JP7222299B2

JP7222299B2 - ハイブリッド車両の制御装置

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Publication number: JP7222299B2
Application number: JP2019078687A
Authority: JP
Inventors: 陽平守山; 茂樹中山; 生真都築
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2019-04-17
Filing date: 2019-04-17
Publication date: 2023-02-15
Anticipated expiration: 2039-04-17
Also published as: CN111824112A; JP2020175750A; US11427182B2; CN111824112B; US20200331457A1

Description

本発明は、車両の動力源として内燃機関と電気モータとを備えるハイブリッドシステムを制御対象とするハイブリッド車両の制御装置に関する。

特許文献１には、電気モータを駆動させる一方で内燃機関の運転を停止させて車両を走行させる第１走行モードと、内燃機関を運転させて車両を走行させる第２走行モードとを使い分ける制御装置の一例が記載されている。こうした制御装置では、走行モードとして第１走行モードが選択されている状況下で電気モータ用のバッテリの蓄電量が減少し、蓄電量が判定蓄電量以下になると、走行モードが第２走行モードに移行されて機関運転が開始される。

第２走行モードに移行した直後では、内燃機関の排気通路に設けられている触媒の温度が活性温度領域に達していないことがある。活性温度領域とは、排気の浄化性能を触媒に十分に発揮させることのできる温度の領域である。触媒の温度が活性温度領域の下限未満である場合、内燃機関の出力である機関出力が大きくなるような機関運転を行って大量の排気が気筒内から排気通路に排出されると、車両の排気性状が悪化してしまう。

そこで、特許文献１に記載の装置では、第２走行モードに移行した後であっても触媒の温度が活性温度領域の下限未満であるときには、機関出力に対して制限を設け、気筒内から排気通路に排出される排気の量が多くなることが抑制される。これにより、第２走行モードに移行して機関運転が開始された際において、車両の排気性状の悪化を抑制することができる。

特開２００８－１０６６７５号公報

第２走行モードへの移行によって機関運転が開始された後において機関出力に対して制限が設けられている状況下で、ハイブリッドシステムに対して非常に高い出力が要求されることがある。すなわち、制限が設けられている状況下での機関出力の上限値と、モータの出力であるモータ出力の上限値との和である上限システム出力を上回るような大きな出力がハイブリッドシステムに対して要求されることがある。この場合、特許文献１に記載の装置では、ハイブリッドシステムに対する要求出力と、ハイブリッドシステムの実際の出力との乖離が懸念される。

上記課題を解決するためのハイブリッド車両の制御装置は、車両の動力源として内燃機関及び電気モータを備えるハイブリッドシステムを制御対象とし、走行モードとして、内燃機関の運転を停止させた上で電気モータを駆動させることによって車両を走行させる第１走行モード、及び、内燃機関の運転を許容して車両を走行させる第２走行モードが用意されている装置である。この制御装置は、第１走行モードが選択されている状況下で電気モータ用のバッテリの蓄電量が判定蓄電量以下になったときに、走行モードを第２走行モードに移行する制御部と、上記蓄電量が多いほど値が大きくなるように、電気モータの出力の上限である上限モータ出力を導出する第１上限導出部と、内燃機関の排気通路に設けられている触媒の温度が当該触媒の活性温度領域に含まれるときには、触媒の温度が活性温度領域外であるときよりも値が大きくなるように、内燃機関の出力の上限である上限機関出力を導出する第２上限導出部と、第１走行モードが選択されているときに、ハイブリッドシステムの出力の上限である上限システム出力を、上限モータ出力と上限機関出力との和が大きいほど値が大きくなるように導出する第３上限導出部と、を備える。そして、制御部は、バッテリの蓄電量が判定蓄電量よりも多い状況下であっても上限システム出力が始動判定出力以下となっているときに、走行モードを第２走行モードに移行して内燃機関を始動させる移行処理を実行する制御部と、を備える。

第１走行モードで車両の走行制御が実施されている際に、電気モータ用のバッテリの蓄電量が判定蓄電量以下になると、走行モードが第２走行モードに移行され、機関運転が開始される。

上記構成によれば、第１走行モードが選択されている状況下で、上限モータ出力と上限機関出力とがそれぞれ導出され、上限モータ出力及び上限機関出力を基に上限システム出力が導出される。バッテリの蓄電量が少なくなるにつれ、上限モータ出力は小さくなる。触媒の温度が活性温度領域外である場合、触媒の温度が活性温度領域に含まれる場合よりも上限機関出力は小さくなる。第１走行モードが選択されているとともに触媒の温度が活性温度領域外であっても蓄電量が多いときには、上限モータ出力が大きいため、上限システム出力は大きい。よって、蓄電量が多いときには、ハイブリッドシステムに対する要求出力と、同システムの実際の出力との間に乖離が生じることを抑制できる。

一方、蓄電量が少なくなると上限モータ出力が小さくなるため、上限システム出力もまた小さくなる。そのため、第１走行モードが選択されているとともに触媒の温度が活性温度領域外である場合、蓄電量が少ないほど、ハイブリッドシステムに対する要求出力を上限システム出力が下回りやすくなる。

そこで、上記構成によれば、蓄電量が判定蓄電量よりも多い状況下であっても、上限システム出力が始動判定出力以下であるときに、移行処理の実行によって走行モードが第２走行モードに移行される。すなわち、蓄電量が判定蓄電量以下になる前から、機関運転を開始させることができる。このように機関運転が開始された時点では、蓄電量は比較的多い。そのため、当該時点では、上限モータ出力が未だ大きいため、ハイブリッドシステムに対する要求出力が上限システム出力を上回ることを依然として抑制することができる。その結果、内燃機関に対して上限機関出力を上回るような高出力が要求されにくくなり、触媒の温度が活性温度領域外であっても排気性状の悪化が抑制される。したがって、第２走行モードに移行した際に、排気性状の悪化の抑制と、ハイブリッドシステムに対する要求出力とハイブリッドシステムの実際の出力との乖離の抑制とを両立させることが可能となる。

