特許 5825282 ハイブリッド車両の制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5825282

(24)【登録日】2015年10月23日

(45)【発行日】2015年12月2日

(54)【発明の名称】ハイブリッド車両の制御装置

(51)【国際特許分類】

   B60W 10/06 20060101AFI20151112BHJP

   B60W 20/00 20060101ALI20151112BHJP

   B60W 10/08 20060101ALI20151112BHJP

   B60K 6/445 20071001ALI20151112BHJP

   B60L 11/14 20060101ALI20151112BHJP

   F02D 41/04 20060101ALI20151112BHJP

   F01N 3/28 20060101ALI20151112BHJP

   F01N 3/20 20060101ALI20151112BHJP

   F01N 3/24 20060101ALI20151112BHJP

【ＦＩ】

   B60K6/20 310

   B60K6/20 320

   B60K6/445ZHV

   B60L11/14

   F02D41/04 305A

   F01N3/28 301C

   F01N3/20 C

   F01N3/24 R

【請求項の数】3

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2013-64361(P2013-64361)

(22)【出願日】2013年3月26日

(65)【公開番号】特開2014-189065(P2014-189065A)

(43)【公開日】2014年10月6日

【審査請求日】2014年3月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099645

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 晃司

(74)【代理人】

【識別番号】100104765

【弁理士】

【氏名又は名称】江上 達夫

(74)【代理人】

【識別番号】100107331

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 聡延

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 大騎

(72)【発明者】

【氏名】堀 哲雄

【審査官】 小原 一郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−２５７９４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２６２５８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２８５８６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２５６６０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０４６１３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１８７９７３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６０Ｋ ６／００ − ６／５４７

Ｂ６０Ｗ １０／００ − ５０／１６

Ｆ０２Ｄ ２９／００ − ２９／０６

Ｂ６０Ｌ １／００ − １５／４２

Ｆ０１Ｎ ３／００ − ９／００

Ｆ０２Ｄ ４１／００ − ４１／４０

Ｆ０２Ｄ ４３／００ − ４５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

排気中の窒素酸化物を吸蔵し還元する排気浄化触媒が設けられ、空燃比を変更可能なエンジンと、
第１モータ・ジェネレータと、
駆動輪にトルクを伝達するための出力部と、
前記エンジンのトルクを前記第１モータ・ジェネレータと前記出力部とに分配する差動機構と、
前記出力部にギアを介して連結された第２モータ・ジェネレータと、
を有するハイブリッド車両に適用され、
所定の実行条件が成立した場合に前記エンジンの空燃比を一時的にリッチ側に変化させることにより前記排気浄化触媒の排気浄化機能を回復させるリッチスパイク運転を前記エンジンに実行させるハイブリッド車両の制御装置であって、
前記実行条件が成立するための成立要件の一つとして、前記第２モータ・ジェネレータのモータトルクの大きさが０Ｎｍを含むリッチスパイク禁止範囲から外れていることが設定され、かつ、前記成立要件の他の一つとして、前記排気浄化触媒の窒素酸化物濃度が、排気エミッションの制限を遵守できる限界である許容上限値よりも小さい値である閾値を超えることが設定されており、
前記第２モータ・ジェネレータのモータトルクの大きさが前記リッチスパイク禁止範囲内にある場合に前記リッチスパイク運転の実行が制限され、
前記第２モータ・ジェネレータのモータトルクの大きさが大きい場合は小さい場合よりも前記リッチスパイク運転が実行され易くなるように前記実行条件が設定されてい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】

前記第２モータ・ジェネレータのモータトルクの大きさが前記リッチスパイク禁止範囲内で、かつ前記排気浄化触媒の窒素酸化物濃度が前記閾値を超えている場合に、前記第２モータ・ジェネレータのモータトルクの大きさが前記リッチスパイク禁止範囲から外れるように前記エンジンの動作点を変化させるエンジン制御手段を備える請求項１に記載の制御装置。

【請求項3】

前記ハイブリッド車両は、前記第２モータ・ジェネレータに電気的に接続されたバッテリを更に有し、
前記エンジン制御手段は、前記バッテリの蓄電率及び前記第２モータ・ジェネレータのモータトルクの正負に応じて前記エンジンの動作点の変更方法を切り替える請求項２に記載の制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、空燃比を変更可能なエンジンが設けられたハイブリッド車両に適用される制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

