ハイブリッド自動車
【課題】浄化触媒の暖機を迅速に行なうと共に排気エミッションの悪化を抑制する。
【解決手段】浄化触媒の暖機が要求されているとき（Ｓ１２０）、車両が停車し（Ｓ１３０）、且つ、エンジンの要求パワーＰｅ＊が所定パワーＰｒｅｆ以上の場合には（Ｓ１４０）、エンジンから要求パワーＰｅ＊を出力（負荷運転）しながら浄化触媒の暖機を行なう暖機制御を実行し（Ｓ１５０〜Ｓ１７０）、車両が停車し且つ要求パワーＰｅ＊が所定パワーＰｒｅｆ未満のときには、エンジンをアイドリング回転数Ｎｉｄｌｅで自立運転しながら浄化触媒の暖機を行なう暖機制御を実行する（Ｓ２００〜Ｓ２２０）。これにより、エンジンの負荷運転により浄化触媒を迅速に暖機することができると共に要求パワーＰｅ＊が比較的小さい状態で負荷運転を継続することによる排気エミッションの悪化を抑制することができる。
【解決手段】浄化触媒の暖機が要求されているとき（Ｓ１２０）、車両が停車し（Ｓ１３０）、且つ、エンジンの要求パワーＰｅ＊が所定パワーＰｒｅｆ以上の場合には（Ｓ１４０）、エンジンから要求パワーＰｅ＊を出力（負荷運転）しながら浄化触媒の暖機を行なう暖機制御を実行し（Ｓ１５０〜Ｓ１７０）、車両が停車し且つ要求パワーＰｅ＊が所定パワーＰｒｅｆ未満のときには、エンジンをアイドリング回転数Ｎｉｄｌｅで自立運転しながら浄化触媒の暖機を行なう暖機制御を実行する（Ｓ２００〜Ｓ２２０）。これにより、エンジンの負荷運転により浄化触媒を迅速に暖機することができると共に要求パワーＰｅ＊が比較的小さい状態で負荷運転を継続することによる排気エミッションの悪化を抑制することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気系に浄化触媒が設けられたエンジンと、動力を入出力可能な発電機と、前記エンジンの出力軸と前記発電機の回転軸と駆動軸とに接続されたプラネタリギヤと、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記浄化触媒の暖機が要求されたときには該浄化触媒が暖機されるよう前記エンジンと前記発電機とを制御する触媒暖機制御を実行する触媒暖機制御手段とを備えるハイブリッド自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のハイブリッド自動車としては、三元触媒を有する浄化装置が排気系に取り付けられたエンジンと、発電が可能なモータＭＧ１と、エンジンの出力軸とモータＭＧ１の回転軸と駆動軸とに接続された遊星歯車機構と、駆動軸に動力を入出力可能なモータＭＧ２とを備え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、浄化装置の暖機要求がなされているときには、モータＭＧ１のトルクを値０としてエンジンがアイドル回転数で自立運転するようエンジンとモータＭＧ１とを運転制御すると共に要求トルクがモータＭＧ２から駆動軸に出力されるようモータＭＧ２を駆動制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２７４６２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したハイブリッド自動車では、自立運転だけでエンジンを暖機すると、暖機に要する時間が長くなる。一方、上述したタイプのハイブリッド自動車は、モータＭＧ１を発電させながらエンジンを負荷運転させることができるため、エンジンが負荷運転するよう運転制御することにより、エンジンを暖機することも考えられる。しかしながら、浄化触媒が活性化していない状態で長時間に亘ってエンジンの負荷運転が継続されると、排気エミッションが悪化してしまう。
【０００５】
本発明のハイブリッド自動車は、浄化触媒の暖機を迅速に行なうと共に排気エミッションの悪化を抑制することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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。
【０００７】
本発明のハイブリッド自動車は、
排気系に浄化触媒が設けられたエンジンと、動力を入出力可能な発電機と、前記エンジンの出力軸と前記発電機の回転軸と駆動軸とに接続されたプラネタリギヤと、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記浄化触媒の暖機が要求されたときには該浄化触媒が暖機されるよう前記エンジンと前記発電機とを制御する触媒暖機制御を実行する触媒暖機制御手段とを備えるハイブリッド自動車において、
前記触媒暖機制御手段は、停車時には、前記触媒暖機制御として、前記エンジンを自立運転しながら前記浄化触媒が暖機されるよう該エンジンと前記発電機とを制御する自立運転触媒暖機制御と、前記エンジンを負荷運転しながら前記浄化触媒が暖機されるよう該エンジンと前記発電機とを制御する負荷運転触媒暖機制御とを切り替えて実行する手段である
ことを要旨とする。
【０００８】
この本発明のハイブリッド自動車では、浄化触媒の暖機が要求されたときには浄化触媒が暖機されるようエンジンと発電機とを制御する触媒暖機制御として、停車時には、エンジンを自立運転しながら浄化触媒が暖機されるようエンジンと発電機とを制御する自立運転触媒暖機制御と、エンジンを負荷運転しながら浄化触媒が暖機されるようエンジンと発電機とを制御する負荷運転触媒暖機制御とを切り替えて実行する。これにより、排気エミッションを良好にした状態で浄化触媒を暖機する自立運転触媒暖機制御と、浄化触媒の暖機を迅速に行なう負荷運転触媒暖機制御とを必要に応じて切り替えることで、浄化触媒の暖機を迅速に行なうと共に排気エミッションの悪化を抑制することができる。
【０００９】
こうした本発明のハイブリッド自動車において、前記触媒暖機制御手段は、前記エンジンに要求される要求負荷が所定負荷未満のときには前記自立運転触媒暖機制御を実行し、前記要求負荷が前記所定負荷以上のときには前記負荷運転触媒暖機制御を実行する手段であるものとすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】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。
【図２】エンジン２２の構成の概略を示す構成図である。
【図３】ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される触媒暖機制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図４】変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
【実施例】
【００１２】
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、ガソリンや軽油などを燃料として動力を出力するエンジン２２と、エンジン２２を駆動制御するエンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にキャリアが接続されると共に駆動輪６３ａ，６３ｂにデファレンシャルギヤ６２を介して連結された駆動軸３２にリングギヤが接続されたプラネタリギヤ３０と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子がプラネタリギヤ３０のサンギヤに接続されたモータＭＧ１と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子が駆動軸３２に接続されたモータＭＧ２と、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するためのインバータ４１，４２と、インバータ４１，４２の図示しないスイッチング素子をスイッチング制御することによってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０と、例えばリチウムイオン二次電池として構成されたバッテリ５０と、インバータ４１，４２が接続された電力ライン（以下、高電圧系電力ラインという）５４ａとバッテリ５０が接続された電力ライン（以下、電池電圧系電力ラインという）５４ｂとに接続されて高電圧系電力ライン５４ａと電池電圧系電力ライン５４ｂとの間で電力のやりとりを行なう昇圧コンバータ５５と、バッテリ５０を管理するバッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２と、車両の駆動系全体を制御する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。
