(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関及び電動機を搭載しその内燃機関及び電動機の少なくとも一方の駆動により走行可能なハイブリッド車両に設置される車両制御装置であって、
前記内燃機関の排気ガスを浄化する触媒の劣化状態を検出する劣化検出手段を備え、
前記検出手段により検出された前記触媒の劣化状態に応じて、前記電動機の出力を制限すること、
を特徴とする車両制御装置。
【請求項２】
前記触媒の劣化度が大きいほど前記電動機に給電するバッテリの充電量が大きくなければ前記電動機を駆動させないように、前記電動機の出力を制限することを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。
【請求項３】
前記触媒の劣化度が大きいほど前記電動機に給電するバッテリの温度が常温に近くなければ前記電動機を駆動させないように、前記電動機の出力を制限することを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。
【請求項４】
運転者の意思により電動機を駆動させて走行可能なハイブリッド車両に設置されていることを特徴とする１〜３のいずれか一項に記載の車両制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハイブリッド車両の制御を行う車両制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ハイブリッド車両の動作を制御するものとして、特開２０００−３２４６１５号公報に記載されるように、電動発電機から電力供給を受けるバッテリの蓄電状態を検出し、その蓄電状態が所定の蓄電量を超えるときにバッテリとモータの接続を切断しバッテリの過充電を防止する装置が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した装置においては、バッテリの充電量が低下すると、エンジンの駆動力を用いて電動発電機により発電しバッテリの充電を行う。しかし、エンジンの排気ガスを浄化する触媒が劣化している場合、大きな充電量を要求すると、エンジン負荷が大きくなり、排気量が増加して、触媒の浄化能力を超え、エミッションが悪化するおそれがある。
【０００４】
また、特開平１１−１７３１７５号公報に記載されるように、触媒が未活性である場合には、点火遅角を行い触媒の暖機を促進するとともに、点火遅角による出力不足を電動発電機の駆動力で補償することが知られている。しかし、触媒の劣化が大きい場合には、十分に温度を上げて浄化能力を維持する必要がある。このため、電動発電機の駆動量が多くなり充電量が不足するおそれがある。この場合、触媒暖機に必要な時間が長くなると、エンジン出力を触媒の暖機のために専念させることができず、エンジン出力を走行動力として用いることとなる。その際、吸入空気量が変動し、エミッションが悪化するような事態を生ずるおそれがある。
【０００５】
そこで本発明は、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、触媒劣化によるエミッション悪化を防止する車両制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明に係る車両制御装置は、内燃機関及び電動機を搭載しその内燃機関及び電動機の少なくとも一方の駆動により走行可能なハイブリッド車両に設置される制御装置であって、内燃機関の排気ガスを浄化する触媒の劣化状態を検出する劣化検出手段を備え、検出手段により検出された触媒の劣化状態に応じて、前記電動機の出力を制限することを特徴とする。この場合、触媒の劣化度が大きいほど電動機に給電するバッテリの充電量が大きくなければ電動機を駆動させないように、電動機の出力を制限することが望ましい。また、触媒の劣化度が大きいほど電動機に給電するバッテリの温度が常温に近くなければ電動機を駆動させないように、電動機の出力を制限することが望ましい。
【０００９】
更に、これらの発明に係る車両制御装置は、望ましくは、運転者の意思により電動機を駆動させて走行可能なハイブリッド車両に設置される。例えば、電動機走行スイッチ（ＥＶ走行スイッチ）などを具備するハイブリッド車両に設置される。
