JP2009214703A

JP2009214703A - ハイブリッド車両の制御装置

Info

Publication number: JP2009214703A
Application number: JP2008060370A
Authority: JP
Inventors: Motoharu Akaha; 基治赤羽; Koichi Mori; 浩一森; Toyoki Iguchi; 豊樹井口; Shunichi Mitsuishi; 俊一三石
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2008-03-11
Filing date: 2008-03-11
Publication date: 2009-09-24
Anticipated expiration: 2028-03-11
Also published as: JP5309624B2

Abstract

【課題】バッテリ電力で電熱触媒を活性化を図ることによる燃費悪化を抑制する。
【解決手段】エンジン１とモータ３からなる駆動源を備え、エンジン１に接続された排気通路６に配置された電熱触媒９と、電熱触媒９に電力を供給可能なバッテリ１８と、を有するハイブリッド車両の制御装置において、車両減速時に電熱触媒９を暖機する際には、少なくともモータ３の回生電力を電熱触媒９に供給する。これによって、減速時に発生したエネルギーを積極的に使用して、電熱触媒９の温度低下を防止しているので、電熱触媒９の暖機に用いられるバッテリ１８からの電力供給量を相対的に減少させることでき、バッテリ１８を充電するためのオルタネータでの発電量を減少させることできるので、総じて燃費の向上を図ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ハイブリッド車両の制御装置に関する。

特許文献１には、電力を供給することで発熱する電熱触媒が排気通路に設けられた排気浄化装置が開示されている。この特許文献１に開示されるような従来の電熱触媒は、温度が低下するとバッテリから電力が供給されて、活性化するようになっている。
特開平９−２５６８４０号公報

しかしながら、このような従来の電熱触媒においては、電熱触媒の温度低下時には、バッテリの電力のみで電熱触媒を活性化させることになる。そのため、電熱触媒に供給した電力に応じてバッテリの電圧が低下することなり、オルタネータで発電してバッテリを充電しなければならい。

つまり、バッテリの電力で電熱触媒を活性化させると、その分の電力をオルタネータで発電しなければならず、総じて燃費が悪化してしまうという問題がある。

そこで、本発明は、エンジンとモータからなる駆動源を備えたハイブリッド車両の制御装置において、車両減速時に排気通路に設けられた電熱触媒を暖機する際には、少なくとも前記モータの回生電力を前記電熱触媒に供給することを特徴としている。

本発明によれば、減速時に電熱触媒の暖機する際には、減速時に発生したエネルギーを積極的に使用して、電熱触媒の温度低下を防止しているので、電熱触媒の暖機に用いられるバッテリからの電力供給量を相対的に減少させることでき、バッテリを充電するためのオルタネータでの発電量を減少させることできるので、総じて燃費の向上を図ることができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明が適用されたハイブリッド車両の制御装置を模式的に示した説明図である。

この第１実施形態における車両は、エンジン１と変速機２との間に、駆動力補助機能と発電機能を兼ねたモータ３が挟み込まれており、駆動輪４にエンジン１及びモータ３の駆動力を伝達可能な構成となっている。

エンジン１には、排気マニホールド５を介して、排気通路６が接続されている。この排気通路６には、排気浄化するための第１触媒７、第２触媒８及び電熱触媒（ＥＨＣ）９が直列に介装されている。

ここで、エンジン１は、車両のフロントに搭載されるものであり、駆動輪４は車両の前輪である。また排気通路６は、全体としては車両のフロントからリアに向かって車両全長方向に沿って延びるものである。そして、第１触媒７は、エンジン１と同様に、車両のフロントのエンジンルーム内に位置している。つまり、第１触媒７は、排気系の比較的上流側に位置している。第１触媒７の排気下流側に位置する第２触媒８と、第２触媒８の排気下流側に位置する電熱触媒９と、はエンジン１よりも車両後方で車両の床下に位置している。つまり、第２触媒８と電熱触媒９とは、排気系の比較的下流側に位置しており、エンジン１の燃焼室から電熱触媒９までの管路長が長く、電熱触媒９を活性化状態に維持するのには、相応のエネルギーが必要な構成となっているため、モータ３の回生電力を利用して電熱触媒９の暖機をする際には、モータ３の回生電力をより有効に活用することができることになる。また、第２触媒８と電熱触媒９とは互いに近接している。

