(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
触媒装置を備えた内燃機関と、
該内燃機関の動力により発電可能であると共に該発電により得られた電力をバッテリに充電可能な発電機と、
前記バッテリから放電される放電電力に応じた動力を出力可能な電動機と
を備えたハイブリッド車両の制御装置であって、
前記触媒装置の暖機期間において前記発電により得られた電力を特定する第１の特定手段と、
該特定された電力に基づいて前記放電電力の上限を規定する放電電力制限値を設定する第１の設定手段と、
前記放電電力が該設定された放電電力制限値以下となるように前記内燃機関及び前記電動機を制御する第１の制御手段と
を具備することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
【請求項２】
前記電動機は、前記ハイブリッド車両の制動期間において前記ハイブリッド車両の車軸を介して入力される動力により発電可能であると共に該動力による発電を介して得られた電力を前記バッテリに充電可能に構成されており、
前記ハイブリッド車両の制御装置は、
前記特定された電力に基づいて前記バッテリに充電される充電電力の上限を規定する充電電力制限値を設定する第２の設定手段と、
前記充電電力が前記充電電力制限値を超えないように前記電動機を制御する第２の制御手段と
を更に具備する
ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項３】
前記第１の制御手段は、前記暖機期間において前記電動機の動力により前記ハイブリッド車両が走行するように前記電動機を制御すると共に、前記ハイブリッド車両を走行させるのに要する前記放電電力が前記放電電力制限値よりも大きい場合に少なくとも前記内燃機関の動力により前記ハイブリッド車両が走行するように前記内燃機関を制御する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項４】
前記第１の設定手段は、前記バッテリの状態に応じて定まる前記放電電力制限値の基準値を前記特定された電力に基づいて増加側に補正することにより前記放電電力制限値を設定する
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項５】
前記第１の特定手段は、前記暖機期間における前記発電機の単位時間当たりの発電量を時間積分することにより前記発電により得られた電力を特定する
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項６】
前記バッテリの温度を特定する第２の特定手段を更に具備し、
前記第１の設定手段は、該特定された温度に基づいて前記放電電力制限値を設定する
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項７】
前記特定された電力に対応する値を記憶する記憶手段を更に具備する
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項８】
前記ハイブリッド車両は、
前記内燃機関の動力を、第１軸及び前記ハイブリッド車両の車軸に連結された第２軸に夫々所定の比率で分配する動力分配手段を更に具備し、
前記発電機は、前記第１軸を介して入力される動力により発電可能に構成され、
前記電動機は、前記第２軸を介して前記車軸に動力を伝達可能に構成され、且つ前記車軸及び前記第２軸を介して入力される動力により発電可能に構成される
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動力源として電動機及び内燃機関を有するハイブリッド車両を制御するハイブリッド車両の制御装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置として、触媒暖機を考慮したものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示された車両に搭載されたバッテリ制御装置（以下、「従来の技術」と称する）によれば、触媒暖機が必要な場合には、バッテリの充電電力制限値と充電電力制限値とを拡大側に変化させることにより内燃機関の出力変化を抑制し、加速性能とエミッションの悪化抑制とを両立することが可能であるとされている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３６４３７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の技術においては、両制限値の拡大量がバッテリの温度（以下、適宜「バッテリ温度」と略称する）に基づいて設定されている。ところが、バッテリ温度に変化が生じない程度であっても、触媒暖機中等の限られた期間であればモータに十分な電力供給を行い得る程度の充電を行うことは可能である。従って、従来の技術では、モータによって加速性能を担保し得るにもかかわらず、未だ触媒暖機中にある内燃機関をして動力を出力せしめる必要が生じる場合があり、必ずしも加速性能の担保とエミッションの悪化抑制とが両立しない。即ち、従来の技術には、触媒暖機中にエミッション及び燃費の悪化招きかねないという技術的な問題点がある。
【０００５】
本発明は上述した問題点に鑑みてなされたものであり、触媒暖機中において加速性能を担保しつつエミッション及び燃費の悪化を抑制し得るハイブリッド車両の制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するために、本発明に係るハイブリッド車両の制御装置は、触媒装置を備えた内燃機関と、該内燃機関の動力により発電可能であると共に該発電により得られた電力をバッテリに充電可能な発電機と、前記バッテリから放電される放電電力に応じた動力を出力可能な電動機とを備えたハイブリッド車両の制御装置であって、前記触媒装置の暖機期間において前記発電により得られた電力を特定する第１の特定手段と、該特定された電力に基づいて前記放電電力の上限を規定する放電電力制限値を設定する第１の設定手段と、前記放電電力が該設定された放電電力制限値以下となるように前記内燃機関及び前記電動機を制御する第１の制御手段とを具備することを特徴とする。
【０００７】
本発明のハイブリッド車両における「内燃機関」とは、例えば複数の気筒を有し、当該複数の気筒の各々における燃焼室においてガソリン、軽油或いはアルコール等の各種燃料が燃焼した際に発生する爆発力たる動力の少なくとも一部を、例えばピストン及びコネクティングロッド等の機械的な伝達経路を経て、例えばクランク軸等の出力軸を介してハイブリッド車両の車軸に出力可能な機関を包括する概念であり、例えば２サイクル或いは４サイクルレシプロエンジン等を指す。
【０００８】
この内燃機関における、例えばクランクシャフト等の機関出力軸には、例えば直接的に又は間接的に、ジェネレータ或いはモータジェネレータ等の形態を採り得る発電機が接続されており、内燃機関の動力により発電可能に構成される。この発電により得られた電力は、例えば汎用の、或いは例えばハイブリッド車両に専用に設けられた、充電可能なバッテリに充電される。
【０００９】
また、本発明に係るハイブリッド車両には、この内燃機関とは異なる動力源としての、例えば、モータ或いはモータジェネレータ等の形態を採り得る電動機が備わり、例えばインバータや各種のＰＣＵ（Power Control Unit）等を介した、電流制御、電圧制御又は電力制御等各種の動力制御により、車軸に対しバッテリからの放電電力に応じた動力を出力可能に構成される。
【００１０】
本発明に係る内燃機関には、例えば、三元触媒、ＮＳＲ触媒（ＮＯｘ吸蔵還元触媒）又は酸化触媒の各種形態を採り得る、或いはその設置場所によりＳ／Ｃ（Start Converter）触媒又は床下触媒等の形態を採り得る各種触媒装置が備わる。これら触媒装置は、例えば触媒活性温度未満の低い温度領域では予め期待される浄化作用が得られ難いため、ハイブリッド車両では、例えば冷間始動時等、触媒を暖機せしめる必要があるものとして予め設定されるタイミングにおいて、内燃機関が触媒暖機を主たる目的として稼動するように制御される。従って、好適な一形態として、ハイブリッド車両では、触媒暖機期間において、ドライバがアクセルペダルの操作等を介して要求する駆動力（一義的に要求出力も表し得る）が基本的に電動機の動力によって賄われる。
【００１１】
