JP7124883B2 - ハイブリッド車両の制御方法及びハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッド車両の制御に関する。

ＪＰ２０１５－２０２８３２Ａ、ＪＰ２０１８－８３５７０Ａには、エンジンの排気中の粒子状物質すなわちＰＭを捕集するフィルタを備えるハイブリッド車両が開示されている。

ハイブリッド車両には、エンジンで発電用モータジェネレータを駆動して発電し、発電用モータジェネレータにより発電した電力で走行用モータジェネレータを駆動するシリーズハイブリッドモードを有するものがある。このような車両では例えば、発電用モータジェネレータでエンジンのモータリングを行い、高温のフィルタに空気を送り込むことにより、フィルタに堆積したＰＭを燃焼させてフィルタを再生することができる。

ところが、ＰＭを燃焼させる際のフィルタのＰＭ堆積量及び温度によっては、ＰＭの燃焼によりフィルタが過昇温する結果、フィルタが劣化する虞がある。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたもので、シリーズハイブリッドモードを有するハイブリッド車両において、過昇温によるフィルタの劣化を抑制することを目的とする。

本発明のある態様のハイブリッド車両の制御方法は、エンジンと発電用モータジェネレータと走行用モータジェネレータとを備え、エンジンで発電用モータジェネレータを駆動して発電し、発電用モータジェネレータにより発電した電力で走行用モータジェネレータを駆動するシリーズハイブリッドモードを有するとともに、エンジンの排気中の粒子状物質を捕集するフィルタを備えるハイブリッド車両の制御方法であって、フィルタにおける粒子状物質の堆積量に基づき、エンジンの運転制限を行うことを含む。

本発明の別の態様によれば、上記ハイブリッド車両の制御方法に対応するハイブリッド車両の制御装置が提供される。

図１は、ハイブリッド車両の概略構成図である。 図２は、エンジンの排気系の概略構成図である。 図３は、ＰＭ堆積量と許容ＧＰＦ温度との関係を説明する図である。 図４は、エンジンの運転制限の説明図である。 図５は、エンジンの運転制限方法の第１の説明図である。 図６は、エンジンの運転制限方法の第２の説明図である。 図７は、第１実施形態の制御の一例をフローチャートで示す図である。 図８は、第１実施形態のタイミングチャートの一例を示す図である。 図９は、エンジンの運転モードを説明する図である。 図１０は、第２実施形態の制御の一例をフローチャートで示す図である。 図１１は、第２実施形態のタイミングチャートの一例を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

（第１実施形態）
図１はハイブリッド車両１００の概略構成図である。図２は、エンジン１の排気系１０の概略構成図である。図１に示すように、ハイブリッド車両１００は、エンジン１と、発電用モータジェネレータ２と、走行用モータジェネレータ３と、第１インバータ４と、第２インバータ５と、バッテリ６と、ディファレンシャル機構７と、駆動輪８と、コントローラ２０とを備える。以下では、ハイブリッド車両１００を車両１００と称し、モータジェネレータをＭＧと称す。

エンジン１は、ガソリンエンジンとされ、発電用ＭＧ２に接続される。発電用ＭＧ２は、エンジン１により駆動されて発電する。走行用ＭＧ３は、ディファレンシャル機構７を介して駆動輪８と接続される。走行用ＭＧ３は、車両１００の駆動を行う一方、減速時にはエネルギの回生を行う。

発電用ＭＧ２と走行用ＭＧ３とは、第１インバータ４、第２インバータ５及びバッテリ６等とともに高電圧の電圧回路９を形成する。第１インバータ４は発電用ＭＧ２の制御に用いられ、第２インバータ５は走行用ＭＧ３の制御に用いられる。第１インバータ４及び第２インバータ５それぞれは、コントローラ２０からの指令に基づき三相交流を生成し、生成した三相交流を発電用ＭＧ２及び走行用ＭＧ３のうち対応するＭＧに印加する。第１インバータ４及び第２インバータ５は、統合されてもよい。バッテリ６は、発電用ＭＧ２及び走行用ＭＧ３の電力源を構成する。バッテリ６は、回生時に走行用ＭＧ３から供給される電力により充電される。バッテリ６は、発電用ＭＧ２から供給される電力により充電されてもよい。

図２に示すように、排気系１０は、排気通路１１と、触媒コンバータ１２と、ガソリンパティキュレートフィルタ（以下、ＧＰＦと称す）１３と、マフラー１４とを備える。排気通路１１は、エンジン１の排気を流通させる。触媒コンバータ１２は、エンジン１の直後に設けられ、排気に含まれるＨＣ、ＣＯ等の未燃成分の酸化や、ＮＯｘ等の酸化成分の還元を行うことにより排気を浄化する。ＧＰＦ１３は、触媒コンバータ１２の下流側に設けられ、エンジン１の排気中の粒子状物質すなわちＰＭを捕集する。ＧＰＦ１３は、触媒をさらに備えてもよい。マフラー１４は、ＧＰＦ１３の下流に設けられ、排気音を低減する。

排気通路１１には、ＧＰＦ１３の入口排気圧ＰｉｎとＧＰＦ１３の出口排気圧Ｐｏｕｔとの差圧を検知する差圧センサ２１が設けられる。ＧＰＦ１３のＰＭ堆積量Ｓは、ＧＰＦ１３の入口排気圧Ｐｉｎと出口排気圧Ｐｏｕｔとの差圧に基づき推定できる。

