JP7416230B2 - ハイブリッド車両の制御方法及びハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

ハイブリッド車両の制御方法及びハイブリッド車両の制御装置 Download PDF

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Description

本発明は、ハイブリッド車両の制御方法及びハイブリッド車両の制御装置に関する。
例えば、特許文献１には、Ｖ型内燃機関の左右のバンクの各排気系に、通電により加熱可能な電気ヒータ付触媒（ＥＨＣ）が配置された構成が開示されている。各電気ヒータ付触媒は、バッテリに対して電気的に並列に接続されており、Ｖ型内燃機関の冷間始動時においてバッテリからの電気が通電する。
この特許文献１においては、バッテリの電圧が低下した時、これら２つの電気ヒータ付触媒うち導入される排気ガスの温度が相対的に高くなる方の電気ヒータ付触媒への通電を遮断し、残りの電気ヒータ付触媒への通電を許容することでバッテリへの負荷を低減している。
特許文献１においては、電気ヒータ付触媒に通電するとその分だけバッテリの電気エネルギーを消費することになる。つまり、特許文献１においては、電気ヒータ付触媒で消費した電気エネルギーを補充するために後ほど内燃機関を駆動して発電する必要があり、総じて燃費が悪化する虞がある。
つまり、特許文献１においては、電気ヒータ付触媒を暖機するにあたっては、燃費の悪化を抑制する上で更なる改善の余地がある。
特開平６－１２９２４２号公報
本発明のハイブリッド車両は、走行中に内燃機関の排気通路に設けられた電気加熱触媒の触媒温度が所定温度以下になると、上記電気加熱触媒の温度を上昇させるべく、バッテリのバッテリＳＯＣに応じて上記電気加熱触媒への通電や上記内燃機関の駆動を制御する。
これによって、本発明のハイブリッド車両は、モータリングによる電力消費分を活用して電気加熱触媒の暖気を行うことが可能となり、触媒暖気のための内燃機関の駆動時間が短縮され、総じて車両の燃費悪化を抑制することができる。
本発明が適用されるハイブリッド車両に搭載される内燃機関のシステム構成の概略を模式的に示した説明図。 マニホールド触媒への通電や内燃機関の駆動の制御の一例を示すタイミングチャート。 ハイブリッド車両の制御の流れを示すフローチャート。
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明が適用されるハイブリッド車両に搭載される内燃機関１のシステム構成の概略を模式的に示した説明図である。
内燃機関１が搭載されるハイブリッド車両は、内燃機関１を車両の動力としては使用しないいわゆるシリーズハイブリッド車両である。すなわち、本実施例の内燃機関１は、発電専用であり、そのクランクシャフト（図示せず）に発電可能な電動機２が連結されている。電動機２で発電された電力は、バッテリ３に充電される。
内燃機関１が搭載される本実施例のハイブリッド車両は、バッテリ３から電力が供給された駆動用電動機（図示せず）が駆動輪（図示せず）を回転駆動するものである。つまり、内燃機関１が搭載されるハイブリッド車両は、内燃機関１の停止中に自立走行するＥＶ走行が可能なものとなっている。
電動機２は、例えば、ロータに永久磁石を用いた同期型モータからなっている。電動機２は、内燃機関１に発生した回転エネルギーを電気エネルギーに変換し、バッテリ３を充電する。本実施例のハイブリッド車両は、例えば、バッテリ３のバッテリ充電率であるバッテリＳＯＣが低下すると、バッテリ３を充電するために内燃機関１を駆動して電動機２で発電する。
また、電動機２は、内燃機関１を駆動する機能も有しており、内燃機関１の始動時にスタータモータとして機能する。つまり、電動機２は、発電電動機であり、発電した電力をバッテリ３に供給可能で、かつバッテリ３からの電力により回転駆動可能である。
なお、電動機２で発電した電力は、運転状態に応じて、例えばバッテリ３に充電するのではなく上述した駆動用電動機に直接供給するようにしてよい。また、内燃機関１は、例えば、電動機２とは異なる専用のスタータモータにより始動するようにしてもよい。
内燃機関１には、吸気通路４と排気通路５とが接続されている。排気通路５には、内燃機関１から排出された排気を浄化する排気浄化用の触媒としてのマニホールド触媒６及び床下触媒７が設けられている。つまり、内燃機関１の排気通路５には、排気浄化用の複数の触媒が設けられ、これら複数の触媒のうちの一つであるマニホールド触媒６が電気加熱触媒となっている。
