車両の制御装置
【課題】エンジンと、ＥＨＣと、発電することによってクランキングトルクを発生可能な回転電機とを備えた車両において、エンジン始動時の性能悪化を抑制する。
【解決手段】エンジンと、ＥＨＣと、発電することによってエンジンのクランキングトルクを発生可能な第１ＭＧと、バッテリとを備えた車両において、ＥＣＵ２００は、ＥＶ走行中にエンジン始動要求があると、車速Ｖに応じた電力を第１ＭＧに発電させてクランキングトルクを発生させる（２１０、２２０）。ＥＣＵ２００は、バッテリの温度が所定温度以上である高温時には、バッテリの受入可能電力値Ｗｉｎを基準値Ｗ１よりも低い制限値Ｗ０に低下させる（２３０）。ＥＣＵ２００は、ＥＶ走行中にエンジン始動要求があった場合、受入可能電力値Ｗｉｎが制限値Ｗ０に低下しており、かつ、車速Ｖがしきい車速Ｖ０以上であるときは、ＥＨＣ通電を行なう（２４０）。
【解決手段】エンジンと、ＥＨＣと、発電することによってエンジンのクランキングトルクを発生可能な第１ＭＧと、バッテリとを備えた車両において、ＥＣＵ２００は、ＥＶ走行中にエンジン始動要求があると、車速Ｖに応じた電力を第１ＭＧに発電させてクランキングトルクを発生させる（２１０、２２０）。ＥＣＵ２００は、バッテリの温度が所定温度以上である高温時には、バッテリの受入可能電力値Ｗｉｎを基準値Ｗ１よりも低い制限値Ｗ０に低下させる（２３０）。ＥＣＵ２００は、ＥＶ走行中にエンジン始動要求があった場合、受入可能電力値Ｗｉｎが制限値Ｗ０に低下しており、かつ、車速Ｖがしきい車速Ｖ０以上であるときは、ＥＨＣ通電を行なう（２４０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの排気を浄化する電気加熱式触媒（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｈｅａｔｅｄ Ｃａｔａｌｙｓｔ、以下「ＥＨＣ」ともいう）を備えた車両の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンを備えた車両には、一般的に、エンジンの排気ガスを浄化する触媒が備えられている。この触媒が活性温度に達していないと排気を十分に浄化することができない。そこで、従来から、電気ヒータなどによって触媒を電気的に加熱可能に構成されたＥＨＣが提案されている。
【０００３】
特開２００８−２３９０７７号公報（特許文献１）には、エンジン、ＥＨＣ、モータを備えたハイブリッド車両において、エンジンを停止してモータの動力で走行するモータ走行中にエンジンを始動させる際に、ＥＨＣが所定温度未満と推定されるときには、所定時間に亘ってＥＨＣの通電を行なってＥＨＣを加熱し、ＥＨＣの加熱終了後にエンジンを始動する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２３９０７７号公報
【特許文献２】特開２００９−３５２３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、エンジン始動時には、回転電機などを用いてクランキングトルクをエンジンに付与する必要がある。このクランキングトルクを回転電機の発電によって発生させる場合には、その発電電力を車載の電池などに蓄えておくことで燃費向上を図ることができる。ところが、電池の温度上昇などに伴って電池の受入可能電力が低下している場合には、クランキング時の回転電機の発電電力を電池に受け入れることが出来なくなるおそれがある。
【０００６】
特許文献１の技術は、ＥＨＣを通電するか否かを決定するに際し、ＥＨＣの温度を考慮するものであるが、クランキング時の回転電機の発電電力や電池の受入可能電力については何ら考慮されていない。そのため、たとえクランキング時の回転電機の発電電力が電池の受入可能電力を超える場合であっても、ＥＨＣの通電が行なわれず、余剰電力をＥＨＣで消費できない場合も想定される。そのため、クランキング時の回転電機の発電電力（すなわちクランキングトルク）を抑制する必要が生じ、エンジン始動時の性能が悪化することが懸念される。
【０００７】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、エンジンと、ＥＨＣ（電気加熱可能な触媒装置）と、発電することによってエンジンをクランキングするためのトルクを発生可能な回転電機とを備えた車両において、エンジン始動性の悪化を抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る制御装置は、エンジンと、エンジンの排気を浄化する電気加熱可能な触媒装置と、発電することによってエンジンのクランキングを行なうためのトルクを発生可能な回転電機と、回転電機との間で電力を授受可能な蓄電装置とを備えた車両を制御する。この制御装置は、蓄電装置および回転電機と触媒装置との電気的な接続状態を切り替える切換装置と、切換装置を制御することにより触媒装置の通電を制御する通電制御部とを備える。通電制御部は、回転電機の発電を伴うクランキングが行なわれる場合、蓄電装置の受入可能電力値が基準値よりも低い値に低下しているときは、触媒装置と回転電機とを電気的に接続して触媒装置を通電させる。
【０００９】
好ましくは、制御装置は、エンジンを停止した状態での車両走行中にエンジンを始動させる場合に、車速に応じた電力を回転電機で発電させてクランキングを行なうエンジン始動部をさらに備える。通電制御部は、エンジンを停止した状態での車両走行中にクランキングが行なわれる場合、受入可能電力値が基準値よりも低い値に低下しかつ車速がしきい車速以上であるときに、触媒装置の通電を開始させる。
【００１０】
好ましくは、しきい車速は、クランキング時の回転電機の発電電力が基準値よりも低下した後の受入可能電力値となる車速以下に設定される。
【００１１】
好ましくは、エンジン始動部は、少なくとも車速が上限車速を超えた場合にエンジンを始動させる。上限車速は、しきい車速よりも高い固定値である。
【００１２】
好ましくは、通電制御部は、触媒装置の通電開始後に、エンジンの始動が完了した場合、触媒装置の通電時間が所定時間を越えた場合、クランキング時の回転電機の発電が不要となる領域に回転電機の回転速度が含まれる場合、の少なくともいずれかの場合、触媒装置の通電を停止する。
【００１３】
好ましくは、車両は、エンジンとともに車両駆動力を発生する電動機を備えたハイブリッド車両である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、エンジンと、ＥＨＣ（電気加熱可能な触媒装置）と、発電することによってエンジンをクランキングするためのトルクを発生可能な回転電機とを備えた車両において、エンジン始動時の性能悪化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】車両の全体ブロック図である。
【図２】ＥＶ走行中の共線図を示す。
【図３】ＥＣＵの機能ブロック図である。
【図４】車速Ｖとクランキング発電電力との対応関係を示す図である。
【図５】ＥＣＵの処理手順を示すフローチャートである。
【図６】ＥＨＣの温度Ｔｅｈｃの変化態様の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００１７】
図１は、この発明の実施の形態による車両１の全体ブロック図である。車両１は、エンジン１０と、モータジェネレータ（Ｍｏｔｏｒ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ、以下「ＭＧ」という）２０と、動力分割装置４０と、減速機５０と、パワーコントロールユニット（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ、以下「ＰＣＵ」という）６０と、バッテリ７０と、駆動輪８０と、電子制御ユニット（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ、以下「ＥＣＵ」という）２００と、を備える。
【００１８】
エンジン１０は、燃焼室に吸入された空気と燃料との混合気を燃焼させたときに生じる燃焼エネルギによってクランクシャフトを回転させる駆動力を発生するエンジンである。エンジン１０の点火時期、燃料噴射量、吸入空気量などは、ＥＣＵ２００からの制御信号に応じて制御される。
