JP2008238965A

JP2008238965A - ハイブリッド自動車およびその制御方法

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Publication number: JP2008238965A
Application number: JP2007082217A
Authority: JP
Inventors: Noritake Mitsuya; 典丈光谷
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-03-27
Filing date: 2007-03-27
Publication date: 2008-10-09
Anticipated expiration: 2027-03-27
Also published as: CN101636303B; US8499547B2; JP4197038B2; EP2127983A1; US20100107608A1; CN101636303A; EP2127983A4; WO2008117484A1

Abstract

【課題】内燃機関の触媒暖機運転と蓄電手段を充電するための内燃機関の運転とをより適正に実行してエミッションの悪化を抑制しつつ蓄電手段の残容量を確保する。
【解決手段】ハイブリッド自動車２０では、システム起動に際し、排ガス浄化触媒１４１の触媒床温Ｔｃａｔとバッテリ５０の残容量ＳＯＣとに基づいてエンジン２２の触媒暖機運転の実行可否が判定され（Ｓ１１０，Ｓ１４０）、触媒暖機運転を実行すべきではないときには、触媒床温Ｔｃａｔと残容量ＳＯＣとエンジン２２のアイドル時の推定吸入空気量ＧＡｉｄｌとに基づいてエンジン２２のアイドル運転を伴ったバッテリ５０の強制充電の実行可否が判定され（Ｓ１５０〜Ｓ２００）、これらの判定結果に応じてエンジン２２とモータＭＧ１およびＭＧ２とが制御される（Ｓ１３０，Ｓ２１０）。
【選択図】図３

Description

本発明は、ハイブリッド自動車およびその制御方法に関する。

従来から、エンジン、第１のモータおよび車軸に接続された遊星歯車機構と、当該車軸に接続された第２のモータと、第１および第２のモータと電力をやり取り可能なバッテリとを備えたハイブリッド自動車が知られている（例えば、特許文献１参照）。このハイブリッド自動車では、所定条件が成立したときに、第１および第２のモータを用いたクランキングによりエンジンが始動され、点火時期の遅角側への調整を伴ったエンジンの触媒暖機運転が実行される。これにより、上記所定条件が成立したときに、排ガスの温度を上昇させてエンジンからの排ガスを浄化する触媒の活性化を促進させることができる。
特開２００４−２５１１７８号公報

ところで、上述のようなハイブリッド自動車において、上記触媒暖機運転の実行が本来必要な場合であっても、バッテリの残容量が所定の閾値未満であるときには、エンジンからの動力を用いて得られる第１のモータの発電電力によりバッテリを充電することが好ましい。しかしながら、触媒が十分に活性化されていない状態でバッテリを充電すべくエンジンを運転すると触媒により排ガスが良好に浄化されずエミッションが悪化してしまうおそれがある。

そこで、本発明によるハイブリッド自動車およびその制御方法は、内燃機関の触媒暖機運転と蓄電手段を充電するための内燃機関の運転とをより適正に実行してエミッションの悪化を抑制しつつ蓄電手段の残容量を確保することを目的とする。

本発明によるハイブリッド自動車およびその制御方法は、上述の目的を達成するために以下の手段を採っている。

本発明によるハイブリッド自動車は、
内燃機関と、
前記内燃機関から排出される排ガスを浄化するための触媒を含む浄化手段と、
前記触媒の温度を取得する触媒温度取得手段と、
所定の車軸と前記内燃機関の機関軸とに接続され、前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を用いて発電可能であると共に電力の入出力を伴って前記車軸に動力を入出力可能な電力動力入出力手段と、
前記車軸または該車軸とは異なる他の車軸に動力を出力可能な電動機と、
前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段と、
前記蓄電手段の残容量を取得する残容量取得手段と、
システム起動に際して、前記取得された触媒の温度および残容量に基づいて該触媒の活性化を促進させる前記内燃機関の触媒暖機運転の実行可否を判定する触媒暖機可否判定手段と、
前記触媒暖機可否判定手段により前記触媒暖機運転を実行すべきではないと判断されたときに、前記取得された触媒の温度および残容量と前記内燃機関のアイドル時の推定吸入空気量とに基づいて前記内燃機関のアイドル運転を伴った前記蓄電手段の強制充電の実行可否を判定する強制充電可否判定手段と、
前記触媒暖機可否判定手段により前記触媒暖機運転を実行すべきであると判断されたときには該触媒暖機運転が実行されるように前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御し、前記強制充電可否判定手段により前記強制充電を実行すべきであると判断されたときには該強制充電が実行されるように前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する制御手段と、
を備えるものである。

このハイブリッド自動車では、システム起動に際して、内燃機関からの排ガスを浄化する触媒の温度および蓄電手段の残容量に基づいて触媒の活性化を促進させる内燃機関の触媒暖機運転の実行可否が判定され、触媒暖機運転を実行すべきではないと判断されたときには、更に触媒の温度および蓄電手段の残容量と内燃機関のアイドル時の推定吸入空気量とに基づいて内燃機関のアイドル運転を伴った蓄電手段の強制充電の実行可否が判定される。そして、触媒暖機運転を実行すべきであると判断されたときには当該触媒暖機運転が実行されるように内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とが制御され、内燃機関のアイドル運転を伴った強制充電を実行すべきであると判断されたときには当該強制充電が実行されるように内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とが制御される。このように、触媒の温度と蓄電手段の残容量とに基づいて内燃機関の触媒暖機運転の実行可否を判定すれば、その後の蓄電手段からの放電の必要性等を考慮して内燃機関の触媒暖機運転を実行すべきか否か決定することが可能となる。また、このハイブリッド自動車のように蓄電手段を充電するために内燃機関をアイドル運転する場合、触媒の浄化性能は当該触媒の温度およびアイドル時の推定吸入空気量と相関を有することになる。従って、触媒暖機運転を実行すべきではないと判断されたときに触媒の温度と蓄電手段の残容量と内燃機関のアイドル時の推定吸入空気量とに基づいて内燃機関のアイドル運転を伴った蓄電手段の強制充電の実行可否を判定すれば、内燃機関からの排ガスを触媒により良好に浄化可能な場合に内燃機関のアイドル運転を伴った蓄電手段の強制充電の実行を許容することが可能となる。これにより、このハイブリッド自動車では、内燃機関の触媒暖機運転と蓄電手段を充電するための内燃機関のアイドル運転とをより適正に実行してエミッションの悪化を抑制しつつ蓄電手段の残容量を確保することが可能となる。

また、前記触媒暖機可否判定手段は、前記取得された残容量が所定の暖機実行残容量以上であると共に前記取得された触媒の温度が所定の暖機実行温度以下であるときに前記触媒暖機運転を実行すべきと判断するものであってもよい。これにより、内燃機関の触媒暖機運転を実行してエミッションの悪化を抑制すると共に、触媒暖機運転の実行後における蓄電手段の残容量を確保しておくことが可能となる。

