KR0138628B1

KR0138628B1 - 하이브리드 차의 운전 방법

Info

Publication number: KR0138628B1
Application number: KR1019930008328A
Authority: KR
Inventors: 마사또 요시다
Original assignee: 나까무라 히로까즈; 미쯔비시 지도샤 고교 가부시끼가이샤
Priority date: 1992-05-15
Filing date: 1993-05-15
Publication date: 1998-04-30
Also published as: KR930023584A; EP0570234B1; EP0570234A1; DE69327072T2; AU666187B2; AU3857793A; DE69327072D1; US5785138A

Abstract

차량 구동용의 전동 모터와 발전용의 내연 엔진을 가진 하이브리드 차의 운전방법에 있어서, 실차속 V_V과 악셀 페달 밟는량 θ_ACC의 함수로 각각 표시되고 연결 분사가 적은 복수의 목표 엔진 운전 상태 P중, 주기적으로 각각 검출되는 실차속 및 밟는량에 적합하는 것으로 선택되고 선택 운전 상태를 달성 가능하게 하는 목표 트로틀 밸브 개도 θ_TRG로 되도록 트로틀 밸브가 원만하게 개폐된다. 그결과 하이브리드 차의 항속 거리가 증대되는 동시에 하이브리드 차의 동력성 및 배기가스 특성이 향상된다.

Description

하이브리드 차의 운전 방법

제1도는 본 발명의 제1실시예에 의한 발전용 내연 엔진 운전 방법이 적용되는 하이브리드 차의 중요부를 나타낸 개략도.

제2도는 제1도에 나타난 컨트롤러에 의해 실행되는 차량 구동용 전동 모터, 발전용 내연 엔진 및 촉매가열 히터의 작동 제어 순서의 메인 루틴을 나타낸 순서도.

제3도는 제2도에 나타난 주행 제어 서브 루틴을 상세히 나타낸 순서도.

제4도는 제2도의 엔진 제어 서브 루틴을 상세히 나타낸 순서도.

제5도는 주행 제어 서브 루틴에 이용되는 악셀 페달 밟음량(θ_ACC)과 목표 차속(V_T)관계를 나타낸 특성도.

제6도는 주행 제어 서브 루틴에 이용한 실제 차속(V_V)과 차속 편차(V_V-V_T)와 자체 가속도(α)와의 관계를 나타낸 특성도.

제7도는 엔진 제어 서브 루틴에 이용되는 실제 차속(V_V)과 악셀 페달 밟음량(θ_ACC)과 목표 엔진 운전 상태(P₁, P₂및 P₃)와의 관계를 나타낸 특성도.

제8도는 엔진 제어 서브 루틴에 이용되는 목표 엔진 회전수(N)와 목표 평균 유효 압력(P_E)과 목표 스로틀 밸브 개방도(θ_TRG)와의 관계를 나타낸 특성도.

제9도는 본 발명의 제2실시예의 방법에 의한 차량 구동용 전동 모터, 발전용 내연 엔진 및 촉매 가열 히터의 작동 제어 순서의 메인 루틴을 나타낸 순서도.

제10도는 제2실시예의 엔진 서브 루틴을 상세히 나타낸 순서도.

제11도는 본 발명의 제3실시예의 엔진 운전 방법에 의한 엔진 제어 서브 루틴을 나탄낸 순서도.

제12도는 본 발명의 제4실시예에 의한 엔진 제어 서브 루틴을 나타낸 순서도.

제13도는 제12도의 엔진 서브 루틴에 이용되는 실제 차속(V_V)과 악셀 페달 밟음량(θ_ACC)과 제어 플래그(F : flag)와의 관계를 나타낸 특성도.

제14도는 제4실시예의 변형예로 이용한 실제 차속과 악셀 페달 밟음 속도와 제어 플래그와의 관계를 나타낸 특성도.

제15도는 제4실시예의 다른 변형예에 이용한 실제 차속과 악셀 페달 밟음 압력과 제어 플래그와의 관계를 나타낸 특성도.

제16도는 제4실시예의 또다른 변형예에 이용되는 실제 차속과 도로 구배와 플래그와의 관계를 나타낸 특성도.

제17도는 제4실시예의 또다른 변형예에 이용되는 도로 구배와 제어 플래그와의 관계를 나타낸 특성도.

* 도면의 주용부분에 대한 부호의 설명

10 : 모터 30 : 발전기

40 : 엔진 42 : 정화장치

50 : 전류 제어 장치 60 : 컨트롤러

본 발명은 차량 구동용 전동 모터와 발전용의 내연 엔진을 가진 하이브리드(hybrid) 차에 관한 것으로, 특히 배기 가스량이 없는 전기 자동차의 이점을 가지면서, 차량 항속거리의 증대 및 차량 동력 성능의 향상을 도모한 하이브리드 차의 발전용 내연 엔진의 운전 방법에 관한 것이다.

근래 환경 문제로부터 내연 엔진을 구동원으로 하는 차량에서 배출되는 배기 가스에 관해 규제가 엄격하게 되어 있고, 이것에 대응하여 많은 신기술이 연구 개발되고 있다. 배기 가스량을 감소시킨다는 관점에서는 전기 모터를 구동원으로 하여 배기 가스가 배출되지 않는 전기 자동차가 이상적이라고 알려져 있다. 그러나 전형적인 전기 자동차는 배터리에서 전기 모터로 급전하는 것으로 차량에 탑재가능한 배터리의 용량에 스스로 한계가 있어 구동원으로 내연 엔진을 이용한 차량에 비하여 동력 성능이 열악하고 또 항속 거리가 짧다. 전기 자동차를 보급시키는 것에는 이 기술적 과제의 해소가 요망된다.

여기에 전기 자동차의 항속 거리의 증대 대책으로서 내연 엔진으로 구동되는 배터리를 충전하기 위한 발전기를 탑재한 하이브리드 식의 전기 자동차가 최근에 유력시되고 있다.

일반적으로 하이브리드 차는 발전용 내연 엔진의 배기 가스 특성을 향상시키거나 엔진에 의한 연료 소비량을 감소시켜, 내연 엔진을 일정 회전수로 운전하도록 하고 있다. 그 한편으로 차량은 가속 운전, 등판 운전 등의 고부하 운전 상태를 포함한 각종 상태로 운전되고 있다. 내연 엔진을 상술한 바와 같이 일정 회전 수로 운전한 경우, 엔진에 의해 구동되는 발전기의 발전 전력량은 차량 운전 상태와 무관하게 거의 일정하게 된다. 따라서 예로는 차량 구동용 전기 모터가 필요로 하는 구동 전류가 증대되는 차량의 급가속 운전시, 필요한 모터 구동 전류는 주로 배터리에서 공급되는 것이다. 이때, 특히 배터리의 축전량이 부족하면, 필요한 모터 구동 전류가 전기 모터로 공급되지 못하고, 따라서 차량의 동력 성능이 저하한다. 또 차량의 고부하 운전이 계속되면, 발전기에 의한 발전 전력과 배터리에 의한 필요 전력을 조달하지 못하여 차량의 동력 성능이 저하된다. 또 배터리 축전량이 감소하여 차량의 항속 거리가 짧아진다.

그래서 차량 운전 상태에 따라서 발전용 내연 엔진의 운전 상태를 변화시키는 것에 의해 차량 운전 상태에 적합한 발전 전력을 얻어 소정의 모터 구동 전류를 차량 구동용 전기 모터로 공급하는 것이 고려되고 있다. 그런데, 단순히 내연 엔진을 차량 운전 상태에 따른 상태로 운전하면 내연 엔진의 연료 소비량이 증대하는 불리한 점이 생기거나, 내연 엔진에서의 배기 가스량이 증대하여 배기 가스 성능이 탁월하다고 알려진 전기 자동차의 이점이 손상된다.

또, 발전시에 내연 엔진을 일정 회전수로 운전함과 동시에 발전 불필요시에 엔진 운전을 정지하도록 한 종래의 하이브리드 차에 의하면, 예를 들어 차량이 평평한 길에 있어서 순항 속도로 운전되는 통상의 부하 운전 상태로부터 가속 또는 등판 운전등의 고부하 운전 상태로의 이행시, 발전용 엔진의 운전이 개시되거나 차량 운전 상태 변화 이전에 있어서 배터리 충전을 위하여 엔진이 이미 운전 중이면 일정 회전수로 엔진 운전이 계속된다.

그런데 차량이 통상의 부하 운전 상태에서 고부하 운전 상태로 이행하였을때, 상술한 발전용 엔진의 운전을 개시하는 경우, 차량 운전 상태 변화에 대한 엔진 운전의 추종 지연이 당연히 생기고, 발전기에 의한 전력 발생에도 지연이 발생한다. 따라서 고부하 운전 상태로 이행 시점에 있어서는 고부하 운전 상태로 전동 모터가 요구하는 전력을 발전기에 의한 발전 전력에는 미치지 못하고 부족분은 배터리로부터 공급되는 것으로 된다. 그러나 차량에 탑재 가능한 배터리 용량에는 제약이 있고, 일반적으로 배터리는 차량 운전 상태의 변화에 있어 전력 부족분을 즉각 조달하는 전력 공급 능력이 모자란다. 결국, 차량 운전 상태 변화에 따라 즉각적으로 발전 기 및 배터리에서 전동 모터로 소정 전력을 공급하는 것은 곤란하다. 그 결과, 전동 모터에 의해 소정 모터 출력을 신속히 발생시킬 수 없고 차량의 동력 성능이 저하한다. 또, 차량 운전 상태 변화시에 배터리에서의 전력 공급량이 증대하므로, 배터리 축전량의 부족을 초래하기 쉽고, 차량의 항속 거리가 짧아지게 된다. 따라서 차량 운전 상태 변화시의 전력 공급을 위하여 배터리에 과도의 부담이 가해질 수 있고, 이 경우 배터리 수명이 짧아진다.

또, 차량 운전 상태 변화의 전후에 있어서 상술한 발전용 엔진을 계속 운전하는 경우, 차량 운전 상태 변화시에 엔진 운전을 개시하는 경우에의 엔진 운전의 시작 지연은 생기지 않는다. 그러나, 차량 운전 변화시까지 배터리 축전량의 부족을 보충하기 위해 엔진이 운전되고 있는 것으로 하여 차량 운전 상태 변화시에 있어서 축전량 부족이 반드시 해소된 것은 아니다. 게다가 일정 회전수로 운전되는 엔진에 의해 구동되는 발전기의 발전 전력량은 차량 운전 상태 변화와 관계없이 거의 일정하다. 결국 충전 부족량을 초래하고 있는 배터리와 발전량이 일정한 발전기로 인하여 차량이 통상 운전 상태에서 고부하 운전 상태로 변화할 때에 있어서 소정 전력을 전동 모터로 공급하는 것은 곤란하다. 따라서 차량 운전 상태 변화시에 엔진 운전을 개시하는 상술한 경우와 같이 엔진을 계속 운전하는 경우에 있어서도, 차량의 동력 성능이 저하하고, 차량의 항속 거리가 짧아지고, 또 배터리의 수명이 짧아지기 쉽다.

본 발명의 목적은 차량 구동용 모터와 발전기용 내연 엔진을 구비한 하이브리드 차의 항속 거리의 증대 및 동력 성능의 향상을 도모하는 배터리 차의 운전 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 배기 가스 특성이 우수하다고 알려진 전기 자동차의 이점을 살리고, 하이브리드 차의 항속 거리 증대 및 동력 성능의 향상을 도모하는 하이브리드 차의 운전 방법을 제공하는데 있다.

본 발명에 의하면 차량 구동용의 전동 모터와, 상기 전동 모터에 전력을 공급하기 위한 배터리와, 상기 배터리를 충전시키기 위한 발전기와, 상기 전동 모터와는 구동적으로 격리되어 상기 발전기를 구동하기 위한 내연 엔진을 갖는 하이브리드 차의 운전 방법이 제공된다. 상기 운전 방법은 차량 운전 상태를 판별 수단(60)에 의해 판별하고, 상기 판별된 차량 운전 상태가 복수의 소정 운전 상태중의 어느 하나일때 상기 내연 엔진을 컨트롤러에 의해 복수의 특정 운전 상태에 대응하는 하나로 제어하는 공정을 포함한다.

