特許 6028724 ハイブリッド車制御装置

(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】6028724

(24)【登録日】2016年10月28日

(45)【発行日】2016年11月16日

(54)【発明の名称】ハイブリッド車制御装置

(51)【国際特許分類】

   B60W 10/06 20060101AFI20161107BHJP

   B60K 6/445 20071001ALI20161107BHJP

   B60W 10/26 20060101ALI20161107BHJP

   B60W 10/08 20060101ALI20161107BHJP

   B60W 20/00 20160101ALI20161107BHJP

   B60L 11/14 20060101ALI20161107BHJP

   B60L 11/18 20060101ALI20161107BHJP

   F02D 29/06 20060101ALI20161107BHJP

   F02D 45/00 20060101ALI20161107BHJP

   F02P 5/15 20060101ALI20161107BHJP

【ＦＩ】

   B60W10/06 900

   B60K6/445ZHV

   B60W10/26 900

   B60W10/08 900

   B60W20/00 900

   B60L11/14

   B60L11/18 A

   F02D29/06 D

   F02D45/00 310R

   F02P5/15 E

【請求項の数】6

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2013-266836(P2013-266836)

(22)【出願日】2013年12月25日

(65)【公開番号】特開2015-120482(P2015-120482A)

(43)【公開日】2015年7月2日

【審査請求日】2016年1月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】100093779

【弁理士】

【氏名又は名称】服部 雅紀

(72)【発明者】

【氏名】原田 剛志

(72)【発明者】

【氏名】伊東 悠太郎

(72)【発明者】

【氏名】池本 宣昭

【審査官】 増子 真

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−２８４９０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−９６３６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１８１８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３６４３７１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６０Ｋ ６／２０ − ６／５４７

Ｂ６０Ｗ １０／００ − ２０／５０

Ｆ０２Ｄ ２９／００ − ２９／０６

Ｆ０２Ｄ ４３／００ − ４５／００

Ｆ０２Ｐ ５／１４５ − ５／１５５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジン（２）と、
排気管（２２）に設けられ、排気を浄化する触媒（２３）と、
力行動作により電力を消費して駆動力を生成可能であり、且つ回生動作により発電可能であるモータジェネレータ（３１、３２）と、
前記モータジェネレータとの電力の授受により充放電可能なバッテリ（４）と、
を備えるハイブリッド車（１０）において、前記触媒の暖機を行う触媒暖機要求、及び、前記バッテリのＳＯＣの管理中心を低下させることにより充電許容電力（Ｗｉｎ）を拡大させる低ＳＯＣ制御要求に応じて、前記エンジン及び前記モータジェネレータの駆動、並びに前記バッテリの充放電を制御可能なハイブリッド車制御装置（５）であって、
前記触媒暖機要求と前記低ＳＯＣ制御要求とが共に有るとき、
前記モータジェネレータの回生動作により発生する可能性があり車速に応じて変化する回生可能パワー（Ｐｒｅｇ＿ａｖ）が、バッテリ温度（Ｔｂ）及びＳＯＣによって決まる前記充電許容電力の範囲内になるように制御しつつ前記エンジンを負荷運転させ、且つ、前記触媒に供給される排気熱エネルギ（Ｅｅｘｈ）が触媒暖機必要エネルギ（Ｅｅｘｈｔｇｔ）を超えるように前記触媒を暖機する触媒暖機制御を実行することを特徴とするハイブリッド車制御装置。

【請求項2】

前記触媒暖機要求と前記低ＳＯＣ制御要求とが共に有るとき、
前記ハイブリッド車の走行に必要な車両走行パワー（Ｐｒｕｎ）を算出し、
車速（Ｖ）が所定の車速閾値（Ｖｘ）より低速であり、前記回生可能パワーが前記充電許容電力より小さいとき、エンジン出力（Ｐｅｎｇ）を前記車両走行パワーより大きくして前記バッテリを充電し、
車速が前記車速閾値より高速であり、前記回生可能パワーが前記充電許容電力より大きいとき、エンジン出力を前記車両走行パワーより小さくして前記バッテリを放電させることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車制御装置。

【請求項3】

前記触媒暖機制御において、
前記エンジンの点火時期を所定の点火遅角量（ＩＧＴｒｔｄ）だけ遅角させる点火遅角制御を実施することで前記排気熱エネルギを増加させることを特徴とする請求項１または２に記載のハイブリッド車制御装置。

【請求項4】

前記触媒暖機要求と前記低ＳＯＣ制御要求とが共に有るとき、
前記ハイブリッド車の走行に必要な車両走行パワー（Ｐｒｕｎ）を算出し、
車速（Ｖ）が所定の車速閾値（Ｖｘ）より低速であり、前記回生可能パワーが前記充電許容電力より小さいとき、エンジン出力（Ｐｅｎｇ）を前記車両走行パワーより大きくして前記バッテリを充電し、且つ、前記点火遅角量を相対的に小さくし、
車速が前記車速閾値より高速であり、前記回生可能パワーが前記充電許容電力より大きいとき、エンジン出力を前記車両走行パワーより小さくして前記バッテリを放電させ、且つ、前記点火遅角量を相対的に大きくすることを特徴とする請求項３に記載のハイブリッド車制御装置。