マニホールド触媒６は、電気ヒータ８を備えた電気加熱触媒（ＥＨＣ）であり、例えば三元触媒からなっている。換言すると、マニホールド触媒６は、例えば電気ヒータ８を備えた三元触媒である。
マニホールド触媒６は、エンジンルーム内に配置され、内燃機関１に近接している。マニホールド触媒６は、例えば排気マニホールド（図示せず）の合流部分の直後に配置されている。マニホールド触媒６は、床下触媒７に比べて容量が小さくなっている。
マニホールド触媒６は、電気ヒータ８通電することによって昇温する触媒である。電気ヒータ８への通電は、コントロールユニット９によって制御されている。電気ヒータ８に供給される電力の供給源は、電動機２で発電された電力が充電されるバッテリ３である。
床下触媒７は、マニホールド触媒６よりも下流側に位置し、例えば車両のエンジンルームから比較的離れた車両の床下等の位置に設けられている。床下触媒７は、例えば三元触媒からなり、マニホールド触媒６に比べて容量が大きくなっている。
コントロールユニット９は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び入出力インターフェースを備えた周知のデジタルコンピュータである。
コントロールユニット９には、マニホールド触媒６の触媒温度を検出する触媒温度センサ１０等の各種センサ類の検出信号が入力されている。
コントロールユニット９は、バッテリ３の充電容量に対する充電残量の比率であるＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を検出可能となっている。つまり、コントロールユニット９は、ハイブリッド車両に搭載されたバッテリ３のバッテリＳＯＣを検出可能なバッテリＳＯＣ検出部に相当する。
ハイブリッド車両は、ＥＶ走行を行うと、排気通路５に設けられた排気浄化用の触媒であるマニホールド触媒６の温度が低下する。マニホールド触媒６は、触媒温度が低下して所定の活性化温度を下回ると排気の浄化率が低下する。
ＥＶ走行中にマニホールド触媒６の温度が低下した場合には、内燃機関１を始動して高温の排気で触媒を暖気することが考えられる。
しかしながら、ハイブリッド車両の燃費は、触媒暖気のために内燃機関１を駆動する時間が長くなるほど悪化することになる。
触媒暖気のために内燃機関１を駆動する時間は、マニホールド触媒６の電気ヒータ８にバッテリ３からの電気を通電することで短縮できる。
但し、バッテリ３は、マニホールド触媒６の電気ヒータ８に電気を通電（電力を供給）することによって、バッテリＳＯＣが低下する。そのため、内燃機関１は、バッテリＳＯＣが低下したバッテリ３を充電するために後ほど駆動させることになる。つまり、ハイブリッド車両の燃費は、触媒暖気のためにマニホールド触媒６に電力を供給したとしても、後ほど内燃機関１を駆動して電動機２で発電するため総じて悪化することになる。
ここで、ＥＶ走行可能なハイブリッド車両は、効率の良い運転点で内燃機関１を駆動して発電しようとする。そのため、ＥＶ走行可能なハイブリッド車両は、低車速で走行するシーンでは駆動用電動機で消費する電気エネルギー（電力）が少なく、バッテリ３のバッテリＳＯＣが上限に達しやすい。
そのため、コントロールユニット９は、バッテリ３のバッテリＳＯＣが上限を超えると、バッテリ保護のために、電動機２をモータリングすることでバッテリ３の電気エネルギー（電力）を消費させて、バッテリ３のバッテリＳＯＣを低下させている。
そこで、コントロールユニット９は、排気通路５上の触媒であるマニホールド触媒６の暖気を行う場合、バッテリ３のバッテリＳＯＣに応じて、マニホールド触媒６の電気ヒータ８への通電や内燃機関１の駆動を制御する。
これによって、ハイブリッド車両は、電動機２のモータリングによる電力消費分を活用してマニホールド触媒６の暖気を行うことが可能となり、総じて触媒暖気のための内燃機関１の駆動時間を短縮することができる。
つまり、ハイブリッド車両は、排気通路５上の触媒暖気を行う場合、バッテリ３のバッテリＳＯＣに応じて、マニホールド触媒６への通電や内燃機関１の駆動を制御することで、総じて燃費悪化を抑制することができる。
コントロールユニット９は、バッテリ３のバッテリＳＯＣが少なくなると、バッテリ３を充電するために内燃機関１を駆動して電動機２による発電を行う。
また、コントロールユニット９は、内燃機関１の駆動を停止した車両のＥＶ走行中にマニホールド触媒６の触媒温度が予め設定された所定温度（所定の下限温度）以下になると、マニホールド触媒６が活性化するように、所定の上限温度となるようマニホールド触媒６の温度を上昇させるべく、バッテリ３のバッテリＳＯＣ（バッテリ充電率）に応じて電気ヒータ８（マニホールド触媒６）への通電や内燃機関１の駆動を制御する。つまり、コントロールユニット９は、バッテリ３のバッテリＳＯＣ（バッテリ充電率）に応じてマニホールド触媒６への通電や内燃機関１の駆動を制御する制御部に相当する。
