JP2015105045A - 電力変換器の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】触媒未暖機時のエミッションの悪化を抑制する。【解決手段】内燃機関と、電動機と、第１の直流電源と、第２の直流電源と、動作モードとして、前記負荷と電気的に接続される電気配線に対し前記第１及び第２の直流電源が電気的に直列に接続される第１の動作モード（シリーズモード）並びに前記電気配線に対し前記第１及び第２の直流電源が電気的に並列に接続される第２の動作モード（パラレルモード）の制御が可能な電力変換器を有してなる車両において前記電力変換器を制御する、電力変換器の制御装置は、前記触媒装置に対し暖機促進制御を実行する触媒暖機制御手段と、前記暖機促進制御の実行期間において、前記電力変換器の動作モードを前記第２の動作モードに制御する制御手段を備える。【選択図】図７

Description

本発明は、電力変換器の制御装置の技術分野に関する。

複数の直流電源を備える車両に適用可能な電力変換器として、複数の直流電源と負荷との電気的な接続関係を切り替えることのできるものがある（特許文献１参照）。特許文献１には、このような電気的な接続関係を規定する動作モードとして、複数の直流電源と負荷とが電気的に直列に接続されるシリーズモードと、これらが電気的に並列に接続されるパラレルモードとが開示されている。

また、二つの直流電源を並列接続して負荷へ電力供給するモードを備える構成については、特許文献２にも開示されている。但し、特許文献２に記載の装置では、二つの直流電源の双方に対して電圧変換処理を行うことはできない。

また、特許文献３には、二つの直流電源の電源電圧を夫々降圧して負荷へ電力供給するモードを備える構成が開示されている。

特開２０１２−０７０５１４号公報 特開２０００−２９５７１５号公報 特開２００８−１５４４７７号公報

特許文献１には、シリーズモードが効率及び蓄積エネルギの活用性の点で優れ、パラレルモードが負荷電力への対応性及び電力管理性の点で優れることの開示がある。しかしながら、各動作モードの特性に鑑みた、これらの明確な切り替え条件は何ら開示されていない。また、他の特許文献にも、これらの切り替え条件は開示されていない。

ここで、近年のハイブリッド車両においては、電力資源の有効利用を図る観点から、効率が重視される傾向がある。従って、この種の電力変換器をハイブリッド車両に適用した場合、パラレルモードよりも効率に優れたシリーズモードの選択機会が多くなるものと想定される。

ところで、シリーズモードでは、電力変換器の出力電流が、複数の直流電源のうち、出力電流の最大値が最も小さい直流電源の出力電流に律束される。従って、駆動輪に連結された駆動軸の要求出力を全て電動機により賄うＥＶ（Electric Vehicle）走行時において、単に効率の観点から電力変換器をシリーズモードで動作させている場合、出力不足を補うために内燃機関の稼動が必要となり易い。即ち、ＥＶ走行からＨＶ（Hybrid Vehicle）走行への切り替え要求が生じ易い。

一方、内燃機関に備わる触媒装置は、未暖機状態において、その排気浄化性能が低下する。従って、触媒装置が未暖機状態にある場合、触媒装置の暖機を促進するための制御、例えば、点火時期の遅角制御等が実行されることが多い。

ここで特に、触媒暖機制御の実行期間においてＨＶ走行が要求されると、触媒装置の排気浄化性能が担保されない状態で内燃機関から駆動軸への動力供給を行う必要があり、車両の排気エミッションが悪化する可能性がある。電力変換器の動作モードを車両の運転条件に応じて如何に制御するかについて明確に提案を伴わない従来の装置では、このようなエミッションの悪化を回避することは困難である。

本発明は、係る問題点に鑑みてなされたものであり、シリーズモードとパラレルモードとを選択可能な電力変換器を搭載する車両において、触媒未暖機時のエミッションの悪化を抑制し得る電力変換器の制御装置を提供することを課題とする。

上述した課題を解決するため、本発明に係る電力変換器の制御装置は、触媒装置を備えた内燃機関と、電動機と、第１の直流電源と、第２の直流電源と、負荷に対する前記第１及び第２の直流電源の電力供給態様を規定する動作モードとして、前記負荷と電気的に接続される電気配線に対し前記第１及び第２の直流電源が電気的に直列に接続される第１の動作モード並びに前記電気配線に対し前記第１及び第２の直流電源が電気的に並列に接続される第２の動作モードの制御が可能な電力変換器とを備えた車両において前記電力変換器を制御する、電力変換器の制御装置であって、前記触媒装置に対し暖機促進制御を実行する触媒暖機制御手段と、前記暖機促進制御の実行期間において、前記電力変換器の動作モードを前記第２の動作モードに制御するモード制御手段とを備えることを特徴とする（請求項１）。

本発明に係る電力変換器の制御装置は、動作モードとして第１の動作モード（即ち、シリーズモード）と第２の動作モード（即ち、パラレルモード）とを有する電力変換器を制御する装置である。第１の動作モードと第２の動作モードとを実現するための電力変換器の物理的構成及び電気的構成は、本発明の概念に影響を与えることはない。即ち、これらの構成は如何なるものであってもよい。

本発明に係る電力変換器の制御装置によれば、触媒暖機制御手段による、触媒装置に対する暖機促進制御の実行期間において、電力変換器の動作モードが第２の動作モード、即ち、パラレルモードに制御される。第２の動作モードは、電力変換器の最大出力電流が個々の直流電源の状態に律束されることがない。即ち、電力変換器の負荷の一部をなす電動機、或いは、電力変換器の負荷に接続される電動機の最大出力は、パラレルモードの方が高くなる。

従って、本発明に係る電力変換器の制御装置によれば、触媒装置に対する暖機促進制御の実行期間において、言い換えれば、触媒装置が未暖機状態にある期間において、電動機の出力のみで駆動軸の要求出力を賄うＥＶ走行を可及的に継続することができる。必然的に、不足する出力を補うための内燃機関の稼動要求（即ち、端的にはＨＶ走行への切り替え要求）が生じる機会が減少し、触媒装置に対する暖機促進制御を可及的に継続させることができる。その結果、触媒暖機が完了する以前の段階で内燃機関が稼動する頻度を減少させることができ、車両のエミッションの悪化を抑制することが可能となる。

尚、触媒暖機制御手段による暖機促進制御とは、例えば、内燃機関の排気温度を相対的に上昇させる制御等を含み、例えば、点火時期の遅角制御や空燃比のインバランス制御等を好適な一例として含み得る。

本発明に係る電力変換器の制御装置の一の態様では、前記暖機促進制御が実行されているか否かを判定する判定手段を更に備え、前記モード制御手段は、前記判定手段により前記暖機促進制御が実行されていると判定された場合に、前記動作モードを前記第２の動作モードに制御する（請求項２）。

この態様によれば、判定手段により暖機促進制御が実行されているか否かが判定されるため、暖機促進制御の非実行期間において不要に第２の動作モードが選択されることが防止される。

本発明に係る電力変換器の制御装置の他の態様では、前記モード制御手段は、前記暖機促進制御の実行期間において、前記第１の動作モードでの制御を禁止する（請求項３）。

この態様によれば、暖機促進制御の実行期間において、第１の動作モードでの制御が禁止される。電力変換器の動作モードの切り替え条件が複数ある場合、モード制御手段の制御要件とは無関係に、他の要件により動作モードが第１の動作モードに切り替わる可能性がある。この態様によれば、第１の動作モードでの制御が禁止されるため、動作モードは第２の動作モードに切り替えられるか、或いは維持される。従って、車両のエミッションの悪化を確実に防止することが可能となる。

本発明に係る電力変換器の制御装置の他の態様では、前記モード制御手段は、前記暖機促進制御の実行期間に従前の前記動作モードとして前記第１の動作モードが選択されている場合において、前記暖機促進制御の実行有無に関する条件を除く所定条件が成立する場合に、前記車両の運転条件に応じて前記動作モードを切り替える（請求項４）。

この態様によれば、暖機促進制御の実行期間に従前の動作モードとして第１の動作モードが選択されている場合において、暖機促進制御の実行有無に関する条件を除く他の条件によっては第１の動作モードが継続される。

