JP2017024581A - ハイブリッド車両 - Google Patents

Abstract

【課題】迅速に排気ガスの温度を上昇することのできるハイブリッド車両を提供する。
【解決手段】ＥＣＵ１２はディーゼルエンジン２のパワーを上昇させる。ディーゼルエンジン２のパワーを上昇させると、ディーゼルエンジン２から排出される排気ガスの温度が上昇する。ＥＣＵ１２は、温度センサ１７による検出値を、ＥＣＵ１２に予め設定された設定温度と比較する。この設定温度とは、ＤＰＦ１６に捕捉されたＰＭを燃焼可能な温度であり、任意に設定可能である。ＥＣＵ１２は、ディーゼルエンジン２から排出される排気ガスの温度が当該設定温度以上になるようにディーゼルエンジン２のパワーを制御する。この際、ハイブリッド車両１の走行に必要なパワーを超える分は、モータ３による発電用のパワーとして使用する。モータ３によって発電された電力はバッテリ２２に充電される。
【選択図】図１

Description

この発明は、エンジン及びモータを動力源として備えるハイブリッド車両に関する。

ディーゼルエンジンから排出される排気ガス中には、規制対象のパティキュレートマター（ＰＭ）が含まれている。排気ガスからＰＭを除去する方法として、ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）を排気管に設けてろ過する方法が一般的に知られている。ＤＰＦに捕捉されたＰＭは、定期的に燃焼させて取り除く（ＤＰＦの再生）必要があるが、この再生には、ＤＰＦ床温をおおよそ６００℃以上にする必要がある。ＤＰＦ床温の上昇は、例えば、排ガス中に燃料を添加し、ＤＰＦの上流側に設けられた酸化触媒で燃料を酸化させて排気ガスの温度を上昇させることによって行われる。

動力源としてディーゼルエンジンとモータとを有するハイブリッド車両において、ＤＰＦの再生を行う技術が特許文献１に記載されている。このハイブリッド車両ではまず、ＤＰＦへのＰＭ蓄積量が所定以上となったら、モータのパワーを増加させてバッテリのＳＯＣを低下させる。ＤＰＦの再生開始時には、ディーゼルエンジンのパワーを増加させ、ハイブリッド車両の走行に必要なパワーを超える分でモータに発電させることによりディーゼルエンジンの高負荷運転を行い、排気ガスの温度を上昇させる。モータにより発電された電力は、ＳＯＣが低下したバッテリに充電される。

特開２００７−２３０４０９号公報

しかしながら、ＤＰＦの再生のためにディーゼルエンジンのパワーを増加させる際、バッテリのＳＯＣに応じて出力増加を行うと、バッテリのＳＯＣ次第ではＤＰＦ床温の上昇が遅くなってしまうといった問題点があった。

この発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、迅速に排気ガスの温度を上昇することのできるハイブリッド車両を提供することを目的とする。

この発明に係るハイブリッド車両は、エンジン及びモータを動力源として備えるハイブリッド車両であって、モータを駆動するための電力をモータに供給し、モータで発電した電力を充電するバッテリと、バッテリのＳＯＣを検出するＳＯＣ検出部と、エンジンから排出される排気ガスが流通する排気管に設けられたフィルタ部材と、フィルタ部材に捕捉されたＰＭの量を検出するＰＭ量検出部と、フィルタ部材に流入する排気ガスの温度を検出する排気ガス温度検出部と、エンジン及びモータの動作を制御する制御装置とを備え、制御装置には、ＳＯＣ検出部による検出値が制御装置に予め設定された第１目標ＳＯＣとなるように、バッテリが要求する発電要求パワーを定める通常走行用マップと、ＳＯＣ検出部による検出値が第１目標ＳＯＣよりも低い制御装置に予め設定された第２目標ＳＯＣとなるように、バッテリが要求する発電要求パワーを定めるエンジン作動抑制マップとが予め組み込まれており、ＰＭ量検出部による検出値が制御装置に予め設定された設定値未満の場合には、エンジンは、ハイブリッド車両が走行するのに必要な走行要求パワーと、通常走行用マップから決定された発電要求パワーとの合計を出力し、ＰＭ量検出部による検出値が設定値以上の場合には、制御装置は、エンジン作動抑制マップに基づいて、バッテリのＳＯＣが第２目標ＳＯＣ未満となるようにモータを力行駆動し、ＳＯＣ検出部による検出値が第２目標ＳＯＣ未満となったら、排気ガス温度検出部による検出値が制御装置に予め設定された設定温度以上となるようにエンジンのパワーを増加し、エンジンのパワーのうちハイブリッド車両の走行に不要なパワーでモータを駆動させて発電し、発電された電力を前記バッテリに充電する。
排気管においてフィルタ部材よりも上流側またはフィルタ部材に設けられた、ハイブリッド車両の燃料を酸化する触媒成分と、排気ガスが触媒成分と接触する前に排気ガスにハイブリッド車両の燃料を添加する添加部とを備え、ＰＭ量検出部による検出値が設定値以上でＳＯＣ検出部による検出値が第１目標ＳＯＣ以上となったら、添加部によって酸化触媒に流入する排気ガスに燃料を添加してもよい。

