JP6255886B2

JP6255886B2 - ハイブリッド車両及びその制御方法

Info

Publication number: JP6255886B2
Application number: JP2013216245A
Authority: JP
Inventors: 治雄鈴木; 芳久小泉; 洋紀瀬戸
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2013-10-17
Filing date: 2013-10-17
Publication date: 2018-01-10
Anticipated expiration: 2033-10-17
Also published as: JP2015077899A

Description

本発明はハイブリッド車両及びその制御方法に関し、更に詳しくは、ＮＯｘの排出量を増加させることなく、従来よりも燃費を向上させることができるハイブリッド車両及びその制御方法に関する。

ハイブリッド車両（以下「ＨＥＶ」という。）においては、車両の発進時や加速時などに電動モータにより内燃機関の駆動力の少なくとも一部を代替し、制動時などに回生エネルギーでバッテリーを給電することで、車両の燃費を向上させている（例えば、特許文献１を参照）。

この内燃機関にディーゼルエンジンを用いたＨＥＶにおいて、更なる燃費の向上を図ろうとすると、ディーゼルエンジンでは燃費とＮＯｘの排出量とは一般にトレードオフの関係にあるため、ＮＯｘ排出量の増加を招くおそれがある。

そのため、ＮＯｘの排出量を増加させることなく、従来のＨＥＶよりも燃費を向上させることが求められている。

特開２００２−２３８１０５号公報

本発明の目的は、ＮＯｘの排出量を増加させることなく、従来よりも燃費を向上させることができるハイブリッド車両及びその制御方法を提供することにある。

上記の目的を達成する本発明のハイブリッド車両は、ディーゼルエンジン及び電動モータの少なくとも一方を駆動源とするハイブリッドシステムと、前記ディーゼルエンジンの排気通路から吸気通路へ延びるＥＧＲ通路及び前記ＥＧＲ通路に介設されたＥＧＲ弁を備えたＥＧＲシステムと、前記ハイブリッドシステム及びＥＧＲシステムを制御する制御手段とを備えたハイブリッド車両において、前記制御手段は、前記ディーゼルエンジンの駆動力の一部を前記電動モータの駆動力で代替させるときは、該ディーゼルエンジンの駆動力の低下に伴うＮＯｘの減少量を求めるステップを実行し、次いでこのステップで求められたＮＯｘの減少量に相当する分だけ新たにＮＯｘが発生する程度に、前記ＥＧＲ弁の開度が小さくなるように前記ＥＧＲシステムを制御することを特徴とするものである。

また、上記の目的を達成する本発明のハイブリッド車両の制御方法は、ディーゼルエンジン及び電動モータの少なくとも一方を駆動源とするハイブリッドシステムと、前記ディーゼルエンジンの排気通路から吸気通路へ延びるＥＧＲ通路及び前記ＥＧＲ通路に介設されたＥＧＲ弁を備えたＥＧＲシステムとを備えたハイブリッド車両の制御方法であって、前記ディーゼルエンジンの駆動力の一部を前記電動モータの駆動力で代替させ、該ディーゼルエンジンの駆動力の低下に伴うＮＯｘの減少量を求めるステップを実行し、次いでこのステップで求められたＮＯｘの減少量に相当する分だけ新たにＮＯｘが発生する程度に、前記ＥＧＲ弁の開度を小さくすることを特徴とするものである。

本発明のハイブリッド車両及びその制御方法によれば、ディーゼルエンジンの駆動力の一部を電動モータで代替する際に、ディーゼルエンジンの駆動力の低下に伴うＮＯｘ発生量の減少分と同じ量のＮＯｘが新たに生成する程度に、ＥＧＲ弁の開度を小さくするようにしたので、トータルとしてのＮＯｘの排出量を増加させることなく、従来よりも燃費を向上することができる。

本発明の第１の実施形態からなるハイブリッド車両の構成図である。本発明の実施形態からなるハイブリッド車両の制御方法を説明するフロー図である。ディーゼルエンジンにおけるエンジントルクとＮＯｘ発生量との関係を示すマップデータの例である。ディーゼルエンジンにおけるＥＧＲ弁の開度とＮＯｘ発生量との関係を示すマップデータの例である。本発明の第２の実施形態からなるハイブリッド車両の構成図である。ハイブリッド車両の運転領域の区分の例を模式的に示すグラフである。本発明の第１の実施形態からなるハイブリッド車両の構成図の別の例である。本発明の第１の実施形態からなるハイブリッド車両の構成図の更に別の例である。

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態からなるハイブリッド車両を示す。このハイブリッド車両（以下、「ＨＥＶ」という。）１Ａは、左右一対の駆動輪２、２に駆動力を伝達する出力軸３に、変速機４を介して連結するディーゼルエンジン５及び電動モータ６と、その電動モータ６にインバータ７を通じて電気的に接続するバッテリー８とを有するハイブリッドシステム９を備えている。変速機４とディーゼルエンジン５との間には、湿式多板クラッチ１０及び流体継手１１が順に設けられている。また、変速機４と電動モータ６との間には、駆動力を断接するモータ用クラッチ１２が介設されている。

