特開 2025-12772 ハイブリッド車

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025012772

(43)【公開日】2025-01-24

(54)【発明の名称】ハイブリッド車

(51)【国際特許分類】

   B60W 20/15 20160101AFI20250117BHJP

   B60K 6/485 20071001ALI20250117BHJP

   B60W 20/13 20160101ALI20250117BHJP

   F02D 29/02 20060101ALI20250117BHJP

   F02D 41/12 20060101ALI20250117BHJP

   F02D 45/00 20060101ALI20250117BHJP

   B60L 7/14 20060101ALI20250117BHJP

   B60L 50/16 20190101ALI20250117BHJP

   B60L 50/60 20190101ALI20250117BHJP

   B60L 58/12 20190101ALI20250117BHJP

【ＦＩ】

B60W20/15

B60K6/485 ZHV

B60W20/13

F02D29/02 341

F02D41/12

F02D45/00 362

B60L7/14

B60L50/16

B60L50/60

B60L58/12

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023115865

(22)【出願日】2023-07-14

(71)【出願人】

【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】110000110

【氏名又は名称】弁理士法人 快友国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】松本 隆志

【テーマコード（参考）】

3D202

3G093

3G301

3G384

5H125

【Ｆターム（参考）】

3D202AA09

3D202BB09

3D202BB15

3D202BB19

3D202CC05

3D202CC52

3D202CC58

3D202DD06

3D202DD18

3D202DD21

3D202DD24

3D202DD45

3G093AA07

3G093BA02

3G093CA09

3G093CB07

3G093DA01

3G093DA13

3G093DB28

3G093EA04

3G093FB02

3G301JA03

3G301JA33

3G301KA16

3G301MA01

3G301MA25

3G301NA08

3G301NE06

3G301NE15

3G301PE01Z

3G301PG01Z

3G384AA28

3G384BA09

3G384CA13

3G384CA22

3G384DA04

3G384EB02

3G384EB07

3G384ED07

3G384ED08

3G384FA56Z

3G384FA66Z

5H125AA01

5H125AC08

5H125AC12

5H125BA00

5H125BD17

5H125CA02

5H125CB02

5H125EE27

5H125EE31

(57)【要約】

【課題】内燃機関の排気管に配置された触媒を保護しつつ、制動指令に応じた制動トルクを実現するための技術を提供する。
【解決手段】ハイブリッド車は、内燃機関及びモータを有し、車輪を駆動するパワートレーンと、前記モータに接続されたバッテリと、前記パワートレーンを制御する制御ユニットと、を備え、前記制御ユニットは、制動指令に応じてフューエルカットを実行する処理と、前記フューエルカットの開始から所定時間が経過し、かつ、前記制動指令が継続しているときに、前記フューエルカットを中止して前記内燃機関の燃焼運転を再開する処理と、を実行し、再開後の前記燃焼運転では、前記内燃機関に供給する混合気をリッチに調整するとともに、前記バッテリに供給可能な電力の上限値が、前記制動指令に対応する前記モータの回生エネルギを下回る場合に、前記内燃機関の回転数の上昇に応じて前記リッチの程度を減少させる。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ハイブリッド車であって、
内燃機関及びモータを有し、車輪を駆動するパワートレーンと、
前記モータに接続されたバッテリと、
前記パワートレーンを制御する制御ユニットと、
を備え、
前記制御ユニットは、
制動指令に応じてフューエルカットを実行する処理と、
前記フューエルカットの開始から所定時間が経過し、かつ、前記制動指令が継続しているときに、前記フューエルカットを中止して前記内燃機関の燃焼運転を再開する処理と、を実行し、
再開後の前記燃焼運転では、前記内燃機関に供給する混合気をリッチに調整するとともに、前記バッテリに供給可能な電力の上限値が、前記制動指令に対応する前記モータの回生エネルギを下回る場合に、前記内燃機関の回転数の上昇に応じて前記リッチの程度を減少させる、
ハイブリッド車。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書は、ハイブリッド車を開示する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、ハイブリッド車が記載されている。このハイブリッド車は、制動指令に応じてフューエルカットを実行する制御ユニットを備える。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００６－０７０８９１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

