KR102146868B1 - 하이브리드 차량 - Google Patents

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KR102146868B1
KR102146868B1 KR1020190009924A KR20190009924A KR102146868B1 KR 102146868 B1 KR102146868 B1 KR 102146868B1 KR 1020190009924 A KR1020190009924 A KR 1020190009924A KR 20190009924 A KR20190009924 A KR 20190009924A KR 102146868 B1 KR102146868 B1 KR 102146868B1
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air temperature
engine
soc
temperature
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아리후미 마츠모토
아키노리 모리시마
다쿠 이부키
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도요타 지도샤（주）
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Abstract

[과제] 하이브리드 차량에 있어서, 모터에 의해 주행하고 있는 상태로부터 엔진이 재시동할 때의 엔진의 연소 안정성을 확보할 수 있도록 한다.
[해결 수단] 제어 장치는, 요구 부하가 문턱값 부하보다 높은 경우는 차량의 동력 장치로서 엔진을 선택하고, 요구 부하가 문턱값 부하 이하인 경우는 동력 장치로서 모터를 선택한다. 제어 장치는, 배터리의 SOC에 따라 문턱값 부하를 설정하고, 적어도 소정 SOC 범위에서는 배터리의 SOC가 낮을수록 문턱값 부하를 낮게 한다. 또한, 제어 장치는, 동력 장치로서 모터가 선택되어 있는 경우, 흡기 온도 가변 시스템의 조작에 의해 운전 정지 중의 엔진의 흡기 온도를 목표 흡기 온도로 제어한다. 제어 장치는, 배터리의 SOC에 따라 목표 흡기 온도를 설정하고, 적어도 소정 SOC 범위에서는 배터리의 SOC가 낮을수록 목표 흡기 온도를 높게 한다.

Description

하이브리드 차량{HYBRID VEHICLE}
본 발명은, 모터에 의한 주행과 엔진에 의한 주행을 선택 가능한 하이브리드 차량에 관한 것이다.
엔진의 연소 안정성에는 흡기 온도가 영향을 주는 것이 알려져 있다. 일본공개특허 특개2002-317640호 공보에는, 엔진이 저부하 영역에서 운전하고 있는 경우는, 중·고부하 영역에서 운전하고 있는 경우에 비해 흡기 온도를 높게 함으로써 엔진의 연소 안정성을 확보하는 것이 개시되어 있다.
일본공개특허 특개2002-317640호 공보
모터에 의한 주행과 엔진에 의한 주행을 선택 가능한 하이브리드 차량의 경우, 엔진의 정지와 재시동이 반복된다. 모터에 의해 주행하고 있는 상태로부터 엔진이 재시동할 때, 엔진의 부하는 모터 주행시의 운전 상태에 의존한다. 재시동시의 부하와 흡기 온도의 관계에 따라서는, 엔진의 연소 안정성이 악화하여, 엔진을 제대로 재시동할 수 없을 우려가 있다.
본 발명은, 상술과 같은 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 하이브리드 차량에 있어서, 모터에 의해 주행하고 있는 상태로부터 엔진이 재시동할 때의 엔진의 연소 안정성을 확보할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 관련된 하이브리드 차량은, 주행용의 엔진과, 주행용의 모터와, 모터에 공급하는 전력을 축적하는 배터리를 가지는 하이브리드 차량이다. 본 발명에 관련된 하이브리드 차량은, 운전 정지 중의 엔진의 흡기 온도를 변화시키는 흡기 온도 가변 시스템과, 제어 장치를 구비한다. 제어 장치는, 적어도 이하의 제 1부터 제 4까지의 처리를 실행하도록 구성된다.
제 1 처리에서는, 제어 장치는, 요구 부하가 문턱값 부하보다 높은 경우는 차량의 동력 장치로서 엔진을 선택하고, 요구 부하가 문턱값 부하 이하인 경우는 동력 장치로서 모터를 선택한다. 제 2 처리에서는, 제어 장치는, 제 1 처리에서 이용하는 문턱값 부하를 배터리의 SOC(State of Charge)에 따라 설정하고, 적어도 소정 SOC 범위에서는 SOC가 낮을수록 문턱값 부하를 낮게 한다. 제어 장치가 제 1 및 제 2 처리를 실행함으로써, 모터에 의한 주행이 행해지는 모터 주행 영역은, 적어도 소정 SOC 범위에서는 SOC가 높을수록 고부하측으로 확대되고, SOC가 낮을수록 저부하측으로 축소된다.
제 3 처리에서는, 제어 장치는, 동력 장치로서 모터가 선택되어 있는 경우, 흡기 온도 가변 시스템의 조작에 의해 운전 정지 중의 엔진의 흡기 온도를 목표 흡기 온도로 제어한다. 제 4 처리에서는, 제어 장치는, 제 3 처리에서 이용하는 목표 흡기 온도를 배터리의 SOC에 따라 설정하고, 적어도 소정 SOC 범위에서는 SOC가 낮을수록 목표 흡기 온도를 높게 한다. 제어 장치가 제 3 및 제 4 처리를 실행함으로써, 운전 정지 중의 엔진의 흡기 온도는, 적어도 소정 SOC 범위에서는 배터리의 SOC가 높을수록 저온으로 제어되고, 배터리의 SOC가 낮을수록 고온으로 제어된다.