この発明によれば、ＳＯＣ検出部による検出値が第２目標ＳＯＣ未満である限り、排気ガス温度検出部による検出値が予め設定された設定温度以上となるようにエンジンのパワーを増加するので、迅速に排気ガスの温度を上昇することができる。

この発明の実施の形態に係るハイブリッド車両の構成模式図である。 この実施の形態に係るハイブリッド車両に組み込まれた通常走行用マップ及びエンジン作動抑制マップの概略図である。 この実施の形態に係るハイブリッド車両の走行制御のフローチャートである。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１に示されるように、この実施の形態に係るハイブリッド車両１は、ディーゼルエンジン２及びモータ３を動力源として備えている。ディーゼルエンジン２の出力軸４とモータ３の回転軸８とは連結されている。回転軸８は、変速機９とディファレンシャル１０とを介して車軸１１に連結されている。モータ３は、インバータ２１を介してバッテリ２２に電気的に接続されている。

ディーゼルエンジン２には、排気マニホールド１３が接続されている。排気マニホールド１３には排気管１４が接続されている。また、排気マニホールド１３には、排気マニホールド１３内に燃料である軽油を添加する添加部である添加弁２０が設けられている。排気管１４には、排気ガスに含まれるＰＭを捕捉するフィルタ部材であるディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）１６が設けられている。ＤＰＦ１６には、排気ガスを浄化する浄化触媒が担持されている。排気管１４には、ディーゼルエンジン２とＤＰＦ１６との間に、軽油を酸化する触媒成分が担持された酸化触媒１５が設けられている。酸化触媒１５とＤＰＦ１６との間には、ＤＰＦ１６に流入する排気ガスの温度を検出するための排気ガス温度検出部である温度センサ１７が設けられている。また、排気管１４には、酸化触媒１５の上流側とＤＰＦ１６の下流側との間の差圧を検出する差圧センサ１８が設けられている。ＤＰＦ１６に捕捉されたＰＭ量が多くなるほど差圧センサ１８の検出値が上昇するので、差圧センサ１８は、ＰＭ量検出部を構成する。

モータ３と、温度センサ１７と、差圧センサ１８と、添加弁２０と、インバータ２１と、バッテリ２２とはそれぞれ、制御装置であるＥＣＵ１２に電気的に接続されている。温度センサ１７及び差圧センサ１８それぞれの検出値は、ＥＣＵ１２に伝送されるようになっている。モータ３の動作は、ＥＣＵ１２によって制御される。添加弁２０は、ＥＣＵ１２によって軽油の添加が制御される。また、ハイブリッド車両１の走行中、ＥＣＵ１２はバッテリ２２のＳＯＣを常にまたは定期的に検出しているので、ＥＣＵ１２はＳＯＣ検出部を構成する。

ＥＣＵ１２には、バッテリ２２がそのＳＯＣに応じて要求するパワーである発電要求パワーに関するマップが予め組み込まれている。このマップの概要を図２に示す。このマップは、横軸にバッテリ２２のＳＯＣをとるとともに縦軸に発電要求パワーをとっており、２つのマップすなわち、通常走行用マップ及びエンジン作動抑制マップから構成されている。