なお、ハイブリッド車両が触媒を昇温させる触媒昇温部を備えている場合、制御部は、バッテリの蓄電量が判定蓄電量よりも多い状況下で上限システム出力が始動判定出力以下になったときに、触媒昇温部を駆動させることによって触媒を昇温させる触媒昇温処理を実行し、触媒昇温処理を実行しても上限システム出力が始動判定出力以下になったときに、移行処理を実行することが好ましい。

上記構成によれば、触媒昇温処理を実行することによって、機関運転を開始させなくても触媒の温度を上昇させることができる。こうした触媒の温度上昇によって上限機関出力を大きくすることにより、上限システム出力を始動判定出力よりも大きくすることが可能となる。この場合であっても、蓄電量の減少などによって上限モータ出力が小さくなると、上限システム出力が再び始動判定出力以下になり、移行処理の実行によって機関運転が開始されることとなる。すなわち、上記構成によれば、触媒昇温処理の実行によって上限機関出力を大きくすることにより、機関運転の開始を遅らせて第１走行モードでの車両走行を継続させることができ、ひいては内燃機関の燃費の悪化を抑制することができる。

また、内燃機関を構成するシリンダブロック及びシリンダヘッドの温度が低いほど、内燃機関の気筒内から排気通路に排出される排気に含まれる未燃燃料の量が多くなりやすい。シリンダブロック及びシリンダヘッドの温度は、内燃機関内を循環する液体の温度が低いほど低くなる。そこで、第２上限導出部は、内燃機関内を循環する液体の温度が高いほど上限機関出力を大きくするようにしてもよい。

上記構成によれば、当該液体の温度が低いほど上限機関出力が小さくされる。このように上限機関出力が小さいほど、上限システム出力が小さくなる分、早期に上限システム出力が始動判定出力以下になって移行処理が実行される。すなわち、機関運転を早期に開始させることができる。これにより、内燃機関に対して上限機関出力を上回るような出力が要求されること、及び、排気性状の悪化が抑制することの双方を抑制できる。

なお、ハイブリッド車両が内燃機関内を循環する液体を昇温させる機関昇温部を備えテイル場合、制御部は、バッテリの蓄電量が判定蓄電量よりも多い状況下で上限システム出力が始動判定出力以下になったときに、機関昇温部を駆動させることによって上記液体を昇温させる機関昇温処理を実行し、機関昇温処理を実行しても上限システム出力が始動判定出力以下になったときに、移行処理を実行することが好ましい。

上記構成によれば、機関昇温処理を実行することによって、機関運転を開始させなくても内燃機関内を循環する液体の温度、すなわちシリンダブロック及びシリンダヘッドの温度を上昇させることができる。こうしたシリンダブロック及びシリンダヘッドの温度上昇によって上限機関出力を大きくすることにより、上限システム出力を始動判定出力よりも大きくすることが可能となる。この場合であっても、蓄電量の減少などによって上限モータ出力が小さくなると、上限システム出力が再び始動判定出力以下になり、移行処理の実行によって機関運転が開始されることとなる。すなわち、上記構成によれば、機関昇温処理の実行によって上限機関出力を大きくすることにより、機関運転の開始を遅らせて第１走行モードでの車両走行を継続させることができ、ひいては内燃機関の燃費の悪化を抑制することができる。

ハイブリッド車両の制御装置の一態様において、第１上限導出部は、蓄電量に加え、バッテリの温度及び電気モータ用のインバータ回路の温度を基に、上限モータ出力を導出する。バッテリの温度が高いほど、バッテリの内部抵抗が低くなる。そのため、バッテリの温度が高いほど上限モータ出力を大きくする。また、インバータ回路の温度が高いほど、インバータ回路を構成する半導体性のスイッチング素子の電気抵抗率が低くなる。そのため、インバータ回路の温度が高いほど上限モータ出力を大きくする。

第１実施形態におけるハイブリッド車両の制御装置の機能構成と、同制御装置によって制御されるハイブリッドシステムの概略構成とを示す図。同ハイブリッドシステムを構成する内燃機関内を循環する冷却水の流れを説明する模式図。同制御装置の第１上限導出部が実行する処理を説明するブロック図。同制御装置の第２上限導出部が実行する処理を説明するブロック図。同制御装置の制御部が実行する処理ルーチンを説明するフローチャート。第２実施形態の制御装置によって制御されるハイブリッドシステムにおける、内燃機関内を循環する冷却水の流れと、バッテリ及びインバータ回路を冷却する冷却水の流れとを示す模式図。

（第１実施形態）
以下、ハイブリッド車両の制御装置の第１実施形態を図１～図５に従って説明する。
図１には、本実施形態の制御装置８０と、制御装置８０によって制御されるハイブリッドシステム２０とが図示されている。このハイブリッドシステム２０が搭載される車両は、車両の外部からの給電によってバッテリ２２を充電することのできるプラグインハイブリッド車である。

ハイブリッドシステム２０は、車両の動力源として電気モータ２１及び内燃機関４０を備えている。すなわち、ハイブリッドシステム２０は、電気モータ２１の出力トルクを車輪１１に入力させること、及び、内燃機関４０の出力トルクを車輪１１に入力させることの双方が可能である。電気モータ２１を車両の動力源として機能させる場合、バッテリ２２の直流電圧が、インバータ回路２３によって交流電圧に変換されて電気モータ２１に入力される。バッテリ２２としては、例えば、ニッケル水素式のバッテリ、及び、リチウムイオン式のバッテリを挙げることができる。

図２に示すように、内燃機関４０は、シリンダブロック４１と、シリンダブロック４１に取り付けられているシリンダヘッド４２とを備えている。シリンダブロック４１内に設けられている気筒内には、図２に破線矢印で示すように吸入空気が吸気通路４３を介して導入される。また、気筒内で発生した排気は、図２に破線矢印で示すように排気通路４４に排出される。

