JP6424566B2 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、バッテリ及びバッテリから供給される電力によって駆動する走行用のモータと、排気系に排気ガスを浄化する触媒を有するエンジンとを備えたハイブリッド車両の制御装置に関する。

ハイブリッド車両は、車両走行の駆動源として走行用のモータ及びエンジンを備えており、エンジン及び走行用のモータのいずれか一方もしくは両方を駆動源として走行することができる。

近年では、プラグインハイブリッド車両が登場し、走行用のモータに電力を供給するバッテリに、外部電源から供給される電力を充電することができる。このため、バッテリに蓄えられた電力を積極的に使用し、走行用のモータの動力のみでの走行（ＥＶ走行）を優先的に行うモード（ＣＤモード）で車両の走行制御を行い、燃費を向上させている。

特許第５１２５９４９号公報

一方、特許文献１に記載のように、エンジンを始動する際は、触媒を所定の活性温度まで上昇させる触媒暖機運転が行われる。特許文献１では、触媒温度を把握してエンジン再始動の際に触媒温度が所定値よりも低かったり、エンジン停止時間が長かったりするときに、触媒暖機運転を行っている。

ここで、ＣＤモードでの走行制御は、ＣＳモード（必要に応じてエンジンを動作させてエンジン及び走行用のモータの両方の動力を用いた走行を優先的に行うモード）よりも、エンジンを停止した状態でＥＶ走行を行う時間が長くなる。このため、ＥＶ走行中に触媒が冷え、触媒暖機運転後に停止状態にあるエンジンを再始動する際のエミッションが悪化するおそれがある。

そこで、ＣＤモードでの走行中に停止状態のエンジンを再始動するとき、特許文献１のように触媒温度やエンジン停止時間に基づいて、触媒暖機運転を行えば、エンジン再始動時のエミッションの悪化を抑制することができる。しかしながら、ＣＳモードでの走行は、ＣＤモードに比べてエンジンが停止している時間が短い。

エンジンが停止している時間が短ければ、触媒暖機運転後のエンジンを停止して走行用モータによって車両走行している時間も短くなり、触媒温度も低下し難くなる。このため、ＣＳモード走行中にＣＤモードと同様の触媒暖機制御を行うと、触媒温度がそれほど低下していないにもかかわらず、不要な触媒暖機運転を実行してしまうおそれがある。不要な触媒暖機運転は、燃費の悪化に繋がる。

また、把握される触媒温度には、誤差が含まれる。このため、触媒温度があまり低下していない状態でも、誤差によって再度触媒暖機運転を行ってしまうおそれがある。触媒暖機運転後に触媒温度があまり低下していない状態で再度触媒暖機運転を行うと、触媒の高温異常や触媒劣化を招くおそれがある。

そこで、本発明の目的は、ＣＤモードとＣＳモードとを切り替えて走行制御を行うハイブリッド車両において、ＣＤモード及びＣＳモードの走行特性に応じて、エンジン再始動時における触媒暖機運転の実行を制御する制御装置を提供することにある。

本発明は、排気系に排気ガスを浄化する触媒を有するエンジンと、充放電を行うバッテリと、バッテリから供給される電力によって駆動する走行用モータと、を備えたハイブリッド車両の制御装置である。制御装置は、ＣＤモードとＣＳモードとを切り替えて車両の走行制御を遂行し、ＣＤモード及びＣＳモードの各々は、エンジンが動作している状態と停止している状態とを有している。そして、制御装置は、触媒温度を推定するとともに、エンジンの始動に伴う触媒暖機運転後、エンジンを停止して走行用モータによって車両走行している間の触媒温度が所定値よりも低いとき、エンジンを再始動する際に再度触媒暖機運転を実行させるように制御する触媒暖機制御部を有する。このとき、触媒暖機制御部は、ＣＳモードでの走行中に停止状態にあるエンジンが再始動するときは、触媒温度を推定せず、触媒温度として所定値よりも高い固定値を設定し、触媒暖機運転を実行しないように制御する。

本発明によれば、触媒暖機運転後に停止状態にあるエンジンを再始動する際の触媒温度が所定値よりも低いとき、再度触媒暖機運転を実行させるので、エンジン再始動時のエミッションの悪化が抑制されるとともに、エンジン再始動時の触媒温度が低い状態になり易いＣＤモード及び触媒温度が低い状態になり難いＣＳモードの各走行モード特性に応じ、ＣＳモードでの走行中に停止状態にあるエンジンが再始動するときは触媒暖機運転を実行しないように制御するので、不要な触媒暖機運転の抑制による燃料向上及び触媒の高温異常等の抑制を図ることができる。

実施例１のハイブリッド車両の構成ブロック図である。 実施例１の触媒温度の温度遷移と、エンジン再始動時の触媒暖機運転の実行有無とを説明するための図である。 実施例１のＣＤモードとＣＳモードとを切り替えて行う走行制御と、エンジン再始動時の触媒暖機制御との関係を説明するための図である。 実施例１のＣＳモードで走行制御を開始したときのエンジン再始動時の触媒暖機制御を説明するための図である。 実施例１のハイブリッド車両の制御装置とセンサ機器類の構成を示す図である。 実施例１のハイブリッド車両の触媒暖機制御の処理フローを示す図である。 実施例１の触媒暖機制御において、エンジン停止前の触媒温度の推定処理に用いられるマップ例を示す図である。

