JP3575184B2 - ハイブリッド型車両 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンと走行用モータとを備えたハイブリッド型車両に関し、詳しくはエンジンの排ガスを浄化する触媒を暖機する触媒温度制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のハイブリッド型車両として、例えば、特開平６−１７８４０１号公報等が知られている。ハイブリッド型車両では、バッテリに蓄積された電力の供給により走行用モータだけで走行できるので、エンジンを停止させることが多い。エンジンの停止状態からエンジンを始動させる場合に、触媒が所定温度以下であると十分な浄化能力が得られない。こうした課題を解決するために、従来の技術では、触媒に近接して電熱ヒータを設け、この電熱ヒータに電力を供給することにより触媒を暖機している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の技術では、バッテリの充電量が所定以下の場合に、触媒の暖機に十分な電力を供給すると、走行用モータへ供給できる電力が少なくなり、車両の動力性能を損なう場合がある。逆に、動力性能を重視して走行用モータへの電力を優先すれば触媒の暖機が不十分となり、エミッションの低下を招くという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記従来の技術の問題を解決するものであり、エンジンの排ガスを浄化する触媒を電熱ヒータへの通電により暖機する装置において、車両の動力性能とエミッションとの向上を両立させたハイブリッド型車両を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上記課題を解決するためになされた第１の発明は、
車輪側の駆動軸に連結されかつ該駆動軸を少なくとも一方の出力で走行させるエンジン及び走行用モータと、
エンジンの駆動力で発電する発電機と、
発電機の発電電力を充電すると共に走行用モータに電力を供給するバッテリと、
エンジンの排気通路に設けられ、該排気通路を通る排ガスを浄化する触媒と、該触媒を加熱するための電熱ヒータとを有する触媒コンバータと、
を備え、エンジンの駆動力で発電機を発電して、その発電電力をバッテリに充電すると共にバッテリに充電した電力を走行用モータに供給して得られた駆動力により走行するハイブリッド型車両において、
上記バッテリの充電量を検出する充電量検出手段と、
充電量検出手段により検出された充電量に基づいて、上記走行用モータに供給するモータ供給電力と、上記電熱ヒータに供給するヒータ供給電力との配分を定めて、走行用モータ及び電熱ヒータを制御する供給電力制御手段と、
を備えていることを特徴とする。
【０００６】
第１の発明におけるハイブリッド型車両は、エンジンまたは走行用モータの少なくとも一方の駆動力により車輪に連結された駆動軸を駆動して走行する。このハイブリッド型車両のエンジンには、排ガスを浄化するために排気通路に触媒が設けられている。触媒は、所定温度以上で排ガスの浄化率を高めることができるから、エンジンの停止時やエンジンが駆動されていてもその低出力時のように触媒の温度が低い場合に電熱ヒータへの通電により加熱される。電熱ヒータへの通電は、バッテリの充電量に基づいて供給電力制御手段によって行なわれる。すなわち、供給電力制御手段は、バッテリの充電量に基づいて、走行用モータへ供給するモータ供給電力と、電熱ヒータへ供給するヒータ供給電力との配分を定めて走行用モータ及び電熱ヒータを制御する。このような電力の配分として、充電量に基づいて、車両の動力性能を損なわないための走行用モータへの電力と、触媒の暖機に必要な電力とを定めることにより、車両の動力性能とエミッションの両立を図ることができる。
【０００７】
また、第２の発明は、
車輪側の駆動軸に連結されかつ該駆動軸を少なくとも一方の出力で走行させるエンジン及び走行用モータと、
エンジンの駆動力で発電する発電機と、
発電機の発電電力を充電すると共に走行用モータに電力を供給するバッテリと、
エンジンの排気通路に設けられ、該排気通路を通る排ガスを浄化する触媒と、該触媒を加熱するための電熱ヒータとを有する触媒コンバータと、
を備え、エンジンの駆動力で発電機を発電してその発電電力をバッテリに充電し、該バッテリに充電した電力を上記電熱ヒータ及び走行用モータに供給することにより該電熱ヒータを加熱するとともに走行用モータで得られた駆動力により走行するハイブリッド型車両において、
上記バッテリの充電量を検出する充電量検出手段と、
エンジンの始動要求時に、充電量検出手段により検出された充電量に基づいて、上記走行用モータに供給するモータ供給電力と、上記電熱ヒータに供給するヒータ供給電力との配分を定めて、走行用モータ及び電熱ヒータを制御する供給電力制御手段と、
供給電力制御手段により電熱ヒータへ上記ヒータ供給電力が供給された後にエンジンを始動するエンジン始動手段と、
を備えていることを特徴とする。
【０００８】
また、第２の発明では、以下の課題を解決している。すなわち、エンジンが停止しているときには、触媒が排ガスにより加熱されず、触媒の温度が低い状態になっている。この状態からエンジンを始動させるとエミッションの低下を招きやすいから、バッテリから電熱ヒータへ電力を供給して触媒を暖機する要求が大きい。この場合に電熱ヒータへの供給電力を単に大きくすると、走行用モータへの供給電力が減少して車両の動力性能が低下することになる。
【０００９】
第２の発明は、こうした課題を解決する手段として供給電力制御手段により、エンジンの始動要求時におけるヒータ供給電力とモータ供給電力との配分を定めて、車両の動力性能とエミッションの両立を図っている。
【００１０】
こうした供給電力制御手段による電力の配分の好適な態様として、バッテリの充電量の大小にかかわらず、ヒータ供給電力量をほぼ一定にし、上記充電量が小さくなるにしたがって該所定時間当たりに供給されるモータ供給電力量を小さく設定する。よって、バッテリの充電量にかかわらず、ほぼ一定の電力量が電熱ヒータに供給されるから、触媒の暖機を十分に達成できる。
【００１１】
また、ヒータ供給電力量は、ヒータ電流値を減らしてヒータ通電時間を長くしたヒータ供給電力にて電熱ヒータに供給され、モータ供給電力量は、ヒータ電流値を減らした分の電流をモータ電流値に加えることで、モータ電流値の配分を大きくしたモータ供給電力にて走行用モータへ供給される。これにより、伝熱ヒータを加熱する時間は長くかかるが、ヒータ電流値を減らした分だけモータ電流値を大きくしたモータ供給電力が走行用モータに供給されるから、車両の動力性能の低下を防止することができる。
【００１２】
なお、ハイブリッド車は、車輪側の駆動軸を、エンジン及び走行用モータの出力のうち少なくとも一方で走行させるものであればよく、その構成は特に限定されない。すなわち、ハイブリッド車は、▲１▼車輪側の駆動軸を直接駆動可能な駆動系が２系統（エンジンと走行用モータ）である、いわゆるパラレルハイブリッド車両のほか、▲２▼駆動軸の駆動が走行用モータのみで、他方の動力源（エンジンと発電機）が走行用モータへの動力供給源として構成される、いわゆるシリーズハイブリッド車両であってもよく、▲３▼エンジンで発生した機械出力を、駆動軸に駆動する出力と走行用モータを駆動する電気エネルギとに分配する分配手段を備え、パラレルとシリーズの両機能を合わせ持つものであってもよい。なお、上記分配手段は、エンジンの機械出力を１個の遊星歯車を用いて分配する機械分配式のほか、エンジンの機械出力をモータを用いて分配する電気分配式のいずれであってもよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以上説明した本発明の構成・作用を一層明らかにするために、以下本発明の好適な実施例について説明する。
