KR100741249B1 - 하이브리드 차량의 모터 제어 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 디젤 엔진을 사용한 하이브리드 차량의 필터 강제 재생 시간의 단축을 도모하여, 연비의 향상을 도모하는 것을 과제로 한다.
디젤 엔진(1)의 배기 가스 중의 입자형 물질을 포집하는 필터(33)와, 필터(33)를 강제 재생시키는 강제 재생 수단(35)과, 배터리(6)의 충전 상태를 기초로 하여 엔진(1)의 출력을 전력으로 변환하여 배터리(6)를 충전하는 배터리 충전 수단(41)을 구비하고, 강제 재생의 실행 시에는 엔진(1)에 의한 배터리(6)에의 전력 공급을 금지한다.
하이브리드 차량, 인터버, 배터리, 필터, 강제 재생 수단, 배터리 충전 수단

Description

하이브리드 차량의 모터 제어 장치 {MOTOR CONTROL DEVICE OF HYBRID VEHICLE}
도1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 하이브리드 차량의 모터 제어 장치가 적용되는 차량의 파워 트레인을 나타내는 개략도.
도2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 하이브리드 차량의 모터 제어 장치의 주요부 기능에 착안한 블록도.
도3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 하이브리드 차량의 모터 제어 장치의 작용을 설명하기 위한 흐름도.
도4는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 하이브리드 차량의 모터 제어 장치의 변형예에 대해 나타내는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 엔진
2 : 전동기(모터)
3 : 클러치
4 : 변속기
5 : 인버터
6 : 배터리
7 : 구동륜
8 : 구동원
9 : 기어 시프트 유닛(GSU)
10 : 인젝터
11 : 시스템 관리 수단
12 : 엔진 컨트롤 유닛(ECU)
13 : 모터 컨트롤 유닛(MCU)
14 : 요구 토크 산출 수단
15 : 출력 배분 결정 수단
21 : 엔진 회전수 센서
22 : 입력축 회전수 센서
23 : 액셀러레이터 개방도 센서
24 : 잔존 용량 센서
31 : 배기 통로
32 : 산화 촉매
33 : 필터
34 : 차압 센서
35 : 강제 재생 수단
41 : 배터리 충전 수단/충전 금지 수단/강제 재생 어시스트 수단
51 : 자동 정지 수단
53 : 자동 정지 금지 수단
[문헌 1] 일본 특허 공개 제2001-115869호 공보
본 발명은 하이브리드 차량의 모터 제어 장치에 관한 것으로, 특히 배기 가스 중의 미립자를 포집하는 필터의 강제 재생 시에 있어서의 모터의 제어에 관한 것이다.
종래부터, 내연 기관(엔진)과 전동기(모터)를 조합하여 차량의 구동력을 얻도록 한 하이브리드 차량 또는 하이브리드 전기 자동차가 개발되어 실용화되어 있다. 이러한 하이브리드 차량에서는, 엔진을 오로지 모터의 전력 공급원(발전기)으로서 이용하는 직렬식 하이브리드 차량이나, 엔진의 출력축과 모터의 출력축을 기계적으로 접속하여, 양쪽의 구동력에 의해 구동륜을 구동할 수 있도록 한 병렬식 하이브리드 차량이 알려져 있다.
이 중 병렬식 하이브리드 차량에서는, 드라이버의 액셀러레이터 답입량 등의 부하 정보와, 엔진 회전수로부터 요구 구동 토크를 구하는 동시에, 배터리의 잔존 용량(충전율)으로부터 엔진과 모터의 출력 배분이 설정되도록 되어 있다.
그런데, 병렬식 하이브리드 차량의 엔진으로서 디젤 엔진을 적용하는 것이 고려된다. 이 경우, 디젤 엔진의 배기 통로 중에 산화 촉매(DOC) 및 미소한 고형 물 포집용의 필터(이하, 단순히 필터라 함)를 마련하여, 배기 가스 중에 포함되는 입자형 물질(PM : Particulate Matter)을 필터로 포집하는 동시에 필터에 퇴적한 PM을 산화(연소)시켜 필터를 연속 재생하도록 한 기술이 알려져 있다. 또, 이하에서는 입자형 물질을 PM이라 표기하지만, 그을음, 미소한 고형물 및 매연과 동일한 의미이다.
이러한 기술에서는, 예컨대 필터의 입구와 출구 사이의 압력차를 검출하는 차압 센서를 마련하고, 이 차압 센서로 검출된 차압이 소정값 이상이 되면, 필터가 눈 막힘을 일으키고 있는 것이라 판정하여, 필터의 강제 재생이 실행되도록 되어 있다.
또한, 강제 재생 시에는 팽창 행정의 후기 또는 배기 행정의 초기에 추가 연료 분사(포스트 연료 분사)를 하고, 이 추가 연료 중 미연 연료(HC ; 탄화수소)를 산화 촉매로 산화 반응(연소)시켜, 이때의 반응열에 의해 필터로 유입하는 배기 가스 온도를 상승시킨다. 그리고 필터로 유입하는 배기 가스 온도를 고온화함으로써 필터 내의 PM을 자기 착화시켜 PM을 연소시켜, 필터의 강제 재생을 도모하고 있다(제1 종래 기술).
