JP2010274762A - ハイブリット車両の制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、ハイブリット車両の制御システムにおいて、車両の減速時にＥＧＲガス経路内にＥＧＲガスが残留している状態であっても十分な減速力を得ることができる技術の提供を課題とする。
【解決手段】本発明は、内燃機関及び電動機を原動機とするハイブリット車両の制御システムにおいて、内燃機関の運転状態がＥＧＲ装置の作動領域から減速フューエルカット運転領域へ移行したときにバッテリの蓄電量が所定の上限量以上であれば、機関回転数を所定回転数以上に維持することにより、ＥＧＲガス経路内に残留しているＥＧＲガスを速やかに除去するとともに、車両の減速力の減少を抑制するようにした。
【選択図】図３

Description

本発明は、ハイブリット車両の制御システムに関する。

ＥＧＲ装置を具備する内燃機関が搭載されたハイブリット車両において、車両の減速時に車輪の駆動力を内燃機関へ伝達させつつスロットル弁を全開させることにより、残留ＥＧＲガスを排気浄化触媒へ送る技術が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

特許第３７２１０８８号公報 特開２００４−１９７７０４号公報

ところで、ハイブリット車両の減速時に車輪の駆動力を内燃機関へ伝達させつつスロットル弁を全開させると、回生発電ができなくなるとともにエンジンブレーキが小さくなる。そのため、車両の減速力が低下するという問題がある。

本発明は、上記したような種々の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ハイブリット車両の制御システムにおいて、車両の減速時にＥＧＲガス経路内にＥＧＲガスが残留している状態であっても十分な減速力を得ることができる技術の提供にある。

本発明は、上記した課題を解決するために、以下のような手段を採用した。すなわち、本発明は、内燃機関及び電動機を原動機とするハイブリット車両の制御システムにおいて、
内燃機関の排気通路から吸気通路へＥＧＲガスを導入するＥＧＲ装置と、
内燃機関の運転状態がＥＧＲ装置の作動領域から減速フューエルカット運転領域へ移行したときに、バッテリの蓄電量が所定の上限量以上であれば、機関回転数を所定回転数以上に維持する減速制御手段と、
を備えるようにした。

内燃機関の運転状態がＥＧＲ装置の作動領域（すなわち、排気通路から吸気通路へＥＧＲガスが導入される運転領域）から減速フューエルカット運転領域へ移行したときは、ＥＧＲ装置によるＥＧＲガスの導入が停止される。

しかしながら、ＥＧＲ装置の応答遅れ（例えば、ＥＧＲ弁の応答遅れ）やＥＧＲガスの輸送遅れなどにより、ＥＧＲガス経路（例えば、吸気通路や気筒内）にＥＧＲガスが残留している場合がある。その場合は、内燃機関のポンプ損失（エンジンブレーキ）が小さくなるため、車両の減速力が減少するという問題がある。

これに対し、車輪の回転力を利用して電動機を回転させることにより回生発電を行う方法が考えられるが、バッテリが充電不可能な状態にある場合（すなわち、バッテリの蓄電量が上限量以上である場合）は回生発電を行うことができないため、上記の問題を解決することはできない。

そこで、本願発明は、内燃機関の運転状態がＥＧＲ装置の作動領域から減速フューエルカット運転領域へ移行したときに、バッテリの蓄電量が上限量以上であれば、内燃機関の機関回転数を所定回転数以上に維持するようにした。なお、前記した所定回転数は、ＥＧＲガス経路にＥＧＲガスが残留している場合であってもエンジンブレーキの大きさが必要十分な大きさとなる機関回転数であり、予め実験的に求められている。

本願発明によると、ＥＧＲガスの経路に残留したガスを速やかに除去しつつ必要十分な大きさのエンジンブレーキを発生させることができる。その結果、車両の減速力の減少を抑制することができる。

また、バッテリが充電可能な状態にある場合（すなわち、バッテリの蓄電量が上限量未満である場合）は電動機により回生発電を行うことができるため、車両の減速力を十分な大きさにすることができる。その際、スロットル弁の開度を増加させれば、吸気通路や気筒内に残留しているＥＧＲガスを速やかに除去することも可能となる。