ここで、本発明に係るハイブリッド車両の制御装置では、電動機及び内燃機関は、例えばＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る第１の制御手段によって、バッテリからの放電電力が放電電力制限値以下（放電電力制限値の設定如何により容易に「未満」と置換し得る概念としての「以下」である）となるように制御される。
【００１２】
ここで特に、例えば急発進や急加速等を必要とする場面では、或いはそのような場面でなくても場合によっては、ハイブリッド車両の要求出力が、係る放電電力制限値に対応する電動機の出力（要求出力が電力の次元で規定されるならば、即ち、放電電力制限値と同一の次元で規定され得る）を超えることがある。このような場合、加速性能を担保する必要から、内燃機関はハイブリッド車両に動力を供給すべく、触媒暖機に要する以上の稼働状態を要求され、その時点で触媒暖機が終了していなければ、排気の浄化が不十分となって、エミッションの悪化が避け難い問題となる。また、燃焼性が担保され難い状況で内燃機関から動力を出力させる点に鑑みれば、燃費も同様にして悪化の傾向を採り易い。
【００１３】
一方、放電電力制限値が、例えばバッテリ温度若しくはバッテリのＳＯＣ（State Of Charge：充電状態）等に応じた可変値として設定される場合、有限且つハイブリッド車両の動作期間全体と比較すれば相対的に短期間となり易い触媒暖機期間において、これらの値は変化し難いから、放電電力制限値は固定値を採り易い。また、触媒暖機期間において、バッテリ温度やＳＯＣに応じて放電電力制限値を拡大側に変化させた所で、限られた触媒暖機期間におけるバッテリの真の充電状態を明確に規定し得ないこれらの指標値に基づく限り、放電電力制限値をどの程度拡大し得るかについての明確且つ有益な指針は得られ難く、バッテリの過放電を避ける必要に鑑みれば結局、バッテリに蓄積された電力は必ずしも効率的に利用されない。
【００１４】
この場合、本来電動機の動力によって要求出力を賄えるにもかかわらず内燃機関の動力をハイブリッド車両の走行に供するといった事態の発生を招くこととなり、内燃機関から動力を出力すること自体が燃費を悪化させる要因となる。いずれにせよ、何らの対策も講じられない場合、ハイブリッド車両において、触媒暖機期間に加速性能を担保しつつエミッション及び燃費の悪化を抑制することには実践上の困難が伴う。
【００１５】
そこで、本発明に係るハイブリッド車両の制御装置では、以下の如くにして、触媒暖機期間において加速性能を担保しつつ、エミッション及び燃費の悪化を抑制することが可能となっている。即ち、本発明に係るハイブリッド車両の制御装置によれば、その動作時には、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る第１の特定手段により、触媒暖機期間において発電機による発電により得られた電力（以下、適宜「発電電力」と称する）が特定される。
【００１６】
尚、本発明における「特定」とは、例えば、特定対象を何らかの検出手段を介して直接的に又は間接的に物理的数値又は物理的数値に対応する電気信号等として検出すること、何らかの検出手段を介して直接的に又は間接的に例えば電気信号等の形で検出された、特定対象と対応関係を有する物理的数値に基づいて予め然るべき記憶手段等に記憶されたマップ等から該当する数値を選択すること、このような物理的数値又は選択された数値等から、予め設定されたアルゴリズムや計算式に従って導出すること、或いはこのように検出、選択又は導出された数値等を、例えば電気信号等の形で単に取得すること等を包括する広い概念である。
【００１７】
一方、本発明に係るハイブリッド車両の制御装置によれば、その動作時には、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る第１の設定手段が、この特定された発電電力に基づいて放電電力制限値を設定する。
【００１８】
触媒暖機期間では、内燃機関が比較的低回転領域で動作しているとは言え、発電機に動力を付与可能であることに変わりは無く、発電機を介した発電を積極的に実行するのか、触媒暖機に付随して必然的に発電が生じるのかの別によらず、即ち、発電機に係る発電制御の物理的、機械的又は電気的態様とは無関係に、発電電力が存在する限りにおいて、係る発電電力を、好適にはバッテリへの充電を介して、電動機に対し放電電力の一部として供給することが可能である。また、放電電力制限値が通常どのような態様で設定されるにしろ（即ち全くの固定値であるにしろ、バッテリ温度やＳＯＣに応じた可変値であるにしろ）、触媒暖機期間におけるその実態は、この発電電力に相当する分上昇している。即ち、この特定された発電電力は、放電電力制限値を真に放電可能な電力の上限値とするための明確な且つ有益な指針となる。
【００１９】
従って、この特定された発電電力に基づいて、例えば、予め設定される基本的な放電電力制限値に対し、第１の特定手段により特定された発電電力が直接又はバッテリの充放電効率等を考慮して間接的に上乗せされる等して、或いは、予め実験的に、経験的に、理論的に又はシミュレーション等に基づいて少なくとも実践上の不具合（例えば、過放電に起因する物理的、機械的、電気的又は化学的な不具合、或いは、電動機の動作機会の損失に起因するエミッション及び燃費の悪化等の不具合）を顕在化させない程度の精度を有するものとして定められた、各種アルゴリズムや各種算出式に基づいた論理演算や数値演算の結果等として、放電電力制限値が設定されることにより、触媒暖機期間において、電動機を可及的に効率良く使用することが可能となり、触媒暖機期間における内燃機関の動作機会を著しく減少せしめ、もってエミッション及び燃費の悪化を抑制せしめることが可能となる。即ち、本発明に係るハイブリッド車両の制御装置によれば、触媒暖機期間において、加速性能を担保しつつエミッション及び燃費の悪化を抑制することが可能となるのである。
【００２０】
触媒暖機期間は、ハイブリッド車両の動作期間全体から見れば短期間であり、触媒暖機期間における発電電力は、上述したようにＳＯＣやバッテリ温度等といった、巨視的な指標値に対しては必ずしも影響を与えない。即ち、より具体的に言えば、このような触媒暖機期間においては、発電機により得られた発電電力は、ＳＯＣの上昇及びバッテリ温度の上昇に寄与し難い。従って、本発明に係るハイブリッド車両の制御装置は、例えばこれら発電電力に対する感度が総じて低い指標に応じて放電電力制限値が設定される場合等と較べれば顕著に有利に構成される。
【００２１】
本発明に係るハイブリッド車両の制御装置の一の態様では、前記電動機は、前記ハイブリッド車両の制動期間において前記ハイブリッド車両の車軸を介して入力される動力により発電可能であると共に該動力による発電を介して得られた電力を前記バッテリに充電可能に構成されており、前記ハイブリッド車両の制御装置は、前記特定された電力に基づいて前記バッテリに充電される充電電力の上限を規定する充電電力制限値を設定する第２の設定手段と、前記充電電力が前記充電電力制限値を超えないように前記電動機を制御する第２の制御手段とを更に具備する。
【００２２】
この態様によれば、電動機は、例えばモータジェネレータ等の態様を採り、ハイブリッド車両の制動期間において、車軸を介して入力される駆動力により発電を行うことが可能に構成される。ハイブリッド車両において電動機により行われるこの種の発電は、運動エネルギから電気エネルギへのエネルギ変換であり、所謂「回生」と称される態様を採る。この回生に係る回生電力は、バッテリに充電される。
【００２３】
一方、バッテリには、例えば過充電によるバッテリの物理的、機械的、電気的又は化学的な不具合を防止する等の観点から、充電される電力の上限を規定する充電電力制限値が設定される。この充電電力制限値は、放電電力制限値と同様、ＳＯＣ又はバッテリ温度或いはその両方等の形態を採り得るバッテリの状態に応じて定まり得るが、実際には、放電電力制限値の場合と同様に、触媒暖機期間中の発電電力の影響を受ける。従って、発電電力の影響を考慮することなく決定された充電電力制限値に基づいて回生動作の制御を行うと、場合によってはバッテリの過充電を招きかねない。
【００２４】
この態様によれば、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る第２の設定手段により、特定された発電電力に基づいて充電電力制限値が設定され、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る第２の制御手段によって、電動機での発電を介した回生電力が係る充電電力制限値を超えないように電動機が制御される。従って、バッテリを例えば物理的に、機械的に、電気的に又は化学的に保護することが可能となり、実践上有益である。