以下、本発明の実施例について説明する。

（実施例１）
図１から図７は、実施例１を示す図である。図１は、本実施例の外部電源からの外部充電機能を備えたプラグインハイブリッド車両（Plug-in Hybrid Vehicle）の構成ブロック図である。図１に示すように、車両１００は、エンジン１、第１ＭＧ（Motor Generator）２、第２ＭＧ３、動力分配機構４、トランスミッション（無段変速機、減速装置など）５、及びバッテリ６が搭載される。なお、車両１００として、プラグインハイブリッド車両を一例に説明しているが、外部充電機能を備えていないハイブリッド車両であってもよい。

エンジン１の出力軸は、動力分配機構４に接続される。動力分配機構４は、トランスミッション５の入力軸及び第１ＭＧ（発電用モータ）２の入力軸と連結される。トランスミッション５の出力軸は、車輪（駆動輪）７のディファレンシャルギア（差動装置）８に連結され、エンジン１の動力が動力分配機構４を介して車輪７に伝達される。また、トランスミッション５の出力軸は、第２ＭＧ（走行用モータ）３の出力軸と連結されている。第２ＭＧ３の動力は、トランスミッション５を介して車輪７に伝達されるようになっている。

動力分配機構４は、エンジン１が発生させる動力を２つの経路に分割する。一つは、トランスミッション５を介して車輪７に伝達する第１経路である。もう一つは、エンジン１が発生された動力を第１ＭＧ２に伝達して発電させる第２経路である。動力分配機構４は、後述する車両制御装置３１によって制御され、車両制御装置３１は、エンジン１の駆動力を用いた走行制御やバッテリ６への充放電制御に応じて、第１経路及び第２経路それぞれに伝達される動力やその比率を制御する。

バッテリ６は、第２ＭＧ３に電力を供給する電源装置である。バッテリ６としては、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池を用いることができる。また、二次電池の代わりに、電気二重層キャパシタ（コンデンサ）を用いることもできる。バッテリ６の直流電力は、インバータ９により交流電力に変換され、第２ＭＧ３に供給される。第２ＭＧ３は、三相同期モータや三相誘導モータなどの交流モータである。

インバータ９は、バッテリ６から出力された直流電力を交流電力に変換し、交流電力を第２ＭＧ３に出力する。第２ＭＧ３は、インバータ９から出力された交流電力を受けて、車両１００を走行させるための運動エネルギを生成する。第２ＭＧ３によって生成された運動エネルギは、トランスミッション５を介して車輪７に伝達される。

車両が減速したり、停止するときなどの車両１００の制動時には、車輪７がトランスミッション５を介して第２ＭＧ３を駆動させる。第２ＭＧ３は、ジェネレータ（発電機）として作動し、車両１００の制動時に発生する運動エネルギを電気エネルギ（交流電力）に変換する。

本実施例の第２ＭＧ３は、バッテリ６から供給される電力によって駆動する車両走行の駆動源であるとともに、制動エネルギを電力に変換する回生ブレーキとして作動する。第２ＭＧ３によって発電された電力（回生エネルギ）は、インバータ９を介してバッテリ６に蓄えられる。インバータ９は、第２ＭＧ３が生成した交流電力を直流電力に変換し、直流電力（回生電力）をバッテリ６に出力する。

第１ＭＧ２は、エンジン１の動力により回転駆動することにより発電し、インバータ９を介して発電した電力をバッテリ６に供給するジェネレータである。第１ＭＧ２は、第２ＭＧ３と同様に、三相同期モータや三相誘導モータなどの交流モータで構成できる。

第１ＭＧ２により発電された電力は、そのまま第２ＭＧ３を駆動させる電力として供給したり、バッテリ６に蓄えられる電力として供給することができる。例えば、第１ＭＧ２は、バッテリ６のＳＯＣ（State of Charge）や車両１００の要求出力等に応じて制御され、第２ＭＧ３は、バッテリ６に蓄えられた電力及び第１ＭＧ２により発電された電力のうちのいずれか一方又は両方の電力によって駆動制御される。

エンジン１は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの燃料を燃焼させて動力を出力する公知の内燃機関である。エンジン制御装置３２は、車両制御装置３１からのエンジン制御信号に基づいてエンジン１を制御するエンジンＥＣＵである。エンジン制御装置３２は、車両１００全体の制御を行うメインコントローラである車両制御装置３１に接続されている。

エンジン制御装置３２は、エンジン１の駆動状態を検出する各種センサの検出値に基づいて、車両制御装置３１によって定められた目標回転数及び目標トルクで動作するように、エンジン１の燃料噴射量や吸気空気量、点火時期などを制御する。