유리하게는 내연 엔진의 목수의 특정 운전 상태는, 대응하는 각각의 상기 차량 운전 상태를 유지하여 주행하기 위해서 요구되는 발전량을 달성하기 위해 필요한 최저한의 운전 소비량이 되도록 설정된다.

유리하게는, 하이브리드 차의 운전 방법은 배터리가 충전 불필요 상태 및 충전 부족 상태 중의 어디에 있는가를 제2판별 수단에 의해 판별하는 공정을 또한 포함한다. 차량 운전 판별 공정은 각각 복수이 소정 운전 상태에 대응하는 것이므로 저속 저부하 상태, 중속중·고부하 상태 및 고속 상태 중의 하나로 차량이 운전되고 있는가를 판별하는 공정을 포함한다. 또 엔진 상태 제어 공정은 배터리가 충전 불필요 상태에 있다고 판별하였을 때에 내연 엔진을 정지 상태로 유지시키는 공정과, 배터리가 충전 부족 상태에 있음과 동시에 차량이 저속 저부하 상태로 운전되고 있다고 판별하였을때 내연 엔진을 저속 저부하 상태로 제어하는 공정과, 배터리가 충전 부족 상태에 있음과 동시에 차량이 중속중·고부하 상태로 운전되고 있다고 판별한때에 내연 엔진을 중속 중부하 상태로 제어하는 공정과, 배터리가 충전 부족 상태에 있음과 동시에 차량이 고속 상태로 운전하고 있다고 판별한때에 내연 엔진을 고속 고부하 상태로 제어하는 공정을 포함한다. 여기에서 내연 엔진의 정지 상태, 저속 저부하 상태 및 고속 고부하 상태는 내연 엔진의 복수의 특정 운전 상태에 가각 대응한다.

보다 유리하게는, 저속 저부하 상태에는 운전 회전 속도를 200rpm 또 평균 유호 압력을 6∼7Kgf로, 중속중·고부하 상태에서는 엔지 회전 속도를 300rpm 또 평균 유호 압력을 8.5Kgf로, 고속 상태에는 엔지 회전 속도를 400rpm 또 평균 유호 압력을 9∼10Kgf로 내연 엔진을 운전한다.

유리하게는, 엔진 운전 상태 제어 공정은 내연 엔진의 운전 상태를 내연 엔진의 배기 가스 특성이 악화되지 않도록, 서서히 가변 제어하는 공정을 포함한다.

유리하게는, 배터리가 충전 부족 상태에 있다고 판별됨과 동시에 내연 엔진에 장착된 배기 가스 정화 장치에 설치된 배기 가스 정화용 촉매의 온도가 소정치 보다도 낮은 것이 촉매 온도 검출 장치에 의해 판별되었을 경우에는 컨트롤러의 제어하에 내연 엔진을 정지 상태로 하는 공정과, 촉매를 가열하기 위해 전열식히타를 통전하여 상기 히터를 가열하는 공정과, 촉매의 온도가 소정치 보다도 높게 되는 경우에 내연 엔진을 엔진 시동 장치에 의해 시동시키는 공정을 차례대로 실행한다.

배터리가 충전 불필요 상태 및 충전 부족 상태 중의 어느 것에 있는가를 제2판별 수단에 의해 판별하는 공정을 포함하는 본 발명의 특정 실시예에 있어서, 유리하게는, 차량 운전 상태를 판별 공정은, 각각 복수이 소정 차량 운전 상태의 대응하는 것 중의 하나인, 정지 상태, 저·중부하 상태 및 고속 상태 중의 하나로 차량이 운전되고 있는가를 판별하는 공정을 포함한다. 또 엔진 운전 상태 제어 공정은 차량이 정지 상태에 있다고 판별하였을 때에, 내연 엔진을 정지 상태로 유지시키는 공정과, 차량이 정지 상태로 되고 또 배터리가 충전 불필요 상태로 있다고 판별되었을 때에 내연 엔진을 대기 상태로 제어하는 공정과, 차량이 정지 상태 및 고부하 상태 중의 하나로 되고 또 배터리가 충전 부족 상태로 있다고 판별되었을 때에 내연 엔진을 중속 중부하 상태로 제어하는 공정과, 차량이 고부하 상태에 있다고 판별하였을 때에, 내연 엔진을 고속 고부하 상태로 제어하는 공정을 포함한다. 여기에서 내연 엔진의 정지 상태, 대기 상태, 중속 중부하 상태 및 고속 고부하 상태의 각각은 내연 엔진의 복수의 특정 운전 상태에 대응한다.

유리하게는, 엔진 운전 상태에 제어 공정은 내연 엔진의 스로틀 밸브를 저개방도로 설정하는 것에 의해 내연 엔진의 대기 상태를 달성하는 공정과, 내연 엔진의 스로틀 밸브를 중개방도로 설정하는 것에 의해 중속 중부하 상태를 달성하는 공정과, 내연 엔진의 스로틀 밸브를 완전 개방으로 설정하는 것에 의해 내연 엔진의 고속 고부하 상태를 달성하는 공정을 포함한다.

보다 유리하게는, 내연 엔진을, 대기 상태에서는 엔진 회전 속도를 1000rpm 또 평균 유호 압력을 2Kgf로 운전하고, 중속중부하 상태에서는 엔진 회전 속도를 3000rpm 또 평균 유호 압력을 8Kgf로 운전하고, 고속 고부하 상태에는 엔지 회전 속도를 4000rpm 또 평균 유호 압력을 9Kgf로 운전한다.

보다 유리하게는 내연 엔진의 대기 상태에서는 희박 연소(lean burn)가 행해지고, 내연 엔진의 중속 중부하 상태 및 고속 고부하 상태에서는 이론 공연비로의 연소가 행해진다.

보다 유리하게는 차량의 주행을 개시하기 위해 내연 엔진의 시동 키이(start key)가 온(ON) 조작된 직후부터 대기 상태로의 내연 엔진의 운전을 개시한다.

배터리가 충전 불필요 상태 및 충전 부족 상태 중의 어느 하나인가를 제2판별 수단에 의해 판별하는 공정을 포함한 본 발명의 특정의 실시예에는 차량 운전 판별 공정은 각각 복수의 소정 운전 상태의 대응하는 하나인 바, 전동 모터에 공급되는 전력이 소정치보다 트게 되는 고출력 운전 상태 및 공급 전류가 소정치보다 작은 저출력 운전 상태의 하나로 차량이 운전되는가를 판별하는 공정을 포함한다. 또 엔진 운전 상태 제어 공정은 배터리가 충전 불필요 상태에 있다고 판별하면 엔진을 아이들(idle) 상태로 제어하는 공정과, 배터리가 충전 부족 상태에 있던가 또는 차량이 고출력 상태에 있다고 판별하면 내연 엔진을 완전 출력 상태로 유지하는 공정을 포함한다. 여기에 내연 엔진의 아이들 상태 및 완전 출력 상태의 각각은 내연 엔진의 상기 복수의 특정 운전 상태에 대응한다.

유리하게는, 내연 엔진의 스로틀 밸브를 전폐 부근의 위치로 함으로써 아이들 상태를 달성하고, 또 스로틀 밸브를 완전 개방 위치로 함으로써 완전 출력 상태를 달성한다.

그리고 악셀 페달 개방도 검출 장치, 악셀 페달 개방 속도 검출 장치, 악셀 페달 밟음 압력 검출 장치 및 도로 구배 검출 장치 중의 하나 이상을 장비한 하이브리드 차에 적용한 본 발명의 특정 실시예에 의한 운전방법에는, 유리하게는 차량 운전 상태 판별 수단은 하나 이상의 검출 장치에서의 검출 출력에 기초하여 차량이 고출력 운전 상태 또는 저출력 운전 상태 중의 어느 것으로 운전되고 있는가를 판별한다.

악셀 페달 개방도 검출 장치, 악셀 페달 개방 속도 검출 장치, 악셀 페달 밟음 압력 검출 장치, 도로 구배 검출 장치 주행 속도 검출 장치 중의 하나 이상을 장비한 하이브리드 차량에 적용한 본 발명의 특정 실시예에 의한 운전 방법에는, 유리하게는 차량 운전 상태 판별 수단은 하나 이상의 검출 장치에 의해 검출된 하나 이상의 파라미터(parameter)에 기초하여 차량이 고출력 운전 상태 중의 어느 것으로 운전되고 있는가를 판별한다.

본 발명의 이점은 판별된 차량 운전 상태가 복수의 소정 운전 상태 중의 어느 것일때 내역 엔진을 복수의 특정 운전 상태에 대응하는 하나(예로, 엔진의 연료 소비량이 적게 되도록 한 운전 상태)로 제어하는 점에있고, 유리하게는 배기 가스 특성이 악화되지 않도록 엔진 운전 상태가 서서히 가변 제어된다. 다시말해, 본 발명의 의하면 내연 엔진의 연료 소비량이 적은 특정 엔진 운전 영역 내로 엔지 운전 상태가 들어가도록 엔진 운전 상태를 규제되고, 판별된 차량 운전 상태에 적합하도록 엔진 운전 상태가 가변 제어되고, 이 가변 제어에 있어서 차량 운전 상태의 변화에 따라 엔진 운전 상태의 변화에 기인하여 엔진의 배기 가스 특성이 악화되지 않도록, 내연 엔진 운전 상태 변화가 규제된다. 이 결과 차량 운전 상태에 의거한 발전량을 얻을 수 있고, 하이브리드 차의 동력 성능을 향상시킬 수 있고, 또 엔진의 연료 소비량을 작게할 수 있고, 하이브리드 차의 항속 거리를 증대시킬 수 있다. 한편 엔진 운전 상태의 변화에 기인하는 엔진의 배기 가스 특성의 악화를 방지할 수 있다.

본 발명의 다른 이점은 배터리 충전 불필요 상태에는 내연 엔진을 대기 상태로 제어하고, 배터리 충전 부족 상태에는 엔진을 중속 중부하 상태로 제어하고, 차량이 고부하 상태로 있을때 엔진을 고속 고부하 상태로 제어하는 점이다. 이 결과 차량이 예를 들어 통상의 운전 상태에서 고부하 운전 상태로 변화할때 차량 운전 상태 변화에 따라서 즉시 발전을 위한 엔진 운전이 행하여지고, 차량 운전 상태 변화시에 전동 모터가 필요로 하는 전력이 상기 모터에 신속히 공급되고, 소정 모터 출력이 발생하고 결과적으로 차량의 동력 성능아 향상된다. 또 발전기로부터의 전력 공급이 적절하게 행하여지므로 배터리에 대한 부담이 경감되고, 배터리 축전량의 부족을 초래하지 않고 차량의 항속 거리가 증대하고, 또 배터리 수명이 길어진다.

한편, 엔진의 대기 운전을 스타트 키이가 온된 직후부터 개시함과 동시에 대기 운전 상태에 희박 연소를 행하여지도록 한 본 발명의 특정 실시예에는 대기 운전으로 엔진의 연료 소비량이 감소되고, 차량 주행의 초기에 있어 차량 동력 성능도 우수하다. 한편 하이브리드 차가 고부하 운전 영역으로 운전되고 있을 때, 이 운전 영역으로서의 필요 전력을 발생 가능하도록 한 운전 상태로 엔진을 운전하므로 차량 운전 상태에 의거한 발전을 행하고, 차량의 동력 성능이 향상된다.

본 발명의 또 다른 이점은 배터리 충전 불필요 상태에 있다고 판별한때에 내연 엔진을 아이들 상태로 제어하고, 배터리 충전 부족 또는 전동 모터에 공급되는 전력이 소정치 보다도 튼 고출력 운전 상태로 차량이 운전되고 있을때에 엔진을 완전 출력 상태로 유지하는 점이다. 다시 말하면 차량이 고출력 운전 상태에 있을때에는 배터리 보조하기 위해 엔진 운전이 행해진다. 이 결과 전동 모터가 요구하는 전력이 증대하는 경우에도 소정 전력을 모터에 확실하게 공급할 수 있고 따라서, 차량의 동력 성능이 향상되고 또 소정 전력의 증대시에 배터리에 가해지는 부담이 경감되고 이에 따라 배터리의 내구성이 향상되며 또 차량으로의 배터리 탑재량을 경감시킬 수 있게 된다.