ディーゼルエンジン５には、排ガス１３の一部を吸気通路１４に還流させて吸入空気１５の酸素濃度を低下させることにより、燃焼温度を低く抑えてＮＯｘの発生量を低減するＥＧＲシステム１６が設けられている。このＥＧＲシステム１６は、吸気通路１４と排気通路１７とを接続するＥＧＲ通路１８に、排気通路１７側から順に介設された水冷式のＥＧＲクーラー１９及びＥＧＲ弁２０を備えている。このＥＧＲ弁２０により、ＥＧＲ通路１８への排ガス１３の分流（ＥＧＲガス２１）の流量を変化させることで、ディーゼルエンジン５におけるＮＯｘの発生量を調節することができる。

また、ディーゼルエンジン５のクランクシャフト２２には、ディーゼルエンジン５のエンジントルクを測定するトルクセンサ２３が設置されている。

上記のハイブリッドシステム９、ＥＧＲ弁２０及びトルクセンサ２３は、制御手段であるＥＣＵ２４に信号線（一点鎖線で示す）を通じて接続されている。

このようなＨＥＶ１ＡにおけるＥＣＵ２４による制御方法を、図２に基づいて以下に説明する。

ＥＣＵ２４は、ＨＥＶ１Ａが発進時や加速時などであるかを判定し（Ｓ１０）、それらの状態である場合には、ディーゼルエンジン５の駆動力の一部を電動モータ６で代替する運転モード（以下、「モータアシストモード」という。）を開始する（Ｓ１１）。これにより、インバータ７を通じてバッテリー８の電力が電動モータ６に供給されて回転駆動するとともに、モータ用クラッチ１２が接続される（Ｓ１２）。

次に、トルクセンサ２３の測定値から、モータアシストモード前後にかけてのディーゼルエンジン５のエンジントルクの減少量Ｔを算出する（Ｓ１３）。そして、予め設定されたエンジントルクとＮＯｘ発生量のマップデータ（図３を参照）から、排ガス１３中に含まれるＮＯｘの減少量Ｄを求める（Ｓ１４）。

次に、予め設定されたＥＧＲ弁２０の開度とＮＯｘ発生量のマップデータ（図４を参照）に基づいて、ＥＧＲシステム１６を制御して、上記のＮＯｘの減少量Ｄと同じ量のＮＯｘが新たに生成される程度に、ＥＧＲ弁２０の開度を角度Ｓだけ小さくする（Ｓ１５）。

このように、ＥＧＲ弁２０の開度を小さくすることで、吸気通路１４に還流するＥＧＲガス２１の流量が低減して燃焼温度が高くなるため、ＮＯｘの発生量が大きさＤだけ増加する一方で燃費が向上する。つまり、トータルとしてのＮＯｘ発生量を増加させることなく燃費を向上することができるのである。

最後に、ＨＥＶ１Ａが依然として発進時や加速時であるかを判定し（Ｓ１６）、そうでない場合にはモータアシストモードを終了して（Ｓ１７）、電動モータ６を停止してモータ用クラッチ１２を断絶するとともに（Ｓ１８）、ＥＧＲ弁２０の開度を元に戻す（Ｓ１９）。なお、ＨＥＶ１Ａが依然として発進時や加速時である場合には、ステップ１３〜１５を繰り返し実施する。

以上のようなＥＣＵ２４による制御を行うことで、ＮＯｘの排出量を増加させることなく、従来のＨＥＶよりも燃費を向上させることができるのである。

図５は、本発明の第２の実施形態からなるハイブリッド車両を示す。なお、図１の第１の実施形態と同じ部分には同一の符号を付し、説明を省略する。

このＨＥＶ１Ｂは、第１の実施形態からなるＨＥＶ１Ａの排気通路１７に、排ガス１３中のＮＯｘ濃度を測定するＮＯｘセンサ２５を設置するとともに、トルクセンサ２３を不要にしたものである。このＮＯｘセンサ２５は、信号線を通じてＥＣＵ２４に接続されている。

このようなＨＥＶ１ＢにおけるＥＣＵ２４による制御方法では、図２に示すステップ１３〜１４の代わりに、ＮＯｘセンサ２５による測定値に基づいて、モータアシストモード前のＮＯｘの発生量が維持されるようにＥＧＲシステム１６を制御する。これにより、燃料のＥＧＲ弁の開度を精度良く設定することができるため、燃費をより向上することができる。

なお、トルクセンサ２３及びＮＯｘセンサ２５の両方を装備することで、図３のエンジントルクとＮＯｘ発生量のマップデータから求められたＮＯｘの減少量Ｄを、ＮＯｘセンサ２５の測定値で修正するようにしてもよい。

上述したＨＥＶ１Ａ（又はＨＥＶ１Ｂ）に係る制御方法は、ステップ１０で判定するように、ＨＥＶ１Ａの運転領域が高負荷領域にある場合に実施することが好ましい。この運転領域としては、例えば図６に示すように、ディーゼルエンジン５のエンジン回転数とエンジントルクとをパラメータとして模式的に区分したマップを挙げることができる。この図６における高負荷領域は、ＨＥＶ１Ａの発進時や加速時などのアクセルを大きく踏み込む場合が該当し、また低負荷領域は、ＨＥＶ１Ａの緩やかな加速時などのアクセルをわずかに踏む込む場合が該当する。更に、回生領域は、ＨＥＶ１Ａの制動時などが該当する。