【００１４】
図１は本発明の一実施の形態にかかるエンジンを搭載したハイブリッド型車両を表わす概略構成図である。このハイブリッド型車両は、エンジンの出力をプラネタリギア装置により分配して、駆動輪を直接駆動すると共に、発電機を駆動してその発電電力で走行用モータを駆動する機械分配式である。ハイブリッド型車両は、図示しない燃料タンクから燃料の供給を受けて駆動されるエンジン１０を備えており、その出力軸はプラネタリギア装置１２に接続されている。プラネタリギア装置１２は、３つの入出力軸を有し、その１つの軸がエンジン１０に連結され、他の軸が発電機１４と走行用モータ１６とにそれぞれ連結されており、エンジン１０の出力軸の回転運動が、プラネタリギア装置１２により発電機１４側、走行用モータ１６側の一方あるいは双方側に配分伝達される。走行用モータ１６の出力軸は、ディファレンシャルギア１７に接続され、最終的な目的である車両の駆動輪１８Ｒ，１８Ｌに連結されている。また、発電機１４は、バッテリ１９に接続されている。バッテリ１９は、発電機１４による発電電力で充電されると共に走行用モータ１６に電力を供給する。
【００１５】
図２はエンジン１０の外観を示す概略構成図、図３はエンジン１０を断面で示した概略構成図である。エンジン１０は、ガソリンにより運転されるガソリンエンジンであり、多気筒のシリンダ２０の上流側に吸気系３０と、下流側に排気系４０を備えている。吸気系３０は、吸気管３１と、吸気管３１の上流側に装着したエアクリーナ３２と、吸気管３１内に設けられたスロットル弁３３と、スロットル弁３３を開閉駆動するスロットル弁モータ３４と、吸気管３１の下流側に接続されたインテークマニホールド３５とを備え、吸気弁２１を介してシリンダ２０内の燃焼室２２に接続されている。
【００１６】
また、排気系４０は、シリンダ２０から排気弁２３を介して接続されたエキゾーストマニホールド４１と、エキゾーストマニホールド４１に接続された排気管４２と、排気管４２に装着されて排ガスを浄化する触媒コンバータ４３と、触媒コンバータ４３の下流側に設けられたマフラ４４とを備えている。触媒コンバータ４３は、触媒４３ａと、バッテリ１９からの通電で発熱しかつ触媒４３ａを加熱する電熱ヒータ４３ｂとを備えている。触媒４３ａは、排ガス中の炭化水素、一酸化炭素、酸化窒素を浄化する三元触媒から構成されており、電熱ヒータ４３ｂの通電加熱により、約３５０℃以上の温度で高い浄化率で排ガスを活性化するものである。
【００１７】
エンジン１０は、吸気系３０を介して吸入した空気と、燃料噴射弁２４から噴射されたガソリンとの混合気を燃焼室２２に吸入し、この混合気の爆発により押し下げられるピストン２５の運動をクランクシャフトの回転運動に変換する。上記エンジン１０、発電機１４及び走行用モータ１６の出力は、車両コントローラ６０により制御される。図４は車両コントローラ６０を中心としたハイブリッド型車両の制御系のブロック図である。
【００１８】
車両コントローラ６０は、図示するようにマイクロコンピュータを中心とする論理演算回路として構成され、詳しくは、予め設定された制御プログラムに従って各種演算処理を実行するＣＰＵ６１と、ＣＰＵ６１で各種演算処理を実行するのに必要な制御プログラムや制御データ等が予め格納されたＲＯＭ６２と、同じくＣＰＵ６１で各種演算処理を実行するのに必要な各種データが一時的に読み書きされるＲＡＭ６３と、電源オフ時においてもデータを保持可能なバックアップＲＡＭ６４と、車両情報を入力するＡ／Ｄコンバータ６５および入力処理回路６６と、ＣＰＵ６１での演算結果に応じてエンジン１０のスロットル弁モータ３４等の各種アクチュエータへの駆動信号を出力したり、電熱ヒータ４３ｂへの電力を制御する制御信号を出力する出力処理回路６７等を備えている。
【００１９】
車両コントローラ６０は、各種車両情報を検出するセンサやスイッチの検出信号やデータを読み込んで制御を実行するが、センサ及びスイッチとして、次のようなものが備えられている。すなわち、イグニッションスイッチ７０、運転者によるアクセルペダルの踏込量を検出するアクセルセンサ７１、車両の速度を検出する車速センサ７２、スロットル弁３３のスロットル開度を検出するスロットルポジションセンサ７３、エンジン１０の回転数を検出するエンジン回転数センサ７５、吸気管３１の圧力を検出する吸気圧センサ７６、バッテリ１９の充電量を検出するバッテリ容量センサ７８、等が備えられており、さらに、エンジン１０の各種温度を検出するためのセンサ、つまり、排ガスの温度を検出する排気温センサ８１、触媒４３ａの温度を検出する触媒温センサ８２が備えられている。これらセンサやスイッチ等は、Ａ／Ｄコンバータ６５および入力処理回路６６と電気的に接続されており、車両情報が車両コントローラ６０に取り込まれる。
【００２０】
次に、上記車両コントローラ６０による車両走行制御処理について説明する。車両コントローラ６０は、アクセルペダルの踏込量や車速等に基づいて、エンジン１０、発電機１４、走行用モータ１６の制御を実行する。すなわち、車両コントローラ６０は、アクセルペダルの踏込量や車速等に基づいて、車軸要求出力を算出し、この車軸要求出力にバッテリ１９への充電量を加減算したエンジン駆動力を算出してエンジン１０を駆動し、この駆動出力をプラネタリギア装置１２を介して駆動輪１８Ｒ，１８Ｌに直接伝達させる。また、車両コントローラ６０は、発電機１４による発電出力を走行用モータ１６に供給したり、バッテリ１９へ充電する制御を行なっている。
【００２１】
また、車両コントローラ６０は、エンジン１０の始動時における触媒暖機処理を実行している。すなわち、本処理は、エンジン１０が停止している状態でありかつバッテリ１９による電力で走行用モータ１６により走行している場合等において、エンジン１０の始動前に、電熱ヒータ４３ｂに通電して触媒４３ａを加熱する処理である。
【００２２】
図５はエンジン１０の始動時における触媒暖機処理を説明するフローチャートである。図５において、まず、ステップＳ１０２にて、イグニッションスイッチ７０がオンか否かの判定が実行される。イグニッションスイッチ７０のオンを判定条件としたのは、運転者による走行意思がある場合におけるエンジン１０の始動要求をすべて考慮したものであり、つまり、走行用モータ１６だけで走行している状態からエンジン１０を始動したい要求がある場合や、車両が一時停止している状態からエンジン１０を始動させたい要求がある場合等を考慮したものである。
【００２３】
ステップＳ１０２にてイグニッションスイッチ７０がオンされていると判定されたときに、ステップＳ１０４へ進み、エンジン１０が停止しているか否かが判定される。この判定は、エンジン回転数センサ７５からの検出信号に基づいて、エンジン１０が所定回転数以上で回転しているか否かで判定される。
【００２４】