【請求項5】

前記排気熱エネルギは、前記点火遅角量の増加に伴って上昇する排気熱効率（ηｅｘｈ）と、噴射燃料熱流（Ｑｉｎｊ）とに基づいて算出される排気熱流（Ｑｅｘｈ）の積算値として得られることを特徴とする請求項３または４に記載のハイブリッド車制御装置。

【請求項6】

前記排気熱エネルギは、排気温度と排気流量とに基づいて算出される排気熱流（Ｑｅｘｈ）の積算値として得られることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のハイブリッド車制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ハイブリッド車において、エンジン及びモータジェネレータの出力、並びにバッテリの充放電を制御可能なハイブリッド車制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、低燃費、低排気エミッションの社会的要請から車両の駆動力源としてエンジン及びモータジェネレータを搭載したハイブリッド自動車が注目されている。また、エンジンの排気を浄化する触媒の温度が所定温度よりも低いとき、触媒暖機制御を実行する制御装置が知られている。

【0003】

例えば特許文献１に開示された制御装置では、バッテリにリチウムイオン電池を用いたハイブリッド自動車において、バッテリ温度が所定温度より低いとき低ＳＯＣ制御要求を出力し、ＳＯＣの管理中心を通常時の値（例えば６０％）から少し小さい値（例えば４５％）に低下させることで、バッテリの充電許容電力（入力制限）Ｗｉｎを拡大する。
また、触媒温度が所定温度より低いとき触媒暖機要求を出力する。触媒暖機要求が出力されているときには低ＳＯＣ制御要求の出力に拘わらずに触媒暖機制御モードを設定し、点火遅角した状態でアイドル回転数で自立運転（無負荷運転）するようエンジンを制御することにより、触媒を暖機する。つまり、バッテリ温度と触媒温度の両方が低いとき、低ＳＯＣ制御より触媒暖機制御を優先することによりエミッションの悪化を抑制する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００８−２８４９０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

触媒暖機要求と低ＳＯＣ制御要求とが共にあるとき、特許文献１の制御装置では、エンジンを無負荷運転とするため燃費の低下が大きい。また、ＳＯＣの低下による充電許容電力Ｗｉｎの拡大を実施しないため、モータジェネレータの減速回生時のエネルギを十分にバッテリに充電することができなくなるおそれがある。

【0006】

本発明はこのような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、触媒暖機要求と低ＳＯＣ制御要求とが共に有るとき、燃費の低下を回避し、且つバッテリの充電能力を確保しつつ、適切に触媒を暖機するハイブリッド車制御装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、エンジンと、排気管に設けられ、排気を浄化する触媒と、力行動作により電力を消費して駆動力を生成可能であり、且つ回生動作により発電可能であるモータジェネレータと、モータジェネレータとの電力の授受により充放電可能なバッテリと、を備えるハイブリッド車において、触媒の暖機を行う「触媒暖機要求」、及び、バッテリのＳＯＣの管理中心を低下させることにより充電許容電力（Ｗｉｎ）を拡大させる「低ＳＯＣ制御要求」に応じて、エンジン及びモータジェネレータの駆動、並びにバッテリの充放電を制御可能なハイブリッド車制御装置に係る発明である。
ここで、「バッテリ」は、充放電可能な蓄電装置全般を意味し、キャパシタ等を含む。

【0008】

このハイブリッド車制御装置は、触媒暖機要求と低ＳＯＣ制御要求とが共に有るとき、モータジェネレータの回生動作により発生する可能性があり車速に応じて変化する回生可能パワー（Ｐｒｅｇ＿ａｖ）が、バッテリ温度（Ｔｂ）及びＳＯＣによって決まる充電許容電力の範囲内になるように制御しつつエンジンを負荷運転させ、且つ、触媒に供給される排気熱エネルギ（Ｅｅｘｈ）が触媒暖機必要エネルギ（Ｅｅｘｈｔｇｔ）を超えるように触媒を暖機する「触媒暖機制御」を実行することを特徴とする。
ここで、排気熱エネルギは、例えば、排気温度と排気流量とに基づいて算出される排気熱流（Ｑｅｘｈ）の積算値として得られる。

【0009】

本発明では、特許文献１の従来技術のように、触媒暖機要求時に低ＳＯＣ制御よりも触媒暖機制御を優先してエンジンを無負荷運転とするのではなく、エンジンを負荷運転させつつ触媒を暖機するため、燃費の低下を回避することができる。
また、回生可能パワーが充電許容電力の範囲内になるように制御する。具体的には、回生可能パワーから充電許容電力を差し引いたパワー値であるパワーバランス（Ｐｒｅｇ＿ａｖ−Ｗｉｎ）に応じてバッテリを充放電させ、バッテリの放電時に充電許容電力Ｗｉｎを拡大させることで、モータジェネレータによる減速回生時のエネルギを全てバッテリに充電することができるようにする。よって、バッテリの充電能力を確保しつつ、適切に触媒を暖機することができる。

【0010】

本発明のハイブリッド車制御装置は、触媒暖機要求と低ＳＯＣ制御要求とが共に有るとき、好ましくはハイブリッド車の走行に必要な車両走行パワー（Ｐｒｕｎ）を算出する。そして、（１）車速（Ｖ）が所定の車速閾値（Ｖｘ）より低速であり、回生可能パワーが充電許容電力より小さいとき、エンジン出力（Ｐｅｎｇ）を車両走行パワーより大きくしてバッテリを充電する。また、（２）車速が車速閾値より高速であり、回生可能パワーが充電許容電力より大きいとき、エンジン出力を車両走行パワーより小さくしてバッテリを放電させる。