ＧＰＦ１３の入口に接続する部分の排気通路１１には、排気温Ｔｅｘを検知する排気温センサ２３が、ＧＰＦ１３の出口に接続する部分の排気通路１１には、ＧＰＦ１３の床温であるＧＰＦ温度Ｔを検出するためのＧＰＦ温度センサ２４がさらに設けられる。ＧＰＦ温度Ｔは、ＧＰＦ温度センサ２４からの出力信号に基づき、ＧＰＦ１３の温度の実温として検出することができる。

図１に戻り、コントローラ２０は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えた１又は複数のマイクロコンピュータで構成される。コントローラ２０は、ＲＯＭ又はＲＡＭに格納されたプログラムをＣＰＵによって実行することで、エンジン１、第１インバータ４、第２インバータ５等を統合的に制御する。

コントローラ２０には、第１圧力センサ２１、第２圧力センサ２２、排気温センサ２３、ＧＰＦ温度センサ２４のほか、車速ＶＳＰを検出するための車速センサ２５、アクセル開度ＡＰＯを検出するためのアクセル開度センサ２６、ブレーキペダルの踏力ＢＰＦを検出するためのブレーキセンサ２７、エンジン１の回転速度Ｎｅを検出するための回転速度センサ２８、バッテリ６の充電状態を指標するバッテリ状態量ＳＯＣを検出するためのＳＯＣセンサ２９等、様々なセンサ・スイッチ類からの信号が入力される。これらの信号は、コントローラ２０が行う制御に用いられる。

コントローラ２０は、車両１００の走行モードとして、ＥＶモードとシリーズハイブリッドモード（以下、シリーズＨＥＶモードと称す）とを有する。ＥＶモードは、バッテリ６から供給される電力によって走行用ＭＧ３を駆動し、走行用ＭＧ３のみの駆動力によって走行するモードである。シリーズＨＥＶモードは、エンジン１で発電用ＭＧ２を駆動して発電し、発電用ＭＧ２により発電した電力で走行用ＭＧ３を駆動するモードである。

コントローラ２０は、アクセル開度ＡＰＯと、ブレーキペダルの踏力ＢＰＦと、車速ＶＳＰに基づき、図示しない走行モード選択マップを参酌して走行モードを選択し、選択された走行モードが実現されるようエンジン１及び走行用ＭＧ３を駆動する。

ところで、車両１００では、発電用ＭＧ２でエンジン１のモータリングを行い、高温のＧＰＦ１３に空気を送り込むことにより、ＧＰＦ１３に堆積したＰＭを燃焼させてＧＰＦ１３を再生することができる。

ところが、エンジン１をモータリングする際のＧＰＦ１３のＰＭ堆積量Ｓ及びＧＰＦ温度Ｔによっては、ＰＭの燃焼によりＧＰＦ１３が過昇温する結果、ＧＰＦ１３の劣化を招くことが懸念される。ＧＰＦ１３の劣化としては、ＧＰＦ１３の捕集機能や触媒機能の低下を招くことが懸念される。

このような事情に鑑み、本実施形態では以下で説明するようにしてＧＰＦ１３の劣化を抑制する。

図３は、ＰＭ堆積量Ｓと許容ＧＰＦ温度ＴＳとの関係を説明する図である。

ラインＳＭＬは、ＰＭ堆積量Ｓに応じた許容ＧＰＦ温度ＴＳを示す。換言すれば、ラインＳＭＬは、ＰＭ堆積量Ｓと許容ＧＰＦ温度ＴＳとの関係を示す。許容ＧＰＦ温度ＴＳは、エンジン１のモータリングに応じたＧＰＦ温度Ｔの上限値であり、エンジン１のモータリングに応じたＰＭの燃焼によりＧＰＦ１３が過昇温しないＧＰＦ温度Ｔの上限値として、ＰＭ堆積量Ｓに応じて設定される。ラインＳＭＬからわかるように、許容ＧＰＦ温度ＴＳは、ＰＭ堆積量Ｓが大きくなるほど低下する。

最高ＧＰＦ温度Ｔｍａｘは、エンジン１の排気温Ｔｅｘが最高温度の場合のＧＰＦ温度Ｔであり、ＧＰＦ温度Ｔは通常、この最高ＧＰＦ温度Ｔｍａｘを上回らない。このため、ＰＭ堆積量ＳとＧＰＦ温度Ｔとにより定まる状態点ＰＳが、最高ＧＰＦ温度Ｔｍａｘよりも高温側の領域Ｒ１に含まれることはない。

ＧＰＦ温度Ｔが許容ＧＰＦ温度ＴＳを超えると、エンジン１のモータリングの際にＧＰＦ１３に堆積したＰＭの燃焼により、ＧＰＦ１３が過昇温する結果、ＧＰＦ１３の劣化を招くことが懸念される。このため、ラインＳＭＬよりも高温側の領域であって領域Ｒ１と重複しない領域である領域Ｒ２は、状態点ＰＳの侵入を回避すべき回避領域となる。

第１所定量ＳＬは、ラインＳＭＬ上においてＧＰＦ温度Ｔが最高ＧＰＦ温度Ｔｍａｘの場合に対応するＰＭ堆積量Ｓである。換言すれば、第１所定量ＳＬは、許容ＧＰＦ温度ＴＳが最高ＧＰＦ温度Ｔｍａｘである場合、従って許容ＧＰＦ温度ＴＳがエンジン１の排気温Ｔｅｘの最高温度に対応する温度である場合のＰＭ堆積量Ｓである。

ＰＭ堆積量Ｓが第１所定量ＳＬ以下であれば、ＧＰＦ温度Ｔが許容ＧＰＦ温度ＴＳを超えることはない。このため、ＰＭ堆積量Ｓが第１所定量ＳＬ以下の場合は、エンジン１の運転制限を行う必要はない。

