JP2009275616A - 車両及び車両の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジン２２の排気に含まれる粒子状物質を捕集するものにおいて、エンジン２２から出力される動力をより確保することができる。
【解決手段】ハイブリッド自動車２０は、バッテリ５０の残容量、モータＭＧ２の温度、外気温及び外気圧のうち少なくとも１以上を含む出力因子が所定の出力低下範囲にあるときには、捕集された粒子状物質を排気浄化装置２３から除去する再生処理を実行する間隔をより短くなるよう設定し、この設定した間隔で再生処理を実行する。ここでは、バッテリ５０の残容量、モータＭＧ２の温度、外気温及び外気圧のうち出力低下範囲にあるものが多いほどより短くなるように再生処理を実行する間隔を設定する。このように、エンジン２２やモータＭＧ２からの動力出力の低下が予期される場合は、排気浄化装置２３の再生処理を行ない、エンジン２２から動力を出力しやすい状態にする。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両及び車両の制御方法に関する。

従来、車両としては、排気に含まれるパティキュレート（粒子状物質）を捕集するフィルタが接続されたディーゼルエンジン及び発電機を備えた発電装置と、車両駆動用のモータと、発電装置とモータと電力のやり取りを行なうバッテリと、フィルタを加熱するヒータとフィルタに空気を供給するエアポンプとを有するフィルタ再生装置と、を備え、エンジンの負荷が大きいほど、エンジンの運転時間が長かったときほど、外気温が高いほど、フィルタから粒子状物質を除去する再生処理の時間が短くなるように再生装置を制御することにより必要以上にバッテリの電力を消費しないようにするものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−１５５２０２号公報

ところで、エンジンから動力を出力する車両では、フィルタが粒子状物質を捕集すると、圧力損失が大きくなり、エンジンからの動力出力が小さくなることがあり、例えばこの特許文献１に記載された車両のように、再生時間を短くすると、よりエンジンからの出力が見込めないという問題がある。また、例えば、エンジンから駆動軸へ動力を出力するものにおいてフィルタが目詰まりしてエンジンからの動力の出力が小さくなったときには、駆動軸へ動力を出力するモータの駆動力を高めることが考えられるが、このような場合でもエンジンの動力を用いた発電量が小さくなるため、駆動軸への動力が十分出力できないことがあった。

本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、内燃機関の排気に含まれる粒子状物質を捕集するものにおいて、内燃機関から出力される動力をより確保することができる車両及び車両の制御方法を提供することを主目的とする。

本発明は、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の車両は、
燃料の燃焼により粒子状物質が生成すると共に動力を出力する内燃機関と、
前記内燃機関の排気に含まれる粒子状物質を捕集する排気浄化装置と、
駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、
前記電動機と電力をやりとり可能な蓄電手段と、
前記蓄電手段の残容量、前記電動機の温度、外気温及び外気圧のうち少なくとも１以上を含む出力因子が所定の出力低下範囲にあるときには、前記捕集された粒子状物質を前記排気浄化装置から除去する再生処理を実行する間隔をより短くなるよう設定し、該設定した間隔で前記再生処理を実行する制御手段と、
を備えたものである。

この車両では、蓄電手段の残容量、電動機の温度、外気温及び外気圧のうち少なくとも１以上を含む出力因子が所定の出力低下範囲にあるときには、捕集された粒子状物質を排気浄化装置から除去する再生処理を実行する間隔をより短くなるよう設定し、この設定した間隔で再生処理を実行する。例えば、蓄電手段の残容量が小さく出力低下範囲にあり電動機からの動力出力が制限される場合や、電動機の温度が高く出力低下範囲に入り電動機からの動力出力が制限される場合、外気温が低く出力低下範囲にあり内燃機関からの出力が小さい場合、外気圧が低く出力低下範囲にあり内燃機関からの出力が小さい場合には、駆動軸に出力すべき動力が低減してしまうのを抑えることを要するから、それに備えて排気浄化装置から粒子状物質を除去し内燃機関から動力を出力しやすい状態にしておくのである。したがって、内燃機関の排気に含まれる粒子状物質を捕集するものにおいて、内燃機関から出力される動力をより確保することができる。このとき、前記制御装置は、前記再生処理を実行する間隔を設定するに際して、前記出力因子が前記出力低下範囲にないときには第１間隔を前記再生処理を実行する間隔に設定する一方、前記出力因子が前記出力低下範囲にあるときには第１間隔よりも短い第２間隔を前記再生処理を実行する間隔に設定するものとしてもよい。また、前記内燃機関は、直接または間接的に前記駆動軸に接続され該駆動軸に動力を出力するものとしてもよい。

