KR20210062696A - 하이브리드 차량의 입자 필터의 에너지-최적화 강제 재생 - Google Patents

하이브리드 차량의 입자 필터의 에너지-최적화 강제 재생 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내연 기관(31), 특히 하이브리드 차량(30)의 내연 기관(31)에 대한 배기 가스 흐름에서 입자 필터(20)의 재생을 위한 제어 시스템(10)에 관한 것이다. 제어 시스템(10)은 입자 필터(20), 온도 센서(25) 및 제1 열원(21)을 갖는다. 제어 시스템(10)은 또한 입자 필터(20)의 재생을 위한 설정점 온도(Ts)와 입자 필터(20)의 실제 온도(Ti) 사이의 온도차(Td)를 결정하고 이로부터 인가될 전력차(Pd)를 결정하도록 설정된 제어기(15)를 갖는다. 전력 출력차(Pd)에 대해, 제어기(15)는 제1 열원(21)에 대해 작용하고/작용하거나 하이브리드 차량(30)의 전기 기계(32)를 발전기 모드로 스위칭한다.

Description

하이브리드 차량의 입자 필터의 에너지-최적화 강제 재생
본 발명은 내연 기관, 특히 하이브리드 차량의 내연 기관에 대한 배기 가스 흐름에서 입자 필터의 재생을 위한 제어 시스템에 관한 것이다.
입자 필터(가솔린 입자 필터(Gasoline Particulate Filter), GPF)는 예를 들어, 엔진의 배기 가스에서 입자, 특히 오염 입자의 방출 값을 낮추기 위해 가솔린 엔진에 사용될 수 있다. 입자 필터는 엔진의 원시 배기 가스의 입자 수를 예를 들어, 90%를 넘는 비율까지 여과할 수 있다. 그러나, 예를 들어, 외부 온도가 차가울 경우, 입자의 개수는 내연 기관 조치에 의해 충분한 정도로 부분적으로만 감소될 수 있다. 또한, 이러한 입자 필터는 정기적으로 재생을 필요로 하므로 필터가 다시 자유롭게 연소되고 막히지 않는다. 소위 필터 케이크를 연소시키는 이러한 프로세스에 있어서, 증가된 배기 가스 온도 레벨이 입자 필터 상류에서 필요하다. 필요한 배기 가스 온도 레벨은 대략 600 ℃ 이상이다. 특히 외부 온도가 낮을 때, 저-부하 및 단거리 여행 중에, 이 온도에 도달하지 못할 수 있으며; 결과적으로, 입자 필터는 배기-가스 배압이 과도하게 증가하는 높은 부하를 경험할 수 있다. 최악의 경우, 이는 내연 기관에서의 연소 실화(combustion misfire)로 이어진다. 따라서, 가스 교환, 충전 특성 및 그에 따른 연소의 부정적인 장애가 없도록 입자 필터의 재생이 강제되어야 하는 것이 발생될 수 있다. 특히 하이브리드 차량의 경우, 내연 기관이 통상의 차량보다 훨씬 짧은 기간에 걸쳐 동작하기 때문에, 이러한 효과가 더 큰 정도로 발생할 수 있다. 이는 운전 중에 이러한 시스템에서 재생에 필요한 온도 레벨에 도달하지 못할 확률을 증가시킨다.
본 발명의 목적은 종래 기술의 단점을 적어도 부분적으로 극복하는 것이다.
이러한 목적은 독립 청구항의 대상물에 의해 달성된다. 본 발명의 전개는 종속 청구항과 이하의 설명으로부터 나타날 것이다.
본 발명의 일 양태는 하이브리드 차량의 내연 기관에 대한 배기 가스 흐름에서 입자 필터의 재생을 위한 제어 시스템에 관한 것으로, 하이브리드 차량은 내연 기관 및 전기 기계를 갖는다. 차량은 예를 들어 차, 버스 또는 트럭과 같은 자동차 또는 다른 철도 차량, 또는 예를 들어, 모터사이클이다. 연소 기관 또는 내연 기관(ICE)은 예를 들어 가솔린 엔진, Wankel 엔진, 디젤 엔진 또는 열역학적 경계 조건과 혼합물의 형성으로 인해 액체 또는 가스 연료가 산소와 반응할 때 건강에 해로운 입자가 발생하는 임의의 생각할 수 있는 다른 형태의 구동 유닛일 수 있다. 내연 기관은 전기 기계에 직접 또는 클러치를 통해 커플링될 수 있다.