フューエルカットが実行されると、内燃機関の排気管に配置された触媒には多くの酸素が供給される。このとき、触媒に多くの微粒子が堆積していると、触媒内で微粒子の酸化反応が促進されて、触媒が高温になるおそれがある。そのような温度上昇から触媒を保護するために、フューエルカットの開始から所定時間が経過したときに、フューエルカットを中止することが考えられる。

【0005】

フューエルカットを中止すると、内燃機関の燃焼運転が再開される。内燃機関の燃焼運転により発生するトルクは、車両の制動の妨げとなり得る。この点に関して、ハイブリッド車のパワートレーンでは、モータによる回生制動を調整することによって、必要な制動トルクを実現することができる。しかしながら、バッテリの状態（温度等）によってバッテリに供給可能な電力が制限されていると、モータによる回生制動も制限を受けることになり、必要な制動トルクを実現できないおそれがある。

【0006】

本明細書では、内燃機関の排気管に配置された触媒を保護しつつ、制動指令に応じた制動トルクを実現するための技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本明細書で開示するハイブリッド車は、内燃機関及びモータを有し、車輪を駆動するパワートレーンと、前記モータに接続されたバッテリと、前記パワートレーンを制御する制御ユニットと、を備え、前記制御ユニットは、制動指令に応じてフューエルカットを実行する処理と、前記フューエルカットの開始から所定時間が経過し、かつ、前記制動指令が継続しているときに、前記フューエルカットを中止して前記内燃機関の燃焼運転を再開する処理と、を実行し、再開後の前記燃焼運転では、前記内燃機関に供給する混合気をリッチに調整するとともに、前記バッテリに供給可能な電力の上限値が、前記制動指令に対応する前記モータの回生エネルギを下回る場合に、前記内燃機関の回転数の上昇に応じて前記リッチの程度を減少させる。

【0008】

上記の構成では、フューエルカットの中止後、内燃機関の燃焼運転を再開したときに、内燃機関に供給する混合気をリッチに調整する。これにより、触媒内の酸素が消費されて触媒の温度上昇が抑制される。一方、リッチな混合気で内燃機関を燃焼運転すると、理論空燃比における燃焼運転と比べて、内燃機関が発生するトルクが上昇する。そこで、内燃機関の回転数を上昇させることが必要となるが、過度な回転数の上昇はＮＶ比の悪化につながる。従って、上記の構成では、内燃機関の回転数の上昇に応じて、混合気に含まれる燃料の割合（即ち、リッチの程度）を減少させることで、内燃機関の回転数のさらなる上昇を抑制する。これにより、ＮＶ比の悪化を抑制することができる。なお、混合気に含まれる燃料の割合を減少させることは、バッテリに供給可能な電力の上限値が、制動指令に従って要求される回生エネルギを下回ることを条件に実行される。これは、当該条件では、モータによる回生によって必要な制動トルクを確保することが期待できないからである。

【0009】

本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】ハイブリッド車の構成を示すブロック図である。

【図2】制御ユニットが実行する処理のフローチャート図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

ハイブリッド車２は、車輪１０と、パワートレーン２０と、電力変換装置３０と、バッテリ４０と、制御ユニット５０と、アクセルペダル６０と、を備える。パワートレーン２０は、車輪１０を駆動する。パワートレーン２０は、内燃機関２２と、第１のモータ２４と、第２のモータ２６と、を備える。

【0012】

内燃機関２２には、吸気管２２ａと、排気管２２ｂと、が接続されている。吸気管２２ａは、燃料と空気を混合した混合気を内燃機関２２に供給する。排気管２２ｂは、内燃機関２２で燃焼された混合気から発生する排気ガスを内燃機関２２の外へ排出する。排気管２２ｂには、触媒２２ｃが配置されている。触媒２２ｃは、例えば、排気ガスに含まれる微粒子（ＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘ等）を浄化する三元触媒である。

【0013】

パワートレーン２０は、図示省略の動力分配機構を利用して、内燃機関２２の出力トルクを車輪１０と第２のモータ２６に分配する。第２のモータ２６は、主に発電機として機能し、第２のモータ２６が発電する電力は、バッテリ４０に供給される。第１のモータ２４は、車輪１０の車軸に接続されており、第１のモータ２４の出力トルクは、車輪１０に伝達される。なお、図１のパワートレーン２０の構成は、一例に過ぎない。例えば、パワートレーン２０は、１個のモータと１個の内燃機関２２で構成されてもよい。