【００２５】
また、触媒暖機期間に電動機による電力回生がなされる場合にも発電電力の影響が考慮されることにより、ハイブリッド車両が、触媒暖機期間において加減速を繰り返すような場合であっても、放電電力制限値を適切な値に維持することが可能となり、触媒暖機期間中において、加速性能を担保しつつエミッション及び燃費の悪化を防止するといった、本発明に係る利益がより効果的に提供される。
【００２６】
本発明に係るハイブリッド車両の制御装置の他の態様では、前記第１の制御手段は、前記暖機期間において前記電動機の動力により前記ハイブリッド車両が走行するように前記電動機を制御すると共に、前記ハイブリッド車両を走行させるのに要する前記放電電力が前記放電電力制限値よりも大きい場合に少なくとも前記内燃機関の動力により前記ハイブリッド車両が走行するように前記内燃機関を制御する。
【００２７】
この態様によれば、第１の制御手段は、触媒暖機期間において基本的に電動機の動力によってハイブリッド車両を走行させる。従って、発電電力に基づいて設定される放電電力制限値の効果が最大限に享受され、エミッション及び燃費の悪化が効率的且つ効果的に防止される。尚、放電電力が放電電力制限値よりも大きい場合における動力の制御態様は、少なくとも内燃機関の動力がハイブリッド車両の走行に供される限りにおいて限定されず、例えば、電動機の動力と内燃機関の動力とが相互に協調的に制御されてもよいし、電動機により賄い得ない分を内燃機関の動力により賄ってもよいし、内燃機関の動力のみによってハイブリッド車両を走行させてもよい。
【００２８】
本発明に係るハイブリッド車両の制御装置の他の態様では、前記第１の設定手段は、前記バッテリの状態に応じて定まる前記放電電力制限値の基準値を前記特定された電力に基づいて増加側に補正することにより前記放電電力制限値を設定する。
【００２９】
この態様によれば、前述したＳＯＣ又はバッテリ温度或いはその両方等の各種形態を採り得るバッテリの状態に応じて定まる放電電力制限値の基準値が、発電電力に基づいて増加側に補正されるため、放電電力制限値を簡便に、且つ正確に（即ち、真に放電を許容し得る上限として）設定することが可能となり、実践上有益である。
【００３０】
本発明に係るハイブリッド車両の制御装置の他の態様では、前記第１の特定手段は、前記暖機期間における前記発電機の単位時間当たりの発電量を時間積分することにより前記発電により得られた電力を特定する。
【００３１】
この態様によれば、触媒暖機期間における発電機の単位時間当たりの発電量を時間積分することにより発電電力が特定される。触媒暖機期間では、内燃機関の機関回転速度は一定或いは略一定に保持されることが多く、内燃機関の制御上、触媒暖機期間における機関回転速度が概ね定まり得るならば、発電機の単位時間当たりの発電量は、予め然るべき記憶手段に記憶され得る。また、機関回転速度が略一定に保持されないにしたところで、触媒暖機期間における発電機の単位時間当たりの発電量は、例えばそのような単位時間当たりの発電量を確定すべく予め行われ得る実験や理論演算、或いは経験等により、少なくとも実践上不足の生じない精度で確定し得るし、その都度予め与えられたアルゴリズムや算出式に基づいた論理演算や数値演算の結果として定まり得る。従って、触媒暖機期間中の発電電力は、当該時間積分に基づいて簡便に且つ正確に特定することが可能である。
【００３２】
本発明に係るハイブリッド車両の制御装置の他の態様では、前記バッテリの温度を特定する第２の特定手段を更に具備し、前記第１の設定手段は、該特定された温度に基づいて前記放電電力制限値を設定する。
【００３３】
この態様によれば、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る第２の特定手段によってバッテリ温度が特定され、第１の設定手段による放電電力制限値の設定に供される。
【００３４】
発電電力が、一時的であってもバッテリへの充電プロセスを経て放電電力として電動機へ供給される場合、発電電力の一部は、例えば熱損失等により失われる。このような損失（当該損失により一義的に規定され得る効率であってもよい）は、好適な一形態としてバッテリの充放電効率等、各種効率として規定され得るが、係る充放電効率は、バッテリ温度に応じて変化する場合が多い。この態様によれば、第１の設定手段が、バッテリ温度に基づいて放電電力制限値を設定するため、バッテリ温度に応じたバッテリの充放電効率の変化が考慮され、正確な放電電力制限値を設定することが可能となる。従って、電力効率が可及的に最適化され得、実践上有益である。
【００３５】
尚、放電電力制限値と共に充電電力制限値が設定される態様では、同様の趣旨から、第２の設定手段が、この特定されるバッテリ温度に基づいて充電電力制限値を設定してもよい。
【００３６】
本発明に係るハイブリッド車両の制御装置の他の態様では、前記特定された電力に対応する値を記憶する記憶手段を更に具備する。
【００３７】
この態様によれば、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）やフラッシュメモリ、或いはＨＤＤ（Hard Disk Drive）等、好適には書き換え可能な記憶領域を備えた記憶手段が備わり、特定された発電電力に対応する値が記憶される。従って、触媒暖機期間中において、放電電力制限値をリアルタイムに、或いは一定又は不定の更新周期で更新することが簡便にして可能となって、効果的である。
【００３８】
尚、ここで「特定された電力に対応する値」とは、特定された電力の値そのものに限定されない趣旨であり、例えば、上述したバッテリの充放電効率を考慮した、放電電力として供し得る実効的な電力の値であってもよいし、そのような値を含み得る概念として、第１の設定手段による放電電力制限値の設定に供すべき指標値であってもよい。更には、放電電力制限値が、特定される発電電力に基づいて設定されることに鑑みれば、記憶される値は、放電電力制限値そのものであってもよい。
【００３９】
本発明に係るハイブリッド車両の制御装置の他の態様では、前記ハイブリッド車両は、前記内燃機関の動力を、第１軸及び前記ハイブリッド車両の車軸に連結された第２軸に夫々所定の比率で分配する動力分配手段を更に具備し、前記発電機は、前記第１軸を介して入力される動力により発電可能に構成され、前記電動機は、前記第２軸を介して前記車軸に動力を伝達可能に構成され、且つ前記車軸及び前記第２軸を介して入力される動力により発電可能に構成される。
【００４０】
この態様によれば、ハイブリッド車両が、例えばプラネタリギアユニット等として構成される動力分配手段を備え、内燃機関の動力を例えばサンギア軸等の第１軸及びリングギア軸等の第２軸に夫々所定の比率で分配することが可能に構成される。この場合、好適な一形態として、動力分配手段によって所定の比率で分配される内燃機関の動力の一部が第１軸を介して入力された発電機によって適宜発電が行われつつ、係る発電された電力により電動機が駆動される構成を採る。また、好適には、電動機と内燃機関との動力配分が、発電機及び電動機並びに内燃機関を包括するハイブリッドシステム全体における燃料消費率が理論的に、実践的に又は現実的に最小となるように或いは効率が理論的に、実践的に又は現実的に最大となるように相互に協調的に制御される。従って、触媒暖機期間における内燃機関の稼働を可及的に抑制することによる実践上の利益が、より顕著に現れ得る。
【００４１】
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
＜発明の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の好適な各種実施形態について説明する。
＜１：第１実施形態＞
＜１−１：実施形態の構成＞
＜１−１−１：ハイブリッド車両の構成＞
始めに、図１を参照して、本発明の第１実施形態に係るハイブリッド車両１０の構成について説明する。ここに、図１は、ハイブリッド車両１０のブロック図である。
【００４３】
図１において、ハイブリッド車両１０は、減速機構１１、車軸１２及び車輪１３、並びにＥＣＵ１００、エンジン２００、モータジェネレータＭＧ１（以下、適宜「ＭＧ１」と略称する）、モータジェネレータＭＧ２（以下、適宜「ＭＧ２」と略称する）、動力分割機構３００、インバータ４００、バッテリ５００、ＳＯＣセンサ６００、バッテリ温度センサ７００及びアクセルポジションセンサ８００を備えた、本発明に係る「ハイブリッド車両」の一例である。
