JP3286572B2 - ハイブリッド車両におけるトルクショック軽減装置 - Google Patents

ハイブリッド車両におけるトルクショック軽減装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は,走行用駆動源とし
てエンジンおよびモータを備えたハイブリッド車両に関
し,そのうち特にエンジンの排気通路にNOx吸着手段
を備えたものに関する。
【0002】
【従来の技術】排気通路にNOx吸着手段を備えたエン
ジンにおいて,空燃比がリーン状態でエンジンを運転し
た際に発生するNOxをNOx吸着手段に吸着させ,そ
のNOx吸着手段の吸着能力が飽和すると,空燃比を一
時的にリッチ状態に変化させてNOx吸着手段の吸着能
力を回復させるものが,特許第2600492号公報に
より公知である。しかしながら空燃比を一時的にリッチ
状態に変化させると,エンジンの出力トルクの増加によ
りトルクショックが発生する問題がある。
【0003】特開平6−108824号公報には,以下
の〜の手法でエンジンの出力トルクを減少させるこ
とにより,前記空燃比のリッチ化によるエンジンの出力
トルクの変動を緩和することが開示されている。 エンジンの点火時期をリタードする EACV(電子空気制御弁)を全閉にする EGR(排気ガス再循環装置)を全開にする
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら,点火リ
タードを用いる手法およびEACVを用いる手法では,
エンジンの出力トルクの低減量が充分でないため,空燃
比のリッチ化によるエンジンの出力トルクの変動を充分
に緩和することができない問題がある。またEACVを
用いる手法およびEGRを用いる手法では,エンジンの
出力トルクを低減する際に空気あるいは排気ガスが流れ
る時間に相当するタイムラグがあるため,トルクショッ
クの発生を充分に軽減できない問題がある。
【0005】本発明は前述の事情に鑑みてなされたもの
で,走行用駆動源としてエンジンおよびモータを備えた
ハイブリッド車両において,空燃比のリッチスパイク時
に発生するトルクショックを効果的に軽減することを目
的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に,請求項1に記載された発明は,車輪を駆動するエン
ジンと,このエンジンに接続されてアシスト駆動力およ
び回生制動力を発生するモータと,このモータに電力を
供給するとともに該モータが発生する回生電力で充電さ
れる蓄電手段と,前記モータの駆動および回生を制御す
るモータ制御手段と,前記エンジンに供給される混合気
の空燃比を制御するエンジン制御手段と,このエンジン
制御手段により前記エンジンに供給される混合気の空燃
比がリーンに制御されているときに発生するNOxを吸
着すべく排気通路に設けられたNOx吸着手段とを備え
てなり,前記NOx吸着手段の吸着能力が飽和したとき
該NOx吸着手段に吸着されたNOxを放出して吸
着能力を回復させるべく前記エンジン制御手段により混
合気の空燃比を一時的にリッチ状態に変化させるリッチ
スパイクを実行するハイブリッド車両において,前記N
Ox吸着手段のNOx吸着量を推定すべく,エンジンの
混合気の空燃比がリッチからリーンに切換え制御された
ときは第1の初期値からNOx吸着量のカウントを開始
し,また一旦リッチスパイクが実行された後は第1の初
期値よりも低い第2の初期値からNOx吸着量のカウン
トを開始するNOx吸着量推定カウンタを備え,前記モ
ータ制御手段は,前記NOx吸着量推定カウンタのカウ
ント値が閾値に達して前記エンジン制御手段により前記
リッチスパイクが実行されたときに前記モータに回生制
動力を発生させて空燃比のリッチ化に伴う前記エンジン
の出力トルクの変動を緩和することを特徴とする。
【0007】上記構成によれば,エンジンによる走行中
に制動を行う場合,あるいはエンジンが余剰の駆動力を
発生している場合に,モータに回生制動力を発生させて
回生電力で蓄電手段を充電することによりエネルギーの
回収を行う。またエンジンの駆動力が不足する場合に
は,蓄電手段からの電力でモータにアシスト駆動力を発
生させる。燃料消費率を減少させるべく混合気をリーン
状態にしてエンジンを運転すると,排気ガス中に発生し
たNOxがNOx吸着手段に吸着される。NOx吸着手
段の吸着能力が飽和すると,エンジンの混合気を一時的
リッチ化するリッチスパイクを実行して,NOx吸着
手段に吸着されたNOxを放出するが,混合気のリッチ