【0014】

電力変換装置３０は、第１のモータ２４及び第２のモータ２６に接続されている。電力変換装置３０は、バッテリ４０の出力電力を第１のモータ２４の駆動に適した電力に変換する。さらに、電力変換装置３０は、第２のモータ２６が発電した電力をバッテリ４０の充電に適した電力に変換する。

【0015】

バッテリ４０は、電力変換装置に接続されている。バッテリ４０は、例えば、リチウムイオンバッテリである。

【0016】

制御ユニット５０は、パワートレーン２０及び電力変換装置３０を制御する。制御ユニット５０は、ユーザからの様々な指示に従って動作する。例えば、ユーザは、アクセルペダル６０を踏むことにより、ハイブリッド車２を加速する加速指令を制御ユニット５０に供給する。また、ユーザは、アクセルペダル６０が踏まれた状態を解除することにより、ハイブリッド車２を制動する制動指令を制御ユニット５０に供給する。

【0017】

制御ユニット５０は、制動指令に応じてフューエルカットを実行する。フューエルカットは、吸気管２２ａへの燃料の供給を停止する処理である。フューエルカットが実行されると、触媒２２ｃには多くの酸素が供給される。このとき、触媒２２ｃに多くの微粒子が堆積していると、触媒２２ｃ内で微粒子の酸化反応が促進されて、触媒２２ｃが高温になるおそれがある。そのような温度上昇から触媒２２ｃを保護するために、フューエルカットの開始から所定時間が経過したときは、フューエルカットを中止することが考えられる。

【0018】

フューエルカットを中止すると、内燃機関２２の燃焼運転が再開される。制動指令が継続している状況において、内燃機関２２の燃焼運転により発生するトルクは、ハイブリッド車２の制動の妨げとなり得る。この点に関して、パワートレーン２０では、第２のモータ２６による回生制動を調整することによって、必要な制動トルクを実現することができる。しかしながら、バッテリ４０の状態（温度等）によってバッテリ４０に供給可能な電力が制限されていると、第２のモータ２６による回生制動も制限を受ける。この場合、必要な制動トルクを実現できないおそれがある。

【0019】

上記の問題に対処するために、制御ユニット５０は、図２の処理を実行する。Ｓ１０では、制御ユニット５０は、ユーザから制動指令が供給されることを監視する。制御ユニット５０は、ユーザから制動指令が供給される場合（Ｓ１０でＹＥＳ）、Ｓ１２以降の処理を実行する。

【0020】

Ｓ１２では、制御ユニット５０は、フューエルカットを実行する。Ｓ１４では、制御ユニット５０は、Ｓ１２のフューエルカットの開始から所定時間が経過し、かつ、Ｓ１０の制動指令が継続しているのか否かを判断する。制御ユニット５０は、Ｓ１２のフューエルカットの開始から所定時間が経過し、かつ、Ｓ１０の制動指令が継続していると判断する場合（Ｓ１４でＹＥＳ）に、Ｓ１６に進む。

【0021】

Ｓ１６では、制御ユニット５０は、触媒２２ｃ内の微粒子の堆積量が所定量を上回っているのか否かを判断する。ここで、堆積量は、例えば、排気管２２ｂを流れる排気ガスの流量、触媒２２ｃの温度等の各パラメータに基づき推定される。各パラメータは、ハイブリッド車２に搭載されている各種のセンサによって計測される。制御ユニット５０は、上記の堆積量が所定量を上回っていると判断する場合（Ｓ１６でＹＥＳ）に、Ｓ１８に進む。

【0022】

Ｓ１８では、制御ユニット５０は、Ｓ１２で開始したフューエルカットを中止する。Ｓ２０では、制御ユニット５０は、内燃機関２２に供給する混合気をリッチに調整し、内燃機関２２の燃焼運転を再開する。ここで、混合気がリッチであるとは、混合気に含まれる燃料の割合が、理論空燃比よりも高いことを意味する。上記したように、フューエルカットの実行により、多くの酸素が触媒２２ｃに供給される。リッチな混合気で燃焼運転することにより、触媒２２ｃ内に多くの微粒子が堆積されていても、触媒２２ｃ内の酸素が消費されて触媒２２ｃの温度上昇が抑制される。