악셀 페달 밟음량, 밟음 속도 및 밟음 압력 또 도로 구배 중의 어느 하나에 기초하여 차량 운전 상태를 판변하는 본 발명의 특정 실시예에 의하면 차량이 고출력 운전 상태가 적당하다고 판별하고 이에 의해 가속운전, 등판 운전 등의 고출력 운전 상태에 있는 엔진 운전에 의해 배터리 보조를 적절히 수행한다.

제1도를 참조하면 본 발명의 제1실시예에 의한 운전 방법이 적용되는 하이브리드 차(차량)는 그 사양에따른 수의 전동 모터(그중 하나를 도면부호 10으로 표시)를 구비하고 있다. 전동 모터(10)는 차량의 구동원으로써 이용되고 있으므로 직류 또는 교류 모터로 되고, 그 출력 축은 차량의 동력 전달 기구(도시생략)를 통해서 차량의 구동축(도시생략)으로 연결되어 있다. 도 전동 모터(10)는 컨트롤러(60)의 제어하에 작동하는 전류 제어 장치(50)를 통해서 배터리(20)를 전기적으로 접속되고 차량 주행시에 통상은 배터리(20)로부터의 전력 공급을 받아 작동하여 차량을 구동하도록 되어 있다. 또 전동 모터(10)는 차량의 감속 운전시에는 발전기로써 기능하여 감속 회수 전력을 발생하고, 이 감속 회수 전력으로 배터리(20)를 충전하도록되어 있다. 그리고 전동 모터(10)에는 모터 온도를 검지하기 위한 온도 센서(11)가 부착되어 있다. 또 배터리(20)에는 배터리 용량을 표시하는 파라미터, 예를 들어 배터리 전압치를 검출하기 위한 배터리 용량 센서(21)가 부착되어 있다.

하이브리드 차는 배터리 충전용 전력을 발생하기 위해 발전기(30)와, 발전기 회전축에 구동적으로 연결된 출력축을 갖는 발전기(30)를 구동시키기 위한 내연 엔진(40)을 또한 구비한다. 발전기(30)는 직류 또는 교류 발전기로 되고 전류 제어 장치(50)를 통해서 배터리(20)에 전기적으로 접속되고 내연 엔진(40)의 운전시에 발전기(30)가 발생시키는 전력으로 배터리(20)를 충전하도록 되어 있다. 한편 발전기(30)에는 발전량을 조절 또는 발전을 정지시키기 위한 제어부(도시생략)와 발전기의 온도, 고장 상황 등의 발전기 운전 정보를 검출하기 위한 각종 센서(도시생략)가 설치되어 있다. 또한 발전기(30)는 엔지 시동시에는 배터리(20)로부터의 전력 공급을 받아 내연엔진(40)을 시동시켜 소위 스타터로써 기능하도록 되어 있다. 단 엔진 시동용 스타터를 발전기(30)와 별도로 설치하여도 좋고, 이경우 발전기(30)는 발전 전용으로 된다.

발전용 내연 엔진(40)은 예를 들어 소형 경량의 피스톤 엔진으로 되는 엔진 본체와 소로틀 밸브를 갖는 연료 공급계, 점화계 및 연료 분사계로 전류 제어 장치(50)에 전기적으로 접속된 각종의 액추에이터(actuator)를 포함한 엔진 본체의 시동, 정지, 회전수 제어 및 스로틀 밸브 개방도 제어를 수행하기 위한 엔진 구동계(도시 생략)를 갖고 있다. 그리고 엔진(40)의 배기 포트(도시 생략)에 연결된 배기 가스를 배출하기 위한 배기 파이프(41)에는 배기 가스 정화 장치(42)가 배치된다. 배기 가스 정화 장치(42)는 배기 파이프(41)를 통과흔 배기 가스 중 CO, NO_X등의 유해 물질을 제거하기 위한 촉매와, 전류 제어 장치(50)를 통해서 배터리(20)에 접속된 전열식 촉매 가열 히터로 구성되고, 촉매는 히터로 가열되어 활성화되면 매우 강력한 배기 가스 정화 작용을 발휘하도록 되어 있다. 그리고 배기 가스 정화 장치(42)에는 촉매 온도를 검출하기 위한 촉매 온도 센서(43)가 부착되어 있다. 한편 엔진(40)에는 엔진 회전수, 흡입 공기량, 스로틀 밸브 개방도 등의 엔진 운전 정보를 검출하기 위한 각종 센서(도시 생략)가 설치되어 있다.

상기술한 전기 모터(10), 배터리(20), 발전기(30), 내연 엔진(40) 및 배기 가스 정화 장치(42)의 촉매 가열히타 사이에 개재하는 전류 제어 장치(50)는 컨트롤러(60)의 제어하에 상기 요소의 대응하는 것끼리 사이의 전기적 접속 관계를 전환제어함과 동시에 대응하는 요소 사이의 전력 공급에 있는 전류치를 조절하도록 되어 있다. 도시를 생략하였지만, 전류 제어 장치(50)는 예를 들어, 컨트롤러(60)에서의 전류 제어 장치 제어신호를 입력하기 위한 입력부와, 해당 입력부로부터 송출되어 전기 접속 전환 및 전류치 조종용의 제어 출력에 응해 구동되는 조정부와, 상기 조정부로부터의 제어 출력에 응해 구동되는 전력 변환부를 포함하고 있다. 또 전류 제어 장치(50)에는 상기 장치의 온도, 고장 상황 등을 검출하기 위한 각종 센서(도시 생략)가 설치되어 있다.

컨트롤러(60)는 하이브리드 차의 상기 각종 구성 요소 및 각종 센서로부터의 각종 운전 정보를 입력하여 전기 모터(10), 내연 엔진(40) 및 전류 제어 장치(50)의 작동을 제어하도록 되어 있다. 도시는 생략하지만, 컨트롤러(60)는 예를 들어 후술의 제어 프로그램을 실행하기 위한 프로세서와 제어 프로그램, 각종 데이터등을 기억하기 위한 각종 메모리와, 컨트롤러(60)와 상기의 각종 요소 및 각종 센서 사이의 신호를 주고 받기 위한 각종 인터페이스 회로를 갖고 있다.

상세하게는, 컨틀롤러(60)는 전기 모터(10)에 설치된 모터 온더 센서(11), 배터리(20)에 설치된 배터리 용량 센서(21) 및 배기 가스 정화 장치(42)에 설치된 촉매 온도 센서(43) 및 발전기(30), 내연 엔진(40) 및 전류 제어 장치(50)의 각각에 설치된 각종 센서에 전기적으로 접속됨과 동시에 하이브리드 차에 설치된 차속, 악셀 페달 밟음량 등의 차량 운전 정보를 검출하기 위한 각종 센서(도시 생략)에 전기적으로 접속되고, 이들 센서로부터 모터 온도 신호, 배터리 용량 신호, 촉매 온도 신호, 발전기 운전 정보(예를 들어 발전기(30)의 온도, 고장 상황), 내연 엔진 운전 정보(예를 들어 엔진(40)의 회전수, 흡입 공기량, 스로틀 밸브 개방도), 전류 제어 장치 운전 정보(예를 들어 전류 제어 장치(50)의 고장 상황) 및 차량 운전 정보를 입력하도록 되어 있다. 그리고 컨트롤러(60)는 이렇게 하여 입력된 각종 신호 및 정보에 기초하여 발전기(30)의 발전량, 발전 정지 등의 제어에 관련된 발전기 제어신호, 내연 엔진(40)의 시동, 정지, 회전수 등의 제어에 관련된 엔진의 제어 신호 및 전류 제어 장치(50)에 접속된 상기 요소 사이의 전력 공급에 있어서 전류치, 통전 방향 등의 제어에 관련된 전류 제어 장치 신호를 결정하고, 결정된 제어 신호를 발전기(30), 엔진(40) 및 전류 제어 장치(50)로 송출하도록 되어 있다.

이하, 제2도 내지 제8도를 참조하여 컨트롤러(60)에 전기 모터(10) 배터리(20), 내연 엔진(40) 및 배기 가스 정화 장치(42)의 작동 제어를 설명한다.

차량을 작동시키기 위하여 운전자가 스타트 키이를 온으로 하면, 컨트롤러(60)의 프로세서는 키이 온 조작을 판별하여 제2도에 나타낸 메인 루틴의 실행을 개시한다. 즉 프로세서는 예를 들어, 전회 차량 중행 종료시에 백업(Back up)된 제어 데이타의 메모리에서 판독하고, 하이브리드 차의 상기 각종 구성 요소의 작동 상황의 첵크(check)등을 포함한 키이 온한 경우의 처리를 먼저 실행하고(스텝 S₁), 다음에 제3도에 상세히 나타난 주행 제어 서브 루틴을 실행한다(스텝 S₂).

제3도를 참조하면, 주행 제어 서브 루틴에 있어서 프로세서는 먼저 악셀 페달 밟음량 검출 센서의 출력을 읽어 악셀 페달 밟음량(θ_ACC)을 검출하고(스텝 S₂₁), 다음에 악셀 페달 밟음량(θ_ACC)과 목표 차속(V_T)과의 관계를 표시하는 특성도(제5도)에 대응 또는 제어 프로그램에 미리 기술되거나 컨트롤러(60)의 메모리에 미리 격납된 목표 차속 결정용 연산식 또는 룩 업 테이블(look-up-table)에 따라 스텝S₂₁로 검출한 악셀 페달 밟음량(θ_ACC)에 적합한 목표 차속(V_T)을 구한다(스텝 S₂₂).

제5도에 도시된 바와 같이 목표 차속(V_T)은 악셀 페달 밞음량(θ_ACC)이 0에서 θ_ACC1까지의 작은 값을 갖는 제1밟음량 영역에는 0으로 되어 차량의 발진을 저지하고, 악셀 페달 밞음량(θ_ACC)이 θ_ACC1에서θ_ACC2까지의 약간 작은 값을 갖는 제2밟음량(θ_ACC)이 증대함에 따라 0부터 V_T2까지 증대하여 차량의 완만한 발진을 허용하고, 또 악셀 페달 밟음량(θ_ACC)이 θ_ACC2를 V_T2까지(θ_ACC)θ_Acc2를 초월하는 제3밟음량 영역에는 밟음량(θ_ACC)의 증대에 따라 제2영역의 증가율보다 큰 증가율을 V_T2로부터 증대하여 차량의 통상 주행을 허용하도록 결정된다.

제3도를 다시 참조하면, 목표 차속(V_T)의 결정후 컨트롤러(60)의 프로세서는 차속 센서의 출력을 읽어 실제 차속(V_V)을 검출하고(스텝 S₂₃), 다음에 모터 통전량(I : 소정 모터 구동 전류치)를 연산한다(스텝 S₂₄). 모터 통전량(I)의 연산에 있어서 프로세서는 (스텝 S₂₃)으로 검출한 실제 차속(V_V)과 스텝(S₂₂)에서 결정된 목표 차속(V_T)에 기초하여 차속도차(=V_V-V_T)를 먼저 연산하고 다음에 실제 차속과 차 속도차의 소정차에 가속도와의 관계를 나타내는 특성도(제6도)에 대응되는 소정 차체 가속도 결정용의 연산식 또는 룩 업 테이블에 따라 먼저 검출한 실제 차속(V_V) 및 먼저 연산된 차속도차(=V_V-V_T)에 적합한 소정 차체가속도(α)를 결정한다.

제6도에 도시된 바와 같이, 소정 차체 가속도(α)는 실제 차속(V_V)이 목표 차속(V_T)보다도 크고, 따라서 차속도차가 정(正)이면, 차량을 감속 운전할 필요성을 나타내는 부(負)로 되는 한편, 차속도차가 부로 되면 가속 운전의 필요성을 나타내는 정으로 된다. 또 가속도(α)의 절대치는 가속도차의 절대치가 일정해도 실제 차속이 크게 되는 만큼 크게 된다.