【００４４】
減速機構１１は、エンジン２００及びモータジェネレータＭＧ２から出力された動力に応じて回転可能に構成された、デファレンシャルギア（不図示）等を含んでなるギア機構であり、これら動力源の回転速度を所定の減速比に従って減速可能に構成されている。減速機構１１の出力軸は、車軸１２に連結されており、これら動力源の動力は、回転速度が減速された状態で車軸１２に伝達されるように構成されている。尚、減速機構１１の構成は、エンジン２００及びモータジェネレータＭＧ２から供給される動力を、その動力に基づいた軸体の回転速度を減速しつつ車軸１１に伝達可能である限りにおいて何ら限定されず、単にデファレンシャルギア等を含んでなる構成を有していてもよいし、複数のクラッチ及びブレーキ並びに遊星歯車機構により構成される所謂リダクション機構として複数の変速比を得ることが可能に構成されていてもよい。
【００４５】
車軸１２は、減速機構１１を介して伝達されるエンジン２００及びモータジェネレータＭＧ２から出力された動力を、車輪１３に伝達するための駆動軸であり、本発明に係る「車軸」の一例である。
【００４６】
車輪１３は、車軸１２を介して伝達される動力を路面に伝達する駆動輪である。
【００４７】
ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ等を備え、ハイブリッド車両１０の動作全体を制御することが可能に構成された電子制御ユニットであり、本発明に係る「ハイブリッド車両の制御装置」の一例である。ＥＣＵ１００は、ＲＯＭに格納された制御プログラムに従って、後述する充放電処理を実行することが可能に構成されている。
【００４８】
エンジン２００は、本発明に係る「内燃機関」の一例たるガソリンエンジンであり、ハイブリッド車両１０の主たる動力源として機能する。尚、エンジン２００の詳細な構成については後述する。
【００４９】
モータジェネレータＭＧ１は、本発明に係る「発電機」の一例たる電動発電機であり、バッテリ５００を充電するための或いはモータジェネレータＭＧ２に電力を供給するための発電機として、更にはエンジン２００の駆動力をアシストする電動機として機能するように構成されている。
【００５０】
モータジェネレータＭＧ２は、本発明に係る「電動機」の一例たる電動発電機であり、エンジン２００の動力をアシストする電動機として、或いはバッテリ５００を充電するための発電機として機能するように構成されている。
【００５１】
尚、これらモータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２は、例えば同期電動発電機として構成され、外周面に複数個の永久磁石を有するロータと、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたステータとを備える。但し、他の形式のモータジェネレータであっても構わない。
【００５２】
動力分割機構３００は、エンジン２００の出力をＭＧ１及び車軸１２へ分配することが可能に構成された遊星歯車機構であり、本発明に係る「動力分配手段」の一例である。
【００５３】
ここで、図２を参照して、動力分割機構３００の詳細な構成について説明する。ここに、図２は、動力分割機構３００とその周辺部の関係を示す模式図である。尚、同図において、図１と重複する箇所には同一の符合を付してその説明を適宜省略することとする。
【００５４】
図２において、動力分割機構３００は、中心部に設けられたサンギア３０３と、サンギア３０３の外周に同心円状に設けられたリングギア３０１と、サンギア３０３とリングギア３０１との間に配置されてサンギア３０３の外周を自転しつつ公転する複数のピニオンギア３０５と、後述するクランクシャフト２０５の端部に結合され、各ピニオンギアの回転軸を軸支するプラネタリキャリア３０６とを備える。
【００５５】
また、サンギア３０３は、サンギア軸３０４（即ち、本発明に係る「第１軸」の一例）を介してＭＧ１のロータ（符合は省略）に結合され、リングギア３０１は、リングギア軸３０２（即ち、本発明に係る「第２軸」の一例）を介してＭＧ２の不図示のロータに結合されている。リングギア軸３０２は、車軸１２と連結されており、ＭＧ２が発する動力は、リングギア軸３０２を介して車軸１２へと伝達され、同様に車軸１２を介して伝達される車輪１３からの駆動力は、リングギア軸３０２を介してＭＧ２に入力される。
【００５６】
係る構成の下、動力分割機構３００は、エンジン２００が発する動力を、プラネタリキャリア３０６とピニオンギア３０５とによってサンギア３０３及びリングギア３０１に伝達し、エンジン２００の動力を２系統に分割することが可能である。
【００５７】
図１に戻り、インバータ４００は、バッテリ５００から取り出した直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２に供給すると共に、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２によって発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ５００に供給することが可能に構成されている。
【００５８】
バッテリ５００は、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２を力行するための電力に係る電力供給源として機能することが可能に構成された充電可能な蓄電池である。
【００５９】
ＳＯＣセンサ６００は、バッテリ５００のＳＯＣ（以下、適宜「ＳＯＣ」と略称する）を検出することが可能に構成されたセンサである。ＳＯＣセンサ６００は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＳＯＣセンサ６００によって検出されたＳＯＣは、ＥＣＵ１００によって常に、或いは一定又は不定の周期で把握される構成となっている。
【００６０】
バッテリ温度センサ７００は、バッテリ７００の温度（即ち、バッテリ温度）Ｔｂを検出可能に構成されたセンサである。バッテリ温度センサ７００は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、バッテリ温度センサ７００によって検出されたバッテリ温度Ｔｂは、ＥＣＵ１００によって常に、或いは一定又は不定の周期で把握される構成となっている。
【００６１】
アクセルポジションセンサ８００は、不図示のアクセルペダルの操作量（以降、適宜「アクセル開度」と称する）を検出することが可能に構成されたセンサである。アクセルポジションセンサ８００は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたアクセル開度は、ＥＣＵ１００によって常に、或いは一定又は不定の周期で把握される構成となっている。
【００６２】
ここで、図３を参照し、エンジン２００の構成について説明する。ここに、図３は、エンジン２００の模式図である。
【００６３】
図３において、エンジン２００は、気筒２０１内において燃焼室に点火プラグ（符号省略）の一部が露出してなる点火装置２０２による点火動作を介して混合気を燃焼せしめると共に、係る燃焼による爆発力に応じて生じるピストン２０３の往復運動を、コネクティングロッド２０４を介してクランクシャフト２０５の回転運動に変換することが可能に構成されている。また、クランクシャフト２０５近傍には、クランクシャフト２０５の回転位置（即ち、クランク角）を検出するクランクポジションセンサ２０６が設置されている。尚、エンジン２００は、紙面と垂直な方向に４本の気筒２０１が直列に配されてなる直列４気筒エンジンであるが、個々の気筒２０１の構成は相互に等しいため、図２においては一の気筒２０１についてのみ説明を行うこととする。
【００６４】
エンジン２００において、外部から吸入された空気は吸気管２０７を通過し、吸気ポート２１０において、インジェクタ２１２から噴射された燃料と混合されて前述の混合気となる。燃料は、図示せぬ燃料タンクに貯留されており、図示せぬフィードポンプの作用により、図示せぬデリバリパイプを介してインジェクタ２１２に圧送供給されている。尚、燃料を噴射する噴射手段の形態は、図示するような所謂吸気ポートインジェクタの構成を採らずともよく、例えば、フィードポンプ或いは他の低圧ポンプにより圧送される燃料の圧力を更に高圧ポンプによって昇圧せしめ、高温高圧の気筒２０１内部へ燃料を直接噴射することが可能に構成された、所謂直噴インジェクタ等の形態を有していてもよい。