排気通路４４には、排気浄化装置の触媒４５が設けられている。触媒４５は、酸素を吸蔵する機能と、未燃燃料を酸化させる機能との双方を有している。触媒４５としては、例えば三元触媒を挙げることができる。触媒４５の温度である触媒温度ＴＰＣａが所定の活性温度領域ＡＴＰＣａに含まれる場合、触媒４５は、排気に含まれる未燃燃料を酸化させる機能、すなわち排気の浄化機能を発揮することができる。

本実施形態では、内燃機関４０には触媒４５を昇温する触媒昇温部４６が設けられている。触媒昇温部４６としては、例えば、ヒータを挙げることができる。この場合、触媒昇温部４６によって触媒４５を加熱することにより、触媒４５の温度である触媒温度ＴＰＣａを上昇させることができる。

内燃機関４０内では、液体の一例である冷却水が循環している。図２には、内燃機関４０内における冷却水の循環装置５０が図示されている。循環装置５０は、シリンダブロック４１内及びシリンダヘッド４２内を流れる冷却水が循環する冷却水回路５１を備えている。冷却水回路５１には、シリンダヘッド４２のウォータジャケットから流出した冷却水を冷却するラジエータ５２と、ラジエータ５２を通過した冷却水をシリンダブロック４１内のウォータジャケットに向けて吐出する冷却水ポンプ５３とが設けられている。また、冷却水回路５１には、ラジエータ５２を迂回するバイパス通路５４が設けられている。さらに、冷却水回路５１には、シリンダヘッド４２内から流出した冷却水の流動方向を調整する方向調整弁５５が設けられている。方向調整弁５５の動作によって、冷却水をラジエータ５２に導いたり、ラジエータ５２ではなくバイパス通路５４に冷却水を導いたりすることができる。なお、方向調整弁５５の動作によってラジエータ５２への冷却水の流入が規制されている場合、シリンダヘッド４２内から流出した冷却水は、バイパス通路５４を介して冷却水ポンプ５３に導かれる。

本実施形態では、バイパス通路５４には、冷却水の温度である水温ＴＰＷｔを上昇させる機関昇温部５６が設けられている。機関昇温部５６としては、例えばヒータを挙げることができる。この場合、バイパス通路５４を流れる冷却水を機関昇温部５６によって加熱することにより、水温ＴＰＷｔを上昇させることができる。そして、このように加熱された冷却水が冷却水回路５１を循環すると、シリンダブロック４１及びシリンダヘッド４２の温度が高くなる。

なお、内燃機関４０内を循環する液体としては、冷却水の他、オイルを挙げることもできる。オイルは、オイルパンに貯留されている。オイルパン内のオイルは、オイルポンプによって汲み上げると、内燃機関４０内を流れてオイルパン内に戻るようになっている。

次に、図１を参照し、制御装置８０について説明する。
制御装置８０には、各種のセンサからの検出信号が入力される。センサとしては、例えば、バッテリ電圧センサ１０１、バッテリ電流センサ１０２、バッテリ温度センサ１０３、インバータ温度センサ１０４、水温センサ１０５、油温センサ１０６、エアフローメータ１０７及び空燃比センサ１０８を挙げることができる。バッテリ電圧センサ１０１は、バッテリ２２の電圧であるバッテリ電圧ＶＢｔを検出し、バッテリ電圧ＶＢｔに応じた信号を検出信号として出力する。バッテリ電流センサ１０２は、バッテリ２２の電流であるバッテリ電流ＩＢｔを検出し、バッテリ電流ＩＢｔに応じた信号を検出信号として出力する。バッテリ温度センサ１０３は、バッテリ２２の温度であるバッテリ温度ＴＰＢｔを検出し、バッテリ温度ＴＰＢｔに応じた信号を検出信号として出力する。インバータ温度センサ１０４は、インバータ回路２３の温度であるインバータ温度ＴＰＩｎを検出し、インバータ温度ＴＰＩｎに応じた信号を検出信号として出力する。水温センサ１０５は、水温ＴＰＷｔを検出し、水温ＴＰＷｔに応じた信号を検出信号として出力する。油温センサ１０６は、内燃機関４０内を循環するオイルの温度である油温ＴＰＯｌを検出し、油温ＴＰＯｌに応じた信号を検出信号として出力する。エアフローメータ１０７は、吸気通路４３を流れる吸入空気の量である吸入空気量ＧＡを検出し、吸入空気量ＧＡに応じた信号を検出信号として出力する。空燃比センサ１０８は、排気通路４４を流れる排気を基に空燃比Ａｆを検出し、空燃比Ａｆに応じた信号を検出信号として出力する。そして、制御装置８０は、各種のセンサ１０１～１０８からの検出信号を基に、ハイブリッドシステム２０を制御する。

制御装置８０は、ハイブリッドシステム２０を制御するための機能部として、バッテリ監視部８１、機関監視部８２、第１上限導出部８３、第２上限導出部８４、第３上限導出部８５及び制御部８６を有している。

バッテリ監視部８１は、バッテリ２２の状態を監視する。バッテリ２２の状態としては、例えば、バッテリ温度ＴＰＢｔ、バッテリ２２の蓄電量ＳＢｔ及びバッテリ２２の劣化度合いＤＢｔを挙げることができる。蓄電量ＳＢｔは、バッテリ温度ＴＰＢｔ、バッテリ電圧ＶＢｔ及びバッテリ電流ＩＢｔを基に導出される。バッテリ２２の劣化度合いＤＢｔは、バッテリ温度ＴＰＢｔの変化量、蓄電量ＳＢｔの増減の繰り返し回数、蓄電量ＳＢｔの変化量などを基に推定される。

なお、バッテリ監視部８１は、インバータ温度ＴＰＩｎについても監視する。
機関監視部８２は、水温ＴＰＷｔ、油温ＴＰＯｌ、気筒内の燃焼室の温度ＴＰＣｙ、及び、吸気ポートの壁面の温度ＴＰＰｏを監視する。燃焼室の温度ＴＰＣｙは、水温ＴＰＷｔ、油温ＴＰＯｌ、吸入空気量ＧＡ、及び、内燃機関の燃料噴射弁の燃料噴射量を基に導出される。吸気ポートの壁面の温度ＴＰＰｏは、水温ＴＰＷｔ、油温ＴＰＯｌ及び吸入空気量ＧＡを基に導出される。