本発明の車両において、前記制御手段は、前記蓄電手段の残容量、前記電動機の温度、外気温及び外気圧のうち前記出力低下範囲にあるものが多いほどより短くなるように前記再生処理を実行する間隔を設定する手段であるものとしてもよい。こうすれば、複数の出力因子の数に応じて内燃機関から出力される動力を確保することができる。

本発明の車両において、前記制御手段は、前記出力因子がより大きな出力低下値であるほどより短くなるように前記再生処理を実行する間隔を設定する手段であるものとしてもよい。こうすれば、内燃機関から出力される動力を一層確保することができる。

本発明の車両は、前記蓄電手段に接続され動力の入出力が可能な発電機と、前記駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸との３軸に接続され該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、を備えるものとしてもよい。ここで、「３軸式動力入出力手段」には、例えば３軸式の遊星歯車機構やディファレンシャルギヤ機構などが含まれる。

なお、本発明の車両において、前記制御手段は、前記内燃機関から前記駆動軸へ要求される要求動力と前記電動機から前記駆動軸に要求される要求動力とに加えて、電動機から駆動軸へ更に出力する前記排気浄化装置に捕集された粒子状物質の量に応じた補助動力を設定し、該内燃機関の要求動力と該電動機の要求動力と該補助動力とに基づく動力が出力されるよう前記内燃機関と前記電動機とを制御する手段であるものとしてもよい。このとき、前記制御手段は、前記排気浄化装置の前後の圧力差を用いて前記捕集された粒子状物質の量を検出する手段であるものとしてもよい。

本発明の車両の制御方法は、
燃料の燃焼により粒子状物質が生成すると共に動力を出力する内燃機関と、前記内燃機関の排気に含まれる粒子状物質を捕集する排気浄化装置と、駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記電動機と電力をやりとり可能な蓄電手段と、を備えた車両の制御方法であって、
前記蓄電手段の残容量、前記電動機の温度、外気温及び外気圧のうち少なくとも１以上を含む出力因子が所定の出力低下範囲にあるときには、前記排気浄化装置から捕集された粒子状物質を除去する再生処理を実行する間隔をより短くなるよう設定し、該設定した間隔で前記再生処理を実行するものである。

この車両の制御方法では、蓄電手段の残容量、電動機の温度、外気温及び外気圧のうち少なくとも１以上を含む出力因子が所定の出力低下範囲にあるときには、排気浄化装置から捕集された粒子状物質を除去する再生処理を実行する間隔をより短くなるよう設定し、この設定した間隔で再生処理を実行する。例えば、蓄電手段の残容量が小さくなり出力低下範囲となる場合や、電動機の温度が高くなり出力低下範囲に入り電動機からの動力出力が制限される場合、外気温が低くなり出力低下範囲となり内燃機関からの出力が小さくなる場合、外気圧が低くなり出力低下範囲となり内燃機関からの出力が小さくなる場合には、内燃機関から駆動軸に出力すべき動力が大きくなるから、それに備えて内燃機関から動力を出力しやすい状態にしておくのである。したがって、内燃機関の排気に含まれる粒子状物質を捕集するものにおいて、内燃機関から出力される動力をより確保することができる。なお、車両の制御方法において、上述した車両の種々の態様を採用してもよいし、また、上述した車両の各機能を実現するようなステップを追加してもよい。

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、本発明の一実施例である動力出力装置を搭載したハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト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に接続された駆動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に接続されたモータＭＧ２と、動力出力装置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７０とを備える。

