JP7028255B2 - 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）。

ここで、エンジンを用いて発電する際は、エンジンの燃費効率が最も高くなる最適化回転数、最適化トルクに設定される。よって、最適化回転数及び最適化トルクに基づいて生成される最適化発電電力によりバッテリが充電され、また最適化回転数に従って排出された排ガスにより触媒が暖機される。

ところで、ハイブリッド車両では、バッテリのＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ:充電率）に基づいてエンジンの上限発電電力が制限され、上記最適化発電電力が上限発電電力を超えてしまう場合は、エンジンの目標回転数及び目標トルクが制限され発電電力が上限発電電力にまで抑制される。しかし、このように目標回転数が制限されたエンジンにより触媒の暖機を行っても触媒を活性化させるための温度に到達するのに時間がかかる場合があった。

そこで、本発明は、ハイブリッド車両において、バッテリのＳＯＣに関わらず触媒の暖機を確実に行うことを目的とする。

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暖機要求温度よりも低くなったときに、バッテリの充電率に基づいてエンジンの目標回転数及び目標トルクを制御するとともに、目標回転数が触媒を暖機要求温度に加熱可能な下限回転数よりも低くなる場合に、目標回転数を下限回転数以上となる暖機要求回転数に制御し、充電率が所定の上限値の近傍に到達する場合にエンジンの発電電力を制限するために充電率に基づいて上限発電電力を設定するとともに、触媒の温度が暖機要求温度よりも低くなったときに目標回転数を上限発電電力に関わらず暖機要求回転数に制御する。

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下限回転数及び暖機要求回転数と、車速との関係を表す図である。 図４は、ハイブリッド車両におけるエンジンの目標回転数及び目標トルクに係る動作点と、ＳＯＣにより定まる上限発電電力と、の関係を示す図である。 図５は、ハイブリッド車両において暖機制御する際のエンジンの目標回転数及び目標トルクに係る動作点と、ＳＯＣにより定まる上限発電電力と、の関係を示す図である。 図６は、ハイブリッド車両において暖機制御をする場合の、エンジンの実回転数、触媒の温度、触媒暖機要求信号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、通常モードの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の操作によりエンジン１による発電を中止するマナーモードと、モードスイッチ８１の操作に応じてエンジン１を用いた発電を行うチャージモード等を備える。

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を制限または停止させる。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）、触媒暖機要求演算部９２（触媒暖機制御装置）と動作点制御部９３（触媒暖機制御装置）を備える。

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）に基づいて動作点制御部９３に指令信号（発電要求信号、またはモータリング要求信号）を送信し、また指令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から入力されるＳＯＣの大きさ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動作点制御部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要求演算部９２に送信する。なお、触媒の温度は推定ではなく、温度センサ等で実際に測定してもよい。

触媒暖機要求演算部９２は、ＥＣＵ９１から入力される触媒温度推定値（または温度センサによる測定値）に基づいて触媒の暖機制御を行うか否かの判断を行い、触媒温度推定値が暖機要求温度より低くなると触媒暖機要求信号（触媒暖機要求フラグ）を送信し、その後触媒温度推定値が暖機要求温度または暖機要求温度よりも所定温度（例えば３０度）高い設定温度になると触媒暖機要求信号を停止する。或いは、触媒暖機要求演算部９２は、触媒暖機要求信号を送信してから所定時間（例えば１５秒）経過すると触媒暖機要求信号の送信を停止する。

また、触媒暖機要求演算部９２が触媒暖機要求信号を動作点制御部９３に送信すると、触媒暖機要求演算部９２には動作点制御部９３から後述の第１目標回転数の情報が入力され、第２目標回転数の情報を動作点制御部９３に返信する。

第２目標回転数は、第１目標回転数が触媒を活性化させるのに必要な暖機要求温度に加熱可能な下限回転数よりも低い場合に、当該下限回転数もしくはこれより高い回転数となる暖機要求回転数に設定される。また、第２目標回転数が、第１目標回転数が下限回転数以上であれば、第２目標回転数は、第１目標回転数と同じ値に設定される。