【００１９】
ＭＧ２０は、第１ＭＧ２１と、第２ＭＧ２２とを含む。第１ＭＧ２１および第２ＭＧ２２は、交流電動機であり、たとえば、三相交流同期電動機である。なお、以下の説明では、第１ＭＧ２１と第２ＭＧ２２とを区別して説明する必要がない場合には、これらを区別することなくＭＧ２０と記載する。
【００２０】
車両１は、エンジン１０および第２ＭＧ２１の少なくとも一方から出力される駆動力によって走行するハイブリッド車両である。エンジン１０が発生する駆動力は、動力分割装置４０によって２経路に分割される。すなわち、一方は減速機５０を介して駆動輪８０へ伝達される経路であり、もう一方は第１ＭＧ２１へ伝達される経路である。
【００２１】
動力分割装置４０は、サンギヤと、ピニオンギヤと、キャリアと、リングギヤとを含む遊星歯車から成る。ピニオンギヤは、サンギヤおよびリングギヤと係合する。キャリアは、ピニオンギヤを自転可能に支持するとともに、エンジン１０のクランクシャフトに連結される。サンギヤは、第１ＭＧ２１の回転軸に連結される。リングギヤは第２ＭＧ２２の回転軸および減速機５０に連結される。このように、エンジン１０、第１ＭＧ２１および第２ＭＧ２１が遊星歯車からなる動力分割装置４０を介して連結されることで、エンジン回転速度Ｎｅ、第１ＭＧ回転速度Ｎｍ１および第２ＭＧ回転速度Ｎｍ２は共線図において直線で結ばれる関係になる（後述の図２参照）。
【００２２】
ＰＣＵ６０とバッテリ７０とは、正極線ＰＬ１および負極線ＧＬ１で接続される。ＰＣＵ６０は、ＥＣＵ２００からの制御信号に応じて作動し、バッテリ７０からＭＧ２０に供給される電力、あるいは、ＭＧ２０からバッテリ７０に供給される電力を制御する。バッテリ７０は、ＭＧ２０を駆動するための電力を蓄える。バッテリ７０は、代表的には、ニッケル水素またはリチウムイオン等の直流の二次電池から成る。バッテリ７０の出力電圧は、たとえば２００ボルト程度である。なお、バッテリ７０に代えて、大容量のキャパシタを用いてもよい。
【００２３】
エンジン１０から排出される排気ガスは、車両１のフロア下に設けられた排気通路１３０を通って大気に排出される。排気通路１３０は、エンジン１０から車両１の後端部まで延在している。
【００２４】
排気通路１３０の途中には、ＥＨＣ（電気加熱式触媒）１４０が設けられる。ＥＨＣ１４０は、排気ガスを浄化する触媒と、触媒を電気加熱可能に構成されたヒータとを含んで構成される。なお、ＥＨＣ１４０には、種々の公知の構成を適用することができる。
【００２５】
ＰＣＵ６０とＥＨＣ１４０とは、正極線ＰＬ２および負極線ＧＬ２で接続される。ＥＨＣ１４０には、ＰＣＵ６０を介して、バッテリ７０からの電力およびＭＧ２０で発電された電力が供給される。正極線ＰＬ２および負極線ＧＬ２には、ＥＨＣ電源１００が設けられる。なお、バッテリ７０とＥＨＣ１４０との接続関係は図１に示すものに限定されない。
【００２６】
ＥＨＣ電源１００は、内部にリレーを備えており、ＥＣＵ２００からの制御信号に基づいてＥＨＣ１４０とＰＣＵ６０との電気的な接続状態を切り替える。ＥＨＣ電源１００内部のリレーが閉じられると、ＥＨＣ１４０とＰＣＵ６０とが接続され、ＥＨＣ１４０内のヒータが通電される（以下「ＥＨＣ通電」ともいう）。このＥＨＣ通電によって、ＥＨＣ１４０内の触媒が暖機される。ＥＨＣ電源１００内部のリレーが開かれると、ＥＨＣ１４０とＰＣＵ６０との接続が遮断され、ＥＨＣ通電が停止される。このように、ＥＣＵ２００がＥＨＣ電源１００を制御することによってＥＨＣ１４０内のヒータの通電量が制御される。
【００２７】
さらに、車両１は、監視ユニット１５１、電流センサ１５２、電圧センサ１５３、回転速度センサ１５４、レゾルバ１５５，１５６、車速センサ１５７、アクセルペダルポジションセンサ１５８、空調センサ１５９を備える。
【００２８】
監視ユニット１５１は、バッテリ７０の状態（バッテリ電流Ｉｂ、バッテリ電圧Ｖｂ、バッテリ温度Ｔｂなど）を監視する。電流センサ１５２は、ＥＨＣ１４０を流れる電流Ｉｅｈｃを検出する。電圧センサ１５３は、ＥＨＣ１４０に印加される電圧Ｖｅｈｃを検出する。回転速度センサ１５４は、エンジン回転速度Ｎｅを検出する。レゾルバ１５５，１５６は、それぞれ第１ＭＧ２１の回転速度Ｎｍ１、第２ＭＧ２２の回転速度Ｎｍ２を検出する。車速センサ１５７は、車速Ｖを検出する。アクセルペダルポジションセンサ１５８は、ユーザによるアクセルペダル操作量Ａを検出する。空調センサ１５９は、空調装置の作動状態を検出する。これらのユニットおよびセンサ検出結果は、ＥＣＵ２００に入力される。
【００２９】
ＥＣＵ２００は、図示しないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）およびメモリを内蔵し、当該メモリに記憶されたマップおよびプログラムと各センサの検出結果とに基づいて所定の演算処理を実行し、その演算処理の結果で車両１が所望の状態となるように各機器を制御する。
【００３０】
ＥＣＵ２００は、バッテリ温度Ｔｂに応じてバッテリ７０の受入可能電力値Ｗｉｎ（単位はワット）を設定し、バッテリ７０の実際の受入電力を受入可能電力値Ｗｉｎを超えないように制御する。たとえば、ＥＣＵ２００は、バッテリ温度Ｔｂが所定温度未満である通常時には受入可能電力値Ｗｉｎを基準値Ｗ１（あるいは基準値Ｗ１以上の値であってもよい）に設定する。一方、バッテリ温度Ｔｂが所定温度以上である高温時には、ＥＣＵ２００は、受入可能電力値Ｗｉｎを基準値Ｗ１よりも低い制限値Ｗ０に低下させてバッテリ７０の実際の受入電力を通常時よりも制限する。これにより、バッテリ７０の劣化が抑制される。
【００３１】
ＥＣＵ２００は、ＥＶモード、始動モード、エンジンモードのいずれかの制御モードで車両１を走行させるように、エンジン１０、第１ＭＧ２１、第２ＭＧ２２を制御する。ＥＶモードは、エンジン１０を停止させ第２ＭＧ２２の動力によって車両１を走行させる制御モードである。エンジンモードは、エンジン１０を作動させエンジン１０と第２ＭＧ２２との双方の動力によって車両１を走行させる制御モードである。始動モードは、ＥＶモードでの走行中にエンジン１０を始動させてＥＶモードからエンジンモードに移行させるための制御モードである。
【００３２】
図２は、ＥＶモードでの前進走行中（以下、単に「ＥＶ走行中」ともいう）の共線図を示す。上述したように、エンジン回転速度Ｎｅ、第１ＭＧ回転速度Ｎｍ１、第２ＭＧ回転速度Ｎｍ２は、共線図において直線で結ばれる関係になる。なお、第２ＭＧ３０は駆動輪８０と同期して回転するため、第２ＭＧ回転速度Ｎｍ２は車速Ｖに対応する値（車速Ｖに正比例する値）である。
【００３３】
ＥＶモード時には、エンジン１０は停止されており、エンジン回転速度Ｎｅはほぼ０に維持される。ＥＶ走行中は、Ｎｍ２＞０であるため、共線図の関係より、第１ＭＧ２１は負方向に回転する（Ｎｍ１＜０となる）。そして、車速Ｖが高いほど第１ＭＧ回転速度Ｎｍ１は負方向に大きくなる。
【００３４】
ＥＣＵ２００は、ＥＶ走行中にエンジン１０を始動させる場合には、制御モードをＥＶモードから始動モードに移行させる。始動モードでは、ＥＣＵ２００は、第１ＭＧ２１で正方向のクランキングトルクを発生させてエンジン回転速度Ｎｅを上昇させる。そして、ＥＣＵ２００は、エンジン回転速度Ｎｅが所定速度まで上昇した時に、エンジン１０の点火制御を開始する。この点火制御による燃焼（いわゆる初爆）が行なわれると、エンジン１０の始動が完了する。エンジン１０の始動が完了すると、ＥＣＵ２００は、制御モードを始動モードからエンジンモードへ移行させる。
【００３５】
ところで、上述したように、ＥＶ走行中においては、共線図の関係から第１ＭＧ２１が負方向に回転し、車速Ｖが高いほど第１ＭＧ回転速度Ｎｍ１は負方向に大きくなる。このような状態で第１ＭＧ２１からクランキングトルクを発生させるためには、車速Ｖに応じた電力を第１ＭＧ２１で発電させる必要がある。
【００３６】
そのため、ＥＵＣ２００は、ＥＶ走行中に第１ＭＧ２１からクランキングトルクを発生させる場合には、車速Ｖに応じた電力を第１ＭＧ２１に発電させる。以下では、ＥＶ走行中にクランキングを行なう場合に第１ＭＧ２１が発電する電力を単に「クランキング発電電力」ともいう。
