KR101037375B1 - 하이브리드 차량, 하이브리드 차량의 제어방법, 하이브리드 차량의 제어 프로그램을 기록한 기록매체 - Google Patents

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Abstract

차량 외부로부터 충전 가능하게 구성된 하이브리드 차량(100)은, 배터리(B1)를 외부 상용 전원(55)과 전기적으로 결합하는 커넥터(50)와, 연료 증기를 흡수하는 흡수부와, 커넥터(50)에 의하여 축전장치가 외부 전원과 결합되어 있는 사이에, 흡수부를 연료 증기가 이탈하기 쉬운 상태로 활성화하는 활성화부를 구비한다. 흡수부는, 연료 증기를 흡착하는 캐니스터를 포함한다. 활성화부는, 배터리와 외부 전원의 적어도 한쪽으로부터 전력을 받아 캐니스터를 가열하는 히터를 포함한다, 하이브리드 차량은, 캐니스터에 대한 퍼지를 행하는 퍼지기구를 더 구비한다. 이것에 의하여, EV 주행 가능 거리를 짧게 하지 않고 연료 증발가스를 처리 가능한 하이브리드 차량을 제공할 수 있다.

Description

하이브리드 차량, 하이브리드 차량의 제어방법, 하이브리드 차량의 제어 프로그램을 기록한 기록매체{HYBRID VEHICLE, METHOD OF CONTROLLING HYBRID VEHICLE, AND RECORDING MEDIUM HAVING RECORDED THEREON CONTROL PROGRAM FOR HYBRID VEHICLE}
본 발명은, 하이브리드 차량, 하이브리드 차량의 제어방법, 하이브리드 차량의 제어 프로그램 및 그 프로그램을 기록한 기록매체에 관한 것이다.
최근에는, 환경을 배려한 자동차로서, 차륜의 구동에 모터와 엔진을 병용하는 하이브리드 자동차가 주목받고 있다. 이와 같은 하이브리드 자동차에서 외부로부터 충전 가능한 구성으로 하는 것도 검토되고 있다. 이와 같이 하면, 가정 등에 서 충전을 행함으로써 연료 보급에 주유소로 나가는 회수가 줄어 운전자에게 있어서 편리해짐과 동시에, 저렴한 심야 전력 등의 이용에 의해 비용면에서도 적합한 것도 생각할 수 있다.
일본국 특개평8-37703호 공보는, 외부 충전수단으로 충전할 수 있는 배터리와, 배터리로부터의 전력에 의해 차륜을 구동할 수 있는 구동용 전동기와, 차륜의 구동을 위해 사용되는 엔진과, 전동기 및 엔진의 작동을 제어하는 제어수단을 구비한 하이브리드 자동차를 개시한다.
이와 같이, 차량을 외부 전원으로부터 충전 가능한 구성으로 하고, 외부 전원으로부터 전지 충전을 빈번하게 행함으로써, 전지의 SOC(State Of Charge)를 항상 양호하게 유지하도록 하면, 엔진의 동작 빈도를 저하시킬 수 있다. 예를 들면, 엔진을 동작시키기 위하여 필요한 연료의 비용에 비하여, 외부 전력에 의한 충전을 행하기 위하여 필요한 비용이 낮은 경우에는, 이와 같은 충전조작이 행하여지는 경우가 상정된다.
그러나, 엔진을 장기간 동작시키지 않고 방치한 경우, 기온 등이 높으면 연료 베이퍼(연료 증기)가 현저하게 발생한다. 예를 들면 가솔린 엔진에서는, 가솔린 탱크 내에서 가솔린 증발가스가 다량으로 발생한다. 증발가스의 양을 차콜캐니스터 등으로 다 포집할 수 없는 양에 이르면, 이 증발가스는 대기 중으로 방출되게 되어, 보다 저공해의 차량을 실현한다는 하이브리드 자동차의 목적에 반하게 된다.
이와 같은 문제에 대하여, 예를 들면, 주행 중에 캐니스터를 히터 등으로 강제적으로 가열하여 강제 퍼지를 행하고, 연료 증기를 흡기에 혼입시켜 연소시키는 것을 생각할 수 있으나, 그 때의 히터의 소비전력에 의해 EV 주행 가능 거리가 단축되어서는, 차량으로서의 상품성을 저하시킨다.
본 발명의 목적은, EV 주행 가능 거리를 짧게 하지 않고 연료 증발가스를 처리 가능한 하이브리드 차량, 하이브리드 차량의 제어방법, 하이브리드 차량의 제어 프로그램 및 그 프로그램을 기록한 기록매체를 제공하는 것이다.
본 발명은, 요약하면, 차량 외부로부터 충전 가능하게 구성된 하이브리드 차량으로서, 축전장치와, 축전장치를 외부 전원과 전기적으로 결합하는 결합부와, 연료 증기를 흡수하는 흡수부와, 결합부에 의해 축전장치가 외부 전원과 결합되어 있는 사이에, 흡수부를 연료 증기가 이탈하기 쉬운 상태로 활성화하는 활성화부를 구비한다.
바람직하게는, 흡수부는, 연료 증기를 흡착하는 흡착제가 수용된 캐니스터를 포함한다. 활성화부는, 배터리와 외부 전원의 적어도 한쪽으로부터 전력을 받아 캐니스터를 가열하는 히터를 포함한다. 하이브리드 차량은, 캐니스터에 대한 퍼지를 행하는 퍼지기구를 더 구비한다.
더욱 바람직하게는, 하이브리드 차량은, 히터와 퍼지기구를 제어하는 제어장치를 더 구비한다. 제어장치는, 캐니스터의 포화도를 판단하여, 포화도가 제 1 값보다 클 때에 히터와 퍼지기구를 동작시킨다.
더욱 바람직하게는, 퍼지기구는, 부압(負壓)을 발생시키는 내연기관을 포함한다. 하이브리드 차량은, 히터와 퍼지기구를 제어하는 제어장치를 더 구비한다. 제어장치는, 다음회 차량 기동 시에 내연기관의 시동이 필요하다고 판단되어 있을 때에, 내연기관의 시동에 앞서 미리 히터를 동작시킨다.
더욱 바람직하게는, 하이브리드 차량은, 차량의 기동 시각을 검출 또는 추정하는 시각 결정부를 더 구비한다. 제어장치는, 검출 또는 추정된 기동 시각까지 승온이 완료되도록 히터를 동작시킨다.
본 발명은, 다른 국면에 따르면, 차량 외부로부터 충전 가능하게 구성된 하이브리드 차량의 제어방법으로서, 그 하이브리드 차량은, 축전장치와, 축전장치를 외부 전원과 전기적으로 결합하는 결합부와, 연료 증기를 흡수하는 흡수부와, 결합부에 의해 축전장치가 외부 전원과 결합되어 있는 사이에, 흡수부를 연료 증기가 이탈하기 쉬운 상태로 활성화하는 활성화부와, 흡수부로부터 연료 증기를 이탈시키는 퍼지기구를 포함한다. 제어방법은, 외부 전원으로부터 전력을 축전장치에 충전하는 단계와, 외부 전원으로부터 주어진 전력에 의해 활성화부를 동작시키는 단계와, 활성화부의 동작 개시 후에 퍼지기구를 동작시키는 단계를 구비한다.
본 발명은, 또 다른 국면에서는, 상기한 하이브리드 차량의 제어방법을 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록매체이다.
본 발명은, 또 다른 국면에서는, 상기한 하이브리드 차량의 제어방법을 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램이다.
본 발명에 의하면, 외부 충전 가능하게 하여 엔진의 기동 빈도가 낮아진 하이브리드 차량에 있어서, 연료 증발가스를 처리하여도 EV 주행 가능 거리가 짧아지지 않고도 된다는 효과가 얻어진다.
도 1은 본 실시형태에 관한 차량(100)의 개략 블럭도,
도 2는 도 1에 나타낸 인버터(20, 30) 및 모터 제너레이터(MG1, MG2)의 등가회로를 나타내는 회로도,
도 3은 제어장치(60)로서 컴퓨터를 사용한 경우의 일반적인 구성을 나타낸 도,
도 4는 도 1에 나타낸 제어장치(60)에 의한 충전 개시 판단에 관한 프로그램 의 제어구조를 나타내는 플로우차트,
도 5는 차량(100)의 엔진(4) 주변에 대하여 설명하기 위한 개략도,
도 6은 제어장치(60)가 퍼지 요구 플래그를 온/오프하는 제어를 설명하기 위한 플로우차트,
도 7은 외부로부터 충전이 행하여지고 있을 때의 캐니스터의 히터 가열에 대한 제어를 설명하기 위한 플로우차트,
도 8은 변형예에서의 차량과 충전장치의 구성을 나타낸 블럭도,
도 9는 변형예에서 주제어 ECU(314)가 실행하는 캐니스터 예열처리를 설명하기 위한 플로우차트이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 도면에서 동일 또는 상당부분에는 동일 부호를 붙이고 그 설명은 반복하지 않는다.