제어 시스템은 입자 필터 및 입자 필터의 영역에 배치되고 입자 필터의 실제 온도를 결정하도록 설정된 온도 센서를 갖는다. 대안적으로, 실제 온도는 제어 시스템에서 발생할 수 있는 모델에 기초하여 결정될 수 있다. 또한, 제어 시스템은 배기 가스 흐름의 상류에 배치된 제1 열원을 갖는다. 또한, 제어 시스템은 입자 필터의 재생을 위한 설정점 온도와 입자 필터의 실제 온도 사이의 온도차를 결정하고, 온도차로부터 인가될 전력 출력차를 결정하고 인가될 전력 출력차를 제1 열원에 부여하도록 설정된 제어기를 갖는다.
온도 센서는 입자 필터 내부에 배치될 수 있으며; 배기 가스 흐름에서 상류 또는 하류에 배치될 수 있다. 온도 센서는 온도 센서의 온도로부터 입자 필터의 온도를 추론하고 이에 의해 입자 필터의 실제 온도를 결정하기 위하여 모델을 사용할 수 있다. 열원은 단일 열원 또는 복수의 열원으로 설계될 수 있다. 특히 단일 열원의 경우에, 열원은 입자 필터에, 또는 입자 필터 상류에 가까이, 즉, 내연 기관과 입자 필터 사이에 배치될 수 있다. 열원은 예를 들어, 전기로 가열할 수 있는 가열 디스크로서 설계될 수 있다.
입자 필터의 재생을 위한 설정점 온도는 예를 들어 600 ℃ 이상일 수 있다. 이러한 설정점 온도는 예를 들어, 차량이 사용하는 입자 필터에 대한 상수값으로서 제어기에 입력될 수 있다. 제어기는 입자 필터의 재생을 위한 설정점 온도와 입자 필터의 실제 온도 사이의 온도차를 결정하고 이를 사용하여 인가될 전력 출력차를 결정한다. 그 후, 제어기는 제1 열원에 대해 작용하거나 이를 활성화하며, 이는 인가될 전력 출력차가 부여되는 것으로 이어진다.
이는 예를 들어, 입자 필터의 모니터링 모듈에 의해 필요하다고 결정되는 경우 입자 필터의 재생이 신뢰할 수 있는 방식으로 수행되도록 보장한다. 이는 입자 필터가 막히는 것을 방지한다. 이러한 방식으로, 차량의 입자 방출은 항상 허용되는 범위에서, 즉, 예를 들어, 외부 온도 및 경로 길이에 관계없이 유지될 수 있다. 재생은 제어 시스템에 의해 자동으로 수행될 수 있다. 이는 운전자로부터의 명령이나 운전자에 의해 특정된 운전 프로파일과 독립적으로 재생이 발생하도록 보장할 수 있다. 이는 또한 운전 프로파일 - 예를 들어, 고속도로에서의 고부하 이동을 구현함으로써 예를 들어, MMI(인간-기계 인터페이스(man-machine interface))에 의해 요청될 때 운전자가 더 이상 이러한 프로세스를 능동적으로 개시할 필요가 없으므로, 운전자를 위한 편의를 향상시킬 수 있다.
일 실시예에서, 입자 필터의 부하에 대한 사전 규정된 임계값에 도달되거나 초과될 때 입자 필터의 재생이 트리거링된다. 임계값은 예를 들어, 입자 필터의 용량의 90% 또는 95%일 수 있으며, 100% 용량은 추가적인 부하가 내연 기관의 관련 손상 또는 다른 원하지 않는 기술적인 프로세스로 이어지는 부하를 설명한다.
일 실시예에서, 입자 필터의 재생은 차량의 에너지원, 예를 들어, 자동차 배터리의 충전 상태에 따라 트리거링된다. 따라서, 열원을 공급하기 위한 차량의 에너지원이 예를 들어, 가열 프로세스를 위해 충분한 충전 상태를 갖도록 보장될 수 있다.
일 실시예에서, 제어 시스템은 또한 적어도 하나의 추가 열원을 가지며, 여기서 적어도 하나의 추가 열원은 배기 가스 흐름의 상류에 배치되고, 여기서 제어기는 인가될 전력 출력차가 제1 열원의 전력 출력보다 큰 경우, 인가될 전력 출력차를 적어도 하나의 추가 열원에 부여하는 방식으로 설정된다. 따라서, 열원의 우수한 확장성이 달성될 수 있다. 또한, 이러한 방식으로 열원 중 적어도 하나가 예를 들어, 촉매 변환기를 가열하기 위한 다른 목적으로도 사용될 수 있게 되는 것이 가능하게 된다.