更に、前記強制充電可否判定手段は、前記取得された残容量が前記暖機実行残容量よりも小さい所定の充電実行残容量以下であるとき、前記取得された残容量が前記暖機実行残容量未満であると共に前記取得された触媒の温度が所定の充電実行温度以上であるとき、および前記取得された残容量が前記充電実行残容量を上回ると共に前記取得された触媒の温度が前記推定吸入空気量に基づく所定の充電許容下限温度以上であるときに前記強制充電を実行すべきであると判断するものであってもよい。これにより、触媒の温度との関係で内燃機関のアイドル運転を伴った強制充電を実行しても問題の無い場合に加えて、例えば蓄電手段の残容量が極めて少ないような場合には多少のエミッションの悪化を招いたとしても内燃機関のアイドル運転を伴った強制充電が実行されるようにすると共に、蓄電手段の残容量が充電実行残容量を上回っている場合には、内燃機関からの排ガスを触媒により良好に浄化可能な場合のみに内燃機関のアイドル運転を伴った蓄電手段の強制充電の実行を許容してエミッションの悪化を抑制しつつ蓄電手段の残容量を確保することが可能となる。

また、上記ハイブリッド自動車は、前記内燃機関の温度を取得する温度取得手段と、少なくとも停車時用および通常走行用のシフトポジションの選択を運転者に許容するシフトポジション選択手段とを更に備えてもよく、前記推定吸入空気量は、前記取得された温度と前記シフトポジションとに基づいて導出され、前記充電許容下限温度は、前記導出される推定吸入空気量に応じて変更されてもよい。すなわち、内燃機関のアイドル時における吸入空気量は、一般に内燃機関の温度が低いほど多くなる。また、停車時用のシフトポジションの設定時と通常走行用のシフトポジションの設定時とでは、内燃機関のアイドル時における吸入空気量が相違することがある。従って、推定吸入空気量を内燃機関の温度とシフトポジションとに基づいて導出すれば、アイドル時の推定吸入空気量をより精度よく導出することが可能となり、このようにして導出された推定吸入空気量に応じて充電許容下限温度を変更すれば、内燃機関のアイドル運転を伴った蓄電手段の強制充電の実行可否をより適正に判定することが可能となる。

更に、前記充電実行残容量は、前記蓄電手段の負荷の状態に応じて変更されてもよい。これにより、蓄電手段の負荷の状態に応じた残容量を最低限確保することが可能となるので、蓄電手段の残容量不足に起因した作動不良を抑制することができる。

また、前記触媒暖機運転の実行に際し、前記電力動力入出力手段により前記内燃機関の回転数が所定回転数に保持されると共に前記内燃機関の点火時期が通常時よりも遅角されてもよい。これにより、触媒暖機運転の実行に際し、排ガスの温度を上昇させてエンジンからの排ガスを浄化する触媒の活性化を良好に促進させることが可能となる。

更に、前記触媒暖機可否判定手段と前記強制充電可否判定手段とは、システム起動後に前記ハイブリッド自動車が停車している間、前記触媒暖機運転または前記強制充電の実行可否を判定するものであってもよい。

そして、前記電力動力入出力手段は、動力を入出力可能な発電用電動機と、前記車軸と前記内燃機関の前記機関軸と前記発電用電動機の回転軸との３軸に接続され、これら３軸のうちの何れか２軸に入出力される動力に基づく動力を残余の軸に入出力する３軸式動力入出力手段とを含むものであってもよい。

本発明によるハイブリッド自動車の制御方法は、内燃機関と、前記内燃機関から排出される排ガスを浄化するための触媒を含む浄化手段と、所定の車軸と前記内燃機関の機関軸とに接続され、前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を用いて発電可能であると共に電力の入出力を伴って前記車軸に動力を入出力可能な電力動力入出力手段と、前記車軸または該車軸とは異なる他の車軸に動力を出力可能な電動機と、前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段とを備えたハイブリッド自動車の制御方法であって、
（ａ）前記触媒の温度および残容量に基づいて該触媒の活性化を促進させる前記内燃機関の触媒暖機運転の実行可否を判定するステップと、
（ｂ）ステップ（ａ）にて前記触媒暖機運転を実行すべきではないと判断されたときに、前記触媒の温度および残容量と前記内燃機関のアイドル時の推定吸入空気量とに基づいて前記内燃機関のアイドル運転を伴った前記内燃機関の強制充電の実行可否を判定するステップと、
（ｃ）ステップ（ａ）にて前記触媒暖機運転を実行すべきであると判断されたときには該触媒暖機運転が実行されるように前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御し、ステップ（ｂ）にて前記強制充電を実行すべきであると判断されたときには該強制充電が実行されるように前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御するステップと、
を含むものである。

この方法のように、触媒の温度と蓄電手段の残容量とに基づいて内燃機関の触媒暖機運転の実行可否を判定すれば、その後の蓄電手段からの放電の必要性等を考慮して内燃機関の触媒暖機運転を実行すべきか否か決定することが可能となる。また、蓄電手段を充電するために内燃機関をアイドル運転する場合、触媒の浄化性能は当該触媒の温度およびアイドル時の推定吸入空気量と相関を有することになる。従って、触媒暖機運転を実行すべきではないと判断されたときに触媒の温度と蓄電手段の残容量と内燃機関のアイドル時の推定吸入空気量とに基づいて内燃機関のアイドル運転を伴った蓄電手段の強制充電の実行可否を判定すれば、内燃機関からの排ガスを触媒により良好に浄化可能な場合に内燃機関のアイドル運転を伴った蓄電手段の強制充電の実行を許容することが可能となる。これにより、この方法によれば、内燃機関の触媒暖機運転と蓄電手段を充電するための内燃機関のアイドル運転とをより適正に実行してエミッションの悪化を抑制しつつ蓄電手段の残容量を確保することが可能となる。

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の第１の実施例に係るハイブリッド自動車２０の概略構成図である。同図に示すハイブリッド自動車２０は、エンジン２２と、エンジン２２の出力軸であるクランクシャフト２６にダンパ２８を介して接続された３軸式の動力分配統合機構３０と、動力分配統合機構３０に接続された発電可能なモータＭＧ１と、動力分配統合機構３０に接続された車軸としてのリングギヤ軸３２ａに取り付けられた減速ギヤ３５と、この減速ギヤ３５を介してリングギヤ軸３２ａに接続されたモータＭＧ２と、ハイブリッド自動車２０の全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット（以下、「ハイブリッドＥＣＵ」という）７０等とを備えるものである。

エンジン２２は、図２に示すように、ガソリンや軽油といった炭化水素系の燃料と空気との混合気を燃焼室１２０内で爆発燃焼させ、混合気の爆発燃焼に伴うピストン１２１の往復運動をクランクシャフト２６の回転運動へと変換することにより動力を出力する内燃機関として構成されている。このエンジン２２では、エアクリーナ１２２により清浄された空気がスロットルバルブ１２３を介して吸気管１２６内に取り入れられ、吸入空気には燃料噴射弁１２７からガソリン等の燃料が噴射される。こうして得られる空気と燃料との混合気は、可変バルブタイミング機構として構成された動弁機構１３０により駆動される吸気バルブ１３１を介して燃焼室１２０に吸入されると共に点火プラグ１２８による電気火花によって爆発燃焼させられる。そして、エンジン２２からの排気ガスは、排気バルブ１３２や排気マニホールド１４０を介して一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）といった有害成分を浄化する排ガス浄化触媒（三元触媒）１４１を備えた浄化装置１４２へと送出され、浄化装置１４２にて浄化された後、外部へと排出される。