[전체구성]
도 1은, 본 실시형태에 관한 차량(100)의 개략 블럭도,
도 1을 참조하여, 이 차량(100)은, 배터리 유닛(BU)과, 승압 컨버터(10)와, 인버터(20, 30)와, 전원 라인(PL1, PL2)과, 접지 라인(SL)과, U상 라인(UL1, UL2)과, V상 라인(VL1, VL2)과, W상 라인(WL1, WL2)과, 모터 제너레이터(MG1, MG2)와, 엔진(4)과, 동력 분배기구(3)와, 차륜(2)을 포함한다.
이 차량(100)은, 차륜의 구동에 모터와 엔진을 병용하는 하이브리드 자동 차(Hybrid Vehicle)이다.
동력 분배기구(3)는, 엔진(4)과 모터 제너레이터(MG1, MG2)에 결합되어 이들 사이에서 동력을 분배하는 기구이다. 예를 들면 동력 분배기구로서는 선기어, 플래니터리 캐리어, 링기어의 3개의 회전축을 가지는 유성기어 기구를 사용할 수 있다. 이 3개의 회전축이 엔진(4), 모터 제너레이터(MG1, MG2)의 각 회전축에 각각 접속된다. 예를 들면, 모터 제너레이터(MG1)의 로터를 중공으로 하여 그 중심에 엔진(4)의 크랭크축을 통과시킴으로써 동력 분배기구(3)에 엔진(4)과 모터 제너레이터(MG1, MG2)를 기계적으로 접속할 수 있다.
또한, 모터 제너레이터(MG2)의 회전축은, 도시 생략한 감속 기어나 차동 기어에 의하여 차륜(2)에 결합되어 있다. 또 동력 분배기구(3)의 내부에 모터 제너레이터(MG2)의 회전축에 대한 감속기를 더 조립하여도 된다.
그리고, 모터 제너레이터(MG1)는, 엔진에 의해 구동되는 발전기로서 동작하고, 또한, 엔진 시동을 행할 수 있는 전동기로서 동작하는 것으로서 하이브리드 자동차에 조립되고, 모터 제너레이터(MG2)는, 하이브리드 자동차의 구동륜을 구동하는 전동기로서 하이브리드 자동차에 조립된다.
모터 제너레이터(MG1, MG2)는, 예를 들면, 3상 교류 동기 전동기이다. 모터 제너레이터(MG1)는 U상 코일(U1), V상 코일(V1), W상 코일(W1)로 이루어지는 3상 코일을 스테이터 코일로서 포함한다. 모터 제너레이터(MG2)는 U상 코일(U2), V상 코일(V2), W상 코일(W2)로 이루어지는 3상 코일을 스테이터 코일로서 포함한다.
그리고, 모터 제너레이터(MG1)는, 엔진 출력을 사용하여 3상 교류 전압을 발 생하고, 그 발생한 3상 교류 전압을 인버터(20)에 출력한다. 또, 모터 제너레이터 (MG1)는, 인버터(20)로부터 받는 3상 교류 전압에 의해 구동력을 발생하고, 엔진의 시동을 행한다.
모터 제너레이터(MG2)는, 인버터(30)로부터 받는 3상 교류 전압에 의해 차량의 구동 토오크를 발생한다. 또, 모터 제너레이터(MG2)는, 차량의 회생 제동 시, 3상 교류 전압을 발생하여 인버터(30)에 출력한다.
배터리 유닛(BU)은, 음극이 접지 라인(SL)에 접속된 축전장치인 배터리(B1)와, 배터리(B1)의 전압(VB1)을 측정하는 전압센서(70)와, 배터리(B1)의 전류(IB1)를 측정하는 전류센서(84)를 포함한다. 차량 부하는, 모터 제너레이터(MG1, MG2)와, 인버터(20, 30)와, 인버터(20, 30)에 승압한 전압을 공급하는 승압 컨버터(10)를 포함한다.
배터리(B1)는, 예를 들면, 니켈 수소전지, 리튬 이온전지, 납축전지 등의 2차 전지를 사용할 수 있다. 또, 배터리(B1) 대신 대용량의 전기 2중층 콘덴서를 사용할 수도 있다.
배터리 유닛(BU)은, 배터리(B1)로부터 출력되는 직류 전압을 승압 컨버터(10)에 출력한다. 또, 승압 컨버터(10)로부터 출력되는 직류 전압에 의해 배터리 유닛(BU) 내부의 배터리(B1)가 충전된다.
승압 컨버터(10)는, 리액터(L)와, npn형 트랜지스터(Q1, Q2)와, 다이오드(D1, D2)를 포함한다. 리액터(L)는, 전원 라인(PL1)에 한쪽 끝이 접속되고, npn형 트랜지스터(Q1, Q2)의 접속점에 다른쪽 끝이 접속된다. npn형 트랜지스터(Q1, Q2)는, 전원 라인(PL2)과 접지 라인(SL)의 사이에 직렬로 접속되고, 제어장치(60)로부터의 신호(PWC)를 베이스에 받는다. 그리고, 각 npn형 트랜지스터(Q1, Q2)의 콜렉터 에미터 사이에는, 에미터측으로부터 콜렉터측으로 전류를 흘리도록 다이오드(D1, D2)가 각각 접속된다.
또한, 상기한 npn형 트랜지스터 및 이하의 본 명세서 중의 npn형 트랜지스터로서, 예를 들면, IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)를 사용할 수 있고, 또npn형 트랜지스터 대신, 파워 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor) 등의 전력 스위칭소자를 사용할 수 있다.
인버터(20)는, U상 아암(22), V상 아암(24) 및 W상 아암(26)을 포함한다. U상 아암(22), V상 아암(24) 및 W상 아암(26)은, 전원 라인(PL2)과 접지 라인(SL)의 사이에 병렬로 접속된다.
U상 아암(22)은, 직렬로 접속된 npn형 트랜지스터(Q11, Q12)를 포함하고, V상 아암(24)은, 직렬로 접속된 npn형 트랜지스터(Q13, Q14)를 포함하고, W상 아암(26)은, 직렬로 접속된 npn형 트랜지스터(Q15, Q16)를 포함한다. 각 npn형 트랜지스터(Q11∼Q16)의 콜렉터 에미터 사이에는, 에미터측으로부터 콜렉터측으로 전류를 흘리는 다이오드(D11∼D16)가 각각 접속된다. 그리고, 각 상 아암에서의 각 npn형 트랜지스터의 접속점은, U, V, W 각 상 라인(UL1, VL1, WL1)을 거쳐 모터 제너레이터(MG1)의 각 상 코일의 중성점(N1)과 다른 코일끝에 각각 접속된다.
인버터(30)는, U상 아암(32), V상 아암(34) 및 W상 아암(36)을 포함한다. U상 아암(32), V상 아암(34) 및 W상 아암(36)은, 전원 라인(PL2)과 접지 라인(SL)의 사이에 병렬로 접속된다.
U상 아암(32)은, 직렬로 접속된 npn형 트랜지스터(Q21, Q22)를 포함하고, V상 아암(34)은, 직렬로 접속된 npn형 트랜지스터(Q23, Q24)를 포함하고, W상 아암(36)은, 직렬로 접속된 npn형 트랜지스터(Q25, Q26)를 포함한다. 각 npn형 트랜지스터(Q21∼Q26)의 콜렉터 에미터 사이에는, 에미터측으로부터 콜렉터측으로 전류를 흘리는 다이오드(D21∼D26)가 각각 접속된다. 그리고, 인버터(30)에서도, 각 상 아암에서의 각 npn형 트랜지스터의 접속점은, U, V, W 각 상 라인(UL2, VL2, WL2)을 거쳐 모터 제너레이터(MG2)의 각 상 코일의 중성점(N2)과 다른 코일끝에 각각 접속된다.
차량(100)은, 또한, 콘덴서(C1, C2)와, 릴레이 회로(40)와, 커넥터(50)와, 제어장치(60)와, AC 라인(ACL1, ACL2)과, 전압센서(72∼74)와, 전류센서(80, 82)를 포함한다.
콘덴서(C1)는, 전원 라인(PL1)과 접지 라인(SL)의 사이에 접속되고, 전압 변동에 기인하는 배터리(B1) 및 승압 컨버터(10)에 대한 영향을 저감한다. 전원 라인(PL1)과 접지 라인(SL) 사이의 전압(VL)은, 전압센서(73)로 측정된다.