また、触媒暖機要求演算部９２には車速の情報が入力され、車速の情報に基づいて暖機要求温度及び暖機要求回転数を設定するが詳細は後述（図３）する。

動作点制御部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指令値を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、暖機要求回転数の情報を受信すると、目標回転数（第１目標回転数）を暖機要求回転数に係る回転数（第２目標回転数）に制御する。

発電電力制御部９３１は、発電要求信号または触媒暖機要求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要求信号の受信が終了するとエンジン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の受信が終了すると発電機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回転数調整部９３２を介して回転数指令値を生成して発電機２に送信し、トルク調整部９３３を介してトルク指令値を生成してエンジン１に送信する。回転数指令値及びトルク指令値は、バッテリ３のＳＯＣに基づいて定まる上限発電電力に基づいて生成される。

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、後述のように、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。

発電電力制御部９３１は、触媒暖機要求演算部９２から暖機要求回転数の情報を受信すると、上記同様に目標回転数及び目標トルクを算出するとともに、目標回転数（第１目標回転数）の情報を触媒暖機要求演算部９２に出力する。そして、触媒暖機要求演算部９２から返信された第２目標回転数に基づいて回転数調整部９３２を介して回転数指令値を生成して送信する。その際、目標トルクは、エンジン１において上記同様に異音が発生しないように調整され、調整後の目標トルクに基づいてトルク指令値が生成される。目標回転数及び目標トルクの算出の詳細については後述（図４、図５）する。

［触媒の暖機要求温度と車速との関係］
図３は、車速と、触媒の暖機要求を行うための下限回転数及び暖機要求回転数と、車速との関係を表す図である。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左上のグラフに示すように、触媒を活性化させるのに必要な温度は車速が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。また、図３右上の表に示すように、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が、実回転数が１２００ｒｐｍの場合には、触媒の温度は４８０℃を超える５４９℃にまで加熱されるという知見を本願発明者は得ている。また、実回転数が２０００ｒｐｍの場合には、触媒の温度は活性温度である６３０℃を超える６６０℃以上に加熱されるという知見を本願発明者は得ている

そこで、本実施形態の触媒暖機要求演算部９２では、車速が１８ｋｐｈ以上の場合の下限回転数を２０００ｒｐｍとし、車速が１５ｋｐｈ以下の場合の下限回転数を１２００ｒｐｍと設定している。これにより、１８ｋｐｈ以上の場合の暖機要求回転数を２０００ｒｐｍとしている。一方、車速が１５ｋｐｈ以下の場合の暖機要求回転数を１４００ｒｐｍと設定している。これは、触媒の低温域（車速の低速域）における浄化性能の不安定性等を考慮したものである。

［エンジンの動作点とＳＯＣとの関係］
図４は、ハイブリッド車両におけるエンジン１の目標回転数及び目標トルクに係る動作点と、ＳＯＣにより定まる上限発電電力と、の関係を示す図である。図５は、ハイブリッド車両において暖機制御する際のエンジン１の目標回転数及び目標トルクに係る動作点と、ＳＯＣにより定まる上限発電電力と、の関係を示す図である。図４、図５は、横軸を目標回転数、縦軸を目標トルクとする特性座標を表している。

上記のようにエンジン１及び発電機２から出力される目標発電電力は、目標回転数と目標トルクの積により求めることができる。従って、上限発電電力は、図４、図５において一点鎖線で示したＡ～Ｆの曲線（双曲線）で表すことができる。ここで、Ａ～Ｆは、バッテリ３のＳＯＣに基づいて定まるものであり、Ａにおいてバッテリ３のＳＯＣが最も低く且つ上限発電電力が最も高く、Ｂ、Ｃ、Ｄと移行するにつれてＳＯＣが高くなるとともに上限発電電力が低下し、Ｆにおいてバッテリ３のＳＯＣが最も高く且つ上限発電電力が最も低くなる。

図４、図５に示す星印は、特性座標において、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の動作点ａを表しており、この積が最適化発電電力となる。

また、特性座標の下部にはエンジン１においてラトル音等が発生する異音発生領域（斜線領域）があり、この領域に動作点が含まれるとエンジン１においてラトル音等が発生する。