또, 특허 문헌 1에는 엔진 주행과 모터 주행을 바꾸면서 주행하는 보통 주행 모드와, 엔진만으로 주행하는 특별 주행 모드를 구비한 하이브리드 자동차에 있어서, 촉매가 활성화되어 있지 않을 때에는 주행 모드를 강제적으로 특별 주행 모드로 바꾸도록 한 기술이 개시되어 있다. 그리고 이러한 제어에 의해, 촉매 온도의 저하 시에 촉매 온도를 빠르게 상승시킬 수 있다(제2 종래 기술).
[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 제2001-115869호 공보
그런데, 병렬식 하이브리드에서는 배터리 잔존 용량이 저하되면 엔진에 의해 모터를 구동하고, 모터를 발전기로서 작동시킴으로써 배터리를 충전하는 경우가 있다.
그러나, 상술한 제1 종래 기술에서는 정차 중에 있어서의 배터리의 충전(이하, 정차 발전 제어 또는 단순히 발전 제어라 함)과 필터의 강제 재생이 겹치면, 연료의 연소에 산소를 소비하기 때문에 강제 재생이 촉진되지 않아 강제 재생 시간이 길어져, 연비가 악화된다고 하는 과제가 있다. 즉, 모터를 발전기로서 엔진에 의해 구동하고 있을 때에는, 엔진의 부하가 증대하여 연료 분사량이 증대하고, 공기 과잉율이 저하(즉 농후화)하여, 대부분의 산소가 연소에 이용되어 버린다. 이로 인해 배기 가스 내의 산소 농도가 저하되어, 필터에 공급되는 산소량이 저하되고, 필터 내에 있어서의 PM의 연소(산화)가 촉진되지 않아 강제 재생 시간이 길어진다. 그리고 강제 재생 시간이 오래 끌게 되는 만큼 연비가 악화하게 된다.
또한, 특허 문헌 1의 기술(제2 종래 기술)에서는 촉매가 활성화되어 있지 않을 때에는 주행 모드를 강제적으로 엔진만으로 주행하는 특별 주행 모드로 절환하고 있다. 그러나, 이 제2 종래 기술은 차량 주행 중의 경우에 적용되는 기술로, 차량의 정차 중에 생기는 상기 과제의 해결 수단에 관해서는 아무런 개시도 되어 있지 않다.
본 발명은, 이러한 요망에 부응하기 위해 창안된 것으로, 하이브리드 차량의 강제 재생 시간의 단축을 도모하여 연비의 향상을 도모하도록 한, 하이브리드 차량의 모터 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이로 인해, 본 발명의 하이브리드 차량의 모터 제어 장치는 차량에 탑재된 디젤 엔진과, 상기 차량에 탑재된 모터와, 상기 모터에 전력 공급 가능하게 접속된 배터리와, 상기 디젤 엔진의 배기 가스 중의 입자형 물질을 포집하는 필터와, 상기 필터를 강제 재생시키는 강제 재생 수단과, 상기 배터리의 충전 상태를 기초로 하여 상기 디젤 엔진의 출력을 전력으로 변환하여 상기 배터리를 충전하는 배터리 충전 수단과, 상기 강제 재생 수단에 의한 강제 재생의 실행 시에는, 상기 배터리 충전 수단에 의한 상기 배터리에의 전력 공급을 금지하는 충전 금지 수단을 구비하고, 상기 차량이 정차 중이며, 상기 강제 재생 수단에 의한 강제 재생이 실행 중이며, 또한 상기 배터리의 충전율이 소정값보다 높은 경우에는, 상기 모터에 의해 상기 디젤 엔진의 출력을 어시스트하는 강제 재생 시 어시스트 수단을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다(청구항 2).
삭제
또한, 소정의 정지 조건을 만족시키면 상기 디젤 엔진의 운전을 자동 정지하는 자동 정지 수단과, 상기 강제 재생이 실행되고 있을 때는 상기 자동 정지 수단에 의한 운전 정지를 금지하는 자동 정지 금지 수단을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다(청구항 3).
또한, 상기 디젤 엔진의 출력축은 클러치를 거쳐서 상기 모터의 입력축에 접 속되어 있는 것을 특징으로 하고 있다(청구항 4).
이하, 도면에 의해, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 하이브리드 차량의 모터 제어 장치에 대해 설명하면, 도1은 본 발명이 적용되는 차량의 파워 트레인을 나타내는 개략도이다. 도시한 바와 같이, 이 차량은 구동원(8)으로서 엔진(1)과 전동기(또는 모터/발전기, 이하 단순히 모터라 함)(2)를 이용한 병렬식 하이브리드 자동차(HEV)이며, 이 엔진(1)과 모터(2)의 합계 출력에 의해 차량이 구동되도록 되어 있다.