状態点ＰＳ１からわかるように、ＰＭ堆積量Ｓが堆積量Ｓ１の場合、堆積量Ｓ１に対応する許容ＧＰＦ温度ＴＳである許容ＧＰＦ温度ＴＳ１は、ラインＳＭＬに基づき定まる。この場合、ＧＰＦ温度Ｔが許容ＧＰＦ温度ＴＳ１を超えると、状態点ＰＳが領域Ｒ２に侵入し、モータリングの際に過昇温によるＧＰＦ１３の劣化が懸念される状態となる。このため本実施形態では、次に説明するようにエンジン１の運転制限を行う。

図４は、エンジン１の運転制限の説明図である。図４では、エンジン１の回転速度Ｎｅ及びトルクＴｑに応じた運転領域に許容ＧＰＦ温度ＴＳ１の等温線、許容ＧＰＦ温度ＴＳ１よりも低い温度Ｔｍｐ１の等温線、及び温度Ｔｍｐ１よりも低い温度Ｔｍｐ２の等温線を示す。

図４には、動作点ＰＥ１において、エンジン１で発電用ＭＧ２を駆動して発電を行う発電運転を開始し、この際にエンジン１の動作点ＰＥが動作点ＰＥ１から動作点ＰＥ２に変更された場合が示されている。動作点ＰＥ１は、ＰＭ堆積量Ｓが堆積量Ｓ１、ＧＰＦ温度Ｔが温度Ｔｍｐ２のときの動作点ＰＥであり、動作点ＰＥ２は、許容ＧＰＦ温度ＴＳ１の等温線よりも高温側の領域Ｒ３内の動作点ＰＥである。

このためこの場合は、モータリングを行うと、ＧＰＦ１３に堆積したＰＭが許容ＧＰＦ温度ＴＳ１を超える高温により急速に燃焼し、例えば１０００℃を超える過昇温がＧＰＦ１３に生じる結果、ＧＰＦ１３の劣化を招くことが懸念される。

そこで本実施形態では、回転速度Ｎｅ及びトルクＴｑに応じた動作点ＰＥが動作点ＰＥ２になった場合に、エンジン１の運転領域が、領域Ｒ３よりも低温側の運転領域に制限される。これにより、エンジン１は、動作点ＰＥが領域Ｒ３から外れるように運転制限される。このようにエンジン１の運転制限を行うことにより、ＰＭ堆積量Ｓに応じた許容ＧＰＦ温度ＴＳに基づくエンジン１の運転制限が行われる。

エンジン１の運転制限は具体的には、次のように行うことができる。

図５は、エンジン１の運転制限方法の第１の説明図である。排気温Ｔｅｘ１は、許容ＧＰＦ温度ＴＳ１に対応する排気温Ｔｅｘを示す、二点破線は、エンジン１の等出力線を示す。図５では、エンジン１の音振性能を考慮しない場合を示す。排気温Ｔｅｘ及びエンジン１の出力は、ともに回転速度Ｎｅ及びトルクＴｑが高くなるほど、つまり図５において右上に行くほど高くなる。

運転制限をしながらエンジン１を運転するにあたっては、ＧＰＦ温度Ｔが許容ＧＰＦ温度ＴＳ１以下になることが望まれる。従って、排気温Ｔｅｘは、最高でも排気温Ｔｅｘ１に抑制する必要がある。その一方で、エンジン１を運転するにあたっては、極力高い効率が得られることが望まれる。

これらのことから、排気温Ｔｅｘ１の等温線上で最も出力が高くなる位置にエンジン１の上限動作点ＰＥｍａｘを設定し、上限動作点ＰＥｍａｘ以下の回転速度Ｎｅ及びトルクＴｑでエンジン１を運転すれば、運転制限をしながら効率良くエンジン１を運転することが可能になる。上限動作点ＰＥｍａｘ１は、このようにして設定された上限動作点ＰＥｍａｘであり、予め設定することができる。エンジン１の音振性能を考慮する場合、上限動作点ＰＥｍａｘは、次のように設定することができる。

図６は、エンジン１の運転制限方法の第２の説明図である。領域ＲＮＶは、エンジン１の音振性能が基準に満たない領域を示す。この場合、上限動作点ＰＥｍａｘは、領域ＲＮＶを避けて設定する必要がある。このため、上限動作点ＰＥｍａｘは、領域ＲＮＶ外において、排気温Ｔｅｘ１の等温線上で最も出力が高くなる位置に設定される。上限動作点ＰＥｍａｘ２は、このように設定された上限動作点ＰＥｍａｘであり、予め設定することができる。この場合、上限動作点ＰＥｍａｘ２以下の回転速度Ｎｅ及びトルクＴｑでエンジン１を運転するにあたっても、領域ＲＮＶを避けたエンジン１の運転が行われる。

図７は、コントローラ２０が行う制御の一例をフローチャートで示す図である。ステップＳ１１で、コントローラ２０は、ＰＭ堆積量Ｓが第１所定量ＳＬよりも大きいか否かを判定する。ステップＳ１１で否定判定であれば、処理は一旦終了する。すなわち、ＰＭ堆積量Ｓが第１所定量ＳＬ以下の場合、コントローラ２０は、後述するステップＳ１４において行われるエンジン１の運転制限を行わない。ステップＳ１１で肯定判定であれば、処理はステップＳ１２に進む。