콘덴서(C2)는, 전원 라인(PL2)과 접지 라인(SL) 사이에 접속되고, 전압 변동에 기인하는 인버터(20, 30) 및 승압 컨버터(10)에 대한 영향을 저감한다. 전원 라인(PL2)과 접지 라인(SL) 사이의 전압(VH)은, 전압센서(72)로 측정된다.
승압 컨버터(10)는, 배터리 유닛(BU)으로부터 전원 라인(PL1)을 거쳐 공급되는 직류 전압을 승압하여 전원 라인(PL2)에 출력한다. 더욱 구체적으로는, 승압 컨버터(10)는, 제어장치(60)로부터의 신호(PWC)에 의거하여, npn형 트랜지스터(Q2)의 스위칭 동작에 따라 전류를 흘린다. 그 전류에 의해 리액터(L)에 자장 에너지가 축적된다. 그리고, npn형 트랜지스터(Q2)가 오프된 타이밍에 동기하여 다이오드(D1)를 거쳐 전원 라인(PL2)으로 전류를 흘림으로써 그 축적된 에너지를 방출함으로써 승압동작을 행한다.
또, 승압 컨버터(10)는, 제어장치(60)로부터의 신호(PWC)에 의거하여, 전원 라인(PL2)을 거쳐 인버터(20, 30) 중 어느 한쪽 또는 양쪽으로부터 받는 직류 전압을 배터리 유닛(BU)의 전압 레벨로 강압하여 배터리 유닛(BU) 내부의 배터리를 충전한다.
인버터(20)는, 제어장치(60)로부터의 신호(PWM1)에 의거하여, 전원 라인(PL2)으로부터 공급되는 직류 전압을 3상 교류 전압으로 변환하여 모터 제너레이터(MG1)를 구동한다.
이에 의하여, 모터 제너레이터(MG1)는, 토오크 지령값(TR1)에 의해 지정된 토오크를 발생하도록 구동된다. 또, 인버터(20)는, 엔진으로부터의 출력을 받아 모터 제너레이터(MG1)가 발전한 3상 교류 전압을 제어장치(60)로부터의 신호(PWM1)에 의거하여 직류 전압으로 변환하고, 그 변환한 직류 전압을 전원 라인(PL2)에 출력한다.
인버터(30)는, 제어장치(60)로부터의 신호(PWM2)에 의거하여, 전원 라인(PL2)으로부터 공급되는 직류 전압을 3상 교류 전압으로 변환하여 모터 제너레이터(MG2)를 구동한다.
이에 의하여, 모터 제너레이터(MG2)는, 토오크 지령값(TR2)에 의해 지정된 토오크를 발생하도록 구동된다. 또, 인버터(30)는, 차량(100)이 탑재된 하이브리드 자동차의 회생 제동 시, 구동축으로부터의 회전력을 받아 모터 제너레이터(MG2)가 발전한 3상 교류 전압을 제어장치(60)로부터의 신호(PWM2)에 의거하여 직류 전압으로 변환하고, 그 변환한 직류 전압을 전원 라인(PL2)으로 출력한다.
또한, 여기서 말하는 회생 제동이란, 하이브리드 자동차를 운전하는 운전자에 의한 풋브레이크 조작이 있었던 경우의 회생발전을 수반하는 제동이나, 풋브레이크를 조작하지 않으나, 주행 중에 액셀러레이터 페달을 오프함으로써 회생 발전을 시키면서 차량을 감속(또는 가속의 중지)시키는 것을 포함한다.
릴레이 회로(40)는, 릴레이(RY1, RY2)을 포함한다. 릴레이(RY1, RY2)로서는, 예를 들면, 기계적인 접점 릴레이를 사용할 수 있으나, 반도체 릴레이를 사용하여도 된다. 릴레이(RY1)는, AC 라인(ACL1)과 커넥터(50) 사이에 설치되고, 제어장치(60)로부터의 제어신호(CNTL)에 따라 온/오프된다. 릴레이(RY2)는, AC 라인(ACL2)과 커넥터(50) 사이에 설치되고, 제어장치(60)로부터의 제어신호(CNTL)에 따라 온/오프된다.
이 릴레이 회로(40)는, 제어장치(60)로부터의 제어신호(CNTL)에 따라, AC 라인(ACL1, ACL2)과 커넥터(50)와의 접속/분리를 행한다. 즉, 릴레이 회로(40)는, 제어장치(60)로부터 H(논리 하이) 레벨의 제어신호(CNTL)를 받으면, AC 라인(ACL1, ACL2)을 커넥터(50)와 전기적으로 접속하고, 제어장치(60)로부터 L(논리 로우) 레벨의 제어신호(CNTL)를 받으면, AC 라인(ACL1, ACL2)을 커넥터(50)로부터 전기적으 로 분리한다.
커넥터(50)는, 모터 제너레이터(MG1, MG2)의 중성점(N1, N2) 사이에 외부의 상용 전원(55)으로부터 교류 전압을 입력하기 위한 단자이다. 이 교류 전압으로 서는, 예를 들면, 가정용 상용 전력선으로부터 교류 100V를 입력할 수 있다. 커넥터(50)에 입력되는 전압은, 전압센서(74)로 측정되어 측정값이 제어장치(60)로 송신된다.
전압센서(70)는, 배터리(B1)의 배터리 전압(VB1)을 검출하고, 그 검출한 배터리 전압(VB1)을 제어장치(60)로 출력한다. 전압센서(73)는, 콘덴서(C1)의 양쪽 끝의 전압, 즉, 승압 컨버터(10)의 입력 전압(VL)을 검출하고, 그 검출한 전압(VL)을 제어장치(60)로 출력한다. 전압센서(72)는, 콘덴서(C2)의 양쪽 끝의 전압, 즉, 승압 컨버터(10)의 출력 전압(VH)[인버터(20, 30)의 입력 전압에 상당한다. 이하 동일]을 검출하고, 그 검출한 전압(VH)을 제어장치(60)로 출력한다.
전류센서(80)는, 모터 제너레이터(MG1)에 흐르는 모터 전류(MCRT1)를 검출하고, 그 검출한 모터 전류(MCRT1)를 제어장치(60)로 출력한다. 전류센서(82)는, 모터 제너레이터(MG2)에 흐르는 모터 전류(MCRT2)를 검출하고, 그 검출한 모터 전류 (MCRT2)를 제어장치(60)로 출력한다.
제어장치(60)는, 외부에 설치되는 ECU(Electronic Control Unit)로부터 출력된 모터 제너레이터(MG1, MG2)의 토오크 지령값(TR1, TR2) 및 모터 회전수(MRN1, MRN2), 전압센서(73)로부터의 전압(VL) 및 전압센서(72)로부터의 전압(VH)에 의거하여, 승압 컨버터(10)를 구동하기 위한 신호(PWC)를 생성하고, 그 생성한 신호 (PWC)를 승압 컨버터(10)로 출력한다.
또, 제어장치(60)는, 전압(VH) 및 모터 제너레이터(MG1)의 모터 전류(MCRT1)및 토오크 지령값(TR1)에 의거하여, 모터 제너레이터(MG1)를 구동하기 위한 신호 (PWM1)를 생성하고, 그 생성한 신호(PWM1)를 인버터(20)로 출력한다. 또한 제어장치(60)는, 전압(VH) 및 모터 제너레이터(MG2)의 모터 전류(MCRT2) 및 토오크 지령값(TR2)에 의거하여, 모터 제너레이터(MG2)를 구동하기 위한 신호(PWM2)를 생성하고, 그 생성한 신호(PWM2)를 인버터(30)로 출력한다.
여기서, 제어장치(60)는, 이그니션 스위치(또는 이그니션 키)로부터의 신호 (IG) 및 배터리(B1)의 충전상태(SOC)에 의거하여, 모터 제너레이터(MG1, MG2)의 중성점(N1, N2) 사이에 부여되는 상용 전원용의 교류 전압으로부터 배터리(B1)에 대한 충전이 행하여지도록 인버터(20, 30)를 제어하기 위한 신호(PWM1, PWM2)를 생성한다.
또한, 제어장치(60)는, 배터리(B1)의 충전상태(SOC)에 의거하여, 외부로부터 충전 가능한지를 판단하여, 충전 가능하다고 판단하였을 때는, H 레벨의 제어신호(CNTL)를 릴레이 회로(40)로 출력한다. 한편, 제어장치(60)는, 배터리(B1)가 대략 만충전 상태로서, 충전 가능하지 않다고 판단하였을 때는, L 레벨의 제어신호(CNTL)를 릴레이 회로(40)로 출력하고, 신호(IG)가 정지 상태를 나타내는 경우에는 인버터(20, 30)를 정지시킨다.
차량(100)은, 또한, EV 드라이브 스위치(52)를 포함한다. EV 드라이브 스위치(52)는, EV 드라이브 모드로 설정하기 위한 스위치이고, 심야나 이른 아침의 주 택 밀집지에서의 저소음화나, 옥내 주차장이나 차고 내에서의 배기가스 저감화를 목적으로 하여 엔진작동을 저감하고 모터만으로 주행 가능한 EV 드라이브 모드로 설정하기 위한 스위치이다.