化によってエンジンの出力トルクが増加してトルクショ
ックが発生する。しかしながら,混合気をリッチ化する
ときにモータに回生制動力を発生させて前記エンジンの
出力トルクの変動を緩和するので,リッチスパイクによ
って増加したエンジンの出力トルクをモータの回生制動
力で緩和し,しかもモータの回生制動力は充分な大きさ
があり,かつタイムラグなしに即座に発生することか
ら,エンジンの出力トルクの増加によるトルクショック
効果的に軽減することができる。その上,リッチスパ
イクによって増加したエンジンの出力トルクを電気エネ
ルギーとしてバッテリに回収可能となる。またエンジン
の混合気の空燃比がリッチからリーンに切換え制御され
たときは,既にNOx吸着手段に吸着済のNOx量を考
慮してNOx吸着量推定カウンタの初期値を高めに設定
することにより,そのカウント値が早めに閾値に達して
リッチスパイクを開始させることができ,また一旦リッ
チスパイクが実行された後は,NOx吸着手段の吸着能
力が完全に回復していることが保証されることから,N
Ox吸着量推定カウンタの初期値を低く設定することで
NOx吸着手段の容量を充分に生かすことができる。
【0008】また請求項2に記載された発明は,請求項
1の構成に加えて,前記モータ制御手段は,前記蓄電手
段の充電状態を監視して充電不可と判別した場合は前記
モータの回生を禁止することを特徴とする。
【0009】上記構成によれば,蓄電手段が充電不可で
あるときにモータの回生が禁止されるので,過充電によ
る蓄電手段の損傷を回避することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下,本発明の実施の形態を,添
付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【0011】図1〜図3は本発明の一実施例を示すもの
で,図1はハイブリッド車両の全体構成図,図2はリッ
チスパイクの作用を説明するフローチャート,図3はリ
ッチスパイクの作用を説明するタイムチャートである。
【0012】図1に示すように,ハイブリッド車両Vは
駆動輪たる左右一対の前輪Wf,Wfと従動輪たる左右
一対の後輪Wr,Wrとを備えており,その前輪Wf,
Wfを駆動するパワープラントはエンジンEとモータM
とトランスミッションTとを直列に接続して構成され
る。エンジンEから延びる排気通路1には,排気ガス中
のNOxを吸着し得るNOx吸着手段2と,排気騒音を
低減するマフラー3とが設けられる。充放電が可能な蓄
電手段としてのバッテリBとモータMとが,電気回路を
開閉するコンタクタ4と,インバータを含んでモータM
の駆動および回生を制御する制御回路よりなるパワード
ライブユニット5とを介して接続される。またバッテリ
Bの接続された補機用バッテリ6は,ダウンバータ7に
より降圧されたバッテリBの電力で充電される。
【0013】エンジン回転数NEを検出するエンジン回
転数センサS1 と,吸気管内絶対圧PBを検出する吸気
管内絶対圧センサS2 とが接続された電子制御ユニット
Uは,パワードライブユニット5によるモータMの駆動
・回生の制御とエンジンEの空燃比の制御とを司る。す
なわち,エンジンEの駆動力による走行中に制動を行う
場合やエンジンEが余剰の駆動力を発生している場合に
は,パワードライブユニット5を介してモータMに回生
制動力を発生させることにより,該モータMの回生電力
でバッテリBを充電してエネルギーの回収を行う。また
加速時や登坂時にエンジンEの駆動力が不足する場合に
は,パワードライブユニット5を介してバッテリBの電
力でモータMを駆動し,エンジンEの駆動力をアシスト
する。電子制御ユニットUは本発明のエンジン制御手段
を構成し,パワードライブユニット5は本発明のモータ
制御手段を構成する。
【0014】NOx吸着手段2は,燃料消費率を減少さ
せるべくエンジンEの空燃比がリーン状態に制御される
とき,排気ガス中に発生するNOxを吸着する。NOx
吸着手段2の吸着能力が飽和すると,電子制御ユニット
UはエンジンEの空燃比を一時的にリッチ状態に変化さ
せるリッチスパイクを実行することにより,吸着されて
いるNOxを放出してNOx吸着手段2の吸着能力を回
復させる。このようにエンジンEの空燃比を一時的にリ
ッチ状態に変化させると,エンジンEの出力トルクが増
加してトルクショックが発生するが,これにタイミング
を合わせてモータMに回生制動力を発生させることによ
り,エンジンEの出力トルクの増加をモータMの回生制
動力で緩和して前記トルクショックを軽減することがで