【００１３】
エンジン２２は、図２に示すように、エアクリーナ１２２により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からガソリンを噴射して吸入された空気とガソリンとを混合し、この混合気を吸気バルブ１２８を介して燃料室に吸入し、点火プラグ１３０による電気火花によって爆発燃焼させて、そのエネルギにより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。エンジン２２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を介して外気へ排出される。
【００１４】
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の状態を検出する種々のセンサからの信号、例えば、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からのクランクポジションθｃｒやエンジン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，燃焼室内に取り付けられた圧力センサからの筒内圧力Ｐｉｎ，燃焼室へ吸排気を行なう吸気バルブ１２８や排気バルブを開閉する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からのカムポジションθｃａ，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，同じく吸気管に取り付けられた温度センサ１４９からの吸気温Ｔａ，浄化触媒１３４ａの温度を検出する温度センサ１３４ｂからの触媒温度Ｔｃ，排気系に取り付けられた空燃比センサ１３５ａからの空燃比ＡＦ，同じく排気系に取り付けられた酸素センサ１３５ｂからの酸素信号Ｏ２などが入力ポートを介して入力されている。また、エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を駆動するための種々の制御信号、例えば、燃料噴射弁１２６への駆動信号や、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への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。なお、エンジンＥＣＵ２４は、ＨＶＥＣＵ７０と通信しており、ＨＶＥＣＵ７０からの制御信号によりエンジン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出力する。なお、エンジンＥＣＵ２４は、クランクポジションセンサ１４０からのクランクポジション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。また、エンジンＥＣＵ２４は、温度センサ１３４ｂからの触媒温度Ｔｃが浄化触媒１４３ａが活性化する温度範囲の下限付近に定められている活性化温度未満のときには、浄化触媒１３４ａの暖気が必要と判断して触媒暖気要求フラグＦｃに値１を設定し、触媒温度Ｔｃが活性化温度以上のときには、浄化触媒１３４ａの暖気は不要あるいは完了したと判断して触媒暖気要求フラグＦｃを値０を設定している。なお、触媒暖機フラグＦｃは、触媒温度Ｔｃを直接に検出する温度センサ１３４ｂを用いて設定するものに限られず、水温センサ１４２からの冷却水温Ｔｗなどに基づいて設定するものとしてもよい。
【００１５】
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を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する図示しない回転位置検出センサからの回転位置θｍ１，θｍ２や図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流などが入力ポートを介して入力されており、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。また、モータＥＣＵ４０は、ＨＶＥＣＵ７０と通信しており、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の運転状態に関するデータをＨＶＥＣＵ７０に出力する。なお、モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサからのモータ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も演算している。
【００１６】
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信号、例えば、バッテリ５０の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧Ｖｂやバッテリ５０の出力端子に接続された電力ラインに取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流Ｉｂ，バッテリ５０に取り付けられた図示しない温度センサからの電池温度Ｔｂなどが入力されており、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータを通信によりＨＶＥＣＵ７０に送信する。また、バッテリＥＣＵ５２は、バッテリ５０を管理するために、電流センサにより検出された充放電電流Ｉｂの積算値に基づいてそのときのバッテリ５０から放電可能な電力の容量の全容量に対する割合である蓄電割合ＳＯＣを演算したり、演算した蓄電割合ＳＯＣと電池温度Ｔｂとに基づいてバッテリ５０を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを演算したりしている。なお、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、電池温度Ｔｂに基づいて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値を設定し、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣに基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値に補正係数を乗じることにより設定することができる。
【００１７】
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、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やアクセルペダル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などが入力ポートを介して入力されている。ＨＶＥＣＵ７０は、前述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータ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やモータ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。
【００１８】
