KR100823912B1 - 하이브리드 전기자동차의 미립자 필터 재생 제어방법 - Google Patents

하이브리드 전기자동차의 미립자 필터 재생 제어방법 Download PDF

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Abstract

하이브리드 전기차량의 배경에서 미립자 필터 또는 트랩의 재생방법은 필터의 배압을 측정하는 단계와, 상기 배압이 특정값을 초과할 때 배기가스 온도를 증가시켜 재생에 도움이 되도록 상기 엔진 파라미터를 조정하는 단계를 포함한다. 그 하나의 방법으로, 엔진속도 및 부하는 특정 목표값을 향해 모두 재설정된다. 엔진부하가 배터리 등의 에너지 저장장치를 포함하는 다른 방법에서는 부하를 증가시키는 단계는 배터리 전하 레벨 설정점을 증가시키는 단계를 포함한다. 부가적으로 배터리가 더 많은 전하를 허용할 수 없는 배터리의 상황에 있어서는 전력소모 저항이 전원에 결합되어 부하를 증가시킨다. 또 다른 방법에서는 전기저항의 사용은 재생중에 필터의 온도에 따라 만들어진다.
하이브리드 전기자동차, 미립자 필터, 배기가스, 배압신호, 필터 컨트롤

Description

하이브리드 전기자동차의 미립자 필터 재생 제어방법{REGENERATION CONTROL OF PARTICULATE FILTER, PARTICULARLY IN A HYBRID ELECTRIC VEHICLE}
도 1은 내연기관의 배출가스가 여과되거나 포획되는 본 발명의 특징에 따르는 하이브리드 내연/전기구동 자동차의 단순 블록도.
도 2는 본 발명의 목적을 달성하기 위해 고려될 수 있는 컴퓨터 로직의 1형태를 설명한 단순 흐름도.
도 3은 필터온도에 적어도 부분적으로 종속되도록 수정된 로직의 흐름을 갖는 도 2 배열의 부분 단순 블록도.
도 4는 파라미터로서 배기온도를 갖는 커민스 디젤 엔진에 있어서 엔진속도에 대한 엔진 토크의 도면.
도 5는 로직의 약간 다른 실시예에서 도 2의 흐름도의 일부분에서의 보다 상세한 흐름을 나타낸 단순 흐름도.
본 발명은 공기오염의 감축에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 차량 배기가스의 미립자 여과에 관한 것이다.
근래들어 공기 청정도가 사회적으로 중요하게 부각되었으며, 정부의 법령은 공장, 생산시설과 항공기 및 기타 자동차로부터 배출되는 유해물질을 강제로 규제하고 있다. 승용차 배기가스에 관한 법령은 질소 산화물, 탄화수소 및 일산화탄소의 방출뿐 아니라 소위 온실가스의 방출 환경에서 비롯되었다. 트럭과 버스의 배기가스는 보다 엄격해져 가는 법령의 적용을 받고 있다. 또한 최근에는 석유기반의 액체탄화수소 연료에 대한 전세계적인 수요로 인해 연료가격이 인상되고 있기 때문에 연료의 절약이 보다 중요하게 되어가고 있다. 증가되는 연료에 대한 절약은 연쇄적으로 여행 마일당 배기가스의 배출을 감축시키는 경향이 있다.
배기가스를 감축시키고 효과적으로 연료를 절감시키기 위한 방법으로서는 전기적으로 구동되는 자동차, 트럭 및 버스를 이용하는 방법이 있다. 그러나 전기적으로 구동되는 차량은 비교적 짧은 가동범위를 갖는 경향이 있고, 가열 및 공기조절이 어려우며, 모든 점에서 경제적이 아니다. 전기적으로 구동되는 이러한 차량과 관련된 일부 문제점을 극복하기 위한 다른 기술로는 하이브리드 내연/전기 구동기술을 이용하는 방법이 있다. 이 기술에서는 내연기관이 발전기를 구동시켜 배터리를 재충전하기 위한 전기를 생성하고, 배터리에 의해 적어도 부분적으로 전력이 공급되는 전기모터에 의해 차량이 구동된다. 전기저장을 위한 전기화학적 배터리의 성능에 접근하기 위해서는 소위 울트라커패시터(ultracapacitor)가 예상되지만 장래에 이용가능한 것을 알 수 있다.