通常走行用マップは、ハイブリッド車両１の走行中にバッテリ２２のＳＯＣが第１目標ＳＯＣ（Ａ）となるような発電要求パワーを表している。バッテリ２２のＳＯＣが第１目標ＳＯＣ（Ａ）未満のときは、発電要求パワーの値が正となり、ディーゼルエンジン２から、走行に必要な走行要求パワーと発電要求パワーとの合計のパワーが生じる。一方、バッテリ２２のＳＯＣが第１目標ＳＯＣ（Ａ）より大きいときは、発電要求パワーの値が負となり、モータ３が力行する。この場合、ディーゼルエンジン２から生じるパワーとモータ３から生じるパワーとの合計のパワーでハイブリッド車両１が走行する。

エンジン作動抑制マップは、ハイブリッド車両１の走行中にバッテリ２２のＳＯＣが第１目標ＳＯＣ（Ａ）よりも小さい第２目標ＳＯＣ（Ｂ）となるような発電要求パワーを表している。エンジン作動抑制マップに基づいたハイブリッド車両１の走行制御は、バッテリ２２のＳＯＣの目標値が異なる以外は、通常走行用マップに基づいたハイブリッド車両１の走行制御と同じである。

次に、この実施の形態に係るハイブリッド車両１の動作を、図１及び図３のフローチャートに基づいて説明する。
ハイブリッド車両１の走行中、ＥＣＵ１２がバッテリ２２のＳＯＣを検出する（ステップＳ１）。ＥＣＵ１２は、ＳＯＣの検出値に基づいて通常走行用マップ（図２参照）から発電要求パワーを決定し（ステップＳ２）、当該発電要求パワーとアクセル開度から決定される走行要求パワーとから、ディーゼルエンジン２のパワーを決定する。続いてＥＣＵ１２は、差圧センサ１８による検出値を、ＥＣＵ１２に予め設定された設定値である設定差圧と比較する（ステップＳ３）。差圧センサ１８による検出値が当該設定差圧未満の場合は、ステップＳ１に戻る。差圧センサ１８による検出値が当該設定差圧以上の場合は、ＤＰＦ１６に捕捉されたＰＭの量が多くなったのでＤＰＦ１６の再生が必要になったとＥＣＵ１２が判断し、ＤＰＦ１６の再生準備に移行する。尚、当該設定差圧は、ＤＰＦ１６を再生する必要がある程度の量のＰＭがＤＰＦ１６に捕捉されたときに差圧センサ１８が検出するであろう差圧の値に相当し、ＤＰＦ１６の仕様等に応じて任意に設定可能である。

ＤＰＦ１６の再生準備は、発電要求パワーの決定をエンジン作動抑制マップ（図２参照）から決定するように変更することで行われる（ステップＳ４）。エンジン作動抑制マップから発電要求パワーの決定を行うようになると、バッテリ２２のＳＯＣの目標値が、第１目標ＳＯＣ（Ａ）よりも小さい第２目標ＳＯＣ（Ｂ）となるので、ＥＣＵ１２はモータ３を力行させる。これにより、バッテリ２２のＳＯＣが低下していく。ＥＣＵ１２は、バッテリ２２のＳＯＣを第２目標ＳＯＣ（Ｂ）と比較する（ステップＳ５）。バッテリ２２のＳＯＣが第２目標ＳＯＣ（Ｂ）以上の場合は、ステップＳ４に戻り、モータ３の力行を継続する。バッテリ２２のＳＯＣが第２目標ＳＯＣ（Ｂ）未満となったら、ＥＣＵ１２はＤＰＦ１６の再生を開始する。

ＥＣＵ１２は、ディーゼルエンジン２のパワーを制御する（ステップＳ６）。具体的には、ＥＣＵ１２はディーゼルエンジン２のパワーを上昇させる。ディーゼルエンジン２のパワーを上昇させると、ディーゼルエンジン２から排出される排気ガスの温度が上昇する。ＥＣＵ１２は、温度センサ１７による検出値を、ＥＣＵ１２に予め設定された設定温度と比較する。この設定温度とは、ＤＰＦ１６に捕捉されたＰＭを燃焼可能な温度であり、任意に設定可能である。ＥＣＵ１２は、ディーゼルエンジン２から排出される排気ガスの温度が当該設定温度以上になるようにディーゼルエンジン２のパワーを制御する。この際、ハイブリッド車両１の走行に必要なパワーを超える分、すなわちハイブリッド車両１の走行に不要なパワーは、モータ３による発電用のパワーとして使用する。ＤＰＦ１６の再生準備においてバッテリ２２のＳＯＣが第２目標ＳＯＣ（Ｂ）まで低下しているので、モータ３によって発電された電力はバッテリ２２に充電される。