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、運転者によるアクセルペダルの踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸３２に出力すべき要求トルクＴｒ＊を計算し、この要求トルクＴｒ＊に対応する要求動力が駆動軸３２に出力されるように、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが運転制御される。エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２との運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にエンジン２２から出力される動力のすべてがプラネタリギヤ３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されて駆動軸３２に出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モードや、要求動力とバッテリ５０の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にバッテリ５０の充放電を伴ってエンジン２２から出力される動力の全部またはその一部がプラネタリギヤ３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによるトルク変換を伴って要求動力が駆動軸３２に出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御する充放電運転モード，エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２からの要求動力に見合う動力を駆動軸３２に出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。なお、トルク変換運転モードと充放電運転モードとは、いずれもエンジン２２の運転を伴って要求動力が駆動軸３２に出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とを制御するモードであり、実質的な制御における差異はないため、以下、両者を合わせてエンジン運転モードという。
【００１９】
エンジン運転モードでは、ＨＶＥＣＵ７０は、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とに基づいて駆動軸３２に出力すべき要求トルクＴｒ＊を設定し、設定した要求トルクＴｒ＊に駆動軸３２の回転数Ｎｒ（例えば、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）を乗じて走行に要求される走行用パワーＰｄｒｖ＊を計算すると共に計算した走行用パワーＰｄｒｖ＊からバッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣに基づいて得られるバッテリ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）を減じ更にロス（損失）を加えることによりエンジン２２から出力すべきパワーとしての要求パワーＰｅ＊を設定する。そして、要求パワーＰｅ＊を効率よくエンジン２２から出力することができるエンジン２２の回転数ＮｅとトルクＴｅとの関係としての動作ライン（例えば燃費最適動作ライン）を用いてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定し、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で、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から出力すべきトルクとしてのトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると共にモータＭＧ１をトルク指令Ｔｍ１＊で駆動したときにプラネタリギヤ３０を介して駆動軸３２に作用するトルクを要求トルクＴｒ＊から減じてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し、設定した目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とについてはエンジンＥＣＵ２４に送信し、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０に送信する。目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とによってエンジン２２が効率よく運転されるようエンジン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い、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータ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。
【００２０】
モータ運転モードでは、ＨＶＥＣＵ７０は、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸３２に出力すべき要求トルクＴｒ＊を設定し、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定する共にバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊が駆動軸３２に出力されるようモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定してモータＥＣＵ４０に送信する。そして、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータ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。
【００２１】
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、浄化触媒１３４ａを暖機する際の動作について説明する。図３は、ＨＶＥＣＵ７０のＣＰＵ７２により実行される触媒暖気制御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、所定時間毎（例えば、数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。
【００２２】
触媒暖気制御ルーチンが実行されると、ＨＶＥＣＵ７０のＣＰＵ７２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やモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，車速センサ８８からの車速Ｖ，触媒暖気要求フラグＦｃなどの制御に必要なデータを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２は、回転位置検出センサからのモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置θｍ１，θｍ２に基づいて演算されたものをモータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。また、触媒暖気要求フラグＦｃは、前述したように、エンジンＥＣＵ２４により設定されたものを通信により入力するものとした。
【００２３】
こうして必要なデータを入力すると、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸３２に要求される要求トルクＴｒ＊を設定すると共にエンジン２２から出力すべき要求パワーＰｅ＊を設定する（ステップＳ１１０）。なお、要求パワーＰｅ＊は、前述したように、要求トルクＴｒ＊に駆動軸３２の回転数Ｎｒを乗じたものからバッテリ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）を減じてロス（損失）を加えることにより設定することができる。
【００２４】