하이브리드 전기차량의 장점은 전력을 발생하는 내연기관이 차량의 구동 휘 일과 분리되어 있으므로 엔진이 적어도 짧은 기간에 차량속도와 별개인 속도로 가동할 수 있다는 것이다. 이것은 엔진이 탁월한 연료절감과, 신뢰성 및 배기가스 제어를 위해 선택되는 속도로 동작될 수 있게 해준다.
차량응용분야에 사용되는 엔진의 배기가스를 감축시키기 위해서는 개선된 기술이 필요하다.
본 발명의 제 1 특징에 따르는 방법은 미립자 발생 내연기관과 관련되는 재생 미립자 필터 또는 "트랩(trap)"을 클리닝하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 상기 내연기관으로부터 배기가스를 상기 재생미립자 필터를 통과시켜 상기 필터 유출물 또는 출력가스로부터 미립자물질을 제거하는 단계를 포함한다. 배압신호가 발생되며, 이 배압신호는 필터의 평균 배압을 나타낸다. 평균배압을 나타내는 배압신호 발생단계는 일련의 순간 배압신호를 발생하고 그 신호를 공지의 방법으로 적분하여 평균을 산출한다. 배압신호가 미리 결정된 임계값에 도달하면, 내연기관은 그 범위중의 낮은 부분의 속도로 또는 그 속도를 지향하여 설정되고, 엔진로딩이 증가되어 내연기관 배기가스의 온도가 상승하고, 필터의 온도가 증가하여 필터의 재생을 돕는 경향이 있다.
본 발명의 다른 방법에서는 로딩을 증가시키는 단계는 증가된 전기에너지를 발생시키기 위하여 상기 엔진에 의해 전력이 공급되는 전기에너지 변환기를 조정하는 단계와, 상기 증가된 전기 에너지를 전기 부하에 공급하도록 결합하는 단계를 포함한다. 이 방법에서, 상기 증가된 전기에너지를 공급하도록 결합하는 단계는 상 기 증가된 전기에너지의 적어도 일부분을 저항성 소모장치에 공급하도록 결합하는 단계를 포함한다. 저항성 소모장치의 실시예는 이산 저항기이다. 이 방법의 또 다른 버전에서 상기 증가된 전기에너지의 적어도 일부분을 공급하도록 결합하는 단계는 상기 증가된 전기에너지의 적어도 일부를 배터리 또는 울트라커패시터 등의 트랙션 에너지 저장장치에 공급하도록 결합하는 단계를 포함한다.
특히 본 발명의 유익한 방법에서는 제 1 임계값보다 낮은 레벨의 배압인 제 2 임계값이 공급된다. 이 임계값 이상으로 트랙션 에너지 저장장치는 낮은 에너지 레벨을 나타내는 설정점으로 충전되므로 증가된 부하에 기인하는 에너지는 과충전없이 트랙션 저장장치에 저장될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에서, 증가된 로딩을 제어하는 단계는 필터온도의 적어도 부분적 제어하에서 달성된다.