Ａは、動作点ａよりも目標回転数方向及び目標トルク方向において高い位置にあり、上限発電電力が最適化発電電力よりも高いことを示している。この場合、発電電力制御部９３１は、発電要求信号または触媒暖機要求信号を受信すると、動作点ａ（最適化回転数及び最適化トルク）によりエンジン１及び発電機２を用いて発電している。

Ｂ～Ｆは、目標回転数方向及び目標トルク方向において動作点ａよりも低い位置を通過し、上限発電電力が最適化発電電力よりも低いことを示している。Ｂ，Ｃの場合、発電電力制御部９３１は、ＳＯＣに基づいて定まる上限発電電力に目標発電電力が一致するように目標回転数及び目標トルク（動作点）を制御するとともに、特性座標において動作点が異音発生領域の外部となる適正領域に位置するように目標回転数及び目標トルクを算出（制御）する。

Ｂは、目標回転数方向及び目標トルク方向において動作点ａよりも低い位置を通過するが異音発生領域には交差していない。この場合、発電電力制御部９３１は、発電要求信号または触媒暖機要求信号を受信すると、動作点ｂに一致するように目標回転数及び目標トルクを算出するが、目標回転数は最適化回転数に固定し、目標トルクのみを減少させている。

Ｃは、異音発生領域を通過するが、異音発生領域とその外部にある適正領域との境界線との交差点（変位ｃ’）における回転数が最適化回転数よりも大きくなっている。この場合、発電電力制御部９３１は、発電要求信号または触媒暖機要求信号を受信すると、目標発電電力を上限発電電力（動作点ｃ）に一致するように目標回転数及び目標トルクを算出するが、目標回転数は最適化回転数に固定し、目標トルクのみを減少させている。なお、動作点を変位ｃ’となるように制御してもよい。

Ｄは、異音発生領域を通過するが、交差点（動作点ｄ）における目標回転数が最適化回転数と一致している。この場合、発電電力制御部９３１は、発電要求信号または触媒暖機要求信号を受信すると、目標発電電力を上限発電電力（動作点ｄ）に一致するように目標回転数及び目標トルクを算出する。

Ａ～Ｄでは、目標回転数が最適化回転数に制御される特性ラインＬ１上に動作点が重なるように目標トルクを算出している。これによりエンジン１の燃費効率を高い状態に維持することができる。

Ｄ～Ｆにおいては、ＳＯＣに基づいて定まる上限発電電力に目標発電電力が一致するように目標回転数及び目標トルクを算出するとともに、特性座標において動作点が境界線（特性ラインＬ２）と、上限発電電力を表す曲線と、が交差する交差点に動作点が重なるように目標回転数及び目標トルクを算出する。

Ｅは、異音発生領域を通過し、その交差点（動作点ｅ）における目標回転数が最適化回転数よりも低くなっている。この場合、発電電力制御部９３１は、発電要求信号または触媒暖機要求信号を受信すると、目標発電電力を上限発電電力（動作点ｅ）に一致するように目標回転数及び目標トルクを算出する。

Ｆは、異音発生領域を通過し、その交差点（動作点ｆ）における目標回転数がＥの場合よりもさらに低くなっている。この場合、発電電力制御部９３１は、発電要求信号を受信すると、目標発電電力を上限発電電力（動作点ｆ）に一致するように目標回転数及び目標トルクを算出する。

図４に示すように、発電電力制御部９３１は、発電要求信号を受信すると、ＳＯＣに基づいて定まる上限発電電力に基づいて図４の特性ラインＬ１上または特性ラインＬ２上のいずれかの位置に動作点が来るように目標回転数及び目標トルクを算出する。

同様に、発電電力制御部９３１は、Ａ～Ｅの場合において、触媒暖機要求信号を受信すると上記同様に目標回転数及び目標トルクを算出する。一方、Ｆの場合、目標回転数が下限回転数（車速が１８ｋｐｈ以上なら２０００ｒｐｍ、１５ｋｐｈ以下なら１４００ｒｐｍ）よりも低くなっており、この目標回転数に基づいて暖機制御を行ったとしても、触媒の温度上昇に時間がかかり、暖機制御が終了しない。これに対して、一定以上の触媒性能を保てるだけの触媒貴金属を有した触媒を適用することも考えられるが、コストがかかるという問題があった。

