(57)【要約】  ハイブリッド車両は、車両駆動力を発生するためのエンジンおよび電動機を搭載する。エンジンの回転数（Ｎｅ）およびトルク（Ｔｅ）によって示される動作領域は、理論空燃比に従って燃料噴射量を算出する通常領域（３０５）と、エンジンの排気系に設けられた触媒の温度上昇抑制のために理論空燃比に従った燃料噴射量よりも燃料を増量するＯＴ増量領域（３１０）とを含む。ハイブリッド車両の制御装置は、車両状態に応じてハイブリッド車両の全体要求パワーを算出するとともに、全体要求パワーに従ってエンジン動作点を決定する。エンジン動作点（Ｐ１）がＯＴ増量領域（３１０）内であるときには、エンジン出力パワーを減少することによって、通常領域（３０５）内にエンジン動作点（Ｐ２）を変更する。電動機の出力パワーは、エンジン動作点の変更によるエンジン出力パワーの低下を補償して、全体要求パワーが確保されるように決定される。
2012070133.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両駆動力を発生するための内燃機関（２００）および電動機（１２０）を搭載したハイブリッド車両の制御装置（１７０）であって、
前記内燃機関の回転数およびトルクによって示される動作領域は、理論空燃比に従って燃料噴射量を算出する第１の動作領域（３０５）と、前記内燃機関の排気系に設けられた触媒（２４０）の温度上昇抑制のために前記理論空燃比に従った燃料噴射量よりも燃料を増量する第２の動作領域（３１０）とを含み、
前記制御装置は、車両状態に応じて前記ハイブリッド車両の全体要求パワーを算出するとともに、全ての車両状態において前記内燃機関のトルクおよび回転数が前記第１の動作領域に含まれるように、前記内燃機関の出力パワーを決定し、かつ、前記全体要求パワーが確保されるように、前記内燃機関の出力パワーに基づいて前記電動機の出力パワーを決定する、ハイブリッド車両の制御装置。
【請求項２】
前記ハイブリッド車両は、
前記内燃機関（２００）の始動時に前記内燃機関をモータリングするための始動電動機（１１０）をさらに備え、
前記制御装置（１７０）は、前記内燃機関の始動時において、前記内燃機関の燃料噴射量を前記理論空燃比に従って設定するとともに、前記内燃機関の回転数が始動時の目標回転数（Ｎ０）に達するまでの期間において前記始動電動機が前記モータリングのための正トルクを発生するように制御する、請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項３】
前記ハイブリッド車両は、
前記内燃機関（２００）の始動時に前記内燃機関をモータリングするための始動電動機（１１０）をさらに備え、
前記制御装置（１７０）は、前記内燃機関の始動時において、前記内燃機関の燃料噴射量を前記理論空燃比に従って設定するとともに、前記始動電動機の回転数が、前記内燃機関の回転数が始動時の目標回転数に達したときの定常回転数（Ｎ１）よりも一旦上昇した後に、前記定常回転数に整定するように、前記始動電動機を制御する、請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項４】
前記ハイブリッド車両は、
前記電動機（１２０）の駆動に用いられる電力を蓄積するための蓄電装置（１５０）と、
前記内燃機関の出力によって前記蓄電装置の充電電力を発生するための発電機構（１１０）とをさらに備え、
前記制御装置（１７０）は、前記蓄電装置の蓄積エネルギ（ＳＯＣ）が基準値（Ｓｔｈ）よりも低い場合に、前記内燃機関（２００）の出力パワーが一定の下で前記内燃機関の回転数が上昇するように、前記内燃機関の動作点を変更する、請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項５】
前記ハイブリッド車両は、
前記電動機（１２０）の駆動に用いられる電力を蓄積するための蓄電装置（１５０）と、
車両走行中に前記蓄電装置の充電電力を発生するための発電機構（１１０）とをさらに備え、
前記制御装置（１７０）は、前記内燃機関（２００）への高出力要求に備えた前記蓄電装置の充電レベル上昇制御が必要であるか否かを走行状態に基づいて判定するとともに、前記充電レベル上昇制御が必要であると判定された場合には、前記蓄電装置の蓄積エネルギが増加するように前記発電機構を制御する、請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項６】
前記制御装置（１７０）は、前記全体要求パワーに対する前記内燃機関および前記電動機の出力パワーの配分を決定するとともに、前記決定されたパワー配分に従う前記内燃機関の動作点が前記第２の動作領域（３１０）に含まれるときに、前記内燃機関の動作点を前記第１の動作領域（３０５）内に変更するように前記内燃機関の出力パワーを低下させ、かつ、前記動作点の変更による前記内燃機関の出力パワーの低下分を反映して前記電動機の出力パワーを増加するようにパワー配分を修正する、請求項１から５のいずれか１項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項７】
車両駆動力を発生するための内燃機関（２００）および電動機（１２０）を搭載したハイブリッド車両の制御方法であって、
前記内燃機関の回転数およびトルクによって示される動作領域は、理論空燃比に従って燃料噴射量を算出する第１の動作領域（３０５）と、前記内燃機関の排気系に設けられた触媒（２４０）の温度上昇抑制のために前記理論空燃比に従った燃料噴射量よりも燃料を増量する第２の動作領域（３１０）とを含み、
前記制御方法は、
車両状態に応じて前記ハイブリッド車両の全体要求パワーを算出するステップ（Ｓ１００）と、
全ての車両状態において前記内燃機関のトルクおよび回転数が前記第１の動作領域に含まれるように、前記内燃機関の出力パワーを決定するステップ（Ｓ１３０，Ｓ１４０）と、
前記全体要求パワーが確保されるように、前記内燃機関の出力パワーに基づいて前記電動機の出力パワーを決定するステップ（Ｓ１１０）とを備える、ハイブリッド車両の制御方法。
【請求項８】
前記ハイブリッド車両は、
前記内燃機関（２００）の始動時に前記内燃機関をモータリングするための始動電動機（１１０）をさらに備え、
前記内燃機関の始動時において、前記内燃機関の燃料噴射量は記理論空燃比に従って設定され、かつ、前記始動電動機は、前記内燃機関の回転数が始動時の目標回転数（Ｎ０）に達するまでの期間において前記始動電動機が前記モータリングのための正トルクを発生するように制御される、請求項７に記載のハイブリッド車両の制御方法。
【請求項９】
前記ハイブリッド車両は、
前記内燃機関（２００）の始動時に前記内燃機関をモータリングするための始動電動機（１１０）をさらに備え、
前記内燃機関の始動時において、前記内燃機関の燃料噴射量は前記理論空燃比に従って設定され、かつ、前記始動電動機は、前記始動電動機の回転数が、前記内燃機関の回転数が始動時の目標回転数に達したときの定常回転数（Ｎ１）よりも一旦上昇した後に、前記定常回転数に整定するように制御される、請求項７に記載のハイブリッド車両の制御方法。
【請求項１０】
前記ハイブリッド車両は、
前記電動機（１２０）の駆動に用いられる電力を蓄積するための蓄電装置（１５０）と、
前記内燃機関の出力によって前記蓄電装置の充電電力を発生するための発電機構（１１０）とをさらに備え、
前記制御方法は、
前記蓄電装置の蓄積エネルギ（ＳＯＣ）が基準値（Ｓｔｈ）よりも低い場合に、前記内燃機関（２００）の出力パワーが一定の下で前記内燃機関の回転数が上昇するように、前記内燃機関の動作点を変更するステップ（Ｓ１７０，Ｓ１８０）をさらに備える、請求項７に記載のハイブリッド車両の制御方法。
【請求項１１】
前記ハイブリッド車両は、
前記電動機（１２０）の駆動に用いられる電力を蓄積するための蓄電装置（１５０）と、