エンジン２２は、軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力するディーゼル方式の内燃機関である。エンジン２２からの排気は、排気管２１に接続されディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）２３ａを内蔵した排気浄化装置２３を介してエンジン２２で生じた粒子状物質が捕集されると共に、一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ），窒素酸化物（ＮＯｘ）の有害成分を浄化する図示しない三元触媒を介して外気へ排出される。この排気浄化装置２３のＤＰＦ２３ａは、捕集した粒子状物質の燃焼用の触媒を担持しており、状況に応じたタイミングでエンジン２２から燃料が多く含まれた燃焼ガスが供給され捕集した粒子状物質を燃焼除去する再生処理が行なわれる。この排気浄化装置の排気管２１の上流側と下流側とには、それぞれ圧力センサ２１ａ，２１ｂが設けられており、排気浄化装置２３の目詰まり具合（粒子状物質の捕集量）を表わす圧力損失（差圧Ｐｄ）を検出可能となっている。このエンジン２２は、エンジン２２の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するエンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４により燃料噴射制御や点火制御，吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０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用電子制御ユニット７０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なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構３０は、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、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、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６０およびデファレンシャルギヤ６２を介して、最終的には車両の駆動輪６３ａ，６３ｂに出力される。

モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる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を介してバッテリ５０と電力のやりとりを行なう。インバータ４１，４２とバッテリ５０とを接続する電力ライン５４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のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ５０は、モータＭＧ１，ＭＧ２のいず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る。なお、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。モータＭＧ１，ＭＧ２は、いず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などが入力されており、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が出力されている。モータＥＣＵ４０は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によってモータ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用電子制御ユニット７０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５４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からの電池温度Ｔｂなどが入力されており、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用電子制御ユニット７０に出力する。なお、バッテリＥＣＵ５２では、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）も演算している。

ハイブリッド用電子制御ユニット７０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。ハイブリッド用電子制御ユニット７０には、イグニッションスイッチ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ポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖ，外気温センサ８７からの外気温θａ，外気圧センサ８９からの外気圧Ｐａなどが入力ポートを介して入力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、前述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２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と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。

こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０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とに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求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とが運転制御される。エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２の運転制御としては、要求動力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およびモータ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およびモータ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からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸３２ａに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。

次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作、まず駆動制御の概略について説明したのち、排気浄化装置２３に捕集された粒子状物質の除去処理について説明する。まず、駆動制御が実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて車両に要求されるトルクとして駆動輪６３ａ，６３ｂに連結された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクＴｒ＊とエンジン２２に要求される要求パワーＰｅ＊とを設定する。要求トルクＴｒ＊は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴｒ＊との関係を予め定めて要求トルク設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとが与えられると記憶したマップから対応する要求トルクＴｒ＊を導出して設定するものとした。要求パワーＰｅ＊は、設定した要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じたものとバッテリ５０が要求する充放電要求パワーＰｂ＊とロスＬｏｓｓとの和として計算することができる。続いて、設定した要求パワーＰｅ＊に基づいてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する。この設定は、エンジン２２を効率よく動作させる動作ラインと要求パワーＰｅ＊（Ｎｅ＊×Ｔｅ＊）が一定となる曲線との交点により求めることができる。続いて、動力分配統合機構３０の回転要素（クランクシャフト２６やサンギヤ３１，リングギヤ３２など）における回転数とトルクとの力学的な関係式を用い、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とでエンジン２２を運転するようモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊とトルク指令Ｔｍ１＊とを設定する。

続いて、排気浄化装置２３に圧力損失が生じたときのエンジン２２からの減少トルク分をモータＭＧ２によりアシストするアシストトルクＴｍ２ａを圧力センサ２１ａと圧力センサ２１ｂとの圧力差である差圧Ｐｄに基づいて設定する。アシストトルクＴｍ２ａは、排気浄化装置２３の粒子状物質の捕集量に対応する差圧Ｐｄとエンジン２２から出力されるトルクＴｅとの関係を実験的に求め、この関係を用いてエンジン２２のトルクＴｅをアシストする値として差圧Ｐｄに対応付けてアシストトルク設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、差圧Ｐｄが与えられると記憶したマップから対応する値を導出して設定するものとした。ここで、このアシストトルク設定用マップは、差圧Ｐｄが値０近傍ではアシストトルクＴｍ２ａが値０に設定され、エンジン２２からの出力が低下する差圧Ｐｄである閾値Ｐｄ１を超えると差圧Ｐｄが大きいほど大きくなる傾向の値になるよう定められているものとした。続いて、要求トルクＴｒ＊とトルク指令Ｔｍ１＊及び動力分配統合機構３０のギヤ比ρとアシストトルクＴｍ２ａとを用いてモータＭＧ２から出力すべきトルクとしての仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを設定し、この仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐをバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で制限した値として、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する。そして、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信する。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、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とによって示される運転ポイントで運転されるようにエンジン２２における燃料噴射制御や点火制御などの制御を行う。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＊でモータＭＧ１が駆動されると共にトルク指令Ｔｍ２＊でモータＭＧ２が駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行う。このとき、排気浄化装置２３が粒子状物質により目詰まりするなどしてエンジン２２からの出力が低下した場合は、モータＭＧ２からアシストトルクを出力することにより、運転者の要求に応じた動力を出力するのである。