そこで、図５に示すように、発電電力制御部９３１は、上限発電電力により目標回転数及び目標トルクを算出するとともに、算出された目標回転数（第１目標回転数）が下限回転数よりも低くなる場合に、動作点を境界線（特性ラインＬ２）であって目標回転数が暖機要求回転数（第２目標回転数）となる位置に移動させる。すなわち、図５に示すように、触媒暖機要求以外の他の発電要求により目標回転数及び目標トルクに係る動作点が動作点ｆであった場合でも、触媒暖機要求を開始すると、動作点が特性ラインＬ２上の動作点ｇ（目標回転数は、例えば２０００ｒｐｍ）に直ちに移動することになる。

なお、動作点ｇを特性ラインＬ２上に重なるように移動させるのみならず、異音発生領域の外部となる適正領域であって、目標回転数が暖機要求回転数となる位置に移動するようにしてもよい。これによっても、ＳＯＣ（充電率）が高い場合であっても、ＳＯＣの管理に優先して暖機制御を行うとともに、ラトル音等の異音の発生を回避することができる。さらに、上記のように動作点ｇを特性ラインＬ２上に重なるように移動させることにより、目標トルクを最小にすることができるので目標発電電力を最小にしてバッテリ３に対する負担を軽減することができる。

上記内容を検討すると、本実施形態は、より簡易な制御方法により、目標回転数及び目標トルクを算出することができる。すなわち、発電電力制御部９３１は、ＳＯＣの変化に応じて、動作点が図４に示す特性ラインＬ１及び特性ラインＬ２のいずれかの位置に重なるように、目標回転数及び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）を予め用意しておく。

そして、発電電力制御部９３１は、発電要求信号を受信すると、バッテリ３からＳＯＣの情報を受信してこれに対応する目標回転数及び目標トルクをマップから抽出すればよい。

また、発電電力制御部９３１は、触媒暖機要求信号を受信すると、バッテリ３からＳＯＣの情報を受信してこれに対応する第１目標回転数をマップから抽出して、その情報を触媒暖機要求演算部９２に送信する。そして、発電電力制御部９３１は、触媒暖機要求演算部９２から第２目標回転数の情報を受信すると、ＳＯＣに関わらず第２目標回転数に対応する目標トルクをマップから抽出し、第２目標回転数に対応する回転数指令値及び当該目標トルクに係るトルク指令値を生成すればよい。

なお、図４、図５において、特性ラインＬ１は、目標回転数が最適化回転数に固定され、動作点ａから真下に延びている。しかし、目標回転数を固定せず。動作点ａから離れるほど目標回転数及び目標トルクが低下するように傾斜させてもよく、特性座標において、動作点が異音発生領域の外部となる適正領域内に位置するように目標回転数及び目標トルクを算出（制御）してもよい。

なお、ラトル音等が許容される場合は、バッテリ３からＳＯＣの情報を受信した段階でＳＯＣに対応した第１目標回転数及び目標トルクを抽出し、第２目標回転数に関わらず目標トルクを調整することなくこれに基づいてトルク指令値を生成してもよい。

［本実施形態のタイムチャート］
図６は、ハイブリッド車両において暖機制御をする場合の、エンジン１の実回転数、触媒の温度、触媒暖機要求信号のタイムチャートである。ここでは、チャージモード等によりエンジン１及び発電機２を用いてバッテリ３を充電したのち、マナーモードに切替えたときに暖機制御が開始する場合を想定している。

触媒暖機要求以外の他の発電要求（チャージモード）に基づいて、エンジン１及び発電機２を用いて発電すると、初めは最適化回転数（例えば２３７５ｒｐｍ）でエンジン１は回転している。しかし、ＳＯＣが上限値（例えば８０パーセント）に近づくと、上限発電電力が制限されるので、これにより実回転数は徐々に低下していく。そして、実回転数が低下すると触媒の温度も低下していき、触媒の温度が暖機要求温度（６３０℃）より低くなると、触媒暖機要求演算部９２が触媒暖機要求信号を送信することで暖機制御が開始される。