エンジンの目標空燃比が理論空燃比よりもリーン側に設定されたリーン燃焼を実施可能なエンジンが知られている。このようなエンジンにはリーン燃焼によって排出された排気中の窒素酸化物を浄化するため吸蔵還元型の排気浄化触媒が搭載される。その排気浄化触媒に吸蔵された窒素酸化物の濃度が限界を超えると排気浄化能力が失われるため、エンジンの空燃比を一時的にリッチ側に変化させるリッチスパイク運転を行い、排気浄化触媒に吸蔵された窒素酸化物を還元して排気浄化能力を回復させる。

【0003】

リッチスパイク運転は燃料の増量を伴うためエンジンのトルク変動が生じる。そこで、このようなトルク変動を低減するため、リッチスパイク運転時にスロットル開度を補正する制御装置が知られている（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平１１−１９０２４１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、エンジンの動力を第１モータ・ジェネレータと出力部とに分割し、第２モータ・ジェネレータがギアを介して出力部に連結されたハイブリッド車両が周知である。このタイプのハイブリッド車両は、第２モータ・ジェネレータのトルクが０Ｎｍ付近となる場合、出力部と第２モータ・ジェネレータとの間に介在するギアの出力部に対する押し付けが緩くなる。その結果、エンジンのトルク変動が出力部に伝達することによって出力部とギアとがバックラッシ間で互いに衝突して歯打ち音が発生する。

【0006】

このようなタイプのハイブリッド車両に搭載するエンジンを上述したようなリーン燃焼が可能なエンジンとした場合には、リッチスパイク運転に伴うトルク変動を特許文献１の制御によって低減しても完全に解消することはできない。したがって、第２モータ・ジェネレータのトルクの大きさが小さい領域では、リッチスパイク運転に伴って歯打ち音が発生するおそれがある。

【0007】

そこで、本発明は、リッチスパイク運転に伴う歯打ち音の発生を抑制できるハイブリッド車両の制御装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の制御装置は、排気中の窒素酸化物を吸蔵し還元する排気浄化触媒が設けられ、空燃比を変更可能なエンジンと、第１モータ・ジェネレータと、駆動輪にトルクを伝達するための出力部と、前記エンジンのトルクを前記第１モータ・ジェネレータと前記出力部とに分配する差動機構と、前記出力部にギアを介して連結された第２モータ・ジェネレータと、を有するハイブリッド車両に適用され、所定の実行条件が成立した場合に前記エンジンの空燃比を一時的にリッチ側に変化させることにより前記排気浄化触媒の排気浄化機能を回復させるリッチスパイク運転を前記エンジンに実行させるハイブリッド車両の制御装置であって、前記実行条件が成立するための成立要件の一つとして、前記第２モータ・ジェネレータのモータトルクの大きさが０Ｎｍを含むリッチスパイク禁止範囲から外れていることが設定され、かつ、前記成立要件の他の一つとして、前記排気浄化触媒の窒素酸化物濃度が、排気エミッションの制限を遵守できる限界である許容上限値よりも小さい値である閾値を超えることが設定されており、前記第２モータ・ジェネレータのモータトルクの大きさが前記リッチスパイク禁止範囲内にある場合に前記リッチスパイク運転の実行が制限され、前記第２モータ・ジェネレータのモータトルクの大きさが大きい場合は小さい場合よりも前記リッチスパイク運転が実行され易くなるように前記実行条件が設定されているものである（請求項１）。

【0009】

この制御装置によれば、リッチスパイク運転を実施する実行条件の成立要件の一つとして第２モータ・ジェネレータのトルクの大きさが含まれているため、歯打ち音の発生し易い条件下でリッチスパイク運転が実施されることを抑制できる。これにより、リッチスパイク運転に伴う歯打ち音の発生を抑制できる。また、第２モータ・ジェネレータのトルクの大きさが大きい場合は小さい場合に比べて歯打ち音が発生しにくい。したがって、第２モータ・ジェネレータのトルクの大きさが大きい場合は小さい場合に比べてリッチスパイク運転が実行され易くなるように実行条件が設定されることにより、歯打ち音が発生しにくい条件下では積極的にリッチスパイク運転を実施できる。その結果、リーン燃焼の実施期間を拡大できる。