발명의 상세한 설명
도 1에서, 차량 하이브리드 전기구동 시스템(10)은 발전기(14)를 구동시키는 회전 출력축(12s)을 갖는 내연기관(12)을 포함한다. 일반적으로 하이브리드 전기 목적의 현재 발전기는 AC(교류) 발전기이지만 직류 발전기가 일부 마이너 시스템 변경부와 함께 사용될 수 있다. 당해 기술분야의 기술자라면 교류전압과 교류전류가 관련된 용어이고, 일반적으로 원동력이나 동력전압없이 전류가 존재할 수 없다는 것을 알 수 있을 것이다. 발전기(14)에 의해 생성되는 교류전류 또는 교류전압은 종래부터 알려져 있는 바와 같은 파워핸들링 전기 컨트롤러(16)에 인가된다. 이 전기 컨트롤러(16)는 전력 스위치들을 포함하며, 이 전력 스위치들은 교류전류 유도모터(18), 교류전류 발전기 및 배터리나 다른 전기에너지 저장장치(22) 사이에 직류전압 또는 교류전압이 형성되게 하기 위해 제어되거나 스위칭된다. 모터(18)는 휘일(20)로서 도시된 바와 같은 차량의 적어도 하나의 구동휘일에 기계적으로 결합된다. 전기 컨트롤러(26)는 당해 기술분야에서 이미 알려져 있는 바와 같이, 다른 것들 중에서도 모터에 인가되고 모터에서 출력되는 파워의 양을 제어하고 구동 토크 또는 다이내믹한 제동을 위해 전기장 지향방식으로 파워 컨트롤러(16)의 동작을 제어한다. 전기 컨트롤러(26)는 또한 엔진동작을 모니터링하고, 제어신호를 엔진이 응답하는 곳에 제공하기 위한 신호경로(38)에 의해 내연기관(12)과 상호작용한다. 전기 컨트롤러(26)는 또한 블록 42로 도시된 발조작 토크요구 "가속기"(액셀레이터)와 발조작 브레이크 등의 사용자 제어에 상호작용하여, 엔진 및 시스템 동작의 표시를 운전자에게 제공할 수 있다.
도 1에서, 내연기관(12)은 28로서 표시된 배기 파이프에 배기가스를 생성시킨다. 배기 파이프(28)는 배기가스를 재생식 미립자 필터 또는 트랩(30)의 입력포트(30i)로 인도한다. 여과된 배기 유출물은 그 출력포트(30o)에 의해 필터(30)를 떠난다. 당해 기술분야의 기술자라면 재생식 미립자 필터가 배기가스 내부에 포함된 입자를 포획하는 경향이 있으므로, 여과된 유출물은 그것이 엔진을 떠날 때의 배기가스보다 더 깨끗하게 된다는 것을 알고 있다. 이러한 필터는 예컨대, 다공성의 세라믹 벌집물질로 제조될 수 있으므로, 배기가스는 입력부에서 출력부로 통과할 수 있지만 적어도 일부 미립자 물질의 뒤에 남게 된다. 이러한 미립자 물질의 퇴적물은 결과적으로 필터를 막을 수 있어 필터를 손상시킬 수 있다. 비재생식 필터는 정기적으로 클리닝되어야 한다. 그러나 차량의 상황에서 정기적인 클리닝은 차량이 서비스를 받아야만 되고 클리닝 비용이 고가이기 때문에 불편할 수 있다. 대조적으로 재생식 필터는 입자물질이 연소되거나 증발하는 온도까지 그 입자물질을 가열함으로써 클리닝될 수 있다. 재생식 필터를 갖는 차량의 통상적인 사용시, 적당한 부하에서 완전 부하까지의 도로속도에서의 운전은 충분히 높은 온도의 배기가스를 발생시켜 필터온도를 재생온도 이상으로 상승시킨다. 따라서 도로속도에서의 운전은 일반적으로 미립자 필터를 재생하거나 클리닝하기에 충분하다. 일부 재생필터는 필터를 적합한 재생온도까지 가열하는데 도움을 주는 전기적 가열소자를 사용한다.
택시, 운송버스, 도시 배송차량 등의 일부 종류의 차량운전은 많은 공회전과 단기간의 가속, 종종 급가속을 포함하는 동작사이클을 갖는다. 이러한 환경하에서 정상적인 도로속도는 자주 발생하지 않으며, 미립자 필터는 장기간의 고속도로 주행 차량의 경우에서처럼 재생되지 않는다. 그러므로 정지와 진행동작의 체제는 정상적인 동작 동안 장애물을 유발하는 경향을 갖는다. 이러한 장애물은 만약 계속 허용된다면 필터 흐름경로의 실효부를 축소시키는 경향이 있고, 이로 인해 필터의 장애물이 없는 부분에 온도상승을 일으키는 경향이 있다. 장애물이 발생하고 있거나 발생한 필터의 부분은 국부적으로 높은 온도로 되어 필터소자를 태워버리고 이로 인해 여과의 목적이 비효율적으로 된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 압력센서는 미립자 필터와 관련되어 적어도 미립자 값을 초과하는 평균 배압의 존재를 나타내는 신호, 바람직하게는 전기신호를 제공한다. 도 1 장치의 바람직한 실시예에서, 압력센서(34)는 필터(30)의 입력 부(30i) 부근의 파이프(28)에 결합되어 배압을 나타내거나 표시하는 전기신호를 생성한다. 배압을 나타내는 센서(34)로부터의 전기적인 신호는 필터 재생을 제어하기 위해 공급되는 컨트롤러(26)의 일부분(32)에 결합된다. 컨트롤러(26)의 일부분(32)은 본 발명의 하나의 버전으로 필터온도 또는 필터의 적어도 일부분의 온도를 나타내는 신호를 센서(36)로부터 수신한다.