車両走行中に前記蓄電装置の充電電力を発生するための発電機構（１１０）とをさらに備え、
前記制御方法は、
前記内燃機関（２００）への高出力要求に備えた前記蓄電装置の充電レベル上昇制御が必要であるか否かを走行状態に基づいて判定するステップ（Ｓ２１０）と、
前記充電レベル上昇制御が必要であると判定された場合に、前記蓄電装置の蓄積エネルギが増加するように前記発電機構を制御するステップ（Ｓ２２０）とをさらに備える、請求項７に記載のハイブリッド車両の制御方法。
【請求項１２】
前記制御方法は、
前記全体要求パワーに対する前記内燃機関（２００）および前記電動機（１２０）の出力パワーの配分を決定するステップ（Ｓ１２０）をさらに備え、
前記内燃機関の出力パワーを決定するステップ（Ｓ１３０，Ｓ１４０）は、前記決定されたパワー配分に従う前記内燃機関の動作点が前記第２の動作領域（３１０）に含まれるときに、前記内燃機関の動作点を前記第１の動作領域（３０５）内に変更するように前記内燃機関の出力パワーを低下させ、
前記出力パワーの配分を決定するステップは、前記動作点の変更による前記内燃機関の出力パワーの低下分を反映して、前記電動機の出力パワーを増加するようにパワー配分を修正する、請求項７から１１のいずれか１項に記載のハイブリッド車両の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ハイブリッド車両の制御装置および制御方法に関し、より特定的には、ハイブリッド車両の内燃機関からの排出エミッションの抑制に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンおよびモータを駆動力源として備えるハイブリッド車両では、モータのみの走行時には、エンジンを停止することによりゼロエミッション走行を実現できる。一方、ハイブリッド車両は、少なくとも、駆動力が大きくなる高速走行時や加速時には、エンジンを作動させた状態で走行することが一般的である。このため、エンジンの排気ガスからエミッションを除去するために、三元触媒に代表される排気浄化装置が設けられる。以下では、排気浄化装置全般を総称して、単に「触媒」とも称する。【０００３】
特開２００７−２３７７９４号公報（特許文献１）には、触媒が過高温となったときに、その温度を低下させるための技術が記載されている。具体的には、バッテリ充電量（ＳＯＣ）が高レベルの場合には、モータ出力を増加させてモータによりエンジンを所定回転速度以上で連れ回すように制御する一方で、ＳＯＣが低レベルの場合は、エンジンの空燃比をリッチ化するとともに、エンジンの出力を低負荷領域から脱するように増加させることが記載されている。【０００４】
また、特開２００４−２０４７０７号公報（特許文献２）には、ハイブリッド車両のノッキング発生回避のためのエンジン制御が記載されている。具体的には、高負荷出力が要求された結果、エンジンの動作状態が初期状態から最終状態へ移行する場合に、一旦両者の中間の過渡状態でエンジンを動作させるようにエンジンが制御される。そして、過渡状態での動作時には、エンジン出力の不足分をモータジェネレータによって補うことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２３７７９４号公報
【特許文献２】特開２００４−２０４７０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載されるように、エンジンの空燃比をリッチ化することによって、エンジンの排気温度低下により触媒の温度上昇を抑制することができる。このため、エンジンの高出力領域において、触媒の温度上昇を抑制するために、空燃比を理論空燃比よりもリッチ化するための燃料増量（以下、「ＯＴ増量」とも称する）を実行することが知られている。【０００７】
しかしながら、燃料増量により空燃比が理論空燃比よりも低下すると、未燃ＣＯが発生する。このため、触媒が活性化されていても、排気エミッションが増加してしまう虞がある。特に、近年では、エミッション規制が厳しさを増しており、このようなエミッション規制をクリアするために、燃料増量の適用そのものが困難となる可能性がある。【０００８】
この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、排気温度の上昇による排気浄化装置（触媒）の過高温および車両駆動力の不足を招くことなく、ハイブリッド車両の排気エミッションを抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明のある局面では、車両駆動力を発生するための内燃機関および電動機を搭載したハイブリッド車両の制御装置であって、内燃機関の回転数およびトルクによって示される動作領域は、理論空燃比に従って燃料噴射量を算出する第１の動作領域と、内燃機関の排気系に設けられた触媒の温度上昇抑制のために理論空燃比に従った燃料噴射量よりも燃料を増量する第２の動作領域とを含む。そして、制御装置は、車両状態に応じてハイブリッド車両の全体要求パワーを算出するとともに、全ての車両状態において内燃機関のトルクおよび回転数が第１の動作領域に含まれるように、内燃機関の出力パワーを決定し、かつ、全体要求パワーが確保されるように、内燃機関の出力パワーに基づいて電動機の出力パワーを決定する。【００１０】
好ましくは、ハイブリッド車両は、内燃機関の始動時に内燃機関をモータリングするための始動電動機をさらに備える。そして、制御装置は、内燃機関の始動時において、内燃機関の燃料噴射量を理論空燃比に従って設定するとともに、内燃機関の回転数が始動時の目標回転数に達するまでの期間において始動電動機がモータリングのための正トルクを発生するように制御する。あるいは、制御装置は、内燃機関の始動時において、内燃機関の燃料噴射量を理論空燃比に従って設定するとともに、始動電動機の回転数が、内燃機関の回転数が始動時の目標回転数に達したときの定常回転数よりも一旦上昇した後に、定常回転数に整定するように、始動電動機を制御する。【００１１】
また好ましくは、ハイブリッド車両は、電動機の駆動に用いられる電力を蓄積するための蓄電装置と、内燃機関の出力によって蓄電装置の充電電力を発生するための発電機構とをさらに備える。制御装置は、蓄電装置の蓄積エネルギが基準値よりも低い場合に、内燃機関の出力パワーが一定の下で内燃機関の回転数が上昇するように、内燃機関の動作点を変更する。【００１２】
あるいは好ましくは、ハイブリッド車両は、電動機の駆動に用いられる電力を蓄積するための蓄電装置と、車両走行中に蓄電装置の充電電力を発生するための発電機構とをさらに備える。そして、制御装置は、内燃機関への高出力要求に備えた蓄電装置の充電レベル上昇制御が必要であるか否かを走行状態に基づいて判定するとともに、充電レベル上昇制御が必要であると判定された場合には、蓄電装置の蓄積エネルギが増加するように発電機構を制御する。【００１３】
さらに好ましくは、制御装置は、全体要求パワーに対する内燃機関および電動機の出力パワーの配分を決定するとともに、決定されたパワー配分に従う内燃機関の動作点が第２の動作領域に含まれるときに、内燃機関の動作点を第１の動作領域内に変更するように内燃機関の出力パワーを低下させ、かつ、動作点の変更による内燃機関の出力パワーの低下分を反映して電動機の出力パワーを増加するようにパワー配分を修正する。【００１４】
この発明の他の局面では、車両駆動力を発生するための内燃機関および電動機を搭載したハイブリッド車両の制御方法であって、内燃機関の回転数およびトルクによって示される動作領域は、理論空燃比に従って燃料噴射量を算出する第１の動作領域と、内燃機関の排気系に設けられた触媒の温度上昇抑制のために理論空燃比に従った燃料噴射量よりも燃料を増量する第２の動作領域とを含む。そして、制御方法は、車両状態に応じてハイブリッド車両の全体要求パワーを算出するステップと、全ての車両状態において内燃機関のトルクおよび回転数が第１の動作領域に含まれるように、内燃機関の出力パワーを決定するステップと、全体要求パワーが確保されるように、内燃機関の出力パワーに基づいて電動機の出力パワーを決定するステップとを備える。【００１５】