【0010】

本発明の制御装置の一態様は、前記第２モータ・ジェネレータのモータトルクの大きさが前記リッチスパイク禁止範囲内で、かつ前記排気浄化触媒の窒素酸化物濃度が前記閾値を超えている場合に、前記第２モータ・ジェネレータのモータトルクの大きさが前記リッチスパイク禁止範囲から外れるように前記エンジンの動作点を変化させてもよい（請求項２）。この態様によれば、第２モータ・ジェネレータのモータトルクの大きさがリッチスパイク禁止範囲から外れることを成り行きで待つのではなく、エンジンの動作点を変更することによってこれを積極的に実現する。したがって、リッチスパイク運転を実施できる状況を速やかに形成できる。

【0011】

この態様においては、前記ハイブリッド車両は、前記第２モータ・ジェネレータに電気的に接続されたバッテリを更に有し、前記エンジン制御手段は、前記バッテリの蓄電率及び前記第２モータ・ジェネレータのモータトルクの正負に応じて前記エンジンの動作点の変更方法を切り替えてもよい（請求項３）。この場合には、バッテリの蓄電率及びモータトルクの正負に応じてエンジンの動作点の変更方法を切り替えるため、エンジンの動作点の変更に伴ってバッテリの蓄電率に過不足が生じることを抑制できる。

【発明の効果】

【0012】

以上説明したように、本発明によれば、リッチスパイク運転を実施する実行条件の成立要件として第２モータ・ジェネレータのトルクの大きさが含まれているため、歯打ち音の発生し易い条件下でリッチスパイク運転が実施されることを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の一形態の制御装置が適用された車両の全体構成を示した図。

【図2】ハイブリッドモード時のエンジンの動作点を説明する図。

【図3】本発明の一形態に係る制御結果の一例を示したタイムチャート。

【図4】第１の形態に係る制御ルーチンの一例を示したフローチャート。

【図5】第２の形態に係る制御ルーチンの一例を示したフローチャート。

【図6A】エンジンの動作点を変更する方法Ａを説明する図。

【図6B】エンジンの動作点を変更する方法Ｂを説明する図。

【図6C】エンジンの動作点を変更する方法Ｃを説明する図。

【図7】エンジンの動作点の変更方法の切り替え態様の一例を示した図。

【図8】エンジンの動作点の変更方法の切り替え態様の他の一例を示した図。

【発明を実施するための形態】

【0014】

（第１の形態）
図１に示すように、車両１は複数の動力源を組み合わせたハイブリッド車両として構成されている。車両１は、エンジン３と、２つのモータ・ジェネレータ４、５とを走行用の動力源として備えている。エンジン３は４つの気筒１０を備えた直列４気筒型の内燃機関として構成されている。エンジン３は空燃比を変更可能で、目標空燃比を理論空燃比よりもリーン側に設定するリーン燃焼が可能なリーンバーンエンジンとして構成されている。エンジン３から排出された排気は排気通路１１に導かれ、その排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）等の有害物質は排気浄化触媒１２にて浄化される。排気浄化触媒１２は排気中のＮＯｘを吸蔵し還元する周知のＮＯｘ吸蔵還元型の触媒として構成されている。

【0015】

エンジン３と第１モータ・ジェネレータ４とは差動機構としての動力分割機構６に連結されている。第１モータ・ジェネレータ４はステータ４ａとロータ４ｂとを有する。第１モータ・ジェネレータ４は動力分割機構６にて分配されたエンジン３の動力を受けて発電する発電機として機能するとともに、交流電力にて駆動される電動機としても機能する。同様に、第２モータ・ジェネレータ５はステータ５ａとロータ５ｂとを有し、電動機及び発電機としてそれぞれ機能する。各モータ・ジェネレータ４、５はモータ用制御装置１５を介してバッテリ１６に接続される。モータ用制御装置１５は各モータ・ジェネレータ４、５が発電した電力を直流変換してバッテリ１６に蓄電するとともにバッテリ１６の電力を交流変換して各モータ・ジェネレータ４、５に供給する。