次に、排気浄化装置２３に捕集した粒子状物質を除去する処理について説明する。図２は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される再生間隔設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎に繰り返し実行される。このルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、バッテリ５０の残容量ＳＯＣ，外気温θａ，外気圧Ｐａ，モータＭＧ２のモータ温度θｍを入力する処理を行なう（ステップＳ１００）。残容量ＳＯＣは、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演算されたものをバッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。モータ温度θｍは、温度検出センサ４８により検出されたものをモータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。

次に、再生頻度ｎを設定する処理を行なう。ここでは、バッテリ５０の残容量ＳＯＣ，モータＭＧ２のモータ温度θｍ，外気温θａ，外気圧Ｐａを出力因子とし、各々対応する所定の出力低下範囲にこの因子がある状態がより多いときに、排気浄化装置２３から粒子状物質を除去する再生処理の実行間隔がより短くなる（再生頻度ｎを高める）ようにこの間隔を設定するものとした。具体的に以下説明する。

まず、バッテリ５０の残容量ＳＯＣが所定の閾値Ｓｒｅｆ以下の範囲（所定の出力低下範囲）にあるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。この閾値Ｓｒｅｆは、例えば、バッテリ５０の残容量ＳＯＣとモータＭＧ２から出力されるトルクの減少分（減少トルク）との関係を予め求めておき、トルクの減少分が顕著になる残容量ＳＯＣをこの閾値Ｓｒｅｆに設定するものとしてもよい。この「閾値Ｓｒｅｆ以下の範囲」は、バッテリ５０やモータＭＧ２の特性によって変わるが、例えば４０％以下の範囲や３５％以下の範囲、３０％以下の範囲などに定めることができる。残容量ＳＯＣが所定の閾値Ｓｒｅｆ以下の範囲にあるときには、再生頻度ｎを値「１」インクリメントする（ステップＳ１２０）。この再生頻度ｎは、排気浄化装置２３の再生処理を実行する間隔を規定するパラメータであり、初期値は値「０」に設定されている。この再生頻度ｎは、残容量ＳＯＣが所定の閾値Ｓｒｅｆ以下の範囲にあるという条件を満たすときに値１インクリメントするものとした。また、再生頻度ｎの設定について、この再生頻度ｎを増加させる値としては、このモータＭＧ２の減少トルクと排気浄化装置２３に粒子状物質が捕集された状態との関係を実験により求めると共に、標準的な走行により単位時間あたりに排気浄化装置２３に粒子状物質が捕集される量と、排気浄化装置２３の再生処理の間隔との関係を実験により求めることにより、バッテリ５０の残容量ＳＯＣがより小さな値となりトルク制限がかかるなどしてモータＭＧ２のトルク減少が生じてもエンジン２２から出力するトルクを減少させない頻度（あるいはトルクを増加可能とする頻度）で排気浄化装置２３の再生処理が実行される間隔となるよう経験的に設定するものとしてもよい。