エンジン１を制御するコントロールユニット１０には、車両の車速を検知する車速センサ１１、アクセルペダルの踏み込み量からアクセル開度を検知するアクセル開度センサ１２、電熱触媒９の温度を検知する温度センサ１３、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ１４、排気空燃比を検知するＡ／Ｆセンサ１５等からの出力信号が入力されている。

モータコントローラ１６はコントロールユニット１０と伴にモータ３の運転制御を行うものである。モータ３は、コントロールユニット１０、モータコントローラ１６及びバッテリコントローラ１７により、起動及び停止並びに、力行運転、回生運転の切り換えが制御されている。また、モータ３は、回生電力を電熱触媒９に直接供給することが可能となるように、電気的に電熱触媒９と接続されている。また、力行運転の際の電力が供給されるように、バッテリ１８と電気的に接続されている。尚、バッテリ１８は、エンジン１を駆動源とするオルタネータ（図示せず）にも電気接続されており、このオルタネータ（図示せず）によって充電可能となっている。

電熱触媒９には、モータ３の回生電力の他に、バッテリ１８の電力が供給可能となっている。バッテリ１８の充電・放電は、バッテリコントローラ１７とコントロールユニット１０とによって制御されている。

そして、電熱触媒９には、通常（モータ３が回生運転していない場合）はバッテリ１８のみから電力が供給可能となり、車両減速時は（モータ３が回生運転している場合）バッテリ１８の電力とモータ３の回生電力とが電熱触媒９に供給可能になる。

ここで、モータ３、電熱触媒９及びバッテリ１８で構成される電力供給回路、つまり電熱触媒９に電力を供給するための回路の切り替えについて詳述する。

モータ３が回生運転をしていない場合、電熱触媒９の温度が所定の閾値Ａ以上であれば、前記電力供給回路は、図２に示すように、バッテリ１８の電力がモータ３にのみ供給可能となる回路ａに切り替えられる。閾値Ａは、電熱触媒９の活性化温度に応じて設定される値であり、例えば、電熱触媒９が活性化する温度に設定される。

モータ３が回生運転をしていない場合、電熱触媒９の温度が所定の閾値Ａ（所定温度）よりも低ければ、前記電力供給回路は、図３に示すように、バッテリ１８の電力がモータ３と電熱触媒９の双方に供給可能となる回路ｂに切り替えられる。

モータ３が回生運転している場合、電熱触媒９の温度が所定の閾値Ａ以上であり、バッテリ１８の充電量（ＳＯＣ）が所定の閾値Ｂ（所定値）以下であれば、前記電力供給回路は、図４に示すように、モータ３の回生電力がバッテリ１８にのみ供給可能となる回路ｃに切り替えられる。つまり、電熱触媒９は活性化しているが、バッテリ１８の充電量（ＳＯＣ）が低下しているので、モータ３の回生電力でバッテリ１８を充電する。

モータ３が回生運転している場合、電熱触媒９の温度が所定の閾値Ａ以上であり、バッテリ１８の充電量（ＳＯＣ）が所定の閾値Ｂより大きければ、前記電力供給回路は、図５に示すように、モータ３の回生電力が電熱触媒９にのみ供給可能となる回路ｄに切り替えられる。つまり、電熱触媒９は活性化している状態ではあるが、バッテリ１８も十分に充電されているので、モータ３の回生電力を直接電熱触媒９に供給し、発生した回生電力を無駄なく利用することで、車両減速運転の終了後（アクセルペダルが踏み込まれたとき）の電熱触媒９での排気成分浄化効率を一層向上させることができる。

モータ３が回生運転している場合、電熱触媒９の温度が所定の閾値Ａより低く、電熱触媒９の温度低下の変化率が所定の閾値Ｃ（所定変化率）以下であれば、前記電力供給回路は、図６に示すように、モータ３の回生電力が電熱触媒９とバッテリ１８の双方に供給可能となる回路ｅに切り替えられる。バッテリ１８の充填量が低下している場合には、モータ３の回生電力はバッテリ１８にも供給され、バッテリ１８を充電する。つまり、電熱触媒９にバッテリ１８の電力は供給されないので、モータ３の回生運転中におけるバッテリ１８の電圧低下を防止することができ、オルタネータ（図示せず）によるバッテリ１８の充電を抑制することができるので、総じて燃費を向上させることができる。尚、電熱触媒９の所定時間（ΔＴｉｍｅ）あたりの温度低下量がΔＴｅｍｐであれば、このときの電熱触媒９の温度低下の変化率は、ΔＴｅｍｐ／ΔＴｉｍｅで表される。また、モータ３の回生運転時の回生電圧はバッテリ１８の電圧よりも十分に大きいものとする。