ここで、暖機促進制御の実行期間に第２の動作モードを選択すべきか否かは、電動機の最大出力と駆動軸の要求出力（或いは、車両の要求出力）との関係性に応じて決まる。即ち、電動機の最大出力が律束される第１の動作モードにおいても、出力不足が生じることがないと判断される場合には、第１の動作モードと較べて効率に劣る第２の動作モードを選択する必然性は低くなる。所定条件とは、このような第２の動作モードを選択する合理的理由と関連付けられて予め実験的に、経験的に又は理論的に設定された条件である。

例えば、カーナビゲーションシステムや路車間通信システム等により、車両の直近の将来における走行条件が割り出せる場合において、駆動軸の要求出力が大きく変化しないと判定された場合には、第１の動作モードを継続させ得るとの判断が成立し得る。また、車両の直近の過去の駆動軸の要求出力の変化が所定以内に収束している場合、第１の動作モードを継続させ得るとの判断が成立し得る。或いは、第１の動作モードを継続させることによる出力不足が運転者に知覚される等して顕在化する以前に、触媒暖機制御が終了すると推定される場合、第１の動作モードを継続させ得るとの判断が成立し得る。

この態様によれば、この種の所定条件が成立する場合において、触媒暖機の観点に立った動作モードの選択が必ずしも必要でないとの判断から、車両の運転条件に応じた適切な動作モードの選択がなされる。従って、エミッションの悪化を抑制しつつ、電力変換器の弾力的且つ効率的な運用が可能となる。

本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。

本発明の第１実施形態に係るハイブリッド車両の構成を概念的に表す概略構成図である。 図１の車両におけるエンジンの概略側面断面図である。 図１の車両におけるＰＣＵの概略構成図である。 図３のＰＣＵにおける昇圧システムの回路構成図である。 一般的な昇圧回路の回路図である。 図４の昇圧システムの各動作モードにおける電流経路の模式図である。 第１実施形態に係る動作モード制御のフローチャートである。 動作モード制御の効果に係り、出力の時間推移を例示する図である。 本発明の第２実施形態に係る動作モード制御のフローチャートである。 本発明の第３実施形態に係る動作モード制御のフローチャートである。 本発明の第４実施形態に係るハイブリッド車両の駆動系の構成を概念的に表す概略構成図である。

＜発明の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の各種実施形態について説明する。

＜１：第１実施形態＞
＜１．１：実施形態の構成＞
始めに、図１を参照し、本発明の第１実施形態に係るハイブリッド車両１の構成について説明する。ここに、図１は、ハイブリッド車両１の構成を概念的に表してなる概略構成図である。

図１において、ハイブリッド車両１は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御装置）１００、エンジン２００、ＰＣＵ（Power Control Unit：電力制御装置）３００、ＥＣＴ（Electronic Controlled Transmission：電子制御式変速装置）４００、モータジェネレータＭＧ、減速機構ＲＧ、第１電源Ｂ１及び第２電源Ｂ２を備えた、本発明に係る「車両」の一例たるハイブリッド車両である。

尚、本実施形態では、所謂１モータタイプのハイブリッド車両を例示するが、本発明に係る車両は、モータジェネレータを２個備えた２モータタイプのハイブリッド車両であっても、より多くのモータジェネレータを備えた車両であってもよい。

ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等を備え、ハイブリッド車両１の各部の動作を制御可能に構成された電子制御ユニットであり、本発明に係る「触媒暖機制御手段」、「モード制御手段」及び「電力変換器の制御装置」の一例である。ＥＣＵ１００は、ＲＯＭに格納された制御プログラムを実行することにより、後述する動作モード制御を実行可能に構成される。尚、本実施形態におけるＥＣＵ１００は単一のコントローラであるが、本発明に係る電力変換器の制御装置は、複数のコントローラから構成されていてもよい。

エンジン２００は、本発明に係る「内燃機関」の一例たる多気筒ガソリンエンジンである。ここで、図２を参照し、エンジン２００の詳細な構成について説明する。ここに、図２は、エンジン２００の概略側面断面図である。

図２において、エンジン２００は、シリンダブロックＣＢに収容される複数の気筒２０１を備える。尚、図１において、気筒２０１は紙面奥行き方向に配列しており、図１においては一の気筒２０１のみが示されている。

この気筒２０１には、燃料たるガソリンと吸入空気との混合気が燃焼した際に生じる爆発力に応じて図示上下方向に往復運動を生じるピストン２０２が収容されている。ピストン２０２の往復運動は、コネクティングロッド２０３を介してクランク軸２０４の回転運動に変換され、ハイブリッド車両１０の動力として利用される。

クランク軸２０４の近傍には、クランク軸２０４の回転角を表すクランク角ＣＡを検出可能なクランク位置センサ２０５が設置されている。このクランク位置センサ２０５は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたクランク角ＣＡは、適宜ＥＣＵ１００に参照される。このクランク角ＣＡは、例えば、エンジン回転数ＮＥの算出や燃料噴射時期の制御等に利用される。

エンジン２００において、外部から吸入された空気は、図示せぬクリーナにより浄化された後、各気筒について共通の吸気管２０６に導かれる。

吸気管２０６には、スロットル弁２０７が配設されている。スロットル弁２０７は、スロットル弁２０７を開閉駆動するための不図示のアクチュエータと共に、公知の電子制御式スロットル装置を構成する。このアクチュエータは、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、スロットル弁２０７の開閉動作は、ＥＣＵ１００によって制御される。

スロットル弁２０７の下流側には、吸気管２０６の圧力である吸気管圧Ｐｉｍを検出可能に構成された吸気管圧センサ２０８が設置されている。吸気管圧センサ２０８は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された吸気管圧Ｐｉｍは、適宜ＥＣＵ１００により参照される。

吸気管圧センサ２０８の設置部よりも下流側には、各気筒に連通する吸気ポート２０９が形成されている。スロットル弁２０７を通過した吸入空気は、気筒２０１の各々に対応するこの吸気ポート２０９を経由し、断面視略楕円形状を有する吸気カム２１０のカムプロファイルに応じてその開閉時期が定まる吸気弁２１１の開弁時に気筒２０１の内部に吸入される。

ここで、吸気ポート２０９には、燃料を噴射する吸気ポートインジェクタ２１２の燃料噴射弁が露出している。吸気ポートインジェクタ２１２は、不図示の燃料タンク及び燃料供給通路に接続されており、ＥＣＵ１００により燃料噴射弁の開閉動作が制御されることによって、適切な時期に吸気ポート２０９に燃料たるガソリンの噴霧を供給することができる。吸気ポートインジェクタ２１２から噴射されたガソリンは、吸入空気とガソリンとの混ざりあった混合気として、気筒２０１の内部に吸入される。

尚、適切な時期、とは、ガソリンが吸入空気と均一に混ざり、均一な混合気として気筒２０１内部に吸入される時期であり、燃料噴射量及びエンジン回転数ＮＥ等に応じて変化する。尚、吸気ポート２０９への燃料噴射は、ガソリンエンジンにおいて通常なされる公知の動作であり、ここではその詳細については割愛することとする。

気筒２０１の燃焼室には、点火装置２１９の点火プラグが露出している。点火装置２１９は公知の火花式点火装置であり、電気的に接続されたＥＣＵ１００から供給される制御信号に応じて、点火プラグにおいて点火用の火花を生成することができる。点火装置２１９の点火時期は、公知の各種点火時期の制御により、ＥＣＵ１００により制御される。

例えば圧縮行程において点火装置２１９の点火動作により着火し、例えば燃焼行程において燃焼する混合気は、燃焼行程に引き続く排気行程における、クランク軸２０４と間接的に連結された排気カム２１３のカムプロファイルに応じて定まる開閉時期に従って開閉駆動される排気弁２１４の開弁時に、排気ポート２１５に排出される。

各気筒の排気ポート２１５は、図示せぬ排気マニホールドを介して排気管２１６に連通している。排気管２１６には、本発明に係る「触媒装置」の一例たる触媒装置２１７が設置されている。

触媒装置２１７は、例えば、触媒担体に白金等の貴金属が担持された、本発明に係る「触媒装置」の一例たる公知の三元触媒である。触媒装置２１７は、触媒雰囲気がストイキ近傍（例えば、空燃比＝１４．７±０．２程度）にある場合に、未燃成分であるＴＨＣ（Total Hydro Carbon）及び一酸化炭素ＣＯの酸化燃焼反応と、窒素酸化物ＮＯｘの還元反応とを略同時に生じさせることによって排気を浄化可能に構成される。