【００１１】
これらの発明によれば、触媒の劣化度に応じて電動機の出力を制御し、触媒が劣化しているときにその出力を制限することによって、電動機に給電するバッテリの充電電圧の低下が防止され、車両始動などのエミッション悪化を防止できる。また、触媒の劣化に応じて電動機の出力を制限することにより、触媒の劣化前又は触媒の劣化度が小さいときに電動機の駆動によるＥＶ走行が必要以上に制限されることを防止でき、ＥＶ走行範囲を拡大化が図れる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
（第一実施形態）
図１は第一実施形態に係る車両制御装置の構成概要図である。
【００１３】
図１に示すように、本実施形態に係る車両制御装置１は、エンジン２及びモータ３を搭載しエンジン２又はモータ３の駆動により走行可能なハイブリッド車両に設置されている。モータ３は、バッテリ５から電力供給を受けて駆動する電動機であり、減速機６を介して駆動輪７に機械的に接続され、駆動輪７に駆動力を伝達する。エンジン２は、動力分配機構８及び減速機６を介して駆動輪７に機械的に接続され、駆動輪７に駆動力を伝達する。動力分配機構８としては、例えば遊星歯車機構が用いられる。
【００１４】
動力分配機構８には、ジェネレータ９が接続されている。ジェネレータ９は、エンジン２の駆動力を受けて発電する発電機である。ジェネレータ９及びモータ３は、インバータ１０を介してバッテリ５に対し電気的に接続されている。ジェネレータ９により発電された交流電力は、インバータ１０により直流変換されてバッテリ５に充電される。バッテリ５の直流電力は、インバータ１０により交流変換されてモータ３に供給され、その交流電力の供給によりモータ３が駆動する。
【００１５】
車両制御装置１が設置されるハイブリット車両としては、上述したハイブリッド車両にものに限られるものではなく、モータとジェネレータの双方の機能を備えるモータジェネレータを搭載するものでもよい。また、車両制御装置１が設置されるハイブリット車両は、車輪駆動をモータで行いエンジンをジェネレータへの電力供給源として用いるシリーズタイプ、エンジンとモータの双方で車輪を駆動可能としたパラレルタイプなどいずれのタイプのものであってもよい。
【００１６】
車両制御装置１は、エンジンＥＣＵ２０、ハイブリッドＥＣＵ３０、モータＥＣＵ４０を備えて構成されている。エンジンＥＣＵ２０は、ハイブリッドＥＣＵ３０からの駆動要求に従い、エンジン２のスロットル開度指令信号を出力する制御器である。モータＥＣＵ４０は、ハイブリッドＥＣＵ３０からの駆動要求に従い、インバータ１０を通じてモータ３の駆動信号を出力する制御器であり、インバータ１０と接続されている。ハイブリッドＥＣＵ３０は、アクセル開度、シフトポジションなどから必要なエンジン出力、モータトルクなどを演算し、エンジンＥＣＵ２０、モータＥＣＵ４０に駆動要求信号を出力し、エンジン２及びモータ３の駆動を制御する制御器である。
【００１７】
なお、図１では、エンジンＥＣＵ２０、ハイブリッドＥＣＵ３０、モータＥＣＵ４０がそれぞれ別体に設けられているが、これらの全部又は一部が一体に構成されていてもよい。
【００１８】
車両には、ＥＶ走行スイッチ５１が設置されている。ＥＶ走行スイッチ５１は、車両の運転者の意思によりモータ走行を可能とするスイッチである。このＥＶ走行スイッチ５１が運転者によりオンされることにより、所定の条件下でモータ３の駆動により車両走行が行われる。
【００１９】
エンジン２の排気経路５２の途中には、触媒５３、触媒５４が上流側から順に設けられている。触媒５３、５４は、エンジン２から排出される排気ガスの有害成分を浄化するものである。排気経路５２の触媒５３の上流側には、Ｏ２センサ５７が設けられている。排気管５２の触媒５３の下流側であって触媒５４の上流側には、Ｏ２センサ５８が設けられている。また、排気管５２の触媒５４の下流側には、Ｏ２センサ５９が設けられている。Ｏ２センサ５７〜５９は、排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段である。Ｏ２センサ５７〜５９は、それぞれエンジンＥＣＵ２０に接続され、検出信号をエンジンＥＣＵ２０に出力する。