【0016】

動力分割機構６はシングルピニオン型の遊星歯車機構として構成されている。動力分割機構６は、外歯歯車のサンギアＳと、サンギアＳと同軸に配置された内歯歯車のリングギアＲと、これらのギアＳ、Ｒに噛み合うピニオンＰを自転及び公転可能に保持するプラネタリキャリアＣとを有している。エンジン３が出力するエンジントルクは動力分割機構６のプラネタリキャリアＣに伝達される。第１モータ・ジェネレータ４のロータ４ｂは動力分割機構６のサンギアＳに連結されている。動力分割機構６からリングギアＲを介して出力されたトルクは出力ギア列２０に伝達される。出力ギア列２０は駆動輪１８にトルクを伝達するための出力部として機能する。出力ギア列２０は動力分割機構６のリングギアＲと一体回転する出力ドライブギア２１と、出力ドライブギア２１に噛み合う出力ドリブンギア２２とを含む。出力ドリブンギア２２には、第２モータ・ジェネレータ５がギア２３を介して連結されている。すなわち、第２モータ・ジェネレータ５はギア２３を介して出力部としての出力ギア列２０に連結されている。ギア２３は第２モータ・ジェネレータ５のロータ５ｂと一体回転する。出力ドリブンギア２２から出力されたトルクは差動装置２４を介して左右の駆動輪１８に分配される。

【0017】

動力分割機構６には、ロック手段としてのモータロック機構２５が設けられている。モータロック機構２５は、動力分割機構６の状態を、エンジン３のトルクを第１モータ・ジェネレータ４と出力ギア列２０とに分配する差動状態と、その分配を停止する非差動状態との間で切り替えることができる。モータロック機構２５は湿式多板タイプのブレーキ機構として構成されている。モータロック機構２５は第１モータ・ジェネレータ４のロータ４ｂの回転を阻止する係合状態と、ロータ４ｂの回転を許容する解放状態との間で切り替えられる。モータロック機構２５の係合状態と解放状態との切り替えは不図示の油圧アクチュエータにて実施される。モータロック機構２５が係合状態に操作されると第１モータ・ジェネレータ４のロータ４ｂの回転が阻止される。これにより、動力分割機構６のサンギアＳの回転も阻止される。このため、エンジン２のトルクが第１モータ・ジェネレータ４へ分配されることが停止されて動力分割機構６が非差動状態となる。

【0018】

車両１の各部の制御はコンピュータとして構成された電子制御装置（ＥＣＵ）３０にて制御される。ＥＣＵ３０はエンジン３、各モータ・ジェネレータ４、５及びモータロック機構２５等に対して各種の制御を行う。以下、本発明に関連してＥＣＵ３０が行う主要な制御について説明する。ＥＣＵ３０には、車両１の各種情報が入力される。例えば、ＥＣＵ３０には、各モータ・ジェネレータ４、５の回転数及びトルクがモータ用制御装置１５を介して入力される。また、ＥＣＵ３０には、アクセルペダル３１の踏み込み量に対応する信号を出力するアクセル開度センサ３２の出力信号と、車両１の車速に応じた信号を出力する車速センサ３３の出力信号と、バッテリ１６の蓄電率に対応する信号を出力するＳＯＣセンサ３４の出力信号と、排気浄化触媒１２の温度に対応する信号を出力する温度センサ３５の出力信号とがそれぞれ入力される。

【0019】

ＥＣＵ３０は、アクセル開度センサ３２の出力信号と車速センサ３３の出力信号とを参照して運転者が要求する要求駆動力を計算し、その要求駆動力に対するシステム効率が最適となるように各種のモードを切り替えながら車両１を制御する。例えば、エンジン３の熱効率が低下する低負荷領域ではエンジン３の燃焼を停止して第２モータ・ジェネレータ５を駆動するＥＶモードが選択される。また、エンジン３だけではトルクが不足する場合は、エンジン３とともに第２モータ・ジェネレータ５を走行用駆動源とするハイブリッドモードが選択される。