また、機関監視部８２は、触媒温度ＴＰＣａ、触媒４５の酸素吸蔵量ＱＯｘ、及び、触媒４５の硫黄被毒量ＱＳｕを監視する。触媒４５の酸素吸蔵量ＱＯｘは、機関運転が行われている場合、燃料噴射弁の燃料噴射量及び空燃比Ａｆを基に導出される。機関運転が停止されている場合、例えば、前回の機関運転の終了時点での値が酸素吸蔵量ＱＯｘとして保持される。触媒４５の硫黄被毒量ＱＳｕは、機関運転が行われている場合、燃料噴射弁の燃料噴射量を基に導出される。機関運転が停止されている場合、例えば、前回の機関運転の終了時点での値が硫黄被毒量ＱＳｕとして保持される。

制御部８６は、車両の走行モードの選択と、当該選択の結果に応じた態様でのハイブリッドシステム２０の制御を行う。走行モードとして、第１走行モードと第２走行モードとが用意されている。第１走行モードは、機関運転を停止させた上で電気モータ２１を駆動させることによって車両を走行させるモードであって、電気モータ２１からの出力であるモータ出力ＰＭのみで車両を走行させるモードである。第２走行モードは、機関運転を許容して車両を走行させるモードであって、内燃機関４０からの出力である機関出力ＰＥとモータ出力ＰＭとのうちの少なくとも一方の出力で車両を走行させるモードである。すなわち、第１走行モードを「ＥＶモード」ともいい、第２走行モードを「ＨＶモード」ともいうこともできる。

制御部８６は、バッテリ監視部８１で導出される蓄電量ＳＢｔが判定蓄電量ＳＢｔＴｈ以下である場合、車両の走行モードとして第２走行モードを選択する。一方、制御部８６は、蓄電量ＳＢｔが判定蓄電量ＳＢｔＴｈよりも多い場合、走行モードとして第１走行モードを選択することもあれば、走行モードとして第２走行モードを選択することもある。なお、蓄電量ＳＢｔが判定蓄電量ＳＢｔＴｈよりも多い場合の走行モードの選択処理については後述する。

制御部８６は、第１走行モードを選択している場合、モータ出力ＰＭがハイブリッドシステム２０に対する要求出力ＰＲｑと等しくなるように、電気モータ２１を制御する。一方、制御部８６は、第２走行モードを選択している場合、機関出力ＰＥとモータ出力ＰＭとの和が要求出力ＰＲｑと等しくなるように、内燃機関４０及び電気モータ２１を制御する。第２走行モードが選択されている場合、機関出力ＰＥの要求値が要求出力ＰＲｑと等しくなることがある。この場合、制御部８６は、電気モータ２１の駆動を停止し、内燃機関４０を運転させる。また、モータ出力ＰＭの要求値が要求出力ＰＲｑと等しくなることもある。この場合、制御部８６は、機関運転を停止し、電気モータ２１を駆動させる。なお、蓄電量ＳＢｔが判定蓄電量ＳＢｔＴｈよりも多い状況下で第２走行モードを選択している際に制御部８６が実行する処理については後述する。

第１上限導出部８３は、そのときのモータ出力ＰＭの上限である上限モータ出力ＰＭＬを導出する。図３に示すように、第１上限導出部８３は、バッテリ温度ＴＰＢｔ、バッテリ２２の蓄電量ＳＢｔ、インバータ温度ＴＰＩｎ、バッテリ２２の劣化度合いＤＢｔを基に、上限モータ出力ＰＭＬを導出する。上限モータ出力ＰＭＬは、バッテリ温度ＴＰＢｔが高いほど大きくなる。上限モータ出力ＰＭＬは、蓄電量ＳＢｔが多いほど大きくなる。上限モータ出力ＰＭＬは、インバータ温度ＴＰＩｎが高いほど大きくなる。上限モータ出力ＰＭＬは、バッテリ２２の劣化度合いＤＢｔが小さいほど大きくなる。

図４に示すように、第２上限導出部８４は、そのときの機関出力の上限である上限機関出力ＰＥＬを導出する。第２上限導出部８４は、水温ＴＰＷｔ、油温ＴＰＯｌ、燃焼室の温度ＴＰＣｙ、吸気ポートの壁面の温度ＴＰＰｏ、触媒温度ＴＰＣａ、触媒４５の酸素吸蔵量ＱＯｘ、及び、触媒４５の硫黄被毒量ＱＳｕを基に、上限機関出力ＰＥＬを導出する。

ここでいう上限機関出力ＰＥＬとは、車両として排出される排気の性状を許容範囲に収めることのできる機関出力の上限である。内燃機関４０の暖機が完了している場合、暖機が完了していない場合と比較して排気性状が悪化しにくい。そのため、暖機が完了していると判断できるときには、暖機が完了していると判断できないときよりも上限機関出力ＰＥＬが大きくなる。暖機が完了しているか否かの判断基準としては、水温ＴＰＷｔ、油温ＴＰＯｌ、燃焼室の温度ＴＰＣｙ、吸気ポートの壁面の温度ＴＰＰｏ、触媒温度ＴＰＣａを挙げることができる。

上限機関出力ＰＥＬは、水温ＴＰＷｔが高いほど大きくなる。上限機関出力ＰＥＬは、油温ＴＰＯｌが高いほど大きくなる。上限機関出力ＰＥＬは、燃焼室の温度ＴＰＣｙが高いほど大きくなる。上限機関出力ＰＥＬは、吸気ポートの壁面の温度ＴＰＰｏの温度が高いほど大きくなる。