当該設定温度以上の温度の排気ガスがＤＰＦ１６に流入すると、その温度によって、ＤＰＦ１６に捕捉されたＰＭが燃焼する。ＥＣＵ１２は、差圧センサ１８による検出値を、ＥＣＵ１２に予め設定された設定差圧と比較する（ステップＳ７）。差圧センサ１８による検出値が当該設定差圧未満となったら、ＤＰＦ１６の再生が終了したと判断し、発電要求パワーの決定を通常走行用マップ（図２参照）から決定するように変更し、ステップＳ１に戻る。尚、ステップＳ７における設定差圧は、ステップＳ３における設定差圧と同じでも良いし、それよりも低い値であってもよい。

ステップＳ７において差圧センサ１８による検出値が当該設定差圧以上の場合は、ＥＣＵ１２は、バッテリ２２のＳＯＣを第１目標ＳＯＣ（Ａ）と比較する（ステップＳ８）。バッテリ２２のＳＯＣが第１目標ＳＯＣ（Ａ）未満の場合は、ステップＳ７に戻る。バッテリ２２のＳＯＣが第１目標ＳＯＣ（Ａ）以上の場合は、ＥＣＵ１２は添加弁２０から排気ガス中に軽油を添加する（ステップＳ９）。

添加弁２０から排気ガス中に添加された軽油は、排気ガスに同伴されて酸化触媒１５に流入する。酸化触媒１５において軽油が酸化され、その酸化反応によって生じた反応熱によって排気ガスの温度が上昇する。温度が上昇した排気ガスがＤＰＦ１６に流入すると、その温度によって、ＤＰＦ１６に捕捉されたＰＭが燃焼する。ＥＣＵ１２は、差圧センサ１８による検出値を、ＥＣＵ１２に予め設定された設定差圧と比較する（ステップＳ１０）。差圧センサ１８による検出値が当該設定差圧未満となったら、ＤＰＦ１６の再生が終了したと判断し、ステップＳ１に戻る。差圧センサ１８による検出値が当該設定差圧以上の場合は、ステップＳ９に戻って軽油の添加を継続する。尚、ステップＳ１０における設定差圧は、ステップＳ７における設定差圧と同じである。

このように、差圧センサ１８による検出値が第２目標ＳＯＣ（Ｂ）未満である限り、温度センサ１７による検出値が予め設定された設定温度以上となるようにディーゼルエンジン２のパワーを増加するので、迅速に排気ガスの温度を上昇することができる。

この実施の形態では、ＤＰＦ１６の上流側に酸化触媒１５が設けられていたが、この形態に限定するものではない。ＤＰＦ１６に、軽油を酸化する触媒成分が担持されていてもよい。また、この実施の形態では、動力源の１つがディーゼルエンジン２であったが、ガソリンエンジンであってもよい。ただし、ガソリンエンジンの場合は、排気管には、ＤＰＦ１６の代わりに、ＰＭを除去するフィルタ部材が設けられる。

この実施の形態では、添加弁２０は排気マニホールド１３に設けられていたが、この形態に限定するものではない。排気管１４でも、酸化触媒１５よりも上流側であればよい。また、軽油を酸化する触媒成分がＤＰＦ１６に担持されている場合は、ＤＰＦ１６よりも上流側、すなわち、軽油を酸化する触媒成分に排気ガスが接触する前に排気ガスに軽油を添加できる位置に添加弁２０を設ければよい。さらに、添加部として添加弁２０であることに限定するものではない。ディーゼルエンジン２の各シリンダに軽油を噴射する燃料噴射弁が、シリンダ内で軽油を燃焼させるために噴射する、いわゆるメイン噴射に続いて、シリンダ内で燃焼させるためではなく燃焼せずにそのまま排気ガスに同伴されて排気管１４を流通させるために噴射させる、いわゆるポスト噴射を行ってもよい。この場合には、各シリンダに設けられた燃料噴射弁が添加部を構成する。