このように構成されるエンジン２２は、エンジン用電子制御ユニット（以下、「エンジンＥＣＵ」という）２４により制御される。エンジンＥＣＵ２４は、図２に示すように、ＣＰＵ２４ａを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ２４ａの他に各種処理プログラムを記憶するＲＯＭ２４ｂと、データを一時的に記憶するＲＡＭ２４ｃと、図示しない入出力ポートおよび通信ポート等とを含む。そして、エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２の状態等を検出する各種センサからの信号が図示しない入力ポートを介して入力される。例えば、エンジンＥＣＵ２４には、クランクシャフト２６の回転位置を検出するクランクポジションセンサ１８０からのクランクポジションやエンジン２２の冷却水の温度を検出する水温センサ１８１からの冷却水温Ｔｗ、燃焼室１２０内の圧力を検出する筒内圧センサ１８２からの筒内圧力、吸気バルブ１３１や排気バルブ１３２を駆動する動弁機構１３０に含まれるカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサ１３３からのカムポジション、スロットルバルブ１２３の位置を検出するスロットルバルブポジションセンサ１２４からのスロットルポジション、エンジン２２の負荷としての吸入空気量を検出するエアフローメータ１８３からの吸入空気量ＧＡ、吸気管１２６に取り付けられた吸気温度センサ１８４からの吸気温度、吸気管１２６内の負圧を検出する吸気圧センサ１８５からの吸気負圧Ｐｉ、排気マニホールド１４０の浄化装置１４２の上流側に配置された空燃比センサ１８６からの空燃比ＡＦ、排ガス浄化触媒１４１の温度を検出する触媒温度センサ１８７からの触媒床温Ｔｃａｔ等が入力ポートを介して入力される。そして、エンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２を駆動するための様々な制御信号を図示しない出力ポートを介して出力する。例えば、エンジンＥＣＵ２４は、燃料噴射弁１２７への駆動信号やスロットルバルブ１２３の位置を調節するスロットルモータ１２５への駆動信号、イグナイタと一体化されたイグニッションコイル１２９への制御信号、動弁機構１３０への制御信号等を出力ポートを介して出力する。更に、エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッドＥＣＵ７０と通信しており、ハイブリッドＥＣＵ７０からの制御信号によりエンジン２２を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータをハイブリッドＥＣＵ７０に出力する。

動力分配統合機構３０は、外歯歯車のサンギヤ３１と、このサンギヤ３１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ３２と、サンギヤ３１に噛合すると共にリングギヤ３２に噛合する複数のピニオンギヤ３３と、複数のピニオンギヤ３３を自転かつ公転自在に保持するキャリア３４とを備え、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３４とを回転要素として差動作用を行う遊星歯車機構として構成されている。機関側回転要素としてのキャリア３４にはエンジン２２のクランクシャフト２６が、サンギヤ３１にはモータＭＧ１が、車軸側回転要素としてのリングギヤ３２にはリングギヤ軸３２ａを介して減速ギヤ３５がそれぞれ連結されており、動力分配統合機構３０は、モータＭＧ１が発電機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ３１側とリングギヤ３２側とにそのギヤ比に応じて分配し、モータＭＧ１が電動機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力とサンギヤ３１から入力されるモータＭＧ１からの動力を統合してリングギヤ３２側に出力する。リングギヤ３２に出力された動力は、リングギヤ軸３２ａからギヤ機構３７およびデファレンシャルギヤ３８を介して最終的に駆動輪である車輪３９ａ，３９ｂに出力される。

モータＭＧ１およびＭＧ２は、何れも発電機として作動すると共に電動機として作動可能な周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ４１，４２を介して二次電池であるバッテリ５０と電力のやり取りを行う。インバータ４１，４２とバッテリ５０とを接続する電力ライン５３は、各インバータ４１，４２が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータＭＧ１，ＭＧ２の何れか一方により発電される電力を他方のモータで消費できるようになっている。従って、バッテリ５０は、モータＭＧ１，ＭＧ２の何れかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになり、モータＭＧ１，ＭＧ２により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ５０は充放電されないことになる。モータＭＧ１，ＭＧ２は、何れもモータ用電子制御ユニット（以下、「モータＥＣＵ」という）４０により駆動制御されている。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの信号や、図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流等が入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２へのスイッチング制御信号等が出力される。モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４から入力した信号に基づいて図示しない回転数算出ルーチンを実行し、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を計算している。また、モータＥＣＵ４０は、ハイブリッドＥＣＵ７０と通信しており、ハイブリッドＥＣＵ７０からの制御信号等に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に関するデータをハイブリッドＥＣＵ７０に出力する。

バッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、「バッテリＥＣＵ」という）５２によって管理されている。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ５０の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧、バッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン５３に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流、バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１からのバッテリ温度Ｔｂ等が入力されている。また、バッテリＥＣＵ５２は、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータを通信によりハイブリッドＥＣＵ７０やエンジンＥＣＵ２４に出力する。実施例のバッテリＥＣＵ５２は、バッテリ５０を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量ＳＯＣを算出したり、当該残容量ＳＯＣに基づいてバッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊を算出したり、残容量ＳＯＣと電池温度Ｔｂとに基づいてバッテリ５０の充電に許容される電力である充電許容電力としての入力制限Ｗｉｎとバッテリ５０の放電に許容される電力である放電許容電力としての出力制限Ｗｏｕｔとを算出したりする。なお、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、バッテリ温度Ｔｂに基づいて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値を設定すると共に、バッテリ５０の残容量ＳＯＣに基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値に補正係数を乗じることにより設定可能である。また、バッテリ５０は、車室内を空気調和（冷暖房）する空調ユニット（図示省略）の冷凍サイクルを構成する電動圧縮機等の電源としても用いられる。更に、バッテリ５０には、電圧を変換するＤＣ／ＤＣコンバータ５４を介して低圧バッテリ５５が接続されており、高圧側のバッテリ５０からの電力が電圧変換されて低圧バッテリ５５側へ供給されるようになっている。低圧バッテリ５５は、ヘッド／テールライトを始めとする各種補機類の電源として用いられる。

ハイブリッドＥＣＵ７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッドＥＣＵ７０には、ＩＧスイッチ（スタートスイッチ）８０からのイグニッション信号、シフトレバー８１の操作位置であるシフトポジションＳＰを検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ、アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ、ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルストロークセンサ８６からのブレーキペダルストロークＢＳ、車速センサ８７からの車速Ｖ、ヘッド／テールライトの点灯／消灯を指示するためのライトスイッチ８８からのオンオフ信号、空調ユニットによる空調の実行を指示するためのＡ／Ｃスイッチ（空調実行指示スイッチ）９０からの空調オンオフ信号等が入力ポートを介して入力される。そして、ハイブリッドＥＣＵ７０は、上述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０、バッテリＥＣＵ５２等と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０、バッテリＥＣＵ５２等と各種制御信号やデータのやり取りを行っている。なお、シフトレバー８１により設定可能なシフトポジションＳＰには、駐車時に用いる駐車ポジション（Ｐポジション）、後進走行用のリバースポジション（Ｒポジション）、中立のニュートラルポジション（Ｎポジション）、通常の前進走行用のドライブポジション（Ｄポジション）等が含まれる。