また、上限機関出力ＰＥＬは、触媒温度ＴＰＣａが活性温度領域ＡＴＰＣａ内に含まれるときには、触媒温度ＴＰＣａが活性温度領域ＡＴＰＣａ外であるときよりも大きくなる。上限機関出力ＰＥＬは、酸素吸蔵量ＱＯｘが判定酸素吸蔵量ＱＯｘＴｈ以上であるときには、酸素吸蔵量ＱＯｘが判定酸素吸蔵量ＱＯｘＴｈ未満であるときよりも大きくなる。触媒４５の酸素吸蔵量ＱＯｘが判定酸素吸蔵量ＱＯｘＴｈ未満である場合、触媒４５に酸素があまり吸蔵されていないと判断することができる。この場合、触媒温度ＴＰＣａが活性温度領域ＡＴＰＣａに含まれていても、触媒４５は排気の浄化性能を効果的に発揮することができない。そのため、酸素吸蔵量ＱＯｘが判定酸素吸蔵量ＱＯｘＴｈ未満であるときには、酸素吸蔵量ＱＯｘが判定酸素吸蔵量ＱＯｘＴｈ以上であるときよりも上限機関出力ＰＥＬが小さくされる。

また、上限機関出力ＰＥＬは、硫黄被毒量ＱＳｕが判定硫黄被毒量ＱＳｕＴｈ以上であるときには、硫黄被毒量ＱＳｕが判定硫黄被毒量ＱＳｕＴｈ未満であるときよりも小さくなる。触媒４５の硫黄被毒量ＱＳｕが判定硫黄被毒量ＱＳｕＴｈ以上である場合、触媒４５の硫黄被毒の度合いが大きすぎると判断することができる。この場合、触媒温度ＴＰＣａが活性温度領域ＡＴＰＣａに含まれていても、触媒４５は排気の浄化性能を効果的に発揮することができない。そのため、硫黄被毒量ＱＳｕが判定硫黄被毒量ＱＳｕＴｈ以上であるときには、硫黄被毒量ＱＳｕが判定硫黄被毒量ＱＳｕＴｈ未満であるときよりも上限機関出力ＰＥＬが小さくされる。

第３上限導出部８５は、第１上限導出部８３によって導出された上限モータ出力ＰＭＬと、第２上限導出部８４によって導出された上限機関出力ＰＥＬとの和が大きいほど値が大きくなるように、上限システム出力ＰＳＬを導出する。本実施形態では、第３上限導出部８５は、上限モータ出力ＰＭＬと上限機関出力ＰＥＬとの和を上限システム出力ＰＳＬとして導出する。この上限システム出力ＰＳＬは、現時点におけるハイブリッドシステム２０の出力の上限に相当する。

次に、図５を参照し、第１走行モードを選択しているときに制御部８６が実行する処理ルーチンについて説明する。本処理ルーチンは、走行モードとして第１走行モードが選択されているときには繰り返し実行される。

本処理ルーチンにおいて、ステップＳ１１では、蓄電量ＳＢｔが判定蓄電量ＳＢｔＴｈ以下であるか否かの判定が行われる。蓄電量ＳＢｔが判定蓄電量ＳＢｔＴｈ以下である場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、本処理ルーチンが終了される。この場合、蓄電量ＳＢｔが判定蓄電量ＳＢｔＴｈ以下になったことを契機に、走行モードが第２走行モードに移行される。すなわち、機関運転が開始される。

一方、ステップＳ１１において、蓄電量ＳＢｔが判定蓄電量ＳＢｔＴｈよりも多い場合（ＮＯ）、処理が次のステップＳ１２に移行される。ステップＳ１２において、第３上限導出部８５によって導出された上限システム出力ＰＳＬが取得される。ここで取得される上限システム出力ＰＳＬは、上限モータ出力ＰＭＬの最新値と、上限機関出力ＰＥＬの最新値との和と等しい。

次のステップＳ１４において、ステップＳ１２で取得した上限システム出力ＰＳＬが始動判定出力ＰＳＬＴｈ以下であるか否かの判定が行われる。上限システム出力ＰＳＬが始動判定出力ＰＳＬＴｈよりも大きい場合、バッテリ２２の蓄電量ＳＢｔが多くて上限モータ出力ＰＭＬが大きいため、ハイブリッドシステム２０に対する要求出力ＰＲｑが上限システム出力ＰＳＬを上回ることはないと判断できる。一方、上限システム出力ＰＳＬが始動判定出力ＰＳＬＴｈ以下である場合、バッテリ２２の蓄電量ＳＢｔの減少によって上限モータ出力ＰＭＬが小さくなったため、要求出力ＰＲｑが上限システム出力ＰＳＬを上回る可能性がある。

そこで、ステップＳ１４において、上限システム出力ＰＳＬが始動判定出力ＰＳＬＴｈよりも大きい場合（ＮＯ）、本処理ルーチンが一旦終了される。この場合、走行モードとして第１走行モードが選択されている状態が継続される。一方、上限システム出力ＰＳＬが始動判定出力ＰＳＬＴｈ以下である場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、処理が次のステップＳ１５に移行される。ステップＳ１５において、昇温処理の実行履歴フラグＦＬＧにオンがセットされているか否かの判定が行われる。昇温処理とは、詳しくは後述するが、内燃機関４０のシリンダブロック４１及びシリンダヘッド４２の温度を上昇させたり、触媒温度ＴＰＣａを上昇させたりする処理である。このようにシリンダブロック４１及びシリンダヘッド４２の温度や触媒温度ＴＰＣａを上昇させることにより、上限機関出力ＰＥＬを大きくすることができる。そして、昇温処理の実行中であって、当該昇温処理の実行によって上限機関出力ＰＥＬが増大した場合、実行履歴フラグＦＬＧにオンがセットされる。一方、昇温処理の実行中であっても上限機関出力ＰＥＬが未だ増大していない場合、実行履歴フラグＦＬＧにオフがセットされる。また、昇温処理が実行されていない場合、実行履歴フラグＦＬＧにオフがセットされる。

