JP2007230409A - ハイブリッド車両の排気浄化システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 DPFの再生前(t0〜)に、DPFのPM堆積量に応じ、モータの出力を増加させて、バッテリの充電量SOCを低下させる。DPFの再生開始時(t1〜)には、エンジンの出力を増加させて、モータを駆動することにより、エンジンの高負荷発電運転を行い、排気温度を上昇させる。モータの発電分はバッテリに充電する。
【選択図】 図12
Description
本発明は、このような実状に鑑み、バッテリの劣化を招くことなく、再生時の高負荷発電運転を可能にして、再生効率を向上させることを目的とする。
図1は本発明の一実施形態を示すハイブリッド車両のシステム図である。
ハイブリッド車両では、車両の駆動源として、内燃機関(以下「エンジン」という)1と、発電機を兼ねる電気モータ(モータジェネレータともいう)2とを備える。モータ2はインバータ3を介してバッテリ4と電気的に接続されている。
エンジン1は、例えばディーゼルエンジンで、燃料噴射量等を制御することで任意のトルクを発生させることができる。
エンジン1及びモータ2は、それぞれのクラッチ6e、6mにより、各々単独で、又は両者共同して、車両を駆動可能である。
車両の減速時においては、エンジン1によるエンジンブレーキが可能である一方、モータ2は発電機として機能し、モータ2による回生制動が可能であり、回生制動時に生じる発電電力をインバータ3経由でバッテリ4に充電可能としている。また、エンジン1による駆動中にクラッチ6m及び変速機5mを経由してモータ2を駆動、すなわち、エンジン1により車両とモータ2とを駆動することで、モータ2による発電電力をインバータ3経由でバッテリ4に充電可能としている。
酸化触媒9は、排気中のHC、COを酸化処理する。
NOx吸着触媒10は、排気中のNOxを吸着するもので、リッチ雰囲気にてNOxを脱離浄化可能である。
ここにおいて、DPF11については、捕集したPMの堆積により、目詰まりを起こして、排気抵抗の増加による運転性の悪化を招くことから、PM堆積量を推定し、これが所定値以上となったときに、再生時期と判断し、DPFの温度を上昇させる再生処理を行って、DPFに堆積しているPMを燃焼除去することにより、DPFを再生する。
図2はハイブリッド車両の制御ブロック図である。
車両の運転状態を検出する運転状態検出手段B1と、その検出結果に従ってエンジン及びモータの各運転点を決定する運転点決定手段B2と、決定されたエンジン運転点に従ってエンジンを制御するエンジン制御手段B3と、決定されたモータ運転点に従ってモータを制御するモータ制御手段B4とを備える。
DPF堆積量推定手段B6は、例えば、DPFの上流側排気圧力と下流側排気圧力との差圧を検出する差圧センサを用い、差圧と、エンジン運転状態(排気流量、もしくは、これを規定するエンジン回転数及び負荷)とから、PM堆積量Cを推定する。又は、エンジン運転状態から単位時間当たりのPM捕集量を推定し、これを積算することで、PM堆積量Cを推定してもよい。
充電量検出手段B8は、例えば、バッテリの充放電電流を検出する電流センサを用い、充放電電流を積算することで、バッテリの充電量SOCを検出する。尚、充電量SOCは、通常、満充電量に対する割合(%)として求める。
運転モードには、通常モード(M=0)、DPF再生中のDPF再生モード(M=1)、DPF再生前のモータ出力増加モード(充電量低下モード;M=2)、DPF再生開始時のエンジン出力増加モード(発電量増加モード;M=3)があるので、それぞれについて説明する。
エンジン制御手段では、決定されたエンジン出力Pe0に基づいて、図4のエンジン運転点テーブルより運転点を決定する。この運転点テーブルは、各エンジン出力値(Pe0、Pe1、・・・)に対して、燃費が最適となるトルク(Te0、Te1、・・・)及び回転速度(Ne0、Ne1、・・・)の組合わせを設定したものである。
DPF再生モード(M=1)は、DPF再生中の運転モードであり、排気温度が低下しないように、わずかながら、エンジン出力を増加させて、発電量を増加する。このため、図6のハイブリッド出力配分テーブルを用いて、総合出力Pt0からエンジン出力Pe0及びモータ出力Pm0を決定し、エンジン制御手段及びモータ制御手段に指令する。図6のハイブリッド出力分配テーブルでは、特に、エンジン出力Pe0を設定出力P0以上に保持することで、低出力域にて、総合出力Pt0に対するエンジン出力Pe0の余剰分(Pe0−Pt0)をモータ発電分とする。