【００３７】
クランキング発電電力（交流電力）は、ＰＣＵ６０で直流電力に変換されてバッテリ７０に供給される。したがって、クランキング発電電力がバッテリ７０の受入可能電力値Ｗｉｎの基準値Ｗ１を超えてしまうと、クランキング発電電力の一部をバッテリ７０で受け入れることができなくなってしまう。そのため、ＥＣＵ２００は、ＥＶ走行中の車速上限値（以下、単に「上限車速Ｖｍａｘ」という）を予め設定し、ＥＶ走行中に車速Ｖが上限車速Ｖｍａｘに達したことをＥＶモードから始動モードへの移行条件の１つとしている。この上限車速Ｖｍａｘは、クランキング発電電力がバッテリ７０の受入可能電力値Ｗｉｎの基準値Ｗ１に達する車速よりやや低い車速Ｖ１に設定される。
【００３８】
ところが、バッテリ温度Ｔｂが所定温度以上である高温時には、上述したようにバッテリ７０の受入可能電力値Ｗｉｎが基準値Ｗ１よりも低い制限値Ｗ０に低下される。その結果、クランキング発電電力の一部をバッテリ７０で受け入れることができなくなってしまうことが懸念される。
【００３９】
この問題の対策として、従来においては、受入可能電力値Ｗｉｎが制限値Ｗ０に低下したことに応じて、クランキング発電電力が制限値Ｗ０未満となるように、上限車速Ｖｍａｘを車速Ｖ１から車速Ｖ０（＜Ｖ１）に引き下げていた（図２の破線参照）。しかしながら、この従来の対策では、ＥＶ走行が可能な車速領域が狭くなるため、燃費が悪化する。さらに、クランキングトルクそのものの大きさも低下するため、エンジン１０の始動が完了するまでの時間（エンジン回転速度Ｎｅが所定速度に上昇するまでの時間）が長くなり、ドライバビリティ（エンジン始動性）が悪化していた。
【００４０】
そこで、本実施の形態によるＥＣＵ２００は、ＥＶ走行中にクランキングトルクを発生させる場合（すなわち第１ＭＧ２１に発電させる場合）に、受入可能電力値Ｗｉｎが基準値Ｗ１よりも低い制限値Ｗ０に低下しているときは、ＥＨＣ電源１００内部のリレーを閉じてＥＨＣ通電を行なう。これにより、受入可能電力値Ｗｉｎが制限値Ｗ０に低下しても、クランキング発電電力のうちの制限値Ｗ０を超える分（バッテリ７０で受け入れできない余剰電力）をＥＨＣ１４０で消費させることができるため、上限車速Ｖｍａｘを車速Ｖ１に維持することができる。そのため、上限車速Ｖｍａｘを引き下げる場合に比べて、燃費の悪化を抑制するとともに、エンジン始動性の悪化を抑制することができる。この点が本発明の最も特徴的な点である。
【００４１】
図３は、ＥＣＵ２００の機能ブロック図である。図３に示した各機能ブロックは、ハードウェアによって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。
【００４２】
ＥＣＵ２００は、エンジン始動要求判定部２１０、モード切替部２２０、Ｗｉｎ制限部２３０、ＥＨＣ通電制御部２４０を含む。
【００４３】
エンジン始動要求判定部２１０は、アクセルペダル操作量Ａ、車速Ｖ、バッテリ７０の蓄電状態ＳＯＣなどに基づいて、エンジン始動要求の有無を判定する。この判定は、さまざまな基準で行なわれる。たとえば、エンジン始動要求判定部２１０は、アクセルペダル操作量Ａと車速Ｖとに応じてユーザ要求駆動力を算出し、ユーザ要求駆動力が所定値を超える場合にはエンジン１０の動力が必要として、エンジン始動要求があると判定する。また、エンジン始動要求判定部２１０は、バッテリ７０の蓄電状態ＳＯＣが所定値未満である場合にエンジン１０の動力を用いて第１ＭＧ２１で発電した電力でバッテリ７０を充電する必要があるとして、エンジン始動要求の有無を判定する。また、エンジン始動要求判定部２１０は、ＥＶ走行中に車速Ｖが上述した上限車速Ｖｍａｘに達した場合にも、エンジン１０を始動させる必要があるとして、エンジン始動要求があると判定する。ここで、上限車速Ｖｍａｘは、上述した車速Ｖ１（クランキング発電電力がバッテリ７０の受入可能電力値Ｗｉｎの基準値Ｗ１に達する車速よりやや低い車速）に固定される。すなわち、バッテリ７０の受入可能電力値Ｗｉｎが制限値Ｗ０に低下していても、上限車速Ｖｍａｘの引き下げは行なわれず、上限車速Ｖｍａｘは車速Ｖ１に維持される。
【００４４】
なお、その他、空調装置の作動状態（空調センサ１５９の出力）や各種ダイアグ等に応じてエンジン始動要求の有無を判定するようにしてもよい。
【００４５】
モード切替部２２０は、制御モードを、ＥＶモード、始動モード、エンジンモードのいずれかに切り替える。モード切替部２２０は、ＥＶモード中にエンジン始動要求がない場合には、ＥＶモードを継続させる。モード切替部２２０は、ＥＶモード中にエンジン始動要求があると、制御モードをＥＶモードから始動モードに切り替える。この際、ＥＶ走行中である場合には、モード切替部２２０は、車速Ｖに応じた電力を第１ＭＧ２１に発電させて正方向のクランキングトルクを第１ＭＧ２１に発生させる。
【００４６】
モード切替部２２０は、始動モードでエンジン１０の始動が完了すると、制御モードを始動モードからエンジンモードに切り替える。この際、モード切替部２２０は、クランキング（第１ＭＧ２１の発電）を停止させ、エンジン１０と第２ＭＧ２２との双方の動力によって車両１を走行させる。なお、モード切替部２２０は、エンジンモード中、エンジン始動要求がある場合にはエンジンモードを継続させ、エンジン始動要求がない場合には制御モードをエンジンモードからＥＶモードに切り替え、エンジン１０を停止させる。
【００４７】
Ｗｉｎ制限部２３０は、バッテリ温度Ｔｂに応じてバッテリ７０の受入可能電力値Ｗｉｎを設定し、バッテリ７０の実際の受入電力を受入可能電力値Ｗｉｎを超えないように制御する。Ｗｉｎ制限部２３０は、バッテリ温度Ｔｂが所定温度未満である通常時には受入可能電力値Ｗｉｎを基準値Ｗ１（あるいは基準値Ｗ１以上の値であってもよい）に設定する。一方、バッテリ温度Ｔｂが所定温度以上である高温時には、Ｗｉｎ制限部２３０は、受入可能電力値Ｗｉｎを基準値Ｗ１よりも低い制限値Ｗ０に低下させる。
【００４８】
ＥＨＣ通電制御部２４０は、現在の制御モード、エンジン始動要求の有無、受入可能電力値Ｗｉｎ、車速Ｖなどに応じてＥＨＣ通電を制御する。具体的には、ＥＨＣ通電制御部２４０は、ＥＶ走行中にエンジン始動要求があった場合、受入可能電力値Ｗｉｎが基準値Ｗ１よりも低い制限値Ｗ０に低下しており、かつ、車速Ｖがしきい車速Ｖ０以上であるときは、ＥＨＣ電源１００内部のリレーを閉じてＥＨＣ通電を行なう。ここで、しきい車速Ｖ０は、クランキング発電電力が制限値Ｗ０に達する車速以下に設定される。したがって、しきい車速Ｖ０は上限車速Ｖｍａｘよりも低い値（言い換えれば、上限車速Ｖｍａｘはしきい車速Ｖ０よりも高い値）である。
【００４９】
図４は、車速Ｖとクランキング発電電力との対応関係を示す図である。ＥＶ走行中では、図４に示すように、車速Ｖが高いほどクランキング発電電力は大きくなる。
【００５０】
バッテリ７０の受入可能電力値Ｗｉｎが基準値Ｗ１である場合、車速Ｖが車速Ｖ１（＝上限車速Ｖｍａｘ）未満の領域でクランキングを行なえば、クランキング発電電力はバッテリ７０の受入可能電力値Ｗｉｎの基準値Ｗ１未満となるため、クランキング発電電力をバッテリ７０で受け入れることが可能である。
【００５１】
しかしながら、バッテリ７０の受入可能電力値Ｗｉｎが基準値Ｗ１から制限値Ｗ０に低下している場合、車速Ｖが制限値Ｗ０に対応するしきい車速Ｖ０を超えていると、クランキング発電電力のうちの制限値Ｗ０を超える電力αをバッテリ７０に受け入れることができない。この制限値Ｗ０を超える電力αが余剰電力となる。
【００５２】
そこで、ＥＣＵ２００は、ＥＶ走行中にクランキングを行なう場合、バッテリ７０の受入可能電力値Ｗｉｎが基準値Ｗ１から制限値Ｗ０に低下しおり、かつ車速Ｖが制限値Ｗ０に対応するしきい車速Ｖ０以上であるときには、ＥＨＣ通電を行なうことによって、余剰電力αをＥＨＣ１４０で消費させる。
【００５３】
図５は、上述の機能を実現するためのＥＣＵ２００の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートは、車両１の走行中に所定周期で繰り返し実行される。
【００５４】