例えば、従来技術１（特開２０１０−５８７４５号公報）に記載のように、エンジン制御装置３２には、車速センサ、アクセル開度センサ、スロットル開度センサ、エンジン回転数センサからの信号が入力される。また、燃料噴射量を決定するために、アクセルペダルの開度と連動したスロットルの開度に応じた吸入空気量を検出するための吸入空気量センサ（エアフロメータ）からの信号も入力される。なお、エンジン１の構造や、エンジン１の駆動制御、駆動制御に必要な各種センサ機器は、従来技術１に記載のように公知技術を適用することができる。

エンジン１には、不図示の燃料タンクからガソリンなどの燃料が供給される。シリンダ内で圧縮された燃料および空気を含む混合気体が燃焼、爆発することで、車両１００の駆動力が得られる。このとき、燃料の燃焼に伴って排気ガスが発生する。排気ガスは、炭化水素や窒素酸化物などの有害物質が含まれているため、排気ガスを車両１００の外部に排出する排気管１２に、有害物質を浄化する触媒１３が設けられている。

バッテリ制御装置３３は、バッテリ６のＳＯＣや劣化状態などを管理するとともに、バッテリ６の充放電動作を車両制御装置３１からのバッテリ制御信号に基づいて制御するバッテリＥＣＵである。

本実施例の車両１００は、外部電源から供給される電力をバッテリ６に充電する外部充電手段を備える。車両１００の側部には、インレット１１が設けられる。インレット１１は、車両１００と外部電源とを連結する接続プラグを有する充電ケーブルが接続される接続口である。外部電源は、家庭用電源（商用電源）や充電スタンドなどがある。

充電制御装置３４は、外部充電制御を遂行するＥＣＵであり、外部電源から延設される接続プラグがインレット１１に接続された状態で、充電器１０を制御して外部電源から供給される電力を、バッテリ６に充電させる。

充電器１０は、インレット１１とバッテリ６との間に接続され、外部電源から供給される交流電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣ変換器を含んで構成される。充電器１０は、充電制御装置３４から出力される駆動信号に基づいて動作する。

車両制御装置３１、エンジン制御装置３２、バッテリ制御装置３３及び充電制御装置３４は、個別の制御装置として構成しているが、これら各制御装置を含む１つの制御装置３０として構成することもできる。以下の説明において、これら制御装置を区別することなく、制御装置３０として説明する。

制御装置３０は、車両１００全体で要求される車両要求出力、例えば、アクセルペダルの踏み込み量に基づいて要求駆動力を算出し、算出された車両要求出力に応じてエンジン１の出力制御及びバッテリ６の入出力制御を行う。

制御装置３０は、運転状態に応じて駆動供給源を選択し、エンジン１及び第２ＭＧ３のうちの一方又は両方からの駆動力を用いた車両の走行制御を遂行する。例えば、アクセル開度が小さい場合や車速が低い場合などには、エンジン１からの駆動力を使用せずに（エンジン１を停止した状態で）、第２ＭＧ３のみを駆動源として車両１００の走行制御を行う。なお、第２ＭＧ３のみを駆動源として車両１００の走行制御を行う場合でも、エンジン１を駆動して第１ＭＧ２による発電制御を行うことができる。

一方、アクセル開度が大きい場合や車速が高い場合、又はバッテリ６のＳＯＣが小さい場合などには、エンジン１を駆動源として走行制御を遂行する。このとき、制御装置３０は、エンジン１のみ、もしくはエンジン１および第２ＭＧ３の両方を駆動源として車両１００の走行制御を行うことができる。

次に、本実施例の制御装置３０及び車両１００の走行制御について詳細に説明する。制御装置３０は、ＣＤ（Charge Depleting）モードと、ＣＳ（Charge Sustaining）モードとを切り替えて車両１００の走行制御を行う。

ＣＤモードは、第２ＭＧ３の動力のみでの走行（ＥＶ走行）を優先的に行う走行モードである。つまり、ＣＤモードは、バッテリ６に蓄えられた電力を維持せず積極的に使用し、基本的にエンジン１を停止して、第２ＭＧ３の駆動力のみで車両出力全体を確保するように、エンジン１及び第２ＭＧ３を制御する。なお、ＣＤモードであっても、アクセル開度が高い場合や車速が高い場合などには、駆動力を補うためにエンジン１を動作させて走行制御を行う。

ＣＳモードは、必要に応じてエンジン１を動作させてエンジン１及び第２ＭＧ３の両方の動力を用いた走行を優先的に行う走行モードである。つまり、ＣＳモードは、所定値のＳＯＣを制御中心としてバッテリ６の充放電を行いながら、言い換えれば、バッテリ６に蓄えられた電力を所定の目標値よりも低くならないように、エンジン１の駆動力又は／及び第２ＭＧ３の駆動力（バッテリ６の電力）を用いて、車両出力全体を確保するようにエンジン１及び第２ＭＧ３を制御する。すなわち、ＳＯＣが目標値よりも低下すると、エンジン１を始動して第１ＭＧ２による充電制御が行われ、目標値よりも低いＳＯＣを目標値に近づけるように上昇させつつ、エンジン１の駆動力又は／及び第２ＭＧ３の駆動力（バッテリ６の電力）を用いた走行制御を行う。なお、ＣＳモードでも、ＣＳモードでの走行中に回生エネルギの充電により、バッテリ６のＳＯＣが目標値を上回っていれば、エンジン１を停止して第２ＭＧ３の動力のみを用いたＥＶ走行を行うように制御される。