【0011】

（１）の制御の場合、バッテリを充電したときＳＯＣは増加するが、充電許容電力は回生可能パワーに対して余裕があり、低ＳＯＣ制御と触媒暖機制御の双方の目的が同時に達成される。
（２）の制御の場合、バッテリの放電によりＳＯＣが低下していき、回生可能パワーが充電許容電力の範囲内に入るように制御できるため、低ＳＯＣ制御と触媒暖機制御の双方の目的が同時に達成される。

【0012】

また、本発明の触媒暖機制御において、エンジンの点火時期を所定の点火遅角量（ＩＧＴｒｔｄ）だけ遅角させる「点火遅角制御」を実施することで排気熱エネルギを増加させ、触媒及びエンジンを暖機することが好ましい。これにより、排気流量の増加のみによって排気熱エネルギを増加させる方法に比べ、短時間で排気熱エネルギを増加させ、早期に触媒を暖機することができる。

【0013】

点火遅角制御を前提とすると、好ましくは、上記の（１）の制御にて、バッテリを充電し、且つ、点火遅角量を（２）の制御に対し相対的に小さくする。また、（２）の制御にて、バッテリを放電させ、且つ、点火遅角量を（１）の制御に対し相対的に大きくする。
（１）の制御の場合、点火遅角量を小さめに設定し、主に排気流量増加による排気熱流増加で触媒の早期暖機を図る。これにより、触媒暖機時の燃費の低下を回避することができ、また、触媒及びエンジンの暖機を促進することができる。
（２）の制御の場合、点火遅角量を大きめに設定し、主に点火遅角効果による排気熱流増加で触媒の早期暖機を図る。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の一実施形態によるハイブリッド車制御装置が適用されるハイブリッド車のシステム図。

【図2】本発明の一実施形態による触媒暖機制御のフローチャート。

【図3】車速Ｖと回生可能パワーＰｒｅｇ＿ａｖとの関係を示すマップ。

【図4】バッテリ温度Ｔｂ及びＳＯＣと充電許容電力Ｗｉｎとの関係を示すマップ。

【図5】パワーバランス（Ｐｒｅｇ＿ａｖ−Ｗｉｎ）とバッテリ充放電電力Ｐｂａｔｔとの関係を示すマップ。

【図6】点火遅角量ＩＧＴｒｔｄと排気熱効率ηｅｘｈとの関係を示すマップ。

【図7】本発明の一実施形態による触媒暖機制御のタイムチャート。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明のハイブリッド車制御装置の実施形態を図面に基づいて説明する。
（一実施形態）
最初に、本発明のハイブリッド車制御装置が適用されるハイブリッド車の例について、図１を参照して説明する。図１に示すハイブリッド車１０は、駆動力源としてエンジン２及び２つのモータジェネレータ（図中、「ＭＧ」と示す）３１、３２を備えた、いわゆるシリーズパラレルハイブリッド自動車である。なお、他の実施形態の制御装置が適用されるハイブリッド車は、少なくとも１つのモータジェネレータを備えていればよい。

【0016】

エンジン２は、ガソリン、軽油等の燃料を燃焼させることにより動力を出力する例えば４気筒のエンジンである。エンジン２は、スロットルバルブを介して吸入した空気と、燃料噴射弁から噴射された燃料との混合気を、点火プラグによる電気火花によって爆発燃焼させ、動力を発生する。なお、スロットルバルブ、燃料噴射弁、点火プラグは、いずれも図示しない。エンジン２の各気筒からの排気は、エキゾーストマニホールド２１を経由して排気管２２に集められ、排気管２２に設けられた触媒２３によって浄化された後、大気中へ排出される。

【0017】

このハイブリッド車１０の例では、エンジン２の動力はクランク軸１５を介して動力分割機構１６に伝達される。動力分割機構１６は、エンジン２の動力を分割し、その一方の動力で車輪１４を駆動し、もう一方の動力で第１モータジェネレータ３１に発電させる。なお、他の実施形態の制御装置は、動力分割機構を備えないハイブリッド車に適用されてもよい。

【0018】

モータジェネレータ３１、３２は、例えば永久磁石式同期型の三相交流電動機であり、直流電力と三相交流電力とを変換するインバータ（図中、「ＩＮＶ」と示す）３３、３４を介してバッテリ４と電気的に接続されている。
モータジェネレータ３１、３２は、力行動作により電力を消費して駆動力を生成可能であり、且つ回生動作により発電可能である。第１モータジェネレータ３１は、インバータ３３によって駆動され、主にエンジン２の駆動力によって発電する発電機として機能し、発電した電力をバッテリ４に充電する。第２モータジェネレータ３２は、インバータ３４によって駆動され、主に力行動作により、バッテリ４が放電した電力を消費して車軸１３を介して車輪１４を駆動する電動機として機能する。また、第２モータジェネレータ３２は、ハイブリッド車１０の減速時に回生動作し、発電した電力をバッテリ４に充電する。