ステップ（以下、ステップを「Ｓ」と略す）１０にて、ＥＣＵ２００は、制御モードがＥＶモードであるか否かを判定する。
【００５５】
Ｓ１０で制御モードがＥＶモードであると判定された場合（Ｓ１０にてＹＥＳ）、ＥＣＵ２００は、Ｓ２０にてエンジン始動要求があるか否かを判定する。エンジン始動要求がない場合（Ｓ２０にてＮＯ）、ＥＣＵ２００は、ＥＶモードを継続する。
【００５６】
エンジン始動要求がある場合（Ｓ２０にてＹＥＳ）、ＥＣＵ２００は、Ｓ４０にてバッテリ７０の受入可能電力値Ｗｉｎが基準値Ｗ１から制限値Ｗ０に低下しているか否かを判定し、Ｓ４１で車速Ｖがしきい車速Ｖ０以上であるか否かを判定する。
【００５７】
受入可能電力値Ｗｉｎが制限値Ｗ０に低下しておりかつ車速Ｖがしきい車速Ｖ０以上である場合（Ｓ４０にてＹＥＳかつＳ４１にてＹＥＳ）、ＥＣＵ２００は、Ｓ４２にてＥＨＣ通電を開始する。その後、ＥＣＵ２００は、Ｓ４３にて制御モードをＥＶモードから始動モードに切り替える。この始動モードへの切り替えによって、第１ＭＧ２１の発電（クランキングトルクの付与）が開始される。
【００５８】
一方、受入可能電力値Ｗｉｎが制限値Ｗ０に低下していない場合（Ｓ４０にてＮＯ）、または車速Ｖがしきい車速Ｖ０未満である場合（Ｓ４１にてＮＯ）、ＥＣＵ２００は、Ｓ４２の処理（ＥＨＣ通電開始の処理）を行なうことなく、処理をＳ４３に移して制御モードをＥＶモードから始動モードに切り替える。
【００５９】
Ｓ１０で制御モードがＥＶモードでないと判定された場合（Ｓ１０にてＮＯ）、ＥＣＵ２００は、Ｓ５０にて制御モードが始動モードであるか否かを判定する。
【００６０】
Ｓ５０で制御モードが始動モードであると判定された場合（Ｓ５０にてＹＥＳ）、ＥＣＵ２００は、Ｓ６０にてエンジン１０の始動が完了している（エンジン回転速度Ｎｅが所定速度以上である）か否かを判定する。
【００６１】
エンジン１０の始動が完了していない場合（Ｓ６０にてＮＯ）、ＥＣＵ２００は、Ｓ７０にて始動モードを継続し、第１ＭＧ２１の発電（クランキングトルクの付与）を継続させる。その後、ＥＣＵ２００は、Ｓ７１にてＥＨＣ通電中であるか否かを判定する。ＥＨＣ通電中でない場合（Ｓ７１にてＮＯ）、ＥＣＵ２００は、処理を終了させる。
【００６２】
ＥＨＣ通電中である場合（Ｓ７１にてＹＥＳ）、ＥＣＵ２００は、Ｓ７２にてＥＨＣ通電時間Ｔが所定時間Ｔ０を超えるか否かを判定し、Ｓ７３で第１ＭＧ回転速度Ｎｍ１が所定値Ｎ０（たとえばＮ０＝０ｒｐｍ）を超えるか否かを判定する。
【００６３】
ＥＨＣ通電時間Ｔが所定時間Ｔ０を超えておらず（Ｓ７２にてＮＯ）かつ第１ＭＧ回転速度Ｎｍ１が所定値Ｎ０を超えていない場合（Ｓ７３にてＮＯ）、ＥＣＵ２００は、Ｓ７４にてＥＨＣ通電を継続させる。
【００６４】
一方、ＥＨＣ通電時間Ｔが所定時間Ｔ０を超えている場合（Ｓ７２にてＹＥＳ）、または第１ＭＧ回転速度Ｎｍ１が所定値Ｎ０を超えている場合（Ｓ７３にてＹＥＳ）、ＥＣＵ２００は、処理をＳ８２に移しＥＨＣ通電を停止させる。
【００６５】
エンジン１０の始動が完了している場合（Ｓ６０にてＹＥＳ）、ＥＣＵ２００は、Ｓ８０にて制御モードを始動モードからエンジンモードに切り替えて、第１ＭＧ２１の発電を停止させる。その後、ＥＣＵ２００は、Ｓ８１にてＥＨＣ通電中であるか否かを判定する。ＥＨＣ通電中でない場合（Ｓ８１にてＮＯ）、ＥＣＵ２００は、処理を終了させる。ＥＨＣ通電中である場合（Ｓ８１にてＹＥＳ）、ＥＣＵ２００は、Ｓ８２にてＥＨＣ通電を停止させる。
【００６６】
以上のように、本実施の形態によるＥＣＵ２００は、ＥＶ走行中に第１ＭＧ２１の発電を伴うクランキングを行なう場合に、バッテリ７０の受入可能電力値Ｗｉｎが基準値Ｗ１よりも低い制限値Ｗ０に低下しているときは、ＥＨＣ通電を行なう。これにより、クランキング発電電力のうちのバッテリ７０で受け入れできない余剰電力をＥＨＣ１４０で消費させることができるため、ＥＶ走行中の上限車速Ｖｍａｘを車速Ｖ１に維持することができる。これにより、上限車速Ｖｍａｘを引き下げる場合に比べて、燃費の悪化を抑制するとともに、エンジン始動性の悪化を抑制することができる。
【００６７】
さらに、クランキング時に生じる余剰電力αをＥＨＣ１４０で消費させることによって、ＥＶ走行中に低下したＥＨＣ１４０の温度Ｔｅｈｃをエンジン１０の始動直前に予め上昇させて活性温度に近づけておくことができる。そのため、余剰電力αをＥＨＣ１４０を加熱するための電力として有効に利用して、エンジン始動時の排気ガスの浄化性能向上を図ることもできる。
【００６８】
図６は、ＥＨＣ１４０の温度Ｔｅｈｃの変化態様の一例を示す図である。図６において、時刻ｔ１，ｔ４はクランキング開始時刻、時刻ｔ２，ｔ５はエンジン始動時刻、時刻ｔ３はエンジン停止時刻を示す。図６に示すように、クランキング開始時刻ｔ１（時刻ｔ４）でＥＨＣ通電が行なわれることによって、エンジン始動時刻ｔ２（時刻ｔ５）の前にＥＨＣ１４０の温度Ｔｅｈｃが予め上昇し、活性温度に近づく。そのため、従来に比べて、エンジン始動時の排気ガスの浄化性能向上を図ることができる。
【００６９】
なお、本発明が適用可能な車両は、図１に示した車両１に限定されるものではなく、エンジン、ＥＨＣ、発電することによってエンジンのクランキングを行なうためのトルクを発生可能な回転電機、回転電機との間で電力を授受可能な蓄電装置を備えた車両であればよい。そして、このような車両において、回転電機の発電を伴うクランキングが行なわれる場合、蓄電装置の受入可能電力値が基準値よりも低い値に低下しているときは、ＥＨＣと回転電機とを電気的に接続してＥＨＣ通電を行なうようにすればよい。
【００７０】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７１】
１ 車両、１０ エンジン、４０ 動力分割装置、５０ 減速機、６０ ＰＣＵ、７０ バッテリ、８０ 駆動輪、１００ 電源、１３０ 排気通路、１４０ ＥＨＣ、１５１ 監視ユニット、１５２ 電流センサ、１５３ 電圧センサ、１５４ 回転速度センサ、１５５，１５６ レゾルバ、１５７ 車速センサ、１５８ アクセルペダルポジションセンサ、１５９ 空調センサ、２００ ＥＣＵ、２１０ エンジン始動要求判定部、２２０ モード切替部、２３０ Ｗｉｎ制限部、２４０ ＥＨＣ通電制御部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの排気を浄化する電気加熱式触媒（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｈｅａｔｅｄ Ｃａｔａｌｙｓｔ、以下「ＥＨＣ」ともいう）を備えた車両の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンを備えた車両には、一般的に、エンジンの排気ガスを浄化する触媒が備えられている。この触媒が活性温度に達していないと排気を十分に浄化することができない。そこで、従来から、電気ヒータなどによって触媒を電気的に加熱可能に構成されたＥＨＣが提案されている。
【０００３】
特開２００８−２３９０７７号公報（特許文献１）には、エンジン、ＥＨＣ、モータを備えたハイブリッド車両において、エンジンを停止してモータの動力で走行するモータ走行中にエンジンを始動させる際に、ＥＨＣが所定温度未満と推定されるときには、所定時間に亘ってＥＨＣの通電を行なってＥＨＣを加熱し、ＥＨＣの加熱終了後にエンジンを始動する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２３９０７７号公報
【特許文献２】特開２００９−３５２３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、エンジン始動時には、回転電機などを用いてクランキングトルクをエンジンに付与する必要がある。このクランキングトルクを回転電機の発電によって発生させる場合には、その発電電力を車載の電池などに蓄えておくことで燃費向上を図ることができる。ところが、電池の温度上昇などに伴って電池の受入可能電力が低下している場合には、クランキング時の回転電機の発電電力を電池に受け入れることが出来なくなるおそれがある。
【０００６】