소정 차제 가속도(α)를 상술한 바에 의해 결정한 이후 프로세서는 연산식 Ps=[{C·A(V_V)²+μ·W+α·W/g·V_V](K₁·η)에 따라 소정 모터 출력(Ps)을 연산한다. 여기에 C, A, V_V, μ, W, a 및 η는 차량의 공기 저항 계수, 전면 투영 면적, 실제 차속, 운전 저항 계수, 총중량, 소정 차체 가속도 및 전달 효율을 각각 나타낸다. 또 g 및 K₁은 중력 가속도 및 단위 환산 계수를 각각 나타내고, 계수 K₁은 예를 들어 값 270으로 설정된다. 상기 연산식은 도로 구배가 없는 경우에 적합하다. 또 소정 모터 출력의 결정에 따라 상기 연산식에 의한 연산으로 대체하여, 모터 출력 결정용의 룩 업 테이블을 참조하도록 하여도 좋다.

다음에 프로세서는 연산식 I=(K₂·P_S)/(ηMTR·V)에 따라 소정 모터 구동 전류치(I : 모터 통전량)를 연산한다. 여기에서, K₂,P_S, ηMTR 및 V는 단위 환산 계수, 소정 모터 출력, 전동 모터(10)의 모터 효율 및 전동 모터(10)의 작동 전압을 각각 나타내고, 계수 K₂는 예를 들어 각 735으로 된다.

다음에 스텝(S₂₅)에 있어서, 각 프로세서는 소정 모터 구동 전류치(I)를 타나내는 제어 신호를 전류 제어 장치(50)로 송출한다. 이 제어 신호에 따라 전류 제어 장치(50)는 상기 장치를 통해서 배터리(20)에서 전류 모터(10)로 값 I의 모터 구동 전류가 공급되도록, 예를 들어 듀티(duty) 제어를 행한다. 이 결과 실제 차속(V_V)은 목표 차속(V_T)까지 증대 또는 감소되거나 목표 차속(V_T)으로 유지된다. 따라서 스타트 키이의 온 직후에 있어서는 악셀 페달 밟음량 값(θ_ACC1)보다도 크면 전동 모터(10)가 시동되어 차량이 발진한다.

다시 제2도를 참조하면 주행 제어 서브 루틴(스텝 S₂)의 종료후 컨트롤러(60)의 프로세서는 용량센서(21)로부터의 배터리 용량 신호를 읽어 들이고 이에 기초하여 배터리(20)의 축전량이 전동 모터(10)에 의해 차량 주행을 충분히 행하는 소정의 축전량보다도 큰지 작은지를 판별한다(스텝 S₃). 이 판정의 결과가 부정인 경우 결국 배터리 축전량이 소정의 축전량 이상으로 있어 배터리의 충전이 불필요한 경우에는 프로세서는 내연 엔진(40)의 정지를 지시하는 내연 엔진 제어 신호를 엔진 구동계로 송출한다(스텝 S₄). 이 결과 내연 엔진(40)이 작동 정지되어 있으면 엔진 정지 상태를 유지하고, 엔진(40)이 작동 중이면 엔진 작동이 정지되어 이것에 의해 무용한 엔진 작동에 의한 배기 가스가 발생하지 않는다.

다음의 스텝(S₅)에서는 스타트 키이가 오프되었거나 아닌가를 판별한다. 이 판별 결과가 부정이면 상기의 주행 제어 서브 루틴(스텝 S₁)으로 되돌아 간다. 한편 스타트 키이가 오프됐다고 판별되면 프로세서는 예로 백업 메모리의 제어 데이타를 읽어 들이고 하이브리드 차의 상기 각종 구성 요소의 각종 상태의 첵크 등을 포함한 키이 오프시의 처리를 실행하고(스텝 S₆) 메인 루틴을 종료한다.

스타트 키이가 오프가 아니면 상기 일련의 스텝(S₂내지 S₅)을 반복하여 전동 모터(10)로 소정 구동 전류를 공급하여 차량 주행을 행하고 있는 사이에 배터리 축전량이 소정 축전량을 밑돌고, 따라서 배터리 충전이 필요하면 상기 스텝(S₃)에 있다고 판별되면 프로세서는 촉매 온도 센서(43)로부터의 촉매 온도를 읽고, 이것에 기초하여 촉매 온도가 촉매를 충분히 활성하는데 필요한 소정 온도를 밑돌고 있는가를 판별한다(스텝 S₇). 이 판별 결과가 긍정이고, 따라서 엔진(40)을 작동시키면 엔진으로부터 유해 물질을 포함한 배기 가스가 배출될 염려가 있는 경우, 프로세서는 엔진의 정지를 지시하는 엔진 제어 신호를 엔진 구동계로 송출하고(스텝 S₈), 이것에 의해 내연 엔진(40)의 작동 정지 상태가 유지되거나, 또는 엔진이 작동중이면 엔진(40)의 작동이 정지된다. 따라서 엔진 작동 중에 어떠한 원인으로 촉매 온도가 저하한 경우에 있어서는 엔진의 작동이 정지한다.

다음의 스텝(S₉)에 있어서 프로세서는 배기 가스 정화 장치(42)의 촉매 가열 히터로의 통전을 지시하는 제어 신호를 전류 제어 장치(50)로 송출한다. 이 제어 신호에 따라 전류 제어 장치(650)는 배터리(20)로부터 히터로 가열 전류가 공급되도록 작동하고, 이 결과 가열 히터로의 통전이 행해져 촉매가 가열된다. 히터로의 통전 지시후 프로세서는 키이 오프 조작의 유무를 재차 판별하고(스텝 S₅) 키이 오프 조작이 행해져 있지 않으면 상기 스텝(S₂)으로 복귀하고, 상기 일련의 스텝(S₂, S₃, S₇, S₈, S₉및 S₅을 반복하여 실행한다.

그후, 촉매 온도가 소정 온도에 도달하면 스텝(S₇)으로 판별하고 따라서 배기 가스 정화 장치(42)가 촉매에 의해 배기 가스 정화 작용에 의해 배기 가스로부터 유해 물질을 제거하는 작동 상태에 도달하면 프로세서는 촉매 가열 히터로의 통전의 정지를 지시하는 제어 신호를 전류 제어 장치(50)로 송출한다(스텝 S₁₀). 이 결과 히터로의 통전이 정지된다. 다음에 프로세서는 제4도에 상세히 설명한 엔진 제어 서브 루틴을 실행한다(스텝 S₁₁).

제4도를 참조하면 엔진 제어 서브 루틴에 있어서 프로세서는 엔진 작동을 지시하는 엔진 제어 신호가 송출되고 있는가 아닌가를 나타내는 컨트롤러(60)의 메모리 내용을 참조하여 내연 엔진(40)이 작동 중인지 아닌지를 판별한다(스텝 S₁₁₁). 이 판별 결과가 부정이면 프로세서는 엔진 시동을 지시하는 전류 제어 장치 제어 신호를 전류 제어 장치(50)로 송출한다(스텝 S₁₁₂). 이 결과 전류 제어 장치(50)를 통해서 배터리(20)에서 스타터(발전기30)로 소정의 구동 전류가 공급되도록 전류 제어 장치(50)가 작동하고, 이것에 의해 스타터로서의 발전기(30)에 의해 엔진(40)이 시동된다. 이 결과 엔진(40)에 의해 발전기(30)가 구동되어 발전기(30)에 의한 발전이 개시된다. 이 경우 발전량을 지시하는 발전기 제어 신호가 프로세서로부터 발전기 제어부로 공급됨과 동시에 발전 전력에 의한 배터리 충전을 지시하는 전류 제어 장치 제어 신호가 프로세서로부터 전류 제어 장치(50)로 공급되고 이것에 의해 발전기(30)의 발전 전력에 의해 배터리(20)가 충전된다. 다음에 점화 시기 제어, 연료 분사 제어를 포함한 통상의 엔진 제어가 프로세서에 의해 실행되고(스텝 S₁₁₃) 엔진 제어 서브 루틴이 종료된다.

엔진 제어 서브 루틴에 이어 메인 루틴(제2도)의 상기 스텝(S₅)에 있어서 스타트 키이가 오프됐는가 아닌가가 재차 판별된다. 이 판별의 결과가 긍정이면 상기 스텝(S₆)에 있어서 키이 오프시의 처리를 실행한 후 메인 루틴의 실행을 종료한다. 한편 스타트 키이가 오프되어 있지 않다고 스텝(S₅)에서 판별되면 상기 주행 제어 서브 루틴(스텝 S₂) 이후의 처리가 재차 실행된다. 여기에는 먼저 제어 서브 루틴에 있어서 엔진(40)을 즉시 시동시키므로 일련의 스텝(S₂, S₃, S₇, 및 S₁₀)에 따라 재실행되는 엔진 제어 서브 루틴(스텝 S₁₁)의 상기 스텝(S₁₁₁)은 엔진이 작동중에 있는가를 판별한다.

이 경우 컨크롤러(60)의 프로세서는 차량 운전 파라미터로서의 실제 차속(V_V) 및 악셀 페달 밟음량(θ_ACC)를 검출하고, 다음에 예로 실제 차속(V_V)과 악셀 페달 밟음량(θ_ACC)의 함수로 표시한 차량 운전 상태와 목표 엔진 운전 상태와의 관계를 나타내는 특성도(제7도)에 대응하는 룩 업 테이블에 따라서, 검출된 실제 차속 및 검출된 악셀 페달 밟음량에 적합한 목표 엔진 운전 상태를 결정한다(스텝S₁₁₄).

제7도에 도시된 바와 같이, 목표 엔진 운전 상태의 결정에 있어서는 차량 운전 영역 전체를 실제 차속(V_V)과 악셀 페달 밟음량(θ_ACC)에 따라서 구분하여 얻은 제1, 제2 및 제3차량 운전 영역의 각각에 적합하도록 미리 정하여진 제1, 제2 및 제3목표 엔진 운전 상태(P₁, P₂, 및 P₃)중에 검출된 차량 운전 상태에 대응하는 하나가 선택된다. 목표 엔진 운전 상태(P₁, P₂, P₃) 각각은 목표 엔진 회전수(N, rpm)와 목표 평균 유효 압력(P_E, Kgf)으로 표시된 것으로 차량의 항속 거리를 증대시키고 내연 엔진(40)의 연료 소비량이 적게 되도록 미리 설정된다. 예를 들어, 제1상태(P₁)를 나타내는 엔진 회전수(N₁) 및 평균 유효 압력(P_E1)은 값 2000 및 값 6 내지 7로 각각 설정되고, 또 제2상태(P₂)의 파라미터(N₂, 및 P_E2)는 값 3000 및 값 8.5로, 제3상태(P₃)의 파라미터(N₃, 및 P_E3)는 값 4000 및 9 내지 10으로 각각 설정된다. 또한 평균 유효 압력(P_E)은 K를 단위 환산 계수(예를 들어 900), P(Ps)를 엔진 출력, D(1)를 엔진 배기량 및 N(rpm)을 엔진 회전수로 하였을때, 식 P_E=K·P/D·N으로 표시된다.

다음에 프로세서는 엔진 회전수(N) 및 평균 유효 압력(P_E)의 함수로 표시된 엔진 운전 상태와 스로틀 밸브 개방도와의 관계를 표시하는 특성도(제8도)에 대응하는 룩 업 테이블에 따라 스텝(S₁₁₄)으로 결정한 목표 엔진 운전 상태를 달성하기 위해 목표 스로틀 개방도(θ_TRG)를 결정한다(스텝 S₁₁₅). 그리고 프로세서는 스로틀 밸브 개방도 센서 출력에 기초하여 현재의 스로틀 밸브 개방도(θ_TH)를 검출하고 검출된 현재의 밸브 개방도(θ_TH)가 스텝(S₁₁₅)으로 결정된 목표 스로틀 밸브 개방도(θ_TRG)를 웃도는가 아닌가를 판별한다(스텝 S₁₁₆). 이 판별 결과가 부정이면 프로세서는 소정의 개폐 속도로 스로틀 밸브의 개방 방향 구동을 지시하는 엔진 제어 신호를 엔진 구동계로 송출한다(S₁₁₇). 한편 현재의 스로틀 밸브 개방도(θ_TH)가 목표 스로틀 밸브 개방도(θ_TRG)를 웃돈다고 스텝(S₁₁₆)에서 판별하면, 프로세서는 소정 속도로 스로틀 밸브의 폐쇄 방향 구동을 지시하는 엔진 제어 신호를 엔진 구동계로 송출한다(스텝S₁₁₈).