도 2는 도 1의 필터 컨트롤러(32)의 로직이 취할 수 있는 형태를 나타낸 단순 흐름도이다. 도 2에서 로직은 시작 블록(210)에서 시작하여 블록(212)으로 진행한다. 블록(212)은 엔진의 정지시 압력센서의 초기 교정을 나타낸다. 표시된 압력은 모든 후속 압력측정에 대한 주위압력 또는 베이스라인으로서 취해지며 메모리에 저장된다. 로직은 블록(212)으로부터 블록(214)으로 진행하며, 블록(214)은 엔진의 시작을 나타내는 신호의 수신시까지의 지연이나 중지를 나타낸다. 이러한 신호가 수신되면 로직은 블록(214)으로부터 블록(216)으로 계속 진행되며, 블록(216)은 도 1의 센서(34)로부터의 압력신호의 샘플링을 나타낸다. 샘플링은 클록속도에서 존재하거나 루프에 의해 제어될 수 있으며, 적어도 배압의 비주기적인 샘플을 생성하여야만 한다. 블록(216)에 의해 제어되는 압력샘플은 시간 평균신호를 생성하기 위해 적분기에 공급된다. 시간평균은 도시에서 의무적인 위에서 암시된 구동사이클의 상황에서는 가속 및 감속의 적어도 수 사이클을 포함하도록 충분히 길어야 한다. 적분기(218)로부터 로직은 판정블록(220)으로 진행하고, 판정블록에서 도 1의 센서(34)로부터의 압력신호에 의해 나타나는 압력과 제 1 임계값 P1이 비교된다. 이 제 1 임계값 P1은 재생이 발생하거나 요구되는 압력을 나타내도록 의도된 압력 P2보다 다소 낮은 값이다. 배압값 P1 에서는 재생이 곧 발생할 것으로 생각된다. 제 1임계값보다 작은 배압의 값에서 로직은 아니오(NO) 출력에 의해 판정블록(220)을 출발하여 블록(236, 238)을 경유하여 종료블록(222)으로 진행한다. 종료블록(222)으로부터 로직은 로직 경로(224)를 통해 블록(216)으로 복귀하여 압력 샘플링을 계속한다.
결국, 차량의 동작이 계속됨에 따라 필터의 배압은 제 1 임계값에 도달할 것이고, 로직은 예(YES) 출력에 의해 도 3의 판정블록(220)을 떠나 재생이 임박하였음을 표시한다. 판정블록(220)의 예(YES) 출력으로부터 로직은 블록(226)으로 진행하고, 블록(226)에서는 도 1의 에너지 저장장치(22)에 저장되는 에너지 저장 목표값을 종합 컨트롤러(26)에 의해 달리 설정된 값보다 낮은 값으로 설정한다. 종합 컨트롤러(26)에 대한 적절한 구성은 당해 기술분야의 기술자에게 잘 알려져 있다. 이러한 목표에너지 저장의 재설정은 배터리의 에너지 양을 감축시키는 경향이 있으므로 재생이 시작될 때 에너지는 과충전없이 배터리에 저장될 수 있다.