ステップＳ１１０で残容量ＳＯＣが所定の閾値Ｓｒｅｆ以下の範囲にないときには再生頻度ｎを増加することなく、またはステップＳ１２０で再生頻度ｎを増加したあと、モータＭＧ２のモータ温度θｍが所定の閾値θｍｒｅｆ以上の範囲（所定の出力低下範囲）にあるか否かを判定する（ステップＳ１３０）。閾値θｍｒｅｆは、例えば、モータ温度θｍとモータＭＧ２から出力されるトルクの減少分（減少トルク）との関係を予め求めておき、トルクの減少分が顕著になるモータ温度θｍをこの閾値θｍｒｅｆに設定するものとしてもよい。この「閾値θｍｒｅｆ以上の範囲」は、モータＭＧ２の特性によって変わるが、例えば１４０℃以上の範囲や１５０℃以上の範囲、１６０℃以上の範囲などに定めることができる。モータ温度θｍが所定の閾値θｍｒｅｆ以上の範囲にあるときには、再生頻度ｎを値「１」インクリメントする（ステップＳ１４０）。ここでは、再生頻度ｎは、モータ温度θｍが所定の閾値θｍｒｅｆ以上の範囲にあるという条件を満たすときに値１インクリメントするものとした。また、再生頻度ｎを増加させる値としては、この減少トルクと排気浄化装置２３に粒子状物質が捕集された状態との関係を実験により求めると共に、標準的な走行により単位時間あたりに排気浄化装置２３に粒子状物質が捕集される量と、排気浄化装置２３の再生処理の間隔との関係を実験により求めることにより、モータＭＧ２のトルク減少が生じてもエンジン２２から出力するトルクを減少させない頻度（あるいは増加可能となる頻度）で排気浄化装置２３の再生処理が実行される間隔となるよう経験的に設定するものとしてもよい。

ステップＳ１３０でモータ温度θｍが所定の閾値θｍｒｅｆ以上の範囲にないときには再生頻度ｎを増加することなく、または、ステップＳ１４０で再生頻度ｎを増加したあと、外気温θａが所定の閾値θａｒｅｆ以下の範囲（所定の出力低下範囲）にあるか否かを判定する（ステップＳ１５０）。閾値θａｒｅｆは、例えば、外気温θａとエンジン２２から出力されるトルクの減少分（減少トルク）との関係を予め実験して求めておき、トルクの減少分が顕著になる外気温θａをこの閾値θａｒｅｆに設定するものとしてもよい。この「閾値θａｒｅｆ以下の範囲」は、エンジン２２の特性によって変化するが、例えば０℃以下の範囲や−１０℃以下の範囲、−２０℃以下の範囲などに定めることができる。外気温θａが所定の閾値θａｒｅｆ以下の範囲にあるときには、再生頻度ｎを値「１」インクリメントする（ステップＳ１６０）。ここでは、再生頻度ｎは、外気温θａが所定の閾値θａｒｅｆ以下の範囲にあるという条件を満たすときに値１インクリメントするものとした。また、再生頻度ｎを増加させる値としては、この減少トルクと排気浄化装置２３に粒子状物質が捕集された状態との関係を実験により求めると共に、標準的な走行により単位時間あたりに排気浄化装置２３に粒子状物質が捕集される量と、排気浄化装置２３の再生処理の間隔との関係を実験により求めることにより、エンジン２２のトルク減少が生じない頻度で排気浄化装置２３の再生処理が実行される間隔となるよう経験的に設定するものとしてもよい。

ステップＳ１５０で外気温θａが所定の閾値θａｒｅｆ以下の範囲にないときには再生頻度ｎを増加することなく、または、ステップＳ１６０で再生頻度ｎを増加したあと、外気圧Ｐａが所定の閾値Ｐａｒｅｆ以下の範囲にあるか否かを判定する（ステップＳ１７０）。閾値Ｐａｒｅｆは、例えば、外気圧Ｐａとエンジン２２から出力されるトルクの減少分との関係を予め実験して求めておき、トルクの減少分が顕著になる外気圧Ｐａをこの閾値Ｐａｒｅｆに設定するものとしてもよい。この「閾値Ｐａｒｅｆ以下の範囲」は、エンジン２２の特性によって変化するが、例えば０．９気圧以下の範囲や０．８５気圧以下の範囲、０．８気圧以下の範囲などに定めることができる。外気圧Ｐａが所定の閾値Ｐａｒｅｆ以下の範囲にあるときには、再生頻度ｎを値「１」インクリメントする（ステップＳ１８０）。ここでは、再生頻度ｎは、外気圧Ｐａが所定の閾値Ｐａｒｅｆ以下の範囲にあるという条件を満たすときに値１インクリメントするものとした。また、再生頻度ｎを増加させる値としては、この減少トルクと排気浄化装置２３に粒子状物質が捕集された状態との関係を実験により求めると共に、標準的な走行により単位時間あたりに排気浄化装置２３に粒子状物質が捕集される量と、排気浄化装置２３の再生処理の間隔との関係を実験により求めることにより、トルク減少が生じない頻度で排気浄化装置２３の再生処理が実行される間隔となるよう経験的に設定するものとしてもよい。