또한, 엔진(1)과 모터(2) 사이에는, 엔진(1)과 모터(2)와의 구동력을 접촉 분리할 수 있는 클러치(3)가 설치되어 있다. 또한, 모터(2)의 출력측에는 엔진(1) 및/또는 모터(2)로부터의 출력 회전수를 변속하는 변속기(4)가 설치되어 있다. 즉, 이 차량에서는 엔진(1), 클러치(3), 모터(2), 변속기(4)의 순으로 각 기기가 직렬로 배치되어 있고, 엔진(1)의 출력축은 클러치(3)를 거쳐서 모터(2)의 입력축에 접속되어 있다. 그리고, 변속기(4)로부터 출력된 구동력이 구동륜(7)으로 전달되도록 되어 있다.
또한, 모터(2)에는 인버터(5)를 거쳐서 충방전 가능한 배터리(6)가 접속되어 있고, 이 인버터(5)의 작동을 제어함으로써, 모터(2)의 작동 상태가 제어되도록 되어 있다.
이러한 구성에 의해, 클러치(3)를 접속하여 모터(2)를 구동함으로써, 엔진(1)의 구동력을 모터(2)의 구동력으로 어시스트하면서 주행할 수 있다. 또한, 인버터(5)에 의해 모터(2)를 발전기로서 기능을 시킴으로써, 엔진(2)의 구동력으로 발전을 하여 배터리(6)를 충전하거나, 엔진 브레이크 상당의 회생 브레이크를 작용시켜 전력을 회생하거나 할 수 있다. 또, 클러치(3)를 절단한 상태에서, 모터(2)가 배터리(6)로부터 전력 공급을 받아 역행함으로써, 모터(2)의 구동력만으로 구동륜(7)을 구동하는 것도 가능하다.
그런데 본 실시 형태에서는 변속기(4)로서 자동 변속기가 적용되어 있다. 이 자동 변속기(4)는, 시프트맵으로 설정된 목표 변속단이 되도록 현재의 변속단을 바꾸는 유단식의 자동 변속기이며, 특히 여기서는, 평행 2축 기어식의 수동 변속기를 베이스로 하여 도시하지 않은 복수의 작동기를 작동시킴으로써 변속단을 바꾸는 자동 변속기로서 구성되어 있다.
이로 인해,이 변속기(4)에는 상기 도시하지 않은 복수의 작동기를 갖는 기어시프트 유닛(GSU)(9)이 부설되어 있다(도2 참조). 또, 변속기로서는 이러한 변속기 이외에도, 수동 변속기를 이용해도 좋고, 토크 컨버터와 유성 기어 기구를 조합한 자동 변속기를 이용해도 좋다.
또한, 클러치(3)는 변속단의 절환 시에 자동적으로 클러치의 접촉 분리를 하는 자동 클러치이며, 역시 도시하지 않은 클러치 작동기가 상기 GSU(9)와 협조하여 작동함으로써, 클러치(3)의 접촉 분리가 실행되도록 되어 있다. 또, 변속기(2)에 토크 컨버터를 갖는 자동 변속기가 적용된 경우에는, 이 클러치(3)는 생략 가능하다.
또한, 본 실시형태에 있어서는 엔진(1)은 디젤 엔진으로서 구성되어 있고, 인젝터(10)(도2 참조)의 구동 시간(즉 연료 분사량)을 제어함으로써, 엔진(1)의 출 력 토크가 제어되도록 되어 있다.
다음에, 도2를 이용하여 본 발명의 주요부에 대해 설명하면, 상술한 디젤 엔진(1)의 배기 통로(31)에는, 상류측으로부터 차례대로 배기 가스 중의 성분을 산화시키는 산화 촉매(32)와 배기 가스 중의 PM[탄소(C)를 주체로 하는 입자형 물질]을 포집하는 필터(33)가 설치되어 있다.
여기서, 산화 촉매(32)는 통상 주행 시에는, 배기 가스 중의 NO를 NO2로 산화하고, 이 NO2를 산화제로서 필터(33)에 공급하는 것이다. 그리고 필터(33)에서는 이 NO2와 PM이 반응함으로써 PM이 연소하여, 필터(33)의 연속 재생이 도모되도록 되어 있다.
또한, 강제 재생 시에는, 배기 가스 중의 미연 연료(HC)를 산화 반응(연소)시켜, 이때의 반응열에 의해 고온이 된 배기 가스를 필터(33)에 공급하는 기능을 구비하고 있다. 그리고 필터(33)로 유입하는 배기 가스 온도를 고온화함으로써 필터(33) 내의 PM을 자기 착화시켜 PM을 연소시켜, 필터(33)를 강제적으로 재생시키도록 되어 있다.
여기서, 상세한 것은 도시하지 않지만, 필터(33)는 전체가 다공질재로 형성되는 동시에, 상류측이 개구되고 하류측이 폐색된 제1 통로와, 상류측이 폐색되고 하류측이 개구되는 제2 통로가 교대로 인접하여 배치되어 있다. 이에 의해, 필터(33)에 공급된 배기 가스는 다공질의 벽부를 거쳐서 제1 통로로부터 제2 통로로 유입하고, 이때에 배기 가스 중의 PM이 벽부에 있어서 포집되도록 되어 있다. 또, 배기 통로(31) 상에는 필터(33)의 상류측(입구)과 하류측(출구)과의 압력차를 검출 하는 차압 센서(34)가 설치되어 있다.