エンジン２００において、シリンダブロックＣＢを取り囲むように設置されたウォータジャケットには、エンジン２００を冷却するために循環供給される冷却水（ＬＬＣ）の温度である冷却水温Ｔｗを検出可能な冷却水温センサ２１８が配設されている。冷却水温センサ２１８はＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された冷却水温Ｔｗは、ＥＣＵ１００により適宜参照される。

尚、本実施形態では、エンジン２００を多気筒ガソリンエンジンとしたが、エンジン２００は、例えば、気筒数、気筒配列、燃料種別、燃料供給態様、動弁系の構成、過給器の有無等において、その構成は自由である。

図１に戻り、ＰＣＵ３００は、モータジェネレータＭＧの駆動状態を制御するための電力制御装置である。ＰＣＵ１０の構成については、図３を参照する形で後述する。

ＥＣＴ４００は、エンジン２００のクランク軸２０４に連結された入力軸ＩＳと減速機構ＲＧに連結される駆動軸ＤＳとの間に複数の物理的変速段を有する公知の有段式変速装置である。この複数の物理的変速段は、夫々入力軸ＩＳと駆動軸ＤＳとの間の回転速度比、即ち変速比が異なる構成となっており、ＥＣＵ１００により適宜切り替えられる構成となっている。

モータジェネレータＭＧは、本発明に係る「電動機」の一例たる三相交流電動発電機であり、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを備える。

モータジェネレータＭＧの出力回転軸は、上述した駆動軸ＤＳに連結されており、駆動軸ＤＳの回転速度である出力回転速度ＮｏｕｔとモータジェネレータＭＧの回転速度たるＭＧ回転速度Ｎｍｇとは等しくなっている。尚、モータジェネレータＭＧと駆動軸ＤＳとの間には、減速装置や変速装置が適宜介装されていてもよい。

モータジェネレータＭＧの出力回転軸には、モータジェネレータＭＧの回転角を検出するためのレゾルバｒｖが付設されている。このレゾルバｒｖにより検出されるモータジェネレータＭＧの回転角は、ＭＧ回転速度Ｎｍｇの算出に利用される。

減速機構ＲＧは、駆動軸ＤＳと駆動輪ＤＷとの間に介在する、各種減速ギア及びデファレンシャル等を含むギア装置である。

第１電源Ｂ１は、例えばニッケル水素電池やリチウムイオン電池等の各種二次電池セル（例えば、セル電圧数Ｖ）が複数（例えば、数百個）直列に接続された、電源電圧ＶＢ１（例えば、２００Ｖ）の直流電源装置である。第１電源Ｂ１は、本発明に係る「第１の電源」の一例である。

第２電源Ｂ１は、例えば電気二重層キャパシタであり、電源電圧ＶＢ２の直流電源装置である。第２電源Ｂ２は、本発明に係る「第２の電源」の一例である。

尚、本実施形態では、第１電源Ｂ１と第２電源Ｂ２とを異なる構成としたが、必ずしもこれらは相互に異なっておらずともよい。また、これら直流電源としては、この種の二次電池や電気二重層キャパシタの他にも、大容量コンデンサ、フライホイール等の構成を採り得る。

次に、図３を参照し、ＰＣＵ３００の構成について説明する。ここに、図３は、ＰＣＵ１０の概略構成図である。尚、同図において、図１と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。

図３において、ＰＣＵ３００は、第１電源Ｂ１及び第２電源Ｂ２と、モータジェネレータＭＧとの間の電力の入出力を制御可能に構成された、昇圧コンバータ３１０及びインバータ３２０を含む電力制御装置である。

インバータ３２０は、電源配線３２１と接地配線３２２との間に並列に接続されたＵ相アーム３２０Ｕ、Ｖ相アーム３２０Ｖ及びＷ相アーム３２０Ｗを備えた、本発明に係る「負荷」の一例たるスイッチング装置である。

Ｕ相アーム３２０Ｕは、ｐ側スイッチング素子Ｑ１１及びｎ側スイッチング素子Ｑ１２を備え、Ｖ相アーム３２０Ｖはｐ側スイッチング素子Ｑ１３及びｎ側スイッチング素子Ｑ１４を備え、Ｗ相アーム３２０Ｗはｐ側スイッチング素子Ｑ１５及びｎ側スイッチング素子Ｑ１６を備える。各スイッチング素子は、例えば、自己保護回路付きのＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）として構成されている。但し、これらスイッチング素子は、電力用ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタ等であってもよい。

尚、スイッチング素子Ｑ１１乃至Ｑ１６には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流す整流用ダイオードＤ１１乃至Ｄ１６が夫々接続されている。インバータ３２０における各相アームの上アーム（ｐ側スイッチング素子）と下アーム（ｎ側スイッチング素子）との電気的接続点は、夫々モータジェネレータＭＧの各相コイルに接続されている。

次に、図４を参照し、昇圧コンバータ３１０の構成について説明する。ここに、図４は、昇圧コンバータ３１０の概略回路図である。尚、同図において、図１と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。

昇圧コンバータ３１０は、リアクトルＬ１及びＬ２と、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３及びＱ４とを備えた、本発明に係る「電力変換器」の一例である。

昇圧コンバータ３１０における各スイッチング素子は、上述したインバータ３２０の各スイッチング素子と同様に、例えば、自己保護回路付きのＩＧＢＴや電力用ＭＯＳトランジスタ等として構成される。また、スイッチング素子Ｑ１乃至Ｑ４には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流す整流用ダイオードＤ１乃至Ｄ４が夫々接続されている。尚、昇圧コンバータ３１０におけるこれら各スイッチング素子のスイッチング状態（即ち、オンオフ状態）は、ＥＣＵ１００から供給される制御信号に応じて制御される。

昇圧コンバータ３１０の電源配線３１１及び接地配線３１２は、夫々上述したインバータ３２０の電源配線３２１及び接地配線３２２に接続されている。電源配線３２１と接地配線３２２との間の電位差は、昇圧コンバータ３１０の出力電圧ＶＨである。

昇圧コンバータ３１０において、スイッチング素子Ｑ１は、電源配線３１１とノードＮ１との間に電気的に接続されている。スイッチング素子Ｑ２は、ノードＮ１とノードＮ２との間に電気的に接続されている。スイッチング素子Ｑ３は、ノードＮ２とノードＮ３との間に電気的に接続されている。スイッチング素子Ｑ４は、ノードＮ３と接地配線３１２との間に電気的に接続されている。

また、昇圧コンバータ３１０において、リアクトルＬ１は、ノードＮ２と第１電源Ｂ１の正極端子との間に電気的に接続されている。リアクトルＬ２は、ノードＮ１と第２電源Ｂ２の正極端子との間に電気的に接続されている。

昇圧コンバータ３１０は、第１電源Ｂ１及び第２電源Ｂ２の双方に対応する昇圧回路を備える。これら昇圧回路は、上記リアクトルＬ１及びＬ２と、スイッチング素子Ｑ１乃至Ｑ４と、整流用ダイオードＤ１乃至Ｄ４により形成される。

＜１．２：実施形態の動作＞
以下、実施形態の動作について説明する。

＜１．２．１：昇圧原理＞
始めに、昇圧コンバータ３１０における直流電源電圧の昇圧原理を説明するために、図５を参照し、一般的な昇圧回路について説明する。ここに、図５は、一般的な昇圧回路の回路図である。

図５において、一般的な昇圧回路ＢＣが例示される。昇圧回路ＢＣは、上アームのスイッチング素子Ｑｕ（以下、適宜「上アーム素子Ｑｕ」と表現する）と、下アームのスイッチング素子Ｑｌ（以下、適宜「下アーム素子Ｑｌ」と表現する）と、リアクトルＬとを備える。昇圧回路ＢＣは、負荷Ｌに接続される。

リアクトルＬは、上アーム素子Ｑｕと下アーム素子Ｑｌとの接続点と、直流電源Ｂの正極端子との間に電気的に接続される。上アーム素子Ｑｕ及び下アーム素子Ｑｌは、電源配線ＬＰと接地配線ＬＧとの間に直列に挿入される。

このような構成を有する昇圧回路ＢＣでは、上アーム素子Ｑｕのオン期間と下アーム素子Ｑｌのオン期間とが交互に設けられる。尚、一方の素子のオン期間において他方の素子はオフである。