【0020】

ハイブリッドモードが選択された場合、要求駆動力はエンジン３のエンジントルクと、第２モータ・ジェネレータ５のモータトルクとの合算により出力される。すなわち、エンジントルクをＴｅ、モータトルクをＴｍとした場合、要求駆動力Ｔｄは、Ｔｄ＝Ｔｅ＋Ｔｍで定義される。図２に示すように、エンジン３は、エンジン回転数とエンジントルクとで定義された動作点があらかじめ設定された通常ラインＬ上を移動するようにＥＣＵ３０にて制御される。通常ラインＬはエンジン３の燃費が最適となり、かつ騒音が低減できるようにあらかじめシミュレーションや実機を用いた試験によって定められている。要求駆動力の大部分がエンジントルクで賄われる場合、モータトルクは０Ｎｍ付近の小さな値となる。このような場合は、第２モータ・ジェネレータ５に連結されたギア２３と出力ドリブンギア２２との互いの押し付け力が弱くなる。そのため、内燃機関３のエンジン回転数の変動やエンジントルクの変動が出力ドリブンギア２２に伝達される結果、バックラッシ間でギア２３と出力ドリブンギア２２とが互いに衝突して歯打ち音等の騒音が動力伝達機構で発生する。

【0021】

上述したように、エンジン３はリーン燃焼が可能なエンジンであるが、リーン燃焼中には排気浄化触媒１２にＮＯｘが徐々に吸蔵され、その吸蔵量が限界に達すると排気浄化能力が失われる。そこで、排気浄化触媒１２に吸蔵されたＮＯｘを還元してＮＯｘの吸蔵量を減らして排気浄化能力を回復させるためリッチスパイク運転がＥＣＵ３０にて実施される。リッチスパイク運転は空燃比を一時的にリッチ側に変化させる周知の制御である。リッチスパイク運転は空燃比がリッチに変化する過程で燃料の増量を伴うため、エンジン３のトルク変動が発生する。このようなトルク変動が、第２モータ・ジェネレータ５のモータトルクが０Ｎｍ付近の小さな値の時に発生すると歯打ち音が発生する。

【0022】

そこで、本形態ではリッチスパイク運転を原因とした歯打ち音の発生を回避するため、ＥＣＵ３０は第２モータ・ジェネレータ５のモータトルクが０Ｎｍ付近の小さな値の時にリッチスパイク運転の実施を制限する。すなわち、ＥＣＵ３０は第２モータ・ジェネレータ５のモータトルクが０Ｎｍ付近の小さな値の時には、リッチスパイク運転の実行条件が成立していないものと判断する。換言すれば、その実行条件の成立要件の一つとして、第２モータ・ジェネレータ５のモータトルクの大きさが含まれ、そのモータトルクの大きさが０Ｎｍ付近の小さな値であるリッチスパイク禁止範囲内にある場合は、リッチスパイク運転の実施を制限する。

【0023】

図３に示すように、エンジン３がリーン燃焼を実施すると、排気浄化触媒１２が排気中のＮＯｘの吸蔵を続けるため、排気浄化触媒１２のＮＯｘ濃度、すなわち吸蔵限界に対するＮＯｘ吸蔵量の割合が徐々に増加する。時刻ｔ１においてＮＯｘ濃度が閾値Ｔｈを超え、かつ第２モータ・ジェネレータ５のモータトルクの大きさがリッチスパイク禁止範囲ＡＲから外れているためリッチスパイク運転が実施される。つまり、本形態は、（１）ＮＯｘ濃度が閾値Ｔｈを超えること、（２）第２モータ・ジェネレータ５のモータトルクの大きさがリッチスパイク禁止範囲ＡＲから外れることがリッチスパイク運転の実行条件の成立要件として設定されている。この閾値Ｔｔｈは、リッチスパイク運転で通常使用されるＮＯｘ濃度の許容上限値Ｕｍよりも小さい値である。したがって、本形態は、通常よりも低いＮＯｘ濃度でリッチスパイク運転が実施されるため、後述するように、モータトルクがリッチスパイク禁止範囲ＡＲ内にあることによってリッチスパイク運転の実施が制限された場合でもＮＯｘ濃度が許容上限値Ｕｍに到達するまでの余裕が生まれる。時刻ｔ１でリッチスパイク運転が実施されると、ＮＯｘ濃度が瞬間的に低下してから再び上昇に転じる。

【0024】

時刻ｔ２から時刻ｔ４までの期間は、第２モータ・ジェネレータ５のモータトルクの大きさがリッチスパイク禁止範囲ＡＲ内にあるため、リッチスパイク運転の実施が制限される。したがって、時刻ｔ３でＮＯｘ濃度が閾値Ｔｈに達してもリッチスパイク運転は実施されない。仮に、時刻ｔ３でリッチスパイク運転が実施されると、エンジン３のトルク変動によって破線で示すようにギア２２、２３間で歯打ち音が発生する。