コントロールユニット９は、バッテリ３のバッテリＳＯＣが高いときは、マニホールド触媒６に通電するとともに、内燃機関１を駆動することによって、マニホールド触媒６を昇温させる。
詳述すると、コントロールユニット９は、バッテリ３のバッテリＳＯＣが所定の第１閾値（ＳＯＣ上限閾値）未満で所定の第２閾値（ＳＯＣ下限閾値）以上のときは、マニホールド触媒６の電気ヒータ８に通電するとともに、内燃機関１を駆動することによって、マニホールド触媒６を昇温させる。第1閾値は、第２閾値よりも大きい値である。
バッテリ３に蓄えられている電気エネルギーが余剰な場合（バッテリＳＯＣが高い場合）は、マニホールド触媒６に通電することで、マニホールド触媒６の昇温のために内燃機関１を駆動する時間が短縮される。
コントロールユニット９は、マニホールド触媒６の電気ヒータ８に通電する場合、バッテリ３のバッテリＳＯＣに応じて電気ヒータ８のヒータ出力を変化させてもよい。例えば、バッテリ３のバッテリＳＯＣが高い場合は、バッテリ３のバッテリＳＯＣが低いときよりも電気ヒータ８のヒータ出力を大きくしてもよい。
電気ヒータ８への通電と内燃機関１の駆動とによってマニホールド触媒６を昇温させる場合、バッテリ３のバッテリＳＯＣが高ければ電気ヒータ８の出力を大きくして、その分だけ内燃機関１の出力を小さくしてもよい。
また、電気ヒータ８への通電と内燃機関１の駆動とによってマニホールド触媒６を昇温させる場合、バッテリ３のバッテリＳＯＣが低ければ電気ヒータ８の出力を小さくして、その分だけ内燃機関１の出力を大きくしてもよい。
コントロールユニット９は、バッテリ３のバッテリＳＯＣが低いときは、内燃機関１を駆動することによってマニホールド触媒６を昇温させる。
詳述すると、コントロールユニット９は、バッテリ３のバッテリＳＯＣが所定の第２閾値未満のときは、電気ヒータ８に通電せずに内燃機関１を駆動することによってマニホールド触媒６を昇温させる。
バッテリ３に蓄えられている電気エネルギーが低下している場合（バッテリＳＯＣが低い場合）は、マニホールド触媒６に通電せずに、内燃機関１を駆動することでマニホールド触媒６を昇温させる。
コントロールユニット９は、バッテリ３のバッテリＳＯＣが高いときは、マニホールド触媒６に通電してマニホールド触媒６を昇温させるとともに、内燃機関１を電動機２でモータリングする。
詳述すると、コントロールユニット９は、バッテリ３のバッテリＳＯＣが所定の第１閾値以上のときは、マニホールド触媒６に通電してマニホールド触媒６を昇温させるとともに、内燃機関１を電動機２でモータリングする。
内燃機関１を電動機２でモータリングすることで、電気ヒータ８の生じた熱を下流側へ効率よく伝えることができるとともに、バッテリ３のバッテリＳＯＣが過度に高くならないようにバッテリ３の電力を適度に消費することができる。
図２は、バッテリ３のバッテリＳＯＣに応じたマニホールド触媒６への通電や内燃機関１の駆動の制御の一例を示すタイミングチャートである。
図２の時刻ｔ１では、バッテリ３のバッテリＳＯＣが第１閾値を超えたので、内燃機関１の駆動を停止し、電動機２のモータリング（内燃機関１のモータリング）を開始している。
図２の時刻ｔ２では、バッテリ３のバッテリＳＯＣが第１閾値を下回ったので、電動機２のモータリング（内燃機関１のモータリング）を終了し、内燃機関１の駆動を再開している。
図２の時刻ｔ３では、バッテリ３のバッテリＳＯＣが第１閾値を超えたので、内燃機関１の駆動を停止し、電動機２のモータリング（内燃機関１のモータリング）を開始している。
図２の時刻ｔ４では、マニホールド触媒６の温度（ＢＥＤ温度）が所定の下限温度以下となったので、マニホールド触媒６の電気ヒータ８への通電を開始し、電動機２のモータリング（内燃機関１のモータリング）を終了して内燃機関１の駆動を再開している。
図２の時刻ｔ５では、マニホールド触媒６の温度（ＢＥＤ温度）が所定の上限温度に達したので、マニホールド触媒６の電気ヒータ８への通電を停止し、内燃機関１の駆動を停止している。
図２の時刻ｔ６、ｔ８では、マニホールド触媒６の温度（ＢＥＤ温度）が所定の下限温度以下となったが、バッテリ３のバッテリＳＯＣが第２閾値を超えていないので、マニホールド触媒６の電気ヒータ８への通電をせずに、内燃機関１の駆動を再開している。