上記ステップＳ１０４にて、エンジン１０が停止していると判定されると、ステップＳ１０６へ進み、エンジン１０の始動要求があるか否かが判定される。エンジン１０の始動要求として、例えば、２つの場合がある。
▲１▼ 長い登坂走行の場合のように大きな駆動力を必要とし、走行用モータ１６の駆動力だけでは不足しており、エンジン１０の駆動力を加えたいと判定した場合である。この場合におけるエンジン１０の駆動力は、プラネタリギア装置１２及び走行用モータ１６を介して駆動輪１８Ｒ，１８Ｌ側へ伝達される。
▲２▼ バッテリ１９の充電量ＳＯＣが所定充電量（２０〜３０％）以下になり、エンジン１０の駆動力で発電機１４を介して発電してバッテリ１９に充電したいと判定した場合である。これらの始動要求▲１▼及び▲２▼は、図示しない他のルーチンで設定されるフラグにより判定される。
【００２５】
続くステップＳ１０８では、バッテリ容量センサ７８からの検出信号に基づいて充電量ＳＯＣが読み込まれ、さらに、次のステップＳ１１０では、ステップＳ１０８で読み込まれた充電量ＳＯＣに基づいて、電熱ヒータ４３ｂに供給する電流値であるヒータ電流値ｉｈ及びその通電時間であるヒータ通電時間ｔｈが算出される。図６は横軸に充電量ＳＯＣを、縦軸にヒータ電流値ｉｈ及びヒータ通電時間ｔｈをそれぞれ示す。図６において、充電量ＳＯＣが所定値ＳＯＣ１より小さい範囲にて、ヒータ電流値ｉｈは充電量ＳＯＣの増大に比例して大きくなるとともにヒータ通電時間ｔｈは減少し、一方、充電量ＳＯＣが所定値ＳＯＣ１より大きい範囲では、ヒータ電流値ｉｈ及びヒータ通電時間ｔｈは一定値に設定される。なお、充電量ＳＯＣの大小に応じて、ヒータ電流値ｉｈ及びヒータ通電時間ｔｈを変える理由については後述する。
【００２６】
図５に戻り、ステップＳ１１２にて、電熱ヒータ４３ｂにヒータ電流値ｉｈの値で通電されて、電熱ヒータ４３ｂの加熱による触媒４３ａへの昇温が開始される。続くステップＳ１１４にて、ステップＳ１１０で算出されたヒータ通電時間ｔｈが経過したか否かが判定される。ステップＳ１１４にてヒータ通電時間ｔｈが経過したと判定されたときに、ステップＳ１１６へ進む。そして、ステップＳ１１６にて、エンジン１０が発電機１４により始動され、一旦、本処理を終了する。すなわち、電熱ヒータ４３ｂへ所定のヒータ供給電力量Ｗｈ（＝Ｖ×ｉｈ×ｔｈ）が供給されて、触媒４３ａが暖機された後に、エンジン１０が始動される。
【００２７】
そして、繰り返し処理において、ステップＳ１０４にてエンジン１０が駆動されたと判定されたときに、ステップＳ１２０へ移行する。ステップＳ１２０では、触媒温センサ８２からの検出信号に基づいて、触媒温度Ｔｃａｔが読み込まれ、ステップＳ１２２にて、触媒温度Ｔｃａｔが所定温度Ｔｋ（例えば、３５０℃）以上か否かが判定される。そして、ステップＳ１２２にて、触媒温度Ｔｃａｔが所定温度Ｔｋ以下と判定されたときに、ステップＳ１２４にて電熱ヒータ４３ｂへの通電が継続され、一方、触媒温度Ｔｃａｔが所定温度Ｔｋ以上と判定されたときに、ステップＳ１２６にて電熱ヒータ４３ｂへの通電が停止される。すなわち、ステップＳ１０４にて、エンジン１０が駆動中と判定された場合には、ステップＳ１２０からステップＳ１２６の処理にて、触媒温度Ｔｃａｔが所定温度Ｔｋ以上となるように電熱ヒータ４３ｂがフィードバック制御される。
【００２８】
上述したステップＳ１１０にて、図６に示すようにヒータ電流値ｉｈ及びヒータ通電時間ｔｈを、充電量ＳＯＣの大小に応じて変更して電熱ヒータ４３ｂに供給しているのは、触媒４３ａの暖機を十分に行なわせると共に、車両の動力性能を低下させないためである。以下、その理由を説明する。
【００２９】
図７は横軸に充電量ＳＯＣを、縦軸に供給電力量をそれぞれ示し、つまり、充電量ＳＯＣに対応したヒータ供給電力量Ｗｈ、モータ供給電力量Ｗｍ、ヒータ供給電力量Ｗｈとモータ供給電力量Ｗｍを合計した総電力量Ｗｔをそれぞれ表わしている。図７において、総電力量Ｗｔは充電量ＳＯＣに対応してバッテリ１９から供給可能な電力量であり、充電量ＳＯＣに比例して増大している。この総電力量Ｗｔをモータ供給電力量Ｗｍとヒータ供給電力量Ｗｈとに分配するが、分配の割合は、充電量ＳＯＣの大小にかかわらずヒータ供給電力量Ｗｈを一定とし、充電量ＳＯＣの減少につれてモータ供給電力量Ｗｍを減らしている。図８は図７のヒータ供給電力量Ｗｈとモータ供給電力量Ｗｍとの割合（％）を示す。
【００３０】
このように充電量ＳＯＣにかかわらず、ヒータ供給電力量Ｗｈを一定にして電熱ヒータ４３ｂへ通電する電力を優先的に確保することにより、つまり、伝熱ヒータ４３ｂに供給されるエネルギをほぼ一定に確保することにより、触媒４３ａを所定温度まで加熱できる。よって、エンジン１０の始動時にエミッションの低下を招かない。
【００３１】
このようにヒータ供給電力量Ｗｈとして一定値を確保する一方で、図６に示すように、充電量ＳＯＣが所定値ＳＯＣ１以下の場合に、ヒータ通電時間ｔｈを長くすると共にヒータ電流値ｉｈを小さくして、触媒４３ａを暖機するための時間を長くかけている。これは、ヒータ電流値ｉｈを小さくして走行用モータ１６に供給できるモータ電流値ｉｍを大きくして、車両の動力性能を低下させないためである。すなわち、図９は充電量ＳＯＣと、ヒータ供給電力Ｐｈ（＝Ｖ×ｉｈ）及びモータ供給電力Ｐｍ（＝Ｖ×ｉｍ）との関係を示すグラフである。車両の走行用モータ１６による走行駆動力は、モータ供給電力Ｐｈに比例するが、バッテリ１９の電圧Ｖはほぼ一定であるから、モータ供給電力Ｐｈは、モータ電流値ｉｍに比例する。ここで、バッテリ１９から供給できる総電流値がｉｔであるときに、走行用モータ１６に流すことができる最大のモータ電流値ｉｍは、ｉｔ−ｉｈである。この関係から、ヒータ電流値ｉｈを、充電量ＳＯＣが所定値ＳＯＣ１以下で減らしており、この減らした分だけモータ電流値ｉｍを大きくすることができ、つまり、モータ供給電力Ｐｈを大きくすることができることから、車両の動力性能が低下しない。
【００３２】
なお、ヒータ供給電力量Ｗｈ内にて走行用モータ１６に流せるモータ電流値ｉｍを大きくしたときに、走行用モータ１６への通電時間が短くなるが、モータ供給電力量Ｗｍは、モータ電流値ｉｍをヒータ通電時間ｔｈだけ流せるだけの電力量であり、しかもその電力量を供給できるように、最低の充電量ＳＯＣが２０〜３０％に維持されているから、ヒータ通電時間ｔｈの経過前にモータ供給電力量Ｗｍを消費して車両の動力性能が低下することもない。また、ヒータ通電時間ｔｈが経過した後には、エンジン１０の駆動により発電機１４を介して発電電力が走行用モータ１６に供給される。よって、電熱ヒータ４３ｂの通電により、バッテリ１９から走行用モータ１６へ供給する電力が不足することもなく、車両の駆動力が低下することもない。
【００３３】
なお、図６において、充電量ＳＯＣが所定値ＳＯＣ１以上にて、ヒータ電流値ｉｈ及びヒータ通電時間ｔｈを一定としたのは、触媒４３ａを暖機するには、その供給電力で十分であることを考慮したからである。
【００３４】
次に、図５の触媒暖機処理について、図１０のタイミングチャートと共に説明する。いま、時点ｔ０にてイグニッションスイッチ７０がオンされ（ステップＳ１０２）、時点ｔ１から走行用モータ１６の駆動力により車両が走行している。そして、時点ｔ２にて、エンジン１０の始動条件が成立したときに（ステップＳ１０６）、電熱ヒータ４３ｂへ通電される（ステップＳ１１２）。これにより、触媒４３ａが加熱されて触媒温度Ｔｃａｔが上昇する。電熱ヒータ４３ｂにヒータ通電時間ｔｈだけ通電されると（ステップＳ１１２）、時点ｔ３にてエンジン１０が始動する（ステップＳ１１４）。そして、時点ｔ４にて触媒温度Ｔｃａｔが高い浄化率で触媒４３ａを活性化する所定温度Ｔｋに達すると、電熱ヒータ４３ｂへの通電が停止される。