ステップＳ１２で、コントローラ２０は、許容ＧＰＦ温度ＴＳを算出する。許容ＧＰＦ温度ＴＳは、現在のＰＭ堆積量Ｓに対応する許容ＧＰＦ温度ＴＳをラインＳＭＬから求めることにより、算出することができる。

ステップＳ１３で、コントローラ２０は、ＧＰＦ温度Ｔが許容ＧＰＦ温度ＴＳよりも高いか否かを判定する。ＧＰＦ温度Ｔが許容ＧＰＦ温度ＴＳ以下であれば、エンジン１のモータリングの際に、過昇温によるＧＰＦ１３の劣化を招くことはない。このため、ステップＳ１３で否定判定であれば、処理は一旦終了する。

ＧＰＦ温度Ｔが許容ＧＰＦ温度ＴＳよりも高い場合、エンジン１のモータリングの際に、過昇温によるＧＰＦ１３の劣化を招くことが懸念される。このため、ステップＳ１３で肯定判定であれば、処理はステップＳ１４に進み、コントローラ２０は、エンジン１の運転制限を実行する。エンジン１の運転制限は、エンジン１の運転領域を制限することにより行われる。

エンジン１の運転制限を行うことにより、運転制限を行わない場合と比較して排気温Ｔｅｘが抑制されＧＰＦ温度Ｔが抑制されるので、エンジン１のモータリングの際にＧＰＦ１３が過昇温し、ＧＰＦ１３の劣化を招くことが抑制される。ステップＳ１４の後には、処理は一旦終了する。

図８は、図７に示すフローチャートに対応するタイミングチャートの一例を示す図である。タイミングＴ１では、要求駆動力が上昇し始め、ＥＶモードによるＥＶ走行が開始される。このため、車速ＶＳＰ、走行用ＭＧ３の出力が上昇し始め、バッテリ状態量ＳＯＣが低下し始める。タイミングＴ２では、要求駆動力が一定となり、車速ＶＳＰ、走行用ＭＧ３の出力は一定になる。

タイミングＴ３では、バッテリ状態量ＳＯＣがバッテリ６の充電下限値ＶＬになる。このため、エンジン１の発電運転が開始され、回転速度Ｎｅ、トルクＴｑが上昇するとともに、発電用ＭＧ２の発電量が増加する。タイミングＴ３では、排気温Ｔｅｘ及びＧＰＦ温度Ｔも上昇し始める。

タイミングＴ４では、ＧＰＦ温度Ｔが許容ＧＰＦ温度ＴＳを上回る。このため、エンジン１の運転制限が実行され、回転速度Ｎｅ、トルクＴｑが低下するとともに、発電用ＭＧ２の発電量が低下する。

タイミングＴ５では、バッテリ状態量ＳＯＣが、バッテリ６の第１充電上限値ＶＨ１になり、エンジン１の発電運転が停止される。第１充電上限値ＶＨ１は、後述する充電回生制動を行わない場合のバッテリ６の充電上限値である。タイミングＴ５では、発電運転の停止に応じて、回転速度Ｎｅ、トルクＴｑ、発電用ＭＧ２の発電量がゼロになり、バッテリ状態量ＳＯＣが低下し始める。タイミングＴ５では、エンジン１の発電運転が停止されることにより、エンジン１の運転制限も行われない状態になる。

タイミングＴ６では、車両１００の減速が開始され、要求駆動力が低下し始めるとともに、車速ＶＳＰ及び走行用ＭＧ３の出力が低下し始める。タイミングＴ６では、走行用ＭＧ３の回生が開始される結果、バッテリ状態量ＳＯＣは上昇し始める。

タイミングＴ７では、走行用ＭＧ３により回生制動を行いつつ回生した電力をバッテリ６に充電する充電回生制動が開始される。充電回生制動は、次のように開始される。すなわち、車両１００の減速開始に応じてまず要求駆動力が次第に減少され、これに応じて走行用ＭＧ３の出力が次第に減少して予め設定された負の回生制動時出力になると、充電回生制動が開始される。充電回生制動は、次の理由で行われる。

すなわち、シリーズＨＥＶモードを有する車両１００では、エンジンブレーキが発生しない。このため、エンジンブレーキ相当の負の出力つまり制動力を走行用ＭＧ３に発生させるために、走行用ＭＧ３により回生制動を行いつつ回生した電力をバッテリ６に充電する充電回生制動が行われる。

タイミングＴ８では、要求駆動力がゼロになり、その後、予め設定された回生制動時駆動力になる。タイミングＴ８からは、車両が降坂路を走行するため要求駆動力がゼロ以下になり、走行用ＭＧ３により回生制動が行われるため、車速ＶＳＰは一定になる。

タイミングＴ９では、バッテリ状態量ＳＯＣが、バッテリ６の第２充電上限値ＶＨ２になる。第２充電上限値ＶＨ２は、充電回生制動を行う場合に設定されるバッテリ６の充電上限値であり、バッテリ６を充電可能にして充電回生制動の実行を継続させるために、第１充電上限値ＶＨ１よりも高く設定される。

タイミングＴ９で、バッテリ状態量ＳＯＣが第２充電上限値ＶＨ２になると、それ以上バッテリ６の充電を行うことができなくなる。この場合、充電回生制動の実行を継続することができなくなるので、充電回生制動により、走行用ＭＧ３でエンジンブレーキ相当の制動力を発生させることができなくなる。

このため、タイミングＴ９では、走行用ＭＧ３により回生制動を行い、回生された電力を用いて発電用ＭＧ２によりエンジン１をモータリングするモータリング回生制動が開始される。これにより、バッテリ状態量ＳＯＣが第２充電上限値ＶＨ２になっても、走行用ＭＧ３でエンジンブレーキ相当の制動力を発生させることが可能になる。このように、エンジン１のモータリングは、減速時にはモータリング回生制動として行うことができる。