상술의 구성에 의하면, 배터리의 SOC가 낮아 모터 주행 영역이 저부하측으로 축소된 결과, 저부하 영역에서 엔진이 재시동할 가능성이 높아진 경우는, 운전 정지 중의 엔진의 흡기 온도는 고온으로 제어된다. 그리고, 적어도 소정 SOC 범위에서는, 모터 주행 영역이 보다 저부하측으로 축소될수록, 운전 정지 중의 엔진의 흡기 온도는 보다 고온으로 제어된다. 이와 같은 흡기 온도의 제어가 행해짐으로써, 엔진이 재시동했을 때의 연소 안정성을 확보할 수 있다.
또한, 상술의 구성에 의하면, 배터리의 SOC가 높아 모터 주행 영역이 고부하측으로 확대된 결과, 저부하 영역에서 엔진이 재시동할 가능성이 저하한 경우는, 운전 정지 중의 엔진의 흡기 온도는 저온으로 제어된다. 그리고, 적어도 소정 SOC 범위에서는, 모터 주행 영역이 보다 고부하측으로 확대될수록, 운전 정지 중의 엔진의 흡기 온도는 보다 저온으로 제어된다. 이에 의해, 엔진이 재시동했을 때의 연소 안정성을 확보하면서, NOx의 배출의 저감과 연비의 향상을 도모할 수 있다.
제어 장치는, 제 4 처리에 있어서, 배터리의 SOC가 소정 SOC 범위보다 낮은 경우는 목표 흡기 온도를 소정의 상한 온도로 설정하도록 구성되어도 된다. 또한, 제어 장치는, 제 4 처리에 있어서, 배터리의 SOC가 소정 SOC 범위보다 높은 경우는 목표 흡기 온도를 소정의 하한 온도로 설정하도록 구성되어도 된다. 목표 흡기 온도에 상한 온도를 설정함으로써 NOx의 배출의 악화와 연비의 악화를 방지할 수 있고, 목표 흡기 온도에 하한 온도를 설정함으로써 연소 안정성의 악화를 방지할 수 있다.
제어 장치는, 배터리의 온도가 소정 온도 범위보다 높은 경우, 제 2 처리에 있어서 문턱값 부하를 저부하측으로 보정하고, 제 4 처리에 있어서 목표 흡기 온도를 고온측으로 보정하도록 구성되어도 된다. 또한, 제어 장치는, 배터리의 온도가 소정 온도 범위보다 낮은 경우, 제 2 처리에 있어서 문턱값 부하를 저부하측으로 보정하고, 제 4 처리에 있어서 목표 흡기 온도를 고온측으로 보정하도록 구성되어도 된다. 배터리의 온도는 배터리의 충방전에 영향을 주어, 적절한 온도 범위보다 높은 온도에서도 낮은 온도에서도 배터리의 충방전은 제한된다. 그러므로, 이와 같은 보정을 행함으로써, 배터리의 온도의 영향을 억제하여, 엔진이 재시동했을 때의 연소 안정성을 확보할 수 있다.
제어 장치는, 제 4 처리에 있어서, 모터 또는 그 제어계에 이상이 발생한 경우는 목표 흡기 온도를 소정의 상한 온도로 설정하도록 구성되어도 된다. 이상이 발생한 경우는, 어느 운전 영역에서 모터로부터 엔진으로의 동력 장치의 전환이 행해지는지 알 수 없다. 그래서, 엔진의 연소 안정성이 악화하기 쉬운 저부하 영역에서의 전환을 상정하여, 운전 정지 중의 엔진의 흡기 온도를 상한 온도로 제어함으로써, 엔진이 재시동했을 때의 연소 안정성을 확보할 수 있다.
이상 서술한 바와 같이, 본 발명에 관련된 하이브리드 차량에 의하면, 모터에 의해 주행하고 있는 상태로부터 엔진이 재시동할 때의 엔진의 연소 안정성을 확보할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 실시형태에 관련된 하이브리드 차량의 하이브리드 시스템의 구성을 나타내는 도이다.
도 2는, 본 발명의 실시형태에 관련된 하이브리드 차량의 제어 장치의 기능을 나타내는 블록도이다.
도 3은, 주행 모드 전환 라인과 목표 흡기 온도의 관계를 나타내는 도이다.
도 4는, 배터리의 SOC와 주행 모드 전환 라인의 위치 및 목표 흡기 온도의 관계를 나타내는 도이다.
도 5는, 배터리의 SOC와 목표 흡기 온도의 관계를 상세하게 나타내는 도이다.
도 6은, 흡기 온도 제어를 나타내는 플로우 차트이다.
도 7은, 연료 커트 중과 엔진 운전 중의 각각에서 목표 흡기 온도를 산출하기 위한 구성을 나타내는 블록도이다.
도 8은, 연료 커트 중과 엔진 운전 중의 각각에서 목표 흡기 온도를 산출하기 위한 구성의 제 1 변형례를 나타내는 블록도이다.
도 9는, 연료 커트 중과 엔진 운전 중의 각각에서 목표 흡기 온도를 산출하기 위한 구성의 제 2 변형례를 나타내는 블록도이다.
도 10은, 배터리 온도와 주행 모드 전환 라인 및 목표 흡기 온도의 관계를 나타내는 도이다.
도 11은, 배터리 온도와 온도 보정량의 관계를 상세하게 나타내는 도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태에 대하여 설명한다. 단, 이하에 나타내는 실시형태에 있어서 각 요소의 개수, 수량(數量), 양, 범위 등의 수로 언급한 경우, 특별히 명시한 경우나 원리적으로 분명히 그 수로 특정되는 경우를 제외하고, 그 언급한 수에 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또한, 이하에 나타내는 실시형태에 있어서 설명하는 구조나 단계 등은, 특별히 명시한 경우나 분명히 원리적으로 그것으로 특정되는 경우를 제외하고, 본 발명에 반드시 필수인 것은 아니다.