特許文献１の技術は、ＥＨＣを通電するか否かを決定するに際し、ＥＨＣの温度を考慮するものであるが、クランキング時の回転電機の発電電力や電池の受入可能電力については何ら考慮されていない。そのため、たとえクランキング時の回転電機の発電電力が電池の受入可能電力を超える場合であっても、ＥＨＣの通電が行なわれず、余剰電力をＥＨＣで消費できない場合も想定される。そのため、クランキング時の回転電機の発電電力（すなわちクランキングトルク）を抑制する必要が生じ、エンジン始動時の性能が悪化することが懸念される。
【０００７】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、エンジンと、ＥＨＣ（電気加熱可能な触媒装置）と、発電することによってエンジンをクランキングするためのトルクを発生可能な回転電機とを備えた車両において、エンジン始動性の悪化を抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る制御装置は、エンジンと、エンジンの排気を浄化する電気加熱可能な触媒装置と、発電することによってエンジンのクランキングを行なうためのトルクを発生可能な回転電機と、回転電機との間で電力を授受可能な蓄電装置とを備えた車両を制御する。この制御装置は、蓄電装置および回転電機と触媒装置との電気的な接続状態を切り替える切換装置と、切換装置を制御することにより触媒装置の通電を制御する通電制御部とを備える。通電制御部は、回転電機の発電を伴うクランキングが行なわれる場合、蓄電装置の受入可能電力値が基準値よりも低い値に低下しているときは、触媒装置と回転電機とを電気的に接続して触媒装置を通電させる。
【０００９】
好ましくは、制御装置は、エンジンを停止した状態での車両走行中にエンジンを始動させる場合に、車速に応じた電力を回転電機で発電させてクランキングを行なうエンジン始動部をさらに備える。通電制御部は、エンジンを停止した状態での車両走行中にクランキングが行なわれる場合、受入可能電力値が基準値よりも低い値に低下しかつ車速がしきい車速以上であるときに、触媒装置の通電を開始させる。
【００１０】
好ましくは、しきい車速は、クランキング時の回転電機の発電電力が基準値よりも低下した後の受入可能電力値となる車速以下に設定される。
【００１１】
好ましくは、エンジン始動部は、少なくとも車速が上限車速を超えた場合にエンジンを始動させる。上限車速は、しきい車速よりも高い固定値である。
【００１２】
好ましくは、通電制御部は、触媒装置の通電開始後に、エンジンの始動が完了した場合、触媒装置の通電時間が所定時間を越えた場合、クランキング時の回転電機の発電が不要となる領域に回転電機の回転速度が含まれる場合、の少なくともいずれかの場合、触媒装置の通電を停止する。
【００１３】
好ましくは、車両は、エンジンとともに車両駆動力を発生する電動機を備えたハイブリッド車両である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、エンジンと、ＥＨＣ（電気加熱可能な触媒装置）と、発電することによってエンジンをクランキングするためのトルクを発生可能な回転電機とを備えた車両において、エンジン始動時の性能悪化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】車両の全体ブロック図である。
【図２】ＥＶ走行中の共線図を示す。
【図３】ＥＣＵの機能ブロック図である。
【図４】車速Ｖとクランキング発電電力との対応関係を示す図である。
【図５】ＥＣＵの処理手順を示すフローチャートである。
【図６】ＥＨＣの温度Ｔｅｈｃの変化態様の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００１７】
図１は、この発明の実施の形態による車両１の全体ブロック図である。車両１は、エンジン１０と、モータジェネレータ（Ｍｏｔｏｒ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ、以下「ＭＧ」という）２０と、動力分割装置４０と、減速機５０と、パワーコントロールユニット（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ、以下「ＰＣＵ」という）６０と、バッテリ７０と、駆動輪８０と、電子制御ユニット（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ、以下「ＥＣＵ」という）２００と、を備える。
【００１８】
エンジン１０は、燃焼室に吸入された空気と燃料との混合気を燃焼させたときに生じる燃焼エネルギによってクランクシャフトを回転させる駆動力を発生するエンジンである。エンジン１０の点火時期、燃料噴射量、吸入空気量などは、ＥＣＵ２００からの制御信号に応じて制御される。
【００１９】
ＭＧ２０は、第１ＭＧ２１と、第２ＭＧ２２とを含む。第１ＭＧ２１および第２ＭＧ２２は、交流電動機であり、たとえば、三相交流同期電動機である。なお、以下の説明では、第１ＭＧ２１と第２ＭＧ２２とを区別して説明する必要がない場合には、これらを区別することなくＭＧ２０と記載する。
【００２０】
車両１は、エンジン１０および第２ＭＧ２１の少なくとも一方から出力される駆動力によって走行するハイブリッド車両である。エンジン１０が発生する駆動力は、動力分割装置４０によって２経路に分割される。すなわち、一方は減速機５０を介して駆動輪８０へ伝達される経路であり、もう一方は第１ＭＧ２１へ伝達される経路である。
【００２１】
動力分割装置４０は、サンギヤと、ピニオンギヤと、キャリアと、リングギヤとを含む遊星歯車から成る。ピニオンギヤは、サンギヤおよびリングギヤと係合する。キャリアは、ピニオンギヤを自転可能に支持するとともに、エンジン１０のクランクシャフトに連結される。サンギヤは、第１ＭＧ２１の回転軸に連結される。リングギヤは第２ＭＧ２２の回転軸および減速機５０に連結される。このように、エンジン１０、第１ＭＧ２１および第２ＭＧ２１が遊星歯車からなる動力分割装置４０を介して連結されることで、エンジン回転速度Ｎｅ、第１ＭＧ回転速度Ｎｍ１および第２ＭＧ回転速度Ｎｍ２は共線図において直線で結ばれる関係になる（後述の図２参照）。
【００２２】
ＰＣＵ６０とバッテリ７０とは、正極線ＰＬ１および負極線ＧＬ１で接続される。ＰＣＵ６０は、ＥＣＵ２００からの制御信号に応じて作動し、バッテリ７０からＭＧ２０に供給される電力、あるいは、ＭＧ２０からバッテリ７０に供給される電力を制御する。バッテリ７０は、ＭＧ２０を駆動するための電力を蓄える。バッテリ７０は、代表的には、ニッケル水素またはリチウムイオン等の直流の二次電池から成る。バッテリ７０の出力電圧は、たとえば２００ボルト程度である。なお、バッテリ７０に代えて、大容量のキャパシタを用いてもよい。
【００２３】
エンジン１０から排出される排気ガスは、車両１のフロア下に設けられた排気通路１３０を通って大気に排出される。排気通路１３０は、エンジン１０から車両１の後端部まで延在している。
【００２４】
排気通路１３０の途中には、ＥＨＣ（電気加熱式触媒）１４０が設けられる。ＥＨＣ１４０は、排気ガスを浄化する触媒と、触媒を電気加熱可能に構成されたヒータとを含んで構成される。なお、ＥＨＣ１４０には、種々の公知の構成を適用することができる。
【００２５】
ＰＣＵ６０とＥＨＣ１４０とは、正極線ＰＬ２および負極線ＧＬ２で接続される。ＥＨＣ１４０には、ＰＣＵ６０を介して、バッテリ７０からの電力およびＭＧ２０で発電された電力が供給される。正極線ＰＬ２および負極線ＧＬ２には、ＥＨＣ電源１００が設けられる。なお、バッテリ７０とＥＨＣ１４０との接続関係は図１に示すものに限定されない。
【００２６】
ＥＨＣ電源１００は、内部にリレーを備えており、ＥＣＵ２００からの制御信号に基づいてＥＨＣ１４０とＰＣＵ６０との電気的な接続状態を切り替える。ＥＨＣ電源１００内部のリレーが閉じられると、ＥＨＣ１４０とＰＣＵ６０とが接続され、ＥＨＣ１４０内のヒータが通電される（以下「ＥＨＣ通電」ともいう）。このＥＨＣ通電によって、ＥＨＣ１４０内の触媒が暖機される。ＥＨＣ電源１００内部のリレーが開かれると、ＥＨＣ１４０とＰＣＵ６０との接続が遮断され、ＥＨＣ通電が停止される。このように、ＥＣＵ２００がＥＨＣ電源１００を制御することによってＥＨＣ１４０内のヒータの通電量が制御される。