タイミングＴ９では、モータリング回生制動を開始することにより、走行用ＭＧ３により回生された電力を用いて発電用ＭＧ２がエンジン１を駆動するので、発電用ＭＧ２の駆動力が大きくなり、回転速度Ｎｅは上昇する。トルクＴｑは、エンジン１が発電用ＭＧ２により駆動されることから、マイナストルクになる。

タイミングＴ９では、タイミングＴ４、タイミングＴ５間で行った運転制限により抑制されたＧＰＦ温度Ｔが、許容ＧＰＦ温度ＴＳを下回っている。このため、モータリング回生制動を行っても、ＧＰＦ１３が過昇温することはない。

次に、本実施形態の主な作用効果を説明する。

本実施形態では、エンジン１と発電用ＭＧ２と走行用ＭＧ３とを備え、エンジン１で発電用ＭＧ２を駆動して発電し、発電用ＭＧ２により発電した電力で走行用ＭＧ３を駆動するシリーズＨＥＶモードを有するとともに、エンジン１の排気中のＰＭを捕集するＧＰＦ１３を備える車両１００の制御方法が、コントローラ２０により実現される。車両１００の制御方法は、ＧＰＦ１３におけるＰＭ堆積量Ｓに応じた許容ＧＰＦ温度ＴＳに基づき、エンジン１の運転制限を行うことを含む。

このような方法によれば、許容ＧＰＦ温度ＴＳに基づくエンジン１の運転制限により、エンジン１のモータリングによりＰＭを燃焼させる際のＧＰＦ１３の過昇温を抑制可能になる。このためこのような方法によれば、シリーズＨＥＶモードを有する車両１００において、過昇温によるＧＰＦ１３の劣化を抑制することが可能になり、また、モータリングによりＰＭを燃焼させる際に、ＧＰＦ温度Ｔを考慮せずにＰＭを燃焼させることが可能になる。

車両１００の制御方法は、ＰＭ堆積量Ｓが第１所定量ＳＬ以下の場合は、運転制限を行わないことをさらに含み、第１所定量ＳＬは、ＰＭ堆積量Ｓと許容ＧＰＦ温度ＴＳとの関係において、許容ＧＰＦ温度ＴＳがエンジン１の排気温Ｔｅｘの最高温度に応じた温度、つまり最高ＧＰＦ温度Ｔｍａｘである場合に対応するＰＭ堆積量Ｓとされる。

このような方法によれば、運転制限が不要な領域では運転制限をせずに、ＰＭ堆積量Ｓに応じたモータリング制御を行うことが可能になる。

（第２実施形態）
本実施形態では、コントローラ２０はさらに、以下で説明するエンジン１の強制モータリング及びＧＰＦ１３の昇温制御を行うように構成される。この点以外、車両１００は、第１実施形態の場合と同様に構成される。

図９は、ＰＭ堆積量Ｓ及びＧＰＦ温度Ｔに応じたエンジン１の運転モードを説明する図である。領域ＲＭは、第１運転モードであるエンジン１の強制モータリングの実行領域である。強制モータリングは、充電回生制動を行える場合であっても実行されるモータリングであり、減速時に強制モータリング回生制動として行われる。

領域ＲＭは、ＰＭ堆積量Ｓが第２所定量Ｓｂ以上且つＧＰＦ温度ＴがＧＰＦ１３の再生可能温度ＴＲ（例えば、５５０℃）以上の領域であって、領域Ｒ１及び領域Ｒ２と重複しない領域とされる。第２所定量Ｓｂは、ラインＳＭＬにおいて許容ＧＰＦ温度ＴＳが最高ＧＰＦ温度Ｔｍａｘの場合に対応するＰＭ堆積量Ｓ、つまり第１所定量ＳＬよりも小さいＰＭ堆積量Ｓとされる。再生可能温度ＴＲは、ＧＰＦ１３の再生可能温度の下限値とされる。

図９からわかるように、エンジン１の強制モータリングの実行領域は、ＰＭ堆積量Ｓが第１所定量ＳＬよりも小さく、エンジン１の運転制限が不要となる領域に拡大される。これにより、強制モータリングによりＰＭを燃焼させ、ＰＭ堆積量Ｓを減少させる機会が増加するので、その分、状態点ＰＳが領域Ｒ２に侵入し難くなる。結果、エンジン１の運転制限の実行頻度が低減される。

第２所定量Ｓｂは、第１所定量ＳＬよりも所定値αだけ小さいＰＭ堆積量Ｓとされる。所定値αが大き過ぎる場合、ＰＭ堆積量Ｓが少量でも強制モータリングによりＰＭ堆積量Ｓが減少されることになり、強制モータリングによるＰＭ堆積量Ｓの低減効率が悪くなる。所定値αが小さ過ぎる場合、強制モータリングによりＰＭ堆積量Ｓを十分に減少させることができずに、エンジン１の運転制限の実行頻度を十分に低減できなくなる。このため、所定値αは、強制モータリングによるＰＭ堆積量Ｓの低減効率とエンジン１の運転制限の実行頻度の観点から予め設定される。

