℃に設定され、暖機要求温度（ＴＤ）は例えば５６１℃に設定され、暖機要求回転数は例えば２０００ｒｐｍに設定されている。

時刻Ｔｓ１において触媒の温度が通常閾値温度（ＴＨ１＝４８０℃）より低くなると暖機要求回転数（２０００ｒｐｍ）でエンジン１を作動させ、時刻Ｔｅ１において暖機要求温度（ＴＤ＝５６１℃）に到達するとエンジン１が停止する。

Ｃａｓｅ２では、時刻Ｔｅ１の後、時刻Ｔ０でマナーモードが選択され、その直後の時刻Ｔｖ１において、ドライバーのアクセル操作により車速が上昇し始め、時刻Ｔｖ２において車速が１８ｋｐｈを超えた状態となることを仮定している。時刻Ｔｖ２以降では、通常閾値温度（ＴＨ１）は例えば６３０℃に設定され、暖機要求温度（ＴＤ）は例えば６６７℃に設定される。

ところで、時刻Ｔｖ１と時刻Ｔｖ２の間において、通常閾値温度（ＴＨ１）は、車速の増加に伴って増加し（または４８０℃から６３０℃にステップ応答的に変化してもよい）、時刻Ｔｖ１と時刻Ｔｖ２の間にある時刻Ｔｓ２で触媒の温度を超えてしまいエンジン１が作動する。

このように、マナーモードを選択したにも関わらずその直後の車速の上昇によりエンジン１が作動するのでドライバーに違和感を与えることになる。

その後は、時刻Ｔｓ３において触媒の温度が通常温度閾値（ＴＨ１＝６３０℃）より低くなるとエンジン１が作動し、時刻Ｔｅ３において暖機要求温度（ＴＤ＝６６７℃）に到達するとエンジン１が停止する。このように、マナーモードが継続しているにも関わらず、時刻Ｔｓ３でエンジン１が作動するのでドライバーに違和感を与えることになる。

一方、図９に示すように、本実施形態の触媒暖機制御を適用した場合、時刻Ｔ０でマナーモードが選択されると、Ｃａｓｅ１と同様に、マナーモード用閾値温度（ＴＨ２）に関わらず、触媒の温度がマナーモードを選択したときの触媒の温度よりも所定温度（ΔＴ＝２０℃）低下するまで触媒暖機制御が禁止される。これにより、エンジン１の停止期間（Ｔｓ２－Ｔ０）を触媒の温度がΔＴだけ低下する時間（例えば１分）により確保することができるので、ドライバーに違和感を与えることはない。また、Ｃａｓｅ１と同様に、エンジン１の作動（触媒暖機制御の開始）とともにマナーモードを解除してもドライバーに違和感を与えることはない。

なお、触媒暖機制御を許可したときの触媒の温度がマナーモード用閾値温度（ＴＨ２＝５５０℃）よりも高い場合には、その時点で触媒暖機制御を行わず、その後、触媒の温度がマナーモード用閾値温度（ＴＨ２）よりも低くなると触媒暖機制御を開始する。

［Ｃａｓｅ３のタイムチャート］
図１０は、図３のＣａｓｅ３のタイムチャートである。図１１は、図３のＣａｓｅ３において本実施形態の触媒暖機制御を適用した場合のタイムチャートである。図１０に示すように、Ｃａｓｅ３では、ハイブリッド車両の車速が１８ｋｐｈ以上であることを仮定している。これにより、通常閾値温度（ＴＨ１）は例えば６３０℃に設定され、暖機要求温度（ＴＤ）は例えば６６７℃に設定され、暖機要求回転数は例えば２０００ｒｐｍに設定されている。

時刻Ｔｓ１において触媒の温度（触媒温度推定値）が通常閾値温度（ＴＨ１＝６３０℃）よりも低くなることでエンジン１が作動し、時刻Ｔｅ１で触媒の温度が暖機要求温度（ＴＤ＝６６７℃）に到達することでエンジン１が停止する。

Ｃａｓｅ３においても、Ｃａｓｅ１と同様に、時刻Ｔ０でマナーモードを選択したにも関わらず、その直後の時刻Ｔｓ２でエンジン１が作動するので、ドライバーに違和感を与えることになる。また、時刻Ｔ０でマナーモードを選択してその後マナーモードが継続するにも関わらず、時刻Ｔｓ２、時刻Ｔｓ３においてエンジン１が作動するので、ドライバーに違和感を与えることになる。

一方、図１１に示すように、本実施形態の触媒暖機制御を適用した場合、時刻Ｔ０でマナーモードが選択されると、Ｃａｓｅ１及びＣａｓｅ２と同様に、通常閾値温度（ＴＨ１）及びマナーモード用閾値温度（ＴＨ２）に関わらず、触媒の温度がマナーモードを選択したときの触媒の温度よりも所定温度（ΔＴ＝２０℃）低下するまで触媒暖機制御が禁止される。