한편, 이 차량에는 도2에 도시한 바와 같이, 하이브리드 시스템을 총괄적으로 관리, 제어하는 시스템 관리 수단(시스템 매니지먼트 유닛)(11)이 마련되어 있고, 상기한 차압 센서(34)는 이 시스템 관리 수단(11)에 마련된 강제 재생 수단(35)에 접속되어 있다. 여기서, 이 강제 재생 수단(35)은 차압 센서(34)로부터의 정보를 기초로 하여 필터(33)의 상류측과 하류측과의 차압이 소정값 이상이 되면, 소정량의 PM이 필터(33)에 퇴적하여 필터(33)의 눈막힘이 발생하고 있는 것이라 판정하여, 필터(33)의 강제 재생을 실행하는 것이다.
그리고 강제 재생 수단(35)에 의해 강제 재생이 시작되면, 후술하는 ECU(12)로부터 강제 재생 지령이 인젝터(10)에 출력되고, 주 연료 분사 후에 추가 연료 분사(포스트 분사)가 실행되도록 되어 있다. 이 포스트 분사는, 예컨대 배기 행정에 있어서 분사되는 것이며, 이러한 타이밍에서 연료를 분사함으로써, 연료가 실린더 내나 배기 통로 등에서 연소하는 일없이 산화 촉매(32)에 달하여, 촉매(32)에 있어서 산화(연소)가 행해진다. 이에 의해, 촉매(32)의 하류측에 있는 필터(33)가 뜨거워져, PM이 산화 가능한 온도(600 ℃)까지 필터(33)가 승온되어 PM의 소각(필터의 재생)이 실행되도록 되어 있다. 또, 이러한 포스트 연료 분사량은, 엔진 회전수(Ne), 부하(여기서는 주 분사량 qmain) 및 촉매(32)의 출구 온도 등에 따라서 설정되도록 되어 있다.
한편, 시스템 관리 수단(11)에는 엔진 출력을 제어하는 엔진 컨트롤 유닛(ECU)(12)과, 인버터(5)의 작동 상태를 제어하여 모터 출력을 제어하는 모터 컨트 롤 유닛(MCU)(13)을 구비하고 있다. 또한, 도시하지 않았지만 상기 변속기(4)의 목표 변속단을 설정하는 동시에 GSU(9)의 작동을 제어하는 변속기 컨트롤러, 및 변속기 컨트롤러와 협조하여 클러치(3)의 접촉 분리 상태를 제어하는 클러치 컨트롤러도 설치되어 있다.
또한, 시스템 관리 수단(11) 내에는 차량의 주행 상태나 드라이버의 운전 조작 상태를 기초로 하여, 구동원(8)에 대한 요구 토크를 산출하는 요구 토크 산출 수단(14)과, 이 요구 토크 산출 수단(14)으로 산출된 구동원(8)의 요구 토크 중, 엔진(1)이 담당하는 출력 토크(엔진의 출력 배분)와, 모터(2)가 담당하는 출력 토크(모터의 출력 배분)를 설정하는 출력 배분 결정 수단(15)이 마련되어 있다.
또한, 시스템 관리 수단(11)에는 상기 차압 센서(34) 이외에도, 엔진(1)의 엔진 회전수(Ne)를 검출하는 엔진 회전수 센서(21), 드라이버의 액셀러레이터 흡입량(액셀러레이터 개방도)(θACC)를 검출하는 액셀러레이터 개방도 센서(23), 및 배터리(6)의 잔존 용량(충전율)(SOC)을 검출하는 잔존 용량 센서(24)가 접속되어 있다.
여기서, 도시한 바와 같이 요구 토크 산출 수단(14)에는, 엔진 회전수 센서(21) 및 액셀러레이터 개방도 센서(23)에 의해 각각 검출된 엔진 회전수(Ne) 및 액셀러레이터 개방도(θACC)가 입력되도록 되어 있고, 요구 토크 산출 수단(14)에서는 이들의 정보[Ne, θACC)]를 기초로 하여, 드라이버가 엔진(1) 및 모터(2)로 이루어지는 구동원(8)에 대하여 요구하는 요구 토크(T)를 산출하도록 되어 있다.
또한, 출력 배분 결정 수단(15)에는 배터리 전압과 배터리 전류에 의거하여 배터리(6)의 잔존 용량(SOC)을 산출하는 잔존 용량 센서(24)가 접속되어 있다. 또한, 출력 배분 결정 수단(15)에는, 잔존 용량 센서(24)로 얻을 수 있는 배터리 잔존 용량(SOC)과, 요구 토크 산출 수단(14)으로 설정된 요구 합계 토크(T)를 변수로 하여, 엔진(1)과 모터(2)와의 출력 배분을 설정하는 출력 배분 설정 맵(도시 생략)이 마련되어 있고, 이 맵으로부터, 엔진(1) 및 모터(2)의 출력 배분(토크 배분 또는 비율)이 설정되도록 되어 있다. 또, 이 출력 배분 설정 맵에서는, 기본적으로는 배터리(6)의 잔존 용량(SOC)이 낮아질수록 엔진의 출력 배분을 높게 설정하는 특성으로 설정되어 있다.