きる。
【0015】次に,上記作用を図2のフローチャートお
よび図3のタイムチャートを参照しながら更に説明す
る。
【0016】先ず,ステップS1でリーンバーンフラグ
NLBBSを参照し,エンジンEがリーンバーン状
態(空燃比が18.0〜22,0の状態)にあるか否か
を判断する。例えば車両の発進時には混合気の空燃比が
リッチ状態に制御されるため,リーンバーンフラグF
NLBBSは「0」にクリアされてステップS2に移行
し,例えば車両のクルージング時には混合気の空燃比が
リーン状態に制御されるため,リーンバーンフラグF
NLBBSは「1」にセットされてステップS5に移行
する。
【0017】前記ステップS1でリーンバーンフラグF
NLBBSが「0」にクリアされていてエンジンEが
リーンバーン状態にないとき,ステップS2でリッチス
パイク許可フラグF RSPOKを「0」にクリアす
る。リッチスパイク許可フラグF RSPOKは,それ
が「1」にセットされているとき,NOx吸着手段2の
NOx吸着能力を回復させるべく,空燃比が一時的にリ
ッチ状態に制御されていることを示すものである。続く
ステップS3でNOx吸着量推定カウンタCRSPを第
1の初期値CRSPINT1にセットする。NOx吸着
量推定カウンタCRSPはNOx吸着手段2のNOx吸
着量を推定するためのもので,エンジンEがリーンバー
ン状態に入ると,前記第1の初期値CRSPINT1か
らNOx吸着量のカウントを開始するためのものであ
る。続くステップS4でリッチスパイク空燃比係数KB
SRSPを1.0に設定する。リッチスパイク空燃比係
数KBSRSPが1.0であるとき,リッチスパイクに
よる空燃比のリッチ化は実行されない。
【0018】さて,前記ステップS1でリーンバーンフ
ラグF NLBBSが「1」にセットされていてエンジ
ンEがリーンバーン状態にあるとき,ステップS5でエ
ンジン回転数NEおよび吸気管内絶対圧PBに基づいて
CTSVマップからNOx吸着量の加算値CTSVを検
索し,ステップS6で,この加算値CTSVを前記NO
x吸着量推定カウンタCRSPに加算する。その結果,
エンジン回転数NEおよび吸気管内絶対圧PBに応じて
決定されるNOx吸着量の加算値CTSVが,前記第1
の初期値CRSPINT1からループ毎に加算されるこ
とになる。続くステップS7でNOx吸着量推定カウン
タCRSPが予め設定した閾値CRSPACT以上にな
ると,ステップS8に移行する。
【0019】前記ステップS7で最初にYESになった
とき,ステップS8ではリッチスパイク許可フラグF
RSPOKが未だ「1」にセットされていないため,ス
テップS9に移行してリッチスパイク許可フラグF
SPOKを「1」にセットする。続くステップS10で
エンジン回転数NEに基づいてTMRSPマップからタ
イマー設定時間TMRSPを検索し,ステップS11で
リッチスパイクタイマーtmRSPをセットする。タイ
マー設定時間TMRSPはリッチスパイクを実行する時
間であって,エンジン回転数NEが低いときにタイマー
設定時間TMRSPが長くなり,エンジン回転数NEが
高いときにタイマー設定時間TMRSPが短くなるよう
に設定される。これは,エンジン回転数NEが高いほど
排気ガスの流量が多いために,NOx吸着手段2に吸着
されたNOxがリッチスパイクにより速やかに放出され
るからである。
【0020】而して,ステップS12でエンジン回転数
NEおよび吸気管内絶対圧PBに基づいて空燃比係数マ
ップからリッチスパイク空燃比係数KBSRSPを検索
し,このリッチスパイク空燃比係数KBSRSPに基づ
いてエンジンEの空燃比をリッチ化することにより,N
Ox吸着手段2に吸着されたNOxを放出する。続くス
テップS13でバッテリBが充電可能であるか否かを判
断し,充電可能であれば,ステップS14でエンジン回
転数NEおよび吸気管内絶対圧PBに基づいてモータM
の回生量をマップ検索し,その回生量が得られるように
モータMを回生制御する。その結果,リッチスパイクに
よって増加したエンジンEの出力トルクをモータMの回
生制動力で緩和し,トルクショックの発生を軽減するこ
とができる。モータMの回生制動力は充分な大きさがあ
り,かつタイムラグなしに即座に発生するので,エンジ
ンEの出力トルクの増加によるトルクショックを効果的
に軽減することができる。しかもリッチスパイクによっ
て増加したエンジンEの出力トルクを電気エネルギーと
してバッテリBに回収することが可能となる。バッテリ
Bに回収された電気エネルギーは,モータMの駆動に利