【００３５】
このように本実施の形態に係る触媒暖機処理において、ヒータ供給電力量Ｗｈは、エンジン１０を始動する際に、バッテリ１９の充電量ＳＯＣが小さくなるにつれてモータ供給電力量Ｗｍに対して大きい割合で優先されており、触媒４３ａを活性化するのに必要な電力が電熱ヒータ４３ｂに供給されるから、エミッションが低下することがない。これと共に、充電量ＳＯＣが小さい場合であっても、電熱ヒータ４３ｂへのヒータ電流値ｉｈを減らして、その減らした分だけモータ電流値ｉｍを増加させているから、走行用モータ１６の駆動力が低下せず、車両の走行性能を損なうことがない。したがって、触媒暖機性と車両の動力性能の両立を図ることができる。
【００３６】
また、バッテリ１９へ供給するヒータ電流値ｉｈを小さくすることにより、車両の動力性能を確保するためのモータ供給電力量Ｗｍに加えて、小さい値のヒータ電流値ｉｈを流せるだけのバッテリ１９の容量だけでよいから、バッテリ１９を小型にすることができる。
【００３７】
なお、この発明は上記実施例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００３８】
（１） ヒータ電流値ｉｈとヒータ通電時間ｔｈとは、図６で説明したマップのように設定するほか、バッテリの容量、走行用モータなどの出力容量等の車両の条件に応じて、各種のマップを設定することができ、また、それらの複数のマップを車両の運転状態に応じて切り換えてもよい。例えば、図１１に示すように、充電量ＳＯＣの全範囲にわたって、充電量ＳＯＣと、ヒータ電流値ｉｈ及びヒータ通電時間ｔｈとが比例して増減するようなマップを採用してもよい。
【００３９】
（２） 図１２は他の実施の形態にかかるヒータ供給電力量Ｗｈとモータ供給電力量Ｗｍとの分配割合を示す図８に対応するグラフである。図１２において、実線Ａ１は平地走行の場合に、２点鎖線Ａ２が高地走行の場合にとるそれぞれの割合を示す。この実線Ａ１と２点鎖線Ａ１とは、大気圧センサからの検出信号に基づいて、大気圧が所定以上となった場合に、つまり車両が高地を走行していると判定した場合に切り替える。このようにヒータ供給電力量Ｗｈとモータ供給電力量Ｗｍとの割合を切り替え制御することにより、高地では、気圧が低いために吸気速度と体積との比（Ｓ／Ｖ）が小さく、排ガスのエミッションが低下しやすい状況であっても、電熱ヒータへの通電が一層優先され、高知走行の際にも触媒の高い浄化率を確保することができる。
【００４０】
（３） 上記実施の形態では、機械分配式のハイブリッド型車両について説明したが、この形式のハイブリッド型車両に限らず、バッテリからの供給される電力で駆動される走行用モータと、排ガスの浄化のために触媒を備えたエンジンを搭載したものであれば、電気分配式のハイブリッド型車両や、いわゆるシリーズタイプのハイブリッド型車両でもよい。
【００４１】
（４） ヒータ供給電力とモータ供給電力との配分及びそれらの電流値を定めるについては、エンジンの暖機状態等の触媒の温度に影響のあるパラメータを考慮してもよい。この場合において、触媒の温度が高い場合にヒータ供給電力を減らせば、モータ供給電力を大きくとることができ、車両の動力性能を一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態にかかる触媒温度装置付きのエンジンを搭載したハイブリッド型車両を示す概略構成図。
【図２】エンジンの外観を示す概略構成図。
【図３】エンジンを断面で示す概略構成図。
【図４】車両コントローラを中心としたハイブリッド型車両の制御系のブロック図。
【図５】触媒暖機処理を説明するフローチャート。
【図６】充電量とヒータ電流値及びヒータ通電時間との関係を説明する説明図。
【図７】充電量ＳＯＣに対応するヒータ供給電力量Ｗｈ、モータ供給電力量Ｗｍとの関係を説明する説明図。
【図８】充電量ＳＯＣに対応するヒータ供給電力量Ｗｈとモータ供給電力量Ｗｍとの割合を説明する説明図。
【図９】充電量ＳＯＣとモータ供給電力Ｐｍ及びヒータ供給電力Ｐｈとの関係を示すグラフ。
【図１０】エンジン始動時における電熱ヒータ等の通電を説明するためのタイミングチャート。
【図１１】他の実施の形態にかかる充電量とヒータ電流値ｉｈ及びヒータ通電時間ｔｈとの関係を説明する説明図。
【図１２】さらに他の実施の形態にかかる充電量に対応するヒータ供給電力量Ｗｈとモータ供給電力量Ｗｍとの割合を説明する説明図。
【符号の説明】
１０…エンジン
１２…プラネタリギア装置
１４…発電機
１６…走行用モータ
１７…ディファレンシャルギア
１８Ｒ，１８Ｌ…駆動輪
１９…バッテリ
２０…シリンダ
２１…吸気弁
２２…燃焼室
２３…排気弁
２４…燃料噴射弁
２５…ピストン
３０…吸気系
３１…吸気管
３２…エアクリーナ
３３…スロットル弁
３４…スロットル弁モータ
３５…インテークマニホールド
４０…排気系
４１…エキゾーストマニホールド
４２…排気管
４３…触媒コンバータ
４３ａ…触媒
４３ｂ…電熱ヒータ
４４…マフラ
６０…車両コントローラ
６１…ＣＰＵ
６２…ＲＯＭ
６３…ＲＡＭ
６４…バックアップＲＡＭ
６５…Ａ／Ｄコンバータ
６６…入力処理回路
６７…出力処理回路
７０…イグニッションスイッチ
７１…アクセルセンサ
７２…車速センサ
７３…スロットルポジションセンサ
７５…エンジン回転数センサ
７６…吸気圧センサ
７８…バッテリ容量センサ
８１…排気温センサ
８２…触媒温センサ
Ｗｈ…ヒータ供給電力量
Ｗｍ…モータ供給電力量
Ｗｔ…総電力量
ＳＯＣ…充電量
Ｔｃａｔ…触媒温度
ｉｈ…ヒータ電流値
ｉｍ…モータ電流値
ｔｈ…ヒータ通電時間
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンと走行用モータとを備えたハイブリッド型車両に関し、詳しくはエンジンの排ガスを浄化する触媒を暖機する触媒温度制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のハイブリッド型車両として、例えば、特開平６−１７８４０１号公報等が知られている。ハイブリッド型車両では、バッテリに蓄積された電力の供給により走行用モータだけで走行できるので、エンジンを停止させることが多い。エンジンの停止状態からエンジンを始動させる場合に、触媒が所定温度以下であると十分な浄化能力が得られない。こうした課題を解決するために、従来の技術では、触媒に近接して電熱ヒータを設け、この電熱ヒータに電力を供給することにより触媒を暖機している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の技術では、バッテリの充電量が所定以下の場合に、触媒の暖機に十分な電力を供給すると、走行用モータへ供給できる電力が少なくなり、車両の動力性能を損なう場合がある。逆に、動力性能を重視して走行用モータへの電力を優先すれば触媒の暖機が不十分となり、エミッションの低下を招くという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記従来の技術の問題を解決するものであり、エンジンの排ガスを浄化する触媒を電熱ヒータへの通電により暖機する装置において、車両の動力性能とエミッションとの向上を両立させたハイブリッド型車両を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上記課題を解決するためになされた第１の発明は、