도 2의 블록(226)으로부터 로직은 다음 판정블록(228)으로 진행하며, 이 블록에서는 평균 배압의 현재값과 제 2 임계값 P2가 비교된다. 여기에서 제 2 임계값은 재생이 시작되는 배압을 나타낸다. 만약 배압의 현재값이 제 2 임계값 P2보다 작으면, 로직은 아니오(NO) 출력에 의해 판정블록(228)을 떠나 종료블록(222)으로 진 행한다. 만약 배압의 현재값이 임계값 P2와 같거나 그 보다 크면, 로직은 예(YES) 출력으로 판정블록(228)을 빠져나가 경로(230i)를 경유하여 블록(230)으로 진행한다. 블록(230)은 도 1의 전기 컨트롤러(26)에 의해 제어되는 엔진속도 목표값의 재설정을 나타내고, 그 범위의 하위부분에 엔진을 설정한다. 도시에서의 사용을 위해 의도된 디젤 전기 하이브리드 합승자동차에 있어서 엔진속도의 정상적인 전체제어는 트랙션 배터리(traction battery)의 충전상태, 트랙션의 요구 및 기타의 요인에 따른다. 필터 컨트롤러(32)에 의해 생성되는 신호는 공회전시보다는 크지만 약 1/2속도보다는 작은 속도로 엔진속도를 구동하는 경향이 있다. 그러나 이 신호는 아직 컨트롤러(26)의 제어하에 있다. 합산, 승산 또는 감산에 의해 제어값을 재설정하는 구조는 잘 알려져 있다. 블록(230)으로부터 로직은 경로(230o)를 경유하여 블록(232)으로 진행한다. 블록(232, 234)은 엔진에 상당한 부하를 인가함을 나타낸다. 이것은 블록(232)에 의해 제안된 바와 같은 배터리의 목표 에너지 저장레벨 이상으로 설정함으로써, 또는 배터리(22)와 발전기(14)로부터의 전기에너지를 블록(234)에 의해 제안된 바와 같은 저항(24) 등의 전력 소모장치에 인가함으로써, 또는 가능하면 양자를 모두 실행함으로써 달성된다. 그리고 로직은 로직경로(234p)를 경유하여 종료블록(222)으로 진행한다. 증가된 부하의 인가와 동시에 공회전 속도 이상으로 증가되는 공회전 속도의 증가는 엔진속도가 공회전 속도 이하로 떨어지는 것을 방지해 준다. 증가된 부하의 인가와 동시에 보다 높은 속도로부터 엔진속도를 감소시키는 것은 그것이 달리 존재하는 것 이상으로 배기가스 온도를 증가 시키는 경향이 있다. 증가된 배기가스 온도는 필터온도를 발생온도 이상으로 상승시키는데 도움을 준다.
부하저항과 결합하는 블록(234)의 작용은 트랙션 배터리가 현재의 목표값 미만인 시나리오에서 발생하지만 재생 제동이 발생하므로 배터리를 충전하는 현재의 흐름은 그 최대값에 있다. 엔진 배기온도를 상승시키고 재생을 계속하기 위해서는 부하가 유지되어야 한다. 부하는 배터리를 충전시킴으로써 유지될 수 없기 때문에, 블록(234)에 의해 제안되는 바와 같은 저항(24)의 작용은 내연기관/발전기 조합(12, 14)의 전기부하를 유지하게 허용하는 것이다.
재생이 완료되면, 도 1의 필터(30)의 미립자 물질은 타서 없어지고 필터의 배압은 감소한다. 필터상의 배압이 제 2 또는 그 이상의 임계값 P2 밑으로 감소하면, 루프의 반복이 도 2의 로직블록(230, 232, 234)으로부터 벗어나는 로직으로 전환시키지만, 이들 3개의 블록이 재설정되지 않기 때문에 재생상태는 계속된다. 블록(230, 232, 234)에 의해 설정되는 조건의 재설정은 배압이 제 1 또는 그 이하의 압력 P1아래로 강하되었을 때에만 발생한다. 그 때, 루프의 논리반복은 판정블록(220)의 예(YES)출력으로부터 벗어나게 전환되어, 대신 아니오(NO) 출력으로 진행한다. 판정블록(220)의 아니오(NO) 출력으로부터, 로직은 도 1의 전기 컨트롤러(26)에 의해 완전히 제어하도록 엔진속도와 배터리 목표충전 레벨을 재설정하고, 또한 부하저항(24)을 분리하기 위해 블록(238)을 가로지른다. 그 후에, 로직은 미립자 물질의 축적에 의해 다시 예비발생 및 재생활성도가 발생할 때까지 블록(216, 218, 220, 236, 238, 222)과 경로(224)의 루프를 재개한다.