より具体的には、図9に示すように、充電量の実際値SOCと目標値Etとの乖離量ΔE(=SOC−Et)が大きいほど、図7のハイブリッド出力分配テーブルでの、エンジン出力を立ち上げる総合出力下限値Pmcを増加補正し、かつ、エンジン出力の上限値Pecを低下補正する。尚、この補正は、充填量の実際値SOCが目標値Etより大きい場合(ΔE>0の場合)に行い、充電量の実際値SOCが目標値Etより小さい場合(ΔE<0の場合)は、補正量を0とする。すなわち、Pmc、Pecを初期値として、図3のテーブルとする。
A1では、DPF再生要求の有無を判定する。具体的には、別ルーチンにより算出しているDPFのPM堆積量(推定値)Cを読込み、これが再生時期判定用の所定値Ce以上になっているか否かを判定する。
A1での判定で、DPF再生要求無しの場合(C<Ceの場合)は、A2へ進み、DPF再生準備要か否かを判定する。具体的には、前記DPFのPM堆積量(推定値)Cが再生準備時期判定用の所定値Cp以上になっているか否かを判定する。Cp<Ceである。
A2での判定で、DPF再生準備要の場合(C>Cpの場合)は、A6へ進み、別ルーチンにより算出しているバッテリの充電量SOCが所定値Es以上か否かを判定する。この所定値Esは、DPF再生時期(DPF再生要求堆積量Ce)における目標充電量に相当する値であり(図10参照)、このレベルまで充電量が低下すれば、以降、十分に充電可能な値である。
A6での判定で、SOC<Esとなった場合は、A9へ進み、発電量増加モードであるエンジン出力増加モード(M=3)に設定する。これにより、充電量SOCをEsに維持する。
A5での判定で、モータ出力増加モード(M=2)中の場合は、A6へ進み、SOC>Esの場合は、A7で充電量低下モードであるモータ出力増加モード(M=2)を維持する。
M=3となった後は、A5での判定で、M=2でなくなるので、A5からA8へ進み、別ルーチンにより算出されているDPF温度Tを読込み、これが所定値Tb以上でない限り、A9へ進み、再生開始時の発電量増加モードであるエンジン出力増加モード(M=3)を維持する。これにより、エンジンの高負荷発電運転を行わせ、DPF再生のため、排気温度を上昇させる。
その後は、DPFの再生が終了するまで、A4での判定で、M=1となるので、A4からA10へ進み、DPF再生モード(M=1)を維持する。
t0の時点で、DPFのPM堆積量(推定値)Cが所定値Cpを超えると、再生前と判断され、通常モード(M=1)から、DPF再生前の充電量低下モードであるモータ出力増加モード(M=2)に切換えられる。これにより、再生に先立って、モータ出力を増加させて、充電量SOCを低下させる。このとき、PM堆積量Cに応じ、これが増加するほど、目標充電量Etを低下させることにより、充電量SOCを徐々に低下させる。
その後、t2の時点で、バッテリの充電量SOCが最終の目標値Etまで低下すると、再生開始時の発電量増加モードであるエンジン出力増加モード(M=3)に切換えられる。これにより、エンジン出力を増加させて、余剰出力でモータを駆動して発電し、エンジンの高負荷発電運転により、排気温度を上昇させて、DPF温度Tを上昇させる。このときの発電分はバッテリに充電するが、予め充電量を低下させてあるので、過充電となることは防止される。尚、このときの充電量SOCの上限リミッタは、通常より高く設定してもよい。
本実施形態によれば、排気浄化装置(DPF)の再生時に、エンジンの出力を増加させて、モータを駆動することにより、エンジンの高負荷発電運転を行い、排気温度を上昇させるに先立つ、再生前に、モータの出力を増加させて、バッテリの充電量を低下させるように制御することにより、再生時に、より十分な高負荷発電運転が可能となり、再生時に排気温度を迅速に上昇できると共に、過充電によるバッテリの劣化を防止できる。
また、本実施形態によれば、排気浄化装置(DPF)における堆積物(PM)の堆積量が所定量以上の場合に、堆積量が多いほど、充電量を低下させるように制御することにより、排気浄化装置(DPF)の再生開始までに、徐々に充電量を低下し、再生開始時に長時間の高負荷発電運転が可能となる。