車輪側の駆動軸に連結されかつ該駆動軸を少なくとも一方の出力で走行させるエンジン及び走行用モータと、
エンジンの駆動力で発電する発電機と、
発電機の発電電力を充電すると共に走行用モータに電力を供給するバッテリと、
エンジンの排気通路に設けられ、該排気通路を通る排ガスを浄化する触媒と、該触媒を加熱するための電熱ヒータとを有する触媒コンバータと、
を備え、エンジンの駆動力で発電機を発電して、その発電電力をバッテリに充電すると共にバッテリに充電した電力を走行用モータに供給して得られた駆動力により走行するハイブリッド型車両において、
上記バッテリの充電量を検出する充電量検出手段と、
充電量検出手段により検出された充電量に基づいて、上記走行用モータに供給するモータ供給電力と、上記電熱ヒータに供給するヒータ供給電力との配分を定めて、走行用モータ及び電熱ヒータを制御する供給電力制御手段と、
を備えていることを特徴とする。
【０００６】
第１の発明におけるハイブリッド型車両は、エンジンまたは走行用モータの少なくとも一方の駆動力により車輪に連結された駆動軸を駆動して走行する。このハイブリッド型車両のエンジンには、排ガスを浄化するために排気通路に触媒が設けられている。触媒は、所定温度以上で排ガスの浄化率を高めることができるから、エンジンの停止時やエンジンが駆動されていてもその低出力時のように触媒の温度が低い場合に電熱ヒータへの通電により加熱される。電熱ヒータへの通電は、バッテリの充電量に基づいて供給電力制御手段によって行なわれる。すなわち、供給電力制御手段は、バッテリの充電量に基づいて、走行用モータへ供給するモータ供給電力と、電熱ヒータへ供給するヒータ供給電力との配分を定めて走行用モータ及び電熱ヒータを制御する。このような電力の配分として、充電量に基づいて、車両の動力性能を損なわないための走行用モータへの電力と、触媒の暖機に必要な電力とを定めることにより、車両の動力性能とエミッションの両立を図ることができる。
【０００７】
また、第２の発明は、
車輪側の駆動軸に連結されかつ該駆動軸を少なくとも一方の出力で走行させるエンジン及び走行用モータと、
エンジンの駆動力で発電する発電機と、
発電機の発電電力を充電すると共に走行用モータに電力を供給するバッテリと、
エンジンの排気通路に設けられ、該排気通路を通る排ガスを浄化する触媒と、該触媒を加熱するための電熱ヒータとを有する触媒コンバータと、
を備え、エンジンの駆動力で発電機を発電してその発電電力をバッテリに充電し、該バッテリに充電した電力を上記電熱ヒータ及び走行用モータに供給することにより該電熱ヒータを加熱するとともに走行用モータで得られた駆動力により走行するハイブリッド型車両において、
上記バッテリの充電量を検出する充電量検出手段と、
エンジンの始動要求時に、充電量検出手段により検出された充電量に基づいて、上記走行用モータに供給するモータ供給電力と、上記電熱ヒータに供給するヒータ供給電力との配分を定めて、走行用モータ及び電熱ヒータを制御する供給電力制御手段と、
供給電力制御手段により電熱ヒータへ上記ヒータ供給電力が供給された後にエンジンを始動するエンジン始動手段と、
を備えていることを特徴とする。
【０００８】
また、第２の発明では、以下の課題を解決している。すなわち、エンジンが停止しているときには、触媒が排ガスにより加熱されず、触媒の温度が低い状態になっている。この状態からエンジンを始動させるとエミッションの低下を招きやすいから、バッテリから電熱ヒータへ電力を供給して触媒を暖機する要求が大きい。この場合に電熱ヒータへの供給電力を単に大きくすると、走行用モータへの供給電力が減少して車両の動力性能が低下することになる。
【０００９】
第２の発明は、こうした課題を解決する手段として供給電力制御手段により、エンジンの始動要求時におけるヒータ供給電力とモータ供給電力との配分を定めて、車両の動力性能とエミッションの両立を図っている。
【００１０】
こうした供給電力制御手段による電力の配分の好適な態様として、バッテリの充電量の大小にかかわらず、ヒータ供給電力量をほぼ一定にし、上記充電量が小さくなるにしたがって該所定時間当たりに供給されるモータ供給電力量を小さく設定する。よって、バッテリの充電量にかかわらず、ほぼ一定の電力量が電熱ヒータに供給されるから、触媒の暖機を十分に達成できる。
【００１１】
また、ヒータ供給電力量は、ヒータ電流値を減らしてヒータ通電時間を長くしたヒータ供給電力にて電熱ヒータに供給され、モータ供給電力量は、ヒータ電流値を減らした分の電流をモータ電流値に加えることで、モータ電流値の配分を大きくしたモータ供給電力にて走行用モータへ供給される。これにより、伝熱ヒータを加熱する時間は長くかかるが、ヒータ電流値を減らした分だけモータ電流値を大きくしたモータ供給電力が走行用モータに供給されるから、車両の動力性能の低下を防止することができる。
【００１２】
なお、ハイブリッド車は、車輪側の駆動軸を、エンジン及び走行用モータの出力のうち少なくとも一方で走行させるものであればよく、その構成は特に限定されない。すなわち、ハイブリッド車は、▲１▼車輪側の駆動軸を直接駆動可能な駆動系が２系統（エンジンと走行用モータ）である、いわゆるパラレルハイブリッド車両のほか、▲２▼駆動軸の駆動が走行用モータのみで、他方の動力源（エンジンと発電機）が走行用モータへの動力供給源として構成される、いわゆるシリーズハイブリッド車両であってもよく、▲３▼エンジンで発生した機械出力を、駆動軸に駆動する出力と走行用モータを駆動する電気エネルギとに分配する分配手段を備え、パラレルとシリーズの両機能を合わせ持つものであってもよい。なお、上記分配手段は、エンジンの機械出力を１個の遊星歯車を用いて分配する機械分配式のほか、エンジンの機械出力をモータを用いて分配する電気分配式のいずれであってもよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以上説明した本発明の構成・作用を一層明らかにするために、以下本発明の好適な実施例について説明する。
【００１４】
図１は本発明の一実施の形態にかかるエンジンを搭載したハイブリッド型車両を表わす概略構成図である。このハイブリッド型車両は、エンジンの出力をプラネタリギア装置により分配して、駆動輪を直接駆動すると共に、発電機を駆動してその発電電力で走行用モータを駆動する機械分配式である。ハイブリッド型車両は、図示しない燃料タンクから燃料の供給を受けて駆動されるエンジン１０を備えており、その出力軸はプラネタリギア装置１２に接続されている。プラネタリギア装置１２は、３つの入出力軸を有し、その１つの軸がエンジン１０に連結され、他の軸が発電機１４と走行用モータ１６とにそれぞれ連結されており、エンジン１０の出力軸の回転運動が、プラネタリギア装置１２により発電機１４側、走行用モータ１６側の一方あるいは双方側に配分伝達される。走行用モータ１６の出力軸は、ディファレンシャルギア１７に接続され、最終的な目的である車両の駆動輪１８Ｒ，１８Ｌに連結されている。また、発電機１４は、バッテリ１９に接続されている。バッテリ１９は、発電機１４による発電電力で充電されると共に走行用モータ１６に電力を供給する。