도 3에서, 판정블록(310)은 도 2의 블록(230, 232) 사이에서 연장되는 로직경로에 개재된다. 판정블록(310)은 도 1의 센서(36)에 의해 측정되는 바와 같은 필터온도와 적절한 필터 재생이 발생될 것으로 생각되는 위치에서의 온도를 나타내는 미리 결정된 온도 TR을 비교한다. 필터온도가 임계값 이상인 한, 로직은 예(YES)출력에 의해 판정블록(10)을 떠나 블록(234)을 바이패스한다. 감지된 필터온도가 적합한 것으로 생각되는 온도보다 낮으면, 로직이 블록(234)으로 진행하도록 하여 전력소모 저항과 결합하도록 함으로써 부하를 증가시킨다.
도 4는 파라미터로서 배기가스와 함께 커민스(Cummins) 디젤엔진에 대한 엔진속도 대 엔진토크의 구성도이다. 도 4에서, 각각의 등온선은 EF에서의 온도로 표시되어 있다. 도 4와 일반적으로 유사한 구성도는 앤도 제조사의 각각 상이한 유형의 디젤엔진에 대해 생성될 수 있다. 도 4의 것과 유사한 구성도의 디지털화되고 정량화된 표현은 도 1의 필터 컨트롤러(32)와 결합된 ROM 또는 등가의 메모리에 로딩되어 컨트롤러에 이용가능하다.
도 5는 약간 상이한 동작방식에서 도 2의 블록(230)에서 로직흐름의 일부를 세밀하게 나타낸 단순 흐름도이다. 도 5에 도시된 로직의 흐름도는 엔진속도와 부하를 제어할 뿐 아니라, 추가적으로 임계온도 또는 그 이상으로 엔진을 유지하기 위해 엔진속도와 차량 부하에 기초하여 엔진부하를 제어한다. 도 5의 로직은 도 1의 전기 컨트롤러(26)가 트랙션모터(18)에 입력되는 적어도 실제의 전력과, 사용되 는 필터에 필요한 최소 재생온도와, 차량이 이동하는지의 여부를 아는 것으로 가정한다. 도 5에서, 로직은 경로(230i)를 경유하여 블록(510)에 도달한다. 블록(510)은 공회전 속도를 초과하는 엔진속도의 디폴트값을 설정하는 것을 나타낸다. 도 4의 구성도를 참조하면, 부하가 인가될 때 엔진이 정지되는 것을 방지하도록 블록(510)은 예컨대, 차량이 이동하지 않을 때의 디폴트 엔진속도인 1000RPM의 선택을 나타낸다. 이 디폴트 엔진속도는 800RPM인 공회전 속도를 초과한다. 블록(510)으로부터 로직은 판정블록(512)으로 진행하고, 이 판정블록은 차량 전력소모를 검사하고, 도 1의 사용자 제어(42) 또는 전기에너지 입력모터(18)의 실제측정에 의해 발생된 모터 토크 요구신호로부터 판정될 수 있다. 블록(512)은 차량전력과 이용가능한 엔진파워를 비교한다. 이용가능한 엔진파워는 엔진속도와 엔진 토크의 곱이다. 엔진속도는 컨트롤러에 알려져 있으며, 엔진토크는 도 1의 발전기(14)에서 나오는 전력으로부터 결정될 수 있다. 전기 컨트롤러(26)는 배터리 충전을 위한 설정점을 유지하고, 원하는 전하를 유지하기 위해 배터리 요구를 조정한다. 모터 전력요구에 합산한 배터리 전력 요구는 종합 컨트롤러의 제어하에서 발전기에 의해 제공되므로, 임의의 주어진 발전기 속도에서 출력되는 발전기의 유한값이 될 것이고, 도 5의 필터 컨트롤러 로직은 발전기 요구와 엔진부하의 유한값을 찾을 것이다. 만약 차량요구가 이용가능한 전력보다 작으면, 로직은 아니오(NO) 출력에 의해 판정블록(512)을 출발하여 블록(514)으로 진행한다. 블록(514)은 디폴트 엔진속도와 현재의 부하를 나타낸다. 반면, 판정블록(512)이 차량 전력요구가 이용가능한 전력을 초과하는 것을 발견하면, 로직은 예(YES) 출력에 의해 블록(516)으 로 진행한다. 블록(516)은 등온선을 따라 이동하도록 필터에 프리로드(preload)되는 도 4의 정보를 이용하여 전력요구에 부합시키고 배기온도를 유지하기 위하여 엔진속도, 및 엔진동력의 증가를 나타낸다. 엔진 행정(engine travel)에 따르는 등온선은 원하는 재생온도를 초과하는 엔진 배기가스 온도가 낭비된 에너지를 나타내기 때문에 최소 재생온도 TR을 나타내는 하나인 것이 바람직하다. 재생온도 TR 은 필터 제조사에 의해 확정되지만 일반적으로 약 750EF에 대응하는 400EC의 부근이다.