本発明によれば、ハイブリット車両の制御システムにおいて、車両の減速時にＥＧＲガス経路内にＥＧＲガスが残留している状態であっても十分な減速力を得ることができる。

本発明を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。 本発明を適用するハイブリット車両におけるハイブリットシステムの概略構成を示す図である。 減速制御ルーチンを示すフローチャートである。

以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施形態に記載される構成部品の寸法、材質、形状、相対配置等は、特に記載がない限り発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

図１は、本発明に係る内燃機関の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、４つの気筒を有する火花点火式の内燃機関（ガソリンエンジン）である。ただし、図１には１気筒のみを記載している。

内燃機関１には、気筒２内へ通じる吸気通路４が接続されている。この吸気通路４の途中には、内燃機関１の吸入空気量を測定するエアフローメータ５１が取り付けられている。エアフローメータ５１よりも下流の吸気通路４には、スロットル弁５２が設けられている。スロットル弁５２より下流の吸気通路４には、燃料を噴射する燃料噴射弁３が取り付けられている。

また、内燃機関１には、気筒２内へ通じる排気通路６が接続されている。排気通路６の途中には排気中の有害物質を浄化する排気浄化触媒１５が備えられている。

内燃機関１は、排気通路６内を流通する排気の一部（以下、ＥＧＲガスという。）を吸気通路４へ再循環させるＥＧＲ装置８を備えている。ＥＧＲ装置８は、ＥＧＲ通路８１及びＥＧＲ弁８２を備えて構成されている。ＥＧＲ通路８１は、排気浄化触媒１５よりも上流の排気通路６と、スロットル弁５２よりも下流の吸気通路４と、を接続している。

次に、図２は、本実施例に係るハイブリッドシステム３０の概略構成図である。本実施例によるハイブリッド車は、内燃機関１、動力分割機構３１、電動モータ３２、発電機３
３、バッテリ３４、インバータ３５、車軸３６、減速機３７、車輪３８を備えて構成されている。

動力分割機構３１は、内燃機関１、電動モータ３２、発電機３３と連結されている。動力分割機構３１は、内燃機関１からの出力を発電機３３や車軸３６に振り分けたり、電動モータ３２からの出力を車軸３６に伝達したりする機能を有する。電動モータ３２は、減速機３７を介して車軸３６と比例した回転数で回転する。該電動モータ３２は、通常運転時には必要に応じて内燃機関１の出力を補助することもできる。

電動モータ３２及び発電機３３には、インバータ３５を介してバッテリ３４が接続されている。発電機３３は、内燃機関１からの動力を得て発電しバッテリ３４の充電を行うことができる。電動モータ３２は、バッテリ３４の電力を利用して車軸３６を回転させることができる。また、電動モータ３２は、車両の減速時に車輪３８（車軸３６）の回転力を利用して回生発電を行い、バッテリ３４を充電することもできる。

このように構成されたハイブリッドシステムでは、内燃機関１の出力若しくは電動モータ３２の出力により車軸３６を回転させ、車輪３８が駆動される。また、内燃機関１の出力と電動モータ３２の出力とを合わせて車軸３６を回転させ、車輪３８を駆動することもできる。さらに、発電機３３の回転数を変化させることにより、内燃機関１の機関回転数を変更することもできる。

以上述べたように構成されたハイブリット車両には、ハイブリットシステム３０を制御するための電子制御ユニットであるＥＣＵ９が併設されている。このＥＣＵ９は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じてハイブリットシステム３０を制御するユニットである。

ＥＣＵ９には、エアフローメータ５１のほか、運転者がアクセルペダル１０を踏み込んだ量に応じた電気信号を出力するアクセル開度センサ１１、及び内燃機関１の回転数に応じた信号を出力するクランクポジションセンサ１２、バッテリ３４の蓄電量に応じた信号を出力するＳＯＣセンサ３００が電気配線を介して接続され、これらセンサの出力信号が入力されるようになっている。アクセル開度センサ１１により機関負荷を、クランクポジションセンサ１２により機関回転数を得ることができる。