이 결과 엔진 구동계의, 예를 들어 펄스 모터를 포함한 스로틀 밸브 구동 기구에 의해 스텝(S₁₁₆)의 판별 결과에 따라서 내연 엔진(40)의 스로틀 밸브가 소정의 개폐 속도로 열리거나 닫힌다. 이것에 의해 엔진 운전 상태(엔진 회전수 및 평균 유효 압력)가 스텝(S₁₁₄)으로 결정한 목표 엔진 운전 상태가 되도록 엔진 운전 상태가 가변 제어된다. 이 엔진 제어에 있어 소정의 스로틀 밸브 개폐 속도는 스로틀 밸브가 전폐 상태와 완전 개장 상태 사이에 개폐하는 것으로 소정 시간, 예를 들어 1 내지 10초 사이가 필요하도록 저속도로 미리 설정되어 있다. 다시 말하면 엔진 운전 상태의 가변 제어에 있어서, 엔진 운전 상태 변화가 규제되고 이것에 의해 스로틀 밸브의 급격한 개폐에 의한 배기 가스 성능의 저하를 방지한다.

이렇듯 엔진 운전 상태 변화를 규제하면서 실행되는 엔진 운전 상태의 가변 제어의 결과, 엔진(40)과 배기 가스 특성을 양호하게 유지하면서 차량 운전 상태에 적합한 목표 엔진 운전 상태가 달성된다. 상술한 바와 같이, 상기 3개의 목표 엔진 운전 상태의 각각은 엔진(40)의 연료 소비량이 적게 되도록 한 특정의 엔진 운전 영역 내로 들어가도록 미리 설정되고, 다시 말하면 어떤 하나의 목표 엔진 운전 상태를 달성하기 위해서 상기 엔진 운전 상태의 가변 제어는 연료 소비량 감소의 관점으로부터 엔진 운전 상태를 규제하도록 행해진다.

스로틀 밸브 개방 방향 구동에 관련한 상기 스텝(S₁₁₇) 또는 스로틀 밸브 폐쇄 방향 구동에 관련한 상기 스텝(S₁₁₈)에 이어지는 스텝(S₁₁₃)에 있어서, 이미 설명한 통상의 엔진 제어가 행해지고, 이것에 의해 엔진 제어 서브 루틴이 종료하여 메인 루틴으로 되돌아간다. 다음에 이미 설명한 바와 같이 메인 루틴의 상기 스텝(S₅)에 있어 스타트 키이에 관한 판별 결과에 따라서 키이 오프시의 처리(스텝 S₆) 또는 주행 제어 서브 루틴 (스텝 S₂)으로 이행하다.

상술의 컨트롤러(60)에 의한 하이브리드 차의 각종 구성 요소의 작동 제어를 요약하면, 스타트 키이의 온 조작에 따라서 전동 모터(10)로의 통전량의 연산 및 모터 통전량의 제어가 개시되고, 그후 이 모터 제어가 주기적으로 행해진다. 이것에 의해 구동 모터(10)를 구동원으로 하는 하이브리드 차가 주행한다. 차량 주행중 배터리(20)의 축전량이 부족하지 않으면 발전기(30)를 구동하기 위한 엔진(40)이 작동 정지되고 이것에 의해 무용한 배기 가스 배출이 방지된다. 한편 배터리 축전량의 부족을 초래하면 엔진(40)을 시동시켜 발전기(30)로 전력을 발생시키고 발생 전력으로 배터리(20)를 충전한다. 단, 엔진 시동에 즈음하여 촉매 온도를 첵크하고 촉매가 활성화될 때까지 촉매 온도에 도달하고 있지 않으면 촉매 가열 히타로 통전하여 촉매를 가열한다. 이러한 배터리의 충전이 차량 주행 때마다 행하여지므로 통상은 차량 주행의 개시부터 촉매의 가열이 완료될 때까지의 사이는 배터리(20)만의 전력 공급으로 차량 주행이 가능하다. 또 촉매의 가열이 완료되면 필요에 따라서 배터리의 충전이 가능하다. 따라서 통상은 하이브리드 차의 주행이 주행 도중에 곤란하게 되는 일이 없다. 엔진 작동 중 엔진의 연료 소비량이 감소되도록 미리 각각 설정한 목표 엔진 운전 상태 중의 차량 운전 파라미터(실제 차속(V_V) 및 악셀 페달 밟음량(θ_ACC))에 기초하여 판별된 차량 운전 상태에 적합한 하나가 주기적으로 선택되고, 이 목표 엔진 운전을 달성하도록 스로틀 밸브가 개폐 제어된다. 즉 엔진 운전 상태가 가변 제어된다. 이 결과 차량 운전 상태에 따른 발전이 행해져 전동 모터를 구동원으로 하는 차량의 동력 성능이 향상되고, 또 엔진의 연료 소비량이 감소되어 차량의 항속 거리가 증대된다. 그래도 스로틀 밸브의 개폐는 비교적 완만하게 행해지고 따라서 유해 물지르이 배출이 감소되고 또 엔진 소음이 감소된다. 그후에 스타트 키이가 오프되면 상기의 모터 제어가 종료하여 전동 모터(10)에 의해 차량 주행이 정지된다. 또 키이 오프시에 엔진이 작동 중이면, 키이 오프와 동시에 상술한 엔진 제어가 종료되므로 엔진 구동에 의한 발전이 정지된다.

이하, 본 발명의 제2실시예에 의한 하이브리드 차의 운전 방법을 설명한다.

제2실시예의 방법의 주요 특징은 배터리 충전 불필요 상태에는 내연 엔진을 대기 상태로 제어하고, 배터리 충전 부족 상태에는 엔진을 중속 중부하 상태로 제어하고, 차량이 고부하 상태로 있을때 엔진을 고속 고부하 상태로 제어한다는 점이다.

제2실시예 및 후술하는 실시예의 방법은 상기 제1실시예가 적용되는 제1도에 나타난 하이브리드 차와 동일한 구성의 하이브리드 차에 의해 실시 가능하고, 따라서 이들 실시예가 적용되는 하이브리드 차의 구성에 대한 설명은 생략한다.

다음은 제9도 및 제10도를 참조하여 컨트롤러(60)에 의한 전동 모터(10), 내연 엔진(40) 및 배기 가스 정화 장치(42)의 작동 제어를 설명한다.

차량을 작동시키기 위하여 스타트 키이가 온(ON) 조작되면 컨트롤러(60)의 프로세서는 키이 온 조작을 판별하여 제1실시예에 관련한 메인 루틴과 거의 동일한 제9도에 나타난 메인 루틴의 실행을 개시한다. 즉 프로세서는 제1도의 스텝(S₁)에 대응하는 스텝(S₁₀₁)에 있어서 키이 온시의 처리를 실행하고, 다음에 제1도의 스텝(S₂)에 대응하는 스텝(S₁₀₂)에 있어서 주행 제어 서브 루틴(제3도)을 실행한다.

주행 제어 서브 루틴의 종료 후, 컨트롤러(60)의 프로세서는 엔진 작동을 지시한 엔진 제어 신호가 송출되고 있는지 아닌지를 나타내는 컨트롤러(60)의 메모리 내용을 참조하여 내연 엔진(40)이 작동중인지 아닌지를 판별하고(스텝 S₁₀₃), 이 판별 결과가 부정, 즉 엔진이 작동 정지 중이면, 프로세서는 배기 가스 정화 장치(42)의 촉매 가열 히터의 통전을 지시하는 제어 신호를 송출한다(스텝 S₁₀₄). 이 제어 신호에 따라서 전류 제어 장치(50)는 배터리(20)로부터 히터로 가열 전류가 공급되도록 작동하고, 이 결과 히터로의 통전이 행해져 촉매가 가열된다. 히터로의 통전 지시 후 프로세서는 촉매 온도 센서(43)로부터의 촉매 온도 신호를 읽고 이것에 기초하여 촉매 온도가 촉매를 충분히 활성하는데 필요한 소정온도 이상인지 아닌지를 판별한다(스텝 S₁₀₅). 이 판별 결과가 부정이면 프로세서는 키이 오프 조작의 유무를 다시 판별하고(스텝 S₁₀₆) 키이 오프 조작이 행해져 있다면 스텝(S₁₀₂내지 S₁₀₆)을 반복 실행한다.

그후, 촉매 온도가 소정 온도에 도달했다고 스텝(S₁₀₅)에서 판별되면 프로세서는 촉매 가열 히터로의 통전 정지를 지시하는 제어 신호를 전류 제어 장치(50)로 송출한다(스텝 S₁₀₇). 이 결과 히터로의 통전이 정지된다. 다음에 프로세서는 엔진 시동을 지시하는 전류 제어 장치 제어 신호를 송출한다(스텝 S₁₀₈). 이 결과 배터리(20)부터 스타터(발전기 30)에 소정의 구동 전류가 공급되도록 전류 제어 장치(50)가 작동하고 이것에 의해 스타터로서의 발전기(30)에 의해 내연 엔진(40)이 시동된다. 또한 엔진 시동에 앞서 엔진 시동시의 각종 제어가 행해진다.

예를 들면, 프로세서는 연료 펌프(도시 생략)의 시동을 지시하는 전류 제어 장치 신호를 전류 제어 장치(50)로 송출함과 동시에, 스로틀 밸브 개방도 센서 출력에 기초하여 검출된 현재의 스로틀 밸브 개방도와 엔진 시동용의 소정 스로틀 밸브 개방도로부터 판별한 소정각도만큼과, 이것과 동일하게 판별한 소정 방향으로 스로틀 밸브를 구동하는 것을 엔진 제어 신호를, 엔진 구동계의 예를 들어 펄스 모터를 포함하는 스로틀 밸브 구동 기구로 송출한다. 이 결과 전류 제어 장치(50)를 통해서 배터리(20)로부터 연료 펌프 구동용 모터(도면 생략)로 소정의 구동 전류가 공급되도록 전류 제어 장치(50)가 구동되어 연료 펌프가 시동됨과 동시에 스로틀 밸브가 시동용의 소정 각도 위치로 위치 결정된다.

다음에 프로세서는 상기 스텝(S₁₀₆)으로 키이 오프 조작의 유무를 다시 판별하고 키이 오프 조작이 행해져 있지 않다면 상기 스텝(S₁₀₂)에서 전동 모터(10)의 통전량을 제어한 후, 상기 스텝(S₁₀₃)에서 엔진이 작동중인지 아닌지를 다시 판별한다. 엔진이 시동 직후에 있으므로 스텝 (S₁₀₃)의 판별 결과는 긍정으로 되고 따라서 제2도의 스텝(S₁₁)에 대응하는 스텝(S₁₀₉)에 있엇 제10도에 상세히 나타난 엔진 제어 서브 루틴을 실행한다.

제10도를 참조하면, 엔진 제어 서브 루틴에 있어서 프로세서는 스텝(S₁₀₂)으로 실행한 주행 제어 서브 루틴으로 연산한 소정 모터 출력(Ps)과 차량의 고부하 운전 영역에 대응하도록 미리 설정된 기준치(P_SO: 예로는 40Ps)를 컨트롤러(60)의 메모리에서 읽어내고, 소정의 모터 출력(Ps)이 기준치(P_SO)보다 큰지 작은지를 판별한다(스텝 S₂₀₁). 이 판별 결과가 부정, 즉, 차량이 고부하 운전 영역으로 운전되고 있지 않다고 판별되면, 프로세서는 배터리 용량 센서(21)로부터 읽은 배터리 용량 신호에 기초하여, 배터리(20)의 축전량이 전동 모터(10)에 의한 차량 주행이 충분히 행해지는 소정의 축전량 보다도 작은지 아닌지를 다시 판별한다(스텝 S₂₀₂).