당해 기술분야의 기술자에게 본 발명의 다른 실시예는 명백할 것이다. 예컨대, 만약 차량이 아프트식 레일(cog railway)이면, 구동휘일은 구동휘일보다는 스퍼기어(spur gear)일 것이다. 디젤엔진이 설명되었지만, 어떤 내연기관(엔진)이라도 사용될 수 있다. 필터의 온도는 재생이 특정온도에 도달할 때까지 증가된 엔진 로딩의 턴오프를 방지하기 위해 사용되는 것으로 설명되었으나 당해 기술분야의 기술자라면 그 온도가 증가된 로딩 설정점을 제어할 수 있도록 사용되어 재생중의 너무 낮은 온도 때문에 배기가스 온도가 상승할 것이라는 것을 알 수 있을 것이다.
따라서 일반적으로, 하이브리드 전기 차량의 경우에 있어서의 미립자 필터 또는 트랩의 재생방법은 필터의 배압을 측정하는 단계와, 측정된 배압이 배기가스 온도를 증가시켜 재생을 돕도록 특정값을 초과할 때 엔진 파라미터를 조정하는 단계를 포함한다. 하나의 모드로서, 엔진속도와 엔진부하는 둘다 특정 목표값을 향해 재설정된다. 엔진부하가 배터리와 같은 에너지 저장장치를 포함하는 다른 버전에서는 부하를 증가시키는 단계는 배터리 충전레벨 설정점을 증가시키는 단계를 포함한 다. 부가적으로 배터리가 더 많은 전하를 수용할 수 없는 상황에 대해서는 전력소모 저항이 전원에 결합되어 부하를 증가시킨다. 또 다른 버전에서, 전기저항의 사용은 재생중에 필터의 온도에 의존하게 된다.
보다 구체적으로, 본 발명의 특징에 따르는 방법은 미립자 발생 내연기관(12)과 관련된 재생식 미립자 필터 또는 트랩(36)을 클리닝하기 위한 것이다. 이 방법은 내연기관(12)으로부터의 배기가스를 재생식 미립자 필터(36)를 통해 통과시켜 필터(36) 유출물(31) 또는 출력가스로부터 미립자 물질을 제거하는 단계를 포함한다. 필터 배압신호(34)가 발생하며, 이 배압신호는 필터(36)의 평균 배압으로 나타낸다. 평균배압을 나타내는 배압신호를 발생하는 단계는 일련의 순간 배압신호(216)를 생성하는 단계(216)와, 그 신호를 공지의 방식으로 적분하여 평균을 산출하는 단계(218)에 의해 실행될 수 있다. 평균 배압신호가 미리 결정된 임계값(P2)에 도달하면, 내연기관(12)은 그 범위중 보다 낮은 부분에서의 속도로 설정되지만, 공회전 이상에서는 내연기관(12)의 로딩이 증가되어(230, 232, 234) 내연기관(12) 배기가스(31)의 온도가 증가하는 경향이 있으며, 필터(36)의 온도도 증가하여, 필터(36)를 재생하는데 도움을 주는 경향이 있다.