次に、触媒暖機要求フラグＦｃが値１か否か、即ち、浄化触媒１３４ａの暖機が要求されているか否かを判定する（ステップＳ１２０）。触媒暖機要求フラグＦｃが値１でないときには、浄化触媒１３４ａの暖機は要求されていないと判断し、そのまま本ルーチンを終了する。一方、触媒暖機要求フラグＦｃが値１のときには、車速Ｖが停車とみなせる所定車速（例えば、時速５ｋｍなど）Ｖｒｅｆ未満か否か（ステップＳ１３０）、要求パワーＰｅ＊が所定パワー（例えば、１ｋｗなど）Ｐｒｅｆ未満か否か（ステップＳ１４０）をそれぞれ判定する。ここで、停車時を考えると、車速Ｖは値０付近にあり、走行用パワーＰｄｒｖ＊は実質的に値０となるから、ステップＳ１４０の判定は充放電要求パワーＰｂ＊にマイナスの符号を付したものとロス（損失）との和のパワー、即ちバッテリ５０に要求される充電パワーが所定パワーＰｒｅｆ未満か否かを判定するものとなる。車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ以上と判定されたり、要求パワーＰｅ＊が所定パワーＰｒｅｆ以上と判定されたときには、要求パワーＰｅ＊を効率良くエンジン２２から出力するためのエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定してエンジンＥＣＵ２４に送信すると共に（ステップＳ１５０）、浄化触媒１３４ａの暖機を促進させるために点火時期を遅角させる点火遅角指令をエンジンＥＣＵ２４に送信する（ステップＳ１６０）。そして、入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で、回転数フィードバック制御によりエンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊となるようにするためのモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると共に（ステップＳ１７０）、要求トルクＴｒ＊を駆動軸３２に出力するためのモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し（ステップＳ１８０）、設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ１９０）、本ルーチンを終了する。このように、要求パワーＰｅ＊が所定パワーＰｒｅｆ以上のときにはエンジン２２から要求パワーＰｅ＊を出力（負荷運転）しながら浄化触媒１３４ａを暖機することで、比較的短時間で暖機を完了させることができる。
【００２５】
一方、ステップＳ１３０で車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ未満と判定され且つステップＳ１４０で要求パワーＰｅ＊が所定パワーＰｒｅｆ未満と判定されると、目標回転数Ｎｅ＊にアイドリング回転数Ｎｉｄｌｅを設定し、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊で自立運転するようエンジンＥＣＵ２４に自立運転指令を送信すると共に（ステップＳ２００）、点火時期が遅角されるよう前述した点火遅角指令をエンジンＥＣＵ２４に送信する（ステップＳ２１０）。そして、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定すると共に（ステップＳ２２０）、要求トルクＴｒ＊を駆動軸３２に出力するためのモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し（ステップＳ１８０）、設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ１９０）、本ルーチンを終了する。このように、停車時に要求パワーＰｅ＊即ちバッテリ５０に要求される充電パワーが所定パワーＰｒｅｆ未満のときには、エンジン２２をアイドリング回転数Ｎｉｄｌｅで自立運転しながら浄化触媒１３４ａを暖機する。これは、要求パワーＰｅ＊が小さく低負荷でエンジン２２の運転を継続すると、排気エミッションが悪化することに基づく。
【００２６】
なお、こうした制御によって浄化触媒１３４ａの暖機が完了すると、触媒暖機要求フラグＦｃには値０が設定されるため、ステップＳ１２０では否定的な判定がなされ、ステップＳ１３０〜Ｓ２２０の処理は実行されなくなる。
【００２７】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、車両の停車時に浄化触媒１３４ａの暖機が要求されているとき、エンジン２２の要求パワーＰｅ＊が所定パワーＰｒｅｆ以上の場合にはエンジン２２から要求パワーＰｅ＊を出力（負荷運転）しながら浄化触媒１３４ａが暖機されるようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御し、要求パワーＰｅ＊が所定パワーＰｒｅｆ未満の場合にはエンジン２２を自立運転しながら浄化触媒１３４ａが暖機されるようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御するから、エンジン２２の負荷運転により浄化触媒１３４ａを迅速に暖機することができると共に要求パワーＰｅ＊が比較的小さい状態で負荷運転を継続することによる排気エミッションの悪化を抑制することができる。
【００２８】
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２からの動力を駆動軸３２に出力するものとしたが、図４の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、モータＭＧ２からの動力を駆動軸３２が接続された車軸（駆動輪６３ａ，６３ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図４における車輪６４ａ，６４ｂに接続された車軸）に接続するものとしてもよい。
【００２９】
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ＭＧ１が「発電機」に相当し、モータＭＧ２が「電動機」に相当し、図３の触媒暖機制御ルーチンを実行するＨＶＥＣＵ７０とエンジン２２を運転制御するエンジンＥＣＵ２４とモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するモータＥＣＵ４０とが「触媒暖機制御手段」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。
【００３０】
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。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は、自動車産業などに利用可能である。
【符号の説明】
【００３２】
２０，１２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２４ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２６ クランクシャフト、３０ プラネタリギヤ、３２ 駆動軸、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２ インバータ、５０ バッテリ、５２ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、６２ デファレンシャルギヤ、６３ａ，６３ｂ 駆動輪、６４ａ，６４ｂ 車輪、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、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 