【0019】

バッテリ４は、例えばニッケル水素、リチウムイオン電池等の充放電可能な蓄電装置である。また、電気二重層キャパシタ等の蓄電装置もバッテリ４に含むものとして考える。
バッテリ４は、モータジェネレータ３１、３２との電力の授受により充放電可能であり、ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）が所定の限界量以内の範囲で充電される。

【0020】

バッテリ４の直流電力は、インバータ３４で三相交流電力に変換されて第２モータジェネレータ３２に供給される以外に、例えばＤＣＤＣコンバータで低電圧の直流電力に変換され、図示しない補機の電力源として用いられる。
なお、現実のハイブリッド車において、バッテリ４は、補機用の低圧バッテリと区別するため、「主機バッテリ」又は「高圧バッテリ」とも呼ばれる。しかし、本明細書では、補機用のバッテリについて特に言及しないため、単に「バッテリ４」という。

【0021】

ＥＣＵ５は、本発明の「ハイブリッド車制御装置」に相当し、車速や、運転者のアクセル操作によるアクセル開度等の信号が入力されるとともに、エンジン２、触媒２３、モータジェネレータ３１、３２、バッテリ４等の現在の作動状態や温度、ＳＯＣ等の情報を取得し、各駆動力源の駆動を統括的に制御し管理する。
現実のハイブリッドでは、ＥＣＵ５は、エンジンＥＣＵ、ＭＧ−ＥＣＵ、バッテリＥＣＵ等、制御対象毎に制御を分担された個別のＥＣＵ、及び、それら個別のＥＣＵと相互に通信し車両全体を統括的に管理するＰＭ（パワーマネジメント）−ＥＣＵ等の複数の制御装置から構成されている。しかし、本明細書では細かな制御分担には言及せず、包括的な制御装置としてのＥＣＵ５が、後述する全ての制御を実行するものとする。

【0022】

ＥＣＵ５の主な作用について説明する。ＥＣＵ５は、エンジン２に関し、クランク角、冷却水温、気筒内圧力、カム角、スロットル開度、吸入空気量、吸排気温度、空燃比、酸素信号、及び、排気管２２の触媒２３の付近に取り付けられた触媒温度センサ２４からの触媒温度Ｔｃａｔ等の情報を取得し、これらの情報に基づいて各種制御量を演算する。なお、触媒温度センサ２４を設けず、例えばエンジン停止期間と外気温度等から触媒温度Ｔｃａｔを推定してもよい。
そして、ＥＣＵ５は、燃料噴射弁への駆動信号、スロットルバルブの開度を調節するスロットルモータへの駆動信号、点火プラグへの制御信号、バルブタイミング調整装置への制御信号等を出力することで、エンジン２の運転を制御する。

【0023】

また、ＥＣＵ５は、モータジェネレータ３１、３２に関し、車速信号やアクセル開度信号に基づいてトルク指令を演算し、さらに、回転角センサからの電気角信号や、電流センサからの電流フィードバック信号等に基づいて、インバータ３３、３４のスイッチング動作を制御することで、モータジェネレータ３１、３２の通電を制御する。
また、ＥＣＵ５は、バッテリ４に関し、バッテリ温度ＴｂやＳＯＣ等の情報を取得し、充電許容電力（入力制限）Ｗｉｎ及び放電許容電力（出力制限）Ｗｏｕｔの範囲内で適切に充放電させるよう制御する。

【0024】

以上のような構成のハイブリッド車において、特許文献１の従来技術では、バッテリ温度Ｔｂが低いときには充電許容電力Ｗｉｎが低下するため、ＳＯＣの管理中心を通常時の値（例えば６０％）から少し小さい値（例えば４５％）に低下させることで、バッテリの充電許容電力（入力制限）Ｗｉｎを拡大する「低ＳＯＣ制御要求」を出力する。また、触媒温度Ｔｃａｔが所定温度よりも低いとき、触媒暖機要求を出力する。そして、触媒暖機要求と低ＳＯＣ制御要求が共に有るときには、低ＳＯＣ制御より触媒暖機制御を優先し、点火遅角した状態でアイドル回転数で自立運転（無負荷運転）するようエンジンを制御することにより、触媒を暖機する。

【0025】

しかし、この従来技術ではエンジンを無負荷運転とするため燃費の低下が大きい。また、ＳＯＣの低下による充電許容電力Ｗｉｎの拡大を実施しないため、モータジェネレータの減速回生時のエネルギを十分にバッテリに充電することができなくなるおそれがある。
そこで、本実施形態のＥＣＵ５は、上記の課題を解決するため、触媒暖機要求と低ＳＯＣ制御要求とが共に有るとき、燃費の低下を回避し、且つバッテリの充電能力を適切に確保しつつ、触媒を暖機するための制御を実行することを特徴としている。

【0026】

次に、本実施形態のＥＣＵ５が実行する触媒暖機制御ルーチンについて図２〜図６を参照して説明する。以下のフローチャートの説明で、記号「Ｓ」はステップを意味する。また、制御の説明では、エンジン、バッテリ、モータジェネレータ等について図１の符号を全てに記載するとかえって文章が読みにくくなるため、符号の記載を適宜省略する。
最初に、Ｓ１０で触媒暖機制御フラグがＯＮであるか、すなわち触媒暖機要求が有るか否か判断する。触媒暖機制御フラグがＯＦＦの場合（Ｓ１０：ＮＯ）、以下のステップを実行せず処理を終了する。触媒暖機制御フラグがＯＮの場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、以下のステップに進む。