このようにＣＤモード及びＣＳモードの各々は、エンジン１が動作している状態と停止している状態とを有している。そして、予め設定されたバッテリ６の閾値（ＳＯＣ_ｔｈ）に基づいて、ＳＯＣがＳＯＣ_ｔｈよりも大きい領域ではＣＤモードでの車両走行が許容され、ＳＯＣがＳＯＣ_ｔｈよりも小さい領域ではＣＤモードでの車両走行が許容されずに、ＣＳモードでの車両走行が許容されるように、走行モードを切り替えて車両１００の走行制御を行う。なお、ＣＤモードとＣＳモードとは、手動で切替えるように構成することも可能である。

次に、エンジン１の触媒暖機運転について詳細に説明する。上述した特許文献１に記載のように、エンジン１を始動する際、触媒１３の浄化機能を確保するために、触媒暖機運転を行い、触媒温度を所定の活性温度まで上昇させることができる。制御装置３０は、触媒暖機制御部として機能し、触媒暖機制御は、制御装置３０（車両制御装置３１）によって遂行される。

触媒暖機運転は、例えば、エンジン１の始動時にスロットルを広げ、吸入空気量を多めにし、エンジン１が大幅な点火遅角を行う。燃料の燃焼を主に排気工程で行い、触媒１３内で燃焼が広がるようにすることで、触媒温度を上昇させることができる。他の触媒暖機運転としては、例えば、通常のエンジン１の駆動制御に加えて、吸入空気量を多めにしつつ、主に膨張工程で再度燃料噴射を行い、未燃で残っている酸素を使って排気工程で燃焼を広げて触媒温度を上昇させたり、通常のエンジン１の駆動制御に加えて、燃料噴射量を多めにしつつ、未燃で残っている燃料に対して触媒１３の手前で排気管１２に設置された空気インジェクターから追加の空気を送り込み、残った燃料を触媒１３付近で燃焼させることで、触媒温度を上昇させたりすることができる。

このような触媒暖機運転によって、エンジン１の始動の際に触媒１３を活性温度まで上昇させ、触媒１３の浄化機能を確保することができる。しかしながら、ＥＶ走行中は、エンジン１が停止している状態なので、触媒暖機運転を行った後でもその間に触媒が冷えてしまい、停止状態にあるエンジン１を再始動する際に、エミッションが悪化するおそれがある。そこで、エンジン１の再始動時に再度触媒暖機運転を行うことで、ＥＶ走行中に冷えた触媒１３によってエミッションが悪化することを抑制することができる。

図２は、触媒１３の触媒温度の温度遷移と、エンジン１の再始動時の触媒暖機運転の実行有無とを説明するための図である。図２の例において、縦軸は触媒温度を、横軸は時間を示している。図２に示すように、例えば、イグニッションスイッチがオンされた後の走行制御において、時刻ｔ１で初めてエンジン１が始動するとき、制御装置３０は、触媒暖機運転を実行するように制御する。

ここで、エンジン１の「始動」とは、イグニッションスイッチがオンされて車両１００の走行制御が開始され、イグニッションスイッチがオフされて走行制御が終了するまでの間に行われる初回のエンジン１の始動であり、触媒暖機運転が必ず行われる。一方、エンジン１の「再始動」とは、初回のエンジン１の始動後、つまり、エンジン１の始動に伴う触媒暖機運転後に、エンジン１を停止して走行用モータのみの駆動力を用いたＥＶ走行を行い、その後に停止状態にあるエンジン１を再度始動すること、又は、停止状態にあるエンジン１を再度始動した後に、さらにエンジン１を停止して走行用モータのみの駆動力を用いたＥＶ走行を行い、その後に停止状態にあるエンジン１を再度始動することである。

また、図２の例において、ソーク温度とは、エンジン１が停止したときから次に始動するまでの温度であり、例えば、イグニッションスイッチがオンされた後において、エンジン１が初めて始動する前のエンジン１が停止している状態の触媒温度である。

時刻ｔ１でのエンジン１の初回始動時における触媒暖機運転により、触媒温度は、触媒活性温度Ｔ_ｃｃ_ｔｈまで上昇する。そして、触媒暖機運転後の継続した通常のエンジン１の駆動制御によって、エンジン１の作動継続時間、吸入空気量及びエンジン回転数に応じて触媒温度が触媒活性温度Ｔ_ｃｃ_ｔｈよりもさらに上昇する（時刻ｔ１１〜時刻ｔ１２）。

そして、制御装置３０は、時刻ｔ１２からエンジン１を停止してＥＶ走行による車両１００の走行制御を行うことができる。時刻ｔ１２からエンジン１が停止された状態で車両１００の走行制御が行われると、触媒暖機運転後の触媒温度は、車速、エンジン停止中の時間及び触媒１３の雰囲気温度に応じて低下する。