上述のように構成されたハイブリッド自動車２０では、運転者によるアクセルペダル８３の踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて車軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクが計算され、この要求トルクに対応する動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるようにエンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが制御される。エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２の運転制御モードとしては、要求トルクに見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にエンジン２２から出力される動力のすべてが動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されてリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モードや、要求動力とバッテリ５０の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にバッテリ５０の充放電を伴ってエンジン２２から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびＭＧ２を駆動制御する充放電運転モード、エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２から要求動力に見合う動力をリングギヤ軸３２ａに出力するように運転制御するモータ運転モード等がある。そして、実施例では、エンジン２２が運転されるトルク変換運転モード等のもとで、所定のエンジン停止条件が成立するとエンジン２２が停止され、運転モードがモータＭＧ２に要求トルクに見合うトルクを出力させるモータ運転モードに切り替えられる。

次に、上記実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特にＩＧスイッチ８０がオンされてシステム起動がなされた後にハイブリッド自動車２０が停車している間の動作について説明する。図３は、ＩＧスイッチ８０がオンされてシステム起動がなされた後にハイブリッド自動車２０が停車しているときにハイブリッドＥＣＵ７０により所定時間ごとに実行される停車時運転制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。

図３の停車時運転制御ルーチンの開始に際して、ハイブリッドＥＣＵ７０のＣＰＵ７２は、シフトポジションセンサ８２のからのシフトポジションＳＰ、水温センサ１８１により検出される冷却水温Ｔｗ、触媒温度センサ１８７により検出される触媒床温Ｔｃａｔ、バッテリ５０の残容量ＳＯＣ、所定のライトスイッチフラグＦｌｉｇｈｔおよびＡ／ＣスイッチフラグＦａｃの値といった制御に必要なデータの入力処理を実行する（ステップＳ１００）。実施例において、冷却水温Ｔｗや触媒床温Ｔｃａｔは、水温センサ１８１や触媒温度センサ１８７により検出されたものをエンジンＥＣＵ２４から通信により入力するものとし、バッテリ５０の残容量ＳＯＣは、バッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。また、ライトスイッチフラグＦｌｉｇｈｔは、ヘッド／テールライトの消灯時には値０に設定されると共に運転者によるライトスイッチ８８の操作等によりヘッド／テールライトが点灯されると値１に設定されて所定の記憶領域に保持されるものである。更に、Ａ／ＣスイッチフラグＦａｃは、Ａ／Ｃスイッチ９０がオフされているときには値０に設定されると共にＡ／Ｃスイッチ９０がオンされると値１に設定されて所定の記憶領域に保持されるものである。なお、触媒床温Ｔｃａｔとして、触媒温度センサ１８７により実測されるものの代わりに、エアフローメータ１８３からの吸入空気量ＧＡや水温センサ１８１からの冷却水温Ｔｗ、Ａ／Ｆセンサからの空燃比ＡＦ、点火時期の遅角量等に基づいてエンジンＥＣＵ２４等により推定されたものを用いてもよい。

ステップＳ１００のデータ入力処理の後、入力したバッテリ５０の残容量ＳＯＣが所定の暖機実行残容量Ｓｒｅｆ（例えば３０％程度）以上であるか否かを判定し（ステップＳ１１０）、残容量ＳＯＣが暖機実行残容量Ｓｒｅｆ以上であれば、更にステップＳ１００にて入力した触媒床温Ｔｃａｔが所定の暖機実行温度Ｔｗｕｐ（例えば３００℃程度）以下であるか否かを判定する（ステップＳ１２０）。そして、例えば冷間状態でシステム起動がなされた場合のように触媒床温Ｔｃａｔが暖機実行温度Ｔｗｕｐ以下である場合には、エンジン２２の触媒暖機運転を実行する一方（ステップＳ１３０）、触媒床温Ｔｃａｔが暖機実行温度Ｔｗｕｐを上回っていれば、エンジン２２を停止状態に維持し（ステップＳ１４０）、再度ステップＳ１００以降の処理を実行する。ここで、エンジン２２の触媒暖機運転の実行に際しては、エンジン２２が始動されていなければ、バッテリ５０からの放電を伴ってモータＭＧ１によりエンジン２２をクランキングすると共にモータＭＧ１により車軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力されるトルクをモータＭＧ２からのトルク出力によりキャンセルしながら、エンジン２２に対する燃料噴射や点火処理を開始してエンジン２２を始動させる。そして、モータＭＧ１からのトルク出力によりエンジン２２の回転数Ｎｅを所定回転数（例えばアイドル時の回転数）に保持しつつ点火時期を通常時よりも大幅に遅角させながらエンジン２２を運転する。このような触媒暖機運転を実行することにより、排ガスの温度を上昇させてエンジン２２からの排ガスを浄化する排ガス浄化触媒１４１の活性化を良好に促進させることが可能となる。かかる触媒暖機運転を実行させるべく、ハイブリッドＥＣＵ７０は、予め定められた手順に従ってエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定し、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊をエンジンＥＣＵ２４に、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信する。そして、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とが得られるように触媒暖機運転用の制御手順に従った燃料噴射制御や点火時期制御を実行する。また、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊を用いてモータＭＧ１が駆動されると共にトルク指令Ｔｍ２＊を用いてモータＭＧ２が駆動されるようにインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。なお、このようなエンジン２２の触媒暖機運転を実行するためには、エンジン２２の始動やその後の触媒暖機運転に際してバッテリ５０が基本的に放電状態となることから、上述の暖機実行残容量Ｓｒｅｆの値は、触媒暖機運転の実行後に必要十分な残容量ＳＯＣが確保されるように十分なマージンをもって設定されると好ましい。

一方、ステップＳ１１０にてステップＳ１００にて入力したバッテリ５０の残容量ＳＯＣが暖機実行残容量Ｓｒｅｆ未満であり、上記触媒暖機運転を実行すべきではないと判断された場合には、更にステップＳ１００にて入力した触媒床温Ｔｃａｔが所定の充電実行温度Ｔｃｈｇ（例えば２００℃程度）以上であるか否かを判定する（ステップＳ１５０）。ステップＳ１５０にて用いられる閾値としての充電実行温度Ｔｃｈｇは、エンジン２２のアイドル運転が実行されたときに排ガス浄化触媒１４１の浄化性能が十分に確保されるときの触媒床温として予め定められる。そして、触媒床温Ｔｃａｔが充電実行温度Ｔｃｈｇ以上である場合には、ハイブリッド自動車２０の停車中にエンジン２２のアイドル運転を伴ったバッテリ５０の強制充電を実行し（ステップＳ２１０）、再度ステップＳ１００以降の処理を実行する。このようなエンジン２２のアイドル運転を伴ったバッテリ５０の強制充電の実行に際して、ハイブリッドＥＣＵ７０は、エンジン２２が始動されていなければ上述の手順に従ってエンジン２２を始動させた上で、エンジン２２が所定のトルクを出力すると共にシフトポジションＳＰに応じたアイドル回転数Ｎｅｉｄｌで回転するようにエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定し、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊をエンジンＥＣＵ２４に、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信する。これにより、エンジン２２のアイドル運転に伴って得られるモータＭＧ１からの発電電力によりバッテリ５０を充電することが可能となる。