1. 하이브리드 차량의 하이브리드 시스템의 구성
도 1은, 본 실시형태에 관련된 하이브리드 차량의 하이브리드 시스템의 구성을 나타내는 도이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 하이브리드 차량(2)은, 차륜(16)을 회전 구동하기 위한 1개의 동력 장치로서, 엔진(4)을 구비한다. 엔진(4)은, 가솔린 또는 경유 등의 탄화수소계의 연료의 연소에 의해 동력을 출력하는 내연 기관으로서, 흡기 장치, 배기 장치, 연료 분사 장치, 점화 장치, 냉각 장치, EGR 장치 등을 구비한다. 도 1에는, 흡기 장치와 EGR 장치의 각각의 구성이 표현되어 있다.
도 1에 나타내는 흡기 장치는, 과급기를 가지는 흡기 장치이다. 엔진(4)에 공기를 받아 들이는 흡기 통로(30)에는, 공기를 과급하는 터보 차저(32)가 마련되어 있다. 흡기 통로(30)에 있어서의 터보 차저(32)의 하류에는, 과급된 공기를 냉각하는 인터쿨러(34)와, 인터쿨러(34)를 바이패스하는 바이패스 통로(36)와, 공기가 통과하는 비율을 인터쿨러(34)와 바이패스 통로(36)의 사이에서 조정하는 통과 비율 조정 밸브(38)가 마련되어 있다. 흡기 통로(30)에 있어서의 통과 비율 조정 밸브(38)의 하류에는, 엔진(4)에 흡입되는 공기의 유량을 조정하기 위한 스로틀 밸브(40)가 마련되어 있다.
도 1에 나타내는 EGR 장치는, HPL-EGR 장치이다. 도시하지 않은 배기 통로에 있어서의 터보 차저(32)의 터빈의 상류로부터 분기된 EGR 통로(42)는, 흡기 통로(30)에 있어서의 스로틀 밸브(40)의 하류에 접속되어 있다. EGR 통로(42)에는, EGR 가스를 냉각하는 EGR 쿨러(44)와, EGR 쿨러(44)를 바이패스하는 바이패스 통로(46)와, EGR 가스가 통과하는 비율을 EGR 쿨러(44)와 바이패스 통로(46)의 사이에서 조정하는 통과 비율 조정 밸브(48)가 마련되어 있다. EGR 통로(42)에 있어서의 통과 비율 조정 밸브(48)의 하류에는, 엔진(4)에 재순환되는 EGR 가스의 유량을 조정하기 위한 EGR 밸브(50)가 마련되어 있다.
상기의 구성을 가지는 흡기 장치와 EGR 장치는, 운전 정지 중의 엔진(4)의 흡기 온도를 변화시키는 흡기 온도 가변 시스템(60)을 구성한다. 또한, 엔진(4)의 운전 정지 중이란 연료 커트가 행해지고 있는 것을 의미하며, 엔진(4)의 회전이 정지하고 있는 것을 의미하는 것이 아니다. 이하, 흡기 온도 가변 시스템(60)이 흡기 온도를 변화시키는 방법에 대하여 몇 가지의 예를 나타낸다. 예시하는 방법 중 적어도 1개의 방법이, 흡기 온도 가변 시스템(60)에 채용되어 있다.
제 1 예. EGR 쿨러(44)를 통과하는 EGR 가스의 비율을 통과 비율 조정 밸브(48)에 의해 변경함으로써, 엔진(4)에 재순환되는 EGR 가스의 온도를 변화시킨다.
제 2 예. EGR 밸브(50)의 개도를 조정함으로써, 엔진(4)에 재순환되는 EGR 가스의 유량을 변화시킨다.
제 3 예. 인터쿨러(34)를 통과하는 공기(신기(新氣))의 비율을 통과 비율 조정 밸브(38)에 의해 변경함으로써, 엔진(4)에 공급되는 공기의 온도를 변화시킨다.
제 4 예. 스로틀 밸브(40)의 개도를 조정함으로써, 엔진(4)에 공급되는 공기의 유량을 변화시킨다.
제 5 예. EGR 쿨러(44)의 냉각수의 온도를 변경함으로써, 엔진(4)에 재순환되는 EGR 가스의 온도를 변화시킨다. 구체적인 방법으로서는, 라디에이터로의 냉각수의 공급의 온/오프 또는 라디에이터의 통과 수량(水量)의 조정, 라디에이터 팬의 온/오프 또는 회전수의 조정, 히터의 온/오프 또는 가열 능력의 조정 등의 방법을 들 수 있다.
제 6 예. 인터쿨러(34)의 냉각수의 온도를 변경함으로써, 엔진(4)에 공급되는 공기의 온도를 변화시킨다. 구체적인 방법은, 제 5 예와 마찬가지이다.
제 7 예. 터보 차저(32)에 컴프레서를 구동하는 모터가 구비되어 있는 경우에는, 그 회전수를 조정함으로써, 엔진(4)에 공급되는 공기의 유량을 변화시킨다.