例えば、図２の例において、実線及び一点鎖線で示すように、触媒温度が低下する。実線で示す触媒温度の遷移は、触媒１３の雰囲気温度が高く、かつ車速が低いケースであり、一点鎖線で示す触媒温度の遷移は、触媒１３の雰囲気温度が低く、かつ車速が高いケースを示している。実線で示す触媒温度の遷移のように、触媒１３の温度が低下し難い状況では、時刻ｔ２におけるエンジン再始動時における触媒温度、言い換えれば、エンジン１の停止中の触媒温度Ｔ_ｃｃ（ｎ）が、触媒活性温度Ｔ_ｃｃ_ｔｈよりも低くなっていない。したがって、時刻ｔ２でのエンジン再始動時に触媒暖機運転を行う必要はない。

一方、一点鎖線で示す触媒温度の遷移では、触媒１３の温度が低下し易い状況なので、時刻ｔ２でのエンジン再始動時における触媒温度Ｔ_ｃｃ（ｎ）が触媒活性温度Ｔ_ｃｃ_ｔｈよりも低くなってしまう。そこで、時刻ｔ２のエンジン再始動時に、触媒暖機運転を行う。

したがって、ＣＤモードでの走行中に、停止しているエンジン１を再始動するとき、触媒暖機運転を行えば、エンジン再始動時のエミッションの悪化を抑制することができる。一方で、ＣＳモードにおいても、ＥＶ走行を行い、その後に停止しているエンジン１が再始動されることがあるが、ＣＳモードでの走行は、ＣＤモードに比べてエンジン１が停止している時間が短い。

このため、ＣＳモード走行中にＣＤモードと同様の触媒暖機制御を行うと、触媒温度がそれほど低下していないにもかかわらず、不要な触媒暖機運転を実行してしまうおそれがある。不要な触媒暖機運転は、燃費の悪化に繋がる。

また、エンジン１の再始動時の触媒暖機運転の実行有無を制御する際、触媒温度を用いることができるが、把握される触媒温度には、誤差が含まれることがある。このため、あまり触媒温度が低下していない状態でも、誤差によって再度触媒暖機運転を行ってしまうおそれがある。触媒暖機運転後に触媒温度があまり低下していない状態で、再度触媒暖機運転を行うと、触媒１３の高温異常や触媒劣化を招くおそれがある。

そこで、本実施例では、ＣＤモード及びＣＳモードの走行特性に応じて、エンジン再始動時における触媒暖機運転の実行を制御する。図３は、本実施例のＣＤモードとＣＳモードとを切り替えて行う走行制御と、エンジン再始動時の触媒暖機制御との関係を説明するための図である。図３の例において、縦軸はバッテリ６のＳＯＣ、横軸は時間を示している。なお、図３に示した時刻ｔ１，ｔ１２、ｔ２は、図２と同じ時刻を示している。

図３に示すように、制御装置３０は、イグニッションスイッチがオンされた後のＣＤモードでの走行制御中に、例えば、アクセル開度が高い等に応じて時刻ｔ１で、エンジン１を始動させる。このとき、初回のエンジン１の始動であるため、制御装置３０は、触媒暖機運転を実行するように制御する。

そして、制御装置３０は、時刻ｔ１２においてエンジン１を停止し、第２ＭＧ３のみの動力を用いたＥＶ走行１を行う。ＥＶ走行１において、アクセル開度が高い等に応じて時刻ｔ２でエンジン１の再始動が行われる。制御装置３０は、エンジン再始動１の時点で、触媒温度Ｔ_ｃｃ（ｎ）が触媒活性温度Ｔ_ｃｃ_ｔｈよりも低いか否かを判別し、触媒温度Ｔ_ｃｃ（ｎ）が触媒活性温度Ｔ_ｃｃ_ｔｈよりも低いとき、再度触媒暖機運転を実行させるように制御する。なお、触媒温度Ｔ_ｃｃ（ｎ）は、エンジン１の始動に伴う触媒暖機運転後のエンジン１を停止して第２ＭＧ３によって車両走行している間の触媒温度である。

一方、制御装置３０は、バッテリ６のＳＯＣ低下に伴い、ＳＯＣがＳＯＣ_ｔｈよりも低くなると、走行モードをＣＤモードからＣＳモードに切り替える。制御装置３０は、エンジン１の駆動力及び第２ＭＧ３の駆動力を用いて、走行制御を行う。このとき、ＣＳモード中に、時刻ｔ２２において回生エネルギの充電によってバッテリ６のＳＯＣがＳＯＣｔｈを上回ると、制御装置３０は、エンジン１を停止して第２ＭＧ３の動力のみを用いたＥＶ走行を時刻ｔ２３まで行うことができる。そして、時刻ｔ２３において、停止状態のエンジン１が再始動するが、このとき、制御装置３０は、ＣＳモードでの走行制御なので、触媒暖機運転を実行しないように制御する。