この実施の形態では、ＰＭ量検出部として、酸化触媒１５の上流側とＤＰＦ１６の下流側との間の差圧を検出する差圧センサ１８を設けていたが、この形態に限定するものではない。ディーゼルエンジン２の稼働時間や負荷等から、ＤＰＦ１６に捕捉されたＰＭの量を推定するようにしてもよい。この場合には、ＥＣＵ１２がＰＭ量検出部を構成する。

この実施の形態では、排気ガス温度検出部として、ＤＰＦ１６の上流側に温度センサ１７を設けていたが、この形態に限定するものではない。ディーゼルエンジン２の負荷等から、排気ガスの温度を推定するようにしてもよい。この場合には、ＥＣＵ１２が排気ガス温度検出部を構成する。

１ ハイブリッド車両、２ ディーゼルエンジン（エンジン）、３ モータ、１２ ＥＣＵ（制御装置，ＳＯＣ検出部）、１４ 排気管、１６ ＤＰＦ（フィルタ部材）、１７ 温度センサ（排気ガス温度検出部）、１８ 差圧センサ（ＰＭ量検出部）、２０ 添加弁（添加部）、２２ バッテリ。

Claims (2)

1. エンジン及びモータを動力源として備えるハイブリッド車両であって、
   前記モータを駆動するための電力を該モータに供給し、該モータで発電した電力を充電するバッテリと、
   該バッテリのＳＯＣを検出するＳＯＣ検出部と、
   前記エンジンから排出される排気ガスが流通する排気管に設けられたフィルタ部材と、
   該フィルタ部材に捕捉されたＰＭの量を検出するＰＭ量検出部と、
   前記フィルタ部材に流入する排気ガスの温度を検出する排気ガス温度検出部と、
   前記エンジン及び前記モータの動作を制御する制御装置と
   を備え、
   該制御装置には、
   前記ＳＯＣ検出部による検出値が前記制御装置に予め設定された第１目標ＳＯＣとなるように、前記バッテリが要求する発電要求パワーを定める通常走行用マップと、
   前記ＳＯＣ検出部による検出値が前記第１目標ＳＯＣよりも低い前記制御装置に予め設定された第２目標ＳＯＣとなるように、前記バッテリが要求する発電要求パワーを定めるエンジン作動抑制マップと
   が予め組み込まれており、
   前記ＰＭ量検出部による検出値が前記制御装置に予め設定された設定値未満の場合には、前記エンジンは、前記ハイブリッド車両が走行するのに必要な走行要求パワーと、前記通常走行用マップから決定された前記発電要求パワーとの合計を出力し、
   前記ＰＭ量検出部による検出値が前記設定値以上の場合には、前記制御装置は、前記エンジン作動抑制マップに基づいて、前記バッテリのＳＯＣが前記第２目標ＳＯＣ未満となるように前記モータを力行駆動し、前記ＳＯＣ検出部による検出値が前記第２目標ＳＯＣ未満となったら、前記排気ガス温度検出部による検出値が前記制御装置に予め設定された設定温度以上となるように前記エンジンのパワーを増加し、該エンジンのパワーのうち前記ハイブリッド車両の走行に不要なパワーで前記モータを駆動させて発電し、発電された電力を前記バッテリに充電するハイブリッド車両。
2. 前記排気管において前記フィルタ部材よりも上流側または該フィルタ部材に設けられた、前記ハイブリッド車両の燃料を酸化する触媒成分と、
   前記排気ガスが前記触媒成分と接触する前に前記排気ガスに前記ハイブリッド車両の燃料を添加する添加部と
   を備え、
   前記ＰＭ量検出部による検出値が前記設定値以上で前記ＳＯＣ検出部による検出値が前記第１目標ＳＯＣ以上となったら、前記添加部によって前記酸化触媒に流入する排気ガスに前記燃料を添加する、請求項１に記載のハイブリッド車両。

Images