モータ３が回生運転している場合、電熱触媒９の温度が所定の閾値Ａより低く、電熱触媒９の温度低下の変化率が所定の閾値Ｃよりも大きく、バッテリ１８の充電量（ＳＯＣ）が所定の閾値Ｂよりも大きければ、前記電力供給回路は、図７に示すように、モータ３とバッテリ１８とが直列に接続され、モータ３の回生電力とバッテリ１８の電力の双方が電熱触媒９に供給可能な回路ｆに切り替えられる。つまり、電熱触媒９の温度が閾値Ａよりも低くなったときに、温度低下率が大きく、かつバッテリ１８が充電量が十分にある場合には、モータ３の回生電力とバッテリ１８の電力の双方を電熱触媒９に供給することで、電熱触媒９を可及的速やかに暖機することができる。

モータ３が回生運転している場合、電熱触媒９の温度が所定の閾値Ａより低く、電熱触媒９の温度低下の変化率が所定の閾値Ｃよりも大きく、バッテリ１８の充電量（ＳＯＣ）が所定の閾値Ｂ以下であれば、前記電力供給回路は、図６に示すように、モータ３の回生電力が電熱触媒９とバッテリ１８の双方に供給可能となる回路ｅに切り替えられる。つまり、電熱触媒９を活性化させるタイミングで、バッテリ１８の充電量が低下している場合には、モータ３の回生電力を電熱触媒９及びバッテリ１８の双方に供給する。つまり、電熱触媒９にバッテリ１８の電力は供給されないので、モータ３の回生運転中におけるバッテリ１８の電圧低下を防止することができ、オルタネータ（図示せず）によるバッテリ１８の充電を抑制することができるので、総じて燃費を向上させることができる。

図８は、車両減速時における電力供給回路の切り替え制御の流れを示すフローチャートである。

Ｓ１では、電熱触媒９の温度が閾値Ａよりも低いか否かを判定し、電熱触媒９の温度が閾値Ａより低い場合にはＳ２へ進み、電熱触媒９の温度が閾値Ａ以上の場合にはＳ８へ進む。

Ｓ２では、電熱触媒９の温度低下の変化率（ΔＴｅｍｐ／ΔＴｉｍｅ）が、閾値Ｃよりも大きいか否かを判定し、変化率（ΔＴｅｍｐ／ΔＴｉｍｅ）が閾値Ｃよりも大きければＳ３へ進み、変化率（ΔＴｅｍｐ／ΔＴｉｍｅ）が閾値Ｃ以下であればＳ６へ進み。

Ｓ３では、バッテリ１８の充電量（ＳＯＣ）が閾値Ｂよりも大きいか否かを判定し、バッテリ１８の充電量（ＳＯＣ）が閾値Ｂよりも大きければＳ４へ進み、バッテリ１８の充電量（ＳＯＣ）が閾値Ｂ以下であればＳ５へ進む。

Ｓ４では、前記電力供給回路が回路ｆに切り替えられ、電熱触媒９に電力が供給され（Ｓ７）、Ｓ１１へ進む。Ｓ５及びＳ６では、前記電力供給回路が回路ｅに切り替えられ、電熱触媒９に電力が供給される（Ｓ７）、Ｓ１１へ進む。

Ｓ８では、バッテリ１８の充電量（ＳＯＣ）が閾値Ｂよりも大きいか否かを判定し、バッテリ１８の充電量（ＳＯＣ）が閾値Ｂよりも大きければＳ９へ進み、バッテリ１８の充電量（ＳＯＣ）が閾値Ｂ以下であればＳ１０へ進む。

Ｓ９では、前記電力供給回路が回路ｄに切り替えられ、電熱触媒９に電力が供給され（Ｓ７）、Ｓ１１へ進む。Ｓ１０では、前記電力供給回路が回路ｃに切り替えられ、Ｓ１１へ進む。