このとき、実回転数は上限発電電力に関わらず暖機要求回転数（例えば２０００ｒｐｍ）に制御され、触媒の温度が上昇する。このとき目標トルクもエンジン１においてラトル音が発生しない値に制御される。

そして、触媒の温度が暖機要求温度よりも所定温度高くなる、或いは暖機制御を開始してから所定時間（例えば１５秒）経過すると、触媒暖機要求信号の送信を停止することで暖機制御は終了する。

このとき、ＳＯＣは上限値よりも一時的にわずかに上昇することになるが、その後エンジン１及び発電機２による発電が停止するのでＳＯＣは上限にまで低下させることができる。このように、ＳＯＣの制御よりも、一時的に触媒暖機を優先することで、排ガスの処理を確実に行うことができ、触媒の温度が再び暖機要求温度よりも低くなると再び暖機制御を開始することができる。

仮に、触媒暖機要求が他の発電要求と同様に、図４に従って目標回転数及び目標トルクを算出したとすると、図６において触媒暖機要求信号を送信しても実回転数及び実トルクは、ＳＯＣに基づいて定められた上限発電電力に対応する上限回転数に制限され、暖機要求回転数にまで上昇することはない。よって、触媒の温度が暖機要求温度よりも所定温度高くなると暖機要求信号の送信を停止するように制御する場合には、暖機要求信号の送信が停止することはない。特に、ドライバーがエンジン１を用いた発電を行わないマナーモードを選択したにも関わらず、エンジン１による暖機要求に伴う発電が継続されるのでドライバーに違和感を与えることになる。また、暖機制御を開始してから所定時間経過すると暖機制御は終了するように制御した場合は、触媒の暖機が達成されることはなく、排ガスの処理が不完全になる虞がある。

しかし、本実施形態では、チャージモード等によりＳＯＣがその上限値近傍に位置していたとしても、ＳＯＣの制御に優先して暖機制御を行い、所定時間後に暖機制御を確実に停止させることができるのでドライバーに違和感を与えない暖機制御を行うことができる。

また、本実施形態では、車速が１５ｋｐｈ以下の場合であっても適用でき、この場合は、暖機要求回転数が１４００ｒｐｍに制御されるので、車速が１８ｋｐｈ以上の場合よりもＳＯＣの上昇を抑制でき、バッテリ３に対する負担を軽減することができる。

［本実施形態の効果］
本実施形態は、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で処理する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暖機要求温度よりも低くなったときに、バッテリ３の充電率に基づいてエンジン１の目標回転数及び目標トルクを制御するとともに、目標回転数が触媒を暖機要求温度に加熱可能な下限回転数よりも低くなる場合に、目標回転数を下限回転数以上となる暖機要求回転数に制御する。

上記制御方法を実現するハイブリッド車両の触媒制御装置は、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と、を備えるハイブリッド車両の触媒暖機制御装置である。当該触媒暖機制御装置は、触媒の温度が触媒を活性化させるための暖機要求温度よりも低くなったときに、触媒暖機を要求する触媒暖機要求信号を送信する触媒暖機要求演算部９２と、触媒暖機要求信号を受信してエンジン１の目標回転数及び目標トルクを制御する発電電力制御部９３１と、を備える。触媒暖機要求演算部９２は、目標回転数（第１目標回転数）が触媒を暖機要求温度よりも高く加熱可能な下限回転数よりも低くなる場合に、下限回転数以上となる暖機要求回転数（第２目標回転数）の情報を発電電力制御部９３１に送信し、発電電力制御部９３１は、暖機要求回転数の情報を受信すると、目標回転数（第１目標回転数）を暖機要求回転数（第２目標回転数）に制御する。

これにより、バッテリ３のＳＯＣ（充電率）がその上限近傍に位置していたとしても、ＳＯＣの制御に優先して暖機制御を行い、所定時間後に暖機制御を確実に停止させることができるのでドライバーに違和感を与えない暖機制御を行うことができる。

本実施形態において、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基づいて定められる最適化発電電力が、バッテリ３の充電率に基づいて定められる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、目標トルクを最適化トルクに制御する。

同様に、発電電力制御部９３１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基づいて定められる最適化発電電力がバッテリ３の充電率に基づいて定められる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、目標トルクを最適化トルクに制御する。これにより、最小の燃費で暖機制御を行うことができる。