이 EV 드라이브 모드는, EV 드라이브 스위치(52)가 오프 상태로 세트되거나, 배터리의 충전 상태가 규정값 이하이거나, 차속이 소정 속도 이상이거나 또는 액셀러레이터 개방도가 규정값 이상이 된 경우에 자동적으로 해제된다.
외부의 상용 전원(55)으로부터 충전하여 둔 전력을 적극적으로 사용하여 두고 싶은 경우에는, EV 드라이브 스위치(52)에 의해 차량의 동작 모드를 통상의 HV 모드로부터 EV 드라이브 모드로 변환하도록 설정하면 된다.
차량(100)은, 또한 차량의 상황을 표시함과 동시에 카 내비게이션 시스템 등에 대한 입력장치로서도 기능하는 터치 디스플레이(58)를 포함한다.
또, 제어장치(60)는, 데이터의 판독·기록이 가능한 메모리(57)를 내장하고 있다. 또한, 제어장치(60)는, 전동 파워 스티어링 컴퓨터, 하이브리드 컨트롤 컴퓨터, 파킹 어시스트 컴퓨터 등의 복수의 컴퓨터에 의해 실현되는 것이어도 된다.
[차량 외부로부터의 충전에 대한 설명]
다음에, 차량(100)에 있어서 상용 전원(55)의 교류 전압(VAC)으로부터 직류의 충전 전압을 발생하는 방법에 대하여 설명한다.
제어장치(60)는, 차밖으로부터 충전을 행하는 경우에는, 인버터(20)(또는 30)의 U상 아암(22)(또는 32), V상 아암(24)(또는 34) 및 W상 아암(26)(또는 36)에 동위상의 교류 전류를 흘리도록 npn형 트랜지스터(Q11∼Q16)(또는 Q21∼Q26)를 온/ 오프한다.
U, V, W의 각 상 코일에 동위상의 교류 전류가 흐르는 경우에는, 모터 제너레이터(MG1, MG2)에는 회전 토오크는 발생하지 않는다. 그리고 인버터(20, 30)가 협조 제어됨으로써 교류의 전압(VAC)이 직류의 충전 전압으로 변환된다.
도 2는, 도 1에 나타낸 인버터(20, 30) 및 모터 제너레이터(MG1, MG2)의 등가회로를 나타내는 회로도이다.
도 2에서는, 인버터(20)의 npn형 트랜지스터(Q11, Q13, Q15)는 상부 아암(20A)으로서 정리하여 나타내고, 인버터(20)의 npn형 트랜지스터(Q12, Q14, Q16)는 하부 아암(20B)으로서 정리하여 나타내고 있다. 마찬가지로, 인버터(30)의 npn형 트랜지스터(Q21, Q23, Q25)는 상부 아암(30A)으로서 정리하여 나타내고, 인버터(30)의 npn형 트랜지스터(Q22, Q24, Q26)는 하부 아암(30B)으로서 정리하여 나타내고 있다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 이 등가회로는, 도 1의 릴레이 회로(40) 및 커넥터(50)를 거쳐 중성점(N1, N2)에 전기적으로 접속된 단상의 상용 전원(55)을 입력으로 하는 단상 PWM 컨버터라고 볼 수 있다. 그래서, 인버터(20, 30)를 각각 단상 PWM 컨버터의 각 상 아암으로서 동작하도록 스위칭 제어함으로써, 상용 전원(55)으로부터의 단상 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 전원 라인(PL2)으로 공급할 수 있다.
이상, 도 1 내지 도 2에서 설명한 제어장치(60)는, 하드웨어로 실현하는 것도 가능하나, 컴퓨터를 사용하여 소프트웨어로 실현하는 것도 가능하다.
도 3은, 제어장치(60)로서 컴퓨터를 사용한 경우의 일반적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하여, 제어장치(60)인 컴퓨터는, CPU(90)와, A/D 변환기(91)와, ROM(92)과, RAM(93)과, 인터페이스부(94)를 포함한다.
A/D 변환기(91)는, 각종 센서의 출력 등의 아날로그 신호(AIN)를 디지털 신호로 변환하여 CPU(90)에 출력한다. 또 CPU(90)는 데이터 버스나 어드레스 버스 등의 버스(96)로 ROM(92)과, RAM(93)과, 인터페이스부(94)에 접속되어 데이터 수수를 행한다.
ROM(92)에는, 예를 들면 CPU(90)로 실행되는 프로그램이나 참조되는 맵 등의 데이터가 저장되어 있다. RAM(93)은, 예를 들면 CPU(90)가 데이터 처리를 행하는 경우의 작업영역이고, 각종 변수를 일시적으로 기억한다.
인터페이스부(94)는, 예를 들면 다른 ECU와의 통신을 행하거나, ROM(92)으로서 전기적으로 재기록 가능한 플래시 메모리 등을 사용한 경우의 재기록 데이터의 입력 등을 행하거나, 메모리 카드나 CD-ROM 등의 컴퓨터 판독 가능한 기록매체로부터의 데이터 신호(SIG)의 판독을 행한다.
또한, CPU(90)는, 입출력 포트로부터 데이터 입력신호(DIN)나 데이터 출력신호(DOUT)를 수수(授受)한다.
또, 제어장치(60)는, 이와 같은 구성에 한정되는 것이 아니고, 복수의 CPU를 포함하여 실현되는 것이어도 된다.
[충전 시에 있어서의 제어]
도 4는, 도 1에 나타낸 제어장치(60)에 의한 충전 개시의 판단에 관한 프로그램의 제어구조를 나타내는 플로우차트이다. 또한, 이 플로우차트의 처리는, 일정 시간마다 또는 소정의 조건이 성립할 때마다 메인 루틴으로부터 호출되어 실행된다.
도 4를 참조하여, 제어장치(60)는, 이그니션 키로부터의 신호(IG)에 의거하여, 이그니션 키가 오프 위치로 설정되어 있는지의 여부를 판정한다(단계 S1). 제어장치(60)는, 이그니션 키가 오프 위치로 설정되어 있지 않다고 판정되면(단계 S1에서 NO), 상용 전원(55)을 커넥터(50)에 접속하여 배터리(B1)의 충전을 행하는 것은 부적절하다고 판단하여, 단계 S6으로 처리를 진행시켜 메인 루틴으로 되돌린다.
단계 S1에서 이그니션 키가 오프 위치로 설정되어 있다고 판정되면(단계 S1에서 YES), 제어장치(60)는, 전압센서(74)로부터의 전압(VAC)에 의거하여, 충전용 플러그가 접속되어 상용 전원(55)으로부터의 교류 전력이 커넥터(50)에 입력되어 있는지의 여부를 판정한다(단계 S2). 제어장치(60)는, 전압(VAC)이 관측되지 않을 때는, 교류 전력이 커넥터(50)에 입력되어 있지 않은 것으로 판단하고(단계 S2에서 NO), 단계 S6으로 처리를 진행시켜 메인 루틴으로 제어를 되돌린다.
한편, 전압(VAC)이 검출되면, 제어장치(60)는, 상용 전원(55)으로부터의 교류 전력이 커넥터(50)에 입력되어 있다고 판정한다(단계 S2에서 YES). 그렇게 하면, 제어장치(60)는, 배터리(B1)의 SOC가 문턱값[Sth(F)]을 하회하고 있는지의 여부를 판정한다(단계 S3). 여기서, 문턱값[Sth(F)]은, 배터리(B1)의 SOC가 충분한지의 여부를 판정하기 위한 판정값이다.
제어장치(60)는, 배터리(B1)의 SOC가 문턱값[Sth(F)]을 하회하고 있다고 판정되면(단계 S3에서 YES), 릴레이 회로(40)로 출력하는 입력 허가신호(EN)를 활성화한다. 그리고, 제어장치(60)는, 2개의 인버터(20, 30)의 각각의 각 상 아암을 동일한 스위칭상태에서 동작시키면서, 2개의 인버터(20, 30)를 각각 단상 PWM 컨버터의 각 상 아암이라고 생각하여 스위칭 제어하고, 배터리(B1)의 충전을 실행한다(단계 S4). 그 후, 단계 S6으로 처리를 진행시켜 메인 루틴으로 제어를 되돌린다.
한편, 단계 S3에서, 배터리(B1)의 SOC가 문턱값[Sth(F)] 이상이라고 판정되면(단계 S3에서 NO), 제어장치(60)는, 배터리(B1)의 충전을 행할 필요는 없는 것으로 판단하고, 충전 정지 처리를 실행한다(단계 S5). 구체적으로는, 제어장치(60)는, 인버터(20, 30)를 정지함과 동시에, 릴레이 회로(40)로 출력하고 있는 입력 허가신호(EN)를 비활성화한다. 그 후, 단계 S6으로 처리를 진행시켜 메인 루틴으로 제어를 되돌린다.