이와 같이 하여 출력 배분이 결정되면, 요구 토크 산출 수단(14)으로 산출된 구동원(8)의 요구 토크(T)와 상기한 출력 배분을 기초로 하여, 엔진(1)의 목표 토크(Te) 및 모터(2)의 목표 토크(Tm)가 각각 설정되도록 되어 있다.
또한, 상술한 바와 같이 하여 엔진 목표 토크(Te) 및 모터 목표 토크(Tm)가 설정되면, 이 중 엔진 목표 토크(Te)가 ECU(12)에 입력되도록 되어 있고, ECU(12)에서는 상기 엔진 목표 토크(Te)를 출력하기 위한 인젝터 구동 시간이 설정(또는 산출)되도록 되어 있다. 이에 의해, ECU(12)에서 설정된 인젝터 구동 시간으로 인젝터(10)가 구동되고, 엔진 출력 토크가 목표 토크(Te)가 되도록 엔진(1)이 제어된다.
또한, 모터 목표 토크(Tm)가 설정되면,이 모터 목표 토크(Tm)가 MCU(13)에 입력되어, 이 목표 토크(Tm)가 되도록 인버터(5)의 작동이 제어되도록 되어 있다. 그리고 이에 의해 모터 출력 토크가 목표 토크(Tm)가 되도록 모터(2)가 제어된다.
그런데, 여기까지는 모터(2)가 구동원으로서 기능하는 경우에 대해 설명했지만, 이 모터(2)는 배터리(6)의 잔존 용량(SOC)이 제1 소정값(예컨대 33 ％) 이하까지 저하하면, 발전기로서 기능을 하여 배터리(6)를 충전하도록 되어 있다.
즉, 도2에 도시한 바와 같이 잔존 용량 센서(24)로 얻게 된 정보는, 상기 출력 배분 결정 수단(15) 이외에도, ECU(12), MCU(13) 및 인버터(5)로 이루어지는 배터리 충전 수단(41)에 입력되도록 되어 있고, 배터리 충전 수단(41)에서는 이하의 조건이 전부 성립되면, 엔진(1)에 의해 모터(2)를 구동하여 배터리(6)를 충전하는 제어(이하, 발전 제어라 함)를 실행하도록 되어 있다.
·잔존 용량 센서(24)로 검출된 잔존 용량(SOC)이 상기 제1 소정값 이하.
·차량이 정지하고 있다(차속 = 0).
또, 이들의 조건이 모두 성립한 경우를, 이하에서는 충전 시작 조건이 성립되었다고 한다. 그리고 충전 시작 조건이 성립된 경우에는, 변속기 컨트롤러 및 클러치 컨트롤러(모두 도시 생략)에 의해 변속기(4)는 중립(Neutral)으로 유지되는 동시에, 클러치(3)는 접속 상태로 보유 지지된다. 그리고 ECU(12)에 의해, 엔진(1)의 운전 상태가 발전에 적합한 운전 상태로 제어되는 동시에, 모터(2)가 발전기로서 기능을 하도록 MCU(13)에 의해 인버터(5)가 제어되도록 되어 있다.
이에 의해, 엔진(1)이 운전되면 이 엔진(1)의 구동력은 클러치(3)를 거쳐서 모터(발전기)(2)로 전달되고, 이때 발생한 전력이 배터리(6)에 충전되도록 되어 있다. 또, 이때는 변속기(4)가 뉴트럴하게 되어 있으므로 차량으로 구동력이 전달되는 일은 없다.
또한, 이하의 조건 중 어느 하나가 성립되면, 상술한 발전 제어가 종료 또는 중지된다.
·배터리(6)의 잔존 용량(SOC)이 제2 소정값(예컨대 35 ％) 이상이 되었다.
·변속기(4)가 주행단으로 변속되었다.
·차속이 검출되었다.
또, 상기 조건 중 어느 하나라도 성립한 경우를, 이하 충전 종료 조건이 성립되었다고 한다. 또한, 상술한 각 조건 중, 배터리(6)의 잔존 용량(SOC)이 제2 소정값이 된 경우에는, 엔진(2)에 의한 발전에 의해 배터리(6)의 잔존 용량이 충분히 회복되었다고 판정하여 발전 제어를 종료하는 것이며, 변속기(4)가 주행단으로 변속된 경우 및 차속이 검출된 경우에는, 발전 제어의 전제 조건(즉, 차량 정차 중)이 성립되지 않게 되어 발전 제어를 중지하도록 되어 있다.
그런데, 본 장치의 시스템 관리 수단(11)에는 배터리 충전 수단(41)에 의한 배터리(6)에의 충전을 금지하는 충전 금지 수단이 마련되어 있다. 구체적으로는, 상기 충전 시작 조건이 성립된 경우라도, 상술한 필터(33)가 강제 재생 중이라고 판정된 경우에는 발전 제어가 금지되도록 되어 있다.