【００２７】
さらに、車両１は、監視ユニット１５１、電流センサ１５２、電圧センサ１５３、回転速度センサ１５４、レゾルバ１５５，１５６、車速センサ１５７、アクセルペダルポジションセンサ１５８、空調センサ１５９を備える。
【００２８】
監視ユニット１５１は、バッテリ７０の状態（バッテリ電流Ｉｂ、バッテリ電圧Ｖｂ、バッテリ温度Ｔｂなど）を監視する。電流センサ１５２は、ＥＨＣ１４０を流れる電流Ｉｅｈｃを検出する。電圧センサ１５３は、ＥＨＣ１４０に印加される電圧Ｖｅｈｃを検出する。回転速度センサ１５４は、エンジン回転速度Ｎｅを検出する。レゾルバ１５５，１５６は、それぞれ第１ＭＧ２１の回転速度Ｎｍ１、第２ＭＧ２２の回転速度Ｎｍ２を検出する。車速センサ１５７は、車速Ｖを検出する。アクセルペダルポジションセンサ１５８は、ユーザによるアクセルペダル操作量Ａを検出する。空調センサ１５９は、空調装置の作動状態を検出する。これらのユニットおよびセンサ検出結果は、ＥＣＵ２００に入力される。
【００２９】
ＥＣＵ２００は、図示しないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）およびメモリを内蔵し、当該メモリに記憶されたマップおよびプログラムと各センサの検出結果とに基づいて所定の演算処理を実行し、その演算処理の結果で車両１が所望の状態となるように各機器を制御する。
【００３０】
ＥＣＵ２００は、バッテリ温度Ｔｂに応じてバッテリ７０の受入可能電力値Ｗｉｎ（単位はワット）を設定し、バッテリ７０の実際の受入電力を受入可能電力値Ｗｉｎを超えないように制御する。たとえば、ＥＣＵ２００は、バッテリ温度Ｔｂが所定温度未満である通常時には受入可能電力値Ｗｉｎを基準値Ｗ１（あるいは基準値Ｗ１以上の値であってもよい）に設定する。一方、バッテリ温度Ｔｂが所定温度以上である高温時には、ＥＣＵ２００は、受入可能電力値Ｗｉｎを基準値Ｗ１よりも低い制限値Ｗ０に低下させてバッテリ７０の実際の受入電力を通常時よりも制限する。これにより、バッテリ７０の劣化が抑制される。
【００３１】
ＥＣＵ２００は、ＥＶモード、始動モード、エンジンモードのいずれかの制御モードで車両１を走行させるように、エンジン１０、第１ＭＧ２１、第２ＭＧ２２を制御する。ＥＶモードは、エンジン１０を停止させ第２ＭＧ２２の動力によって車両１を走行させる制御モードである。エンジンモードは、エンジン１０を作動させエンジン１０と第２ＭＧ２２との双方の動力によって車両１を走行させる制御モードである。始動モードは、ＥＶモードでの走行中にエンジン１０を始動させてＥＶモードからエンジンモードに移行させるための制御モードである。
【００３２】
図２は、ＥＶモードでの前進走行中（以下、単に「ＥＶ走行中」ともいう）の共線図を示す。上述したように、エンジン回転速度Ｎｅ、第１ＭＧ回転速度Ｎｍ１、第２ＭＧ回転速度Ｎｍ２は、共線図において直線で結ばれる関係になる。なお、第２ＭＧ３０は駆動輪８０と同期して回転するため、第２ＭＧ回転速度Ｎｍ２は車速Ｖに対応する値（車速Ｖに正比例する値）である。
【００３３】
ＥＶモード時には、エンジン１０は停止されており、エンジン回転速度Ｎｅはほぼ０に維持される。ＥＶ走行中は、Ｎｍ２＞０であるため、共線図の関係より、第１ＭＧ２１は負方向に回転する（Ｎｍ１＜０となる）。そして、車速Ｖが高いほど第１ＭＧ回転速度Ｎｍ１は負方向に大きくなる。
【００３４】
ＥＣＵ２００は、ＥＶ走行中にエンジン１０を始動させる場合には、制御モードをＥＶモードから始動モードに移行させる。始動モードでは、ＥＣＵ２００は、第１ＭＧ２１で正方向のクランキングトルクを発生させてエンジン回転速度Ｎｅを上昇させる。そして、ＥＣＵ２００は、エンジン回転速度Ｎｅが所定速度まで上昇した時に、エンジン１０の点火制御を開始する。この点火制御による燃焼（いわゆる初爆）が行なわれると、エンジン１０の始動が完了する。エンジン１０の始動が完了すると、ＥＣＵ２００は、制御モードを始動モードからエンジンモードへ移行させる。
【００３５】
ところで、上述したように、ＥＶ走行中においては、共線図の関係から第１ＭＧ２１が負方向に回転し、車速Ｖが高いほど第１ＭＧ回転速度Ｎｍ１は負方向に大きくなる。このような状態で第１ＭＧ２１からクランキングトルクを発生させるためには、車速Ｖに応じた電力を第１ＭＧ２１で発電させる必要がある。
【００３６】
そのため、ＥＵＣ２００は、ＥＶ走行中に第１ＭＧ２１からクランキングトルクを発生させる場合には、車速Ｖに応じた電力を第１ＭＧ２１に発電させる。以下では、ＥＶ走行中にクランキングを行なう場合に第１ＭＧ２１が発電する電力を単に「クランキング発電電力」ともいう。
【００３７】
クランキング発電電力（交流電力）は、ＰＣＵ６０で直流電力に変換されてバッテリ７０に供給される。したがって、クランキング発電電力がバッテリ７０の受入可能電力値Ｗｉｎの基準値Ｗ１を超えてしまうと、クランキング発電電力の一部をバッテリ７０で受け入れることができなくなってしまう。そのため、ＥＣＵ２００は、ＥＶ走行中の車速上限値（以下、単に「上限車速Ｖｍａｘ」という）を予め設定し、ＥＶ走行中に車速Ｖが上限車速Ｖｍａｘに達したことをＥＶモードから始動モードへの移行条件の１つとしている。この上限車速Ｖｍａｘは、クランキング発電電力がバッテリ７０の受入可能電力値Ｗｉｎの基準値Ｗ１に達する車速よりやや低い車速Ｖ１に設定される。
【００３８】
ところが、バッテリ温度Ｔｂが所定温度以上である高温時には、上述したようにバッテリ７０の受入可能電力値Ｗｉｎが基準値Ｗ１よりも低い制限値Ｗ０に低下される。その結果、クランキング発電電力の一部をバッテリ７０で受け入れることができなくなってしまうことが懸念される。
【００３９】
この問題の対策として、従来においては、受入可能電力値Ｗｉｎが制限値Ｗ０に低下したことに応じて、クランキング発電電力が制限値Ｗ０未満となるように、上限車速Ｖｍａｘを車速Ｖ１から車速Ｖ０（＜Ｖ１）に引き下げていた（図２の破線参照）。しかしながら、この従来の対策では、ＥＶ走行が可能な車速領域が狭くなるため、燃費が悪化する。さらに、クランキングトルクそのものの大きさも低下するため、エンジン１０の始動が完了するまでの時間（エンジン回転速度Ｎｅが所定速度に上昇するまでの時間）が長くなり、ドライバビリティ（エンジン始動性）が悪化していた。
【００４０】
そこで、本実施の形態によるＥＣＵ２００は、ＥＶ走行中にクランキングトルクを発生させる場合（すなわち第１ＭＧ２１に発電させる場合）に、受入可能電力値Ｗｉｎが基準値Ｗ１よりも低い制限値Ｗ０に低下しているときは、ＥＨＣ電源１００内部のリレーを閉じてＥＨＣ通電を行なう。これにより、受入可能電力値Ｗｉｎが制限値Ｗ０に低下しても、クランキング発電電力のうちの制限値Ｗ０を超える分（バッテリ７０で受け入れできない余剰電力）をＥＨＣ１４０で消費させることができるため、上限車速Ｖｍａｘを車速Ｖ１に維持することができる。そのため、上限車速Ｖｍａｘを引き下げる場合に比べて、燃費の悪化を抑制するとともに、エンジン始動性の悪化を抑制することができる。この点が本発明の最も特徴的な点である。
【００４１】
図３は、ＥＣＵ２００の機能ブロック図である。図３に示した各機能ブロックは、ハードウェアによって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。
【００４２】
ＥＣＵ２００は、エンジン始動要求判定部２１０、モード切替部２２０、Ｗｉｎ制限部２３０、ＥＨＣ通電制御部２４０を含む。
【００４３】
エンジン始動要求判定部２１０は、アクセルペダル操作量Ａ、車速Ｖ、バッテリ７０の蓄電状態ＳＯＣなどに基づいて、エンジン始動要求の有無を判定する。この判定は、さまざまな基準で行なわれる。たとえば、エンジン始動要求判定部２１０は、アクセルペダル操作量Ａと車速Ｖとに応じてユーザ要求駆動力を算出し、ユーザ要求駆動力が所定値を超える場合にはエンジン１０の動力が必要として、エンジン始動要求があると判定する。また、エンジン始動要求判定部２１０は、バッテリ７０の蓄電状態ＳＯＣが所定値未満である場合にエンジン１０の動力を用いて第１ＭＧ２１で発電した電力でバッテリ７０を充電する必要があるとして、エンジン始動要求の有無を判定する。また、エンジン始動要求判定部２１０は、ＥＶ走行中に車速Ｖが上述した上限車速Ｖｍａｘに達した場合にも、エンジン１０を始動させる必要があるとして、エンジン始動要求があると判定する。ここで、上限車速Ｖｍａｘは、上述した車速Ｖ１（クランキング発電電力がバッテリ７０の受入可能電力値Ｗｉｎの基準値Ｗ１に達する車速よりやや低い車速）に固定される。すなわち、バッテリ７０の受入可能電力値Ｗｉｎが制限値Ｗ０に低下していても、上限車速Ｖｍａｘの引き下げは行なわれず、上限車速Ｖｍａｘは車速Ｖ１に維持される。