[연료 소비에 관한 설명]
이상, 외부로부터 충전이 가능한 하이브리드 차량에 대하여 설명하였다. 이와 같은 외부로부터 충전 가능한 하이브리드 자동차에서는, 전기자동차 주행(EV 주행)의 영역이 넓어지고, 엔진 시동 시간이 감소하는 것이 예상된다. 따라서, 예를들면 여름과 같은 고온 시나, 연료 공급 직후 등에서는, 연료 증기가 캐니스터에 많이 흡착되어 퍼지가 필요하게 될 가능성이 높아지는 데도, 엔진을 시동하지 않기때문에 퍼지할 수 없다는 문제가 있다. 그래서, 먼저 이 하이브리드 차량의 내연기관에 연료를 공급하는 구성에 대하여 설명한다.
도 5는, 차량(100)의 엔진(4) 주변에 대하여 설명하기 위한 개략도이다.
도 5를 참조하여, 엔진(4)은, 실린더 헤드로 흡기를 도입하기 위한 흡기 통로(111)와, 실린더 헤드로부터 배기를 행하기 위한 배기통로(113)를 포함한다.
흡기 통로(111)의 상류로부터 순서대로 에어클리너(102), 에어플로우미터(104), 흡기온 센서(106), 스로틀 밸브(107)가 설치된다. 스로틀 밸브(107)는, 전자제어 스로틀(108)에 의해 그 개방도가 제어된다. 흡기 통로(111)의 흡기밸브의 근처에는 연료를 분사하는 인젝터(110)가 설치된다.
배기통로(113)에는 배기밸브측으로부터 순서대로 공연비 센서(145), 촉매장치(127), 산소 센서(146), 촉매장치(128)가 배치된다. 엔진(4)은, 또한 실린더 블럭에 설치된 실린더를 상하하는 피스톤(114)과, 피스톤(114)의 상하에 따라 회전하는 크랭크샤프트의 회전을 검지하는 크랭크포지션 센서(143)와, 실린더 블럭의 진동을 검지하여 노킹의 발생을 검출하는 녹(knock) 센서(144)와, 실린더 블럭의 냉각수로에 설치되어 있는 수온 센서(148)를 포함한다.
제어장치(60)는, 액셀러레이터포지션 센서(150)의 출력에 따라 전자제어 스로틀(108)을 제어하여 흡기량을 변화시키고, 또 크랭크포지션 센서(143)로부터 얻어지는 크랭크각에 따라 이그니션 코일(112)에 점화 지시를 출력하고, 인젝터(110)에 연료 분사 시기를 출력한다. 또 흡기온 센서(106), 녹 센서(144), 공연비 센서(145), 산소 센서(146)의 출력에 따라 연료 분사량이나 공기량 및 점화 타이밍을 보정한다.
차량(100)은, 또한, 연료 탱크(180)와, 연료 펌프(186)와, 연료 잔량 센 서(184)와, 캐니스터(189)와, 캐니스터 퍼지 VSV(버큠 스위칭 밸브)(191)를 포함한다. 연료 펌프(186)에 의하여 통로(185)를 거쳐 빨아 올려진 연료는 가압되어 통로(187)로 송출된다. 그리고 소정의 타이밍에서 인젝터(110)가 개방되면 연료는 흡기 통로(111) 내로 분사된다.
또 연료 탱크(180) 내에서 증발한 연료 증기는, 고온에 의해 체적 증가하거나 급유된 경우에 연료 탱크(180)로부터 압출되고, 통로(188)를 경유하여 캐니스터(189)의 내부의 활성탄에 흡착된다. 그리고 캐니스터 퍼지 VSV(191)가 제어장치(60)에 의해 개방됨으로써 흡착되어 있던 연료 증기가 통로(190, 192)를 경유하여 흡기 통로(111) 내로 방출된다. 캐니스터 퍼지 VSV(191)는, 제어장치(60)로부터 부여되는 제어신호의 듀티비에 따라 연료 증기의 유량을 변화시킬 수 있다.
연료는, 운전자가 급유 도어 개폐 스위치(170)를 조작하면, 리드(181)가 개방되고, 그리고 연료 캡(182)을 벗기고 주유소 등의 연료공급장치로부터 연료공급통로(183)로 연료가 공급된다.
[캐니스터로 보충된 연료 증기의 퍼지]
농후한 연료 증기가 통로(190, 192)를 경유하여 흡기 통로(111) 내로 방출되면, 액셀러레이터 페달의 밟음량 등으로 결정되는 통상의 연료 분사량으로는 지나치게 많다.
공연비 센서(145)로 연료 리치로 되어 있는 것이 검지되면, 제어장치(60)는 공연비 센서(145)가 원하는 공연비를 나타낼 때까지 연료 분사량을 감소시킨다. 또, 연료 분사량을 감소시킨 상태에서 캐니스터의 퍼지가 진행되고, 연료 증기 성 분이 점차로 옅어지면, 공연비 센서(145)는, 이번에는 연료 린으로 되어 있는 것을 검지한다. 그렇게 하면, 제어장치(60)는 공연비 센서(145)가 원하는 공연비를 나타낼 때까지 연료 분사량을 증가시킨다. 이와 같이, 공연비 센서(145) 및 제어장치(60)에 의해 연료 분사량의 피드백 제어가 행하여진다.
제어장치(60)는, 피드백 제어된 연료 분사량이 통상의 연료 분사량보다 적은 경우에, 캐니스터에 많은 연료 증기가 흡착된 상태에서 또한 연료 증기가 흡기 통로(111)로 도입되어 있다고 인식한다. 즉, 제어장치(60)는, 연료분사 제어량에 의해 캐니스터에 퍼지가 필요한지의 여부, 즉 캐니스터의 포화도가 기준값보다 높은지의 여부를 판단할 수 있다.
바꿔 말하면, 하이브리드 차량은, 히터(179)와 부압을 발생하여 퍼지를 행하기 위한 엔진을 제어하는 제어장치(60)를 구비한다. 제어장치(60)는, 캐니스터(189)의 포화도를 판단하여, 포화도가 제 1 값보다 클 때에 히터(179)로 가열을 행하고, 그 후 엔진을 동작시킨다.
도 6은, 제어장치(60)가 퍼지 요구 플래그를 온/오프하는 제어를 설명하기 위한 플로우차트이다. 이 플로우차트의 처리는, 소정의 메인 루틴으로부터 일정 시간마다 또는 소정의 조건이 성립할 때마다 호출되어 실행된다.
도 5, 도 6을 참조하여, 처리가 개시되면, 먼저 단계 S11에서, 제어장치(60)는 연료 보급이 있었는지의 여부를 판단한다.
연료가 보급되면, 연료 탱크 내의 압력이 증가하여, 연료 증기가 캐니스터로 흘러 들기 때문에, 캐니스터가 연료 증기를 흡수한다. 그래서, 역시 캐니스터의 퍼지가 필요하게 된다.
예를 들면, 연료 잔량 센서(184)의 검출 결과가 연료 증가를 나타내는 경우나, 그것에 따라 움직이는 연료 미터의 바늘이 증가 방향으로 움직인 경우에는, 연료 보급이 있었다고 판단된다.
단계 S11에서, 연료 보급이 없었다고 판단된 경우에는 단계 S12로 처리가 진행되고, 제어장치(60)는 연료 탱크의 온도가 소정값을 넘어 있는지의 여부를 판단한다.
연료 탱크의 온도가 높으면, 연료 증기의 농도도 높고 또한 그것이 체적의 팽창에 의해 캐니스터로 유입되고 있는 것을 생각할 수 있기 때문에, 캐니스터의 퍼지가 필요하다고 판단된다.
예를 들면, 엔진 부하 등으로부터 연료 탱크 부근의 승온을 추정하여도 되고, 연료 탱크에 온도 센서를 설치하여 연료 탱크의 온도를 검출하여도 된다. 또, 기온을 검출하는 온도 센서를 설치하고, 기온에 연료 탱크온도가 연동한다고 하여 온도를 추정하여도 된다.
단계 S12에서, 연료 탱크 온도가 소정값을 넘어 있지 않으면, 단계 S13으로 처리가 진행되고, 엔진(4)이 운전 중인지의 여부가 판단된다. 단계 S13에서 엔진(4)이 운전 중이면, 다시 단계 S14에서 캐니스터(189)의 퍼지가 실행 중인지의 여부가 판단된다.
단계 S13에서 엔진이 정지 중이거나, 또는 단계 S14에서 퍼지가 실행 중이 아니면, 퍼지 요구 플래그는 변경되지 않고, 단계 S18로 처리가 진행되고, 제어는 메인 루틴으로 이행된다.