본 발명의 다른 양태는 하이브리드 차량의 내연 기관에 대한 배기 가스 흐름에서 입자 필터의 재생을 위한 제어 시스템에 관한 것으로, 하이브리드 차량은 내연 기관 및 전기 기계를 갖는다. 제어 시스템은 입자 필터 및 입자 필터의 영역에 배치되고 입자 필터의 실제 온도를 결정하도록 설정된 적어도 하나의 온도 센서를 갖는다. 또한, 제어 시스템은 입자 필터의 재생을 위한 설정점 온도와 입자 필터의 실제 온도 사이의 온도차를 결정하고 온도차로부터 인가될 전력 출력차를 결정하도록 설정된 제어기를 갖는다. 온도 센서는 입자 필터 내부에 배치될 수 있으며; 배기 가스 흐름에서 상류 또는 하류에 배치될 수 있다. 온도 센서는 온도 센서의 온도로부터 입자 필터의 온도를 추론하고 이에 의해 입자 필터의 실제 온도를 결정하기 위하여 모델을 사용할 수 있다.
제어기는 또한 내연 기관에 대한 부하의 증가가, 입자 필터의 실제 온도가 온도차만큼 증가되는 효과를 갖도록 하이브리드 차량의 전기 기계를 발전기 모드로 스위칭하도록 설정된다. 온도차만큼 입자 필터의 실제 온도를 증가시키는 이러한 방법은 차량에 하나 이상의 열원이 존재할 때와 차량에 열원이 없을 때 모두 선택될 수 있다. 하나 이상의 열원이 존재하는 경우, 열원을 발전기 모드와 결합하기 위해 다양한 전략이 선택될 수 있다. 예를 들어, 전기 기계의 발전기 모드가 우선권을 받을 수 있으므로, 우선 발전기 모드에 의해 온도차를 좁히려고 시도된 다음에만 제어기가 하나 이상의 열원에 대해 작용한다. 하나 이상의 열원이 또한 우선권을 받을 수 있으므로, 우선 열원에 의해 온도차를 좁히려고 시도된 다음에만 발전기 모드가 선택된다. 대안적으로, 발전기 모드는 하나 이상의 열원의 활성화와 병행하여 발생할 수 있는데, 이는 에너지가 에너지 저장소로 입력되거나 이로부터 제거될 필요가 없기 때문에 에너지 측면에서 유리하기 때문이다. 각각의 경우에 선택된 전략은 예를 들어, 입자 필터의 실제 온도, 차량의 에너지원의 충전 상태 및/또는 결과적인 전체 방출의 계산에 따를 수 있다.
일 실시예에서, 제어기는 열원, 즉, 하나 이상의 열원의 열 관성을 관측하기 위하여 인가될 전력 출력차를 제1 열원 및/또는 적어도 하나의 추가 열원에 부여하는 것을 중단하도록 설정된다. 이러한 방식으로, 예를 들어, 열원에 의한 과도한 전력 소비 및/또는 열원의 과도한 및/또는 불필요한 가열이 회피될 수 있다.
일 실시예에서, 제어기는 또한 입자 필터의 재생을 위한 설정점 온도에 도달되거나 초과되는 경우 열원을 오프(off)로 스위칭하고 내연 기관이 고-산소 배기 가스를 전달하는 방식으로 내연 기관을 입자 필터의 제1 온도 범위 내에서 동작시키고, 내연 기관이 저-산소 배기 가스를 전달하는 방식으로 내연 기관을 입자 필터의 제2 온도 범위 내에서 동작시키는 방식으로 설정된다.
제2 온도 범위는 제1 온도 범위보다 높은 온도를 갖는다. 온도 범위는 분리될 수 있다. 제2 온도 범위는 예를 들어, 입자 필터의 재생을 위한 설정점 온도보다 높고, 특히 버닝 오프(burning off) 중에 국부적 과열로 인한 입자 필터에 대한 손상을 피하기 위해 조치가 취해지는 온도 범위에 있도록 선택될 수 있다. 이러한 실시예에서, 조치는 내연 기관이 저-산소 배기 가스를 전달하는 방식으로 제2 온도 범위 내에서 내연 기관을 동작시키는 방법을 포함한다. 제1 온도 범위는 입자 필터의 재생을 위한 설정점 온도와 제2 온도 범위 사이에 있다. 내연 기관은 내연 기관이 고-산소 배기 가스를 전달하는 방식으로 제1 온도 범위 내에서 동작된다.