このように、触媒暖機運転後に停止状態にあるエンジン１を再始動する際の触媒温度Ｔ_ｃｃ（ｎ）が触媒活性温度Ｔ_ｃｃ_ｔｈよりも低いとき、再度触媒暖機運転を実行させる触媒暖機制御を行いつつ、エンジン再始動時の触媒温度が低い状態になり易いＣＤモード及び触媒温度が低い状態になり難いＣＳモードの各走行モード特性に応じて、ＣＳモードでの走行中に停止状態にあるエンジン１が再始動するときは、触媒暖機運転を実行しないように制御する。これにより、エンジン再始動時のエミッションの悪化を抑制でき、かつ不要な触媒暖機運転の抑制による燃料向上及び触媒の高温異常等の抑制を図ることができる。

なお、制御装置３０は、ＣＤモードによる走行制御からＣＳモードによる走行制御に切り替える際、ＣＳモードへの切り替え前準備として、エンジン１が停止していれば、ＣＤモード中にエンジン１を始動してからＣＳモードでの走行制御を開始する。

図３の例において、時刻ｔ１２でエンジン１を停止してＥＶ走行２を行い、その間にエンジン１が再始動することなくバッテリ６のＳＯＣがＳＯＣ_ｔｈまで低下したとき、制御装置３０は、ＣＳモードへの切り替え前の時刻ｔ２１において、触媒温度Ｔ_ｃｃ（ｎ）が触媒活性温度Ｔ_ｃｃ_ｔｈよりも低ければ、再度触媒暖機運転を実行させるように制御する（エンジン再始動２）。

次に、図４は、本実施例のＣＳモードで走行制御を開始したときのエンジン再始動時の触媒暖機制御を説明するための図である。図４に示すように、制御装置３０は、イグニッションスイッチがオンされた後に、バッテリ６のＳＯＣがＳＯＣ_ｔｈよりも低ければ、ＣＳモードで走行制御を開始する。

制御装置３０は、時刻ｔ３においてイグニッションスイッチがオンされた後の初回のエンジン１の始動時に、触媒暖機運転を行うように制御するものの、時刻ｔ３１において回生エネルギの充電によってバッテリ６のＳＯＣがＳＯＣｔｈを上回り、時刻ｔ３２までエンジン１を停止して第２ＭＧ３の動力のみを用いたＥＶ走行を行っても、ＣＳモードでの走行制御なので、時刻ｔ３２において、停止状態にあるエンジン１が再始動するとき、触媒暖機運転を実行しないように制御することができる。なお、図４の例は、ＣＳモードで走行制御を開始することを前提に、図３で示したＣＳモードの走行制御領域を拡大したものである。

図５は、本実施例の車両１００の制御装置３０とセンサ機器類の構成を示す図である。制御装置３０は、図５に示すような各センサ機器の検出結果を用いて、ＣＤモード及びＣＳモードに応じた触媒暖機制御を遂行する。図５に示すように、制御装置３０は、メモリ３０ａを有する。メモリ３０ａには、車両１００の制御及び触媒暖機制御に必要な各種情報が記憶される。

制御装置３０には、車速センサ２１、エンジン回転数センサ２２、吸入空気量センサ２３、及び外気温センサ２４の各検出値が入力される。外気温センサ２４は、車両１００の外気温を検出する温度センサであり、検出結果を制御装置３０に出力する。外気温センサ２５の検出結果は、触媒１３の雰囲気温度として用いることができる。

また、制御装置３０は、バッテリ６の状態を把握するために、バッテリ６の端子間電圧を検出する電圧センサ２５、バッテリ６の充放電電流を検出する電流センサ２６及びバッテリ６の電池温度を検出する電池温度センサ２７から各信号が入力される。制御装置３０は、電圧センサ２５や電流センサ２６の検出値に基づいてＳＯＣや満充電容量を算出してバッテリ６のＳＯＣや劣化状態などを管理する。ＳＯＣや満充電容量は、公知の手法により算出することができる。

図６は、本実施例の触媒暖機制御の処理フローを示す図である。図７は、エンジン１の停止前の触媒温度の推定処理に用いられるマップ例を示す図である。図６に示す処理は、車両のイグニッションスイッチがオンされてからオフされるまでの間、所定のサイクルタイムで繰り返し行われる。

図６に示すように、制御装置３０は、車両１００のイグニッションスイッチがオンされた後に、停止中のエンジン１を作動させる（エンジンＯＮ）か否かを判別する（Ｓ１０１）。停止中のエンジン１を作動させると判別された場合、制御装置３０は、エンジン１の始動が、イグニッションスイッチがオンされた後に初めて始動されるものであるか否かを判別する（Ｓ１０２）。ここで、エンジン１の始動履歴は、メモリ３０ａに記憶しておくことができる。

制御装置３０は、イグニッションスイッチがオンされた後の初めてのエンジン始動である場合（Ｓ１０２のＹＥＳ）、触媒暖機運転を実行するように制御する（Ｓ１０３）。例えば、図２で説明した、時刻ｔ１でのエンジン１の始動時に相当する。制御装置３０は、触媒暖機運転後のエンジン作動継続時間を計測し（Ｓ１０６）、エンジン停止前の触媒温度Ｔ_ｃｃ_ｏｆｆの推定処理を行う（Ｓ１０７）。