出力因子が所定の出力低下範囲にある条件に基づいて再生頻度ｎを設定すると、この再生頻度ｎの値に対応する排気浄化装置２３の再生処理間隔Ｉｒを設定し、設定した値をエンジンＥＣＵ２４へ送信し（ステップＳ１９０）、再生頻度ｎの値をクリアして（ステップＳ２００）、このルーチンを終了する。図３は、排気浄化装置２３の再生処理間隔Ｉｒと再生頻度ｎとの関係の説明図である。再生処理間隔Ｉｒは、図３に示すように、再生頻度ｎが大きな値になるほど短くなるよう設定されるものとした。また、この再生処理間隔Ｉｒを入力したエンジンＥＣＵ２４は、設定された再生処理間隔Ｉｒが経過するたびに、排気浄化装置２３に捕集された粒子状物質を除去する再生処理を行なうようエンジン２２を制御するものとした。ここでは、排気浄化装置２３の再生処理は、例えば燃料噴射量に対して予め定められた所定量が増量されるように図示しない燃料噴射弁の制御時間を設定し、理論空燃比に対してリッチな燃料を排気浄化装置２３へ供給することにより排気浄化装置２３に捕集されている粒子状物質を燃焼除去するものとした。なお、再生処理は、この方法に限られず、例えば、酸化ガス（例えば空気）を図示しないポンプにより排気浄化装置２３へ供給しこの排気浄化装置２３に設けられた図示しないヒータを加熱することにより燃焼除去するものとしてもよい。このように、エンジン２２やモータＭＧ２などからの駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力する動力が低下しそうな場合には、エンジン２２からの動力の出力に関係する排気浄化装置２３に捕集された粒子状物質を予め除去するようにし、エンジン２２からの動力の出力をより確保するのである。こうすれば、上述した駆動制御ルーチンのアシストトルクの設定が実行されにくくなる。

以上詳述した本実施例のハイブリッド自動車２０によれば、バッテリ５０の残容量ＳＯＣ、モータＭＧ２の温度θｍ、外気温θａ及び外気圧Ｐａのうち少なくとも１以上を含む出力因子が所定の出力低下範囲にあるときには、捕集された粒子状物質を排気浄化装置２３から除去する再生処理を実行する間隔をより短くなるよう設定し、この設定した間隔で再生処理を実行する。例えば、バッテリ５０の残容量ＳＯＣが小さくなり出力低下範囲に入りモータＭＧ２からの動力出力が制限される場合や、モータＭＧ２の温度θｍが高くなり出力低下範囲に入りモータＭＧ２からの動力出力が制限される場合、外気温θａが低くなり出力低下範囲となりエンジン２２からの出力が小さくなる場合、外気圧Ｐａが低くなり出力低下範囲となりエンジン２２からの出力が小さくなる場合には、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき動力が低減してしまうのを抑えることを要するから、それに備えてエンジン２２から動力を出力しやすい状態にしておくのである。したがって、エンジン２２から出力される動力をより確保することができる。また、バッテリ５０の残容量ＳＯＣ、モータＭＧ２の温度θｍ、外気温θａ及び外気圧Ｐａのうち出力低下範囲にあるものが多いほどより短くなるように再生処理を実行する間隔を設定するため、複数の出力因子の数に応じてエンジン２２から出力される動力を確保することができる。