図２の時刻ｔ７、ｔ９では、マニホールド触媒６の温度（ＢＥＤ温度）が所定の上限温度に達したので、内燃機関１の駆動を停止している。
図３は、上述した実施例におけるハイブリッド車両の制御の流れを示すフローチャートである。
ステップＳ１では、マニホールド触媒６の触媒温度が所定の下限温度以下であるか否かを判定する。ステップＳ１において、触媒温度が所定の下限温度以下であればステップＳ２へ進む。
ステップＳ２では、バッテリ３のバッテリＳＯＣがＳＯＣ上限閾値（第１閾値）以上であるか否かを判定する。ステップＳ２において、バッテリＳＯＣがＳＯＣ上限閾値（第１閾値）以上であればステップＳ３へ進む。ステップＳ２において、バッテリＳＯＣがＳＯＣ上限閾値（第１閾値）以上でなければステップＳ４へ進む。
ステップＳ３では、マニホールド触媒６の電気ヒータ８に通電し、内燃機関１をモータリングする。
ステップＳ４では、バッテリ３のバッテリＳＯＣがＳＯＣ下限閾値（第２閾値）以上であるか否かを判定する。ステップＳ４において、バッテリＳＯＣがＳＯＣ下限閾値（第２閾値）以上であればステップＳ５へ進む。ステップＳ４において、バッテリＳＯＣがＳＯＣ下限閾値（第２閾値）以上でなければステップＳ６へ進む。
ステップＳ５では、マニホールド触媒６の電気ヒータ８に通電し、内燃機関１を駆動する。
ステップＳ６では、マニホールド触媒６の電気ヒータ８に通電せずに、内燃機関１を駆動する。
なお、電気ヒータ８への通電や内燃機関１の駆動によるマニホールド触媒６の暖気は、マニホールド触媒６の触媒温度が所定の上限温度に達すると終了する。
以上、本発明の具体的な実施例を説明してきたが、本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
例えば、本発明は、ＥＶ走行が可能であれば、上述したシリーズハイブリッド車両以外のハイブリッド車両（例えばいわゆるパラレルハイブリッド車両）にも適用可能である。
上述した実施例は、ハイブリッド車両の制御方法及びハイブリッド車両の制御装置に関するものである。

Claims (4)

  1. 排気通路を有する内燃機関と、上記内燃機関を駆動することによって発電が可能となる電動機と、上記電動機で発電した電力を充電可能なバッテリと、上記排気通路に設けられ、上記バッテリからの電気を通電することによって発熱する電気加熱触媒と、を有し、
    上記内燃機関の停止中に走行が可能なハイブリッド車両の制御方法において、
    走行中に上記電気加熱触媒の触媒温度が所定温度以下になると、上記電気加熱触媒の温度を上昇させるべく、上記バッテリのバッテリＳＯＣに応じて上記電気加熱触媒への通電や上記内燃機関の駆動を制御し、上記バッテリのバッテリＳＯＣが所定の第１閾値未満で所定の第２閾値以上のときは、上記電気加熱触媒に通電するとともに、上記内燃機関を駆動することによって、上記電気加熱触媒を昇温させ、上記バッテリのバッテリＳＯＣが上記第２閾値未満のときは、上記電気加熱触媒に通電せずに上記内燃機関を駆動することによって上記電気加熱触媒を昇温させるハイブリッド車両の制御方法。
  2. 上記電気加熱触媒のヒータ出力は、上記バッテリのバッテリＳＯＣに応じて変化させる請求項１に記載のハイブリッド車両の制御方法。
  3. 上記バッテリのバッテリＳＯＣが上記第１閾値以上のときは、上記電気加熱触媒に通電して上記電気加熱触媒を昇温させるとともに、上記内燃機関を上記電動機でモータリング駆動する請求項１に記載のハイブリッド車両の制御方法。
  4. 排気通路を有する内燃機関の停止中に走行が可能なハイブリッド車両であって、
    上記内燃機関を駆動することによって発電が可能となる上記内燃機関に連結された電動機と、
    上記電動機で発電した電力を充電可能なバッテリと、
    上記排気通路に設けられ、上記バッテリからの電気を通電することによって発熱する電気加熱触媒と、
    走行中に上記電気加熱触媒の触媒温度が所定温度以下になると、上記電気加熱触媒の温度を上昇させるべく、上記バッテリのバッテリＳＯＣに応じて上記電気加熱触媒への通電や上記内燃機関の駆動を制御し、上記バッテリのバッテリＳＯＣが所定の第１閾値未満で所定の第２閾値以上のときは、上記電気加熱触媒に通電するとともに、上記内燃機関を駆動することによって、上記電気加熱触媒を昇温させ、上記バッテリのバッテリＳＯＣが上記第２閾値未満のときは、上記電気加熱触媒に通電せずに上記内燃機関を駆動することによって上記電気加熱触媒を昇温させる制御部と、を有するハイブリッド車両の制御装置。
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