【００６５】
気筒２０１内部と吸気管２０７とは、吸気バルブ２１１の開閉によってその連通状態が制御されている。気筒２０１内部で燃焼した混合気は排気となり吸気バルブ２１１の開閉に連動して開閉する排気バルブ２１３の開弁時に排気ポート２１４を介して排気管２１５に導かれる。
【００６６】
一方、吸気管２０７における、吸気ポート２１０の上流側には、図示せぬクリーナを経て導かれた吸入空気に係る吸入空気量を調節するスロットルバルブ２０８が配設されている。このスロットルバルブ２０８は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されたスロットルバルブモータ２０９によってその駆動状態が制御される構成となっている。尚、ＥＣＵ１００は、基本的にはアクセルポジションセンサ８００により検出されるアクセル開度に応じたスロットル開度が得られるようにスロットルバルブモータ２０９を制御するように構成されるが、スロットルバルブモータ２０９の動作制御を介してドライバの意思を介在させることなくスロットル開度を調整することも可能である。即ち、スロットルバルブ２０９は、一種の電子制御式スロットルバルブとして構成されている。
【００６７】
排気管２１５には、三元触媒２１６が設置されている。三元触媒２１６は、エンジン２００から排出されるＣＯ（一酸化炭素）、ＨＣ（炭化水素）、及びＮＯｘ（窒素酸化物）を夫々浄化することが可能な触媒である。この三元触媒２１６には、三元触媒２１６の温度たる触媒床温Ｔｃを検出するための触媒床温センサ２１７が設置されている。触媒床温センサ２１７は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された触媒床温Ｔｃは、ＥＣＵ１００によって絶えず、或いは一定又は不定の周期で把握される構成となっている。
【００６８】
また、排気管２１５には、エンジン２００の排気空燃比を検出することが可能に構成された空燃比センサ２１８が設置されている。また、気筒２０１を収容するシリンダブロックに設置されたウォータジャケットには、エンジン２００を冷却するために循環供給される冷却水（ＬＬＣ）に係る冷却水温を検出するための水温センサ２１９が配設されている。尚、前述した触媒床温Ｔｃは、この水温センサ２１９により検出される冷却水温により代替的に検出されてもよい。この場合、ＥＣＵ１００のＲＯＭに、冷却水温と触媒床温Ｔｃとの相関を規定するマップ等が格納されていてもよい。
【００６９】
尚、エンジン２００には、三元触媒２１６の他に、同じく三元触媒としての床下触媒が備わり、所謂Ｓ／Ｃ触媒としての三元触媒２１６によって除去しきれない物質の浄化に供される構成となっているが、図示は省略されている。
【００７０】
＜１−２−３：ハイブリッド車両１０の基本動作＞
図１のハイブリッド車両１０においては、主として発電機として機能するモータジェネレータＭＧ１、主として電動機として機能するモータジェネレータＭＧ２、及びエンジン２００相互間の動力配分が、ＥＣＵ１００及び動力分割機構３００により制御され、その走行状態が制御される。以下に、幾つかの状況に応じたハイブリッド車両１０の動作について説明する。
【００７１】
＜１−２−３−１：始動時＞
例えば、ハイブリッド車両１０の始動時においては、バッテリ５００に蓄積された電力を用いてモータジェネレータＭＧ１が電動機として駆動される。このモータジェネレータＭＧ１の動力によってエンジン２００がクランキングされエンジン２００が始動する。
【００７２】
＜１−２−３−２：発進時＞
発進時には、ＳＯＣセンサ６００の出力信号に基づいたバッテリ５００の充電状態に応じて２種類の動作状態が選択的に実現される。例えば、通常の（即ち、ＳＯＣが良好な或いは良好とみなし得る）発進時においては、モータジェネレータＭＧ１によってバッテリ５００を充電する必要は生じないため、エンジン２００は暖機のためだけに始動し、ハイブリッド車両１０は、バッテリ５００に蓄積された電力を用いたモータジェネレータＭＧ２の動力により（即ち、このＭＧ２からの動力出力に供される電力は、本発明に係る「放電電力」の一例である）発進する。一方、充電状態が良好ではない（即ち、ＳＯＣが低下している、或いは低下しているとみなし得る）場合、エンジン２００の動力によりモータジェネレータＭＧ１が発電機として機能し、バッテリ５００が充電される。
【００７３】
＜１−２−３−３：軽負荷走行時＞
例えば、低速走行時や緩やかな坂を下っている場合には、比較的エンジン２００の効率が悪い為、インジェクタ２１２を介した燃料の噴射が停止されることにより燃焼を伴うエンジン２００の駆動が停止され、ハイブリッド車両１０は、モータジェネレータＭＧ２による動力のみで走行する。尚、この際、ＳＯＣが低下していれば、エンジン２００はモータジェネレータＭＧ１を駆動するために始動し、モータジェネレータＭＧ１によりバッテリ５００の充電が行われる。
【００７４】
＜１−２−３−４：通常走行時＞
エンジン２００の燃費或いは燃焼効率が比較的良好な運転領域においては、ハイブリッド車両１０は主としてエンジン２００の動力によって走行する。この際、エンジン２００の動力は、動力分割機構３００によって２系統に分割され、一方は、車軸１２を介して車輪１３に伝達され、他方は、モータジェネレータＭＧ１を駆動して発電に供される。更に、この発電された電力により、モータジェネレータＭＧ２が駆動され、モータジェネレータＭＧ２によりエンジン２００の動力がアシストされる。尚、この際、ＳＯＣが低下している場合には、エンジン２００の出力を上昇させて、モータジェネレータＭＧ１により発電された電力の一部がバッテリ５００へ充電される。
【００７５】
＜１−２−３−５：制動時＞
減速が行われる際には、車輪１３から車軸１２を介して伝達される動力によってモータジェネレータＭＧ２を回転させ、モータジェネレータＭＧ２を発電機として動作させる。これにより、車輪１３の運動エネルギの一部が電気エネルギに変換され、バッテリ５００が充電される、所謂「回生」が行われる。
【００７６】
＜１−２−４：エンジン２００の基本制御＞
次に、エンジン２００の基本的な制御動作について説明する。ＥＣＵ１００は、エンジン２００に要求される出力であるエンジン要求出力Ｐｅｎを、一定の周期で繰り返し演算している。この際、ＥＣＵ１００は、アクセルポジションセンサ８００によって検出されるアクセル開度、及び例えば車速センサ等によって検出されるハイブリッド車両１０の車速に基づいて、予めＲＯＭに格納されたマップから現時点におけるアクセル開度及び車速に対応した出力軸トルク（車軸１１に出力されるべきトルク）を算出する。更に、ＥＣＵ１００は、ＳＯＣセンサ６００の出力信号に基づいて要求発電量を求め、要求発電量と各種の補機類（エアコンやパワーステアリング等）の要求量とを参照して出力軸トルクを補正することによって、エンジン要求出力Ｐｅｎを算出する。
【００７７】
尚、エンジン要求出力Ｐｅｎの演算方法は公知のハイブリッド車両で実行されている通りでよく、その細部は必要に応じて種々変更されてよい。例えば、ＥＣＵ１００は、駆動輪たる車輪１３に要求される駆動力たる要求駆動力を、予めＲＯＭに格納された駆動力マップから、車速Ｖ及びアクセル開度Ａｃｃに基づいて選択的に取得し、更にこの要求駆動力Ｆｔ、車速Ｖ及び駆動輪の半径ｒに基づいて（具体的には、これらの乗算処理等を経て）、要求出力Ｐｅｎの基準値を算出すると共に、この基準値をバッテリ５００の要求発電量や各種補器類の要求出力とに基づいて補正することにより要求出力Ｐｅｎを算出してもよい。
【００７８】
＜１−２−５：充放電制御処理の詳細＞
ハイブリッド車両１０において、三元触媒２１６及び不図示の床下触媒は、触媒活性温度未満の温度領域において、予め設定される浄化作用を発揮しないため、通常（顕著には、ホットスタート等、各触媒の温度が低下しないうちに再始動される場合を除いて）、エンジン２００の始動時には触媒暖機が行われる。即ち、触媒床温Ｔｃが所定の閾値以上となるまでは、触媒暖機期間として、エンジン２００は触媒暖機のために稼動し（無論、エンジン２００そのもの（例えば、シリンダブロック壁体等）の暖機の意味も含む趣旨である）、エンジン２００は、車軸１２に動力が伝達されないようにその動作状態が制御される。
【００７９】
従って、触媒暖機期間において、ハイブリッド車両１０の走行要求が生じた場合、ＥＣＵ１００は、可能な限りモータジェネレータＭＧ２の動力によってハイブリッド車両１０を走行させる（即ち、ＥＶ走行させる）。
【００８０】
