JP3574049B2 - ハイブリッド自動車 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハイブリッド自動車に関し、特に、ハイブリッド自動車の排気浄化性能を向上させる装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、大気中への排気ガスの排出を抑えるために、電気自動車の開発が進められている。ところが、電気エネルギーのみを利用して車両を走行させる電気自動車は、電気エネルギーを蓄えておく蓄電装置の容量により航続距離が制限されてしまう。逆に、十分な航続距離を得ようとすれば、膨大な量の蓄電装置が必要となり、車両の走行性能を著しく悪化させてしまう。
【０００３】
そこで、化石燃料を使用してエンジンを運転し、このエンジンの機械エネルギーと上述の電気エネルギーとを併用することにより、蓄電装置を小型化して十分な航続距離と車両の走行性能を両立させたハイブリッド自動車の開発も進められている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ハイブリッド自動車の一種であるパラレルハイブリッド車は、電気によるモータ走行と、化石燃料によるエンジン走行とを切り換えて走行を行う。このパラレルハイブリッド車において、モータ走行が長い時間行われると、この間はエンジンが止められるため、エンジンが駆動している間に、このエンジンから排出されていた高温の排気ガスは、長い時間排気通路に流れず、したがって、この排気通路にある触媒の温度が下がり、触媒の浄化性能が悪化してしまう。
【０００５】
従って、モータ走行が長い時間行われた後には触媒の温度が下がったままなので、その状態でその後エンジン走行とモータ走行とが切り換えられると、エンジン走行に切り換えられる毎にその直後に、有害物質の排出が増加してしまうという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、モータによる走行が長い時間行われた後には特別走行モードに切り換えて、速やかに触媒の温度を上昇させるようにして有害物質の排出が増加してしまうことがないハイブリッド自動車を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、走行モードとして、アクセル開度に応じてモータ走行とエンジン走行とを切り換えながら走行する通常走行モードを備えたハイブリッド自動車において、前記アクセル開度にかかわらずエンジン（実施形態ではエンジンＥ）のみで走行する特別走行モードと、前記通常走行モードと特別走行モードとを切り換え可能な切り換え手段（実施形態では制御回路２３）と、前記エンジン走行に使用されるエンジンの排気系（実施形態では排気系１６）に設けられた触媒（実施形態では触媒１７）の温度を検出する温度検出手段（実施形態では触媒温度センサ１８）と、この温度検出手段によって検出された温度から、前記触媒が活性化されているか否かを判断する判断手段（実施形態では制御回路２３）とを設け、前記判断手段が、触媒が活性化されていないと判断した場合に、前記切り換え手段は、走行モードを強制的に特別走行モードに切り換え、前記温度検出手段は、前記モータ走行が所定の時間継続した場合に、触媒の温度を検出することを特徴とするハイブリッド自動車である。
【０００８】
上記構成によれば、判断手段が、触媒が活性化されているか否かを判断し、触媒が活性化されていないと判断した場合に、切り換え手段が、通常走行モードをエンジンのみで走行する特別走行モードに切り換えるので、エンジンから高温の排気ガスが排気系に設けられた触媒に送られ、触媒の温度が上がり、触媒が活性化され、有害物質の排出の増加が防止される。また、通常走行モードにおけるモータ走行が所定の時間継続し、この間エンジンが停止され、触媒の温度が下がり、触媒が活性化されていない状態になる可能性が高まると、触媒の温度が検出され、検出された温度に基づいて、判断手段が、触媒が活性化されているか否かを判断し、触媒が活性化されていないと判断した場合に、切り換え手段が、通常走行モードをエンジンのみで走行する特別走行モードに切り換えるので、エンジンから高温の排気ガスが排気系に設けられた触媒に送られ、触媒の温度が上がり、触媒が活性化され、有害物質の排出の増加が防止される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、ハイブリッド自動車の動力伝達系およびこの動力伝達系を制御するための制御系の模式図である。動力伝達系において、エンジンＥの動力は、サブモータＭＴＲ１およびオイル・ポンプ１を介して、前後進切り替え用のプラネタリー・ギア２に入力される。このプラネタリー・ギア２は、図示していないセレクトレバーに機械的に連結されており、このセレクトレバーの操作により、ＣＶＴ（無段変速機）３の駆動側プーリ４に入力され、エンジンＥから出力される動力の駆動側プーリ４への入力回転方向を切り替えるようになっている。