【００１５】
図２はエンジン１０の外観を示す概略構成図、図３はエンジン１０を断面で示した概略構成図である。エンジン１０は、ガソリンにより運転されるガソリンエンジンであり、多気筒のシリンダ２０の上流側に吸気系３０と、下流側に排気系４０を備えている。吸気系３０は、吸気管３１と、吸気管３１の上流側に装着したエアクリーナ３２と、吸気管３１内に設けられたスロットル弁３３と、スロットル弁３３を開閉駆動するスロットル弁モータ３４と、吸気管３１の下流側に接続されたインテークマニホールド３５とを備え、吸気弁２１を介してシリンダ２０内の燃焼室２２に接続されている。
【００１６】
また、排気系４０は、シリンダ２０から排気弁２３を介して接続されたエキゾーストマニホールド４１と、エキゾーストマニホールド４１に接続された排気管４２と、排気管４２に装着されて排ガスを浄化する触媒コンバータ４３と、触媒コンバータ４３の下流側に設けられたマフラ４４とを備えている。触媒コンバータ４３は、触媒４３ａと、バッテリ１９からの通電で発熱しかつ触媒４３ａを加熱する電熱ヒータ４３ｂとを備えている。触媒４３ａは、排ガス中の炭化水素、一酸化炭素、酸化窒素を浄化する三元触媒から構成されており、電熱ヒータ４３ｂの通電加熱により、約３５０℃以上の温度で高い浄化率で排ガスを活性化するものである。
【００１７】
エンジン１０は、吸気系３０を介して吸入した空気と、燃料噴射弁２４から噴射されたガソリンとの混合気を燃焼室２２に吸入し、この混合気の爆発により押し下げられるピストン２５の運動をクランクシャフトの回転運動に変換する。上記エンジン１０、発電機１４及び走行用モータ１６の出力は、車両コントローラ６０により制御される。図４は車両コントローラ６０を中心としたハイブリッド型車両の制御系のブロック図である。
【００１８】
車両コントローラ６０は、図示するようにマイクロコンピュータを中心とする論理演算回路として構成され、詳しくは、予め設定された制御プログラムに従って各種演算処理を実行するＣＰＵ６１と、ＣＰＵ６１で各種演算処理を実行するのに必要な制御プログラムや制御データ等が予め格納されたＲＯＭ６２と、同じくＣＰＵ６１で各種演算処理を実行するのに必要な各種データが一時的に読み書きされるＲＡＭ６３と、電源オフ時においてもデータを保持可能なバックアップＲＡＭ６４と、車両情報を入力するＡ／Ｄコンバータ６５および入力処理回路６６と、ＣＰＵ６１での演算結果に応じてエンジン１０のスロットル弁モータ３４等の各種アクチュエータへの駆動信号を出力したり、電熱ヒータ４３ｂへの電力を制御する制御信号を出力する出力処理回路６７等を備えている。
【００１９】
車両コントローラ６０は、各種車両情報を検出するセンサやスイッチの検出信号やデータを読み込んで制御を実行するが、センサ及びスイッチとして、次のようなものが備えられている。すなわち、イグニッションスイッチ７０、運転者によるアクセルペダルの踏込量を検出するアクセルセンサ７１、車両の速度を検出する車速センサ７２、スロットル弁３３のスロットル開度を検出するスロットルポジションセンサ７３、エンジン１０の回転数を検出するエンジン回転数センサ７５、吸気管３１の圧力を検出する吸気圧センサ７６、バッテリ１９の充電量を検出するバッテリ容量センサ７８、等が備えられており、さらに、エンジン１０の各種温度を検出するためのセンサ、つまり、排ガスの温度を検出する排気温センサ８１、触媒４３ａの温度を検出する触媒温センサ８２が備えられている。これらセンサやスイッチ等は、Ａ／Ｄコンバータ６５および入力処理回路６６と電気的に接続されており、車両情報が車両コントローラ６０に取り込まれる。
【００２０】
次に、上記車両コントローラ６０による車両走行制御処理について説明する。車両コントローラ６０は、アクセルペダルの踏込量や車速等に基づいて、エンジン１０、発電機１４、走行用モータ１６の制御を実行する。すなわち、車両コントローラ６０は、アクセルペダルの踏込量や車速等に基づいて、車軸要求出力を算出し、この車軸要求出力にバッテリ１９への充電量を加減算したエンジン駆動力を算出してエンジン１０を駆動し、この駆動出力をプラネタリギア装置１２を介して駆動輪１８Ｒ，１８Ｌに直接伝達させる。また、車両コントローラ６０は、発電機１４による発電出力を走行用モータ１６に供給したり、バッテリ１９へ充電する制御を行なっている。
【００２１】
また、車両コントローラ６０は、エンジン１０の始動時における触媒暖機処理を実行している。すなわち、本処理は、エンジン１０が停止している状態でありかつバッテリ１９による電力で走行用モータ１６により走行している場合等において、エンジン１０の始動前に、電熱ヒータ４３ｂに通電して触媒４３ａを加熱する処理である。
【００２２】
図５はエンジン１０の始動時における触媒暖機処理を説明するフローチャートである。図５において、まず、ステップＳ１０２にて、イグニッションスイッチ７０がオンか否かの判定が実行される。イグニッションスイッチ７０のオンを判定条件としたのは、運転者による走行意思がある場合におけるエンジン１０の始動要求をすべて考慮したものであり、つまり、走行用モータ１６だけで走行している状態からエンジン１０を始動したい要求がある場合や、車両が一時停止している状態からエンジン１０を始動させたい要求がある場合等を考慮したものである。
【００２３】
ステップＳ１０２にてイグニッションスイッチ７０がオンされていると判定されたときに、ステップＳ１０４へ進み、エンジン１０が停止しているか否かが判定される。この判定は、エンジン回転数センサ７５からの検出信号に基づいて、エンジン１０が所定回転数以上で回転しているか否かで判定される。
【００２４】
上記ステップＳ１０４にて、エンジン１０が停止していると判定されると、ステップＳ１０６へ進み、エンジン１０の始動要求があるか否かが判定される。エンジン１０の始動要求として、例えば、２つの場合がある。
▲１▼ 長い登坂走行の場合のように大きな駆動力を必要とし、走行用モータ１６の駆動力だけでは不足しており、エンジン１０の駆動力を加えたいと判定した場合である。この場合におけるエンジン１０の駆動力は、プラネタリギア装置１２及び走行用モータ１６を介して駆動輪１８Ｒ，１８Ｌ側へ伝達される。
▲２▼ バッテリ１９の充電量ＳＯＣが所定充電量（２０〜３０％）以下になり、エンジン１０の駆動力で発電機１４を介して発電してバッテリ１９に充電したいと判定した場合である。これらの始動要求▲１▼及び▲２▼は、図示しない他のルーチンで設定されるフラグにより判定される。
【００２５】
続くステップＳ１０８では、バッテリ容量センサ７８からの検出信号に基づいて充電量ＳＯＣが読み込まれ、さらに、次のステップＳ１１０では、ステップＳ１０８で読み込まれた充電量ＳＯＣに基づいて、電熱ヒータ４３ｂに供給する電流値であるヒータ電流値ｉｈ及びその通電時間であるヒータ通電時間ｔｈが算出される。図６は横軸に充電量ＳＯＣを、縦軸にヒータ電流値ｉｈ及びヒータ通電時間ｔｈをそれぞれ示す。図６において、充電量ＳＯＣが所定値ＳＯＣ１より小さい範囲にて、ヒータ電流値ｉｈは充電量ＳＯＣの増大に比例して大きくなるとともにヒータ通電時間ｔｈは減少し、一方、充電量ＳＯＣが所定値ＳＯＣ１より大きい範囲では、ヒータ電流値ｉｈ及びヒータ通電時間ｔｈは一定値に設定される。なお、充電量ＳＯＣの大小に応じて、ヒータ電流値ｉｈ及びヒータ通電時間ｔｈを変える理由については後述する。