단계 S14에서 캐니스터(189)의 퍼지가 실행 중이라고 판단되면, 단계 S15으로 처리가 진행된다.
단계 S15에서는, 제어장치(60)는, 퍼지 중에 행하여지고 있는 공연비 센서(145)를 사용한 연료 분사량의 피드백 제어값이, 흡기 중에 도입된 연료 증기량이 큰 것을 나타내는지의 여부를 판단한다. 바꿔 말하면, 연료 분사량이, 액셀러레이터 페달의 밟음량에 의거하여 정해지는 통상의 연료 분사량보다, 소정량 이상 적게 제어되어 있으면, 연료 증기의 농도가 높기 때문에, 또한 캐니스터의 퍼지가 필요하다는 것을 판단할 수 있다.
단계 S11에서 연료 보급이 있었다고 판단된 경우, 단계 S12에서 연료 탱크 온도가 소정값을 넘었다고 판단된 경우, 및 단계 S15에서, 피드백 제어값이 연료 증기량 "대(大)"를 나타내고 있는 경우에는, 단계 S16로 처리가 진행된다.
단계 S16에서는, 캐니스터 중의 연료 증기 보충량이 "대"이고 퍼지가 계속해서 필요하다고 판단된다. 그리고, 제어장치(60)는, 퍼지 요구 플래그를 온 상태로 설정한다. 퍼지 요구 플래그는, 도 5의 제어장치(60) 중의 메모리(57)에 불휘발적으로 기억되어, 차량이 운전을 종료한 후에도 캐니스터의 상태를 나타내는 플래그로서 유지되고 있다.
단계 S15에서, 피드백 제어값이 연료 증기량 "대"를 나타내지 않는 경우에는, 단계 S17로 처리가 진행되고, 제어장치(60)는, 퍼지 요구 플래그를 오프상태로 설정한다. 이 경우는, 캐니스터로부터 보내지는 연료 증기의 농도가 충분히 옅기 때문에, 퍼지가 불필요하다고 판단되는 것이다.
단계 S16 또는 단계 S17의 처리가 종료되면 단계 S18에서 제어가 메인 루틴으로 이행된다.
도 7은, 외부로부터 충전이 행하여지고 있을 때의 캐니스터의 히터 가열에 대한 제어를 설명하기 위한 플로우차트이다. 이 플로우차트의 처리는, 소정의 메인 루틴으로부터 일정 시간마다 또는 소정의 조건이 성립할 때마다 호출되어 실행된다.
도 5의 캐니스터(189)를 히터(179)로 가열하면, 퍼지를 행하였을 때에 연료 증기가 캐니스터의 활성탄으로부터 이탈하기 쉬워진다. 그러나, 충전 중 쭉 히터로 계속 가열하는 것은 전력의 손실이 크다. 퍼지는, 차량을 기동한 후에 엔진을 운전시키지 않으면 행할 수 없기 때문에, 엔진을 운전 개시시키는 시간의 직전에 히터의 가열을 행하여 두는 것이 바람직하다. 단, 차량이 외부 전원과 접속되어 있지 않으면, 히터 가열을 행하면 모처럼 배터리에 충전된 전력이 소비되어 EV 주행 거리가 짧아진다.
그래서, 운전자가 차량의 커넥터에 충전 플러그를 접속하여 차량에 외부로부터 전력이 공급 가능한 상태에서, 차량 기동 직전에 히터에 의한 캐니스터의 예열을 행하여 두면, 캐니스터가 따뜻해진 상태에서 퍼지를 행할 수 있기 때문에 좋다. 그렇게 하면, 단시간으로 퍼지를 완료할 수 있고, 엔진의 운전을 단시간으로 끝낼 수 있다는 효과도 있다.
도 7을 참조하여, 이 처리가 개시되면, 먼저 단계 S21에서, 제어장치(60)는, 충전 플러그가 도 1의 커넥터(50)에 접속 중인지의 여부를 판단한다. 전압 센서(74)로 전압이 검출됨으로써 충전 플러그의 접속을 판단하여도 되고, 커넥터에 물리적인 플러그의 접촉을 검출하는 센서를 설치하여 커넥터의 접속을 검출하여도 된다.
단계 S21에서, 충전 플러그가 차량의 커넥터(50)에 접속 중이라고 판단된 경우에는, 처리는 단계 S22로 진행된다. 단계 S22에서는, 차량 기동 예정 시각까지 소정 시간 이내인지의 여부가 판단된다. 차량 기동 예정 시각은, 제어장치에 내장된 일주간의 스케쥴 타이머 등으로 운전자가 미리 설정해 둘 수 있다. 또는, 운전자가 매일 아침 차량을 기동하는 시간을 제어장치가 내장하는 메모리에 기억하여 두고, 그것에 의거하여 차량 기동 예정 시각을 정하여 두어도 된다. 또 소정시간은, 히터로 캐니스터를 적온(適溫)까지 승온하는 데 요하는 시간 이상으로 설정된다.
단계 S22에서, 차량 기동 예정 시각까지 소정 시간 이내라고 판단된 경우에는, 단계 S23으로 처리가 진행된다. 단계 S23에서는 제어장치(60)는, 도 6의 플로우차트의 처리에 의하여 결정되어 메모리(57)에 기억하여 둔 퍼지 요구 플래그가 온 상태인지의 여부를 판단한다.
단계 S23에서, 퍼지 요구 플래그가 온 상태인 경우, 처리는 단계 S25로 진행하고, 퍼지 요구 플래그가 오프 상태인 경우, 처리는 단계 S24로 진행한다.
단계 S24에서는, 차량 기동 직후에 엔진을 시동할 필요가 있는지의 여부가 판단된다. 예를 들면, 엔진을 장기간 운전하지 않으면 각 부의 윤활유 끊김 등, 엔진의 상태가 나빠질 염려가 있다. 또, 기온이 낮고, 난방을 행하기 위하여 엔진의 운전이 요구되는 경우도 있다. 또, 미국 등에서 정기적으로 행할 것이 의무지어져 있는 촉매 등의 기능 체크[0BD(0n Board Diagnosis) 레이트 모니터 요구]를 행하기 위하여 엔진의 운전이 요구되는 경우도 있다.
이와 같이, 배터리의 충전상태가 엔진을 운전하는 것이 불필요한 상태이어도, 일정 기간마다 엔진을 시동시킬 필요가 있는 경우가 있다. 그리고, 외부 충전 가능한 하이브리드 차량은, 엔진을 운전할 기회가 아주 적어질 수 있기 때문에, 엔진을 시동시킬 기회가 있는 것이면, 퍼지 요구 플래그가 오프 상태이어도, 약간이라도, 캐니스터의 퍼지를 행하여 둔 쪽이 좋다.
따라서, 단계 S24에서, 엔진을 시동시킬 필요가 있는 경우에는 단계 S25로 처리가 진행된다.
단계 S25에서는, 제어장치(60)는, 도 5의 히터(179)를 사용하여 캐니스터(189)를 가열한다. 이에 의하여, 캐니스터(189)로부터 연료 증기가 이탈하기 쉬워진다. 그리고 단계 S26에서, 차량 기동 시에 제어장치(60)는, 엔진(4)을 기동하여 캐니스터(189)의 퍼지를 실행한다. 또한, 단계 S25와 단계 S26의 사이에서, 운전자는 충전 플러그를 차량의 커넥터(50)로부터 뽑고, 스타트 키 등으로 단계 S26의 차량 기동 지시를 차량에 부여한다. 단계 S26에서 퍼지를 실행 중에 있어도 히터(179)에 의한 캐니스터(189)의 가열을 계속해서 행하여도 된다. 이 경우, 엔진(4)이 운전되고 있고, 모터 제너레이터(MG1)로 전력을 발생시킬 수 있기 때문에, 히터(179)에 의한 가열이 EV 주행 가능 거리의 직접적인 감소로 이어지는 일은 없 다.
단계 S21, S22, S24 중 어느 하나의 조건이 성립되지 않은 경우 및 단계 S26의 처리가 종료된 경우에는, 단계 S27로 처리가 진행되고, 제어는 메인 루틴으로 이행된다.
도 4 및 도 7에서 알 수 있는 바와 같이, 본 실시형태에 기재된 제어방법은, 외부 전원으로부터 전력을 배터리(B1)에 충전하는 단계 S4와, 외부 전원으로부터 부여된 전력에 의해 캐니스터를 활성화시키는 히터를 동작시키는 단계 S25와, 히터의 동작 개시 후에 퍼지를 위해 엔진(4)을 동작시키는 단계 S26를 구비한다.