好ましくは、ハイブリッド車両は、内燃機関の始動時に内燃機関をモータリングするための始動電動機をさらに備える。そして、内燃機関の始動時において、内燃機関の燃料噴射量は記理論空燃比に従って設定され、かつ、始動電動機は、内燃機関の回転数が始動時の目標回転数に達するまでの期間において始動電動機がモータリングのための正トルクを発生するように制御される。あるいは、内燃機関の始動時において、内燃機関の燃料噴射量は理論空燃比に従って設定され、かつ、始動電動機は、始動電動機の回転数が、内燃機関の回転数が始動時の目標回転数に達したときの定常回転数よりも一旦上昇した後に、定常回転数に整定するように制御される。【００１６】
また好ましくは、ハイブリッド車両は、電動機の駆動に用いられる電力を蓄積するための蓄電装置と、車両走行中に蓄電装置の充電電力を発生するための発電機構とをさらに備える。そして、制御方法は、蓄電装置の蓄積エネルギが基準値よりも低い場合に、内燃機関の出力パワーが一定の下で内燃機関の回転数が上昇するように、内燃機関の動作点を変更するステップをさらに備える。【００１７】
あるいは好ましくは、ハイブリッド車両は、電動機の駆動に用いられる電力を蓄積するための蓄電装置と、車両走行中に蓄電装置の充電電力を発生するための発電機構とをさらに備える。そして、制御方法は、内燃機関への高出力要求に備えた蓄電装置の充電レベル上昇制御が必要であるか否かを走行状態に基づいて判定するステップと、充電レベル上昇制御が必要であると判定された場合に、蓄電装置の蓄積エネルギが増加するように発電機構を制御するステップとをさらに備える。【００１８】
さらに好ましくは、制御方法は、全体要求パワーに対する内燃機関および電動機の出力パワーの配分を決定するステップをさらに備える。そして、上述の内燃機関の出力パワーを決定するステップは、決定されたパワー配分に従う内燃機関の動作点が第２の動作領域に含まれるときに、内燃機関の動作点を第１の動作領域内に変更するように内燃機関の出力パワーを低下させる。さらに、上述の出力パワーの配分を決定するステップは、動作点の変更による内燃機関の出力パワーの低下分を反映して、電動機の出力パワーを増加するようにパワー配分を修正する。
【発明の効果】
【００１９】
この発明によれば、排気温度の上昇による排気浄化装置（触媒）の過高温および車両駆動力の不足を招くことなく、ハイブリッド車両の排気エミッションを抑制することができる
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態１による制御装置を搭載したハイブリッド車両を説明するためにブロック図である。
【図２】図１に示したエンジンの構成を詳細に説明する図である。
【図３】ハイブリッド車両のエンジン、第１ＭＧおよび第２ＭＧの間の回転数の関係を示す共線図である。
【図４】ハイブリッド車両のエンジン停止時における共線図である。
【図５】ハイブリッド車両のエンジン始動後の共線図である
【図６】エンジンの動作領域を説明する概念図である。
【図７】本発明の実施の形態１によるハイブリッド車両の走行制御を説明するフローチャートである。
【図８】実施の形態１による変更前のエンジン動作点における共線図である。
【図９】実施の形態１による変更後のエンジン動作点における共線図である。
【図１０】本発明の実施の形態２によるハイブリッド車両の走行制御を説明するフローチャートである。
【図１１】実施の形態２による動作点の変更を説明する概念図である。
【図１２】実施の形態２による変更前のエンジン動作点における共線図である。
【図１３】実施の形態２による変更後のエンジン動作点における共線図である。
【図１４】本発明の実施の形態３によるハイブリッド車両の走行制御を説明するフローチャートである。
【図１５】実施の形態３によるハイブリッド車両の走行制御の一例を説明するためのグラフである。
【図１６】ハイブリッド車両の通常のエンジン始動制御を説明する波形図である。
【図１７】実施の形態４によるハイブリッド車両の走行制御に従うエンジン始動制御を説明する波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下では、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は原則的に繰返さないものとする。
【００２２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１による制御装置を搭載したハイブリッド車両１００を説明するためにブロック図である。
【００２３】
図１を参照して、ハイブリッド車両１００は、第１ＭＧ（Motor  Generator）１１０と、第２ＭＧ１２０と、動力分割機構１３０と、減速機１４０と、バッテリ１５０と、ＰＭ（Power  train  Manager）−ＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）１７０と、ＭＧ（Motor  Generator）−ＥＣＵ１７２と、「内燃機関」に対応するエンジン２００とを備える。
【００２４】
以下の説明で明らかになるように、ＰＭ−ＥＣＵ１７０によって、本発明の実施の形態１による制御装置による走行制御が実現される。なお、ＰＭ−ＥＣＵ１７０を始めとする各ＥＣＵは、図示しないＣＰＵ（Central  Processing  Unit）およびメモリを内蔵して構成され、当該メモリに記憶されたマップおよびプログラムに従うソフトウェア処理によって、各センサによる検出値に基づく演算処理を実行するように構成される。あるいは、ＥＣＵの少なくとも一部は、専用の電子回路等によるハードウェア処理によって、所定の数値演算処理および／または論理演算処理を実行するように構成されてもよい。
【００２５】
第１ＭＧ１１０、第２ＭＧ１２０およびエンジン２００は、動力分割機構１３０を介して連結されている。エンジン２００が発生する動力は、動力分割機構１３０により、２経路に分割される。一方は減速機１４０を介して前輪１６０を駆動する経路である。もう一方は、第１ＭＧ１１０を駆動させて発電する経路である。ハイブリッド車両１００は、エンジン２００および第２ＭＧ１２０のうちの少なくともいずれか一方からの駆動力により走行する。
【００２６】
図２は、図１に示したエンジン２００の構成を詳細に説明する図である。
図２を参照して、エンジン２００においては、エアクリーナ（図示せず）から吸入される空気が、吸気管２１０を流通して、エンジン２００の燃焼室２０２に導入される。スロットルバルブ２１４の開度（スロットル開度）により、燃焼室２０２に導入される空気量が調整される。スロットル開度は、スロットルモータ２１２により制御される。
【００２７】
燃料は、フューエルタンク（図示せず）に貯蔵され、フューエルポンプ（図示せず）を介して、インジェクタ２０４から燃焼室２０２に噴射される。吸気管２１０から導入された空気と、インジェクタ２０４から噴射された燃料との混合気が、ＥＣＵ４００からの制御信号により制御されるイグニッションコイル２０６を用いて着火されて燃焼する。
【００２８】
混合気が燃焼した後の排気ガスは、エンジン２００の排気系に設けられた触媒２４０を通って、大気に排出される。触媒２４０は、代表的には、排気管２２０の途中に設けられる。触媒２４０は、各種の排気浄化装置を総称するものである。
【００２９】