本実施形態において、上限発電電力が、最適化発電電力よりも低くなる場合は、目標回転数と目標トルクに基づいて定まる目標発電電力が上限発電電力に一致するように目標トルクを最適化トルクから減少させる。

同様に、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低くなる場合は、目標回転数と目標トルクに基づいて定まる目標発電電力が上限発電電力に一致するように目標トルクを最適化トルクから減少させる。これにより、目標回転数を最適化回転数に維持できるので、高い燃費効率を維持できるとともに触媒の温度の低下を抑制することができる。

本実施形態において、目標回転数及び目標トルクを軸とする特性座標において、エンジン１の動作点がエンジン１において異音が発生する異音発生領域の外部となる適正領域に含まれるように目標回転数及び目標トルクを制御し、目標回転数が下限回転数よりも低くなる場合に、動作点を適正領域であって目標回転数が暖機要求回転数となる位置に移動させる。

同様に、発電電力制御部９３１は、目標回転数及び目標トルクを軸とする特性座標において、エンジン１の動作点がエンジン１において異音が発生する異音発生領域の外部となる適正領域に含まれるように目標回転数及び目標トルクを制御し、目標回転数が下限回転数よりも低くなる場合に、動作点を適正領域であって目標回転数が暖機要求回転数となる位置に移動させる。これにより、ＳＯＣ（充電率）が高い場合であっても、ＳＯＣの管理に優先して暖機制御を行うとともに、ラトル音等の異音の発生を回避することができる。

本実施形態において、目標回転数及び目標トルクを軸とする特性座標において、エンジン１において異音が発生する異音発生領域と異音発生領域の外部となる適正領域との境界線と、バッテリ３の充電率に基づいて定められる上限発電電力を表す曲線と、が交差する場合において、エンジン１の動作点が、境界線と曲線との交差点に重なるように、目標回転数及び目標トルクを制御し、回転数が下限回転数よりも低くなる場合に、動作点を境界線であって回転数が暖機要求回転数となる位置に移動させる。

同様に、発電電力制御部９３１は、目標回転数及び目標トルクを軸とする特性座標において、エンジン１において異音が発生する異音発生領域と当該異音発生領域の外部となる適正領域との境界線と、バッテリ３の充電率に基づいて定められる上限発電電力を表す曲線と、が交差する場合において、エンジン１の動作点が、境界線と曲線との交差点に重なるように、目標回転数及び目標トルクを制御し、目標回転数が下限回転数よりも低くなる場合に、動作点を境界線であって目標回転数が暖機要求回転数となる位置に移動させる。

これにより、ＳＯＣ（充電率）が高い場合であっても、ＳＯＣの管理に優先して暖機制御を行うとともに、ラトル音等の異音の発生を回避することができ、さらにその状態で目標トルクを最小にすることができるので目標発電電力を最小にしてバッテリ３に対する負担を軽減することができる。

本実施形態において、暖機要求温度及び暖機要求回転数を車速に基づいて定める。同様に、触媒暖機要求演算部９２は、暖機要求温度及び暖機要求回転数を車速に基づいて定める。これにより、車速に対応してハイブリッド車両（バッテリ３）に負担にならない触媒暖機を行うことができる。

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 (10)