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、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気系に浄化触媒が設けられたエンジンと、動力を入出力可能な発電機と、前記エンジンの出力軸と前記発電機の回転軸と駆動軸とに接続されたプラネタリギヤと、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記浄化触媒の暖機が要求されたときには該浄化触媒が暖機されるよう前記エンジンと前記発電機とを制御する触媒暖機制御を実行する触媒暖機制御手段とを備えるハイブリッド自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のハイブリッド自動車としては、三元触媒を有する浄化装置が排気系に取り付けられたエンジンと、発電が可能なモータＭＧ１と、エンジンの出力軸とモータＭＧ１の回転軸と駆動軸とに接続された遊星歯車機構と、駆動軸に動力を入出力可能なモータＭＧ２とを備え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、浄化装置の暖機要求がなされているときには、モータＭＧ１のトルクを値０としてエンジンがアイドル回転数で自立運転するようエンジンとモータＭＧ１とを運転制御すると共に要求トルクがモータＭＧ２から駆動軸に出力されるようモータＭＧ２を駆動制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２７４６２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したハイブリッド自動車では、自立運転だけでエンジンを暖機すると、暖機に要する時間が長くなる。一方、上述したタイプのハイブリッド自動車は、モータＭＧ１を発電させながらエンジンを負荷運転させることができるため、エンジンが負荷運転するよう運転制御することにより、エンジンを暖機することも考えられる。しかしながら、浄化触媒が活性化していない状態で長時間に亘ってエンジンの負荷運転が継続されると、排気エミッションが悪化してしまう。
【０００５】
本発明のハイブリッド自動車は、浄化触媒の暖機を迅速に行なうと共に排気エミッションの悪化を抑制することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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。
【０００７】
本発明のハイブリッド自動車は、
排気系に浄化触媒が設けられたエンジンと、動力を入出力可能な発電機と、前記エンジンの出力軸と前記発電機の回転軸と駆動軸とに接続されたプラネタリギヤと、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記浄化触媒の暖機が要求されたときには該浄化触媒が暖機されるよう前記エンジンと前記発電機とを制御する触媒暖機制御を実行する触媒暖機制御手段とを備えるハイブリッド自動車において、
前記触媒暖機制御手段は、停車時には、前記触媒暖機制御として、前記エンジンを自立運転しながら前記浄化触媒が暖機されるよう該エンジンと前記発電機とを制御する自立運転触媒暖機制御と、前記エンジンを負荷運転しながら前記浄化触媒が暖機されるよう該エンジンと前記発電機とを制御する負荷運転触媒暖機制御とを切り替えて実行する手段である
ことを要旨とする。
【０００８】
この本発明のハイブリッド自動車では、浄化触媒の暖機が要求されたときには浄化触媒が暖機されるようエンジンと発電機とを制御する触媒暖機制御として、停車時には、エンジンを自立運転しながら浄化触媒が暖機されるようエンジンと発電機とを制御する自立運転触媒暖機制御と、エンジンを負荷運転しながら浄化触媒が暖機されるようエンジンと発電機とを制御する負荷運転触媒暖機制御とを切り替えて実行する。これにより、排気エミッションを良好にした状態で浄化触媒を暖機する自立運転触媒暖機制御と、浄化触媒の暖機を迅速に行なう負荷運転触媒暖機制御とを必要に応じて切り替えることで、浄化触媒の暖機を迅速に行なうと共に排気エミッションの悪化を抑制することができる。
【０００９】
こうした本発明のハイブリッド自動車において、前記触媒暖機制御手段は、前記エンジンに要求される要求負荷が所定負荷未満のときには前記自立運転触媒暖機制御を実行し、前記要求負荷が前記所定負荷以上のときには前記負荷運転触媒暖機制御を実行する手段であるものとすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】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。
【図２】エンジン２２の構成の概略を示す構成図である。
【図３】ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される触媒暖機制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図４】変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
【実施例】
【００１２】
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、ガソリンや軽油などを燃料として動力を出力するエンジン２２と、エンジン２２を駆動制御するエンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にキャリアが接続されると共に駆動輪６３ａ，６３ｂにデファレンシャルギヤ６２を介して連結された駆動軸３２にリングギヤが接続されたプラネタリギヤ３０と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子がプラネタリギヤ３０のサンギヤに接続されたモータＭＧ１と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子が駆動軸３２に接続されたモータＭＧ２と、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するためのインバータ４１，４２と、インバータ４１，４２の図示しないスイッチング素子をスイッチング制御することによってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０と、例えばリチウムイオン二次電池として構成されたバッテリ５０と、インバータ４１，４２が接続された電力ライン（以下、高電圧系電力ラインという）５４ａとバッテリ５０が接続された電力ライン（以下、電池電圧系電力ラインという）５４ｂとに接続されて高電圧系電力ライン５４ａと電池電圧系電力ライン５４ｂとの間で電力のやりとりを行なう昇圧コンバータ５５と、バッテリ５０を管理するバッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２と、車両の駆動系全体を制御する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。
【００１３】
エンジン２２は、図２に示すように、エアクリーナ１２２により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からガソリンを噴射して吸入された空気とガソリンとを混合し、この混合気を吸気バルブ１２８を介して燃料室に吸入し、点火プラグ１３０による電気火花によって爆発燃焼させて、そのエネルギにより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。エンジン２２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を介して外気へ排出される。
【００１４】