"저-산소 배기 가스"는 예를 들어, 소위 람다(lambda) 값(또한, 공기와 연료의 질량 비율, 연소 공기 비율, 공기 비율 또는 공기 수라고 칭함)에 의해 정의될 수 있다. 람다 = 1은 모든 연료 분자가 산소 부족 또는 미연소 연료 없이 공기 중의 산소와 완전히 반응하는 경우의 공기 비율이다. 람다 < 1은 "산소가 낮음"으로 정의되고 람다 > 1은 "산소가 높음"으로 정의된다. 따라서, 이러한 실시예에서, 람다 <= 1과 람다 > 1의 값들 사이에서 배기 가스의 산소 함량에 변화가 있을 수 있다.
이러한 실시예에서, 입자 필터의 온도가 확인되고 최대값 미만으로 유지될 수 있다는 것이 유리할 뿐만 아니라, 결과적으로 입자 필터의 과열을 피할 수 있다. 또한, 차량의 3원 촉매 변환기는 변환 윈도우에서, 즉, 가능한 한 오랫동안 기능적 또는 심지어 최적 온도의 범위에서 동작될 수 있다.
일 실시예에서, 제어기는 또한 입자 필터의 재생을 위한 설정점 온도에 도달되었거나 초과되었고 전기 기계가 전체 요청된 토크를 제공할 수 있는 경우, 내연 기관을 오버런(overrun) 모드 또는 정적 모드에서 동작시키도록 설정된다. 따라서, 온도가 재생을 동작시킬 만큼 충분히 높은 경우, 내연 기관은 "오프로 스위칭"될 수 있으며, 즉, 특히 더 이상 연료가 공급되지 않는다. 내연 기관과 전기 기계가 커플링된 경우, 선택된 내연 기관과 전기 기계 사이의 커플링의 유형에 따라, 이는 내연 기관이 오버런 모드에서 동작되는 것으로 이어진다. 내연 기관과 전기 기계가 커플링되지 않은 경우, 내연 기관은 정적 모드에서 동작된다. 이는 배기 가스 흐름을 상당히 감소시킬 수 있다.
일 실시예에서, 제어기는 또한 온도가 입자 필터의 재생을 위한 설정점 온도보다 낮은 경우, 설정점 온도와 입자 필터의 결과적인 실제 온도 사이의 결과적인 온도차로부터 결과적인 전력 출력차를 결정하고, 내연 기관에 대한 부하의 증가가 입자 필터의 결과적인 실제 온도가 결과적인 온도차만큼 증가되는 효과를 갖도록 내연 기관의 오버런 모드 또는 정적 모드를 종료하고 하이브리드 차량의 전기 기계를 발전기 모드로 스위칭하는 방식으로 설정된다. 온도가 설정점 온도 미만이고, 결과적으로 입자 필터의 재생이 중단되는 경우, 내연 기관이 차량의 추진에 절대적으로 필요한 것은 아니지만 내연 기관이 다시 "온(on)으로 스위칭"되고, 전기 기계가 발전기 모드로 스위칭된다. 이는 입자 필터의 결과적인 실제 온도가 결과적인 온도차만큼 증가되는 방식으로 발생한다. 이는 유리하게는 내연 기관의 방출을 약간만 증가시키며; 이는 입자 필터의 기능성을 유지하는 데 필요한 최소의 방출일 수 있다.
일 실시예에서, 제어기는 또한 사전 규정된 방출이 초과되는 경우 입자 필터의 재생을 중단하도록 설정된다. 이러한 모드는 예를 들어, 특정의 환경적 상황이 예를 들어, 제로 방출을 요구하는 경우 선택될 수 있다.
본 발명의 다른 양태는 하이브리드 차량의 내연 기관에 대한 배기 가스 흐름에서 입자 필터의 재생을 위한 방법에 관한 것으로, 하이브리드 차량은 내연 기관 및 전기 기계를 갖고, 본 방법은:
- 입자 필터의 영역에 배치된 온도 센서 및/또는 온도 모델에 의해 입자 필터의 재생을 위한 설정점 온도와 입자 필터의 실제 온도 사이의 온도차를 결정하는 단계;
- 제어기에 의해 온도차로부터 인가될 전력 출력차를 결정하는 단계;
- 인가될 전력 출력차를 배기 가스 흐름에서 입자 필터의 상류에 배치된 제1 열원에 부여하는 단계;
- 인가될 전력 출력차가 제1 열원의 전력 출력보다 큰 경우, 인가될 전력 출력차를 배기 가스 흐름에서 제1 열원의 상류에 배치된 적어도 하나의 추가 열원에 부여하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 양태는 하이브리드 차량의 내연 기관에 대한 배기 가스 흐름에서 입자 필터의 재생을 위한 방법에 관한 것으로, 하이브리드 차량은 내연 기관 및 전기 기계를 갖고, 본 방법은:
- 입자 필터의 영역에 배치된 온도 센서에 의해 입자 필터의 재생을 위한 설정점 온도와 입자 필터의 실제 온도 사이의 온도차를 결정하는 단계;
- 제어기에 의해 온도차로부터 인가될 전력 출력차를 결정하는 단계;
- 인가될 전력 출력차가 제1 열원의 전력 출력보다 큰 경우, 내연 기관에 대한 부하의 증가가, 입자 필터의 실제 온도가 온도차만큼 증가되는 효과를 갖도록 하이브리드 차량의 전기 기계를 발전기 모드로 스위칭하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 언급된 방법들 중 하나는:
- 입자 필터의 재생을 위한 설정점 온도에 도달되거나 초과되는 경우, 내연 기관이 산소-풍부 배기 가스를 전달하도록 제1 온도 범위 내에서 내연 기관을 동작시키고, 내연 기관이 저-산소 배기 가스를 전달하도록 제2 온도 범위 내에서 내연 기관을 동작시키는 단계; 및/또는
- 입자 필터의 재생을 위한 설정점 온도에 도달되거나 초과되고 전기 기계가 전체 요청된 토크를 제공할 수 있는 경우, 내연 기관을 오버런 모드 또는 정적 모드에서 동작시키는 단계의 추가 단계들을 갖는다.