【００４４】
なお、その他、空調装置の作動状態（空調センサ１５９の出力）や各種ダイアグ等に応じてエンジン始動要求の有無を判定するようにしてもよい。
【００４５】
モード切替部２２０は、制御モードを、ＥＶモード、始動モード、エンジンモードのいずれかに切り替える。モード切替部２２０は、ＥＶモード中にエンジン始動要求がない場合には、ＥＶモードを継続させる。モード切替部２２０は、ＥＶモード中にエンジン始動要求があると、制御モードをＥＶモードから始動モードに切り替える。この際、ＥＶ走行中である場合には、モード切替部２２０は、車速Ｖに応じた電力を第１ＭＧ２１に発電させて正方向のクランキングトルクを第１ＭＧ２１に発生させる。
【００４６】
モード切替部２２０は、始動モードでエンジン１０の始動が完了すると、制御モードを始動モードからエンジンモードに切り替える。この際、モード切替部２２０は、クランキング（第１ＭＧ２１の発電）を停止させ、エンジン１０と第２ＭＧ２２との双方の動力によって車両１を走行させる。なお、モード切替部２２０は、エンジンモード中、エンジン始動要求がある場合にはエンジンモードを継続させ、エンジン始動要求がない場合には制御モードをエンジンモードからＥＶモードに切り替え、エンジン１０を停止させる。
【００４７】
Ｗｉｎ制限部２３０は、バッテリ温度Ｔｂに応じてバッテリ７０の受入可能電力値Ｗｉｎを設定し、バッテリ７０の実際の受入電力を受入可能電力値Ｗｉｎを超えないように制御する。Ｗｉｎ制限部２３０は、バッテリ温度Ｔｂが所定温度未満である通常時には受入可能電力値Ｗｉｎを基準値Ｗ１（あるいは基準値Ｗ１以上の値であってもよい）に設定する。一方、バッテリ温度Ｔｂが所定温度以上である高温時には、Ｗｉｎ制限部２３０は、受入可能電力値Ｗｉｎを基準値Ｗ１よりも低い制限値Ｗ０に低下させる。
【００４８】
ＥＨＣ通電制御部２４０は、現在の制御モード、エンジン始動要求の有無、受入可能電力値Ｗｉｎ、車速Ｖなどに応じてＥＨＣ通電を制御する。具体的には、ＥＨＣ通電制御部２４０は、ＥＶ走行中にエンジン始動要求があった場合、受入可能電力値Ｗｉｎが基準値Ｗ１よりも低い制限値Ｗ０に低下しており、かつ、車速Ｖがしきい車速Ｖ０以上であるときは、ＥＨＣ電源１００内部のリレーを閉じてＥＨＣ通電を行なう。ここで、しきい車速Ｖ０は、クランキング発電電力が制限値Ｗ０に達する車速以下に設定される。したがって、しきい車速Ｖ０は上限車速Ｖｍａｘよりも低い値（言い換えれば、上限車速Ｖｍａｘはしきい車速Ｖ０よりも高い値）である。
【００４９】
図４は、車速Ｖとクランキング発電電力との対応関係を示す図である。ＥＶ走行中では、図４に示すように、車速Ｖが高いほどクランキング発電電力は大きくなる。
【００５０】
バッテリ７０の受入可能電力値Ｗｉｎが基準値Ｗ１である場合、車速Ｖが車速Ｖ１（＝上限車速Ｖｍａｘ）未満の領域でクランキングを行なえば、クランキング発電電力はバッテリ７０の受入可能電力値Ｗｉｎの基準値Ｗ１未満となるため、クランキング発電電力をバッテリ７０で受け入れることが可能である。
【００５１】
しかしながら、バッテリ７０の受入可能電力値Ｗｉｎが基準値Ｗ１から制限値Ｗ０に低下している場合、車速Ｖが制限値Ｗ０に対応するしきい車速Ｖ０を超えていると、クランキング発電電力のうちの制限値Ｗ０を超える電力αをバッテリ７０に受け入れることができない。この制限値Ｗ０を超える電力αが余剰電力となる。
【００５２】
そこで、ＥＣＵ２００は、ＥＶ走行中にクランキングを行なう場合、バッテリ７０の受入可能電力値Ｗｉｎが基準値Ｗ１から制限値Ｗ０に低下しおり、かつ車速Ｖが制限値Ｗ０に対応するしきい車速Ｖ０以上であるときには、ＥＨＣ通電を行なうことによって、余剰電力αをＥＨＣ１４０で消費させる。
【００５３】
図５は、上述の機能を実現するためのＥＣＵ２００の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートは、車両１の走行中に所定周期で繰り返し実行される。
【００５４】
ステップ（以下、ステップを「Ｓ」と略す）１０にて、ＥＣＵ２００は、制御モードがＥＶモードであるか否かを判定する。
【００５５】
Ｓ１０で制御モードがＥＶモードであると判定された場合（Ｓ１０にてＹＥＳ）、ＥＣＵ２００は、Ｓ２０にてエンジン始動要求があるか否かを判定する。エンジン始動要求がない場合（Ｓ２０にてＮＯ）、ＥＣＵ２００は、ＥＶモードを継続する。
【００５６】
エンジン始動要求がある場合（Ｓ２０にてＹＥＳ）、ＥＣＵ２００は、Ｓ４０にてバッテリ７０の受入可能電力値Ｗｉｎが基準値Ｗ１から制限値Ｗ０に低下しているか否かを判定し、Ｓ４１で車速Ｖがしきい車速Ｖ０以上であるか否かを判定する。
【００５７】
受入可能電力値Ｗｉｎが制限値Ｗ０に低下しておりかつ車速Ｖがしきい車速Ｖ０以上である場合（Ｓ４０にてＹＥＳかつＳ４１にてＹＥＳ）、ＥＣＵ２００は、Ｓ４２にてＥＨＣ通電を開始する。その後、ＥＣＵ２００は、Ｓ４３にて制御モードをＥＶモードから始動モードに切り替える。この始動モードへの切り替えによって、第１ＭＧ２１の発電（クランキングトルクの付与）が開始される。
【００５８】
一方、受入可能電力値Ｗｉｎが制限値Ｗ０に低下していない場合（Ｓ４０にてＮＯ）、または車速Ｖがしきい車速Ｖ０未満である場合（Ｓ４１にてＮＯ）、ＥＣＵ２００は、Ｓ４２の処理（ＥＨＣ通電開始の処理）を行なうことなく、処理をＳ４３に移して制御モードをＥＶモードから始動モードに切り替える。
【００５９】
Ｓ１０で制御モードがＥＶモードでないと判定された場合（Ｓ１０にてＮＯ）、ＥＣＵ２００は、Ｓ５０にて制御モードが始動モードであるか否かを判定する。
【００６０】
Ｓ５０で制御モードが始動モードであると判定された場合（Ｓ５０にてＹＥＳ）、ＥＣＵ２００は、Ｓ６０にてエンジン１０の始動が完了している（エンジン回転速度Ｎｅが所定速度以上である）か否かを判定する。
【００６１】
エンジン１０の始動が完了していない場合（Ｓ６０にてＮＯ）、ＥＣＵ２００は、Ｓ７０にて始動モードを継続し、第１ＭＧ２１の発電（クランキングトルクの付与）を継続させる。その後、ＥＣＵ２００は、Ｓ７１にてＥＨＣ通電中であるか否かを判定する。ＥＨＣ通電中でない場合（Ｓ７１にてＮＯ）、ＥＣＵ２００は、処理を終了させる。
【００６２】
ＥＨＣ通電中である場合（Ｓ７１にてＹＥＳ）、ＥＣＵ２００は、Ｓ７２にてＥＨＣ通電時間Ｔが所定時間Ｔ０を超えるか否かを判定し、Ｓ７３で第１ＭＧ回転速度Ｎｍ１が所定値Ｎ０（たとえばＮ０＝０ｒｐｍ）を超えるか否かを判定する。
【００６３】
ＥＨＣ通電時間Ｔが所定時間Ｔ０を超えておらず（Ｓ７２にてＮＯ）かつ第１ＭＧ回転速度Ｎｍ１が所定値Ｎ０を超えていない場合（Ｓ７３にてＮＯ）、ＥＣＵ２００は、Ｓ７４にてＥＨＣ通電を継続させる。
【００６４】
一方、ＥＨＣ通電時間Ｔが所定時間Ｔ０を超えている場合（Ｓ７２にてＹＥＳ）、または第１ＭＧ回転速度Ｎｍ１が所定値Ｎ０を超えている場合（Ｓ７３にてＹＥＳ）、ＥＣＵ２００は、処理をＳ８２に移しＥＨＣ通電を停止させる。
【００６５】
エンジン１０の始動が完了している場合（Ｓ６０にてＹＥＳ）、ＥＣＵ２００は、Ｓ８０にて制御モードを始動モードからエンジンモードに切り替えて、第１ＭＧ２１の発電を停止させる。その後、ＥＣＵ２００は、Ｓ８１にてＥＨＣ通電中であるか否かを判定する。ＥＨＣ通電中でない場合（Ｓ８１にてＮＯ）、ＥＣＵ２００は、処理を終了させる。ＥＨＣ通電中である場合（Ｓ８１にてＹＥＳ）、ＥＣＵ２００は、Ｓ８２にてＥＨＣ通電を停止させる。
【００６６】