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の状態を検出する種々のセンサからの信号、例えば、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からのクランクポジションθｃｒやエンジン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，燃焼室内に取り付けられた圧力センサからの筒内圧力Ｐｉｎ，燃焼室へ吸排気を行なう吸気バルブ１２８や排気バルブを開閉する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からのカムポジションθｃａ，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，同じく吸気管に取り付けられた温度センサ１４９からの吸気温Ｔａ，浄化触媒１３４ａの温度を検出する温度センサ１３４ｂからの触媒温度Ｔｃ，排気系に取り付けられた空燃比センサ１３５ａからの空燃比ＡＦ，同じく排気系に取り付けられた酸素センサ１３５ｂからの酸素信号Ｏ２などが入力ポートを介して入力されている。また、エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を駆動するための種々の制御信号、例えば、燃料噴射弁１２６への駆動信号や、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への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。なお、エンジンＥＣＵ２４は、ＨＶＥＣＵ７０と通信しており、ＨＶＥＣＵ７０からの制御信号によりエンジン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出力する。なお、エンジンＥＣＵ２４は、クランクポジションセンサ１４０からのクランクポジション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。また、エンジンＥＣＵ２４は、温度センサ１３４ｂからの触媒温度Ｔｃが浄化触媒１４３ａが活性化する温度範囲の下限付近に定められている活性化温度未満のときには、浄化触媒１３４ａの暖気が必要と判断して触媒暖気要求フラグＦｃに値１を設定し、触媒温度Ｔｃが活性化温度以上のときには、浄化触媒１３４ａの暖気は不要あるいは完了したと判断して触媒暖気要求フラグＦｃを値０を設定している。なお、触媒暖機フラグＦｃは、触媒温度Ｔｃを直接に検出する温度センサ１３４ｂを用いて設定するものに限られず、水温センサ１４２からの冷却水温Ｔｗなどに基づいて設定するものとしてもよい。
【００１５】
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を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する図示しない回転位置検出センサからの回転位置θｍ１，θｍ２や図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流などが入力ポートを介して入力されており、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。また、モータＥＣＵ４０は、ＨＶＥＣＵ７０と通信しており、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の運転状態に関するデータをＨＶＥＣＵ７０に出力する。なお、モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサからのモータ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も演算している。
【００１６】
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信号、例えば、バッテリ５０の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧Ｖｂやバッテリ５０の出力端子に接続された電力ラインに取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流Ｉｂ，バッテリ５０に取り付けられた図示しない温度センサからの電池温度Ｔｂなどが入力されており、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータを通信によりＨＶＥＣＵ７０に送信する。また、バッテリＥＣＵ５２は、バッテリ５０を管理するために、電流センサにより検出された充放電電流Ｉｂの積算値に基づいてそのときのバッテリ５０から放電可能な電力の容量の全容量に対する割合である蓄電割合ＳＯＣを演算したり、演算した蓄電割合ＳＯＣと電池温度Ｔｂとに基づいてバッテリ５０を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを演算したりしている。なお、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、電池温度Ｔｂに基づいて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値を設定し、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣに基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値に補正係数を乗じることにより設定することができる。
【００１７】
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、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やアクセルペダル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などが入力ポートを介して入力されている。ＨＶＥＣＵ７０は、前述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータ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やモータ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。
【００１８】
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、運転者によるアクセルペダルの踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸３２に出力すべき要求トルクＴｒ＊を計算し、この要求トルクＴｒ＊に対応する要求動力が駆動軸３２に出力されるように、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが運転制御される。エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２との運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にエンジン２２から出力される動力のすべてがプラネタリギヤ３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されて駆動軸３２に出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モードや、要求動力とバッテリ５０の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にバッテリ５０の充放電を伴ってエンジン２２から出力される動力の全部またはその一部がプラネタリギヤ３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによるトルク変換を伴って要求動力が駆動軸３２に出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御する充放電運転モード，エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２からの要求動力に見合う動力を駆動軸３２に出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。なお、トルク変換運転モードと充放電運転モードとは、いずれもエンジン２２の運転を伴って要求動力が駆動軸３２に出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とを制御するモードであり、実質的な制御における差異はないため、以下、両者を合わせてエンジン運転モードという。
【００１９】