然るに、ＭＧ２は、バッテリ５００からの放電に係る放電電力の上限値に対応する動力以上の動力を出力し得ないから、触媒暖機期間中に急発進や急加速等、相対的に大きい出力要求が生じると、エンジン２００によってその要求出力の一部を賄う必要が生じる。この場合、触媒暖機期間であることに鑑みれば、三元触媒２１６及び三元触媒２１６よりも後段にあって温度上昇が三元触媒２１６よりも遅くなり易い床下触媒における排気の浄化性能は担保され難く、ハイブリッド車両１０のエミッションが悪化する。
【００８１】
また、総じて触媒暖機と機関暖機とが同様に進行することに鑑みれば、このような場合にはエンジン２００自体の燃焼性能も十分に担保されない。従って、浄化対象となるエミッションの排出量自体も総じて多くなりがちであり、燃費も悪化し易い。本実施形態では、このような触媒暖機期間において、加速性能を担保しつつエミッション及び燃費の悪化を抑制するため、ＥＣＵ１００により充放電制御処理が実行される。
【００８２】
ここで、図４を参照して、充放電制御処理の詳細について説明する。ここに、図４は、充放電制御処理のフローチャートである。
【００８３】
図４において、ＥＣＵ１００は、充放電制御処理に供すべきハイブリッド車両１０の各種パラメータを取得する（ステップＳ１０１）。このパラメータとしては、車速、アクセル開度、触媒床温Ｔｃ、ＳＯＣ及びバッテリ温度Ｔｂが少なくとも含まれており、ＥＣＵ１００は夫々、車速センサ、アクセルポジションセンサ８００、触媒床温センサ２１７、ＳＯＣセンサ６００及びバッテリ温度センサ７００からの出力信号に基づいて、各パラメータを取得する。
【００８４】
次に、ＥＣＵ１００は、取得した各パラメータに基づいて、触媒暖機条件が満たされるか否かを判別する（ステップＳ１０２）。触媒暖機条件は、触媒床温Ｔｃによって規定されており、本実施形態においてＥＣＵ１００は、触媒床温Ｔｃが予め設定された閾値（即ち、好適には触媒活性温度又は触媒活性温度に一定のマージンを付与した温度）未満である場合に、触媒暖機条件が満たされる旨の判別を行う。
【００８５】
触媒暖機条件が満たされない場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）、即ち、三元触媒２１６が十分に暖機されていると判断される状況では、ＥＣＵ１００は、通常の充放電制御を実行する（ステップＳ１１８）。
【００８６】
通常の充放電制御とは、予め設定される放電電力制限値Ｗｏｕｔの基準値Ｗｏｕｔ０及び充電電力制限値Ｗｉｎの基準値Ｗｉｎ０各々によって規定される範囲内で夫々放電及び充電が行われるように、エンジン２００、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２の動作状態が協調制御されることを指す。これら基準値は、予めＳＯＣ及びバッテリ温度Ｔｂに対応付けられる形でＲＯＭにマップとして格納されており、ＥＣＵ１００は、その時点のＳＯＣ及びバッテリ温度Ｔｂに対応する値を当該マップから選択的に取得することによって、これら基準値を設定し、バッテリ５００からの放電電力が放電電力制限値の基準値Ｗｏｕｔ０を超えないように、且つバッテリ５００への充電電力が充電電力制限値の基準値Ｗｉｎ０を超えないように、モータジェネレータＭＧ２及びエンジン２００の動作状態（即ち、ハイブリッド車両１０の動力状態）を制御する。
【００８７】
尚、ハイブリッド車両１０は、基本的に、エンジン２００が最適燃費線（燃費率が最小となる動作点を繋げて得られる動作線）上で動作するように、エンジン２００、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２が協調的に制御される。触媒暖機条件が満たされない通常の充放電制御は、基本的にこのような最適燃費線上のエンジン動作の下で行われる。
【００８８】
一方、触媒暖機条件が満たされる場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、触媒暖機制御を実行する（ステップＳ１０３）。触媒暖機制御とは、即ち、エンジン２００を触媒暖機のために稼動させる制御を指し、通常、このような触媒暖機に供すべきものとして設定される低回転領域にエンジン２００の機関回転速度ＮＥを制御することを指す。
【００８９】
触媒暖機制御がなされると、ＥＣＵ１００は、ＭＧ１によって発電された電力の積算値であるＭＧ１発電電力積算値Ｐｍｇ１を演算する（ステップＳ１０４）。
【００９０】
ここで、触媒暖機期間においては、動力分割機構３００によって、エンジン２００の機関回転が主としてＭＧ１を回転させることに費やされ、少なくともエンジン２００からハイブリッド車両１０への動力供給（走行に供すべき動力の供給）は行われない。即ち、触媒暖機期間においては、少量ながらもＭＧ１は発電を行っている。このような触媒暖機期間における発電によって得られる発電電力は、総体的にみて巨大な電力バッファとして機能するバッテリ５００全体のＳＯＣを上昇させ得る程には大きくないため、ＳＯＣ自体は通常変化しないが、バッテリ５００の放電能力、少なくとも相対的に短期間である触媒暖機期間における瞬時的な放電能力としては十分に有効である。
【００９１】
ステップＳ１０４に係る処理において、ＥＣＵ１００は、単位時間当たりのＭＧ１の発電量を時間積分することによってＭＧ１発電電力積算値Ｐｍｇ１を算出する。この単位時間当たりの発電量は、触媒暖機期間におけるエンジン２００の機関回転速度ＮＥが予め設定された値に制御されることに鑑みれば、予めそのような単位時間当たりの発電量を推定すべく行われる実験、理論計算又はシミュレーション或いは過去の経験等に基づいて固定値として記憶しておくことが可能である。或いは、触媒暖機期間について機関回転速度ＮＥが変化したとしても、同様に予め機関回転速度ＮＥと当該発電量とを相互に対応付けることが可能であるから、結局然るべき数値演算の結果として取得可能である。
【００９２】
従って、ＥＣＵ１００は、当該発電量を簡便に且つ正確に取得することが可能であり、触媒暖機期間の長さに応じた積分処理によって、ＭＧ１発電電力積算値Ｐｍｇ１を正確に演算することができる。この演算されたＭＧ１発電電力積算値Ｐｍｇ１の値は、ＥＣＵ１００のＲＡＭに記憶され、ステップＳ１０４に係る処理の実行タイミング毎に更新される。即ち、この場合、当該ＲＡＭは、本発明に係る「記憶手段」の一例として機能する。尚、本発明に係る記憶手段としては、当該ＲＡＭに限定されず、ＭＧ１発電電力積算値を少なくともイグニッションのオンオフ期間（ハイブリッド車両１０の一の動作期間と略等しい）について不揮発的に、且つ書き換え可能に記憶することが可能である限りにおいて、各種態様を採ることが可能である。
【００９３】
次に、ＥＣＵ１００は、走行要求が存在するか否かを判別する（ステップＳ１０５）。尚、本実施形態において、走行要求とは、加速要求、減速要求及びゼロ以外の車速を維持すべき旨の車速維持要求等を指す。言い換えれば、走行要求が生じた場合とは、ハイブリッド車両１０が停止状態を維持し得ない状況にあることを指す。走行要求が存在しない場合（ステップＳ１０５：ＮＯ）、即ち、ハイブリッド車両１０が触媒暖機期間において停止状態を維持し得る場合、ＥＣＵ１００は、処理をステップＳ１０１に戻し、一連の処理を繰り返し実行する。即ち、充放電制御処理においては、走行要求が発生しない限り、ＭＧ１発電電力積算値Ｐｍｇ１の更新のみが繰り返し実行される。
【００９４】
一方、走行要求が存在する場合（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、当該走行要求が減速要求であるか否かを判別する（ステップＳ１０６）。尚、減速要求がなされる場合、必然的にハイブリッド車両１０は既に走行中である必要があり、充放電制御処理の実行開始後最初に訪れるサイクルにおいて当該判別は「ＮＯ」となるが、ここでは、そのような順序は無視して説明を継続することとする。
【００９５】
走行要求が減速要求である場合（ステップＳ１０６；ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、有効充電電力Ｐｍｇ１ｅｆｆｉを取得する（ステップＳ１０７）。ここで、有効充電電力Ｐｍｇ１ｅｆｆｉとは、触媒暖機期間中にＭＧ１により発電された電力のうち、バッテリ５００に充電された電力を表す指標値である。有効充電電力Ｐｍｇ１ｅｆｆｉは、ステップＳ１０４に係る処理において更新されたＭＧ１発電電力積算値Ｐｍｇ１に、バッテリ５００の充電効率ηｉを乗じた値として算出される。ここで、充電効率ηｉは、バッテリ温度Ｔｂに応じて変化する値であり、ＥＣＵ１００は予めＲＯＭにこの充電効率ηｉとバッテリ温度Ｔｂとを対応付けてなるマップを保持している。ステップＳ１０７に係る処理では、その時点のバッテリ温度Ｔｂに応じた一の充電効率ηｉが当該マップから選択的に取得され、当該演算に供される。