【0027】

Ｓ１１では、目標触媒温度Ｔｔｇｔと現在触媒温度Ｔｃａｔとの偏差に基づき、マップ等を用いて、「触媒を活性化させるのに必要な排気熱エネルギ」を意味する触媒暖機必要エネルギＥｅｘｈｔｇｔを算出する。目標触媒温度Ｔｔｇｔは、触媒活性に必要な温度として予め設定する。現在触媒温度Ｔｃａｔは、温度センサの検出値、又は、エンジン停止期間と外気温度等に基づいて推定される値を用いる。マップは、触媒の熱容量や外気温度等に基づき予め作成される。

【0028】

Ｓ１２では、低ＳＯＣ制御フラグがＯＮであるか、すなわち低ＳＯＣ制御要求が有るか否か判断する。低ＳＯＣ制御要求が有るとき（Ｓ１２：ＹＥＳ）は、充電許容電力Ｗｉｎを考慮した触媒暖機制御を実施するためＳ１３に進む。低ＳＯＣ制御要求が無いとき（Ｓ１２：ＮＯ）はＳ１７に進む。
Ｓ１３では、回生可能パワーＰｒｅｇ＿ａｖ、充電許容電力Ｗｉｎ、及び車両走行パワーＰｒｕｎを算出する。

【0029】

回生可能パワーＰｒｅｇ＿ａｖは、車両の減速時等にモータジェネレータの回生動作によって発生する可能性のある電力であり、図３に示す車速Ｖと回生可能パワーＰｒｅｇ＿ａｖとの特性マップを用いて算出される。なお、「Ｐｒｅｇ＿ａｖ」の添え字「ｒｅｇ」は「ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ」を、「ａｖ」は「ａｖａｉｌａｂｌｅ」を意味する。
図３に示すように、回生可能パワーＰｒｅｇ＿ａｖは車速Ｖの増加に従って増加する。そのため充電許容電力Ｗｉｎとの関係において、車速閾値Ｖｘより低速の領域では、回生可能パワーＰｒｅｇ＿ａｖは充電許容電力Ｗｉｎより小さくなり、車速閾値Ｖｘより高速の領域では、回生可能パワーＰｒｅｇ＿ａｖは充電許容電力Ｗｉｎより大きくなる。

【0030】

充電許容電力Ｗｉｎは、図４に示すバッテリ温度Ｔｂと充電許容電力Ｗｉｎとの特性マップを用いて算出される。図４に示すように、バッテリ温度が低温側のＴｂ０以下、又は高温側のＴｂ２以上のときは充放電不可であり、バッテリ温度がＴｂ０からＴｂ１の範囲で、バッテリ温度Ｔｂ及びＳＯＣに応じて充電許容電力（入力制限）Ｗｉｎ、及び、放電許容電力（出力制限）Ｗｏｕｔが変化する。

【0031】

例えば、バッテリ温度Ｔｂが０℃付近の充電側（パワー負側）を示すＩＶｐ部に注目すると、ＳＯＣが６０％から５０％、４０％と低下するに従って、パワーの絶対値である充電許容電力Ｗｉｎが増加することがわかる。
また、車両走行パワーＰｒｕｎは、少なくともアクセル開度、車速等に基づき、走行に必要なパワーとして算出される。

【0032】

ここで、「回生可能パワーＰｒｅｇ＿ａｖから充電許容電力Ｗｉｎを差し引いたパワー値」を便宜上「パワーバランス（Ｐｒｅｇ＿ａｖ−Ｗｉｎ）」と呼ぶことにする。Ｓ１４では、パワーバランス（Ｐｒｅｇ＿ａｖ−Ｗｉｎ）に基づき、図５に示すマップを用いてバッテリ充放電電力Ｐｂａｔｔを算出する。バッテリ充放電電力Ｐｂａｔｔとは、回生可能パワーＰｒｅｇ＿ａｖが充電許容電力Ｗｉｎの範囲内の状態、すなわちパワーバランス（Ｐｒｅｇ＿ａｖ−Ｗｉｎ）が負の状態でエンジンを負荷運転させるためにバッテリに要求される充放電の電力をいう。バッテリ充放電電力Ｐｂａｔｔが正のとき放電を意味し、負のとき充電を意味する。

【0033】

上述のとおり、パワーバランス（Ｐｒｅｇ＿ａｖ−Ｗｉｎ）は、高車速又は高ＳＯＣのときほど大きく、低車速又は低ＳＯＣのときほど小さくなる。したがって、バッテリは、基本的にパワーバランス（Ｐｒｅｇ＿ａｖ−Ｗｉｎ）が大きいとき放電し、パワーバランス（Ｐｒｅｇ＿ａｖ−Ｗｉｎ）が小さいとき充電されることが求められる。
ただし、図５のマップでは、パワーバランス（Ｐｒｅｇ＿ａｖ−Ｗｉｎ）が０のときを充放電の反転位置とせず、パワーバランス（Ｐｒｅｇ＿ａｖ−Ｗｉｎ）が０のとき、ある程度放電するように設定されている。また、パワーバランス（Ｐｒｅｇ＿ａｖ−Ｗｉｎ）の負の領域に、充放電しない不感帯ＤＺが設けられている。これにより、回生可能パワーＰｒｅｇ＿ａｖが充電許容電力Ｗｉｎよりも所定量低下した値で安定するようになる。