一方、時刻Ｔ０で触媒暖機制御を行うか否かの判断を行う閾値温度が通常閾値温度（ＴＨ１＝６３０℃）からマナーモード用閾値温度（ＴＨ２＝５５０℃）に切り替わっている。これにより、触媒暖機制御が許可されたときの触媒の温度がマナーモード用閾値温度（ＴＨ２）よりも高い温度を維持しているのでエンジン１が作動することはない。そして、時刻Ｔｓ２において、触媒の温度がマナーモード用閾値温度（ＴＨ２）よりも低くなるとエンジン１が作動する。

Ｃａｓｅ３では、通常閾値温度（ＴＨ１＝６３０℃）よりもマナーモード用閾値温度（ＴＨ２＝５５０℃）が低く設定されているので、マナーモードを選択後のエンジン１の停止期間（Ｔｓ２－Ｔ０）を、触媒の温度がΔＴだけ低下する時間（例えば１分）よりも長い時間にすることができるので、ドライバーに違和感を与えることはない。本実施形態では、少なくとも触媒の温度が６３０℃から５５０℃まで低下する時間（約４分）をエンジン１の停止期間として利用することができる。また、Ｃａｓｅ１及びＣａｓｅ２と同様に、エンジン１の作動（触媒暖機制御の開始）とともにマナーモードを解除してもドライバーに違和感を与えることはない。

［本実施形態の効果］
本実施形態に係るハイブリッド車両の触媒暖機制御方法は、バッテリ３が電動モータ４に電力を供給するとともに発電用のエンジン１によりバッテリ３を充電し、エンジン１から排出される排ガスを触媒（不図示）で処理するとともに、エンジン１を用いた発電を停止させるマナーモードを選択可能なハイブリッド車両に適用される。当該触媒暖機制御方法は、触媒の温度が触媒を活性化させるための通常閾値温度（閾値温度）よりも低くなるとエンジン１の目標回転数を触媒の温度が通常閾値温度（閾値温度）よりも高い暖機要求温度（温度）に加熱可能な第１暖機要求回転数に制御することで触媒暖機制御を行う。そして、マナーモードが選択された場合には、通常閾値温度（閾値温度）以下となるマナーモード用閾値温度を下回った場合に触媒暖機制御を行う。

上記方法を実現するハイブリッド車両の触媒暖機制御装置（車両コントローラ９）は、電動モータ４に電力を供給するバッテリ３と、バッテリ３を充電するための発電用のエンジン１と、エンジン１から排出される排ガスを処理する触媒（不図示）と、を備え、エンジン１を用いた発電を停止させるマナーモードを選択可能なハイブリッド車両に適用される。当該触媒暖機制御装置（車両コントローラ９）は、触媒の温度が触媒を活性化させるための閾値温度よりも低くなると触媒暖機指令信号を送信する触媒暖機指令部９２と、触媒暖機指令信号を受信するとエンジン１の目標回転数を触媒の温度が通常閾値温度（閾値温度）よりも高い暖機要求温度（温度）に加熱可能な第１暖機要求回転数に制御することで触媒暖機制御を行うエンジン制御部９３と、を備える。そして、触媒暖機指令部９２は、マナーモードが選択された場合には、触媒の温度が閾値温度以下となるマナーモード用閾値温度を下回った場合に触媒暖機指令信号を送信する。

上記方法及び上記構成により、マナーモードを選択後から触媒暖機制御を開始するまでのエンジン１の停止期間（例えば４分）を確実に得られるので、ドライバーに違和感を与えることはない。

本実施形態において、触媒の温度をマナーモードが選択されたときの触媒の温度から所定温度（ΔＴ＝例えば２０℃）低下するまで触媒暖機制御を禁止する。具体的には、触媒暖機指令部９２は、触媒の温度をマナーモードが選択されたときの触媒の温度から所定温度（ΔＴ）低下するまで触媒暖機指令信号は送信不能と判断する。

これにより、閾値温度（通常閾値温度（ＴＨ１）、マナーモード用閾値温度（ＴＨ２））に関わらず、触媒の温度がマナーモードを選択したときの触媒の温度よりも所定温度（ΔＴ＝２０℃）低下するまで触媒暖機制御が禁止される。したがって、マナーモードを選択したとき（時刻Ｔ０）から触媒暖機制御を開始（時刻Ｔｓ２）するまでのエンジン１の停止期間（Ｔｓ２－Ｔ０）を触媒の温度がΔＴだけ低下する時間（例えば１分）により確保することができるので、ドライバーに違和感を与えることはない。

本実施形態において、マナーモードが選択された後に触媒暖機制御を行う場合において、初期状態としてエンジン１の目標回転数を第１暖機要求回転数（例えば２０００ｒｐｍ）より低い第２暖機要求回転数（例えば１３００ｒｐｍ）に制御し、所定時間後に第１暖機要求回転数に制御する。具体的には、エンジン制御部９３は、マナーモードが選択された後に触媒暖機制御を行う場合において、初期状態として目標回転数を第１暖機要求回転数より低い第２暖機要求回転数に制御し、所定時間後に第１暖機要求回転数に制御する。これにより、触媒暖機制御開始時に排出される未処理ガスの量の増加を抑制することができる。