また、ステップＳ１５０にて触媒床温Ｔｃａｔが充電実行温度Ｔｃｈｇ未満であると判断された場合には、ステップＳ１００にて入力したライトスイッチフラグＦｌｉｇｈｔおよびＡ／ＣスイッチフラグＦａｃの値に基づいて充電実行残容量Ｓｃｈｇを設定する（ステップＳ１６０）。かかる充電実行残容量Ｓｃｈｇは、バッテリ５０の残容量ＳＯＣが極めて少ない場合に、多少のエミッションの悪化を招いたとしてもバッテリ５０を強制的に充電するために定められる値であり、基本的に暖機実行残容量Ｓｒｅｆよりも小さな値とされる。実施例では、充電実行残容量Ｓｃｈｇの基本値（例えば１０％程度）が予め定められており、ヘッド／テールライトが点灯されておりライトスイッチフラグＦｌｉｇｈｔが値１に設定されている場合、充電実行残容量Ｓｃｈｇは基本値に正の所定値Ｓ１（例えば２％程度）を加算した値として設定され、Ａ／Ｃスイッチ９０がオンされておりＡ／ＣスイッチフラグＦａｃが値１に設定されている場合、充電実行残容量Ｓｃｈｇは基本値に正の所定値Ｓ２（例えば３％程度）を加算した値として設定され、ライトスイッチフラグＦｌｉｇｈｔとＡ／ＣスイッチフラグＦａｃとの双方が値１に設定されている場合、充電実行残容量Ｓｃｈｇは基本値に値Ｓ１およびＳ２を加算した値として設定される。すなわち、実施例において、充電実行残容量Ｓｃｈｇは、バッテリ５０の負荷の状態に応じて変更されることになる。そして、ステップＳ１００にて入力したバッテリ５０の残容量ＳＯＣが充電実行残容量Ｓｃｈｇ以下であるか否かを判定し（ステップＳ１７０）、残容量ＳＯＣが充電実行残容量Ｓｃｈｇ以下であれば、上述のエンジン２２のアイドル運転を伴ったバッテリ５０の強制充電を実行する（ステップＳ２１０）。これにより、バッテリ５０の残容量ＳＯＣが充電実行残容量Ｓｃｈｇ以下であって極めて少ない場合には、多少のエミッションの悪化を招いたとしてもバッテリ５０を強制的に充電し、それによりバッテリ５０等を保護することが可能となる。

これに対して、ステップＳ１７０にてステップＳ１００にて入力したバッテリ５０の残容量ＳＯＣが充電実行残容量Ｓｃｈｇを上回っていると判断された場合には、ステップＳ１００にて入力したシフトポジションＳＰとエンジン２２の冷却水温Ｔｗとに基づいてエンジン２２のアイドル時における推定吸入空気量ＧＡｉｄｌ（ｇ／ｓ）を導出する（ステップＳ１８０）。ここで、エンジン２２のアイドル時における吸入空気量は、一般にエンジン２２の温度としての冷却水温Ｔｗが低いほど多くなる。また、実施例のハイブリッド自動車２０では、車両振動等を考慮して、シフトポジションＳＰが主に停車時用のＰポジションやＮポジションに設定されているときと通常走行用のＤポジションに設定されているときとで、エンジン２２のアイドル回転数Ｎｅｉｄｌが異なるものとされており、これに起因してエンジン２２のアイドル時における吸入空気量はシフトポジションＳＰに応じて変化することになる。このため、実施例では、冷却水温ＴｗとシフトポジションＳＰとエンジン２２のアイドル時における推定吸入空気量ＧＡｉｄｌとの関係が予め定められて推定吸入空気量導出用マップとしてＲＯＭ７４に記憶されており、推定吸入空気量ＧＡｉｄｌとしては、与えられた冷却水温ＴｗとシフトポジションＳＰとに対応したものが当該マップから導出・設定される。図４に推定吸入空気量導出用マップの一例を示す。

こうして推定吸入空気量ＧＡｉｄｌを導出したならば、導出した推定吸入空気量ＧＡｉｄｌに基づいて充電許容下限温度Ｔｃｍｉｎを設定する（ステップＳ１９０）。ここで、バッテリ５０の残容量ＳＯＣが暖機実行残容量Ｓｒｅｆ未満であると共に充電実行残容量Ｓｃｈｇを上回っており、かつ触媒床温Ｔｃａｔが充電実行温度Ｔｃｈｇ未満である場合、触媒暖機運転とバッテリ５０の強制充電の何れをも実行しないのは、エミッションの改善とバッテリ５０の残容量確保との何れの面からも好ましいとはいえず、このような状態のもとでも、エミッションの悪化を抑制しつつバッテリ５０の残容量ＳＯＣを確保できるようにすべきである。また、ハイブリッド自動車２０の停車中にバッテリ５０を充電するためにエンジン２２をアイドル運転する場合、排ガス浄化触媒１４１の浄化性能は触媒床温Ｔｃａｔおよびアイドル時の推定吸入空気量ＧＡｉｄｌと相関を有することになる。すなわち、エンジン２２のアイドル運転に伴う吸入空気量（排ガスの量）が少ないのであれば、触媒床温Ｔｃａｔが多少低くてもエミッションの悪化を招くことなくエンジン２２からの排ガスを良好に浄化することができる。これを踏まえて、実施例では、エンジン２２のアイドル時における推定吸入空気量ＧＡｉｄｌと充電許容下限温度Ｔｃｍｉｎとの関係が予め定められて充電許容下限温度設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶されており、充電許容下限温度Ｔｃｍｉｎとしては、与えられた推定吸入空気量ＧＡｉｄｌに対応したものが当該マップから導出・設定される。図５に充電許容下限温度設定用マップの一例を示す。こうして充電許容下限温度Ｔｃｍｉｎを設定したならば、ステップＳ１００にて入力した触媒床温Ｔｃａｔが充電許容下限温度Ｔｃｍｉｎ未満であるか否かを判定する（ステップＳ２００）。そして、触媒床温Ｔｃａｔが充電許容下限温度Ｔｃｍｉｎ未満であれば、エンジン２２を停止状態に維持する一方（ステップＳ１４０）、触媒床温Ｔｃａｔが充電許容下限温度Ｔｃｍｉｎ以上であれば、ハイブリッド自動車２０の停車中にエンジン２２のアイドル運転を伴ったバッテリ５０の強制充電を実行し（ステップＳ２１０）、再度ステップＳ１００以降の処理を実行する。これにより、図６に示すように、バッテリ５０の残容量ＳＯＣが暖機実行残容量Ｓｒｅｆ未満であると共に充電実行残容量Ｓｃｈｇを上回っており、かつ触媒床温Ｔｃａｔが充電実行温度Ｔｃｈｇ未満である場合であっても、エミッションの悪化を招かない範囲内（図６における変動領域内）でエンジン２２をアイドル運転してバッテリ５０を充電し、バッテリ５０の残容量ＳＯＣを増加させることが可能となる。