【0034】

Ｓ１５では、エンジン負荷運転時のエンジン要求出力Ｐｅｎｇを式（１）により算出する。
Ｐｅｎｇ＝Ｐｒｕｎ−Ｐｂａｔｔ ・・・（１）
バッテリ充放電電力Ｐｂａｔｔが正のとき、エンジン負荷運転時のエンジン要求出力Ｐｅｎｇは車両走行パワーＰｒｕｎより小さくなり、バッテリ充放電電力Ｐｂａｔｔが負のとき、エンジン負荷運転時のエンジン要求出力Ｐｅｎｇは車両走行パワーＰｒｕｎより大きくなる。

【0035】

続いて、Ｓ１６〜Ｓ１８は実質的に触媒を暖機するステップである。本実施形態では、触媒暖機の方法として、エンジンの点火時期を所定の点火遅角量ＩＧＴｒｔｄだけ遅角させる「点火遅角制御」を実施する。なお、点火遅角量ＩＧＴｒｔｄの単位は、カム軸角度［°ＣＡ］である。
Ｓ１６では、排気流量と関連がありＳ１５で算出されたエンジン要求出力Ｐｅｎｇと、エンジンの暖機状態と関連があるエンジン水温ｔｈｗとに基づき、マップを用いて点火遅角量ＩＧＴｒｔｄを算出する。

【0036】

一方、低ＳＯＣ制御要求が無いとき（Ｓ１２：ＮＯ）に進むＳ１７では、排気流量と関連があり通常のエンジン制御で用いるエンジン負荷ｅｌｏａｄと、エンジンの暖機状態と関連があるエンジン水温ｔｈｗとに基づき、マップを用いて点火遅角量ＩＧＴｒｔｄを算出する。
こうしてＳ１６又はＳ１７で点火遅角量ＩＧＴｒｔｄが設定されると、Ｓ１８に進む。Ｓ１８では、別に演算される通常のエンジン点火時期に対し、Ｓ１６又はＳ１７で設定された点火遅角量ＩＧＴｒｔｄを遅角させた点火時期に点火してエンジンを運転する。

【0037】

Ｓ１９では、触媒に供給される排気熱エネルギＥｅｘｈを算出する。この算出方法として２通りの方法を説明する。
１つ目の方法は、排気熱効率ηｅｘｈに基づく算出方法である。図６のマップに示すように、点火遅角量ＩＧＴｒｔｄを増加させると、排気に供給される熱エネルギが増加し、排気熱効率ηｅｘｈは上昇する。一方でエンジン軸効率ηｅｎｇは低下する。そこで、点火遅角量ＩＧＴｒｔｄに対する排気熱効率ηｅｘｈの特性を予め実験的に求めて作成したマップを用いて、点火遅角量ＩＧＴｒｔｄから排気熱効率ηｅｘｈを算出する。

【0038】

また、式（２．１）から噴射燃料熱流Ｑｉｎｊを算出し、さらに式（２．２）により、噴射燃料熱流Ｑｉｎｊに、排気熱効率ηｅｘｈ、及び、排気管への放熱ロス等を考慮した補正係数αを乗じて排気熱流Ｑｅｘｈを算出する。そして、式（２．４）により排気熱流Ｑｅｘｈを積算することで、排気熱エネルギＥｅｘｈが得られる。
Ｑｉｎｊ＝噴射量×燃料の発熱量 ・・・（２．１）
Ｑｅｘｈ＝Ｑｉｎｊ×ηｅｘｈ×α ・・・（２．２）
Ｅｅｘｈ＝Σ（Ｑｅｘｈ） ・・・（２．４）

【0039】

２つ目の方法は、排気温度と排気流量からの算出方法である。排気管内の触媒上流に設置した排気温度センサによって検出した排気温度と、排気流量とに基づき、式（２．３）により排気熱流Ｑｅｘｈを算出する。また、排気流量はエンジン吸入空気量とほぼ同等とみなし、エンジン吸入空気量で代用してもよい。そして、１つ目の方法と同様に、式（２．４）により排気熱流Ｑｅｘｈを積算することで、排気熱エネルギＥｅｘｈが得られる。
Ｑｅｘｈ＝排気の定圧比熱×（排気温度−外気温度）×排気流量 ・・・（２．３）
Ｅｅｘｈ＝Σ（Ｑｅｘｈ） ・・・（２．４）

【0040】

Ｓ２０では、Ｓ１１で設定した触媒暖機必要エネルギＥｅｘｈｔｇｔと、Ｓ１９で算出された触媒に供給される排気熱エネルギＥｅｘｈとを比較する。触媒に供給される排気熱エネルギＥｅｘｈが触媒暖機必要エネルギＥｅｘｈｔｇｔ以下の場合（Ｓ２０：ＮＯ）、触媒暖機が未完了と判定し、触媒暖機制御フラグはＯＮのまま制御ルーチンを終了する。
一方、排気熱エネルギＥｅｘｈが触媒暖機必要エネルギＥｅｘｈｔｇｔを超えている場合（Ｓ２０：ＹＥＳ）、触媒暖機が完了したと判定し、点火遅角量ＩＧＴｒｔｄをクリアし（Ｓ２１）、触媒暖機制御フラグをＯＦＦとする（Ｓ２２）。これにより、次回以降のルーチンではＳ１０でＮＯと判定され、触媒暖機制御の実施が禁止される。