본 발명의 다른 양태는 위 및/또는 아래에 설명된 바와 같이 제어기에서 실행되는 경우 제어기에 상술한 방법 중 하나의 단계들을 수행하도록 명령하는 프로그램 요소에 관한 것이다.
본 발명의 다른 양태는 상기 프로그램 요소가 저장되는 컴퓨터-판독 가능 매체에 관한 것이다.
본 발명의 다른 양태는 하이브리드 차량의 내연 기관에 대한 배기 가스 흐름에서 입자 필터의 재생을 위한 위 및/또는 아래에 설명된 제어 시스템, 또는 위 및/또는 아래에 설명된 방법의 용도에 관한 것이다.
더욱 명확하게 하기 위해, 본 발명은 이하 도면에 나타낸 실시예에 기초하여 설명될 것이다. 이들 실시예는 한정적인 것이 아니라 단지 예로서 이해되어야 한다.
도면에서:
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 제어 시스템을 갖는 차량을 도시하는 도면; 및
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 방법의 흐름도를 도시하는 도면.
도 1은 제어 시스템(10)을 갖는 차량(30)을 나타낸다. 차량(30)은 하이브리드 차량으로서 설계된다. 하이브리드 차량(30)은 내연 기관(31) 및 전기 기계(32)를 가지며, 이는 커플링 요소(35)에 의해 커플링된다. 커플링 요소(35)는 견고한 설계일 수 있거나 필요한 경우 내연 기관(31)과 전기 기계(32)를 분리하기 위해 클러치를 가질 수 있다. 내연 기관(31)은 배기 가스 흐름(36)을 갖고, 배기 가스는 화살표 방향으로 입자 필터(20)로 흐른다. 제1 열원(21) 및 추가 열원(22)이 내연 기관(31)과 입자 필터(20) 사이에 배치된다. 추가 열원(22)은 다수의 추가 열원(22)을 포함할 수 있다. 제1 열원(21)은 입자 필터(20)에 직접 근접하여 배기 가스 흐름(36)의 상류에 배치된다. 추가 열원(22)은 배기 가스 흐름(36)에서 제1 열원(21)보다 더 상류에 배치된다. 온도 센서(25)는 입자 필터(20)의 영역에 배치된다. 온도 센서(25)는 입자 필터(20)의 실제 온도(Ti)를 제어기(15)에 공급한다. 제어기(15)는 열원(21, 22)과 내연 기관(31)과 전기 기계(32)를 제어하도록 설정된다.
본 발명의 대안적인 실시예에서, 차량은 열원(21, 22) 중 어느 것도 갖지 않을 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 방법의 흐름도(100)를 나타낸다. 본 방법은 단계 101로 시작한다. 단계 102에서, 차량(30)(도 1 참조)의 입자 필터(20)의 부하가 임계값에 도달했거나 초과했는지 여부가 확인된다. 임계값은 예를 들어, 입자 필터(20)의 최대 부하의 90% 또는 95%일 수 있다. 부하가 임계값 미만인 경우, 본 방법은 단계 103에서 종료된다. 그렇지 않으면, 단계 104에서, 입자 필터(20)의 재생을 위한 설정점 온도(Ts)와 입자 필터(20)의 실제 온도(Ti) 사이의 온도차(Td)가 입자 필터(20)의 영역에 배치된 온도 센서(25)에 의해 결정되고, 이로부터 인가될 전력 출력차(Pd)가 온도차(Td)로부터 제어기(15)에 의해 결정된다.