用されて車両の加速時等にエンジンEの駆動力をアシス
トする。
【0021】バッテリBの充電可否の判断は,例えばバ
ッテリBの最大電圧が180ボルトの場合には,その8
0%程度の150ボルトを基準電圧とし,バッテリ電圧
が前記基準電圧である150ボルト未満である場合に充
電可能と判断し,前記基準電圧以上である場合に充電不
能と判断する。これにより,過充電によるバッテリBの
損傷を回避することができる。また,リッチスパイク時
のモータMの回生量は,エンジン回転数NEが高いほ
ど,かつ吸気管内絶対圧PBが高いほど大きくなるよう
に設定される。
【0022】次のループでは,前記ステップS8でリッ
チスパイク許可フラグF RSPOKが既に「1」にセ
ットされているため,ステップS15に移行する。ステ
ップS15で,前記ステップS11でセットしたリッチ
スパイクタイマーtmRSPがカウント中であれば,前
記ステップS12〜S14を繰り返してリッチスパイク
およびモータMの回生を継続する。そして前記ステップ
S15でリッチスパイクタイマーtmRSPがタイムア
ップすると,すなわちNOx吸着手段2のNOx吸着能
力が回復したと判断すると,ステップS16に移行して
リッチスパイク許可フラグF RSPOKを「0」にク
リアするとともに,ステップS17でNOx吸着量推定
カウンタCRSPを第2の初期値CRSPINT2にセ
ットし,更にステップS18でリッチスパイク空燃比係
数KBSRSPを1.0に復帰させる。
【0023】図3から明らかなように,第2の初期値C
RSPINT2は第1の初期値CRSPINT1よりも
低く設定されている。その理由は,エンジンEの混合気
の空燃比がリッチからリーンに切り換えられたとき,既
にある程度のNOxがNOx吸着手段2に吸着されてい
るので,その吸着済のNOx量を考慮して第1の初期値
CRSPINT1を高めに設定することにより,NOx
吸着量推定カウンタCRSPのカウント値が早めに閾値
CRSPACTに達してリッチスパイクが開始されるよ
うにしている。そして一旦リッチスパイクが実行された
後は,NOx吸着手段2の吸着能力が完全に回復してい
ることが保証されるので,第2の初期値CRSPINT
2を低く設定することにより,NOx吸着手段2の容量
を充分に生かせるようになっている。
【0024】以上,本発明の実施例を詳述したが,本発
明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行う
ことができる。
【0025】例えば,実施例では蓄電手段としてバッテ
リBを例示したが,バッテリBに代えてキャパシタを用
いることも可能である。またバッテリBの充電可否の判
断をバッテリBの電圧に基づいて行う代わりに,バッテ
リBの残容量に基づいて行うことも可能である。
【0026】
【発明の効果】以上のように請求項1に記載された発明
によれば,空燃比がリーンに制御されているときに発生
するNOxを吸着するNOx吸着手段の吸着能力が飽和
したときに,そのNOxを放出して吸着能力を回復させ
るべく空燃比を一時的にリッチ状態に変化させるリッチ
スパイクを実行するハイブリッド車両において,NOx
吸着手段のNOx吸着量を推定するためのNOx吸着量
推定カウンタのカウント値が閾値に達してリッチスパイ
クが実行されたときに,モータに回生制動力を発生させ
て空燃比のリッチ化に伴うエンジンの出力トルクの増加
側への変動を緩和するので,リッチスパイクによって増
加したエンジンの出力トルクをモータの回生制動力で緩
和し,しかもモータの回生制動力は充分な大きさがあ
り,かつタイムラグなしに即座に発生することから,エ
ンジンの出力トルクの増加によるトルクショックを効果
的に軽減することができる。その上,リッチスパイクに
よって増加したエンジンの出力トルクを電気エネルギー
としてバッテリに回収可能となり,その回収エネルギー
は,モータの駆動に利用されて車両の加速時等にエンジ
ンの駆動力を有効にアシストできる。
【0027】また特に上記NOx吸着量推定カウンタ
は,エンジンの混合気の空燃比がリッチからリーンに切
換え制御されたときは第1の初期値からNOx吸着量の
カウントを開始し,また一旦リッチスパイクが実行され
た後は第1の初期値よりも低い第2の初期値からNOx
吸着量のカウントを開始するので,エンジンの混合気の
空燃比がリッチからリーンに切換え制御されたときは,
既にNOx吸着手段に吸着済のNOx量を考慮して第1
の初期値を高めに設定することにより,NOx吸着量推
定カウンタのカウント値が早めに閾値に達してリッチス