触媒２４０は、代表的には、排気ガス中に含まれるエミッション（炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）などの有害物質）を浄化処理する三元触媒によって構成される。触媒２４０には、アルミナをベースとし、白金、パラジウム、ロジウムを加えた貴金属が担持されており、炭化水素と一酸化炭素の酸化反応と、窒素酸化物の還元反応を同時に行わせることができる。触媒２４０は、一般的には、温度が高いほど排気浄化能力が高くなる特性を有するが、過高温となると特性の劣化や故障が生じる虞がある。したがって、触媒２４０については、非活性状態となる低温時には、積極的に排気温度を上昇させることによって、早期に暖機する必要がある。一方で、触媒２４０の活性化後では、過熱から保護するために、排気温度が高くなり過ぎないように制御する必要がある。
【００３０】
エンジンＥＣＵ２０１には、エンジン水温センサ２０８、エアフロメータ２１６、吸入空気温センサ２１８、空燃比センサ２２２、および酸素センサ２２４からの信号が入力されている。
【００３１】
エンジン水温センサ２０８は、エンジン冷却水の温度（エンジン水温）ＴＷを検出する。エアフロメータ２１６は、スロットルバルブ２１４よりも上流側の吸気管２１０に設けられ、吸入空気量（エンジン２００に吸入される単位時間あたりの空気量）Ｇａを検出する。吸入空気温センサ２１８は、吸入空気の温度（吸入空気温）ＴＡを検出する。空燃比センサ２２２は、排気ガス中の空気と燃料との比率を検出する。酸素センサ２２４は、排気ガス中の酸素濃度を検出する。これらの各センサは、検出結果を表わす信号をエンジンＥＣＵ２０１に送信する。
【００３２】
エンジンＥＣＵ２０１は、図１のＰＭ−ＥＣＵ１７０からの制御目標値に従って、エンジン２００を制御する。具体的には、エンジンＥＣＵ２０１は、各センサから送られてきた信号、ＲＯＭに記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、エンジン２００の回転数およびトルクが上記制御目標値と一致するように、エンジン２００の各要素を制御する。たとえば、エンジンＥＣＵ２０１は、適正な点火時期となるようにイグニッションコイル２０６を制御したり、適正なスロットル開度となるようにスロットルモータ２１２を制御したりする。また、エンジンＥＣＵ２０１は、適正な燃料噴射量となるように、インジェクタ２０４を制御する。具体的には、空燃比センサ２２２および酸素センサ２２４からの信号に基づいて、空燃比が適正値となるように燃料噴射量をフィードバック制御する。
【００３３】
再び図１を参照して、第１ＭＧ１１０は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルを有する、三相交流回転電機である。第１ＭＧ１１０は、動力分割機構１３０により分割されたエンジン２００の駆動力により発電する。第１ＭＧ１１０により発電された電力は、車両の走行状態や、バッテリ１５０の充電量を示すＳＯＣ（State  Of  Charge）に応じて使い分けられる。
【００３４】
たとえば、通常走行時では、第１ＭＧ１１０により発電された電力はそのまま第２ＭＧ１２０を駆動させる電力となる。一方、バッテリ１５０のＳＯＣが制御目標よりも低い場合、第１ＭＧ１１０により発電された電力は、後述するインバータにより交流から直流に変換される。その後、後述するコンバータにより電圧が調整されてバッテリ１５０に蓄えられる。なお、ＳＯＣの制御目標は、単一のＳＯＣ目標値であってもよく、一定のＳＯＣ範囲であってもよい。
【００３５】
第２ＭＧ１２０は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルを有する、三相交流回転電機である。第２ＭＧ１２０は、バッテリ１５０に蓄えられた電力および第１ＭＧ１１０により発電された電力のうちの少なくともいずれかの電力により駆動する。
【００３６】
第２ＭＧ１２０の駆動力は、減速機１４０を介して前輪１６０に伝えられる。これにより、第２ＭＧ１２０はエンジン２００をアシストしたり、第２ＭＧ１２０からの駆動力により車両を走行させたりする。なお、前輪１６０の代わりにもしくは加えて後輪を駆動するようにしてもよい。すなわち、第２ＭＧ１２０は、車両駆動力を発生するための「電動機」に対応する。
【００３７】
ハイブリッド車両１００の回生制動時には、減速機１４０を介して前輪１６０により第２ＭＧ１２０が駆動され、第２ＭＧ１２０が発電機として作動する。これにより第２ＭＧ１２０は、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２ＭＧ１２０により発電された電力は、バッテリ１５０に蓄えられる。
【００３８】
第１ＭＧ１１０および第２ＭＧ１２０の制御には、たとえば、インバータ（図示せず）によるＰＷＭ（Pulse  Width  Modulation）制御が用いられる。なお、第１ＭＧ１１０および第２ＭＧ１２０をＰＷＭ制御を用いて制御する方法には、周知の一般的な技術を利用すればよいため、ここではさらなる詳細な説明は繰返さない。
【００３９】
動力分割機構１３０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プラネタリギヤユニットである。ピニオンギヤは、サンギヤおよびリングギヤと噛合う。キャリアは、ピニオンギヤが自転可能であるように支持する。サンギヤは第１ＭＧ１１０の回転軸に連結される。キャリアはエンジン２００のクランクシャフトに連結される。リングギヤは第２ＭＧ１２０の回転軸および減速機１４０に連結される。
【００４０】
エンジン２００、第１ＭＧ１１０および第２ＭＧ１２０が、プラネタリギヤユニットを介して連結されることで、エンジン２００、第１ＭＧ１１０および第２ＭＧ１２０の回転数は、図３に示すように、共線図において直線で結ばれる関係になる。
【００４１】
したがって、図４に示すように、エンジン２００を停止するとともに、第２ＭＧ１２０の駆動力のみでハイブリッド車両１００が走行する場合、第２ＭＧ１２０の出力軸回転数が正になるとともに、第１ＭＧ１１０の出力軸回転数が負になる。
【００４２】
エンジン２００を始動する場合、図５に示すように、第１ＭＧ１１０を用いてエンジン２００をクランキングするように、第１ＭＧ１１０をモータとして作動させることによって第１ＭＧ１１０の出力軸回転数が正にされる。すなわち、第１ＭＧ１１０は、「始動電動機」として動作することができる。
【００４３】
再び図１を参照して、バッテリ１５０は、複数のバッテリセルを一体化したバッテリモジュールを、さらに複数直列に接続して構成された組電池によって構成されることが一般的である。バッテリ１５０の電圧は、たとえば２００Ｖ程度である。
【００４４】
バッテリ１５０には、第１ＭＧ１１０もしくは第２ＭＧ１２０により発電された電力が充電される。そして、バッテリ１５０に蓄積された電力は、第１ＭＧ１１０および第２ＭＧ１２０の駆動に用いることができる。すなわち、バッテリ１５０は「蓄電装置」に対応する。
【００４５】
バッテリ１５０の温度・電圧・電流等の状態は、電池センサ１５２により検出される。電池センサ１５２は、温度センサ、電圧センサおよび電流センサ等の各種センサを包括的に表記するものである。バッテリ１５０への充電電力は、上限値ＷＩＮを超えないように制限される。同様に、バッテリ１５０の放電電力は、上限値ＷＯＵＴを超えないように制限される。上限値ＷＩＮ，ＷＯＵＴは、バッテリ１５０のＳＯＣ、温度、温度の変化率等のパラメータに基づいて定められる。
【００４６】
上述のように、エンジン２００は、ＰＭ−ＥＣＵ１７０からの制御目標値に従って制御される。ＰＭ−ＥＣＵ１７０とＭＧ−ＥＣＵ１７２とは双方向に通信可能に接続される。ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、後述する走行制御によって、第１ＭＧ１１０および第２ＭＧ１２０の制御目標値（代表的には、トルク指令値）を生成する。そして、ＭＧ−ＥＣＵ１７２は、ＰＭ−ＥＣＵ１７０から伝達された制御目標値に従って、第１ＭＧ１１０および第２ＭＧ１２０を制御する。