ここで、ステップＳ１０７のエンジン停止前の触媒温度Ｔ_ｃｃ_ｏｆｆの推定処理とは、図２で説明した触媒暖機運転後のＥＶ走行が行われるまでの触媒温度を推定する処理である。触媒温度Ｔ_ｃｃ_ｏｆｆは、触媒暖機運転後のエンジン１の作動継続時間、平均吸入空気量及び平均エンジン回転数によって推定することができる。

したがって、図７（ａ）〜図７（ｃ）に示すように、エンジン１の作動継続時間毎に、平均吸入空気量及び平均エンジン回転数に応じた触媒温度を予め測定してマップ化することができる。制御装置３０は、ステップＳ１０６におけるエンジン１の作動継続時間の計測結果から、メモリ３０ａに予め記憶されているマップを特定し、選択されたマップを用いて、エンジン回転数センサ２２及び吸入空気量センサ２３の検出結果から触媒温度Ｔ_ｃｃ_ｏｆｆを算出することができる。

なお、初回のエンジン１の始動以降、エンジン１が継続して作動しているときは、次のサイクルタイムでの処理において、制御装置３０は、初回のエンジン１の始動でないと判別し、ステップＳ１０４に進む。そして、ステップＳ１０４において制御装置３０は、イグニッションスイッチがオンされた後のエンジン１の再始動、つまり、初回のエンジン１の始動後に一度もエンジンが停止していない状態であると判別する。制御装置３０は、エンジン１の始動後に一度もエンジンが停止していない状態であれば、ステップＳ１０６及びＳ１０７の処理を行い、その間の時間経過に伴って変化する触媒温度Ｔ_ｃｃ_ｏｆｆを繰り返し算出する。

次に、ステップＳ１０１において停止中のエンジン１を作動させないと判別された場合、制御装置３０は、ステップＳ１０８に進み、メモリ３０ａを参照してイグニッションスイッチがオンされた後にエンジン１が始動されているか否かを判別する。エンジン１が一回も始動されていない場合は、図６に示す処理を終了する。

一方、ステップＳ１０８において、イグニッションスイッチがオンされた後にエンジン１が始動されていた場合、制御装置３０は、エンジン１が一度始動した後のＥＶ走行によってエンジン１が停止状態にあると判別し、ＥＶ走行中の触媒１３の触媒温度Ｔ_ｃｃ（ｎ）の推定処理を行う（Ｓ１０９）。

ステップＳ１０９の触媒温度Ｔ_ｃｃ（ｎ）の推定処理は、図２で説明した、エンジン１の始動に伴う触媒暖機運転後のエンジン１を停止してＥＶ走行している間（時刻ｔ１２〜時刻ｔ２）の触媒温度を推定する。

触媒温度Ｔ_ｃｃ（ｎ）の推定処理は、ＥＶ走行中の車速ｓｐｄ[ｋｍ／ｈ]及びＥＶ走行時間Δｔ[ｓ]、触媒１３の雰囲気温度Ｔ_ａｍｂ[Ｋ]、触媒１３の熱伝達特性によって算出することができる。触媒１３の熱伝達特性は、触媒１３の伝熱面積Ａ[ｍ^２]、熱伝達率ｈ[Ｗ／（ｍ^２×Ｋ×ｋｍ／ｈ）]、熱容量ｑ[Ｊ／Ｋ]を含み、予め実験等によって求めることができる。

そして、制御装置３０は、「触媒温度Ｔ_ｃｃ（ｎ）＝Ｔ_ｃｃ_ｏｆｆ−（Ｔ_ｃｃ（ｎ−１）−Ｔ_ａｍｂ）×Ａ×ｈ×ｓｐｄ×Δｔ／ｑ」の算出式により、エンジン１の始動に伴う触媒暖機運転後にエンジン１を停止してからＥＶ走行している現時点までの触媒温度Ｔ_ｃｃ（ｎ）を算出する。なお、ｎは、算出回数を示している。

制御装置３０は、ステップＳ１０９において触媒温度Ｔ_ｃｃ（ｎ）を算出した後、ステップＳ１１０に進み、現在の走行モードがＣＳモードであるか否かを判別する。上述したように、本実施例の触媒温度Ｔ_ｃｃ（ｎ）を用いた触媒暖機制御は、ＣＳモードでは触媒暖機運転を実行しないように制御される。このため、制御装置３０は、ＣＳモードであるとき、触媒温度Ｔ_ｃｃ（ｎ）に固定値Ｔ_ｃｃ_ｈｏｔを代入する。固定値Ｔ_ｃｃ_ｈｏｔは、触媒活性温度Ｔ_ｃｃ_ｔｈよりも高い値が設定される。

制御装置３０は、図２の時刻ｔ１２から時刻ｔ２までの間、ステップＳ１０１，Ｓ１０８のＹＥＳ，Ｓ１０９を繰り返し行い、時間経過に伴って変化するその時点での触媒温度Ｔ_ｃｃ（ｎ）を算出する。そして、図２で説明した、ＥＶ走行後のエンジン１の再始動を行う時刻ｔ２において、制御装置３０は、ステップＳ１０１で停止中のエンジン１を作動させる判別され、ステップＳ１０２において時刻ｔ２でのエンジン再始動が、イグニッションスイッチがオンされた後に初めてのエンジン始動でないと判別されるので、ステップＳ１０４に進む。