実行履歴フラグＦＬＧにオフがセットされている場合（Ｓ１５：ＮＯ）、処理が次のステップＳ１６に移行される。ステップＳ１６において、昇温処理が実行される。本実施形態では、昇温処理として、触媒昇温処理及び機関昇温処理の双方が実行される。触媒昇温処理とは、触媒昇温部４６を駆動させることによって触媒４５を昇温させる処理である。機関昇温処理とは、機関昇温部５６を駆動させることによって内燃機関４０内を循環する液体を昇温させる処理である。制御部８６は、機関昇温処理では、方向調整弁５５を駆動させることにより、機関昇温部５６が設けられているバイパス通路５４に冷却水が導かれるようにした上で冷却水ポンプ５３を駆動させる。これにより、機関昇温部５６によって暖められた冷却水がシリンダブロック４１及びシリンダヘッド４２内に導かれるようになる。その結果、水温ＴＰＷｔだけではなく、シリンダブロック４１及びシリンダヘッド４２の温度が上昇する。すなわち、燃焼室の温度ＴＰＣｙ及び吸気ポートの壁面の温度ＴＰＰｏもまた上昇する。そして、本処理ルーチンが一旦終了される。

一方、ステップＳ１５において、実行履歴フラグＦＬＧにオンがセットされている場合（ＹＥＳ）、処理が次のステップＳ１８に移行される。ステップＳ１８において、走行モードを第１走行モードから第２走行モードに移行して内燃機関４０を始動させる移行処理が実行される。このように機関運転が開始されると、処理が次のステップＳ１９に移行される。ステップＳ１９において、昇温処理が終了される。すなわち、触媒昇温処理及び機関昇温処理がそれぞれ終了される。その後、本処理ルーチンが終了される。なお、実行履歴フラグＦＬＧは、当該トリップが終了するとオフにリセットされる。

次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。
（１）上限システム出力ＰＳＬが始動判定出力ＰＳＬＴｈ以下であるときに移行処理を実行することにより、蓄電量ＳＢｔが判定蓄電量ＳＢｔＴｈよりも多くても走行モードを第２走行モードに移行させることができる。すなわち、蓄電量ＳＢｔが判定蓄電量ＳＢｔＴｈ以下になる前から機関運転を開始させることができる。このように機関運転が開始された時点では、蓄電量ＳＢｔは比較的多い。そのため、当該時点では、上限モータ出力ＰＭＬが未だ大きいため、ハイブリッドシステム２０に対する要求出力ＰＲｑが上限システム出力ＰＳＬを上回ることを依然として抑制することができる。その結果、内燃機関４０に対して上限機関出力ＰＥＬを上回るような出力を要求することがない。また、触媒温度ＴＰＣａが活性温度領域ＡＴＰＣａ外であっても排気性状の悪化が抑制される。したがって、第２走行モードに移行した際に、排気性状の悪化の抑制と、要求出力ＰＲｑとハイブリッドシステム２０の実際のシステム出力ＰＳとの乖離の抑制とを両立させることができる。

そして、第２走行モードへの移行時点から、蓄電量ＳＢｔが判定蓄電量ＳＢｔＴｈ以下になるまでの間に、内燃機関４０の暖機や触媒４５の暖機を完了させることも可能となる。

（２）内燃機関４０内を循環する冷却水やオイルの温度が低いほど、気筒内から排気通路に排出される排気に含まれる未燃燃料の量が多くなりやすいため、上限機関出力ＰＥＬが小さくなる。このように上限機関出力ＰＥＬが小さいと、上限システム出力ＰＳＬが小さい分、上限システム出力ＰＳＬが早期に始動判定出力ＰＳＬＴｈ以下となって移行処理が実行される。その結果、機関運転を早期に開始させることができる。これにより、内燃機関４０に対して上限機関出力ＰＥＬを上回るような出力が要求されること、及び、排気性状の悪化が抑制することの双方を抑制できる。

（３）本実施形態では、上限システム出力ＰＳＬが始動判定出力ＰＳＬＴｈ以下になると、触媒昇温処理が実行される。触媒昇温処理を実行することによって、機関運転を開始させなくても触媒温度ＴＰＣａを上昇させることができる。触媒温度ＴＰＣａが活性温度領域ＡＴＰＣａに含まれるときには、触媒温度ＴＰＣａが活性温度領域ＡＴＰＣａの下限よりも低いときよりも上限機関出力ＰＥＬが大きくなる。そのため、このように触媒温度ＴＰＣａを高くすることにより、上限機関出力ＰＥＬ及び上限システム出力ＰＳＬを増大させることが可能となる。そして、触媒昇温処理の実行によって上限システム出力ＰＳＬが始動判定出力ＰＳＬＴｈよりも大きくなると、再び上限システム出力ＰＳＬが始動判定出力ＰＳＬＴｈ以下になるまで移行処理が実行されない。すなわち、移行処理の実行に起因する機関運転の開始を遅らせることができる。したがって、蓄電量ＳＢｔが判定蓄電量ＳＢｔＴｈ以下になる前から機関運転を開始させることに起因する内燃機関４０の燃費の悪化を抑制できる。

ただし、触媒昇温処理の実行によって上限システム出力ＰＳＬが始動判定出力ＰＳＬＴｈよりも大きくなっても、上限モータ出力ＰＭＬの減少などによって上限システム出力ＰＳＬが再び始動判定出力ＰＳＬＴｈ以下になる。すると、移行処理の実行によって走行モードが第２走行モードに移行され、機関運転が開始される。

（４）本実施形態では、上限システム出力ＰＳＬが始動判定出力ＰＳＬＴｈ以下になると、機関昇温処理が実行される。機関昇温処理が実行されると、機関昇温部５６によって暖められた冷却水が内燃機関４０内を循環するようになるため、機関運転を開始させなくてもシリンダブロック４１及びシリンダヘッド４２の温度が高くなる。すると、油温ＴＰＯｌ、燃焼室の温度ＴＰＣｙ及び吸気ポートの壁面の温度ＴＰＰｏも高くなるため、上限システム出力ＰＳＬ及び上限システム出力ＰＳＬが大きくなる。そして、上限システム出力ＰＳＬが始動判定出力ＰＳＬＴｈよりも大きくなると、再び上限システム出力ＰＳＬが始動判定出力ＰＳＬＴｈ以下になるまで移行処理が実行されない。すなわち、移行処理の実行に起因する機関運転の開始を遅らせることができる。したがって、蓄電量ＳＢｔが判定蓄電量ＳＢｔＴｈ以下になる前から機関運転を開始させることに起因する内燃機関４０の燃費の悪化を抑制できる。