【００１２】
また、駆動側プーリ４の回転は、金属ベルト５を介して被動側プーリ６に伝えられる。ここに、駆動側プーリ４と被動側プーリ６との回転数比は、各プーリに対する金属ベルト５の巻き付き径により決まり、この巻き付き径は、各プーリの側室７、８に与えた油圧により発生する押しつけ力によって制御される。なお、この油圧は、エンジンＥによって駆動される前記オイル・ポンプ１により発生し、油圧制御装置９を介して側室７、８に供給される。
【００１３】
被動側プーリ６は、一対の係合要素１０、１１からなるクラッチ１２、最終減速機１３およびギア１４を介して駆動／回生用のメインモータＭＴＲ２の出力軸に接続されている。被動側プーリ６の駆動力は、最終減速機１３を介してデファレンシャル・ギア２５に伝達され、伝達された駆動力はさらに車軸１５に伝達され、駆動輪Ｗを回転させる。また、メインモータＭＴＲ２の駆動力は、ギア１４、最終減速機１３およびデファレンシャル・ギア２５を介して車軸１５に伝達され、駆動輪Ｗを回転させるようになっている。
【００１４】
前記エンジンＥからの排気ガスは、排気系１６を経由して大気中に排出される。この排気系１６内には、排気ガスを浄化するための触媒１７が設けられている。また、排気系１６には、触媒１７の温度を検出するための触媒温度センサ１８が設けられている。
【００１５】
また、前記エンジンＥには、エンジンＥの冷却水の水温を検出するための水温センサ１９が設けられている。
【００１６】
サブモータＭＴＲ１およびメインモータＭＴＲ２は、パワードライブユニット２０によって回転作動を制御される。パワードライブユニット２０には、バッテリ２１から電気エネルギーが供給され、この電気エネルギーは、前記パワードライブユニット２０を介してサブモータＭＴＲ１およびメインモータＭＴＲ２に供給される。バッテリ２１には、このバッテリの残容量を検出するための電圧センサ２２が設けられている。
【００１７】
上記動力伝達系は、制御回路２３によって制御される。すなわち、制御回路２３には、前記触媒温度センサ１８、水温センサ１９および電圧センサ２２の検出結果が入力され、これにより制御回路２３は、触媒１７の温度、エンジンＥの冷却水の水温およびバッテリ２１の残容量を把握できるようになっている。
【００１８】
また、制御回路２３は、油圧制御装置９とも接続されており、油圧制御装置９を介してＣＶＴ３の各側室７、８に供給される油圧を検出・制御できるようになっている。これにより、制御回路２３は、ＣＶＴ３の変速比を把握すると共に、制御できるようになっている。
【００１９】
さらに、制御回路２３は、クラッチ１２の係合要素１１、１２の分離または結合を制御するためのクラッチ制御用アクチュエータ２４に接続され、クラッチ１２の結合・開放動作を制御できるようになっている。
【００２０】
次に、本実施形態の動作を図２のフローチャートを参照して説明する。図２は、走行モードを通常走行モードと特別走行モードとに切り換えるためのフローチャートであり、モータによる走行が、ある一定時間継続した場合に実行される。なお、以下の文中におけるＳ１等の符号は、フローチャート中のステップを示す。
【００２１】
まず、触媒温度センサ１８によって触媒温度Ｔｃａｔが検出される（Ｓ１）。次に、検出された触媒温度Ｔｃａｔが、基準温度すなわち触媒が活性化されている下限温度ＴＣＡＴ０と比較され、Ｔｃａｔ＜ＴＣＡＴ０である場合、すなわち触媒温度が基準温度よりも低いことにより触媒が活性化されていない場合にはＳ７へ進み、これ以外の場合にはＳ３へ進む。
【００２２】
Ｓ３では、水温センサ１９で検出された水温Ｔｗｏｕｔが、水温の基準温度ＷＡＲＭＵＰＴＷと比較され、Ｔｗｏｕｔ＜ＷＡＲＭＵＰＴＷである場合にはＳ７へ進み、これ以外の場合にはＳ４へ進む。
【００２３】
Ｓ４では、電圧センサ２２で検出されたバッテリの残容量Ｓｏｃが、バッテリの残容量の基準値ＳＯＣＬＬＩＭＩＴと比較され、Ｓｏｃ＜ＳＯＣＬＬＩＭＩＴである場合にはＳ７へ進み、これ以外の場合にはＳ５へ進む。
【００２４】
Ｓ５では、走行モードが、ＥＶ／Ｅｎｇ．モード、すなわちモータ走行（ＥＶ走行）とエンジン走行（Ｅｎｇ走行）とが併用され、アクセル開度を含むその時の運転状態によってこれらが切り換えられる通常走行モードとされる。そして、次のＳ６で、強制エンジン始動フラグＦ＿ＥｎｇＯｎが０とされる。