이상의 설명을 근거로 하여, 다시 도 1 및 도 5를 참조하여, 본 실시형태에 대하여 총괄한다. 차량 외부로부터 충전 가능하게 구성된 하이브리드 차량(100)은, 축전장치인 배터리(B1)와, 축전장치를 외부 상용 전원(55)과 전기적으로 결합하는 커넥터(50)와, 연료 증기를 흡수하는 흡수부와, 커넥터(50)에 의해 축전장치가 외부 전원과 결합되어 있는 사이에, 흡수부를 연료 증기가 이탈하기 쉬운 상태로 활성화하는 활성화부를 구비한다.
바람직하게는, 흡수부는, 연료 증기를 흡착하는 흡착제(활성탄 등)가 수용된 캐니스터(189)를 포함한다. 활성화부는, 배터리와 외부 전원의 적어도 한쪽으로부터 전력을 받아 캐니스터(189)를 가열하는 히터(179)를 포함한다. 하이브리드 차량은, 캐니스터(189)에 대한 퍼지를 행하는 퍼지기구를 더 구비한다.
더욱 바람직하게는, 하이브리드 차량은, 히터(179)와 퍼지기구를 제어하는 제어장치(60)를 더 구비한다. 제어장치(60)는, 캐니스터(189)의 포화도를 판단하 여, 포화도가 제 1 값보다 클 때에 히터(179)와 퍼지기구를 동작시킨다.
더욱 바람직하게는, 퍼지기구는, 부압을 발생시키는 엔진(4)을 포함한다. 하이브리드 차량은, 히터(179)와 퍼지기구를 제어하는 제어장치(60)를 더 구비한다. 제어장치(60)는, 다음회 차량 기동 시에 엔진(4)의 시동이 필요하다고 판단되어 있을 때에, 엔진(4)의 시동에 앞서 미리 히터(179)를 동작시킨다.
[변형예]
변형예에서는, 가정 등에서 충전을 행하고 있을 때에, 현관 도어가 외부로부터 자물쇠가 채워진 것에 의거하여 차량 기동의 예고 신호를 차량에 송신한다. 예고 신호는, 충전 케이블을 거친 전력선 통신에 의해, 가정에서 차량으로 보내진다.
도 8은, 변형예에서의 차량과 충전장치의 구성을 나타낸 블럭도이다.
도 8을 참조하여, 차량(100A)은, 차륜(308)과, 차륜(308)을 구동하는 모터(306)와, 모터(306)에 3상 교류 전력을 부여하는 인버터(304)와 인버터(304)에 직류 전력을 공급하는 메인 배터리(302)와, 인버터(304)의 제어를 행하는 주제어 ECU(314)를 포함한다. 즉 차량(100A)은, 구동용으로 모터와 엔진을 병용하는 하이브리드 자동차이나, 엔진에 관련된 부분에 대해서는 도 5에서 설명한 구성과 동일하기 때문에 도 8에는 도시하지 않고 설명은 반복하지 않는다.
메인 배터리(302)로서는, 니켈 수소전지, 리튬 이온전지, 납축전지 등의 2차 전지나, 2차 전지 이외에도 축전용의 대용량 커패시터 등을 사용할 수 있다.
차량(100A)은, 메인 배터리(302)에 외부로부터 충전 가능한 구성을 가진다. 즉 차량(100A)은, 또한, 외부로부터 예를 들면 교류 100V 등의 상용 전원을 부여하 는 단자가 설치된 커넥터(324)와, 커넥터(324)에 부여된 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 메인 배터리(302)에 부여하는 AC/DC 변환부(310)와, 커넥터(324)와 AC/DC 변환부(310)를 접속하는 스위치(322)와, 커넥터(324)에 충전장치(200)의 충전 플러그(206)가 접속된 것을 검지하는 커넥터 접속 검지부(320)와, 전력선 통신부(316)를 포함한다.
주제어 ECU(314)는, 메인 배터리(302)의 충전상태 SOC(State 0f Charge)를 감시하고, 또한, 커넥터 접속 검지부(320)에 의해 커넥터 접속을 검지한다. 주제어 ECU(314)는, 커넥터(324)에 대하여 충전 플러그(206)가 접속된 경우에는, 전력선 통신부(316)를 사용하여 충전장치(200)측과 통신을 행하여, 전력 전송로에 단선이나 쇼트 등의 이상이 없는 것을 확인한다. 이와 같은 통신이 성립하면 전력 전송로에 단선이나 쇼트 등의 이상이 없는 것을 확인할 수 있다.
차량(100A)에서, 전력 전달경로는, 커넥터(324)로부터 스위치(322), AC/DC 변환부(310)를 경유하여 메인 배터리(302)에 이르는 경로이다. 전력 전달 경로 중의 커넥터(324)로부터 AC/DC 변환부(310)까지는, 예를 들면 교류 100V로 에너지가 큰 제 1 전류값으로 전력이 보내진다. 그리고 AC/DC 변환부(310)로부터 메인 배터리(302)까지는, 직류로 변환된 역시 에너지가 큰 전류값으로 전력이 보내진다.
한편, 전력선 통신부(116)는, 상기한 전력 전달 경로에서 송전을 행하는 제 1 전류값보다 작은 제 2 전류값으로 통신을 행한다.
또, 주파수에 대해서는, 예를 들면, 전력 수수는 일본의 경우 50 Hz 또는 60 Hz의 주파수의 교류 신호로 행하여지고, 통신은 그것보다 높거나 또는 낮은 주파수 로 행하여진다. 주파수는 국가에 따라 다르나, 전력 수수는 15∼150 Hz의 주파수 범위 내의 교류로 행하여지고, 통신 신호는 15∼150 Hz의 주파수 범위밖의 주파수를 가지도록 설정한다.
주제어 ECU(314)는, 전력선 통신부(316) 및 전력 전달경로를 제어한다. 주제어 ECU(314)는, 우선 전력선 통신부(316)를 사용하여 충전장치(200)와 전력 수수를 행할지의 여부의 통신을 행하여, 통신 결과가 전력 수수를 행하는 것의 합의를 나타내는 경우에, 전력 전달경로를 사용하여 메인 배터리(302)와 충전장치(200)의 사이에서 전력 수수를 행하게 한다.
충전장치(200)는, 메인 배터리(302)에 대하여 송전하여 충전을 행하기 위한 교류 전원(202)을 포함한다. 교류 전원(202)은, 예를 들면 상용 전원 AC 100V를 사용할 수 있다.
충전장치(200)는, 또한, 충전 플러그(206)와, 충전 케이블(218)과, 충전 케이블(218)을 거쳐 교류 전원(202)을 차량(100)측의 전력 전달경로에 접속하는 스위치(204)와, 전력선 통신부(116)와 통신을 행하고, 스위치(204)를 제어하는 전원 제어용의 주제어 ECU(208)를 포함한다. 주제어 ECU(208)는, 전력선 통신부(210)를 사용하여 전력선 통신부(316)와 통신을 행할 수 있다. 차량의 주제어 ECU(314)는, 전력선 통신부(316)를 거쳐 주제어 ECU(208)에 대하여 스위치(204)의 개폐를 지시한다.
충전장치(200)에서, 충전 케이블(218)은, 제 1 및 제 2 전류값의 전류(AC 100V와 통신용 고주파 신호)를 전달한다. 충전 플러그(206)는, 케이블의 말단에 설치된다.
차량(100A)은, 충전 플러그(206)를 접속하는 접속부인 커넥터(324)를 더 포함한다. 차량(100A)의 주제어 ECU(314)는, 메인 배터리(302)의 충전상태(SOC)가 소정값보다 낮을 때에는, 스위치(322)를 개방상태로부터 접속상태로 천이시키고, 충전장치(200)에 대하여 급전 요구를 행하고, AC/DC 변환부(310)를 동작시켜 메인 배터리(302)의 충전을 행한다.
차량(100A)측에서 충전장치(200)측에 급전 요구가 있었던 경우에는, 주제어 ECU(208)는 스위치(204)를 폐쇄하여 급전을 개시하고, 주제어 ECU(314)는 AC/DC 변환부(310)를 동작시켜 메인 배터리(302)에 대한 충전을 행한다.
충전이 완료되면 메인 배터리(302)의 충전상태(SOC)가 소정값보다 높아지고, 이것에 따라 주제어 ECU(314)는 AC/DC 변환부(310)를 정지시켜 스위치(322)를 폐쇄상태로부터 개방상태로 변화시킨다. 그리고 전력선 통신부(316)를 경유하여 급전정지를 충전장치(200)에 대하여 요구한다. 그렇게 하면 주제어 ECU(208)는 스위치(204)를 폐쇄상태로부터 개방상태로 변화시킨다.