【００４７】
ハイブリッド車両１００では、車両状態に適した走行を行うための走行制御が、ＰＭ−ＥＣＵ１７０によって実行される。たとえば、車両発進時および低速走行時には、図４に示した共線図のように、エンジン２００を停止した状態で、第２ＭＧ１２０の出力によって、ハイブリッド車両１００は走行する。定常走行時には、図５に示した共線図のように、エンジン２００を始動して、エンジン２００および第２ＭＧ１２０の出力によって、ハイブリッド車両１００は走行する。特に、エンジン２００を高効率の動作点で動作させることによって、ハイブリッド車両１００の燃費が向上する。
【００４８】
上述のように、ハイブリッド車両１００では、第１ＭＧ１１０をエンジン２００の出力によって発電する「発電機構」として機能させることができる。バッテリ１５０の充電電力および／または第２ＭＧ１２０の消費電力を得るために、必要に応じて、エンジン２００の出力が増加されるとともに、第１ＭＧ１１０は、この増加された出力によって発電するように制御される。たとえば、バッテリ１５０のＳＯＣ低下時には、本来、エンジン２００が停止されるべき動作状態（低速・低負荷走行等）であっても、エンジン２００がバッテリ１５０の充電のために始動される。
【００４９】
このように、本実施の形態によるハイブリッド車両１００では、エンジン２００の動作要否および、動作時におけるエンジン２００の回転数およびトルクは、ＰＭ−ＥＣＵ１７０による走行制御によって決定される。
【００５０】
次に、図６を用いてエンジン２００の動作領域を説明する。
図６を参照して、エンジン２００の動作領域および動作点は、回転数およびトルクの組み合わせによって示される。エンジン２００の動作可能領域は、エンジントルクＴｅ＜Ｔｍａｘ（最大トルク）かつ、エンジン回転数Ｎｅ＜Ｎｍａｘ（最大回転数）の範囲内である。
【００５１】
高出力領域では、エンジン２００での燃料燃焼による熱エネルギが増加するため、排気温度が上昇する。これにより、触媒２４０（図２）が過高温となる虞がある。したがって、このような高出力領域では、理論空燃比に従う燃料噴射量よりも燃料を増量する制御（すなわち、ＯＴ増量）が行われる。ＯＴ増量による燃料のリッチ化によって排気温度が低下することにより、触媒２４０が過高温から保護される。
【００５２】
図６に示されるように、エンジン２００の特性に基づいて、理論空燃比に基づいた燃料噴射量が適用される通常領域３０５と、ＯＴ増量が必要となるＯＴ増量領域３１０との境界線３００を予め定めることができる。境界線３００は、エンジン２００の諸元によって決まるため、任意のエンジンに対してエンジン設計時に予め特定することができる。通常領域３０５は「第１の動作領域」に対応し、ＯＴ増量領域３１０は「第２の動作領域」に対応する。
【００５３】
本実施の形態によるハイブリッド車両１００においても、エンジン２００の動作点がＯＴ増量領域３１０の中に入った場合には、燃料増量（ＯＴ増量）を行なう必要がある。このような燃料増量を行なうと、触媒２４０が活性化していても、未燃ＣＯの増加によってエミッションが悪化する虞がある。これにより、厳しいエミッション規制についてはクリアできなくなる可能性がある。
【００５４】
したがって、本実施の形態によるハイブリッド車両１００の制御装置では、以下に説明するように、エミッション悪化を防止するための走行制御を行う。
【００５５】
図７は、本発明の実施の形態１によるハイブリッド車両の走行制御を説明するフローチャートである。図７に示すフローチャートに従う制御処理は、ＰＭ−ＥＣＵ１７０によって所定の制御周期で繰り返し実行される。なお、図７を始めとする各フローチャートの各ステップの処理は、ＥＣＵによるソフトウェア処理および／またはハードウェア処理によって実行することができる。
【００５６】
図７を参照して、ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、ステップＳ１００により、車両状態（車速、ペダル操作等）に応じて、ハイブリッド車両１００が必要とするトータル駆動力を算出する。代表的には、アクセル開度および車速に応じて、トータル駆動力が算出される。
【００５７】
そして、ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、ステップＳ１１０により、ステップＳ１００で算出したトータル駆動力に基づいて、エンジン出力パワーＰｅを決定する。そして、ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、エンジン出力パワーＰｅを出力するためのエンジン２００の動作点（以下、単に「エンジン動作点」とも称する）を決定する。
【００５８】
この際に、バッテリ１５０の充電のために必要な充電パワーＰｃｈｇは、エンジン出力パワーＰｅに組み入れられる。たとえば、現在のＳＯＣとＳＯＣ制御目標（たとえば、５０〜６０％）との比較に基づいて、充電パワーＰｃｈｇが決定される。具体的には、ＳＯＣが制御目標よりも低く充電が必要である場合にはＰｃｈｇ＞０に設定される一方で、ＳＯＣが制御目標よりも高く放電が必要である場合にはＰｃｈｇ＜０に設定される。
【００５９】
再び図６を参照して、エンジン２００を効率良く動作させるための動作ライン３１５が予め設定されている。動作ライン３１５は、代表的には、燃費が最も良くなる動作点の集合である。等パワー線３２０の各々は、出力パワーが同一である動作点の集合である。
【００６０】
ステップＳ１１０では、エンジン出力パワーＰｅに対応する等パワー線３２０と、動作ライン３１５との交点が、エンジン動作点に決定される。
【００６１】
再び図７を参照して、ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、ステップＳ１２０では、ステップＳ１１０で設定されたエンジン動作点に従って、トータル駆動力を発生できるように第１ＭＧ１１０および第２ＭＧ１２０のトルク指令値を決定する。決定されたエンジン動作点によるエンジン出力ではトータル駆動力が不足する場合には、第２ＭＧ１２０が不足するトルクをアシストする。
【００６２】
この結果、トータル駆動力を確保するための、ハイブリッド車両１００全体での要求パワー（以下、トータル要求パワーＰｔｌとも称する）に対する、第１ＭＧ１１０、第２ＭＧ１２０およびエンジン２００の間のパワー配分が決定される。
【００６３】
ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、ステップＳ１３０では、ステップＳ１１０で決定されたエンジン動作点が、図６に示されたＯＴ増量領域３１０に入っているかどうかを判定する。そして、エンジン動作点がＯＴ増量領域内であるとき（Ｓ１３０のＹＥＳ判定時）には、ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、ステップＳ１４０により、パワー配分の変更を要求する。具体的には、ステップＳ１４０では、エンジン出力パワーを減少させるとともに、第２ＭＧ１２０の出力パワーを増加させる。
【００６４】
さらに、ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、再びステップＳ１１０を実行して、減少されたエンジン出力パワーに応じたエンジン動作点を再決定する。これにより、エンジン動作点が変更される。ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、ステップＳ１２０を再び実行して、変更後のエンジン動作点に従うパワー配分を決定する。
【００６５】
再び図６を参照して、動作点Ｐ１は、ＯＴ増量領域３１０に入っている。すなわち、ステップＳ１３０で決定されたエンジン動作点がＰ１であるときには、ステップＳ１３０がＹＥＳ判定となる。そして、ステップＳ１４０によってエンジン出力パワーが減少すると、エンジン動作点は、Ｐ１からＰ２へ向けて変更される。