【００２５】
Ｓ７では、走行モードが、強制Ｅｎｇ．モード、すなわちアクセル開度を含むその時の運転状態とは無関係に強制的にエンジンのみで走行がなされる特別走行モードとされる。そして、次のＳ８で、強制エンジン始動フラグＦ＿ＥｎｇＯｎが１とされる。
【００２６】
以上のフローチャートにより、図３に示すように、触媒温度Ｔｃａｔが下限温度ＴＣＡＴ０より低くなると、強制エンジン始動フラグＦ＿ＥｎｇＯｎが１とされる。この強制エンジン始動フラグＦ＿ＥｎｇＯｎは、上記のフローチャートとは別のフローチャート中で検出され、Ｆ＿ＥｎｇＯｎが１の場合には、強制的にエンジンＥが始動される。
【００２７】
また、上記のフローチャートによれば、エンジンＥの冷却水の水温Ｔｗｏｕｔが基準温度ＷＡＲＭＵＰＴＷより低くなると、強制エンジン始動フラグＦ＿ＥｎｇＯｎが１とされ、強制的にエンジンＥが始動される。
【００２８】
さらに、上記のフローチャートによれば、バッテリ２１の残容量Ｓｏｃが基準値ＳＯＣＬＬＩＭＩＴより低くなると、強制エンジン始動フラグＦ＿ＥｎｇＯｎが１とされ、強制的にエンジンＥが始動される。さらに、この場合には、充電モードに入り、エンジンＥによってサブモータＭＴＲ１が回転させられ、このサブモータＭＴＲ１によって発電された電気エネルギーがバッテリ２１に充電される。
尚、前記実施形態では、温度検出手段として触媒の温度等を直接検出する触媒温度センサ１８を用いた場合について説明しているが、触媒の温度はエンジン水温や運転状態に基づき算出することができるため、このような算出手段を触媒の温度検出手段として使用することも可能である。
【００２９】
【発明の効果】
請求項１に記載した発明によれば、通常走行モード中にモータによる走行が続き、触媒の温度が下がり、触媒が活性化されていない状態になりそうなときには、特別走行モードにより強制的にエンジンが始動され、高温の排気ガスが触媒に送られるので、触媒の温度が上がり、触媒は活性化された状態を保ち、有害物質の排出の増加が防止される。
また、通常走行モード中にモータによる走行が所定時間継続することによりその間エンジンが停止されると、触媒の温度が検出され、検出された温度に基づいて、判断手段が、触媒が活性化されているか否かを判断し、触媒が活性化されていないと判断した場合に、切り換え手段が、通常走行モードをエンジンのみで走行する特別走行モードに切り換えるので、エンジンから高温の排気ガスが排気系に設けられた触媒に送られ、触媒の温度が上がり、触媒が活性化され、有害物質の排出の増加が防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態であるハイブリッド自動車の動力伝達系および制御系の模式図。
【図２】走行モードを切り換えるためのフローチャート。
【図３】触媒温度、強制エンジン始動フラグおよびエンジン回転数の関係を示すグラフ。
【符号の説明】
Ｅ エンジン ＭＴＲ１ サブモータ
ＭＴＲ２ メインモータ Ｗ 駆動輪
１ オイル・ポンプ ２ プラネタリー・ギア
３ ＣＶＴ ４ 駆動側プーリ
５ 金属ベルト ６ 被動側プーリ
７、８ 側室 ９ 油圧制御装置
１０、１１ 係合要素 １２ クラッチ
１３ 最終減速機 １４ ギア
１５ 車軸 １６ 排気系
１７ 触媒 １８ 触媒温度センサ
１９ 水温センサ ２０ パワードライブユニット
２１ バッテリ ２２ 電圧センサ
２３ 制御回路 ２４ クラッチ制御用アクチュエータ
２５ デファレンシャル・ギア

Claims (1)

  1. 走行モードとして、アクセル開度に応じてモータ走行とエンジン走行とを切り換えながら走行する通常走行モードを備えたハイブリッド自動車において、
    前記アクセル開度にかかわらずエンジンのみで走行する特別走行モードと、前記通常走行モードと特別走行モードとを切り換え可能な切り換え手段と、
    前記エンジン走行に使用されるエンジンの排気系に設けられた触媒の温度を検出する温度検出手段と、
    この温度検出手段によって検出された温度から、前記触媒が活性化されているか否かを判断する判断手段とを設け、
    前記判断手段が、触媒が活性化されていないと判断した場合に、前記切り換え手段は、走行モードを強制的に特別走行モードに切り換え、
    前記温度検出手段は、前記モータ走行が所定の時間継続した場合に、触媒の温度を検出することを特徴とするハイブリッド自動車。
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