또한, 충전장치(200)에는, 표시장치(214)와 입력장치(212)가 설치되어 있다. 표시장치(214)에는, 예를 들면, 충전 개시 시간이나 충전상태로부터 예측되는 충전종료시간 등이 표시된다. 입력장치(212)는, 충전 플러그(206)를 작업자가 커넥터(324)에 설치한 후, 충전을 도중에서 중단하는 지시를 입력하거나 하는 데 사용된다.
충전장치(200)는, 또한, 가정의 현관 도어가 운전자가 소지하는 열쇠에 의해 외부에서 자물쇠가 채워진 것을 검지하는 현관 도어 자물쇠 채움 검지부(216)를 더 포함한다. 주제어 ECU(208)는, 현관 도어 자물쇠 채움 검지부(216)의 출력에 의해 운전자가 현관 도어를 자물쇠로 채웠다는 취지의 연락을 받으면, 이것을 전력선 통신부(210), 충전 케이블(218) 및 전력선 통신부(316)를 경유하여 주제어 ECU(314)에 송신한다.
주제어 ECU(314)는, 이 연락을 받으면, 충전 플러그(206)가 운전자에 의하여 차량으로부터 벗겨지거나, 또는 소정 시간 경과하기까지의 사이에, 도 5의 캐니스터(189)를 히터(179)로 예열하는 지시를 출력한다.
도 9는, 변형예에서 주제어 ECU(314)가 실행하는 캐니스터 예열처리를 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 9의 플로우차트는, 도 7에서 설명한 플로우차트의 제어에 있어서, 단계 S22의 처리 대신 단계 S22A의 처리를 포함한다. 단계 S22A의 다른 부분에 대해서는, 제어장치(60) 대신 주제어 ECU(314)가 동일한 처리를 행하기 때문에 설명은 반복하지 않는다.
단계 S22A의 처리에서는, 도 8의 주제어 ECU(314)는, 충전 케이블을 사용한 전력선 통신에 의해, 운전자가 집의 현관 도어를 키로 자물쇠를 채운 것을 현관 도어 자물쇠 채움 검지부(216)가 검지하였다는 연락을 받는다. 이 연락을 받은 경우, 단계 S22A에서 단계 S23으로 처리가 진행된다. 한편, 이 연락이 없는 경우에는 단계 S22A에서 단계 S27로 처리가 진행되고 제어는 메인 루틴으로 이행된다.
또한, 도 8, 도 9에서는, 전력선 통신에 의해 현관 도어의 자물쇠 채움이 있 었던 것을 연락하였으나, 무선에 의해 가옥이나 충전장치로부터 차량에 연락하여도 된다. 또, 리모트 컨트롤 키 등에 의해 무선으로 차량 기동을 예고하는 신호를 차량에 송신하여도 된다.
즉, 하이브리드 차량(100A)은, 차량의 기동 시각을 검출 또는 추정하는 것으로서, 기동 예정 시각을 설정하는 타이머나 현관 도어 자물쇠 채움 검지부(216) 등을 구비한다. 도 5의 제어장치(60)에 상도하는 주제어 ECU(314)는, 검출 또는 추정된 기동 시각까지 승온이 완료되도록 도 5의 히터(179)를 동작시킨다.
또, 도 1, 도 8에서는, 충전 케이블에 의해 차량과 충전장치가 직접적으로 접속되는 예를 나타내었으나, 전자유도 등을 사용하여 비접촉 상태에서 전기적으로 접속하여 전력을 수수하도록 변형하는 것도 가능하다.
이와 같이 하면, 충전 플러그(206)가 운전자에 의해 차량으로부터 벗겨지거나, 또는 소정 시간 경과하기까지의 사이에, 전력적으로 여유가 있는 외부로부터 공급되는 전력에 의해 도 5의 캐니스터(189)가 히터(179)로 예열되고, 차량 기동 후에 엔진이 운전 개시되어 퍼지가 행하여졌을 때에 연료 증기를 캐니스터로부터 양호하게 이탈시킬 수 있다. 또, 큰 전력을 필요로 하는 히터의 예열을 하였다고 해서, 배터리의 전력이 소비되어 EV 주행 가능 거리에 영향을 주는 것을 억제할 수 있다.
또, 캐니스터를 예열하여 둠으로써 퍼지하기 위하여 엔진을 운전해야만 하는 시간을 단축하는 것이 가능해진다.
또, 이상의 실시형태에서 개시된 제어방법은, 컴퓨터를 사용하여 소프트웨어 로 실행 가능하다. 이 제어방법을 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램을 컴퓨터 판독 가능하게 기록한 기록매체(ROM, CD-ROM, 메모리 카드 등)로부터 차량의 제어장치 중의 컴퓨터에 판독시키거나, 또 통신 회선을 통하여 제공하여도 된다.
또한, 본 실시형태에서는 동력 분할기구에 의해 엔진의 동력을 차축과 발전기로 분할하여 전달 가능한 직렬/병렬형 하이브리드 시스템에 적용한 예를 나타내었다. 그러나 본 발명은, 발전기를 구동하기 위해만 엔진을 사용하고, 발전기에 의해 발전된 전력을 사용하는 모터에서만 차축의 구동력을 발생시키는 직렬형 하이브리드 자동차에도 적용할 수 있다.
금회 개시된 실시형태는 모든 점에서 예시로서 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 할 것이다. 본 발명의 범위는 상기한 설명이 아니고 청구범위에 의해 나타내며, 청구범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.

Claims (7)

  1. 차량 외부로부터 충전 가능하게 구성된 하이브리드 차량에 있어서,
    축전장치(B1)와,
    상기 축전장치(B1)를 외부 전원(55)과 전기적으로 결합하는 결합부(50)와,
    연료 증기를 흡수하는 흡수부와,
    상기 결합부(50)에 의해 상기 축전장치(B1)가 상기 외부 전원(55)과 결합되어 있는 사이에, 상기 흡수부를 상기 연료 증기가 이탈하기 쉬운 상태로 활성화하는 활성화부를 구비하는 하이브리드 차량.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 흡수부는,
    상기 연료 증기를 흡착하는 흡착제가 수용된 캐니스터(189)를 포함하고,
    상기 활성화부는,
    상기 축전장치와 상기 외부 전원의 적어도 한쪽으로부터 전력을 받아 상기 캐니스터(189)를 가열하는 히터(l79)를 포함하고,
    상기 하이브리드 차량은,
    상기 캐니스터(189)에 대한 퍼지를 행하는 퍼지기구를 더 구비하는 하이브리드 차량.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 하이브리드 차량은,
    상기 히터(179)와 상기 퍼지기구를 제어하는 제어장치(60)를 더 구비하고,
    상기 제어장치(60)는, 상기 캐니스터(189)의 포화도를 판단하여, 상기 포화도가 제 1 값보다 클 때에 상기 히터(l79)와 상기 퍼지기구를 동작시키는 하이브리드 차량.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 퍼지기구는,
    부압을 발생시키는 내연기관(4)을 포함하고,
    상기 하이브리드 차량은,
    상기 히터(179)와 상기 퍼지기구를 제어하는 제어장치(60)를 더 구비하고,
    상기 제어장치(60)는, 다음회 차량 기동 시에 상기 내연기관(4)의 시동이 필요하다고 판단되어 있을 때에, 상기 내연기관(4)의 시동에 앞서 미리 상기 히터(l79)를 동작시키는 하이브리드 차량.
  5. 제 3항 또는 제 4항에 있어서,
    상기 하이브리드 차량은,
    차량의 기동 시각을 검출 또는 추정하는 시각 결정부를 더 구비하고,
    상기 제어장치(60)는, 검출 또는 추정된 상기 기동 시각까지 승온이 완료되 도록 상기 히터(179)를 동작시키는 하이브리드 차량.
  6. 차량 외부로부터 충전 가능하게 구성된 하이브리드 차량의 제어방법에 있어서,
    상기 하이브리드 차량은, 축전장치(B1)와, 상기 축전장치(B1)를 외부 전원(55)과 전기적으로 결합하는 결합부(50)와, 연료 증기를 흡수하는 흡수부와, 상기 결합부에 의해 상기 축전장치(B1)가 상기 외부 전원(55)과 결합되어 있는 사이에, 상기 흡수부를 상기 연료 증기가 이탈하기 쉬운 상태로 활성화하는 활성화부와, 상기 흡수부로부터 상기 연료 증기를 이탈시키는 퍼지기구를 포함하고,
    상기 제어방법은,
    상기 외부 전원(55)으로부터 전력을 상기 축전장치(B1)에 충전하는 단계(S4) 와,
    상기 외부 전원(55)으로부터 부여된 전력에 의해 상기 활성화부를 동작시키는 단계(S25)와,
    상기 활성화부의 동작 개시 후에 상기 퍼지기구를 동작시키는 단계(S26)를 구비하는 하이브리드 차량의 제어방법.
  7. 제 6항에 기재된 하이브리드 차량의 제어방법을 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
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