以上説明したように、実施例のハイブリッド自動車２０では、システム起動に際して、エンジン２２からの排ガスを浄化する排ガス浄化触媒１４１の触媒床温Ｔｃａｔおよびバッテリ５０の残容量ＳＯＣに基づいて排ガス浄化触媒１４１の活性化を促進させるエンジン２２の触媒暖機運転の実行可否が判定され（ステップＳ１１０，Ｓ１４０）、触媒暖機運転を実行すべきではないと判断されたときには、更に触媒床温Ｔｃａｔおよびバッテリ５０の残容量ＳＯＣとエンジン２２のアイドル時の推定吸入空気量ＧＡｉｄｌとに基づいてエンジン２２のアイドル運転を伴ったバッテリ５０の強制充電の実行可否が判定される（ステップＳ１５０〜Ｓ２００）。そして、触媒暖機運転を実行すべきであると判断されたときには当該触媒暖機運転が実行されるようにエンジン２２とモータＭＧ１およびＭＧ２とが制御され（ステップＳ１３０）、エンジン２２のアイドル運転を伴った強制充電を実行すべきであると判断されたときには当該強制充電が実行されるようにエンジン２２とモータＭＧ１およびＭＧ２とが制御される（ステップＳ２１０）。このように、触媒床温Ｔｃａｔとバッテリ５０の残容量ＳＯＣとに基づいてエンジン２２の触媒暖機運転の実行可否を判定すれば、その後のバッテリ５０からの放電の必要性等を考慮してエンジン２２の触媒暖機運転を実行すべきか否か決定することが可能となる。また、ハイブリッド自動車２０のように停車中にバッテリ５０を充電するためにエンジン２２をアイドル運転する場合、排ガス浄化触媒１４１の浄化性能は触媒床温Ｔｃａｔおよびアイドル時の推定吸入空気量ＧＡｉｄｌと相関を有することになる。従って、触媒暖機運転を実行すべきではないと判断されたときに触媒床温Ｔｃａｔとバッテリ５０の残容量ＳＯＣとエンジン２２のアイドル時の推定吸入空気量ＧＡｉｄｌとに基づいてエンジン２２のアイドル運転を伴ったバッテリ５０の強制充電の実行可否を判定すれば、エンジン２２からの排ガスを排ガス浄化触媒１４１により良好に浄化可能な場合にエンジン２２のアイドル運転を伴ったバッテリ５０の強制充電の実行を許容することが可能となる。これにより、ハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の触媒暖機運転とバッテリ５０を充電するためのエンジン２２のアイドル運転とをより適正に実行してエミッションの悪化を抑制しつつバッテリ５０の残容量ＳＯＣを確保することが可能となる。

また、実施例のように、残容量ＳＯＣが暖機実行残容量Ｓｒｅｆ以上であると共に触媒床温Ｔｃａｔが暖機実行温度Ｔｗｕｐ以下であるときに触媒暖機運転を実行すべきと判断すれば、エンジン２２の触媒暖機運転を実行してエミッションの悪化を抑制すると共に、触媒暖機運転の実行後におけるバッテリ５０の残容量ＳＯＣを確保しておくことが可能となる。更に、実施例のハイブリッド自動車２０では、残容量ＳＯＣが暖機実行残容量Ｓｒｅｆよりも小さい充電実行残容量Ｓｃｈｇ以下であるとき、残容量ＳＯＣが暖機実行残容量ＳＯＣ未満であると共に触媒床温Ｔｃａｔが充電実行温度Ｔｃｈｇ以上であるとき、および残容量ＳＯＣが充電実行残容量Ｓｃｈｇを上回ると共に触媒床温Ｔｃａｔが推定吸入空気量ＧＡｉｄｌに基づく充電許容下限温度Ｔｃｍｉｎ以上であるときにエンジン２２のアイドル運転を伴ったバッテリ５０の強制充電を実行すべきであると判断される。これにより、触媒床温Ｔｃａｔとの関係でエンジン２２のアイドル運転を伴った強制充電を実行しても問題の無い場合に加えて（Ｔｃａｔ≧Ｔｃｈｇの場合）、バッテリ５０の残容量ＳＯＣが極めて少なく充電実行残容量Ｓｃｈｇ以下である場合には多少のエミッションの悪化を招いたとしてもエンジン２２のアイドル運転を伴った強制充電が実行されるようにすると共に、バッテリ５０の残容量ＳＯＣが充電実行残容量Ｓｃｈｇを上回っている場合には、エンジン２２からの排ガスを排ガス浄化触媒１４１により良好に浄化可能な場合のみにエンジン２２のアイドル運転を伴ったバッテリ５０の強制充電の実行を許容してエミッションの悪化を抑制しつつバッテリ５０の残容量ＳＯＣを確保することが可能となる。

また、上記ハイブリッド自動車２０では、エンジン２２のアイドル時における吸入空気量が一般にエンジン２２の温度が低いほど多くなり、主として停車時用のＰまたはＮポジションの設定時と通常走行用のＤポジションの設定時とでは、エンジン２２のアイドル時における吸入空気量が相違することを踏まえて、アイドル時の推定吸入空気量ＧＡｉｄｌをエンジン２２の冷却水温ＴｗとシフトポジションＳＰとに基づいて導出している。これにより、当該推定吸入空気量ＧＡｉｄｌをより精度よく導出することが可能となり、このようにして導出される推定吸入空気量ＧＡｉｄｌに応じて充電許容下限温度Ｔｃｍｉｎを設定すれば（ステップＳ１９０）、エンジン２２のアイドル運転を伴ったバッテリ５０の強制充電の実行可否をより適正に判定することが可能となる。更に、充電実行残容量ＳＯＣを、ヘッド／テールライトの点灯状態や空調ユニットの作動状態に基づくバッテリ５０の負荷の状態に応じて変更すれば、バッテリ５０の負荷の状態に応じた残容量ＳＯＣを最低限確保することが可能となるので、バッテリ５０の残容量ＳＯＣ不足に起因したハイブリッド自動車２０の作動不良を抑制することができる。また、上記ハイブリッド自動車２０では、触媒暖機運転の実行に際し、モータＭＧ１によりエンジン２２の回転数Ｎｅが所定回転数に保持されると共にエンジン２２の点火時期が通常時よりも遅角されることから、触媒暖機運転の実行に際し、排ガスの温度を上昇させてエンジンからの排ガス浄化触媒１４１の活性化を良好に促進させることが可能となる。