이 판별 결과가 부정, 즉 배터리 축전량이 소정의 축전량 이상이고 배터리(20)를 충전하기 위해 발전이 불필요하다고 판별되면 프로세서는 목표 스로틀 밸브 개방도(θ_TRG)를, 발전 불필요시에 있는 내연 엔진(40)의 대기 운전을 행하기 위한 제1소정 개방도(θ_LOW)로 설정된다(스텝 S₂₀₃). 제1소정 개방도(θ_LOW)는 엔진의 대기 운전이 엔진 부하 및 엔진 회전수가 작은 엔진 운전 영역, 예를 들어 아이들 운전 영역으로 행하도록, 미리 작은 값으로 설정된다. 예를 들면 제1소정 개방도(θ_LOW)는 1000rpm의 엔진 회전수와 2Kgf/㎠의 평균 유효 압력으로 나타내는 엔진 운전 상태를 달성하도록 하는 값으로 설정된다. 또, 평균 유효 압력(P_E)은 K를 단이 환산 계수(예를 들어 900), P(Ps)를 엔진 출력, D(1)를 엔진 배기량 및 N(rpm)을 엔진 회전수로 하였을때, 식 P_E=K·P/D·N으로 표시된다.

한편, 스텝(S₂₀₂)의 판별 결과가 긍정, 즉 배터리의 축전량이 부족하다고 판별되면 목표 스로틀 개방도(θ_TRG)는 배터리 충전을 위한 발전을 행하기 위하여 제2소정 개방도(θ_MID)로 설정된다(스텝 S₂₀₄). 제2소정 개방도(θ_MID)는 배터리의 충전을 위한 엔진 운전이 엔진(40)의 연비가 우수하게 되도록 한 엔진 포인트로 행하도록 제1소정 개방도(θ_LOW)보다도 큰 값으로 미리 설정된다. 예를 들어, 제2소정 개방도(θ_MID)는 3000rpm의 엔진 회전수와 8.0Kgf/㎠의 평균 유효 압력으로 나타낸 엔진 운전 상태를 달성하기 위한 값으로 설정된다. 또, 상기 스텝(S₂₀₁)에 있어서 소정 모터 출력(Ps)이 소정치(P_SO)를 웃돌고, 따라서 차량이 고부하 운전 영역으로 운전되고 있다고 판단되면 목표 스로틀 개방도(θ_TRG)는 상기 고부하 운전 영역으로의 소정 전력을 발생하기 위한 제3소정 개방도(θ_HIGH)로 설정된다(스텝 S₂₀₅). 제3소정 개방도(θ_HIGH)는 제2소정 개바이도(θ_MID)보다도 큰 값, 예를 들어 4000rpm의 엔진 회전수와 9.0Kgf/㎠의 평균 유효 압력으로 나타내는 엔진 운전 상태를 달성하도록 한 값으로 미리 설정한다.

한편, 프로세서는 스로틀 밸브 개방도 센서 출력에 기초하여 현재의 스로틀 밸브 개방도(θ_TH)를 검출하고 검출한 현재의 스로틀 밸브 개방도(θ_TH)가 스텝(S₂₀₃, S₂₀₄, S₂₀₅)에서 설정된 목표 스로틀 개방도(θ_TRG)를 웃도는지 아닌지를 판별한다(스텝 S₂₀₆). 이 판별 결과가 부정이면 프로세서는 스로틀 밸브의 개방 방향 구동을 지시하는 엔진 제어 신호를 엔진 구동계로 송출한다(스텝 S₂₀₈). 이 결과 상기의 스로틀 밸브 구동 기구에 의해 스텝(S₂₀₆)의 판별 결과에 따라서 내연 엔진(40)의 스로틀 밸브가 개방되거나 폐쇄되어 목표 스로틀 밸브 개방도(θ_TRG)로 제어되고, 이 스로틀 밸브 개방도로 내연 기관(40)이 운전된다.

또, 목표 스로틀 밸브 개방도(θ_TRG)가 제2소정 개방도(θ_MID)로 설정된 상태에서 엔진(40)에 의해 구동되는 발전기(30)에 의한 발전이 개시되는 경우, 발전량을 지시하는 발전기 제어 신호가 프로세서에서 발전기 제어부로 공급됨과 동시에, 발전 전력에 의한 배터리 충전을 지시하는 전류 제어 장치 제어 신호가 프로세서에서 전류 제어 장치(50)로 공급되고 이것에 의해 발전기(30)의 발전 전력에 의해 배터리(20)가 충전된다.

다음에, 스로틀 밸브 개방 방향 구동에 관련한 상기 스텝(S₂₀₇) 또는 스로틀 밸브 폐쇄 방향 구동에 관련한 스텝(S₂₀₈)에 계속하여 스텝(S₂₀₉)에 있어서 점화 시기 제어, 연료 분사 제어 등을 포함한 통상의 엔진 제어가 제어 프로세서에 의해 실행되고, 이것에 의해 엔진 제어 서브 루틴이 종료하고 메인 루틴으로 되돌아간다. 한편 메인 루틴의 상기 스텝(S₁₀₆)에 있어서 스타트 키이가 오프되어 있지 않다고 판별되면, 상기 주행 제어 서브 루틴(스텝 S₁₀₂)으로 되돌아간다. 한편, 스타트 키이가 오프됐다고 판별되면, 프로세서는 엔진의 정지를 지시하는 엔진 제어 신호를 엔진 구동계로 송출하고(스텝 S₁₁₀), 이것에 의해 내연 엔진(40)의 작동이 정지된다. 다음에 프로세서는 제2도의 스텝(S₆)에 대응하는 스텝(S_110a)에서 키이 오프시의 처리를 실행하고, 메인 루틴을 종료한다.

상술한 컨트롤러(60)에 의한 하이브리드 차의 각종 구성 요소의 작동 제어를 요약하면, 스타트 키이의 온 조작에 따라서 전동 모터(10)로의 통전량의 연산 및 모터 통전량의 제어가 개시되고, 그후 이 모터 제어가 주기적으로 행해진다. 이것에 의해 구동 모터(10)를 구동원으로 하는 하이브리드 차가 주행한다. 차량 주행 개시 직후에 개시된 촉매의 가열에 의해 촉매가 활성화되는 촉매온도에 도달하면, 엔진을 직접 시동한다.

차량이 고부하 운전 영역 외의 영역으로 운전됨과 동시에 배터리 축전량이 부족이 되면, 스로틀 밸브 개방도가 적은 값으로 세트되어 내연 엔진은 저부하 저회전으로 운전된다. 즉 대기 운전이 행해진다. 배터리 축전량에 부족을 초래하면 스로틀 밸브 개방도를 약간 크게 세트한 상태로 엔진을 운전하고, 엔진에 의해 구동되는 발전기(30)에 의한 발전이 행해지고, 발전 전력으로 배터리를 충전한다. 또 차량이 고부하 운전 영역으로 운전되면 스로틀 밸브 개방도를 큰 값으로 세트한 상태로 엔진이 운전되어 차량의 고부하 운전 영역에 요구되는 소정 전력이 발생한다. 고부하 운전 영역으로의 돌입 직전까지 엔진의 대기 운전 또는 배터리 충전을 위한 운전이 상기와 같이 실행되고 따라서 소정 전력 발생을 위한 엔진 운전은 고부하 운전 영역으로의 돌입에 양호하게 추종하여 신속히 개시된다. 이 때문에 차량의 고부하 운전 영역으로 전동 모터(10)가 요구하는 전력이 신속히 공급되어 모터의 출력이 소정의 것으로 되고, 결과로서 차량의 동력 성능이 향상된다. 또 배터리에 가해지는 부담이 경감되므로 차량의 항속 거리가 늘어난다. 그후에 스타트 키이가 오프되면 상술의 모터 제어가 종료하여 전동 모터에 의한 차량 주행이 정지된다. 또 키이 오프시에 엔진 작동중이면 키이 오프와 동시에 엔진이 구동 정지된다.

이하, 본 발명의 제3실시예에 의한 하이브리드 차의 발전용 엔진의 운전 방법을 설명한다.

배터리 충전 또는 고부하 운전 상태로의 주행하는 경우외에 발전용 내연 엔진(40)을 저부하 저회전의 엔진 영역으로 대기 운전시키는 상기 제2실시예에 비하여 제3실시예는 엔진의 대기 운전을 희박(lean) 연료 영역에서 수행하는 점이 주된 차이점이다.

제3실시예의 엔진 운전 방법이 적용되는 하이브리드 차는 제1도를 참조하여 기존에 설명한 하이브리드 차와 구성이 대략 동일하므로 그 설명을 생략한다. 단, 하이브리드 차의 배기 파이프(41)에는 후술하는, 공연비 제어용 공연비 센서(도시 생략)가 배치된다. 또 제3실시예의 방법은 제2실시예의 것과 엔진 제어 서브 루틴을 제외하면 거의 동일하므로 그 설명을 일부 생략한다.

제11도에 의하면 제3실시예의 엔진 제어 서브 루틴에 있어서 프로세서는 제10도의 스텝(S₂₀₂)대응하는 스텝(S₃₀₁)으로 배터리(20)의 축전량이 구동 모터(10)에 의한 차량 주행을 행하는 소정의 축전량보다 작은가를 판별한다. 판별 결과가 부정, 즉 배터리 충전이 불필요하다고 판별되면 프로세서는 목표 스로틀 밸브 개방도(θ_TRG)를 엔진(40)의 대기 운전을 행하기 위한 제1소정 개방도(θ_LOW)로 설정하고(스텝 S₃₀₂), 다음에 목표 공연비(AF_TRG)를 희박 연소를 행하기 위한 제1소정 공연비(AF_LEAN)를 설정한다(스텝 S₃₀₃). 한편 배터리 충전이 필요하다고 스텝(S₃₀₁)에서 판별되면, 프로세서는 목표 스로틀 밸브 개방도(θ_TRG)를 배터리 충전을 위한 제2소정 개방도(θ_HIGH)로 설정하고(스텝 S₃₀₄), 목표 공연비를 농후(rich) 연소를 행하기 위해, 예를 들어 이론 공연비와 같은 제2소정 공연비(AF_STOICH)로 설정한다(스텝 S₃₀₅).

다음에 프로세서는 제10도의 스텝(스텝 S₂₀₆)에 대응하는 스텝(S₃₀₆)에 있어서 현재의 스로틀 밸브 개방도(θ_TH)가 스텝(S₃₀₂또는 S₃₀₄)으로 설정한 목표 스로틀 개방도(θ_TRG)를 웃도는가를 판별한다. 그리고 제10도의 스텝(S₂₀₇또는 S₂₀₈)에 대응하는 스텝(S₃₀₇또는 S₃₀₈)에 있어서, 프로세서는 상기 스텝(S306)의 판별 결과에 따라서 스로틀 밸브의 개방 또는 폐쇄 방향 구동을 지시하는 엔진 제어 신호를 엔진 구동계로 송출한다.

이 결과 엔진 구동계의 스로틀 밸브 구동 기구에 의해, 엔진(40)의 스로틀 밸브가 개방되거나 폐쇄되어 목표 스로틀 밸브 개방도(θ_TRG)로 제어하고, 이 스로틀 밸브 개방도 엔진(40)이 운전된다.

다시, 프로세서는 공연비 센서의 출력을 읽어 현재의 공연비(AF_ENG)를 검출하고, 이렇게 하여 검출한 현재의 공연비(AF_ENG)가 상기 스텝(S₃₀₃또는 S₃₀₅)로 설정된 목표 공연비(AF_TRG)를 상회하는가를 판별한다(스텝 S₃₀₉). 이 판별 결과가 부정, 즉 현재 공연비(AF_ENG)가 목표 공연비(AF_TRG)를 밑도는 경우, 프로세서는 연료 분사량의 감소를 지시하는 엔진 제어 신호를 엔진 구동계로 송출한다(스텝 S₃₁₀). 한편 현재의 공연비(AF_ENG)가 목표 공연비(AF_TRG)를 웃돈다고 스텝 S₃₀₉)에서 판별되면, 프로세서는 연료 분사량의 증대를 지시하는 엔진 제어 신호를 엔진 구동계로 송출한다(스텝 S₃₁₁). 이 결과 엔진 구동계의 엔진 분사계가 상기 엔진 제어 신호에 따라 작동하여 연료 분사량이 증감한다.

다시, 프로세서는 제10도의 스텝(S₂₀₉)에 대응하는 스텝(S₃₁₂)에 있어서 점화 시기 제어 등을 포함한 통상의 엔진 제어를 실행하고, 이것에 의해 엔진 제어 서브 루틴을 종료한다.