이것은 주로 이하의 이유에 의한 것이다. 즉, 정차 중에 엔진(1)에 의해 모터(2)를 발전기로서 구동하면, 엔진(1)은 모터(발전기)(2)를 구동하는 만큼만 부하가 커지기 때문에, 그만큼 연료 분사량이 증대하게 된다. 연료 분사량이 증가하면, 공연비가 저하(즉, 공기 과잉률이 저하, 즉 농후화)되므로, 배기 가스 중의 산소 농도도 저하하게 되어, 필터(33)로 공급되는 산소량이 저하된다.
여기서, 필터의 강제 재생 시의 재생 시간은 필터(33)에 공급되는 산소량에 의해 변화된다. 즉, 산소 공급량이 충분하지 않으면 필터(33) 내에 있어서의 PM의 연소(산화)가 촉진되지 않아 강제 재생 시간이 길어지고, 산소 공급량이 충분하면 PM의 연소가 빠르게 행해져 강제 재생 시간이 짧아진다. 또한, 강제 재생 시에는 상술한 바와 같이 주 분사 후에 포스트 분사를 하기 때문에, 연료 소비량이 통상의 운전 상태보다도 많아져 있다. 이로 인해, 강제 재생 시간이 길어질수록 연비가 악화된다.
따라서 발전 제어와 필터(33)의 강제 재생이 동시에 실행되면, 필터(33)에 공급되는 산소량이 저하되고, 이에 기인하여 강제 재생 시간이 길어져, 이 결과 포스트 분사의 시간이 증대하여 연비가 악화하게 되는 것이다.
그래서, 본 장치에서는 필터(33)가 강제 재생 중인 경우에는, 가령 충전 시작 조건이 성립된 경우라도, 발전 제어를 금지하고 있는 것이다. 또, 본 실시 형태에서는 충전 금지 수단은 배터리 충전 수단(41)이 그 기능을 겸용하고 있다.
그리고 이와 같이 필터(33)의 강제 재생 시에 발전 제어를 금지함으로써, 엔진(1)의 부하를 줄일 수 있어, 이만큼 연료 분사량을 줄일 수 있게 되어, 산소 과잉률을 증대시킬(희박화시킴) 수 있다. 이에 의해, 배기 가스 중의 산소 농도를 높일 수 있으므로, 필터(33)에 공급되는 산소량이 증대하여, 필터(33)의 강제 재생 시간의 단축을 도모할 수 있는 것이다. 따라서 포스트 분사를 행하는 시간이 줄어 연비가 향상된다고 하는 이점이 있다.
그런데, 시스템 관리 수단(11)에는, 이하의 조건이 모두 성립되었을 때에, 모터(2)를 구동하여 엔진(1)의 출력을 어시스트하는 강제 재생 시 어시스트 수단도 마련되어 있다. 또, 본 실시 형태에서는 강제 재생 시 어시스트 수단에 대해서도 배터리 충전 수단(41)이 그 기능을 겸용하고 있다.
·차량 정차 중
·강제 재생 실행 중
·배터리(6)의 잔존 용량(SOC)이 제3 소정값(예컨대 65 ％) 이상
또, 이들의 조건이 모두 성립된 경우를 강제 재생 어시스트조건이 성립되었다고 한다. 그리고 이러한 강제 재생 어시스트 조건이 성립되었을 때에, 모터(2)를 구동하여 엔진(1)의 운전을 어시스트함으로써, 엔진(1)의 부하가 더욱 저감되어 연료 분사량이 저하되고, 이에 의해 더욱 공기 과잉률을 증대시켜 필터(33)의 강제 재생 시간의 단축을 한층 더 도모할 수 있는 것이다.
또, 제3 소정값으로서는 배터리(6)가 만충전에 가까운 SOC가 바람직하다. 이러한 SOC이면, 엔진(1)을 어시스트하므로 모터(2)를 구동해도 큰 SOC의 저하를 초래하는 일이 없다.
그런데, 본 실시 형태의 하이브리드 차량은 소정의 엔진 정지 조건이 성립되면 엔진(1)의 운전을 자동 정지하는 동시에, 상기 소정의 엔진 정지 조건과는 다른 소정의 엔진 재시동 조건이 성립되면 엔진(1)를 재시동시키는, 소위 아이들 스톱 개시(ISS) 기능을 구비하고 있다. 또, 이러한 ISS 기능을 갖는 차량을 ISS 차량이라고도 한다.
이로 인해, 시스템 관리 수단(11)에는 도2에 도시한 바와 같이, 엔진(1)의 운전을 자동 정지시키는 자동 정지 수단(51)과, 엔진(1)의 운전을 재시동시키는 재시동 수단(52)을 갖는 ISS 기능부(50)가 마련되어 있다. 또한, 도시하지 않았지만, 이들의 자동 정지 수단(51) 및 재시동 수단(52)에는 엔진 회전수 센서(21)나 잔존 용량 센서(24) 이외에도, 차속 센서(도시 생략)나 변속단을 검출하는 기어 포지션 센서 등이 접속되어 있고, 이들의 센서로부터의 정보를 기초로 하여 엔진의 정지 조건이 성립되면, 자동 정지 수단(51)에서는 ECU(12)에 엔진 정지 신호를 보내어, 인젝터(10)의 구동을 정지함으로써 엔진(1)을 자동적으로 정지시키도록 되어 있다.