단계 105에서, 차량(30)에 적어도 하나의 열원(21)이 존재하는지 여부가 확인된다. 존재한다면, 단계 106에서, 인가될 전력 출력차(Pd)가 제1 열원(21)에 부여된다. 단계 107에서, 제1 열원(21)의 전력 출력이 인가될 전력 출력차(Pd)를 완전히 제공하기에 충분한지 여부가 확인된다. 충분하다면, 입자 필터(20)의 재생을 위한 설정점 온도(Ts)가 이러한 조치만으로 단계 111에서 도달되거나 초과된다. 제1 열원(21)의 전력 출력이 불충분한 경우, 단계(108)에서 하나 이상의 추가 열원(22)이 존재하는지 여부가 확인된다. 존재한다면, 제어기는 인가될 전력 출력차(Pd)가 완전히 인가될 때까지 필요에 따라 하나 이상의 추가 열원(22)에 대해 작용한다. 추가 열원이 없는 경우, 단계 110으로 분기한다. 차량(30)에 열원이 없는 경우 단계 105에서 단계 110으로 분기한다. 단계 110에서, 하이브리드 차량(30)의 전기 기계(32)는 발전기 모드로 스위칭되어, 내연 기관(31)에 대한 부하의 증가는 입자 필터(20)의 실제 온도(Ti)가 온도차(Td)만큼 증가되는 효과를 갖는다. 단계 111에서 온도가 입자 필터(20)의 재생을 동작시키기에 충분히 높으므로, 발전기 모드 및/또는 열원이 오프로 스위칭될 수 있다.
단계 112에서, 전기 기계(32)가 차량(30)의 이동에 필요한 전체 토크를 제공할 수 있는지 여부가 확인된다. 제공할 수 있는 경우, 단계 116으로 분기한다. 단계 116에서, 내연 기관(31)은 "오프로 스위칭"되며, 즉, 특히 더 이상 연료가 공급되지 않는다. 내연 기관과 전기 기계가 커플링된 경우, 선택된 전기 기계와 내연 기관 사이의 커플링의 유형에 따라, 이는 내연 기관이 오버런 모드에서 동작되는 것으로 이어진다. 내연 기관과 전기 기계가 커플링되지 않은 경우, 내연 기관은 정적 모드에서 동작된다.
전기 기계(32)가 전체 토크를 제공할 수 없는 경우, 단계 112에서 단계 113으로 분기한다. 단계 113에서, 입자 필터(20)가 제2 온도 범위(T2)에 있는지 여부가 확인된다. 제2 온도 범위(T2)는 예를 들어, 입자 필터(20)의 재생을 위한 설정점 온도보다 높고, 특히 버닝 오프(burning off) 동안 국부적 과열로 인한 입자 필터(20)에 대한 손상을 피하기 위한 조치가 취해지는 온도 범위에 있도록 선택될 수 있다. 제2 온도 범위(T2) 내에서, 단계 114에서, 내연 기관(31)은 저-산소 배기 가스를 공급하는 방식으로 동작된다. 입자 필터(20)의 온도가 제2 온도 범위에 있지 않은 경우, 온도는 제1 온도 범위(T1)에 있고 단계 115로 분기한다. 제1 온도 범위(T1)는 입자 필터(20)의 재생을 위한 설정점 온도(Ts)(단계 111 참조)와 제2 온도 범위(T2) 사이에 있다. 단계 115에서, 내연 기관(31)이 고-산소 배기 가스를 전달하는 방식으로 내연 기관은 제1 온도 범위(T1) 내에서 동작된다.
단계 114, 115, 116 후에, 단계 117에서, 입자 필터(20)의 부하가 충분히 감소되었는지 여부가 확인된다. 충분히 감소되지 않은 경우, 단계 112로 추가로 분기된다. 충분히 감소된 경우, 본 방법은 단계 118에서 종료된다. 단계 103 또는 118에서 본 방법의 종료 후에, 본 방법은 단계 101에서 다시 시작될 수 있다. 일 실시예에서, 차량(30)의 정상 동작에서, 방법의 반복, 특히 규칙적인 반복이 발생한다.
언급된 방법의 일부는 또한 내연 기관만을 갖고 하이브리드 차량이 아닌 차량에 사용될 수 있다.