領域ＲＧは、第２の運転モードであるＧＰＦ１３の昇温制御の実行領域である。ＧＰＦ１３の昇温制御は、発電運転中のエンジン１の動作点ＰＥを排気温Ｔｅｘが高くなる動作点ＰＥに変更することにより行われる。従って、ＧＰＦ１３の昇温制御は、発電中のエンジン１の回転速度Ｎｅ及びトルクＴｑのうち少なくともいずれかが高まるように、エンジン１の燃料噴射量、点火時期及び吸入空気量のうち少なくともいずれかを制御することにより行うことができる。

領域ＲＧは、ＰＭ堆積量Ｓが第１所定量ＳＬ以上且つＧＰＦ温度Ｔが再生可能温度ＴＲ未満の領域であって、領域Ｒ２と重複しない領域とされる。領域ＲＧは、再生可能温度ＴＲ未満の領域なので、エンジン１のモータリングを実行しても、ＧＰＦ１３に堆積したＰＭを燃焼させることができない。このため、領域ＲＧでは、ＧＰＦ１３の昇温制御を実行することにより、高温の排気をＧＰＦ１３に流通させて、ＧＰＦ１３の昇温を図る。

図１０は、第２実施形態でコントローラ２０が行う制御の一例をフローチャートで示す図である。コントローラ２０は、ステップＳ２１でＰＭ堆積量Ｓが第２所定量Ｓｂ以上か否か、ステップＳ２２でＰＭ堆積量Ｓが第１所定量ＳＬ以下か否か、ステップＳ２３でＧＰＦ温度Ｔが再生可能温度ＴＲ以上か否かをそれぞれ判定する。ステップＳ２１からステップＳ２３では、状態点ＰＳが、強制モータリングの実行領域である領域ＲＭのうちエンジン１の運転制限が不要な領域、又は領域Ｒ１にあるか否かが判定される。

ステップＳ２１又はステップＳ２３で否定判定であった場合、状態点ＰＳは、エンジン１の運転モードが特段設定されていない領域に位置することになる。この場合、処理はステップＳ２１に戻る。ステップＳ２１からステップＳ２３で肯定判定であった場合、処理はステップＳ２４に進む。

ステップＳ２４で、コントローラ２０は、許容ＧＰＦ温度ＴＳを算出する。また、ステップＳ２５で、コントローラ２０は、ＧＰＦ温度Ｔが許容ＧＰＦ温度ＴＳ以下か否かを判定する。ステップＳ２１からステップＳ２３で肯定判定であった場合、状態点ＰＳは運転制限不要な領域にあるので、ＧＰＦ温度Ｔが許容ＧＰＦ温度ＴＳを超えることはない。このためこの場合は、ステップＳ２５で肯定判定され、処理はステップＳ２６に進む。

ステップＳ２６で、コントローラ２０は、強制モータリングを実行可能か否かの判定を行う。このような判定は、強制モータリングの許可条件が成立しているか否かを判定することにより行うことができる。強制モータリングの許可条件は、エンジン１が発電運転を行っていないこと、バッテリ状態量ＳＯＣが所定量ＳＯＣ１以上であることを含む。所定量ＳＯＣ１は、モータリングを実行するために必要とされるバッテリ状態量ＳＯＣであり、予め設定することができる。ステップＳ２６で肯定判定であれば、処理はステップＳ２７に進む。

ステップＳ２７で、コントローラ２０は強制モータリングを実行する。これにより、ＧＰＦ１３に堆積したＰＭが燃焼し、ＰＭ堆積量Ｓが減少する。ステップＳ２７の後には、処理は一旦終了する。ステップＳ２６で否定判定の場合も、処理は一旦終了する。

ステップＳ２２で否定判定の場合、つまりＰＭ堆積量Ｓが第１所定量ＳＬより大きい場合、処理はステップＳ２９に進み、コントローラ２０は、ＧＰＦ温度Ｔが再生可能温度ＴＲ未満、且つＧＰＦ温度Ｔが許容ＧＰＦ温度ＴＳ以下か否かを判定する。ステップＳ２９で肯定判定であれば、処理はステップＳ３０に進む。

ステップＳ３０で、コントローラ２０はＧＰＦ１３の昇温要求を行う。ＧＰＦ１３の昇温要求は、ＧＰＦ１３の昇温制御の実行要求であり、例えばフラグをＯＮにすることにより行われる。

ステップＳ３１で、コントローラ２０は、ＧＰＦ１３の昇温制御が実行可能か否かを判定する。このような判定は、エンジン１が発電運転中か否かを判定することにより行うことができる。ステップＳ３１で否定判定の場合、処理はステップＳ２９に戻る。この場合、バッテリ状態量ＳＯＣがバッテリ６の充電下限値ＶＬになり、エンジン１の発電運転が開始されるまでの間、ステップＳ２９からステップＳ３１の処理が繰り返される。ステップＳ３１で肯定判定の場合、処理はステップＳ３２に進む。

ステップＳ３２で、コントローラ２０は、発電運転点つまり発電運転中のエンジン１の動作点ＰＥを排気温Ｔｅｘが高くなる動作点ＰＥに変更する。これにより、ＧＰＦ１３の昇温が図られる。ステップＳ３２の後には、処理はステップＳ２９に戻る。

ＧＰＦ１３が昇温し、ＧＰＦ温度Ｔが再生可能温度ＴＲ以上になった場合には、ＧＰＦ１３に堆積したＰＭを強制モータリングにより燃焼させることが可能になる。このため、ステップＳ２９で否定判定であれば、処理は前述したステップＳ２５に進み、さらにステップＳ２５、ステップＳ２６で肯定判定されると、強制モータリングが実行される。