제 8 예. 흡기 통로(30)에 있어서의 스로틀 밸브(40)의 하류, 또는, EGR 통로(42)에 있어서의 EGR 밸브(50)의 하류에 히터를 설치하고, 히터의 온/오프 또는 그 가열 능력의 조정에 의해, 흡기 온도를 변화시킨다.
다시, 하이브리드 시스템의 구성에 관한 설명으로 되돌아간다. 하이브리드 차량(2)은, 차륜(16)을 회전 구동하기 위한 다른 동력 장치로서, 발전 가능한 전동기인 제 1 모터 제너레이터(6) 및 제 2 모터 제너레이터(8)를 구비한다. 제 1 모터 제너레이터(6) 및 제 2 모터 제너레이터(8)는, 공급된 전력에 의해 토크를 출력하는 모터로서의 기능과, 입력된 기계적 동력을 전력으로 변환하는 제너레이터로서의 기능을 겸비하는 교류 동기형의 모터 제너레이터이다. 제 1 모터 제너레이터(6)는 주로 제너레이터로서 이용되고, 제 2 모터 제너레이터(8)는 주로 모터로서 이용된다. 이하, 알기 쉬운 설명을 위해, 제 1 모터 제너레이터(6)를 간단히 제너레이터(6)라고 표기하고, 제 2 모터 제너레이터(8)를 간단히 모터(8)라고 표기한다.
엔진(4), 제너레이터(6) 및 모터(8)는, 동력 전달 기구(10)에 의해 차륜(16)과 연결되어 있다. 동력 전달 기구(10)는, 동력 분배 기구(12)와 감속 기구(14)를 포함한다. 동력 분배 기구(12)는, 예를 들면 플래니터리 기어 유닛이고, 엔진(4)으로부터 출력되는 토크를 제너레이터(6)와 차륜(16)으로 분할한다. 엔진(4)으로부터 출력되는 토크 또는 모터(8)로부터 출력되는 토크는, 감속 기구(14)를 개재하여 차륜(16)에 전달된다.
제너레이터(6)는, 동력 분배 기구(12)를 개재하여 공급된 토크에 의해 전력을 회생 발전한다. 엔진(4) 및 모터(8)로부터 토크가 출력되어 있지 않은 상태에 있어서, 제너레이터(6)에 의한 전력 회생을 행함으로써, 제동력이 제너레이터(6)로부터 동력 전달 기구(10)를 개재하여 차륜(16)에 전달되고, 하이브리드 차량(2)은 감속한다. 즉, 하이브리드 차량(2)은 제너레이터(6)에 의한 회생 제동을 행할 수 있다.
제너레이터(6) 및 모터(8)는, 인버터(18)와 컨버터(20)를 개재하여 배터리(22)와 전력의 수수를 행한다. 인버터(18)는, 배터리(22)에 축적된 전력을 직류로부터 교류로 변환하여 모터(8)에 공급함과 함께, 제너레이터(6)에 의해 발전되는 전력을 교류로부터 직류로 변환하여 배터리(22)에 축적한다. 이 때문에, 배터리(22)는, 제너레이터(6)에서 발생한 전력에 의해 충전되고, 모터(8)에서 소비되는 전력에 의해 방전된다.
하이브리드 차량(2)은 제어 장치(70)를 구비하고 있다. 제어 장치(70)는, 엔진(4), 제너레이터(6), 모터(8), 동력 전달 기구(10) 등을 조작하여 하이브리드 차량(2)의 주행을 제어한다. 또한, 제어 장치(70)는, 배터리(22)로부터 전압 정보를 취득하고, 전압 정보에 기초하여 배터리(22)의 SOC(State of Charge)를 감시하고 있다. 또한, 제어 장치(70)는, 적어도 1개의 프로세서와 적어도 1개의 메모리를 가지는 ECU(Electronic Control Unit)이다. 메모리에는, 하이브리드 차량(2)의 제어를 위한 각종 프로그램이나 각종 데이터(맵을 포함함)가 기억되어 있다. 메모리에 기억되어 있는 프로그램이 프로세서로 실행됨으로써, 제어 장치(70)에는 다양한 기능이 실현된다. 제어 장치(70)는, 복수의 ECU로 구성되어 있어도 된다.
2. 하이브리드 차량의 제어 장치의 기능
도 2는, 제어 장치(70)의 기능의 일부를 나타내는 블록도이다. 도 2에는, 제어 장치(70)가 가지는 다양한 기능 중, 특히, 모터(8)에 의한 주행으로부터 엔진(4)에 의한 주행으로의 전환에 관계하는 기능이 추출되어 블록으로 표현되어 있다. 제어 장치(70)는 그 밖에도 다양한 기능을 구비하고 있지만, 그들에 대한 도시는 생략되어 있다. 도 2에서는, 기능마다 처리 유닛(72, 74, 76, 78)이 할당되어 있다. 단, 각 처리 유닛(72, 74, 76, 78)은 하드웨어로서 존재하는 것이 아니고, 메모리에 기억된 프로그램이 프로세서로 실행되었을 때에 가상적으로 실현된다. 이하, 각 처리 유닛(72, 74, 76, 78)의 기능에 대하여, 도 3, 도 4 및 도 5를 참조하면서 설명한다.