【0025】

その後、時刻ｔ４でモータトルクの大きさがリッチスパイク禁止範囲ＡＲから外れることにより、上述した成立要件（１）及び（２）の両者が成立し、リッチスパイク運転の実行条件が成立するため、リッチスパイク運転が実施される。その後、同様に時刻ｔ５においてもリッチスパイク運転が実施される。

【0026】

このように、第２モータ・ジェネレータ５のモータトルクの大きさがリッチスパイク禁止範囲ＡＲ内にある場合にリッチスパイク運転の実施が制限されるため、歯打ち音の発生を抑制できる。リッチスパイク禁止範囲ＡＲは適宜に定めてよい。したがって、第２モータ・ジェネレータのトルクの大きさが大きい場合は小さい場合に比べてリッチスパイク運転が実行され易くなるように実行条件が設定されているといえる。

【0027】

以上の制御はＥＣＵ３０が図４の制御ルーチンを実行することによって実現できる。図４の制御ルーチンのプログラムはＥＣＵ３０に保持されており適時に読み出されて所定間隔で繰り返し実行される。ステップＳ１において、ＥＣＵ３０は排気浄化触媒１２の温度を温度センサ３５の信号に基づいて取得する。ステップＳ２において、ＥＣＵ３０は排気浄化触媒１２のＮＯｘ濃度を推定する。この推定は周知ないし公知の方法で実現可能である。例えば、ＥＣＵ３０はリッチスパイク運転の実施後リーン燃焼を実施した期間内の排気の総流量を計算し、その総流量とステップＳ１で取得した排気浄化触媒１２の温度とに基づいてＮＯｘ濃度を推定する。

【0028】

ステップＳ３において、ＥＣＵ３０はＮＯｘ濃度が閾値Ｔｈを超えているか否かを判定する。ＮＯｘ濃度が閾値Ｔｈを超えている場合はステップＳ４に進み、ＮＯｘ濃度が閾値Ｔｈを超えていない場合は以後の処理をスキップして今回のルーチンを終了する。ステップＳ４において、ＥＣＵ３０は第２モータ・ジェネレータ５のモータトルクをモータ用制御装置１５から取得する。ステップＳ５において、ＥＣＵ３０は第２モータ・ジェネレータ５のモータトルクの大きさがリッチスパイク禁止範囲ＡＲから外れているか否かを判定する。モータトルクの大きさとはモータトルクの絶対値のことである。モータトルクの大きさがリッチスパイク禁止範囲ＡＲから外れている場合はステップ６に進み、そうでない場合は以後の処理をスキップして今回のルーチンを終了する。ステップＳ６において、ＥＣＵ３０は、エンジン３の空燃比を一時的にリッチ側に制御することによりリッチスパイク運転を実施する。

【0029】

図４の制御をＥＣＵ３０が行うことにより、上述した成立要件の（１）及び（２）のそれぞれが成立した場合に限ってリッチスパイク運転が実施されることとなる。

【0030】

（第２の形態）
次に、図５〜図８を参照しながら、本発明の第２の形態を説明する。第２の形態は、ＮＯｘ濃度が閾値Ｔｈを超えているが、第２モータ・ジェネレータ５のモータトルクの大きさがリッチスパイク禁止範囲ＡＲ内にある場合に実施する制御内容に特徴がある。その他の事項は第１の形態と共通であるから説明を省略する。

【0031】

第１の形態では、上記の場合には第２モータ・ジェネレータ５のモータトルクがリッチスパイク禁止範囲ＡＲから外れるまで成り行きでリッチスパイク運転の実施をディレイするものである。しかしながら、車両１の運転条件によっては第２モータ・ジェネレータ５のモータトルクの大きさがリッチスパイク禁止範囲ＡＲから外れずに、ＮＯｘ濃度が許容上限値Ｕｍに達してしまい、排気エミッションの制限を遵守するためにリッチスパイク運転を実施せざるを得ない状況になるおそれがある。このような状況下でリッチスパイク運転を実施すると歯打ち音の発生を抑えることができない。