【００２０】
バッテリ５は、ハイブリッドＥＣＵ３０に接続されており、その蓄電電圧はハイブリッドＥＣＵ３０に入力されている。また、バッテリ５には、温度センサ６１が取り付けられている。温度センサ６１は、バッテリ５の温度を検出する温度検出手段として機能する。
【００２１】
次に本実施形態に係る車両制御装置の動作を説明する。
【００２２】
図２は、本実施形態に係る車両制御装置１のＥＶ走行制御処理を示すフローチャートである。図２のＳ１０に示すように、まず、ハイブリッドＥＣＵ３０にて、ＥＶ（Electric Vehicle）走行要求があるか否かが判断される。ここで、「ＥＶ走行」とは、モータ３の駆動による車両走行を意味する。
【００２３】
ＥＶ走行要求がある場合としては、例えば、車両の発進時、加速時など予めハイブリッドＥＣＵ３０に設定されたプログラムに基づいてＥＶ走行が要求される場合、ＥＶ走行スイッチ５１がオンされることにより運転者の意思に基づいてＥＶ走行が要求される場合などがある。
【００２４】
そして、Ｓ１０にてＥＶ走行要求がないと判断されたときには、Ｓ１８に移行し、ＥＶ走行禁止処理が行われる。ＥＶ走行禁止処理は、モータ３の駆動による車両走行を禁止させる処理である。この処理が行われることにより、車両走行は、エンジン２の駆動によって行われる。
【００２５】
一方、Ｓ１０にてＥＶ走行要求があると判断されたときには、Ｓ１２に移行し、触媒劣化状態が検出される。触媒劣化状態の検出は、その触媒劣化度を推定することによって行われる。触媒劣化度は、排気系に設けられる触媒５３、５４の劣化度合いを意味し、例えば、Ｏ２センサ５７〜５９の検出信号に基づいて推定される。具体的には、Ｏ２センサ５７〜５９において触媒上流側と下流側のセンサ出力波形を比較し、下流側のセンサ出力波形の挙動変化の度合いに基づいて触媒劣化度が推定される。下流側のセンサ出力波形の挙動変化の度合いが大きいときには、触媒劣化度が大きいと推定される。
【００２６】
なお、触媒５３、５４の触媒劣化度の推定は、いずれか一方の触媒劣化度のみをセンサ出力に基づいて推定し、他方の触媒劣化度を一方の劣化推定値に基づいて推定してもよい。触媒５３、５４は同一の排気系に設けられており、双方の劣化度はほぼ同じとなることから、一方から他方の劣化状態の推定が可能となる。この場合、Ｏ２センサの設置数を削減することが可能となる。
【００２７】
そして、Ｓ１４に移行し、ＥＶ走行を許可するか否かが判断される。このＥＶ走行許可は、触媒５３、５４の劣化度に応じて判断される。例えば、図３に示すように、触媒５３、５４の劣化度とバッテリ５の充電状態（ＳＯＣ：State of Charge）とをパラメータとするマップが予めハイブリッドＥＣＵ３０に設定され、Ｓ１２にて推定された触媒劣化度とバッテリ５の電圧とに基づきそのマップからＥＶ走行許可の可否が判断される。その際、図３に示すように、ＥＶ走行の許可と不許可の境界線Ａは、触媒劣化度が大きいほどバッテリＳＯＣが大きくなるように設定され、その境界線Ａより上方の領域がＥＶ走行許可領域として設定される。
【００２８】
このようにＥＶ走行許可領域を設定することにより、触媒劣化度が大きいときほどバッテリＳＯＣが大きくなければＥＶ走行が許可されないこととなる。このため、触媒劣化度が大きいほどバッテリ５の充電量が大きく維持される。
【００２９】
また、図４に示すように、触媒５３、５４の劣化度とバッテリ５の温度とをパラメータとするマップが予めハイブリッドＥＣＵ３０に設定され、Ｓ１２にて推定された触媒劣化度と温度センサ６１により検出されたバッテリ温度とに基づきそのマップからＥＶ走行許可の可否が判断される。その際、図４に示すように、ＥＶ走行の許可と不許可の境界線Ｂは触媒劣化度が大きいほどバッテリ温度が高くなるように設定され、ＥＶ走行の許可と不許可の境界線Ｃは、境界線Ｂの上方であって触媒劣化度が大きいほどバッテリ温度が低くなるように設定され、境界線Ｂと境界線Ｃの間の領域がＥＶ走行許可領域として設定される。このとき、境界線Ｂ、Ｃは、常温Ｄで交差するような傾きで設定するのが望ましい。
【００３０】