제 1 처리 유닛(72)은, 하이브리드 시스템에 요구되는 부하에 따라 엔진(4)과 모터(8)의 사이에서 동력 장치의 전환을 행한다. 이 전환에는, 예를 들면, 도 3에 이미지가 나타내어지는 맵이 이용된다. 이 맵에서는, 주행 모드 전환 라인이 부하와 엔진 회전수로 규정되어 있다. 하이브리드 차량(2)의 주행 모드에는, 모터(8)에 의해서만 주행하는 모터 주행 모드와, 주로 엔진(4)에 의해 주행하는 엔진 주행 모드가 있다. 주행 모드 전환 라인은, 모터 주행 모드가 선택되는 운전 영역인 모터 주행 영역과, 엔진 주행 모드가 선택되는 운전 영역인 엔진 주행 영역의 경계선으로서, 엔진 회전수마다의 문턱값 부하를 규정하는 라인이다. 제 1 처리 유닛(72)은, 요구 부하가 엔진 회전수로부터 결정되는 문턱값 부하보다 높은 경우는 동력 장치로서 엔진(4)을 선택하고, 요구 부하가 엔진 회전수로부터 결정되는 문턱값 부하 이하인 경우는 동력 장치로서 모터(8)를 선택한다.
제 2 처리 유닛(74)은, 제 1 처리 유닛(72)에서 이용되는 엔진 회전수마다의 문턱값 부하를 배터리(22)의 SOC에 따라 설정한다. 즉, 도 4에 나타내는 바와 같이, 주행 모드 전환 라인의 부하 방향의 위치를 배터리(22)의 SOC에 따라 설정한다. 배터리(22)의 SOC가 높은 경우, 배터리(22)에는 모터 주행에 사용 가능한 전력이 충분히 축적되어 있으므로, 모터 주행 영역을 확대할 수 있다. 따라서, 제 2 처리 유닛(74)은, 배터리(22)의 SOC가 높을수록 주행 모드 전환 라인을 고부하측으로 설정한다. 환언하면, 배터리(22)의 SOC가 높을수록 엔진 회전수마다의 문턱값 부하를 높게 한다. 단, 모터 주행 영역의 부하에는 상한이 있다. 이 때문에, 배터리(22)의 SOC가 소정의 상방 문턱값보다 높은 경우에는, 주행 모드 전환 라인을 더 고부하측으로 이동시키지는 않고, 주행 모드 전환 라인을 소정의 상한 라인으로 보지(保持)한다.
반면, 배터리(22)의 SOC가 낮은 경우, 배터리(22)에는 모터 주행에 사용 가능한 전력이 충분히 축적되어 있지 않기 때문에, 모터 주행 영역은 축소되지 않을 수 없다. 따라서, 제 2 처리 유닛(74)은, 배터리(22)의 SOC가 낮을수록 주행 모드 전환 라인을 저부하측으로 설정한다. 환언하면, 배터리(22)의 SOC가 낮을수록 엔진 회전수마다의 문턱값 부하를 낮게 한다. 단, 엔진 주행 영역의 부하에는 하한이 있다. 이 때문에, 배터리(22)의 SOC가 소정의 하방 문턱값보다 낮은 경우에는, 주행 모드 전환 라인을 더 저부하측으로 이동시키지는 않고, 주행 모드 전환 라인을 소정의 하한 라인으로 보지한다.
이상과 같이 문턱값 부하의 설정이 행해짐으로써, 모터 주행 영역은, 상방 문턱값과 하방 문턱값으로 규정되는 SOC 범위에서는, 배터리(22)의 SOC가 높을수록 고부하측으로 확대되고, 배터리(22)의 SOC가 낮을수록 저부하측으로 축소된다. 또한, 상기 SOC 범위에 있어서의 SOC에 대한 문턱값 부하의 변화는, 연속적인 변화여도 되고, 단계적인 변화여도 된다.
다음에, 도 3, 도 4 및 도 5를 이용하여, 제 3 처리 유닛(76)과 제 4 처리 유닛(78)의 각 기능에 대하여 설명한다.
제 3 처리 유닛(76)은, 동력 장치로서 모터(8)가 선택되어 있는 경우, 흡기 온도 가변 시스템(60)의 조작에 의해 운전 정지 중의 엔진(4)의 흡기 온도를 목표 흡기 온도로 제어한다. 목표 흡기 온도는, 엔진(4)을 재시동시킨 경우에 엔진(4)의 연소 안정성을 확보할 수 있는 온도이다. 엔진(4)이 재시동했을 때의 연소 안정성은, 엔진 회전수를 일정하게 하면, 부하에 대한 흡기 온도에 의해 결정된다. 구체적으로는, 엔진(4)의 연소 안정성을 확보하기 위해서는, 부하가 낮을수록 흡기 온도를 높게 할 필요가 있다. 단, 모터(8)에 의해 주행하고 있는 상태로부터 엔진(4)이 재시동할 때, 엔진(4)의 부하 및 회전수는 모터 주행시의 운전 상태에 의존한다. 이 때문에, 엔진 주행 영역 내의 어느 동작점에 있어서 엔진(4)이 시동하는지는 알 수 없다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 주행 모드 전환 라인 상의 문턱값 부하는, 엔진 회전수가 높아짐에 따라 저하하고, 엔진 회전수가 상한 회전수에 도달했을 때에 최소가 된다. 이 상한 회전수에 있어서의 문턱값 부하가, 재시동시에 엔진(4)이 취할 수 있는 최소 부하이다. 연소 안정성을 확보하기 위한 부하와 흡기 온도의 관계에 의해, 엔진(4)의 시동시에 요구되는 흡기 온도는 최소 부하에 있어서 최고가 된다. 재시동했을 때의 부하 및 회전수에 관계없이, 재시동시의 엔진(4)의 연소 안정성을 확실한 것으로 하기 위해서는, 상정되는 최고 흡기 온도를 목표 흡기 온도로 할 필요가 있다. 그래서, 본 실시형태에서는, 주행 모드 전환 라인 상의 상한 회전수에 대응하는 동작점에서 엔진(4)이 재시동한 경우에 있어서, 확실하게 연소 안정성을 확보할 수 있는 온도를 목표 흡기 온도로서 설정하고 있다. 또한, 흡기 온도 가변 시스템(60)의 조작에 의한 흡기 온도의 제어 방법에 대해서는 전술과 같다.