ＨＥＶ１Ａの運転領域が、高負荷領域から低負荷領域や回生領域に移行すると、ディーゼルエンジン５の回転数が低くなるため、ＥＧＲ弁２０の開度を小さくすることによる燃焼効率の増加の効果よりも、排ガス１３が流れにくくなることによるポンピングロスの増大の効果が大きくなって、ディーゼルエンジン５のフリクションが増加して燃費が悪化してしまうおそれがあるためである。

そのため、ＨＥＶ１Ａの運転領域が、高負荷領域から低負荷領域や回生領域に移行した場合には、ＥＧＲ弁２０の開度を逆に大きくして、好ましくは全開にしてディーゼルエンジン５のフリクションを低減するとともに、湿式多板クラッチ１０及びモータ用クラッチ１２を接続した状態にすることが望ましい。

そのようにすることで、燃費の悪化を抑制することができるとともに、ディーゼルエンジン５の回転数が走行モータ６により維持されるので、ＨＥＶ１Ａの運転状態の過渡的な変化（急加速など）に容易に対応することができるようになる。

上記のＨＥＶ１Ａ及びＨＥＶ１Ｂでは、ディーゼルエンジン５と走行モータ６とを並列に配置しているが、車両の構成はこれに限るものではない。例えば、ＨＥＶ１Ａにおいては、ディーゼルエンジン５と走行モータ６とを直列に配置したＨＥＶ１Ｃ（図７を参照）や、走行モータ６を一対の駆動輪２、２にそれぞれ直接的に接続したＨＥＶ１Ｄ（図８を参照）などの構成が例示される。なお、図７、８のような、モータ用クラッチ１２が不要となる構成の場合には、ＥＣＵ２４はモータ用クラッチ１２を断接する代わりに電動モータ６の駆動力を入切する制御を行うことになる。

１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄハイブリッド車両
５ディーゼルエンジン
６電動モータ
９ハイブリッドシステム
１３排ガス
１４吸気通路
１５吸入空気
１６ＥＧＲシステム
１７排気通路
１８ＥＧＲ通路
２０ＥＧＲ弁
２３トルクセンサ
２４ＥＣＵ
２５ＮＯｘセンサ

Claims

ディーゼルエンジン及び電動モータの少なくとも一方を駆動源とするハイブリッドシステムと、前記ディーゼルエンジンの排気通路から吸気通路へ延びるＥＧＲ通路及び前記ＥＧＲ通路に介設されたＥＧＲ弁を備えたＥＧＲシステムと、前記ハイブリッドシステム及びＥＧＲシステムを制御する制御手段とを備えたハイブリッド車両において、
前記制御手段は、前記ディーゼルエンジンの駆動力の一部を前記電動モータの駆動力で代替させるときは、該ディーゼルエンジンの駆動力の低下に伴うＮＯｘの減少量を求めるステップを実行し、次いでこのステップで求められたＮＯｘの減少量に相当する分だけ新たにＮＯｘが発生する程度に、前記ＥＧＲ弁の開度が小さくなるように前記ＥＧＲシステムを制御することを特徴とするハイブリッド車両。
前記制御手段は、前記ディーゼルエンジンの駆動力と前記ＮＯｘの発生量との関係を示す予め設定されたマップデータに基づいて、前記ＮＯｘの減少量を求める請求項１に記載のハイブリッド車両。
前記ディーゼルエンジンは該エンジンの排気通路に配置されたＮＯｘセンサを備え、
前記制御手段は、前記ＮＯｘセンサの測定値に基づいて、前記ＥＧＲ弁の開度を調整する請求項１又は２に記載のハイブリッド車両。
前記ハイブリッド車両の運転領域が予め設定された高負荷領域にある請求項１〜３のいずれかに記載のハイブリッド車両。
前記ハイブリッド車両の運転領域が予め設定された高負荷領域から低負荷領域又は回生領域になった場合には、前記制御手段は、前記ＥＧＲ弁の開度が大きくなるように前記ＥＧＲシステムを制御する請求項４に記載のハイブリッド車両。
ディーゼルエンジン及び電動モータの少なくとも一方を駆動源とするハイブリッドシステムと、前記ディーゼルエンジンの排気通路から吸気通路へ延びるＥＧＲ通路及び前記ＥＧＲ通路に介設されたＥＧＲ弁を備えたＥＧＲシステムとを備えたハイブリッド車両の制御方法であって、
前記ディーゼルエンジンの駆動力の一部を前記電動モータの駆動力で代替させ、該ディーゼルエンジンの駆動力の低下に伴うＮＯｘの減少量を求めるステップを実行し、次いでこのステップで求められたＮＯｘの減少量に相当する分だけ新たにＮＯｘが発生する程度に、前記ＥＧＲ弁の開度を小さくすることを特徴とするハイブリッド車両の制御方法。