ここで、下アーム素子Ｑｌのオン期間においては、直流電源Ｂ、リアクトルＬ及び下アーム素子Ｑｌを経由する電流経路が形成されるため、リアクトルＬにエネルギが蓄積される。一方、下アーム素子Ｑｌがオフとされる上アーム素子Ｑｕのオン期間では、直流電源Ｂ、リアクトルＬ、上アーム素子Ｑｕ及び負荷Ｌを経由する電流経路が形成される。このため、下アーム素子Ｑｌのオン期間にリアクトルＬに蓄積されたエネルギと、直流電源Ｂからのエネルギとが、負荷Ｌに供給される。その結果、負荷Ｌに対する出力電圧（即ち、電源配線ＬＰと接地配線ＬＧとの間の電圧）は、直流電源Ｂの電源電圧に対して昇圧される。

また、上アーム素子Ｑｕのオン期間においては、負荷Ｌとの間で電力の双方向授受が可能となる。即ち、負荷Ｌ側からの回生電力を受け入れることもまた可能である。

昇圧回路ＢＣの出力電圧ＶＨは、直流電源Ｂの電源電圧ＶＢ、下アーム素子Ｑｌのデューティ比ＤＴを用いて、下記（１）式により定義される。

ＶＨ＝１／（１−ＤＴ）×ＶＢ…（１）
従って、昇圧回路ＢＣの昇圧比ｒ（即ち、ＶＨ／ＶＢ）は、下記（２）式により与えられる。

ｒ＝１／（１−ＤＴ）…（２）
一般的な昇圧回路では、例えば、このように電源電圧ＶＢが昇圧される。

＜１．２．２：昇圧コンバータ３１０の動作＞
図４において、第１電源Ｂ１と電源配線３１１との間には、スイッチング素子Ｑ１及びＱ２によって、上述した一般的な昇圧回路における上アーム素子Ｑｕに相当する上アーム素子が形成される。また、スイッチング素子Ｑ３及びＱ４によって、上述した一般的な昇圧回路における下アーム素子Ｑｌに相当する下アーム素子が形成される。これらにより、第１の昇圧回路が形成される。

同様に、図４において、第２電源Ｂ２と電源配線３１１との間には、スイッチング素子Ｑ２及びＱ３によって、上述した一般的な昇圧回路における下アーム素子Ｑｌに相当する下アーム素子が形成される。また、スイッチング素子Ｑ１及びＱ４によって、上述した一般的な昇圧回路における上アーム素子Ｑｕに相当する上アーム素子が形成される。これらにより、第２の昇圧回路が形成される。

昇圧コンバータ３１０では、このようにスイッチング素子Ｑ１乃至Ｑ４によって第１及び第２の昇圧回路の双方が形成される。即ち、スイッチング素子Ｑ１乃至Ｑ４は、第１の昇圧回路による第１電源Ｂ１及び電源配線３１１間の電力変換経路と、第２の昇圧回路による第２電源Ｂ２及び電源配線３１１間の電力変換経路との両方に含まれる。

昇圧コンバータ３１０は、スイッチング素子Ｑ１乃至Ｑ４のスイッチング状態の制御によって、第１電源Ｂ１と第２電源Ｂ２とが負荷（即ち、インバータ３２０）に対して電気的に直列に接続された状態となるシリーズモードと、第１電源Ｂ１と第２電源Ｂ２とが負荷に対して電気的に並列に接続された状態となるパラレルモードとの二つの動作モードのうち一方の動作モードで動作する。シリーズモードは、本発明に係る「第１の動作モード」の一例であり、パラレルモードは、本発明に係る「第２の動作モード」の一例である。

ここで、図６を参照し、シリーズモード及びパラレルモードについて説明する。ここに、図６は、昇圧コンバータの各動作モードにおける電流経路の模式図である。尚、同図において、図４と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。

図６において、図６（ａ）は、パラレルモードにおける昇圧コンバータ３１０の出力電流経路（即ち、リアクトルに対する電流還流経路）を示す図である。

パラレルモードでは、スイッチング素子Ｑ２又はＱ４がオン状態に制御される。尚、スイッチング素子Ｑ２とＱ４とのうちいずれがオン状態とされるかは、第１電源Ｂ１の電源電圧ＶＢ１と第２電源Ｂ２の電源電圧ＶＢ２との大小関係により決定される。即ち、ＶＢ１＞ＶＢ２なる大小関係が成立する場合（第１電源Ｂ１の電源電圧の方が大きい場合）には、スイッチング素子Ｑ２がオン状態とされる。一方、ＶＢ２＞ＶＢ１なる大小関係が成立する場合（第２電源Ｂ２の電源電圧の方が大きい場合）には、スイッチング素子Ｑ４がオン状態とされる。

ＶＢ１＞ＶＢ２なる大小関係が成立し、スイッチング素子Ｑ２がオン状態に制御される場合、第１電源Ｂ１と第２電源Ｂ２とは、スイッチング素子Ｑ３及びＱ４を介して電気的並列状態となる。

この場合、第１電源Ｂ１に対応する第１の昇圧回路の出力電流経路（即ち、リアクトルＬ１に対する電流還流経路）は、整流用ダイオードＤ１、電源配線３１１、負荷（インバータ３２０及びモータジェネレータＭＧ）及び接地配線３１２を経由する経路となる（図示破線の経路参照）。また、第２電源Ｂ２に対応する第２の昇圧回路の出力電流経路（即ち、リアクトルＬ２に対する電流還流経路）は、整流用ダイオードＤ１、電源配線３１１、負荷、接地配線３１２及び整流用ダイオードＤ４を経由する経路となる（図示実線の経路参照）。

尚、ここでは、負荷の一部をなすモータジェネレータＭＧの力行駆動時における電流経路が説明された。回生駆動時においては、回生制御用のスイッチング素子Ｑ１がオン状態とされ、リアクトルＬ１については整流用ダイオードＤ４及びＤ３を経由する電流経路で、リアクトルＬ２については整流用ダイオードＤ３を経由する電流経路で、夫々電流が還流される。

また、この場合、第１電源Ｂ１に対応する上述した第１の昇圧回路については、スイッチング素子Ｑ３及びＱ４を共通にオン状態又はオフ状態に制御することにより、下アーム素子のオン期間と上アーム素子のオン期間とを交互に形成することができる。第２電源Ｂ２に対応する第２の昇圧回路については、スイッチング素子Ｑ３をオン状態又はオフ状態に制御することにより、下アーム素子のオン期間と上アーム素子のオン期間とを交互に形成することができる。即ち、パラレルモードにおいて、第１電源Ｂ１及び第２電源Ｂ２の電源電圧を夫々独立して昇圧することができる。

一方、ＶＢ２＞ＶＢ１なる大小関係が成立し、スイッチング素子Ｑ４がオン状態に制御される場合、第１電源Ｂ１と第２電源Ｂ２とは、スイッチング素子Ｑ２及びＱ３を介して電気的並列状態となる。

この場合、第１電源Ｂ１に対応する第１の昇圧回路の出力電流経路は、整流用ダイオードＤ２、整流用ダイオードＤ２、電源配線３１１、負荷及び接地配線３１２を経由する経路となる（図示破線の経路参照）。また、第２電源Ｂ２に対応する第２の昇圧回路の出力電流経路は、整流用ダイオードＤ１、電源配線３１１、負荷及び接地配線３１２を経由する経路となる（図示実線の経路参照）。

尚、ここでは、負荷の一部をなすモータジェネレータＭＧの力行駆動時における電流経路が説明された。回生駆動時においては、回生制御用のスイッチング素子Ｑ１がオン状態とされ、リアクトルＬ１については整流用ダイオードＤ３を経由する電流経路で、リアクトルＬ２については整流用ダイオードＤ３及びＤ２を経由する電流経路で、夫々電流が還流される。

また、この場合、第１電源Ｂ１に対応する上述した第１の昇圧回路については、スイッチング素子Ｑ３をオン状態又はオフ状態に制御することにより、下アーム素子のオン期間と上アーム素子のオン期間とを交互に形成することができる。第２電源Ｂ２に対応する第２の昇圧回路については、スイッチング素子Ｑ２及びＱ３を共通にオン状態又はオフ状態に制御することにより、下アーム素子のオン期間と上アーム素子のオン期間とを交互に形成することができる。即ち、パラレルモードにおいて、第１電源Ｂ１及び第２電源Ｂ２の電源電圧を夫々独立して昇圧することができる。