【００９６】
有効充電電力Ｐｍｇ１ｅｆｆｉを取得すると、ＥＣＵ１００は、前述した充電電力制限値Ｗｉｎの基準値Ｗｉｎ０を取得する（ステップＳ１０８）。充電電力制限値の基準値Ｗｉｎ０は、バッテリ５００が過充電によって物理的、機械的、電気的又は化学的に損傷しないように、或いは過充電によって性能低下や品質劣化が生じないように、予めＥＣＵ１００のＲＯＭに、バッテリ温度Ｔｂ及びＳＯＣに対応付けられたマップとして格納されており、ＥＣＵ１００は、その時点のＳＯＣ及びバッテリ温度Ｔｂに対応する一の値を選択することによって、充電電力制限値の基準値Ｗｉｎ０を取得する。
【００９７】
基準値Ｗｉｎ０を取得すると、ＥＣＵ１００は、この基準値Ｗｉｎ０に対し、先に算出した有効充電電力Ｐｍｇ１ｅｆｆｉを加算することによって、触媒暖機期間における充電電力制限値Ｗｉｎを設定する（ステップＳ１０９）。
【００９８】
ここで、既に述べたように、触媒暖機期間におけるＭＧ１の発電によって得られる発電電力は、バッテリ５００のＳＯＣを上昇させ得る程度に大きくないため、ＳＯＣは変化しないが、バッテリ５００には確実にこの有効充電電力Ｐｍｇ１ｅｆｆｉに相当する電力が蓄積されており、充電電力制限値Ｗｉｎは、充電電力制限値Ｗｉｎの基準値Ｗｉｎ０よりも小さくなっている。このステップＳ１０９に係る処理によって、この有効充電電力Ｐｍｇ１ｅｆｆｉを考慮した真の充電電力制限値Ｗｉｎが設定される。
【００９９】
尚、放電及び充電は、夫々電力の出力及び入力に対応しており、本実施形態では、放電側が正、充電側が負として夫々放電電力制限値Ｗｏｕｔ及び充電電力制限値Ｗｉｎが設定される。従って、ステップＳ１０９に係る処理では、Ｗｉｎ０にＰｍｇ１ｅｆｆｉが加算され、充電電力制限値Ｗｉｎの絶対値を基準値Ｗｉｎ０よりも小さくすることによって、充電が相対的に抑制される効果が奏される構成となっている。
【０１００】
このように充電電力制限値Ｗｉｎが設定されると、ＥＣＵ１００は、減速期間に車輪１３を介して逆入力される駆動力を利用してＭＧ２により発電を行い、電力を回生する（ステップＳ１１０）。この際、有効充電電力Ｐｍｇ１ｅｆｆｉが考慮された充電電力制限値Ｗｉｎが設定されているため、バッテリ５００の過充電が確実に防止される。
【０１０１】
次に、ＥＣＵ１００は、減速が終了したか否かを判別する（ステップＳ１１１）。減速が継続している間は（ステップＳ１１１：ＮＯ）、ステップＳ１１１に係る処理が繰り返し実行され、電力回生が継続されると共に、減速が終了した場合（ステップＳ１１１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、処理をステップＳ１０１に戻し、一連の処理を繰り返す。
【０１０２】
一方、ハイブリッド車両１０の走行要求が減速要求でない場合（ステップＳ１０６：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、有効放電電力Ｐｍｇ１ｅｆｆｏを取得する（ステップＳ１１２）。ここで、有効放電電力Ｐｍｇ１ｅｆｆｏとは、触媒暖機期間中にＭＧ１により発電された電力のうち、バッテリ５００への充電及びバッテリ５００からの放電を介してモータジェネレータＭＧ２の動力に変換し得る電力を表す指標値である。有効放電電力Ｐｍｇ１ｅｆｆｏは、ステップＳ１０４に係る処理において更新されたＭＧ１発電電力積算値Ｐｍｇ１に、バッテリ５００の充放電効率ηｉｏを乗じた値として算出される。
【０１０３】
ここで、充放電効率ηｉｏは、バッテリ温度Ｔｂに応じて変化する値であり、ＥＣＵ１００は予めＲＯＭにこの充放電効率ηｉｏとバッテリ温度Ｔｂとを対応付けてなるマップを保持している。ステップＳ１１２に係る処理では、その時点のバッテリ温度Ｔｂに応じた一の充放電効率ηｉｏが当該マップから選択的に取得され、当該演算に供される。
【０１０４】
尚、ステップＳ１０７に係る処理において充電効率ηｉが参照されることに鑑みれば、ＥＣＵ１００は、必ずしもＲＯＭに充放電効率ηｉｏを記憶しておらずともよく、例えば、放電効率ηｏの値をマップとして記憶していてもよい。この場合、充放電効率ηｉｏは、充電効率ηｉと放電効率ηｏとの積として算出されてもよい。反対に、充放電効率ηｉｏの値のみがマップとして記憶され、当該充放電効率ηｉｏから充電効率ηｉが導かれてもよい。
【０１０５】
有効放電電力Ｐｍｇ１ｅｆｆｏを取得すると、ＥＣＵ１００は、前述した放電電力制限値Ｗｏｕｔの基準値Ｗｏｕｔ０を取得する（ステップＳ１１３）。放電電力制限値の基準値Ｗｏｕｔ０は、バッテリ５００からの放電が許容される上限であり、過放電によるバッテリ５００の物理的、機械的、電気的又は化学的な不具合が、或いは過放電によるハイブリッド車両１０の制御上の不具合が顕在化しないよう、予めＥＣＵ１００のＲＯＭに、バッテリ温度Ｔｂ及びＳＯＣに対応付けられたマップとして格納されており、ＥＣＵ１００は、その時点のＳＯＣ及びバッテリ温度Ｔｂに対応する一の値を選択することによって、放電電力制限値の基準値Ｗｏｕｔ０を取得する。
【０１０６】
基準値Ｗｏｕｔ０を取得すると、ＥＣＵ１００は、この基準値Ｗｏｕｔ０に対し、先に算出した有効放電電力Ｐｍｇ１ｅｆｆｏを加算することによって、触媒暖機期間における放電電力制限値Ｗｏｕｔを設定する（ステップＳ１１４）。
【０１０７】
ここで、既に述べたように、触媒暖機期間における発電によって得られる発電電力は、バッテリ５００のＳＯＣを上昇させ得る程には大きくないため、ＳＯＣは変化しないが、バッテリ５００からは、確実にこの有効放電電力Ｐｍｇ１ｅｆｆｏに相当する電力を放電することが可能であり、放電電力制限値Ｗｏｕｔは、放電電力制限値Ｗｏｕｔの基準値Ｗｏｕｔ０よりも大きくなる。このステップＳ１１４に係る処理によって、この放電充電電力Ｐｍｇ１ｅｆｆｏを考慮した真の放電電力制限値Ｗｏｕｔが設定される。
【０１０８】
放電電力制限値Ｗｏｕｔを設定すると、ＥＣＵ１００は、エンジン要求出力Ｐｅｎが閾値Ｐｅｎｔｈ以下であるか否かを判別する（ステップＳ１１５）。ここで、閾値Ｐｅｎｔｈは、放電電力制限値Ｗｏｕｔに対応するＭＧ２の動力（即ち、ＭＧ２が出力することを許容される最大の出力）によって賄い得るエンジン要求出力Ｐｅｎの最大値（即ち、補器類に対応する要求出力等を考慮しなければ、理論的には放電電力制限値Ｗｏｕｔに一致する）を指す。
【０１０９】
エンジン要求出力Ｐｅｎが閾値Ｐｅｎｔｈ以下である場合（ステップＳ１１５：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、ハイブリッド車両１０を、モータジェネレータＭＧ２の動力によってＥＶ走行させる（ステップＳ１１６）。即ち、この場合、エンジン２００は触媒暖機のため低回転領域で動作しているのみであり、その動作状態は変化しない。ステップＳ１１６に係る処理が実行されると、処理はステップＳ１０１に戻され、一連の処理が繰り返される。
【０１１０】
この一連の処理過程における、ステップＳ１０４に係る処理においては、ＭＧ１による発電電力と、触媒暖機期間にハイブリッド車両１０をＥＶ走行させるのに要した電力とを考慮してＭＧ１発電電力積算値Ｐｍｇ１が更新される。このＭＧ１発電電力積算値Ｐｍｇ１がゼロとなった状態では、放電電力制限値Ｗｏｕｔの増量（拡大）補正分がゼロとなり、放電電力制限値Ｗｏｕｔは基準値Ｗｏｕｔ０に一致して、通常の充放電制御と同等の処理が実行される。
【０１１１】
一方、エンジン要求出力Ｐｅｎが閾値Ｐｅｎｔｈよりも大きい場合（ステップＳ１１５：ＮＯ）、ＭＧ２の動力のみではハイブリッド車両１０の走行要求を満たし得ないため、ＥＣＵ１００は、エンジン２００からの動力によってＭＧ２の動力をアシストする。即ち、この場合、放電電力制限値Ｗｏｕｔに相当する放電によるＭＧ２の最大出力（即ち、好適にはＷｏｕｔ）をエンジン要求出力Ｐｅｎから減算してなる値が、エンジン出力Ｐｅとして設定され、エンジン２００の動作制御に供される。ステップＳ１１７に係る処理が実行されると、処理はステップＳ１０１に戻され、一連の処理が繰り返される。
【０１１２】