【００２６】
図５に戻り、ステップＳ１１２にて、電熱ヒータ４３ｂにヒータ電流値ｉｈの値で通電されて、電熱ヒータ４３ｂの加熱による触媒４３ａへの昇温が開始される。続くステップＳ１１４にて、ステップＳ１１０で算出されたヒータ通電時間ｔｈが経過したか否かが判定される。ステップＳ１１４にてヒータ通電時間ｔｈが経過したと判定されたときに、ステップＳ１１６へ進む。そして、ステップＳ１１６にて、エンジン１０が発電機１４により始動され、一旦、本処理を終了する。すなわち、電熱ヒータ４３ｂへ所定のヒータ供給電力量Ｗｈ（＝Ｖ×ｉｈ×ｔｈ）が供給されて、触媒４３ａが暖機された後に、エンジン１０が始動される。
【００２７】
そして、繰り返し処理において、ステップＳ１０４にてエンジン１０が駆動されたと判定されたときに、ステップＳ１２０へ移行する。ステップＳ１２０では、触媒温センサ８２からの検出信号に基づいて、触媒温度Ｔｃａｔが読み込まれ、ステップＳ１２２にて、触媒温度Ｔｃａｔが所定温度Ｔｋ（例えば、３５０℃）以上か否かが判定される。そして、ステップＳ１２２にて、触媒温度Ｔｃａｔが所定温度Ｔｋ以下と判定されたときに、ステップＳ１２４にて電熱ヒータ４３ｂへの通電が継続され、一方、触媒温度Ｔｃａｔが所定温度Ｔｋ以上と判定されたときに、ステップＳ１２６にて電熱ヒータ４３ｂへの通電が停止される。すなわち、ステップＳ１０４にて、エンジン１０が駆動中と判定された場合には、ステップＳ１２０からステップＳ１２６の処理にて、触媒温度Ｔｃａｔが所定温度Ｔｋ以上となるように電熱ヒータ４３ｂがフィードバック制御される。
【００２８】
上述したステップＳ１１０にて、図６に示すようにヒータ電流値ｉｈ及びヒータ通電時間ｔｈを、充電量ＳＯＣの大小に応じて変更して電熱ヒータ４３ｂに供給しているのは、触媒４３ａの暖機を十分に行なわせると共に、車両の動力性能を低下させないためである。以下、その理由を説明する。
【００２９】
図７は横軸に充電量ＳＯＣを、縦軸に供給電力量をそれぞれ示し、つまり、充電量ＳＯＣに対応したヒータ供給電力量Ｗｈ、モータ供給電力量Ｗｍ、ヒータ供給電力量Ｗｈとモータ供給電力量Ｗｍを合計した総電力量Ｗｔをそれぞれ表わしている。図７において、総電力量Ｗｔは充電量ＳＯＣに対応してバッテリ１９から供給可能な電力量であり、充電量ＳＯＣに比例して増大している。この総電力量Ｗｔをモータ供給電力量Ｗｍとヒータ供給電力量Ｗｈとに分配するが、分配の割合は、充電量ＳＯＣの大小にかかわらずヒータ供給電力量Ｗｈを一定とし、充電量ＳＯＣの減少につれてモータ供給電力量Ｗｍを減らしている。図８は図７のヒータ供給電力量Ｗｈとモータ供給電力量Ｗｍとの割合（％）を示す。
【００３０】
このように充電量ＳＯＣにかかわらず、ヒータ供給電力量Ｗｈを一定にして電熱ヒータ４３ｂへ通電する電力を優先的に確保することにより、つまり、伝熱ヒータ４３ｂに供給されるエネルギをほぼ一定に確保することにより、触媒４３ａを所定温度まで加熱できる。よって、エンジン１０の始動時にエミッションの低下を招かない。
【００３１】
このようにヒータ供給電力量Ｗｈとして一定値を確保する一方で、図６に示すように、充電量ＳＯＣが所定値ＳＯＣ１以下の場合に、ヒータ通電時間ｔｈを長くすると共にヒータ電流値ｉｈを小さくして、触媒４３ａを暖機するための時間を長くかけている。これは、ヒータ電流値ｉｈを小さくして走行用モータ１６に供給できるモータ電流値ｉｍを大きくして、車両の動力性能を低下させないためである。すなわち、図９は充電量ＳＯＣと、ヒータ供給電力Ｐｈ（＝Ｖ×ｉｈ）及びモータ供給電力Ｐｍ（＝Ｖ×ｉｍ）との関係を示すグラフである。車両の走行用モータ１６による走行駆動力は、モータ供給電力Ｐｈに比例するが、バッテリ１９の電圧Ｖはほぼ一定であるから、モータ供給電力Ｐｈは、モータ電流値ｉｍに比例する。ここで、バッテリ１９から供給できる総電流値がｉｔであるときに、走行用モータ１６に流すことができる最大のモータ電流値ｉｍは、ｉｔ−ｉｈである。この関係から、ヒータ電流値ｉｈを、充電量ＳＯＣが所定値ＳＯＣ１以下で減らしており、この減らした分だけモータ電流値ｉｍを大きくすることができ、つまり、モータ供給電力Ｐｈを大きくすることができることから、車両の動力性能が低下しない。
【００３２】
なお、ヒータ供給電力量Ｗｈ内にて走行用モータ１６に流せるモータ電流値ｉｍを大きくしたときに、走行用モータ１６への通電時間が短くなるが、モータ供給電力量Ｗｍは、モータ電流値ｉｍをヒータ通電時間ｔｈだけ流せるだけの電力量であり、しかもその電力量を供給できるように、最低の充電量ＳＯＣが２０〜３０％に維持されているから、ヒータ通電時間ｔｈの経過前にモータ供給電力量Ｗｍを消費して車両の動力性能が低下することもない。また、ヒータ通電時間ｔｈが経過した後には、エンジン１０の駆動により発電機１４を介して発電電力が走行用モータ１６に供給される。よって、電熱ヒータ４３ｂの通電により、バッテリ１９から走行用モータ１６へ供給する電力が不足することもなく、車両の駆動力が低下することもない。
【００３３】
なお、図６において、充電量ＳＯＣが所定値ＳＯＣ１以上にて、ヒータ電流値ｉｈ及びヒータ通電時間ｔｈを一定としたのは、触媒４３ａを暖機するには、その供給電力で十分であることを考慮したからである。
【００３４】
次に、図５の触媒暖機処理について、図１０のタイミングチャートと共に説明する。いま、時点ｔ０にてイグニッションスイッチ７０がオンされ（ステップＳ１０２）、時点ｔ１から走行用モータ１６の駆動力により車両が走行している。そして、時点ｔ２にて、エンジン１０の始動条件が成立したときに（ステップＳ１０６）、電熱ヒータ４３ｂへ通電される（ステップＳ１１２）。これにより、触媒４３ａが加熱されて触媒温度Ｔｃａｔが上昇する。電熱ヒータ４３ｂにヒータ通電時間ｔｈだけ通電されると（ステップＳ１１２）、時点ｔ３にてエンジン１０が始動する（ステップＳ１１４）。そして、時点ｔ４にて触媒温度Ｔｃａｔが高い浄化率で触媒４３ａを活性化する所定温度Ｔｋに達すると、電熱ヒータ４３ｂへの通電が停止される。
【００３５】
このように本実施の形態に係る触媒暖機処理において、ヒータ供給電力量Ｗｈは、エンジン１０を始動する際に、バッテリ１９の充電量ＳＯＣが小さくなるにつれてモータ供給電力量Ｗｍに対して大きい割合で優先されており、触媒４３ａを活性化するのに必要な電力が電熱ヒータ４３ｂに供給されるから、エミッションが低下することがない。これと共に、充電量ＳＯＣが小さい場合であっても、電熱ヒータ４３ｂへのヒータ電流値ｉｈを減らして、その減らした分だけモータ電流値ｉｍを増加させているから、走行用モータ１６の駆動力が低下せず、車両の走行性能を損なうことがない。したがって、触媒暖機性と車両の動力性能の両立を図ることができる。
【００３６】
また、バッテリ１９へ供給するヒータ電流値ｉｈを小さくすることにより、車両の動力性能を確保するためのモータ供給電力量Ｗｍに加えて、小さい値のヒータ電流値ｉｈを流せるだけのバッテリ１９の容量だけでよいから、バッテリ１９を小型にすることができる。
【００３７】