【0041】

続いて、上記の触媒暖機制御によって実現されるハイブリッド車の挙動について、図７のタイムチャートを参照して説明する。図７（ａ）−（ｉ）に示すタイムチャートは、共通の時間軸を横軸とし、（ａ）低ＳＯＣ制御フラグＯＮ／ＯＦＦ、（ｂ）触媒暖機制御フラグＯＮ／ＯＦＦ、（ｃ）車速、（ｄ）エンジン回転数、（ｅ）点火遅角量ＩＧＴｒｔｄ、（ｆ）走行パワーＰｒｕｎ及びエンジン要求出力Ｐｅｎｇ、（ｇ）充電許容電力Ｗｉｎ及び回生可能パワーＰｒｅｇ＿ａｖ、（ｈ）ＳＯＣ、（ｉ）排気熱エネルギＥｅｘｈをそれぞれ縦軸とする。以下、説明の文中に、参照する図（ａ）−（ｉ）の記号、及びフローチャート（図２）の関連ステップを記載する。

【0042】

このタイムチャートが表す期間を通じて低ＳＯＣ制御が要求されており、低ＳＯＣ制御フラグは常にＯＮ状態である（ａ）。実際のＳＯＣは、低ＳＯＣ制御による目標管理中心ＳＯＣ^*よりも高めの値を推移している（ｈ）。
時刻ｔ１でエンジンが始動したとき（ｄ）、触媒温度が所定温度よりも低いため、触媒暖機制御フラグがＯＮとなる（ｂ）。そして、フローチャートのＳ１１に従い、触媒暖機必要エネルギＥｅｘｈｔｇｔが算出される（ｉ）。

【0043】

また、Ｓ１３に従い、車速Ｖから回生可能パワーＰｒｅｇ＿ａｖが算出される（ｇ）。このとき、回生可能パワーＰｒｅｇ＿ａｖは充電許容電力Ｗｉｎに対して余裕がある、すなわちパワーバランス（Ｐｒｅｇ＿ａｖ−Ｗｉｎ）が十分に負であるので、Ｓ１４にて、バッテリ充放電電力Ｐｂａｔｔは負の値（充電）に設定される。そして、エンジン要求出力Ｐｅｎｇを車両走行パワーＰｒｕｎよりバッテリ充放電電力Ｐｂａｔｔだけ大きい値とし（ｆ）、Ｓ１６で算出する点火遅角量ＩＧＴｒｔｄ（ｅ）を反映してエンジンを運転させる。これにより、排気熱エネルギＥｅｘｈが増加し始め、触媒が暖機される（ｉ）。

【0044】

時刻ｔ１から時刻ｔ２の間、バッテリ充放電電力Ｐｂａｔｔが充電側となっているため走行中にＳＯＣが徐々に上昇し、充電許容電力Ｗｉｎは減少していく（ｇ）。
時刻ｔ２付近で、回生可能パワーＰｒｅｇ＿ａｖが充電許容電力Ｗｉｎに近づく。そのため、Ｓ１４にて、バッテリ充放電電力Ｐｂａｔｔを０とし、車両走行パワーＰｒｕｎとエンジン要求出力ｅｎｇとを一致させる（ｆ）。

【0045】

時刻ｔ２から時刻ｔ３の間、車速Ｖの上昇（ｃ）に伴い回生可能パワーＰｒｅｇ＿ａｖが上昇していく。ただし、バッテリ充放電電力Ｐｂａｔｔを放電側とし（ｆ）、ＳＯＣを低下させていく（ｈ）ことで、回生可能パワーＰｒｅｇ＿ａｖが充電許容電力Ｗｉｎの範囲に収まるように制御する（ｇ）。なお、この制御により、ＳＯＣは結果的に目標管理中心ＳＯＣ^*に漸近し、低ＳＯＣ制御と同様の効果が得られることとなる。
また、継続して排気熱エネルギＥｅｘｈが増加し、触媒が暖機される（ｉ）。

【0046】

時刻ｔ３で排気熱エネルギＥｅｘｈが触媒暖機必要エネルギＥｅｘｈｔｇｔに到達する（ｉ）と、触媒暖機が完了した（Ｓ２０：ＹＥＳ）と判断される。したがって、Ｓ２１、Ｓ２２で点火遅角量ＩＧＴｒｔｄをクリアし（ｅ）、触媒暖機制御フラグをＯＦＦにする（ｂ）。

【0047】

次に、本実施形態による効果について説明する。
本実施形態のＥＣＵ（ハイブリッド車制御装置）は、触媒暖機要求と低ＳＯＣ制御要求とが共にあるとき、回生可能パワーＰｒｅｇ＿ａｖと充電許容電力Ｗｉｎとの差分であるパワーバランス（Ｐｒｅｇ＿ａｖ−Ｗｉｎ）に基づいてバッテリ充放電電力Ｐｂａｔｔを算出し、バッテリを適切に充放電させることで、エンジン要求出力Ｐｅｎｇを調整しつつ触媒暖機制御を実行する。