제 4 처리 유닛(78)은, 제 3 처리 유닛(76)에서 이용되는 목표 흡기 온도를 배터리(22)의 SOC에 따라 설정한다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 주행 모드 전환 라인의 부하 방향의 위치는 배터리(22)의 SOC에 따라 설정된다. 이 때문에, 주행 모드 전환 라인 상의 상한 회전수에 대응하는 동작점(이하, 한계 동작점이라고 함)은 SOC에 따라 변화하게 된다. 구체적으로는, 배터리(22)의 SOC가 낮을수록 한계 동작점은 저부하측으로 이동하고, SOC가 높을수록 한계 동작점은 고부하측으로 이동한다. 전술과 같이, 목표 흡기 온도는, 한계 동작점에서 엔진(4)이 재시동한 경우에 있어서 확실하게 연소 안정성을 확보할 수 있는 온도이다. 그러므로, 한계 동작점이 고부하측으로 이동하면 목표 흡기 온도는 낮게 하고, 한계 동작점이 저부하측으로 이동하면 목표 흡기 온도는 높게 할 필요가 있다. 또한, 한계 동작점이 고부하측으로 이동한 경우에 목표 흡기 온도를 낮게 하는 이유는, 연소 안정성을 확보할 수 있는 범위에서 가능한 한 NOx의 배출의 저감과 연비의 향상을 도모하기 위해서이다. 이와 같은 SOC와 한계 동작점과 목표 흡기 온도의 관계에 의해, 제 4 처리 유닛(78)은, 배터리(22)의 SOC가 낮을수록 목표 흡기 온도를 높게 설정하고, 배터리(22)의 SOC가 높을수록 목표 흡기 온도를 낮게 설정한다.
목표 흡기 온도의 설정에는, 예를 들면, 도 5에 이미지가 나타내어지는 SOC-목표 흡기 온도 맵이 이용된다. 이 맵에서는, 배터리(22)의 SOC가 상방 문턱값보다 높은 경우, 주행 모드 전환 라인은 소정의 상한 라인으로 보지되므로, 목표 흡기 온도는 하한 온도로 보지된다. 배터리(22)의 SOC가 하방 문턱값보다 낮은 경우, 주행 모드 전환 라인은 소정의 하한 라인으로 보지되므로, 목표 흡기 온도는 상한 온도로 보지된다. 그리고, 상방 문턱값과 하방 문턱값으로 규정되는 SOC 범위에서는, 운전 정지 중의 엔진(4)의 흡기 온도는 배터리(22)의 SOC가 높을수록 저온으로 제어되고, 배터리(22)의 SOC가 낮을수록 고온으로 제어된다. 또한, 상기 SOC 범위에 있어서의 SOC에 대한 목표 흡기 온도의 변화는, 도 5에 나타내는 바와 같은 연속적인 변화여도 되고, 단계적인 변화여도 된다.
상술의 기능을 가지는 제어 장치(70)에 의하면, 배터리(22)의 SOC가 낮아 모터 주행 영역이 저부하측으로 축소된 결과, 저부하 영역에서 엔진(4)이 재시동할 가능성이 높아진 경우는, 운전 정지 중의 엔진(4)의 흡기 온도는 고온으로 제어된다. 그리고, 상방 문턱값과 하방 문턱값으로 규정되는 SOC 범위에서는, 모터 주행 영역이 보다 저부하측으로 축소될수록, 운전 정지 중의 엔진(4)의 흡기 온도는 보다 고온으로 제어된다. 이와 같은 흡기 온도의 제어가 행해짐으로써, 엔진(4)이 재시동했을 때의 연소 안정성을 확보할 수 있다.
또한, 배터리(22)의 SOC가 높아 모터 주행 영역이 고부하측으로 확대된 결과, 저부하 영역에서 엔진(4)이 재시동할 가능성이 저하한 경우는, 운전 정지 중의 엔진(4)의 흡기 온도는 저온으로 제어된다. 그리고, 상방 문턱값과 하방 문턱값으로 규정되는 SOC 범위에서는, 모터 주행 영역이 보다 고부하측으로 확대될수록, 운전 정지 중의 엔진(4)의 흡기 온도는 보다 저온으로 제어된다. 이에 의해, 엔진(4)이 재시동했을 때의 연소 안정성을 확보하면서, NOx의 배출의 저감과 연비의 향상을 도모할 수 있다.
3. 제어 장치에 의한 흡기 온도 제어
제어 장치(70)에 의해 실행되는 엔진(4)의 흡기 온도 제어에 대하여 도 6을 이용하여 설명한다. 제어 장치(70)는, 도 6의 플로우 차트에 나타내는 처리를 소정의 제어 주기로 반복 실시하고 있다.