なお、上記実施例は、システム起動後にハイブリッド自動車２０が停車している間、触媒暖機運転または強制充電の実行可否を判定するものとして説明されたが、実施例のハイブリッド自動車２０では、図３の停車時運転制御ルーチンの実行中にシフトポジションＳＰがＤポジションとされると共にアクセルペダル８３が踏み込まれたときにエンジン２２の触媒暖機運転が実行されていても、モータＭＧ２に運転者により要求されている動力を車軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力させることにより、触媒暖機運転を継続しながらの走行が可能である。また、図３の停車時運転制御ルーチンの実行中にシフトポジションＳＰがＤポジションとされると共にアクセルペダル８３が踏み込まれたときにエンジン２２のアイドル運転を伴ったバッテリ５０の強制充電が実行されている場合には、エンジン２２のアイドル運転を伴ったバッテリ５０の強制充電を継続しながら、モータＭＧ２に運転者により要求されている動力を車軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力させてもよく、走行とバッテリ５０の充電に要求されるパワーのすべてをエンジン２２に出力させると共に、エンジン２２から出力される動力の一部が動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによるトルク変換を伴ってリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびＭＧ２を制御してもよい。また、実施例のハイブリッド自動車２０では、車軸としてのリングギヤ軸３２ａとモータＭＧ２とがモータＭＧ２の回転数を減速してリングギヤ軸３２ａに伝達する減速ギヤ３５を介して連結されているが、減速ギヤ３５の代わりに、例えばＨｉ，Ｌｏの２段の変速段あるいは３段以上の変速段を有したモータＭＧ２の回転数を変速してリングギヤ軸３２ａに伝達する変速機を採用してもよい。更に、実施例のハイブリッド自動車２０は、モータＭＧ２の動力をリングギヤ軸３２ａに接続された車軸に出力するものであるが、本発明の適用対象はこれに限られるものでもない。すなわち、本発明は、図７に示す変形例としてのハイブリッド自動車２０Ａのように、モータＭＧ２の動力をリングギヤ軸３２ａに接続された車軸（車輪３９ａ，３９ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図７における車輪３９ｃ，３９ｄに接続された車軸）に出力するものに適用されてもよい。また、実施例のハイブリッド自動車２０は、エンジン２２の動力を動力分配統合機構３０を介して車輪３９ａ，３９ｂに接続される車軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力するものであるが、本発明の適用対象は、これに限られるものでもない。すなわち、本発明は、図８に示す変形例としてのハイブリッド自動車２０Ｂのように、エンジン２２のクランクシャフトに接続されたインナーロータ２３２と車輪３９ａ，３９ｂに動力を出力する車軸に接続されたアウターロータ２３４とを有し、エンジン２２の動力の一部を車軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機２３０を備えたものに適用されてもよい。

ここで、上記各実施例および変形例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明しておく。すなわち、上記実施例および変形例において、エンジン２２が「内燃機関」に相当し、エンジン２２から排出される排ガスを浄化する排ガス浄化触媒１４１を含む浄化装置１４２が「浄化手段」に相当し、排ガス浄化触媒１４１の温度を検出する触媒温度センサ１８７が「触媒温度取得手段」に相当し、モータＭＧ１および動力分配統合機構３０の組み合わせや対ロータ電動機２３０が「電力動力入出力手段」に相当し、モータＭＧ２が「電動機」に相当し、モータＭＧ１およびＭＧ２と電力をやり取り可能なバッテリ５０が「蓄電手段」に相当し、バッテリ５０の残容量ＳＯＣを算出するバッテリＥＣＵ５２が「残容量取得手段」に相当し、エンジン２２のクランクシャフト２６と車軸としてのリングギヤ軸３２ａとに接続される動力分配統合機構３０およびモータＭＧ１の組み合わせや対ロータ電動機２３０が「電力動力入出力手段」に相当し、図３のステップＳ１１０，Ｓ１２０の処理を実行するハイブリッドＥＣＵ７０が「触媒暖機可否判定手段」に相当し、図３のステップＳ１５０〜Ｓ２００の処理を実行するハイブリッドＥＣＵ７０が「強制充電可否判定手段」に相当し、図３のステップＳ１３０，Ｓ２１０等の処理を実行するハイブリッドＥＣＵ７０やエンジンＥＣＵ２４、モータＥＣＵ４０が「制御手段」に相当する。また、エンジン２２の冷却水温Ｔｗを検出する水温センサ１８１が「温度検出手段」に相当し、シフトレバー８１が「シフトポジション選択手段」に相当し、モータＭＧ１が「発電用電動機」に相当し、動力分配統合機構３０が「３軸式動力入出力手段」に相当する。

なお、「内燃機関」は、ガソリンや軽油といった炭化水素系の燃料の供給を受けて動力を出力するエンジン２２に限られず、水素エンジンといったような他の如何なる形式のものであっても構わない。「浄化手段」は、内燃機関から排出される排ガスを浄化するための触媒を含むものであれば、如何なる形式のものであっても構わない。「触媒温度取得手段」は、触媒の温度を実測するものに限られず、内燃機関の各種パラメータに基づいて触媒の温度を推定するもののような他の如何なる形式のものであっても構わない。「電力動力入出力手段」は、モータＭＧ１と動力分配統合機構３０との組み合わせや対ロータ電動機２３０に限られず、所定の車軸と内燃機関の機関軸とに接続されて内燃機関からの動力の少なくとも一部を用いて発電可能であると共に電力の入出力を伴って車軸に動力を入出力するものであれば、他の如何なる形式のものであっても構わない。「電動機」や「発電用電動機」は、モータＭＧ１，ＭＧ２のような同期発電電動機に限られず、誘導電動機といったような他の如何なる形式のものであっても構わない。「蓄電手段」は、バッテリ５０のような二次電池に限られず、電動機と電力をやり取り可能なものであればキャパシタといったような他の如何なる形式のものであっても構わない。「残容量取得手段」は、蓄電手段の残容量を取得可能なものであれば、如何なる形式のものであっても構わない。「触媒暖機可否判定手段」は、システム起動に際して、取得された触媒の温度および残容量に基づいて触媒の活性化を促進させる内燃機関の触媒暖機運転の実行可否を判定可能なものであれば、如何なる形式のものであっても構わない。「強制充電可否判定手段」は、触媒暖機運転を実行すべきではないと判断されたときに、取得された触媒の温度および残容量と内燃機関のアイドル時の推定吸入空気量とに基づいて内燃機関のアイドル運転を伴った蓄電手段の強制充電の実行可否を判定するものであれば、如何なる形式のものであっても構わない。「制御手段」は、触媒暖機運転を実行すべきであると判断されたときには当該触媒暖機運転が実行されるように内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを制御し、強制充電を実行すべきであると判断されたときには当該強制充電が実行されるように内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを制御するものであれば、ハイブリッドＥＣＵ７０とエンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０との組み合わせに限られるものではなく、単一の電子制御ユニットのような他の如何なる形式のものであっても構わない。何れにしても、これら実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。すなわち、実施例はあくまで課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎず、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の解釈は、その欄の記載に基づいて行なわれるべきものである。

以上、実施例を用いて本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、様々な変更をなし得ることはいうまでもない。

実施例のハイブリッド自動車２０の概略構成図である。エンジン２２の概略構成図である。実施例のハイブリッドＥＣＵ７０により実行される停車時運転制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。推定吸入空気量導出用マップの一例を示す説明図である。充電許容下限温度設定用マップの一例を示す説明図である。バッテリ５０の残容量と触媒床温Ｔｃａｔとエンジン２２の運転状態との関係を示す説明図である。変形例に係るハイブリッド自動車２０Ａの概略構成図である。他の変形例に係るハイブリッド自動車２０Ｂの概略構成図である。