ただし、機関昇温処理の実行によって上限システム出力ＰＳＬが始動判定出力ＰＳＬＴｈよりも大きくなっても、上限モータ出力ＰＭＬの減少などによって上限システム出力ＰＳＬが再び始動判定出力ＰＳＬＴｈ以下になる。すると、移行処理の実行によって走行モードが第２走行モードに移行され、機関運転が開始される。

（第２実施形態）
次に、ハイブリッド車両の制御装置の第２実施形態を図６に従って説明する。第２実施形態では、機関昇温部の構成が第１実施形態と相違している。そこで、以下の説明においては、第１実施形態と相違している部分について主に説明するものとし、第１実施形態と同一又は相当する部材構成には同一符号を付して重複説明を省略するものとする。

図６には、内燃機関４０用の冷却水の循環装置５０と、モータ用冷却装置２００とが図示されている。モータ用冷却装置２００は、バッテリ２２及びインバータ回路２３を冷却すべく冷却水を循環させる装置である。モータ用冷却装置２００は、モータ用冷却水回路２０１と、図６に示す矢印で示すようにモータ用冷却水回路２０１内で冷却水を循環させるべく駆動するモータ用冷却水ポンプ２０２とを備えている。

本実施形態では、モータ用冷却水回路２０１を、連通装置２１０を介して循環装置５０の冷却水回路５１と連通させることができる。連通装置２１０は、モータ用冷却水回路２０１と冷却水回路５１との双方に接続される連通路である第１連通路２１１及び第２連通路２１２を有している。第１連通路２１１は、モータ用冷却水回路２０１のうち、モータ用冷却水ポンプ２０２の吐出ポートが接続される水路に接続されている。一方、第２連通路２１２は、モータ用冷却水回路２０１のうち、モータ用冷却水ポンプ２０２の吸入ポートが接続される水路に接続されている。

また、第１連通路２１１には第１遮断弁２１３が設けられているとともに、第２連通路２１２には第２遮断弁２１４が設けられている。第１遮断弁２１３が閉弁しているときには、第１連通路２１１を介したモータ用冷却水回路２０１と冷却水回路５１との連通が遮断される。一方、第１遮断弁２１３が開弁しているときには、第１連通路２１１を介してモータ用冷却水回路２０１と冷却水回路５１とが連通される。同様に、第２遮断弁２１４が閉弁しているときには、第２連通路２１２を介したモータ用冷却水回路２０１と冷却水回路５１との連通が遮断される。一方、第２遮断弁２１４が開弁しているときには、第２連通路２１２を介してモータ用冷却水回路２０１と冷却水回路５１とが連通される。そのため、各遮断弁２１３，２１４を開弁させた状態でモータ用冷却水ポンプ２０２を駆動させることにより、モータ用冷却水回路２０１の冷却水を第１連通路２１１を介して冷却水回路５１に流入させることができる。また、冷却水回路５１の冷却水を、第２連通路２１２を介してモータ用冷却水回路２０１に流出させることができる。

電気モータ２１を駆動させる場合、モータ用冷却水回路２０１内の冷却水は第１温度領域内で収束する。第１走行モードが選択されている状況下にあっては、冷却水回路５１内の冷却水の温度である水温ＴＰＷｔは、第１温度領域の下限よりも低い。そのため、上記のようにモータ用冷却水回路２０１内の冷却水を冷却水回路５１に流入させることにより、冷却水回路５１内の冷却水の温度である水温ＴＰＷｔを上昇させ、ひいてはシリンダブロック４１及びシリンダヘッド４２の温度を上昇させることができる。すなわち、本実施形態では、連通装置２１０が、「機関昇温部」として機能する。

そのため、図５に示したステップＳ１６で昇温処理として機関昇温処理が実行されると、連通装置２１０の各遮断弁２１３，２１４が開弁される。これにより、モータ用冷却水回路２０１内の高温の冷却水が、冷却水回路５１に流入するようになる。

ここで、内燃機関４０の暖機が完了している場合、冷却水回路５１内の冷却水の温度である水温ＴＰＷｔは第２温度領域で収束する。第２温度領域は、第１温度領域よりも高温の領域である。そのため、内燃機関４０の暖機が完了した後でも各遮断弁２１３，２１４の開弁が継続していると、モータ用冷却水回路２０１を流れる冷却水の温度が第１温度領域の上限より高くなり、バッテリ２２及びインバータ回路２３の温度調整の機能が低下してしまう。

そのため、図５に示した処理ルーチンにおいて、ステップＳ１８で移行処理が開始されて機関運転が開始されると、次のステップＳ１９では、連通装置２１０の各遮断弁２１３，２１４が閉弁される。これにより、モータ用冷却水回路２０１内の冷却水が、冷却水回路５１に流入しなくなる。さらに、冷却水回路５１内の冷却水が、モータ用冷却水回路２０１に流入しなくなる。したがって、第２走行モード中にモータ用冷却水回路２０１を流れる冷却水の温度が第１温度領域の上限より高くなることを抑制し、バッテリ２２及びインバータ回路２３の温度調整の機能の低下を回避できる。

（変更例）
上記各実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記各実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

・第１上限導出部８３は、そのときの蓄電量ＳＢｔを加味しているのであれば、バッテリ温度ＴＰＢｔを加味することなく上限モータ出力ＰＭＬを導出するようにしてもよい。
・第１上限導出部８３は、そのときの蓄電量ＳＢｔを加味しているのであれば、インバータ温度ＴＰＩｎを加味することなく上限モータ出力ＰＭＬを導出するようにしてもよい。