このようにＥＶ走行許可領域を設定することにより、触媒劣化度が大きいほどバッテリ温度が常温に近くなければＥＶ走行が許可されないこととなる。このため、バッテリ温度が常温に対し高いほど又は常温に対し低いほどバッテリ５の充電量が大きく維持される。
【００３１】
なお、Ｓ１４におけるＥＶ走行を許可の可否判断は、図３の触媒劣化度とバッテリＳＯＣとの関係及び図４の触媒劣化度とバッテリ温度との関係の双方に基づいて行ってもよいし、又はそれらの関係の一方にのみに基づいて行ってもよい。
【００３２】
そして、図２のＳ１４にてＥＶ走行を許可しないと判断されたときには、Ｓ１８に移行し、ＥＶ走行禁止処理が行われる。一方、１４にてＥＶ走行を許可すると判断されたときには、Ｓ１６に移行し、ＥＶ走行実行処理が行われる。このＥＶ走行実行処理は、モータ３の駆動により車両走行を行わせる処理である。この処理が行われることにより、ハイブリッドＥＣＵ３０からモータＥＣＵ４０に駆動要求信号が出力され、インバータ１０の作動によりモータ３が駆動して車両走行が行われる。ＥＶ走行実行処理を終えたら、制御処理を終了する。
【００３３】
図５に、本実施形態に係る車両制御装置１における出力制御処理のフローチャートを示す。図５のＳ３０に示すように、触媒劣化状態が検出される。この触媒劣化状態の検出は、触媒劣化度を推定することにより行われる。触媒劣化度は、排気系に設けられる触媒５３、５４の劣化度合いを意味し、例えば、Ｏ２センサ５７〜５９の検出信号に基づいて推定される。具体的な推定方法は、上述した図２のＳ１２と同様に行われる。
【００３４】
そして、Ｓ３２に移行し、エンジン２の出力上限値Ｐ１が算出される。出力上限値Ｐ１は、触媒劣化度に応じて算出される。例えば、図６に示すように、出力上限値Ｐ１と触媒５３、５４の劣化度とをパラメータとするマップが予めハイブリッドＥＣＵ３０に設定され、このマップにおいてＳ３０にて推定された触媒劣化度に対応する出力上限値を算出して行われる。図６において、エンジン出力上限値は、各触媒劣化度において触媒浄化率が所定以下に低下するエンジン出力に基づいて設定され、触媒劣化度が大きいほど小さくなるように設定される。また、エンジン出力上限値の設定は、触媒容量、触媒担持なども適宜考慮して行われる。このとき、例えば、理論空燃比のときに触媒浄化率が９５％以下に低下しないようにエンジン出力上限値が設定される。また、望ましくは、理論空燃比のときに触媒浄化率が９９％以下に低下しないようにエンジン出力上限値が設定される。
【００３５】
そして、Ｓ３４に移行し、車両全体出力Ｐの算出が行われる。この車両全体出力Ｐは、運転者の走行指示に対する車両全体における走行出力と走行以外に必要な出力との和であり、例えば、アクセルペダルの踏み込み量と現在の車速とに基づいて算出される。ここで、「走行以外に必要な出力」とは、バッテリ５の充電に必要なエンジン出力やエアコン作動に必要な出力などが該当する。
【００３６】
そして、Ｓ３６に移行し、エンジン出力Ｐｅとモータ出力Ｐｍの算出が行われる。エンジン出力Ｐｅとモータ出力Ｐｍは、それらの和がＳ３４で算出した車両全体出力となるように設定される。それらの配分は、負荷状態などを考慮してハイブリッドＥＣＵ３０により算出される。
【００３７】
そして、Ｓ３８に移行し、エンジン出力Ｐｅがエンジン出力上限値Ｐ１より大きいか否かが判断される。エンジン出力Ｐｅがエンジン出力上限値Ｐ１より大きくないと判断されたときには、制御処理を終了する。一方、エンジン出力Ｐｅがエンジン出力上限値Ｐ１より大きいと判断されたときには、出力補正処理が行われる。
【００３８】
出力補正処理は、エンジン出力Ｐｅがエンジン出力上限値Ｐ１を超えないように出力補正する処理である。これに伴い、走行以外に必要な出力であるバッテリ５の充電出力が低減され又はモータ出力Ｐｍが増加される。そして、出力補正処理を終えたら、制御処理を終了する。
【００３９】
以上のように、本実施形態に係る車両制御装置１によれば、上述したＥＶ走行制御処理を実行することにより、触媒劣化度に応じてＥＶ走行を制御し、触媒劣化度が小さいほどＥＶ走行が大きく許容され、触媒劣化度が大きいほどＥＶ走行が大きく制限される。このため、触媒が劣化していないとき又は劣化度が小さいときにＥＶ走行が必要以上に制限されることを防止でき、ＥＶ走行範囲の拡大化が図れる。一方、触媒が劣化しているときにはバッテリ５の充電量が低下することを防止でき、エミッション悪化を防止できる。