ステップＳ２９の否定判定を経てステップＳ２５に処理が進んだ場合、発電運転点の変更により、ＧＰＦ温度Ｔが許容ＧＰＦ温度ＴＳよりも高くなる場合がある。このような場合には、ステップＳ２５で否定判定され、処理はステップＳ２８に進む。

ステップＳ２８で、コントローラ２０は、エンジン１の運転制限を実行する。これにより、排気温Ｔｅｘが抑制されＧＰＦ温度Ｔが抑制されるので、モータリングの際に、過昇温によるＧＰＦ１３の劣化を招くことが抑制される。ステップＳ２８の後には、処理はステップＳ２１に戻る。

図１１は、図１０に示すフローチャートに対応するタイミングチャートの一例を示す図である。以下では、主に前述した図８に示すタイミングチャートと異なる部分について、詳しく説明する。

タイミングＴ１からタイミングＴ３までの変化は、前述した図８に示すタイミングチャートと同様である。すなわち、タイミングＴ１でＥＶ走行が開始され、タイミングＴ２で定常走行となり、タイミングＴ３でエンジン１の発電運転が開始される。

この例では、タイミングＴ４で、ＧＰＦ温度Ｔが許容ＧＰＦ温度ＴＳ以下になっている。このため、タイミングＴ４でエンジン１の運転制限は開始されない。この例では、タイミングＴ４で、ＰＭ堆積量Ｓが第２所定量Ｓｂを上回る。

タイミングＴ５では、バッテリ状態量ＳＯＣに基づき発電運転が停止される。また、タイミングＴ６で減速が開始され、タイミングＴ７で、走行用ＭＧ３の出力が負の回生制動時出力になる。このため、タイミングＴ７では充電回生制動を開始することができる。

その一方でこの例では、タイミングＴ７で、ＰＭ堆積量Ｓが第１所定量ＳＬよりも小さく、且つ第２所定量Ｓｂよりも大きくなっており、ＰＭ堆積量Ｓが第１所定量ＳＬを超えると、エンジン１の運転制限が必要な場合が生じることになる。

このためこの例では、タイミングＴ７において、充電回生制動を行える場合であっても、強制モータリング回生制動が開始され、エンジン１の強制モータリングのために発電用ＭＧ２の駆動力が増加される。結果、回転速度Ｎｅは大きくなり、トルクＴｑはマイナストルクになる。また、ＰＭ堆積量Ｓは減少し始める。強制モータリング回生制動は、ＰＭ堆積量Ｓが、第２所定量Ｓｂよりも予め設定したヒステリシス量Ｓｈの分、小さくなるまで継続することができる。

次に、本実施形態の主な作用効果について説明する。

本実施形態にかかる車両１００の制御方法は、ＰＭ堆積量Ｓが第２所定量Ｓｂ以上の場合は、走行用ＭＧ３により回生制動を行い回生した電力を用いて発電用ＭＧ２によりエンジン１をモータリングするモータリング回生制動の一例である強制モータリング回生制動を行うことをさらに含み、第２所定量Ｓｂは、第１所定量ＳＬよりも小さいＰＭ堆積量Ｓとされる。

このような方法によれば、第１所定量ＳＬよりも小さい第２所定量Ｓｂでモータリング回生制動を行い、ＰＭ堆積量Ｓを減少させることができる。このため、第１所定量ＳＬよりも大きいＰＭ堆積量Ｓに起因してエンジン１の運転制限が行われる頻度を低減でき、運転制限により走行性能が低下してしまう事態を減少させることができる。

本実施形態にかかる車両１００の制御方法は、走行用ＭＧ３により回生制動を行いつつ回生した電力をバッテリ６に充電する充電回生制動を行うことをさらに含み、強制モータリング回生制動は、充電回生制動を行える場合であっても行われる。

このような方法によれば、充電回生制動を行えるうちから強制的にモータリング回生制動を行うことにより、第１所定量ＳＬよりも大きいＰＭ堆積量Ｓに起因してエンジン１の運転制限が行われる頻度を大きく低減することができる。

本実施形態では、強制モータリング回生制動を行うにあたっては、さらにＧＰＦ温度Ｔが再生可能温度ＴＲ以上である場合に強制モータリング回生制動を行う。

このような方法によれば、ＧＰＦ１３を再生可能なＧＰＦ温度Ｔを考慮して強制モータリング回生制動を行うので、ＰＭを燃焼させることができない場合にモータリングを行うことにより、燃費が影響を受けることを防止できる。

本実施形態にかかる車両１００の制御方法は、ＧＰＦ温度Ｔが再生可能温度ＴＲよりも低い場合は、エンジン１の動作点ＰＥを排気温Ｔｅｘが高くなる動作点ＰＥに変更することをさらに含む。

このような方法によれば、ＧＰＦ１３を素早く昇温させてＧＰＦ温度Ｔを再生可能温度ＴＲ以上にすることができ、これにより強制モータリング回生制動によるＰＭ堆積量Ｓの早期減少を図ることができる。

本実施形態では、強制モータリング回生制動を行うにあたっては、さらにバッテリ状態量ＳＯＣが所定量ＳＯＣ１よりも大きい場合に強制モータリング回生制動を行う。

このような方法によれば、強制モータリング回生制動の実行中にバッテリ状態量ＳＯＣの不足により、不意に強制モータリング回生制動を実行できなくなる事態を防止することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

上述した実施形態では、ＧＰＦ温度Ｔが許容ＧＰＦ温度ＴＳよりも高い場合に、エンジン１の運転制限を行う場合について説明した。しかしながら、エンジン１の運転制限を行うことには例えば、ＧＰＦ温度Ｔが許容ＧＰＦ温度ＴＳ以下の場合、つまり状態点ＰＳが領域Ｒ２に位置しないときに、運転制限を行うことが含まれてもよい。