図６において、図６（ｂ）は、シリーズモードにおける昇圧コンバータ３１０の出力電流経路（即ち、リアクトルに対する電流還流経路）を示す図である。

シリーズモードでは、スイッチング素子Ｑ３がオン状態に制御される。スイッチング素子Ｑ３がオン状態に制御されると、第１電源Ｂ１と第２電源Ｂ２とが電源配線３１１に対して電気的に直列に接続された状態となる。即ち、昇圧コンバータ３１０には、図示実線で示す経路で出力電流が流れる。

また、シリーズモードにおいては、スイッチング素子Ｑ２及びＱ４を共通にオン状態又はオフ状態に制御することにより、下アーム素子のオン期間と上アーム素子のオン期間とを交互に形成することができる。即ち、シリーズモードにおいて、第１電源Ｂ１及び第２電源Ｂ２の電源電圧を昇圧することができる。

＜１．２．３：各動作モードの特徴＞
昇圧コンバータ３１０の最大出力値であるシステム最大出力値Ｗｍａｘは、動作モードがパラレルモードである場合とシリーズモードである場合とで異なり得る。

パラレルモードにおける昇圧コンバータ３１０のシステム最大出力値Ｗｍａｘｐは、下記（３）式により定義される。

Ｗｍａｘｐ＝Ｗｏｕｔｂ１＋Ｗｏｕｔｂ２…（３）
ここで、Ｗｏｕｔｂ１は第１電源Ｂ１の出力制限値である。Ｗｏｕｔｂ１は、第１電源Ｂ１の電源電圧ＶＢ１と、第１電源Ｂ１の単位時間当たりの最大出力電流値とにより定まる。この最大出力電流値は、第１電源Ｂ１に固有の値であると共に、第１電源Ｂ１の温度に影響され、ある基準範囲に対して低温又は高温である場合に相対的に低下する。

Ｗｏｕｔｂ２は第２電源Ｂ２の出力制限値である。Ｗｏｕｔｂ２は、第２電源Ｂ２の電源電圧ＶＢ２と、第２電源Ｂ２の単位時間当たりの最大出力電流値とにより定まる。この最大出力電流値は、第２電源Ｂ２に固有の値であると共に、第２電源Ｂ２の温度に影響され、ある基準範囲に対して低温又は高温である場合に相対的に低下する。

このように、パラレルモードにおいては、各電源の最大出力が負荷に供給される。

一方、シリーズモードにおける昇圧コンバータ３１０のステム最大出力値Ｗｍａｘｓは、下記（４）式又は（５）式により定義される。

Ｗｍａｘｓ＝Ｗｏｕｔｂ１＋Ｗｏｕｔｂ２’…（４）
Ｗｍａｘｓ＝Ｗｏｕｔｂ１’＋Ｗｏｕｔｂ２…（５）
ここで、Ｗｏｕｔｂ１’は、第１電源Ｂ１の許容出力制限値であり、Ｗｏｕｔｂ２’は第２電源Ｂ２の許容出力制限値である。

シリーズモードにおいては、図６（ｂ）に示したように、第１電源Ｂ１と第２電源Ｂ２とが電源配線３１１に対して電気的に直列に接続される。従って、昇圧コンバータ３１０の最大出力電流値は、第１電源Ｂ１の最大出力電流値と第２電源Ｂ２の最大出力電流値とのうち小さい方の値に律束される。

上記（４）式は、第１電源Ｂ１の最大出力電流値が第２電源Ｂ２の最大出力電流値よりも小さい場合に相当しており、第２電源Ｂ２の最大出力電流値が第１電源Ｂ１の最大出力電流値に律束される場合の式である。即ち、この場合、第２電源Ｂ２は必ずしも出力制限値Ｗｏｕｔｂ２を出力することはできず、最大出力値は、出力制限値Ｗｏｕｔｂ２以下の許容出力制限値Ｗｏｕｔｂ２’となる。

上記（５）式は、第２電源Ｂ２の最大出力電流値が第１電源Ｂ１の最大出力電流値よりも小さい場合に相当しており、第１電源Ｂ１の最大出力電流値が第２電源Ｂ２の最大出力電流値に律束される場合の式である。即ち、この場合、第１電源Ｂ１は必ずしも出力制限値Ｗｏｕｔｂ１を出力することはできず、最大出力値は、出力制限値Ｗｏｕｔｂ１以下の許容出力制限値Ｗｏｕｔｂ１’となる。

上記（３）式及び（４）又は（５）式から明らかなように、システム最大出力の点では、パラレルモードの方がシリーズモードよりも優れている。

一方、シリーズモードでは、負荷条件が同一である場合、昇圧コンバータ３１０のスイッチング素子Ｑ１乃至Ｑ４を流れる電流が、パラレルモードよりも小さい。これは、シリーズモードにおける昇圧コンバータ３１０の直流電圧変換が、各直流電源の電源電圧の和（即ち、ＶＢ１＋ＶＢ２）に対して行われるためである。パラレルモードでは、電源電圧ＶＢ１に対する直流電圧変換による電流と、電源電圧ＶＢ２に対する直流電圧変換による電流との和が各スイッチング素子を流れるため、シリーズモードよりもスイッチング素子に流れる電流が大きくなる。従って、シリーズモードにおける昇圧損失（スイッチング素子のスイッチング動作に伴う電気的損失）は、パラレルモードよりも小さくて済む。即ち、シリーズモードはパラレルモードと較べて効率が高い動作モードである。

尚、他の観点では、パラレルモードでは、一方の直流電源から出力を確保することが難しい状況が生じた場合であっても、他方の直流電源から出力を調達することによって負荷の駆動に必要なエネルギを得ることができる。即ち、パラレルモードはシリーズモードと較べて安定性に優れている。また、他の観点では、シリーズモードは、一方の直流電源の蓄積エネルギを使い切ることができるため、パラレルモードと較べてエネルギの有効利用の点で優れている。

これら各動作モードの利得は一例であって、シリーズモード及びパラレルモードの長所及び短所については、各種のものが公知である。

＜１．２．４：触媒暖機制御の詳細＞
エンジン２００に備わる触媒装置２１７が予め期待された排気浄化性能を発揮するためには、触媒装置２１７に流入する触媒入りガスの空燃比と共に、触媒装置２１７の温度（以下、適宜「触媒温度」と表現する）が重要である。即ち、触媒装置２１７には触媒活性温度があり、触媒温度が触媒活性温度未満となる未暖機状態においては、触媒装置２１７の排気浄化効率は低下する。従って、エンジン２００では、触媒装置２１７の未暖機期間において、触媒暖機制御が実行される。触媒暖機制御は、本発明に係る「暖機促進制御」の一例である。

触媒暖機制御は、端的には触媒入りガス（即ち、排気）の温度を上昇させる制御である。即ち、排気温の上昇を伴う制御は、全て本発明に係る触媒暖機制御として扱うことができる。例えば、触媒暖機制御には、点火時期の遅角制御や空燃比のインバランス制御等がある。

点火時期の遅角制御は、点火装置２１９における点火時期を、通常時よりも遅角させる制御である。点火時期は、エンジン２００の通常制御時には、運転条件に対してエンジントルクＴｅが最大となるように事前に最適化された値（例えば、ＭＢＴ（Minimum advance for Best Torque））に制御される。この最適な点火時期に対して点火時期を遅角させると、燃焼効率が低下し、未燃焼のガスが相対的に多く排気管２１６に供給される。また、点火時期を遅角させると、燃焼期間もまた遅角側にずれるため、気筒から排出される排気の温度は相対的に高くなる。その結果、この未燃焼のガスは、排気管２１６において燃焼する。即ち、点火時期の遅角は、本来運動エネルギとして取り出されるべき燃焼熱の一部を排気温の上昇に利用する制御である。

また、点火時期の遅角制御を実行するにあたっては、スロットル弁２０７の制御により吸入空気量を通常時よりも増量して未燃焼成分の酸化燃焼に十分な酸素量を確保する等の措置が併せて行われてもよい。

一方、空燃比のインバランス制御とは、多気筒エンジンにおいて実現可能な気筒毎の空燃比制御である。即ち、触媒装置２１７の排気浄化効率を確保するためには、触媒装置２１７の雰囲気はストイキ近傍である必要がある。即ち、触媒入りガスの空燃比はストイキ近傍であるのが望ましい。