【0048】

具体的には図３を参照する。車速Ｖが車速閾値Ｖｘより低速であり、パワーバランスが負（Ｐｒｅｇ＿ａｖ−Ｗｉｎ＜０）の領域では、モータジェネレータによる減速回生時のエネルギを全てバッテリに受け入れることができるため、充電許容電力Ｗｉｎをこれ以上拡大する必要性が低い。

【0049】

そこで、エンジン出力Ｐｅｎｇを増加させ、排気流量を増加させるとともに、点火遅角量ＩＧＴｒｔｄを小さめに設定する。つまり、主に排気流量増加により排気熱流Ｑｅｘｈを増加させ、エンジン効率の良いポイントで運転させることで、触媒暖機時の燃費の低下を回避することができ、また、触媒及びエンジンの暖機を促進することができる。
このとき、エンジン出力Ｐｅｎｇは走行パワーＰｒｕｎよりも大きく、バッテリ充放電電力Ｐｂａｔｔは負となる。つまり、エンジン出力Ｐｅｎｇから走行パワーＰｒｕｎを差し引いた電力がモータジェネレータからバッテリに充電されることとなる。

【0050】

上記と逆に、車速Ｖが車速閾値Ｖｘより高速であり、パワーバランスが正（Ｐｒｅｇ＿ａｖ−Ｗｉｎ＞０）の領域では、モータジェネレータによる減速回生時のエネルギを全てバッテリに受け入れることができないため、ＳＯＣを低下させることで充電許容電力Ｗｉｎを拡大する必要性がある。この場合、車速Ｖが高く走行パワーＰｒｕｎが比較的大きいため、エンジンを負荷運転させながらでもＳＯＣを低下させることは容易である。

【0051】

エンジン出力Ｐｅｎｇを減少させるにあたり、点火遅角量ＩＧＴｒｔｄを大きめに設定して増加させる。つまり、主に点火遅角効果により排気熱流Ｑｅｘｈを増加させることで触媒暖機の促進を図りつつ、負荷運転を継続させることでエンジン軸効率ηｅｎｇが極端に低下することを防ぐ。これにより、燃費の低下を回避することができる。
このとき、エンジン出力Ｐｅｎｇは走行パワーＰｒｕｎよりも小さくく、バッテリ充放電電力Ｐｂａｔｔは正となる。つまり走行パワーＰｒｕｎからエンジン出力Ｐｅｎｇを差し引いた電力をバッテリからモータジェネレータに放電し、モータジェネレータの駆動力として使用することとなる。

【0052】

要するに本実施形態では、特許文献１の従来技術のように、触媒暖機要求時に低ＳＯＣ制御よりも触媒暖機制御を優先してエンジンを無負荷運転とするのではなく、エンジンを負荷運転させつつ触媒を暖機するため、燃費の低下を回避することができる。
また、パワーバランス（Ｐｒｅｇ＿ａｖ−Ｗｉｎ）に応じてバッテリを充放電させ、バッテリの放電時に充電許容電力Ｗｉｎを拡大させることで、モータジェネレータによる減速回生時のエネルギを全てバッテリに充電することができるようにする。よって、バッテリの充電能力を確保しつつ、適切に触媒を暖機することができる。

【0053】

また、本実施形態では、点火時期を遅角させる点火遅角制御を実施することにより排気熱効率ηｅｘｈ、又は排気温度を上昇させることで排気熱エネルギＥｅｘｈを増加させ、触媒及びエンジンを暖機する。これにより、排気流量の増加のみによって排気熱エネルギＥｅｘｈを増加させる方法に比べ、短時間で排気熱エネルギＥｅｘｈを増加させ、早期に触媒を暖機することができる。

【0054】

（その他の実施形態）
（ア）上記実施形態の図１では、本発明の制御装置が適用されるハイブリッド車の例として、エンジン２と２つのモータジェネレータ３１、３２、及び動力分割機構１６を備えた、いわゆるシリーズパラレルハイブリッド自動車を示した。本発明の制御装置が適用されるハイブリッド車は、これに限らず、エンジン、１つ以上のモータジェネレータ、バッテリ、及び触媒を備えたものであれば、それ以外の構成を問わない。例えば、クラッチ、変速機、デファレンシャルギア機構等、本発明の技術的特徴と関連性が低い構成については自由に選択してよい。

【0055】

（イ）触媒及びエンジンを暖機する方法は、点火遅角制御に限らず、エンジンへの吸入空気量を増加させる等の方法を実施してもよい。
（ウ）図３のフローチャートのＳ１６、Ｓ１７において点火遅角量ＩＧＴｒｔｄの算出に用いるマップは、エンジン要求出力Ｐｅｎｇ又はエンジン負荷ｅｌｏａｄとエンジン水温ｔｈｗとに基づくマップに限らず、その他の「排気流量と関連があるパラメータ」及び「エンジンの暖機状態と関連があるパラメータ」に基づくものでもよい。
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。

【符号の説明】

【0056】

１０・・・ハイブリッド車、
２ ・・・エンジン、
２２・・・排気管、 ２３・・・触媒、
３１、３２・・・モータジェネレータ、
４ ・・・バッテリ、
５ ・・・ＥＣＵ（ハイブリッド車制御装置）。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】