また、本実施形態によれば、前記充電量SOCの低下制御は、要求総合出力に対するエンジンとモータとの出力配分制御において、エンジン出力を立ち上げる総合出力下限値Pmcの増加補正、エンジン出力の上限値Pecの低下補正、要求総合出力に対するエンジン出力割合の低下補正のうち、少なくとも1つによることにより、協調制御によってエンジンとモータとの出力分配を変化させ、モータの電力収支を負傾向にすることで、充電量SOCを確実に低下させることができる。。
また、本実施形態によれば、前記補正は、充電量の実際値SOCが目標値Etより大きい場合に行い、実際値SOCが目標値Etより小さい場合は行わないことにより、昇温発電に適切なレベルまでSOCを低めておいても、運転性への影響が小さいと思われる場合は、早期にSOCを低めたままでよく、強制的にSOCを上昇させないことで、より最適に選択したパターンで運転できる。
この場合、図13に示すように、SOC上限値とSOC下限値とからなる目標範囲として設定し、SOC上限値を、PM堆積量Cが所定値以上の場合に、PM堆積量Cが多いほど、低下させるように設定するとよい。
図15は本発明の他の実施形態を示すシリーズ型のハイブリッド車両のシステム図である。
このシステムでは、エンジン1の出力軸とモータ2の出力軸とを同軸にして直結してあり、この1つの出力軸が、変速機(ベルト式無段変速機;CVT)5、クラッチ6を介して、終減速ギア装置7の入力軸に連結されている。
この場合は、当然であるが、図17に示すように、NOx吸着触媒に堆積している硫黄の堆積量(硫黄被毒量)に応じて、バッテリの充電量SOCの目標値Etを設定する。
2 モータ
3 インバータ
4 バッテリ
5e、5m、5 変速機
6e、6m、6 クラッチ
7 終減速ギア装置
8 車軸
9 酸化触媒
10 NOx吸着触媒
11 DPF
Claims (7)
- 車両の駆動源として、内燃機関と、電気モータとを備え、前記モータは、車両又は機関により駆動されることで発電機としてバッテリに充電可能なハイブリッド車両であって、
前記機関の排気通路に排気浄化装置を備える一方、所定の再生条件にて前記排気浄化装置に堆積している堆積物を燃焼除去することにより前記排気浄化装置を再生する再生手段を備えるものにおいて、
前記排気浄化装置の再生時に、前記機関の出力を増加させて、前記モータを駆動することにより、前記機関の高負荷発電運転を行い、排気温度を上昇させる手段と、
再生前に、前記モータの出力を増加させて、前記バッテリの充電量を低下させるように制御する手段と、
を設けたことを特徴とするハイブリッド車両の排気浄化システム。 - 前記再生前充電量制御手段は、前記排気浄化装置における前記堆積物の堆積量に応じて、前記バッテリの充電量を変化させることを特徴とする請求項1記載のハイブリッド車両の排気浄化システム。
- 前記再生前充電量制御手段は、前記堆積物の堆積量が所定量以上の場合に、前記堆積量が多いほど、前記充電量を低下させるように制御することを特徴とする請求項2記載のハイブリッド車両の排気浄化システム。
- 前記再生前か否かの判断は、前記堆積物の堆積量の推定値に基づいて行うことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1つに記載のハイブリッド車両の排気浄化システム。
- 前記再生前充電量制御手段による前記充電量の低下制御は、要求総合出力に対する機関とモータとの出力配分制御において、機関出力を立ち上げる総合出力下限値の増加補正、機関出力の上限値の低下補正、要求総合出力に対する機関出力割合の低下補正のうち、少なくとも1つによることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1つに記載のハイブリッド車両の排気浄化システム。
- 前記補正の補正量は、前記充電量の実際値と、前記堆積物の堆積量に応じて設定される前記充電量の目標値との、乖離量に応じて変化させることを特徴とする請求項5記載のハイブリッド車両の排気浄化システム。
- 前記補正は、前記充電量の実際値が目標値より大きい場合に行い、実際値が目標値より小さい場合は行わないことを特徴とする請求項6記載のハイブリッド車両の排気浄化システム。
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