Ｓ１１では、モータ３の回生運転が終了したか否かを判定し、回生運転が終了（回生ＯＦＦ）する場合には、車両減速時における電力供給回路の切り替え制御を終了し、回生運転が終了（回生ＯＦＦ）しない場合には、Ｓ１へ戻り、車両減速時における前記電力供給回路の切り替え制御を継続する。

図９は、車両減速時における各種パラメータの変化の一例を示したタイミングチャートである。車両運転中に、アクセル開度が０となりフューエルカットが実施されたモータ３の回生運転中に、電熱触媒９の温度が閾値Ａよりも低くなると、電熱触媒９の温度低下の変化率（ΔＴｅｍｐ／ΔＴｉｍｅ）等に応じて、前記電力供給回路が回路ｄあるいは回路ｅに切り替えられる。

バッテリ１８の電力を使って電熱触媒９を暖機させると、電熱触媒９に供給した電力に応じてバッテリ１８の電圧が低下することなり、モータ３が回生運転を行っていない場合には、オルタネータ（図示せず）で発電してバッテリ１８を充電しなければならい。

しかしながら、上述した本実施形態においては、減速時に電熱触媒９の暖機する際には、減速時に発生したエネルギーを積極的に使用して、電熱触媒９の温度低下を防止しているので、電熱触媒９の暖機に用いられるバッテリ１８からの電力供給量を相対的に減少させることでき、バッテリ１８を充電するためのオルタネータ（図示せず）での発電量を減少させることできるので、総じて燃費の向上を図ることができる。

また、車両減速時には、減速時の回生電力とバッテリ１８の電力の双方を利用して電熱触媒９を暖機することが可能となるので、車両減速時に電熱触媒９の温度が大きく低下するような場合であっても、電熱触媒９を早期に活性化させることができる。

上記実施形態から把握し得る本発明の技術的思想について、その効果とともに列記する。

（１）エンジンとモータからなる駆動源を備え、前記エンジンに接続された排気通路に配置された電熱触媒と、前記電熱触媒に電力を供給可能なバッテリと、を有するハイブリッド車両の制御装置において、車両減速時に前記電熱触媒を暖機する際には、少なくとも前記モータの回生電力を前記電熱触媒に供給する。

バッテリの電力を使って電熱触媒を暖機させると、電熱触媒に供給した電力に応じてバッテリの電圧が低下することなり、オルタネータで発電してバッテリを充電しなければならい。しかしながら、減速時に電熱触媒の暖機する際には、減速時に発生したエネルギーを積極的に使用して、電熱触媒の温度低下を防止しているので、電熱触媒の暖機に用いられるバッテリからの電力供給量を相対的に減少させることでき、バッテリを充電するためのオルタネータでの発電量を減少させることできるので、総じて燃費の向上を図ることができる。

また、車両減速時には、減速時の回生電力とバッテリの電力の双方を利用して電熱触媒を暖機することが可能となるので、電熱触媒の温度が大きく低下しても、電熱触媒を早期に活性化させることができる。

（２）前記（１）に記載のハイブリッド車両の制御装置において、前記電熱触媒の温度を検知する電熱触媒温度検知手段を有し、前記バッテリは、前記電熱触媒に電力を供給可能であるとともに、前記モータで発電された回生電力を充電可能で、かつ前記モータに電力を供給可能なものであって、車両減速時に、前記電熱触媒の温度が所定温度以上で、前記バッテリの充電量が所定値よりも大きい場合には、前記モータの全ての回生電力を前記電熱触媒に供給して、前記電熱触媒を暖機する。これによって、発生した回生電力を無駄なく利用することができる。

（３）前記（２）に記載のハイブリッド車両の制御装置において、車両減速時に、前記電熱触媒の温度が所定温度より低く、前記電熱触媒の温度低下の変化率が所定変化率以下の場合には、前記モータの回生電力のみを前記電熱触媒に供給して、前記電熱触媒を暖機する。これによって、電熱触媒にバッテリの電力は供給されないので、バッテリの電圧低下を防止することができ、総じて燃費を向上させることができる。