【００６６】
図８には、変更前の動作点Ｐ１における共線図が示される。
図８を参照して、エンジン２００の回転数およびトルク（Ｔｅ）は、動作点Ｐ１に対応した値となる。ハイブリッド車両１００の駆動軸に作用するトータル駆動力は、エンジン２００を支点として作用するエンジン直達トルクＴｅｐと、第２ＭＧ１２０の出力トルクＴｍｇ２との和となる。エンジン直達トルクＴｅｐは、第１ＭＧ１１０の出力トルクＴｍｇ１および動力分割機構１３０のギヤ比ρを用いて、Ｔｅｐ＝−Ｔｍｇ１／ρで与えられる。第１ＭＧ１１０の出力トルクＴｍｇ１は、エンジン２００の始動時には正（Ｔｍｇ１＞０）であるが、通常走行時には負（Ｔｍｇ１＜０）であるケースが多い。
【００６７】
図９には、変更後の動作点Ｐ２における共線図が示される。
図９を図８と比較して、動作点Ｐ２では、図８（動作点Ｐ１）と比較して、エンジン出力パワーの減少によって、エンジン２００の回転数およびトルク（Ｔｅ）が低下している。これに伴って、エンジン直達トルクＴｅｐは、動作点Ｐ２のときよりも低下する。
【００６８】
一方、エンジン出力の減少を補償するために、第２ＭＧ１２０の出力トルクＴｍｇ２が、図８よりも増加される。この結果、駆動軸に作用するトルク（すなわち、車両駆動力）となる、エンジン直達トルクＴｅｐおよび第２ＭＧ１２０の出力トルクＴｍｇ２の和は、図８と同等に確保される。すなわち、エンジン動作点をＰ２からＰ１に変更しても、車両駆動力は、ステップＳ１００で算出されたトータル駆動力に相当する値となる。
【００６９】
再び図７を参照して、ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、再びステップＳ１３０を実行して、変更後のエンジン動作点がＯＴ増量領域３１０に入っているかどうかを判定する。変更後のエンジン動作点がＯＴ増量領域３１０内であるときには、ステップＳ１３０がＹＥＳ判定とされる。この結果、ステップＳ１４０によるパワー配分変更およびステップＳ１１０によるエンジン動作点の変更が、再び実行される。このように、ステップＳ１３０がＮＯ判定となるまで、すなわち、エンジン動作点が通常領域３０５となるようなパワー配分が見出されるまで、ステップＳ１１０〜Ｓ１４０の処理が繰り返し実行される。
【００７０】
ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、エンジン動作点が、通常領域３０５内に決定されると、ステップＳ１３０をＮＯ判定として、処理をステップＳ１５０へ進める。ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、ステップＳ１５０では、決定された通常領域３０５内のエンジン動作点に従ってエンジン２００を制御するための制御目標値を生成する。制御目標値は、エンジンＥＣＵ２０１へ送出される。
【００７１】
この結果、実施の形態１によるハイブリッド車両の走行制御によれば、エンジン２００は、高速走行時や車両加速時等、本来の走行制御であれば高出力領域（ＯＴ増量領域３１０）で動作するような車両状態においても、理論空燃比に従った燃料噴射量が設定される通常領域３０５内で動作することとなる。したがって、いかなる車両状態に対しても、排気温度の上昇による触媒の過高温を防止するために燃料増量が必要となる高出力領域（ＯＴ増量領域３１０）での動作を回避することができる。この結果、排気エミッションの悪化が防止できる。
【００７２】
一方、エンジン２００の動作点変更による出力パワー低下分は、第２ＭＧ１２０の出力増加によってカバーされるので、ステップＳ１００で求められた、車両状態に応じたトータル駆動力は確保される。このようにして、排気温度の上昇による触媒の過高温および車両駆動力の不足を招くことなく、ハイブリッド車両の排気エミッションを抑制することができる。
【００７３】
（実施の形態２）
実施の形態１によるハイブリッド車両の走行制御を実現するためには、第２ＭＧ１２０の出力増加によるトルク補償が必要である。したがって、バッテリ１５０の蓄積エネルギ（ＳＯＣ）が不足すると、かかる走行制御の実行が困難となる。
【００７４】
実施の形態２では、第２ＭＧ１２０によるトルク補償を確実に実行するための処理を含む走行制御について説明する。なお、実施の形態２を含む以降の実施の形態では、実施の形態１と共通する部分については、特に言及することなく説明を省略する。
【００７５】
図１０は、本発明の実施の形態２によるハイブリッド車両の走行制御を説明するフローチャートである。図１０に示すフローチャートに従う制御処理は、ＰＭ−ＥＣＵ１７０によって所定の制御周期で繰り返し実行される。
【００７６】
図１０を図７と比較して、実施の形態２によるハイブリッド車両の走行制御では、ステップＳ１３０のＮＯ判定時、すなわち、通常領域３０５内のエンジン動作点が決定された後に、ステップＳ１７０〜Ｓ１９０がさらに実行される点で異なる。その他の各ステップの制御処理については、図７で説明したのと同様であるので説明は繰返さない。
【００７７】
ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、通常領域３０５内のエンジン動作点が決定されたとき（Ｓ１３０のＮＯ判定時）には、ステップＳ１７０により、現在のＳＯＣを基準値Ｓｔｈと比較する。基準値Ｓｔｈは、第２ＭＧ１２０のトルク増加が困難となるＳＯＣ領域に対してマージンを設けるように設定することができる。たとえば、基準値Ｓｔｈは、通常のＳＯＣ制御目標よりも低いレベルである。
【００７８】
ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、現在のＳＯＣが基準値Ｓｔｈよりも低い場合（Ｓ１７０のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ１８０により、エンジン２００の出力パワーを一定に保った上で、エンジン回転数が上昇するようにエンジン動作点を変更する。さらに、ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、ステップＳ１９０により、動作点変更によるエンジン回転数の上昇（ステップＳ１８０）を活かして、第１ＭＧ１１０の発電量を増加する。
【００７９】
図１１を参照して、動作点Ｐ２は、実施の形態１による走行制御によって通常領域３０５内に設定されたエンジン動作点である。ＳＯＣが低い場合には、等パワー線３２０上でエンジン回転数Ｎｅが増加する動作点Ｐ３が、ステップＳ１８０（図１０）により設定される。このようにすると、エンジン２００の動作点が通常領域３０５内にあるパワー配分を維持したままで、エンジン回転数を上昇することができる。
【００８０】
図１２には動作点Ｐ２における共線図が示され、図１３には動作点Ｐ３における共線図が示される。図１２の共線図は、図９に示した共線図と同等である。
【００８１】
図１３を図１２と比較して、動作点Ｐ３では、エンジントルクＴｅが低下する一方で、エンジン回転数が上昇する。この結果、駆動軸の回転数（すなわち、車速）を同一とするための第１ＭＧ１１０の回転数が増大する。第１ＭＧ１１０による発電電力は、トルクおよび回転数の積に比例する。したがって、エンジン動作点をＰ２からＰ３へ変更することにより、第１ＭＧ１１０による発電電力を増大できる。
【００８２】
再び図１０を参照して、現在のＳＯＣが基準値Ｓｔｈよりも高い場合（Ｓ１７０のＮＯ判定時）には、ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、ステップＳ１８０，Ｓ１９０の処理をスキップする。あるいは、ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、ステップＳ１３０，Ｓ１４０によってエンジン動作点が変更されていないときには、ＳＯＣとは無関係にステップＳ１８０，Ｓ１９０の処理をスキップしてもよい。