しかしながら、触媒入りガスの空燃比をストイキ近傍に維持するための方法は、全ての気筒の制御空燃比をストイキに制御するだけではない。即ち、気筒の一部について、制御空燃比をストイキ比リッチとして、他の一部について制御空燃比をストイキ比リーンとすることによって、触媒入りガス全体の空燃比をストイキ近傍に維持することができる。

このように気筒毎の制御空燃比にばらつきを持たせると、空気過剰率が高いストイキ比リーンの気筒からは過剰なＯ_２が、空気過剰率が低いストイキ比リッチの気筒からは未燃焼又は不完全燃焼成分としてのＨＣ及びＣＯが、夫々排出される。これらは、排気管２１６或いは触媒装置２１７において酸化燃焼反応を起こすため、触媒装置２１７を加熱することができる。

尚、空燃比のインバランス制御は、図２において不図示の空燃比センサやＯ_２センサ等、空燃比相当値を検出可能なセンサの出力値を参照して行われる。

触媒暖機制御は、制御信号としての触媒暖機要求に応じて実行される。触媒暖機要求は、例えば以下の場合に発生する。

（ａ）触媒温度が所定値未満である場合
所定値とは、例えば、触媒装置２１７において所定以上の排気浄化効率が得られる温度としての触媒活性温度である。触媒温度が判断指標とされる場合には、ハイブリッド車両１に触媒温度を検出するためのセンサ等が設置される。尚、他の条件から触媒温度を推定することができる場合には、センサ等の設置は必要なく、この推定された触媒温度が制御に用いられてもよい。触媒温度を判断指標とする場合、当然ながら触媒装置２１７の暖機状態は最も正確に判断され得る。

（ｂ）冷却水温が所定値未満である場合
エンジン２００の冷却水温Ｔｗを触媒温度の代替指標として用いることができる。冷却水温Ｔｗと触媒温度とは一定の相関を有するが、必ずしも一義的な関係にはない。従って、冷却水温を判断指標とする場合、触媒装置２１７が未暖機状態にあるか否かの判定精度は上記（ａ）と較べて低下する。一方、冷却水温Ｔｗを判断指標とする場合、触媒温度を検出するための特別な装置構成が不要であるため、コスト面では有利である。

尚、冷却水温を判断指標として用いた場合、触媒暖機制御の終了条件、即ち、触媒暖機要求がオフとなる条件は、触媒暖機制御の実行期間の長さにより規定されてもよい。即ち、触媒暖機制御におけるエンジン運転条件（例えば、吸入空気量、機関回転数、燃料噴射量等）が既知であれば、触媒暖機制御中に単位時間当たりに触媒装置２１７に供給される熱量もまた既知となり得る。触媒装置２１７が冷間状態から触媒活性状態に到達するのに必要な熱量が既知であれば、触媒暖機制御の実行期間の長さによって、触媒装置２１７が暖機状態に移行したか否かを判断することが可能となる。

＜１．２．５：ハイブリッド車両の走行モード＞
ハイブリッド車両１は複数の走行モードを有する。ここでは、このような走行モードの一例として、ＥＶ走行モード及びＨＶ走行モードについて説明する。

ＥＶ走行モードは、駆動軸ＤＳに要求される駆動軸要求トルクＴｄｎを、モータジェネレータＭＧの出力トルクたるＭＧトルクＴｍｇのみで賄う走行モードである。ＥＶ走行モードにおいて、ハイブリッド車両１はＥＶ走行を行うことができる。

ここで、ＥＶ走行モードにおいて、ＥＣＴ４００はニュートラル状態に維持される。ニュートラル状態では、ＥＣＴ４００における動力伝達が遮断される。即ち、入力軸ＩＳの回転が駆動軸ＤＳに伝達されない。このような構成を採ることによって、ＥＶ走行時にエンジン２００のフリクションに起因する効率の低下を抑制することができる。また、エンジン回転が駆動軸ＤＳに伝達されない構成に鑑みれば、ＥＶ走行モードにおいて、上述した触媒暖機制御を実行することが可能である。

一方、ＨＶ走行モードは、駆動軸ＤＳに対する主たる動力供給源をエンジン２００とし、モータジェネレータＭＧを補助的な動力源として使用する走行モードである。即ち、ＨＶ走行モードでは、エンジン２００とモータジェネレータＭＧとを協調制御することによって、ハイブリッド車両１はＨＶ走行を行うことができる。

＜１．２．６：動作モード制御の詳細＞
ハイブリッド車両１においては、触媒暖機制御の形態が如何なるものであれ、触媒暖機制御の完了以前に、エンジントルクＴｅを駆動軸ＤＳに供給するＨＶ走行を実施することは極力回避すべきである。触媒暖機制御の完了以前にエンジン２００を稼動（ここで言う稼動とは、触媒暖機制御のための稼動或いは始動とは異なる意味である）させると、触媒装置２１７の排気浄化性能が十分でないことから、ハイブリッド車両１のエミッションを悪化させる可能性があるためである。また、触媒装置２１７の未暖機期間は、多くの場合においてエンジン２００の冷間期間と重複する。冷間状態のエンジン２００では、燃焼効率が低下するため、総じて燃料消費率の悪化が生じ易い。この点においても、触媒暖機制御の実行期間においては、ＥＶ走行の継続が望まれる。

従って、昇圧コンバータ３１０の動作モードは、触媒暖機制御中にハイブリッド車両１の走行モードがＨＶ走行モードに移行することがないように運用されなければならない。本実施形態では、ＥＣＵ１００により実行される動作モード制御により、そのような運用が実現される。

ここで、図７を参照し、動作モード制御について説明する。ここに、図７は、動作モード制御のフローチャートである。尚、動作モード制御は、ＥＣＵ１００により実行される昇圧コンバータ３１０の動作制御の一例である。

図７において、ＥＣＵ１００は、触媒暖機制御が実行されているか否かを判定する（ステップＳ１１０）。触媒暖機制御自体は、上述したように、ＥＣＵ１００により、各種の条件に応じて別途実行されている。

触媒暖機制御が実行されている場合（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、昇圧コンバータ３１０の動作モードとしてパラレルモードを選択する（ステップＳ１２０）。即ち、既に説明した、パラレルモードに応じたスイッチング状態となるように、昇圧コンバータ３１０のスイッチング素子Ｑ１乃至Ｑ４を制御する。

一方、触媒暖機制御が実行されていない場合（ステップＳ１１０：ＮＯ）、端的には、触媒暖機が完了している場合、ＥＣＵ１００は、昇圧コンバータ３１０の動作モードを、ハイブリッド車両１の運転条件に応じた動作モードに制御する（ステップＳ１３０）。ステップＳ１２０又はＳ１３０が実行されると、動作モード制御は終了する。

尚、ハイブリッド車両１の運転条件に応じた動作モードについては、ここでは言及しない。即ち、ステップＳ１３０は、少なくとも触媒装置２１７の状態と昇圧コンバータ３１０の動作モードとの間に相関がないことを規定するものであって、このような動作モードは、上述した各動作モードの利得に基づいて如何様にも設定し得るからである。

尚、補足的に記述すれば、昇圧コンバータ３１０の効率を考えた場合には、シリーズモードの方が有利である。ハイブリッド車両では効率が重視される傾向があり、その点では、通常、昇圧コンバータ３１０はシリーズモードで動作させるのが好適である。即ち、ステップＳ１３０における車両の運転条件に応じた動作モードとは、多くの場合において、シリーズモードを意味し得る。

一方、既に述べたように、シリーズモードでは、一方の最大出力電流値に他方の出力電流値が律束される。従って、高負荷走行時等、モータジェネレータＭＧに比較的大きい出力が要求される場合等には、システム最大出力Ｗｍａｘが大きいパラレルモードの方が有利な場合もある。このような場合において、ステップＳ１３０における車両の運転条件に応じた動作モードとして、パラレルモードを選択することも可能である。

＜１．２．７：動作モード制御の効果＞
ここで、図８を参照し、動作モード制御の効果について説明する。ここに、図８は、動作モード制御の実行期間における各種出力の一時間推移を例示する図である。

図８において、縦軸に出力が、横軸に時刻が夫々示される。また、駆動軸ＤＳに要求される出力を表す駆動軸要求出力Ｐｄｎの時間推移が図示Ｌ＿Ｐｄｎ（実線参照）により示される。尚、駆動軸要求出力Ｐｄｎは、ハイブリッド車両１の要求駆動力Ｆｔを出力値に換算したものである。駆動軸要求出力Ｐｄｎは、ハイブリッド車両１に備わる各種電装補機類の要求電力を無視すれば、ハイブリッド車両１の要求出力Ｐｎと等価に扱われてもよい。