먼저, 단계 S1에서는, 엔진(4)의 연료 커트 중인지의 여부, 즉, 모터 주행 모드에 의한 운전이 행해지고 있는지의 여부가 판정된다. 엔진(4)의 연료 커트 중이 아닌 경우, 단계 S5의 처리가 행해진다. 단계 S5에서는, 엔진(4)이 운전하고 있을 때의 통상의 흡기 온도 제어가 실시된다. 통상의 흡기 온도 제어에서는, 요구 부하와 엔진 회전수로부터 엔진 운전 중의 목표 흡기 온도가 산출된다. 또한, 통상의 흡기 온도 제어의 "통상"이란, 연료 커트 중에 실시되는 흡기 온도 제어와 같은 특별한 것이 아니라는 의미이다.
엔진(4)의 연료 커트 중인 경우, 단계 S2의 처리가 행해진다. 단계 S2에서는, 하이브리드 시스템이 정상인지의 여부가 판정된다. 상세하게는, 모터(8), 배터리(22), 인버터(18) 등, 모터(8) 및 그 제어계에 모터 주행이 불가능해지는 이상이 발생하고 있지 않은지의 여부가 판정된다. 이 판정은, 예를 들면, 차량에 구비된 자기 진단 기능에 의해 행해진다.
하이브리드 시스템이 정상인 경우에는, 단계 S3의 처리가 행해진다. 단계 S3에서는, 전술의 SOC-목표 흡기 온도 맵을 이용하여 배터리(22)의 SOC에 따른 목표 흡기 온도가 산출된다. 목표 흡기 온도는, 시시각각 변화하는 배터리(22)의 SOC에 따라 제어 주기마다 갱신된다.
반면, 하이브리드 시스템에 이상이 발생하고 있는 경우에는, 단계 S4의 처리가 행해진다. 단계 S4에서는, 목표 흡기 온도를 상한 온도로 설정하는 것이 행해진다. 하이브리드 시스템에 이상이 발생한 경우는, 어느 운전 영역에서 모터(8)로부터 엔진(4)으로의 동력 장치의 전환이 행해지는지 알 수 없다. 그래서, 본 실시형태에서는, 엔진(4)의 연소 안정성이 악화하기 쉬운 저부하 영역에서의 전환을 상정하여, 운전 정지 중의 엔진(4)의 흡기 온도를 상한 온도로 제어한다. 이에 의해, 하이브리드 시스템의 이상에 의해 엔진(4)이 재시동된 경우에 있어서, 재시동시의 연소 안정성을 확보할 수 있다.
상기의 플로우 차트에 의하면, 연료 커트 중과 엔진 운전 중에서 각각의 방법으로 목표 흡기 온도가 산출된다. 도 7에는, 이것을 실현하기 위한 제 4 처리 유닛(78)의 구성이 블록도로 나타내어져 있다. 제 4 처리 유닛(78)은, 제 1 유닛(82), 제 2 유닛(84) 및 제 3 유닛(86)으로 이루어진다. 제 1 유닛(82)은, 엔진 회전수와 부하로부터 엔진 운전 중의 목표 흡기 온도를 산출한다. 제 2 유닛(84)은, 배터리(22)의 SOC로부터 연료 커트 중의 목표 흡기 온도를 산출한다. 제 1 유닛(82)에서 산출된 목표 흡기 온도와, 제 2 유닛(84)에서 산출된 목표 흡기 온도는, 제 3 유닛(86)에 입력된다. 제 3 유닛(86)은, 연료 커트 중인지의 여부에 따라 최종적으로 설정하는 목표 흡기 온도의 전환을 행한다. 이 블록도에 있어서, 제 1 유닛(82)에 의한 처리는 단계 S5의 처리에 상당하고, 제 2 유닛(84)에 의한 처리는 단계 S3의 처리에 상당하며, 제 3 유닛(86)에 의한 처리는 단계 S1의 처리에 상당한다.
도 8은, 목표 흡기 온도를 산출하기 위한 제 4 처리 유닛(78)의 구성의 제 1 변형례를 나타내는 블록도이다. 제 1 변형례에서는, 제 4 처리 유닛(78)은, 제 1 유닛(92), 제 2 유닛(94) 및 제 3 유닛(96)으로 이루어진다. 제 1 유닛(92)은, 엔진 회전수와 부하로부터 엔진 운전 중의 목표 흡기 온도를 산출한다. 제 1 유닛(92)에서 산출되는 목표 흡기 온도는, 최종적으로 설정되는 목표 흡기 온도의 베이스값이다. 제 2 유닛(94)은, 연료 커트 중의 목표 흡기 온도의 하한값을 배터리(22)의 SOC로부터 산출한다. 이 하한값은, 전술의 SOC-목표 흡기 온도 맵을 이용하여 산출되는 목표 흡기 온도와 동일하다. 제 3 유닛(96)은, 목표 흡기 온도의 베이스값을 하한값으로 가드하여 얻어지는 온도를 목표 흡기 온도로서 설정한다.
도 9는, 목표 흡기 온도를 산출하기 위한 제 4 처리 유닛(78)의 구성의 제 2 변형례를 나타내는 블록도이다. 제 2 변형례에서는, 제 4 처리 유닛(78)은, 제 1 유닛(102), 제 2 유닛(104) 및 제 3 유닛(106)으로 이루어진다. 제 1 유닛(102)은, 엔진 회전수와 부하로부터 엔진 운전 중의 목표 흡기 온도를 산출한다. 제 1 유닛(102)에서 산출되는 목표 흡기 온도는, 최종적으로 설정되는 목표 흡기 온도의 베이스값이다. 제 2 유닛(104)은, 엔진 운전 중의 목표 흡기 온도에 대한 연료 커트 중의 목표 흡기 온도의 보정량을 배터리(22)의 SOC로부터 산출한다. 엔진 운전 중의 보정량은 제로로 된다. 제 3 유닛(106)은, 목표 흡기 온도의 베이스값에 보정량을 가산하여 얻어지는 온도를 목표 흡기 온도로서 설정한다.