【００８３】
そして、ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、ステップＳ１５０により、ステップＳ１２０で決定されたエンジン動作点またはＳ１８０で変更されたエンジン動作点に従ってエンジン２００を制御するための制御目標値を生成して、エンジンＥＣＵ２０１へ送出する。なお、上述のように、いずれの場合もエンジン動作点は、通常領域３０５内に決定されている。
【００８４】
このように、実施の形態２によるハイブリッド車両の走行制御によれば、バッテリ１５０の蓄積エネルギが少ない（ＳＯＣが低レベル）ときにも、第１ＭＧ１１０の発電量を増加することによって、実施の形態１による走行制御による第２ＭＧ１２０の出力増加に必要な電力を発生することができる。
【００８５】
あるいは、上述のように、エンジン動作点が変更（Ｓ１３０，Ｓ１４０）されたときに限定して、ステップＳ１７０〜Ｓ１９０の処理を実行することとすれば、第１ＭＧ１１０による発電電力を増加するためのエンジン動作点の変更を、必要最小限に止めることができる。すなわち、エンジン動作点の変更が必要であるにも関らずＳＯＣが低いとき（ＳＯＣ＜Ｓｔｈ）には、第２ＭＧ１２０の出力を増加するための電力を発電する一方で、かかる必要がないときには、エンジン効率の低下を防止できる。
【００８６】
また、常時、ステップＳ１７０〜Ｓ１９０の処理を実行することとすれば、第２ＭＧ１２０の出力が高くない車両状態においても、バッテリＳＯＣを基準値Ｓｔｈよりも高くして、実施の形態１による走行制御による第２ＭＧ１２０の出力増加に備えることができる。
【００８７】
（実施の形態３）
エンジン動作点がＯＴ増量領域３１０（図６）に入るようなパワー配分となるのは、高車速時にアクセル開度が大きくなるという、ある程度特殊な車両状態（高速高負荷）に限られる。たとえば、高速走行時に、追越しのために加速したり、登坂するような走行状態において、ＯＴ増量領域に入るようなエンジン動作点が設定される。
【００８８】
したがって、実施の形態３では、このような特殊な車両状態が生じる可能性がある場合に、バッテリ１５０の蓄積エネルギ（ＳＯＣ）のレベルを予め高めておくための走行制御について説明する。
【００８９】
図１４は、本発明の実施の形態３によるハイブリッド車両の走行制御を説明するフローチャートである。図１４に示すフローチャートに従う制御処理は、ＰＭ−ＥＣＵ１７０によって所定の制御周期で繰り返し実行される。
【００９０】
図１４を図７と比較して、実施の形態３によるハイブリッド車両の走行制御では、ステップＳ１３０のＮＯ判定時、すなわち、通常領域３０５内のエンジン動作点が決定された後に、ステップＳ２００〜Ｓ２２０がさらに実行される点で異なる。その他の各ステップの制御処理については、図７で説明したのと同様であるので説明は繰返さない。
【００９１】
ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、ステップＳ２００により、ステップＳ１３０，Ｓ１４０によりエンジン動作点が変更されたか否かを判定する。そして、エンジン動作点が変更されていない場合（Ｓ２００のＮＯ判定時）には、ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、ステップＳ２１０により、実施の形態１による走行制御による第２ＭＧ１２０の出力増加に備えるために、バッテリ１５０の充電レベル（ＳＯＣ）を予備的に上昇させるための高ＳＯＣ制御（充電レベル上昇制御）が必要な走行状態であるか否かを判定する。すなわち、ステップＳ２１０では、走行状態が、予め定められた高ＳＯＣ制御条件を満たしているか否かが判定される。
【００９２】
高ＳＯＣ制御条件は、実施の形態１による走行制御によってエンジン動作点が変更されるような高出力がエンジン２００に要求されるような車両状態の発生が予測されるような走行状態をカバーするように設定される。たとえば、１００ｋｍ／ｈ程度の所定速度以上の高速走行が所定時間継続したときに、高ＳＯＣ制御条件が成立してステップＳ２１０はＹＥＳ判定される。あるいは、ナビゲーション情報等に基づいて、高車速での登坂走行が発生することが予測された場合にも、登坂路の勾配・距離、あるいは、登坂路までの走行距離に基づいて、高ＳＯＣ制御条件が成立する。
【００９３】
ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、高ＳＯＣ制御条件が成立したとき（Ｓ２１０のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ２２０により、ＳＯＣレベルを上昇させるための高ＳＯＣ制御をオンする。高ＳＯＣ制御としては、バッテリ１５０のＳＯＣ制御目標を通常（たとえば、５０〜６０％）よりも上昇させることによって、バッテリ１５０の充電を促進することができる。このようにすると、一時的に高められたＳＯＣ制御目標に向けてバッテリ１５０を充電するための充電パワーＰｃｈｇがトータル要求パワーＰｔｌに加え入れられることによって、バッテリ１５０が強制的に充電される。あるいは、現在のＳＯＣとＳＯＣ制御目標とに基づいて決定される充電パワーＰｃｈｇを正方向にオフセットさせることによっても、高ＳＯＣ制御を実現できる。
【００９４】
高ＳＯＣ制御のオン中には、高められた充電パワーＰｃｈｇに基づいて、エンジン２００、第１ＭＧ１１０および第２ＭＧ１２０のパワー配分および動作点が決定されることによって、バッテリ１５０の充電が促進される。
【００９５】
ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、高ＳＯＣ制御条件が非成立のとき（Ｓ２１０のＮＯ判定時）には、ステップＳ２２０の処理をスキップする。また、エンジン動作点が変更されている場合（Ｓ２００のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ２１０，Ｓ２２０の処理はスキップされる。ステップＳ２２０による高ＳＯＣ制御は、エンジン動作点の変更に伴う第２ＭＧ１２０の消費電力増大に備えるものだからである。ステップＳ２２０の非実行時には、高ＳＯＣ制御は自動的にオフされる。
【００９６】
ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、図７と同様のステップＳ１５０により、決定された通常領域３０５内のエンジン動作点に従ってエンジン２００を制御するための制御目標値を生成する。なお、高ＳＯＣ制御がオンされると、少なくとも次回の制御周期から高ＳＯＣ制御を反映して、パワー配分および動作点が決定されるが、当該制御周期において、パワー配分および動作点を修正するようにしてもよい。
【００９７】
図１５には、実施の形態３によるハイブリッド車両の走行制御の一例が示される。
図１５を参照して、時刻ｔ１から時刻ｔ２の間、所定速度Ｖｔを超える高速走行が所定時間以上継続することにより、時刻ｔ２において、図１４のステップＳ２００がＹＥＳ判定とされる。
【００９８】
この結果、時刻ｔ２から高ＳＯＣ制御が実行されて、バッテリ１５０のＳＯＣが上昇する。そして、時刻ｔ３〜ｔ４からの加速走行によって、実施の形態１で説明した走行制御が実行される。すなわち、エンジン動作点をＯＴ増量領域３１０（図６）の外側に出すために、第２ＭＧ１２０の出力が増加される。第２ＭＧ１２０の出力を増加するための電力をバッテリ１５０から供給する必要があるが、この電力は、時刻ｔ２〜ｔ３での高ＳＯＣ制御によって高められたＳＯＣによって確実に確保することができる。
【００９９】