【0032】

そこで、第２の形態では、ＮＯｘ濃度が閾値Ｔｈを超えているが、第２モータ・ジェネレータ５のモータトルクの大きさがリッチスパイク禁止範囲ＡＲ内にある場合に、ＥＣＵ３０はモータトルクの大きさがリッチスパイク禁止範囲から外れるようにエンジン３の動作点を変更する制御を実施する。

【0033】

図５は第２の形態に係る制御ルーチンの一例を示したフローチャートであるが、図５の制御ルーチンは、第１の形態に係る図４の制御ルーチンにステップＳ２１を追加したものに相当する。図５のステップＳ１〜ステップＳ６は第１の形態の制御ルーチンの処理と同じであるので説明を省略する。

【0034】

ステップＳ５で否定的判定がなされた場合、つまり、ＮＯｘ濃度が閾値Ｔｈを超えているが、第２モータ・ジェネレータ５のモータトルクの大きさがリッチスパイク禁止範囲ＡＲ内にある場合、ＥＣＵ３０はステップＳ２１においてエンジン３の動作点を変更する。これにより、ＥＣＵ３０は本発明に係るエンジン制御手段として機能する。

【0035】

この動作点の変更は図６Ａ〜図６Ｃに示した方法Ａ、方法Ｂ及び方法Ｃのいずれかを、バッテリ１６の蓄電率及び第２モータ・ジェネレータ５のモータトルクの正負に応じて切り替えることにより実施する。なお、モータトルクが負の場合とは、出力側から第２モータ・ジェネレータ５にトルクが伝達される場合を意味する。

【0036】

図６Ａに示すように、方法Ａは上述した通常ラインＬ上でエンジン３の動作点を変更するものである。すなわち、方法Ａは、エンジン３の動作点を点ａから通常ラインＬに沿って低トルク低回転側の点ｂ１に又は高トルク高回転側の点ｂ２に移動させる。エンジン３の動作点の移動により生じる要求駆動力との差分が第２モータ・ジェネレータ５のモータトルクで補償されるため、モータトルクをリッチスパイク禁止範囲ＡＲ外とすることができる。第２モータ・ジェネレータ５のモータトルクが０を跨ぐことを避けるため、点ｂ１又は点ｂ２のいずれに移動させるかは、移動前の点ａにおけるモータトルクの正負に基づいて選択される。つまり、点ａにおいてモータトルクが０以上の場合（正の場合）は動作点を点ｂ１に、点ａにおいてモータトルクが０未満の場合（負の場合）は動作点を点ｂ２にそれぞれ移動させる。

【0037】

方法Ａは、エンジン３の燃費が考慮されて設定された通常ラインＬに沿って動作点を移動させるものであるから、燃費悪化を抑制しながら第２モータ・ジェネレータ５のモータトルクをリッチスパイク禁止範囲ＡＲ外にすることができる。しかし、エンジン回転数の変動を伴うためユーザに違和感を与えるおそれがある。また、減少又は増加したエンジン３の直達トルクを第２モータ・ジェネレータ５でキャンセルするためバッテリ１６の蓄電率の変化を伴う。

【0038】

図６Ｂに示すように、方法Ｂはエンジン回転数を一定としつつエンジントルクだけを変化させてエンジン３の動作点を変更するものである。すなわち、方法Ｂは、エンジン３の動作点を点ａから等回転数ラインＬｒに沿って低トルク側の点ｂ１に又は高トルク側の点ｂ２に移動させる。エンジン３の動作点の移動により生じる要求駆動力との差分が第２モータ・ジェネレータ５のモータトルクで補償されるため、モータトルクをリッチスパイク禁止範囲ＡＲ外とすることができる。方法Ｂも方法Ａと同様に、第２モータ・ジェネレータ５のモータトルクが０を跨ぐことを避けるため、点ｂ１又は点ｂ２のいずれに移動させるかは、移動前の点ａにおけるモータトルクの正負に基づいて選択される。つまり、点ａにおいてモータトルクが０以上の場合（正の場合）は動作点を点ｂ１に、点ａにおいてモータトルクが０未満の場合（負の場合）は動作点を点ｂ２にそれぞれ移動させる。