또한, 각 센서로부터의 정보를 기초로 하여, 엔진 재시동 조건이 성립되면, 재시동 수단(52)에서는 ECU(12)로 재시동 신호를 보내어, 도시하지 않은 스타터 모터를 작동시켜 엔진(1)을 재시동시키도록 되어 있다. 또, 모터(2)에 스타터 모터의 기능을 겸용시켜도 좋다.
또, 이 ISS 기능 자체는 종래부터 널리 알려진 것이므로, 엔진 정지 조건 및 엔진 재시동 조건에 대해서는 설명을 생략한다.
또한, 본 장치에는 엔진 정지 조건이 성립되어 있어도 자동 정지 수단(51)에 의한 엔진(1)의 운전 정지를 금지하는 자동 정지 금지 수단(53)이 마련되어 있다. 여기서, 이 자동 정지 금지 수단(53)은 강제 재생 수단(35)으로부터의 정보를 기초로 하여, 필터(33)의 강제 재생이 실행되고 있다고 판정되면, 가령 엔진(1)의 정지 조건이 성립하고 있는 경우라도, 자동 정지 수단(51)에 의한 엔진(1)의 운전 정지를 금지하여, 엔진(1)의 운전을 계속시키도록 되어 있다.
이것은, 상술한 바와 같이 필터(33)의 강제 재생 시에는 주 분사 후에 포스트 연료 분사를 하고, 이 포스트 연료 분사의 미연 연료를 산화 촉매(32)로 산화 반응(연소)시켜, 이때의 반응열에 의해 필터(33) 내의 PM을 연소시켜 필터(33)를 재생하고 있기 때문이며, 필터(33)의 강제 재생 시에는 엔진(1)이 운전 상태인 것이 필수적인 조건이 되기 때문이다.
그래서 필터(33)의 강제 재생 시에는, 자동 정지 수단(51)으로 엔진(1)의 정지 조건이 성립되어 있다고 판정되더라도, 자동 정지 금지 수단(53)에 의해 엔진(1)의 운전 정지를 금지하도록 하고 있는 것이다.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 하이브리드 차량의 모터 제어 장치는 상술한 바와 같이 구성되어 있으므로, 그 작용에 대해 도3의 흐름도를 이용하여 설명하면 아래와 같아진다.
이 흐름도는 차량의 정지를 검출하면 이 차량 정지를 트리거에 개시하는 것이며, 차량이 정지하면, 우선 필터(33)의 상태가 강제 재생 중인지 여부를 판정한다(단계 S11). 그리고 강제 재생 중이 아니라고 판정된 경우에는, 배터리의 잔존 용량(SOC)을 검출하여, SOC가 제1 소정값(예컨대 33 ％) 이하인지를 판정한다(단계 S12).
그리고 SOC가 제1 소정값 이하이면, 발전 제어가 실행된다(단계 S13). 즉,이 경우에는 배터리(6)의 충전이 연비 향상보다도 우선되므로, 엔진(1)에 의해 모터(2)가 구동되는 동시에, 모터(2)를 발전기로서 작동시킴으로써, 엔진(1)의 구동력이 전력으로 변환되어, 이 전력이 배터리(6)에 축적된다.
한편, SOC가 제1 소정값보다도 크면, 통상의 아이들 운전이 행해진다(단계 S14). 또, 이때에 소정의 엔진 정지 조건이 성립되어 있으면, ISS 기능에 의해 엔진(1)이 자동 정지한다.
또한, 단계 S11에 있어서 강제 재생 중이라 판정된 경우에는, 다음에 SOC가 제3 소정값(예컨대 65 ％) 이상인지 여부를 판정한다(단계 S15). 그리고 SOC가 제3 소정값 미만이면, 발전 제어를 금지하여 배터리(6)에의 충전을 금지한다(단계 S16). 그리고 포스트 분사 등의 강제 재생에 적합한 운전 상태에서 엔진(1)을 운전한다(단계 S17).
따라서, 이 경우에는 필터(33)의 강제 재생 시에 발전 제어를 금지함으로써, 엔진(1)의 부하를 줄일 수 있어, 연료 분사량을 줄일 수 있다. 이에 의해, 산소 과잉률을 증대시켜 배기 가스 중의 산소 농도를 높일 수 있고, 필터(33)에 공급되는 산소량이 증대하여, 필터(33)의 재생 시간의 단축을 도모할 수 있다.