実施例では、バッテリ５０の残容量ＳＯＣ、モータＭＧ２の温度θｍ、外気温θａ及び外気圧Ｐａが出力低下範囲にあるか否かを判定するものとしたが、これらのうち１以上を省略してもよい。あるいは、バッテリ５０の残容量ＳＯＣ、モータＭＧ２の温度θｍ、外気温θａ及び外気圧Ｐａの４種の出力因子に加えてまたはこれらのいずれか１以上と代えて他の出力因子が所定の出力低下範囲にあるか否かを判定するものとしてもよい。

実施例では、出力因子が出力低下範囲にあるものの数に応じて排気浄化装置２３の再生処理の間隔を短く設定するものとしたが、出力因子の大きさに応じて排気浄化装置２３の再生処理の間隔を短く設定するものとしてもよい。例えば、外気温θａを具体例とすると、閾値θａｒｅｆ１（例えば０℃）、閾値θａｒｅｆ２（例えば−１０℃）、閾値θａｒｅｆ３（例えば−２０℃）など複数の閾値を設定し、閾値Ｐａｒｅｆ１〜閾値Ｐａｒｅｆ２の範囲など各閾値で区切られる範囲の各々に対応する排気浄化装置２３の再生処理の間隔を、外気温θａが小さくなる（エンジン２２からの出力が小さくなる）と短くなるような傾向に定めておき、外気温センサ８７からの外気温θａが与えられるとその値が含まれる範囲に対応付けられた排気浄化装置２３の再生処理の間隔に設定するものとすることができる。こうすれば、エンジン２２から出力される動力を一層確保することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の動力を減速ギヤ３５により変速してリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図４の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、モータＭＧ２の動力をリングギヤ軸３２ａが接続された車軸（駆動輪６３ａ，６３ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図４における車輪６４ａ，６４ｂに接続された車軸）に接続するものとしてもよい。また、実施例のハイブリッド自動車２０では、シリーズ−パラレル型のハイブリッド自動車としたが、粒子状物質を捕集する排気浄化装置が接続されたエンジンを搭載したハイブリッド自動車であれば特に限定されず、シリーズ型のハイブリッド自動車としてもよいし、パラレル型のハイブリッド自動車としてもよい。

ここで、実施例や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する。実施例では、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに動力を出力可能であり燃料の燃焼により粒子状物質が生成すると共に動力を出力するエンジン２２が「内燃機関」に相当し、エンジン２２の排気に含まれる粒子状物質を捕集する排気浄化装置２３が「排気浄化装置」に相当し、リングギヤ軸３２ａに動力を入出力可能なモータＭＧ２が「電動機」に相当し、 モータＭＧ２と電力をやりとり可能なバッテリ５０が「蓄電手段」に相当し、バッテリ５０の残容量ＳＯＣ、モータＭＧ２の温度θｍ、外気温θａ及び外気圧Ｐａのうち少なくとも１以上を含む出力因子が所定の出力低下範囲にあるときには、捕集された粒子状物質を排気浄化装置２３から除去する再生処理を実行する間隔をより短くなるよう設定し、この設定した間隔で再生処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０及びエンジンＥＣＵ２４が「制御手段」に相当する。また、バッテリ５０に接続され動力の入出力が可能なモータＭＧ１が「発電機」に相当し、エンジン２２のクランクシャフト２６と駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａとモータＭＧ１の回転軸に接続された動力分配統合機構３０が「３軸式動力入出力手段」に相当する。