【0039】

方法Ｂは、エンジン回転数の変動を伴わないためユーザに違和感を与えずに、第２モータ・ジェネレータ５のモータトルクをリッチスパイク禁止範囲ＡＲ外にすることができる。しかし、エンジン３の動作点が通常ラインＬから外れるため燃費が悪化する。また、減少又は増加したエンジン３の直達トルクを第２モータ・ジェネレータ５でキャンセルするためバッテリ１６の蓄電率の変化を伴う。

【0040】

図６Ｃに示すように、方法Ｃは上述した等パワーライン上でエンジン３の動作点を変更するものである。すなわち、方法Ｃは、エンジン３の動作点を点ａから等パワーラインＬｐに沿って低トルク高回転側の点ｂ１に又は高トルク低回転側の点ｂ２に移動させる。エンジン３の動作点の移動により生じる要求駆動力との差分が第２モータ・ジェネレータ５のモータトルクで補償されるため、モータトルクをリッチスパイク禁止範囲ＡＲ外とすることができる。方法Ｃも方法Ａ及び方法Ｂと同様に、第２モータ・ジェネレータ５のモータトルクが０を跨ぐことを避けるため、点ｂ１又は点ｂ２のいずれに移動させるかは、移動前の点ａにおけるモータトルクの正負に基づいて選択される。つまり、点ａにおいてモータトルクが０以上の場合（正の場合）は動作点を点ｂ１に、点ａにおいてモータトルクが０未満の場合（負の場合）は動作点を点ｂ２にそれぞれ移動させる。

【0041】

方法Ｃは、バッテリ１６の蓄電率の変化を伴わずに第２モータ・ジェネレータ５のモータトルクをリッチスパイク禁止範囲ＡＲ外にすることができる。しかし、エンジン回転数の変動を伴うためユーザに違和感を与えるおそれがある。また、エンジン３の動作点が通常ラインＬから外れるため燃費が悪化する。

【0042】

以上説明したように、方法Ａ〜方法Ｃはそれぞれ一長一短がある。そのため、本形態ではバッテリ１６の蓄電率及び第２モータ・ジェネレータ５のモータトルクの正負の観点からこれらの方法を切り替えてバッテリ１６の蓄電率の過不足を抑制している。さらに、これらの切り替えの形態を、燃費を重視する場合と、ドライバビリティを重視する場合つまりユーザに違和感を起こさせたくない場合との間で相違させている。方法Ａ〜方法Ｃの切り替え態様は図７及び図８に示した通りである。これらの図に示したように、バッテリの蓄電率を上限近く、通常、及び下限近くの３つの範囲に分け、各範囲についてモータトルクが正の場合と負の場合とのそれぞれに選択すべき方法が割り当てられている。図７は燃費重視の場合に、図８はドライバビリティ重視の場合にそれぞれ選択される。

【0043】

ＥＣＵ３０は図７及び図８に示したようなデータ構造を持つテーブルを有している。アクセル開度が大きいほどユーザが違和感を覚えにくいため、例えば、ＥＣＵ３０はアクセル開度が閾値よりも大きい場合は図７に対応するテーブルを、アクセル開度が閾値よりも小さい場合は図８に対応するテーブルをそれぞれ使用し、図５のステップＳ２１を実施する際にバッテリ１６の蓄電率及びモータトルクの正負に適合する方法を選択して、その方法によってエンジン３の動作点を変更する。

【0044】

本発明は上記形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内において種々の形態にて実施できる。上記形態では、第２モータ・ジェネレータのモータトルクが０Ｎｍを含むリッチスパイク禁止範囲から外れることが成立要件の一つとして設定されることにより、モータトルクの大きさが大きい場合は小さい場合に比べてリッチスパイク運転が実行され易くなるように実行条件が設定されているが、これは実行条件の一例にすぎない。例えば、モータトルクの大きさが大きい場合は小さい場合に比べてＮＯｘ濃度の閾値を低くすることによって、モータトルクの大きさが大きい場合は小さい場合に比べてリッチスパイク運転が実行され易くなるように実行条件が設定されてもよい。

【符号の説明】

【0045】

１ 車両
３ エンジン
４ 第１モータ・ジェネレータ
５ 第２モータ・ジェネレータ
６ 動力分割機構（差動機構）
２０ 出力ギア列（出力部）
２３ ギア
３０ ＥＣＵ（エンジン制御手段）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図7】

【図8】