・機関昇温部は、冷却水以外の他の液体の温度を上昇させるものであってもよい。例えば、機関昇温部は、内燃機関４０内を循環するオイルの温度を上昇させるものであってもよい。この場合、オイルパン内にヒータを配置し、当該ヒータを機関昇温部として機能させるようにしてもよい。

・触媒昇温部４６が設けられているのであれば、機関昇温部を省略してもよい。この場合であっても昇温処理として触媒昇温処理を実行することにより、触媒温度ＴＰＣａを上昇させて上限機関出力ＰＥＬを大きくすることが可能である。

・昇温処理として機関昇温処理を実行しない、又は、機関昇温部を内燃機関４０が備えていないのであれば、上限機関出力ＰＥＬの導出に際し、水温ＴＰＷｔ、油温ＴＰＯｌ、燃焼室の温度ＴＰＣｙ及び吸気ポートの壁面の温度ＴＰＰｏを考慮しなくてもよい。

・内燃機関４０は、触媒昇温部４６を備えていなくてもよい。また、内燃機関４０は、触媒昇温部４６に加え、機関昇温部５６も備えない構成であってもよい。この場合、昇温処理を実行することができない。そのため、第１走行モードが選択されている状況下で、上限システム出力ＰＳＬが始動判定出力ＰＳＬＴｈ以下になったときには、移行処理が実行されて機関運転が開始されることとなる。

・ハイブリッドシステム２０としては、車両の動力源として機能させることのできる内燃機関４０及び電気モータ２１を備えるのであれば、任意の構成のものを採用することができる。例えば、「特開２００８－１０６６７５号公報」に開示されているシステムをハイブリッドシステム２０として採用することができる。このシステムには、内燃機関４０の出力トルクを利用して発電するモータジェネレータが設けられている。当該システムにあっては、上限システム出力ＰＳＬは、上限機関出力ＰＥＬと上限モータ出力ＰＭＬとの和が大きいほど大きくなるものの、当該和と等しくなるとは限らない。

また、「特開２０１７－１５９６８０号公報」に開示されているシステムをハイブリッドシステム２０として採用することもできる。当該システムにあっては、機関運転が行われている状態でも内燃機関の出力トルクを車輪１１に入力させないようにすることができる。そのため、上限システム出力ＰＳＬは、上限機関出力ＰＥＬと上限モータ出力ＰＭＬとの和と等しくなる。

２０…ハイブリッドシステム、２１…電気モータ、２２…バッテリ、２３…インバータ回路、４０…内燃機関、４１…シリンダブロック、４２…シリンダヘッド、４４…排気通路、４５…触媒、４６…触媒昇温部、５６…機関昇温部、８０…制御装置、８３…第１上限導出部、８４…第２上限導出部、８５…第３上限導出部、８６…制御部、２１０…連通装置。

Claims

車両の動力源として内燃機関及び電気モータを備えるハイブリッドシステムを制御対象とし、走行モードとして、前記内燃機関の運転を停止させた上で前記電気モータを駆動させることによって車両を走行させる第１走行モード、及び、前記内燃機関の運転を許容して車両を走行させる第２走行モードが用意されているハイブリッド車両の制御装置であって、
前記第１走行モードが選択されている状況下で前記電気モータ用のバッテリの蓄電量が判定蓄電量以下になったときに、前記走行モードを前記第２走行モードに移行する制御部と、
前記バッテリの蓄電量が多いほど値が大きくなるように、前記電気モータの出力の上限である上限モータ出力を導出する第１上限導出部と、
前記内燃機関の排気通路に設けられている触媒の温度が当該触媒の活性温度領域に含まれるときには、前記触媒の温度が前記活性温度領域外であるときよりも値が大きくなるように、前記内燃機関の出力の上限である上限機関出力を導出する第２上限導出部と、
前記第１走行モードが選択されているときに、前記ハイブリッドシステムの出力の上限である上限システム出力を、前記上限モータ出力と前記上限機関出力との和が大きいほど値が大きくなるように導出する第３上限導出部と、を備え、
前記制御部は、前記バッテリの蓄電量が前記判定蓄電量よりも多い状況下であっても前記上限システム出力が始動判定出力以下となっているときに、前記走行モードを前記第２走行モードに移行して前記内燃機関を始動させる移行処理を実行する
ハイブリッド車両の制御装置。
前記ハイブリッド車両は、前記触媒を昇温させる触媒昇温部を備えるものであり、
前記制御部は、
前記バッテリの蓄電量が前記判定蓄電量よりも多い状況下で前記上限システム出力が前記始動判定出力以下になったときに、前記触媒昇温部を駆動させることによって前記触媒を昇温させる触媒昇温処理を実行し、
前記触媒昇温処理を実行しても前記上限システム出力が前記始動判定出力以下になったときに、前記移行処理を実行する
請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
前記第２上限導出部は、前記内燃機関内を循環する液体の温度が高いほど前記上限機関出力を大きくする
請求項１又は請求項２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
前記ハイブリッド車両は、前記内燃機関内を循環する液体を昇温させる機関昇温部を備えるものであり、
前記制御部は、
前記バッテリの蓄電量が前記判定蓄電量よりも多い状況下で前記上限システム出力が前記始動判定出力以下になったときに、前記機関昇温部を駆動させることによって前記液体を昇温させる機関昇温処理を実行し、
前記機関昇温処理を実行しても前記上限システム出力が前記始動判定出力以下になったときに、前記移行処理を実行する
請求項３に記載のハイブリッド車両の制御装置。
前記第１上限導出部は、前記蓄電量に加え、前記バッテリの温度及び前記電気モータ用のインバータ回路の温度を基に、前記上限モータ出力を導出するようになっており、
前記第１上限導出部は、前記バッテリの温度が高いほど前記上限モータ出力を大きくし、前記インバータ回路の温度が高いほど前記上限モータ出力を大きくする
請求項１～請求項４のうち何れか一項に記載のハイブリッド車両の制御装置。