パイクを開始させることができ,また一旦リッチスパイ
クが実行された後は,NOx吸着手段の吸着能力が完全
に回復していることが保証されることから,第2の初期
値を低く設定することでNOx吸着手段の容量を充分に
生かすことができる。
【0028】また請求項2に記載された発明によれば,
蓄電手段が充電不可であるときにモータの回生が禁止さ
れるので,過充電による蓄電手段の損傷を回避すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ハイブリッド車両の全体構成図
【図2】リッチスパイクの作用を説明するフローチャー
【図3】リッチスパイクの作用を説明するタイムチャー
【符号の説明】CRSP NOx吸着量推定カウンタ CRSPACT 閾値 CRSPINT1 第1の初期値 CRSPINT2 第2の初期値 B バッテリ(蓄電手段) E エンジン M モータ U 電子制御ユニット(エンジン制御手段) Wf 前輪(車輪) 1 排気通路 2 NOx吸着手段 5 パワードライブユニット(モータ制御手
段)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI F02D 41/04 305 F02D 45/00 312Z 45/00 312 F02P 5/15 B F02P 5/15 B60K 9/00 E (72)発明者 大野 弘志 埼玉県和光市中央1丁目4番1号 株式 会社本田技術研究所内 (56)参考文献 特開 平9−72229(JP,A) 特開 平6−108824(JP,A) 特開 平7−75209(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02D 29/00 - 29/06 F02D 41/00 - 41/40 B60L 11/14 F01N 3/08 - 3/38

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 車輪(Wf)を駆動するエンジン(E)
    と, このエンジン(E)に接続されてアシスト駆動力および
    回生制動力を発生するモータ(M)と, このモータ(M)に電力を供給するとともに該モータ
    (M)が発生する回生電力で充電される蓄電手段(B)
    と, 前記モータ(M)の駆動および回生を制御するモータ制
    御手段(5)と,前記エンジン(E)に供給される混合
    気の空燃比を制御するエンジン制御手段(U)と, このエンジン制御手段(U)により前記エンジン(E)
    に供給される混合気の空燃比がリーンに制御されている
    ときに発生するNOxを吸着すべく排気通路(1)に設
    けられたNOx吸着手段(2)とを備えてなり, 前記NOx吸着手段(2)の吸着能力が飽和したとき
    該NOx吸着手段(2)に吸着されたNOxを放出
    して吸着能力を回復させるべく前記エンジン制御手段
    (U)により混合気の空燃比を一時的にリッチ状態に変
    化させるリッチスパイクを実行するハイブリッド車両に
    おいて,前記NOx吸着手段(2)のNOx吸着量を推定すべ
    く,エンジン(E)の混合気の空燃比がリッチからリー
    ンに切換え制御されたときは第1の初期値(CRSPI
    NT1)からNOx吸着量のカウントを開始し,また一
    旦リッチスパイクが実行された後は第1の初期値(CR
    SPINT1)よりも低い第2の初期値(CRSPIN
    T2)からNOx吸着量のカウントを開始するNOx吸
    着量推定カウンタ(CRSP)を備え, 前記モータ制御手段(5)は,前記NOx吸着量推定カ
    ウンタ(CRSP)のカウント値が閾値(CRSPAC
    T)に達して前記エンジン制御手段(U)により前記リ
    ッチスパイクが実行されたときに前記モータ(M)に回
    生制動力を発生させて空燃比のリッチ化に伴う前記エン
    ジン(E)の出力トルクの変動を緩和することを特徴と
    する,ハイブリッド車両におけるトルクショック軽減装
    置。
  2. 【請求項2】 前記モータ制御手段(5)は,前記蓄電
    手段(B)の充電状態を監視して充電不可と判別した場
    合は前記モータ(M)の回生を禁止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におけるトルク
    ショック軽減装置。
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