なお、この発明は上記実施例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００３８】
（１） ヒータ電流値ｉｈとヒータ通電時間ｔｈとは、図６で説明したマップのように設定するほか、バッテリの容量、走行用モータなどの出力容量等の車両の条件に応じて、各種のマップを設定することができ、また、それらの複数のマップを車両の運転状態に応じて切り換えてもよい。例えば、図１１に示すように、充電量ＳＯＣの全範囲にわたって、充電量ＳＯＣと、ヒータ電流値ｉｈ及びヒータ通電時間ｔｈとが比例して増減するようなマップを採用してもよい。
【００３９】
（２） 図１２は他の実施の形態にかかるヒータ供給電力量Ｗｈとモータ供給電力量Ｗｍとの分配割合を示す図８に対応するグラフである。図１２において、実線Ａ１は平地走行の場合に、２点鎖線Ａ２が高地走行の場合にとるそれぞれの割合を示す。この実線Ａ１と２点鎖線Ａ１とは、大気圧センサからの検出信号に基づいて、大気圧が所定以上となった場合に、つまり車両が高地を走行していると判定した場合に切り替える。このようにヒータ供給電力量Ｗｈとモータ供給電力量Ｗｍとの割合を切り替え制御することにより、高地では、気圧が低いために吸気速度と体積との比（Ｓ／Ｖ）が小さく、排ガスのエミッションが低下しやすい状況であっても、電熱ヒータへの通電が一層優先され、高知走行の際にも触媒の高い浄化率を確保することができる。
【００４０】
（３） 上記実施の形態では、機械分配式のハイブリッド型車両について説明したが、この形式のハイブリッド型車両に限らず、バッテリからの供給される電力で駆動される走行用モータと、排ガスの浄化のために触媒を備えたエンジンを搭載したものであれば、電気分配式のハイブリッド型車両や、いわゆるシリーズタイプのハイブリッド型車両でもよい。
【００４１】
（４） ヒータ供給電力とモータ供給電力との配分及びそれらの電流値を定めるについては、エンジンの暖機状態等の触媒の温度に影響のあるパラメータを考慮してもよい。この場合において、触媒の温度が高い場合にヒータ供給電力を減らせば、モータ供給電力を大きくとることができ、車両の動力性能を一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態にかかる触媒温度装置付きのエンジンを搭載したハイブリッド型車両を示す概略構成図。
【図２】エンジンの外観を示す概略構成図。
【図３】エンジンを断面で示す概略構成図。
【図４】車両コントローラを中心としたハイブリッド型車両の制御系のブロック図。
【図５】触媒暖機処理を説明するフローチャート。
【図６】充電量とヒータ電流値及びヒータ通電時間との関係を説明する説明図。
【図７】充電量ＳＯＣに対応するヒータ供給電力量Ｗｈ、モータ供給電力量Ｗｍとの関係を説明する説明図。
【図８】充電量ＳＯＣに対応するヒータ供給電力量Ｗｈとモータ供給電力量Ｗｍとの割合を説明する説明図。
【図９】充電量ＳＯＣとモータ供給電力Ｐｍ及びヒータ供給電力Ｐｈとの関係を示すグラフ。
【図１０】エンジン始動時における電熱ヒータ等の通電を説明するためのタイミングチャート。
【図１１】他の実施の形態にかかる充電量とヒータ電流値ｉｈ及びヒータ通電時間ｔｈとの関係を説明する説明図。
【図１２】さらに他の実施の形態にかかる充電量に対応するヒータ供給電力量Ｗｈとモータ供給電力量Ｗｍとの割合を説明する説明図。
【符号の説明】
１０…エンジン
１２…プラネタリギア装置
１４…発電機
１６…走行用モータ
１７…ディファレンシャルギア
１８Ｒ，１８Ｌ…駆動輪
１９…バッテリ
２０…シリンダ
２１…吸気弁
２２…燃焼室
２３…排気弁
２４…燃料噴射弁
２５…ピストン
３０…吸気系
３１…吸気管
３２…エアクリーナ
３３…スロットル弁
３４…スロットル弁モータ
３５…インテークマニホールド
４０…排気系
４１…エキゾーストマニホールド
４２…排気管
４３…触媒コンバータ
４３ａ…触媒
４３ｂ…電熱ヒータ
４４…マフラ
６０…車両コントローラ
６１…ＣＰＵ
６２…ＲＯＭ
６３…ＲＡＭ
６４…バックアップＲＡＭ
６５…Ａ／Ｄコンバータ
６６…入力処理回路
６７…出力処理回路
７０…イグニッションスイッチ
７１…アクセルセンサ
７２…車速センサ
７３…スロットルポジションセンサ
７５…エンジン回転数センサ
７６…吸気圧センサ
７８…バッテリ容量センサ
８１…排気温センサ
８２…触媒温センサ
Ｗｈ…ヒータ供給電力量
Ｗｍ…モータ供給電力量
Ｗｔ…総電力量
ＳＯＣ…充電量
Ｔｃａｔ…触媒温度
ｉｈ…ヒータ電流値
ｉｍ…モータ電流値
ｔｈ…ヒータ通電時間
Claims (4)
- 車輪側の駆動軸に連結されかつ該駆動軸を少なくとも一方の出力で走行させるエンジン及び走行用モータと、
エンジンの駆動力で発電する発電機と、
発電機の発電電力を充電すると共に走行用モータに電力を供給するバッテリと、
エンジンの排気通路に設けられ、該排気通路を通る排ガスを浄化する触媒と、該触媒を加熱するための電熱ヒータとを有する触媒コンバータと、
を備え、エンジンの駆動力で発電機を発電してその発電電力をバッテリに充電し、該バッテリに充電した電力を上記電熱ヒータ及び走行用モータに供給することにより該電熱ヒータを加熱するとともに走行用モータで得られた駆動力により走行するハイブリッド型車両において、
上記バッテリの充電量を検出する充電量検出手段と、
充電量検出手段により検出された充電量に基づいて、上記走行用モータに供給するモータ供給電力と、上記電熱ヒータに供給するヒータ供給電力との配分を定めて、走行用モータ及び電熱ヒータを制御する供給電力制御手段と、
を備えていることを特徴とするハイブリッド型車両。 - 車輪側の駆動軸に連結されかつ該駆動軸を少なくとも一方の出力で走行させるエンジン及び走行用モータと、
エンジンの駆動力で発電する発電機と、
発電機の発電電力を充電すると共に走行用モータに電力を供給するバッテリと、
エンジンの排気通路に設けられ、該排気通路を通る排ガスを浄化する触媒と、該触媒を加熱するための電熱ヒータとを有する触媒コンバータと、
を備え、エンジンの駆動力で発電機を発電してその発電電力をバッテリに充電し、該バッテリに充電した電力を上記電熱ヒータ及び走行用モータに供給することにより該電熱ヒータを加熱するとともに走行用モータで得られた駆動力により走行するハイブリッド型車両において、
上記バッテリの充電量を検出する充電量検出手段と、
エンジンの始動要求時に、充電量検出手段により検出された充電量に基づいて、上記走行用モータに供給するモータ供給電力と、上記電熱ヒータに供給するヒータ供給電力との配分を定めて、走行用モータ及び電熱ヒータを制御する供給電力制御手段と、
供給電力制御手段により電熱ヒータへ上記ヒータ供給電力が供給された後にエンジンを始動するエンジン始動手段と、
を備えていることを特徴とするハイブリッド型車両。 - 請求項１または請求項２のハイブリッド型車両において、
上記供給電力制御手段による電力の配分は、上記バッテリの充電量の大小にかかわらず、上記ヒータ供給電力を一定とするハイブリッド型車両。 - 請求項１または請求項２に記載のハイブリッド型車両において、
上記供給電力制御手段による電力の供給は、上記バッテリの充電量が小さいほど上記ヒータに供給するヒータ電流値を小さくするハイブリッド型車両。
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