一方、ＥＣＵ９には、燃料噴射弁３、ＥＧＲ弁８２、発電機３３が電気配線を介して接続され、これらはＥＣＵ９により制御される。

そして、本実施例では、ＥＣＵ９は、内燃機関１の運転状態がＥＧＲ装置８の作動領域から減速フューエルカットカット運転領域（車両の減速状態）へ移行したときに、ハイブリッドシステム３０により車両の減速力を調整するための減速制御を行う。以下、本実施例における減速制御について述べる。

内燃機関１の運転状態がＥＧＲ装置８の作動領域から減速フューエルカット運転領域へ移行したときは、ＥＣＵ９は、ＥＧＲ装置８によるＥＧＲガスの導入を停止（ＥＧＲ弁８２を閉弁）させるとともに、燃料噴射弁３の作動を停止させる。

ところで、ＥＧＲ弁８２の応答遅れやＥＧＲガスの輸送遅れなどにより、ＥＧＲガス経路（例えば、吸気通路４や気筒２内）にＥＧＲガスが残留している場合がある。その場合は、内燃機関１のポンプ損失（エンジンブレーキ）が小さくなるため、車両の減速力が小さくなってしまう。

これに対し、車輪３８（車軸３６）の回転力を電動モータ３２へ伝達されるように発電機３３を制御するとともに電動モータ３２が発電機として機能するようにインバータ３５を制御することにより、回生発電を行う方法が考えられる。

しかしながら、バッテリ３４が充電不可能な状態にある場合（すなわち、ＳＯＣセンサ３００の信号が上限量以上である場合）は回生発電を行うことができないため、車両の減速力を十分な大きさにすることができない。

そこで、本実施例の減速制御では、ＥＣＵ９は、内燃機関１の運転状態がＥＧＲ装置８の作動領域から減速フューエルカット運転領域へ移行したときに、ＳＯＣセンサ３００の信号が上限量以上であれば、機関回転数が所定回転数以上に維持されるように発電機３３を制御するようにした。

このような減速制御が実行されると、ＥＧＲガス経路に残留したＥＧＲガスを速やかに排気通路６へ排出させることができるとともに、エンジンブレーキを増大させることができる。その結果、ＥＧＲガス経路内にＥＧＲガスが残留している場合であっても、車両の減速力の低下を抑制することができる。

なお、ＳＯＣセンサ３００の信号が上限量未満である場合は、ＥＣＵ９は、車輪３８（車軸３６）の回転力が電動モータ３２へ伝達されるように発電機３３を制御するとともに電動モータ３２が発電機として機能するようにインバータ３５を制御すればよい。さらに、ＥＣＵ９は、スロットル弁５２の開度を増加させることにより、ＥＧＲガス経路内に残留しているＥＧＲガスを速やかに掃気させるようにしてもよい。

ここで、本実施例における減速制御の実行手順について図３に沿って説明する。図３は、本実施例における減速制御ルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンはＥＣＵ９のＲＯＭなどに予め記憶されているルーチンであり、ＥＣＵ９によって周期的に実行される。

図３の減速制御ルーチンにおいて、ＥＣＵ９は、先ずＳ１０１で内燃機関１の運転状態がＥＧＲ装置８の作動領域にあるか否かを判別する。Ｓ１０１において否定判定された場合は、ＥＣＵ９は、本ルーチンの実行を終了する。一方、Ｓ１０１において肯定判定された場合は、ＥＣＵ９は、Ｓ１０２へ進む。

Ｓ１０２では、ＥＣＵ９は、減速条件が成立したか否かを判別する。減速条件は、車両が減速状態にあり、且つ内燃機関１の減速フューエルカットカット実行条件が成立したときに成立する。Ｓ１０２において否定判定された場合は、ＥＣＵ９は本ルーチンの実行を終了する。一方、Ｓ１０２において肯定判定された場合は、ＥＣＵ９はＳ１０３へ進む。