エンジン運転モードでは、ＨＶＥＣＵ７０は、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とに基づいて駆動軸３２に出力すべき要求トルクＴｒ＊を設定し、設定した要求トルクＴｒ＊に駆動軸３２の回転数Ｎｒ（例えば、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）を乗じて走行に要求される走行用パワーＰｄｒｖ＊を計算すると共に計算した走行用パワーＰｄｒｖ＊からバッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣに基づいて得られるバッテリ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）を減じ更にロス（損失）を加えることによりエンジン２２から出力すべきパワーとしての要求パワーＰｅ＊を設定する。そして、要求パワーＰｅ＊を効率よくエンジン２２から出力することができるエンジン２２の回転数ＮｅとトルクＴｅとの関係としての動作ライン（例えば燃費最適動作ライン）を用いてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定し、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で、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から出力すべきトルクとしてのトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると共にモータＭＧ１をトルク指令Ｔｍ１＊で駆動したときにプラネタリギヤ３０を介して駆動軸３２に作用するトルクを要求トルクＴｒ＊から減じてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し、設定した目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とについてはエンジンＥＣＵ２４に送信し、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０に送信する。目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とによってエンジン２２が効率よく運転されるようエンジン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い、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータ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。
【００２０】
モータ運転モードでは、ＨＶＥＣＵ７０は、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸３２に出力すべき要求トルクＴｒ＊を設定し、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定する共にバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊が駆動軸３２に出力されるようモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定してモータＥＣＵ４０に送信する。そして、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータ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。
【００２１】
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、浄化触媒１３４ａを暖機する際の動作について説明する。図３は、ＨＶＥＣＵ７０のＣＰＵ７２により実行される触媒暖気制御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、所定時間毎（例えば、数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。
【００２２】
触媒暖気制御ルーチンが実行されると、ＨＶＥＣＵ７０のＣＰＵ７２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やモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，車速センサ８８からの車速Ｖ，触媒暖気要求フラグＦｃなどの制御に必要なデータを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２は、回転位置検出センサからのモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置θｍ１，θｍ２に基づいて演算されたものをモータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。また、触媒暖気要求フラグＦｃは、前述したように、エンジンＥＣＵ２４により設定されたものを通信により入力するものとした。
【００２３】
こうして必要なデータを入力すると、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸３２に要求される要求トルクＴｒ＊を設定すると共にエンジン２２から出力すべき要求パワーＰｅ＊を設定する（ステップＳ１１０）。なお、要求パワーＰｅ＊は、前述したように、要求トルクＴｒ＊に駆動軸３２の回転数Ｎｒを乗じたものからバッテリ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）を減じてロス（損失）を加えることにより設定することができる。
【００２４】
次に、触媒暖機要求フラグＦｃが値１か否か、即ち、浄化触媒１３４ａの暖機が要求されているか否かを判定する（ステップＳ１２０）。触媒暖機要求フラグＦｃが値１でないときには、浄化触媒１３４ａの暖機は要求されていないと判断し、そのまま本ルーチンを終了する。一方、触媒暖機要求フラグＦｃが値１のときには、車速Ｖが停車とみなせる所定車速（例えば、時速５ｋｍなど）Ｖｒｅｆ未満か否か（ステップＳ１３０）、要求パワーＰｅ＊が所定パワー（例えば、１ｋｗなど）Ｐｒｅｆ未満か否か（ステップＳ１４０）をそれぞれ判定する。ここで、停車時を考えると、車速Ｖは値０付近にあり、走行用パワーＰｄｒｖ＊は実質的に値０となるから、ステップＳ１４０の判定は充放電要求パワーＰｂ＊にマイナスの符号を付したものとロス（損失）との和のパワー、即ちバッテリ５０に要求される充電パワーが所定パワーＰｒｅｆ未満か否かを判定するものとなる。車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ以上と判定されたり、要求パワーＰｅ＊が所定パワーＰｒｅｆ以上と判定されたときには、要求パワーＰｅ＊を効率良くエンジン２２から出力するためのエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定してエンジンＥＣＵ２４に送信すると共に（ステップＳ１５０）、浄化触媒１３４ａの暖機を促進させるために点火時期を遅角させる点火遅角指令をエンジンＥＣＵ２４に送信する（ステップＳ１６０）。そして、入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で、回転数フィードバック制御によりエンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊となるようにするためのモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると共に（ステップＳ１７０）、要求トルクＴｒ＊を駆動軸３２に出力するためのモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し（ステップＳ１８０）、設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ１９０）、本ルーチンを終了する。このように、要求パワーＰｅ＊が所定パワーＰｒｅｆ以上のときにはエンジン２２から要求パワーＰｅ＊を出力（負荷運転）しながら浄化触媒１３４ａを暖機することで、比較的短時間で暖機を完了させることができる。