상술한 제3실시예에 있어서 그외의 제어 순서는 제2실시예의 경우와 동일하므로 설명은 생략한다.

이하에서 본 발명의 제4실시예에 의한 하이브리드 차의 운전 방법을 설명한다.

제4실시예의 방법의 주된 특징은 배터리가 충전 불필요 상태에 있을 때에 내연 엔진을 아이들(idle) 상태로 제어하고, 배터리가 충전 부족 상태로, 또는 전동 모터로 공급되는 전력이 소정치보다도 크게 되는 고출력 운전 상태로 운전되고 있을 때에, 엔진을 완전 출력 상태로 유지하는 점이다.

이하 컨트롤러(60)에 의한 전동 모터(10), 내연 엔진(40) 및 배기 가스 정화 장치(42)의 작동 제어를 설명한다. 본 실시예의 작동 제어는 엔진 제어 서브 루틴을 제외하면 제2실시예의 경우와 거의 동일하므로 간략히 설명한다.

스타트 키이가 온 조작되면 컨트롤러(60)의 프로세서는 제9도에 나타낸 메인 루틴의 실행을 개시한다. 즉 프로세서는 키이 온시의 처리를 미리 실행하고(스텝 S₁₀₁), 다음에 제3도에 나타낸 주행 제어 서브 루틴을 실행한다(스텝 S₁₀₂).

주행 제어 서브 루틴의 종료후 컨트롤러(60)의 프로세서는 내연 엔진(40)이 작동중인가를 판별하고(스텝 S₁₀₃), 엔진이 작동 정지 중이면 배기 가스 정화 장치(42)의 촉매 가열 히터로의 통전을 지시하는 제어 신호를 송출한다(스텝 S₁₀₄). 이 결과 촉매가 가열된다 히터로의 통전 지시후 프로세서는 촉매 온도센서(43)로부터의 촉매 온도 신호에 기초하여 촉매 온도가 촉매를 충분히 활성화하는데 필요한 소정 온도 이상인지 아닌지를 판별한다(스텝 S₁₀₅). 이 판별의 결과가 부정이면 프로세서는 키이 오프 조작의 유무를 다시 판별하고(스텝 S₁₀₆), 키이 오프 조작이 행하여 있지 않으면 스텝(S₁₀₂내지 S₁₀₆)을 반복하여 실행한다.

그후 촉매 온도가 소정 온도에 도달한 것이 판별되면 프로세서는 촉매 가열 히터로의 통전 정지를 지시하는 제어 신호를 전류 제어 장치(50)로 송출한다(스텝 S₁₀₇). 이 결과 히터로의 통전이 정지된다. 다음에 프로세서는 엔진 시동을 지시하는 전류 제어 신호를 송출한다(스텝 S₁₀₈).

이 결과 내연 엔진(40)이 시동된다.

다음에 프로세서는 상기 스텝(S₁₀₆)으로 키이 오프 조작의 유무를 다시 판별하고 키이 오프 조작이 행해져 있지 않으면, 상기 스텝(S₁₀₂)에 있어서 전동 모터(10)의 토전량을 제어한 후, 상기 스텝(S₁₀₃)에 있어서 엔진이 운전 중인지 아닌지를 다시 판별한다. 엔진이 시동직후에 있으므로 스텝(S₁₀₃)으로의 판별 결과가 긍정으로 되고, 따라서 스텝(S₁₀₉)에 있어서 제12도에 상세히 나타낸 엔진 제어 서브 루틴을 실행하게 된다.

제12도를 참조하면, 엔진 제어 서브 루틴에서 프로세서는 차량 운전 파라미터로서의 실제 차속(V_V) 및 악셀 페달 밟음량(θ_ACC)을 검출하고, 다음에 예를 들어 실제 차속(V_V) 및 악셀 페달 밟음량(θ_ACC)의 함수로 나타낸 차량 운전 상태와 제어 플래그(F)와의 관계를 나타낸는 특성도(제13도)에 대응하는 룩 업 테이블에 따라서 검출된 실제 차속(V_V)과 검출된 악셀 페달 밟음량(θ_ACC)과의 조합에 대응하는 제어 플래그(F)의 값을 결정한다(스텝 S₄₀₁). 제어 플래그(F)는 악셀 페달 밟음량(θ_ACC)이 작은 저부하 운전 영역에는 값이 0으로 되는 한편, 밟음량이 큰 고부하 운전 영역에서는 값이 1로 된다.

프러세서는 제어 플래그(F)의 값이 1이라고 스텝(S₄₀₂)에서 판별되면 배터리 용량 센서(21)로부터의 배터리 용량 신호를 읽고, 이것에 기초하여 배터리(20)의 축전량이 전동 모터에 의한 차량 주행을 충분히 행하는 소정의 축전량보다도 작은지 아닌지를 판별한다(스텝 S₄₀₃). 스텝(S₄₀₂)의 판별 결과가 긍정이고 스텝(S₄₀₃)의 판별 결과가 부정인 경우, 즉 저부하 운전 영역으로 차량 운전 중이고 또 배터리(20)의 충전이 불필요한 경우 프로세서는 목표 스로틀 밸브 개방도(θ_TRG) 를 미리 작은 값으로 설정한 제1소정 스로틀 밸브 개방도(θ_LOW)로 설정한다(스텝 S₄₀₄). 한편, 상기 스텝(S₄₀₂)에 제어 플래그(F)가 저부하 운전 영역으로 차량 운전을 나타낸는 값 0으로 판별되거나 상기 스텝(S₄₀₃)으로 배터리 축전량이 소정 축전량보다 작다고 판별되면 프로세서는 목표 스로틀 밸브 개방도(θ_TRG)를, 제1소정 개방도(θ_LOW)보다도 큰 값으로 미리 설정한 제2소정 스로틀 밸브 개방도(θ_HIGH)로 설정한다(스텝 S₄₀₅).

다음에 프로세서는 스로틀 밸브 개방도 센서의 출력에 기초하여 현재의 스로틀 개방도(θ_TH)를 검출하고, 검출된 현재의 스로틀 개방도가 스텝(S₄₀₄내지 S₄₀₅)로 설정한 목표 스로틀 밸브 개방도(θ_TRG)를 웃도는지 아닌지를 판별한다(스텝 S₄₀₆). 이 판별 결과가 긍정이면, 프로세서는 스로틀 밸브의 폐쇄 방향 구동을 지시하는 엔진 제어 신호를 구동계로 송출한다(스텝 S₄₀₇). 한편 현재의 스로틀 개방도(θ_TH)가 목표 스로틀 밸브 개방도(θ_TRG)보다 작다고 스텝(S₄₀₆)에서 판별되면, 프로세서는 스로틀 밸브의 개방 방향 구동을 지시하는 엔진 제어 신호를 엔진 구동계로 송출한다(스텝 S₄₀₈). 이 결과 엔진 구동계의 예를 들어, 펄스 모터를 포함한 스로틀 밸브 구동 기구에 의해 스텝(S₄₀₆)의 판별 결과에 따라서, 내연 엔진(40)의 스로틀 밸브가 소정 개폐 속도롤 개방되거나 폐쇄된다.

스로틀 밸브의 개방 방향 구동에 관련된 상기 스텝(S₄₀₇) 또는 폐쇄 방향 구동에 관련한 스텝 (S₄₀₈)에 이어서 스텝(S₄₀₉)에서 점화 시기 제어, 연료 분사 제어를 포함한 통상의 엔진 제어가 프로세서에 의해 행해지고 이것에 의해 엔진 제어 서브 루틴이 종료하여 메인 루틴으로 되돌아간다. 다음에 기존에 설명한 메인 루틴의 상기 스텝(S₁₀₆)에 있는 스타트 키이에 관련된 판별 결과에 따라서 엔진 정지 처리 스텝(S_11c)를 통해서 키이 오프 오프시의 처리(스텝 S_110a)로 이행하고, 또는 주행 제어 서브 루틴(S₁₀₂)으로 이행한다. 즉 스타트 키이가 오프될 때까지 주행 제어

서브 루틴 및 엔진 제어 서브 루틴이 반복 실행된다. 또, 본 실시예에는 스텝 (S₁₁₀)의 엔진 정지 처리는 생략 가능하다.

상술의 컨트롤서(60)에 의한 하이브리드 차의 각종 구성 요소의 작동 제어를 요약하면 스타트 키이의 온 조작에 따라서 전동 모터(10)로의 통전량의 연산 및 모터 통전량의 제어가 개시되고, 그후 이 모터 제어가 주기적으로 행해진다. 이것에 의해 전동 모터(10)를 구동원으로 하는 하이브리드 차가 주행된다. 저부하 운전 영역으로 차량이 운전 중 배터리(20)의 축전량에 부족이 없으면 작은 스토틀 밸브 개방도(θ_LOW)로 내연 엔진(40)이 운전되고, 한편 배터리 축전량에 부족을 초래하게 되면 큰 스로틀 밸브 개방도(θ_HIGH)로 엔진이 운전된다. 한편 가속 운전 등판 운전 등의 고부하 운전 영역으로 차량 운전중, 배터리의 충전 불필요와 무관하게 큰 스로틀 밸브 개방도(θ_HIGH)로 엔진이 운전된다. 결과로서 차량 운전 상태와 배터리 충전 여부와 적합한 발전기(30)에 의한 발전 전력이 배터리(20)에 공급되고 배터리 보조가 적당히 행해진다. 단 엔진을 시동할 때에 촉매 온도를 첵크하고 촉매가 활성화하는데 적당한 온도에 도달하고 있지 않으면 촉매 가열 히터로 통전하여 촉매를 가열한다.

차량 운전 중 차량 운전 상태에 적합한 상기 배터리 보조가 항시 행하여지므로 차량의 가속 성능, 등판 성능 등의 동력 성능이 향상됨과 동시에 항속 거리가 증대한다. 특히 엔진을 항시 운전하므로 차량의 저부하 운전으로부터 고부하 운전으로의 이행에 있어 차량 운전 상태 변화에 대한 엔진 회전의 추종성 즉 차량 동력 성능이 우수하다. 차량 운전 상태에 따른 배터리 보조에 의해 배터리 출력 변동이 감소됨과 동시에 배터리 출력의 피크(peak)치가 감소하여 배터리의 내구성이 향상된다. 또 배터리 보조를 행하면 배터리에 요구되는 출력 전력을 감소시킬 수 있으므로 차량으로의 배터리 탑재량을 감소시킬 수 있다. 게다가 상기 배터리 보조가 행해진 결과 통상은 차량의 주행을 개시할 때부터 촉매 가열이 완료될 때까지 사이에는 배터리(20)만으로 전력을 공급하여 차량 주행을 가능하게 한다. 또 촉매 가열을 종료하면 필요에 의해 배터리 충전이 가능하게 되고, 따라서 통상은 하이브리드 차의 주행이 주행 도중에 곤란하게 되는 일은 없다. 스타트 키이가 오프되면 상술의 모터 제어가 종료하여 전동 모터(10)에 의한 차량 주행이 정지된다. 또 키이 오프시에 엔진이 작동 중이면 키이 오프와 동시에 상술의 엔진 제어가 종료되므로 엔진 구동에 의한 발전이 정지된다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니고 각종 변형이 가능하다.

예를 들면, 제1실시예에는 목표 엔진 운전 상태의 설정에 관련하여 차량 운전 영역 전체를 제7도에 의하여 3개로 구분하지만, 차속 영역의 구분수는 3개에 한정된 것은 아니다. 또, 실시예에는 차량 운전 영역을 정한 차량 운전 파라미터로서 실제 차속 및 악셀 페달 밟음량을 이용했지만, 그 이외의 파라미터를 이용하여도 좋다.

또 상기 제3실시예의 엔진 제어 서브 루틴은 단순히 배터리의 충전량이 소정 축전량으로 있는가 아닌가에 따라서 엔진(40)을 대기 운전으로 하거나 배터리 충전을 위한 운전을 행하도록 했지만, 제2실시예의 경우와 마찬가지로 소정 모터 출력과 차량 고부하 운전 영역에 대응하는 기준치를 비교하여 이 비교 결과에 따라서 엔진 운전을 제어하도록 하여도 좋다. 이것과는 반대로, 제2실시예에 있어서 소정의 모터 출력과 기준치와의 비교를 행하는 순서 및 이에 관련된 순서를 생략할 수 있다.