図８における時刻ｔ１以前の時間領域において、昇圧コンバータ３１０の動作モードがパラレルモードであるとする（図示ＰＯＤ＿ｐ参照）。この場合、昇圧コンバータ３１０のシステム最大出力値Ｗｍａｘは、上記（３）式に規定されるＷｍａｘｐに準じたシステム最大出力値Ｗｍａｘｐ１となる。

ここで、時刻ｔ１において、昇圧コンバータ３１０の動作モードがシリーズモードに切り替えられたとする（図示（ａ）参照）。即ち、時刻ｔ１以降の時間領域において、昇圧コンバータ３１０の動作モードはシリーズモードとなる（図示ＰＯＤ＿ｓ参照）。

動作モードがシリーズモードに切り替わると、昇圧コンバータ３１０のシステム最大出力値Ｗｍａｘは、上記（４）又は（５）式に規定されるＷｍａｘｓに準じたシステム最大出力値Ｗｍａｘｓ１（Ｗｍａｘｓ１＜Ｗｍａｘｐ１）まで低下する（図示（ｂ）参照）。この場合のシステム最大出力値Ｗｍａｘの時間推移は、図示Ｌ＿Ｗｍａｘ２（破線参照）として示される。

ここで、システム最大出力値Ｗｍａｘｓ１と、駆動軸要求出力Ｐｄｎとを対比すると、時刻ｔ２以前の時間領域においては、Ｐｄｎ＜Ｗｍａｘｓ１の関係が成立する。即ち、理論上、駆動軸要求出力Ｐｄｎの全てをモータジェネレータＭＧの出力により賄うことが出来る。

一方、時刻ｔ２においてＰｄｎ＝Ｗｍａｘｓ１となると（図示（ｃ）参照）、時刻ｔ２から時刻ｔ３に至る時間領域において、Ｐｄｎ＞Ｗｍａｘｓ１の関係が成立する。即ち、駆動軸要求出力Ｐｄｎの全てをモータジェネレータＭＧの出力により賄うことが出来なくなる。視覚的には、Ｌ＿ＰｄｎがＬ＿Ｗｍａｘ２を超える図示ハッチング部分が、要求出力に対する出力不足分となる。

即ち、時刻ｔ２以前の時間領域においてハイブリッド車両１がＥＶ走行を行っていると仮定した場合、図８に例示される状況では、時刻ｔ２において、ハイブリッド車両１の走行モードをＨＶ走行モードに切り替える必要が生じる。

従って、時刻ｔ２以前の時間領域において、触媒暖機制御が実行されていると仮定した場合、触媒暖機制御は時刻ｔ２において終了する（図示（ｄ）参照）。即ち、触媒暖機期間は、図示ＰＯＤ＿ｗｕｐ１（破線参照）となり、触媒装置２１７が暖機状態（即ち、触媒活性温度）に達していない場合には、ハイブリッド車両１のエミッションが悪化する。

これに対し、本実施形態に係る動作モード制御によれば、触媒暖機制御の実行期間において、昇圧コンバータ３１０の動作モードは、パラレルモードに維持されるか、又は切り替えられる。即ち、図８に例示される状況では、動作モードはパラレルモードに維持される。その結果、昇圧コンバータ３１０のシステム最大出力値Ｗｍａｘは、Ｗｍａｘｐ１に維持される。この場合の、システム最大出力値Ｗｍａｘの時間推移は、図示Ｌ＿Ｗｍａｘ１（鎖線参照）として示される。

図示される通り、この場合、Ｌ＿ＰｄｎがＬ＿Ｗｍａｘ１を超えることはない。即ち、時刻ｔ２以前の時間領域においてハイブリッド車両１がＥＶ走行を行っていると仮定した場合、時刻ｔ２において、ハイブリッド車両１の走行モードをＨＶ走行モードに切り替える必要は生じない。

従って、本実施形態に係る動作モード制御によれば、時刻ｔ２以前の時間領域においても、時刻ｔ２以後の時間領域においても、触媒暖機制御を継続することができ、触媒暖機期間は、図示ＰＯＤ＿ｗｕｐ２（鎖線参照）となる。即ち、本実施形態に係る動作モード制御によれば、触媒装置２１７が暖機状態（即ち、触媒活性温度）に達していない状況下でＨＶ走行モードへの移行が生じないことから、ハイブリッド車両１のエミッションの悪化が防がれる。

尚、本実施形態では、触媒暖機制御が実行されているか否かがステップＳ１１０において判定される構成となっている。しかしながら、場合によっては、触媒暖機制御の実行有無の判定動作を経ずに、昇圧コンバータ３１０の動作モードがパラレルモードに制御されてもよい。

例えば、ハイブリッド車両１における初回のエンジン始動時（ハイブリッド車両について言えば、レディオン時と等価に扱われてもよい）において、始動直後（レディオン直後）は、エンジン２００も触媒装置２１７も冷間状態にある可能性が高い。このような、予め触媒装置２１７が冷間状態にある可能性が高いと推定される条件においては、触媒暖機制御の実行中であるか否かの判定が行われることなく、昇圧コンバータ３１０をパラレルモードに制御しても、触媒暖機制御の実行期間においてパラレルモードに制御する旨の本発明に係るモード制御手段の動作は担保される。即ち、本発明に係るモード制御手段の動作には、このような、触媒暖機制御の実行有無判定動作を経ないものも含まれる。

＜２：第２実施形態＞
次に、図９を参照し、本発明の第２実施形態に係る動作モード制御について説明する。ここに、図９は、第２実施形態に係る動作モード制御のフローチャートである。尚、同図において、図７と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。

図９において、ＥＣＵ１００は、触媒暖機制御が実行されている場合（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、昇圧コンバータ３１０のシリーズモードでの動作を禁止する（ステップＳ１４０）。即ち、従前の動作モードとしてシリーズモードが選択されている場合、動作モードは無条件にパラレルモードに切り替えられる。また、従前の動作モードとしてパラレルモードが選択されている場合、如何なる理由によってもシリーズモードへの切り替えは生じない。

このように本実施形態によれば、第１実施形態と同様に、触媒暖機制御中は昇圧コンバータ３１０の動作モードがパラレルモードに制御される。従って、第１実施形態と同様に、触媒暖機期間におけるＥＶ走行モードからＨＶ走行モードへの切り替え要求の発生頻度が減少し、ハイブリッド車両１のエミッションの悪化が防がれる。

また更に、本実施形態によれば、触媒暖機制御中の、シリーズモードでの動作が禁止される。このため、他の要件によりシリーズモードを選択すべき判断が成立したとしても、パラレルモードが確実に維持される。即ち、ＥＶ走行モードからＨＶ走行モードへの切り替えが、より強固に防止される。

＜３：第３実施形態＞
次に、図１０を参照し、本発明の第３実施形態に係る動作モード制御について説明する。ここに、図１０は、第３実施形態に係る動作モード制御のフローチャートである。尚、同図において、図７と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。

図１０において、ＥＣＵ１００は、触媒暖機制御が実行されている場合（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、出力不足が発生するか否かを判定する（ステップＳ１５０）。

ここで、ステップＳ１５０の意義について説明する。触媒暖機制御の実行期間において昇圧コンバータ３１０の動作モードをパラレルモードとする意義は、昇圧コンバータ３１０のシステム最大出力値Ｗｍａｘの低下を防ぎ、もってＥＶ走行モードからＨＶ走行モードへの切り替え要求を生じさせない、或いは、その発生を遅延させることにある。

従って、動作モードをシリーズモードに維持してもＥＶ走行モードからＨＶ走行モードへの切り替え要求が生じないとの合理的判断が成立する場合には、少なくとも触媒暖機に鑑みた昇圧コンバータ３１０の動作モード制御の必要性は低下する。

そこで、本実施形態に係る動作モード制御では、直近の将来（例えば、触媒暖機制御が無事終了するまでの期間）において、駆動軸要求出力Ｐｄｎがシリーズモードにおける昇圧コンバータ３１０のシステム最大出力値Ｗｍａｘｓを上回るか否かが判定される。