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暖機要求温度よりも低くなったときに、前記バッテリの充電率に基づいて前記エンジンの目標回転数及び目標トルクを制御するとともに、前記目標回転数が前記触媒を前記暖機要求温度に加熱可能な下限回転数よりも低くなる場合に、前記目標回転数を前記下限回転数以上となる暖機要求回転数に制御し、
   前記充電率が所定の上限値の近傍に到達する場合に前記エンジンの発電電力を制限するために前記充電率に基づいて上限発電電力を設定するとともに、前記触媒の温度が前記暖機要求温度よりも低くなったときに前記目標回転数を前記上限発電電力に関わらず前記暖機要求回転数に制御するハイブリッド車両の触媒暖機制御方法。
2. 前記エンジン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基づいて定められる最適化発電電力が、前記上限発電電力よりも低い場合には、前記目標回転数を前記最適化回転数に制御し、前記目標トルクを前記最適化トルクに制御する請求項１に記載のハイブリッド車両の触媒暖機制御方法。
3. 前記目標回転数及び前記目標トルクを軸とする特性座標において、前記エンジンの動作点が前記エンジンにおいて異音が発生する異音発生領域の外部となる適正領域に含まれるように前記目標回転数及び前記目標トルクを制御し、
   前記目標回転数が前記下限回転数よりも低くなる場合に、前記動作点を前記適正領域であって前記目標回転数が前記暖機要求回転数となる位置に移動させる請求項１に記載のハイブリッド車両の触媒暖機制御方法。
4. 前記目標回転数及び前記目標トルクを軸とする特性座標において、前記エンジンにおいて異音が発生する異音発生領域と当該異音発生領域の外部となる適正領域との境界線と、前記上限発電電力を表す曲線と、が交差する場合において、
   前記エンジンの動作点が、前記境界線と前記曲線との交差点に重なるように、前記目標回転数及び前記目標トルクを制御し、
   前記目標回転数が前記下限回転数よりも低くなる場合に、前記動作点を前記境界線であって前記目標回転数が前記暖機要求回転数となる位置に移動させる請求項１に記載のハイブリッド車両の触媒暖機制御方法。
5. 前記暖機要求温度及び前記暖機要求回転数を車速に基づいて定めることを特徴とする請求項１乃至４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。
6. 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、を備える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暖機要求温度よりも低くなったときに、触媒暖機を要求する触媒暖機要求信号を送信する触媒暖機要求演算部と、
   前記触媒暖機要求信号を受信して前記エンジンの目標回転数及び目標トルクを制御する発電電力制御部と、を備え、
   前記触媒暖機要求演算部は、
   前記目標回転数が前記触媒を前記暖機要求温度よりも高く加熱可能な下限回転数よりも低くなる場合に、前記下限回転数以上となる暖機要求回転数の情報を前記発電電力制御部に送信し、
   前記発電電力制御部は、
   前記暖機要求回転数の情報を受信すると、前記目標回転数を前記暖機要求回転数に制御し、
   前記バッテリの充電率が所定の上限値の近傍に到達する場合に前記エンジンの発電電力を制限するために前記充電率に基づいて上限発電電力を設定するとともに、前記触媒の温度が前記暖機要求温度よりも低くなったときに前記目標回転数を前記上限発電電力に関わらず前記暖機要求回転数に制御するハイブリッド車両の触媒暖機制御装置。
7. 前記発電電力制御部は、
   前記エンジン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基づいて定められる最適化発電電力が前記上限発電電力よりも低い場合には、前記目標回転数を前記最適化回転数に制御し、前記目標トルクを前記最適化トルクに制御する請求項６に記載のハイブリッド車両の触媒暖機制御装置。
8. 前記発電電力制御部は、
   前記目標回転数及び前記目標トルクを軸とする特性座標において、前記エンジンの動作点が前記エンジンにおいて異音が発生する異音発生領域の外部となる適正領域に含まれるように前記目標回転数及び前記目標トルクを制御し、
   前記目標回転数が前記下限回転数よりも低くなる場合に、前記動作点を前記適正領域であって前記目標回転数が前記暖機要求回転数となる位置に移動させる請求項６に記載のハイブリッド車両の触媒暖機制御装置。
9. 前記発電電力制御部は、
   前記目標回転数及び前記目標トルクを軸とする特性座標において、前記エンジンにおいて異音が発生する異音発生領域と当該異音発生領域の外部となる適正領域との境界線と、前記上限発電電力を表す曲線と、が交差する場合において、
   前記目標回転数及び前記目標トルクに係る動作点が、前記境界線と前記曲線との交差点に重なるように、前記目標回転数及び前記目標トルクを制御し、
   前記目標回転数が前記下限回転数よりも低くなる場合に、前記動作点を前記境界線であって前記目標回転数が前記暖機要求回転数となる位置に移動させる請求項６に記載のハイブリッド車両の触媒暖機制御装置。
10. 前記触媒暖機要求演算部は、
    前記暖機要求温度及び前記暖機要求回転数を車速に基づいて定める請求項６乃至９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。

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