한편, 제4실시예에는 배터리 보조를 위한 엔진 운전을 차량 운전 상태에 따라서 차량 운전 영역 전체에 있어서 항시 행하도록 했지만 특정의 차량 운전 영역, 예로는 고부하 운전 영역만으로 엔진 운전을 행하여도 좋다. 또 제4실시예에는 제어 플래그(F)의 설정과 관련하여 제13도에 나타난 차량 운전 영역 전체를 저부하 영역과 고부하 영역의 2개로 구분했지만, 차량 운전 영역 전체를 3개로 구분하여도 좋다. 이 경우 제어 플래그(F)를 차량 운전 영역에 있어서의 판별 결과에 따른 값으로 미리 설정하고, 다음에 스로틀 밸브 개방도를 미리 설정한 3개 이상의 목표 스로틀 밸브 개방도 중의 제어 플래그값에 적당하도록 하나로 제어하여 엔진 운전을 행한다.

또 제4실시예에는 운전 영역을 정한 차량 운전 파라미터로서 제13도에 의해 실제 차속(V_V) 및 악셀 페달 밟음량(θ_ACC)을 이용했지만, 그외의 파라미터를 이용하여도 좋다. 예를 들어, 제14도에 나타낸 실제 차속(V_V) 및 악셀 페달 밟음속도, 또는 제15도에 나타낸 실제 차속(V_V) 및 악셀 페달 밟음 압력, 또는 제16도의 실제 차속(V_V) 및 도로 구배를 차량 운전 파라미터로서 이용하여도 좋다. 또 제17도에 의해 도로 구배에 따라서 차량 운전 영역(제어 플래그 F)을 정하여도 좋다. 한편 제13도 내지 제17도에 나타낸 파라미터를 조합하여도 좋다. 또한 유압식의 악셀 페달을 차량에 탑재하면, 악셀 페달 밟음 압력은 용이하게 검출할 수 있다. 또 도로 구배는, 예를 들어 차체의 들어 차체의 경사를 측정하기 위한 경사계와 차량 가속도를 측정하기 위한 가속 센서를 조합하여 사용하는 것에 의한 검출되 가능하다.

Claims

차량 구동용의 전동 모터(10)와, 상기 전동 모터(10)에 전력을 공급하기 위한 배터리(20)와, 상기 배터리(20)를 충전시키기 위한 발전기(30)와, 상기 전동 모터(10)와는 구동적으로 격리되어 상기 발전기(30)를 구동하기 위한 내연 엔진(40)을 갖는 하이브리드 차의 운전 방법에 있어서, 차량 운전 상태를 판별 수단(60)에 의해 판별하고; 상기 판별된 차량 운전 상태가 복수의 소정 운전 상태 중의 어느 하나일때 상기 내연 엔진(40)을 컨트롤러(60)에 의해 복수의 특정 운전 상태에 대응하는 하나로 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차의 운전 방법.
1항에 있어서, 상기 복수의 특정 운전 상태는 대응하는 각각의 상기 차량 운전 상태를 유지하여 주행하기 위해서 요구되는 발전량을 달성하기 위해 필요한 최저한의 연료 소비량이 되도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차의 운전 방법.
1항에 있어서, 상기 배터리가 충전 불필요 및 충전 부족 상태중 어느 것에 있는지를 제2판별 수단에 의해 판별하는 공정을 포함하고, 상기 차량 운전 상태 판별 공정은 각각 상기 복수의 소정 차량 운전 상태에 대응하는 것으로서, 저속 저부하 상태, 중속중·고부하 상태 및 고속 상태중 어느 것으로 차량이 운전되고 있는가를 판별하는 공정을 포함하고, 상기 엔진의 운전 상태 제어 공정은 상기 배터리가 상기 충전을 불필요 상태로 있다고 판별하였을 때에 상기 내연 엔진을 정지 상태로 유지시키고 상기 배터리가 충전 부족 상태로 있음과 동시에 상기 차량이 저속 저부하 상태로 운전되고 있다고 판별하였을 때에 상기 내연 엔진을 저속 저부하 상태로 제어하고 ; 상기 배터리가 충전 부족 상태로 있음과 동시에 상기 차량이 중속중·고부하 상태로 운전되고 있다고 판별하였을 때에 상기 내연 엔진을 중속 중부하 상태로 제어하고 ; 상기 배터리가 충전 부족 상태로 있음과 동시에 상기 차량이 고속 상태로 있다고 판단하였을 때에 상기 내연 엔진을 고속 고부하 상태로 제어하는 공정을 포함하며, 상기 내연 엔진의 상기 정지 상태, 상기 저속 저부하 상태, 상기 중속 중부하 상태 및 상기 고속 고부하 상태의 각각은 상기 내연 엔진의 상기 복수 특정 운전 상태에 대응하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차의 운전 방법.
3항에 있어서, 상기 내연 엔진을 상기 저속 저부하 상태에서는 엔진 회전 속도 2000rpm 또 평균 유효 압력을 6∼7Kgf로 운전하고, 상기 중속중·고부하 상태에서는 엔진 회전 속도를 3000rpm 또 평균 유효 압력을 8.5Kgf로 운전하며, 상기 고속 상태에서는 엔진 회전 속도를 4000rpm 또 평균 유효 압력을 9∼10Kgf로 운전하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차의 운전 방법.
1항에 있어서, 상기 엔진 운전 상태 제어 공정은 상기 엔진의 운전 상태를 상기 엔진의 배기 가스 특성이 악화되지 않도록 서서히 가변 제어하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차의 운전 방법.
1항에 있어서, 상기 배터리가 상기 충전 부족으로 있다고 판별됨과 동시에 상기 내연 엔진에 장착된 배기 가스 정화 장치에 설치된 배기 정화용 촉매의 온도가 소정치보다도 낮은 것이 촉매 온도 검출 장치에 의해 판별될 때에는 상기 컨트롤러의 제어하에서, 상기 내연 엔진을 정지 상태로 하고, 상기 촉매를 가열하기 위한 전열식 히터로 통전하여 상기 히터를 가열하고, 상기 촉매 온도가 상기 소정치 보다도 크게 될때에 상기 내연 엔진을 엔진 시동 장치에 의해 시동하는 공정을 순차적으로 실행하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차의 운전 방법.
1항에 있어서, 상기 배터리가 충전 불필요 및 충전 부족 상태중 어느 것에 있는지를 제2판별 수단에 의해 판별하는 공정을 포함하고, 상기 차량 운전 상태 판별 공정은 각각 상기 복수의 소정 차량 운전상태에 대응하는 것으로서 정지 상태, 저·중부하 상태 및 고부하 상태중 오는 것으로 차량이 운전되고 있는지를 판별하는 공정을 포함하며, 상기 엔진 운전 상태 제어 공정은 차량이 상기 정지 상태로 있다고 판별하였을 때에 상기 내연 엔진을 정지 상태로 유지하고 ; 차량이 상기 정지 상태로 있고 또 상기 배터리가 상기, 충전 불필요 상태로 있다고 판별하였을 때에 상기 내연 엔진을 대기 상태로 제어하고 ; 차량이 상기 정지 상태 및 고부하 상태중 어느 것도 아니고, 또 상기 배터리가 상기 충전 부족 상태로 있다고 판별되었을 때에 상기 내연 엔진을 중속 중부하 상태로 제어하고, 차량이 상기 고부하 상태로 판별되었을 때에 상기 내연 엔진을 고속 고부하 상태로 제어하는 것을 포함하며, 상기 내연 엔진의 상기 정지 상태, 상기 대기 상태, 상기 중속 중부하 상태 및 상기 고속 고부하 상태의 각각은 상기 내연 엔진의 상기 복수의 특정 운전 상태에 대응하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차의 운전 방법.
제7항에 있어서, 상기 엔진 운전 상태 제어 공정은 상기 내연 엔진의 스로틀 밸브를 저개방도로 설정하는 것에 의해 상기 내연 엔진의 상기 대기 상태를 달성하고 ; 상기 내연 엔진의 스로틀 밸브를 중개방도로 설정하는 것에 의해 상기 내연 엔진의 중속 중부하 상태를 달성하고 ; 상기 내연 엔진의 스로틀 밸브를 완전 개방으로 설정하는 것에 의해 상기 내연 엔진의 상기 고속 고부하 상태를 달성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차의 운전 방법.
7항에 있어서, 상기 내연 엔진을 상기 대기 상태에서는 엔진 회전 속도를 1000rpm 또 평균 유효 압력을 2Kgf로 운전하고, 상기 중속 중부하 상태에는 엔진 회전 속도를 3000rpm 또 평균 유효 압력을 8Kgf로 운전하며, 상기 고속 고부하 운전 상태에는 엔진 회전 속도를 4000rpm 또 평균 유효 압력을 9Kgf로 운전하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차의 운전 방법.
제7항에 있어서, 상기 내연 엔진의 상기 대기 상태에서는 희박 연소가 행해지고, 상기 내연 엔진의 상기 중속 중부하 상태 및 상기 고속 고부하 상태에서는 이론 공연비로 연소가 행해지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차의 운전 방법.
제7항에 있어서, 차량 주행을 개시하기 위해 상기 내연 엔진의 스타트 키가 온된 직후부터 상기 대기 상태의 상기 내연 엔진의 운전을 개시하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차의 운전 방법.
제1항에 있어서, 상기 배터리가 충전 불필요 상태 및 충전 부족 상태중 어느 것인지를 제2판별 수단에 의해 판별하는 공정을 또한 포함하고, 상기 차량 운전 상태 판별 공정은 각각이 상기 복수의 소정 차량 운전 상태에 대응하는 것으로서, 상기 정지 모터에 공급하는 전력이 소정치보다도 크도록 한 고출력 운전 상태 및 상기 공급 전력이 소정치보다도 작도록 한 저출력 운전 상태 중 어느 것으로 차량이 운전되고 있는 가를 판별하는 공정을 포함하고, 상기 엔진 운전 상태 제어 공정은 상기 배터리가 상기 충전 불필요 상태에 있다고 판별하였을 때에 상기 내연 엔진을 아이들 상태로 제어하고 ; 상기 배터리가 상기 충전 부족 상태에 있다고 판별되고 또는 차량이 상기 고출력 운전 상태로 있다고 판별되었을 때에 상기 내연 엔진을 완전 출력 상태로 유지하는 공정을 포함하고, 상기 내연 엔진의 아이들 상태 및 상기 완전 출력 상태의 각각은 상기 내연 엔진의 복수의 특정 운전 상태에 대응하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차의 운전 방법.
제12항에 있어서, 악셀 페달 개방도 검출 장치, 악셀 페달 개방 속도 검출 장치, 악셀 페달 밟음 압력 검출 장치 및 도로 구배 검출 장치중 하나 이상을 장비한 하이브리드 차에 적용되는 것으로, 상기 차량 운전 상태 판별 수단은 상기 하나 이상의 검출 장치에서어의 검출 출력에 기초하여 차량이 상기 고출력 운전 상태 또는 상기 저출력 운전 상태중 어느 것으로 운전되고 있는가를 판별하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차의 운전 방법.
제12항에 있어서, 상기 내연 엔진의 스로틀 밸브를 그 전폐 위치로 함으로써 상기 아이들 상태를 달성하고, 또 스로틀 밸브 위치를 완전 개방 위치로 함으로써 상기 완전 출력 상태를 달성하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차의 운전 방법.
제12항에 있어서, 악셀 페달 개방도 검출 장치, 악셀 페달 개방 속도 검출 장치, 악셀 페달 밟음 압력 검출 장치, 도로 구배 검출 장치 및 차량 주행 속도 검출 장치중 하나 이상을 장비한 하이브리드 차에 적용 되는 것으로, 상기 차량 운전 판별 수단은 상기 하나 이상의 검출 장치에 의해 검출되는 하나 이상의 파라미터에 기초하여 차량이 상기 고출력 운전 상태 또는 저출력 운전 상태중 어는 것으로 운전되고 있는가를 판별하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차의 운전 방법.