본 발명의 방법 중 특정모드에서는 로딩을 증가시키는 단계(230, 232, 234)는 증가된 전기 에너지를 생성하고, 증가된 전기에너지를 전기부하에 결합하기 위해(232, 234) 내연기관(12)에 의해 전력이 공급되는 전기에너지 변환기(14, 26)를 조정하는 단계를 포함한다. 이러한 모드의 버전으로서, 증가된 전기에너지를 결합 하는 단계(232, 234)는 증가된 전기에너지의 적어도 일부를 저항성의 방출디바이스에 결합하는 단계(234)를 포함한다. 저항성 방출디바이스의 실시예는 이산 저항이다. 이 모드의 다른 버전에서 증가된 전기에너지를 전기부하에 결합하는 단계(232, 234)는 증가된 전기 에너지의 적어도 일부를 배터리 또는 울트라커패시터 등의 트랙션 에너지 저장장치에 결합하는 단계를 포함한다.
특히 본 발명의 유익한 모드에서, 제 2 임계값(P1)이 제공된다. 이것은 먼저 언급한 임계값(P2)보다 낮은 레벨의 배압이다. 제 2 임계값 이상에서 트랙션 에너지 저장장치(22)가 그것이 달리 지향하는 것 보다 낮은 에너지 레벨을 나타내는 설정점으로 충전되므로, 증가된 부하에 기인하는 에너지는 나중에 과충전없이 트랙션 저장장치에 저장될 수 있다. 본 발명의 추가적인 실시예에서, 증가된 로딩을 제어하는 단계는 필터(36) 온도의 적어도 부분적 제어하에서 달성된다.
상술한 본 발명의 구성에 따라 배압신호가 미리 결정된 임계값에 도달하면, 내연기관은 그 범위중의 낮은 부분의 속도로 또는 그 속도를 지향하여 설정되고, 엔진로딩이 증가되므로 내연기관 배기가스의 온도가 상승하고, 필터의 온도가 증가하여 필터의 재생에 도움이 되는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (9)

  1. 미립자 발생 내연기관과 관련되는 재생 미립자 필터를 클리닝하는 방법에 있어서,
    상기 내연기관으로부터 배기가스를 상기 재생미립자 필터를 통과시켜 상기 필터 유출물로부터 미립자물질을 제거하는 단계와,
    상기 필터의 평균 배압을 나타내는 배압신호를 생성하는 단계와,
    상기 배압신호가 미리 결정된 임계값에 도달할 때 상기 내연기관을 그 범위중의 낮은 부분의 속도로 설정하고, 상기 배기가스의 온도가 상승되고 상기 필터의 온도가 증가되어 상기 필터의 재생이 촉진되도록 상기 내연기관의 로딩을 증가시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 로딩을 증가시키는 단계는 증가된 전기에너지를 발생시키기 위하여 상기 엔진에 의해 전력이 공급되는 전기에너지 변환기를 조정하는 단계와,
    상기 증가된 에너지를 전기부하에 공급하도록 결합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 증가된 전기에너지를 공급하도록 결합하는 단계는 상기 증가된 전기에 너지의 적어도 일부분을 저항성 소모장치에 공급하도록 결합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 증가된 전기에너지의 적어도 일부분을 공급하도록 결합하는 단계는 에너지를 부하 저항에 덤핑하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 증가된 전기에너지를 전기부하에 공급하도록 결합하는 단계는 상기 증가된 전기에너지의 적어도 일부를 트랙션 에너지 저장장치에 공급하도록 결합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 단계는 상기 증가된 전기에너지의 적어도 일부분을 트랙션 배터리(traction battery)에 공급하도록 결합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 배압신호의 상기 미리 결정된 임계값인 제 1 임계값보다 작은 상기 배압신호의 제 2 임계값에서 상기 트랙션 에너지 저장장치를 부분적으로 방전시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 필터의 적어도 일부분의 온도에 반응하여 상기 증가된 로딩을 제어하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 내연기관의 로딩의 증가는 토크속도 온도 등온선 부근에서 내연기관 동작을 유지하기 위하여 상기 차량의 트랙션 요구에 반응하여 수정되는 것을 특징으로 하는 방법.
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