このように実施の形態３によるハイブリッド車両の走行制御によれば、エンジン動作点の変更を要する高出力がエンジン２００に要求されるような車両状態となる可能性がある場合に、高ＳＯＣ制御によりバッテリ１５０のＳＯＣを予め上昇させることができる。この結果、第２ＭＧ１２０の出力増加を伴う実施の形態１による走行制御を、より確実に実行することが可能となる。
【０１００】
なお、実施の形態２による走行制御を、実施の形態３による走行制御と組み合わせることも可能である。たとえば、ステップＳ１３０，Ｓ１４０によりエンジン動作点が変更された場合（Ｓ２００のＹＥＳ判定時）に、図７のステップＳ１７０〜Ｓ１９０の処理を実行する制御処理とすることができる。このようにすると、高速高負荷の車両状態が長期間継続することによってバッテリ１５０のＳＯＣが低下した場合にも、第１ＭＧ１１０の発電量増加によって、第２ＭＧ１２０の出力増加に必要な電力を発生することができる。
【０１０１】
（実施の形態４）
ハイブリッド車両は、上述のように、車両状態によっては、エンジン２００を停止して第２ＭＧ１２０の出力のみによって走行する。すなわち、ハイブリッド車両では、車両状態に応じてエンジン２００が間欠的に運転される。
【０１０２】
したがって、一定の走行モードにおける排出エミッションの総量が規制される場合には、エンジン間欠運転に伴うエンジン２００の始動時における排出エミッションを抑制することも重要となる。
【０１０３】
実施の形態４では、ハイブリッド車両の走行制御の１つとして、排出エミッションを抑制するためのエンジン始動制御を説明する。
【０１０４】
図１６は、ハイブリッド車両の通常のエンジン始動制御を説明する波形図である。図１６および図１７には、車両発進時におけるエンジン始動の際の動作波形が示される。
【０１０５】
図１６を参照して、ハイブリッド車両１００では、第１ＭＧ１１０の正トルクによってエンジン２００をモータリングすることによってエンジン回転数を上昇させるとともに、燃料噴射を開始する。エンジン始動の際には、エンジン出力を確保するために、燃料噴射量が一時的に増量される。すなわち、一時的に理論空燃比よりも空燃比をリッチにすることによって、エンジン２００を確実に始動するためのエネルギを確保する。しかしながら、この燃料増量によって未燃ＣＯの発生により排出エミッションが悪化する。
【０１０６】
第１ＭＧ１１０は、モータリングのために正トルクを発生した後、出力トルクが減少されて、エンジン始動完了の時点では負トルクを発生している。すなわち、第１ＭＧ１１０のトルクは、エンジン回転数が、エンジン始動時の目標回転数Ｎ０に達する前に、負トルクとされる。
【０１０７】
この結果、第１ＭＧ１１０の回転数についても、エンジン始動完了時における定常回転数Ｎ１に向かって単調に上昇する。この定常回転数Ｎ１は、エンジン２００の始動時目標回転数Ｎ０と、動力分割機構１３０のギヤ比（ρ）とによって決まる。
【０１０８】
このように、ハイブリッド車両１００の通常のエンジン始動では、第１ＭＧ１１０によるモータリングは従属的なものであり、燃料増量によってエンジンの始動エネルギの確保を確実なものとしている。そして、エンジン２００の始動が完了するまでの間、第２ＭＧ１２０のトルクによって、車速を得るための駆動力がカバーされていることが理解される。
【０１０９】
図１７には、実施の形態４によるハイブリッド車両の走行制御に従うエンジン始動制御を説明する波形図が示される。図１７中には、比較のために、図１６に示した通常のエンジン始動制御における動作波形が点線で示されている。
【０１１０】
図１７を参照して、実施の形態４によるエンジン始動制御では、通常（図１６）と比較して、第１ＭＧ１１０のモータリングが長期間実施される。特に、エンジン回転数が始動時の目標回転数Ｎ０に達するまでの期間において、第１ＭＧ１１０が正トルクを発生していることにより、図１６のような燃料増量を実施することなく、エンジン２００を始動できている。第１ＭＧ１１０の回転数についても、図１６の場合よりも速やかに立ち上がっている。特に、第１ＭＧ１１０の回転数がエンジン始動完了前に定常回転数Ｎ１よりも上昇した後に、エンジン始動完了時に定常回転数Ｎ１となる点が、図１６と異なる。
【０１１１】
また、エンジン回転数の上昇が図１６と比較して遅くなっている点をカバーするために、第２ＭＧ１２０の出力トルクおよび回転数は、図１６よりも早く上昇する。これにより、エンジン始動時の車速の推移は、図１６の場合とほぼ同等となっている。
【０１１２】
このように、実施の形態４によるハイブリッド車両の走行制御では、第１ＭＧ１１０によるモータリングを強化することによって、エンジン始動時においても理論空燃比に従って燃料噴射量が設定される。この結果、図１６に示した燃料増量を伴う通常のエンジン始動制御とは異なり、エンジン始動時に排出エミッションが悪化することがない。この結果、エンジンの始動および停止を伴う走行期間内でのエミッション排出量の総和を抑制することができる。実施の形態４による走行制御は、実施の形態１〜３で説明した走行制御と適宜組み合わせることが可能である。
【０１１３】
このように、実施の形態１〜４によるハイブリッド車両の走行制御によれば、触媒の過高温を防止するための燃料増量や、エンジン始動時の燃料増量が不要であるので、走行期間を通じた排出エミッションの抑制を図ることができる。この結果、厳格化されたエミッション規制についてもクリアできることが期待される。
【０１１４】
なお、ハイブリッド車両の駆動系については、図１に例示したハイブリッド車両１００とは異なる構成に対しても、本実施の形態によるハイブリッド車両の走行制御を適用することが可能である点について確認的に記載する。具体的には、パラレル式のハイブリッド車両を始めとして、エンジンおよび電動機の両方が車両駆動力を発生できる構成であれば、配置される電動機（モータジェネレータ）の個数や駆動系の構成に関らず、実施の形態１〜３による走行制御の適用が可能である。また、実施の形態４による走行制御についても、エンジンを始動時にモータリングする電動機を具備する構成であれば適用が可能である。
【０１１５】
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請求の範囲によって示され、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。
【産業上の利用可能性】
【０１１６】
この発明は、エンジンおよび電動機を駆動力源として搭載するハイブリッド車両に適用することができる。
【符号の説明】
【０１１７】
１００  ハイブリッド車両、１１０  第１ＭＧ、１２０  第２ＭＧ、１３０  動力分割機構、１４０  減速機、１５０  バッテリ、１５２  電池センサ、１６０  前輪、２００  エンジン、２０１  エンジンＥＣＵ、２０２  燃焼室、２０４  インジェクタ、２０６  イグニッションコイル、２０８  エンジン水温センサ、２１０  吸気管、２１２  スロットルモータ、２１４  スロットルバルブ、２１６  エアフロメータ、２１８  センサ、２２２  空燃比センサ、２２４  酸素センサ、２２０  排気管、２４０  触媒、３００  境界線、３０５  通常領域、３１０  ＯＴ増量領域、３１５  動作ライン、３２０  等パワー線、Ｎ１  定常回転数、Ｎｅ  エンジン回転数、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３  動作点、Ｓｔｈ  ＳＯＣ基準値、Ｔｅ  エンジントルク、Ｔｅｐ  エンジン直達トルク、Ｔｍｇ１，Ｔｍｇ２  出力トルク（ＭＧ）、Ｖｔ  所定速度、ｔ１〜ｔ４，ｔａ，ｔｂ  時刻。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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