10: 제어 시스템
15: 제어기
20: 입자 필터
21: 제1 열원
22: 추가 열원
25: 온도 센서
30: 차량, 하이브리드 차량
31: 내연 기관
32: 전기 기계
35: 커플링 요소
36: 배기 가스 흐름
100: 흐름도
101 내지 118: 단계들
T1, T2: 제1 및 제2 온도 범위

Claims (14)

  1. 하이브리드 차량(30)의 내연 기관(31)에 대한 배기 가스 흐름(36)에서 입자 필터(20)의 재생을 위한 제어 시스템(10)으로서,
    상기 하이브리드 차량(30)은 상기 내연 기관(31) 및 전기 기계(32)를 구비하고, 상기 제어 시스템(10)은,
    입자 필터(20),
    상기 입자 필터(20)의 영역에 배치되고, 상기 입자 필터(20)의 실제 온도(Ti)를 결정하도록 설정된 온도 센서(25),
    상기 배기 가스 흐름(36)의 상류에 배치된 제1 열원(21), 및
    제어기(15)를 포함하되, 상기 제어기는,
    상기 입자 필터(20)의 재생을 위한 설정점 온도(Ts)와 상기 입자 필터(20)의 상기 실제 온도(Ti) 사이의 온도차(Td)를 결정하도록,
    상기 온도차(Td)로부터 인가될 전력 출력차(Pd)를 결정하도록, 그리고
    상기 인가될 전력 출력차(Pd)를 상기 제1 열원(21)에 부여하도록
    설정되는, 제어 시스템(10).
  2. 제1항에 있어서,
    적어도 하나의 추가 열원(22)을 더 포함하되, 상기 적어도 하나의 추가 열원(22)은 상기 배기 가스 흐름(36)의 상류에 배치되고,
    상기 제어기(15)는, 상기 인가될 전력 출력차(Pd)가 상기 제1 열원(21)의 전력 출력보다 큰 경우, 상기 인가될 전력 출력차(Pd)를 상기 적어도 하나의 추가 열원(22)에 부여하는 방식으로 설정되는, 제어 시스템(10).
  3. 하이브리드 차량(30)의 내연 기관(31)에 대한 배기 가스 흐름(36)에서 입자 필터(20)의 재생을 위한 제어 시스템(10)으로서,
    상기 하이브리드 차량(30)은 상기 내연 기관(31) 및 전기 기계(32)를 갖고, 상기 제어 시스템(10)은,
    입자 필터(20),
    상기 입자 필터(20)의 영역에 배치된 온도 센서(25), 및
    제어기(15)를 포함하되, 상기 제어기는,
    상기 입자 필터(20)의 재생을 위한 설정점 온도(Ts)와 상기 입자 필터(20)의 상기 실제 온도(Ti) 사이의 온도차(Td)를 결정하도록,
    상기 온도차(Td)로부터 인가될 전력 출력차(Pd)를 결정하도록, 그리고
    상기 내연 기관(31)에 대한 부하의 증가가, 상기 입자 필터(20)의 상기 실제 온도(Ti)가 상기 온도차(Td)만큼 증가되는 효과를 갖도록 상기 하이브리드 차량(30)의 상기 전기 기계(32)를 발전기 모드로 스위칭하도록
    설정되는, 제어 시스템(10).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어기(15)는 열원들(21, 22)의 열 관성을 관측하기 위하여 상기 인가될 전력 출력차(Pd)를 상기 제1 열원(21) 및/또는 상기 적어도 하나의 추가 열원(22)에 부여하는 것을 중단하도록 설정되는, 제어 시스템(10).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어기(15)는 또한 상기 입자 필터(20)의 재생을 위한 상기 설정점 온도(Ts)에 도달되거나 초과되는 경우,
    상기 내연 기관(31)이 고-산소 배기 가스를 전달하는 방식으로 제1 온도 범위(T1) 내에서 상기 내연 기관(31)을 동작시키고,
    상기 내연 기관(31)이 저-산소 배기 가스를 전달하는 방식으로 제2 온도 범위(T2) 내에서 상기 내연 기관(31)을 동작시키는 방식으로 설정되는, 제어 시스템(10).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어기(15)는 또한 상기 입자 필터(20)의 재생을 위한 상기 설정점 온도(Ts)에 도달되거나 초과되고 상기 전기 기계(32)가 전체 요청된 토크를 제공할 수 있는 경우,
    상기 내연 기관(31)을 오버런(overrun) 모드 또는 정적 모드에서 동작시키는 방식으로 설정되는, 제어 시스템(10).