即ち、ステップＳ１５０において、出力不足が発生するとの判定がなされた場合（ステップＳ１５０：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は昇圧コンバータ３１０の動作モードをパラレルモードに制御する（ステップＳ１２０）。一方、出力不足が発生しないとの判定がなされた場合（ステップＳ１５０：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、ハイブリッド車両１の運転条件に応じた動作モードを選択する（ステップＳ１３０）。

ここで、ステップＳ１５０に係る判定動作には、各種の態様がある。例えば、ハイブリッド車両１に公知の各種カーナビゲーション装置が備わる場合、ＧＰＳ等の測位システムにより特定される自車両位置及び自車両の周辺地形（例えば、路面勾配等）又は自車両の周辺道路形状等から、駆動軸要求出力Ｐｄｎの時間推移を推定することができる。システム最大出力値Ｗｍａｘｓは、その時点の第１電源Ｂ１及び第２電源Ｂ２の出力制限値により既知であるから、両者を比較することによって、ある程度の信頼性をもって出力不足が生じるか否かの判定を行うことができる。

或いは、より簡便には、ハイブリッド車両１の直近の過去における駆動軸要求出力Ｐｄｎの時間推移に基づいて出力不足が発生するか否かを判定することもできる。例えば、駆動軸要求出力Ｐｄｎが、直近の過去において殆ど変化していない場合、ハイブリッド車両１は所謂定常走行状態にあり、直近の将来においても駆動軸要求出力Ｐｄｎの大きな変化は生じないとの判断が成立し得る。

或いは、触媒暖機制御の進捗に基づいて、出力不足が生じるか否かの判定を行うこともできる。即ち、触媒暖機制御は、触媒装置２１７の早期暖機を目的として行われる、有限の時間領域の制御である。吸入空気量と燃料噴射量と点火時期の遅角量とが既知であれば、触媒暖機制御の実行期間において、単位時間当たりに触媒装置２１７に供給される熱量を推定することができる。従って、予め実験的に、経験的に又は理論的に、触媒暖機に必要な熱量が判明していれば、触媒暖機制御が完了するまでの残り時間が判明し得る。この残り時間が短ければ、触媒暖機制御中に出力不足が生じる可能性は低くなる。また、この残り時間が短ければ、一時的に出力不足が生じたとしても、実際にドライバが出力不足を体感する以前に、触媒暖機制御は終了し、エミッションの悪化を生じさせることなくハイブリッド車両１の走行モードをＨＶ走行モードに移行させることが可能となり得る。尚、この場合、必ずしも触媒暖機制御中に触媒装置２１７に供給された熱量が推定される必要はなく、より簡素な方法として、単に触媒暖機制御の実行時間によって触媒暖機制御の進捗が判断されてもよい。

これらの方法は一例であるが、少なくとも公知の各種アルゴリズムに基づいて、触媒暖機制御の実行期間において出力不足が生じるか否かを客観的に判定することが可能である。

本実施形態によれば、触媒暖機制御中であっても昇圧コンバータ３１０の動作モードとしてシリーズモードが選択され得る。即ち、昇圧コンバータ３１０の動作モードを、ハイブリッド車両１の運転条件に即してより弾力的に運用することができる。

＜４：第４実施形態＞
尚、第１乃至第３実施形態に係るハイブリッド車両１は、所謂１モータタイプのハイブリッド車両である。しかしながら、本発明に係る電力変換器の制御装置は、エンジンとモータとを備えるハイブリッド車両であれば、その構成によらず適用可能である。例えば、本発明に係る電力変換器の制御装置は、図１１に例示する本発明の第４実施形態に係るハイブリッド車両２に適用することもできる。ここに、図１１は、ハイブリッド車両２の駆動系の構成を概念的に表わしてなる概略構成図である。尚、同図において、図１と重複する箇所については同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。

図１１において、ハイブリッド車両２は、エンジン２００、モータジェネレータＭＧ１、モータジェネレータＭＧ２、動力分割機構ＰＧ、減速機構ＲＧを備えた、本発明に係る「車両」の一例である。

モータジェネレータＭＧ１は、本発明に係る「電動機」の一例たる三相交流電動発電機であり、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを備える。

モータジェネレータＭＧ２は、本発明に係る「電動機」の他の一例たる三相交流電動発電機であり、モータジェネレータＭＧ１と同様に、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを備える。

動力分割機構ＰＧは、中心部に設けられた、サンギアＳ１と、サンギアＳ１の外周に同心円状に設けられたリングギアＲ１と、サンギアＳ１とリングギアＲ１との間に配置されてサンギアＳ１の外周を自転しつつ公転する複数のピニオンギアＰ１と、これら各ピニオンギアの回転軸を軸支するキャリアＣ１とを備えた回転二自由度の遊星歯車機構である。

動力分割機構ＰＧにおいて、サンギアＳ１は、モータジェネレータＭＧ１の出力回転軸に連結されており、その回転速度はモータジェネレータＭＧ１の回転速度たるＭＧ１回転速度Ｎｍｇ１と等価である。また、リングギアＲ１は、動力分割機構ＰＧの駆動軸ＤＳに固定されており、その回転速度は駆動軸ＤＳの回転速度たる出力回転速度Ｎｏｕｔと等価である。更に、キャリアＣ１は、エンジン２００のクランク軸２０４に連結された動力分割機構ＰＧの入力軸ＩＳと連結されており、その回転速度は、エンジン２００の機関回転速度Ｎｅと等価である。

駆動軸ＤＳには、モータジェネレータＭＧ２の出力回転軸が連結されており、上述した出力回転速度ＮｏｕｔとモータジェネレータＭＧ２の回転速度たるＭＧ２回転速度Ｎｍｇ２とは等しくなっている。

図示は省略するが、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２は、夫々に対応して設けられたインバータにより駆動される。これら複数のインバータは、本発明に係る「負荷」の一例となる。このような所謂２モータタイプのハイブリッド車両に対しても、本発明に係る電力変換器の制御装置は好適に作用する。

最後に、本発明に係る電力変換器の制御装置は、動作モードとしてシリーズモードとパラレルモードとを有する電力変換器に適用される。しかしながら、本発明が解決すべき課題は、シリーズモード及びパラレルモードの本質部分に起因するものであって、電力変換器におけるスイッチング素子の電気的接続方法に起因するものではない。従って、シリーズモードとパラレルモードとが如何なる物理的構成の下に実現されるかは、本発明に係る電力変換器の制御装置の作用とは無関係である。即ち、本発明に係る電力変換器の制御装置は、上記各実施形態に例示された昇圧コンバータ３１０の構成に限らず、動作モードとしてシリーズモードとパラレルモードとを有する各種の電力変換器の制御に適用することができる。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う電力変換器の制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

１…ハイブリッド車両、１００…ＥＣＵ、２００…エンジン、３００…ＰＣＵ、Ｂ１、Ｂ２…直流電源、ＭＧ…モータジェネレータ。

Claims (4)

1. 触媒装置を備えた内燃機関と、
   電動機と、
   第１の直流電源と、
   第２の直流電源と、
   負荷に対する前記第１及び第２の直流電源の電力供給態様を規定する動作モードとして、前記負荷と電気的に接続される電気配線に対し前記第１及び第２の直流電源が電気的に直列に接続される第１の動作モード並びに前記電気配線に対し前記第１及び第２の直流電源が電気的に並列に接続される第２の動作モードの制御が可能な電力変換器と
   を備えた車両において前記電力変換器を制御する、電力変換器の制御装置であって、
   前記触媒装置に対し暖機促進制御を実行する触媒暖機制御手段と、
   前記暖機促進制御の実行期間において、前記電力変換器の動作モードを前記第２の動作モードに制御するモード制御手段と
   を備えることを特徴とする電力変換器の制御装置。
2. 前記暖機促進制御が実行されているか否かを判定する判定手段を更に備え、
   前記モード制御手段は、前記判定手段により前記暖機促進制御が実行されていると判定された場合に、前記動作モードを前記第２の動作モードに制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の電力変換器の制御装置。
3. 前記モード制御手段は、前記暖機促進制御の実行期間において、前記第１の動作モードでの制御を禁止する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電力変換器の制御装置。
4. 前記モード制御手段は、前記暖機促進制御の実行期間に従前の前記動作モードとして前記第１の動作モードが選択されている場合において、前記暖機促進制御の実行有無に関する条件を除く所定条件が成立する場合に、前記車両の運転条件に応じて前記動作モードを切り替える
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電力変換器の制御装置。

Images