【００２５】
一方、ステップＳ１３０で車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ未満と判定され且つステップＳ１４０で要求パワーＰｅ＊が所定パワーＰｒｅｆ未満と判定されると、目標回転数Ｎｅ＊にアイドリング回転数Ｎｉｄｌｅを設定し、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊で自立運転するようエンジンＥＣＵ２４に自立運転指令を送信すると共に（ステップＳ２００）、点火時期が遅角されるよう前述した点火遅角指令をエンジンＥＣＵ２４に送信する（ステップＳ２１０）。そして、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定すると共に（ステップＳ２２０）、要求トルクＴｒ＊を駆動軸３２に出力するためのモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し（ステップＳ１８０）、設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ１９０）、本ルーチンを終了する。このように、停車時に要求パワーＰｅ＊即ちバッテリ５０に要求される充電パワーが所定パワーＰｒｅｆ未満のときには、エンジン２２をアイドリング回転数Ｎｉｄｌｅで自立運転しながら浄化触媒１３４ａを暖機する。これは、要求パワーＰｅ＊が小さく低負荷でエンジン２２の運転を継続すると、排気エミッションが悪化することに基づく。
【００２６】
なお、こうした制御によって浄化触媒１３４ａの暖機が完了すると、触媒暖機要求フラグＦｃには値０が設定されるため、ステップＳ１２０では否定的な判定がなされ、ステップＳ１３０〜Ｓ２２０の処理は実行されなくなる。
【００２７】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、車両の停車時に浄化触媒１３４ａの暖機が要求されているとき、エンジン２２の要求パワーＰｅ＊が所定パワーＰｒｅｆ以上の場合にはエンジン２２から要求パワーＰｅ＊を出力（負荷運転）しながら浄化触媒１３４ａが暖機されるようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御し、要求パワーＰｅ＊が所定パワーＰｒｅｆ未満の場合にはエンジン２２を自立運転しながら浄化触媒１３４ａが暖機されるようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御するから、エンジン２２の負荷運転により浄化触媒１３４ａを迅速に暖機することができると共に要求パワーＰｅ＊が比較的小さい状態で負荷運転を継続することによる排気エミッションの悪化を抑制することができる。
【００２８】
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２からの動力を駆動軸３２に出力するものとしたが、図４の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、モータＭＧ２からの動力を駆動軸３２が接続された車軸（駆動輪６３ａ，６３ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図４における車輪６４ａ，６４ｂに接続された車軸）に接続するものとしてもよい。
【００２９】
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ＭＧ１が「発電機」に相当し、モータＭＧ２が「電動機」に相当し、図３の触媒暖機制御ルーチンを実行するＨＶＥＣＵ７０とエンジン２２を運転制御するエンジンＥＣＵ２４とモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するモータＥＣＵ４０とが「触媒暖機制御手段」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。
【００３０】
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。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は、自動車産業などに利用可能である。
【符号の説明】
【００３２】
２０，１２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２４ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２６ クランクシャフト、３０ プラネタリギヤ、３２ 駆動軸、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２ インバータ、５０ バッテリ、５２ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、６２ デファレンシャルギヤ、６３ａ，６３ｂ 駆動輪、６４ａ，６４ｂ 車輪、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、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 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、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気系に浄化触媒が設けられたエンジンと、動力を入出力可能な発電機と、前記エンジンの出力軸と前記発電機の回転軸と駆動軸とに接続されたプラネタリギヤと、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記浄化触媒の暖機が要求されたときには該浄化触媒が暖機されるよう前記エンジンと前記発電機とを制御する触媒暖機制御を実行する触媒暖機制御手段とを備えるハイブリッド自動車において、
前記触媒暖機制御手段は、停車時には、前記触媒暖機制御として、前記エンジンを自立運転しながら前記浄化触媒が暖機されるよう該エンジンと前記発電機とを制御する自立運転触媒暖機制御と、前記エンジンを負荷運転しながら前記浄化触媒が暖機されるよう該エンジンと前記発電機とを制御する負荷運転触媒暖機制御とを切り替えて実行する手段である
ことを特徴とするハイブリッド自動車。
【請求項１】
排気系に浄化触媒が設けられたエンジンと、動力を入出力可能な発電機と、前記エンジンの出力軸と前記発電機の回転軸と駆動軸とに接続されたプラネタリギヤと、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記浄化触媒の暖機が要求されたときには該浄化触媒が暖機されるよう前記エンジンと前記発電機とを制御する触媒暖機制御を実行する触媒暖機制御手段とを備えるハイブリッド自動車において、
前記触媒暖機制御手段は、停車時には、前記触媒暖機制御として、前記エンジンを自立運転しながら前記浄化触媒が暖機されるよう該エンジンと前記発電機とを制御する自立運転触媒暖機制御と、前記エンジンを負荷運転しながら前記浄化触媒が暖機されるよう該エンジンと前記発電機とを制御する負荷運転触媒暖機制御とを切り替えて実行する手段である
ことを特徴とするハイブリッド自動車。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−６７２９７（Ｐ２０１３−６７２９７Ａ）
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０８１４５（Ｐ２０１１−２０８１４５）
【出願日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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