4. 그 밖의 실시형태
배터리(22)의 온도는 배터리(22)로의 전력의 충전과 배터리(22)로부터의 전력의 방전의 각각에 영향을 준다. 배터리(22)에는 적절한 온도 범위가 존재하여, 그 온도 범위보다 높은 온도에서도 낮은 온도에서도 배터리(22)의 충방전은 제한된다. 배터리(22)의 충방전이 제한되는 상황에서는, 모터(8)에 의한 주행에도 제약이 걸린다. 그래서, 도 10에 나타내는 바와 같이, 배터리(22)의 온도가 적절한 온도 범위로부터 벗어나는 경우, 주행 모드 전환 라인을 저부하측으로 이동시켜 모터 주행 영역을 축소한다.
주행 모드 전환 라인이 저부하측으로 이동하면, 주행 모드 전환 라인 상의 상한 회전수에 대응하는 한계 동작점도 저부하측으로 이동한다. 한계 동작점이 저부하측으로 이동하면, 연소 안정성을 확보하기 위하여 목표 흡기 온도는 고온측으로 보정해야 한다. 도 11은, 배터리(22)의 온도와 목표 흡기 온도에 대한 온도 보정량의 관계를 상세하게 나타내는 도이다. 배터리(22)의 온도가 소정 온도 범위보다 높은 경우와 낮은 경우의 각각에 있어서, 목표 흡기 온도를 고온측으로 보정한다. 이와 같은 보정을 행함으로써, 배터리(22)의 온도의 영향을 억제하여, 엔진(4)이 재시동했을 때의 연소 안정성을 확보할 수 있다. 또한, 온도 보정량은, 도 11에 나타내는 바와 같이 소정 온도 범위의 안과 밖에서 이산적(離散的)으로 변화시켜도 되고, 연속적 또는 단계적으로 변화시켜도 된다.
2 : 하이브리드 차량
4 : 엔진
6 : 제너레이터(제 1 모터 제너레이터)
8 : 모터(제 2 모터 제너레이터)
10 : 동력 전달 기구
16 : 차륜
22 : 배터리
30 : 흡기 통로
32 : 터보 차저
34 : 인터쿨러
36 : 바이패스 통로
38 : 통과 비율 조정 밸브
40 : 스로틀 밸브
42 : EGR 통로
44 : EGR 쿨러
46 : 바이패스 통로
48 : 통과 비율 조정 밸브
50 : EGR 밸브
60 : 흡기 온도 가변 시스템
70 : 제어 장치

Claims (6)

  1. 주행용의 엔진과, 주행용의 모터와, 상기 모터에 공급하는 전력을 축적하는 배터리를 가지는 하이브리드 차량에 있어서,
    운전 정지 중의 상기 엔진의 흡기 온도를 변화시키는 흡기 온도 가변 시스템과,
    제어 장치를 구비하고,
    상기 제어 장치는,
    요구 부하가 문턱값 부하보다 높은 경우는 차량의 동력 장치로서 상기 엔진을 선택하고, 상기 요구 부하가 상기 문턱값 부하 이하인 경우는 상기 동력 장치로서 상기 모터를 선택하는 제 1 처리와,
    상기 배터리의 SOC에 따라 상기 문턱값 부하를 설정하는 처리로서, 적어도 소정 SOC 범위에서는 상기 SOC가 낮을수록 상기 문턱값 부하를 낮게 하는 제 2 처리와,
    상기 동력 장치로서 상기 모터가 선택되어 있는 경우, 상기 흡기 온도 가변 시스템의 조작에 의해 운전 정지 중의 상기 엔진의 흡기 온도를 목표 흡기 온도로 제어하는 제 3 처리와,
    상기 SOC에 따라 상기 목표 흡기 온도를 설정하는 처리로서, 적어도 상기 소정 SOC 범위에서는 상기 SOC가 낮을수록 상기 목표 흡기 온도를 높게 하는 제 4 처리를 실행하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 제 4 처리에 있어서, 상기 SOC가 상기 소정 SOC 범위보다 낮은 경우는 상기 목표 흡기 온도를 소정의 상한 온도로 설정하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 제 4 처리에 있어서, 상기 SOC가 상기 소정 SOC 범위보다 높은 경우는 상기 목표 흡기 온도를 소정의 하한 온도로 설정하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 배터리의 온도가 소정 온도 범위보다 높은 경우,
    상기 제 2 처리에 있어서, 상기 문턱값 부하를 저부하측으로 보정하고,
    상기 제 4 처리에 있어서, 상기 목표 흡기 온도를 고온측으로 보정하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 배터리의 온도가 소정 온도 범위보다 낮은 경우,
    상기 제 2 처리에 있어서, 상기 문턱값 부하를 저부하측으로 보정하고,
    상기 제 4 처리에 있어서, 상기 목표 흡기 온도를 고온측으로 보정하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 제 4 처리에 있어서, 상기 모터 또는 그 제어계에 이상이 발생한 경우는 상기 목표 흡기 온도를 소정의 상한 온도로 설정하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량.
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