本実施形態において、通常閾値温度（閾値温度）、マナーモード用閾値温度、及び第１暖機要求回転数を車速に基づいて設定する。具体的には、通常閾値温度（閾値温度）、マナーモード用閾値温度、及び第１暖機要求回転数は、例えば触媒暖機指令部９２により、車速に基づいて設定される。これにより、車速に応じて必要最小限の触媒暖機制御を行うことができる。

本実施形態において、マナーモードの選択後に触媒暖機制御を行うとマナーモードを解除する。具体的には、触媒暖機制御装置（車両コントローラ９（ＥＣＵ９１））は、マナーモードの選択後に触媒暖機制御を行うとマナーモードを解除する。本実施形態の触媒暖機制御方法（触媒暖機制御装置）により、マナーモードを選択してから触媒暖機制御を開始するまでのエンジン１の停止期間（１分、または４分）が確保されている。したがって、触媒暖機制御を開始した時点でマナーモードを解除してもドライバーに違和感を与えることはない。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

Claims (8)

1. バッテリが電動モータに電力を供給するとともに発電用のエンジンにより前記バッテリを充電し、前記エンジンから排出される排ガスを触媒で処理するとともに、前記エンジンを用いた発電を停止させるマナーモードを選択可能なハイブリッド車両の触媒暖機制御方法であって、
   前記触媒の温度が前記触媒を活性化させるための閾値温度よりも低くなると前記エンジンの目標回転数を前記触媒の温度が前記閾値温度よりも高い温度に加熱可能な第１暖機要求回転数に制御することで触媒暖機制御を行い、
   前記マナーモードが選択された場合には、前記触媒の温度が前記マナーモードが選択されたときの前記触媒の温度から所定温度低下するまで前記触媒暖機制御を禁止し、
   前記所定温度低下後の前記触媒の温度が前記閾値温度以下となるマナーモード用閾値温度よりも低い場合に前記触媒暖機制御を開始するハイブリッド車両の触媒暖機制御方法。
2. 前記マナーモードが選択された後に前記触媒暖機制御を行う場合において、初期状態として前記エンジンの回転数を前記第１暖機要求回転数より低い第２暖機要求回転数に制御し、所定時間後に前記第１暖機要求回転数に制御する請求項１に記載のハイブリッド車両の触媒暖機制御方法。
3. 前記閾値温度、前記マナーモード用閾値温度、及び前記第１暖機要求回転数を車速に基づいて設定する請求項１又は２に記載のハイブリッド車両の触媒暖機制御方法。
4. 前記マナーモードの選択後に前記触媒暖機制御を行うと前記マナーモードを解除することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のハイブリッド車両の触媒暖機制御方法。
5. 電動モータに電力を供給するバッテリと、
   前記バッテリを充電するための発電用のエンジンと、
   前記エンジンから排出される排ガスを処理する触媒と、を備え、
   前記エンジンを用いた発電を停止させるマナーモードを選択可能なハイブリッド車両の触媒暖機制御装置であって、
   前記触媒暖機制御装置は、
   前記触媒の温度が前記触媒を活性化させるための閾値温度よりも低くなると触媒暖機指令信号を送信する触媒暖機指令部と、
   前記触媒暖機指令信号を受信すると前記エンジンの目標回転数を前記触媒の温度が前記閾値温度よりも高い温度に加熱可能な第１暖機要求回転数に制御することで触媒暖機制御を行うエンジン制御部と、を備え、
   前記触媒暖機指令部は、
   前記マナーモードが選択された場合には、前記触媒の温度が前記マナーモードが選択されたときの前記触媒の温度から所定温度低下するまで前記触媒暖機指令信号は送信不能と判断し、
   前記所定温度低下後の前記触媒の温度が前記閾値温度以下となるマナーモード用閾値温度よりも低い場合に前記触媒暖機指令信号を送信するハイブリッド車両の触媒暖機制御装置。
6. 前記エンジン制御部は、
   前記マナーモードが選択された後に前記触媒暖機制御を行う場合において、初期状態として前記目標回転数を前記第１暖機要求回転数より低い第２暖機要求回転数に制御し、所定時間後に前記第１暖機要求回転数に制御する請求項５に記載のハイブリッド車両の触媒暖機制御装置。
7. 前記閾値温度、前記マナーモード用閾値温度、及び前記第１暖機要求回転数は、車速に基づいて設定される請求項５又は６に記載のハイブリッド車両の触媒暖機制御装置。
8. 前記マナーモードの選択後に前記触媒暖機制御を行うと前記マナーモードを解除する請求項５乃至７のいずれか１項に記載のハイブリッド車両の触媒暖機制御装置。

Images