ステップＳ１０４では、制御装置３０は、イグニッションスイッチがオンされた後のエンジン１の再始動であるか否かを判別する。このとき、制御装置３０は、図２で説明した時刻ｔ２におけるＥＶ走行に伴って停止していたエンジン１が再始動されると判別し、ステップＳ１０５に進む。

ステップＳ１０５において、制御装置３０は、時刻ｔ２でのエンジン再始動時の触媒温度Ｔ_ｃｃ（ｎ）が、閾値よりも小さいか否かを判別する。閾値としては、触媒活性温度Ｔ_ｃｃ_ｔｈが用いられる。エンジン再始動時の触媒温度Ｔ_ｃｃ（ｎ）が、閾値よりも小さいとき、制御装置３０は、ステップＳ１０３に進み、エンジン１の再始動に伴って触媒暖機運転を実行するように制御する。その後は、エンジン１の継続的な作動によるステップＳ１０６，Ｓ１０７を経た触媒温度Ｔ_ｃｃ_ｏｆｆの推定処理が行われる。

一方、ステップＳ１０５において、エンジン再始動時の触媒温度Ｔ_ｃｃ（ｎ）が閾値以上であると判別されたときは、ＣＤモードであっても触媒暖機運転を実行しないように制御し、ステップＳ１０３をスキップしてステップＳ１０６，Ｓ１０７の触媒温度Ｔ_ｃｃ_ｏｆｆの推定処理を行う。

ステップＳ１０５の処理において、ＣＤモードでの走行制御中の場合、触媒温度Ｔ_ｃｃ（ｎ）は、ステップＳ１０９で算出された推定値が用いられる。一方、ＣＳモードでの走行制御中は、ステップＳ１１１で代入された固定値Ｔ_ｃｃ_ｈｏｔが用いられる。固定値Ｔ_ｃｃ_ｈｏｔは、閾値（触媒活性温度Ｔ_ｃｃ_ｔｈ）よりも大きい値に設定されるため、ＣＳモードでの走行制御中は、常にステップＳ１０５においてエンジン再始動時の触媒温度Ｔ_ｃｃ（ｎ）が閾値以上であると判別され、触媒暖機運転が実行されないように制御されることになる。

また、図４で示したＣＳモードで走行制御を開始したとき、図６の触媒暖機制御では、時刻ｔ３においてイグニッションスイッチがオンされた後の初回のエンジン１の始動時には、必ず触媒暖機運転が行われるように制御されるが、一度触媒暖機運転が行われると、ＣＤモードに比べてＥＶ走行する時間が短い（エンジン１の停止時間が短い）ので、時刻ｔ３１でエンジン１を停止して第２ＭＧ３の動力のみを用いたＥＶ走行を行い、時刻ｔ３２で停止状態にあるエンジン１が再始動するときは、触媒温度Ｔ_ｃｃ（ｎ）に関係なく、触媒暖機運転を実行しないように制御されることになる。

なお、上記説明において、図２の時刻ｔ２でエンジン１が再始動した後、さらにエンジン１を停止してＥＶ走行が行われることもある。つまり、２回目以降のエンジン１の再始動時においても、図６に示した触媒暖機制御の処理フローに従い、ＣＤモード中にエンジン１を停止したＥＶ走行によって触媒温度Ｔ_ｃｃ（ｎ）が閾値よりも低ければ、再度触媒暖機運転が行われるように制御される。

１：エンジン、２：第１ＭＧ、３：第２ＭＧ、４：動力分配機構、５：トランスミッション、６：バッテリ、７：車輪、８：ディファレンシャルギア、９：インバータ、１０：充電器、１１：インレット、１２：排気管、１３：触媒、２１：車速センサ、２２：エンジン回転数センサ、２３：吸入空気量センサ、２４：外気温センサ、２５：電圧センサ、２６：電流センサ、２７：電池温度センサ、３０：制御装置、３１：車両制御装置、３２：エンジン制御装置、３３：バッテリ制御装置、３４：充電制御装置

Claims (1)

1. 排気系に排気ガスを浄化する触媒を有するエンジンと、充放電を行うバッテリと、前記バッテリから供給される電力によって駆動する走行用モータと、を備えたハイブリッド車両の制御装置であって、
   前記制御装置は、ＣＤモードとＣＳモードとを切り替えて前記車両の走行制御を遂行し、前記ＣＤモード及び前記ＣＳモードの各々は、前記エンジンが動作している状態と停止している状態とを有しており、
   触媒温度を推定するとともに、前記エンジンの始動に伴う触媒暖機運転後、前記エンジンを停止して前記走行用モータによって車両走行している間の前記触媒温度が所定値よりも低いとき、前記エンジンを再始動する際に再度触媒暖機運転を実行させるように制御する触媒暖機制御部を有し、
   前記触媒暖機制御部は、前記ＣＳモードでの走行中に停止状態にある前記エンジンが再始動するときは、前記触媒温度を推定せず、前記触媒温度として前記所定値よりも高い固定値を設定し、触媒暖機運転を実行しないように制御することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。