このような運転制限は例えば、ＧＰＦ温度Ｔが許容ＧＰＦ温度ＴＳよりも予め設定した余裕代の分低い余裕温度より高い場合に運転制限を行うことにより、実現することができる。このようなエンジン１の運転制限も、ＰＭ堆積量Ｓに応じた許容ＧＰＦ温度ＴＳに基づくエンジン１の運転制限に含まれる。

上述した実施形態では、エンジン１のモータリングによりＧＰＦ１３の再生を行う場合において、許容ＧＰＦ温度ＴＳに基づくエンジン１の運転制限を行う場合について説明した。これは、エンジン１のモータリングによりＧＰＦ１３の再生を行う場合、モータリングによりＧＰＦ１３に空気を流通させるので、ＧＰＦ１３に堆積したＰＭが急速に燃焼する結果、ＰＭ堆積量Ｓ及びＧＰＦ温度Ｔによっては、ＧＰＦ１３が過昇温する蓋然性が高いためである。

しかしながら、許容ＧＰＦ温度ＴＳに基づくエンジン１の運転制限を行うことは、例えば二次空気をＧＰＦ１３に供給してＧＰＦ１３を再生するなど、公知の方法を含むモータリング以外の他の方法によりＧＰＦ１３の再生を行う場合に適用されてもよい。この場合、ＰＭ堆積量Ｓに応じた許容ＧＰＦ温度ＴＳの具体的数値をＧＰＦ１３の再生方法に応じた値に設定することができる。

上述した実施形態では、車両１００の制御方法及び車両１００の制御装置が、単一のコントローラ２０により実現される場合について説明した。しかしながら、車両１００の制御方法及び車両１００の制御装置は例えば、複数のコントローラで実現されてもよい。また、許容ＧＰＦ温度ＴＳを使わず、ＧＰＦ１３のＰＭ堆積量のみで制御しても構わない。

Claims (7)

1. エンジンと発電用モータジェネレータと走行用モータジェネレータとを備え、前記エンジンで前記発電用モータジェネレータを駆動して発電し、前記発電用モータジェネレータにより発電した電力で前記走行用モータジェネレータを駆動するシリーズハイブリッドモードを有するとともに、前記エンジンの排気中の粒子状物質を捕集するフィルタを備えるハイブリッド車両の制御方法であって、
   前記フィルタにおける前記粒子状物質の堆積量が第１所定量より大きく、前記フィルタの温度が前記フィルタの再生可能温度より低い場合は、前記エンジンの動作点を排気温が高くなる動作点に変更することと、
   前記堆積量が前記第１所定量よりも小さい堆積量である第２所定量以上で、前記フィルタの温度が前記フィルタの再生可能温度以上の場合は、前記発電用モータジェネレータにより前記エンジンをモータリングすることと、を含むハイブリッド車両の制御方法。
2. 請求項１に記載のハイブリッド車両の制御方法であって、
   前記第１所定量は、前記堆積量と前記フィルタの許容温度との関係において、前記フィルタの許容温度が前記エンジンの最高排気温に応じた温度である場合に対応する堆積量であるハイブリッド車両の制御方法。
3. 請求項１又は２に記載のハイブリッド車両の制御方法であって、
   前記モータリングとして、前記走行用モータジェネレータにより回生制動を行い回生した電力を用いて前記発電用モータジェネレータにより前記エンジンをモータリングするモータリング回生制動を行うハイブリッド車両の制御方法。
4. 請求項３に記載のハイブリッド車両の制御方法であって、
   前記走行用モータジェネレータにより回生制動を行いつつ回生した電力をバッテリに充電する充電回生制動を行うことをさらに含み、
   前記モータリング回生制動を行うにあたっては、前記充電回生制動を行える場合であっても、前記モータリング回生制動を行うハイブリッド車両の制御方法。
5. 請求項３又は４に記載のハイブリッド車両の制御方法であって、
   前記モータリング回生制動を行うにあたっては、さらにバッテリの充電状態を指標するバッテリ状態量が所定量よりも大きい場合に前記モータリング回生制動を行うハイブリッド車両の制御方法。
6. 請求項１から５いずれか１項に記載のハイブリッド車両の制御方法であって、
   前記堆積量に基づき、前記エンジンの運転制限として前記エンジンの回転速度及びトルクが所定の領域より低い領域に前記エンジンの回転速度及びトルクを制限する運転制限を行うことと、
   前記堆積量が前記第１所定量以下の場合は、前記運転制限を行わないことと、をさらに含むハイブリッド車両の制御方法。
7. エンジンと発電用モータジェネレータと走行用モータジェネレータとを備え、前記エンジンで前記発電用モータジェネレータを駆動して発電し、前記発電用モータジェネレータにより発電した電力で前記走行用モータジェネレータを駆動するシリーズハイブリッドモードを有するとともに、前記エンジンの排気中の粒子状物質を捕集するフィルタを備えるハイブリッド車両の制御装置であって、
   前記フィルタにおける前記粒子状物質の堆積量が第１所定量より大きく前記フィルタの温度が前記フィルタの再生可能温度より低い場合は前記エンジンの動作点を排気温が高くなる動作点に変更し、前記堆積量が前記第１所定量よりも小さい堆積量である第２所定量以上で前記フィルタの温度が前記フィルタの再生可能温度以上の場合は前記発電用モータジェネレータにより前記エンジンをモータリングするコントローラを備えるハイブリッド車両の制御装置。

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