또한, SOC가 제3 소정값 이상이면, 모터(2)를 구동하여 엔진(1)의 운전을 어시스트한다(단계 S18). 즉, 이 경우에는 차량 정차 중, 또한 필터(33)의 강제 재생 중, 또한 SOC가 제3 소정값 이상의 강제 재생 어시스트 조건이 성립된 경우이며, 이때에는 모터(2)를 구동하여 엔진(1)의 운전을 어시스트함으로써, 엔진(1)의 구동 부하가 더욱 저감되어 연료 분사량을 저감시킬 수 있다. 이에 의해, 공기 과잉률이 더욱 증대하여, 필터(33)의 강제 재생 시간이 대폭 단축된다.
이상 상술한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 하이브리드 차량의 모터 제어 장치에 따르면, 차량 정차 중으로, 또한 강제 재생 실행 중이며, SOC가 제3 소정값 미만이면, 발전 제어가 금지되므로 엔진(1)의 부하를 저감하여 공기 과잉률을 증대시킬 수 있고, 필터(33)의 강제 재생 시간이 단축되어, 연비가 향상된다고 하는 이점이 있다.
또한, SOC가 제3 소정값 이상이면, 모터(2)를 구동하여 엔진(1)의 운전을 어시스트함으로써, 엔진(1)의 부하가 더욱 저감되어 공기 과잉률을 더욱 증대시킬 수 있다. 따라서 필터(33)의 강제 재생 시간을 더욱 단축시킬 수 있어, 연비가 훨씬 향상된다고 하는 이점이 있다.
또한, 필터(33)의 강제 재생 시에는, 자동 정지 금지 수단(53)에 의해 엔진(1)의 운전 정지가 금지되므로, 필터(33)의 강제 재생 중에 엔진(1)이 정지하는 사태를 확실하게 회피할 수 있다고 하는 이점이 있다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 상술한 실시 형태에 한정되는 것이 아닌, 본 발명의 취지를 일탈하지 않은 범위에서 여러 가지의 변형이 가능하다. 예컨대, 본 발명은 도4에 도시한 바와 같이, 엔진(1)과 모터(2)를 인접하여 설치하고, 모터(1)와 변속기(4) 사이에 클러치(3)를 개재 장착시킨 하이브리드 자동차에 적용해도 좋다.
본 발명의 하이브리드 차량의 모터 제어 장치에 따르면, 정차 시에 강제 재생이 시작될 때에는, 배터리의 충전이 금지되므로 엔진 부하의 증대를 억제할 수 있다. 따라서 연료 분사량이 증대하는 사태를 회피할 수 있어, 공기 과잉율의 저하를 초래하는 일이 없어, 배기 가스 중의 산소 농도의 저하를 방지할 수 있다. 이로 인해, 강제 재생 시에 필터에 다량의 산소를 공급할 수 있어, 강제 재생 시간의 단축을 도모할 수 있다. 그리고 이와 같이 강제 재생 시간의 단축을 도모함으로써 포스트 분사를 하는 시간이 단축되어 연비의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 배터리의 충전율이 소정값보다 높은 경우에는, 모터에 의해 디젤 엔진의 출력이 어시스트되므로, 엔진의 부하가 더욱 저하되어, 공기 과잉율을 다시 높이는 것이 가능하다. 이에 의해, 배기 가스 중의 산소 농도가 높아져, 강제 재생 시에 필터에 공급되는 산소량을 증대시킬 수 있어 재생 시간의 저감을 한층 더 도모할 수 있다. 따라서 한층 더 연비의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 강제 재생이 실행되고 있을 때는 엔진의 자동 정지(아이들 스톱)가 금지되므로, 필터의 강제 재생 중인 엔진 정지를 확실하게 회피할 수 있다.

Claims (4)

  1. 삭제
  2. 차량에 탑재된 디젤 엔진과,
    상기 차량에 탑재된 모터와,
    상기 모터에 전력 공급 가능하게 접속된 배터리와,
    상기 디젤 엔진의 배기 가스 중의 입자형 물질을 포집하는 필터와,
    상기 필터를 강제 재생시키는 강제 재생 수단과,
    상기 배터리의 충전 상태를 기초로 하여 상기 디젤 엔진의 출력을 전력으로 변환하여 상기 배터리를 충전하는 배터리 충전 수단과,
    상기 강제 재생 수단에 의한 강제 재생의 실행 시에는, 상기 배터리 충전 수단에 의한 상기 배터리에의 전력 공급을 금지하는 충전 금지 수단을 구비하고,
    상기 차량이 정차 중이며, 상기 강제 재생 수단에 의한 강제 재생이 실행 중이며, 또한 상기 배터리의 충전율이 소정값보다 높은 경우에는, 상기 모터에 의해 상기 디젤 엔진의 출력을 어시스트하는 강제 재생 시 어시스트 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 모터 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서, 소정의 엔진 정지 조건을 만족시키면 상기 디젤 엔진의 운전을 자동 정지하는 자동 정지 수단과,
    상기 강제 재생이 실행되고 있을 때는 상기 자동 정지 수단에 의한 운전 정지를 금지하는 자동 정지 금지 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 모터 제어 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 디젤 엔진의 출력축은 클러치를 거쳐서 상기 모터의 입력축에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 모터 제어 장치.
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