ここで、「内燃機関」としては、燃料の燃焼により粒子状物質が生成すると共に動力を出力するものであれば如何なるタイプのものであっても構わない。「排気浄化装置」としては、内燃機関の排気に含まれる粒子状物質を捕集しその後捕集した粒子状物質を除去する再生処理を行なうものであれば如何なるタイプのものであっても構わない。「電動機」としては、同期発電電動機として構成されたモータＭＧ２に限定されるものではなく、誘導電動機など、入力軸に回転子が接続され固定子の回転磁界により回転子を回転駆動させて入力軸に動力を入出力可能なものであれば如何なるものとしても構わない。「蓄電手段」としては、二次電池としてのバッテリ５０に限定されるものではなく、キャパシタなど、電力動力入出力手段および電動機と電力をやりとり可能なものであれば如何なるものとしても構わない。「制御手段」としては、ハイブリッド用電子制御ユニット７０とエンジンＥＣＵ２４とからなる組み合わせに限定されるものではなく単一の電子制御ユニットにより構成されるなどとしてもよい。また、「制御手段」としては、蓄電手段の残容量、電動機の温度、外気温及び外気圧のうち少なくとも１以上を含む出力因子が所定の出力低下範囲にあるときには、捕集された粒子状物質を排気浄化装置から除去する再生処理を実行する間隔をより短くなるよう設定し、設定した間隔で再生処理を実行するものであれば如何なるものとしても構わない。「発電機」としては、同期発電電動機として構成されたモータＭＧ１に限定されるものではなく、誘導電動機など、動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの発電機としても構わない。「３軸式動力入出力手段」としては、上述の動力分配統合機構３０に限定されるものではなく、ダブルピニオン式の遊星歯車機構を用いるものや複数の遊星歯車機構を組み合わせて４以上の軸に接続されるものやデファレンシャルギヤのように遊星歯車とは異なる作動作用を有するものなど、入力軸と出力軸と発電機の回転軸との３軸に接続され３軸のうちのいずれかの軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力するものであれば如何なるものとしても構わない。

なお、実施例や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。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明について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り、実施例は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ないものである。

また、こうしたハイブリッド自動車に適用するものに限定されるものではなく、自動車以外の車両（例えば列車や航空機など）の形態としても構わない。さらに、こうした車両の制御方法の形態としてもよい。

以上、本発明の実施の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等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、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、動力出力装置や車両の製造産業などに利用可能である。

本発明の一実施例であるハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。 ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される再生間隔設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。 排気浄化装置２３の再生処理間隔Ｉｒと再生頻度ｎとの関係の説明図である。 変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。

符号の説明

２０，１２０ ハイブリッド自動車、２１ 排気管、２１ａ，２１ｂ 圧力センサ、２２ エンジン、２３ 排気浄化装置、２３ａ ＤＰＦ、２４ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、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、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、４８ 温度検出センサ、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）、５４ 電力ライン、６０ ギヤ機構、６２ デファレンシャルギヤ、６３ａ，６３ｂ 駆動輪、６４ａ，６４ｂ 車輪、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、８０ イグニッションスイッチ、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 ブレーキペダルポジションセンサ、８７ 外気温センサ、８８ 車速センサ、８９ 外気圧センサ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (5)

1. 燃料の燃焼により粒子状物質が生成すると共に動力を出力する内燃機関と、
   前記内燃機関の排気に含まれる粒子状物質を捕集する排気浄化装置と、
   駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、
   前記電動機と電力をやりとり可能な蓄電手段と、
   前記蓄電手段の残容量、前記電動機の温度、外気温及び外気圧のうち少なくとも１以上を含む出力因子が所定の出力低下範囲にあるときには、前記捕集された粒子状物質を前記排気浄化装置から除去する再生処理を実行する間隔をより短くなるよう設定し、該設定した間隔で前記再生処理を実行する制御手段と、
   を備えた車両。
2. 前記制御手段は、前記蓄電手段の残容量、前記電動機の温度、外気温及び外気圧のうち前記出力低下範囲にあるものが多いほどより短くなるように前記再生処理を実行する間隔を設定する手段である、請求項１に記載の車両。
3. 前記制御手段は、前記出力因子がより大きな出力低下値であるほどより短くなるように前記再生処理を実行する間隔を設定する手段である、請求項１又は２に記載の車両。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両であって、
   前記蓄電手段に接続され動力の入出力が可能な発電機と、
   前記駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸との３軸に接続され該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、
   を備える車両。
5. 燃料の燃焼により粒子状物質が生成すると共に動力を出力する内燃機関と、前記内燃機関の排気に含まれる粒子状物質を捕集する排気浄化装置と、駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記電動機と電力をやりとり可能な蓄電手段と、を備えた車両の制御方法であって、
   前記蓄電手段の残容量、前記電動機の温度、外気温及び外気圧のうち少なくとも１以上を含む出力因子が所定の出力低下範囲にあるときには、前記排気浄化装置から捕集された粒子状物質を除去する再生処理を実行する間隔をより短くなるよう設定し、該設定した間隔で前記再生処理を実行する、
   車両の制御方法。

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