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어기(15)는 또한 온도가 상기 입자 필터(20)의 재생을 위한 상기 설정점 온도(Ts) 미만인 경우,
    상기 설정점 온도(Ts)와 상기 입자 필터(20)의 결과적인 실제 온도(Tj) 사이의 결과적인 온도차(Tr)로부터 결과적인 전력 출력차(Pr)를 결정하고,
    상기 내연 기관(31)의 상기 오버런 모드 또는 상기 정적 모드를 종료하고,
    상기 내연 기관(31)에 대한 부하의 증가가, 상기 입자 필터(20)의 상기 결과적인 실제 온도(Tj)가 상기 결과적인 온도차(Td)만큼 증가되는 효과를 갖도록 상기 하이브리드 차량(30)의 상기 전기 기계(32)를 발전기 모드로 스위칭하는 방식으로 설정되는, 제어 시스템(10).
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어기(15)는 또한 사전 규정된 방출이 초과되는 경우 상기 입자 필터(20)의 재생을 중단하도록 설정되는, 제어 시스템(10).
  9. 하이브리드 차량(30)의 내연 기관(31)에 대한 배기 가스 흐름(36)에서 입자 필터(20)의 재생을 위한 방법으로서, 상기 하이브리드 차량(30)은 상기 내연 기관(31) 및 전기 기계(32)를 갖고, 상기 방법은,
    - 상기 입자 필터(20)의 영역에 배치된 온도 센서(25)에 의해 상기 입자 필터(20)의 재생을 위한 설정점 온도(Ts)와 상기 입자 필터(20)의 실제 온도(Ti) 사이의 온도차(Td)를 결정하는 단계;
    - 제어기(15)에 의해 상기 온도차(Td)로부터 인가될 전력 출력차(Pd)를 결정하는 단계;
    - 상기 인가될 전력 출력차(Pd)를 제1 열원(21)에 부여하는 단계로서, 상기 제1 열원(21)은 상기 배기 가스 흐름(36)의 상류에 배치되는, 상기 제1 열원(21)에 부여하는 단계;
    - 상기 인가될 전력 출력차(Pd)가 상기 제1 열원(21)의 전력 출력보다 큰 경우, 상기 인가될 전력 출력차(Pd)를 적어도 하나의 추가 열원(22)에 부여하는 단계로서, 상기 하나의 추가 열원(22)은 상기 배기 가스 흐름(36)의 상류에 배치되는, 상기 적어도 하나의 추가 열원(22)에 부여하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  10. 하이브리드 차량(30)의 내연 기관(31)에 대한 배기 가스 흐름(36)에서 입자 필터(20)의 재생을 위한 방법으로서, 상기 하이브리드 차량(30)은 상기 내연 기관(31) 및 전기 기계(32)를 갖고, 상기 방법은,
    - 상기 입자 필터(20)의 영역에 배치된 온도 센서(25)에 의해 상기 입자 필터(20)의 재생을 위한 설정점 온도(Ts)와 상기 입자 필터(20)의 실제 온도(Ti) 사이의 온도차(Td)를 결정하는 단계;
    - 제어기(15)에 의해 상기 온도차(Td)로부터 인가될 전력 출력차(Pd)를 결정하는 단계;
    - 상기 인가될 전력 출력차(Pd)가 상기 제1 열원(21)의 전력 출력보다 큰 경우, 상기 내연 기관(31)에 대한 부하의 증가가, 상기 입자 필터(20)의 상기 실제 온도(Ti)가 상기 온도차(Td)만큼 증가되는 효과를 갖도록 상기 하이브리드 차량(30)의 상기 전기 기계(32)를 발전기 모드로 스위칭하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    - 상기 입자 필터(20)의 재생을 위한 상기 설정점 온도(Ts)에 도달되거나 초과되는 경우, 상기 내연 기관(31)이 고-산소 배기 가스를 전달하도록 제1 온도 범위(T1) 내에서 상기 내연 기관(31)을 동작시키고, 상기 내연 기관(31)이 저-산소 배기 가스를 전달하도록 제2 온도 범위(T2) 내에서 상기 내연 기관(31)을 동작시키는 단계; 및/또는
    - 상기 입자 필터(20)의 재생을 위한 상기 설정점 온도(Ts)에 도달되거나 초과되고 상기 전기 기계(32)가 전체 요청된 토크를 제공할 수 있는 경우, 상기 내연 기관(31)을 오버런 모드 또는 정적 모드에서 동작시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
  12. 제어기(15)에서 실행되는 경우, 제어기(15)에 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 방법의 단계들을 수행하도록 명령하는, 프로그램 요소.
  13. 제12항에 따른 프로그램 요소가 저장된 컴퓨터-판독 가능 매체.
  14. 하이브리드 차량(30)의 내연 기관(31)에 대한 배기 가스 흐름(36)에서 입자 필터(20)의 재생을 위한, 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 제어 시스템 또는 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 방법의 용도.
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