【００４０】
すなわち、触媒が劣化している場合には、触媒をより高温にしないと活性化しないため、暖機に時間がかかる。一方、バッテリ５の充電量が低下した状態又は高温時や低温時などバッテリ５の出力が絞られる状態で車両を始動すると、バッテリ５からモータ３へ十分な給電が行えないため、ＥＶ走行が制限される。このとき、触媒暖機に必要な時間がＥＶ走行する時間よりも長くなると、エンジン出力を触媒５３、５４の暖機のために専念させることができず、エンジン出力を走行動力として用いることとなる。この場合、吸入空気量が変動し、エミッションが悪化するような事態を生ずる。これに対し、触媒劣化度が大きいほどＥＶ走行を予め大きく制限しておくことにより、バッテリ５の充電量を十分に保つことができる。従って、車両始動時などにエミッションが悪化するという事態を回避することができる。
【００４１】
また、このＥＶ走行制御処理は、ＥＶ走行スイッチ５１などを有し運転者の意思によりＥＶ走行可能なハイブリッド車両の場合に、特に有効である。すなわち、運転者の意思によるＥＶ走行要求はバッテリ５の充電量に無関係であるため、その全ての要求に従うと、バッテリ充電量の低下を招き、エミッションが悪化するような事態を生ずるおそれがある。しかし、運転者の意思によるＥＶ走行要求を適切に制限することにより、そのような事態を未然に回避することが可能となる。
【００４２】
また、本実施形態に係る車両制御装置１によれば、上述した出力制御処理を実行することにより、触媒劣化度に応じて触媒浄化率が所定以下に低下しないようにエンジン出力が制限される。このため、触媒５３、５４の劣化時にエンジン出力が高い状態とされ、排気物ガスが触媒５３、５４を吹き抜けるなどしてエミッションが悪化するような事態を防止できる。
【００４３】
なお、上述した実施形態では、ＥＶ走行制御処理と出力制御処理の双方を実行可能な車両制御装置について説明したが、本発明に係る車両制御装置はそのようなものに限られるものではなく、それらの処理の一方のみを実行する装置であってもよい。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、触媒の劣化度に応じて内燃機関の出力を制御し、触媒の劣化により浄化能力が低下しているときにその出力を制限することによって、エミッションが悪化することを防止することができる。
【００４５】
また、触媒の劣化度に応じて電動機の出力を制御し、触媒が劣化しているときにその出力を制限することによって、電動機に給電するバッテリの充電電圧の低下が防止され、車両始動などのエミッション悪化を防止できる。また、触媒の劣化に応じて電動機の出力を制限することにより、触媒の劣化前又は触媒の劣化度が小さいときに電動機の駆動によるＥＶ走行が必要以上に制限されることを防止でき、ＥＶ走行範囲を拡大化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る車両制御装置の構成図である。
【図２】図１の車両制御装置におけるＥＶ走行制御処理のフローチャートである。
【図３】図２のＥＶ走行制御処理におけるＥＶ走行許可判断に用いられる触媒劣化度とバッテリＳＯＣの関係図である。
【図４】図１の車両制御装置におけるＥＶ走行許可判断に用いられる触媒劣化度とバッテリ温度の関係図である。
【図５】図１の車両制御装置における出力制御処理のフローチャートである。
【図６】図５の出力制御処理におけるエンジン出力上限値の算出に用いられる触媒劣化度とエンジン出力上限値の関係図である。
【符号の説明】
１…車両制御装置、２…エンジン（内燃機関）、３…モータ（電動機）、５…バッテリ、２０…エンジンＥＣＵ、３０…ハイブリッドＥＣＵ、４０…モータＥＣＵ、５３…触媒、５４…触媒。
【図１】
0003931645.tif 000002
【図２】
0003931645.tif 000003
【図３】
0003931645.tif 000004
【図４】
0003931645.tif 000005
【図５】
0003931645.tif 000006
【図６】
0003931645.tif 000007