符号の説明

２０，２０Ａ，２０Ｂハイブリッド自動車、２２エンジン、２４エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２４ａ，７２ＣＰＵ、２４ｂ，７４ＲＯＭ、２４ｃ，７６ＲＡＭ、２６クランクシャフト、２８ダンパ、３０動力分配統合機構、３１サンギヤ、３２リングギヤ、３２ａリングギヤ軸、３３ピニオンギヤ、３４キャリア、３５減速ギヤ、３７ギヤ機構、３８デファレンシャルギヤ、３９ａ〜３９ｄ車輪、４０モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２インバータ、４３，４４回転位置検出センサ、５０バッテリ、５１温度センサ、５２バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５３電力ライン、５４ＤＣ／ＤＣコンバータ、５５低圧バッテリ、７０ハイブリッド用電子制御ユニット（ハイブリッドＥＣＵ）、８０ＩＧスイッチ、８１シフトレバー、８２シフトポジションセンサ、８３アクセルペダル、８４アクセルペダルポジションセンサ、８５ブレーキペダル、８６ブレーキペダルストロークセンサ、８７車速センサ、８８ライトスイッチ、９０Ａ／Ｃスイッチ、１２０燃焼室、１２１ピストン、１２２エアクリーナ、１２３スロットルバルブ、１２４スロットルバルブポジションセンサ、１２５スロットルモータ、１２６吸気管、１２７燃料噴射弁、１２８点火プラグ、１２９イグニッションコイル、１３０動弁機構、１３１吸気バルブ、１３２排気バルブ、１３３カムポジションセンサ、１４０排気マニホールド、１４１排ガス浄化触媒、１４２浄化装置、１８０クランクポジションセンサ、１８１水温センサ、１８２筒内圧センサ、１８３エアフローメータ、１８４吸気温度センサ、１８５吸気圧センサ、１８６空燃比センサ、１８７触媒温度センサ、２３０対ロータ電動機、２３２インナーロータ、２３４アウターロータ、ＭＧ１，ＭＧ２モータ。

Claims

内燃機関と、
前記内燃機関から排出される排ガスを浄化するための触媒を含む浄化手段と、
前記触媒の温度を取得する触媒温度取得手段と、
所定の車軸と前記内燃機関の機関軸とに接続され、前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を用いて発電可能であると共に電力の入出力を伴って前記車軸に動力を入出力可能な電力動力入出力手段と、
前記車軸または該車軸とは異なる他の車軸に動力を出力可能な電動機と、
前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段と、
前記蓄電手段の残容量を取得する残容量取得手段と、
システム起動に際して、前記取得された触媒の温度および残容量に基づいて該触媒の活性化を促進させる前記内燃機関の触媒暖機運転の実行可否を判定する触媒暖機可否判定手段と、
前記触媒暖機可否判定手段により前記触媒暖機運転を実行すべきではないと判断されたときに、前記取得された触媒の温度および残容量と前記内燃機関のアイドル時の推定吸入空気量とに基づいて前記内燃機関のアイドル運転を伴った前記蓄電手段の強制充電の実行可否を判定する強制充電可否判定手段と、
前記触媒暖機可否判定手段により前記触媒暖機運転を実行すべきであると判断されたときには該触媒暖機運転が実行されるように前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御し、前記強制充電可否判定手段により前記強制充電を実行すべきであると判断されたときには該強制充電が実行されるように前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する制御手段と、
を備えるハイブリッド自動車。
前記触媒暖機可否判定手段は、前記取得された残容量が所定の暖機実行残容量以上であると共に前記取得された触媒の温度が所定の暖機実行温度以下であるときに前記触媒暖機運転を実行すべきと判断する請求項１に記載のハイブリッド自動車。
前記強制充電可否判定手段は、前記取得された残容量が前記暖機実行残容量よりも小さい所定の充電実行残容量以下であるとき、前記取得された残容量が前記暖機実行残容量未満であると共に前記取得された触媒の温度が所定の充電実行温度以上であるとき、および前記取得された残容量が前記充電実行残容量を上回ると共に前記取得された触媒の温度が前記推定吸入空気量に基づく所定の充電許容下限温度以上であるときに前記強制充電を実行すべきであると判断する請求項２に記載のハイブリッド自動車。
請求項３に記載のハイブリッド自動車において、
前記内燃機関の温度を取得する温度取得手段と、
少なくとも停車時用および通常走行用のシフトポジションの選択を運転者に許容するシフトポジション選択手段とを更に備え、
前記推定吸入空気量は、前記取得された温度と前記シフトポジションとに基づいて導出され、前記充電許容下限温度は、前記導出された推定吸入空気量に応じて変更されるハイブリッド自動車。
前記充電実行残容量は、前記蓄電手段の負荷の状態に応じて変更される請求項３または４に記載のハイブリッド自動車。
前記触媒暖機運転の実行に際し、前記電力動力入出力手段により前記内燃機関の回転数が所定回転数に保持されると共に前記内燃機関の点火時期が通常時よりも遅角される請求項１から５の何れかに記載のハイブリッド自動車。
前記触媒暖機可否判定手段と前記強制充電可否判定手段とは、システム起動後に前記ハイブリッド自動車が停車している間、前記触媒暖機運転または前記強制充電の実行可否を判定する請求項１から６の何れかに記載のハイブリッド自動車。
前記電力動力入出力手段は、動力を入出力可能な発電用電動機と、前記車軸と前記内燃機関の前記機関軸と前記発電用電動機の回転軸との３軸に接続され、これら３軸のうちの何れか２軸に入出力される動力に基づく動力を残余の軸に入出力する３軸式動力入出力手段とを含む請求項１から７の何れかに記載のハイブリッド自動車。
内燃機関と、前記内燃機関から排出される排ガスを浄化するための触媒を含む浄化手段と、所定の車軸と前記内燃機関の機関軸とに接続され、前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を用いて発電可能であると共に電力の入出力を伴って前記車軸に動力を入出力可能な電力動力入出力手段と、前記車軸または該車軸とは異なる他の車軸に動力を出力可能な電動機と、前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段とを備えたハイブリッド自動車の制御方法であって、
（ａ）前記触媒の温度および残容量に基づいて該触媒の活性化を促進させる前記内燃機関の触媒暖機運転の実行可否を判定するステップと、
（ｂ）ステップ（ａ）にて前記触媒暖機運転を実行すべきではないと判断されたときに、前記触媒の温度および残容量と前記内燃機関のアイドル時の推定吸入空気量とに基づいて前記内燃機関のアイドル運転を伴った前記内燃機関の強制充電の実行可否を判定するステップと、
（ｃ）ステップ（ａ）にて前記触媒暖機運転を実行すべきであると判断されたときには該触媒暖機運転が実行されるように前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御し、ステップ（ｂ）にて前記強制充電を実行すべきであると判断されたときには該強制充電が実行されるように前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御するステップと、
を含むハイブリッド自動車の制御方法。