（４）前記（２）または（３）に記載のハイブリッド車両の制御装置において、車両減速時に、前記電熱触媒の温度が所定温度より低く、前記電熱触媒の温度低下の変化率が所定変化率より大きく、前記バッテリの充電量が所定値以下の場合には、前記モータの回生電力のみを前記電熱触媒に供給して、前記電熱触媒を暖機する。これによって、電熱触媒にバッテリの電力は供給されないので、バッテリの電圧低下を防止することができ、総じて燃費を向上させることができる。

（５）前記（２）から（４）のいずれかに記載のハイブリッド車両の制御装置において、車両減速時に、前記電熱触媒の温度が所定温度より低く、前記電熱触媒の温度低下の変化率が所定変化率より大きく、前記バッテリの充電量が所定値よりも大きい場合には、前記モータの回生電力と前記バッテリの電力の双方を前記電熱触媒に供給して、前記電熱触媒を暖機する。これによって、電熱触媒に回生電力及びバッテリの電力の双方が供給されるので、電熱触媒を速やかに暖機させることができる。

（６）前記（１）〜（５）のいずれかに記載のハイブリッド車両の制御装置において、前記エンジンは車両のフロントに搭載され、前記排気通路は車両のフロントからリアに向かって配置されるものであって、前記電熱触媒は前記エンジンよりも車両後方で車両の床下に配置されている。つまり、エンジンの燃焼室から電熱触媒までの管路長が長く、電熱触媒を活性化状態に維持するのには、相応のエネルギーが必要な構成となっているため、電熱触媒の暖機する際に、モータの回生電力をより有効に活用することができる。

本発明が適用されたハイブリッド車両の制御装置を模式的に示した説明図。電力供給回路の切り替え例の一つである回路ａを模式的に示した説明図。電力供給回路の切り替え例の一つである回路ｂを模式的に示した説明図。電力供給回路の切り替え例の一つである回路ｃを模式的に示した説明図。電力供給回路の切り替え例の一つである回路ｄを模式的に示した説明図。電力供給回路の切り替え例の一つである回路ｅを模式的に示した説明図。電力供給回路の切り替え例の一つである回路ｆを模式的に示した説明図。車両減速時における電力供給回路の切り替え制御の流れを示すフローチャート。車両減速時における各種パラメータの変化の一例を示したタイミングチャート。

符号の説明

１…エンジン
３…モータ
５…排気マニホールド
６…排気通路
７…第１触媒
８…第２触媒
９…電熱触媒
１８…バッテリ

Claims

エンジンとモータからなる駆動源を備え、前記エンジンに接続された排気通路に配置された電熱触媒と、前記電熱触媒に電力を供給可能なバッテリと、を有するハイブリッド車両の制御装置において、
車両減速時に前記電熱触媒を暖機する際には、少なくとも前記モータの回生電力を前記電熱触媒に供給することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
前記電熱触媒の温度を検知する電熱触媒温度検知手段を有し、前記バッテリは、前記電熱触媒に電力を供給可能であるとともに、前記モータで発電された回生電力を充電可能で、かつ前記モータに電力を供給可能なものであって、車両減速時に、前記電熱触媒の温度が所定温度以上で、前記バッテリの充電量が所定値よりも大きい場合には、前記モータの全ての回生電力を前記電熱触媒に供給して、前記電熱触媒を暖機することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
車両減速時に、前記電熱触媒の温度が所定温度より低く、前記電熱触媒の温度低下の変化率が所定変化率以下の場合には、前記モータの回生電力を前記電熱触媒に供給して、前記電熱触媒を暖機することを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
車両減速時に、前記電熱触媒の温度が所定温度より低く、前記電熱触媒の温度低下の変化率が所定変化率より大きく、前記バッテリの充電量が所定値以下の場合には、前記モータの回生電力のみを前記電熱触媒に供給して、前記電熱触媒を暖機することを特徴とする請求項２また３に記載のハイブリッド車両の制御装置。
車両減速時に、前記電熱触媒の温度が所定温度より低く、前記電熱触媒の温度低下の変化率が所定変化率より大きく、前記バッテリの充電量が所定値よりも大きい場合には、前記モータの回生電力と前記バッテリの電力の双方を前記電熱触媒に供給して、前記電熱触媒を暖機することを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載のハイブリッド車両の制御装置。