Ｓ１０３では、ＥＣＵ９は、ＳＯＣセンサ３００の信号ＳＯＣを読み込む。続いて、ＥＣＵ９は、Ｓ１０４へ進み、Ｓ１０３で読み込んだ信号ＳＯＣが上限量以上であるか否かを判別する。Ｓ１０４において肯定判定された場合は、ＥＣＵ９は、Ｓ１０５へ進む。

Ｓ１０５では、ＥＣＵ９は、車輪３８（車軸３６）の回転力が内燃機関１の出力軸（クランクシャフト）に伝達されるとともに、機関回転数Ｎｅが所定回転数以上となるように発電機の回転数を制御する。その際、ＥＣＵ９は、スロットル弁５２及びＥＧＲ弁８２を閉弁させるとともに燃料噴射弁３の作動を停止させる。このようにＳ１０５の処理が実行されると、ＥＧＲガス経路内に残留していたＥＧＲガスが速やかに排気系へ排出されるとともに、エンジンブレーキの大きさが大きくなる。その結果、車両の減速力の減少が抑制される。

また、前記Ｓ１０４において否定判定された場合は、ＥＣＵ９は、Ｓ１０６へ進み車輪３８（車軸３６）の回転力が電動モータ３２へ伝達されるように発電機３３を制御するとともに、電動モータ３２が発電機として機能するようにインバータ３５を制御する。その際、ＥＣＵ９は、スロットル弁５２及びＥＧＲ弁８２を閉弁させるとともに燃料噴射弁３の作動を停止させる。このようにＳ１０６の処理が実行されると、回生ブレーキが車両の減速力として作用するため、車両の減速量の減少が抑制される。なお、スロットル弁５２の開度は、全閉より大きな開度に増加されてもよい。その場合は、ＥＧＲガス経路内に残留していたＥＧＲガスが新気（空気）によって速やかに掃気される。

以上述べたようにＥＣＵ９が図３の減速制御ルーチンを実行することにより、本発明に係わる減速制御手段が実現される。よって、内燃機関１の運転状態がＥＧＲ装置８の作動領域から減速フューエルカット運転領域へ移行したときに、ＥＧＲガス経路内にＥＧＲガスが残留していても、車両の減速力の低下を抑制することができる。

なお、本実施例では、本発明に係わる内燃機関として火花点火式の内燃機関を例示したが、圧縮着火式の内燃機関（ディーゼルエンジン）であってもよい。

１ 内燃機関
２ 気筒
３ 燃料噴射弁
４ 吸気通路
６ 排気通路
８ ＥＧＲ装置
１０ アクセルペダル
１１ アクセル開度センサ
１２ クランクポジションセンサ
１５ 排気浄化触媒
３０ ハイブリッドシステム
３１ 動力分割機構
３２ 電動モータ
３３ 発電機
３４ バッテリ
３５ インバータ
３６ 車軸
３７ 減速機
３８ 車輪
５２ スロットル弁
８１ ＥＧＲ通路
８２ ＥＧＲ弁
３００ ＳＯＣセンサ

Claims (2)

1. 内燃機関及び電動機を原動機とするハイブリット車両の制御システムにおいて、
   内燃機関の排気通路から吸気通路へＥＧＲガスを導入するＥＧＲ装置と、
   内燃機関の運転状態がＥＧＲ装置の作動領域から減速フューエルカット運転領域へ移行したときに、バッテリの蓄電量が所定の上限量以上であれば、機関回転数を所定回転数以上に維持する減速制御手段と、
   を備えることを特徴とするハイブリット車両の制御システム。
2. 請求項１において、内燃機関の運転状態がＥＧＲ装置の作動領域から減速フューエルカット運転領域へ移行したときに、バッテリの蓄電量が所定の上限量未満であれば、減速制御手段は、電動機により回生発電を行わせるとともに、スロットル弁の開度を増加させることを特徴とするハイブリット車両の制御システム。

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