このように、充放電制御処理では、触媒暖機期間において、充電電力制限値Ｗｉｎ及び放電電力制限値Ｗｏｕｔが、夫々ＭＧ１による発電を介して得られたＭＧ１発電電力積算値Ｐｍｇ１に基づいて設定され、充電側では過充電が防止される。一方、ＳＯＣ及びバッテリ温度Ｔｂに応じて設定される放電電力制限値Ｗｏｕｔの基準値Ｗｏｕｔは、このような触媒暖機期間の発電電力に応じて変化し難いことに起因して固定値を採り易く、その結果、放電側では、このＭＧ１発電電力積算値Ｐｍｇ１に基づいて設定される放電電力制限値Ｗｏｕｔが、基準値Ｗｏｕｔ０よりも大きくなる。即ち、ＭＧ１発電電力積算値Ｐｍｇ１をＭＧ２の動力に変換し得る電力（即ち、放電電力）として考慮することによって、触媒暖機期間において、ハイブリッド車両１０をＥＶ走行させることが可能と判断される動作領域が拡大される。
【０１１３】
この際、その拡大量は、ＭＧ１によって発電された電力に基づいており、単に放電電力制限値を拡大するのと異なり、バッテリ５００の過放電を防止しつつバッテリ５００に蓄積された電力を最大限に利用することが可能となる。即ち、本実施形態に係る充放電制御処理によれば、バッテリ５００の電力効率が最適化されることによって、ＭＧ２によって加速性能を担保しつつ、触媒暖機期間におけるエンジン２００からの動力の出力機会を著しく減少させることが可能となる。即ち、触媒暖機期間において加速性能を担保しつつエミッション及び燃費の悪化を抑制することが可能となるのである。
【０１１４】
ここで、図５を参照し、このような本実施形態の効果について視覚的に説明する。ここに、図５は、充放電制御処理の実行期間中におけるハイブリッド車両１０の各部の動作状態を説明するタイミングチャートである。
【０１１５】
図５において、縦軸の系列には、上段から順にバッテリ５００のＳＯＣ、エンジン出力Ｐｅ、触媒床温Ｔｃ及びエミッション排出量が表されており、横軸には、共通にエンジンの始動制御が実行されてからの経過時間が表されている。
【０１１６】
エンジン出力Ｐｅは、エンジン２００の始動制御の開始と共に、ＭＧ１によるクランキング動作による外力を受け、一時的に負側へ変化する。経過時間Ｔ１においてエンジン２００が始動すると、経過時間Ｔ１から更に極短い時間経過の後にエンジン出力Ｐｅは正側に変化する。尚、本実施形態に係る充放電制御処理が実行された場合のエンジン出力Ｐｅの特性は、図示ＰＲＦ＿Ｐｅ１（実線参照）として示される。
【０１１７】
触媒床温Ｔｃは、エンジン２００の始動に伴い、エンジン２００の排気熱及び冷却水との熱交換により上昇を開始し、経過時間Ｔ１以降リニアに増加する。一方、エミッション排出量は、エンジン２００が始動した経過時間Ｔ１の時点で増加し始め、一定時間の後、触媒床温Ｔｃの上昇と共に減少傾向を示す。尚、本実施形態に係る充放電処理が実行された場合のエミッション排出量は、図示実線として表される。経過時間Ｔ１以降、エンジン２００は暖機期間となり、エンジン出力Ｐｅは、触媒暖機に必要な低出力に維持される。
【０１１８】
ここで、触媒床温Ｔｃが触媒活性温度未満の触媒床温Ｔｃ２まで上昇した経過時間Ｔ３において、エンジン要求出力Ｐｅｎが閾値Ｐｅｎｔｈを超えたとする。即ち、この場合、モータジェネレータＭＧ２は、ＭＧ１発電電力積算値Ｐｍｇ１を考慮した放電電力最大値Ｗｏｕｔに応じた最大出力で動力を出力するように制御され、不足する出力がエンジン２００から出力される。このため、経過時間Ｔ３において、エミッション排出量は一時的に増加する。
【０１１９】
ここで特に、本実施形態の効果を明確にするため、比較例としてＭＧ１発電電力積算値Ｐｍｇ１なる概念が全く適用されない通常の充放電制御のみがなされた場合のエンジン出力Ｐｅの特性を、図示ＰＲＦ＿Ｐｅｃｍｐ（破線参照）として表す。
【０１２０】
この比較例では、触媒暖機期間におけるＭＧ１の発電量が放電電力制限値Ｗｏｕｔに影響しない（ＳＯＣは図示ＳＯＣ１のまま変化しないため、また不図示のバッテリ温度Ｔｂも必ずしも有意に上昇しないため、放電電力制限値は、ＳＯＣ１及びバッテリ温度Ｔｂに応じた基準値Ｗｏｕｔ０に固定される）ことに起因して、経過時間Ｔ２（Ｔ２＜Ｔ３）の時点でエンジン２００に動力の出力が要求される。また、その要求量も必然的にＰＲＦ＿Ｐｅ１と較べて大きくなる。その結果、触媒床温ＴｃがＴｃ２よりも低いＴｃ１であることも加わって、エミッション排出量は、図示破線として示すように、本実施形態に係るエミッション排出量と較べて顕著に増加する。
【０１２１】
即ち、本実施形態に係る充放電制御処理によれば、エンジン出力Ｐｅの特性について、ＰＲＦ＿Ｐｅ１とＰＲＦ＿Ｐｅｃｍｐとを比較すれば明らかなように、触媒暖機期間におけるＭＧ１の発電電力（図示斜線部分）が、比較例において動力の不足分としてエンジン２００に要求される出力（図示網掛け部分）として、ＭＧ２における動力の出力に供されるため、エンジン２００からの動力の出力機会が低減され、エミッション及び燃費の悪化を抑制することが可能となるのである。
＜２：第２実施形態＞
触媒暖機期間においてＭＧ１によって得られた発電電力を利用してエンジン２００の出力機会を低減させる制御態様は、第１実施形態に限定されない。ここで、図６を参照し、そのような本発明の第２実施形態について説明する。ここに、図６は、本発明の第２実施形態に係る充放電制御処理が実行された場合のハイブリッド車両１０の各部の動作状態を説明するタイミングチャートである。尚、同図において、図５と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【０１２２】
第１実施形態において、ＥＣＵ１００は、ＭＧ１発電電力積算値Ｐｍｇ１に基づいて演算される有効放電電力Ｐｍｇ１ｅｆｆｏに応じて放電電力制限値Ｗｏｕｔを増加側に拡大補正し、可及的にエンジン２００の動力出力を抑制したが、第２実施形態においてＥＣＵ１００は、放電電力制限値Ｗｏｕｔの基準値Ｗｏｕｔ０を超える出力要求に対しては、拡大補正された放電電力制限値Ｗｏｕｔ以下となる範囲で、有効放電電力Ｐｍｇ１ｅｆｆｏに応じてエンジン出力分を連続的に変化させる。即ち、定性的に言えば、有効放電電力Ｐｍｇ１ｅｆｆｏが大きければエンジン出力割合が小さく、有効放電電力Ｐｍｇ１ｅｆｆｏが小さければエンジン出力割合が大きくなるように、エンジン出力が制御される。
【０１２３】
図６において、本実施形態が適用されたエンジン出力Ｐｅの特性が、ＰＲＦ＿Ｐｅ２（実線参照）として示される。このように本実施形態では、第１実施形態と異なり、経過時間Ｔ２の時点からエンジン出力Ｐｅは緩やかに上昇し始める。そのため、エミッション排出量は、比較例と同様に経過時間Ｔ２の時点から増加し始めるが、エンジン出力割合は、比較例に較べれば小さいため、その増加量は比較例に対し抑制されている。
【０１２４】
更に、この場合、エンジン２００の過渡応答は第１実施形態と比較して緩やかであるため、エンジン２００がエミッションを排出し難くなっている。従って、加速性能を担保しつつエミッション及び燃費の悪化を図るといった本発明に係る効果を、本実施形態においても好適に得ることが可能となる。
【０１２５】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うハイブリッド車両の制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【０１２６】
【図１】本発明の第１実施形態に係るハイブリッド車両の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【図２】図１のハイブリッド車両における動力分割機構とその周辺部の関係を示す模式図である。
【図３】図１のハイブリッド車両におけるエンジンの模式図である。
【図４】図１のハイブリッド車両においてＥＣＵにより実行される充放電制御処理のフローチャートである。
【図５】図４の充放電制御処理の実行期間中におけるハイブリッド車両の各部の動作状態を説明するタイミングチャートである。
【図６】本発明の第２実施形態に係る充放電制御処理の実行期間中におけるハイブリッド車両の各部の動作状態を説明するタイミングチャートである。
【符号の説明】
【０１２７】
１０…ハイブリッド車両、１００…ＥＣＵ、２００…エンジン、２０１…気筒、２０３…ピストン、２０５…クランクシャフト、３００…動力分割機構、３０１…リングギア、３０３…サンギア、３０６…プラネタリキャリア、５００…バッテリ、６００…ＳＯＣセンサ、７００…バッテリ温度センサ、８００…アクセルポジションセンサ。
【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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