以上のように、本実施の形態によるＥＣＵ２００は、ＥＶ走行中に第１ＭＧ２１の発電を伴うクランキングを行なう場合に、バッテリ７０の受入可能電力値Ｗｉｎが基準値Ｗ１よりも低い制限値Ｗ０に低下しているときは、ＥＨＣ通電を行なう。これにより、クランキング発電電力のうちのバッテリ７０で受け入れできない余剰電力をＥＨＣ１４０で消費させることができるため、ＥＶ走行中の上限車速Ｖｍａｘを車速Ｖ１に維持することができる。これにより、上限車速Ｖｍａｘを引き下げる場合に比べて、燃費の悪化を抑制するとともに、エンジン始動性の悪化を抑制することができる。
【００６７】
さらに、クランキング時に生じる余剰電力αをＥＨＣ１４０で消費させることによって、ＥＶ走行中に低下したＥＨＣ１４０の温度Ｔｅｈｃをエンジン１０の始動直前に予め上昇させて活性温度に近づけておくことができる。そのため、余剰電力αをＥＨＣ１４０を加熱するための電力として有効に利用して、エンジン始動時の排気ガスの浄化性能向上を図ることもできる。
【００６８】
図６は、ＥＨＣ１４０の温度Ｔｅｈｃの変化態様の一例を示す図である。図６において、時刻ｔ１，ｔ４はクランキング開始時刻、時刻ｔ２，ｔ５はエンジン始動時刻、時刻ｔ３はエンジン停止時刻を示す。図６に示すように、クランキング開始時刻ｔ１（時刻ｔ４）でＥＨＣ通電が行なわれることによって、エンジン始動時刻ｔ２（時刻ｔ５）の前にＥＨＣ１４０の温度Ｔｅｈｃが予め上昇し、活性温度に近づく。そのため、従来に比べて、エンジン始動時の排気ガスの浄化性能向上を図ることができる。
【００６９】
なお、本発明が適用可能な車両は、図１に示した車両１に限定されるものではなく、エンジン、ＥＨＣ、発電することによってエンジンのクランキングを行なうためのトルクを発生可能な回転電機、回転電機との間で電力を授受可能な蓄電装置を備えた車両であればよい。そして、このような車両において、回転電機の発電を伴うクランキングが行なわれる場合、蓄電装置の受入可能電力値が基準値よりも低い値に低下しているときは、ＥＨＣと回転電機とを電気的に接続してＥＨＣ通電を行なうようにすればよい。
【００７０】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７１】
１ 車両、１０ エンジン、４０ 動力分割装置、５０ 減速機、６０ ＰＣＵ、７０ バッテリ、８０ 駆動輪、１００ 電源、１３０ 排気通路、１４０ ＥＨＣ、１５１ 監視ユニット、１５２ 電流センサ、１５３ 電圧センサ、１５４ 回転速度センサ、１５５，１５６ レゾルバ、１５７ 車速センサ、１５８ アクセルペダルポジションセンサ、１５９ 空調センサ、２００ ＥＣＵ、２１０ エンジン始動要求判定部、２２０ モード切替部、２３０ Ｗｉｎ制限部、２４０ ＥＨＣ通電制御部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、前記エンジンの排気を浄化する電気加熱可能な触媒装置と、発電することによって前記エンジンのクランキングを行なうためのトルクを発生可能な回転電機と、前記回転電機との間で電力を授受可能な蓄電装置とを備えた車両の制御装置であって、
前記蓄電装置および前記回転電機と前記触媒装置との電気的な接続状態を切り替える切換装置と、
前記切換装置を制御することにより前記触媒装置の通電を制御する通電制御部とを備え、
前記通電制御部は、前記回転電機の発電を伴う前記クランキングが行なわれる場合、前記蓄電装置の受入可能電力値が基準値よりも低い値に低下しているときは、前記触媒装置と前記回転電機とを電気的に接続して前記触媒装置を通電させる、車両の制御装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記エンジンを停止した状態での車両走行中に前記エンジンを始動させる場合に、車速に応じた電力を前記回転電機で発電させて前記クランキングを行なうエンジン始動部をさらに備え、
前記通電制御部は、前記エンジンを停止した状態での車両走行中に前記クランキングが行なわれる場合、前記受入可能電力値が前記基準値よりも低い値に低下しかつ車速がしきい車速以上であるときに、前記触媒装置の通電を開始させる、請求項１に記載の車両の制御装置。
【請求項３】
前記しきい車速は、前記クランキング時の前記回転電機の発電電力が前記基準値よりも低下した後の前記受入可能電力値となる車速以下に設定される、請求項２に記載の車両の制御装置。
【請求項４】
前記エンジン始動部は、少なくとも車速が上限車速を超えた場合に前記エンジンを始動させ、
前記上限車速は、前記しきい車速よりも高い固定値である、請求項３に記載の車両の制御装置。
【請求項５】
前記通電制御部は、前記触媒装置の通電開始後に、前記エンジンの始動が完了した場合、前記触媒装置の通電時間が所定時間を越えた場合、前記クランキング時の前記回転電機の発電が不要となる領域に前記回転電機の回転速度が含まれる場合、の少なくともいずれかの場合、前記触媒装置の通電を停止する、請求項１に記載の車両の制御装置。
【請求項６】
前記車両は、前記エンジンとともに車両駆動力を発生する電動機を備えたハイブリッド車両である、請求項１に記載の車両の制御装置。
【請求項１】
エンジンと、前記エンジンの排気を浄化する電気加熱可能な触媒装置と、発電することによって前記エンジンのクランキングを行なうためのトルクを発生可能な回転電機と、前記回転電機との間で電力を授受可能な蓄電装置とを備えた車両の制御装置であって、
前記蓄電装置および前記回転電機と前記触媒装置との電気的な接続状態を切り替える切換装置と、
前記切換装置を制御することにより前記触媒装置の通電を制御する通電制御部とを備え、
前記通電制御部は、前記回転電機の発電を伴う前記クランキングが行なわれる場合、前記蓄電装置の受入可能電力値が基準値よりも低い値に低下しているときは、前記触媒装置と前記回転電機とを電気的に接続して前記触媒装置を通電させる、車両の制御装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記エンジンを停止した状態での車両走行中に前記エンジンを始動させる場合に、車速に応じた電力を前記回転電機で発電させて前記クランキングを行なうエンジン始動部をさらに備え、
前記通電制御部は、前記エンジンを停止した状態での車両走行中に前記クランキングが行なわれる場合、前記受入可能電力値が前記基準値よりも低い値に低下しかつ車速がしきい車速以上であるときに、前記触媒装置の通電を開始させる、請求項１に記載の車両の制御装置。
【請求項３】
前記しきい車速は、前記クランキング時の前記回転電機の発電電力が前記基準値よりも低下した後の前記受入可能電力値となる車速以下に設定される、請求項２に記載の車両の制御装置。
【請求項４】
前記エンジン始動部は、少なくとも車速が上限車速を超えた場合に前記エンジンを始動させ、
前記上限車速は、前記しきい車速よりも高い固定値である、請求項３に記載の車両の制御装置。
【請求項５】
前記通電制御部は、前記触媒装置の通電開始後に、前記エンジンの始動が完了した場合、前記触媒装置の通電時間が所定時間を越えた場合、前記クランキング時の前記回転電機の発電が不要となる領域に前記回転電機の回転速度が含まれる場合、の少なくともいずれかの場合、前記触媒装置の通電を停止する、請求項１に記載の車両の制御装置。
【請求項６】
前記車両は、前記エンジンとともに車両駆動力を発生する電動機を備えたハイブリッド車両である、請求項１に記載の車両の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−２４０４８５（Ｐ２０１２−２４０４８５Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１０４１９（Ｐ２０１１−１１０４１９）
【出願日】平成２３年５月１７日（２０１１．５．１７）
【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２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月１７日（２０１１．５．１７）
【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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