【0023】

続く、Ｓ２２では、制御ユニット５０は、バッテリ４０に供給可能な電力の上限値が、Ｓ１０の制動指令に対応する第２のモータ２６の回生エネルギを上回るのか否かを判断する。上記の上限値は、バッテリ４０の現在の温度等の各種のパラメータに基づいて決定される。例えば、上限値が回生エネルギを下回ることは、回生エネルギをバッテリ４０に充電できないことを意味する。この場合には、第２のモータ２６による回生制動で必要な制動トルクを確保することが期待できない。一方、上限値が回生エネルギを下回ることは、回生エネルギをバッテリ４０に充電できることを意味する。この場合には、第２のモータ２６による回生制動で必要な制動トルクを確保することが期待できる。

【0024】

制御ユニット５０は、上限値が回生エネルギを上回ると判断する場合（Ｓ２２でＹＥＳ）に、Ｓ２４に進む。Ｓ２４では、制御ユニット５０は、Ｓ２０で決めたリッチの程度を固定して燃焼運転を続けることを決定する。

【0025】

また、制御ユニット５０は、上限値が回生エネルギを下回ると判断する場合（Ｓ２２でＮＯ）に、Ｓ２６に進む。Ｓ２６では、制御ユニット５０は、Ｓ２０で決めたリッチの程度を内燃機関２２の回転数に応じて減少させることを決定する。具体的には、制御ユニット５０は、内燃機関２２の回転数が上昇するにつれて、リッチの程度、即ち、混合気に含まれる燃料の割合を理論空燃比に近づけるように減少させる。ここで、リッチの程度の減少は、段階的であってもよいし、連続的であってもよい。Ｓ２４又はＳ２６の処理が終了すると、制御ユニット５０は、図２の処理を終了する。

【0026】

また、制御ユニット５０は、フューエルカットの開始から所定時間が経過する前に制動指令が取り下げられる場合（Ｓ１４でＮＯ）、及び、触媒２２ｃ内の微粒子の堆積量が所定量を下回っていると判断する場合（Ｓ１６でＮＯ）に、Ｓ１８以降の処理をスキップして、図２の処理を終了する。なお、図示は省略するが、Ｓ１４でＮＯと判断される場合には、フェールカットは中止され、理論空燃比で内燃機関２２の燃焼が再開される。また、Ｓ１６でＮＯと判断される場合には、制動指令が取り下げられるまで、フェールカットが継続される。

【0027】

（本実施例の効果）
リッチな混合気で内燃機関２２を燃焼運転すると、理論空燃比における燃焼運転と比べて、内燃機関２２が発生するトルクが上昇する。そこで、制動指令に応じた制動トルクを実現するために、内燃機関２２の回転数を上昇させることが必要となるが、過度な回転数の上昇はＮＶ比の悪化につながる。これに対し、図３のＳ２４では、制御ユニット５０は、内燃機関２２の回転数の上昇に応じて、リッチの程度を減少させる。リッチの程度が減少すれば、内燃機関２２が発生するトルクも減少し、その結果、内燃機関２２の回転数のさらなる上昇が抑制される。以上より、ＮＶ比の悪化を抑制しつつ、制動指令に応じた制動トルクを実現することができる。

【0028】

（対応関係）
ハイブリッド車２、車輪１０が、「ハイブリッド車」、「車輪」の一例である。パワートレーン２０、内燃機関２２が、「パワートレーン」、「内燃機関」の一例である。第２のモータ２６が、「モータ」の一例である。バッテリ４０、制御ユニット５０が、それぞれ、「バッテリ」、「制御ユニット」の一例である。

【符号の説明】

【0029】

２：ハイブリッド車、１０：車輪、２０：パワートレーン、２２：内燃機関、２２ａ：吸気管、２２ｂ：排気管、２２ｃ：触媒、２４：第１のモータ、２６：第２のモータ、３０：電力変換装置、４０：バッテリ、５０：制御ユニット、６０：アクセルペダル

【図1】

【図2】